JP5621212B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、照明装置により液晶ライトバルブを照明することによって形成した画像をスクリーン上に投射するプロジェクターに関する。

プロジェクターに組み込まれる投射レンズユニットとして、光軸方向に移動可能な可動鏡筒を有し、バイメタルの熱変形によって可動鏡筒を画像形成光学素子から離れるように移動させて、焦点位置の変化を補正するものがある（特許文献１参照）。

また、プロジェクターに組み込まれる投射側光学系として、複数のレンズのうち張り合わせレンズの固定箇所を熱良導体による熱伝導鏡筒として、張り合わせレンズでのずれや剥離を防止するものがある（特許文献２参照）。

その他、カム環と補正筒との温度係数が異なっておりカム環の移動によってフォーカスの移動を打ち消すもの（特許文献３参照）や、圧電素子を利用して屈折光学レンズを光軸方向に移動させてピントを調整するもの（特許文献４参照）が存在する。

特開２００８−２６８６４号公報 特開２００８−５８６５４号公報 特開２００４−２６４５７０号公報 特開２００２−２０７１６８号公報

しかしながら、特許文献１の投射レンズユニットは、鏡筒の構造が複雑化して光学設計が制限され、特に小さな鏡筒にバイメタルの補正機構を組み込むことは容易でない。

また、特許文献２の投射側光学系は、熱伝導鏡筒というだけで、温度変化に伴うピント変化を積極的に修正することができない。

その他、特許文献３の技術は、レンズ鏡筒の構造が複雑化するという問題があり、特許文献４の技術は、圧電素子用の特別な制御回路が必要になるという問題がある。

そこで、本発明は、鏡筒の構造を複雑化することなく、簡易な機構によって温度変化に伴うピントずれを補償できるプロジェクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、照明光を変調する表示装置と、表示装置による変調光を投射する投射レンズと、表示装置を支持するホルダ部材と、投射レンズを保持するとともに前記ホルダ部材を支持可能な基部としてのフレーム部材と、フレーム部材から表示装置にかけての部材間に介在する伸縮部材とを有する保持装置とを備え、投射レンズの光軸方向に関する伸縮部材の伸縮量の温度係数は、投射レンズの焦点距離の増減の温度係数に対応する。なお、フレーム部材から表示装置にかけてとは、表示装置とホルダ部材との間を含むものとする。また、伸縮部材の線膨張係数は、例えばフレーム部材等の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。

上記プロジェクターでは、投射レンズの光軸方向に関する伸縮部材の伸縮量の温度係数が、投射レンズの焦点距離の増減の温度係数に対応するので、温度の変動に伴う投射レンズの焦点距離の増減を伸縮部材の伸縮によって相殺する温度補償が可能になり、環境温度が変化しても投射レンズによる画像の結像状態は又は投射状態を簡易に維持することができる。

また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクターにおいて、前記伸縮部材は、前記ホルダ部材及び前記フレーム部材間に介在し、投射レンズの焦点距離の増減の温度係数は、負の値であり、伸縮部材の伸縮量の温度係数は、正の値であり、伸縮部材の光路下流側の先端部は、ホルダ部材の一部に連結されており、伸縮部材の光路上流側の先端部は、フレーム部材の一部に連結されている。この場合、投射レンズの焦点距離が温度上昇に伴って減少するが、伸縮部材が温度上昇に伴って伸びた分に対応してホルダ部材上の表示装置が投射レンズに近づくので、投射レンズの焦点位置の変動を抑えることができる。

本発明の別の側面によれば、フレーム部材は、遮光用の支持枠体であるライトガイドに固定されており、ホルダ部材は、伸縮部材を介してフレーム部材に支持されている。この場合、フレーム部材が、投射レンズを直接的に支持するだけでなく、ホルダ部材を介して表示装置を間接的に支持することになる。

本発明のさらに別の側面によれば、伸縮部材は、フレーム部材上に載置された状態でフレーム部材に支持されており、ホルダ部材は、伸縮部材上に載置された状態で伸縮部材に支持されている。この場合、フレーム部材上に伸縮部材、伸縮部材上にホルダ部材といった支持が可能になり、表示装置の移動を確保しつつ表示装置の支持を安定化させることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、伸縮部材は、ホルダ部材及びフレーム部材間に介在し、投射レンズの焦点距離の増減の温度係数は、正の値であり、伸縮部材の伸縮量の温度係数は、正の値であり、伸縮部材の光路下流側の先端部は、フレーム部材の一部に連結されており、伸縮部材の光路上流側の先端部は、ホルダ部材の一部に連結されている。この場合、投射レンズの焦点距離が温度上昇に伴って増加するが、伸縮部材が温度上昇に伴って伸びた分に対応してホルダ部材上の表示装置が投射レンズから遠ざかるので、投射レンズの焦点位置の変動を抑えることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、伸縮部材は、複数の伸縮要素部材を有し、複数の伸縮要素部材は、直列的に連結されるとともに積層されている。この場合、複数の伸縮要素部材の直列的連結によって大きな伸縮量を確保することができ、複数の伸縮要素部材の積層によって伸縮部材を省スペースで組み込むことができる。

本発明のさらに別の側面によれば、表示装置は、各色の照明光によってそれぞれ照明される各色の液晶ライトバルブと、各色の液晶ライトバルブで変調された各色の光束を合成して変調光を形成する色合成プリズムとを有する。この場合、各色の液晶ライトバルブで形成された変調光を合成して高輝度のカラー画像を得ることができ、投射されたカラー画像のピントずれ等の結像状態の変動を低減することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、各色の液晶ライトバルブは、色合成プリズムに設けた入射面に支持され、色合成プリズムは、ホルダ部材に支持されている。この場合、液晶ライトバルブの支持を簡易に安定化させることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、ホルダ部材は、色合成プリズムを支持するためのベース部を有し、伸縮部材は、色合成プリズム及びベース部間に介在する。この場合、各色の液晶ライトバルブを支持する色合成プリズムをベース部上で移動させることで、投射レンズの焦点距離の増減に対する温度補償が可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、ベース部は、伸縮部材を位置決めして固定するための固定部と、投射レンズの光軸方向を長手方向とする長穴とを有し、伸縮部材は、固定部に固定される被固定部と、長穴に挿入されて光軸方向に摺動可能なピン状の可動部材とを有する。この場合、ベース部上で固定部に固定されて長穴の長手方向に伸縮する伸縮部材によって、色合成プリズムすなわち各色の液晶ライトバルブの温度に応じた位置調整が可能になる。

第１実施形態のプロジェクターの光学系について説明する図である。 図１のプロジェクターの要部と使用状態とを説明する側面図である。 図１のプロジェクターの要部と使用状態とを説明する斜視図である。 第２実施形態の要部と使用状態とを説明する側面図である。 第２実施形態の要部と使用状態とを説明する斜視図である。 第３実施形態の要部と使用状態とを説明する側面図である。 第４実施形態の要部と使用状態とを説明する側面図である。 ホルダ部材等の斜視図である。 （Ａ）は、ホルダ部材等の側面図であり、（Ｂ）は、ホルダ部材の平面図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態のプロジェクターの構造や動作について説明する。

本実施形態のプロジェクター１０は、光学エンジンユニットとも呼ばれる本体光学装置１１と、装置全体を覆う外装ケース１９とを備える。このうち、本体光学装置１１は、照明装置２０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射レンズ７０を備えて構成される。このうち、光変調部５０とクロスダイクロイックプリズム６０とは、照明光を変調して画像を形成するための表示装置８０を構成する。なお、照明装置２０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射レンズ７０は、遮光性を有する支持枠体であるライトガイド１１ａ中に略全体が収納され、ライトガイド１１ａ内において光学的にアライメントされた状態で固定されている。

まず、照明装置２０は、光源ランプユニット２１と、均一化光学系２３とを備える。このうち、光源ランプユニット２１は、光源として、ランプ部２１ａと、凹レンズ２１ｂとを備える。ランプ部２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等であるランプ本体２２ａと、光源光を回収して前方に出射させる凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａからの光源光をシステム光軸ＳＡすなわち照明光軸に略平行な光束にする役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。光源ランプユニット２１の次段に配置される均一化光学系２３は、第１及び第２レンズアレイ２３ａ，２３ｂと、偏光変換部材２３ｆと、重畳レンズ２３ｈとを備える。第１及び第２レンズアレイ２３ａ，２３ｂは、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなる。このうち、第１レンズアレイ２３ａを構成する要素レンズによって、光源ランプユニット２１から出射された光束が複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ２３ｂを構成する要素レンズによって、第１レンズアレイ２３ａからの各部分光束は適当な発散角で出射される。偏光変換部材２３ｆは、ＰＢＳプリズムアレイ、波長板等で構成され、レンズアレイ２３ｂから出射された光源光を特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２３ｈは、偏光変換部材２３ｆを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂに対する重畳照明を可能にする。つまり、照明装置２０から出射された照明光は、後述するように、色分離導光光学系４０を介して各色の液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂの表示可能領域を均一に照明する。

色分離導光光学系４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、３つのフィールドレンズ４３ｒ，４３ｇ，４３ｂとを備え、照明装置２０から出射された照明光を赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の３色に分離するとともに、各色光を次段の液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。この色分離導光光学系４０において、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された照明光ＬＲは、ここで２分岐されたＲ色用光路をシステム光軸ＳＡに略沿って進むことにより、反射ミラー４２ａを経て入射角調節用のフィールドレンズ４３ｒに入射する。また、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過し、第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された照明光ＬＧは、ここで２分岐された一方のＧ色用光路をシステム光軸ＳＡに略沿って進むことにより、入射角調節用のフィールドレンズ４３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した照明光ＬＢは、ここで２分岐された他方のＢ色用光路をシステム光軸ＳＡに略沿って進むことにより、リレーレンズ４４ａ，４４ｂ及び反射ミラー４２ｂ，４２ｃを経て入射角調節用のフィールドレンズ４３ｂに入射する。

光変調部５０において、各液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂは、非発光型の光変調装置として、入射した照明光の空間的強度分布を個別に変調する。これらの液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂは、色分離導光光学系４０から出射された各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢに対応してそれぞれ照明される液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂと、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの入射側にそれぞれ配置される入射側偏光フィルター５２ｒ，５２ｇ，５２ｂと、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの出射側にそれぞれ配置される出射側偏光フィルター５３ｒ，５３ｇ，５３ｂとを備える。各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂは、入射側偏光フィルター５２ｒ，５２ｇ，５２ｂを経て入射した照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢに対してその偏光方向の空間的分布を変化させる。つまり、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各液晶パネル５１ｒ，５１ｇ，５１ｂに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整され、出射側偏光フィルター５３ｒ，５３ｇ，５３ｂの通過に伴って画素単位で空間的な強度変調が施される。

クロスダイクロイックプリズム６０は、カラー画像を合成するための色合成プリズム又は光合成光学系であり、その内部には、Ｒ光を反射する誘電体多層膜である第１ダイクロイック膜６１と、Ｂ光を反射する誘電体多層膜である第２ダイクロイック膜６２とが、平面視Ｘ字状に配置されている。このクロスダイクロイックプリズム６０は、Ｒ色用光路上にあってシステム光軸ＳＡに垂直に配置された液晶ライトバルブ５０ｒからの赤色光ＬＲを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向右側に出射させる。また、クロスダイクロイックプリズム６０は、Ｇ色用光路上にあってシステム光軸ＳＡに垂直に配置された液晶ライトバルブ５０ｇからの緑色光ＬＧを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・出射させる。さらに、クロスダイクロイックプリズム６０は、Ｂ色用光路上にあってシステム光軸ＳＡに垂直に配置された液晶ライトバルブ５０ｂからの青色光ＬＢを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向左側に出射させる。

投射レンズ７０は、投射光学系を具体化したものであり、クロスダイクロイックプリズム６０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大して、後述するスクリーン上にカラーの静止画又は動画を投射する。

図２は、表示装置８０と投射レンズ７０との固定方法を説明する側面図であり、図３は、図２に対応する斜視図である。

表示装置８０と投射レンズ７０とを固定するための保持装置９０は、投射レンズ７０を保持する基部としてのフレーム部材９１と、表示装置８０を支持するホルダ部材９２と、ホルダ部材及びフレーム部材間に介在する伸縮部材９４とを有する。なお、保持装置９０のうちフレーム部材９１は、図１の本体光学装置１１を収納するライトガイド１１ａに固定されている。

フレーム部材９１は、投射レンズ７０の鏡筒７１の外周に設けた固定用フランジ７１ａを支持する鏡筒保持部９１ａと、鏡筒保持部９１ａの下端から光路上流側に延びる支持突起部９１ｂとを備える。この場合、鏡筒保持部９１ａは、図１のライトガイド１１ａに固定される本体部分となっている。鏡筒保持部９１ａには、固定用のねじ孔９１ｈが形成されている。鏡筒保持部９１ａの開口９１ｊに投射レンズ７０の鏡筒７１を挿入して、固定ねじ９５を固定用フランジ７１ａの開口７１ｊを介してねじ孔９１ｈにねじ込むことにより、投射レンズ７０の固定用フランジ７１ａを鏡筒保持部９１ａに固定することができ、フレーム部材９１に対する投射レンズ７０のアライメントを達成することができる。つまり、投射レンズ７０は、フレーム部材９１を介して本体の本体光学装置１１側に確実に固定される。これにより、投射レンズ７０の安定した確実な支持が可能になる。

ホルダ部材９２は、クロスダイクロイックプリズム６０を支持するベース部９２ａと、ベース部９２ａをフレーム部材９１の上方に支持する基部９２ｂとを有する。ベース部９２ａの上面には、接着剤等を利用して、クロスダイクロイックプリズム６０の底面が固定されている。なお、クロスダイクロイックプリズム６０の側面である３つの入射面６５には、アライメント用の支持体８１を介して各色用の液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂが固定されている。基部９２ｂは、後述するように伸縮部材９４上に載置されており、伸縮部材９４の伸縮に伴ってシステム光軸ＳＡすなわち投射レンズ７０の光軸ＯＡに平行な方向に微少変位する。

伸縮部材９４は、フレーム部材９１とホルダ部材９２との間に介在する。すなわち、伸縮部材９４は、フレーム部材９１上に載置された状態でフレーム部材９１に支持されており、ホルダ部材９２は、伸縮部材９４上に載置された状態で伸縮部材９４に支持されている。ここで、伸縮部材９４の光路上流側の先端部９４ａは、フレーム部材９１の一部に連結され、伸縮部材９４の光路下流側の先端部９４ｂは、ホルダ部材９２の一部に連結されている。より具体的には、伸縮部材９４の先端部９４ａは、フレーム部材９１の支持突起部９１ｂの光路上流側に設けた端部に立設されて光軸ＯＡに垂直に延びる係止板９１ｐに固定ねじ９６で固定されている。つまり、この固定ねじ９６を係止板９１ｐの開口９１ｑを介して伸縮部材９４端部のねじ穴９４ｑにねじ込むことにより、伸縮部材９４の先端部９４ａをフレーム部材９１の係止板９１ｐにアライメントして固定することができる。同様に、伸縮部材９４の先端部９４ｂは、ホルダ部材９２の基部９２ｂの光路下流側に設けた端部に立設されて光軸ＯＡに垂直に延びる係止板９２ｐに固定ねじ９６で固定されている。つまり、この固定ねじ９６を係止板９２ｐの開口９２ｑを介して伸縮部材９４端部のねじ穴９４ｑにねじ込むことにより、ホルダ部材９２の係止板９２ｐを伸縮部材９４の先端部９４ｂにアライメントして固定することができる。

以上の伸縮部材９４は、先端部９４ｂ側でフレーム部材９１に対して自由になっており、先端部９４ａ側でホルダ部材９２に対して自由になっている。伸縮部材９４の下面９４ｙは、鏡筒保持部９１ａの上面９１ｙに対して摺動可能になっており、伸縮部材９４の上面９４ｚは、基部９２ｂの下面９２ｚに対して摺動可能になっている。結果的に、伸縮部材９４は、鏡筒保持部９１ａ上で伸縮可能になっており、その伸縮に伴って、ホルダ部材９２すなわち表示装置８０を投射レンズ７０に対してその光軸ＯＡに平行なＡＢ方向又はＢＡ方向に滑らかに移動させることができる。

以下、伸縮部材９４の機能について説明する。まず、前提として、投射レンズ７０は、温度特性を有しており、温度変化に伴ってわずかであるがピント位置が変化する。図２に示すように、常温時における投射レンズ７０のバックフォーカス量ＢＦ０は、実線で示す液晶ライトバルブ５０ｒ等の位置に対応するものとなっており、不図示のスクリーン上にピントの合った結像が可能になっている。この投射レンズ７０が画像投射中に加熱された場合、投射レンズ７０のバックフォーカス量ＢＦ１は、実線で示す液晶ライトバルブ５０ｒ等の位置よりも二点差線で示す液晶ライトバルブ５０ｒ等の位置すなわち光路下流側にシフトしたものとなる。つまり、投射レンズ７０の焦点距離の増減の温度係数αは、負の値であり、温度上昇に伴って焦点距離が短くなるという傾向を有する。一方、伸縮部材９４も、温度特性を有しており、温度変化に伴って伸縮する。この伸縮部材９４が画像投射中に加熱された場合、伸縮部材９４の光軸ＯＡ方向の長さが増加する。つまり、伸縮部材９４の光軸ＯＡ方向に関する伸縮量の温度係数βは、正の値であり、温度上昇に伴って伸縮部材９４が伸びてホルダ部材９２を光路下流側すなわちＢＡ方向に移動させるという傾向を有する。以上をまとめると、投射レンズ７０の温度上昇に伴ってバックフォーカス量ＢＦ１がわずかに短くなるが、伸縮部材９４の伸張に伴ってホルダ部材９２上の液晶ライトバルブ５０ｒ等を投射レンズ７０にわずかに近接するように移動させることができる。ここで、投射レンズ７０の焦点距離の増減の温度係数αが伸縮部材９４の光軸ＯＡ方向に関する伸縮量の温度係数βと略等しければ、投射レンズ７０のバックフォーカス量の変動であるフォーカス差ＢＦ１−ＢＦ０に対応させて液晶ライトバルブ５０ｒ等を移動させることができ、温度の変化に関わらずフォーカスずれが発生することを防止できる。つまり、オートフォーカス機構を設けることなく、簡易な調整機構を有する保持装置９０によって投射画像のピント状態を一定に保持することができる。

伸縮部材９４の材料としては、例えばポリアセタール樹脂であるポリオキシメチレン（ＰＯＭ）を使用することができる。ポリオキシメチレンの線膨張係数は、１．０×１０^−４〔１／℃〕であり、伸縮部材９４の光軸ＯＡ方向の長さが例えば１０ｍｍとすると、伸縮量の温度係数βは、１．０×１０^−３〔ｍｍ／℃〕となる。よって、環境温度が２０℃上昇すると、伸縮部材９４は０．０２ｍｍ（２０μｍ）伸びる。一方、投射レンズ７０のフォーカス差ＢＦ１−ＢＦ０の温度係数αは、本実施形態において、例えば−１．０×１０^−３〔ｍｍ／℃〕である。よって、投射レンズ７０周辺の温度が常温から２０℃上昇した場合、投射レンズ７０のバックフォーカス量ＢＦ０は、例えば２０μｍ減少するが、伸縮部材９４の伸張によって液晶ライトバルブ５０ｒ等が投射レンズ７０に対して２０μｍ近づくことになり、液晶ライトバルブ５０ｒ等は、投射レンズ７０のバックフォーカス位置に保持されることになる。

なお、伸縮部材９４の材料は、ポリアセタール樹脂に限らず、様々な材料を使用することができる。例えばポリエチレン（線膨張係数；１．１×１０^−４〔１／℃〕）、ポリプロピレン（線膨張係数；１．１×１０^−４〔１／℃〕）等は、伸縮部材９４の材料として線膨張係数が比較的大きく、投射レンズ７０のフォーカス差ＢＦ１−ＢＦ０を相殺する上で好ましい。

以上では、フレーム部材９１やホルダ部材９２の線膨張係数が伸縮部材９４等に比較して小さいとして、両部材９１，９２の伸縮を無視できる程度として説明を行っている。フレーム部材９１やホルダ部材９２の材料としては、例えばアルミダイカスト（線膨張係数；２．１×１０^−５〔１／℃〕）、マグネシウムダイカスト（線膨張係数；２．７２×１０^−５〔１／℃〕）、亜鉛ダイカスト（線膨張係数；２．７×１０^−５〔１／℃〕）等の低線膨張係数の材料を使用することができる。なお、フレーム部材９１やホルダ部材９２の線膨張係数が比較的大きな場合、伸縮部材９４のみならず、両部材９１，９２の伸縮を考慮して投射レンズ７０のフォーカス量の変動を補償することが望ましい。

以上では、投射レンズ７０と伸縮部材９４との温度差が無視できる程度に小さいものとしているが、フレーム部材９１、ホルダ部材９２等の熱伝導率が小さな場合、投射レンズ７０と伸縮部材９４との温度差が拡大する場合もある。この場合、投射レンズ７０と伸縮部材９４との温度差を見込んで、このような温度差をオフセットとして修正してフォーカス補償を行えるように、伸縮部材９４の線膨張係数や長さを設定することもできる。

以上説明した本実施形態のプロジェクター１０では、投射レンズ７０の光軸ＯＡ方向に関する伸縮部材９４の伸縮量の温度係数βが、投射レンズ７０の焦点距離の増減の温度係数αに対応するので、温度変動に伴う投射レンズ７０の焦点距離の増減を伸縮部材９４の伸縮によって相殺する温度補償が可能になり、環境温度が変化しても投射レンズ７０による画像の投射状態を簡易に維持することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明に係る第２実施形態のプロジェクターについて説明する。第２実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクターを変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様である。

図４及び図５に示すように、本実施形態のプロジェクター１０の場合、フレーム部材９１とホルダ部材９２との間に介在する保持装置９０が多段の伸縮部材１９４を内蔵している。この伸縮部材１９４は、第１伸縮要素部材９４Ａと、第２伸縮要素部材９４Ｂと、連結部材９７とを備える。第１伸縮要素部材９４Ａと第２伸縮要素部材９４Ｂとは、連結部材９７を介して直列的に連結されるとともに積層されている。これら伸縮要素部材９４Ａ，９４Ｂは、図２等に示す伸縮部材９４と同様の材料で形成されており、温度変化に伴って伸縮する。

第１伸縮要素部材９４Ａの光路上流側の先端部９４ａは、フレーム部材９１の支持突起部９１ｂの光路上流側に設けた端部に立設されている係止板９１ｐに固定ねじ９６を利用して連結され、第１伸縮要素部材９４Ａの光路下流側の先端部９４ｂは、連結部材９７の光路下流側の端部に立設されている係止板９７ｅに固定ねじ１９６を利用して連結されている。第２伸縮要素部材９４Ｂの光路上流側の先端部１９４ａは、連結部材９７の光路上流側の端部に立設されている係止板９７ｆに固定ねじ１９６を利用して連結され、第２伸縮要素部材９４Ｂの光路下流側の先端部１９４ｂは、ホルダ部材９２の基部９２ｂの光路下流側に設けた端部に立設されている係止板９２ｐに固定ねじ９６を利用して連結されている。

上記のような伸縮部材１９４は、第１及び第２伸縮要素部材９４Ａ，９４Ｂを連結部材９７によって直列的に連結しているので、両伸縮要素部材９４Ａ，９４Ｂの光軸ＯＡ方向の長さを加算した全長に対応する温度係数βが得られ、伸縮部材１９４としての伸縮量を大きなものとできる。また、この伸縮部材１９４は、第１及び第２伸縮要素部材９４Ａ，９４Ｂを２段に重ねて積層しているので、伸縮部材１９４の光軸ＯＡ方向の長さを短くでき伸縮部材１９４を省スペースで配置することができる。

〔第３実施形態〕
以下、本発明に係る第３実施形態のプロジェクターについて説明する。第３実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクターを変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様である。

図６に示すように、本実施形態のプロジェクター１０の場合、投射レンズ７０の焦点距離の増減の温度係数αが正の値であり、これに対応して、伸縮部材２９４の組み込み方法を変更している。

この場合、伸縮部材９４の光路上流側の先端部９４ａは、ホルダ部材９２の基部９２ｂに設けた係止板２９２ｐに固定ねじ９６を利用して連結され、伸縮部材９４の光路下流側の先端部９４ｂは、フレーム部材９１の支持突起部９１ｂに設けた係止板９２ｐに固定ねじ１９６を利用して連結されている。この場合、投射レンズ７０の温度上昇に伴ってバックフォーカス位置が光路上流側に移動するが、伸縮部材９４の伸張に伴ってホルダ部材９２上の液晶ライトバルブ５０ｒ等を投射レンズ７０から離間するように移動させることができる。つまり、投射レンズ７０のバックフォーカス位置に対応させて液晶ライトバルブ５０ｒ等を移動させることがき、温度の変化に関わらずフォーカスずれが発生することを防止できる。

〔第４実施形態〕
以下、本発明に係る第４実施形態のプロジェクターについて説明する。第４実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクターを変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様である。

本実施形態のプロジェクター１０の場合、図７に示すように、フレーム部材９１の後端側に立設された支持部材９１ｄにホルダ部材３９２が固定されている。ホルダ部材３９２は、色合成プリズムであるクロスダイクロイックプリズム６０を支持するためのベース部３９２ａと、ベース部３９２ａを支持してフレーム部材９１に固定する取付部３９２ｂとを有する。この場合、伸縮部材３９４は、クロスダイクロイックプリズム６０とベース部３９２ａとの間に介在する。なお、伸縮部材３９４は、板状で、支持台であるベース部３９２ａに対して固定ねじ９６を利用して固定されており、クロスダイクロイックプリズム６０に対して接着剤３９６を利用して固定されている。

図８は、ホルダ部材３９２等の斜視図であり、図９（Ａ）は、ホルダ部材３９２等の側面図であり、図９（Ｂ）は、ホルダ部材３９２の平面図である。クロスダイクロイックプリズム６０を支持するためのベース部３９２ａは、平坦な上面を有し、固定用の第１の丸穴９３ｅと、案内用の長穴９３ｆと、位置決め用の第２の丸穴９３ｇとを備える。第１及び第２の丸穴９３ｅ，９３ｇは、支持台であるベース部３９２ａの光路上流側の先端部９３ａ側に形成され、長穴９３ｆは、支持台であるベース部３９２ａの光路下流側の先端部９３ｂ側に形成されている。第１の丸穴９３ｅには、固定ねじ９６が挿入され、固定ねじ９６の先端部は、伸縮部材３９４のねじ穴３９４ｄ（図９（Ａ）参照）にねじ込まれる。これにより、ベース部３９２ａ上に伸縮部材３９４が固定される。つまり、第１の丸穴９３ｅは、伸縮部材３９４のための固定部として機能しており、ねじ穴３９４ｄは、伸縮部材３９４における被固定部として機能している。長穴９３ｆには、伸縮部材３９４の裏面側にねじ込まれて縮部材３９４に固定された可動部材としての摺動ピン９８ａ（図９（Ａ）参照）が長穴９３ｆに対して摺動可能に挿入される。これにより、長穴９３ｆの延びるＡＢ方向又はＢＡ方向に可動部材としての摺動ピン９８を案内することができ、投射レンズ７０の光軸ＯＡ方向に関して伸縮部材３９４の伸縮が許容されるとともに、伸縮部材３９４の回転等の位置ずれが防止される。第２の丸穴９３ｇには、伸縮部材３９４の裏面側にねじ込まれて伸縮部材３９４に固定された固定ピン９８ｂ（図９（Ａ）参照）が嵌合する。これにより、伸縮部材３９４の微小回転等の位置ずれが確実に防止される。

図９（Ａ）等に示すように、伸縮部材３９４の上面３９４ｊは、クロスダイクロイックプリズム６０の下面６６を支持しており、伸縮部材３９４の下面３９４ｋは、ベース部３９２ａの平坦な上面に支持されている。伸縮部材３９４の光路上流側の先端部３９４ａは、上述のように、ホルダ部材３９２のベース部３９２ａに固定ねじ９６を利用して固定されている。また、伸縮部材３９４の光路下流側の先端部３９４ｂは、長穴９３ｆによって案内されているが固定されておらず、伸縮に伴う変位が許容されている。なお、伸縮部材３９４の中央部３９４ｃの上面は、接着剤３９６により、クロスダイクロイックプリズム６０の下面６６に固定されている。つまり、伸縮部材３９４のＡＢ方向又はＢＡ方向の伸縮に伴って、クロスダイクロイックプリズム６０もＡＢ方向又はＢＡ方向に移動する。

本実施形態において、投射レンズ７０の温度上昇に伴ってバックフォーカス位置が光路下流側に移動する。この場合、伸縮部材３９４も、ＡＢ方向に平行な投射レンズ７０の光軸ＯＡ方向に伸張するので、クロスダイクロイックプリズム６０上の液晶ライトバルブ５０ｒ等を投射レンズ７０に近接させるように移動させることができる。つまり、投射レンズ７０のバックフォーカス位置に対応させて液晶ライトバルブ５０ｒ等を移動させることがき、温度の変化に関わらずフォーカスずれが発生することを防止できる。

なお、第４本実施形態において、伸縮部材３９４の光路下流側の先端部３９４ｂをホルダ部材３９２のベース部３９２ａに固定するとともに、伸縮部材３９４の光路上流側の先端部３９４ａを固定せずその光軸ＯＡ方向に関する変位を許容することもできる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、上記実施形態では、ホルダ部材９２を比較的大きな部材としているが、ホルダ部材９２は、クロスダイクロイックプリズム６０の下面等を支持できるものであればよく、例えばフレーム部材９１によってクロスダイクロイックプリズム６０を下方から固定する座板を支持し、この座板とフレーム部材９１との間に伸縮部材９４を介在させることもできる。この場合、クロスダイクロイックプリズム６０に比較的近接して伸縮部材９４を組み込むこともできる。

また、上記実施形態の伸縮部材９４の形状等は単なる例示であり、伸縮効果が得られる範囲で様々な形状とすることができる。また、フレーム部材９１とホルダ部材９２との間に複数の伸縮部材９４，１９４を介在させることもできる。

また、上記実施形態の光源ランプユニット２１に用いるランプとしては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等種々のものが考えられる。

また、上記実施形態では、透過型の液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂを備えるプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型の液晶ライトバルブを備えるプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。

また、上記実施形態の本体光学装置１１では、色分離導光光学系４０や液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂ等を用いて各色の光変調を行っているが、これらに代えて、例えば照明装置２０によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイス（ライトバルブ）とを組み合わせたものとを用いることによって、カラーの光変調及び合成を行うこともできる。この場合、ホルダ部材９２によって、クロスダイクロイックプリズム６０に代えてマイクロミラー型のライトバルブを支持することになる。

また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクター１０の構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記実施形態では、３つの液晶ライトバルブ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂを用いたプロジェクター１０の例のみを挙げたが、本発明は、１つ又は２つの液晶ライトバルブを用いたプロジェクター、４つ以上の液晶ライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。

１０…プロジェクター、 １１…本体光学装置、 １１ａ…ライトガイド、 ２０…照明装置、 ２１…光源ランプユニット、 ２１ａ…ランプ部、 ２１ｂ…凹レンズ、 ２３…均一化光学系、 ２３ａ，２３ｂ…レンズアレイ、 ２３ｆ…偏光変換部材、 ２３ｈ…重畳レンズ、 ４０…色分離導光光学系、 ４１ａ，４１ｂ…ダイクロイックミラー、 ４３ｒ，４３ｇ，４３ｂ…フィールドレンズ、 ５０…光変調部、 ５０ｒ，５０ｇ，５０ｂ…液晶ライトバルブ、 ５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ…液晶パネル、 ６０…クロスダイクロイックプリズム、 ６１，６２…ダイクロイック膜、 ６５…入射面、 ７０…投射レンズ、 ７１…鏡筒、 ７１ａ…固定用フランジ、 ８０…表示装置、 ９０…保持装置、 ９１…フレーム部材、 ９１ａ…鏡筒保持部、 ９１ｐ…係止板、 ９２，３９２…ホルダ部材、 ９２ａ，３９２ａ…ベース部、 ９２ｂ…取付け部、 ９２ｐ…係止板、 ９４，１９４，３９４…伸縮部材、 ９４Ａ，９４Ｂ…伸縮要素部材、 ９４ａ，９４ｂ…先端部、 ９７…連結部材、 ９３ｅ，９３ｇ…丸穴、 ９３ｆ…長穴、 ９８ａ…摺動ピン、 ３９４ｄ…ねじ穴、 ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ…照明光、 ＯＡ…光軸、 ＳＡ…システム光軸

Claims (9)

1. 照明光を変調する表示装置と、
   前記表示装置による変調光を投射する投射レンズと、
   前記表示装置を支持するホルダ部材と、前記投射レンズを保持するとともに前記ホルダ部材が支持されるフレーム部材と、前記ホルダ部材及び前記フレーム部材間に介在する伸縮部材とを有する保持装置とを備え、
   前記投射レンズの焦点距離の増減の温度係数は、負の値であり、前記伸縮部材の伸縮量の温度係数は、正の値であり、前記伸縮部材の前記投射レンズの光軸方向への伸縮温度係数は、前記投射レンズの焦点距離の光軸方向への増減温度係数の絶対値と略等しく、
   前記伸縮部材の光路下流側の先端部は、前記ホルダ部材の一部に連結されており、前記伸縮部材の光路上流側の先端部は、前記フレーム部材の一部に連結されている、ことを特徴とするプロジェクター。
2. 照明光を変調する表示装置と、
   前記表示装置による変調光を投射する投射レンズと、
   前記表示装置を支持するホルダ部材と、前記投射レンズを保持するとともに前記ホルダ部材が支持されるフレーム部材と、前記ホルダ部材及び前記フレーム部材間に介在する伸縮部材とを有する保持装置とを備え、
   前記投射レンズの焦点距離の増減の温度係数は、正の値であり、前記伸縮部材の伸縮量の温度係数は、正の値であり、前記伸縮部材の前記投射レンズの光軸方向への伸縮温度係数は、前記投射レンズの焦点距離の光軸方向への増減温度係数の絶対値と略等しく、
   前記伸縮部材の光路下流側の先端部は、前記フレーム部材の一部に連結されており、前記伸縮部材の光路上流側の先端部は、前記ホルダ部材の一部に連結されている、ことを特徴とするプロジェクター。
3. 前記フレーム部材は、遮光用の支持枠体であるライトガイドに固定されており、前記ホルダ部材は、前記伸縮部材を介して前記フレーム部材に支持されている、請求項１に記載のプロジェクター。
4. 前記伸縮部材は、前記フレーム部材上に載置された状態で前記フレーム部材に支持されており、前記ホルダ部材は、前記伸縮部材上に載置された状態で前記伸縮部材に支持されている、請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記伸縮部材は、複数の伸縮要素部材を有し、前記複数の伸縮要素部材は、直列的に連結されるとともに積層されている、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記表示装置は、各色の照明光によってそれぞれ照明される各色の液晶ライトバルブと、各色の液晶ライトバルブで変調された各色の光束を合成して前記変調光を形成する色合成プリズムとを有する、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
7. 前記各色の液晶ライトバルブは、前記色合成プリズムに設けた入射面に支持され、前記色合成プリズムは、前記ホルダ部材に支持されている、請求項６に記載のプロジェクター。
8. 各色の照明光によってそれぞれ照明される各色の液晶ライトバルブと、各色の液晶ライトバルブで変調された各色の光束を合成して変調光を形成する色合成プリズムとを有する表示装置と、
   前記表示装置による前記変調光を投射する投射レンズと、
   前記各色のライトバルブをそれぞれの入射面に支持した前記色合成プリズムを支持する支持台を有したホルダ部材と、前記投射レンズを保持するとともに前記ホルダ部材が支持されるフレーム部材と、色合成プリズム及び前記支持台間に介在する伸縮部材とを有する保持装置とを備え、
   前記投射レンズの焦点距離の増減の温度係数は、負の値であり、前記伸縮部材の伸縮量の温度係数は、正の値であり、前記伸縮部材の前記投射レンズの光軸方向への伸縮温度係数は、前記投射レンズの焦点距離の光軸方向への増減温度係数の絶対値と略等しく、
   前記伸縮部材の光路上流側の先端部は前記ホルダ部材の一部に連結されている、ことを特徴とするプロジェクター。
9. 前記支持台は、前記伸縮部材を位置決めして固定するための固定部と、前記投射レンズの光軸方向を長手方向とする長穴とを有し、
   前記伸縮部材は、前記固定部に固定される被固定部と、前記長穴に挿入されて前記光軸方向に摺動可能なピン状の可動部材とを有する、請求項８に記載のプロジェクター。

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