JP2004144809A - 投写レンズを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製カム筒を有する投写レンズを備えた電子機器において、金属製カム筒がＥＭＩ（電磁界干渉）に悪影響を及ぼさないようにすることを、当該機器の小型化や低コスト化にも適合するように行うこと。
【解決手段】内部に配したレンズ又はレンズ群５０５をスライドさせる金属製カム筒５０１を有する投写レンズ５００を備えたプロジェクタ１において、導電ケーブル８，９，の一端をカム筒５０１に固着し、導電ケーブル８，９の他端をＰＣボード３のグランドラインと、金属製ライトガイド取付筐体１０とにそれぞれ固着して接地させたことを特徴とする。なお、導電ケーブル８，９の外周には電磁遮蔽材が被覆されていることが望ましい。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写レンズを備えたプロジェクタ等の電子機器に関連し、特に投写レンズが金属製カム筒を有して成るものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器にあっては、そこに使用されている電子デバイス等に起因して、電磁波が発生して外部に漏れることがある。特に、動作周波数が高い電子デバイスを組み込んでいる電子機器の場合はそれが発生しやすい。電磁放出量は国によって周波数ごとに規制されており、それをクリアしなければ製品として市場に出すことはできない。このような電磁放出を低減するための対策としては、接地部材及び箱型部材による電磁シールド構造の採用（例えば、特許文献１参照）や、電子装置に通気を施して電子装置からの電磁放射を抑圧する方法（例えば、特許文献２参照）等がある。
又、金属製カム筒を有する投写レンズを備えた電子機器の場合には、そのカム筒が浮きメタルとなって、ＥＭＩ（電磁界干渉又は電磁障害）に対して悪影響を及ぼすことがある。これを防止するため、従来は、上記の電磁放射の低減策に準じた処置が取られ、金属製カム筒に対して電磁シールドを施したり、機器内にノイズ吸収体を置く等してＥＭＩに対する影響を抑制していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４３７５号公報（段落００１５〜００１７、図３）
【特許文献２】
特開２００２−２６５７２号公報（段落００２４〜、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カム筒に対して電磁シールドを施すこと、あるいは機器内にノイズ吸収体を置くことは、機器の小型化の妨げとなることに加えて、コストアップにもつながる。
従って、本発明の課題は、金属製カム筒を有する投写レンズを備えた電子機器において、金属製カム筒がＥＭＩに悪影響を及ぼさないようにすることを、当該機器の小型化や低コスト化にも適合するように行うことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子機器は、内部に配したレンズ又はレンズ群をスライドさせる金属製カム筒を有する投写レンズを備えた電子機器において、導電ケーブルの一端を前記カム筒に固着し、前記導電ケーブルの他端を接地させたことを特徴とする。これにより、金属製カム筒が導電ケーブルによりアースされるため、その浮きメタル化が防止されて、機器の内部で発生するＥＭＩに対する金属製カム筒の悪影響が抑制できる。
【０００６】
なお、前記導電ケーブルの外周には電磁遮蔽材が被覆されていることが好ましい。これにより、導電ケーブルに起因するＥＭＩも抑制できる。
又、前記導電ケーブルを前記カム筒の複数箇所に配置しても良い。こうすることで、金属製カムがより確実にアースされるため、その浮きメタル化の回避がより確実に行われて、金属製カム筒のＥＭＩに対する悪影響がより確実に抑制できる。
又、前記接地は前記機器が備える金属筐体に対して、あるいは前記機器が備える電子又は電気回路基板のグランドラインに対して行うことができる。これにより、電磁ノイズの低減、ＥＭＩの外部放射量の抑制等が可能となる。
【０００７】
さらに、本発明の電子機器は、前記投写レンズが、照明装置から照射された光を変調して画像を生成する電気光学装置により生成された画像を投写するものである。これにより、内部に配したレンズ又はレンズ群をスライドさせる金属製カム筒を有した投写レンズを備えたプロジェクタの内部で発生するＥＭＩに対する金属製カム筒の悪影響が抑制できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、プロジェクタを例に取り図面と共に説明する。
（１）装置の全体構成
図１は、本発明の実施形態に係るプロジェクタを上側ケースを外した状態で斜め上方から見た斜視図である。このプロジェクタ１は、図示されていないランプ及びリフレクタからなる照明装置１００から出射された光を、色分離光学系を通して赤（Ｒ）緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色に分離し、これらの各光束を電気光学装置である液晶パネルに通して画像情報に対応させて変調させ、変調した後の各変調光束を光合成プリズムにより合成し、投写レンズ５００を介して投写面に拡大表示するものである。ここにおいて、プロジェクタ１を構成する各装置は、外装ケース２の内部に収納されており、投写レンズ５００が外装ケース２の前面から前後にスライド可能に突出している。
【０００９】
（２）外装ケースの構造
外装ケース２は、例えば、プロジェクタの上面及び前面を覆うアッパーケース（図示せず）と、底面を構成するロアーケース２Ａと、背面部分を覆うリアケース２Ｂとから構成されている。これらのケースは、通常、マグネシウムダイキャスト等の金属製又は樹脂製である。なお、ＥＭＩの外部放射を抑制する観点からは、外装ケースはマグネシウムダイキャスト等の金属製が好ましい。外装ケース２には、吸気口及び排気口がそれぞれ１個以上備えられ、内部装置の冷却に供されている。冷却が特に要求される内部装置は、非常な高温となる照明装置１００のランプや、温度によって影響されやすい液晶パネルである。又、外装ケース２の背面には、図示しない外部電力供給用のＡＣインレットや各種の入出力端子が配置されている。
【００１０】
（３）プロジェクタの内部構造
プロジェクタ１の上部及び背面部には、プロジェクタの電気及び電子回路を構成している各種のＰＣボードが複数配置されている。それらのＰＣボードとしては、上記液晶パネルを駆動するドライバーボード、画像信号を処理するビデオボード、プロジェクタ１の全体を制御するメインボード等がある。なお、図１からは、それらの各種ボードのうちの一つのＰＣボード３が見て取れる。又、ＰＣボード３の上側には、ＰＣボード３上に装着された各部品を保護している保護板４が配置される。さらに、照明装置１００の隣のプロジェクタ前面側には、照明装置１００を冷却した空気を排気するための排気ファン５が配置されている。
【００１１】
図２は、図１から上部のＰＣボード及び保護板を外し、さらに、照明装置と投写レンズとの間に位置する光学系を省いた状態のプロジェクタ１の内部構成図である。この図２では、図１で省略していたプロジェクタ内の各装置に電力を供給する電源ユニット６が取り付けられた状態となっている。図２に示すように、照明装置１００と投写レンズ５００との間に配置されている上面が開口した箱状体７Ａの中に、照明装置１００から出た光を液晶パネルの照射に適した態様に調整する照明光調整光学系、上記色分離光学系及び光合成プリズムが組み込まれて、それらが照明装置１００、投写レンズ５００とともに、プロジェクタ１の光学系を構成する。なお、以下では、上面が開口した箱状体７Ａを下側ライトガイドと、箱状体７Ａの開口上面を覆う蓋状体を上側ライトガイド７Ｂと、そして下側及び上側ライトガイドをまとめて単にライトガイド７と称することとする。
【００１２】
図３は、照明装置１００、ライトガイド７、投写レンズ５００からなるプロジェクタ１の光学系の外観を示す斜視図である。ただし、ここでも液晶パネル及び光合成プリズムは省略されている。図示するように、ライトガイド７の終端部には、投写レンズ５００を取り付けるための下側ライトガイド７Ａと一体に形成された投写レンズ取付板７Ｃが設けられており、そこに投写レンズ５００が取り付けられている。この投写レンズ５００の投写レンズ取付板７Ｃ側には、図示されていない案内筒の外側に嵌合されて該案内筒内部のレンズをスライドさせる回転可能なカム溝５２１つきの金属製カム筒５２０があって、そのカム筒５２０の端部５２２（５２２Ａ，５２２Ｂ）に導電ケーブル８，９の一端が固着されている。そして、導電ケーブル８，９の他端は、ＰＣボードのグランドラインと、プロジェクタ内部の金属筐体にそれぞれ固着されている。なお、破線の引き出し線で示した１１０の内部には照明光調整光学系が、破線の引き出し線で示した２８０，２９０の内部には色光分離光学系及びリレー光学系が、そして、破線の引き出し線で示した３００，４００の部分には液晶パネル及び光合成プリズムが配置されることになっている。
【００１３】
（４）投写レンズに関連する構成
投写レンズ５００はズーム調整が可能な投写レンズであり、その全体の外観は図３に示した様になっている。この投写レンズ５００は、ライトガイド７側に位置する案内筒と、案内筒の外側に嵌合される金属製カム筒５２０と、金属製カム筒５２０の前側に置かれる前側筒５３０との３つの筒を備えて成る。図４には、それらの筒のうち、案内筒５１０と金属製カム筒５２０との分解図（ａ）及び組立図（ｂ）を示した。図４に示す通り、案内筒５１０のライトバルブ７側には、矩形のフランジ５１１が形成されており、このフランジ５１１をライトバルブ７の投写パネル取付板７Ｃに対してフランジ５１１の四隅でネジ固着することで、投写レンズ５００がライトバルブ７に位置決め固定されている。この場合、案内筒５１０の終端面５１２は投写パネル取付板７Ｃを貫通して、光合成プリズムの光出射面側に対向配置される。また、案内筒５１０には、図示していない第２群、第３群及び第４群の各レンズを位置決め固定する第２群枠５１３、第３群枠５１４、第４群枠５１５の各枠が内部に設けられている。なお、投写レンズ５００の第１群レンズは前側筒５３０中にある。
【００１４】
案内筒５１０の外側周囲に勘合されている金属製カム筒５２０には、その外周に沿って長穴状のカム溝５２１が複数形成されており、このカム溝５２１に、案内筒５１０の内部に配置されたレンズ５３０を位置決めしている各群枠５１３〜５１５に形成された穴に挿入されたカムカラー５２３がネジ５２４により固定されてカム溝５２１から突出している。なお、ここでは、カム溝５２１は各群に対して３箇所あり、それぞれのカム溝５２１にカムカラ−５２３が配置されている。金属製カム筒５２０が回転することにより、カム溝５２１に沿って移動するカムカラー５２３の作用により、案内筒５１０の内部に配置されたレンズが光軸５０１方向に沿って前後に移動する。
【００１５】
以上説明したように、カム筒５２０はカムとして機能するものであるため、変形が生じにくくかつ軽量であるアルミニウム等の金属から製作される。従って、この金属製カム筒５２０を有した投写レンズ５００が樹脂製のライトガイド７にそのフランジ５１１を介して単に固定されているだけの場合には、金属製カム筒５２０がいわゆる浮きメタルとなって、プロジェクタ１内部の電子デバイスの動作に起因して発生したＥＭＩに対して、プロジェクタ内部のノイズ増大やプロジェクタ１外部へのＥＭＩ放射量増大を引き起こす作用を果たしてしまう。それを抑制するため、ここでは金属製カム筒５２０を導電ケーブル８，９を利用して接地（アース）している。接地用導電ケーブルは１本だけでも良いが、接地の信頼性を高めるためには本例のように２本以上設けるのが好ましい。又、導電ケーブル８，９自体のＥＭＩを抑制するため、導電ケーブル８，９には、電磁遮蔽材、例えば有孔材料である金属網シールド８Ａ，９Ａを被覆するのが好ましい。
【００１６】
図５は投写レンズ５００の周辺構成物を示す分解図である。既に示したように、投写レンズ５００が取り付けられるライトガイド７の上側には、ＰＣボード３及び保護板４があり、一方、ライトガイド７の下側には下側ライトガイド７Ａをロアーケース２Ａに位置決め固定するロアーケース２Ａに固定された金属製のライトガイド取付筐体１０を有している。そして、導電ケーブル８は、一端が金属製カム筒５２０の端部５２２Ａに固着され、その他端がＰＣボード３のグランドラインに固着される。又、導電ケーブル９は、一端が金属製カム筒５２０の端部５２２Ｂに、その他端が金属製ライトガイド取付筐体１０に固着される。これにより、金属製カム筒５２０はアースがとられたこととなる。このアースは、プロジェクタなどの機器が正常に動作するための理想的な基準電位を与えるものである。なお、この場合、ロアーケース２Ａもライトガイド取付筐体１０と同じ金属製とするのがより好ましい。
【００１７】
導電ケーブル８，９の各端部の固着方法としては、ネジによる固着やはんだ溶接による固着が利用できる。さらに、導電ケーブル８，９の金属製カム筒５２０との反対側端部は、他のＰＣボードのグランドラインや、外装ケース２を含む他の金属筐体（フレームアース）に接続して良いが、ＥＭＩ抑制のためにはできるだけ直近のＰＣボード３やライトガイド取付筐体１０に接続するのが好ましい。
【００１８】
（５）プロジェクタの光学系とその作用
図６は、本実施形態のプロジェクタ１の光学系を示す構成図である。この光学系は、ランプ及びリフレクタを備えた照明装置１００と、照明装置１００からの出射光を液晶パネル３００の入射面に均一にしかも効率よく入射させる照明光調整光学系１１０と、ダイクロイックミラー２８２，２８６、反射ミラー２８４等を有する色光分離光学系２８０と、入射側レンズ２９２、リレーレンズ２９６、反射ミラー２９４，２９８を有するリレー光学系２９０と、各色光に対応するフィールドレンズ３０１，３０２，３０３及び光変調装置としての液晶パネル３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４００と、投写レンズ５００とを備えている。
【００１９】
次に、上記構成のプロジェクタの画像生成作用を説明する。まず、照明装置１００を出た光は照明光調整光学系１１０に入射する。照明光調整光学系１１０では、まず平行化レンズ１１１により光の進行方向が光軸１０１とほぼ平行に調整される。続いて、インテグレータレンズを構成する第１レンズアレイ１２０の各小レンズ１２１に入射する。第１レンズアレイ１２０は、入射光を小レンズ１２１の数に応じた複数の部分光束に分割する。第１レンズアレイ１２０を出た各部分光束は、その各小レンズ１２１にそれぞれ対応した小レンズ１４１を有してなるインテグレータレンズを構成する第２レンズアレイ１４０に入射する。そして、第２レンズアレイ１４０からの出射光は、偏光変換素子アレイ１６０の対応する偏光分離膜（図示省略）の近傍に集光される。その際、遮光板（図示省略）により、偏光変換素子アレイ１６０への入射光のうち、偏光分離膜に対応する部分にのみ光が入射するように調整される。
【００２０】
偏光変換素子アレイ１６０では、そこに入射した光束が同じ種類の直線偏光に変換される。そして、偏光変換素子アレイ１６０で偏光方向が揃えられた複数の部分光束は重畳レンズ１７０に入り、そこで液晶パネル３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂを照射する各部分光束が、対応するパネル面上で重さなり合うように調整される。
【００２１】
色光分離光学系２８０は、第１及び第２ダイクロイックミラー２８２，２８６を備え、そこに入射する光を、赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。第１ダイクロイックミラー２８２は、重畳レンズ１７０から射出される光のうち赤色光成分を反射させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを透過する。第１ダイクロイックミラー２８２で反射された赤色光は、反射ミラー２８４で反射され、フィールドレンズ３０１を通って赤色光用の液晶パネル３００Ｒに達する。このフィールドレンズ３０１は、重畳レンズ１７０から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル３００Ｇ，３００Ｂの前に設けられたフィールドレンズ３０２，３０３も同様に作用する。
【００２２】
一方、第１ダイクロイックミラー２８２を透過した青色光と緑色光のうち、緑色光は第２ダイクロイックミラー２８６によって反射され、フィールドレンズ３０２を通って緑色光用の液晶パネル３００Ｇに達する。さらに、青色光は、第２ダイクロイックミラー２８６を透過し、リレー光学系２９０、すなわち、入射側レンズ２９２、反射ミラー２９４、リレーレンズ２９６、及び反射ミラー２９８を通り、さらにフィールドレンズ３０３を通って青色光用の液晶パネル３００Ｂに達する。なお、青色光にリレー光学系２９０が用いられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ２９２に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ３０３に伝えるためである。なお、リレー光学系２９０は、３つの色光のうち青色光を通す構成としたが、赤色光等の他の色光を通す構成としても良い。
【００２３】
３つの液晶パネル３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂは、入射した各色光を、与えられた映像情報に従って変調し、各色光の画像を形成する。なお、３つの液晶パネル３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂの光入射面側、光出射面側には、通常、偏光板が設けられており、液晶パネルとそれらの偏光板を含めて液晶ライトバルブと呼んでいる。
【００２４】
上記の各液晶パネル３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂから射出された３色の変調光は、これらの変調光を合成してカラー画像を形成する光合成光学系としての機能を有するクロスダイクロイックプリズム４００に入る。クロスダイクロイックプリズム４００には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に略Ｘ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって赤、緑、青の３色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。そして、クロスダイクロイックプリズム４００で合成された合成光は、最後に投写レンズ５００に入り、そこからスクリーン上にカラー画像として投写表示される。
【００２５】
上記プロジェクタによれば、その投写レンズを構成する金属製カム筒が、金属筐体やＰＣボードに接地されているので、電気的にアイソレートされたいわゆる浮きメタルとなることが避けられる。これにより、金属製カム筒がＥＭＩに悪影響を及ぼすことが大幅に低減され、プロジェクタ内部でのノイズ低減や、ＥＭＩのプロジェクタ外部への放射量の抑制が、電磁シールド部材やノイズ吸収体を用いることなく可能となる。なお、金属製カム筒の接地は、導電ケーブルにより直近のアースポイントに対して行なわれているので、装置の小型化及び低コスト化にも沿うものである。
【００２６】
なお、上記実施形態では、電気光学装置を３個用いたいわゆる３板式プロジェクタを示したが、電気光学装置を１個使ったいわゆる単板式プロジェクタとしても、あるいは電気光学装置を２個又は４個用いたプロジェクタとしても良い。
又、上記実施形態では、透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタを例に説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、それが光を反射するタイプであることを意味している。又、光変調装置は液晶パネルに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーを用いた装置であっても良い。さらに、本発明の照明光学系は、投写像を観察する方向から投写を行う前面投写型プロジェクタにも、又、投写像を観察する方向とは反対側から投写を行う背面投写型プロジェクタにも適用可能である。
【００２７】
さらに、本発明は、上記実施形態で取り上げたプロジェクタに限られることなく、内部に配したレンズ又はレンズ群をスライドさせる金属製カム筒を有する投写レンズを備えた電子機器全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタを上側ケースを外した状態で斜め上方から見た斜視図。
【図２】図１から上部のＰＣボード及び保護板を外し、さらに、照明装置と投写レンズとの間の光学系を省いた状態のプロジェクタの内部構成図。
【図３】光源装置、ライトガイド及び投写レンズからなるプロジェクタの光学系の外観を示す斜視図。
【図４】投写レンズを構成する案内筒とカム筒の構造例を示す断面図。
【図５】投写レンズの周辺構成物を示す分解図。
【図６】本実施形態のプロジェクタの光学系を示す構成図。
【符号の説明】
１…プロジェクタ、２…外装ケース、２Ａ…ロアーケース、２Ｂ…リアケース、３…ＰＣボード、４…保護板、５…排気ファン、６…電源ユニット、７…ライトガイド、７Ａ…下側ライトガイド、７Ｂ…上側ライトガイド、７Ｃ…投写レンズ取付板、８，９…導電ケーブル、８Ａ，９Ａ…金属網シールド、１０…ライトガイド取付筐体、１００…照明装置、１１０…照明光調整光学系、２８０…色光分離光学系、２９０…リレー光学系、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…液晶パネル、４００…光合成プリズム、５００…投写レンズ、５１０…案内筒、５１１…フランジ、５１２…案内筒の光合成プリズム側端面、５２０…金属製カム筒、５２１…カム溝、５２２，５２２Ａ，５２２Ｂ…金属製カム筒の端部、５２３…カムカラー、５２４…ネジ、５３０…前側筒。

Claims (6)

1. 内部に配したレンズ又はレンズ群をスライドさせる金属製カム筒を有する投写レンズを備えた電子機器において、
   導電ケーブルの一端を前記カム筒に固着し、前記導電ケーブルの他端を接地させたことを特徴とする投写レンズを備えた電子機器。
2. 前記導電ケーブルの外周に電磁遮蔽材が被覆されていることを特徴とする請求項１記載の投写レンズを備えた電子機器。
3. 前記導電ケーブルを前記カム筒の複数箇所に配置することを特徴とする請求項１又は２記載の投写レンズを備えた電子機器。
4. 前記接地を前記機器が備える金属筐体に対して行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の投写レンズを備えた電子機器。
5. 前記接地を前記機器が備える電子又は電気回路基板のグランドラインに対して行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の投写レンズを備えた電子機器。
6. 前記投写レンズが、照明装置から照射された光を変調して画像を生成する電気光学装置により生成された画像を投写するものである、請求項１乃至５の何れかに記載の電子機器。

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