【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）方式のプロジェクタに用いられる光インテグレーターに関する。
【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で拡大投影して画像のカラー表示を行うものである。例えば本出願人により出願された特許文献１に、ＤＬＰ方式プロジェクタの概要が開示されている。同特許の図１に示すように、光源からの白色光は楕円鏡５２によって反射され、その反射光は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ール５３によって順次ＲＧＢ色に変えられ、ＤＭＤ５６に入射される。ＤＭＤ５６は、ＲＧＢに同期して時分割駆動され、画像データに応じて反射された光は投影レンズ５７を介してスクリーン５８上に表示される。このようなカラー映像の投影は、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と呼ばれる。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３、１２１、８４３号
【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。光源からの光は、リフレクターによって反射され、その光はインテグレーターに入射される。インテグレーターは、入射光を均一な強度の光線束としてカラーホイールに出射する。ところが、図９に示すように、インテグレーターのアスペクト比が１６：９のように横長になると、光源からの入射光９０のスポット径の一部９１がインテグレーターの入射面９２よりも大きくなってしまい（黒く塗られた部分）、その光９１がインテグレーターに入射されず、光の利用効率が低下してしまう。これにより、プロジェクタの投射映像も暗くなってしまう。他方、光源からの入射光のすべてを包含するようにインテグレーターを大きくすると、インテグレーターの出射面から出射される光線束のサイズも大きくなってしまい、ＲＧＢを配列したカラーホイールのスポーク時間（角度）が大きくなってしまう。スポーク時間は、ＲＧＢのフィルターの境界であり、この部分は白色の表示に使用することができるが、ＲＧＢの３原色を長時間使用するうえで、この角度は小さいことが望ましい。
【０００５】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決し、横長のアスペクト比に対応して入射光の取り込みを行うことができるインテグレーターを提供することを目的とする。
さらに本発明の目的は、スポークタイムを小さくしカラーホイールの有効効率を改善するインテグレーターを提供する。
さらに本発明の目的は、光の利用効率を改善し、明るい映像を投射することが可能なインテグレーターおよびそれを用いたプロジェクタを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインテグレーターは、円形状の入射面と、照射領域に対応する出射面とを有する。出射面は、好ましくは矩形状であり、前記出射面のアスペクト比をｍ対ｎ（ｍは横方向の長さ、ｎは縦方向の長さ）とするとき、前記入射面は直径ｍの円である。好ましくは、前記入射面は、直径ｎの円である。好ましくは、前記出射面の対角線の長さをｃとするとき、前記入射面は、直径ｄの円である。好ましくは、前記入射面と前記出射面との間にテーパーあるいは湾曲面が形成されている。入射面は、楕円状であってもよい。アスペクト比は好ましくは１６：９である。インテグレーターの入射面を円形状とすることで、光源からの光を効率よく取り込むことができ、光の利用効率も改善することができる。
【０００７】
本発明に係るプロジェクタは、上述したインテグレーターと、前記インテグレーターの入射面に光を入射する光源と、前記インテグレーター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と投射する投射手段とを有する。好ましくは、前記変調手段は、前記インテグレーターからの光をＲＧＢの波長の光に分離するカラーホイールを含む。好ましくは、変調手段は、ＤＭＤまたは液晶デバイスにより光の変調を行う。
【０００８】
本発明に係るインテグレーターの前にカラーホイールを配置した場合、インテグレーターの入射面（入射開口）が矩形のときと比べて、そのスポークタイムを小さくすることができ、カラーホイールの利用効率を向上させることができる。このように本発明に係るインテグレーターは、カラーホイールをより効率的に、言い換えるならより長時間ＲＧＢの３原色を利用できるようにし入射面を円形状にし、その出射面（出射開口）をデジタルミラーデバイスの照射領域に対応した矩形とするものである。また、カラーホイールを後方に配置した場合には、出射面はそのまま矩形とし、入射面はより多くの光を取り込むために大きな径を有する円形状とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は上面図、同図（ｄ）は斜視図である。
【００１０】
ロッド状のインテグレーター１０は、入射面（入射開口）１２、出射面（出射開口）１４、側面１６、上面１８および底面１９によって囲まれた光学部材から構成される。光学部材は、例えば石英ガラスが用いられる。
【００１１】
入射面１２と出射面１４はそれぞれ平行であり、出射面１４の短辺をａ、長辺をｂとするとき、入射面１２は、その短辺ａを直径とする円に形成される。上面１８および底面１９は互いに平行であり、かつ出射面１４から入射面１２に向けてそれぞれ水平に延びる。側面１６は、出射面１４、上面１８および底面１９と直交し、さらに境界線Ｌ１において湾曲面１６ａに接続される。湾曲面１６ａは入射面１２の形状に合わせて湾曲される。このようにインテグレーター１０は、その入射面１２の円の直径が、出射面１４の短辺ａに一致するように形成されている。
【００１２】
図２に第２の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す。ロッド状のインテグレーター２０は、入射面２２、出射面２４、側面２６、上面２８および底面２９によって囲まれた光学部材から構成される。入射面２２は、その円の直径が出射面２４の長辺ｂとなるように形成される。一対の側面２６は互いに平行であり、かつ出射面２４から入射面２２に向けてそれぞれ水平に延びる。上面２８および底面２９は、境界線Ｌ２までは出射面２４および側面２６と直交し、境界線Ｌ２から入射面２２に向けて直径ｂの円に合うような湾曲面２８ａ、２９ａが形成される。本実施の形態に係るインテグレーター２０は、その入射面２２の円の直径が、出射面２４の長辺ｂに一致するように形成されておる。入射面２２は、第１の実施の形態のインテグレーター１０の入射面１２よりもサイズが大きい。
【００１３】
図３に第３の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す。第３の実施の形態に係るインテグレーター３０は、その入射面３２の円の直径が、出射面３４の対角線ｃに等しい。側面３６、上面３８および底面３９は、出射面３４から直交する方向に境界線Ｌ３まで延び、そこから入射面３２の円に合うような湾曲面３６ａが形成される。
【００１４】
図４に第４の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す。第４の実施の形態に係るインテグレーター４０は、その入射面４２の直径が一定となるフラット領域４２ａを有しており、この点が第３の実施の形態に係るインテグレーター３０と構成を異にする。
【００１５】
上述した第１ないし第４の実施の形態に係るインテグレーターは、例えば、丸い棒状の石英ガラスを用意しこれを削り出し加工することで形成される。
【００１６】
図５にインテグレーターの入射面と入射光の強度との関係を示す。縦軸は入射光強度を示し、横軸は入射光の中心からの距離を示す。円形状のスポット径を有する入射光線の場合、その中心の入射光強度がもっとも高くなり、その中心から遠ざかるに従い光強度が低下する。
【００１７】
第１の実施の態様のインテグレーター１０のように、入射面１２の径を、出射面の短辺ａに一致させたとき、距離ａで示す範囲の光強度の光が入射され、距離ａよりも大きい範囲の光は入射されない。従って、第１の実施の態様では、中心部の光強度の強い光を入射させることで、光の利用効率の低下を抑制し、明るい照明を行うことができる。さらに、図６（ａ）に示すように、放電ランプ６０からの光をカラーホイール６２を介してインテグレーター１０に入射させる場合、インテグレーター１０の入射面１２を半径の小さな円形にすることで、図６（ｂ）に示すように、従来のような矩形状の入射面を有するインテグレーターと比べて、カラーホイール６２のスポークタイムをθ２からθ１減少させることができ（図の斜線部分）、より広い範囲で効率よくカラーホイール６２を利用することができる。
【００１８】
第２の実施態様のインテグレーター２０のように、入射面２２の径を、出射面２４の長辺ｂに一致させたとき、距離ｂで示す範囲の光強度の光が入射される。これにより、第１の実施の態様のインテグレーター１０よりもさらに多くの光が入射される。また、第１の実施の態様と同様に、スポークタイムを小さくすることができる。
【００１９】
第３の実施態様のインテグレーター３０のように、入射面３２の円の径を、出射面３４の対角線ｃに一致させたとき、距離ｃで示す範囲の光強度の光が入射される。これにより、図７に示すように、放電ランプ６０からの光をインテグレーター３０を介してカラーホイール６２に入射させる場合、入射光の大部分の光が無駄なくインテグレーター３０の入射面３４に入射され、従来の矩形状の入射面を有するインテグレーターと比べて、その入射光量を増加させることができる。
【００２０】
このようにインテグレーターの入射面を円形状にすることで、円形状のスポット径を有する入射光を効率よくインテグレーターに取り込むことができ、従来のインテグレーターと比較して光の利用効率を改善し、かつインテグレーターにより明るい照明を行うことができる。
【００２１】
次に、第３の実施の態様に係るインテグレーター３０をプロジェクタの光学系に適用した例を図８に示す。図８は、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１００は、画像信号１０１を入力し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１１０と、前処理部１１０からのデジタル画像データに基づきＤＭＤ１５０の駆動を制御するとともにランプ駆動回路１３０及びカラーホイール駆動部１４０等の制御を行う制御部１２０とを有する。ランプ駆動回路１３０は、光源としての放電ランプ１６０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１４０は、放電ランプ１６０からの光をＲＧＢに変換させるためにカラーホイール１７０を回転させる。ＤＭＤ１５０は、カラーホイール１７０から順次ＲＧＢに変換された光を照明光学系１８０を介して照射され、各画素に相当するスイッチングミラーを回転させてＲＧＢ光を反射する。投射光学系１９０は、ＤＭＤ１５０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。
【００２２】
放電ランプ１６０は、例えば、キセノンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ等が用いられる。放電ランプ１６０は、例えば回転楕円面鏡などのリフレクターに取り付けられ、その発光点はリフレクターの焦点位置に一致される。放電ランプ１６０からの光は、リフレクターによって集光され、円形状のスポット径を有する入射光となってインテグレーター３０に入射される。また、入射光の最小スポット径は、放電ランプの電極間の距離、すなわちアーク長によって決定される。
【００２３】
放電ランプ１６０からの光が集光される位置近傍にインテグレーター３０が配置される。インテグレーター３０は、その出射面３４のアスペクト比を１６：９とし、その入射面３２に放電ランプ１６０からの集光された光を入射する。インテグレーター３０の位置を適宜調整することで、入射面３２に集光される光のスポット径の大きさを調整することが可能である。好ましくは、初期設定時には、集光された光のスポット径と、入射面３２の対角線ｃの径とを一致させておく。これにより、大部分の光をインテグレーター３０に取り込むことが出来る。さらに、放電ランプ１６０の経年変化等によりアーク長が延び、そのスポット径が大きくなったとしても、入射面３２がスポット径に対応して円形状であるため、入射光の多くをインテグレーター３０内に取り込むことができる。このようなインテグレーター３０を用いることにより、明るい映像を投射することが可能となる。
【００２４】
カラーホイール１７０は、カラーホイール駆動部１４０によって一定速度で回転され、インテグレーター３０からの出射光がほぼ垂直に入射するような位置関係に配置される。カラーホイール１７０は、ＲＧＢの光を透過するカラーフィルターを含み、入射された光は、カラーフィルターによって順次Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯を有する光に変換（あるいは分別）される。ＲＧＢのカラーフィルターの境界に照射された光は、スポーク時間（角度）として白色光の表示に用いられるが、本実施の形態に係るインテグレーターは、入射面（入射開口）を円形状としそのサイズを必要以上大きくしなくてもすむため、スポーク時間も小さくすることができる。
【００２５】
照明光学系１８０は、カラーホイール１７０を透過したＲ、Ｇ、Ｂの光をＤＭＤ１５０に照射する。ＤＭＤ１５０は、カラーホイール１７０の回転、すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂへの変換と同期するタイミングで駆動され、各画素を構成するミラーは、ＲＧＢデジタル画像データに基づきＲ、Ｇ、Ｂ光を反射する。ＤＭＤ１５０によりオン状態として反射されたＲ、Ｇ、Ｂ光は、投射光学系１９０により拡大投射され、これによってスクリーン上に画像が形成される。
【００２６】
以上のように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。
【００２７】
例えば、インテグレーターの入射面は、円に限らず、楕円状であっても良い。さらに、出射面のアスペクト比は、１６：９以外であっても良い。例えば４：３であっても良い。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、インテグレーターの入射面を円形状とすることで、光源からの光を効率よくインテグレーターに取り込むことができる。特に、横長のアスペクト比のインテグレーターの場合には顕著な効果が得られる。また、このようなインテグレーターをプロジェクタの光学系に用いることで、スポークタイムを小さくし、ＲＧＢの波長の光の利用効率を改善した鮮明な映像を投射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は上面図、同図（ｄ）は斜視図である。
【図２】第２の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は上面図、同図（ｄ）は斜視図である。
【図３】第３の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は上面図、同図（ｄ）は斜視図である。
【図４】第４の実施の形態に係るインテグレーターの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は上面図、同図（ｄ）は斜視図である。
【図５】インテグレーター入射面と入射光の強度との関係を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係るインテグレーターを照明光学系に適用した例を示し、同図（ａ）はカラーホイールの後方にインテグレーターを配置させた例を示し、同図（ｂ）はそのときのスポークタイムの減少を示す。
【図７】第３の実施の形態に係るインテグレーターを照明光学系に適用した例を示し、インテグレーターをカラーホイールの前方に配置させた例を示す。
【図８】本発明のプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図９】インテグレーターと入射光のスポット径との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０：インテグレーター
１２、２２、３２、４２：入射面
１４、２４、３４、４４：出射面
１６、２６、３６、４６：側面
１８、２８、３８、４８：上面
１９、２９、３９、４９：底面
ａ：短辺 ｂ：長辺 ｃ：対角線
１００：プロジェクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector, and more particularly, to an optical integrator used for a DLP (Digital Light Processing) type projector using a DMD (Digital Mirror Device).
[0002]
[Prior art]
The DLP type projector irradiates a DMD made of a semiconductor element with light, and enlarges and projects the reflected light with a lens to perform color display of an image. For example, Patent Document 1 filed by the present applicant discloses an outline of a DLP projector. As shown in FIG. 1 of the patent, white light from a light source is reflected by an elliptical mirror 52, and the reflected light is sequentially changed to RGB colors by a disk-shaped color hole 53 in which R / G / B color filters are arranged. And is incident on the DMD 56. The DMD 56 is time-divisionally driven in synchronization with RGB, and light reflected according to image data is displayed on a screen 58 via a projection lens 57. Such projection of a color image is called a so-called single-panel type since color display is performed using a single color wheel.
[0003]
[Patent Document 1]
Patent No. 3,121,843
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional projector has the following problems. Light from the light source is reflected by the reflector, and the light is incident on the integrator. The integrator emits the incident light to the color wheel as a light beam of uniform intensity. However, as shown in FIG. 9, when the aspect ratio of the integrator is horizontally long, such as 16: 9, a part 91 of the spot diameter of the incident light 90 from the light source becomes larger than the incident surface 92 of the integrator ( The light 91 is not incident on the integrator, and the light use efficiency is reduced. As a result, the image projected by the projector also becomes dark. On the other hand, if the integrator is made large so as to cover all the incident light from the light source, the size of the light beam emitted from the exit surface of the integrator also becomes large, and the spoke time (angle) of the color wheel in which the RGB are arranged is reduced. It gets bigger. The spoke time is a boundary of the RGB filters, and this portion can be used for displaying white. However, in order to use the three primary colors of RGB for a long time, it is desirable that this angle is small.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide an integrator that can take in incident light corresponding to a horizontally long aspect ratio.
It is a further object of the present invention to provide an integrator that reduces spoke time and improves color wheel efficiency.
Still another object of the present invention is to provide an integrator capable of improving light use efficiency and projecting a bright image, and a projector using the integrator.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The integrator according to the present invention has a circular entrance surface and an exit surface corresponding to an irradiation area. The exit surface is preferably rectangular, and when the aspect ratio of the exit surface is m to n (m is the length in the horizontal direction, n is the length in the vertical direction), the entrance surface is a circle having a diameter m. It is. Preferably, said entrance surface is a circle of diameter n. Preferably, when the length of the diagonal line of the exit surface is c, the entrance surface is a circle having a diameter d. Preferably, a tapered or curved surface is formed between the entrance surface and the exit surface. The entrance surface may be elliptical. The aspect ratio is preferably 16: 9. By making the incident surface of the integrator circular, light from the light source can be efficiently taken in, and the light use efficiency can be improved.
[0007]
A projector according to the present invention includes the above-described integrator, a light source that emits light to an incident surface of the integrator, a modulation unit that modulates light from the integrator, and a projection unit that projects light modulated by the modulation unit. And Preferably, the modulation means includes a color wheel for separating light from the integrator into light of RGB wavelength. Preferably, the modulating means modulates light using a DMD or a liquid crystal device.
[0008]
When the color wheel is arranged in front of the integrator according to the present invention, the spoke time can be reduced as compared with the case where the entrance surface (incident aperture) of the integrator is rectangular, and the use efficiency of the color wheel is improved. Can be. As described above, the integrator according to the present invention makes the color wheel more efficient, in other words, makes it possible to use the three primary colors of RGB for a longer time, makes the entrance surface circular, and sets the exit surface (exit aperture) to a digital mirror device. Is a rectangle corresponding to the irradiation area of. When the color wheel is arranged at the rear, the exit surface is rectangular as it is, and the entrance surface is circular having a large diameter to take in more light.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an integrator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a front view, FIG. 1 (b) is a side view, FIG. 1 (c) is a top view, FIG. 4D is a perspective view.
[0010]
The rod-shaped integrator 10 is composed of an optical member surrounded by an entrance surface (incident opening) 12, an exit surface (exit opening) 14, a side surface 16, an upper surface 18, and a bottom surface 19. As the optical member, for example, quartz glass is used.
[0011]
The entrance surface 12 and the exit surface 14 are parallel to each other. When the short side of the exit surface 14 is a and the long side is b, the entrance surface 12 is formed in a circle having the short side a as a diameter. The top surface 18 and the bottom surface 19 are parallel to each other and extend horizontally from the exit surface 14 to the entrance surface 12, respectively. The side surface 16 is orthogonal to the emission surface 14, the top surface 18, and the bottom surface 19, and is connected to the curved surface 16a at the boundary line L1. The curved surface 16a is curved according to the shape of the incident surface 12. In this way, the integrator 10 is formed such that the diameter of the circle of the incident surface 12 matches the short side a of the output surface 14.
[0012]
FIG. 2 shows a configuration of an integrator according to the second embodiment. The rod-shaped integrator 20 is composed of an optical member surrounded by an entrance surface 22, an exit surface 24, a side surface 26, an upper surface 28, and a bottom surface 29. The entrance surface 22 is formed such that the diameter of the circle is the long side b of the exit surface 24. The pair of side surfaces 26 are parallel to each other and extend horizontally from the exit surface 24 to the entrance surface 22. The upper surface 28 and the bottom surface 29 are formed with curved surfaces 28a and 29a that are orthogonal to the emission surface 24 and the side surface 26 up to the boundary line L2 and that match the circle having the diameter b from the boundary line L2 toward the entrance surface 22. The integrator 20 according to the present embodiment is formed such that the diameter of the circle of the incident surface 22 matches the long side b of the exit surface 24. The incident surface 22 is larger in size than the incident surface 12 of the integrator 10 of the first embodiment.
[0013]
FIG. 3 shows a configuration of an integrator according to the third embodiment. In the integrator 30 according to the third embodiment, the diameter of the circle of the entrance surface 32 is equal to the diagonal line c of the exit surface 34. The side surface 36, the upper surface 38, and the bottom surface 39 extend from the emission surface 34 in a direction perpendicular to the boundary line L3, and a curved surface 36a is formed from the boundary surface L3 so as to match the circle of the incident surface 32.
[0014]
FIG. 4 shows a configuration of an integrator according to the fourth embodiment. The integrator 40 according to the fourth embodiment has a flat region 42a in which the diameter of the incident surface 42 is constant, and this point differs from the integrator 30 according to the third embodiment in configuration. .
[0015]
The integrators according to the above-described first to fourth embodiments are formed, for example, by preparing a round rod-shaped quartz glass and shaving it.
[0016]
FIG. 5 shows the relationship between the incident surface of the integrator and the intensity of the incident light. The vertical axis indicates the incident light intensity, and the horizontal axis indicates the distance from the center of the incident light. In the case of an incident light beam having a circular spot diameter, the intensity of incident light at the center is highest, and the light intensity decreases as the distance from the center increases.
[0017]
As in the integrator 10 of the first embodiment, when the diameter of the incident surface 12 is made to coincide with the short side a of the exit surface, light having a light intensity in the range indicated by the distance a is incident. A large range of light is not incident. Therefore, in the first embodiment, by injecting light having a high light intensity at the center, a decrease in light use efficiency can be suppressed, and bright illumination can be performed. Further, as shown in FIG. 6A, when the light from the discharge lamp 60 is incident on the integrator 10 via the color wheel 62, the incident surface 12 of the integrator 10 is formed into a circular shape having a small radius. As shown in (b), the spoke time of the color wheel 62 can be reduced from θ2 to θ1 (shaded area in the figure), as compared with a conventional integrator having a rectangular incident surface (shaded area in the figure), and can be wider. The color wheel 62 can be used efficiently.
[0018]
As in the integrator 20 of the second embodiment, when the diameter of the incident surface 22 matches the long side b of the exit surface 24, light having a light intensity in the range indicated by the distance b is incident. As a result, more light is incident than the integrator 10 of the first embodiment. Further, similarly to the first embodiment, the spoke time can be reduced.
[0019]
As in the integrator 30 of the third embodiment, when the diameter of the circle of the incident surface 32 is matched with the diagonal line c of the exit surface 34, light having a light intensity in the range indicated by the distance c is incident. Thereby, as shown in FIG. 7, when light from the discharge lamp 60 is incident on the color wheel 62 via the integrator 30, most of the incident light is incident on the incident surface 34 of the integrator 30 without waste, The amount of incident light can be increased as compared with a conventional integrator having a rectangular incident surface.
[0020]
By making the incident surface of the integrator circular as described above, the incident light having a circular spot diameter can be efficiently taken into the integrator, and the light use efficiency is improved as compared with the conventional integrator, and Brighter illumination can be provided by the integrator.
[0021]
Next, FIG. 8 shows an example in which the integrator 30 according to the third embodiment is applied to an optical system of a projector. FIG. 8 is a block diagram showing a main configuration of the DLP system projector. The projector 100 includes a pre-processing unit 110 that receives an image signal 101 and converts the image signal 101 into RGB digital image data having the same number of pixels as the DMD, controls driving of the DMD 150 based on the digital image data from the pre-processing unit 110, and performs a lamp driving circuit. And a control unit 120 for controlling the color wheel driving unit 140 and the like. The lamp drive circuit 130 controls activation of the discharge lamp 160 as a light source and AC driving of the discharge lamp after the activation. The color wheel driving unit 140 rotates the color wheel 170 to convert light from the discharge lamp 160 into RGB. The DMD 150 is irradiated with light sequentially converted into RGB from the color wheel 170 via the illumination optical system 180, and rotates the switching mirror corresponding to each pixel to reflect the RGB light. The projection optical system 190 enlarges and projects the reflected light from the DMD 150 to display an image on a screen.
[0022]
As the discharge lamp 160, for example, a xenon lamp, a metal halide lamp, a mercury lamp, or the like is used. The discharge lamp 160 is attached to a reflector such as a spheroidal mirror, and its light emitting point is coincident with the focal position of the reflector. Light from the discharge lamp 160 is condensed by the reflector, and is incident on the integrator 30 as incident light having a circular spot diameter. The minimum spot diameter of the incident light is determined by the distance between the electrodes of the discharge lamp, that is, the arc length.
[0023]
The integrator 30 is arranged near the position where the light from the discharge lamp 160 is collected. The integrator 30 sets the aspect ratio of the emission surface 34 to 16: 9, and makes the condensed light from the discharge lamp 160 enter the incidence surface 32. By appropriately adjusting the position of the integrator 30, the size of the spot diameter of the light condensed on the incident surface 32 can be adjusted. Preferably, at the time of the initial setting, the spot diameter of the condensed light and the diameter of the diagonal line c of the incident surface 32 are matched. Thereby, most of the light can be taken into the integrator 30. Further, even if the arc length is increased due to the aging of the discharge lamp 160 and the spot diameter is increased, since the incident surface 32 is circular in accordance with the spot diameter, most of the incident light enters the integrator 30. Can be captured. By using such an integrator 30, a bright image can be projected.
[0024]
The color wheel 170 is rotated at a constant speed by the color wheel driving unit 140, and is arranged in a positional relationship such that light emitted from the integrator 30 is incident almost perpendicularly. The color wheel 170 includes a color filter that transmits RGB light, and the incident light is sequentially converted (or separated) into light having R, G, and B wavelength bands by the color filter. The light applied to the boundaries of the RGB color filters is used for displaying white light as a spoke time (angle). The integrator according to the present embodiment has a circular entrance surface (incident aperture) and a size thereof. Since it is not necessary to make the size larger than necessary, the spoke time can be reduced.
[0025]
The illumination optical system 180 irradiates the DMD 150 with R, G, and B light transmitted through the color wheel 170. The DMD 150 is driven at a timing synchronized with the rotation of the color wheel 170, that is, the conversion to R, G, B, and the mirrors constituting each pixel reflect the R, G, B light based on the RGB digital image data. . The R, G, and B lights reflected on by the DMD 150 are enlarged and projected by the projection optical system 190, thereby forming an image on the screen.
[0026]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.
[0027]
For example, the incident surface of the integrator is not limited to a circle but may be an ellipse. Further, the aspect ratio of the exit surface may be other than 16: 9. For example, it may be 4: 3.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, the light from the light source can be efficiently taken into the integrator by making the incident surface of the integrator circular. Particularly, in the case of an integrator having a horizontally long aspect ratio, a remarkable effect can be obtained. In addition, by using such an integrator in the optical system of the projector, it is possible to reduce the spoke time and project a clear image with improved use efficiency of light of RGB wavelengths.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an integrator according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a front view, FIG. 1 (b) is a side view, and FIG. 1 (c) is a top view. FIG. 4D is a perspective view.
2A and 2B are diagrams showing a configuration of an integrator according to a second embodiment, wherein FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a side view, FIG. 2C is a top view, and FIG. (D) is a perspective view.
3A and 3B are diagrams showing a configuration of an integrator according to a third embodiment, wherein FIG. 3A is a front view, FIG. 3B is a side view, FIG. 3C is a top view, and FIG. (D) is a perspective view.
4A and 4B are diagrams showing a configuration of an integrator according to a fourth embodiment, wherein FIG. 4A is a front view, FIG. 4B is a side view, FIG. 4C is a top view, and FIG. (D) is a perspective view.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an integrator incident surface and the intensity of incident light.
FIGS. 6A and 6B show an example in which the integrator according to the first embodiment is applied to an illumination optical system, FIG. 6A shows an example in which an integrator is arranged behind a color wheel, and FIG. This shows a decrease in spoke time at that time.
FIG. 7 illustrates an example in which the integrator according to the third embodiment is applied to an illumination optical system, and illustrates an example in which the integrator is disposed in front of a color wheel.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a projector according to the invention.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an integrator and a spot diameter of incident light.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40: Integrators 12, 22, 32, 42: Incident surfaces 14, 24, 34, 44: Outgoing surfaces 16, 26, 36, 46: Side surfaces 18, 28, 38, 48: Upper surfaces 19, 29 , 39, 49: bottom surface a: short side b: long side c: diagonal line 100: projector
