JP7180708B2 - プロジェクター - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクターに関する。
投写画像の解像度を液晶パネル等の光変調装置が持つ解像度よりも高くする目的で、光変調装置から射出される光の光路をシフトさせる構成を有するプロジェクターが従来から知られている。下記の特許文献1に、光源と、3つの液晶表示素子からなる光変調装置と、映像光の光路をシフトさせる光学デバイスと、投写レンズと、を備えるプロジェクターが開示されている。このプロジェクターにおいて、光学デバイスは、連結部材の固定部を介して筐体に固定されている。
特許文献1のプロジェクターにおいては、光学デバイスの振動が固定部を介して筐体に伝達されやすく、光学デバイスの駆動時に作動音が生じるおそれがある。そのため、投写画像の解像度を高く維持しつつ、静粛性に優れるプロジェクターの提供が望まれている。
上記の課題を解決するために、本発明のプロジェクターは、照明ユニットと、前記照明ユニットから射出される光を変調して画像光を生成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光を投写する投写光学ユニットと、前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとの間に設けられ、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光の光路を変更する光路変更素子と、前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとを連結する連結フレームと、前記光路変更素子により生じる振動を吸収する振動吸収部材と、を備え、前記光路変更素子は、ベース部材と、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光が入射する光学部材と、前記光学部材を支持し、前記ベース部材に対して揺動可能に支持される揺動フレームと、を有し、前記連結フレームは、支持面を有し、前記振動吸収部材は、前記光路変更素子の前記ベース部材に当接する振動吸収面を有し、前記連結フレームの前記支持面に当接して、前記連結フレームの前記支持面に前記光路変更素子を支持させる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1~図8を用いて説明する。
図1は、第1実施形態のプロジェクター10の概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第1実施形態について、図1~図8を用いて説明する。
図1は、第1実施形態のプロジェクター10の概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下の説明に用いる図面においては、必要に応じてXYZ直交座標系を用いる。
X軸は、プロジェクター10を上方から見たとき、投写光学ユニット17から射出される光の光軸を投影した軸であり、前後方向に沿う軸である。Z軸は、X軸に直交し、上下方向に沿う軸である。Y軸は、X軸およびZ軸に直交し、左右方向に沿う軸である。本実施形態では、プロジェクター10の後方に位置する観察者から見て手前側を-X側とし、奥側を+X側とし、上側を+Z側とし、下側を-Z側とし、右側を+Y側とし、左側を-Y側として説明する。なお、X軸は、外装ケース22の前面22aと背面22bとが対向する方向、Y軸は、外装ケース22の右側面22cと左側面22dとが対向する方向、Z軸は、外装ケース22の天面と底面とが対向する方向、と定義する。
X軸は、プロジェクター10を上方から見たとき、投写光学ユニット17から射出される光の光軸を投影した軸であり、前後方向に沿う軸である。Z軸は、X軸に直交し、上下方向に沿う軸である。Y軸は、X軸およびZ軸に直交し、左右方向に沿う軸である。本実施形態では、プロジェクター10の後方に位置する観察者から見て手前側を-X側とし、奥側を+X側とし、上側を+Z側とし、下側を-Z側とし、右側を+Y側とし、左側を-Y側として説明する。なお、X軸は、外装ケース22の前面22aと背面22bとが対向する方向、Y軸は、外装ケース22の右側面22cと左側面22dとが対向する方向、Z軸は、外装ケース22の天面と底面とが対向する方向、と定義する。
図1に示すように、プロジェクター10は、外装ケース22と、照明ユニット15と、画像形成ユニット16と、光路変更素子31と、投写光学ユニット17と、電源ユニット18と、制御ユニット(図示略)と、連結フレーム32(図3参照)と、振動吸収部材33(図3参照)と、を備える。
外装ケース22は、照明ユニット15、画像形成ユニット16、投写光学ユニット17、電源ユニット18、および制御ユニットを収容する。図示を省略するが、外装ケース22は、アッパーケースと、ロアケースと、から構成されている。
図示を省略するが、照明ユニット15は、例えばレーザー光源、波長変換素子等の構成を有する。照明ユニット15は、レーザー光源から射出される青色のレーザー光を励起光として集光レンズで集光し、蛍光体を含む波長変換素子に入射させ、青色のレーザー光と黄色の蛍光とからなる白色光を射出する。なお、照明ユニット15は、レーザー光源と波長変換素子とを用いた構成に限定されず、例えばレーザー光源を単独で用いる構成、LED(Light Emitting Diode)、放電型の光源ランプを用いる構成を適用してもよい。また、照明ユニット15は、発光源で生じた熱を外部に放出するヒートシンク等の放熱部材を有していてもよい。
画像形成ユニット16は、色分離光学系3aと、赤色の画像光を射出する光変調装置4Rと、緑色の画像光を射出する光変調装置4Gと、青色の画像光を射出する光変調装置4Bと、光合成素子5と、を有する。画像形成ユニット16は、照明ユニット15から射出される光を画像情報に基づいて変調し、画像光を生成する。色分離光学系3a、光変調装置4R、光変調装置4G、光変調装置4B、および光合成素子5は、所定の保持部材(図示略)によって保持され、画像形成ユニット16を構成する。
色分離光学系3aは、照明ユニット15から射出される白色光WLを、赤色光LRと緑色光LGと青色光LBとに分離する。色分離光学系3aは、第1ダイクロイックミラー7aと、第2ダイクロイックミラー7bと、第1反射ミラー8aと、第2反射ミラー8bと、第3反射ミラー8cと、リレーレンズ8dと、を備える。
第1ダイクロイックミラー7aは、照明ユニット15から射出される白色光WLを、赤色光LRと、緑色光LGと青色光LBとが混合された光と、に分離する。第1ダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを反射するとともに、緑色光LGおよび青色光LBを透過させる。第2ダイクロイックミラー7bは、緑色光LGと青色光LBとが混合された光を緑色光LGと青色光LBとに分離する。第2ダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射するとともに、青色光LBを透過させる。
第1反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されている。第1反射ミラー8aは、第1ダイクロイックミラー7aによって反射された赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。第2反射ミラー8bおよび第3反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置されている。第2反射ミラー8bおよび第3反射ミラー8cは、第2ダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを光変調装置4Bに導く。
光変調装置4Rは、液晶パネル4RPと、液晶パネル4RPの入射側および射出側にそれぞれ設けられた偏光板(図示略)と、から構成されている。光変調装置4Gは、液晶パネル4GPと、液晶パネル4GPの入射側および射出側にそれぞれ設けられた偏光板(図示略)と、から構成されている。光変調装置4Bは、液晶パネル4BPと、液晶パネル4BPの入射側および射出側にそれぞれ設けられた偏光板(図示略)と、から構成されている。
光変調装置4Rは、光源ユニットから射出された光のうち、赤色光LRを画像信号に応じて変調する。光変調装置4Gは、光源ユニットから射出された光のうち、緑色光LGを画像信号に応じて変調する。光変調装置4Bは、光源ユニットから射出された光のうち、青色光LBを画像信号に応じて変調する。これにより、各光変調装置4R,4G,4Bは、各色光に対応した画像光LLを形成する。
光変調装置4Rの光入射側には、光変調装置4Rに入射する赤色光LRを平行化するフィールドレンズ9Rが配置されている。光変調装置4Gの光入射側には、光変調装置4Gに入射する緑色光LGを平行化するフィールドレンズ9Gが配置されている。光変調装置4Bの光入射側には、光変調装置4Bに入射する青色光LBを平行化するフィールドレンズ9Bが配置されている。
光合成素子5は、略立方体状のクロスダイクロイックプリズムから構成されている。光合成素子5は、光変調装置4R,4G,4Bからの各色光を合成して画像光LLを生成する。光合成素子5は、画像光LLを投写光学ユニット17に向かって射出する。
投写光学ユニット17は、画像形成ユニット16から射出される画像光LLを、スクリーン(図示略)に向かって拡大投写する。投写光学ユニット17から画像光LLが投写されることにより、スクリーン上にカラー画像が表示される。スクリーンは、図1に示すプロジェクター10の前方(+X側)に配置される。
本実施形態の投写光学ユニット17は、後述する連結フレーム32を介して画像形成ユニット16に対して+X方向に連結されている。投写光学ユニット17は、複数の投写レンズを有する。投写レンズの数は特に限定されない。
電源ユニット18は、プロジェクター10に接続された外部電源から供給された電力を照明ユニット15に供給する。
制御ユニットは、プロジェクター10の各部を制御する回路基板から構成されている。制御ユニットには、各種配線が形成されるとともに、各種電子部品が搭載されている。
光路変更素子31は、画像形成ユニット16の光合成素子5と投写光学ユニット17との間に配置されている。プロジェクター10は、光路変更素子31によって画像光LLの光路をシフトさせ、いわゆる画素シフトを生じさせることにより、液晶パネル4BP,4GP,4RPの解像度よりも高い解像度の画像をスクリーンに表示することができる。例えば、液晶パネル4BP,4GP,4RPがフルハイビジョン対応の液晶パネルであれば、4Kの画像を表示することができる。
以下、画像光LLの光路のシフトによる高解像度化の原理について、図2を用いて説明する。
図2は、画像光LLの光路シフトによる画像表示位置のシフトを示す説明図である。
後述するように、光路変更素子31は、液晶パネル4BP,4GP,4RPにより変調された光を合成した画像光LLが入射する光学部材を有する。光路変更素子31は、光学部材を構成するガラス板の姿勢を変更することにより、屈折を利用して画像光LLの光路をシフトさせる。
図2は、画像光LLの光路シフトによる画像表示位置のシフトを示す説明図である。
後述するように、光路変更素子31は、液晶パネル4BP,4GP,4RPにより変調された光を合成した画像光LLが入射する光学部材を有する。光路変更素子31は、光学部材を構成するガラス板の姿勢を変更することにより、屈折を利用して画像光LLの光路をシフトさせる。
光路変更素子31は、光学部材を光軸AXと交差する第1揺動軸K1回りの第1揺動方向、および、光軸AXと交差し、かつ、第1揺動軸K1と交差する第2揺動軸K2回りの第2揺動方向、の2つの方向に揺動させる。光学部材が第1揺動方向に揺動すると、光学部材に入射する光の光路は、図2に示す第1方向F1にシフトする。光学部材が第2揺動方向に揺動すると、光学部材に入射する光の光路は、図2に示す第1方向F1と交差する第2方向F2にシフトする。これにより、スクリーン上に表示される画素Pxは、第1方向F1および第1方向F1と交差する第2方向F2にずれた位置に表示される。
プロジェクター10は、第1方向F1の光路のシフトと、第2方向F2の光路のシフトと、を組み合わせることにより、見掛け上の画素数を増加させ、スクリーンに投写される画像を高解像度化する。例えば、図2に示すように、第1方向F1および第2方向F2にそれぞれ1/2画素分ずれた位置に画素Pxを移動させる。これにより、スクリーン上の画像表示位置を、画像表示位置P1から第1方向F1に沿って1/2画素分ずれた画像表示位置P2、画像表示位置P1から第1方向F1および第2方向F2に沿ってそれぞれ1/2画素分ずれた画像表示位置P3、および、画像表示位置から第2方向F2に沿って1/2画素分ずれた画像表示位置P4に移動させることができる。図2では、画素Pxの1/4の領域を注目して、A→B→C→Dとシフト動作の流れを示している。
図2に示すように、画像表示位置P1、P2、P3、P4にそれぞれ一定時間ずつ画像を表示させるように光路シフト動作を行い、光路シフト動作に同期させて液晶パネル4BP,4GP,4RPにおける表示内容を変化させる。これにより、見掛け上、画素Pxよりも小さいサイズの画素A、B、C、Dを表示させることができる。例えば画素A、B、C、Dの表示を全体として60Hzの周波数で行う場合、画像表示位置P1、P2、P3、P4に対応して、液晶パネル4BP,4GP,4RPに4倍の速度で表示を実行させる必要がある。つまり、液晶パネル4BP,4GP,4RPにおける表示の周波数、いわゆるリフレッシュレートは、240Hzとなる。
なお、図2に示す例では、第1方向F1および第2方向F2は、互いに直交する方向であり、スクリーンにマトリクス状に表示される画素Pxの配列方向である。この構成に代えて、第1方向F1と第2方向F2とは、互いに直交する方向でなくてもよく、画素Pxの配列方向に対して傾いた方向であってもよい。このようなずらし方向であっても、第1方向F1および第2方向F2への画素ずらしを適宜組み合わせることにより、図2に示す画像表示位置P1、P2、P3、P4に画素Pxを移動させることができる。また、画像表示位置のずれ量は、1/2画素分に限定されず、例えば、画素Pxの1/4であってもよいし、3/4であってもよい。
図3は、プロジェクター10の要部の平面図である。図4は、光路変更素子31を連結フレーム32に固定した状態を示す正面図である。図5は、図4のV-V線に沿う断面図である。図6は、図4のVI-VI線に沿う断面図である。図7は、光路変更素子31の斜視図である。図8は、連結フレーム32の斜視図である。図9は、振動吸収部材33の斜視図である。
図8に示すように、連結フレーム32は、連結部321と、連結部321に対してY軸に沿って両側方に突出する固定部322と、を有する。連結部321は、底板部323と、壁部324と、を有する。底板部323は、光路変更素子31に対向して配置される。したがって、光路変更素子31に対向する底板部323の一面は、光路変更素子31を支持する支持面323aとなる。すなわち、連結フレーム32は、光路変更素子31を支持する支持面323aを有する。また、壁部324は、支持面323aの周縁部から+X方向に突出するように、底板部323と一体に設けられている。固定部322は、外装ケース22のロアケースに直接あるいは間接的に固定される。
図3に示すように、連結フレーム32は、X軸方向に沿って並ぶ画像形成ユニット16と投写光学ユニット17とを連結する。また、図4、図5および図6に示すように、連結フレーム32は、底板部323と壁部324とによって形成される凹部内に光路変更素子31と振動吸収部材33とを収容する。すなわち、連結フレーム32は、画像形成ユニット16と投写光学ユニット17との間に光路変更素子31と振動吸収部材33とを介在させた状態で、画像形成ユニット16と投写光学ユニット17とを連結する。
図7に示すように、光路変更素子31は、ベース部材311と、揺動フレーム312と、可動フレーム313と、光学部材314と、第1アクチュエーター315と、第2アクチュエーター316と、を備える。
また、光路変更素子31は、揺動軸として、ベース部材311に対して揺動フレーム312を揺動させる第1揺動軸K1と、揺動フレーム312に対して光学部材314を第1揺動軸K1に直交する方向に揺動させる第2揺動軸K2と、を備える。すなわち、本実施形態の光路変更素子31は、2軸揺動方式の光路変更素子から構成されている。本実施形態では、第1揺動軸K1はZ軸方向に延在し、第2揺動軸K2はY軸方向に延在する。なお、本明細書において、第1揺動軸K1および第2揺動軸K2のそれぞれは、揺動の中心となる仮想的な軸を意味する。
ベース部材311は、例えば金属等の板材から構成され、一方の面311bが連結フレーム32の支持面323aに対向して配置されている。ベース部材311は、X軸方向から見て略8角形状の開口部311hを有し、開口部311hの内側に揺動フレーム312が配置されている。ベース部材311は、揺動フレーム312を第1揺動軸K1回りに揺動可能に支持する。すなわち、揺動フレーム312は、ベース部材311に対して揺動可能に支持されている。
揺動フレーム312は、X軸方向から見て略8角形の板材から構成され、略8角形状の開口部312hを有する。揺動フレーム312の開口部312hの内側には、光学部材314を支持する可動フレーム313が配置されている。すなわち、揺動フレーム312は、可動フレーム313を囲む枠状の部材から構成されている。このように、揺動フレーム312は、可動フレーム313を介して光学部材314を支持する。また、揺動フレーム312は、可動フレーム313を第2揺動軸K2回りに揺動可能に支持する。すなわち、可動フレーム313は、揺動フレーム312に対して揺動可能に支持されている。
可動フレーム313は、X軸方向から見て4角形の枠状部材から構成されている。可動フレーム313は、枠状部材の内側に光学部材314を支持する。
光学部材314は、透光性を有するガラス板から構成されている。ガラス板の具体的な構成材料は、特に限定されないが、例えば白板ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の各種ガラス材料が用いられる。また、本実施形態では、光学部材314としてガラス板が用いられるが、光学部材314は、光透過性を有し、画像光LLを屈折させる材料で構成されていればよい。したがって、ガラスの他、例えば、水晶、サファイア等の各種結晶材料、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂等の各種樹脂材料等で構成されていてもよい。また、ガラス板の入射面および射出面に反射防止膜が形成されていてもよい。
光路変更素子31は、可動フレーム313に支持される光学部材314の法線方向と、光路変更素子31に入射する画像光LLの光軸と、が一致する基準位置を中心として、揺動フレーム312および可動フレーム313を揺動させる。基準位置において、光学部材314に対する画像光の入射角は0°である。ただし、揺動は、必ずしも基準位置を中心とした揺動でなくてもよい。また、基準位置において、光学部材314に対する画像光の入射角は、必ずしも0°に限らなくてもよい。
第1アクチュエーター315は、2つの磁気駆動装置315A,315Bを有する。2つの磁気駆動装置315A,315Bのそれぞれは、ベース部材311の開口部311hにおいて、Y軸方向に沿って互いに対向する位置に設けられている。各磁気駆動装置315A,315Bは、Y軸方向に所定の間隔をおいて配置された磁石とコイルとを有する。磁石は揺動フレーム312に固定され、コイルはベース部材311に固定されている。コイルに通電すると、コイルに対して磁石がX軸方向に移動する。これにより、第1アクチュエーター315は、ベース部材311に揺動可能に支持された揺動フレーム312に対して、第1揺動軸K1回りの駆動力を付与する。この際、2つの磁気駆動装置315A,315Bのコイルは同期して通電され、揺動フレーム312に同一揺動方向の駆動力を付与する。このようにして、第1アクチュエーター315は、揺動フレーム312を揺動させる。
第2アクチュエーター316は、2つの磁気駆動装置316A,316Bを有する。2つの磁気駆動装置316A,316Bのそれぞれは、揺動フレーム312の開口部312hにおいて、Z軸方向に沿って互いに対向する位置に設けられている。各磁気駆動装置316A,316Bは、Z軸方向に所定の間隔をおいて配置された磁石とコイルとを有する。磁石は可動フレーム313に固定され、コイルは揺動フレーム312に固定されている。コイルに通電すると、コイルに対して磁石がX軸方向に移動する。これにより、第2アクチュエーター316は、可動フレーム313に対して第2揺動軸K2回りの駆動力を付与する。この際、2つの磁気駆動装置316A,316Bのコイルは同期して通電され、可動フレーム313に同一揺動方向の駆動力を付与する。このようにして、第2アクチュエーター316は、可動フレーム313を揺動させる。
なお、第1アクチュエーター315および第2アクチュエーター316の磁気駆動装置は、それぞれ、2つの磁気駆動装置315A,315B、2つの磁気駆動装置316A,316Bを用いたが、それぞれ1つの磁気駆動装置で駆動することもできる。また、アクチュエーターの一方に1つの磁気駆動装置、他方に2つの磁気駆動装置を用いて駆動することができる。また、第1アクチュエーター315および第2アクチュエーター316としては、磁気駆動方式を用いた装置に限ることなく、種々の方式を有するアクチュエーターが使用可能である。
図9に示すように、振動吸収部材33は、振動吸収部331と、振動吸収部331と一体に設けられた壁部332と、を有する。壁部332は、X軸方向から見て4角形の枠状部材から構成され、振動吸収面331bと交差するX軸方向に突出する。振動吸収部331は、壁部332の内側において4つの角部にそれぞれ略3角形状に設けられている。
図5および図6に示すように、振動吸収部331の一面331bは、一部が連結フレーム32の支持面323aに当接するとともに、他の一部が光路変更素子31のベース部材311に当接する。すなわち、振動吸収部材33は、連結フレーム32の支持面323aと光路変更素子31のベース部材311との間に介在する振動吸収面331bを有する。振動吸収部材33の振動吸収面331b側に、連結フレーム32の支持面323aと、光路変更素子31のベース部材311が位置しているが、連結フレーム32の支持面323aと光路変更素子31のベース部材311とは直接、接触していない。そのため、連結フレーム32の支持面323aは、間接的に、振動吸収部材33を介して光路変更素子31を支持する。これにより、振動吸収部材33は、光路変更素子31により生じる振動を吸収する。また、図5および図6においては、壁部332は、連結フレーム32の壁部324から離間しているが、壁部332は、連結フレーム32の壁部324に当接していてもよい。
連結フレーム32は、例えばアルミニウム等の金属材料から構成されている。これに対して、振動吸収部材33は、例えばゴム、ポリカーボネート等の弾性を有する樹脂材料から構成されている。このように、振動吸収部材33の剛性は、連結フレーム32の剛性よりも低い。
図4に示すように、第1揺動軸K1は、振動吸収部材33の壁部332のZ軸方向に延びる1辺に対して平行に延在する。第2揺動軸K2は、振動吸収部材33の壁部332のY軸方向に延びる他の1辺に対して平行に延在する。これに対して、振動吸収部331が壁部332の4つの角部のそれぞれに位置するため、振動吸収面331bは、第1揺動軸K1および第2揺動軸K2のそれぞれに対して略45°の角度をなす方向に位置する。すなわち、振動吸収面331bは、第1揺動軸K1と第2揺動軸K2との間に位置する。また、振動吸収面331bは、第1アクチュエーター315と第2アクチュエーター316との間に位置する。
図4に示すように、各振動吸収部331には、振動吸収部材33と連結フレーム32とを固定する第1固定部35が設けられている。図5に示すように、第1固定部35は、ねじ351を有し、ねじ351が振動吸収部材33から連結フレーム32の底板部323に挿通され、振動吸収部材33と連結フレーム32とがねじ止めによって固定されている。すなわち、第1固定部35は、第1揺動軸K1と第2揺動軸K2との間に位置する連結フレーム32の支持面323aに位置する。また、第1固定部35は、第1アクチュエーター315と第2アクチュエーター316との間に位置する連結フレーム32の支持面323aに位置する。
本実施形態の第1固定部35は、特許請求の範囲の固定部に対応する。
本実施形態の第1固定部35は、特許請求の範囲の固定部に対応する。
さらに、図5に示すように、各振動吸収部331には、振動吸収部材33と光路変更素子31とを固定する第2固定部36が設けられている。第2固定部36は、第1固定部と同様、ねじ361を有し、ねじ361が振動吸収部材33から光路変更素子31のベース部材311に挿通され、振動吸収部材33とベース部材311とがねじ止めによって固定されている。
振動吸収部材33の4つの角部に設けられた振動吸収部331のうち、図4の右上に位置する振動吸収部331には、図6に示すように、第1位置決め部37と、第2位置決め部38と、が設けられている。すなわち、プロジェクター10は、連結フレーム32と振動吸収部材33とを位置決めする第1位置決め部37と、光路変更素子31のベース部材311と振動吸収部材33とを位置決めする第2位置決め部38と、をさらに備える。
第1位置決め部37は、連結フレーム32の底板部323から+X側に突出するピン371と、振動吸収部331に設けられた孔372と、から構成されている。連結フレーム32に設けられたピン371が振動吸収部331の孔372に挿通されることにより、YZ平面内における連結フレーム32と振動吸収部材33との位置決めがなされる。なお、図5において、第1位置決め部37上に第1固定部35のねじ351が位置しているように見えるが、これらは図面の奥行き方向にずれた位置に配置されている。
第2位置決め部38は、振動吸収部331から-X側に突出するピン381と、光路変更素子31のベース部材311に設けられた孔382と、から構成されている。振動吸収部331に設けられたピン381がベース部材311の孔382に挿通されることにより、YZ平面内における振動吸収部材33と光路変更素子31のベース部材311との位置決めがなされる。
振動吸収部材33の4つの角部に設けられた振動吸収部331のうち、図4の右下に位置する振動吸収部331には、連結フレーム32と振動吸収部材33との相対回転を規制する第1回転規制部39が設けられている。すなわち、プロジェクター10は、連結フレーム32と振動吸収部材33との相対回転を規制する第1回転規制部39をさらに備える。図5に示すように、第1回転規制部39は、連結フレーム32から+X側に突出するピン391と、振動吸収部331に設けられた孔392と、から構成されている。連結フレーム32に設けられたピン391が振動吸収部331の孔392に挿通されることにより、YZ平面内における連結フレーム32と振動吸収部材33との相対回転が規制される。
さらに、振動吸収部材33の4つの角部に設けられた振動吸収部331のうち、図4の右下に位置する振動吸収部331には、光路変更素子31と振動吸収部材33との相対回転を規制する第2回転規制部40が設けられている。すなわち、プロジェクター10は、光路変更素子31と振動吸収部材33との相対回転を規制する第2回転規制部40をさらに備える。図6に示すように、第2回転規制部40は、振動吸収部331から-X側に突出するピン401と、光路変更素子31のベース部材311に設けられた孔402と、から構成されている。振動吸収部331に設けられたピン401がベース部材311の孔402に挿通されることにより、YZ平面内における光路変更素子31と振動吸収部材33との相対回転が規制される。
[第1実施形態の効果]
本実施形態のプロジェクター10は、照明ユニット15と、照明ユニット15から射出される光を変調して画像光LLを生成する画像形成ユニット16と、画像形成ユニット16から射出された画像光LLを投写する投写光学ユニット17と、画像形成ユニット16と投写光学ユニット17との間に設けられ、画像形成ユニット16から射出された画像光LLの光路を変更する光路変更素子31と、画像形成ユニット16と投写光学ユニット17とを連結する連結フレーム32と、光路変更素子31により生じる振動を吸収する振動吸収部材33と、を備える。光路変更素子31は、ベース部材311と、画像形成ユニット16から射出された画像光LLが入射する光学部材314と、光学部材314を支持し、ベース部材311に対して揺動可能に支持される揺動フレーム312と、を有する。連結フレーム32は、光路変更素子31を支持する支持面323aを有する。振動吸収部材33は、連結フレーム32の支持面323aと光路変更素子31のベース部材311とに当接する振動吸収面331bを有する。
本実施形態のプロジェクター10は、照明ユニット15と、照明ユニット15から射出される光を変調して画像光LLを生成する画像形成ユニット16と、画像形成ユニット16から射出された画像光LLを投写する投写光学ユニット17と、画像形成ユニット16と投写光学ユニット17との間に設けられ、画像形成ユニット16から射出された画像光LLの光路を変更する光路変更素子31と、画像形成ユニット16と投写光学ユニット17とを連結する連結フレーム32と、光路変更素子31により生じる振動を吸収する振動吸収部材33と、を備える。光路変更素子31は、ベース部材311と、画像形成ユニット16から射出された画像光LLが入射する光学部材314と、光学部材314を支持し、ベース部材311に対して揺動可能に支持される揺動フレーム312と、を有する。連結フレーム32は、光路変更素子31を支持する支持面323aを有する。振動吸収部材33は、連結フレーム32の支持面323aと光路変更素子31のベース部材311とに当接する振動吸収面331bを有する。
このように、本実施形態のプロジェクター10は振動吸収部材33を備え、振動吸収部材33の振動吸収面331bは、連結フレーム32の支持面323aと光路変更素子31のベース部材311とに当接する。そのため、振動吸収部材33は、光路変更素子31により生じる振動を振動吸収面331bによって吸収でき、光路変更素子31の動作を妨げることなく、連結フレーム32への振動の伝搬を効果的に抑制することができる。これにより、投写画像の解像度が高く、かつ、静粛性に優れるプロジェクター10を実現することができる。また、振動を吸収する手段が厚さ、すなわち、画像形成ユニット16と投写光学ユニット17との連結方向の寸法を必要としないため、プロジェクター10の大型化を抑制することができる。
本実施形態のプロジェクター10において、連結フレーム32は、支持面323aの周縁部から突出する壁部324を有する。振動吸収部材33は、振動吸収面331bと交差する方向に突出し、連結フレーム32の壁部324とは接触しない壁部332を有する。
この構成によれば、装置の組み立て時に壁部324と壁部332とが干渉しないため、寸法の管理が不要となり、組み立て性が向上する。
本実施形態のプロジェクター10において、連結フレーム32は、支持面323aの周縁部から突出する壁部324を有する。振動吸収部材33は、振動吸収面331bと交差する方向に突出し、連結フレーム32の壁部324に当接する壁部332を有していてもよい。
この構成によれば、振動吸収部材33は、連結フレーム32の支持面323aに加えて、支持面323aの周縁部から突出する壁部332を利用して、連結フレーム32への振動の伝搬を抑制することができる。そのため、振動吸収部材33による振動伝搬の抑制効果をより高めることができる。
なお、連結フレーム32の壁部324と振動吸収部材33の壁部332との当接は、支持面323aの周縁部の4辺全体であってもよいし、4辺の一部であってもよい。例えば、連結フレーム32と振動吸収部材33との位置決めの誤差、熱膨張係数差等を考慮した場合、4辺全体でなく、4辺の一部で当接させることが望ましい。その場合、振動が大きくなりやすいアクチュエーターや揺動軸に近い場所で当接させることが望ましい。当接する個所が少なくとも1箇所あれば、振動伝搬の抑制効果を高めることができる。
本実施形態のプロジェクター10において、光路変更素子31は、揺動フレーム312をベース部材311に対して揺動させる第1揺動軸K1と、光学部材314を揺動フレーム312に対して第1揺動軸K1に直交する方向に揺動させる第2揺動軸K2と、を有する。振動吸収部材33の振動吸収面331bは、第1揺動軸K1と第2揺動軸K2との間に位置する。
本実施形態において、光学部材314の振動は、第1揺動軸K1上の揺動フレーム312とベース部材311との接続部から伝搬される。また、ベース部材311の第2揺動軸K2上に固定された第1アクチュエーター315の振動は、第2揺動軸K2方向から伝搬される。ベース部材311の第1揺動軸K1上に固定された第2アクチュエーター316の振動は、第1揺動軸K1方向から伝搬される。振動吸収面331bは、振動源の近傍、または振動源の間の振動が最大となる部位に位置することが望ましい。したがって、上記の構成によれば、振動吸収部材33の振動吸収面331bは、第1揺動軸K1と第2揺動軸K2とから伝搬される振動が最大となる部位に配置されるため、振動伝搬の抑制効果をより高めることができる。なお、振動吸収面331bは、必ずしも第1揺動軸K1と第2揺動軸K2との間に位置しなくてもよく、例えば図4に示す第1揺動軸K1上の上辺側と下辺側、および第2揺動軸K2上の右辺側と左辺側の4個所に設けてもよい。
本実施形態のプロジェクター10において、連結フレーム32と振動吸収部材33とを固定する第1固定部35が設けられ、第1固定部35は、第1揺動軸K1と第2揺動軸K2との間に位置する連結フレーム32の支持面323aに位置する。
この構成によれば、振動吸収部材33によって振動が吸収された後の部位において連結フレーム32と振動吸収部材33とを第1固定部35によって確実に固定することができる。
本実施形態のプロジェクター10において、光路変更素子31は、揺動フレーム312をベース部材311に対して揺動させる第1揺動軸K1と、光学部材314を支持し、光学部材314を揺動フレーム312に対して第1揺動軸K1に直交する方向に揺動させる第2揺動軸K2を有する可動フレーム313と、揺動フレーム312を揺動させる第1アクチュエーター315と、可動フレーム313を揺動させる第2アクチュエーター316と、を有する。振動吸収部材33の振動吸収面331bは、第1アクチュエーター315と第2アクチュエーター316との間に位置する。
この構成によれば、振動吸収部材33の振動吸収面331bは、振動発生源である第1アクチュエーター315と第2アクチュエーター316とから伝搬される振動が最大となる部位に配置されるため、振動伝搬の抑制効果をより高めることができる。
本実施形態のプロジェクター10において、連結フレーム32と振動吸収部材33とを固定する第1固定部35が設けられ、第1固定部35は、第1アクチュエーター315と第2アクチュエーター316との間に位置する連結フレーム32の支持面323aに位置する。
この構成によれば、振動発生源である第1アクチュエーター315と第2アクチュエーター316とから伝搬される振動が最大となる部位において連結フレーム32と振動吸収部材33とが第1固定部35によって固定されるため、振動吸収効果を高めることができる。
本実施形態のプロジェクター10において、振動吸収部材33の剛性は、連結フレーム32の剛性よりも低い。
この構成によれば、振動吸収部材33は、連結フレーム32への振動の伝搬を効果的に抑制することができる。
本実施形態のプロジェクター10は、連結フレーム32と振動吸収部材33とを位置決めする第1位置決め部37と、光路変更素子31のベース部材311と振動吸収部材33とを位置決めする第2位置決め部38と、をさらに備える。
この構成によれば、連結フレーム32と光路変更素子31とが振動吸収部材33を介在して位置決めされるため、振動吸収機能を確保しつつ、連結フレーム32と光路変更素子31との位置決めを行うことができる。また、振動吸収部材33に振動吸収機能と位置決め機能とを持たせるため、部品点数を増やす必要がなく、装置構成の簡略を図ることができる。
本実施形態のプロジェクター10は、連結フレーム32と振動吸収部材33との相対回転を規制する第1回転規制部39をさらに備える。
この構成によれば、連結フレーム32と振動吸収部材33との相対回転が規制されることにより、振動伝搬の抑制効果を維持することができる。
本実施形態のプロジェクター10は、光路変更素子31と振動吸収部材33との相対回転を規制する第2回転規制部40をさらに備える。
この構成によれば、光路変更素子31と振動吸収部材33との相対回転が規制されることにより、振動伝搬の抑制効果を維持することができる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図10および図11を用いて説明する。
第2実施形態のプロジェクターの構成は第1実施形態と同様であり、光路変更素子の周辺の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの全体構成の説明は省略する。
図10は、第2実施形態のプロジェクターの要部の斜視図である。図11は、図10に示す構成要素の分解斜視図である。
図10および図11において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図10および図11を用いて説明する。
第2実施形態のプロジェクターの構成は第1実施形態と同様であり、光路変更素子の周辺の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの全体構成の説明は省略する。
図10は、第2実施形態のプロジェクターの要部の斜視図である。図11は、図10に示す構成要素の分解斜視図である。
図10および図11において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図10および図11に示すように、本実施形態のプロジェクターは、第1実施形態のプロジェクターと同様、照明ユニットと、画像形成ユニットと、投写光学ユニットと、光路変更素子51と、連結フレーム52と、振動吸収部材53と、を備える。なお、図10および図11においては、照明ユニット、画像形成ユニットおよび投写光学ユニットの図示を省略する。
光路変更素子51は、ベース部材511と、揺動フレーム512と、可動フレーム513と、光学部材314と、第1アクチュエーター515と、第2アクチュエーター316と、を備える。ベース部材511、揺動フレーム512、可動フレーム513等の構成要素については、形状や細部の構成は第1実施形態とは異なるが、基本構成は第1実施形態と同様である。本実施形態の光路変更素子51が第1実施形態の光路変更素子31と大きく異なる点は、揺動フレーム512を揺動させる第1アクチュエーター515の位置である。
第1実施形態の光路変更素子31においては、第1アクチュエーター315を構成する2つの磁気駆動装置315A,315Bは、第2揺動軸K2上に配置されていた。これに対して、本実施形態の光路変更素子51においては、第1アクチュエーター515を構成する2つの磁気駆動装置515A,515Bは、第2揺動軸K2から上方にずれた位置に配置されている。具体的には、揺動フレーム512は、可動フレーム513を囲む枠部517と、枠部517の上方に突出する支持部518と、を有する。2つの磁気駆動装置515A,515Bは、支持部518を挟んでY軸方向に対向する位置に配置されている。
振動吸収部材53は、連結フレーム52と光路変更素子51のベース部材511との間に挟み込まれている。本実施形態の場合、振動吸収部材53は、開口部53hを有する環状の板材からなり、振動吸収面531aから突出する壁部を有していない。振動吸収部材53には、連結フレーム52と振動吸収部材53とを固定する第1固定部35と、振動吸収部材53と光路変更素子51とを固定する第2固定部36と、が設けられている。
連結フレーム52の光路変更素子51を支持する支持面52aは、直接、光路変更素子51を支持するものでなく、間接的に、振動吸収部材53を介して光路変更素子51を支持する。振動吸収部材53の振動吸収面531aは、光路変更素子31のベース部材511に当接する。連結フレーム52は、振動吸収部材53の振動吸収面531aと反対側の面531bに当接する。
プロジェクターのその他の構成は、第1実施形態と同様である。
プロジェクターのその他の構成は、第1実施形態と同様である。
[第2実施形態の効果]
本実施形態のプロジェクターにおいても、光路変更素子51から連結フレーム52への振動の伝搬を効果的に抑制でき、投写画像の解像度が高く、かつ、静粛性に優れるプロジェクターを実現できる、振動吸収手段を薄型化でき、プロジェクターの大型化を抑制できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態のプロジェクターにおいても、光路変更素子51から連結フレーム52への振動の伝搬を効果的に抑制でき、投写画像の解像度が高く、かつ、静粛性に優れるプロジェクターを実現できる、振動吸収手段を薄型化でき、プロジェクターの大型化を抑制できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、光路変更素子を支持する連結フレームの支持面が投写光学ユニットに対向する側に設けられていたが、支持面は、画像形成ユニットに対向する側に設けられていてもよい。また、上記実施形態の光路変更素子は、2軸揺動方式の光路変更素子から構成されているが、1軸揺動方式の光路変更素子を備えるプロジェクターに本発明を適用することもできる。
例えば上記実施形態では、光路変更素子を支持する連結フレームの支持面が投写光学ユニットに対向する側に設けられていたが、支持面は、画像形成ユニットに対向する側に設けられていてもよい。また、上記実施形態の光路変更素子は、2軸揺動方式の光路変更素子から構成されているが、1軸揺動方式の光路変更素子を備えるプロジェクターに本発明を適用することもできる。
また、上記実施形態では、本発明を、光変調装置として液晶パネルを用いたプロジェクターに適用した例を示したが、これに限られない。本発明を、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに適用してもよい。
その他、プロジェクターを構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、照明ユニットと、前記照明ユニットから射出される光を変調して画像光を生成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光を投写する投写光学ユニットと、前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとの間に設けられ、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光の光路を変更する光路変更素子と、前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとを連結する連結フレームと、前記光路変更素子により生じる振動を吸収する振動吸収部材と、を備え、前記光路変更素子は、ベース部材と、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光が入射する光学部材と、前記光学部材を支持し、前記ベース部材に対して揺動可能に支持される揺動フレームと、を有し、前記連結フレームは、支持面を有し、前記振動吸収部材は、前記光路変更素子の前記ベース部材に当接する振動吸収面を有し、前記連結フレームの前記支持面に当接して、前記連結フレームの前記支持面に前記光路変更素子を支持させる。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、照明ユニットと、前記照明ユニットから射出される光を変調して画像光を生成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光を投写する投写光学ユニットと、前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとの間に設けられ、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光の光路を変更する光路変更素子と、前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとを連結する連結フレームと、前記光路変更素子により生じる振動を吸収する振動吸収部材と、を備え、前記光路変更素子は、ベース部材と、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光が入射する光学部材と、前記光学部材を支持し、前記ベース部材に対して揺動可能に支持される揺動フレームと、を有し、前記連結フレームは、支持面を有し、前記振動吸収部材は、前記光路変更素子の前記ベース部材に当接する振動吸収面を有し、前記連結フレームの前記支持面に当接して、前記連結フレームの前記支持面に前記光路変更素子を支持させる。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記連結フレームは、前記支持面の周縁部から突出する壁部を有し、前記振動吸収部材は、前記振動吸収面と交差する方向に突出し、前記連結フレームの前記壁部に当接する壁部を有していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光路変更素子は、前記揺動フレームを前記ベース部材に対して揺動させる第1揺動軸と、前記光学部材を前記揺動フレームに対して前記第1揺動軸に直交する方向に揺動させる第2揺動軸と、を有し、前記振動吸収部材の前記振動吸収面は、前記第1揺動軸と前記第2揺動軸との間に位置していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記連結フレームと前記振動吸収部材とを固定する固定部が設けられ、前記固定部は、前記第1揺動軸と前記第2揺動軸との間に位置する前記連結フレームの前記支持面に位置していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光路変更素子は、前記揺動フレームを前記ベース部材に対して揺動させる第1揺動軸と、前記光学部材を支持し、前記光学部材を前記揺動フレームに対して前記第1揺動軸に直交する方向に揺動させる第2揺動軸を有する可動フレームと、前記揺動フレームを揺動させる第1アクチュエーターと、前記可動フレームを揺動させる第2アクチュエーターと、を有し、前記振動吸収部材の前記振動吸収面は、前記第1アクチュエーターと前記第2アクチュエーターとの間に位置していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記連結フレームと前記振動吸収部材とを固定する固定部が設けられ、前記固定部は、前記第1アクチュエーターと前記第2アクチュエーターとの間に位置する前記連結フレームの前記支持面に位置していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記振動吸収部材の剛性は、前記連結フレームの剛性よりも低くてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記連結フレームと前記振動吸収部材とを位置決めする第1位置決め部と、前記光路変更素子の前記ベース部材と前記振動吸収部材とを位置決めする第2位置決め部と、をさらに備えていてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記連結フレームと前記振動吸収部材との相対回転を規制する第1回転規制部をさらに備えていてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記光路変更素子と前記振動吸収部材との相対回転を規制する第2回転規制部をさらに備えていてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、連結フレームの光路変更素子を支持する支持面は、直接、光路変更素子を支持する支持面と、光路変更素子を間接的に支持する支持面と、を含む。
10…プロジェクター、15…照明ユニット、16…画像形成ユニット、17…投写光学ユニット、31,51…光路変更素子、32,52…連結フレーム、33,53…振動吸収部材、35…第1固定部(固定部)、37…第1位置決め部、38…第2位置決め部、39…第1回転規制部、40…第2回転規制部、311…ベース部材、312,512…揺動フレーム、313,513…可動フレーム、314…光学部材、315,515…第1アクチュエーター、316…第2アクチュエーター、323a…支持面、324…(連結フレームの)壁部、331b,531a…振動吸収面、332…(振動吸収部材の)壁部、K1…第1揺動軸、K2…第2揺動軸、LL…画像光。
Claims (10)
- 照明ユニットと、
前記照明ユニットから射出される光を変調して画像光を生成する画像形成ユニットと、
前記画像形成ユニットから射出された前記画像光を投写する投写光学ユニットと、
前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとの間に設けられ、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光の光路を変更する光路変更素子と、
前記画像形成ユニットと前記投写光学ユニットとを連結する連結フレームと、
前記光路変更素子により生じる振動を吸収する振動吸収部材と、
を備え、
前記光路変更素子は、ベース部材と、前記画像形成ユニットから射出された前記画像光が入射する光学部材と、前記光学部材を支持し、前記ベース部材に対して揺動可能に支持される揺動フレームと、を有し、
前記連結フレームは、支持面を有し、
前記振動吸収部材は、前記光路変更素子の前記ベース部材に当接する振動吸収面を有し、前記連結フレームの前記支持面に当接して、前記連結フレームの前記支持面に前記光路変更素子を支持させる、プロジェクター。 - 前記連結フレームは、前記支持面の周縁部から突出する壁部を有し、
前記振動吸収部材は、前記振動吸収面と交差する方向に突出し、前記連結フレームの前記壁部とは接触しない壁部を有する、請求項1に記載のプロジェクター。 - 前記光路変更素子は、
前記揺動フレームを前記ベース部材に対して揺動させる第1揺動軸と、
前記光学部材を前記揺動フレームに対して前記第1揺動軸に直交する方向に揺動させる第2揺動軸と、を有し、
前記振動吸収部材の前記振動吸収面は、前記第1揺動軸と前記第2揺動軸との間に位置する、請求項1または請求項2に記載のプロジェクター。 - 前記連結フレームと前記振動吸収部材とを固定する固定部が設けられ、
前記固定部は、前記第1揺動軸と前記第2揺動軸との間に位置する前記連結フレームの前記支持面に位置する、請求項3に記載のプロジェクター。 - 前記光路変更素子は、
前記揺動フレームを前記ベース部材に対して揺動させる第1揺動軸と、
前記光学部材を支持し、前記光学部材を前記揺動フレームに対して前記第1揺動軸に直交する方向に揺動させる第2揺動軸を有する可動フレームと、
前記揺動フレームを揺動させる第1アクチュエーターと、
前記可動フレームを揺動させる第2アクチュエーターと、
を有し、
前記振動吸収部材の前記振動吸収面は、前記第1アクチュエーターと前記第2アクチュエーターとの間に位置する、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記連結フレームと前記振動吸収部材とを固定する固定部が設けられ、
前記固定部は、前記第1アクチュエーターと前記第2アクチュエーターとの間に位置する前記連結フレームの前記支持面に位置する、請求項5に記載のプロジェクター。 - 前記振動吸収部材の剛性は、前記連結フレームの剛性よりも低い、請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記連結フレームと前記振動吸収部材とを位置決めする第1位置決め部と、
前記光路変更素子の前記ベース部材と前記振動吸収部材とを位置決めする第2位置決め部と、
をさらに備える、請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記連結フレームと前記振動吸収部材との相対回転を規制する第1回転規制部をさらに備える、請求項8に記載のプロジェクター。
- 前記光路変更素子と前記振動吸収部材との相対回転を規制する第2回転規制部をさらに備える、請求項8または請求項9に記載のプロジェクター。
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