JP2005283638A

JP2005283638A - 光学部品の位置調整具

Info

Publication number: JP2005283638A
Application number: JP2004093257A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Kuroda; 泰斗黒田
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】安価な構成で光学装置の位置調整を行う。
【解決手段】位置調整具４５を、ワッシャ４６、カラー４７から構成する。ワッシャ４６は、厚みの異なる複数個のワッシャ（符号４６ａ，４６ｂ）から構成する。カラー４７は、偏心した挿通孔を備えた複数種類のカラーから構成する。反射ミラー１７の位置調整を行う場合には、偏心量の異なるカラー４７から位置調整に必要な偏心量を持つカラーを選択し、戴置台２２に取り付ける。また、保持部材２５の固定時に、ネジ６０〜６３の少なくともいずれかに、位置ズレの度合いに合わせた厚みのワッシャ４６を挿通した後に、戴置台２２に固定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば画像をスクリーン等に投映する投映装置に組み込まれた光学部品の位置調整具に関するものである。

画像表示素子によって照明光を画素単位で変調し、画像情報が付与された画像光を大画面のスクリーン上に拡大投映して画像を表示するプロジェクタが広く知られている。プロジェクタには、画像の投映の仕方により、スクリーンの前面側から画像を投映するフロント方式と、スクリーンの背面側から画像を投映するリア方式とがある。

このようなプロジェクタは、画像光を投写する画像形成素子と、該画像光をスクリーンに向けて投映する投映光学系とを備えている。投映光学系には、平面鏡や球面鏡が複数組み合わされた構成となっている。例えば、球面鏡を備えた投映光学系の場合には、球面鏡に向けて画像光を反射させる平面鏡の位置の精度が重要であり、この平面鏡の位置がずれて固定されている場合には、スクリーンに投映される画像は、アオリを受けた画像や、スクリーンの各辺に対して傾いた画像、或いは欠けた画像となってしまう。また、平面鏡が傾いて固定されている場合には、投映する画像がスクリーン上で結像しない、所謂ぼやけた画像がスクリーン上に投映されることになる。

このようなスクリーンへの投映時の調整としては、プロジェクタの内部に設けられる映像出力手段や投映光学系の調整などが挙げられる。例えば投映光学系を備えた映像出力手段の位置調整を行う場合には、映像出力手段を固定する映像源固定部材の位置や傾きを調整することが考えられる（特許文献１）。この場合、例えば映像源固定部材は上下方向を軸として回転調整可能な調整板に固定される。この調整板には、外周がネジ切りされた４本の支持ロットが設けられ、これら支持ロットに映像源固定部材の四隅に設けられた開口を挿通させる。なお、映像源固定部材の開口を支持ロットに挿通させると、支持ロットのそれぞれに蝶合された位置決め用ナットによってその下面が当接される。この状態で、支持ロットのそれぞれに固定用ナットを蝶合し、映像源固定部材を固定する。なお、映像源固定部材の位置調整を行う場合には、固定用ナットをゆるめ、位置決め用ナットの蝶進調整を行うことで可能となる。また、調整板を上下方向を軸として回転させた位置調整も可能となるから、このような構成の調整機構によって、簡易に映像出力手段の位置調整（６軸調整）を行うことができる。

一方、映像出力手段自体の調整は、プロジェクタの製造時に行われる。この場合、映像出力手段を、画像形成素子、投映光学系から構成した場合、投映光学系の位置を調整したり、画像形成素子自体の位置調整を行うことが考えられる。例えば画像形成素子の位置調整を行う場合、画像形成素子からスクリーンに投映されたテストパターンの画像から位置ズレ量を算出し、前記画像形成素子の位置の調整を行うことが考えられる（特許文献２）。この場合、画像形成素子は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向だけでなく、ｘ軸を中心とした回転、ｙ軸を中心とした回転調整、ｚ軸を中心とした回転調整を行う、所謂６軸調整を行う調整装置に固定され、この調整装置によって算出されたズレ量だけ画像形成素子を位置調整することで、高精度の位置調整を行うことができる。

特開２００３−２４１３０８号公報特開平１１−１７８０１４号公報

しかしながら、投映光学系に対する画像形成素子の位置調整を行っても、投映光学系を構成する複数のミラーのうちのいずれかが位置ズレしていれば、スクリーン上に投映されるテストパターンの位置ズレは生じることになる。このため、例えば投映光学系を構成する複数のミラーのそれぞれを調整装置を用いて位置調整を行う必要がある。このような調整装置を用いることによって複数のミラーの位置調整をを高精度に行うことができる反面、そのような専用の調整装置を工場等に設置しなければならないという問題がある。また、プロジェクタ自体に、投映光学系の位置調整を自動的に行える位置調整装置を組み込むことも考えられるが、多くの部品を用いることになり、プロジェクタ自体の構造が複雑になる上に、プロジェクタ自体の製造コストが高くなるという問題がある。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、安価な構成で光学部品の位置調整を行えるようにした光学部品の位置調整具を提供することを目的とする。

本発明の光学部品の位置調整具は、画像を投映する光学部品を、保持部材を介して戴置台に固定する時に使用される光学部品の位置調整具であって、前記位置調整具は、前記保持部材と戴置台との間に選択的に配置され、その配置位置や厚みによって、前記保持部材の前記戴置台に対する傾き調整、及び前記戴置台の上面に直交する方向の位置調整を行う第１位置調整部材と、前記戴置台に固定され、前記保持部材に当接されることで、前記保持部材の前記戴置台の上面における位置ズレ、或いは前記戴置台の上面に直交する方向を軸とする回転方向の位置ズレのうち、少なくとも一方の調整を行う第２位置調整部材とから構成されることを特徴とする。

また、前記第２調整具は、前記位置ズレの度合いに合わせて、偏心量の異なる複数種類から１つが選択されることが好ましい。

本発明の光学部品の位置調整具は、画像を投映する光学部品を、保持部材を介して戴置台に固定する時に使用される光学部品の位置調整具であって、前記位置調整具は、前記保持部材と戴置台との間に選択的に配置され、その配置位置や厚みによって、前記保持部材の前記戴置台に対する傾き調整、及び前記戴置台の上面に直交する方向の位置調整を行う第１位置調整部材と、前記戴置台に固定され、前記保持部材に当接されることで、前記保持部材の前記戴置台の上面における位置ズレ、或いは前記戴置台の上面に直交する方向を軸とする回転方向の位置ズレのうち、少なくとも一方の調整を行う第２位置調整部材とから構成されるので、ミラーの調整を簡単な構成で、且つ高精度に行うことができる。

また、前記第２調整部材は、前記位置ズレの度合いに合わせて、偏心量の異なる複数種類から１つが選択されるから、第２調整部材を変更するだけで、簡易に位置ズレを調整することができる。

図１は、プロジェクタの構成を示す模式図である。プロジェクタ２は、画像形成素子１０、及び投映光学系１１から構成され、これら部材が基部１２に組み付けられている。なお、基部１２は、図示しない調整機構によって図中Ａ、Ｂ方向に移動可能であり、この移動によって画像形成素子１０及び投映光学系１１の相対位置を固定したままで焦点調整を行うことが可能となる。

投映光学系１０は、例えば４つの反射ミラー１５〜１８から構成される。反射ミラー１５は基部１２の下面に配置される。この反射ミラー１５は、例えば球面或いは非球面の凹型のミラーが用いられ、画像形成素子１０からの投写光を反射ミラー１６に向けて反射する。

反射ミラー１６は、基部１２に設けられた開口１２ａに、反射ミラー１７は基部１２の上面に配置される。これら反射ミラー１６，１７によって、反射ミラー１５からの投写光が反射ミラー１８へと投写される。

反射ミラー１８は、反射ミラー１７と同様に、基部１２の上面に配置される。この反射ミラー１８は球面或いは非球面の凸型のミラーが用いられ、反射ミラー１７によって反射された投写光が反射され、スクリーン２０に向けて投写される。これにより、画像形成素子１０からの投写光がスクリーン２０上で結像することになる。なお、符号２１は、画像形成素子１０からの投写光のうち迷光を遮光することで、画像劣化を防止する遮光部材である。

図２に示すように、これら反射ミラー１５〜１８のうち反射ミラー１７は、基部１２に設けられた戴置台２２に保持部材２５を介して組み付けられる。図３に示すように、保持部材２５は、反射ミラー１７を保持する保持部３０と、戴置台２２に固定される固定部３１とを備えている。保持部３０は、断面が略コの字状をしており、中央の窪み３０ａに反射ミラー１７が保持されることになる。

固定部３１は板状から構成され、その四隅にネジ止め用の開口３５〜３８が形成される。これら開口のうち、開口３５と開口３７の間には長孔４０が、開口３６と開口３８との間には切欠き４１が、それぞれ設けられる。なお、切欠き４１の他に、長孔から構成しても良いものとする。これら開口３５〜３８には、それぞれネジ６０〜６３が挿通される。なお、符号２２ａ〜２２ｄは、ネジ６０〜６３用のネジ穴である。

位置調整具４５は、ワッシャ４６とカラー４７とから構成される。ワッシャ４６は、第１位置調整部材として機能するが、このワッシャ４６は、厚みが異なる複数種のワッシャ（図に示す符号４６ａ，４６ｂ）が設けられ、保持部材２５の位置調整時には、位置ズレに合わせた厚みのワッシャが選択される。なお、ワッシャ４６は、合成樹脂から形成しても、金属から形成してもよいものとする。

図４に示すように、カラー４７は、例えば合成樹脂からなる円柱形状から形成される。このカラー４７は、第２位置調整部材として機能するが、挿通孔の中心軸が偏心していないカラー４８や、偏心量が異なる挿通孔を有する複数種のカラー４９，５０など複数種類設けられる。以下では、挿通孔近傍の構成が同じであるから、カラー４８に対してのみ説明し、その他の説明を省略する。このカラー４８には、ネジ止め用の挿通孔４８ａが設けられ、この挿通孔４８ａの上面側端部には座グリ穴４８ｂが設けられる。図５〜図７に示すように、カラー４８に設けられる挿通孔４８ａの下面側端部はテーパ状（図中テーパ面４８ｃ）になっている。また、このカラー４８の挿通孔４８ａに連なって、且つカラー４８の下面側から上面側にかけて所定深さのスリット溝４８ｄが設けられている。

このカラー４８の挿通孔４８ａには、戴置台２２に設けられたボス５１、或いはボス５２が挿通される。ボス５１，５２の形状は同一であるから、以下では、ボス５１についてのみ説明する。ボス５１の根本はテーパ状（図中テーパ面５１ａ）に広がっている。このテーパ面５１ａは、カラー４８のテーパ面４８ｃに比べて傾斜しており、カラー４８がネジ６５によって固定されると、カラー４８が下方に押圧され、カラーの下面側が外側に広がっていき、テーパ面４８ｃがテーパ面５１ａに摺接する。なお、カラー４８の外径は、長孔４０の幅よりも小さいので、カラー４８の下面側が広がることで、カラー４８の外周面４８ｅが、長孔４０の内壁面４０ａに当接することになる。なお、ボス５２に固定されるカラー４７も同様にして、切欠き４１の内壁面に当接する。これにより、カラー４７によって保持部材２５が戴置台２２に位置決めされる。なお、符号５１ｂは、ボス５１に形成されたネジ穴である。

次に、本実施形態の作用を説明する。反射ミラー１７を図８に示すｚ方向に位置調整する場合には、保持部材２５を戴置台２２に固定する４個のネジ６０〜６３を外して、２個のカラー４８を固定した２本のネジ６５，６６を緩める。ネジ６５，６６を緩めると、カラー４８の外周面による長穴４０の内壁面４０ａへの圧接、及び切欠き４１の内壁面への圧接がそれぞれ解消され、保持部材２５を容易に戴置台２２から取り外すことができるようになる。そして、４本のネジ６０〜６３を保持部材２５の開口３５〜３８に挿通した状態で、それぞれのネジ６０〜６３に、位置ズレに対応する厚みのワッシャ４６ｂを挿通させた後に、保持部材２５を戴置台２２に仮止めする。その後、２個のカラー４８をネジ６５，６６によって固定する。なお、位置ズレが大きい場合にはワッシャ４６ｂの代わりに、ワッシャ４６ａを用いたり、ワッシャ４６ａ，４６ｂの両方を用いるようにする。

図７に示すように、カラー４８を戴置台２２のボス５０に取り付けた後にネジ５５により固定すると、挿通孔４８ａの底面側に設けられたテーパ面４８ｃと、ボス５０の根本に設けられたテーパ面５０ａとが摺接する。なお、カラー４８の底面側から上面側にかけて所定深さを有するスリット溝４８ｄが設けられているので、カラー４８の底面側が徐々に広がっていき、カラー４８の外周面４８ｅが長穴４０の内壁面４０ａに圧接される。同様にして、カラー４８をボス５１に取り付けた後にネジ６６により固定すると、カラー４８の外周面が切欠き４１の内壁面に圧接される。これにより、保持部材２５が戴置台２２に位置決めされる。そして、４本のネジ６０〜６３を締め、保持部材２５を固定する。

図９に示すように、反射ミラー１７をｘ方向を軸として図中Ｅ方向に回転させて位置調整を行う場合には、保持部材２５を戴置台２２から外した後に、保持部材２５の開口３５〜３８に挿通した４本のネジ６０〜６３のうち、位置ズレに対応する厚みのワッシャ４６をネジ６１，６３にそれぞれ挿通させた後（図９中はワッシャ４６ｂを挿通させた場合を示す）に、保持部材２５を戴置台２２に仮固定する。そして、２個のカラー４８をネジ６５，６６によって固定した後に、４本のネジ６０〜６３をそれぞれ締め、保持部材２５を戴置台２２に固定する。なお、図中Ｅ方向とは逆方向に回転させる位置調整を行う場合には、ネジ６０，６２に位置ズレに対応する厚みのワッシャ４６をそれぞれ挿通させた状態で保持部材２５を戴置台２２に固定する。

図１０に示すように、反射ミラー１７をｙ方向を軸として図中Ｆ方向に回転させて位置調整する場合には、位置ズレに対応する厚みのワッシャ４６をネジ６０，６１に挿通させて、保持部材２５を戴置台２２に固定する。なお、図中Ｆ方向とは逆となる方向に回転させて位置調整する場合には、ネジ６２，６３にワッシャ４６を挿通させた後に、保持部材２５を戴置台２２に固定する。

図１１に示すように、反射ミラー１７をｙ方向に位置調整する場合には、ネジ６０〜６３、ネジ６５，６６を緩め、保持部材２５を図中Ｇ方向、又はＨ方向にスライドさせ、ネジ６５，６６を締めた後に、ネジ６０〜６３を締め付ける。

図１２に示すように、反射ミラー１７をｘ方向に位置調整する場合には、先ずネジ６５，６６を取り外した後に、ネジ６０〜６３を外す。これにより、保持部材２５を戴置台２２から取り外す。その後、戴置台２２から２個のカラー４８を取り外し、ずらす方向に偏心しているカラー４７をボス５１，５２にそれぞれ取り付ける。例えば図中Ｉ方向に位置調整する場合には、ボス５１，５２にカラー４９をそれぞれ取り付けた後に、保持部材２５を４本のネジ６０〜６３によって仮止めする。そして、ネジ６５，６６によってカラー４９を戴置台２２に固定した後に、保持部材２５を４本のネジ６０〜６３を締め付ける。また、図中Ｊ方向に位置調整する場合には、カラー５０を戴置台２２のボス５１，５２に取り付けた後に、保持部材２５を戴置台２２に固定する。

図１３に示すように、反射ミラー１７をｚ方向を軸にして回転させて位置調整を行う場合には、偏心量の異なるカラー４７を戴置台２２に取り付けた後に、保持部材２５を組み付ける。例えば、Ｋ方向に回転させる場合には、カラー４９をボス５１に、カラー５０をボス５２にそれぞれ組み付けた後に、保持部材２５を戴置台２２に組み付ける。また、Ｌ方向に回転させて位置調整を行う場合には、カラー５０をボス５１に、カラー４９をボス５２にそれぞれ組み付ける。なお、これらの場合、ボス５１、ボス５２のいずれか一方にカラー４８を取り付けて、他方のボスに偏心量の異なるカラー４９、或いはカラー５０を取り付けることによって、ｚ方向を軸にして回転させる位置調整を行うことも可能である。これら方法によって、簡易に６軸調整を行うことができる。

なお、位置ズレがｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を組み合わせてなる場合には、上記調整を組み合わせることで可能となる。これにより、専用の装置を用いなくても容易に、６軸調整を行うことができる。

本実施形態では、カラー４７を３種類（符号４８〜５０）、ワッシャを２種類（４６ａ，４６ｂ）としたが、これに限定する必要はなく、適宜に設定して良いものとする。

本実施形態では、反射ミラー１７について説明したが、これに限定する必要はなく、投映光学系を構成するミラーであれば、本実施形態の位置調整を行うようにしてよい。また、本実施形態ではプロジェクタの例を取り上げたが、これに限定する必要はなく、光学部品を用いるカメラ等の電子機器に本発明を用いても良い。

本実施形態では、投映光学系を構成する反射ミラー１５，１８の形状を、球面或いは非球面を例にして説明したが、投映光学系の構成によっては、例えば楕円面鏡や放物面鏡などの非球面ミラーで、その主軸からはずれた部分を利用したミラーのように主軸に関して反射面が回転対称とならない軸偏心ミラーを用いる方が有利な場合がある。このようなミラーは、主軸がミラーの外にあったり投映光束の中心から外れているために調整が難しかったが、本発明を用いることで調整作業が簡便になり、調整の精度も高くすることが可能となる。

プロジェクタの構成を示す模式図である。反射ミラー近傍の構成を示す斜視図である。反射ミラー近傍の構成を分解して示す斜視図である。戴置台及びカラーを示す断面図である。カラーの構成を示す斜視図である。カラーを戴置台に組み付ける際の断面図である。戴置台にカラーを組み付けた際のカラー近傍の状態を示す斜視図である。反射ミラーをｚ方向に位置調整した場合を示す斜視図である。反射ミラーをｘ方向を軸にして回転させて位置調整した場合を示す斜視図である。反射ミラーをｙ方向を軸にして回転させて位置調整した場合を示す斜視図である。反射ミラーをｙ方向に位置調整する場合を示す正面図である。反射ミラーをｘ方向に位置調整する場合を示す正面図である。反射ミラーをｚ方向を軸にして回転させて位置調整する場合を示す斜視図である。

符号の説明

２プロジェクタ
１０投映光学系
１５〜１８反射ミラー
２２戴置台
２５保持部材
４０長穴
４０ａ内壁面
４１切欠き
４５位置調整具
４６ワッシャ
４７カラー
５１，５２ボス
５１ａテーパ面

Claims

画像を投映する光学部品を、保持部材を介して戴置台に固定する時に使用される光学部品の位置調整具であって、
前記位置調整具は、前記保持部材と戴置台との間に選択的に配置され、その配置位置や厚みによって、前記保持部材の前記戴置台に対する傾き調整、及び前記戴置台の上面に直交する方向の位置調整を行う第１位置調整部材と、前記戴置台に固定され、前記保持部材に当接することで、前記保持部材の前記戴置台の上面における位置ズレ、或いは前記戴置台の上面に直交する方向を軸とする回転方向の位置ズレのうち、少なくとも一方の調整を行う第２位置調整部材とから構成されることを特徴とする光学部品の位置調整具。
前記第２調整具は、前記位置ズレの度合いに合わせて、偏心量の異なる複数種類から１つが選択されることを特徴とする請求項１記載の光学部品の位置調整具。