JP3743423B2 - ソリッド型ロッドインテグレータの保持機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を投写表示するプロジェクタに関し、特に、プロジェクタの光学系で用いられるロッドインテグレータの保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にプロジェクタでは、光源装置から射出された照明光によって、液晶パネルやＤＭＤ(Digital Micromirror Device米国TexaxInstruments社の商標)などの、光変調装置を照明する。光変調装置は、この照射光を、画像信号に応じて変調する。投写光学系は、光変調装置から射出された画像光をスクリーン上に投写することにより画像を表示する。
【０００３】
このようなプロジェクタでは、通常、光源装置から光変調装置までの照明光学系の光路中にロッドインテグレータを配置することにより、光変調装置を照明する光の照度の均一性が高められている。ロッドインテグレータには、トンネル型と、ソリッド型の２種類が広く知られている。
【０００４】
ソリッド型とは、ガラス素材で作られた柱状素材であり、反射率が高く、光の利用効果が高いという利点がある。従来ソリッド型のロッドインテグレータの保持機構としては、ロッドインテグレータを覆うカバー部材を備え、カバー部材に設けられたねじにより、点接触で、ロッドインテグレータを支持していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２８５４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ソリッド型のロッドインテグレータは、表面が露出しているため、油や汚れ等の付着により、全反射しなくなるという問題があった。また、ロッドインテグレータを固定する際に、固定する器具により傷や欠けがつくことがあり、散乱や全反射条件を満たさない光を発生させるという問題もあった。傷や欠けは、特に、エッジ部分で発生しやすかった。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ソリッド型ロッドインテグレータの反射面（表面）を保護するとともに、安定した支持を行うことが可能な技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一つを解決するために、本発明は、ソリッド型のロッドインテグレータの保持機構であって、
前記ロッドインテグレータを保持する保持体と、
前記保持体が前記ロッドインテグレータに押圧されるように、前記保持体を支持する支持体と、を備え、
前記保持体は、前記ロッドインテグレータの入射面および射出面を除く全側面と面接触し、かつ、該ロッドインテグレータの前記側面間のエッジ部分には非接触であることを要旨とする。
【０００９】
ロッドインテグレータは光の反射により高温となるため、保持体は、耐熱性を備える金属、樹脂などとすることが好ましい。金属としては、例えば、アルミニウム、ステンレスなどとすることとができる。
【００１０】
本発明の保持機構によれば、ロッドインテグレータと保持体とを面接触とすることで、ロッドインテグレータの表面を保護するとともに、安定した支持を行うことができる。このように面接触させても、微視的には、保持体とロッドインテグレータの間には空気層が存在するため、全反射条件は保たれる。また、保持体を、側面間のエッジ部分に非接触とすることにより、エッジ部分に発生しやすい傷や欠けを回避することができるため、精度よく全反射を行うことが可能となる。
【００１１】
本発明の保持機構において、前記保持体は、前記ロッドインテグレータの隣接する二側面を保持する一体の保持部材を有することとしてもよい。こうすることにより、支持体は、隣接する二側面上に配置された保持材を、一方向からの押圧により支持することが可能となるため、保持機構の簡素化を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明の保持機構において、前記保持体は、前記ロッドインテグレータの少なくとも一側面において、前記エッジ部分を含む所定幅を除く略全面に接触することとすることとすれば、ロッドインテグレータの、汚れや埃の付着を防止することができ、また、安定した支持を行うことができるため、好適である。
【００１３】
本発明の保持機構において、前記保持体は、前記ロッドインテグレータの入射面および射出面の少なくとも一端面から所定範囲では、いずれの側面とも接触しない形状を有することとしてもよい。
【００１４】
ロッドインテグレータの傷や欠け、汚れによる全反射率の低下は、特に、入射面および射出面近傍で顕著であることが知られているため、このような構成をとることにより、乱反射を抑制し、精度良く全反射を行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の保持機構において、
前記ロッドインテグレータの形状は、四角柱であり、
前記保持体は、前記ロッドインテグレータの隣接する二側面を、保持する一体の保持部材を対で有し、
前記支持体は、前記保持体に接触し、前記ロッドインテグレータの入射面における対角線方向へ前記保持体を押圧することとしてもよい。
【００１６】
本発明によれば、保持体を、入射面における対角線方向に押圧して支持することで、簡易な構成で安定した支持を行うことが可能となる。
【００１７】
本発明は、また、画像を投射するプロジェクタであって、
光源と、
前記光源から射出された光が通過するロッドインテグレータと、
請求項１ないし請求項５記載のいずれかに記載のロッドインテグレータの保持機構と、
該ロッドインテグレータを通過した光を、与えられた画像信号に応じて画像を表す画像光として射出する光変調装置と、
前記光変調装置から射出される画像光を投写する投写光学系とを備えることを要旨とする。
【００１８】
本発明のプロジェクタは、ロッドインテグレータの保持機構を備えているため、ロッドインテグレータの表面への汚れや埃の付着を防止するとともに、エッジ部分の傷や欠けの発生を抑制することができるため、乱反射を抑制し、精度良く全反射を行うことが可能となる。また、ロッドインテグレータの側面と面接触で保持体を設置するため、安定した支持を行うことができる。これにより、より明るく安定した投写画像を得ることができる。
【００１９】
本発明は、上述したロッドインテグレータの保持機構としての構成に限らず、種々の態様で構成することができる。例えば、光源と、ロッドインテグレータと、ロッドインテグレータの保持機構とからなる光源装置として構成しても良い。また、ロッドインテグレータの保持方法として構成することもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、以下の項目に分けて説明する。
Ａ．実施例
Ａ１．プロジェクタおよびロッドインテグレータ概略構成：
Ａ２．ロッドインテグレータの保持機構の構成：
Ｂ．変形例：
【００２１】
Ａ．実施例：
Ａ１．プロジェクタの概略構成：
図１は、本発明のロッドインテグレータの保持機構が適用されるプロジェクタの概略的な構成を示す平面図である。このプロジェクタ１０００は、光源装置１００と、カラーホイール２００と、後述する保持機構搭載されたソリッド型のロッドインテグレータ３００と、リレー光学系４００と、反射ミラー５００と、フィールドレンズ６００と、反射型光変調装置７００と、投写レンズ８００とを、システム光軸１０００ａｘに沿って順に配置して構成されている。以下では、光源装置１００から反射ミラー５００までのシステム光軸１０００ａｘに平行な方向をｚ方向とし、水平面内でｚ方向に垂直な方向をｘ方向とし、ｚ方向およびｚ方向に垂直な方向をｙ方向とする。
【００２２】
ロッドインテグレータ３００は、ロッドインテグレータの中心軸がシステム光軸１０００ａｘに一致するよう後述する保持機構によって保持されている。光源装置１００から射出された光は、ロッドインテグレータ３００の光入射面に効率よく入射するように、システム光軸１０００ａｘ上の点でほぼ集束される。
【００２３】
リレー光学系４００は、ロッドインテグレータ３００から射出された光を、反射型光変調装置７００に結像させる。
【００２４】
反射ミラー５００は、リレー光学系４００から射出された光を反射型光変調装置７００の方向に反射する。
【００２５】
反射型光変調装置７００は、ＤＭＤであり、画像を形成するよう照明光を変調する。反射型光変調装置７００で変調された画像光は、フィールドレンズ６００および投写レンズ８００を介して投写される。
【００２６】
カラーホイール２００は、回転軸２１０ａｘの周りに回転可能に設けられた円盤状のカラーフィルタである。このカラーホイール２００は、回転方向に沿って光の３原色（赤、青、緑）に対応する透過型の色フィルタが形成されており、ロッドインテグレータ３００の射出面の近傍位置に配置される。本実施例では、ＳＣＲと呼ばれる形式を採用した。この形式では、カラーホイールの３原色が常に射出面に対応する領域内に並存する。各色の領域は、カラーホイール２００の回転に応じて、時々刻々、変化する。
【００２７】
Ａ２．ソリッド型ロッドインテグレータの概略構成：
図２（ａ）は、ロッドインテグレータ３００の斜視図である。このロッドインテグレータ３００は、１つのソリッド状のガラス棒により形成される四角柱のロッドである。本実施例では、ＳＣＲ方式を採用したため、ロッドインテグレータ３００の光入射面３０１の外側面には、図にハッチングで示すように、円形状の光入射口３０２を除く表面に反射膜３０３が備えられている。反射膜３０３は、誘電体多層膜やアルミニウム膜、銀幕等により形成することができる。
【００２８】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ａに沿って切断した断面図を示している。ロッドインテグレータ３００内に示した実線は、光源装置１００から射出された光の一部を表す。ＲＧＢ光は、一旦、ロッドインテグレータ３００反射面で反射して、カラーホイール２００のＢのフィルタに当たっている。ここで光のＢ成分のみが透過し、残りの成分はロッドインテグレータ３００内に反射する。残りの成分である光（ＲＧ光）は、破線で示すように、ロッドインテグレータ３００の下面、上面、更に光入射面３０１の反射膜３０１によって反射し、再び、カラーホイール２００のＧフィルタに当たっている。ここで、ＲＧ光のうち、Ｇ成分だけが透過する。従って、残りの成分の光は、再び、ロッドインテグレータ３００内に反射される。最終的には、一点鎖線で示すように、このＲ光もロッドインテグレータ３００内で反射を繰り返し、カラーホイール２００のＲのフィルタに到達し、透過されている。
【００２９】
このように、ＳＣＲ方式のプロジェクタ１０００では、ロッドインテグレータ３００内で光を反射させて再利用することにより、光源ランプ２１０が発する光を効率的に利用することができる。
【００３０】
図３は、保持材３５０ａ、３５０ｂを備えたロッドインテグレータ３００の概観を示す斜視図である。本図では、説明の便宜上、支持材を省略した。図示するように、保持材３５０ａは、ロッドインテグレータ３００の隣接する二側面に面接触し、二側面間のエッジには接触しない形状となっている。また、保持材３５０ａは、入射面のエッジにも接触しないように、エッジから所定幅だけ奥の位置で接触するよう入射面近傍では、接触部が斜めに切断されている。射出面側も同様である。保持材３５０ｂは、保持材３５０ａと同様な構成により、ロッドインテグレータ３００に接触し保持している。以降では、矢印Ｂに沿って切断した断面図を図４に、矢印Ｃに沿って切断した断面図を図５に示し、保持材の形状および支持材による支持方法を説明する。
【００３１】
図４は、図３において、矢印Ｂに沿って切断した断面図を示す説明図である。図にハッチングで示した部位が、保持材３５０ａおよび３５０ｂを示している。保持材３５０ａは、ロッドインテグレータ３００の隣接する二側面３７０，３７１を一つの保持材で面接触するよう保持しており、二側面間のエッジ３７０ａには、保持材が接触しないよう略矩形形状の空隙３５１ａを有している。ロッドインテグレータ３００と保持材３５０ａの境界（側面３７０、３７１）は、接着されておらず空気の層が存在するため、光の全反射条件はほぼ保たれる。ロッドインテグレータ３００と保持材３５０ｂに関しても同様である。
【００３２】
保持材３５０ａを支持する支持材３６０ａおよび３６０ｂは、板状の支持具３６１ａと、支持具３６１ａを押圧することにより支持するねじ３６２ａから構成される。保持材３５０ｂを支持する支持材も同様の構成をしており、支持具３６１ｂと、ねじ３６２ｂとから構成される。ねじ３６２ａは、矢印Ｐ１に示すように、ロッドインテグレータ３００の対角線Ｌ１の方向へ支持具３６１ａを押圧することにより、保持材３５０ａを支持している。ねじ３６２ｂは、同様に、矢印Ｐ２に示すように、対角線Ｌ１の方向へ支持具３６１ｂを押圧することにより、保持材３５０ａを支持している。本実施例では、支持材は、保持体が保持している隣接二側面間のエッジに沿って、軸方向に複数個配置されている。
【００３３】
図５は、図３において、矢印Ｃに沿って切断した断面図を示す説明図である。図示するように、保持材３５０ａおよび３５０ｂは、入射面周囲のエッジ、および射出面と側面とのエッジから所定範囲Ａを除き、側面の略全面に接触するよう構成されている。ロッドインテグレータ３００に発生する欠け、傷は、入射面および射出面近傍に発生した場合に、反射光に特に影響を及ぼすことが知られている。また、エッジ部分には、傷、欠けが発生しやすいことも知られているため、このような構成をとることにより、傷や欠けの発生を抑制し、汚れ等を防ぎ安定した支持を行うことができる。
【００３４】
以上説明した本実施例の保持機構を適用すれば、ソリッド型ロッドインテグレータ３００のエッジ部分の傷や欠けの発生を抑制することができ、また、反射面と面接触することにより、汚れや油の付着を防止するとともに、安定した支持を行うことが可能となる。
【００３５】
Ｂ．変形例：
本実施例では、保持材３５０ａおよび３５０ｂは、側面の略全面に接触することとしたが、これに限られない。例えば、図５に一点鎖線で示すように領域２０を除いた入射面および射出面近傍のみに、保持材を設置することとしてもよいし、領域２０の幅を狭めて、数を増やし、縞状に設置しても良い。傷、欠けの発生により光の反射に特に影響を及ぼす射出面近傍のみに設置することとしてもよい。
【００３６】
本実施例では、保持材が、隣接する二側面間のエッジに接触しないように、空隙を有することとし、空隙の形状を略矩形形状としたが、これに限られない。円形でもよいし、その他どのような図形でも構わない。保持材がエッジに接触しない形状であればよい。
【００３７】
本実施例では、保持材を支持する支持材は、保持材を対角線方向へ押圧することにより支持することとしたが、これに限られない。各側面に、それぞれ支持材を配置し、ロッドインテグレータの中心に向けて押圧することにより支持することとしてもよい。
【００３８】
本実施例では、入射面および射出面近傍の所定範囲を除いて、保持材を設置することとしたが、これに限られない。図５の破線１０で示すように、入射面および射出面のエッジ上まで保持材を設置することとしてもよい。
【００３９】
本実施例では、光変調装置としてＤＭＤを用いたプロジェクタを例に説明しているが、これに限定するものではない。例えば、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ：Grating Light Valve）、反射型液晶パネル等他の反射型光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。また、反射型光変調装置ではなく透過型光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。透過型光変調装置としては、例えば、透過型液晶パネル等が挙げられる。また、プロジェクタ以外の光学装置にも適用可能である。すなわち、ロッドインテグレータを適用する光学装置であれば、種々の装置に適用することが可能である。
【００４０】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取ることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のロッドインテグレータの保持機構が適用されるプロジェクタの概略構成である。
【図２】 ソリッド型ロッドインテグレータを拡大して概略的に示す説明図である。
【図３】 ソリッド型ロッドインテグレータの保持機構の概観を示す斜視図である。
【図４】 入射面側からみた保持機構を表す説明図である。
【図５】 ロッドインテグレータの保持機構を縦に切断した断面図である。
【符号の説明】
１０００…プロジェクタ
１０００ａｘ…システム光軸
１０…破線
１００…光源装置
１１０…楕円リフレクタ
１２０…光源ランプ
２００…カラーホイール
２１０ａｘ…回転軸
３００…ロッドインテグレータ
３００ａｘ…中心軸
３０１…光入射面
３０２…光入射口
３０３…反射膜
３０４…光射出面
３５０ａ、３５０ｂ…保持材
３６０ａ、３６０ｂ…支持具
３６１ａ、３６１ｂ…ねじ
３７０…境界
４００…リレー光学系
５００…反射ミラー
６００…フィールドレンズ
７００…反射型光変調装置
７００ａｘ…中心軸
８００…投写レンズ

Claims (6)

1. ソリッド型のロッドインテグレータの保持機構であって、
   前記ロッドインテグレータを保持する保持体と、
   前記保持体が前記ロッドインテグレータに押圧されるように、前記保持体を支持する支持体と、を備え、
   前記保持体は、前記ロッドインテグレータの入射面および射出面を除く全側面と面接触し、かつ、該ロッドインテグレータの前記側面間のエッジ部分には非接触となる形状を有する保持機構。
2. 前記保持体は、前記ロッドインテグレータの隣接する二側面を保持する一体の保持部材を有する請求項１記載の保持機構。
3. 前記保持体は、前記ロッドインテグレータの少なくとも一側面において、前記エッジ部分を含む所定幅を除く略全面に接触する請求項１記載の保持機構。
4. 前記保持体は、前記ロッドインテグレータの入射面および射出面の少なくとも一端面から所定範囲では、いずれの側面とも接触しない形状を有する請求項１記載の保持機構。
5. 請求項１記載の保持機構であって、
   前記ロッドインテグレータの形状は、四角柱であり、
   前記保持体は、前記ロッドインテグレータの隣接する二側面を、保持する一体の保持部材を対で有し、
   前記支持体は、前記保持体に接触し、前記ロッドインテグレータの入射面における対角線方向へ前記保持体を押圧する保持機構。
6. 画像を投射するプロジェクタであって、
   光源と、
   前記光源から射出された光が通過するロッドインテグレータと、
   請求項１ないし請求項５記載いずれかに記載のロッドインテグレータの保持機構と、
   該ロッドインテグレータを通過した光を、与えられた画像信号に応じて画像を表す画像光として射出する光変調装置と、
   前記光変調装置から射出される画像光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクタ。

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