(57)【要約】【課題】  ライトトンネルの開口端部を保護するプロジェクタを提供する。【解決手段】  プロジェクタは、光源６０と、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターが配列されたカラーホール７０と、カラーホールを移動する移動機構１１０と、照明された光を変調するＤＭＤ５０と、ＤＭＤ５０で変調された光を投射する投射レンズ１０２と、カラーホイール７０とＤＭＤ５０の間に配されたライトトンネル９２とを有する。カラーホイール７０が第１の位置にあるとき、光源からの光がカラーホイール７０を通過してライトトンネル９２に入射されるカラー表示モードである。カラーホイール７０が第２の位置にあるとき、光源からの光が直接ライトトンネル９２に入射される白黒表示モードである。白黒表示モードでは、カラーホイール７０の移動に連動してライトトンネル９２の開口端部９３を覆う保護プレート１５０を有する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発する光の光軸上にカラーホイールを配置し、このカラーホイールを介してライトトンネルに光を入力しカラーの投影映像を投影する第１の表示モードと、カラーホイールを前記光軸上から移動し、前記光源から発する光を直接ライトトンネルに入力し白黒の投影映像を投影する第２の表示モードを有するプロジェクタにおいて、
前記カラーホイールの移動に連動して、前記ライトトンネルの開口端部を覆う保護プレートを有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記保護プレートには、前記ライトトンネルの開口より小さい開口が形成されている請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
光源と、少なくともＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターが配列されたカラーホールと、カラーホールを移動する移動手段と、照明された光を変調する変調手段と、変調された光を投影する投影手段と、カラーホイールと変調手段の間に配されたライトトンネルとを有し、カラーホイールが第１の位置にあるとき、光源からの光がカラーホイールを通過してライトトンネルに入射され、カラーホイールが第２の位置にあるとき、光源からの光が直接ライトトンネルに入射されるプロジェクタであって、
カラーホイールが第２の位置にあるとき、ライトトンネルへの入射光線を規制する開口が形成された保護プレートを有する、プロジェクタ。
【請求項４】
前記保護プレートは、カラーホイールの位置に応答してライトトンネルの開口端部を覆う、請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
保護プレートには、ライトトンネルの開口のアスペクト比と同一のアスペクト比を持つ開口が形成されている、請求項１ないし４いずれか１つに記載のプロジェクタ。
【請求項６】
保護プレートには、反射防止膜が形成されている、請求項１ないし５いずれか１つに記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影するプロジェクタに関し、特に、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
テレビやＤＶＤなどの映像を投影する前面投射型または背面投射型のプロジェクタが実用化されている。プロジェクタは、画像データを空間的に変調する変調素子として、液晶等の透過型素子やＤＭＤ等の反射型素子を用いている。ＤＭＤは、２次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセルの直下に配置されたメモリ素子による静電界作用によってミラーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させることで、オン／オフ状態を作る反射形表示素子である。ピクセルがオフ状態では、ミラーによる反射光（以下、オフ光という）が投影レンズに入射せず、ピクセルがオン状態では、ミラーによる反射光（以下、オン光という）が投影レンズに入射し、スクリーンに画像を形成するように光学系部品が配置されている。
【０００３】
ＤＭＤを利用したプロジェクタは、例えば特許文献１に開示されるように、光源からの光を、回転するカラーホイール装置に入射し、カラーホイール装置により分離されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の光を順次ＤＭＤに照明し、ＤＭＤで反射された光を投影レンズを介してスクリーン上に映し出している。また、特許文献２に開示されるプロジェクタは、カラーホイールを移動させ、ランプからの光がカラーホイールに入射し、または入射させないようにすることで、フルカラー表示と白黒表示のモード選択を可能にしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９４９８５号
【特許文献２】特開２００３−２４１３０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のフルカラーと白黒の２つの表示モードを有するプロジェクタにおいては、カラー表示の場合、絶えず回転するカラーホイールによって、不要な色成分の光が除去された光が、ライトトンネルに入力されるため、光照度が弱く、ライトトンネルが破損することはない。しかし、白黒表示の場合、光源からの光が直接ライトトンネルに入力されため、その入力光の照射によって、ライトトンネルの端部が発熱し、破損することがあった。尚、カラーホイールには、直接、光源からの光が照射されるが、カラーホイールは絶えず回転しているため、光が一点に集中することはなく、カラーホイールが破損することはない。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、ライトトンネルの破損を防止するプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、ライトトンネルの端部を保護するプレートを設けるものである。白黒表示の場合は、光源からの光をそのまま用いて投影するため、カラー表示に比べ非常に明るく、従って、ライトトンネルの開口を多少狭めても、画像品質にさほど影響はない。これに対して、カラー表示の場合は、必要な光は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の光の内の１成分のみであるため、白黒表示に比べ暗く、従って、なるべく光を有効に利用することが必要である。本発明では、カラー表示の時は、保護プレートは、ライトトンネルから離れて配置され、白黒表示の場合のみ、ライトトンネルの端部を覆うように、カラーホイールの移動に連動して可動するように設けられている。
【０００８】
本発明に係るプロジェクタは、光源から発する光の光軸上にカラーホイールを配置し、このカラーホイールを介してライトトンネルに光を入力しカラーの投影映像を投影する第１の表示モードと、カラーホイールを前記光軸上から移動し、前記光源から発する光を直接ライトトンネルに入力し白黒の投影映像を投影する第２の表示モードを有し、前記カラーホイールの移動に連動して、前記ライトトンネルの開口端部を覆う保護プレートを有している。
【０００９】
さらに本発明に係るプロジェクタは、光源と、少なくともＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターが配列されたカラーホールと、カラーホールを移動する移動手段と、照明された光を変調する変調手段と、変調された光を投影する投影手段と、カラーホイールと変調手段の間に配されたライトトンネルとを有し、カラーホイールが第１の位置にあるとき、光源からの光がカラーホイールを通過してライトトンネルに入射され、カラーホイールが第２の位置にあるとき、光源からの光が直接ライトトンネルに入射され、カラーホイールが第２の位置にあるとき、ライトトンネルへの入射光線を規制する開口が形成された保護プレートを有する。
【００１０】
好ましくは、保護プレートには、ライトトンネルのアスペクト比と同一のアスペクト比を持ち、かつ、ライトトンネルの開口よりも小さい開口が形成されている。また、保護プレートには反射防止膜を形成し、ランプからの光が反射するのを防止するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カラーホイールの移動に連動して、ライトトンネルの開口端部を保護プレートで覆うようにしたので、白黒表示モードのときに、ランプからの光がライトトンネルの開口端部を直接照射するのを防止し、ライトトンネルの端部の損傷を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るプロジェクタの好ましい構成を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＤＬＰ方式プロジェクタの主要な構成を示すブロック図である。プロジェクタ１は、画像信号Ｓを入力しＤＭＤと同じ画素数のＲＧＢデジタル画像データに変換する前処理部１０と、前処理部１０からのデジタル画像データに基づきＤＭＤ５０の駆動を制御するとともにランプ駆動回路３０及びカラーホイール駆動部４０等の制御を行う制御部２０とを有する。ランプ駆動回路３０は、光源としてのランプ６０の起動及び起動後の放電ランプのＡＣ駆動を制御する。カラーホイール駆動部４０は、放電ランプ６０からの光をＲＧＢに変換するためカラーホイール７０を回転させる。位置検出センサ８０は、カラーホイール７０の位置を検出し、検出結果を制御部２０へ出力する。ＤＭＤ５０は、カラーホイール７０から順次ＲＧＢに変換された光を照明光学系９０を介して照射され、各画素に相当するスイッチングミラーを回転させてＲＧＢ光を反射する。投射光学系１００は、ＤＭＤ５０からの反射光を拡大投射しスクリーン上に画像を表示させる。
【００１４】
図２に図１の光学系の詳細を示す。光源としての放電ランプ６２は、楕円鏡６４に一体に取り付けられ、例えばキセノンアークショートランプ、メタルハライドランプ、あるいは超高圧水銀ランプなどが用いられる。楕円鏡６４は、放電ランプ６２からの可視光を反射し赤外光を透過するようなダイクロックミラーやコールドミラーの使用が望ましく、また漏れた可視光の遮光および赤外光の吸収のために楕円鏡の外側に黒色無機質顔料をコーテイングすることが望ましい。
【００１５】
カラーホイール７０は、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルターを配列した円盤状の光学部材であり、モータ７２によって回転される。カラーホイール７０は、移動機構によって光軸から離間しまたは光軸に接近するＹ方向に移動可能であり、カラーホイール７０は、ランプ６０からの光線を遮光する位置と、遮光しない位置に選択的に移動される。カラーホイール７０は、カラーホイール駆動部４０によって一定速度で回転され、楕円鏡６４によって収束された光がカラーホイールにほぼ垂直に入射されるようになっている。カラーホイール７０に入射された光は、そこから順次、Ｒ、Ｇ、Ｂの光として出射される。
【００１６】
ライトトンネル９２は、一定の長さを有する断面が矩形状の光伝送媒体であって、均一な光強度分布をもった光線を出射する。ライトトンネル９２は、カラーホイール７０に近接して配置され、カラーホイール７０から出射された光を所定の入射角で入射する。白黒表示のときは、後述するように、ランプ６０からの光が直接入射される。入射された光は、ライトトンネル内の屈折率の高い内壁を多重反射してその出口へ伝播される。ライトトンネル９２から出射される光の出射口径は、長辺と短辺のアスペクト比が４：３（あるいは１６：９）である。
【００１７】
ライトトンネル９２から出射された光線束は、コンデンサレンズ９４と一対の反射鏡９６、９８によって反射され、ＤＭＤ５０を照明する。ＤＭＤ５０は、カラーホイール７０の回転、すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂへの変換と同期するタイミングで駆動され、各画素を構成するミラーは、ＲＧＢデジタル画像データに基づきＲ、Ｇ、Ｂ光を反射する。ＤＭＤ５０により反射されたＲ、Ｇ、Ｂのオン光は、投影レンズ１０２により拡大投射され、これによってスクリーン上に画像が形成される。
【００１８】
本実施例に係るプロジェクタは、カラーホイール７０を移動させるための移動機構１１０を含んでいる。この移動機構１１０によってカラーホイール７０を選択的な位置に移動させ、プロジェクタによる投影映像の表示に複数の表示モードを提供する。図３にカラーホイールとライトトンネルとの相対的な位置関係を示す。同図（ａ）は光源からの光がカラーホイール７０を透過しライトトンネル９２に入射するフルカラーの表示るモードである。同図（ｂ）はカラーホイール７０が移動され、光源からの光がライトトンネル９２に直接入射する白黒の表示モードである。白黒の表示は、階調表示を含む。
【００１９】
図４に移動機構の概略を示す。移動機構１１０は、カラーホイール７０を回転可能に支持するホルダー１２０と、ホルダー１２０を回転移動させるためのスライドスイッチ１３０と、ホルダー１２０を位置決めするためのスプリング１４０とを有する。ホルダー１２０は、アルミニウム等の金属プレートから形成され、そのほぼ中央部にはカラーホイール７０の回転軸７１を回転可能に支持する軸受け部（図中省略）を有し、カラーホイール７０を一体的に保持する構造になっている。カラーホイール７０はこの軸受け部を介してモータによって回転駆動される。
【００２０】
ホルダー１２０の一端部には回転軸１２１が設けられ、回転軸１２１はプロジェクタケース内のフレーム等に回転可能に支持される。回転軸１２１の近傍には、突出した円柱状のスライドピン１２２が形成され、スライドピン１２２はスライドスイッチ１３０の下部１３１に延在する半円状の凹部１３２内に回転可能に係合されている。プロジェクタケースを構成するアッパーカバー（天面）１３３には直線状のスロットが形成され、スライドスイッチ１３０の下部１３１がスロット内に挿入され、スライドスイッチ１３０はアッパーカバー１３３の面上を直線的に摺動可能に取り付けられている。
【００２１】
ホルダー１２０の他端部には、突出した円柱状のストッパー１２３が設けられ、ストッパー１２３はスプリング１４０と係合する。スプリング１４０はその両端１４１を固定することにより中央部に弾性変形可能なバネ部１４２を形成しており、このバネ部１４２がストッパー１２３と弾性的に係合する。
【００２２】
ホルダー１２０の側部には半円状の切欠部１２４が形成されている。切欠部１２４は、図４（ａ）に示すようにカラー表示を行うとき、ライトトンネル９２に整合され、光源からの光が切欠部１２４を介してカラーホイール７０に入射され、カラーホイール７０を透過した光がライトトンネル９２に入射される。
【００２３】
さらに切欠部１２４に隣接した位置に保護プレート１５０が設けられている。保護プレート１５０には、矩形状の開口１５２が形成されている。開口１５２は、ライトトンネル９２の開口よりも幾分小さく、好ましくは、ライトトンネル９２の開口のアスペクト比と同一である。
【００２４】
プロジェクタによりカラー表示を行うとき、図４（ａ）に示すようにスライドスイッチ１３０は最も右側の位置にある。このとき、スプリング１４０はホルダー１２０が時計方向に回転するようにバネ部１４２を介してストッパー１２３を付勢し、これによってスライドピン１２２がスライドスイッチの凹部１３２内に係止され、ホルダー１２０がカラー表示位置に位置決めされる。このとき、切欠部１２４によって光源からの光がカラーホイール７０に入射される。
【００２５】
スライドスイッチ１３０がアッパーカバー１３３上を左側に向けて移動されると、凹部１３２と係合するスライドピン１２２が反時計方向に回転され、ストッパー１２３がスプリング１４０の弾性力に抗しながらスプリング１４０のバネ部１４２上を移動する。スライドスイッチ１３０が最も左側の位置に到達すると、図４（ｂ）に示すように、スプリング１４０はホルダー１２０が反時計方向に回転するようにストッパー１２３を付勢し、スライドピン１２２は凹部１３２内に係止され、ホルダー１２０が白黒表示モードに位置決めされる。
【００２６】
白黒表示モードのとき、保護プレート１５０の開口１５２がライトトンネル９２に整合される。図５（ａ）に示すように、ライトトンネル９２は、矩形状の開口端部９３を有し、開口端部９３により光を入射する開口９３ａを規定している。ライトトンネル９２は、その軸方向の中心がランプ６０の光軸と一致するように位置決めされ、ランプ６０からの光もしくはカラーホイール７０を透過した光は、開口端部９３の開口９３ａから入射され、トンネル内壁で多重反射され、出射側の端部から出射される。
【００２７】
プロジェクタが高出力タイプになると、ランプの光出力も大きくなる。白黒モードで表示する場合に、ランプ光軸の僅かなズレで、ライトトンネル９２の開口端部９３の端面に光が当り、端面が熱により損傷することがある。このため、白黒表示モードのとき、図５（ｂ）に示すように、保護プレート１５０によりライトトンネル９２の開口端部９３を覆うようにしている。保護プレート１５０の開口１５２は、好ましくはライトトンネル９２の開口９３ａと同一のアスペクト比を有し、また、開口１５２は、開口端部９３の開口９３ａよりも幾分小さい。これにより、保護プレート１５０の開口１５２を通過した光が、ライトトンネル９２の開口端部９３を照射することなく開口９３ａ内に入射され、照射により開口端部９３の損傷が防止される。保護プレート１５０の開口１５２により若干の光が遮光され、無駄が生じすることになるが、白黒表示の場合、ランプからの光はカラーホイールを透過しないため高照度となるため、ライトトンネルの安全性を優先する構成が有効となる。
【００２８】
なお、保護プレート１５０の開口１５２の周囲には光が照射されるので、この領域にランプからの光の反射を防止するために反射防止膜や光吸収膜を形成することが望ましい。また、カラーホイールの移動機構は、上記に限定されるものではなく、他の機構を用いて行うものであってもよい。さらに、移動機構は、手動のみならずモータ等の動力源を利用した自動移動であってもよい。
【００２９】
上記例では、保護プレート１５０の開口１５２の形状を、ライトトンネルの開口と相似形としたが、必ずしもこれに限らず、開口１５２は、円形状であってもよい。さらに上記例では、保護プレート１５０とホルダー１２０を一体としたが、それぞれ別体であってもよい。この場合、両者の材質を異ならせ、保護プレートのみを熱伝道のよい金属により構成してもよく、保護プレートに放熱フィンを形成してもよい。
【００３０】
さらに上記例では、変調素子にＤＭＤを示したが、これ以外の反射型変調素子や、液晶などの透過型変調素子を用いたものであってもよい。また、プロジェクタは、前面投射型のほか、背面投射型であってもよい。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係るプロジェクタは、テレビ、ＤＶＤ等の映像を投影するための画像表示装置として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係るプロジェクタの光学系を示す図である。
【図３】プロジェクタのカラー表示モードと白黒表示モードを説明する図である。
【図４】カラーホイールの移動機構を説明する図であり、図４（ａ）はカラー表示モード、図４（ｂ）は白黒表示モードである。
【図５】保護プレートとライトトンネルとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：プロジェクタ                    １０：前処理部
２０：制御部                        ３０：ランプ駆動回路
４０：カラーホイール駆動部          ５０：ＤＭＤ
６０：ランプ                        ７０：カラーホイール
８０：センサ                        ９０：照明光学系
９２：ライトトンネル                ９３：開口端部
９３ａ：開口                        １００：投射光学系
１１０：移動機構                    １２０：ホルダー
１２４：切欠部                      １５０：保護プレート
１５２：開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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