JP2006058816A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光による光源の温度上昇を防いで、光源の耐久性を向上させることができる投写型映像表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】光源１から出射された光を表示デバイス３１，３２，３３にて光変調して映像を投写する投写型映像表示装置において、光源１からの光を集光して表示デバイス側へ向けて反射する反射鏡３と、反射鏡３と表示デバイス３１，３２，３３との間に配置され、光源１から出射された光の紫外光２５を反射するＵＶカットフィルター２０とを備え、前記反射鏡３を金属で構成すると共に、ＵＶカットフィルター２０は、ＵＶカットフィルター２０により反射した紫外光２５が、反射鏡３まで到達しないように、又は、反射鏡３に到達するまでに減ずるように構成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置に関する。

一般に、投写型映像表示装置として、光源の中に含まれている紫外光が液晶ライトバルブに到達することによる液晶ライトバルブの劣化を防ぐために、反射鏡とインテグレータレンズとの間に、光軸に対して略直交する状態で紫外線を遮断するＵＶカットフィルターを配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−１４６０６３号公報

特許文献１には明記されていないが、光源の冷却効率を考慮して反射鏡は金属で形成されているものが使用されるようになってきた。

しかしながら、光源からの光がＵＶカットフィルターにより反射して光源側へ逆進して反射鏡まで到達した紫外光は、反射鏡を透過することなく光源へ向けて集光する。この結果、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外線により光源の温度が上昇し、光源の耐久性に問題が生じる虞があった。

本発明は、上記の事情に鑑み、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光による光源の温度上昇を防いで、光源の耐久性を向上させることができる投写型映像表示装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段は、光源から出射された光を表示デバイスにて光変調して映像を投写する投写型映像表示装置において、光源からの光を集光して表示デバイス側へ向けて反射する反射鏡と、反射鏡と表示デバイスとの間に配置され、光源から出射された光の紫外光を反射するＵＶカットフィルターとを備え、前記反射鏡を金属で構成すると共に、ＵＶカットフィルターは、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光が、反射鏡まで到達しないように、又は、反射鏡に到達するまでに減ずるように構成されていることを特徴とする。

上記課題を解決するための手段において、前記ＵＶカットフィルターは、光軸に対して傾斜して配置されてもよい。

また、前記ＵＶカットフィルターは、光軸の中心に向けて、且つ、反射鏡側へ向けて略くの字状に形成してもよい。

また、前記ＵＶカットフィルターは、光軸に対して略直交する状態に配置されると共に、ＵＶカットフィルターの反射鏡側は、凸レンズ状に形成されてもよい。

また、前記ＵＶカットフィルターは、光源から出射された光を表示デバイス全面に導くために配置された一対のレンズ群の間に配置されてもよい。

また、前記ＵＶカットフィルターは、光源から出射された光を表示デバイス全面に導くために配置された一対のレンズ群にコーティングされてもよい。

本発明の請求項１の構成によれば、ＵＶカットフィルターは、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光が、反射鏡まで到達しないように、又は、反射鏡に到達するまでに減ずるように構成されているため、光源の温度が紫外光により上昇することによる光源の耐久性に問題が生じることを防止することができる等の効果を奏する。

本発明の請求項２の構成によれば、ＵＶカットフィルターは、光軸に対して傾斜して配置されているため、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光が反射鏡まで到達することはなく、光源の温度が紫外光により上昇することによる光源の耐久性に問題が生じることを防止することができる等の効果を奏する。

本発明の請求項３の構成によれば、ＵＶカットフィルターは、光軸に対して傾斜して配置されているため、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光が反射鏡まで到達することはなく、光源の温度が紫外光により上昇することによる光源の耐久性に問題が生じることを防止することができる。また、ＵＶカットフィルターは略くの字状にしているため、小型化を図ることができる等の効果を奏する。

本発明の請求項４の構成によれば、光軸の中心近傍を外れた位置を通過する紫外光を凸レンズにより反射鏡外へ反射させることができるため、光源の温度が紫外光により上昇することによる光源の耐久性に問題が生じることを抑制させることができる。また、ＵＶカットフィルターは光軸に対して略直交する状態で配置しているため、小型化を図ることができる等の効果を奏する。

本発明の請求項５の構成によれば、ＵＶカットフィルターを一対のレンズ群の間に配置しているため、ＵＶカットフィルターを配置するための特別な空間が不要となり、より小型化を図ることができる等の効果を奏する。

本発明の請求項６の構成によれば、ＵＶカットフィルターを配置するための特別な空間が不要となり、より小型化を図ることができると共に、部品点数を削減することができる等の効果を奏する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の液晶プロジェクタを図１または図２に基づいて説明する。

図１は第１実施形態の３板式液晶プロジェクタを示した図である。光源１は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のランプ２を備えており、その照射光は反射鏡であるリフレクタ３によって平行光となって出射され、光軸Ｌに対して傾斜して配置され、照射光から紫外光を反射するＵＶカットフィルター２０を介してインテグレータレンズ４へと導かれる。

インテグレータレンズ４は一対のレンズ群（フライアイレンズ）４ａ・４ｂから構成されており、個々のレンズ部分がランプ２から出射された光を後述する表示デバイスである各液晶ライトバルブ３１，３２，３３の全面に導くようになっており、ランプ２において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ４を経た光は、偏光変換装置５、及び集光レンズ６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。

偏光変換装置５は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ４からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路偏光されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。

第１ダイクロイックミラー７は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色波長帯域の光は、反射ミラー８にて反射されて光路を変更される。反射ミラー８にて反射された赤色光はレンズ９を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー７にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０に導かれる。

第２ダイクロイックミラー１０は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１１を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１２、全反射ミラー１３、レンズ１４を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３に導かれ、これを透過することで光変調される。

各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａと、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとを備えている。

液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム１５によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１６によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投写表示される。

リフレクタ３は、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス等の各種合金などの金属を加工することにより作製される。この作製には、プレス加工やへら絞り加工の他、鋳造、ダイキャスト（高圧鋳造）などが用いられる。金属製のリフレクタ３は、放熱性が高いので、光源１を効率良く冷却することができる。また、金属製のリフレクタ３は、光漏れを生じないため、装置筐体の通気口（図示せず）に遮光構造を設ける必要もない。

リフレクタ３の内表面は凹凸が極力少なくなるようにアンダーコートが施されており、このアンダーコート上に例えば、高反射率を有する金属膜が蒸着される。そして、この金属膜上にその保護用のトップコートが施される。前記ランプ２における一対の電極は共にリフレクタ３の後端部に形成されている穴部から引き出される。

リフレクタ３には、送風用開口（切欠き）は形成されていない。そして、リフレクタ３の光出射開口部にはガラス等から成る透明板３ａが貼付される。前記透明板３ａはランプ破裂時の破片等飛散を防止するためのものである。前記のごとく、送風用開口（切欠き）が存在しないため、ランプ破裂時の破片等の飛散は確実に防止されることになる。

なお、透明板３ａの貼付でリフレクタ３内が完全密封された場合にランプ点灯時のリフレクタ３内の空気膨張による不具合が予想されるのであれば、リフレクタ３に微小な開口（破片等を通さないような微小開口）を設けるか、或いは、ランプ挿入用の後端穴部に隙間を持たせるようにすればよい。また、このような微小開口を例えば光出射開口部の近傍に多数形成してメッシュ状領域を形成すれば、ランプ破裂時の破片等の飛散を防止しつつ送風を可能にし得ることになる。リフレクタ３は金属製であるので、前記メッシュ状領域の形成は容易である。

リフレクタ３の外表面には、放熱フィン３ｂ…が形成されている。これにより、リフレクタ３の外表面の表面積が実質的に広くなり、より高い放熱効果が得られる。放熱フィン３ｂ…は図示しないファンによる気流を妨げないように配置されるのがよく、図において縦方向に放熱フィン３ｂの長手方向を一致させる他、図において横方向に放熱フィン３ｂの長手方向を一致させるようにしてもよい。

ＵＶカットフィルター２０は、光軸Ｌに対して傾斜して配置されている。従って、図２に示すように、ＵＶカットフィルター２０により光源１の中の紫外光２５は光軸Ｌに略直交する方向に反射するため、ＵＶカットフィルター２０により反射した紫外光２５がリフレクタ３まで到達することはない。

この結果、リフレクタ３まで到達した紫外光２５が光源１へ向けて集光し、光源１の温度が紫外光により上昇することによる光源１の耐久性に問題が生じることを防止することができる。

尚、本発明の第１実施形態では、液晶表示パネルを用いた液晶プロジェクタを示したが、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本発明を適用できる。前面投写型の他、背面投写型映像表示装置においても本発明を適用することができる。また、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ）社の登録商標）方式のプロジェクタにおいても本発明を適用することができる。
（第２実施形態）
図３は第２実施形態を示している。尚、第１実施形態と同一部品については同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態のＵＶカットフィルター２０ａは、光軸Ｌの中心に向けて、且つ、リフレクタ３側へ向けて略くの字状に形成させている。この構成により、第１実施形態と同様に紫外光２５は光軸Ｌに略直交する方向に反射するため、ＵＶカットフィルター２０ａにより反射した紫外光２５がリフレクタ３まで到達することはなく、光源１の温度が紫外光により上昇することによる光源１の耐久性に問題が生じることを防止することができる。

また、ＵＶカットフィルター２０ａを略くの字状にしているため、リフレクタ３とインテグレータレンズ４までの距離を短くすることができ、小型化を図ることができる。

第２実施形態のＵＶカットフィルター２０ａは、一体のＵＶカットフィルター２０ａを略くの字状に折り曲げることにより形成したが、別体のＵＶカットフィルター２０ａを２個組み合わせて略くの字状に形成してもよい。
（第３実施形態）
図４は第３実施形態を示している。尚、第１実施形態または第２実施形態とと同一部品については同一符号を付して説明を省略する。

第３実施形態のＵＶカットフィルター２０ｂは、光軸Ｌに対して略直交に配置すると共に、ＵＶカットフィルター２０ｂのリフレクタ３側の面を、凸レンズ状に形成している。

この構成により、光軸Ｌの中心近傍を通過する紫外光２５はパラボラリフレクタ３に向けて反射するが、光軸Ｌの中心近傍を外れた位置を通過する紫外光２５は凸レンズによりリフレクタ３外へ反射する。この結果、ＵＶカットフィルター２０ｂによりリフレクタ３に反射する紫外光２５量を減少させることができ、光源１の温度が紫外光により上昇することによる光源１の耐久性に問題が生じることを抑制させることができる。

また、ＵＶカットフィルター２０ｂを光軸Ｌに対して略直交する状態で配置しているため、リフレクタ３とインテグレータレンズ４までの距離をより短くすることができ、小型化を図ることができる。
（第４実施形態）
図５は第４実施形態を示している。尚、第１実施形態乃至第３実施形態と同一部品については同一符号を付して説明を省略する。

第４実施形態のＵＶカットフィルター２０ｃは、インテグレータレンズ４を構成するフライアイレンズ４ａと４ｂとの間に光軸Ｌに対して略直交する状態で配置されている。

フライアイレンズ４ａと４ｂは、図５に示すように夫々複数のレンズ群から構成され、フライアイレンズ４ａと４ｂの個々のレンズ群がランプ２から出射された光に存在する部分的な輝度ムラを散乱させることにより平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減するようになっている。従って、可視光と共に、紫外光もフライアイレンズ４ａと４ｂの夫々のレンズ群により散乱する。

この結果、光軸Ｌに略平行な状態で紫外光２５がＵＶカットフィルター２０ｃに入射することはなく、ＵＶカットフィルター２０ｃにより反射した紫外光２５がリフレクタ３に到達する量を減少させることができる。また、ＵＶカットフィルター２０ｃにより反射した紫外光２５がリフレクタ３に到達する虞がある場合でも、ＵＶカットフィルター２０ｃにより反射した紫外光２５がフライアイレンズ４ａ透過する際に散乱するため、リフレクタ３に反射する紫外光２５量を減少させることができ、光源１の温度が紫外光により上昇することによる光源１の耐久性に問題が生じることを抑制させることができる。

また、ＵＶカットフィルター２０ｃを、フライアイレンズ４ａと４ｂとの間に配置しているため、ＵＶカットフィルター２０ｃを配置するための特別な空間が不要となり、より小型化を図ることができる。
（第５実施形態）
図６は第５実施形態を示している。尚、第１実施形態乃至第４実施形態と同一部品については同一符号を付して説明を省略する。

第５実施形態のＵＶカットフィルター２０ｄは、フライアイレンズ４ｂのフライアイレンズ４ａ側の平坦な表面にコーティグされている。この構成により、第４実施形態と同様にリフレクタ３に反射する紫外光２５量を減少させることができ、光源１の温度が紫外光により上昇することによる光源１の耐久性に問題が生じることを抑制させることができる。

また、第４実施形態と同様に、より小型化を図ることができると共に、部品点数を削減することができる。

また、第５実施形態では、フライアイレンズ４ｂにＵＶカットフィルターをコーティングしたが、フライアイレンズ４ａのフライアイレンズ４ｂ側の平坦な表面にＵＶカットフィルターをコーティングしてもよい。

尚、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光が、リフレクタ３に到達することを防止する、又は、リフレクタ３に到達する量を減少させる方法としては、第１実施形態乃至第５実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の方法によってＵＶカットフィルターにより反射した紫外光がリフレクタ３に到達することを防止する構成にしてもよい。

本発明の第１実施形態の液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。 同液晶プロジェクタのＵＶカットフィルターの拡大断面図である。 本発明の第２実施形態の液晶プロジェクタのＵＶカットフィルターの拡大断面図である。 本発明の第３実施形態の液晶プロジェクタのＵＶカットフィルターの拡大断面図である。 本発明の第４実施形態の液晶プロジェクタのＵＶカットフィルターの拡大断面図である。 本発明の第５実施形態の液晶プロジェクタのＵＶカットフィルターの拡大断面図である。

符号の説明

１ 光源
２ ランプ
３ リフレクタ（反射鏡）
２０ ＵＶカットフィルター
２０ａ ＵＶカットフィルター
２０ｂ ＵＶカットフィルター
２０ｃ ＵＶカットフィルター
２０ｄ ＵＶカットフィルター
２５ 紫外光
３１ 液晶ライトバルブ（表示デバイス）
３２ 液晶ライトバルブ（表示デバイス）
３３ 液晶ライトバルブ（表示デバイス）

Claims (6)

1. 光源から出射された光を表示デバイスにて光変調して映像を投写する投写型映像表示装置において、光源からの光を集光して表示デバイス側へ向けて反射する反射鏡と、反射鏡と表示デバイスとの間に配置され、光源から出射された光の紫外光を反射するＵＶカットフィルターとを備え、前記反射鏡を金属で構成すると共に、ＵＶカットフィルターは、ＵＶカットフィルターにより反射した紫外光が、反射鏡まで到達しないように、又は、反射鏡に到達するまでに減ずるように構成されていることを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 前記ＵＶカットフィルターは、光軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
3. 前記ＵＶカットフィルターは、光軸の中心に向けて、且つ、反射鏡側へ向けて略くの字状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
4. 前記ＵＶカットフィルターは、光軸に対して略直交する状態に配置されると共に、ＵＶカットフィルターの反射鏡側は、凸レンズ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
5. 前記ＵＶカットフィルターは、光源から出射された光を表示デバイス全面に導くために配置された一対のレンズ群の間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
6. 前記ＵＶカットフィルターは、光源から出射された光を表示デバイス全面に導くために配置された一対のレンズ群にコーティングされていることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。