(57)【要約】【課題】滑らかな動画表示を実現できるプロジェクタを提供すること。【解決手段】各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒから射出される変調光の平均的強度は、書換後に徐々に増加し、表示期間中の中央でピーク部に達し、その後次の書換まで徐々に減少する。このように、ピークを有する山形波形の照明光によって各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを照明することで、ＣＲＴの表示動作に類似する表示が可能になり、光変調部６０による動画表示特性を向上させることができる。【選択図】  図２
2009042603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用の光を射出する照明装置と、
前記照明装置からの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光を投射する投射光学系とを備え、
前記照明装置は、前記光変調部における照度を、前記光変調部の表示期間中に、ピーク部の前後に増加部及び減少部を有する山形特性によって変化させる、プロジェクタ。
【請求項２】
前記照明装置は、前記光変調部の表示についての連続する２つの書換期間の合間に、前記光変調部における照度を前記山形特性によって変化させる、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記照明装置は、前記照明装置に設けた光源からの光束を吸収する度合いを調整する調光装置を有する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記照明装置は、前記照明装置に設けた光源からの光束を反射する度合いを調整する調光装置を有する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記調光装置は、前記照明装置に設けた光源と略共役な位置に配置される、請求項３及び請求項４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記照明装置は、発光輝度が変化する光源と、前記光源の発光輝度を前記光変調部の表示期間に対応する所定のタイミングで増減させる光源駆動装置とを有する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記光変調部は、液晶パネルで構成される液晶ライトバルブを含む、請求項１から請求項６のいずれか一項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、照明の制御によって動画の表示特性を向上させることができるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロジェクタとして、シャッタによって表示光の非定常部分を遮光し定常部分を透過させて動画表示のボケを防止するもの（特許文献１参照）や、プリズムを回転させ照明光を走査して間欠的照明を行うもの（特許文献２参照）がある。
【０００３】
また、別のプロジェクタとして、遮光ホイールに設けた交番する透過パターンによって照明光に与えられる基本周期の変動成分実効値に対して、同透過パターンに設けた複数の透過溝に対応する高周波成分を重畳することにより、動画ボケの緩和に伴ってフリッカが顕著になることを防止しているもの（特許文献３参照）がある。
【特許文献１】特開２００２−１４８７１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３９０２４号公報
【特許文献３】特開２００７−７２３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにシャッタ、プリズム、遮光ホイール等を用いて表示時間を制限するプロジェクタでは、動画表示のボケを低減できるものの、ＣＲＴのような滑らかな動画性能を得ることができない。これらのプロジェクタでは、表示期間中の画像輝度が一様で、ＣＲＴのように表示期間中の輝度がガウス分布状に増減しないからであると考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、滑らかな動画表示を実現できる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】
【０００６】
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）照明用の光を射出する照明装置と、（ｂ）照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調部と、（ｃ）光変調部によって変調された光を投射する投射光学系とを備え、（ｄ）照明装置が、光変調部における照度を、光変調部の表示期間中に、ピーク部の前後に増加部及び減少部を有する山形特性によって変化させる。
【０００７】
上記プロジェクタでは、照明装置が、光変調部の表示期間中に光変調部における照度を山形特性によって変化させるので、表示期間中の投射輝度がピーク部を有しその前後で増減するものとなる。よって、本プロジェクタにより、特に黒表示期間を調整することなく滑らかな動画表示を実現することができる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記プロジェクタにおいて、照明装置が、光変調部の表示についての連続する２つの書換期間の合間に、光変調部における照度を山形特性によって変化させる。この場合、光変調部の表示の書換を確保しつつ、先の書換期間と後の書換期間との間にピークを有する山形特性を有する所望の照明を実現できる。
【０００９】
本発明の別の態様では、照明装置が、照明装置に設けた光源からの光束を吸収する度合いを調整する調光装置を有する。この場合、吸収型の調光装置によって、山形特性の照明を達成することができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様では、照明装置が、照明装置に設けた光源からの光束を反射する度合いを調整する調光装置を有する。この場合、反射型の調光装置によって、山形特性の照明を達成することができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、調光装置が、照明装置に設けた光源と略共役な位置に配置される。この場合、調光装置の動作によって光源自体の輝度を増減変化させるように光変調部における照度を調整することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、照明装置が、発光輝度が変化する光源と、光源の発光輝度を光変調部の表示期間に対応する所定のタイミングで増減させる光源駆動装置とを有する。この場合、光源自体の発光輝度を直接制御する照明が可能になる。
【００１３】
本発明のさらに別の態様では、光変調部が、液晶パネルで構成される液晶ライトバルブを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔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１０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、光源装置２０と、均一化光学系３０と、色分離光学系４０と、光変調部６０と、クロスダイクロイックプリズム７０と、投射レンズ８０と、制御装置９０とを備える。ここで、光源装置２０と、均一化光学系３０と、色分離光学系４０とは、光変調部６０を照明するための照明装置として機能する。
【００１５】
以上のプロジェクタ１０において、光源装置２０は、ランプ本体２１から周囲に放射された光束を集めて射出し、均一化光学系３０等を介して光変調部６０を照明するためのものであり、発光管であるランプ本体２１と、楕円リフレクタである主反射鏡２２と、球面状リフレクタである副反射鏡１９と、通過する光束の強度を経時的に調整する遮光装置２５とを備えている。このうち、ランプ本体２１には、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等の放電発光型ランプが採用されている。ランプ本体２１から放射された光束は、主反射鏡２２を介して或いは副反射鏡１９及び主反射鏡２２を介して、装置前方側に収束される収束光として反射・射出され、遮光装置２５で強度調整された後、均一化光学系３０に入射する。遮光装置２５は、ランプ本体２１からの光束を吸収によって減光する減光ホイール２５ａと、減光ホイール２５ａを例えば一定速度で回転させる駆動モータ２５ｂとを有する。なお、光源装置２０は、光源駆動装置９１を備えており、制御装置９０の制御下でランプ本体２１を点灯させるとともに、光変調部６０の動作と同期して駆動モータ２５ｂを回転させる。
【００１６】
図２は、遮光装置２５を構成する減光ホイール２５ａの構造を説明する正面図である。減光ホイール２５ａには、回転軸ＲＡのまわりの中心部分を除いて環状の透過パターン領域２６が形成されている。透過パターン領域２６は、透過率が徐々に変化するモノクロのＮＤフィルタのような機能を有する。具体的には、透過パターン領域２６は、吸収の度合いに相当する透過率が徐々に増減変化する多数の部分領域２６ａからなり、入射光を必要な割合だけ減衰させることができる。つまり、透過パターン領域２６は、多数の部分領域２６ａの集合として透過率が徐々に増減するグラデーションを有する遮光パターンを形成する。具体的には、複数の部分領域２６ａのうち、例えば第１ゾーンＺ１にあるものは、図１に示すランプ本体２１の主反射鏡２２で集光された照明光を均一化光学系３０に入射させる前に略完全に遮光する。また、第２ゾーンＺ２にあるものは、減光ホイール２５ａの回転に伴って均一化光学系３０に入射する照明光を徐々に増加させるような透過率を有する。第３ゾーンＺ３にあるものは、主反射鏡２２で集光された照明光を均一化光学系３０に略全て入射させる。第４ゾーンＺ４にあるものは、減光ホイール２５ａの回転に伴って均一化光学系３０に入射する照明光を徐々に減少させるような透過率を有する。
【００１７】
図３は、遮光装置２５を通過する光量の変動を説明するグラフである。グラフにおいて横軸は時間であり、縦軸は通過光量を示す。通過光量の周期的な変動波形は、山形特性になっており、周期の前期Ｔ１において漸増後に急増する増加部Ｗ１を有し、中間期Ｔ２においてピーク部Ｗ２を有し、周期の後期Ｔ３において急減後に漸減する増加部Ｗ３を有する。つまり、減光ホイール２５ａの回転に伴って、遮光状態から透過光量が徐々に増加し、透過光量がピークに達した後、透過光量が徐々に減少して遮光状態に戻る。なお、図３に示す波形は、単なる例示であり、ピーク部を有する山形特性であれば、図４（Ａ）及び４（Ｂ）に例示するような各種波形とすることができる。
【００１８】
図５は、図２の減光ホイール２５ａの変形例を説明する図である。この場合、ホイール１２５ａの透過パターン領域１２６は、半径方向に関する幅が変化する透過領域１２６ａ及び遮光領域１２６ｂを有し、一定の広がりを有する入射光ＩＬを必要な割合だけ減衰させることができる。つまり、透過パターン領域１２６は、透過領域１２６ａ及び遮光領域１２６ｂによって、グラデーションを有する遮光パターンと同様に機能する。これにより、図３と同様の光量変化が生じ、減光ホイール１２５ａの回転に伴って、遮光状態から透過光量が徐々に増加し、ピークに達した後、透過光量が徐々に減少して遮光状態に戻る。
【００１９】
均一化光学系３０は、光源装置２０から射出された光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃えるとともに、偏光後の光束を複数の部分光束に分割し、これらを対象とする照明領域に重畳して入射させる役割を有する。このため、均一化光学系３０は、偏光変換装置３１、ロッドインテグレータ３３、及び集光レンズ３５，３６を備える。
【００２０】
ここで、偏光変換装置３１は、光源装置２０の射出側に対向してロッドインテグレータ３３の入射端３３ａに取り付けられており、光源装置２０から遮光装置２５を介して入射した照明光の偏光方向を揃える。この偏光変換装置３１は、２つの直角三角形プリズムＰ１，Ｐ２と平行四辺形プリズムＰ３とを貼り合わせることにより形成されており、一方の直角三角形プリズムＰ１と平行四辺形プリズムＰ３との間に挟まれた偏光分離膜３１ａと、他方の直角三角形プリズムＰ２と平行四辺形プリズムＰ３との間に挟まれた反射膜３１ｂと、プリズムＰ１，Ｐ３のいずれか一方の射出側に配置された波長板３１ｄとを備える。これらのうち、偏光分離膜３１ａは、光源装置２０からのランダム偏光のうち特定方向の直線偏光成分（例えばＰ偏光）を透過させるとともにこれに直交する方向の直線偏光成分（例えばＳ偏光）を反射させ、結果的に直交する２つの直線偏光成分を効率よく分離する。また、反射膜３１ｂは、偏光分離膜３１ａで反射された一方の直線偏光成分（例えばＳ偏光）を略完全に反射して光路を折り曲げる。波長板３１ｄは、１／２波長板で形成された位相素子であり、偏光分離膜３１ａを通過し直線偏光成分（例えばＰ偏光）を、これに直交する成分の直線偏光成分（例えばＳ偏光）に変換する。このような偏光変換装置３１を用いることにより、光源装置２０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、照明光の利用率を向上させ光変調部６０を高い照度で照明することができる。この偏光変換装置３１ついては、光の利用効率をあまり問題としない場合、省略することができる。
【００２１】
ロッドインテグレータ３３は、システム光軸ＯＡに沿って延びる四角柱状の透明部材からなる光学系であり、システム光軸ＯＡに垂直な矩形断面を有し、入射端３３ａにおいて、偏光変換装置３１に対向する入射ポートＩＰを有する。入射ポートＩＰから入射した光源装置２０からの光束は、ロッドインテグレータ３３を経てその射出端３３ｂに設けた射出ポートＯＰから射出される。ロッドインテグレータ３３は、入射ポートＩＰからの光束を複数の部分光束に分割するとともに、かかる部分光束を重畳して射出ポートＯＰに入射させる均一化機能を有する。
【００２２】
集光レンズ３５、３６は、ロッドインテグレータ３３の射出ポートＯＰの像を、色分離光学系４０を介して光変調部６０の液晶パネル６２ｂ，６２ｇ，６２ｒの被照射領域（画像情報が形成される有効画素領域）に投影する。つまり、射出ポートＯＰと液晶パネル６２ｂ，６２ｇ，６２ｒとは共役な位置に配置されており、射出ポートＯＰの拡大像が液晶パネル６２ｂ，６２ｇ，６２ｒの被照射領域に拡大投影され、この被照射領域全体が十分な輝度で均一に照明される。
【００２３】
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、３つのフィールドレンズ４３ｂ，４３ｇ，４３ｒと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃとを備える。ここで、第１ダイクロイックミラー４１ａは、赤緑青の３色のうち例えば青光を反射し赤光及び緑光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、入射した赤及び緑の２色のうち例えば緑光を反射し赤光を透過させる。この色分離光学系４０において、均一化光学系３０からの略白色の光源光は、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で反射された青光は、例えばＳ偏光のまま、反射ミラー４２ａを経てフィールドレンズ４３ｂに入射する。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑光は、例えばＳ偏光のままフィールドレンズ４３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを透過した赤光は、例えばＳ偏光のまま、レンズ４５，４６及び反射ミラー４２ｂ，４２ｃを経て、入射角度を調節するためのフィールドレンズ４３ｒに入射する。レンズ４５，４６及びフィールドレンズ４３ｒは、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、第１レンズ４５の像を、第２レンズ４６を介してほぼそのままフィールドレンズ４３ｒに伝達する機能を備えている。
【００２４】
光変調部６０は、３つの液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒと、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを挟むように配置される３組の偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒとを備える。ここで、青光用の液晶パネル６１ｂと、これを挟む一対の偏光フィルタ６２ｂ，６２ｂとは、輝度変調後の像光のうち青光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための青色用の液晶ライトバルブを構成する。同様に、緑光用の液晶パネル６１ｇと、対応する偏光フィルタ６２ｇ，６２ｇも、緑色用の液晶ライトバルブを構成し、赤光用の液晶パネル６１ｒと、偏光フィルタ６２ｒ，６２ｒも、赤色用の液晶ライトバルブを構成する。なお、光変調部６０は、表示駆動装置９３を備えており、制御装置９０の制御下で各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに表示動作を行わせる。
【００２５】
青光用の第１液晶パネル６１ｂには、色分離光学系４０の第１ダイクロイックミラー４１ａで反射されることによって分岐された青光が、フィールドレンズ４３ｂを介して入射する。緑光用の第２液晶パネル６１ｇには、色分離光学系４０の第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射されることによって分岐された緑光が、フィールドレンズ４３ｇを介して入射する。赤光用の第３液晶パネル６１ｒには、第２ダイクロイックミラー４１ｂを透過することによって分岐された赤光が、フィールドレンズ４３ｒを介して入射する。各液晶パネル６１ｂ〜６１ｒは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、各液晶パネル６１ｂ〜６１ｒにそれぞれ入射した３色の光は、表示駆動装置９３から各液晶パネル６１ｂ〜６１ｒに対して電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。その際、偏光フィルタ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒによって、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒから射出される変調光から所定の偏光方向の成分光が像光として取り出される。
【００２６】
図６は、遮光装置２５と光変調部６０との同期を説明するタイミングチャートである。ここで、図６（Ａ）は、遮光装置２５を通過して光源装置２０から射出される光量を示し、光変調部６０を構成する各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの画像形成領域における照度に対応したものとなっている。また、図６（Ｂ）は、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに対する駆動信号の書換タイミングすなわち書換期間を示し、図６（Ｃ）は、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒによる表示情報の保持タイミングすなわち画像表示期間を示す。１フレームは、１回の書換期間と１回の画像表示期間とを合わせたものである。チャートからも明らかなように、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの照度が下限値になってほとんど照明が成されていない状態において、表示駆動装置９３からの駆動信号に基づいて各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの表示の書換が行われ、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの照度が山形の波形で増減する状態において、表示駆動装置９３からの駆動信号に基づいて書き換えられた画像の表示が各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒで保持される。つまり、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒから射出される変調光の平均的強度は、画像表示期間において、書換期間からの切り替わり後に徐々に増加し、表示期間中の中央でピーク部に達し、その後次の書換期間に切り替わるまで徐々に減少する。ここで、例えば表示切替の周期が１６．６ｍＳであるとすると、表示の書換時間は数ｍＳとなり、減光ホイール２５ａによる遮光時間を例えば５〜１２ｍＳ程度とし、減光ホイール２５ａによる山形特性の透過時間を例えば５〜１０ｍＳとする。このように、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの１フレームにおける画像表示期間中においてピークを有する山形波形の照明光を実現でき、このような山形波形の照明光によって各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを照明することで、ＣＲＴの表示動作に類似する表示が可能になるので、光変調部６０による動画表示特性を向上させることができる。
【００２７】
クロスダイクロイックプリズム７０は、光合成部材であり、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７１，７２が形成されている。一方の第１誘電体多層膜７１は青色光を反射し、他方の第２誘電体多層膜７２は赤色光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム７０は、液晶パネル６１ｂからの青光を第１誘電体多層膜７１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル６１ｇからの緑光を第１及び第２誘電体多層膜７１，７２を介して直進・射出させ、液晶パネル６１ｒからの赤光を第２誘電体多層膜７２で反射して進行方向左側に射出させる。
【００２８】
投射レンズ８０は、クロスダイクロイックプリズム７０で合成されたカラーの像光を、所望の倍率でスクリーン（不図示）上に投射する。つまり、各液晶パネル６１ｂ〜６１ｒに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーン上に投射される。
【００２９】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第２実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１０の遮光装置２５に変更を加えたものであり、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１０と同一であるものとする。
【００３０】
図７は、第２実施形態に係るプロジェクタの要部を説明する図である。本実施形態のプロジェクタを構成する遮光装置２２５のホイール２２５ａは、反射の度合いを調整する反射型の調光部材であり、図２及び図５に示す透過パターン領域２６，１２６と同様に配置される反射パターン領域表面での反射率の調整によって、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒ上の照度を調節する。この場合も、光変調部６０の表示期間中において山形波形の照明光を実現することができ、このような山形波形の照明光によって各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを照明することができるので、ＣＲＴの表示動作に類似する表示が可能になり、光変調部６０による動画表示特性を向上させることができる。
【００３１】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態のプロジェクタについて説明する。第３実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１０の遮光装置２５に変更を加えたものであり、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１０と同一であるものとする。
【００３２】
図８は、第２実施形態に係るプロジェクタの要部を説明する図である。本実施形態のプロジェクタを構成する遮光装置２２８は、図１の遮光装置２５に置き換わるものであり、遮光用のロールスクリーン２２８ａと、これを支持するローラ２２８ｂとを備える。ロールスクリーン２２８ａ上には、透過率が遮光状態から徐々に増加してピークの透過状態に達した後に透過率が徐々に減少して遮光状態に戻すような透過率調整用の部分領域２２９ａが、ロールスクリーン２２８ａの送り移動の方向に例えば等間隔で配列されている。不図示の駆動機構を利用してロールスクリーン２２８ａを送ることにより、図１に示すランプ本体２１の主反射鏡２２で集光された照明光がロールスクリーン２２８ａの多数の部分領域２２９ａに順次入射し、ロールスクリーン２２８ａの回転に伴って、透過光量が遮光状態から徐々に増加し、ピークに達した後、透過光量が徐々に減少して遮光状態に戻る。この場合も、表示期間中において山形波形の照明光によって各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを照明することができ、光変調部６０による動画表示特性を向上させることができる。
【００３３】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第４実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１０に変更を加えたものであり、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１０と同一であるものとする。
【００３４】
図９は、第４実施形態のプロジェクタの全体構造を説明する図である。このプロジェクタ３１０は、光源装置２０、均一化光学系３３０、光変調部３６０、及び投射レンズ８０を、システム光軸ＯＡに沿って順に配置して構成されている。
【００３５】
光源装置２０については、第１実施形態と同様のものであるので説明を省略する。また、均一化光学系３３０については、図１で説明した均一化光学系３０と同様のものであるが、ロッドインテグレータ３３の射出ポートＯＰと集光レンズ３５との間にカラーホイール３３６が設けた構造となっている。また、ロッドインテグレータ３３の入射ポートＩＰ側には、図１の偏光変換装置３１に代えて光入射孔３３７ａを有するミラー３３７が設けられている。さらに、集光レンズ３６の後段に、集光レンズ３６によって投影される照明光の光路を折り曲げるためのミラー３３６ａを配置している。
【００３６】
光変調部３６０は、フィールドレンズ３６１とデジタル・マイクロミラー・デバイス３６２とを備える。デジタル・マイクロミラー・デバイス３６２は、これに入射する照明光を表示駆動装置９３から与えられた画像信号に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す像光を投射レンズ８０の方向に射出する機能を有する反射方向制御型の光変調装置である。
【００３７】
光源装置２０から射出される光源光は、遮光装置２５で変調された後、光入射孔３３７ａを介してロッドインテグレータ３３内部に導入される。ロッドインテグレータ３３を通過して射出ポートＯＰから射出された照明光は、カラーホイール３３８に入射する。カラーホイール３３８は、図示を省略するモータによって回転可能になっており、ロッドインテグレータ３３の射出ポートＯＰに対向配置されるフィルタ面３３８ａには、Ｂ、Ｇ、Ｒの３色もしくは透明部（白色）を含めた４色のフィルタが扇状に形成されている。フィルタ面３３８ａは、ロッドインテグレータ３３から射出された照明光をＢＧＲの３色に時系列的に色分割して集光レンズ３５側に射出するとともに、残りの光を再利用のため反射してロッドインテグレータ３３内に戻す。カラーホイール３３８の後段に設けた集光レンズ３５，３６は、ロッドインテグレータ３３の射出ポートＯＰの像を光変調部３６０のデジタル・マイクロミラー・デバイス３６２上に形成し、デジタル・マイクロミラー・デバイス３６２の均一な照明が達成される。デジタル・マイクロミラー・デバイス３６２から反射・射出される像光は、フィールドレンズ３６１を介して投射レンズ８０に入射し、投射レンズ８０よってプロジェクタ３１０の前方に配置されたスクリーン（不図示）に投射される。
【００３８】
図１０は、遮光装置２５と、カラーホイール３３８と、光変調部３６０との同期を説明するタイミングチャートである。ここで、図１０（Ａ）は、遮光装置２５を通過して光源装置２０から射出される光量を示し、図１０（Ｂ）は、カラーホイール３３８による照明色の切り替わりを説明するものである。また、図１０（Ｃ）は、デジタル・マイクロミラー・デバイス３６２に対する駆動信号の書換タイミングを示し、図１０（Ｄ）は、デジタル・マイクロミラー・デバイス３６２による表示タイミングを示す。つまり、デジタル・マイクロミラー・デバイス３６２は、最初に図１０（Ａ）に示す山形特性のＢ光によって照明され、次に同様の山形特性で変化するＧ光によって照明され、次に同様の山形特性で変化するＧ光によって照明される。デジタル・マイクロミラー・デバイス３６２から射出される変調光の平均的強度は、各色の表示開始後に徐々に増加し、各色の表示期間中の中央でピーク部に達し、その後の表示終了前すなわち次の書換まで徐々に減少する。このように、表示期間中に山形波形の照明光によってデジタル・マイクロミラー・デバイス３６２を照明することで、光変調部３６０による動画表示特性を向上させることができる。
【００３９】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第４実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタ１０に変更を加えたものであり、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１０と同一であるものとする。
【００４０】
図１１は、第５実施形態のプロジェクタの全体構造を説明する図である。このプロジェクタ４１０は、光源装置４２０Ｂ，４２０Ｇ，４２０Ｒと、均一化光学系３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒと、光変調部６０、クロスダイクロイックプリズム７０、及び投射レンズ８０を備える。
【００４１】
以上において、青色光用の光源装置４２０Ｂは、青色光用光源ユニット２８ｂと、集光レンズアレイ２９ｂとを備える。青色光用光源ユニット２８ｂは、固体光源或いは半導体光源と呼ばれる発光素子である複数のＬＥＤ２１ｆを回路基板２１ｇ上に適当な２次元的配列（例えば付随する正面図に示すように７個の稠密配列）で取り付けたものからなる。集光レンズアレイ２９ｂは、青色光用光源ユニット２８ｂに対向配置されており、各ＬＥＤ２１ｆの正面に対応して個別に配置されたビーム整形用のレンズエレメントを有する。各ＬＥＤ２１ｆは、光源として、３原色のうち青（Ｂ）の範疇に含まれる青色光をそれぞれ発生する。ＬＥＤ２１ｆから取り出された青色光、つまり光束ＬＢは、集光レンズアレイ２９ｂを経た後、偏光変換装置３１に入射する。この際、各ＬＥＤ２１ｆからの青色光は、集光レンズアレイ２９ｂを構成する各レンズエレメントによってそれぞれ適宜発散するとともに均一化光学系３０Ｂの偏光変換装置３１の入射部において重畳される楕円或いは矩形断面のビームにされる。
【００４２】
均一化光学系３０Ｂは、図１に示す均一化光学系３０と同様の構造を有し、偏光変換装置３１及びロッドインテグレータ３３を備えるが、集光レンズ３５，３６を有していない。このため、ロッドインテグレータ３３の射出ポートＯＰ４には、青光用の液晶パネル６１ｂと、これを挟む偏光フィルタ６２ｂ，６２ｂとからなる青色用の液晶ライトバルブが対面状態で固定されている。これにより、ロッドインテグレータ３３で均一化された光束ＬＢが、液晶パネル６１ｂ上の被照射領域を均一に照明する。
【００４３】
緑色光用の光源装置４２０Ｇは、緑色光用光源ユニット２８ｇと、集光レンズアレイ２９ｇとを備える。このうち、緑色光用光源ユニット２８ｇは、青色光用光源ユニット２８ｂと同様の構造を有するが、回路基板２１ｇ上の各ＬＥＤ２１ｆが、３原色のうち緑（Ｇ）の範疇に含まれる緑色光をそれぞれ発生し、この緑色光からなる光束ＬＧは、集光レンズアレイ２９ｇを経て均一化光学系３０Ｇの偏光変換装置３１に漏れなく重畳して入射する。
【００４４】
均一化光学系３０Ｇは、図１に示す均一化光学系３０と同様の構造を有し、偏光変換装置３１及びロッドインテグレータ３３を備えるが、集光レンズ３５，３６を有していない。ロッドインテグレータ３３の射出ポートＯＰ４には、緑光用の液晶パネル６１ｇとこれを挟む偏光フィルタ６２ｇ，６２ｇとからなる緑色用の液晶ライトバルブが固定されている。これにより、ロッドインテグレータ３３で均一化された緑色の光束ＬＧが、液晶パネル６１ｇ上の被照射領域を均一に照明する。
【００４５】
赤色光用の光源装置４２０Ｒは、赤色光用光源ユニット２８ｒと、集光レンズアレイ２９ｒとを備える。このうち、赤色光用光源ユニット２８ｒは、青色光用光源ユニット２８ｂと同様の構造を有するが、回路基板２１ｇ上の各ＬＥＤ２１ｆが、３原色のうち赤（Ｒ）の範疇に含まれる赤色光をそれぞれ発生し、この赤色光からなる光束ＬＲは、集光レンズアレイ２９ｒを経て均一化光学系３０Ｒの偏光変換装置３１に漏れなく重畳して入射する。
【００４６】
均一化光学系３０Ｒは、図１に示す均一化光学系３０と同様の構造を有し、偏光変換装置３１及びロッドインテグレータ３３を備えるが、集光レンズ３５，３６を有していない。ロッドインテグレータ３３の射出ポートＯＰ４には、赤光用の液晶パネル６１ｒとこれを挟む偏光フィルタ６２ｒ，６２ｒとからなる赤色用の液晶ライトバルブが固定されている。これにより、ロッドインテグレータ３３で均一化された赤色の光束ＬＲが、液晶パネル６１ｒ上の被照射領域を均一に照明する。
【００４７】
なお、光源装置４２０Ｂ，４２０Ｇ，４２０Ｒは、共通する光源駆動装置９１を備えており、制御装置９０の制御下、光源ユニット２８ｂ，２８ｇ，２８ｒを適当なタイミングで点灯させる。
【００４８】
図１２は、光源ユニット２８ｂ，２８ｇ，２８ｒと、光変調部６０との同期を説明するタイミングチャートである。ここで、図１２（Ａ）は、各光源ユニット２８ｂ，２８ｇ，２８ｒから射出される光量を示し、図１２（Ｂ）は、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒに対する駆動信号の書換タイミングを示し、図１２（Ｃ）は、各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒによる表示情報の保持タイミングを示す。図１２（Ａ）に示すように、各光源ユニット２８ｂ，２８ｇ，２８ｒから射出される光量は、図６（Ａ）の波形に近似される山形特性の波形で増減する。この際、各光源ユニット２８ｂ，２８ｇ，２８ｒにおいて、ＬＥＤ２１ｆの点灯数が１、２、５、７と徐々に増加し、その後ＬＥＤ２１ｆの点灯数が７、５、２、１と徐々に減少する。このように、表示期間中に山形波形の照明光によって各液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを照明することで、ＣＲＴの表示動作に類似する表示が可能になり、光変調部６０による動画表示特性を向上させることができる。
【００４９】
なお、以上は例示であり、ＬＥＤ２１ｆの点灯数の増減単位や増減タイミングは適宜変更することができ、ＬＥＤ２１ｆの総数も光源ユニット２８ｂ，２８ｇ，２８ｒごとに設定することができる。また、ＬＥＤ２１ｆの点灯数を調節する代わりにＬＥＤ２１ｆの輝度を増減させることもできる。さらに、各光源ユニット２８ｂ，２８ｇ，２８ｒをＬＥＤ２１ｆ以外の発光源で構成することもでき、例えばＥＬ素子等を用いることができる。
【００５０】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５１】
すなわち、上記第１〜４実施形態では、遮光装置２５の減光ホイール２５ａを均一化光学系３０の入射部に配置しているが、ランプ本体２１の発光点すなわち光源と略共役な各種位置に減光ホイール２５ａを配置することができる。
【００５２】
また、上記第１、２、３、５実施形態では、偏光変換装置３１、ロッドインテグレータ３３、集光レンズ３５，３６等からなる均一化光学系３０，３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒを用いたが、これらについては省略することができる。
【００５３】
上記第１、２実施形態では、色分離光学系４０を用いて照明光の色分離を行って、光変調部６０において各色の変調を行った後に、クロスダイクロイックプリズム７０において各色の像の合成を行っているが、光源装置２０と単一の液晶パネルすなわち液晶ライトバルブとによって画像を形成することもできる。
【００５４】
上記第１、２、３、５実施形態では、液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒが透過型であるとしたが、反射型の液晶パネルを用いることができる。この場合、液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒの片側（表面側）にのみ単一の偏光板が配置される。
【００５５】
上記第１、２、３，５実施形態では、３つの液晶パネル６１ｂ，６１ｇ，６１ｒを用いたプロジェクタ１０，２１０，４１０の例のみを挙げたが、本発明は、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
【００５６】
上記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態のプロジェクタの光学系等を説明する図である。
【図２】図１のプロジェクタを構成する遮光ホイールの正面図である。
【図３】遮光装置を通過する照明光の光量変動を説明するグラフである。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に示す波形の変形例を説明するグラフである。
【図５】図２のホイールの変形例を説明する図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、遮光装置と光変調部との同期を説明するタイミングチャートである。
【図７】第２実施形態のプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図８】第３実施形態のプロジェクタの遮光装置を説明する図である。
【図９】第４実施形態のプロジェクタの光学系等を説明する図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、遮光装置と光変調部との同期を説明するタイミングチャートである。
【図１１】第５実施形態のプロジェクタの光学系等を説明する図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は、光源ユニットと光変調部との同期を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１０…プロジェクタ、  ２０…光源装置、  ２１…ランプ本体、  ２２…主反射鏡、  ２５…遮光装置、  ２５ａ…減光ホイール、  ２５ｂ…駆動モータ、  ２６…透過パターン領域、  ２６ａ…部分領域、  ３０…均一化光学系、  ３１…偏光変換装置、  ３１ａ…偏光分離膜、  ３１ｂ…反射膜、  ３１ｄ…波長板、  ３３…ロッドインテグレータ、  ３５、３６…集光レンズ、  ４０…色分離光学系、  ４１ａ，４１ｂ…ダイクロイックミラー、  ６０…光変調部、  ６１ｂ，６１ｇ，６１ｒ…液晶パネル、  ６２ｂ，６２ｇ，６２ｒ…偏光フィルタ、  ７０…クロスダイクロイックプリズム、  ８０…投射レンズ、  ９０…制御装置、  ９１…光源駆動装置、  ９３…表示駆動装置、ＯＡ…システム光軸
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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