JP2002296679A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２台のランプを用いることにより、ランプの
寿命を維持しつつ、光源の輝度を高効率に向上させるこ
とが可能なプロジェクタ装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 第１及び第２の光源部１Ｌ、１Ｒから出
射された光束を反射合成部２にて合成し、得られた光束
を液晶パネル５にて光学的に変調した後、投写レンズ６
にてスクリーン７に拡大投写するプロジェクタ装置であ
って、反射合成部２が、第１の光源部１Ｌから出射され
た光束を反射する第１の反射面２Ｌと、第２の光源部２
から出射された光束を第１の反射面２Ｌにて反射された
反射光と平行な方向に反射する第２の反射面２Ｒとを交
互に備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出射され
た光束を液晶パネル等の光変調素子により変調してスク
リーンに投写するプロジェクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のプロジェクタ装置においては、
一般に、輝度の高い装置ほど市場における商品価値が高
く、このため、従来から高輝度化のための研究開発が広
く行われてきている。

【０００３】プロジェクタ装置の光源としては、メタル
ハライドランプや超高圧水銀ランプ等が用いられている
が、平行度の高い光束が要求されるため、通常１台のラ
ンプで担われている。このため、光源の輝度を上げる場
合には、出力の大きなランプを使用しなければならなか
った。

【０００４】ランプの出力を大きくした場合、ランプの
寿命が短くなるだけでなく、ランプ内の電極間距離（ア
ーク長）が長くなり、出射光の平行度が低下するという
問題がある。

【０００５】これに対し「ＣＧＳ・ＴＦＴ液晶プロジェ
クション光学エンジン」（「シャープ技報」第７４号Ｐ
Ｐ５０〜５４）には、ランプの寿命を短くすることなく
プロジェクタの高輝度化を図るため、２台のランプを組
み合わせた光源部を備えるプロジェクタ装置が提案され
ている。

【０００６】図５は、このプロジェクタ装置における光
源部の概略構成を表す斜視図である。

【０００７】同図において、光源部は、第１のランプ１
１１と、第２のランプ１１２と、反射ミラー１２０とか
ら構成され、第１のランプ１１１は、第２のランプ１１
２と図中白矢印で示す方向にずれて配置されている。

【０００８】そして、第２のランプ１１２から出射され
た光束は反射ミラー１２０で折り曲げられ、また、第１
のランプ１１１から出射した光束は折り曲げるられるこ
となく直接照射され、両ランプ１１１、１１２の光束が
同一箇所に向けて出射される。

【０００９】これにより、第１のランプから出射された
光束と、第２のランプから出射された光束とが重畳する
領域においては、１台のランプによる場合に比して輝度
が向上する。

【００１０】しかしながら、このような従来の光源部の
構成においては、第１のランプ１１１と、第２のランプ
１１２とがずれて配置されているため、両ランプ１１
１、１１２から照射される光束が、平行ではなく、互い
に所定の角度をなしている。このため、後段のインテグ
レータ等において光の利用効率が低下してしまうという
問題がある。

【００１１】一般にインテグレータは、一対のフライア
イレンズを対向配置したものであり、各フライアイレン
ズのセルピッチが１対１対応するように構成されてい
る。このため、一方のフライアイレンズに対し予め定め
られた角度と異なる角度で入射する光束は、他方のフラ
イアイレンズの対応するセルピッチとは異なるせるセル
ピッチに照射されることになり、これにより、他方のフ
ライアイレンズにて所望の角度と異なる方向に屈折して
出力され、映像表示に利用されなくなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、この
ような課題に鑑みてなされたものであり、２台のランプ
を用いることにより、ランプの寿命を維持しつつ、光源
の輝度を高効率に向上させることが可能なプロジェクタ
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１におけ
るプロジェクタ装置は、所定方向に光束を出射する第１
及び第２の光源手段と、その第１及び第２の光源手段か
ら出射された光束を合成する反射合成手段と、その反射
合成手段にて合成された光束を光学的に変調する光変調
手段と、その光変調手段にて変調された映像光を投写す
る投写手段とを備えたプロジェクタ装置であって、反射
合成手段が、第１の光源手段から出射された光束を反射
する第１の反射面と、第２の光源手段から出射された光
束を第１の反射面にて反射された反射光と平行な方向に
反射する第２の反射面とを交互に備えるものである。

【００１４】請求項２は、請求項１のプロジェクタ装置
において、第１及び第２の反射面のなす角度θが、９０
度より大きく且つ１２０度以下（９０°＜θ≦１２０
°）の範囲となるものである。

【００１５】請求項３は、請求項１または２のプロジェ
クタ装置において、第１及び第２の光源手段は、第１及
び第２の反射面に垂直な平面に対して所定の角度で配置
されるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施の形態におけるプロ
ジェクタ装置を示す概略構成図、図２はその要部を示す
拡大斜視図、また、図３はその要部をニ点鎖線で示す反
射合成部に垂直な平面Ｐに沿って切断した断面を示す断
面図である。

【００１８】本実施の形態におけるプロジェクタ装置
は、図１に示すように、光源部１と、反射合成部２と、
インテグレータ３と、コンデンサレンズ４と、液晶パネ
ル５と、投写レンズ６と、スクリーン７とを備えてい
る。なお、以下の説明において、図中一点鎖線で示す液
晶パネル５に対する法線方向に延出された一法線をＯと
する。

【００１９】光源部１は、図２及び図３に示すように、
第１の光源部１Ｌと第２の光源部１Ｒとから構成されて
おり、図中実線矢印で示す第１の光源部１Ｌから出射さ
れる光束の光軸と、図中破線矢印で示す第２の光源部１
Ｒから出射される光束の光軸とが、ともに反射合成部２
の反射面に対して垂直な同一平面Ｐ上において法線Ｏと
所定の角度αをなすよう対称に配置されている。

【００２０】第１の光源部１Ｌは、超高圧水銀ランプ１
１Ｌとリフレクタ１２Lとを備えている。超高圧水銀ラ
ンプ１１Ｌは、内部に一対の電極を有しており、この電
極間でアーク放電を行わせることにより、封入された金
属蒸気が励起されて白色光を発するものである。リフレ
クタ１２Ｌは、内面が放物面形状に形成されており、超
高圧水銀ランプ１１Ｌの周囲を覆うように配置されてい
る。このため、超高圧水銀ランプ１１Ｌで発生した白色
光が所定方向に向かって平行に出射される。更に、この
リフレクタ１２Ｌは、超高圧水銀ランプ１１Ｌから出射
された光束から光学部品に悪影響を与える紫外光成分
と、熱となり温度上昇を引き起こす赤外光成分とを透過
除去し、可視光成分のみを反射するコールドミラーの機
能を備えている。

【００２１】第２の光源部１Ｒは、第１の光源部１Ｌと
同一の構成、すなわち、超高圧水銀ランプ１１Ｒと、そ
の周囲を覆うリフレクタ１２Ｒとを備え、第１の光源部
１Ｌと法線Ｏに対して対称に配置されている。

【００２２】反射合成部２は、矩形状の第１の反射面２
Ｌ及びそれと同形の第２の反射面２Ｒとが交互配置され
た断面鋸刃状の反射面を備えている。第１の反射面２Ｌ
と第２の反射面２Ｒは、ともに反射合成部２の反射面に
対して垂直な平面Ｐ上において法線Ｏと所定の角度βを
なす、すなわち第１及び第２の反射面２Ｌ、２Ｒのなす
角度をθとするとθ＝２βを満たすよう対称に配置され
ている。

【００２３】ここで、第１の光源部１Ｌから出射された
後、第１の反射面２Ｌで反射された光束が法線Ｏと平行
に出射されるとともに、第２の光源部１Ｒから出射さ
れ、第２の反射面２Ｒで反射された光束が法線Ｏと平行
に出射されるための条件は、下記数式（１）を満たすこ
とである。

【００２４】

【数１】

【００２５】また、第１の光源部１Ｌから出射された光
束が第１の反射面２Ｌのみに照射され、且つ、第２の光
源部１Ｒから出射された光束が第２の反射面２Ｒのみに
照射される条件は、下記数式（２）を満たすことであ
る。

【００２６】

【数２】

【００２７】そして、上記数式（１）（２）から、第１
及び第２の光源１Ｌ、１Ｒから出射された光束の光軸が
反射合成部２の反射面に対して垂直な平面Ｐ上において
法線Ｏとなす角度αと、反射合成部２の第１及び第２の
反射面２Ｌ、２Ｒがその垂直断面内において法線Ｏとな
す角度βとが取り得る角度の範囲は、下記数式（３）に
示すように求められる。

【００２８】

【数３】

【００２９】このようにα、βとして上記数式（１）
（３）を満たす角度を選択すれば、光源部１から出射さ
れ、反射合成部２にて反射された光束が、全て法線Ｏと
平行に出射されるように構成できる。ここでは、特に、
α＝６０°、β＝６０°とする。

【００３０】インテグレータ３は、図１に示すように、
一対のフライアイレンズを対向配置したものであり、各
フライアイレンズのセルピッチが１対１対応するように
構成されている。一方のフライアイレンズの各セルピッ
チに対し入射した光束は、他方のフライアイレンズの対
応するセルピッチに照射される。そして、他方のフライ
アイレンズに入射した光束は、そこで所望の角度に屈折
され、コンデンサレンズ４に向けて平行に出力される。
これにより、超高圧水銀ランプ１１Ｌ、１１Ｒの出力特
性による色ムラや輝度ムラ（周辺光量比等が改善され
る。

【００３１】コンデンサレンズ４は、一対の凸レンズを
その凸面同士が対向するように配置したものであり、コ
ンデンサレンズ４から出力された平行光を、液晶パネル
５の有効表示領域の大きさまで集光するものである。

【００３２】液晶パネル５は、縦横比３：４に構成され
た透過型のパネルを用いている。この液晶パネル５は、
図示しない画像処理装置に接続されており、その画像処
理装置から入力される画像情報に基づいて制御される。
すなわち、液晶パネル５は、画像情報に基づいて画素毎
にこの液晶パネル５を透過する状態、または透過しない
状態へと切り替え、これにより、液晶パネル５に入射す
る光束を光学的に変調する。

【００３３】投写レンズ６は、複数枚のレンズから構成
され、入射した光束の収差を補正するとともに、所定の
倍率でスクリーン７に拡大投写する。

【００３４】このような構成のプロジェクタ装置の要部
の動作について、図３を用いて以下に説明する。

【００３５】第１の光源部１Ｌにおける超高圧水銀ラン
プ１１Ｌ内部で発生した白色光は、リフレクタ１２Ｌに
て反射され、同図中実線矢印で示すように、法線Ｏに対
して６０°の角度で反射合成部２に向けて出射される。
同様に、第２の光源部２Ｒにおける超高圧水銀ランプ１
１Ｒ内部で発生した白色光は、リフレクタ１２Ｒにて反
射され、同図中破線矢印で示すように、第１の光源部１
Ｌからの光束とは対称に法線Ｏに対して６０°の角度で
反射合成部２に向けて出射される。

【００３６】反射合成部２に照射される光束のうち第１
の光源部１Ｌから照射される光束と第２の反射面２Ｒ
は、ともに法線Ｏに対して６０°の角度をなし、これに
より、第１の光源部１Ｌから照射される光束は、第２の
反射面２Ｒと平行な角度で入射し、第１の反射面２Ｌに
照射される。このとき、第１の光源部から出射された光
束の光軸と、第１の反射面２Ｌとのなす角度が６０°で
あるため、反射光は第１の反射面２Ｌに対して１２０°
の角度で出力され、これが法線Ｏと平行になる。同様
に、反射合成部２に照射された光束のうち第２の光源部
１Ｌから照射された光束は、第２の反射面２Ｒにて反射
され、法線Ｏと平行に出力される。

【００３７】このようにして光源部１から出射された
後、反射合成部２にて反射された反射光は、第１及び第
２の光源１Ｌ、１Ｒがともに法線Ｏに対して６０°の傾
きを有しているため、その傾斜方向（横方向）にスポッ
ト形状が変形し、ここでは縦横比が略３：４の楕円形状
となる。このため、インテグレータ３にて色ムラと周辺
光量比（輝度ムラ）とが改善された後、液晶パネル５に
照射されるスポット径の縦横比が、液晶パネル５の縦横
比と等しくなる。

【００３８】そして、図１に示すように、液晶パネル５
を透過した光束は、投写レンズ６にて収差が補正される
とともに、所定の倍率でスクリーン７に拡大投写され
る。

【００３９】このように本実施の形態によれば、反射合
成部２を、第１の光源部１Ｌから出射された光束を液晶
パネル５の法線と平行に反射する第１の反射面２Ｌと、
第２の光源部１Ｒから出射された光束を液晶パネル５の
法線と平行に反射する第２の反射面２Ｒとから構成した
ため、反射合成部２から出力される光束が平行となり、
インテグレータ３における不用光の発生が低減される。
これにより、光源部１から出射される光束の利用効率を
向上させることができる。

【００４０】また、本実施の形態においては、第１及び
第２の光源部１Ｌ、１Ｒを液晶パネル５の法線に対して
６０°の角度で対称に配置するとともに、反射合成部２
の第１及び第２の反射面２Ｌ、２Ｒを液晶パネル５の法
線に対して６０°の角度で対象に配置したため、反射合
成部２が小型に構成できるとともに、各反射面の整列方
向に対するスポット形状の変形を最も小さく抑えること
ができる。

【００４１】更に、液晶パネル５の縦横比とそこに照射
される光束の楕円スポットの縦横比とを等しくしたた
め、円形スポットよりも液晶パネル５の形状に沿った形
で光束を照射することができる。これにより、液晶パネ
ル５の外側に照射される不要光を減少させることがで
き、光源部１から出射される光束の利用効率を向上させ
ることができる。

【００４２】なお、本実施の形態においては、第１及び
第２の光源部１Ｌ、１Ｒから出射される光束の光軸が、
ともに反射合成部２の反射面に対して垂直な平面Ｐ上に
ある場合について説明したが、図４に示すように、第１
及び第２の光源部１０Ｌ、１０Ｒの光軸を、ともに反射
合成部２の反射面に対して垂直な平面Ｐに対して所定の
角度γだけ傾斜させて配置してもよい。

【００４３】この場合、第１及び第２の光源部１０Ｌ、
１０Ｒから出射される光束の光軸を、反射合成部２の反
射面に対して垂直な平面Ｐ上に正射影した像のなす角度
をαとして、上記数式（１）（３）を満たすように配置
すれば、反射合成部２の反射光が平行に出力される。

【００４４】例えば、第１及び第２の光源部１０Ｌ、１
０Ｒから出射される光束の光軸を、反射合成部２の反射
面に対して垂直な平面Ｐ上に正射影した像のなす角度α
と、第１及び第２の光源部１０Ｌ、１０Ｒの光軸と反射
合成部２の反射面に対して垂直な平面Ｐとのなす角度γ
とを等しくすれば、反射合成部２の反射光のスポット形
状が略円形となる。

【００４５】このような構成とすることにより、第１及
び第２の光源部１０Ｌ、１０Ｒと、その後段のインテグ
レータ３、液晶パネル５等の光学素子とを図示上下方向
にずらして配置することができるため、両者間の光路が
短い場合であっても、互いに干渉することなく配置する
ことができる。特に、色毎に１枚の液晶パネルを用いる
所謂３板式のプロジェクタ装置を構成する場合には、光
源部以降の構成が大きくなるため、光源部とそれ以降の
光学素子を図示上下方向に離間することが有効となる。

【００４６】

【発明の効果】このように本発明によれば、２台の光源
部から出射される光束を合成して平行に出力することが
できるため、後段のインテグレータ等において生じる映
像表示に利用されない光束を低減させることができる。
これにより、光源部の寿命を維持しつつ、両光源部から
出力される光束を効率よく利用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態におけるプロジェクタ
装置を示す概略構成図である。

【図２】 図１のプロジェクタ装置における要部を示す
拡大斜視図である。

【図３】 図２の要部を平面Ｐに沿って切断した断面図
である。

【図４】 本発明の他の実施の形態における要部を示す
拡大斜視図である。

【図５】 従来のプロジェクタ装置における光源部の構
成示す概略構成図である。

【符号の説明】

１Ｌ ：第１の光源部 １１Ｌ：超高圧水銀ランプ １２Ｌ：リフレクタ １Ｒ ：第２の光源部 １１Ｒ：超高圧水銀ランプ １２Ｒ：リフレクタ ２ ：反射合成部 ２Ｌ ：第１の反射面 ２Ｒ ：第２の反射面 ３ ：インテグレータ ４ ：コンデサレンズ ５ ：液晶パネル ６ ：投写レンズ ７ ：スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA13 HA21 HA24 HA28 MA06 MA20 2H091 FA14Z FA26X FA41Z LA17 LA30 MA07 5C058 BA05 BA29 EA13 EA51

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向に光束を出射する第１及び第２
   の光源手段と、該第１及び第２の光源手段から出射され
   た光束を合成する反射合成手段と、該反射合成手段にて
   合成された光束を光学的に変調する光変調手段と、該光
   変調手段にて変調された映像光を投写する投写手段とを
   備えたプロジェクタ装置であって、 前記反射合成手段が、前記第１の光源手段から出射され
   た光束を反射する第１の反射面と、前記第２の光源手段
   から出射された光束を前記第１の反射面にて反射された
   反射光と平行な方向に反射する第２の反射面とを交互に
   備えていることを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の反射面のなす角度θ
   が、９０度より大きく且つ１２０度以下（９０°＜θ≦
   １２０°）の範囲となることを特徴とする請求項１記載
   のプロジェクタ装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の光源手段は、前記第
   １及び第２の反射面に垂直な平面に対して所定の角度で
   配置されていることを特徴とする請求項１または２記載
   のプロジェクタ装置。