JP2007248752A

JP2007248752A - 投影装置

Info

Publication number: JP2007248752A
Application number: JP2006071212A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yoshikawa; 努吉川; Yusuke Ota; 祐介太田
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US7911411B2; CN101038428A; US20070216879A1; EP1835336A1

Abstract

【課題】コストをかけずに画像形成素子への光の照射域を調整して、画像形成素子の画像形成面全体に光を照射することができる投影装置を提供する。
【解決手段】ランプから発せられた光を通して凝縮し均一な光に変えるライトトンネル７と、ライトトンネル７を通った光を反射するミラーと、ミラーで反射された光が照射され画像形成面で該光を反射して画像を形成するＤＭＤと、ＤＭＤで形成された画像を投影するレンズと、これら画像投影光学系の部品を取り付けるフレーム６Ａとを備えたプロジェクタにおいて、ライトトンネル７の光の入射口７ａをランプへ向け、出射口をミラーへ向けた状態で、ライトトンネル７の軸を略中心とした回転角度を調節して、ライトトンネル７をフレーム６Ａに固定可能な回転調節固定機構を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）のような画像形成素子を用いた投影装置に関し、特に光源からの光を画像形成素子に照射する照射域の調整構造に関するものである。

図１は、ＤＬＰ（Digital Light Processing）方式のプロジェクタ１００の概略構造を示す図である。プロジェクタ１００は投影装置の一例である。プロジェクタ１００の本体１の内部には、図示するような画像投影光学系ユニットが設けられている。この他にも本体１の内部には、図示しない空調系ユニット、制御系ユニット、および電源系ユニット等がそれぞれ設けられている。

３は光源であるランプ、４はリフレクタ、２はランプ３およびリフレクタ４を保持するランプケースである。５は赤、緑、青のカラーフィルタが円周方向に交互に配列された円板から成るカラーホイールである。カラーホイール５は、図示しないモータによって回転し、ランプ３から発せられた白色光をカラーフィルタのいずれかを透過させて赤色光、緑色光、青色光に分離する。６はマグネシウム製の上下分割型のフレームであるエンジンキャスティングである。エンジンキャスティング６には、下記の画像投影光学系の部品７〜１１がそれぞれ組み付けられている。７は内面が鏡張りになっている四角筒状のライトトンネルである。ライトトンネル７は、一端側の開口である入射口７ａより入射された光を、内部で繰り返し反射させて他端側の開口である出射口７ｂより出射させることにより、短い光路長で凝縮した均一な光に変える。８はライトトンネル７を通った光を反射するミラーである。ライトトンネル７とミラー８を用いることにより、光路長さを短縮して画像投影光学系をコンパクトにしている。９はミラー８で反射された光の光束を整えるリレイレンズである。

１０は半導体メモリ上に数十万個の微小なマイクロミラー（図示省略）が集積されたＤＭＤ（Digital Micromirror Device）であって、メモリセルが割り当てられた個々のマイクロミラーにより画素が構成される。ＤＭＤ１０は、画像形成素子の一例であって、図示しない回路基板に実装されている。ＤＭＤ１０のマイクロミラーは、±１２°の２方向に傾動することができる構造になっていて、メモリ値に応じて静電吸引力によりいずれかの方向に傾動し、傾動方向によってＯＮ／ＯＦＦの２値の状態をとる。１１は軸方向に伸縮可能な筒と該筒内に装着された複数枚のレンズ等から成る投影レンズである。投影レンズ１１は、ＤＭＤ１０で反射された光を通過させてスクリーン５０に投射する。

矢印で示すように、ランプ３から発せられた白色光はランプケース２の開口２ａを通り、カラーホィール５のいずれかのカラーフィルタを透過して、赤色光、緑色光、青色光に分離される。そして、各色光はエンジンキャスティング６の開口６ａを通って内部に入射し、ライトトンネル７を通って凝縮および均一化される。ライトトンネル７から出射された光は、投影レンズ１１の下側をくぐって、ミラー８で所定角度上向きに反射され、リレイレンズ９を通過して、ＤＭＤ１０へ照射される。このとき、ＤＭＤ１０のマイクロミラーがＯＮ状態にあるときは、該ミラーで反射された光が投影レンズ１１に取り込まれてスクリーン５０に投射される。また、マイクロミラーがＯＦＦ状態にあるときは、該ミラーで反射された光が投影レンズ１１に取り込まれずスクリーン５０に投射されない。つまり、プロジェクタ１００は、入力される映像信号等に基づいてＤＭＤ１０の個々のマイクロミラーの動作状態をＯＮ／ＯＦＦに制御することにより、ＤＭＤ１０で画像を形成して、該画像を投影レンズ１１を通してスクリーン５０に投影する。

図１４は、従来のＤＭＤ１０への光の照射状態を示す図である。実線で示す長方形状の１０ａはＤＭＤ１０の光が照射される側に設けられた画像形成面である。画像形成面１０ａは、上述したマイクロミラーから成る。上述したようにランプ３から発せられた光はライトトンネル７等を通ってミラー８で反射されて、ＤＭＤ１０に照射される。この際、光が四角筒状のライトトンネル７の径に応じて絞られて、ミラー８での反射により光路を折り曲げられるため、ＤＭＤ１０に照射される光の照射域が、図１４に一点鎖線で示す１０ｂのように画像形成面１０ａに対して傾いた（場合によっては歪んだ）四角形状となり、斜線で示す画像形成面１０ａの一部に光が照射されなくなる。この状態で、上述したようにＤＭＤ１０で画像を形成してスクリーン５０に投影すると、投影した画像が暗くなる等のように画像品位が悪くなってしまう。

そこで、画像形成面１０ａ全体に光が照射されるようにＤＭＤ１０への光の照射域を調整するため、従来はエンジンキャスティング６へのミラー８の取り付け角度や位置を調節していた。また、このミラー８の取り付け調節だけでは、画像形成面１０ａ全体に光が照射されるようにＤＭＤ１０への光の照射域を調整しきれない場合があり、この場合従来はライトトンネル７の径を大きくするようにサイズを変更して、光の照射域を図１４に二点鎖線で示す１０ｃのように拡げるしかなかった。しかし、このようにライトトンネル７のサイズを変更することは、光学的な仕様を変更することになり、ＤＭＤ１０に照射される単位面積当たりの光のエネルギーが低下する等の弊害を招いて、画像投影光学系の設計のやり直し等が必要となり、大変な手間になっていた。また、サイズの異なるライトトンネル７を各種製造して用意しなければならず、コストがかかっていた。

一方、下記の特許文献１には、リアプロジェクションテレビ等において、光軸を中心に投影レンズを回転させるモータと、投影レンズのズーム機構を作動させるモータと、液晶パネルまたはＤＭＤ等を光軸に対して垂直なＸ方向とＹ方向へそれぞれ移動させるモータを設け、各モータをスイッチ操作により操作して、スクリーンへの画像の表示位置を調整する技術が開示されている。しかしながら、このような技術を上記のＤＭＤ１０への光の照射域の調整に適用することは困難であり、しかも多数のモータやスイッチを使用するためコストがかかってしまう。

特開２０００−１５５３７３号公報

本発明は、上述した問題点を解決するものであって、その課題とするところは、コストをかけずに画像形成素子への光の照射域を調整して、画像形成素子の画像形成面全体に光を照射することができる投影装置を提供することにある。

本発明は、光源から発せられた光を通して凝縮し均一な光に変えるライトトンネルと、ライトトンネルを通った光を反射するミラーと、ミラーで反射された光が照射される画像形成面で該光を反射して画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子で形成された画像を投影するレンズと、これら画像投影光学系の部品を取り付けるフレームとを備えた投影装置において、ライトトンネルの光の入射口を光源へ向けかつ出射口を前記ミラーへ向けた状態で、ライトトンネルの回転角度を調節して、ライトトンネルをフレームに固定可能な回転調節固定機構を備える。

このようにすると、回転調節固定機構によりライトトンネルの回転角度を調節することで、画像形成素子への光の照射域を傾きや位置を変えて調整することができ、画像形成素子の画像形成面全体に光を照射することが可能となる。この結果、画像形成素子で形成した画像をレンズで投影したときに、該投影した画像が暗くなる等のように画像品位が悪くなるのを防ぐことが可能となる。また、従来のようにライトトンネルのサイズを変更する必要がないので、光学的な仕様が変更されず、画像投影光学系の設計のやり直し等の手間と、異なるサイズのライトトンネルの用意等のためのコストがかかるのを防ぐことが可能となる。

また、本発明では、回転調節固定機構は、中央の一方の面側にライトトンネルが固定具により固定され、該ライトトンネルの光の入射口を光源へ向けかつ出射口を前記ミラーへ向けた状態で、他方の面側をフレームに形成された支持部に回転可能に支持されるベースと、ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にあるベースの一方の端部に形成された孔を貫通して、フレームに取り付けられ、該一方の端部を揺動可能に支持するピンと、ベースの一方の端部をフレームの支持部側へ付勢するバネと、ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にあるベースの他方の端部に形成された孔を貫通して、フレームに形成されたネジ孔に螺合され、該他方の端部を頭部でフレームの支持部側へ押えるネジと、ベースに形成されたネジ孔に螺合されてベースを貫通し、ライトトンネルの軸方向へ傾斜するようにフレームに形成された傾斜面に係合することにより、ベースをライトトンネルの軸方向にあるフレームの側壁に押え付けるビスとから構成されている。

このような構成において、固定具によりライトトンネルを固定したベースをフレームの支持部に支持させて、ピンをベースの一方の端部の孔を貫通させてフレームに取り付け、バネでベースの一方の端部を支持部側へ付勢すると、ベースが回転して、他方の端部が一方の端部よりフレームから浮き上がり、ベースがフレームに保持される。この状態で、ネジをベースの他方の端部の孔を貫通させて、フレームのネジ孔に螺合して行くと、ベースの他方の端部がネジの頭部でフレームの支持部側へ押えられて、ベースが徐々に回転して行く。このため、フレームのネジ孔に対するネジの螺合深さを変えることにより、ベースとともにライトトンネルの回転角度が調節される。そして、ビスをベースのネジ孔に螺合してフレームの傾斜面に係合させると、ビスからフレームの傾斜面に支持部側へ向かう力が付加され、この反力としてフレームの傾斜面からビスにフレームの側壁側へ向かう力が付加されて、ベースの他方の端部がフレームの側壁に押え付けられ、ベースとライトトンネルが軸方向および回転方向にガタ無くフレームに固定される。よって、ライトトンネルの回転角度をネジやビス等の締め付け作業により容易に調節することができ、画像形成素子への光の照射域を調整して、画像形成素子の画像形成面全体に光を照射することが可能となる。また、従来のようにライトトンネルのサイズを変更する必要がないので、光学的な仕様が変更されず、手間とコストがかかるのを防ぐことが可能となる。

また、本発明では、バネはベースの一方の面に接触して一方の端部をフレームの支持部側へ押え、当該ベースのバネとの接触箇所にフレームの傾斜面と反対方向へ傾斜するように傾斜面を形成している。

このようにすると、ベースの傾斜面がバネで押えられることにより、ベースの一方の端部がフレームの支持部側と側壁側へ付勢されるので、フレームにベースとライトトンネルを軸方向および回転方向に一層ガタ無く固定することができる。

さらに、本発明の典型的な実施形態では、光源から発せられた光を通して凝縮し均一な光に変える四角筒状のライトトンネルと、ライトトンネルを通った光を反射するミラーと、ミラーで反射された光が照射される画像形成面で該光を反射して画像を形成するＤＭＤ（Digital Micromirror Device）と、ＤＭＤで形成された画像を投影するレンズと、これら画像投影光学系の部品を取り付けるフレームとを備えた投影装置において、中央の一方の面側にライトトンネルが固定具により固定され、該ライトトンネルの光の入射口を光源へ向けかつ出射口をミラーへ向けた状態で、他方の面側をフレームに形成された支持部にライトトンネルの軸を略中心として回転可能に支持されるベースと、ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にあるベースの一方の端部に形成された複数の孔をそれぞれ貫通して、フレームに取り付けられ、該一方の端部を揺動可能に支持する複数のピンと、各ピンの周囲に配置され、ベースの各孔の周囲にライトトンネルの軸方向へ傾斜するように形成された傾斜面をフレームの支持部側へ押えるバネと、ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にあるベースの他方の端部に形成された孔を貫通して、フレームに形成されたネジ孔に螺合され、該他方の端部を頭部でフレームの支持部側へ押えるネジと、ベースの他方の端部に形成されたネジ孔に螺合されてベースを貫通し、先端に形成された傾斜部がベースの傾斜面と反対方向へ傾斜するようにフレームに形成された傾斜面に係合して、ベースをライトトンネルの軸方向にあるフレームの側壁に押え付けるビスとから構成され、フレームのネジ孔に対するネジの螺合深さを変えて、ビスをベースのネジ孔に螺合してフレームの傾斜面に係合することにより、ベースごとライトトンネルの軸を略中心とした回転角度を調節して、ライトトンネルをフレームに固定する回転調節固定機構を備える。

このような構成において、固定具によりライトトンネルを固定したベースをフレームの支持部に支持させて、周囲にバネを配置した各ピンをベースの一方の端部の各孔を貫通させてフレームに取り付けると、各バネがベースの各孔の周囲の傾斜面に接触して、該傾斜面にフレームの支持部側と側壁側へ向かう力が付加され、ベースがライトトンネルの軸を略中心として回転して、他方の端部が一方の端部よりフレームから浮き上がり、一方の端部が側壁側へ移動して、一方の端部にある各孔の側壁が各ピンの側面に押え付けられる。この状態では、ベースの一方の端部が複数のピン、複数のバネ、およびフレームにより多点で保持されるため、ベースのぐらつきが抑制され、以降の取り付け作業をし易くすることができる。次いで、ネジをベースの他方の端部の孔を貫通させて、フレームのネジ孔に螺合して行くと、ベースの他方の端部がネジの頭部でフレームの支持部側へ押えられて、ベースがライトトンネルの軸を略中心として徐々に回転して行く。このため、フレームのネジ孔に対するネジの螺合深さを変えることにより、ベースとともにライトトンネルの回転角度が調節される。この状態では、ベースがバネ、ネジ、およびフレームにより両面から支持されるため、ベースとライトトンネルの回転方向のぐらつきが抑制され、以降の取り付け作業をし易くすることができる。そして、ビスをベースの他方の端部のネジ孔に螺合して行くと、ビスの先端の傾斜部がフレームの傾斜面にスムーズに係合して、ビスの傾斜部からフレームの傾斜面に支持部側へ向かう力が付加され、この反力としてフレームの傾斜面からビスの傾斜部にフレームの側壁側へ向かう力が付加される。このため、ベースがフレームの側壁側へ移動して押え付けられ、ベースとライトトンネルが軸方向および回転方向にガタ無くフレームに固定される。この状態では、ベースがバネ、ネジ、ビス、およびフレームにより支持されるため、ベースとライトトンネルの軸方向および回転方向のぐらつきが略完全に抑制され、安定した固定状態を維持することができる。

よって、ライトトンネルの回転角度をネジやビス等の締め付け作業により容易に調節することができ、ＤＭＤへの光の照射域を調整して、ＤＭＤの画像形成面全体に光を照射することが可能となる。特に、このライトトンネルの回転角度調節とともに、ミラーの取り付け調整を行うと、ＤＭＤへの光の照射域の調整可能幅を広げて、ＤＭＤの画像形成面全体に光を一層確実に照射することが可能となる。この結果、ＤＭＤで形成した画像をレンズで投影したときに、該投影した画像が暗くなる等のように画像品位が悪くなるのを防ぐことが可能となる。また、従来のようにライトトンネルのサイズを変更する必要がないので、光学的な仕様が変更されず、手間とコストがかかるのを防ぐことが可能となる。さらに、タイプの異なる投影装置で同種のライトトンネルを用いても、ＤＭＤへの光の照射域の調整をそれぞれで適正に行うことができ、部品の共通化を図り、コストを一層削減することが可能となる。

本発明によれば、回転調節固定機構によりライトトンネルの回転角度を調節することで、画像形成素子への光の照射域を調整して、画像形成素子の画像形成面全体に光を照射することが可能となり、ライトトンネルのサイズを変更する必要がなく、手間とコストがかからなくなる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。本発明の実施形態に係る投影装置の概略構成は、背景技術の項で説明した図１のものと同様であるため、以下では、図１を本発明の実施形態として引用し、重複する説明は省略する。図１に示すプロジェクタ１００は、本発明の実施形態に係る投影装置の一実施形態を構成する。

図２は、エンジンキャスティング６の下側フレーム６Ａを示す斜視図である。エンジンキャスティング６は、下側フレーム６Ａと図示しない上側フレームを嵌め合わせてネジ等で締結することにより組み立てられる。下側フレーム６Ａには、投影レンズ１１を組み付ける組付部６１、ミラー８を組み付ける組付部６２、リレイレンズ９を組み付ける組付部６３、ＤＭＤ１０と該ＤＭＤ１０を実装した図示しない回路基板と該ＤＭＤ１０を冷却する図示しないヒートシンクを組み付ける組付部６４、および図４に示すライトトンネル７を含んだ組立部品２０を組み付ける組付部６０がそれぞれ一体で形成されている。組付部６０と組立部品２０は、本実施形態における回転調節固定機構の主構成要素である。これら画像投影光学系の各部品の各組付部６０〜６４への組み付けには、ネジ、ビス、バネ等が用いられる。

組立部品２０は、図４に示すようにライトトンネル７、固定具２１、ベース２２、ピン２３、コイルバネ２４、十字穴付き丸小ネジ２５、および六角穴付きビス２６から構成されている。ライトトンネル７は、図１０に示すように四角筒状で、内面が鏡張りになっている。図１０では、ライトトンネル７を入射口７ａ側から斜めに見た状態を（ａ）に示し、出射口７ｂ側から斜めに見た状態を（ｂ）に示している。固定具２１は、図１１に示すように板金を折り曲げて形成されている。図１１では、固定具２１を上方から斜めに見た状態を（ａ）に示し、側方から斜めに見た状態を（ｂ）に示し、下方から斜めに見た状態を（ｃ）に示している。固定具２１の正面には、図１１（ｂ）に示すように開口２１ａが形成されている。この開口２１ａは、ライトトンネル７の入射口７ａ、出射口７ｂ、および内径と同等の大きさになっている。横幅の大きな長方形状の各側面の中央には、押え部２１ｂが形成されていて、端部には引っ掛け部２１ｃ、２１ｄが形成されている。

ベース２２は金属製で、図１２に示すような形状に形成されている。図１２（ａ）に示すようにベース２２の一方の面側の中央には、略Ｖ字形の溝２２ａがベース２２の長手方向に渡って形成されている。溝２２ａの内側には、ライトトンネル７を支持する突起状の支持部２２ｂ、２２ｅが形成されている。図１２（ｂ）に示すように支持部２２ｅ側のベース２２の側面には、凸部２２ｍが形成されている。溝２２ａの両側には、固定具２１の引っ掛け部２１ｃ、２１ｄを挿入する孔２２ｃ、２２ｄが形成されている。ライトトンネル７をベース２２の溝２２ａに嵌め込んで、ライトトンネル７の側面を支持部２２ｂで支持させかつ出射口７ｂ側の端部を支持部２２ｅで支持させた後、固定具２１の引っ掛け部２１ｃ、２１ｄをベース２２の孔２２ｃ、２２ｄにそれぞれ挿入すると、引っ掛け部２１ｃ、２１ｄが弾性変形して孔２２ｃ、２２ｄの縁に引っ掛かり、図４および図８に示すように固定具２１がベース２２に取り付けられる。図８は、組立部品２０を固定具２１の開口２１ａ側から見た状態を示している。この状態では、ライトトンネル７が固定具２１の押え部２１ｂおよび正面とベース２１の支持部２２ｂ、２２ｅに支持されて、ベース２２に固定され、ライトトンネル７の入射口７ａおよび出射口７ｂと固定具２１の開口２１ａが図４に一点鎖線で示すライトトンネル７の軸方向に整列する。

図１２（ａ）および（ｂ）に示すようにベース２２の他方の面側の中央は、溝２２ａの底を構成するためベース２２の長手方向に渡って突出していて、先端の両端部に円弧状の係合部２２ｆが形成されている。係合部２２ｆの円弧の中心は、ベース２２に固定したライトトンネル７の軸（図４の一点鎖線）と略一致するように設定されている。図４でライトトンネル７の軸に対して垂直な方向にあるベース２２の一方の端部２２ｘには、２本のピン２３をそれぞれ貫通させる孔２２ｇが形成されている。各孔２２ｇの周囲には、ライトトンネル７の入射口７ａから出射口７ｂに向う軸方向へ上昇しながら傾斜するように傾斜面２２ｈが形成されている。この傾斜面２２ｈに接触するように各ピン２３の周囲には、コイルバネ２４が配置される。ベース２２の各孔２２ｇの径は、各ピン２３の中央部２３ｂの径より大きく、各コイルバネ２４の径より小さくなっている。各ピン２３の頭部２３ａには、十字穴が形成されていて、該頭部２３ａの直ぐ下には、鍔部２３ｃが設けられている。各鍔部２３ｃの径は、各コイルバネ２４の径より大きくなっている。各ピン２３の下部には、中央部２３ｂより径の小さいネジ部２３ｄが形成されている。

図４でライトトンネル７の軸に対して垂直な方向にあるベース２２の他方の端部２２ｙには、１本の小ネジ２５を貫通させる孔２２ｊ（図１２）と、１本のビス２６を螺合するネジ孔２２ｋが形成されている。孔２２ｊの径は、小ネジ２５のネジ部２５ｄの径より大きく、頭部２５ａの径より小さくなっている。ビス２６の頭部２６ａの径は、中央のネジ部２６ｄの径と略同等になっている。ビス２６の先端には、先細りになるように傾斜部２６ｂが形成されている。

図３は、下側フレーム６Ａの組付部６０の拡大図である。下側フレーム６Ａの組付部６０の右側にある側面６ｂには、図６に示すように組付部６０を臨むように開口６ａが設けられている。側面６ｂの外側（図２および図３で右側）には、図１に示すようにカラーフィルタ５とランプケース２が配置される。図１の配置状態で、下側フレーム６Ａの開口６ａとランプケース２の開口２ａは、ランプ３から発せられた光の光軸方向に整列する。

組付部６０には、窪み６ｃが形成されている。窪み６ｃの内側には、図１〜図３および図６に示すようにランプ３から発せられて開口２ａ、６ａを通った光が組付部６２に組み付けられるミラー８に入射するのを遮らないように、傾斜面状の支持部６ｄと側壁６ｅが形成されている。窪み６ｃには、図５に示すようにベース２２が嵌め込まれる。図４に示すようにベース２２に固定具２１でライトトンネル７を固定した状態で、図５に示すようにベース２２を窪み６ｃに嵌め込むと、図１に示すようにライトトンネル７の入射口７ａがランプ３を向きかつ出射口７ｂが組付部６２のミラー８を向いて、ライトトンネル７の軸とランプ３からの光の光軸とが略一致し、ランプ３からの光がライトトンネル７を通ってミラー８に入射可能になる。また、ベース２２の係合部２２ｆが、図８に示すように窪み６ｃの内側の支持部６ｄに支持されて、ベース２２がライトトンネル７の軸を略中心として回転可能になる。図８で固定具２１の開口２１ａおよびライトトンネル７の入射口７ａの内側に示す十字マークはライトトンネル７の軸でありかつベース２２の回転中心である。

図３に示すように窪み６ｃの上部には、ピン２３のネジ部２３ｄを螺合するネジ孔６ｆと、小ネジ２５のネジ部２５ｄを螺合するネジ孔６ｇが形成されている。ネジ孔６ｇの近傍には、ビス２６の先端の傾斜部２６ｂを係合する傾斜面６ｈが形成されている。傾斜面６ｈは、側壁６ｅから開口６ａに向うランプ３の光の光軸方向へ、即ち図５の状態のベース２２に固定されたライトトンネル７の出射口７ｂから入射口７ａに向う軸方向へ、上昇しながら傾斜するように形成されている。

以上の構成において、ライトトンネル７を下側フレーム６Ａに組み付けるには、先ず上述したようにベース２２の溝２２ａにライトトンネル７を嵌め込んで、図４に示すように固定具２１により固定する。次いで、ベース２２を下側フレーム６Ａの組付部６０の窪み６ｃに嵌め込んで、係合部２２ｆを支持部６ｄで支持する。そして、各ピン２３の中央部２３ｂの周囲にコイルバネ２４を配置して、図４に示すようにネジ部２３ｄおよび中央部２３ｂをベース２２の端部２２ｘの孔２２ｇへ貫通させ、ドライバ等を用いて、図７に示すようにネジ部２３ｄを各ネジ孔６ｆに螺合し、各ピン２３を下側フレーム６Ａに取り付ける。図７では、ライトトンネル７と固定具２１の図示を省略している。

上記のように各ピン２３を下側フレーム６Ａに取り付けると、ベース２２の端部２２ｘが各ピン２３により揺動可能に支持される。また、各コイルバネ２４がベース２２の各傾斜面２２ｈに接触して、各傾斜面２２ｈに下側フレーム６Ａの側壁６ｅ側へ向かう力Ｆが付加され、ベース２２の端部２２ｘが側壁６ｅ側へ移動して、各孔２２ｇの側壁が各ピン２３の中央部２３ｂに押え付けられる。さらに、各コイルバネ２４から各傾斜面２２ｈに下側フレーム６Ａの支持部６ｄ側へ向かう力Ｗが付加され、図８（ａ）に示すようにベース２２がライトトンネル７の軸を略中心として時計回りに回転して、端部２２ｙが端部２２ｘより下側フレーム６Ａから浮き上がる。この状態では、ベース２２の端部２２ｘが２本のピン２３、２つのコイルバネ２４、および下側フレーム６Ａにより多点で保持されるため、ベース２２のぐらつきが抑制され、以降の取り付け作業がし易くなる。

次いで、ネジ２５をベース２２の端部２２ｙの孔２２ｊを貫通させて、ドライバ等を用いて、下側フレーム６Ａのネジ孔６ｇに螺合して行く。すると、ベース２２の端部２２ｙがネジ２５の頭部２５ａで下側フレーム６Ａの支持部６ｄ側へ押えられて、図８（ｂ）に示すようにベース２２がライトトンネル７の軸を略中心として反時計回りに回転する。このため、下側フレーム６Ａのネジ孔６ｇに対するネジ２５の螺合深さを変えることにより、ベース２２の端部２２ｘ、２２ｙと下側フレーム６Ａとの距離が変化して、ベース２２とともにライトトンネル７の回転角度が調節される。この状態では、ベース２２がコイルバネ２４、ネジ２５、および下側フレーム６Ａにより上下両面から支持されるため、ベース２２とライトトンネル７の回転方向のぐらつきが抑制され、以降の取り付け作業がし易くなる。

次いで、レンチ等を用いて、ビス２６をベース２２の端部２２ｙのネジ孔２２ｋに螺合して行くと、図９に示すようにビス２６の先端の傾斜部２６ｂが下側フレーム６Ａの傾斜面６ｈにスムーズに係合する。図９は、ベース２２の端部２２ｙの近傍のみを図示している。このようにビス２６の傾斜部２６ｂを下側フレーム６Ａの傾斜面６ｈに係合すると、傾斜部２６ｂから傾斜面６ｈに下側フレーム６Ａの支持部６ｄ側へ向かう力Ｗ’が付加され、この反力の一成分として傾斜面６ｈから傾斜部２６ｂに下側フレーム６Ａの側壁６ｅ側へ向かう力Ｆ’が付加される。このため、ベース２２が側壁６ｅ側へ移動して、ベース２２の凸部２２ｍ（図１２（ｂ））が側壁６ｅに押え付けられ、ベース２２とライトトンネル７が軸方向および回転方向にガタ無く下側フレーム６Ａに固定される。このときのベース２２の固定状態は図５に示す状態と同様である。図５では、ライトトンネル７と固定具２１の図示を省略している。上記のように固定すると、ベース２２がコイルバネ２４、ネジ２５、ビス２６、および下側フレーム６Ａにより上下両面および両端部２２ｘ、２２ｙを力Ｗ、Ｗ’、Ｆ、Ｆ’等で支持されるため、ベース２２とライトトンネル７の軸方向および回転方向のぐらつきが略完全に抑制され、安定した固定状態を維持可能となる。

下側フレーム６Ａの他の組付部６１〜６４にも他の画像投影光学系の部品８〜１１がそれぞれ組み付けられると、該下側フレーム６Ａに上側フレームが嵌め合わされて、エンジンキャスティング６が組み立てられ、該エンジンキャスティング６が図１に示すようにプロジェクタ１００の本体１内に設置される。この設置状態では、ランプ３から発せられた光がランプケース２の開口２ａ、カラーホィール５、およびエンジンキャスティング６の開口６ａを通過して、ライトトンネル７に入射し、ライトトンネル７で凝縮および均一化される。そして、ライトトンネル７から出射した光が、ミラー８で反射され、リレイレンズ９を通過して、ＤＭＤ１０へ照射される。そしてさらに、ＤＭＤ１０の個々のマイクロミラーがＯＮ／ＯＦＦ状態に動作することにより、ＤＭＤ１０で画像が形成され、該画像が投影レンズ１１を通してスクリーン５０に投影される。

図１３は、以上のように各部品が設置された本実施形態のプロジェクタ１００のＤＭＤ１０への光の照射状態を示す図である。実線で示す長方形状の１０ａはＤＭＤ１０の光が照射される側に設けられた画像形成面である。画像形成面１０ａは、上述したマイクロミラーから成り、図示しないカバーガラスで覆われている。一点鎖線で示す１０ｘは、上述したようにＤＭＤ１０に照射される調整前の光の照射域である。つまり、照射域１０ｘは、ライトトンネル７等を下側フレーム６Ａに回転調節を行わずに適当に取り付けたときに、ＤＭＤ１０へ照射される光の照射域の一例を示している。照射域１０ｘは画像形成面１０ａに対して傾きかつ若干歪んだ四角形状になっているため、斜線で示す画像形成面１０ａの一部には、光が照射されていない。

然るに、エンジンキャスティング６の上側フレームを下側フレーム６Ａから外し、上述したように組付部６０に組み付けたビス２６やネジ２５等（場合によってピン２３も）の締め付け具合を変えて、ベース２２ごとライトトンネル７の回転角度を調節することで、図１３のＤＭＤ１０への光の照射域１０ｘを回転させて、二点鎖線で示す照射域１０ｘ’のように傾きや位置を変えて調整し、画像形成面１０ａ全体に光を照射することが可能となる。さらに、ライトトンネル７の回転角度の調節を行うとともに、下側フレーム６Ａへのミラー８の取り付け角度や位置の調整を行うことで、ＤＭＤ１０への光の照射域の調整可能幅を広げて、画像形成面１０ａ全体に光を一層確実に照射することが可能となる。

この結果、ＤＭＤ１０で形成した画像を投影レンズ１１でスクリーン５０に投影したときに、該投影した画像が暗くなる等のように画像品位が悪くなるのを防ぐことが可能となる。また、ビス２６やネジ２５等の締め付け等の簡単な作業を行うだけで、ライトトンネル７の回転角度の調節およびＤＭＤ１０への光の照射域の調整を容易に行うことができ、作業時間の短縮を図ることが可能となる。また、従来のようにライトトンネル７のサイズを変更する必要がないので、光学的な仕様が変更されず、画像投影光学系の設計のやり直し等の手間と、異なるサイズのライトトンネル７の用意等のためのコストがかかるのを防ぐことが可能となる。さらに、タイプの異なるプロジェクタ１００で同種のライトトンネル７を用いても、ＤＭＤ１０への光の照射域の調整をそれぞれで適正に行うことができ、部品の共通化を図り、コストを一層削減することが可能となる。

本発明は、以上述べた実施形態以外にも種々の形態を採用することができる。例えば、以上の実施形態では、ベース２２の一方の端部２２ｘを２本のピン２３を用いて揺動可能に支持した例を挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、単一または３本以上のピンを用いて支持するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、ベース２２の一方の端部２２ｘを２つのコイルバネ２４を用いて下側フレーム６Ａの支持部６ｄ側へ押えた例を挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、単一または３つ以上の板バネ等の他種類のバネを用いて押えるようにしてもよい。

さらに、以上の実施形態では、本発明をプロジェクタ１００に適用した例を挙げているが、本発明はこれ以外にも、例えばＤＬＰ方式のリアプロジェクションテレビのような投影装置に適用することが可能である。

本発明に係る投影装置の一例であるプロジェクタの構造図である。プロジェクタに備わる下側フレームの斜視図である。下側フレームの要部拡大図である。ライトトンネルを含む組立部品の斜視図である。下側フレームへの組立部品の取付状態を示す図である。下側フレームの側面を示す斜視図である。下側フレームへのベースの一方の端部の取付状態を示す図である。下側フレームへの組立部品の取付状態を示す図である。下側フレームへのベースの他方の端部の取付状態を示す図である。ライトトンネルの斜視図である。固定具の斜視図である。ベースの斜視図である。本発明に係るＤＭＤへの光の照射状態を示す図である。従来のＤＭＤへの光の照射状態を示す図である。

符号の説明

３ランプ
６エンジンキャスティング
６Ａ下側フレーム
６ｄ支持部
６ｅ側壁
６ｇネジ孔
６ｈ傾斜面
７ライトトンネル
７ａ入射口
７ｂ出射口
８ミラー
１０ＤＭＤ
１０ａ画像形成面
１１投影レンズ
２１固定具
２２ベース
２２ｇ孔
２２ｈ傾斜面
２２ｊ孔
２２ｋネジ孔
２２ｘ一方の端部
２２ｙ他方の端部
２３ピン
２４コイルバネ
２５十字穴付き丸小ネジ
２５ａ頭部
２６六角穴付きビス
２６ｂ傾斜部
１００プロジェクタ

Claims

光源から発せられた光を通して凝縮し均一な光に変える四角筒状のライトトンネルと、ライトトンネルを通った光を反射するミラーと、ミラーで反射された光が照射される画像形成面で該光を反射して画像を形成するＤＭＤ（Digital Micromirror Device）と、ＤＭＤで形成された画像を投影するレンズと、これら画像投影光学系の部品を取り付けるフレームとを備えた投影装置において、
中央の一方の面側に前記ライトトンネルが固定具により固定され、該ライトトンネルの光の入射口を光源へ向けかつ出射口を前記ミラーへ向けた状態で、他方の面側を前記フレームに形成された支持部にライトトンネルの軸を略中心として回転可能に支持されるベースと、
前記ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にある前記ベースの一方の端部に形成された複数の孔をそれぞれ貫通して、前記フレームに取り付けられ、該一方の端部を揺動可能に支持する複数のピンと、
前記各ピンの周囲に配置され、前記ベースの各孔の周囲に前記ライトトンネルの軸方向へ傾斜するように形成された傾斜面を前記フレームの前記支持部側へ押えるバネと、
前記ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にある前記ベースの他方の端部に形成された孔を貫通して、前記フレームに形成されたネジ孔に螺合され、該他方の端部を頭部で前記フレームの前記支持部側へ押えるネジと、
前記ベースの他方の端部に形成されたネジ孔に螺合されてベースを貫通し、先端に形成された傾斜部がベースの前記傾斜面と反対方向へ傾斜するように前記フレームに形成された傾斜面に係合して、ベースをライトトンネルの軸方向にあるフレームの側壁に押え付けるビスとから構成され、
前記フレームの前記ネジ孔に対する前記ネジの螺合深さを変えて、前記ビスを前記ベースの前記ネジ孔に螺合して前記フレームの傾斜面に係合することにより、ベースごと前記ライトトンネルの軸を略中心とした回転角度を調節して、ライトトンネルをフレームに固定する回転調節固定機構を備えたことを特徴とする投影装置。
光源から発せられた光を通して凝縮し均一な光に変えるライトトンネルと、ライトトンネルを通った光を反射するミラーと、ミラーで反射された光が照射される画像形成面で該光を反射して画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子で形成された画像を投影するレンズと、これら画像投影光学系の部品を取り付けるフレームとを備えた投影装置において、
前記ライトトンネルの光の入射口を光源へ向けかつ出射口を前記ミラーへ向けた状態で、ライトトンネルの回転角度を調節して、ライトトンネルを前記フレームに固定可能な回転調節固定機構を備えたことを特徴とする投影装置。
請求項２に記載の投影装置において、
前記回転調節固定機構は、
中央の一方の面側に前記ライトトンネルが固定具により固定され、該ライトトンネルの光の入射口を光源へ向けかつ出射口を前記ミラーへ向けた状態で、他方の面側を前記フレームに形成された支持部に回転可能に支持されるベースと、
前記ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にある前記ベースの一方の端部に形成された孔を貫通して、前記フレームに取り付けられ、該一方の端部を揺動可能に支持するピンと、
前記ベースの一方の端部を前記フレームの前記支持部側へ付勢するバネと、
前記ライトトンネルの軸に対して垂直な方向にある前記ベースの他方の端部に形成された孔を貫通して、前記フレームに形成されたネジ孔に螺合され、該他方の端部を頭部で前記フレームの前記支持部側へ押えるネジと、
前記ベースに形成されたネジ孔に螺合されてベースを貫通し、前記ライトトンネルの軸方向へ傾斜するように前記フレームに形成された傾斜面に係合して、ベースをライトトンネルの軸方向にあるフレームの側壁に押え付けるビスとから構成されていることを特徴とする投影装置。
請求項３に記載の投影装置において、
前記バネは前記ベースの前記一方の面に接触して前記一方の端部を前記フレームの前記支持部側へ押え、
当該ベースのバネとの接触箇所に前記フレームの前記傾斜面と反対方向へ傾斜するように傾斜面を形成したことを特徴とする投影装置。