JP2009008887A - 光学部品、光学ユニットおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子を組み付けた後でも簡単な機構によって正確に角度調整を行うことができる光学部品、光学ユニットおよび表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、表示素子である液晶表示装置１の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーＰＣと、光学素子である光学補償板１０を保持するホルダーＨとを備えており、ホルダーＨが、パネルカバーＰＣに重ねて配置されるとともに、パネルカバーＰＣの端部側に設けられた支点を回転中心として回動可能に取り付けられている光学部品１００である。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示素子に対して取り付けられる光学素子の位置調整を行うためのホルダーを備えた光学部品、光学ユニットおよび表示装置に関する。

液晶プロジェクタ等の投射型の表示装置は、光源から出射した光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分光し、各色所定の経路で各々対応した表示素子（液晶パネル等）に導いて変調を行い、合成プリズムで合成した後、投射光学系を介してスクリーン上に拡大投射している（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、表示素子に光を入射するにあたり、所定の偏光方向を設定する光学素子（光学補償板）を表示素子に対して正確な角度で取り付ける必要がある。光学素子の位置決めに関しては、例えば、特許文献２〜４に開示される技術が挙げられる。

特開平１０−１３３３０３号公報 特開平９−１０５９３０号公報 特開２０００−２９２７１６号公報 特開２００１−２１４６６４号公報

しかしながら、表示素子と光学素子とは対向して配置され、光学素子を取り付けた後で角度を調整するのは非常に困難である。つまり、光学素子の取り付け角度は表示素子のみならず、前段、後段の光学部品との位置関係から個々に設定する必要があり、ユニットに組み付けた後で調整しなければ正確に合わせられない。また、複雑な機構を用いたのでは、実際に適用する装置の複雑、大型化を招くことになる。

したがって、本発明は、光学素子を組み付けた後でも簡単な機構によって正確に角度調整を行うことができる光学部品、光学ユニットおよび表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために成されたものである。すなわち、本発明は、表示素子の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーと、光学素子を保持するホルダーとを備えており、ホルダーが、パネルカバーに重ねて配置されるとともに、パネルカバーの端部側に設けられた支点を回転中心として回動可能に取り付けられている光学部品である。

このような本発明では、パネルカバーの端部を支軸としてホルダーが回動可能となっていることから、１軸支点による簡単な機構で光学素子の角度調整を行うことができるようになる。

ここで、ホルダーにおける支軸と対向する可動端は、バネを介してネジによって取り付けられる。このため、ホルダーの回動に必要な力をネジの締め付け度合いによって調整することができる。また、ホルダーが、パネルカバーに取り付けられる表示素子の長手方向に素追った軸に対して回動可能となっていることから、ホルダーの回動半径を長くとることができ、大きな可動範囲を得ることができる。

また、本発明は、光源から照射された光を複数の色に分光して、各色に対応した表示素子へ導き、各表示素子で変調された光を合成する光学ユニットにおいて、表示素子の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーと、光学素子を保持するホルダーとを備えており、ホルダーが、パネルカバーに重ねて配置されるとともに、パネルカバーの端部側に設けられた支点を回転中心として回動可能に取り付けられている光学ユニットである。

このような本発明では、パネルカバーの端部を支軸としてホルダーが回動可能となっていることから、１軸支点による簡単な機構で光学素子の角度調整を行うことができ、光学素子を組み付けた後でも容易かつ的確に角度調整ができるようになる。

また、本発明は、光源と、光源から照射された光を複数の色に分光して、各色に対応した表示素子へ導き、各表示素子で変調された光を合成する光学ユニットと、光学ユニットによって合成された光を投射する投射光学系とを備える表示装置において、光学ユニットとして、表示素子の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーと、光学素子を保持するホルダーとを備えており、ホルダーは、パネルカバーに重ねて配置されるとともに、パネルカバーの端部側に設けられた支点を回転中心として回動可能に取り付けられている表示装置である。

このような本発明では、パネルカバーの端部を支軸としてホルダーが回動可能となっていることから、１軸支点による簡単な機構で光学素子の角度調整を行うことができ、光学素子をユニットに組み付けた後でも容易かつ的確に角度調整ができるようになる。

したがって、本発明によれば、光学素子をユニットに組み付けた後でも簡単な機構によって正確に角度調整を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。

（表示装置：リアプロジェクタ）
図１は、本実施形態に係る表示装置の一例であるリアプロジェクタを説明する模式図である。このリアプロジェクタは、筐体内に配置される液晶プロジェクタ１０００と、反射ミラー１００１と、スクリーンＳを備える構成となっている。

リアプロジェクタの主要部である液晶プロジェクタ１０００は、プリズムブロックの周囲に表示素子（液晶パネル：液晶表示装置）が取り付けられた光学ユニット１０００Ｕを備えており、光源から出射された光を光学ユニット１０００Ｕで映像に変調し、投射して反射ミラー１００１で反射させ、スクリーンＳの裏面から投影している。

本実施形態では、この液晶プロジェクタ１０００に設けられる光学ユニット１０００Ｕで、表示素子に合わせて取り付けられる光学素子の保持機構として、簡素な構成でありながら的確な角度調整を行うことができる構成となっている。

（表示装置：液晶プロジェクタ）
図２は、本実施形態に係る表示装置の一例である液晶プロジェクタの例を示す模式図である。液晶プロジェクタ１０００は、主として図１に示すリアプロジェクタに適用されるものであるが、フロントプロジェクタ等、他の装置にも適用可能である。

すなわち、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１０００は、光源１０１、レンズ部１０２、ダイクロイック色分離フィルタ１０３、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂ、液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂ、光学補償板１０ｒ、１０ｇ、１０ｂ、駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂ、プリズム（ダイクロイックミラー）１０６および投射レンズ１０７を備えた構成となっている。

このシステムでは、光源１０１から出射した光をレンズ部１０２からダイクロイック色分離フィルタ１０３に送り、ここで２方向へ分離する。２方向へ分離された光は、全反射ミラー１０８、１０９、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂ、ダイクロイックミラー１１０、プリズム１０６によってＲ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色に対応した反射型の液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂから成る表示部に各々送られる。

例えば、Ｒ（RED）に対応した液晶表示装置１ｒには、ダイクロイック色分離フィルタ１０３から全反射ミラー１０８、ビームスプリッタ１０４ｒ、光学補償板１０ｒを介して光源１０１からの光が入射し、Ｇ（GREEN）に対応した液晶表示装置１ｇには、ダイクロイック色分離フィルタ１０３から全反射ミラー１０８、ダイクロイックミラー１１０およびビームスプリッタ１０４ｇ、光学補償板１０ｇを介して光源１０１からの光が入射し、Ｂ（BLUE）に対応した液晶表示装置１ｂには、ダイクロイック色分離フィルタ１０３から全反射ミラー１０９、ビームスプリッタ１０４ｂ、光学補償板１０ｂを介して光源１０１からの光が入射する。

各液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂは、ダイクロイックミラーであるプリズム１０６の複数の面に各々対応する状態で、ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂを介して設けられている。また、各液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂは各々対応する駆動回路１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂによって駆動され、入射した光を液晶層で映像にして反射し、プリズム１０６によって合成して投射レンズ１０７に送る。これにより、Ｒ（RED）、Ｇ（GREEN）、Ｂ（BLUE）３色に対応した映像が図示しないスクリーンに投影され、カラー画像として再現されることになる。

なお、図２に示す液晶プロジェクタは光源１０１から出射された光を各液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂで反射して変調する反射型の液晶プロジェクタであるが、光を各液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂで透過して変調する透過型の液晶プロジェクタであっても適用可能である。

（光学ユニット）
本実施形態に係る光学ユニット１０００Ｕは、例えば、図２に示す液晶プロジェクタ１０００の構成のうち、フライアイレンズ１１０を含むレンズ部１０２と、ダイクロイック色分離フィルタ１０３、全反射ミラー１０８、１０９、ダイクロイックミラー１１０、光学補償板１０ｒ、１０ｇ、１０ｂ、各表示デバイス（液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂ）、および各表示デバイスに対応する各ビームスプリッタ１０４ｒ、１０４ｇ、１０４ｂの組み合わせから成るものである。なお、これ以外の組み合わせてであっても光学モジュールとして構成可能である。

（光学部品）
図３は、本実施形態に係る光学部品を説明する模式分解斜視図である。本実施形態に係る光学部品１００は、表示素子である液晶表示装置１に対向して配置される光学素子（本実施形態では、光学補償板：リターダ）を液晶表示装置１に対して角度調整可能に取り付ける機構を備えたものである。

液晶表示装置１は光学ユニット１０００Ｕにおけるプリズムブロックの周辺にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応して設けられており（各色に対応したものは、液晶表示装置１ｒ、１ｇ、１ｂ）、各々の液晶表示装置１に光学補償板１０が取り付けられる。図３の分解斜視図に示すように、光学部品１００は、液晶表示装置１の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーＰＣと、光学補償板１０を保持するホルダーＨとを備えており、このホルダーＨが、パネルカバーＰＣに重ねて配置されるとともに、パネルカバーＰＣの端部側に設けられる支点を回転中心として回動可能に取り付けられた構成となっている。

パネルカバーＰＣは、液晶表示装置１の枠部に接着剤等によって固定される。パネルカバーＰＣは枠状になっていることから、パネルカバーＰＣを液晶表示装置１に取り付けられることで、液晶表示装置１の表示領域周辺を囲む状態に固定されることになる。

このパネルカバーＰＣの液晶表示装置１側の面には、液晶表示装置１の外形に対応した凹部が設けられており、この凹部に液晶表示装置１を嵌め込むことでパネルカバーＰＣと液晶表示装置１との機械的な位置あわせが正確に行われる。

パネルカバーＰＣの外側における一方の端部（図中、下端部）には円柱状の支軸ＰＳＴが設けられている。また、パネルカバーＰＣの外側における他方の端部（図中、上端部）にはホルダーＨの回動動作の軌道をガイドするガイド軸ＧＰが設けられている。

ホルダーＨは枠状になっており、枠内に光学補償板１０を載置できるようになっている。また、ホルダーＨの表裏には防塵カバーＤＢが枠を囲むように設けられており、液晶表示装置１とともにプリズムブロックへ取り付けた際に光学補償板１０と液晶表示装置１との間にゴミが進入することを防止している。

この防塵カバーＤＢのうちパネルカバーＰＣ側に設けられる部分は、ホルダーＨが可動してもパネルカバーＰＣとの接触が維持されるようになっている。つまり、ホルダーＨを可動範囲内において回動した場合、防塵カバーＤＢとパネルカバーＰＣとの接触は、パネルカバーＰＣの枠部から外れないようになっており、ホルダーＨを回動しても防塵性が損なわれないようになっている。

ホルダーＨの一方の端部（図中、下端部）には、パネルカバーＰＣの支軸ＰＳＴが嵌合する孔ＨＬが設けられている。また、ホルダーＨの他方の端部（図中、上端部）には、パネルカバーＰＣのガイド軸ＧＰが入る長孔ＬＨＬが設けられている。長孔ＬＨＬは、ガイド軸ＧＰより大きく、円弧状に設けられている。

したがって、ホルダーＨをパネルカバーＰＣに重ねて配置すると、下端部は支軸ＰＳＴを中心として支持され、上端部はガイド軸ＧＰと長孔ＬＨＬとの隙間に応じた角度だけ回動可能となっている。

ホルダーＨをパネルカバーＰＣに重ね合わせた状態を保持するため、支軸ＰＳＴおよびガイド軸ＧＰの中心にはネジ孔が設けられており、バネＳＰを介してネジＢで固定できるようになっている。このネジＢの締め付け度合いでホルダーＨの回転に必要な力を調整できるようになる。

図４は、ホルダーとパネルカバーとを重ね合わせ固定し、液晶表示装置１に取り付けた状態を示す模式斜視図である。このように、ホルダーＨとパネルカバーＰＣとを重ね合わせ、上端部と下端部とでバネＳＰを介してネジＢで固定すると、ホルダーＨはバネＳＰの付勢によってパネルカバーＰＣ側に押さえられる状態となる。

ホルダーＨは支軸ＰＳＴを中心として上端側（可動端側）が長孔ＬＨＬの軌道に沿って回動できるが、ホルダーＨの上端側および下端側のネジＢを強く締めることでバネＳＰによる付勢力が強まり、ホルダーＨの回転に必要な力を強くすることができる。一方、ネジＢを緩めるとバネＳＰによる付勢力が弱まり、ホルダーＨの回動に必要な力を弱くすることができる。

このようなホルダーＨの回動によって、ホルダーＨに保持される光学補償板１０の角度を変えることができる。また、支軸ＰＳＴと可動端とを液晶表示装置１の長手方向に沿った軸に合わせることで、ホルダーＨの可動範囲（光学補償板１０の調整角度）を大きくとることが可能となる。

また、ホルダーＨの上端部には角度調整のためのレバーＬが設けられている。また、レバーが設けられている側のパネルカバーには、レバーを間としてガイドポストＬＧＰが設けられている。これにより、ガイドポストＬＧＰを支えにレバーＬを移動させることができ、レバーＬの移動が容易となるとともに、ガイドポストＬＧＰとレバーＬとの隙間によってレバーＬの移動量（もしくは回転角度）の目安を得ることができる。

（光学部品の回転動作）
図５は、光学部品の回転動作を説明する模式図である。先に説明したように、ホルダーＨはパネルカバーＰＣに対して下端部を支軸ＰＳＴとして上端部が回動可能に取り付けられている。したがって、ホルダーＨの上端部にあるレバーＬを図中左右に移動させることで、支軸ＰＳＴを中心とした回転動作が可能となる。回転動作の範囲は長孔の中央にガイド軸がある状態から、左右の隙間分だけ移動できる。

図５（ａ）は、ホルダーを左側に移動させた状態である。ホルダーＨの上端部にあるレバーＬを左側に移動させると、支軸ＰＳＴを中心として上端側（可動端側）が円弧状に左側へ移動し、ホルダーＨに支持される光学補償板１０の角度が左に傾く状態となる。これにより、液晶表示装置１に対する光学補償板１０の角度を左側に回転させる調整が可能となる。

一方、図５（ｂ）は、ホルダーを右側に移動させた状態である。ホルダーＨの上端部にあるレバーＬを右側に移動させると、支軸ＰＳＴを中心として上端側（可動端側）が円弧状に右側へ移動し、ホルダーＨに支持される光学補償板１０の角度が右に傾く状態となる。これにより、液晶表示装置１に対する光学補償板１０の角度を右側に回転させる調整が可能となる。

本実施形態の光学部品１００では、上記のようにホルダーＨの下端側の１点（１軸）を支点として上端が回転移動するため、液晶表示装置１の表示中心を光軸とした光軸中心の回転にはならないものの、液晶表示装置１および光学補償板１０が平面でほぼ均一な光学特性となっていることから、下端側の１点（１軸）を支点とした回転であっても光学的に不具合は発生しない。また、光軸方向の位置が固定されているため、バックフォーカスのずれは生じないことになる。

このようなホルダーＨの下端側を支点とした回動機構によって、光軸中心に回転する機構に比べて構造の簡素化を図ることができ、装置の小型化を図ることができる。また、光学補償板１０を支持したホルダーＨをパネルカバーＰＣに取り付けた状態でホルダーＨの回転を行うことができ、実際の装置に組み付けた状態で調整を行うことが可能となる。なお、ホルダーＨの角度調整を行った後は、上端部のレバーＬとパネルカバーＰＣとの間に例えば紫外線照射硬化型接着剤を塗布し、紫外線を照射することによって強固に固定することができる。

なお、上記説明した本実施形態では、光学部品１００を構成する光学素子として光学補償板１０を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、他の光学素子（例えば、偏光板や位相差板）であっても適用可能である。

本実施形態に係る表示装置の一例であるリアプロジェクタを説明する模式図である。 本実施形態に係る表示装置の一例である液晶プロジェクタの例を示す模式図である。 本実施形態に係る光学部品を説明する模式分解斜視図である。 ホルダーとパネルカバーとを重ね合わせ固定し、液晶パネルに取り付けた状態を示す模式斜視図である。 光学部品の回転動作を説明する模式図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１０…光学補償板、１００…光学部品、１０１…光源、１０２…レンズ部、１０００…液晶プロジェクタ、１０００Ｕ…光学ユニット、Ｈ…ホルダー、ＰＣ…パネルカバー

Claims (5)

1. 表示素子の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーと、
   光学素子を保持するホルダーとを備えており、
   前記ホルダーは、前記パネルカバーに重ねて配置されるとともに、前記パネルカバーの端部側に設けられた支点を回転中心として回動可能に取り付けられている
   ことを特徴とする光学部品。
2. 前記ホルダーは、前記支点およびこの支点と対向する可動端とでバネを介してネジによって取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１記載の光学部品。
3. 前記ホルダーは、前記パネルカバーに取り付けられる表示素子の長手方向に沿った軸に対して回動可能となっている
   ことを特徴とする請求項１記載の光学部品。
   
4. 光源から照射された光を複数の色に分光して、各色に対応した表示素子へ導き、各表示素子で変調された光を合成する光学ユニットにおいて、
   前記表示素子の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーと、
   光学素子を保持するホルダーとを備えており、
   前記ホルダーが、前記パネルカバーに重ねて配置されるとともに、前記パネルカバーの端部側に設けられた支点を回転中心として回動可能に取り付けられている
   ことを特徴とする光学ユニット。
5. 光源と、
   前記光源から照射された光を複数の色に分光して、各色に対応した表示素子へ導き、各表示素子で変調された光を合成する光学ユニットと、
   前記光学ユニットによって合成された光を投射する投射光学系とを備える表示装置において、
   前記光学ユニットは、
   前記表示素子の表示領域周辺を囲む状態に取り付けられるパネルカバーと、
   光学素子を保持するホルダーとを備えており、
   前記ホルダーが、前記パネルカバーに重ねて配置されるとともに、前記パネルカバーの端部側に設けられた支点を回転中心として回動可能に取り付けられている
   ことを特徴とする表示装置。