(57)【要約】【課題】コストを抑え、光源の仕様変更が手軽に行える液晶プロジェクタを提供する【解決手段】投影ユニット５には、光源部１２と光源部１２からの照明光を集光及び平行な光にする照明光学系１６とからなる光源ユニット９と、画像生成光学系２０と投影光学系とからなる画像生成ユニット１０とが設けられている。光源ユニット９は、耐熱性に優れた材料にて形成される光源ユニットケース１７内に配置され支持されている。画像生成ユニット１０は、コスト面で優れた材料にて形成される画像生成ユニットケース１９内に配置され支持されている。光源部１２の仕様変更を行う場合には、光源ユニット９及び光源ユニットケース１７の仕様変更が行われ、画像生成ユニット１０及び画像生成ユニットケース１９はそのまま流用される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの照明光を集光し略平行光にして出射する照明光学系と、照明光学系からの照明光を基本色光に分解してそれぞれ対応する液晶素子に入射させ、各々の液晶素子で変調された基本色光を合成して画像光を生成する画像生成光学系とからなる光学ユニットを有し、この光学ユニットから出射する画像光を投影光学系によりスクリーンに投影する液晶プロジェクタにおいて、
前記光学ユニットを収容するケースが、前記光源及び前記照明光学系を収容する第一ケースと、この第一ケースに交換可能に組み付けられ、前記画像生成光学系を収容する第二ケースとから構成されていることを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】
前記第一ケースは、前記第二ケースよりも耐熱性に優れた材料にて形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源と、光源からの照明光を集光し略平行光にして出射する照明光学系と、照明光学系からの照明光を基本色光に分解してそれぞれ対応する液晶素子に入射させ、各々の液晶素子で変調された基本色光を合成して画像光を生成する画像生成光学系とからなる光学ユニットを有し、この光学ユニットから出射する画像光を投影光学系によりスクリーンに投影する液晶プロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１及び特許文献２に記載されているように、画像表示装置として、液晶素子によって光変調された光をスクリーンに投影して画像表示を行う液晶プロジェクタが広く知られている。液晶プロジェクタには、スクリーンの前面側から画像を投影するフロント方式とスクリーンの背面側から画像を投影するリア方式とがある。また、使用する液晶が透過型のものであるか反射型のものであるかによって照明の仕方が異なるが、いずれにせよ投影する画像を液晶素子に表示し、これに照明を与えて投影レンズでスクリーンに画像を結像させる構成になっている。
【０００３】
光源からの照明光は、画像生成光学系の所定の範囲を照明するように、照明光学系によって集光され平行な光にされて出射する。所定の範囲とは、液晶素子に対して一回り大きい範囲であり、この照明光の照射範囲が大きすぎると光源からの光を有効活用できなくなり、また、小さすぎると表示される画像の品位が低下してしまう。
【０００４】
画像生成光学系には、例えば、青色、緑色、赤色それぞれに対応する３種類の液晶素子が配置されており、照明光学系から照射された照明光は、青色光、緑色光、赤色光の３種類の光に分離され、それぞれ対応する液晶素子を照明する。そして、それぞれの色チャンネルごとに液晶素子によって光変調された基本色光は、合成プリズムなどにより合成された後、投影光学系によりスクリーンに投影される。
【０００５】
液晶プロジェクタでは、光源として超高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどが利用される。液晶プロジェクタの性能は、光源の性能によるところが大きく、例えば、強力な光源を用いれば、コストが増加して製品の価格は高くなってしまうものの、より大きなスクリーンへ投影することや、明るい場所であっても鮮明な画像を投影することが可能となる。このため、液晶プロジェクタは、ユーザーのニーズに合うように用いる光源が決定される。
【０００６】
しかし、ユーザーのニーズは多種多様であるので、これらに応じて光源の種類を変更するなどといった光源の仕様変更を行って、幅広い機種展開を行う必要がある。光源の仕様変更の際には、仕様変更後も光源からの照明光が画像生成光学系の所定の範囲に照射されるように、仕様の変更された光源に合わせて照明光学系も仕様変更される。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２５７０６７号公報
【特許文献２】
特許第３３３９５０４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶プロジェクタでは、照明光学系と画像生成光学系とがユニット化され、照明光学系は画像生成光学系を収容しているケース内に収容されていた。このため、光源の仕様変更に伴う照明光学系の仕様変更の際に、画像生成光学系を収容しているケースも仕様変更しなければならないので、光源の仕様変更が手軽には行えないといった問題があった。
【０００９】
また、光源は高熱になるので、光源近傍に配置される照明光学系は耐熱性に優れたケースに収容する必要がある。一方、光源から距離を置いて配置される画像生成光学系を収容するケースは、耐熱性をあまり必要としない。しかし、画像生成光学系と照明光学系をユニット化してしまうと、照明光学系に合わせて画像生成光学系も耐熱性に優れた材料にて形成されたケースに収容することとなる。耐熱性に優れた材料は高価であるので、コストがかかってしまうといった問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、コストを抑えることができ、光源の仕様変更を手軽に行うことのできる液晶プロジェクタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の液晶プロジェクタは、光学ユニットを収容するケースが、光源及び照明光学系を収容する第一ケースと、この第一ケースに交換可能に組み付けられ、画像生成光学系を収容する第二ケースとから構成されていることを特徴としている。前記第一ケースを前記第二ケースよりも耐熱性に優れた材料にて形成してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１にリア方式の液晶プロジェクタ１の外観を示す。筺体２の前面に拡散透過型のスクリーン３が設けられ、その背面に投影された画像が前面側から観察される。筐体２の内部には投影ユニット５が組み込まれ、その投影画像はミラー７で反射されスクリーン３の背面に結像される。液晶プロジェクタ１は、筺体２の内部にチューナー回路などの他、ビデオ信号及び音声信号再生用の周知の回路ユニットを組み込み、投影ユニット５に画像表示手段として組み込まれた液晶素子にビデオ信号の再生画像を表示することによって大画面のテレビジョンとして使用することができる。
【００１３】
図２に、投影ユニット５の概略的な構成図を示す。投影ユニット５には、光源ユニット９と、画像生成ユニット１０とが設けられている。詳しくは後述するが、光源ユニット９は光源ユニットケース１７に、画像生成ユニット１０は画像生成ユニットケース１９にそれぞれ収容されている。
【００１４】
光源ユニット９には、超高圧水銀ランプ１２ａの配置された光源部１２と、光源部１２からの照明光を調節して効率よく画像生成ユニット１０に照射させる照明光学系１６とが設けられている。照明光学系１６は、フィルタ１３、フライアイレンズ１４、コンデンサレンズ１５から構成される。
【００１５】
光源部１２からの放射光は、紫外線及び赤外線をカットするフィルタ１３を透過することにより赤色光，緑色光，青色光を含む白色光となり、光源から液晶素子に至る照明光軸にしたがってフライアイレンズ１４に入射する。フライアイレンズ１４の光入射面は、光源部１２に用いられている放物面鏡の前面に位置し、光源部１２からの光は効率よくフライアイレンズ１４に入射する。
【００１６】
フライアイレンズ１４は、照明光軸と垂直な面に複数のレンズが配置されており入射した光を均斉化して出射させる。コンデンサレンズ１５は、２枚のレンズにより構成され、光源部１２側に配置された１枚目のレンズにより照明光を集光して照射範囲の調節をした後、画像生成ユニット１０側に配置された２枚目のレンズにより平行な光にして出射させる。均斉化及び照射範囲の調節がされた白色光は光源ユニット９から出射して、画像生成ユニット１０へ向けて照射される。
【００１７】
画像生成ユニット１０は、画像生成光学系２０と投影光学系とからなる。画像生成光学系２０は反射型の三枚の液晶素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ、偏光変換素子２２、特定波長偏光変換素子２３、ダイクロイックミラー２４Ｂ、ビームスプリッタ２５、合成プリズム２６、ミラー２７によって形成され、投影光学系は前群２８ａ及び後群２８ｂとからなる投影レンズ２８によって形成されている。
【００１８】
光源ユニット９からの照明光は、偏光変換素子２２によってＳ偏光光に変換された後、青色光だけを反射するダイクロイックミラー２４Ｂにて２光束に分けられる。反射した青色光は、反射面２５ａを有するビームスプリッタ２５に入射する。ビームスプリッタ２５の反射面２５ａは、Ｐ偏光光を反射させ、Ｓ偏光光を透過させる性質を持つ。青色光は、反射面２５ａを透過して、液晶素子２１Ｂに照射される。そして、青色光は液晶素子２１Ｂで反射する際に、青色の画像光に光変調されるとともに、Ｐ偏光光に変換される。Ｐ偏光光に変換された青色光は、反射面２５ａにて反射され、投影レンズの後群２８ｂを通った後、合成プリズム２６に入射する。
【００１９】
一方、ダイクロイックミラー２４Ｂを透過した緑色光と赤色光は、特定波長偏光変換素子２３を透過する際に緑色光のみがＰ偏光光に変換される。緑色光は、ビームスプリッタ２５の反射面２５ａにて反射され、液晶素子２１Ｇに照射される。緑色光は液晶素子２１Ｇで反射する際に、緑色の画像光に光変調されるとともに、Ｓ偏光光に変換され、反射面２５ａを透過して、投影レンズの後群２８ｂを通って、合成プリズム２６に入射する。また、Ｓ偏光光である赤色光は、ビームスプリッタ２５の反射面２５ａを透過して、液晶素子２１Ｂに照射される。赤色光は液晶素子２１Ｒで反射する際に、赤色の画像光に光変調されるとともに、Ｐ偏光光に変換され、反射面２５ａにて反射され、投影レンズの後群２８ｂを通って、合成プリズム２６に入射する。
【００２０】
合成プリズム２６は、液晶素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂから光学的に等距離となる位置に中心がくるように配置されている。合成プリズム２６は、液晶素子２１Ｒからの赤色光、液晶素子２１Ｇからの緑色光、液晶素子２１Ｂからの青色光を合成して出射する。合成後の画像光はミラー２７にて反射されて、投影レンズの前群２８ａに入射する。投影レンズ２８は、その物体側焦点面が液晶素子２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの反射面に一致し、像面側焦点面がスクリーン３に一致するように調節されており、合成プリズム２６で合成されたフルカラー画像は、スクリーン３に結像される。
【００２１】
図３（Ａ）に示すように、投影ユニット５は、画像生成ユニット１０を収容した画像生成ユニットケース１９に、光源ユニット９を収容した光源ユニットケース１７が取り付けられている。同図（Ｂ）に示すように、光源ユニットケース１７には、コンデンサレンズ１５を露呈させる開口１７ａが設けられている。また、開口１７ａの近傍には取り付け部１７ｂが形成されている。同様にして、画像生成ユニットケース１９には、偏光変換素子２２を露呈させる開口１９ａがが設けられ、開口１９の近傍には取り付け部１９ｂが形成されている。
【００２２】
光源ユニットケース１７は、取り付け部１７ｂを取り付け部１９ｂに合わせるように画像生成ユニットケース１９に取り付けられる。このとき、開口１７ａと開口１９ａが一致して、コンデンサレンズ１５と偏光変換素子２２が対面する。画像生成ユニットケース１９に取り付けられた光源ユニットケース１７は、取り付け部１７ｂと取り付け部１９ｂがネジ止めされて固定される。
【００２３】
図４に示すように、光源ユニットケース１７，及び、画像生成ユニットケース１９は、それぞれこれらを上下半分に分割した上ケースと下ケースとから構成され、内部に収容した部材を挟み込むように上下のケースが組み合わせられてネジ止めされている。画像生成ユニットケース１９は、台座１０ａに固定された画像生成ユニット１０を保持する。画像生成ユニット１０を構成する各構成部材は、開口１９ａのほぼ中央に偏光変換素子２２が配置されるようにその配置位置が決定される。また、光源ユニット９を構成する各構成部材は、均斉化された照明光を偏光変換素子２２の全面に照射するようにその配置位置が決定され、光源ユニットケース１７によって保持されている。
【００２４】
これにより、光源ユニットケース１７が画像生成ユニットケース１９に取り付けられた状態で光源部１２が点灯すると、偏光変換素子２２の全面が照明され、画像生成ユニット１０に照明光が入射する。画像生成ユニットケース１９の上面からは投影レンズの前群２８ａが露呈しており、光源部１２が点灯すると、前述のように、画像生成ユニット１０により画像光が生成されてスクリーン３に画像が投影される。
【００２５】
また、光源部１２が点灯すると、光源部１２の近傍は高熱になるので、光源ユニットケース１７は、例えば、ＢＭＣなどの耐熱性に優れた材料によって形成されている。そして、画像生成ユニットケース１９は、光源１２から遠く熱の影響を受けづらいので、例えば、ポリカーボネイドなどのコスト面に優れた材料によって形成されている。
【００２６】
以下、本発明の作用について説明をする。液晶プロジェクタ１は、ユーザーのニーズに合わせて光源部１２に配置されるランプが選択されて設計される。光源部１２は、照明光学系１６とともに光源ユニットケース１７に収容され、画像生成ユニットケース１９に取り付けられ製品化される。しかし、ユーザのニーズは様々であるので、ユーザーの要望に応じて、ランプの種類を変更するなどの光源部１２の仕様変更を行い、機種展開の幅を広げたい場合がある。
【００２７】
図５に示すように、光源部１２の仕様変更を行う場合には、光源ユニット９、及び、光源ユニットケース１７の仕様を変更すればよい。光源ユニット９の仕様変更は、光源部１２の仕様変更をした後、仕様を変更した光源部１２に合わせて、照明光学系１６の仕様変更を行う。照明光学系の１６は、画像生成ユニットケース１９から露呈している偏光変換素子２２の全面に均斉化された照明光が照射されるように仕様変更される。そして、仕様変更された新たな光源ユニット５０は、光源ユニットケース１７と同様の開口５１ａ及び取り付け部５１ｂが設けられた光源ユニットケース５１に収容される。この光源ユニットケース５１を画像生成ユニットケース１９に取り付けることにより光源部１２の仕様が変更される。
【００２８】
このように、光源部の仕様変更に伴って仕様変更する必要がある照明光学系は、光源部とユニット化され共通の光源ユニットケースに収容されている。このため、光源部の仕様変更を行っても、画像生成ユニット及び画像生成ユニットケースは仕様変更を行う必要がなく、そのまま流用することができる。これにより、画像生成光学系を収容するケース内に照明光学系が収容されており、光源部の仕様変更に伴って画像生成光学系を収容するケースの仕様変更をも行う場合と比較して、光源部の仕様変更が手軽に行える。
【００２９】
また、熱のかかる光源部と照明光学系とをユニット化して、耐熱性に優れた材料で形成された光源ユニットケース収容した。一方、光源部から遠く熱があまりかからない画像生成光学系は、コスト面で優れた材料にて形成された画像生成ユニットケースに収容した。このため、画像生成光学系を収容するケース内に照明光学系が収容されており、画像生成光学系を収容するケースをも耐熱性に優れた材料にて形成する場合と比較すると、コストを抑えることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態の投影ユニットは、反射型の液晶素子を用いる例で説明をしたが、透過型の液晶素子を用いてもよい。さらに、スクリーン背後から画像を投影するリア型の液晶プロジェクタの投影ユニットを例に説明をしたが、スクリーン前面から画像を投影するフロント型の液晶プロジェクタの投影ユニットにおいても本発明は適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の液晶プロジェクタは、光学ユニットを収容するケースが、光源及び照明光学系を収容する第一ケースと、この第一ケースに交換可能に組み付けられ、画像生成光学系を収容する第二ケースとから構成されているので、光源の仕様変更が手軽に行える。また、前記第一ケースは、前記第二ケースよりも耐熱性に優れた材料にて形成されているので、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶プロジェクタの概略を表す外観図である。
【図２】投影ユニットの概略構成図である。
【図３】投影ユニットの外観図である。
【図４】投影ユニットの分解図である。
【図５】光源部の仕様変更の様子を表す説明図である。
【符号の説明】
１  液晶プロジェクタ
５  投影ユニット
９  光源ユニット
１０  画像生成ユニット
１２  光源部
１６  照明光学系
１７  光源ユニットケース
１９  画像生成ユニットケース
２０  画像生成光学系
２１Ｒ、２１Ｇ、１２Ｂ  液晶素子
【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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