JP2005274957A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 白色光発光ダイオードを用いながらも白色光発光ダイオードから漏れ出る紫外線が液晶パネルに照射されるのを防止することができる。
【解決手段】 液晶プロジェクタ10には、照明光学系11、ミラー12、ダイクロイックミラー13,14、3枚の透過型の液晶パネル15R,15G,15B、クロスダイクロイックプリズム16、投映レンズ17、スクリーン18、照明装置19が設けられている。照明装置19は、光源29、ロッドインテグレータ30、紫外線吸収板31を備える。光源29を、白色LED32、ベース部材33、複数の集光レンズ34を備えたレンズアレイ35から構成する。ロッドインテグレータ30の入射面30aに、紫外線吸収板31を取り付ける。紫外線吸収板31を、白色LED32が照射した光のうちの紫外線を吸収し、白色の光を透過するような材質から構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 液晶プロジェクタ10には、照明光学系11、ミラー12、ダイクロイックミラー13,14、3枚の透過型の液晶パネル15R,15G,15B、クロスダイクロイックプリズム16、投映レンズ17、スクリーン18、照明装置19が設けられている。照明装置19は、光源29、ロッドインテグレータ30、紫外線吸収板31を備える。光源29を、白色LED32、ベース部材33、複数の集光レンズ34を備えたレンズアレイ35から構成する。ロッドインテグレータ30の入射面30aに、紫外線吸収板31を取り付ける。紫外線吸収板31を、白色LED32が照射した光のうちの紫外線を吸収し、白色の光を透過するような材質から構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、画像などの情報が付与された光をスクリーンに投映してスクリーン上で画像を表示するプロジェクタに関するものである。
画像などの情報が付与された光をスクリーンに投映してスクリーン上で画像を表示するプロジェクタとして、液晶パネルを用いたものやDMD(ディジタルマイクロミラーデバイス)を用いたものが知られている。液晶パネルを用いた液晶プロジェクタでは、液晶パネルに照射した光を透過させたり、あるいは、照射した光を液晶パネルで反射させることによって、液晶パネルに表示された画像情報をスクリーンに投映させる。スクリーン上では液晶パネルで表示された画像情報が拡大して表示される。
液晶プロジェクタには、液晶パネルに光を照射するための照明装置が設けられ、照明装置の前方には、照明装置から照射された光を液晶パネルに均一に照射するための照明光学系が設けられている。照明光学系には、レンズや偏光変換素子等が含まれており、照明装置から照射された光は照明光学系を介して液晶パネルに照射される。液晶パネルには明るく均一な光が照射されることが好ましく、そのためには、照明装置から照射される光は高輝度で、かつその光束が均一であることが望まれる。このため、照明装置には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなど、液晶パネルの画像を投映させるのに必要な輝度(高輝度)の光を照射することが可能な高輝度放電ランプを用いるのが一般的であった。
ところが、高輝度放電ランプは発熱するため、ランプを冷却する大型の冷却装置を設ける必要があるが、冷却装置を設けると、照明装置が大型化し、さらに、プロジェクタの製造コストが増加するという問題があった。また、高輝度の光を照射するために消費する電力の削減や高輝度放電ランプを使用することが可能な期間をさらに長期間にするなど、プロジェクタを使用する際のコストの削減が望まれている。
このため、最近では、高輝度放電ランプに換えて発光ダイオード(以下、「LED」と称する)を照明装置として用いることが考えられている。LEDは前述した高輝度放電ランプと比較して、小型で軽量、消費する電力が少ない、寿命が長い、低電圧でその駆動が可能、点灯の制御が行われた際に応答する速度が速いなどの面で有利である。しかし、LEDから照射される光は広範囲にわたって拡散されるため、例えば特許文献1では、LEDから照射された光をレンズで結像する方法が提案されている。また、照明装置として用いられるLEDとしては、白色光を発する白色LEDが用いられる。
白色発光するLEDにはいくつかの方式があり、そのうちの1つの方式として、紫外線を発生する素子と、その紫外線を受けて発光する白色蛍光体(数種類の原色蛍光体が混合されたもの)を組み合わせたものがあるが、発生した紫外線の全てが白色光に変換されるのではなく、一部はそのまま外に漏れてしまうことがあり、さらに、その他の方式のLEDにおいても、素子の構成によっては紫外線の漏出が避けられないものがある。また、液晶パネルの配向膜は紫外線に弱く、現状の液晶パネルの寿命は紫外線の総照射量に大きく影響されている。したがって、LEDを照明装置として液晶プロジェクタを構成する場合、この漏れ出てくる紫外線の処理が重要となるが、特許文献1を始め、これまであまり考慮されていなかった。
本発明は、白色光発光ダイオードを用いながらも白色光発光ダイオードから漏れ出る紫外線が液晶パネルに照射されるのを防止することができるプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明のプロジェクタは、光を発する発光ダイオードと、前記発光ダイオードから発せられた光が入射され、入射された光を変調して画像光として出射する画像表示素子と、前記発光ダイオードと前記画像表示素子との間に設けられ、紫外線が前記画像表示素子に入射されるのを防止する紫外線入射防止部材とを備えたことを特徴とする。
なお、前記紫外線入射防止部材は、前記紫外線を吸収または反射する部材から構成されていることが好ましい。
本発明のプロジェクタによれば、光を発する発光ダイオードと、発光ダイオードから発せられた光が入射され、入射された光を変調して画像光として出射する画像表示素子と、発光ダイオードと画像表示素子との間に設けられ、紫外線が画像表示素子に入射されるのを防止する紫外線入射防止部材とを備えたから、発光ダイオードを用いながらも発光ダイオードから漏れ出る紫外線が前方に照射され、画像表示素子に入射されるのを防止することができる。
なお、紫外線入射防止部材は、紫外線を吸収または反射する部材から構成されているから、発光ダイオードから漏れ出る紫外線が前方に照射され、画像表示素子に入射されるのを確実に防止することができる。
図1において、液晶プロジェクタ10には、照明光学系11、照射された光の照射方向を変化させるためのミラー12、ダイクロイックミラー13,14、3枚の透過型の液晶パネル(画像表示素子)15R,15G,15B、クロスダイクロイックプリズム16、投映レンズ17、スクリーン18、照明装置19が設けられている。
照明光学系11は、レンズ20、偏光変換素子21を備えている。照明装置19からは、赤色光(R光)、緑色光(G光)、青色光(B光)を含む白色の光が下流側に照射される。照明装置19から照射された光はレンズ20に入射する。レンズ20に入射した光は平行光となってレンズ20の下流側に照射される。偏光変換素子21は、レンズ20の下流側に配置されている。偏光変換素子21は、照明装置19から照射された光を透過させることによって、特定の偏波面を持たないR光、G光、B光をS偏光に変換する。偏光変換素子21を透過した各色光は、ミラー12で反射してダイクロイックミラー13に入射する。
ダイクロイックミラー13は、白色光に含まれるB光を透過し、R光及びG光を反射することによりB光を分離する。分離されたB光はミラー12で反射して液晶パネル15Bに入射する。ダイクロイックミラー13を反射したR光及びG光は、ダイクロイックミラー14に入射する。ダイクロイックミラー14はR光を透過し、G光を反射してR光とG光を分離する。ダイクロイックミラー14を透過したR光はミラー12で反射して液晶パネル15Rに入射する。ダイクロイックミラー14で反射したG光は、液晶パネル15Gに入射する。
液晶パネル15R,15G,15Bでは、入射したR光、G光、B光のそれぞれに画像情報が付与される。液晶パネル15R,15G,15Bを透過したR光、G光、B光の光束は、クロスダイクロイックプリズム16に入射する。クロスダイクロイックプリズム16は、4つの直角プリズムを組み合わせからなる。クロスダイクロイックプリズム16は、R光を反射するR光反射面16aと、B光を反射するB光反射面16bの2種類のダイクロイック面を有しており、R光反射面16aとB光反射面16bが互いに直交するように直交プリズムは配置されている。
液晶パネル15Rを透過したR光がR光反射面16aで反射すると、その照射方向が投映レンズ17に向かうように液晶パネル15Rを透過した方向と直交する方向に変化する。これにより、R光は投映レンズ17に入射する。液晶パネル15Gを透過したG光は、R光反射面16a及びB光反射面16bを透過して直進し、投映レンズ17に入射する。液晶パネル15Bを透過したB光がB光反射面16bで反射すると、その照射方向が投映レンズ17に向かうように液晶パネル15Bを透過した方向と直交する方向に変化する。これにより、B光は投映レンズ17に入射する。投映レンズ17は、クロスダイクロイックプリズム16によって合成された各色の光束を拡大投映して図示しないスクリーン18上に結像させる。これにより、スクリーン18上に画像情報が表示される。
図2及び図3に示すように、照明装置19は、光源29と、ロッドインテグレータ30と、紫外線吸収板(紫外線入射防止部材)31とを備える。
光源29は、白色の光を照射する複数の白色LED(発光ダイオード)32、白色LED32が取り付けられるベース部材33、白色LEDから照射された光を集光する複数の集光レンズ34を備えたレンズアレイ35から構成されている。
白色LED32は、ベース部材33に取り付けるための取付部32aと光を照射する部分である照射部32bとを備えている。ベース部材33は、内部が中空な半球状に形成されており、その外周面には所定の間隔を空けて配置された複数の孔33aが形成されている。孔33aには、照射部32bがベース部材33の内側を向くように、取付部32aが嵌め込まれている。これにより、ベース部材33に白色LED32が取り付けられている。
レンズアレイ35には、孔33aと同じ間隔となるように複数の集光レンズ34が取り付けられている。ベース部材33の平らな前面には、内部の中空な部分と連通する開口33bが形成されており、レンズアレイ35は開口33bから挿入され、ベース部材33の内部に取り付けられる。レンズアレイ35が取り付けられると、複数の集光レンズ34のそれぞれがベース部材33に取り付けられた白色LED32の照射部32bと対面する。なお、白色LED32の発熱量は集光レンズ34の材料として樹脂を用いることが可能な程度であるため、レンズアレイ35には集光レンズ34を樹脂によって一体型に成形して取り付けることが好ましい。これにより、レンズアレイ35が複雑な形状になっても簡単に製造することができる。
ロッドインテグレータ30は、透明な材料を用いて四角柱形状となるように形成されている。ロッドインテグレータ30では、その長手方向の一端側の面で開口33aと対面する面が、白色LED32が照射した光が入射する入射面30a、また、その長手方向において、入射面30aと反対側の面が入射面30aから入射した光を外部に照射する照射面30bとなっている。
ロッドインテグレータ30の入射面30aには、紫外線吸収板(紫外線入射防止部材)31が取り付けられており、この紫外線吸収板31は、白色LED32が照射した光のうちの紫外線(おおむね波長430nm以下の光)を吸収し、白色の光を透過するような材質から構成されている。これにより、紫外線吸収板31よりも下流側のロッドインテグレータ30、レンズ20、液晶パネル15R,15G,15B等に紫外線が入射するのを防止することができる。
図4に示すように、ベース部材33に白色LED32が取り付けられた状態で、白色LED32から光が照射されると、白色LED32から照射された光の照射範囲の中心となる軸である照射軸32cが放射状となって、かつ、照射軸32cが一定の範囲内で交わるようになっている。そして、ロッドインテグレータ30は、ベース部材33の開口33aの前方で、その入射面30aが照射軸32cの交わる範囲内に位置するように設けられている。
白色LED32から照射され、紫外線吸収板31により紫外線が吸収された光が入射面30aに入射すると、入射した光がその内面で全反射した後に略均一な平行光束となって照射面30bから外部に照射される。これにより、白色LED32から照射された光の照射方向が変化して所定の範囲に略均一な明るさで照射される。
ここで、図5に示すように、白色LED32から照射された光は照射軸32cで最もその輝度が高く、周辺に向かうにつれて次第のその輝度が下がってしまうという特性がある。このため、白色LED32から照射された光をロッドインテグレータ30を用いずに利用すると、スクリーン18上に画像情報は、中心部が明るく周辺部に向かうにつれて暗くなってしまう。このため、液晶プロジェクタ10では、ロッドインテグレータ30を用いることにより、均一な明るさの画像情報を得ることを可能にしている。
なお、ロッドインテグレータ30を形成する材料としては、例えばガラスやアクリルなどの透明な樹脂など、光の屈折率が空気と異なる透明な材料であれば適宜の材料を用いてよい。また、ロッドインテグレータ30の形状は四角柱形状に限らず適宜形状にしてよく、その内部が中空な筒状にしてもよい。内部を中空にした場合は、光が内面で反射する回数が増えるので、光が照射面から照射されたときに、より均一な平行光束を得ることが可能になる。
次に、上記のように構成された液晶プロジェクタの作用について説明する。白色LED32から光が照射されると、照射された光が集光レンズ34で集光されて、ロッドインテグレータ30の入射面30aに向けて照射される。ロッドインテグレータ30の入射面30aに向けて照射される光は、紫外線吸収板31により紫外線が吸収されて入射面30aに入射する。これにより、紫外線吸収板31よりも下流側のロッドインテグレータ30、レンズ20、液晶パネル15R,15G,15B等に紫外線が入射するのを防止することができる。また、各白色LED32から照射された光の照射軸32cが一定の範囲内で交わるように白色LED32が配置されているため、高輝度の光を入射面30aから入射させることができる。
入射面30aから入射した光は、ロッドインテグレータ30の内面で全反射した後に略均一な平行光束となって照射面30bから外部に照射される。これにより、白色LED32から照射された光の照射方向が変化して所定の範囲に略均一な明るさで照射される。ロッドインテグレータ30から照射された光はクロスダイクロイックプリズム16や投映レンズ17を経てスクリーン18上に投映される。
このように、ロッドインテグレータ30の入射面30aに向けて照射される光は、紫外線吸収板31により紫外線が吸収されて入射面30aに入射するから、紫外線吸収板31よりも下流側のロッドインテグレータ30、レンズ20、液晶パネル15R,15G,15B等に紫外線が入射するのを防止することができるため、紫外線が入射されるとその配向膜が壊れやすい液晶パネル15R, 15G, 15Bを防護することができる。
なお、上記実施形態では、ロッドインテグレータ30の入射面30aに紫外線吸収板31を取り付けたが、これに限定されることなく、白色LED32が照射した光のうちの紫外線が液晶パネル15R,15G,15Bに入射するのを防止することができればよく、例えば、ロッドインテグレータ30の照射面30bや、レンズ20の入射面等に紫外線吸収板31を取り付けてもよく、紫外線吸収板31を取り付ける位置は適宜変更されるものである。
また、上記実施形態では、紫外線入射防止部材として、白色LED32が照射した光のうちの紫外線を吸収し、白色の光を透過するような材質から構成した紫外線吸収板31を用いたが、これに限定されることなく、白色LED32が照射した光のうちの紫外線が液晶パネル15R,15G,15Bに入射するのを防止することができればよく、紫外線入射防止部材として、白色LED32が照射した光のうちの紫外線を反射し、白色の光を透過するような材質から構成された紫外線反射板を用いてもよい。
さらに、光源のLEDは白色に限定されるものではなく、例えば、R,G, Bの3色のLEDを組み合わせて光源とするプロジェクタにおいても用いることができる。
また、本発明は、液晶パネルに照射した光を透過させる透過型の液晶プロジェクタ10に限らず、例えば液晶パネルに照射した光を反射させる反射型の液晶プロジェクタやDMDを用いたプロジェクタなど、他のプロジェクタに適用してよい。
10 液晶プロジェクタ(プロジェクタ)
15R,15G,15B 液晶パネル(画像表示素子)
20 レンズ
29 光源
30 ロッドインテグレータ
30a 入射面
30b 照射面
31 紫外線吸収板(紫外線入射防止部材)
32 白色LED(発光ダイオード)
15R,15G,15B 液晶パネル(画像表示素子)
20 レンズ
29 光源
30 ロッドインテグレータ
30a 入射面
30b 照射面
31 紫外線吸収板(紫外線入射防止部材)
32 白色LED(発光ダイオード)
Claims (2)
- 光を発する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから発せられた光が入射され、入射された光を変調して画像光として出射する画像表示素子と、
前記発光ダイオードと前記画像表示素子との間に設けられ、紫外線が前記画像表示素子に入射されるのを防止する紫外線入射防止部材とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 前記紫外線入射防止部材は、前記紫外線を吸収または反射する部材から構成されていることを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。
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