JP3682961B2 - ロッドインテグレータホルダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写型画像表示装置の照明光学系等において、光軸と垂直な面内における光束密度の均一化を図るために光路上に配設されるロッドインテグレータホルダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、「ＤＭＤ」と称する）等の画像表示素子により照明光を光変調し、それを拡大投映するビデオプロジェクタ等の投写型画像表示装置の照明光学系においては、画像表示素子を均一に照明するために光束密度を均一化する手段として、ロッドインテグレータと称される光学プリズムが用いられている。ロッドインテグレータは、入射された光束を、その内部において繰り返し全反射させながら、光軸と垂直な面内における光束密度分布を略均一化して、出射するように構成されており、照明光学系内では特に、色分解手段としてのカラーホイール装置の後段に配設されることが多い。
【０００３】
この種のロッドインテグレータを照明光学系内において保持するための保持構造としては、例えば、特開平８-２２７０３４号の公開公報に記載されたタイプのものが、一般的に知られている。このタイプのロッドインテグレータの保持構造は、側面に開口部が形成されたアルミダイカスト製等の中空のロッドインテグレータホルダの中に挿入されたロッドインテグレータを、ロッドインテグレータホルダの両端において支持し、さらに開口部に取り付けた板バネによってロッドインテグレータの側面を押圧してロッドインテグレータホルダに固定する構造とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロッドインテグレータが配設されるビデオプロジェクタ等の投写型画像表示装置の筐体内には光源等の熱源が配設されており、これらの熱源から放出された熱を筐体外部に排出するための吸気用および排気用ファンが筐体に設置されている。また、装置筺体には、その内外の空気の入れ替えが可能なように、各ファンの近傍に適宜開口部が形成されており、そのため、これらの開口部から装置筐体内に塵埃や煙草の煙などが流入してくることがある。
【０００５】
一般的に、ロッドインテグレータが用いられる照明光学系においては、ロッドインテグレータの光出射面と画像表示素子の素子面とが光学的に共役関係を有するように構成されており、このためロッドインテグレータの光出射面にキズがあったり、塵埃等が付着したりすると、この塵埃等の像が画像表示素子の素子面上に結像してしまう。そして、この素子面上に結像したキズや塵埃の像は、画像表示素子で表示された画像に重畳され、スクリーン上に拡大されて投写されてしまう。
【０００６】
上記したような従来のロッドインテグレータの支持構造では、装置筐体内に流入した塵埃や煙草の煙などがロッドインテグレータの光出射面に付着したり、光出射面にキズが付いたりすることを防止することが困難であり、このため、このような支持構造のロッドインテグレータを用いた場合には、スクリーン上での画質が劣化する虞があるという問題があった。
【０００７】
また、上記したような構成の従来のロッドインテグレータホルダでは、装置筐体内に流入した塵埃や煙草の煙などが、ロッドインテグレータの光出射面に付着したり、光出射面にキズが付いたりすることを防止する配慮がなされておらず、このため、このようなロッドインテグレータホルダを用いた場合には、塵埃等がロッドインテグレータの光出射面に付着したり、光出射面にキズが付いたりすることを防止することが困難であり、スクリーン上での画質が劣化する虞があるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ロッドインテグレータの光出射面にキズが付いたり塵埃や煙草の煙などが付着したりするのを防止し得るロッドインテグレータホルダを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明のロッドインテグレータホルダは、照明光学系において光束の密度を均一化するために配設されるロッドインテグレータを保持するロッドインテグレータホルダにおいて、
前記ロッドインテグレータが、該ロッドインテグレータの光入射面と光出射面以外は露出しないように、挿入、保持される筒状のケース部と、
前記ケース部の一端部において該ケース部の軸と略直交する鍔状に形成されており、前記ロッドインテグレータの後段に配設されたレンズ鏡胴の一端部に当接せしめられて、該レンズ鏡胴一端部と前記ケース部一端部との間の空間を密閉する密閉用壁部と、
を備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
前記ロッドインテグレータホルダにおいて、前記ケース部の側面に、所定の接着剤が注入される接着剤注入孔が穿設されており、該ケース部内に挿入された前記ロッドインテグレータを、前記接着剤注入孔より注入された前記接着剤によって該ケース部内において固定して保持する構成としてもよい。
【００１４】
前記鍔状の密閉用壁部の外周部に、該鍔状の密閉用壁部が前記レンズ鏡胴一端部に当接せしめられた際に、該当接したレンズ鏡胴一端部の外周面を覆う周壁部を形成してもよい。
また、前記ケース部および前記密閉用壁部は、深絞り成形により一体に形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本発明を適用したビデオプロジェクタの概略構成を、図５を用いて簡単に説明する。図５は、本発明を適用したビデオプロジェクタの概略構成を模式的に示す図である。
図５に示すビデオプロジェクタ１は、投写型画像表示装置の代表的なものであり、その筺体１１内に、光源部２、照明光学系３、画像表示手段４、および投映レンズ系５が、光軸Ｌ上に配設されてなる。
【００１６】
照明光学系３は、光源部２からの白色光束をＲ、Ｇ、Ｂの３色に時分割で分解するカラーホイール装置３１を備えており、このカラーホイール装置３１の後段には、色分解された光束の密度を均一化するロッドインテグレータ３２が、ロッドインテグレータホルダ６に保持されて配設されている。このロッドインテグレータ３２の後段には、２枚のリレーレンズ３３、３４を保持してなるリレーレンズ鏡胴７が配設されており、さらにその後段には反射ミラー３５が設置されている。この照明光学系３は、光源部２から入射した光束を、光軸Ｌと垂直な面内における光束密度を均一化した照明光に変換して画像表示手段４に向けて出射するように構成されている。
【００１７】
画像表示手段４は、例えば、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）が用いられる。ＤＭＤは、基板上に極めて多数（約７０〜８０万個）のミラー素子（矩形形状をなすアルミニウムの鏡）が配列されたミラー面を備えており、このミラー面を構成する各ミラー素子の反射方向を各々独立して２方向（挟角約２０゜）に切り替え得るように構成されている。この反射方向の切替えは、各ミラー素子を画素としてＤＭＤに入力される画像信号（ビデオ信号）のオンオフ制御により行なわれ、この制御により画像表示手段４は、照明光学系３から入射した照明光を画像情報が担持された画像表示光に変換して、投映レンズ系５に向けて出射するように構成されている。
【００１８】
投映レンズ系５は、図示を省略しているが、投映レンズ鏡胴５１内において光軸Ｌ上に直列的に配設された複数枚のレンズからなる投映レンズと、これら複数枚のレンズを光軸Ｌ方向に移動させて焦点距離を変化させ、画像倍率等を変えることができるレンズ移動機構とを備えており、画像表示手段４から入射した画像表示光を画像投映面（スクリーン）に向けて投映するように構成されている。
【００１９】
また、ビデオプロジェクタ１は、光源部２の他にも図示せぬ光源用電源部や回路基板、電動モータ等の熱源を備えており、これらの熱源の近傍には、各熱源から発生する熱が筺体１１内部にこもらないようにするための吸気／排気ファン（不図示）が適宜配設されている。さらに、図示は省略しているが筺体１１には、その内外の空気の入れ替えが可能なように、上記各吸気／排気ファンの近傍に適宜開口部が形成されている。
【００２０】
次に、上記ロッドインテグレータ３２の光出射端密閉構造について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、ロッドインテグレータ３２の光出射端密閉構造の要部を、光軸Ｌ方向に沿って一部を破断して示す断面図、図２は、その外観斜視図、および図３は、ロッドインテグレータホルダ６の外観斜視図である。なお、図２（ａ）は、ロッドインテグレータ３２、ロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７とが互いに組み付けられた状態を示し、同図（ｂ）は、それらが互いに分解された状態を示している。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態構造は、ロッドインテグレータ３２を保持したロッドインテグレータホルダ６と、リレーレンズ３３、３４を保持したリレーレンズ鏡胴７とを備えてなる。
【００２２】
ロッドインテグレータホルダ６は、図２および図３にも示すように、ロッドインテグレータ３２が挿入される矩形枠状断面のケース部６１と、このケース部６１の軸方向（長さ方向）一端部（挿入されたロッドインテグレータ３２の光出射面３２ａに近い方の端部）に形成された鍔状密閉用壁部６２とを備えている。図１に示すように、ケース部６１は、その上方側面および下方側面に、所定の接着剤が注入される接着剤注入孔６３が各２個ずつ穿設されており、ケース部６１内に挿入されたロッドインテグレータ３２を、接着剤注入孔６３より注入された接着剤によってケース部６１内において固定して保持するように構成されている。また、鍔状密閉用壁部６２は、ケース部６１の軸と略直交する、この軸を中心とする円板状に形成されており、この鍔状密閉用壁部６２のケース部６１を挟んだ上下各１箇所には、図示せぬビスの挿入用のビス孔６４が穿設されている。さらに、鍔状密閉用壁部６２の外周部には、リレーレンズ鏡胴７側に向けて立ち上がる周壁部６５が形成されている。なお、ケース部６１、鍔状密閉用壁部６２、および周壁部６５は、深絞り成形によって互いに一体に形成されている。
【００２３】
一方、リレーレンズ鏡胴７は、略円筒状に形成された鏡胴本体部７１と、鏡胴本体部７１内に保持された２つのリレーレンズ３３、３４の間に配設された間隔環７２と、鏡胴本体部７１の光出射端側に装着された押え環７３とを備えている。また、鏡胴本体部７１の光入射端部には、ロッドインテグレータホルダ６の鍔状密閉用壁部６２と当接する当接部７４が形成されており、この当接部７４には、鍔状密閉用壁部６２に穿設されたビス孔６４と対応する位置に、ビス受け穴７５が形成されている。さらに、鏡胴本体部７１の外周面には、周囲より一段低く形成された帯状の溝部７６が設けられている。
【００２４】
上記のように構成されたロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７は、ロッドインテグレータホルダ６の鍔状密閉用壁部６２に穿設されたビス孔６４と、リレーレンズ鏡胴７の当接部７４に形成されたビス受け穴７５との位置を合わせた状態で、互いに当接せしめられ、さらに、図示せぬビスによって互いに連結固定される。鍔状密閉用壁部６２の外周に形成された周壁部６５は、その内径が鏡胴本体部７１の光入射端部の外径より若干大きく形成されており、ロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７の光軸Ｌと直交する方向の位置合わせを容易にすると共に、ロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７が互いに連結された際、鏡胴本体部７１の光入射端部の外周面を覆って、両者間の密閉度を高め得るように構成されている。
【００２５】
また、ロッドインテグレータ３２はロッドインテグレータホルダ６のケース部６１内に保持されており、光入射面と光出射面以外は露出していないので、取り扱う際にロッドインテグレータ３２にキズが付く可能性を低減し得る。さらに、ロッドインテグレータ３２の出射面３２ａ側に形成されたロッドインテグレータホルダ６の鍔状密閉用壁部６２および周壁部６５が、この出射面３２ａが他の部材等と接触することを防止する機能を果たすため、露出している出射面３２ａにおいても、取り扱う際にキズが付く可能性を低減し得る。このため、ロッドインテグレータホルダ６に保持されたロッドインテグレータ３２は、その組み立て作業時等における取り扱いが極めて容易となっている。
【００２６】
図１に示すように、ロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７が互いに連結されると、鏡胴本体部７１の入射端側の開口部がロッドインテグレータホルダ６の鍔状密閉用壁部６２により蓋をされた状態とされ、これにより、ロッドインテグレータ３２の光出射面３２ａとリレーレンズ３３の入射面との間の空間が、ロッドインテグレータホルダ６の鍔状密閉用壁部６２と鏡胴本体部７１とによって周囲に対して密閉状態とされ、ロッドインテグレータ３２の光出射面３２ａにキズが付いたり、塵埃等が付着したりすることが防止される。このように本実施形態では、ロッドインテグレータホルダ６の鍔状密閉用壁部６２と鏡胴本体部７１とにより、密閉介在部が構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、ロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７を互いに連結することにより、直ちに、ロッドインテグレータ３２の光出射面３２ａとリレーレンズ３３との間に所定の光学距離を確保し得るように、ロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７の各部の大きさが決められており、両者の照明光学系３内への配設作業を容易ならしめている。
【００２８】
図４に、照明光学系３内に配設されたロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７を示す。上記のように、互いに連結されたロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７は、照明光学系３内に設けられた配設部材３６に対して、鏡胴本体部７１の外周面に形成された溝部７６を配設部材３６に向けて押圧する半円弧状の取付部品８１と、この取付部品８１を配設部材３６に固定する取付ネジ８２を介して取り付けられる。
【００２９】
以上のように構成され、照明光学系３内に配設されたロッドインテグレータホルダ６およびリレーレンズ鏡胴７においては、光源部２から照明光学系３に入射しカラーホイール装置３１によって時分割に色分解された後ロッドインテグレータ３２の光入射端面３２ｂに入射した光束が、ロッドインテグレータ３２によって密度を均一化された後、リレーレンズ３３、３４を介して、反射ミラー３５に向けて出射される。
【００３０】
反射ミラー３５に入射された光束は、照明光学系３から画像表示手段４に向けて出射され、画像表示手段４において画像情報が担持される。その後、投映レンズ鏡胴５１内の投映レンズを介して、スクリーン上に投映画像が表示される（図５参照）。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限られず、種々の態様の変更が可能である。
例えば、前記実施形態のロッドインテグレータホルダは、鍔状密閉用壁部の外周部に周壁部を備えているが、鍔状密閉用壁部のみで十分な密閉状態を得ることが可能であれば、このような周壁部を設けない態様としてもよい。
【００３２】
また、より確実な密閉状態を確保するために、ロッドインテグレータホルダの鍔状密閉用壁部とリレーレンズ鏡胴の当接部との間に、ゴム製等のＯリングを介在させる構成とすることも可能である。
【００３３】
さらに、前記実施形態では、ロッドインテグレータホルダの鍔状密閉用壁部と鏡胴本体部とにより密閉介在部が構成されているが、この両者とは別体の部材を両者間に介在させ、この別体部材によって密閉介在部の全部あるいは一部を構成するようにしてもよい。あるいは、前記実施形態における周壁部をリレーレンズ鏡胴に向けてさらに延びた筒状に形成し、この筒状の周壁部の先端部において鏡胴本体部と接合される構成としてもよい。この場合、密閉介在部は、ロッドインテグレータホルダの鍔状密閉用壁部および周壁部と、鏡胴本体部とにより構成されることになる。
【００３４】
また、前記実施形態では、ロッドインテグレータの後段にリレーレンズが配設され、この両者間に密閉介在部が構成されているが、ロッドインテグレータの後段にリレーレンズ以外の他の光学部材、例えば、ミラー、光学プリズム、絞り、偏光素子等が配設されているものにおいて、ロッドインテグレータとこれら他の光学部材との間に、密閉介在部を構成するようにしてもよい。
【００３５】
さらに、前記実施形態では、ロッドインテグレータがロッド状の光学プリズムにより構成されているが、ロッドインテグレータには、このようなタイプの他に、内面を鏡面とした中空タイプのものが知られている。この中空タイプのロッドインテグレータは、例えば４枚の長方形状のガラス板材の一面に反射コートを施し、この反射コート面が内側となるようにして断面矩形の箱体状に接着組立てすることにより形成されている。この中空タイプのロッドインテグレータでは、光源側から入射した光束が内壁面の鏡面で複数回反射されて光出射端まで導かれるが、この光出射端には、前述したプリズムタイプのようにキズや塵埃付着の原因となる端面が存在しない。しかし、内壁面の鏡面に塵埃等が付着した場合、その光学特性が損なわれる虞があるというプリズムタイプのものと同様の問題がある。本発明は、この中空タイプのロッドインテグレータについても適用することが可能である。
【００３６】
また、本発明は、上述したビデオプロジェクタの他、ロッドインテグレータが用いられる種々の光学機器に対して用いることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のロッドインテグレータホルダによれば、照明光学系においてロッドインテグレータの後段に配設された他の光学部材もしくはその保持部材と、ロッドインテグレータもしくはその保持部材との間に介在して、他の光学部材の光入射端とロッドインテグレータの光出射端との間の空間を周囲に対して密閉する密閉介在部を備えていることにより、以下のような効果を奏する。
【００３８】
密閉介在部によりロッドインテグレータの光出射端近傍の空間が周囲に対して密閉されているので、ロッドインテグレータの光出射面にキズが付いたり、塵埃や煙草の煙等が付着したりすることを防止し得る。このため、ロッドインテグレータの光出射面にキズがあったり、塵埃等が付着したりした場合に生じる問題、すなわち、キズや塵埃等の像が画像表示素子の素子面上に結像して、スクリーン上に拡大されて投写されてしまうという問題が発生することを防止し得る。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るロッドインテグレータの光出射端密閉構造を示す断面図
【図２】図１に示す光出射端密閉構造の要部外観斜視図
【図３】本発明の一実施形態に係るロッドインテグレータホルダの外観斜視図
【図４】図１に示す光出射端密閉構造の全体外観斜視図
【図５】図１に示す光出射端密閉構造を備えたプロジェクタ装置の概略構成図
【符号の説明】
１ プロジェクタ装置
２ 光源部
３ 照明光学系
４ 画像表示手段
５ 投映レンズ系
６ ロッドインテグレータホルダ
７ リレーレンズ鏡胴
１１ プロジェクタ筺体
３１ カラーホイール装置
３２ ロッドインテグレータ
３３、３４ リレーレンズ
３５ 反射ミラー
３６ 配設部材
５１ 投映レンズ鏡胴
６１ ケース部
６２ 鍔状密閉用壁部
６３ 接着剤注入孔
６４ ビス孔
６５ 周壁部
７１ 鏡胴本体部
７２ 間隔環
７３ 押え環
７４ 当接部
７５ ビス受け穴
７６ 溝部
８１ 取付部品
８２ 取付ネジ
Ｌ 光軸

Claims (4)

1. 照明光学系において光束の密度を均一化するために配設されるロッドインテグレータを保持するロッドインテグレータホルダにおいて、
   前記ロッドインテグレータが、該ロッドインテグレータの光入射面と光出射面以外は露出しないように、挿入、保持される筒状のケース部と、
   前記ケース部の一端部において該ケース部の軸と略直交する鍔状に形成されており、前記ロッドインテグレータの後段に配設されたレンズ鏡胴の一端部に当接せしめられて、該レンズ鏡胴一端部と前記ケース部一端部との間の空間を密閉する密閉用壁部と、
   を備えてなることを特徴とするロッドインテグレータホルダ。
2. 前記ケース部の側面に、所定の接着剤が注入される接着剤注入孔が穿設されており、該ケース部内に挿入された前記ロッドインテグレータを、前記接着剤注入孔より注入された前記接着剤によって該ケース部内において固定して保持する構成であることを特徴とする請求項１記載のロッドインテグレータホルダ。
3. 前記鍔状の密閉用壁部の外周部には、該鍔状の密閉用壁部が前記レンズ鏡胴一端部に当接せしめられた際に、該当接したレンズ鏡胴一端部の外周面を覆う周壁部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のロッドインテグレータホルダ。
4. 前記ケース部および前記密閉用壁部は、深絞り成形により一体に形成されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のロッドインテグレータホルダ。

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