JP3620509B2 - リアプロジェクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、リアプロジェクタに関し、さらに詳しくは、光源から射出された光を偏光方向の異なる複数の光に分離して変調し、クロスダイクロイックプリズムによって合成した後、投写レンズ系を介してスクリーンの背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像を写し出すリアプロジェクタに関し、特に、スクリーンに写し出した投写画像の色ムラを無くすのに有用な技術である。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタには、画像が投写される側から投写面を観察するフロント投写型のプロジェクタと、透過型スクリーンを用いてその背面から画像を投写して反対側から投写面を観察するリアプロジェクタの2種類が存在する。
【0003】
特に、リアプロジェクタは、キャビネットの前面に透過型スクリーンを設け、その内部に投写すべき画像を形成する投写光学系と、投写光学系から射出された光を投写する透過型スクリーンとを配置した構成となっている。
【0004】
その透過型スクリーンとしては、一方向に沿って溝を形成したレンチキュラーレンズを用いたものが主流である。そのレンチキュラーレンズは、前記溝に直交する方向に偏光した光の透過率が、前記溝に平行な方向に偏光した光の透過率よりも高くなる性質がある。そのため、透過型スクリーンには、背面側から入射して表面側へ透過する投写光に偏光方向に応じた特性差があることが知られている。
【0005】
また、一般に、プロジェクタは、光源から射出された光を緑色(G)と青色(B)と赤色(R)の三色の光に分離し、それらの色の光を画像情報に応じて変調した後にクロスダイクロイックプリズムによって合成してスクリーンへ投写するようになっている。
【0006】
前記クロスダイクロイックプリズムは、4つのプリズムの界面に沿って波長選択特性の異なる2種類の波長選択膜をX字状に配置した構造をしている。このクロスダイクロイックプリズムは、三色の光のうち二色の光を波長選択膜で反射し、残りの一色の光を2つの波長選択膜に透過させて、前記二色の光と前記残りの一色の光とを同一方向に射出して色合成するようになっている。
【0007】
このクロスダイクロイックプリズムの波長選択膜には、偏光方向に応じて反射率または透過率に特性に違いがある。そのため、一般に、プロジェクタでは、波長選択膜によって反射される色の光を波長選択膜に対してS偏光とし、波長選択膜を透過する色の光をP偏光としてクロスダイクロイックプリズムに入射させて、波長選択膜によって反射されたり、波長選択膜を透過したりする際の各色の損失を防いで光に利用効率を高める構造が知られている。
【0008】
一方、リアプロジェクタには、前記投写光学系から射出された光を投写する透過型スクリーンに導く反射ミラーを配置した構成も知られている。その反射ミラーは、入射面に直交する方向に振動する光と平行な方向に振動する光とでは原理的に異なるため、入射面に直交する方向に振動する光の反射率が入射面に平行な方向に振動する光の反射率よりも高くなるという反射特性を持っている。
【0009】
また、たとえば、反射ミラーとしては、光透過性の延伸樹脂フィルムの一面に反射膜をコーティングしたフィルム状ミラーが知られている。このフィルム状ミラーは、軽量化やハンドリングの容易性などの観点から優れている反面、その延伸方向が反射特性に対して大きな影響を及ぼしてしまう性質がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のリアプロジェクタでは、第1の色のP偏光の光と第2の色のS偏光の光とをダイクロイックプリズムに入射して合成して射出しても、第1の色のP偏光の光と第2の色のS偏光の光のそれぞれの偏光方向は保存されるため、90°異なる2つの偏光方向を持つ合成光が反射ミラーおよびスクリーンに入射するようになっている。
【0011】
しかしながら、上記従来のリアプロジェクタでは、色合成光学系または投写レンズ系とスクリーンとの間の距離(投写距離)を短くしていくと、反射ミラーやスクリーンへの入射角が広角化し、反射ミラーの反射率やスクリーンの透過率の波長依存性および入射角依存性が顕著となって、画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせる問題点があるため、薄型化に向かない。
【0012】
また、第1の色のP偏光の光と第2の色のS偏光の光との間では、反射ミラーやフィルム状ミラーの反射特性およびスクリーンの透過特性に差が生じるため、スクリーンへの投写画像が色によって異なる特性の影響を受けた場合には、光利用効率が低下し、しかも、色バランスが崩れてしまう問題点がある。特に、フィルム状ミラーの延伸方向との関係により部分的に影響を受けた場合には、色バランスの崩れは虹模様として現れ、投写画像の均一性が著しく損なわれる問題点がある。
【0013】
そこで、この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、投写距離を短くして広角化しても、波長依存性や入射角依存性による画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、また、スクリーンや反射ミラーにおける偏光依存性の影響を極力減らして、高効率でかつ高品位な画像が得られるリアプロジェクタを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第1のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を揃えて前記スクリーンに投写する偏光状態調整手段を有することを特徴とする。
【0015】
これによって、前記偏光状態調整手段が、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【0016】
また、前記スクリーンを、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に配置することが好ましい。
【0017】
この構成によれば、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置しているにもかかわらず、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【0018】
なお、前記スクリーンを配置する投写距離は、上述したように、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる距離である。
【0019】
この投写距離は、スクリーンの入射角依存性に伴う色ムラの関係から設定するのが好ましい。図16に、その関係を示すグラフを示す。このグラフは、縦軸に色ムラの度合いを表す色差ΔE、横軸にスクリーンに入射する光の入射角差[deg]を取って、入射角差に応じた色差ΔEをプロットしてある。
【0020】
前記色差ΔEは、CIELAB色空間において、2つの測色値(L1,a1,b1)と(L2,a2,b2)を用いて表すと、次式によって与えられる。
ΔE={(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2}0.5
但し、ΔL=L1−L2,Δa=a1−a2,Δb=b1−b2である。
【0021】
図16に戻って、色差ΔEは、入射角差が大きくなるにつれて急激に大きくなってきている。特に、色差ΔEは、入射角差33deg程から約3.2を越えるように大きくなってきている。その色差ΔEの値3.2は、日本色彩研究所などがB級許容差と規定している範囲3.2〜6.5に入る値である。このB級許容差は、「印象レベルでは同じ色として扱える範囲であって、色違いとされる可能性の高い色差」として規定されている範囲であり、スクリーン画面上に色ムラとして認識されてくる範囲である。
【0022】
ところで、上記従来のリアプロジェクタは、薄型化の要請はあったものの光学部品等の大きさなどから必然的に長い投写距離となって入射角差22°の近辺となるように製造されていた。その入射角差22°では、色差ΔEが約1.1という小さな値を示している。この値1.1は、日本色彩研究所などがAA級許容差と規定している範囲0.8〜1.6に入る値である。このAA級許容差は、「隣接比較で色差が感じられるレベルであって、一般の測色機の器差を含む誤差範囲」として規定されている範囲であり、スクリーン画面上では色ムラとして認識できない範囲である。
【0023】
つまり、従来のリアプロジェクタでは、上述したように必然的に入射角差が決まってしまうため、入射角差に応じた色差ΔEの関係によって製造する必要がなく、その関係から色ムラがスクリーンに現れることを問題点として認識することもなかったのである。
【0024】
したがって、この発明の第1のリアプロジェクタによれば、薄型化に伴って投写距離を短くしてスクリーンへの入射角を広角化しても、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができるため、スクリーン画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、高効率でかつ高品位な画像を表示することができるようになる。そのため、この発明によれば、輝度ムラなどの無い薄型のリアプロジェクタを提供することができるようになる。
【0025】
また、前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、少なくとも2方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃える波長選択型位相差板とするのが好ましい。これによって、波長選択型位相差板が、少なくとも2方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃えるため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。
【0026】
また、この発明の第1のリアプロジェクタは、さらに、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置され、前記投写光学系からの投写画像の光を反射し前記スクリーンへ至らせる反射ミラーを有し、前記偏光状態調整手段によって偏光方向を揃えられた光が前記反射ミラーに対してS偏光となるように、前記投写光学系を配置してもよい。これによって、反射ミラーに入射する光の反射効率が向上するため、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【0027】
この場合、前記複数色の光は、進行方向に垂直な面内で互いに直交する2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光状態からなり、一方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してS偏光の青色および赤色の光であり、他方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してP偏光の緑色の光であり、前記波長選択型位相差板は、前記青色および赤色の光の偏光方向あるいは緑色の光の偏光方向のいずれを変換しても構わない。すなわち、変換して揃える偏光に応じて投写光学系の配置を変更し、揃えられた偏光が反射ミラーに対してS偏光となるように構成すればよい。
【0028】
これによって、反射ミラーに入射する偏光は全てS偏光となり、反射ミラーによる反射特性を3色とも向上させることができる。また、一般的にリアプロジェクタの画面が横長であることを考慮すると、反射ミラーは、反射ミラーに対して下方または上方から投写される画像光をスクリーンに向けて前方に反射するのが好ましい。このように配置すれば、リアプロジェクタを薄型化する上で有利となる。従って、反射ミラーに対してS偏光となる光はスクリーンに対しては水平方向に振動する偏光方向の光となるため、スクリーンによる透過特性を3色とも向上させることができる。
【0029】
また、前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、いずれの偏光方向も円偏光に変換する4分の1波長板としてもよい。これによって、4分の1波長板が、いずれの偏光方向も円偏光に変換するため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。
【0030】
なお、前記偏光状態調整手段は、前記色合成光学系と前記投写レンズ系との間に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の設計の際に偏光状態調整手段の影響を考慮して設計をおこなうことができる。前記偏光状態調整手段は、前記投写レンズ系の絞り部に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の絞り部(絞り部の付近を含む)において光束の径が最も小さくなるため、偏光状態調整手段を小さくすることができる。また、前記偏光状態調整手段は、前記投写レンズ系と前記スクリーンとの間の光路中に配置してもよい。これによって、光源から投写レンズ系までの投写光学系の構成を変更せずに済むため、汎用性の高い光学系を設計することができる。
【0031】
本発明の第2のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を無偏光状態に変換する消偏光素子を有することを特徴とする。
【0032】
この第2のリアプロジェクタによれば、消偏光素子が、色合成光学系とスクリーンとの間の光路中で、複数色の光の偏光状態をともに無偏光状態に変換するため、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。また、反射ミラーがある場合には、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【0033】
本発明の第3のリアプロジェクタは、光源と、前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、を備えた投写光学系と、前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、を備えたリアプロジェクタにおいて、前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光方向からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光方向を回転させる偏光回転素子を有することを特徴とする。
【0034】
この第3のリアプロジェクタによれば、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、偏光回転素子が、いずれの偏光方向も回転させため、スクリーンの波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができる。また、反射ミラーがある場合には、反射ミラーの偏光依存性の影響も極力低減される。
【0035】
また、本発明の第2あるいは第3のリアプロジェクタにおいて、前記スクリーンを、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に配置することが好ましい。
【0036】
この構成によれば、前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置しているにもかかわらず、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中で各色の光の偏光状態を揃えて、前記スクリーンに写し出される各色の光の輝度分布を同一にするため、スクリーンの透過率の波長依存性と入射角依存性およびスクリーンにおける偏光依存性に基づくスクリーン画面上の色ムラや輝度ムラを抑止する。
【0037】
さらにまた、本発明の第2または第3のプロジェクタにおいて、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記色合成光学系と前記投写レンズ系との間に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の設計の際に消偏光素子あるいは偏光回転素子の影響を考慮して設計をおこなうことができる。また、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記投写レンズ系の絞り部に配置してもよい。これによって、投写レンズ系の絞り部(絞り部の付近を含む)において光束の径が最も小さくなるため、消偏光素子あるいは偏光回転素子を小さくすることができる。さらにまた、前記消偏光素子あるいは前記偏光回転素子は、前記投写レンズ系と前記スクリーンとの間の光路中に配置してもよい。これによって、光源から投写レンズ系までの投写光学系の構成を変更せずに済むため、汎用性の高い光学系を設計することができる。
【0038】
また、さらに、本発明の第1及び第2並びに第3のリアプロジェクタにおいて、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に、光透過性の延伸樹脂よりなるフィルムと、前記フィルムの一方の面に設けられた反射膜と、を備えたフィルムミラーを具備し、該フィルムミラーは、前記フィルムの延伸方向が同フィルムミラーの入射面と直交するように配置してもよい。
【0039】
これによって、前記投写レンズ系から射出された光の光軸を曲げてその光を前記スクリーンに導くため、フィルムミラーの偏光依存性の影響を極力低減することができるようになる。また、フィルムミラーにおける色光の減衰が低減されるので、光の利用効率が向上する。
【0040】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるリアプロジェクタの実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図4〜図6、図8〜図11、図13および図14において、両矢印付きの線は図面に平行な偏光方向を示し、白丸の中心に点を付した記号は図面と直交する偏光方向を示すものとする。ただし、図6と図10において、フィルムミラー3とスクリーン4の近傍に付された記号は、偏光方向ではなく、フィルムミラー3におけるフィルム31の延伸方向並びに透過スクリーン4におけるレンチキュラーレンズ(図示省略)の溝の方向を示すものとする。
【0041】
(実施の形態1)
リアプロジェクタは、図5、図6に示された如く、投写光学系1、反射ミラー3を筐体5の内部に収納し、筐体5の前面に透過スクリーン4を配置したものである。図5は、リアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図6はその右側面図である。本実施形態のリアプロジェクタは、投写光学系1から射出された光を反射ミラー3で反射して透過スクリーン4にその背面から投写する構成となっている。
【0042】
図1は、本発明の実施の形態1にかかるリアプロジェクタの投写光学系1の要部を示す概略平面図である。この投写光学系1は、偏光照明装置11、色分離光学系12、リレー光学系13、光変調装置14R,14G,14B、色合成光学系15および投写レンズ系16を備えている。また、色合成光学系15とスクリーンとの間の光路中に波長選択型位相差板2Gを備えている。
【0043】
なお、前記色合成光学系15と前記スクリーンとの間の投写距離は、上述したように、前記色合成光学系15で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系15から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる距離にしてある。
【0044】
前記偏光照明装置11は、主に光源111と均一照明光学系112とからなる。均一照明光学系112は、第1レンズアレイ113、第2レンズアレイ114、偏光変換素子アレイ115および重畳レンズ116を備えている。光源111から射出された光は、第1レンズアレイ113により複数の部分光束に分割される。各部分光束は第2レンズアレイ114により平行化され、さらに偏光変換素子アレイ115により方向が揃った一種類の偏光方向の光に変換される。
【0045】
本実施形態では、後述するクロスダイクロイックプリズム151の波長選択膜152,153に対してS偏光となる光に変換される。ここで、S偏光とは、特定の反射面における入射面(反射面の法線と入射光線の中心軸を含む面)に対して垂直に振動する偏光であり、P偏光とは入射面に対して平行に振動する偏光である。なお、偏光変換素子アレイ115により、波長選択膜152,153に対してP偏光となる光に変換することも可能である。偏光変換素子アレイ115によって一種類の偏光方向に変換された光は、重畳レンズ116により被照明領域に重畳される。
【0046】
前記色分離光学系12は、光源111から射出された光(自然光)を複数色の光、すなわち赤色、緑色および青色の三色の光に分離する。色分離光学系12は、ダイクロイックミラー121,122、ミラー123および平行化レンズ124,125を備えている。偏光照明装置11から射出された光は、第1のダイクロイックミラー121により赤色光と、緑色および青色の光とに分離される。分離された赤色光は、ミラー123および第1の平行化レンズ124を介して赤色用の光変調装置14Rに入射する。一方、緑色および青色の光は、第2のダイクロイックミラー122により緑色光と青色光とに分離される。分離された緑色光は、第2の平行化レンズ125を介して緑色用の光変調装置14Gに入射する。分離された青色光は、リレー光学系13へ至る。
【0047】
前記リレー光学系13は、入射側レンズ131、入射側ミラー132、中間レンズ133、射出側ミラー134および射出側レンズ135を備えている。色分離光学系12により分離された青色光は、入射側レンズ131、入射側ミラー132、中間レンズ133、射出側ミラー134および射出側レンズ135の順に経由して青色用の光変調装置14Bに入射する。
【0048】
前記光変調装置14R,14G,14Bは、たとえば透過型の液晶装置により構成されている。図3は光変調装置14R,14G,14B、クロスダイクロイックプリズム151付近を詳細に示す平面図である。
【0049】
各光変調装置14R,14G,14Bには、図3に示されるように、偏光変換素子アレイ115によって、後述するクロスダイクロイックプリズム151の波長選択反射膜152,153に対してS偏光に揃えられた光が入射する。レンズ124,125,135と各光変調装置14R,14G,14Bの間には、偏光変換素子アレイ115によって偏光方向を揃えられた光の偏光度をより高めるために、入射側偏光板142R,142G,142Bが配置されている。入射側偏光板142R,142G,142Bを介して各光変調装置14R,14G,14Bに入射した光は、各色の画像情報にしたがって偏光方向の変調を受ける。
【0050】
各光変調装置14R,14G,14Bの射出側には、それぞれ射出側偏光板143R,143G,143Bが設けられており、変調された光のうち、波長選択反射膜152,153に対してP偏光となる光のみが射出される。光変調装置14R,14Bの射出側に配置された射出側偏光板143R,143Gとクロスダイクロイックプリズム151との間には、P偏光の光をS偏光の光に変換するための位相差板141R,141Bがそれぞれ配置されている。
【0051】
従って、R(赤)画像光とB(青)画像光は波長選択膜152,153に対してS偏光となり、G(緑)画像光は波長選択膜152,153に対してP偏光となる状態で、クロスダイクロイックプリズム151に入射する。なお、位相差板141R,141Bを配置する位置は、本実施形態のものに限られず、各光変調装置14R,14G,14Bに入射する光の偏光方向や、各光変調装置14R,14G,14B自体の特性に応じて適宜変更することが可能である。
【0052】
前記色合成光学系15は、クロスダイクロイックプリズム151により構成されている。クロスダイクロイックプリズム151は、4つのプリズムの界面に沿って波長選択特性が異なる2種類の波長選択膜152,153がX字状に配置されたものである。G画像光がこれら二つの波長選択膜152,153を透過し、R画像光およびB画像光が波長選択膜152,153によって反射されることで3色の画像光が合成される。
【0053】
本実施形態では、波長選択膜152,153を反射膜として使用するR,B画像光をS偏光として入射し、透過膜として使用するG画像光をP偏光として入射している。従って、波長選択膜152,153によって選択される波長域が広がるため、光の利用効率を向上させることができる。
【0054】
前記波長選択型位相差板2G(偏光状態調整手段)は、図2に示すように、波長λo(本実施形態では550nm)付近においてリタデーションが2分のλ(λ/2)となるプロファイルを具えた波長選択型1/2波長板により構成される。本実施形態では、波長選択型位相差板2Gによって波長550nm付近の光、すなわちG画像光の偏光方向のみを90度変えるようにしている。したがって、図3に示したように、クロスダイクロイックプリズム151からP偏光の光として射出されたG画像光は、波長選択型位相差板2Gにより、R画像光、B画像光と同じS偏光の光に変換される。
【0055】
前記投写レンズ系16は、1または複数のレンズより構成されている。図4は、この投写レンズ系16付近の部分を側方から見た様子を模式的に示す側面図である。実施の形態1では、投写レンズ系16は反射面161を有しており、投写レンズ系16に入射された光をその反射面161で反射させて入射方向と異なる方向、ここでは直交する方向へ射出する構成となっている。この反射面161は、図4に示すように、光の進行方向を変更すると同時に、R画像光,G画像光,B画像光の偏光方向を変換する機能も担っている。
【0056】
以上で説明した投写光学系1から射出された光は、図5、図6に示すように、フィルムミラー3により反射されて、スクリーン4にその背面側から入射し、スクリーン4を透過して画像を形成する。
【0057】
フィルムミラー3は、光透過性の延伸樹脂、たとえばポリエステルよりなるフィルム31と、その一方の面に蒸着された反射膜32とを備えている。フィルムミラー3は、図6に示すように、フィルム31の延伸方向(白丸の中心に点を付した記号で示すように、図面に直交する方向)がフィルムミラー3の入射面と直交するような位置関係となるように、筐体5に取り付けられている。
【0058】
また、スクリーン4はレンチキュラーレンズ(図示省略)を備えており、レンチキュラーレンズの溝が上下方向(両矢印記号で示すように、図面に平行な方向)となるように、筐体5の前面に取り付けられている。さらに、投写光学系1は、投写光学系1から射出された光がフィルムミラー3に対してS偏光の光、スクリーン4の面に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光の光となるような位置関係で、筐体5の下部に設置されている。
【0059】
従って、本実施形態においては、投写光学系1から射出されるR画像光、G画像光およびB画像光の偏光方向が、フィルム31の延伸方向と一致している。また、スクリーン4に入射する画像光の偏光方向は、スクリーン4の面に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直となっている。
【0060】
すなわち、上述した実施の形態1によれば、波長選択型位相差板2GによりG画像光の偏光方向が、R画像光やB画像光の偏光方向と同じ方向に変換され、色合成光学系15により合成されたR画像光、G画像光およびB画像光は、すべて偏光方向が揃った状態でフィルムミラー3やスクリーン4に入射する。
【0061】
したがって、実施の形態1のリアプロジェクタによれば、すべての色光をフィルムミラー3やスクリーン4に対して同じ偏光状態で入射させるため、フィルムミラー3やスクリーン4の偏光依存性の影響を極力低減させ、入射角依存性の影響も低減することができる。
【0062】
さらに、本実施形態においては、投写光学系1から射出されるR画像光、G画像光およびB画像光の偏光方向が、フィルムミラー3に対してS偏光となり、また、フィルム3の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン4に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるように構成されているため、フィルムミラー3における反射効率やスクリーン4における透過効率も高い。したがって、高効率でかつ色バランスの崩れのない高品位な画像を得ることができる。
【0063】
さらにまた、波長選択型位相差板2Gが、色合成光学系15と投写レンズ系16との間の光路中に配置されているため、波長選択型位相差板2Gの影響を考慮して投写レンズ系16の設計をおこなうことができ、高品位な画像を得ることができる。
【0064】
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。この投写光学系1001は、偏光照明装置11、色分離光学系12、リレー光学系13、光変調装置14R,14G,14B、色合成光学系15および投写レンズ系1016を備えている。実施の形態2では、波長選択型位相差板2Gに代えて色合成光学系15と投写レンズ系1016との間の光路中に波長選択型位相差板2R,2Bが設けられている。偏光照明装置11、色分離光学系12、リレー光学系13、光変調装置14R,14G,14Bおよび色合成光学系15の構成および機能は実施の形態1と同じであるため、説明を省略する。また、投写レンズ系1016はリアプロジェクタで一般的に用いられるものであるため、これについても説明を省略する。なお、実施の形態1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【0065】
前記波長選択型位相差板2R,2Bは、図2に示すプロファイルと同様のプロファイルを具えている。ただし、波長選択型位相差板2Rではλoは、例えば610nmであり、波長選択型位相差板2Bではλoは例えば460nmである。波長選択型位相差板2Rは、R画像光の偏光方向のみを90度変える。同様に、波長選択型位相差板2Bは、B画像光の偏光方向のみを90度変える。
【0066】
したがって、R画像光およびB画像光は、色合成光学系15のクロスダイクロイックプリズム151にS偏光の光として入射し、波長選択型位相差板2R,2BによりP偏光の光に変換される。G画像光はクロスダイクロイックプリズム151にP偏光光として入射し、波長選択型位相差板2R,2BをP偏光の光のまま通過する。
【0067】
図8は、この様子を模式的に示す図であり、光変調装置14R,14G,14B、色合成光学系15および波長選択型位相差板2R,2Bを示す平面図である。図9は、上述した構成の投写光学系1001を有するリアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図10はその右側面図である。
【0068】
投写光学系1001から射出された光は、フィルムミラー3により反射されてスクリーン4にその背面側から入射し、スクリーン4を透過して画像を形成する。本実施形態のリアプロジェクタにおいても、投写光学系1001は、投写光学系1001から射出された光(クロスダイクロイックプリズムの波長選択膜152,153に対してP偏光光)がフィルムミラー3に対してS偏光の光となり、また、フィルム31の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン4に対して平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるような位置関係で、筐体5の下部に設置されている。
【0069】
波長選択型位相差板2R,2BによりR画像光およびB画像光の偏光方向がG画像光の偏光方向と同じ方向に変換され、色合成光学系15により合成されたR画像光、G画像光およびB画像光の偏光方向が揃った状態でフィルムミラー3やスクリーン4に入射する。
【0070】
したがって、上述した実施の形態2によれば、すべての色光をフィルムミラー3やスクリーン4に対して同じ偏光状態で入射させるため、フィルムミラー3やスクリーン4の偏光依存性の影響を極力低減させ、入射角依存性の影響も低減することができる。
【0071】
また、特に、本実施形態においては、投写光学系1001から射出される画像光の偏光方向が、フィルムミラー3に対してS偏光となり、また、フィルム31の延伸方向と一致し、しかも、スクリーン4に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直な方向に振動する偏光となるように構成されているため、フィルムミラー3における反射効率やスクリーン4における透過効率も高い。したがって、高効率でかつ色バランスの崩れのない高品位な画像を得ることができる。
【0072】
さらにまた、波長選択型位相差板2R,2Bが、色合成光学系15と投写レンズ系1016との間の光路中に配置されているため、波長選択型位相差板2R,2Bの影響を考慮して投写レンズ系1016の設計をおこなうことができ、高品位な画像を得ることができる。
【0073】
なお、投写光学系1001からの投写方向は図10に示すように鉛直上方に限らず斜め上方でも構わない。また、図10の紙面と平行な方向に入射面を有する反射面を追加してさらに光路を折り曲げても構わない。
【0074】
(実施の形態3)
先に説明した実施の形態1や実施の形態2では、波長選択位相差板2Gあるいは2R,2Bが色合成光学系15と投写レンズ系16あるいは1016との間の光路中に配置されていたが、これを、投写レンズ系の内部に配置することも可能である。図11は、波長選択位相差板を投写レンズ系の内部に配置したリアプロジェクタの要部を模式的に示す概略平面図である。
【0075】
このリアプロジェクタでは、実施の形態1や実施の形態2における波長選択型位相差板2Gまたは波長選択型位相差板2R,2Bを、投写レンズ系2016の絞り部に配置している。その他の構成は実施の形態1や実施の形態2と同じであるので、実施の形態1や実施の形態2と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、実施の形態3の説明、図11および図12において、波長選択型位相差板2G,2R,2Bを代表して波長選択型位相差板2と表記する。また、図11において、投写レンズ系2016とスクリーン4との間の光路中にはフィルムミラー3(図6、図10参照)があるが、フィルムミラー3については図示省略している。
【0076】
図12は、投写レンズ系2016がレトロフォーカスタイプのレンズ系である場合の波長選択型位相差板2の配置例を示す図である。レトロフォーカスタイプの投写レンズ系2016は、光の入射側から第1のレンズ61、第2のレンズ62、第3のレンズ63、第4のレンズ64および第5のレンズ65よりなる5枚のレンズ構成となっている。この場合、投写レンズ系2016の絞り部は第4のレンズ64と第5のレンズ65との間に位置するため、波長選択型位相差板2はその絞り部またはその近傍に配置される。なお、投写レンズ系2016はレトロフォーカスタイプのものに限らない。
【0077】
本実施の形態の如く、波長選択位相差板2を投写レンズ系2016の内部に配置した場合であっても、実施の形態1や実施の形態2と同様の効果を得ることができる。さらに、これらの効果に加え、波長選択型位相差板2が投写レンズ系2016の絞り部に配置されることで、波長選択型位相差板2を極力小さくすることができるという効果も得られる。
【0078】
なお、偏光を統一する方向については特に制限されないが、すでに実施の形態1および2において説明したように、フィルムミラー3に対してはS偏光の光かつフィルム31の延伸方向と一致する方向となり、スクリーン4に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直に振動する偏光となるように統一するのがよい。
【0079】
(実施の形態4)
先に説明した実施の形態1や実施の形態2では、波長選択位相差板2Gあるいは2R,2Bが色合成光学系15と投写レンズ系16あるいは1016との間の光路中に配置されていたが、これを、投写光学系とフィルムミラー3との間の光路中に配置することも可能である。
【0080】
図13は、本発明の実施の形態4にかかるリアプロジェクタ全体の内部の概略構成を模式的に示す正面図であり、図14はその右側面図である。このリアプロジェクタは、先に説明した実施形態2における波長選択型位相差板2R,2Gを投写光学系3001とフィルムミラー3との間の光路中に配置したものである。すなわち、投写光学系3001は、先に説明した実施形態2における投写光学系1001から波長選択位相差板2R,2Bを除いたものである。波長選択型位相差板2は、第2実施形態における波長選択位相差板2R,2Bと同じものである。波長選択型位相差板2R,2Bは、代表して波長選択型位相差板2と表記されている。その他の構成は実施の形態2と同じであるので、実施の形態2と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【0081】
本実施形態において、色合成光学系15のクロスダイクロイックプリズムによりS偏光のR画像光およびB画像光とP偏光のG画像光とが合成されるまでは実施の形態2と同じである。合成された光は、投写レンズ系3016を介して投写光学系3001から出射される。この段階では、R画像光およびB画像光と、G画像光とでは、偏光方向は異なっている。投写光学系3001から出射された光は波長選択型位相差板2に入射し、それを透過する際に、R画像光およびB画像光の偏光方向とG画像光の偏光方向とが揃えられる。したがって、投写光学系3001から射出された光は一方向の偏光光となってフィルムミラー3へ到達することになる。
【0082】
上述した実施の形態4によっても、実施の形態1や実施の形態2と同様の効果を得ることができる。さらに、これらの効果に加え、波長選択型位相差板2が投写光学系3001とフィルムミラー3との間の光路中に配置されることで、投写光学系3001の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果も得られる。
【0083】
なお、本実施形態では、先に説明した第2実施形態における波長選択型位相差板2R,2Bを投写光学系3001とフィルムミラー3との間の光路中に配置した例について説明したが、第1実施形態における波長選択型位相差板2Gを投写光学系とフィルムミラー3との間の光路中に配置するようにしても良い。
【0084】
また、偏光を統一する方向については制限されないが、すでに実施の形態1および2において説明したように、フィルムミラー3に対してはS偏光光かつフィルム31の延伸方向と一致する方向となり、スクリーン4に対しては平行かつレンチキュラーレンズの溝に対して垂直に振動する偏光となるように統一するのがよい。
【0085】
(実施の形態5)
先に説明した実施の形態1〜4では、各色の偏光状態を揃える偏光状態調整手段として波長選択位相差板2,2G,2R,2Bを用いていたが、このような偏光状態調整手段の代わりに消偏光素子を用いることも可能である。実施の形態5にかかるリアプロジェクタでは、実施の形態1〜実施の形態4における波長選択型位相差板2,2R,2G,2Bの代わりに消偏光素子を用いている。消偏光素子は、R画像光、B画像光およびG画像光の偏光を無偏光状態に変換する。消偏光素子の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板2,2G,2R,2Bが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態1〜4と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【0086】
消偏光素子7の一例として、公知のコルニュー・シュード・デポラライザーを図15に示す。この消偏光素子7は、45°の斜面を有する左水晶部71と右水晶部72とからなり、それらの互いに斜面同士が接着された構成となっている。左水晶部71と右水晶部72は、光学的に相対する性質を具えている。消偏光素子7は、入射した直線偏光の光を、複雑でしかも空間的に連続的に変化する直線偏光状態に変換する機能を有する。したがって、消偏光素子7に入射したR画像光、B画像光およびG画像光は、いずれも無偏光状態に変換されて射出される。
【0087】
実施の形態5によれば、消偏光素子7により、R画像光、B画像光およびG画像光がいずれも無偏光状態に変換されるため、実施の形態1〜実施の形態4と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態1または実施の形態2と同様に、消偏光素子7を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、消偏光素子7の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態3と同様に、消偏光素子7を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、消偏光素子7を極力小さくすることができる。また、実施の形態4と同様に、消偏光素子7を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【0088】
さらに、本実施の形態によれば、変換後の偏光状態に方向性がないため、投写光学系と反射ミラーまたはスクリーンとの配置関係には制約がない。
【0089】
なお、この発明は、上述した実施の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、たとえばつぎのような変形も可能である。
【0090】
(1)上述した実施の形態では、光源111の光を複数の部分光束に分割する二つのレンズアレイ113,114を用いていたが、この発明は、このようなレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。
【0091】
(2)上述した実施の形態では、三つの光変調装置14R,14G,14Bを用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を1つ、2つ、あるいは4つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。
【0092】
(3)上述した実施の形態では、透過型の投写光学系を用いたリアプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は反射型の投写光学系を用いたリアプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶装置等の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型投写光学系の場合、クロスダイクロイックプリズムは、光を赤、緑、青の3色の光に分離する色光分離手段として利用されるとともに、変調された3色の光を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段としても利用される場合がある。反射型の投写光学系を用いたリアプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、先に述べた各実施形態と同様な効果を得ることができる。
【0093】
(4)反射ミラーとしては、フィルムミラーを中心に説明をしたが、ガラスミラーや金属ミラーを使用することも可能である。
【0094】
(5)スクリーンとしては、レンチキュラータイプのスクリーンを中心に説明をしたが、ガラスビーズを用いて画像光を屈折拡散させるビーズスクリーン等の他のスクリーンを用いることも可能である。
【0095】
(6)上述した実施の形態1〜4では、各色の光の偏光状態を揃える偏光状態調整手段として波長選択型位相差板を用いた例を説明したが、偏光状態調整手段として、この波長選択型位相差板に代えて、4分の1波長板を用いることも可能である。4分の1波長板は、R画像光、B画像光およびG画像光の偏光光を円偏光に変換する。4分の1波長板の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板2,2G,2R,2Bが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態1〜4と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【0096】
この構成によれば、4分の1波長板により、R画像光、B画像光およびG画像光がいずれも円偏光に変換されるため、実施の形態1〜実施の形態4と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態1または実施の形態2と同様に、4分の1波長板を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、4分の1波長板の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態3と同様に、4分の1波長板を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、4分の1波長板を極力小さくすることができる。また、実施の形態4と同様に、4分の1波長板を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【0097】
(7)さらに、上述した実施の形態1〜4における偏光状態調整手段(波長選択型位相差板)に代えて、偏光回転素子を用いることも可能である。偏光回転素子は、R画像光、B画像光およびG画像光の偏光光の偏光方向を各画像光の光軸周りに回転させる機能を有する。偏光回転素子の配置位置は上述した各実施の形態において波長選択位相差板2,2G,2R,2Bが配置されていた位置と同じような位置に配置することが可能である。その他の箇所については、上記実施の形態1〜4と同様に構成することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
【0098】
この構成によれば、偏光回転素子により、R画像光、B画像光およびG画像光の偏光方向をフィルムミラーの反射特性やスクリーンの透過特性に差が生じ難い方向に回転させ、その後各画像光をフィルムミラーやスクリーンに入射させるため、実施の形態1〜実施の形態4と同様に、フィルムミラーやスクリーンの偏光依存性の影響を極力低減させることができる。したがって、高効率でかつ高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態1または実施の形態2と同様に、偏光回転素子を色合成光学系と投写レンズ系との間の光路中に配置すれば、偏光回転素子の影響を考慮して投写レンズ系の設計をおこなうことができるので、高品位な画像を得ることができる。また、実施の形態3と同様に、偏光回転素子を投写レンズ系の絞り部に配置すれば、偏光回転素子を極力小さくすることができる。また、実施の形態4と同様に、偏光回転素子を投写光学系とフィルムミラーとの間の光路中に配置すれば、投写光学系の構成を変更せずに済むため、光学系の汎用性が増すという効果が得られる。
【0099】
また、この発明のリアプロジェクタは、次のような高さ方向の薄型化を図ることも可能である。図17に、この発明のリアプロジェクタの配置を説明する概略図を示す。(a)は、入射角差33degの場合、(b)は、入射角差20degの場合である。いずれの場合も、リアプロジェクタ171が、反射ミラー172に光を射出し、スクリーンに173に投写する構造である。
【0100】
(a)に示すように、入射角差33degの場合には、リアプロジェクタ171の射出口が、投写距離が短いためスクリーン173の下端Xよりも上側に配置することが可能である。これに対して、(b)に示すように、入射角差20degの場合には、リアプロジェクタ171の射出口が、投写距離が長いためスクリーン173の下端Xよりも下側に配置する必要がある。そのため、この発明によって、リアプロジェクタが、入射角差33degのように投写距離を短くして、高さ方向の薄型化を図っても、色ムラや輝度ムラの無い鮮明な画像を投写することができるようになる。
【0101】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のリアプロジェクタによれば、薄型化に伴って投写距離を短くしてスクリーンへの入射角を広角化しても、波長依存性や入射角依存性や偏光依存性の影響を小さく抑えることができるため、スクリーン画面上に色ムラや輝度ムラを生じさせず、高効率でかつ高品位な画像を表示することができる効果が得られる。そのため、この発明によれば、輝度ムラなどの無い薄型のリアプロジェクタを提供することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。
【図2】実施の形態1にかかるリアプロジェクタに設けられた波長選択型位相差板のプロファイルを示す特性図である。
【図3】実施の形態1にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるRGBの各色光の偏光方向を模式的に示す平面図である。
【図4】実施の形態1にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるRGBの各色光の偏光方向を模式的に示す側面図である。
【図5】実施の形態1にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図6】図5に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図7】本発明の実施の形態2にかかるリアプロジェクタの投写光学系の要部を示す概略平面図である。
【図8】実施の形態2にかかるリアプロジェクタの投写光学系におけるRGBの各色光の偏光方向を模式的に示す平面図である。
【図9】実施の形態2にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図10】図9に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図11】本発明の実施の形態3にかかるリアプロジェクタの要部を示す概略平面図である。
【図12】実施の形態3にかかるリアプロジェクタにおいてレトロフォーカスタイプの投写レンズ系での波長選択型位相差板の配置例を示す概略図である。
【図13】実施の形態4にかかるリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図14】図13に示すリアプロジェクタの内部の概略構成を模式的に示す右側面図である。
【図15】実施の形態5にかかるリアプロジェクタにおいて用いられる消偏光素子の一例を示す斜視図である。
【図16】スクリーンの入射角依存性に伴う色ムラの関係を示すグラフである。
【図17】この発明のリアプロジェクタの配置を説明する概略図である。
【符号の説明】
1,1001,2001,3001 投写光学系
11 偏光照明装置
111 光源
112 均一照明光学系
113 第1レンズアレイ
114 第2レンズアレイ
115 偏光変換素子アレイ
116 重畳レンズ
12 色分離光学系
121,122 ダイクロイックミラー
123 ミラー
124,125 平行化レンズ
13 リレー光学系
131 入射側レンズ
132 入射側ミラー
133 中間レンズ
134 射出側ミラー
135 射出側レンズ
14R,14G,14B 光変調装置
15 色合成光学系
151 プリズム
152,153 波長選択膜
16,1016,2016 投写レンズ系
161 反射面
2,2R,2G,2B 波長選択型位相差板(偏光状態調整手段)
3 フィルムミラー
4 スクリーン
5 筐体
61,62,63,64,65 レンズ
7 消偏光素子
71 左水晶部
72 右水晶部
Claims (12)
- 光源と、
前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、
を備えた投写光学系と、
前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、
を備えたリアプロジェクタにおいて、
前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を揃える偏光状態調整手段を有し、
前記偏光状態調整手段が、前記投写レンズ系の絞り部において光束の径が最も小さくなる位置に配置されていることを特徴とするリアプロジェクタ。 - 前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置したことを特徴とする請求項1に記載のリアプロジェクタ。
- 前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、少なくとも2方向の直線偏光のうちのいずれか一つの直線偏光に偏光方向を揃える波長選択型位相差板としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のリアプロジェクタ。
- さらに、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置され、前記投写光学系からの投写画像の光を反射し前記スクリーンへ至らせる反射ミラーを有し、
前記偏光状態調整手段によって偏光方向を揃えられた光が前記反射ミラーに対してS偏光となるように、前記投写光学系を配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のリアプロジェクタ。 - 前記複数色の光は、進行方向に垂直な面内で互いに直交する2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光状態からなり、
一方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してS偏光の青色および赤色の光であり、
他方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してP偏光の緑色の光であり、
前記波長選択型位相差板は、前記青色および赤色の光の偏光方向のみを変換することを特徴とする請求項4に記載のリアプロジェクタ。 - 前記複数色の光は、進行方向に垂直な面内で互いに直交する2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光状態からなり、
一方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してS偏光の青色および赤色の光であり、
他方の直線偏光を持つ光は、前記色合成光学系の反射面に対してP偏光の緑色の光であり、
前記波長選択型位相差板は、前記緑色の光の偏光方向のみを変換することを特徴とする請求項4に記載のリアプロジェクタ。 - 前記偏光状態調整手段は、前記複数色の光が進行方向に垂直な面内で少なくとも2方向に振動する直線偏光のいずれかの偏光方向をもつ場合に、いずれの偏光方向も円偏光に変換する4分の1波長板としたことを特徴とする請求項1または2に記載のリアプロジェクタ。
- 光源と、
前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、
を備えた投写光学系と、
前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、
を備えたリアプロジェクタにおいて、
前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光状態からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光状態を無偏光状態に変換する消偏光素子を有し、
前記消偏光素子が、前記投写レンズ系の絞り部において光束の径が最も小さくなる位置に配置されていることを特徴とするリアプロジェクタ。 - 前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置したことを特徴とする請求項8に記載のリアプロジェクタ。
- 光源と、
前記光源から射出された光を複数色の光に分離する色分離光学系と、
前記色分離光学系により分離された前記複数色の光をそれぞれ変調する複数の光変調装置と、
前記複数の光変調装置によりそれぞれ変調された前記複数色の光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を投写する投写レンズ系と、
を備えた投写光学系と、
前記投写レンズ系から射出された光を背面側から入射して表面側に透過させることによって投写画像として写し出すためのスクリーンと、
を備えたリアプロジェクタにおいて、
前記色合成光学系で合成される複数色の光が少なくとも2種類の偏光方向からなる光である場合に、前記色合成光学系と前記スクリーンとの間の光路中に配置されて各色の光の偏光方向を回転させる偏光回転素子を有し、
前記偏光回転素子が、前記投写レンズ系の絞り部において光束の径が最も小さくなる位置に配置されていることを特徴とするリアプロジェクタ。 - 前記色合成光学系から投写された光をそのまま前記スクリーンに入射したときに、偏光状態に応じて各色の光の輝度分布が異なる投写距離に前記スクリーンを配置したことを特徴とする請求項10に記載のリアプロジェクタ。
- さらに、前記投写光学系と前記スクリーンとの間の光路中に、光透過性の延伸樹脂よりなるフィルムと、前記フィルムの一方の面に設けられた反射膜と、を備えたフィルムミラーを具備し、
該フィルムミラーは、前記フィルムの延伸方向が同フィルムミラーの入射面と直交するように配置されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載のリアプロジェクタ。
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