JP2006133604A - Filter unit and projector provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、白色光源を時分割で分光するためのフィルタユニット、及び画素が一次元に配列又は細長く配列された光変調素子に、フィルタユニットで分光した各色の光を順次照射する方式のプロジェクタに関する。 The present invention relates to a filter unit for spectrally separating a white light source in a time-division manner, and a projector of a type that sequentially irradiates light of each color dispersed by a filter unit onto a light modulation element in which pixels are arranged one-dimensionally or elongated. .
TV画像やコンピュータの出力をスクリーンに投射するプロジェクタに関する従来技術としては、特許文献1に開示される「投射型カラー表示装置」などがある。プロジェクタにおいて画像の形成に使われる光変調素子としては、透過型の液晶パネルや反射型のマイクロミラー素子などがある。
As a conventional technique related to a projector that projects a TV image or computer output onto a screen, there is a “projection type color display device” disclosed in
液晶パネルは、出力する画像のパターンに応じて濃度、すなわち光の透過率又は反射率が変化する。一方、マイクロミラー素子は、出力する画像のパターンに応じて微小ミラーの角度を変え、各画素の反射方向を変化させることで、投影レンズに入射する反射像の各画素ごとに明暗を付け像全体の濃淡を形成する。 In the liquid crystal panel, the density, that is, the light transmittance or reflectance changes according to the pattern of the output image. On the other hand, the micro mirror element changes the angle of the micro mirror according to the pattern of the output image and changes the reflection direction of each pixel, thereby adding light and dark to each pixel of the reflected image incident on the projection lens. To form a shade.
一般的にプロジェクタに使われる液晶パネルやマイクロミラー素子では、画像生成に必要な数の画素、すなわち液晶セルや微小ミラーが二次元に配列されている。微小ミラーを二次元に配置したマイクロミラー素子としてはDMDTM(Digital Micro-mirror Device)が知られている。 Generally, in a liquid crystal panel and a micromirror element used for a projector, a number of pixels necessary for image generation, that is, a liquid crystal cell and a micromirror are two-dimensionally arranged. DMD ™ (Digital Micro-mirror Device) is known as a micromirror element in which micromirrors are two-dimensionally arranged.
これらの光変調素子は、画素を二次元に配列させることで、画像全体を一度に生成している。しかし、高画質を得るために画素数を多くすると、光学系全体が大きくなってしまう上に、製造のコストが高くなるという問題がある。 These light modulation elements generate the entire image at once by arranging the pixels in two dimensions. However, if the number of pixels is increased in order to obtain high image quality, the entire optical system becomes large and the manufacturing cost increases.
このため、画素を一次元に配列又は細長く配列させ、これによって生成された一次元又は細長い画像を偏向走査装置(ガルバノミラーなど)でスキャンすることで、スクリーン上に所望の二次元画像を形成するプロジェクタがある。 For this reason, a desired two-dimensional image is formed on a screen by arranging pixels in a one-dimensional or elongated manner, and scanning a one-dimensional or elongated image generated thereby with a deflection scanning device (such as a galvanometer mirror). There is a projector.
プロジェクタでカラー画像を投影する場合、次の二つの方法が知られている。
(1) ランプなどの白色光源を、複数のプリズムなどで構成される色分解光学系で三原色(赤、緑、青)の各色ごとに光路を分割し、それぞれの色に対応した光変調素子に照射する。各色の画像は複数のプリズムなどで構成される色合成光学系で合成された後、スクリーン上にカラー投影される。
(2) ランプなどの白色光源を、円板状のフィルタ(カラーホイール、カラーディスクとも呼ぶ)を回転させて時分割で三原色に分光し、順次各色を一つの光変調素子に照射する。光変調素子を透過又は光変調素子に反射された各色の光は、そのままスクリーンに投影される。スクリーン上には、各色の画像が順次投影されるが、視覚的な蓄積作用によって、各色が合成されたカラー画像として視認される。
When projecting a color image with a projector, the following two methods are known.
(1) A light source such as a lamp is divided into three primary colors (red, green, blue) by a color separation optical system composed of a plurality of prisms, etc., and light modulation elements corresponding to the respective colors are formed. Irradiate. Each color image is synthesized by a color synthesis optical system composed of a plurality of prisms and the like, and then projected on a screen in color.
(2) A white light source such as a lamp rotates a disk-shaped filter (also called a color wheel or a color disk) to split the light into three primary colors in a time-sharing manner, and sequentially irradiates each color to one light modulation element. The light of each color transmitted through the light modulation element or reflected by the light modulation element is projected onto the screen as it is. Images of the respective colors are sequentially projected on the screen, but are visually recognized as a color image in which the respective colors are synthesized by a visual accumulation action.
図6から図10に、従来技術による一次元の反射型光変調素子を用いたプロジェクタの基本構成を示す。
図6は断面図、図7は平面図、図8は斜視図である。光源ランプ1から発された光は、放物面反射鏡2などによって、ほぼ平行な光束となり、矩形のアパーチャ3などによってビーム整形され、1又は2枚の平凸シリンダレンズ4a、4bなどで構成されるコンデンサ光学系4によって一方向のみに集光され、画素を一次元又は細長く配列した光変調素子7を照射する。コンデンサ光学系4と光変調素子7との間には、円板状のフィルタユニット5が配置されている。
6 to 10 show a basic configuration of a projector using a one-dimensional reflection type light modulation element according to the prior art.
6 is a sectional view, FIG. 7 is a plan view, and FIG. 8 is a perspective view. The light emitted from the
フィルタユニット5の回転によって、三原色を順次照射された光変調素子7からの反射光は、投影レンズ8によってスクリーン上に結像されるが、光変調素子7で形成される一次元画像を二次元画像に、又は細長い画像を通常の矩形の像にするため、偏向走査ユニットとして平面鏡を往復回動させるガルバノミラー9を備えている。投影レンズ8から射出した光束は、ガルバノミラー9によってスクリーン方向へ折り返されると同時に、スクリーン上を走査する。
Reflected light from the
図9に示すように、フィルタユニット5は、赤、緑、青の各色のいずれかをそれぞれ透過する部分(5a、5b、5c)で構成され、駆動モータ6によって回転されることで、時分割的に色分解する。
一次元又は細長い配列の光変調素子7を用いたプロジェクタでは、図10に示すように、使用される部分(光入射領域10)は、フィルタユニット5のうち限られた極狭い範囲のみとなる。しかし、使用する範囲は光変調素子7の画素配列方向に対して一方向へ長くなるため、円板状のフィルタユニット5の外径を十分に大きくする必要がある。
In the projector using the
また、円板状の部材に光を透過する部分を正確に形成するのは、高精度の加工が要求されるため部品製造のコストが上昇してしまう。 In addition, accurately forming a portion that transmits light in the disk-shaped member requires high-precision processing, which increases the cost of manufacturing parts.
すなわち、従来のプロジェクタでは、フィルタユニットが装置の小型化や低価格化の妨げとなっていた。 That is, in the conventional projector, the filter unit has hindered downsizing and cost reduction of the apparatus.
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、従来構成よりも製造が容易で小型のフィルタユニット及びこれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a filter unit that is easier to manufacture than a conventional configuration and has a small size, and a projector including the filter unit.
上記目的を達成するため、本発明は、第1の態様として、分光特性の異なる複数枚の板状の色フィルタのそれぞれの一辺が各々軸材に固定され、該軸材を枢軸として各色フィルタが一体的に回転可能に支持されたフィルタユニットを提供するものである。 To achieve the above object, according to the present invention, as a first aspect, one side of each of a plurality of plate-like color filters having different spectral characteristics is fixed to a shaft member, and each color filter is pivoted on the shaft member. A filter unit that is rotatably supported integrally is provided.
上記本発明の第1の態様においては、赤、緑及び青の各色それぞれの分光特性を有する色フィルタを、各色同数ずつ有することが好ましい。 In the first aspect of the present invention, it is preferable to have the same number of color filters having the spectral characteristics of the respective colors of red, green and blue.
本発明の第1の態様の上記のいずれの構成においても、色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を吸収する着色部材を、透明材料で形成された部材に貼り付けて構成されていることが好ましい。又は、色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を反射する薄膜を、透明材料に被覆して構成されていることが好ましい。又は、色フィルタは、特定の波長の光のみを透過しそれ以外の波長の光を吸収する材料で形成されていることが好ましい。 In any of the above-described configurations of the first aspect of the present invention, the color filter may be a member formed of a transparent material, and a colored member that transmits only light of a specific wavelength and absorbs light of other wavelengths. It is preferable to be configured by pasting. Alternatively, the color filter is preferably configured by coating a transparent material with a thin film that transmits only light of a specific wavelength and reflects light of other wavelengths. Alternatively, the color filter is preferably formed of a material that transmits only light of a specific wavelength and absorbs light of other wavelengths.
また、上記目的を達成するため、本発明は、第2の態様として、線形に配列された光変調素子で形成された画像光をスクリーンに投影するプロジェクタであって、光源と光変調素子との間に上記本発明の第1の態様のいずれかの構成に係るフィルタユニットが配置されており、該フィルタユニットの回転位置に応じて色フィルタのいずれかに光源の発する白色光が入射し、光源が発する白色光を時分割で分光して光変調素子へ出射することを特徴とするプロジェクタを提供するものである。 In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, there is provided a projector for projecting image light formed by linearly arranged light modulation elements onto a screen, comprising: a light source and a light modulation element; A filter unit according to any one of the configurations of the first aspect of the present invention is disposed therebetween, and white light emitted from the light source is incident on one of the color filters according to the rotational position of the filter unit. Accordingly, the present invention provides a projector characterized in that white light emitted from the light source is split in a time-sharing manner and emitted to a light modulation element.
本発明によれば、従来構成よりも製造が容易で小型のフィルタユニット及びこれを備えたプロジェクタを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a small-sized filter unit that is easier to manufacture than the conventional configuration and a projector including the same.
本発明は、円板状のフィルタユニットに代わる小型の色分解光学ユニットを用いることで、プロジェクタ全体をも小型化するものである。 The present invention reduces the size of the entire projector by using a small color separation optical unit instead of the disk-shaped filter unit.
以下の説明においては、光源が発する光を赤(R)・緑(G)・青(B)の三原色に分光する場合を例とするが、二色、又は四色以上に分光する場合でも原理は同様である。
また、以下の説明において「白色光」とは、赤(R)・緑(G)・青(B)などの単色光を複数含み、単色光よりも波長域が広い光を指す。「フィルタユニット」とは、白色光が入射した際にR・G・Bなどの単色光を選択的に射出する光学素子である。なお、白色光に含まれる所定の色成分の光を分けることを「色分解」や「分光」とも称する。
In the following description, the case where the light emitted from the light source is split into the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) is taken as an example. Is the same.
In the following description, “white light” refers to light that includes a plurality of monochromatic lights such as red (R), green (G), and blue (B) and has a wider wavelength range than monochromatic light. The “filter unit” is an optical element that selectively emits monochromatic light such as R, G, and B when white light is incident. The separation of light of a predetermined color component contained in white light is also referred to as “color separation” or “spectral”.
本発明の好適な実施の形態について説明する。図1に本実施形態に係るプロジェクタが備えるフィルタユニットの平面図を、図2に斜視図を示す。また、図3に、本実施形態に係るプロジェクタの平面図を、図4に、本実施形態に係るプロジェクタの斜視図を示す。
本実施形態に係るプロジェクタが備えるフィルタユニットは、従来技術によるプロジェクタのフィルタユニット5がフィルタユニット11で置き換えられた構成である。フィルタユニット11は、複数枚の板状の色フィルタ11a、1b、11cを共通の回転軸12を中心に一体的に回転できるように矢羽根状に設置し、回転位置に応じていずれか一枚の色フィルタに光が入射するようにしている。フィルタユニット11は、駆動装置13が発生させる駆動力によって回転軸12を中心にして回転する。色フィルタ11a、11b及び11cのそれぞれは、R、G、Bの各色の光のみをそれぞれ透過させる。
フィルタユニット11を矢羽根状とすることにより、比較的薄い板材を色フィルタ11a〜11cとして使用できるようになり、透過光の光路シフトを抑えられる。また、各色に対する色フィルタを別個に形成した後に回転軸へ取り付けることが可能となるため、加工が容易である。
A preferred embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of a filter unit included in the projector according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view. 3 is a plan view of the projector according to the present embodiment, and FIG. 4 is a perspective view of the projector according to the present embodiment.
The filter unit included in the projector according to the present embodiment has a configuration in which the
By making the
図示する構成は、三枚の色フィルタを一体化しているが、三原色に色分解する場合の枚数は3の倍数、例えば6枚や9枚でも良い。 In the configuration shown in the figure, three color filters are integrated, but the number of sheets for color separation into the three primary colors may be a multiple of three, for example, six or nine.
透過する光の波長を、選択する色フィルタには、吸収型と反射型とがある。 Color filters for selecting the wavelength of light to be transmitted include an absorption type and a reflection type.
吸収型フィルタは、ガラスやプラスチックなどの無色透明な媒質に、特定の波長の光鑿を吸収する材料を混合して造られ、その材料が吸収する波長以外の光は透過させる。吸収型フィルタは、比較的低コストで製造でき、他の光学部材との接合を容易である。 The absorption filter is made by mixing a colorless and transparent medium such as glass or plastic with a material that absorbs light of a specific wavelength, and transmits light other than the wavelength that the material absorbs. The absorption filter can be manufactured at a relatively low cost and can be easily joined to other optical members.
反射型フィルタは、ガラスなどの無色で透明な基板の上に、屈折率と厚さの異なる複数の薄膜を組み合わせて蒸着被覆して形成され、特定の波長の光のみを反射し、それ以外の波長の光を透過させる。透過光を利用する時は、「ダイクロイック・フィルタ」とも呼ばれ、反射光を利用する時は「ダイクロイック・ミラー」とも呼ばれる。反射型フィルタは、薄膜の組み合わせを最適化することで、波長選択制に優れた色フィルタを実現できる。 A reflective filter is formed by depositing multiple thin films with different refractive indexes and thicknesses on a colorless and transparent substrate such as glass, and reflects only light of a specific wavelength. Transmits light of wavelength. When using transmitted light, it is also called a “dichroic filter”, and when using reflected light, it is also called a “dichroic mirror”. The reflective filter can realize a color filter excellent in wavelength selection by optimizing the combination of thin films.
なお、透過部材の表面に吸収型フィルタ部材を貼り付けて色フィルタ11a、11b、11cを形成すれば、上記同様の効果を持つ色フィルタを低コストで製造できる。
In addition, if an absorptive filter member is affixed on the surface of the transmission member to form the
また、透過部材の表面に色選択性のある多層薄膜を蒸着被覆して色フィルタ11a、11b、11cを形成すれば、色選択性に優れる色フィルタを容易に形成できる。
Further, if the
また、色フィルタ11a、11b、11cの全体を吸収型フィルタ部材で形成すれば、フィルタ部材を透過部材と接合する必要が無くなり、製造コストをより低減できる。
Moreover, if the
図5に示すように、本実施形態に係るフィルタユニット11では、色フィルタ11a、11b及び11cの入射面の形状が、実際に使用する範囲(光入射領域10)の形状に近い。すなわち、色フィルタ11a、11b及び11cの入射面を効率良く使用する。よって、従来構成のような円板型に比べて、ユニットの小型化を図れる。
As shown in FIG. 5, in the
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態において矩形状の色フィルタを示したが、これは単なる一例であり矩形とは異なる形状(例えば、半円形)の色フィルタを用いてフィルタユニットを形成しても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
In addition, the said embodiment is an example of suitable implementation of this invention, and this invention is not limited to this.
For example, although the rectangular color filter is shown in the above embodiment, this is merely an example, and the filter unit may be formed using a color filter having a shape (for example, a semicircle) different from the rectangle.
As described above, the present invention can be variously modified.
1 光源ランプ
2 放物面反射鏡
3 アパーチャ
4 平凸シリンダレンズ
5、11 フィルタユニット
5a、5b、5c、11a、11b、11c 色フィルタ
6 駆動モータ
7 光変調素子
8 投影レンズ
9 ガルバノミラー
10 光入射領域
12 回転軸
13 駆動装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
光源と前記光変調素子との間に請求項1から5のいずれか1項記載のフィルタユニットが配置されており、該フィルタユニットの回転位置に応じて前記色フィルタのいずれかに前記光源の発する白色光が入射し、前記光源が発する白色光を時分割で分光して前記光変調素子へ出射することを特徴とするプロジェクタ。 A projector that projects image light formed on linearly arranged light modulation elements onto a screen,
The filter unit according to any one of claims 1 to 5 is arranged between a light source and the light modulation element, and the light source emits to any one of the color filters according to a rotation position of the filter unit. A projector in which white light is incident, and the white light emitted from the light source is dispersed in a time division manner and emitted to the light modulation element.
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JP2004323923A JP2006133604A (en) | 2004-11-08 | 2004-11-08 | Filter unit and projector provided with the same |
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Legal Events
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