(57)【要約】【課題】光源からの光を均一な強度分布に調整する光透過性筒体による不要光の発生を適切に防止することができるプロジェクターを提供する。【解決手段】光源１と、光源１が発光した光が一端側開口から入射し、内面で反射された光を他端側開口から出射する光透過性筒体４と、光透過性筒体４から出射した光を反射して画像を形成する画像形成素子８と、画像形成素子８で形成された画像を投影する投影光学系９とを備え、光透過性筒体４の外周面が凹凸（４ｃ）を有する。光透過性筒体４の凹凸（４ｃ）は外周面をフロスト加工して形成してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源が発光した光が一端側開口から入射し、内面で反射された光を他端側開口から出射する光透過性筒体と、該光透過性筒体から出射した光を反射又は透過して画像を形成する画像形成素子と、該画像形成素子で形成された画像を投影する投影光学系とを備えたプロジェクターにおいて、
前記光透過性筒体の外周面が凹凸を有することを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記凹凸は前記光透過性筒体の外周面をフロスト加工して形成してあることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成素子によって形成された画像をスクリーン等に投影するプロジェクターに関し、より詳しくは、光源が発光した光を均一な強度分布に調整して画像形成素子に入射させる光透過性筒体による不要光の発生を防止するプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターは、ランプ等の光源と、光源からの光を透過させるカラーホイールと、カラーホイールを通過した光の分布を均一化する光透過性筒体と、光透過性筒体を通過した光を集光するリレーレンズと、リレーレンズからの光を反射してＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）、液晶パネル等の画像形成素子に入射させるミラーと、画像形成素子が反射又は透過した光を投射する投射レンズ等を備えている。カラーホイールには複数色のフィルタが回転軸回りに分割形成されている。複数色のフィルタは、例えば、赤緑青の３色、あるいは、イエロー、シアン、マゼンタ、透明（白）等の４色〜６色のフィルタである。
【０００３】
プロジェクターは、回転するカラーホイールの各色のフィルタを通過して時分割で生成され、光透過性筒体で光の分布が均一化された各色の光を画像形成素子へ入射させ、画像形成素子でカラーホイールの回転に同期して形成された各色の画像をスクリーン等に投影する。投影された画像を目視した利用者は、時分割で投影された各色の画像を重ね合わせてカラー画像であると認識する。
【０００４】
図５は従来の光透過性筒体による不要光の発生状態を示す斜視図、図６は従来技術による投影画像の品位低下を説明する図である。
光透過性筒体は、図５に示すように、４枚の長方形の板ガラス２０ａの長辺側縁部同士を筒状に張り合わせて内部に矩形断面の光の通路を形成した構造を有している。各板ガラス２０ａの入射側の端面からガラス内に光が入り込み、ガラス内を通過して反対側のガラス端面から出た光がスクリーン上で投影画像の周辺部に投影されて画像品位を低下させるという問題があった（図６参照）。従来、このような不要光による投影画像の品位の低下を防止するために、ＤＭＤの直前、光透過性筒体の入射開口の直前、あるいは、光透過性筒体からＤＭＤまでの間に、不要光をカットする枠状の遮蔽部材を設ける技術が知られている（特許文献１−３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３０９２５０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２５６３３７号公報
【特許文献３】特開２００７−３１６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、部品の組み立て時のバラツキ（精度）を考慮すると、画面中央の有効光（投影画像領域の光）を遮らないようにするためにマージンが必要になるので、特許文献１〜３に記載の遮蔽部材によって不要光を完全にカットすることは事実上不可能であった。
【０００７】
不要光をカットする他の手段として、光透過性筒体の入射側のガラス端面を黒色塗料によって塗装して遮光する技術が考えられる。しかし、光透過性筒体の入射側のガラス端面は光源からの光が当たり高温になるため、塗料が分解してガス等が発生し、光学部品の劣化を招く原因となる可能性がある。また、塗料の塗布についても、ガラスの内面（反射面）側に塗料が回り込まないよう高い作業精度が要求され、生産上のトラブルにもなり易いといった問題もある。
【０００８】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、光源からの光を均一な強度分布に調整する光透過性筒体による不要光の発生を適切に防止することができるプロジェクター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】
【０００９】
本発明に係るプロジェクターは、光源と、該光源が発光した光が一端側開口から入射し、内面で反射された光を他端側開口から出射する光透過性筒体と、該光透過性筒体から出射した光を反射又は透過して画像を形成する画像形成素子と、該画像形成素子で形成された画像を投影する投影光学系とを備えたプロジェクターにおいて、前記光透過性筒体の外周面が凹凸を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、光源が発光した光が光透過性筒体の一端側開口に入射し、内面で反射されて他端側開口から出射した光が画像形成素子で反射又は透過されて画像を形成し、形成された画像が投影光学系で投影される。この際、光源からの光の一部は光透過性筒体の一端側端面から光透過性筒体の構成部材の内部に進入し、内周面では反射されるが、凹凸を有する外周面では反射されず、外部に放出されるので、光透過性筒体の他端側端面から出射されることがない。
【００１１】
本発明に係るプロジェクターは、前記凹凸は前記光透過性筒体の外周面をフロスト加工して形成してあることを特徴とする。
本発明においては、光透過性筒体の外周面の凹凸をフロスト加工により精密に形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光透過性筒体の一端側端面から筒体の内部に進入した光は凹凸を有する透過性筒体の外周面から外部に放出され、光透過性筒体の他端側端面から出射されないので、光源からの光を均一な強度分布に調整する光透過性筒体による不要光の発生を適切に防止することができるプロジェクターが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプロジェクターの光学系の構成例を示す断面図である。
【図２】Ａは本発明の光透過性筒体の全体構成を示す一部透過斜視図、Ｂは本発明の光透過性筒体の構成部材を一部拡大した断面図である。
【図３】本発明の光透過性筒体における光の通過を説明する断面図である。
【図４】従来の光透過性筒体における光の通過を説明する断面図である。
【図５】従来の光透過性筒体による不要光の発生状態を示す斜視図である。
【図６】従来技術による投影画像の品位低下を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るプロジェクターの実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るプロジェクターの光学系の構成例を示す断面図、図２のＡは本発明の光透過性筒体の全体構成を示す一部透過斜視図、Ｂは本発明の光透過性筒体の構成部材を一部拡大した断面図である。
【００１５】
プロジェクターは、光源１、光源１が発光した光に含まれる赤外光及び紫外光を除去するフィルタ２、フィルタ２を通過した光が通過するカラーホイール３、カラーホイール３を通過した光の分布を均一化する筒状のロッドインテグレータ４、ロッドインテグレータ４を通過した光を集光する一又は複数のリレーレンズ５、リレーレンズ５が集光した光を反射して光路を変えるミラー６、ミラー６が反射した光を集光するリレーレンズ７、リレーレンズ７が集光した光を反射して画像を形成するＤＭＤ８、及びＤＭＤ８が反射した光を外部へ投射する投射レンズ９を備えている。プロジェクターの光学系を構成する各部分は光軸合わせがなされており、図１中には光軸を一点鎖線で示している。
【００１６】
光源１は、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプ等の放電ランプで構成され、白色光を発光する。カラーホイール３は、円盤の中心軸周りに夫々に固有の色の光を透過させる複数のフィルタを配して構成されており、中心軸を回転軸として回転する。光源１からの白色光が回転するカラーホイール３の各フィルタを通過することによって、複数色の光が時分割で生成される。ロッドインテグレータ４には、一端側開口からカラーホイール３を通過した光が入射し、入射した光を内周面で多数回反射させて光強度分布を均一に調整した光を他端側開口から出射する。ＤＭＤ８は、夫々が画像中の画素に対応する多数の微小ミラーを２次元的に配置してなり、発光する画素に対応する微小ミラーが投射レンズ９の方向へ光を反射し、また非発光の画素に対応する微小ミラーが投射レンズ９へは入射しない方向へ光を反射することにより、投射レンズ９の方向への反射光の有無で２次元の画像を形成する。
【００１７】
回転するカラーホイール３を白色光が通過して複数色の光が生成し、生成した各色の光の強度分布がロッドインテグレータ４で調整される。ＤＭＤ８は各色の光に対応する画像を形成し、画像を形成したＤＭＤ８からの光を投射レンズ９によって外部へ投射する。これにより、プロジェクターは、各色の光の像でなる画像を外部のスクリーン又は壁等に投影する。カラーホイール３の回転に応じて各色の画像が時分割で順に投影され、使用者にはカラー画像として認識される。尚、ＤＭＤ８の多数の微小ミラーにより形成される画像部分の形状は、横長のワイド型に形成されている。
【００１８】
ロッドインテグレータ４は、４枚の長方形の板ガラス４ａ，４ｂの長辺側縁部同士を角筒状に張り合わせた構造である。４枚の板ガラス４ａ，４ｂの長辺の長さは同一であるが、２枚の板ガラス４ａ，４ａの短辺は他の２枚の板ガラス４ｂ，４ｂの短辺よりも長い。短辺の長さが長い２枚の板ガラス４ａ，４ａ同士及び短辺の長さが短い２枚の板ガラス４ｂ，４ｂ同士を夫々対向させ、４枚の板ガラス４ａ，４ｂの内部に矩形（長方形）断面の光の通路を形成している。尚、各板ガラス４ａ，４ｂの形状は長方形に限らず、例えば台形等の他の四角形でもよい。要するに、複数枚の板ガラスを組み合わせて、内部に光の通路を有する筒状体を構成することができる形状であればよい。
【００１９】
各板ガラス４ａ，４ｂの内周面には反射膜が形成されている。一方、各板ガラス４ａ，４ｂの外周面は凹凸４ｃを有している。凹凸４ｃは板ガラス４ａ，４ｂの外周面をフロスト加工して形成してある。具体的には、各板ガラス４ａ，４ｂの片面をテープ等で覆い、濃度、温度等の条件を設定した弗酸（ＨＦ）の溶液中に所定時間浸して板ガラス４ａ，４ｂの他面を溶解して凹凸４ｃを形成する。尚、板ガラス４ａ，４ｂの面に凹凸４ｃを形成する前、又は凹凸４ｃを形成した後、凹凸４ｃを形成しない側の板ガラス４ａ，４ｂの面に蒸着等により反射膜を形成する。
【００２０】
次に、ロッドインテグレータ４の動作について説明する。図３は本発明の光透過性筒体（ロッドインテグレータ４）における光の通過を説明する断面図、図４は従来の光透過性筒体（ロッドインテグレータ２０）における光の通過を説明する断面図である。
【００２１】
ロッドインテグレータ４、２０を構成する板ガラスの屈折率は空気より大きい（ガラス材料にもよるが、通常１．５前後である）。そのため、板ガラスの入射側端面から内部に進入した光が臨界角Ｋｃより大きい入射角Ｋｉで板ガラスの板面に入射すると、光は板ガラスの板面で全反射される。板ガラスの屈折率が１．５の場合、臨界角Ｋｃは約４１．８度となるが、プロジェクターの光学系では、臨界角Ｋｃ以上の入射角Ｋｉとなる光線がロッドインテグレータ４、２０の板ガラスの入射側端面から内部に進入する。その結果、各板ガラス２０ａの外周面が平滑である従来のロッドインテグレータ２０では、各板ガラス２０ａの入射側端面から板ガラス２０ａの内部に進入した光（臨界角Ｋｃ以上の入射角Ｋｉとなる光）は板ガラス２０ａの内周面と外周面とで全反射を繰り返して板ガラス２０ａの内部を通過し、出射側端面から抜け出て投影画像の周辺部に回り込み、画像品位を低下させる。
【００２２】
これに対して、本発明のロッドインテグレータ４では、各板ガラス４ａ，４ｂの入射側端面から板ガラス４ａ，４ｂの内部に進入した光は内周面では全反射されても、外周面では凹凸４ｃによって全反射が起こり難く、外周面から外部に抜け出る。その結果、各板ガラス４ａ，４ｂの内部を通過して出射側端面から抜け出る光はほとんどなくなり、投影画像の周辺部に回り込んで画像品位を低下させる問題が発生しない。
【００２３】
本実施の形態においては、ロッドインテグレータ４の外周面の凹凸４ｃをフロスト加工により形成したが、これに限るものではなく、サンドペーパー等を用いた物理的加工によりロッドインテグレータ４の外周面に凹凸４ｃを形成してもよい。
【００２４】
本実施の形態においては、光源１を放電ランプで構成したが、これに限るものではなく、他の光源であってもよい。
【００２５】
本実施の形態においては、画像形成素子として入射光を反射して画像を形成するＤＭＤ８を備えたが、これに限るものではなく、画像形成素子として入射光を透過して画像を形成する液晶パネル等の画像デバイスを備えた形態であってもよい。
【００２６】
本実施の形態においては、外部のスクリーン又は壁等へ画像を投影するフロントプロジェクション方式のプロジェクターの形態を示したが、これに限るものではなく、透過型のスクリーンを備え、スクリーンの背面から光を投射することによってスクリーンに画像を投影するリアプロジェクション方式のプロジェクターであってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１        光源
４        ロッドインテグレータ（光透過性筒体）
４ｃ      凹凸
８        ＤＭＤ（画像形成素子）
９        投影レンズ（投影光学系）
【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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【図６】
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