JP5447625B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
しかしながら、前述の特許文献1に記載の調光装置では、遮蔽部材の一端が、回動軸の軸中心上にあるため、遮蔽部材の動作範囲が大きくなるという問題がある。特に、前述のように、調光装置が一対のレンズアレイ間に配置されている場合には、各レンズアレイ間の距離を短縮することが困難となり、調光装置、ひいては、プロジェクタの小型化が困難となるという問題がある。
すなわち、各遮光板が、当該遮光板を保持する回動部材の回動軸の方向において、当該回動軸と重なるように保持されている場合では、各遮光板を照射面からの光束の透過領域外に配置させた状態(全開状態)から、各遮光板が同一平面内に位置する状態(全閉状態)となるまでの各遮光板の動作範囲を確保するために、全閉状態での各遮光板と照射面との間の距離を、各回動軸を結ぶ直線に沿う方向における全閉状態での遮光板の寸法以上に設定する必要が生じる。また、このように遮光板が回動軸上にある場合では、全閉状態では、各遮光板は各回動軸を含む平面上に配置される。
また、このような調光装置では、回動部材の回動軸上に、対応する遮光板が位置せず、また、全閉状態での遮光板は、各回動軸を含む平面よりも照射面に近接した位置となるので、当該回動軸上の空間に他の部材を配置することが可能となる。このため、調光装置の配置自由度を向上することができる。
本発明によれば、各遮光板は、対応する回動部材により保持される側の端部から、入射光束の中心軸に対する略直交方向に沿って延出する平板部を備えていることにより、当該平板部が当該中心軸に対して傾斜している場合に比べ、同じ光量を遮蔽する場合でも、遮光板の表面積を小さくすることができる。従って、小さい表面積で効率よく入射光束の遮光を行うことができる。また、遮光板は、平板部の延出方向に沿って当該平板部に形成された屈曲部を有するので、当該遮光板の強度を増すことができる。
或いは、本発明では、前記屈曲部は、前記駆動手段による前記一対の回動部材の回動によって互いに近接及び離間する前記平板部の端部とは反対側の端部に設けられ、かつ、対応する前記回動軸に対して離間する方向に屈曲していることが好ましい。
本発明によれば、保持部材の一方の面側に軸支された一対の回動部材により、各遮光板は片持ち保持されるので、保持部材を、遮光板を囲むような枠状に形成する必要がなく、各回動部材が軸支される1つの側面を有する板状に形成することができる。従って、調光装置の更なる小型化を図ることができる。
これに対し、一対の遮光板が入射光束の透過光量を最も減じた際に、各遮光板は、光源から射出された光束の光路上に、入射光束の中心軸に対して傾斜するように配置される。換言すると、各遮光板は、光束入射側の面が入射光束の中心軸に対する直交面とならないように配置される。これによれば、各遮光板に入射した光を光源に戻りづらくすることができる。従って、光源の劣化を抑制することができる。
本発明によれば、前述の照射面となる第1レンズアレイと、前述の全開状態での各遮光板との距離を短くすることができるので、当該第1レンズアレイと、第2レンズアレイとの距離を短縮することが可能となる。従って、各レンズアレイ及び調光装置を有する照明装置の小型化を図ることができ、ひいては、プロジェクタの小型化を図ることができる。
ここで、各遮光板が上記光束の中心軸に略直交する面に沿ってそれぞれ配置された状態から、各遮光板において互いに近接する側の端部が第2レンズアレイに近接する方向に当該各遮光板が回動することで、透過光量を増加させる場合には、第1レンズアレイから射出され、かつ、第2レンズアレイに入射する光の一部を遮光する遮光板により反射された光の一部が第2レンズアレイに入射してしまう場合がある。このような場合、当該光が、第2レンズアレイを介して光変調装置に入射してしまい、当該光変調装置により形成され、かつ、投射光学装置により投射される投射画像に遮光板の影が映り込むことがある。このような影は、表示された画像を劣化させる一因となる。
ここで、第1開口部の形成範囲が、第1レンズアレイの収納位置から第2レンズアレイの収納位置までの範囲である場合、当該第1開口部内にて、各レンズアレイ間に空間が生じてしまうため、これらレンズアレイ間に遮光板を配置することが煩雑となる。
これに対し、本発明では、筐体における第1開口部の開口面に交差する側面に、遮光板が挿入される第2開口部が形成されていることにより、当該第2開口部に遮光板を挿入することで、各レンズアレイ間に各遮光板を簡易に配置することができる。
〔プロジェクタの構成〕
図1は、本実施形態に係るプロジェクタ1の構成を示す模式図である。
本実施形態のプロジェクタ1は、外部から入力される画像情報に応じた画像に係る画像光を形成し、当該画像光をスクリーン等の投射面上に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、図1に示すように、外装筐体2、投射レンズ3及び光学ユニット4等を備えている。
また、これらの他に、プロジェクタ1は、当該プロジェクタ1内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット91、プロジェクタ1内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット92、及び、プロジェクタ1全体を制御する制御ユニット93等を備え、これらユニット91〜93は、外装筐体2内に配置されている。
外装筐体2は、投射レンズ3及び光学ユニット4等を内部に収納配置するものであり、全体略直方体形状に形成されている。なお、本実施形態では、外装筐体2を合成樹脂により形成したが、これに限らず、金属等の他の材料により形成してもよい。
投射レンズ3は、光学ユニット4にて形成された画像光を、投射面上に結像させるとともに、当該画像光に係る画像を拡大投射する投射光学装置である。この投射レンズ3は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。
光学ユニット4は、前述の制御ユニット93による制御下で、光源から射出された光束を、光学的に処理して画像情報に応じた画像光を形成するユニットである。この光学ユニット4は、外装筐体2の背面に沿って延出するとともに、外装筐体2の側面に沿って延出する平面視略L字形状を有している。
このような光学ユニット4は、照明光学装置41と、色分離光学装置42と、リレー光学装置43と、電気光学装置44と、これら光学部品41〜44を内部に収納配置するとともに、投射レンズ3を所定位置で支持固定する光学部品用筐体45とを備えている。
照明光学装置41は、本発明に照明装置に相当し、電気光学装置44を構成する後述する液晶パネル442の画像形成領域をほぼ均一に照明する。この照明光学装置41は、光源装置411と、第1レンズアレイ412と、第2レンズアレイ413と、偏光変換素子414と、重畳レンズ415と、調光装置5とを備えて構成されている。
第2レンズアレイ413は、第1レンズアレイ412と同様の構成を有しており、第1レンズアレイ412の第1レンズに対応する小レンズである第2レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第2レンズアレイ413は、重畳レンズ415とともに、第2レンズアレイ413の各第2レンズの像を、電気光学装置44の後述する液晶パネル442の画像形成領域に結像させる機能を有している。
具体的に、偏光変換素子414によって略1種類の直線偏光に変換された各部分光は、重畳レンズ415によって最終的に後述する液晶パネル442の画像形成領域にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、1種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源装置411からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子414を用いることで、光源装置411からの射出光を略1種類の直線偏光に変換し、電気光学装置44での光の利用効率を高めている。
色分離光学装置42は、2枚のダイクロイックミラー421,422と、反射ミラー423とを備え、ダイクロイックミラー421,422により照明光学装置41から射出された複数の部分光束を、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離する。
リレー光学装置43は、入射側レンズ431、リレーレンズ433及び反射ミラー432,434を備え、色分離光学装置42で分離された赤色光を赤色光用の液晶パネル442Rまで導く機能を有している。
電気光学装置44は、色分離光学装置42から射出される3つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して光学像(カラー画像)を形成する。
この電気光学装置44は、図1に示すように、前述のフィールドレンズ441と、光変調装置としての液晶パネル442(赤色光用の液晶パネルを442R、緑色光用の液晶パネルを442G、及び、青色光用の液晶パネルを442Bとする)と、これら各液晶パネル442の光束入射側にそれぞれ配置される3つの入射側偏光板443と、各液晶パネル442の光束射出側にそれぞれ配置される3つの視野角補償板444と、当該3つの視野角補償板444の光束射出側にそれぞれ配置される3つの射出側偏光板445と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム446とを備えて構成されている。
液晶パネル442は、詳しい図示を省略するが、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有している。そして、当該液晶パネル442では、前述の制御ユニット93から入力する画像情報である駆動信号に応じて、画像形成領域に位置する液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板443から射出された偏光光束の偏光方向が変調されることで、画像光が形成される。
射出側偏光板445は、液晶パネル442から射出され視野角補償板444を介した光束のうち、入射側偏光板443における光束の透過軸と直交する偏光方向を有する光束のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。このような射出側偏光板445は、前述の入射側偏光板443と同様の構成とすることができる。
このクロスダイクロイックプリズム446は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、2つの誘電体多層層が形成されている。これら誘電体多層層は、投射レンズ3と対向する側(G色光側)に配置された射出側偏光板445を介した色光を透過し、残り2つの射出側偏光板445(R色光側及びB色光側)を介した色光を反射する。このようにして、各入射側偏光板443、各液晶パネル442、各視野角補償板444、及び、各射出側偏光板445にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。このようにして形成されたカラー画像に係る画像光は、前述の投射レンズ3により拡大投射され、当該カラー画像が投射面上に表示される。
図2及び図3は、光学部品用筐体45を示す斜視図である。具体的に、図2は、光学部品用筐体45を調光装置5の装着側から見た斜視図であり、図3は、調光装置5が装着された光学部品用筐体45を示す斜視図である。なお、図2及び図3において、Z方向は、光源装置411から色分離光学装置42までの範囲での当該光源装置411から射出された光束の中心軸における光の進行方向を示し、X方向及びY方向は、それぞれZ方向に直交し、かつ、互いに直交する方向を示している。なお、プロジェクタ1が水平面に載置された場合には、X方向は、水平に沿う方向のうち、Z方向から見て右から左に向かう方向となり、Y方向は、鉛直方向に対する反対方向となる。以下に示す各図において、X,Y及びZ方向が示されている場合には、図2及び図3と同じ方向を示す。
光学部品用筐体45は、図2及び図3に示すように、平面視略L字状を有する合成樹脂製の箱型筐体である。この光学部品用筐体45は、上方に前述の光学部品(例えば、第1レンズアレイ412及び第2レンズアレイ413)を収納するための開口部452を有する部品収納部材451と、当該開口部452を閉塞する蓋状部材(図示省略)とを備えて構成されている。
図4〜図6は、調光装置5を示す斜視図である。具体的に、図4及び図6は、調光装置5を一方の側(面51A側)から見た斜視図であり、図5は、調光装置5を反対側(面51B側)から見た斜視図である。また、図6は、調光装置5と、第1レンズアレイ412及び第2レンズアレイ413との位置関係を示す斜視図である。
調光装置5は、前述のように、第1レンズアレイ412と第2レンズアレイ413との間に設けられ、当該第1レンズアレイ412から入射した光束の一部を遮光することで、第2レンズアレイ413に入射する光量を調整する。この調光装置5は、図4〜図6に示すように、保持部材51、駆動手段としてのステッピングモータ(以下「モータ」と略す)52、ギア53〜55、遮光板56,57及びフォトセンサ58を備えている。
このうち、X方向側の端部に形成された屈曲部513には、屈曲方向先端側に垂直方向延出部511に沿ってX方向側に延出する面が形成されている。この面には、2つの孔部5131,5132が形成され、当該孔部5131,5132には、保持部材51を部品収納部材451に取り付けるためのねじが挿通する。
また、垂直方向延出部511におけるY方向基端側に形成された屈曲部514には、フォトセンサ58が取り付けられる。
このうち、孔部5121には、保持部材51を部品収納部材451に取り付けるためのねじが挿通する。
モータ取付部5122は、略円形状の孔部5123と、当該孔部5123を中心として略点対称に形成された2つの孔部(図示省略)とから構成されている。このうち、孔部5123には、面51B側に配置されたモータ52のギア522が挿通し、2つの孔部には、モータ52を保持部材51に固定するためのねじ593が、それぞれ挿通する。
ギア取付部には、面51A側に配置されるギア53を挿通した固定部材(図示省略)取り付けられ、これにより、ギア53が回動自在に保持部材51に支持される。
このモータ52は、回転軸であるスピンドル(図示省略)を有するモータ本体521と、当該スピンドルの先端に設けられたギア522とを備えている。これらのうち、モータ本体521は、保持部材51の面51B側に取り付けられ、ギア522は、孔部5123を介して、面51A側に配置される。そして、ギア522は、保持部材51に回動自在に支持されたギア53と噛合する。
これらのうち、ギア54は、平面視略円形状に形成されているが、ギア55は、調光装置5の小型化のために、当該ギア55が保持する遮光板57の動作範囲に応じた寸法に設定されている。具体的には、当該ギア55は、平面視略1/4円形状を有している。
これらギア54,55は、当該ギア54,55の各回動軸C1(孔部5112の中心軸),C2(孔部5111の中心軸)が第2レンズアレイ413と重なるように配置され、これら回動軸C1,C2から外れた位置(具体的に、第1レンズアレイ412に近接する側の位置)に、それぞれ遮光板56,57を保持する保持部541,551を備えている。
これら遮光板56,57は、板金を折り曲げ加工して形成された板状体であり、それぞれ略鏡面対称構造を有している。そして、遮光板56,57は、ギア54,55からの延出方向(X方向)の寸法が、第2レンズアレイ413における各小レンズが形成された領域における同方向の寸法に応じて設定され、また、当該延出方向に直交する方向の寸法が、同じく各小レンズが形成された領域における同方向の寸法の略半分に設定されている。
このうち、固定部562,572は、ギア54,55にそれぞれ近接する側の端部近傍に形成された孔部であり、当該固定部562,572には、遮光板56,57を保持部541,551に固定するためのねじ594,595が挿通する。
図7〜図9は、遮光板56,57の回動範囲を示す図である。換言すると、図7〜図9は、調光装置5を当該調光装置5の開口部458への挿入方向(X方向)とは反対方向側(ギア54,55からの遮光板56,57の延出方向とは反対方向側)から見た斜視図である。
遮光板56,57は、調光装置5により遮光しない場合には、図7に示すように、当該第1レンズアレイ412から射出され、かつ、第2レンズアレイ413に入射する光の透過領域TA(図7〜図9において、一点鎖線で囲まれる領域)の外側に配置される。
この際、ギア54,55は、回動軸C1,C2が第2レンズアレイ413と重なるように配置されているので、遮光板56,57は、第2レンズアレイ413の光束入射面を覆うように回動する。これによれば、遮光板56,57によって反射された光は、透過領域TA外に反射され、第2レンズアレイ413に入射しない。従って、遮光板56,57によって反射された光が、第2レンズアレイ413を介して、液晶パネル442の画像形成領域に入射して、画像光に遮光板56,57の影が映り込むことを防ぐことができる。
また、遮光板56,57が、ギア54,55における回動軸C1,C2から外れた位置に設けられた保持部541,551により保持され、かつ、当該回動軸C1,C2が、第2レンズアレイ413と重ならない位置(例えば、第2レンズアレイ413と同一平面上で、かつ、第2レンズアレイ413の外側の位置)に配置されている場合には、回動軸C1,C2間の距離が大きくなり、ギア54,55の大型化、ひいては、調光装置5の大型化を招く。
これに対し、ギア54,55の最大回動状態で、遮光板56,57が、透過領域TAの中心軸に対して傾斜することにより、遮光板56,57に入射した光が、戻り光となって光源ランプ416に入射することを抑制することができ、当該光源ランプ416の劣化を抑えることができる。
(1)遮光板56,57が、ギア54,55の回動軸C1,C2から外れた位置に設けられた保持部541,551により保持されているので、ギア54,55の回動時に、遮光板56,57は透過領域TAに対して外側から回りこむように挿入される。これによれば、回動軸C1,C2と重なるように遮光板56,57が設けられている場合に比べ、当該遮光板56,57の移動範囲を小さくすることができる。従って、調光装置5の小型化を図ることができ、照明光学装置41、ひいては、プロジェクタ1の小型化を図ることができる。
従って、照明光学装置41、ひいては、プロジェクタ1の更なる小型化を図ることができる。
また、平板部561,571は、X方向に沿って延出しているので、当該平板部561,571がX方向に対して傾斜している場合に比べ、同じ光量を遮蔽する場合でも、遮光板の表面積を小さくすることができる。従って、小さい表面積で一層効率よく入射光束を遮蔽することができ、これにより、調光装置5の一層の小型化を図ることができる。
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
また、前記実施形態では、遮光板56,57を保持するギア54,55は、回動軸C1,C2が第2レンズアレイ413と重なるように配置されるとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、当該回動軸C1,C2が第1レンズアレイ412と重なるように、ギア54,55を配置し、当該第1レンズアレイ412の光束射出面に対して、遮光板56,57が近接及び離間するように、調光装置5を配置してもよい。
また、前記実施形態では、光学ユニット4は平面視略L字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略U字形状を有した構成を採用してもよい。
さらに、前記実施形態では、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネル442を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
Claims (8)
- 光束を射出する光源と、
複数の第1レンズを有し、前記光源から射出された光束を複数の部分光束に分割する第1レンズアレイと、
前記複数の第1レンズに対応する複数の第2レンズを有する第2レンズアレイと、
前記光源から射出された光束の透過光量を調節する調光装置と、
前記光源からの光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学装置と、を備え、
前記調光装置は、
前記光束の中心軸に略直交する方向に回動軸をそれぞれ有し、前記回動軸を中心に回動する一対の回動部材と、
前記一対の回動部材を回動させる駆動手段と、
前記一対の回動部材によりそれぞれ保持され、かつ、前記一対の回動部材の回動に伴って移動し、前記光束の少なくとも一部を遮光する一対の遮光板と、
前記駆動手段及び前記一対の回動部材を保持する保持部材と、を備え、
前記一対の遮光板は、前記回動軸の方向において前記回動軸と重ならないように、前記一対の回動部材によりそれぞれ保持され、
前記一対の回動部材は、前記回動軸が前記第2レンズアレイ上に位置するように、それぞれ配置されることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記一対の遮光板は、それぞれ、
前記一対の回動部材のうち、対応する回動部材により保持される側の端部から、前記光束の中心軸に対する略直交方向に沿って延出する平板部と、
前記平板部の延出方向に沿って前記平板部に形成され、かつ、前記平板部に対して屈曲した屈曲部と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
前記屈曲部は、前記平板部において、対応する前記回動軸に近接する側の端部に設けられ、かつ、対応する前記回動軸に対して離間する方向に屈曲していることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
前記屈曲部は、前記駆動手段による前記一対の回動部材の回動によって互いに近接及び離間する前記平板部の端部とは反対側の端部に設けられ、かつ、対応する前記回動軸に対して離間する方向に屈曲していることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記一対の回動部材は、それぞれ、前記保持部材における一方の面側に軸支され、
前記一対の回動部材は、それぞれ、前記一対の遮光板のうち、対応する遮光板を保持する保持部を有し、
前記一対の遮光板は、それぞれ、一方の端部に前記保持部に保持される固定部を有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記一対の遮光板は、それぞれ、前記第1レンズアレイと前記第2レンズアレイとの間に配置されることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項6に記載のプロジェクタにおいて、
前記一対の遮光板は、前記光束の中心軸に略直交する面に沿ってそれぞれ配置された状態から、前記一対の回動部材の回動に応じて、互いに近接する側の端部が前記第2レンズアレイに対して前記光束の入射側に位置する前記第1レンズアレイに近接する方向にそれぞれ回動することで、前記光束の透過光量を増加させることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記第1レンズアレイ及び前記第2レンズアレイを内部に収納する第1開口部を有する筐体を備え、
前記筐体における前記第1開口部に交差する側面には、少なくとも前記一対の遮光板を内部に挿通させる第2開口部が形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
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