(57)【要約】【課題】高い固定精度を維持しながらもコンパクトな反射型光学素子の提供。【解決手段】画像投影装置本体側から投影された画像を投影画像Ｑとして投影面に向けて反射するための、基準軸Ｙに対して対称な反射面４１ａを備えた反射部４１と、反射部４１の外周部４２に、基準軸Ｙに垂直なＸ方向に突出して設けられ、当該反射型光学素子４０の取り付け位置を画像投影装置本体側に対して仮決めするための第１位置決め部４３と、基準軸Ｙを挟んで第１位置決め部４３と反対側に突出して設けられ、反射型光学素子４０の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して位置決めする第２位置決め部４４と、を有する反射型光学素子４０。【選択図】図３
2016224120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投影装置本体側から投影された画像を投影画像として投影面に向けて反射するための、基準軸に対して対称な反射面を備えた反射部と、
前記反射部の外周部に、前記基準軸に垂直な方向に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して仮決めするための第１位置決め部と、
前記基準軸を挟んで前記第１位置決め部と反対側に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して位置決めする第２位置決め部と、
を有する反射型光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の反射型光学素子において、
前記第１位置決め部と前記第２位置決め部とのそれぞれに対して前記基準軸と平行な方向に沿って設けられた複数の固定部を有することを特徴とする反射型光学素子。
【請求項３】
少なくとも１つのレンズによって形成された投射光学系を透過した光束を、投影画像として投影面に向けて反射するための反射型光学素子と、
前記反射型光学素子を保持するための筐体部と、
を備え、
前記反射型光学素子は、
前記光束が反射される曲面である反射面を備える反射部と、
前記反射部の外周部に、前記投影画像の長手方向に沿って設けられた第１位置決め部と、
前記投影画像の中心を通り前記長手方向に垂直な垂直軸を挟んで前記第１位置決め部と反対側に設けられた第２位置決め部と、を有し、
前記筐体部は、前記第１位置決め部と当接して前記反射型光学素子が保持される位置を仮決めする第１当接部と、前記第１位置決め部と前記第１当接部とが当接した状態で、前記第２位置決め部と当接して位置決めする第２当接部と、を有する画像投影装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像投影装置において、
前記第１当接部は、円錐台型の凹部であり、
前記第２当接部は、前記垂直軸と平行な方向に沿って伸びた溝部であることを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型光学素子及び画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタに代表されるレンズユニットを使用した画像投影装置において、投射光学系に反射型光学素子を用いて投影面に画像を投影する画像投影装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
反射型光学素子には、画像投影装置本体への高い固定精度とともに、当該反射型光学素子のサイズの小型化が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、画像投影装置本体への高い固定精度を維持しながらもコンパクトな反射型光学素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明にかかる反射型光学素子は、画像投影装置本体側から投影された画像を投影画像として投影面に向けて反射するための、基準軸に対して対称な反射面を備えた反射部と、前記反射部の外周部に、前記基準軸に垂直な方向に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して仮決めするための第１位置決め部と、前記基準軸を挟んで前記第１位置決め部と反対側に前記垂直な方向に突出して設けられ、当該反射型光学素子の取り付け位置を前記画像投影装置本体側に対して位置決めする第２位置決め部と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、画像投影装置本体への高い固定精度を維持しながらもコンパクトな反射型光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態における画像投影装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における反射型光学素子の構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示した反射型光学素子の構成の一例を示す模式図である。
【図４】図３に示した反射型光学素子の固定状態での構成の一例を示す三面図である。
【図５】図３に示した反射型光学素子の取り付け時の工程の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に対する比較例の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態として、画像投影装置の構成の一例を図１に示す。
画像投影装置１００は、光束Ｌを射出する光源１０１と、投影すべき画像を画像情報として平面的に表示して、光束Ｌを変調する空間光変調素子１０２と、光源１０１と空間光変調素子１０２とを内部に収納したハウジングたる筐体２０と、を有している。
画像投影装置１００はまた、画像を投影面１０４に投影するための投影光学系たるレンズユニット２００と、投影面１０４に投影するべき画像を表示するために空間光変調素子１０２を制御する制御部１０９と、を有している。
画像投影装置１００はまた、レンズユニット２００から投影された投影画像Ｑを反射して、投影面１０４に投影するための反射型光学素子たる反射ミラー４０を有している。
【０００９】
光源１０１は、光線を出射する発光源たるハロゲンランプを用いて、白色光を略並行に出射する。ここで光源としてはメタルハライドランプや高圧水銀ランプ、ＬＥＤを用いても良い。
光源１０１は白色光源であるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の基本色に対応するレーザー光源のような単色光源を複数用いたものであっても良い。
【００１０】
空間光変調素子１０２は、入射した光束Ｌを透過して空間的な変調を付与して出射することで画像情報を与える画像表示手段たる液晶パネルである。なお、空間光変調素子１０２は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）のような反射型の空間光変調素子であっても良い。
【００１１】
レンズユニット２００は、少なくとも１つのレンズを有し、空間光変調素子１０２を透過した光束Ｌを結像する結像光学系であるとともに、画像を投影面１０４に投影するための投影光学系である。
【００１２】
反射ミラー４０は、レンズユニット２００よりも光束Ｌの光軸方向下流側であって、投影面１０４の上流側に配置されている。
反射ミラー４０は、図２に示すように、画像投影装置１００の本体部分たる筐体部としての筐体２０に取り付けられ、レンズユニット２００によって結像された投影画像Ｑを反射するためのプラスチック等の樹脂製の反射部材である。
【００１３】
図３に示すように、レンズユニット２００を透過した光束Ｌの入射方向をＺ方向として、その光軸をＺ軸、反射ミラー４０の対称軸たる基準軸をＹ軸、Ｚ軸とＹ軸とに直交する軸をＸ軸と定め、それぞれの軸方向をＹ方向、Ｘ方向とする。
なお、図３に示すようにＹ軸は、投影画像ＱのＸ方向とＹ方向とにおける中心点である中心部Ｏを通るように設定されている。したがって、本実施形態においてＹ軸は反射ミラー４０の基準軸と一致するように定められるとともに投影画像Ｑの天地方向すなわち垂直方向たるＶ方向に伸びた垂直軸でもある。
以上述べたことから明らかなように、反射ミラー４０に投影される投影画像Ｑの上下方向に対応する天地方向がＹ方向、同様に反射ミラー４０に投影される画像の長手方向すなわち水平方向たるＨ方向がＸ方向と一致する。
以降、特に方向を明示したい場合にはＸ、Ｙ、Ｚの各方向について＋あるいは−の表記をつけて表す。
【００１４】
反射ミラー４０は、図３又は図４に示すように、光束Ｌを反射するための＋Ｚ方向に凸に湾曲した曲面である反射面４１ａを備える反射部としての本体部４１を有している。
反射ミラー４０は、本体部４１の４隅の外縁たる外周部に、本体部４１から±Ｘ方向に沿って突出するように設けられた４つの支持部４２を有している。
支持部４２は、本体部４１の外周部に、Ｙ軸に対して反対側に本体部４１から突出するように設けられた４つの耳部である。支持部４２は、本体部４１の四方の隅に設けられているから、本実施形態では本体部４１の−Ｚ方向側の端部に配置される。
反射ミラー４０は、支持部４２のうち何れか１つ、本実施形態では図３における＋Ｙ方向側に配置された２つの支持部４２のうち、−Ｘ方向に突出する左上に位置する支持部４２に、−Ｚ方向に凸の半球状の突部である第１位置決め部４３を有している。
なお、第１位置決め部４３は、何れの支持部４２に形成されても良い。
【００１５】
反射ミラー４０は、第１位置決め部４３とＹ軸に対して軸対称に、すなわち図３における右上に配置されて＋Ｘ方向に突出する支持部４２に形成された、−Ｚ方向に凸の半球状の突部である第２位置決め部４４を有している。
すなわち第２位置決め部４４は、＋Ｙ方向側に配置された２つの支持部４２のうち、本体部４１から＋Ｘ方向に突出する支持部４２に形成されている。
【００１６】
反射ミラー４０は、第１位置決め部４３と第２位置決め部４４とのそれぞれに対して−Ｙ方向側に配置された支持部４２に形成された複数の、ここでは２つのネジ止め用の開口部である固定部４５を有している。
すなわち固定部４５は、−Ｙ方向側に配置された２つの支持部４２のそれぞれに形成されている。
なお、２つの固定部４５は、本実施形態では互いにＹ軸に対して軸対称に形成されているが、筐体２０に対して固定されるのであれば互いにＹ軸についてずれた位置に形成されていても良い。
【００１７】
反射ミラー４０は、全体が樹脂材料で一体成型されている。従って、第１位置決め部４３と第２位置決め部４４とは、支持部４２と一体に樹脂によって形成される。
第１位置決め部４３と第２位置決め部４４とは、後述する取り付け操作において、第１位置決め部４３の位置が筐体２０と当接して仮決めされた状態である仮決め状態で、第２位置決め部４４が位置決めされる。
【００１８】
本体部４１は、Ｙ軸に対称に形成された非球面形状に湾曲した部材である。
本体部４１の光束Ｌが照射される面側すなわち投影画像Ｑが投影される側の面、言い換えると−Ｚ方向側の面には、アルミが蒸着されている。
かかる構成により、本体部４１の−Ｚ方向側の面には光束Ｌを反射するための反射面４１ａが形成されている。
なお、ここではアルミ蒸着としたが、本体部４１は、可視光領域の反射率が高い金属製の部材を用いても良いし、樹脂材料に可視光領域の反射率の高い金属材料を蒸着したものであっても良い。
【００１９】
筐体２０は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１位置決め部４３と対向する位置に設けられた円錐台状の凹部である第１当接部２３と、第２位置決め部４４と対向する位置に設けられた台形溝状の凹部である第２当接部２４と、を有している。
【００２０】
第１当接部２３は、図４（ａ）に示すように、反射ミラー４０が筐体２０に取り付けられた固定状態において、第１位置決め部４３と当接した状態で第１位置決め部４３に固定された状態となる。
第２当接部２４は、Ｙ軸と平行に形成された溝状の凹部であり、固定状態において第２位置決め部４４と当接した状態で第２位置決め部４４に固定された状態となる。図４（ｂ）はかかる固定状態において反射ミラー４０を＋Ｚ方向から見た図であり、図４（ｃ）は反射ミラー４０を−Ｘ方向から見たＹＺ断面図である。
【００２１】
以上のような構成を有する画像投影装置１００において、画像を投影する方法について説明する。
【００２２】
光源１０１から射出された白色光は、略並行な光束Ｌとして空間光変調素子１０２へ入射し、制御部１０９の制御に基づいて空間的な変調を付与する空間光変調素子１０２により、カラーの画像情報を付与される。
空間光変調素子１０２によって空間的な変調を付与された光束Ｌは、レンズユニット２００を透過して投影画像Ｑとして反射ミラー４０に投影される。
反射ミラー４０において、投影画像Ｑが反射されて投影面１０４に対して投影される。
【００２３】
このような画像投影装置１００において、特に本体部４１が非球面形状の場合には、投影面１０４に投影される画像の精度は、反射ミラー４０の取り付け精度によって、具体的には光束Ｌの入射方向に対する反射面４１ａの傾きと位置とによって、大きく変化する。
【００２４】
反射ミラー４０のような反射型光学素子の取り付けに関しては、多くの項目で調整が必要であり、多岐にわたる構造が考えられてきた。
例えば比較例として図６に示すように、投影画像の中心軸たるＹ軸上に位置決めのための位置決め部４８を設け、位置決め部４８と仮想の筐体２０’とを当接させた状態で、ネジ等の固定部材により反射ミラー４０’を位置決め部４８に固定する構造が考えられる。
しかしながら、かかる構造のようにＹ軸上に位置決め部４８を形成すると、位置決め部４８を中心に回転させて投影画像Ｑと本体部４１’との中心位置を合わせやすくなる一方で、反射ミラー４０’がＹ軸方向に大きくなるという問題があると考えられる。
このように反射ミラー４０’が投影画像Ｑの天地方向すなわちＹ軸方向に大型化すると、取り付け対象である筐体２０’も大型化して、所謂けられが生じるなどの懸念がある。
【００２５】
そこで、本実施形態では、第１位置決め部４３と第２位置決め部４４とを、Ｘ方向に沿った方向に設けている。
本実施形態における取り付け操作について図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００２６】
まず、図５（ａ）に示すように、主基準側の位置決め部である第１位置決め部４３が第１当接部２３と当接されて仮決め状態となる。仮決め状態では、第１当接部２３の凹部に、第１位置決め部４３が挿入されることで、反射ミラー４０は筐体２０に対してＺ方向には移動が規制され、ＸＹ平面上には第１位置決め部４３を中心に回転可能な状態で支持される。
このとき、第２当接部２４は溝状であるから、第２当接部２４と第２位置決め部４４との間には、少なくともＹ方向に空隙があり、溝状の第２当接部２４に沿って第２位置決め部４４はＹ方向に移動可能に保持されている。
したがって、第２当接部２４は、第１位置決め部４３を主基準側の位置決め部として位置を仮決めしたときの従基準側の位置決め部として機能する。
なお、移動可能な方向は、第２当接部２４と第２位置決め部４４との間に形成される空隙によって定められるので、例えば第２当接部２４と第２位置決め部４４との間にＸ方向にも空隙があった場合には、Ｙ方向とともにＸ方向にも移動可能である。
【００２７】
次に、本体部４１の基準軸たるＹ軸が、投影画像Ｑの中心部Ｏを通るように位置を調整し、固定部４５をネジなどの固定部材によって固定する。
かかる固定状態では、図５（ｂ）に示すように、反射ミラー４０は固定部材によって−Ｚ方向に抑えられるから、台形溝である第２当接部２４に半球状の第２位置決め部４４が当接し、抑え付けられることで位置決めされる。
なお、既に述べたように、固定状態では、本体部４１の基準軸たるＹ軸は、投影画像Ｑの天地方向と平行であり、投影画像の中心を通り長手方向に垂直な垂直軸と一致するように配置されている。
【００２８】
以上述べたように、Ｘ方向に沿って、Ｙ軸について対称となるように第１位置決め部４３と、第２位置決め部４４とを設けたことにより、反射ミラー４０は、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにＹ方向の大型化を抑制する。
【００２９】
本実施形態において、第２位置決め部４４は、第１位置決め部４３の位置が画像投影装置１００の筐体２０に対して仮決めされた状態で、位置決めされる。
かかる構成により、仮決め状態において、投影画像Ｑの中心軸と、本体部４１の基準軸たるＹ軸とを調整することができるから、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにＹ方向の大型化を抑制する。
【００３０】
本実施形態において、反射ミラー４０は、第１位置決め部４３と第２位置決め部４４とのそれぞれに対してＹ方向に沿って設けられた２つの固定部４５を有している。
かかる構成により、反射ミラー４０と筐体２０とを固定して、高い固定精度を維持する。
【００３１】
本実施形態において、第１位置決め部４３と第２位置決め部４４とは、投影画像Ｑの長手方向即ちＸ方向に沿って本体部４１から突出するように設けられている。また、筐体２０は、第１位置決め部４３と対向する位置に設けられた第１当接部２３と、第２位置決め部４４と対向する位置に設けられた第２当接部２４と、を有している。
かかる構成により、第１位置決め部４３が第１当接部２３と当接した状態で、第２位置決め部４４と第２当接部２４とが当接して位置決めされるから、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにＹ方向の大型化を抑制する。
【００３２】
本実施形態において、第１当接部２３は円錐台型の凹部であり、第２当接部２４は、Ｙ方向に平行に伸びた台形溝である。
かかる構成により、仮決め状態においても第２位置決め部４４が第２当接部２４に対して移動可能に保持されるから、高い固定精度を維持しながらもコンパクトにＹ方向の大型化を抑制する。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３４】
例えば、画像投影装置は、１つの液晶パネルでカラーの画像情報を与える１板式のカラープロジェクタとしたが、これに限らず、３板式のカラープロジェクタであっても良いし、モノクロの画像投影装置であってもよい。
【００３５】
また、本実施形態では、第１当接部は円錐台形状としたが、円錐形状であっても良いし、第１位置決め部と嵌合するような半球状の凹部であっても良い。
また、反射型光学素子側に突部たる第１位置決め部と第２位置決め部とを設け、対向する画像投影装置の筐体部側に凹部たる第１当接部と第２当接部とを設けたが、凹凸の組み合わせは逆であっても良い。
【００３６】
また、本実施形態では、第２当接部を台形溝状としたが、単に溝状であっても良いし、第２当接部を第２位置決め部よりも大きな半球状として、微調整可能なように保持しても良い。
【００３７】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３８】
２０        筐体部（筐体）（画像投影装置本体）
２３        第１当接部
２４        第２当接部
４０        反射型光学素子（反射ミラー）
４１        反射部（本体部）
４１ａ      反射面
４２        外周部（支持部）
４３        第１位置決め部
４４        第２位置決め部
１００      画像投影装置
２００      レンズユニット
Ｌ          入射光（光束）
Ｑ          投影画像
Ｘ          投影画像の長手方向
Ｙ          基準軸（垂直軸）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特許第５５３１５２０号公報
【図１】
2016224120.tif 000003
【図２】
2016224120.tif 000004
【図３】
2016224120.tif 000005
【図４】
2016224120.tif 000006
【図５】
2016224120.tif 000007
【図６】
2016224120.tif 000008