JP2016224120A - Reflection type optical element and image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射型光学素子及び画像投影装置に関する。 The present invention relates to a reflective optical element and an image projection apparatus.
プロジェクタに代表されるレンズユニットを使用した画像投影装置において、投射光学系に反射型光学素子を用いて投影面に画像を投影する画像投影装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 In an image projection apparatus using a lens unit typified by a projector, an image projection apparatus that projects an image on a projection surface using a reflective optical element in a projection optical system is known (for example, see Patent Document 1).
反射型光学素子には、画像投影装置本体への高い固定精度とともに、当該反射型光学素子のサイズの小型化が求められている。 A reflection type optical element is required to have a small size of the reflection type optical element as well as high fixing accuracy to the image projection apparatus main body.
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、画像投影装置本体への高い固定精度を維持しながらもコンパクトな反射型光学素子の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a compact reflective optical element while maintaining high fixing accuracy to the image projection apparatus main body.
上述した課題を解決するため、本発明にかかる反射型光学素子は、画像投影装置本体側から投影された画像を投影画像として投影面に向けて反射するための、基準軸に対して対称な反射面を備えた反射部と、前記反射部の外周部に、前記基準軸に垂直な方向に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して仮決めするための第1位置決め部と、前記基準軸を挟んで前記第1位置決め部と反対側に前記垂直な方向に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して位置決めする第2位置決め部と、を有する。 In order to solve the above-described problems, a reflective optical element according to the present invention is a reflection symmetric with respect to a reference axis for reflecting an image projected from the image projection apparatus main body side toward a projection plane as a projection image. A reflection portion having a surface, and an outer peripheral portion of the reflection portion that protrudes in a direction perpendicular to the reference axis, and temporarily determines the attachment position of the reflection type optical element with respect to the image projection apparatus main body side A first positioning portion for projecting in the perpendicular direction on the opposite side of the first positioning portion across the reference axis, and the attachment position of the reflective optical element with respect to the image projection apparatus main body side And a second positioning portion for positioning.
本発明によれば、画像投影装置本体への高い固定精度を維持しながらもコンパクトな反射型光学素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a compact reflective optical element can be provided, maintaining the high fixation precision to an image projector main body.
本発明の実施形態として、画像投影装置の構成の一例を図1に示す。
画像投影装置100は、光束Lを射出する光源101と、投影すべき画像を画像情報として平面的に表示して、光束Lを変調する空間光変調素子102と、光源101と空間光変調素子102とを内部に収納したハウジングたる筐体20と、を有している。
画像投影装置100はまた、画像を投影面104に投影するための投影光学系たるレンズユニット200と、投影面104に投影するべき画像を表示するために空間光変調素子102を制御する制御部109と、を有している。
画像投影装置100はまた、レンズユニット200から投影された投影画像Qを反射して、投影面104に投影するための反射型光学素子たる反射ミラー40を有している。
As an embodiment of the present invention, an example of the configuration of an image projection apparatus is shown in FIG.
The
The
The
光源101は、光線を出射する発光源たるハロゲンランプを用いて、白色光を略並行に出射する。ここで光源としてはメタルハライドランプや高圧水銀ランプ、LEDを用いても良い。
光源101は白色光源であるが、R、G、B等の基本色に対応するレーザー光源のような単色光源を複数用いたものであっても良い。
The
Although the
空間光変調素子102は、入射した光束Lを透過して空間的な変調を付与して出射することで画像情報を与える画像表示手段たる液晶パネルである。なお、空間光変調素子102は、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)のような反射型の空間光変調素子であっても良い。
The spatial
レンズユニット200は、少なくとも1つのレンズを有し、空間光変調素子102を透過した光束Lを結像する結像光学系であるとともに、画像を投影面104に投影するための投影光学系である。
The
反射ミラー40は、レンズユニット200よりも光束Lの光軸方向下流側であって、投影面104の上流側に配置されている。
反射ミラー40は、図2に示すように、画像投影装置100の本体部分たる筐体部としての筐体20に取り付けられ、レンズユニット200によって結像された投影画像Qを反射するためのプラスチック等の樹脂製の反射部材である。
The
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、レンズユニット200を透過した光束Lの入射方向をZ方向として、その光軸をZ軸、反射ミラー40の対称軸たる基準軸をY軸、Z軸とY軸とに直交する軸をX軸と定め、それぞれの軸方向をY方向、X方向とする。
なお、図3に示すようにY軸は、投影画像QのX方向とY方向とにおける中心点である中心部Oを通るように設定されている。したがって、本実施形態においてY軸は反射ミラー40の基準軸と一致するように定められるとともに投影画像Qの天地方向すなわち垂直方向たるV方向に伸びた垂直軸でもある。
以上述べたことから明らかなように、反射ミラー40に投影される投影画像Qの上下方向に対応する天地方向がY方向、同様に反射ミラー40に投影される画像の長手方向すなわち水平方向たるH方向がX方向と一致する。
以降、特に方向を明示したい場合にはX、Y、Zの各方向について+あるいは−の表記をつけて表す。
As shown in FIG. 3, the incident direction of the light beam L that has passed through the
As shown in FIG. 3, the Y axis is set so as to pass through the central portion O that is the center point in the X direction and the Y direction of the projection image Q. Therefore, in the present embodiment, the Y axis is determined so as to coincide with the reference axis of the
As is apparent from the above description, the vertical direction corresponding to the vertical direction of the projection image Q projected on the
Hereinafter, in particular, when it is desired to specify the direction, each of the X, Y, and Z directions is indicated by + or −.
反射ミラー40は、図3又は図4に示すように、光束Lを反射するための+Z方向に凸に湾曲した曲面である反射面41aを備える反射部としての本体部41を有している。
反射ミラー40は、本体部41の4隅の外縁たる外周部に、本体部41から±X方向に沿って突出するように設けられた4つの支持部42を有している。
支持部42は、本体部41の外周部に、Y軸に対して反対側に本体部41から突出するように設けられた4つの耳部である。支持部42は、本体部41の四方の隅に設けられているから、本実施形態では本体部41の−Z方向側の端部に配置される。
反射ミラー40は、支持部42のうち何れか1つ、本実施形態では図3における+Y方向側に配置された2つの支持部42のうち、−X方向に突出する左上に位置する支持部42に、−Z方向に凸の半球状の突部である第1位置決め部43を有している。
なお、第1位置決め部43は、何れの支持部42に形成されても良い。
As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the
The
The
The
The
反射ミラー40は、第1位置決め部43とY軸に対して軸対称に、すなわち図3における右上に配置されて+X方向に突出する支持部42に形成された、−Z方向に凸の半球状の突部である第2位置決め部44を有している。
すなわち第2位置決め部44は、+Y方向側に配置された2つの支持部42のうち、本体部41から+X方向に突出する支持部42に形成されている。
The
That is, the
反射ミラー40は、第1位置決め部43と第2位置決め部44とのそれぞれに対して−Y方向側に配置された支持部42に形成された複数の、ここでは2つのネジ止め用の開口部である固定部45を有している。
すなわち固定部45は、−Y方向側に配置された2つの支持部42のそれぞれに形成されている。
なお、2つの固定部45は、本実施形態では互いにY軸に対して軸対称に形成されているが、筐体20に対して固定されるのであれば互いにY軸についてずれた位置に形成されていても良い。
The
That is, the fixed
In the present embodiment, the two
反射ミラー40は、全体が樹脂材料で一体成型されている。従って、第1位置決め部43と第2位置決め部44とは、支持部42と一体に樹脂によって形成される。
第1位置決め部43と第2位置決め部44とは、後述する取り付け操作において、第1位置決め部43の位置が筐体20と当接して仮決めされた状態である仮決め状態で、第2位置決め部44が位置決めされる。
The
The
本体部41は、Y軸に対称に形成された非球面形状に湾曲した部材である。
本体部41の光束Lが照射される面側すなわち投影画像Qが投影される側の面、言い換えると−Z方向側の面には、アルミが蒸着されている。
かかる構成により、本体部41の−Z方向側の面には光束Lを反射するための反射面41aが形成されている。
なお、ここではアルミ蒸着としたが、本体部41は、可視光領域の反射率が高い金属製の部材を用いても良いし、樹脂材料に可視光領域の反射率の高い金属材料を蒸着したものであっても良い。
The
Aluminum is vapor-deposited on the surface of the
With this configuration, a
In addition, although it was set as aluminum vapor deposition here, the main-
筐体20は、図4(a)〜(c)に示すように、第1位置決め部43と対向する位置に設けられた円錐台状の凹部である第1当接部23と、第2位置決め部44と対向する位置に設けられた台形溝状の凹部である第2当接部24と、を有している。
As shown in FIGS. 4A to 4C, the
第1当接部23は、図4(a)に示すように、反射ミラー40が筐体20に取り付けられた固定状態において、第1位置決め部43と当接した状態で第1位置決め部43に固定された状態となる。
第2当接部24は、Y軸と平行に形成された溝状の凹部であり、固定状態において第2位置決め部44と当接した状態で第2位置決め部44に固定された状態となる。図4(b)はかかる固定状態において反射ミラー40を+Z方向から見た図であり、図4(c)は反射ミラー40を−X方向から見たYZ断面図である。
As shown in FIG. 4A, the
The
以上のような構成を有する画像投影装置100において、画像を投影する方法について説明する。
A method for projecting an image in the
光源101から射出された白色光は、略並行な光束Lとして空間光変調素子102へ入射し、制御部109の制御に基づいて空間的な変調を付与する空間光変調素子102により、カラーの画像情報を付与される。
空間光変調素子102によって空間的な変調を付与された光束Lは、レンズユニット200を透過して投影画像Qとして反射ミラー40に投影される。
反射ミラー40において、投影画像Qが反射されて投影面104に対して投影される。
White light emitted from the
The light beam L that has been spatially modulated by the spatial
At the
このような画像投影装置100において、特に本体部41が非球面形状の場合には、投影面104に投影される画像の精度は、反射ミラー40の取り付け精度によって、具体的には光束Lの入射方向に対する反射面41aの傾きと位置とによって、大きく変化する。
In such an
反射ミラー40のような反射型光学素子の取り付けに関しては、多くの項目で調整が必要であり、多岐にわたる構造が考えられてきた。
例えば比較例として図6に示すように、投影画像の中心軸たるY軸上に位置決めのための位置決め部48を設け、位置決め部48と仮想の筐体20’とを当接させた状態で、ネジ等の固定部材により反射ミラー40’を位置決め部48に固定する構造が考えられる。
しかしながら、かかる構造のようにY軸上に位置決め部48を形成すると、位置決め部48を中心に回転させて投影画像Qと本体部41’との中心位置を合わせやすくなる一方で、反射ミラー40’がY軸方向に大きくなるという問題があると考えられる。
このように反射ミラー40’が投影画像Qの天地方向すなわちY軸方向に大型化すると、取り付け対象である筐体20’も大型化して、所謂けられが生じるなどの懸念がある。
Regarding the attachment of the reflective optical element such as the
For example, as shown in FIG. 6 as a comparative example, a
However, when the
As described above, when the reflecting
そこで、本実施形態では、第1位置決め部43と第2位置決め部44とを、X方向に沿った方向に設けている。
本実施形態における取り付け操作について図5(a)、(b)を用いて説明する。
Therefore, in the present embodiment, the
The mounting operation in this embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図5(a)に示すように、主基準側の位置決め部である第1位置決め部43が第1当接部23と当接されて仮決め状態となる。仮決め状態では、第1当接部23の凹部に、第1位置決め部43が挿入されることで、反射ミラー40は筐体20に対してZ方向には移動が規制され、XY平面上には第1位置決め部43を中心に回転可能な状態で支持される。
このとき、第2当接部24は溝状であるから、第2当接部24と第2位置決め部44との間には、少なくともY方向に空隙があり、溝状の第2当接部24に沿って第2位置決め部44はY方向に移動可能に保持されている。
したがって、第2当接部24は、第1位置決め部43を主基準側の位置決め部として位置を仮決めしたときの従基準側の位置決め部として機能する。
なお、移動可能な方向は、第2当接部24と第2位置決め部44との間に形成される空隙によって定められるので、例えば第2当接部24と第2位置決め部44との間にX方向にも空隙があった場合には、Y方向とともにX方向にも移動可能である。
First, as shown in FIG. 5A, the
At this time, since the
Therefore, the
Note that the movable direction is determined by the gap formed between the
次に、本体部41の基準軸たるY軸が、投影画像Qの中心部Oを通るように位置を調整し、固定部45をネジなどの固定部材によって固定する。
かかる固定状態では、図5(b)に示すように、反射ミラー40は固定部材によって−Z方向に抑えられるから、台形溝である第2当接部24に半球状の第2位置決め部44が当接し、抑え付けられることで位置決めされる。
なお、既に述べたように、固定状態では、本体部41の基準軸たるY軸は、投影画像Qの天地方向と平行であり、投影画像の中心を通り長手方向に垂直な垂直軸と一致するように配置されている。
Next, the position is adjusted so that the Y axis, which is the reference axis of the
In this fixed state, as shown in FIG. 5B, the reflecting
As already described, in the fixed state, the Y axis that is the reference axis of the
以上述べたように、X方向に沿って、Y軸について対称となるように第1位置決め部43と、第2位置決め部44とを設けたことにより、反射ミラー40は、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにY方向の大型化を抑制する。
As described above, by providing the
本実施形態において、第2位置決め部44は、第1位置決め部43の位置が画像投影装置100の筐体20に対して仮決めされた状態で、位置決めされる。
かかる構成により、仮決め状態において、投影画像Qの中心軸と、本体部41の基準軸たるY軸とを調整することができるから、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにY方向の大型化を抑制する。
In the present embodiment, the
With this configuration, the center axis of the projection image Q and the Y axis, which is the reference axis of the
本実施形態において、反射ミラー40は、第1位置決め部43と第2位置決め部44とのそれぞれに対してY方向に沿って設けられた2つの固定部45を有している。
かかる構成により、反射ミラー40と筐体20とを固定して、高い固定精度を維持する。
In the present embodiment, the
With this configuration, the
本実施形態において、第1位置決め部43と第2位置決め部44とは、投影画像Qの長手方向即ちX方向に沿って本体部41から突出するように設けられている。また、筐体20は、第1位置決め部43と対向する位置に設けられた第1当接部23と、第2位置決め部44と対向する位置に設けられた第2当接部24と、を有している。
かかる構成により、第1位置決め部43が第1当接部23と当接した状態で、第2位置決め部44と第2当接部24とが当接して位置決めされるから、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにY方向の大型化を抑制する。
In the present embodiment, the
With this configuration, since the
本実施形態において、第1当接部23は円錐台型の凹部であり、第2当接部24は、Y方向に平行に伸びた台形溝である。
かかる構成により、仮決め状態においても第2位置決め部44が第2当接部24に対して移動可能に保持されるから、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにY方向の大型化を抑制する。
In the present embodiment, the
With this configuration, since the
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and the present invention described in the claims is not specifically limited by the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.
例えば、画像投影装置は、1つの液晶パネルでカラーの画像情報を与える1板式のカラープロジェクタとしたが、これに限らず、3板式のカラープロジェクタであっても良いし、モノクロの画像投影装置であってもよい。 For example, the image projector is a single-plate color projector that provides color image information with a single liquid crystal panel, but is not limited thereto, and may be a three-plate color projector or a monochrome image projector. There may be.
また、本実施形態では、第1当接部は円錐台形状としたが、円錐形状であっても良いし、第1位置決め部と嵌合するような半球状の凹部であっても良い。
また、反射型光学素子側に突部たる第1位置決め部と第2位置決め部とを設け、対向する画像投影装置の筐体部側に凹部たる第1当接部と第2当接部とを設けたが、凹凸の組み合わせは逆であっても良い。
In the present embodiment, the first contact portion has a truncated cone shape. However, the first contact portion may have a conical shape, or a hemispherical concave portion that fits into the first positioning portion.
In addition, a first positioning portion and a second positioning portion that are protrusions on the reflective optical element side are provided, and a first contact portion and a second contact portion that are recesses on the housing portion side of the opposing image projection device. Although provided, the combination of irregularities may be reversed.
また、本実施形態では、第2当接部を台形溝状としたが、単に溝状であっても良いし、第2当接部を第2位置決め部よりも大きな半球状として、微調整可能なように保持しても良い。 In the present embodiment, the second contact portion has a trapezoidal groove shape, but it may be simply a groove shape, and the second contact portion may be finely adjusted to be a hemisphere larger than the second positioning portion. It may be held as such.
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 The effects described in the embodiments of the present invention are only the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.
20 筐体部(筐体)(画像投影装置本体)
23 第1当接部
24 第2当接部
40 反射型光学素子(反射ミラー)
41 反射部(本体部)
41a 反射面
42 外周部(支持部)
43 第1位置決め部
44 第2位置決め部
100 画像投影装置
200 レンズユニット
L 入射光(光束)
Q 投影画像
X 投影画像の長手方向
Y 基準軸(垂直軸)
20 Case (Case) (Image Projector Body)
23
41 Reflector (body)
41a
43
Q Projected image X Projected image longitudinal direction Y Reference axis (vertical axis)
Claims (4)
前記反射部の外周部に、前記基準軸に垂直な方向に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して仮決めするための第1位置決め部と、
前記基準軸を挟んで前記第1位置決め部と反対側に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して位置決めする第2位置決め部と、
を有する反射型光学素子。 A reflection unit having a reflection surface symmetric with respect to a reference axis for reflecting an image projected from the image projection apparatus main body side toward the projection surface as a projection image;
A first positioning portion provided on the outer peripheral portion of the reflecting portion so as to protrude in a direction perpendicular to the reference axis, and for temporarily determining the attachment position of the reflective optical element with respect to the image projection apparatus main body side;
A second positioning portion that is provided to protrude to the opposite side of the first positioning portion across the reference axis, and that positions the attachment position of the reflective optical element with respect to the image projection apparatus main body side;
A reflective optical element.
前記第1位置決め部と前記第2位置決め部とのそれぞれに対して前記基準軸と平行な方向に沿って設けられた複数の固定部を有することを特徴とする反射型光学素子。 The reflective optical element according to claim 1,
A reflective optical element having a plurality of fixing portions provided along a direction parallel to the reference axis with respect to each of the first positioning portion and the second positioning portion.
前記反射型光学素子を保持するための筐体部と、
を備え、
前記反射型光学素子は、
前記光束が反射される曲面である反射面を備える反射部と、
前記反射部の外周部に、前記投影画像の長手方向に沿って設けられた第1位置決め部と、
前記投影画像の中心を通り前記長手方向に垂直な垂直軸を挟んで前記第1位置決め部と反対側に設けられた第2位置決め部と、を有し、
前記筐体部は、前記第1位置決め部と当接して前記反射型光学素子が保持される位置を仮決めする第1当接部と、前記第1位置決め部と前記第1当接部とが当接した状態で、前記第2位置決め部と当接して位置決めする第2当接部と、を有する画像投影装置。 A reflective optical element for reflecting a light beam transmitted through a projection optical system formed by at least one lens toward a projection surface as a projection image;
A housing for holding the reflective optical element;
With
The reflective optical element is
A reflective portion comprising a reflective surface that is a curved surface from which the luminous flux is reflected;
A first positioning portion provided along the longitudinal direction of the projected image on the outer periphery of the reflecting portion;
A second positioning part provided on the opposite side of the first positioning part across a vertical axis passing through the center of the projection image and perpendicular to the longitudinal direction,
The housing includes a first abutting portion that temporarily contacts the first positioning portion and temporarily determines a position where the reflective optical element is held, and the first positioning portion and the first abutting portion. An image projection apparatus comprising: a second contact portion that contacts and positions the second positioning portion in a contact state.
前記第1当接部は、円錐台型の凹部であり、
前記第2当接部は、前記垂直軸と平行な方向に沿って伸びた溝部であることを特徴とする画像投影装置。 The image projector according to claim 3.
The first contact portion is a truncated cone-shaped recess,
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the second contact portion is a groove portion extending along a direction parallel to the vertical axis.
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