JP5066802B2 - projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector.
従来、プロジェクタとして、3つの電気光学変調装置によって変調されたそれぞれの色光を合成するクロスダイクロイックプリズムを備え、クロスダイクロイックプリズムの各光入射端面に接着層を介して透光性部材が接着されたプロジェクタが知られている(例えば、特許文献1参照。)。各電気光学変調装置は、液晶パネル、入射側偏光板及び射出側偏光板を有し、射出側偏光板は、透光性部材の光入射側の面にそれぞれ接着されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a projector, a projector having a cross dichroic prism that synthesizes each color light modulated by three electro-optic modulators, and a translucent member bonded to each light incident end face of the cross dichroic prism via an adhesive layer Is known (for example, see Patent Document 1). Each electro-optic modulator has a liquid crystal panel, an incident side polarizing plate, and an exit side polarizing plate, and the exit side polarizing plate is bonded to the light incident side surface of the translucent member.
従来のプロジェクタによれば、射出側偏光板で発生した熱は、透光性部材を介して熱容量の大きなクロスダイクロイックプリズムに放散されるようになるため、射出側偏光板の温度上昇を抑制することが可能となる。このため、射出側偏光板が劣化して射出側偏光板の偏光特性が低下することを抑制することが可能となり、結果として、投写画像の画像品質が低下してしまうのを抑制することが可能となる。 According to the conventional projector, the heat generated in the exit side polarizing plate is dissipated through the translucent member to the cross dichroic prism having a large heat capacity, thereby suppressing the temperature rise of the exit side polarizing plate. Is possible. For this reason, it becomes possible to suppress that the polarization | polarized-light characteristic of an exit side polarizing plate deteriorates by the exit side polarizing plate, and it can suppress that the image quality of a projection image falls as a result. It becomes.
ところで、近年、ホームシアター等の用途にプロジェクタを使用する機会が増えてきており、投写画像の画像品質をさらに向上したいという要望が高まっている。 By the way, in recent years, an opportunity to use a projector for an application such as a home theater is increasing, and there is an increasing demand for further improving the image quality of a projected image.
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、投写画像の画像品質をさらに向上することが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a projector capable of further improving the image quality of a projected image.
本発明の発明者らは、上記目的を達成するため、従来のプロジェクタにおいて投写画像の画像品質が低下してしまう原因を徹底的に調査研究した結果、従来のプロジェクタには以下に示すような問題があることが判明した。 In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted a thorough investigation and research on the cause of the deterioration of the image quality of the projected image in the conventional projector. As a result, the conventional projector has the following problems. Turned out to be.
図4は、従来のプロジェクタにおける問題点を説明するために示す図である。図4(a)はクロスダイクロイックプリズム950に入射する緑色光のうちある光線の軌跡を示す概念図であり、図4(b)はクロスダイクロイックプリズム950に入射する赤色光及び青色光のうちある光線の軌跡を示す概念図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a problem in the conventional projector. 4A is a conceptual diagram showing a locus of a certain ray of green light incident on the cross
従来のプロジェクタにおいては、電気光学変調装置の光路前段に集光レンズ等を配置することによって、電気光学変調装置の液晶パネルに入射する光を液晶パネル面に対して垂直(照明光軸に対して略平行)な光となるようにしているが、入射光のすべてを液晶パネル面に対して垂直な光とすることは容易ではないため、一部の入射光は一定の入射角度(この場合、入射角度は鋭角である。)を有して液晶パネルに入射することとなる。一定の入射角度で液晶パネルに入射した光は、液晶パネルを通過して、同じく一定の入射角度でクロスダイクロイックプリズムに入射する。
このように、クロスダイクロイックプリズムに対して一定の入射角度で入射する光が存在する場合に、以下に示すような問題がある。
In a conventional projector, a condensing lens or the like is disposed in front of the optical path of the electro-optic modulator, so that light incident on the liquid crystal panel of the electro-optic modulator is perpendicular to the liquid crystal panel surface (with respect to the illumination optical axis). However, since it is not easy to make all of the incident light perpendicular to the liquid crystal panel surface, some incident light has a constant incident angle (in this case, The incident angle is an acute angle) and enters the liquid crystal panel. Light incident on the liquid crystal panel at a constant incident angle passes through the liquid crystal panel and is incident on the cross dichroic prism at the same constant incident angle.
As described above, when there is light incident on the cross dichroic prism at a constant incident angle, there are the following problems.
例えば、図4(a)に示すように、クロスダイクロイックプリズム950における緑色光の光射出端面S2に対して一定の入射角度で入射する光L1,L2は、光射出端面S4ではなく赤色光の光入射端面S1又は青色光の光入射端面S3に向かって進むこととなる。このとき、従来のプロジェクタにおいては、接着層960R,960Bの材料として、クロスダイクロイックプリズム950の屈折率よりも小さな屈折率を有する接着剤を用いているため、光L1,L2はクロスダイクロイックプリズム950と接着層960R,960Bとの界面で全反射されてしまう可能性がある。
For example, as shown in FIG. 4A, the light L 1 and L 2 incident at a constant incident angle with respect to the green light emission end face S 2 in the cross
また、図4(b)に示すように、クロスダイクロイックプリズム950における赤色光の光入射面S1に対して一定の入射角度で入射する光L3は、誘電体多層膜952で反射された後、光射出端面S4ではなく赤色光の光入射端面S1に向かって進むこととなる。このとき、接着層960Rの屈折率は、クロスダイクロイックプリズム950の屈折率よりも小さいため、光L3はクロスダイクロイックプリズム950と接着層960Rとの界面で全反射されてしまう可能性がある。
Further, as shown in FIG. 4B, the light L 3 incident at a constant incident angle on the light incident surface S 1 of red light in the cross
また、図4(b)に示すように、クロスダイクロイックプリズム950における青色光の光入射面S3に対して一定の入射角度で入射する光L4は、誘電体多層膜954で反射された後、光射出端面S4ではなく青色光の光入射端面S3に向かって進むこととなる。このとき、接着層960Bの屈折率は、クロスダイクロイックプリズム950の屈折率よりも小さいため、光L4はクロスダイクロイックプリズム950と接着層960Bとの界面で全反射されてしまう可能性がある。
Further, as shown in FIG. 4B, the light L 4 incident on the light incident surface S 3 of blue light in the cross
これらの光L1〜L4がクロスダイクロイックプリズム950における光射出端面S4から射出されると、迷光となって投写面上に投写されてしまうため、投写画像の画像品質が低下してしまう。
When these lights L 1 to L 4 are emitted from the light exit end face S 4 of the cross
以上のように、従来のプロジェクタにおいては、クロスダイクロイックプリズムに対して一定の入射角度で入射する光が存在すること及びそのような光がクロスダイクロイックプリズムと接着層との界面で全反射されてしまうことに起因して、投写画像の画像品質が低下してしまうという問題が発生していたのである。 As described above, in the conventional projector, there is light incident on the cross dichroic prism at a constant incident angle, and such light is totally reflected at the interface between the cross dichroic prism and the adhesive layer. As a result, there has been a problem that the image quality of the projected image is degraded.
そこで、本発明の発明者らは、以上の知見に基づいて、従来のプロジェクタのようにクロスダイクロイックプリズムに対して一定の入射角度で入射する光が存在する場合であっても、そのような光がクロスダイクロイックプリズムと接着層との界面で全反射されてしまうのを抑制すれば、投写画像の画像品質をさらに向上することが可能となることに想到し、本発明を完成するに至った。 Therefore, the inventors of the present invention based on the above knowledge, even if there is light incident at a constant incident angle on the cross dichroic prism as in the conventional projector, such light By suppressing the total reflection at the interface between the cross dichroic prism and the adhesive layer, it has been conceived that the image quality of the projected image can be further improved, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明のプロジェクタは、被照明領域側に照明光束を射出する照明装置と、画像情報に応じて前記照明装置からの照明光束をそれぞれ変調する3つの電気光学変調装置と、前記3つの電気光学変調装置によって変調された3つの色光をそれぞれ入射する3つの光入射端面及び合成された色光を射出する光射出端面を有するクロスダイクロイックプリズムと、前記クロスダイクロイックプリズムからの光を投写する投写光学系と、前記クロスダイクロイックプリズムにおける前記3つの光入射端面にそれぞれ接着層を介して接着された3つの透光性部材とを備えるプロジェクタであって、前記接着層の屈折率は、前記クロスダイクロイックプリズムの屈折率よりも大きいことを特徴とする。 That is, the projector according to the present invention includes an illuminating device that emits an illuminating light beam toward the illuminated region, three electro-optic modulators that modulate the illuminating light beam from the illuminating device according to image information, and the three electric devices. A cross dichroic prism having three light incident end faces that respectively receive the three color lights modulated by the optical modulator and a light exit end face that emits the combined color light, and a projection optical system that projects the light from the cross dichroic prism And three translucent members respectively bonded to the three light incident end faces of the cross dichroic prism via an adhesive layer, wherein the refractive index of the adhesive layer is determined by the cross dichroic prism. It is characterized by being larger than the refractive index.
このため、本発明のプロジェクタによれば、接着層の屈折率がクロスダイクロイックプリズムの屈折率よりも大きいため、従来のプロジェクタのようにクロスダイクロイックプリズムに対して一定の入射角度で入射する光が存在する場合であっても、そのような光がクロスダイクロイックプリズムと接着層との界面で全反射されてしまうのを抑制することが可能となる。その結果、投写面上に迷光が投写されてしまうことを抑制でき、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。 Therefore, according to the projector of the present invention, since the refractive index of the adhesive layer is larger than the refractive index of the cross dichroic prism, there is light incident on the cross dichroic prism at a constant incident angle as in the conventional projector. Even in this case, it is possible to prevent such light from being totally reflected at the interface between the cross dichroic prism and the adhesive layer. As a result, it is possible to suppress stray light from being projected on the projection surface, and it is possible to suppress deterioration in image quality of the projected image.
したがって、本発明のプロジェクタは、投写画像の画像品質をさらに向上することが可能なプロジェクタとなる。 Therefore, the projector of the present invention is a projector that can further improve the image quality of the projected image.
本発明のプロジェクタにおいては、前記接着層の屈折率は、前記透光性部材の屈折率よりも小さいことが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that a refractive index of the adhesive layer is smaller than a refractive index of the translucent member.
このように構成することにより、従来のプロジェクタのようにクロスダイクロイックプリズムに対して一定の入射角度で入射する光が存在する場合であっても、そのような光がクロスダイクロイックプリズムと接着層との界面で全反射されてしまうのを抑制することが可能となることにくわえて、接着層を通過した光が接着層と透光性部材との界面で全反射されてしまうのを抑制することが可能となる。その結果、投写面上に迷光が投写されてしまうことをさらに抑制でき、投写画像の画像品質の低下をさらに抑制することが可能となる。 With this configuration, even when there is light incident on the cross dichroic prism at a constant incident angle as in a conventional projector, such light is transmitted between the cross dichroic prism and the adhesive layer. In addition to being able to suppress total reflection at the interface, it is possible to prevent light that has passed through the adhesive layer from being totally reflected at the interface between the adhesive layer and the translucent member. It becomes possible. As a result, it is possible to further suppress the stray light from being projected on the projection surface, and to further suppress the deterioration of the image quality of the projected image.
本発明のプロジェクタにおいては、前記クロスダイクロイックプリズムにおける前記光射出端面の周辺に遮光部材が配置されていることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that a light shielding member is disposed around the light exit end face of the cross dichroic prism.
このように構成することにより、クロスダイクロイックプリズムに対して一定の入射角度で入射し、クロスダイクロイックプリズムと接着層との界面や接着層と透光性部材との界面で全反射されずに接着層や透光性部材を通過する光を、光射出端面の周辺に配置された遮光部材によって遮蔽することができるため、投写面上に迷光が投写されてしまうことをさらに抑制でき、投写画像の画像品質の低下をさらに抑制することが可能となる。 By configuring in this way, the adhesive layer is incident on the cross dichroic prism at a constant incident angle and is not totally reflected at the interface between the cross dichroic prism and the adhesive layer or the interface between the adhesive layer and the translucent member. And light passing through the translucent member can be shielded by the light shielding member disposed around the light emitting end face, so that projection of stray light on the projection surface can be further suppressed, and the image of the projected image can be suppressed. It becomes possible to further suppress deterioration in quality.
前記遮光部材は、光を吸収する部材であることが好ましい。 The light shielding member is preferably a member that absorbs light.
本発明のプロジェクタにおいては、前記電気光学変調装置は、画像情報に応じて複数の色光のそれぞれを変調する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に配置される入射側偏光板と、前記液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板とを有する電気光学変調装置であり、前記射出側偏光板は、前記透光性部材の光入射側の面にそれぞれ接着されていることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, the electro-optic modulation device includes a liquid crystal panel that modulates each of a plurality of color lights according to image information, an incident-side polarizing plate disposed on a light incident side of the liquid crystal panel, and the liquid crystal It is an electro-optic modulation device having an emission side polarizing plate disposed on the light emission side of the panel, and the emission side polarizing plate is preferably bonded to the light incident side surface of the translucent member. .
射出側偏光板は、液晶パネルから射出された光のうち所定の方向に軸を有する直線偏光のみを透過しその他の光を吸収する機能を有しており、光を吸収する際に発熱する。この発熱によって射出側偏光板の温度が所定温度以上に上昇すると、射出側偏光板が劣化する可能性がある。射出側偏光板が劣化すると、射出側偏光板の偏光特性が低下するため、投写画像のコントラストが低下したりコントラストむらや色むらなどが発生したりするなど、投写画像の画像品質が低下してしまう。 The emission-side polarizing plate has a function of transmitting only linearly polarized light having an axis in a predetermined direction out of light emitted from the liquid crystal panel and absorbing other light, and generates heat when absorbing light. If the temperature of the exit-side polarizing plate rises above a predetermined temperature due to this heat generation, the exit-side polarizing plate may be deteriorated. When the exit side polarizing plate deteriorates, the polarization characteristics of the exit side polarizing plate decrease, resulting in a decrease in the image quality of the projected image, such as a decrease in contrast of the projected image or unevenness of color or color. End up.
しかしながら、本発明のプロジェクタによれば、射出側偏光板が透光性部材の光入射側の面に接着されているため、射出側偏光板で発生した熱が透光性部材を介して熱容量の大きなクロスダイクロイックプリズムに放散されるようになる。このため、射出側偏光板の温度上昇を抑制することが可能となり、射出側偏光板が劣化して射出側偏光板の偏光特性が低下することを抑制することが可能となる。その結果、投写画像の画像品質が低下してしまうのを抑制することが可能になる。 However, according to the projector of the present invention, since the exit side polarizing plate is bonded to the light incident side surface of the translucent member, the heat generated by the exit side polarizing plate has a heat capacity through the translucent member. Dissipates into a large cross dichroic prism. For this reason, it becomes possible to suppress the temperature rise of the exit side polarizing plate, and it is possible to suppress the deterioration of the polarization characteristics of the exit side polarizing plate due to the deterioration of the exit side polarizing plate. As a result, it is possible to suppress degradation of the image quality of the projected image.
本発明のプロジェクタにおいては、前記透光性部材は、サファイア又は水晶からなることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the translucent member is made of sapphire or crystal.
透光性部材がサファイア又は水晶からなる場合には、これらの材料は熱伝導性に非常に優れているため、射出側偏光板で発生した熱を効率よく系外に放散させることができ、射出側偏光板の温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
なお、透光性部材としては、安価性を重視する場合には白板ガラスを用いることもできる。
When the translucent member is made of sapphire or quartz, these materials are extremely excellent in thermal conductivity, so the heat generated by the exit side polarizing plate can be efficiently dissipated outside the system, It is possible to effectively suppress the temperature rise of the side polarizing plate.
In addition, as a translucent member, when importance is attached to cheapness, white plate glass can also be used.
本発明のプロジェクタにおいては、各光学系を内部に収納する筐体と、前記3つの透光性部材のうち少なくとも1つと前記筐体との間で熱を伝達する熱伝導部材とをさらに備えることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, the projector may further include a housing that houses each optical system, and a heat conduction member that transfers heat between at least one of the three translucent members and the housing. Is preferred.
このように構成することにより、射出側偏光板で発生した熱は、透光性部材及び熱伝導部材を介して筐体に放散されるようになるため、プロジェクタの放熱性能を高めることができる。 With this configuration, the heat generated by the exit-side polarizing plate is dissipated to the housing via the translucent member and the heat conducting member, so that the heat dissipation performance of the projector can be improved.
前記熱伝導部材は、金属からなることが好ましい。 The heat conducting member is preferably made of metal.
本発明のプロジェクタにおいては、前記3つの透光性部材を冷却する冷却風流路が設けられていることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that a cooling air flow path for cooling the three translucent members is provided.
このように構成することにより、冷却風流路からの冷却風によって射出側偏光板を冷却することができるため、射出側偏光板の温度上昇を抑制し、射出側偏光板で発生した熱を効率よく除去することができる。 By comprising in this way, since the exit side polarizing plate can be cooled with the cooling air from the cooling air flow path, the temperature rise of the exit side polarizing plate is suppressed, and the heat generated in the exit side polarizing plate is efficiently generated. Can be removed.
以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。 The projector of the present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.
[実施形態]
図1は、実施形態に係るプロジェクタ1000の光学系を示す図である。図2は、実施形態に係るプロジェクタ1000の要部を説明するために示す図である。図2(a)はクロスダイクロイックプリズム500の周辺部を上面から見た図であり、図2(b)は図2(a)のA−A断面図である。
[Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical system of a
実施形態に係るプロジェクタ1000は、図1に示すように、照明装置100と、照明装置100からの照明光束を赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して被照明領域に導光する色分離導光光学系200と、色分離導光光学系200で分離された3つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する3つの電気光学変調装置400R,400G,400Bと、3つの電気光学変調装置400R,400G,400Bによって変調された各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム500と、クロスダイクロイックプリズム500によって合成された光をスクリーンSCR等の投写面に投写する投写光学系600とを備えたプロジェクタである。これら各光学系は、筐体10に収納されている。
As shown in FIG. 1, the
照明装置100は、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源としての光源装置110と、光源装置110から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ122を有する第1レンズアレイ120と、第1レンズアレイ120の複数の第1小レンズ122に対応する複数の第2小レンズ132を有する第2レンズアレイ130と、光源装置110から射出される偏光方向の揃っていない照明光束を略1種類の直線偏光に揃える偏光変換素子140と、偏光変換素子140から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ150とを有している。
The illuminating device 100 includes a light source device 110 as a light source that emits an illumination light beam that is substantially parallel to the illuminated region side, and a plurality of first small light beams that are used to divide the illumination light beam emitted from the light source device 110 into a plurality of partial light beams. The light source device 110 emits the first lens array 120 having the
光源装置110は、楕円面リフレクタ114と、楕円面リフレクタ114の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管112と、楕円面リフレクタ114の反射面と対向する反射面を有する補助ミラー116と、楕円面リフレクタ114で反射された集束光を略平行光に変換して第1レンズアレイ120に向けて射出する凹レンズ118とを有している。光源装置110は、照明光軸100axを中心軸とする光束を射出する。 The light source device 110 includes an ellipsoidal reflector 114, an arc tube 112 having a light emission center near the first focal point of the ellipsoidal reflector 114, an auxiliary mirror 116 having a reflecting surface facing the reflecting surface of the ellipsoidal reflector 114, an ellipse And a concave lens 118 that converts the focused light reflected by the surface reflector 114 into substantially parallel light and emits the light toward the first lens array 120. The light source device 110 emits a light beam having the illumination optical axis 100ax as a central axis.
発光管112は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有している。
楕円面リフレクタ114は、発光管112の一方の封止部に挿通・固着される筒状の首状部と、発光管112から放射された光を第2焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有している。
The arc tube 112 has a tube bulb portion and a pair of sealing portions extending on both sides of the tube bulb portion.
The ellipsoidal reflector 114 includes a cylindrical neck that is inserted and fixed to one sealing portion of the arc tube 112, and a reflective concave surface that reflects light emitted from the arc tube 112 toward the second focal position. have.
補助ミラー116は、発光管112の管球部を挟んで楕円面リフレクタ114と対向して設けられ、発光管112から放射された光のうち楕円面リフレクタ114に向かわない光を発光管112に戻し楕円面リフレクタ114に入射させる。 The auxiliary mirror 116 is provided facing the ellipsoidal reflector 114 with the tube bulb portion of the arc tube 112 interposed therebetween, and returns light that has not been directed to the ellipsoidal reflector 114 out of the light emitted from the arc tube 112 to the arc tube 112. The light is incident on the ellipsoidal reflector 114.
凹レンズ118は、楕円面リフレクタ114の被照明領域側に配置されている。そして、楕円面リフレクタ114からの光を第1レンズアレイ120に向けて射出するように構成されている。 The concave lens 118 is disposed on the illuminated area side of the ellipsoidal reflector 114. Then, the light from the ellipsoidal reflector 114 is emitted toward the first lens array 120.
第1レンズアレイ120は、凹レンズ118からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸100axと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第1小レンズ122を備えた構成を有している。
The first lens array 120 has a function as a light beam splitting optical element that splits light from the concave lens 118 into a plurality of partial light beams, and a plurality of first lens arrays 120 arranged in a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis 100ax. It has a configuration provided with one
第2レンズアレイ130は、第1レンズアレイ120により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレイ120と同様に照明光軸100axに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の第2小レンズ132を備えた構成を有している。
The second lens array 130 is an optical element that collects a plurality of partial light beams divided by the first lens array 120, and in the same manner as the first lens array 120, in a matrix form in a plane orthogonal to the illumination optical axis 100ax. It has the structure provided with the some 2nd
偏光変換素子140は、第1レンズアレイ120により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子140は、第2レンズアレイ130からの各部分光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分に係る照明光束を透過し、他方の直線偏光成分に係る照明光束を反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分に係る照明光束を照明光軸100axに略平行な方向に向けて反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分に係る照明光束が通過する部分に配置される位相差板とを有している。
The polarization conversion element 140 is a polarization conversion element that emits the polarization direction of each partial light beam divided by the first lens array 120 as approximately one type of linearly polarized light having a uniform polarization direction.
The polarization conversion element 140 transmits the illumination light beam related to one linear polarization component among the polarization components included in each partial light beam from the second lens array 130 and reflects the illumination light beam related to the other linear polarization component. A reflection layer that reflects the illumination light beam related to the other linearly polarized light component reflected by the polarization separation layer in a direction substantially parallel to the illumination optical axis 100ax, and one linear polarization component that has passed through the polarization separation layer. A retardation plate disposed in a portion through which the illumination light beam passes.
重畳レンズ150は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び偏光変換素子140を経た複数の部分光束を集光して、電気光学変調装置400R,400G,400Bにおける液晶パネル410R,410G,410Bの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。なお、図1に示す重畳レンズ150は1枚のレンズで構成されているが、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
The superimposing lens 150 condenses a plurality of partial light beams that have passed through the first lens array 120, the second lens array 130, and the polarization conversion element 140, and the
色分離導光光学系200は、第1のダイクロイックミラー210及び第2のダイクロイックミラー220と、反射ミラー230,240,250と、入射側レンズ260と、リレーレンズ270とを有している。色分離導光光学系200は、重畳レンズ150から射出される照明光束を、赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる3つの液晶パネル410R,410G,410Bに導く機能を有している。
The color separation light guide
第1のダイクロイックミラー210及び第2のダイクロイックミラー220は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。第1のダイクロイックミラー210は、赤色光成分を反射し、その他の色光成分を透過するミラーである。第2のダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射し、青色光成分を透過するミラーである。
The first
第1のダイクロイックミラー210で反射された赤色光成分は、反射ミラー230により曲折され、集光レンズ300Rを介して赤色光用の液晶パネル410Rの画像形成領域に入射する。
The red light component reflected by the first
集光レンズ300Rは、重畳レンズ150からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。集光レンズ300Rは、図示しない熱伝導性の保持部材によって保持されており、この熱伝導性の保持部材を介して筐体10に配設されている。他の液晶パネル410G,410Bの光路前段に配置される集光レンズ300G,300Bも、集光レンズ300Rと同様に構成されている。
The
第1のダイクロイックミラー210を透過した緑色光成分及び青色光成分のうち緑色光成分は、第2のダイクロイックミラー220で反射され、集光レンズ300Gを通過して緑色光用の液晶パネル410Gの画像形成領域に入射する。一方、青色光成分は、第2のダイクロイックミラー220を透過し、入射側レンズ260、入射側の反射ミラー240、リレーレンズ270、射出側の反射ミラー250及び集光レンズ300Bを通過して青色光用の液晶パネル410Bの画像形成領域に入射する。入射側レンズ260、リレーレンズ270及び反射ミラー240,250は、第2のダイクロイックミラー220を透過した青色光成分を液晶パネル410Bまで導く機能を有している。
Of the green light component and blue light component transmitted through the first
なお、青色光の光路にこのような入射側レンズ260、リレーレンズ270及び反射ミラー240,250が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態に係るプロジェクタ1000においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、入射側レンズ260、リレーレンズ270及び反射ミラー240,250を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
The reason that the
電気光学変調装置400R,400G,400Bは、図2(a)及び図2(b)に示すように、画像情報に応じて3つの色光のそれぞれを変調する液晶パネル410R,410G,410Bと、液晶パネル410R,410G,410Bの光入射側に配置される入射側偏光板430R,430G,430Bと、液晶パネル410R,410G,410Bの光射出側に配置される射出側偏光板450R,450G,450Bとを有している。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the electro-
液晶パネル410R,410G,410Bは、照明光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、光源装置110の照明対象となる。
各液晶パネル410R,410G,410Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板430R,430G,430Bから射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。液晶パネル410R,410G,410Bは、図示を省略したが、例えばアルミニウム製のダイキャストフレームからなる液晶パネル保持枠に保持されている。
The
Each of the
入射側偏光板430R,430G,430Bは、集光レンズ300R,300G,300Bと液晶パネル410R,410G,410Bとの間に配置され、集光レンズ300R,300G,300Bから射出された光のうち、所定の方向に軸を有する直線偏光のみを透過し、その他の光を吸収する機能を有している。入射側偏光板430R,430G,430Bは、透光性部材420R,420G,420Bの光入射面にそれぞれ貼り付けられている。
The incident-side
透光性部材420R,420G,420Bは、例えばサファイアからなる。サファイアは、熱伝導率が約40W/(m・K)と高い上、硬度も非常に高く、熱膨張率は小さく、傷がつきにくく透明度が高い。なお、中程度の輝度の場合には、サファイアに代えて、約10W/(m・K)の熱伝導率を有する水晶基板を用いることができる。また、安価性を重視する場合には白板ガラスを用いることもできる。
The
射出側偏光板450R,450G,450Bは、液晶パネル410R,410G,410Bとクロスダイクロイックプリズム500との間に配置され、液晶パネル410R,410G,410Bから射出された光のうち、所定の方向に軸を有する直線偏光のみを透過し、その他の光を吸収する機能を有している。射出側偏光板450R,450G,450Bは、透光性部材440R,440G,440Bの光入射面にそれぞれ貼り付けられている。
The exit-side
透光性部材440R,440G,440Bは、クロスダイクロイックプリズム500における3つの光入射端面S1,S2,S3にそれぞれ接着層460R,460G,460Bを介して接着されている。透光性部材440R,400G,400Bは、透光性部材420R,420G,420Bと同様に、例えばサファイアからなる。
The
入射側偏光板430R,430G,430B及び射出側偏光板450R,450G,450Bは、互いの偏光軸の方向が直交するように設定・配置されている。
The incident side
クロスダイクロイックプリズム500は、各液晶パネル410R,410G,410Bから射出された各色光ごとに変調された光学像を合成して、カラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム500は、液晶パネル410R,410G,410Bで変調された色光をそれぞれ入射する3つの光入射端面S1,S2,S3と、合成された色光を射出する光射出端面S4とを有している。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜502,504(図2(a)参照。)が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜502は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜504は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
クロスダイクロイックプリズム500は、熱伝導性のスペーサ12(図2(b)参照。)を介して筐体10に配設されている。
The cross
The cross
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で大画面画像を形成する。
The color image emitted from the cross
実施形態に係るプロジェクタ1000は、接着層460R,460G,460Bの材料として、クロスダイクロイックプリズム500の屈折率よりも大きく、透光性部材440R,440G,440Bの屈折率よりも小さな屈折率を有する接着剤を用いている。以下、図3を用いて、実施形態に係るプロジェクタ1000の効果を説明する。
In the
図3は、実施形態に係るプロジェクタ1000の効果を説明するために示す図である。図3(a)はクロスダイクロイックプリズム500に入射する緑色光のうちある光線の軌跡を示す概念図であり、図3(b)はクロスダイクロイックプリズム500に入射する赤色光及び青色光のうちある光線の軌跡を示す概念図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the
実施形態に係るプロジェクタ1000においては、図3(a)及び図3(b)に示すように、クロスダイクロイックプリズム500に対して一定の入射角度で入射する光L1〜L4が存在する。
In the
例えば、図3(a)に示すように、クロスダイクロイックプリズム500における緑色光の光射出端面S2に対して一定の入射角度で入射する光L1,L2は、光射出端面S4ではなく赤色光の光入射端面S1又は青色光の光入射端面S3に向かって進むこととなる。このとき、接着層460R,460Bの屈折率がクロスダイクロイックプリズム500の屈折率よりも大きいため、光L1,L2はクロスダイクロイックプリズム500と接着層460R,460Bとの界面で全反射されずに接着層460R,460Bを通過することとなる。また、接着層460R,460Bの屈折率が透光性部材440R,440Bの屈折率よりも小さいため、接着層460R,460Bを通過した光L1,L2は、接着層460R,460Bと透光性部材440R,440Bとの界面で全反射されずに透光性部材440R,440Bを通過することとなる。なお、透光性部材440R,440Bを通過した光L1,L2は投写光学系600側に射出されてしまうこととなるが、光射出端面S4の周辺には遮光部材470が配置されているため、これらの光L1,L2が投写光学系600に入射してしまうこともない。
For example, as shown in FIG. 3A, the light L 1 and L 2 incident at a constant incident angle with respect to the light emitting end surface S 2 of green light in the cross
また、図3(b)に示すように、クロスダイクロイックプリズム500における赤色光の光入射面S1に対して一定の入射角度で入射する光L3は、誘電体多層膜502で反射された後、光射出端面S4ではなく赤色光の光入射端面S1に向かって進むこととなる。このとき、接着層460Rの屈折率がクロスダイクロイックプリズム500の屈折率よりも大きいため、光L3はクロスダイクロイックプリズム050と接着層460Rとの界面で全反射されずに接着層460Rを通過することとなる。また、接着層460Rの屈折率が透光性部材460Rの屈折率よりも小さいため、接着層460Rを通過した光L3は、接着層460Rと透光性部材440Rとの界面で全反射されずに透光性部材440Rを通過することとなる。なお、透光性部材440Rを通過した光L3は投写光学系600側に射出されてしまうこととなるが、光射出端面S4の周辺には遮光部材470が配置されているため、この光L3が投写光学系600に入射してしまうこともない。
Further, as shown in FIG. 3B, the light L 3 incident at a constant incident angle on the light incident surface S 1 of the red light in the cross
また、図3(b)に示すように、クロスダイクロイックプリズム500における青色光の光入射面S3に対して一定の入射角度で入射する光L4は、誘電体多層膜504で反射された後、光射出端面S4ではなく青色光の光入射端面S3に向かって進むこととなる。このとき、接着層460Bの屈折率がクロスダイクロイックプリズム500の屈折率よりも大きいため、光L4はクロスダイクロイックプリズム500と接着層460Bとの界面で全反射されずに接着層460Bを通過することとなる。また、接着層460Bの屈折率が透光性部材460Bの屈折率よりも小さいため、接着層460Bを通過した光L4は、接着層460Bと透光性部材440Bとの界面で全反射されずに透光性部材440Bを通過することとなる。なお、透光性部材440Bを通過した光L4は投写光学系600側に射出されてしまうこととなるが、光射出端面S4の周辺には遮光部材470が配置されているため、この光L4が投写光学系600に入射してしまうこともない。
Further, as shown in FIG. 3B, the light L 4 incident on the light incident surface S 3 of blue light in the cross
このように、実施形態に係るプロジェクタ1000によれば、接着層460R,460G,460Bの屈折率がクロスダイクロイックプリズム500の屈折率よりも大きいため、従来のプロジェクタのようにクロスダイクロイックプリズムに対して一定の入射角度で入射する光L1〜L4が存在する場合であっても、そのような光L1〜L4がクロスダイクロイックプリズム500と接着層460R,460G,460Bとの界面で全反射されてしまうのを抑制することが可能となる。その結果、スクリーンSCR上に迷光が投写されてしまうことを抑制でき、投写画像の画像品質の低下を抑制することが可能となる。
As described above, according to the
したがって、実施形態に係るプロジェクタ1000は、投写画像の画像品質をさらに向上することが可能なプロジェクタとなる。
Therefore, the
また、実施形態に係るプロジェクタ1000においては、接着層460R,460G,460Bの屈折率は、透光性部材440R,440G,440Bの屈折率よりも小さいため、従来のプロジェクタのようにクロスダイクロイックプリズム500に対して一定の入射角度で入射する光L1〜L4が存在する場合であっても、そのような光L1〜L4がクロスダイクロイックプリズム500と接着層460R,460G,460Bとの界面で全反射されてしまうのを抑制することが可能となることにくわえて、接着層460R,460G,460Bを通過した光L1〜L4が接着層460R,460G,460Bと透光性部材440R,440G,440Bとの界面で全反射されてしまうのを抑制することが可能となる。その結果、スクリーンSCR上に迷光が投写されてしまうことをさらに抑制でき、投写画像の画像品質の低下をさらに抑制することが可能となる。
Further, in the
実施形態に係るプロジェクタ1000においては、クロスダイクロイックプリズム500における光射出端面S4の周辺に遮光部材470が配置されているため、クロスダイクロイックプリズム500に対して一定の入射角度で入射し、クロスダイクロイックプリズム500と接着層460R,460G,460Bとの界面や接着層と透光性部材との界面で全反射されずに接着層や透光性部材を通過する光を、光射出端面の周辺に配置された遮光部材によって遮蔽することができるため、投写面上に迷光が投写されてしまうことをさらに抑制でき、投写画像の画像品質の低下をさらに抑制することが可能となる。
なお、遮光部材470は、光を吸収する部材であることが好ましい。
In the
The
実施形態に係るプロジェクタ1000においては、射出側偏光板450R,450G,450Bが透光性部材440R,440G,440Bの光入射側の面に接着されているため、射出側偏光板450R,450G,450Bで発生した熱が透光性部材440R,440G,440Bを介して熱容量の大きなクロスダイクロイックプリズム500に放散されるようになる。このため、射出側偏光板450R,450G,450Bの温度上昇を抑制することが可能となり、射出側偏光板450R,450G,450Bが劣化して射出側偏光板450R,450G,450Bの偏光特性が低下することを抑制することが可能となる。その結果、投写画像の画像品質が低下してしまうのを抑制することが可能になる。
In the
実施形態に係るプロジェクタ1000においては、透光性部材440R,440G,440Bは、サファイアからなる。サファイアは熱伝導性に非常に優れているため、射出側偏光板450R,450G,450Bで発生した熱を効率よく系外に放散させることができ、射出側偏光板450R,450G,450Bの温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
In
また、実施形態に係るプロジェクタ1000においては、図2に示す透光性部材420R,420G,420Bは、サファイアからなる。サファイアは熱伝導性に非常に優れているため、入射側偏光板430R,430G,430Bで発生した熱を効率よく系外に放散させることができ、入射側偏光板430R,430G,430Bの温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
In the
実施形態に係るプロジェクタ1000においては、図2(b)に示すように、透光性部材440R,440G,440Bと筐体10との間で熱を伝達する熱伝導部材14を備えている。これにより、射出側偏光板450R,450G,450Bで発生した熱は、透光性部材440R,440G,440B及び熱伝導部材14を介して筐体10に放散されるようになるため、プロジェクタの放熱性能を高めることができる。
In the
また、実施形態に係るプロジェクタ1000においては、透光性部材420R,420G,420Bと筐体10との間で熱を伝達する熱伝導部材16を備えている。これにより、入射側偏光板430R,430G,430Bで発生した熱は、透光性部材420R,420G,420B及び熱伝導部材16を介して筐体10に放散されるようになるため、プロジェクタの放熱性能を高めることができる。
Further, the
熱伝導性部材14,16の材料としては、例えばアルミニウムやアルミニウム合金などの金属を好ましく用いることができる。
As a material of the heat
実施形態に係るプロジェクタ1000においては、透光性部材440R,440G,440Bを冷却する冷却風流路が設けられている。これにより、冷却風流路からの冷却風によって射出側偏光板450R,450G,450Bを冷却することができるため、射出側偏光板450R,450G,450Bの温度上昇を抑制し、射出側偏光板450R,450G,450Bで発生した熱を効率よく除去することができる。
In
また、実施形態に係るプロジェクタ1000においては、透光性部材420R,420G,420Bを冷却する冷却風流路が設けられている。これにより、冷却風流路からの冷却風によって入射側偏光板430R,430G,430Bを冷却することができるため、入射側偏光板430R,430G,430Bの温度上昇を抑制し、入射側偏光板430R,430G,430Bで発生した熱を効率よく除去することができる。
In the
なお、ここでは図示を省略したが、プロジェクタ1000内には、各光学系などを冷却するための少なくとも1つのファン及び複数の冷却風流路が設けられている。プロジェクタ1000外部から取り込まれた空気は、これらファン及び複数の冷却風流路によってプロジェクタ1000内を循環し、外部へと排出される。
Although not shown here, the
以上、本発明のプロジェクタを上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 The projector of the present invention has been described based on the above embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.
(1)上記実施形態に係るプロジェクタ1000は、透光性部材440R,440G,440Bの材料としてサファイアを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。透光性部材の材料として、例えば、水晶などを用いてもよい。透光性部材の材料として水晶を用いた場合には、サファイアの場合と同様の効果を得ることができる。
(1) In the
(2)上記実施形態に係るプロジェクタ1000においては、光源装置として、楕円面リフレクタ114と、楕円面リフレクタ114の第1焦点近傍に発光中心を有する発光管112と、凹レンズ118とを有する光源装置110を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置をも好ましく用いることができる。
(2) In the
(3)上記実施形態に係るプロジェクタ1000においては、光均一化光学系として、第1レンズアレイ120及び第2レンズアレイ130からなるレンズインテグレータ光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光ロッドからなるロッドインテグレータ光学系をも好ましく用いることができる。
(3) In the
(4)上記実施形態に係るプロジェクタ1000は透過型のプロジェクタであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型のプロジェクタにも適用可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の電気光学変調装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の電気光学変調装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。
(4) The
(5)上記実施形態に係るプロジェクタ1000は、電気光学変調装置として、液晶パネル、入射側偏光板及び射出側偏光板を有する電気光学変調装置を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。電気光学変調装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。
(5) The
(6)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクタに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクタに適用する場合にも可能である。 (6) The present invention can be applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image, and also to a rear projection type projector that projects from the side opposite to the side that observes the projected image. Is also possible.
10…筐体、12…熱伝導性のスペーサ、14,16…熱伝導部材、100…照明装置、100ax…照明光軸、110…光源装置、112…発光管、114…楕円面リフレクタ、116…補助ミラー、118…凹レンズ、120…第1レンズアレイ、122…第1小レンズ、130…第2レンズアレイ、132…第2小レンズ、140…偏光変換素子、150…重畳レンズ、200…色分離導光光学系、210,220…ダイクロイックミラー、230,240,250…反射ミラー、260…入射側レンズ、270…リレーレンズ、300R,300G,300B…集光レンズ、400R,400G,400B…電気光学変調装置、410R,410G,410B…液晶パネル、420R,420G,420B,440R,440G,440B,970R,970G,970B…透光性部材、430R,430G,430B…入射側偏光板、450R,450G,450B,980R,980G,980B…射出側偏光板、460R,460G,460B,960R,960G,960B…接着層、470…遮光部材、500,950…クロスダイクロイックプリズム、502,504,952,954…誘電体多層膜、600…投写光学系、1000…プロジェクタ、L1,L2,L3,L4…光、S1,S2,S3…(クロスダイクロイックプリズムの)光入射端面、S4…(クロスダイクロイックプリズムの)光射出端面、SCR…スクリーン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
画像情報に応じて前記照明装置からの照明光束をそれぞれ変調する3つの電気光学変調装置と、
前記3つの電気光学変調装置によって変調された3つの色光をそれぞれ入射する3つの光入射端面及び合成された色光を射出する光射出端面を有するクロスダイクロイックプリズムと、
前記クロスダイクロイックプリズムからの光を投写する投写光学系と、
前記クロスダイクロイックプリズムにおける前記3つの光入射端面にそれぞれ接着層を介して接着された3つの透光性部材とを備えるプロジェクタであって、
前記接着層の屈折率は、前記クロスダイクロイックプリズムの屈折率よりも大きく、前記透光性部材の屈折率よりも小さく、
前記合成された色光のうち前記クロスダイクロイックプリズムから前記接着層に入射した色光は、前記接着層を通過して前記透光性部材に入射し、前記透光性部材から前記投写光学系側に射出して遮光部材により遮光されることを特徴とするプロジェクタ。 An illuminating device that emits an illuminating luminous flux toward the illuminated area;
Three electro-optic modulators that respectively modulate the illumination light flux from the illumination device according to image information;
A cross dichroic prism having three light incident end faces for incidence of the three color lights modulated by the three electro-optic modulators and a light emission end face for emitting the synthesized color light;
A projection optical system for projecting light from the cross dichroic prism;
A projector comprising three translucent members respectively bonded to the three light incident end faces of the cross dichroic prism via an adhesive layer;
The refractive index of the adhesive layer, the much larger than the refractive index of the cross dichroic prism, less than the refractive index of the translucent member,
Of the synthesized color light, the color light incident on the adhesive layer from the cross dichroic prism passes through the adhesive layer and enters the translucent member, and is emitted from the translucent member to the projection optical system side. Thus , the projector is shielded from light by the light shielding member .
前記電気光学変調装置は、画像情報に応じて複数の色光のそれぞれを変調する液晶パネルと、前記液晶パネルの光入射側に配置される入射側偏光板と、前記液晶パネルの光射出側に配置される射出側偏光板とを有する電気光学変調装置であり、
前記射出側偏光板は、前記透光性部材の光入射側の面にそれぞれ接着されていることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 1 , wherein
The electro-optic modulation device includes a liquid crystal panel that modulates each of a plurality of color lights according to image information, an incident-side polarizing plate disposed on a light incident side of the liquid crystal panel, and a light exit side of the liquid crystal panel An electro-optic modulator having an exit-side polarizing plate,
The projector according to claim 1, wherein the exit-side polarizing plate is bonded to a light incident side surface of the translucent member.
前記透光性部材は、サファイア又は水晶からなることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 2 ,
The translucent member is made of sapphire or crystal.
各光学系を内部に収納する筐体と、
前記3つの透光性部材のうち少なくとも1つと前記筐体との間で熱を伝達する熱伝導部材とをさらに備えることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 2 or 3 ,
A housing that houses each optical system inside,
The projector further comprising: a heat conduction member that transfers heat between at least one of the three light-transmissive members and the housing.
前記3つの透光性部材を冷却する冷却風流路が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to any one of claims 2 to 4 ,
A projector comprising a cooling air flow path for cooling the three translucent members.
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