JP2007240604A - 光学装置およびプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の光変調装置と、複数の光学素子443と、各光学素子443から射出された光束を合成して光学像を形成するプリズム444とを備えた光学装置440は、複数の光変調装置の少なくともいずれかを保持する保持部材6と、保持部材6により保持される光変調装置から射出された光束が入射する光学素子443の光束入射側および光束射出側に配置される一対の透光性基板7とを備える。一対の透光性基板7のうち、光学素子の光束射出側に配置された射出側基板71は、光学素子443より大きな寸法を有し、射出側基板71は、プリズムの光束入射面444Gに固定される。保持部材6には、光変調装置から射出された光束が通過する開口631が形成され、保持部材6は、光学素子443を覆うように、射出側基板71に取り付けられる。
【選択図】図5
Description
これに対し、偏光板本体と、当該偏光板本体を挟持する一対のガラス基板とを接着固定し、当該一対のガラス基板のうち、偏光板本体の光束射出側に配置されるガラス基板を、クロスダイクロイックプリズムの光束入射面に貼付する構成が考えられる。このような場合、偏光板の取付に係る部品点数を削減することができるが、偏光板本体の光束入射面に、取付板を介して液晶パネルを取り付けると、液晶パネルとクロスダイクロイックプリズムとの間に介在する接着層が多くなる。このため、液晶パネルのクロスダイクロイックプリズムに対する位置調整が難しくなるほか、接着層の経年変化とともに液晶パネル等の自重によって、当該液晶パネルの位置ずれが生じる場合があるという問題がある。
このような問題に対して、部品点数の増加を抑えつつ、液晶パネルの位置ずれを抑制することができるプロジェクタが要望されてきた。
また、前述の特許文献1に記載のプロジェクタのように、光学素子をプリズムの光束入射面に固定する取付板のような部材を新たに設ける必要がないので、部品点数の増加を抑えることができるほか、光学素子の取付を容易に行うことができる。
従って、光変調装置および光学素子の取付を容易に行うことができるとともに、光学装置の構成が複雑化することを抑えることができる。
これに対し、本発明では、保持部材を射出側基板に対して接着固定した場合でも、保持部材とプリズムとの間に介在する接着層は2箇所となる。このため、プリズムと射出側基板との間、および、射出側基板と保持部材との間にずれが生じない限り、プリズムに対する光変調装置のずれが生じないこととなる。従って、プリズムに対する光変調装置の位置ずれの発生を一層抑制でき、光学装置の長寿命化を図ることができる。
すなわち、射出側基板は、プリズムに対して延出するように設けられ、光変調装置を保持する保持部材は、射出側偏光板の光束入射面におけるプリズムから延出した部分に取り付けられる。ここで、射出側基板の寸法が、プリズムの光束入射面の寸法以下である場合には、当該射出側基板の光束入射面に保持部材を取り付ける領域を確保するために、プリズムの光束入射面に対して光学素子の寸法が小さくなってしまう。このような場合、光変調装置から射出された光束の略全てが、必ずしも光学素子に入射しない場合が生じてしまう。一方、光学素子に光変調装置から射出された光束の全てを確実に光学素子に入射させるようにするには、射出側基板の寸法を大きくする必要がある。この際、射出側基板の大型化に伴って、プリズムの光束入射面を大きくする必要が生じるため、プリズムの小型化に制約が生じてしまう。
また、射出側基板がプリズムに対して延出するように設けられ、当該延出部分に保持部材が取り付けられるため、プリズムの光束入射面の寸法を、射出側基板の寸法に合わせるような制約が回避される。これにより、プリズムの光束入射面の寸法は、光学素子から射出される光束による照明領域に合わせることができるので、プリズムの小型化を図ることができる。従って、光学装置の小型化を図ることができる。
本発明によれば、光変調装置と入射側基板との間に、所定の間隔を有する隙間が設けられていることにより、当該光変調装置と入射側基板との間に、冷却空気を流通させることができる。これによれば、当該冷却空気により、光変調装置を直接冷却することができるだけでなく、光変調装置の熱が伝導した保持部材を冷却することができ、また、光学素子の熱が伝導した入射側基板を冷却することができる。従って、これら光変調装置および光学素子の冷却効率を向上することができる。
本発明によれば、前述の光学装置と同様の効果を奏することができる。
すなわち、光学装置の構成および製造工程を簡略化することができ、ひいては、プロジェクタの構成および製造工程を簡略化することができる。また、光変調装置のプリズムに対する位置ずれ、および、光源から射出された光束の光軸に対する光変調装置の位置ずれを抑えることができる。従って、適切な光学像を安定して形成することができる。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
(1)プロジェクタ1の構成
図1は、本実施形態に係るプロジェクタ1の内部構成を示す模式図である。
プロジェクタ1は、入力する画像情報に応じた光学像を形成し、当該光学像をスクリーン等に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、図1に示すように、外装筐体2と、投射レンズ3と、光学ユニット4等を備えて構成されている。
なお、図1において、図示は省略するが、外装筐体2内において、投射レンズ3および光学ユニット4以外の空間には、プロジェクタ1内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ1内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ1全体を制御する制御ユニット等が配置されるものとする。
投射レンズ3は、後述する光学ユニット4にて形成された光学像(カラー画像)を図示しないスクリーン上に拡大投射する投射光学系としての機能を有する。この投射レンズ3は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。
光学ユニット4は、制御ユニットによる制御の下、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に対応した光学像(カラー画像)を形成するユニットである。この光学ユニット4は、外装筐体2の背面に沿って延出するとともに、当該外装筐体2の側面に沿って延出する平面視略L字形状を有している。
この光学ユニット4は、照明光学装置41と、色分離光学装置42と、リレー光学装置43と、光学装置44と、これらのうち、光学部品41〜43および光学装置44の入射側偏光板442を内部に収納配置する光学部品用筐体45とを備えている。
第2レンズアレイ413は、第1レンズアレイ412と同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第2レンズアレイ413は、
当該第2レンズアレイ413の光路後段に配置された重畳レンズ415とともに、第1レンズアレイ412の各小レンズから射出された像を、光学装置44の後述する液晶パネル5の画像形成領域に結像させる機能を有している。
具体的に、偏光変換素子414によって略1種類の直線偏光に変換された各部分光は、重畳レンズ415によって最終的に後述する液晶パネル5の画像形成領域にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、1種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置411からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子414を用いることで、光源装置411からの射出光を略1種類の直線偏光に変換し、光学装置44での光の利用効率を高めている。
リレー光学装置43は、入射側レンズ431、リレーレンズ433、および反射ミラー432,434を備え、色分離光学装置42で分離された赤色光を赤色光用の液晶パネル5(5R)まで導く機能を有している。
この光学装置44は、光変調装置としての3つの液晶パネル5(赤色光用の液晶パネルを5R、緑色光用の液晶パネルを5G、青色光用の液晶パネルを5Bとする)と、これら液晶パネル5の光束入射側にそれぞれ配置される3つの入射側偏光板442と、各液晶パネル5の光束射出側にそれぞれ配置される3つの射出側偏光板443と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム444と、液晶パネル5を保持する保持部材6(図1では図示省略)と、射出側偏光板443を挟持する一対の透光性基板7(図1では図示省略)とを備えて構成されている。そして、これらのうち、液晶パネル5、射出側偏光板443、クロスダイクロイックプリズム444、保持部材6および一対の透光性基板7によって、光学装置本体440が構成されている。なお、光学装置本体440については、後に詳述する。
液晶パネル5は、一対の透明ガラス基板に光学物質である液晶が密閉封入された構成を有し、制御ユニットから入力する駆動信号に応じて、画像形成領域内にある液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板442から射出された偏光光束の偏光方向を変調して、入射する色光に応じた色画像を形成する。
図2は、光学装置本体440を示す斜視図である。また、図3は、光学装置本体440を示す分解斜視図である。なお、構成を分かりやすくするために、図2においては、液晶パネル5Bの図示を省略し、図3においては、緑色光の光路上に配置される各光学部品のみを図示する。
光学装置本体440は、入射した光束を液晶パネル5により画像情報に応じて変調して、当該入射光束に応じた色画像を形成し、当該色画像をクロスダイクロイックプリズム(以下、「プリズム」と略す場合がある)444で合成して光学像(カラー画像)を形成するものである。この光学装置本体440は、前述のように、液晶パネル5、射出側偏光板443、プリズム444、保持部材6および一対の透光性基板7を備えて構成され、これらによってユニットとして構成されている。
プリズム444において、緑色光が入射する光束入射面444Gには、図2および図3に示すように、一対の透光性基板7を構成し、射出側偏光板443の光束射出側に配置される射出側基板71が接着固定される。
この射出側基板71は、射出側偏光板443の外形寸法よりも大きく、かつ、光束入射面444R,444G,444Bの外形寸法より大きく形成されている。詳述すると、射出側基板71は、当該射出側基板71を光束入射面444Gに固定した際に、当該光束入射面444Gに入射する光束の光軸に対する直交方向で、かつ、各光束入射面444R,444G,444Bが形成された方向に対する直交方向である上下方向に延出するように形成されている。このうち、上方側に延出した部分が、上方延出部711とされ、下方側に延出した部分が下方延出部712とされている。そして、この射出側基板71の光束入射面71Aの略中央には、射出側偏光板443が貼付される。
なお、これら一対の透光性基板7を構成する射出側基板71および入射側基板72は、水晶、サファイア、YAG結晶化ガラス、石英、パイレックス(登録商標)および白板ガラス等で形成することができる。
このように、射出側偏光板443を一対の透光性基板7で挟持することにより、射出側偏光板443で発生した熱が入射側基板72および射出側基板71に伝達されるので、射出側偏光板443の温度上昇を抑えることができる。
液晶パネル5は、内部に液晶素子が密閉封入されたパネル本体51と、当該パネル本体51を保持する保持枠52とを備えて構成されている。
このうち、パネル本体51は、入射光束の光軸方向から見て略矩形の箱型形状に形成されている。そして、このパネル本体51は、前述のように、制御ユニットから入力する駆動信号に応じて、内部に封入された液晶素子の配向状態が制御され、当該液晶素子を入射した光束が透過する過程で変調して、入射光束に応じた色画像を形成する。
このパネル本体51に入射する光束の光軸方向から見て、当該パネル本体51の四隅には、パネル本体51を貫通する孔部511がそれぞれ形成されている。
このうち、一対の板状部521,522の互いに対向する面とは反対側の面には、面外方向に突出する3つの突出部5211,5221が、それぞれ形成されている。具体的に、突出部5211,5221は、板状部521,522の外側の面における上方、略中央、下方の近傍にそれぞれ形成されている。そして、これら突出部5211,5221は、後述する保持部材6の開口611,621にそれぞれ嵌合される。
また、板状部523の四隅には、ねじ孔5232がそれぞれ形成されており、当該ねじ孔5232には、パネル本体51に形成された孔部511を挿通したねじ(図示省略)が螺合する。これにより、保持枠52にパネル本体51が固定される。
図4は、保持部材6と一対の透光性基板7とがプリズム444に取り付けられた状態を上方から見た平面図である。また、図5は、保持部材6と一対の透光性基板7とがプリズム444に取り付けられた状態を示す側面図である。なお、図5においては、液晶パネル5(5G)の図示を省略している。
保持部材6は、前述のように、液晶パネル5を光束射出側から覆うように保持するものであり、図2から図5に示すように、当該保持部材6は、入射側基板72および射出側偏光板443を覆うようにして、プリズム444の光束入射面444Gに貼付された射出側基板71に接着固定される。
この保持部材6は、保持枠52と同様に、上方から見て略U字状を有し、入射光束の光軸方向から見て略矩形状を有する金属製部材である。この保持部材6は、入射光束の光軸に沿って上下方向に延出し、互いに対向する一対の板状部61,62と、当該板状部61,62の光束射出側の端部間を接続する板状部63とを備えて構成されている。
この板状部63の略中央には、入射光束の光軸方向から見て略矩形の開口631が形成されている。この開口631には、図2および図4に示すように、入射側基板72が露出し、液晶パネル5から射出された光束が、当該開口631に露出した入射側基板72に入射する。
詳述すると、板状部63において上方に位置する水平部634は、射出側基板71の光束入射面71Aにおける上方延出部711に対応する位置に、また、下方に位置する水平部635は、光束入射面71Aにおける下方延出部712に対応する位置に、それぞれ接着される。これにより、保持部材6が射出側基板71に固定される。
以上説明した射出側偏光板443、液晶パネル5および透光性基板7の光束入射面444Gへの取付について説明する。
まず、プリズム444の光束入射面444Gに、一対の透光性基板7のうち、射出側基板71を配置する。この際、射出側基板71は、光束入射面444R,444G,444Bに対して、上下端部(上方延出部711および下方延出部712)が、当該射出側基板71が配置される光束入射面44Gから上下に延出するように接着固定する。
この後、射出側基板71の光束入射面71Aの略中央部分に、射出側偏光板443を貼付し、この射出側偏光板443の光束入射面に対して、当該射出側偏光板443を覆うように、入射側基板72を接着固定する。
そして、液晶パネル5の位置調整を行った後、これら各部材に紫外線を照射することにより、プリズム444の光束入射面444Gに、射出側偏光板443、液晶パネル5、保持部材6および透光性基板7が固定される。
すなわち、液晶パネル5Gを保持する保持部材6は、プリズム444の光束入射面444Gに接着固定された射出側基板71の光束入射面71Aに接着固定される。これによれば、液晶パネル5Gから見て、プリズム444との間に介装される接着層を少なくすることができる。
さらに、射出側偏光板443および当該射出側偏光板443を挟持する一対の透光性基板7を保持するような部材を別途設ける必要がなくなるので、光学装置本体440の構成を簡略化することができ、ひいては、プロジェクタ1の製造工程を簡略化することができる。また、このように構成部材が少なくなるので、プロジェクタ1の分解等の工程を簡略化することができ、製品のリサイクル性を向上することができる。
詳述すると、射出側基板71において、プリズム444の光束入射面444R,444G,444Bに対応する領域内に、保持部材6を取り付けるための領域を確保する必要がなくなるので、当該射出側基板71の光束入射面71Aに貼付される射出側偏光板443を大きくすることが可能となる。これにより、液晶パネル5の画像形成領域より大きな寸法を有する射出側偏光板443を配置することが可能となるので、当該液晶パネル5から射出された光束を確実に射出側偏光板443に入射させることができる。
次に、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて説明する。
本実施形態のプロジェクタは、第1実施形態で示したプロジェクタ1と同様の構成を備えるが、液晶パネル5を保持する保持部材の形状においてプロジェクタ1と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
このうち、光学ユニット4は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成、投射するものであり、照明光学装置41と、色分離光学装置42と、リレー光学装置43と、光学装置44と、光学部品用筐体45と、投射レンズ46とを備えている。このうち、光学装置44は、光学装置本体440に代えて、光学装置本体440Aを備えて構成されている。
光学装置本体440Aは、図6に示すように、プリズム444と、当該プリズム444において緑色光が入射する光束入射面444Gに接着固定される射出側基板71と、当該射出側基板71に貼付される射出側偏光板443と、射出側偏光板443を覆うように固定される入射側基板72と、液晶パネル5(5G)と、当該液晶パネル5(5G)を保持し、射出側基板71に接着固定される保持部材6Aとを備えて構成されている。
なお、図6においては図示を省略するが、プリズム444の光束入射面444R,444Gにおいても、同様の構成とされている。また、本実施形態においては、射出側基板71は、プリズム444の光束入射面444R,444G,444Bのそれぞれと略同じ大きさに形成され、当該光束入射面444R,444G,444Bに合わせて接着固定されている。
すなわち、液晶パネル5を保持する保持部材6Aは、プリズム444の光束入射面444R,444G,444Bに接着固定された射出側基板71の光束入射面71Aに接着固定される。これによれば、当該保持部材6Aを入射側基板72に固定する場合に比べ、液晶パネル5からプリズム444に至るまでに介在する接着層を少なくすることができる。従って、液晶パネル5Gの位置ずれを生じにくくすることができる。従って、液晶パネル5Gの光軸ずれを生じにくくすることができる。
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
また、前記各実施形態では、光学素子としての射出側偏光板443を一対の透光性基板7で挟持する構成としたが、本発明はこれに限らず、入射側基板72の光束入射側に別の光学素子を配置させてもよい。
また、前記各実施形態では、光学ユニット4は平面視略L字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略U字形状を有した構成を採用してもよい。
さらに、前記各実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル5を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
また、前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から画像投射を行なうフロントタイプのプロジェクタ1のみを例示したが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から画像投射を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
Claims (4)
- 入射光束を画像情報に応じて変調する複数の光変調装置と、当該各光変調装置の光束射出側に設けられ、それぞれの前記光変調装置から射出された光束を光学的に変換する複数の光学素子と、当該各光学素子の光束射出側に位置する複数の光束入射面を有し、前記各光学素子から射出された光束を合成して光学像を形成するプリズムとを備えた光学装置であって、
前記複数の光変調装置のうち、少なくともいずれかを保持する保持部材と、
前記保持部材により保持される前記光変調装置から射出された光束が入射する前記光学素子の光束入射側および光束射出側に配置され、前記光学素子を挟持する一対の透光性基板とを備え、
前記一対の透光性基板のうち、前記光学素子の光束射出側に配置された射出側基板は、当該光学素子より大きな寸法を有し、
当該射出側基板は、前記プリズムの前記光束入射面に固定され、
前記保持部材には、当該保持部材により保持される前記光変調装置から射出された光束が通過する開口が形成され、
当該保持部材は、前記光学素子を覆うように、前記射出側基板に取り付けられることを特徴とする光学装置。 - 請求項1に記載の光学装置において、
前記射出側基板は、
当該射出側基板に入射する光束の光軸に略直交する方向に、当該プリズムから延出するように固定され、
前記保持部材は、
前記射出側基板の光束入射側の面における前記プリズムからの延出部分に対応する位置に取り付けられていることを特徴とする光学装置。 - 請求項1または請求項2に記載の光学装置において、
前記一対の透光性基板のうち、前記光学素子の光束入射側に配置される入射側基板と、前記保持部材に保持された前記光変調装置との間には、所定の間隔を有する隙間が設けられていることを特徴とする光学装置。 - 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成された前記光学像を投射するプロジェクタであって、
請求項1から請求項3のいずれかに記載の光学装置を備え、
前記光変調装置は、前記光源から射出された光束の光軸上に配置されることを特徴とするプロジェクタ。
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