(57)【要約】【課題】投影する画像の揺らぎを効果的に抑制したリアプロジェクション装置を提供する。【解決手段】投射レンズユニット１０は、金属などで形成した保持部材１４に集束レンズ鏡筒２７、ミラー保持枠２２、第二レンズ保持枠１３を組み付けて一体的に構成されている。投射レンズユニット１０は、この保持部材１４により装置本体に固定された光学エンジンの画像光生成ユニットに取り付けられる。このため、集束光学系１５、反射光学系、拡散光学系２４はそれぞれ保持部材１４を介して強固に固定されており、また、保持部材１４は高い剛性を有するため、振動を効果的に抑制することができる。【選択図】図３
2008180749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射レンズユニットからスクリーンの背面に画像を投映して表示するリアプロジェクション装置において、
前記投射レンズユニットは、第一保持枠に保持した集束レンズによって画像光に含まれる光線を集束させる集束光学系と、第二保持枠に保持した反射ミラーによって前記集束光学系から入射した光線を所定の方向へ反射する反射光学系と、第三保持枠に保持した投射レンズによって前記反射光学系から入射した光線を拡散して投射する拡散光学系とを有し、前記第一保持枠と前記第二保持枠と前記第三保持枠とを共通の保持部材にそれぞれ組み付けることで一体的に構成されていることを特徴とするリアプロジェクション装置。
【請求項２】
前記保持部材は、金属で形成されていることを特徴とする請求項１記載のリアプロジェクション装置。
【請求項３】
前記第一保持枠と前記第二保持枠とが締結部材により締結されていることを特徴とする請求項１または２記載のリアプロジェクション装置。
【請求項４】
装置本体に固定され、前記画像光を生成するとともに前記投射レンズユニットと接続して前記集束光学系へ画像光を出射する画像光生成ユニットを備え、
前記保持部材は、組み付けられた前記第一保持枠の近傍に、前記画像光生成ユニットと接続するための接続部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のリアプロジェクション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンに表示した画像の振動を抑制するリアプロジェクション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大画面テレビとして、リアプロジェクションテレビが注目されている。リアプロジェクションテレビは、筐体に組み込まれたスクリーンと、スクリーンの背後に設置された平面鏡と、プロジェクタの機能を有し、平面鏡に向けて画像光を投映する光学エンジンとから構成されている。光学エンジンは、高輝度光源の光から均一照明光をつくる照明光学系と、照明光を３色に分離して画像表示素子によってそれぞれに画像情報を付与した上で合成する色分離・合成光学系と、こうしてできた画像光を平面鏡へと拡大投射する投射レンズユニットを有する投射光学系とを有している。
【０００３】
リアプロジェクションテレビは、液晶テレビやプラズマテレビなどの影響を受けて薄型化が要求されている。この要求を満たすためには、リアプロジェクションテレビに超短焦点の投射レンズを用いる必要があるが、このようなレンズは、形状が大きく、重量も増加する。このため、安価なプラスチックで形成した鏡筒にレンズを収納した場合は、剛性が弱く、スピーカが発する重低音などによりレンズが振動するという問題があった。とりわけ、レンズ保持枠などを連結した場合は連結部の強度不足のため、この問題は深刻であった。
【０００４】
従来の投射レンズユニットは、例えば図６のように、反射ミラー６０を保持するミラー保持枠５４に、投射レンズである第一レンズ５６を保持する第一レンズ保持枠５２と第二レンズ５７、第三レンズ５８、第四レンズ５９を保持する第二レンズ保持枠５３とからなる投射レンズ鏡筒５１と、集束レンズ５５を保持する集束レンズ鏡筒６６に接続された連結筒６２とが一体的に取り付けられた構造を有している。このため、最大サイズを有する第一レンズ５６を保持する第一レンズ保持枠５２が振動すると、その振動は第二レンズ５７から第四レンズ５９までを保持する第二レンズ保持枠５３へ伝わって、最悪の場合はミラー保持枠５４及び連結筒６２を経由して集束レンズ５５まで振動することがある。画像光は、光軸Ｌ１に沿って光学エンジンの色分離系・合成光学系から集束レンズ５５へ入射し、反射ミラー６０で反射されて光軸Ｌ２に沿って４つの投射レンズ５６、５７、５８、５９によりスクリーンへと投射されるが、このような振動が発生した状態ではスクリーンに表示される画像が揺らいでしまい、品質を著しく損なうこととなる。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１では、投射レンズの鏡筒と集束レンズの鏡筒との締結構造を設けることにより、レンズの振動を抑制するリアプロジェクションテレビが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−３５２２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、投射レンズの鏡筒と集束レンズの鏡筒を締結しただけでは、投射レンズの振動がやや緩和するものの、締結部材自体は剛性が弱いため、設計によっては締結部材を介して投射レンズの鏡筒から集束レンズの鏡筒へとかえって振動が伝播する可能性がある。この場合、２つの鏡筒のレンズが振動し、結局はスクリーンに表示される画像が揺らいでしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、投影する画像の揺らぎを効果的に抑制したリアプロジェクション装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のリアプロジェクション装置において、投射レンズユニットは、第一保持枠に保持した集束レンズによって画像光に含まれる光線を集束させる集束光学系と、第二保持枠に保持した反射ミラーによって前記集束光学系から入射した光線を所定の方向へ反射する反射光学系と、第三保持枠に保持した投射レンズによって前記反射光学系から入射した光線を拡散して投射する拡散光学系とを有し、前記第一保持枠と前記第二保持枠と前記第三保持枠とを、金属などの合成を有する素材で形成した共通の保持部材にそれぞれ組み付けることで一体的に構成されている。ここで、前記第一保持枠と前記第二保持枠とが板金などで形成した締結部材により締結してもよい。
【０００９】
さらに、このリアプロジェクション装置において、装置本体に固定され、前記画像光を生成するとともに前記投射レンズユニットと接続して前記集束光学系へ画像光を出射する画像光生成ユニットを備え、前記保持部材は、組み付けられた前記第一保持枠の近傍に、前記画像光生成ユニットと接続するための接続部を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
このようなリアプロジェクション装置では、投射レンズユニットを構成する各光学系の保持枠を共通の保持部材に組み付けているため、各保持枠が高い剛性を有して高精度に位置及び姿勢を保持されると同時に、保持枠間で振動が直接伝播することがない。したがって、効果的に振動を抑制することができる。また、この保持部材を金属で形成することで保持部材自体の剛性を向上し、投射レンズユニット全体の強度と剛性をさらに高めることができる。さらに、画像光が所定の光軸に沿って入射してくる集束光学系の保持枠と、画像の揺らぎへの寄与が大きい反射光学系の保持枠とを締結部材で締結して、投射レンズユニットが前記第一保持枠の近傍において、画像光を出射する画像光生成ユニットと接続することで、さらに振動抑制の効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１において、リアプロジェクション装置１は、筐体２の前面に設けられたスクリーン４と、スクリーン４の背後に設けられた平面鏡５と、固定部７を介して装置本体である筐体２の底部に固定された光学エンジン３とを備えている。平面鏡５は、斜め４５度よりもスクリーン４と平行に近い姿勢に傾斜して取り付けられている。光学エンジン３は、画像光の生成を行う画像生成ユニット６と、画像光を投射する投射レンズユニット１０とを接続することで構成されている。光学エンジン３は、投射レンズユニット１０から投射される画像光の光軸がスクリーン４に対して傾斜して組み込まれており、画像光は平面鏡５で反射されて、スクリーン４に画像が投影される。ここで、画像はスクリーン４の背面に左右反転して投影されるが、画像は正面から見ると正しく表示されている。
【００１２】
図２は、光学エンジン３の構成の概略を示す斜視図である。この光学エンジン３は、前述した画像生成ユニット６を構成する光源装置３０、照明光学系３１、色分離・合成光学系３２と、投射レンズユニット１０を構成する投影光学系３９とからなる。光源装置３０には、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどの高輝度光源が用途に応じて使用される。光源装置３０からの出射光は、照明光学系３１を透過して強度の均一な照明光となる。照明光学系３１は、フライアイレンズや偏光変換素子、コンデンサレンズなどを備えている。
【００１３】
色分離・合成光学系３２は、ダイクロイックミラー３３、偏光プリズム３４、ダイクロイックプリズム３５、合成プリズム３６等を備えている。ダイクロイックミラー３３は、白色照明光を青色照明光とイエロー照明光とに分離する。青色照明光はダイクロイックミラー３３を透過して直進し、イエロー照明光はダイクロイックミラー３３を反射して直角方向に進行する。
【００１４】
偏光プリズム３４は、青色照明光の進行方向に対して４５度に傾斜した偏光反射面３４ａを有し、ダイクロイックミラー３３を透過した青色照明光を液晶表示素子３８Ｂに向けて反射するとともに、液晶表示素子３８Ｂを反射した画像情報を有する青色投影光を透過させる。
【００１５】
ダイクロイックプリズム３５は、ダイクロイックミラー３３を反射したイエロー照明光を赤色照明光と緑色照明光とに分離するダイクロイック面３５ａを有する。液晶表示素子３８Ｇは、ダイクロイック面３５ａを反射した緑色照明光を、画像情報を有する緑色投影光に変調する。液晶表示素子３８Ｒは、ダイクロイック面３５ａを透過した赤色照明光を、画像情報を有する赤色投影光に変調する。液晶表示素子３８Ｇから出射された緑色投影光は、ダイクロイック面３５ａを透過して直進し、液晶表示素子３８Ｒから出射された赤色投影光は、ダイクロイック面３５ａを反射して直角方向に進行して二色の投影光が合成される。
【００１６】
合成プリズム３６は、偏光プリズム３４から入射した青色投影光と、ダイクロイックプリズム３５から入射した赤色・緑色投影光を、フルカラーの画像情報を有する画像光として合成する。合成した画像光は、投射レンズユニット１０の集束光学系１５へと出射される。
【００１７】
液晶表示素子３８Ｂ，３８Ｇ，３８Ｒは、多数の液晶画素がマトリクス状に配列されて構成され、各色照明光を画素ごとに変調し、照明光に画像情報を付与する。３枚の液晶表示素子により、各色の照明光は画像情報を有する投影光に変調される。各液晶表示素子は、例えば１６対９のアスペクト比を有する長方形状の表示画面を有しており、互いの表示画面の短辺が平行となる横長姿勢で配置されている。
【００１８】
投影光学系３９は、集束光学系１５、反射光学系（すなわち反射ミラー２０）、拡散光学系２４とからなり、画像光生成ユニット６と接続して、この画像光生成ユニット６に実装された合成プリズム３６から入射する画像光を平面鏡５に投射する機能を有する。図３、図４、図５のように、集束光学系１５、反射ミラー２０、拡散光学系２４は共通の保持部材１４に組み付けられて投射レンズユニット１０として一体的に構成されている。
【００１９】
集束光学系１５は、レンズ保持枠である集束レンズ鏡筒２７に保持された集束レンズ２５であり、合成プリズム３６から入射してくる画像光に含まれる光線を集束させて光軸Ｌ１に沿って反射ミラー２０へと出射する。反射ミラー２０はミラー保持枠２２に保持されており、集束光学系１５から光軸Ｌ１に沿って入射してくる画像光が光軸Ｌ２に沿って拡散光学系２４へと入射するように反射する。なお、集束光学系１５とミラー保持枠２２は、連結筒２３によって連結されており、集束レンズ２５により集束された光線が漏れなく反射ミラー２０へ到達するようになっている。また、集束レンズ１５は、１枚とは限られず、設計に応じて適当なレンズの種類及び枚数で構成されるものである。
【００２０】
また、拡散光学系２４は、略円筒形状の第一レンズ保持枠１２に保持された第一レンズ１６と、第一レンズ保持枠１２よりも小さい径を有した第二レンズ保持枠１３に保持された第二レンズ１７、第三レンズ１８、第四レンズ１９とからなり、光軸Ｌ２に沿って入射してくる光線を拡散して平面鏡５へと投射する。第一レンズ保持枠１２と第二レンズ保持枠１３は、互いの円環部分を重ねるようにして嵌合された上、側面側から止め具２１によって固定されており、前述した４つの投射レンズ１６、１７、１８、１９の投射レンズ鏡筒１１として機能する。なお、投射レンズ１６、１７、１８、１９は本実施形態では４枚としたが、これに限定されるものではなくリアプロジェクション装置の設計に応じて適宜決定されるものである。
【００２１】
保持部材１４は、金属で形成した第一厚板１４ｄと第二厚板１４ｅを直角に組み合わせて構成されている。第一厚板１４ｄと第二厚板１４ｅとには、それぞれ開口１４ａ、１４ｂが設けられており、集束レンズ鏡筒２７及び第二レンズ保持枠１３が各々嵌入されて保持されている。ここで、連結筒２３は、集束レンズ鏡筒２７とともに一部が、この開口１４ａに嵌入されている。また、第二レンズ保持枠１３は、開口１４ｂの縁に設けられた円環状の側壁１４ｃの一部において止め具２１により固定されている。さらに、第二レンズ保持枠１３の下方には、ミラー保持枠２２が螺子止め又は接着などの手段によって第二厚板１４ｅの下面に取り付けられて保持されている。このように、投射レンズユニット１０は、保持部材１４に集束レンズ鏡筒２７、ミラー保持枠２２、第二レンズ保持枠１３を組み付けて一体的に構成されている。
【００２２】
集束レンズ鏡筒２７を嵌入した第一厚板１４ｄの周囲には、画像光生成ユニット６との接続部としてフランジ１４ｆが設けられている。このフランジ１４ｆの四隅には取り付け穴２６が設けられており、螺子止めなどの手段により画像光生成ユニット６と接続される。したがって、集束光学系１５は集束レンズ鏡筒２７の近傍において画像光生成ユニット６と強固に接続されるとともに、反射光学系、拡散光学系２４もそれぞれ保持部材１４を介して強固に固定されており、さらに、保持部材１４は高い剛性を有するため、第一レンズ１６などの振動を効果的に抑制することができる。また、投射レンズユニット１０の側面には、例えば板金などで形成した補強板２９が、締結部材として、ミラー保持枠２２と集束レンズ鏡筒２７を締結するように複数の螺子２８で固定されている。これにより、投射レンズユニット１０は、強度がさらに高められている。なお、集束レンズ鏡筒２７の側面には、図３のように補強板２９を螺子２８で固定するための螺子穴２７ａが設けられている。
【００２３】
このように構成されたリアプロジェクション装置１では、合成プリズム３６によって合成された画像光が集束光学系１５に入射する。集束光学系１５を透過した画像光は、反射ミラー２０によって画像光の光軸方向が光軸Ｌ１から光軸Ｌ２となるように反射された後、拡散光学系２４に入射する。拡散光学系２４は、反射ミラー２０によって反射された画像光を平面鏡５に向けて出射する。これにより、画像光はスクリーン４上で結像される。
【００２４】
このようなリアプロジェクション装置１は、光学系の保持枠同士の連結構造を有さず、前述した投射レンズユニット１０が高い強度を有しているために、径の大きな投射レンズを使用していても振動を効果的に抑制することができ、スクリーン４の投影画像がほとんど揺らぐことがない。したがって、ユーザーは快適に画像を鑑賞することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のリアプロジェクション装置の光学系の構成を示す内部の側面図である。
【図２】光学エンジンの光学系の構成である。
【図３】投射レンズユニットの側方断面図である。
【図４】投射レンズユニットの側面図である。
【図５】投射レンズユニットの斜視図である。
【図６】従来の投射レンズユニットの側方断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  リアプロジェクション装置
２  筐体
３  光学エンジン
４  スクリーン
６  画像光生成ユニット
１０  投射レンズユニット
１１  投射レンズ鏡筒
１２  第一レンズ保持枠
１３  第二レンズ保持枠
１４  保持部材
１４ｆ  フランジ
１５  集束光学系
１６  第一レンズ
１７  第二レンズ
１８  第三レンズ
１９  第四レンズ
２０  反射ミラー
２２  ミラー保持枠
２３  連結筒
２４  拡散光学系
２５  集束レンズ
２９  補強板
３０  光源装置
３１  照明光学系
３２  色分離・合成光学系
３９  投影光学系
【図１】
2008180749.tif 000003
【図２】
2008180749.tif 000004
【図３】
2008180749.tif 000005
【図４】
2008180749.tif 000006
【図５】
2008180749.tif 000007
【図６】
2008180749.tif 000008