JP2005134643A

JP2005134643A - Projector

Info

Publication number: JP2005134643A
Application number: JP2003370635A
Authority: JP
Inventors: Koichi Akiyama; 光一秋山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector having a structure which can be made small even when a smooth and high quality moving picture is obtained. SOLUTION: In the projector provided with an ellipsoid reflector 114, a light emitting tube 112, a collimating lens 150, electrooptic modulators 400R, 400G and 400B and a projection optical system 600, the projector is also provided with a rotating plate 20 as an optical shutter arranged near the 2nd focal position of the ellipsoid reflector 114, and prepared for intermittently shutting off the light so that the light to irradiate the electrooptic modulators 400R, 400G and 400B can be shut off in synchronism with image write frequency of the electrooptic modulators 400R, 400G and 400B. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はプロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector.

図５は、従来のプロジェクタを説明するために示す図である。図５（ａ）は従来のプロジェクタの光学系を示す図であり、図５（ｂ）及び図５（ｃ）はこのような従来のプロジェクタの問題点を説明するための図である。
このプロジェクタ９００Ａにおいては、電気光学変調装置として用いる液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂが、図５（ｂ）に示すような輝度特性を有するホールド型の表示装置であるため、図５（ｃ）に示すような輝度特性を有するインパルス型の表示装置であるＣＲＴの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという問題点がある（この尾引き現象については、例えば、非特許文献１参照。）。 FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional projector. FIG. 5A is a diagram showing an optical system of a conventional projector, and FIGS. 5B and 5C are diagrams for explaining problems of such a conventional projector.
In the projector 900A, the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B used as the electro-optic modulation device are hold type display devices having luminance characteristics as shown in FIG. Unlike the case of the CRT, which is an impulse type display device having the luminance characteristics as shown, there is a problem that a smooth moving image display cannot be obtained due to a so-called tailing phenomenon ( Non-patent document 1).

図６は、従来の他のプロジェクタを説明するために示す図である。図６（ａ）は従来の他のプロジェクタの光学系を示す図であり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）はこのような従来の他のプロジェクタに用いられる光シャッタを示すための図である。
このプロジェクタ９００Ｂにおいては、図６（ａ）に示すように、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光入射側に光シャッタ４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂを配置し、これらの光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにして、上記した問題を解決している。すなわち、いわゆる尾引き現象を緩和して滑らかで良質な動画表示が得られるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
「ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質」（電子情報通信学会技報、ＥＩＤ９９−１０、第５５〜６０頁（１９９９−０６））特開２００２−１４８７１２号公報（図１〜図７） FIG. 6 is a diagram for explaining another conventional projector. FIG. 6A is a diagram showing an optical system of another conventional projector, and FIGS. 6B and 6C are diagrams for showing an optical shutter used in such another conventional projector. It is.
In the projector 900B, as shown in FIG. 6A, optical shutters 420R, 420G, and 420B are arranged on the light incident side of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, and light is intermittently emitted by these optical shutters. The above problem is solved by blocking. That is, the so-called tailing phenomenon is alleviated so that a smooth and high-quality moving image display can be obtained (for example, see Patent Document 1).
"Image quality of video display on hold type display" (Technical Report of IEICE, EID99-10, pages 55-60 (1999-06)) JP 2002-148712 A (FIGS. 1 to 7)

しかしながら、このような従来の他のプロジェクタにおいては、液晶表示装置の直前に光シャッタが配置されているため、大きい光シャッタが必要であり、プロジェクタの小型化が容易ではないという問題があった。また、このようなプロジェクタにおいては、光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにしているため、光利用効率が大幅に低下するという問題もあった。 However, in such other conventional projectors, since the optical shutter is disposed immediately before the liquid crystal display device, a large optical shutter is required, and there is a problem that it is not easy to reduce the size of the projector. In addition, in such a projector, since light is intermittently blocked by an optical shutter, there is a problem that the light use efficiency is greatly reduced.

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタを提供することを第１の目的とする。また、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを提供することを第２の目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a projector having a structure that can be easily downsized even when smooth and high-quality moving image display is obtained. The first purpose. It is a second object of the present invention to provide a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when a smooth and high-quality moving image display is obtained.

（１）本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、照明装置として楕円面リフレクタを用い、この楕円面リフレクタからの光束が絞られて最小になる領域又はその近傍に光シャッターを配置することにより、本発明の第１の目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 (1) As a result of intensive efforts to achieve the above-described object, the present inventor used an elliptical reflector as a lighting device, and in a region where the light flux from the elliptical reflector is minimized and in the vicinity thereof. It has been found that the first object of the present invention can be achieved by arranging the optical shutter, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明のプロジェクタは、楕円面リフレクタと、この楕円面リフレクタの第１焦点位置近傍に発光中心を有する発光管と、前記楕円面リフレクタの第２焦点位置よりも前記楕円面リフレクタから遠い側に配置され、前記楕円面リフレクタから射出された光を略平行な光に変換する平行化レンズと、前記平行化レンズから射出された光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、この電気光学変調装置によって変調された光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクタにおいて、前記楕円面リフレクタの第２焦点位置近傍に配置され、前記電気光学変調装置に照射される光が前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタをさらに備えたことを特徴とする。 That is, the projector of the present invention includes an ellipsoidal reflector, an arc tube having a light emission center near the first focal position of the ellipsoidal reflector, and a side farther from the ellipsoidal reflector than the second focal position of the ellipsoidal reflector. And a collimating lens that converts light emitted from the ellipsoidal reflector into substantially parallel light, an electro-optic modulation device that modulates light emitted from the collimating lens according to image information, and And a projection optical system that projects light modulated by the electro-optic modulation device. The projector is disposed in the vicinity of a second focal position of the ellipsoidal reflector, and light applied to the electro-optic modulation device is emitted from the electro-optic modulation device. It further includes an optical shutter for intermittently blocking light so as to be blocked in synchronization with the screen writing frequency of the optical modulator.

このため、本発明のプロジェクタによれば、電気光学変調装置に照射される光が電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタを備えているため、電気光学変調装置の画像形成領域においては光照射が所定のタイミングで間欠的に行われるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるようになる。
また、本発明のプロジェクタによれば、このような効果を奏する光シャッタが楕円面リフレクタの第２焦点位置近傍に配置されてなるため、楕円面リフレクタからの光（光束）の断面積が極めて小さくなっている。その結果、光シャッタの大きさを極めて小さくすることができるため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができる構造となっている。
このため、本発明のプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなり、本発明の第１の目的が達成できるようになる。 For this reason, according to the projector of the present invention, the projector includes the optical shutter that intermittently blocks the light so that the light applied to the electro-optic modulator is blocked in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulator. Therefore, light irradiation is intermittently performed at a predetermined timing in the image forming region of the electro-optic modulation device. As a result, the tailing phenomenon is alleviated and a smooth and high-quality moving image display can be obtained.
Further, according to the projector of the present invention, since the optical shutter having such an effect is arranged in the vicinity of the second focal position of the ellipsoidal reflector, the sectional area of the light (light flux) from the ellipsoidal reflector is extremely small. It has become. As a result, since the size of the optical shutter can be made extremely small, it is possible to suppress the enlargement of the projector as much as possible.
For this reason, the projector of the present invention becomes a projector having a structure that can be easily miniaturized even when smooth and high-quality moving image display is obtained, so that the first object of the present invention can be achieved. Become.

また、本発明のプロジェクタによれば、楕円面リフレクタから射出された光を略平行な光に変換する平行化レンズを備えているため、電気光学変調装置からの光を略平行な光に変換して電気光学変調装置の画像形成領域に伝達することができる。
また、この場合、光シャッタは、楕円面リフレクタと平行化レンズとの間の空間に配置されることになり、プロジェクタを大型化させることもない。
また、この場合、平行化レンズの後段にレンズインテグレータを配置することができる。このように構成することにより、電気光学変調装置の画像形成領域にはより均一な空間強度分布をもった光が入射されるため、より画像品質の優れたプロジェクタとなる。
さらにまた、この場合、平行化レンズの後段に色分離光学系を配置することもできる。このように構成することにより、容易にフルカラーのプロジェクタを構成することができるようになる。 Further, according to the projector of the present invention, since the collimating lens that converts the light emitted from the ellipsoidal reflector into the substantially parallel light is provided, the light from the electro-optic modulation device is converted into the substantially parallel light. Can be transmitted to the image forming area of the electro-optic modulator.
In this case, the optical shutter is disposed in the space between the ellipsoidal reflector and the collimating lens, and the projector is not enlarged.
In this case, a lens integrator can be disposed after the collimating lens. With such a configuration, light having a more uniform spatial intensity distribution is incident on the image forming area of the electro-optic modulation device, so that the projector has a higher image quality.
Furthermore, in this case, a color separation optical system can also be disposed after the collimating lens. With this configuration, a full color projector can be easily configured.

上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記電気光学変調装置は、同一画面情報の書込みを複数回行い、前記光シャッタは、１回目の画面情報書込み時に光の遮断を行うことが好ましい。
このように構成することにより、液晶表示装置が十分に応答する前の画面に基づいて光変調を行うことがなくなり、液晶表示装置の応答速度に左右されない高画質の動画表示を行なうことが可能になる。 In the projector described in (1), it is preferable that the electro-optic modulation device writes the same screen information a plurality of times, and the optical shutter blocks light at the first screen information writing.
With this configuration, light modulation is not performed based on the screen before the liquid crystal display device responds sufficiently, and high-quality moving image display independent of the response speed of the liquid crystal display device can be performed. Become.

（２）上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、光シャッタを通過する光のビームスポット径は４ｍｍ〜８ｍｍの範囲内の値に設定されてなることが好ましい。
このように構成することにより、発熱の問題を回避しつつ光シャッタの大きさを最小限のものとし、さらに良質な動画表示を実現することができる。すなわち、光のビームスポット径が４ｍｍ未満となるとビームスポットにおける光強度が強くなりすぎて発熱の問題が生ずることがあり、光のビームスポット径が８ｍｍを超えると光シャッターの大きさを大きくする必要が生じる場合があるとともに光遮断の切れが悪くなり（電気光学変調装置上における半照射状態の時間が長くなり）良質な動画表示が実現できない場合があるからである。 (2) In the projector described in (1) above, it is preferable that the beam spot diameter of the light passing through the optical shutter is set to a value in the range of 4 mm to 8 mm.
With such a configuration, it is possible to minimize the size of the optical shutter while avoiding the problem of heat generation, and to realize a higher quality moving image display. That is, if the light beam spot diameter is less than 4 mm, the light intensity at the beam spot becomes too strong, which may cause a problem of heat generation. If the light beam spot diameter exceeds 8 mm, the size of the optical shutter needs to be increased. This is because there is a case where light is cut off and the half-irradiation state on the electro-optic modulation device becomes long, and high-quality moving image display may not be realized.

（３）上記（１）又は（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記光シャッタは、光軸と平行な回転軸を有し、回転方向に沿って光透過領域と光非透過領域とが一定の周期で配置された回転板からなることが好ましい。
このように構成することにより、この回転板を所定の速度で回転させることにより、電気光学変調装置に照射される光が電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行うことを容易に実現できる。
また、このような回転板は、ガラス基板上に金属膜や誘電体多層膜からなる反射膜などを所定パターンに形成することにより容易に製造することができる。また、このような回転板は、回転によって発生する望ましくない風や風切り音のレベルも小さいものとなる。なお、光透過領域には誘電体多層膜等からなる減反射膜を形成することで、光利用効率の低下を最小限のものにすることができる。 (3) In the projector according to (1) or (2), the optical shutter has a rotation axis parallel to the optical axis, and the light transmission region and the light non-transmission region are constant along the rotation direction. It is preferable that the rotating plate is arranged with a period of
With this configuration, by rotating the rotating plate at a predetermined speed, the light applied to the electro-optic modulator is intermittently interrupted in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulator. It is possible to easily block light.
Further, such a rotating plate can be easily manufactured by forming a reflective film made of a metal film or a dielectric multilayer film in a predetermined pattern on a glass substrate. Further, such a rotating plate also has a low level of undesirable wind and wind noise generated by rotation. It should be noted that a reduction in light utilization efficiency can be minimized by forming a reduced reflection film made of a dielectric multilayer film or the like in the light transmission region.

（４）上記（１）又は（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記光シャッタは、光軸と平行な回転軸を有し、回転方向に沿って光非透過領域が一定の周期で配置されたメカニカルチョッパからなることが好ましい。
このように構成することによっても、このメカニカルチョッパを所定の速度で回転させることにより、電気光学変調装置に照射される光が電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行うことを容易に実現できる。
また、このようなメカニカルチョッパを用いれば、光透過時には光は空気層を通過することになるので光透過時における光損失を最小限のものにすることができる。メカニカルチョッパの材質としては、樹脂や金属を好ましく用いることができるが、金属を用いてさらにその表面を鏡面仕上げにすることがより好ましい。 (4) In the projector described in the above (1) or (2), the optical shutter has a rotation axis parallel to the optical axis, and light non-transmissive regions are arranged at a constant cycle along the rotation direction. Preferably, it consists of a mechanical chopper.
Also with this configuration, by rotating the mechanical chopper at a predetermined speed, the light applied to the electro-optic modulator is intermittently cut off in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulator. In addition, it is possible to easily block light.
In addition, when such a mechanical chopper is used, light passes through the air layer during light transmission, so that light loss during light transmission can be minimized. As a material of the mechanical chopper, a resin or a metal can be preferably used, but it is more preferable that the surface is further mirror-finished using a metal.

（５）上記（３）又は（４）に記載のプロジェクタにおいては、前記光非透過領域は、光反射領域であることが好ましい。
このように構成することにより、この光シャッタの光反射領域で反射された光は、楕円面リフレクタを介して発光管に向かう。このため、この光が発光管の発光部中心近傍に存在するプラズマに吸収されることによってプラズマの温度が上昇し、その結果、発光強度が高まる。また、発光管に補助ミラー等の反射手段が設けられている場合には、この光はさらに発光管を通過して反射手段で反射された後、再度楕円面リフレクタに向かい、光の再利用を図ることができる。
このため、本発明のプロジェクタによれば、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなり、本発明の第２の目的も達成できる。 (5) In the projector according to (3) or (4), it is preferable that the light non-transmission region is a light reflection region.
With this configuration, the light reflected by the light reflection region of the optical shutter travels toward the arc tube via the ellipsoidal reflector. For this reason, this light is absorbed by the plasma existing in the vicinity of the center of the light emitting portion of the arc tube, whereby the temperature of the plasma rises, and as a result, the emission intensity increases. In addition, when the arc tube is provided with reflecting means such as an auxiliary mirror, the light further passes through the arc tube and is reflected by the reflecting means, and then goes again to the ellipsoidal reflector to reuse the light. Can be planned.
For this reason, according to the projector of the present invention, even if smooth and high-quality moving image display can be obtained, the light use efficiency is not greatly reduced, and the second object of the present invention can also be achieved.

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記平行化レンズは、光入射面が回転双曲面からなり、光射出面が平面又は球面からなることが好ましい。
このように構成することにより、光シャッタを通過して発散する光をこのような平行化レンズによって略平行な光に変換することができ、後段の光学系（例えば、インテグレータ光学系、色分離光学系、電気光学変調装置）に効果的に導くことができる。 (6) In the projector according to any one of (1) to (5), it is preferable that the collimating lens has a light incident surface made of a rotational hyperboloid and a light exit surface made of a flat surface or a spherical surface.
With this configuration, light that diverges after passing through the optical shutter can be converted into substantially parallel light by such a collimating lens, and an optical system (for example, an integrator optical system, color separation optics, etc.) at the subsequent stage can be converted. System, electro-optic modulator).

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記平行化レンズは、光射出面が回転楕円面からなり、光入射面が平面又は球面からなることが好ましい。
このように構成することによっても、光シャッタを通過して発散する光をこのような平行化レンズによって略平行な光に変換することができ、後段の光学系（例えば、インテグレータ光学系、色分離光学系、電気光学変調装置）に効果的に導くことができる。 (7) In the projector according to any one of (1) to (6), it is preferable that the collimating lens has a light-emitting surface made of a spheroid and a light-incident surface made of a flat surface or a spherical surface.
Even with this configuration, light that diverges through the optical shutter can be converted into substantially parallel light by such a collimating lens, and an optical system (for example, an integrator optical system, color separation, etc.) in the subsequent stage can be converted. Optical system, electro-optic modulator).

（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記楕円面リフレクタに向けて反射する反射手段が設けられていることが好ましい。
このように構成することにより、発光管から被照明領域側に放射される光が楕円面リフレクタに向けて反射されるため、発光管の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタの小型化を図ることができ、結果としてプロジェクタの小型化を図ることができる。
また、楕円面リフレクタの小型化を図ることができることにより、楕円面リフレクタから楕円面リフレクタの第２焦点に向けて集束するビームの集束角やビームスポットを小さくすることができ、光シャッタの大きさ、インテグレータロッドの大きさ、回転ホイールの大きさなどをさらに小さくすることができ、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。 (8) In the projector according to any one of (1) to (7), the light emitting tube reflects light emitted from the light emitting tube toward the illuminated area toward the ellipsoidal reflector. It is preferable that a reflecting means is provided.
With this configuration, the light emitted from the arc tube toward the illuminated area is reflected toward the ellipsoidal reflector, so the elliptical surface is sized to cover the illuminated area side end of the arc tube. It is not necessary to set the size of the reflector, and the ellipsoidal reflector can be downsized. As a result, the projector can be downsized.
Further, since the ellipsoidal reflector can be reduced in size, the focusing angle and beam spot of the beam focused from the ellipsoidal reflector toward the second focal point of the ellipsoidal reflector can be reduced, and the size of the optical shutter can be reduced. Further, the size of the integrator rod, the size of the rotating wheel, and the like can be further reduced, and the projector can be further miniaturized.

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.

図１は、本発明の実施形態に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図２は、本発明の実施形態に係るプロジェクタを説明するために示す図である。図２（ａ）は回転板を説明するために示す図であり、図２（ｂ）及び（ｃ）は被照明領域である電気光学変調装置としての液晶表示装置上における画面書込みタイミングと照明状態を示す図である。液晶表示装置は、同一画面情報を２度書込む倍速駆動を行っている。 FIG. 1 is a diagram showing an optical system of a projector according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a side view. FIG. 2 is a diagram for explaining the projector according to the embodiment of the invention. 2A is a diagram for explaining the rotating plate, and FIGS. 2B and 2C are screen writing timings and illumination states on a liquid crystal display device as an electro-optic modulation device which is an illuminated area. FIG. The liquid crystal display device performs double speed driving to write the same screen information twice.

実施形態に係るプロジェクタ１０００は、図１に示すように、照明光束を射出する照明光学系１００と、照明光学系１００から射出された照明光束を３つの色光に分離するための色分離光学系２００と、画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、これらの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、このクロスダイクロイックプリズム５００により合成された光をスクリーンＳＣＲなどの投写面上に投写する投写光学系６００と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the projector 1000 according to the embodiment includes an illumination optical system 100 that emits an illumination light beam, and a color separation optical system 200 that separates the illumination light beam emitted from the illumination optical system 100 into three color lights. A liquid crystal display device 400R, 400G, 400B as an electro-optic modulation device that modulates in accordance with image information, a cross dichroic prism 500 that combines light modulated by these liquid crystal display devices 400R, 400G, 400B, and A projection optical system 600 that projects the light combined by the cross dichroic prism 500 onto a projection surface such as a screen SCR.

照明光学系１００は、楕円面リフレクタ１１４、高圧水銀ランプなどからなる発光管１１２及び反射手段としての補助ミラー１１６を有する光源装置１１０と、この光源装置１１０から射出された光を略平行な光に変換する平行化レンズ１５０と、この平行化レンズ１５０から射出された光を液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像表示領域（被照明領域）上に均一に照射するための第１及び第２レンズアレイ１６０，１７０並びに重畳レンズ１９０と、ランダム偏光の光を一方向の偏光成分の光に変換する偏光変換素子１８０とを有している。 The illumination optical system 100 includes a light source device 110 having an ellipsoidal reflector 114, a light-emitting tube 112 composed of a high-pressure mercury lamp and the like, and an auxiliary mirror 116 as a reflecting means, and light emitted from the light source device 110 into substantially parallel light. The collimating lens 150 to be converted, and the first and second lenses for uniformly irradiating the light emitted from the collimating lens 150 onto the image display areas (illuminated areas) of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. The arrays 160 and 170 and the superimposing lens 190, and a polarization conversion element 180 that converts randomly polarized light into unidirectionally polarized light.

実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、楕円面リフレクタ１１４の第２焦点位置近傍に、光シャッタとしての回転板２０とこれを回転させるためのモータ１０とが配置されている。この回転板２０は、光軸と平行な回転軸を有し、図２（ａ）に示すように、回転方向に沿って光透過領域２２と光非透過領域２４とが交互に配置されてなる。そして、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに照射される光が液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う機能を有している。 In the projector 1000 according to the embodiment, a rotating plate 20 as an optical shutter and a motor 10 for rotating the rotating plate 20 are disposed in the vicinity of the second focal position of the ellipsoidal reflector 114. The rotating plate 20 has a rotation axis parallel to the optical axis, and as shown in FIG. 2A, light transmission regions 22 and light non-transmission regions 24 are alternately arranged along the rotation direction. . And it has the function which interrupts | blocks light intermittently so that the light irradiated to liquid crystal display device 400R, 400G, 400B may be interrupted | blocked synchronizing with the screen writing frequency of liquid crystal display device 400R, 400G, 400B. .

実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、画面書込みは、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに同一画面を２度繰り返し書込む倍速駆動を行っている。そして、１回目の書込み時は光を遮断し、２回目の書込み時に光を通過させることで、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂが十分に応答する前の画面に基づいて光変調を行うことがなくなり、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの応答速度に左右されない高画質の動画表示を行うことが可能となっている。 In the projector 1000 according to the embodiment, the screen writing is performed by double speed driving in which the same screen is repeatedly written twice in the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. Then, light modulation is performed based on the screen before the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B respond sufficiently by blocking the light at the first writing and allowing the light to pass at the second writing. Thus, high-quality moving image display that is not affected by the response speed of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B can be performed.

実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、上記のような回転板２０を備えている。このため、これを所定の速度で回転させることにより、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域において光照射を所定のタイミングで間欠的に行うことが容易にできるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるようになる。 The projector 1000 according to the embodiment includes the rotating plate 20 as described above. Therefore, by rotating this at a predetermined speed, light irradiation can be easily performed intermittently at a predetermined timing in the image forming regions of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. As a result, the tailing phenomenon is alleviated and a smooth and high-quality moving image display can be obtained.

また、実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、上記のような作用を奏する回転板２０が楕円面リフレクタ１１４の第２焦点位置近傍に配置されている。このため、楕円面リフレクタ１１４からの光（光束）の断面積が極めて小さくなっている。その結果、回転板２０の大きさを極めて小さくすることができるため、プロジェクタの大型化を極力抑制することができる。なお、光源装置１１０と回転板２０との間には赤外線カットフィルタ１１５が配置されており、回転板２０への熱的負荷が低減されている。
このため、実施形態に係るプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても小型化が容易な構造をもったプロジェクタとなる。 Further, in the projector 1000 according to the embodiment, the rotating plate 20 having the above-described action is disposed in the vicinity of the second focal position of the ellipsoidal reflector 114. For this reason, the cross-sectional area of the light (light flux) from the ellipsoidal reflector 114 is extremely small. As a result, the size of the rotating plate 20 can be made extremely small, so that an increase in the size of the projector can be suppressed as much as possible. In addition, the infrared cut filter 115 is arrange | positioned between the light source device 110 and the rotating plate 20, and the thermal load to the rotating plate 20 is reduced.
For this reason, the projector according to the embodiment is a projector having a structure that can be easily downsized even when smooth and high-quality moving image display is obtained.

実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、回転板２０として、図２（ａ）に示すような回転板２０を用いることができる。このような回転板２０は、ガラス基板上に誘電体多層膜からなる反射膜を形成して製造する。回転板２０は、回転面が平坦であるため、回転によって発生する望ましくない風や風切り音のレベルも小さいものとなる。 In the projector 1000 according to the embodiment, a rotating plate 20 as shown in FIG. 2A can be used as the rotating plate 20. Such a rotating plate 20 is manufactured by forming a reflective film made of a dielectric multilayer film on a glass substrate. Since the rotating plate 20 has a flat rotating surface, the level of undesirable wind and wind noise generated by the rotation is small.

回転板２０は光軸に直角に置かれ、その光非透過領域２４は、光反射領域としてある。このため、この光反射領域（光非透過領域２４）で反射された光は、楕円面リフレクタ１１４を介して発光管１１２に向かう。この光はさらに発光管１１２を通過して補助ミラー１１６によって反射され、再び楕円面リフレクタ１１４に向かい、光の再利用が図られる。また、この光が発光管１１２の発光部中心近傍に存在するプラズマに吸収される場合には、プラズマの温度が上昇し、その結果、発光強度が高まる。
このため、実施形態に係るプロジェクタ１０００によれば、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。
なお、この場合、回転板２０の光透過領域２２には、誘電体多層膜等からなる減反射膜を形成することで、光利用効率の低下を最小限のものにすることができる。 The rotating plate 20 is placed at right angles to the optical axis, and the light non-transmission region 24 is a light reflection region. For this reason, the light reflected by the light reflection region (light non-transmission region 24) travels toward the arc tube 112 via the ellipsoidal reflector 114. This light further passes through the arc tube 112 and is reflected by the auxiliary mirror 116 and again travels toward the ellipsoidal reflector 114, where the light is reused. Further, when this light is absorbed by the plasma existing in the vicinity of the light emitting portion center of the arc tube 112, the temperature of the plasma rises, and as a result, the emission intensity increases.
For this reason, according to the projector 1000 according to the embodiment, even when smooth and high-quality moving image display is obtained, the light use efficiency is not significantly reduced.
In this case, a decrease in light utilization efficiency can be minimized by forming an anti-reflection film made of a dielectric multilayer film or the like in the light transmission region 22 of the rotating plate 20.

また、実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、回転板２０を通過する光のビームスポット径Ｄは４ｍｍ〜８ｍｍの範囲内の値に設定されている。
このため、発熱の問題を回避しつつ回転板２０の大きさを最小限のものとし、さらに良質な動画表示を実現することができる。すなわち、光のビームスポット径Ｄが４ｍｍ未満となるとビームスポットにおける光強度が強くなりすぎて発熱の問題が生ずることがあり、光のビームスポット径Ｄが８ｍｍを超えると回転板２０の大きさを大きくする必要が生じる場合があるとともに光遮断の切れが悪くなり（液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ上における半照射状態の時間が長くなり）良質な動画表示が実現できない場合がある。 In the projector 1000 according to the embodiment, the beam spot diameter D of the light passing through the rotating plate 20 is set to a value within the range of 4 mm to 8 mm.
For this reason, the size of the rotating plate 20 can be minimized while avoiding the problem of heat generation, and a higher quality moving image display can be realized. That is, if the light beam spot diameter D is less than 4 mm, the light intensity at the beam spot becomes too strong, which may cause a problem of heat generation. If the light beam spot diameter D exceeds 8 mm, the size of the rotating plate 20 may be reduced. In some cases, it may be necessary to increase the size, and the light cut-off may be deteriorated (the time of the semi-irradiation state on the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B becomes long), and a high-quality moving image display may not be realized.

実施形態に係るプロジェクタ１０００においては、回転板２０からの光をより均一な空間強度分布を有する光に変換するレンズインテグレータとしての第１及び第２レンズアレイ１６０，１７０並びに重畳レンズ１９０をさらに備えている。このため、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域にはより均一な空間強度分布をもった光が入射されるため、より画像品質の優れたプロジェクタとなる。この場合、回転板２０は、楕円面リフレクタ１１４と平行化レンズ１５０との間に配置されており、プロジェクタを大型化させることがない構造となっている。 The projector 1000 according to the embodiment further includes first and second lens arrays 160 and 170 and a superimposing lens 190 as lens integrators that convert light from the rotating plate 20 into light having a more uniform spatial intensity distribution. Yes. For this reason, since light having a more uniform spatial intensity distribution is incident on the image forming areas of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, the projector has higher image quality. In this case, the rotating plate 20 is disposed between the ellipsoidal reflector 114 and the collimating lens 150, and has a structure that does not increase the size of the projector.

図３は、光シャッタの変形例を示す図である。図３に示すように、光シャッタとしては、図２（ａ）に示した回転板２０に代えて、メカニカルチョッパ２０Ｂを用いることもできる。この場合には、光透過時には光は空気層を通過することになるので光透過時における光損失を最小限のものにすることができる。メカニカルチョッパ２０Ｂの材質としては、表面を鏡面仕上げにした金属を用いる。 FIG. 3 is a diagram illustrating a modification of the optical shutter. As shown in FIG. 3, a mechanical chopper 20B can be used as the optical shutter in place of the rotating plate 20 shown in FIG. In this case, since light passes through the air layer during light transmission, light loss during light transmission can be minimized. As a material of the mechanical chopper 20B, a metal whose surface is mirror finished is used.

図４は、実施形態に係るプロジェクタで用いる平行化レンズを説明するために示す図である。平行化レンズ１５０としては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、光入射面が回転双曲面の平行化レンズ１５０Ａ，１５０Ｂを好適に用いることができる。この場合において、図４（ａ）に示すように、光射出面が平面からなる平行化レンズ１５０Ａを用いることができるし、図４（ｂ）に示すように、光射出面が球面からなる平行化レンズ１５０Ｂを用いることもできる。また、平行化レンズ１５０としては、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、光射出面が回転楕円面の平行化レンズ１５０Ｃ，１５０Ｄを好適に用いることができる。この場合において、図４（ｃ）に示すように、光入射面が平面からなる平行化レンズ１５０Ｃを用いることができるし、図４（ｄ）に示すように、光入射面が球面からなる平行化レンズ１５０Ｄを用いることもできる。
いずれの場合であっても、光シャッタを通過して発散する光をこのような平行化レンズによって略平行な光に変換することができ、後段の光学系（インテグレータ光学系、色分離光学系２００、電気光学変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ）に効果的に導くことができる。 FIG. 4 is a view for explaining the collimating lens used in the projector according to the embodiment. As the collimating lens 150, as shown in FIGS. 4A and 4B, collimating lenses 150 A and 150 B whose light incident surfaces are rotational hyperboloids can be suitably used. In this case, as shown in FIG. 4A, a collimating lens 150A having a flat light exit surface can be used, and as shown in FIG. 4B, the light exit surface is a parallel spherical surface. A lens 150B can also be used. Further, as the collimating lens 150, as shown in FIGS. 4C and 4D, collimating lenses 150C and 150D whose light exit surfaces are spheroidal surfaces can be suitably used. In this case, as shown in FIG. 4C, a collimating lens 150C having a flat light incident surface can be used, and as shown in FIG. 4D, the light incident surface is a parallel spherical surface. A lens 150D can also be used.
In any case, the light diverging through the optical shutter can be converted into substantially parallel light by such a collimating lens, and the subsequent optical system (integrator optical system, color separation optical system 200). The electro-optic modulators 400R, 400G, and 400B) can be effectively guided.

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 gist thereof. For example, the following modifications are possible.

（１）上記実施形態のプロジェクタ１０００は透過型のプロジェクタであるが、本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等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、反射型液晶表示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この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。 (1) The projector 1000 of the above embodiment is a transmissive projector, but the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a transmission type liquid crystal display device, transmits light, and “reflection type” means This means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a reflective liquid crystal display device, is a type that reflects light. Even when the present invention is applied to a reflective projector, the same effect as that of a transmissive projector can be obtained.

（２）上記実施形態のプロジェクタ１０００は、電気光学変調装置として液晶表示装置を用いているが、本発明はこれに限られない。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。 (2) Although the projector 1000 of the above embodiment uses a liquid crystal display device as an electro-optic modulation device, the present invention is not limited to this. In general, the electro-optic modulation device may be any device that modulates incident light in accordance with image information, and a micromirror light modulation device or the like may be used. For example, a DMD (digital micromirror device) (trademark of TI) can be used as the micromirror light modulator.

実施形態に係るプロジェクタの光学系を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an optical system of the projector according to the embodiment. 実施形態に係るプロジェクタを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the projector which concerns on embodiment. 光シャッタの変形例を示す図。The figure which shows the modification of an optical shutter. 平行化レンズを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate a parallelizing lens. 従来のプロジェクタを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the conventional projector. 従来の他のプロジェクタを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate another conventional projector.

符号の説明Explanation of symbols

１０…モータ、２０…回転板、２２…光透過領域、２４…光非透過領域、１００…照明光学系、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１５０…平行化レンズ、１６０…第１レンズアレイ、１７０…第２レンズアレイ、１８０…偏光変換素子、１９０…重畳レンズ、２００…色分離光学系、３００…リレー光学系、４００，４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶表示装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、９００Ａ，９００Ｂ，１０００…プロジェクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor, 20 ... Rotating plate, 22 ... Light transmission area, 24 ... Light non-transmission area, 100 ... Illumination optical system, 110 ... Light source device, 112 ... Light emitting tube, 114 ... Ellipsoidal reflector, 150 ... Parallelizing lens, 160 ... 1st lens array, 170 ... 2nd lens array, 180 ... Polarization conversion element, 190 ... Superimposing lens, 200 ... Color separation optical system, 300 ... Relay optical system, 400, 400R, 400G, 400B ... Liquid crystal display device, 500: Cross dichroic prism, 600: Projection optical system, 900A, 900B, 1000 ... Projector

Claims

楕円面リフレクタと、
この楕円面リフレクタの第１焦点位置近傍に発光中心を有する発光管と、
前記楕円面リフレクタの第２焦点位置よりも前記楕円面リフレクタから遠い側に配置され、前記楕円面リフレクタから射出された光を略平行な光に変換する平行化レンズと、
前記平行化レンズから射出された光を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
この電気光学変調装置によって変調された光を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、
前記楕円面リフレクタの第２焦点位置近傍に配置され、前記電気光学変調装置に照射される光が前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して遮断されるよう間欠的に光の遮断を行う光シャッタをさらに備えたことを特徴とするプロジェクタ。 An ellipsoidal reflector;
An arc tube having an emission center near the first focal position of the ellipsoidal reflector;
A collimating lens that is disposed on a side farther from the ellipsoidal reflector than the second focal position of the ellipsoidal reflector, and converts light emitted from the ellipsoidal reflector into substantially parallel light;
An electro-optic modulator that modulates light emitted from the collimating lens according to image information;
In a projector provided with a projection optical system that projects light modulated by the electro-optic modulation device,
The light is disposed in the vicinity of the second focal position of the ellipsoidal reflector, and light is intermittently blocked so that light applied to the electro-optic modulator is blocked in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulator. A projector further comprising an optical shutter.

請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
光シャッタを通過する光のビームスポット径は、４ｍｍ〜８ｍｍの範囲内の値に設定されてなることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 1, wherein
A projector characterized in that a beam spot diameter of light passing through an optical shutter is set to a value within a range of 4 mm to 8 mm.

請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
前記光シャッタは、光軸と平行な回転軸を有し、回転方向に沿って光透過領域と光非透過領域とが一定の周期で配置された回転板からなることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 1 or 2,
The optical shutter includes a rotating plate having a rotation axis parallel to the optical axis and in which a light transmission region and a light non-transmission region are arranged at a constant period along the rotation direction.

請求項１又は２に記載のプロジェクタにおいて、
前記光シャッタは、光軸と平行な回転軸を有し、回転方向に沿って光非透過領域が一定の周期で配置されたメカニカルチョッパからなることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 1 or 2,
The optical shutter includes a mechanical chopper having a rotation axis parallel to the optical axis and having light non-transmissive regions arranged at a constant period along the rotation direction.

請求項３又は４に記載のプロジェクタにおいて、
前記光非透過領域は、光反射領域であることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 3 or 4,
The projector, wherein the light non-transmission area is a light reflection area.

請求項１〜５のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記平行化レンズは、光入射面が回転双曲面からなり、光射出面が平面又は球面からなることを特徴とするプロジェクタ。 In the projector according to any one of claims 1 to 5,
The collimating lens has a light incident surface made of a rotational hyperboloid and a light exit surface made of a flat surface or a spherical surface.

請求項１〜６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記平行化レンズは、光射出面が回転楕円面からなり、光入射面が平面又は球面からなることを特徴とするプロジェクタ。 In the projector according to any one of claims 1 to 6,
The collimating lens has a light exit surface made of a spheroid and a light incident surface made of a plane or a spherical surface.

請求項１〜７のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記楕円面リフレクタに向けて反射する反射手段が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。 In the projector according to any one of claims 1 to 7,
The projector according to claim 1, wherein the arc tube is provided with reflecting means for reflecting light emitted from the arc tube toward the illuminated area toward the ellipsoidal reflector.