JP2017129730A - プロジェクター - Google Patents

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Abstract

【課題】照明装置を複数のモードで駆動する場合においても良質な画像を表示できる、プロジェクターを提供する。
【解決手段】照明装置と、照明装置からの照明光を色分離する色分離光学系と、色分離光学系により分離された各色に対応して配置される複数の液晶パネルと、駆動電圧に関するデータを格納したルックアップテーブルを複数有し、複数のルックアップテーブルの中から選択したテーブルを参照することで、複数の液晶パネルを制御する制御部と、複数の液晶パネルのいずれかに設けられる一つの温度センサーと、を備え、制御部は、温度センサーの検出結果に応じて、複数の液晶パネルの制御に用いるルックアップテーブルを選択するプロジェクターに関する。
【選択図】図3

Description

本発明は、プロジェクターに関するものである。
近年、照明装置から射出された光を画像情報に応じて複数の液晶パネルで変調し、拡大投写するプロジェクターにおいて、複数種類のモードで照明装置を駆動させることで種々の用途に対応可能なものがある(例えば、下記特許文献1参照)。
このプロジェクターでは、企業のプレゼンテーションのように比較的遠くにいる鑑賞者に対して画像を視認させる場合に定格電力モードを使用し、ホームシアターのように比較的近くにいる鑑賞者に対して画像を視認させる場合に省電力モードを使用する。定格電力モードは照明装置から通常の出力で光を照射させるものであり、省電力モードは定格電力モードに比べて照明装置から弱い出力で光を照射させるものである。
特開2004−207018号公報
ところで、液晶パネルは、プロジェクターの使用に伴って生じる温度変化によって、印加電圧−光透過率特性(V−T特性)や応答速度が変動してしまい、投写画像の品質が低下してしまう。上述の定格電力モードは省電力モードに比べて液晶パネルの温度が高くなるため、上記V−T特性が変化し易い。
そこで、定格電力モード時の液晶パネルに生じるV−T特性や応答速度の変動を補正する補正データを格納したルックアップテーブルに基づいて液晶パネルを駆動させることが考えられる。
上述のように照明装置を複数のモードで駆動する場合、液晶パネルで生じる温度の変化量がルックアップテーブルで対応可能な温度範囲を超えてしまう。そのため、液晶パネルのV−T特性を良好に補正できず、投写画像の品質を低下させるおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、照明装置を複数のモードで駆動する場合においても良質な画像を表示できる、プロジェクターを提供することを目的とする。
本発明の態様に従えば、照明装置と、前記照明装置からの照明光を色分離する色分離光学系と、前記色分離光学系により分離された各色に対応して配置される複数の液晶パネルと、駆動電圧に関するデータを格納したルックアップテーブルを複数有し、前記複数のルックアップテーブルの中から選択したテーブルを参照することで、前記複数の液晶パネルを制御する制御部と、前記複数の液晶パネルのいずれかに設けられる一つの温度センサーと、を備え、前記制御部は、前記温度センサーの検出結果に基づいて、前記複数の液晶パネルの制御に用いる前記ルックアップテーブルを選択するプロジェクターが提供される。
上記態様に係るプロジェクターによれば、一つの液晶パネルの温度に基づいて最適なルックアップテーブルが選択されるので、例えば、定格電力モードに加え、省電力モードで照明装置を駆動した場合に液晶パネルに生じるV−T特性のズレを補正して、色ずれ等の画質の劣化を抑制することができる。よって、照明装置の駆動モードによらず良質な画像を表示することができる。
上記態様において、前記色分離光学系は、前記照明装置から照射される白色の前記照明光を赤色、青色及び緑色の光に分離し、前記温度センサーは、前記緑色の光に対応して配置される前記液晶パネルに設けられるのが好ましい。
この構成によれば、温度センサーは、三つの液晶パネルのうち、最も温度が高くなる緑色光に対応した液晶パネルの温度を検出するため、温度センサーは最も大きな温度差を検出することが可能となる。よって、温度センサーは温度検出を簡便且つ確実に行うことができる。
上記態様において、前記照明装置は、固体光源と、前記固体光源から射出された光が入射する波長変換素子と、を有するのが好ましい。
この構成によれば、固体光源を用いた照明装置を省電力モードで駆動する場合においても、良質な画像を表示することができる。
上記態様において、前記照明装置は、定格電力モード、又は、前記定格電力モードに比べて前記液晶パネルに対して低い電圧を印加する省電力モードのいずれかで駆動されるのが好ましい。
本発明によれば、定格電力モード及び省電力モードのいずれにおいても良質な画像を表示できる。
プロジェクターの光学系を示す模式図。 プロジェクターの電気的な構成を模式的に示した図。 ルックアップテーブルを概念的に示した図。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
図1は、本発明の一実施形態に係るプロジェクター1の光学系を示す模式図である。なお、図1において、符号100axは照明光軸であり、照明装置100から色分離光学系200に向けて射出される光の光軸である。
図1に示すように、プロジェクター1は、照明装置100と、色分離光学系200と、液晶パネル400R,液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投射光学系600と、を具備して構成されている。
照明装置100は、励起光を照射するアレイ光源30と、集光光学系40と、蛍光体ホイール10と、コリメート光学系60と、インテグレーター光学系110と、偏光変換素子120と、重畳レンズ130と、がこの順に配置された構成になっている。
アレイ光源30は、固体光源としての複数の半導体レーザー30aを備える。複数の半導体レーザー30aは照明光軸100axと直交する同一面内において、アレイ状に並んで配置されている。半導体レーザー30aは、蛍光体層11を励起させる励起光BLとして、例えば、青色光(例えばピーク波長が460nmのレーザー光)を射出する。
集光光学系40は、複数の第1レンズ42と、1つの第2レンズ44と、を備えている。
各第1レンズ42及び第2レンズ44はともに凸レンズである。第2レンズ44には、第1レンズ42を透過した光が入射する。集光光学系40は、アレイ光源30から射出される励起光BLの光線軸上に配置され、複数のアレイ光源30から射出された励起光BLを集光する。
蛍光体ホイール10は、アレイ光源30から射出される青色の励起光BLの一部を透過させ、残りの励起光BLを蛍光に変換する機能を有する。蛍光体ホイール10は、蛍光体層11を有しており、この蛍光体層11は残りの励起光BLを吸収して赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光YLを射出する。蛍光YLの発光強度のピークは、約550nmである。蛍光YLと蛍光体層11を透過した励起光BLの一部の青色光BL1とが合成されることで白色の照明光WLが生成される。
コリメート光学系60は、蛍光体ホイール10からの照明光WLの広がりを抑える光学素子としての第1レンズ62と、第1レンズ62から入射される光を略平行化する第2レンズ64とを備えている。第1レンズ62は、蛍光体ホイール10から射出された照明光WLを取り込むピックアップレンズであり、蛍光体ホイール10に近接した状態で配置されている。
コリメート光学系60は、蛍光体ホイール10から射出された照明光WLを略平行化してインテグレーター光学系110に入射させる。
インテグレーター光学系110は、第1レンズアレイ111及び第2レンズアレイ112を備えている。第1レンズアレイ111はマトリクス状に配置された複数のレンズを備える。第2レンズアレイ112は、第1レンズアレイ111の複数のレンズに対応した複数のレンズを備える。第1レンズアレイ111は、コリメート光学系60からの照明光WLを複数の分割光束に分割するとともに、各分割光束を集光する。第2レンズアレイ112は、第1レンズアレイ111からの分割光束を適当な発散角にして射出する。
偏光変換素子120は、例えば、偏光分離膜と位相差板とから構成され、照明光WLを直線偏光に変換する。
重畳レンズ130は、偏光変換素子120から射出された複数の分割光束を、液晶パネル400R、液晶パネル400G、液晶パネル400Bの各々の被照明領域において重畳させる。
色分離光学系200は、ダイクロイックミラー210、ダイクロイックミラー220、反射ミラー230、反射ミラー240、反射ミラー250及びリレーレンズ260、リレーレンズ270を備えている。色分離光学系200は、照明装置100からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶パネル400R、液晶パネル400G、液晶パネル400Bに導く。色分離光学系200と、液晶パネル400R、液晶パネル400G及び液晶パネル400Bとの間には、集光レンズ300R、集光レンズ300G、集光レンズ300Bがそれぞれ配置されている。
ダイクロイックミラー210は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー220は、ダイクロイックミラー210で反射した照明光WLのうち、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させる。
反射ミラー230は、ダイクロイックミラー210を透過した赤色光成分を反射する。
反射ミラー240および反射ミラー250は、ダイクロイックミラー220を透過した青色光成分を反射する。
ダイクロイックミラー210を透過した赤色光は、反射ミラー230で反射され、集光レンズ300Rを透過して赤色光用の光変調装置としての液晶パネル400Rの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー210で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー220でさらに反射され、集光レンズ300Gを透過して緑色光用の光変調装置としての液晶パネル400Gの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー220を透過した青色光は、リレーレンズ260、反射ミラー240、リレーレンズ270、反射ミラー250、集光レンズ300Bを経て青色光用の光変調装置としての液晶パネル400Bの画像形成領域に入射する。
液晶パネル400R、液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bは、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する。液晶パネル400R、液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bは、照明装置100の照明対象となる。なお、図示を省略したが、集光レンズ300R、集光レンズ300Gおよび集光レンズ300Bと各液晶パネル400R、液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。また、各液晶パネル400R、液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。
例えば、液晶パネル400R、液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bの各々は、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶パネルから構成される。
クロスダイクロイックプリズム500は、図示は省略するが、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。
クロスダイクロイックプリズム(光学素子)500から射出されたカラー画像は、複数のレンズから構成される投射光学系600によって拡大投射され、スクリーンSCR上で画像を形成する。
ところで、液晶パネル400R、液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bは、温度変化によって印加電圧−光透過率特性(V−T特性)や応答速度が変動する。そのため、プロジェクター1は、上述の変動に伴って、表示画像の品質が低下するおそれがある。
通常、緑色光に対応する液晶パネル400Gは、他の液晶パネル400Rおよび液晶パネル400Bに比べて、照明装置100からの入射光量が相対的に多い。そのため、液晶パネル400Gは、液晶パネル400Rおよび液晶パネル400Bに比べて、温度が上昇し易く、結果的に、プロジェクター1の駆動時に最も大きな温度変化が生じる。
以下、液晶パネル400R、液晶パネル400Gおよび液晶パネル400Bを総称して、液晶パネル400R,400G,400Bと称すこともある。
本実施形態のプロジェクター1は、最も大きな温度変化が生じる液晶パネル400Gの温度を検出し、その検出結果に基づき、V−T特性の変動が小さくなるように各液晶パネル400R,400G,400Bの駆動させている。
図2は、プロジェクター1の電気的な構成を模式的に示した図である。
図2に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、液晶パネル400Gの温度を検出する温度センサー70と、温度センサー70の検出結果に基づいて、液晶パネル400R,400G,400Bの駆動を制御する制御部90と、を備えている。
温度センサー70は、最も大きな温度変化が生じる液晶パネル400Gの温度を検出するため、温度検出を簡便且つ確実に行うことが可能である。
本実施形態のプロジェクター1は、一つの液晶パネル400Gの温度を一個の温度センサー70で検出する構成を採用するため、装置構成を簡略化することができる。
本実施形態において、温度センサー70としては、サーミスタや熱電対が用いられる。温度センサー70は、例えば、液晶パネル400Gへの入射光を遮らない位置に設けられる。温度センサー70は、制御部90と電気的に接続され、その検出結果を制御部90へと送信する。
制御部90は、温度センサー70から送信される液晶パネル400Gの温度と液晶パネル400R,400G,400Bを駆動させる駆動電圧とを対応づけたデータを格納したルックアップテーブル(Look Up Table)を記憶している。なお、ルックアップテーブルは、例えば、事前に実施された実験に基づいて算出される。
具体的に、ルックアップテーブルは、液晶パネル400Gの温度と、該液晶パネル400Gの温度に基づいて液晶パネル400R,400G,400Bに生じるV−T特性の変動をそれぞれ補正する駆動電圧との関係を示すデータを格納したものである。通常、ルックアップテーブルは、±10℃程度の温度変化が生じる液晶パネルのV−T特性の変動を補正することが可能である。
ところで、近年、プロジェクターにおいても消費電力の削減(省エネルギー化)が望まれている。本実施形態のプロジェクター1は、鑑賞者の用途に応じて、照明装置100を定格電力で駆動する定格電力モードと、照明装置100を省電力で駆動する省電力モードとを切り替え可能となっている。
省電力モードは、定格電力モードに対し、駆動する半導体レーザー30aの数を減らすことでアレイ光源30の消費電力を抑制するモードである。
ここで、省電力モードと定格電力モードにおいて、照明装置100から照射される照明光WLの光量は異なる。そのため、省電力モード及び定格電力モードに対応したプロジェクター1において、温度センサー70における検出温度領域は、単一の電力モードに対応したプロジェクターよりも拡がる。つまり、各液晶パネルにおいては、一つのルックアップテーブルで良好に補正可能な温度範囲(±10℃)よりも広い(例えば±20℃)温度変化が生じることとなる。
このように複数の電力モードに対応したプリンターにおいては、一つのルックアップテーブルだけでは各液晶パネルに生じるV−T特性の変動を良好に補正することが難しくなる。
これに対し、本実施形態の制御部90は、温度センサー70の検出温度(液晶パネルの温度)が比較的低温領域の場合に生じるV−T特性の変動を補正するためのルックアップテーブルと、温度センサー70の検出温度(液晶パネルの温度)が比較的高温領域の場合に生じるV−T特性の変動を補正するためのルックアップテーブルとを個別に記憶している。
つまり、制御部90は、液晶パネルの温度範囲によって異なるV−T特性の変動をそれぞれ補正可能なルックアップテーブルを有している。
このような構成に基づき、制御部90は、温度センサー70の検出結果(液晶パネル400Gの温度)に基づき、複数のルックアップテーブルの中から選択したテーブルを参照することで、各液晶パネル400R,400G,400Bを制御している。
また、本実施形態のプロジェクター1は、複数のカラーモードで画像表示を行うことが可能である。ここで、カラーモードとは、鑑賞者の用途に応じて、投写画像の色合いを調整するためのモードである。
プロジェクター1は、3つのカラーモード、例えば、標準カラーモード、輝度優先カラーモード、色優先カラーモードに対応する。標準カラーモードは、輝度及び色合いのバランスが均等に調整された画像を表示するモードであり、輝度優先カラーモードは、色合いよりも輝度を優先して調整した画像を表示するモードであり、色優先カラーモードは、輝度よりも色あいを優先して調整した画像を表示するモードである。
プロジェクター1において、各液晶パネル400R,400G,400Bの駆動条件(透過率等)は、カラーモード毎に異なる。制御部90は、各カラーモードに対応したルックアップテーブルを記憶している。
このような構成に基づき、制御部90はカラーモードに応じたルックアップテーブルを参照することで、液晶パネル400R,400G,400Bを制御するようになっている。
図3は制御部90に記憶されるルックアップテーブルを概念的に示した図である。
図3に示すように、本実施形態の制御部90には、例えば、6つのルックアップテーブルTB1〜TB6(以下、単にテーブルTB1〜TB6と称す)を記憶している。
テーブルTB1、TB2は、標準カラーモードに対応し、テーブルTB3、TB4は、輝度優先カラーモードに対応し、テーブルTB5、TB6は、色優先カラーモードに対応する。
つまり、標準カラーモードが選択されている場合、制御部90は温度センサー70の検出結果に基づいてテーブルTB1、TB2のいずれか一方を選択する。
テーブルTB1は、温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも低い場合(通常、省電力モードで照明装置100を駆動させた場合)に、制御部90により選択されるテーブルである。
テーブルTB2は、温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも高い場合(通常、定常電力モードで照明装置100を駆動させた場合)に、制御部90により選択されるテーブルである。
輝度優先モードが選択されている場合、制御部90は温度センサー70の検出結果に基づいてテーブルTB3、TB4のいずれか一方を選択する。
テーブルTB3は、温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも低い場合(通常、省電力モードで照明装置100を駆動させた場合)に、制御部90により選択されるテーブルである。
テーブルTB4は、温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも高い場合(通常、定格電力モードで照明装置100を駆動させた場合)に、制御部90により選択されるテーブルである。
色優先モードが選択されている場合、制御部90は温度センサー70の検出結果に基づいてテーブルTB5、TB6のいずれか一方を選択する。
テーブルTB5は、温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも低い場合(通常、省電力モードで照明装置100を駆動させた場合)に、制御部90により選択されるテーブルである。
テーブルTB6は、温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも高い場合(通常、定格電力モードで照明装置100を駆動させた場合)に、制御部90により選択されるテーブルである。
続いて、本実施形態のプロジェクター1の動作の一例について説明する。この説明では、プロジェクター1がカラーモードとして標準モードを採用した場合について説明する。
本実施形態のプロジェクター1は、画像表示を行う際、温度センサー70の検出結果に基づいて選択したテーブルを参照することで、各液晶パネル400R,400G,400Bの駆動を制御する。
具体的に、制御部90は、温度センサー70の検出結果を所定の閾値と比較する。制御部90は温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも低い場合、テーブルTB1を選択し、テーブルTB1を参照することで各液晶パネル400R,400G,400Bの駆動を制御する。一方、制御部90は温度センサー70の検出結果が所定の閾値よりも高い場合、テーブルTB2を選択し、テーブルTB2を参照することで各液晶パネル400R,400G,400Bの駆動を制御する。
プロジェクター1の動作中において、制御部90は温度センサー70の検出結果を所定の閾値と比較し続ける。そして、比較結果に応じて、各液晶パネル400R,400G,400Bの駆動に用いるテーブルTB1,TB2の一方から選択する。
このように本実施形態のプロジェクター1によれば、温度センサー70の検出結果に基づいて最適なルックアップテーブルを選択するため、省電力モード及び定格電力モードによらず、各液晶パネル400R,400G,400Bで生じるV−T特性の変動を良好に補正して、表示画像の品質低下を抑制することができる。
なお、プロジェクター1を同一条件で駆動した場合でも、プロジェクター1の外部環境(外気温、湿度など)によって液晶パネル400R,400G,400Bの温度に差が生じる。すなわち、省電力モードで駆動する場合であっても、外気温が高い場合、液晶パネルの温度が高くなることも想定される。同様に、定格電力モードで駆動する場合であっても、外気温が低い場合、液晶パネルの温度が低くなることも想定される。
そのため、電力モードに応じてテーブルを選択した場合、外気温によって所望のテーブルが選択されず、液晶パネルに生じるV−T特性の変動を良好に補正できないおそれがある。
これに対し、本実施形態によれば、液晶パネル400R,400G,400Bの温度のみに着目して最適なルックアップテーブルを選択ため、外気温を考慮する必要が無く、照明装置100を複数のモードで駆動する場合においても液晶パネルに生じるV−T特性の変動を良好に補正することで良質な画像を表示することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施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は、照明装置100として半導体レーザー30aと蛍光体層11を用いて照明光WLを生成するものを例示したが、本発明はこれに限定されず、超高圧水銀ランプなどの放電ランプを照明装置として用いても良い。
また、上記実施形態では、温度センサー70を液晶パネル400Gに設ける場合を例に挙げたが、液晶パネル400R又は液晶パネル400Bのいずれかに設けるようにしても良い。
また、プロジェクター1において、例えば、電源投入状態のまま液晶パネルに映像信号が所定時間入力されない状態が続いた場合、照明装置100を定格電力モードから省電力モードに自動的に切り替えても良い。このようにすれば、プロジェクター1における待機電力を減らすことができるので、さらなる省エネルギー化を図ることができる。
また、外部環境(外気温、湿度、明るさなど)に応じて、カラーモードや、照明装置100の駆動モード(定格電力モード又は省電力モード)を切り替えるようにしても良い。
また、上記実施形態では、透過型の蛍光体ホイールを備えた照明装置の例を挙げたが、反射型の蛍光体ホイールを備えた照明装置であってもよい。
1…プロジェクター、100…照明装置、200…色分離光学系、400R,400G,400B…液晶パネル、TB1,TB2,TB3,TB,4,TB5,TB6…テーブル(ルックアップテーブル)、WL…照明光。

Claims (4)

  1. 照明装置と、
    前記照明装置からの照明光を色分離する色分離光学系と、
    前記色分離光学系により分離された各色に対応して配置される複数の液晶パネルと、
    駆動電圧に関するデータを格納したルックアップテーブルを複数有し、前記複数のルックアップテーブルの中から選択したテーブルを参照することで、前記複数の液晶パネルを制御する制御部と、
    前記複数の液晶パネルのいずれかに設けられる一つの温度センサーと、を備え、
    前記制御部は、前記温度センサーの検出結果に基づいて、前記複数の液晶パネルの制御に用いる前記ルックアップテーブルを選択する
    プロジェクター。
  2. 前記色分離光学系は、前記照明装置から照射される白色の前記照明光を赤色、青色及び緑色の光に分離し、
    前記温度センサーは、前記緑色の光に対応して配置される前記液晶パネルに設けられる
    請求項1に記載のプロジェクター。
  3. 前記照明装置は、固体光源と、前記固体光源から射出された光が入射する波長変換素子と、を有する
    請求項1又は2に記載のプロジェクター。
  4. 前記照明装置は、定格電力モード、又は、前記定格電力モードに比べて前記液晶パネルに対して低い電圧を印加する省電力モードのいずれかで駆動される
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載のプロジェクター。
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