JP2007047338A - 角度調整ユニットおよび投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏光光学素子ユニットにおける角度調整ユニットの小型化により、外形サイズが小型化可能な投射型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 偏光光学素子３２０Ｇの保持部材３２２Ｇと、保持部材３２２Ｇが回動可能な摺動面３２８Ｇを持つ調整部材３２４とを有し、保持部材３２２Ｇが、偏光光学素子ユニット全体の中心４０１を偏光光学素子３２０Ｇの回動中心として、調整部材３２４の摺動面３２８Ｇを回動する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、液晶パネルなどのライトバルブ素子を使用して、スクリーン上に映像を投影する表示装置に係わり、特に、液晶プロジェクタ装置、背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置に関するものである。

従来、電球などの光源からの光を、液晶パネルなどのライトバルブ手段で映像信号に応じて画素毎の濃淡に変える光強度変調を行なって、光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに映像として拡大投射する液晶プロジェクタ、背面投射型ディスプレイ装置等の投射型映像表示装置が知られている。

このような投射型映像表示装置には、液晶パネルなどのライトバルブ手段を挟むようにして偏光光学素子が配置され、液晶パネルなどのライトバルブ手段の入射側に入射側偏光光学素子が、出射側に出射側偏光光学素子が配置されている。

これらの入射側偏光光学素子、出射側偏光光学素子は、投射型映像表示装置の重要な性能であるコントラスト、輝度、を高めるために、光軸に直交する面内で入射側偏光光学素子と出射側偏光光学素子との偏光軸（例えば透過軸）同士の角度を調整、さらに液晶パネルなどのライトバルブ手段の配向ばらつきに対応した最適な角度に調整することが要求される。この偏光光学素子の角度調整を行うときの角度調整軸は、偏光光学素子の光軸に一致している角度調整ユニットが主流となっている。

また、偏光光学素子の角度調整軸が偏光光学素子の光軸に一致していない角度調整ユニットは、たとえば特開２０００−２５９０９３号公報、特開２０００−３９５９１号公報に開示されている。

特開２０００−２５９０９３号公報 特開２０００−３９５９１号公報

投射型映像表示装置では、近年、その高さ、幅、すなわち投射型映像表示装置の外形サイズの小型化が市場から要求されている。その小型化のために偏光光学素子の角度調整を行う角度調整ユニットの摺動面の高さ、幅が制約を受けることが多くあった。しかも、コントラスト、輝度などの性能を高めるために、液晶パネルなどのライトバルブ手段の入射側に２つの偏光光学素子（例えば偏光板と、光学位相補償板）の配置が要求され、さらに液晶パネルなどのライトバルブ手段の配向に柔軟に対応するために、従来以上の調整角度が要求されている。

通常、偏光光学素子の保持部材は偏光光学素子の角度調整のための回動部分、および角度調整後の固定のための部分が設けられている。すなわち、保持部材は偏光光学素子の光軸に直交する面内で上下左右対称の形状にはなっていない。液晶パネルなどのライトバルブ手段の入射側に２つの偏光光学素子が配置されれば、なおさら上下左右対称の形状は困難となる。このような場合に偏光光学素子の中心（光軸）を角度調整軸として回動させたのでは、偏光光学素子の保持部材を中心として回動するわけではないので、偏光光学素子の所定の調整角度を確保するために、角度調整ユニットの摺動面の高さ、幅が大きくなり、角度調整ユニットの小型化が困難になるという問題があった。

特開２０００−２５９０９３号公報に開示される従来技術においては、２つの枠体と、調整部材とを有し、前記２つの枠体のうち、一方に偏光光学素子が保持され、前記２つの枠体のうち、一方が他方に対して回動可能に軸支され、前記調整部材の調整操作によって、前記軸支された部分を中心として、一方の前記枠体が他方の前記枠体に対して回動する構成となっている。この従来技術においては、調整部材の調整操作によって、軸支された部分を中心として偏光光学素子が回転するため、液晶パネルなどのライトバルブ手段の入射側と出射側とに配置された偏光光学素子の偏光軸同士の角度を調整することが可能である。しかしながら、この従来技術においては、偏光光学素子の角度調整軸が枠体にあるため、角度調整ユニットの高さ、幅が大きくなり、角度調整ユニットを小型化するという観点については十分に認識されていない。

また、特開２０００−３９５９１号公報に開示される従来技術においては、偏光光学素子の下端部がシャーシに枢支され、偏光光学素子の面内で回動自在に支持されているという構成となっている。この従来技術においては、偏光光学素子の下端部で枢支された部分を中心として、偏光光学素子が回転するため、液晶パネルなどのライトバルブ手段の入射側と出射側とに配置された偏光光学素子の偏光軸同士の角度を調整することが可能である。しかしながら、この従来技術においては、偏光光学素子の角度調整軸が偏光光学素子の下端部にあるため、特許文献１と同様、角度調整ユニットの高さ、幅が大きくなり、角度調整ユニットを小型化するという観点については十分に認識されていない。

本発明は、偏光光学素子の角度調整ユニットの小型化により、外形サイズが小型化可能な投射型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の角度調整ユニットは、偏光光学素子の中心ではなく、角度調整ユニットを含む偏光光学素子全体の中心を回動軸として偏光光学素子を回動する。

小型化された角度調整ユニットを採用することによって、投射型映像表示装置の外形サイズの小型化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、全図において、共通な機能を有する構成要素には同一符号を付して示し、また、煩雑さを避けるために、一度説明したものについてはその説明を省略する。

図１、図２は、本発明による実施形態である投射型映像表示装置１の外観を示す斜視図で、図１は投射型映像表示装置１の正面側、図２は投射型映像表示装置１の背面側を示す。

図１において、投射型映像表示装置１は、吸排気口Ａ２が投射レンズ１０と同じ方向すなわち正面側に面しており、図２において、投射型映像表示装置１は、吸排気口Ｂ３が側面側に設けてある。その他、操作ボタン５、パネル吸気口４などが投射型映像表示装置１外部に面して配置されている。投射型映像表示装置１は、操作ボタン５により投射型映像表示装置１外部から操作して、動作させる。動作時には、投射レンズ１０よりスクリーン（図示せず）などに映像を投射して表示する。

図３は、図１、図２に示した本発明による実施形態の投射型映像表示装置１の内部構成を示す斜視図である。図３において、投射型映像表示装置１の内部には、光学エンジン部３００が設けてある。光学エンジン部３００には、照明手段１００が設けてある。光学エンジン部３００では、この照明手段１００からの光を光分離手段（図示せず）で３色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））に分光し、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）で変調し、変調後の光をプリズム（図示せず）で合成している。そして、最終的に投射手段である投射レンズ１０で投射型映像表示装置装置１外部のスクリーン（図示せず）などに投射して映像として表示する。光学エンジン部３００に設けられたプリズムユニット３１０は、プリズムの３面に各色光に対応する液晶パネルを装着したもの（図示せず）で、投射レンズ１０はプリズムユニット３１０に取付けられている。

図４は、図１に示した実施形態の投射型映像表示装置１内部の光学エンジン部３００の斜視図である。図４において、光学エンジン部３００は、照明手段１００、光分離手段（図示せず）、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）、光合成手段であるプリズム（図示せず）、および投射手段の投射レンズ１０などにより構成されている。そして、プリズムユニット３１０は液晶パネル（図示せず）、プリズム（図示せず）及び投射レンズ１０を含んだ構成となっている。

図５は、図４に示した光学エンジン部３００から、プリズムユニット３１０を取り外したものを示す斜視図である。図５において、光学エンジン部３００には、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）の入射側に、偏光光学素子（例えば偏光板）（図示せず）が配置されている。

ここで、赤色光に対応した偏光光学素子（図示せず）は保持部材３２３Ｒに、緑色光に対応した偏光光学素子（図示せず）は保持部材３２３Ｇに、青色光に対応した偏光光学素子（図示せず）は保持部材３２３Ｂに、保持されている。また、赤色光に対応した偏光光学素子（図示せず）と、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）との間には、さらなる偏光光学素子（例えば光学位相補償板）３２０Ｒが配置され、緑色光に対応した偏光光学素子（図示せず）と、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）との間には、さらなる偏光光学素子（例えば光学位相補償板）３２０Ｇが配置されている。この偏光光学素子３２０Ｒは保持部材３２２Ｒに、偏光光学素子３２０Ｇは保持部材３２２Ｇに、保持されている。

保持部材３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２３Ｒ、３２３Ｇ、３２３Ｂは、回動可能な摺動面を持つ調整部材３２４の摺動面を回動する構造となっており、調整部材３２４は、調整部材固定用ねじ３２７Ａ、３２７Ｂ、３２７Ｃによって、光学エンジン部３００に固定されている。

また、偏光光学素子３２０Ｒ、３２０Ｇの角度調整が完了した後は、保持部材固定用ねじ３２５Ｒ、３２５Ｇによって調整部材３２４に固定され、耐衝撃性が向上した固定が可能となっている。偏光光学素子３２０Ｒ、３２０Ｇの入射側に配置されている偏光光学素子（例えば偏光板）（図示せず）、青色光の偏光光学素子（例えば偏光板）（図示せず）、も同様に、保持部材固定用ねじ３２６Ｒ、３２６Ｇ、３２６Ｂによって、調整部材３２４に固定される。その他、光学エンジン３００には、ライトバルブ手段である液晶パネル（図示せず）の冷却用ファン３５０、電気回路基板（図示せず）の冷却用ダクト３６０などが配置されている。

図６は、偏光光学素子の角度調整ユニットの拡大したものを示す斜視図である。図６において、保持部材３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２２Ｂ、３２３Ｒ、３２３Ｇ、３２３Ｂは、調整部材３２４の回動可能な摺動面３２８Ｒ、３２８Ｇ、３２８Ｂを回動できる構造となっている。また保持部材３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２３Ｒ、３２３Ｇ、３２３Ｂには角度調整用突起３２９Ｒ、３２９Ｇ、３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂが設けられており、角度調整用治具（図示せず）などによって、光軸（図示せず）に直交する面内で偏光光学素子の角度調整が簡素にできるような構造となっている。このような構造とすることによって、光軸（図示せず）に直交する面内で偏光光学素子の角度調整が簡素に行うことができ、コントラスト、輝度などの性能を高めることが可能となっている。

図７は、偏光光学素子３２０Ｇの角度調整ユニット部分の拡大したものを示す斜視図である。ここで、図７は便宜上、偏光光学素子３２０Ｇの入射側に配置されている偏光光学素子、保持部材３２３Ｇ、保持部材固定用ねじ３２６Ｇを取り外して図示している。以下、偏光光学素子３２０Ｇの角度調整ユニット部分を代表して説明する。（赤色光の偏光光学素子３２０Ｒ、偏光光学素子３２０Ｒの入射側に配置された偏光光学素子（図示せず）、緑色光の偏光光学素子３２０Ｇの入射側配置された偏光光学素子（図示せず）、青色光の偏光光学素子（図示せず）、も同じ構成である。）
図７において、偏光光学素子３２０Ｇの保持部材３２２Ｇは、偏光光学素子３２０Ｇを囲むフレーム枠７１と、調整部材３２４の摺動面３２８Ｇ上を回動するアーム部７３と、フレーム枠７１とアーム部７３を連結する支持部材７５を有する。アーム部とフレーム枠７１との連結部分は、摺動面３２８Ｇの円弧の半径上に設けられている。調整部材３２４の摺動面３２８Ｇの部分に設けられた溝３３１Ｇに、嵌め合うようにして、突起３４０Ｇが設けられている。この溝３３１Ｇと突起３４０Ｇとの嵌め合いによって、保持部材３２２Ｇは、偏光光学素子３２０Ｇの光軸４００に直交する面内を回動できる構造となっており、すなわち、偏光光学素子３２０Ｇの角度調整が可能となっている。また、保持部材３２２Ｇには目盛り３３２Ｇが設けられており、偏光光学素子３２０Ｇの角度調整を行うときの調整角度の目安を、この目盛り３３２Ｇで見ることが可能となっている。

なお、この目盛り３３２Ｇの隣同士の間隔は、特に限定されるものではないが、本実施形態では約２度程度である。さらに、保持部材３２２Ｇには、開口穴３３３Ｇが設けられており、この開口穴３３３Ｇによって偏光光学素子３２０Ｇを冷却するための冷却風が通過しやすい構造となっている。

図８は、図７の偏光光学素子３２０Ｇの角度調整ユニット部分を分解したものを示す斜視図である。図８において、偏光光学素子３２０Ｇの保持部材３２２Ｇへの取り付けは、偏光光学素子３２０Ｇの保持用爪３３６Ｇを矢印４２０の方向へ持ち上げながら、偏光光学素子３２０Ｇを矢印４２１Ａ、４２１Ｂ、４２１Ｃの方向へ挿入することによって行う。

さらに、偏光光学素子３２０Ｇが保持部材３２２Ｇに保持されたものは、光軸４００に直交する面内において、調整部材３２４の上方側から、保持部材３２２Ｇの突起３４０Ｇを溝３３１Ｇに嵌め合うように、矢印４２２Ａ、矢印４２２Ｂの方向へ挿入することで、調整部材３２４の摺動面３２８Ｇを回動することが可能となる。

さらに、偏光光学素子３２０Ｇの角度調整が完了した後、保持部材固定用ねじ３２５Ｇを、保持部材３２２Ｇに設けられたねじ穴３３４Ｇに、矢印４２３Ａの方向へ挿入し、調整部材３２４に設けられためねじ３３５Ｇに、矢印４２３Ｂの方向へ締め付けることによって、保持部材３２２Ｇが固定される構造となっている。これによって、耐衝撃性が向上した固定が可能となる。

図９は、図７の偏光光学素子３２０Ｇの角度調整ユニット部分を入射側から見た正面図である。図９において、調整部材３２４の摺動面３２８Ｇの円弧中心は、保持部材３２２Ｇの、偏光光学素子３２０Ｇの光軸４００に直交する面内における、左右方向の中心線４０２と、保持部材３２２Ｇの対角線４０３との交点、すなわち、保持部材３２２Ｇの中心４０１と一致している。これは、本実施形態においては、偏光光学素子３２０Ｇの光軸４００に直交する面内における左右方向の中心線４０２と、偏光光学素子３２０Ｇの光軸４００に直交する面内における上下方向の中心線４０４との交点、すなわち、偏光光学素子３２０Ｇの光軸４００、に直交する面内において上方側に位置している。

もし、調整部材３２４の摺動面３２８Ｇの円弧中心が光軸４００に一致しているとすると、偏光光学素子３２０Ｇの調整角度が角度５００だけ必要な場合には、保持部材３２２Ｇの、摺動面３２８Ｇの頂点位置にある頂点３３７Ｇは、光軸４００を中心とした円弧が描く仮想摺動面４０５上を回動し、点６００に到達することになる。

もし、調整部材３２４の摺動面３２８Ｇの円弧中心が、保持部材３２２Ｇの中心４０１に一致しているとすると、偏光光学素子３２０Ｇの調整角度が角度５０１（角度５００と同角度）だけ必要な場合には、頂点３３７Ｇは、摺動面３２８Ｇを回動し、点６０１に到達することになる。

これによると、調整部材３２４の摺動面３２８Ｇの円弧中心が保持部材の中心４０１に一致している方が、光軸４００に直交する面内の左右方向において距離６０２だけ、上下方向において距離６０３だけ、少ない回動で必要な調整角度が得られることになる。すなわち、距離６０２に相当する幅だけ、および距離６０３に相当する高さだけ、調整部材３２４を小型化することが可能となる。

なお、偏光光学素子３２０Ｇの調整角度５００、５０１は特に限定されるものではないが、本実施形態では、摺動面３２８Ｇの円弧中心を保持部材３２２Ｇの中心４０１に一致させた場合は、約１０度程度となり、円弧中心を光軸４００に一致させた場合は、約５度程度である。上記角度の比較は、調整部材３２４が同じ高さ、同じ幅の摺動面３２８Ｇを持っているとして比較したものである。

図１０は、偏光光学素子３２０Ｇが角度調整された状態を入射側から見た正面図である。図１０において、保持部材３２２Ｇは、保持部材３２２Ｇの中心４０１を角度調整軸として回動し、保持部材３３８Ｇの状態となっている。もちろん、偏光光学素子３２０Ｇの光軸４００は、保持部材３２２Ｇと同様に、中心４０１を軸として回転運動し、光軸４０５へ到達していることになる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるのものではなく、以下に示すような変形も含む。例えば、図１１に示されるとおり、図７において保持部材３２２Ｇを固定するために使用していた保持部材固定用ねじ３２５Ｇの替わりに、接着剤３３９Ｇを使用したものである。このような構成では、保持部材固定用ねじ３２５Ｇがないため、角度調整ユニットの高さを小さくすることができる。すなわち、角度調整ユニットの小型化、さらには投射型映像表示装置の外形サイズの小型化、が可能となる。

以上、本実施の形態の角度調整ユニットは、偏光光学素子の取り付け角度を調整する角度調整ユニットであって、前記偏光光学素子の保持部材と、保持部材が回動可能な摺動面を持つ調整部材とを有し、保持部材が前記保持部材の中心を偏光光学素子の角度調整軸として、調整部材の摺動面を回動する。これによれば、保持部材の中心を偏光光学素子の角度調整軸として、保持部材が調整部材の摺動面を回動するため、保持部材の回転高さ、回転幅、が小さくなり、調整部材の摺動面の高さ、幅を小さくすることが可能となる。すなわち、偏光光学素子の角度調整ユニットの小型化が可能となる。

また、角度調整ユニットの前記保持部材にはねじ穴部分が設けられ、調整部材にはめねじが設けられ、保持部材は、ねじの締め付け力によって固定されるものである。これによれば、偏光光学素子の角度調整後に保持部材をねじによって固定することが可能となり、耐衝撃性が向上した固定が可能となる。

また、角度調整ユニットの前記保持部材には接着穴部分が設けられ、調整部材には接着溝部分が設けられ、保持部材は、接着力によって固定されるものである。これによれば、偏光光学素子の角度調整後に保持部材を接着によって固定することが可能となり、耐衝撃性が向上した固定が可能となり、さらに前記ねじがないため、より小型化が可能となる。

また、投射型映像表示装置は、照明手段と、照明光の複数色成分への分光手段と、分光した複数色成分毎の光を変調する複数のライトバルブ手段と、複数のライトバルブ手段からの光を合成する合成手段と、合成後の変調光の投射手段とを有し、照射手段の光束をライトバルブ手段で変調した光を前記投射手段により投射して映像として表示する投射型映像表示装置であって、偏光光学素子の取り付け角度を調整する角度調整ユニットを備える。角度調整ユニットは、前記偏光光学素子の保持部材と、保持部材が回動可能な摺動面を持つ調整部材とを有し、保持部材が保持部材の中心を偏光光学素子の角度調整軸として、調整部材の摺動面を回動する。

従って、調整部材の摺動面の高さ、幅を小さくしても大きな調整角度を得ることが可能となり、偏光光学素子の角度調整ユニットの小型化、さらには投射型映像表示装置の外形サイズの小型化、が可能になるという効果がある。

投射型映像表示装置の正面側から見た外観を示す斜視図である。 投射型映像表示装置の背面側から見た外観を示す斜視図である。 投射型映像表示装置の内部構成を示す斜視図である。 投射型映像表示装置の内部の光学エンジン部を示す斜視図である。 投射型映像表示装置の内部の光学エンジン部からプリズムユニットを取り外したものを示す斜視図である。 偏光光学ユニットの角度調整ユニット部分の拡大斜視図である。 緑色光の偏光光学素子の角度調整ユニット部分の拡大斜視図である。 緑色光の偏光光学素子の角度調整ユニット部分の分解斜視図である。 緑色光の偏光光学素子の角度調整ユニット部分を入射側から見た正面図である。 緑色光の偏光光学素子の角度調整された状態を入射側から見た正面図である。 緑色光の偏光光学素子の角度調整ユニット部分の他の例の拡大斜視図である。

符号の説明

１・・・投射型映像表示装置、２・・・吸排気口Ａ、３・・・吸排気口Ｂ、４・・・パネル吸気口、５・・・操作ボタン、１０・・・投射レンズ、１００・・・照明手段、３００・・・光学エンジン部、３１０・・・プリズムユニット、３２０Ｒ、３２０Ｇ・・・偏光光学素子、３２２Ｒ、３２２Ｇ、３２３Ｒ、３２３Ｇ、３２３Ｂ、３３８Ｇ・・・保持部材、３２４・・・調整部材、３２５Ｒ、３２５Ｇ、３２６Ｒ、３２６Ｇ、３２６Ｂ・・・保持部材固定用ねじ、３２７Ａ、３２７Ｂ、３２７Ｃ・・・調整部材固定用ねじ、３２８Ｒ、３２８Ｇ、３２８Ｂ・・・摺動面、３２９Ｒ、３２９Ｇ、３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂ・・・角度調整用突起、３３１Ｇ・・・溝、３３２Ｇ・・・目盛り、３３３Ｇ・・・開口穴、３３４Ｇ・・・ねじ穴、３３５Ｇ・・・めねじ、３３６Ｇ・・・保持用爪、３３７Ｇ・・・頂点、３３９Ｇ・・・接着剤、３４０Ｇ・・・突起、３５０・・・液晶パネルの冷却用ファン、３６０・・・電気回路基板の冷却用ダクト、４００、４０５・・・光軸、４０１・・・保持部材の中心、４０２・・・保持部材の左右方向の中心線、４０３・・・保持部材の対角線、４０４・・・偏光光学素子の上下方向の中心線、４０５・・・仮想摺動面、５００、５０１・・・角度、６００、６０１・・・点、６０２、６０３・・・距離

Claims (3)

1. 偏光光学素子と前記偏光光学素子の角度調整を行う角度調整ユニットを有する偏光光学ユニットであって、
   前記角度調整ユニットは、
   前記偏光光学素子の一端と連結する保持部材と、
   前記保持部材が回動可能な摺動面であって、前記偏光光学ユニットの中心を回動中心とする円弧形状の摺動面を持つ調整部材を有することを特徴とする偏光光学ユニット。
2. 請求項１に記載の偏光光学ユニットであって、
   前記保持部材は、
   前記偏光光学素子を包囲する枠と、
   前記枠から前記円弧の半径方向に延伸する支持部材と、
   前記支持部材に連結し前記摺動面上を回動するアームを有することを特徴とする偏光光学ユニット。
3. 光源と、
   前記光源が出射する光を変調する複数のライトバルブと、
   前記ライトバルブからの光をスクリーンに投射する投射ユニットと、
   前記ライトバルブに入射する光または前記ライトバルブから出射される光を偏光する偏光光学素子と、
   前記偏光光学素子の角度調整を行う角度調整ユニットであって、前記角度調整ユニットは、
   前記偏光光学素子の一端と連結する保持部材と、
   前記保持部材が回動可能な摺動面であって、偏光光学ユニットの中心を回動中心とする円弧形状の摺動面を持つ調整部材を有することを特徴とする投射型映像表示装置。
   

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