JP5151864B2

JP5151864B2 - Color wheel and projector device

Info

Publication number: JP5151864B2
Application number: JP2008250339A
Authority: JP
Inventors: 勝美菅谷; 晃彦杉谷; 弘久岩林
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: JP2010079187A

Description

本発明は、プロジェクタ装置に利用されるカラーホイールおよびプロジェクタ装置に関する。特に、発光管内に０．１６ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されて点灯時の水銀蒸気圧が超高圧となる超高圧水銀ランプが凹面反射鏡内に配置された光源装置を光源とした、液晶ディスプレイ装置やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ；テキサスインスツルメンツ社の登録商標）を使ったデジタルライトプロセッサ（ＤＬＰ；テキサスインスツルメンツ社の登録商標）などのプロジェクタ装置に使用されるカラーホイールおよび当該カラーホイールを具備するプロジェクタ装置に関する。 The present invention relates to a color wheel used in a projector device and a projector device. In particular, a liquid crystal using a light source device in which an ultra-high pressure mercury lamp in which 0.16 mg / mm ³ or more of mercury is sealed in an arc tube and the mercury vapor pressure at the time of lighting is set to an ultra-high pressure is disposed in a concave reflector is used as a light source. Color wheel used in a projector device such as a digital light processor (DLP; registered trademark of Texas Instruments) using a display device or a digital mirror device (DMD; registered trademark of Texas Instruments) and a projector having the color wheel Relates to the device.

最近においては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置やＤＭＤを使用したＤＬＰなどのプロジェクタ装置の普及が進み、ビジネスユースに加えてホームシアターユースなどに利用分野が広がっている。このような利用形態の変化に伴い、従来のような単なる明るさ重視から、高い色再現性を求める、いわゆる色味を重視したものが求められている。
このような流れに対応するために、プロジェクタ装置のカラーホイールについて種々の改良が行われている。 Recently, projector devices such as a liquid crystal display (LCD) device and a DLP using a DMD have become widespread, and the field of use has expanded to home theater use in addition to business use. Along with such changes in usage, there has been a demand for high-color reproducibility, which emphasizes so-called color, from the mere importance of brightness as in the prior art.
In order to cope with such a flow, various improvements have been made on the color wheel of the projector apparatus.

カラーホイールは、例えば特許文献１，２に開示されるように、プロジェクタ装置において投影される画像の発色手段として従来から広く活用されている技術であって、特に、単板式表示パネルのＤＬＰや、ＬＣＤタイプのプロジェクタ装置において有用な技術である。
このカラーホイールについて、図１を参照して説明する。このカラーホイール１０は、円盤状の透光性基板における、円周方向に複数、例えば４つの略扇状のセグメント領域に分割された各々に、所望の色の光を透過する波長選択性のカラーフィルタ層１５ａ〜１５ｄが形成されてなるものである。各カラーフィルタ層１５ａ〜１５ｄは、それぞれ、白色光（Ｗ光）を透過するもの、および、光の３原色である赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色（Ｂ光）を透過するものとされている。カラーホイールは、必要に応じて、Ｗ光，Ｒ光，Ｇ光およびＢ光に加えて例えば補色のシアン色の光（Ｃ光）、マゼンダ色の光（Ｍ光）、黄色光（Ｙ光）などについてのカラーフィルタ層を有する構成とされていてもよい。カラーホイール１０における各セグメント領域の占有角度範囲は、各々の色の光について求められる強度や明るさに従って設定される。
このようなカラーホイール１０を高速で回転させ、固定された照射スポット領域Ｓに光を照射することによって、光を時分割的に分光することができる。 For example, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, the color wheel is a technique that has been widely used as a coloring means for an image projected in a projector device. In particular, the color wheel is a DLP for a single-panel display panel, This is a useful technique in an LCD type projector apparatus.
This color wheel will be described with reference to FIG. The color wheel 10 is a wavelength-selective color filter that transmits light of a desired color into each of a plurality of, for example, four substantially fan-shaped segment regions in a circumferential direction on a disc-shaped translucent substrate. Layers 15a to 15d are formed. Each of the color filter layers 15a to 15d transmits white light (W light) and red light (R light), green light (G light), and blue light (B light) which are the three primary colors of light. It is supposed to be transparent. If necessary, the color wheel may be, for example, complementary cyan light (C light), magenta light (M light), yellow light (Y light) in addition to W light, R light, G light and B light. For example, the color filter layer may be provided. The occupation angle range of each segment area in the color wheel 10 is set according to the intensity and brightness required for each color light.
By rotating such a color wheel 10 at high speed and irradiating light to the fixed irradiation spot region S, light can be dispersed in a time division manner.

このようなカラーホイール１０を発色手段として使用したプロジェクタ装置について、図４を参照して説明する。
このプロジェクタ装置３０は、光源装置３５、およびこの光源装置３５から照射された可視光Ｌ１をＷ光，Ｒ光，Ｇ光およびＢ光のいずれかに時分割させて着色光Ｌ２に分光するカラーホイール１０を有するものである。このプロジェクタ装置３０においては、カラーホイール１０を透過した着色光Ｌ２はロッドレンズ３１から断面の照度が均一な等輝度光Ｌ３として出射される。そして、インテグレータレンズ３２を介してＤＭＤなどの表示デバイス３３において変調されて形成された映像光Ｌ５が投射レンズ３４によってスクリーン（図示せず）上に拡大投射される。 A projector apparatus using such a color wheel 10 as a coloring means will be described with reference to FIG.
The projector device 30 includes a light source device 35 and a color wheel that divides the visible light L1 emitted from the light source device 35 into one of W light, R light, G light, and B light and splits it into colored light L2. 10. In the projector device 30, the colored light L <b> 2 that has passed through the color wheel 10 is emitted from the rod lens 31 as equal luminance light L <b> 3 with uniform illuminance at the cross section. Then, the image light L5 modulated and formed in the display device 33 such as DMD through the integrator lens 32 is enlarged and projected on the screen (not shown) by the projection lens 34.

このようなプロジェクタ装置において、例えば特許文献３には、色バランスの調整のために、光源ランプの照射スポット領域に巡ってきたカラーフィルタ層の色種に応じてランプ電力の制御をすることが開示されている。
このようなランプ電力の制御を行うことによって、プロジェクタ装置を例えばホームシアターなどに好適な色再現性の高いものとすることができる。具体的には、通常の時分割による投射画像は、一般に観察者に赤味が少なく感知されるために、Ｒ光に係るランプ電力を大きくする制御を行うことが有効である。 In such a projector apparatus, for example, Patent Document 3 discloses that lamp power is controlled in accordance with the color type of the color filter layer that has reached the irradiation spot area of the light source lamp in order to adjust the color balance. Has been.
By controlling the lamp power in this way, the projector device can have high color reproducibility suitable for, for example, a home theater. Specifically, since a normal time-division projection image is generally perceived by a viewer with less redness, it is effective to perform control to increase lamp power related to R light.

特開２００５−２６６３２４号公報JP 2005-266324 A 特開２００６−０７２０１５号公報JP 2006-072015 A 特開２００７−１２１９７１号公報JP 2007-121971 A

しかしながら、このようなカラーホイールを用いたプロジェクタ装置においては、以下のような問題が生じることが判明した。
すなわち、カラーホイールにおいて各カラーフィルタ層を透過する特定波長域の光以外の波長域の光は、反射光となって光源ランプに戻される。この戻り光が光源ランプの電極に照射されることにより、当該電極の温度が想定以上に上昇してしまい、その結果、光源ランプの照度低下や短寿命などの不具合が生じる。
上記の問題は、特にＢ光が戻り光に多く含まれている場合、具体的には、Ｒ光に係るランプ電力を大きくする制御を行った場合に、顕著に表れる。 However, it has been found that the following problems occur in a projector device using such a color wheel.
That is, light in a wavelength region other than light in a specific wavelength region that passes through each color filter layer in the color wheel is reflected to the light source lamp. By irradiating the electrode of the light source lamp with this return light, the temperature of the electrode rises more than expected, resulting in problems such as a decrease in illuminance and short life of the light source lamp.
The above-mentioned problem appears particularly remarkably when the B light is contained in a large amount in the return light, specifically, when the lamp power related to the R light is increased.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、当該カラーホイールからの戻り光の量が低減され、その結果、光源ランプの電極における過度の昇温が抑制されて長寿命化が図られるカラーホイールおよびこれを具備するプロジェクタ装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to reduce the amount of return light from the color wheel, and as a result, suppress excessive temperature rise in the electrodes of the light source lamp. Another object of the present invention is to provide a color wheel and a projector apparatus including the color wheel that have a longer life.

本発明のカラーホイールは、可視光領域の光が入射されるカラーホイールにおいて、
当該カラーホイールは、透光性基板が複数に分割されて形成される各セグメント領域の光出射側の表面に各々カラーフィルタ層が形成されてなり、
前記透光性基板は、特定のカラーフィルタ層が形成されたセグメント領域において、当該カラーフィルタ層を透過する６００〜７４０ｎｍの特定波長域の光を透過し、かつ、当該特定波長域以外の波長域の光である３００〜５００ｎｍの波長域の光を吸収する特性を有するものとされていることを特徴とする。
The color wheel of the present invention is a color wheel in which light in the visible light region is incident,
In the color wheel, a color filter layer is formed on the surface on the light emission side of each segment region formed by dividing the translucent substrate into a plurality of segments,
The translucent substrate transmits light in a specific wavelength region of 600 to 740 nm that transmits the color filter layer in a segment region where the specific color filter layer is formed, and a wavelength region other than the specific wavelength region. It is characterized by having the characteristic of absorbing light in the wavelength range of 300 to 500 nm, which is the light of .

本発明のプロジェクタ装置は、光源ランプと、
当該光源ランプから放射された光のうち、可視光領域の光を、特定波長域の光に変換する上記のカラーホイールと、
当該カラーホイールにより変換された特定波長域の光を変調する表示デバイスと
を具備することを特徴とする。 A projector device of the present invention includes a light source lamp,
Of the light emitted from the light source lamp, the above color wheel that converts light in the visible light region into light in a specific wavelength region;
And a display device that modulates light in a specific wavelength range converted by the color wheel.

本発明のカラーホイールによれば、特定のカラーフィルタ層が形成された透光性基板のセグメント領域において、当該特定のカラーフィルタ層を透過する特定波長域以外の波長域の光が吸収されることにより、戻り光の量を低減させることができる。その結果、光源ランプの電極における過度の昇温が抑制され、光源ランプの照度低下が抑止されると共に長寿命化を図ることができる。 According to the color wheel of the present invention, light in a wavelength region other than the specific wavelength region that transmits the specific color filter layer is absorbed in the segment region of the translucent substrate on which the specific color filter layer is formed. Thus, the amount of return light can be reduced. As a result, an excessive temperature rise in the electrode of the light source lamp is suppressed, a decrease in illuminance of the light source lamp is suppressed, and a long life can be achieved.

また、６００〜７４０ｎｍの波長域のＲ光を透過し、３００〜５００ｎｍの波長域のＢ光を吸収するセグメントを有する構成のカラーホイールによれば、Ｒ光に係るランプ電力を大きくする制御を行って高い色再現性を実現する場合にも、上記の効果が得られる。 In addition, according to the color wheel having a segment that transmits R light in the wavelength region of 600 to 740 nm and absorbs B light in the wavelength region of 300 to 500 nm, control is performed to increase lamp power related to the R light. Therefore, the above-described effect can be obtained even when high color reproducibility is realized.

本発明のプロジェクタ装置によれば、カラーホイールからの戻り光に由来して生じる光源ランプの電極の早期損耗を防止することができ、長期間にわたって光源ランプの照度を高く維持することができるので、投射画像において高い色再現性が得られると共に、光源ランプの長寿命化を図ることができるプロジェクタ装置を提供することができる。 According to the projector device of the present invention, it is possible to prevent early wear of the electrode of the light source lamp caused by the return light from the color wheel, it is possible to maintain the illuminance of the light source lamp high over a long period of time, It is possible to provide a projector device that can obtain high color reproducibility in a projected image and can extend the life of a light source lamp.

以下、本発明について具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.

〔カラーホイール〕
図１は、本発明のカラーホイールの構成の一例を模式的に示す説明用正面図であり、図２は、図１のカラーホイールにおけるＸ−Ｘ線部分断面図である。
本発明のカラーホイール１０は、円盤状の透光性基板１２が円周方向に複数、例えば４つに分割された各セグメント領域の光出射側の表面に、それぞれ互いに異なる波長域の光を透過するカラーフィルタ層が形成されたセグメント１７ａ〜１７ｄを有するものである。カラーフィルタ層は、例えば誘電体多層膜により形成されたものとすることができる。
この例のカラーホイール１０においては、透光性基板１２の４つのセグメント領域に対して、それぞれ、白色光（Ｗ光）、並びに光の３原色である赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）および青色（Ｂ光）を透過するカラーフィルタ層１５ａ〜１５ｄが形成されている。
このようなカラーホイール１０は、高速で回転させ、固定されている照射スポット領域Ｓに光を照射することによって、光を時分割的に分光することができるものである。 [Color wheel]
FIG. 1 is an explanatory front view schematically showing an example of the configuration of the color wheel of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line XX of the color wheel of FIG.
The color wheel 10 of the present invention transmits light in different wavelength ranges to the surface on the light emission side of each segment region in which a disc-shaped translucent substrate 12 is divided into a plurality, for example, four in the circumferential direction. It has segments 17a to 17d in which color filter layers to be formed are formed. The color filter layer can be formed of, for example, a dielectric multilayer film.
In the color wheel 10 of this example, white light (W light), red light (R light) that is the three primary colors of light, and green light (G) are respectively applied to the four segment regions of the translucent substrate 12. Color filter layers 15a to 15d that transmit light) and blue light (B light) are formed.
Such a color wheel 10 can be dispersed in a time-division manner by rotating light at high speed and irradiating the fixed irradiation spot region S with light.

本発明のカラーホイールは、それぞれＷ光および三原色の光を透過する４つのセグメントを有する構成には限定されず、例えば黄色光（Ｙ光）、マゼンダ色光（Ｍ光）、シアン色光（Ｃ光）などを透過するセグメントをさらに有する構成とされていてもよい。 The color wheel of the present invention is not limited to a configuration having four segments that respectively transmit W light and three primary color lights. For example, yellow light (Y light), magenta light (M light), and cyan light (C light). It may be configured to further include a segment that passes through.

そして、本発明のカラーホイール１０においては、例えばＲ光に係るセグメント１７ｂのセグメント領域１２ｂが、Ｒ光の波長域以外の波長域の光を吸収する特性を有するものとされている。このセグメント領域１２ｂにおいて吸収される波長域の光（以下、「Ｒセグメント吸収光」ともいう。）は、少なくともＲ光の波長域以外の波長域の光の一部であればよく、全部であってもよい。
具体的には、例えば、Ｒ光に係るセグメント１７ｂのカラーフィルタ層１５ｂを６００〜７４０ｎｍの波長域の光を透過するものとし、対応するセグメント領域１２ｂにおけるＲセグメント吸収光を、例えば３００〜５００ｎｍの波長域の光とすることが好ましい。
Ｒセグメント吸収光を上記波長域の光とすることにより、例えば図３に示すスペクトルの光を発する光源ランプを用いた場合に、Ｂ光を構成する波長域の光の２／３以上が上記波長域内に含まれているために、Ｂ光が戻り光となることが確実に抑制される。 In the color wheel 10 of the present invention, for example, the segment region 12b of the segment 17b related to R light has a characteristic of absorbing light in a wavelength region other than the wavelength region of R light. The light in the wavelength region absorbed in the segment region 12b (hereinafter also referred to as “R segment absorption light”) may be at least a part of the light in the wavelength region other than the wavelength region of the R light. May be.
Specifically, for example, the color filter layer 15b of the segment 17b related to the R light is assumed to transmit light in the wavelength region of 600 to 740 nm, and the R segment absorption light in the corresponding segment region 12b is, for example, 300 to 500 nm. It is preferable to use light in the wavelength range.
For example, when a light source lamp that emits light having the spectrum shown in FIG. 3 is used by making the R segment absorbed light in the above wavelength band, 2/3 or more of the light in the wavelength band constituting the B light has the above wavelength Since it is included in the region, B light is reliably suppressed from being returned light.

Ｒ光に係るセグメント領域１２ｂにおけるＲセグメント吸収光の吸収率は、例えば７５〜９０％とされる。 The absorptivity of the R segment absorption light in the segment region 12b related to R light is, for example, 75 to 90%.

このようなＲ光に係るセグメント１７ｂのセグメント領域１２ｂを形成する材料としては、赤色やオレンジ色などに着色されたガラス（以下、「色ガラス」ともいう。）などを用いることができる。
色ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えば赤色のものはガラス中に添加物として金、銅、セレンなどを含有させることにより、また、オレンジ色のものは添加物として銀、ニッケル、炭素などを含有させることにより、製造することができる。 As a material for forming the segment region 12b of the segment 17b related to the R light, glass colored in red or orange (hereinafter also referred to as “colored glass”) or the like can be used.
Colored glass varies depending on the glass components, heating and cooling, melting atmosphere, cooling environment, etc. For example, red glass can be used by adding gold, copper, selenium, etc. as an additive in the glass, and orange glass. Can be produced by adding silver, nickel, carbon or the like as an additive.

Ｒ光に係るセグメント１７ｂ以外のセグメント１７ａ，１７ｃ，１７ｄに係る各セグメント領域は、光を吸収せずに透過させるものとされている。このようなセグメント１７ａ，１７ｃ，１７ｄに係る各セグメント領域を形成する材料としては、例えば白板ガラスが挙げられる。白板ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えばガラス中に添加物としてカルシウム、錫、フッ素などを含有させることにより、得ることができる。 The segment regions related to the segments 17a, 17c, and 17d other than the segment 17b related to the R light transmit light without absorbing light. An example of a material for forming each segment region related to the segments 17a, 17c, and 17d is white plate glass. The white plate glass varies depending on the components of the glass, heating and cooling, the melting atmosphere, the cooling environment, and the like, but can be obtained, for example, by adding calcium, tin, fluorine or the like as an additive in the glass.

以上のカラーホイール１０のセグメント１７ｂにおいては、可視光領域の光が照射されると、まず、セグメント領域１２ｂ内部において、通常の光の進行方向に沿ってＲセグメント吸収光は吸収されながら進み、カラーフィルタ層１５ｂによって反射される。反射された光は、セグメント領域１２ｂ内部を前記進行方向と逆方向に沿ってさらに吸収されながら戻る。一方、Ｒセグメント吸収光以外の光は進行方向に沿って吸収されずに進み、Ｒセグメント吸収光以外の光のうち、Ｒ光はカラーフィルタ層１５ｂを透過され、Ｒ光以外の光はカラーフィルタ層１５ｂによって反射され、前記進行方向と逆方向に沿って吸収されずに戻る。 In the segment 17b of the color wheel 10 described above, when light in the visible light region is irradiated, first, the R segment absorption light travels while being absorbed along the normal light traveling direction inside the segment region 12b. Reflected by the filter layer 15b. The reflected light returns while being further absorbed in the segment region 12b along the direction opposite to the traveling direction. On the other hand, light other than the R segment absorption light travels without being absorbed along the traveling direction, and among the light other than the R segment absorption light, the R light is transmitted through the color filter layer 15b, and the light other than the R segment light is a color filter. It is reflected by the layer 15b and returns without being absorbed along the direction opposite to the traveling direction.

このように、カラーホイール１０においてカラーフィルタ層１５ｂがセグメント領域１２ｂの光出射側の表面に形成されていることによって、光を吸収するための距離が大きなものとなり、従って、効率的に光源ランプへの戻り光量を低減させることができる。 As described above, since the color filter layer 15b is formed on the surface of the segment region 12b on the light emission side in the color wheel 10, the distance for absorbing the light becomes large, and therefore, the light source lamp can be efficiently supplied. Can be reduced.

このカラーホイール１０における扇形状のセグメント１７ａ〜１７ｄが円盤状の透光性基板１２においてそれぞれ占有する角度範囲は、特に限定されず、各々の色の光について求められる強度や明るさに従って設定することができる。 The angle ranges that the fan-shaped segments 17a to 17d in the color wheel 10 occupy in the disc-shaped translucent substrate 12 are not particularly limited, and should be set according to the intensity and brightness required for each color light. Can do.

〔プロジェクタ装置〕
本発明のプロジェクタ装置３０は、図４に示されるように、白色光を発する放電灯よりなる光源ランプ３５ａ、上記のカラーホイール１０および当該カラーホイール１０により変換された特定波長域の光を変調する表示デバイス３３を有し、カラーホイール１０に入射される光が、赤外光領域の光（ＩＲ光）および紫外光領域の光（ＵＶ光）が除去された可視光Ｌ１であるものである。 [Projector device]
As shown in FIG. 4, the projector device 30 of the present invention modulates a light source lamp 35 a composed of a discharge lamp that emits white light, the color wheel 10, and light in a specific wavelength region converted by the color wheel 10. The light that has the display device 33 and is incident on the color wheel 10 is visible light L1 from which light in the infrared region (IR light) and light in the ultraviolet region (UV light) have been removed.

具体的には、可視光Ｌ１を出射する光源装置３５、および、可視光Ｌ１を時分割で着色光Ｌ２に分光するカラーホイール１０を有する。さらに、着色光Ｌ２を等輝度光Ｌ３とするロッドレンズ３１、等輝度光Ｌ３を屈折させて集光光Ｌ４とするインテグレータレンズ３２、集光光Ｌ４を変調して映像光Ｌ５とする表示デバイス３３および映像光Ｌ５をスクリーンに投射する投射レンズ３４を有している。 Specifically, the light source device 35 that emits visible light L1 and the color wheel 10 that splits the visible light L1 into colored light L2 in a time-sharing manner are provided. Further, the rod lens 31 that changes the colored light L2 to the equal luminance light L3, the integrator lens 32 that refracts the equal luminance light L3 to obtain the condensed light L4, and the display device 33 that modulates the condensed light L4 to obtain the video light L5. And a projection lens 34 for projecting the image light L5 onto the screen.

カラーホイール１０は、例えばその中央が軸１９によって軸支され、駆動手段１８により軸１９を回転中心として例えば時計方向に回転される構成とされる。
駆動手段１８は、例えば６０〜１２０回転／秒でカラーホイール１０を回転駆動するものとすることができる。駆動手段１８としては、例えばモータを用いることができる。
カラーホイール１０は透光性基板１２が光源ランプ３５ａ側に向いて配置されると共に当該透光性基板１２上に設けられたカラーフィルタ層１５ａ〜１５ｄがロッドレンズ３１側に配置された状態とされる。 For example, the center of the color wheel 10 is pivotally supported by a shaft 19, and is configured to be rotated clockwise, for example, around the shaft 19 by a driving unit 18.
The drive means 18 can rotate the color wheel 10 at, for example, 60 to 120 rotations / second. As the driving means 18, for example, a motor can be used.
In the color wheel 10, the translucent substrate 12 is arranged facing the light source lamp 35 a side, and the color filter layers 15 a to 15 d provided on the translucent substrate 12 are arranged on the rod lens 31 side. The

光源装置３５は、白色光を発する光源ランプ３５ａと、光軸を中心とした回転楕円面形状の光反射面を有し、光源ランプ３５ａからの白色光を反射する凹面反射鏡３５ｂと、ＩＲ光およびＵＶ光を除去する放射窓３５ｃとから構成されるものである。
この光源ランプ３５ａとしては、白色光を発するものであれば特に限定されず、例えば超高圧水銀ランプを用いることができる。超高圧水銀ランプは、発光管部内に例えば一対のタングステン製の電極が対向配置され、水銀およびハロゲンが封入されており、希ガスが必要に応じて適宜に封入されたものである。光源ランプ３５ａとしては、特に、発光管内に０．１６ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されて点灯時の水銀蒸気圧が超高圧となる超高圧水銀ランプを用いることが好ましい。
また、光源ランプ３５ａとしては、他にも、ハロゲンランプ、キセノンアークランプおよびメタルハライドランプなどを用いることができる。 The light source device 35 includes a light source lamp 35a that emits white light, a light reflecting surface having a spheroid shape around the optical axis, a concave reflecting mirror 35b that reflects white light from the light source lamp 35a, and IR light. And a radiation window 35c for removing UV light.
The light source lamp 35a is not particularly limited as long as it emits white light. For example, an ultra-high pressure mercury lamp can be used. In the ultra high pressure mercury lamp, for example, a pair of tungsten electrodes are disposed opposite to each other in an arc tube portion, and mercury and halogen are sealed, and a rare gas is appropriately sealed as necessary. As the light source lamp 35a, it is particularly preferable to use an ultra-high pressure mercury lamp in which 0.16 mg / mm ³ or more of mercury is sealed in an arc tube so that the mercury vapor pressure at the time of lighting becomes an ultra-high pressure.
In addition, as the light source lamp 35a, a halogen lamp, a xenon arc lamp, a metal halide lamp, or the like can be used.

放射窓３５ｃとしては、ＩＲ光およびＵＶ光を除去することができればその具体的な構成は限定されず、例えばＩＲ光を吸収もしくは反射するガラスおよびＵＶ光を吸収もしくは反射するガラスを接着剤などにより接合したものを用いることができる。
放射窓３５ｃによりＩＲ光およびＵＶ光が除去されることにより、ロッドレンズ３１、インテグレータレンズ３２、表示デバイス３３および投射レンズ３４などが劣化することを抑制することができる。 The specific configuration of the radiation window 35c is not limited as long as IR light and UV light can be removed. For example, glass that absorbs or reflects IR light and glass that absorbs or reflects UV light is bonded with an adhesive or the like. What was joined can be used.
By removing the IR light and the UV light through the radiation window 35c, it is possible to suppress deterioration of the rod lens 31, the integrator lens 32, the display device 33, the projection lens 34, and the like.

このような光源装置３５のランプ電力の大きさは、照射スポット領域Ｓに配置されるカラーホイール１０のセグメント１７ａ〜１７ｄの透過する色光の種類に応じて、それぞれ、適宜に決定することができる。具体的には、例えば、Ｒ光に係るセグメント１７ｂが照射スポット領域Ｓに配置されたときのランプ電力を、他のセグメント１７ａ，１７ｃ，１７ｄが照射スポット領域Ｓに配置されたときのランプ電力の例えば２倍とすることが好ましい。
このような制御を行うことにより、スクリーン上に得られる映像が高い色再現性を有するものとなる。 The magnitude of the lamp power of such a light source device 35 can be appropriately determined according to the type of color light transmitted through the segments 17a to 17d of the color wheel 10 arranged in the irradiation spot region S. Specifically, for example, the lamp power when the segment 17b related to the R light is arranged in the irradiation spot region S, and the lamp power when the other segments 17a, 17c, and 17d are arranged in the irradiation spot region S. For example, it is preferable to make it 2 times.
By performing such control, an image obtained on the screen has high color reproducibility.

ロッドレンズ３１は、入射面および出射面を開口部とし、入射面と出射面とを繋ぐ側壁の内側を反射面にした四角筒状構造の光学素子であって、出射面上における輝度分布を略均一化させた等輝度光Ｌ３とするものである。なお、光源装置３５から出射される可視光Ｌ１の焦点Ｐは、ロッドレンズ３１の入射面上に存在するものとされている。 The rod lens 31 is an optical element having a rectangular cylindrical structure in which an entrance surface and an exit surface are openings, and the inner side of a side wall connecting the entrance surface and the exit surface is a reflection surface, and the luminance distribution on the exit surface is substantially reduced. The uniform luminance light L3 is obtained. The focal point P of the visible light L1 emitted from the light source device 35 is assumed to be on the incident surface of the rod lens 31.

インテグレータレンズ３２は、ロッドレンズ３１から出射された等輝度光Ｌ３を集光し、表示デバイス３３の画角に応じた照射面積にまで拡大させた集光光Ｌ４とするものである。 The integrator lens 32 condenses the equiluminance light L3 emitted from the rod lens 31 and produces the condensed light L4 that is expanded to an irradiation area corresponding to the angle of view of the display device 33.

表示デバイス３３は、外部から入力された映像信号に応じてＲ光・Ｇ光・Ｂ光の集光光Ｌ４を変調またはスイッチングして映像光Ｌ５とするための光変調素子である。表示デバイス３３としては、例えば、画像の各画素に対応し、入力映像信号に応じて高速でＯＮ／ＯＦＦ制御されて選択的に傾けることのできるマイクロミラーが配置されたＤＭＤや、透過型または反射型の液晶表示パネルなどを用いることができる。 The display device 33 is a light modulation element for modulating or switching the condensed light L4 of the R light, the G light, and the B light according to a video signal input from the outside to obtain the video light L5. As the display device 33, for example, a DMD in which micromirrors corresponding to each pixel of an image and capable of being selectively tilted by high-speed ON / OFF control according to an input video signal are disposed, or a transmission type or a reflection type A liquid crystal display panel or the like can be used.

投射レンズ３４は、表示デバイス３３から出射された映像光Ｌ５を、スクリーンに拡大投射するものである。投射レンズ３４としては、特に限定されず適宜のものを使用することができる。 The projection lens 34 enlarges and projects the image light L5 emitted from the display device 33 onto the screen. The projection lens 34 is not particularly limited, and an appropriate one can be used.

このプロジェクタ装置３０においては、まず、光源ランプ３５ａから放射された白色光が、凹面反射鏡３５ｂによって反射され、これの前面に配置された放射窓３５ｃによって濾光されてＩＲ光、ＵＶ光が除去される。そして、可視光Ｌ１のみがカラーホイール１０の照射スポット領域Ｓに入射される。一方、カラーホイール１０は、セグメント１７ａ〜１７ｄが周期的に光路内に配置されるように回転駆動される。これにより、可視光Ｌ１が各セグメント１７ａ〜１７ｄのカラーフィルタ層１５ａ〜１５ｄのいずれかによって波長選択され、Ｗ，Ｒ，ＧおよびＢのいずれかの着色光Ｌ２として透過される。
カラーホイール１０を透過した着色光Ｌ２はロッドレンズ３１に集光され、その側壁による反射を繰り返すことにより、断面の輝度が均一な等輝度光Ｌ３とされる。そして、インテグレータレンズ３２を介して表示デバイス３３に集光光Ｌ４として照射される。
表示デバイス３３においては、入射された集光光Ｌ４がＲ光，Ｇ光，Ｂ光およびＷ光のいずれであるかに応じて変調されることによって映像光Ｌ５が形成され、この映像光Ｌ５が投射レンズ３４を介してスクリーン（図示せず）上に拡大投射される。
スクリーンにおいては、例えば１／１２０秒間〜１／６０秒間の極めて短い一定時間ごとにＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各色の映像が順次表示され、画像の色合成はいわゆる残像効果により観察者の視覚系において実行され、その結果、フルカラーの映像が認識される。 In the projector device 30, first, white light emitted from the light source lamp 35 a is reflected by the concave reflecting mirror 35 b and filtered by the radiation window 35 c disposed in front of the concave mirror 35 b to remove IR light and UV light. Is done. Then, only the visible light L 1 is incident on the irradiation spot region S of the color wheel 10. On the other hand, the color wheel 10 is rotationally driven so that the segments 17a to 17d are periodically arranged in the optical path. As a result, the visible light L1 is wavelength-selected by any one of the color filter layers 15a to 15d of the segments 17a to 17d, and transmitted as colored light L2 of any one of W, R, G, and B.
The colored light L2 that has passed through the color wheel 10 is condensed on the rod lens 31 and is repeatedly reflected by the side wall thereof, so that the equal luminance light L3 with uniform cross-sectional luminance is obtained. Then, the display device 33 is irradiated as the condensed light L <b> 4 through the integrator lens 32.
In the display device 33, image light L5 is formed by modulating the incident collected light L4 according to whether it is R light, G light, B light, or W light. The image is enlarged and projected on a screen (not shown) through the projection lens 34.
On the screen, for example, images of R, G, B, and W colors are sequentially displayed every very short period of time, for example, 1/120 seconds to 1/60 seconds. As a result, a full color image is recognized.

以上のようなカラーホイール１０によれば、カラーフィルタ層１５ｂが形成された透光性基板１２のセグメント領域１２ｂにおいて、当該カラーフィルタ層１５ｂを透過する特定波長域以外の波長域の光が吸収されることにより、戻り光の量を低減させることができる。その結果、光源ランプ３５ａの電極における過度の昇温が抑制され、光源ランプ３５ａの照度低下が抑止されると共に長寿命化を図ることができる。
以上のカラーホイール１０においては、Ｒ光に係るランプ電力を大きくする制御を行って高い色再現性を実現する場合にも、上記の効果が得られる。 According to the color wheel 10 as described above, light in a wavelength region other than the specific wavelength region that transmits the color filter layer 15b is absorbed in the segment region 12b of the translucent substrate 12 on which the color filter layer 15b is formed. As a result, the amount of return light can be reduced. As a result, an excessive temperature rise at the electrode of the light source lamp 35a is suppressed, a decrease in illuminance of the light source lamp 35a is suppressed, and a longer life can be achieved.
In the color wheel 10 described above, the above-described effect can be obtained even when high color reproducibility is realized by performing control to increase the lamp power related to the R light.

また、以上のプロジェクタ装置３０によれば、光源ランプ３５ａから放射される光が、ＵＶ光およびＩＲ光が除去された光であるので、当該プロジェクタ装置３０を構成する光学系に対するこれらのＵＶ光およびＩＲ光による負荷が軽減される。従って、光学系の劣化が抑制され、かつ、上記のカラーホイール１０を具備するために光源ランプ３５ａが長寿命を有し、結局、プロジェクタ装置３０を長寿命のものとすることができる。 Further, according to the projector device 30 described above, the light emitted from the light source lamp 35a is the light from which the UV light and the IR light are removed, so that these UV light and the optical system constituting the projector device 30 The load due to IR light is reduced. Therefore, the deterioration of the optical system is suppressed, and the light source lamp 35a has a long life because the color wheel 10 is provided, and as a result, the projector device 30 can have a long life.

以上、本発明のプロジェクタ装置の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。 As described above, the embodiment of the projector device of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

例えば、カラーホイールは、図５に示されるように、Ｒ光に係るセグメント領域１２ｂの光入射側の表面に反射防止膜２５が形成された構成のものとすることができる。この反射防止膜２５が設けられることにより、このカラーホイールのセグメント領域１２ｂに入射される可視光領域の光の界面反射の割合が低減され、その結果、光源ランプ３５ａに反射される戻り光の量がより一層低減される。
このような反射防止膜は、他の色光に係るセグメント領域の光入射側の表面にも形成されていてもよい。 For example, as shown in FIG. 5, the color wheel may have a configuration in which an antireflection film 25 is formed on the light incident side surface of the segment region 12 b related to R light. By providing the antireflection film 25, the ratio of interface reflection of light in the visible light region incident on the segment region 12b of the color wheel is reduced, and as a result, the amount of return light reflected by the light source lamp 35a. Is further reduced.
Such an antireflection film may also be formed on the surface on the light incident side of the segment region relating to the other color light.

また例えば、カラーホイールは、Ｒ光に係るセグメントのみがＲ光以外の光を吸収する構成とすることに限定されず、他のセグメントもカラーフィルタ層に透過されない光を吸収する特性を有するものとされた構成としてもよい。
具体的には、Ｇ光に係るセグメントについてＧ光以外の光を吸収する構成とする場合には、カラーフィルタ層を４８０〜５５０ｎｍの光を透過するものとし、対応するセグメント領域を３００〜４８０ｎｍの波長域および５５０〜８００ｎｍの波長域の光を吸収するよう構成することが好ましい。
このようなＧ光に係るセグメント１７ｃのセグメント領域を形成する材料としては、黄色の色ガラスや、緑色の色ガラスなどを用いることができる。
黄色の色ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えばガラス中に添加物として硫黄、カドミウム、セリウムなどを含有させることにより得ることができる。同様に、緑色の色ガラスは、添加物としてクロム、ニッケル、鉄などを含有させることにより得ることができる。 In addition, for example, the color wheel is not limited to a configuration in which only the segment related to the R light absorbs light other than the R light, and the other segments also have characteristics of absorbing light that is not transmitted through the color filter layer. A configuration may be adopted.
Specifically, when the segment related to the G light is configured to absorb light other than the G light, the color filter layer transmits light of 480 to 550 nm, and the corresponding segment region is set to 300 to 480 nm. It is preferable to be configured to absorb light in the wavelength region and the wavelength region of 550 to 800 nm.
As a material for forming such a segment region of the segment 17c related to G light, yellow colored glass, green colored glass, or the like can be used.
The yellow colored glass can be obtained by adding sulfur, cadmium, cerium, or the like as an additive to the glass, for example, although it varies depending on the components of the glass, heating, heating, melting atmosphere, cooling environment, and the like. Similarly, a green colored glass can be obtained by adding chromium, nickel, iron or the like as an additive.

また、Ｂ光に係るセグメントについてＢ光以外の光を吸収する構成とする場合には、カラーフィルタ層を３００〜４８０ｎｍの光を透過するものとし、対応するセグメント領域を４８０〜８００ｎｍの光を吸収するよう構成することが好ましい。
このようなＢ光に係るセグメント１７ｄのセグメント領域を形成する材料としては、青色の色ガラスや、紫色の色ガラスなどを用いることができる。
青色の色ガラスは、ガラスの成分や火加減、溶融雰囲気、冷却環境などによって異なるが、例えばガラス中に添加物としてコバルト、銅などを含有させることにより得ることができる。同様に、紫色の色ガラスは、添加物としてマンガンなどを含有させることにより得ることができる。 Further, when the segment related to the B light is configured to absorb light other than the B light, the color filter layer transmits light of 300 to 480 nm, and the corresponding segment region absorbs light of 480 to 800 nm. It is preferable to constitute so.
As a material for forming the segment region of the segment 17d related to the B light, blue color glass, purple color glass, or the like can be used.
The blue colored glass varies depending on the glass components, the heating and cooling, the melting atmosphere, the cooling environment, and the like, but can be obtained, for example, by adding cobalt, copper, or the like as an additive in the glass. Similarly, purple glass can be obtained by adding manganese or the like as an additive.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

＜実施例１＞
基材として、３００〜４００ｎｍの波長域の光を吸収して、４４０ｎｍより長い波長域の光を透過する、厚み０．５ｍｍの黄色の色ガラスの一面上に、ＴｉＯ₂およびＳｉＯ₂を交互に積層した誘電体多層膜よりなる６００〜７４０ｎｍの波長の光を透過するカラーフィルタ層を形成することにより、Ｒ光セグメント〔１〕を作製した。用いた色ガラスは、３００〜４４０ｎｍの波長の光を８０％の割合で吸収するものである。
このＲ光セグメント〔１〕と、光源ランプとして３００Ｗの超高圧水銀ランプとを、図２に従った配置関係に配置し、点灯から３０分後の光源ランプの温度を放射温度計により測定する実験を行った。結果を表１に示す。
なお、表１において、「電極の降下温度」とは、後述する比較例１についての結果を０としたときの降下幅である。 <Example 1>
As a base material, TiO ₂ and SiO ₂ are alternately applied on one surface of a yellow colored glass having a thickness of 0.5 mm that absorbs light in a wavelength region of 300 to 400 nm and transmits light in a wavelength region longer than 440 nm. An R light segment [1] was produced by forming a color filter layer that transmits light having a wavelength of 600 to 740 nm, which is a laminated dielectric multilayer film. The used colored glass absorbs light having a wavelength of 300 to 440 nm at a rate of 80%.
An experiment in which the R light segment [1] and a 300 W ultra-high pressure mercury lamp as a light source lamp are arranged in an arrangement relationship according to FIG. 2, and the temperature of the light source lamp 30 minutes after lighting is measured with a radiation thermometer. Went. The results are shown in Table 1.
In Table 1, “electrode drop temperature” is the drop width when the result for Comparative Example 1 described later is zero.

＜実施例２〜４＞
色ガラスの厚みを表１に従って変更したことの他は実施例１と同様にしてＲ光セグメント〔２〕〜〔４〕を作製し、実施例１と同様にして光源ランプの温度降下実験を行った。結果を表１に示す。 <Examples 2 to 4>
R light segments [2] to [4] were prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the colored glass was changed according to Table 1, and the temperature drop experiment of the light source lamp was performed in the same manner as in Example 1. It was. The results are shown in Table 1.

＜比較例１＞
色ガラスの代わりに、可視光を吸収しない厚み０．７ｍｍの石英ガラスを用いたことの他は実施例１と同様にして比較用のＲ光セグメント〔１〕を作製し、実施例１と同様にして光源ランプの温度降下実験を行った。結果を表１に示す。 <Comparative Example 1>
A comparative R light segment [1] was prepared in the same manner as in Example 1 except that a 0.7 mm thick quartz glass that did not absorb visible light was used instead of the colored glass. The temperature drop experiment of the light source lamp was conducted. The results are shown in Table 1.

以上の実施例および比較例より、３００〜４４０ｎｍの青色の光を吸収する色ガラスの存在によって、光源ランプの昇温が抑制されることが確認された。
また、色ガラスの厚みが１ｍｍ以上である場合は電極の降下温度は１５０度と優れた値を示しているが、厚み方向の熱的歪みが生じて当該色ガラス自身が破損するおそれがあるため、実質的には厚み０．７ｍｍの色ガラスを使用することが好ましい。 From the above Examples and Comparative Examples, it was confirmed that the temperature rise of the light source lamp is suppressed by the presence of the colored glass that absorbs blue light of 300 to 440 nm.
Moreover, when the thickness of the colored glass is 1 mm or more, the temperature drop of the electrode shows an excellent value of 150 degrees, but the colored glass itself may be damaged due to thermal distortion in the thickness direction. In practice, it is preferable to use colored glass having a thickness of 0.7 mm.

本発明のカラーホイールの構成の一例を模式的に示す説明用正面図である。It is a front view for explanation which shows typically an example of composition of a color wheel of the present invention. 図１のカラーホイールにおけるＸ−Ｘ線部分断面図である。FIG. 2 is a partial sectional view taken along line XX in the color wheel of FIG. 1. 本発明のプロジェクタ装置の光源として用いることのできる光源ランプのスペクトルである。It is the spectrum of the light source lamp which can be used as a light source of the projector apparatus of this invention. 本発明のプロジェクタ装置の構成の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of a structure of the projector apparatus of this invention. 本発明のカラーホイールの構成の別の一例を模式的に示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows typically another example of a structure of the color wheel of this invention.

Explanation of symbols

１０カラーホイール
１２透光性基板
１２ｂセグメント領域
１５ａ〜１５ｄカラーフィルタ層
１７ａ〜１７ｄセグメント
１８駆動手段
１９軸
２５反射防止膜
３０プロジェクタ装置
３１ロッドレンズ
３２インテグレータレンズ
３３表示デバイス
３４投射レンズ
３５光源装置
３５ａ光源
３５ｂ凹面反射鏡
３５ｃ放射窓
Ｌ１可視光
Ｌ２着色光
Ｌ３等輝度光
Ｌ４集光光
Ｌ５映像光
Ｓ照射スポット領域
Ｐ焦点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Color wheel 12 Translucent board | substrate 12b Segment area | region 15a-15d Color filter layer 17a-17d Segment 18 Drive means 19 Axis 25 Antireflection film 30 Projector apparatus 31 Rod lens 32 Integrator lens 33 Display device 34 Projection lens 35 Light source apparatus 35a Light source 35b Concave reflecting mirror 35c Radiation window L1 Visible light L2 Colored light L3 Equal luminance light L4 Condensed light L5 Image light S Irradiation spot area P Focus

Claims

In the color wheel where light in the visible light region is incident,
In the color wheel, a color filter layer is formed on the surface on the light emission side of each segment region formed by dividing the translucent substrate into a plurality of segments,
The translucent substrate transmits light in a specific wavelength region of 600 to 740 nm that transmits the color filter layer in a segment region where the specific color filter layer is formed, and a wavelength region other than the specific wavelength region. A color wheel characterized by having a characteristic of absorbing light in the wavelength region of 300 to 500 nm, which is light of the above .

A light source lamp,
The color wheel according to claim 1, which converts light in a visible light region into light in a specific wavelength region out of light emitted from the light source lamp,
A display device that modulates light in a specific wavelength range converted by the color wheel;
A projector apparatus comprising: