JP2008139442A - Mirror attachment structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光投射デバイスに用いられるミラー取付構造(機構)に関し、特に、プロジェクタ(投写機)に用いられる曲面ミラーを保持するためのミラー取付構造に関するものである。 The present invention relates to a mirror mounting structure (mechanism) used for an optical projection device, and more particularly to a mirror mounting structure for holding a curved mirror used for a projector (projector).
リアプロジェクタ、フロントプロジェクタ等の光投射デバイスは、投射光学系から投射される映像光を曲面ミラー(投射ミラー)で反射させてスクリーンに導くようになっている。この種の光投射デバイスで用いられる曲面ミラーは、反射光線を平行に遠方まで送るように、球面収差がない放物面鏡等の非球面ミラーであることが一般的である。 Optical projection devices such as rear projectors and front projectors guide video light projected from a projection optical system to a screen by reflecting it with a curved mirror (projection mirror). The curved mirror used in this type of light projection device is generally an aspherical mirror such as a parabolic mirror having no spherical aberration so as to send reflected light in parallel to a distant place.
非球面ミラーは、放物線等、所定の非円形の曲線を、直線的に延びた所定の基軸を中心にして回転したときに形成される曲面により構成されているから、円面ミラーとは異なり、回転面の基軸による固有の唯一の鏡軸を有するから、映像光を正しい方向に反射するために、光投射デバイスの組立時に、高精度な三次元立体的な姿勢調整が必要である。 Since the aspherical mirror is composed of a curved surface formed by rotating a predetermined noncircular curve such as a parabola around a predetermined base axis extending linearly, unlike a circular mirror, Since it has a unique mirror axis unique to the base axis of the rotating surface, highly accurate three-dimensional stereoscopic posture adjustment is required when the light projection device is assembled in order to reflect the image light in the correct direction.
このことに対して、従来は、非球面ミラーを、保持部材に対して3点でフローティング支持し、各点においてフローティング量を個別に調整することにより、非球面ミラーの取付姿勢を調整することが行われている(例えば、特許文献1)。
しかし、3点フローティング支持では、各支持点のフローティング量調整は、非球面ミラーの姿勢設定において、非球面ミラーを構成する幾何学的な3軸(立体座標軸)の全てに対して影響を与えるから、調整の自由度が高い反面、非球面ミラーの特定の座標軸周りの角度姿勢だけを調整するようなことができない。 However, in the three-point floating support, the floating amount adjustment of each support point affects all three geometric axes (three-dimensional coordinate axes) constituting the aspherical mirror when setting the attitude of the aspherical mirror. However, while the degree of freedom of adjustment is high, it is impossible to adjust only the angular posture around a specific coordinate axis of the aspherical mirror.
このため、従来は、各支持点のフローティング量調整を繰り返し行い、試行錯誤によって非球面ミラーの姿勢調整を行わなくならない。このため、長い調整時間を要したり、正しく調整しきれないために、非球面ミラーで反射した映像光による投影画像に歪みが生じる等によって性能を犠牲にすることになる。 For this reason, conventionally, it is necessary to repeatedly adjust the floating amount of each support point and to adjust the posture of the aspherical mirror by trial and error. For this reason, since a long adjustment time is required or the adjustment cannot be performed correctly, performance is sacrificed due to a distortion in the projected image caused by the image light reflected by the aspherical mirror.
この発明は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、長い調整時間を要することなく、非球面ミラーの姿勢調整を適切に行うことができるミラー取付構造を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a mirror mounting structure capable of appropriately adjusting the posture of an aspherical mirror without requiring a long adjustment time. Yes.
この発明によるミラー取付構造は、投射光学系から投射される映像光を反射する曲面ミラーを保持部材に取り付けるミラー取付構造において、前記曲面ミラーが所定の軸を回動中心として回動可能に前記保持部材に取り付けられ、前記軸を回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に前記曲面ミラーを保持するミラー姿勢調整手段を有する。 The mirror mounting structure according to the present invention is the mirror mounting structure in which the curved mirror that reflects the image light projected from the projection optical system is mounted on the holding member, and the curved mirror is held so as to be rotatable about a predetermined axis. Mirror posture adjusting means is attached to the member and holds the curved mirror so as to be changeable to any rotation angle posture with the shaft as a rotation center.
この発明によるミラー取付構造は、投射光学系から投射される映像光を反射する曲面ミラーを保持部材に取り付けるミラー取付構造において、前記曲面ミラーの反射面は、所定の非円形の曲線を、直線的に延びた所定の基軸を中心にして回転したときに形成される曲面の一部を用いて形成されており、前記曲面ミラーが、前記基軸と所定の角度で交差するか、もしくは、前記基軸と所定の角度で交差する軸線と平行な軸線である第1の軸線を回動中心として回動可能に前記保持部材に取り付けられ、前記第1の軸線を回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に前記曲面ミラーを前記保持部材より保持する第1の姿勢調整手段を有する。 The mirror mounting structure according to the present invention is a mirror mounting structure in which a curved mirror that reflects video light projected from a projection optical system is mounted on a holding member. The reflecting surface of the curved mirror has a predetermined non-circular curve in a straight line. The curved mirror is formed by using a part of a curved surface formed when rotated about a predetermined base axis extending to the base axis, or the curved mirror intersects the base axis at a predetermined angle, or Arbitrary rotation angle posture about the first axis that is pivotable about a first axis that is parallel to an axis that intersects at a predetermined angle and that is pivotable about the first axis There is a first posture adjusting means for holding the curved mirror from the holding member so that the curved mirror can be changed.
この発明によるミラー取付構造は、より好ましくは、前記曲面ミラーは、前記第1の軸線方向に離れた二箇所に各々設けられた第1の係合部と、前記第1の係合部の配置部位より前記第1の軸線周りの回動半径方向に離れた部位の一箇所に設けられた第2の係合部とを有し、前記第1の係合部は、各々前記保持部材の二箇所に設けられた第1の被係合部に、前記第1の軸線周りに回動可能に、且つ前記第1の軸線方向に移動可能に係合しており、
第2の係合部は、前記保持部材の一箇所に設けられた第2の被係合部に、前記第1の軸線周りの回動方向には変位可能であるが、前記第1の軸線方向の移動を規制された態様で係合している。
In the mirror mounting structure according to the present invention, more preferably, the curved mirror is provided with a first engaging portion provided at two positions separated in the first axial direction, and an arrangement of the first engaging portion. And a second engaging portion provided at one location away from the portion in the rotational radius direction around the first axis, each of the first engaging portions being two of the holding member. Engaged with a first engaged portion provided at a location so as to be rotatable about the first axis and movable in the first axial direction;
The second engaging portion is displaceable in a rotational direction around the first axis with respect to a second engaged portion provided at one location of the holding member, but the first axis Engagement in a controlled manner in the direction.
この発明によるミラー取付構造は、より好ましくは、前記第1の係合部は円柱状の軸部材により構成され、前記第1の被係合部は前記第1の係合部を受け入れるV溝により構成され、更に、前記第1の係合部を前記第1の被係合部に押し付ける板ばね部材を有する。 In the mirror mounting structure according to the present invention, more preferably, the first engaging portion is constituted by a cylindrical shaft member, and the first engaged portion is a V-groove that receives the first engaging portion. And a leaf spring member that presses the first engaging portion against the first engaged portion.
この発明によるミラー取付構造は、より好ましくは、更に、前記基軸および前記基軸と所定の角度で交差する軸線とによって形成される平面に対して所定の角度で交差する第2の軸線を回動中心として前記保持部材を回動可能に支持する基台を有し、前記第2の軸線を回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に前記保持部材を前記基台より保持する第2の姿勢調整手段を有する。 More preferably, in the mirror mounting structure according to the present invention, a second axis that intersects at a predetermined angle with respect to a plane formed by the base axis and an axis that intersects the base axis at a predetermined angle is more preferably the center of rotation. And a second base for holding the holding member from the base in such a manner that the holding member can be changed to an arbitrary rotation angle posture around the second axis. Posture adjustment means.
この発明によるミラー取付構造によれば、曲面ミラーを構成する3軸の幾何学的な立体座標軸のうち特定された一つの座標軸、例えば、非球面ミラーの鏡軸(基軸)に対して直交する軸線(第1の軸線)周りの非球面ミラーを姿勢角度(仰角姿勢)のみを、曲面ミラーを構成する立体座標軸の他の座標軸周りの角度姿勢を変動させることなく、調整することができる。これにより、非球面ミラーの姿勢調整を、長い調整時間を要することなく、適切に行うことができる。 According to the mirror mounting structure of the present invention, one coordinate axis specified among the three geometric coordinate axes constituting the curved mirror, for example, an axis orthogonal to the mirror axis (base axis) of the aspherical mirror Only the posture angle (elevation posture) of the aspherical mirror around the (first axis) can be adjusted without changing the angle posture around other coordinate axes constituting the curved mirror. Thereby, the posture adjustment of the aspherical mirror can be appropriately performed without requiring a long adjustment time.
この発明によるミラー取付構造の一つの実施形態を、図を参照して説明する。 One embodiment of a mirror mounting structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、この発明によるミラー取付構造が適用される光投射デバイスの全体構成の一例を説明する。 First, an example of the overall configuration of an optical projection device to which the mirror mounting structure according to the present invention is applied will be described with reference to FIG.
この光投射デバイスは、投光器11より映像光を投射し、映像光は、曲面ミラー13、平面ミラー15の各々で反射し、一般に鉛直配置のスクリーン17に投影される。この発明によるミラー取付構造は、曲面ミラー13の取付構造に適用される。
This light projection device projects image light from the
つぎに、この発明によるミラー取付構造に用いられる曲面ミラー13の一つの実施形態を、図2を参照して、幾何学的に説明する。
Next, one embodiment of the
曲面ミラー13は、非球面凹面鏡であり、所定の非円形の曲線、この実施形態では、たとえば、放物線や、放物線に近似した曲線PLを、直線的に延びた所定の基軸、つまり、Z軸を中心にして回転したときに形成される曲面の一部を用いて放物面鏡として形成されている。この場合、Z軸(基軸)が曲面ミラー13の鏡軸になる。
The
ここで、曲面ミラー13の3軸の幾何学的な立体座標軸を定義する。Z軸を水平軸とし、放物線PLの頂点(0点)P1において、Z軸に直角に公差(直交)する水平座標軸をX軸、Z軸に直角に公差(直交)する垂直座標軸をY軸とする。Z軸とX軸とY軸は、各々、頂点P1において、互いに直交する。
Here, three geometrical coordinate axes of the
曲面ミラー13は、図2、図3に示されているように、XY平面で見て、軸縦方向(Y軸方向)の寸法がA1で、X軸(頂点P1)を上側に偏倚した位置に含み、Y軸をX軸方向の1/2中間位置として横方向(X軸方向)の寸法がA5の矩形の外郭形状Maをなしている。曲面ミラー13の有効反射領域Mbは、軸縦方向(Y軸方向)の寸法がA1より小さい寸法A3で、X軸(頂点P1)を含まず、Y軸をX軸方向の1/2中間位置として横方向(X軸方向)の寸法がA5より小さい寸法A7の矩形に構成されている。X軸と平行なミラー上縁はL1、ミラー下縁はL3により示されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図4〜図9は、この発明によるミラー取付構造の一つの実施形態を示している。 4 to 9 show one embodiment of a mirror mounting structure according to the present invention.
曲面ミラー13は、基軸(鏡軸)をなすZ軸と直交する軸線、つまり、X軸と、XZ平面において平行な軸線である第1の軸線Xaを回動中心として回動可能に、保持部材21に取り付けられている。以下に、この取付構造の詳細を説明する。
The
曲面ミラー13は、第1の係合部として、第1の軸線Xa上において、第1の軸線Xaの延在方向に離れた二箇所、つまり、曲面ミラー13の左右両外側縁部に、各々、円柱状の軸部材29を一体的に有する。左右二つの軸部材29は、中心軸線がともに第1の軸線Xa上にある同一軸線軸である。ここに、軸部材29は、ミラー上縁L1に近い部位にある。
The
保持部材21は、底部23と、底部23の左右両側に垂直に設けられた一対の垂直支持部25を有する。左右の垂直支持部25の上縁部には、各々、第1の被係合部として、左右方向(第1の軸線Xaの延在方向)に延びたV溝27が形成されている。左右のV溝27は、各々、左右の軸部材29を、第1の軸線Xa周りに回動可能に、且つ第1の軸線Xaの延在方向に移動可能に受け入れている。
The
左右の垂直支持部25の上縁部には、各々、板ばね31の一端が固定されている。板ばね31は各々、自由端側において、軸部材29をV溝27に押し付けている。
One end of a
この軸支構造により、曲面ミラー13は、がた付きを一切含むことなく第1の軸線Xa周りに回動可能になる。このことは、高度な取付精度を要求される光学機器にとって重要なことである。
With this shaft support structure, the
曲面ミラー13は、第1の軸線Xaより第1の軸線Xa周りの回動半径方向に離れた部位、つまり、ミラー下縁L3に近い部位の左右両側に、各々、耳片部33を一体的に有する。図8に示されているように、左右二つの耳片部33には、各々、貫通孔41が明けられている。各貫通孔41には、左右両側の垂直支持部25の前部に各々ねじ止め固定されたスタッドボルト39が、遊嵌合状態で、充分な径方向間隙をもって貫通している。スタッドボルト39の頭部と耳片部33との間に圧縮コイルばね43が挟まれている。圧縮コイルばね43は、耳片部33を垂直支持部25の前部に向けて付勢している。
The
左右両側の垂直支持部25の前部には各々雌ねじ孔35が形成されており、各雌ねじ孔35に調整雄ねじ部材37がねじ係合している。調整雄ねじ部材37は雌ねじ孔35とのねじ係合側とは反対側の端部(先端部)にて耳片部33に当接している。耳片部33は圧縮コイルばね43のばね力によって調整雄ねじ部材37の先端部に押し付けられている。
Female screw holes 35 are formed in the front portions of the left and right
調整雄ねじ部材37は、二面取り部37Aを有し、二面取り部37Aに係合するスパナ工具(図示省略)によって回されることにより、垂直支持部25の前部より突出量を変化し、調整雄ねじ部材37のねじ込み量により決まる突出量をもって、圧縮コイルばね43のばね力によって押し付けられている耳片部33の位置の図7、図8で見て左右方向の位置をがた付きを含むことなく設定する。
The adjustment
このようにして、耳片部33、調整雄ねじ部材37、スタッドボルト39、圧縮コイルばね43は、第1の軸線Xaを回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に曲面ミラー13を保持部材21より保持する第1の姿勢調整手段をなす。
In this way, the
曲面ミラー13は、図5、図6に示されているように、軸部材29の配置部位より第1の軸線Xa周りの回動半径方向に離れた部位、つまり、ミラー下縁L3に近い部位のX軸方向の中央部の一箇所に、第2の係合部として、突出片47を一体的に有する。保持部材21の底部23の一箇所には、第2の被係合部として、凹状係合部45が形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
突出片47は、凹状係合部45に、第1の軸線Xa周りの回動方向には変位可能であるが、第1の軸線Xaの延在方向の移動を規制された態様で係合している。これにより、曲面ミラー13は保持部材21に対して第1の軸線Xaの延在方向(X軸方向と同じ方向)には、がた付き移動しない。
The protruding
上述の調整雄ねじ部材37のねじ込み量調整によって、曲面ミラー13を、基軸(鏡軸)をなすZ軸と直交するX軸と、ZX平面において平行な軸線である第1の軸線Xaを回動中心として回動させることができ、第1の軸線Xaを回動中心とした任意の回動角姿勢に安定保持することができる。
By adjusting the screwing amount of the adjusting
これにより、曲面ミラー13を構成する3軸の幾何学的な立体座標軸のうち、鏡軸(基軸=Z軸)に対して直交する第1の軸線Xa周りの曲面ミラー13を姿勢角度(仰角姿勢)のみを、曲面ミラー13を構成する立体座標軸の他の座標軸(Z軸やY軸)周りの角度姿勢を変動させることなく、的確に調整することができる。
As a result, of the three geometric solid coordinate axes constituting the
この曲面ミラー13の第1の軸線Xa周りの回動角調整において、Z軸と第1の軸線Xaとが不変の直交関係にあり、曲面ミラー13は保持部材21に対して第1の軸線Xaの延在方向には、がた付き移動しないことにより、鏡軸(基軸=Z軸)は、YZ平面にあることを維持する。
In the rotation angle adjustment around the first axis Xa of the
これにより、非球面ミラーである曲面ミラー13の姿勢調整を、長い調整時間を要することなく、適切に行うことができる。
Thereby, the posture adjustment of the
曲面ミラー13は、軸部材29の配置部位より離れた一箇所における突出片47と凹状係合部45との係合によって第1の軸線Xaの延在方向の移動を規制され、左右の軸部材29とV溝27との係合部においては、第1の軸線Xaの延在方向に移動可能であるから、鏡軸位置を変動させることなく、温度変化による曲面ミラー13の第1の軸線Xaの延在方向の熱変形が逃がされる。
The
これにより、温度変化が生じても、曲面ミラー13の鏡軸位置の変動、曲面ミラー13の熱変形による光学的特性の劣化が生じることがなく、曲面ミラー13で反射した映像光による投影画像に歪みが生じることがない。
Thereby, even if a temperature change occurs, the optical axis position of the
なお、突出片47と凹状係合部45との係合は、曲面ミラー13のY軸方向の熱変形を拘束する係合関係ではないので、曲面ミラー13のY軸方向の熱変形も逃がされる。
Note that the engagement between the projecting
保持部材21は、図5、図6、図9に示されているように、光学シャーシ等による基台51上に配置され、基台51に保持部材21に設けられた垂直軸部材53と保持部材21の底部23に設けられた軸受孔55との回動可能な嵌合により、基軸(Z軸)および当該基軸と直角で交差するX軸とによって形成されるXZ平面に対して所定の角度で交差する第2の軸線CL(図7参照)を回動中心として、基台51に対して首振り可能になっている。
As shown in FIGS. 5, 6, and 9, the holding
保持部材21の第2の軸線CL周りの回動は、Y軸が垂直姿勢になる曲面ミラー13の第1の軸線Xa周りの回動姿勢において、XZ平面と平行な平面に直交する垂直軸線周りの回動である。
The holding
第2の姿勢調整手段として、保持部材21の複数箇所に長穴形状のボルト取付孔57(図4参照))が形成されており、ボルト取付孔57に挿入された締結ボルト(図示省略)が各々基台51に形成されたねじ孔(図示省略)にねじ係合することにより、第2の軸線CLを回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に保持部材21を基台51より保持する。
As the second attitude adjusting means, elongated hole-shaped bolt mounting holes 57 (see FIG. 4) are formed at a plurality of locations on the holding
これにより、第2の軸線CL周りの曲面ミラー13を姿勢角度のみを、曲面ミラー13を構成する立体座標軸の他の座標軸(Z軸やX軸)周りの角度姿勢を変動させることなく、的確に調整することができる。
Thus, the
なお、軸部材29は、X軸上に設けられていてもよい。この場合には、曲面ミラー13は、第1の軸線Xaに代えてX軸周りに回動することになり、その他のことは、第1の軸線Xa周りに回動する場合と同じである。
The
11 投光器
13 曲面ミラー
15 平面ミラー
17 スクリーン
21 保持部材
23 底部
25 垂直支持部
27 V溝
29 軸部材
31 板ばね
33 耳片部
37 調整雄ねじ部材
39 スタッドボルト
43 圧縮コイルばね
45 凹状係合部
47 突出片
51 基台
53 垂直軸部材
55 軸受孔
57 ボルト取付孔
DESCRIPTION OF
57 Bolt mounting hole
Claims (5)
前記曲面ミラーが所定の軸を回動中心として回動可能に前記保持部材に取り付けられ、
前記軸を回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に前記曲面ミラーを保持するミラー姿勢調整手段を有することを特徴とするミラー取付構造。 In the mirror mounting structure for mounting the curved mirror that reflects the image light projected from the projection optical system to the holding member,
The curved mirror is attached to the holding member so as to be rotatable about a predetermined axis as a rotation center,
A mirror mounting structure comprising mirror posture adjusting means for holding the curved mirror so as to be changeable to an arbitrary rotation angle posture with the shaft as a rotation center.
前記曲面ミラーの反射面は、所定の非円形の曲線を、直線的に延びた所定の基軸を中心にして回転したときに形成される曲面の一部を用いて形成されており、
前記曲面ミラーが、前記基軸と所定の角度で交差するか、もしくは、前記基軸と所定の角度で交差する軸線と平行な軸線である第1の軸線を回動中心として回動可能に前記保持部材に取り付けられ、
前記第1の軸線を回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に前記曲面ミラーを前記保持部材より保持する第1の姿勢調整手段を有することを特徴とするミラー取付構造。 In the mirror mounting structure for mounting the curved mirror that reflects the image light projected from the projection optical system to the holding member,
The reflecting surface of the curved mirror is formed using a part of a curved surface formed when a predetermined non-circular curve is rotated around a predetermined base axis extending linearly,
The holding member is pivotable about a first axis that is an axis parallel to an axis that intersects the base axis at a predetermined angle or that intersects the base axis at a predetermined angle. Attached to the
A mirror mounting structure comprising first posture adjusting means for holding the curved mirror from the holding member so as to be changeable to an arbitrary rotation angle posture with the first axis as a rotation center.
前記曲面ミラーは、前記第1の軸線方向に離れた二箇所に各々設けられた第1の係合部と、前記第1の係合部の配置部位より前記第1の軸線周りの回動半径方向に離れた部位の一箇所に設けられた第2の係合部とを有し、
前記第1の係合部は、各々前記保持部材の二箇所に設けられた第1の被係合部に、前記第1の軸線周りに回動可能に、且つ前記第1の軸線方向に移動可能に係合しており、
第2の係合部は、前記保持部材の一箇所に設けられた第2の被係合部に、前記第1の軸線周りの回動方向には変位可能であるが、前記第1の軸線方向の移動を規制された態様で係合していることを特徴とするミラー取付構造。 In the mirror mounting structure according to claim 2,
The curved mirror includes a first engagement portion provided at two locations separated in the first axial direction, and a turning radius around the first axis from the arrangement site of the first engagement portion. A second engagement portion provided at one location away from the direction,
The first engaging portion is rotatable about the first axis and moved in the first axial direction to first engaged portions provided at two locations of the holding member, respectively. Engaging possible,
The second engaging portion is displaceable in a rotational direction around the first axis with respect to a second engaged portion provided at one location of the holding member, but the first axis A mirror mounting structure characterized by engaging in a controlled manner in a direction.
前記第1の係合部は円柱状の軸部材により構成され、前記第1の被係合部は前記第1の係合部を受け入れるV溝により構成され、更に、前記第1の係合部を前記第1の被係合部に押し付ける板ばね部材を有することを特徴とするミラー取付構造。 In the mirror mounting structure according to claim 3,
The first engaging portion is constituted by a cylindrical shaft member, the first engaged portion is constituted by a V-groove that receives the first engaging portion, and further, the first engaging portion A mirror mounting structure comprising a leaf spring member that presses against the first engaged portion.
前記基軸および前記基軸と所定の角度で交差する軸線とによって形成される平面に対して所定の角度で交差する第2の軸線を回動中心として前記保持部材を回動可能に支持する基台を有し、
前記第2の軸線を回動中心とした任意の回動角姿勢に変更可能に前記保持部材を前記基台より保持する第2の姿勢調整手段を有することを特徴とするミラー取付構造。 In the mirror mounting structure according to any one of claims 2 to 4,
A base that rotatably supports the holding member about a second axis that intersects at a predetermined angle with respect to a plane formed by the base and an axis that intersects the base at a predetermined angle; Have
2. A mirror mounting structure comprising second posture adjusting means for holding the holding member from the base so as to be changeable to an arbitrary rotation angle posture with the second axis as a rotation center.
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