JP2004219787A - Projector - Google Patents

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JP2004219787A
JP2004219787A JP2003007923A JP2003007923A JP2004219787A JP 2004219787 A JP2004219787 A JP 2004219787A JP 2003007923 A JP2003007923 A JP 2003007923A JP 2003007923 A JP2003007923 A JP 2003007923A JP 2004219787 A JP2004219787 A JP 2004219787A
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Japan
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light
integrator
transmission member
incident
light source
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JP2003007923A
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Japanese (ja)
Inventor
Ritsuo Koga
律生 古賀
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Plus Vision Corp
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Plus Vision Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector in which a margin for the positional shift of an integrator is large, and a loss of light emitted from a light source is reduced. <P>SOLUTION: The projector is provided with the light source 60 including a mirror 61 of elliptic of revolution and a discharge lamp 62, a color wheel 70 on which light emitted from the light source 60 is made incident and which separates the incident light into light beams having wavelengths of R, G and B colors, the integrator 80 having an incident surface on which the R, G and B light beams separated by the color wheel 70 are made incident and which is formed in a recessed part 81 formed from the leading end and on which an antireflection film is formed, a DMD (digital mirror device) for optically modulating the light from the integrator 80, and a projecting means including an optical system for projecting the light modulated by the DMD. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに関し、特に、DMD(Digital Mirror Device)を用いたDLP(Digital Light Processing:DLPはテキサスインスツルメンツ社の登録商標)方式のプロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
DLP方式プロジェクタは、半導体素子からなるDMDに光を照射し、その反射光をレンズ等で拡大投影して画像表示を行うものである。本出願人により先に出願された特許文献1の図1に示すように、光源からの光が回転楕円面鏡52によって反射され、その反射光がR、G、Bのカラーフィルターを配列した円盤状のカラーホイール53によって順次RGB光に変換され、DMD56に入射される。DMD56は、画像データに基づきRGB光に同期して時分割駆動され、それらの反射光が投影レンズ57を介してスクリーン58上に順次表示される。このようなカラー映像表示は、一枚のカラーホイールを用いてカラー表示を行うことから、いわゆる単板式光学系とも呼ばれている。
【0003】
【特許文献1】
特許第3、121、843号明細書
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のプロジェクタには次のような課題がある。図5(a)に単板式光学系の斜視図を示し、図5(b)にその断面図を示す。光源200は、回転楕円面鏡201とその光軸上に取り付けられた放電ランプ202とを含む。放電ランプ202からの光は、カラーホイール210の面上にフォーカスされ、そこでRGBの各波長の光に分離され、それらの光はインテグレーター220に順次入射される。
【0005】
図6にカラーホイールの一構成例を示す。カラーホイール210は、その外周にR、G、Bのカラーフィルターを配列し、その中心部211がモータによって一定速度で回転される。放電ランプ202からのカラーホイール210への入射光のスポット径212は、できるだけ小さく制限されることが望ましい。カラーホイール210においてスポット径212がR、G、Bの各境界にまたがるとき、RGBの純粋な波長の光が分離されず、R+G、G+B、B+Rの混合された波長が生成されてしまう。このため出来るだけスポット径212をできるだけ小さく制限することが望ましく、カラーホイール210はリフレクター201の焦点距離近傍に配置される。
【0006】
インテグレーター220は、カラーホイール210と近接して位置決めされ、カラーホイール210からのRGB光を入射する。入射光は、内部で全反射を繰り返され、その出射面から照度分布が均一な光となって出射される。インテグレーター220の入射面には、反射防止膜221が蒸着され、入射光が入射面で反射されるのを抑制し、光が損失されるのを防いでいる。
【0007】
光源は点光源に近い程、集光効率は良く、従ってインテグレーター220の先端または入射面は、カラーホイール210に近接配置される。このため、インテグレーター220の先端または入射面に、非常に小さなスポット径の光が照射される。尚、光源の焦点をカラーホイールに合わせることが望ましいが、光源のずれなどで、インテグレーターの先端または入射面に焦点が合ったり、また光源のずれがなくとも、焦点は点というより幅をもって構成されるためインテグレーターの先端または入射面に焦点と同じ程度の非常に小さなスポット径の光が照射されてしまう。インテグレーター220の先端または入射面は、カラーホイール210に近接される。しかしながら、入射面である反射防止膜221に非常に小さなスポット径の光が照射されると、反射防止膜221が局所的に加熱され、その熱により反射防止膜221が焼損したりあるいは変質してしまう虞がある。また、反射防止膜221上にごみ等の異物が付着されていると、異物の焼損によりインテグレーター220までが溶融し、損傷してしまうことがある。インテグレーター220や反射防止膜221の焼損あるいは劣化が生じると、入射面におけるRGB光の損失が増加され、結果として光源からの光の有効利用効率が低下し、プロジェクタによって投影される画像の明るさも低下してしまう。
【0008】
他方、インテグレーター220をカラーホイール210から一定距離以上離し、インテグレーター220の入射面への入射光のスポット径を大きくして熱の発生を低減させることも考えられるが、その分だけ光路長が長くなってしまうとともに、スポット径が入射面の大きさ内に収まるようにインテグレーター220をカラーホイール210に対して精度よく位置決めをしなければならない。仮に、インテグレーター220がカラーホイール210から離れすぎてしまうと、入射光のスポット径が入射面のサイズよりも大きくなってしまい、光の一部がインテグレーター220に入射されず、光源からの光の有効利用率が低下してしまう。
【0009】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決し、インテグレーターの性能を維持し、かつ光損失の少ないプロジェクタを提供することを目的とする。
さらに本発明は、インテグレーターの位置ずれのマージン(許容範囲)の大きなプロジェクタを提供することを目的とする。
さらに本発明は、光源からの光の有効利用効率を改善したプロジェクタを提供することを目的とする。
さらに本発明は、長時間の使用に耐え、かつ投影画像の明るさの劣化を抑制するプロジェクタを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプロジェクタは、光源と、光源からの光を入射し、入射された光を伝送する光伝送部材と、前記光伝送部材によって伝送された光を変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備え、前記光伝送部材は、光の入射位置に、反射防止膜によって覆われた面と、この面と垂直に交差する少なくとも一つの反射面とを含むものである。これにより、光伝送部材の入射面に照射される光のスポット径を大きくなり、照射面積が増加されるため、入射面上の反射防止膜の熱的な損傷(溶融、焦げ付き等による劣化を防止することができる。さらに、光伝送部材の位置が多少ずれて、入射光のスポット径が入射面のサイズよりも大きくなったとしても、入射面からはみ出した光は反射面によって反射されて入射面に導かれるので、光の損失を極力防ぐことができる。
【0011】
他の発明に係るプロジェクタは、光源と、光源からの光を入射し、これを少なくともR、G、Bの波長を有する光にそれぞれ分離可能な分離手段と、前記分離手段によって分離されたR、G、Bの光を入射する入射面を有し、該入射面は先端から窪んだ位置に形成され、前記入射面に反射防止膜が形成された光伝送部材と、前記光伝送部材からの光を変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備える。好ましくは、光伝送部材の前記入射面の周囲に反射膜が形成される。これにより、光伝送部材がカラーホイールに対して位置ずれを生じたときでも、入射面よりも広がった入射光がその周囲の反射膜に反射されて、入射面へ導かれる。このため、光源からの光の損失が、光伝送部材の位置ずれに対して極力低減される。
【0012】
好ましくは光伝送部材は、ロッド状のインテグレーターである。そして、その先端から一定の深さの空洞(凹部あるいは窪み)形成され、該空洞の底面に入射面が形成されている。空洞は、インテグレーターを削りだすことによって形成することが可能である。
【0013】
好ましくは光伝送部材は、前記カラーホイールから1mm以内に位置決めされ、前記入射面に照射される光のスポット径は、5φ以下である。また、好ましくは、光源からの光はカラーホイールの面上に点集光される。
【0014】
本発明の他のプロジェクタは、光源と、光源からの光を入射し、これを少なくともR、G、Bの波長を有する光にそれぞれ分離可能なカラーホイールと、先端に金属製部材(好ましくは金属製のキャップ)を有し、前記金属製部材が前記先端よりも突出した内壁面を有し、かつ前記先端の面に反射防止膜が形成された光伝送部材と、前記光伝送部材からの光を光学的に変調する変調手段と、前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えるものである。
【0015】
金属製のキャップの内壁面は、それを鏡面状態に仕上ることで反射面あるいは反射膜として機能させることができる。鏡面状態に仕上ることが困難なとき、あるいは不十分なときには、キャップの内壁面には反射膜をコーテイングするようにしてもよい。
【0016】
光伝送部材は、ロッド状のインテグレーターを含み、金属製のキャップは中空であり、インテグレーターの先端がキャップ内に挿入され、インテグレーターの先端からキャップが突出しているように構成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るDLP方式プロジェクタの主要な構成を示すブロック図である。プロジェクタ1は、画像信号11を入力し、これをDMDと同じ画素数のRGBデジタル画像データに変換する前処理部10と、前処理部10からのデジタル画像データに基づきDMD50の駆動を制御するとともにランプ駆動回路30及びカラーホイール駆動部40等の制御を行う制御部20とを有する。ランプ駆動回路30は、光源60の放電ランプの起動及び起動後の放電ランプのAC駆動を制御する。カラーホイール駆動部40は、カラーホイール70を回転させ、光源60からの光をRGBに分離させる。DMD50は、各画素に相当するミラー素子を含み、インテグレーター80および照明光学系90を介して照射されたRGB光をミラー素子により反射させる。投射光学系100は、DMD50からの反射光を拡大投射しスクリーン上に画像を表示させる。
【0018】
図2に光源からインテグレーターに至る光学系を示す。光源60は、回転楕円面鏡61とその光軸に取り付けられた放電ランプ62とを含む。放電ランプ62は、例えばキセノンアークショートランプ、メタルハライドランプ、あるいは超高圧水銀ランプなどが用いられる。回転楕円面鏡61は、放電ランプ62からの可視光を反射し赤外光を透過するようなダイクロックミラーやコールドミラーが用いられる。回転楕円面鏡61の焦点距離上にカラーホイール70が配され、放電ランプ62からの光がカラーホイール70の面上に結像される。
【0019】
カラーホイール70は、薄いガラス円盤状にR、G、Bのカラーフィルターを配列し、そこを透過する光の波長を選択する(基本構成は図6と同様である)。カラーホイール70は、カラーホイール駆動部40によって一定速度で回転され、入射された光を順次R、G、Bの波長を有する光に変換(あるいは分離)する。
【0020】
カラーホイール70からのR、G、B光は、インテグレーター80に入射される。インテグレーター80は、石英や石英ガラスのような耐熱部材から構成される直方体状のロッドインテグレーターである。インテグレーター80は、カラーホイール70からの光がほぼ垂直に入射されるように、かつカラーホイール70に近接するように位置決めされる。好ましくは、インテグレーター80は、カラーホイール70から1mm以内の位置に配される。
【0021】
インテグレーター80は、軸方向に一定の長さを有し、矩形状の入射面および出射面を有する。カラーホイール70からの光は、インテグレータ−80の入射面に所定の入射角で入射され、入射光はその内部において多重反射されその出射面に伝播され、そこから均一な光強度分布をもった光線が出射される。インテグレーター80の出射面のアスペクト比(水平方向の辺と垂直長辺と辺の比)が4:3あるいは16:9である。
【0022】
インテグレーター70の先端には、凹部若しくは空洞81が形成される。図3にインテグレーターを軸方向の中心に沿って切断したときの断面図を示す。凹部81は、四角形状の溝もしくは窪みであり、先端の表面82よりも一回り小さく表面82から深さdを有する。深さdは、好ましくはインテグレーター80の軸方向の長さをLとしたとき、d=0.1Lである。凹部81は、表面82と平行な底面83と、底面83の各辺(周囲)から垂直に表面82までに延在する4つの内壁84とによって規定される。底面83の表面には、反射防止膜(斜線部)85がコーテイングされ、4つの内壁84にはAl等の金属からなる反射膜(斜線部)86がコーテイングされる。反射防止膜85は、公知のものを用いることができ、多層反射防止膜であってもよい。
【0023】
凹部81の底面83若しくは反射防止膜85が、インテグレーター80の入射面となる。この入射面は、先端の表面82から距離dだけ離間されているため、反射防止膜85への入射光のスポット径S(図2(a)参照)は、凹部81がないときと比べて大きくなる。言い換えれば、スポット径Sは、先端の表面82における径よりも距離dの分だけ広がり、反射防止膜85上における照射面積が増加される。このため、反射防止膜85における入射光による局所的な発熱が抑制され、反射防止膜85の焼損したり、あるいは熱による膜の劣化や損傷を抑制することができる。
【0024】
上述したようにインテグレーター80の表面82がカラーホイール70から一定の距離になるように位置決めされる。このとき、仮にインテグレーター80がカラーホイール70から位置ずれし、カラーホイール70から距離d1(d1>d)だけ離れてしまった場合、入射光のスポット径がその距離d1に応じて広がり、凹部81の入射面(反射防止膜)85の面積を超えることになる。この場合、入射面85からはみ出した光は、凹部81の内壁84の反射膜86に反射されて入射面85に入射される。このため、インテグレーター80がラーホイール70に対して多少の位置ずれがあったとしても、光源60からの光の有効利用効率の低下を極力防止することができる。
【0025】
このようにインテグレーター80の先端に凹部、空洞もしくは窪みを形成することにより、インテグレーター80がカラーホイール70に対して位置ずれを生じたときでも、カラーホイール70からの光を効率よくインテグレーター80内に入射させることができ、同時にインテグレーター80の熱による損傷、劣化を抑制し、インテグレーター80の性能を維持しつつ寿命の長期化を図ることができる。
【0026】
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。図4は、図3と同様の光学系を示す図であり、図3と同一部分については同一番号を付してある。本実施の形態に係るインテグレーター110は、従来の図5に示すような断面矩形を有するロッド状のインテグレーターの先端111に、金属製のキャップ112を取り付けたものである。インテグレーター110の先端の表面111には、反射防止膜がコーティングされる。金属製のキャップ112は、内部が空洞の筒状の直方体であり、好ましくは、Alやステンレスにより形成される。キャップ112の内径は、インテグレーター110の外形寸法よりも若干大きめであり、インテグレーター110の先端111がキャップ112内に挿入される。キャップ112の寸法精度を良くすることで、インテグレーター110の先端111を嵌合状態で保持することができる。あるいは、インテグレーター110の保持をより確実にするために両者の間に緩衝材を挿入しても良い。
【0027】
キャップ112の先端は、インテグレーター110の先端111より距離dだけ突出し、言い換えれば、キャップ112の内壁113が距離dだけ残る位置までインテグレーター110の先端111がキャップ112内に挿入される。こうすることでインテグレーター110は、第1の実施の態様のときの窪みあるいは凹部と均等な窪みまたは凹部を有することとなる。凹部の形状はキャップ112の内壁113によって規定される。キャップ112の露出された内壁113、すなわち距離dに相当する内壁113を鏡面状態に加工しておくことで、内壁113を反射鏡として利用することができる。あるいは内壁113に反射膜をコーテイングするものであっても良い。第2の実施の形態によるインテグレーター110は、第1の実施の形態によるインテグレーター80と基本的に同一の作用効果をもたらすものである。
【0028】
第2の実施形態によるインテグレーター110の場合、従来のインテグレーターにキャップを取り付けるだけで、位置ずれに強く、しかも反射防止膜の劣化、損傷を抑制したインテグレーターを構成することができ、非常に有益である。なお、キャップは金属製の部材を用いたが、これ以外の部材を用い内壁に反射膜を蒸着やその他の手段によって形成するものであっても良い。
【0029】
上記実施の態様では、インテグレーターの先端に矩形状の凹部を形成したが、必ずしもそのような形状に限定されるものではない。例えば、凹部の形状は、カラーホイールからのスポット径に応じて円形状の窪みであってもよいし、それ以外の形状であってもう良い。また、インテグレーター110に取り付けるキャップ112の内壁113によって規定される窪みあるいは凹部の形状も、矩形状に限るものではない。さらにインテグレーターは、断面が矩形状のものを例にしたが、これ以外に断面が円形状あるいは楕円状のものであっても良い。
【0030】
上記実施の態様は、DLP方式のプロジェクタを例に説明したが、勿論、これ以外の液晶デバイスを用いたプロジェクタや、リア投射型のプロジェクタ等に広く適用することができる。
【0031】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、インテグレーターを含む光伝送部材の先端に凹部を設け、凹部内に反射防止膜を形成するようにしたので、光伝送部材に位置ずれが生じたときでも、光伝送部材の熱による損傷、劣化を極力防止し、その性能を維持しつつ寿命の長期化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いられるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図2】第1の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示し、図2(a)はその斜視図を示し、図2(b)は断面図を示す。
【図3】図2に示すインテグレーターを軸方向の中心に沿って切断したときの断面図である。
【図4】第2の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示し、図4(a)はその斜視図を示し、図4(b)は断面図を示す。
【図5】従来のプロジェクタの光学系を示し、図5(a)はその斜視図を示し、図5(b)は断面図を示す。
【図6】カラーホイールの一構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
10:前処理部、 20:制御部、
30:ランプ駆動回路、 40:カラーホイール駆動部、
50:DMD、 60:光源ランプ、
70:カラーホイール、 80:インテグレーター、
81:凹部(窪み)、 82:先端の表面、
83:底面、 84:内壁、
85:反射防止膜、 86:反射膜
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector, and more particularly, to a DLP (Digital Light Processing) using DMD (Digital Mirror Device): DLP is a trademark of Texas Instruments.
[0002]
[Prior art]
The DLP type projector irradiates light to a DMD made of a semiconductor element, and enlarges and projects the reflected light with a lens or the like to display an image. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1 previously filed by the present applicant, light from a light source is reflected by a spheroidal mirror 52, and the reflected light is a disk in which R, G, and B color filters are arranged. The light is sequentially converted to RGB light by a color wheel 53 having a rectangular shape, and is incident on a DMD 56. The DMD 56 is time-divisionally driven in synchronization with the RGB light based on the image data, and the reflected light is sequentially displayed on a screen 58 via a projection lens 57. Such a color image display is also called a so-called single-plate optical system because color display is performed using a single color wheel.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3,121,843
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional projector has the following problems. FIG. 5A is a perspective view of a single-plate optical system, and FIG. 5B is a cross-sectional view thereof. The light source 200 includes a spheroidal mirror 201 and a discharge lamp 202 mounted on its optical axis. Light from the discharge lamp 202 is focused on the surface of the color wheel 210, where it is separated into light of each wavelength of RGB, and these lights are sequentially incident on the integrator 220.
[0005]
FIG. 6 shows a configuration example of the color wheel. The color wheel 210 has R, G, and B color filters arranged on its outer periphery, and its central portion 211 is rotated at a constant speed by a motor. It is desirable that the spot diameter 212 of the light incident on the color wheel 210 from the discharge lamp 202 be limited as small as possible. When the spot diameter 212 spans the boundaries of R, G, and B in the color wheel 210, light of pure wavelengths of RGB is not separated, and a mixed wavelength of R + G, G + B, and B + R is generated. For this reason, it is desirable to limit the spot diameter 212 as small as possible, and the color wheel 210 is arranged near the focal length of the reflector 201.
[0006]
The integrator 220 is positioned close to the color wheel 210, and receives the RGB light from the color wheel 210. The incident light undergoes total internal reflection repeatedly, and is emitted from its exit surface as light having a uniform illuminance distribution. An anti-reflection film 221 is deposited on the incident surface of the integrator 220 to suppress the incident light from being reflected by the incident surface and prevent light from being lost.
[0007]
The closer the light source is to the point light source, the better the light collection efficiency is. Therefore, the tip or the incident surface of the integrator 220 is arranged closer to the color wheel 210. For this reason, light having a very small spot diameter is irradiated to the tip or the incident surface of the integrator 220. It is desirable to focus the light source on the color wheel.However, even if the light source shifts to focus on the tip of the integrator or the incident surface, or if there is no shift in the light source, the focus is formed with a width rather than a point. As a result, light having a very small spot diameter, which is almost the same as the focal point, is applied to the tip or the incident surface of the integrator. The tip or the entrance surface of the integrator 220 is brought close to the color wheel 210. However, when light having a very small spot diameter is applied to the anti-reflection film 221 serving as the incident surface, the anti-reflection film 221 is locally heated, and the heat causes the anti-reflection film 221 to be burned out or deteriorated. There is a possibility that it will end up. If foreign matter such as dust is attached to the anti-reflection film 221, the integrator 220 may be melted and damaged by burning of the foreign matter. When the integrator 220 or the antireflection film 221 is burned or deteriorated, the loss of RGB light on the incident surface increases, and as a result, the efficiency of effectively using light from the light source decreases, and the brightness of the image projected by the projector also decreases. Resulting in.
[0008]
On the other hand, it is conceivable to separate the integrator 220 from the color wheel 210 by a certain distance or more and increase the spot diameter of the incident light on the incident surface of the integrator 220 to reduce the generation of heat. However, the optical path length increases by that much. In addition, the integrator 220 must be accurately positioned with respect to the color wheel 210 so that the spot diameter falls within the size of the incident surface. If the integrator 220 is too far away from the color wheel 210, the spot diameter of the incident light will be larger than the size of the incident surface, and a part of the light will not be incident on the integrator 220, and the light from the light source will be effective. Utilization rate decreases.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a projector that maintains the performance of an integrator and has low light loss.
Still another object of the present invention is to provide a projector having a large margin (permissible range) of the displacement of the integrator.
Still another object of the present invention is to provide a projector with improved effective use efficiency of light from a light source.
Still another object of the present invention is to provide a projector that can withstand use for a long time and suppresses deterioration of brightness of a projected image.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A projector according to the present invention includes a light source, a light transmitting member that receives light from the light source, and transmits the incident light, a modulating unit that modulates light transmitted by the light transmitting member, and a modulating unit. Projection means for projecting modulated light, wherein the light transmission member includes, at the light incident position, a surface covered with an anti-reflection film and at least one reflection surface perpendicular to the surface. It is a thing. As a result, the spot diameter of the light applied to the incident surface of the optical transmission member is increased, and the irradiation area is increased, so that the antireflection film on the incident surface is prevented from being thermally damaged (deterioration due to melting, burning, etc.). Furthermore, even if the position of the optical transmission member is slightly displaced and the spot diameter of the incident light becomes larger than the size of the incident surface, the light protruding from the incident surface is reflected by the reflecting surface and is reflected by the incident surface. , Light loss can be prevented as much as possible.
[0011]
A projector according to another aspect of the invention includes a light source, light from the light source, separation means capable of separating the light into lights having at least R, G, and B wavelengths, and R and R separated by the separation means. A light transmission member having an incident surface for receiving the G and B lights, the incident surface being formed at a position depressed from the tip, and an antireflection film formed on the incident surface; and light from the light transmission member. And a projection unit for projecting the light modulated by the modulation unit. Preferably, a reflection film is formed around the incident surface of the optical transmission member. Thus, even when the optical transmission member is displaced with respect to the color wheel, the incident light wider than the incident surface is reflected by the surrounding reflective film and guided to the incident surface. For this reason, loss of light from the light source is reduced as much as possible with respect to displacement of the optical transmission member.
[0012]
Preferably, the light transmission member is a rod-shaped integrator. Then, a cavity (recess or depression) having a certain depth is formed from the tip, and an incident surface is formed on the bottom surface of the cavity. The cavity can be formed by shaving the integrator.
[0013]
Preferably, the light transmission member is positioned within 1 mm from the color wheel, and the spot diameter of the light applied to the incident surface is 5φ or less. Preferably, the light from the light source is focused on the surface of the color wheel.
[0014]
Another projector of the present invention includes a light source, a color wheel capable of receiving light from the light source and separating the light into light having at least R, G, and B wavelengths, and a metal member (preferably a metal A light transmission member, the metal member having an inner wall surface protruding from the front end, and an antireflection film formed on a surface of the front end, and light from the light transmission member. And a projection unit for projecting light modulated by the modulation unit.
[0015]
The inner wall surface of the metal cap can be made to function as a reflection surface or a reflection film by finishing it in a mirror surface state. When it is difficult or insufficient to finish the mirror surface, a reflective film may be coated on the inner wall surface of the cap.
[0016]
The light transmission member includes a rod-shaped integrator, the metal cap is hollow, the tip of the integrator is inserted into the cap, and the cap can be configured to protrude from the tip of the integrator.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of a DLP projector according to an embodiment of the present invention. The projector 1 receives an image signal 11 and converts the image signal 11 into RGB digital image data having the same number of pixels as the DMD. The projector 1 controls the driving of the DMD 50 based on the digital image data from the preprocessing unit 10. A control unit 20 for controlling the lamp driving circuit 30 and the color wheel driving unit 40; The lamp driving circuit 30 controls activation of the discharge lamp of the light source 60 and AC driving of the discharge lamp after the activation. The color wheel driving unit 40 rotates the color wheel 70 to separate the light from the light source 60 into RGB. The DMD 50 includes a mirror element corresponding to each pixel, and reflects the RGB light emitted via the integrator 80 and the illumination optical system 90 by the mirror element. The projection optical system 100 enlarges and projects the reflected light from the DMD 50 to display an image on a screen.
[0018]
FIG. 2 shows an optical system from the light source to the integrator. The light source 60 includes a spheroidal mirror 61 and a discharge lamp 62 attached to its optical axis. As the discharge lamp 62, for example, a xenon arc short lamp, a metal halide lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, or the like is used. As the spheroid mirror 61, a dichroic mirror or a cold mirror that reflects visible light from the discharge lamp 62 and transmits infrared light is used. A color wheel 70 is arranged on the focal length of the spheroid mirror 61, and light from the discharge lamp 62 is imaged on the surface of the color wheel 70.
[0019]
The color wheel 70 arranges R, G, and B color filters in a thin glass disk shape and selects the wavelength of light transmitted therethrough (the basic configuration is the same as that of FIG. 6). The color wheel 70 is rotated at a constant speed by the color wheel driving unit 40, and sequentially converts (or separates) incident light into light having R, G, and B wavelengths.
[0020]
The R, G, and B lights from the color wheel 70 enter the integrator 80. The integrator 80 is a rectangular parallelepiped rod integrator made of a heat-resistant member such as quartz or quartz glass. The integrator 80 is positioned so that light from the color wheel 70 is incident almost perpendicularly and close to the color wheel 70. Preferably, integrator 80 is arranged at a position within 1 mm from color wheel 70.
[0021]
The integrator 80 has a certain length in the axial direction, and has a rectangular entrance surface and exit surface. Light from the color wheel 70 is incident on the incident surface of the integrator -80 at a predetermined incident angle, and the incident light is internally reflected multiple times and propagated to the exit surface, from which a light beam having a uniform light intensity distribution is obtained. Is emitted. The aspect ratio (the ratio of the horizontal side to the vertical long side to the side) of the exit surface of the integrator 80 is 4: 3 or 16: 9.
[0022]
A recess or cavity 81 is formed at the tip of the integrator 70. FIG. 3 shows a cross-sectional view when the integrator is cut along the center in the axial direction. The concave portion 81 is a rectangular groove or dent, and has a depth d from the surface 82 slightly smaller than the surface 82 at the tip. The depth d is preferably d = 0.1 L, where L is the length of the integrator 80 in the axial direction. The recess 81 is defined by a bottom surface 83 parallel to the surface 82 and four inner walls 84 extending from each side (periphery) of the bottom surface 83 to the surface 82 vertically. An antireflection film (shaded portion) 85 is coated on the surface of the bottom surface 83, and a reflective film (shaded portion) 86 made of a metal such as Al is coated on the four inner walls 84. As the antireflection film 85, a known one can be used, and a multilayer antireflection film may be used.
[0023]
The bottom surface 83 of the concave portion 81 or the antireflection film 85 serves as an incident surface of the integrator 80. Since this incident surface is separated from the front surface 82 by the distance d, the spot diameter S (see FIG. 2A) of the incident light on the antireflection film 85 is larger than when the concave portion 81 is not provided. Become. In other words, the spot diameter S is wider than the diameter at the front end surface 82 by the distance d, and the irradiation area on the antireflection film 85 is increased. For this reason, local heat generation by the incident light in the antireflection film 85 is suppressed, and burnout of the antireflection film 85 or deterioration or damage of the film due to heat can be suppressed.
[0024]
As described above, the surface 82 of the integrator 80 is positioned so as to be at a fixed distance from the color wheel 70. At this time, if the integrator 80 is displaced from the color wheel 70 and separated from the color wheel 70 by a distance d1 (d1> d), the spot diameter of the incident light expands according to the distance d1 and It exceeds the area of the incident surface (anti-reflection film) 85. In this case, the light protruding from the incident surface 85 is reflected by the reflection film 86 on the inner wall 84 of the concave portion 81 and is incident on the incident surface 85. Therefore, even if the integrator 80 is slightly displaced from the large wheel 70, it is possible to prevent the effective use efficiency of the light from the light source 60 from decreasing as much as possible.
[0025]
By forming a concave portion, a cavity, or a dent at the tip of the integrator 80 in this manner, even when the integrator 80 is displaced with respect to the color wheel 70, light from the color wheel 70 is efficiently incident on the integrator 80. At the same time, damage and deterioration of the integrator 80 due to heat can be suppressed, and the life of the integrator 80 can be extended while maintaining the performance of the integrator 80.
[0026]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing an optical system similar to FIG. 3, and the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. The integrator 110 according to the present embodiment is obtained by attaching a metal cap 112 to the tip 111 of a rod-shaped integrator having a rectangular cross section as shown in FIG. The front surface 111 of the integrator 110 is coated with an anti-reflection film. The metal cap 112 is a hollow cylindrical rectangular parallelepiped, and is preferably formed of Al or stainless steel. The inner diameter of the cap 112 is slightly larger than the outer dimensions of the integrator 110, and the tip 111 of the integrator 110 is inserted into the cap 112. By improving the dimensional accuracy of the cap 112, the tip 111 of the integrator 110 can be held in a fitted state. Alternatively, a buffer may be inserted between the integrator 110 to more reliably hold the integrator 110.
[0027]
The tip of the cap 112 projects from the tip 111 of the integrator 110 by a distance d. In other words, the tip 111 of the integrator 110 is inserted into the cap 112 until the inner wall 113 of the cap 112 remains at the distance d. By doing so, the integrator 110 has a depression or a depression equivalent to the depression or the depression in the first embodiment. The shape of the recess is defined by the inner wall 113 of the cap 112. By processing the exposed inner wall 113 of the cap 112, that is, the inner wall 113 corresponding to the distance d to a mirror surface state, the inner wall 113 can be used as a reflecting mirror. Alternatively, a reflective film may be coated on the inner wall 113. The integrator 110 according to the second embodiment has basically the same operation and effect as the integrator 80 according to the first embodiment.
[0028]
In the case of the integrator 110 according to the second embodiment, an integrator that is resistant to displacement and that suppresses deterioration and damage of the antireflection film can be formed only by attaching a cap to a conventional integrator, which is very useful. . Although the cap is made of a metal member, other members may be used to form a reflective film on the inner wall by vapor deposition or other means.
[0029]
In the above embodiment, a rectangular concave portion is formed at the tip of the integrator, but the shape is not necessarily limited to such a shape. For example, the shape of the concave portion may be a circular concave portion depending on the spot diameter from the color wheel, or may be another shape. Further, the shape of the dent or recess defined by the inner wall 113 of the cap 112 attached to the integrator 110 is not limited to a rectangular shape. Further, the integrator has a rectangular cross section as an example, but may have a circular or elliptical cross section.
[0030]
The above embodiment has been described by taking the DLP type projector as an example. However, it is needless to say that the present invention can be widely applied to projectors using other liquid crystal devices, rear projection type projectors, and the like.
[0031]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. Deformation and modification are possible.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the concave portion is provided at the tip of the optical transmission member including the integrator and the antireflection film is formed in the concave portion, even when the optical transmission member is displaced, the heat of the optical transmission member can be reduced. It is possible to prevent the damage and deterioration due to the above as much as possible, and to extend the service life while maintaining its performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a projector used in the present invention.
FIG. 2 shows an optical system of the projector according to the first embodiment, FIG. 2 (a) is a perspective view thereof, and FIG. 2 (b) is a sectional view.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the integrator shown in FIG. 2 taken along an axial center.
FIG. 4 shows an optical system of a projector according to a second embodiment, FIG. 4 (a) is a perspective view thereof, and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view.
5A and 5B show an optical system of a conventional projector, FIG. 5A is a perspective view thereof, and FIG. 5B is a sectional view thereof.
FIG. 6 is a plan view illustrating a configuration example of a color wheel.
[Explanation of symbols]
10: pre-processing unit, 20: control unit,
30: lamp drive circuit, 40: color wheel drive unit,
50: DMD, 60: light source lamp,
70: color wheel, 80: integrator,
81: concave portion (dent), 82: tip surface,
83: bottom surface, 84: inner wall,
85: anti-reflection film, 86: reflection film

Claims (14)

光源と、
光源からの光を入射し、入射された光を伝送する光伝送部材と、
前記光伝送部材によって伝送された光を変調する変調手段と、
前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備え、
前記光伝送部材は、光の入射位置に、反射防止膜によって覆われた面と、この面と垂直に交差する少なくとも一つの反射面とを含む、プロジェクタ。
A light source,
An optical transmission member that receives light from a light source and transmits the received light,
A modulating means for modulating the light transmitted by the light transmitting member,
And projection means for projecting light modulated by the modulation means,
The projector, wherein the light transmission member includes, at a light incident position, a surface covered with an anti-reflection film, and at least one reflection surface perpendicular to the surface.
前記光伝送部材の反射防止膜は、矩形状の平面を含み、前記反射面は前記区形状の平面の各辺から垂直方向に延在する、請求項1に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 1, wherein the antireflection film of the light transmission member includes a rectangular plane, and the reflection surface extends in a vertical direction from each side of the section plane. 前記反射面は、金属の表面である、請求項1または2に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 1, wherein the reflection surface is a metal surface. 光源と、
光源からの光を入射し、これを少なくともR、G、Bの波長を有する光にそれぞれ分離可能な分離手段と、
前記分離手段によって分離されたR、G、Bの光を入射する入射面を有し、該入射面は先端から窪んだ位置に形成され、前記入射面に反射防止膜が形成された光伝送部材と、
前記光伝送部材からの光を変調する変調手段と、
前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段と、
を備えたプロジェクタ。
A light source,
Separating means for receiving light from a light source and separating the light into lights having at least R, G, and B wavelengths,
An optical transmission member having an incident surface on which the R, G, and B lights separated by the separating means are incident, the incident surface being formed at a position depressed from the tip, and an antireflection film being formed on the incident surface When,
Modulating means for modulating light from the optical transmission member,
Projection means for projecting light modulated by the modulation means,
Projector equipped with.
前記光伝送部材の前記入射面の周囲に反射膜が形成される、請求項4に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 4, wherein a reflection film is formed around the light incident surface of the light transmission member. 前記光伝送部材は、インテグレーターであり、その先端から一定の深さの空洞が形成され、該空洞の底面に入射面が形成されている、請求項4または5に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 4, wherein the light transmission member is an integrator, a cavity having a predetermined depth is formed from a tip of the integrator, and an incident surface is formed on a bottom surface of the cavity. 前記光伝送部材は、インテグレーターであり、その先端に凹部が形成され、前記凹部の少なくとも底面に反射防止膜が形成され、前記凹部の底面と隣接する面に反射膜が形成される、請求項4に記載のプロジェクタ。The optical transmission member is an integrator, a concave portion is formed at a tip thereof, an antireflection film is formed on at least a bottom surface of the concave portion, and a reflection film is formed on a surface adjacent to a bottom surface of the concave portion. A projector according to claim 1. 前記光伝送部材は、前記分離手段から1mm以内に位置決めされ、前記入射面に照射される光のスポット径は、5φ以下である、請求項4ないし7いずれかに記載のプロジェクタ。8. The projector according to claim 4, wherein the light transmission member is positioned within 1 mm from the separation unit, and a spot diameter of light applied to the incident surface is 5φ or less. 9. 前記分離手段はカラーホイールを含み、前記光源からの光はカラーホイールの面上に点集光される、請求項8に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 8, wherein the separation unit includes a color wheel, and light from the light source is point-focused on a surface of the color wheel. 光源と、
光源からの光を入射し、これを少なくともR、G、Bの波長を有する光にそれぞれ分離可能な分離手段と、
軸方向の先端に金属製部材を有し、前記金属製部材が前記先端よりも突出し、突出した部分の内壁に反射面が形成され、かつ前記先端の面に反射防止膜が形成された光伝送部材と、
前記光伝送部材からの光を変調する変調手段と、
前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段と、
を備えたプロジェクタ。
A light source,
Separating means for receiving light from a light source and separating the light into lights having at least R, G, and B wavelengths,
An optical transmission having a metal member at an axial end, wherein the metal member protrudes from the end, a reflection surface is formed on an inner wall of the protruding portion, and an anti-reflection film is formed on the surface of the end Components,
Modulating means for modulating light from the optical transmission member,
Projection means for projecting light modulated by the modulation means,
Projector equipped with.
前記金属製部材の内壁面が反射面として機能する、請求項10に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 10, wherein an inner wall surface of the metal member functions as a reflection surface. 前記金属製部材の内壁面に反射膜がコーティングされる、請求項11に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 11, wherein a reflective film is coated on an inner wall surface of the metal member. 前記光伝送部材は、断面が矩形状のインテグレーターを含み、前記金属製部材は中空のキャップであり、前記インテグレーターの先端からキャップが突出するように前記インテグレーターの先端がキャップ内に挿入される、請求項10ないし12いずれかに記載のプロジェクタ。The light transmission member includes an integrator having a rectangular cross section, the metal member is a hollow cap, and the tip of the integrator is inserted into the cap so that the cap projects from the tip of the integrator. Item 13. The projector according to any one of Items 10 to 12. 前記光源は放電ランプおよび放電ランプからの光を反射するリフレクターを含み、前記変調手段は半導体ミラー素子を含む、請求項1ないし13いずれか記載のプロジェクタ。14. The projector according to claim 1, wherein the light source includes a discharge lamp and a reflector that reflects light from the discharge lamp, and the modulation unit includes a semiconductor mirror element.
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