JP3913682B2 - Projection device - Google Patents

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JP3913682B2
JP3913682B2 JP2003016994A JP2003016994A JP3913682B2 JP 3913682 B2 JP3913682 B2 JP 3913682B2 JP 2003016994 A JP2003016994 A JP 2003016994A JP 2003016994 A JP2003016994 A JP 2003016994A JP 3913682 B2 JP3913682 B2 JP 3913682B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンに画像を表示する投写装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図12は、従来の投写装置の内部を示す平面図である(例えば、特許文献1参照)。キャビネット(2)内には、光源(1)が設けられ、該光源(1)から発せられる不定偏光はリフレクタ(10)に反射されて直進する。光源(1)からの光路上には、複数の凸レンズを縦横に配列して構成されるレンズアレイ体(3)(30)、入射する光をP波又はS波の何れかに揃えて出射する偏光ビームスプリッタ(8)、光路に対して傾いたダイクロイックミラー(60)(61)、R、G、Bの3原色に対応した3つの液晶パネル(7)(7a)(7b)及び全反射ミラー(62)(63)(64)(65)が設けられている。キャビネット(2)の前端部には、色合成プリズム(66)及び投写レンズ(6)が設けられ、キャビネット(2)の前方には、投写レンズ(6)に対向してスクリーン(20)が配備されている。
【0003】
光源(1)側のダイクロイックミラー(60)は赤色光のみを通過させ、該通過光は全反射ミラー(64)で反射されて、赤色光用の液晶パネル(7)を照射する。一方、ダイクロイックミラー(60)により反射された光のうち、ダイクロイックミラー(61)により緑色光が反射され、該反射光は緑色光用の液晶パネル(7a)を照射する。また、ダイクロイックミラー(61)を通過した青色光は、全反射ミラー(62)(65)により反射された後に、青色光用の液晶パネル(7b)を照射する。赤色光用、緑色光用、青色光用の液晶パネル(7)(7a)(7b)を通過した光は、色合成プリズム(66)に入射する。該色合成プリズム(66)にて、赤、青、緑の各光に対応した画像が合成され、投写レンズ(6)によりスクリーン(20)に照射される。
【0004】
図13(a)、(b)は、液晶パネル(7)の分解斜視図であり、(a)は液晶パネル(7)に電界が印加されない状態を、(b)は液晶パネル(7)に電界が印加された状態を夫々示す。液晶パネル(7)は透明な表示基板(70)(71)間に形成された小空間内に液晶分子(72)をねじった状態で封入して構成される。各表示基板(70)(71)の外側には、互いに直交する2つの偏光のうち一方の通過を許す偏光板(73)(74)が貼り付けられ、両偏光板(73)(74)は、通過を許す偏光の振動面が互いに90度ずれている。
表示基板(70)(71)間に電界が印加されないと、図13(a)に示すように、入射側の偏光板(73)を通過した偏光は、液晶分子(72)のねじれにより90度曲げられながら、出射側の偏光板(74)を通過する。従って、液晶パネル(7)には対応した色が明るく表示される。
表示基板(70)(71)間に電界が印加されていると、図13(b)に示すように、液晶分子(57)が縦並びになり、入射側の偏光板(73)を通過した偏光は液晶分子(72)の隙間を素通りする。該偏光は出射側の偏光板(74)に遮断されるから、液晶パネル(7)には黒く表示される。液晶パネル(7)は、各小空間毎に電界の有無を切り換えて、画像を表示する。
【0005】
スクリーン(20)に画像を一時的に投写しない場合は、光源(1)を点灯させた状態で、液晶パネル(7)の表示基板(70)(71)間に電界を印加する。各色に対応した液晶パネル(7)(7a)(7b)は黒く写り、スクリーン(20)上には黒色が表示される筈である。光源(1)を点灯させているから、次にスクリーン(20)に画像を投写する際には、素早く投写できる。
しかし、近年、投写装置は高輝度化が求められ、光源(1)からの光が非常に明るくなっている。従って、液晶パネル(7)の表示基板(70)(71)間に電界が印加された状態にて、本来遮断されるべき光が、偏光板(73)(74)から漏れてしまう。その結果、液晶パネル(7)及びスクリーン(20)上に黒色が正確に表示されず、スクリーン(20)が稍明るい事態が生じている。
この対策として、出願人は以前提案した構成を応用することを着想した(例えば、特許文献2参照)。これは、図14に示すように、キャビネット(2)の前端部に、投写レンズ(6)を覆うシャッタ機構(5)を設け、該シャッタ機構(5)は2枚の電動シャッタ板(51)(51)にて構成される。スクリーン(20)に画像を一時的に投写しない場合は、シャッタ板(51)(51)を閉じる。スクリーン(20)上には何も照射されず、黒く写る。
【0006】
【特許文献1】
特許第3291448号(第1図)
【0007】
【特許文献2】
特許第3272275号(第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図14に示す構成では、シャッタ板(51)(51)が閉じた状態にて、液晶パネル(7)の偏光板(73)(74)(図13参照)に光源(1)からの光が当たっている。前記の如く、光源(1)からの光は非常に明るいから、偏光板(73)(74)が熱くなる。
しかし、一般に偏光板(73)(74)は温度上昇に弱く、光源(1)を照射し続けると、過熱して損傷する虞れがある。特に、スクリーン(20)に画像を照射しない場合にまで、光源(1)を照射し続けるから、偏光板(73)(74)を損傷させる虞れが強い。出願人は、偏光板(73)(74)よりも光源(1)側に、シャッタ機構(5)を配備することを着想した。
また、シャッタ板(51)は耐熱性に鑑みて金属製であることが多いが、該シャッタ板(51)によって反射された光が、全て光源(1)に達すると、光源(1)を過熱し損傷させる虞れがある。
本発明の目的は、画像を一時的に投写しない場合に、偏光板を過熱させない投写装置を提供することにある。また、シャッタ板に反射された光によって、光源を損傷させないことも目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
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が透過する一対のレンズアレイ体と、一対のレンズアレイ体からの光をP波又はS波の何れかに揃える偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタからの光が照射され、偏光板を有する液晶パネルとを備えた投写装置において、投写装置はさらに光源からの光を遮光するシャッタ機構を備え、前記シャッタ機構は、遮光条と遮光条間に形成されたスリットからなる一対のシャッタ板から構成され、一方のシャッタ板は、偏光ビームスプリッタの入射側に固定配備され、他方のシャッタ板は、光源からの光を乱反射させる乱反射手段を有すると共に、一対のレンズアレイ体間に、駆動機構により移動自在に配備され、駆動機構による他方のシャッタ板の移動により、光源からの光は遮光されるように構成されていると共に、ファンにより冷却される複数のフィンに、他方のシャッタ板の乱反射手段により乱反射した光が当たるように構成されていることを特徴とする。
【0010】
【作用及び効果】
シャッタ機構(5)は、光源(1)側のダイクロイックミラー(60)と、光源(1)との間に配備されているから、シャッタ機構(5)が閉じた状態では、ダイクロイックミラー(60)からの光に照射される液晶パネル(7)には、光源(1)からの光は達しない。従って、シャッタ機構(5)が閉じた状態では、液晶パネル(7)の偏光板(73)(74)が過熱して損傷することはない。
また、シャッタ板(51)には乱反射手段が設けられているため、シャッタ板(51)により反射された光によって光源(1)が損傷する虞を低減できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
(全体構成)
以下、本発明の一例を図を用いて詳述する。
図1は、投写装置の内部を示す平面図である。キャビネット(2)の後端部には、光源(1)が設けられ、該光源(1)から発せられる不定偏光はリフレクタ(10)に反射されて直進する。光源(1)からの光路上には、紫外線及び赤外線を除去するカットフィルタ(11)、複数の凸レンズ(31)(31)を縦横に配列して構成されるレンズアレイ体(3)(30)(図3参照)、入射する光をP波又はS波の何れかに揃えて出射する偏光ビームスプリッタ(8)、光路に対して傾いたダイクロイックミラー(60)(61)、R、G、Bの3原色に対応した3つの液晶パネル(7)(7a)(7b)及び全反射ミラー(62)(64)(65)が設けられている。偏光ビームスプリッタ(8)の入射側には、シャッタ機構(5)が設けられる。
キャビネット(2)の前端部には、投写レンズ(6)が設けられ、キャビネット(2)の前方には、投写レンズ(6)に対向してスクリーン(20)が配備されている。ダイクロイックミラー(60)(61)から投写レンズ(6)に至るまでの光路は、従来と同じである。
【0012】
本例にあっては、光源(1)側のダイクロイックミラー(60)と光源(1)との間、具体的には偏光ビームスプリッタ(8)の入射側に、シャッタ機構(5)を設けている。スクリーン(20)に一時的に画像を表示しない場合は、シャッタ機構(5)を閉じる点に特徴がある。まず、偏光ビームスプリッタ(8)について説明する。
周知の如く、光源(1)からの光は、P波及びS波が混在した不定偏光であり、液晶パネル(7)の偏光板(73)(74)は、P波又はS波の何れか一方しか透過させない。偏光ビームスプリッタ(8)はP波又はS波の何れか一方、ここではS波に揃えて出射する。
図2は、偏光ビームスプリッタ(8)の平面図である。これはP波を透過し、S波を側方に反射する一部透過プリズム(80)と、該プリズム(80)に反射されたS波を反射して前方に出射するミラー体(81)とからなる対を基本構成単位として、各対を光軸Lに直交して縦横に並べている。レンズアレイ体(30)の凸レンズ(31)を通過した光は、一部透過プリズム(80)のみに入射し、ミラー体(81)には入射しない。一部透過プリズム(80)の出射面には、P波をS波に偏光するλ/2波長板(82)が設けられ、これによりλ/2波長板(82)からはS波のみが出射される。即ち、偏光ビームスプリッタ(8)により不定偏光はS波に揃えられて出射される。尚、偏光ビームスプリッタ(8)からP波のみを出射してもよい。
【0013】
図1に示すシャッタ機構(5)は、偏光ビームスプリッタ(8)とレンズアレイ体(30)の間に配備される固定シャッタ板(50)と、レンズアレイ体(30)の出射側に設けられる可動シャッタ板(51)とから構成される。両シャッタ板(50)(51)は、光を反射する金属製であって、遮光条(52)(52)間にスリット(53)を開設して形成される(図3参照)。
可動シャッタ板(51)を移動させる機構としては、図3に示すように、可動シャッタ板(51)の上方にモータ(M)及び該モータ(M)に繋がったギア(55)を設け、可動シャッタ板(51)の上端部に形成されたラック(54)とギア(55)を噛合させる構成が考えられる。また、図4に示すように、可動シャッタ板(51)にプランジャ(56)を連繋させ、プランジャ(56)のアンビル(57)の出没動作に伴って、シャッタ板(51)を移動させることも考えられる。更に、モータ(M)に代えて、手回しノブ(図示せず)でもよい。
【0014】
(シャッタの開閉動作)
図5(a)、(b)、(c)は、可動シャッタ板(51)(51)の開閉動作を示す平面図であり、該シャッタ板(51)(51)を破断している。図5(a)に示すように、固定シャッタ板(50)のスリット(53)は一部透過プリズム(80)に対向して、該プリズム(80)への光の入射を許す。固定シャッタ板(50)の遮光条(52)は、ミラー体(81)に対向しており、不要な光がミラー体(81)に入射することを防ぐ。
スクリーン(20)に画像を一時的に投写しない場合は、光源(1)を点灯させた状態で、可動シャッタ板(51)を光軸に直交して水平(図中で上向きに)に移動させる。遮光条(52)が一部透過プリズム(80)に対向する。図5(b)は、遮光条(52)が一部透過プリズム(80)の一部を覆い、図5(a)に示す状態に比べて、一部透過プリズム(80)に入射する光量が約50%になった状態を示している。
更に、可動シャッタ板(51)を移動させ、図5(c)に示すように、遮光条(52)が一部透過プリズム(80)を覆うと、光源(1)からの光は可動シャッタ板(51)により遮られる。スクリーン(20)には黒色が表示される。
【0015】
可動シャッタ板(51)は、光源(1)側のダイクロイックミラー(60)と、光源(1)との間に配備されているから、可動シャッタ板(51)が閉じた状態では、ダイクロイックミラー(60)からの光に照射される液晶パネル(7)には、光源(1)からの光は達しない。従って、可動シャッタ板(51)が閉じた状態では、液晶パネル(7)に設けられた偏光板(73)(74)が過熱して損傷することはない。
また、図14に示す従来の各シャッタ板(51)は投写レンズ(6)の前面半分を覆い、且つ露出させる必要があるから、各シャッタ板(51)の移動ストロークは投写レンズ(6)の横幅の半分以上必要である。具体的には、液晶パネル(7)の画面対角線が1.8インチの場合、各シャッタ板(51)の移動ストロークは約30ミリとなる。しかし、本例にあっては、可動シャッタ板(51)(51)は、一部透過プリズム(80)を覆えばよく、実際の移動ストロークは、4ミリ程度である。斯種投写装置は小型化も求められており、シャッタ板(51)の移動ストロークを短くすることにより、投写装置の小型化も達成できる。
シャッタ機構(5)は、偏光ビームスプリッタ(8)と光源(1)側のダイクロイックミラー(60)との間に配備されてもよい。但し、可動シャッタ板(51)は、一部透過プリズム(80)及びミラー体(81)を覆う必要があるから、図5に示す構成に比して、移動ストロークは大きくなる。
【0016】
図6は、可動シャッタ板(51)(51)を2枚重ねたシャッタ機構(5)を示す平面図であり、可動シャッタ板(51)(51)を破断している。可動シャッタ板(51)(51)を2枚重ねることにより、遮光効果を高めることができる。可動シャッタ板(51)(51)を3枚以上重ねても良い。
図7は、遮光条(52)を断面山形に形成した可動シャッタ板(51)の平面図であり、遮光条(52)の先端部は光源(1)を向いている。可動シャッタ板(51)が閉じた状態では、光源(1)からの光は上向き又は下向きに乱反射されて、光源(1)に達する光は反射光の一部である。又は、反射光が全く光源(1)に達しない。従って、シャッタ板(51)に反射された光によって、光源(1)が損傷する虞れを低減できる。
尚、図8に示すように、遮光条(52)を断面円弧状に形成し、膨らみを光源(1)に向けても、光源(1)からの光を乱反射する効果が得られる。
【0017】
図9は、光源(1)からの光を乱反射するとともに、ファン(9)によって空冷される投写装置を示す断面平面図である。可動シャッタ板(51)は、両側面が開口した筒体(90)内に配備され、該筒体(90)の側端部にて可動シャッタ板(51)の外側にはファン(9)(9)が設けられている。ファン(9)(9)は光源(1)が照射された状態では常に回転しており、これにより、筒体(90)内は空冷される。
ファン(9)と可動シャッタ板(51)の間には、多数のフィン(92)(92)と空気通過孔(93)(93)が形成された中間板(91)が設けられている。
可動シャッタ板(51)の遮光条(52)は、先端部を光源(1)に向けた断面略三角形に形成され、該遮光条(52)の表面には、光源(1)からの光を乱反射させる円弧条の小凸面(94)(94)が多数形成されている(図10参照)。筒体(90)の周面には、前記レンズアレイ体(3)(30)が嵌められている。
可動シャッタ板(51)が閉じた状態では、遮光条(52)が光源(1)からの光を乱反射する。乱反射された光は、中間板(91)のフィン(92)(92)に当たって、該フィン(92)(92)を加熱する。フィン(92)(92)はファン(9)(9)によって空冷され、これにより偏光ビームスプリッタ(8)と光源(1)の間は、過熱することが防止される。
【0018】
上記記載では、光源(1)の照射状態で、ファン(9)(9)は常に回転している。しかし、可動シャッタ板(51)を移動させるモータ(M)と、ファン(9)とを制御回路(95)に繋ぎ、可動シャッタ板(51)を閉じる際にのみ、ファン(9)を回転させてもよい。即ち、可動シャッタ板(51)を閉じると、光源(1)からの反射光により、偏光ビームスプリッタ(8)と光源(1)の間は過熱するから、ファン(9)を回転させる必要がある。この際、可動シャッタ板(51)を閉じる際にのみ、ファン(9)を回転させれば、ファン(9)の消費電力を下げることができる。
【0019】
上記記載では、光の3原色に対応して、液晶パネル(7)(7a)(7b)を3枚設けている。しかし、斯種投写装置には、図11に示すように、1枚の液晶パネル(7)に画像を表示し、これを偏光ビームスプリッタ(8)を通った光にて照射する所謂単板式の装置がある。このような装置にも、液晶パネル(7)と光源(1)との間に、本例のシャッタ機構(5)を設けることができる。
【0020】
尚、光源(1)からの光を一時的に遮断する手段として、シャッタ機構(5)に代えて、投写レンズ(6)にキャップ(図示せず)を手で取り付けることも考えられる。しかし、キャップが金属製の場合は、光源(1)からの光によって、キャップが熱くなりすぎて、素手で持てない。キャップが合成樹脂製の場合は、キャップが加熱されて変形する虞れがある。更に、キャップを落として、紛失する虞れもある。かかる問題に鑑みて、金属製のシャッタ機構(5)を設けている。また、シャッタ機構(5)がキャビネット(2)内に配備されていることにより、可動シャッタ板(51)(51)によって、指を挟む虞れもない。
【0021】
近年、映画館や大ホールに於いて、投写装置と映写機を並べて設け、同じスクリーン(20)に映写機による映画の画像と、投写装置によるコマーシャル映像等を切り換えて交互に投写することがある。また、2台の投写装置を並べて設け、プレゼンテーション用の静止画と、ビデオ画像等の動画を交互に投写することがある。かかる場合は、光源(1)を照射したまま、一時的に画像を投写しないケースが多く、本例のシャッタ機構(5)はこのように使用される投写装置の液晶パネル(7)(7a)(7b)の保護に有用である。
【0022】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】投写装置の内部を示す平面図である。
【図2】偏光ビームスプリッタの平面図である。
【図3】可動シャッタ板を移動させる機構の斜視図である。
【図4】可動シャッタ板を移動させる別の機構の斜視図である。
【図5】(a)、(b)、(c)は、シャッタ板の開閉動作を示す平面図である。
【図6】可動シャッタ板を2枚重ねたシャッタ機構を示す平面図である。
【図7】別のシャッタ機構を示す平面図である。
【図8】別のシャッタ機構を示す平面図である。
【図9】光源からの光を乱反射するとともに、ファンによって空冷される投写装置を示す断面平面図である。
【図10】図9の遮光条の拡大図である。
【図11】別の投写装置の内部を示す平面図である。
【図12】従来の投写装置の内部を示す平面図である。
【図13】(a)、(b)は、液晶パネル(7)の分解斜視図であり、(a)は液晶パネルに電界が印加されない状態を、(b)は液晶パネルに電界が印加された状態を夫々示す。
【図14】従来のシャッタ機構を具えた装置の斜視図である。
【符号の説明】
(1) 光源
(2) キャビネット
(5) シャッタ機構
(7) 液晶パネル
(8) 偏光ビームスプリッタ
(9) ファン
(51) 可動シャッタ板
(52) 遮光条
(53) スリット
(60) ダイクロイックミラー
(61) ダイクロイックミラー
(8) 偏光ビームスプリッタ
(80) 一部透過プリズム
(81) ミラー体
(95) 制御回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection apparatus that displays an image on a screen.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a plan view showing the inside of a conventional projection apparatus (see, for example, Patent Document 1). A light source (1) is provided in the cabinet (2), and indefinite polarized light emitted from the light source (1) is reflected by the reflector (10) and travels straight. On the optical path from the light source (1), a lens array body (3) (30) configured by arranging a plurality of convex lenses vertically and horizontally, and the incident light is emitted with either P wave or S wave aligned. Polarizing beam splitter (8), dichroic mirror (60) (61) tilted with respect to the optical path, three liquid crystal panels (7) (7a) (7b) corresponding to the three primary colors R, G and B, and a total reflection mirror (62) (63) (64) (65) are provided. A color synthesizing prism (66) and a projection lens (6) are provided at the front end of the cabinet (2), and a screen (20) is provided in front of the cabinet (2) so as to face the projection lens (6). Has been.
[0003]
The dichroic mirror (60) on the light source (1) side allows only red light to pass through, and the passing light is reflected by the total reflection mirror (64) to irradiate the liquid crystal panel (7) for red light. On the other hand, of the light reflected by the dichroic mirror (60), green light is reflected by the dichroic mirror (61), and the reflected light irradiates the liquid crystal panel (7a) for green light. The blue light that has passed through the dichroic mirror (61) is reflected by the total reflection mirrors (62) and (65), and then irradiates the liquid crystal panel (7b) for blue light. Light that has passed through the liquid crystal panels (7), (7a), and (7b) for red light, green light, and blue light is incident on the color combining prism (66). An image corresponding to each light of red, blue and green is synthesized by the color synthesizing prism (66), and irradiated to the screen (20) by the projection lens (6).
[0004]
13 (a) and 13 (b) are exploded perspective views of the liquid crystal panel (7). FIG. 13 (a) shows a state where no electric field is applied to the liquid crystal panel (7), and FIG. Each state where an electric field is applied is shown. The liquid crystal panel (7) is configured by sealing liquid crystal molecules (72) in a small space formed between transparent display substrates (70) (71). Polarizing plates (73) and (74) that allow one of two orthogonally polarized lights to pass through are attached to the outside of each display substrate (70) and (71). The vibration planes of polarized light that allow passage are shifted from each other by 90 degrees.
When an electric field is not applied between the display substrates (70) and (71), as shown in FIG. 13 (a), the polarized light having passed through the incident-side polarizing plate (73) is 90 degrees due to the twist of the liquid crystal molecules (72). It passes through the polarizing plate (74) on the emission side while being bent. Accordingly, the corresponding color is displayed brightly on the liquid crystal panel (7).
When an electric field is applied between the display substrates (70) and (71), as shown in FIG. 13 (b), the liquid crystal molecules (57) are vertically aligned and polarized light that has passed through the polarizing plate (73) on the incident side. Passes through the gap between the liquid crystal molecules (72). Since the polarized light is blocked by the output-side polarizing plate (74), it is displayed in black on the liquid crystal panel (7). The liquid crystal panel (7) displays an image by switching the presence or absence of an electric field for each small space.
[0005]
When the image is not temporarily projected on the screen (20), an electric field is applied between the display substrates (70) and (71) of the liquid crystal panel (7) with the light source (1) turned on. The liquid crystal panels (7), (7a) and (7b) corresponding to the respective colors should appear black, and black should be displayed on the screen (20). Since the light source (1) is turned on, the next image can be projected quickly on the screen (20).
However, in recent years, the projection apparatus is required to have high brightness, and the light from the light source (1) is very bright. Accordingly, in the state where an electric field is applied between the display substrates (70) and (71) of the liquid crystal panel (7), light that should be blocked is leaked from the polarizing plates (73) and (74). As a result, black is not accurately displayed on the liquid crystal panel (7) and the screen (20), and the screen (20) is bright.
As a countermeasure, the applicant has conceived of applying the previously proposed configuration (see, for example, Patent Document 2). As shown in FIG. 14, a shutter mechanism (5) that covers the projection lens (6) is provided at the front end of the cabinet (2), and the shutter mechanism (5) includes two electric shutter plates (51). (51). When the image is not projected on the screen (20) temporarily, the shutter plates (51) (51) are closed. Nothing is illuminated on the screen (20) and it appears black.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3291448 (Fig. 1)
[0007]
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3272275 (Fig. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration shown in FIG. 14, light from the light source (1) is applied to the polarizing plates (73), (74) (see FIG. 13) of the liquid crystal panel (7) with the shutter plates (51) (51) closed. It is hit. As described above, since the light from the light source (1) is very bright, the polarizing plates (73) and (74) become hot.
However, the polarizing plates (73) and (74) are generally vulnerable to temperature rise, and if they continue to be irradiated with the light source (1), they may be overheated and damaged. In particular, since the light source (1) is continuously irradiated until no image is irradiated on the screen (20), there is a strong possibility that the polarizing plates (73) and (74) are damaged. The applicant has conceived that the shutter mechanism (5) is disposed closer to the light source (1) than the polarizing plates (73) and (74).
The shutter plate (51) is often made of metal in consideration of heat resistance, but when all of the light reflected by the shutter plate (51) reaches the light source (1), the light source (1) is overheated. There is a risk of damage.
An object of the present invention is to provide a projection device that does not overheat a polarizing plate when an image is not projected temporarily. Another object is to prevent the light source from being damaged by the light reflected by the shutter plate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the above problems include a pair of lens array bodies through which light emitted from a light source passes, a polarizing beam splitter that aligns light from the pair of lens array bodies to either P waves or S waves, In a projection apparatus that includes a liquid crystal panel that is irradiated with light from the polarization beam splitter and has a polarizing plate, the projection apparatus further includes a shutter mechanism that shields light from the light source, and the shutter mechanism includes a light shielding strip and a light shielding strip. The shutter plate is composed of a pair of shutter plates formed between them. One shutter plate is fixedly arranged on the incident side of the polarization beam splitter, and the other shutter plate has irregular reflection means for irregularly reflecting light from the light source. At the same time, a drive mechanism is provided between the pair of lens array bodies so that the light from the light source can be moved by moving the other shutter plate by the drive mechanism. Together are configured to be light, the plurality of fins are cooled by the fan, characterized in that it is configured to strike the light irregularly reflected by the diffuse reflection means of the other shutter plate.
[0010]
[Action and effect]
Since the shutter mechanism (5) is disposed between the dichroic mirror (60) on the light source (1) side and the light source (1), the dichroic mirror (60) when the shutter mechanism (5) is closed. The light from the light source (1) does not reach the liquid crystal panel (7) irradiated with the light from. Therefore, when the shutter mechanism (5) is closed, the polarizing plates (73) and (74) of the liquid crystal panel (7) are not overheated and damaged.
Further, since the shutter plate (51) is provided with irregular reflection means, the possibility that the light source (1) is damaged by the light reflected by the shutter plate (51) can be reduced.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(overall structure)
Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing the inside of the projection apparatus. A light source (1) is provided at the rear end of the cabinet (2), and indefinite polarized light emitted from the light source (1) is reflected by the reflector (10) and travels straight. On the optical path from the light source (1), a cut filter (11) for removing ultraviolet rays and infrared rays, and a lens array body (3) (30) comprising a plurality of convex lenses (31) (31) arranged vertically and horizontally (Refer to FIG. 3), a polarizing beam splitter (8) for emitting incident light aligned with either P wave or S wave, dichroic mirrors (60) (61) tilted with respect to the optical path, R, G, B Three liquid crystal panels (7) (7a) (7b) and total reflection mirrors (62) (64) (65) corresponding to the three primary colors are provided. A shutter mechanism (5) is provided on the incident side of the polarization beam splitter (8).
A projection lens (6) is provided at the front end of the cabinet (2), and a screen (20) is disposed in front of the cabinet (2) so as to face the projection lens (6). The optical path from the dichroic mirror (60) (61) to the projection lens (6) is the same as the conventional one.
[0012]
In this example, a shutter mechanism (5) is provided between the dichroic mirror (60) on the light source (1) side and the light source (1), specifically on the incident side of the polarization beam splitter (8). Yes. When the image is not temporarily displayed on the screen (20), the shutter mechanism (5) is closed. First, the polarization beam splitter (8) will be described.
As is well known, the light from the light source (1) is indefinitely polarized light in which P wave and S wave are mixed, and the polarizing plates (73) and (74) of the liquid crystal panel (7) are either P wave or S wave. Permeate only one side. The polarization beam splitter (8) emits either P wave or S wave, here, S wave.
FIG. 2 is a plan view of the polarizing beam splitter (8). This includes a partially transmitting prism (80) that transmits P waves and reflects S waves laterally, and a mirror body (81) that reflects S waves reflected by the prisms (80) and emits them forward. Each pair is arranged vertically and horizontally perpendicular to the optical axis L. The light that has passed through the convex lens (31) of the lens array body (30) is only incident on the transmission prism (80) and not on the mirror body (81). On the exit surface of the partially transmitting prism (80), a λ / 2 wave plate (82) that polarizes P wave into S wave is provided, and only S wave is emitted from the λ / 2 wave plate (82). Is done. That is, the indefinite polarized light is aligned with the S wave and emitted by the polarization beam splitter (8). Only the P wave may be emitted from the polarization beam splitter (8).
[0013]
The shutter mechanism (5) shown in FIG. 1 is provided on a fixed shutter plate (50) disposed between the polarization beam splitter (8) and the lens array body (30), and on the exit side of the lens array body (30). And a movable shutter plate (51). Both shutter plates (50) and (51) are made of metal that reflects light, and are formed by opening a slit (53) between the light shielding strips (52) and (52) (see FIG. 3).
As a mechanism for moving the movable shutter plate (51), a motor (M) and a gear (55) connected to the motor (M) are provided above the movable shutter plate (51) as shown in FIG. A configuration in which a rack (54) formed on the upper end of the shutter plate (51) and a gear (55) are engaged is conceivable. Further, as shown in FIG. 4, the plunger (56) is connected to the movable shutter plate (51), and the shutter plate (51) can be moved along with the movement of the anvil (57) of the plunger (56). Conceivable. Further, instead of the motor (M), a hand turning knob (not shown) may be used.
[0014]
(Shutter opening / closing operation)
FIGS. 5A, 5B, and 5C are plan views showing the opening and closing operations of the movable shutter plates 51 and 51, with the shutter plates 51 and 51 being broken. As shown in FIG. 5 (a), the slit (53) of the fixed shutter plate (50) partially faces the transmission prism (80) and allows light to enter the prism (80). The light shielding strip (52) of the fixed shutter plate (50) faces the mirror body (81) and prevents unnecessary light from entering the mirror body (81).
When the image is not projected on the screen (20) temporarily, the movable shutter plate (51) is moved horizontally (upward in the figure) perpendicular to the optical axis with the light source (1) turned on. . The light shielding strip (52) partially faces the transmission prism (80). In FIG. 5 (b), the light shielding strip (52) covers a part of the transmission prism (80), and the amount of light incident on the transmission prism (80) is smaller than that shown in FIG. 5 (a). The state is about 50%.
Further, when the movable shutter plate (51) is moved and the light shielding strip (52) partially covers the transmission prism (80) as shown in FIG. 5 (c), the light from the light source (1) is moved to the movable shutter plate. Blocked by (51). Black is displayed on the screen (20).
[0015]
Since the movable shutter plate (51) is disposed between the dichroic mirror (60) on the light source (1) side and the light source (1), when the movable shutter plate (51) is closed, the dichroic mirror ( The light from the light source (1) does not reach the liquid crystal panel (7) irradiated with the light from 60). Therefore, when the movable shutter plate (51) is closed, the polarizing plates (73) and (74) provided on the liquid crystal panel (7) are not overheated and damaged.
Further, since each conventional shutter plate (51) shown in FIG. 14 needs to cover and expose the front half of the projection lens (6), the movement stroke of each shutter plate (51) is the same as that of the projection lens (6). More than half the width is required. Specifically, when the screen diagonal of the liquid crystal panel (7) is 1.8 inches, the moving stroke of each shutter plate (51) is about 30 mm. However, in this example, the movable shutter plates (51) and (51) may only partially cover the transmission prism (80), and the actual moving stroke is about 4 mm. Such a projection apparatus is also required to be miniaturized, and the projection apparatus can be miniaturized by shortening the moving stroke of the shutter plate (51).
The shutter mechanism (5) may be disposed between the polarization beam splitter (8) and the dichroic mirror (60) on the light source (1) side. However, since the movable shutter plate (51) needs to partially cover the transmission prism (80) and the mirror body (81), the moving stroke is larger than that shown in FIG.
[0016]
FIG. 6 is a plan view showing the shutter mechanism (5) in which two movable shutter plates (51) and (51) are stacked, and the movable shutter plates (51) and (51) are broken. The light shielding effect can be enhanced by stacking two movable shutter plates (51) and (51). Three or more movable shutter plates (51) (51) may be stacked.
FIG. 7 is a plan view of the movable shutter plate (51) in which the light shielding strip (52) is formed in a mountain-shaped cross section, and the tip of the light shielding strip (52) faces the light source (1). When the movable shutter plate (51) is closed, the light from the light source (1) is irregularly reflected upward or downward, and the light reaching the light source (1) is part of the reflected light. Or, the reflected light does not reach the light source (1) at all. Therefore, the possibility that the light source (1) is damaged by the light reflected by the shutter plate (51) can be reduced.
As shown in FIG. 8, the effect of irregularly reflecting the light from the light source (1) can be obtained even if the light shielding strip (52) is formed in a circular arc shape and the bulge is directed toward the light source (1).
[0017]
FIG. 9 is a cross-sectional plan view showing a projection apparatus that diffuses light from the light source (1) and is air-cooled by a fan (9). The movable shutter plate (51) is disposed in a cylindrical body (90) opened on both sides, and a fan (9) (9) (outside the movable shutter plate (51) at the side end of the cylindrical body (90)). 9) is provided. The fans (9) and (9) always rotate when the light source (1) is irradiated, and thereby the inside of the cylinder (90) is air-cooled.
Between the fan (9) and the movable shutter plate (51), an intermediate plate (91) having a large number of fins (92) and (92) and air passage holes (93 and 93) is provided.
The light shielding strip (52) of the movable shutter plate (51) is formed in a substantially triangular cross section with the tip portion facing the light source (1), and the light from the light source (1) is applied to the surface of the light shielding strip (52). A large number of small convex surfaces (94) and (94) of the circular arc strip to be irregularly reflected are formed (see FIG. 10). The lens array body (3) (30) is fitted on the peripheral surface of the cylindrical body (90).
When the movable shutter plate (51) is closed, the light shielding strip (52) diffuses and reflects light from the light source (1). The irregularly reflected light strikes the fins 92 and 92 of the intermediate plate 91 and heats the fins 92 and 92. The fins 92 and 92 are air-cooled by the fans 9 and 9, thereby preventing overheating between the polarizing beam splitter 8 and the light source 1.
[0018]
In the above description, the fans (9) and (9) are always rotating in the irradiation state of the light source (1). However, the motor (M) for moving the movable shutter plate (51) and the fan (9) are connected to the control circuit (95), and the fan (9) is rotated only when the movable shutter plate (51) is closed. May be. That is, when the movable shutter plate (51) is closed, the reflected beam from the light source (1) overheats between the polarizing beam splitter (8) and the light source (1), so the fan (9) must be rotated. . At this time, if the fan (9) is rotated only when the movable shutter plate (51) is closed, the power consumption of the fan (9) can be reduced.
[0019]
In the above description, three liquid crystal panels (7), (7a) and (7b) are provided corresponding to the three primary colors of light. However, as shown in FIG. 11, this type of projection apparatus displays an image on a single liquid crystal panel (7) and irradiates it with light passing through a polarizing beam splitter (8). There is a device. Such a device can also be provided with the shutter mechanism (5) of this example between the liquid crystal panel (7) and the light source (1).
[0020]
As a means for temporarily blocking light from the light source (1), a cap (not shown) may be attached to the projection lens (6) by hand instead of the shutter mechanism (5). However, when the cap is made of metal, the cap becomes too hot due to the light from the light source (1) and cannot be held with bare hands. When the cap is made of a synthetic resin, the cap may be heated and deformed. In addition, the cap may be dropped and lost. In view of such a problem, a metal shutter mechanism (5) is provided. Further, since the shutter mechanism (5) is provided in the cabinet (2), there is no possibility that the finger is caught between the movable shutter plates (51) and (51).
[0021]
In recent years, in a movie theater or a large hall, a projection device and a projector are provided side by side, and a movie image by a projector, a commercial image by a projection device, and the like are alternately projected on the same screen (20). In some cases, two projectors are provided side by side, and still images for presentation and moving images such as video images are alternately projected. In such a case, there are many cases where the image is temporarily not projected while the light source (1) is irradiated, and the shutter mechanism (5) of the present example is used for the liquid crystal panels (7) and (7a) of the projection device used in this way. Useful for protection of (7b).
[0022]
The above description of the embodiments is for explaining the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof. In addition, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing the inside of a projection apparatus.
FIG. 2 is a plan view of a polarizing beam splitter.
FIG. 3 is a perspective view of a mechanism for moving a movable shutter plate.
FIG. 4 is a perspective view of another mechanism for moving a movable shutter plate.
FIGS. 5A, 5B, and 5C are plan views showing an opening / closing operation of a shutter plate. FIGS.
FIG. 6 is a plan view showing a shutter mechanism in which two movable shutter plates are stacked.
FIG. 7 is a plan view showing another shutter mechanism.
FIG. 8 is a plan view showing another shutter mechanism.
FIG. 9 is a cross-sectional plan view showing a projection device that diffuses light from a light source and is air-cooled by a fan.
10 is an enlarged view of the light shielding strip of FIG. 9;
FIG. 11 is a plan view showing the inside of another projection apparatus.
FIG. 12 is a plan view showing the inside of a conventional projection apparatus.
FIGS. 13A and 13B are exploded perspective views of the liquid crystal panel, FIG. 13A shows a state where no electric field is applied to the liquid crystal panel, and FIG. 13B shows an electric field applied to the liquid crystal panel. Each state is shown.
FIG. 14 is a perspective view of an apparatus including a conventional shutter mechanism.
[Explanation of symbols]
(1) Light source
(2) Cabinet
(5) Shutter mechanism
(7) LCD panel
(8) Polarizing beam splitter
(9) Fan
(51) Movable shutter plate
(52) Shading strip
(53) Slit
(60) Dichroic mirror
(61) Dichroic mirror
(8) Polarizing beam splitter
(80) Partially transmitting prism
(81) Mirror body
(95) Control circuit

Claims (1)

光源から出射された光が透過する一対のレンズアレイ体と、一対のレンズアレイ体からの光をP波又はS波の何れかに揃える偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタからの光が照射され、偏光板を有する液晶パネルとを備えた投写装置において、投写装置はさらに光源からの光を遮光するシャッタ機構を備え、前記シャッタ機構は、遮光条と遮光条間に形成されたスリットからなる一対のシャッタ板から構成され、一方のシャッタ板は、偏光ビームスプリッタの入射側に固定配備され、他方のシャッタ板は、光源からの光を乱反射させる乱反射手段を有すると共に、一対のレンズアレイ体間に、駆動機構により移動自在に配備され、駆動機構による他方のシャッタ板の移動により、光源からの光は遮光されるように構成されていると共に、ファンにより冷却される複数のフィンに、他方のシャッタ板の乱反射手段により乱反射した光が当たるように構成されていることを特徴とする投写装置。A pair of lens array bodies through which light emitted from the light source passes, a polarization beam splitter that aligns the light from the pair of lens array bodies to either P wave or S wave, and light from the polarization beam splitter is irradiated; In the projection apparatus including the liquid crystal panel having the polarizing plate, the projection apparatus further includes a shutter mechanism that shields light from the light source, and the shutter mechanism includes a pair of slits formed between the light shielding stripes and the light shielding stripes. The shutter plate is configured such that one shutter plate is fixedly arranged on the incident side of the polarization beam splitter, and the other shutter plate has irregular reflection means for irregularly reflecting light from the light source, and between the pair of lens array bodies, It deployed movably by a drive mechanism, the movement of the other shutter plate by the drive mechanism, when the light from the light source is configured to be light shielding The, the plurality of fins are cooled by the fan, the projection apparatus characterized by being configured such that light impinges irregularly reflected by diffuse reflection means of the other shutter plate.
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