JP2006208454A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＭＤのオフ光が投影レンズに入射されるのを防止し、かつ、オフ光の照射領域を効率良く冷却することができるプロジェクタを提供する。
【解決手段】 プロジェクタは、光源からの光Ｌを変調するＤＭＤ５６と、ＤＭＤ５６によって変調された光を投影する投影レンズ１４と、ＤＭＤ５６と投影レンズ１４との間に、ＤＭＤのオフ光Ｌ２が投影レンズ１４へ入射するのを防止する遮蔽板８８とを有する。遮蔽板８８は、オフ光の照射領域８６からの反射光が投影レンズ１４に入射するのを防止する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、テレビやＤＶＤなどの映像を投影することができる前面投射型または背面投射型のプロジェクタに関する。

空間変調素子として液晶やＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を用い、カラー画像を表示するプロジェクタが実用化されている。ＤＭＤを用いたプロジェクタは、光源からの光を回転するカラーホイールに投射し、カラーホイールにより分離されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の光を順次ＤＭＤに照明し、ＤＭＤで反射された光を投影レンズを介してスクリーン上に映し出している。

ＤＭＤは、２次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセルの直下に配置されたメモリ素子による静電界作用によって微小ミラーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させることで、オン／オフ状態を作る反射形表示素子である。ピクセルがオフ状態では、ピクセルの微小ミラーによる反射光（以下、オフ光という）が投影レンズに入射せず、ピクセルがオン状態では、ピクセルの微小ミラーによる反射光（以下、オン光という）が投影レンズに入射してスクリーンに画像を形成するように光学系部品が配置されている。なお、各ピクセルの微小ミラーのオン光の傾き角は、ＤＭＤの光線の入射面に対して１０から１２度程度と決められている。

特許文献１は、ＤＭＤによるオフ光を照明光の一部として利用することで、ランプで発生した光の利用効率を向上させることが可能な投射装置を提供している。

特許文献２は、ＤＭＤと投影光学系との間に配置されたプリズムにより、オン光を透過させ、オフ光を反射させるようにし、高コントラストでゴーストのない投影画像を得ることができるプロジェクタ用光学系を提供している。

特許文献３は、ＤＭＤからのオフ光が投影光学系に入射されることを確実に防止することができるプロジェクタ用光学系を提供している。

特許文献４は、ＤＭＤのオフ光をスクリーンに投影することで、スクリーンに投影されるべき画像のポジ／ネガの反転画像を表示可能なプロジェクタを提供している。

特開２００３−１２１７８４号 特開２０００−２５８７０３号 特開２０００−２０６６１０号 特開２００３−１４０２６４号

プロジェクタの小型化が進むと、内部空間が狭まり、ＤＭＤと投影レンズとが接近し、ＤＭＤからのオフ光が投影レンズに入射されるおそれがある。通常、ＤＭＤからのオン光とオフ光は、それぞれ異なる角度で反射されるため、直接的に投影レンズに入射されることはない。しかし、オフ光がプロジェクタ内のユニット部材や他の部材に照射されると、そこからの反射光が投影レンズに入射してしまうことがある。このようなオフ光が投影レンズに入射してしまうと、迷光として投影され、投射映像のコントラストが低下したり、チラツキが生じ、見ている者に不快感を与えかねない。

また、ＤＭＤのオフ光が照射される領域では、できるだけ反射をさせないようにすることが望ましいが、その一方で、照射される領域は非常に高温となる。このような熱が省スペース化された光学機器や電子回路等へ悪影響を及ぼすという問題もある。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決し、ＤＭＤのオフ光が投影レンズに入射されるのを防止し、かつ、オフ光の照射領域を効率良く冷却することができるプロジェクタを提供する。

本発明に係るプロジェクタは、光源からの光を変調するディジタルマイクロミラーと、ディジタルマイクロミラーによって変調された光を投影する投影レンズと、ディジタルマイクロミラーと投影レンズとの間に、ディジタルマイクロミラーのオフ光が投影レンズへ入射するのを防止する遮蔽板とを有する。

好ましくは、ユニットケースは、少なくとも主面および背面を含み、主面の一方の面側に投影レンズが保持され、背面にディジタルマイクロミラーが保持され、ディジタルマイクロミラーのオン光が投影レンズに入射され、かつオフ光が前記一方の面側の所定領域を照明し、前記主面の他方の面側であって前記所定領域に近接した位置に前記放熱部材が設けられている。放熱部材は、例えば、複数の放熱ピンを用いることができる。または放熱フィンであってもよい。

好ましくは、遮蔽板は、ユニットケースからのオフ光の反射光が投影レンズに入射するのを防止する。好ましくは、通路はプロジェクタの排気口に向けて延在することで、冷却効率を向上させる。好ましくは、放熱部材は、複数の放熱ピンを含み、複数の放熱ピンが前記通路に沿うように配置されている。好ましくは、遮蔽板は、投影レンズの入射側に設けられたストリップ状の部材を含み、投影レンズの非投影利用領域上に配されるようにする。

本発明に係るプロジェクタによれば、遮蔽板によりディジタルマイクロミラーからのオフ光が投影レンズに入射することを防止することができ、高品位な画像の表示を行うことができる。また、オフ光が照射されるユニットケースの部位を効率良く冷却することで、プロジェクタ内部のオフ光による発熱を抑制することができる。

本発明に係るプロジェクタは、好ましくはＤＬＰ方式のプロジェクタにおいて用いられる。以下、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施例に係るプロジェクタの外観を示す斜視図である。プロジェクタ１０の前面１２には、拡大された投影映像を形成するための投影レンズ１４が取り付けられている。さらに前面１２には内部の暖気を外部へ排気するための複数のスリットを含む排気口１６が形成されている。プロジェクタの上面２０には、電源スイッチ、表示モードなどを入力するための操作ボタン３０が取り付けられている。

図２は、ＤＬＰ方式のプロジェクタの光学系の一例を示す図である。ランプ４０から発せられた光は、集光ミラーである楕円ミラー４２で反射され、光学部品であるライトトンネルまたは光インテグレータ４４に入射される。ライトトンネル４４において均一な光線束とされた光は、カラーホイール４６に入射される。カラーホイール４６は、円周上にＲ（赤）、Ｇ(緑)、Ｂ（青）のカラーフィルタを配列し、モータによって回転される。カラーホイールに入射された光は、Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され、Ｒ、Ｇ、Ｂ光は、コンデンサレンズ４８、折り返し用の平面ミラー５０、第２の折り返し用の球面ミラー５２、第２のコンデンサレンズ５４を介してＤＭＤ５６を照明する。ＤＭＤ５６の反射光（オン光）は、投影レンズ１４に入射され、そこで拡大されスクリーン状に映像が投影される。

図３は、プロジェクタの内部構成を示す模式的な平面図、図４は、ユニットケースの拡大された正面図である。上述したようにプロジェクタの前面１２に形成された排気口１６に臨むように２つの排気ファン６０、６２が配置されている。排気ファン６０、６２は、プロジェクタ内部の熱を排気させるものであるが、排気ファン６０は、主として、ランプ４０を含む楕円ミラー４２を冷却し、排気ファン６２は、主として、後述するＤＭＤ５６のオフ光が照射するユニットケースを冷却する。プロジェクタの光学系の奥には、回路基板６４が配置されている。回路基板６４は、ランプの点灯制御を行う回路、カラーホイールのモータの駆動を行う回路、ＤＭＤ５６を駆動する回路等を含むものである。

カラーホイール４６に隣接して、ＤＭＤ５６および投影レンズ１４を保持するためのユニットケース７０が配置されている。ユニットケース７０は、例えば、アルミニウムやマグネシウムなどの合金から構成されている。ユニットケース７０は、ほぼ水平に延びる主面７２と、主面７２からほぼ直角に折れ曲がる背面７４を含んでいる。主面７２には、平面ミラー５０および球面ミラー５２の位置を調整するための開口７６が形成されている。また、主面７２には曲面状に隆起７８が形成されている。これは、主面７２の裏側で投影レンズ１４の外形に倣うように凹部が形成されているためである。この凹部に投影レンズ１４が密着した状態で固定されている。

さらに主面７２には、８本のピン状の放熱ピン８０が形成されている。放熱ピン８０は、２つのピンを一組として、それらを結ぶ直線がちょうど排気ファン６２に向かうように配置されている。これにより、排気ファン６２が駆動されたとき、放熱ピン８０の延在する方向に気流が生じるように通路Ｔが形成される。

図５は、ユニットケースを斜め下方からみたときの模式図である。ユニットケース７０のカラーホイール４６に対向する側面８２には、ランプからの光Ｌを入射するための開口８４が形成されている。開口８４から入射された光は、ユニットケース７０の内部に配される折り返し用の平面ミラー５０および球面ミラー５２を介してＤＭＤ５６を照明する。

ＤＭＤ５６のオン状態のミラーによって反射されたオン光Ｌ１は、投影レンズ１４の入射側１４ａから入射される。一方、オフ光Ｌ２は、ユニットケースの主面７２の照射領域８６を照射する。オフ光Ｌ２が照射領域８６を照射したとき、その反射光が投影レンズ１４に入射されないようにするため、投影レンズ１４の入射側１４ａに遮光板８８が取り付けられている。遮光板８８は、円弧状に折り曲げられたストリップ状の金属から構成される。好ましくは遮光板８８に反射防止膜等をコーティングすることで、遮光板自身からの反射光を防止する。このような遮光板８８を取り付けることで、ＤＭＤ５６からのオフ光が投影レンズ１４に入射することが確実に防止される。

例えば、遮光板８８は、投影レンズ１４におけるオン光が入射されない領域に取り付けることができる。すなわち、投影レンズ１４は、ＤＭＤ５６からのオン光を入射するが、投影レンズ上には、実際に投影に利用されない領域が存在する。図６は、投影レンズを模式的に示した平面図と側面図である。投影レンズ１４には、投影に利用される領域（以下、投影利用領域という）９０と、投影に利用されない領域（以下、非投影利用領域という）９２が存在する。これは、ＤＭＤ５６からのオン光が一定の角度を持って反射されることが原因である。図６に示すように、投影利用領域９０が投影レンズ１４の上側の半分以上を占めるものであれば、遮光板８８を非投影利用領域９２を覆うように配するようにしてもよい。これにより、非投影利用領域９２へのオフ光の入射が防止され、不要な投影をなくすことができる。

また、照射領域８６は、オフ光Ｌ２の照射により発熱するが、この領域の裏側には放熱ピン８０が配置されている。このため、照射領域８６の熱は、放熱ピン８０によって放熱され、放熱により暖められた熱気は、放熱ピン８０上に形成される通路Ｔに沿って流れ、排気ファン６２によりプロジェクタの外部へ排気される。これにより、ユニットケースの照射領域８６を効率良く冷却することができる。

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。

例えば遮光板の形状は、オフ光の入射を防止できるものであれば、必ずしもストリップ状、円弧状である必要はないし、材質も金属に限るものでもない。また、照射領域８６からの反射を抑制するために、照射領域８６に反射防止膜等をコーティングするようにしてもよい。

照射領域８６からの熱を放熱させる形状は、ピンに限らず、フィンのような形状であってもよい。放熱フィンを用いる場合にも、放熱フィンを排気ファン６２に向けることで、熱気が流れ易くなるような通路Ｔを形成することが望ましい。またユニットケースは、実施例の形状、材質に限るものでなく、少なくとも、ユニットケースの主面の裏側に投影レンズが保持され、かつＤＭＤからのオフ光が裏側の所定部位を照明し、その一方で、主面の表側にオフ光による熱を放熱させる放熱部材が備えられていればよい。

さらに上記実施例では、単一のＤＭＤ５６を用いたいわゆる単板式の光学系を示したが、これ以外にもＲＧＢ用に３つのＤＭＤを用いた３番式の光学系であっても良い。光源は、放電ランプ以外にも、ダイオードやレーザを用いたものであっても良い。

本発明に係るプロジェクタは、テレビやＤＶＤなどの映像を表示するための表示装置として利用することができる。表示は、前面投射型であってもよいし、背面投射型であってもよい。

本発明の実施例に係るプロジェクタの外観斜視図である。 プロジェクタの光学系を示す図である。 本実施例のプロジェクタの内部を示す模式的な平面図である。 図４は、ユニットケースの拡大正面図である。 図５は、ユニットケースを斜め下方からみたときの模式図である。 投影レンズの投影利用領域と非投影利用領域を説明する図である。

符号の説明

１０：プロジェクタ
１４：投影レンズ
５６：ＤＭＤ
７０：ユニットケース
７２：主面
７４：背面
８０：放熱ピン
８６：照射領域
８８：遮光板
９０：投影利用領域
９２：投影非利用領域
Ｔ：通路

Claims (7)

1. 光源からの光を変調するディジタルマイクロミラーと、
   ディジタルマイクロミラーによって変調された光を投影する投影レンズと、
   ディジタルマイクロミラーと投影レンズとの間に、ディジタルマイクロミラーのオフ光が投影レンズへ入射するのを防止する遮蔽板と、
   を有するプロジェクタ。
2. ディジタルマイクロミラーと投影レンズはユニットケースに保持され、ユニットケースのオフ光が照射される領域に、冷却のための通路が形成されるとともに、当該通路に放熱部材が設けられている、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. ユニットケースは、少なくとも主面および背面を含み、主面の一方の面側に投影レンズが保持され、背面にディジタルマイクロミラーが保持され、ディジタルマイクロミラーのオン光が投影レンズに入射され、かつオフ光が前記一方の面側の所定領域を照明し、前記主面の他方の面側であって前記所定領域に近接した位置に前記放熱部材が設けられている、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 遮蔽板は、ユニットケースの前記所定領域からのオフ光の反射光が投影レンズに入射するのを防止する、請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記通路は、プロジェクタの排気口に向けて延在している、請求項１ないし４いずれか１つに記載のプロジェクタ。
6. 放熱部材は、複数の放熱ピンを含み、複数の放熱ピンが前記通路に沿うように整列されている、請求項１ないし５いずれか１つに記載のプロジェクタ。
7. 遮蔽板は、投影レンズの非投影利用領域上に配されるストリップ状の部材を含む、請求項６に記載のプロジェクタ。

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