JP6874433B2 - 光学装置、プロジェクター及び製造方法 - Google Patents
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Description
このプロジェクターの製造時には、入射側偏光板を保持した保持枠を、姿勢調整部において円弧形状の支持面に配置した後、当該保持枠を固定ねじによって姿勢調整部に仮固定する。そして、治具や手によって保持枠の操作部を操作して、光学部品強筐体に設定された照明光軸を中心として、当該保持枠を支持面に沿って移動させることにより、偏光板の位置を調整する。この後、上記固定ねじを締め付けることによって、姿勢調整部(光学部品用筐体)に保持枠を固定する。これにより、偏光板が適切な位置に保持される。
これに対し、上記特許文献1に記載のプロジェクターでは、位置調整操作が行われる操作部と、固定ねじによって固定される固定部とは、保持枠において同じ側に位置する。
このような構成の場合、保持枠の位置調整後に操作部から手や治具を離すと、保持枠の固定が完了するまでの間に当該保持枠がずれやすいため、保持枠の位置調整後に操作部から治具や手を離さずに固定ねじの締付をしなければならず、当該締付が容易でなく、保持枠の固定に時間がかかるという問題がある。
このような問題から、プロジェクターの製造工程を簡略化できる構成及び方法が要望されてきた。
このような構成によれば、突出部を溶融させることによって、熱かしめにより保持部材を筐体に固定できる。従って、ねじ等の固定部材を用いて固定する場合に比べて、保持部材を筐体に容易に固定できる他、ねじの締結時に生じやすい保持部材のずれの発生を抑制できる。
このような構成によれば、突出部の溶融物が凹凸に入り込むことにより、調整された位置から保持部材が変位することを確実に抑制できる。従って、保持部材を筐体に安定して固定できる。
このような構成によれば、上記熱かしめにより保持部材を固定した後に、何らかの理由によって保持部材を筐体から取り外した場合でも、上記固定部材を用いて筐体に保持部材を固定できる。従って、保持部材及び筐体の再調整時の作業性を向上させることができる。
このような構成によれば、操作部と被固定部とを確実に離間させることができる。従って、操作部及び被固定部を同時に操作しやすくすることができる。
このような構成によれば、上記突起が挿入されたガイド孔によって、保持部材を上記周方向に沿って回動させやすくすることができる。この他、保持部材の位置調整の際に、当該保持部材が他の方向(例えば光学素子の光軸に沿う方向)に移動されることを抑制できる。従って、保持部材の位置調整操作を容易に実施できる。
上記第2態様によれば、上記第1態様に係る光学装置と同様の効果を奏することができる。
ここで、例えば光変調装置が液晶パネルを有する場合、当該光変調装置が変調する直線偏光以外の光が当該光変調装置に入射されると、形成される画像のコントラストが低下する。一方、偏光素子は、偏光軸の向きが適切でないと、当該偏光素子を通過した光に、光変調装置が変調する直線偏光以外の光が混じりやすくなる。
これに対し、上記構成によれば、光学素子である偏光素子を保持する保持部材は、当該偏光素子の位置を調整した後に筐体に固定されるので、当該偏光素子を、適切な位置に固定できる。従って、投射される画像のコントラストを向上させることができる。
上記第3態様によれば、上記第1態様に係る光学装置と同様に、当該光学装置の製造工程を簡略化できる。また、保持部材は、筐体に熱かしめ等により固定されるので、ねじ等の固定部材を用いて固定する場合に比べて、保持部材を筐体に容易に固定できる他、ねじの締結時に生じやすい保持部材のずれ(変位)の発生を抑制できる。
[プロジェクターの概略構成]
図1は、本実施形態に係るプロジェクター1の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター1は、内部に設けられた光源装置30から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する。このプロジェクター1は、図1に示すように、外装筐体2と、当該外装筐体2内に収容される装置本体と、を備える。このようなプロジェクター1は、詳しくは後述するが、光学素子を保持する保持部材36の固定構造に特徴の1つを有する。
装置本体は、画像投射装置3を備える。この他、装置本体は、図示を省略するが、プロジェクター1の動作を制御する制御装置、電子部品に電力を供給する電源装置、及び、冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
画像投射装置3は、上記制御装置による制御の下、画像情報に応じた画像を形成及び投射する。この画像投射装置3は、設計上の光軸である照明光軸Ax上の所定位置にそれぞれ配置される光源装置30、均一化装置31、色分離装置32、リレー装置33、画像形成装置34、投射光学装置35及び光学部品用筐体4と、を備え、全体として略L字状の光学ユニットとして構成されている。
これらのうち、光学部品用筐体4については、後に詳述する。
また、+Z方向とは反対方向を−Z方向とする。−X方向及び−Y方向も同様である。
光源装置30は、均一化装置31に白色の照明光を出射する。この光源装置30は、本実施形態では、超高圧水銀ランプ等の放電光源ランプを有する。しかしながら、これに限らず、光源装置30は、LD(Laser Diode)やLED(Light Emitting Diode)等の固体光源と、当該固体光源から出射された光の波長を変換する波長変換装置と、を有する構成であってもよい。すなわち、光源装置30の構成は問わない。
均一化装置31は、光源装置30から入射される照明光の中心軸に対する直交面内の照度を均一化する。この均一化装置31は、当該照明光の入射順に、第1レンズアレイ311、調光装置312、第2レンズアレイ313、偏光変換素子314及び重畳レンズ315を有する。
色分離装置32は、均一化装置31から入射される光束を、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3つの色光に分離する。この色分離装置32は、それぞれ板状のダイクロイックミラー321,323及び反射ミラー322と、コンデンサレンズ324,325と、を有する。
リレー装置33は、青色光及び緑色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。このリレー装置33は、入射側レンズ331、リレーレンズ333及び反射ミラー332,334を有する。
画像形成装置34は、色分離装置32によって分離された各色光を画像情報に応じて変調した後、当該各色光を合成して画像光を形成する。この画像形成装置34は、色光毎にそれぞれ設けられるフィールドレンズ341、入射側偏光素子342、光変調装置343及び出射側偏光素子344と、各光変調装置343によって変調された各色光を合成する1つの色合成装置345と、を有する。
入射側偏光素子342(赤、緑及び青用の入射側偏光素子をそれぞれ342R,342G,342Bとする)は、偏光変換素子314によって揃えられた偏光方向の直線偏光を透過し、他の直線偏光を遮蔽する。これら入射側偏光素子342は、無機偏光素子及び有機偏光素子のいずれであってもよく、ガラス等の透光性基板に偏光フィルムが貼付されたものでもよい。また、通過する色光に応じて、偏光素子の構成を異ならせてもよい。
このような入射側偏光素子342は、光学部品用筐体4(蓋部材6)に取り付けられる保持部材36(図2及び図3参照)によって保持される。これら保持部材36(36A,36B)の構成については、後に詳述する。
なお、以下の説明においては、入射側偏光素子342(342R,342G,342B)を偏光素子342(342R,342G,342B)と略す場合がある。
光変調装置343(赤、緑及び青用の光変調装置をそれぞれ343R,343G,343Bとする)は、本実施形態では、液晶パネルを有する構成が採用されている。
出射側偏光素子344は、入射側偏光素子342とともに光変調装置343を挟む位置に配置される。このような出射側偏光素子344として、入射側偏光素子342の透過軸に対して直交する透過軸を有するものが挙げられる。なお、出射側偏光素子344の構成は、上記入射側偏光素子342と同様の構成を例示できる。
色合成装置345は、本実施形態ではクロスダイクロイックプリズムにより構成されているが、複数のダイクロイックミラーを組み合わせた構成としてもよい。
投射光学装置35は、画像形成装置34により形成された画像光を上記被投射面上に拡大投射する。この投射光学装置35は、図示を省略するが、複数のレンズと、当該複数のレンズを収容する鏡筒と、を有する組レンズとして構成できる。
図2及び図3は、保持部材36Aを光出射側(+X方向側)から見た斜視図である。これらのうち、図2は、偏光素子342Gを保持した保持部材36Aを示し、図3は、偏光素子342Gを保持していない保持部材36Aを示している。
偏光素子342を保持する保持部材として、本実施形態では、2種類の保持部材36(36A,36B)が用いられている。
これらのうち、偏光素子342Gを保持する保持部材36Aは、図2及び図3に示すように、側面視略L字状に形成された板金部材であり、当該偏光素子342Gを保持した状態で、光学部品用筐体4(図5及び図6参照)に取り付けられる。
このような保持部材36は、偏光素子342Gを支持する素子支持部37と、当該素子支持部37から延出する延出部38と、を備える。
素子支持部37は、偏光素子342Gに入射される光の進行方向側(+X方向側)から見て略正方形状の板状部分である。この素子支持部37は、開口部371、保持部372、規制部373、押さえ部374、付勢部375及び操作部376を有する。
開口部371は、素子支持部37における中央に位置し、偏光素子342Gに入射される光束が通過する開口部である。このような開口部371を+X方向側から略覆い、かつ、素子支持部37における+X方向側の面に、偏光素子342Gの光入射側の面が当接するように、偏光素子342Gは配置される。すなわち、素子支持部37における+X方向側の面は、当該偏光素子342Gを支持する支持面37Aである。
保持部372は、偏光素子342Gにおける−Y方向側の端面と当接して、当該偏光素子342Gを保持する。具体的に、保持部372は、偏光素子342Gにおける−Y方向側の端面と当接するとともに+X方向側の端面に当接するように、先端が+Y方向側に突出する鉤状に形成されている。このような保持部372は、偏光素子342Gにおける+Z方向側及び−Z方向側の各部位に応じてそれぞれ設けられている。
規制部373は、偏光素子342Gを幅方向(+Z方向)において挟む位置に設けられている。これら規制部373は、偏光素子342Gの+Z方向に沿う揺動を規制する。
押さえ部374は、開口部371の+Y方向側の辺縁において+Z方向側の部位に位置する。この押さえ部374は、偏光素子342Gの+Y方向側の端面と対向し、当該偏光素子342Gが+Y方向側に移動することを規制する。
弾性部3751は、支持面37Aとの接続位置から+Z方向に延出した板状部分であり、+Y方向に弾性変形可能に構成されている。すなわち、弾性部3751は、+Y方向に沿う可撓性を有する。
当接面3753は、偏光素子342Gにおける+Y方向側の端面に当接可能である。
傾斜面3754は、偏光素子342Gにおける+Y方向側の端面と+X方向側の端面との角部に当接可能である。この傾斜面3754は、当接面3753における+X方向側の端部から+X方向(支持面37Aから離れる方向)に向かうに従って−Y方向側に傾斜している。
このような爪部3752が偏光素子342Gに当接すると、当該偏光素子342Gは、−Y方向及び−X方向に付勢される。このため、偏光素子342Gは、保持部372側に押圧されるとともに支持面37A側に押圧される。これにより、当該偏光素子342Gは、素子支持部37に安定して支持される。
このような治具は、操作部376に挿入された際に+Z方向に沿って拡幅されることにより、切欠である操作部376の内縁とのクリアランスが発生することを抑制する機構を有する治具を例示できる。
延出部38は、上記素子支持部37における+Y方向側の端部から、上記支持面37Aと交差する方向である−X方向側にXZ平面に沿って延出している。この延出部38は、光学部品用筐体4(蓋部材6)に固定される部位である被固定部381と、ガイド孔382及び孔部383と、を有する。
この被固定部381は、+Z方向における中央部分が+Y方向側に膨出した円弧状を有する湾曲部であり、後述するガイド面63(図6及び図7参照)に沿う形状を有する。このような被固定部381は、ガイド面63と面接触し、当該ガイド面63に沿って摺動して位置調整された後、蓋部材6に固定される部位である。
そして、詳しくは後述するが、ピン65が溶融された場合には、当該ピン65の溶融物65A(図8参照)が複数の凹凸3831の一部に入り込む他、複数の凹凸3831の一部を+Y方向側から覆う。これにより、保持部材36Aの回動が規制され、当該保持部材36Aが蓋部材6に固定される。
図4は、偏光素子342Bを保持した保持部材36Bを光出射側(+X方向側)から見た斜視図である。
偏光素子342Bを保持する保持部材36Bは、図4に示すように、孔部383に代えて孔部383Bを有する他は、保持部材36Aと同様の構成を有する。
ここで、上記孔部383は、+Z方向に沿う長径を有する長孔状に形成されていた。これに対し、孔部383Bは、後述するピン65(図6及び図7参照)が挿通される程度の内径を有する。このため、孔部383Bをピン65が挿通した状態では、保持部材36Bは、偏光素子342Bの光軸中心を中心とする周方向への回動が規制される構成となっている。
このような孔部383Bの内縁における+X方向側、−X方向側、+Z方向側及び−Z方向側の各部位にも、凹凸3831が形成されている。このため、ピン65が溶融された際には、当該ピン65の溶融物が凹凸3831に入り込む他、当該凹凸3831を+Y方向側から覆う。これにより、保持部材36Bは、蓋部材6に固定される。
なお、本実施形態では、偏光素子342Rを保持する保持部材も、保持部材36Bが採用されている。
図5及び図6は、光学部品用筐体4を示す斜視図である。これらのうち、図5は、光学部品用筐体4を+X方向側で−Z方向側から見た斜視図であり、図6は、光学部品用筐体4を+X方向側で+Y方向側から見た斜視図である。
光学部品用筐体4は、本発明の筐体に相当する。この光学部品用筐体4は、それぞれ光学部品によって構成される均一化装置31、色分離装置32、リレー装置33及びフィールドレンズ341を、上記照明光軸Ax上の所定位置に収容する。この他、光学部品用筐体4には、偏光素子342を保持した保持部材36、及び、投射光学装置35が取り付けられる。この光学部品用筐体4は、図5及び図6に示すように、部品収納部材5及び蓋部材6を備えて構成される。
部品収納部材5は、+Y方向側が開口した断面略U字状に形成された箱状部材である。この部品収納部材5は、上記光学部品を内部に挿入するための開口部51を有し、当該開口部51の一部は、蓋部材6によって閉塞される。この他、部品収納部材5は、収容部52,53、配置部54、一対の取付部55及び押さえ部56を有する。
収容部53は、+Y方向側から見て+X方向に開口する略U字状に形成された部位である。この収容部53は、色分離装置32及びリレー装置33と、各フィールドレンズ341とを内部に収容する。なお、部品収納部材5において蓋部材6によって覆われる部位は、収容部53である。
配置部54は、+Y方向側から見て略U字状に形成された収容部53によって囲まれる部位である。この配置部54には、画像形成装置34を構成する光学部品のうちフィールドレンズ341を除いた部品が配置される。
一対の取付部55は、部品収納部材5において+X方向側で、上記配置部54を+Z方向において挟む部位に位置している。この一対の取付部55には、投射光学装置35が取り付けられる。
蓋部材6は、合成樹脂により形成され、上記開口部51の一部を閉塞するように、+Y方向側から部品収納部材5に取り付けられる。この蓋部材6は、+Y方向側から見て上記収容部53の形状に応じた略U字状に形成されている。
このような蓋部材6は、図5〜図7に示すように、部品収納部材5と組み合わされた際に各フィールドレンズ341の配置位置に応じた部位に、上記保持部材36がそれぞれ取り付けられる保持部材支持部62を有する。これら保持部材支持部62(赤、緑及び青用の保持部材支持部を、それぞれ62R,62G,62Bとする)は、図6及び図7に示すように、ガイド面63、一対の突起64、ピン65及びねじ孔66を備える。この他、保持部材支持部62B,62Rは、一対のガイド部67を備える。
このガイド面63の円弧の中心は、偏光素子342の光軸中心と略一致するように設定されている。そして、上記操作部376が操作された際に、被固定部381がガイド面63に沿って摺動することによって、当該ガイド面63は、偏光素子342及び保持部材36が当該光軸中心を中心として周方向に回動されるように案内する。
ピン65は、本発明の突出部に相当し、合成樹脂等の溶融可能な材料により形成されている。このピン65は、各ガイド面63から+Y方向に突出し、上記孔部383又は孔部383Bを挿通する。このようなピン65は、保持部材36の位置が調整された後、赤外線照射装置(図示省略)によって赤外線が照射されつつ+Y方向側から押圧される。これにより、ピン65の溶融物65Aは、図8に示すように、孔部383,383Bの凹凸3831に入り込み、当該凹凸3831とピン65との隙間を埋める他、当該孔部383,383Bの少なくとも一部を+Y方向側から覆う。これにより、保持部材支持部62に保持部材36が熱かしめされて固定され、上記周方向への回動が規制される他、ピン65の中心軸(+Y方向に沿う軸)を中心とする回動が規制される。
なお、保持部材36が熱かしめにより固定されている限りは、ねじ孔66は使用されない。このねじ孔66は、何らかの理由により、保持部材36を取り外す必要が生じ、当該保持部材36を保持部材支持部62に再度固定する際に用いられる。
図9は、画像投射装置3の製造工程の一部を示すフローチャートである。
以下、画像投射装置3の製造工程の一部について説明する。この製造工程は、本発明の光学部品の製造方法を含むものであり、ここでいう光学装置は、光学素子としての偏光素子342と、当該偏光素子342を保持した保持部材36と、光学部品用筐体4とを備え、当該保持部材36が光学部品用筐体4に固定されたものである。
この製造工程では、図9に示すように、まず、光学部品用筐体4(蓋部材6)の上記保持部材支持部62(62R,62G,62B)のうち、位置調整の要求が高い偏光素子342を保持した保持部材36Aを配置する(ステップS1)。上記の例では、人間に視認されやすく、また、放電光源ランプからの出射光量が多い緑色光用の偏光素子342Gを、位置調整の要求が高い偏光板として、当該偏光素子342を保持した保持部材36Aを、保持部材支持部62Gに配置する。この際、位置調整の要求が低い偏光素子342(例えば偏光素子342B,342R)を保持した保持部材36Bを、対応する保持部材支持部62に配置してもよい。
なお、当該ステップS3では、他の保持部材36Bが、対応する保持部材支持部62に配置されている場合には、当該保持部材36Bの孔部383Bを挿通したピン65を溶融させて、当該保持部材36Bを熱かしめにより固定してもよい。
このようにして、保持部材36、ひいては、偏光素子342が光学部品用筐体4(蓋部材6)に固定される。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター1及び上記製造方法によれば、以下の効果を奏することができる。
保持部材36Aにおいて、操作部376は、当該保持部材36Aによって保持された偏光素子342Gの光軸に対する交差方向である−Y方向における一端側(−Y方向側)に位置し、被固定部381は、他端側(+Y方向側)に位置する。これにより、光学部品用筐体4に保持部材36Aを固定する際に、操作部376を治具等によって操作しつつ、被固定部381を光学部品用筐体4に固定できる。このため、調整した位置からずれることなく保持部材36Aを光学部品用筐体4に固定できるので、当該保持部材36Aの光学部品用筐体4への固定を容易に実施できる他、ねじによる固定の際に発生しやすい位置ずれを防止でき、保持部材36Aの光学部品用筐体4に対する位置を再調整する手間を省略できる。従って、保持部材36A及び光学部品用筐体4を有する光学装置、ひいては、画像投射装置3の製造工程を簡略化できる。
なお、保持部材36Bも、ピン65が挿通する孔部383Bを有するので、当該保持部材36Bの光学部品用筐体4に対する固定も容易に実施できる。
これによれば、偏光素子342を保持する保持部材36Aは、当該偏光素子342の位置を調整した後に光学部品用筐体4に固定されるので、当該偏光素子342を、適切な位置に固定できる。従って、投射される画像のコントラストを向上させることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、保持部材36(36A,36B)は、光学素子として入射側偏光素子342を保持するとした。しかしながら、これに限らず、光学素子は、他の特性を有するものであってもよい。例えば、光変調装置343の光入射側又は光出射側に光学補償素子が配置される場合には、当該光学補償素子を保持部材36が保持する構成としてもよい。また、保持部材36が保持する偏光素子は、入射側偏光素子に限らず、他の部位に位置する偏光素子であってもよい。
また、光学部品用筐体4は、部品収納部材5と、上記開口部51の一部を閉塞するように当該部品収納部材5に取り付けられる蓋部材6と、を有する構成とした。しかしながら、これに限らず、筐体としての光学部品用筐体の構成及び形状は問わない。例えば、部品収納部材5に保持部材36が取付可能であれば、蓋部材6は無くてもよい。すなわち、光学部品用筐体における保持部材の取付位置は、適宜変更可能である。
上記実施形態では、画像投射装置3は、図1に示した略L字状に構成されていた。しかしながら、これに限らず、略U字状等の他のレイアウトに構成されていてもよい。また、画像投射装置3に採用される光学部品は、上記に限らず、適宜変更可能である。
Claims (9)
- 光学素子と、
前記光学素子の光束が通過する開口部を有し、前記光学素子を保持する保持部材と、
前記保持部材が取り付けられ、ガイド面を有する筐体と、を有し、
前記保持部材は、
当該保持部材の位置を調整する操作を受け付ける操作部と、
前記光学素子の光軸を中心として前記保持部材を前記光学素子とともに回動するように、前記ガイド面に沿って移動し、前記筐体に固定される被固定部と、を有し、
前記操作部及び前記被固定部は、前記開口部を挟み、前記保持部材に保持された前記光学素子の光軸に交差する方向における前記保持部材の一端側及び他端側にそれぞれ位置することを特徴とする光学装置。 - 請求項1に記載の光学装置において、
前記被固定部は、孔部を有し、
前記筐体は、前記孔部を挿通する突出部を有し、
前記突出部は、溶融可能な材料により形成されていることを特徴とする光学装置。 - 請求項2に記載の光学装置において、
前記孔部の内縁は、凹凸を有することを特徴とする光学装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の光学装置において、
前記筐体は、前記保持部材を挿通する固定部材が固定される固定部を有することを特徴とする光学装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光学装置において、
前記保持部材は、
前記光学素子を支持する支持面を有する素子支持部と、
前記素子支持部における前記他端側にて、前記支持面に交差する方向に延出する延出部と、を有し、
前記素子支持部は、前記一端側に前記操作部を有し、
前記延出部は、前記被固定部を有することを特徴とする光学装置。 - 請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の光学装置において、
前記筐体は、
前記光学素子の光軸を中心とする周方向に回動可能に前記保持部材を支持する保持部材支持部と、
前記保持部材支持部から突出する突起と、を有し、
前記保持部材は、前記周方向に沿う長径を有し、前記突起が挿入されるガイド孔を有することを特徴とする光学装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
- 請求項7に記載のプロジェクターにおいて、
光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光源装置と前記光変調装置との間に配置される光学部品と、を備え、
前記筐体は、前記光学部品を収容し、
前記光学素子は、前記光変調装置の光入射側に配置される偏光素子であることを特徴とするプロジェクター。 - 光学素子と、当該光学素子の光束が通過する開口部と、前記開口部を挟み一端側に位置する操作部と、他端側に位置する被固定部とを有し、前記光学素子を保持する保持部材と、当該保持部材が取り付けられ、ガイド面を有する筐体とを有する光学装置の製造方法であって、
前記筐体の前記ガイド面に前記保持部材の前記被固定部が沿うように、前記筐体に前記保持部材を配置し、
前記一端側に位置する前記操作部を操作し、前記他端側に位置する前記被固定部を前記ガイド面に沿って移動して前記光学素子の位置を調整し、
前記筐体に設けられて前記保持部材の前記被固定部を挿通する突出部を溶融させて、前記保持部材を前記筐体に固定することを特徴とする製造方法。
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