(57)【要約】【課題】光源から照射される光をＲ，Ｇ，Ｂの各色に切り換えるために高速に回転する部材の耐久性に優れた画像投影装置を提供する。【解決手段】光源１から照射された光を分光して出射する分光プリズム２と、分光された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過させるフィルタ３Ａと、回転可能に備えられ、複数のスリット４Ａを有する回転遮蔽板４と、スリット４Ａを通過した各色光を屈折させて、各色光の光路が等しくなるように調整して出射する光路調整プリズム５と、光路調整プリズム５から出射された各色光を変調するＤＭＤ７と、を備え、分光プリズム２の出射面２Ｂ側に、フィルタ３Ａを透過した各色光が出射される光出射部３Ｂと、光が出射されない非出射部３Ｃとが回転遮蔽板４の周方向に沿って交互に設けられ、一つのスリット４Ａが光出射部３Ｂ上を通過する際、他のスリット４Ａが非出射部３Ｃを通過するように構成した。【選択図】図１
2007178659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された光を屈折させるとともに分光して出射する分光プリズムと、
前記分光プリズムの前記光源と反対側に設けられ、前記分光プリズムにより分光された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過させるフィルタと、
回転可能に備えられ、複数のスリットを有する回転遮蔽板と、
前記フィルタを透過して前記回転遮蔽板の前記スリットを通過した各色光を屈折させて、各色光の光路が等しくなるように調整して出射する光路調整プリズムと、
前記光路調整プリズムから出射された各色光を変調する画像投影素子と、
を備え、
前記分光プリズムの光の出射面側に、前記フィルタを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が出射される光出射部と、光が出射されない非出射部とが交互に設けられ、
一つのスリットがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の前記光出射部上を通過する際、他のスリットが前記非出射部を通過するように構成されていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
光源から照射された光を屈折させて出射するプリズムと、
前記プリズムの前記光源と反対側に設けられ、前記プリズムにより出射された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過させるフィルタと、
回転可能に備えられ、光を通すスリットを有する回転遮蔽板と、
前記フィルタを透過して前記回転遮蔽板の前記スリットを通過した各色光を屈折させて、各色光の光路が等しくなるように調整して出射する光路調整プリズムと、
前記光路調整プリズムから出射された各色光を変調する画像投影素子と、
を備えることを特徴とする画像投影装置。
【請求項３】
前記プリズムは分光プリズムであり、
分光された光のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光の出射位置に対応して前記フィルタが設けられていることを特徴とする請求項２記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記回転遮蔽板には、複数のスリットが設けられ、
前記プリズムの光の出射面側に、前記フィルタを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が出射される光出射部と、光が出射されない非出射部とが交互に設けられ、
一つのスリットがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の前記光出射部上を通過する際、他のスリットが前記非出射部を通過するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像投影装置として、光源から照射される光を高速回転部材であるカラーホイールを高速回転させた状態で透過させることによりＲ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）の各色光を高速で切り換えて出力し、カラーホイールから入力した色光をＤＭＤ等の画像投影素子により変調し、変調した各色光をスクリーン上に投影することによって映像を表示する単板式プロジェクタが知られている（例えば、特許文献１）。
また、光源から照射される光をダイクロイックミラー又はプリズムを用いて分光し、分光して得られた各色光毎にＤＭＤ等の画像投影素子を設けて、各色光を変調し、変調した各色光を合成部により合成し、スクリーン上に投影することによって映像を表示する三板式のプロジェクタも知られている（例えば、特許文献２）。
そして、特許文献１のように、単板式のプロジェクタは、ＤＭＤ等の画像投影素子を1
つ備えるだけでよいので、三板式のプロジェクタに比べるとコストを抑えることができる。
【特許文献１】特開２００４−２４００５０号公報
【特許文献２】特開２００３−０８４３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、単板式のプロジェクタで用いられるカラーホイールは、各色光を透過するガラスを張り合わせた部材等を備えて構成され、該部材を高速回転させることにより使用されるので、破損しやすいという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、光源から照射される光をＲ，Ｇ，Ｂの各色に切り換えるために高速に回転する部材の耐久性に優れた画像投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、光源から照射された光を屈折させるとともに分光して出射する分光プリズムと、
前記分光プリズムの前記光源と反対側に設けられ、前記分光プリズムにより分光された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過させるフィルタと、
回転可能に備えられ、複数のスリットを有する回転遮蔽板と、
前記フィルタを透過して前記回転遮蔽板の前記スリットを通過した各色光を屈折させて、各色光の光路が等しくなるように調整して出射する光路調整プリズムと、
前記光路調整プリズムから出射された各色光を変調する画像投影素子と、
を備え、
前記分光プリズムの光の出射面側に、前記フィルタを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が出射される光出射部と、光が出射されない非出射部とが交互に設けられ、
一つのスリットがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の前記光出射部上を通過する際、他のスリットが前記非出射部を通過するように構成されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、光源から照射された光を屈折させて出射するプリズムと、
前記プリズムの前記光源と反対側に設けられ、前記プリズムにより出射された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過させるフィルタと、
回転可能に備えられ、光を通すスリットを有する回転遮蔽板と、
前記フィルタを透過して前記回転遮蔽板の前記スリットを通過した各色光を屈折させて、各色光の光路が等しくなるように調整して出射する光路調整プリズムと、
前記光路調整プリズムから出射された各色光を変調する画像投影素子と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の画像投影装置において、
前記プリズムは分光プリズムであり、
分光された光のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光の出射位置に対応して前記フィルタが設けられていることを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の画像投影装置において、
前記回転遮蔽板には、複数のスリットが設けられ、
前記プリズムの光の出射面側に、前記フィルタを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が出射される光出射部と、光が出射されない非出射部とが交互に設けられ、
一つのスリットがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の前記光出射部上を通過する際、他のスリットが前記非出射部を通過するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、分光プリズムにより、光源から照射された光が屈折されるとともに分光されて出射され、フィルタにより、分光プリズムによって出射された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光が夫々透過され、回転遮蔽板により、フィルタを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が切り換えられ、光路調整プリズムにより、フィルタを透過して回転遮蔽板のスリットを通過した各色光が屈折されて、各色光の光路が等しくなるように調整され、画像投影素子により、光路調整プリズムから出射された各色光が変調されるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を切り換えるために高速で回転する部材として従来のカラーホイールのようなガラスを張り合わせた部材を使用しなくてもよいこととなって、該高速回転部材を耐久性に優れたものとすることができる。
また、分光プリズムにより、光源から照射される光が分光されるとともに、分光プリズムの出射面側に、分光された光の色のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光の出射位置に対応してＲ，Ｇ，Ｂの各色のフィルタが設けられるので、分光された光から効率良くＲ，Ｇ，Ｂの各色光を透過させることができる。
また、一つのスリットがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の光出射部上を通過する際、他のスリットが非出射部を通過するように構成されているので、確実にＲ，Ｇ，Ｂの各色光のうち何れか一色の色光のみを透過させるとともに、回転遮蔽板が一回転しなくても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のすべての光出射部上をスリットが通過することとなって、回転遮蔽板が一回転しなくても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のすべてを切り換えることができ、より効率的に各色光の切り換えを行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、プリズムにより、光源から照射された光が屈折されて出射され、フィルタにより、プリズムによって出射された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光が夫々透過され、光を通すスリットを有する回転遮蔽板により、フィルタを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が切り換えられ、光路調整プリズムにより、フィルタを透過して回転遮蔽板のスリットを通過した各色光が屈折されて、各色光の光路が等しくなるように調整され、画像投影素子により、光路調整プリズムから出射された各色光が変調されるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を切り換えるために高速で回転する部材として従来のカラーホイールのようなガラスを張り合わせた部材を使用しなくてもよいこととなって、該高速回転部材を耐久性に優れたものとすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこと、特に、分光プリズムにより、光源から照射される光が分光されるとともに、分光
プリズムの出射面側に、分光された光の色のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光の出射位置に対応してＲ，Ｇ，Ｂの各色のフィルタが設けられるので、分光された光から効率良くＲ，Ｇ，Ｂの各色光を透過させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこと、特に、一つのスリットがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の光出射部上を通過する際、他のスリットが非出射部を通過するように構成されているので、確実にＲ，Ｇ，Ｂの各色光のうち何れか一色の色光のみを透過させるとともに、回転遮蔽板が一回転しなくても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のすべての光出射部上をスリットが通過することとなって、回転遮蔽板が一回転しなくても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のすべてを切り換えることができ、より効率的に各色光の切り換えを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図を参照して、本発明に係る画像投影装置を実施するための最良の形態を詳細に説明する。本実施形態では、本発明に係る画像投影装置としてプロジェクタ１００を例示して説明する。図１に本発明に係るプロジェクタ１００の要部構成を示す。また、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図，ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図を図２，図３に示す。
【００１４】
まず、本発明に係るプロジェクタ１００の構成について説明する。本発明に係るプロジェクタ１００は、図１に示すように、光源１と、光源１から照射された光を屈折させるとともに分光して出射する分光プリズム２と、分光プリズム２により分光された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過させるフィルタ部３と、回転可能に備えられ、光を通すスリット４Ａを有する回転遮蔽板４と、回転遮蔽板４のスリット４Ａを通った各色光の光路が等しくなるように調整して出射する光路調整プリズム５と、光路調整プリズム５から出射された各色光の輝度分布を均一化するライトトンネル６と、ライトトンネル６により均一化された各色光を変調するＤＭＤ（digital  micromirror  device）７と、ＤＭＤ７により変調された各色光をスクリーン９に拡大投影する投影部８等を備えて構成される。
【００１５】
光源１は、例えば、メタルハライドランプ，超高圧水銀ランプ，白熱灯，ハロゲンランプ等の光源ランプであり、より高輝度，高効率な光源ランプが望ましい。
【００１６】
分光プリズム２は、光源１から照射される光が入射する入射面２Ａと、入射した光を分光して出射する出射面２Ｂとを備え、入射面２Ａから入射した光を屈折させるとともに分光して出射面２Ｂから出射する。また、分光プリズム２により光源１から照射される光が分光されることによって、出射面２Ｂにおいて、Ｒ色光が多く出射される部分，Ｇ色光が多く出射される部分，Ｂ色光が多く出射される部分が現れる。
【００１７】
フィルタ部３は、分光プリズム２の光源１と反対側の出射面２Ｂ側に設けられ、図２に示すように、分光プリズム２から出射される光のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過するフィルタ３Ａ等を備えて構成される光出射部３Ｂと、分光プリズム２からの光を遮蔽する非出射部３Ｃとを備えて構成される。光出射部３Ｂと非出射部３Ｃとは、フィルタ部３において、交互に設けられている。また、フィルタ部３は、分光プリズム２の出射面２Ｂにおいて、Ｒ色光を多く出射する部分にＲ色光を透過するフィルタ３Ａ，Ｇ色光を多く出射する部分にＧ色光を透過するフィルタ３Ａ，Ｂ色光を多く出射する部分にＢ色光を透過するフィルタ３Ａがそれぞれ配置されるように、分光プリズム２の出射面２Ｂ側に設けられる。
また、非出射部３Ｃは、例えば、遮蔽フィルタや遮蔽テープ等を備えて構成される。そして、フィルタ部３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を夫々透過するフィルタ３Ａと遮蔽フィルタや遮蔽テープ等とを張り合わせることにより形成される。
【００１８】
回転遮蔽板４は、光を通すスリット４Ａが設けられた鉄等の光を遮断する材料からなる薄い平板であって、プロジェクタ１００に回転可能に備えられている。また、スリット４Ａは、回転遮蔽板４に複数設けられ、図３に示すように、一つのスリット４ＡがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の光出射部３Ｂ上を通過する際、他のスリット４Ａが非出射部３Ｃ上を通過するように構成されている。なお、複数のスリット４Ａ，・・・は、一つのスリット４Ａが各色光の何れか一色の光出射部３Ｂ上を通過する際、他のスリット４Ａが非出射部３Ｃ上を通過するように構成されていればよく、スリット４Ａが備えられる数及び位置は、図示例に限定されない。
【００１９】
光路調整プリズム５は、フィルタ３Ａを透過して回転遮蔽板４のスリット４Ａを通過した、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を屈折させることにより該各色光の光路が等しくなるように調整して出射し、ライトトンネル６に入射させる。
【００２０】
ライトトンネル６は、例えば、片面をミラー蒸着した略短冊形状のガラス板を４枚使用し、内面を蒸着面として断面が長方形となるように接着固定したトンネル形状のものである。そして、光路調整プリズム５から出射される各色光がライトトンネル６の中を内面のミラーで反射されながら進むことによって、当該各色光の輝度分布が均一化される。
【００２１】
ＤＭＤ７は、光路調整プリズム５から出射されて、ライトトンネル６によって輝度分布を均一化された各色光を画像情報に応じて変調することにより光学像を形成する画像投影素子として機能する。より具体的には、ＤＭＤ７は、４８万〜１３１万個のマイクロミラーが敷き詰められたＩＣ（Integrated Circuit）を備えた略矩形の光学デバイスであり、一つ一つのマイクロミラーの傾きを画像情報に基づいて制御することにより、当該ＤＭＤ７の反射面上に画像パターンを形成し、各色光を変調するとともに投影部８へ反射する。なお、画像投影素子は、ＤＭＤ７以外にも、例えば、液晶素子などを用いてもよい。
【００２２】
投影部８は、ズームレンズ（図示省略）等を備えて構成され、ＤＭＤ７によって変調された光（光学像）をスクリーン９に拡大投影する。
【００２３】
次に、上述のような構成のプロジェクタ１００の動作について説明する。
まず、光源１から照射された光は、分光プリズム２によって分光されて出射面２Ｂから出射される。次に、分光プリズム２から出射された各色光は、フィルタ部３に入射して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のみが透過される。次に、フィルタ部３を透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光は、回転遮蔽板４に入射し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のうち何れか一色の色光のみがスリット４Ａを通過する。次に、回転遮蔽板４のスリット４Ａを通過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光のうち何れか一色の色光は、光路調整プリズム５へ入射し、光路を調整されて、ライトトンネル６へと出射される。次に、光路調整プリズム５から出射された色光は、ライトトンネル６を通過することにより、輝度分布を均一化にされてＤＭＤ７へと出射される。次に、ライトトンネル６から出射された色光は、ＤＭＤ７により画像情報に基づいて変調されて、投影部８へと反射される。次に、ＤＭＤ７により反射された色光は、投影部８により、その光学像を拡大されて、スクリーン９へと投影される。
【００２４】
以上に説明した、本実施の形態に係るプロジェクタ１００によれば、分光プリズム２により、光源１から照射された光が屈折されるとともに分光されて出射され、フィルタ３Ａにより、分光プリズム２によって出射された光のうちＲ，Ｇ，Ｂの各色光が夫々透過され、回転遮蔽板４により、フィルタ３Ａを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各色光が切り換えられ、光路調整プリズム５により、フィルタ３Ａを透過して回転遮蔽板４のスリット４Ａを通過した各色光が屈折されて、各色光の光路が等しくなるように調整され、ＤＭＤ７により、光路調整プリズム５から出射された各色光が変調されるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を切り換えるために高速で回転する部材として従来のカラーホイールのようなガラスを張り合わせ
た部材を使用しなくてもよいこととなって、該高速回転部材を耐久性に優れたものとすることができる。
【００２５】
また、分光プリズム２により、光源１から照射される光が分光されるとともに、分光プリズム２の出射面２Ｂ側に、分光された光の色のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光の出射位置に対応してＲ，Ｇ，Ｂの各色のフィルタ３Ａが設けられるので、分光された光から効率良くＲ，Ｇ，Ｂの各色光を透過させることができる。
【００２６】
また、一つのスリット４ＡがＲ，Ｇ，Ｂの各色光の何れか一色の光出射部３Ｂ上を通過する際、他のスリット４Ａが非出射部３Ｃを通過するように構成されているので、確実にＲ，Ｇ，Ｂの各色光のうち何れか一色の色光のみを透過させるとともに、回転遮蔽板４が一回転しなくても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のすべての光出射部３Ｂ上をスリット４Ａが通過することとなって、回転遮蔽板４が一回転しなくても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のすべてを切り換えることができ、より効率的に各色光の切り換えを行うことができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、光源１から照射される光が分光プリズム２により分光され、分光プリズム２から出射された光のうちフィルタ３ＡによりＲ，Ｇ，Ｂの各色光のみが透過されることとしたが、光源１から照射される光はプリズムにより屈折されるだけでもよく、プリズムにより屈折された光がフィルタ３ＡによりＲ，Ｇ，Ｂの各色光に分光されてもよい。
また、分光プリズム２を省略してもよく、その場合には、光源１から照射される光を、夫々Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光を透過するフィルタを張り合わされた部材に入射させ、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光に分光させてもよい。
また、スリット４Ａは回転遮蔽板４に一つだけ設けられてもよく、その場合には、回転遮蔽板４が一回転することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光のすべてが切り換えられる。また、スリット４Ａを回転遮蔽板４に一つだけ設けた場合に、フィルタ部３のＲ，Ｇ，Ｂの光出射部３Ｂを一つのセットとして、複数セット設けることにより、本実施形態と同様に、効率的に各色光の切り換えを行うことができる。
また、フィルタ部３に設けられる光出射部３Ｂの形状及び大きさを回転遮蔽板４に設けられるスリット４Ａとほぼ同じにしてもよい。これにより、フィルタ部３を透過する各色光を最大限通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るプロジェクタの要部構成を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  光源
２  分光プリズム
２Ｂ  出射面
３Ａ  フィルタ
３Ｂ  光出射部
３Ｃ  非出射部
４  回転遮蔽板
４Ａ  スリット
５  光路調整プリズム
７  ＤＭＤ（画像投影素子）
１００  プロジェクタ（画像投影装置）
【図１】
2007178659.tif 000003
【図２】
2007178659.tif 000004
【図３】
2007178659.tif 000005