JPWO2013069040A1 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

外力を受けてもインテグレータ光学系の位置精度を保持できる投写型映像表示装置を提供する。
当該投写型映像表示装置は、光源からの光を集光して均一化するインテグレータ光学系と、インテグレータ光学系から出射された光の色を分離する色分離光学系と、色分離光学系により分離された光を合成する色合成光学系と、色合成光学系により合成された光を投写面に出射する投写光学系と、インテグレータ光学系、色分離光学系、及び、色合成光学系を、それぞれ所定の位置に固定して収納する第１の光学ケースと、インテグレータ光学系が備える光学部品を、所定の位置に固定して収納する第２の光学ケースを備え、第２の光学ケースは、第１の光学ケースに取り付けられる。

Description

本発明は、投写型映像表示装置に関する。

液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置は、水銀ランプ等の光源から発せられた光を液晶パネルなどの表示素子に照射し、表示素子で形成された映像を投写レンズにてスクリーンへ拡大投写するものである。装置の光学系の構成は、光源から出射された光束を集光して均一化するインテグレータ光学系と、色分離する色分離光学系と、画像情報に対応して光変調を行う光変調装置と、光変調された光を合成する色合成光学系と、合成された光をスクリーン等の投写面に拡大投写する投写光学系と、前記各種光学系を保持固定する光学ケースと、光学ケースを固定して収納する筐体からなる。

ここで、インテグレータ光学系や色分離光学系等を構成する各光学部品を光学ケースに収納する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００５−２４８０７号公報

特許文献１によれば、インテグレータ光学系や色分離光学系等を構成する各光学部品は、光学ケースに形成された溝に位置決め固定される構造となっている。光学ケースは収納する各光学部品の形状に合わせた複雑な内部構造となっており、一般に合成樹脂材を用いて射出成型等により製造される。従って、光学ケース自身は金属材と比較して強度的に限界があり変形しやすく、又、光学ケースが装置筐体に固定されている結果、筐体が外力を受けて変形した場合に光学ケースにも変形が及ぶことになる。これらの結果、光学ケースに収納される各光学部品の位置関係がずれることで、スクリーンに表示される映像の品質が悪化（ラスターズレ、輝度低下等が発生）する、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、外力を受けてもインテグレータ光学系の位置精度を保持できる投写型映像表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。当該投写型映像表示装置は、光源からの光を集光して均一化するインテグレータ光学系と、インテグレータ光学系から出射された光の色を分離する色分離光学系と、色分離光学系により分離された光を合成する色合成光学系と、色合成光学系により合成された光を投写面に出射する投写光学系と、インテグレータ光学系、色分離光学系、及び、色合成光学系を、それぞれ所定の位置に固定して収納する第１の光学ケースと、インテグレータ光学系が備える光学部品を、所定の位置に固定して収納する第２の光学ケースを備え、第２の光学ケースは、第１の光学ケースに取り付けられる。

本発明によれば、外力を受けてもインテグレータ光学系の位置精度を保持できる投写型映像表示装置を提供することができる。

本実施例の投写型映像表示装置の全体構成を示す図。 光学エンジンと投写光学系を筐体から取り出した状態を示す図。 ライトガイドとインテグレータ光学ケースの構成を示す図。 インテグレータ光学ケースとこれに固定される光学部品の構成を示す図。 インテグレータ光学ケースの形状を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１は、本実施例の投写型映像表示装置の全体構成を示す図であり、表示装置の筐体上蓋を外した内部構成を示している。筐体１には、光源から光を出射し表示素子である液晶パネルに照射して映像を形成する光学エンジン２と、液晶パネルで形成された映像を投写レンズで拡大投写する投写光学系３が収納されている。これ以外に、電源ユニット６と冷却ユニット７、図示しない映像信号回路や制御回路などが収納される。

図２は、光学エンジン２と投写光学系３を筐体１から取り出した状態を示す図である。光学エンジン２と投写光学系３は、共通ベース４に搭載され固定されている。尚、投写光学系３は光学エンジン２に搭載され固定されてもよい。

光学エンジン２は、光源部２１、色分離光学系２２、色合成光学系２３、及び、アイリスユニット２４で構成される。これらの部品は、筒状のライトガイド２０（第１の光学ケース）に収納され所定の位置に固定されている。光源部２１は、超高圧水銀ランプ等の光源であり、略白色光を出射する。色分離光学系２２は略白色光をＲＧＢの３原色光に分離し、３原色光の各々を、それぞれ、対応する各液晶パネルに導く。色合成光学系２３は、ＲＧＢの液晶パネルとクロスダイクロイックプリズムを有し、ＲＧＢ信号に基づく各映像を形成し、これら映像の色合成を行う。

投写光学系３は、投写レンズ３１とレンズシフト機構３２で構成される。色合成光学系２３から出射した映像光は、投写レンズ３１によって拡大されスクリーン等へ投写される。レンズシフト機構３２は、投写レンズ３１を保持し光軸（投写方向）に直交する２軸方向に移動させるもので、水平方向（Ｘ方向）駆動部３２ｘと垂直方向（Ｙ方向）駆動部３２ｙを有する。レンズシフト機構３２のレンズ取り付け面３２ａには投写レンズ３１を固定する。これにより、スクリーン上に投写される画像位置を水平方向と垂直方向に移動調整することができる。尚、投写光学系にレンズシフト機構を含まず、投写レンズが光学エンジンに直接、固定されてもよい。

図３は、ライトガイド２０とインテグレータ光学ユニット５の構成を示す図である。インテグレータ光学ユニット５はインテグレータ光学系の光学部品を固定した状態で、ライトガイド２０に搭載され固定されている。インテグレータ光学系の役割は、光源部２１から出射される光の照明範囲内で不均一な明るさを均一化し、長方形の液晶パネルの開口より大きい長方形の範囲を照明することである。

アイリスユニット２４は、第１のインテグレータレンズと第２のインテグレータレンズの間に羽２４１を挿入する形となるように、インテグレータ光学ユニット５の挿入穴５１から挿入され、光学エンジン２に固定される。羽２４１が開閉することで、光源部２１から出射される光量を調節する。これによりコントラストの調整が可能となる。

図４は、インテグレータ光学ケース５０（第２の光学ケース）とこれに固定される光学部品の構成を示す図である。

第１のインテグレータレンズ６０と第２のインテグレータレンズ６１はインテグレータ光学ケース５０の溝（図５に示す）にそれぞれ挿入される。当該溝には、光軸に対し直角方向と垂直方向の位置決め面が形成されている。インテグレータレンズを、バネ部材６５(図４の例では各インテグレータレンズに対し２本)を介して挿入することで、光軸に対し直角方向と垂直方向の位置決め面に押し付け固定される。又、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）６２がインテグレータレンズと略平行に配置される。尚、ＰＢＳはなくてもよい。

図５は、インテグレータ光学ケース５０の形状を示す斜視図である。図５(Ａ)はインテグレータ光学ケース５０の上面から見た図、図５（Ｂ）はインテグレータ光学ケース５０の底面から見た図である。

インテグレータ光学ケース５０は、第１のインテグレータレンズ６０と第２のインテグレータレンズ６１を挿入する為の２つの溝５２を有し、それぞれの溝の両端にはインテグレータレンズを位置決め保持するためのバネ部材６５の挿入穴５３と接着材充填穴５４が設けられている。尚、インテグレータレンズが固定された後の保持を確実なものとすべく、インテグレータ光学ケース５０とインテグレータレンズを接着材等で接着するための接着材充填穴５４が設けられているが、接着剤等による接着はなくてもよい。

２つのインテグレータレンズ挿入溝の間に補強リブ５５を通している。これにより、インテグレータ光学ケース５０の剛性を上げ、変形しにくい部材としている。又、補強リブ５５にはライトガイド２０へ固定する際の位置決めピン５６が配置されており、ライトガイドの位置決め穴２５と嵌合することで精度の良い位置決めが可能となる。

インテグレータ光学ケース５０のライトガイド２０への挿入は、インテグレータ光学ケース５０にインテグレータ光学系の光学部品を挿入した後、インテグレータレンズの挿入方向とは逆方向に行う。即ち、図３の下方向にインテグレータ光学ケース５０の上面が位置し、図３の上方向にインテグレータ光学ケース５０の底面が位置する。

インテグレータ光学ケース５０の上面をライトガイド２０の下部に位置するようにした理由は、アイリスユニット２４を第１のインテグレータレンズ６０と第２のインテグレータレンズ６１の間に配置しやすくするためである。即ち、インテグレータ光学ケース５０の底面にアイリスユニット挿入穴５１を設け、当該挿入穴５１からアイリスユニット２４を挿入するようにする。これにより、後述の補強リブが邪魔になりアイリスユニット２４の取り付けができなくなることを回避できる。

インテグレータ光学ケース５０にはＰＢＳの位置決めピン５７(図５の例では４本)が配置されており、ＰＢＳホルダの位置決め穴６３との嵌合により精度の良い位置決めが可能となる。更に、インテグレータ光学ケース５０にはインテグレータ光学アッパーケース７０を取り付ける為にネジ穴５８(図５の例では２箇所)を有し、インテグレータ光学アッパーケース７０をネジにより固定することでインテグレータ光学ケース５０の剛性を強化できる。又、インテグレータ光学ケース５０はライトガイド２０への取付け用のネジ穴５９(図５の例では２箇所)を有する。

本実施例によれば、第１のインテグレータレンズ６０、第２のインテグレータレンズ６１とＰＢＳ６２は一体的にインテグレータ光学ケース５０に固定され、ライトガイド２０にはインテグレータ光学ケース５０のみを取り付ける構成としている。即ち、第１のインテグレータレンズ６０、第２のインテグレータレンズ６１とＰＢＳ６２はライトガイド２０に直接固定されていないので、外力により光学ケース２０が変形したとしても剛性の高いインテグレータ光学ケース５０により変形が阻止され、これに収納される各光学部品は所定の位置に所定の精度で保持される。従って、外力等を受けても各光学部品の位置精度を保持し、表示される映像の品質が悪化（ラスターズレ、輝度低下等が発生）することを防止することができる。

１…筐体、２…光学エンジン、３…投写光学系、４…共通ベース、５…インテグレータ光学ユニット、２０…ライトガイド、２１…光源部、２２…色分離光学系、２３…色合成光学系、２４…アイリスユニット、２４１…アイリスユニットの羽、２５…ライトガイドの位置決め穴、３１…投写レンズ、３２…レンズシフト機構、５０…インテグレータ光学ケース、５１…アイリスユニット挿入穴、５２…インテグレータレンズ挿入溝、５３…バネ部材の挿入穴、５５…補強リブ、５６…インテグレータ光学ユニット位置決めピン、５７…ＰＢＳ位置決めピン、５８、５９…ネジ穴、６０…第１のインテグレータレンズ、６１…第２のインテグレータレンズ、６２…ＰＢＳ、６５…バネ部材、７０…インテグレータ光学アッパーケース。

Claims (5)

1. 光源からの光を集光して均一化するインテグレータ光学系と、
   前記インテグレータ光学系から出射された光の色を分離する色分離光学系と、
   前記色分離光学系により分離された光を合成する色合成光学系と、
   前記色合成光学系により合成された光を投写面に出射する投写光学系と、
   前記インテグレータ光学系、前記色分離光学系、及び、前記色合成光学系を、それぞれ所定の位置に固定して収納する第１の光学ケースと、
   前記インテグレータ光学系が備える光学部品を、所定の位置に固定して収納する第２の光学ケースを備え、
   前記第２の光学ケースは、前記第１の光学ケースに取り付けられる、投写型映像表示装置。
2. 前記第２の光学ケースは、前記光学部品が挿入される方向とは逆方向に、前記第１の光学ケースに挿入されて取り付けられる、請求項１記載の投写型映像表示装置。
3. 前記インテグレータ光学系は、更に、前記光源からの光の量を調整するアイリスユニットを備え、
   前記第２の光学ケースは、当該第２に光学ケースの底面に、前記アイリスユニットを挿入するための挿入穴を備える、請求項２記載の投写型映像表示装置。
4. 前記光学部品とは、第１及び第２のインテグレータレンズを含み、
   前記第１及び第２のインテグレータレンズは、それぞれ、前記光源からの光の軸に垂直な面に沿って、前記第２の光学ケースに挿入される、請求項１乃至３何れか一に記載の投写型映像表示装置。
5. 前記第１及び第２のインテグレータレンズの間に、補強リブを備える、請求項４記載の投写型映像表示装置。

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