JP2007148271A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】持ち運ばれても簡単には破損することはなく、しかも高精度に光源の焦点距離が調整された状態を維持することが可能なプロジェクタを提供すること。
【解決手段】プロジェクタは、光源（１１１）と、前記光源からの光を集光する集光手段（１１２）と、前記集光手段により集光された光を入射面より入射し内面反射させて出射面から出射する重畳手段（２）と、前記重畳手段の出射面から出射される光を投影する投影手段（３、４、５）と、前記光源から前記入射面までの光路長を調整する調整手段（１２）とを備え、前記調整手段は、着脱可能な少なくとも１枚の平板ガラス部材（１２２ａ、１２２ｂ）と、前記平板ガラス部材を固定する固定部材（ガラス押さえ板１２４ａ、１２４ｂ、ねじ１２５）とを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スクリーンに映像を投射するプロジェクタに関する。

原理的に低コストで大画面化できる映像表示装置としてプロジェクタが知られている。プロジェクタは、直視型に比べて画質が劣るという問題があったが、近年の技術開発により直視型にも迫る画質を実現するに至っている。プロジェクタにおいて明るい映像を提供するには、光源の焦点距離調整（投影レンズの焦点距離調整、いわゆる投影画像のフォーカス調整とは異なる）が必要になることも知られている。

例えば、スキャナカメラ等の撮像手段を読み取り図形面と対向する方向に上下移動させることなく、撮像手段と読み取り図形面との焦点距離を見かけ上、段階的に調整できる機構を付加した図形読み取り装置に関する技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、集光系と受像面の間にくさび型のガラスを移動自在に設け、このくさび型のガラスの移動（回転）により光路中のガラス厚が変わることによりピント調整する技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開昭６３−３０４７６３ 特開平３−７８７２３

上記したような焦点距離調整の技術により、プロジェクタによる明るい映像の提供が可能となる。しかしながら、精密な焦点距離調整機構に対する破損対策が十分でないという問題がある。プロジェクタは持ち運ばれ使用される場面が多く、このことからも実用化のためには、持ち運ばれても簡単には破損することはなく、しかも高精度に焦点距離調整された状態を維持することが可能な光源の焦点距離調整機構が要望されている。

本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、持ち運ばれても簡単には破損することはなく、しかも高精度に光源の焦点距離が調整された状態を維持することが可能なプロジェクタを提供することにある。

この発明のプロジェクタは、光源と、前記光源からの光を集光する集光手段と、前記集光手段により集光された光の焦点距離を調整する調整手段と、前記調整手段により焦点距離調整された光を投影する投影手段と、を備え、前記調整手段は、着脱可能な少なくとも１枚の平板ガラス部材と、前記平板ガラス部材を固定する固定部材とを含む。

本発明によれば、持ち運ばれても簡単には破損することはなく、しかも高精度に光源の焦点距離が調整された状態を維持することが可能なプロジェクタを提供できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一例のプロジェクタを示す概観図であり、図２は、本発明の別例のプロジェクタを示す概観図であり、図３は、図１及び図２に示すプロジェクタの概略構成を示す概念図であり、図４は、図３に示すプロジェクタを構成する照明装置の３面図であり、図５は、図４に示す照明装置の分解図である。なお、図４（ａ）は、照明装置の上面図であり、図４（ｂ）は、照明装置の正面図であり、図４（ｃ）は、照明装置の側面図である。以下、説明するプロジェクタは、例えばプロジェクションＴＶに適用することができる。

図３に示すように、プロジェクタは、照明装置１、インテグレータロッドレンズ２、コンデンサーレンズ３、ＤＭＤ（digital micro mirror device）４、及び投影レンズ５を備えている。また、照明装置１は、光源装置１１及び光路長調整部１２を備えている。なお、ＤＭＤは、米国Texas Instuments Inc. の登録商標である。

図３〜図５に示すように、光源装置１１は、ランプ１１１、リフレクタ１１２を備えている。光路長調整部１２は、ランプホルダ（フレーム）１２１、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂ、ガラス仕切りリブ（突起部）１２３ａ、１２３ｂ、ガラス押さえ板１２４ａ、１２４ｂ、ねじ１２５を備えている。ガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂは、ランプホルダ１２１に対して一体形成されている。ランプホルダ１２１には、ランプ冷却用開口部１２１ａ及びガラス着脱部１２１ｂが設けられている。

ランプ１１１からの光は、リフレクタ１１２により集光され、光路長調整部１２（平板ガラス１２２ａ、１２２ｂ）、インテグレータロッドレンズ２、コンデンサーレンズ３、及びＤＭＤ４を介して、投影レンズ５により投影される。インテグレータロッドレンズ２は、入射面２ａより入射し内面反射させて出射面２ｂから出射する。つまり、インテグレータロッドレンズ２は、リフレクタ１１２により集光された光の強度分布を均一化するように重畳（インテグレーション）して出射する。

図３に示すように、光路長調整部１２を構成する平板ガラス１２２ａ、１２２ｂは、光源装置１１とインテグレータロッドレンズ２との間に着脱自在に配置されている。これら平板ガラス１２２ａ、１２２ｂの着脱により、光源装置１１とインテグレータロッドレンズ２の間隔Ｌを可変調整することができる。つまり、これら平板ガラス１２２ａ、１２２ｂの着脱により、焦点距離を調整することができる。なお、本実施形態では、２枚の平板ガラス１２２ａ、１２２ｂが着脱自在に構成されたプロジェクタについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１枚の平板ガラスが着脱自在に構成されたプロジェクタであってもよいし、３枚以上の平板ガラスが着脱自在に構成されたプロジェクタであってもよい。

光源装置１１の製造誤差によって、図６に示すようにスクリーン上の照度がピークとならない場合がある。つまり、図６に示す標準的特性ａは、間隔Ｌ（図３参照）のときにスクリーン上の照度がピークとなる特性である。これに対して、特性ｂは、間隔Ｌが広がった場合にピーク照度を持つ特性である。一方、特性ｃは、間隔Ｌが短くなった場合にピーク照度を持つ特性である。

例えば、本実施形態のプロジェクタは、平板ガラス１２２ａ（１枚の平板ガラス）を装着した状態で、図６の標準的特性ａに合うように間隔Ｌ（基準光路長）が調整されている。つまり、本実施形態のプロジェクタから特性ｂが最適な場合には、装着されている平板ガラス１２２ａに加えて、さらに平板ガラス１２２ｂを装着し、つまり光路長を延ばして特性ｂが得られるように調整することができる。逆に、本実施形態のプロジェクタから特性ｃが最適な場合には、装着されている平板ガラス１２２ａを抜き取り（平板ガラス１２２ｂも装着しない）、つまり光路長を短くして特性ｃが得られるように調整することができる。

間隔Ｌの調整量は、例えば平板ガラス１２２ａ、１２２ｂの厚みｄを３ｍｍ、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂの屈折率ｎを１．５と仮定すると、平板ガラス１２２ａ又は１２２ｂを通過する光路長はｎ×ｄ＝４．５ｍｍとなり、機械的な寸法３ｍｍを差し引いた１．５ｍｍが光路長の延び（縮み）となる。つまり、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂの着脱により、±１．５ｍｍでの調整が可能となる。

また、上記説明では、所定枚数の平板ガラス（１枚の平板ガラス）を装着した状態で、図６の標準的特性ａに合うように間隔Ｌが調整されたケースについて説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、平板ガラスを未装着の状態で、間隔Ｌを短めに調整し、平板ガラスを１枚、２枚、３枚と装着して（図６の特性ａ乃至ｂに調整して）使用するようにしてもよい。或いは、逆に、複数枚の平板ガラスを装着した状態で、間隔Ｌを長めに調整し、平板ガラスを１枚、２枚、３枚と抜き取り（図６の特性ａ乃至ｃに調整して）使用するようにしてもよい。

上記説明したプロジェクタは持ち運ばれ使用される場面が多く、このことからも実用化のためには、持ち運ばれても簡単には破損することはなく、しかも高精度に距離調整された状態を保持する必要がある。そこで、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂの装着時には、これら平板ガラス１２２ａ、１２２ｂは、ランプホルダ１２１に対して、ガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂ、ガラス押さえ板１２４ａ、１２４ｂ、及びねじ１２５等の固定部材により確実に固定される。

ガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂは、ガラス押さえ板１２４ａ、１２４ｂと共に平板ガラス１２２ａ、１２２ｂを所定位置に導き、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂ夫々を独立して支持する。これにより、ガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂは、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂ夫々の光軸方向（図５に示すＺ軸方向）のずれを抑制する。ガラス押さえ板１２４ａ、１２４ｂは、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂ夫々をランプホルダ１２１に対して押さえ込む。さらに、ガラス押さえ板１２４ａ、１２４ｂは、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂ夫々の水平方向（図５に示すｘ軸方向）のずれを抑制する抑制板１２４ａ−１、１２４ｂ−１を有し、これら抑制板１２４ａ−１、１２４ｂ−１により平板ガラス１２２ａ、１２２ｂの水平方向のずれを防止する。ねじ１２５は、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂを押さえ込んだガラス押さえ板１２４ａ、１２４ｂをランプホルダ１２１に対して垂直方向（図５に示すｙ軸方向）に締め付ける。

これにより、平板ガラス１２２ａ、１２２ｂは、水平方向、垂直方向、及び光軸方向に対して固定され、これによりプロジェクタが持ち運ばれプロジェクタ（光路長調整部１２）に多少の振動等が加わっても、調整された光路長が保持される。

なお、上記説明では、平板ガラスの挿入枚数を変えることで光路長を調整したが、ガラス厚の異なるものを着脱できるようにしてもよい。この場合、ガラス厚に応じたガラス押さえ板が適用される。

なお、上記説明では、ガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂをランプホルダ１２１に一体形成するケースについて説明したが、ガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂをランプホルダ１２１に一体形成せずに、ガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂの機能をガラス押さえ板１２２ａ、１２２ｂに持たせ、ガラス押さえ板１２２ａ、１２２ｂに形成されたガラス仕切りリブ１２３ａ、１２３ｂを挿入するための穴をランプホルダ１２１に形成するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタは、光源装置とインテグレータロッドレンズとの間に平板ガラスを着脱可能な構成とし、平板ガラスの枚数や厚みを変えることで光路長を調整することができる。これにより、光源装置に製造誤差があっても最適な条件で（これまでより明るい条件）で投影できるようになり、明るさが向上するとともに、明るさのばらつきも抑えられる。また、プロジェクタの生産過程においては歩留まりの向上が期待できる。しかも、破損対策も十分であり、高精度に光路長調整された状態を維持することができる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の一例のプロジェクタを示す概観図である。 本発明の別例のプロジェクタを示す概観図である。 本発明の一例のプロジェクタの概略構成を示す概念図である。 図１に示すプロジェクタを構成する照明装置の３面図である。 図２に示す照明装置の分解図である。 光源装置とロッドレンズとの間隔と、スクリーン相対照度との関係を示す図である。

符号の説明

１…照明装置、２…インテグレータロッドレンズ、３…コンデンサーレンズ、４…ＤＭＤ、５…投影レンズ、１１…光源装置、１２…光路長調整部、１１１…ランプ、１１２…リフレクタ、１２１…ランプホルダ、１２２ａ、１２２ｂ…平板ガラス、１２３ａ、１２３ｂ…ガラス仕切りリブ、１２４ａ、１２４ｂ…ガラス押さえ板、１２４ａ−１、１２４ｂ−１…抑制板、１２５…ねじ

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源からの光を集光する集光手段と、
   前記集光手段により集光された光を入射面より入射し内面反射させて出射面から出射する重畳手段と、
   前記重畳手段の出射面から出射される光を投影する投影手段と、
   前記光源から前記入射面までの光路長を調整する調整手段と、を備え、
   前記調整手段は、着脱可能な少なくとも１枚の平板ガラス部材と、前記平板ガラス部材を固定する固定部材とを含むことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記調整手段は、着脱可能な複数の平板ガラス部材と、前記複数の平板ガラス部材の夫々を支持するフレーム部材と、前記複数の平板ガラス部材の夫々を前記フレーム部材に対して固定する固定部材とを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記調整手段は、着脱可能な複数の平板ガラス部材と、前記複数の平板ガラス部材の夫々を支持するフレーム部材と、前記複数の平板ガラス部材の夫々を押さえる複数のガラス押さえ部材と、前記複数のガラス押さえ部材と前記フレーム部材とを締め付ける締め付け部材とを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
4. 前記調整手段は、着脱可能な複数の平板ガラス部材と、前記複数の平板ガラス部材の夫々を支持するフレーム部材と、前記複数の平板ガラス部材の夫々を押さえる複数のガラス押さえ部材と、前記複数の平板ガラス部材の夫々を独立させる前記フレーム部材と一体形成された複数の突起部と、前記複数のガラス押さえ部材と前記フレーム部材とを締め付ける締め付け部材とを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
5. 前記複数のガラス押さえ部材は、前記複数の平板ガラス部材の水平方向のずれを抑制する抑制板を有し、
   前記複数の突起部は、前記複数の平板ガラス部材の光軸方向のずれを抑制し、
   前記締め付け部材は、前記複数のガラス押さえ部材と前記フレーム部材とを垂直方向に締め付ける、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
6. 前記調整手段に所定枚数の平板ガラス部材を装着した状態で基準光路長に設計されたことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。

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