JP5141044B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
また、プレゼンテーション用途や映像鑑賞用途では、表示する情報のセキュリティー性の確保が問題となっている。すなわち、プレゼンテーション情報や映像情報を著作権者に無断で撮影、流用する事態が発生しており、大きな社会問題となりつつある。
白井良成、松下光範、「IRプロジェクタを用いた実環境への情報提示手法の提案」、"情報処理技術レターズ(FIT2003)",Vol.2,pp.287-289,2003
本発明のプロジェクタは、可視光を含む光を射出する第1光源と、赤外光を含む光を射出する第2光源と、波長選択反射面を少なくとも一つ含む複数の反射面を入射光に対する入射角が異なるように配置した反射素子を有し、前記第1光源からの光、前記第2光源からの光のうち、少なくとも前記第1光源からの光を波長域および射出方向が互いに異なる複数の光に分離する空間的光分離手段と、隣接配置された複数のサブ画素に前記空間的光分離手段によって分離された前記複数の光が互いに異なる角度で入射され、前記複数の光を独立して変調可能な空間光分離型光変調素子を含み、前記第1光源からの光の光路上と前記第2光源からの光の光路上とに設けられた複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子によって変調された複数の変調光を1つに合成して合成光とする変調光合成手段と、前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記複数の光変調素子のうち、1つの光変調素子が前記一つ以上の赤外光を変調して赤外画像を形成するための赤外光用光変調素子であり、他の光変調素子が前記一つ以上の可視光を変調して可視光画像を形成するためのする可視光用光変調素子であり、前記赤外光用光変調素子の画素サイズと前記可視光用光変調素子のサブ画素サイズとが異なり、前記複数の光変調素子によって形成された前記可視光画像と前記赤外画像とを同一の被投写面上に表示することを特徴とする。
本発明のプロジェクタは、可視光と赤外光とを含む光を射出する光源と、波長選択反射面を少なくとも一つ含む複数の反射面を入射光に対する入射角が異なるように配置した反射素子を有し、前記光源からの光を波長域および射出方向が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とに分離する一つの空間的光分離手段と、隣接配置された複数のサブ画素に前記空間的光分離手段によって分離された前記一つ以上の可視光と前記一つ以上の赤外光とが互いに異なる入射方向から入射され、前記一つ以上の可視光と前記一つ以上の赤外光とを独立して変調可能であり、可視光画像と赤外画像とを形成するための一つの空間光分離型光変調素子と、前記空間光分離型光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、前記赤外光が入射するサブ画素のサイズと前記可視光が入射するサブ画素のサイズとが異なり、前記空間光分離型光変調素子によって形成された前記可視光画像と前記赤外画像とを同一の被投写面上に表示することを特徴とする。
なお、本明細書で言う「サブ画素」とは、1画素を構成する最小単位であって、隣接配置された複数のサブ画素で1画素を構成する。
この構成によれば、変調光として赤外光を用いる場合の課題(例えば、光学素子の波長依存性による投写手段でのデフォーカス、赤外光による光変調素子の帯熱に伴う画質劣化等の問題)を解決しやすいという利点がある。
例えば投写手段にレンズを用いた場合、レンズを構成するレンズ硝材は屈折率の波長依存性を持っているため、色収差等の光学収差の発生が避けられない。また、投写手段の焦点距離が波長依存性を持っている場合であっても、可視光用光変調素子から投写手段までの距離と赤外光用光変調素子から投写手段までの距離とを異ならせることにより、可視画像間もしくは可視画像と赤外画像との間での光学収差の発生を抑えやすくなる。そして、各表示画像の焦点位置を合わせて(フォーカスぼけを抑制して)解像度の低下を抑制し、表示画像の高画質化を図ることができる。
赤外光用光変調素子が液晶ライトバルブである場合、液晶ライトバルブの光入射側、光射出側に偏光子が必要となる。ところが、光変調素子や偏光子に赤外光を照射した場合、可視光を照射した場合に比べて光変調素子や偏光子が帯熱しやすく、光変調素子や偏光子の劣化が生じやすい。そこで、光反射型偏光子を用いれば、光反射型偏光子は光吸収が少ないため、帯熱を抑制することができる。あるいは、金属を含有する耐熱性の高い光吸収型偏光子であれば、耐熱性に優れ、帯熱による劣化が生じにくいため、このような使用形態では好適である。
この構成によれば、変調光として赤外光を用いる場合の課題(例えば、光学素子の波長依存性による投写手段でのデフォーカス、赤外光による光変調素子の帯熱に伴う画質劣化等)を解決しやすいという利点がある。
特に赤外光用光変調素子については、赤外光が照射されると帯熱が生じやすいため、反射型液晶ライトバルブを用いた構成は熱的な影響を低減しやすく、好適である。
この構成によれば、人には視認できない赤外画像を表示しているか否かを、プロジェクタの使用者や視聴者がカメラ等の撮像素子を用いることなく容易に判別することができる。
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図3を参照して説明する。
本実施形態では、1つの光源と1つの透過型液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクタの一構成例について説明する。
図1は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図2は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラーアセンブリの各ダイクロイックミラーの分光特性を示す図である。図3は同プロジェクタで用いる液晶ライトバルブの構造断面図である。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素毎に寸法や位置関係の縮尺を異ならせてある。
また、サブ画素の画素サイズを、入射する光の強度や集光性を考慮して、対応する光毎(波長域が互いに異なる光毎)に異なる構成としても良い。例えば、上述した赤外光による暗点をより目立たなくするためには、赤外光が入射するサブ画素の寸法を(特に図3のZ方向の寸法)を小さくし、逆に、高輝度の赤外画像を得るためには、同寸法を大きくする等のバリエーションを採用できる。
以下、本発明の第2の実施の形態を図4、図5を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第1実施形態のプロジェクタと類似しているが、可視光用の白色光源とは別に赤外光用光源を独立して備えた点が異なっている。
図4は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図5は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラーの分光特性を示す図である。なお、図4において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第3の実施の形態を図6、図7を参照して説明する。
第1、第2実施形態のプロジェクタは、光変調素子として空間光分離型の透過型液晶ライトバルブを一つ用いたが、本実施形態のプロジェクタは複数の光変調素子を用いている点で第1、第2実施形態と異なる。
図6は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図7は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラーおよびダイクロイックプリズムの分光特性を示す図である。なお、図6において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
本実施形態のプロジェクタ41においては、図6に示すように、光源2が、第1実施形態と同様、可視光と赤外光とを含む光を射出可能な光源であり、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。光源2から射出された照明光は、紫外光カットフィルター3によって不要な紫外光が除去される。
以下、本発明の第4の実施の形態を図8、図9を参照して説明する。
第3実施形態のプロジェクタは、3種類の可視光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブと1種類の赤外光を変調する1枚の液晶ライトバルブとを用いているのに対し、本実施形態のプロジェクタは、2種類の可視光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブと1種類の可視光および赤外光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブとを用いた例である。
図8は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図9は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラーおよびダイクロイックプリズムの分光特性を示す図である。なお、図8において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第5の実施の形態を図10、図11を参照して説明する。
第4実施形態のプロジェクタは、2種類の可視光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブと1種類の可視光および赤外光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブとを用いていたのに対し、本実施形態のプロジェクタは、3種類の可視光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブと2種類の赤外光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブとを用いた例である。
図10は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。図11は同プロジェクタで用いるダイクロイックミラーおよびダイクロイックプリズムの分光特性を示す図である。なお、図10において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
本実施形態のプロジェクタ63において、ダイクロイックミラー64は、図11(a)に示すように、青色光(B光)、緑色光(G光)、赤色光(R光)を透過し、互いに波長域が異なる第1の赤外光(IR1光)、第2の赤外光(IR2光)を反射する分光特性を有している。よって、青色光、緑色光、赤色光はダイクロイックミラー64を透過し、第1の赤外光、第2の赤外光はダイクロイックミラー64で反射する。ダイクロイックミラー64を透過した青色光、緑色光、赤色光は第1ダイクロイックミラーアセンブリ43に入射し、3種類の可視光は互いに僅かに異なる角度で射出され、平行化レンズ5を経て可視光用液晶ライトバルブ44(可視光用光変調素子)に入射する。ダイクロイックミラー64で反射した第1の赤外光、第2の赤外光は第2ダイクロイックミラーアセンブリ65(第2空間的光分離手段)に入射し、2種類の赤外光は互いに僅かに異なる角度で射出され、平行化レンズ5を経て赤外光用液晶ライトバルブ66(赤外光用光変調素子)に入射する。
以下、本発明の第6の実施の形態を図12を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、複数の光源と複数の液晶ライトバルブを用いたものであり、可視光用の白色光源とは別に赤外光用光源を独立して備え、可視光を変調する1枚の空間光分離型の液晶ライトバルブと、赤外光を変調する1枚の一般的な(空間光分離型でない)液晶ライトバルブを備えた例である。
図12は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図10において、第3実施形態で用いた図6と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第7の実施の形態を図13を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、第5実施形態のプロジェクタと同様に複数の空間光分離型の透過型液晶ライトバルブを用いたものであるが、可視光用の白色光源とは別に赤外光用光源を独立して備えており、各光源からの光をそれぞれ変調する2枚の空間光分離型の液晶ライトバルブを備えている。
図13は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図13において、第5実施形態で用いた図10と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第8の実施の形態を図14を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、第6、第7実施形態のプロジェクタと同様、複数の光源と複数の空間光分離型の透過型液晶ライトバルブを用いたものであり、発光波長域が互いに異なる4つの光源を用いた点が特徴的である。
図14は本実施形態のプロジェクタの概略構成図である。なお、図14において、第4実施形態で用いた図8と共通の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明は省略する。
Claims (10)
- 可視光と赤外光とを含む光を射出する光源と、
前記光源からの光を、波長域が互いに異なる一つ以上の可視光を含む光と一つ以上の赤外光を含む光とに分離する第1空間的光分離手段と、
波長選択反射面を少なくとも一つ含む複数の反射面を入射光に対する入射角が異なるように配置した反射素子を有し、前記第1空間的光分離手段によって分離された光のうちの少なくとも一つの光を、波長域および射出方向が互いに異なる複数の光に分離する第2空間的光分離手段と、
隣接配置された複数のサブ画素に前記第2空間的光分離手段によって分離された前記複数の光が互いに異なる角度で入射され、前記複数の光を独立して変調可能な空間光分離型光変調素子を含み、前記第1空間的光分離手段によって分離された光の光路毎に設けられた複数の光変調素子と、
前記複数の光変調素子によって変調された複数の変調光を1つに合成して合成光とする変調光合成手段と、
前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
前記複数の光変調素子のうち、1つの光変調素子が前記一つ以上の赤外光を変調して赤外画像を形成するための赤外光用光変調素子であり、他の光変調素子が前記一つ以上の可視光を変調して可視光画像を形成するための可視光用光変調素子であり、
前記赤外光用光変調素子の画素サイズと前記可視光用光変調素子のサブ画素サイズとが異なり、
前記複数の光変調素子によって形成された前記可視光画像と前記赤外画像とを同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。 - 可視光を含む光を射出する第1光源と、
赤外光を含む光を射出する第2光源と、
波長選択反射面を少なくとも一つ含む複数の反射面を入射光に対する入射角が異なるように配置した反射素子を有し、前記第1光源からの光、前記第2光源からの光のうち、少なくとも前記第1光源からの光を波長域および射出方向が互いに異なる複数の光に分離する空間的光分離手段と、
隣接配置された複数のサブ画素に前記空間的光分離手段によって分離された前記複数の光が互いに異なる角度で入射され、前記複数の光を独立して変調可能な空間光分離型光変調素子を含み、前記第1光源からの光の光路上と前記第2光源からの光の光路上とに設けられた複数の光変調素子と、
前記複数の光変調素子によって変調された複数の変調光を1つに合成して合成光とする変調光合成手段と、
前記変調光合成手段によって合成された合成光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
前記複数の光変調素子のうち、1つの光変調素子が前記一つ以上の赤外光を変調して赤外画像を形成するための赤外光用光変調素子であり、他の光変調素子が前記一つ以上の可視光を変調して可視光画像を形成するための可視光用光変調素子であり、
前記赤外光用光変調素子の画素サイズと前記可視光用光変調素子のサブ画素サイズとが異なり、
前記複数の光変調素子によって形成された前記可視光画像と前記赤外画像とを同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。 - 前記可視光用光変調素子の異なる色の3つのサブ画素に前記赤外光用光変調素子の1つの画素が対応していることを特徴とする請求項1または2に記載のプロジェクタ。
- 前記可視光用光変調素子から前記投写手段までの距離と前記赤外光用光変調素子から前記投写手段までの距離とを異ならせたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
- 前記赤外光用光変調素子が液晶ライトバルブで構成され、
前記液晶ライトバルブに付帯する偏光子が、光反射型偏光子または金属を含有する光吸収型偏光子で構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のプロジェクタ。 - 前記複数の光変調素子のうち、1つの光変調素子には波長域が互いに隣接する複数の光が入射することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
- 可視光と赤外光とを含む光を射出する光源と、
波長選択反射面を少なくとも一つ含む複数の反射面を入射光に対する入射角が異なるように配置した反射素子を有し、前記光源からの光を波長域および射出方向が互いに異なる一つ以上の可視光と一つ以上の赤外光とに分離する一つの空間的光分離手段と、
隣接配置された複数のサブ画素に前記空間的光分離手段によって分離された前記一つ以上の可視光と前記一つ以上の赤外光とが互いに異なる入射方向から入射され、前記一つ以上の可視光と前記一つ以上の赤外光とを独立して変調可能であり、可視光画像と赤外画像とを形成するための一つの空間光分離型光変調素子と、
前記空間光分離型光変調素子によって変調された変調光を被投写面上に投写表示する投写手段と、を備え、
前記赤外光が入射するサブ画素のサイズと前記可視光が入射するサブ画素のサイズとが異なり、
前記空間光分離型光変調素子によって形成された前記可視光画像と前記赤外画像とを同一の被投写面上に表示することを特徴とするプロジェクタ。 - 前記空間光分離型光変調素子または前記光変調素子が、透過型液晶ライトバルブまたは反射型液晶ライトバルブで構成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
- 前記赤外画像を表示している状態を示すマーカーを前記被投写面上に表示する機能を備えたことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
- 前記赤外画像を表示している状態を示すインジケータを装置本体に備えたことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
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