JP2006201225A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 スピーカキャビネットを設けたり、通風用ダクトを長くすることなく、スピーカ音声の低音を強くして音質を厚くすることができるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】 このプロジェクタ１０では、本体光学装置１１のケース部材１１ａ内の一部に形成される収納室Ｃ１がスピーカ１７のためのスピーカキャビネットとなっているので、スピーカ音声の低音を強くすることができ、音質を厚くすることができる。つまり、プロジェクタ１０中の音源をホームシアター等の用途に適合する程度の高度の音質とすることができる。この際、本体光学装置１１のケース部材１１ａをスピーカキャビネットとして流用するので、プロジェクタ１０を小型にすることができ、持ち運び性や省スペース性といった特徴を発揮させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶パネル等の光変調装置を用いて画像を投射するプロジェクタに関する。

最近のプロジェクタとして、持ち運び性や省スペースを実現した小型のプロジェクタが開発されており、このような小型プロジェクタでは、光学経路等を含む他の構成部品の妨げにならないように、スピーカキャビネットを持たない平面バッフル型のスピーカが通常用いられている。

別のプロジェクタとして、冷却ファンを設けた通風用ダクトの経路上に消音用スピーカを配置し、その経路上の下流側にサブウーハー用スピーカを設けたものが存在する。このプロジェクタでは、通風用ダクトの一部をサブウーハー用スピーカのスピーカダクトとして利用する（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１８４７６３号公報

しかし、平面バッフル型のスピーカの場合、スピーカキャビネットを設けないと、低音が弱くなり音質が薄くなる傾向がある。なお、スピーカキャビネットを設けた場合、その分だけ、プロジェクタの本体サイズが増加することになる。

また、通風用ダクトの一部をスピーカダクトとして利用する場合、通風用ダクトがある程度長いことが前提となる。つまり、省スペースとなるように通風用ダクトを最も短く設計した場合、かかる通風用ダクトの出口側に消音用スピーカを設けるのやっとである。

そこで、本発明は、専用のスピーカキャビネットを設けたり、通風用ダクトを長くすることなく、スピーカ音声の低音を強くして音質を厚くすることができるプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）画像形成及び画像投射用の映像光学系と、（ｂ）映像光学系の少なくとも一部を周囲から遮光するケース部材と、（ｃ）ケース部材内部に連通して当該ケース部材による音響効果を利用するスピーカとを備える。

上記プロジェクタでは、スピーカが、ケース部材による音響効果を生じさせるように、当該ケース部材に固定されて当該ケース部材内部に連通するので、特別にスピーカキャビネットを設けることなく、映像光学系用のケース部材内部の空洞を流用して、スピーカ音声の低音を強くすることができ、音質を厚くすることができる。

また、本発明の具体的側面又は態様では、上記プロジェクタにおいて、ケース部材が、映像光学系の少なくとも一部を構成する光学部品を支持する支持部材を内蔵する。この場合、ケース部材の形状の自由度を高めることができ、ケース部材内の空洞容積を有効に活用することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、支持部材が枠状の構造体である。この場合、支持部材が音の遮蔽体となる可能性を低減でき、ケース部材による音響効果を高めることができる。

また、本発明の別の具体的態様では、ケース部材が当該記ケース部材内部の空洞形状を調節する仕切部材を備える。この場合、空洞形状の調節によって、ケース部材による音響効果を目標とする状態に設定することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、仕切部材が、映像光学系の光路上に配置される均一で透明な部材である。この場合、光路を横切る遮音体によって音響効果を調整することができ、空洞形状の自由度をさらに高めることができる。

また、本発明の別の具体的態様では、映像光学系が、照明光を射出する照明装置と、照明光によって照明される光変調装置と、光変調装置を経て形成された像光を投射する投射光学系とを備え、スピーカが、ケース部材のうち照明装置の少なくとも一部を収納する壁体部分に取り付けられる。この場合、照明装置側の光学要素は、音響振動によって画質に直結する影響を受けにくいので、投射画像の画質を高品位に保ちつつ、スピーカの音質を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。このプロジェクタ１０は、光学エンジンユニットとも呼ばれる本体光学装置１１と、ランプ光源等に電力を供給する電源装置１４と、ランプ光源等を空冷するための冷却ファンユニット１５と、装置全体の動作を制御する回路基板１６と、音声出力用のスピーカ１７と、全体を覆う外装ケース１９とを備える。

このうち、本体光学装置１１は、光源光を発生する光源装置２０と、光源装置２０からの照明光を均一化する均一化光学系３０と、均一化光学系３０を経た照明光を赤・緑・青の３色に分割する分割照明系４０と、分割照明系４０から射出された各色の照明光によって照明される光変調部５０と、光変調部５０からの各色の変調光を合成するクロスダイクロイックプリズム６０と、クロスダイクロイックプリズム６０を経た像光をスクリーン（不図示）に投射する投射レンズ７０とを備える。これらの光源装置２０、均一化光学系３０、分割照明系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射レンズ７０は、映像光学系を構成し、Ｌ字状に折れ曲がった外観を有し遮光性を有するケース部材１１ａ中に略全体が収納されている。このケース部材１１ａの存在により、本体光学装置１１内部が周囲から遮光され、かつ、本体光学装置１１から周囲への漏光が防止される。なお、以上の構成要素うち、光源装置２０、均一化光学系３０、及び分割照明系４０は、各色の照明光を射出する照明装置として機能する。

ここで、光源装置２０は、略点状の発光部を形成するランプ本体２１と、ランプ本体２１から射出される光源光をコリメートするべくパラボラその他の形状を有する凹面鏡２２とを備える。このうち、ランプ本体２１は、例えば高圧水銀ランプ等のランプ光源からなり、略白色の光源光を発生する。また、凹面鏡２２は、ランプ本体２１から放射される光線を反射して、略平行光束として均一化光学系３０に入射させる。

均一化光学系３０は、一対のフライアイ光学系３１，３２と、波面分割光を重ね合わせるための重畳レンズ３３と、照明光を所定の偏光成分に変換する偏光変換部材３４とを備える。一対のフライアイ光学系３１，３２は、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって、光源装置２０からの照明光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材３４は、フライアイ光学系３１，３２から射出した照明光を一種類の偏光光に変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ３３は、偏光変換部材３４を経た照明光を全体として適宜収束させて、光変調部５０に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系３１，３２と重畳レンズ３３とを経た照明光は、以下に詳述する分割照明系４０を経て、光変調部５０を構成する各色の光変調装置、すなわち各色の液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇの画像形成領域を均一に重畳照明する。

分割照明系４０は、色分離光学系であり、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃとを備える。この分割照明系４０は、均一化光学系３０を経た照明光を赤色光、青色光、及び緑色光の３つの光束に分離する。すなわち、第１ダイクロイックミラー４１ａは、赤・青・緑（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の３色のうち赤色光ＬＲを反射し、青色光ＬＢと緑色光ＬＧとを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、入射した青色光ＬＢ及び緑色光ＬＧのうち青色光ＬＢを反射し緑色光ＬＧを透過させる。なお、図示を省略しているが、緑色光ＬＧの光路上の反射ミラー４２ｂ，４２ｃの周辺には、緑色と他の色との光路差を補償するためのリレーレンズが配置されている。また、分割照明系４０の出力部、すなわち３つのミラー４２ａ，４１ｂ，４２ｃの射出側には、各色の液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇに対向してフィールドレンズが配置されている。

光変調部５０は、３色の照明光ＬＲ，ＬＢ，ＬＧがそれぞれ入射する３つの液晶パネル（液晶表示パネル）５１ｒ，５１ｂ，５１ｇを備える。なお、図示を省略しているが、各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇを挟むように３組の偏光フィルタが配置されている。各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇとこれらを挟む一対の偏光フィルタとは、各色用の液晶ライトバルブを構成する。

この光変調部５０において、反射ミラー４２ａで反射された赤色光ＬＲは、液晶パネル５１ｒの画像形成領域に入射し、ダイクロイックミラー４１ｂで反射された青色光ＬＢは、液晶パネル５１ｂの画像形成領域に入射し、ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、液晶パネル５１ｇの画像形成領域に入射する。各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇは、不図示の偏光フィルタとともに、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置として機能し、各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＢ，ＬＧは、各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。

クロスダイクロイックプリズム６０は、カラー画像を合成するための光合成光学系であり、その内部には、赤色光反射用の第１ダイクロイック膜（具体的には誘電体多層膜）６１と、緑色光反射用の第２ダイクロイック膜（具体的には誘電体多層膜）６２とが、Ｘ字状に配置されている。このクロスダイクロイックプリズム６０は、液晶パネル５１ｒからの赤色光ＬＲを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向左側に射出させ、液晶パネル５１ｂからの青色光ＬＢを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・射出させ、液晶パネル５１ｇからの緑色光ＬＧを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向右側に射出させる。

このようにクロスダイクロイックプリズム６０で合成された像光は、投射光学系である投射レンズ７０を経て、適当な拡大率でスクリーン（不図示）にカラー画像として投射される。

以上説明した本体光学装置１１において、ケース部材１１ａのうち一方の収納室Ｃ１の一端に形成された開口ＡＰ１は、この開口ＡＰ１の周囲の壁体部分に固定された光源装置２０によって封止されている。また、収納室Ｃ１中には、均一化光学系３０が収納されている。一方、ケース部材１１ａのうち他方の収納室Ｃ２の一端に形成された開口ＡＰ２には、投射レンズ７０が埋め込まれた状態で壁体部分に固定されている。また、収納室Ｃ２中には、分割照明系４０と、光変調部５０と、クロスダイクロイックプリズム６０とが収納されている。

ケース部材１１ａの収納室Ｃ１側の空洞中には、均一化光学系３０を構成する各光学部品を支持するための支持部材８０が収納され固定されている。この支持部材８０は、フライアイ光学系３１，３２、重畳レンズ３３、及び偏光変換部材３４を収納室Ｃ１内の適所に支持するためのものであるが、枠状の構造体であることから、各光学部品３１，３２，３３，３４によって収納室Ｃ１内部が細かく分割されることを防止できる。つまり、ケース部材１１ａ内の収納室Ｃ１側の空洞容積を大きくすることができるので、ケース部材１１ａによる音響効果を高めることができる。

ケース部材１１ａ内において、収納室Ｃ１と収納室Ｃ２との間には、均一化光学系３０の光路を避けるように、当該光路の回りに音を反射する遮音板８１が取り付けられている。また、遮音板８１の開口を塞ぐように音を反射する透明遮音板８２が配置されており、支持部材８０に支持されている。つまり、収納室Ｃ１と収納室Ｃ２との間は、仕切部材として機能する遮音板８１、透明遮音板８２、及び支持部材８０によって空間的・音響的に仕切られており、均一化光学系３０を収納する収納室Ｃ１全体がスピーカ１７用のスピーカキャビネットになっている。なお、透明遮音板８２は、均一な屈折率を有する平行平板であり、両表面には、反射防止膜が形成されている。これら透明遮音板８２等の存在により、収納室Ｃ１内の音波を比較的効率よく収納室Ｃ１内に閉じ込めることができ、しかも、均一化光学系３０による照明光の形成は妨げられないようになっている。

図２は、支持部材８０の構造を説明する平面図であり、図３は、支持部材８０の配置を説明するＡＡ矢視断面図である。図２からも明らかなように、支持部材８０は、矩形の部材であるホルダ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄを両側からそれぞれ支持する支柱部分８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄと、これらの支柱部分８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄを根元側で支持する板状の台座８５とを備える。対向する支柱部分８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ間に支持される各ホルダ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄは、フライアイ光学系３１と、フライアイ光学系３２及び偏光変換部材３４と、重畳レンズ３３と、透明遮音板８２とを、それぞれ光学的にアライメントした状態で保持している。各ホルダ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄは、例えば図３に示すように両脇上部に一対の突起ＰＲを有しており、これらの突起ＰＲは、対向する支柱部分８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄの対向する内側面に設けた不図示の溝に、緩みなく嵌り込むようになっている。この際、各ホルダ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄの底部や上部に接着剤からなる固着部ＦＩを形成して、ホルダ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄの固定を確実にしている。また、このようにホルダ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄを接着剤からなる固着部ＦＩによって強固に固定することにより、各光学部品３１，３２，３３，３４がスピーカ１７からの音波で振動する現象等を抑えることができ、均一化光学系３０の光学性能を長期間に亘って安定に保持することができる。

図１に戻って、電源装置１４は、光源装置２０に設けたランプ本体２１を所望の輝度で点灯させるとともに、冷却ファンユニット１５や回路基板１６に適当な電力を供給する。なお、冷却ファンユニット１５及び回路基板１６用に電源装置１４とは別の電源を設けることもできる。

冷却ファンユニット１５は、回路基板１６からの制御信号を受けて適当な出力で送風動作を行う。これにより、ランプ本体２１周辺の空気が循環し或いはランプ本体２１周辺に新鮮な外気が供給され、ランプ本体２１の空冷が行われる。結果的に、光源装置２０の動作を安定化し、その寿命を長くすることができる。

回路基板１６は、本体光学装置１１の上方に主に配置されており、光変調部５０の各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇに対し駆動信号等を出力する。また、回路基板１６は、光源装置２０のアイドリング動作や点灯を制御する。また、回路基板１６は、冷却ファンユニット１５の稼働状態を監視しつつ制御する。また、回路基板１６は、スピーカ１７に電力を供給して音声を出力させる。つまり、スピーカ１７からは、各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇに出力される駆動信号に対応するビデオ信号の音声が出力される。

スピーカ１７は、平面バッフル型の小型スピーカであり、本体光学装置１１のケース部材１１ａに設けた開口ＡＰ３に一部が嵌め込まれるような状態でケース部材１１ａの壁体部分に固定されており、ケース部材１１ａの収納室Ｃ１に連通している。この結果、収納室Ｃ１がスピーカ１７のためのスピーカキャビネットとなって、スピーカ１７の音響効果を高めることができる。

以下、本実施形態に係るプロジェクタ１０の動作について説明する。光源装置２０からの照明光は、均一化光学系３０を経て偏光方向が揃えられ均一化された後、分割照明系４０に設けた第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂによって色分割され、対応する液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇに各色光ＬＲ，ＬＢ，ＬＧとしてそれぞれ入射する。各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇは、外部からのビデオ信号等によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、各色光ＬＲ，ＬＢ，ＬＧを２次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶パネル５１ｒ，５１ｂ，５１ｇで変調された各色光ＬＲ，ＬＢ，ＬＧすなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム６０で合成された後、投射レンズ７０に入射する。投射レンズ７０に入射したカラーの像光は、適当な倍率でスクリーンに投影される。

以上説明した本実施形態のプロジェクタ１０では、本体光学装置１１のケース部材１１ａ内に形成される収納室Ｃ１がスピーカ１７のためのスピーカキャビネットとなっているので、スピーカ音声の低音を強くすることができ、その音質を厚くすることができる。つまり、プロジェクタ１０に内蔵された音源を、ホームシアター等の用途に適合する程度の高度の音質とすることができる。この際、本体光学装置１１のケース部材１１ａ自体をスピーカキャビネットとして流用するので、プロジェクタ１０を小型にすることができ、持ち運び性や省スペース性といった特徴を十分に発揮させることができる。

なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

すなわち、上記実施形態では、ケース部材１１ａの収納室Ｃ１をスピーカキャビネットとしたが、収納室Ｃ２をスピーカキャビネットとすることもでき、両収納室Ｃ１，Ｃ２をスピーカキャビネットとすることもできる。その際、スピーカ１７を固定する位置はケース部材１１ａの側壁が望ましい。上記実施形態では、回路基板１６が本体光学装置１１の上方に配置されているからである。よって、回路基板１６が例えば本体光学装置１１の下側に配置される場合、スピーカ１７をケース部材１１ａの上部壁に取り付けることもできる。

また、上記実施形態では、遮音板８１、透明遮音板８２、及び支持部材８０によって、収納室Ｃ１と収納室Ｃ２との間を遮空間的に仕切っていたが、その他の遮音部材を収納室Ｃ２内の適所に配置することができ、各遮音部材の配置によって所望の音響特性を実現することができる。遮音板８１、透明遮音板８２等の配置も、図１に例示するものに限らず、要求される音質に応じて適切なものに変更することができる。

また、上記実施形態では、３色の液晶パネルを合成する場合について説明したが、カラータイプの液晶パネルを直接投影する場合も同様である。すなわち、カラータイプの単板式液晶パネルと、これを照明する照明装置と、単板式液晶パネルの像を投影する投射レンズとを内部に保持するケース部材のどの部分かにスピーカを固定することにより、このケース部材をスピーカキャビネットとして活用することができる。

また、上記実施形態では、光源装置２０からの光を複数の部分光束に分割するため、２つのフライアイ光学系３１，３２を用いていたが、この発明は、このようなフライアイ光学系すなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイ光学系３１，３２をロッドインテグレータに置き換えることもできる。

また、上記プロジェクタ１０において、光源装置２０からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材３４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材３４を用いないプロジェクタにも適用可能である。

また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型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、液晶パネル等を含むライトバルブ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、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。反射型プロジェクタの場合、ライトバルブは液晶パネルのみによって構成することが可能であり、一対の偏光板は不要である。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。

また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェクタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがあるが、図１に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。

実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。 ケース部材中に収納される支持部材の構造を説明する平面図である。 ケース部材中に収納される支持部材の配置を説明する正面図である。

符号の説明

１０…プロジェクタ、 １１…本体光学装置、 １１ａ…ケース部材、 １４…電源装置、 １５…冷却ファンユニット、 １６…回路基板、 １７…スピーカ、 １９…外装ケース、 ２０…光源装置、 ３０…均一化光学系、 ３１，３２…フライアイ光学系、 ３３…重畳レンズ、 ３４…偏光変換部材、 ４０…分割照明系、 ４１ａ，４１ｂ…第２ダイクロイックミラー、 ５０…光変調部、 ５１ｒ，５１ｂ，５１ｇ…液晶パネル、 ６０…クロスダイクロイックプリズム、 ７０…投射レンズ、 ８０…支持部材、 ８１…遮音板、 ８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ…支柱部分、 ８２…透明遮音板、 ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ…ホルダ、 ８５…台座、 Ｃ１，Ｃ２…収納室

Claims (6)

1. 画像形成及び画像投射用の映像光学系と、
   前記映像光学系の少なくとも一部を周囲から遮光するケース部材と、
   前記ケース部材による音響効果を生じさせるように、当該ケース部材に固定されて当該ケース部材内部に連通するスピーカと、
   を備えるプロジェクタ。
2. 前記ケース部材は、前記映像光学系の少なくとも一部を構成する光学部品を支持する支持部材を内蔵することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記支持部材は、枠状の構造体であることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記ケース部材は、当該記ケース部材内部の空洞形状を調節する仕切部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
5. 前記仕切部材は、前記映像光学系の光路上に配置される均一で透明な部材であることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
6. 前記映像光学系は、照明光を射出する照明装置と、照明光によって照明される光変調装置と、前記光変調装置を経て形成された像光を投射する投射光学系とを備え、前記スピーカは、前記ケース部材のうち前記照明装置の少なくとも一部を収納する壁体部分に取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載のプロジェクタ。

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