JP2004069966A

JP2004069966A - Illumination optical apparatus and projector therewith

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Publication number: JP2004069966A
Application number: JP2002228572A
Authority: JP
Inventors: Akira Momose; 百瀬　明
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP4075509B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical apparatus of which the light source device is not restricted on kind, and which can sufficiently obtain a contrast. SOLUTION: A light control device 480 for reducing a light amount in a light path is provided between a first lens array 418 and a second lens array 414 arranged to face the first lens array 418 and having a conjugation relation with a light source device 413. When controlling the light amount, since there is no need to control the light amount of a light source lamp 411, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp or metal halide lamp can be used as the light source lamp 411. Furthermore, the illumination optical apparatus is configured to reduce the light amount in the light path by the light control device 480, so that the sufficient contrast can be obtained by controlling the reduction amount. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置と、該光源装置から射出された光速を分割する第１レンズアレイと、該第１レンズアレイに対向配置された第２レンズアレイとを備えた照明光学装置、ならびに、その照明光学装置を備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、会議、学会、展示会等でのプレゼンテーションにプロジェクタを用いることが知られている。このようなプロジェクタでは、光源装置から射出された光束を第１レンズアレイで複数の光束に分割し、この分割された光束を第２レンズアレイで集光する照明光学装置が設けられている。
投写される光学像において、十分なコントラストを得るために、従来では、光源装置から射出された光の光量を調整する調光装置が設けられている。
【０００３】
従来の調光装置は、光源装置自体から射出される光の光量を制御する構成が採用されている。
例えば、特開平３−１７９８８６号公報に開示されている調光装置がある。この調光装置は、メタルハイライドランプの発光光量を制御する構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平３−１７９８８６号公報で開示される調光装置は、光源装置の発光光量を制御するものであるが、光源装置として現在主流の高圧水銀ランプを使用した場合、光量を変化させることが技術的に困難であり、しかも、３０％程度しか減光することができない。
そのため、従来例では、使用する光源装置の種類が制限されることになり、その上、十分にコントラストを上げることができないという問題点がある。
特に、プロジェクタをホームシアター等の用途に供する場合、高コントラスト画像が得られるものが要望されている。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点に鑑みて、光源装置の種類が制限されないとともに、コントラストを十分に得ることができる照明光学装置およびそれを備えたプロジェクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明光学装置は、光源装置と、該光源装置から射出される光束を複数の部分光束に分割するとともに前記光源装置側に配置された第１レンズアレイと、該第１レンズアレイに対向配置され前記光源装置と略共役関係にある第２レンズアレイとを備えた照明光学装置であって、前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に、これらの間の光路中の光量を絞る調光装置を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明では、光源装置から射出される光は第１レンズアレイと第２レンズアレイとを通過するが、これらの第１レンズアレイと第２レンズアレイとの間に配置される調光装置により、光路中の光量が調整される。
そのため、光源装置自体の光量を調整するものではないので、光源装置として、どのような種類をも用いることができる。例えば、高圧水銀ランプを使用することもでき、ハロゲンランプやメタルハライドランプを使用することもできる。その上、調光装置により光路中の光量を絞る構成であるから、その絞り量を調整することで、十分なコントラストを得ることができる。
【０００８】
本発明の照明光学装置では、前記調光装置は、光量を絞らない状態で前記第１レンズアレイから射出された光束に沿って板面が配置された遮光板と、前記光路中の光量を調整するように該遮光板を回動する回動装置とを備えた構成が好ましい。
このような構成の発明では、回動装置によって遮光板を回動させることで、光路中の光量を調整することができる。そのため、遮光板およびそれを回動する装置を用意すればよいので、調光装置の構成を簡易なものにすることができる。
【０００９】
さらに、前記遮光板は、その回動端部が前記第２レンズアレイ側に位置し、かつ、その回動中心が前記遮光板の板面から離れかつ前記光路中であって前記第１レンズアレイ側に位置する構成が好ましい。
このような構成の発明では、第２レンズアレイは光源装置と略共役関係にあり、かつ、遮光板の回動によって遮光端縁で第２レンズアレイの表面を十分に覆うことができるので、光源装置から射出される光の光量が確実に絞られることになり、照明ムラが生じない。
【００１０】
本発明の照明光学装置では、前記遮光板は照明光軸を挟んで互いに対向配置されている構成が好ましい。
この構成の発明では、複数の遮光板で第１レンズアレイまたは第２レンズアレイの表面を両側から覆うことで、光源装置から射出される光の光量を調整することができるので、この点からも照明ムラを生じることがない。
【００１１】
また、前記遮光板はヒートシンクを備えている構成が好ましい。
この構成の発明では、遮光時に光源装置から遮光板に伝達される熱をヒートシンクから放出しているので、遮光板自体に蓄えられた熱を光源装置周辺に戻すことを防止できる。そのため、光源装置自体に蓄熱されることに伴う輝度低下、その他の不具合を防ぐことができる。
さらに、前記遮光板はアルミニウムあるいはアルミニウム合金から成形される構成が好ましい。
この構成の発明では、遮光時に生じる熱を遮光板に積極的に取り入れることができるので、この点からも、光源装置周辺に熱として戻すことを防止できる。
【００１２】
また、本発明の照明光学装置では、前記回動装置および前記遮光板を冷却するための冷却路が形成されている構成が好ましい。
この構成の発明では、回動装置や遮光板で蓄熱された熱が冷却路を通って外部に放出されることで、照明光学装置の内部に熱が籠もることがない。そのため、この点からも、光源装置自体に蓄熱されることに伴う輝度低下、内部装置の低寿命化、その他の不具合を防ぐことができる。
【００１３】
本発明の照明光学装置では、前記回動装置は前記遮光板に連結されるステッピングモータを備えている構成が好ましい。
この構成の発明では、ステッピングモータが駆動指令を受けて制御されるので、この制御されたステッピングモータの回転駆動力を遮光板に伝達することで、遮光板での遮光を精度よく行うことができる。
【００１４】
また、本発明のプロジェクタは、前記構成の照明光学装置を備えたことを特徴とするものである。
このような本発明では、光源装置の種類が制限されないことでプロジェクタの設計が制限されることがなく、その上、コントラストを十分に得ることができるので投写される映像の画質を向上させることができる。
【００１５】
本発明のプロジェクタでは、前記調光装置は、入力画像信号に応じて絞る光量を調整する構成が好ましい。
この構成の発明では、入力画像信号に応じて光量調整をすることで、明るい画像のシーンでは、光量を絞らないことで画像をより明るくし、暗い画像のシーンでは、光量を絞ることで、画像をより暗くすることができる。そのため、画像の明暗のメリハリをつけることができ、画像表現をダイナミックなものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、第１実施形態を図１から図１４に基づいて説明する。
（１．プロジェクタの主な構成）
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１を上方から見た全体斜視図、図２は、プロジェクタ１を下方から見た全体斜視図、図３は、図１の状態からプロジェクタ１のアッパーケース２１を外した図、図４はプロジェクタの光学系を模式的に示す平面図である。
【００１７】
図１ないし図４において、プロジェクタ１は、外装ケース２と、外装ケース２内に収容された電源ユニット３と、同じく外装ケース２内に配置された平面Ｕ字形の光学ユニット４と、同じく外装ケース２内に配置された内部冷却ユニット５（図５参照）とを備え、全体略直方体形状となっている。
【００１８】
外装ケース２は、それぞれ樹脂製とされたアッパーケース２１、ロアーケース２３で構成されている。これらのケース２１、２３は、互いにネジで固定されている。
なお、外装ケース２は樹脂製に限らず、金属製であってもよい。また、外装ケースの一部を樹脂製とし、他の部分を金属製とすることも可能である。例えば、アッパーケース２１を樹脂製とし、ロアーケース２３を金属製としても良い。
【００１９】
アッパーケース２１は、上面部２１１と、その周囲に設けられた側面部２１２と、背面部２１３と、正面部２１４とで形成されている。
上面部２１１の前方側には、ランプカバー２４が嵌め込み式で着脱自在に取り付けられている。また、上面部２１１において、ランプカバー２４の側方には、投写光学系としての投写レンズ４６の上面部分が露出した切欠部が設けられている。これにより、投写レンズ４６のズーム操作、フォーカス操作をレバーを介して手動で行えるようになっている。この切欠部の後方側には、操作パネル２５が設けられている。
【００２０】
側面部２１２は、一方の側面（図１中右側）にコ字形のハンドル２９が回動自在に設けられている。また、他方の側面（図２中右側）にハンドル２９を上側にしてプロジェクタ１を立てた場合の足となるサイドフット２Ａ（図２）が設けられている。
【００２１】
背面部２１３は、プロジェクタ１内部側に窪んでインターフェース部２Ｂが設けられている。このインターフェース部２Ｂ内には、インターフェースカバー２１５が設けられ、さらに、インターフェースカバー２１５の内部側には、種々のコネクタが実装された図示略のインターフェース基板が配置される。
また、インターフェース部２Ｂの左右両側には、スピーカ孔２Ｃおよび吸入口２Ｄが設けられている。この吸入口２Ｄは、内部の電源ユニット３の後方側に位置している。
【００２２】
正面部２１４は、前記アッパーケース２１の切欠部と連続した丸孔開口２１２Ａを備え、この丸孔開口２１２Ａに対応して投写レンズ４６が配置されている。この正面部２１４において、丸孔開口２１２Ａと反対側には、内部冷却ユニット５を介して内部の空気を外部へと排出させる排出口２１２Ｂが位置している。この排出口２１２Ｂは、内部の電源ユニット３の前方側に位置している。
また、排出口２１２Ｂには、冷却空気を画像投写領域から外れる方向、すなわち図１中左側へ排気するとともに、遮光機能を兼ねた排気用ルーバ２６が設けられている。
【００２３】
ロアーケース２３は、略板状に形成され、電源ユニット３、光学ユニット４、および、内部冷却ユニット５を載置固定する。
図２において、このロアーケース２３の底面部２３１の前方側には、プロジェクタ１全体の傾きを調整して投写画像の位置合わせを行う位置調整機構２７が設けられている。
また、底面部２３１の後方側の一方の隅部には、プロジェクタ１の別方向の傾きを調整する別の位置調整機構２８が設けられ、他方の隅部には、リアフット２３１Ａが設けられている。ただし、リアフット２３１Ａは、位置を調整することはできない。
さらに、底面部２３１には、冷却空気の吸気口２３１Ｂが設けられている。
【００２４】
電源ユニット３は、電源ブロックとしての電源（図示せず）と、電源の側方に配置されたランプ駆動ブロックとしてのランプ駆動回路（バラスト）（図示せず）とで構成されている。
電源は、電源ケーブルを通して供給された電力をランプ駆動回路、およびドライバーボード９０（図３）等に供給するものであり、前記電源ケーブルが差し込まれるインレットコネクタ３３（図２）を備えている。
ランプ駆動回路は、電力を光学ユニット４の光源ランプ４１１に供給するものである。
ドライバーボード９０は、画像情報に応じて後述する液晶パネル４４１を駆動制御するものである。
【００２５】
これらの電源およびランプ駆動回路は、略平行に並んで配置され、これらの占有空間は、プロジェクタ１の側方で前後方向に延びている。
また、電源およびランプ駆動回路は、左右側が開口され表面にめっき処理、または、金属蒸着処理、金属箔の貼り付けなどがなされた筒部材によってそれぞれ周囲を覆われている。これらの筒部材は、電源およびランプ駆動回路間での電磁ノイズの漏れを防止する機能に加えて、冷却空気を誘導するダクトとしての機能も有している。
【００２６】
光学ユニット４は、図４に示すように、光源ランプ４１１から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成するユニットである。この光学ユニット４は、照明光学装置としてのインテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、電気光学装置４４と、クロスダイクロイックプリズム４５と、投写レンズ４６とを備えている。
【００２７】
図５は電源ユニット３、光学ユニット４および内部冷却ユニット５の配置関係を示す平面図である。
図５に示すように、内部冷却ユニット５は、外部の冷却空気を吸入して、プロジェクタ１内部に導入し、内部の発熱部材を冷却するとともに、温められた空気を外部に排出する。この内部冷却ユニット５は、光学ユニット４の電気光学装置４４を主に冷却する一対のパネル冷却用シロッコファン５１，５２と、光源ランプ４１１を主に冷却するランプ冷却用シロッコファン５３（図７参照）と、外部の冷却空気を吸入して、電源ユニット３に送風する軸流ファン５４と、プロジェクタ１内部の空気を外部に排出する排気用ファン５５とを備えて構成されている。
【００２８】
これら電源ユニット３、光学ユニット４、および、内部冷却ユニット５は、上下を含む周囲をアルミニウム製のシールド板８０（図３）で覆われており、これによって、電源ユニット３等から外部への電磁ノイズの漏れを防止している。
【００２９】
（２．光学系の詳細な構成）
図４において、インテグレータ照明光学系４１は、電気光学装置４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと示す）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１３と、第１レンズアレイ４１８と、ＵＶフィルタを含む第２レンズアレイ４１４と、偏光変換素子４１５と、第１コンデンサレンズ４１６と、反射ミラー４２４と、第２コンデンサレンズ４１９とを備えている。
【００３０】
これらのうち、光源装置４１３は、放射状の光線を射出する光源ランプ４１１と、この光源ランプ４１１から射出された放射光を反射するリフレクタ４１２とを有する。光源ランプ４１１としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、または高圧水銀ランプが用いられることが多い。リフレクタ４１２としては、放物面鏡を用いている。放物面鏡の他、平行化レンズ（凹レンズ）と共に楕円面鏡を用いてもよい。
【００３１】
第１レンズアレイ４１８は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有するフライアイレンズである。各小レンズは、光源ランプ４１１から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。たとえば、液晶パネル４４１の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスペクト比も４：３に設定する。
【００３２】
第２レンズアレイ４１４は、第１レンズアレイ４１８と略同様な構成を有するフライアイレンズであり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有する。この第２レンズアレイ４１４は、第１コンデンサレンズ４１６および第２コンデンサレンズ４１９とともに、第１レンズアレイ４１８の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有している。
第１レンズアレイ４１８は光変調装置やスクリーンと略共役関係にあり、光源装置４１３側に配置されている。
第２レンズアレイ４１４は光源装置４１３と略共役関係にあり、光源装置４１３とは離れた位置であって第１レンズアレイ４１８と対向配置されている。つまり、第１レンズアレイ４１８の光源の像点は、第２レンズアレイ４１４の位置と若干ずれており、偏光変換素子４１５の上に結ばれる。
第１レンズアレイ４１８と第２レンズアレイ４１４との間には、これらの間の光路中の光量を絞る調光装置４８０が設けられている。
【００３３】
偏光変換素子４１５は、第２レンズアレイ４１４と第１コンデンサレンズ４１６との間に配置されるとともに、第２レンズアレイ４１４と一体でユニット化されている。このような偏光変換素子４１５は、第２レンズアレイ４１４からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、電気光学装置４４での光の利用効率が高められている。
【００３４】
具体的に、偏光変換素子４１５によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、第１コンデンサレンズ４１６および第２コンデンサレンズ４１９によって最終的に電気光学装置４４の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプ４１１からの光のほぼ半分を利用することができない。
そこで、偏光変換素子４１５を用いることにより、光源ランプ４１１からの射出光をほぼ１種類の偏光光に変換し、電気光学装置４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１５は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００３５】
色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
【００３６】
リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２、４３４を備え、色分離光学系４２で分離された色光、青色光を液晶パネル４４１Ｂまで導く機能を有している。
【００３７】
この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束の青色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、赤色光成分が反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した赤色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１７を通って偏光板４４２で偏光方向がそろえられた後、赤色用の液晶パネル４４１Ｒに達する。このフィールドレンズ４１７は、第２レンズアレイ４１４から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４４１Ｇ、４４１Ｂの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１７も同様である。
【００３８】
ダイクロイックミラー４２１を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１７を通って偏光板４４２で偏光方向がそろえられた後、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに達する。一方、青色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１７を通って偏光板４４２で偏光方向をそろえて青色光用の液晶パネル４４１Ｂに達する。なお、青色光にリレー光学系４３が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１７に伝えるためである。
【００３９】
電気光学装置４４は、３枚の光変調装置としての液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを備えている。液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものであり、色分離光学系４２で分離された各色光は、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂとこれらの光束入射側および射出側にある偏光板４４２によって、画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム４５は、３枚の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂから射出された色光毎に変調された画像を合成してカラー画像を形成するものである。なお、クロスダイクロイックプリズム４５には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム４５で合成されたカラー画像は、投写レンズ４６から射出され、スクリーン上に拡大投写される。
【００４１】
これら電気光学装置４４およびクロスダイクロイックプリズム４５は、一体化されて光学装置を構成する。図６は、この光学装置を上方から見た斜視図である。
光学装置は、クロスダイクロイックプリズム４５と、クロスダイクロイックプリズム４５の上下両面（光束入射端面と交差する一対の端面）に固定される台座４４５と、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを収容する保持枠４４３と、保持枠４４３と台座４４５側面との間に介装される保持部材４４６とが一体的に構成されている。
【００４２】
なお、図６では、図を簡素化するために、液晶パネル４４１、保持枠４４３、保持部材４４６を各１つずつのみ示している。これらの要素４４１，４４３，４４６は、実際には、クロスダイクロイックプリズム４５の他の２つの光束入射端面にも配置される。
【００４３】
以上説明した各光学系４１〜４５は、図７に示すように、平面略Ｕ字状に形成された光学部品用の筐体としての合成樹脂製の光学部品用筐体４７内に収容されている。
ここで、光学部品用筐体４７は、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属、これらの合金、又はカーボンフィラー入りのポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等の樹脂で形成される。
【００４４】
この光学部品用筐体４７は、前述の各光学部品４１４〜４１９，４２１〜４２３，４３１〜４３４、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの光入射側に配置された偏光板４４２を上方からスライド式に嵌め込む溝部がそれぞれ設けられた下部筐体４７１と、下部筐体４７１の上部の開口側を閉塞する蓋状の上部筐体４７２とで構成されている。
また、光学部品用筐体４７の光射出側にはヘッド部４９が形成されている。ヘッド部４９の前方側に投写レンズ４６が固定され、後方側に上述した光学装置が固定されている。
【００４５】
（３．内部冷却ユニットの構成および冷却構造）
図５において、パネル冷却用シロッコファン５１，５２は、投写レンズ４６の両側に対向して配置されている。このパネル冷却用シロッコファン５１，５２は、電気光学装置４４の３枚の液晶パネル４４１を主に冷却し、パネル冷却系Ａとして機能する（図２参照）。
パネル冷却系Ａでは、先ず、図２に示すように、パネル冷却用シロッコファン５１，５２が、下面の吸気口２３１Ｂから冷却空気を吸引する。そして、この冷却空気は、液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂとその光束入射側および射出側にある偏光板４４２（図４）とを下方から上方に向けて冷却する。この後、冷却空気は、ドライバーボード９０（図３）の下方を冷却しつつ、前方隅部の排気用ファン５５側に寄せられ、前面側の排出口２１２Ｂ（図１）から排気される。
【００４６】
図７に示すように、ランプ冷却用シロッコファン５３は、光学ユニット４の下面に設けられ、ランプ冷却用シロッコファン５３の吸気口が光学ユニット４にて形成される光路面（光学部品用筐体４７の上面または下面に沿った面）に沿って配置される。このランプ冷却用シロッコファン５３は、光源ランプを主に冷却し、ランプ冷却系Ｂとして機能する。
【００４７】
ランプ冷却系Ｂでは、先ず、ランプ冷却用シロッコファン５３が、プロジェクタ１内の冷却空気を引き寄せる。そして、この引き寄せられた冷却空気は、上部筐体４７２に設けられた図示しない開口部から光学部品用筐体４７内に入り込み、第２レンズアレイ４１４（図４）および偏光変換素子４１５（図４）の間を通って、これらを冷却する。
【００４８】
また、ランプ冷却用シロッコファン５３は、図７に示すように、下部筐体４７１の排気側開口４７１Ａから出た冷却空気を吸入する。そして、ランプ冷却用シロッコファン５３は、下部筐体４７１の吸気側開口４７１Ｂから再度光学部品用筐体４７内に冷却空気を吐き出す。そしてまた、この吐き出された冷却空気は、光源装置４１３内に入り込んで光源ランプ４１１（図４）を冷却し、この後、光学部品用筐体４７から出て、排気用ファン５５によって排出口２１２Ｂ（図１）から排気される。
【００４９】
図５に示すように、軸流ファン５４は、電源ユニット３の後方に位置し、背面側の吸入口２Ｄ（図２参照）に対向して配置される。また、この軸流ファン５４は、電源ユニット３を主に冷却し、電源冷却系として機能する。
排気用ファン５５は、光学ユニット４の光源装置４１３に近接し、排気用ファン５５の吸気口が、光学ユニット４にて形成される光路面に直交する面に沿って、すなわち、プロジェクタ１の厚み方向に沿って配置される。
このような構成で、排気用ファン５５は、冷却系統により温められ、プロジェクタ１内部に溜まった空気を前面側の排出口２１２Ｂ（図１）を介して、プロジェクタ１の投写方向と離間する方向で外部へと排出する。
【００５０】
（４．調光装置の構成）
図８から図１４には調光装置４８０の具体的な構成が示されている。
図８は調光装置４８０が光学ユニット４のライトガイドに装着された状態を示す斜視図であり、図９は調光装置４８０の概略構成図であり、図１０は調光装置４８０の斜視図である。
これらの図において、調光装置４８０は、光源装置４１３から第１レンズアレイ４１８を通過した光束を遮る２枚の遮光板４８１と、これらの遮光板４８１をそれぞれ回動する回動装置４８２と、この回動装置４８２および遮光板４８１を冷却するための冷却路４８３と、回動装置４８２の回動操作を制御する制御装置４８４とを備えた構成である。
【００５１】
図９に示す通り、遮光板４８１は、照明光軸を挟んで互いに対向配置されており、それぞれ平板部４８１Ａと、この平板部４８１Ａの両端部に各々取り付けられた腕部４８１Ｂとを備えている。この腕部４８１Ｂに設けられた回動中心４８１Ｃは遮光板４８１の板面から離れかつ光路中であって第１レンズアレイ４１８側に位置している。遮光板４８１の回動端部は第２レンズアレイ４１４側に位置している。そのため、遮光板４８１は、光量を絞らない状態では第１レンズアレイ４１８から射出された光束に沿って配置され、その回動に伴って回動端部が所定範囲において第２レンズアレイ４１４の表面に沿って移動することになる。
図１１に示す通り、遮光板４８１の回動角度をαとすると、この回動角度αと調光装置４８０を通る光束の明るさとは図１２に示すグラフの関係になる。
【００５２】
図１０において、遮光板４８１は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から成形されており、平板部４８１Ａは、その外表面に互いに平行に形成された複数の凹凸の溝からなるヒートシンク４８１Ｄを備えている。
平板部４８１Ａの裏面側は光束を吸収して乱反射を防止するために黒色塗料等が塗布されている。
回動装置４８２は、図１０では、２枚の遮光板４８１のそれぞれ一方の腕部４８１Ｂにそれぞれ連結されたステッピングモータ４８２Ａを備えた構成であるが、第１実施形態では、図８に示される通り、回動装置４８２は、１台のステッピングモータ４８２Ａと、このステッピングモータ４８２Ａに連結され２枚の遮光板４８１を互いに反対方向に回動するための歯車機構４８２Ｂとを備えた構成でもよい。なお、２枚の遮光板４８１の他方の腕部４８１Ｂはライトガイドに回動自在に固定されている。互いに対向する腕部４８１Ｂは、光束を遮蔽しない間隔とされている。ステッピングモータ４８２Ａは電源ユニット３の下方に位置している（図５参照）。
【００５３】
図８において、冷却路４８３は、調光装置４８０の近傍においてライトガイドに形成された開口部を通って遮光板４８１の間に到達する流路と、この流路の上流側に配置された冷却ファン４８３Ａとを備えて構成されている。
冷却ファン４８３Ａはプロジェクタ１の外部から空気を吸い込み調光装置４８０へ向けて空気を吹き出すシロッコファンであり、ステッピングモータ４８２Ａに送られた冷却空気が開口部を通って遮光板４８１に供給された後、排気用ファン５５で外部に排出される（図５参照）。
【００５４】
制御装置４８４の具体的な構成を図１３に示す。
図１３において、制御装置４８４は、ビデオ端末４８４Ａから受信する入力画像信号に応じて回動装置４８２で絞る光量および液晶パネル４４１への入力電圧を制御するもので、ビデオ端末４８４Ａから映像信号が入力される画像解析回路４８４Ｂと、この画像解析回路４８４Ｂからの信号をそれぞれ入力するリサイズ回路４８４ＣおよびＣＰＵ４８４Ｄと、リサイズ回路４８４ＣおよびＣＰＵ４８４Ｄから信号を入力するゲイン調整回路４８４Ｅと、ＣＰＵ４８４Ｄからの信号を受けて回動装置４８２のステッピングモータ４８２Ａを駆動制御するモータ駆動回路４８４Ｆと、ＣＰＵ４８４Ｄからの信号を受けてそれぞれ駆動するランプドライバ４８４Ｇおよびファン駆動回路４８４Ｈとを備えている。
【００５５】
画像解析回路４８４Ｂは、ビデオ端末４８４Ａから入力される１フレームあたりの映像信号に基づいて遮光板４８１の回動角度αの信号をＣＰＵ４８４Ｄを介してモータ駆動回路４８４Ｆに伝達するものである。例えば、１フレームの全体のドット平均や１フレームのエリア四隅の平均等の画像平均変調度で入力信号を変換する。
リサイズ回路４８４Ｃは、光学像の上端縁側で水平方向に拡大された台形形状となる台形歪み（キーストーン歪み）を補正するためのものである。
ゲイン調整回路４８４Ｅは、画像を形成する液晶パネル４４１への入力電圧に対して表示画像の階調を表すγ特性を調整するものである。
ファン駆動回路４８４Ｈは冷却路４８３に設けられた温度センサ４８４Ｉからの温度信号をＣＰＵ４８１Ｄを介して受け、冷却路４８３の温度に応じて冷却ファン４８３Ａの駆動を制御する。
【００５６】
（５．実施形態の効果）
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）第１レンズアレイ４１８と、この第１レンズアレイ４１８に対向配置され光源装置４１３と略共役関係にある第２レンズアレイ４１４との間に、これらの間の光路中の光量を絞る調光装置４８０を設けたから、光量調整にあたり、光源ランプ４１１の光量を調整する必要がないので、光源ランプ４１１として、高圧水銀ランプや、ハロゲンランプ、あるいは、メタルハライドランプを使用することができる。その上、調光装置４８０により光路中の光量を絞る構成であるから、その絞り量を調整することで、十分なコントラストを得ることができる。
【００５７】
（２）調光装置４８０は、遮光板４８１と、光路中の光量を調整するように遮光板４８１を回動する回動装置４８２とを備えて構成したので、回動装置４８２によって遮光板４８１を回動させることで、光路中の光量を調整することができるから、調光装置４８０の構成を簡易なものにできる。
【００５８】
（３）調光装置４８０は、遮光板４８１の回動中心を遮光板４８１の板面から離れかつ光路中であって第１レンズアレイ４１８側に位置し、遮光板４８１の回動端部を第２レンズアレイ４１４側に位置したので、第２レンズアレイ４１８が光源ランプ４１１と略共役関係にあり、かつ、遮光板４８１の回動によって遮光端縁で第２レンズアレイ４１４の表面を十分に覆うことができるので、光源ランプ４１１から射出される光の光量が確実に絞られることになり、照明ムラが生じない。
図１４は画像イメージの模式図を示す。図１４において、画像イメージの濃い部分はハッチ（斜線）が細かく記載され、薄い部分は荒く形成されている。図１４に示される通り、第１実施形態では、画像イメージに大きな濃淡がないので、照明ムラがない。
さらに、第１実施形態では、遮光板４８１の回動角度αを０度から５６度まで変化させることで、光量を１００％から２５％まで変化させることができる。そのため、光量が１／４に変化するため、コントラストを４倍に高めることができる。
【００５９】
（４）２枚の遮光板４８１は光軸を挟んで互いに対向配置されているから、これらの遮光板４８１で第２レンズアレイ４１４の表面を両側から覆うことで、光源ランプ４１１から射出される光の光量を効率的に調整することができるので、この点からも照明ムラを生じることがない。
【００６０】
（５）遮光板４８１はヒートシンク４８１Ｄを備えているから、遮光時に光源ランプ４１１から遮光板４８１に伝達される熱をヒートシンク４８１Ｄから放出しているので、遮光板４８１自体に蓄えられた熱を光源装置４１３の周辺に戻すことを防止できる。そのため、光源装置自体に蓄熱されることに伴う輝度低下を防ぐことができる。その上、遮光板４８１の蓄熱が液晶パネル４４１へ伝達されることがないので、液晶パネル４４１の長寿命化を図ることができる。
（６）ヒートシンク４８１Ｄは互いに平行とされた複数の凹凸の溝から形成されているため、ヒートシンク４８１Ｄの構造を簡易なものにできる。
【００６１】
（７）遮光板４８１はアルミニウムあるいはアルミニウム合金から成形されるから、遮光時に生じる熱を遮光板４８１に積極的に取り入れることができるので、この点からも、光源装置４１３周辺や液晶パネル４４１に熱として伝達することが防止される。
（８）回動装置４８２および遮光板４８１を冷却するための冷却路４８３が形成されているから、回動装置４８２や遮光板４８１で蓄熱された熱が冷却路４８３を通って外部に強制的に放出されることで、プロジェクタ１の内部に熱が籠もることがない。そのため、この点からも、装置内部に蓄熱されることに伴う輝度低下、液晶パネル４４１の低寿命化、その他の不具合を防ぐことができる。
【００６２】
（９）回動装置４８２は遮光板４８１に連結されるステッピングモータ４８２Ａを備えているから、ステッピングモータ４８２Ａが駆動指令を受けて制御されるので、この制御されたステッピングモータ４８２Ａの回転駆動力を遮光板４８１に伝達することで、遮光板４８１での遮光を精度よく行うことができる。
（１０）ステッピングモータ４８２Ａを１個設け、このステッピングモータ４８２Ａの回転駆動力を歯車機構４８２Ｂを介して２枚の遮光板４８１に伝達する構成とすれば、２枚の遮光板４８１が同期制御されることで光束の絞りを精度良く行えるだけでなく、比較的に場所をとるステッピングモータ４８２Ａが２個必要ないので、省スペース化が図れて装置の小型化を達成することができる。
【００６３】
（１１）第１実施形態のプロジェクタ１は、前述の構成のインテグレータ照明光学系４１（照明光学装置）を備えて構成したから、光源ランプ４１１の種類が制限されないことでプロジェクタ１の設計が制限されることがなく、その上、コントラストを十分に得ることができるのでプロジェクタ１で投写される映像の画質を向上させることができる。
【００６４】
（１２）調光装置４８０は、入力画像信号に応じて絞る光量を調整する制御装置４８４を備えているので、入力画像信号に応じて光量調整をすることで、明るい画像のシーンでは、光量を絞らないことで画像をより明るくし、暗い画像のシーンでは、光量を絞ることで、画像をより暗くすることができる。そのため、画像の明暗のメリハリをつけることができ、画像表現をダイナミックなものとすることができる。
例えば、映画等を観る場合、明るいシーンでは光量を１００％のままにして明るい画像を再現し、暗いシーンとなった瞬時に光源ランプ４１１の光量を絞り、同時に対応した映像信号に伸長することにより、暗いシーンでの黒は１００％の時の黒に比べて最大１／４も暗くすることができる。そのため、ダイナミックレンジが広がることで、従来再現できなかった夜空のグラデーションが再現できるようになり、表現力が大幅に向上する。
【００６５】
（６．第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図１５から図１７に基づいて説明する。
第２実施形態は第１実施形態とは調光装置４８０の構成が異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一または同様の構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
図１５および図１６は第２実施形態の調光装置４８０の概略構成が示されている。
【００６６】
これらの図において、第２実施形態の調光装置４８０は、それぞれ回動中心が端部に位置する２枚の遮光板４８５と、これらの遮光板４８５をそれぞれ同期して回動する２個のステッピングモータ４８２Ａとを備え、これらのステッピングモータ４８２Ａは第１実施形態と同様に制御装置４８４で駆動制御される。
第２実施形態の調光装置４８０は第１実施形態と同様に、冷却路４８３を備えている（図５および図８参照）。
【００６７】
遮光板４８５は、その回動中心が第２レンズアレイ４１４側に位置し、回動端部が第１レンズアレイ４１８側に位置している。
遮光板４８５は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から成形されており、その外表面にヒートシンク４８１Ｄが形成されている。
【００６８】
第２実施形態では、第１実施形態の（１）（２）（４）〜（１２）と同様の効果を奏することができる。
なお、第２実施形態では、図１７の模式図で示す照明ムラがある。図１７では第１実施形態の図１４に比べて、その中心部に濃い部分があることがわかる。これは、第２実施形態では、遮光板４８１が回動し始めてから４０度付近までは第１レンズアレイ４１８に近いところ遮光端縁が旋回するためである。第１レンズアレイ４１８は液晶パネル４４１やスクリーンと略共役関係にあるため、第１レンズアレイ４１８の付近で光量を絞ると、照明ムラとしてスクリーンに現れることになる。
しかし、所定のモード、例えば、光量が１００％の状態と５０％の状態との２つのモードを切り換える場合には、第２実施形態の構成で十分である。これに対して、映像信号に応じてダイナミックに光量を調整してコントラストを上げる目的で使用する場合には、１００％から２５％を数十ステップという多段的な調整をする必要があるため、第１実施形態の構成が不可欠となる。
【００６９】
（７．実施形態の変形）
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、遮光板４８１，４８５の枚数を２枚としたが、本発明では、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。３枚以上の複数を用いる場合には、光軸を中心として遮光板４８１，４８５を等間隔に配置する。
さらに、光量を絞る手段として遮光板ではなく、カメラの絞り機構のように、複数枚の板部材を重ね合わせて光量を調整するものでもよい。
【００７０】
前記各実施形態では、遮光板４８１，４８５にヒートシンク４８１Ｄを形成したが、本発明では、ヒートシンク４８１Ｄを省略してもよい。仮に、設ける場合であっても、前記実施形態のように複数の凹凸の溝から形成するものに限定されず、他の構成、例えば、複数の突起を遮光板４８１，４８５の表面に設けるものでもよく、あるいは、フィンを遮光板４８１，４８５の側面に突出形成するものでもよい。
さらに、遮光板４８１，４８５の材料はアルミニウムあるいはアルミニウム合金に限定されるものではなく、耐熱性があれば、他の部材、例えば、鉄やプラスチックでもよい。
【００７１】
前記実施形態では、光学部品用筐体４７は、平面略Ｕ字状に形成されていたが、これに限らない。例えば、平面略Ｌ字状に形成してもよく、その他の形状を採用してもよい。平面略Ｌ字状に形成した場合であって、プロジェクタ１の投写側から排気する場合には、排気用ファン５５から排出される空気を排出口２１２Ｂに導くダクトが必要となる。
【００７２】
前記実施形態では、３つの光変調装置を用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、１つの光変調装置のみを用いたプロジェクタ、２つの光変調装置を用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。
さらに、本発明をプロジェクタ１で適用する以外にも照明装置単体として使用してもよい。
【００７３】
前記実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
前記実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の光変調装置を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の光変調装置を用いてもよい。
前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の照明光学装置およびプロジェクタによれば、光源装置の種類が制限されないとともに、コントラストを十分に得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタを上方から見た全体斜視図である。
【図２】第１実施形態におけるプロジェクタを下方から見た全体斜視図である。
【図３】第１実施形態におけるプロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図１の状態からプロジェクタのアッパーケースを外した図である。
【図４】第１実施形態におけるプロジェクタの光学系を模式的に示す平面図である。
【図５】電源ユニット、光学ユニットおよび内部冷却ユニットの配置関係を示す平面図である。
【図６】第１実施形態における光学装置を上方側から見た斜視図である。
【図７】第１実施形態における光学ユニットを下方側から見た斜視図である。
【図８】調光装置が光学ユニットに装着された状態を示す斜視図である。
【図９】調光装置の概略構成図である。
【図１０】調光装置の斜視図である。
【図１１】遮光板の回動角度αを示す斜視図である。
【図１２】遮光板の回動角度αと調光装置を通る光束の明るさとの関係を示すグラフである。
【図１３】制御装置の概略構成図である。
【図１４】第１実施形態で投写された画像イメージを示す模式図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の調光装置を示すもので、図９に対応した概略構成図である。
【図１６】第２実施形態の調光装置を示すもので、図１０に対応した斜視図である。
【図１７】第２実施形態で投写された画像イメージを示す模式図である。
【符号の説明】
１　　　プロジェクタ
４　　　光学ユニット
４１　　　インテグレータ照明光学系（照明光学装置）
４４　　　電気光学装置
４６　　　投写レンズ
４１１　　　光源ランプ
４１３　　　光源装置
４１４　　　第２レンズアレイ
４１８　　　第１レンズアレイ
４４１　　　液晶パネル
４８０　　　調光装置
４８１　　　遮光板
４８１Ａ　　　平板部
４８１Ｂ　　　腕部
４８１Ｃ　　　回動中心
４８１Ｄ　　　ヒートシンク
４８２　　　回動装置
４８２Ａ　　　ステッピングモータ
４８２Ｂ　　　歯車機構
４８３　　　冷却路
４８３Ａ　　　冷却ファン
４８４　　　制御装置
４８４Ｂ　　　画像解析回路
４８４Ｃ　　　リサイズ回路
４８４Ｄ　　　ＣＰＵ
４８４Ｅ　　　ゲイン調整回路
４８４Ｆ　　　モータ駆動回路
４８４Ｇ　　　ランプドライバ
４８４Ｈ　　　ファン駆動回路
４８４Ｉ　　　温度センサ
４８５　　　遮光板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illumination optical device including a light source device, a first lens array that divides the speed of light emitted from the light source device, a second lens array that is disposed to face the first lens array, and the The present invention relates to a projector including an illumination optical device.
[0002]
[Background]
Conventionally, it is known to use a projector for presentations at conferences, academic conferences, exhibitions, and the like. Such a projector is provided with an illumination optical device that divides the light beam emitted from the light source device into a plurality of light beams by the first lens array and condenses the divided light beam by the second lens array.
In order to obtain a sufficient contrast in a projected optical image, a light control device that adjusts the amount of light emitted from the light source device is conventionally provided.
[0003]
A conventional light control device employs a configuration that controls the amount of light emitted from the light source device itself.
For example, there is a light control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-179886. This light control device is configured to control the amount of light emitted from the metal halide lamp.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The light control device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-179886 controls the amount of light emitted from the light source device. However, when a currently mainstream high-pressure mercury lamp is used as the light source device, the amount of light can be changed. In addition, it can be dimmed only by about 30%.
Therefore, in the conventional example, the type of the light source device to be used is limited, and furthermore, there is a problem that the contrast cannot be sufficiently increased.
In particular, when a projector is used for a home theater or the like, a projector capable of obtaining a high contrast image is desired.
[0005]
In view of such problems, an object of the present invention is to provide an illumination optical device that can obtain a sufficient contrast while the type of the light source device is not limited and a projector including the illumination optical device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An illumination optical device according to the present invention includes a light source device, a light beam emitted from the light source device, divided into a plurality of partial light beams, a first lens array disposed on the light source device side, and facing the first lens array. An illumination optical apparatus including a second lens array that is disposed and is substantially conjugated with the light source device, the light quantity in the optical path between the first lens array and the second lens array It is characterized by providing a light control device for narrowing down.
[0007]
In the present invention as described above, the light emitted from the light source device passes through the first lens array and the second lens array, and the light control disposed between the first lens array and the second lens array. The amount of light in the optical path is adjusted by the device.
Therefore, since the light quantity of the light source device itself is not adjusted, any kind of light source device can be used. For example, a high-pressure mercury lamp can be used, and a halogen lamp or a metal halide lamp can also be used. In addition, since the light amount in the optical path is reduced by the light control device, a sufficient contrast can be obtained by adjusting the amount of the aperture.
[0008]
In the illumination optical device according to the aspect of the invention, the light control device adjusts the light amount in the optical path and the light shielding plate in which the plate surface is arranged along the light beam emitted from the first lens array without reducing the light amount. Thus, a configuration including a rotating device that rotates the light shielding plate is preferable.
In the invention having such a configuration, the amount of light in the optical path can be adjusted by rotating the light shielding plate by the rotating device. Therefore, since it is sufficient to prepare a light shielding plate and a device that rotates the light shielding plate, the configuration of the light control device can be simplified.
[0009]
Further, the light shielding plate has a rotation end portion located on the second lens array side, and a rotation center thereof away from the plate surface of the light shielding plate and in the optical path, and the first lens array. A configuration located on the side is preferred.
In the invention having such a configuration, the second lens array has a substantially conjugate relationship with the light source device, and the light shielding plate can sufficiently cover the surface of the second lens array by the rotation of the light shielding plate. The amount of light emitted from the apparatus is reliably reduced, and illumination unevenness does not occur.
[0010]
In the illumination optical device according to the present invention, it is preferable that the light shielding plates are arranged to face each other with an illumination optical axis in between.
In the invention of this configuration, the amount of light emitted from the light source device can be adjusted by covering the surface of the first lens array or the second lens array from both sides with a plurality of light shielding plates. There is no illumination unevenness.
[0011]
The light shielding plate preferably includes a heat sink.
In the invention of this configuration, the heat transmitted from the light source device to the light shielding plate during light shielding is released from the heat sink, so that it is possible to prevent the heat stored in the light shielding plate itself from returning to the periphery of the light source device. Therefore, it is possible to prevent a decrease in luminance and other problems associated with the heat stored in the light source device itself.
Further, the light shielding plate is preferably formed from aluminum or an aluminum alloy.
In the invention of this configuration, the heat generated at the time of light shielding can be positively taken into the light shielding plate, so that it can be prevented from returning to the periphery of the light source device also from this point.
[0012]
In the illumination optical device of the present invention, it is preferable that a cooling path for cooling the rotating device and the light shielding plate is formed.
In the invention of this configuration, heat stored in the rotating device or the light shielding plate is released to the outside through the cooling path, so that heat does not accumulate inside the illumination optical device. Therefore, also from this point, it is possible to prevent a decrease in luminance, a reduction in the lifetime of the internal device, and other problems associated with the heat stored in the light source device itself.
[0013]
In the illumination optical device according to the aspect of the invention, it is preferable that the rotation device includes a stepping motor connected to the light shielding plate.
In the invention of this configuration, since the stepping motor is controlled in response to a drive command, the rotational driving force of the controlled stepping motor is transmitted to the light shielding plate, so that the light shielding by the light shielding plate can be accurately performed. .
[0014]
In addition, a projector according to the present invention includes the illumination optical device having the above-described configuration.
In the present invention, since the type of the light source device is not limited, the design of the projector is not limited, and the contrast can be sufficiently obtained, so that the image quality of the projected image can be improved. it can.
[0015]
In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the light control device adjusts a light amount to be reduced according to an input image signal.
In the invention of this configuration, by adjusting the amount of light according to the input image signal, the image is brightened by not reducing the amount of light in a scene of a bright image, and by reducing the amount of light in a scene of a dark image, the image is reduced. Can be made darker. Therefore, the sharpness of the image can be sharpened, and the image expression can be made dynamic.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
(1. Main configuration of projector)
1 is an overall perspective view of the projector 1 according to the present embodiment as viewed from above, FIG. 2 is an overall perspective view of the projector 1 as viewed from below, and FIG. 3 is an upper case 21 of the projector 1 from the state of FIG. FIG. 4 is a plan view schematically showing an optical system of the projector.
[0017]
1 to 4, a projector 1 includes an exterior case 2, a power supply unit 3 accommodated in the exterior case 2, a planar U-shaped optical unit 4 disposed in the exterior case 2, and an exterior case as well. 2 and an internal cooling unit 5 (see FIG. 5), and has a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole.
[0018]
The exterior case 2 includes an upper case 21 and a lower case 23 each made of resin. These cases 21 and 23 are fixed to each other with screws.
The exterior case 2 is not limited to resin, but may be made of metal. Further, a part of the outer case can be made of resin, and the other part can be made of metal. For example, the upper case 21 may be made of resin, and the lower case 23 may be made of metal.
[0019]
The upper case 21 is formed by an upper surface portion 211, a side surface portion 212 provided around the upper surface portion 211, a back surface portion 213, and a front surface portion 214.
On the front side of the upper surface portion 211, a lamp cover 24 is fitted and detachably attached. Further, in the upper surface portion 211, a notch portion where the upper surface portion of the projection lens 46 as a projection optical system is exposed is provided on the side of the lamp cover 24. Thereby, the zoom operation and the focus operation of the projection lens 46 can be manually performed via the lever. An operation panel 25 is provided on the rear side of the notch.
[0020]
The side surface portion 212 is provided with a U-shaped handle 29 on one side surface (right side in FIG. 1) so as to be rotatable. Further, a side foot 2A (FIG. 2) is provided on the other side surface (right side in FIG. 2) as a foot when the projector 1 is stood with the handle 29 on the upper side.
[0021]
The back surface portion 213 is recessed inside the projector 1 and is provided with an interface portion 2B. An interface cover 215 is provided in the interface unit 2B, and an interface board (not shown) on which various connectors are mounted is disposed inside the interface cover 215.
In addition, speaker holes 2C and suction ports 2D are provided on the left and right sides of the interface portion 2B. The suction port 2D is located on the rear side of the internal power supply unit 3.
[0022]
The front portion 214 includes a round hole opening 212A that is continuous with the cutout portion of the upper case 21, and a projection lens 46 is disposed corresponding to the round hole opening 212A. In the front portion 214, a discharge port 212 B that discharges internal air to the outside via the internal cooling unit 5 is located on the side opposite to the round hole opening 212 A. The discharge port 212B is located on the front side of the internal power supply unit 3.
Further, the exhaust port 212B is provided with an exhaust louver 26 that exhausts the cooling air in a direction away from the image projection area, that is, the left side in FIG. 1, and also serves as a light shielding function.
[0023]
The lower case 23 is formed in a substantially plate shape, and places and fixes the power supply unit 3, the optical unit 4, and the internal cooling unit 5.
In FIG. 2, a position adjustment mechanism 27 that adjusts the inclination of the entire projector 1 and aligns the projected image is provided on the front side of the bottom surface portion 231 of the lower case 23.
Further, another position adjusting mechanism 28 for adjusting the inclination of the projector 1 in another direction is provided at one corner on the rear side of the bottom surface portion 231, and a rear foot 231A is provided at the other corner. . However, the position of the rear foot 231A cannot be adjusted.
Further, the bottom surface portion 231 is provided with an intake port 231B for cooling air.
[0024]
The power supply unit 3 includes a power supply (not shown) as a power supply block and a lamp drive circuit (ballast) (not shown) as a lamp drive block arranged on the side of the power supply.
The power supply supplies power supplied through the power cable to the lamp driving circuit, the driver board 90 (FIG. 3), and the like, and includes an inlet connector 33 (FIG. 2) into which the power cable is inserted.
The lamp driving circuit supplies power to the light source lamp 411 of the optical unit 4.
The driver board 90 drives and controls a liquid crystal panel 441 described later according to image information.
[0025]
These power supply and lamp drive circuit are arranged substantially in parallel, and the occupied space extends in the front-rear direction on the side of the projector 1.
In addition, the power supply and the lamp driving circuit are each surrounded by a cylindrical member that is opened on the left and right sides and plated on the surface, or has a metal vapor deposition process or a metal foil attached thereto. These cylindrical members have a function as a duct for guiding cooling air in addition to a function of preventing leakage of electromagnetic noise between the power source and the lamp driving circuit.
[0026]
As shown in FIG. 4, the optical unit 4 is a unit that optically processes the light beam emitted from the light source lamp 411 to form an optical image corresponding to the image information. The optical unit 4 includes an integrator illumination optical system 41 as an illumination optical device, a color separation optical system 42, a relay optical system 43, an electro-optical device 44, a cross dichroic prism 45, and a projection lens 46. Yes.
[0027]
FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship among the power supply unit 3, the optical unit 4, and the internal cooling unit 5.
As shown in FIG. 5, the internal cooling unit 5 sucks external cooling air, introduces it into the projector 1, cools the internal heat generating member, and discharges the warmed air to the outside. The internal cooling unit 5 includes a pair of panel cooling sirocco fans 51 and 52 that mainly cool the electro-optical device 44 of the optical unit 4, and a lamp cooling sirocco fan 53 that mainly cools the light source lamp 411 (see FIG. 7). ), An axial fan 54 that sucks external cooling air and blows it to the power supply unit 3, and an exhaust fan 55 that discharges the air inside the projector 1 to the outside.
[0028]
The power supply unit 3, the optical unit 4, and the internal cooling unit 5 are covered with an aluminum shield plate 80 (FIG. 3), including the upper and lower sides. Noise leakage is prevented.
[0029]
(2. Detailed configuration of optical system)
In FIG. 4, the integrator illumination optical system 41 includes image forming regions of three liquid crystal panels 441 (respectively indicated as liquid crystal panels 441 R, 441 G, and 441 B for red, green, and blue color lights) constituting the electro-optical device 44. An optical system for illuminating substantially uniformly, a light source device 413, a first lens array 418, a second lens array 414 including a UV filter, a polarization conversion element 415, a first condenser lens 416, and a reflection mirror 424 and a second condenser lens 419.
[0030]
Among these, the light source device 413 includes a light source lamp 411 that emits a radial light beam and a reflector 412 that reflects the emitted light emitted from the light source lamp 411. As the light source lamp 411, a halogen lamp, a metal halide lamp, or a high-pressure mercury lamp is often used. A parabolic mirror is used as the reflector 412. In addition to a parabolic mirror, an ellipsoidal mirror may be used together with a collimating lens (concave lens).
[0031]
The first lens array 418 is a fly-eye lens having a configuration in which small lenses having a substantially rectangular outline when viewed from the optical axis direction are arranged in a matrix. Each small lens splits the light beam emitted from the light source lamp 411 into a plurality of partial light beams. The contour shape of each small lens is set so as to be almost similar to the shape of the image forming area of the liquid crystal panel 441. For example, if the aspect ratio (ratio of horizontal and vertical dimensions) of the image forming area of the liquid crystal panel 441 is 4: 3, the aspect ratio of each small lens is also set to 4: 3.
[0032]
The second lens array 414 is a fly-eye lens having a configuration substantially similar to that of the first lens array 418, and has a configuration in which small lenses are arranged in a matrix. The second lens array 414 has a function of forming an image of each small lens of the first lens array 418 on the liquid crystal panel 441 together with the first condenser lens 416 and the second condenser lens 419.
The first lens array 418 has a substantially conjugate relationship with the light modulation device and the screen, and is disposed on the light source device 413 side.
The second lens array 414 has a substantially conjugate relationship with the light source device 413, and is disposed away from the light source device 413 and opposed to the first lens array 418. That is, the image point of the light source of the first lens array 418 is slightly shifted from the position of the second lens array 414 and is connected to the polarization conversion element 415.
A dimming device 480 is provided between the first lens array 418 and the second lens array 414 to reduce the amount of light in the optical path between them.
[0033]
The polarization conversion element 415 is disposed between the second lens array 414 and the first condenser lens 416 and is unitized with the second lens array 414. Such a polarization conversion element 415 converts the light from the second lens array 414 into a single type of polarized light, thereby improving the light use efficiency in the electro-optical device 44.
[0034]
Specifically, each partial light converted into one type of polarized light by the polarization conversion element 415 is finally liquid crystal panels 441R, 441G, 441B of the electro-optical device 44 by the first condenser lens 416 and the second condenser lens 419. It is almost superimposed on the top. In a projector using a liquid crystal panel of a type that modulates polarized light, only one type of polarized light can be used. Therefore, almost half of the light from the light source lamp 411 that emits randomly polarized light cannot be used.
Therefore, by using the polarization conversion element 415, the light emitted from the light source lamp 411 is converted into almost one type of polarized light, and the light use efficiency in the electro-optical device 44 is enhanced. Such a polarization conversion element 415 is introduced in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304739.
[0035]
The color separation optical system 42 includes two dichroic mirrors 421 and 422 and a reflection mirror 423, and a plurality of partial light beams emitted from the integrator illumination optical system 41 by the dichroic mirrors 421 and 422 are red, green, and blue. It has a function of separating into three color lights.
[0036]
The relay optical system 43 includes an incident side lens 431, a relay lens 433, and reflection mirrors 432 and 434, and has a function of guiding the color light and blue light separated by the color separation optical system 42 to the liquid crystal panel 441B.
[0037]
At this time, the dichroic mirror 421 of the color separation optical system 42 transmits the blue light component and the green light component of the light beam emitted from the integrator illumination optical system 41 and reflects the red light component. The red light reflected by the dichroic mirror 421 is reflected by the reflection mirror 423, passes through the field lens 417, and is aligned in the polarization direction by the polarizing plate 442, and then reaches the liquid crystal panel 441R for red. The field lens 417 converts each partial light beam emitted from the second lens array 414 into a light beam parallel to the central axis (principal ray). The same applies to the field lens 417 provided on the light incident side of the other liquid crystal panels 441G and 441B.
[0038]
Of the blue light and green light transmitted through the dichroic mirror 421, the green light is reflected by the dichroic mirror 422, and the polarization direction is aligned by the polarizing plate 442 through the field lens 417, and then the green light is applied to the liquid crystal panel 441G for green. Reach. On the other hand, the blue light passes through the dichroic mirror 422, passes through the relay optical system 43, passes through the field lens 417, and is aligned with the polarizing plate 442 to reach the blue light liquid crystal panel 441B. The reason why the relay optical system 43 is used for blue light is that the optical path length of the blue light is longer than the optical path lengths of the other color lights, thereby preventing a reduction in light use efficiency due to light diffusion or the like. Because. That is, this is to transmit the partial light beam incident on the incident side lens 431 to the field lens 417 as it is.
[0039]
The electro-optical device 44 includes liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B as three light modulation devices. The liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B use, for example, polysilicon TFTs as switching elements. Each color light separated by the color separation optical system 42 is incident on the liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B and their luminous fluxes. An optical image is formed by being modulated according to image information by the polarizing plates 442 on the side and the exit side.
[0040]
The cross dichroic prism 45 forms a color image by combining images modulated for each color light emitted from the three liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B. In the cross dichroic prism 45, a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a substantially X shape along the interface of four right-angle prisms. Three color lights are synthesized by the dielectric multilayer film. The color image synthesized by the cross dichroic prism 45 is emitted from the projection lens 46 and enlarged and projected on the screen.
[0041]
The electro-optical device 44 and the cross dichroic prism 45 are integrated to form an optical device. FIG. 6 is a perspective view of the optical device as viewed from above.
The optical device includes a cross dichroic prism 45, a base 445 fixed to upper and lower surfaces of the cross dichroic prism 45 (a pair of end surfaces intersecting with a light beam incident end surface), liquid crystal panels 441R, 441G, 441B, and liquid crystal panels 441R. , 441G, 441B are integrally formed with a holding frame 443 and a holding member 446 interposed between the holding frame 443 and the side surface of the base 445.
[0042]
In FIG. 6, only one liquid crystal panel 441, one holding frame 443, and one holding member 446 are shown to simplify the drawing. These elements 441, 443, 446 are actually arranged on the other two light beam incident end faces of the cross dichroic prism 45.
[0043]
As shown in FIG. 7, the optical systems 41 to 45 described above are accommodated in an optical component casing 47 made of synthetic resin as a casing for an optical component formed in a substantially U-shape. Yes.
Here, the optical component casing 47 is formed of a metal such as aluminum, magnesium, or titanium, an alloy thereof, or a resin such as polycarbonate, polyphenylene sulfide, or liquid crystal resin containing a carbon filler.
[0044]
This optical component housing 47 is a slide type polarizing plate 442 arranged on the light incident side of each of the optical components 414 to 419, 421 to 423, 431 to 434 and the liquid crystal panels 441R, 441G and 441B. The lower casing 471 is provided with a groove portion to be fitted into the upper casing 471, and a lid-shaped upper casing 472 that closes the upper opening side of the lower casing 471.
A head portion 49 is formed on the light emission side of the optical component casing 47. The projection lens 46 is fixed to the front side of the head portion 49, and the above-described optical device is fixed to the rear side.
[0045]
(3. Configuration of internal cooling unit and cooling structure)
In FIG. 5, the panel cooling sirocco fans 51 and 52 are arranged to face both sides of the projection lens 46. The panel cooling sirocco fans 51 and 52 mainly cool the three liquid crystal panels 441 of the electro-optical device 44 and function as a panel cooling system A (see FIG. 2).
In the panel cooling system A, first, as shown in FIG. 2, the panel cooling sirocco fans 51 and 52 suck the cooling air from the intake port 231B on the lower surface. The cooling air cools the liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B and the polarizing plates 442 (FIG. 4) on the light incident and exit sides thereof from below to above. Thereafter, while cooling the lower portion of the driver board 90 (FIG. 3), the cooling air is drawn to the exhaust fan 55 side at the front corner and exhausted from the front-side discharge port 212B (FIG. 1).
[0046]
As shown in FIG. 7, the lamp cooling sirocco fan 53 is provided on the lower surface of the optical unit 4, and an optical path surface (an optical component housing) on which the air inlet of the lamp cooling sirocco fan 53 is formed by the optical unit 4. 47 along the upper surface or the lower surface). The lamp cooling sirocco fan 53 mainly cools the light source lamp and functions as a lamp cooling system B.
[0047]
In the lamp cooling system B, the lamp cooling sirocco fan 53 first draws the cooling air in the projector 1. Then, the drawn cooling air enters the optical component casing 47 through an opening (not shown) provided in the upper casing 472, and the second lens array 414 (FIG. 4) and the polarization conversion element 415 (FIG. 4). ) To cool them.
[0048]
Further, as shown in FIG. 7, the lamp cooling sirocco fan 53 sucks the cooling air from the exhaust side opening 471A of the lower housing 471. Then, the lamp cooling sirocco fan 53 again discharges cooling air into the optical component casing 47 from the intake side opening 471B of the lower casing 471. The discharged cooling air enters the light source device 413 to cool the light source lamp 411 (FIG. 4), and then exits from the optical component casing 47 and is discharged by the exhaust fan 55 to the discharge port 212B. Exhaust from (FIG. 1).
[0049]
As shown in FIG. 5, the axial fan 54 is located behind the power supply unit 3 and is disposed to face the suction port 2 D (see FIG. 2) on the back side. The axial fan 54 mainly cools the power supply unit 3 and functions as a power supply cooling system.
The exhaust fan 55 is close to the light source device 413 of the optical unit 4, and the intake port of the exhaust fan 55 is along a plane orthogonal to the optical path surface formed by the optical unit 4, that is, the thickness of the projector 1. Arranged along the direction.
With such a configuration, the exhaust fan 55 is warmed by the cooling system, and the air accumulated in the projector 1 is separated from the projection direction of the projector 1 via the front-side discharge port 212B (FIG. 1). Discharge to the outside.
[0050]
(4. Configuration of light control device)
8 to 14 show a specific configuration of the light control device 480. FIG.
8 is a perspective view showing a state in which the light control device 480 is mounted on the light guide of the optical unit 4, FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the light control device 480, and FIG. 10 is a perspective view of the light control device 480. It is.
In these drawings, the light control device 480 includes two light shielding plates 481 that block the light beam that has passed through the first lens array 418 from the light source device 413, a rotating device 482 that rotates the light shielding plates 481, respectively. This configuration includes a cooling path 483 for cooling the rotating device 482 and the light shielding plate 481, and a control device 484 for controlling the rotating operation of the rotating device 482.
[0051]
As shown in FIG. 9, the light shielding plates 481 are arranged to face each other across the illumination optical axis, and each include a flat plate portion 481A and arm portions 481B attached to both ends of the flat plate portion 481A. . A rotation center 481C provided on the arm portion 481B is separated from the plate surface of the light shielding plate 481 and is located in the optical path and on the first lens array 418 side. The rotating end of the light shielding plate 481 is located on the second lens array 414 side. Therefore, the light shielding plate 481 is disposed along the light beam emitted from the first lens array 418 in a state where the light amount is not reduced, and the rotation end portion of the light shielding plate 481 is within a predetermined range along with the rotation. Will move along.
As shown in FIG. 11, when the rotation angle of the light shielding plate 481 is α, the rotation angle α and the brightness of the light beam passing through the light control device 480 are in the relationship shown in the graph of FIG.
[0052]
In FIG. 10, the light shielding plate 481 is formed from aluminum or an aluminum alloy, and the flat plate portion 481A includes a heat sink 481D including a plurality of concave and convex grooves formed in parallel to each other on the outer surface thereof.
A black paint or the like is applied to the back surface side of the flat plate portion 481A in order to absorb the light flux and prevent irregular reflection.
In FIG. 10, the rotating device 482 includes a stepping motor 482A connected to one arm portion 481B of each of the two light shielding plates 481. In the first embodiment, the rotating device 482 is illustrated in FIG. As described above, the rotation device 482 may include a single stepping motor 482A and a gear mechanism 482B connected to the stepping motor 482A and configured to rotate the two light shielding plates 481 in opposite directions. The other arm portion 481B of the two light shielding plates 481 is rotatably fixed to the light guide. The arm portions 481B facing each other are spaced so as not to block the light beam. The stepping motor 482A is located below the power supply unit 3 (see FIG. 5).
[0053]
In FIG. 8, a cooling path 483 includes a flow path that reaches between the light shielding plates 481 through an opening formed in the light guide in the vicinity of the light control device 480 and a cooling path disposed on the upstream side of the flow path. And a fan 483A.
The cooling fan 483A is a sirocco fan that sucks air from the outside of the projector 1 and blows out air toward the light control device 480, and after the cooling air sent to the stepping motor 482A is supplied to the light shielding plate 481 through the opening. Then, it is discharged to the outside by the exhaust fan 55 (see FIG. 5).
[0054]
A specific configuration of the control device 484 is shown in FIG.
In FIG. 13, the control device 484 controls the amount of light to be reduced by the rotation device 482 and the input voltage to the liquid crystal panel 441 in accordance with the input image signal received from the video terminal 484A, and the video signal is input from the video terminal 484A. Received image analysis circuit 484B, resize circuit 484C and CPU 484D for inputting signals from image analysis circuit 484B, gain adjustment circuit 484E for inputting signals from resize circuit 484C and CPU 484D, and signals from CPU 484D, respectively. A motor drive circuit 484F that drives and controls the stepping motor 482A of the rotation device 482, a lamp driver 484G and a fan drive circuit 484H that receive and drive signals from the CPU 484D, respectively, are provided.
[0055]
The image analysis circuit 484B transmits a signal of the rotation angle α of the light shielding plate 481 to the motor drive circuit 484F via the CPU 484D based on the video signal per frame input from the video terminal 484A. For example, the input signal is converted with the average degree of image modulation such as the average dot of one frame or the average of four corners of one frame.
The resizing circuit 484C is for correcting a trapezoidal distortion (keystone distortion) having a trapezoidal shape enlarged in the horizontal direction on the upper edge side of the optical image.
The gain adjustment circuit 484E adjusts the γ characteristic representing the gradation of the display image with respect to the input voltage to the liquid crystal panel 441 that forms the image.
The fan drive circuit 484H receives a temperature signal from a temperature sensor 484I provided in the cooling path 483 via the CPU 481D, and controls driving of the cooling fan 483A according to the temperature of the cooling path 483.
[0056]
(5. Effects of the embodiment)
According to this embodiment as described above, the following effects are obtained.
(1) An adjustment is made to reduce the amount of light in the optical path between the first lens array 418 and the second lens array 414 disposed opposite to the first lens array 418 and having a substantially conjugate relationship with the light source device 413. Since the light device 480 is provided, it is not necessary to adjust the light amount of the light source lamp 411 when adjusting the light amount. Therefore, a high pressure mercury lamp, a halogen lamp, or a metal halide lamp can be used as the light source lamp 411. In addition, since the light amount in the optical path is reduced by the light control device 480, a sufficient contrast can be obtained by adjusting the amount of the stop.
[0057]
(2) Since the light control device 480 includes the light shielding plate 481 and the rotation device 482 that rotates the light shielding plate 481 so as to adjust the amount of light in the optical path, the light shielding plate 481 is configured by the rotation device 482. The amount of light in the optical path can be adjusted by rotating the, so that the configuration of the light control device 480 can be simplified.
[0058]
(3) The light control device 480 is located on the first lens array 418 side in the optical path away from the plate surface of the light shielding plate 481 with the rotational center of the light shielding plate 481, and the rotational end portion of the light shielding plate 481. Since the second lens array 418 is positioned on the second lens array 414 side, the second lens array 418 is substantially conjugate with the light source lamp 411, and the surface of the second lens array 414 is sufficiently covered by the light shielding edge by the rotation of the light shielding plate 481. Since it can be covered, the amount of light emitted from the light source lamp 411 is reliably reduced, and illumination unevenness does not occur.
FIG. 14 shows a schematic diagram of an image. In FIG. 14, the dark portion of the image is described in detail with hatches (hatched lines), and the thin portion is formed rough. As shown in FIG. 14, in the first embodiment, there is no uneven illumination because there is no large shading in the image.
Furthermore, in the first embodiment, the light amount can be changed from 100% to 25% by changing the rotation angle α of the light shielding plate 481 from 0 degree to 56 degrees. Therefore, the amount of light changes to ¼, so that the contrast can be increased four times.
[0059]
(4) Since the two light shielding plates 481 are arranged opposite to each other with the optical axis in between, the light shielding plate 481 covers the surface of the second lens array 414 from both sides, and is emitted from the light source lamp 411. Since the amount of light can be adjusted efficiently, illumination unevenness does not occur from this point.
[0060]
(5) Since the light shielding plate 481 includes the heat sink 481D, the heat transmitted from the light source lamp 411 to the light shielding plate 481 is emitted from the heat sink 481D during light shielding, so the heat stored in the light shielding plate 481 itself is used as the light source. Returning to the periphery of the device 413 can be prevented. Therefore, it is possible to prevent a decrease in luminance due to heat stored in the light source device itself. In addition, since the heat storage of the light shielding plate 481 is not transmitted to the liquid crystal panel 441, the life of the liquid crystal panel 441 can be extended.
(6) Since the heat sink 481D is formed of a plurality of concave and convex grooves that are parallel to each other, the structure of the heat sink 481D can be simplified.
[0061]
(7) Since the light shielding plate 481 is formed from aluminum or an aluminum alloy, the heat generated during the light shielding can be positively taken into the light shielding plate 481. From this point as well, the light source device 413 and the liquid crystal panel 441 are heated. Is prevented from being transmitted.
(8) Since the cooling path 483 for cooling the rotating device 482 and the light shielding plate 481 is formed, the heat stored in the rotating device 482 and the light shielding plate 481 is forced to the outside through the cooling path 483. The heat is not trapped inside the projector 1 by being discharged into the projector. Therefore, also from this point, it is possible to prevent a decrease in luminance, a reduction in the lifetime of the liquid crystal panel 441, and other problems associated with heat storage inside the apparatus.
[0062]
(9) Since the rotation device 482 includes a stepping motor 482A coupled to the light shielding plate 481, the stepping motor 482A is controlled in response to a drive command, and therefore the rotational driving force of the controlled stepping motor 482A is controlled. By transmitting the light to the light shielding plate 481, light shielding by the light shielding plate 481 can be performed with high accuracy.
(10) If one stepping motor 482A is provided and the rotational driving force of this stepping motor 482A is transmitted to the two light shielding plates 481 via the gear mechanism 482B, the two light shielding plates 481 are synchronously controlled. Thus, not only can the light beam be accurately focused, but two stepping motors 482A that take up a relatively large space are not necessary, so that space can be saved and the apparatus can be downsized.
[0063]
(11) Since the projector 1 of the first embodiment is configured to include the integrator illumination optical system 41 (illumination optical device) having the above-described configuration, the design of the projector 1 is limited because the type of the light source lamp 411 is not limited. In addition, since sufficient contrast can be obtained, the image quality of the image projected by the projector 1 can be improved.
[0064]
(12) Since the light control device 480 includes the control device 484 that adjusts the light amount to be reduced according to the input image signal, the light amount is adjusted in the bright image scene by adjusting the light amount according to the input image signal. It is possible to make the image brighter by not squeezing it, and to darken the image by reducing the amount of light in a dark image scene. Therefore, the sharpness of the image can be sharpened, and the image expression can be made dynamic.
For example, when watching a movie or the like, a bright image is reproduced while keeping the light amount at 100% in a bright scene, and the light amount of the light source lamp 411 is instantly reduced to be a dark scene and simultaneously expanded to a corresponding video signal. Black in a dark scene can be darkened up to 1/4 as compared to black at 100%. For this reason, the wide dynamic range enables the reproduction of night sky gradations that could not be reproduced in the past, greatly improving the expressive power.
[0065]
(6. Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the light control device 480, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. In the description of the second embodiment, the same or similar components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
15 and 16 show a schematic configuration of the light control device 480 of the second embodiment.
[0066]
In these drawings, the light control device 480 according to the second embodiment includes two light shielding plates 485 each having a rotation center located at an end, and two light shielding plates 485 that rotate in synchronization with each other. A stepping motor 482A is provided, and these stepping motors 482A are driven and controlled by the control device 484 as in the first embodiment.
The light control device 480 of 2nd Embodiment is provided with the cooling path 483 similarly to 1st Embodiment (refer FIG. 5 and FIG. 8).
[0067]
The light shielding plate 485 has a rotation center located on the second lens array 414 side and a rotation end located on the first lens array 418 side.
The light shielding plate 485 is formed from aluminum or an aluminum alloy, and a heat sink 481D is formed on the outer surface thereof.
[0068]
In 2nd Embodiment, there can exist an effect similar to (1) (2) (4)-(12) of 1st Embodiment.
In the second embodiment, there is illumination unevenness shown in the schematic diagram of FIG. In FIG. 17, it can be seen that there is a darker portion in the central portion as compared to FIG. 14 of the first embodiment. This is because, in the second embodiment, the light-shielding edge turns near the first lens array 418 until 40 degrees after the light-shielding plate 481 starts to rotate. Since the first lens array 418 has a substantially conjugate relationship with the liquid crystal panel 441 and the screen, if the amount of light is reduced near the first lens array 418, illumination unevenness appears on the screen.
However, the configuration of the second embodiment is sufficient when switching between two predetermined modes, for example, a mode in which the amount of light is 100% and a state in which the amount of light is 50%. On the other hand, when it is used for the purpose of increasing the contrast by dynamically adjusting the amount of light according to the video signal, it is necessary to perform multi-step adjustment of several tens of steps from 100% to 25%. The configuration of one embodiment is indispensable.
[0069]
(7. Modification of Embodiment)
Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
For example, in the above embodiment, the number of the light shielding plates 481 and 485 is two, but in the present invention, the number may be one or three or more. When using a plurality of three or more, the light shielding plates 481 and 485 are arranged at equal intervals around the optical axis.
Further, as a means for reducing the amount of light, not the light shielding plate but a mechanism for adjusting the amount of light by overlapping a plurality of plate members like a diaphragm mechanism of a camera may be used.
[0070]
In each of the above embodiments, the heat sink 481D is formed on the light shielding plates 481 and 485. However, in the present invention, the heat sink 481D may be omitted. Even if it is provided, it is not limited to the one formed from a plurality of concave and convex grooves as in the above embodiment, but other configurations, for example, a plurality of protrusions may be provided on the surfaces of the light shielding plates 481 and 485. Alternatively, the fins may be formed to protrude from the side surfaces of the light shielding plates 481 and 485.
Furthermore, the material of the light shielding plates 481 and 485 is not limited to aluminum or an aluminum alloy, and other members such as iron or plastic may be used as long as they have heat resistance.
[0071]
In the above-described embodiment, the optical component casing 47 is formed in a substantially U-shaped plane, but is not limited thereto. For example, it may be formed in a substantially L-shaped plane, or other shapes may be adopted. In the case where the plane is formed in an approximately L shape and the exhaust is performed from the projection side of the projector 1, a duct for guiding the air exhausted from the exhaust fan 55 to the exhaust port 212B is required.
[0072]
In the above-described embodiment, only an example of a projector using three light modulation devices has been described. However, the present invention is a projector using only one light modulation device, a projector using two light modulation devices, or 4 The present invention can also be applied to a projector using two or more light modulation devices.
In addition to applying the present invention to the projector 1, the lighting device may be used alone.
[0073]
In the above-described embodiment, the liquid crystal panel is used as the light modulation device. However, a light modulation device other than liquid crystal, such as a device using a micromirror, may be used.
In the above-described embodiment, the transmission type light modulation device having a different light incident surface and light emission surface is used. However, a reflection type light modulation device having the same light incident surface and light emission surface may be used. .
In the above embodiment, only an example of a front type projector that performs projection from the direction of observing the screen has been described, but the present invention is also applicable to a rear type projector that performs projection from the side opposite to the direction of observing the screen. Is possible.
[0074]
【The invention's effect】
According to the illumination optical device and the projector of the present invention, there are effects that the type of the light source device is not limited and sufficient contrast can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a projector according to a first embodiment of the present invention as viewed from above.
FIG. 2 is an overall perspective view of the projector according to the first embodiment as viewed from below.
FIG. 3 is a perspective view showing the inside of the projector according to the first embodiment. Specifically, FIG. 3 is a view in which the upper case of the projector is removed from the state shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view schematically showing an optical system of the projector in the first embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing an arrangement relationship among a power supply unit, an optical unit, and an internal cooling unit.
FIG. 6 is a perspective view of the optical device according to the first embodiment viewed from above.
FIG. 7 is a perspective view of the optical unit according to the first embodiment viewed from below.
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the light control device is attached to the optical unit.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a light control device.
FIG. 10 is a perspective view of the light control device.
FIG. 11 is a perspective view showing a rotation angle α of the light shielding plate.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the rotation angle α of the light shielding plate and the brightness of the light beam passing through the light control device.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a control device.
FIG. 14 is a schematic diagram showing an image image projected in the first embodiment.
15 shows a light control device according to a second embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram corresponding to FIG. 9. FIG.
FIG. 16 is a perspective view corresponding to FIG. 10, showing the light control device of the second embodiment.
FIG. 17 is a schematic diagram showing an image image projected in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Projector
4 Optical unit
41 Integrator illumination optical system (illumination optical device)
44 Electro-optical device
46 Projection lens
411 Light source lamp
413 Light source device
414 Second lens array
418 First lens array
441 LCD panel
480 Light control device
481 Shading plate
481A Flat plate
481B Arm
481C Center of rotation
481D heat sink
482 Rotating device
482A stepping motor
482B Gear mechanism
483 Cooling path
483A Cooling fan
484 Controller
484B Image analysis circuit
484C Resizing circuit
484D CPU
484E Gain adjustment circuit
484F Motor drive circuit
484G lamp driver
484H Fan drive circuit
484I Temperature sensor
485 Shading plate

Claims

A light source device, a light beam emitted from the light source device is divided into a plurality of partial light beams, and a first lens array disposed on the light source device side, opposed to the first lens array and substantially conjugate with the light source device An illumination optical device comprising a second lens array in relation,
An illumination optical apparatus, wherein a dimming device is provided between the first lens array and the second lens array to reduce the amount of light in the optical path between them.

The illumination optical apparatus according to claim 1,
The light control device includes a light shielding plate having a plate surface arranged along a light beam emitted from the first lens array in a state where the light amount is not reduced, and a light shielding plate that adjusts the light amount in the optical path. An illumination optical apparatus comprising: a rotating device that moves.

The illumination optical apparatus according to claim 2, wherein
The light-shielding plate has a rotating end located on the second lens array side, and the center of rotation is away from the plate surface of the light-shielding plate and in the optical path and on the first lens array side. An illumination optical device characterized by being positioned.

The illumination optical apparatus according to claim 2 or 3,
An illumination optical apparatus, wherein a plurality of the light shielding plates are arranged opposite to each other with an illumination optical axis in between.

The illumination optical apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The illumination optical device, wherein the light shielding plate includes a heat sink.

The illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 5,
2. The illumination optical device according to claim 1, wherein the light shielding plate is formed from aluminum or an aluminum alloy.

The illumination optical apparatus according to any one of claims 2 to 6,
An illumination optical device, wherein a cooling path for cooling the rotating device and the light shielding plate is formed.

The illumination optical apparatus according to any one of claims 2 to 7,
The illumination optical device according to claim 1, wherein the rotation device includes a stepping motor coupled to the light shielding plate.

A projector comprising the illumination optical device according to claim 1.

The projector according to claim 9, wherein
The projector is characterized in that the light control device adjusts an amount of light to be reduced according to an input image signal.