JP2006091045A - プロジェクタ用ライトトンネルの保持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下においてライトトンネルを構成する反射板の相対位置を高精度に維持しつつ、構造の簡素化、組立容易化、低コスト化が可能なプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構を提供する。
【解決手段】ライトトンネル１０を保持する保持機構を、一方の反射板１１，１２の外側面１１ｂ，１２ｂをそれぞれ保持するホルダ２０、他方の反射板１２の外側面１２ｂをホルダ２０側に向けて押圧する押圧部材３０、他方の反射板１１の外側面１１ｂを支持し得る支持部材４０等で構成した。これにより、反射板１１，１２の相対位置を高精度に維持しつつ、構造の簡素化、組立の容易化、低コスト化が可能となる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、プロジェクタに用いられるライトトンネルの保持機構に関する。

画像を投射するプロジェクタにおいては、ハロゲンランプ等の光源から照射されて集光された照明光の照度分布を均一化して光変調素子へ導くために、ライトトンネルが光路中に配置される。ライトトンネルは、ガラス板の表面に金属を蒸着させて反射面を形成した４枚の反射板を用い、対向する一対の反射板で対向する他の一対の反射板を挟持するようにして、互いに接着剤で接合し、その内側に反射面により画定される断面矩形の導光路を形成したものである。ライトトンネルに入射された照明光は、導光路内において反射を繰り返して照度分布が均一化されるとともに矩形断面をもつ照明光となる。
また、ライトトンネルは、光学系における位置が投射画像領域の内外にゴーストやケラレを発生させる原因になるため、その位置を正確に保持する必要がある。ライトトンネルを保持する保持機構は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。
特開２００４−８５７８０号公報 実用新案登録第３０９２５１０号

ところで、従来のライトトンネルは、光源からの熱を受けて高温になったとき、ライトトンネルを構成する反射板同士を接着する接着剤の接着力が低下し、特に、挟持される一対の反射板間の相対位置がずれて、投射画像の画質に影響を及ぼす可能性があった。
この対策として、反射板間の相対位置のずれが発生しないように、各反射板に嵌合部を形成すると、ライトトンネルの製造コストが上昇する。また、ライトトンネルを保持する保持機構側に反射板間の相対位置のずれの発生を防ぐ機構を設けると、構造が複雑となり、製造コストが上昇すると共に、組付け工数も増加する可能性がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、高温環境下においてライトトンネルを構成する反射板の相対位置を精度良く維持しつつ、構造の簡素化、組立の容易化、低コスト化が可能なプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構を提供することにある。

本発明のプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構は、対向する一対の被挟持反射板を一対の挟持反射板で挟持させて接着剤で固定することによりその内側に反射面により画定される断面形状が矩形の導光路が形成されたライトトンネルを保持する保持機構であって、一方の被挟持反射板の外側面及び一方の挟持反射板の外側面をそれぞれ保持するホルダと、ホルダに取り付けられて，他方の挟持反射板の外側面をホルダ側に向けて押圧する押圧部材と、ホルダに取り付けられて，他方の被挟持反射板の外側面を支持し得る支持部材と、を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、一方の被挟持反射板の外側面及び一方の挟持反射板の外側面がホルダにより保持されたライトトンネルは、その他方の挟持反射板の外側面が押圧部材によりホルダ側（挟持方向）に向けて押圧される。このため、ライトトンネルが加熱されて接着剤の接着力が低下しても、一対の挟持反射板は、押圧部材の押圧力により、一対の被挟持反射板を確実に挟持するので、一対の挟持反射板及び一対の被挟持反射板の相対位置が正確に保たれる。また、ライトトンネルは、他方の被挟持反射板の外側面に対して支持部材を配置することにより、ホルダと支持部材との間で移動が規制される。このとき、一対の被挟持反射板の対向方向には、押圧力が作用しないので、接着剤の接着力が低下してもこれらの相対位置がずれるのを防止できる。

上記構成において、押圧部材は、ばね付勢力により他方の挟持反射板の外側面を押圧する、構成を採用できる。
この構成によれば、押圧部材にばね特性をもたせることにより、他方の挟持反射板の外側面を安定的に押圧することができる。

上記構成において、押圧部材は、押圧力を調整可能にホルダに取り付けられる、構成を採用できる。
この構成によれば、反射板間の相対位置のずれの発生を防止する押圧力を最適化できる。

上記構成において、支持部材は、他方の被挟持反射板の外側面を支持し得る支持部と、締結手段によりホルダに取り付けられる取り付け部を有し、取り付け部は、挟持反射板の外側面と対向する向きに形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、支持部材をホルダに締結したときに、支持部材の押圧力は挟持反射板と対向する向きに作用するため、支持部材が他方の被挟持反射板に押圧力を及ぼして反射板の相対位置がずれるのを確実に防げる。

上記構成において、導光路からの光を通過させる開口を画定すると共に、ホルダに取り付けられてライトトンネルの長手方向の一端面を支持し得るマスク部材を有し、支持部材は、ライトトンネルの長手方向の他端面を押圧し得る端面押圧部を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、支持部材に、ライトトンネルの端面を押圧する機能をもたせることにより、長手方向からもライトトンネルを確実に保持することができ、又、支持部材に対して端面押圧部を一体的に設けることにより、部品点数を削減できると共に組付が容易となる。

上記構成において、支持部材は、端面押圧部の押圧力を調整可能にホルダに取り付けられている、構成を採用できる。
この構成によれば、長手方向における押圧力を最適化することができる。

本発明によれば、高温環境下において接着剤の接着力が低下してもライトトンネルを構成する反射板の位置を高精度に維持することができると共に、ライトトンネルの構造及び保持機構の構造の簡素化、組立の容易化、低コスト化が可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図７は、本発明に係るプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構の一実施形態を示すものであり、図１はライトトンネルを含むプロジェクタのシステム図、図２は保持機構を含む光学ユニットの外観を示す斜視図、図３はライトトンネルの外観斜視図、図４は一端面側から見たライトトンネルの端面図、図５はライトトンネル及びこれを保持する保持機構の外観斜視図、図６は保持機構の分解斜視図、及び図７はライトトンネルを保持した状態にある保持機構の断面図である。

プロジェクタＰは、図１に示すように、照明光を発する照明ユニット６０、照明ユニット６０からの照明光の照度分布を均一化して集光する光学ユニット７０、光学ユニット７０からの照明光を所定の方向に向けて反射する反射鏡８０、反射鏡８０で反射された照明光を画像信号に応じて変調して画像光にする光変調素子９０、光変調素子９０からの画像光をスクリーンＳに投射する投射レンズ光学系１００等を備えている。

照明ユニット６０は、図１に示すように、照明光を発する光源としてのランプ６１、ランプ６１の発した光を所定の向きに反射して集光するリフレクタ６２、照明光を透過する光学フィルタ６３等により形成されている。
光学ユニット７０は、図１及び図２に示すように、カラーホイール７１，モータ７２，ライトトンネル１０，集光レンズ光学系７３、カラーホイールを覆うカバー７４、集光レンズ光学系７３を保持するレンズ枠７５、ライトトンネル１０を保持するホルダ２０等からなる保持機構等により構成されている。
光学ユニット７０には、カラーホイール７１を覆うカバー７４に形成された開口７４ａを通じて照明光が入射される。この照明光は、光学ユニット７０の内部を通って集光レンズ光学系７３から出射される。

カラーホイール７１は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタにより構成され、モータ７２により所定の速度で回転されることにより、照明ユニット６０からの照明光のうち、各色に対応する波長をもつ光を選択的に透過する。したがって、カラーホイール７１の回転に併せて異なる波長の照明光がライトトンネル１０に順次入射される。
ライトトンネル１０は、カラーホイール７１を通過した照明光の照度分布を均一化する等の役割を果たす。尚、ライトトンネル１０の構造については後述する。

光変調素子９０は、例えば、半導体基板上に超微細な鏡（マイクロミラー）が数十万個並べられて形成され、画像信号に応じて各々のマイクロミラーの傾斜角度が制御されることで、反射鏡８０から入射する照明光を変調して画像光にする微小ミラー表示素子等の反射型光学変調素子である。
投射レンズ光学系１００は、例えば、複数のレンズ群、それぞれのレンズ群を相対的に移動させてズーミング及びフォーカシングを行うレンズ鏡胴等から構成される。

そして、このプロジェクタＰにおいては、照明ユニット６０から出射された照明光は、カラーホイール７１、ライトトンネル１０、集光レンズ光学系７３を経て反射鏡８０に達し、反射鏡８０にて反射された照明光は、光変調ユニット９０に入射する。さらに、光変調ユニット９０に入射した各色の照明光は、各色の画像光に変換されて投射レンズ光学系１００を通ってスクリーンＳに投射され、スクリーンＳには、フルカラーの画像が映し出される。

ライトトンネル１０は、図３及び図４に示すように、対向する一対の被挟持反射板としての２枚の反射板１１、反射板１１を挟持する一対の挟持反射板としての２枚の反射板１２、及び反射板１１と反射板１２とを接着固定する接着剤Ｒｅから構成されて、断面形状が矩形の導光路１３を画定している。
反射板１１,１２は、長方形のガラス板の表面に金属薄膜からなる反射面１１ａ,１２ａを蒸着により形成したものである。
反射板１２は、その反射面１２ａの両端部が反射板１１の長手方向に沿った両方の端面１１ｄにそれぞれ接合されている。これにより、反射板１１は、２枚の反射板１２により挟持される。そして、反射板１２の長手方向に沿った端面１２ｄと反射板１１の端面１１ｄの間に接着剤Ｒｅが塗布されて、端面１１ｄ，１２ｄ同士が接着固定される。
また、反射板１１,１２は、その長手方向の両端面１１ｃ，１２ｃが面一となっており、これら端面１１ｃ，１２ｃがライトトンネル１０の長手方向の端面１０ｃを形成している。

ライトトンネル１０を保持する保持機構は、図５ないし図７に示すように、一方の反射板１１の外側面１１ｂ及び一方の反射板１２の外側面１２ｂをそれぞれ保持するホルダ２０、他方の反射板１２の外側面１２ｂをホルダ２０側に向けて押圧する押圧部材３０、他方の反射板１１の外側面１１ｂを支持し得る支持部材４０、ライトトンネル１０の導光路１３からの光を通過させる開口４３ａを画定すると共にホルダ２０に取り付けられてライトトンネル１０の一端面１０ｃを支持し得るマスク部材４０等から構成される。

ホルダ２０は、アルミニウム合金により形成され、図６及び図７に示すように、一方の反射板１１の外側面１１ｂを保持する保持面２１ａを画定するように形成された壁部２１、保持面２１ａに直交すると共に一方の反射板１２の外側面１２ｂを保持する保持面２２ａを画定するように形成された壁部２２、カバー７４を連結するためのフランジ部２３、モータ７２等を連結するためのフランジ部２４、マスク部材５０が取り付けられる端面２０ｃ等を備える。
壁部２１には、その保持面２１ａに直交する側面２１ｂに、押圧部材３０を締結するボルトＢＴがねじ込まれる２つのねじ穴２１ｃが形成されている。
壁部２２には、その保持面２２ａとは反対側の壁面２２ｂに支持部材４０を締結する締結手段としてのボルトＢＴがねじ込まれる２つのねじ穴２２ｃが形成されている。

押圧部材３０は、金属板をプレス加工して形成され、図５ないし図７に示すように、ホルダ２０に取り付けるための取り付け部３１、取り付け部３１の両側から片持ち梁状に伸長する２つの板ばね部３２等を備える。
取り付け部３１には、ホルダ２０に締結するためのボルトＢＴが挿入される円孔３１ａ及び切り欠き３１ｂが形成されている。
押圧部材３０は、図５に示すように、その取り付け部３１がボルトＢＴによりホルダ２０に取り付けられて、反射板１２の外側面１２ｂの長手方向の両端部をばね付勢力により押圧する。

支持部材４０は、金属板をプレス加工して形成され、図５ないし図７に示すように、平板状に形成されて反射板１１の外側面１１ｂを支持し得る支持部４１、支持部４１に直交しかつ平板状に形成されてホルダ２０の壁部２２に取り付けられる取り付け部４２、取り付け部４２に直交しかつ平板状に形成されてライトトンネル１０の一方の端面１０ｃを押圧し得る端面押圧部４３等を備えている。

端面押圧部４３には、導光路１３へ入射する照明光を遮ることがないように矩形の開口４３ａが形成されている。
取り付け部４２には、支持部材４０をホルダ２０に取り付けるための締結手段としてのボルトＢＴが挿入される２つの長孔４２ａが、端面押圧部４３に垂直な向きに伸長して形成されている。この長孔４２ａにより、図６に示すＸ方向において、ライトトンネル１０の端面１０ｃに対する端面押圧部４３の位置を調整することができる。また、取り付け部４２は、支持部４１に対して直交する向きに形成されているため、ボルトＢＴの締結力が反射板１１の外側面１１ｂと支持部４１との位置関係に影響を及ぼすことがなく、支持部４１が反射板１１の外側面１１ｂを押圧するのを防ぐことができる。

マスク部材５０は、金属板により円盤状に形成され、図５に示すように、導光路１３からの光を通過させる開口５１等を備える。
マスク部材５０は、ホルダ２０の長手方向の端面２０ｃにボルトＢＴにより取り付けられてライトトンネル１０の長手方向の端面１０ｃを支持する。これにより、ライトトンネル１０は、その長手方向の一端面１０ｃがマスク部材５０により支持されると共に、他端面１０ｃが支持部材４０の端面押圧部４３により押圧されて、長手方向の移動が規制される。

上記保持機構では、押圧部材３０が反射板１２の外側面１２ｂをホルダ２０側（保持面２２ａ側）に向けて常時押圧し、２枚の反射板１２は、図７に示すように、保持面２２ａ及び押圧部材３０から押圧力Ｆを受ける。それ故に、反射板１１は、反射面１２ａと反射板１１の端面１１ｄとの接合状態が確実に維持された状態で反射板１２により挟持され、ライトトンネル１０が加熱されて接着剤Ｒｅの接着力が低下しても、４枚の反射板１１，１２の相対位置が正確に保たれる。
また、支持部材４０は、反射板１１の外側面１１ｂを押圧しないため、接着剤Ｒｅの接着力が低下しても、反射板１１の位置がずれることがなく、２枚の反射板１１の相対位置は正確に保たれる。
さらに、支持部材４０の端面押圧部４３は、マスク部材５０と協働して、ライトトンネル１０を長手方向から挟持するため、反射板１１，１２の相対位置をより確実に維持することができる。

図８及び図９は、本発明の他の実施形態に係るプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構を示すものであって、図８はライトトンネルを保持した状態の保持機構の外観斜視図、及び図９は保持機構の断面図である。尚、図８及び図９において、上記実施形態と同一構成部分には同一の符号を使用している。
本実施形態に係る保持機構は、ホルダ２０、支持部材４０、押圧部材１３０、マスク部材５０等を備える。

押圧部材１３０は、金属板をプレス加工して形成され、図８及び図９に示すように、反射板１２の外側面１２ｂに押し当てられる平板状の押し当て部１３１、押し当て部１３１から屈曲して伸びる屈曲部１３２、押し当て部１３１に対して垂直な方向に屈曲部１３２から伸長する平板状の取り付け部１３３等を備える。
取り付け部１３３には、図９に示すように、押圧部材１３０をホルダ２０の保持面２１ａとは反対側の壁面２１ｄに取り付けるためのボルトＢＴが挿入される長孔１３４が、押し当て部１３１に垂直な向きに伸長して形成されている。尚、長孔１３４は、図示しないが、２箇所に形成されている。

押し当て部１３１を反射板１２の外側面１２ｂに押し当てた状態で、取り付け部１３３を壁面２１ｄに取り付けることにより、押し当て部１３１が反射板１２の外側面１２ｂをホルダ２０側（保持面２２ａ側）に向けて常時押圧するので、２枚の反射板１２は、図９に示すように、保持面２２ａ及び押し当て部１３１から挟持方向に押圧力Ｆを受ける。
このとき、押し当て部１３１に垂直な向きであるＹ方向において、長孔１３４を利用して反射板１２の外側面１２ｂに対する押し当て部１３１の位置を調整することにより、押圧力Ｆを調整することができる。これにより、反射板１１，１２の相対位置を維持するための押圧力を最適にすることができる。

上記実施形態では、光変調素子として、微小ミラー表示素子を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、透過型あるいは反射型の液晶表示素子等を光変調素子として用いることも可能である。

上記実施形態では、押圧部材１３０はばね特性を備えない構成としたが、これに限定されるものではなく、押圧部材３０と同様に押圧部材１３０にもばね特性を与えた構成とすることも可能である。

上記実施形態では、端面押圧部４３を支持部材４０に一体的に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、端面押圧部４３を支持部材４０とは別部材とすることも可能である。

上記実施形態では、取り付け部４２をボルトＢＴによりホルダ２０に取り付けると、支持部４１が反射板１１の外側面１１ｂを押圧しないように位置決めされる構成としたが、これに限定されるものではなく、取り付け部４２の長孔４２ａとボルトＢＴとの間にある程度のクリアランスをもたせて反射板１１の外側面１１ｂに対する支持部４１の位置を調整できるようにすることも可能である。

以上述べたように、本発明のプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構は、プロジェクタの照明光学系に用いるライトトンネルに適用することができるのはもちろんのこと、ライトトンネルの機能を必要とする他の光学系にも適用可能である。

プロジェクタのシステム図である。 本発明の一実施形態に係る保持機構を含む光学ユニットの外観斜視図である。 ライトトンネルの外観斜視図である。 ライトトンネルの側面図である。 ライトトンネルを保持した保持機構の外観斜視図である。 保持機構の分解斜視図である。 ライトトンネルを保持した保持機構の断面図である。 ライトトンネルを保持した本発明の他の実施形態に係る保持機構の外観斜視図である。 ライトトンネルを保持した保持機構の断面図である。

符号の説明

１０…ライトトンネル
１０ｃ…端面
１１…反射板（被挟持反射板）
１２…反射板（挟持反射板）
１１ａ，１２ａ…反射面
１１ｂ，１２ｂ…外側面
１１ｃ，１２ｃ…端面
１１ｄ，１２ｄ…端面
１３…導光路
２０…ホルダ
２０ｃ…端面
２１，２２…壁部
２１ａ，２２ａ…保持面
２３，２４…フランジ部
３０…押圧部材
３１…取り付け部
３２…板ばね部
４０…支持部材
４１…支持部
４２…取り付け部
４３…端面押圧部
５０…マスク部材
１３０…押圧部材
１３１…押し当て部
１３２…屈曲部
１３３…取り付け部
１３４…長孔
ＢＴ…ボルト（締結手段）
６０…照明ユニット
６１…ランプ
６２…リフレクタ
６３…光学フィルタ
７０…光学ユニット
７１…カラーホイール
７２…モータ
７３…集光レンズ光学系
７４…カバー
７４ａ…開口
７５…レンズ枠
８０…反射鏡
９０…光変調素子
１００…投射レンズ光学系
Ｐ…プロジェクタ
Ｓ…スクリーン
Ｒｅ…接着剤

Claims (6)

1. 対向する一対の被挟持反射板を一対の挟持反射板で挟持して接着剤で固定することによりその内側に反射面により画定される断面形状が矩形の導光路が形成されたライトトンネルを保持する保持機構であって、
   一方の被挟持反射板の外側面及び一方の挟持反射板の外側面をそれぞれ保持するホルダと、
   前記ホルダに取り付けられて，他方の挟持反射板の外側面を前記ホルダ側に向けて押圧する押圧部材と、
   前記ホルダに取り付けられて，他方の被挟持反射板の外側面を支持し得る支持部材と、を有する、
   ことを特徴とするプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構。
2. 前記押圧部材は、ばね付勢力により前記他方の挟持反射板の外側面を押圧する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構。
3. 前記押圧部材は、押圧力を調整可能に前記ホルダに取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構。
4. 前記支持部材は、前記他方の被挟持反射板の外側面を支持し得る支持部と、締結手段により前記ホルダに取り付けられる取り付け部を有し、
   前記取り付け部は、前記挟持反射板と対向する向きに形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構。
5. 前記導光路からの光を通過させる開口を画定すると共に、前記ホルダに取り付けられて前記ライトトンネルの長手方向の一端面を支持し得るマスク部材を有し、
   前記支持部材は、前記ライトトンネルの長手方向の他端面を押圧し得る端面押圧部を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構。
6. 前記支持部材は、前記端面押圧部の押圧力を調整可能に前記ホルダに取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ用ライトトンネルの保持機構。
   

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