(57)【要約】【課題】効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタを提供する。【解決手段】プロジェクタは、主光軸を法線とする面に対して傾斜して単一材料から構成される略板状の光束透過部材７３２を有する回転光学部材７３と、この回転光学部材７３を主光軸を回転軸として回転させるモータおよびゴムローラを備えた。これにより、回転光学部材７３を回転させることで、光路を所定距離だけシフト移動でき、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。【選択図】図２
2007206566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系から射出された光束を固定画素型の表示素子にて光変調させ、光変調された光束を投写光学系から投写させるプロジェクタであって、
光束入射面および光束射出面のうち少なくともいずれか一方が主光軸を法線とする面に対して傾斜して設けられ、光の屈折作用によって光束の進路を変化させる光束進路変更手段と、
前記光束進路変更手段を主光軸と略平行する回転軸を中心として回転駆動させる回転駆動手段と、
を具備したことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前光束進路変更手段の前記射出面および前記入射面は、略平行に設けられる
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記光束進路変更手段の前記射出面および前記入射面は、互いに非平行に設けられる
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
前記射出面および前記入射面のうちいずれか一方は、前記主光軸を法線方向とする面に略平行に設けられる
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記回転駆動手段の駆動状態を制御する駆動制御手段を備えた
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光束進路変更手段を前記光束の光路上から離隔させる移動手段を備えた
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
複数色の光束に対応した複数の前記表示素子と、
これらの表示素子から射出された光束を合成する色合成光学系と、を備え、
前記光束進路変更手段は、前記色合成光学系から射出された光束が通過する光路上に設けられた
ことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束を投写するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子から投写される投写画像のブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
この特許文献１に記載のものは、光源と、放物面鏡と、液晶表示素子と、投写レンズと、平行平板ガラスと、回転機構とを備えた投写型液晶表示装置である。この液晶表示装置では、液晶表示素子と投写レンズとの間に配置される平行平板ガラスを回転機構により光束に回転振動させて光軸を光束に平行移動させることで、ブラックマトリクスを目立たなくさせる構成が採られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１７９２５９号公報（第４頁ないし第６頁、図１ないし図４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のような従来の投写型液晶表示装置では、平行平板ガラスが回転振動される構成であるため、投写される画像がこの振動方向に沿った一方向にしか移動しない。したがって、上下左右方向のうち、例えば上下方向のみのブラックマトリクス、もしくは左右方向のみのブラックマトリクスにしか対応することができず、上下左右の全方向のブラックマトリクスを目立たなくさせるためには、少なくとも２つの平行平板ガラスが必要となる。したがって、その分の光の損失が大きくなってしまうという問題が挙げられる。また、平行平板ガラスは、回転振動されているため、回転方向の切り替え時に、多くの力学的エネルギーを必要とする。このため、エネルギー損失が大きくなり、力学的にも効率が悪くなるという問題が挙げられる。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑み、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタを提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプロジェクタは、照明光学系から射出された光束を固定画素型の表示素子にて光変調させ、光変調された光束を投写光学系から投写させるプロジェクタであって、光束入射面および光束射出面のうち少なくともいずれか一方が主光軸を法線とする面に対して傾斜して設けられ、光の屈折作用によって光束の進路を変化させる光束進路変更手段と、前記光束進路変更手段を主光軸と略平行する回転軸を中心として回転駆動させる回転駆動手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、プロジェクタは、射出面および入射面のうち少なくともいずれか一方が主光軸を法線とする面に対して傾斜して設けられ、光の屈折によって光束の進路を変化させる光束進路変更手段を、回転駆動手段にて回転駆動させているので、光束の進路が回転駆動手段の駆動状態に応じて変化する。これにより、投写される投写画像の光束も進路が変化するため、ある時間においてブラックマトリクスが表示されていた位置に、次の時間において画素が表示される。従って、高速で回転駆動手段を駆動させ、光束の進路を例えば６０Ｈｚの周期にて周期的に変化させて、投写画像を時間積分すると、ブラックマトリクスおよび画素が合成されるため、ブラックマトリクスを目立たなくさせることが可能となる。また、上記特許文献のような従来の構成とは異なり、光束進路変更手段を回転駆動手段にて回転駆動させている。このため、光束進路変更手段を一方向にのみ駆動させればよいので、力学的なエネルギー損失も少なくなり、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
【０００９】
また、本発明では、前光束進路変更手段の前記射出面および前記入射面は、略平行に設けられることが好ましい。
この発明によれば、光束進路変更手段は、射出面および入射面が略平行に形成されている。これにより、射出面から射出する光束は、光束進路変更手段の傾斜角度、厚み寸法、および屈折率に応じた寸法だけシフト移動される。したがって、入射面に入射する光束の進路および射出面から射出する光束の進路が平行となるので、容易に投写画像の移動量を調整することができる。よって、例えば投写画像の各画素がブラックマトリクスの幅寸法だけシフト移動するように設定したい場合などにおいて、精度よく投写画像の移動量を設定することができ、投写画像の画質の低下も抑えることができる。さらに、光束進路変更手段は、入射面と射出面とが略平行な略板状に形成されているので、光束進路変更手段の製造が容易であり、製造コストも低減できる。
【００１０】
一方、本発明では、前記光束進路変更手段の前記射出面および前記入射面は、互いに非平行に設けられる構成としてもよい。
この発明によれば、光束進路変更手段は、射出面および入射面が非平行に設けられているので、例えば板状の部材の一方側の厚み寸法を大きく、他方側の厚み寸法を小さくするように研磨などすることで容易に製造することができる。また、光束進路変更手段は、光束の光軸方向を所定角度だけ偏向するため、投写画像も偏向角度に応じて移動することが可能となる。よって、周期的に光束進路変更手段を回転させて投写画像を時間積分すると、ブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
【００１１】
この時、本発明は、前記射出面および前記入射面のうちいずれか一方は、前記主光軸を法線方向とする面に略平行に設けられることが好ましい。
この発明によれば、射出面および入射面のうちいずれか一方の面が主光軸を法線方向とする面に略平行に設けられているので、主光軸を法線方向とする面に対して傾斜する他方の面を、前記一方の面をベースとして研磨することで、傾斜角度を精度よく設定することが可能となる。
【００１２】
そして、本発明では、前記回転駆動手段の駆動状態を制御する駆動制御手段を備えることが好ましい。
この発明によれば、回転駆動手段の駆動状態を駆動制御手段で制御して、光束進路変更手段の駆動を停止させることができる。これにより、例えばよりコントラストが高い画像を表示させたい場合や、ブラックマトリクスを表示させたい場合などには、回転駆動手段から光束進路変更手段に伝達される駆動力を伝達させないように制御し、ブラックマトリクスを目立たなくさせたい場合には、回転駆動手段から光進路変化手段に駆動力を伝達させて回転駆動させるように制御することが可能となる。また、駆動制御手段は、回転駆動手段の駆動状態を切り替えるだけでよいため、容易に駆動状態の切り替えを実施できる。
【００１３】
また、本発明では、前記光束進路変更手段を前記光束の光路上から離隔させる移動手段を備えることが好ましい。
この発明によれば、光束進路変更手段を光路上から離隔させる移動手段を備えている。これにより、例えばブラックマトリクスを表示させたい場合には、移動手段により光束進路変更手段を光路上から離隔させ、ブラックマトリクスを目立たなくさせたい場合には、移動手段により光束進路変更手段を光路上に移動させることで、容易にブラックマトリクスの表示および非表示を切り替えることができる。
【００１４】
さらに、本発明では、複数色の光束に対応した複数の前記表示素子と、これらの表示素子から射出された光束を合成する色合成光学系と、を備え、前記光束進路変更手段は、前記色合成光学系から射出された光束が通過する光路上のどこかに設けられることが好ましい。
この発明によれば、プロジェクタは、複数色の光束、例えばＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）に対応した表示素子を備えており、光束進路変更手段は、これらの表示素子から射出された光束を色合成する色合成光学系から射出された光束が通過する光路上のどこかに設けられている。このため、光束進路変更手段は、複数の表示素子のそれぞれに対応して設ける必要がなく、色合成光学系から射出された光束が通過する光途上のどこかにただ１つだけ設けるだけでよく、構成を簡単にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第一の実施の形態〕
以下、本発明における第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略を模式的に示す図である。図２は、第一の実施の形態の回転光学部材を示す上面図、正面図、および側面図である。図３は、回転光学部材の正面図である。図４は、回転光学部材の動作を模式的に示す図である。図５は、図４の回転光学部材の動作に対応した投写画像を模式的に示す図である。図６は、時間積分された投写画像を模式的に示す図である。
【００１６】
[プロジェクタの構成]
図１において、１は、本発明に係るプロジェクタであり、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、スクリーン等の投写面上に拡大投写する。このプロジェクタ１は、照明光学系としてのインテグレータ照明光学系２と、色分離光学系３と、リレー光学系４と、光学装置５と、投写光学系としての投写レンズ６と、光路変更手段７と、光学筐体１０と、図示しない表示制御手段としての制御回路部と、などを備えている。光学筐体１０は、インテグレータ照明光学系２、色分離光学系３、リレー光学系４、および光学装置５を内部に収納している。
【００１７】
制御回路部は、例えばプロジェクタ１に形成される図示しないコネクタなどの外部入力部、電源ボタンや再生ボタンなどを構成する図示しない制御ボタン、および図示しない電源供給部などに電気的に接続されている。そして、外部入力部や制御ボタンなどから入力される操作信号を認識し、電源供給部からの電力をインテグレータ照明光学系２や、光学装置５などに供給する。また、制御回路部は、例えば外部入力部から入力された画像信号に基づいて光学装置５を制御し、画像信号に基づいた画像を投写させる制御をする。さらに、制御回路部は、後述する光路変更手段７の回転駆動手段としてのモータ７１の駆動を制御する駆動制御手段としても機能し、モータ７１の回転状態を適宜変化させる。
【００１８】
インテグレータ照明光学系２は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系２は、光源装置２１、第１レンズアレイ２２、第２レンズアレイ２３、偏光変換素子２４、及び重畳レンズ２５を備えて構成される。
【００１９】
光源装置２１は、光源ランプおよびリフレクタを備えている。そして、光源ランプから射出された放射状の光束は、リフレクタで反射されて略平行光束とされ、外部へと射出される。この光源ランプとしては、本実施の形態では高圧水銀ランプを例示するが、これに限らず、例えばメタルハライドランプやハロゲンランプ等をも利用できる。
【００２０】
第１レンズアレイ２２は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。各小レンズは、光源ランプから射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸方向に射出する。
【００２１】
第２レンズアレイ２３は、第１レンズアレイ２２と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。この第２レンズアレイ２３は、重畳レンズ２５とともに、第１レンズアレイ２２の各小レンズの像を光学装置５の後述する固定画素型の表示素子としての液晶パネル５１上に結像させる機能を有する。
【００２２】
偏光変換素子２４は、第２レンズアレイ２３からの光を略１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置５での光の利用効率が高められている。具体的には、偏光変換素子２４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ２５によって最終的に光学装置５の後述する液晶パネル５１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル５１を用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプからの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子２４を用いることにより、光源ランプから射出された光束を略１種類の偏光光に変換し、光学装置５における光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子２４は、例えば、特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００２３】
色分離光学系３は、２枚のダイクロイックミラー３１，３２と、反射ミラー３３とを備える。インテグレータ照明光学系２から射出された複数の部分光束は、２枚のダイクロイックミラー３１，３２により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。
【００２４】
リレー光学系４は、入射側レンズ４１と、リレーレンズ４２と、反射ミラー４３，４４とを備える。このリレー光学系４は、色分離光学系３で分離された色光である青色光を光学装置５の後述する青色光用の液晶パネル５１まで導く機能を有している。
【００２５】
この際、色分離光学系３のダイクロイックミラー３１では、インテグレータ照明光学系２から射出された光束のうち、青色光成分と緑色光成分とは透過し、赤色光成分は反射する。ダイクロイックミラー３１によって反射した赤色光は、反射ミラー３３で反射し、フィールドレンズ４５を通って、後述する赤色光用の液晶パネル５１に到達する。このフィールドレンズ４５は、第２レンズアレイ２３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光、青色光用の液晶パネル５１の光入射側に設けられたフィールドレンズ４５も同様である。
【００２６】
また、ダイクロイックミラー３１を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー３２によって反射し、フィールドレンズ４５を通って、後述する緑色光用の液晶パネル５１に到達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー３２を透過してリレー光学系４を通り、さらにフィールドレンズ４５を通って、後述する青色光用の液晶パネル５１に到達する。
【００２７】
なお、リレー光学系４には、３つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、赤色光を通す構成としてもよい。
【００２８】
光学装置５は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像（光学像）を形成し、形成したカラー画像を拡大投写する。この光学装置５は、図１に示すように、３つの固定画素型の表示素子としての液晶パネル５１（赤色光用の液晶パネルを５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを５１Ｂとする）と、これら液晶パネル５１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ対向配置される入射側偏光板５２および光学変換板５３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、を備える。そして、これらのうち、３つの液晶パネル５１、３つの光学変換板５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４は、図示しない保持枠および保持部材により一体化されて光学筐体１０に取り付けられている。
【００２９】
入射側偏光板５２は、偏光変換素子２４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子２４で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向（第１偏光方向）の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板５２は、図示を省略するが、透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。なお、透光性基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４５に貼り付ける構成を採用してもよい。
【００３０】
液晶パネル５１は、図示は省略するが、複数の矩形状のパネル部材を敷き詰めて構成されており、これらのパネル部材に電気光学物質である液晶が密閉封入されている。そして、前記制御回路部から出力される画像信号に応じて、各パネル部材の前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板５２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。また、液晶パネルの各パネル部材は、例えば格子状の配線により囲まれており、この格子状の配線部では遮光されている。これにより、液晶パネル５１に光を透過させると、各パネル部材を透過して光変調された画像光により各画素８１（図５参照）が形成され、これらの画素８１を囲うように、配線部で遮光された部分であるブラックマトリクス８２（図５参照）が形成される。
【００３１】
光学変換板５３は、図示しない第１光学変換板５３Ａと、図示しない第２光学変換板５３Ｂとから構成されている。
第１光学変換板は、前述の入射側偏光板５２と略同様の構成を有し、入射された光束のうち、所定方向（第２偏光方向）の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するものである。第２光学変換板は、液晶パネル５１から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するとともに、液晶パネル５１から射出された光束の視野角を拡大する。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム５４は、光学変換板５３から入射される赤色光、青色光、および緑色光を合成してカラー画像を形成し、投写レンズ６に射出する。
【００３３】
投写レンズ６は、光学筐体１０の一面に設けられる開口に臨んで設けられており、先端部分がプロジェクタ１の図示しない外装ケースから露出可能に配置されている。この投写レンズ６は、内部にそれぞれ複数の光学レンズが収納されており、これらの光学レンズにより組みレンズが構成されている。そして、投写レンズ６は、クロスダイクロイックプリズム５４にて形成されたカラー画像を組みレンズを通過させることで、図示しないスクリーンに向かって拡大投写する。なお、本実施の形態では、投写光学系として投写レンズ６を用いたが、曲面ミラーを用いた構成や、ミラーおよびレンズなどを組み合わせた構成としてもよい。
【００３４】
光路変更手段７は、図１ないし図３に示すように、モータ７１と、ゴムローラ７２と、光束進路方向変化手段としての回転光学部材７３と、を備えている。なお、モータ７１およびゴムローラ７２により本発明の回転駆動手段が構成されている。
【００３５】
モータ７１は、制御回路部に電気的に接続されており、制御回路部の制御により駆動電圧が印加されると所定速度で回転軸７１Ａが回転駆動する。
【００３６】
ゴムローラ７２は、略円盤状のゴム製部材であり、モータ７１の回転軸７１Ａに円盤中心部が固定されている。また、ゴムローラ７２の外周面が回転光学部材７３に当接されている。これにより、ゴムローラ７２は、モータ７１からの回転駆動力を回転光学部材７３に伝達して回転駆動させる。なお、ゴムローラ７２は、少なくとも外周面がゴム製部材で形成されていればよく、例えば金属製の円盤部材の外周面にゴムを貼付した構成であってもよい。
【００３７】
回転光学部材７３は、図２および図３に示すように、略筒状の外周枠７３１を備えている。この外周枠７３１の外周面には、例えばゴム製のゴム当接部７３１Ａが設けられており、ゴムローラ７２に当接されている。そして、この回転光学部材７３は、モータ７１が駆動してゴムローラ７２が回転すると、ゴム当接部７３１Ａに回転駆動力が伝達されて自転駆動する。また、外周枠７３１の内周側には、光束進路変化手段としての光束透過部材７３２が嵌合されている。この光束透過部材７３２は、単一部材、例えばガラスなどにより構成され、光束入射面７３２Ａと光束射出面７３２Ｂとが略平行となる円盤形状に形成されている。また、光束透過部材７３２は、クロスダイクロイックプリズム５４から射出された光束の主光軸を法線方向とする面に対して所定の傾斜角度θで傾斜して設けられている。
【００３８】
ここで、光束透過部材７３２を透過した光束が、この光束透過部材７３２によりシフト移動される距離Δは、次式のようになる。
【００３９】
Δ＝ｄ・θ・（ｎ−１）／ｎ      …（１）
【００４０】
上記（１）式において、ｄは光束透過部材７３２の厚み寸法であり、ｎは光束透過部材７３２の屈折率である。ここで、回転光学部材７３は、シフト移動距離Δがブラックマトリクス８２（図５参照）の幅寸法と略同一寸法となるように、光束透過部材７３２の厚み寸法ｄ、傾斜角度θ、屈折率ｎが設定されている。なお、本実施の形態では、シフト移動距離Δがプラックマトリクス８２の幅寸法と略同一寸法としたが、これに限らず、光束透過部材７３２の厚み寸法ｄ、傾斜角度θ、屈折率ｎを変更して、設計者の意図に合わせて任意のシフト移動距離Δを設定してもよい。
【００４１】
[プロジェクタの動作および作用効果]
次にプロジェクタ１の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。
【００４２】
プロジェクタ１を駆動させると、先ず、制御回路部はインテグレータ照明光学系２の光源装置２１を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。そして、インテグレータ照明光学系２から射出された光は、色分離光学系３およびリレー光学系４により、赤色光、青色光、および緑色光の三色に分離され、光学装置５の液晶パネル５１に入射する。
ここで、制御回路部は、入力された画像信号に応じて適宜液晶パネル５１の各パネル部材の液晶の配向状態を変化させる。そして、液晶パネル５１にて光変調された光は、クロスダイクロイックプリズム５４に入射する。このクロスダイクロイックプリズム５４では、各色の液晶パネル５１から入射される各色光を合成して画像光を生成し、投写レンズ６に射出する。
【００４３】
また、制御回路部は、モータ７１を制御し、所定速度で回転駆動させる。これにより、ゴムローラ７２を介して回転光学部材７３に回転駆動力が伝達され、回転光学部材７３が所定速度で自転駆動する。ここで、回転光学部材７３は、例えば６０Ｈｚで周期的に回転駆動される。このように、回転光学部材７３を自転駆動させると、図４（Ａ）ないし（Ｄ）に示すように、光束透過部材７３２の傾斜方向も変化する。
これにより、光束透過部材７３２を透過する光束の進路も周期的にシフト移動し、投写画像も図５（Ａ）ないし（Ｄ）に示すように、シフト移動される。すなわち、回転光学部材７３が図４（Ａ）に示すように、＋Ｘ側から−Ｘ側に向かうに従って＋Ｙ方向から−Ｙ方向に傾斜する状態になると、光束透過部材７３２を透過する光束は光の屈折作用によって−Ｘ方向にシフト移動されるため、投写画像も図５（Ａ）に示すように、投写レンズ６により像が反転されて＋Ｘ方向にシフト移動される。また、回転光学部材７３がモータ７１により回転されて、図４（Ｂ）に示すように、−Ｚ側から＋Ｚ側に向かうに従って＋Ｙ方向から−Ｙ方向に傾斜する状態になると、光束透過部材７３２を透過した光束の進路は、光の屈折作用によって＋Ｚ方向にシフト移動されるため、投写画像も図５（Ｂ）に示すように、投写レンズ６により像が反転されて−Ｚ方向にシフト移動される。さらに、回転光学部材７３がモータ７１によりさらに回転されて、図４（Ｃ）に示すように、−Ｘ側から＋Ｘ側に向かうにしたがって＋Ｙ方向から−Ｙ方向に傾斜する状態となると、光束透過部材７３２を透過した光束の進路は、光の屈折作用によって＋Ｘ方向にシフト移動されるため、投写画像も図５（Ｃ）に示すように、投写レンズ６にて像が反転されて−Ｘ方向にシフト移動される。さらには、回転光学部材７３がモータ７１によりさらに回転されて、図４（Ｄ）に示すように、＋Ｚ側から−Ｚ側に向かうに従って＋Ｙ方向から−Ｙ方向に傾斜する状態となると、光束透過部材７３２を透過した光束の進路は、光の屈折作用によって−Ｚ方向にシフト移動されるため、投写画像も図５（Ｄ）に示すように、投写レンズ６にて像が反転されて＋Ｚ方向にシフト移動される。そして、さらにモータ７１により回転光学部材７３を回転させると、図４（Ａ）に示すような＋Ｘ側から−Ｘ側に向かうに従って＋Ｙ方向から−Ｙ方向に傾斜する状態となり、投写画像も、図５（Ａ）に示すように、＋Ｘ方向にシフト移動される。ここで、上記したように、回転光学部材７３は、高速で回転駆動するため、結果として投射される画像も高速で移動する。そして、投写される画像を時間積分すると、各画素８１とブラックマトリクス８２とが合成して、図６に示すような、ブラックマトリクス８２が目立たない投写画像を表示させることができる。なお、本実施の形態では、回転光学部材７３が６０Ｈｚで周期的に回転駆動するため、投写される画像も６０Ｈｚで周期的に移動する。ただし、投写される画像の移動は６０Ｈｚの周期に限らず変更しても構わない。しかし、一般に人間の目が知覚する場合に画像の動きによるちらつきを抑えたり、時間積分を十分に行ったりすることを考慮して、できる限り投写される画像の移動は高速な方が望ましいため、投写される画像の移動速度は可能であれば６０Hz以上の周波数となる速度が好ましい。
【００４４】
また、上記のように、回転光学部材７３は、モータ７１から伝達される駆動力により同一方向に所定速度で回転している。このため、回転光学部材７３を駆動させるための力学的エネルギーを少なくできる。したがって、駆動に伴う電力も少なくてすみ、省エネルギーで効率的にブラックマトリクス８２の問題を解消させることができる。
【００４５】
さらに、回転光学部材７３は、各液晶パネル５１から射出された各色の光束を色合成するクロスダイクロイックプリズム５４と投写レンズ６との間に設けられている。つまり、クロスダイクロイックプリズム５４から射出された光束が通過する光路上に設けられている。このため、各液晶パネル５１にて生じるブラックマトリクス８２を目立たなくするために、複数個設ける必要がなく、１つのみ設置するだけでよいので、構成を簡単にできる。なお、回転光学部材７３は、クロスダイクロイックプリズム５４から射出された光束が通過する光路上のどこかに設けられていればよいので、例えば、投写レンズ６の後であっても構わない。
【００４６】
なお、上記したように、制御回路部は、モータ７１の駆動状態を適宜制御することにより、回転光学部材７３が回転駆動する状態、および回転光学部材７３が静止する状態を切り替えることができる。このため、回転光学部材７３を静止させることで、例えばブラックマトリクス８２を表示させて、よりコントラストが良好な画像を表示させることもできる。
【００４７】
〔第二の実施の形態〕
次に、本発明の第二の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、前記第一実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。図７は、第二の実施の形態における回転光学部材の構成を示す上面図、正面図、および側面図である。図８は、第二の実施の形態における回転光学部材の側面図である。
【００４８】
第二の実施の形態は、第一の実施の形態の回転光学部材７３を変形したものであり、その他の構成は略同様であるため、これらの説明は省略または簡略する。
【００４９】
第二の実施の形態における回転光学部材７３Ａは、外周枠７３１と、光束進路偏向手段としての光束透過部材７３３とを備えている。外周枠７３１は、第一の実施の形態の外周枠７３１と同様に、略円筒状に形成され、外周面にゴムローラ７２と当接するゴム当接部７３１Ａが設けられている。
【００５０】
光束透過部材７３３は、図７および図８に示すように、光束入射面７３３Ａが主光軸を法線方向とする面と略平行に設けられ、光束射出面７３３Ｂが光束入射面７３３Ａに対して所定の傾斜角度αだけ傾斜した状態に設けられている。
【００５１】
ここで、光束透過部材７３３を透過した光束の進路と主光軸との偏向角度をβとすると、偏向角度βは次式で表される。
【００５２】
β＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎα）      …（２）
【００５３】
上記（２）式においてｎは、光束透過部材７３３の屈折率である。ここで、回転光学部材７３Ａは、図示しないスクリーン上において、光束透過部材７３３を透過した投写画像が、光束透過部材７３３を透過していない状態の投写画像よりもブラックマトリクス８２の幅寸法と略同一寸法だけ移動するように、光束透過部材７３３の光束射出面７３３Ｂの傾斜角度αおよび屈折率ｎが設定されている。なお、本実施の形態では、投写画像が、ブラックマトリクス８２の幅寸法と略同一寸法だけ移動するように偏向角度βを設定したが、これに限らず、光束透過部材７３２の傾斜角度α、屈折率ｎを変更して、設計者の意図に合わせて任意の偏向角度βを設定しても構わない。
【００５４】
上記のような構成の第二の実施の形態のプロジェクタ１では、制御回路部の制御により、モータ７１が駆動されると、ゴムローラ７２を介して回転光学部材７３Ａに回転駆動力が伝達され、回転光学部材７３Ａが自転駆動する。ここで、回転光学部材７３Ａは、高速であり、例えば６０Ｈｚで周期的に回転駆動する。また、回転光学部材７３Ａの光束透過部材７３３は、上記のように、主光軸を法線方向とする面と略平行な光束入射面７３３Ａと、光束入射面７３３Ａに対して所定の傾斜角度αで傾斜する光束射出面７３３Ｂとを備えている。このため、光束入射面７３３Ａから入射した光束は、光束射出面７３３Ｂから射出される際に、光の屈折作用によって上記（２）式で示すような偏向角度βの方向に進路が変更されて射出される。したがって、上記のように回転光学部材７３Ａを高速で回転させると、投写画像も周期的に高速で移動する。そして、これらの投写画像を時間積分すると、ブラックマトリクス８２と画素８１とが合成されて、ブラックマトリクス８２が目立たない画像を表示させることができる。
【００５５】
また、光束透過部材７３３は、光束入射面７３３Ａが主光軸を法線方向とする面に略平行に設けられているため、回転光学部材７３の製造が簡単になる。すなわち、光束透過部材７３３を製造するには、板状の光束透過部材７３３の光束射出面７３３Ｂを例えば研磨などすることで製造されるが、この時、光束入射面７３３Ａをベースにすることで、精度よく傾斜角度αの光束射出面７３３Ｂを形成できる。また、外周枠７３１に光束透過部材７３３を嵌合する際に、外周枠７３１の端面と光束入射面７３３Ａとが略平行になるように光束透過部材７３３を挿入すればよいので、外周枠７３１に光束透過部材７３２を傾斜させて挿入する場合に比べて組立性および精度を良好にできる。
【００５６】
〔第三の実施の形態〕
次に、本発明の第三の実施の形態を図面に基づいて説明する。図９は、第三の実施の形態におけるプロジェクタ１Ａの光学系を模式的に示す図である。
【００５７】
第三の実施の形態のプロジェクタ１Ａは、インテグレータ照明光学系２と、色分離光学系３と、リレー光学系４と、光学装置５と、投写レンズ６と、光路変更手段７Ａと、光学筐体１０と、を備えている。
【００５８】
第三の実施の形態における光路変更手段７Ａは、図示しない移動手段を備えている。例えば、移動手段は、モータ７１とは別のモータを動力にして、レールに沿って光路変更手段７Ａを直線移動させる構成や、電磁石を動力にして、磁力の作用で光路変更手段７Ａを直線移動させる構成で実現できる。この移動手段は、制御回路部に電気的に接続されており、制御回路部から入力される制御信号により、光路変更手段７Ａを光路上から離隔させる。
【００５９】
このような構成でも、光路変更手段７の回転光学部材７３を光路上から離隔させることで、光束が回転光学部材７３を通過して光束の進路が変化する状態と、光束が回転光学部材７３を通過しない状態とを切り替えることができる。
【００６０】
[実施の形態の変形例]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００６１】
例えば、上記実施の形態において、画像光が投写されるスクリーンについて、透過型や反射型のいずれの構成を用いてもよい。
【００６２】
また、プロジェクタ１，１Ａに用いられる光源装置としては、上記のようなインテグレータ照明光学系２を用いてもよく、例えばレーザ光源によるレーザ光を射出する照明光学系を用いてもよい。
【００６３】
さらに、上記実施の形態において、外周枠７３１とゴムローラ７４とを当接させて、回転光学部材７３，７３Ａを自転駆動させる構成を示したが、例えば外周枠７３１の外周面に歯車が形成され、この歯車と噛合するギアをモータ７１により回転駆動させる構成としてもよい。また、駆動方法以外にも、駆動速度に関しても上記実施の形態に限らず変更してもよい。
【００６４】
そして、上記実施の形態では、３つの液晶パネル５１から射出された光束をクロスダイクロイックプリズム５４にて色合成し、この色合成された光束の進路を光路変更手段７の回転光学部材７３，７３Ａにて変化させる構成を示したが、各液晶パネル５１から射出される光束の進路をそれぞれ変化させる構成としてもよい。つまり、３つの液晶パネル５１の後に３つの光路変更手段７をそれぞれ設ける構成などとしてもよい。
【００６５】
また、第三の実施の形態において、移動手段は、制御回路部の制御により光路変更手段７Ａを移動させる構成としたが、例えば電気を利用した銅直を用いないで、手動により移動させる構成としてもよい。さらに、光路変更手段７Ａの回転光学部材７３のみを光路上から離隔させる構成としてもよい。
【００６６】
さらに、制御回路部は、常時モータ７１を駆動させて回転光学部材７３，７３Ａを回転させる構成としてもよい。
【００６７】
そして、第二の実施の形態において、光束入射面７３３Ａが主光軸を法線方向とする面に略平行に設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、光束射出面７３３Ｂが主光軸を法線方向とする面に略平行に設けられ、光束入射面７３３Ａが所定の傾斜角度αにて傾斜した構成としてもよい。
【００６８】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。同時に、光学系や表示素子の種類に関しても本発明を逸脱しない範囲で変更することができる。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、画像光をスクリーンに投写させるプロジェクタに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略を模式的に示す図である。
【図２】第一の実施の形態の回転光学部材を示す上面図、正面図、および側面図である。
【図３】第一の実施の形態の回転光学部材の正面図である。
【図４】第一の実施の形態の回転光学部材の動作を模式的に示す図である。
【図５】図４の回転光学部材の動作に対応した投写画像を模式的に示す図である。
【図６】時間積分された投写画像を模式的に示す図である。
【図７】第二の実施の形態における回転光学部材の構成を示す上面図、正面図、および側面図である。
【図８】第二の実施の形態における回転光学部材の側面図である。
【図９】第三の実施の形態のおけるプロジェクタ１Ａの光学系を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ…プロジェクタ、２…照明光学系としてのインテグレータ照明光学系、６…投写光学系としての投写レンズ、５１…固定画素型の表示素子としての液晶パネル、５４…色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム、７１…回転駆動手段を構成するモータ、７２…回転駆動手段を構成するゴムローラ、７３２…光束進路変化手段としての光束透過部材、７３２Ａ，７３３Ａ…入射面としての光束入射面、７３２Ｂ，７３３Ｂ…射出面としての光束射出面。
【図１】
2007206566.tif 000003
【図２】
2007206566.tif 000004
【図３】
2007206566.tif 000005
【図４】
2007206566.tif 000006
【図５】
2007206566.tif 000007
【図６】
2007206566.tif 000008
【図７】
2007206566.tif 000009
【図８】
2007206566.tif 000010
【図９】
2007206566.tif 000011