JP2010169989A - プロジェクター装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 放電ランプ35aと、複数のセグメントを備えたカラーホイール10とを有するプロジェクター装置において、カラーホイール10は、透光性基板12と、透光性基板の光出射側の表面に形成された各セグメントを区画する複数のカラーフィルター層15を有し、カラーフィルター層の一つは、600〜780nmの波長域の光を透過する特定カラーフィルター層15bであって、この特定カラーフィルター層17bと対向する透光性基板12は、380〜500nmの波長域の光を吸収する特定透過性基板12bであり、これらの組み合わせを特定セグメント17bと規定し、特定セグメント17bを構成する特定透過性基板12bは、380nmの光において厚さ1mmあたりの光吸収率が80%以下であって、厚みTが以下の(式1)を満たしていることを特徴とするプロジェクター装置。 (式1) T≧{−0.68(A/B)2+3.10(A/B)−2.45}×C/120° Tは、特定透過性基板の厚み(mm) Aは、特定セグメントにおける放電ランプの入力電力(W) Bは、全てのセグメントにわたる放電ランプの平均入力電力(W) Cは、特定セグメントの占有角度(°)
Description
このような流れに対応するために、プロジェクター装置のカラーホイールについて種々の改良が行われている。
このようなカラーホイール10を高速で回転させ、固定された照射スポット領域Sに光を照射することによって、光を時分割的に分光することができる。
このプロジェクター装置30は、光源装置35、およびこの光源装置35から照射された可視光L1をW光,R光,G光およびB光のいずれかに時分割させて着色光L2に分光するカラーホイール10を有するものである。このプロジェクター装置30においては、カラーホイール10を透過した着色光L2はロッドレンズ31から断面の照度が均一な等輝度光L3として出射される。そして、インテグレータレンズ32を介して集光光L4となり、集光光L4がDMDなどの表示デバイス33において変調されて形成された映像光L5が投射レンズ34によってスクリーン(図示せず)上に拡大投射される。
このようなランプの入力電力の制御を行うことによって、プロジェクター装置を例えばホームシアターなどに好適な色再現性の高いものとすることができる。具体的には、通常の時分割による投射画像は、一般に観察者に赤味が少なく感知されるために、R光に係るランプの入力電力を大きくする制御を行うことが有効である。
すなわち、カラーホイールにおいて各カラーフィルター層を透過する特定波長域の光以外の波長域の光は、反射光となって放電ランプに戻される。この戻り光が放電ランプの電極に照射されることにより、当該電極の温度が想定以上に上昇してしまい、その結果、放電ランプの照度低下や短寿命などの不具合が生じる。
上記の問題は、特にB光が戻り光に多く含まれている場合、具体的には、R光に係るランプの入力電力を大きくする制御を行った場合に、顕著に表れる。
(式1)
T≧{−0.68(A/B)2+3.10(A/B)−2.45}×C/120°
Tは、特定透過性基板の厚み(mm)
Aは、特定セグメントにおける放電ランプの入力電力(W)
Bは、全てのセグメントにわたる放電ランプの平均入力電力(W)
Cは、特定セグメントの占有角度(°)
(式1)
T≧{−0.68(A/B)2+3.10(A/B)−2.45}×C/120°
Tは、特定透過性基板の厚み(mm)
Aは、特定セグメントにおける放電ランプの入力電力(W)
Bは、全てのセグメントにわたる放電ランプの平均入力電力(W)
Cは、特定セグメントの占有角度(°)
カラーホイール10は、ガラスからなる円盤状の透光性基板12の光出射側の表面に、それぞれ互いに異なる波長域の光を透過するカラーフィルター層15a〜15dが形成されたセグメント17a〜17dを有するものである。
透光性基板12は、4つの略扇状のガラス板12a〜12dからなり、各ガラス板12a〜12dの扇の中心側が透光性基板12の中心に位置する軸19にそれぞれ接続されて支持されている。
なお、この実施例では、透光性基板12は、4つのセグメント17a〜17dに対応するように、4つのガラス板12a〜12dを組み合わせなるものであるが、カラーフィルター層15a、15d、15cに跨って対応するようなガラス板であってもよく、この場合、透光性基板12は、ガラス板12bと他の1つのガラス板からなるものである。
カラーフィルター層15a〜15dは、例えば誘電体多層膜により形成されたものである。
このようなカラーホイール10は、高速で回転させ、固定されている照射スポット領域Sに光を照射することによって、放電ランプからの光をカラーフィルター層15a〜15dの透過特性に応じた着色光に時分割的に分光するものである。
この特定カラーフィルター層15bと対向する透光性基板12bは、380〜500nmの波長域の青色光(B光)を吸収するものであり、この透光性基板12bを特定透過性基板12bと呼ぶ。
そして、特定カラーフィルター層15bと特定透過性基板12bとの組み合わせからセグメントを、特定セグメント17bと規定するものである。
この特定透過性基板12bの扇の開き角度によって、特定セグメント17bの占有角度(°)を規定するものであり、本実施例では、特定セグメント17bの占有角度は120°である。
同様に、白色光(W光)を透過するセグメント17aの占有角度は60°であり、緑色色光(G光)を透過するセグメント17cの占有角度は60°であり、青色光(B光)を透過するセグメント17dの占有角度は120°である。
このプロジェクター装置30は、光源装置35の放電ランプ35aから放射された可視光L1を反射鏡35bで反射し、この光源装置35から照射された可視光L1を、カラーホイール10に照射する。カラーホイール10は中央の軸に連結された駆動手段18によって時計方向に例えば60〜120回転/秒回転するより、白色光(W光),赤色光(R光),緑色光(G光)および青色光(B光)のいずれかに可視光L1を時分割させて着色光L2に分光する。
このプロジェクター装置30においては、カラーホイール10を透過した着色光L2はロッドレンズ31から断面の照度が均一な等輝度光L3として出射される。そして、インテグレータレンズ32を介して集光光L4となり、集光光L4がDMDなどの表示デバイス33において変調されて形成された映像光L5が投射レンズ34によってスクリーン(図示せず)上に拡大投射される。
この放電ランプ35aとしては、白色光を発するものであれば特に限定されず、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。超高圧水銀ランプは、発光管部内に例えば一対のタングステン製の電極が対向配置され、水銀およびハロゲンが封入されており、希ガスが必要に応じて適宜に封入されたものである。放電ランプ35aとしては、特に、発光管内に0.16mg/mm3以上の水銀が封入されて点灯時の水銀蒸気圧が超高圧となる超高圧水銀ランプを用いることが好ましい。
また、放電ランプ35aとしては、他にも、キセノンアーク放電ランプおよびメタルハライド放電ランプなどを用いることができる。
具体的には、着色光の光出力を大きくするためには、放電ランプへの入力電力を大きくするものであり、着色光の光出力を小さくするためには、放電ランプへの入力電力を小さくするものである。
そして、ホームシアターなどに好適な色再現性の高い映像を得るためには、特定セグメント17bを透過した赤色光(R光)の光出力を高めるために、放電ランプは、特定セグメント17bを照射する時に、他のセグメントを照射する時と比べて、入力電力を大きくするものである。
図中、縦軸は放電ランプの入電力であり、横軸は、各セグメントを示すものであり、各セグメントのR、G、B、Wは、Rは着色光が赤色光、Gは着色光が緑色光、Bは着色光が青色光、Wは着色光が白色光を意味するものである。
また、セグメント17aの占有角度は60°、特定セグメント17bの占有角度は120°、セグメント17cの占有角度は60°、セグメント17dの占有角度は120°である。
つまり、特定セグメント17bにおける放電ランプの入力電力をAとすると、Aは90Wとなる。
一方、全てのセグメントにわたる放電ランプの平均入力電力とは、各セグメントの占有角度(°)に、そのセグメントに対応する放電ランプの入力電力を掛けて各セグメントの占有電力を求め、それぞれの占有電力の和を360°で割った値のことであり、この実施では、全てのセグメントにわたる放電ランプの平均入力電力をBとすると、Bは60Wとなっている。
特定セグメント17bを構成する特定透過性基板12bは、600〜780nmの波長域の赤色光(R光)の光は透過し、少なくとも380〜500nmの波長域の青色光(B光)の光を吸収する特性を有するものであり、放電ランプに青色光(B光)が反射光として戻らない構成になっている。
色ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えば赤色のものはガラス中に添加物として金、銅、セレンなどを含有させることにより、また、オレンジ色のものは添加物として銀、ニッケル、炭素などを含有させることにより、製造することができる。
白板ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えばガラス中に添加物としてカルシウム、錫、フッ素などを含有させることにより、得ることができる。
この実験では、放電ランプの入力電力は、特定セグメントにおける放電ランプの入力電力(W)をAと規定し、全てのセグメントにわたる放電ランプの平均入力電力(W)をBと規定し、A/Bの値と、特定透過性基板の厚みT(mm)との関係において、照度維持率の変化を調べる実験を行った。
照度維持率は、点灯初期の照度を100%として、100時間後の照度を相対的に示すものである。
結果を図6に示す。
特定透過性基板の厚みTとは、380〜500nmの波長域の青色光を十分に吸収し、照度維持率が90%未満(図5では「×」)とならないための特定透過性基板の厚みのことである。
(式)
T≧{−0.6(A/B)2+3.1(A/B)−2.4}
なお、図7より、特定透過性基板の厚みTとA/Bの値との関係は、近似曲線で、T≧{−0.68(A/B)2+3.10(A/B)−2.45}となるが、実験結果の誤差を考慮して、上記の(式)としたものである。
つまり、上記の(式)は、特定セグメントの占有角度が120°の場合に成り立つ関係式であるが、特定セグメントを透過した着色光である赤色光(R光)の光出力を変化させるためには、特定セグメントの占有角度を変えるものであり、上記実験に用いた特定セグメントの占有角度120°に対して、変化させた特定セグメントの占有角度C(°)との間には、C(°)/120(°)の比例関係が成り立つものである。
(式1)
T≧{−0.6(A/B)2+3.1(A/B)−2.4}×C/120°
そして、上記(式1)から求められる範囲の厚みを有する特定透過性基板を有するカラーホイールを用いることにより、長期間にわたって放電ランプの照度を高く維持することができるので、投射画像において高い色再現性が得られるプロジェクター装置となる。
10 カラーホイール
12 透光性基板
12a 透光性基板
12b 透光性基板
12c 透光性基板
12d 透光性基板
15a カラーフィルター層
15b カラーフィルター層
15c カラーフィルター層
15d カラーフィルター層
17a セグメント
17b セグメント
17c セグメント
17d セグメント
Claims (2)
- 放電ランプと、回転することによって放電ランプからの光を透過特性に応じた着色光に分光する複数のセグメントを備えたカラーホイールとを有し、放電ランプへの入力電力を変えて各着色光の光出力を変調するプロジェクター装置において、
前記カラーホイールは、透光性基板と、当該透光性基板の光出射側の表面に形成された前記各セグメントを区画する複数のカラーフィルター層を有し、
前記カラーフィルター層の一つは、600〜780nmの波長域の光を透過する特定カラーフィルター層であって、
前記特定カラーフィルター層と対向する透光性基板は、380〜500nmの波長域の光を吸収する特定透過性基板であり、
前記複数のセグメントのうち、前記特定カラーフィルター層と前記特定透過性基板との組み合わせからセグメントを、特定セグメントと規定し、
前記特定セグメントを構成する前記特定透過性基板は、380nmの光において厚さ1mmあたりの光吸収率が80%以下であって、厚みTが以下の(式1)を満たしていることを特徴とするプロジェクター装置。
(式1)
T≧{−0.6(A/B)2+3.1(A/B)−2.4}×C/120°
Tは、特定透過性基板の厚み(mm)
Aは、特定セグメントにおける放電ランプの入力電力(W)
Bは、全てのセグメントにわたる放電ランプの平均入力電力(W)
Cは、特定セグメントの占有角度(°) - 前記特定透過性基板の厚みTが、1mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター装置。
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