JP2013235155A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃等の異物が光変調素子に付着することによる表示品質の低下を抑制するとともに、簡単な構成でかつ小型化を図ることが可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】光源１０と、光源１０から射出された光を変調する光変調素子４０と、光変調素子４０から射出される光の光路上に配置された偏光板４２と、光変調素子４０から射出され偏光板４２を透過した光を画像として投写する投写光学系５０と、光変調素子４０、偏光板４２、及び投写光学系５０を保持する枠体７０と、を含み、光変調素子４０は、枠体７０の一面の側に保持されており、投写光学系５０及び偏光板４２は、枠体７０の一面とは反対側の他面の側に保持されており、光変調素子４０の光射出面と偏光板４２の光変調素子４０の側の面との間には隙間が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロジェクターに関するものである。

プロジェクターは、光源から射出される光を、光変調素子で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投写光学系によって拡大投写するものである。近年、このようなプロジェクターとして、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器への搭載を狙った非常に小さいプロジェクター（いわゆる、ピコプロジェクター）が開発されている。このようなプロジェクターにおいては、塵埃等の異物が光変調素子に付着することによる表示品質の低下を抑制することができる技術が要求されている。

このような要求に応えるための技術として、例えば、光変調素子に防塵ガラスを設け、防塵ガラスと偏光板との間に隙間が形成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）

特開２００４−２２６７１６号公報

しかしながら、特許文献１では、防塵ガラスや複数の取り付け部材が必要であり、複雑な構成となる。そのため、簡単な構成でかつプロジェクターの小型化を図ることは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、塵埃等の異物が光変調素子に付着することによる表示品質の低下を抑制するとともに、簡単な構成でかつ小型化を図ることが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、前記光変調素子から射出される光の光路上に配置された偏光板と、前記光変調素子から射出され前記偏光板を透過した光を画像として投写する投写光学系と、前記光変調素子、前記偏光板、及び前記投写光学系を保持する枠体と、を含み、前記光変調素子は、前記枠体の一面の側に保持されており、前記投写光学系及び前記偏光板は、前記枠体の前記一面とは反対側の他面の側に保持されており、前記光変調素子の光射出面と前記偏光板の前記光変調素子の側の面との間には隙間が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、光変調素子の光射出面と偏光板の光変調素子の側の面との間に隙間が形成されるため、偏光板に付着した塵埃等の異物が画像に写り込むことが抑制される。そのため、画像にぼやけのない高品質な画像を表示することが可能となる。また、光変調素子、偏光板、及び投写光学系が枠体で保持されるため、プロジェクターの構成を簡素化することができる。よって、塵埃等の異物が光変調素子に付着することによる表示品質の低下を抑制するとともに、簡単な構成でかつ小型化を図ることが可能なプロジェクターが提供される。

前記プロジェクターにおいて、前記隙間の少なくとも一部が前記枠体により囲まれていることが望ましい。

この構成によれば、塵埃等の異物が隙間に入り込みにくくなる。そのため、塵埃等の異物が光変調素子に付着しにくくすることができる。よって、塵埃等の異物が光変調素子に付着することによる表示品質の低下を抑制しやすくなる。

前記プロジェクターにおいて、前記隙間が前記枠体により密閉されていてもよい。

この構成によれば、塵埃等の異物が隙間に入り込むことが回避される。よって、塵埃等の異物が光変調素子に付着することによる表示品質の低下を回避することができる。

前記プロジェクターにおいて、前記枠体の側面に貫通穴が形成されており、前記隙間が前記貫通穴を介して外気と連通していてもよい。

この構成によれば、偏光板に蓄積される熱を外部に逃がすことができ、熱が隙間にこもることが抑制される。これにより、熱が光変調素子に伝わることが抑制される。そのため、熱の影響により光変調素子の駆動状態が不安定になることを抑制できる。また、隙間の空気が熱膨張することによって生じる可能性がある偏光板の撓みを防止することができる。そのため、表示品質の低下を抑制しやすくなる。

前記プロジェクターにおいて、前記枠体の前記他面の側には掘り込み部が形成されており、前記偏光板は、前記掘り込み部に嵌め込まれていてもよい。

この構成によれば、簡単な構成で偏光板の位置を規定することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクターを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るプロジェクターを示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る枠体における光変調素子及び偏光板の保持状態を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクターを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る枠体に形成された貫通穴を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター１を示す斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター１を示す分解斜視図である。

本実施形態に係るプロジェクター１は、図１に示すように、光源１０と、ピックアップレンズユニット２０と、偏光変換素子３０と、光変調素子４０と、投写光学系５０と、フレーム６０と、枠体７０と、を備えている。

光源１０は、図２に示すように、基台１１及び固体光源１２を備えている。光源１０は、ランバート発光タイプの発光ダイオードである。光源１０は、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光（光源光）を射出する。このような光源１０を用いることにより、プロジェクター１の小型化を図ることができる。

ピックアップレンズユニット２０は、第１レンズ２１と、第２レンズ２２と、を備えている。第１レンズ２１は、光源１０に近い側に位置する。第２レンズ２２は、光源１０から遠い側に位置する。なお、図１及び図２ではピックアップレンズユニット２０を２つのレンズで構成しているが、レンズの数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。

第１レンズ２１は、光入射面が平面状、光射出面が球面状をなす平凸レンズである。第１レンズ２１は、光源１０からの光の拡がり角を抑える機能を有する。

第２レンズ２２は、光入射面が平面状、光射出面が非球面状をなす非球面レンズである。第２レンズ２２の光射出面をピックアップレンズユニット２０の照明光軸３０ａｘの方向から見た平面形状は、照明光軸３０ａｘを中心とした回転対称な形状である。第２レンズ２２を照明光軸３０ａｘと平行な平面で切断した断面形状は、非球面形状である。

第２レンズ２２となる非球面レンズとしては、具体的には、第２レンズ２２の光射出面のコーニック定数Ｋが−１≦Ｋ＜０のもの、すなわち放物面または横長の楕円面をなすもの等が挙げられる。

偏光変換素子３０は、ピックアップレンズユニット２０から入射する光を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出するものである。偏光変換素子３０は、例えば、入射光のうちＰ偏光を透過しＳ偏光を反射する偏光分離膜と、偏光分離膜で反射されたＳ偏光を偏光分離膜を透過したＰ偏光と同方向に反射する反射膜と、を備えている。

光変調素子４０は、偏光変換素子３０から入射する光を画像情報に応じて変調し、カラー画像を形成するものである。

光変調素子４０の偏光変換素子３０の側には入射側偏光板４１が配置されている。光変調素子４０の投写光学系５０の側には射出側偏光板４２が配置されている。これら入射側偏光板４１、光変調素子４０及び射出側偏光板４２によって、入射された各色光の光変調が行われる。

例えば、光変調素子４０は、一対の透明なガラス基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調素子である。光変調素子４０は、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板４１から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。光変調素子４０は、フレキシブル配線等を有する。

光変調素子４０から射出された光は射出側偏光板４２に入射する。射出側偏光板４２を透過した光は、投写光学系５０によってスクリーンＳＣＲに拡大投写される。これにより、スクリーンＳＣＲ上でフルカラー画像が形成される。

フレーム６０は、ピックアップレンズユニット２０、偏光変換素子３０、及び光変調素子４０を保持するものである。以下、フレーム６０において、スクリーンＳＣＲの側の部分を先端部６１と称する。スクリーンＳＣＲの側とは反対側の部分を基端部６２と称する。

フレーム６０の先端部６１には、図２に示すように、掘り込み部６１ａが形成されている。掘り込み部６１ａは、入射側偏光板４１及び光変調素子４０の一部を嵌め込むための凹部である。入射側偏光板４１が掘り込み部６１ａに嵌め込まれることにより、入射側偏光板４１が位置決めされる。具体的には、入射側偏光板４１の照明光軸３０ａｘに平行な方向の位置ずれ、照明光軸３０ａｘに交差する方向の位置ずれ、及び照明光軸３０ａｘの回りの位置ずれが規制される。入射側偏光板４１及び光変調素子４０の一部は、フレーム６０の先端部６１の掘り込み部６１ａに嵌め込まれて固定されている。

フレーム６０の基端部６２には、光源１０が取り付けられている。例えば、光源１０の基台１１の凸部がフレーム６０の基端部６２の凹部に嵌め込まれて固定されている。

フレーム６０には、ピックアップレンズユニット２０、偏光変換素子３０、及び光変調素子４０を側方から挟み込んで保持する一対の側壁６３，側壁６４が設けられている。側壁６３と側壁６４とが互いに対向する方向と光変調素子４０に入射する光の光軸方向とに直交する方向をフレーム６０の上下方向とする。本実施形態において、光変調素子４０に入射する光の光軸は照明光軸３０ａｘと一致する。図１は、プロジェクター１を上下方向から見た平面図である。

フレーム６０は上下方向に貫通する収容部２００を備えており、ピックアップレンズユニット２０と偏光変換素子３０は、フレーム６０の収容部２００に収容されている。

本実施形態において、フレーム６０の収容部２００は塞がれず、開放されている。つまり、フレーム６０には、ピックアップレンズユニット２０、偏光変換素子３０、及び光変調素子４０の上方を覆う部材が存在していない。ピックアップレンズユニット２０、偏光変換素子３０、及び光変調素子４０の上方は、フレーム６０の外部に開放されている。同様に、ピックアップレンズユニット２０、偏光変換素子３０、及び光変調素子４０の下方は、フレーム６０の外部に開放されている。

側壁６３には、溝６３ａ，溝６３ｂ，溝６３ｃが形成されている。溝６３ａ，溝６３ｂ，溝６３ｃは、それぞれ側壁６３の高さ方向に沿って直線状に形成されている。

側壁６４には、溝６４ａ，溝６４ｂ，溝６４ｃが形成されている。溝６４ａ，溝６４ｂ，溝６４ｃは、それぞれ側壁６４の高さ方向に沿って直線状に形成されている。溝６４ａ，溝６４ｂ，溝６４ｃは、それぞれ溝６３ａ，溝６３ｂ，溝６３ｃと対向して配置されている。

溝６３ａ，溝６４ａは、第１レンズ２１を嵌め込むための溝である。溝６３ｂ，溝６４ｂは、第２レンズ２２を嵌め込むための溝である。溝６３ｃ，溝６４ｃは、偏光変換素子３０を嵌め込むための溝である。

各光学部材（第１レンズ２１、第２レンズ２２、及び偏光変換素子３０）が各溝に嵌め込まれることにより、各光学部材の照明光軸３０ａｘに平行な方向の位置ずれ、照明光軸３０ａｘに交差する方向の位置ずれ、及び照明光軸３０ａｘの回りの位置ずれが規制される。

図２に示すように、光変調素子４０と投写光学系５０との間には、光変調素子４０、射出側偏光板４２、及び投写光学系５０を保持するための枠体７０が設けられている。

枠体７０は、第１保持部７１と、第２保持部７２と、側壁７３，側壁７４と、を有している。第１保持部７１は、枠体７０の一面の側において光変調素子４０を保持する部分である。第２保持部７２は、枠体７０の一面とは反対側の他面の側において投写光学系５０を保持する部分である。

第２保持部７２の側壁７３側の端部には、支持ピン７３ａが設けられている。第２保持部７２の側壁７４側の端部には、支持ピン７４ａが設けられている。支持ピン７４ａは、支持ピン７３ａと対向して配置されている。

投写光学系５０には、支持ピン７３ａ，支持ピン７４ａをそれぞれ挿入するガイド部５１，ガイド部５２が形成されている。支持ピン７３ａ，支持ピン７４ａがそれぞれガイド部５１，ガイド部５２に挿入されることにより、投写光学系５０が位置決めされる。具体的には、投写光学系５０の照明光軸３０ａｘに交差する方向の位置ずれ及び照明光軸３０ａｘの回りの位置ずれが規制される。なお、投写光学系５０は、ガイド部５１，ガイド部５２に沿った範囲で、照明光軸３０ａｘに平行な方向に摺動可能である。投写光学系５０が第２保持部７２に嵌め込まれて保持されると、投写光学系５０の照明光軸３０ａｘに平行な方向の位置ずれが規制される。

図３は、本発明の第１実施形態に係る枠体７０における光変調素子４０及び射出側偏光板４２の保持状態を示す模式図である。図３（ａ）は、当該保持状態を照明光軸３０ａｘに平行な方向から見た図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図３（ｂ）に示すように、枠体７０の第２保持部７２には、掘り込み部７２ａが形成されている。掘り込み部７２ａは、射出側偏光板４２を嵌め込むための凹部である。掘り込み部７２ａは、照明光軸３０ａｘに平行な方向から見て、矩形状になっている。掘り込み部７２ａは、射出側偏光板４２に対応する大きさとなっている。射出側偏光板４２が掘り込み部７２ａに嵌め込まれることにより、射出側偏光板４２が位置決めされる。具体的には、射出側偏光板４２の照明光軸３０ａｘに平行な方向の位置ずれ、照明光軸３０ａｘに交差する方向の位置ずれ、及び照明光軸３０ａｘの回りの位置ずれが規制される。

光変調素子４０は、枠体７０の第１保持部７１に保持されている。光変調素子４０の光射出面と射出側偏光板４２の光変調素子４０の側の面との間には隙間８０が形成されている。

隙間８０は、枠体７０により囲まれている。本実施形態において、隙間８０は、枠体７０により密閉されている。枠体７０により囲まれている部分は、光変調素子４０の表示領域４０Ｓに対応する大きさとなっている。

以上のように、本実施形態のプロジェクター１によれば、光変調素子４０の光射出面と射出側偏光板４２の光変調素子４０の側の面との間に隙間８０が形成されるため、射出側偏光板４２に付着した塵埃等の異物が画像に写り込むことが抑制される。そのため、画像にぼやけのない高品質な画像を表示することが可能となる。また、光変調素子４０、射出側偏光板４２、及び投写光学系５０が枠体７０で保持されるため、プロジェクター１の構成を簡素化することができる。よって、塵埃等の異物が光変調素子４０に付着することによる表示品質の低下を抑制するとともに、簡単な構成でかつ小型化を図ることが可能なプロジェクター１が提供される。

また、この構成によれば、隙間８０が枠体７０により密閉されているため、塵埃等の異物が隙間８０に入り込むことが回避される。よって、塵埃等の異物が光変調素子４０に付着することによる表示品質の低下を回避することができる。

また、この構成によれば、射出側偏光板４２が掘り込み部７２ａに嵌め込まれているため、簡単な構成で射出側偏光板４２の位置を規定することができる。

（第２実施形態）
図４は、図１に対応した、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター２を示す斜視図である。図５は、本発明の第２実施形態に係る枠体１７０に形成された貫通穴１７３ａを示す図である。

図４及び図５に示すように、本実施形態に係るプロジェクター２は、フレーム６０の収容部２００にシート部材９０が設けられている点、枠体１７０に貫通穴１７３ａが形成されている点、で上述の第１実施形態に係るプロジェクター１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図１ないし図３と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

シート部材９０は、ピックアップレンズユニット２０と偏光変換素子３０の上方を覆っている。シート部材９０の厚みは、フレーム６０の肉厚よりも薄い。シート部材９０は、セロファン、金属箔、樹脂膜などの薄膜を用いる。例えば、シート部材９０の厚みは、５０μｍ〜２００μｍの範囲内の値に設定されている。これにより、フレーム６０の内部に塵埃等の異物が入り込むことを抑制することができる。

図５に示すように、射出側偏光板４２は、枠体１７０の第２保持部１７２の掘り込み部１７２ａに嵌め込まれて固定されている。光変調素子４０は、枠体１７０の第１保持部１７１に保持されている。光変調素子４０の光射出面と射出側偏光板４２の光変調素子４０の側の面との間には隙間１８０が形成されている。

枠体１７０の側壁１７３には貫通穴１７３ａが形成されている。隙間１８０は、貫通穴１７３ａを介して外気と連通している。

本実施形態のプロジェクター２によれば、射出側偏光板４２に蓄積される熱を外部に逃がすことができ、熱が隙間１８０にこもることが抑制される。これにより、熱が光変調素子４０に伝わることが抑制される。そのため、熱の影響により光変調素子４０の駆動状態が不安定になることを抑制できる。また、貫通穴１７３ａの位置が枠体１７０の側壁１７３であるため、塵埃等の異物が隙間１８０に入り込むことが抑制される。よって、塵埃等の異物が光変調素子４０に付着することによる表示品質の低下を抑制することができる。さらに、隙間１８０の空気が熱膨張しても、膨張した空気が貫通穴１７３ａを通って隙間１８０の外部に出ていくため、隙間１８０の空気の熱膨張によって生じる可能性がある射出側偏光板４２の撓みを防止することができる。そのため、表示品質の低下を抑制しやすくなる。

なお、上記各実施形態においては、白色光を射出する光源１０としたが、本発明はこれに限定されるものではない。白色光以外の光（例えば、特定の色光成分を多く含む光）を射出する光源としてもよい。

上記各実施形態においては、光源１０としてランバート発光タイプの発光ダイオードを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光源として半導体レーザーからなる固体光源を用いてもよい。また、光源として固体光源以外の光源を用いてもよい。

上記各実施形態においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。

上記各実施形態においては、１つの光変調素子を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。２つ以上の光変調素子を用いたプロジェクターにも適用可能である。例えば、赤色光用の光変調素子と青色光用の光変調素子と緑色光用の光変調素子とを用いる場合、例えば偏光変換素子の後段に、公知の色分離光学系を配置すればよい。

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。

１，２…プロジェクター、４０…光変調素子、４２…射出側偏光板（偏光板）、５０…投写光学系、７０，１７０…枠体、７２ａ，１７２ａ…掘り込み部、８０…隙間、１７３ａ…貫通穴

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調素子と、
   前記光変調素子から射出される光の光路上に配置された偏光板と、
   前記光変調素子から射出され前記偏光板を透過した光を画像として投写する投写光学系と、
   前記光変調素子、前記偏光板、及び前記投写光学系を保持する枠体と、を含み、
   前記光変調素子は、前記枠体の一面の側に保持されており、
   前記投写光学系及び前記偏光板は、前記枠体の前記一面とは反対側の他面の側に保持されており、
   前記光変調素子の光射出面と前記偏光板の前記光変調素子の側の面との間には隙間が形成されているプロジェクター。
2. 前記隙間の少なくとも一部が前記枠体により囲まれている請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記隙間が前記枠体により密閉されている請求項２に記載のプロジェクター。
4. 前記枠体の側面に貫通穴が形成されており、前記隙間が前記貫通穴を介して外気と連通している請求項２に記載のプロジェクター。
5. 前記枠体の前記他面の側には掘り込み部が形成されており、
   前記偏光板は、前記掘り込み部に嵌め込まれている請求項１ないし４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
   
   

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