JP6377255B2 - プロジェクタ及びその画像劣化防止方法 - Google Patents
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Description
本発明はプロジェクタ及びその画像劣化防止方法に係り、特に、画像形成パネルがシフトして固定されたプロジェクタ及びその画像劣化防止方法に関する。
プロジェクタは、光源装置から出射された光に対して、画像形成パネル（光変調パネル）によって画像情報に応じた画像を付し、投射レンズによりスクリーンに投射して画像を表示している。画像形成パネルとしては、例えばＬＣＤ（liquid crystal display：液晶ディスプレイ）やＤＭＤ（digital micromirror device：デジタルマイクロミラーデバイス）が用いられている。
最近のプロジェクタでは、ＬＣＤやＤＭＤ等の各種画像形成パネルや光源の改善により、投影画像の照度が従来よりも上昇している。プロジェクタに用いられている高輝度タイプの光源は発熱量も非常に高く、ケース内部の各種部品の温度が上昇しやすい。特に、投射レンズでは、光源の輝度安定後も、投射レンズが熱平衡状態に到達するまでの間、各レンズの温度が上がる。これにより、各レンズは熱膨張し屈折率などが変化するため、光源の輝度安定直後と、投射レンズが熱平衡状態に到達した後とでは、投射レンズの焦点距離にズレが生じることになる。このため、フィルムヒータ等の薄い面状発熱体を鏡筒の外周面に巻き付けて、プロジェクタの起動に連動させて面状発熱体に電力を供給し発熱させるものがある（例えば、特許文献１参照）。このように、プロジェクタがスクリーンに画像を表示する前に、鏡筒を加熱し内部のレンズの温度を予め上げておくことにより、レンズの温度変化による画像のぼけが抑制される。また、第１レンズ群及び第２レンズ群のうち、少なくとも一方を加熱して、焦点位置の変動を小さくすることも行われている（例えば特許文献２参照）。
投射レンズの光軸がスクリーンに対して垂直であれば、画像形成装置に表示された画像がそのまま拡大されてスクリーン上に投射される。しかし、例えばテーブル配置型のプロジェクタの場合、スクリーンはプロジェクタよりも上方に配置されることが多い。特に、省スペースやスクリーンの前面に立った説明者の影が出にくいメリットから、投影するスクリーンとプロジェクタとの距離を短くした広角タイプのプロジェクタが望まれている。このようなプロジェクタでは、画像形成パネルは投射レンズの光軸に対してスクリーンがシフトしている方向と逆の方向に大きくずれて配置されている。この画像形成パネルのシフト量は、プロジェクタの投射レンズが広角タイプになるほど大きくなる。
画像形成パネルを一定方向にシフトさせてスクリーンに投射すると、投射レンズの光軸の中心から、画像形成パネルをシフトした方向にずれて光が通過する。このため、投射レンズ内の光が通過した位置で温度が上昇する。この温度の上昇により、投射レンズの鏡筒において、光軸の垂直方向で画像形成パネルをシフトした側は温度が高くなり、その反対側は温度が低くなる温度分布が生じる。この不均一な温度分布によって、レンズを保持する部材や鏡筒の位置が変形し、投射レンズを構成する複数のレンズやその一部のレンズに傾きや変位が生じる。レンズが傾くと、投射レンズの光学性能が設計値から変動し、スクリーンに投射される画像の品質を低下させることがある。
特許文献１，２では、ヒータ等の加熱手段を用いて鏡筒を外周方向全面に亘って均一な温度に加熱することにより、焦点位置の変動を抑制する。しかし、投射レンズの鏡筒を周方向に均一な温度に加熱するだけでは、投射レンズの光軸に直交する方向での温度差についての検討がなされていないため、鏡筒の部分的な変形によってレンズの傾きや変位を抑えることができず、依然としてスクリーンに投射される画像の品質が低下し、新たな対策が望まれていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、投射レンズの光軸に直交する方向である鏡筒の周方向での不均一な温度分布を解消し、投射される画像の品質低下を抑えることができるプロジェクタ及びその画像劣化防止方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、レンズ及びレンズを保持する鏡筒を有する投射レンズと、画像形成パネルと、色光分離機構と、鏡筒加熱光学部とを備える。画像形成パネルは画像を形成するものであり、投射レンズの光軸に対して画像形成パネルの中心がシフトして配される。光源は、画像形成パネルに光を照射して投射レンズにより画像を投射面に投射する。色光分離機構は３色のカラーフィルタを有する。カラーフィルタは、光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を透過させる。カラーフィルタの少なくとも１つは、透過波長以外の波長域の余剰光を反射するダイクロイックフィルタである。鏡筒加熱光学部は、余剰光を、画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の鏡筒の第１部分に照射する。
また、本発明のプロジェクタは、レンズ及びレンズを保持する鏡筒を有する投射レンズと、画像形成パネルと、色光分離機構と、鏡筒加熱光学部とを備える。画像形成パネルは画像を形成するものであり、投射レンズの光軸に対して画像形成パネルの中心がシフトして配される。光源は、画像形成パネルに光を照射して投射レンズにより画像を投射面に投射する。色光分離機構は、光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を反射させる３色のミラーを有する。ミラーの少なくとも１つは、反射波長以外の波長域の余剰光を透過するダイクロイックミラーである。鏡筒加熱光学部は、余剰光を、画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の鏡筒の第１部分に照射する。
色光分離機構はカラーホィールを有し、カラーホィールのフィルタ面の法線は、照明光学部の光軸に対して傾斜して配置されていることが好ましい。また、画像形成パネルは、反射型画像形成素子又は透過型画像形成素子から構成することが好ましい。
鏡筒加熱光学部は、余剰光を集光させる集光レンズを有することが好ましい。また、鏡筒加熱光学部は、余剰光の光量を制御する光量制御機構を有し、光量制御機構は、絞り、濃度フィルタ、可変濃度フィルタ、又はグラデーションＮＤフィルタのいずれか１つであることが好ましい。
第１部分と第１部分とは光軸に対して反対側の鏡筒の第２部分との温度差を検出するセンサを有し、光量制御機構は、センサからの信号に基づき余剰光の光量を制御し、温度差を小さくすることが好ましい。また、鏡筒は合成樹脂製であることが好ましい。第１部分は、投射レンズのＦナンバーを決定する絞りの位置よりも画像形成パネル側であることが好ましい。投射レンズの光軸から画像形成パネルの中心までの距離をＹ、画像形成パネルのシフト方向における長さをＨ、距離Ｙを長さＨで除して求められる画像形成パネルのシフト量をＳ＝Ｙ／Ｈとした場合に、シフト量Ｓは、０．４＜Ｓ＜０．７の範囲内であることが好ましい。
本発明のプロジェクタの画像劣化防止方法は、レンズ及びレンズを保持する鏡筒を有する投射レンズの光軸に対して、画像形成パネルの中心をシフトして配する。投射レンズにより画像形成パネルに光源から光を照射する。透過波長以外の波長域の余剰光を反射するダイクロイックフィルタからなるカラーフィルタを少なくとも１つ有する色光分離機構により、光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を画像形成パネルに透過させ、投射レンズにより画像を投射面に照射する。余剰光を、鏡筒加熱光学部により、画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の鏡筒の第１部分に照射する。
また、本発明のプロジェクタの画像劣化防止方法は、レンズ及びレンズを保持する鏡筒を有する投射レンズの光軸に対して、画像形成パネルの中心をシフトして配する。投射レンズにより画像形成パネルに光源から光を照射する。反射波長以外の波長域の余剰光を透過するダイクロイックミラーを少なくとも１つ有する色光分離機構により、光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を反射させて、画像形成パネルに光を照射して投射レンズにより画像を投射面に投射する。余剰光を、鏡筒加熱光学部により、画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の鏡筒の第１部分に照射する。
第１部分と第１部分とは光軸に対して反対側の鏡筒の第２部分との温度差を検出し、温度差に基づき余剰光の光量を制御し、温度差を小さくすることが好ましい。
本発明のプロジェクタによれば、レンズを保持する鏡筒の光軸に直交する方向の温度分布を制御することにより、レンズの傾き、変位を防止することができ、投射される画像の品質低下が抑えられる。ヒータを鏡筒に設けることなく、投射に用いられない余剰光により鏡筒の一部が加熱されるため、鏡筒自体の構成を変えることなく温度分布の制御が行える他に、加熱用電源も不要となる。
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態のプロジェクタ１０は、略直方体をしたケース１１に、光源部１２、照明光学部１３、画像形成パネル１４、投射レンズ１５、鏡筒加熱光学部１６、制御部１７が収容されている。ケース１１の上面には、ズームダイヤル２１、光量調節ダイヤル２２．フォーカスダイヤル２３、上下キーストン調整ダイヤル２４、左右キーストン調整ダイヤル２５、画面修正ダイヤル２６が設けられている。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクタ１０は、略直方体をしたケース１１に、光源部１２、照明光学部１３、画像形成パネル１４、投射レンズ１５、鏡筒加熱光学部１６、制御部１７が収容されている。ケース１１の上面には、ズームダイヤル２１、光量調節ダイヤル２２．フォーカスダイヤル２３、上下キーストン調整ダイヤル２４、左右キーストン調整ダイヤル２５、画面修正ダイヤル２６が設けられている。
光源部１２は、光源３０及びリフレクタ３１を有する。光源３０は、例えばキセノンランプやメタルハライドランプ及び超高圧水銀ランプなどの高輝度ランプであり、特定の偏光方向を持たない自然な白色光を照射する。リフレクタ３１は、光源３０が照射した照射光を一方向に集光する。
照明光学部１３は、色光分離機構としてのカラーホィール３２、ロッドインテグレータ３３、リレーレンズ３４、ミラー３５を有する。カラーホィール３２は、光源３０からの照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に波長選択して時分割的に分離する。図２に示すように、カラーホィール３２は、円板状の基板３２ａに、ダイクロイックフィルタからなるＲ，Ｇ，Ｂの各フィルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを周方向に等間隔で配して構成されている。Ｒフィルタ３２ＲはＲ光のみを透過し、その他のＧ光及びＢ光を反射する。ＧフィルタはＧ光のみを透過し、その他のＲ光，Ｂ光を反射する。ＢフィルタはＢ光のみを透過し、その他のＲ光，Ｇ光を反射する。
図１に示すように、カラーホィール３２のフィルタ面３２ｄの法線ＮＶは、照明光学部１３の光軸ＯＡに対して傾斜して配置されている。カラーホィール３２は高速で回転して、各フィルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを照明光路に順次挿入する。これにより、照明光がＲ，Ｇ，Ｂの３色に時分割的に分離されて順次画像形成パネル１４に向けて照射される。また、透過波長以外の波長域の光は、投射に使用されることがない余剰光として鏡筒加熱光学部１６に反射される。
ロッドインテグレータ３３は、例えばガラス製で、内側に反射面が形成されていたり、ガラス内面の光線の臨界角による全反射を利用して光を導光する。カラーホィール３２で分離された光がロッドインテグレータ３３に入射すると、ロッドインテグレータ３３を透過する間に反射を繰り返すことによって光束の密度が均一化されてロッドインテグレータから射出する。リレーレンズ３４は、ロッドインテグレータ３３から射出した光束をミラー３５に中継する。ミラー３５は、この光束を画像形成パネル１４へ向けて反射させる。画像形成パネル１４は、３色の画像光を１つで生成する単板式のＤＭＤ（反射型画像形成素子）を用いている。なお、単板式のＤＭＤに代えて、３色の画像光を１つで生成する単板式の液晶パネル等の透過型画像形成素子を用いてもよい。
制御部１７は、カラーホィール３２の回転に同期させて画像形成パネル１４にＲＧＢ３色の画像を表示させる制御を行う。また、制御部１７は、他に以下の処理も行う。例えば、ズームダイヤル２１の操作信号を受けると、スクリーン２０に投射される画像の大きさを調節する。光量調節ダイヤル２２の操作信号を受けると、スクリーン２０に投射される画像の明るさを調節する。フォーカスダイヤル２３の操作信号を受けると、投射レンズ１５のピント調節機構（不図示）を作動させ、スクリーン２０に投射された画像の中央部のピントを調節する。上下キーストン調整ダイヤル２４の操作信号を受けると、姿勢調節装置（不図示）の第１モータにより、投射レンズ１５を光軸ＯＡに直交する水平軸を中心に回転させ、投射レンズ１５の上下方向の傾きを調節する。左右キーストン調整ダイヤル２５の操作信号を受けると、姿勢調整装置の第２モータにより、投射レンズ１５を光軸ＯＡに直交する鉛直軸を中心として回転させ、投射レンズ１５の左右方向の傾きを調節する。画面修正ダイヤル２６の操作信号を受けると、画像形成パネル１４の画像形成面に形成される画像の表示サイズ及び形状を変更する。例えば、投射レンズ１５の傾き角度に応じて矩形画像が台形画像として表示されることがないように表示サイズ及び形状を変更する。
図３に示すように、画像は、投射レンズ１５の光軸ＯＡに対して、上側でスクリーン２０に投射される。画像形成パネル１４の中心は、投射レンズ１５の光軸ＯＡに対して、投射された像（スクリーン２０の投射面）の中央位置のずれる方向と逆の方向、すなわち、投射レンズ１５の光軸ＯＡに対して、光軸ＯＡに垂直方向で下側にシフトして固定される。
光源部１２をシフトする量（シフト率）Ｓは、投射レンズ１５の光軸ＯＡから画像形成パネル中心までのシフト量（距離）をＹ、画像形成パネル１４のシフト方向の長さをＨとした場合に、Ｓ＝Ｙ／Ｈにより定義される。すなわち、Ｓ＝０．５の時は、図３に示すように、光源部１２の端面が、投射レンズ１５の光軸ＯＡと一致する場合である。また、Ｓ＞０．５（Ｓが０．５より大きい）の時は、光源部１２の端部と、投射レンズ１５の光軸ＯＡが離れる方向にシフトする。Ｓ＝０の場合は、光源部１２の中心と、投射レンズ１５の光軸ＯＡとが一致して、従来の遠距離投射タイプに近い配置になる。
画像形成パネル１４のシフト量Ｓは、０．４を超え０．７未満とすることが好ましい。シフト量Ｓが０．４を超えると、０．４以下の場合に比べて、投射レンズ１５の垂直方向の温度分の影響が目立たなくなる。一方シフト量Ｓが０．７未満であると、０．７以上の場合に比べて、画像形成パネル１４のシフト量Ｓが大きくなり過ぎることがなく、レンズ系が大きくなることを抑えて、製造適性の低下が防止される。従って、光源部１２のシフト量Ｓを上記範囲に納めることで、投射レンズ１５の垂直方向の温度分の影響を軽減しながら、高性能な製品を提供することができる。画像形成パネル１４のシフト量Ｓは、０．４５を超え０．６未満とすることがより好ましい。
投射レンズ１５は、画像形成パネル１４側から順に配される第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５、鏡筒３６、開口絞り３７を備えている。第１レンズＬ１は両側に凸面を有し、第２レンズＬ２は、スクリーン２０側に凹面を画像形成パネル１４側に凸面を有している。第３レンズＬ３は両側に凸面を有し、第４レンズＬ４は、スクリーン２０側が凸面で画像形成パネル１４側が平面を有している。第５レンズＬ５は、スクリーン２０側に凸の非球面を画像形成パネル１４側に平面を有している。
鏡筒３６は、ポリカーボネート（ＰＣ）等の合成樹脂により成形されている。なお、鏡筒３６の一部又は全部を金属製としてもよい。
第４レンズＬ４の入射面側には、Ｆナンバーを決定する円形の開口絞り３７が設けられており、開口絞り３７の位置が絞り位置となる。投射レンズ１５内に入射した光は、投射レンズ１５の光軸ＯＡの主に下側を通る。そして、絞り位置で、光の通過経路が反転し、投射レンズ１５の上側を主に通過し、スクリーン２０に投射される。
画像形成パネル１４が下側にシフトして配置されることで、投射レンズ１５内の絞り位置までは、投射レンズ１５内の画像形成パネル１４がシフトした方向、すなわち、投射レンズ１５の光軸ＯＡに対し、主に下側を光が通過する。従って、画像形成パネル１４がシフトした方向の投射レンズ１５が、光の通過により加熱され、投射レンズ１５内において、光の通過方向に対して垂直方向に温度分布が生じる。鏡筒３６において、投射レンズ１５の光軸ＯＡに対して画像形成パネル１４がシフトした側の第２部分３６Ｂ（図３参照）では温度上昇が大きい。また、投射レンズ１５の光軸ＯＡに対して画像形成パネル１４がシフトした側とは反対側の第１部分３６Ａ（図３参照）では温度上昇が小さい。
この温度差が大きいと、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５を保持する鏡筒３６にも、一部のみが加熱されることによる変形が生じる。この変形によって、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５が傾き、形成される画像の品質が低下する。また、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５が傾くことで、第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５の回転対称性が崩れるため、形成される画像全体の解像力が低下する。更に、像面湾曲の発生による対角方向でのピント位置ずれなどが発生し、投射画像全体の性能劣化につながる。
そこで、鏡筒加熱光学部１６は光源３０からの照射光の内、投射に用いられない余剰光を温度上昇が小さい鏡筒３６の第１部分３６Ａに照射する。この余剰光の照射によって第１部分３６Ａの温度を上げることができる。これにより、第１部分３６Ａと第２部分３６Ｂとの温度差が一定範囲内になり、鏡筒３６の一部が部分的に変形することがなくなり、投射画像全体の性能の劣化が抑えられる。
鏡筒加熱光学部１６は、第１ミラー４１、集光レンズ４２，４３、及び第２ミラー４４を有する。第１ミラー４１はカラーホィール３２で反射された余剰光を鏡筒３６の第１部分３６Ａに向けて照射する。集光レンズ４２，４３はカラーホィール３２からの余剰光を第１部分３６Ａに対応させたサイズに集光する。第２ミラー４４は第１ミラー４１からの余剰光を反射させ、第１部分３６Ａの全面に余剰光を照射する。
制御部１７は、画像形成パネル１４の画像形成面にＲ、Ｇ、Ｂの３色の画像を順次表示させるとともに、この画像形成パネル１４に表示される３色の画像に合わせてカラーホィール３２を回転させる。光源部１２が発した光はカラーホィール３２で各色に時分割され、ロッドインテグレータ３３、リレーレンズ３４を介して画像形成パネル１４を照射する。カラーホィール３２で時分割され、画像形成パネル１４で画像情報が付与された画像光が投射レンズ１５によって投射され、フルカラーの画像がスクリーン２０などに表示される。
カラーホィール３２で反射される余剰光は鏡筒加熱光学部１６により鏡筒３６の第１部分３６Ａに照射される。これにより、第１部分３６Ａが余剰光の照射によって温度が上がり、第２部分３６Ｂとの間での温度分布にむらがなくなる。これにより、鏡筒３６の一部のみが熱変形してしまうことに起因する画像品質の低下が抑えられる。このようにして、本発明の画像劣化防止方法が行われる。
＜第２実施形態＞
なお、余剰光に照射による第１部分３６Ａの加熱量が第２部分３６Ｂの温度上昇分を超えて両者のバランスが取れない場合には、図４に示す第２実施形態のように、鏡筒加熱光学部５０に余剰光の光量を制御する光量制御機構５１を設ける。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。光量制御機構５１としては、絞りや、濃度フィルタ、可変濃度フィルタ、グラデーションＮＤフィルタ等が用いられる。この場合には予め実験等により最適な光量制御量を求めておき、この光量制御量が得られる光量制御機構５１を用いる。また、光量制御機構５１を設ける代わりに、又は加えて、カラーフィルタの少なくとも１つ又は２つを透過波長以外の波長域の余剰光を反射するものとしてよい。この場合には、全てを余剰光として反射させることがなくなり反射光量を減じることができる。
なお、余剰光に照射による第１部分３６Ａの加熱量が第２部分３６Ｂの温度上昇分を超えて両者のバランスが取れない場合には、図４に示す第２実施形態のように、鏡筒加熱光学部５０に余剰光の光量を制御する光量制御機構５１を設ける。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。光量制御機構５１としては、絞りや、濃度フィルタ、可変濃度フィルタ、グラデーションＮＤフィルタ等が用いられる。この場合には予め実験等により最適な光量制御量を求めておき、この光量制御量が得られる光量制御機構５１を用いる。また、光量制御機構５１を設ける代わりに、又は加えて、カラーフィルタの少なくとも１つ又は２つを透過波長以外の波長域の余剰光を反射するものとしてよい。この場合には、全てを余剰光として反射させることがなくなり反射光量を減じることができる。
＜第３実施形態＞
第２実施形態では、図４に示すように、予め決定した光量制御値に基づき固定の光量制御機構５１を設けたが、図５に示す第３実施形態では、可変の光量制御機構５４を有する鏡筒加熱光学部５３を用いる。この第３実施形態では、鏡筒３６の光軸ＯＡに直交する方向での温度分布を第１センサ５５及び第２センサ５６を用いて検出する。第１センサ５５は、画像形成パネル１４がシフトされた方向と逆側の投射レンズ１５の鏡筒３６の温度を測定するもので、例えば鏡筒３６の第１部分３６Ａの上部内壁に取り付けられている。第２センサ５６は、画像形成パネル１４がシフトされた方向の鏡筒３６の第２部分３６Ｂの温度を測定するもので、例えば鏡筒３６の下部内壁に取り付けられている。
第２実施形態では、図４に示すように、予め決定した光量制御値に基づき固定の光量制御機構５１を設けたが、図５に示す第３実施形態では、可変の光量制御機構５４を有する鏡筒加熱光学部５３を用いる。この第３実施形態では、鏡筒３６の光軸ＯＡに直交する方向での温度分布を第１センサ５５及び第２センサ５６を用いて検出する。第１センサ５５は、画像形成パネル１４がシフトされた方向と逆側の投射レンズ１５の鏡筒３６の温度を測定するもので、例えば鏡筒３６の第１部分３６Ａの上部内壁に取り付けられている。第２センサ５６は、画像形成パネル１４がシフトされた方向の鏡筒３６の第２部分３６Ｂの温度を測定するもので、例えば鏡筒３６の下部内壁に取り付けられている。
第１センサ５５と第２センサ５６で測定した鏡筒３６の温度差により光量制御機構５４の開口径を変更して光量制御量を変更する。具体的には、第１センサ５５で測定した鏡筒３６の温度の測定結果と第２センサ５６で測定した鏡筒３６の温度の測定結果との差が、所定値以下となるように開口径を変更する。ここで、「所定値」とは、本発明の効果を奏する範囲内の値であり、所定値を維持することで、各レンズＬ１〜Ｌ５が傾くことを防止し、形成される画像の品質の低下を抑制できる範囲の温度差のことである。所定値は、好ましくは５０℃以下であり、より好ましくは３０℃以下ある。
温度差に応じて光量制御機構５４の開口径が変えられることにより、鏡筒３６の光軸ＯＡに直交する方向での温度分布がより一層均一になる。これにより、鏡筒３６の一部のみが熱変形してしまうことによる画像品質の低下がより一層抑えられる。
なお、光量制御機構５４は、絞りに代えて、可変濃度フィルタ、又はグラデーションＮＤフィルタのいずれか１つを用いて、余剰光の光量を制御してもよい。また、温度差により開口径を変更して光量を制御する代わりに、絞りを開閉することにより第１部分３６Ａへ照射する余剰光の照射時間を変更し、光軸ＯＡに直交する方向での温度分布むらを解消してもよい。
＜第４実施形態＞
上記第１〜第３実施形態の鏡筒加熱光学部１６，５０，５３では、各カラーフィルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂのフィルタ面３２ｄで反射された光を余剰光として用いている。これに対して、図６に示す第４実施形態の鏡筒加熱光学部６０では、反射光に代えて透過光を余剰光として用いる。このため、基板６１ａの表面に、反射波長以外の波長域の余剰光を透過するダイクロイックミラーを有するカラーホィール６１を用いる。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光をフィルタ面６１ｄで反射させて画像形成パネル１４に光を導く。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各フィルタを透過した光を余剰光として、鏡筒加熱光学部６０により、鏡筒３６の第１部分３６Ａに導く。鏡筒加熱光学部６０は、例えばミラー４１，４４、集光レンズ４２，４３から構成する。画像形成パネル１４は、３色の画像光を１つで生成する単板式の透過型カラー液晶パネル等の透過型画像形成素子を用いているが、第１実施形態のように画像形成パネル１４はＤＭＤ等の反射型画像形成素子を用いてもよい。なお、第２〜第３実施形態のように、光量制御機構５１，５４を用いて余剰光量を減じてもよい。更には、光量制御機構５１，５４を設ける代わりに、又は加えて、カラーフィルタの少なくとも１つ又は２つを反射波長以外の波長域の余剰光を透過するものとしてもよい。この場合には、全てを余剰光として透過させることがなくなり、透過光量である余剰光を減じることができる。
上記第１〜第３実施形態の鏡筒加熱光学部１６，５０，５３では、各カラーフィルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂのフィルタ面３２ｄで反射された光を余剰光として用いている。これに対して、図６に示す第４実施形態の鏡筒加熱光学部６０では、反射光に代えて透過光を余剰光として用いる。このため、基板６１ａの表面に、反射波長以外の波長域の余剰光を透過するダイクロイックミラーを有するカラーホィール６１を用いる。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光をフィルタ面６１ｄで反射させて画像形成パネル１４に光を導く。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各フィルタを透過した光を余剰光として、鏡筒加熱光学部６０により、鏡筒３６の第１部分３６Ａに導く。鏡筒加熱光学部６０は、例えばミラー４１，４４、集光レンズ４２，４３から構成する。画像形成パネル１４は、３色の画像光を１つで生成する単板式の透過型カラー液晶パネル等の透過型画像形成素子を用いているが、第１実施形態のように画像形成パネル１４はＤＭＤ等の反射型画像形成素子を用いてもよい。なお、第２〜第３実施形態のように、光量制御機構５１，５４を用いて余剰光量を減じてもよい。更には、光量制御機構５１，５４を設ける代わりに、又は加えて、カラーフィルタの少なくとも１つ又は２つを反射波長以外の波長域の余剰光を透過するものとしてもよい。この場合には、全てを余剰光として透過させることがなくなり、透過光量である余剰光を減じることができる。
上記実施形態では、鏡筒加熱光学部１６，５０，５３，６０をミラー４１，４４や集光レンズ４２，４３で構成したが、これに代えて、光ファイバからなるライトガイドを用いて、余剰光を第１部分３６Ａに照射してもよい。この場合には、既存のプロジェクタの空きスペースにライトガイドを配することができ、鏡筒加熱光学部の配置スペースがミラー４１，４４や集光レンズ４２，４３を用いたものに比べて小さくなり、プロジェクタ１０をコンパクトにまとめることができる。また、ライトガイドの柔軟性によって、鏡胴加熱光学部の組み付けを容易に行うことができる。
上記各実施形態では、プロジェクタ１０をテーブルに配置した状態で説明したが、天井などから吊り下げて使用することもできる。この場合には、鏡筒３６の温度分布がテーブル配置タイプと逆になり、それに応じて、鏡筒加熱光学部１６，５０，５３，６０で加熱する部分が上下逆になる。また、スクリーン２０に像を投射する例で説明したが、投射面はスクリーン２０に限定されず、様々な投射面に対して投射するプロジェクタとして用いることができる。
上記各実施形態では、光源３０として、白色光を発光するキセノンランプやハロゲンランプを使用しているが、これに限らず、ＲＧＢの３色を順次発光するＬＥＤ光源装置を用いてもよい。
１０ プロジェクタ
１２ 光源部
１３ 照明光学部
１４ 画像形成パネル
１５ 投射レンズ
１６，５０，５３，６０ 鏡筒加熱光学部
２０ スクリーン
３０ 光源
３２，６１ カラーホィール
３６ 鏡筒
３６Ａ 第１部分
３６Ｂ 第２部分
３７ 開口絞り
４１ 第１ミラー
４２，４３ 集光レンズ
４４ 第２ミラー
５１，５４ 光量制御機構
５５ 第１センサ
５６ 第２センサ
１２ 光源部
１３ 照明光学部
１４ 画像形成パネル
１５ 投射レンズ
１６，５０，５３，６０ 鏡筒加熱光学部
２０ スクリーン
３０ 光源
３２，６１ カラーホィール
３６ 鏡筒
３６Ａ 第１部分
３６Ｂ 第２部分
３７ 開口絞り
４１ 第１ミラー
４２，４３ 集光レンズ
４４ 第２ミラー
５１，５４ 光量制御機構
５５ 第１センサ
５６ 第２センサ
Claims (14)
- レンズ及び前記レンズを保持する鏡筒を有する投射レンズと、
画像を形成する画像形成パネルであって、前記投射レンズの光軸に対して前記画像形成パネルの中心がシフトして配される画像形成パネルと、
前記画像形成パネルに光を照射して前記投射レンズにより前記画像を投射面に投射する光源と、
前記光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を透過させる３色のカラーフィルタを有し、前記カラーフィルタの少なくとも１つが、前記透過波長以外の波長域の余剰光を反射するダイクロイックフィルタである色光分離機構と、
前記余剰光を、前記画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の前記鏡筒の第１部分に照射する鏡筒加熱光学部と
を備えるプロジェクタ。 - レンズ及び前記レンズを保持する鏡筒を有する投射レンズと、
画像を形成する画像形成パネルであって、前記投射レンズの光軸に対して前記画像形成パネルの中心がシフトして配される画像形成パネルと、
前記画像形成パネルに光を照射して前記投射レンズにより前記画像を投射面に投射する光源と、
前記光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を反射させる３色のミラーを有し、前記ミラーの少なくとも１つが、前記反射波長以外の波長域の余剰光を透過するダイクロイックミラーである色光分離機構と、
前記余剰光を、前記画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の前記鏡筒の第１部分に照射する鏡筒加熱光学部と
を有するプロジェクタ。 - 前記色光分離機構はカラーホィールを有し、前記カラーホィールのフィルタ面の法線は、照明光学部の光軸に対して傾斜して配置されている請求項１又は２記載のプロジェクタ。
- 前記画像形成パネルは、反射型画像形成素子からなる請求項１から３いずれか１項記載のプロジェクタ。
- 前記画像形成パネルは、透過型画像形成素子からなる請求項１から３いずれか１項記載のプロジェクタ。
- 前記鏡筒加熱光学部は、前記余剰光を集光させる集光レンズを有する請求項１から５いずれか１項記載のプロジェクタ。
- 前記鏡筒加熱光学部は、前記余剰光の光量を制御する光量制御機構を有し、
前記光量制御機構は、絞り、濃度フィルタ、可変濃度フィルタ、又はグラデーションＮＤフィルタのいずれか１つである請求項１から６いずれか１項記載のプロジェクタ。 - 前記第１部分と前記第１部分とは光軸に対して反対側の前記鏡筒の第２部分との温度差を検出するセンサを有し、前記光量制御機構は、前記センサからの信号に基づき前記余剰光の光量を制御し、前記温度差を小さくする請求項７記載のプロジェクタ。
- 前記鏡筒は合成樹脂製である請求項１から８いずれか１項に記載のプロジェクタ。
- 前記第１部分は、前記投射レンズのＦナンバーを決定する絞りの位置よりも前記画像形成パネル側である請求項１から請求項９いずれか１項記載のプロジェクタ。
- 前記投射レンズの光軸から前記画像形成パネルの中心までの距離をＹ、
前記画像形成パネルのシフト方向における長さをＨ、
前記距離Ｙを前記長さＨで除して求められる前記画像形成パネルのシフト量をＳ＝Ｙ／Ｈとした場合に、
前記シフト量Ｓは、０．４＜Ｓ＜０．７の範囲内である請求項１から１０いずれか１項記載のプロジェクタ。 - レンズ及び前記レンズを保持する鏡筒を有する投射レンズの光軸に対して、画像形成パネルの中心をシフトして配し、前記投射レンズにより前記画像形成パネルに光源から光を照射し前記投射レンズにより投射面に前記画像形成パネルの画像を投射するプロジェクタの画像劣化防止方法において、
透過波長以外の波長域の余剰光を反射するダイクロイックフィルタからなるカラーフィルタを少なくとも１つ有する色光分離機構により、前記光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を透過させ、前記投射レンズにより前記画像を投射面に照射し、
前記余剰光を、鏡筒加熱光学部により、前記画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の前記鏡筒の第１部分に照射するプロジェクタの画像劣化防止方法。 - レンズ及び前記レンズを保持する鏡筒を有する投射レンズの光軸に対して、画像形成パネルの中心をシフトして配し、前記投射レンズにより前記画像形成パネルに光源から光を照射し前記投射レンズにより投射面に前記画像形成パネルの画像を投射するプロジェクタの画像劣化防止方法において、
反射波長以外の波長域の余剰光を透過するダイクロイックミラーを少なくとも１つ有する色光分離機構により、前記光源からの光を時分割的に波長選択して赤色光、緑色光、及び青色光の少なくとも３色の光を反射させて、前記画像形成パネルに光を照射して前記投射レンズにより前記画像を投射面に投射し、
前記余剰光を、鏡筒加熱光学部により、前記画像形成パネルのシフトした方向とは逆側の前記鏡筒の第１部分に照射するプロジェクタの画像劣化防止方法。 - 前記第１部分と前記第１部分とは光軸に対して反対側の前記鏡筒の第２部分との温度差を検出し、前記温度差に基づき前記余剰光の光量を制御し、前記温度差を小さくする請求項１２又は１３記載のプロジェクタの画像劣化防止方法。
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