JP2005234126A - 光学装置およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光学部品の位置調整を簡略化できる光学装置を提供すること。
【解決手段】光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を照明するために、複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの光学部品を所定の照明光軸上に配置する光学部品用筐体４７とを備えた光学装置４であって、光学部品用筐体４７には、光学部品４１２を照明光軸方向に位置決めするための基準面４８Ｚが形成されるとともに、この基準面４８Ｚに対して光学部品４１２を面外方向から押圧付勢する付勢部材６１１が設けられ、光学部品４１２と基準面４８Ｚとの間には、少なくとも１枚以上の板状の間隔調整部材７が介装されている。これによれば、間隔調整部材７を介装することにより、光学部品４１２の位置調整を簡略化できる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を照明するために、複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの前記光学部品を所定の照明光軸上に配置する光学部品用筐体とを備えた光学装置、および、この光学装置を備えたプロジェクタに関する。

従来、会議、学会、展示会等でのプレゼンテーションや、家庭での映画鑑賞等にプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、光源、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置、および、形成された光学像を拡大投写する投写光学系を備えて構成される。

ここで、プロジェクタには、光源と光変調装置との間に、インテグレータ照明光学系が設けられることが多く、インテグレータ照明光学系を設けることにより、光変調装置を照明する光束の面内照度を均一にし、投写画像全体の明るさの均一化を図ることができるという利点がある。
具体的なインテグレータ照明光学系としては、照明光軸に直交する面内にマトリクス状配置されるレンズ要素を備え、光源の後段に配置される光束分割素子としての第１レンズアレイと、この第１レンズアレイのレンズ要素に応じた複数のレンズ要素から構成され、第１レンズアレイにより分割された部分光束を、光変調装置の画像形成領域上に重畳させる第２レンズアレイとを備えたものが知られている。
インテグレータ照明光学系を構成する光学部品を含み、光源から射出された光束を光変調装置に導く各種光学部品は、通常、内部に所定の照明光軸が設定された光学部品用筐体内に収納されている。

このような第１レンズアレイおよび第２レンズアレイを光学部品用筐体内に収納する構造としては、一方のレンズアレイを保持枠（位置調整装置）に取り付け、この保持枠を光学部品用筐体にねじ等により固定したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この収納構造によれば、一方のレンズアレイの光学部品用筐体に対する取り付け位置を調整して２つのレンズアレイの照明光軸方向の間隔を調整することにより、光変調装置の画像形成領域上の照明領域を調整することができるので、照明マージンを変化させて光の利用率を向上させることができるという利点がある。

特開２０００−３０４９０５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の収納構造では、保持枠に保持され、位置調整のされたレンズアレイは、ねじにより固定しなければならないため、レンズアレイの位置決め操作が煩雑であるという問題がある。また、保持枠を構成する部品点数が多く、構造が複雑となることとあわせ、光学装置の製造工程および製造コストが増大するという問題がある。

本発明の目的は、光学部品の位置調整を簡略化できる光学装置を提供することである。

本発明の光学装置は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を照明するために、複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの前記光学部品を所定の照明光軸上に配置する光学部品用筐体とを備えた光学装置であって、前記光学部品用筐体には、前記光学部品を前記照明光軸方向に位置決めするための基準面が形成されるとともに、この基準面に対して前記光学部品を面外方向から押圧付勢する付勢部材が設けられ、前記光学部品と前記基準面との間には、少なくとも１枚以上の板状の間隔調整部材が介装されていることを特徴とする。

本発明によれば、光学部品は、該光学部品を照明光軸方向に位置決めするために光学部品用筐体に形成された基準面に、付勢部材によって押圧付勢される。ここで、光学部品と基準面との間には、少なくとも１枚以上の間隔調整部材が介装されるので、該光学部品は、付勢部材による押圧方向と反対方向に移動することとなる。これによれば、間隔調整部材を介装することにより、光学部品の位置調整を簡易に行うことができる。
また、このような光学部品の位置調整は、付勢部材によって押圧付勢される光学部品と、基準面との間に間隔調整部材を介装することによって行われるので、部材点数の増加を最小限に抑えることができる。

本発明では、前記複数の光学部品は、前記照明光軸に直交する面内に複数のレンズ要素が配置され、前記光源から射出された光束を複数の部分光束に分割する第１のレンズアレイと、この第１のレンズアレイに応じた複数のレンズ要素を備え、各部分光束を前記光変調装置の画像形成領域に重畳させる第２のレンズアレイとを含んで構成され、前記間隔調整部材は、この第１のレンズアレイおよび／または第２のレンズアレイとそれぞれの基準面との間に介装されていることが好ましい。
本発明によれば、間隔調整部材を、第１のレンズアレイおよび／または第２のレンズアレイと基準面との間に介装して、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの距離を調整することができる。ここで、第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイの距離が長くなると、光学像の光量が上がる一方で、照明マージンが狭くなる。また、逆に短くなると、光量が下がる一方で、照明マージンが広くなる。このため、間隔調整部材を介装して、第１のレンズアレイおよび／または第２のレンズアレイの位置を調整し、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの距離を調整することにより、適切な光学像の光量や照明マージンに調整することができる。

また、間隔調整部材を介装して、第１のレンズアレイの位置調整を行う場合では、第２のレンズアレイの位置調整を行う場合に比べて、第２のレンズアレイの照明光軸上の後段に配置された光学部品の位置を変更する必要がない。従って、第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとの距離の調整を易化することができ、光学装置の製造工程をより簡略化することができる。

本発明では、前記間隔調整部材は、前記光学部品に応じた外形形状を有する金属製の薄板から構成され、この薄板には、該光学部品に入射または射出される光束に応じた開口が形成されていることが好ましい。
本発明によれば、光学部品と、この光学部品を位置決めする基準面との間に介装される間隔調整部材は、金属製の薄板から構成されている。また、この薄板には光束の透過する開口が形成されている。これによれば、間隔調整部材の介装に際して、間隔調整部材を光学部品に当接させることができ、該光学部品で発生した熱を間隔調整部材に伝導させて放熱することにより、該光学部品の冷却効率を向上することができる。従って、光学部品の破損・変形を防ぐことができ、安定した光学像の形成を行うことができる。また、光学部品の冷却効率を向上できるので、従来用いられる光学部品の材料より耐熱性の低い材料を光学部品に採用することができ、光学部品の材料の選択範囲を広げることができる。

本発明のプロジェクタは、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、前述の光学装置を備えていること。

本発明によれば、前述の光学装置と略同じ効果を奏することができる。すなわち、光学部品の位置調整を簡略化でき、その位置調整における部品点数の増加を最小限に抑えた光学装置を備えたプロジェクタを構成することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．プロジェクタの主な構成〕
図１は、本発明に係るプロジェクタ１を上方前面側から見た斜視図である。図２は、プロジェクタ１を下方背面側から見た斜視図である。
図１または図２に示すように、プロジェクタ１は、射出成形によって成形された略直方体状の外装ケース２を備える。この外装ケース２は、プロジェクタ１の本体部分を収納する合成樹脂製の筐体であり、アッパーケース２１と、ロアーケース２２とを備え、これらのケース２１，２２は、互いに着脱自在に構成されている。

アッパーケース２１は、図１，２に示すように、プロジェクタ１の上面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する上面部２１Ａ、側面部２１Ｂ、前面部２１Ｃおよび背面部２１Ｄを含んで構成される。
同様に、ロアーケース２２も、図１，２に示すように、プロジェクタ１の下面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する下面部２２Ａ、側面部２２Ｂ、前面部２２Ｃ、および背面部２２Ｄを含んで構成される。

従って、図１，２に示すように、直方体状の外装ケース２において、アッパーケース２１およびロアーケース２２の側面部２１Ｂ，２２Ｂ同士が連続的に接続されて直方体の側面部分２１０が構成され、同様に、前面部２１Ｃ，２２Ｃ同士の接続で前面部分２２０が、背面部２１Ｄ，２２Ｄ同士の接続で背面部分２３０が、上面部２１Ａにより上面部分２４０が、下面部２２Ａにより下面部分２５０がそれぞれ構成される。

図１に示すように、上面部分２４０において、その前方側には操作パネル２３が設けられ、この操作パネル２３の近傍には音声出力用のスピーカ孔２４０Ａが形成されている。

前方から見て右側の側面部分２１０には、２つの側面部２１Ｂ，２２Ｂを跨る開口２１１が形成されている。ここで、外装ケース２内には、後述するメイン基板５１と、インターフェース基板５２とが設けられており、この開口２１１に取り付けられるインターフェースパネル５３を介して、メイン基板５１に実装された接続部５１Ｂと、インターフェース基板５２に実装された接続部５２Ａとが外部に露出している。これらの接続部５１Ｂ，５２Ａにおいて、プロジェクタ１には外部の電子機器等が接続される。

前面部分２２０において、前方から見て右側で、前記操作パネル２３の近傍には、２つの前面部２１Ｃ，２２Ｃを跨ぐ円形状の開口２２１が形成されている。この開口２２１に対応するように、外装ケース２内部には、投写レンズ４６が配置されている。この際、開口２２１から投写レンズ４６の先端部分が外部に露出しており、この露出部分の一部であるレバー４６Ａを介して、投写レンズ４６のフォーカス操作が手動で行えるようになっている。

前面部分２２０において、前記開口２２１の反対側の位置には、排気口２２２が形成されている。この排気口２２２には、安全カバー２２２Ａが形成されている。

図２に示すように、背面部分２３０において、背面から見た右側には矩形状の開口２３１が形成され、この開口２３１からインレットコネクタ２４が露出するようになっている。

下面部分２５０において、下方から見て右端側の中央位置には矩形状の開口２５１が形成されている。開口２５１には、この開口２５１を覆うランプカバー２５が着脱自在に設けられている。このランプカバー２５を取り外すことにより、図示しない光源ランプの交換が容易に行えるようになっている。

また、下面部分２５０において、下方から見て左側で背面側の隅部には、一段内側に凹んだ矩形面２５２が形成されている。この矩形面２５２には、外部から冷却空気を吸入するための吸気口２５２Ａが形成されている。矩形面２５２には、この矩形面２５２を覆う吸気口カバー２６が着脱自在に設けられている。吸気口カバー２６には、吸気口２５２Ａに対応する開口２６Ａが形成されている。開口２６Ａには、図示しないエアフィルタが設けられており、内部への塵埃の侵入が防止されている。

さらに、下面部分２５０において、後方側の略中央位置にはプロジェクタ１の脚部を構成する後脚２Ｒが形成されている。また、下面部２２Ａにおける前方側の左右の隅部には、同じくプロジェクタ１の脚部を構成する前脚２Ｆがそれぞれ設けられている。つまり、プロジェクタ１は、後脚２Ｒおよび２つ前脚２Ｆにより３点で支持されている。
２つの前脚２Ｆは、それぞれ上下方向に進退可能に構成されており、プロジェクタ１の前後方向および左右方向の傾き（姿勢）を調整して、投写画像の位置調整ができるようになっている。

また、図１，２に示すように、下面部分２５０と前面部分２２０とを跨るように、外装ケース２における前方側の略中央位置には、直方体状の凹部２５３が形成されている。この凹部２５３には、該凹部２５３の下側および前側を覆う前後方向にスライド自在なカバー部材２７が設けられている。このカバー部材２７により、凹部２５３には、プロジェクタ１の遠隔操作を行うための図示しないリモートコントローラ（リモコン）が収納される。

図３，４は、プロジェクタ１の内部を示す斜視図である。具体的には、図３は、図１の状態からプロジェクタ１のアッパーケース２１を外した図である。図４は、図３の状態から制御基板５を外した図である。

外装ケース２には、図３，４に示すように、背面部分に沿って配置され、左右方向に延びる電源ユニット３と、この電源ユニット３の前側に配置された平面視略Ｌ字状で光学装置としての光学ユニット４と、これらのユニット３，４の上方および右側に配置される制御部としての制御基板５とを備える。これらの各装置３〜５によりプロジェクタ１の本体が構成されている。

電源ユニット３は、電源３１と、この電源３１の下方に配置された図示しないランプ駆動回路（バラスト）とを含んで構成される。
電源３１は、前記インレットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路や制御基板５等に供給するものである。
前記ランプ駆動回路は、光学ユニット４を構成する図３，４では図示しない光源ランプに、電源３１から供給された電力を供給するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されている。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配線することにより構成できる。

電源３１および前記ランプ駆動回路は、略平行に上下に並んで配置されており、これらの占有空間は、プロジェクタ１の背面側で左右方向に延びている。
また、電源３１および前記ランプ駆動回路は、左右側が開口されたアルミニウム等の金属製のシールド部材３１Ａによって周囲を覆われている。
シールド部材３１Ａは、冷却空気を誘導するダクトとしての機能に加えて、電源３１や前記ランプ駆動回路で発生する電磁ノイズが、外部へ漏れないようにする機能も有している。

制御基板５は、図３に示すように、ユニット３，４の上側を覆うように配置されＣＰＵや接続部５１Ｂ等を含むメイン基板５１と、このメイン基板５１の下側に配置され接続部５２Ａを含むインターフェース基板５２とを備える。
この制御基板５では、接続部５１Ｂ，５２Ａを介して入力された画像情報に応じて、メイン基板５１のＣＰＵ等が、後述する光合成装置を構成する液晶パネルの制御を行う。

メイン基板５１は、金属製のシールド部材５１Ａによって周囲を覆われている。メイン基板５１は、図３ではわかり難いが、光学ユニット４を構成する蓋状部材４７２の上端部分４７２Ａ（図４）に当接している。

〔２．光学ユニットの詳細な構成〕
図５は、光学ユニット４を示す分解斜視図である。図６は、光学ユニット４を模式的に示す図である。
光学ユニット４は、図６に示すように、光源装置４１１を構成する光源ランプ４１６から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成し、この光学像を拡大して投射するユニットであり、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、プリズムユニット４４と、投写レンズ４６と、これらの光学部品４１〜４４，４６を収納する合成樹脂製の光学部品用筐体４７（図５）とを備える。光学部品用筐体４７は、図５に示すように、後述する光学部品４１２〜４１５，４１８，４２１〜４２３，４３１〜４３４，４４２を上方からスライド式に嵌め込む溝部が形成された部品収納部材４７１と、部品収納部材４７１の上側開口を閉塞する蓋状部材４７２とを備えて構成されている。

インテグレータ照明光学系４１は、プリズムユニット４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂとする）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１１と、第１レンズアレイ４１２と、第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。

光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６と、リフレクタ４１７とを備え、光源ランプ４１６から射出された放射状の光線をリフレクタ４１７で反射して平行光線とし、この平行光線を外部へと射出する。光源ランプ４１６には、高圧水銀ランプを採用している。なお、高圧水銀ランプ以外に、メタルハライドランプやハロゲンランプ等も採用できる。また、リフレクタ４１７には、放物面鏡を採用している。なお、放物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを採用してもよい。

第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源ランプ４１６から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。各小レンズの輪郭形状は、液晶パネル４４１の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。

第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる機能を有する。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置される。このような偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、プリズムユニット４４での光の利用効率が高められている。

具体的に、偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的にプリズムユニット４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１では、１種類の偏光光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発する光源ランプ４１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出された光束を全て１種類の偏光光に変換し、プリズムユニット４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１４は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。

色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。

リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２、４３４とを備え、色分離光学系４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。

この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル４４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４４１Ｇ、４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。

また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って、赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに到達する。
なお、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。

プリズムユニット４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、各入射側偏光板４４２の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの後段に配置される射出側偏光板４４３と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。

液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものである。
プリズムユニット４４において、色分離光学系４２で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３によって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。

入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、サファイアガラス等の基板に偏光膜が貼付されたものである。また、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４１８に貼り付けてもよい。
射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。また、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム４４４に貼り付けてもよい。
これらの入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。

クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４４には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。このようなクロスダイクロイックプリズム４４４は光学ガラスにより構成されている。
投写レンズ４６は、プリズムユニット４４のクロスダイクロイックプリズム４４４で合成されたカラー画像を拡大して投写するものである。

〔３．第１レンズアレイの位置調整〕
図７は、間隔調整部材としての板金７の位置を示す部品収納部材４７１の斜視図である。また、図８は、板金７による第１レンズアレイ４１２の位置調整を示す部品収納部材４７１の部分拡大図である。
図７および図８に示すように、部品収納部材４７１の内壁面には、光学部品を上方からスライドして収納する複数の溝部が形成されており、これらのうち、第１レンズアレイ４１２が配置される位置には、溝部４８が形成されている。

溝部４８には、第１レンズアレイ４１２の照明光軸方向、すなわち、図７および図８中Ｚ軸方向の位置を規定するＺ軸位置基準面４８Ｚと、照明光軸に直交する方向のうち、図７および図８中Ｘ軸方向の位置を規定するＸ軸位置基準面４８Ｘと、Ｙ軸方向の位置を規定する図示しないＹ軸位置基準面とが形成されている。
また、溝部４８の投写側は、Ｚ軸方向に略平行に形成された第１凹部４８１と、この第１凹部４８１に対向して形成され、Ｘ軸およびＺ軸に対して略４５°の傾斜をもって形成された第２凹部４８２とを備えている。これら第１凹部４８１および第２凹部４８２には、第１レンズアレイ４１２をＺ軸位置基準面４８ＺおよびＸ軸位置基準面４８Ｘに押圧付勢して位置決め固定する位置固定機構６１，６２が収納されている。
なお、第１レンズアレイ４１２のＹ方向への位置決め固定は、第１レンズアレイ４１２の自重により行われる。

位置固定機構６１は、付勢部材６１１および当接部材６１２から構成されている。
付勢部材６１１は、図示を略すが拡開した略コ字状に形成された板ばねであり、当接部６１２を介して、第１レンズアレイ４１２をＺ軸方向の反対方向に押圧付勢して、Ｚ軸位置基準面４８Ｚに位置決め固定する。なお、本実施形態では、付勢部材６１１は、板ばねとして構成されるとしたが、コイルばねによって構成してもよく、また、ゴムおよびスポンジ等の弾性体で構成してもよい。
当接部材６１２は、図示を略すが、第１凹部４８１の高さ寸法（Ｙ軸方向の寸法）に合わせて形成された板状体であり、付勢部材６１１と第１レンズアレイ４１２との間に介装されている。この当接部材６１２は、第１レンズアレイ４１２のＸ軸方向端部に当接して、付勢部材６１１のＺ軸方向の反対方向への付勢力を、第１レンズアレイ４１２に均等に伝えるための部材である。これにより、第１レンズアレイ４１２をＺ軸位置基準面４８Ｚに安定して位置決め固定することができる。
なお、第２凹部４８２に収納された位置固定機構６２は、位置固定機構６１と同様に、付勢部材６１１および当接部６１２を備え、第１レンズアレイ４１２を、該第１レンズアレイ４１２の側面から、Ｚ軸位置基準面４８ＺおよびＸ軸位置基準面４８Ｘに押圧付勢する。

位置固定機構６１，６２によって押圧付勢される第１レンズアレイ４１２と、Ｚ軸位置基準面４８Ｚとの間には、間隔調整部材としての板金７が介装されている。すなわち、この板金７は、第１レンズアレイ４１２の光束入射側に設けられている。
板金７は、略０．２ｍｍの厚さ寸法を有し、第１レンズアレイ４１２と略同じ外形形状を有する薄板であり、アルミニウムによって形成されている。この板金７は、本実施形態では、第１レンズアレイ４１２の外形形状に合わせて、略矩形状を有している。
板金７の略中央には、光源装置４１１から射出された光束を第１レンズアレイ４１２のレンズ要素（図示省略）に入射させるための開口７１が形成されている。この開口７１は、第１レンズアレイ４１２のレンズ要素の形状に合わせて略矩形状に形成されている。この開口７１は、板金７が第１レンズアレイ４１２とＺ軸位置基準面４８Ｚとの間に介装される際に、第１レンズアレイ４１２のレンズ要素の位置と略一致する位置に配置される。

板金７は、レンズ要素以外の第１レンズアレイ４１２の周辺部分に当接される。ここで、板金７は、前述のように、熱伝導性の高いアルミニウムにより形成されているので、第１レンズアレイ４１２で発生する熱が板金７に伝導され放熱される。これにより、第１レンズアレイ４１２の冷却効率を向上することができるので、第１レンズアレイ４１２に光束が照射される際の発熱による破損・変形を防ぐことができ、光学像を安定して形成することができる。また、第１レンズアレイ４１２の冷却効率を向上できるので、第１レンズアレイ４１２を、従来の第１レンズアレイより耐熱性の低い材質で形成することができる。従って、第１レンズアレイ４１２の材料選択の幅を広げることができる。

また、このような板金７の介装枚数は３枚程度とされ、第１レンズアレイ４１２の位置調整は、０〜０．６ｍｍの範囲とされる。この範囲は、第１レンズアレイ４１２のＺ軸方向の位置を規定するＺ軸位置基準面４８Ｚの精度が高いため、第１レンズアレイ４１２の大幅な位置調整は必要ないので、光学像の光量および照明マージンの微調整を行うのに必要な範囲として０〜０．６ｍｍと設定されている。
なお、Ｚ軸位置基準面４８Ｚの精度が低い場合は、前述の範囲に限らず、より広い範囲の位置調整を行ってもよい。

このような構成の光学ユニット４によれば、第１レンズアレイ４１２とＺ軸位置基準面４８Ｚとの間に、板金７を介装することにより、第１レンズアレイ４１２の照明光軸方向の位置を簡易に調整することができる。また、これにより、第１レンズアレイ４１２と第２レンズアレイ４１３との間隔を調整できるので、形成される光学像の光量および照明マージンを簡単に調整することができる。

第１レンズアレイ４１２の位置調整は、付勢部材６１１を備えた位置固定機構６１，６２によって押圧付勢された第１レンズアレイ４１２とＺ軸位置基準面４８Ｚとの間に板金７を介装して行う。これによれば、第１レンズアレイ４１２の位置調整には、板金７を１枚以上用意すれば足りるので、部品点数の増加を最小限に抑えることができる。

板金７を介装して位置調整を行う対象は第１レンズアレイ４１２であるので、第１レンズアレイ４１２と第２レンズアレイ４１３との間隔を調整して、光学像の光量および照明マージンを簡単に調整できる。ここで、光学像の光量および照明マージンの調整は、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３の間隔と、第２レンズアレイ４１３および液晶パネル４４１の間隔との相対比によって決定される。このため、第２レンズアレイ４１３の位置調整をすることによっても、光学像の光量および照明マージンの調整は可能であるが、第２レンズアレイ４１３の照明光軸上の後段に配置された偏光変換素子４１４等の位置を調整し直す必要があるので、調整操作が煩雑となる。従って、第１レンズアレイ４１２の位置調整を行うことで、光学像の光量および照明マージンの調整を簡略化できる。

〔４．実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
(4-1)前記実施形態では、第１レンズアレイ４１２およびＺ軸位置基準面４８Ｚとの間に板金７を介装して、第１レンズアレイ４１２の位置調整を行うとしたが、他の光学部品の位置調整を行ってもよい。例えば、前述のように、第２レンズアレイ４１３、重畳レンズ４１５、ダイクロイックミラー４２１，４２２、入射側レンズ４３１およびリレーレンズ４３３等を挙げることができる。このうち、第２レンズアレイ４１３を位置調整する場合では、第２レンズアレイ４１３と、この第２レンズアレイ４１３のＺ軸方向の位置を規定するＺ軸位置基準面との間に板金７を介装すればよい。この場合、板金７の介装により第１レンズアレイ４１２の位置調整を行った場合と略同じ効果を奏することができる。なお、第１レンズアレイ４１２の位置を調整した場合では、前述のように、光学像の光量および照明マージンの調整操作をより簡略化することができる。
また、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３のそれぞれを、板金７を介装することにより位置調整するとしてもよい。

(4-2)前記実施形態では、板金７はアルミニウムにより形成されるとしたが、マグネシウムにより形成してもよい。すなわち、熱伝導性の高い金属により形成されていれば、第１レンズアレイ４１２の放熱を促進して冷却効率を向上することができる。従って、前述のように、第１レンズアレイ４１２の破損・変形を防止することができ、安定して光学像を形成することができるとともに、第１レンズアレイ４１２の材料を安価な硝材とすることができ、第１レンズアレイ４１２の材料選択の幅を広げることができる。また、同様に、熱伝導性の高い合成樹脂等によって、間隔調整部材としての板状体を形成しても、略同様の効果を奏することができる。

(4-3)前記実施形態では、板金７によって第１レンズアレイ４１２の位置調整が行われるのは、照明光軸方向（図７および図８中Ｚ軸方向）としたが、照明光軸に直交する方向（図７および図８中ＸおよびＹ軸方向）としてもよい。この場合、第１レンズアレイ４１２とＸ軸位置基準面４８ＸおよびＹ軸位置基準面（図示省略）との間に、間隔調整部材としての板状体等を介装して、第１レンズアレイ４１２の位置調整を行えばよい。

(4-4)前記実施形態では、３つの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。
また、光変調装置として液晶パネル４４１を用いたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
さらに、前記各実施形態では、液晶パネルに、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
加えて、前記実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

本発明は、プロジェクタに利用できる他、光学部品を収納する光学部品用筐体における該光学部品の位置調整が必要な光学装置に利用できる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタを上方前面側から見た斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタを下方背面側から見た斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部を示す斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの内部を示す斜視図。 前記実施形態におけるプロジェクタの光学ユニットを示す分解斜視図。 前記実施形態における光学ユニットを示す模式図。 前記実施形態における板金の位置を示す部品収納部材の斜視図。 前記実施形態における第１レンズアレイの位置調整を示す部品収納部材の部分拡大図。

符号の説明

１…プロジェクタ、４…光学ユニット（光学装置）、４１１…光源装置、４１２…第１レンズアレイ（光学部品）、４１３…第２レンズアレイ（光学部品）、４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）…液晶パネル（光変調装置）、４７…光学部品用筐体、４８Ｚ…Ｚ軸位置基準面（基準面）、６１１…付勢部材、７…板金（間隔調整部材）、７１…開口。

Claims (4)

1. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置を照明するために、複数の光学部品と、これら複数の光学部品を収納し、それぞれの前記光学部品を所定の照明光軸上に配置する光学部品用筐体とを備えた光学装置であって、
   前記光学部品用筐体には、前記光学部品を前記照明光軸方向に位置決めするための基準面が形成されるとともに、この基準面に対して前記光学部品を面外方向から押圧付勢する付勢部材が設けられ、
   前記光学部品と前記基準面との間には、少なくとも１枚以上の板状の間隔調整部材が介装されていることを特徴とする光学装置。
2. 請求項１に記載の光学装置において、
   前記複数の光学部品は、前記照明光軸に直交する面内に複数のレンズ要素が配置され、
   前記光源から射出された光束を複数の部分光束に分割する第１のレンズアレイと、この第１のレンズアレイに応じた複数のレンズ要素を備え、各部分光束を前記光変調装置の画像形成領域に重畳させる第２のレンズアレイとを含んで構成され、
   前記間隔調整部材は、この第１のレンズアレイおよび／または第２のレンズアレイとそれぞれの基準面との間に介装されていることを特徴とする光学装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学装置において、
   前記間隔調整部材は、前記光学部品に応じた外形形状を有する金属製の薄板から構成され、この薄板には、該光学部品に入射または射出される光束に応じた開口が形成されていることを特徴とする光学装置。
4. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、前記光学像を拡大投写するプロジェクタであって、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。

Images