(57)【要約】【課題】  装置内温度が上昇しても、照明特性が安定し、高画質の画像の表示が可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】  光源１からの光が透過するリレーレンズ系５と、リレーレンズ系５からの光を変調する画像表示素子８と、画像表示素子８からの光を投射する投射レンズ９と、光源１とリレーレンズ系５と画像表示素子８と投射レンズ９とを収容する筐体１１と、を有してなる画像表示装置１０において、リレーレンズ系５は、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２とを有し、第１リレーレンズ５１を保持する第１保持部材と、上記第２リレーレンズ５２を保持する第２保持部材と、を有し、光源１からの光は、第１リレーレンズ５１、第２リレーレンズ５２の順に進み、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との光軸方向の間隔は、筐体１１内の温度上昇時に減少する。【選択図】図１
2014056136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
上記光源からの光が透過するリレーレンズ系と、
上記リレーレンズ系からの光を変調する画像表示素子と、
上記画像表示素子からの光を投影面に投射する投射レンズと、
上記光源と上記リレーレンズ系と上記画像表示素子と上記投射レンズとを収容する筐体と、
を有してなる画像表示装置において、
上記リレーレンズ系は、第１リレーレンズと第２リレーレンズとを有し、
上記第１リレーレンズを保持する第１保持部材と、上記第２リレーレンズを保持する第２保持部材と、を有し、
上記光源からの光は、上記第１リレーレンズ、上記第２リレーレンズの順に進み、
上記第１リレーレンズと上記第２リレーレンズとの光軸方向の間隔は、上記筐体内の温度上昇時に減少することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記第１保持部材の線膨張係数と上記第２保持部材の線膨張係数とは、それぞれ異なる、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記筐体内の温度上昇時に、
上記第１リレーレンズと上記第２リレーレンズは、ともに上記光軸方向の反光源側に移動する、
請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記第１保持部材と上記第２保持部材は、上記光軸方向の光源側を固定端とし、
上記第１保持部材の線膨張係数は、上記第２保持部材の線膨張係数より大きい、
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記筐体内の温度上昇時に、
上記第１リレーレンズは、光軸方向の反光源側に移動し、
上記第２リレーレンズは、上記光軸方向の光源側に移動する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
上記第１保持部材は、上記光軸方向の光源側を固定端とし、
上記第２保持部材は、上記光軸方向の反光源側を固定端とする、
請求項１または５記載の画像表示装置。
【請求項７】
上記第１リレーレンズと上記第２リレーレンズは、ガラス製であり、
上記第１保持部材と上記第２保持部材は、樹脂製である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
上記第１リレーレンズと上記第２リレーレンズは、ガラス製であり、
上記第１保持部材は、樹脂製であり、
上記第２保持部材は、金属製である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項９】
上記リレーレンズ系が備える複数のリレーレンズのうち、上記光源に最も近いリレーレンズの焦点距離をｆ１、上記画像表示素子側に最も近いリレーレンズの焦点距離をｆ２としたとき、
０＜ｆ１＜ｆ２
を満たす、
請求項１乃至８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
上記光源と上記リレーレンズ系との間に設けられ、上記光源からの光の強度を均一にして上記リレーレンズ系に上記光源からの光を透過させるインテグレータと、
上記リレーレンズ系と上記画像表示素子との間に設けられ、上記リレーレンズ系からの光を上記画像表示素子に導くミラー光学系と、
を備え、
上記画像表示素子は、デジタルミラーデバイスである、
請求項１乃至９のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データプロジェクタ、ホームプロジェクタやシアター向けプロジェクタなどの画像表示装置における、装置構成の小型化と光源の高輝度化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、データプロジェクタなどの画像表示装置において、装置構成の小型化の要求と、光源の高輝度化の要求とが強まっている。
【０００３】
ここで、画像表示装置の構成を小型化することにより、搭載される各モジュールの実装密度が高密度化する。つまり、画像表示装置の構成を小型化することにより、発熱源が装置内に密集して配置されることになるため、装置内の温度上昇を招いてしまう。
【０００４】
一方、光源の高輝度化を達成する方法としては、光源の高出力化が挙げられる。しかし、光源の高出力化をすることにより、光源からの発熱量が多くなってしまうため、装置内の温度上昇を招いてしまう。
【０００５】
つまり、装置構成の小型化と光源の高輝度化という２つの要求を満足しようとすると、画像表示装置の装置内温度は上昇してしまう。
【０００６】
そこで、画像表示装置において、装置内温度が上昇しても光学特性への影響が小さい、ロバストな（頑強な）光学系が求められている。
【０００７】
これまでも、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いた画像表示装置において、照明光学系に高い光学性能を有するコンパクトなものや、薄型化と照度分布の均一化を図るもの（例えば、特許文献１、２参照）が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、画像表示装置において、装置内温度上昇が発生すると、リレーレンズを含む各光学素子の体積が膨張する。リレーレンズの体積が膨張すると、リレーレンズの焦点距離が線膨張係数に比例して長くなるため、リレーレンズの焦点距離が変化してしまう。
【０００９】
また、画像表示装置において、装置内温度上昇が発生すると、リレーレンズを含む各光学素子を保持する保持部材の体積が膨張する。保持部材の体積が膨張すると、リレーレンズの位置が変化するため、リレーレンズの焦点距離が変化してしまう。
【００１０】
ここで、全ての光学素子や保持部材が完全に均一に膨張すれば、光学特性に変化が生じない。
【００１１】
しかし、全ての光学素子や保持部材の膨張が完全に均一ではない場合、装置内温度上昇が発生すると光学特性に変化が生じる。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、装置内温度の上昇に対する光学特性への影響を抑制することができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る画像表示装置は、光源からの光が透過するリレーレンズ系と、リレーレンズ系からの光を変調する画像表示素子と、画像表示素子からの光を投射する投射レンズと、光源とリレーレンズ系と画像表示素子と投射レンズとを収容する筐体と、を有してなる画像表示装置において、リレーレンズ系は、第１リレーレンズと第２リレーレンズとを有し、第１リレーレンズを保持する第１保持部材と、第２リレーレンズを保持する第２保持部材と、を有し、光源からの光は、第１リレーレンズ、第２リレーレンズの順に進み、第１リレーレンズと第２リレーレンズとの光軸方向の間隔は、筐体内の温度上昇時に減少することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置内温度の上昇に対する光学特性への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る画像表示装置の実施の形態を示す光学配置図である。
【図２】上記画像表示装置内が常温時の上記画像表示装置が備えるリレーレンズ系と保持部材との位置関係を示す模式図である。
【図３】図２の画像表示装置内の温度上昇時の上記リレーレンズ系と上記保持部材との位置関係を示す模式図である。
【図４】本発明に係る画像表示装置の別の実施の形態を示す、上記画像表示装置内が常温時のリレーレンズ系と保持部材との位置関係を示す模式図である。
【図５】図４の画像表示装置内の温度上昇時の上記リレーレンズ系と上記保持部材との位置関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
●画像表示装置（１）●
以下、本発明に係る画像表示装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本発明に係る画像表示装置は、以下に説明するように、リレーレンズ系が備える複数のリレーレンズを、それぞれ線膨張係数が異なる別の保持部材によって保持する。このように構成することで、本発明に係る画像表示装置によれば、光軸方向（光源からの光の進行方向）の位置の変化を規制することができる。
【００１８】
また、本発明に係る画像表示装置では、後述する筐体内の温度上昇時には温度の上昇につれて異なる保持部材に保持される複数のリレーレンズが移動することにより複数のリレーレンズの間隔を減少させる。このようにすることで、本発明に係る画像表示装置によれば、合成焦点距離の変化を小さくすることができる。つまり、本発明に係る画像表示装置によれば、温度上昇時の照明性能の変動を低減させることができる。
【００１９】
●画像表示装置の構成
図１は、本発明に係る画像表示装置の実施の形態を示す光学配置図である。
【００２０】
画像表示装置１０は、光源１と、反射鏡２と、カラーホイール３と、ロッドインテグレータ４と、リレーレンズ系５と、平面ミラー６と、曲面ミラー７と、ＤＭＤ８と、投射レンズ９と、筐体１１とを有する。
【００２１】
光源１は、例えば超高圧水銀ランプ（ＨＩＤ：High Intensity Discharge lamp）や白色ＬＥＤ（Light
Emitting Diode）などの高輝度の白色光源であり、白色光を放射する。
【００２２】
反射鏡２は、光源１からの光を投射レンズ９に向けて反射する。反射鏡２は、例えば回転楕円面の形状を有する。反射鏡２の第１焦点を含むその近傍には、光源１が配置される。光源１から放射された白色光は、反射鏡２によって第２焦点に集光される。
【００２３】
また、反射鏡２の光軸Ａ１上には、カラーホイール３、ロッドインテグレータ４、リレーレンズ系５が順に配置されている。
【００２４】
カラーホイール３は、反射鏡２の第２焦点（集光位置）近傍に、３色（ＲＧＢ：Red Green Blue）の光透過部を備える、円盤状の回転体である。カラーホイール３が回転することにより、反射鏡２からの光がカラーホイール３を透過する時間によって透過した後の光の色が異なる。つまり、カラーホイール３を透過することで、反射鏡２からの光が３色に色分解される。
【００２５】
ロッドインテグレータ４は、カラーホイール３の直後に配置される。ロッドインテグレータ４は、入射部から入射された光を内部反射させて射出部から出射させることで、光の強度分布を均一に変換する。
【００２６】
リレーレンズ系５は、複数のリレーレンズとして、光源１（ロッドインテグレータ４）側の第１リレーレンズ５１と光源１の反対（ＤＭＤ８、投射レンズ９）側の第２リレーレンズ５２を有する。
【００２７】
リレーレンズ系５は、ロッドインテグレータ４の射出部からの光を、平面ミラー６と曲面ミラー７とを介して、ＤＭＤ８に照射させるためのレンズである。ロッドインテグレータ４の射出部からの光は、第１リレーレンズ５１、第２リレーレンズ５２の順に進む。
【００２８】
平面ミラー６と曲面ミラー７とは、リレーレンズ系５からの光をＤＭＤ８に導くミラー光学系を構成する。平面ミラー６と曲面ミラー７とは、画像表示装置１０の装置構成を小型化するために、光源１からの光の方向を変換する。
【００２９】
なお、本発明に係る画像表示装置は、平面ミラー６と曲面ミラー７を有しないものであってもよい。
【００３０】
平面ミラー６と曲面ミラー７とにより光の方向を変換することで、反射鏡２の光軸Ａ１と投射レンズ９の光軸Ａ２とは、互いに直交している。
【００３１】
また、リレーレンズ系５は、反射鏡２の光軸Ａ１と平行な（共通の）光軸を有する。つまり、リレーレンズ系５の光軸は、投射レンズ９の光軸Ａ２と互いに直交している。
【００３２】
ＤＭＤ８は、本発明における画像表示素子の一例である。ＤＭＤ８は、多数の微小鏡面であるマイクロミラーを平面状に配列した表示素子である。
【００３３】
なお、画像表示素子はＤＭＤ８に代えて、液晶パネルでもよい。つまり、本発明において画像表示素子は特定の種類に限定されない。
【００３４】
投射レンズ９は、ＤＭＤ８で反射された光を、不図示のスクリーン等に投射し画像を形成する。ここで、カラーホイール３の回転速度（３色の切り替わり速度）は、人間が画像の変化を認識できる時間に対して十分に速い。そのため、残像効果により、投射画像はカラー画像として人間に認識される。
【００３５】
以上のように、カラーホイール３に同期してＤＭＤ８を動作させることで、画像表示装置１０は、カラーホイール３から時分割で照射されるＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応した光から画像を形成することができる。
【００３６】
ここで、ロッドインテグレータ４の射出部とＤＭＤ８とが、リレーレンズ系５と平面ミラー６と曲面ミラー７により共役関係を満足する。また、ＤＭＤ８と不図示のスクリーンとは、投射レンズ９により共役関係を満足する。
【００３７】
筐体１１は、画像表示装置１０の外形形状を構成し、以上説明した画像表示装置１０の装置構成、つまり、光源１と、リレーレンズ系５と、ＤＭＤ８と、投射レンズ９と、を内部に収容する。
【００３８】
●リレーレンズ系と保持部材との構成
次に、画像表示装置１０のリレーレンズ系５と、リレーレンズ系５を保持する部材との構成について説明する。
【００３９】
図２は、画像表示装置１０内が常温時の画像表示装置１０が備えるリレーレンズ系５と保持部材１００との位置関係を示す模式図である。
【００４０】
ロッドインテグレータ４は、カラーホイール３からの光が入射する入射部４ａと、内部反射させた光が出射する射出部４ｂとを有する。
【００４１】
ロッドインテグレータ４は、入射部４ａ、射出部４ｂともに反射鏡２の光軸Ａ１上に配置されている。射出部４ｂから出射した光は、反射鏡２の光軸Ａ１上に配置されているリレーレンズ系５に入射する。
【００４２】
リレーレンズ系５を構成する第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２とは、ともに両凸レンズであり、主点はレンズ内にある。ここで、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２とは、例えば光学ガラス製であり、線膨張係数が７．０×１０−６１／Ｋである。
【００４３】
なお、ロッドインテグレータ４と第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２の面番号ごとの数値例は以下の表のとおりである。
2014056136.tif 000003
【００４４】
保持部材１００は、第１保持部材１００１と第２保持部材１００２とにより構成される。
【００４５】
第１保持部材１００１は、固定端１００１ａと、自由端１００１ｂと、レンズ保持部１００１ｃとを備える。ここで第１保持部材１００１は、例えば樹脂製であり、線膨張係数が７．０×１０−５１／Ｋである。
【００４６】
固定端１００１ａは、第１保持部材固定部１００３を介して筐体１１に固定される。固定端１００１ａは、反射鏡２の光軸Ａ１方向の光源側であるロッドインテグレータ４の射出部４ｂ側に設けられている。
【００４７】
自由端１００１ｂは、固定端１００１ａの反対側（反射鏡２の光軸Ａ１方向の反光源側）に設けられている。自由端１００１ｂは、筐体１１には固定されていない。
【００４８】
レンズ保持部１００１ｃは、第１リレーレンズ５１の外縁を保持することで、第１リレーレンズ５１の位置を反射鏡２の光軸Ａ１の方向で規制している。
【００４９】
第２保持部材１００２は、固定端１００２ａと、自由端１００２ｂと、レンズ保持部１００２ｃとを備える。ここで第２保持部材１００２は、例えば金属製であり、線膨張係数が２．３×１０−５１／Ｋである。
【００５０】
なお、第１保持部材１００１と第２保持部材１００２は、第１保持部材１００１の線膨張係数が第２保持部材の線膨張係数と比べて大きければよい。つまり、第２保持部材１００２は、金属製に限定されない。第２保持部材１００２の材質としては、例えば、第１保持部材の線膨張係数と比べて小さい線膨張係数の樹脂製であってもよい。
【００５１】
固定端１００２ａは、第２保持部材固定部１００４を介して筐体１１に固定される。固定端１００２ａは、反射鏡２の光軸Ａ１方向の光源側である射出部４ｂ側に設けられている。
【００５２】
自由端１００２ｂは、固定端１００２ａの反対側（反射鏡２の光軸Ａ１方向の反光源側）に設けられている。自由端１００２ｂは、筐体１１には固定されていない。
【００５３】
レンズ保持部１００２ｃは、第２リレーレンズ５２の外縁を保持することで、第２リレーレンズ５２の位置を反射鏡２の光軸Ａ１の方向で規制している。
【００５４】
図３は、図２の画像表示装置１０内の温度上昇時のリレーレンズ系５と保持部材１００との位置関係を示す模式図である。
【００５５】
複数のレンズを有するリレーレンズ系５では、常温時と温度上昇時の第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との合成主点と合成焦点距離が同じであれば、近軸関係は等しくなる。
【００５６】
ここで、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２とは、画像表示装置１０内の温度上昇により熱膨張して、それぞれ焦点距離が伸びる。このとき、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との間隔が広がってしまうと、リレーレンズ系５の合成焦点距離も伸びてしまう。
【００５７】
つまり、画像表示装置１０内の温度上昇時のリレーレンズ系５の合成焦点距離を常温時と同じにするためには、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との間隔を短縮させる必要がある。
【００５８】
本実施の形態では、第１保持部材１００１と第２保持部材１００２は、それぞれの線膨張係数に基づき、固定端１００１ａ、固定端１００２ａから自由端１００１ｂ、自由端１００２ｂの方向に延伸する。換言すれば、第１保持部材１００１と第２保持部材１００２とが延伸する方向は、反射鏡２の光軸Ａ１の方向の反光源側である。
【００５９】
前述のように、第２保持部材１００２の線膨張係数よりも第１保持部材１００１の線膨張係数が大きい。このため、第１保持部材１００１が常温時から延伸した長さは、第２保持部材１００２が常温時から延伸した長さよりも長い。
【００６０】
したがって、第１保持部材１００１に保持される第１リレーレンズ５１の変位量ｄ１は、第２保持部材１００２に保持される第２リレーレンズ５２の変位量ｄ２より大きい。
【００６１】
すなわち、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との間隔は、画像表示装置１０内、つまり、筐体１１内の温度上昇に伴い減少する。
【００６２】
以上のように画像表示装置１０では、線膨張係数が異なる部材で第１保持部材１００１と第２保持部材１００２とを構成することにより、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２の熱膨張による合成焦点距離の変化を低減することができる。
【００６３】
また、リレーレンズ系５は、最も光源１に近い第１リレーレンズ５１の焦点距離をｆ１、最もＤＭＤ８側に近い第２リレーレンズ５２の焦点距離をｆ２とするとき、下記の条件式
０＜ｆ１＜ｆ２
を満たす。
【００６４】
これは、照明光学系の小型化に関する条件式である。ここで、ｆ１とｆ２の値としては、例えば、ｆ１＝１３．７２９４、ｆ２＝１３０．２５５５である。
【００６５】
以上の条件式により、光源１に近い第１リレーレンズ５１のパワーを最もＤＭＤ８側に近い第２リレーレンズ５２のパワーより強くすることで、リレーレンズ系５を構成するレンズのレンズ径を小径化できる。つまり、以上の条件式により、低コストの照明光学系を有する画像表示装置１０を提供することができる。
【００６６】
●実施の形態に係る作用・効果
以上説明した実施の形態によれば、画像表示装置１０は、装置内温度が上昇した場合であっても、リレーレンズ系５の合成焦点距離の変化を低減するため、照明特性（光学特性）の変化を低減することができる。
【００６７】
また、以上説明した実施の形態によれば、画像表示装置１０は、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２とについて、装置内温度の上昇による位置の変化を個別に制御することができる。
【００６８】
また、以上説明した実施の形態によれば、画像表示装置１０は、第１保持部材１００１と第２保持部材１００２の線膨張係数の相違により、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２の温度上昇後の位置を制御することができる。
【００６９】
また、以上説明した実施の形態によれば、画像表示装置１０は、リレーレンズ系５が備えるレンズを光軸方向の反光源側に移動させることで、装置内温度が上昇した場合にリレーレンズ系５の合成焦点距離の変化を低減することができる。
【００７０】
また、画像表示装置１０は、ともに反射鏡２の光軸Ａ１方向の光源側を固定された第１保持部材１００１と第２保持部材１００２との線膨張係数の相違を利用し、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との間隔を短くする。このため、以上説明した実施の形態によれば、置内温度が上昇した場合であっても、リレーレンズ系５の焦点距離の変化を低減し、照明特性の変化を低減することができる。
【００７１】
また、以上説明した実施の形態によれば、画像表示装置１０は、光源１からの光の進行方向に基づいてリレーレンズ系５の焦点距離の変化を低減するため、照明特性の変化を適切に低減することができる。
【００７２】
以上説明した実施の形態によれば、画像表示装置１０は、リレーレンズ系５を構成するレンズのレンズ径を小径化することにより、低コストの照明光学系を提供することができる。
【００７３】
以上説明した実施の形態によれば、画像表示装置１０は、平面ミラー６と曲面ミラー７とを有するミラー光学系と、画像表示素子としてＤＭＤ８とを用いて構成することで、装置構成の小型化を図ることができる。
【００７４】
●画像表示装置（２）●
次に、本発明に係る画像表示装置の別の実施の形態について、先に説明した実施の形態との相違点である保持部材を中心に説明する。
【００７５】
図４は、本発明に係る画像表示装置の別の実施の形態を示す、画像表示装置１０内が常温時のリレーレンズ系５と第２保持部材１０２との位置関係を示す模式図である。
【００７６】
ロッドインテグレータ４は、先に説明した実施の形態と同様に、カラーホイール３からの光が入射する入射部４ａと、内部反射させた光が出射する射出部４ｂとを有する。
【００７７】
第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２とは、先に説明した実施の形態と同様に例えば光学ガラス製であり、線膨張係数が７．０×１０−６１／Ｋである。
【００７８】
なお、ロッドインテグレータ４と第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２の面番号ごとの数値実施例は先に説明した表と同様である。
【００７９】
第２保持部材１０２は、第１保持部材１０１と第２保持部材１０２とにより構成される。
【００８０】
第１保持部材１０１は、固定端１０１１ａと、自由端１０１１ｂと、レンズ保持部１０１１ｃとを備える。ここで第１保持部材１０１は、例えば樹脂製であり、線膨張係数が７．０×１０−５１／Ｋである。
【００８１】
固定端１０１１ａは、第１保持部材固定部１０１３を介して筐体１１に固定される。固定端１０１１ａは、反射鏡２の光軸Ａ１方向の光源側であるロッドインテグレータ４の射出部４ｂ側に設けられている。
【００８２】
自由端１０１１ｂは、固定端１０１１ａの反対側（反射鏡２の光軸Ａ１方向の反光源側）に設けられている。自由端１０１１ｂは、筐体１１には固定されていない。
【００８３】
レンズ保持部１０１１ｃは、第１リレーレンズ５１の外縁を保持する。レンズ保持部１０１１ｃは、第１リレーレンズ５１の位置を反射鏡２の光軸Ａ１の方向で規制している。
【００８４】
第２保持部材１０２は、固定端１０１２ａと、自由端１０１２ｂと、レンズ保持部１０１２ｃとを備える。ここで第２保持部材１０２は、例えば金属製であり、線膨張係数が２．３×１０−５１／Ｋである。
【００８５】
なお、第２保持部材１０２は、樹脂製であってもよい。
【００８６】
固定端１０１２ａは、第２保持部材固定部１０２４を介して筐体１１に固定される。固定端１０１２ａは、反射鏡２の光軸Ａ１方向の反光源側であるＤＭＤ（不図示）側に設けられている。
【００８７】
自由端１０１２ｂは、固定端１００２ａの反対側（反射鏡２の光軸Ａ１方向の光源側）に設けられている。つまり、自由端１０１２ｂは、第１保持部材１０１の自由端１０１１ｂと向かい合うように設けられている。自由端１０１２ｂは、筐体１１には固定されていない。
【００８８】
レンズ保持部１０１２ｃは、第２リレーレンズ５２の外縁を保持することで、第２リレーレンズ５２の位置を反射鏡２の光軸Ａ１の方向で規制している。
【００８９】
図５は、図４の画像表示装置１０内の温度上昇時のリレーレンズ系５と第２保持部材１０２との位置関係を示す模式図である。
【００９０】
第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２とは、画像表示装置１０内の温度上昇により熱膨張して、それぞれ焦点距離が伸びる。このとき、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との間隔が広がってしまうと、リレーレンズ系５の合成焦点距離も伸びてしまう。
【００９１】
つまり、画像表示装置１０内の温度上昇時のリレーレンズ系５の合成焦点距離を常温時と同じにするためには、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との間隔を短縮させる必要がある。
【００９２】
本実施の形態では、第１保持部材１０１と第２保持部材１０２は、それぞれの線膨張係数に基づき、固定端１０１１ａ、固定端１０１２ａから自由端１０１１ｂ、自由端１０１２ｂの方向に延伸する。換言すれば、第１保持部材１０１と第２保持部材１０２とが延伸する方向は、第１保持部材１０１が反射鏡２の光軸Ａ１の方向の反光源側であり、第２保持部材１０２が反射鏡２の光軸Ａ１の方向の光源側である。ここで、第１保持部材１０１に保持される第１リレーレンズ５１の変位量がｄ１であり、第２保持部材１０２に保持される第２リレーレンズ５２の変位量がｄ２である。
【００９３】
したがって、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との間隔は、画像表示装置１０内の温度上昇に伴い減少する。
【００９４】
以上説明した画像表示装置１０では、第１保持部材１０１の固定端１０１１ａと第２保持部材１０２の固定端１０１２ａの位置を互いに異なる方向（反射鏡２の光軸Ａ１方向の光源側と反光源側）にする。
【００９５】
つまり、以上説明した実施の形態では、筐体１１内の温度上昇時に、第１リレーレンズ５１が反射鏡２の光軸Ａ１方向の反光源側に移動し、第２リレーレンズ５２が反射鏡２の光軸Ａ１方向の光源側に移動する。
【００９６】
そして、画像表示装置１０によれば、以上のように構成することで、第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２の熱膨張による合成焦点距離の変化を低減することができる。
【００９７】
なお、以上説明した実施の形態では、第１保持部材１０１の線膨張係数と第２保持部材１０２の線膨張係数は異なる値であった。しかし、本実施の形態における第１保持部材１０１の線膨張係数と第２保持部材１０２の線膨張係数とは同一の値であってもよい。つまり、本実施の形態における第１保持部材１０１の材質と第２保持部材１０２の材質は、同一のものであってもよい。
【００９８】
また、以上説明した実施の形態において、先に説明した実施の形態と同様に、最も光源１に近い第１リレーレンズ５１の焦点距離をｆ１、最もＤＭＤ８側に近い第２リレーレンズ５２の焦点距離をｆ２とするとき、下記の条件式
０＜ｆ１＜ｆ２
を満たすようにしてもよい。
【００９９】
以上の条件式により、光源１に近い第１リレーレンズ５１のパワーを最もＤＭＤ８側に近い第２リレーレンズ５２のパワーより強くすることで、リレーレンズ系５を構成するレンズのレンズ径を小径化できる。つまり、以上の条件式により、低コストの照明光学系を有する画像表示装置１０を提供することができる。
【０１００】
●実施の形態に係る作用・効果
以上説明した実施の形態によれば、装置内温度上昇時の第１リレーレンズ５１と第２リレーレンズ５２との反射鏡２の光軸Ａ１方向の位置変化を異なる方向とすることで、合成焦点距離の変化を低減することができる。
【０１０１】
また、以上説明した実施の形態によれば、第１保持部材１０１と第２保持部材１０２の固定端の位置を異なる方向とすることで、装置内温度が上昇しても、リレーレンズ系５の焦点距離の変化を低減でき、照明特性の変化を低減することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１        ：光源
２        ：反射鏡
３        ：カラーホイール
４        ：ロッドインテグレータ
４ａ      ：入射部
４ｂ      ：射出部
５        ：リレーレンズ系
６        ：平面ミラー
７        ：曲面ミラー
９        ：投射レンズ
１０      ：画像表示装置
１１      ：筐体
５１      ：第１リレーレンズ
５２      ：第２リレーレンズ
１００    ：保持部材
１０１    ：第１保持部材
１０２    ：第２保持部材
１００１  ：第１保持部材
１００１ａ：固定端
１００１ｂ：自由端
１００１ｃ：レンズ保持部
１００２  ：第２保持部材
１００２ａ：固定端
１００２ｂ：自由端
１００２ｃ：レンズ保持部
１００３  ：第１保持部材固定部
１００４  ：第２保持部材固定部
１０１１ａ：固定端
１０１１ｂ：自由端
１０１１ｃ：レンズ保持部
１０１２ａ：固定端
１０１２ｂ：自由端
１０１２ｃ：レンズ保持部
１０１３  ：第１保持部材固定部
１０２４  ：第２保持部材固定部
Ａ１      ：反射鏡の光軸
Ａ２      ：投影レンズの光軸
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０３】
【特許文献１】特開２００４−１３８６６８号公報
【特許文献２】特開２０００−０９８２７２号公報
【図１】
2014056136.tif 000004
【図２】
2014056136.tif 000005
【図３】
2014056136.tif 000006
【図４】
2014056136.tif 000007
【図５】
2014056136.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月12日(2013.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
上記光源からの光を変調する画像表示素子と、
上記光源からの光を上記画像表示素子へ導く第１光学系と、
上記画像表示素子からの光を投影面に投射する第２光学系と、
上記光源と上記第１光学系と上記画像表示素子と上記第２光学系とを収容する筐体と、
を有してなる画像表示装置において、
上記第１光学系は、第１レンズと第２レンズとを有し、
上記第１レンズを保持する第１保持部材と、上記第２レンズを保持する第２保持部材と、を有し、
上記光源からの光は、上記第１レンズ、上記第２レンズの順に進み、
上記第１レンズと上記第２レンズとの光軸方向の間隔は、上記筐体内の温度上昇時に減少することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記第１保持部材の線膨張係数と上記第２保持部材の線膨張係数とは、それぞれ異なる、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記筐体内の温度上昇時に、
上記第１レンズと上記第２レンズは、ともに上記光軸方向の反光源側に移動する、
請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記第１保持部材と上記第２保持部材は、上記光軸方向の光源側を固定端とし、
上記第１保持部材の線膨張係数は、上記第２保持部材の線膨張係数より大きい、
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記筐体内の温度上昇時に、
上記第１レンズは、光軸方向の反光源側に移動し、
上記第２レンズは、上記光軸方向の光源側に移動する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
上記第１保持部材は、上記光軸方向の光源側を固定端とし、
上記第２保持部材は、上記光軸方向の反光源側を固定端とする、
請求項１または５記載の画像表示装置。
【請求項７】
上記第１レンズと上記第２レンズは、ガラス製であり、
上記第１保持部材と上記第２保持部材は、樹脂製である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
上記第１レンズと上記第２レンズは、ガラス製であり、
上記第１保持部材は、樹脂製であり、
上記第２保持部材は、金属製である、
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項９】
上記第１光学系が備える複数のレンズのうち、上記光源に最も近いレンズの焦点距離をｆ１、上記画像表示素子側に最も近いレンズの焦点距離をｆ２としたとき、
０＜ｆ１＜ｆ２
を満たす、
請求項１乃至８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
上記光源と上記第１光学系との間に設けられ、上記光源からの光の強度を均一にして上記第１光学系に上記光源からの光を透過させるインテグレータと、
上記第１光学系と上記画像表示素子との間に設けられ、上記第１光学系からの光を上記画像表示素子に導くミラー光学系と、
を備え、
上記画像表示素子は、デジタルミラーデバイスである、
請求項１乃至９のいずれかに記載の画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る画像表示装置は、光源と、光源からの光を変調する画像表示素子と、光源からの光を上記画像表示素子へ導く第１光学系と画像表示素子からの光を投射する第２光学系と、光源と第１光学系と画像表示素子と第２光学系とを収容する筐体と、を有してなる画像表示装置において、第１光学系は、第１レンズと第２レンズとを有し、第１レンズを保持する第１保持部材と、第２レンズを保持する第２保持部材と、を有し、光源からの光は、第１レンズ、第２レンズの順に進み、第１レンズと第２レンズとの光軸方向の間隔は、筐体内の温度上昇時に減少することを特徴とする。