JP6083994B2 - Image display device - Google Patents
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Description
本発明は、画像表示装置に関し、特に、入射光の光量を調整可能な調光機構を有
する投射型画像表示装置に関するものである。
The present invention relates to an image display device , and more particularly to a projection type image display device having a light control mechanism capable of adjusting the amount of incident light.
従来,会議でのプレゼンテーションや家庭内での映画鑑賞などの使用用途に合わせ、使用者が投射型画像表示装置の前に立つために投射光を遮光するシャッター機構や、コントラストを変更させるための絞り機構などを搭載した投射型画像表示装置が知られている。 Conventionally, a shutter mechanism that blocks projected light so that the user can stand in front of a projection-type image display device, and a diaphragm for changing contrast, according to usage such as presentation at a conference or watching a movie at home. A projection type image display device equipped with a mechanism and the like is known.
特許文献1は、不要光によるコントラストの低下を抑制するため、複数の遮光板を光軸方向に進退させることで遮光量を変化させる機械的な可変絞り機構を開示している。 Patent Document 1 discloses a mechanical variable stop mechanism that changes a light shielding amount by moving a plurality of light shielding plates back and forth in the optical axis direction in order to suppress a decrease in contrast due to unnecessary light.
しかしながら、コントラスト等の光学性能向上のためにシャッター機構や絞り機構などの調光機構を搭載する場合、調光機構を動作させるためのアクチュエータなどを設ける必要があるので、装置が大型化してしまうという問題があった。 However, when a light control mechanism such as a shutter mechanism or a diaphragm mechanism is mounted to improve optical performance such as contrast, it is necessary to provide an actuator for operating the light control mechanism, which increases the size of the device. There was a problem.
上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、光変調素子と、光源からの光で前記光変調素子を照明する照明系と、を備える画像表示装置であって、前記照明系は、前記光源側から順に、第1のフライアイレンズと、第2のフライアイレンズと、偏光変換素子と、複数の遮光板の開閉動作によって光量を調整する調光機構と、コンデンサレンズと、反射部材と、を有しており、前記画像表示装置は、前記調光機構を駆動するアクチュエータを備えており、前記反射部材への光入射側及び前記反射部材からの光出射側を表側とするとき、前記アクチュエータの少なくとも一部が前記反射部材の裏側に配置されている、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention is an image display device including a light modulation element and an illumination system that illuminates the light modulation element with light from a light source , wherein the illumination system includes: In order from the light source side, a first fly-eye lens, a second fly-eye lens, a polarization conversion element, a dimming mechanism that adjusts the amount of light by opening and closing operations of a plurality of light shielding plates, a condenser lens, and a reflection lens The image display device includes an actuator that drives the dimming mechanism, and the light incident side to the reflecting member and the light emitting side from the reflecting member are the front side , At least a part of the actuator is disposed on the back side of the reflecting member ,
It is characterized by that.
本発明によれば、光学系内に反射部材を配置することにより形成される空間を有効に利用することで、調光機構を設けることによる装置の大型化を抑えることができる。 According to the present invention, by effectively using the space formed by disposing the reflecting member in the optical system, it is possible to suppress an increase in the size of the device due to the provision of the light control mechanism.
図1は、本発明の実施形態に係る投射型画像表示装置の光学ユニット2の概略平面図である。図1(a)は、反射ミラー8の法線と照明光学系の光軸とに平行な断面の図である。図1(b)は、図1(a)を紙面右側から見たときの断面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of an optical unit 2 of a projection type image display apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view parallel to the normal line of the reflecting
白色光を発光する超高圧水銀ランプなどの光源1を射出した光は、矩形のレンズをマトリックス状に配置した第1のフライアイレンズ3、第1のフライアイレンズ個々のレンズに対応したレンズを有する第2のフライアイレンズ4を通る。そして、無偏光光を所定の偏光方向を有する光に揃える偏光変換素子5を通過して遮光部203に入射する。
The light emitted from the light source 1 such as an ultra-high pressure mercury lamp that emits white light includes a first fly-eye lens 3 in which rectangular lenses are arranged in a matrix, and lenses corresponding to individual lenses of the first fly-eye lens. It passes through the second fly-eye lens 4 that it has. Then, the light passes through the polarization conversion element 5 that aligns the unpolarized light with light having a predetermined polarization direction, and enters the
遮光部203に入射する光は、遮光部203の開閉動作により所望の光量に調整される。遮光部203の開閉動作は、リンク機構202によりアクチュエータ201(駆動部)の駆動力が伝達されることによって駆動される。以下、アクチュエータ201とリンク機構202と遮光部203とを含む装置を遮光装置6とする。
The light incident on the
遮光部203を通過した光は、第1のコンデンサレンズ7に入射した後、入射光を略直角に曲げる反射ミラー8(反射部材)によって反射され、光路が折り曲げられる。反射ミラー8によって反射された光は、第2のコンデンサレンズ9を通過する。
The light that has passed through the
そして、R光(赤の波長領域の光),B光(青の波長帯域の光)を反射し、G光(緑の波長帯域の光)を透過するダイクロイックミラー11に入射する。ダイクロイックミラー11を透過したG光は、P偏光を透過し、S偏光を反射するG用偏光ビームスプリッタ12に入射する。ダイクロイックミラー11により反射された、R光とB光は、不図示の波長選択性位相差板により、R光はS偏光のまま、B光はP偏光に変換される。S偏光のR光は、RB用偏光ビームスプリッタ13により反射され、P偏光のB光は透過することにより、RB光の色分離が行われる。
Then, it reflects R light (light in the red wavelength region) and B light (light in the blue wavelength band) and enters the
G用偏光ビームスプリッタ12により反射されたG光は、G用の反射型液晶パネル14(光変調素子)に入射し、RB用偏光ビームスプリッタ13により分離されたR光、B光はそれぞれ、R用の反射型液晶パネル15、B用の反射型液晶パネル16に入射する。
The G light reflected by the G polarizing beam splitter 12 enters the G reflective liquid crystal panel 14 (light modulation element), and the R light and B light separated by the RB polarizing
各反射型液晶パネルにより変調された光は、R,G,B光を合成するための合成素子17へ導かれる。合成素子17は、例えば、偏光ビームスプリッタやダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム等である。
The light modulated by each reflective liquid crystal panel is guided to a combining
合成素子17により合成された光は、不図示のスクリーン等の被投射面に、投射レンズ18によって拡大投射される。
The light synthesized by the
図1に示すように、反射ミラー8に対する光源からの光の光入射側及び光出射側を表側とするとき、反射ミラー8によって形成された空間を有効利用して、反射ミラー8の裏側にアクチュエータ201を配置することで、装置の大型化を低減することができる。言い換えれば、反射ミラー8を挟んで、遮光部203とは反対側に、アクチュエータ201を配置することで、装置の大型化を低減することができる。さらに言い換えれば、反射ミラー8の光軸と垂直な断面を、光源側から見たとき、アクチュエータ201の少なくとも一部が該断面と重なるようにアクチュエータ201を配置することで、装置の大型化を低減することができる。さらに言い換えれば、反射ミラー8のように、反射面が平面である場合は、反射面を斜面にもつ直角三角柱状の空間に、アクチュエータ201の少なくとも一部を配置することで、装置の大型化を低減することができる。より好ましくは、アクチュエータ201すべてが、該空間に収まるように配置するのが良い。尚、アクチュエータ201を含む遮光装置6は、筐体内部に配置される。
As shown in FIG. 1, when the light incident side and the light emission side of light from the light source with respect to the
図2に、遮光装置6の拡大斜視図を示す。遮光装置6はアクチュエータ201とリンク機構202と光軸を中心とする平面に形成される遮光部203a、203bにより構成されている。
FIG. 2 shows an enlarged perspective view of the
リンク機構202は、ウォームギヤ204、第1ギヤ205、第2ギヤ206、出力軸207、回動部材208、橋架部209a、209bを有する。さらに、リンク機構202は、第1ピン210a、210b、第2ピン211a、211b、摺動部材212a、212b、ベース部材213、案内溝214a、214bを有する。
The
出力軸207には第2ギヤ206が嵌通し、両端に長孔が設けられた回動部材208が結合されているため、第2ギヤ206が回動すると回動部材208もそれに合わせて回動する。
Since the
図2においては、遮光部203を構成する2枚の遮光板203a、203bに分けて、それぞれの遮光板に関連する部材に関してもaとbの符号を示しているが、機能は同じなので、以下は、a、bの符号を付した部材を分けずに説明する。
In FIG. 2, the
橋架部209は、遮光部203と同平面上に形成された遮光部203の保持部と、遮光部203の平面に対して光の進行方向側へ略直角に曲げられた平面部を持ち、平面部の端部には第1ピン210と第2ピン211がカシメられて形成されている。言い換えれば、橋架部209は、遮光板203を含む平面上に形成された平面部と該平面と垂直な平面部を有する。
The bridge portion 209 has a holding portion of the
回動部材208と橋架部209の間には穴と長孔が形成された摺動部材212が設けられており、摺動部材212の穴には第1ピン210が軸通しており、長孔には第2ピン211が挿通しているため、摺動部材212により橋架部209の位置決めがなされる。また、第1ピン210は回動部材208の長孔にも挿通される。ベース部材213には鉛直方向への案内溝214が形成されており、案内溝214には摺動部材212が挿通される。案内溝214は、摺動部材212の摺動する方向(移動方向)が上下方向のみになるよう規制する。
A sliding member 212 in which a hole and a long hole are formed is provided between the rotating
近年の投射型画像表示装置の高輝度化に伴い、絞り等の遮光部により投射光を遮光すると、遮光部の発熱量が大きくなり、遮光部のアクチュエータ(駆動部)を劣化させてしまうという問題があった。 With the recent increase in brightness of projection-type image display devices, if the projection light is shielded by a light shielding part such as a diaphragm, the amount of heat generated by the light shielding part increases and the actuator (drive part) of the light shielding part is deteriorated. was there.
これに対し実施形態1の遮光部203とアクチュエータ201とは、反射ミラー8により折り曲げられる前の照明光学系の光軸Aに平行に形成されたベース部材213と橋架部の一部と、光軸Aに垂直な方向に形成された橋架部の他の部分とによって連結されている。これにより、装置の大型化を抑えつつ、遮光部203からアクチュエータ201までの間隔を長くとることができるので、熱によるアクチュエータ201の劣化を抑えることができる。
On the other hand, the
また、アクチュエータ201が反射ミラー8の裏側に配置されているので、アクチュエータ201に対する光や熱は、反射ミラー8によって遮られるので、これによってもアクチュエータ201の劣化を抑えられると言える。
In addition, since the
そして、アクチュエータ201は光軸Aに沿うように形成されたベース部材213と橋架部の一部よりも光軸A側に配置されている。
The
上記構成により、アクチュエータ201の回転運動は第1ギヤ205及び第2ギヤ206を介して回動部材208に伝達され、回動部材208に設けられた長孔へ挿通された第1ピン210により摺動部材212を上下方向に自在に移動させる事ができる。この結果、摺動部材212により位置決めされた橋架部209及び遮光部203を自在に開閉させる事ができるため、遮光部203の位置を規定された位置に動かすことにより、遮光量を調整する事が可能となる。
With the above configuration, the rotational movement of the
図3に遮光装置6の第2の斜視図を示す。
FIG. 3 shows a second perspective view of the
図4(a)は有効光束300に対して、遮光部203a、203bによって形成される開口領域が最も広い状態を示す図である。図4(b)は、有効光束300に対して、遮光部203a、203bによって形成される開口領域がない状態を示す図である。
FIG. 4A is a diagram showing a state in which the opening area formed by the
本実施形態においては、切欠き部が形成された複数の遮光板の開閉動作によって光量を調整する遮光部について説明したが、遮光部に代えて、例えばある透過率を有する光学素子を光路内外へ挿脱する機構とすることによって光量を調整する形態であってもよい。この場合、アクチュエータは、光学素子の光路内外へ挿脱を駆動する手段となる。 In the present embodiment, the light shielding unit that adjusts the amount of light by opening and closing the plurality of light shielding plates formed with the notches has been described. However, instead of the light shielding unit, for example, an optical element having a certain transmittance enters and exits the optical path. The form which adjusts a light quantity by setting it as the mechanism to insert / remove may be sufficient. In this case, the actuator serves as means for driving insertion / removal into and out of the optical path of the optical element.
また、本実施形態においては、遮光部203が反射ミラー8よりも光源側に配置されているが、反射ミラー8によって光軸が折り曲げられた後の光路内に、遮光板を配置する形態であってもよい。この場合も、反射ミラーを挟んで、遮光部の反対側にアクチュエータを配置すればよい。
In the present embodiment, the
また、本実施例は、反射型の液晶パネルを用いたが、透過型の液晶パネルを用いた形態であってもよいし、DMDを用いた形態であっても、反射部材と調光機構とを有するものであれば、本発明が適用可能である。 Further, in this embodiment, a reflective liquid crystal panel is used, but a form using a transmissive liquid crystal panel or a form using DMD may be used. The present invention can be applied if it has the following.
本実施形態においては、反射ミラーは入射光を略直角に曲げているが、これに限らない。略直角に曲げるものだけではなく、光学ユニットの設計に合わせて、光源からの光を入射方向とは異なる方向に反射させる反射部材を有するものであれば、アクチュエータを配置可能な空間ができるので本発明を適用することができる。 In the present embodiment, the reflection mirror bends incident light at a substantially right angle, but the present invention is not limited to this. Not only those that bend at a substantially right angle, but also those that have a reflecting member that reflects the light from the light source in a direction different from the incident direction, according to the design of the optical unit, there is a space in which the actuator can be placed. The invention can be applied.
1 光源
2 照明光学系
8 反射ミラー
201 アクチュエータ
203 遮光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Illumination
Claims (5)
光源からの光で前記光変調素子を照明する照明系と、を備える画像表示装置であって、
前記照明系は、前記光源側から順に、第1のフライアイレンズと、第2のフライアイレンズと、偏光変換素子と、複数の遮光板の開閉動作によって光量を調整する調光機構と、コンデンサレンズと、反射部材と、を有しており、
前記画像表示装置は、前記調光機構を駆動するアクチュエータを備えており、
前記反射部材への光入射側及び前記反射部材からの光出射側を表側とするとき、前記アクチュエータの少なくとも一部が前記反射部材の裏側に配置されている、
ことを特徴とする画像表示装置。 A light modulation element;
An illumination system that illuminates the light modulation element with light from a light source ,
The illumination system includes, in order from the light source side, a first fly-eye lens, a second fly-eye lens, a polarization conversion element, a dimming mechanism that adjusts the amount of light by opening and closing operations of a plurality of light shielding plates, and a condenser A lens and a reflective member;
The image display device includes an actuator that drives the light control mechanism,
When the light incident side to the reflecting member and the light emitting side from the reflecting member are the front side, at least a part of the actuator is disposed on the back side of the reflecting member .
An image display device characterized by that.
前記アクチュエータの回転運動を伝達するギヤと、
前記ギヤに結合された軸を介して、前記ギヤの回動とともに回動する回動部材と、
前記回動部材に結合された摺動部材と、
前記摺動部材が摺動する方向を規制する案内溝が形成されたベース部材と、
前記遮光板と前記摺動部材とを連結する橋架部を有することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The dimming mechanism is a dimming mechanism that adjusts the amount of incident light by opening and closing two light shielding plates along a plane perpendicular to the optical axis,
A gear for transmitting the rotational motion of the actuator,
A rotating member that rotates with the rotation of the gear via a shaft coupled to the gear;
A sliding member coupled to the rotating member;
A base member formed with a guide groove for regulating the sliding direction of the sliding member;
The image display device according to claim 1, further comprising a bridge portion that connects the light shielding plate and the sliding member.
前記調光機構は、該2枚の遮光板が近づく方向、或いは遠ざかる方向に移動することによって光量を調整する機構であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載の画像表示装置。 The plurality of light shielding plates are two light shielding plates;
5. The image display according to claim 1, wherein the dimming mechanism is a mechanism that adjusts a light amount by moving in a direction in which the two light shielding plates approach or move away from each other. Equipment .
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