JPH086183A - プロジエクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、プロジエクタ装置において、色画像
光をダイクロイツクミラーで合成して拡大投影する際
に、ダイクロイツクミラーによる色ずれを未然に防止し
てスクリーン上の画質を向上する。 【構成】複数の色画像光を合成する色相合成部（１０
Ｇ、１０Ｂ）として、入射面及び出射面が非平行で、か
つ透過光側の入射光軸に近接する入射面及び出射面間の
間隔が狭くなるくさび板状の硝子材の表面にダイクロイ
ツク膜を形成したダイクロイツクミラーを、複数の色画
像光に応じた数だけ配置したことにより、くさび板状で
色ずれを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題（図８〜図１１） 課題を解決するための手段（図１及び図６） 作用（図１及び図６） 実施例 （１）プロジエクタ装置の全体構成（図１〜図５） （２）実施例のプロジエクタ装置（図６及び図７） （３）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はプロジエクタ装置に関
し、例えば光空間変調器を通じて得られる３色画像光を
合成してカラー画像を拡大投影するものに適用し得る。

【０００３】

【従来の技術】近年、半導体製造技術の進歩により、光
空間変調器として液晶表示パネルを用いたプロジエクタ
装置の小型化、高性能化が進み、映像表示の大画面化と
いつた要求と相まつて液晶プロジエクタ装置が注目され
ている。また液晶表示パネルには、透過型や反射型をは
じめとする多くの種類があり、さらに半導体製造技術を
用いた液晶以外の光空間変調器を用いたプロジエクタ装
置もある。

【０００４】この液晶以外の光空間変調器として、微小
な鏡面素子を画面を構成する画素に応じて２次元平面上
に配列し、各々の鏡面素子の反射を利用した鏡面偏向型
光空間変調器（以下これをミラーライトバルブと呼ぶ）
がある（特開昭60-179781 号公報、特開平3-40693 号公
報、特開平3-174112号公報）。このミラーライトバルブ
を映像源に用いてカラー映像を拡大投影することによ
り、装置全体を液晶プロジエクタ装置と同様の規模と
し、液晶に比して光源の利用効率を向上し得ることによ
り、表示映像を格段的に高輝度化し得るプロジエクタ装
置を構成し得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでいずれのプロ
ジエクタ装置においても、光源からの光を分離して得ら
れる３色光を光空間変調器で変調し、この結果得られる
３色画像光を合成して、動画や静止画でなるカラー画像
を投影する。３色画像光を合成する方法としては、各色
画像光毎に投影レンズを配してスクリーン上で合成する
方法や、各色画像光の光束を色相合成した後に、投影レ
ンズを通じてスクリーンに投影する方法がある。このう
ち前者は通常３組の投影レンズが必要になり、その分プ
ロジエクタ装置全体の構成が大型化し高価になる問題が
ある。

【０００６】また後者についてはさらに合成方法によ
り、図８（Ａ）に示すように、ガラスブロツクＧＢ内部
に２色性の界面ＤＭを持たせたダイクロイツクプリズム
方式のものや、図８（Ｂ）に示すように、平面の鏡ＦＭ
に２色性を持たせたダイクロイツクミラー方式のものが
ある。このうちダイクロイツクプリズム方式のものは、
光空間変調器から投影レンズまでの距離、いわゆるバツ
クフオーカスの点で有利となるが、重量や価格の点で問
題がある。

【０００７】ダイクロイツクミラー方式のものでは、重
量や価格では利点を有するが、異なる波長を含む光束を
色合成する場合、ミラーの厚みにより光軸にずれが生じ
る問題がある。実際上単一波長であれば問題ないが、通
常は図９、図１０に示すように、波長によりずれ量が変
化する。図ではダイクロイツクミラー３は厚さが 1.5
〔mm〕、材質としてＢＫ７等の平行板でなる光学ガラス
を用い、入射角θが45〔°〕のときのずれ量を示す。実
際にはずれ量そのものより、同一色内での波長による差
が問題となる。当然厚みが薄くなればずれ量も減少する
が、ミラーに歪が入りやすくなり、無制限に薄くするこ
ともできない。

【０００８】例えば、図１１に示すように、光空間変調
器の像ｈ1 が投影レンズＬを通じてスクリーン上にＭ倍
（＝Ｌ2 ／Ｌ1 ）の像ｈ2 （＝ｈ1 ×Ｍ）として拡大投
影される場合、光空間変調器と投影レンズの間に介挿さ
れたダイクロイツクミラーで生じるずれ量Δｄも、スク
リーン上でＭ倍に拡大され色ずれΔｈ2 （＝Ｍ×Δｄ）
となる。従つてずれ量Δｄが２〜３〔μｍ〕程度なの
で、画素サイズが20〔μｍ〕以下になつてくると、これ
によるスクリーン画面上の広がりが問題になり、１つの
色スポツト内で色のにじみが生じ、表示画像が劣化する
問題があつた。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、色画像光をダイクロイツクミラーで色相合成して拡
大投影する際に、ダイクロイツクミラーによる色ずれを
未然に防止してスクリーン上の画質を向上し得るプロジ
エタ装置を提案しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、複数の所定色の光を、その所定色
に応じた複数の色画像信号でそれぞれ変調される光空間
変調器（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）で光変調し、その変調結果
でなる複数の色画像光を色相合成部（１０Ｒ、１０Ｇ、
１０Ｂ）で合成し投影レンズ（１１）を通じて投影する
プロジエクタ装置（１）において、色相合成部（１０
Ｇ、１０Ｂ）は、入射面及び出射面が非平行で、かつ透
過光側の入射光軸に近接する入射面及び出射面間の間隔
が狭くなるくさび板状の硝子材の表面にダイクロイツク
膜を形成したダイクロイツクミラーを、複数の色画像光
に応じた数だけ配置した。

【００１１】

【作用】複数の色画像光を合成する色相合成部（１０
Ｇ、１０Ｂ）として、入射面及び出射面が非平行で、か
つ透過光側の入射光軸に近接する入射面及び出射面間の
間隔が狭くなるくさび板状の硝子材の表面にダイクロイ
ツク膜を形成したダイクロイツクミラーを、複数の色画
像光に応じた数だけ配置したことにより、くさび板状で
色ずれを防止し、色画像光をダイクロイツクミラーで合
成して拡大投影する際に、スクリーン上の画質を向上し
得る。

【００１２】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１３】（１）プロジエクタ装置の全体構成 図１において、１は全体として赤、緑、青色のそれぞれ
の映像データに対応した３つのミラーライトバルブ２
Ｒ、２Ｇ、２Ｂを用いるプロジエクタ装置を示す。実際
上、図１との対応部分に同一符号を付した図２及び図３
に示すように、メタルハライドランプ等でなる高輝度白
色光源３より射出されたプロジエクシヨン光Ｌ１は、Ｕ
Ｖフイルタ（図示せず）で不要な紫外線が除去されると
共に、コンデンサレンズ４を通じて平行光に変換され
て、第１の反射ミラー５で折り曲げられると共に分離用
ダイクロイツクミラー６Ｒ、６Ｇ、６Ｂに入射する。

【００１４】分離用ダイクロイツクミラー６Ｒ、６Ｇ、
６Ｂは、白色光でなるプロジエクシヨン光Ｌ２を赤、
緑、青色光ＬＲ、ＬＧ及びＬＢに分離する。この赤、
緑、青色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢは、それぞれビーム整形用
シリンドリカルレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを通じて第２の
反射ミラー８Ｒ、８Ｇ、８Ｂで斜め上方に折り曲げら
れ、ミラーライトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの反射面に照
射される。

【００１５】ミラーライトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、
それぞれ映像データの画素の配列（例えば 768× 576個
でなる）に応じて、例えば17〔μｍ〕角程度でなる微小
鏡面素子が複数配列されて構成され、これにより１／２
インチＣＣＤ（固体撮像素子）と同程度の大きさの反射
面が形成されている。この微小鏡面素子は映像データの
画素の配列に応じたフレームメモリの各メモリセルに対
応して配置され、各メモリセルの状態に応じて対応する
微小鏡面素子の傾き状態がそれぞれ別個に変化するよう
になされている。

【００１６】実際上それぞれの微小鏡面素子は中立状態
に対して、メモリセルがオン状態すなわち画素として有
効な場合に、例えば図４（Ａ）に示すように＋10〔°〕
傾き、逆にメモリセルがオフ状態すなわち画素として無
効な場合に、例えば図４（Ｂ）に示すように−10〔°〕
傾くようになされている。これにより入射光に対して鏡
面で反射される反射光が、画を形成するために必要な有
効反射光と無効な無効反射光で20〔°〕の光路差を有す
るように切換られる。

【００１７】このプロジエクタ装置１の場合、各ミラー
ライトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに応じたフレームメモリ
に、それぞれ赤、緑、青色の１フレーム分の映像データ
を設定することにより、有効反射光としてそれぞれ赤、
緑、青色の映像光が形成される。この赤、緑、青色の映
像光はそれぞれ対応するリレーレンズ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ
を通じて合成用ダイクロイツクミラー１０Ｒ、１０Ｇ、
１０Ｂに導かれて、カラー映像光として合成され、これ
がズームレンズ構成のプロジエクシヨンレンズ１１の直
前で一旦結像され、この後プロジエクタ装置１の外部に
離れて配置されたスクリーン（図示せず）上に拡大投影
される。

【００１８】またこのプロジエクタ装置１の場合、高輝
度白色光源３、コンデンサレンズ４、第１の反射ミラー
５、分離用ダイクロイツクミラー６Ｒ〜６Ｂ、シリンド
リカルレンズ７Ｒ〜７Ｂを経て第２の反射ミラー８Ｒ〜
８Ｂに至るプロジエクシヨン光Ｌ１、Ｌ２の光学系の光
軸と、ミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂで反射されリレー
レンズ９Ｒ〜９Ｂ、合成用ダイクロイツクミラー１０Ｒ
〜１０Ｂ、プロジエクシヨンレンズ１１に至る有効反射
光の光軸は所定の高さ分だけずらされて配置され、これ
によりプロジエクシヨン光と有効反射光及び無効反射光
の干渉を未然に防止し得るようになされている。

【００１９】さらにこのプロジエクタ装置１の場合、プ
ロジエクシヨン光はシリンドリカルレンズ７Ｒ〜７Ｂで
ビーム形状が整形され、これにより第２の反射ミラー８
Ｒ〜８Ｂで斜め上方に反射されても、ミラーライトバル
ブ２Ｒ〜２Ｂの反射面を均一の照度で照射し得るように
なされている。

【００２０】ここでこのプロジエクタ装置１において
は、図１〜図３について上述した光学部の下部に、図１
との対応部分に同一符号を付した図５に示す回路部が配
設されている。このプロジエクタ装置１では表示するビ
デオ信号として、ビデオ機器よりＲＧＢ信号で入力され
るビデオ信号Ｓ１や、パーソナルコンピユータ等よりＶ
ＧＡ（video graphics arrey）に対応して送られるビデ
オ信号Ｓ２、さらにＶＧＡパターンのビデオ信号Ｓ３を
選択し得るようになされている。

【００２１】これらのビデオ信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、
それぞれビデオセレクト回路２１に入力されて選択さ
れ、この結果得られるビデオ信号Ｓ４がアナログデジタ
ル変換回路２２でデジタルビデオ信号Ｓ５に変換され、
ガンマ補正回路２３に入力される。このガンマ補正回路
２３には、必要に応じてテストパターン発生回路２４で
発生されたテストパターン信号Ｓ６が入力される。これ
によりガンマ補正回路２３は、設定されたガンマ補正パ
ラメータＳ７に従つて、デジタルビデオ信号Ｓ５又はテ
ストパターン信号Ｓ６をガンマ補正し、この結果得られ
るデジタルビデオ信号Ｓ８をリフオーマツト回路２５に
送出する。

【００２２】リフオーマツト回路２５はＲＧＢ信号で入
力されるビデオ信号Ｓ１、ＶＧＡのビデオ信号Ｓ２、Ｓ
３に対応したデジタルビデオ信号Ｓ８を、例えば 768画
素×576ライン分でなるミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂ
の鏡面素子の配列に応じてリフオーマツトし、この結果
得られる赤、緑、青色成分のデジタルビデオ信号Ｓ９
Ｒ、Ｓ９Ｂ、Ｓ９Ｇを、それぞれ対応するフレームメモ
リ２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂに送出する。

【００２３】このフレームメモリ２６Ｒ〜２６Ｂはそれ
ぞれミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂに対応しており、タ
イミング制御回路２７から入力される制御信号Ｓ１０に
応じて、順次１フレーム毎にフレームメモリ２６Ｒ〜２
６Ｂの内容がミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂに書き込ま
れ、これにより有効反射光として、それぞれ赤、緑、青
色の映像光が形成される。

【００２４】なおこのプロジエクタ装置１の場合タイミ
ング制御回路２７は、入力されるビデオ信号Ｓ１〜Ｓ３
に基づく位相制御信号Ｓ１１に応じてクロツク発生回路
２８で発生されたシステムクロツクＳ１２を用いて、フ
レームメモリ２６Ｒ〜２６Ｂ、ミラーライトバルブ２Ｒ
〜２Ｂを制御する制御信号Ｓ１０を発生するようになさ
れている。

【００２５】またこのプロジエクタ装置１の場合、電源
スイツチ（図示せず）が投入されるとＡＣ電源Ｓ１３が
電源供給回路３０及びランプ駆動回路３１に供給され
る。このうち電源供給回路３０は、各回路部に対して所
定のＤＣ電源Ｓ１４を供給してプロジエクタ装置１の動
作を開始させる。またランプ駆動回路３１は高輝度白色
光源３を点灯駆動し、これにより白色光源３よりプロジ
エクシヨン光Ｌ１が照射される。

【００２６】このプロジエクタ装置１の構成によれば、
映像源としてそれぞれ赤、緑、青色に対応したミラーラ
イトバルブ２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを用い、このミラーライト
バルブ２Ｒ〜２Ｂを、それぞれ赤、緑、青色のビデオ信
号で駆動すると共に、それぞれ白色光を色分離してなる
赤、緑、青色のプロジエクシヨン光を照射し、その有効
反射光を色合成して、拡大投影するようにしたことによ
り、従来のＣＲＴを用いたプロジエクタ装置と比較して
格段的に小型軽量かつ簡易な構成のプロジエクタ装置１
を実現できる。

【００２７】またミラーライトバルブ２Ｒ〜２Ｂは、プ
ロジエクシヨン光を反射するようになされているため、
液晶プロジエクタ装置に比較して光の利用効率を格段的
に向上し得、かくして小型軽量化し得ると共に表示映像
を高輝度化し得るプロジエクタ装置を実現できる。

【００２８】（２）実施例のプロジエクタ装置 ここでこの実施例のプロジエクタ装置１では、合成用ダ
イクロイツクミラー１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂのうち、透
過光と反射光とを出射側で合成する合成用ダイクロイツ
クミラー１０Ｂ、１０Ｇが、図６に示すように、厚さ
1.5〔mm〕のＢＫ７等のガラス材で、入射面及び出射面
間が平行状態より 0.1〔°〕だけ傾いたくさび板状で形
成されている。この傾きは透過光の入射光軸に近接する
入射面及び出射面間の間隔が狭くなる形状に選定されて
いる。

【００２９】このくさび板状の角度（＝ 0.1〔°〕）
は、波長によつてずれた光軸をリレーレンズ９Ｒ、９
Ｇ、９Ｂの焦点位置として、例えば 100〔mm〕離れた位
置で集中されるように選定されている。実際図７に示す
ように、リレーレンズ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂとこれらリレー
レンズ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの焦点位置との間に、光軸のず
れが焦点位置に集中するような形状の合成用ダイクロイ
ツクミラー１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを配置したことによ
り、焦点位置で形成される虚像中で色ずれを防止するこ
とができ、これを投影レンズ１１で拡大投影することに
より、合成用ダイクロイツクミラー１０Ｒ、１０Ｇ、１
０Ｂによる色ずれを有効に防止して、スクリーン上での
画質を向上し得る。

【００３０】以上の構成によれば、合成用ダイクロイツ
クミラー１０Ｇ、１０Ｂとして、入射面及び出射面が平
行状態より 0.1〔°〕だけ傾き、かつ透過光側の入射光
軸に近接する入射面及び出射面間の間隔が狭くなるくさ
び板状のガラス材の表面にダイクロイツク膜を形成して
構成したことにより、くさび板状で色ずれを防止し合成
用ダイクロイツクミラーで合成して拡大投影する際に、
スクリーン上の画質を向上し得るプロジエクタ装置を実
現できる。

【００３１】（３）他の実施例 なお上述の実施例においては、鏡面偏向型光変調器とし
て、反射面にそれぞれ映像データの画素の配列に応じて
768× 576個の微小鏡面素子が配列されたものを用いた
場合について述べたが、微小鏡面素子の配列はこれに限
らず、例えばＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式のテレビジヨン
信号に応じたもの等種々選定するようにしても良く、さ
らに２次元配列に限らず、微小鏡面素子を１次元に配列
し、プロジエクシヨン光を走査して映像を形成するよう
な場合でも良い。

【００３２】さらに上述の実施例においては、本発明を
映像源として鏡面偏向型光変調器を用いたプロジエクタ
装置に適用した場合について述べたが、映像源は鏡面偏
向型光変調器に限らず、ＣＲＴやＬＣＤを用いたプロジ
エクタ装置でも良く、要は色相合成用にダイクロイツク
ミラーを用いるものに広く適用して好適なものである。

【００３３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、複数の色
画像光を合成する色相合成部として、入射面及び出射面
が非平行で、かつ透過光側の入射光軸に近接する入射面
及び出射面間の間隔が狭くなるくさび板状の硝子材の表
面にダイクロイツク膜を形成したダイクロイツクミラー
を、複数の色画像光に応じた数だけ配置したことによ
り、くさび板状で色ずれを防止し、色画像光をダイクロ
イツクミラーで合成して拡大投影する際に、スクリーン
上の画質を向上し得るプロジエクタ装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鏡面偏向型光変調器を用いたプロジエクタ装置
の全体構成を示す略線的斜視図である。

【図２】図１のプロジエクタ装置の光学系統の説明に供
する略線的平面図である。

【図３】図１のプロジエクタ装置の光学系統の説明に供
する略線的背面図である。

【図４】鏡面偏向型光変調器の鏡面素子の動作の説明に
供する略線図である。

【図５】図１のプロジエクタ装置の回路構成を示すブロ
ツク図である。

【図６】実施例のプロジエクタ装置における合成用ダイ
クロイツクミラーを示す略線図である。

【図７】その合成用ダイクロイツクミラーの配置の説明
に供する略線図である。

【図８】種々の色相合成方法の説明に供する略線図であ
る。

【図９】波長による光軸のずれの説明に供する略線図で
ある。

【図１０】波長による光軸のずれの説明に供する特性曲
線図である。

【図１１】波長による光軸のずれの影響の説明に供する
略線図である。

【符号の説明】

１……プロジエクタ装置、２……ミラーライトバルブ、
３……高輝度白色光源、４……コンデンサレンズ、５…
…第１の反射ミラー、６……分離用ダイクロイツクミラ
ー、７……ビーム整形用シリンドリカルレンズ、８……
第２の反射ミラー、９……リレーレンズ、１０……合成
用ダイクロイツクミラー、１１……プロジエクシヨンレ
ンズ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の所定色の光を、当該所定色に応じた
   複数の色画像信号でそれぞれ変調される光空間変調器で
   光変調し、当該変調結果でなる複数の色画像光を色相合
   成部で合成し投影レンズを通じて投影するプロジエクタ
   装置において、 上記色相合成部は、入射面及び出射面が非平行で、かつ
   透過光側の入射光軸に近接する上記入射面及び上記出射
   面間の間隔が狭くなるくさび板状の硝子材の表面にダイ
   クロイツク膜を形成したダイクロイツクミラーを、上記
   複数の色画像光に応じた数だけ配置したことを特徴とす
   るプロジエクタ装置。
2. 【請求項２】複数の上記光空間変調器から得られる複数
   の上記色画像光を、リレーレンズを通じて上記投影レン
   ズの直前で結像させる際、 上記ダイクロイツクミラーの上記入射面及び上記出射面
   でなる上記くさび板状の硝子材を、当該ダイクロイツク
   ミラーの透過光が波長によつてずれた光軸を上記投影レ
   ンズの直前の結像位置に集中させる形状に選定したこと
   を特徴とする請求項１に記載のプロジエクタ装置。
3. 【請求項３】上記ダイクロイツクミラーとして、厚みが
   1.5〔mm〕で上記入射面及び上記出射面を平行状態より
   0.1〔°〕だけ傾けたくさび板状の硝子材で形成したこ
   とを特徴とする請求項２に記載のプロジエクタ装置。
4. 【請求項４】上記複数の所定色の光は３原色でなり、光
   空間変調器で得られる３原色の色画像光を２つのダイク
   ロイツクミラーで色相合成するようにしたことを特徴と
   する請求項１に記載のプロジエクタ装置。