JP2006220836A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光変調素子と、開口を有する遮光板であるアパチャーとを有し、プロジェクタなどに備えられる光学ユニットにおいて、光変調素子から輻射されるノイズを抑制し、ノイズによる周辺回路の誤動作及び映像の乱れ等をなくすことができる光学装置を提供することにある。
【解決手段】 導電性を有するアパチャー１０を、導電性を有するネジ３０、３０を介して筐体２１に固定し、光変調デバイスであるＤＭＤ１をアパチャー１０に当接させて配設し、ＤＭＤ１がアパチャー１０及びネジ３０、３０を介して筐体２１と電気的に接続できるようにする。更に、筐体２１を接地電位に固定しておくことで、ＤＭＤ１のパッケージを接地電位に固定し、ＤＭＤ１から輻射されるノイズを抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）又は液晶パネル等の光変調デバイス、レンズ又はプリズム等の光学部材及び開口部分が形成された遮光板等を有し、光変調デバイスにより変調された映像をスクリーンに投影するプロジェクタに備えられる光学装置に関する。

光源からの照射光を光変調する光変調デバイスを有し、光変調デバイスにより変調された映像をスクリーンに投影するプロジェクタが実用化されている。プロジェクタは液晶ディスプレイ又はＰＤＰ等の大型テレビジョンと比較して、低コストでの製造が可能であり、小型であるため可搬性に優れているという利点がある。特に近年ではＤＭＤを利用したＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）システムが注目されている。

このプロジェクタにおいて、光源、光変調デバイス、レンズ及びプリズム等からなる光学系に、アパチャー（ａｐｅｒｔｕｒｅ）と呼ばれる開口部分が形成された遮光板が配される。アパチャーは、光源からの照射光のうちスクリーンに投影させたい映像に必要な光のみ開口部分を通過させ、必要のない光を遮光するために用いられる。

例えば、特許文献１においては、開口部の周縁に、開口面に対して所定の角度をもたせて反射部材を取り付け、光源からの照射光のうち不必要な光を遮光するとともに、反射した不必要な光が光変調デバイスに入射することがないように、光変調デバイスの入射領域外に反射することで、スクリーン上に投影する所望の映像以外の象を映し出すことのないアパチャーが提案されている。この場合、反射部材でより確実に不必要な光をレンズ又はプリズム等の入射領域外に反射することができるため、より美しい映像を投影することができる。

一方、プロジェクタに備えられた光変調デバイスは、スクリーン上に投影する映像の映像信号を基にした制御信号に応じて動作しており、投影する映像の画質を向上させるために、より高速な動作が求められる。しかし、光変調デバイスの動作を高速化させた場合には、光変調デバイスが周波数のより高い信号で制御され、動作するため、光変調デバイスから輻射されるノイズの量が増大するという問題がある。

図６は、プロジェクタにおける従来のＤＭＤ取付構造を示す模式断面図であり、図７は、従来のアパチャーの正面図であり、図８は、従来のアパチャーの裏面図である。図６において１はＤＭＤであり、ＤＭＤ１が略長方形状で金属製の遮光板であるアパチャー５０上に載置されている。アパチャー５０は、筐体６１（一部のみ図示している）に形成された開口部６１ａを被い、開口部６１ａの周縁部と当接するように載置される。筐体６１にアパチャー５０を載置し、アパチャー５０にＤＭＤ１を載置した状態で、ＤＭＤソケットと呼ばれる蓋体（図示せず）でＤＭＤ１を被い、蓋体をバネ（図示せず）によりＤＭＤ１に押しつけた状態で固定することで、ＤＭＤ１及びアパチャー５０を筐体６１に固定している。この状態では、アパチャー５０はバネの押圧力により若干湾曲した状態でＤＭＤ１を支持している。

アパチャー５０の中心には、光源からの光を通過させるための、長方形状の開口部５１が形成されている。また、アパチャー５０の両方の長辺部分及び一方の短辺部分の中央には、矩形状の舌片５２、５２、５２が形成されており、舌片５２、５２、５２によりアパチャー５０は筐体６１に支持されている。アパチャー５０の裏面は、舌片５２、５２、５２を除く部分が黒色に塗装してあり、表面をＤＭＤ１側に配し、裏面を図示しない光源側となるように配することで、光源からの照射光の遮光効果を高めている。

また、筐体６１の開口部６１ａは、アパチャー５０の開口部５１より大きく開けられており、開口部６１ａの周縁部にてアパチャー５０の舌片５２、５２、５２を支持する。筐体６１は導電性を有する金属で製作されているが、表面が防錆処理してあるため、表面部分は導電性を有さない。このため、筐体６１の開口部６１ａの縁の角部分において、湾曲したアパチャー５０の舌片５２、５２、５２と接触する接触部６１ｂでは、防錆処理を剥離することで、アパチャー５０及び筐体６１を電気的に導通させ、アパチャー５０に当接するＤＭＤ１及び筐体６１を導通させる。筐体６１を接地電位に接続することで、ＤＭＤ１のパッケージをアパチャー５０を介して接地電位に接続することができ、ＤＭＤ１から輻射されるノイズを抑えることができる。また、ＤＭＤ１のアパチャー５０と当接する面の表面に、金メッキ処理を施したものもあり、この場合には更にノイズ抑制効果が大きい。
特開２００２−１３１６８８号公報

しかしながら、従来の取付構造においてはアパチャー５０と筐体６１との電気的な導通部分が、筐体６１の開口部６１ａの縁の角部分のみであるため、アパチャー５０の湾曲具合及び防錆処理の剥離具合等によっては、電気的な導通が不十分となり、ＤＭＤ１のパッケージから輻射されるノイズを十分に抑制することができないという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、プロジェクタなどに備えられる光学装置において、遮光板であるアパチャーを、導電性を有する固定部材を用いて、アパチャーを支持する筐体に固定することで、光変調デバイスを固定部材及びアパチャーを介して筐体と電気的に接続し、光変調デバイスから輻射されるノイズを抑制することができる光学装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、アパチャーを固定するための固定部材をネジとし、筐体にネジ穴を形成して、アパチャーに形成した挿通孔にネジを挿通して筐体に固定することで、簡単にアパチャーを固定することができ、確実にアパチャーと筐体とを電気的に接続することができる光学装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、アパチャーと筐体との電気的な接続を固定部材を介して行うことで、従来のアパチャーでは電気的な接続を確保するために塗装を行うことができなかった筐体との当接部分を塗装することができ、塗装工程で非塗装領域のマスキングをする必要がなく、塗装工程を簡略化できる光学装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、アパチャーの筐体と当接する側の面に、光源からの照射光の反射を防止するための塗装を行うことで、スクリーンに投影する映像に不必要な光を確実に遮光することができる光学装置を提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、光変調デバイスと対向する位置に配設されたレンズ又はプリズム等の光学部材とアパチャーとにそれぞれ当接し、光変調デバイス及び光学部材の間の空間を包囲して閉塞する閉塞部材を用いて、光変調デバイス及び光学部材の間の光路における防塵性を高めることができる光学装置を提供することにある。

本発明に係る光学装置は、導電性を有する遮光板と、開口を有し、該開口を被うように前記開口の周縁部に前記遮光板を当接させて前記遮光板を支持する支持体と、前記遮光板を介して前記支持体に支持される光変調デバイスとを備える光学装置において、前記遮光板は、導電性を有する固定部材で前記支持体に固定してあり、前記固定部材を介して前記支持体と電気的に接続するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、導電性を有するアパチャーを、導電性を有する固定部材を介して、アパチャーを支持する筐体に固定し、光変調デバイスをアパチャーに当接させて配設して、光変調デバイスがアパチャー及び固定部材を介して筐体と電気的に接続できるようにする。更に、筐体を接地電位に固定しておくことで、光変調デバイスのパッケージを接地電位に固定し、光変調デバイスから輻射されるノイズを抑制する。

また本発明に係る光学装置は、前記固定部材がネジであり、前記遮光板には前記ネジの軸部が挿通する挿通孔が形成してあり、前記支持体には前記ネジと螺合するネジ穴が形成してあることを特徴とする。

この発明においては、アパチャーと筐体とを固定するための固定部材として導電性を有するネジを用い、アパチャーにはネジの軸部が挿通するための挿通孔を形成し、筐体にはネジ穴を形成し、ネジにより簡単にアパチャーと筐体とを固定し、アパチャーと筐体とを強固に電気的に接続する。

また本発明に係る光学装置は、前記遮光板が、前記固定部材により固定される箇所の、前記支持体との当接部分が塗装してあることを特徴とする。

この発明においては、従来のアパチャーでは筐体との電気的接続を確保するために塗装できなかった筐体との当接部分に塗装を行い、塗装工程でのマスキングを廃し、塗装工程を簡略化する。

また本発明に係る光学装置は、前記遮光板が、前記支持体と当接する側の面の一部又は全部に、光の反射を防ぐ塗装がしてあることを特徴とする。

この発明においては、アパチャーの筐体と当接する側の一面に、例えば黒色の塗装を施し、光源からの照射光の反射を防止し、スクリーンに投影する映像に不必要な光を遮光する遮光効果を高める。

また本発明に係る光学装置は、前記遮光板には光を通過させるための貫通孔が形成してあり、前記支持体の前記開口及び前記遮光板の前記貫通孔を間にして、前記光変調デバイスと対向して配設される光学部材と、前記遮光板及び前記光学部材にそれぞれ当接し、前記光変調デバイス及び前記光学部材の間の空間を包囲して閉塞する閉塞部材とを備えることを特徴とする。

この発明においては、閉塞部材として例えば筒状の緩衝材を用い、閉塞部材の一端をアパチャーに当接させ、他端をレンズ又はプリズム等の光学部材に当接させて、光変調デバイスと光学部材の間の空間を閉塞し、防塵性を高める。

本発明による場合は、導電性を有する固定部材を用いてアパチャーを筐体に固定し、固定部材を介してアパチャー及び筐体を電気的に接続することで、筐体に固定したときのアパチャーの湾曲具合及び筐体の防錆処理の剥離具合等に影響されることなく、光変調デバイスを固定部材及びアパチャーを介して接地電位に固定された筐体と電気的に接続することができるため、光変調デバイスから輻射されるノイズを抑制することができ、ノイズによる周辺回路の誤動作及び映像の乱れ等をなくすことができる。

また、本発明による場合は、アパチャーを固定するための固定部材をネジとし、筐体にネジ穴を形成し、アパチャーに形成した挿通孔にネジを挿通して筐体に固定する構成とすることで、アパチャーを簡単に強固に筐体と固定することができ、また、アパチャーと筐体との電気的接続を強固にすることができるため、より確実に光変調デバイスを接地電位に固定でき、より確実に光変調デバイスから輻射されるノイズを抑制することができる。

また、本発明による場合は、アパチャーと筐体との電気的な接続を固定部材を介して行い、従来のアパチャーにおいて電気的な接続を確保するために塗装を行うことができなかった筐体との当接部分に塗装を行うことで、塗装工程で必要であった非塗装領域のマスキングを廃することができるため、塗装工程を簡略化することができる。

また、本発明による場合は、アパチャーの筐体と当接する側の面に、光源からの照射光の反射を防止するための塗装を行うことで、スクリーンに投影する映像に不必要な光を確実に遮光することができるため、投影する映像を高品質なものにすることができる。

また、本発明による場合は、光変調デバイスとレンズ又はプリズム等の光学部材との間の空間を閉塞部材により包囲して閉塞することで、光変調デバイスと光学部材との間の光路における防塵性を高めることができるため、より高品質な映像をスクリーンに投影することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係るプロジェクタの構成を示す模式図である。図において１はＤＭＤであり、ＤＭＤ１はＣＭＯＳ半導体上に数十万〜数百万個の微小な可動ミラーを敷き詰めたもので、ミラーを略＋１０度又は略−１０度の２種類の傾斜状態の間をスイッチングさせ、光源２からの光をミラーにあて、ミラーに反射した光をレンズを通して投射することにより、光をディジタル変調する。

光源２から発せられる光は、放物面鏡であるリフレクタ３によって反射されて平行光となる。この平行光の出射先にはレンズ４が配設してあり、平行光はレンズ４によってカラーホイール５へ集光される。カラーホイール５は、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ透過する扇状のカラーフィルタを３つ等配した円盤であり、中心には図示しないモータの回転軸が接続されている。モータによりカラーホイール５を回転させることで、レンズ４からの光を、一定の期間に例えば赤色、緑色そして青色の順番に表示するようにして、光の３原色に分離することができる。

カラーホイール５にて３原色に分離された光は、ロッドインテグレータ６へ入射する。ロッドインテグレータ６は、入射した光を内部で多重反射させることで照度分布を平均化して出射する。ロッドインテグレータ６と並んでリレー用のレンズ７が配設してあり、ロッドインテグレータ６から出射した光はレンズ７によってプリズム４０に入射する。プリズム４０を間にしてレンズ７と対向する位置にはミラー８が配設してあり、レンズ７からの光はプリズム４０を通してミラー８を照射する。ミラー８は照射された光を反射してプリズム４０に入射させ、入射した光はプリズム４０によりＤＭＤ１へ導かれる。このとき、プリズム４０とＤＭＤ１との間に配設されたアパチャー１０により、プリズム４０から出射された光のうちスクリーン１００に投影させたい映像に必要な光のみを通過させてＤＭＤ１に照射させる。

ＤＭＤ１に照射された光は、ＤＭＤ１に備えられた数十万個〜数百万個のミラーにより、投影する映像の映像信号に基づいて選択的に反射され、選択された一方の反射光が、プリズム４０を間にしてＤＭＤ１と対向する位置に配設された投射用のレンズ９へ導かれ、レンズ９により拡大された映像がスクリーン１００へ投影される。

図２は、本発明に係るプロジェクタのＤＭＤ取付構造を示す断面模式図であり、図３は、本発明に係るアパチャーを筐体に固定した状態を示す斜視図である。また、図４は、本発明に係るアパチャーの正面図であり、図５は、本発明に係るアパチャーの裏面図である。

プロジェクタに備えられる光学装置の筐体２１は、光変調素子であるＤＭＤ１を配設するための空間と、レンズ、プリズム及びミラー等を配設するための空間とを壁を隔てて備えており、２つの空間を隔てる壁に開口部２１ａを形成し、開口部２１ａを通してプリズム４０からＤＭＤ１へ光を照射するようにしてある。

光変調デバイスであるＤＭＤ１は、導電性を有する遮光板であるアパチャー１０上に載置されている。アパチャー１０には略中央に長方形状の開口部１１が形成してあり、ＤＭＤ１は開口部１１を被うように開口部１１の周縁部に当接して配設される。ＤＭＤ１のパッケージは、パッケージとアパチャー１０との当接部分及びその近傍に金メッキ処理が施されており、アパチャー１０と電気的に接続し易くしてある。

アパチャー１０は、略長方形状の板状部材であり、厚さが０．１０ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度の導電性を有する金属製である。アパチャー１０の略中央には長方形状の開口部１１が形成され、対向する２つの角部分には略矩形状の舌片１２、１２が形成されており、舌片１２、１２の形成されていない側の角部分は角を落としてある。また、舌片１２、１２には挿通孔１３、１３がそれぞれ穿設してあり、後述のネジ３０の軸部分が挿通できるようにしてある。アパチャー１０の一方の面（表面）にはＤＭＤ１が載置されて電気的に接続され、他方の面（裏面）には光の反射を防止するための黒色塗装が全面に施され、光源２からの照射光の遮光効果を高めている。

アパチャー１０は、筐体２１に形成された開口部２１ａを被い、舌片１２、１２を開口部２１ａの周縁部と当接させた状態で、ネジ３０、３０を挿通孔１３、１３を挿通させて筐体２１に形成されたネジ穴２１ｂ、２１ｂに螺合させて、筐体２１に固定してある。

筐体２１は導電性を有する金属、例えばアルミニウムなどで作成されているが、表面が防錆処理してあるため、表面部分は導電性を有さず、また、アパチャー１０の筐体２１との当接部分には光の反射を防止するための塗装が施してあるため、アパチャー１０及び筐体２１は、図６に示した従来構造のように、互いの当接部分で電気的に接続されない。これに代えて、導電性を有するネジ３０、３０を用いて、アパチャー１０に穿設された挿通孔１３、１３を挿通し、筐体２１に形成されたネジ穴２１ｂ、２１ｂに螺合して固定することで、ネジ３０、３０を介してアパチャー１０及び筐体２１を電気的に接続する。ネジ３０、３０の頭部分が接するアパチャー１０の表面は反射防止用の塗装が施されておらず、また、筐体２１のネジ穴２１ｂ、２１ｂの内周の側面部分は防錆処理をしていないため、これらを電気的に接続することが可能である。

ＤＭＤ１をアパチャー１０に当接させて載置し、アパチャー１０を筐体２１にネジ３０、３０を用いて固定した状態で、筐体２１を接地電位に接続することで、ＤＭＤ１はアパチャー１０、ネジ３０、３０及び筐体２１を介して接地電位に接続されるため、ＤＭＤ１の高速動作に伴ってＤＭＤ１のパッケージから外部へ輻射されるノイズを抑制することができる。

また、図８に示した従来のアパチャー５０の裏面は、筐体６１との電気的接続を確保するために、舌片５２、５２、５２には光の反射防止用の塗装を施すことができず、塗装工程において舌片５２、５２、５２をマスキングしてから塗装を行わなければならなかったが、本発明のアパチャー１０はネジ３０、３０を介して筐体２１と電気的に接続するため、アパチャー１０の裏面をマスキングする必要がなく、裏面の全てに光の反射防止用の塗装を施すことができるため、塗装工程を簡略化することができる。

また、ＤＭＤ１の固定は、筐体２１にアパチャー１０を固定し、アパチャー１０にＤＭＤ１を載置した状態で、ＤＭＤソケット（図示せず）と呼ばれる蓋体でＤＭＤ１を被い、ＤＭＤソケットをバネによりＤＭＤ１に押しつけることで行っている。ＤＭＤソケットを押圧するバネは、ＤＭＤ１が配設される筐体２１の空間を密閉するための外蓋（図示せず）とＤＭＤソケットとの間に配され、外蓋はＤＭＤ１が配設される空間の周壁２１ｃに形成された外蓋取付部２１ｄ、２１ｄ…のネジ穴にネジ止めされて固定してある。この状態では、アパチャー１０はバネの押圧力により若干湾曲した状態でＤＭＤ１を支持しており、ＤＭＤ１がアパチャー１０が湾曲しすぎないように、ＤＭＤ１の端部の３カ所で筐体２１の一部分であるＤＭＤ支持部２１ｅ、２１ｅ、２１ｅによってもＤＭＤ１は支持されている。

また、筐体２１の開口部２１ａを挟んでＤＭＤ１及びアパチャー１０と対向する位置には、プリズム４０が配設してあり、アパチャー１０及びプリズム４０の間には、四角筒形の閉塞部材３５が配設してある。閉塞部材３５は、アパチャー１０の開口部１１より大きく、筐体２１の開口部２１ａより小さい長方形の断面を有しており、閉塞部材３５が筐体２１の開口部２１ａを挿通した状態で、閉塞部材３５の一端をアパチャー１０の裏面に当接させ、他端をプリズムの表面に当接させ、ＤＭＤ１及びアパチャー１０とプリズム４０と閉塞部材３５とで囲まれた空間を外部と遮断して密閉している。また、閉塞部材３５は弾性のクッション材であり、例えばシリコンフォームなどで製造する。

閉塞部材３５を用いることにより、ＤＭＤ１及びプリズム４０の間の空間を簡単に密閉することができ、この空間に塵埃が入ることを防ぐことができるため、塵埃による影がスクリーン１００上に投射される虞をなくすことができ、投射される映像の品質を高品質に保つことができる。また、閉塞部材３５はクッション材であるので、プリズム４０の表面を傷つける虞はない。

以上の構成によりＤＭＤ１を筐体２１に配設することで、ＤＭＤ１を筐体２１内で確実に固定することができ、アパチャー１０の開口部１１から照射された光を反射して、投影用のレンズ９からスクリーン１００上に映像を投影することができる。また、ＤＭＤ１の動作に伴いパッケージから外部へ輻射されるノイズは、ＤＭＤ１のパッケージをアパチャー１０、ネジ３０、３０及び筐体２１を介して接地電位に接続することで抑えることができる。

なお、本実施の形態においては、光変調デバイスとしてＤＭＤを用いる構成を示したが、これに限らず、液晶パネルを用いてもよい。また、光変調デバイスを１つ備えてカラーホイールにより赤色、緑色及び青色を分割する構成を示したが、これに限らず、各色用に光変調デバイスを３つ備える構成でもよい。また、図１に示したプロジェクタの構成も一例であってこれに限るものではなく、レンズ、プリズム及びミラー等の配置が異なるものであってもよく、更には、プロジェクタ以外の機器であっても、光変調素子をアパチャーに当接させて配設する場合には同様の構成を適用することができる。また、アパチャーの裏面を光の反射を防止するために塗装する構成としたが、必ずしも塗装する必要はない。また、閉塞部材３５も必ずしも必要ではなく、塵埃が光変調素子とレンズ又はプリズムとの間の航路上に入ることを他の方法で防止してもよい。また、筐体に開口を形成し、アパチャーを筐体に直接固定する構成を示したが、これに限らず、アパチャーを支持して固定するための支持体を別に用意し、支持体を筐体に更に固定する構成でもよい。この場合は、支持体を接地電位に接続する、又は接地電位に接続された筐体と支持体が電気的に接続できるようにすることで、光変調素子から輻射されるノイズを抑制する。

本発明に係るプロジェクタの構成を示す模式図である。 本発明に係るプロジェクタのＤＭＤ取付構造を示す断面模式図である。 本発明に係るアパチャーを筐体に固定した状態を示す斜視図である。 本発明に係るアパチャーの正面図である。 本発明に係るアパチャーの裏面図である。 プロジェクタにおける従来のＤＭＤ取付構造を示す模式断面図である。 従来のアパチャーの正面図である。 従来のアパチャーの裏面図である。

符号の説明

１ ＤＭＤ（光変調素子）
１０ アパチャー（遮光板）
１１ 開口部（貫通孔）
１２ 舌片
１３ 挿通孔
２１ 筐体（支持体）
２１ａ 開口部（開口）
２１ｂ ネジ穴
３０ ネジ
３５ 閉塞部材
４０ プリズム（光学部材）

Claims (5)

1. 導電性を有する遮光板と、開口を有し、該開口を被うように前記開口の周縁部に前記遮光板を当接させて前記遮光板を支持する支持体と、前記遮光板を介して前記支持体に支持される光変調デバイスとを備える光学装置において、
   前記遮光板は、導電性を有する固定部材で前記支持体に固定してあり、前記固定部材を介して前記支持体と電気的に接続するようにしてあることを特徴とする光学装置。
2. 前記固定部材はネジであり、
   前記遮光板には前記ネジの軸部が挿通する挿通孔が形成してあり、
   前記支持体には前記ネジと螺合するネジ穴が形成してある請求項１に記載の光学装置。
3. 前記遮光板は、前記固定部材により固定される箇所の、前記支持体との当接部分が塗装してある請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
4. 前記遮光板は、前記支持体と当接する側の面の一部又は全部に、光の反射を防ぐ塗装がしてある請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の光学装置。
5. 前記遮光板には光を通過させるための貫通孔が形成してあり、
   前記支持体の前記開口及び前記遮光板の前記貫通孔を間にして、前記光変調デバイスと対向して配設される光学部材と、
   前記遮光板及び前記光学部材にそれぞれ当接し、前記光変調デバイス及び前記光学部材の間の空間を包囲して閉塞する閉塞部材とを備える請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の光学装置。

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