JP2006011069A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＭＤのミラ−面に投射される光の照度を向上させることが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】 プロジェクタ１０は、光の出射部が直角台形状を有するライトパイプ２２を備えており、同出射部から出射される光の断面が直角台形状を有しているため、同直角台形状の光がＤＭＤ２５のミラ−面２５ａに対して斜め方向から照射されたときに、ミラ−面２５ａへの光の照射面が矩形状に近づくように補正される。これにより、ＤＭＤ２５のミラ−面２５ａへの光の照度を向上させることが可能となる。
【選択図】図６

Description

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関するものである。

従来、複数のマイクロミラ−を備えるとともに、各マイクロミラ−が画像デ−タに基づいて時分割駆動されることにより、同画像デ−タに応じた画像をスクリ−ンに投影させることが可能なＤＭＤ（Digital Mirror Device）を備えた所謂ＤＬＰ方式のプロジェクタが知られている。

ところで、上述したＤＬＰ方式を含む各方式のプロジェクタにおいては、光を効率的に利用するために、光源からの光を集めて所定の方向に案内する機能を有するライトパイプが用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。このライトパイプの出射口は、プロジェクタにより投影される画像の形状に合わせて、矩形状となっている。
特開２００３−２６２８０８号公報 特開２００２−６２５８５号公報

しかしながら、ＤＬＰ方式のプロジェクタは、ＤＭＤのミラ−面に対して光が斜め（例えば、ＤＭＤのミラ−面の右下側）から投射されるように構成されている場合がある。そのように構成されたプロジェクタでは、ＤＭＤへの光の照射面は、ＤＭＤのミラ−面の形状、すなわち、矩形状とはなっておらず、その結果、ＤＭＤのミラ−面からはみ出る面積が大きくなってしまい、照度が悪くなってしまうという問題があった。

本発明は、かかる実情に鑑み、ＤＭＤのミラ−面に投射される光の照度を向上させることが可能なプロジェクタを提供しようとするものである。

上記目的を達成するため、請求項２にかかる発明は、光を生成する光源と、同光源からの光をＲＧＢ光に分離する光分離手段と、同光分離手段により分離されたＲＧＢ光を集めるライトパイプ、複数のマイクロミラ−からなるとともに、画像デ−タに基づいて各マイクロミラ−が時分割駆動されるＤＭＤとを備え、
上記ライトパイプの光が、上記ＤＭＤのミラ−面に対して斜め方向から入射するように構成されたプロジェクタにおいて、
上記ライトパイプの光の出射部は、断面視直角台形状であり、
同ライトパイプの出射部から出射され、上記ＤＭＤのミラ−面に向かって進行する光の断面が直角台形状であり、
上記ＤＭＤのミラ−面に対して光が斜め方向から入射することに起因する照射面の歪が補正されて矩形状に近づくように上記ライトパイプが配置される構成としてある。

上記のように構成した請求項２において、光を生成する光源と、同光源からの光をＲＧＢに分離する光分離手段と、同光分離手段により分離されたＲＧＢ光を集めるライトパイプと、ＤＭＤとを備えており、ライトパイプからの光がＤＭＤのミラ−面に対して斜め方向から入射するようにプロジェクタが構成されている。

また、上記ライトパイプの光の出射部は、断面視直角台形状であり、同出射部から出射される光の断面は、出射部の断面形状と同じく直角台形状となる。さらに、ＤＭＤのミラ−面に対して光が斜め方向から入射することに起因する照射面の歪図が補正されて矩形状に近づくように、上記ライトパイプが配置されるのである。そして、ＤＭＤのミラ−面への照射面が矩形状に近づくことにより、ミラ−面への光の照度を向上させることが可能となる。

具体的には、例えば、ＤＭＤのミラ−面に対して光が右下方向から入射する場合には、ライトパイプからの直角台形状の光が、同直角台形の鋭角部分が左下となった状態でＤＭＤに入射するように、ライトパイプを配置することにより、ＤＭＤへの光の照射面を矩形状に近づけることができる。また、例えば、ＤＭＤのミラ−面に対して光が左下方向から入射する場合には、ライトパイプからの直角台形状の光が、同直角台形の鋭角部分が右下となった状態でＤＭＤに入射するように、ライトパイプを配置することにより、ＤＭＤへの光の照射面を矩形状に近づけることができる。

また、請求項３にかかる発明は、光源が１つ備えられており、光分離手段がＲＧＢの３色のカラ−フィルタを具備するカラ−ホイ−ルである構成としてある。
上記のように構成した請求項３において、ＲＧＢの３色の光のそれぞれに対応する３つのＤＭＤを必要とせず、１つのＤＭＤのみを具備する所謂１チップ方式のプロジェクタとすることが可能となるため、コストを低減することが可能となるとともに、装置の小型化を実現することが可能となる。

また、請求項４にかかる発明は、光を反射させるミラ−を具備し、ライトパイプから出射した光が同ミラ−に反射してＤＭＤのミラ−面に入射する構成としてある。
上記のように構成した請求項４において、光路を曲げることが可能となるため、装置の小型化を実現することが可能となる。

また、請求項５にかかる発明は、上記光源は本プロジェクタにおける前面側右方にて光軸を左方に向けて配置され、上記ライトパイプは当該光源からの出射光が入射可能なように当該光源の左方に配置され、上記光分離手段は上記光軸と上記ライトパイプとの間に配置され、上記ライトパイプから光軸延長上である本プロジェクタにおける前面側左方には同光軸を後方側であってやや右方かつ上方に配置される上記ＤＭＤに向けて反射するミラーが備えられ、同ＤＭＤはその反射光を本プロジェクタの前方かつやや上方に向けて反射するように配置され、同反射光を本プロジェクタの前方所定位置に投影するための投影レンズが本プロジェクタの前面部位に配置される構成としてある。
上記のように構成した請求項５において、プロジェクタを構成する光学系をコンパクトにすることが可能となり、装置の小型化を実現することが可能となる。

また、請求項６にかかる発明は、上記ＤＭＤのミラ−面に対して右下方向から光が入射するとともに、上記直角台形の鋭角部分が左下の位置となる状態で、光が上記ミラ−面に対して入射するように上記ライトパイプが配置される構成としてある。
上記のように構成した請求項５において、ＤＭＤのミラ−面への光の照射面を矩形状に近づけることが可能となり、ミラ−面への光の照度を向上させることが可能となる。

本発明の請求項２にかかる発明では、ミラ−面への光の照度を向上させることが可能となる。
請求項３にかかる発明では、コストを低減することが可能となるとともに、装置の小型化を実現することが可能となる。
請求項４にかかる発明では、装置の小型化を実現することが可能となる。
請求項５にかかる発明では、装置の小型化を実現することが可能となる
請求項６にかかる発明では、ミラ−面への光の照度を向上させることが可能となる。

図１は、本発明にかかるプロジェクタを模式的に示す外観図であり、図２は、図１に示したプロジェクタの光学系における各構成部品の配置図である。図１において、プロジェクタ１０には投影レンズ２６が備えられており、この投影レンズ２６からの画像光が図示しないスクリ−ン等に投影されることにより、スクリ−ンに画像が映し出される。また、プロジェクタ１０の本体前面側の下部には、２つの角度調整脚１１が設けられており、スクリ−ンに投影される画像光の角度を調整することが可能となっている。

図２において、プロジェクタ１０の光学系は、白色光を生成可能な光源装置２０と、図示しないＲＧＢの３色のカラ−フィルタを具備する円盤状のカラ−ホイ−ル２１と、カラ−ホイ−ル２１により分離されたＲ、ＧまたはＢの光を集め、同光を後述するミラ−２３へと案内するライトパイプ２２と、ライトパイプ２２からの光を反射させるミラ−２３と、複数のマイクロミラ−を具備するＤＭＤ２５と、ＤＭＤ２５からの光をスクリ−ンに投影させるための投影レンズ２６とを備えている。また、ライトパイプ２２とミラ−２３との間、および、ミラ−２３とＤＭＤ２５との間には、それぞれイルミネ−ションレンズ２７、２８が設けられている。

光源装置２０は、白色光を生成するランプ２０ａと、ランプ２０ａから後方に出射した光を反射させる放物面形状のリフレクタ２０ｂとを備えており、ランプ２０ａにて生成した光を、カラ−ホイ−ル２１に向けて出射させるようになっている。ランプ２０ａとしては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等を用いることが可能である。また、リフレクタ２０としては、放物面鏡や、楕円面鏡等を用いることが可能である。

カラ−ホイ−ル２１は、略円盤形状を有しており、ＲＧＢの３色のカラ−フィルタが配置されている。このカラ−ホイ−ル２１が回転することにより、光源装置２０から出射した白色光が、Ｒ、Ｇ、Ｂの光に順次分離される。ライトパイプ２２は、後に図面を用いて詳述するが、断面視直角台形状の柱状体であり、出射する光の断面も直角台形状となる。イルミネ−ションレンズ２７は、ライトパイプ２２からの光をミラ−２３に集光させるためのものであり、イルミネ−ションレンズ２８は、ミラ−２３により反射した光をＤＭＤ２５に集光させるためのものである。

ＤＭＤ２５は、図３に示すように、ＲＧＢの各光を画像デ−タに応じて画素毎に変調する変調素子としてのマイクロミラ−２５ａを複数備えており、各マイクロミラ−２５ａは、個別に駆動制御され、反射面の角度を所定角度（例えば、１２度）傾斜させることが可能となっている。なお、図３において、複数のマイクロミラ−２５ａのうち、反射面が傾斜したマイクロミラ−２５ａとしてマイクロミラ−２５ａ１が示されている。ここで、ＤＭＤ２５のミラ−面とは、傾斜していない複数のマイクロミラ−２５ａにより形成されている面のことをいう。

投影レンズ２６は、ＤＭＤ２５によって変調された画像光をスクリ−ンに拡大投影するためのものであり、ＲＧＢの各色光の色収差等に起因する投影画像の不鮮明を防止する目的で、複数の集光素子を光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成されている。

図中、２点鎖線の矢印は、光の進行方向を示している。光源装置２０から出射した白色光は、カラ−ホイ−ル２１によりＲＧＢの各色光に分離され、同分離された光はライトパイプ２２により集められ、ミラ−２３に案内される。ライトパイプ２２から出射した光は、ライトパイプ２２とミラ−２３との間に介在するイルミネ−ションレンズ２７により集光されてミラ−２３に入射し、ミラ−２３により反射される。ミラ−２３により反射された光は、イルミネ−ションレンズ２８により集光されてＤＭＤ２５に入射する。そして、ＤＭＤ２５により変調された画像光は、投影レンズ２６によりスクリ−ンに拡大投影される。

以下、従来技術にかかるプロジェクタが備えるライトパイプと、ＤＭＤへの光の照射面について説明する。図４は、従来技術にかかるライトパイプの形状を示す図である。図４は、従来技術にかかるライトパイプ１２２を、図２の矢印Ａの方向、すなわち、光の出射部側から見た様子を示している。図４において、従来技術にかかるライトパイプ１２２における光の出射部１２２ａは矩形状であり、ＤＭＤのミラ−面の形状と相似している。

図２に示したように、ミラ−２３により反射した光は、ＤＭＤ２５のミラ−面に対して右下方向 から入射する。そのため、図５に示すように、ＤＭＤ２５のミラ−面２５ａへの光の照射面１５０は、矩形状とはなっておらず、照射面１５０がミラ−面２５ａからはみ出ている面積が大きくなってしまう。その結果、ミラ−面２５ａへの光の照度が悪くなってしまうという問題点がある。

以下、本発明にかかるプロジェクタ１０が備えるライトパイプ２２と、ＤＭＤへの光の照射面について説明する。図６は、本発明にかかるライトパイプ２２の形状を示す図である。図６においても、同様に、図２の矢印Ａの方向、すなわち、光の出射部側から見た様子を示している。図６において、本発明にかかるライトパイプ２２における光の出射部２２ａは、略矩形状であるが、矩形を構成する４辺のうち、右側の一辺は、短手方向に対して角度ｘだけ外側に傾斜した形状となっており、全体として直角台形状となっている。なお、上記角度ｘは、ＤＭＤ２５のミラ−面２２ａへの光の入射方向に応じて設定される。

図６に示したライトパイプ２２からは、その出射部２２ａの形状と同一形状の断面形状を有する光、すなわち、直角台形状の断面を有する光が出射される。そして、この光が、図２に示したように、ＤＭＤ２５のミラ−面に対して右下方向から入射すると、その照射面は、図７に示す形状となる。

図７は、図６に示したライトパイプからの光が、ＤＭＤのミラ−面へ照射されたときの照射面を示す図である。なお、図７において、図６示した従来技術にかかるライトパイプからの光の照射面を比較のために破線で示している。同図において、出射部２２ａが直角台形状のライトパイプ２２からの光のミラ−面２５ａの照射面５０は、出射部１２２ａが矩形状のライトパイプ１２２からの光のミラ−面２５ａの照射面１５０と比較して、矩形状に近い形状に補正されている。そのため、照射面５０がミラ−面２５ａからはみ出ている面積は、照射面１５０がはみ出ている面積よりも小さくなり、ミラ−面２５ａへの光の照度を向上させることが可能となる。

上述した実施形態では、ライトパイプ２２が断面視直角台形状の柱状体である場合について説明したが、本発明において、ライトパイプは、光の出射部が直角台形状であり、同出射部から出射される光の断面が直角台形状を有していればよく、必ずしも実施形態に示した断面視直角台形状の柱状体である必要はない。

また、上述した実施形態では、ライトパイプ２２から出射された光がミラ−２３により反射されてＤＭＤ２５に入射するようにプロジェクタ１０が構成されている場合について説明したが、本発明では、必ずしも、プロジェクタがミラ−を備えている必要はなく、ライトパイプからの光が直接ＤＭＤに入射するように構成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、プロジェクタ１０が１つのＤＭＤ２５のみを備える１チップ方式のプロジェクタである場合について説明したが、本発明は、ＲＧＢの３色の光のそれぞれに対応する３つのＤＭＤを備えた３チップ方式のプロジェクタや、２つのＤＭＤを備えた２チップ方式のプロジェクタにも適用することが可能である。

以上説明したように、実施形態にかかるプロジェクタ１０では、光の出射部が直角台形状を有するライトパイプ２２を備えており、同出射部から出射される光の断面が直角台形状を有しているため、ＤＭＤ２５のミラ−面２５ａへの光の照射面が矩形状に近づくように補正され、これにより、ミラ−面２５ａへの光の照度を向上させることが可能となる。

プロジェクタを模式的に示す外観図である。 プロジェクタの光学系における各構成部品の配置図である。 ＤＭＤの構成を示す図である。 従来技術にかかるライトパイプの形状を模式的に示す図である。 図４に示したライトパイプからの光がミラ−面へ照射されたときの照射面を示す図である。 本発明にかかるライトパイプの形状を模式的に示す図である。 図６に示したライトパイプからの光がミラ−面へ照射されたときの照射面を示す図である。

符号の説明

１０…プロジェクタ
２０…光源装置
２０ａ…ランプ
２０ｂ…リフレクタ
２１…カラ−ホイ−ル
２２、１２２…ライトパイプ
２２ａ、１２２ａ…出射部
２３…ミラ−
２５…ＤＭＤ
２５ａ…ミラ−面
２６…投影レンズ
２７、２８…イルミネ−ションレンズ
５０、１５０…照射面

Claims (6)

1. 光を生成する光源と、ＲＧＢの３色のカラ−フィルタを備え、同光源からの光をＲＧＢ光に分離するカラ−ホイ−ルと、同カラ−ホイ−ルにより分離されたＲＧＢ光を集めるライトパイプと、同ライトパイプから出射した光を反射させるミラ−と、複数のマイクロミラ−からなるとともに、画像デ−タに基づいて各マイクロミラ−が時分割駆動されるＤＭＤとを具備し、
   上記光源は本プロジェクタにおける前面側右方にて光軸を左方に向けて配置され、上記ライトパイプは当該光源からの出射光が入射可能なように当該光源の左方に配置され、上記光分離手段は上記光軸と上記ライトパイプとの間に配置され、上記ライトパイプから光軸延長上である本プロジェクタにおける前面側左方には同光軸を後方側であってやや右方かつ上方に配置される上記ＤＭＤに向けて反射するミラーが備えられ、同ミラ−から反射した光は上記ＤＭＤのミラ−面に対して右下方向から入射し、同ＤＭＤはその反射光を本プロジェクタの前方かつやや上方に向けて反射するように配置され、同反射光を本プロジェクタの前方所定位置に投影するための投影レンズが本プロジェクタの前面部位に配置されたプロジェクタにおいて、
   上記ライトパイプの光の出射部は、断面視直角台形状であり、
   同ライトパイプの出射部から出射され、上記ＤＭＤのミラ−面に向かって進行する光の断面が直角台形状であり、
   上記直角台形の鋭角部分が左下の位置となる状態で、光が上記ミラ−面に対して入射するように上記ライトパイプが配置されたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 光を生成する光源と、同光源からの光をＲＧＢ光に分離する光分離手段と、同光分離手段により分離されたＲＧＢ光を集めるライトパイプと、複数のマイクロミラ−からなるとともに、画像デ−タに基づいて各マイクロミラ−が時分割駆動されるＤＭＤとを具備し、
   上記ライトパイプからの光が、上記ＤＭＤのミラ−面に対して斜め方向から入射するように構成されたプロジェクタにおいて、
   上記ライトパイプの光の出射部は、断面視直角台形状であり、
   同ライトパイプの出射部から出射され、上記ＤＭＤのミラ−面に向かって進行する光の断面が直角台形状であり、
   上記ＤＭＤのミラ−面に対して光が斜め方向から入射することに起因する照射面の歪が補正されて矩形状に近づくように上記ライトパイプが配置されることを特徴とするプロジェクタ。
3. 上記光源は、１つ備えられており、上記光分離手段は、ＲＧＢの３色のカラ−フィルタを具備するカラ−ホイ−ルであることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 光を反射させるミラ−を具備し、上記ライトパイプから出射した光が同ミラ−に反射して上記ＤＭＤのミラ−面に入射するように構成されたことを特徴とする請求項２また３に記載のプロジェクタ。
5. 上記光源は本プロジェクタにおける前面側右方にて光軸を左方に向けて配置され、上記ライトパイプは当該光源からの出射光が入射可能なように当該光源の左方に配置され、上記光分離手段は上記光軸と上記ライトパイプとの間に配置され、上記ライトパイプから光軸延長上である本プロジェクタにおける前面側左方には同光軸を後方側であってやや右方かつ上方に配置される上記ＤＭＤに向けて反射するミラーが備えられ、同ＤＭＤはその反射光を本プロジェクタの前方かつやや上方に向けて反射するように配置され、同反射光を本プロジェクタの前方所定位置に投影するための投影レンズが本プロジェクタの前面部位に配置されることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 上記ＤＭＤのミラ−面に対して右下方向から光が入射するとともに、上記直角台形の鋭角部分が左下の位置となる状態で、光が上記ミラ−面に対して入射するように上記ライトパイプが配置されることを特徴とする請求項２〜５のいすれか１に記載のプロジェクタ。

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