(57)【要約】【課題】ミラーを３次元的に保持して位置調節可能とし、位置調節後、ミラーを簡単に固定できるようにする。【解決手段】曲面ミラー２６は対称軸４５を中心とする軸対称非球面形状に形成された反射面４２と球面状に突出した摺接面４３と位置決め凸部４４とを有する。摺接面４３はベース部材に上向きに設けられた軸受座４６の軸受穴４７と嵌合する。軸受穴４７は摺接面４３と直径を同じくする球面状に抉られた凹部であって、その開口端４８は摺接面４３の一部と嵌合し、摺接面４３と接して摺接面４３を摺動自在に支持する。位置決め凸部４４に圧縮コイルバネ５０が装着され、カバー部材で押えられる。このとき位置決め凸部４４の先端がカバー部材に形成された開口より突出し、曲面ミラー２６の位置決め操作が可能となる。反射面４２が位置調節された位置で位置決め凸部４４と開口２３の隙間に接着剤が塗布され、曲面ミラー２６がベスト位置で固定される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置によって画像が付与された光をスクリーンに投写して前記画像を表示する投写光学系を備えたプロジェクタにおいて、
前記投写光学系が収容される本体基部と、
光源装置から出射された光を前記画像形成装置に向けて照射させる反射面と、前記反射面外に球面状に突出した摺接面と、前記反射面外に突出して前記反射面の位置決め時に操作されるとともに位置決め位置で前記本体基部に固定される位置決め凸部と、を有する曲面ミラーと、
前記本体基部に設けられ、前記摺接面と接して前記摺接面を摺動自在に支持する軸受部と、
前記曲面ミラーを付勢して前記摺接面を前記軸受部に押圧する付勢部材と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記付勢部材は前記位置決め凸部が挿通され、前記曲面ミラーと前記本体基部とで挟持された圧縮コイルバネであることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記軸受部は、前記摺接面と同じ半径の球状凹部であることを特徴とする請求項１又は２記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記反射面は軸対称非球面形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記曲面ミラーは、前記反射面の中心と前記摺接面を形成する球の中心とが一致するように形成されたことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置によって画像が付与された光をスクリーンに投写して前記画像を表示するプロジェクタに関し、特に光源からの光を前記画像形成装置に向けて反射させる曲面ミラーを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、光源装置から射出された照明光に、ＤＭＤやＬＣＤなどの画像形成装置を用いて画像情報（画像信号）に応じた変調を施し、変調された光をスクリーン上に投写することにより画像表示を実現している。このようなプロジェクタの光学系は、複数の光学部品が組み合わされて構成されており、通常、１つの共通の基枠に組み込まれている。このようなプロジェクタには、通常、光の進行方向を変更するためのミラーが備えられているが、ミラーの角度が正確に設定されていないと、ミラーで反射された光が画像形成装置の有効領域からずれてしまうので、ミラーの角度は正確に設定されなければならない。
【０００３】
このため、プロジェクタの中にはミラーの角度を調節できるようにしたものがある。例えば、周辺の３ヶ所を板バネとネジで挟持したミラーが下記特許文献１に記載されている。このミラーはネジを回すことでミラーの傾斜角度を調節する。下記特許文献２には、ミラーの光入射面に略平行で互いに直交する２軸回りにミラーを回転自在としたミラーの調整機構が示されている。また、下記特許文献３には、ミラーの裏面側に設けたコの字形の支持部材を２本の溝に嵌合させた状態でミラーの姿勢調節を行うプロジェクタのミラー調節装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０２４０９号公報
【特許文献２】特開２００２−０９０８７６号公報
【特許文献３】特開２００６−０７８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の超小型プロジェクタは少ないスペースに複数の光学部材を詰め込むので、ミラーの位置調節機構のための余裕スペースは殆どなく、その中でミラーの入射光軸・反射光軸あるいは照射範囲を正確に位置合わせしなければならない。前述の特許文献１〜３に記載の装置は、３点調節又は２軸調節であって調節個所が多く支持構造も複雑であり、超小型プロジェクタに採用するにはスペース的な困難性が高く、作業性も悪いといった問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためのものであり、大きなスペースを必要とすることなく、ミラーの位置調節時に３次元的な動きが可能となるようにミラーを保持するとともに、位置決めされた状態で簡単にミラーを固定することができるように構成されたプロジェクタを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるプロジェクタは、画像形成装置によって画像が付与された光をスクリーンに投写して前記画像を表示する投写光学系を備えたプロジェクタであって、前記投写光学系が収容される本体基部と、光源装置から出射された光を前記画像形成装置に向けて照射させる反射面と前記反射面外に球面状に突出した摺接面と前記反射面外に突出して前記反射面の位置決め時に操作されるとともに位置決め位置で前記本体基部に固定される位置決め凸部とを有する曲面ミラーと、前記本体基部に設けられ前記摺接面と接して前記摺接面を摺動自在に支持する軸受部と、前記曲面ミラーを付勢して前記摺接面を前記軸受部に押圧する付勢部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記付勢部材として圧縮コイルバネを用い、前記曲面ミラーと前記本体基部とで挟持されるように前記位置決め凸部に装着すると良い。前記軸受部は前記摺接面と同じ半径の球状凹部に形成すると良い。前記反射面を軸対称非球面形状に形成しても良い。前記曲面ミラーは前記反射面の中心と前記摺接面を形成する球の中心とが一致するように形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大きなスペースを必要とせずに、ミラーを安定して保持しながらミラーの３次元的位置調節を行うことができ、調節後、簡単に固定することができるので、ミラーの調節作業に多くの時間を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】プロジェクタの構成を示す図である。
【図２】投写装置の構成を示す図である。
【図３】図２の模式図である。
【図４】曲面ミラーの構成を説明する図である。
【図５】別の曲面ミラーの構成を説明する図である。
【図６】別の曲面ミラーを一部断面で説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示されるように、プロジェクタ１０は、投写装置１１及び電源装置１２が略直方体をした筐体１３に収容され、画像光が出射される投射レンズ１５が露呈するように設けられている。筐体１３の上面にはスクリーン１６（図３参照）に投写された画像のピントを調節するピント調節ダイヤル１７、画像を拡大するズームダイヤル１８、画像の明るさを調節する輝度調節ダイヤル１９の３つの操作ダイヤルが操作可能に設けられ、筐体１３の側面には投写する画像データが入力される外部入力端子２０が設けられている。
【００１２】
図２及び図３に示されるように、投写装置１１は、枡型のベース部材（本体基部）２１に複数の光学部材からなる投写光学系が収容され、カバー部材（本体基部）２２で覆われている。前記投写光学系は、投射レンズ１５の他に照明光を出射する光源装置３０と、照明光を変調してスクリーン１６に投写される画像を付与するＤＭＤ（画像形成装置）２５と、光源装置３０が出射した光をＤＭＤ２５に向けて反射させる曲面ミラー２６と、曲面ミラー２６からの光をＤＭＤ２５に向けて反射するとともにＤＭＤ２５からの光を透過させて投射レンズ１５に入射させる全反射プリズム２７と、から構成される。
【００１３】
光源装置３０はＲ（赤）光を出射するＬＥＤ３１，Ｇ（緑）光を出射するＬＥＤ３２，Ｂ（青）光を出射するＬＥＤ３３と、夫々の光を集光させる集光レンズ３４，３５，３９と、Ｇ光を反射させＲ光を透過させるダイクロイックミラー３６，Ｂ光を反射させＲ光，Ｇ光を透過させるダイクロイックミラー３７と、フライアイレンズ３８とからなる。ベース部材２１には、これらの光学部材の他に制御回路４０が組み込まれ、制御回路４０は、ＤＭＤ２５と光源装置３０の同期制御や、筐体１３に設けられた操作ダイヤル１７〜１９の操作信号に従って、投射レンズ１５，ＤＭＤ２５，光源装置３０を制御する。
【００１４】
図４に示されるように、曲面ミラー２６は、光源装置３０からの光を全反射プリズム２７に向けて反射させる反射面４２と、反射面４２外の下方に球面状に突出した摺接面４３と、反射面４２外の上方に突出して形成された位置決め凸部４４とを有する。反射面４２は対称軸４５を中心とする軸対称非球面形状に形成される。摺接面４３は枡型のベース部材２１の底（本体基部の下部）に上向きに設けられた軸受座４６の軸受穴（軸受部）４７と嵌合する。軸受穴４７は摺接面４３と直径を同じくする球面状に抉られた凹部であって、その開口端４８は摺接面４３の一部と嵌合し、軸受穴４７は摺接面４３の全部とは嵌合しない。軸受穴４７は摺接面４３を摺動自在に支持する。
【００１５】
軸受穴４７と摺接面４３とが嵌合するように軸受座４６に曲面ミラー２６を載せ、位置決め凸部４４が中心に挿通されるように圧縮コイルバネ（付勢部材）５０を位置決め凸部４４に装着し、カバー部材２２をベース部材２１に固定する。位置決め凸部４４の先端がカバー部材２２に形成された開口２３より突出し（図２参照）、曲面ミラー２６の位置決め操作が可能となる。圧縮コイルバネ５０はカバー部材（本体基部）２２と曲面ミラー２６とで挟持され、圧縮されて曲面ミラー２６を下方に押圧する。摺接面４３が軸受座４６の軸受穴４７に押しつけられ、曲面ミラー２６がベース部材２１とカバー部材２２に位置調節自在に支持される。反射面４２が位置調節された位置で位置決め凸部４４と開口２３の隙間に接着剤が塗布され、曲面ミラー２６がベスト位置で固定される。
【００１６】
次に、本発明による作用効果について説明する。投写装置１１は、ベース部材２１に、光源装置３０を構成するＬＥＤ（３１〜３３）、集光レンズ３４，３５，３９、ダイクロイックミラー（３６，３７）、フライアイレンズ３８、及び曲面ミラー２６、全反射プリズム２７、ＤＭＤ２５、投射レンズ１５、制御回路４０を組込み、カバー部材２２を被せて固定する。組み上がった投写装置１１を図示しない治具に載せる。図示しない治具は、天板の大部分が取り除かれた筐体１３に投写装置１１を除く全ての部材が組み込まれたものである。
【００１７】
投写装置１１は前記治具にセットされ、スクリーン１６にテスト図柄が投写される。テスト図柄を見ながら開口２３より突出した位置決め凸部４４の先端部分が操作されて曲面ミラー２６のベスト位置が求められる。曲面ミラー２６を支持する摺接面４３は球面状であるから位置決め凸部４４を操作するだけで反射面４２の向きを三次元的に制御することができ、簡単に反射面４２のベスト位置を探すことができる。反射面４２がベスト位置になったところで位置決め凸部４４と開口２３の隙間に接着剤が塗布され、曲面ミラー２６がベスト位置で固定される。曲面ミラー２６が固定された投写装置１１は前記治具から取り外され、筐体１３に組みつけられる。
【００１８】
次に、別の実施形態について説明するが、前記実施形態と同じ部材及び同じ部位については同じ符号を付して説明を省略する。図５，６に示すように、曲面ミラー６０は、光源装置３０からの光を全反射プリズム２７に向けて反射させる反射面４２と、位置決め凸部４４と、反射面４２外の下方に突出する球面状の摺接面６３とを有する。摺接面６３はベース部材２１の底（本体基部の下部）に上向きに設けられた軸受部６６の軸受穴６７と嵌合する。軸受穴６７は摺接面６３と直径を同じくする球面状に抉られた凹部であって、その開口端６８は摺接面６３の一部と嵌合し、摺接面６３の全部とは嵌合しない。軸受穴６７は摺接面６３を摺動自在に支持する。
【００１９】
摺接面６３は、摺接面６３を形成する球６２の中心が対称軸４５と直交する反射面４２の中心６１と一致するように形成される。これによって、位置決め凸部４４が操作され摺接面６３が軸受穴６７に接触しながら曲面ミラー６０の姿勢調整がなされるとき、反射面４２の中心６１は動かず、中心６１を支点として反射面４２の姿勢調整が行われることになり、反射面４２による反射光の位置合わせを簡単かつ精度良く行うことができる。この場合、位置決め凸部４４を反射面４２の中心６１に対して摺接面６３とは反対の方向に延伸するように設けると操作性が良い。
【００２０】
なお、軸受穴４７，６７は円筒形の穴でも良く、開口端４８，６８と摺接面４３，６３とが接した状態で曲面ミラー２６，６０の姿勢を調節できるようにすれば良い。開口端４８，６８が正多角形をした筒形の穴でも良いが、摺接面４３，６３と接するのは原理的には３点であるから正三角形が好ましい。曲面ミラー２６，６０は樹脂成形品であっても良いし、金属であっても良く、反射面４２は金属蒸着または化学メッキあるいは鏡面研磨など曲面ミラー２６，６０の材質に合わせて適宜適したものを採用すると良い。
【００２１】
本発明は公知の単板式液晶プロジェクタの光学系に適用しても良い。また、本発明によるプロジェクタは、投写装置１１を携帯電話に収めたものであっても良い。電源装置１２に代わって携帯電話の電源を用いれば良く、操作ダイヤル１７〜１９に代わって携帯電話の押し釦を用いると良い。あるいは、他の携帯端末に収容させても良い。
【符号の説明】
【００２２】
１０  プロジェクタ
１１  投写装置
１２  電源装置
１３  筐体
１５  投射レンズ（投写光学系の一部）
１６  スクリーン
１７  ピント調節ダイヤル（操作ダイヤル）
１８  ズームダイヤル（操作ダイヤル）
１９  輝度調節ダイヤル（操作ダイヤル）
２０  外部入力端子
２１  ベース部材（本体基部）
２２  カバー部材（本体基部）
２３  開口
２５  ＤＭＤ（画像形成装置）（投写光学系の一部）
２６，６０  曲面ミラー（投写光学系の一部）
２７  全反射プリズム（投写光学系の一部）
３０，５３  光源装置（投写光学系の一部）
３１  Ｒ（赤）光のＬＥＤ
３２  Ｇ（緑）光のＬＥＤ
３３  Ｂ（青）光のＬＥＤ
３４，３５，３９，５４，５５  集光レンズ
３６  Ｇ光反射用のダイクロイックミラー
３７  Ｂ光反射用のダイクロイックミラー
３８  フライアイレンズ
４０  制御回路
４２  反射面
４３  摺接面
４４  位置決め凸部
４５  対称軸（軸対称非球面を形成する対称軸）
４６  軸受座
４７  軸受穴（軸受部）
４８  開口端
５０  圧縮コイルバネ（付勢部材）
６１  反射面４２の中心
６２  摺接面６３を形成する球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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