JP2007293117A - 投影装置の光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 光学ユニットにおいて、ハウジングの取付枠部に反射型表示素子（ＤＭＤ）を多点支持させる場合に、反射型表示素子の取付強度を高めてその取付精度を改善し、併せて、リワーク時の取付精度の低下を回避する。
【解決手段】 ハンジング１の第１取付枠部４に反射型表示素子６のフランジ部６３の３箇所に突き当たってその反射型表示素子６３を支える突片４４を追加する。突片４４を台形状に形作り、好ましくは、突片４４を補強ブラケット４７によって補強する。反射型表示素子６３には、調整ビス１０のねじ込み代の増減によって大きさが増減調整されるばね体１１のばね圧が付加されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、投影装置の光学ユニット、特にハウジングに取り付けられる反射型表示素子の取付強度を高めてその取付精度を改善するための対策を講じた投影装置の光学ユニットに関する。

プロジェクタなどの投影装置の光学ユニットに関して、投影画像の画質を改善するための提案が行われている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１には、箱形のハジングに、光源からの光を変調する反射型表示素子（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：ＤＭＤ 登録商標）と、反射型表示素子により変調された光をスクリーン上に拡大投影する投影レンズ群と、を取り付ける場合に、ハウジングと反射型表示素子との間にスペーサを配備した上で、その反射型表示素子をばね圧で押し付けてハウジングに保持させることが示されている。

また、この特許文献１には光学ユニットの基本的構成についての記述がある。図６は特許文献１の図１をそのまま引用したものであり、同図を参照して光学ユニットの基本的構成を説明する。この光学ユニットは、直方体形状のハウジング１０、基板構造２０、投影レンズ群３０を有している。基板構造２０は、第１取付部材４０を介してハウジング１０に取り付けられ、投影レンズ群３０はレンズ枠体３１を介してハウジング１０に取り付けられている。第１取付部材４０は、４本の調整ネジ、基板構造２０とハウジング１０間に配設される弾性部材（押しバネ）とスペーサから構成される。この光学ユニットでは、投影レンズ群３０の対向部位、すなわちハウジング１０の後端部に、基板構造２０の基板の制御回路によって駆動制御される反射型表示素子が配備されている。なお、図６は特許文献１の図１をそのまま引用したものであって、同図に付されている符号は、図６だけに限って用いられている。したがって、後述する図１〜図５の符号は図６の符号とは関連を持たないものとする。

一方、投影装置のサイズの小形化を図ることについても従来より種々研究が行われている（たとえば、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
特開２００５−１２８３７０号公報 特開２００４−１５１５８４号公報 特開２００４−２７９４９８号公報 特開２００２−３５０９７５号公報

ところで、投影装置では、その光学ユニットの投写レンズ群と反射型表示素子との位置精度の高低がスクリーン上に投写される画質に大きな影響を及ぼすので、できるだけ両者の位置精度を高く保つことを意図してそれらを共通のハウジングに取り付けてあると共に、ハウジングの材料にマグネシウム合金を採用してハウジング自体の寸法精度を高めてある。

しかしながら、光学ユニットのハウジングは高温にさらされるだけでなく、そのハウジングの反射型表示素子が取り付けられる取付枠部は、ハウジングがマグネシウム合金製であるために脆いということが云える。そのため、ハウジングの反射型表示素子が取り付けられる取付枠部の構成に一定の対策を講じることによって、ハウジングに取り付けられる反射型表示素子の取付強度を高めてその取付精度を改善することが要望されていた。

本発明は以上の状況の下でなされたものであり、ハウジングの取付枠部に反射型表示素子を取り付ける場合に、その反射型表示素子を複数箇所で多点支持してハウジングに取り付けることを基本とし、その際に上掲の特許文献１によって示されている別部品としてのスペーサを用いることなく、反射型表示素子の取付強度を高めてその取付精度を改善することのできる投影装置の光学ユニットを提供することを目的とする。

また、本発明は、反射型表示素子にばね圧を付加してハウジングの取付箇所に取り付ける場合に、その反射型表示素子を多点で支持している突片の微少な圧縮変形を抑制することのできる対策を講じることによって、反射型表示素子のリワーク（着脱）に際してもその取付精度が低下しにくくなる投影装置の光学ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る投影装置の光学ユニットは、光源からの光を変調する反射型表示素子と、この反射型表示素子により変調された光をスクリーン上に投影する投写レンズ群と、上記反射型表示素子が取り付けられた第１取付枠部及び上記投写レンズ群が取り付けられた第２取付枠部とを一体に備えたハウジングとを有し、上記反射型表示素子の制御回路を備えてその反射型表示素子に重ね合わされた制御基板が、上記第１取付枠部にばね圧で押圧された状態でビス止めされて上記ばね圧が上記反射型表示素子に付加されている。そして、上記第１取付枠部の複数箇所に、上記反射型表示素子のフランジ部に突き当たってその反射型表示素子を上記ばね圧に抗して支える突片が追加されている。

この構成であれば、ハウジングに備わっている第１取付枠部の複数箇所に追加されている突片によって反射型表示素子のフランジ部が多点支持される。そのために上掲の特許文献１によって示されている別部品としてのスペーサを用いる必要がなくなり、それだけ部品点数が少なくて済むという利点がある。

本発明では、上記突片が、上記フランジ部の３箇所に突き当たっていることが望ましく、これによれば、反射型表示素子ががたつきなく多点支持される。

本発明において、上記突片は、上記第１取付枠部との連設箇所である根元部の長さと上記フランジ部に突き当たっている先端部の長さが等長である矩形に形作られているものであっても、上記第１取付枠部との連設箇所である根元部の長さが上記フランジ部に突き当たっている先端部の長さよりも長い台形に形作られているものであってもよいけれども、後者のように突片が台形に形作られていると、前者のように突片が矩形に形作られているものに比べ、その突片自体の強度、特に高さ方向での圧縮変形強度が向上するので、反射型表示素子のリワークに際してもその取付精度が低下しにくくなるという利点がある。

本発明では、上記突片と上記第１取付枠部とに亘って突片の高さ方向での圧縮変形を抑制する補強ブラケットが形成されていることが望ましい。これによれば、補強ブラケットによって突片がさらに補強され、その突片の高さ方向での圧縮変形がさらに向上するだけでなく、その耐撓み性を高められるために、反射型表示素子のリワークに際してもその取付精度がいっそう低下しにくくなるという利点がある。

本発明に係る投影装置の光学ユニットは、光源からの光を変調する反射型表示素子と、この反射型表示素子により変調された光をスクリーン上に投影する投写レンズ群と、上記反射型表示素子が取り付けられた第１取付枠部及び上記投写レンズ群が取り付けられた第２取付枠部とを一体に備えたマグネシウム合金製のハウジングとを有し、上記反射型表示素子の制御回路を備えてその反射型表示素子に重ね合わされた制御基板が、上記第１取付枠部にばね圧で押圧された状態でビス止めされて上記ばね圧が上記反射型表示素子に付加されている投影装置の光学ユニットにおいて、上記第１取付枠部に、上記反射型表示素子のフランジ部の３箇所に突き当たってその反射型表示素子を上記ばね圧に抗して支える突片が追加されていて、その突片は、上記第１取付枠部との連設箇所である根元部の長さが上記フランジ部に突き当たっている先端部の長さよりも長い台形に形作られていると共に、その突片と上記第１取付枠部とに亘って突片の高さ方向での圧縮変形を抑制する補強ブラケットが形成されている、という構成を採用することによっていっそう具体化される。この発明の作用などについては、後述する実施形態を参照して詳細に説明する。

以上のように、本発明によれば、ハウジングの取付枠部に反射型表示素子を多点支持方式で取り付ける場合に、スペーサなどの余分な部品を用いることなく、反射型表示素子の取付強度を高めてその取付精度を改善することが可能である。特に、反射型表示素子を多点支持するための突片の形状を台形に形作ったり、その突片に補強ブラケットを付加したものでは、その突片の形状や補強ブラケットの特性により高さ方向での微少な圧縮変形が抑制されるために、反射型表示素子の取付精度がさらに改善されてリワークに際しても取付精度の低下を回避しやすくなる。このことから、本発明の光学ユニットの構成は、量産性を高める上で有益であり、ユーザにとっては良質の画像を楽しむことができるという実益がある。

図１は本発明に係る投影装置の光学ユニットのハウジング１の正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の断面図、図３は突片４４と共に反射型表示素子６や制御基板８などを示した分解斜視図、図４は反射型表示素子６の取付構造を示した断面図、図５（Ａ）〜（Ｄ）は突片４４の形状を例示した部分斜視図である。

図１及び図２に示したハウジング１は、光源ランプからの光をハウジング１の内部に導くコンデンサレンズ及び導光部材（不図示）が取り付けられる取付部２、平面ミラーや曲面ミラー（不図示）が取り付けられるミラー取付部３のほか、後述する反射型表示素子６が取り付けられる第１取付枠部４、投写レンズ群（不図示）が取り付けられる第２取付枠部５などを備えていて、このハンジング１をマグネシウム合金によって略箱形に製作することによって上記したコンデンレーレンズ及び導光部材や、各ミラー、反射型表示素子６、投写レンズ群などの取付精度を高めてある。

第１取付枠部４には、反射型表示素子６が嵌合される略矩形の開口４１を備えた面板部４２と、その面板部４２の左右の各端部の上下２箇所ずつに設けられたボス部４３と、上記開口４１の周囲で面板部４２から突出された突片４４とが設けられていて、この実施形態では、突片４４の設置箇所として、開口４１の上下２箇所と開口４１の側部１箇所の上下対称位置を選択してある。

図３に示したように、反射型表示素子６は、素子本体６１を保持している矩形の縁枠６２の周囲にフランジ部６３を備えていて、この反射型表示素子６がホルダー７に対して位置決めされた状態でそのホルダー７に保持される。８は制御基板であり、この制御基板８は、反射型表示素子６の制御回路を有していると共に、その制御回路と反射型表示素子６とを電気的に接続するためのコンタクト群（不図示）や、反射型表示素子６の裏側に具備された放熱部が嵌合される開口（不図示）を備えている。９はヒートシンクであり、制御基板８に重ね合わされて、その制御基板８の上記開口に臨まされた反射型表示素子６の放熱部に接触する。

図３又は図４から判るように、ホルダー７に保持されている反射型表示素子６は、そのフランジ６３の３箇所がハウジング１の突片４４に突き当てられる。また、ホルダー７の裏側に制御基板８が重ね合わされると共に、その制御基板８の裏側にヒートシンク９が配備される。そして、ヒートシンク９と制御基板８とに具備されている挿通孔９１，８１を挿通させた調整ビス１０を、上記第１取付枠部４のボス部４３のねじ孔にねじ込んであると共に、調整ビス１０に嵌合させたコイルばねでなるばね体１１のばね圧を、ヒートシンク９及び制御基板８を介してホルダー７に付加してある。したがって、反射型表示素子６にはばね体１１のばね圧が付加されて、そのばね圧の大きさに見合う力でフランジ部６３の３箇所が突片４４によって支えられている。

なお、反射型表示素子６は、変調信号がオンのときとオフのときとで画素面の傾き角が変化し、オンの変調信号が与えられた反射型表示素子６の画素面は、その反射光をハンジング１の第２取付枠部５（図１又は図２参照）に取り付けられた投写レンズ群（不図示）に入射させる傾きを持ち、オフの変調信号が与えられた反射型表示素子６の画素面は、その反射光を上記投写レンズ群（不図示）に入射させない傾きを持つ。

この実施形態の光学ユニットによれば、箱形のハウジング１の第１取付枠部４の上下対称な３箇所に追加されている突片４４によって反射型表示素子６のフランジ部６３ががたつきなく３点支持される。そのために冒頭に掲げた特許文献１によって示されている別部品としてのスペーサを用いる必要はなく、それだけ部品点数を少なく抑えることが可能である。また、反射型表示素子６のフランジ部６３は、調整ビス１０のねじ込み代を増減することによってその大きさが増減調節されるばね体１１のばね圧に見合う力で突片４４によって支えられているので、調整ビス１０のねじ込み代を増減することによって傾き角度の微細な調節が可能であり、そのことが、反射型表示素子６の取付精度を高めることに役立つだけでなく、反射型表示素子６のフランジ部６３を突片４４によって支えさせているという構成によってその取付強度も向上する。

図５には第１取付枠部４に設けられて反射型表示素子６に付加されているばね圧に抗してその反射型表示素子６を支えるという作用を発揮する上記突片４４の形状などを種々例示してある。同図（Ａ）の突片４４は、第１取付枠部４の面板部４２との連設箇所である根元部４５の長さが反射型表示素子６のフランジ部６３（図３又は図４参照）に突き当たる先端部４６の長さよりも長い台形に形作られている。このような台形状の突片４４は、その形状によって発揮される特性によって、きわめて大きな高さ方向の圧縮変形強度を発揮する。そのために、反射型表示素子６をばね圧に抗して支えた場合でも、高さ方向に圧縮されてその高さが変化するという事態が起こりにくく、そのことが、反射型表示素子６をリワークする際にも反射型表示素子６の取付精度が低下しにくいことが判っている。同図（Ｂ）は、そのような台形状の突片４４に、その突片４４と第１取付枠部４の面板部４２とに亘って突片４４の高さ方向での圧縮変形を抑制する補強ブラケット４７を追加して形成した事例である。これによれば、補強ブラケット４７によって突片４４が補強され、その突片４４の高さ方向での圧縮変形がさらに向上するだけでなく、その耐撓み性をも高められるために、反射型表示素子６のリワークに際してもその取付精度がいっそう低下しにくくなるという利点がある。

同図（ｃ）の突片４４は、第１取付枠部４の面板部４２との連設箇所である根元部４５の長さが反射型表示素子６のフランジ部６３（図３又は図４参照）に突き当たる先端部４６の長さと等長である矩形に形作られている。このような矩形の突片４４は、その形状によって発揮される特性によって、比較的大きな高さ方向の圧縮変形強度を発揮する。そのために、反射型表示素子６をばね圧に抗して支えた場合でも、高さ方向に圧縮されてその高さが変化するという事態が起こりにくく、そのことが、反射型表示素子６をリワークする際にも反射型表示素子６の取付精度が低下しにくいということが云える。しかしながら、同図（Ａ）（Ｂ）に示した台形状の突片４４に比べると、その高さ方向の圧縮変形強度は劣ることが判っている。このことから、リワークの際の反射型表示素子６の取付精度を向上させるためには突片４４を台形状に形作っておくことが望ましいと云える。同図（Ｄ）は、矩形の突片４４に、その突片４４と第１取付枠部４の面板部４２とに亘って突片４４の高さ方向での圧縮変形を抑制する補強ブラケット４７を追加して形成した事例である。これによれば、補強ブラケット４７によって突片４４が補強され、その突片４４の高さ方向での圧縮変形がさらに向上するだけでなく、その耐撓み性をも高められるために、反射型表示素子６のリワークに際してもその取付精度が低下しにくくなるという利点がある。

なお、図１〜図５では、同一又は相応する要素に同一符号を付してある。

本発明に係る投影装置の光学ユニットのハウジングの正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の断面図である。 突片と共に反射型表示素子や制御基板などを示した分解斜視図である。 反射型表示素子の取付構造を示した断面図である。 図５（Ａ）〜（Ｄ）は突片の形状などを例示した部分斜視図である。 特許文献１の図１をそのまま引用した図である。

符号の説明

１ ハウジング
４ 第１取付枠部
５ 第２取付枠部
６ 反射型表示素子
８ 制御基板
４４ 突片
４５ 突片の根元部
４６ 突片の先端部
４７ 補強ブラケット
６３ フランジ部

Claims (6)

1. 光源からの光を変調する反射型表示素子と、この反射型表示素子により変調された光をスクリーン上に投影する投写レンズ群と、上記反射型表示素子が取り付けられた第１取付枠部及び上記投写レンズ群が取り付けられた第２取付枠部とを一体に備えたマグネシウム合金製のハウジングとを有し、上記反射型表示素子の制御回路を備えてその反射型表示素子に重ね合わされた制御基板が、上記第１取付枠部にばね圧で押圧された状態でビス止めされて上記ばね圧が上記反射型表示素子に付加されている投影装置の光学ユニットにおいて、
   上記第１取付枠部に、上記反射型表示素子のフランジ部の３箇所に突き当たってその反射型表示素子を上記ばね圧に抗して支える突片が追加されていて、その突片は、上記第１取付枠部との連設箇所である根元部の長さが上記フランジ部に突き当たっている先端部の長さよりも長い台形に形作られていると共に、その突片と上記第１取付枠部とに亘って突片の高さ方向での圧縮変形を抑制する補強ブラケットが形成されていることを特徴とする投影装置の光学ユニット。
2. 光源からの光を変調する反射型表示素子と、この反射型表示素子により変調された光をスクリーン上に投影する投写レンズ群と、上記反射型表示素子が取り付けられた第１取付枠部及び上記投写レンズ群が取り付けられた第２取付枠部とを一体に備えたハウジングとを有し、上記反射型表示素子の制御回路を備えてその反射型表示素子に重ね合わされた制御基板が、上記第１取付枠部にばね圧で押圧された状態でビス止めされて上記ばね圧が上記反射型表示素子に付加されている投影装置の光学ユニットにおいて、
   上記第１取付枠部の複数箇所に、上記反射型表示素子のフランジ部に突き当たってその反射型表示素子を上記ばね圧に抗して支える突片が追加されていることを特徴とする投影装置の光学ユニット。
3. 上記突片が、上記フランジ部の３箇所に突き当たっている請求項２に記載した投影装置の光学ユニット。
4. 上記突片は、上記第１取付枠部との連設箇所である根元部の長さと上記フランジ部に突き当たっている先端部の長さが等長である矩形に形作られている請求項２又は請求項３に記載した投影装置の光学ユニット。
5. 上記突片は、上記第１取付枠部との連設箇所である根元部の長さが上記フランジ部に突き当たっている先端部の長さよりも長い台形に形作られている請求項２又は請求項３に記載した投影装置の光学ユニット。
6. 上記突片と上記第１取付枠部とに亘って突片の高さ方向での圧縮変形を抑制する補強ブラケットが形成されている請求項４又は請求項５に記載した投影装置の光学ユニット。

Images