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JP2012137702A - Image projection device - Google Patents

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JP2012137702A
JP2012137702A JP2010291457A JP2010291457A JP2012137702A JP 2012137702 A JP2012137702 A JP 2012137702A JP 2010291457 A JP2010291457 A JP 2010291457A JP 2010291457 A JP2010291457 A JP 2010291457A JP 2012137702 A JP2012137702 A JP 2012137702A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
shift
projection optical
projection
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010291457A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Azusa Sugawara
梓 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2010291457A priority Critical patent/JP2012137702A/en
Publication of JP2012137702A publication Critical patent/JP2012137702A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid shading of effective light and transmission of unnecessary light in a light shielding mask when a projection optical system is shifted.SOLUTION: An image projection device comprises: an optical modulator LP for modulating light from a light source; a projection optical system 5 for projecting the light having been modulated by the optical modulator onto a projection surface; a first shifting mechanism 70, 71, 77 for moving the projection optical system against the optical modulator in a shift direction perpendicular to an optical axis AXL of the projection optical system; a light shielding mask 72 disposed between the optical modulator and the projection optical system and having an opening portion 72a for transmitting light and a shielding portion 72b formed in shift directions of the opening portion; and a second shifting mechanism 73, 86, 87 for moving the light shielding mask against the optical modulator in the same direction as the projection optical system moved by the first shifting mechanism out of the shift directions by a distance smaller than a distance of movement of the projection optical system.

Description

本発明は、投射光学系により画像を被投射面に投射する画像投射装置に関し、特に投射光学系をシフトさせる機構を有する画像投射装置に関する。   The present invention relates to an image projection apparatus that projects an image onto a projection surface using a projection optical system, and more particularly to an image projection apparatus having a mechanism for shifting a projection optical system.

液晶プロジェクタ等の画像投射装置には、装置の位置を固定したままスクリーン等の被投射面上での画像投射位置を移動させる機能を有するものがある。この機能は、投射光学系を、液晶パネル等の光変調素子や複数の光変調素子にてそれぞれ変調された光を合成する色合成光学素子に対して、投射光学系の光軸に直交する方向に移動(シフト)させるシフト機構によって実現される。   Some image projection apparatuses such as liquid crystal projectors have a function of moving an image projection position on a projection surface such as a screen while fixing the position of the apparatus. This function makes the projection optical system in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system with respect to a color combining optical element that combines light modulated by a light modulation element such as a liquid crystal panel or a plurality of light modulation elements. This is realized by a shift mechanism that moves (shifts) to.

一方、光変調素子からの光のうち画像投射に使用される有効光ではない不要光が投射光学系を構成するレンズ等の光学素子や該投射光学系を保持する鏡筒に照射されると、光学素子や鏡筒の温度上昇を招く。この結果、投射光学系の光学性能が低下し、投射画像が劣化する可能性がある。また、投射光学系に入射した不要光は、投射光学系内で反射してゴーストを発生させる場合もある。このため、画像投射装置には、特許文献1にも開示されているように、光変調素子と色合成光学素子(色合成プリズム)との間や色合成光学素子と投射光学系との間に、有効光を通過させる開口部と不要光を遮る遮光部とを有する遮光マスクを配置したものがある。   On the other hand, when unnecessary light that is not effective light used for image projection among the light from the light modulation element is irradiated to an optical element such as a lens constituting the projection optical system or a lens barrel that holds the projection optical system, This increases the temperature of the optical element and the lens barrel. As a result, there is a possibility that the optical performance of the projection optical system is lowered and the projected image is deteriorated. Further, unnecessary light incident on the projection optical system may be reflected in the projection optical system to generate a ghost. For this reason, as disclosed in Patent Document 1, the image projection apparatus includes a light modulation element and a color synthesis optical element (color synthesis prism) or a color synthesis optical element and a projection optical system. In some cases, a light-shielding mask having an opening that allows effective light to pass through and a light-shielding portion that blocks unnecessary light is disposed.

特許第4055774号Patent No. 4055774

しかしながら、前述した投射光学系のシフト機構を有する画像投射装置において、特許文献1にて開示された、シフト機構を有さない画像投射装置と同様に遮光マスクの位置を固定とした場合、以下のような問題が生ずる。   However, in the above-described image projection apparatus having the shift mechanism of the projection optical system, when the position of the light shielding mask is fixed as in the image projection apparatus disclosed in Patent Document 1 and having no shift mechanism, the following Such a problem arises.

図6(a)には、投射光学系5が光変調素子61に対してシフトしていない非シフト状態を示している。なお、図6(a)(および図6(b))において、左側の図が投射光学系の光軸に沿った光学断面を示し、右側の図が投射光学系5を光変調素子側から見たときの光束を示している。この非シフト状態では、実線で示す遮光マスク72は適切に不要光を遮る位置に配置されている。   FIG. 6A shows a non-shifted state in which the projection optical system 5 is not shifted with respect to the light modulation element 61. 6A (and FIG. 6B), the left diagram shows an optical cross section along the optical axis of the projection optical system, and the right diagram shows the projection optical system 5 viewed from the light modulation element side. The luminous flux is shown. In this non-shifted state, the light shielding mask 72 indicated by a solid line is appropriately disposed at a position where unnecessary light is shielded.

なお、図6(b)に示すように、投射光学系5が光変調素子61に対してシフトすると、光変調素子61から投射光学系5に入射する光束の断面形状が変化する。   As shown in FIG. 6B, when the projection optical system 5 is shifted with respect to the light modulation element 61, the cross-sectional shape of the light beam incident on the projection optical system 5 from the light modulation element 61 changes.

遮光マスク72の開口部(以下、アパーチャという)72aの形状は、光変調素子61から射出して遮光マスク72が配置された位置を通過する光束の断面形状によって決められる。具体的には、アパーチャの形状は、逆光線トレースにおいて、投射光学系5から光変調素子61の有効変調領域の端に到達する光束に外接するように決められる。さらに言えば、光変調素子61の有効変調領域の上端に到達する光束のうち最も上側を通る光線(上光線)によってアパーチャの上端が決められ、有効変調領域の下端に到達する光束のうち最も下側を通る光線(下光線)によってアパーチャの下端が決められる。   The shape of the opening (hereinafter referred to as an aperture) 72 a of the light shielding mask 72 is determined by the cross-sectional shape of the light beam emitted from the light modulation element 61 and passing through the position where the light shielding mask 72 is disposed. Specifically, the shape of the aperture is determined so as to circumscribe the light beam reaching the end of the effective modulation area of the light modulation element 61 from the projection optical system 5 in the reverse ray tracing. Furthermore, the upper end of the aperture is determined by the light beam passing through the uppermost side (upper light beam) among the light beams that reach the upper end of the effective modulation area of the light modulation element 61, and the lowest light beam that reaches the lower end of the effective modulation area. The lower end of the aperture is determined by the ray passing through the side (bottom ray).

ところで、一般的な投射光学系(投射レンズ)では、有効像円の中心から周辺に近づくにしたがって光束のけられ量が増える。つまり、上光線と下光線によって決められる光束の幅が周辺ほど細くなる。   By the way, in a general projection optical system (projection lens), the amount of luminous flux increases as it approaches the periphery from the center of the effective image circle. That is, the width of the light beam determined by the upper light beam and the lower light beam becomes thinner toward the periphery.

図6(a)に示す非シフト状態(ここでは、投射光学系の光軸位置が光変調素子61の有効変調領域の中心一致する状態とする)のときに決められた形状が決められたアパーチャに対して、図6(b)に示すように投射光学系が上方向にシフトする場合を考える。非シフト状態では光束のけられは上下対称であるため、アパーチャの形状も光変調素子61の有効変調領域の中心に対して上下対称となる。   Aperture in which the shape determined in the non-shifted state shown in FIG. 6 (a) (here, the optical axis position of the projection optical system coincides with the center of the effective modulation area of the light modulation element 61) is determined. On the other hand, consider a case where the projection optical system is shifted upward as shown in FIG. In the non-shifted state, the flux splitting is vertically symmetric, so the shape of the aperture is also vertically symmetric with respect to the center of the effective modulation region of the light modulation element 61.

しかし、図6(b)に示すように投射光学系が上方向にシフトした上シフト状態では、該投射光学系の光軸も光変調素子61の有効変調領域に対して上側にシフトするため、光変調素子61から投射光学系に取り込まれる光束は上側では増加し、下側では減少する。すなわち、逆光線トレースにおいて、アパーチャを決定する光変調素子61の有効変調領域の上端に到達する光束のうちの上光線も下端に到達する光束のうちの下光線も上側に移動する。この結果、非シフト状態に対応するようにアパーチャが適切に設定された遮光マスクによって、上側にて有効光がけられる一方、下側にて不要光を通過させてしまう。   However, in the upward shift state in which the projection optical system is shifted upward as shown in FIG. 6B, the optical axis of the projection optical system is also shifted upward with respect to the effective modulation region of the light modulation element 61. The light flux taken into the projection optical system from the light modulation element 61 increases on the upper side and decreases on the lower side. That is, in the reverse ray tracing, the upper ray of the luminous flux reaching the upper end of the effective modulation region of the light modulation element 61 that determines the aperture and the lower ray of the luminous flux reaching the lower end move upward. As a result, effective light is emitted on the upper side and unnecessary light is allowed to pass on the lower side by the light-shielding mask whose aperture is appropriately set so as to correspond to the non-shift state.

本発明は、投射光学系がシフトした場合において遮光マスクでの有効光のけられや不要光の通過を回避できるようにした画像投射装置を提供する。   The present invention provides an image projection apparatus capable of avoiding effective light shifting and unnecessary light passing through a light shielding mask when a projection optical system is shifted.

本発明の一側面としての画像投射装置は、光源からの光を変調する光変調素子と、該光変調素子により変調された光を被投射面に投射する投射光学系と、該投射光学系を、光変調素子に対して、投射光学系の光軸に直交するシフト方向に移動させる第1のシフト機構と、光変調素子と投射光学系との間に配置され、光を通過させる開口部および該開口部に対してシフト方向に形成された遮光部を有する遮光マスクと、該遮光マスクを、光変調素子に対して、シフト方向のうち第1のシフト機構によって投射光学系が移動される側と同じ側に該投射光学系の移動量よりも小さい移動量だけ移動させる第2のシフト機構とを有することを特徴とする。   An image projection apparatus according to one aspect of the present invention includes a light modulation element that modulates light from a light source, a projection optical system that projects light modulated by the light modulation element onto a projection surface, and the projection optical system. A first shift mechanism that moves the light modulation element in a shift direction orthogonal to the optical axis of the projection optical system, an opening that is disposed between the light modulation element and the projection optical system, and passes light. A light-shielding mask having a light-shielding part formed in the shift direction with respect to the opening, and the light-shielding mask on the side where the projection optical system is moved by the first shift mechanism in the shift direction with respect to the light modulation element And a second shift mechanism for moving the projection optical system by a movement amount smaller than the movement amount of the projection optical system.

本発明によれば、投射光学系が移動(シフト)したときに、遮光マスクも同じ側に、かつ投射光学系の移動量よりも小さい移動量だけ移動することで、遮光マスクによる有効光のけられや不要光の通過を回避することができる。これにより、投射光学系のシフト機構を有する画像投射装置において、該投射光学系のシフトにより増加した不要光による投射画像の劣化やゴーストの発生を抑制することができる。 According to the present invention, when the projection optical system is moved (shifted), the light shielding mask is also moved to the same side by a movement amount smaller than the movement amount of the projection optical system. Or unnecessary light can be avoided. Thereby, in the image projection apparatus having the shift mechanism of the projection optical system, it is possible to suppress deterioration of the projected image and occurrence of ghost due to unnecessary light increased by the shift of the projection optical system.

本発明の実施例1である液晶プロジェクタの外観図。1 is an external view of a liquid crystal projector that is Embodiment 1 of the present invention. FIG. 実施例の液晶プロジェクタの光学構成を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an optical configuration of a liquid crystal projector of an example. 実施例の液晶プロジェクタに設けられたレンズシフト機構およびマスクシフト機構の構成を示す分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating configurations of a lens shift mechanism and a mask shift mechanism provided in the liquid crystal projector of the embodiment. 上記レンズシフト機構およびマスクシフト機構の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the said lens shift mechanism and a mask shift mechanism. 本発明の実施例2である液晶プロジェクタに設けられたレンズシフト機構およびマスクシフト機構の構成を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a lens shift mechanism and a mask shift mechanism provided in a liquid crystal projector that is Embodiment 2 of the present invention. 従来および各実施例における投射レンズと遮光マスクとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the projection lens and the light shielding mask in the prior art and each Example.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1には、本発明の実施例1である液晶プロジェクタ(画像投射装置)100の外観を示している。5は投射レンズ鏡筒であり、投射光学系としての投射レンズ5aを内部に保持している。   FIG. 1 shows an appearance of a liquid crystal projector (image projection apparatus) 100 that is Embodiment 1 of the present invention. A projection lens barrel 5 holds a projection lens 5a as a projection optical system inside.

なお、本実施例では、液晶パネルを光変調素子として用いた液晶プロジェクタについて説明するが、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)等の他の光変調素子を用いた画像投射装置も本発明の実施例に含まれる。   In this embodiment, a liquid crystal projector using a liquid crystal panel as a light modulation element will be described. However, an image projection apparatus using another light modulation element such as a digital micromirror device (DMD) is also included in the embodiment of the present invention. included.

図2には、液晶プロジェクタ100の光学構成の一部を示している。不図示の光源ランプからの白色の無偏光光は、不図示の偏光変換素子やダイクロイックミラーおよび偏光ビームスプリッタPBS等により構成される色分解合成光学系βに入射する。色分解合成光学系βは、入射した光を、R,G,Bの3色の光に分解し、かつ特定の偏光方向を有する偏光光に変換して液晶パネルLPに導く。図2には、3色の光のうち1色の光に対応する液晶パネルLPのみを示している。   FIG. 2 shows a part of the optical configuration of the liquid crystal projector 100. White non-polarized light from a light source lamp (not shown) enters a color separation / synthesis optical system β including a polarization conversion element, a dichroic mirror, and a polarization beam splitter PBS (not shown). The color separation / synthesis optical system β separates incident light into light of three colors R, G, and B, converts the light into polarized light having a specific polarization direction, and guides it to the liquid crystal panel LP. FIG. 2 shows only the liquid crystal panel LP corresponding to one color of the three colors.

液晶パネルLPは、液晶プロジェクタ100に外部から入力された映像信号に応じた原画を形成し、該原画によって(つまりは入力映像信号に応じて)入射光を変調する。液晶パネルLPによって変調された1色の光L1は、偏光ビームスプリッタPBSを介して、色分解合成光学系βに含まれるダイクロイックプリズムDPに入射する。また、他の不図示の液晶パネルによって変調された2色の光も、ダイクロイックプリズムDPに導かれる。   The liquid crystal panel LP forms an original image corresponding to a video signal input from the outside to the liquid crystal projector 100, and modulates incident light by the original image (that is, according to the input video signal). The one color light L1 modulated by the liquid crystal panel LP enters the dichroic prism DP included in the color separation / synthesis optical system β via the polarization beam splitter PBS. In addition, light of two colors modulated by another liquid crystal panel (not shown) is also guided to the dichroic prism DP.

ダイクロイックプリズムDPは、入射した3色の変調光を合成して、投射レンズ鏡筒5内の投射レンズ5aに導く。ダイクロイックプリズムDPと投射レンズ鏡筒5との間、つまりは液晶パネルLPと投射レンズ5aとの間には、遮光マスク72が配置されている。遮光マスク72は、ダイクロイックプリズムDP(液晶パネルLP)からの光を通過させる開口部(以下、アパーチャという)72aおよび該アパーチャ72aに対してシフト方向である上方向および下方向に形成された遮光部72bを有する。アパーチャ72aの形状は、ダイクロイックプリズムDPの射出面のうち実際に光が射出する領域の形状に合わせて設定されている。   The dichroic prism DP combines the incident three colors of modulated light and guides them to the projection lens 5 a in the projection lens barrel 5. A light shielding mask 72 is disposed between the dichroic prism DP and the projection lens barrel 5, that is, between the liquid crystal panel LP and the projection lens 5a. The light shielding mask 72 includes an opening 72a (hereinafter referred to as an aperture) 72a through which light from the dichroic prism DP (liquid crystal panel LP) passes, and a light shielding portion formed in an upward direction and a downward direction as a shift direction with respect to the aperture 72a. 72b. The shape of the aperture 72a is set in accordance with the shape of the region where light is actually emitted on the exit surface of the dichroic prism DP.

なお、本実施例の遮光マスク72の遮光部72bは、アパーチャに対して左右方向にも形成され、アパーチャ72aの周囲を囲んでいるが、遮光部は少なくともアパーチャに対してシフト方向に形成されていればよい。   The light shielding portion 72b of the light shielding mask 72 of this embodiment is also formed in the left-right direction with respect to the aperture and surrounds the aperture 72a, but the light shielding portion is formed at least in the shift direction with respect to the aperture. Just do it.

投射レンズ5aは、合成された3色の変調光を不図示のスクリーン等の被投射面に投射する。これにより、入力映像信号に対応する投射画像が被投射面上に表示される。   The projection lens 5a projects the combined three-color modulated light onto a projection surface such as a screen (not shown). Thereby, the projection image corresponding to the input video signal is displayed on the projection surface.

投射レンズ鏡筒5は、後述するレンズシフト機構(第1のシフト機構)の一部であるシフト板71に固定されている。シフト板71は、シフトベース70により、図2中の上方向および下方向に移動可能に保持されている。上方向および下方向は、投射レンズ5aの光軸AXLに直交する方向であり、以下、これらをシフト方向ともいう。このように、投射レンズ鏡筒5およびシフト板71は、色分解合成光学系β、液晶パネルLPおよびシフトベース70に対して、シフト方向に移動可能(シフト可能)に保持される。また、遮光マスク72は、後述するマスクシフト機構(第2のシフト機構)によって、投射レンズ鏡筒5のシフト方向への移動に伴って(ただし、投射レンズ鏡筒5の移動とは独立して)、該シフト方向に移動する。   The projection lens barrel 5 is fixed to a shift plate 71 which is a part of a lens shift mechanism (first shift mechanism) described later. The shift plate 71 is held by the shift base 70 so as to be movable upward and downward in FIG. The upward direction and the downward direction are directions orthogonal to the optical axis AXL of the projection lens 5a. Hereinafter, these are also referred to as shift directions. In this way, the projection lens barrel 5 and the shift plate 71 are held so as to be movable (shiftable) in the shift direction with respect to the color separation / synthesis optical system β, the liquid crystal panel LP, and the shift base 70. Further, the light shielding mask 72 is moved by a mask shift mechanism (second shift mechanism) described later along with the movement of the projection lens barrel 5 in the shift direction (however, independent of the movement of the projection lens barrel 5). ) And move in the shift direction.

次に、図3および図4を用いて、レンズシフト機構の構成について説明する。図3はレンズシフト機構を分解して示している。図4(a)はレンズシフト機構を投射レンズ鏡筒5側から、図4(b)はレンズシフト鏡筒を遮光マスク72側からそれぞれ斜めに見て示している。また、以下の説明において、レンズシフト機構における投射レンズ鏡筒5側を前側といい、その反対側である遮光マスク72側を後側という。また、図3および図4(a)のように投射レンズ鏡筒5側から見たときの左側および右側をそれぞれ、左側および右側という。   Next, the configuration of the lens shift mechanism will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows the lens shift mechanism in an exploded manner. 4A shows the lens shift mechanism as seen from the projection lens barrel 5 side, and FIG. 4B shows the lens shift barrel as seen obliquely from the light shielding mask 72 side. In the following description, the projection lens barrel 5 side in the lens shift mechanism is referred to as a front side, and the light shielding mask 72 side that is the opposite side is referred to as a rear side. Further, as shown in FIGS. 3 and 4A, the left side and the right side when viewed from the projection lens barrel 5 side are referred to as the left side and the right side, respectively.

前述したように、投射レンズ鏡筒5は、上下方向に移動可能なシフト板71に取り付けられている。シフト板71の四隅には、上下方向に延びる長穴部71bが形成されている。   As described above, the projection lens barrel 5 is attached to the shift plate 71 movable in the vertical direction. At the four corners of the shift plate 71, elongated holes 71b extending in the vertical direction are formed.

シフト板71の後側には、シフトベース70が配置される。シフトベース70の前面の四隅には、フランジ付きピン74がビスにより取り付けられ、各ピン74は、シフト板71の各長穴部71bに後側から挿入される。各ピン74のフランジ部は、シフト板71の後面に当接する。   A shift base 70 is disposed on the rear side of the shift plate 71. At the four corners of the front surface of the shift base 70, flanged pins 74 are attached by screws, and each pin 74 is inserted into each elongated hole portion 71b of the shift plate 71 from the rear side. The flange portion of each pin 74 contacts the rear surface of the shift plate 71.

長穴部71bから突出した各ピン74には、該ピン74が貫通する穴部を有する摺動部材75aと、コイルバネ76と、該ピン74の先端にビスにより固定されて摺動部材75aとの間でコイルバネ76を圧縮して挟み込むバネ押さえ部材75bとが取り付けられる。圧縮状態のコイルバネ76は、摺動部材75aを介してシフト板71をシフトベース70(ピン74のフランジ部)に押圧する。このようにして、シフト板71およびこれに取り付けられた投射レンズ鏡筒5は、シフトベース70によって上下方向に移動可能に保持される。   Each pin 74 protruding from the long hole portion 71b has a sliding member 75a having a hole portion through which the pin 74 passes, a coil spring 76, and a sliding member 75a fixed to the tip of the pin 74 with a screw. A spring pressing member 75b that compresses and sandwiches the coil spring 76 therebetween is attached. The coil spring 76 in a compressed state presses the shift plate 71 against the shift base 70 (the flange portion of the pin 74) via the sliding member 75a. In this way, the shift plate 71 and the projection lens barrel 5 attached thereto are held by the shift base 70 so as to be movable in the vertical direction.

また、シフトベース70における右側の端部には、モータ(第1のアクチュエータ)77がモータベース板78を介して取り付けられている。モータベース板78には、リードスクリュー79が回転可能に保持されており、該リードスクリュー79には、駆動部材80のナット部が係合している。駆動部材80は、シフト板71の左側の端部に形成された保持部71aによって保持される。モータ77の出力軸の先端(上端)には小歯車81が該出力軸と一体回転可能に取り付けられており、該小歯車81は、リードスクリュー79の上端にこれと一体回転可能に固定された大歯車82に噛み合っている。このため、モータ77が動作してリードスクリュー79が回転すると、駆動部材80、シフト板71および投射レンズ鏡筒5が上下方向に移動(シフト)する。   A motor (first actuator) 77 is attached to the right end of the shift base 70 via a motor base plate 78. A lead screw 79 is rotatably held on the motor base plate 78, and a nut portion of the drive member 80 is engaged with the lead screw 79. The driving member 80 is held by a holding portion 71 a formed at the left end portion of the shift plate 71. A small gear 81 is attached to the tip (upper end) of the output shaft of the motor 77 so as to be rotatable integrally with the output shaft. The small gear 81 is fixed to the upper end of the lead screw 79 so as to be rotatable integrally therewith. It meshes with the large gear 82. For this reason, when the motor 77 operates and the lead screw 79 rotates, the driving member 80, the shift plate 71, and the projection lens barrel 5 move (shift) in the vertical direction.

次に、マスクシフト機構について説明する。遮光マスク72は、シフトベース70の後側においてマスク保持部材73によって保持されて、ダイクロイックプリズムDPと投射レンズ鏡筒5(投射レンズ5aの入射面)との間に配置されている。マスク保持部材73は、遮光マスク72を保持するマスク保持部と、該マスク保持部の左右両側に形成された脚部とを有し、脚部が光軸方向に延びることでマスク保持部により保持される遮光マスク72を投射レンズ5aの入射面から所定量だけ離して配置している。マスク保持部の上下左右の4箇所には、上下方向に延びる長穴部73aが形成されている。   Next, the mask shift mechanism will be described. The light shielding mask 72 is held by a mask holding member 73 on the rear side of the shift base 70, and is disposed between the dichroic prism DP and the projection lens barrel 5 (the incident surface of the projection lens 5a). The mask holding member 73 has a mask holding portion for holding the light shielding mask 72 and leg portions formed on both left and right sides of the mask holding portion, and the leg portions extend in the optical axis direction and are held by the mask holding portion. The light-shielding mask 72 to be used is disposed a predetermined amount away from the incident surface of the projection lens 5a. Long hole portions 73a extending in the vertical direction are formed at four positions on the mask holding portion in the vertical and horizontal directions.

シフトベース70の後面の4箇所には、フランジ付きピン83がビスにより取り付けられ、各ピン83は、マスク保持部材73の各長穴部73aに前側から挿入される。各ピン83のフランジ部は、マスク保持部材73(脚部)の前面に当接する。   Flange pins 83 are attached to the four positions on the rear surface of the shift base 70 with screws, and the pins 83 are inserted into the long hole portions 73a of the mask holding member 73 from the front side. The flange portion of each pin 83 comes into contact with the front surface of the mask holding member 73 (leg portion).

長穴部73aから突出した各ピン83には、該ピン83が貫通する穴部を有する摺動部材84aと、コイルバネ85と、ピン83の先端にビスにより固定されて摺動部材84aとの間でコイルバネ85を圧縮して挟み込むバネ押さえ部材84bとが取り付けられる。圧縮状態のコイルバネ85は、摺動部材84aを介してマスク保持部材73(脚部)をシフトベース70(ピン83のフランジ部)に押圧する。このようにして、マスク保持部材73およびこれにより保持された遮光マスク72は、シフトベース70によって上下方向に移動可能に保持される。   Each pin 83 protruding from the elongated hole portion 73a has a sliding member 84a having a hole portion through which the pin 83 passes, a coil spring 85, and a pin 83 fixed to the tip of the pin 83 with a screw and between the sliding member 84a. Then, a spring holding member 84b that compresses and sandwiches the coil spring 85 is attached. The coil spring 85 in a compressed state presses the mask holding member 73 (leg part) against the shift base 70 (flange part of the pin 83) via the sliding member 84a. In this way, the mask holding member 73 and the light shielding mask 72 held thereby are held by the shift base 70 so as to be movable in the vertical direction.

シフト板71における左側の端部には、シフト板ラック71Rが形成されている。また、マスク保持部材73の左側の端部には、マスクラック73Rが形成されている。シフトベース70の左側の端部から突出した歯車保持部70aは、シフト板ラック71Rに噛み合う大歯車86とマスクラック73Rに噛み合う小歯車87とを一体的に回転可能に連結する歯車連結シャフト88を軸受け部材89を介して回転可能に保持している。   A shift plate rack 71 </ b> R is formed at the left end of the shift plate 71. A mask rack 73R is formed at the left end of the mask holding member 73. The gear holding portion 70a that protrudes from the left end of the shift base 70 has a gear connecting shaft 88 that rotatably connects the large gear 86 that meshes with the shift plate rack 71R and the small gear 87 that meshes with the mask rack 73R. The bearing member 89 is rotatably held.

シフト板71がシフト方向に移動すると、シフト板ラック71Rによって大歯車86、歯車連結シャフト88および小歯車87を回転させ、小歯車87の回転がマスクラック73Rを介してマスク保持部材73を移動させる。すなわち、シフト板ラック71R、大歯車86、歯車連結シャフト88、小歯車87およびマスクラック73Rは、モータ77により駆動されるレンズシフト機構の動きをマスクシフト機構に伝達して該マスクシフト機構を駆動する連動機構を構成している。   When the shift plate 71 moves in the shift direction, the large gear 86, the gear coupling shaft 88 and the small gear 87 are rotated by the shift plate rack 71R, and the rotation of the small gear 87 moves the mask holding member 73 via the mask rack 73R. . That is, the shift plate rack 71R, the large gear 86, the gear coupling shaft 88, the small gear 87, and the mask rack 73R transmit the movement of the lens shift mechanism driven by the motor 77 to the mask shift mechanism to drive the mask shift mechanism. The interlocking mechanism is configured.

この連動機構により、シフト板71がシフト方向に移動するのに連動して、マスク保持部材73も移動する。マスク保持部材73が移動する方向は、シフト方向(上方向および下方向)のうちシフト板71が移動する側と同じ側である。ただし、小歯車87の径が大歯車86の径よりも小さいので、マスク保持部材73の移動量は、シフト板71の移動量よりも小さい。シフト板71の移動量に対するマスク保持部材73の移動量は、大歯車86と小歯車87により構成される減速機構の減速比によって設定される。   By this interlocking mechanism, the mask holding member 73 also moves in conjunction with the shift plate 71 moving in the shift direction. The direction in which the mask holding member 73 moves is the same side as the side in which the shift plate 71 moves in the shift direction (upward and downward directions). However, since the diameter of the small gear 87 is smaller than the diameter of the large gear 86, the movement amount of the mask holding member 73 is smaller than the movement amount of the shift plate 71. The amount of movement of the mask holding member 73 with respect to the amount of movement of the shift plate 71 is set by the reduction ratio of the speed reduction mechanism constituted by the large gear 86 and the small gear 87.

図6(b)には、本実施例における投射レンズ鏡筒5(シフト板71)と遮光マスク72(マスク保持部材73)との移動方向および移動量の関係を示している。投射レンズ鏡筒5が図6(a)に示す非シフト状態から図6(b)に示すシフト状態のように上方に移動すると、遮光マスク72も上方に移動する(図には2点鎖線72’で示している)が、その移動量Bは、投射レンズ鏡筒5の移動量Aよりも小さい(A>B)。   FIG. 6B shows the relationship between the movement direction and the movement amount of the projection lens barrel 5 (shift plate 71) and the light shielding mask 72 (mask holding member 73) in this embodiment. When the projection lens barrel 5 moves upward from the non-shift state shown in FIG. 6A to the shift state shown in FIG. 6B, the light-shielding mask 72 also moves upward (two-dot chain line 72 in the figure). However, the movement amount B is smaller than the movement amount A of the projection lens barrel 5 (A> B).

このような投射レンズ鏡筒5と遮光マスク72との移動方向および移動量の関係により、非シフト状態ではもちろん、シフト状態においても、遮光マスク72によって上側の有効光がけられたり下側の不要光が増加したりすることを回避できる。したがって、投射レンズ鏡筒5をシフト方向に移動させた場合に、投射画像の劣化や投射レンズ5a内での反射によるゴーストの発生を抑制することができる。   Due to the relationship between the direction of movement and the amount of movement between the projection lens barrel 5 and the light shielding mask 72, the effective light on the upper side and the unnecessary light on the lower side are scattered by the light shielding mask 72 not only in the non-shifted state but also in the shifted state. Can be avoided. Therefore, when the projection lens barrel 5 is moved in the shift direction, it is possible to suppress the deterioration of the projected image and the generation of ghosts due to reflection in the projection lens 5a.

図5には、本発明の実施例2であるプロジェクタにおけるマスクシフト機構を示している。実施例1では、シフト板71の移動をマスク保持部材73(遮光マスク72)に伝達してこれを移動させる場合について説明した。しかし、本実施例では、遮光マスク72を移動させるためのモータ(第2のアクチュエータ)91を、シフト板71(投射レンズ鏡筒5)を移動させるモータ(第1のアクチュエータ)77とは別に設ける。なお、本実施例において、実施例1と共通する構成要素については実施例1と同符号を付して説明を省略する。   FIG. 5 shows a mask shift mechanism in a projector that is Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, the case where the movement of the shift plate 71 is transmitted to the mask holding member 73 (light shielding mask 72) and moved is described. However, in this embodiment, a motor (second actuator) 91 for moving the light shielding mask 72 is provided separately from a motor (first actuator) 77 for moving the shift plate 71 (projection lens barrel 5). . In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

シフト板71には、第1の位置検出器としての第1のリニアエンコーダ90が取り付けられており、該第1のリニアエンコーダ90はシフト板71(投射レンズ鏡筒5)のシフト方向での位置を検出する。   A first linear encoder 90 as a first position detector is attached to the shift plate 71, and the first linear encoder 90 is a position of the shift plate 71 (projection lens barrel 5) in the shift direction. Is detected.

また、マスク保持部材73には、第2の位置検出器である第2のリニアエンコーダ93が取り付けられており、該第2のリニアエンコーダ93はマスク保持部材73(遮光マスク72)のシフト方向での位置を検出する。   Further, a second linear encoder 93 that is a second position detector is attached to the mask holding member 73, and the second linear encoder 93 is shifted in the shift direction of the mask holding member 73 (light shielding mask 72). The position of is detected.

シフトベース70の後面には、モータ91が取り付けられている。モータ91の出力軸はリードスクリュー92となっており、該リードスクリュー92には、マスク保持部材73に形成されたナット部73nが係合している。このため、モータ91が動作してリードスクリュー92が回転すると、マスク保持部材73および遮光マスク72が上下方向に移動(シフト)する。   A motor 91 is attached to the rear surface of the shift base 70. The output shaft of the motor 91 is a lead screw 92, and a nut portion 73 n formed on the mask holding member 73 is engaged with the lead screw 92. For this reason, when the motor 91 operates and the lead screw 92 rotates, the mask holding member 73 and the light shielding mask 72 move (shift) in the vertical direction.

50はCPU等により構成されるコントローラである。コントローラ50は、第1のリニアエンコーダ90により検出された投射レンズ鏡筒5(シフト板71)の位置に応じた遮光マスク72(マスク保持部材73)の目標位置を決定する。該目標位置は、コントローラ50内のメモリに予め格納された、投射レンズ鏡筒5の位置に対する遮光マスク72の位置を示すデータから読み出して決定してもよいし、第1のリニアエンコーダ90による検出結果を用いた演算により決定してもよい。そして、コントローラ50は、第2のリニアエンコーダ93により検出される遮光マスク72の位置が、決定した目標位置に到達するようにモータ91を動作させる。   Reference numeral 50 denotes a controller composed of a CPU or the like. The controller 50 determines a target position of the light shielding mask 72 (mask holding member 73) according to the position of the projection lens barrel 5 (shift plate 71) detected by the first linear encoder 90. The target position may be determined by reading from data indicating the position of the light shielding mask 72 with respect to the position of the projection lens barrel 5 stored in advance in a memory in the controller 50, or detected by the first linear encoder 90. You may determine by the calculation using a result. Then, the controller 50 operates the motor 91 so that the position of the light shielding mask 72 detected by the second linear encoder 93 reaches the determined target position.

本実施例における投射レンズ鏡筒5と遮光マスク72との移動方向および移動量の関係は、実施例1と同じである(A>B)。そして、このような投射レンズ鏡筒5と遮光マスク72との移動方向および移動量の関係により、非シフト状態ではもちろん、シフト状態においても、遮光マスク72によって上側の有効光がけられたり下側の不要光が増加したりすることを回避できる。したがって、投射レンズ鏡筒5をシフト方向に移動させた場合に、投射画像の劣化や投射レンズ5a内での反射によるゴーストの発生を抑制することができる。   The relationship between the movement direction and the movement amount of the projection lens barrel 5 and the light shielding mask 72 in this embodiment is the same as that in the first embodiment (A> B). Then, due to the relationship between the movement direction and the movement amount of the projection lens barrel 5 and the light shielding mask 72, the upper effective light is emitted by the light shielding mask 72 or the lower side in the shift state as well as in the non-shift state. An increase in unnecessary light can be avoided. Therefore, when the projection lens barrel 5 is moved in the shift direction, it is possible to suppress the deterioration of the projected image and the generation of ghosts due to reflection in the projection lens 5a.

なお、上記各実施例では、マスクシフト機構をレンズシフト機構のベース部材であるシフトベース70により保持した場合について説明したが、マスクシフト機構をプロジェクタの筐体(本体)により保持してもよい。   In each of the above embodiments, the case where the mask shift mechanism is held by the shift base 70 that is the base member of the lens shift mechanism has been described. However, the mask shift mechanism may be held by the casing (main body) of the projector.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.

投射光学系のシフト機能を有しながらも、高画質な画像を投射できる画像投射装置を提供できる。 An image projection apparatus capable of projecting a high-quality image while having a shift function of the projection optical system can be provided.

70 シフトベース
71 シフト板
72 遮光マスク
73 マスク保持部材
77 モータ
70 Shift base 71 Shift plate 72 Shading mask 73 Mask holding member 77 Motor

Claims (3)

光源からの光を変調する光変調素子と、
該光変調素子により変調された光を被投射面に投射する投射光学系と、
該投射光学系を、前記光変調素子に対して、前記投射光学系の光軸に直交するシフト方向に移動させる第1のシフト機構と、
前記光変調素子と前記投射光学系との間に配置され、前記光変調素子からの光を通過させる開口部および該開口部に対して前記シフト方向に形成された遮光部を有する遮光マスクと、
該遮光マスクを、前記光変調素子に対して、前記シフト方向のうち前記第1のシフト機構によって前記投射光学系が移動される側と同じ側に、該投射光学系の移動量よりも小さい移動量だけ移動させる第2のシフト機構とを有することを特徴とする画像投射装置。
A light modulation element for modulating light from the light source;
A projection optical system that projects the light modulated by the light modulation element onto the projection surface;
A first shift mechanism that moves the projection optical system with respect to the light modulation element in a shift direction orthogonal to the optical axis of the projection optical system;
A light shielding mask that is disposed between the light modulation element and the projection optical system and has an opening that allows light from the light modulation element to pass therethrough and a light shielding part that is formed in the shift direction with respect to the opening;
Movement of the light shielding mask with respect to the light modulation element is smaller than the movement amount of the projection optical system on the same side as the side of the projection optical system being moved by the first shift mechanism in the shift direction. An image projection apparatus comprising: a second shift mechanism that moves by an amount.
前記第1のシフト機構を駆動する第1のアクチュエータと、
該第1のシフト機構の動きを前記第2のシフト機構に伝達して該第2のシフト機構を駆動する連動機構とを有することを特徴とする請求項1に記載の画像投射装置。
A first actuator for driving the first shift mechanism;
The image projection apparatus according to claim 1, further comprising an interlocking mechanism that transmits the movement of the first shift mechanism to the second shift mechanism to drive the second shift mechanism.
前記第1のシフト機構を駆動する第1のアクチュエータと、
前記投射光学系の前記シフト方向での位置を検出する第1の位置検出器と、
前記第2のシフト機構を駆動する第2のアクチュエータと、
前記遮光マスクの前記シフト方向での位置を検出する第2の位置検出器と、
前記第1の位置検出器により検出された前記投射光学系の位置に応じた前記遮光マスクの目標位置に、前記第2の位置検出器により検出された前記遮光マスクの位置が到達するように前記第2のアクチュエータを動作させるコントローラとを有することを特徴とする請求項1に記載の画像投射装置。
A first actuator for driving the first shift mechanism;
A first position detector for detecting a position of the projection optical system in the shift direction;
A second actuator for driving the second shift mechanism;
A second position detector for detecting the position of the light shielding mask in the shift direction;
The position of the light shielding mask detected by the second position detector reaches the target position of the light shielding mask corresponding to the position of the projection optical system detected by the first position detector. The image projection apparatus according to claim 1, further comprising a controller that operates the second actuator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015011272A (en) * 2013-07-01 2015-01-19 株式会社リコー Projection optical device and image projection device
JP2016029453A (en) * 2014-07-16 2016-03-03 セイコーエプソン株式会社 projector

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