JP3901705B2 - プロジェクタ - Google Patents

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（例えば、特許文献１、２参照）。このようなＤＬＰ方式のプロジェクタでは、複数のマイクロミラ−が敷き詰められ、スクリ−ンに画像を表示させるための画像光が形成される領域であるミラ−面以外の領域により反射される不要光が、ＤＭＤからの画像光をスクリ−ンに投影させるための投影レンズに映り込んで画質を悪くしてしまったり、同ミラ−面以外の領域が、長時間にわたって光が照射されることにより高温になってしまったりする問題があった。このような問題を解決するために、本願発明者により、上記不要光を遮蔽するためのＤＭＤカバ−を、ＤＭＤと投影レンズとの間に介装させたプロジェクタが提案されている。
特開２００３−１２１７８４号公報 特開２０００−２０６６１０号公報

しかしながら、上述したＤＭＤカバ−を備えたプロジェクタでは、光源から強力な光が出射されるため、同ＤＭＤカバ−を黒色の部材により構成した場合であっても、同ＤＭＤカバ−の表面で反射した光や、ＤＭＤのミラ−面からの画像光を通過させるための切欠部のエッジ部分で反射した光が投影レンズに映り込んでしまうという問題があった。従って、上述したようなＤＭＤカバ−を備えたプロジェクタには、未だ改善の余地が残されている。

本発明は、かかる実情に鑑み、スクリ−ンに投影される画像の画質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、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、上記光源から同ＤＭＤに入射する光、および、同ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、同ＤＭＤのミラ−面以外の領域により反射される不要光を遮蔽する第１のＤＭＤカバ−とを具備するプロジェクタにおいて、上記光源から上記ＤＭＤに入射する光、および、上記ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、上記第１のＤＭＤカバ−により反射される不要光を遮蔽する第２のＤＭＤカバ−を具備し、上記第１のＤＭＤカバ−の切欠部の形状は略矩形状であり、上記第２のＤＭＤカバ−の切欠部の形状は、上記ＤＭＤ側から見て右側上部に右側に突出する凸部を有する矩形状である構成としてある。

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、複数のマイクロミラ−からなるＤＭＤと、上記光源から同ＤＭＤに入射する光、および、同ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、同ＤＭＤのミラ−面以外の領域により反射される不要光を遮蔽する第１のＤＭＤカバ−とをプロジェクタが具備している。

また、上記光源から上記ＤＭＤに入射する光、および、上記ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、上記第１のＤＭＤカバ−により反射される不要光を遮蔽する第２のＤＭＤカバ−を具備している。これにより、第１のＤＭＤカバ−の表面や、同第１のＤＭＤカバ−に形成された切欠部のエッジ部分により反射した不要光が投影レンズに映り込んでしまうことを防止することができる。その結果、スクリ−ンに投影される画像の画質を向上させることが可能となる。
また、上記第１のＤＭＤカバ−の切欠部の形状が、略矩形状であり、上記第２のＤＭＤカバ−の切欠部の形状が、上記ＤＭＤ側から見て右側上部に右側に突出する凸部を有する矩形状である構成としてある。この構成により、ライトパイプからのＤＭＤに向かって進行する光、および、ＤＭＤからの画像光が略矩形状の切欠部、および、凸部を有する矩形状の切欠部を通過することができる。

また、請求項３にかかる発明は、第１のＤＭＤカバ−および第２のＤＭＤカバ−が、一体的に形成されている構成としてある。
上記のように構成した請求項３において、第１のＤＭＤカバ−および第２のＤＭＤカバ−が一体的に形成されているため、寸法精度に優れるとともに、製造の際のコストダウンが可能となる。

また、請求項４にかかる発明は、上記遮蔽部材が、断面視略コの字形状であり、上記第１のＤＭＤカバ−および上記第２のＤＭＤカバ−が、所定間隔をあけて略平行に配置されている構成としてある。
上記のように構成した請求項４において、遮蔽部材は、第１のＤＭＤカバ−および第２のＤＭＤカバ−が平行に配置されるとともに、それぞれの端部が連結された形状となる。

また、請求項５にかかる発明は、上記第１のＤＭＤカバ−の切欠部の形状が、略矩形状であり、上記第２のＤＭＤカバ−の切欠部の形状が、上記ＤＭＤ側から見て右側上部に右側に突出する凸部を有する矩形状である構成としてある。
上記のように構成した請求項５において、ライトパイプからのＤＭＤに向かって進行する光、および、ＤＭＤからの画像光が略矩形状の切欠部、および、凸部を有する矩形状の切欠部を通過することができる。

また、請求項５にかかる発明は、第１のＤＭＤカバ−および第２のＤＭＤカバ−が、黒色の部材からなる構成としてある。
上記のように構成した請求項５において、光を効率良く吸収することが可能となる。

また、請求項６にかかる発明は、上記第１のＤＭＤカバ−および第２のＤＭＤカバ−は、黒色アルミからなることを特徴とする。
上記のように構成した請求項６において、寸法安定性に優れるとともに、製造の際のコストダウンが可能となる。

また、請求項７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７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８にかかる発明は、光を反射させるミラ−を具備し、上記光源からの光が同ミラ−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８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９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９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。

本発明の請求項２にかかる発明では、スクリ−ンに投影される画像の画質を向上させるとともに、ライトパイプからのＤＭＤに向かって進行する光、および、ＤＭＤからの画像光が略矩形状の切欠部を通過することが可能となる。
請求項３にかかる発明では、寸法精度に優れるとともに、製造の際のコストダウンが可能となる。
請求項４にかかる発明では、第１のＤＭＤカバ−および第２のＤＭＤカバ−が平行に配置されるとともに、それぞれの端部が連結された形状となる。
請求項５にかかる発明では、光を効率よく吸収することが可能となる。
請求項６にかかる発明では、寸法安定性に優れるとともに、製造の際のコストダウンが可能となる。
請求項７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８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９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。

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からの画像光をスクリ−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。また、ＤＭＤ２５の近傍には、ＤＭＤ２５のミラ−面以外の領域により反射される光等の不要光を遮蔽するための遮蔽部材６０が設けられている。なお、遮蔽部材５０については、後に図面（図４、図５）を用いて詳述する。

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−フィルタが等間隔に配置されている。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、断面視略矩形状の柱状体であり、ライトパイプ２２から出射する光の断面形状は、スクリ−ンに投影される画像の形状と相似する矩形状となる。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。

図４は、図２に示した遮蔽部材６０を示す斜視図である。また、図５（ａ）は、図４に示した遮蔽部材６０をＡ方向から見た図であり、図５（ｂ）は、図４に示した遮蔽部材６０をＢ方向から見た図である。図４において、遮蔽部材６０は、ＤＭＤ２５と対向して配置される第１のＤＭＤカバ−６１、および、第１のＤＭＤカバ−６１と略平行に設けられた第２のＤＭＤカバ−６２とからなる。第１のＤＭＤカバ−６１および第２のＤＭＤカバ−６２は、黒色アルミ部材により、一体的に形成されている。

図５（ａ）に示すように、第１のＤＭＤカバ−６１には、略中央部分に切欠部６１ａが形成されており、ミラ−２３により反射してＤＭＤ２５に向かって進行する光、および、ＤＭＤ２５のミラ−面から出射した光が切欠部６１ａを通過することができるようになっている。また、切欠部６１ａの下端には、奥側に曲げられた曲げ部６１ｂが形成されている。この曲げ部６１ｂは、入射してくる不要光を奥側（投影レンズ２６の反対側）に反射させることにより、投影レンズへの不要光の入射を防ぐためのものである。

図５（ｂ）に示すように、第２のＤＭＤカバ−６２には、略中央部分に切欠部６２ａが形成されており、上述したき切欠部６１ａと同様に、ミラ−２３により反射してＤＭＤ２５に向かって進行する光、および゛ＤＭＤ２５のミラ−面から出射した光が通過可能となっている。

次に、上述した第１のＤＭＤカバ−６１および第２のＤＭＤカバ−６２とからなる遮蔽部材６０を、ＤＭＤ２５の近傍に配置することにより得られる効果を図６、図７を用いて説明する。
図６は、プロジェクタ１０の光学系における光の進行状況を示す図であり、図７は、図６における投影レンズ近傍を拡大した拡大図である。

図６に示すように、ミラ−２３により反射された光は、第２のＤＭＤカバ−６２の切欠部６２ａを通過した後、第１のＤＭＤカバ−６１の切欠部６１ａを通過し、ＤＭＤ２５に照射される。このとき、ミラ−２３からの光は、ＤＭＤ２５のミラ−面を覆うように照射される。すなわち、ＤＭＤ２５のミラ−面以外の領域にも光が照射されるのである。

図８は、ＤＭＤ２５への光の照射面を模式的に示す図である。同図において、ＤＭＤ２５のミラ−面２５ａを覆うように光の照射面１５０が形成されている。このミラ−面２５ａ以外の領域に照射した光が反射し、その一部は、投影レンズ２６の方向に進行するのである。しかし、図６、図７に示したように、実施形態にかかるプロジェクタ１０では、遮蔽部材６０の第１のＤＭＤカバ−６１により、ＤＭＤ２５のミラ−面以外の領域から反射し、投影レンズ２６に向かって進行する光が遮蔽されるのである。

上述したように、第１のＤＭＤカバ−６１により、ＤＭＤ２５のミラ−面以外の領域からの不要光が遮蔽され、ＤＭＤ２５全体に入射した光のうち、ＤＭＤ２５のミラ−面から出射した光のみが、切欠部６１ａを通過するのであるが、図７に示すように、切欠部６１ａのエッジ部分で光が反射し、その反射光の一部は、投影レンズ２６に向かって進行する。また、ミラ−２３からＤＭＤ２５に向かって進行する光は、その強度が高いため、光の一部が第１のＤＭＤカバ−６１の表面や、曲げ部６１ｂにより反射され、その反射光の一部が、投影レンズ２６に向かって進行する。

ここで、実施形態にかかるプロジェクタ１０では、遮蔽部材６０が第２のＤＭＤカバ−６２を備えており、第１のＤＭＤカバ−６１の切欠部６１ａのエッジ部分により反射された光や、第１のＤＭＤカバ−６１の表面や曲げ部６１ｂにより反射された光等の不要光が第２のＤＭＤカバ−６２により遮蔽されるのである。

また、第２のＤＭＤカバ−６２は、光源装置２０から出射した光のうち、上述した光学系を構成する各部材が収納されたケ−シング（図示せず）等により反射し、投影レンズ２６に向かって進行する不要光（例えば、図６、図７において、上方から投影レンズ２６に向かって進行する光）をも遮蔽することが可能である。

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。例えば、３チップ方式のプロジェクタに本発明を適用した場合、３つのＤＭＤの各々に対して、遮蔽部材を取り付けることにより、不要光を遮蔽するという本発明の効果を得ることが可能となる。

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、遮蔽部材６０が有する第２のＤＭＤカバ−６２により、第１のＤＭＤカバ−６１の切欠部６１ａのエッジ部分で反射した光や、第１のＤＭＤカバ−６１の表面または曲げ部６１ｂにより反射した光等の不要光を遮蔽することができるため、投影レンズ２６への不要光の映り込みを軽減することができ、その結果、スクリ−ンに投影される画像の画質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。 図２に示した遮蔽部材を示す斜視図である。 （ａ）は、図４に示した遮蔽部材をＡ方向から見た図であり、（ｂ）は、図４に示した遮蔽部材をＢ方向から見た図である。 プロジェクタの光学系における光の進行状況を示す図である。 図６における投影レンズ近傍を拡大した拡大図である。 ＤＭＤへの光の照射面を模式的に示す図である。

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…ライトパイプ
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
６０…遮蔽部材
６１…第１のＤＭＤカバ−
６１ａ…切欠部
６１ｂ…曲げ部
６２…第２のＤＭＤカバ−
６２ａ…切欠部
１５０…照射面

Claims (9)

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、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、上記光源からの光を反射させるミラ−と、上記光源から同ＤＭＤに入射する光、および、同ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、同ＤＭＤのミラ−面以外の領域により反射される不要光を遮蔽する黒色の部材からなる第１のＤＭＤカバ−とを具備するプロジェクタにおいて、
   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、上記カラ−ホイ−ル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に向けて反射する上記ミラーが備えられ、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、
   上記光源から上記ＤＭＤに入射する光、および、上記ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、上記第１のＤＭＤカバ−により反射される不要光を遮蔽する黒色の部材からなる第２のＤＭＤカバ−を具備するとともに、
   上記遮蔽部材は、断面視コの字形状であり、上記第１のＤＭＤカバ−および上記第２のＤＭＤカバ−が所定間隔をあけて略平行に配置されるように一体的に形成されており、
   第１のＤＭＤカバ−の切欠部は、略矩形状であり、上記第２のＤＭＤカバ−の切欠部の形状は、上記ＤＭＤ側から見て右側上部に右側に突出する凸部を有する矩形状である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、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、上記光源から同ＤＭＤに入射する光、および、同ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、同ＤＭＤのミラ−面以外の領域により反射される不要光を遮蔽する第１のＤＭＤカバ−とを具備するプロジェクタにおいて、
   上記光源から上記ＤＭＤに入射する光、および、上記ＤＭＤからの画像光が通過可能な切欠部が形成され、上記第１のＤＭＤカバ−により反射される不要光を遮蔽する第２のＤＭＤカバ−を具備し、
   上記第１のＤＭＤカバ−の切欠部の形状は略矩形状であり、上記第２のＤＭＤカバ−の切欠部の形状は、上記ＤＭＤ側から見て右側上部に右側に突出する凸部を有する矩形状であることを特徴とするプロジェクタ。
3. 上記第１のＤＭＤカバ−および上記第２のＤＭＤカバ−は、一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 上記遮蔽部材は、断面視略コの字形状であり、上記第１のＤＭＤカバ−および上記第２のＤＭＤカバ−は、所定間隔をあけて略平行に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 上記第１のＤＭＤカバ−および上記第２のＤＭＤカバ−は、黒色の部材からなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載のプロジェクタ。
6. 上記第１のＤＭＤカバ−および上記第２のＤＭＤカバ−は、黒色アルミからなることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 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２〜６のいずれか１に記載のプロジェクタ。
8. 光を反射させるミラ−を具備し、上記光源からの光が同ミラ−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２〜７のいずれか１に記載のプロジェクタ。
9. 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に向けて反射する上記ミラーが備えられ、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８に記載のプロジェクタ。

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