WO2024057834A1 - 光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置 - Google Patents

光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置 Download PDF

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WO2024057834A1
WO2024057834A1 PCT/JP2023/030008 JP2023030008W WO2024057834A1 WO 2024057834 A1 WO2024057834 A1 WO 2024057834A1 JP 2023030008 W JP2023030008 W JP 2023030008W WO 2024057834 A1 WO2024057834 A1 WO 2024057834A1
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frame
imaging
light modulation
prism
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PCT/JP2023/030008
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宏幸 寺脇
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B21/14—Details
    • G03B21/16—Cooling; Preventing overheating
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present invention relates to a light modulation unit and a projection type image display device.
  • the light modulation element modulates the illumination light into image light (ON light) or unnecessary light (OFF light), the image light is projected onto the screen by the projection lens unit, and the unnecessary light is absorbed by the light shielding plate.
  • projection-type image display devices include an imaging device that captures an image of light incident from a projection target via a projection lens unit.
  • an imaging unit is arranged in a direction in which light is reflected from a projection optical system and enters a reflection surface of a TIR prism.
  • the temperature of the light shielding plate that absorbs unnecessary light increases, and this heat affects the imaging section, causing the imaging light to become out of focus. may interfere with imaging.
  • An object of the present disclosure is to provide a light modulation unit and a projection type image display device that reduce heat conduction to an imaging section.
  • a light modulation unit includes a light modulation element that modulates incident illumination light into image light or unnecessary light, and is arranged opposite to the light modulation element and guides the illumination light to the light modulation element.
  • a prism that emits light
  • a light shielding plate that blocks unnecessary light emitted from the light modulation element
  • a frame that houses the prism
  • an imaging unit that captures the imaging light incident through the prism
  • a fixing device that fixes the light shielding plate to the frame. It is equipped with a section and a section. The imaging section is attached to the frame on the opposite side of the fixing section with respect to the prism.
  • a light modulation unit includes a light modulation element that modulates incident illumination light into image light or unnecessary light, and is arranged opposite to the light modulation element and guides the illumination light to the light modulation element.
  • a prism that emits light
  • a light shielding plate that blocks unnecessary light emitted from the light modulation element
  • a frame that houses the prism
  • an imaging unit that captures the imaging light incident through the prism
  • a fixing device that fixes the light shielding plate to the frame. It is equipped with a section and a section.
  • the frame has a first frame part and a second frame part, a fixing part is arranged in the first frame part, an imaging part is fixed to the second frame part, and a space between the first frame part and the second frame part A gap is formed in the
  • a projection type image display device includes the above-described light modulation unit and a projection lens unit fixed to a frame.
  • This disclosure can provide a light modulation unit and a projection-type image display device that reduce heat conduction to the imaging section.
  • FIG. 1 A diagram showing the configuration of a projection type image display device according to Embodiment 1. External perspective view of the light modulation unit and projection lens unit External perspective view of the light modulation unit and projection lens unit External perspective view of the light modulation unit and projection lens unit Front view of the light modulation unit and projection lens unit Front view of the light modulation unit with the projection lens unit removed Perspective view of frame Perspective view of the light shielding plate and the first heat dissipation part A perspective view showing the positional relationship of a light shielding plate, a prism, an imaging unit, and a light modulation element.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a projection type image display device 1 according to the first embodiment.
  • the projection type image display device 1 of the first embodiment is, for example, a so-called one-chip type DMD projector that uses one DMD (Digital Micromirror Device).
  • DMD Digital Micromirror Device
  • the projection type image display device 1 of the first embodiment includes a light source device 3, a relay optical system 4, a light modulation unit 5, a projection lens unit 6, and a control section 7.
  • the light source device 3 includes a laser light source 11, a phosphor wheel 12, and a color wheel unit 20.
  • Laser light in the blue wavelength range emitted from the plurality of laser light sources 11 is collimated by a plurality of collimator lenses (not shown) provided corresponding to each of the laser light sources 11.
  • the collimated blue light is incident on the convex lens 13 at the subsequent stage, and its luminous flux width is reduced, and then incident on the subsequent diffuser plate 14 where it is diffused and the uniformity of the light is improved.
  • the blue light with improved light uniformity enters the concave lens 15 at the subsequent stage and is converted into a parallel light beam.
  • the blue light collimated by the concave lens 15 enters the selective reflection element 16 arranged at an angle of about 45 degrees with respect to the optical axis, travels straight, and enters the convex lens 17 .
  • the selective reflection element 16 passes light in the blue wavelength range emitted from the laser light source 11 and converts the wavelength of the blue light from the laser light source 11 into excitation light using the phosphor wheel 12. It has reflective spectral characteristics.
  • the selective reflection element 16 is, for example, a dichroic mirror.
  • the passage area is a through hole formed in the phosphor wheel 12.
  • the phosphor wheel 12 is arranged around its rotation axis so that the blue excitation light collected by the convex lenses 17 and 18 enters the annular wavelength conversion element or passage region.
  • the blue light focused on the wavelength conversion element of the phosphor wheel 12 by the convex lenses 17 and 18 is wavelength-converted into fluorescent light, and the traveling direction of the light is changed by 180 degrees, and the blue light is transmitted to the convex lenses 18 and 17 again.
  • the light enters in this order and becomes parallel light.
  • the wavelength-converted fluorescence here is, for example, green light and yellow light.
  • the fluorescent light that is emitted from the convex lens 17 and made into parallel light enters the selective reflection element 16 again.
  • the selective reflection element 16 has the property of reflecting light in the fluorescence wavelength range, so it changes the direction of the light in the fluorescence wavelength range by 90 degrees and makes it enter the convex lens 39 .
  • the blue light from the laser light source 11 focused on the passage area of the phosphor wheel 12 passes through the phosphor wheel 12 and is converted into parallel light by convex lenses 31 and 32 at the subsequent stage.
  • the light from the laser light source 11 is directed to the selective reflection element 16 by a relay lens system that is provided at a later stage and is composed of three reflection mirrors 33, 35, 37 and three convex lenses 34, 36, 38.
  • the light is guided so as to be parallelized and incident from a direction 90 degrees from the direction of incidence.
  • the relay optical system is configured here with three mirrors and three convex lenses, other configurations may be used as long as they have similar performance.
  • the blue light incident on the selective reflection element 16 from the convex lens 38 passes through the selective reflection element 16 and continues straight.
  • the fluorescent light and the blue light enter the convex lens 39 in a time-divided manner.
  • the time-divided fluorescence and blue light that enter the convex lens 39 from the selective reflection element 16 are collected by the convex lens 39 and enter the color wheel 22 of the color wheel unit 20 at the subsequent stage.
  • the color wheel 22 is controlled by the control unit 7 to rotate in synchronization with the phosphor wheel 12, and has characteristics that transmit part or all of the wavelength range of blue light and fluorescence according to the characteristics of the optical system. Multiple filters are attached.
  • the control unit 7 is a circuit that can be realized using a semiconductor element or the like, and can be configured with a microcomputer, CPU, MPU, GPU, DSP, FPGA, or ASIC, for example.
  • the control unit 7 implements predetermined functions by reading data and programs stored in a built-in storage unit (not shown) and performing various calculation processes.
  • the storage unit can be realized by, for example, a hard disk (HDD), SSD, RAM, DRAM, ferroelectric memory, flash memory, magnetic disk, or a combination thereof.
  • an area that transmits the wavelength range of the fluorescence as it is an area that reflects the red part of the fluorescence and transmits the green light
  • a color wheel 22 having at least one area that reflects green light and transmits red light in the fluorescent light rotates synchronously.
  • the blue light that has passed through the passage area of the phosphor wheel 12 corresponds to a region that transmits the fluorescent wavelength range as it is, so that the wavelength range of the light is transmitted in chronological order near the input end of the rod integrator 23. Different colored lights are focused.
  • the light incident on the rod integrator 23 of the color wheel unit 20 is uniformized by the rod integrator 23, and the uniformed light is emitted from its output end.
  • the color wheel 22 is placed in front of the rod integrator 23, but it may be placed after the rod integrator 23.
  • the light emitted from the rod integrator 23 is guided by a relay optical system 4 made up of convex lenses 41, 42, and 43 to a light modulation element 51, which will be described later.
  • the light modulation unit 5 includes a prism 44, a light modulation element 51, and an imaging section 53.
  • the light that passes through the convex lenses 41, 42, and 43 and enters the prism 44 enters the small gap 48 of the prism 44 at an angle greater than the total reflection angle, changes the traveling direction of the light by being reflected, and passes through the light modulation element 51. incident on .
  • the light modulation element 51 changes the traveling direction of the light and emits the light in response to a signal from the control unit 7 that is synchronized with the colored light emitted by the combination of the phosphor wheel 12 and the color wheel 22.
  • the light modulation element 51 is, for example, a DMD that changes the direction of light by changing the direction of a micromirror.
  • the light modulation element 51 may be supported by the frame 61, or may be supported by another member so as to maintain a distance from the prism 44.
  • the image light whose traveling direction has been changed according to the image signal by the light modulation element 51 enters the prism 44, and enters the minute gap 48 of the prism 44 at an angle less than the total reflection angle, so that it is transmitted as it is. , enters the projection lens unit 6 and is projected onto a screen (not shown). Further, the imaging light incident from the screen via the projection lens unit 6 travels to the prism 44, is guided to the imaging section 53, and is imaged.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the light modulation unit 5 and the projection lens unit 6.
  • 3A and 3B are external perspective views of the light modulation unit 5 and the projection lens unit 6 with the lens mounter 60 removed.
  • FIG. 4 is a front view of the light modulation unit 5 and the projection lens unit 6.
  • FIG. 5 is a front view of the light modulation unit 5 with the projection lens unit 6 removed.
  • the direction in which image light is emitted from the projection lens unit 6 is the Z-axis direction
  • the plane perpendicular to the Z-axis is the XY plane.
  • the light modulation unit 5 further includes a lens mounter 60, a frame 61, a light shielding plate 63, a first heat radiation part 65, and a second heat radiation part 67.
  • the lens mounter 60 is a member that supports the projection lens unit 6, and the projection lens unit 6 is attached thereto.
  • the lens mounter 60 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the projection lens unit 6 is inserted into an opening 60a provided on one side.
  • the lens mounter 60 is attached to the flange surface 71 of the frame 61 via a first dustproof sheet 62.
  • the lens mounter 60 and the frame 61 are made of, for example, a resin material.
  • the light shielding plate 63 absorbs unnecessary light modulated by the light modulation element 51.
  • the light shielding plate 63 is attached to the frame 61 by a fixing part 69.
  • the light shielding plate 63 is made of metal and has good thermal conductivity.
  • the light shielding plate 63 extends from the inside of the frame 61 to the outside, and has a flat plate portion 63a (see FIG. 7) that extends along the outer wall of the frame 61.
  • a first heat radiating section 65 is attached to the flat plate section 63a.
  • the first heat radiating part 65 is a member that radiates the heat of the light shielding plate 63, and has, for example, a plurality of fins.
  • the second heat radiating section 67 is a member that radiates heat from the frame 61, and has, for example, a plurality of fins.
  • the second heat radiating section 67 is directly arranged on the frame 61 at or near the middle of the path from the fixing section 69 to the imaging section 53 in the frame 61 .
  • FIG. 6 is a perspective view of the frame 61.
  • the frame 61 houses the prism 44, and the projection lens unit 6 and the imaging section 53 are attached thereto.
  • the frame 61 has a flange surface 71 to which the lens mounter 60 is attached, and a recess 73 recessed from the flange surface 71 in a direction opposite to the direction in which image light is emitted.
  • the recess 73 is formed by a bottom wall 75 and a side wall 77.
  • a substantially rectangular through hole 75a is formed in the bottom wall 75, and the prism 44 and the light modulation element 51 face each other via the through hole 75a.
  • the image light and unnecessary light modulated by the light modulation element 51 pass through the through hole 75a and the prism 44.
  • a protrusion 79 is arranged that stands up from the side wall 77 toward the space of the recess 73.
  • the prism 44 is aligned with the protrusion 79 and is bonded and fixed to the bottom wall 75.
  • an opening 80 is provided on the opposite side of the through hole 81 to allow illumination light to enter the frame 61 .
  • the imaging section 53 is arranged on the opposite side of the fixing section 69 with respect to the recessed section 73 which is a space that accommodates the prism 44 . Therefore, the imaging section 53 is attached to the frame 61 on the opposite side of the fixing section 69 with respect to the prism 44 .
  • the "opposite side” refers not only to the state in which the prism 44 is located between the fixing part 69 and the imaging part 53, as shown in FIG. This also includes cases where they are on the opposite side.
  • the fixing part 69 fixes the light shielding plate 63 to the frame 61.
  • the fixing part 69 has a spacer 69a and a fixing screw, and the light shielding plate 63 is attached to the frame 61 by screwing through the spacer 69a.
  • the spacer 69a By using the spacer 69a, the light shielding plate 63 is fixed to the frame 61 without directly contacting the frame 61, and by limiting the path through which heat is transmitted from the light shielding plate 63 to the frame 61 only through the spacer 69a, the light shielding plate 63 can be This reduces heat conduction to the frame 61.
  • the distance from the fixed part 69 to the imaging part 53 is longer than the width of the prism 44.
  • the width of the prism 44 is the length of the prism 44 in the lateral direction in a plane perpendicular to the depth direction (Z-axis direction) of the prism 44, which is the emission direction of the image light (see FIG. 10).
  • FIG. 9 is a perspective view of the imaging section 53.
  • the imaging unit 53 includes a lens 57 constituting a reduction optical system, a camera body 55 having an image sensor 55a that receives imaging light, a lens barrel 58 that holds the lens 57 inside, and a flange 59 that supports the lens barrel 58.
  • the image sensor 55a is, for example, a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • the lens 57 is, for example, a convex lens, and the reduction optical system may be configured from a plurality of lenses.
  • the lens barrel 58 supports the lens 57 at one end, and the other end is connected to the camera body 55, so that the distance between the image sensor 55a and the lens 57 is kept constant.
  • the flange 59 is inserted into the frame 61 with, for example, a screw. Fixed.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the positional relationship between the light shielding plate 63, the prism 44, the imaging unit 53, and the light modulation element 51
  • FIG. 10 is a perspective view of the prism
  • FIG. 11 shows the optical path of image light and unnecessary light. It is a diagram.
  • FIG. 11(a) shows the optical path of image light
  • FIG. 11(b) shows the optical path of unnecessary light.
  • the minute gap 48 of the prism 44 is omitted.
  • the prism 44 is a total reflection prism (TIR prism) and includes a first prism 46, a second prism 47, and a minute gap 48 (see FIG. 1).
  • TIR prism total reflection prism
  • the illumination light incident from the first surface 46a of the first prism 46 is totally reflected by the second surface 46b of the first prism 46, exits from the third surface 46c of the first prism 46, and enters the light modulation element 51. .
  • the image light modulated by the light modulation element 51 enters the third surface 46c of the first prism 46, passes through the second surface 46b, the first surface 47a and the second surface 47b of the second prism 47, and is transmitted to the projection lens. Enter unit 6.
  • the unnecessary light modulated by the light modulation element 51 enters the third surface 46c of the first prism 46, passes through the second surface 46b, and the first surface 47a and second surface 47b of the second prism 47.
  • the light enters the light shielding plate 63.
  • Imaging light that enters from the projection target via the projection lens unit 6 enters the second surface 47b of the second prism 47.
  • the imaging light that has entered the second prism 47 is totally reflected by the first surface 47a of the second prism 47, travels toward the second surface 47b, is totally reflected again by the second surface 47b, and is directed to the third surface 47c.
  • the light travels toward the surface, is totally reflected by the third surface 47c, and travels toward the fourth surface 47d.
  • the imaging light emitted from the fourth surface 47d of the second prism 47 enters the lens 57 of the imaging section 53 (see FIG. 8). In this way, the imaging light can reach the imaging section 53.
  • the light modulation unit 5 is arranged opposite to the light modulation element 51 that modulates incident illumination light into image light or unnecessary light, and A prism 44 that guides light to the light modulation element 51, a light shielding plate 63 that blocks unnecessary light emitted from the light modulation element 51, a frame 61 that accommodates the prism 44, and an image of the imaging light that has entered through the prism 44. It includes an imaging section 53 and a fixing section 69 that fixes the light shielding plate 63 to the frame 61. The imaging section 53 is attached to the frame 61 on the opposite side of the fixing section 69 with respect to the prism 44 .
  • the imaging section 53 is attached to the frame 61 on the opposite side of the prism 44 to the fixing section 69 that fixes the light shielding plate 63 to the frame 61, it is possible to ensure a distance between the imaging section 53 and the fixing section 69. can. As a result, even if the heat of unnecessary light is transmitted from the light shielding plate 63 to the fixed part 69 of the frame 61, since the fixed part 69 is far from the imaging part 53, the transfer of heat to the imaging part 53 can be reduced. can. As a result, it is possible to prevent the imaging unit 53 from having trouble capturing the imaging light due to heat.
  • the distance from the fixed part 69 to the imaging part 53 is longer than the width of the prism 44. Therefore, the distance from the fixing part 69 to the imaging part 53 can be secured, so that it is possible to reduce the transfer of heat from the fixing part 69 to the imaging part 53.
  • the fixing portion 69 includes a spacer 69a disposed between the light shielding plate 63 and the frame 61.
  • the imaging unit 53 includes an imaging element 55a that receives imaging light, and a lens 57 that constitutes a reduction optical system. Even when the imaging section 53 includes the lens 57, heat from the fixing section 69 is difficult to transmit, so distortion of the lens 57 due to heat can be reduced.
  • the light shielding plate 63 extends from the inside of the frame 61 to the outside at a location closer to the fixing part 69 than the imaging part 53, and has a flat plate part 63a that is an extended part disposed outside the frame 61. Since the light shielding plate 63 has the flat plate portion 63a disposed outside the frame 61, heat generated by receiving unnecessary light inside the frame 61 can be radiated by the flat plate portion 63a outside the frame 61. Furthermore, since the flat plate portion 63a is located closer to the fixing portion 69 than the imaging portion 53, heat is more easily radiated through the flat portion 63a than is transmitted to the imaging portion 53. Since the flat plate part 63a is disposed in the frame 61 in the middle of the heat transfer path from the fixing part 69 to the imaging part 53, it is possible to reduce heat transfer to the imaging part 53.
  • first heat dissipation section 65 disposed on the flat plate section 63a, which is an extended portion of the light shielding plate 63.
  • a second heat radiating section 67 is arranged in the frame 61. Since the second heat radiating section 67 is disposed on the frame 61 between the fixed section 69 and the imaging section 53, the heat from the fixed section 69 is radiated by the second heat radiating section 67, and the transmission to the imaging section 53 is further prevented. can be reduced.
  • the projection type image display device 1 includes the projection lens unit 6 fixed to the frame 61 via the lens mounter 60, the connection part between the frame 61 and the lens mounter 60 has a sealed structure, and the light shielding plate 63 is attached to the frame 61.
  • a second dustproof sheet 72 (see FIGS. 2 and 3A) is disposed at a portion where the light shielding plate 63 extends from the inside of the sealed structure to the outside.
  • the second dustproof sheet 72 is arranged to fill the gap between the first dustproof sheet 62 and the light shielding plate 63.
  • the first dustproof sheet 62 and the second dustproof sheet 72 are made of, for example, a resin material or a fiber material. Furthermore, since the second dustproof sheet 72 reduces the transfer of heat from the frame 61 to the projection lens unit 6 via the lens mounter 60, the heat transferred to the projection lens unit 6 is prevented from being transferred to the frame 61 again. can be reduced.
  • the imaging unit 53 is directly fixed to the frame 61, but the invention is not limited thereto.
  • the imaging unit 53 may be fixed to the frame 61 via a heat insulating material 83.
  • the heat insulating material 83 can further reduce heat transfer from the fixed part 69 to the imaging part 53 via the frame 61.
  • the heat insulating material 83 may be arranged not only around the lens barrel 58 but also between the flange 59 and the frame 61.
  • FIG. 14 is a front view of a light modulation unit 5A according to the second embodiment.
  • the frame 61 of the first embodiment is composed of two divided bodies.
  • the light modulation unit 5 of the first embodiment and the light modulation unit 5A of the second embodiment are common, so a description thereof will be omitted.
  • the frame 61A of the second embodiment has a first frame portion 91 and a second frame portion 93, and is configured by combining the first frame portion 91 and the second frame portion 93.
  • a fixing section 69 is arranged on the first frame section 91, and an imaging section 53 is fixed on the second frame section 93.
  • a gap 95 is formed between the first frame part 91 and the second frame part 93, and the air layer in the gap 95 functions as a heat insulating layer, and heat is transferred from the first frame part 91 to the second frame part 93. transmission can be reduced.
  • the light modulation unit 5A is arranged to face the light modulation element 51 and the light modulation element 51 that modulates incident illumination light into image light or unnecessary light, and is arranged to face the light modulation element 51 and A prism 44 that guides light to the modulation element 51, a light shielding plate 63 that blocks unnecessary light emitted from the light modulation element 51, a frame 61A that accommodates the prism 44, and an imaging unit that images the imaging light that has entered through the prism 44. portion 53, and a fixing portion 69 that fixes the light shielding plate 63 to the frame 61A.
  • the frame 61A has a first frame part and a second frame part 93, a fixing part 69 is arranged in the first frame part 91, an imaging part 53 is fixed to the second frame part 93, and the first frame part 91 and A gap 95 is formed between the second frame portion 93 and the second frame portion 93 .
  • the frame 61 is composed of a first frame part 91 and a second frame part 93, and is located between the first frame part 91 where the fixing part 69 is arranged and the second frame part 93 where the imaging part 53 is fixed. Since the gap 95 is formed, the transfer of heat from the first frame section 91 to the second frame section 93 can be reduced, and the transfer of heat from the fixing section 69 to the imaging section 53 can be reduced.
  • the gap 95 has a groove shape, and the first frame portion 91 and the second frame portion 93 may not be completely separate bodies, but may be connected on the light modulation element 51 side.
  • a heat insulating material may be placed in the gap 95.
  • the heat insulating material can further reduce heat transfer from the first frame part 91 to the second frame part 93.
  • the heat insulating material is, for example, a foamed plastic or a fiber material.
  • the frame 61 may include a fan that blows air between the fixing section 69 and the imaging section 53. Thereby, the frame 61 between the fixed part 69 and the imaging part 53 can be cooled, and the transfer of heat from the fixed part 69 to the imaging part 53 can be reduced.
  • the light modulation unit 5 is a one-chip system using one DMD as a light modulation element, but the present invention is not limited to this.
  • the light modulation unit 5 may be of a three-chip type using three light modulation elements and three DMDs.
  • the light modulation unit includes a light modulation element that modulates incident illumination light into image light or unnecessary light, and a light modulation element that is disposed opposite to the light modulation element and modulates the illumination light.
  • a prism that guides light to the element, a light shielding plate that blocks unnecessary light emitted from the light modulation element, a frame that houses the prism, an imaging unit that captures the imaging light incident through the prism, and a light shielding plate that is used as a frame.
  • the imaging section is attached to the frame on the opposite side of the prism to the fixing section that fixes the light shielding plate to the frame, a distance between the imaging section and the fixing section can be secured. Thereby, even if the heat of unnecessary light is transmitted from the light shielding plate to the fixed part of the frame, since the fixed part is far from the imaging part, it is possible to reduce the heat being transmitted to the imaging part. As a result, it is possible to prevent the imaging unit from having trouble capturing the imaging light due to heat.
  • the distance from the fixed part to the imaging part is longer than the width of the prism.
  • the fixed part has a spacer disposed between the light shielding plate and the frame.
  • the imaging section is fixed to the frame via a heat insulating material.
  • the imaging section includes an imaging element that receives imaging light and a lens that constitutes a reduction optical system.
  • the light shielding plate extends from the inside of the frame to the outside at a location closer to the fixed part than the imaging part, and is disposed outside the frame. It has an extended portion.
  • the light modulation unit of (6) includes a heat dissipation section disposed in the extending portion of the light shielding plate.
  • a heat radiation part is arranged between the fixing part and the imaging part in the frame.
  • the light modulation unit of any one of (1) to (8) includes a fan that blows air between the fixed part and the imaging part in the frame.
  • the light modulation unit includes a light modulation element that modulates incident illumination light into image light or unnecessary light, and is arranged opposite to the light modulation element to modulate the illumination light.
  • a prism that guides light to the element, a light shielding plate that blocks unnecessary light emitted from the light modulation element, a frame that houses the prism, an imaging section that captures the imaging light incident through the prism, and a light shielding plate that is used as a frame.
  • the frame has a first frame part and a second frame part, a fixing part is arranged in the first frame part, an imaging part is fixed to the second frame part, and a space between the first frame part and the second frame part A gap is formed in the
  • a projection type image display device of the present disclosure includes any one of the light modulation units (1) to (11) and a projection lens unit fixed to a frame via a lens mounter.
  • connection part between the frame and the lens mounter has a sealed structure
  • the light shielding plate extends from the inside of the frame to the outside
  • the light shielding plate extends from the inside of the sealed structure to the outside.
  • a dustproof sheet is placed on the part that extends to.
  • the present disclosure can be used in a light modulation unit that includes a light modulation element that modulates illumination light into image light, and an imaging section that captures imaging light that is reflected by the image light on a projection target, and a projection type image display device. be.

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Abstract

光変調ユニットは、入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子と、光変調素子と対向して配置され、照明光を光変調素子へ導光するプリズムと、光変調素子から出射された不要光を遮る遮光板と、プリズムを収容するフレームと、プリズムを介して入射した撮像光を撮像する撮像部と、遮光板をフレームに固定する固定部と、を備える。撮像部は、プリズムに対して固定部の反対側でフレームに取り付けられる。

Description

光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置
　本発明は、光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置に関する。
　従来、照明光を光変調した画像光を投写する投写型画像表示装置がある。光変調素子により、照明光を画像光（ＯＮ光）または不要光（ＯＦＦ光）に変調し、画像光は投写レンズユニットによりスクリーンへ投写され、不要光は遮光板により吸収される。
　このような投写型画像表示装置には、投写対象から投写レンズユニットを介して入射した光を撮像する撮像装置を備えるものがある。例えば、特許文献１は、投写光学系からＴＩＲプリズムの反射面に入射した光の反射方向に撮像部が配置されている。
特開２０１３－２１８２６２号公報
　しかしながら、画像光を高輝度にするために照明光の輝度を上げると、不要光を吸収する遮光板の温度が上昇し、この熱が撮像部に影響を及ぼし、撮像のピントがずれるなど撮像光の撮像に支障が出る場合がある。
　本開示は、撮像部への熱伝導を低減した光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
　本開示の第１の態様に係る光変調ユニットは、入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子と、光変調素子と対向して配置され、照明光を光変調素子へ導光するプリズムと、光変調素子から出射された不要光を遮る遮光板と、プリズムを収容するフレームと、プリズムを介して入射した撮像光を撮像する撮像部と、遮光板をフレームに固定する固定部と、を備える。撮像部は、プリズムに対して固定部の反対側でフレームに取り付けられる。
　本開示の第２の態様に係る光変調ユニットは、入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子と、光変調素子と対向して配置され、照明光を光変調素子へ導光するプリズムと、光変調素子から出射された不要光を遮る遮光板と、プリズムを収容するフレームと、プリズムを介して入射した撮像光を撮像する撮像部と、遮光板をフレームに固定する固定部と、を備える。フレームは第１フレーム部と第２フレーム部とを有し、第１フレーム部に固定部が配置され、第２フレーム部に撮像部が固定され、第１フレーム部と第２フレーム部との間に隙間が形成されている。
　本開示に係る投写型画像表示装置は、上述した光変調ユニットと、フレームに固定される投写レンズユニットと、を備える。
　本開示は、撮像部への熱伝導を低減した光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置を提供することができる。
実施の形態１に係る投写型画像表示装置の構成を示す図 光変調ユニット及び投写レンズユニットの外観斜視図 光変調ユニット及び投写レンズユニットの外観斜視図 光変調ユニット及び投写レンズユニットの外観斜視図 光変調ユニット及び投写レンズユニットの正面図 投写レンズユニットを取り外した光変調ユニットの正面図 フレームの斜視図 遮光板及び第１放熱部の斜視図 遮光板、プリズム、撮像部、光変調素子の位置関係を示す斜視図 撮像部の斜視図 プリズムの斜視図 画像光及び不要光の光路を示す図 撮像光の光路を示す図 実施の形態１の変形例に係る光変調ユニットの正面図 実施の形態２に係る光変調ユニットの正面図
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
　（実施の形態１）
　[１－１．投写型画像表示装置の構成]
　図１を参照して、実施の形態１の投写型画像表示装置１を説明する。図１は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置１の構成を示す図である。実施の形態１の投写型画像表示装置１は、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）を１つ使用するいわゆる１チップ方式のＤＭＤプロジェクターである。
　実施の形態１の投写型画像表示装置１は、光源装置３と、リレー光学系４と、光変調ユニット５と、投写レンズユニット６と、制御部７とを備える。
　光源装置３は、レーザー光源１１と、蛍光体ホイール１２と、カラーホイールユニット２０とを備える。複数のレーザー光源１１から出射した青色の波長域のレーザー光は、レーザー光源１１のそれぞれに対応して設けられた複数のコリメータレンズ（図示省略）でコリメートされる。コリメートされた青色光は、後段の凸レンズ１３に入射し、その光束幅が小さくされ、続く拡散板１４に入射し拡散されて光の均一度が改善される。光の均一度を改善された青色光は、後段の凹レンズ１５に入射し平行光束化される。
　凹レンズ１５で平行化された青色光は、光軸に対して略４５度傾けて配置された選択反射素子１６に入射し、そのまま直進して、凸レンズ１７へと入射する。選択反射素子１６は、レーザー光源１１から出射する青色光の波長域の光を通過し、蛍光体ホイール１２でレーザー光源１１からの青色光を励起光として波長変換される蛍光の波長域の光を反射する分光特性を有する。選択反射素子１６は、例えば、ダイクロイックミラーである。
　凸レンズ１７に入射した青色光は、後段の凸レンズ１８との組み合わせで、後段の蛍光体ホイール１２の基板上に環状領域にそれぞれ配置された波長変換素子または通過領域へと入射する。通過領域は、蛍光体ホイール１２に形成された貫通孔である。蛍光体ホイール１２は、その回転軸を中心に、凸レンズ１７、１８で集光された青色の励起光が、環状の波長変換素子または通過領域へと入射するように配置されている。
　凸レンズ１７、１８で、蛍光体ホイール１２の波長変換素子上に集光された青色光は、蛍光に波長変換されるとともに、光の進行方向を１８０度変えて、再び、凸レンズ１８、１７にこの順で入射し、平行光化される。ここでの波長変換される蛍光は、例えば、緑色光及び黄色光である。
　凸レンズ１７を出射し平行光化された蛍光は、選択反射素子１６へと再び入射する。選択反射素子１６は、前述の通り、蛍光の波長領域の光を反射する特性を有しているので、蛍光の波長領域の光の方向を９０度変更させて凸レンズ３９へ入射させる。
　次に、蛍光体ホイール１２の通過領域に集光されたレーザー光源１１からの青色光は、蛍光体ホイール１２を通過し、その後段の凸レンズ３１、３２で平行光化される。その後、後段に設けられた、３枚の反射ミラー３３、３５、３７と３枚の凸レンズ３４、３６、３８で構成されるリレーレンズ系によって、選択反射素子１６に、レーザー光源１１からの光が入射する方向とは９０度の方向から平行光化されて入射するように導光される。なお、ここでは、３枚のミラーと３枚の凸レンズにてリレー光学系を構成したが、同様の性能を有するのであれば、他の構成でも良い。
　凸レンズ３８から、選択反射素子１６に入射した青色光は、選択反射素子１６を通過してそのまま直進する。
　上記構成によって、蛍光と青色光が、時分割されて凸レンズ３９に入射する。
　選択反射素子１６から凸レンズ３９に入射する、時分割された蛍光と青色光は、凸レンズ３９で集光され後段のカラーホイールユニット２０のカラーホイール２２に入射する。カラーホイール２２は、制御部７によって蛍光体ホイール１２と同期回転するように制御されており、光学系の特性に合わせて、青色光および蛍光の一部もしくは全波長域を透過するような特性を有する複数のフィルターが取り付けられている。
　制御部７は、半導体素子などで実現可能な回路であり、例えば、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、またはＡＳＩＣで構成することができる。制御部７は、内蔵する記憶部（図示省略）に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、予め定められた機能を実現する。記憶部は、例えば、ハードディスク（ＨＤＤ）、ＳＳＤ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、またはこれらの組み合わせによって実現できる。
　蛍光体ホイール１２から、例えば黄色の蛍光が発光されている時間帯に対して、蛍光の波長域をそのまま透過する領域、蛍光の中で赤色の部分の光を反射し緑色光を透過する領域、蛍光の中で緑色の部分の光を反射し赤色光を透過する領域などのうち、少なくとも一つの領域を有するカラーホイール２２が同期して回転している。また、蛍光体ホイール１２の通過領域を通過してきた青色光には、蛍光の波長域をそのまま透過する領域が対応することで、ロッドインテグレータ２３の入射端近傍に、時系列に光の波長域の異なる色光が集光する。
　カラーホイールユニット２０のロッドインテグレータ２３に入射した光は、ロッドインテグレータ２３で均一化され、その出射端からは均一化された光が出射される。なお、実施の形態１では、カラーホイール２２は、ロッドインテグレータ２３の前に配置されているが、ロッドインテグレータ２３の後に配置されていても良い。ロッドインテグレータ２３を出射した光は、凸レンズ４１、４２、４３で構成されるリレー光学系４で、後述する光変調素子５１へと導光される。
　光変調ユニット５は、プリズム４４と、光変調素子５１と、撮像部５３と、を有する。凸レンズ４１、４２、４３を通過してプリズム４４に入射した光は、プリズム４４の微小ギャップ４８に全反射角以上の角度で入射し、反射することで光の進行方向を変えて光変調素子５１に入射する。
　光変調素子５１は、蛍光体ホイール１２とカラーホイール２２の組み合わせで出射される色光に同期した制御部７からの信号に応じて、光の進行方向を変えて出射する。光変調素子５１は、例えば、微小ミラーの方向を変えて光の進行方向を変えるＤＭＤである。光変調素子５１は、フレーム６１に支持されてもよいし、プリズム４４との距離が保たれるように他の部材により支持されてもよい。
　光変調素子５１で画像信号に応じて光の進行方向が変わった画像光は、プリズム４４に入射し、プリズム４４の微小ギャップ４８に全反射角度以下の角度で入射することで、そのまま透過して、投写レンズユニット６に入射し、図示しないスクリーンに投写される。また、スクリーンから投写レンズユニット６を介して入射する撮像光は、プリズム４４へ進行し、撮像部５３へ導光されて撮像される。
　[１－２．光変調ユニットの構成]
　以下、図２から図５を参照して実施の形態１における光変調ユニット５を説明する。図２は、光変調ユニット５及び投写レンズユニット６の外観斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂは、レンズマウンタ６０を取り外した状態における光変調ユニット５及び投写レンズユニット６の外観斜視図である。図４は光変調ユニット５及び投写レンズユニット６の正面図である。図５は、投写レンズユニット６を取り外した光変調ユニット５の正面図である。なお、各図において、投写レンズユニット６から画像光が出射される方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸と直交する平面をＸＹ平面とする。
　光変調ユニット５は、レンズマウンタ６０と、フレーム６１と、遮光板６３と、第１放熱部６５と、第２放熱部６７と、をさらに有する。
　レンズマウンタ６０は、投写レンズユニット６を支持する部材であり、投写レンズユニット６が取り付けられている。レンズマウンタ６０は略直方体の形状を有し、一側面に設けられた開口部６０ａに投写レンズユニット６が挿入されている。レンズマウンタ６０はフレーム６１のフランジ面７１に第１防塵シート６２を介して取り付けられている。レンズマウンタ６０及びフレーム６１は、例えば、樹脂材で構成されている。
　遮光板６３は、光変調素子５１で変調された不要光を吸収する。遮光板６３は、固定部６９によりフレーム６１に取り付けられている。遮光板６３は、金属製であり熱伝導性がよい。遮光板６３はフレーム６１の内部から外部へと延在し、フレーム６１の外側壁に沿って延びる平板部６３ａ（図７参照）を有する。平板部６３ａに第１放熱部６５が取り付けられている。
　第１放熱部６５は、遮光板６３の熱を放熱する部材であり、例えば、複数のフィンを有する。
　第２放熱部６７は、フレーム６１の熱を放熱する部材であり、例えば、複数のフィンを有する。第２放熱部６７は、フレーム６１において固定部６９から撮像部５３に至る経路の途中または途中の近傍に、フレーム６１に直接配置されている。
　次に、図５及び図６を参照する。図６は、フレーム６１の斜視図である。フレーム６１は、プリズム４４を収容し、投写レンズユニット６及び撮像部５３が取り付けられている。フレーム６１は、レンズマウンタ６０が取り付けられるフランジ面７１と、フランジ面７１から画像光の出射方向と逆側に凹んだ凹部７３と、を有する。凹部７３は、底壁７５と側壁７７とで形成される。底壁７５には例えば略矩形形状の貫通孔７５ａが形成され、プリズム４４と光変調素子５１とが貫通孔７５ａを介して対向している。光変調素子５１で変調された画像光および不要光は貫通孔７５ａ及びプリズム４４を通過する。
　側壁７７から凹部７３の空間に向けて起立する突起７９が配置されている。プリズム４４は突起７９に位置合わせされて底壁７５に接着されて固定される。プリズム４４の長手方向において、貫通孔８１と反対側にフレーム６１に照明光が入射するために開口８０が設けられている。撮像部５３は、プリズム４４を収容する空間である凹部７３に対して固定部６９の反対側に配置されている。したがって、撮像部５３は、プリズム４４に対して固定部６９の反対側でフレーム６１に取り付けられる。ここで、「反対側」とは、図５に示すように、固定部６９と撮像部５３との間にプリズム４４が位置している状態だけでなく、プリズム４４の幅方向の中心線ＣＬに対してそれぞれ反対側にある場合も含まれる。
　固定部６９は、遮光板６３をフレーム６１に固定する。固定部６９はスペーサ６９ａと固定用のネジを有し、遮光板６３はスペーサ６９ａを介してフレーム６１にネジ止めにより取り付けられる。スペーサ６９ａを介することで、遮光板６３がフレーム６１に直接接触することなくフレーム６１に固定され、遮光板６３からフレーム６１に熱が伝わる経路をスペーサ６９ａだけに限定することで、遮光板６３からフレーム６１に熱が伝導するのを低減している。
　（プリズム幅）
　また、プリズム４４の幅よりも、固定部６９から撮像部５３までの距離が長い。このように、固定部６９から撮像部５３までの距離が充分にあるので、固定部６９から撮像部５３まで熱が伝わるのを低減することができる。ここで、プリズム４４の幅とは、画像光の出射方向であるプリズム４４奥行き方向（Ｚ軸方向）と直交する平面において、プリズム４４の短手方向の長さである（図１０参照）。
　図９を参照する。図９は、撮像部５３の斜視図である。撮像部５３は、縮小光学系を構成するレンズ５７と、撮像光を受光する撮像素子５５ａを有するカメラ本体５５と、レンズ５７を内部に保持する鏡筒５８と、鏡筒５８を支持するフランジ５９を備える。撮像素子５５ａは、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、またはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子である。レンズ５７は例えば、凸レンズであり、複数のレンズから縮小光学系を構成してもよい。鏡筒５８は、一方の端部にレンズ５７を支持し、他方の端部とカメラ本体５５とが接続されているので、撮像素子５５ａとレンズ５７との距離が一定に保たれている。
　撮像部５３の鏡筒５８がプリズム４４に対して固定部６９の反対側のフレーム６１に形成された貫通孔８１（図６参照）に挿入された状態で、フランジ５９が例えばネジによりフレーム６１に固定される。
　図８、図１０及び図１１を参照する。図８は遮光板６３、プリズム４４、撮像部５３、光変調素子５１の位置関係を示す斜視図であり、図１０はプリズムの斜視図であり、図１１は画像光及び不要光の光路を示す図である。図１１（ａ）は画像光の光路を示し、図１１（ｂ）は不要光の光路を示す。図８、図１０及び図１１において、プリズム４４の微小ギャップ４８を省略して示している。
　プリズム４４は、全反射プリズム（ＴＩＲプリズム）であり、第１プリズム４６と、第２プリズム４７と、微小ギャップ４８（図１参照）とを有する。第１プリズム４６の第１面４６ａから入射した照明光は、第１プリズム４６の第２面４６ｂで全反射して第１プリズム４６の第３面４６ｃから出射して光変調素子５１へ入射する。
　光変調素子５１で変調された画像光は、第１プリズム４６の第３面４６ｃへ入射して第２面４６ｂ、第２プリズム４７の第１面４７ａ及び第２面４７ｂを通過して投写レンズユニット６へ入射する。
　また、光変調素子５１で変調された不要光は、第１プリズム４６の第３面４６ｃへ入射して第２面４６ｂ、第２プリズム４７の第１面４７ａ及び第２面４７ｂを通過して遮光板６３へ入射する。
　投写対象から投写レンズユニット６を介して入射した撮像光は、第２プリズム４７の第２面４７ｂに入射する。第２プリズム４７内に入射した撮像光は、第２プリズム４７の第１面４７ａで全反射して第２面４７ｂに向けて進行し、第２面４７ｂで再び全反射して第３面４７ｃに向けて進行し、第３面４７ｃで全反射して第４面４７ｄに向けて進行する。第２プリズム４７の第４面４７ｄから出射した撮像光は、撮像部５３のレンズ５７へ入射する（図８参照）。このようにして、撮像光は撮像部５３に到達することができる。
　[１－３．効果等]
　以上のように、実施の形態１において、光変調ユニット５は、入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子５１と、光変調素子５１と対向して配置され、照明光を光変調素子５１へ導光するプリズム４４と、光変調素子５１から出射された不要光を遮る遮光板６３と、プリズム４４を収容するフレーム６１と、プリズム４４を介して入射した撮像光を撮像する撮像部５３と、遮光板６３をフレーム６１に固定する固定部６９と、を備える。撮像部５３は、プリズム４４に対して固定部６９の反対側でフレーム６１に取り付けられる。
　撮像部５３が、プリズム４４に対して遮光板６３をフレーム６１に固定する固定部６９の反対側でフレーム６１に取り付けられているので、撮像部５３と固定部６９との距離を確保することができる。これにより、遮光板６３からフレーム６１の固定部６９に不要光の熱が伝わったとしても、固定部６９から撮像部５３まで離れているので、熱が撮像部５３に伝わるのを低減することができる。この結果、撮像部５３が熱により撮像光を撮像するのに支障が出るのを抑制することができる。
　また、プリズム４４の幅よりも、固定部６９から撮像部５３までの距離が長い。これにより、固定部６９から撮像部５３までの距離を確保することができるので、固定部６９から撮像部５３に熱が伝わるのを低減することができる。
　また、固定部６９は、遮光板６３とフレーム６１との間に配置するスペーサ６９ａを有する。これにより、遮光板６３とフレーム６１とがスペーサ６９ａを介して接触しているので、遮光板６３とフレーム６１とが直接接触するのを防止して、遮光板６３からフレーム６１へ熱が伝わるのを低減することができる。
　また、撮像部５３は、撮像光を受光する撮像素子５５ａと、縮小光学系を構成するレンズ５７と、を含む。撮像部５３がレンズ５７を有する場合でも、固定部６９からの熱が伝わりにくいので、熱によりレンズ５７が歪むのを低減することができる。
　また、遮光板６３は、撮像部５３よりも固定部６９に近い箇所でフレーム６１の内部から外部へ延在し、フレーム６１の外部に配置された延在部分である平板部６３ａを有する。遮光板６３が、フレーム６１の外部に配置された平板部６３ａを有するので、フレーム６１内部で不要光を受光した熱をフレーム６１の外部の平板部６３ａで放熱することができる。また、平板部６３ａが撮像部５３よりも固定部６９に近い箇所にあるので、撮像部５３に熱が伝わるよりも平板部６３ａで放熱されやすくなる。平板部６３ａが、フレーム６１において固定部６９から撮像部５３への伝熱経路の途中に配置されているので、撮像部５３へ熱が伝わるのを低減することができる。
　また、遮光板６３の延在部分である平板部６３ａに配置された第１放熱部６５を備える。平板部６３ａに第１放熱部６５を備えることで、フレーム６１内の遮光板６３から外部の平板部６３ａを介して第１放熱部６５で熱の放熱を効率良く行うことができ、固定部６９からフレーム６１へ伝わる熱を低減することができる。
　また、フレーム６１においてに第２放熱部６７が配置されている。固定部６９と撮像部５３との間のフレーム６１に第２放熱部６７が配置されているので、固定部６９からの熱が第２放熱部６７で放熱され、撮像部５３へ伝わるのをより低減することができる。
　また、投写型画像表示装置１は、フレーム６１にレンズマウンタ６０を介して固定される投写レンズユニット６を備え、フレーム６１とレンズマウンタ６０との接続部が密閉構造であり、遮光板６３がフレーム６１の内部から外部へ延在し、遮光板６３が密閉構造の内部から外部へ延在する部分に第２防塵シート７２（図２及び図３Ａ参照）が配置されている。第２防塵シート７２は、第１防塵シート６２と遮光板６３との隙間を埋めるように配置されている。第１防塵シート６２及び第２防塵シート７２は、例えば、樹脂材または繊維材で構成されている。また、第２防塵シート７２により、フレーム６１からレンズマウンタ６０を介して投写レンズユニット６へ熱が伝わるのを低減しているので、投写レンズユニット６へ伝わった熱が再びフレーム６１へ伝わるのを低減することができる。
　また、図１３に示すように、撮像部５３はフレーム６１に直接固定されていたがこれに限らない。撮像部５３は断熱材８３を介してフレーム６１に固定されてもよい。断熱材８３により、固定部６９からフレーム６１を介して撮像部５３へ熱が伝わるのをより低減することができる。なお、断熱材８３は、鏡筒５８周りだけでなくフランジ５９とフレーム６１との間にも配置してもよい。
　（実施の形態２）
　次に、図１４を参照して、実施の形態２の光変調ユニット５Ａを説明する。図１４は、実施の形態２に係る光変調ユニット５Ａの正面図である。
　実施の形態２において、実施の形態１のフレーム６１が２つの分割体から構成されている。この点及び以下に説明する点以外の構成について、実施の形態１の光変調ユニット５と実施の形態２の光変調ユニット５Ａとは共通であるので説明を省略する。
　実施の形態２のフレーム６１Ａは、第１フレーム部９１と第２フレーム部９３とを有し、第１フレーム部９１と第２フレーム部９３とが組み合わさって構成されている。第１フレーム部９１に固定部６９が配置され、第２フレーム部９３に撮像部５３が固定されている。第１フレーム部９１と第２フレーム部９３との間に隙間９５が形成されており、隙間９５の中の空気層が断熱層として機能し、第１フレーム部９１から第２フレーム部９３へ熱が伝わるのを低減することができる。
　このように、実施の形態２において、光変調ユニット５Ａは、入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子５１と、光変調素子５１と対向して配置され、照明光を光変調素子５１へ導光するプリズム４４と、光変調素子５１から出射された不要光を遮る遮光板６３と、プリズム４４を収容するフレーム６１Ａと、プリズム４４を介して入射した撮像光を撮像する撮像部５３と、遮光板６３をフレーム６１Ａに固定する固定部６９と、を備える。フレーム６１Ａは第１フレーム部と第２フレーム部９３とを有し、第１フレーム部９１に固定部６９が配置され、第２フレーム部９３に撮像部５３が固定され、第１フレーム部９１と第２フレーム部９３との間に隙間９５が形成されている。
　フレーム６１が第１フレーム部９１と第２フレーム部９３とで構成され、固定部６９が配置されている第１フレーム部９１と撮像部５３が固定されている第２フレーム部９３との間に隙間９５が形成されているので、第１フレーム部９１から第２フレーム部９３へ熱が伝わるのを低減することができ、固定部６９から撮像部５３へ熱が伝わりにくくなる。
　なお、隙間９５は溝形状であって第１フレーム部９１と第２フレーム部９３とが完全に別個体ではなく、光変調素子５１側で接続されていてもよい。
　また、隙間９５に断熱材が配置されていてもよい。断熱材により第１フレーム部９１から第２フレーム部９３へ熱が伝わるのをより低減することができる。断熱材は、例えば、発泡プラスチックまたは繊維素材である。
　（他の実施の形態）
　以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。したがって、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　（１）上述した実施の形態において、フレーム６１において固定部６９と撮像部５３との間に風を送るファンを備えてもよい。これにより、固定部６９と撮像部５３の間のフレーム６１を冷却することができ、固定部６９から撮像部５３へ熱が伝わるのを低減することができる。
　（２）上述した実施の形態において、光変調ユニット５は光変調素子としてＤＭＤを１つ使用する１チップ方式であったがこれに限らない。光変調ユニット５は光変調素子とＤＭＤを３つ使用する３チップ方式でもよい。
　また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　（実施の形態の概要）
　（１）本開示の第１の態様に係る光変調ユニットは、入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子と、光変調素子と対向して配置され、照明光を光変調素子へ導光するプリズムと、光変調素子から出射された不要光を遮る遮光板と、プリズムを収容するフレームと、プリズムを介して入射した撮像光を撮像する撮像部と、遮光板をフレームに固定する固定部と、を備える。撮像部は、プリズムに対して固定部の反対側でフレームに取り付けられる。
　撮像部が、プリズムに対して遮光板をフレームに固定する固定部の反対側でフレームに取り付けられているので、撮像部と固定部との距離を確保することができる。これにより、遮光板からフレームの固定部に不要光の熱が伝わったとしても、固定部から撮像部まで離れているので、熱が撮像部に伝わるのを低減することができる。この結果、撮像部が熱により撮像光を撮像するのに支障が出るのを抑制することができる。
　（２）（１）の光変調ユニットにおいて、プリズムの幅よりも、固定部から撮像部までの距離が長い。
　（３）（１）または（２）の光変調ユニットにおいて、固定部は、遮光板とフレームとの間に配置するスペーサを有する。
　（４）（１）から（３）のいずれか１つの光変調ユニットにおいて、撮像部は断熱材を介してフレームに固定されている。
　（５）（１）から（４）のいずれか１つの光変調ユニットにおいて、撮像部は、撮像光を受光する撮像素子と、縮小光学系を構成するレンズと、を含む。
　（６）（１）から（５）のいずれか１つの光変調ユニットにおいて、遮光板は、撮像部よりも固定部に近い箇所でフレームの内部から外部へ延在し、フレームの外部に配置された延在部分を有する。
　（７）（６）の光変調ユニットにおいて、遮光板の延在部分に配置された放熱部を備える。
　（８）（１）から（７）のいずれか１つの光変調ユニットにおいて、フレームにおいて固定部と撮像部との間に放熱部が配置されている。
　（９）（１）から（８）のいずれか１つの光変調ユニットにおいて、フレームにおいて固定部と撮像部との間に風を送るファンを備える。
　（１０）本開示の第２の態様に係る光変調ユニットは、入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子と、光変調素子と対向して配置され、照明光を光変調素子へ導光するプリズムと、光変調素子から出射された不要光を遮る遮光板と、プリズムを収容するフレームと、プリズムを介して入射した撮像光を撮像する撮像部と、遮光板をフレームに固定する固定部と、を備える。フレームは第１フレーム部と第２フレーム部とを有し、第１フレーム部に固定部が配置され、第２フレーム部に撮像部が固定され、第１フレーム部と第２フレーム部との間に隙間が形成されている。
　（１１）（１０）の光変調ユニットにおいて、隙間に断熱材が配置されている。
　（１２）本開示の投写型画像表示装置は、（１）から（１１）のいずれか１つの光変調ユニットと、フレームにレンズマウンタを介して固定される投写レンズユニットと、を備える。
　（１３）（１２）の投写型画像表示装置において、フレームとレンズマウンタとの接続部が密閉構造であり、遮光板がフレームの内部から外部へ延在し、遮光板が密閉構造の内部から外部へ延在する部分に防塵シートが配置されている。
　本開示は、照明光を画像光へ変調する光変調素子と、画像光が投写対象に反射した撮像光を撮像する撮像部とを備える光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置に利用可能である。
　　　１　　投写型画像表示装置
　　　３　　光源装置
　　　４　　リレー光学系
　　　５、５Ａ　　光変調ユニット
　　　６　　投写レンズユニット
　　　７　　制御部
　　１１　　レーザー光源
　　１２　　蛍光体ホイール
　　１３、１７、１８　凸レンズ
　　１４　　拡散板
　　１５　凹レンズ
　　１６　　選択反射素子
　　２０　　カラーホイールユニット
　　２２　　カラーホイール
　　２３　　ロッドインテグレータ
　　３１、３２、３４、３６、３８、３９　凸レンズ
　　３３、３５、３７　反射ミラー
　　４１、４２、４３　凸レンズ
　　４４　　プリズム
　　４６　　第１プリズム
　　４６ａ　第１面
　　４６ｂ　第２面
　　４６ｃ　第３面
　　４７　　第２プリズム
　　４７ａ　第１面
　　４７ｂ　第２面
　　４７ｃ　第３面
　　４７ｄ　第４面
　　４８　　微小ギャップ
　　５１　　光変調素子
　　５３　　撮像部
　　５５　　カメラ本体
　　５５ａ　　撮像素子
　　５７　　レンズ
　　５８　　鏡筒
　　５９　　フランジ
　　６０　　レンズマウンタ
　　６１、６１Ａ　　フレーム
　　６２　　第１防塵シート
　　６３　　遮光板
　　６３ａ　平板部
　　６５　　第１放熱部
　　６７　　第２放熱部
　　６９　　固定部
　　６９ａ　スペーサ
　　７１　　フランジ面
　　７２　　第２防塵シート
　　７３　　凹部
　　７５　　底壁
　　７５ａ　貫通孔
　　７７　　側壁
　　７９　　突起
　　８０　　開口
　　８１　　貫通孔
　　８３　　断熱材
　　９１　　第１フレーム部
　　９３　　第２フレーム部
　　９５　　隙間

Claims (13)

  1. 　入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子と、
    　前記光変調素子と対向して配置され、前記照明光を前記光変調素子へ導光するプリズムと、
    　前記光変調素子から出射された前記不要光を遮る遮光板と、
    　前記プリズムを収容するフレームと、
    　前記プリズムを介して入射した撮像光を撮像する撮像部と、
    　前記遮光板を前記フレームに固定する固定部と、を備え、
    　前記撮像部は、前記プリズムに対して前記固定部の反対側で前記フレームに取り付けられる、
    　光変調ユニット。
  2. 　前記プリズムの幅よりも、前記固定部から前記撮像部までの距離が長い、
    　請求項１に記載の光変調ユニット。
  3. 　前記固定部は、前記遮光板と前記フレームとの間に配置するスペーサを有する、
    　請求項１に記載の光変調ユニット。
  4. 　前記撮像部は断熱材を介して前記フレームに固定されている、
    　請求項１に記載の光変調ユニット。
  5. 　前記撮像部は、前記撮像光を受光する撮像素子と、縮小光学系を構成するレンズと、を含む、
    　請求項１に記載の光変調ユニット。
  6. 　前記遮光板は、前記撮像部よりも前記固定部に近い箇所で前記フレームの内部から外部へ延在し、前記フレームの外部に配置された延在部分を有する、
    　請求項１に記載の光変調ユニット。
  7. 　前記遮光板の前記延在部分に配置された放熱部を備える、
    　請求項６に記載の光変調ユニット。
  8. 　前記フレームにおいて前記固定部と前記撮像部との間に放熱部が配置されている、
    　請求項１に記載の光変調ユニット。
  9. 　前記フレームにおいて前記固定部と前記撮像部との間に風を送るファンを備える、
    　請求項１に記載の光変調ユニット。
  10. 　入射する照明光を画像光または不要光へ変調する光変調素子と、
    　前記光変調素子と対向して配置され、前記照明光を前記光変調素子へ導光するプリズムと、
    　前記光変調素子から出射された前記不要光を遮る遮光板と、
    　前記プリズムを収容するフレームと、
    　前記プリズムを介して入射した撮像光を撮像する撮像部と、
    　前記遮光板を前記フレームに固定する固定部と、を備え、
    　前記フレームは第１フレーム部と第２フレーム部とを有し、
    　前記第１フレーム部に前記固定部が配置され、
    　前記第２フレーム部に前記撮像部が固定され、
    　前記第１フレーム部と前記第２フレーム部との間に隙間が形成されている、
    　光変調ユニット。
  11. 　前記隙間に断熱材が配置されている、
    　請求項１０に記載の光変調ユニット。
  12. 　請求項１から１１のいずれか１つに記載の光変調ユニットと、
    　前記フレームにレンズマウンタを介して固定される投写レンズユニットと、を備える、
    　投写型画像表示装置。
  13. 　前記フレームと前記レンズマウンタとの接続部が密閉構造であり、
    　前記遮光板が前記フレームの内部から外部へ延在し、
    　前記遮光板が前記密閉構造の内部から外部へ延在する部分に防塵シートが配置されている、
    　請求項１２に記載の投写型画像表示装置。
PCT/JP2023/030008 2022-09-14 2023-08-21 光変調ユニット、及び、投写型画像表示装置 WO2024057834A1 (ja)

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