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技術 プロジェクター及びプロジェクターシステム

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 大谷信遠藤隆史
出願日 2015年3月2日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2015-039949
公開日 2016年9月5日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2016-161745
状態 特許登録済
技術分野 投影装置 電気信号の光信号への変換 カラーTV映像再生装置
主要キーワード 評価箇所 平板状ガラス 形状可変 被照射対象 シリンダ形状 屈折状態 パネルドライバー 平面スクリーン
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図面 (12)

課題

スクリーン等の被照射面が平面以外の曲面である場合においても、フォーカスが合った良好な状態で画像投射を行うことができるプロジェクター及びプロジェクターシステムを提供すること。

解決手段

光変調装置直近後段屈折調整レンズを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態をスクリーン(被照射面)の形状に対応して変化させる。これにより、種々の曲面形状のスクリーン(被照射面)に対して、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

概要

背景

プロジェクターとして、平面以外の曲面に対して画像投射を行うための技術が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。

しかしながら、スクリーン等の被照射面の形状が平面以外の曲面である場合に、その曲面の形状に合うように投影することは必ずしも容易ではなく、例えばプロジェクターの投写光学系から射出された後の光を屈折反射等により折り曲げても、良好にフォーカスされた状態で画像表示装置の画像を映し出せるとは限らない。

概要

スクリーン等の被照射面が平面以外の曲面である場合においても、フォーカスが合った良好な状態で画像投射を行うことができるプロジェクター及びプロジェクターシステムを提供すること。光変調装置直近後段に屈折調整レンズを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態をスクリーン(被照射面)の形状に対応して変化させる。これにより、種々の曲面形状のスクリーン(被照射面)に対して、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

目的

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、スクリーン等の被照射面が平面以外の曲面である場合においても、フォーカスが合った良好な状態で画像投射を行うことができるプロジェクター及びプロジェクターシステムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

光を射出する照明光学系と、前記照明光学系から射出した光を変調する光変調装置と、前記光変調装置で変調された光を投影する投写光学系と、前記光変調装置と前記投写光学系との間であって前記光変調装置に近接して配置され、被照射面の形状に応じて前記光変調装置から射出された光の屈折状態を調整する屈折調整レンズとを備えるプロジェクター

請求項2

前記屈折調整レンズは、挿抜可能に配置されている、請求項1に記載のプロジェクター。

請求項3

前記屈折調整レンズが抜かれた状態において、平面形状の被照射面への投射に対して最適化されている、請求項2に記載のプロジェクター。

請求項4

前記屈折調整レンズは、形状可変ゲル状のレンズである、請求項1から3までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

請求項5

前記屈折調整レンズは、前記光変調装置の光射出側に付随して設けられる防塵ガラスである、請求項1に記載のプロジェクター。

請求項6

前記照明光学系により射出された複数の色光入射され、前記複数の色光をそれぞれ変調する光変調装置と、前記複数の色光に対応して設置される前記屈折調整レンズと、前記光変調装置及び前記屈折調整レンズを経た各色の変調光を合成し、前記投写光学系に向けて射出する合成光学系とを備える、請求項1から5までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

請求項7

前記照明光学系は、光源と、前記光源から射出された光を複数の色光に分離して導光する色分離導光光学系とを備えることを特徴とする請求項6に記載のプロジェクター。

請求項8

前記光変調装置は、光透過型液晶パネルである、請求項1から7までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

請求項9

請求項1から8までのいずれか一項に記載のプロジェクターと、前記プロジェクターの前記投写光学系から射出された光を投影するスクリーンとを備えるプロジェクターシステムであって、前記屈折調整レンズは、前記スクリーンの被照射面形状に対応した形状に設定される、プロジェクターシステム。

技術分野

0001

本発明は、画像表示装置の画像を拡大投影するプロジェクター及びプロジェクターシステムに関する。

背景技術

0002

プロジェクターとして、平面以外の曲面に対して画像投射を行うための技術が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。

0003

しかしながら、スクリーン等の被照射面の形状が平面以外の曲面である場合に、その曲面の形状に合うように投影することは必ずしも容易ではなく、例えばプロジェクターの投写光学系から射出された後の光を屈折反射等により折り曲げても、良好にフォーカスされた状態で画像表示装置の画像を映し出せるとは限らない。

先行技術

0004

特開2011−242580号公報
特開2000−67788号公報

0005

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、スクリーン等の被照射面が平面以外の曲面である場合においても、フォーカスが合った良好な状態で画像投射を行うことができるプロジェクター及びプロジェクターシステムを提供することを目的とする。

0006

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターは、光を射出する照明光学系と、照明光学系から射出した光を変調する光変調装置と、光変調装置で変調された光を投影する投写光学系と、光変調装置と投写光学系との間であって光変調装置に近接して配置され、被照射面の形状に応じて光変調装置から射出された光の屈折状態を調整する屈折調整レンズとを備える。

0007

上記画像表示装置では、光変調装置と投写光学系との間に配置される屈折調整レンズが被照射面の形状に応じて光変調装置から射出された光の屈折具合を調整する。すなわち、例えば被照射面が曲面形状であれば、これに対応する曲面形状の屈折調整レンズを適用することで、光変調装置から射出された光であって投写光学系から射出される前の光の屈折状態を調整する。これにより、投写光学系から射出された光が、当該曲面形状の各点においてフォーカスが合った良好な状態となるようにできる。特に、屈折調整レンズが光変調装置と投写光学系との間において、光変調装置に近接して配置されている、すなわち光変調装置の像点に近い位置において屈折調整レンズによる調整がなされるので、画像を形成する画素単位での調整が可能となり、より良好な状態でのフォーカシングが可能となる。

0008

本発明の具体的な側面によれば、屈折調整レンズは、挿抜可能に配置されている。この場合、被照射面の形状に応じて屈折調整レンズを挿抜することで、より良好な状態で画像投射が行える。

0009

本発明の別の側面によれば、屈折調整レンズが抜かれた状態において、平面形状の被照射面への投射に対して最適化されている。この場合、例えば屈折調整レンズが抜かれた状態では、平面スクリーン(被照射面)への画像投射を可能とし、屈折調整レンズが挿入された状態では、平面以外の曲面形状の被照射面への画像投射を可能とする態様にできる。

0010

本発明のさらに別の側面によれば、屈折調整レンズは、形状可変ゲル状のレンズである。この場合、ゲル状のレンズを変形させることで、被照射面の形状に応じて光変調装置から射出された光の屈折状態を調整できる。

0011

本発明のさらに別の側面によれば、屈折調整レンズは、光変調装置の光射出側に付随して設けられる防塵ガラスである。この場合、光変調装置に近接して防塵を行う防塵ガラスにおいて屈折調整レンズの機能を持たせることができる。

0012

本発明のさらに別の側面によれば、照明光学系により射出された複数の色光入射され、当該複数の色光をそれぞれ変調する光変調装置と、複数の色光に対応して設置される屈折調整レンズと、光変調装置及び屈折調整レンズを経た各色の変調光を合成し、投写光学系に向けて射出する合成光学系とを備える。この場合、各色光によるカラー画像が形成され、この際、色光ごとに確実に光の屈折状態の調整が行える。

0013

本発明のさらに別の側面によれば、照明光学系は、光源と、光源から射出された光を複数の色光に分離して導光する色分離導光光学系とを備える。この場合、色分離導光光学系により光源から複数の色光が分離されることで、カラー画像の形成が可能となる。

0014

本発明のさらに別の側面によれば、光変調装置は、光透過型液晶パネルである。この場合、屈折調整レンズを光変調装置である液晶パネルの直近後段に配置できる。

0015

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターシステムは、上記いずれかに記載のプロジェクターと、プロジェクターの投写光学系から射出された光を投影するスクリーンとを備えるプロジェクターシステムであって、屈折調整レンズは、スクリーンの被照射面形状に対応した形状に設定される。この場合、被照射面であるスクリーンに対して、当該スクリーンの面形状に応じてフォーカスのあった状態でプロジェクターから光を投影できる。

図面の簡単な説明

0016

第1実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
プロジェクターシステムにおけるスクリーンへの投射を概念的に示す図である。
(A)は、投写光学系をモデル化した場合の平面に投射した様子の一例を示す比較例の図であり、(B)は、(A)の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、(C)は、(A)の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、(D)は、(C)の評価箇所での集光の様子を示す図であり、(E)は、(C)の評価箇所での収差の様子を示す図である。
(A)は、投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子の一例を示す比較例の図であり、(B)は、(A)の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、(C)は、(A)の場合において評価する位置を示した図であり、(D)は、(C)の評価箇所での集光の様子を示す図であり、(E)は、(C)の評価箇所での収差の様子を示す図である。
(A)は、本実施形態の一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、(B)は、(A)の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、(C)は、(A)の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、(D)は、(C)の評価箇所での集光の様子を示す図であり、(E)は、(C)の評価箇所での収差の様子を示す図である。
(A)は、本実施形態の他の一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、(B)は、(A)の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、(C)は、(A)の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、(D)は、(C)の評価箇所での集光の様子を示す図であり、(E)は、(C)の評価箇所での収差の様子を示す図である。
(A)は、屈折調整レンズが挿入された状態の図を示し、(B)は、屈折調整レンズが抜かれた状態の図を示す。
(A)は、第2実施形態のプロジェクターの一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、(B)は、(A)の一部を拡大して光線の様子を示した図であり、(C)は、(A)の場合において映像光を評価する位置を示した図であり、(D)は、(C)の評価箇所での集光の様子を示す図であり、(E)は、(C)の評価箇所での収差の様子を示す図である。
(A)は、第3実施形態のプロジェクターの概略構成を概念的に示す図であり、(B)は、第2実施形態のプロジェクターの一例において投写光学系をモデル化した場合の湾曲した面に投射した様子を示す図であり、(C)は、(B)の一部を拡大して光線の様子を示した図である。
その他のタイプのプロジェクターについて一例を示す図である。
一変形例のプロジェクターについて示す図である。

実施例

0017

〔第1実施形態〕
以下に図面を参照して、本発明の第1実施形態に係る画像表示装置を組み込んだプロジェクターについて詳細に説明する。

0018

図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態に係るプロジェクター2を組み込んだプロジェクターシステム500は、プロジェクター2として画像光を投射する光学系部分50と、光学系部分50の動作を制御する回路装置80とを備えるほか、プロジェクター2からの映像光GLが照射される被照射面であるスクリーンSCを備える(図2参照)。

0019

以下、図1を参照して、プロジェクター2の構成等について詳しく説明する。まず、光学系部分50は、照明光を射出する光源10を含み、各色光を射出する照明光学系20と、照明光を各色の色光に分離するとともに導光する色分離導光光学系30と、照明光学系部分50から射出された各色光を空間的に変調する光変調装置18と、光変調装置18からの光について屈折度合いを調整する屈折調整光学系70と、光変調装置18及び屈折調整光学系70を経た色光(変調光)を合成する合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム19と、合成された合成光を投影する投写光学系40とを備える。ここで照明光学系20は、光源10が射出した照明光を色光に分離するとともに導光する色分離導光光学系30をさらに含む。これらのうち、特に、本実施形態では、光変調装置18を構成する液晶ライトバルブ18R、18G、18Bの光路後段に、表示領域ごとに光の屈折度合いを調整するための屈折調整光学系70として、3つの屈折調整レンズ70R、70G、70Bを備えている。特に、3つの屈折調整レンズ70R、70G、70Bは、光変調装置である液晶ライトバルブ18R、18G、18Bと投写光学系40との間において、液晶ライトバルブ18R、18G、18Bにより近接して配置されている。なお、プロジェクター2のうち、投写光学系40を除いた部分は、投影映像表示させるべき画像光を形成する画像表示装置180と見ることができる。

0020

光学系部分50において、照明光学系20は、光源10のほか、第1インテグレーターレンズ11及び第2インテグレーターレンズ12と、偏光変換素子13と、重畳レンズ14と、色分離導光光学系30とを有する。

0021

光源10は、例えば超高圧水銀ランプであって、R光、G光、及びB光を含む光を射出する。ここで、光源10は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、LEDやレーザーのような固体光源であってもよい。

0022

第1インテグレーターレンズ11及び第2インテグレーターレンズ12は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第1インテグレーターレンズ11は、光源10からの光束を複数に分割する。第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子は、光源10からの光束を第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子近傍にて集光させる。第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子は、重畳レンズ14と協働して、第1インテグレーターレンズ11のレンズ素子の像を液晶ライトバルブ18R、18G、18Bのパネル部分に形成する。このような構成により、光源10からの光が液晶ライトバルブ18R、18G、18Bの表示領域の全体を略均一な明るさで照明する。

0023

偏光変換素子13は、第2インテグレーターレンズ12からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ14は、第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子の像を、第2インテグレーターレンズ12を介して液晶ライトバルブ18R、18G、18Bの表示領域上で重畳させる。

0024

色分離導光光学系30は、ダイクロイックミラー15,21と、反射ミラー16,23,25と、リレーレンズ22、24と、フィールドレンズ17R,17G,17Bとを有する。

0025

第1ダイクロイックミラー15は、重畳レンズ14から入射したR光を反射させ、G光及びB光を透過させる。第1ダイクロイックミラー15で反射されたR光は、反射ミラー16及びフィールドレンズ17Rを経て、光変調装置である液晶ライトバルブ18Rへ入射する。液晶ライトバルブ18Rは、R光を画像信号に応じて変調することにより、R色の画像を形成する。

0026

第2ダイクロイックミラー21は、第1ダイクロイックミラー15からのG光を反射させ、B光を透過させる。第2ダイクロイックミラー21で反射されたG光は、フィールドレンズ17Gを経て、光変調装置である液晶ライトバルブ18Gへ入射する。液晶ライトバルブ18Gは、G光を画像信号に応じて変調することにより、G色の画像を形成する。第2ダイクロイックミラー21を透過したB光は、リレーレンズ22、24、反射ミラー23、25、及びフィールドレンズ17Bを経て、光変調装置である液晶ライトバルブ18Bへ入射する。液晶ライトバルブ18Bは、B光を画像信号に応じて変調することにより、B色の画像を形成する。

0027

光変調装置18である液晶ライトバルブ18R,18G,18Bは、3色(赤、緑、青)の色光にそれぞれ対応する3つの入射した照明光である各色光の強度の空間分布を変調する非発光型の液晶パネルを含む。言い換えると、各液晶ライトバルブ18G,18R,18Bは、光透過型の液晶画素マトリクス(液晶パネル)をそれぞれ備える。具体的には、液晶ライトバルブ18G,18R,18Bは、液晶画素マトリクスと、画素マトリクス光入射側に設けられた入射側偏光板と、画素マトリクスの光射出側に設けられた射出側偏光板とをそれぞれ備える。以下、各液晶ライトバルブ18G,18R,18Bの制御動作について簡単に説明する。まず、プロジェクター制御部である回路装置80が、入力された画像信号から画像ライトバルブ制御信号に変換する。次に、変換された画像ライトバルブ制御信号により図示しないパネルドライバーが制御される。制御されたパネルドライバーにより駆動された3枚の液晶ライトバルブ18G,18R,18Bは、3色の色光をそれぞれ変調して、入力された画像情報(画像信号)に応じた画像を形成する。ここで、例えば各液晶ライトバルブ18R,18G,18Bの解像度はフルHDである。

0028

屈折調整光学系70としての屈折調整レンズ70R、70G、70Bは、光変調装置18を構成する液晶ライトバルブ18R、18G、18Bにそれぞれ対応して各液晶ライトバルブ18R、18G、18Bの光路下流側に近接して設置されている。屈折調整レンズ70R、70G、70Bは、光透過性ガラス又は樹脂材料で形成される光学素子である。屈折調整レンズ70R、70G、70Bは、通過する光を屈折させることで光路を調整する(変える)ことができる。特に、屈折調整レンズ70R、70G、70Bは、各液晶ライトバルブ18R、18G、18Bの直近後段に設けられていることで、対応する各液晶ライトバルブ18R、18G、18Bにおいてほぼ結像した状態で射出された光に対して、光の通過領域に応じて屈折状態を変化させることができる。

0029

クロスダイクロイックプリズム19は、光合成用のプリズムであり、各液晶ライトバルブ18R、18G、18Bで変調され、さらに、屈折調整レンズ70R、70G、70Bを経た光を合成して画像光とし、投写光学系40へ進行させる。

0030

投写光学系40は、クロスダイクロイックプリズム19で合成された画像光(映像光)を被照射面であるスクリーンSC(図2参照)上に拡大投射する投射レンズ投写レンズ)である。

0031

回路装置80は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部81と、画像処理部81の出力に基づいて光学系部分50に設けた液晶ライトバルブ18G,18R,18Bを駆動する表示駆動部82と、これらの回路部分81,82等の動作を統括的に制御する主制御部88とを備える。

0032

画像処理部81は、入力された外部画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。なお、画像処理部81は、外部画像信号に対して歪補正色補正等の各種画像処理を行うこともできる。

0033

表示駆動部82は、画像処理部81から出力された画像信号に基づいて液晶ライトバルブ18G,18R,18Bを動作させることができ、当該画像信号に対応した画像又はこれに画像処理を施したものに対応する画像を液晶ライトバルブ18G,18R,18Bに形成させることができる。

0034

以下、図3〜6等を参照して、本実施形態の屈折調整レンズ70R、70G、70Bについて具体的に説明する。ここで、3つの屈折調整レンズ70R、70G、70Bについて、その構成や機能等については、3つとも同様であるので、1つの屈折調整レンズ70Gについてのみ説明し、他の屈折調整レンズ70R,70Bについては、説明を省略する。図3〜6の各図は、プロジェクターによる画像投射について説明するための図であり、図3,4は、本願の説明の前段として比較例の様子を示す図であり、図5は、本実施形態に係るプロジェクターによる画像投射について概念的に示す一例を説明するための図であり、図6は、本実施形態に係るプロジェクターによる画像投射の一変形例を説明するための図である。図3等では、投写光学系40は、理想レンズによりモデル化して考えるものとする。すなわち、結像関係にある位置では、収差が発生しないと理想化したものである。

0035

図3図4にそれぞれ示す比較例は、本願発明のような屈折調整レンズを用いない場合の例について示すものである。まず、図3の場合について説明する。図3の例では、図3(A)に示すように、平面(平面スクリーンSC)に投射した場合について考察したものであり、ここでは、図3(B)の拡大図に示すように、液晶ライトバルブ18Gの後段に屈折調整レンズのような屈折作用を示す光学素子を設けず平板状ガラス(例えば平板状の防塵ガラス)だけが存在するものとする。また、以下では、図3(C)に示すように、液晶ライトバルブ18Gの結像位置上の各箇所(ポイントA〜E)を評価対象となる評価ポイントとし、映像光GLを逆行させる光路に関する各ポイントA〜Eでの集光度合いや収差を他図に示す例と比較するものとする。なお、評価対象となる各ポイントA〜Eは、図示の通り、光軸中心の位置をポイントAとし、光軸から垂直方向に9mm離れた箇所をポイントBとし、光軸から水平方向に8mm離れた箇所をポイントDとし、光軸から垂直方向に9mmかつ水平方向に8mm離れた箇所をポイントEとし、上記4つのポイントの中間点をポイントCとしている。図3(D)は、上記各ポイントA〜Eでの光の集光の様子を示し、図3(E)は、上記各ポイントA〜Eでの収差の様子を示している。図3(D)は、縦軸に各ポイントA〜Eを示し、横軸フォーカス位置からのズレデフォーカス量)を示している。図3(E)は各ポイントA〜Eでの横収差図であり、各グラフの縦軸は光線収差量、横軸は投写レンズ瞳を通過する光線の光軸からの高さを示している。図3の場合、図3(D)及び3(E)から、全てのポイントA〜Eにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。これに対して、図4の場合のように、図3と同様の構造で平面以外の曲面に投射した場合、ポイントD、Eでフォーカスが合わなくなる。具体的には、図4では、図4(A)に示すように、湾曲した(ここではR=700mmとしている)シリンダ形状のスクリーンSCに対して画像投射を行っている。なお、プロジェクターの構成は、図4(B)に示すように、図3の場合と同様、液晶ライトバルブ18Gの後段に屈折作用を示す光学素子を設けず平板状ガラスを設けた構成としている。この場合、図4(C)に示す各ポイントA〜E(図3(C)と同様)について、図4(D)及び4(E)に示される評価(図3(D)及び3(E)と同様)を見ると、特に光軸から(水平方向であるX方向について)離れるポイントD,Eにおいてフォーカスが合っていないことが分かる。このような結像(解像)の劣化は、光軸やその近辺の領域での投射距離と光軸から離れた周辺側の領域での投射距離とが異なっていることに起因する。以上から、本願発明のような屈折調整レンズを用いない構成では、平面に投射する場合に比べて湾曲した面のように平面以外の曲面において、フォーカスが合わず周辺側で大きな収差が発生することになることが分かる。

0036

以上図3,4に示した比較例に対して、本実施形態では、光変調装置である液晶ライトバルブ18Gの直近後段に屈折調整レンズ70Gを設けることで、平面以外の曲面への投射であっても、光軸近辺に限らず全ての位置でフォーカスが合った状態となるようにすることを可能としている。図5は、本実施形態の一例として、投写光学系40をモデル化した場合に、湾曲した面へ投射する様子を示している。具体的には、図5(A)に示すように、湾曲した(ここではR=700mmとしている)シリンダ形状のスクリーンSCに対して画像投射を行っている。ここで、プロジェクター2の構成は、図5(B)の拡大図に示すように、液晶ライトバルブ18Gの直近後段に屈折作用を示す光学素子として、図示のように、R=200mmの凸面70aを有する屈折調整レンズ70Gが設けられている。これにより、図5(C)に示す各ポイントA〜E(図3(C)と同様)について、図5(D)及び5(E)に示される評価(図3(D)及び3(E)と同様)を見ると、全てのポイントA〜Eにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。すなわち、図4の場合と比較して、同じくシリンダ形状のスクリーンSCに対して画像投射を行う場合において、良好なフォーカス状態で投影がなされていることになる。

0037

図6は、本実施形態の一変形例として、図5の場合とは異なる形状の曲面への投射の場合を示すものである。ここでは、図6(A)に示すように、図5(A)の場合よりもやや緩やかに湾曲した(ここではR=1000mmとしている)シリンダ形状のスクリーンSCに対して画像投射を行っている。この場合、図6(B)の拡大図に示すように、液晶ライトバルブ18Gの直近後段に屈折作用を示す光学素子として、図示のように、R=315mmの凸面70aを有する屈折調整レンズ70Gが設けられている。これにより、図6(C)に示す各ポイントA〜E(図3(C)と同様)について、図6(D)及び6(E)に示される評価(図3(D)及び3(E)と同様)を見ると、全てのポイントA〜Eにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。すなわち、スクリーンSCの形状に応じて曲率の異なる屈折調整レンズ70Gを挿入することで、種々の形状のスクリーンに対して良好な画像形成を行うことができる。

0038

また、図7(A)及び7(B)に示すように、プロジェクター2の屈折調整レンズ70R,70G,70Bについては、プロジェクター2の内部に挿入された状態と抜かれた状態とに切り換え可能であるものとしてもよい。すなわち、屈折調整レンズ70R,70G,70Bが、プロジェクター2において挿抜可能に配置されているものとしてもよい。この場合、例えば、図7(A)に示す屈折調整レンズ70R,70G,70Bが挿入された状態においては、平面以外の曲面形状の被照射面への投射に対して最適化されているようにする一方で、図7(B)に示す屈折調整レンズ70R,70G,70Bが抜かれた状態においては、平面形状の被照射面への投射に対して最適化されているものとすることができる。屈折調整レンズ70R,70G,70Bが抜かれた状態においては、平面形状の被照射面への投射に対して、例えば上記図3に示した場合と同様に、全ての位置で収差がほぼ発生していない良好なフォーカス状態に最適化できる。なお、屈折調整レンズ70R,70G,70Bの挿抜については、プロジェクター2の組付け時にプロジェクター2の用途に応じて行う固定的なものとしてもよく、また、進退可能となるような機構を設けることで、プロジェクター2の使用の都度、屈折調整レンズ70R,70G,70Bの挿抜の状態を変更可能とするものとしてもよい。さらに、屈折調整レンズ70R,70G,70Bを複数種類用意して交換可能である態様とし、被照射対象であるスクリーンの面形状に応じて使用する屈折調整レンズ70R,70G,70Bのパワーを適宜変更するものとしてもよい。すなわち、場面に応じて図5に示した屈折調整レンズから図6に示した屈折調整レンズに複数種類から一のレンズを選択することができるようにしてもよい。言い換えると、例えば図2に示すプロジェクターシステム500においてスクリーンSCの面形状に対応した形状に屈折調整レンズを設定するものとしてもよい。

0039

以上のように、本実施形態のプロジェクター及びプロジェクターシステムでは、光変調装置の直近後段に屈折調整レンズを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態を変化させる(調整する)ことができる。従って、種々の曲面形状のスクリーン(被照射面)の形状に対応するように屈折調整レンズを設定することで、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

0040

〔第2実施形態〕
以下、図8を参照して、本発明の第2実施形態に係るプロジェクター及びプロジェクターシステムについて詳細に説明する。なお、本実施形態では、屈折調整レンズの構造以外の構造については、第1実施形態に示したプロジェクターと同様であるので、図8(A)等において簡略化したもののみ示し、詳しい構造の説明および図示を省略する。

0041

図8(A)及び8(B)に示すように、本実施形態のプロジェクター202及びプロジェクターシステム502について、プロジェクターシステム502は、プロジェクター202とスクリーンSCとを有する。このうち、スクリーンSCは、湾曲した(ここではR=700mmとしている)シリンダ形状の被照射面を有している。さらに、図8(B)に示すように、プロジェクター202において、屈折調整レンズ270Gは、液晶ライトバルブ218Gに付随する防塵ガラスPGとして設けられている。この点において、本実施形態は、他の実施形態と異なっている。屈折調整レンズ270G(防塵ガラスPG)は、例えばR=60mmの凸面270aを有し、また、液晶ライトバルブ218Gの本体部分と接合するガラス面と屈折率差(Δn=0.256)のあるガラス材料を使用している。これにより、液晶ライトバルブ218Gの光射出側に付随して設けた防塵ガラスPGが液晶ライトバルブ218Gから射出された光であって投写光学系40から射出される前の光の屈折状態を調整する光学素子として機能している。この場合も、図8(C)に示す各ポイントA〜E(図3(C)と同様)について、図8(D)及び8(E)に示される評価(図3(D)及び3(E)と同様)を見ると、全てのポイントA〜Eにおいて収差がほぼ発生していないことが分かる。

0042

本実施形態のプロジェクター及びプロジェクターシステムにおいても、光変調装置の直近後段に屈折調整レンズとして機能する防塵ガラスを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態を変化させることができる。従って、種々の曲面形状のスクリーン(被照射面)に対して、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

0043

〔第3実施形態〕
以下、図9を参照して、本発明の第2実施形態に係るプロジェクター及びプロジェクターシステムについて詳細に説明する。

0044

図9(A)は、本実施形態のプロジェクター302及びプロジェクターシステム503の概略構成を概念的に示す図であり、プロジェクター302による画像投射(映像光GLの投射)の様子を概念的に示す図である。なお、本実施形態では、屈折調整レンズの構造以外の構造については、第1実施形態に示したプロジェクターと同様であるので、図9(A)において簡略化したもののみ示し、詳しい構造の説明および図示を省略する。

0045

本実施形態では、図9(A)に示すように、形状可変なゲル状のレンズを屈折調整レンズ370R、370G、370Bとして用いている点において、他の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態のプロジェクター302において、屈折調整レンズ370R、370G、370Bは、変調装置である液晶ライトバルブ18R、18G、18Bと投写光学系40との間において、液晶ライトバルブ18R、18G、18Bにより近接して配置されている。屈折調整レンズ370R、370G、370Bは、各液晶ライトバルブ18R、18G、18Bの直近後段に設けられていることで、対応する各液晶ライトバルブ18R、18G、18Bにおいてほぼ結像した状態で射出された光に対して、光の通過領域に応じて屈折状態を画素単位で変化させることができる。ここで、屈折調整レンズ370R、370G、370Bを構成する形状可変なゲル状のレンズについては、種々の態様とすることが可能であり、例えばゲル状の形状可変物質で構成したレンズを、被照射面であるスクリーンの面形状に応じて変形させることが考えられる。

0046

図9(B)は、本実施形態のプロジェクター302の一例として、投写光学系40を理想レンズとしてモデル化して考えた場合において、非平面の被照射面(ここでは球面であるものとする)であるスクリーンSCに投射した様子を示す図である。また、図9(C)は、図9(B)の一部を拡大して光線の様子を示した図である。この場合、図9(B)に示す球面形状のスクリーンSCにおける曲がり具合に対応するように、図9(C)に示す形状可変なゲル状のレンズである屈折調整レンズ370R、370G、370Bを球面形状にすることで、平面でないスクリーンSCに対して画像投射を行う場合において、良好なフォーカス状態で投影がなされていることができる。

0047

本実施形態のプロジェクター及びプロジェクターシステムにおいても、光変調装置の直近後段に屈折調整レンズとして機能する形状可変なゲル状のレンズを設けることによって、光変調装置を構成する画素単位で光変調装置から射出された光の屈折状態を変化させることができる。従って、種々の曲面形状のスクリーン(被照射面)に対して、全ての画像表示位置でフォーカスを合わせることが可能となる。

0048

この発明は、上記の各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で実施することが可能である。

0049

図10は、上記各実施形態に示したプロジェクター以外の他のタイプのプロジェクターについて一例を示す図である。具体的には、既知のプロジェクターの構成としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いた例を示している。より具体的には、図示のプロジェクター402は、例えば水銀ランプ等で構成される光源10からの光についてカラーホイールCWとインテグレータロッドIRとコンデンサCLとで照明光を形成するとともに、光変調装置として機能するデジタルマイクロミラーデバイス418に照明光を照射し、投写光学系40によって画像投射を行っている。このプロジェクター402において、屈折調整レンズ470(例えばシリンダレンズ)をデジタルマイクロミラーデバイス418と投写光学系40との間においてデジタルマイクロミラーデバイス418により近接して配置することで、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

0050

また、上記の他、例えば入射した照明光を、カラーフィルタを備えた液晶ライトバルブで変調して、変調された光を投写光学系により投写する単板のプロジェクターにおいても、当該液晶ライトバルブの後段直後に屈折調整レンズを配置することで、本願発明を適用できる。

0051

また、上記では、照明光を色分離する構成を記載しているが、色分離するのではなくそれぞれの光源を備えた構成とするプロジェクターにおいても、本願発明を適用できる。

0052

また、この他、例えば図11に示すように、第1実施形態の一変形例として、屈折調整レンズ70R、70G、70Bが進退可能であるあるいは取換え可能である場合や、形状変化が可能な場合に、スクリーン等の被照射面(不図示)の面形状に応じてこれらを変更・変化させる態様とすることも可能である。具体的には、図示に示す一例のように、プロジェクター2が、スクリーン等の被照射面(不図示)の面形状の情報を取り込むための測距用の撮像カメラ90をさらに備え、また、主制御部88が、撮像カメラ90での測距に基づくスクリーン等の被照射面の面形状の情報を取り込むための形状取込部88aを備え、回路装置80は、主制御部88等のほか、主制御部88の形状取込部88aにおいて撮像カメラ90を介して取り込んだ被照射面の面形状についての情報に基づいて、屈折調整レンズ70R、70G、70Bの進退や取り替え、形状変化等を制御する屈折率分布制御部83を有するものとすればよい。

0053

また、各屈折調整レンズ70R、70G、70Bとして、複数のレンズを組み合わせたものを使用するものとしてもよい。この場合、例えば、複数のレンズを可動とすることで、スクリーン等の被照射面(不図示)の面形状に応じて屈折させる度合を変化させることができる。

0054

また、上記第1実施形態において、各色光に対応して配置される屈折調整レンズ70R、70G、70Bは、同一の形状で、対応する液晶ライトバルブ18R、18G、18Bに対して同一の間隔で配置するものとしてもよいが、例えば色収差等を考慮して色光ごとに異なる形状や間隔で配置するものとしてもよい。

0055

2…プロジェクター、 10…光源、 11,12…インテグレーターレンズ、 13…偏光変換素子、 14…重畳レンズ、 15,21…ダイクロイックミラー、 16,23,25…反射ミラー、 17R,17G,17B…フィールドレンズ、 18…光変調装置、 18G,18R,18B…液晶ライトバルブ、 19…クロスダイクロイックプリズム、 20…照明光学系、 22…リレーレンズ、 23…反射ミラー、 30…色分離導光光学系、 40…投写光学系、 50…光学系部分、 70…屈折調整光学系、 70R,70G,70B…屈折調整レンズ、 70a…凸面、 80…回路装置、 81…画像処理部、 82…表示駆動部、 83…屈折率分布制御部、 88…主制御部、 88a…形状取込部、 90…撮像カメラ、 180…画像表示装置、 202…プロジェクター、 218G…液晶ライトバルブ、 270G…屈折調整レンズ、 270a…凸面、 302…プロジェクター、 370R…屈折調整レンズ、 402…プロジェクター、 418…デジタルマイクロミラーデバイス、 470…屈折調整レンズ、 500…プロジェクターシステム、 502…プロジェクターシステム、 503…プロジェクターシステム、 A-E…ポイント、 CL…コンデンサ、 CW…カラーホイール、 GL…映像光、 IR…インテグレータロッド、PG…防塵ガラス、 SC…スクリーン

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