JP2014186086A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、フォーカスずれを補正でき、高輝度化に対応できるプロジェクターを提供する。
【解決手段】プロジェクター１は、照明光を変調する表示装置２と、表示装置２による変調光を投射する投射レンズ３５とを備えるプロジェクター１であって、表示装置２と投射レンズ３５とを保持する保持部材５を備え、保持部材５は、投射レンズ３５を保持する第１保持部材５０と、第１保持部材５０に保持される第２保持部材６０と、第２保持部材６０に保持されると共に表示装置２を保持する第３保持部材７０と、を有し、投射レンズ３５の光軸ＯＡ方向における保持部材５の温度変化に伴う伸縮方向を含めた伸縮量の総和は、投射レンズ３５の焦点距離の温度変化に伴う増減量に対応している。
【選択図】図５

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、照明光を変調する表示装置や、表示装置による変調光を投射する投射レンズ等を備えたプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターでは、投射レンズがプロジェクター内部の熱により微少に変形し、結果としてフォーカスがずれてしまう場合がある。なお、近年、プロジェクターは、高輝度化が進み、温度上昇によるフォーカスずれの量も大きくなってきている。

特許文献１では、表示装置を支持するホルダー部材と、投射レンズを保持するとともに前記ホルダー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を、投射レンズの焦点距離の増減の温度係数と対応させるプロジェクターの構成が開示されている。

また、特許文献１では、投射レンズのフランジを保持するフレーム部材を金属部材で構成している。この場合、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の非鉄金属をダイキャストにより成形して用いることが考えられる。

特開２０１０−２５６３９４号公報

しかし、アルミニウム合金やマグネシウム合金等は、鉄合金等に比べて線膨張係数が高く、プロジェクターの高輝度化を図る場合には、温度上昇によるフレーム部材の伸縮量を加味することも必要となる。また、鉄合金をフレーム部材として用いる場合、切削加工を行うことにより、製造コストが高くなり量産性が低下する。
従って、簡易な構成で、フォーカスずれを補正でき、高輝度化に対応できるプロジェクターが要望されていた。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例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を備えるプロジェクターであって、表示装置と投射レンズとを保持する保持部材を備え、保持部材は、投射レンズを保持する第１の保持部材と、第１の保持部材に保持される第２の保持部材と、第２の保持部材に保持されると共に表示装置を保持する第３の保持部材と、を有し、投射レンズの光軸方向における保持部材の伸縮方向を含めた伸縮量の総和は、投射レンズの焦点距離の増減量に対応していることを特徴とする。

このようなプロジェクターによれば、投射レンズの光軸方向における保持部材の伸縮方向を含めた伸縮量の総和が、投射レンズの焦点距離の増減量に対応するため、温度変化に伴う投射レンズの焦点距離の増減量を、保持部材（第１の保持部材、第２の保持部材、第３の保持部材）の伸縮方向を含めた伸縮量の総和によって補正することが可能となる。従って、簡易な構成で、フォーカスずれを補正でき、高輝度化に対応できるプロジェクターを実現することができる。

［適用例２］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、保持部材の伸縮量の総和に、表示装置の伸縮量も含めることが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、保持部材の伸縮量の総和に、表示装置の伸縮量も含めることにより、投射レンズの焦点距離の増減量に対して、更に対応させることができ、正確にフォーカスずれを補正できる。

［適用例３］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、第１保持部材および第２保持部材と、第３保持部材とは、光軸方向において逆方向に伸縮することが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、第１保持部材および第２保持部材と、第３保持部材とは、光軸方向において逆方向に伸縮することにより、伸縮方向を含めた伸縮量の総和を、投射レンズの焦点距離の増減量に対応させ易くなる。

［適用例４］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、第２保持部材の線膨張係数は、第１保持部材と第３保持部材との線膨張係数より小さいことが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、第２保持部材の伸縮量を小さく抑え、第１保持部材と第３保持部材とは、第２保持部材の伸縮量より大きい伸縮量で、かつ、それぞれ逆方向に伸縮する。これにより、伸縮量の総和を投射レンズの焦点距離の増減量に対応させることを容易に行うことが可能となる。

［適用例５］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、第１保持部材と第２保持部材と第３保持部材とは、積層されていることが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、第１保持部材と第２保持部材と第３保持部材とが積層された構成となるため、保持部材の省スペース化を図ることができる。

［適用例６］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、投射レンズの焦点距離の増減量の温度係数は、負の値であり、保持部材の伸縮量の温度係数は、正の値であり、第１保持部材の一部は、第２保持部材の光路下流側の先端部に連結されており、第２保持部材の光路上流側の先端部は、第３保持部材の光路上流側の先端部に連結されていることが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、投射レンズの焦点距離が温度上昇に伴って減少するが、保持部材が温度上昇に伴って伸びることにより、第３保持部材に保持される表示装置を投射レンズに近づけることができる。これにより、温度上昇に伴う投射レンズの焦点距離の変化に対応させることができる。

［適用例７］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、第１保持部材および第３保持部材は合成樹脂部材で構成され、第２保持部材は金属部材で構成されていることが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、投射レンズを保持する第１保持部材が合成樹脂部材で構成されていることで、成形性が向上し、量産性を向上させることができると共に、高輝度化が図られても、フォーカスずれを補正することができる。

実施形態に係るプロジェクターの光学系の構造を示す模式図。 プロジェクターの投射レンズ、保持部材、表示装置を組み立てた状態を示す斜視図。 プロジェクターの保持部材の分解斜視図。 プロジェクターの表示装置の分解斜視図。 プロジェクターの投射レンズ、保持部材、表示装置を示す概断面図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
〔実施形態〕

図１は、実施形態に係るプロジェクター１の光学系の構造を示す模式図である。図１を参照して、プロジェクター１の光学系の構成と動作を説明する。

本実施形態のプロジェクター１は、ユニット化された光学装置３と、装置全体を覆う外装ケース１Ａとを備える。光学装置３は、制御部による制御に基づき、光源装置３０から射出された光束を光学的に処理して画像信号に応じた画像光を形成して投射する装置である。

光学装置３は、光源装置３０、照明光学装置３１、色分離光学装置３２、リレー光学装置３３、電気光学装置３４、および投射レンズ３５を備えて構成される。なお、光学装置３を構成する光源装置３０、照明光学装置３１、色分離光学装置３２、リレー光学装置３３は、遮光性を有する支持枠体である光学部品用筐体３６の内部に略全体が収納される。

また、電気光学装置３４と投射レンズ３５とは、後述する保持部材５（図２参照）に保持される。そして、この保持部材５に光学部品用筐体３６が保持される（または、光学部品用筐体３６に保持部材５が保持される）ことにより、光学装置３が構成される。なお、光学装置３を構成する各光学部品は、光学的にアライメントされた状態で固定される。

光源装置３０は、光源３０１およびリフレクター３０２を備える。光源装置３０は、光源３０１から射出された光束をリフレクター３０２によって射出方向を揃え、システム光軸ＳＡに略平行な光束にして照明光学装置３１に向けて射出する。システム光軸ＳＡは、光源装置３０から被照明領域側に射出される光束の中心軸である。本実施形態の光源装置３０は、超高圧水銀ランプを用いている。

照明光学装置３１は、第１レンズアレイ３１１と、第２レンズアレイ３１２と、偏光変換素子３１３と、重畳レンズ３１４と、平行化レンズ３１５と、を備えている。第１レンズアレイ３１１は、システム光軸ＳＡ方向から見て略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、光源装置３０から射出された光束を部分光束に分割し、システム光軸ＳＡに沿った方向に射出する。第２レンズアレイ３１２は、第１レンズアレイ３１１の小レンズから射出された部分光束に対応して、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。第２レンズアレイ３１２は、第１レンズアレイ３１１から射出された部分光束をそれぞれ重畳レンズ３１４に向けて射出する。

偏光変換素子３１３は、第２レンズアレイ３１２から射出されたランダム偏光光となる各部分光束を液晶パネル３４１で利用可能な略１種類の偏光光に揃える機能を有する。なお、第２レンズアレイ３１２から射出され、偏光変換素子３１３によって略１種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ３１４によって、液晶パネル３４１の表面に略重畳される。なお、重畳レンズ３１４から射出された光束は、平行化レンズ３１５により平行化されて液晶パネル３４１に重畳される。平行化レンズ３１５は、詳細には、後述する３色の色光毎に設けられている。

色分離光学装置３２は、第１ダイクロイックミラー３２１と、第２ダイクロイックミラー３２２と、反射ミラー３２３と、を備えている。色分離光学装置３２は、照明光学装置３１から射出された光束を、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の３色の色光に分離する。

リレー光学装置３３は、入射側レンズ３３１と、リレーレンズ３３３と、反射ミラー３３２，３３４と、を備えている。リレー光学装置３３は、色分離光学装置３２で分離されたＲ光をＲ光用の液晶パネル３４１Ｒまで導く。なお、本実施形態では、リレー光学装置３３がＲ光を導く構成としているが、これに限定されず、例えば、Ｂ光を導く構成としてもよい。

電気光学装置３４は、入射側偏光板３４２と、光変調装置としての液晶パネル３４１（Ｒ光用の液晶パネルを３４１Ｒ、Ｇ光用の液晶パネルを３４１Ｇ、Ｂ光用の液晶パネルを３４１Ｂとする）と、射出側偏光板３４３と、クロスダイクロイックプリズム３４４と、を備えている。入射側偏光板３４２および射出側偏光板３４３は、液晶パネル３４１Ｒ，３４１Ｇ，３４１Ｂ毎に設けられている。

液晶パネル３４１（３４１Ｒ，３４１Ｇ，３４１Ｂ）は、色分離光学装置３２で色光毎に分離された光束（照明光）を画像信号に応じて変調する。クロスダイクロイックプリズム３４４は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状を有し、全体として、直方体形状に形成されている。また、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。クロスダイクロイックプリズム３４４は、液晶パネル３４１Ｒ，３４１Ｇ，３４１Ｂで変調された各色光（各変調光）を合成し、投射レンズ３５に射出する。

投射レンズ３５は、複数のレンズを組み合わせた組レンズで構成され、電気光学装置３４で変調され合成された合成光（変調光）による画像光を、所望の拡大率で拡大して、スクリーン上にカラーの静止画又は動画を投射する。

なお、本実施形態では、電気光学装置３４により、表示装置２が構成されている。詳細には、電気光学装置３４を構成する、クロスダイクロイックプリズム３４４と、クロスダイクロイックプリズム３４４に固定される３つの射出側偏光板３４３と、３つの液晶パネル３４１とにより、表示装置２が構成されている。なお、電気光学装置３４を構成する３つの入射側偏光板３４２は、光学部品用筐体３６に設置される。

図２は、プロジェクター１の投射レンズ３５、保持部材５、表示装置２を組み立てた状態を示す斜視図である。図３は、プロジェクター１の保持部材５の分解斜視図である。図４は、プロジェクター１の表示装置２の分解斜視図である。なお、図３と図４とにより、プロジェクター１の保持部材５と表示装置２との分解斜視図を示す。そして、図４には、表示装置２を保持する保持部材５の第３保持部材７０も図示している。図５は、プロジェクター１の投射レンズ３５、保持部材５、表示装置２を示す概断面図である。図２〜図５を参照して、投射レンズ３５、保持部材５、表示装置２の構成と動作を説明する。

図２〜図５に示すように、表示装置２と投射レンズ３５とは保持部材５により保持されている。保持部材５は、投射レンズ３５を保持する第１保持部材５０と、第１保持部材５０に保持される第２保持部材６０と、第２保持部材６０に保持されると共に表示装置２を保持する第３保持部材７０と、を有している。なお、保持部材５を構成する第１保持部材５０は、光源装置３０、照明光学装置３１、色分離光学装置３２、リレー光学装置３３、および入射側偏光板３４２を内部に収容する光学部品用筐体３６も保持している。なお、詳細は後述するが、第１保持部材５０と第３保持部材７０は合成樹脂部材で構成され、第２保持部材６０は金属部材で構成されている。

第１保持部材５０は、投射レンズ３５の鏡筒３５１の外周に設けられた固定用フランジ３５２（図５参照）を支持する鏡筒保持部５１と、鏡筒保持部５１の上部から光路上流側に突出する保持部５２とを備えている。なお、鏡筒保持部５１は、光学部品用筐体３６も保持する。

図３に示すように、第１保持部材５０の鏡筒保持部５１は、略矩形の板状に形成されており、中央には丸穴を有する開口部５１１が形成され、開口部５１１の周囲には、ナット挿入部５１２が４つ形成されている。また、鏡筒保持部５１は、矩形板状のコーナー部に、孔部５１３が４つ形成されている。

図２に示すように、鏡筒保持部５１の開口部５１１には、投射レンズ３５の鏡筒３５１が挿入される。そして、ナット挿入部５１２に挿入したナット５１４に対して、固定用フランジ３５２の孔部（図示省略）を介して、ネジ５１５を螺合させることにより、固定用フランジ３５２を鏡筒保持部５１に保持（固定）することができる。これにより、投射レンズ３５を第１保持部材５０に保持（固定）することができ、第１保持部材５０に対する投射レンズ３５のアライメントを行うことができる。

図３に示すように、第１保持部材５０の保持部５２は、平面視略矩形状の本体５２１を有している。本体５２１の上面５２１ａには、２つの固定孔５２２が下方に向けて形成されている。この固定孔５２２には、ナット５２３がインサートされている。また、上面５２１ａの固定孔５２２の光路上流側には、第２保持部材６０を設置する際の基準となる基準突起５２４と、案内用の案内突起５２５とが形成されている。

図３に示すように、第２保持部材６０は、平面視略矩形状の板状の本体６１を有しており、光路下流側の先端部には２つの孔部６１１が形成されている。また、孔部６１１の光路上流側には、丸孔の基準孔６１２と、長孔となる案内孔６１３とが形成されている。また、光路上流側の先端部には１つの孔部６１４が形成されている。また、孔部６１４の横には、丸孔の基準孔６１５と、長孔となる案内孔６１６とが形成されている。

図３に示すように、第３保持部材７０は、平面視略矩形状の本体７１を有している。本体７１の上方に突出した上面７１ａには、１つの固定孔７１１が下方に向けて形成されている。この固定孔７１１には、ナット７１２がインサートされている。また、上面７１ａの固定孔７１１の横には、第２保持部材６０に保持される際の基準となる基準突起７１３と、案内用の案内突起７１４とが形成されている。なお、固定孔７１１が形成される位置は、第３保持部材７０において、光路上流側の先端部となる。本体７１の下面７１ｂには、円形で下方向に突出し、図４に示すように、表示装置２（クロスダイクロイックプリズム３４４）を接着剤等で固定する固定部７１５が形成されている。

以降では、第１保持部材５０、第２保持部材６０、第３保持部材７０の組み立て方法を説明する。

図３、図５に示すように、第１保持部材５０（保持部５２）の上方から第２保持部材６０を設置する。詳細には、保持部５２の基準突起５２４と案内突起５２５とが、第２保持部材６０の基準孔６１２と案内孔６１３とに挿通するように設置する。その後、ネジＳＣ１を第２保持部材６０の孔部６１１に挿通して保持部５２の固定孔５２２に設置したナット５２３にそれぞれ螺合する。これにより、図５に示すように、第１保持部材５０（保持部５２）に第２保持部材６０が固定（保持）される。

次に、図３、図５に示すように、第２保持部材６０の下方から第３保持部材７０を設置する。詳細には、第３保持部材７０の基準突起７１３と案内突起７１４とが、第２保持部材６０の基準孔６１５と案内孔６１６とに挿通するように設置する。その後、ネジＳＣ２を第２保持部材６０の孔部６１４に挿通して第３保持部材７０の固定孔７１１に設置したナット７１２に螺合する。これにより、図５に示すように、第２保持部材６０に第３保持部材７０が固定（保持）される。なお、第２保持部材６０は、第１保持部材５０と第３保持部材７０との中継用の部材として用いている。

第３保持部材７０は、表示装置２をアライメントする際のベースの部材となり、図５に示すように、表示装置２を保持（固定）した状態となっている。従って、第３保持部材７０を第２保持部材６０に保持する際には、表示装置２を保持した状態の第３保持部材７０を、第２保持部材６０に保持することになる。なお、この組み立てにより、表示装置２と投射レンズ３５とのアライメントが行われる。

以降では、表示装置２の構成と組み立てを説明する。
表示装置２は、上述したように、最初に、第３保持部材７０の固定部７１５に、クロスダイクロイックプリズム３４４の上面３４４ａが接着剤等により固定される。そして、図２、図４に示すように、クロスダイクロイックプリズム３４４を中心として隣接する３つの側面に、各色光に対応する射出側偏光板３４３と液晶パネル３４１とがそれぞれ設置される。

詳細には、図４、図５に示すように、クロスダイクロイックプリズム３４４の隣接する３つの側面に、射出側偏光板３４３が設置された固定基板３４３ａが設置される。また、固定基板３４３ａには、後述する固定枠３４１ｃが固定される。

図４、図５に示すように、液晶パネル３４１は保持枠３４１ａの内部に収容されている。液晶パネル３４１を収容した保持枠３４１ａは、ネジ等により調整枠３４１ｂに固定される。そして、保持枠３４１ａ（液晶パネル３４１）を固定した調整枠３４１ｂは固定枠３４１ｃに固定される。

固定枠３４１ｃは、調整枠３４１ｂを固定する前に、クロスダイクロイックプリズム３４４に固定された固定基板３４３ａに固定される。そして、調整枠３４１ｂを固定枠３４１ｃに固定する際には、固定枠３４１ｃを基準として各調整枠３４１ｂを６軸方向で調整することにより、液晶パネル３４１どうしのアライメントを行う。その後、アライメントが終了した調整枠３４１ｂを固定枠３４１ｃに接着剤等で固定する。
以上の組み立てにより、表示装置２がアライメントされて第３保持部材７０に保持される。

図５に示すように、第１保持部材５０（保持部５２）、第２保持部材６０、第３保持部材７０は、クロスダイクロイックプリズム３４４の上面３４４ａ側で、積層された構成となるため、保持部材５の省スペース化を図ることができる。また、図２、図５に示すように、保持部材５の平面サイズは、クロスダイクロイックプリズム３４４の平面サイズと略同等に構成されるため、更に、保持部材５の省スペース化を図ることができる。

以降では、保持部材５の機能に関して説明する。
投射レンズ３５は、温度特性を有している。従って、投射レンズ３５は、温度変化に伴って、焦点距離が変化する。図５に示すように、常温時（約２０℃）における投射レンズ３５のバックフォーカス量ＢＦ０は、実線で示す液晶パネル３４１Ｇの位置に対応するものとなっており、スクリーン（図示省略）上にピントの合った結像が可能となっている。なお、バックフォーカス量ＢＦ０は、液晶パネル３４１Ｇのみではなく、図５で図示省略する他の液晶パネル３４１Ｒ，３４１Ｂの位置にも対応している。

この投射レンズ３５が画像投射中に加熱された場合、本実施形態では、実線で示す液晶パネル３４１Ｇ等の位置よりも、二点鎖線で示す液晶パネル３４１Ｇ等の位置、すなわち光路下流側にシフトしたバックフォーカス量ＢＦ１となる。本実施形態では、投射レンズ３５の焦点距離の増減の温度係数は、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している。

一方、保持部材５も、温度特性を有しており、温度変化に伴って伸縮する。保持部材５が画像投射中に加熱された場合、保持部材５のシステム光軸ＳＡ方向の長さが増加する。つまり、保持部材５のシステム光軸ＳＡ（光軸ＯＡ）方向に関する伸縮量の温度係数は、正の値である。

ここで、投射レンズ３５の光軸ＯＡは、システム光軸ＳＡ（表示装置２におけるシステム光軸ＳＡ）に対して平行であり、上方向に若干ずれて設定されている。これは、表示装置２から射出された画像光（変調光）を投射レンズ３５で上側に偏らせて投射させるためである。なお、以降の伸縮量の説明では、システム光軸ＳＡを光軸ＯＡに置き換えて使用する。

以降では、保持部材５の伸縮方向に関して説明する。
第１保持部材５０の保持部５２は、鏡筒保持部５１が固定用フランジ３５２を保持することで、固定用フランジ３５２を基準に、光路上流側に伸縮自由となっている。第２保持部材６０は、光路下流側の先端部のネジＳＣ１を基準に、光路上流側に伸縮自由となっている。第３保持部材７０は、光路上流側の先端部のネジＳＣ２を基準に、光路下流側に伸縮自由となっている。

従って、第１保持部材５０および第２保持部材６０の伸縮方向と、第３保持部材７０の伸縮方向とは、光軸ＯＡ方向において逆方向となる。つまり、保持部材５が加熱された場合、第１保持部材５０（保持部５２）および第２保持部材６０は光路上流側に伸び、第３保持部材７０は光路下流側に伸びる。

また、表示装置２を構成する各部材も、それぞれ温度特性を有しており、温度変化に伴って伸縮する。なお、表示装置２を構成する各部材の光軸ＯＡ方向に関する伸縮量の温度係数は、正の値である。

この構成により、本実施形態では、投射レンズ３５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、保持部材５の伸張に伴って、第３保持部材７０に固定される液晶パネル３４１Ｇ等を、投射レンズ３５にわずかに接近するように移動させることができる。

つまり、本実施形態では、光軸ＯＡ方向における保持部材５の伸縮方向を含めた伸縮量の総和を、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応させることにより、フォーカスずれの発生を防止している。また、保持部材５の伸縮量に、表示装置２の伸縮量も含むことで、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に、更に対応させることができ、フォーカス差ＢＦ１−ＢＦ０と略等しくすることにより、更にフォーカスずれの発生を防止している。

なお、本実施形態では、常温時からプロジェクター１の光源装置３０がオンされて、投射状態となり、光源装置３０の温度が一定（飽和）となった時（この状態を駆動時とする）において、フォーカス差ＢＦ１−ＢＦ０は、約−４μｍとなっている。従って、焦点距離がわずかに短くなっている。

なお、本実施形態では、保持部材５および表示装置２を構成する各部材の常温時と駆動時との温度差を想定して、各部材の選定や、伸縮量に影響する長さ等の設定、を行うことにより、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応させている。

以降では、本実施形態における部材の例や数値の例を用いて、保持部材５の伸縮、および表示装置２の伸縮に関して説明する。

第１保持部材５０（保持部５２）は、合成樹脂部材で構成される。本実施形態では、第１保持部材５０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）でガラス繊維が添加された部材を用いている。ＰＰＳの線膨張係数は、約２．３×１０^-5〔１/℃〕であり、第１保持部材５０の光軸ＯＡ方向の伸縮量に影響する長さが、本実施形態では、約９．５ｍｍである。なお、前述の長さは、第１保持部材５０において、固定用フランジ３５２側の端面を基準に、ネジＳＣ１の中心軸までの長さとしている。この場合の伸縮量の温度係数は、約２．１９×１０^-4〔ｍｍ/℃〕となる。

第２保持部材６０は、金属部材で構成される。本実施形態では、第２保持部材６０は、ＳＥＣＣ（電気亜鉛めっき鋼板）の板材を用いている。ＳＥＣＣの線膨張係数は、約１．１８×１０^-5〔１/℃〕であり、第２保持部材６０の光軸ＯＡ方向の伸縮量に影響する長さが、本実施形態では、約１４．７ｍｍである。なお、前述の長さは、第２保持部材６０において、ネジＳＣ１の中心軸を基準に、ネジＳＣ２の中心軸までの長さとしている。この場合の伸縮量の温度係数は、約１．７３×１０^-4〔ｍｍ/℃〕となる。

第３保持部材７０は、合成樹脂部材で構成される。本実施形態では、第３保持部材７０は、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）でガラス繊維が添加された部材を用いている。ＰＣの線膨張係数は、約５．４×１０^-5〔１/℃〕であり、第３保持部材７０の光軸ＯＡ方向の伸縮量に影響する長さが、本実施形態では、約７．７ｍｍである。なお、前述の長さは、第３保持部材７０において、ネジＳＣ２の中心軸を基準に、クロスダイクロイックプリズム３４４の中心位置に相対する位置までの長さとしている。この場合の伸縮量の温度係数は、約４．１６×１０^-4〔ｍｍ/℃〕となる。なお、第３保持部材７０は、第１保持部材５０および第２保持部材６０とは、伸縮方向が逆となるため、伸縮量の温度係数は、約−４．１６×１０^-4〔ｍｍ/℃〕とする。

ここで、第２保持部材６０の線膨張係数（約１．１８×１０^-5〔１/℃〕）は、第１保持部材５０の線膨張係数（約２．３×１０^-5〔１/℃〕）および第３保持部材７０の線膨張係数（約５．４×１０^-5〔１/℃〕）より小さくなっている。

クロスダイクロイックプリズム３４４は、本実施形態では、ＢＫ７（硼珪酸ガラス）を用いている。ＢＫ７の線膨張係数は、約０．７２×１０^-5〔１/℃〕であり、クロスダイクロイックプリズム３４４の光軸ＯＡ方向の伸縮量に影響する長さが、本実施形態では、約１０ｍｍである。なお、前述の長さは、クロスダイクロイックプリズム３４４において、クロスダイクロイックプリズム３４４の中心位置を基準に、光路上流側の端面までの長さとしている。この場合の伸縮量の温度係数は、約０．７２×１０^-4〔ｍｍ/℃〕となる。

固定基板３４３ａは、本実施形態では、クロスダイクロイックプリズム３４４と同様に、ＢＫ７を用いている。固定基板３４３ａの光軸ＯＡ方向の伸縮量に影響する長さが、本実施形態では、約１．４ｍｍである。なお、前述の長さは、固定基板３４３ａの板厚（光軸ＯＡ方向の厚さ）を長さとしている。この場合の伸縮量の温度係数は、約０．１×１０^-4〔ｍｍ/℃〕となる。

液晶パネル３４１を固定する調整枠３４１ｂ、固定枠３４１ｃは、金属部材で構成される。本実施形態では、調整枠３４１ｂ、固定枠３４１ｃは、ＳＰＣＣ（冷間圧延合板）の板材を用いている。ＳＰＣＣの線膨張係数は、ＳＥＣＣと同様に、約１．１８×１０^-5〔１/℃〕であり、調整枠３４１ｂ、固定枠３４１ｃの光軸ＯＡ方向の伸縮量に影響する長さが、本実施形態では、約４．８ｍｍである。なお、前述の長さは、調整枠３４１ｂ、固定枠３４１ｃにおいて、固定枠３４１ｃの光路下流側の端面を基準に、液晶パネル３４１Ｇの中心位置に相対する位置までの長さとしている。この場合の伸縮量の温度係数は、約０．５７×１０^-4〔ｍｍ/℃〕となる。

以降に、上記のそれぞれの部材の常温時と駆動時との温度差の例を示す。
第１保持部材５０の温度差は、約１９．５℃となり。第２保持部材６０の温度差は、約１９．５℃となり、第３保持部材７０の温度差は、約３６．６℃となり、クロスダイクロイックプリズム３４４の温度差は、約３１．５℃となり、固定基板３４３ａの温度差は、約２０℃となる。調整枠３４１ｂおよび固定枠３４１ｃの温度差は、それぞれ約２０℃となる。

以降では、各部材の伸縮量の例を示す。なお、光路上流側に伸びる場合を「＋」とし、光路下流側（投射レンズ３５側）に伸びる場合を「−」とする。
この場合、第１保持部材５０は、約＋４．３μｍ伸びる。第２保持部材６０は、約＋３．４μｍ伸びる。第３保持部材７０は、約−１５．２μｍ伸びる。クロスダイクロイックプリズム３４４は、約＋２．３μｍ伸びる。固定基板３４３ａは、約＋０．２μｍ伸びる。調整枠３４１ｂ、固定枠３４１ｃは、約＋１．１μｍ伸びる。

これにより、プロジェクター１が常温時から駆動時となった場合、各部材の伸縮量（伸び量）の総和は、約−４μｍとなる。なお、投射レンズ３５の焦点距離の増減量（伸縮量）に対応するフォーカス差ＢＦ１−ＢＦ０は、約−４μｍとなっている。また、保持部材５のみの伸縮方向を含めた伸縮量（伸び量）の総和は、約−７．６μｍとなる。また、表示装置２のみの伸縮方向を含めた伸縮量（伸び量）の総和は、約＋３．６μｍとなる。

従って、プロジェクター１が常温時から駆動時となった場合、本実施形態では、投射レンズ３５のバックフォーカス量ＢＦ０は、約４μｍ減少するが、保持部材５等の伸張によって液晶パネル３４１Ｇ等が投射レンズ３５に対して約４μｍ近づくことになる。これにより、液晶パネル３４１Ｇ等は、駆動時において、投射レンズ３５のバックフォーカス位置に保持されることになる。

このように、保持部材５の伸縮方向を含めた伸縮量（伸び量）の総和を投射レンズ３５の焦点距離の伸縮量に対応させることで、焦点距離の伸縮量を補正することが可能となる。また、保持部材５と表示装置２の伸縮方向を含めた伸縮量（伸び量）の総和を、投射レンズ３５の焦点距離の伸縮量に略合わせることができる。従って、投射レンズ３５の温度上昇に伴うフォーカスずれを補正することができる。

なお、本実施形態における輝度よりも高輝度となる光源装置３０を用いた場合にも、本実施形態と同様に、常温時と駆動時との温度差を想定して、適宜、各部材の選定や、伸縮量に影響する長さ等の設定を行うことにより、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応させることができる。

上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態のプロジェクター１は、投射レンズ３５の光軸ＯＡ方向における保持部材５の伸縮方向を含めた伸縮量の総和を、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応させている。これにより、温度変化に伴う投射レンズ３５の焦点距離の増減量を、保持部材５の伸縮方向を含めた伸縮量の総和によって補正することが可能となる。従って、簡易な構成で、フォーカスずれを補正でき、高輝度化に対応できるプロジェクター１を実現することができる。

本実施形態のプロジェクター１は、保持部材５の伸縮量の総和に、表示装置２の伸縮量も含めることにより、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対して、更に対応させることができる。そして、保持部材５と表示装置２との伸縮量の総和をフォーカス差ＢＦ１−ＢＦ０と略等しくすることもでき、正確にフォーカスずれを補正することができる。

本実施形態のプロジェクター１では、第１保持部材５０および第２保持部材６０と、第３保持部材７０とは、光軸ＯＡ方向において逆方向に伸縮することにより、伸縮方向を含めた伸縮量の総和を、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応させ易くなる。

本実施形態の第２保持部材６０の線膨張係数は、第１保持部材５０と第３保持部材７０の線膨張係数より小さくなっている。これにより、本実施形態のプロジェクター１は、第２保持部材６０の伸縮量を小さく抑え、第１保持部材５０と第３保持部材７０とは、第２保持部材６０の伸縮量より大きい伸縮量で、かつ、それぞれ逆方向に伸縮する。この構成により、伸縮量の総和を投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応させることを容易に行うことが可能となる。

本実施形態のプロジェクター１では、第１保持部材５０（保持部５２）、第２保持部材６０、第３保持部材７０が、クロスダイクロイックプリズム３４４の上面３４４ａ側で、積層された構成となるため、保持部材５の省スペース化を図ることができる。また、保持部材５の平面サイズは、クロスダイクロイックプリズム３４４の平面サイズと略同等に構成されるため、更に、保持部材５の省スペース化を図ることができる。

本実施形態のプロジェクター１では、投射レンズ３５の焦点距離の増減量の温度係数が、負の値であり、保持部材５の伸縮量の温度係数が、正の値である。そして、第１保持部材５０は、第２保持部材６０の光路下流側の先端部に連結されており、第２保持部材６０の光路上流側の先端部は、第３保持部材７０の光路上流側の先端部に連結されている。これにより、投射レンズ３５の焦点距離が温度上昇に伴って減少するが、保持部材５が温度上昇に伴って伸びることにより、第３保持部材７０に保持される表示装置２を投射レンズ３５に近づけることができる。これにより、温度上昇に伴う投射レンズ３５の焦点距離の変化に対応させることができる。

本実施形態のプロジェクター１は、投射レンズ３５を保持する第１保持部材５０が合成樹脂部材（ＰＰＳ）で構成されることで、第１保持部材５０の成形性が向上し、量産性を向上させることができる。また、第２保持部材６０を金属部材（ＳＥＣＣ）で構成し、第１保持部材５０と第３保持部材７０との中継用の部材として、伸縮量を抑える。そして、第３保持部材７０を合成樹脂部材（ＰＣ）で構成し、第１保持部材５０の伸縮方向に対して逆方向に伸縮させる。この構成により、温度上昇に伴う投射レンズ３５の焦点距離の変化に対応させることができ、高輝度化が図られても、フォーカスずれを補正することができる。

本実施形態のプロジェクター１では、第１保持部材５０（保持部５２）と第２保持部材６０と第３保持部材７０とは、クロスダイクロイックプリズム３４４の上面３４４ａ側に設置されている。このため、光軸ＯＡ方向に垂直な方向の保持部材５の伸縮に対して、概略、第２保持部材６０を中心に、第１保持部材５０（保持部５２）と第３保持部材７０とがそれぞれ逆方向に伸縮する。これにより、表示装置２の光軸ＯＡに垂直な方向における温度上昇に伴う光軸ＯＡとのずれ量を補正することができる。

なお、上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。

前記実施形態の保持部材５は、１つの実施形態の例であり、この実施形態に限定されるものではない。保持部材５は、投射レンズ３５の温度上昇に伴う焦点距離のずれ量に対応させるように、駆動時での保持部材５のそれぞれの部材に加わる温度（常温時との温度差）を考慮し、線膨張係数を含めた部材の選定や、伸縮量に影響する長さ等を適宜設定して構成することでよい。これは、表示装置２においても同様である。

前記実施形態の保持部材５は、第１保持部材５０と第３保持部材７０とが合成樹脂部材で構成され、第２保持部材６０が金属部材で構成されている。しかし、これに限定されずに、部材の種類を設定することができる。この場合、投射レンズ３５の光軸ＯＡ方向における保持部材５の伸縮方向を含めた伸縮量の総和が、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応するように構成することでよい。

前記実施形態の保持部材５は、第１保持部材５０が合成樹脂部材のＰＰＳで構成され、第３保持部材７０が合成樹脂部材のＰＣで構成されているが、この部材に限定されず、他の合成樹脂部材で構成されてもよい。例えば、ポリアセタール樹脂のＰＯＭ（ポリオキシメチレン）やポリエチレン樹脂等により構成されてもよい。

前記実施形態の保持部材５は、第２保持部材６０が金属部材のＳＥＣＣで構成されているが、この部材に限定されず、他の金属部材で構成されてもよい。例えば、アルミニウムの板材やマグネシウムの板材、または、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の非鉄金属をダイキャストにより成形して構成されてもよく、この場合、放熱性も向上させることができる。

前記実施形態の保持部材５は、第１保持部材５０（保持部５２）と第２保持部材６０と第３保持部材７０とが積層されている。しかし、保持部材５は、積層されていなくてもよい。

前記実施形態の投射レンズ３５の温度係数は負の値（温度上昇により焦点距離が短くなる）としている。しかし、これに限定されず、投射レンズ３５の温度係数が正の値（温度上昇により焦点距離が長くなる）としても、保持部材５の材質、長さ等を適宜設定することで、投射レンズ３５の焦点距離の増減量に対応させることができる。

前記実施形態の表示装置２を構成する液晶パネル３４１どうしのアライメントの仕方や、それに伴う表示装置２の組み立て方は、本実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

前記実施形態の保持部材５は、クロスダイクロイックプリズム３４４の上面３４４ａ側に設置される構成としているが、これに限定されるものではなく、クロスダイクロイックプリズム３４４の下面側に設置する構成であってもよい。

前記実施形態の光源装置３０は、超高圧水銀ランプを用いている。しかし、光源装置３０は、高輝度発光する種々の放電型のランプを用いることができ、例えば、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等を用いることができる。

前記実施形態のプロジェクター１は、電気光学装置３４（表示装置２）として、透過型の液晶パネル３４１を用いている。しかし、これに限定されず、反射型の液晶パネルを用いてもよい。

前記実施形態のプロジェクター１は、電気光学装置３４（表示装置２）として、３つの液晶パネル３４１Ｒ，３４１Ｇ，３４１Ｂを用いている。しかし、これに限定されず、１つまたは２つの液晶パネルを用いた電気光学装置、４つ以上の液晶パネルを用いた電気光学装置にも適用可能である。

前記実施形態の光学装置３は、色分離光学装置３２、リレー光学装置３３、電気光学装置３４等を用いて各色の光変調を行っている。しかし、これらに代えて、例えば、光源装置３０、照明光学装置３１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（例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device））とを組み合わせたものを用いることによって、カラーの光変調および合成を行うことでもよい。この場合、保持部材５（第３保持部材７０）によって、クロスダイクロイックプリズム３４４に代えて、マイクロミラー型のデバイスを保持させる構成とすることでよい。

１…プロジェクター、２…表示装置、５…保持部材、３５…投射レンズ、５０…第１保持部材、５２…保持部、６０…第２保持部材、７０…第３保持部材、３４１…液晶パネル、３４３…射出側偏光板、３４４…クロスダイクロイックプリズム、ＯＡ…光軸、ＢＦ０，ＢＦ１…バックフォーカス量。

Claims (7)

1. 照明光を変調する表示装置と、当該表示装置による変調光を投射する投射レンズとを備えるプロジェクターであって、
   前記表示装置と前記投射レンズとを保持する保持部材を備え、
   前記保持部材は、
   前記投射レンズを保持する第１の保持部材と、
   前記第１の保持部材に保持される第２の保持部材と、
   前記第２の保持部材に保持されると共に前記表示装置を保持する第３の保持部材と、を有し、
   前記投射レンズの光軸方向における前記保持部材の温度変化に伴う伸縮方向を含めた伸縮量の総和は、前記投射レンズの焦点距離の温度変化に伴う増減量に対応していることを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターであって、
   前記保持部材の前記伸縮量の総和に、前記表示装置の伸縮量も含めることを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項１または請求項２に記載のプロジェクターであって、
   前記第１保持部材および前記第２保持部材と、前記第３保持部材とは、前記光軸方向において逆方向に伸縮することを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項３に記載のプロジェクターであって、
   前記第２保持部材の線膨張係数は、前記第１保持部材と前記第３保持部材との線膨張係数より小さいことを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   前記第１保持部材と前記第２保持部材と前記第３保持部材とは、積層されていることを特徴とするプロジェクター。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   前記投射レンズの前記焦点距離の増減量の温度係数は、負の値であり、
   前記保持部材の伸縮量の温度係数は、正の値であり、
   前記第１保持部材の一部は、前記第２保持部材の光路下流側の先端部に連結されており、前記第２保持部材の光路上流側の先端部は、前記第３保持部材の光路上流側の先端部に連結されていることを特徴とするプロジェクター。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   前記第１保持部材および前記第３保持部材は合成樹脂部材で構成され、前記第２保持部材は金属部材で構成されていることを特徴とするプロジェクター。

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