JP2002341288A

JP2002341288A - 投写装置

Info

Publication number: JP2002341288A
Application number: JP2001144564A
Authority: JP
Inventors: Kunitaka Furuichi; 邦高古市
Original assignee: NEC Viewtechnology Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】筐体に遮光用の側壁を設けることによって、外
乱光線、フレア光線、迷光などが反射鏡に入るのを防止
して画像が劣化しないようにする。【解決手段】投写装置は、画像形成素子５と投写光学系
１０で構成される。投写光学系１０は、筐体６を樹脂で
一体成形して板状部６ａと側壁部６ｂを有する構成と
し、画像形成素子５の前方位置の壁に反射鏡１を固定
し、反射鏡１から反射した光を板状部の開口部９に設置
した反射鏡２で反射して板状部の開口部９を通過させた
後、上側の壁に対向して固定した反射鏡３と反射鏡４で
反射させ、出射開口部８から投写光７として取り出すよ
うに構成されている。投写光学系１０を画像形成素子５
に対して前後に移動することによって焦点調節を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投写装置に関し、
特に投写光学系を反射鏡を用いて構成した投写装置の遮
光構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ受像機やパソコン等の情報機器の
モニター、その他の各種表示装置用の表示デバイスとし
て液晶表示素子が多く用いられている。その中でも近
年、液晶表示素子を投写装置の作像手段として用いたも
のが小型でかつ大画面表示を可能とした表示装置として
利用されている。

【０００３】図４は従来の液晶プロジェクタの一例を説
明する模式図であって、図４（ａ）は外観図、（ｂ）は
光学系を示す概略図である。図4において、液晶プロジ
ェクタは筺体３１の内部に光源装置（照明光源）３３、
液晶表示素子３４、その他の結像光学系を収納し、筺体
３１の一側面に結像光学系３５を取り付けてある。光源
装置３３から放射された照明光は液晶表示素子３４に入
射し、この液晶表示素子３４に生成した画像で照明光を
変調して、これを結像光学系３５で拡大し、スクリーン
３２上に投写し大画面を再生する。なお、ここで使用さ
れている液晶表示素子３４は透過型である。

【０００４】このような従来の液晶プロジェクタでは、
液晶表示素子３４に生成した画像をスクリーン３２上に
結像させるように、光源装置３３、液晶表示素子３４、
結像光学系３５等の構成要素の位置が決められて筺体３
１内に固定されている。筺体３１からの光（投射光）の
出口は結像光学系３５であるが、この結像光学系３５は
レンズ等による屈折光学素子で構成されて筺体３１に固
定されており、結像光学系３５内で各屈折光学素子の外
形精度を維持し、また焦点位置調節機構も結像光学系の
一部分を動かすことのみで行うようになっている。

【０００５】また、特開平１１−１２５８６５号公報な
どに開示されている図5に示す結像光学系４３のように
反射光学素子で光学系が構成されている装置は、偏芯光
学系となり各反射光学素子の配置（間隔）誤差及び角度
誤差が画像劣化を引き起こし、また迷光の予測が困難で
あるため、結像光学系４３を構成する全ての反射光学素
子を１つの筐体４１に配置する一体構造としているが、
焦点調節を１つの反射鏡の移動で行うために、その光学
素子を保持する部材があり、反射鏡とそれらを保持する
部材及び筐体４１の精度を高め、さらに調整を必要とす
るものであった。なお、４２は光源装置、４４は液晶表
示素子である。

【０００６】このような従来技術の問題点を解消するた
め、本発明者は特願２０００−２４０１６４号におい
て、図６に示すように投写光学系を構成する光学素子を
すべて反射鏡５１、５２、５３、５４により構成し、全
ての反射鏡５１〜５４の相対位置関係を固定して反射鏡
５１〜５４を板状筐体５６に設置し、反射鏡５１〜５４
の相対位置関係を固定したまま板状筐体５６を移動させ
て画像形成素子５５に対する投写光学系５０全体の位置
を調整するようにした投写装置を提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特願２０００
−２４０１６４号の投写光学系は、構成要素である反射
鏡がすべて剥き出し状態で板状筐体に相対位置関係を維
持するように固定されているため、外部光線、フレア光
線、反射鏡を固定している板状筐体の表面からの乱反射
光線などが反射鏡に入ってきてが画質を劣化させるとい
う問題がある。また、最終出射開口部が開かれたのもに
なっているので保管時などにゴミが混入するという問題
もある。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消し、反射光学素子を用いた小型かつ組み立てや調整
不要な筐体構造をもち、不必要な光線を除去して画質の
劣化のない投写装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、画像形
成素子と、この画像形成素子からの光をスクリーンに投
射する投写光学系とを有し、前記投写光学系を構成する
光学素子をすべて反射鏡で構成し、前記すべての反射鏡
の相対位置関係を固定して筐体に設置し、前記筐体を移
動させて前記画像形成素子に対する前記投写光学系全体
の位置を調節可能にした投写装置において、前記筐体
は、板状部とこれを囲う側壁部から形成され、前記反射
鏡は、前記板状部と側壁部に取付けられている投写装置
が得られる。前記筐体は、樹脂あるいは金属で一体成形
して作られているか、または板状部と側壁部を別部品で
つくり、これらを一体に組み立て作られている。筐体の
板状部には光を通過させる開口部が設けられており、ま
た側壁部には光をスクリーンに向けて出射させる出射開
口部が設けられている。出射開口部には、扉または蓋が
設けられている。また、前記筐体の内面側には、艶消し
黒塗装を施すか、あるいは細かな凹凸がつけられて、筐
体内面からの光の反射を防止する構成とされている。

【００１０】前記投写光学系は３個以上の反射鏡で構成
されている。本発明では説明のため反射鏡は４枚構成と
する。第１の反射鏡は板状部の下側で前記画像形成素子
の前方の側壁部に固定され、第２の反射鏡は板状部に設
けられている開口部に固定され、第３の反射鏡および第
４の反射鏡は板状部の上側で相対向するように側壁部に
固定されている。

【００１１】また、本発明によれば、光源装置と画像形
成素子、照明光学系及び画像形成素子からの光をスクリ
ーンに投影する投写光学系で構成される投写装置におい
て、投写光学系を構成する光学素子を全て反射鏡を用い
て構成し、反射鏡を全て一つの筐体に配置し、反射鏡の
間隔を精度よく保持したまま移動可能にするとともに、
反射鏡を取り付けた筐体には、有効光束を囲うような個
所に壁あるいは穴を設けることによって迷光を遮光する
ことが可能となるようにした投写装置が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す断面
図であり、図２はその分解斜視図である。図１を参照す
ると、本発明に係る投写装置は、例えば液晶表示素子な
どからなる画像形成素子５と、この画像形成素子５から
の光をスクリーン（図示せず）に拡大して投写する投写
光学系１０とを有している。

【００１３】投写光学系１０は、図１に示すように反射
鏡１，２，３，４からなり、これら反射鏡１〜４の相対
位置間隔、角度公差を所定の値に設定し筐体６に固定し
て構成されている。画像形成素子５からの光は、破線で
示すように反射鏡１、反射鏡２、反射鏡３および反射鏡
４で順次反射され、筐体６の出射開口部８から投写光７
としてスクリーンに向けて出射する。焦点調節は、反射
鏡１〜４の相対位置間隔、角度公差を保持した状態で固
定された筐体６を一体として画像形成素子５に対して前
後に移動することによって行われる。本実施の形態で
は、反射鏡１〜４はそれらの相対位置間隔・角度公差を
保持した状態で筐体６に取り付けられているので、焦点
調整時に反射鏡相互間の配置や角度に誤差を生じること
はない。

【００１４】図１および図１に示した投写装置の分解斜
視図である図２から分かるように、筐体６は、樹脂ある
いは金属を一体成形して作られ板状部６ａとその回りを
囲む側壁部６ｂとを有している。反射鏡１は筐体６の板
状部６ａの裏面側で画像形成素子５の前方位置の側壁部
に固定され、反射鏡３，４は板状部６ａの表面側の側壁
部に相対向するように固定されている。また、反射鏡２
は筐体６の板状部６ａを上下に貫通する開口部９に設置
されている。

【００１５】図２の分解斜視図に示すように、一体成形
された樹脂製の筐体６は、水平方向光軸を中心に２分割
されている。これは反射鏡の取付けを容易にするためで
あり、上記したように板状部６ａおよび側壁部６ｂに反
射鏡１〜４を取り付けた後、2分割された筐体は組み立
てられて一体構造の筐体にされる。さらに、筐体６の内
面側に艶消し黒塗装を施したり、細かな凹凸をつけ内面
反射や外乱光を抑えている。また、出射開口部８には扉
や蓋６ｃを取付けて保管時にゴミが混入することを防ぐ
ようにしている。

【００１６】このように本実施の形態の筐体６は、板状
部と側壁部を有し、反射鏡１〜４を包囲し有効光線を囲
うように構成されているので外乱光線やフレア光線など
が反射鏡に入らなくなり、簡単な構造で画質の向上を図
ることができる。

【００１７】次に本実施の形態の投写装置の動作につい
て図1を参照して説明する。筐体６の板状部６ａの下方
に配設した画像形成素子５からの光線は、その前方位置
の筐体の板状部下側の側壁部６ｂに固定された反射鏡１
により板状部６ａの開口部９に配設された反射鏡２に向
けて反射される。反射鏡2で反射された光線は、開口部
９を通過して板状部６ａの表面側に出射し、表面側の側
壁部に固定された反射鏡３で反射され、同じく表面側の
側壁部に相対向するように取付けられている反射鏡４に
入射し反射される。この反射鏡４からの反射光は筐体６
の出射開口部８から投写光７として出射しスクリーン
（図示しない）に投写される。また、必要に応じて画像
形成素子５の近傍の光路に開口を有する遮光板１１を取
り付けることにより、迷光を除去し有効光線のみを通す
ことができる。また、板状部に設けられているの開口部
９を必要最小の口径にすることによって、迷光や外乱光
線を除くことができる。

【００１８】このように本実施の形態では、投写光学系
を構成するすべての反射鏡１〜４を１枚の板状部とその
回りの側壁部とから成る筐体6に固定して一体構造とす
ることによって各反射鏡間の配置誤差をなくし、各反射
鏡から反射される光線の必要な光線だけを精度よく通過
させる部材を配置できる。レンズで言うところの鏡筒に
相当することが可能となる。筐体の内壁面に艶消し黒塗
装を施したり、細かな凹凸をつけることで、反射光線を
抑えることができる.また筐体と反射鏡とを一つの構造
体として移動することで投写光学系全体と連動して動く
ことができるので、焦点位置調整を行っても光線を妨げ
ることは無い。また壁面を意図的に狭くすることによっ
て光線を絞ることができ、スクリーンに投影される明る
さを調整することができる。開口部を最小にすることが
可能になるのでごみ等の異物混入や付着を最小限に抑え
ることができ、また不用意に反射鏡表面を触ることがで
きないので表面の汚れを抑えられる。これにより投写光
学系に反射鏡を用いる投写装置の画像劣化の要因として
の、迷光の除去に対しても有効光線を妨げることなく遮
光板を配置できる構造が達成できる。

【００１９】次に本発明の第２の実施形態について説明
する。図３は、本発明の第２の実施形態を示す断面図で
ある。この実施の形態が第１の実施の形態と異なるとこ
ろは、筐体の板状部と側壁部を別部品で形成し、後で一
体に組立てている点である。すなわち、筐体６を構成す
る板状部６ａと側壁部６ｄ，６ｅ，６ｆとを別部品で形
成し、また板状部６ａの開口部９の口径を制限するため
に板状部に取りつける制限部材６ｇ、６ｈも別部品で形
成し、後で板状部６ａに側壁部６ｄ，６ｅ，６ｆおよび
制限部材６ｇ、６ｈを取り付けて一体化し筐体を構成し
ている。また、筐体の内壁面には、第１の実施形態と同
様に艶消し黒塗装を施したり、細かな凹凸をつけ、反射
光線を押さえるようにしている。

【００２０】この第２の実施形態の動作も第１の実施の
形態の動作と同じように、画像形成素子５からの光線
は、側壁部６ｄに固定された反射鏡１で反射され、板状
部６ａの開口部９に取り付けられている反射鏡２に入射
し反射される。反射鏡２で反射された光線は開口部９を
通り板状部６ａの表面側へ出射し、側壁部６ｅに固定さ
れた反射鏡３で反射され、側壁部６ｆに相対向して固定
された反射鏡４で反射され出射開口部８から投写光７と
して出射しスクリーン（図示しない）に投写される。

【００２１】この第２の実施形態のように、筐体の板状
部と側壁部を別部品として形成した場合、反射鏡をそれ
ぞれ別部品として形成した側壁部に固定した後、板状部
に取付できるので製造組立作業が容易になるという利点
がある。また、板状部の開口部をあらかじめ適当な大き
さに作っておき、後で制限部材を取り付けて開口部の口
径を制御できるので、この場合も製作が容易になる。こ
の外、この第２の実施の形態においても反射鏡相互位置
の間隔は筐体に固定されて一定であり、また有効光線は
側壁部によって囲まれているので上記第１の実施形態で
説明したのと同じ効果を有することは当然である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
投写光学系を構成するすべての反射鏡を１枚の板状部と
その回りの側壁部とから成る筐体に固定して一体構造と
することによって各反射鏡間の配置誤差をなくし、各反
射鏡から反射される光線の必要な光線だけを精度よく通
過させるようにした投写装置が得られる。すなわち、１
つの構造体にすべての光学素子を配置し、遮光壁を設け
ることによって、有効光線を覆う壁と有効光線の距離を
一定に保つことが可能となり、焦点調整を行ってもその
状態を保つことが可能となる。また、筐体の内壁面に
は、艶消し黒塗装を施したり、細かな凹凸をつけいるの
で、反射光線を抑えることができる.本発明では、筐体
と反射鏡とを一つの構造体として移動することで投写光
学系全体と連動して動くことができるので、焦点位置調
整を行っても光線を妨げることは無い。また壁面を意図
的に狭くすることによって光線を絞ることができ、スク
リーンに投影される明るさを調整することができる。開
口部を最小にすることが可能になるのでごみ等の異物混
入や付着を最小限に抑えることができ、また不用意に反
射鏡表面を触ることができないので表面の汚れを抑えら
れる。これにより投写光学系に反射鏡を用いる投写装置
の画像劣化の要因としての、迷光の除去に対しても有効
光線を妨げることなく遮光板を配置できる構造が達成で
きるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す投写装置の断面
図である。

【図２】本発明の第１の実施形態を示す投写装置の分解
斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す投写装置の断面
図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の投写装置の外
観図と光学系の構成図である。

【図５】従来の投写装置の他の例を示す構成図である。

【図６】特願２０００−２４０１６４号において本発明
者が提案した投写装置の断面図である。

【符号の説明】

１，２，３，４、５１，５２，５３，５４反射鏡５、５５画像形成素子６、３１，４１筐体６ａ板状部６ｂ，６ｄ，６ｅ，６ｆ側壁部６ｃ蓋７、５７投写光８出射開口部９開口部１０、５０投写光学系１１，５９遮光板３２スクリーン３３，４２光源装置３４，４４液晶表示素子３５，４３結像光学系５６板状筐体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成素子と、この画像形成素子から
の光をスクリーンに投射する投写光学系とを有し、前記
投写社光学系を構成する光学素子をすべて反射鏡で構成
し、前記すべての反射鏡の相対位置関係を固定して筐体
に設置し、前記筐体を移動させて前記画像形成素子に対
する前記投写光学系全体の位置を調節可能にした投写装
置において、前記筐体は、板状部とこれを囲う側壁部か
ら形成され、前記反射鏡は、前記板状部と側壁部に取付
けられていることを特徴とする投写装置。
【請求項２】前記筐体は、樹脂または金属で一体成形
して作られていることを特徴とする請求項1記載の投写
装置。
【請求項３】前記筐体は、板状部とこれを囲う側壁部
を別部品で製作し、後で組み立てることを特徴とする請
求項１記載の投写装置。
【請求項４】前記筐体の板状部には光を通過させる開
口部が設けられており、側壁部には光をスクリーンに向
けて出射させる出射開口部が設けられていることを特徴
とする請求項1〜３のいずれかに記載の投写装置。
【請求項５】前記筐体の出射開口部には、扉または蓋
が設けられていることを特徴とする請求項４記載の投写
装置。
【請求項６】前記筐体の内面側には、艶消し黒塗装が
施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載の投写装置。
【請求項７】前記筐体の内面側には、細かな凹凸がつ
けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載の投写装置。
【請求項８】前記投写光学系は4個の反射鏡を有し、
第１の反射鏡は板状部の下側で前記画像形成素子の前方
の側壁部に固定され、第２の反射鏡は板状部に設けられ
ている開口部に固定され、第３の反射鏡および第４の反
射鏡は板状部の上側で相対向するように側壁部に固定さ
れていることを特徴とする請求項1記載の投写装置。