JP2008058675A - 光学装置及びそれを用いた投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １部品でレンズ固定を可能として、作業効率のアップやコストダウンを実現し、尚且つ調整部品及びレンズ共に再利用が可能な光学装置及びそれを用いた投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 調整部品４５を介して取り付けられるレンズ１９を備えた光学装置において、調整部品４５に、レンズ１９の外周縁の一側が嵌合して位置決めされる位置決め用嵌合部４５１と、この位置決め用嵌合部４５１に前記一側が嵌合したレンズ１９の外周縁の他側と弾性を有して嵌合する弾性嵌合部４５５とを備えた。
【選択図】 図１４

Description

本願発明は、光学装置及びそれを用いた投写型映像表示装置に係わり、特に調整部品へのレンズの固定技術に関するものである。

液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置の光学系（光学装置）には、コンデンサレンズ、リレーレンズ、インテグレータレンズ等の各種のレンズが用いられている。この種の光学装置内おいてレンズ位置を調整する機構は必須であり、レンズを光学装置に取り付ける際、調整用の部品を介す必要がある。

調整部品にレンズを取り付け固定する従来技術としては、板状の２部品でレンズを挟み込み、ネジで締め付けるものや、レンズを樹脂製の調整部品に溶着する技術等がある。

また、特許文献１には、コンデンサレンズに、液晶表示パネルに当接して、液晶表示パネルに対する距離と平行度を維持する複数の位置決めピンを一体に備えたものが開示されている。
特開平６−１８８３２号公報(G02F 1/13)

しかしながら、２つの部品でレンズを挟み込み、ネジで締め付ける従来技術では、部品点数が多くなり、工数も多いため、コスト高となる。また、樹脂製の調整部品に溶着する従来技術では、溶着のための専用の設備が必要になり、尚且つ、レンズ交換の際は調整部品の破壊は必至であり、レンズも破損の無い状態で取り外すことは困難であるので、調整部品及びレンズ共に再利用が利かなくなる。

また、特許文献１に開示された技術は調整を不要とするものであるが、液晶表示パネルに対して平行にコンデンサレンズを直接位置決めするためのものであり、適用対象が非常に限られたもので、調整可能なレンズを対象とすると本願発明には適用できない。

そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、１部品でレンズ固定を可能として、作業効率のアップやコストダウンを実現し、尚且つ調整部品及びレンズ共に再利用が可能な光学装置及びそれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本願の請求項１に係る光学装置は、調整部品を介して取り付けられるレンズを備えた光学装置において、前記調整部品に、前記レンズの外周縁の一側が嵌合して位置決めされる位置決め用嵌合部と、この位置決め用嵌合部に前記一側が嵌合したレンズの外周縁の他側と弾性を有して嵌合する弾性嵌合部とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２に係る光学装置は、前記調整部品を樹脂で形成し、前記弾性嵌合部を樹脂の弾性を利用して形成したことを特徴とするものである。

請求項３に係る投写型映像表示装置は、前記請求項１又は請求項２記載の光学装置を備えて、光源から照射された光を映像信号に基づき変調し、変調された映像光を拡大投写することを特徴とするものである。

本願の請求項１記載の光学装置によれば、調整部品に、レンズの外周縁の一側が嵌合して位置決めされる位置決め用嵌合部と、この位置決め用嵌合部に前記一側が嵌合したレンズの外周縁の他側と弾性を有して嵌合する弾性嵌合部とを備えて、１部品でレンズ固定を可能としたことにより、作業効率のアップやコストダウンを実現し、尚且つ溶着のような特別な設備も必要とせず、調整部品及びレンズ共に再利用が可能となる。

請求項２記載の光学装置によれば、調整部品を樹脂で形成し、弾性嵌合部を樹脂の弾性を利用して形成したことにより、更なるコストダウンを実現することができる。

請求項３記載の投写型映像表示装置によれば、上述した光学装置を用いて投写型映像表示装置を構成することで、作業効率のアップやコストダウンを実現し、尚且つ溶着のような特別な設備も必要とせず、調整部品及びレンズ共に再利用が可能となる投写型映像表示装置が実現できる。

以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタを示す斜視図、図２はその上ケースを取り外して示した斜視図である。

図１に示すように、この液晶プロジェクタ１の外郭を成す本体ケース２は、上ケース２ａと下ケース２ｂから成り、上ケース２ａを取り外すと図２に示すように内部が現れる。

本体ケース２の前面中央部には、投写レンズ３が露出する投写窓４が形成されている。また、上面中央部には、メンテナンス用の開口５が形成され、このメンテナンス用開口５には開閉可能な蓋体６が設けられている。このメンテナンス用開口５の前側には、上記投写レンズ３を取り外すときに操作する投写レンズ取り外しボタン７が露出し、左側には操作表示部８が設けられている。さらに、右側後部側面には冷却用の通気孔９が形成されている。また、底面前端部の両側端には、高さ調整可能な脚部１０，１０が設けられている。

本体ケース２の内部には、図２に示すように、前面側から見て右側奥部に光源装置１１が配置されると共に、この光源装置１１から投写レンズ３に至る光学系１２が配置されている。上記光源装置１１の近傍には、光源装置１１や他の要冷却部を冷却するための冷却用ファン１３，１３が前記図１に示した通気孔９に面して設けられている

図３は、上記光学系１２の構成例を示す図である。なお、光学系１２は図３に示したものに限定されるものではなく、各種の光学系に本願発明は適用できる。

図３において、光源装置１１からの白色光は、第１インテグレータレンズ１４、絞り機構１５、第２インテグレータレンズ１６、スリット板１７、偏光ビームスプリッタ１８及びコンデンサレンズ（集光レンズ）１９等を経て、第１ダイクロイックミラー２０に導かれる。

第１インテグレータレンズ１４及び第２インテグレータレンズ１６は、複数のセルをマトリクス状に配列して成る耐熱ガラス製のフライアイレンズから構成され、光源装置１１から発せられる白色光の照度分布を均一化する機能を有している。また、スリット板１７は、アルミニウム薄板から構成され、偏光ビームスプリツタ１８に対する不要な入射光を遮断する機能を有し、偏光ビームスプリツタ１８は、光のP波及びS波の内、一方の成分波のみを抽出する機能を有している。

偏光ビームスプリッタ１８を通過した光は、コンデンサレンズ１９を経て、第１ダイクロイックミラー２０に至る。第１ダイクロイックミラー２０は、光の青色成分のみを反射すると共に、赤色及び緑色成分を通過させる機能を有し、第２ダイクロイックミラー２１は、光の緑色成分を反射すると共に、赤色成分を通過させる機能を有している。従って、光源装置１１から発せられた白色光は、第１及び第２ダイクロイックミラー２０，２１によって、青色光，緑色光及び赤色光に分光される。第１ダイクロイックミラー２０で反射された青色光はフィールドミラー２２によって反射され、第２ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光はそのまま、第２ダイクロイックミラー２１を通過した赤色光はフィールドミラー２３，２４で反射されて、それぞれ映像生成装置３０に導かれることになる。

映像生成装置３０は、立方体状の色合成プリズム３１の３つの側面にそれぞれ、偏光板３２ｒ，３２ｇ，３３ｂ等を介して赤色用液晶パネル３３ｒ、緑色用液晶パネル３３ｇ及び青色用液晶パネル３３ｂを取り付けて構成される。３枚の液晶パネル３３ｒ，３３ｇ，３３ｂの光入射側にはそれぞれ、各液晶パネル３３ｒ，３３ｇ，３３ｂに対する不要な光の成分波の入射を遮断するための光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂや偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂが配置されている。

従って、第１ダイクロイックミラー２０及びフィールドミラー２２によって反射された青色光は、青色用の入射側偏光板３５ｂに導かれ、該入射側偏光板３５ｂ、青色用の光学補償板３４ｂ、青色用液晶パネル３３ｂ及び青色用の出射側偏光板３２ｂ等を経て、色合成プリズム３１へ至る。また、第２ダイクロイックミラー２１によって反射された緑色光は、緑色用の入射側偏光板３５ｇに導かれ、該入射側偏光板３５ｇ、緑色用の光学補償板３４ｇ、緑色用液晶パネル３３ｇ及び緑色用の出射側偏光板３２ｇを経て、色合成プリズム３１へ至る。同様に、第１ダイクロイックミラー２０及び第２ダイクロイックミラー２１を透過し、２枚のフィールドミラー２３，２４によって反射された赤色光は、赤色用の入射側偏光板３５ｒに導かれ、該入射側偏光板３５ｒ、赤色用の光学補償板３４ｒ、赤色用液晶パネル３３ｒ及び赤色用の出射側偏光板３２ｒを経て、色合成プリズム３１へ至る。

色合成プリズム３１に導かれた３色の映像光は、色合成プリズム３１により合成され、これによって得られるカラー映像光が、投写レンズ３を経て前方のスクリーンへ拡大投写されることになる。

上記色合成プリズム３１と各色用液晶パネル３３ｒ，３３ｇ，３３ｂ及び出射側偏光板３２ｒ，３２ｇ，３２ｂ等は一体にユニット化されたプリズム組み立て部品３６（図６，図７参照）として着脱可能に構成されており、また、入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂ及び光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは、個別に着脱可能に構成されている。上記プリズム組み立て部品３６、入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂ及び光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは、図４に示すようにメンテナンス用開口５の蓋体６を開放してメンテナンス可能となっている。

図５は、本実施形態における光源装置１１の要部構成及び作用を示す図であり、（ａ）は前面開口をやや右側から見た斜視図、（ｂ）は縦断面図であり、矢印は冷却空気の流れを示している。

本実施形態の光源装置１１は、高圧水銀ランプ等から成る発光管１１０と、この発光管１１０を覆うように配置され、内面に放物面状の反射面が形成されて前面が開口するリフレクタ１１１と、このリフレクタ１１１の前面開口１１１ａを閉塞する耐熱性のガラス板（透明部材）１１２とを備えている。発光管１１０の基部側の略球状部分は、放電電極があって放電発光する発光部１１０ａである。

上記リフレクタ１１１には、図５（ａ）に示すように、予め前面開口縁の上下左右に等間隔（９０゜間隔）に通風用の切欠部１１１ｂ〜１１１ｅが形成されている。本実施形態では、上記リフレクタ１１１の前面開口縁の左側面の切欠部１１１ｄを吸気口１１３とする一方、この吸気口１１３と向かい合う対向面（右側面）の切欠部１１１ｅは閉塞して、それらの両側面（上下面）の切欠部１１１ｂ，１１１ｃを排気口１１４，１１４としている。

このように、冷却空気の排気口１１４，１１４を吸気口１１３からほぼ９０゜隔てて２箇所設けることによって、吸気口１１３から矢印ａ１で示すように発光管１１０の先端部に流れ込んだ冷却空気が対向面に当たり、対向面側の切欠部１１１ｅ及び前面開口１１１ａが閉塞されていることから、矢印ａ２で示すように奥部に向かって発光管１１０の発光部１１０ａを通ってから、矢印ａ３で示すように両側の排気口１１４，１１４に向かうため、冷却空気はリフレクタ１１１内に停滞することなく発光管１１０の周囲を一様に冷却する。この構成によって、低コストで、光源装置１１が任意の角度に向けて設置された場合にもリフレクタ１１１内を一様に冷却することができる。

以上のように、光源装置１１のリフレクタ１１１内に冷却空気を停滞させることなく全体に循環させることによって、発光管１１０の温度調整を容易にし、且つ発光管１１０の先端部や発光部１１０ａ及びリフレクタ開口１１１ａ付近の冷却効果が得られるため、光源装置１１を任意の角度に向けて設置することが可能となって、低コストで液晶プロジェクタ１の設置角度の制約がなくなる。

また、排気口１１４，１１４を吸気口１１３から両側にほぼ９０゜隔てて配置したことにより、排気口１１４，１１４が吸気口１１３とその対向面の両側中間部に位置するので、冷却空気をリフレクタ１１１内に停滞させることなく全体に循環させる効果がより大きくなる。

なお、本実施形態では、上記のように排気口１１４，１１４を吸気口１１３から両側にほぼ９０゜隔てて配置したが、それ以外でも両側面に排気口１１４，１１４を備えることにより、一定の効果が期待できる。

図６〜図９は、前述したプリズム組み立て部品３６の取付構成を示す図であり、図６は斜め上方から見た分解斜視図、図７は斜め下方から見た分解斜視図、図８は取り付けた状態を示す要部縦断面図、図９はその要部拡大図である。

プリズム組み立て部品３６は、その底部の基台３６０から三方に突出した脚部３６１のネジ貫通孔３６２に取付ネジ３６３を通して、後述する投写レンズ移動機構を内蔵するベース部４０から内側に張り出させた取付部４１の雌ねじ部４１１にネジ止め固定されるようになっている。

上記取付部４１上には、板バネ等の弾性部材４１２から所定間隔で一対の係合片４１３が立設されている。これらの係合片４１３には、それぞれ外側に突出する半球状の凸部４１４が形成されている。

一方、プリズム組み立て部品３６の基台３６０の底面側は中空になっており、対向する内壁には上記各係合片４１３の凸部４１４が弾性的に係合する係合孔３６５が形成されている。

ここで、上記取付部４１側の一対の係合片４１３，４１３は、プリズム組み立て部品３６の基台３６０側の係合孔３６５が形成された内壁の間隔に合わせて立設されていると共に、プリズム組み立て部品３６にその自重より大きな力が働いたときに着脱可能とする弾性を有している。

さらに、取付ネジ３６３には、先端部にのみ取付部４１側の雌ネジ部４１１に螺合する雄ネジ部３６４が形成されている。また、プリズム組み立て部品３６側のネジ貫通孔３６２は、取付ネジ３６３の雄ネジ部３６４より小径に形成すると共に、雄ネジ部３６４が螺合して貫通できる雌ネジ部（図示せず）が形成されている。

上記構成において、プリズム組み立て部品３６を取り付けるときは、プリズム組み立て部品３６の基台３６０を取付部４１の所定位置に合わせて押し込むと、図８，図９に示すように取付部４１の係合片４１３の凸部４１４が基台３６０側の係合孔３６５に弾性的に係合して仮止めされた状態になる。この状態で、プリズム組み立て部品３６側のネジ貫通孔３６２に通された取付ネジ３６３を取付部４１側の雌ネジ部４１１に締め付けると、プリズム組み立て部品３６が取付部４１に固定される。

一方、液晶プロジェクタ１が天吊り状態で１８０°上下反転した状態に設置されている場合にプリズム組み立て部品３６を取り外す場合は、図４に示したようにメンテナンス用開口５の蓋体６を開けて、プリズム組み立て部品３６の取付ネジ３６３をドライバーで回して取付部４１の雌ネジ部４１１から外す。プリズム組み立て部品３６を手で押さえることなく、その取付ネジ３６３を全て外しても、プリズム組み立て部品３６はその自重より大きな弾性を有する係合片４１３で仮止めされた状態にあり、落下しない。プリズム組み立て部品３６の取付ネジ３６３を全て外したら、プリズム組み立て部品３６を手で引っ張ることにより容易に取り外すことができる。従って、液晶プロジェクタ１を天吊り設置したまま容易にプリズム組み立て部品３６の交換が可能となり、メンテナンス時の作業効率が大幅に向上する。

さらに、ドライバーで取付ネジ３６３を取付部４１の雌ねじ部４１１から外しても、プリズム組み立て部品３６のネジ貫通孔３６２からは外れずにとどまるので、ドライバーから取付ネジ３６３を取り外す手間がかからずに次の取付ネジ３６３を外すことができるので、作業効率が更に向上する。

また、上述した技術をＲＧＢ各色毎の液晶パネル３３ｒ，３３ｇ，３３ｂと出射側偏光板３２ｒ，３２ｇ，３２ｂ等を色合成プリズム３１と一体化して成るプリズム組み立て部品３６に適用したことにより、装置を天吊り設置したまま落下の畏れなく容易に部品交換が可能となる効果は大きい。

また、液晶プロジェクタ１を上記のように構成することで、装置を天吊り設置したまま容易に部品交換が可能となり、メンテナンス時の作業効率が大幅に向上した液晶プロジェクタ１を実現できる。

なお、本実施形態では、取付部４１側に弾性を有する係合片４１３を形成し、プリズム組み立て部品３６側に上記係合片４１３の凸部４１４が係合する係合孔３６５を形成したが、その逆でも良く、要は少なくともいずれか一方に弾性を有する係合部を形成すれば上記と同様な作用効果が得られる。

図１０〜図１３は、前述した入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂと光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの取付構成を示す図で、図１０は斜め上方から見た分解斜視図、図１１は要部上面図、図１２は入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂや光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが取り付けられた調整部品４２の側面図、図１３はその要部拡大図である。なお、ここでは、緑色用の入射側偏光板３５ｇと光学補償板３４ｇを例に説明するが、他の赤色用，青色用のものも同様である。

図１０に示すように、入射側偏光板３５ｇと光学補償板３４ｇは、樹脂で略円板状に形成された調整部品４２，４２にそれぞれ取り付けられ、それらの両側縁が、取付部４３側の両側壁に形成された装着溝４３１，４３１に挿入されて、その上から調整部品ストッパー４４が取付ネジ４４１で取付部４３上面の雌ネジ部４３２にネジ止められて取り付けられる。各調整部品４２，４２の上部には取手片４２１が形成され、調整部品ストッパー４４には各調整部品４２，４２の上部と取手片４２１を露出させる長孔４４２と調整部品ストッパー４４用の取手片４４３が形成されている。

さらに、本実施形態では、略円板状の調整部品４２の両側縁中央部に、片面側にやや折曲形成して樹脂の弾性を利用した係合片４２２，４２２が形成されている。係合片４２２，４２２は、入射側偏光板３５ｇや光学偏光板３４ｇを保持した調整部品４２にその自重より大きな力が働いたときに着脱可能とする弾性を有している。また、これらの係合片４２２の折曲側の面は、図１２，図１３に示すように略円弧状に形成され、取付部４３の装着溝４３１に挿入する時に引っかからないように形成されている。

上記構成において、入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂや光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが取り付けられた調整部品４２を取り付けるときは、当該調整部品４２を取付部４３の対応する装着溝４３１に挿入し、係合片４２２の弾性に抗して押し込むと、図１０に示す偏光板３５ｇを保持した調整部品４２のように係合片４２２が取付部４３の装着溝４３１に弾性的に係合して仮止めされた状態になる。さらに、光学補償板３４ｇを保持した調整部品４２をもう一方の装着溝４３１に同様に装着して、この状態で、調整部品ストッパー４４をその長孔４４２に２つの調整部品４２の取手片４２１を通すようにして取付部４３の上面にセットした後、取付ネジ４４１を取付部４３側の雌ネジ部４３２に締め付けると、入射側偏光板３５ｇや光学補償板３４ｇを保持した調整部品４２，４２が取付部４３に固定される。

一方、液晶プロジェクタ１が天吊り状態で１８０°上下反転した状態に設置されている場合に、入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂや光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが取り付けられた調整部品４２を取り外す場合は、図４に示したようにメンテナンス用開口５の蓋体６を開けて、調整部品ストッパー４４の取付ネジ４４１をドライバーで回して取り外す。調整部品ストッパー４４は１個の取付ネジ４４１で取り付けられているので、その取手片４４３を持って容易に取り外すことができる。調整部品ストッパー４４を取り外しても、入射偏光板３５ｇや光学補償板３４ｇを保持した調整部品４２は、その自重より大きな弾性を有する係合片４２２で仮止めされた状態にあり、落下しない。調整部品ストッパー４４を取り外したら、調整部品４２の取手片４２１を手で引っ張ることにより容易に取り外すことができる。従って、調整機能を失わずに、液晶プロジェクタ１を天吊り設置したまま容易に入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂや光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの交換が可能となり、メンテナンス時の作業効率が大幅に向上する。

また、入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂや光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが取り付けられる平板状の樹脂製の調整部品４２に、樹脂の弾性を利用して、取付部４３の装着溝４３１に圧接する係合片４２２を形成したことにより、低コストで、入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂや光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂのメンテナンス性が大きく向上する。

上述したように液晶プロジェクタ１を構成することで、装置を天吊り設置したまま容易に部品交換が可能となり、メンテナンス時の作業効率が大幅に向上した液晶プロジェクタ１が実現できる。

なお、本実施形態では、上述した技術を入射側偏光板３５ｒ，３５ｇ，３５ｂと光学補償板３４ｒ，３４ｇ，３４ｂに適用した場合について説明したが、調整部品を介して取り付けられる光学部品であれば他の光学部品にも適用可能である。

図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、レンズが固定される調整部品の構成及び作用を示す図である。ここでは、図３に示したコンデンサレンズ１９を例にとって説明する。

樹脂で形成された矩形枠体の調整部品４５には、下側の２つの角部にコンデンサレンズ１９の外周縁の一側（図では下側）両端部が嵌合して位置決めされる位置決め用嵌合部４５１，４５１が形成されている。これらの位置決め用嵌合部４５１は、背面側の壁部４５２と前面側の爪部４５３で構成されている。また、これらの位置決め用嵌合部４５１の中間部には、前面側の爪部４５４のみが形成されている。

一方、調整部品４５の上側の２つの角部には、上記位置決め用嵌合部４５１に下側が嵌合したコンデンサレンズ１９の外周縁の上側両端部と弾性を有して嵌合する弾性嵌合部４５５，４５５が形成されている。これらの弾性嵌合部４５５は、枠体４５に立設されて内側に略Ｕ字状に折曲形成されたもので、弾性変形する内側片に爪部４５６が形成されている。

上記の構成において、コンデンサレンズ１９を調整部品４５に取り付けるときは、先ず図１４（ａ）に示すように、コンデンサレンズ１９の一側（下側）を調整部品４５の下側の位置決め用嵌合部４５１，４５１の壁部４５２と爪部４５３の間に挟みこむ。そして、図１４（ｂ）に示すように、コンデンサレンズ１９の他側（上側）を調整部品４５の上側の弾性嵌合部４５５，４５５に滑らせるように押し込む。

これにより、コンデンサレンズ１９の上側両端部が、図１４（ｃ）に示すように弾性嵌合部４５５の爪部４５６に嵌合して、矢印の方向にテンションがかかり、コンデンサレンズ１９が完全に位置決め固定される。

一方、調整部品４５からコンデンサレンズ１９を取り外すときは、２つの弾性嵌合部４５５を外側に弾性変形させて、その爪部４５６とコンデンサレンズ１９との嵌合状態を解除すれば、容易に取り外すことができる。

上記のように、１部品でレンズ固定を可能としたことにより、部品点数が少ないため作業効率のアップやコストダウンを実現することができる。さらに、レンズ固定のための溶着のような専用の設備投資は不要となる。また、調整部品４５及びコンデンサレンズ１９共に再利用が可能となる。

また、調整部品４５を樹脂で形成し、弾性嵌合部４５５を樹脂の弾性を利用して形成したことにより、更なるコストダウンを実現することができる。

上述したような技術を用いて液晶プロジェクタ１を構成することで、作業効率のアップやコストダウンを実現し、尚且つ溶着のような特別な設備も必要とせず、調整部品４５及びコンデンサレンズ１９共に再利用が可能となる液晶プロジェクタ１が実現できる。

なお、コンデンサレンズ１９に限らず、調整部品に固定されるレンズであれば各種のレンズに適用することができる。例えば、図３の光学系では図示していないが、一般にＲＧＢ各色の光路長の差を調整するためにリレーレンズが用いられるが、このリレーレンズも調整部品に固定されて取り付けられるので上述した技術が適用可能である。

図１５は、光学系の筐体構成を示す分解斜視図である。

本実施形態の光学系１２は、熱収縮が少ない耐熱性樹脂で形成された上面開口の光学系収納部４６に収納され、光学系１２を収納した光学系収納部４６の上面開口が上蓋４７で覆われるようになっている。

従来は上蓋４７全体が耐熱製樹脂で形成されていたが、本実施形態では光源位置に近い高温部に板金製上蓋４７１を使用し、光源位置からある程度離れた低温部には耐熱製樹脂ではない弾性を有する樹脂製上蓋４７２を使用している。具体的には、図３に示した第１インテグレータレンズ１４の上方が板金製上蓋４７１で覆われるので、図１５に示したように僅かな面積で済む。

光学系収納部４６内に収納された光学部品の寸法公差は、上記板金製上蓋４７１及び樹脂製上蓋４７２を一部を切り欠いて形成された簡単なバネ構造部４７３，４７４によって吸収するように構成されている。

以上のように、光学系１２の高温部に板金製上蓋４７１を、低温部に樹脂製上蓋４７２を使用することにより、それぞれの弾性で光学部品の寸法公差を吸収し、且つ確実な固定が可能になる。

従って、光学部品を固定する別部品が不要になるため、部品点数削減、工数削減、更に上蓋４７にコスト高の耐熱製樹脂を使わないため、大幅なコストダウンが実現できる。

また、光学系収納部４６内に収納された光学部品の寸法公差を板金製上蓋４７１と樹脂製上蓋４７２の一部を切り欠いて形成された簡単なバネ構造部４７３，４７４によって吸収することができるので、容易に実現できる。

図１６は、投写レンズ取り外し装置の構成及び作用を示す図、図１７は投写レンズの取付機構を示す分解斜視図である。

図１７に示す投写レンズ３の取付機構は従来と同様で、投写レンズ３は、カメラの交換レンズなどと同様に、ネジ込み式に装着された投写レンズ３の回転を拘束するピンで固定されて、この固定用ピンによる投写レンズ３の回転拘束を解除する押しボタン４８が投写レンズ３の取付部４９の上部に備えられている。図１６に示す本実施形態の投写レンズ取り外し装置５０は、図２に示すように上記押しボタン４８に近接して投写レンズ３の上方に取り付けられる。

図１６に示すように、本実施形態の投写レンズ取り外し装置５０は、上面が図１に示したように本体ケース１上面から露出する投写レンズ取り外しボタン７と、この投写レンズ取り外しボタン７を囲繞する枠体５１と、投写レンズ取り外しボタン７を上方に付勢するコイルバネから成る弾性体５２とを有している。投写レンズ取り外しボタン７には、両側に突出する略円筒形の摺動部材７１が設けられている。一方、枠体５１には、上記投写レンズ取り外しボタン７の摺動部材７１の一側が摺動する第１の傾斜面５１１と、摺動部材７１の他側が摺動する第２の傾斜面５１２と、図１７に示すように投写レンズ３の取付部４９の上部に設けられた押しボタン４８を押圧する押圧部材５１３とが設けられている。ここで、上記摺動部材７１に対して枠体５１とその第１の傾斜面５１１により従動機構が構成され、弾性体５２と枠体５１の第２の傾斜面５１２により復動機構が構成されている。

上記構成において、本体ケース１上面に露出する投写レンズ取り外しボタン７が操作されて図１６（ｂ）に示すように下方向に移動すると、投写レンズ取り外しボタン７に設けた摺動部材７１が枠体５１に設けた第１の傾斜面５１１を摺動し、投写レンズ取り外しボタン７の移動方向と交差する方向へ枠体５１を従動させて、押圧部材５１３により押しボタン４８を押圧することが可能になる。これにより、投写レンズ取付部４９に取り付けられた投写レンズ３の固定ピンによる回転拘束が解除されて、投写レンズ３を回転して取り外すことが可能になる。

また、投写レンズ３を取り外した後には、図１６（ｃ）に示すように投写レンズ取り外しボタン７の下部に設置された弾性体５２の復元力で、投写レンズ取り外しボタン７は初期の位置に自動復帰すると共に、その摺動部材７１の第２の傾斜面５１２との摺動により枠体５１も自動復動することが可能になる。

これにより、投写レンズ取り外しボタン７を押しボタン４８の移動方向と交差する方向に設置することができるので、投写レンズ取り外しボタン７の設置面の制約が少なくなる。従って、投写レンズ取り外しボタン７を本体ケース１の上面に露出するように設置することができるので、投写レンズ取り外しボタン７の操作性が向上した液晶プロジェクタ１が実現できる。

また、投写レンズ取り外しボタン７の操作後に当該投写レンズ取り外しボタン７と枠体５１を元の位置に自動的に復帰させることができる。従って、少ない部品で交差する方向への従動を可能とし、かつ機構の確実な復動が行えるようになる。

なお、押しボタン４８に充分な復元力があれば、この復元力を利用して上述したような復動機構を省略することも可能である。

図１８は、投写レンズ移動装置の要部構成を示す斜視図である。

この投写レンズ移動装置５３は、ベース部４０に内蔵された上下方向移動部材５３１と左右方向移動部材５３２とそれらの駆動機構（図示せず）及び後述する制御機構により構成されている。投写レンズ３は左右方向移動部材５３２に取り付けられて、左右方向移動部材５３２が駆動されると左右方向に移動し、上下方向移動部材５３１が駆動されると、上下方向移動部材５３１と共に左右方向移動部材５３２が上下に移動して、投写レンズ３が上下に移動するように構成されている。

各移動部材５３１，５３２には、移動量制限形状の貫通孔５３３，５３４が互いに連通するように形成され、その両側の開口には分離型フォトインターラプター５４，５４が配置されている。なお、左右方向移動部材５３２は左右方向に単独で移動するため、上下方向移動部材５３１には横長の貫通孔５３３が形成されている。

図１９は、上記投写レンズ移動装置５３の制御機構を示すブロック図であり、制御手段を構成するマイコン５５は、前述した操作表示部８と、上記フォトインタラプター５４からの入力に基づき、上下移動用モータ５６と左右移動用モータ５７を制御するように構成されている。マイコン５５は、各移動部材５３１，５３２が移動して光を遮ったところをフォトインターラプター５４からの出力に基づき検知して移動限界と判断する。なお、移動量が少ない場合には、分離型フォトインターラプター５４，５４の代わりに、通常のコの字型のフォトインターラプターを用いてもよい。

図２０，図２１は、移動量制限の制御例を示すフローチャートである。

図２０に示すフローチャートの制御例では、先ず操作表示部８からのレンズシフト信号の入力を待って（ステップＳ１１のＮＯループ）、レンズシフト信号の入力が有ると、入力したレンズシフト信号に対応する移動用モータ５６又は５７を対応する方向に駆動制御する（ステップＳ１１のＹＥＳ→ステップＳ１２）。

その後、フォトインターラプター５４からの信号がＯＦＦになるのを待って（ステップＳ１３のＮＯループ）、フォトインターラプター信号がＯＦＦになると、光が移動部材５３１又は５３２によって遮られたことになるので移動限界を越えたと判断し、駆動していた移動用モータ５６又は５７を停止させる（ステップＳ１３のＹＥＳ→ステップＳ１４）。そして、その移動用モータ５６又は５７を所定時間逆制御して移動量制限内に戻してから、次のレンズシフト信号の入力を待つ（ステップＳ１５→ステップＳ１１のＮＯループ）。

一方、図２１に示すフローチャートの制御例では、前記と同様、先ず操作表示部８からのレンズシフト信号の入力を待って（ステップＳ２１のＮＯループ）、レンズシフト信号の入力が有ると、入力したレンズシフト信号に対応する移動用モータ５６又は５７を対応する方向に駆動制御する（ステップＳ２１のＹＥＳ→ステップＳ２２）。

その後、フォトインターラプター５４からの信号がＯＦＦになるのを待って（ステップＳ２３のＮＯループ）、フォトインターラプター信号がＯＦＦになると、光が移動部材５３１又は５３２によって遮られたことになるので移動限界を越えたと判断し、駆動していた移動用モータ５６又は５７を停止させる（ステップＳ２３のＹＥＳ→ステップＳ２４）。そして、逆方向へのレンズシフト信号の入力を待って（ステップＳ２５のＮＯループ）、逆方向へのレンズシフト信号の入力があると、前記ステップＳ２２に戻って移動用モータ５６又は５７の制御を行う（ステップＳ２５→ステップＳ２２）。この制御例では、前記制御例のステップ１５のような所定時間の逆制御を行っていないので、移動限界を超えたらステップＳ２５によって逆方向（戻る方向）へのレンズシフト信号しか受け付けないようにしている。

以上のように、本実施形態においては、一対のフォトインターラプター５４，５４により、上下左右の移動量制限が可能となるため、コストダウンが可能となる。また、投写レンズ３を移動する部材のみで他部品を介することなく移動量制限が行えるため、精密な移動量制限が可能となる。さらに、投写レンズ移動部材５３１，５３２に開ける貫通孔５３３，５３４の形状により、四角形以外の任意の形状での移動量制限が可能となる。

なお、上記実施形態では、投写型映像表示装置として光変調素子に液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを示したが、液晶パネルを必須とする発明以外は、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本願発明を適用することができる。例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing；テキサス・インスツルメンツ（TI）社の登録商標）方式のプロジェクタにおいても本願発明を適用することができる。

本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタを示す斜視図。 その上ケースを取り外して示した斜視図。 光学系の構成例を示す図。 メンテナンス用開口の蓋体を開放した状態を示す要部斜視図。 本実施形態における光源装置の要部構成及び作用を示す図。 本実施形態におけるプリズム組み立て部品の取付構成を示す図で、斜め上方から見た分解斜視図。 同じく斜め下方から見た分解斜視図。 同じく取り付けた状態を示す要部縦断面図。 同じくその要部拡大図。 本実施形態における入射側偏光板と光学補償板の取付構成を示す図で、斜め上方から見た分解斜視図。 同じく要部上面図。 同じく入射側偏光板や光学補償板が取り付けられた調整部品の側面図。 同じくその要部拡大図。 本実施形態においてレンズが固定される調整部品の構成及び作用を示す図。 本実施形態における光学系の筐体構成を示す分解斜視図。 本実施形態における投写レンズ取り外し装置の構成及び作用を示す図。 同じく投写レンズの取付機構を示す分解斜視図。 本実施形態における投写レンズ移動装置の要部構成を示す斜視図。 同じく投写レンズ移動装置の制御機構を示すブロック図。 同じく移動量制限の制御例を示すフローチャート。 同じく移動量制限の他の制御例を示すフローチャート。

符号の説明

１ 液晶プロジェクタ
２ 本体ケース
２ａ 上ケース
２ｂ 下ケース
３ 投写レンズ
５ メンテナンス用開口
６ 蓋体
７ 投写レンズ取り外しボタン
７１ 摺動部材
８ 操作表示部
９ 通気孔
１１ 光源装置
１１０ 発光管
１１０ａ 発光部
１１１ リフレクタ
１１１ａ 前面開口
１１１ｂ〜１１１ｅ 切欠部
１１２ ガラス板
１１３ 吸気口
１１４ 排気口
１２ 光学系
１３ 冷却用ファン
１４ 第１インテグレータレンズ
１６ 第２インテグレータレンズ
１８ 偏光ビームスプリッタ
１９ コンデンサレンズ
２０ 第１ダイクロイックミラー
２１ 第２ダイクロイックミラー
２２，２３，２４ フィールドミラー
３０ 映像生成装置
３１ 色合成プリズム
３２ｒ，３２ｇ，３２ｂ 出射側偏光板
３３ｒ，３３ｇ，３３ｂ 液晶パネル
３４ｒ，３４ｇ，３４ｂ 光学補償板
３５ｒ，３５ｇ，３５ｂ 入射側偏光板
３６ プリズム組み立て部品
３６０ 基台
３６１ 脚部
３６２ ネジ貫通孔
３６３ 取付ネジ
３６４ 雄ネジ部
３６５ 係合孔
４０ ベース部
４１ 取付部
４１１ 雌ネジ部
４１２ 弾性部材
４１３ 係合片
４１４ 凸部
４２ 調整部品
４２１ 取手片
４２２ 係合片
４３ 取付部
４３１ 装着溝
４３２ 雌ねじ部
４４ 調整部品ストッパー
４４１ 取付ネジ
４４２ 長孔
４４３ 取手片
４５ 調整部品
４５１ 位置決め用嵌合部
４５２ 壁部
４５３，４５４ 爪部
４５５ 弾性嵌合部
４５６ 爪部
４６ 光学系収納部
４７ 上蓋
４７１ 板金製上蓋
４７２ 樹脂製上蓋
４７３，４７４ バネ構造部
４８ 押しボタン
４９ 投写レンズ取付部
５０ 投写レンズ取り外し装置
５１ 枠体
５１１ 第１の傾斜面
５１２ 第２の傾斜面
５１３ 押圧部材
５２ 弾性体
５３ 投写レンズ移動装置
５３１ 上下方向移動部材
５３２ 左右方向移動部材
５３３，５３４ 貫通孔
５４，５４ 分離型フォトインターラプター
５５ マイコン
５６ 上下移動用モータ
５７ 左右移動用モータ

Claims (3)

1. 調整部品を介して取り付けられるレンズを備えた光学装置において、
   前記調整部品に、前記レンズの外周縁の一側が嵌合して位置決めされる位置決め用嵌合部と、この位置決め用嵌合部に前記一側が嵌合したレンズの外周縁の他側と弾性を有して嵌合する弾性嵌合部とを備えたことを特徴とする光学装置。
2. 前記調整部品を樹脂で形成し、前記弾性嵌合部を樹脂の弾性を利用して形成したことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の光学装置を備えて、光源から照射された光を映像信号に基づき変調し、変調された映像光を拡大投写することを特徴とする投写型映像表示装置。
   

Images