JP2008191496A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】出射光の輝度並びにコントラスト及び輝度分布を適切に調整できるプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタは、光源１１と、光源１１が発生する光を時分割で色分離するカラーホイール１２と、色分離された光の均一度を高めるロッド１３と、集光手段としてのリレーレンズ部１４と、リレーレンズ部１４において絞りの開度を調整する光学絞り１５と、各色の光を映像信号に基づいて映像表示光に変換する映像表示素子１６と、変換された映像表示光を外部に投射する投射光学系１７と、ロッド１３の摺動制御を行う制御部２４とを備えている。ロッド１３は内面を反射面として断面の内法外法が共に矩形状である２つの導光管からなり、互いに摺動可能に構成されている。制御部２４は、投射モードの設定に応じて光学絞りの開度を制御すると共に、ロッドの摺動制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射映像の輝度及びコントラストを調整可能なプロジェクタに関する。

プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、外部へ光を投射することによって外部のスクリーン又は壁等の被投射面に映像を投射するプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の映像表示手段において入射光を反射又は透過する際に映像信号に基づいて映像表示光に変換し、外部へ投射映像として投射する構成となっている。

プロジェクタの投射映像の輝度分布は可及的均一であることが望ましい。このため映像表示手段の照度分布の均一度を改善する目的で通常ロッドインテグレータ光学系が用いられる（例えば、特許文献１〜４参照）。光源より出射されロッドの入射面から入射した光はロッド内部で反射を繰り返すことでロッドから出射する際の光軸に対する角度成分が均一化される。ロッド長はロッドからの光出射特性に応じた長さに設定する。ロッドを用いることで投射映像の輝度低下をある程度抑制しつつ輝度分布を改善することができる。

一方、高輝度の投射映像はコントラストを多少犠牲にしても明るい部屋での鑑賞に適しているが、暗い部屋での鑑賞には高輝度であるよりも高コントラストである方が鑑賞に適している。このため、投射映像の輝度を下げつつコントラストを高める手段として、可変絞り機構を採用する方式が実用化されている（特許文献５参照）。

図８は、従来のプロジェクタの光路と絞りとの関係を概略的に示す模式図である。光源１１から出射された光はカラーホイール１２を透過し、ロッド１３に入射する。ロッド１３の内部で反射を繰り返しロッド１３から出射した光は、リレーレンズ部１４及び光学絞り１５を経て映像表示素子１６上に集光される。映像表示素子１６において入射光から変換された映像表示光は、投射光学系１７により外部へ投射映像として投射される。図８（ａ）では光学絞り１５を開いた場合の光路を実線で示し、図８（ｂ）では光学絞り１５を絞った場合の光路を実線で示している。光学絞り１５を絞った場合には投射映像の輝度を適度に下げることができると共に、光学系内の散乱光等の不要光を遮断することでコントラストを向上できる。
特開２００３−５７６０２号公報 特開２００３−１４００９０号公報 特開２００４−３０２２５３号公報 特開２００５−１４８７０７号公報 特開２００３−１０７３９６号公報

しかしながら、光学絞り１５を絞った場合に光源１１からロッド１３に入射してロッド１３の内部で反射を繰り返しロッド１３から出射する光束のうち、ロッド１３の内部での反射回数の多い成分が光学絞り１５で遮断されるため、映像表示素子１６に達する成分はロッド１３の内部での反射回数の少ない成分が大部分を占めることになる。この場合に従来のプロジェクタでは映像表示素子１６が均一に照射されなくなるため、変換された映像表示光及び投射された投射映像の輝度分布が劣化し、光学絞りを絞って低輝度にするほど被投射面における投射映像の輝度分布ムラが目立つという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロッドの摺動に係る指示内容に応じてロッドを摺動せしめることにより、映像表示光の輝度及び輝度分布を適切に調節することが可能となるプロジェクタを提供することにある。

本発明の他の目的は、ロッドの選択に係る指示内容に応じて複数のロッドのいずれか１つを所定位置に選択的に位置せしめることにより、映像表示光の輝度及び輝度分布を適切に調節することが可能となるプロジェクタを提供することにある。

本発明の他の目的は、ロッドの摺動又は選択に係る指示内容に応じて光学絞り手段の開度の制御を行うと共に、ロッドを摺動せしめる制御又は複数のロッドのいずれか１つを所定位置に選択的に位置せしめる制御を行うことにより、投射映像の輝度及びコントラストを変化させた場合の輝度分布を適切に調節することが可能となるプロジェクタを提供することにある。

本発明の他の目的は、ロッドの出射面の形状と前記映像表示手段の形状とを略相似形にすることにより、光の損失を抑えたプロジェクタを提供することにある。

本発明に係るプロジェクタは、光源と、内面を反射面としてあり端面を光源に対向させた管状のロッドと、該ロッドから出射した光を映像表示光に変換して出射する映像表示手段とを備えるプロジェクタにおいて、前記ロッドは、光源側に設けた第１導光管へ前記映像表示手段側に固設した第２導光管を摺動可能に挿通してなり、前記光源及び前記第１導光管を担持する基台と、該基台を前記第２導光管に対して前記第１導光管を摺動する方向に駆動する基台駆動手段と、前記ロッドの摺動に係る指示を受け付ける受付手段と、該受付手段が受け付けた指示内容に応じて前記基台の位置が変わるように、前記基台駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、受付手段が受け付けた指示内容が、輝度を高めるものである場合はロッド長を短縮する方向に、輝度分布を均一にするものである場合はロッド長を延伸する方向に夫々基台を駆動してロッドを摺動せしめる。基台を駆動してロッド長を短縮又は延伸せしめることにより、前記指示内容が輝度を高めるものである場合は、ロッド内部での反射回数が減り、反射損失が抑えられて輝度を高められる。また前記指示内容が輝度分布を均一にするものである場合は、ロッド内部での反射回数が増し、光はより均一化される。光源が発生する光は第１導光管からロッドに入射し、ロッド内面でロッド長に応じた回数の反射を繰り返すことで、第２導光管から出射する際の光軸に対する角度成分がロッド長に応じて均一化される。ロッドから出射した光は映像表示手段に入射し、映像表示光に変換される。

本発明に係るプロジェクタは、光源と、端面を光源に対向させた所定長を有する導光性のロッドと、該光源からの光を映像表示光に変換して出射する映像表示手段とを備えるプロジェクタにおいて、前記ロッドは、内面を反射面とする互いに内径の異なる導光管及び互いに屈折率又は導光路径の異なる棒状導光体のうちいずれかであって、種類の異なる前記ロッドを２以上有し、前記ロッドのいずれか１つを、前記光源から前記映像表示手段までの光路内の所定位置に選択的に位置せしめる選択手段と、前記ロッドの選択に係る指示を受け付ける受付手段と、該受付手段が受け付けた指示内容に応じて前記ロッドのいずれか１つを前記所定位置に位置せしめるように、前記選択手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、受付手段が受け付けた指示内容が輝度を高めるものである場合は、棒状導光体のうち屈折率がより高く導光路径がより大きいものを、又は導光管のうち内径がより大きいものを選択し、棒状導光体の導光路径と導光管の内径とが同一のときは棒状導光体を選択する。前記指示内容が輝度分布を均一にするものである場合は、棒状導光体のうち屈折率がより低く導光路径がより小さいものを、又は導光管のうち内径がより小さいものを選択し、棒状導光体の導光路径と導光管の内径とが同一のときは導光管を選択する。上述の通り選択することにより、前記指示内容が輝度を高めるものである場合は、ロッド内部での反射回数が減り、反射損失が抑えられて輝度を高められる。前記指示内容が輝度分布を均一にするものである場合は、ロッド内部での反射回数が増し、光はより均一化される。選択したロッドは光源から前記映像表示手段までの光路内の所定位置に位置せしめる。光源が発生する光は所定位置に位置する前記ロッドに入射し、ロッド内面で選択したロッドに応じた回数の反射を繰り返すことで、ロッドから出射する際の光軸に対する角度成分が選択したロッドに応じて均一化される。ロッドから出射した光は映像表示手段に入射し、映像表示光に変換される。

本発明に係るプロジェクタは、前記ロッドから出射する光を前記映像表示手段に集光させる集光手段と、該集光手段にて絞りの開度を調整する光学絞り手段と、前記映像表示光を外部へ投射する投射手段とを備え、前記制御手段は、前記指示内容に応じて前記光学絞り手段の開度を制御するようにしたことを特徴とする。

本発明にあっては、光源が発生する光はロッドへ入射し、ロッドから出射する光は、集光手段及び光学絞り手段を経て映像表示手段に入射する。映像表示手段は入射光を映像表示光に変換し、投射手段は映像表示光を外部に投射する。制御手段は、ロッドの摺動又は選択に係る指示内容に応じて光学絞り手段の開度を制御すると共に、基台の駆動によってロッドを摺動せしめる制御又は複数のロッドのいずれか１つを所定位置に選択的に位置せしめる制御を行う。前記光学絞り手段の開度を制御することにより、映像表示光及び投射映像のコントラストも調整される。

本発明に係るプロジェクタは、前記ロッドの出射面の形状と前記映像表示手段の形状とが略相似であることを特徴とする。

本発明にあっては、ロッドの出射面の形状を矩形とし、前記映像表示手段の形状と略相似形にすることにより、ロッドから出射する光束の断面形状のアスペクト比と映像表示手段のアスペクト比とを略同一とする。

本発明によれば、基台の駆動によってロッドを摺動せしめる制御によって、ロッドからの出射光はロッド長に応じて輝度及び輝度分布が調節され、映像表示光の輝度及び輝度分布を鑑賞する環境の明暗に適するように調節することが可能となる。

本発明によれば、複数のロッドのいずれか１つを所定位置に選択的に位置せしめる制御によって、ロッドからの出射光は選択したロッドに応じて輝度及び輝度分布が調節され、映像表示光の輝度及び輝度分布を鑑賞する環境の明暗に適するように調節することが可能となる。

本発明によれば、光学絞り手段の開度の制御及び基台を駆動してロッドを摺動せしめる制御若しくは複数のロッドのいずれか１つを所定位置に選択的に位置せしめる制御により、光学絞り手段の開度に連動して映像表示光の輝度、コントラスト及び輝度分布が調節され、鑑賞する環境の明暗に適するように投射映像の輝度及びコントラストを変更した場合の輝度分布を適切に調節することが可能となる

本発明によれば、ロッドから出射する光束の断面形状のアスペクト比と映像表示手段のアスペクト比とが略同一となることにより、映像表示手段の範囲外に照射される光が低減され、プロジェクタの光の損失を抑えることが可能となる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るプロジェクタの構成を示すブロック図であり、図中の白抜矢印は光を示す。図２はロッドを摺動伸縮させる機構を概略的に示す側面視の透視図であり、図中の黒塗矢印は基台１８を移動させた方向を示す。図２（ａ）はロッド１３を短縮させた場合、図２（ｂ）はロッド１３を延伸させた場合の図である。

図１及び図２において、１１は光源であって、該光源１１は、白色光を放射する放電ランプ等の発光体及び内面が鏡面化された半楕円球殻の凹面を有する反射鏡からなり、該発光体が放射する光を凹面の開口方向に集光する。光源１１は、基台１８に立設した光源保持板４１に挟持されて基台１８の一端部に担持され、反射鏡の開口は基台１８の他端部に向けられている。基台１８の他端部には、ロッド１３の一部を構成する第１導光管１３ａが、基台１８に立設したロッド保持板４３に拘止され、一端面を光源１１に向けて担持されている。更に基台１８上には光源１１と第１導光管とを結ぶ光軸を横切ってカラーホイール１２が介装されている。前記カラーホイール１２は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）及び緑（Ｇ）色の光学フィルタが円周方向に沿って配列形成された円盤として構成されており、基台１８に立設したカラーホイール保持板４２の上部に設けてある図示しない駆動モーターの回転軸によって軸支され、前記各光学フィルタが前記光軸と周期的に交差して回転するようになっている。カラーホイール１２は、ＲＧＢの光学フィルタを備えるものに限らず、ＲＧＢＷ（白色）等の光学フィルタを備えるものであってもよい。基台１８の下部には車輪を設けてあり、筐体４５の底部に設けられたレール上を、ロッド１３の光軸方向に転動するように構成されている。基台１８の駆動は、パルスモーターなる基台駆動モーター２２ａの回転軸に取り付けたウォームギアを、基台１８側に固定したはす歯のラックに噛合させることにより、回転運動を直線運動に変換して行う。

第１導光管１３ａ及び第２導光管１３ｂは、アルミニウム蒸着膜等の反射膜によって内面を反射面としてあり、内側、外側の断面形状が矩形状の２つの導光管からなる。第１導光管１３ａと第２導光管１３ｂとの挿通部においては、第１導光管１３ａの断面内法寸法と第２導光管１３ｂの断面外法寸法とが略同一寸法をなし、筐体４５に固定された光学ユニット保持体４４に固設してある第２導光管１３ｂに対して、基台１８上に設けられた第１導光管１３ａを摺動可能に外嵌させてある。第２導光管１３ｂよりも光源側の第１導光管１３ａの断面内法寸法を大きくしてあるため、光源１１の反射鏡が集光した光の損失を抑えて効率的にロッド１３に入射させることができる。

前記光学ユニット保持体４４には、第２導光管１３ｂからの出射光を集光するリレーレンズ部１４、電動開閉されてリレーレンズ部１４の開放絞りとして機能する光学絞り１５、リレーレンズ部１４が集光した光を映像表示光に変換する映像表示素子１６、映像表示光をプロジェクタ外部の被投射面に投射する投射光学系１７が、夫々の光軸を一致させてこの順番に固設されている。映像表示素子１６はＤＭＤ又は液晶表示パネル等の光変調素子であるが、これらに限定するものではない。投射光学系１７は投射レンズ及び投射レンズの一部を駆動する機構からなる。

第２導光管１３ｂの出射面の形状は矩形であり、アスペクト比を映像表示素子１６に一致させて４対３又は１６対９としてある。このことにより、ロッドから出射した略均一な光がリレーレンズ部１４を介して映像表示素子１６を照射する際に、映像表示素子１６の形状に合わせて略均一に照射することができる。従って映像表示素子１６の範囲外に照射される光が低減され、プロジェクタとしての光の損失を抑えることができる。なお、ロッド１３の断面形状は、前記挿通部を含めた全体において矩形としてあるが、例えば入射面から挿通部までの断面形状は円形であり、先端部に向けて滑らかに矩形となるものであってもよい。

図３は、ロッドの内面反射により光源像が分割される様子を示す説明図である。ロッド１３１、１３２は夫々短いロッド、長いロッドを表している。点線の光路３１ａ、３１ｂ、一点鎖線の光路３２ａ、３２ｂ及び鎖線の光路３３ａ、３３ｂは、夫々光源１１の一定部分から一定の角度でロッド１３１、１３２に入射した光の光路を表し、光源像３４ａ、３４ｂは、夫々のロッド１３１、１３２から出射した光を集光させた場合の光源像を模式的に表している。図３（ａ）において光路３１ａ、３２ａ及び３３ａは、短いロッド１３１の内面で夫々２回、１回及び０回反射するのに対し、図３（ｂ）において光路３１ｂ、３２ｂ及び３３ｂは、長いロッド１３２の内面で夫々５回、３回及び１回反射する。長いロッド１３２の場合は、短いロッド１３１の場合より内面での反射回数が増すことで光源像の分割数が増し、映像表示素子に集光された光の照度分布がより均一となる。一方、ロッド内面での反射回数が増した場合、ロッドから出射する光の輝度分布が向上するのに対し、反射損失が増大して輝度は低下する。従ってロッドから出射する光に係る輝度を下げても輝度分布を向上させる場合はより長いロッドを用い、輝度分布を劣化させても輝度を高める場合はより短いロッドを用いることができる。

図１及び図２に戻って、光源１１から出射された白色光は、ＲＧＢいずれかの色のフィルタを透過し、ＲＧＢ各単色光を時分割で生成する。そして分離生成されたＲＧＢ各単色光は、ロッド１３に入射し、ロッド内面で反射を繰り返すことにより光束の均一度が高められ、ロッド１３から出射する。ロッド１３から出射したＲＧＢ各単色光は、リレーレンズ部１４により中継される間に光学絞り１５の開度が調整され、映像表示素子１６上に時分割で集光される。映像表示素子１６は、映像表示素子制御部２３によって入射光を映像表示光に変換するように制御されている。映像表示素子１６に時分割で入射するＲＧＢ単色光は時分割のＲＧＢ映像表示光に変換され、投射光学系１７によって外部のスクリーン等の被投射面に投射されることで使用者にカラー映像として認識される。

プロジェクタは、演算を行うＣＰＵ、演算に必要なプログラム及びテーブル等の情報を記憶するＲＯＭ、並びに一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ等からなる制御部２４を備えている。映像入力部２５に入力された映像信号は制御部２４に与えられ、制御部２４は映像信号フィールド周波数に同期した信号をカラーホイール駆動部２１に与える。カラーホイール駆動部２１は、映像信号フィールド周波数に同期してカラーホイール１２を回転させる。制御部２４はカラーホイール１２がＲＧＢいずれの単色光を透過させているかを逐次判定し、各色の映像を、映像入力部２５から入力された映像信号に基づいて映像表示素子制御部２３に与える。このような構成により、映像表示素子１６はカラーホイール１２が分離生成する各色光を、同色の映像信号に基づいて映像表示光に変換することができる。

映像表示光及び投射映像に係る輝度選択又は輝度分布の均一度選択は、制御部２４に接続された投射モード設定スイッチ２６に設定され、制御部２４は前記投射モード設定スイッチ２６の切り替え方向を読み込む。投射モードとしては、明るい部屋での鑑賞に適するように輝度が高いことを重視した高輝度モード並びに暗い部屋での鑑賞に適するように輝度分布が良好であること及びコントラストが高いことを重視した高コントラストモードがある。高輝度モードに設定された場合は、制御部２４が光学絞り１５を開くと共に基台１８を駆動してロッド長を短縮し、ロッド１３から出射する光の輝度をも高める。高コントラストモードに設定された場合は光学絞り１５を絞ると共に基台１８を駆動してロッド長を延伸し、ロッド１３から出射する光の輝度分布を向上させる。このとき光学絞り１５が絞られることにより、リレーレンズ部１４内部で発生した散乱光等の不要光が遮断されて投射映像のコントラストが向上する。基台１８の駆動距離は、基台駆動モーター２２ａの駆動パルス数を計数することによって制御する。

図４は、実施の形態１に係るプロジェクタの光路と絞りとの関係を概略的に示す模式図である。光源１１から出射された光はカラーホイール１２を透過し、ロッド１３に入射する。ロッド１３から出射した光はリレーレンズ部１４及び光学絞り１５を経て映像表示素子１６上に集光される。図４（ａ）では光学絞り１５を開いた場合の光路を実線で示し、図４（ｂ）では光学絞り１５を絞った場合の光路を実線で示している。図４（ｂ）の黒塗矢印は、第１導光管１３ａ、カラーホイール１２と光源１１との位置関係を保ってロッド１３を延伸する方向を示している。図４（ｂ）で光学絞り１５を絞った場合、光源１１からロッド１３に入射してロッド１３の内面で反射を繰り返しロッド１３から出射する光束のうち、ロッド１３の内面での反射回数の多い成分が光学絞り１５で遮断される。この場合にロッド１３を黒塗矢印の方向に延伸させることにより、光学絞り１５で絞られる限界の光路であってもロッド１３の内面での反射回数は、図４（ａ）の場合と同程度にすることができる。

図５は投射モードの設定に従って基台１８及び光学絞り１５を制御する手順についてのフローチャートである。以下の処理は制御部２４に予め格納されている制御プログラムに従って実行される。現在の投射モードは、制御部２４の初期設定持にＲＡＭに記憶されてあり、制御部２４は投射モード設定スイッチ２６による設定指示と記憶された投射モードとを比較して、投射モードの設定指示が変更されたか否かを判断する（Ｓ１１）。制御部２４は、投射モードの設定指示に変更がないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、何も行わずに待機し、設定指示に変更があったと判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、現在の投射モードが高輝度モードであるか否かを判断する（Ｓ１２）。現在が高輝度モードの場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部２４は光学絞り１５を絞り（Ｓ１３）、基台１８をロッド１３の延伸方向に駆動すべく基台駆動モーター２２ａのパルス駆動を開始する（Ｓ１４）。制御部２４は基台駆動モーター２２ａの駆動パルス数が所定数に達したかを判断し（Ｓ１５）、達していないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、何もせずに待機する（Ｓ１５）。基台駆動モーター２２ａの駆動パルス数が所定数に達したと判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、制御部２４は基台１８の駆動を停止し（Ｓ１６）、ＲＡＭに記憶した現在の投射モードを更新する（Ｓ１７）。ステップＳ１２で現在が高輝度モードでなく高コントラストモードの場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御部２４は光学絞り１５を開き（Ｓ１８）、基台１８をロッド１３の短縮方向に駆動すべく基台駆動モーター２２ａのパルス駆動を開始する（Ｓ１９）。制御部２４は基台駆動モーター２２ａの駆動パルス数が所定数に達したか否かを判断し（Ｓ２０）、達していないと判断した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、何もせずに待機する（Ｓ２０）。基台駆動モーター２２ａの駆動パルス数が所定数に達したと判断した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、制御部２４は基台１８の駆動を停止し（Ｓ１６）、ＲＡＭに記憶した現在の投射モードを更新する（Ｓ１７）。

実施の形態１に係るプロジェクタにあっては、時分割のＲＧＢ映像表示光が投射手段によって外部に投射される。制御部は投射モードの設定に応じて光学絞りの開度を制御すると共に、ロッドを摺動せしめる方向へ基台を駆動する制御を行う。高輝度モードの場合には、光学絞りを開いて最大限の光束を通過させると共に、ロッド長を短縮してロッド内面での反射回数を減少させることで反射損失を抑え、ロッドからの出射光を高輝度とする。高コントラストモードの場合には、光学絞りを絞って輝度を下げつつ散乱光等の不要光を遮断してコントラストを向上させると共に、ロッド長を延伸してロッド内面での反射回数を増加させる。高コントラストモードの場合には、ロッドから出射する光の光源像分割数が増すため、ロッドからの出射光の輝度分布が高輝度モードの場合より均一となる。
従って、輝度並びにコントラスト及び輝度分布を適切に調整したカラーの映像表示光を外部に投射することができる。

また、複数色夫々についてロッドから出射する略均一な光束の断面形状のアスペクト比と映像表示素子のアスペクト比とが略同一となり、映像表示素子を形状に合わせて略均一に照射することができるため、映像表示素子の範囲外まで照射されることによる損失を低減することができる。

（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係るプロジェクタのロッド選択機構を概略的に示す背面視の透視図である。図６において、カラーホイール１２と光学ユニット保持体４４内のリレーレンズ部１４との間には、筐体４５に立設されたロッド保持板４３ｂが介装してある。また光源保持板４１及びカラーホイール保持板４２も基台１８を介することなく筐体４５に立設されている。前記ロッド保持板４３ｂの上部にはパルスモーターが設けてあり、該パルスモーターの回転軸にはロッド保持部材５１が回動可能に軸支され、該ロッド保持部材５１の両端部にはガラスロッド１３ｃ及び中空ロッド１３ｄが杷持されている。ガラスロッド１３ｃの導光路径と中空ロッド１３ｄの内径とは等しくしてある。ロッドの選択は制御部２４の制御により前記パルスモーターの駆動パルスを計数しつつ、ロッド保持部材５１をパルスモーターにて１８０度回動させることにより行う。高輝度モードの場合にはガラスロッド１３ｃを選択し、高コントラストモードの場合には中空ロッド１３ｄを選択して、夫々のロッドの光軸と光源１１の光軸とが一致する位置に選択的に位置せしめる。光源１１から出射した光は、カラーホイール１２を透過し、中空ロッド１３ｄ又はガラスロッド１３ｃに入射してロッド内部で反射を繰り返すことにより光束の均一度が高められ、夫々のロッドから出射する。ロッドから出射した光は、光学ユニット保持体４４内のリレーレンズ部１４に入射する。

図７は、ロッドの内部反射により光源像が分割される様子を示す説明図である。点線の光路６１ａ、６１ｂ、一点鎖線の光路６２ａ、６２ｂ及び鎖線の光路６３ａ、６３ｂは、夫々光源１１の一定部分から一定の角度で夫々ガラスロッド１３ｃ、中空ロッド１３ｄに入射した光の光路を表し、光源像６４ａ、６４ｂは、夫々ガラスロッド１３ｃ、中空ロッド１３ｄから出射した光を集光させた場合の光源像を模式的に表している。ここでもガラスロッド１３ｃの導光路径と中空ロッド１３ｄの内径とは等しい場合を示す。図７（ａ）において光路６１ａ、６２ａ及び６３ａは、ガラスロッド１３ｃの内部で夫々２回、１回及び０回反射するのに対し、図７（ｂ）において光路６１ｂ、６２ｂ及び６３ｂは、中空ロッド１３ｄの内面で夫々５回、３回及び１回反射する。中空ロッド１３ｄの場合は、ガラスロッド１３ｃの場合より内面での反射回数が増すことで光源像の分割数が増し、映像表示素子１６に集光された光の照度分布がより均一となる。

実施の形態２に係るプロジェクタにあっては、制御部は投射モードの設定に応じて光学絞りの開度を制御すると共に中実のガラスロッド又は中空ロッドを選択的に所定位置に位置せしめる。高輝度モードの場合には、光学絞りを開いて最大限の光束を通過させると共に、ガラスロッドを選択してロッド内部での反射回数を減少させることで反射損失を抑え、ロッドからの出射光を高輝度とする。高コントラストモードの場合には、光学絞りを絞って輝度を下げつつ散乱光等の不要光を遮断してコントラストを向上させると共に、中空ロッドを選択してロッド内面での反射回数を増加させる。高コントラストモードの場合には、ロッドから出射する光の光源像分割数が増すため、ロッドからの出射光の輝度分布が高輝度モードの場合より均一となる。
従って、輝度並びにコントラスト及び輝度分布を適切に調整したカラー映像表示光を外部に投射することができる。

なお、実施の形態２にあっては、ガラスロッド又は中空ロッドを選択的に所定位置に位置せしめるように構成してあるが、選択するロッドはこれらに限るものではなく、屈折率又は導光路径が異なる２つの棒状導光体から１つを選択するか、又は内径の異なる２つの導光管から１つを選択する構成であってもよい。前記２つの棒状導光体から１つを選択する場合は、高輝度モードのときは屈折率がより高く導光路径がより大きいロッドを選択してロッド内部の反射回数を減少させ、高コントラストモードのときは屈折率がより低く導光路径がより小さいロッドを選択してロッド内部の反射回数を増加させる。前記２つの導光管から１つを選択する場合は、高輝度モードのときは内径のより大きいロッドを選択してロッド内部の反射回数を減少させ、高コントラストモードのときは内径がより小さいロッドを選択してロッド内部の反射回数を増加させる。上述の通り選択することにより、高輝度モードの場合はロッド内部での反射回数が減り、反射損失が抑えられて輝度を高められるのに対し、高コントラストモードの場合はロッド内部での反射回数が増し、光はより均一化される。

図７（ｃ）は図７（ｂ）の中空ロッド１３ｄの内径を拡げた中空ロッド１３ｅについて、ロッドの内面反射により光源像が分割される様子を示した図である。中空ロッドの内径を拡げることでロッド内面での反射回数が減り反射損失を低減できることを示している。この場合、光源像６４ｃが拡大して映像表示素子１６の範囲外に照射される光が増加するのを回避するため、中空ロッド１３ｅの出射口の寸法と中空ロッド１３ｄの出射口の寸法とを一致させておき、出射口から入射口までをテーパー状としてもよい。

また、実施の形態２に係るプロジェクタのロッド選択機構以外の構成、作用及び効果は、実施の形態１に係るプロジェクタの構成、作用及び効果と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。

実施の形態１及び２にあっては、高輝度モード及び高コントラストモードという２つの投射モードについて実施例を説明したが、投射モードは多段階に設定する構成であってもよい。この場合投射モード設定スイッチは投射モードの各段階を設定できるものとし、実施の形態１にあっては、設定された投射モードの各段階に応じて、光学絞りの開度及び基台の移動位置を段階的に定めた構成とする。また、実施の形態２にあっては、ロッド保持部材を例えば円盤状とし、当該ロッド保持部材の円周上に、投射モードの段階数と等しい数であって夫々内部反射回数が段階的に異なるロッドを当該段階順に等間隔に把持しておき、設定された投射モードの各段階に応じて、光学絞りの開度及びロッド保持部材の回動角度を段階的に定めた構成とする。

本発明の実施の形態１に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。 ロッドを摺動伸縮させる機構を概略的に示す側面視の透視図である。 ロッドの内面反射により光源像が分割される様子を示す説明図である。 実施の形態１に係るプロジェクタの光路と絞りとの関係を概略的に示す模式図である。 投射モードの設定に従って基台及び光学絞りを制御する手順についてのフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るプロジェクタのロッド選択機構を概略的に示す背面視の透視図である。 ロッドの内部反射により光源像が分割される様子を示す説明図である。 従来のプロジェクタの光路と絞りとの関係を概略的に示す模式図である。

符号の説明

１１ 光源
１２ カラーホイール
１３、１３１、１３２ ロッド
１３ａ 第１導光管
１３ｂ 第２導光管
１３ｃ ガラスロッド
１３ｄ、１３ｅ 中空ロッド
１４ リレーレンズ部
１５ 光学絞り
１６ 映像表示素子
１７ 投射光学系
１８ 基台
２１ カラーホイール駆動部
２２ａ 基台駆動モーター
２３ 映像表示素子制御部
２４ 制御部
２５ 映像入力部
２６ 投射モード設定スイッチ
３４ａ、３４ｂ 光源像
４１ 光源保持板
４２ カラーホイール保持板
４３、４３ｂ ロッド保持板
４４ 光学ユニット保持体
４５ 筐体
５１ ロッド保持部材
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ 光源像

Claims (4)

1. 光源と、内面を反射面としてあり端面を光源に対向させた管状のロッドと、該ロッドから出射した光を映像表示光に変換して出射する映像表示手段とを備えるプロジェクタにおいて、
   前記ロッドは、光源側に設けた第１導光管へ前記映像表示手段側に固設した第２導光管を摺動可能に挿通してなり、
   前記光源及び前記第１導光管を担持する基台と、
   該基台を前記第２導光管に対して前記第１導光管を摺動する方向に駆動する基台駆動手段と、
   前記ロッドの摺動に係る指示を受け付ける受付手段と、
   該受付手段が受け付けた指示内容に応じて前記基台の位置が変わるように、前記基台駆動手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 光源と、端面を光源に対向させた所定長を有する導光性のロッドと、該光源からの光を映像表示光に変換して出射する映像表示手段とを備えるプロジェクタにおいて、
   前記ロッドは、内面を反射面とする互いに内径の異なる導光管及び互いに屈折率又は導光路径の異なる棒状導光体のうちいずれかであって、種類の異なる前記ロッドを２以上有し、
   前記ロッドのいずれか１つを、前記光源から前記映像表示手段までの光路内の所定位置に選択的に位置せしめる選択手段と、
   前記ロッドの選択に係る指示を受け付ける受付手段と、
   該受付手段が受け付けた指示内容に応じて前記ロッドのいずれか１つを前記所定位置に位置せしめるように、前記選択手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
3. 前記ロッドから出射する光を前記映像表示手段に集光させる集光手段と、
   該集光手段にて絞りの開度を調整する光学絞り手段と、
   前記映像表示光を外部へ投射する投射手段とを備え、
   前記制御手段は、前記指示内容に応じて前記光学絞り手段の開度を制御するようにしたこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
4. 前記ロッドの出射面の形状と前記映像表示手段の形状とが略相似であることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。

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