JP4018949B2

JP4018949B2 - ロッドインテグレータの製造方法

Info

Publication number: JP4018949B2
Application number: JP2002220026A
Authority: JP
Inventors: 悟川合; 幸治大垣
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP2004061859A; US6915063B2; US20040071434A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッドインテグレータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、投射型液晶プロジェタ等においては、光源から射出された光を液晶パネルに照射し、液晶パネルで画像情報に基づいて変調された光をスクリーンに投影するようになっている。このような液晶プロジェクタにおいて、液晶パネルに照射する光が素子の表面で均一でない場合は、スクリーンに投影されている画面に照度ムラが生じる。従って、液晶パネルへの照明光の液晶パネルの素子面上での照度を均一にする手段が用いられる。このような手段として、ロッドインテグレータが知られている。
【０００３】
ロッドインテグレータとしては、例えば、ガラス製の棒状ロッドプリズムとして形成されているもの（例えば、特開平１１−３２６７２７号公報）や、内面が鏡面である筒状体として形成されているものがある。特開平１１−３２６７２７号公報で開示されているロッドプリズムとしてのロッドインテグレータは、光源からの直接又はリフレクタにより反射されて入射された光を、側面で複数回反射させて光源と反対側の端面である射出端面に導くことで、射出端面での照度を略均一にするようになっている。そして、ロッドインテグレータの射出端面と、液晶パネルとを共役な関係にすることにより、液晶パネルの素子面での照度を均一化するようになっている。尚、内面が鏡面の筒状体のロッドインテグレータもロッドインテグレータの液晶プロジェクタにおける配置などは、ロッドプリズムの場合と同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロッドインテグレータとして上述のようにロッドプリズムを利用した場合、ロッドプリズムの射出端面にキズが生じている場合や塵埃が付着している場合には、射出端面上のキズや塵埃が液晶パネルの素子面に結像されるという問題が生じる。
【０００５】
一方、内面を鏡面とした筒状体をロッドインテグレータとした場合には、射出端部には、端面が存在しないため、ロッドプリズムを利用した場合のようなキズや塵埃の問題は生じない。しかしながら、鏡面の反射率を１００％とするのは難しいため、鏡面による反射を繰り返すことにより光源からの光量が大幅に減少するという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するロッドインテグレータの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、発明者らは鋭意検討を重ね、ロッドプリズムと内面を鏡面とした筒状体とを組み合わせたハイブリッド型のロッドインテグレータとすることにより、ロッドプリズムの射出端面における塵埃やキズが液晶パネルの素子面に像として形成されないこと、及び、従来のように筒状体のみでロッドインテグレータを形成した場合に比べて、光量の低減を抑制できることを見出した。また、ハイブリッド型のロッドインテグレータにおいてロッドプリズムと筒状体との組み合わせ方に対して発明者らは更に検討を重ね、ロッドプリズムと筒状体との接合部の隙間等のスクリーンへの影響をなくすロッドインテグレータの製造方法を見出した。
【０００８】
請求項１に係る発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、第１端面から入射された光束を側面で反射させながら他側の第２端面に導き第２端面から光束を射出する断面長方形の四角柱状導光部材と、一方の端部が導光部材の第２端面側の端部を隙間なく囲繞し、内面で導光部材からの光束を反射させながら他方の開放端部から射出する筒状体とを備え、筒状体は、一面が鏡面である平板状の第１部材、第２部材、第３部材、及び第４部材を巴状に配置して構成されているロッドインテグレータの製造方法において、以下のステップを備えることを特徴とする。
【０００９】
即ち、本発明に係るロッドインテグレータの製造方法は、導光部材の第１側面と第１部材の１つの側面とを同一平面上におき且つ導光部材の第１側面に隣接する第２側面と第１部材の鏡面とを接触させて、導光部材の第１側面の対面側から第１部材の一端が突出するように第１部材を配置するステップと、導光部材から突出している第１部材の内面に第２部材の１つの側面を接触させ且つ第１側面の対面である第３側面と第２部材の鏡面とを接触させて、導光部材の第２側面の対面側から第２部材の一端が突出するように第２部材を配置するステップと、導光部材から突出している第２部材の内面に第３部材の１つの側面を接触させ且つ第２側面の対面である第４側面と第３部材の鏡面とを接触させて、導光部材の第３側面の対面側から第３部材の一端が突出するように第３部材を配置するステップと、導光部材から突出している第３部材の内面に第４部材の１つの側面を接触させ且つ第１側面と第４部材の鏡面とを接触させて、導光部材の第４側面の対面側から第４部材の一端が突出すると共に、第４部材において導光部材の第４側面の対面側から突出した部分の鏡面が第１部材の上記１つの側面に接触するように第４部材を配置するステップと、第１部材、第２部材、第３部材、及び第４部材を夫々導光部材に対して固定するステップと、を含むことを特徴とする。尚、上記した光束とは、光線の集まりの意味である。また、「巴状」とは、上記製造方法から理解される通り、「渦巻状」、「風車格子状」とも称される配列状態をいう。
【００１０】
上述したようなステップで、一面に鏡面を有する第１部材、第２部材、第３部材、及び第４部材を、ロッドプリズムのような導光部材に対して鏡面が内側になるように順次互いに隙間なく配置して筒状体を構成することにより、ロッドプリズムと筒状体とのハイブリッド型のロッドインテグレータが製造される。そのため、個々の導光部材の大きさが異なっていても導光部材と筒状体との間に隙間を生じさせずにロッドインテグレータを製造することができる。従って、導光部材と筒状体との間に隙間が生じて、その隙間の影響でスクリーン上に格子状の照度ムラが生じることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。全図を通し、同一又は相当部分には同一符号を付することとする。
【００１４】
図１に、本実施形態に係るロッドインタグレータを含む液晶プロジェクタの原理を示す液晶プロジェクタの概略構成図を示す。
【００１５】
図１に示す液晶プロジェクタ１０において、光源部１２と、ロッドインテグレータ１４と、集光レンズ系１６と、液晶パネル１８と、投射レンズ系２０とを含んで構成されている。
【００１６】
光源部１２は、光源２２とリフレクタ２４とを有しており、光源２２から射出された光束は、直接又はリフレクタ２４により反射されてロッドインテグレータ１４における光源部１２側の一端から入射される。ロッドインテグレータ１４に入射された光束は、ロッドインテグレータ１４内部を経て集光レンズ系１６側の一端から射出される。ロッドインテグレータ１４からの射出光は、集光レンズ系１６で略平行にされて、入射された光を画像情報に基づいて変調する液晶パネル１８に照明光として入射される。集光レンズ系１６から入射され、液晶パネル１８で画像情報を重畳された光は、投射レンズ系２０により図示しないスクリーンに照射される。
【００１７】
上記の液晶プロジェクタ１０において、集光レンズ系１６に関してロッドインテグレータ１４における光束が射出する端部と液晶パネル１８の素子面とは光学的に共役な関係になっている。また、投射レンズ系２０に関して、液晶パネル１８の素子面とスクリーンとは光学的に共役な関係となっている。そのため、スクリーン上の画面において照度ムラを生じさせないためには、液晶パネル１８への照明光が液晶パネル１８の素子面において均一であることが必要である。光源部１２からの光束を、液晶パネル１８の素子面において均一にするために利用される手段が上記のロッドインテグレータ１４である。
【００１８】
以下に、本実施形態に係るロッドインテグレータ１４について説明する。図２にロッドインテグレータ１４の斜視図を示す。ロッドインテグレータ１４は、ロッドプリズム（導光部材）２６と筒状体２８とから形成されている。
【００１９】
ロッドプリズム２６は、図１における光源部１２側に位置し、図２に示すように断面長方形の四角柱である。ロッドプリズム２６の材質としては、例えば、ガラスが考えられる。ロッドプリズム２６は、入射端面（第１端面）３０で入射された光源部１２からの光束を側面で反射させながら射出端面（第２端面）３２に導き、筒状体２８に射出するようになっている。光源部１２からの光量を減少させないため、光束は、ロッドプリズム２６の側面で全反射するように入射されるようになっている。
【００２０】
筒状体２８は、内面が鏡面となっており、ロッドプリズム２６の射出端面３２から射出された光束を鏡面で反射させながらロッドプリズム２６と反対側の開放端部３４に導き、開放端部３４から光束を射出するものである。筒状体２８は、一面に鏡面を有する平板状の第１部材３６、第２部材３８、第３部材４０、及び第４部材４２をロッドプリズム２６の射出端面３２側の端部に対して鏡面が内側になるように巴状に囲繞して構成されている。各部材３６〜４２は、例えば、一面に反射コートされた鏡面を有するガラス板などが考えられる。
【００２１】
上述したようなロッドインテグレータ１４の構成により、光源部１２からの光束は、まず、ロッドプリズム２６に入射され、側面で全反射を繰り返して射出端面３２から筒状体２８に射出される。ロッドプリズム２６から射出された光束は、更に筒状体２８の鏡面で複数回反射して、筒状体２８の開放端部３４から集光レンズ系１６側に射出される。光源部１２からの光束は、ロッドプリズム２６の側面で全反射をする角度の範囲内において種々の角度でロッドインテグレータ１４に入射する。従って、入射された光束は、ロッドインテグレータ１４内においてロッドインテグレータ１４への入射角度に応じた様々な反射角度で反射して筒状体２８の開放端部３４に達する。従って、ロッドインテグレータ１４から光束が射出される端部、即ち、筒状体２８の開放端部３４には、光束が種々の方向から届くため、開放端部３４における光軸に垂直な断面で照度が均一となる。
【００２２】
また、ロッドインテグレータ１４から光束が射出される端部、即ち、筒状体２８の開放端部３４は中空である。従って、ロッドプリズム２６の射出端面３２のようなキズや塵埃が付着する端面はなく、液晶パネル１８の素子面及びその素子面と共役な関係であるスクリーン上に塵埃やキズなどの像が形成されることはない。更に、ロッドインテグレータ１４は、ロッドプリズム２６と筒状体２８とを組み合わせているため、従来のように筒状体２８だけでロッドインテグレータ１４を形成する場合よりも光量の減少を低減できる。
【００２３】
上記のロッドプリズム２６と筒状体２８とを組み合わせたロッドインテグレータ１４は、例えば、筒状体２８を形成した後に、ロッドプリズム２６を筒状体２８に挿入して固定して製造することも考えられる。しかしながら、筒状体２８を形成した後に、筒状体２８とロッドプリズム２６とを組み合わせると、ロッドプリズム２６の大きさが異なる場合には、ロッドプリズム２６と筒状体２８との間に隙間が生じたり、筒状体２８にロッドプリズム２６を挿入できずにロッドプリズム２６の射出端面３２が筒状体２８の一端に突き当たる場合が生じる。
【００２４】
発明者らは、ロッドプリズム２６と筒状体２８との間に隙間がある場合及びロッドプリズム２６の射出端面３２が筒状体２８の一端に突き当たった場合にどのような影響がスクリーン上の画面に現れるかを見出した。即ち、ロッドプリズム２６と筒状体２８との間に隙間があると、その隙間にはロッドプリズム２６からの射出光は届かないため、隙間部分が暗部となり、図３の（ａ）に示すようにスクリーン上に格子状の照度ムラが現れる。また、ロッドプリズム２６の射出端面３２が筒状体２８の一端に突き当たると、射出端面３２と筒状体２８との接触面でロッドプリズム２６からの射出光が乱反射して、図３の（ｂ）に示すようにスクリーン上の画面周辺に色ムラが現れる。
【００２５】
本実施形態に係るロッドインテグレータ１４の製造方法は、ロッドプリズム２６の大きさが異なる場合でも上記のような格子状の縞や色ムラが生じないロッドインテグレータ１４を製造できるという特徴を有するものである。
【００２６】
以下、ロッドインテグレータ１４の製造方法について図４を用いて説明する。図４は、図２に示すロッドインテレータ１４を製造する場合に、筒状体２８が形成される工程を図２の筒状体２８の開放端部３４側から示したものである。
【００２７】
まず、図４の（ａ）から理解されるように、ロッドプリズム２６の第１側面４４と第１部材３６の側面４６とが同一平面上になる、即ち、第１部材３６の側面４６がロッドプリズム２６の第１側面４４から突出しないように第１部材３６の位置をロッドプリズム２６に対して合わせる。更に、ロッドプリズム２６の第２側面４８と第１部材３６の鏡面５０とが接触するように第１部材３６を配置する。このように第１部材３６を配置することで、ロッドプリズム２６の第１側面４４の対面側から第１部材３６の一端が突出する。
【００２８】
上述のように第１部材３６をロッドプリズム２６に配置する際、第１部材３６におけるロッドプリズム２６との接触面には接着剤を塗布しておき、第１部材３６とロッドプリズム２６とを固定する。接着剤としては、例えば、ロッドプリズム２６の材質（例えば、ガラス）の屈折率とほぼ同じ屈折率を有し、光源部１２からの光束に対して光学的に透明なものであれば良い。また、紫外線硬化型の接着剤を用いることは好適である。紫外線硬化型接着剤を用いることで第１部材３６をロッドプリズム２６に配置した後に紫外線を照射して第１部材３６をロッドプリズム２６に固定することができる。
【００２９】
図４の（ｂ）は、第２部材３８をロッドプリズム２６に配置する工程を示したものである。第１部材３６をロッドプリズム２６に固定した後、ロッドプリズム２６から突出している第１部材３６の内面に第２部材３８の側面５２が接触するように第２部材３８を配置する。ここで、第２部材３８を配置する場合には、ロッドプリズム２６の第１側面４４の対面である第３側面５４と第２部材３８の鏡面５６とを接触させておく。上記のような配置により、ロッドプリズム２６の第２側面４８の対面側から第２部材３８の一端が突出する。また、第２部材３８において、第１部材３６と接触する側面５２及びロッドプリズム２６と接触する鏡面５６には、上述した接着剤を塗布しておき、ロッドプリズム２６と第２部材３８、第１部材３６と第２部材３８とを夫々固定する。
【００３０】
第３部材４０を配置する工程を図４の（ｃ）に示す。第２部材３８をロッドプリズム２６に固定した後、第１部材３６とロッドプリズム２６とに第２部材３８を固定した場合と同様に、第２部材３８とロッドプリズム２６とに対して第３部材４０を固定する。即ち、ロッドプリズム２６から突出している第２部材３８の内面に第３部材４０の側面５８を接触させ且つロッドプリズム２６の第２側面４８の対面である第４側面６０と第３部材４０の鏡面６２とを接触させるように第３部材４０を配置し、接着剤で固定する。
【００３１】
第３部材４０をロッドプリズム２６に固定した後の工程を図４の（ｄ）に示す。ロッドプリズム２６から突出している第３部材４０の内面に第４部材４２の側面６４を接触させ且つ第１側面４４と第４部材４２の鏡面６６とを接触させるように第４部材４２を配置して接着剤で固定する。
【００３２】
上述した方法によれば、第１部材３６、第２部材３８、第３部材４０、及び第４部材４２をロッドプリズム２６に対して隙間なく配置し、筒状体２８を形成することで、ロッドインテグレータ１４が製造される。そのため、ロッドプリズム２６の大きさが異なる場合でも、ロッドプリズム２６と筒状体２８との間に隙間が生じることがない。従って、ロッドプリズム２６と筒状体２８との間の隙間の影響でスクリーン上の画面に明暗の格子状の縞、即ち、照度ムラは生じない。
【００３３】
また、筒状体２８がロッドプリズム２６の射出端面３２を覆っているため、射出端面３２が筒状体２８の一端部に接触することによりスクリーンに表示された画面に色ムラが生じることがない。
【００３４】
更に、上述の製造方法により製造されたロッドインテグレータ１４における、ロッドインテグレータ１４から光束が射出される端部が、筒状体２８の開放端部３４であって端面を有しないことに関する効果や、光量の減少に関する効果は、先述した通りである。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、ロッドプリズム２６に各部材３６〜４２を配置する毎に、各部材３６〜４２をロッドプリズム２６に固定しているが、各部材３６〜４２をロッドプリズム２６に巴状に配置した後にロッドプリズム２６に固定しても良い。
【００３７】
また、上記の製造方法で、接着剤は、各部材３６〜４２とロッドプリズム２６との接触面に塗布しているが、筒状体２８の外面であって部材間の継ぎ目、及び各部材３６〜４２におけるロッドプリズム２６の入射端面３０側の側面とロッドプリズム２６との接触部分に接着剤を塗布して固定してもよい。
【００３８】
上記実施形態において、導光部材は、いわゆるロッドプリズムとしているが、特にロッドプリズムに限る必要はなく、一端面から光束を入射することができ、側面で反射して他端から射出できるものであれば良い。
【００３９】
尚、上記実施形態でロッドインテグレータを適用した液晶プロジェクタとして透過型液晶プロジェクタを示しているが、反射型液晶プロジェクタなどにも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、ロッドインテグレータは、一面が鏡面である平板状の第１部材、第２部材、第３部材、及び第４部材を、導光部材の第２端面側の端部に、各部材の鏡面を内側にして巴状に配置して製造される。各部材を巴状に配置して構成される筒状体は、導光部材の大きさにかかわらず導光部材の端部との間に隙間を生じさせずに導光部材の第２端面側の端部を覆うことができる。従って、筒状体と導光部材との接合部における隙間の影響による画面の照度ムラや、導光部材の射出端面が筒状体の一端部に突き当たることによる画面の色ムラが生じない。また、上記のようにして製造されたロッドインテグレータでは、筒状体の開放端部から光束が射出される。開放端部は中空であるため端面は存在せず、塵埃が付着することやキズが生じることは無い。従って、ロッドインテグレータから光束が射出される端部における塵埃などの像がスクリーンに形成されることがない。更に、ロッドインテグレータが導光部材と筒状体とにより形成されているため、筒状体のみでロッドインテグレータを形成する場合よりも、光量の減少を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のロッドインテグレータを含む液晶プロジェクタの概略構成図である。
【図２】ロッドインテグレータの斜視図である。
【図３】（ａ）は、ロッドプリズムと筒状体との間に隙間がある場合の画面表示例、（ｂ）は、筒状体の端部にロッドプリズムが当たっている場合の画面表示例である。
【図４】（ａ）は第１部材を配置する工程、（ｂ）は第２部材を配置する工程、（ｃ）は第３部材を配置する工程、（ｄ）は第４部材を配置する工程である。
【符号の説明】
１０…液晶プロジェクタ、１２…光源部、１４…ロッドインテグレータ、１６…集光レンズ系、１８…液晶パネル、２０…投射レンズ系、２２…光源、２４…リフレクタ、２６…ロッドプリズム（導光部材）、２８…筒状体、３０…入射端面（第１端面）、３２…射出端面（第２端面）、３４…開放端部、３６…第１部材、３８…第２部材、４０…第３部材、４２…第４部材、４４…第１側面、４６…第１部材の側面、４８…第２側面、５０…第１部材の鏡面、５２…第２部材の側面、５４…第３側面、５６…第２部材の鏡面、５８…第３部材の側面、６０…第４側面、６２…第３部材の鏡面、６４…第４部材の側面、６６…第４部材の鏡面

Claims

第１端面から入射された光束を側面で反射させながら他側の第２端面に導き前記第２端面から光束を射出する断面長方形の四角柱状導光部材と、一方の端部が前記導光部材の前記第２端面側の端部を隙間なく囲繞し、内面で前記導光部材からの光束を反射させながら他方の開放端部から射出する筒状体とを備え、前記筒状体は、一面が鏡面である平板状の第１部材、第２部材、第３部材、及び第４部材を巴状に配置して構成されているロッドインテグレータの製造方法であって、
前記導光部材の第１側面と前記第１部材の１つの側面とを同一平面上におき且つ前記導光部材の前記第１側面に隣接する第２側面と前記第１部材の鏡面とを接触させて、前記導光部材の前記第１側面の対面側から前記第１部材の一端が突出するように前記第１部材を配置するステップと、
前記導光部材から突出している前記第１部材の内面に前記第２部材の１つの側面を接触させ且つ前記第１側面の対面である第３側面と前記第２部材の鏡面とを接触させて、前記導光部材の前記第２側面の対面側から前記第２部材の一端が突出するように前記第２部材を配置するステップと、
前記導光部材から突出している前記第２部材の内面に前記第３部材の１つの側面を接触させ且つ前記第２側面の対面である第４側面と前記第３部材の鏡面とを接触させて、前記導光部材の前記第３側面の対面側から前記第３部材の一端が突出するように前記第３部材を配置するステップと、
前記導光部材から突出している前記第３部材の内面に前記第４部材の１つの側面を接触させ且つ前記第１側面と前記第４部材の鏡面とを接触させて、前記導光部材の前記第４側面の対面側から前記第４部材の一端が突出すると共に、前記第４部材において前記導光部材の前記第４側面の対面側から突出した部分の前記鏡面が前記第１部材の前記１つの側面に接触するように前記第４部材を配置するステップと、
前記第１部材、前記第２部材、前記第３部材、及び前記第４部材を夫々前記導光部材に対して固定するステップと、
を含むことを特徴とするロッドインテグレータの製造方法。