特開 2023-12817 プロジェクタ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023012817

(43)【公開日】2023-01-26

(54)【発明の名称】プロジェクタ装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/00 20060101AFI20230119BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20230119BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20230119BHJP

【ＦＩ】

G03B21/00 Z

G03B21/14 A

H04N9/31 500

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021116526

(22)【出願日】2021-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(72)【発明者】

【氏名】大島 千広

【テーマコード（参考）】

2K203

5C060

【Ｆターム（参考）】

2K203FA44

2K203FA54

2K203FA62

2K203FA97

2K203GA40

2K203GC02

2K203HA65

2K203HA69

2K203HA74

2K203HB30

2K203MA06

5C060HC01

5C060HD07

5C060JA00

5C060JB06

(57)【要約】

【課題】各色のＬＥＤを光源として用いた場合に投射画像における十分な混色を実現することができるプロジェクタ装置を提供すること。
【解決手段】それぞれが画像を投射するスライド１３０ｂとマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄを組み合わせた複数の投射ユニット１３０と、ＲＧＢ各光を照射するＬＥＤ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂと、ＬＥＤ１１０Ｒから照射された赤色光をコリメート光にするコリメートレンズ１２０Ｒと、ＬＥＤ１１０Ｇから照射された緑色光をコリメート光にするコリメートレンズ１２０Ｇと、ＬＥＤ１１０Ｂから照射された青色光をコリメート光にするコリメートレンズ１２０Ｂとを備える。第１のグループｇｒの複数の投射ユニット１３０に対して赤色のコリメート光を入射し、第２のグループｇｇの複数の投射ユニット１３０に対して緑色のコリメート光を入射し、第３のグループｇｂの複数の投射ユニット１３０に対して青色のコリメート光を入射する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれが画像を投射するスライドとマイクロレンズを組み合わせた複数の投射ユニットと、
赤色光を照射する第１の発光ダイオードと、
緑色光を照射する第２の発光ダイオードと、
青色光を照射する第３の発光ダイオードと、
前記第１の発光ダイオードから照射された赤色光をコリメート光にする第１のコリメートレンズと、
前記第２の発光ダイオードから照射された緑色光をコリメート光にする第２のコリメートレンズと、
前記第３の発光ダイオードから照射された青色光をコリメート光にする第３のコリメートレンズと、
を備え、前記複数の投射ユニットの一部である第１のグループに対して前記第１のコリメートレンズを通して得られたコリメート光を入射し、前記複数の投射ユニットの他の一部である第２のグループに対して前記第２のコリメートレンズを通して得られたコリメート光を入射し、前記複数の投射ユニットの他の一部である第３のグループに対して前記第３のコリメートレンズを通して得られたコリメート光を入射することを特徴とするプロジェクタ装置。

【請求項2】

前記複数の投射ユニットのそれぞれを通して投射される画像は、前記複数の投射ユニットと所定の距離隔たった位置に配置されたスクリーン上の同じ領域に投射されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。

【請求項3】

前記第１、第２および第３のコリメートレンズは、前記複数の投射ユニットから所定距離隔たった位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクタ装置。

【請求項4】

前記第１、第２および第３のコリメートレンズは、同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置。

【請求項5】

前記複数の投射ユニットは、１つの基板上に配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置。

【請求項6】

それぞれが画像を投射するスライドとマイクロレンズを組み合わせた複数の投射ユニットと、
それぞれが異なる色の光を照射する複数の発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードのそれぞれに１対１に対応しており、それぞれの発光ダイオードから照射された光をコリメート光にする複数のコリメートレンズと、
を備え、前記複数のコリメートレンズのそれぞれを通したコリメート光を、前記複数の投射ユニットの一部であって、互いに重複しない複数の前記投射レンズユニットに入射することを特徴とするプロジェクタ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロレンズアレイを用いて画像を投影するプロジェクタ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）プロジェクタは、複数のマイクロレンズのそれぞれにスライドを有する複数の投射ユニットを含んでおり、各投射ユニットから投射した画像をスクリーン上で重ね合わせている。このようなプロジェクタでは、複数のマイクロレンズに、光源から放射状に照射された光をコリメート光に変換して入射する必要がある。光源としては、例えば、白色のハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを使う場合が考えられる（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

最近では、省電力化や長寿命化の観点から、上述した白色の光源をＲＧＢ各色のＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて実現することが考えられる。

【0004】

図７は、ＬＥＤを用いた光源を有するＭＬＡプロジェクタの構成の一例を示す図である。図７に示すＭＬＡプロジェクタ２００は、ＲＧＢ各色の光を照射し、これらが重ね合わされることにより白色光となる３つのＬＥＤ２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂと、この白色光をコリメート光に変換するコリメートレンズ２２０と、それぞれがマイクロレンズとスライドを含む複数の投射ユニット２３０と、コリメート光を各投射ユニット２３０に通すことにより得られるスライドの画像を投射するスクリーン２４０とを含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－１９１３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述したようにＭＬＡプロジェクタの光源としてＲＧＢ各色のＬＥＤ２１０Ｒ、２１０Ｇ、２０１Ｂを並べて同一平面上に配置してコリメートレンズ２２０に各色の照射光を入射すると、スクリーン２４０において混色が十分になされない投射画像となってしまうという問題があった。

【0007】

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、各色のＬＥＤを光源として用いた場合に投射画像における十分な混色を実現することができるプロジェクタ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決するために、本発明のプロジェクタ装置は、それぞれが画像を投射するスライドとマイクロレンズを組み合わせた複数の投射ユニットと、赤色光を照射する第１の発光ダイオードと、緑色光を照射する第２の発光ダイオードと、青色光を照射する第３の発光ダイオードと、第１の発光ダイオードから照射された赤色光をコリメート光にする第１のコリメートレンズと、第２の発光ダイオードから照射された緑色光をコリメート光にする第２のコリメートレンズと、第３の発光ダイオードから照射された青色光をコリメート光にする第３のコリメートレンズとを備え、複数の投射ユニットの一部である第１のグループに対して第１のコリメートレンズを通して得られたコリメート光を入射し、複数の投射ユニットの他の一部である第２のグループに対して第２のコリメートレンズを通して得られたコリメート光を入射し、複数の投射ユニットの他の一部である第３のグループに対して第３のコリメートレンズを通して得られたコリメート光を入射する。

【0009】

３色の光を１つのコリメートレンズに通すのではなく、別々のコリメートレンズを通し、別々に形成されたコリメート光を異なる投射ユニットに入射しているため、各発光ダイオードの配置に起因して混色が不十分になることなく、各色の発光ダイオードを光源として用いた場合に投射画像における十分な混色を実現することができる。

【0010】

また、上述した複数の投射ユニットのそれぞれを通して投射される画像は、複数の投射ユニットと所定の距離隔たった位置に配置されたスクリーン上の同じ領域に投射されることが望ましい。これにより、スクリーン上で各色の投射画像を重ね合わせることにより、混色が不十分になることをなくすことができる。

【0011】

また、上述した第１、第２および第３のコリメートレンズは、複数の投射ユニットから所定距離隔たった位置に配置されていることが望ましい。また、上述した第１、第２および第３のコリメートレンズは、同一平面上に配置されていることが望ましい。また、上述した複数の投射ユニットは、１つの基板上に配置されていることが望ましい。これにより、各色の投射画像をスクリーン上で重ね合せる際に各色を同じ状態で混色することができ、重ね合わせ後の画像において混色が不十分になることを防止することができる。

【0012】

また、本発明のプロジェクタ装置は、それぞれが画像を投射するスライドとマイクロレンズを組み合わせた複数の投射ユニットと、それぞれが異なる色の光を照射する複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードのそれぞれに１対１に対応しており、それぞれの発光ダイオードから照射された光をコリメート光にする複数のコリメートレンズとを備え、複数のコリメートレンズのそれぞれを通したコリメート光を、複数の投射ユニットの一部であって、互いに重複しない複数の投射レンズユニットに入射する。

【0013】

複数の光を１つのコリメートレンズに通すのではなく、別々のコリメートレンズを通し、別々に形成されたコリメート光を異なる投射ユニットに入射しているため、各発光ダイオードの配置に起因して混色が不十分になることなく、各色の発光ダイオードを光源として用いた場合の投射画像における十分な混色を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態のＭＬＡプロジェクタの構成を示す図である。

【図2】各投射ユニットの配置の具体例を示す図である。

【図3】赤色光と投射画像の関係を示す図である。

【図4】緑色光と投射画像の関係を示す図である。

【図5】青色光と投射画像の関係を示す図である。

【図6】３つのコリメートレンズと投射ユニットとの位置関係を示す図である。

【図7】ＬＥＤを用いた光源を有するＭＬＡプロジェクタの構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のプロジェクタ装置を適用した一実施形態のＭＬＡプロジェクタについて、図面を参照しながら説明する。

【0016】

図１は、一実施形態のＭＬＡプロジェクタの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のＭＬＡプロジェクタ１００は、ＬＥＤ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ、コリメートレンズ１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ、複数の投射ユニット１３０、スクリーン１４０を含んで構成されている。

【0017】

ＬＥＤ１１０Ｒは、例えば１ｍｍ角の大きさを有し、発散角４５度で赤色光を照射する。同様に、ＬＥＤ１１０Ｇは、例えば１ｍｍ角の大きさを有し、発散角４５度で緑色光を照射する。ＬＥＤ１１０Ｂは、例えば１ｍｍ角の大きさを有し、発散角４５度で青色光を照射する。

【0018】

コリメートレンズ１２０Ｒは、ＬＥＤ１１０Ｒから４５度の発散角で照射された赤色光をコリメート光に変換する。コリメートレンズ１２０Ｇは、ＬＥＤ１１０Ｇから４５度の発散角で照射された緑色光をコリメート光に変換する。コリメートレンズ１２０Ｂは、ＬＥＤ１１０Ｂから４５度の発散角で照射された青色光をコリメート光に変換する。これら３つのコリメートレンズ１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは、コリメート光の照射方向に対して垂直な同一平面上に隣接して配置されている。

【0019】

複数の投射ユニット１３０のそれぞれは、基板１３０ａ上に形成されたスライド１３０ｂと、スライド１３０ｂを挟むように基板１３０ａの両面に形成されたマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄとを含んでいる。

【0020】

図２は、各投射ユニット１３０の配置の具体例を示す図である。この図では、コリメート光が入射される側の配置状態が示されている。例えば、各投射ユニット１３０のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄが７行７列（合計４９組）で規則正しく隣同士が隣接した状態で配置されている。

【0021】

この中で、右上の３行３列（合計９組）のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄが第１のグループｇｒを形成している。この第１のグループｇｒを構成する９組のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄの中心正面であって所定の距離隔たった位置にコリメートレンズ１２０Ｒが配置されている。第１のグループｇｒに含まれる９組のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄ（投射ユニット１３０）には、ＬＥＤ１１０Ｒから照射されてコリメートレンズ１２０Ｒによってコリメート光に変換された赤色光が入射される（図３（Ａ））。各スライド１３０ｂを通した赤色の画像が、投射ユニット１３０から所定の距離隔たった位置に配置されたスクリーン１４０上に投射される。これら９個の投射ユニット１３０から投射される赤色の画像はスクリーン１４０上で重ね合わされる（図３（Ｂ））。

【0022】

同様に、左上の３行３列（合計９組）のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄが第２のグループｇｇを形成している。この第２のグループｇｇを構成する９組のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄの中心正面であって所定の距離隔たった位置にコリメートレンズ１２０Ｇが配置されている。第２のグループｇｇに含まれる９組のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄ（投射ユニット１３０）には、ＬＥＤ１１０Ｇから照射されてコリメートレンズ１２０Ｇによってコリメート光に変換された緑色光が入射される（図４（Ａ））。各スライド１３０ｂを通した緑色の画像が、投射ユニット１３０から所定の距離隔たった位置に配置されたスクリーン１４０上に投射される。これら９個の投射ユニット１３０から投射される緑色の画像はスクリーン１４０上で重ね合わされる（図４（Ｂ））。

【0023】

また、右下の３行３列（合計９組）のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄが第３のグループｇｂを形成している。この第３のグループｇｂを構成する９組のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄの中心正面であって所定の距離隔たった位置にコリメートレンズ１２０Ｂが配置されている。第３のグループｇｂに含まれる９組のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄ（投射ユニット１３０）には、ＬＥＤ１１０Ｂから照射されてコリメートレンズ１２０Ｂによってコリメート光に変換された青色光が入射される（図５（Ａ））。各スライド１３０ｂを通した青色の画像が、投射ユニット１３０から所定の距離隔たった位置に配置されたスクリーン１４０上に投射される。これら９個の投射ユニット１３０から投射される青色の画像はスクリーン１４０上で重ね合わされる（図５（Ｂ））。

【0024】

このようにして第１、第２および第３のグループｇｒ、ｇｇ、ｇｂのそれぞれから出射される３色の画像がスクリーン１４０の同じ位置に照射され、重ね合わされる。

【0025】

図６は、３つのコリメートレンズ１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂと投射ユニット１３０との位置関係を示す図である。上述したように、コリメートレンズ１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂのそれぞれは、３行３列のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄと対向させる必要がある。このため、コリメートレンズ１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂのそれぞれの径を、３組分のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄの径と同程度になるように設計している。

【0026】

このように、本実施形態のＭＬＡプロジェクタ１００では、３色の光を１つのコリメートレンズに通すのではなく、別々のコリメートレンズ１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを通し、別々に形成されたコリメート光を異なる投射ユニット１３０に入射しているため、各ＬＥＤ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂの配置に起因して混色が不十分になることなく、各色のＬＥＤ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂを光源として用いた場合の投射画像における十分な混色を実現することができる。

【0027】

また、上述した複数の投射ユニット１３０のそれぞれを通して投射される画像は、複数の投射ユニット１３０と所定の距離隔たった位置に配置されたスクリーン１４０上の同じ領域に投射されているため、スクリーン１４０上で各色の投射画像を重ね合わせることにより、混色が不十分になることをなくすことができる。

【0028】

また、３つのコリメートレンズ１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは、複数の投射ユニット１３０から所定距離隔たった位置であって、同一平面上に配置されているため、各色の投射画像をスクリーン１４０上で重ね合せる際に各色を同じ状態で混色することができ、重ね合わせ後の画像において混色が不十分になることを防止することができる。

【0029】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、１枚の基板１３０ａに複数のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄが形成されてマイクロアレイレンズを生成する場合について説明したが、複数枚の基板に分散して複数のマイクロレンズ１３０ｃ、１３０ｄを配置するようにしてもよい。

【0030】

また、上述した実施形態では、３色の光を照射する３個のＬＥＤ１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂを用いたが、２個あるいは４個以上のＬＥＤを用い、これらのＬＥＤのそれぞれに対応するコリメートレンズを通して変換したコリメート光を別々のマイクロレンズに通した後の投射画像として重ね合せるようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0031】

上述したように、本発明によれば、３色の光を１つのコリメートレンズに通すのではなく、別々のコリメートレンズを通し、別々に形成されたコリメート光を異なる投射ユニットに入射しているため、各発光ダイオードの配置に起因して混色が不十分になることなく、各色の発光ダイオードを光源として用いた場合の投射画像における十分な混色を実現することができる。

【符号の説明】

【0032】

１００ ＭＬＡプロジェクタ
１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ ＬＥＤ
１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ コリメートレンズ
１３０ 投射ユニット
１４０ スクリーン
１３０ａ 基板
１３０ｂ スライド
１３０ｃ、１３０ｄ マイクロレンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】