JP5488247B2 - プロジェクター - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の技術では、光変調装置として、透過型液晶パネルを採用している。
また、光学補償素子は、補償素子調整機構により、入射する光束の光軸に直交し、かつ、液晶パネルの縦方向及び横方向に対して傾斜した回転軸を中心として回転(姿勢調整)可能に配設されている。
この補償素子調整機構は、光学補償素子を保持する板状のフレームユニットと、フレームユニットを回転可能に支持する支持ホルダーとを備える。
支持ホルダーは、板状の第1接合部と、第1接合部における互いに対向する端縁から光出射側に突出する一対の側壁部と、一対の側壁部の各先端から互いに近接する方向に突出する一対の第2接合部とを備える。
そして、フレームユニットは、第1接合部と一対の第2接合部との隙間に挿入され、支持ホルダーに対して、上述した回転軸を中心として回転可能に軸支される。
このことにより、塵埃等が反射型光変調装置の反射面に付着することを防止でき、塵埃等が投影画像中に影として映り込むことがない。
このことにより、凹部を閉塞するように反射型偏光板、反射型光変調装置、及び透光性部材のいずれかを支持体の側面に取り付ければ、操作用切欠部の一部も閉塞でき、支持体の密閉性を十分に確保できる。
さらに、調整部材は、操作部を有し、操作部が操作用切欠部を介して支持体外部に突出するように凹部内部に収納される。
このことにより、反射型偏光板、反射型光変調装置、透光性部材、及び光学補償素子を支持体に取り付けた状態でも、支持体外部から調整部材の操作部を操作して、光学補償素子の姿勢を調整でき、投影画像を所望のコントラストに設定できる。
以上のことから、高品位な画像を投射でき、本発明の目的を達成できる。
すなわち、支持体に、いずれかの側面から互いに対向するように突出する一対の側壁部と、一対の側壁部の各先端から互いに近接する方向に突出する一対の第2接合部とを設け、前記いずれかの側面と一対の第2接合部との隙間に、調整部材を挿入する。
このような構造を採用した場合には、支持体の密閉性を確保することが難しく、密閉性を十分に確保しながら光学補償素子の姿勢を調整可能とするためには支持体の構造が複雑化してしまう。
本発明では、支持体のいずれかの側面に凹部を形成するとともに、凹部における側壁の一部に操作用切欠部を形成するだけで、支持体の密閉性を十分に確保しながら光学補償素子の姿勢を調整可能とするため、支持体の構造の簡素化が図れる。
本発明では、調整部材の操作部及び一対の腕部は、操作用切欠部及び一対の固定用切欠部を介して支持体外部にそれぞれ突出する。
このことにより、光学補償素子の姿勢を調整した後、例えば、支持体外部に突出した操作部及び一対の腕部を支持体に対して接着剤等にて固定すれば、支持体に対して3点で調整部材を固定でき、所望の姿勢で光学補償素子を良好に維持できる。
また、凹部を閉塞するように反射型偏光板、反射型光変調装置、及び透光性部材のいずれかを支持体の側面に取り付ければ、操作用切欠部の他、一対の固定用切欠部の一部も閉塞できるため、支持体の密閉性を十分に確保できる。
本発明では、調整部材を回転可能に支持する支持構造が凹部内部ではなく支持体外面に形成されているので、支持構造を凹部内部に形成する場合と比較して、支持体を容易に製造できる。
また、各離間寸法L1,L2が上述した関係を満たすように設定されているので、調整部材を回転可能な構造としながら、調整部材の回転時に、突出ピンが孔に常時、挿通した状態となり、突出ピンから調整部材が外れてしまうことを防止できる。
〔プロジェクターの構成〕
図1は、プロジェクター1の概略構成を示す図である。具体的に、図1は、本願の要部である投射ユニット2の光学系を模式的に示した図である。
プロジェクター1は、画像を投射してスクリーン(図示略)上に投影画像を表示する。
このプロジェクター1は、図1に示すように、外装筐体(図示略)内部に収納される投射ユニット2を備える。
この投射ユニット2は、図1に示すように、3つの変調ユニット2Aと、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム2Bと、投射レンズ2Cとを備える。
図2及び図3は、変調ユニット2Aの構成を示す図である。具体的に、図2は変調ユニット2Aの斜視図であり、図2は変調ユニット2Aの分解斜視図である。
3つの変調ユニット2Aは、図1ないし図3に示すように、同様の構成を有し、反射型偏光板としてのワイヤーグリッド3(図1、図3)と、反射型光変調装置4と、透光性基板としての偏光板5と、光学補償素子6(図1、図3)と、支持体7(図2、図3)と、調整部材8(図2、図3)とを備える。
なお、以下では、説明の便宜上、R色光側のワイヤーグリッドを3R、G色光側のワイヤーグリッドを3G、B色光側のワイヤーグリッドを3Bとする(図1)。
ワイヤーグリッド3は、格子構造に基づく回折により入射した光束を偏光分離する。このワイヤーグリッド3は、図1または図3に示すように、支持体7により、入射光束の光軸に対して略45°傾斜した状態で配置される。
そして、ワイヤーグリッド3は、入射した光束のうち、所定の偏光光(第1の直線偏光光)を透過させ、第1の直線偏光光の偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光光(第2の直線偏光光)を反射させ、入射した光束を偏光分離する。
反射型光変調装置4は、シリコン基板上に液晶が形成された所謂LCOS(Liquid Crystal On Silicon)で構成された反射型液晶パネルを備える。この反射型光変調装置4は、図1ないし図3に示すように、支持体7により、ワイヤーグリッド3を透過した光束の光軸に対して略直交した状態で配置される。
そして、反射型光変調装置4は、制御装置(図示略)から信号が入力されることで、前記液晶の配向状態が制御され、ワイヤーグリッド3を透過した偏光光束の偏光方向を変調(位相変調)し、ワイヤーグリッド3に向けて反射する。反射型光変調装置4にて変調され、ワイヤーグリッド3に向けて反射された光束は、第2の直線偏光光と同一の偏光方向を有する偏光光のみがワイヤーグリッド3にて反射されてプリズム2Bに向う。
偏光板5は、反射型光変調装置4にて変調されワイヤーグリッド3にて反射された第2の直線偏光光の偏光方向と略同一の偏光方向を有する偏光光を透過させる。すなわち、ワイヤーグリッド3及び偏光板5の双方を用いることで、ワイヤーグリッド3にて所望の直線偏光光以外の偏光成分が反射された場合であっても、偏光板5にて前記偏光成分を除去する構成を採用している。
そして、偏光板5は、図1ないし図3に示すように、支持体7により、プリズム2Bの光入射面2B1(図1)に対向するように配置される。
このプリズム2Bは、4つの直角プリズムを貼り合せた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合せた界面には、2つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、ワイヤーグリッド3Gにて反射されたG色光を透過し、各ワイヤーグリッド3R,3Bにて反射されたR,B色光をそれぞれ反射する。このようにして、各色光が合成される。そして、プリズム2Bで合成された光束(画像)は、投射レンズ2Cにてスクリーンに向けて投射される。
光学補償素子6は、ガラスまたはブラスチック等のポリマー製の透明板上に、複屈折性を有する無機若しくは有機材料からなる板状部材、または、これらを複合した板状部材、WV(Wide View)フィルム等を取り付けたものである。この光学補償素子6は、反射型光変調装置4にて正確に変調できなかった位相変調量を微調整し、投影画像のコントラストを向上させる。
そして、光学補償素子6は、図1ないし図3に示すように、支持体7内部に収納され、反射型光変調装置4に対向するように配置される。
支持体7は、ワイヤーグリッド3、反射型光変調装置4、偏光板5、及び光学補償素子6を支持する。
この支持体7は、図2または図3に示すように、断面略直角二等辺三角形状を有する三角柱状の中空部材であり、斜面である第1側面71、頂角を挟む第2側面72及び第3側面73を備える。
第1側面71及び第3側面73には、図3に示すように、支持体7内外を連通する平面視矩形状の開口部74A,74Cが形成されている。
そして、第1側面71及び第3側面73には、各開口部74A,74Cを閉塞するように、ワイヤーグリッド3及び偏光板5がそれぞれ固定される。
この凹部75において、底部分の一部には、支持体7内外を連通する平面視矩形状の開口部74Bが形成されている。
また、凹部75において、図3中、左上部分の側壁、及び右下部分の側壁には、左右方向に沿って凹部75内外を連通する第1固定用切欠部76A及び第2固定用切欠部76Bがそれぞれ形成されている。
これら支持面77A,77Bには、第3側面73に略直交する方向に突出する略円柱状の第1突出ピン78A(図4(A)参照)及び第2突出ピン78B(図3、図4(B)参照)がそれぞれ形成されている。
さらに、凹部75において、図3中、上側の側壁には、図2または図3に示すように、上下方向に沿って凹部75内外を連通する操作用切欠部76Cが形成されている。
そして、第2側面72には、凹部75に光学補償素子6及び調整部材8が収納され、凹部75を閉塞するように反射型光変調装置4が固定される。
以上のように、各部材3〜5にて各開口部74A〜74Cがそれぞれ閉塞されることで、支持体7内部の空間が略密閉される。
調整部材8は、光学補償素子6を保持しつつ、支持体7に対して係止される。そして、調整部材8は、光学補償素子6の姿勢調整に利用される。
この調整部材8は、図3に示すように、板金加工が施されることにより、基体81に対して第1腕部82A、第2腕部82B、及び操作部83が一体形成されたものである。
基体81は、平面視略矩形状の板体で構成されている。そして、この基体81には、略中央部分に光束を通過させるための開口部(図示略)が形成され、当該開口部を閉塞するように光学補償素子6が固定される。
第1腕部82A及び第2腕部82Bは、支持体7に対して回転軸Ax(図3、図6参照)を中心として回転可能に軸支される部分である。
第1腕部82Aは、調整部材8が支持体7の凹部75内部に収納された状態で、第1固定用切欠部76Aを介して凹部75内部から外部に突出する部分であり、図3に示すように、第1延出部821Aと、第1軸部822Aとを備える。
第1延出部821Aは、図3中、基体81の左上部分の端縁から基体81の板面に沿って左側に延出する。
第1軸部822Aは、第1延出部821Aの先端部分が略90°折り曲げられた部分であり、表裏を貫通する第1丸孔823Aを有する。
そして、第1腕部82Aは、図4(A)に示すように、第1固定用切欠部76Aを介して凹部75内部から外部に突出した状態で、第1軸部822Aが第1支持面77Aに対向し、第1丸孔823Aに第1突出ピン78Aが挿通することで、支持体7に対して係止される。
そして、第2腕部82Bは、図4(B)に示すように、第2固定用切欠部76Bを介して凹部75内部から外部に突出した状態で、第2軸部822Bが第2支持面77Bに対向し、第2丸孔823Bに第2突出ピン78Bが挿通することで、支持体7に対して係止される。
そして、上述した支持面77A,77B、突出ピン78A,78B、及び軸部822A,822Bは、以下に示す位置関係となるように設定されている。
すなわち、図3中、上方側からの平面視で、図5に示すように、突出ピン78A,78Bのいずれか一方の突出ピン(図5では第1突出ピン78A)の先端と、他方の突出ピンが形成された支持面(図5では第2支持面77B)との離間寸法L1は、各軸部822A,822B間の離間寸法L2よりも大きい。
また、離間寸法L2は、図5に示すように、各支持面77A,77B間の離間寸法L3よりも大きい。
なお、本実施形態では、回転軸Axは、反射型光変調装置4への光入射方向からの平面視で、反射型光変調装置4における矩形状の反射面の縦方向及び横方向に対して傾斜している。
この操作部83は、第2側面72に直交し、図3中、基体81の上端縁から上方に向けて延出する板状に形成されている。
そして、操作部83は、図2に示すように、調整部材8が支持体7の凹部75内部に収納された状態で、操作用切欠部76Cを介して凹部75内部から外部に突出する。
次に、上述した変調ユニット2Aの製造方法について説明する。
図6は、変調ユニット2Aの製造方法を説明するための図である。
なお、図6では、説明の便宜上、反射型光変調装置4を省略したものとしている。
先ず、作業者は、支持体7の第1側面71及び第3側面73に対して、ワイヤーグリッド3及び偏光板5をそれぞれ固定する。また、作業者は、光学補償素子6が固定された調整部材8を凹部75内部に収納し、各腕部82A,82Bを各突出ピン78A,78Bに係止する。さらに、作業者は、第2側面72に対して、反射型光変調装置4を固定する。
次に、作業者は、光源装置(図示略)を利用して、ワイヤーグリッド3に向けて姿勢調整用の光束を出射させる。
すなわち、作業者は、図6に示すように、操作用切欠部76Cを介して支持体7外部に突出した操作部83を第2側面72に直交する方向に移動させることで、回転軸Axを中心として調整部材8(光学補償素子6)を回転させる。
すなわち、作業者は、操作用切欠部76Cと操作部83との隙間、各突出ピン78A,78Bと各丸孔823A,823Bとの隙間、及び各支持面77A,77Bと各軸部822A,822Bとの隙間に接着剤を充填し、硬化させる。
以上の工程により、変調ユニット2Aが製造される。
本実施形態では、光変調装置として、反射型光変調装置4を採用している。そして、反射型光変調装置4は、他のワイヤーグリッド3及び偏光板5とともに支持体7の各側面71〜73にそれぞれ取り付けられる。すなわち、反射型光変調装置4の反射面(画像表示面)は、略密閉空間とされた支持体7内部に位置付けられることとなる。
このことにより、塵埃等が反射型光変調装置4の反射面に付着することを防止でき、塵埃等の影が投影画像中に影として映り込むことがない。
このことにより、凹部75を閉塞するように反射型光変調装置4を第2側面72に取り付ければ、操作用切欠部76Cの一部も閉塞でき、支持体7の密閉性を十分に確保できる。
さらに、調整部材8は、操作部83を有し、操作部83が操作用切欠部76Cを介して支持体7外部に突出するように凹部75内部に収納される。
このことにより、各部材3〜6を支持体7に取り付けた状態でも、支持体7外部から操作部83を操作して調整部材8を回転させ、光学補償素子6の姿勢を調整でき、投影画像を所望のコントラストに設定できる。このため、変調ユニット2Aを容易に製造できる。
また、第2側面72に凹部75を形成するとともに、凹部75における側壁の一部に操作用切欠部76Cを形成するだけで、支持体7の密閉性を十分に確保しながら光学補償素子6の姿勢を調整可能とするため、支持体7の構造の簡素化が図れる。
このことにより、光学補償素子6の姿勢を調整した後、操作部83及び各腕部82A,82Bを支持体7に対して接着剤にて固定することで、支持体7に対して3点で調整部材8を固定でき、所望の姿勢で光学補償素子6を良好に維持できる。
また、凹部75を閉塞するように反射型光変調装置4を第2側面72に取り付ければ、操作用切欠部76Cの他、各固定用切欠部76A,76Bの一部も閉塞できるため、支持体7の密閉性を十分に確保できる。
また、各離間寸法L2,L3がL2>L3の関係を満たすように設定されているので、各丸孔823A,823Bに各突出ピン78A,78Bがそれぞれ挿通した状態で、各支持面77A,77Bと各軸部822A,822Bとに隙間を空けることができ、各丸孔823A,823Bを結ぶ回転軸Axを中心として調整部材8を回転させることができる。
さらに、各離間寸法L1,L2がL1>L2の関係を満たすように設定されているので、調整部材8を回転可能な構造としながら、調整部材8の回転時に、突出ピン78A,78Bが丸孔823A,823Bに常時、挿通した状態となり、突出ピン78A,78Bから調整部材8が外れてしまうことを防止できる。
前記実施形態では、凹部75は、第2側面72に形成されていたが、これに限らず、第1側面71や第3側面73に形成された構成を採用しても構わない。
前記実施形態では、調整部材8を回転可能に支持する支持構造(各突出ピン78A,78B)が支持体7外面に形成されていたが、これに限らず、凹部75内部(凹部75の側壁)に形成しても構わない。
前記実施形態では、透光性部材として偏光板5を採用していたが、これに限らず、透光性を有する部材であれば、その他の部材、例えば、ガラス等を採用しても構わない。
前記実施形態では、回転軸Axは、平面視で反射型光変調装置4の反射面の縦方向及び横方向に対して傾斜していたが、これに限らず、反射型光変調装置4の液晶材料や配向状態に応じて設定すれば、いずれの方向でも構わない。
例えば、前記実施形態では、スクリーン上の投影画像を確認しながら光学補償素子6の姿勢調整を実施していたが、これに限らず、偏光板5から出射される姿勢調整用の光束をCCDカメラ等で直接、検出しながら姿勢調整を実施する方法を採用しても構わない。
例えば、反射型偏光板として、誘電体多層膜によって形成される偏光分離素子、液晶材料等の屈折率異方性(複屈折性)を有する有機材料を層状に積層させた高分子系の層状偏光板、偏りのない光を右回りの円偏光と左回りの円偏光とに分離する円偏光反射板と1/4波長板を組み合わせた光学素子、ブリュースター角を利用して反射偏光光と透過偏光光とに分離する光学素子、あるいは、ホログラムを利用したホログラム光学素子等を採用しても構わない。
Claims (4)
- 入射した光束を偏光分離する反射型偏光板と、
入射した光束を変調する反射型光変調装置と、
入射した光束を透過させる透光性部材と、
前記反射型偏光板、前記反射型光変調装置、及び前記透光性部材がそれぞれ取り付けられる第1側面、第2側面、及び第3側面を有し、前記反射型偏光板、前記反射型光変調装置、及び前記透光性部材の間を略密閉空間とする支持体と、
前記支持体内部に配設される光学補償素子と、
前記光学補償素子を保持する調整部材とを備え、
前記第1側面、前記第2側面、及び前記第3側面のうちいずれかの側面は、
前記支持体内部に向けて窪み、前記調整部材が収納される凹部を有し、
前記調整部材は、
所定の軸を中心として前記光学補償素子の位置を調整するための操作部を有し、
前記凹部の側壁には、
前記操作部を前記支持体外部に突出させるための操作用切欠部が形成されている
ことを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記調整部材は、
平面視で互いに離間する方向に突出する一対の腕部を有し、
前記凹部の側壁には、
前記一対の腕部を前記支持体外部にそれぞれ突出させるための一対の固定用切欠部が形成されている
ことを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
前記一対の腕部は、
前記支持体外面に係止され、
前記調整部材は、
前記所定の軸を中心として、前記支持体に対して、前記支持体外面に対する前記一対の腕部の各係止位置に回転可能に取り付けられている
ことを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3に記載のプロジェクターにおいて、
前記支持体の外面には、
平面視で互いに平行となる一対の支持面が形成され、
前記一対の支持面には、
平面視で互いに離間する方向に突出する一対の突出ピンが形成され、
前記一対の腕部は、
前記一対の支持面にそれぞれ対向する一対の軸部を有し、
前記一対の軸部は、
前記一対の突出ピンがそれぞれ挿通される一対の孔を有し、
前記一対の支持面、前記一対の突出ピン、及び前記一対の軸部は、
前記一対の突出ピンのいずれか一方の突出ピンの先端と他方の突出ピンが形成された前記支持面との離間寸法をL1、前記一対の軸部間の離間寸法をL2、前記一対の支持面間の離間寸法をL3とした場合に、
L1>L2>L3の関係を満たすように設定されている
ことを特徴とするプロジェクター。
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