(57)【要約】【課題】本発明は、任意の波長の光を発生する輝度の低い画像をスクリーン上に投射したときに、輝度ムラや色ムラの少ない画像を得ることが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。【解決手段】本発明によるプロジェクタは、Ｒ光源１と、Ｇ光源２と、Ｂ光源３とから構成される光源と、Ｒ光源１と、Ｇ光源２と、Ｂ光源３との各光源から入射される各光束を単一光として射出する混色装置４と、Ｒ光源１と、Ｇ光源２と、Ｂ光源３とから構成される光源と混色装置４との間に配置される、Ｒ光源１に対応するＲ遮光幕と、Ｇ光源２に対応するＧ遮光幕６と、Ｂ光源３に対応するＢ遮光幕７とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2008180839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記複数の光源から入射される複数の光束を単一光として射出する混色装置と、
前記混色装置からの出射光を変調し、投射する変調・投射手段と、
前記複数の光源と前記混色装置との間に配置され、前記光源から前記変調・投射手段に向かう光量を変化させる遮光幕と、
を備えることを特徴とする、プロジェクタ。
【請求項２】
前記複数の光源は、Ｒ光源、Ｇ光源、Ｂ光源を含み、
前記遮光幕は、前記Ｒ光源に対応する第１の遮光幕と、前記Ｇ光源に対応する第２の遮光幕と、前記Ｂ光源に対応する第３の遮光幕とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記複数の光源は、Ｒ光源、Ｇ光源、Ｂ光源を含み、
前記遮光幕は、各々の光源から射出する光束が収束する箇所に配置された一の遮光幕を備えることを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記遮光幕は、前記複数の光源の各々ごとに対応して設けられた複数の遮光幕を備えることを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記遮光幕は、前記複数の光源のうち、任意の数の光源ごとに対応して設けられた複数の遮光幕を備えることを特徴とする、請求項１に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタに関し、特に、光源からの光を遮光する遮光幕を備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、光源からの光を映像デバイスで変調した後に、投射レンズによってスクリーン上に投射する構成を有している。従来のプロジェクタにおける、スクリーン上に投射された画像のコントラストの調整方法として、遮光幕を光源から投射レンズまでの光路中に設置してコントラストの改善を行なうシャッター装置が一般的に知られている。この遮光幕を用いて、比較的暗い画像を表示する場合には遮光幕によって光量を制限することでスクリーン上の表示画像をより暗くし、比較的明るい画像を表示する場合には遮光幕による制限を行なわないことによってスクリーン上の表示画像を明るくしている。光源には高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザーなどが用いられているが、特にＬＥＤ、レーザーの場合は複数の光源から構成されており、複数の光の色を混色して白色光を得ている。
【０００３】
光源の光量を制限する方法として、光源自身の光量を制限する方法が考えられるが、光源の種類によっては性能や信頼性の理由から光源自身の光量の制限が困難なことが多い。そのため、光源から投射レンズまでの光路のいずれかに遮光幕を設置することによって光量を制限する方法が一般的となっている。遮光幕は、光源から表示デバイスを経て投射レンズに照射される光量を、光線に対する遮光面積を変化させることによって制御する。しかし、光量を大きく低下させるために遮光幕による遮光面積を増やすと光線の均一性が損なわれてスクリーン上に投射する光の強さが不均一になってしまうため、スクリーン上に投射した画像に対して均一な輝度分布が得られずに部分的に輝度が落ちてしまうという問題があった。また、複数の色の光源を利用して混色することによって白色光を得るような構成を有するプロジェクタにおいて、遮光幕の遮光面積を増やすと各色の光が透過できる面積が小さくなるため、遮光しない場合と比べると、透過する各色の光の割合や分布が変化して十分に混色された白色光が得られず、スクリーン上に投射された画像に部分的な色のムラを生じたり、意図する色温度とは異なる画像になるなどの問題があった。
【０００４】
これらの問題に対して、遮光幕として機能する光学絞りを投射光学系の入射瞳の位置に配置することによって、投射された光の光軸に対して垂直な面の面積が最も小さくなる位置において、不要な迷光だけを遮光して投射するように考えられたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、２枚の遮光板を光軸を中心として相対するように配置して遮光を行なうことによって輝度ムラを低減しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３００８９９号公報（第１７頁、第３図）
【特許文献２】特開２００４−６９９６６号公報（第１９頁、第１６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、特許文献２ともに、光源が複数の光源から構成される場合について特に考慮されておらず、そのような場合に必ずしも効果的な光量制御ができるとは限らない。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、光源が複数の光源から構成される場合に効果的な光量制御が可能で、輝度の低い画像をスクリーン上に投射したときに、輝度ムラや色ムラの少ない画像を得ることが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明によるプロジェクタは、複数の光源と、複数の光源から入射される複数の光束を単一光として射出する混色装置と、混色装置からの出射光を変調し、投射する変調・投射手段と、複数の光源と混色装置との間に配置され、光源から変調・投射手段に向かう光量を変化させる遮光幕とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、請求項１に記載のように、混色装置は複数の光源から入射される複数の光束を単一光として射出し、遮光幕は複数の光源と混色装置との間に配置されているため、輝度の低い画像をスクリーン上に投射したときに、輝度ムラや色ムラの少ない画像を得ることが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。
【００１１】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１によるプロジェクタの構成図である。図１に示すように、光源は赤色の光を発生するＲ光源１と、緑色の光を発生するＧ光源２と、青色の光を発生するＢ光源３とから構成され、各々の光源から混色装置４に向かって光が射出される。各光源と混色装置４との間には、Ｒ光源１からの光を遮光する第１の遮光幕であるＲ遮光幕５、Ｇ光源２からの光を遮光する第２の遮光幕であるＧ遮光幕６、Ｂ光源３からの光を遮光する第３の遮光幕であるＢ遮光幕７がそれぞれ配置されており、遮光幕の開閉によって各光源から射出されて遮光幕を透過する光の光量を制御している。また、映像表示デバイス９、投射レンズ１０、投射レンズ１１、投射レンズ１２によって、変調・投射手段を構成している。
【００１２】
図２は、本発明の実施形態による遮光幕の構造断面図である。図２に示すように、光源から混色装置４に向かって射出される光の光路１４を遮光板１５で遮光する。ステー１６は遮光板１５を支え、軸１８はステー１６と台座１７をつなぎ、アクチュエータ１９はステー１６の端部であって遮光板１６と相対する端部を駆動する。アクチュエータ１９を駆動することによって光路１４を遮断する位置に遮光板１５を移動させ、光源から射出される光量を制御することができる。
【００１３】
混色装置４は各光源から入射される光束を単一光として射出するものである。形状は中空な多角柱の管で内面が鏡面であり、混色装置４に入射した光束は内面で反射を繰り返しながら混色され、均一な白色光となって射出される。混色装置４から射出された白色光の光束は、照明レンズ８を透過することによって平行光となって映像表示デバイス９に照射される。映像表示デバイス９は反射型の映像表示面を有しており、映像情報に基づいて入射した光束を輝度変調して投射レンズ１０に向けて射出する。投射レンズ１０を透過した光は、投射レンズ１１および投射レンズ１２を透過した後にスクリーン１３上に投射されて画像を表示する。
【００１４】
スクリーン１３上に輝度の低い画像を表示するときは、投射レンズ１０に光源からの光の大部分を入射させないようにするために、光源からの光を映像表示デバイス９によって投射レンズ１０に入射させない方向へ反射させることによって調整している。光源からの光が強くなると映像表示デバイス９によって投射レンズ１０に入射させない方向へ反射させる光量が多くなるが、反射した光の一部は周辺の構造物に吸収されることなく乱反射してしまい、乱反射した光は映像情報を持たない不必要な迷光となって投射レンズ１０、投射レンズ１１、投射レンズ１２に再入射する。この迷光は、光源からの光量が多いほど増加して本来の画像と重なってスクリーン１３上に投射されるため、コントラストの劣化を招いてしまう。この問題の対策として、Ｒ光源１、Ｇ光源２、Ｂ光源３からの各光束をＲ遮光幕５、Ｇ遮光幕６、Ｂ遮光幕７によって制御した後に混色装置４に入射するようにしているため、映像表示デバイス９に照射される光が制限されて迷光も減少してコントラストの改善がなされている。
【００１５】
図３は従来技術におけるプロジェクタの構成図である。図３に示すような従来のプロジェクタにおいて、白色光源２０から射出された白色光に対する遮光幕を、例えば照明系遮光幕２１や投射系遮光幕２２の位置に設置していた。このため、背景技術の欄で述べたような問題点が存在した。しかし、本発明では図１に示すように遮光幕を光源と混色装置４との間に設置している。混色装置４は各光源から入射した光を均一にする機能を持つため、光源から射出した光を遮光幕で部分的に遮光したことによって光束の断面がいびつな形状になったとしても、均一な光束を照明レンズ８に照射することができる。従って、スクリーン１３上に投射された画像に対する部分的な輝度ムラや色ムラがない画像を得ることができる。
【００１６】
本発明の実施形態では、Ｒ光源１、Ｇ光源２、Ｂ光源３の各々から射出される光束に対して、Ｒ遮光幕５、Ｇ遮光幕６、Ｂ遮光幕７の各々によって独立して制御することができる。その結果、スクリーン１３上に投射する画像について、不必要な色の光のみの光量を小さくし、必要な色の光の光量を大きくするように遮光幕によって制御することによって、白色光を光源として制御していた従来の方法よりも効果的なコントラストの改善を行なうことが可能となる。
【００１７】
また、光源について様々な種類のデバイスが考えられるが、光源自身の発光量を変化させることは安定性や光学的な性能から困難な場合がある。しかし、本発明の実施形態によれば、遮光幕によって光源から射出される光量を制御するので、光源自身の発光量は一定に保持すればよく、そのため安定した光学性能を維持したままコントラストの改善を行なうことができる。
【００１８】
以上のことから、遮光幕を光源と混色装置との間に設置し、さらに遮光幕を各光源に対応するようにそれぞれ配置することによって、各光源から照射される光量を独立して調整することが可能となる。その結果、安定した光学性能を維持したままコントラストの改善を行い、輝度の低い画像をスクリーン上に投射したときに、輝度ムラや色ムラの少ない画像を得ることが可能になるという効果がある。
【００１９】
〈実施形態２〉
図４は、本発明の実施形態２によるプロジェクタの構成図である。本発明の実施形態２の特徴は、光源と混色装置との間に遮光幕を配置し、その遮光幕は各光源から射出する光束が収束する箇所に１つのみ配置していることである。
【００２０】
図４に示すように、光源は赤色の光を発生するＲ光源１と、緑色の光を発生するＧ光源２と、青色の光を発生するＢ光源３とから構成され、各々の光源から混色装置４に向かって光が射出される。各光源と混色装置４との間には、各光源から射出する光束が収束する箇所に遮光幕２４を配置し、１つの遮光幕２４の開閉によって各光源から射出されて遮光幕を透過する光の光量を制御している。なお、混色装置４から射出された光がスクリーン１３上に投射されるまでの過程については、実施形態１と同様である。
【００２１】
以上のことから、光源と混色装置との間に１つの遮光幕を設置することによって、よりコストを下げてコントラストの改善を行なうことが可能となる。また、輝度の低い画像をスクリーン上に投射したときに、輝度ムラや色ムラの少ない画像を得ることが可能になるという効果がある。
【００２２】
〈実施形態３〉
図５は、本発明の実施形態３によるプロジェクタの構成図である。本発明の実施形態３の特徴は、光源と混色装置との間に遮光幕を配置し、その遮光幕は複数の光源の各々ごとに対応して配置していることである。
【００２３】
図５に示すように、光源は波長Ａの光を発生するＡ光源２５と、波長Ｂの光を発生するＢ光源２６と、波長Ｃの光を発生するＣ光源２７と、波長Ｄの光を発生するＤ光源２８とから構成され、各々の光源から混色装置４に向かって光が射出される。このように、任意の波長の光を発生する複数の光源を用いることによって、スクリーン１３上に投射する画像の色再現範囲を広げることが可能である。各光源と混色装置４との間には、Ａ光源２５からの光を遮光するＡ遮光幕２９と、Ｂ光源２６からの光を遮光するＢ遮光幕３０と、Ｃ光源２７からの光を遮光するＣ遮光幕３１と、Ｄ光源２８からの光を遮光するＤ遮光幕とをそれぞれ配置し、各遮光幕を開閉することによって各光源から射出されて遮光幕を透過する光の光量を制御している。なお、混色装置４から射出された光がスクリーン１３上に投射されるまでの過程については、実施形態１と同様である。
【００２４】
以上のことから、光源と混色装置との間に任意の波長の光を発生する複数の光源ごとに対応して複数の遮光幕を配置することによって、各光源に対して独立して光量の制御をすることが可能となる。従って、輝度の低い画像をスクリーン上に投射したときに、色再現性を保ったまま輝度ムラや色ムラの少ない画像を得ることが可能になるという効果がある。
【００２５】
〈実施形態４〉
図６は、本発明の実施形態４によるプロジェクタの構成図である。本発明の実施形態４の特徴は、光源と混色装置との間に遮光幕を配置し、その遮光幕は複数の光源のうちの任意の数の光源ごとに対応して配置していることである。
【００２６】
図６に示すように、光源は波長Ｅの光を発生するＥ光源３３と、波長Ｆの光を発生するＦ光源３４と、波長Ｇの光を発生するＧ光源３５と、波長Ｈの光を発生するＨ光源３６とから構成され、各々の光源から混色装置４に向かって光が射出される。このように、任意の波長の光を発生する複数の光源を用いることによって、スクリーン１３上に投射する画像の色再現範囲を広げることが可能である。各光源と混色装置４との間には、Ｅ光源３３とＦ光源３４とからの光を遮光するために両光源の光路中にＥＦ遮光幕３７を配置し、Ｇ光源３５とＨ光源３６とからの光を遮光するために両光源の光路中にＧＨ遮光幕３８を設置しており、各遮光幕を開閉することによって各光源から射出されて遮光幕を透過する光の光量を制御している。なお、混色装置４から射出された光がスクリーン１３上に投射されるまでの過程については実施形態１と同様である。
【００２７】
また、例えばレーザを光源とした場合、複数の光源からの光を光ファイバーを用いることによって１つの遮光幕に投射することが可能となる。そして、各光源からの光を組み合わせることによって、任意の波長の光を射出する光源と等価な光源を作り出すことができる。このように、複数の任意の波長の光の各々ごとに対応して遮光幕を配置することによって独立して光量の制御を行なうことができる。
【００２８】
以上のことから、光源と混色装置との間に任意の波長の光を発生する複数の光源のうちの任意の光源ごとに対応して複数の遮光幕を配置することによって、それぞれ独立して光量の制御を行なうことが可能となる。従って、輝度の低い画像をスクリーン上に投射したときに、色再現範囲を広げて輝度ムラや色ムラの少ない画像を得ることが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態１によるプロジェクタの構成図である。
【図２】本発明の実施形態による遮光幕の構造断面図である。
【図３】従来技術におけるプロジェクタの構成図である。
【図４】本発明の実施形態２によるプロジェクタの構成図である。
【図５】本発明の実施形態３によるプロジェクタの構成図である。
【図６】本発明の実施形態４によるプロジェクタの構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  Ｒ光源、２  Ｇ光源、３  Ｂ光源、４  混色装置、５  Ｒ遮光幕、６  Ｇ遮光幕、７  Ｂ遮光幕、８  照明レンズ、９  映像表示デバイス、１０  投射レンズ、１１  投射レンズ、１２  投射レンズ、１３  スクリーン、１４  光路、１５  遮光板、１６  ステー、１７  台座、１８  軸、１９  アクチュエータ、２０  白色光源、２１  照明系遮光幕、２２  投射系遮光幕、２３  集光レンズ、２４  遮光幕、２５  Ａ光源、２６  Ｂ光源、２７  Ｃ光源、２８  Ｄ光源、２９  Ａ遮光幕、３０  Ｂ遮光幕、３１  Ｃ遮光幕、３２  Ｄ遮光幕、３３  Ｅ光源、３４  Ｆ光源、３５  Ｇ光源、３６  Ｈ光源、３７  ＥＦ遮光幕、３８  ＧＨ遮光幕。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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