JPH08125955A - プロジエクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、プロジエクタ装置において、簡易か
つ小型化し得ると共に表示映像を高輝度化し有用性を格
段的に向上し得る。 【構成】鏡面偏向型光変調器の有効反射光を投射レンズ
の直前位置に結像させると共に、投射レンズの直前位置
に可変遮光手段を設け、有効な変調領域に応じて開口部
の周辺を上下左右の調整により遮光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図６） 作用（図６） 実施例 （１）プロジエクタ装置の全体構成（図１〜図５） （２）実施例のプロジエクタ装置（図６〜図１０） （３）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はプロジエクタ装置に関
し、例えばカラー映像を映写するものに適用して好適な
ものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のプロジエクタ装置とし
て、映像データの赤、緑、青色成分を３本のＣＲＴ（陰
極線管）に各別に映出するようになされたものがある。
この投影型３管式プロジエクタ装置の前面には、映像投
影面側にそれぞれ赤、緑、青色の色フイルタと、プロジ
エクシヨンレンズとが順次配置された３本のＣＲＴが配
置されている。

【０００４】ＣＲＴは映写時に映像データの赤、緑、青
色成分を各別にスクリーンに直接投影するようになさ
れ、これによりスクリーン上でそれぞれのＣＲＴから投
影された赤、緑、青色成分の投影光が合成されて１つの
画像が形成され、全体としてカラー映像が映写される。

【０００５】また投影型３管式プロジエクタ装置に代
え、ボツクス内部に３本のＣＲＴを配置した反射型３管
式プロジエクタ装置がある。このプロジエクタ装置の場
合、投影型３管式プロジエクタ装置と同様の光路をボツ
クス内部に配置したミラーで反射して折り曲げ、すりガ
ラス状の半透明スクリーンに裏面から投影光を照射す
る。

【０００６】これによりスクリーン上でそれぞれのＣＲ
Ｔから射出された赤、緑、青色成分の投影光が合成され
て１つの画像が形成され、全体としてカラー映像が映写
される。この反射型３管式プロジエクタ装置の場合、光
路を折り曲げて小型化すると共にスクリーン自体を一体
に形成することにより、投影型３管式プロジエクタ装置
に比して小型なプロジエクタ装置を実現し得、ユーザの
使い勝手を向上し得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところがかかる構成の
投影型３管式プロジエクタ装置や反射型３管式プロジエ
クタ装置においては、光源としてＣＲＴを用いると共に
ＣＲＴから投影された映像がスクリーン上に拡大表示さ
れるため、装置全体が大型化することを避け得ないと共
に、表示映像を高輝度化することが困難であるという問
題があつた。

【０００８】このような問題を解決するため、ＣＲＴに
代えて映像源として３枚の液晶パネル板を用い、各液晶
パネル板にそれぞれ赤、緑、青色成分を表示すると共
に、液晶パネル板の一面側から光を照射して、その透過
光をそれぞれ赤色、緑色及び青色の色フイルタを通して
スクリーン上で結像させるようになされたいわゆる液晶
プロジエクタ装置がある。

【０００９】この液晶プロジエクタ装置の場合、液晶パ
ネルを用いるためにＣＲＴを用いるプロジエクタ装置に
比較して装置全体を格段的に小型化し得るが、液晶パネ
ル板自体は光の透過率が低く表示映像を高輝度化すると
いう点では実用上未だ不十分であつた。

【００１０】ところでデイスプレイシステムとして微小
な鏡面素子を画素に応じて平面状に配置し、各々の鏡面
素子の反射を利用した鏡面偏向型光変調器（以下これを
ミラーライトバルブと呼ぶ）を用いたものが提案されて
いる（特開昭60-179781 号公報、特開平3-40693 号公
報、特開平3-174112号公報）。

【００１１】このミラーライトバルブを映像源に用い
て、カラー映像を拡大投影するプロジエクタ装置を形成
することができれば、装置全体の構成を液晶プロジエク
タ装置と同様の規模に簡易化し得ると共に小型化し得、
さらに液晶に比して光源の利用効率を向上し得ることに
より、表示映像を格段的に高輝度化することができると
考えられる。

【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易かつ小型化し得ると共に表示映像を高輝度化し
有用性を格段的に向上し得るプロジエクタ装置を提案し
ようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、映像データの画素に応じて配置さ
れた複数の微小鏡面素子を有する鏡面偏向型光変調器
（２（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ））に照明光を照射すると共
に、鏡面偏向型光変調器（２）を映像データによつて変
調し、映像データに応じた鏡面偏向型光変調器（２）の
有効反射光で、映像表示面に所望の映像を表示するプロ
ジエクタ装置（４０）において、鏡面偏向型光変調器
（２）の有効反射光を投射レンズ（１１）の直前位置
（Ａ）に、投射レンズ（１１）の開口より小さい像で結
像させるリレーレンズ手段（９（９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ））
と、リレーレンズ手段（９）の結像位置に配され、有効
な変調領域に応じた開口部の周辺を上下左右の調整によ
り遮光する可変遮光手段（４３）とを設けるようにす
る。

【００１４】

【作用】鏡面偏向型光変調器（２）の有効反射光を投射
レンズ（１１）の直前位置（Ａ）に結像させると共に、
投射レンズ（１１）の直前位置（Ａ）に可変遮光手段
（４３）を設け、有効な変調領域に応じた開口部の周辺
を上下左右の調整により遮光することにより、有効変調
領域の周辺部の画像を除去するようにする。

【００１５】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１６】（１）プロジエクタ装置の全体構成 図１において、１は全体として赤、緑、青色のそれぞれ
の映像データに対応した３つのミラーライトバルブ２
Ｒ、２Ｇ、２Ｂを用いるプロジエクタ装置を示す。実際
上、図１との対応部分に同一符号を付した図２及び図３
に示すように、高輝度白色光源３より射出されたプロジ
エクシヨン光Ｌ１は、ＵＶフイルタ（図示せず）で不要
な紫外線が除去されると共に、コンデンサレンズ４を通
じて平行光に変換されて、第１の反射ミラー５で折り曲
げられると共に分離用ダイクロイツクミラー６Ｒ、６
Ｇ、６Ｂに入射する。

【００１７】分離用ダイクロイツクミラー６Ｒ、６Ｇ、
６Ｂは、白色光でなるプロジエクシヨン光Ｌ２を赤、
緑、青色光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢに分離する。この赤、
緑、青色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、それぞれビーム整形用
シリンドリカルレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを通じて第２の
反射ミラー８Ｒ、８Ｇ、８Ｂで斜め上方に折り曲げら
れ、ミラーライトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの反射面に照
射される。

【００１８】ミラーライトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、
それぞれ映像データの画素の配列（例えば 768× 576個
でなる）に応じて、例えば17〔μｍ〕角程度でなる微小
鏡面素子が複数配列されて構成され、これにより１／２
インチＣＣＤ（固体撮像素子）と同程度の大きさの反射
面が形成されている。この微小鏡面素子は映像データの
画素の配列に応じたフレームメモリの各メモリセルに対
応して配置され、各メモリセルの状態に応じて対応する
微小鏡面素子の傾き状態がそれぞれ別個に変化するよう
になされている。

【００１９】実際上それぞれの微小鏡面素子は中立状態
に対して、メモリセルがオン状態すなわち画素として有
効な場合に図４（Ａ）に示すように＋10°傾き、逆にメ
モリセルがオフ状態すなわち画素として無効な場合に図
４（Ｂ）に示すように−10°傾くようになされている。
これにより入射光に対して鏡面で反射される反射光が、
画を形成するために必要な有効反射光と無効な無効反射
光で20°の光路差を有するように切換られる。

【００２０】このプロジエクタ装置１の場合、各ミラー
ライトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに応じたフレームメモリ
に、それぞれ赤、緑、青色の１フレーム分の映像データ
を設定することにより、有効反射光としてそれぞれ赤、
緑、青色の映像光が形成される。この赤、緑、青色の映
像光はそれぞれ対応するリレーレンズ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ
を通じて合成用ダイクロイツクミラー１０Ｒ、１０Ｇ、
１０Ｂに導かれて、カラー映像光として合成され、これ
がズームレンズ構成のプロジエクシヨンレンズ１１を通
じて、プロジエクタ装置１の外部に離れて配置されたス
クリーン（図示せず）上に拡大投影される。

【００２１】またこのプロジエクタ装置１の場合、高輝
度白色光源３、コンデンサレンズ４、第１の反射ミラー
５、分離用ダイクロイツクミラー６Ｒ〜６Ｂ、シリンド
リカルレンズ７Ｒ〜７Ｂを経て第２の反射ミラー８Ｒ〜
８Ｂに至るプロジエクシヨン光Ｌ１、Ｌ２の光学系の光
軸と、ミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂで反射されリレー
レンズ９Ｒ〜９Ｂ、合成用ダイクロイツクミラー１０Ｒ
〜１０Ｂ、プロジエクシヨンレンズ１１に至る有効反射
光の光軸は所定の高さ分だけずらされて配置され、これ
によりプロジエクシヨン光と有効反射光及び無効反射光
の干渉を未然に防止し得るようになされている。

【００２２】さらにこのプロジエクタ装置１の場合、プ
ロジエクシヨン光はシリンドリカルレンズ７Ｒ〜７Ｂで
ビーム形状が整形され、これにより第２の反射ミラー８
Ｒ〜８Ｂで斜め上方に反射されても、ミラーライトバル
ブ２Ｒ〜２Ｂの反射面を均一の照度で照射し得るように
なされている。

【００２３】ここでこのプロジエクタ装置１において
は、図１〜図３について上述した光学部の下部に、図１
との対応部分に同一符号を付した図５に示す回路部が配
設されている。このプロジエクタ装置１では表示するビ
デオ信号として、ビデオ機器よりＲＧＢ信号で入力され
るビデオ信号Ｓ１や、パーソナルコンピユータ等よりＶ
ＧＡ（video graphics arrey）に対応して送られるビデ
オ信号Ｓ２、さらにＶＧＡパターンのビデオ信号Ｓ３を
選択し得るようになされている。

【００２４】これらのビデオ信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、
それぞれビデオセレクト回路２１に入力されて選択さ
れ、この結果得られるビデオ信号Ｓ４がアナログデジタ
ル変換回路２２でデジタルビデオ信号Ｓ５に変換され、
ガンマ補正回路２３に入力される。このガンマ補正回路
２３には、必要に応じてテストパターン発生回路２４で
発生されたテストパターン信号Ｓ６が入力される。これ
によりガンマ補正回路２３は、設定されたガンマ補正パ
ラメータＳ７に従つて、デジタルビデオ信号Ｓ５又はテ
ストパターン信号Ｓ６をガンマ補正し、この結果得られ
るデジタルビデオ信号Ｓ８をリフオーマツト回路２５に
送出する。

【００２５】リフオーマツト回路２５はＲＧＢ信号で入
力されるビデオ信号Ｓ１、ＶＧＡのビデオ信号Ｓ２、Ｓ
３に対応したデジタルビデオ信号Ｓ８を、例えば 768画
素×576ライン分でなるミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂ
の鏡面素子の配列に応じてリフオーマツトし、この結果
得られる赤、緑、青色成分のデジタルビデオ信号Ｓ９
Ｒ、Ｓ９Ｂ、Ｓ９Ｇを、それぞれ対応するフレームメモ
リ２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂに送出する。

【００２６】このフレームメモリ２６Ｒ〜２６Ｂはそれ
ぞれミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂに対応しており、タ
イミング制御回路２７から入力される制御信号Ｓ１０に
応じて、順次１フレーム毎にフレームメモリ２６Ｒ〜２
６Ｂの内容がミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂに書き込ま
れ、これにより有効反射光として、それぞれ赤、緑、青
色の映像光が形成される。

【００２７】なおこのプロジエクタ装置１の場合タイミ
ング制御回路２７は、入力されるビデオ信号Ｓ１〜Ｓ３
に基づく位相制御信号Ｓ１１に応じてクロツク発生回路
２８で発生されたシステムクロツクＳ１２を用いて、フ
レームメモリ２６Ｒ〜２６Ｂ、ミラーライトバルブ２Ｒ
〜２Ｂを制御する制御信号Ｓ１０を発生するようになさ
れている。

【００２８】またこのプロジエクタ装置１の場合、電源
スイツチ（図示せず）が投入されるとＡＣ電源Ｓ１３が
電源供給回路３０及びランプ駆動回路３１に供給され
る。このうち電源供給回路３０は、各回路部に対して所
定のＤＣ電源Ｓ１４を供給してプロジエクタ装置１の動
作を開始させる。またランプ駆動回路３１は高輝度白色
光源３を点灯駆動し、これにより白色光源３よりプロジ
エクシヨン光Ｌ１が照射される。

【００２９】このプロジエクタ装置１の構成によれば、
映像源としてそれぞれ赤、緑、青色に対応したミラーラ
イトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを用い、このミラーライト
バルブ２Ｒ〜２Ｂを、それぞれ赤、緑、青色のビデオ信
号で駆動すると共に、それぞれ白色光を色分離してなる
赤、緑、青色のプロジエクシヨン光を照射し、その有効
反射光を色合成して、拡大投影するようにしたことによ
り、従来のＣＲＴを用いたプロジエクタ装置と比較して
格段的に小型軽量かつ簡易な構成のプロジエクタ装置１
を実現できる。

【００３０】またミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂは、プ
ロジエクシヨン光を反射するようになされているため、
液晶プロジエクタ装置に比較して光の利用効率を格段的
に向上し得、かくして小型軽量化し得ると共に表示映像
を高輝度化し得るプロジエクタ装置を実現できる。

【００３１】（２）実施例のプロジエクタ装置 図１との対応部分に同一符号を付した図６に示すよう
に、この実施例のプロジエクタ装置４０において、ミラ
ーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂで反射された有効反射光はそ
れぞれリレーレンズ９Ｒ〜９Ｂによつて、プロジエクシ
ヨンレンズ１１の直前の空間の仮想結像点Ａに約２倍の
大きさで結像画像を形成する。このリレーレンズ９Ｒ〜
９Ｂの倍率は、この仮想結像点Ａにおける結像画像の大
きさが、プロジエクシヨンレンズ１１の開口より小さい
大きさになるように選定されている。

【００３２】この仮想結像点Ａの直前にはハーフミラー
４１が配置され、これにより有効反射光の一部を折り曲
げて、仮想結像点Ａと同じ距離に配置された２次元位置
検出器４２に集光させるようになされている。この２次
元位置検出器４２は赤、緑、青色のそれぞれのミラーラ
イトバルブ２Ｒ〜２Ｇにテスト用パターンを与え、これ
らの信号を切り換えることにより、赤、緑、青色の画像
の位置を読み取ることができる。

【００３３】またこの２次元位置検出器４２の検出結果
に応じて、ミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂの取り付けブ
ロツク（図示せず）及び合成用ダイクロイツクミラー１
０Ｒ〜１０Ｂの取り付けブロツク（図示せず）にそれぞ
れ設けられた調整用モータを駆動して、ミラーライトバ
ルブ２Ｒ〜２Ｂと合成用ダイクロイツクミラー１０Ｒ〜
１０Ｂとをそれぞれ垂直方向、回転方向及び焦点方向に
微小移動させることにより、赤、緑、青色のそれぞれの
画像位置を補正し得るようになされている。

【００３４】さらに図７に示すように、この仮想結像点
Ａの位置には可変プレート４３が配設され、有効変調領
域の周辺部の余分な画像を除去するようになされてい
る。可変プレート４３は、図８に示すように長方形のプ
レートの各両端をそれぞれ重ね合わせてシヤツター状に
し、上下方向及び左右方向に調節できる。また有効変調
領域とマスキング部を図９に示す。

【００３５】ここで可変プレート４３の構成を図１０に
示す。投射画像の縦横比を保ち、大きさを自由に変えら
れる可変プレート４３は、図１０（Ａ）に示すように開
口部を有する長方形の対角な位置に斜めの溝４４ａ、４
４ｂを有するベース板４４と、２枚のＬ字型のマスキン
グプレート４５ａ及び４５ｂからなつている。マスキン
グプレート４５ａ及び４５ｂの両端には、それぞれ長穴
が開けられている。

【００３６】図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）に示すよう
に、ベース板４４、マスキングプレート４５ａ及び４５
ｂは２個のピン４６ａ及び４６ｂで結合され、可変プレ
ート４３となる。このマスキングプレート４５ａ及び４
５ｂの一方を動かすと、間に挟まれているピン４６ａ、
４６ｂがベース板４４の溝４４ａ及び４４ｂに添つて移
動するため、他方のマスキングプレート４４ａ又は４４
ｂが縦横比を保持したまま移動する。マスキングの範囲
は図１０（Ｂ）の最小範囲から図１０（Ｃ）に示す最大
範囲までである。またピン４６ａ及び４６ｂの形状は、
マスキングプレート４４ａ及び４４ｂの長穴に嵌まる部
分が角柱であるものを用いることで、マスキング部の歪
みを防ぐことができる。

【００３７】以上の構成によれば、ミラーライトバルブ
２Ｒ〜２Ｇの有効反射光をプロジエクシヨンレンズ１１
の直前位置Ａに結像させると共に、このプロジエクシヨ
ンレンズ１１の直前位置Ａに投影画像の縦横の比率を変
化させることなく投影領域を変えられる可変プレート４
３を配設することにより、有効変調領域の周辺部の余分
な画像を除去することができ、投射画面上への変調領域
の周辺部の像を投影することを防止し得る。

【００３８】（３）他の実施例 なお上述の実施例においては、投射画像の縦横比を保
ち、大きさを自由に変えられる可変プレート４３につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、ＮＴＳＣ、ＨＤ
（high definition ）等、投射画像の形式別に相似的に
投影領域を変化させるものでも良い。また可変プレート
の駆動に小型のモータを組み込んで、自動的に形状を変
化させるようにしても良い。

【００３９】また上述の実施例においては、鏡面偏向型
光変調器として、反射面にそれぞれ映像データの画素の
配列に応じて 768× 576個の微小鏡面素子が配列された
ものを用いた場合について述べたが、微小鏡面素子の配
列はこれに限らず、種々選定するようにしても良く、さ
らに２次元配列に限らず、微小鏡面素子を１次元に配列
し、プロジエクシヨン光を走査して映像を形成するよう
な場合でも上述の実施例と同様の効果を実現できる。

【００４０】さらに上述の実施例においては、それぞれ
赤、緑、青色映像に応じて駆動される鏡面偏向型光変調
器に、それぞれ赤、緑、青色のプロジエクシヨン光を照
射し、その有効反射光を合成して拡大表示する場合につ
いて述べたが、これに代え、単独の鏡面偏向型光変調器
を、順次時分割的に赤、緑、青色映像に応じて駆動し、
これに同期して順次時分割で赤、緑、青色のプロジエク
シヨン光を照射するものや、１つの鏡面偏向型光変調器
で２色以上の映像を映出するようなものを組み合わせた
プロジエクタ装置等に適用しても、上述の実施例と同様
の効果を実現できる。

【００４１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、鏡面偏向
型光変調器の有効反射光を投射レンズの直前位置に結像
させると共に、この投射レンズの直前位置に投影画像の
縦横の比率を変化させることなく投影領域を変えられる
可変遮光手段を配設することにより、有効変調領域の周
辺部の画像を除去することができ、画像の拡大縮小率に
応じた投影領域を得ると共に画質を格段的に向上し得る
プロジエクタ装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鏡面偏向型光変調器を用いたプロジエクタ装置
の全体構成を示す略線的斜視図である。

【図２】図１のプロジエクタ装置の光学系統の説明に供
する略線的平面図である。

【図３】図１のプロジエクタ装置の光学系統の説明に供
する略線的背面図である。

【図４】鏡面偏向型光変調器の鏡面素子の動作の説明に
供する略線図である。

【図５】図１のプロジエクタ装置の回路構成を示すブロ
ツク図である。

【図６】実施例のプロジエクタ装置の構成を示す略線的
斜視図である。

【図７】可変プレートとその周辺の構成を示す略線図で
ある。

【図８】可変プレートの基本構成を示す略線図である。

【図９】有効変調領域及びマスキング領域を示す略線図
である。

【図１０】可変プレートの構成及び動作の説明に供する
略線図である。

【符号の説明】

１、４０……プロジエクタ装置、２……ミラーライトバ
ルブ、３……高輝度白色光源、４……コンデンサレン
ズ、５……第１の反射ミラー、６……分離用ダイクロイ
ツクミラー、７……ビーム整形用シリンドリカルレン
ズ、８……第２の反射ミラー、９……リレーレンズ、１
０……合成用ダイクロイツクミラー、１１……プロジエ
クシヨンレンズ、２１……ビデオセレクト回路、２２…
…アナログデジタル変換回路、２３……ガンマ補正回
路、２４……テストパターン発生回路、２５……リフオ
ーマツト回路、２６……フレームメモリ、２７……タイ
ミング制御回路、２８……クロツク発生回路、３０……
電源供給回路、３１……ランプ駆動回路、４１……ハー
フミラー、４２……２次元位置検出器、４３……可変プ
レート、４４……ベース板、４４ａ、４４ｂ……溝、４
５ａ、４５ｂ……マスキングプレート、４６ａ、４６ｂ
……ピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 順一 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内 (72)発明者 松井 健 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】映像データの画素に応じて配置された複数
   の微小鏡面素子を有する鏡面偏向型光変調器に照明光を
   照射すると共に、上記鏡面偏向型光変調器を上記映像デ
   ータによつて変調し、上記映像データに応じた上記鏡面
   偏向型光変調器の有効反射光で、映像表示面に所望の映
   像を表示するプロジエクタ装置において、 上記鏡面偏向型光変調器の上記有効反射光を投射レンズ
   の直前位置に、投射レンズの開口より小さい像で結像さ
   せるリレーレンズ手段と、 上記リレーレンズ手段の結像位置に配され、有効な変調
   領域に応じた開口部の周辺を上下左右の調整により遮光
   する可変遮光手段とを具えることを特徴とするプロジエ
   クタ装置。
2. 【請求項２】上記可変遮光手段は、映像を表示する際の
   縦横の比率を保持したまま、遮光範囲を変化させること
   を特徴とする請求項１に記載のプロジエクタ装置。