JP2008129148A - Screen, rear projector, projection system - Google Patents
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- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
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Abstract
【課題】投射光によるシンチレーションを確実に防止し、表示ムラやぎらつきの発生を回避することによって、高画質化を図ることのできるスクリーン、リアプロジェクタ、プロジェクションシステムを提供する。
【解決手段】本発明のスクリーンは、光変調素子によって生成された投射画像を表示するためのスクリーンであって、光を反射可能または透過可能な複数の光学素子エレメント(レンズエレメント32)を備えるとともに、投射画像の画素数以上の数の光学素子エレメントを有し、光学素子エレメントの水平方向の数が投射画像の水平方向の画素数以上であるとともに、光学素子エレメントの垂直方向の数が投射画像の垂直方向の画素数以上であり、複数の光学素子エレメントから射出される複数の光束が所定の位置に集束されることを特徴とする。
【選択図】図7A screen, a rear projector, and a projection system capable of improving image quality by reliably preventing scintillation due to projection light and avoiding occurrence of display unevenness and glare.
A screen of the present invention is a screen for displaying a projection image generated by a light modulation element, and includes a plurality of optical element elements (lens elements 32) capable of reflecting or transmitting light. The number of optical element elements is equal to or greater than the number of pixels of the projected image, the number of optical element elements in the horizontal direction is greater than or equal to the number of pixels in the horizontal direction of the projected image, and the number of optical element elements in the vertical direction is the projected image. And a plurality of light beams emitted from the plurality of optical element elements are converged at predetermined positions.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、スクリーン、リアプロジェクタ、プロジェクションシステムに関するものである。 The present invention relates to a screen, a rear projector, and a projection system.
近年、プロジェクタが急速な普及を見せている。主にプレゼンテーション用途で利用されているフロント型プロジェクタの他、近年はリア型プロジェクタが大画面ディスプレイの一形態として認知度を高めつつある。プロジェクション方式の画像表示装置の最大の利点は、液晶テレビジョン、プラズマディスプレイ等の直視型ディスプレイと比べて低価格で同画面サイズの商品を提供できるところにある。しかしながら、最近は直視型においても低価格化が進んでおり、プロジェクション方式の画像表示装置にはより高い画質性能が求められている。プロジェクタは、光源から射出された光を液晶ライトバルブ等の光変調素子に照射し、光変調素子により変調された投射光をスクリーン上に拡大投射することで画像を表示する。このとき、スクリーンに画像が表示されるだけでなく、鑑賞者はスクリーン全面にぎらつきを見ることになる。これは、光線の干渉に伴う輝度ムラによるものでスペックルノイズ、あるいはシンチレーションと呼ばれている。 In recent years, projectors are rapidly spreading. In addition to front-type projectors used mainly for presentation purposes, rear-type projectors have recently been gaining recognition as a form of large-screen display. The greatest advantage of the projection-type image display device is that it can provide a product with the same screen size at a lower price than a direct-view display such as a liquid crystal television and a plasma display. However, recently, the cost of direct view type has also been reduced, and higher image quality performance is required for the projection type image display apparatus. The projector displays an image by irradiating light emitted from a light source to a light modulation element such as a liquid crystal light valve and enlarging and projecting the projection light modulated by the light modulation element on a screen. At this time, not only the image is displayed on the screen but also the viewer sees glare on the entire screen. This is due to luminance unevenness caused by light interference, and is called speckle noise or scintillation.
ここで、シンチレーションの発生原理について簡単に説明する。
図28(a)、(b)に示したように、光源70から照射された光が液晶ライトバルブ(図示略)を透過してスクリーン74に投射される。スクリーン74に投射された投射光は、スクリーン74に含まれる多数の散乱材72により回折し、それら散乱材72が二次波源のように振舞うことによって拡散される。図28(b)に示すように、二次波源による2つの球面波が互いの位相関係に応じて光の強め合いや弱め合いを起こすことにより、スクリーン74と鑑賞者との間に明暗の縞模様(干渉縞)が現れる。この干渉縞が発生する像面Sに鑑賞者の目の焦点が合ったとき、鑑賞者は干渉縞をスクリーンをぎらつかせるシンチレーションとして認識する。シンチレーションは、スクリーン面に結像された画像を見ようとする鑑賞者にとって、スクリーン面と鑑賞者との間にあたかもベールやレース布、くもの巣などを張ったかのような不快感を与える。また、鑑賞者はスクリーン上の画像とシンチレーションとの2重の像を見ることになり、それぞれに視点を合わせようとするため、大きな疲労を招く。したがって、このシンチレーションは鑑賞者に大きなストレスを与えてしまう。
Here, the principle of scintillation generation will be briefly described.
As shown in FIGS. 28A and 28B, the light emitted from the
ところで、最近のプロジェクタでは、従来の高圧水銀ランプに替わる新しい光源の開発が進められており、特にレーザ光源はエネルギー効率、色再現性、長寿命、瞬時点灯等の点で次世代プロジェクタ用光源として期待が高まっている。しかしながら、レーザ光源によるスクリーン上の投射光は、隣接する領域の光線の位相が揃っていることから干渉性が非常に高いものとなっている。レーザ光のコヒーレント長は数十メートルにも及ぶこともあるため、同一の光源を分割して再合成すると、コヒーレント長より短い光路差を経て合成された光が強い干渉を引き起こすことになる。そのため、高圧水銀ランプよりも鮮明なシンチレーション(干渉縞)が出現する。よって、特にレーザ光源を用いたプロジェクタの製品化において、シンチレーションの低減は必須の技術となっている。 By the way, in recent projectors, the development of a new light source that replaces the conventional high-pressure mercury lamp has been developed. In particular, the laser light source is a light source for next-generation projectors in terms of energy efficiency, color reproducibility, long life, and instantaneous lighting. Expectations are rising. However, the projection light on the screen by the laser light source has very high coherence because the phases of the light beams in the adjacent regions are aligned. Since the coherent length of the laser light may be several tens of meters, when the same light source is divided and recombined, the light synthesized through an optical path difference shorter than the coherent length causes strong interference. Therefore, scintillation (interference fringes) clearer than that of the high-pressure mercury lamp appears. Therefore, reduction of scintillation is an indispensable technique especially in the commercialization of projectors using laser light sources.
このようなシンチレーションの低減対策として、以下の技術が提案されている。
特許文献1に記載の技術はスクリーンの拡散性を最適化したものであり、拡散層、透明層(レンチキュラーレンズ)、拡散層の3層構造からなるスクリーンが記載されている。このように、散乱層の構成が複雑化することによって干渉斑のランダム性は大きくなる。そのため、干渉斑の中の細かい成分(空間周波数が小さい干渉縞)が多くなると、何らかの視線移動が起きた時に人間の眼の残像特性により干渉縞が積分平均化され、干渉縞が消えるという効果が生じる。特に、動画鑑賞の場合は頻繁に視線移動が行われるため、シンチレーションの低減効果が期待できる。
The following techniques have been proposed as measures for reducing such scintillation.
The technique described in
特許文献2には、光、電場、磁場、熱、応力等を光散乱層に付与し、光拡散層に含有されている光散乱体の形状、相対的位置関係や屈折率を時間的に変化させるスクリーンが開示されている。このように、光拡散層による散乱波の散乱分布や位相を時間的に変化させることによってシンチレーションの発生防止が期待できる。
しかしながら、特許文献1では、最終散乱面の散乱状態が固定されているため、散乱面上の各点から発した光線間の干渉がなすスクリーンと鑑賞者の間の空間の光線の位相分布も固定されている。そのため、干渉斑が固定した像として視認されてしまう。よって、頻繁な視線移動がない限り、完全に干渉斑が消えるということにはならず、特に、干渉性の高いレーザ光源を具備するプロジェクタではほとんど効果を得ることができない。すなわち、スクリーンの散乱度をいくら高くしても、視点を固定して観察すると干渉縞が視認されてしまう。また、このような高散乱化による対策では、画像ボケを併発する虞があることから、高画質化を図るという本来の目的を達成することができない。
However, in
また、特許文献2では、光散乱体の形状や相対的位置関係、屈折率などを変化させるに至るまでに多大な駆動エネルギーを要することになる。また、上記の駆動手段を用いた場合、散乱層へのエネルギー伝達効率も低く、振動、音、不要電磁波、排熱等が発生して快適な鑑賞を阻害する虞がある。さらに、散乱層がフォーカス方向に移動してしまうような構成では画像の大きさが変化してしまう。これにより、水平方向における画像の輪郭線の位置も変わってしまい、画像ボケが生じる原因となっていた。
In
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、投射光によるシンチレーションを確実に防止し、表示ムラやぎらつきの発生を回避することにより、高画質化を図ることのできるスクリーン、リアプロジェクタ、プロジェクションシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is capable of reliably preventing scintillation due to projection light and avoiding display unevenness and glare, thereby improving the screen quality and the rear. It is an object to provide a projector and a projection system.
上記の目的を達成するために、本発明のスクリーンは、光変調素子によって生成された投射画像を表示するためのスクリーンであって、光を反射可能または透過可能な複数の光学素子エレメントを備えるとともに、前記投射画像の画素数以上の数の前記光学素子エレメントを有し、前記光学素子エレメントの水平方向の数が前記投射画像の水平方向の画素数以上であるとともに、前記光学素子エレメントの垂直方向の数が前記投射画像の垂直方向の画素数以上であり、前記複数の光学素子エレメントから射出される複数の光束が所定の位置に集束されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a screen of the present invention is a screen for displaying a projection image generated by a light modulation element, and includes a plurality of optical element elements capable of reflecting or transmitting light. And the number of the optical element elements equal to or greater than the number of pixels of the projection image, the number of the optical element elements in the horizontal direction being equal to or greater than the number of pixels in the horizontal direction of the projection image, and the vertical direction of the optical element elements Is greater than or equal to the number of pixels in the vertical direction of the projected image, and the plurality of light beams emitted from the plurality of optical element elements are focused at predetermined positions.
ここで言う「投射画像の画素数(水平方向の画素数、垂直方向の画素数)」とは、光変調素子が有する画素数のことではなく、実際に表示される投射画像が持っている画素数のことである。例えば光変調素子はm個の画素を有しているが、実際にはm個の画素のうちのm1個は黒表示で表示に寄与しておらず、m2(=m−m1)個が投射画像が表示される画面を構成している場合が考えられる。この場合は、投射画像の画素数はm2とする。このとき、光学素子エレメントはm2個以上あればよく、これにより表示が可能である。なお、上記の黒表示の位置は、例えば外周の額縁部分全周でも良いし、外周の一部でも良い。また、光変調素子の画素数をn個、光学素子エレメントの画素数をp個としたとき、n≦pの関係にあれば、当然、投射画像の画素数と光学素子エレメントの画素数との大小関係も同様であるため、表示が可能である。n<pのときに複数の光学素子エレメントのうちのどの部分を使って表示するかは任意である。 The “number of pixels in the projection image (the number of pixels in the horizontal direction, the number of pixels in the vertical direction)” referred to here is not the number of pixels of the light modulation element, but the pixels of the actually displayed projection image It is a number. For example, the light modulation element has m pixels, but in actuality, m1 of the m pixels is black and does not contribute to the display, and m2 (= m−m1) is projected. A case where a screen on which an image is displayed is configured may be considered. In this case, the number of pixels of the projected image is m2. At this time, m2 or more optical element elements are sufficient, and display is possible thereby. The black display position may be, for example, the entire outer periphery of the frame portion or a part of the outer periphery. Further, when the number of pixels of the light modulation element is n and the number of pixels of the optical element element is p, if there is a relationship of n ≦ p, naturally, the number of pixels of the projected image and the number of pixels of the optical element element Since the magnitude relationship is the same, display is possible. Which part of the plurality of optical element elements is used for display when n <p is arbitrary.
従来一般のスクリーンにおいては、無秩序に配置された多数の散乱材が二次波源となり、重なり合った球面波同士が干渉を起こしていた。これに対して、本発明者は、光変調素子の像を散乱を伴うことなく鑑賞者の網膜に伝達すれば、シンチレーションのない画像が実現できることに思い至った。すなわち、本発明のスクリーンの構成は、無秩序に配置された散乱材に代えて、光を反射可能または透過可能な複数の光学素子エレメントから構成されている。また、光学素子エレメントの全体の数および水平方向、垂直方向の数が投射画像の全体の画素数以上および水平方向、垂直方向の画素数以上であることから、全ての光学素子エレメントが投射画像の全ての画素と1対1で対応することになる。そして、複数の光学素子エレメントから射出される複数の光束が所定の位置に集束されることから、鑑賞者がこの位置でスクリーンを見る限りにおいて、各光学素子エレメントから射出される光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。このようにして、本発明のスクリーンによれば、シンチレーションを確実に防止することができる。 In conventional general screens, a large number of randomly arranged scattering materials serve as secondary wave sources, and overlapping spherical waves cause interference. On the other hand, the present inventor has realized that an image without scintillation can be realized by transmitting the image of the light modulation element to the viewer's retina without scattering. That is, the configuration of the screen of the present invention includes a plurality of optical element elements that can reflect or transmit light instead of the randomly arranged scattering materials. In addition, since the total number of optical element elements and the number in the horizontal and vertical directions are equal to or greater than the total number of pixels in the projection image and the number of horizontal and vertical pixels, all the optical element elements are included in the projection image. All the pixels correspond one-on-one. Since a plurality of light beams emitted from the plurality of optical element elements are focused on a predetermined position, as long as the viewer looks at the screen at this position, the light beams emitted from the optical element elements are viewed by the viewer. There is no overlap on the path to reach the retina. Thus, according to the screen of the present invention, scintillation can be reliably prevented.
また、本発明では、従来のように散乱層を移動させる必要がないため、不快な騒音や振動の発生が抑えられ、静粛なプロジェクタ(プロジェクションシステム)を構築することができる。さらに、スクリーン上への画像投写に光の散乱現象が伴わないため、鑑賞者は一般のスクリーンでは得られないボケのない鮮明な画像を見ることができる。 Further, according to the present invention, since it is not necessary to move the scattering layer as in the prior art, generation of unpleasant noise and vibration can be suppressed, and a quiet projector (projection system) can be constructed. Furthermore, since the image projection onto the screen is not accompanied by a light scattering phenomenon, the viewer can see a clear image without blur that cannot be obtained with a general screen.
前記光学素子エレメントとして、ミラーもしくはレンズを用いることができる。
光学素子エレメントにミラーを用いることによって反射型スクリーンを実現でき、フロント型のプロジェクタ(プロジェクションシステム)を構成することができる。または、光学素子エレメントにレンズを用いることによって透過型スクリーンを実現でき、リア型のプロジェクタ(プロジェクションシステム)を構成することができる。このとき、後述するようにミラーやレンズを可動としたり、形状を最適化すれば、鑑賞者に向かう光に若干の拡散性を付与することもできる。
As the optical element element, a mirror or a lens can be used.
By using a mirror for the optical element element, a reflective screen can be realized, and a front type projector (projection system) can be configured. Alternatively, a transmissive screen can be realized by using a lens for the optical element element, and a rear projector (projection system) can be configured. At this time, if the mirror and the lens are movable or the shape is optimized as will be described later, it is possible to give a slight diffusibility to the light toward the viewer.
本発明のスクリーンにおいては、複数の光学素子エレメントからの光束が所定の位置に集束されるため、鑑賞者がこの位置でスクリーンを見ればシンチレーションが視認されないが、これだけでは鑑賞者の見る位置が限定されてしまう。そこで、鑑賞者の見る位置を限定しないように視角を拡げるための構成として、大きく分けて以下の2つの構成が挙げられる。 In the screen of the present invention, since light beams from a plurality of optical element elements are focused at a predetermined position, scintillation is not visually recognized if the viewer looks at the screen at this position, but this alone limits the viewing position of the viewer. Will be. Therefore, the following two configurations can be broadly classified as configurations for expanding the viewing angle so as not to limit the viewing position of the viewer.
視角を拡げるための第1の構成として、前記複数の光学素子エレメントの各々が枠体に対して揺動可能に支持され、前記光学素子エレメントに光が入射される際に前記光学素子エレメントが揺動することにより、前記光学素子エレメントから射出される光束が時間的に所定の拡散角をもって射出される構成を採用することができる。
この構成によれば、光入射時に光学素子エレメントが揺動しているため、光学素子エレメントの向きが刻々と変わり、光学素子エレメントからの光束の射出方向が微小時間毎に変化する。これにより、光学素子エレメントから射出される光束が時間的に所定の拡散角をもつこととなり、視角を拡げることができる。
As a first configuration for widening the viewing angle, each of the plurality of optical element elements is supported so as to be swingable with respect to a frame, and when the light is incident on the optical element element, the optical element element is swung. By moving, it is possible to adopt a configuration in which a light beam emitted from the optical element element is emitted with a predetermined diffusion angle in terms of time.
According to this configuration, since the optical element element is oscillating when light is incident, the direction of the optical element element changes every moment, and the emission direction of the light beam from the optical element element changes every minute time. Thereby, the light beam emitted from the optical element element has a predetermined diffusion angle in terms of time, and the viewing angle can be expanded.
ただしこの場合、前記光学素子エレメントの揺動範囲を規制する揺動範囲規制手段を備えることが望ましい。
視角が拡がるのは良いが、光学素子エレメントがむやみに揺動した場合には複数の光学素子エレメントからの複数の光束が重なり合い、シンチレーションが発生する虞が出てくる。したがって、光学素子エレメントの揺動範囲を規制する揺動範囲規制手段を備えることによって、視角を拡げつつもシンチレーションを確実に防止することができる。
However, in this case, it is desirable to provide a swing range regulating means for regulating the swing range of the optical element element.
Although it is good that the viewing angle is widened, when the optical element element is swung unnecessarily, a plurality of light beams from the plurality of optical element elements are overlapped with each other, which may cause scintillation. Therefore, by providing the swing range regulating means for regulating the swing range of the optical element element, it is possible to reliably prevent scintillation while widening the viewing angle.
光学素子エレメントを揺動させる手段の一つ(受動的手段)として、光学素子エレメントを外部環境からの外力を受けて揺動可能に構成することが挙げられる。外部環境からの外力とは、例えば音による振動、スクリーン周囲を流れる流体(風(気流)、スクリーンを水槽内で使う場合の水等)からの力が考えられる。
この構成によれば、光学素子エレメントを揺動させるためのエネルギーをほとんど費やすことがなく、動きが比較的緩やかなため、消費電力を増大させることなく静粛なシステムを実現することができる。
As one of the means for swinging the optical element element (passive means), it is possible to configure the optical element element so that it can swing by receiving an external force from the external environment. Examples of the external force from the external environment include vibrations caused by sound and a force from a fluid flowing around the screen (wind (airflow), water when the screen is used in a water tank, etc.).
According to this configuration, little energy is consumed for swinging the optical element element, and since the movement is relatively slow, a quiet system can be realized without increasing power consumption.
光学素子エレメントを揺動させる手段の他の一つ(能動的手段)として、前記光学素子エレメントを揺動させるための揺動手段を備える構成が挙げられる。揺動手段の駆動力として、静電力、電磁力、圧電素子による機械的な屈曲力等を利用することができる。
この構成においては、光学素子エレメントを揺動させるためのエネルギーが若干必要となるが、散乱層全体を駆動する従来の構成に比べればエネルギーが少なくて済み、騒音や振動も少ない。またこの構成においては、光学素子エレメントの揺動範囲を制御することができ、拡散角を適宜調整することができる。
As another means (active means) for swinging the optical element element, there is a configuration including swing means for swinging the optical element element. As a driving force of the swinging means, an electrostatic force, an electromagnetic force, a mechanical bending force by a piezoelectric element, or the like can be used.
In this configuration, a little energy is required to oscillate the optical element element, but less energy is required and less noise and vibration are required compared to the conventional configuration that drives the entire scattering layer. In this configuration, the swing range of the optical element element can be controlled, and the diffusion angle can be adjusted as appropriate.
さらに揺動手段を備えた構成においては、鑑賞者の位置を検出する鑑賞者位置検出手段を備え、前記鑑賞者位置検出手段から得られた鑑賞者の位置情報に基づいて、前記複数の光学素子エレメントからの複数の光束が前記鑑賞者の位置に集束されるように、前記揺動手段による前記光学素子エレメントの揺動範囲が制御される構成を採用することができる。
この構成によれば、その時々の鑑賞者の人数や見る位置に合わせて視角を制御することができる。
Further, in the configuration provided with the swinging means, the viewer position detecting means for detecting the position of the viewer is provided, and the plurality of optical elements are based on the viewer position information obtained from the viewer position detecting means. A configuration in which the swing range of the optical element element by the swing means is controlled so that a plurality of light beams from the element are focused on the viewer's position can be adopted.
According to this configuration, the viewing angle can be controlled according to the number of viewers and the viewing position at that time.
視角を拡げるための第2の構成として、上述の光学素子エレメントを揺動させる構成に代えて、前記複数の光学素子エレメントの各々が枠体に固定され、前記複数の光学素子エレメントの各々から射出される光束が空間的に所定の拡散角をもって射出される構成を採用することができる。この場合、前記光学素子エレメントとして、凸面ミラーもしくは凹レンズを用いることが望ましい。
この構成によれば、光学素子エレメントを揺動させるためのエネルギーを使うことなく視角を拡げることができ、また、可動部分がないので、耐久性も向上する。
As a second configuration for widening the viewing angle, each of the plurality of optical element elements is fixed to a frame, and emitted from each of the plurality of optical element elements, instead of the configuration in which the optical element element is swung. It is possible to adopt a configuration in which the emitted light beam is emitted spatially with a predetermined diffusion angle. In this case, it is desirable to use a convex mirror or a concave lens as the optical element element.
According to this configuration, the viewing angle can be expanded without using the energy for swinging the optical element element, and the durability is improved because there is no movable part.
本発明のリアプロジェクタは、光を射出する光源と、前記光源から射出された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光が投射される上記本発明のスクリーンと、前記光変調素子によって変調された光を前記スクリーン上に投射する投射手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明のリアプロジェクタによれば、上記本発明のスクリーンを備えているため、画像ボケが生じることなく、シンチレーションが確実に除去され、鑑賞者が快適に画像を鑑賞することができる。
The rear projector of the present invention includes a light source that emits light, a light modulation element that modulates the light emitted from the light source, the screen of the present invention on which the light modulated by the light modulation element is projected, And projection means for projecting the light modulated by the light modulation element onto the screen.
According to the rear projector of the present invention, since the screen of the present invention is provided, scintillation is surely removed without causing image blur, and the viewer can view the image comfortably.
本発明のプロジェクションシステムは、本発明のスクリーンと、前記スクリーンに対して画像光を投射する投射エンジンと、を備えたことを特徴とする。
本発明のプロジェクションシステムによれば、上記本発明のスクリーンを備えているため、画像ボケが生じることなく、シンチレーションが確実に除去され、鑑賞者が快適に画像を鑑賞することができる。
The projection system of the present invention includes the screen of the present invention, and a projection engine that projects image light onto the screen.
According to the projection system of the present invention, since the screen of the present invention is provided, scintillation is surely removed without image blurring, and the viewer can view the image comfortably.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図7を参照して説明する。
図1は本実施形態に係るリアプロジェクタの概略構成を示す斜視図である。図2は同リアプロジェクタの側断面図である。図3は同リアプロジェクタの投射光学系の構成を示す概略図である。図4は同リアプロジェクタのスクリーンの全体の断面図である。図5は同スクリーンの正面図である。図6は同スクリーンを構成するレンズエレメント(光学素子エレメント)の正面図、図7は同断面図である。
以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。また、以下の説明においては、xyz直交座標系を設定し、このxyz直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、スクリーンにおける水平方向(鑑賞者が見た左右方向)をx方向、スクリーンにおける垂直方向(鑑賞者が見た上下方向)をy方向、スクリーンの奥行き方向をz方向とする。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a rear projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a side sectional view of the rear projector. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the projection optical system of the rear projector. FIG. 4 is a sectional view of the entire screen of the rear projector. FIG. 5 is a front view of the screen. FIG. 6 is a front view of a lens element (optical element element) constituting the screen, and FIG. 7 is a sectional view thereof.
In the following drawings, in order to make the drawings easy to see, the film thicknesses and dimensional ratios of the respective components are appropriately changed. In the following description, an xyz rectangular coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to the xyz rectangular coordinate system. The horizontal direction on the screen (left and right direction viewed by the viewer) is the x direction, the vertical direction on the screen (up and down direction viewed by the viewer) is the y direction, and the depth direction of the screen is the z direction.
本実施形態に係るリアプロジェクタは、光源から射出された光を光変調素子により変調し、この変調した光をスクリーンに拡大投射するリア投射型プロジェクタである。したがって、スクリーンには透過型スクリーンが用いられる。リアプロジェクタ1は、図1に示すように、筐体2と、スクリーン3とを備えている。スクリーン3は、筐体2の前面側に取り付けられており、スクリーン3の後面側から画像光が投射され、スクリーン3の前面側に位置した鑑賞者が画像を鑑賞する。筐体2の前面のスクリーン3の下方にはフロントパネル4が設けられ、フロントパネル4の左右側にはスピーカ(図示略)からの音声を出力する開口部5が設けられている。
The rear projector according to the present embodiment is a rear projection type projector that modulates light emitted from a light source by a light modulation element and enlarges and projects the modulated light onto a screen. Therefore, a transmissive screen is used as the screen. As shown in FIG. 1, the
次に、筐体2内部の構造について説明する。
図2に示すように、筐体2内部の下方には、投射エンジン7が配設されている。投射エンジン7とスクリーン3との間の光路上には、反射ミラー8、反射ミラー9が設置されている。この構成により、投射エンジン7から出射された光がこれら2枚の反射ミラー8,9によって反射され、スクリーン3上の投射領域Tに対して拡大投射される。
Next, the structure inside the
As shown in FIG. 2, a
次に、投射エンジン7の概略構成について図3を用いて説明する。
ただし、図3においては、図面の簡略化のため、リアプロジェクタ1の外観を構成する筐体2の図示は省略している。
投射エンジン7は、光源11と、光源11から出射された光を変調する光変調素子12と、光変調素子12により変調された光を投射する投射レンズ13とを備えている。本実施形態においては、光変調素子12として液晶ライトバルブ12R、12G、12Bが用いられている。すなわち、本実施形態のリアプロジェクタ1は、いわゆる液晶プロジェクタである。
Next, a schematic configuration of the
However, in FIG. 3, for the sake of simplification of the drawing, the illustration of the
The
投射エンジン7は、図3に示すように、光源11、ダイクロイックミラー14,15、反射ミラー16,17,18、入射レンズ19、リレーレンズ20、出射レンズ21、液晶ライトバルブ12R,12G,12B、クロスダイクロイックプリズム22、投射レンズ13等から構成されている。その他、光源11から射出される光の照度分布を均一化するためのインテグレータ光学系、光源11から射出される光の偏光状態を液晶ライトバルブ12R,12G,12Bで用いる偏光に揃える偏光変換光学系を備えていても良い。
As shown in FIG. 3, the
光源11は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のランプ24と、ランプ24の光を反射するリフレクタ25とから構成されている。ダイクロイックミラー14は、光源11からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する機能を有している。ダイクロイックミラー15は、青色光を透過させるとともに、緑色光を反射する機能を有している。よって、ダイクロイックミラー15を透過した赤色光は反射ミラー16で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ12Rに入射される。また、ダイクロイックミラー14で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー15によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ12Gに入射される。
The
さらに、ダイクロイックミラー14で反射された青色光は、ダイクロイックミラー15を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ19、リレーレンズ20および出射レンズ21を含むリレーレンズ系からなる導光光学系26が設けられている。この導光光学系26を介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ12Bに入射される。
Further, the blue light reflected by the
各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム22に入射する。このクロスダイクロイックプリズム22は4つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがX字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ13によってスクリーン3上に投影され、画像が拡大表示される。
The three color lights modulated by the liquid
次に、スクリーン3の構成について説明するが、本実施形態では後述するレンズエレメントが受動的に揺動する構成について例示する。
本実施形態のスクリーン3は、図4に示すように、フレネルレンズ板29と、レンズアレイ板30と、可動レンズアレイ板31とがこの順に積層されて構成されている。これらの部材は、フレネルレンズ板29側が筐体2の内部側に位置し、可動レンズアレイ板31側が筐体2の外部側(鑑賞者側)に位置するように、投射光Lの光路上に積層されている。フレネルレンズ板29には、従来一般のものを用いることができる。レンズアレイ板30は、図7に示すように、後述する可動レンズアレイ板31の各レンズエレメント32に入射光を集光すべく、複数のマイクロレンズ30aがマトリクス状に配置されたものである。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 4, the
可動レンズアレイ板31は、図5に示すように、複数のレンズエレメント32(光学素子エレメント)と、これらレンズエレメント32を支持する枠体33(基材)とから構成されている。複数のレンズエレメント32が水平方向および垂直方向にマトリクス状に配置されて枠体33に支持されている。可動レンズアレイ板31におけるレンズエレメント32の全体の個数、水平方向の個数および垂直方向の個数は、各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの全体の画素数、水平方向の画素数および垂直方向の画素数と一致している。すなわち、可動レンズアレイ板31の各レンズエレメント32は、各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの各画素と1:1に対応している。言い換えると、可動レンズアレイ板31におけるレンズエレメント32の全体の個数、水平方向の個数および垂直方向の個数は、投射画像の全体の画素数、水平方向の画素数および垂直方向の画素数と一致している。すなわち、可動レンズアレイ板31の各レンズエレメント32は、投射画像の各画素と1:1に対応している。したがって、図7に示すように、レンズアレイ板30から射出された光が可動レンズアレイ板31に到達した際に、各画素に対応する光束L1が各レンズエレメント32に入射されるようになっている。
As shown in FIG. 5, the movable
図5に示すように、枠体33は、外枠部分33aと格子部分33bとを有し、例えば樹脂、金属等の材料で形成されている。枠体33を遮光性を有する材料で製作し、スクリーン3のブラックマスクとして機能させても良い。また、図6、図7に示すように、枠体33の各格子の開口部毎に1個のレンズエレメント32が取り付けられている。レンズエレメント32の上端は、例えばゴム等の可撓性を有する弾性材からなる連結部材34を介して枠体33に支持されている。この構成により、各レンズエレメント32は、外部環境からの外力を受けてレンズエレメント32の上端を中心として下端側が容易に揺動できるようになっている。外部環境からの外力とは、例えばスクリーン3に付帯するサブウーファー等のスピーカによる振動でも良いし、スクリーン3周囲を流れる風(気流)でも良い。あるいは、リアプロジェクタではなく、フロント型プロジェクタへの応用においてスクリーン3を投射エンジンと別個に設置する場合であれば、スクリーン3を水中に設置する際の水の流れでも良い。したがって、本実施形態の場合、全てのレンズエレメント32は略同じ方向を向くようになっている。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態のスクリーン3においては、図4に示すように、複数のレンズエレメント32を備えた可動レンズアレイ板31から射出される複数の光束Lが所定の位置に集束されることから、鑑賞者がこの位置でスクリーン3を見る限りにおいて、各レンズエレメント32から射出される光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。このようにして、本実施形態のスクリーン3によれば、シンチレーションを確実に防止することができる。また、従来のように散乱層を移動させる必要がないため、不快な騒音や振動の発生が抑えられ、静粛なリアプロジェクタを構築することができる。さらに、スクリーン3上への画像投写に光の散乱現象が伴わないため、鑑賞者はボケのない鮮明な画像を見ることができる。
In the
この種のスクリーン3においては、複数のレンズエレメント32からの光束が所定の位置に集束されるため、鑑賞者がこの位置でスクリーン3を見ればシンチレーションが視認されないが、これだけでは鑑賞者の見る位置が限定されてしまう。ところが、本実施形態においては、レンズエレメント32が外部からの力によって揺動可能に構成されているため、レンズエレメント32の向きが刻々と変わり、レンズエレメント32からの光束の射出方向が微小時間毎に変化する。これにより、各レンズエレメント32から射出される光束が時間的に所定の拡散角をもつこととなり視角が拡がるため、鑑賞者が見る位置をずらしてもシンチレーションが視認されることはない。さらに、レンズエレメント32が振動や気流等の外力によって容易に揺動するため、レンズエレメント32を揺動させるためのエネルギーをほとんど費やすことがない。また、レンズエレメント32の動きが比較的緩やかなため、消費電力を増大させることなく静粛なシステムを実現することができる。
In this type of
なお、上記の構成に加えて、レンズエレメント32の揺動の範囲を規制する揺動範囲規制手段を備えるようにしてもよい。例えば可動レンズアレイ板31の視認側に、図8に示すような格子状の揺動範囲規制部材36を配置してもよい。その場合、図9に示すように、レンズエレメント32が揺動した際、レンズエレメント32が所定の角度まで回動したときにレンズエレメント32の下端が揺動範囲規制部材36に当接し、レンズエレメント32がそれ以上大きく揺動しないようにする。
In addition to the above configuration, a swing range restricting means for restricting the swing range of the
レンズエレメント32を揺動させると視角が拡がるのは良いが、レンズエレメント32がむやみに揺動するとレンズエレメント32からの光束が重なり合い、シンチレーションが発生する虞が出てくる。したがって、上記のように、レンズエレメント32の揺動範囲を規制する揺動範囲規制部材36を備える構成とすれば、視角を拡げつつもシンチレーションを確実に防止することができる。
When the
[第2の実施の形態]
以下、本発明の第2の実施の形態を図10〜図13を参照して説明する。
第1実施形態ではリアプロジェクタに用いる透過型スクリーンについて例示したが、本実施形態ではフロントプロジェクタに用いる反射型スクリーンの例を挙げて説明する。
図10は本実施形態のスクリーンの正面図である。図11は同スクリーンの断面図である。図12(a)、(b)は同スクリーンを構成するミラーエレメント(光学素子エレメント)の正面図、断面図である。図13はミラーエレメントの変形例を示す図である。
なお、スクリーンの全体構成は第1実施形態の図4と同様であるため、図示を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, the transmissive screen used for the rear projector is exemplified. However, in the present embodiment, an example of the reflective screen used for the front projector will be described.
FIG. 10 is a front view of the screen of this embodiment. FIG. 11 is a sectional view of the screen. 12A and 12B are a front view and a sectional view of a mirror element (optical element element) constituting the screen. FIG. 13 is a view showing a modification of the mirror element.
Since the entire configuration of the screen is the same as that of FIG. 4 of the first embodiment, the illustration is omitted.
本実施形態のスクリーンは、可動ミラーアレイ板38を有している。可動ミラーアレイ板38は、図10、図11に示すように、複数のミラーエレメント39(光学素子エレメント)と、これらミラーエレメント39を支持する枠体40(基材)とから構成されている。複数のミラーエレメント39が水平方向および垂直方向にマトリクス状に配置されて枠体40に支持されている。可動ミラーアレイ板38におけるミラーエレメント39の全体の個数、水平方向の個数および垂直方向の個数は、各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの全体の画素数、水平方向の画素数および垂直方向の画素数と一致している。すなわち、可動ミラーアレイ板38の各ミラーエレメント39は、各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの各画素と1:1に対応している。
The screen of this embodiment has a movable
図10に示すように、枠体40は、外枠部分40aと格子部分40bとを有し、例えば樹脂、金属等の材料で形成されている。枠体40の各格子の開口部毎に1個のミラーエレメント39が取り付けられている。図12(a)、(b)に示すように、ミラーエレメント39の上側の辺がヒンジ部39aを介して枠体40に支持され、ミラーエレメント39が回動可能とされている。この構成により、各ミラーエレメント39は、例えばスピーカ41からの振動、気流、水流等の外部環境からの外力を受けてミラーエレメント39の上端を中心として下端側が容易に揺動できるようになっている。したがって、本実施形態の場合、全てのミラーエレメント39は略同じ方向を向くようになっている。
As shown in FIG. 10, the
本実施形態のスクリーンにおいては、複数のミラーエレメント39を備えた可動ミラーアレイ板38から射出される複数の光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。したがって、本実施形態のスクリーンにおいても、画像ボケが生じることなく、所定の視角を確保しつつシンチレーションを確実に防止できる、不快な騒音や振動の発生のない静粛なリアプロジェクタを実現できる、等の第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the screen of the present embodiment, the plurality of light beams emitted from the movable
また、ミラーエレメント39の上端をヒンジ部39aを介して支持する構成に代えて、図13に示すように、厚手の金属箔のような可撓性を有する素材でミラーエレメント42を作製し、ミラーエレメント42の上端のみを枠体43に固定する構成としても良い。この場合、枠体43は、格子状に形成する必要はなく、平板状で良い。
Further, instead of the configuration in which the upper end of the
上記の構成に加えて、ミラーエレメント39の揺動の範囲を規制する揺動範囲規制手段を備えるようにしてもよい。例えば図14に示すように、可動ミラーアレイ板38の枠体40に各ミラーエレメント39に対応させて爪部44(揺動範囲規制部材)を形成する。一方、各ミラーエレメント39の下端を鉤状に折り曲げた鉤状部39bを形成しておく。すると、ミラーエレメント39が揺動して所定の角度まで回動したときにミラーエレメント39の下端の鉤状部39bが爪部44に係合し、ミラーエレメント39がそれ以上大きく揺動しないようになる。これにより、視角を拡げつつもシンチレーションを確実に防止することができる。
In addition to the above-described configuration, a swing range restricting means for restricting the swing range of the
あるいは、図15に示すように、可動ミラーアレイ板38の視認側に所定の間隔を空けて透明保護板45(揺動範囲規制部材)を配置する。すると、ミラーエレメント39が揺動して所定の角度まで回動したときにミラーエレメント39の下端が透明保護板45に当接し、ミラーエレメント39がそれ以上大きく揺動しないようになる。これにより、視角を拡げつつもシンチレーションを確実に防止することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 15, a transparent protective plate 45 (swing range regulating member) is arranged at a predetermined interval on the viewing side of the movable
[第3の実施の形態]
以下、本発明の第3の実施の形態を図16〜図18を参照して説明する。
第1、第2実施形態では、スクリーンを構成するレンズエレメント、ミラーエレメント等の光学素子エレメントが外部環境からの力を受けて受動的に揺動する構成を例示した。これに対して、以下の第3、第4実施形態では、光学素子エレメントが能動的に揺動する、すなわち光学素子エレメントを揺動させる揺動手段からの駆動力によって光学素子エレメントが揺動する構成を例示する。スクリーンの全体構成は上記実施形態とほぼ同様であるため、説明を省略し、各光学素子エレメントの部分だけを抜き出して説明する。
なお、以下の第3、第4実施形態の光学素子エレメントとしては、レンズエレメント、ミラーエレメントのいずれを用いることもできるが、本実施形態ではミラーエレメントを用いた例で説明する。
図16(a)〜(c)は本実施形態のスクリーンを構成する光学素子エレメントの断面図である。図17、図18は光学素子エレメントの他の変形例を示す断面図である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the first and second embodiments, a configuration in which optical element elements such as a lens element and a mirror element constituting a screen are passively oscillated by receiving a force from the external environment is exemplified. On the other hand, in the following third and fourth embodiments, the optical element element is actively oscillated, that is, the optical element element is oscillated by the driving force from the oscillating means for oscillating the optical element element. The configuration is illustrated. Since the overall configuration of the screen is substantially the same as that of the above embodiment, the description is omitted, and only the portion of each optical element element is extracted and described.
In addition, as an optical element element in the following third and fourth embodiments, either a lens element or a mirror element can be used. In the present embodiment, an example using a mirror element will be described.
FIGS. 16A to 16C are cross-sectional views of the optical element elements constituting the screen of this embodiment. 17 and 18 are cross-sectional views showing other modifications of the optical element element.
本実施形態のスクリーンは、図16(a)〜(c)に示すように、各ミラーエレメント50の中央がヒンジ51を介して支持部材52の先端に連結されており、各ミラーエレメント50が揺動可能に支持されている。ミラーエレメント50は導電性を有する金属等によって作製されている。また、各ミラーエレメント50の両端部の下方(基材側)には電極53a,53bがそれぞれ設けられている。ここで、図16(a)に示すように、ミラーエレメント50と図における左側の電極53aとの間に逆極性の電圧を印加すると、ミラーエレメント50と電極53aとの間に静電力が生じ、ミラーエレメント50はヒンジ51を中心に回動して左側に傾くように揺動する。そして、図16(b)に示すように、ミラーエレメント50と図における左側の電極53aおよび右側の電極53bとの間に電圧を印加していないときは、ミラーエレメント50はどちらにも傾いていない中立位置に戻る。また、図16(c)に示すように、ミラーエレメント50と図における右側の電極53bとの間に逆極性の電圧を印加すると、ミラーエレメント50と電極53bとの間に静電力が生じ、ミラーエレメント50は右側に傾くように揺動する。また、上記実施形態と同様、スクリーン内の全てのミラーエレメント50は略同じ方向を向くように制御されている。
In the screen of this embodiment, as shown in FIGS. 16A to 16C, the center of each
本実施形態のスクリーンにおいては、複数のミラーエレメント50から射出される複数の光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。したがって、本実施形態のスクリーンにおいても、画像ボケが生じることなく、所定の視角を確保しつつシンチレーションを確実に防止できる、不快な騒音や振動の発生のない静粛なリアプロジェクタを実現できる、等の第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態においては、ミラーエレメント50を揺動させるためのエネルギーが若干必要となるが、散乱層全体を駆動する従来の構成に比べればエネルギーが少なくて済み、騒音や振動も少ない。またこの構成においては、印加電圧によって静電力の大きさを変化させることでミラーエレメント53の揺動範囲を制御することができ、拡散角を適宜調整することができる。
In the screen of the present embodiment, the plurality of light beams emitted from the plurality of
図16に示したミラーエレメント50の中央をヒンジ51で支持する構成に代えて、図17に示すように、ミラーエレメント50の中央に可撓性を有する支持部材54を連結する構成としても良い。この場合には、ミラーエレメント50といずれかの電極53a,53bとの間に逆極性の電圧を印加し、ミラーエレメント50と電極53a,53bとの間に静電力が生じると、支持部材54が弾性変形してミラーエレメント50が揺動する。あるいは、図18に示すように、ミラーエレメント50の一端を支持部材55で支持する構成としても良い。
Instead of the configuration in which the center of the
[第4の実施の形態]
以下、本発明の第4の実施の形態を図19を参照して説明する。
第3実施形態では、光学素子エレメントを揺動させるための駆動力に静電力を利用した例を示したが、本実施形態では、駆動力として電磁力を利用する例を示す。
図19(a)〜(c)は本実施形態のスクリーンの概略構成を示す平面図である。
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the third embodiment, an example in which an electrostatic force is used as a driving force for swinging the optical element element is shown. However, in this embodiment, an example in which an electromagnetic force is used as the driving force is shown.
19A to 19C are plan views showing a schematic configuration of the screen of the present embodiment.
本実施形態のスクリーンは、図19(a)〜(c)に示すように、枠体57とレンズエレメント58とから構成されている。枠体57は、図19(a)に示すように、格子状のフレームであり、コイル59が内蔵されている。コイル59は枠体57の各開口部57aの周囲を回るように巻回されており、各開口部57a毎に設けられたコイル59の全てが直列に接続されている。そして、コイル59には交流電流が供給されるようになっている。一方、レンズエレメント58は、図19(b)に示すように、レンズ本体の周縁部に磁性体59が接合または塗布され、着磁されている。あるいは、ミラーエレメントの場合には、上記の磁性体を有する構成でも良いし、ミラー自体を磁性体としても良い(例えば鉄箔にアルミニウムや銀メッキを施して反射面とする等)。そして、図19(c)に示すように、任意の方法により枠体57の各開口部57a上にレンズエレメント58を支持し、コイル59に交流電流を供給すると、レンズエレメント58は電磁力を受けて揺動する。上記実施形態と同様、スクリーン内の全てのレンズエレメント58は略同じ方向を向くように制御されている。
As shown in FIGS. 19A to 19C, the screen according to the present embodiment includes a
本実施形態のスクリーンにおいては、複数のレンズエレメント58から射出される複数の光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。したがって、本実施形態のスクリーンにおいても、画像ボケが生じることなく、所定の視角を確保しつつシンチレーションを確実に防止できる、不快な騒音や振動の発生のない静粛なリアプロジェクタを実現できる、等の第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態においては、レンズエレメント58を揺動させるためのエネルギーが若干必要となるが、従来の構成に比べればエネルギーが少なくて済み、騒音や振動も少ない。また、交流電流の大きさを変えて電磁力を変化させることでレンズエレメント58の揺動範囲を制御することができ、拡散角を適宜調整することができる。
In the screen of the present embodiment, the plurality of light beams emitted from the plurality of
[第5の実施の形態]
以下、本発明の第5の実施の形態を図20を参照して説明する。
第3実施形態では、光学素子エレメントの駆動力に静電力を、第4実施形態では圧電素子による屈曲力を利用する例を示す。
図20(a)、(b)は本実施形態のスクリーンの各光学素子エレメントの構成を示す断面図である。
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The third embodiment shows an example in which an electrostatic force is used for the driving force of the optical element element, and the bending force of the piezoelectric element is used in the fourth embodiment.
20A and 20B are cross-sectional views showing the configuration of each optical element element of the screen of this embodiment.
本実施形態のスクリーンは、図20(a)、(b)に示すように、枠体61とミラーエレメント62(レンズエレメントでもよい)と圧電素子63とから構成されている。ミラーエレメント62は、図20(a)に示すように、圧電素子63を介して枠体61に接続されている。圧電素子63は、図20(b)に示すように、電圧印加によって湾曲したり、平坦に延びるタイプの電歪素子(ピエゾアクチュエータ)である。よって、圧電素子63に交流電圧を印加すると、ミラーエレメント62は枠体61に支持されていない下端側が揺動する。上記実施形態と同様、スクリーン内の全てのミラーエレメント62は略同じ方向を向くように制御されている。
As shown in FIGS. 20A and 20B, the screen according to the present embodiment includes a
本実施形態のスクリーンにおいては、複数のミラーエレメント62から射出される複数の光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。したがって、本実施形態のスクリーンにおいても、画像ボケが生じることなく、所定の視角を確保しつつシンチレーションを確実に防止できる、不快な騒音や振動の発生のない静粛なリアプロジェクタを実現できる、等の上記実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態においては、ミラーエレメント62を揺動させるためのエネルギーが若干必要となるが、従来の構成に比べればエネルギーが少なくて済み、騒音や振動も少ない。また、交流電圧の大きさを変えて圧電素子63の反りの程度を変化させることでミラーエレメント62の揺動範囲を制御することができ、拡散角を適宜調整することができる。
In the screen of the present embodiment, a plurality of light beams emitted from the plurality of
なお、第3〜第5実施形態で述べた揺動手段を持つものにおいては、図21に示すような駆動回路65を備えて駆動電圧や電流を制限することにより、光学素子エレメントの揺動範囲を規制することができる。すなわち、信号源66とドライバ68、アクチュエータ69との間にリミッタ等の電圧(電流)制限手段67を設ければ良い。
In the case of having the oscillating means described in the third to fifth embodiments, the oscillating range of the optical element element is provided by providing a driving
[第6の実施の形態]
以下、本発明の第6の実施の形態を図22〜図24を参照して説明する。
上記第1〜第5実施形態では光学素子エレメントが揺動することで光の拡散角を拡げる構成について例示したが、以下の第6,第7実施形態では光学素子エレメントが動くことなく定常的に光の拡散角を拡げられる構成の例を挙げて説明する。
図22は本実施形態のスクリーンの断面図である。図23は同スクリーンを構成する各ミラーエレメントの断面図である。図24はミラーエレメントの変形例を示す断面図である。
[Sixth Embodiment]
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the first to fifth embodiments, the optical element element is oscillated to increase the light diffusion angle. However, in the following sixth and seventh embodiments, the optical element element does not move constantly. An example of a configuration that can widen the diffusion angle of light will be described.
FIG. 22 is a cross-sectional view of the screen of this embodiment. FIG. 23 is a sectional view of each mirror element constituting the screen. FIG. 24 is a cross-sectional view showing a modification of the mirror element.
本実施形態のスクリーンは、固定ミラーアレイ板70を有している。固定ミラーアレイ板70は、図22に示すように、複数のミラーエレメント71(光学素子エレメント)と、これらミラーエレメント71を支持する枠体72(基材)とから構成されている。各ミラーエレメント71は、枠体72の表面に対して所定の角度をなすように上方に傾いて固定されている。本実施形態の場合、全てのミラーエレメント71は略同じ方向を向いている。これにより、スクリーンの上方から投射された画像光はスクリーンの略正面に向けて反射する。固定ミラーアレイ板70におけるミラーエレメント71の全体の個数、水平方向の個数および垂直方向の個数は、各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの全体の画素数、水平方向の画素数および垂直方向の画素数と一致している。すなわち、固定ミラーアレイ板70の各ミラーエレメント71は、各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの各画素と1:1に対応している。
The screen of the present embodiment has a fixed
図23に示すように、枠体72上の各画素に対応した位置に1個のミラーエレメント71が取り付けられている。図22においてはミラーエレメント71を平板状に示したが、実際のミラーエレメント71は、上面側が反射面となっており、上側に凸の凸面鏡となっている。あるいは、図24に示すように、ミラーエレメント71は、下面側が反射面で、下側に凸の凹面鏡となっていても良い。これにより、反射光Lの拡散角を拡げることができる。
As shown in FIG. 23, one
本実施形態のスクリーンにおいては、複数のミラーエレメント71を備えた固定ミラーアレイ板70から射出される複数の光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。したがって、本実施形態のスクリーンにおいても、画像ボケが生じることなく、所定の視角を確保しつつシンチレーションを確実に防止できる、不快な騒音や振動の発生のない静粛なリアプロジェクタを実現できる、等の上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the screen of the present embodiment, the plurality of light beams emitted from the fixed
[第7の実施の形態]
以下、本発明の第7の実施の形態を図25、図26を参照して説明する。
上記第6実施形態では、ミラーエレメントが固定された反射型スクリーンの例を挙げたが、本実施形態では、レンズエレメントが固定された透過型スクリーンの例を挙げて説明する。
図25は本実施形態のスクリーンを構成するレンズエレメントの断面図である。図26はレンズエレメントの変形例を示す断面図である。
[Seventh Embodiment]
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the sixth embodiment, an example of a reflective screen with a mirror element fixed is given. In the present embodiment, an example of a transmissive screen with a lens element fixed will be described.
FIG. 25 is a sectional view of a lens element constituting the screen of this embodiment. FIG. 26 is a cross-sectional view showing a modification of the lens element.
本実施形態のスクリーンは、図25に示すように、枠体74上の各画素に対応した位置に1個のレンズエレメント75が取り付けられている。各レンズエレメント75は凹レンズである。全てのレンズエレメント75が、枠体74の表面に対して所定の角度をなすように上方に傾いて固定されている。本実施形態の場合、全てのレンズエレメント75が略同じ方向を向いている。あるいは、図26に示すように、各レンズエレメント76が凸レンズであっても良い。各レンズエレメント75,76の上端にはヒンジ77が設けられており、各レンズエレメント75,76の傾斜角度の調整ができるようになっている。ただし、このヒンジ77は使用中にレンズエレメント75,76を定常的に揺動させるものではない。
As shown in FIG. 25, the screen of the present embodiment has one
本実施形態のスクリーンにおいては、複数のレンズエレメント75,76から射出される複数の光束同士が鑑賞者の網膜に到達するまでの経路上で重なり合うことがない。したがって、本実施形態のスクリーンにおいても、画像ボケが生じることなく、所定の視角を確保しつつシンチレーションを確実に防止できる、不快な騒音や振動の発生のない静粛なリアプロジェクタを実現できる、等の上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the screen of the present embodiment, the plurality of light beams emitted from the plurality of
[第8の実施の形態]
以下、本発明の第8の実施の形態を図27を参照して説明する。
上記第1〜第5実施形態では、光学素子エレメントを揺動させる揺動手段を備えたスクリーンの例を挙げた。本実施形態では、この種のスクリーンにおいて鑑賞者の位置を検出する鑑賞者位置検出手段をさらに備え、鑑賞者の位置情報に基づいて複数の光学素子エレメントからの複数の光束が鑑賞者の位置に集束されるように、光学素子エレメントの揺動範囲を制御する例について説明する。
図27は本実施形態のプロジェクタの概略構成の斜視図である。
[Eighth Embodiment]
The eighth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the first to fifth embodiments, examples of screens provided with swinging means for swinging the optical element element are given. The present embodiment further includes viewer position detecting means for detecting the position of the viewer on this type of screen, and a plurality of light beams from a plurality of optical element elements are placed at the viewer's position based on the viewer's position information. An example of controlling the swing range of the optical element element so as to be focused will be described.
FIG. 27 is a perspective view of a schematic configuration of the projector according to the present embodiment.
本実施形態の鑑賞者位置検出手段としては、図27に示すように、スクリーン3の中央上方に赤外線光源80が設置され、赤外線光源80の両側方にカメラ81が設置されている。また、鑑賞者は頭部にマーカー82を装着する。この構成において、赤外線光源80から射出された赤外線Rがマーカー82に当たったときの反射光を2台のカメラ81で観測することで鑑賞者がスクリーン3に対してどの位置に居るのかを検出することができる。なお、鑑賞者が頭部に加速度センサやジャイロセンサを装着し、加速度を積分して鑑賞者の位置情報を得る構成であっても良い。その他、画像処理による方法(光学式)、磁場の変化を捉える方法(磁気式)など、周知の方法を適宜用いても良い。
As viewer position detection means of this embodiment, as shown in FIG. 27, an infrared
そして、上記の鑑賞者位置検出手段によって得られた鑑賞者の位置情報に基づいて、複数の光学素子エレメントからの複数の光束が鑑賞者の居る位置に集束されるように、コントローラ83が光学素子エレメントの揺動範囲を制御する。したがって、鑑賞者の位置が変われば、変わった位置に追従するように光学エレメントが揺動する。この構成によれば、その時々の鑑賞者の人数や見る位置に合わせて視角を制御することができ、最適な環境で画像を鑑賞することができる。
Then, based on the viewer position information obtained by the viewer position detection means, the
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸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、上記実施形態で例示した光学素子エレメントの支持構造、揺動手段等の具体的な構成については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。また、リアプロジェクタ全体についても、光変調素子として液晶ライトバルブを用いたものの他、DMD(Digital Micromirror Device)素子等の反射型光変調素子を用いたものに本発明を採用することも可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the specific configuration of the optical element element support structure, the swinging unit, and the like exemplified in the above embodiment is not limited to the above embodiment, and can be changed as appropriate. The present invention can also be applied to a rear projector as a whole that uses a liquid crystal light valve as a light modulation element, or a reflection type light modulation element such as a DMD (Digital Micromirror Device) element. .
1…リアプロジェクタ(画像表示装置)、3…スクリーン、7…投射エンジン、12,12R,12G,12B…液晶ライトバルブ(光変調素子)、13…投射レンズ、31,38…可動レンズアレイ板、32,58,75,76…レンズエレメント(光学素子エレメント)、33,40,43,57,61,72,74…枠体(基材)、36…揺動範囲規制部材(揺動範囲規制手段)、39,42,62,71…ミラーエレメント(光学素子エレメント)、44…爪部(揺動範囲規制手段)、45…透明保護板(揺動範囲規制手段)、53a,53b…電極(揺動手段)、59…コイル(揺動手段)、63…圧電素子(揺動手段)、70…固定ミラーアレイ板、80…赤外線光源(鑑賞者位置検出手段)、81…カメラ(鑑賞者位置検出手段)、82…マーカー(鑑賞者位置検出手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
光を反射可能または透過可能な複数の光学素子エレメントを備えるとともに、前記投射画像の画素数以上の数の前記光学素子エレメントを有し、前記光学素子エレメントの水平方向の数が前記投射画像の水平方向の画素数以上であるとともに、前記光学素子エレメントの垂直方向の数が前記投射画像の垂直方向の画素数以上であり、前記複数の光学素子エレメントから射出される複数の光束が所定の位置に集束されることを特徴とするスクリーン。 A screen for displaying a projection image generated by a light modulation element,
A plurality of optical element elements capable of reflecting or transmitting light, and having the number of the optical element elements equal to or greater than the number of pixels of the projection image, wherein the number of the optical element elements in the horizontal direction of the projection image The number of pixels in the direction is equal to or greater than the number of pixels in the vertical direction of the projection image, and a plurality of light beams emitted from the plurality of optical element elements are placed at predetermined positions. A screen characterized by being focused.
前記光源から射出された光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子によって変調された光が投射される請求項1ないし9のいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記光変調素子によって変調された光を前記スクリーン上に投射する投射手段と、を備えたことを特徴とするリアプロジェクタ。 A light source that emits light;
A light modulation element that modulates light emitted from the light source;
The screen according to any one of claims 1 to 9, wherein light modulated by the light modulation element is projected;
A rear projector comprising: projection means for projecting light modulated by the light modulation element onto the screen.
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| JP2023072526A (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-24 | 星和電機株式会社 | Prism body, prism device, reflective display device and information display system |
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2006
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