JP2005292680A

JP2005292680A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JP2005292680A
Application number: JP2004110785A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Tanabe; 和紀田辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】ロッドインテグレータを使用し、その出射面とライトバルブ表面が光学的に共役関係になっている投写型表示装置において、ロッドインテグレータ出射面に付着した埃、ゴミ等の像がライトバルブ上に結像し、投写映像の画質を劣化させるという課題を解決し、ランプ交換時にロッドインテグレータ出射面のクリーニングし、長期間画質を劣化させない投写型表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ランプユニット３の挿入位置に矢印Ａ方向に付勢されたアクチュエータ１０と、その動きを伝達するリンク機構１１と、そのリンク機構により駆動されその一部に超極細繊維製のクリーニングパッド１２が取り付けられたクリーニングアーム１３から構成されたクリーニング機構を有し、ランプ交換時にロッドインテグレータ４の出射面６がクリーニングでき、良好な画質を保つことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプ着脱の度にロッドインテグレータ出射面のクリーニングを行うことで、長期間に渡って照明光の欠けに伴う画質劣化が起こらない投写型表示装置に関するものである。

近年、液晶パネルや、マイクロミラーアレイをライトバルブとして使用する投写型表示装置としてのプロジェクタ装置においては、投写映像の高輝度化と投写映像面内の輝度の均一性が重視されている。そのため光源であるランプからの光束を効率よくライトバルブに導き、且つ均一に照射するいくつかの方式の光学系導入されている。その一方式として四角柱形状を有するロッドインテグレータを用いるものがあり、特に高輝度タイプのプロジェクタに多く用いられている。

以下に従来の投写型表示装置について説明する。

図３はライトバルブとしてマイクロミラーアレイ１０１を使用した投写型表示装置としてのプロジェクタの構成図で、光源としてのランプ１０２を内蔵した光源装置としてのランプユニット１０３はランプの寿命の観点から装置外から着脱が可能に構成されている。このランプ１０２からの光束はランプ１０２の反射鏡の作用により集光され、その集光位置に入射面１０５が一致するよう配置された四角柱形状のロッドインテグレータ１０４と、ランプ１０２とロッドインテグレータ１０４間で、ロッドインテグレータ１０４近傍に配置され、回転により入射してきた光束からＲ、Ｇ、Ｂの光を選択的に透過させる円形フィルタがモータに取り付けられたカラーホィールユニット１０７と、ロッドインテグレータ１０４と、マイクロミラーアレイ１０１間で、ロッドインテグレータ１０４の出射面１０６をマイクロミラーアレイ１０１拡大投射する複数のレンズからなるリレーレンズ群１０８と、マイクロミラーアレイ１０１で画素ごとに所定の二方向に反射された光束のうち一方向のみを入射し、装置外にマイクロミラーアレイ１０１の像を拡大投写する投写レンズ１０９から構成される。

以上のように構成された従来の投写型表示装置について、以下その動作について説明する。まず、ランプ１０２からの出射された光束は反射鏡の作用で集光されロッドインテグレータ１０４の入射面１０５に入射する。途中カラーホィールユニット１０７により順次Ｒ、Ｇ、Ｂの色の光線のみが透過できる。入射した光線はその入射角度によりロッドインテグレータ１０４の側面で全反射を繰り返し、出射面１０６から出射される。このロッドインテグレータ１０４から出射した光束は複数のレンズから構成されるリレーレンズ群１０８の作用によりマイクロミラーアレイ１０１の表面に照射される。この光線はカラーホィールユニット１０７によりＲ、Ｇ、Ｂが順次切り替わっており、それぞれの色の光線に同期し、その色に応じた画像情報でマイクロミラーアレイ１０１を動作させ、変調することで、任意の画素の光のみが投写レンズ１０９に入射し、装置外に拡大投写される。この動作を連続して行うことで、フルカラーの映像を投写することができる。
特開平６−３６４４号公報

しかしながら上記従来の構成では、リレーレンズ群１０８によりロッドインテグレータ１０４の出射面１０６と、マイクロミラーアレイ１０１の反射面は光学的に共役関係になるように設計する必要があり、ロッドインテグレータ１０４の出射面１０６に付着した埃、ゴミ等がマイクロミラーアレイ１０１上に投写され、結像し、それら埃、ゴミ等が光線を遮り影となってしまい、当然、装置外に投写された像においても、それら埃、ゴミ等に対応した面が暗く表示されてしまうという問題点があった。また、このロッドインテグレータ１０４出射面１０６の埃、ゴミ等を取り除くためには装置を分解して清掃しなければならなかった。

このロッドインテグレータを用いた光学系ではロッドインテグレータの出射面をライトバルブの表示面若しくはその近傍が光学的に共役となるよう設計している。そのため、ロッドインテグレータの出射面に付着した埃や微小なゴミで照明光束を遮った影がライトバルブ表面に投写され、結果、投写映像上では、埃、ゴミに対応したところが暗く表示されてしまう。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、ロッドインテグレータの出射面に付着した埃やゴミ等を、装置を分解することなく除去することが可能なクリーニング手段を備えた投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の発明は、外部からの信号に応じ画素ごとに変調可能なライトバルブと、光源から発せられた光束を前記ライトバルブに効率的かつ均一に導き、且つ照射し、四角柱形状のロッドインテグレータを備えた投写型表示装置であって、前記照明光学手段内のロッドインテグレータ出射部近傍に位置し、ロッドインテグレータからの出射光束から退避した位置と、ロッドインテグレータの出射面に接触する位置に移動可能で、ロッドインテグレータの出射面の付着物を除去できるクリーニング手段を備えたことを特徴とする投写型表示装置としたものであり、ロッドインテグレータの出射面に付着した埃や、ゴミを除去できるという作用を有し、さらにこのクリーニング機構をランプ交換時のランプユニットの装置外への抜き差しと連動することで定期的にクリーニングを実施することができる。

本発明の投写型表示装置はロッドインテグレータの出射面のクリーニングを実施でき、長期間に渡りロッド出射面に付着した埃やゴミに起因する照明光の欠けを防止できるとともに、ランプ交換に連動させることで定期的にロッドインテグレータ出射面がクリーニングされるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１はライトバルブとしてマイクロミラーアレイ１を使用した投写型表示装置としてのプロジェクタの構成図で、光源としてのランプ２を内蔵したランプユニット３はランプの寿命の観点から装置外から着脱が可能に構成されている。このランプ２からの光束はランプ２の反射鏡の作用により集光され、その集光位置に入射面５が一致するよう配置された四角柱形状のロッドインテグレータ４と、ランプ２とロッドインテグレータ４間で、ロッドインテグレータ４近傍に配置され、回転により入射してきた光束からＲ、Ｇ、Ｂの光を選択的に透過させる円形フィルタがモータに取り付けられたカラーホィールユニット７と、ロッドインテグレータ４と、マイクロミラーアレイ１間で、ロッドインテグレータ４の出射面６をマイクロミラーアレイ１拡大投射する複数のレンズからなるリレーレンズ群８と、マイクロミラーアレイ１で画素ごとに所定の二方向に反射された光束の一方を入射させ、装置外にマイクロミラーアレイ１の像を拡大投写する投写レンズ９から構成される。さらにランプユニット３の挿入位置に矢印Ａ方向に付勢されたアクチュエータ１０と、そのアクチュエータ１０の動きを伝達する伝達機構としてのリンク機構１１と、そのリンク機構１１により駆動されその一部に超極細繊維製のクリーニングパッド１２が取り付けられたクリーニングアーム１３から構成される。

以上のように構成されたプロジェクタの動作について簡単に説明する、ランプ２からの出射された光束は反射鏡の作用で集光されロッドインテグレータ４の入射面５に入射する。途中カラーホィールユニット７により順次Ｒ、Ｇ、Ｂの色の光線のみが透過できる、入射した光線はその入射角度によりロッドインテグレータ４の側面で全反射し、出射面６から出射される。このロッドインテグレータ４から出射した光束は複数のレンズから構成されるリレーレンズ群８の作用によりマイクロミラーアレイ１の表面に照射される、この光線はカラーホィールユニット７によりＲ、Ｇ、Ｂが順次切り替わっており、それぞれの色の切り替えに同期し、その色に応じた画像情報でマイクロミラーアレイ１を動作させることで、任意の画素の光のみが投写レンズ９に入射し、装置外に拡大投写される。このような構成のプロジェクタにおいてはロッドインテグレータ４の出射面６とマイクロミラーアレイ１の表面は光学的な共役関係になっており、ロッドインテグレータ４の出射面６の表面に付着した埃や、ゴミの像がマイクロミラーアレイ１上に結像するよう構成されており、マイクロミラーアレイ１を照明する光の一部が欠けたような状態になり、投写する映像においても部分的に暗くなるように画質を劣化させる。リレーレンズ群８のレンズ表面の埃やゴミは光量が全体的に減少するだけで、極端な画質劣化を起こすことは無い。

次に図２を用いクリーニングの動作を説明する。

図２はクリーニング動作についての説明図で、ロッドインテグレータ４の出射面６のクリーニング動作について説明する。（ａ）はランプユニット３が装置外に外された状態、（ｂ）はランプユニット３を装置外から挿入途中の状態、（ｃ）はランプユニット３を装置内に挿入し終えた状態を示す。（ａ）ではアクチュエータ１０は付勢手段により、図に示す状態で保持されており、それに連動しクリーニングアームも所定の位置に保持されている。（ｂ）ではランプユニット３の挿入によりアクチュエータ１０が回動し、それに連動しリンク機構１１作用によりクリーニングアーム１３が回動し、クリーニングパッド１２がロッドインテグレータ４の出射面６に接触する、（ｃ）のランプユニット３が装置内に完全に挿入された状態では、アクチュエータ１０、リンク機構１１が所定位置まで回動し、それに伴いクリーニングアーム１３が回動し、クリーニングアーム１３、クリーニングパッド１２共にロッドインテグレータ４から出射される光束外へ回動する。

このようにランプ交換の度に、ロッドインテグレータ４の出射面６のクリーニングを行うことで、画質を損なうロッドインテグレータ４の出射面６に付着した埃やゴミ等を除去することできるという効果がある。

尚、本実施例ではロッドインテグレータとして四角柱状のものについて説明したが、出射面がライトバルブの面と光学的に共役な関係を持つものであれば形によらず利用可能である。また、ライトバルブとしてマイクロミラーアレイを１枚用いた例を説明したが、液晶を用いたタイプのものでも利用可能で、さらにライトバルブの種類によらずライトバルブを３枚使用するものについても利用可能である。

本発明にかかる投写型表示装置は、ランプ交換ごとに画質に影響をもたらす光学要素のクリーニング動作を行うことで、長期間高画質を保つことができるという効果を有し、交換部品、消耗品を使用する光学装置の分野等に有用である。

実施例１の投写型表示装置としてのプロジェクタの構成図実施例１のロッドインテグレータクリーニング動作の説明図従来の投写型表示装置としてのプロジェクタの構成図

符号の説明

１マイクロミラーアレイ
２ランプ
３ランプユニット
４ロッドインテグレータ
５入射面
６出射面
７カーホィールユニット
８リレーレンズ群
９投写レンズ
１０アクチュエータ
１１リンク機構
１２クリーニングパッド
１３クリーニングアーム
１０１マイクロミラーアレイ
１０２ランプ
１０３ランプユニット
１０４ロッドインテグレータ
１０５入射面
１０６出射面
１０７カーホィールユニット
１０８リレーレンズ群
１０９投写レンズ

Claims

外部からの信号に応じ画素ごとに変調可能なライトバルブと、光源から発せられた光束を前記ライトバルブに効率的かつ均一に導き、且つ照射し、四角柱形状のロッドインテグレータを備えた投写型表示装置であって、
前記照明光学手段内のロッドインテグレータ出射部近傍に位置し、ロッドインテグレータからの出射光束から退避した位置と、ロッドインテグレータの出射面に接触する位置に移動可能で、ロッドインテグレータの出射面の付着物を除去できるクリーニング手段を備えたことを特徴とする投写型表示装置。
光源が内蔵され、装置外から所定方向挿入若しくは抜去することで光源の交換可能な光源装置と、
前記光源装置に係合し、前記光源装置の装置内への挿入若しくは装置外への抜去時の移動に伴い駆動されるアクチュエータと、
前記アクチュエータに加わる駆動力を前記クリーニング手段の移動へ伝達する伝達手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。