JP6347127B2 - プロジェクター - Google Patents
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Description
で、2灯の光源ランプを備えたプロジェクターが開示されている。この特許文献には、光
源ランプを1灯ずつ点灯させて使用することにより、光源ランプ交換までの期間が2倍に
なり、必要に応じて光源ランプを2灯点灯させて使用することにより、高輝度の画像が簡
単に実現できる、と記載されている。
れや故障等の原因により、残りの一部の光源しか点灯しない場合が考えられる。あるいは
、上述したような光源の長寿命化などのために、意図的に一部の光源のみを点灯させる場
合も考えられる。このような場合、画像の明るさが全体的に低下するだけでなく、色ムラ
や明るさムラが発生するという問題があった。
のうちの一部の光源のみが点灯した状態であっても色ムラや明るさムラを抑制できるプロ
ジェクターを提供することを目的の一つとする。
、前記複数の光源から射出された光を入力情報に基づいて変調する光変調装置と、前記光
変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、前記複数の光源から射出された複
数の光がそれぞれ異なる領域に入射され、入射した前記複数の光の各々を前記光変調装置
に導く導光光学系と、前記複数の光源の点灯状態を検出する点灯検出部と、前記点灯検出
部により検出された前記複数の光源の点灯状態に応じて、前記光変調装置の視野角特性に
基づく補正情報を用いて前記入力情報のガンマ補正を行う制御部と、を備えることを特徴
とする。
ラが発生する理由を以下のように想定し、本発明の構成に想到した。
すなわち、複数の光源を備えたプロジェクターにおいては、互いに異なる位置に配置さ
れた複数の光源から射出される複数の光が導光光学系によって光変調装置に導かれ、重畳
される。そのため、光源が配置される位置が異なると、光変調装置に入射する光の入射角
度も異なる。また、光変調装置は、一般に非対称な視野角特性を持つことが多い。したが
って、複数の光源の点灯状態によって光変調装置のガンマ特性が異なり、色ムラや照度ム
ラが発生するという問題が生じる。
により検出された複数の光源の点灯状態に応じて、光変調装置の視野角特性に基づく補正
情報を用いて入力情報のガンマ補正を行う。これにより、たとえ複数の光源のうちの一部
の光源のみが点灯した状態であっても、色ムラや照度ムラが抑制されたプロジェクターを
実現できる。
明視方向に対応する方位角方向から前記光変調装置に入射する光を射出する第1光源と、
前記視野角特性の逆明視方向に対応する方位角方向から前記光変調装置に入射する光を射
出する第2光源と、を含み、前記補正情報は、前記第1光源が点灯している場合の第1補
正情報と、前記第2光源が点灯している場合の第2補正情報と、を含んでいてもよい。
この構成によれば、視野角特性に対して大きな影響を与える光源に関する補正情報、す
なわち、視野角特性の明視方向に対応する第1光源が点灯している場合の補正情報と、視
野角特性の逆明視方向に対応する第2光源が点灯している場合の補正情報と、を含む補正
情報を用いることにより、効果的にガンマ補正を行うことができる。
記第2光源のいずれか一方が点灯状態である場合に、前記第1補正情報および前記第2補
正情報のいずれか一方を用いて前記入力情報のガンマ補正を行う構成としてもよい。
この構成によれば、第1光源および第2光源のいずれか一方が点灯状態である場合に、
第1補正情報および第2補正情報のいずれか一方を用いて入力情報のガンマ補正を行うた
め、適切なガンマ補正を行うことができる。
情報は、前記第1光源のみが点灯している場合の補正情報と、前記第2光源のみが点灯し
ている場合の補正情報と、のうち少なくとも一方に基づいた補正情報であってもよい。
この構成によれば、補正情報の取得量を低減することができ、制御部の負荷を軽減する
ことができる。
本実施形態では、4個の光源を備え、光変調装置として液晶ライトバルブを用いたプロ
ジェクター、いわゆる4灯方式の液晶プロジェクターの例を挙げる。
図1は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
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、構成要素によって寸法
の縮尺を異ならせて示すことがある。
青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式の液晶プロジェクターである
。プロジェクター100は、4個の光源10a,10b,10c,10dと、導光光学系
20と、インテグレーター光学系30と、点灯検出部41と、記憶部42と、制御部45
と、色分離光学系50と、液晶ライトバルブ61,62,63と、クロスダイクロイック
プリズム64と、投射光学系70と、を有する。本実施形態において、光源10a〜10
dと、導光光学系20と、インテグレーター光学系30と、が照明装置10を構成する。
本実施形態の液晶ライトバルブ61,62,63は、特許請求の範囲の光変調装置に対
応する。
ンプ、キセノンランプ等のランプと、ランプの光を反射するリフレクターと、を備えてい
る。光源10a,10b,10c,10dには、これらの光源を駆動および制御する光源
制御部110が接続されている。
光学系20は、光源10a,10b,10c,10dからの射出光を、後述する第1イン
テグレーターレンズ31のそれぞれ異なる位置に入射させ、これらの光を液晶ライトバル
ブ61,62,63に導く。
晶ライトバルブ61,62,63に対して均一に照明するための光学系である。インテグ
レーター光学系30は、導光光学系20側から順に配置された第1インテグレーターレン
ズ31、第2インテグレーターレンズ32、偏光変換素子33、および重畳レンズ34を
有する。
ンテグレーターレンズ31側から(−Y方向に)見た図である。図2(b)は、導光光学
系20の作用説明図であって、第1インテグレーターレンズ31を第2インテグレーター
レンズ32側から(−Y方向に)見た図である。
示X軸方向)において互いに対向するように配置されている。光源10aの正面にミラー
21aが配置され、光源10bの正面にはミラー21bが配置されている。ミラー21a
とミラー21bとは、各々、光源10a,10bの光を第1インテグレーターレンズ31
の方向へ折り曲げるように、光の射出方向(X軸方向)に対して45°の角度で配置され
ている。
光源10cの正面にミラー21cが配置され、光源10dの正面にはミラー21dが配置
されている。ミラー21cとミラー21dとは、各々、光源10c,10dの光を第1イ
ンテグレーターレンズ31の方向へ折り曲げるように、光の射出方向(X軸方向)に対し
て45°の角度で配置されている。
にずれて2段に配置されている。上段側(+Z側)には、光源10c,10dとミラー2
1c,21dとが配置されている。下段側(−Z側)には、光源10a,10bとミラー
21a,21bとが配置されている。本実施形態の場合、図1に示すように、下段側の光
源10a,10bとミラー21a,21bとは、上段側の光源10c,10dおよびミラ
ー21c,21dよりも第1インテグレーターレンズ31に近い位置に設けられている。
から射出された光束11a,11b,11c,11dが、それぞれ対応するミラー21a
,21b,21c,21dにより反射され、第1インテグレーターレンズ31が配置され
る側へ折り曲げられる。ミラー21a〜21dにより折り曲げられた光束11a〜11d
は、それぞれ、第1インテグレーターレンズ31の異なる部分領域に入射する。具体的に
、光束11a〜11dは、第1インテグレーターレンズ31を縦横(Z軸方向およびX軸
方向)にそれぞれ2等分した4つの部分領域31a〜31dに対して、それぞれ入射する
。本実施形態では、これら4本の光束11a〜11dは、第1インテグレーターレンズ3
1の全体領域を照射する。
(レンズ要素)が、行方向および列方向において6行6列に配列されたフライアイレンズ
で構成されている。部分領域31a〜31dは、それぞれが3行3列の小レンズ群からな
る。本実施形態においては、第1インテグレーターレンズ31を6行6列の小レンズ群と
して図示して説明するが、実際は、6行6列よりも多くの小レンズが配列されている。第
1インテグレーターレンズ31の大きさ、すなわち、小レンズの配列数は、光源10a〜
10dから射出される光束11a〜11dの大きさに応じて決定される。
ンテグレーターレンズ32および重畳レンズ34を通過して、液晶ライトバルブ61〜6
3上に重畳される。
なお、第2インテグレーターレンズ32のみが重畳レンズとして機能する構成としても
よく、その場合には重畳レンズ34は設けなくてもよい。
られている。偏光変換素子33は、例えば偏光ビームスプリッターアレイ(PBSアレイ
)からなる。偏光変換素子33は、第2インテグレーターレンズ32から射出される光の
偏光方向を揃え、単一の直線偏光光として射出する。偏光変換素子33は、偏光分離膜と
反射膜と位相差板とを有する略棒状のプリズム要素を幅方向(X軸方向)に周期的に配列
した構造を有する。
2と、反射ミラー53と、リレー光学系54と、を備えている。リレー光学系54は、リ
レーレンズ55と、反射ミラー56と、リレーレンズ57と、反射ミラー58と、を備え
ている。色分離光学系50は、インテグレーター光学系30から射出された照明光を赤(
R)、緑(G)、及び青(B)の3色の色光に分離するとともに、各色光を光路後段側の
液晶ライトバルブ61,62,63へ導く。
よびB光を反射する特性を有する。第2ダイクロイックミラー52は、第1ダイクロイッ
クミラー51で反射したG光およびB光のうち、G光を反射し、B光を透過させる特性を
有する。
ルブ61に入射する。第1ダイクロイックミラー51により反射されて、更に第2ダイク
ロイックミラー52で反射されたG光は、液晶ライトバルブ62に入射する。第2ダイク
ロイックミラー52を通過したB光は、リレーレンズ55、反射ミラー56、リレーレン
ズ57、反射ミラー58を経て、液晶ライトバルブ63に入射する。
である画像信号に基づいて変調する。液晶ライトバルブ61,62,63の液晶パネルに
それぞれ入射した3色の光は、画素単位で偏光状態が調節される。液晶ライトバルブ61
,62,63により、それぞれに対応する各色の変調光、すなわち画像光が形成される。
液晶ライトバルブ61,62,63の各々は、液晶パネルと、液晶パネルを挟持する一対
の偏光板と、を備えている。液晶パネルにおける液晶層のモードは、垂直配向(Vertical
Alignment,VA)モード、ツイステッドネマティック(Twisted Nematic,TN)モー
ド、横電界モード等でよく、特に限定されないが、本実施形態ではVAモードとする。液
晶パネルの光入射側に、フィールドレンズが設けられていてもよい。
れる各色の画像光を合成して投射光学系70へ射出する。クロスダイクロイックプリズム
64は、4つの直角プリズムを貼り合わせて構成されている。直角プリズム同士を貼り合
わせた界面には、X字状に交差する第1誘電体多層膜および第2誘電体多層膜が形成され
ている。クロスダイクロイックプリズム64は、液晶ライトバルブ61からのR光を第1
誘電体多層膜で反射して投射光学系70に向けて射出し、液晶ライトバルブ63からのB
光を第2誘電体多層膜で反射して投射光学系70に向けて射出する。クロスダイクロイッ
クプリズム64は、液晶ライトバルブ62からのG光を透過して直進・射出させる。この
ようにして、クロスダイクロイックプリズム64によりR光、G光およびB光が合成され
、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの画像を投射する。
10dのランプ電圧(電極間電圧)の検出結果から、4個の光源10a,10b,10c
,10dの点灯状態、すなわち、現在どの光源が点灯し、どの光源が消灯しているのかを
検出する。なお、点灯/消灯の検出について、点灯検出部41は、寿命切れや故障等によ
り光源が駆動するか否かで判断してもよいし、光量、輝度、電圧、電流等の光源に関する
駆動情報が所定の閾値を超えているか否かで判断してもよい。
VT特性に関する補正情報等を記憶している。制御部45は、点灯検出部41により検出
された4個の光源10a,10b,10c,10dの点灯状態に応じて、液晶ライトバル
ブ61,62,63の視野角特性に基づく補正情報を用いて画像信号(入力情報)のガン
マ補正を行う。
本実施形態の液晶パネルとして、例えばVAモードの液晶パネルを用いた場合、電界印
加時の液晶分子の傾倒方向を規制するために、液晶分子にはプレチルトが付与されている
。このような液晶分子のプレチルトに起因して、VAモードの液晶パネルは、図3のよう
な非対称な視野角特性を有する。図3中の曲線は等コントラスト曲線であり、中央寄りの
コントラスト曲線ほどコントラストが高く、周辺寄りのコントラスト曲線ほどコントラス
トが低い。この例では、コントラストが最大となる領域が、中心、すなわち極角(入射角
度)0°から、方位角45°の方向にずれている。言い換えると、方位角45°の方向で
はコントラストが高い領域が広く、逆に方位角225°の方向ではコントラストが高い領
域が狭い。したがって、明視方向は45°であり、逆明視方向は225°である。
に入射した光束11a〜11dは、第2インテグレーターレンズ32および重畳レンズ3
4により集光されて、液晶ライトバルブ61,62,63の同一の領域に重畳される。そ
のため、光源10a,10b,10c,10dによって液晶ライトバルブ61,62,6
3への光の入射角度(方位角)が異なる。プロジェクター100の場合には、観察者が液
晶パネルを直接視認するわけではないため、液晶パネルの視野角特性は、観察者が見る方
向による液晶パネルのコントラスト特性ではなく、光の入射方向による液晶パネルのコン
トラスト特性と考えることができる。
位角45°)に対応する方位角方向から液晶パネルに入射する光を主に射出する光源を第
1光源と称し、逆明視方向(方位角225°)に対応する方位角方向から液晶パネルに入
射する光を主に射出する光源を第2光源と称する。また、方位角135°に対応する方位
角方向から液晶パネルに入射する光を主に射出する光源を第3光源と称し、方位角315
°に対応する方位角方向から液晶パネルに入射する光を主に射出する光源を第4光源と称
する。なお、第1光源〜第4光源と、光源10a〜10dとの対応関係は、光源10a〜
10dから各光を各液晶ライトバルブ61,62,63まで導光する光学部品の性質、数
、配置等によって適宜異なる。
の点灯状態に応じた、上述した液晶パネルの視野角特性に基づく液晶パネルの印加電圧−
光量特性(V−T特性)を示す図である。ここで、光量は、液晶パネルが黒表示で駆動さ
れた場合の漏れ光量を示している。なお、図4〜9において、各点灯状態における電圧に
対する漏れ光量の変化を比較しやすいように、光量の値を適宜正規化しており、実際の光
量値は、光源の点灯状態に応じて増減する。
源の1灯のみが点灯しているときのV−T特性を示す。図6は、第3光源の1灯のみが点
灯しているときのV−T特性を示す。図7は、第4光源の1灯のみが点灯しているときの
V−T特性を示す。図8は、第3光源と第4光源の2灯が点灯しているときのV−T特性
を示す。図9は、第1光源と第2光源の2灯が点灯しているときのV−T特性を示す。
図4〜図9では、一部の光源だけが点灯しているときのV−T特性と、比較例としての
、4個の光源全てが点灯している4灯のときのV−T特性と、を合わせて示している。ま
た、R,G,Bの各色に対応する液晶パネル毎にV−T特性が異なるため、R,G,Bの
色別にV−T特性を示している。
光源のみが点灯している場合、4個の光源全てが点灯している4灯の場合に対して光量が
減少する方向(グラフの下方)にV−T曲線がシフトする。一方、図5からわかるように
、逆明視方向に対応する方位角方向から入射する光を射出する第2光源のみが点灯してい
る場合、4個の光源全てが点灯している4灯の場合に対して光量が増加する方向(グラフ
の上方)にV−T曲線がシフトする。
灯している、第1光源と第2光源の2灯が点灯している、第3光源と第4光源の2灯が点
灯している、のいずれかの場合には、4個の光源全てが点灯している4灯の場合に対して
V−T曲線はシフトしない。例えば、図6および図7で示されるように、第3光源や第4
光源のみの1灯が点灯している場合には、明視方向に対応する第1光源におけるV−T特
性と逆明視方向に対応する第2光源におけるV−T特性との平均値を取るため、V−T曲
線はシフトしないと考えられる。また、図9で示されるように、第1光源と第2光源の2
灯が点灯している場合には、第1光源のみが点灯している場合の光量増加分と第2光源の
みが点灯している場合の光量減少分とが相殺し合い、V−T曲線はシフトしないと考えら
れる。
、および第2光源のみが点灯しているときのV−T曲線の2つを補正情報として取得すれ
ば、制御部45は、これらの補正情報から全ての点灯状態のパターンに応じたガンマ補正
を行うことができる。補正情報としてのV−T曲線は、例えば、ルックアップテーブルの
形態で記憶部42に記憶されている。制御部45は、記憶部42からV−T曲線に関する
補正情報を読み出して、任意の光源点灯状態でのV−T特性を必要に応じて計算する。制
御部45は、これにより、光源の点灯状態に応じて最適なガンマ補正を行うことができる
。
本実施形態において、第1光源が点灯している場合の補正情報を第1補正情報、第2光
源が点灯している場合の補正情報を第2補正情報としている。更に、第1補正情報および
第2補正情報は、それぞれ、第1光源のみが点灯している場合の補正情報と、第2光源の
みが点灯している補正情報と、の少なくとも一方に基づいている。
最初に、制御部45は、点灯検出部41が検出した4個の光源10a,10b,10c
,10dの点灯状態、すなわち、現在どの光源が点灯し、どの光源が消灯しているのかを
検出する(ステップS1)。
次いで、制御部45は、点灯検出部41の検出結果を受けて、現在消灯している光源が
あるか否かを判断する(ステップS2)。
び第2光源のいずれか一方が点灯しているか否かを判断する(ステップS3)。
、制御部45は、第1光源が点灯している場合の第1補正情報、および第2光源のみが点
灯している場合の第2補正情報のうち、対応するいずれか一方の補正情報を用いて、画像
信号のガンマ補正を行う(ステップS4)。
わち、第1光源および第2光源のうち一方の第1光源が点灯している場合、制御部45は
、第1補正情報として第1光源のみが点灯している場合の補正情報を用いて入力情報を補
正する。また、4つの光源のうち、第2光源および第3光源の2灯が点灯している点灯状
態の場合、すなわち、第1光源および第2光源のうちの一方の第2光源が点灯している場
合、制御部45は、第1光源のみが点灯している場合の補正情報および第2光源のみが点
灯している場合の補正情報に基づいて、第2補正情報としての補正情報を計算し、計算さ
れた第2補正情報を用いて画像信号(入力情報)のガンマ補正を行う。
御部45は、通常点灯時、すなわち4個の光源全てが点灯している4灯の場合の補正情報
を用いて、画像信号(入力情報)のガンマ補正を行う(ステップS5)。
このとき、予め計算されて記憶部42に記憶されている4灯点灯時の補正情報(ルック
アップテーブル)を取得してこれを用いて補正してもよい。もしくは、記憶部42に予め
記憶されている第1光源のみが点灯している場合の補正情報と第2光源のみが点灯してい
る場合の補正情報とを取得して、これらに基づいて計算された補正情報を用いて、画像信
号(入力情報)のガンマ補正を行うようにしてもよい。
点灯状態ではない、すなわち、第1光源および第2光源の両方が点灯している、または両
方が非点灯である場合(ステップS3:NO)、制御部45は、通常点灯時の補正情報を
用いて、画像信号のガンマ補正を行う(ステップS5)。
る点灯状態の場合、すなわち、第1光源および第2光源のうち両方が点灯している場合、
制御部45は、4灯全てが点灯している場合の補正情報を用いて入力情報を補正する。ま
たは、制御部45は、第1光源のみが点灯している場合の補正情報および第2光源のみが
点灯している場合の補正情報に基づいて計算された補正情報を用いて画像信号(入力情報
)のガンマ補正を行う。
これ以降は、以上の手順を繰り返す。
ステップS1の光源の点灯状態の検出は、例えば一定時間おきに行えばよい。
出された4個の光源10a,10b,10c,10dの点灯状態に応じて、液晶ライトバ
ルブ61,62,63の視野角特性に基づく補正情報を用いて画像信号のガンマ補正を行
う。これにより、4個の光源10a,10b,10c,10dのうちの一部の光源のみが
点灯した際に従来発生していた色ムラや照度ムラを低減することができる。
みが点灯しているときのV−T曲線の2つを補正情報として取得すれば、これらの補正情
報から全ての点灯状態のパターンに応じたガンマ補正を行うことができる。したがって、
プロジェクター100の出荷前のデータ取得に要する手間や時間を削減できるとともに、
プロジェクター100に記憶するデータの量やV−T特性の計算量を削減できる。
脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、4個の光源を備えたプロジェクターの例を挙げたが、光源の
数は4個に限ることなく、適宜変更が可能である。また、液晶パネルの視野角特性として
VAモードの視野角特性の例を挙げたが、例えばTNモード、横電界モード等、他のモー
ドの液晶パネルを用いてもよい。モードによって視野角特性が変化するため、その視野角
特性に応じて明視方向、逆明視方向等に対応する光源が点灯したときのV−T特性の情報
を取得すればよい。
について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である
。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプ
であることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプである
ことを意味する。なお、光変調装置は、液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラー
を用いた光変調装置であってもよい。
用いたプロジェクター100の例のみを挙げたが、本発明は、1つの液晶パネルのみを用
いたプロジェクター、4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である
。
その他、プロジェクターの各構成要素の数、配置、材料等については、上記実施形態に
限ることなく、適宜変更が可能である。
…制御部、61,62,63…液晶ライトバルブ(光変調装置)、70…投射光学系。
Claims (2)
- 第1光源、第2光源、第3光源及び第4光源を含む複数の光源と、
前記複数の光源から射出された光を画像信号に基づいて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、
前記複数の光源から射出された複数の光がそれぞれ異なる領域に入射され、入射した前
記複数の光の各々を前記光変調装置に導く導光光学系と、
前記複数の光源の点灯状態を検出する点灯検出部と、
前記点灯検出部により検出された前記複数の光源の点灯状態に応じて、前記光変調装置
の視野角特性に基づく補正情報を用いて前記画像信号のガンマ補正を行う制御部と、
を備え、
前記第1光源は前記視野角特性の明視方向に対応する方位角方向から前記光変調装置に入射する光を射出し、前記第2光源は前記視野角特性の逆明視方向に対応する方位角方向から前記光変調装置に入射する光を射出し、
前記補正情報は、前記第1光源が点灯している場合に対応する第1補正情報と、前記第2光源が点灯している場合に対応する第2補正情報と、を含み、
前記制御部は、前記第1光源と前記第2光源とのうちいずれか一方が点灯状態である場合に、前記第3光源及び前記第4光源の点灯状態によらず、前記第1補正情報と前記第2補正情報とのうちいずれか一方を用いて前記ガンマ補正を行うことを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターであって、
前記第1補正情報および前記第2補正情報は、前記第1光源のみが点灯している場合の
補正情報と、前記第2光源のみが点灯している場合の補正情報と、のうち少なくとも一方
に基づいた補正情報であることを特徴とするプロジェクター。
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---|---|---|---|
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