JP2006349713A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示パネルその他の光変調装置を用いて映像を投射するプロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector that projects an image using a liquid crystal display panel or other light modulation device.
一般的プロジェクタにおいては、光変調装置として用いる液晶表示パネルがホールド型の表示装置であるため、インパルス型の表示装置であるCRTの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという傾向がある。 In a general projector, a liquid crystal display panel used as a light modulation device is a hold-type display device. Therefore, unlike a CRT that is an impulse-type display device, a smooth moving image display is performed due to a so-called tailing phenomenon. There is a tendency that it cannot be obtained.
このため、第1の従来型プロジェクタでは、液晶表示パネルの光源側に光シャッタを配置し、かかる光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにして、尾引き現象(所謂動画ボケ)を緩和して、良質な動画表示が得られるようにしている(特許文献1参照)。 For this reason, in the first conventional projector, an optical shutter is arranged on the light source side of the liquid crystal display panel, and light is intermittently blocked by the optical shutter, so that the tailing phenomenon (so-called motion blur) is alleviated. Thus, a high-quality moving image display is obtained (see Patent Document 1).
また、第2の従来型プロジェクタでは、液晶表示パネルの光源側に照明光を走査するための回転プリズムを配置し、かかる回転プリズムにより照明光を画像形成領域で走査させるようにしている(特許文献2参照)。 Further, in the second conventional projector, a rotating prism for scanning illumination light is arranged on the light source side of the liquid crystal display panel, and the illumination light is scanned in the image forming area by the rotating prism (Patent Document). 2).
第3の従来型プロジェクタでは、液晶表示パネル自身において、走査線電極の1ライン毎に黒を表示させるとともに、先の画像と次の画像との間で黒のラインを切り替えるインターレース表示を行っている(特許文献3参照)。
しかしながら、第1の従来型プロジェクタにおいては、液晶表示パネルの直前に光シャツタが配置されるので、光シャツタの形状の自由度が制限され、液晶表示パネルに振動等の悪影響を与える可能性も増大する。 However, in the first conventional projector, since the light shirter is arranged immediately before the liquid crystal display panel, the degree of freedom of the shape of the light shirter is limited, and the possibility of adverse effects such as vibration on the liquid crystal display panel is also increased. To do.
また、第2の従来型プロジェクタにおいても、回転プリズムを回転させるモータが不可欠であり、モータ自身の音やモータとの共振による振動音が耳ざわりな騒音となる可能性がある。さらに、このようなプロジェクタでは、回転プリズムの角度と短冊状の照明光の移動速度とが非線形的であるので、画面内で照度ムラが生じてしまい、尾引き現象改善の効果に画面内で差が生じる。 Also in the second conventional projector, a motor for rotating the rotating prism is indispensable, and the sound of the motor itself and the vibration sound due to resonance with the motor may become an unpleasant noise. Furthermore, in such a projector, the angle of the rotating prism and the moving speed of the strip-shaped illumination light are non-linear, resulting in uneven illuminance in the screen, and there is a difference in the effect of improving the tailing phenomenon in the screen. Occurs.
また、第3の従来型プロジェクタにおいては、液晶表示パネルの表示ラインの両側に隣接するラインに黒が表示されるので、輝度ピークが小さくなってコントラストが下がる傾向がある。 In the third conventional projector, since black is displayed on the lines adjacent to both sides of the display line of the liquid crystal display panel, the luminance peak tends to be small and the contrast tends to decrease.
そこで、本発明は、照明光を間欠照射するための遮光手段を少ない制限のもとで挿入することができ、騒音が少なく、高コントラストの表示が可能なプロジェクタを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a projector that can insert a light shielding means for intermittently irradiating illumination light with few restrictions, can reduce noise, and can display a high contrast.
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、(a)光源光を射出する光源装置と、(b)光源装置からの光源光を複数の部分光束に分割する第1レンズアレイと、当該第1レンズアレイによって分割された部分光束を照明領域に結像させて重畳させる第2レンズアレイ及び重畳光学素子とを有する均一化光学系と、(c)重畳光学素子による部分光束の重畳位置に配置されるとともに、均一化光学系から射出される照明光を空間的に遮断する遮光型光変調手段と、(d)遮光型光変調手段の後段に配置されるリレー光学系と、(e)リレー光学系を介して、遮光型光変調手段に対して略共役な位置に配置されるとともに、照明光を画像情報に応じて変調する光変調部と、(f)光変調部によって変調された変調光を像光として投射する投射光学系とを備える。 In order to solve the above problems, a projector according to the present invention includes: (a) a light source device that emits light source light; (b) a first lens array that divides light source light from the light source device into a plurality of partial light beams; A homogenizing optical system having a second lens array and a superimposing optical element that forms and superimposes the partial light flux divided by the first lens array on the illumination area; and (c) at a position where the partial light flux is superimposed by the superimposing optical element. A light shielding type light modulating means that is disposed and spatially blocks illumination light emitted from the homogenizing optical system; and (d) a relay optical system disposed at a subsequent stage of the light shielding type light modulating means; and (e). An optical modulation unit that is arranged at a substantially conjugate position with respect to the light-shielding light modulation means via the relay optical system, and modulates the illumination light in accordance with image information, and (f) modulated by the light modulation unit Project modulated light as image light And a projection optical system for.
上記プロジェクタでは、遮光型光変調手段が重畳光学素子による部分光束の重畳位置に配置されており、均一化光学系を経た光源光によって均一に照明される。また、本プロジェクタでは、光変調部が、リレー光学系を介して、遮光型光変調手段に対して略共役な位置に配置されるので、光変調部と遮光型光変調手段との干渉を避けつつ、遮光型光変調手段の透過パターン像を光変調部に正確に投射することができる。よって、組み込みやすく振動を発生させない遮光型光変調手段に形成された透過パターン像を利用して正確な間欠的照明が可能になり、動画ボケを緩和した高コントラストの画像を投射することができる。 In the projector, the light-shielding light modulation means is arranged at the position where the partial light beam is superimposed by the superimposing optical element, and is uniformly illuminated by the light source light that has passed through the uniformizing optical system. Further, in this projector, the light modulating unit is disposed at a position substantially conjugate with the light shielding type light modulating unit via the relay optical system, so that interference between the light modulating unit and the light shielding type light modulating unit is avoided. On the other hand, it is possible to accurately project the transmission pattern image of the light-shielding light modulation means onto the light modulation unit. Therefore, accurate intermittent illumination is possible using the transmission pattern image formed on the light-shielding light modulation means that is easy to incorporate and does not generate vibration, and a high-contrast image with reduced moving image blur can be projected.
また、本発明の具体的態様又は観点によれば、遮光型光変調手段が、走査電極のライン若しくは画素単位で間欠的遮光を行う。この場合、ラインや画素単位で遮光部が形成された高精細な透過パターン像によって、フリッカの少ない画像を投射することができる。 Further, according to a specific aspect or aspect of the present invention, the light-shielding type light modulating means performs intermittent light shielding in units of scan electrode lines or pixels. In this case, an image with less flicker can be projected by a high-definition transmission pattern image in which a light-shielding portion is formed in units of lines or pixels.
また、本発明の別の態様によれば、均一化光学系が、部分光束の偏光方向を所定方向に揃える偏光変換素子をさらに含み、光変調部が、液晶表示パネルを有する。この場合、光変調部に設けた液晶表示パネルを偏光によって効率良く照明することができる。 According to another aspect of the present invention, the homogenizing optical system further includes a polarization conversion element that aligns the polarization direction of the partial light beams in a predetermined direction, and the light modulation unit includes a liquid crystal display panel. In this case, the liquid crystal display panel provided in the light modulation unit can be efficiently illuminated by the polarized light.
また、本発明の別の態様によれば、遮光型光変調手段が、液晶表示パネル若しくはティルトミラーデバイスを含む。この場合、照明光の空間的分布を高精細に変調することが容易である。 According to another aspect of the present invention, the light-shielding type light modulation means includes a liquid crystal display panel or a tilt mirror device. In this case, it is easy to modulate the spatial distribution of the illumination light with high definition.
また、本発明の別の態様によれば、遮光型光変調手段が、照明光の光路上に退避可能に配置されている。この場合、遮光型光変調手段を光路上から退避させることにより、光変調部をより高い照度で照明することができ、明るさを優先するモードでのプロジェクションが可能なる。 According to another aspect of the present invention, the light-shielding light modulation means is disposed so as to be retractable on the optical path of the illumination light. In this case, by retracting the light-shielding light modulation means from the optical path, the light modulation unit can be illuminated with higher illuminance, and projection in a mode that prioritizes brightness is possible.
また、本発明の別の態様によれば、色分離光学系と、色合成光学系とをさらに備える。そして、色分離光学系は、均一化光学系の後段において、照明光軸に対して傾斜して配置される少なくとも1つの色分離用ダイクロイックミラーを有し、均一化光学系から射出された照明光から複数の色光を分離して、当該複数の色光を各色の光路にそれぞれ導くとともに、当該各色の光路のうち少なくとも1つに配置されるリレーレンズをリレー光学系として含み、当該各色の前記遮光型光変調手段から前記光変調部への倍率を同一にする。そして、光変調部は、各色の光路上にそれぞれ配置されて遮光型光変調手段の透過像が一致した状態でそれぞれ入射するとともに、当該透過像に対応する複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する各色の光変調装置を含む。また、色合成光学系は、各色の光変調装置からの各色の像光を合成して投射光学系に射出する。この場合、単一の遮光型光変調手段に形成された透過像によって、各光変調装置に対して間欠的な照明を一括して行うことができ、簡単な照明系による効率的な照明が可能なる。これにより、簡易かつ高精度でカラー画像を投射することが可能になる。 In addition, according to another aspect of the present invention, a color separation optical system and a color synthesis optical system are further provided. The color separation optical system has at least one color separation dichroic mirror disposed at an inclination with respect to the illumination optical axis in the subsequent stage of the homogenization optical system, and the illumination light emitted from the homogenization optical system A plurality of color lights are separated from each other, and the plurality of color lights are respectively guided to the optical paths of the respective colors, and a relay lens disposed in at least one of the optical paths of the respective colors is included as a relay optical system. The magnification from the light modulation means to the light modulation unit is made the same. The light modulators are respectively arranged on the optical paths of the respective colors and are incident in a state where the transmitted images of the light-shielding light modulators coincide with each other, and a plurality of color lights corresponding to the transmitted images are respectively provided according to image information. A light modulation device for each color to be modulated is included. The color synthesis optical system synthesizes the image light of each color from the light modulation device of each color and emits it to the projection optical system. In this case, intermittent illumination can be performed collectively for each light modulation device by a transmission image formed on a single light-shielding light modulation means, and efficient illumination by a simple illumination system is possible. Become. Thereby, it is possible to project a color image easily and with high accuracy.
また、本発明の別の態様によれば、色分離光学系が、リレー光学系として等光路リレー光学系又はダブルリレー光学系を組み込むことによって、各色の前記遮光型光変調手段から前記光変調部への倍率を同一にしている。ここで、等光路リレー光学系とは、各色の光路において共通又は等価なリレーレンズ等を用いることにより、各色の光路の長さを実質的に等価にして、各色の照明光の投射倍率を等しくするものを意味する。また、ダブルリレー光学系とは、特定色の光路が他の色の光路より長い場合に、特定色の光路に2度の結像を行わせるレンズを介在させることによって、光変調装置において、特定色の照明光の投射像の反転を回避しつつ、当該特定色の投射倍率を他の色の投射倍率と等しくするものを意味する。この場合、遮光型光変調手段に形成された透過パターン像を各色の光変調装置に簡易に一致させて投射することができ、動画ボケの少ない高品位のカラー画像を投射することができる。 Further, according to another aspect of the present invention, the color separation optical system incorporates an equal optical path relay optical system or a double relay optical system as a relay optical system, so that the light modulation unit is changed from the light-shielding light modulation unit for each color. The magnification is the same. Here, the equal optical path relay optical system means that the length of the optical path of each color is substantially equivalent by using a relay lens that is common or equivalent in the optical path of each color, and the projection magnification of the illumination light of each color is equal. Means what to do. In addition, the double relay optical system is a method for specifying in a light modulation device by interposing a lens that forms an image twice in a light path of a specific color when the light path of a specific color is longer than the light path of another color. This means that the projection magnification of the specific color is made equal to the projection magnification of the other color while avoiding the inversion of the projection image of the illumination light of the color. In this case, it is possible to project the transmission pattern image formed on the light-shielding type light modulation means so as to easily match the light modulation device of each color, and to project a high-quality color image with less moving image blur.
以下、本発明の一実施形態に係るプロジェクタを図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a projector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタ1の光学系を概念的に説明する図である。このプロジェクタ1は、光源から射出された光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成し、スクリーン上に拡大投射する光学機器であり、光源ランプユニット10、均一化光学系20、遮光装置30、色分離光学系40、光学装置50、及び投射光学系60を備えて構成され、光源ランプユニット10、各種光学系20,30,40,50等を構成する各光学素子は、所定のシステム光軸IXが設定された光学部品用筐体(不図示)内に位置決め調整されて収納されている。
なお、プロジェクタ1は複数のファン(不図示)を備え、これらのファンによって、光源ランプユニット10、光学系20,30,40,50等を対象とする冷却機構が構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating the optical system of the
The
光源ランプユニット10は、光源光を集めて射出し、光学系20,30,40等を介して光学装置50を照明するための光源装置であり、発光管である光源ランプ11と、楕円リフレクタである主反射鏡12と、球面状リフレクタである副反射鏡14と、平行化凹レンズ15とを備えている。なお、主反射鏡12は、放物面リフレクタとすることもでき、この場合、平行化凹レンズ15が不要となる。
この光源ランプユニット10において、光源ランプ11から周囲に放射された光束は、主反射鏡12及び副反射鏡14によって集められ、平行化凹レンズ15によって平行化され、均一化光学系20側に射出される。
The light
In this light
均一化光学系20は、主に対象とする照明領域の面内照度を均一化するためのものであり、第1レンズアレイ21、第2レンズアレイ22、PBSアレイ23、コンデンサレンズ24、及びフィールドレンズ26を備えている。この均一化光学系20は、光源ランプユニット10から射出された光束を複数の部分光束に分割し、当該複数の光束を後述する遮光装置30の位置に設けた遮光像形成領域に重畳するように入射させる。
The homogenizing
第1レンズアレイ21は、光源ランプ11から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、システム光軸IXと直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、各小レンズの輪郭形状は、後述する遮光装置30の液晶表示パネル31の遮光像形成領域や、光学装置50を構成する液晶表示パネル51b,51g,51rの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
The
第2レンズアレイ22は、前述した第1レンズアレイ21により分割された複数の部分光束を照明領域に結像させる光学素子であり、第1レンズアレイ21と同様にシステム光軸IXに直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小レンズを備えている。
The
PBSアレイ23は、第1レンズアレイ21により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
このPBSアレイ23は、詳細な図示を省略するが、システム光軸IXに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。前者の偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束及びS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、後者の反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸IXに沿った方向に射出される。射出された両偏光光束のいずれかは、PBSアレイ23の光束射出面にストライプ状に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このようなPBSアレイ23を用いることにより、光源ランプ11から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置50で利用する光源光の利用率を向上させることができる。
The
Although not shown in detail, the
コンデンサレンズ24は、第1レンズアレイ21、第2レンズアレイ22、及びPBSアレイ23を経た複数の部分光束を集光して遮光装置30の照明領域上に重畳させる重畳光学素子である。
このコンデンサレンズ24から射出された光束は、均一化された状態で次段の遮光装置30に設けた遮光像形成領域に重畳して入射する。
The
The light beam emitted from the
フィールドレンズ26は、コンデンサレンズ24によって遮光装置30の遮光像形成領域に重畳して入射する各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換し、遮光装置30へ入射する光束の入射角の角度分布幅を狭め、遮光装置30(液晶表示パネル31)の変調精度を向上させる機能を有している。
The
遮光装置30は、入射した光束を遮光情報に応じて変調して透過パターン像を形成する遮光型光変調手段であり、液晶表示パネル31を備えて構成される。液晶表示パネル31の入射側には、入射側偏光板32が配置され、液晶表示パネル31の射出側には、射出側偏光板33が配置されている。ここで、液晶表示パネル31と、これを挟む一対の偏光板32,33とは、照明光を2次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。このうち、入射側偏光板32及び射出側偏光板33のいずれも省略することができる。
なお、各色の液晶ライトバルブにおいて、液晶表示パネル31と射出側偏光板33との間には、詳細な説明を省略するが、WV(wide view)フィルムを配置することもできる。
The light-shielding
In each color liquid crystal light valve, a detailed description is omitted between the liquid
液晶表示パネル31は、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられたON・OFF信号に従って、それぞれの画素に入射した偏光光束の偏光方向を変調する。具体的には、例えばノーマリON(ノーマリ白)型の液晶表示パネル31の特定画素に対する印加電圧がON状態となった場合、入射側偏光板32を経た照明光の偏光方向が90°回転して射出側偏光板33で吸収される黒表示となる。また、液晶表示パネル31の特定画素に電圧が印加されないでOFFとなっているとき、入射側偏光板32を経た照明光の偏光方向がそのまま射出側偏光板33を通過して白表示となる。この液晶表示パネル31の変調を行う遮光像形成領域は、矩形状であり、その対角寸法は、例えば0.7インチである。
この液晶表示パネル31は、均一化光学系20に設けた第1レンズアレイ21と略共役な位置であってコンデンサレンズ24の略焦点位置に配置されており、第1レンズアレイ21を構成する各小レンズの輪郭に対応する輪郭を有する矩形の遮光像形成領域が均一に照明される。つまり、第1レンズアレイ21で分割された部分光束が液晶表示パネル31の位置で重畳されるようになっており、この位置(すなわち遮光像形成領域)では、照明光の均一化が達成される。
The liquid
The liquid
液晶表示パネル31に入射した照明光は、走査電極のライン(以下走査線)若しくは画素単位で交互に変調される。つまり、偏光板32,33との協働によって、例えばストライプ状の透過パターン像や、市松模様状の透過パターン像を形成することができるようになっており、このような透過パターン像を反転した透過パターン像と交互に切り替えることで、光学装置50を構成する液晶表示パネル51b,51g,51rを画素単位で間欠照明することができる。
The illumination light incident on the liquid
なお、遮光装置30は、不図示の可動機構によって全体として変位若しくは移動可能になっている。つまり、液晶表示パネル31及び偏光板32,33からなる液晶ライトバルブは、システム光軸IX上から退避させることができるようになっており、必要に応じて再度システム光軸IX上に配置することができるようになっている。また、液晶表示パネル31等の液晶ライトバルブは、上述の可動機構によってシステム光軸IXに垂直な方向に2次元的に微動可能になっており、光学装置50を構成する液晶表示パネル51b,51g,51rに対して精密なアライメントが可能になっている。
液晶表示パネル31等からなる液晶ライトバルブをシステム光軸IX上から退避させた場合、光路長を補償するべく、ガラス板35をシステム光軸IX上に配置する。このように、液晶ライトバルブをシステム光軸IX上から退避させた場合、光源ランプユニット10からの光束を100%近く光学装置50に供給することが可能になるので、明るさを優先するモードでの画像投影が可能なる。ただし、この場合、照明光の空間的遮断を利用した間欠的照明によって動画ボケを防止する効果は得られなくなる。
The
When the liquid crystal light valve composed of the liquid
色分離光学系40は、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと、反射ミラー42a,42b,42c,42d,42eと、フィールドレンズ43b,43g,43rと、入射レンズ44と、リレーレンズ45a,45bとを備える。色分離光学系40は、基本的要素として、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bを含んでおり、照明光を赤色光、緑色光、及び青色光の3つの光束に分離する。すなわち、入射側に設けた第1ダイクロイックミラー41aは、赤・青・緑(R・G・B)の3色のうち青色光LBを反射し、緑色光LGと赤色光LRとを透過させる。また、第2ダイクロイックミラー41bは、第1ダイクロイックミラー41aの透過光LG,LRの光路上に配置されており、両色光LG,LRのうち緑色光LGを反射し赤色光LRを透過させる。
The color separation
この色分離光学系40において、遮光装置30から射出される均一化された照明光は、入射レンズ44を介して第1ダイクロイックミラー41aに入射する。第1ダイクロイックミラー41aで反射された青色光LBは、第1光路OP1に導かれ、反射ミラー42a、リレーレンズ45a、及び反射ミラー42b,42cを経てフィールドレンズ43bを介して光学装置50に供給される。また、第1ダイクロイックミラー41aを透過して反射ミラー42d及びリレーレンズ45bを経た色光LG,LRのうち、第2ダイクロイックミラー41bで反射された緑色光LGは、第2光路OP2に導かれ、反射ミラー42aを経てフィールドレンズ43gを介して光学装置50に供給される。さらに、第2ダイクロイックミラー41bを透過した赤色光LRは、第3光路OP3に導かれ、反射ミラー42eを経てフィールドレンズ43rを介して光学装置50に供給される。
In the color separation
ここで、リレーレンズ45a,45bは、入射レンズ44によって取り込んだ照明光を射出側のフィールドレンズ43b,43g,43rに伝達する等光路リレー光学系であり、均一化光学系20によって液晶表示パネル31の位置に形成された遮光像形成領域の像を、光学装置50を構成する各液晶表示パネル51b,51g,51rに設けた画像形成領域に結像する役割を有する。つまり、液晶表示パネル31の遮光像形成領域の像は、リレーレンズ45a,45bを介して、各液晶表示パネル51b,51g,51rの画像形成領域上に左右及び上下の方向を一致させて各色光において等倍率で投影される。なお、第1のリレーレンズ45aは、青色光LB専用のものとなっており、第2のリレーレンズ45bは、緑色光LG及び赤色光LR兼用のものとなっている。リレーレンズ45a,45bの光学面の形状は、単なる例示であり、屈折力を含めて適宜変更するができる。
Here, the
なお、色分離光学系40のうち、光学装置50の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ43b,43g,43rは、均一化光学系20の第2レンズアレイ22から射出され液晶表示パネル31を経た各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換し、各液晶表示パネル51b,51g,51rへ入射する光束の入射角の角度分布幅を狭め、各液晶表示パネル51b,51g,51rの変調精度を向上させる機能を有している。
In the color separation
光学装置50は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成する光変調部であり、照明対象となる光変調装置としての液晶表示パネル51b,51g,51rと、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム54とを備えて構成される。フィールドレンズ43b,43g,43r及び各液晶表示パネル51b,51g,51rの間には、入射側偏光板52b,52g,52rが介在配置され、各液晶表示パネル51b,51g,51r及びクロスダイクロイックプリズム54の間には、射出側偏光板52b,52g,52rが介在配置されている。ここで、例えば青色光LB用の液晶表示パネル51bと、これを挟む一対の偏光板52b,52bとは、照明光を2次元的に輝度変調するための液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑色光LG用の液晶表示パネル51gと、対応する偏光板52g,52gも、液晶ライトバルブを構成し、赤色光LR用の液晶表示パネル51rと、対応する偏光板52r,52rも、液晶ライトバルブを構成する。
なお、各色の液晶ライトバルブにおいて、液晶表示パネル51b,51g,51rと射出側偏光板52b,52g,52rとの間には、詳細な説明を省略するが、WV(wide view)フィルムを配置することもできる。
The
In each color liquid crystal light valve, a WV (wide view) film is disposed between the liquid
各液晶表示パネル51b,51g,51rは、遮光装置30の液晶表示パネル31と同様に、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、それぞれの画素に入射した偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶表示パネル51b,51g,51rにおいて、変調を行う画像形成領域は、液晶表示パネル31の遮光像形成領域と相似又は合同の矩形である。
Each of the liquid
図2は、液晶表示パネル51b,51g,51rへの液晶表示パネル31の投影を説明する図である。各液晶表示パネル51b,51g,51rに設けた画像形成領域FAには、液晶表示パネル31に設けた画像形成領域すなわち遮光像形成領域FAに形成された透過パターン像の反転像が投影される。この場合、リレーレンズ45a,45b等の存在によって、反転した等倍の透過パターン像が投影されているが、液晶表示パネル31と液晶表示パネル51b,51g,51rとのサイズが異なる場合、サイズ差に応じて投影倍率を変更することができ、液晶表示パネル31の遮光像形成領域FAと液晶表示パネル51b,51g,51rの画像形成領域FAとの間で倍率を変化させた1:1の投影が可能になる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the projection of the liquid
液晶表示パネル31の例えば中央に形成された画像領域IP1は、各液晶表示パネル51b,51g,51rの中央に形成された画像領域IP2に投影される。ここで、液晶表示パネル31の画像領域IP1には、走査電極のライン単位で遮光画素の集合体である遮光部BLと、透過画素の集合体である透光部WLとがストライプ状に形成された第1の透過パターン像PA1を形成することができ、或いは、第1の透過パターン像PA1の明暗パターンを入れ替えた第2の透過パターン像PA2を形成することもできる。これに対応して、各液晶表示パネル51b,51g,51rの画像領域IP2上には、転写に際して空間的に反転された第1の透過パターン像PA1や、転写に際して空間的に反転された第2の透過パターン像PA2が投影される。このような透過パターン像PA1,PA2を各液晶表示パネル51b,51g,51rに表示されるフレームに対応して適当なタイミングで交互に繰り返して投影することで、各液晶表示パネル51b,51g,51rの間欠的照明が可能なり、動画ボケを防止する効果が得られる。
For example, the image area IP1 formed in the center of the liquid
図3は、液晶表示パネル51b,51g,51rに対する間欠的照明の変形例を説明する図である。図3(a)は、液晶表示パネル31の画像領域IP1に形成され液晶表示パネル51b,51g,51rの画像領域IP2に投影される市松模様状の第1の透過パターン像PA1’を示し、図3(b)は、同様に液晶表示パネル51b,51g,51rの画像領域IP2に投影される、反転された第2の透過パターン像PA2’を示す。これらの透過パターン像PA1’,PA2’を適当なタイミングで交互に繰り返して投影することによっても、各液晶表示パネル51b,51g,51rの間欠的照明が可能なり、動画ボケを防止する効果が得られる。
FIG. 3 is a diagram for explaining a modification of intermittent illumination for the liquid
なお、例示の透過パターン像PA1,PA2,PA1’,PA2’では、遮光部をラインや画素の単位で周期的に形成しているが、複数ラインや複数画素の単位で周期的な遮光部を形成することもできる。ただし、遮光部の幅やサイズが小さいほどフリッカの低減には有利である。 In the illustrated transmission pattern images PA1, PA2, PA1 ′, and PA2 ′, the light shielding portions are periodically formed in units of lines or pixels. However, the periodic light shielding portions are formed in units of multiple lines or pixels. It can also be formed. However, the smaller the width and size of the light-shielding portion, the more advantageous is the flicker reduction.
図4(a)は、各液晶表示パネル51b,51g,51rの特定ラインや画素における照明状態を説明する図である。図4(b)は、各液晶表示パネル51b,51g,51rの書換タイミングを説明する図である。特定ラインや画素が透過パターン像PA1,PA2の影になって暗状態になった状態で、各液晶表示パネル51b,51g,51rにおいて、現在照明されている半フレーム画像の隙間に対応する次の半フレーム画像について画像情報の書換が行われる。なお、以上説明した動作は一例であり、各液晶表示パネル51b,51g,51rの書換タイミング等は、用途や液晶表示パネル51b,51g,51rの特性等に応じて適宜変更することができる。また、液晶表示パネル51b,51g,51rの書換時間が遮光装置30による暗状態の時間より短いことが望ましい。
FIG. 4A is a diagram for explaining the illumination state of specific lines and pixels of the liquid
図1に戻って、クロスダイクロイックプリズム54は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム54は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜54a,54bが形成されている。誘電体多層膜54a,54bは、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過するダイクロイックミラーである。一方の誘電体多層膜54aは、第1の合成用ダイクロイックミラーとして青色光を反射し、他方の誘電体多層膜54bは、第2の合成用ダイクロイックミラーとして赤色光を反射する。これらの誘電体多層膜54a,54bによって、赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
Returning to FIG. 1, the cross
クロスダイクロイックプリズム54から射出された合成光は、投射光学系60によって拡大投射され、図示を略したスクリーン上で大画面のカラー画像を形成する。
The combined light emitted from the cross
図5は、図1のプロジェクタ1に内蔵されている信号処理回路の一部を概念的に説明するブロック図である。
この信号処理回路は、ビデオ信号等の外部映像信号が入力される画像データ処理部71と、図1等に示す液晶表示パネル31,51b,51g,51rを駆動するパネル駆動部73と、これらの動作を統括的に制御する制御部75とを備える。
FIG. 5 is a block diagram conceptually illustrating a part of the signal processing circuit built in the
The signal processing circuit includes an image
以上のうち、画像データ処理部71は、外部から入力された映像信号に対して適当な処理を施すことにより、サイズや歪を補正し、或いは色バランスを補正することができる。また、画像データ処理部71は、液晶表示パネル51b,51g,51rの各画素に割り当てるデータを決定することによってインターレース状の表示等を可能にする。つまり、液晶表示パネル51b,51g,51rの画像領域IP2に例えばライン単位で1つおきに間引いた画像を形成するためのデータが準備される。また、また、画像データ処理部71は、液晶表示パネル31の画像領域IP1に形成すべき、透過パターン像PA1,PA2に対応するデータを準備する。
Among the above, the image
パネル駆動部73は、画像データ処理部71から出力された処理後の映像信号に基づいて、各色の液晶表示パネル51b,51g,51rや間欠照明用の液晶表示パネル31の動作状態を調節する駆動信号を発生する。これにより、液晶表示パネル51b,51g,51r及びこれらに付随する偏光板52b,52g,52rからなる液晶ライトバルブにおいて、画像データ処理部71から入力された映像信号等に対応して、透過率分布としての所望の映像を形成することができる。さらに、液晶表示パネル31及びこれらに付随する偏光板32,33からなる液晶ライトバルブにおいて、液晶表示パネル51b,51g,51rを間欠照明するための一対の透過パターン像PA1,PA2を順次切り替えて形成することができる。
The
制御部75は、画像データ処理部71等の動作を制御するためのものであり、液晶表示パネル31や液晶表示パネル51b,51g,51rに表示すべき画像を調整する。これによって、液晶表示パネル31による照明光の空間的遮断を利用した間欠的照明が可能になり、液晶表示パネル51b,51g,51rによる動画表示に際してパルス的表示が可能なり、動画ボケを防止することができる。
なお、制御部75は、プロジェクタ1が静止画等表示する場合、非動画モードが設定される。この場合、図示を省略する機構を駆動して液晶表示パネル31等からなる液晶ライトバルブをシステム光軸IX上から退避させ、ガラス板35をシステム光軸IX上に配置する。また、液晶表示パネル51b,51g,51rは、恒常的照明に対応する高輝度の表示動作を行う。
以上のように、液晶表示パネル31等からなる液晶ライトバルブをシステム光軸IX上から退避させる代わりに、液晶表示パネル31をノーマリON(白)型のものとし、液晶表示パネル31の全画素の駆動電圧をOFFとすることにより、液晶表示パネル31を全透過状態とすることもできる。この場合も、液晶表示パネル51b,51g,51rに高輝度の表示動作を行わせることができる。
The
The
As described above, instead of retracting the liquid crystal light valve composed of the liquid
なお、以上の説明では、液晶表示パネル31の画像領域IP1に遮光部BLと透光部WLとからなる透過パターン像PA1,PA2,PA1’,PA2’を形成しているが、透光部WLについては、液晶表示パネル51b,51g,51rに表示すべき画像に応じて輝度変調した透過画素とすることができる。つまり、液晶表示パネル31の透光部WLに対応する画素を、液晶表示パネル51b,51g,51rに表示すべき映像信号のうち輝度信号等で透過率変調することにより、プロジェクタ1によって投影される画像の黒をより引き立たせることができ、よりコントラストの増加した画像を投射することができる。
In the above description, the transmission pattern images PA1, PA2, PA1 ′, and PA2 ′ including the light shielding portion BL and the light transmitting portion WL are formed in the image area IP1 of the liquid
〔第2実施形態〕
図6は、第2実施形態に係るプロジェクタ101の光学系を概念的に説明する図である。第2実施形態のプロジェクタ101は、第1実施形態のプロジェクタを変形したものであり、共通部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。また、特に説明しない部分について、第2実施形態のプロジェクタ101は、第1実施形態のプロジェクタと同一の構造を有するものとする。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a diagram for conceptually explaining the optical system of the
本プロジェクタ101において、色分離光学系140は、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと、反射ミラー142a,142b,142cと、フィールドレンズ43b,43g,43rと、入射レンズ44と、リレーレンズ145a,145b,145cとを備える。
この色分離光学系140において、遮光装置30から射出される均一化された照明光は、入射レンズ44及びリレーレンズ145aを介して第1ダイクロイックミラー41aに入射する。第1ダイクロイックミラー41aで反射された青色光LBは、第1光路OP1に導かれ、反射ミラー142aで反射された後フィールドレンズ43bを介して光学装置50に供給される。また、第1ダイクロイックミラー41aを透過した色光LG,LRのうち、第2ダイクロイックミラー41bで反射された緑色光LGは、第2光路OP2に導かれ、フィールドレンズ43gを介して光学装置50に供給される。さらに、第2ダイクロイックミラー41bを透過した赤色光LRは、第3光路OP3に導かれ、反射ミラー142b,142c及びリレーレンズ145b,145cを経た後、フィールドレンズ43rを介して光学装置50に供給される。
In the
In the color separation
ここで、リレーレンズ145aは、入射レンズ44によって取り込んだ照明光を射出側のフィールドレンズ43b,43g等に伝達するものであり、均一化光学系20によって液晶表示パネル31の遮光像形成領域FAの位置に形成された透過パターン像PA1,PA2を、光学装置50を構成する液晶表示パネル51b,51g等の画像形成領域FAに結像する役割を有する。なお、リレーレンズ145aは、青色光LB及び緑色光LG兼用のものとなっている。
また、リレーレンズ145b,145cは、リレーレンズ145aによって第3光路OP3上に一旦形成された透過パターン像PA1,PA2を光学装置50を構成する赤色用の液晶表示パネル51rの画像形成領域FAに結像する。これらのリレーレンズ145b,145cは、ダブルリレー光学系を構成しており、2回の結像によって等倍の正立像を形成することができるようになっている。この結果、赤色光LRの光路の長さが青色光LBの光路の長さ及び緑色光LGの光路の長さより長くても、液晶表示パネル31の遮光像形成領域FAの透過パターン像PA1,PA2が、各液晶表示パネル51b,51g,51rの画像形成領域FA上に左右及び上下を一致させて各色光において等倍率で投影される。
Here, the
Further, the
〔第3実施形態〕
図7は、第3実施形態に係るプロジェクタ201の光学系を概念的に説明する図である。第3実施形態のプロジェクタ101は、第1実施形態のプロジェクタを変形したものであり、特に説明しない部分については、第1実施形態のプロジェクタと同一の構造を有するものとする。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a diagram for conceptually explaining the optical system of the
本プロジェクタ201において、遮光装置230は、図1の液晶表示パネル31等に置き換わる遮光型光変調手段であり、ティルトミラーデバイス231を備えて構成される。このティルトミラーデバイス231は、入射した光束を遮光情報に応じて変調して、図2等に例示するような透過パターン像PA1,PA2,PA1’,PA2’を形成する。
In the
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記実施形態では、光源ランプユニット10等からの光を特定方向の偏光とするPBSアレイ23を用いていたが、この発明は、このようなPBSアレイ23を用いないプロジェクタにも適用可能である。
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、色分離光学系40を用いて照明光の分割を行い、各液晶表示パネル51b,51g,51rで各色の像光を形成し、クロスダイクロイックプリズム54で合成像を得ているが、色分離光学系40やクロスダイクロイックプリズム54を省略し、液晶表示パネル51b,51g,51rを単板式のモノクロ又はカラーの表示パネルとすることもできる。
In the above embodiment, the illumination light is divided using the color separation
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図1等に示すプロジェクタ1,101,201の構成は、いずれにも適用可能である。
Further, as the projector, there are a front projector that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear projector that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The
1…プロジェクタ、 10…光源ランプユニット、 20…均一化光学系、 21…第1レンズアレイ、 22…第2レンズアレイ、 24…コンデンサレンズ、 26…フィールドレンズ、 30…遮光装置、 31…液晶表示パネル、 32…入射側偏光板、 33…射出側偏光板、 35…ガラス板、 40…色分離光学系、 41a…第1ダイクロイックミラー、 41b…第2ダイクロイックミラー、 45a,45b…リレーレンズ、 50…光学装置、 51b,51g,51r…液晶表示パネル、 54…クロスダイクロイックプリズム、 60…投射光学系、 71…画像データ処理部、 73…パネル駆動部、 75…制御部、 BL…遮光部、 WL…透光部、 FA…画像形成領域、遮光像形成領域、 OP1…第1光路、 OP2…第2光路、 OP3…第3光路、 PA1,PA2…透過パターン像
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光源装置からの光源光を複数の部分光束に分割する第1レンズアレイと、当該第1レンズアレイによって分割された部分光束を照明領域に結像させて重畳させる第2レンズアレイ及び重畳光学素子とを有する均一化光学系と、
前記重畳光学素子による部分光束の重畳位置に配置されるとともに、前記均一化光学系から射出される照明光を空間的に遮断する遮光型光変調手段と、
前記遮光型光変調手段の後段に配置されるリレー光学系と、
前記リレー光学系を介して、前記遮光型光変調手段に対して略共役な位置に配置されるとともに、照明光を画像情報に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部によって変調された変調光を像光として投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。 A light source device that emits light source light;
A first lens array that divides light source light from the light source device into a plurality of partial light beams, a second lens array that superimposes the partial light beams divided by the first lens array by forming an image on an illumination area, and a superimposing optical element A homogenizing optical system having
A light-blocking light modulation means that is disposed at a position where the partial light beam is superimposed by the superimposing optical element and spatially blocks illumination light emitted from the homogenizing optical system;
A relay optical system disposed at a subsequent stage of the light-shielding light modulation means;
A light modulation unit that is arranged at a position substantially conjugate to the light-shielding light modulation unit via the relay optical system, and modulates illumination light according to image information;
A projection optical system that projects the modulated light modulated by the light modulator as image light;
A projector comprising:
前記光変調部は、前記各色の光路上にそれぞれ配置されて前記遮光型光変調手段の透過像が一致した状態でそれぞれ入射するとともに、当該透過像に対応する前記複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調する各色の光変調装置を含み、
前記各色の光変調装置からの各色の像光を合成して前記投射光学系に射出する色合成光学系をさらに備えること
を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載のプロジェクタ。 In the subsequent stage of the homogenizing optical system, the optical system has at least one color separation dichroic mirror disposed to be inclined with respect to the illumination optical axis, and separates a plurality of color lights from the illumination light emitted from the homogenizing optical system. Then, the plurality of color lights are respectively guided to the optical paths of the respective colors, and a relay lens disposed in at least one of the optical paths of the respective colors is included as the relay optical system, and the light-shielding light modulation unit for the respective colors A color separation optical system that makes the magnification to the light modulation unit the same;
The light modulators are respectively arranged on the optical paths of the respective colors and are incident with the transmitted images of the light-shielding light modulators being coincident with each other, and the plurality of color lights corresponding to the transmitted images according to image information Each color modulating device that modulates each,
6. The projector according to claim 1, further comprising a color synthesis optical system that synthesizes the image light of each color from the light modulation device of each color and emits the light to the projection optical system. .
In the color separation optical system, an equal optical path relay optical system or a double relay optical system is incorporated as the relay optical system so that magnifications of the respective colors from the light-shielding light modulation means to the light modulation unit are made the same. The projector according to claim 6.
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TWI461819B (en) * | 2010-08-20 | 2014-11-21 | Cheng Uei Prec Ind Co Ltd | Projector system and its decetion method |
CN108630142A (en) * | 2018-05-13 | 2018-10-09 | 上海诣阔软件有限公司 | A kind of correction LED display piece method |
-
2005
- 2005-06-13 JP JP2005171950A patent/JP2006349713A/en not_active Withdrawn
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