(57)【要約】【課題】照明光領域を画像表示素子の画像形成領域に正確に位置させることにより高い光利用効率が得られ、かつ調整のための作業が容易な投写型表示装置を提供する。【解決手段】共通のレンズベース３０上に第１のレンズを保持する第１のレンズホルダ４２と第２のレンズを保持する第２のレンズホルダ５２とを配置し、第１のレンズホルダ４２はライトトンネルの出射端の一辺の方向に移動可能な構成とし、第２のレンズホルダ５２はライトトンネルの出射端の先の一辺と隣り合う他の辺の方向に移動可能な構成とし、それぞれを独立して移動させることによりＤＭＤ上の照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に一致させる。【選択図】図８
2006337937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、四角柱の光学素子と、第１の光学素子と、第２の光学素子と、画像形成素子とを有する投写型表示装置の光学ユニットにおいて、
前記四角柱の光学素子は、入射面と出射面との間に第１の面と該第１の面に隣接する第２の面とを有し、
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子はそれぞれを独立して移動させることが可能な光学素子移動部を有し、
前記第１の光学素子の光学素子移動部は、該第１の光学素子を、該第１の光学素子の第１の主平面上で、前記四角柱の光学素子の前記第１の面を含む平面と前記第１の主平面との交線に平行な方向に移動させる移動機構を有し、
前記第２の光学素子の光学素子移動部は、該第２の光学素子を、該第２の光学素子の第２の主平面上で、前記四角柱の光学素子の前記第２の面を含む平面と前記第２の主平面との交線に平行な方向に移動させる移動機構を有する、ことを特徴とする投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項２】
前記第１の光学素子の前記光学素子移動部の前記移動機構は、
前記四角柱の光学素子の前記第１の面を含む平面と前記第１の光学素子の第１の主平面とが交わる交線と略平行で、かつ、前記第１の主平面と直交する第１の光学素子移動面上を摺動可能な摺動面を有し前記第１の光学素子を保持する第１の光学素子保持部材と、
該第１の光学素子保持部材の前記摺動面を前記第１の光学素子移動面上で前記第１の主平面と平行する方向に移動させる第１の移動部材とを有し、
前記第２の光学素子の前記光学素子移動部の前記移動機構は、
前記四角柱の光学素子の前記第２の面を含む平面と前記第２の光学素子の第２の主平面とが交わる交線と略平行で、かつ、前記第２の主平面と直交する第２の光学素子移動面上を摺動可能な摺動面を有し前記第２の光学素子を保持する第２の光学素子保持部材と、
該第２の光学素子保持部材の前記摺動面を前記第２の光学素子移動面上で前記第２の主平面と平行する方向に移動させる第２の移動部材とを有する、請求項１に記載の投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項３】
前記第１の光学素子の前記光学素子移動部と前記第２の光学素子の前記光学素子移動部とがともに配置される共通の構造体を有する、請求項１または請求項２に記載の投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項４】
前記第１の光学素子移動面と前記第２の光学素子移動面とがともに前記共通の構造体に設けられている、請求項３に記載の投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項５】
前記第１の移動部材は、
前記共通の構造体の底面に設けられた前記第１の主平面と平行方向にガイド方向を有する２個のガイド穴のそれぞれに挿入される前記第１の光学素子保持部材に設けられた２個のガイドピンと、
前記第１の光学素子保持部材の前記摺動面に設けられ該摺動面の位置を前記共通の構造体に設けられた前記第１の光学素子移動面に固定可能な固定ねじと、
前記第１の光学素子保持部材に設けられ、前記共通の構造体の上面と先端が接触して前記第１の光学素子保持部材の前記共通の構造体との位置関係を調整可能な調整ねじとを有し、
前記第２の移動部材は、
前記共通の構造体の底面に設けられた前記第２の主平面と平行方向にガイド方向を有する２個のガイド穴のそれぞれに挿入される前記第２の光学素子保持部材に設けられた２個のガイドピンと、
前記第２の光学素子保持部材の前記摺動面に設けられ該摺動面の位置を前記共通の構造体に設けられた前記第２の光学素子移動面に固定可能な固定ねじと、
前記第２の光学素子保持部材に設けられ、該第２の光学素子保持部材の前記摺動面を前記共通の構造体に設けられた前記第２の光学素子移動面上を摺動させる調整つまみとを有する、請求項３または請求項４に記載の投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項６】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子は、前記四角柱の光学素子の光軸から偏心している、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項７】
前記四角柱の光学素子はライトトンネルである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項８】
前記画像形成素子はデジタルマイクロミラー素子である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の投写型表示装置の光学ユニット。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の投写型表示装置の光学ユニットを備えた投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型表示装置に関し、特に、画像形成素子への照明光領域を正確に定めるための光学ユニットと、その光学ユニットを有する投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ライトバルブやデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、ＤＭＤと略称する）などの画像形成素子を用いて画像信号に対応した変調光束を形成して、その変調光束をスクリーン上に拡大投写する構成の投写型表示装置が、プレゼンテーションなどの目的で多用されている。このような投写型表示装置においては、入射光が画像形成素子の画像形成領域を正確に照明できない場合には、投写画像の明るさの低下や影ができる等の問題が生じてしまう。その問題に対応するため、一般的には画像形成素子の画像形成領域の周囲に一定のマージン（照射マージン）が確保されている。ところが、この照射マージンを大きくしてしまうと画像形成素子に入射しない光が多くなってしまい逆に光利用効率が低下してしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置では、フィールドレンズの取付け位置を調整可能とし、照明光領域を液晶ライトバルブの画像形成領域に正確に位置させる技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、ＤＭＤを用いた投写型表示装置では、ライトトンネルの出射端を変位させて照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に正確に位置させる技術、照明光路中に平面ミラーを挿入しその平面ミラーを変位させて照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に正確に位置させる技術、照明光路中のレンズを変位させて照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に正確に位置させる技術がある。
【特許文献１】特開平１０−１１５７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＤＭＤを用いた投写型表示装置に対する上述の従来の技術には、次のような問題がある。
【０００６】
ライトトンネルの出射端を変位させて照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に正確に位置させる方法では、出射端を変位させるときに同時に入射端も変位してしまい、ライトトンネルに入射する光がライトトンネルの光軸からずれてしまうことがある。入射光がライトトンネルの光軸からずれると、投写画像に輝度ムラが生じてしまうという問題があった。そのため、ライトトンネルの光軸と入射光との交点を中心にライトトンネルの出力端を動かす必要があるが、実際にはこれは構造的に容易ではなく実現させたとしても生産性が低くなるという問題があった。
【０００７】
照明光路中に平面ミラーを挿入しその平面ミラーを変位させて照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に正確に位置させる方法においては、平面ミラーに照射している光束の中心部を起点に平面ミラーを移動させる必要がある。これ以外の点を起点にした場合は、ミラーの移動方向ごとに起点が変わってしまって、ＤＭＤまでの光路長が変化することになる。光路長の変化は、照明光領域のボケの原因となるので、投写画像の周辺部が暗くなってしまうという問題がある。
【０００８】
照明光路中のレンズを変位させて照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に正確に位置させる技術の場合、１つのレンズを鉛直方向と水平方向（鉛直方向に直角な方向）の２つ方向に移動させていた。画像形成素子としてＤＭＤを用いる場合、ＤＭＤの画像形成領域とライトトンネルの出射端の形状とは共に四角形で、かつ両者は相似形であるが、三次元の経路を経由するためにその各辺の向きが異なっている。アスペクト比が４：３のＤＭＤの場合、その短辺は鉛直方向で長辺は水平方向であるのに対し、ライトトンネルはその短辺および長辺ともに鉛直および水平方向から傾いている。従って、レンズを鉛直方向と水平方向（鉛直方向に直角な方向）の２つ方向に移動させると、ＤＭＤ上の照明光領域は斜め方向に移動し、この照明光領域の移動方向はＤＭＤの長短辺方向とかなりずれる。従って、照明光領域をＤＭＤの画像形成領域に正確に位置させようとしても、合わせることは容易ではなく作業性が非常に悪くなり、このために補正のための工程時間の短縮が図られず問題であった。
【０００９】
本発明の目的は、照明光領域を画像表示素子の画像形成領域に正確に位置させることにより高い光利用効率が得られ、かつ調整のための作業が容易な投写型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の投写型表示装置の光学ユニットは、
光源部と、四角柱の光学素子と、第１の光学素子と、第２の光学素子と、画像形成素子とを有する投写型表示装置の光学ユニットにおいて、四角柱の光学素子は、入射面と出射面との間に第１の面とその第１の面に隣接する第２の面とを有し、第１の光学素子および第２の光学素子はそれぞれを独立して移動させることが可能な光学素子移動部を有し、第１の光学素子の光学素子移動部は、その第１の光学素子を、その第１の光学素子の第１の主平面上で、四角柱の光学素子の第１の面を含む平面と第１の主平面との交線に平行な方向に移動させる移動機構を有し、第２の光学素子の光学素子移動部は、その第２の光学素子を、その第２の光学素子の第２の主平面上で、四角柱の光学素子の第２の面を含む平面と第２の主平面との交線に平行な方向に移動させる移動機構を有することを特徴とする。
【００１１】
第１の光学素子の光学素子移動部の移動機構は、四角柱の光学素子の第１の面を含む平面と第１の光学素子の第１の主平面と交わる交線と略並行で、かつ、第１の主平面と直交する第１の光学素子移動面上を摺動可能な摺動面を有し第１の光学素子を保持する第１の光学素子保持部材と、その第１の光学素子保持部材の摺動面を第１の光学素子移動面上で第１の主平面と平行する方向に移動させる第１の移動部材とを有し、第２の光学素子の光学素子移動部の移動機構は、四角柱の光学素子の第２の面を含む平面と第２の光学素子の第２の主平面と交わる交線と略平行で、かつ、第２の主平面と直交する第２の光学素子移動面上を摺動可能な摺動面を有し第２の光学素子を保持する第２の光学素子保持部材と、その第２の光学素子保持部材の摺動面を第２の光学素子移動面上で第２の主平面と平行する方向に移動させる第２の移動部材とを有してもよい。
【００１２】
第１の光学素子の光学素子移動部と第２の光学素子の光学素子移動部とがともに配置される共通の構造体を有してもよく、第１の光学素子移動面と第２の光学素子移動面とがともに共通の構造体に設けられていてもよい。
【００１３】
第１の移動部材は、共通の構造体の底面に設けられた第１の主平面と平行方向にガイド方向を有する２個のガイド穴のそれぞれに挿入される第１の光学素子保持部材に設けられた２個のガイドピンと、第１の光学素子保持部材の摺動面に設けられその摺動面の位置を共通の構造体に設けられた第１の光学素子移動面に固定可能な固定ねじと、第１の光学素子保持部材に設けられ、共通の構造体の上面と先端が接触して第１の光学素子保持部材の共通の構造体との位置関係を調整可能な調整ねじとを有し、第２の移動部材は、共通の構造体の底面に設けられた第２の主平面と平行方向にガイド方向を有する２個のガイド穴のそれぞれに挿入される第２の光学素子保持部材に設けられた２個のガイドピンと、第２の光学素子保持部材の摺動面に設けられその摺動面の位置を共通の構造体に設けられた第２の光学素子移動面に固定可能な固定ねじと、第２の光学素子保持部材に設けられ、その第２の光学素子保持部材の摺動面を共通の構造体に設けられた第２の光学素子移動面上を摺動させる調整つまみとを有してもよく、第１の光学素子および第２の光学素子は、四角柱の光学素子の光軸から偏心していてもよく、四角柱の光学素子はライトトンネルであることがより望ましく、画像形成素子はデジタルマイクロミラー素子であってもよい。
【００１４】
本発明の投写型表示装置は、上述の光学ユニットを備える。
【００１５】
四角柱の光学素子の出射端の一辺の方向に第１の光学素子を移動可能な状態にし、この一辺と隣り合う他の辺の方向に第２の光学素子を移動可能な状態にし、第１の光学素子と第２の光学素子とを独立に移動可能にしているので、ＤＭＤ上の照明光領域を第１の光学素子と第２の光学素子との独立した移動によってＤＭＤの画像形成領域に一致させることができる。また第１の光学素子と第２の光学素子とは同一構造体上に配置されているので相対的な移動の誤差を少なくできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、ＤＭＤの画像形成領域に対する照明光領域の位置合せを第１の光学素子と第２の光学素子とを四角柱の光学素子（ライトトンネル）の出射面の隣接する２つの辺のそれぞれに平行な方向に移動させて位置合せを行うので、照明光領域を画像表示素子の画像形成領域に正確に位置させることができ、高い光利用効率と高い作業性を具備した光学ユニットとその光学ユニットを備えた投写型表示装置を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の光学ユニットを有する投写型表示装置の模式的ブロック構成図であり、図２は本発明の実施の形態の投写型表示装置の光学ユニットの概略を示す斜視図である。
【００１８】
投写型表示装置１の光学ユニット２は、画像形成素子であり反射型光変調素子であるＤＭＤ７０を照明する照明光学系と、画像形成素子であるＤＭＤ７０と、ＤＭＤ７０からの光束をスクリーン９０に投写する投写レンズ８０とから構成されている。照明光学系は、発光体で構成される光源とこの光源からの光束を集光して仮想的な２次光源を作る集光ミラーとを有する光源部２１と、光源部２１の集光点にカラーセグメントが位置するように配置され、光源部２１からの光を複数の色に時分割するカラーホイール２２と、カラーホイール２２を透過した光束を受ける位置に入射端面が位置するように配置されて光源部２１からの光束の輝度分布を均一化して出射面から出射する輝度ムラ低減素子であるライトトンネル２３と、ライトトンネル２３からの出射光束をＤＭＤ７０に導くアフォーカル光学系とで構成されている。本願発明における実施の形態では四角柱の光学素子としてライトトンネルを用いた。
【００１９】
ライトトンネル２３は、画像形成素子であるＤＭＤ７０の形状が四角形なので照明光領域が四角になるよう中空四角柱形状のものが用いられている。ライトトンネル２３の内壁は反射面になっており、ライトトンネル２３に入射した光線は内部で数回繰り返し反射されて進行することによってライトトンネルからの出射する光の輝度ムラが低減する。ライトトンネル２３の替わりに角柱状や円柱状の棒状レンズ、所謂、ロッドインテグレータを用いてもライトトンネルと同様の効果が得られる。なお、通常はライトトンネルやロッドインテグレータの輪郭の形状はＤＭＤ７０の画像形成素子の輪郭の形状と相似になっている。
【００２０】
アフォーカル光学系は第１のレンズ４１、第２のレンズ５１、第３のレンズ６１と第１の平面鏡６２、第２の平面鏡６３とから成り、ライトトンネル２３の出射面を物体面としている。反射ミラーである第１の平面鏡６２、第２の平面鏡６３は光路を変更するだけの機能しか持たず、アフォーカル光学系に必須の要素ではないから無くても光学特性は変化しない。本実施の形態では光路を折り返して装置を小型にする目的で第２のレンズ５１と第３のレンズ６１との間に第１の平面鏡６２と第２の平面鏡６３とが設けられている。アフォーカル光学系の照射面（像面）には画像形成素子としてＤＭＤ７０が配置される。
【００２１】
アフォーカル光学系を構成する３つのレンズのうち、第１のレンズ４１は平凸レンズであり、平面側をライトトンネル２３に面するようにして、光源とライトトンネル２３の中心を結ぶ光軸から上下方向にシフトして第１のレンズ４１の中心を光軸上からずらして配置されている。第２のレンズ５１も平凸レンズであり、光軸から上下左右にシフトすると共に回転偏心させて配置されている。第３のレンズ６１は凸レンズであり、ＤＭＤ７０の中心点の法線から、シフトし回転偏心して設置され、第１の平面鏡６２、第２の平面鏡６３からの光束をＤＭＤ７０に照射するようになっている。ＤＭＤ７０はアフォーカル光学系の照射面の位置に配置されている。
【００２２】
図２を参照して具体的な構造で説明すると、一体成形されたマグネシウム製のユニットベース１０上に、光源部２１、カラーホイール２２、ライトトンネル２３、第１のレンズ４１、第２のレンズ５１、第１の平面鏡６２、第２の平面鏡６３、第３のレンズ６１、ＤＭＤ７０、投写レンズ８０が組み込まれている。光源部２１を発した光束は、カラーホイール２２、ライトトンネル２３、第１のレンズ４１、第２のレンズ５１、第１の平面鏡６２、第２の平面鏡６３、第３のレンズ６１の順に順次通過し、ＤＭＤ７０に入射する。入射した光束はＤＭＤ７０で反射され、その反射光が投写レンズ８０を通してスクリーンなどに投写される。このとき、反射光はＤＭＤ７０によって変調され、これに対応した画像がスクリーン上に表示される。
【００２３】
図３は、光学ユニットの光学部品の概略配置図である。ライトトンネル２３の端面形状を示すために、カラーホイール２２は図示していない。ここで、座標原点を画像形成素子であるＤＭＤ７０の中心とし、Ｚ軸をＤＭＤ７０の法線方向に（符号は投写レンズ８０方向が負）、Ｙ軸をＺ軸に垂直かつＤＭＤ７０の短辺に平行な方向に（符号は上方向が正）、Ｘ軸はＹ軸とＺ軸のいずれにも垂直な軸と定め、ＤＭＤ７０の画像形成素子はＸＹ平面上にあるとする。光源部２１から投射された光束は、略Ｘ軸の負の方向からカラーホイール２２（図３には図示せず）を通過してからライトトンネル２３に入射する。その後、第１のレンズ４１および第２のレンズ５１を通過後、第１の平面鏡６２で下方（略Ｙ軸負方向）に光路を変更し、第２の平面鏡６３で斜め上方にその進行方向を変化させ、第３のレンズ６１を通り、下方からＤＭＤ７０の画像形成素子に斜めに入射する。画像形成素子のミラー面と、投写レンズ８０の開口とは平行になっている。透過型液晶パネルを用いた場合、透過型液晶パネルへほぼ垂直に光線を入射する必要がある。そのため光源部２１から透過型液晶パネルまでの光路（光軸）は同一平面内にある。
【００２４】
一方、ＤＭＤ７０を用いた場合、ＤＭＤ７０が反射型の画像形成素子で構成されているので、照明光はＤＭＤ７０に対して斜めから入射しなくてはならない。さらに、照明光とＤＭＤ７０で反射された投写光とを分離する必要もあるので、光源部２１からＤＭＤ７０までの光路は立体的になる。これが、透過型液晶パネルを用いた光学的構造とＤＭＤ７０を用いた光学的構造との異なる点である。この構造の違いにより、透過型液晶パネルで用いられている技術をそのままＤＭＤ７０を用いた投写型表示装置の光学ユニット構造に適用することはできない。
【００２５】
ここで、光学的にはライトトンネル２３の出射端面とＤＭＤ７０の反射面とはアフォーカル光学系を介して結像関係にあり、ライトトンネル２３の出射端面とＤＭＤ７０の反射面とはほぼ相似形である。図４は光学ユニットの光学配置を示す斜視図であり、図５はＹ軸方向から見た光学ユニットの光学配置の上面図である。
【００２６】
本実施の形態における光学ユニット２のアフォーカル光学系は、第１のレンズ４１から第３のレンズ６１に至る一連のレンズと平面鏡とにより構成されている。第１の平面鏡６２および第２の平面鏡６３は単に光束の進行方向を変えているだけなので、倍率や収差などの他の光学特性には影響しない。実質的には第１のレンズ４１から第３のレンズ６１でアフォーカル光学系が構成されている。第１のレンズ４１と第２のレンズ５１がガラス製の球面レンズで、第３のレンズ６１はプラスチック製の非球面レンズである。第１のレンズ４１は、ライトトンネル２３の光軸（出射端面の中心を通る法線と一致）から光軸に垂直方向にシフトし、第１のレンズ４１の中心は光軸上にはない。第２のレンズ５１はライトトンネル２３の光軸から光軸に垂直方向にシフトするとともに、かつ、回転偏心しており、第２のレンズ５１の光軸はライトトンネル２３の光軸に平行ではない。第３のレンズ６１も回転偏心をしている。なお、第３のレンズ６１には大きな切り欠きがある。これは、第３のレンズ６１と投写レンズ８０との物理的干渉を避けるために、第３のレンズ６１の光束が通過しない部分を切り欠いて干渉を避けたためである。
【００２７】
図６はＤＭＤにおける照明光領域と画像形成領域との関係を示す模式図であり、（ａ）は斜め方向に移動した場合、（ｂ）は鉛直、水平方向に移動した場合である。図中、点線が照明光領域６６で、実線が画像形成領域６７である。ここで両領域にはズレがあるので、これを調整により一致させる必要がある。
【００２８】
上述のように３枚のレンズを用い、それぞれのレンズをシフトや回転偏心することにより、ＤＭＤ７０の反射面に斜め入射させても照射光領域６６が歪曲することなくライトトンネル２３の出射端面の形状をほぼ保ったままの照射光領域６６を得ている。通常、照明光領域６６はＤＭＤ７０の画像形成領域６７よりもマージン分だけ広くなっており、ＤＭＤ７０における照明光領域６６と画像形成領域６７との位置合せをする必要がる。
【００２９】
第１のレンズ４１から第３のレンズ６１までを移動させると、照明光領域６６は、レンズの移動距離や移動方向に対応した方向にその距離に対応する距離分だけ移動する。ところが、ライトトンネル２３の出射端面（入射端面でも同じ）の長辺は、Ｙ軸に対し傾いている。したがって、鉛直方向と水平方向に第１のレンズ４１などを移動させると、図６（ａ）中に矢印で示したようにＤＭＤ７０の画像形成領域６７に対して斜めに照明光領域６６が移動する。照明光領域６６がＤＭＤ７０の画像形成領域６７に対して相対的に斜めに移動してしまうので、照明光領域６６をＤＭＤ７０の画像形成領域６７と正確に一致させるためには、図６（ｂ）のように鉛直方向と水平方向の調整を交互に何度も行う必要があり非効率である。さらに、１つのレンズに鉛直方向と水平方向の両方の移動機構を設けてしまうと、移動構造は複雑かつ大型化してしまい問題であった。加えて、調整方向も直交する２つの方向に対して行うことになるので工程の複雑化を招き生産効率上の問題ともなる。第２のレンズ５１でも同様である。第３のレンズ６１に至っては、投写レンズ８０との干渉があるため移動することさえ難しい。
【００３０】
そこで、本願発明においては、第１のレンズ４１にライトトンネル２３の出射端面の１つの辺と略平行な方向に移動させる機構を設け、第２のレンズ５１にライトトンネル２３の出射端面の他の辺と略平行な方向に移動させる機構を設けることにより、照明光領域の移動方向の問題、移動機構の複雑化などの問題、調整方法などの生産工程上の問題を解決した。以下、その内容を詳細に説明する。
【００３１】
図７はレンズユニットの分解組立図であり、図８はレンズユニットの斜視図であり（ａ）は第１のレンズ側から見た斜視図、（ｂ）は第２のレンズ側から見た斜視図であり、図９はレンズユニットの上面図であり、図１０はレンズユニットを第１のレンズ側からみた平面図であり、図１１はレンズユニットを第２のレンズ側からみた平面図であり、図１２はレンズユニットとユニットベースとの組立を説明するための斜視図である。
【００３２】
図７から図９に示すように、本願発明によるレンズユニット４０は第１のレンズ４１を保持する第１のレンズホルダ４２と第２のレンズ５１を保持する第２のレンズホルダ５２とが、レンズベース３０に第１のレンズ固定ねじ４５と第２のレンズ固定ねじ５５（図９）とで固定される。第１のレンズホルダ４２には第１のレンズガイドピン４３があり、この第１のレンズガイドピン４３がレンズベース３０のガイド穴３３に挿入され、第１のレンズ４１が第１のレンズホルダ４２と共に移動するときのガイドとなる。第１のレンズガイドピン４３は第１のレンズ４１の主平面と平行な方向にガイドされる。第２のレンズホルダ５２にも第２のレンズガイドピン５３があり、機能や構成は第１のレンズホルダ４２の場合と同じであり、第２のレンズガイドピン５３は第２のレンズ５１の主平面と平行な方向にガイドされる。
【００３３】
図１２に示すように、このレンズユニット４０はユニットベース１０に挿入され、レンズベース固定ねじ３７（図８）でユニットベース１０に固定される。ユニットベース１０はダイキャスティングによるマグネシウム製の剛体であって、ほぼバスタブ状の形状となっており、上方よりレンズユニット４０やライトトンネルユニットを組み込むことができる。ほぼバスタブ型の剛体であるため、捻じれに強く光学部品を高精度に組み込むことが可能である。また、光学部品を組み込んだまま、位置調整などの目的で光学部品に外力を加えて移動させるときでも、ユニットベース１０の変形がほとんどないので光路が狂ってしまうなどの問題が少ない。また、マグネシウム製であるから熱変形などにも強く高温下での耐久性も高い。
【００３４】
次に、照明光領域６６の位置調整について説明する。第１のレンズホルダ４２と第２のレンズホルダ５２は、第１のレンズガイドピン４３とガイド穴３３との組合せおよび第２のレンズガイドピン５３とガイド穴３１、３２との組合せにより、それぞれ次に説明するような一軸方向にしか移動できない構造になっている。
【００３５】
第１のレンズホルダ４２は、第１ホルダー移動面３４（図９、図１０）に沿って移動し、第１のレンズの移動方向３８（図１０）はライトトンネル２３の長辺方向に略一致する。つまり、第１ホルダー移動面３４はライトトンネル２３のＡ面（図３）と平行な面になるよう作成されている。また、第１ホルダー移動面３４はライトトンネル２３の光軸に対して平行である。ライトトンネル２３はユニットベース１０にライトトンネルホルダーを介して位置決めされている。同様に第１のレンズホルダ４２（第１のレンズ４１）もユニットベース１０にレンズベース３０を介して位置決めされている。つまり、ライトトンネル２３と第１のレンズホルダ４２（第１のレンズ４１）はユニットベース１０を共通の基準として、高精度に位置決めされているのでライトトンネル２３の出射端面の長辺方向と第１のレンズホルダ４２の移動方向を一致させることが可能になっている。
【００３６】
第２のレンズホルダ５２は、第２ホルダー移動面３５（図１１）に沿って移動する。第２のレンズホルダの移動方向３９は第２のレンズ５１のレンズ面内であり、ライトトンネル２３の光軸とは垂直方向でない。これは第２のレンズ５１がライトトンネル２３の光軸から回転偏心しているためである。仮に第２のレンズ５１の移動方向をライトトンネル２３の光軸に垂直方向とすると、フォーカス面（ライトトンネル２３の出射端面の結像面のフォーカス位置）が変化し、結果として全面にわたって焦点が合った照明光領域６６（図６）の形状が歪んでしまう。これは照明光領域が四角形からずれることを意味するので、このずれ量分だけ光利用効率が悪化してしまい問題である。よって、第２のレンズ５１の移動はそのレンズ面内（主平面内）で行わなければならない。そこで、ライトトンネル２３のＢ面（図３）を含む面が第２のレンズ５１の主平面と交わる交線を求め、この交線と平行、かつ、第２のレンズ５１の主平面と直交する面を第２ホルダー移動面３５とする。平行が望ましいが略平行でも効果を奏することはできる。その結果、第２のレンズホルダ５２を第２のホルダー移動面３５に沿って移動させると、照明光領域６６の移動方向はライトトンネル２３の短辺方向に略一致する。
【００３７】
なお、第１のレンズ４１もライトトンネル２３の光軸に対し回転偏心している場合には、本願発明の第２のレンズ５１の場合と同じ考え方でその移動方向を定めてよい。加えて、第１のレンズ４１がライトトンネル２３の光軸に対し回転偏心していない場合でも、「ライトトンネル２３のＡ面を含む面が第１のレンズ４１の主平面と交わる交線を求め、この交線と平行、かつ、第１のレンズ４１の主平面と直交する面を第１ホルダー移動面とする」と考えても前述した第１のレンズ４１の場合と同一の結果を得る。ここでも平行が望ましいが略平行でも効果を奏することはできる。
【００３８】
最後に第１のレンズ４１と第２のレンズ５１の移動方法について説明する。レンズユニット４０はユニットベース１０に組み込まれレンズベース固定ねじ３６（図９）、３７（図８）でユニットベース１０に固定されている。第１のレンズ４１を移動させるには、最初に、第１のレンズ固定ねじ４５（図８）を緩めて第１のレンズ４１が移動できるようにする。次に、第１のレンズ調整ねじ４４を回転させる。時計方向に第１のレンズ調整ねじ４４を回転させると、そのねじはユニットベース１０の間仕切り部１１のねじ受け部１２（図１２）に接触する。さらにねじを回すとねじが当たった間仕切り部１１のねじ受け部１２を支点として第１のレンズホルダ４２が第１ホルダー移動面３４に沿って上方に移動する。この方向はライトトンネル２３の出射面の長辺方向なので、これに応じて照明光領域６６がＤＭＤ７０の画像形成領域６７の長辺方向に沿って移動するので、所望の位置に照明光領域６６の位置を定める。位置が定まったのを確認してから、第１のレンズ固定ねじ４５（図８）を締め付けて第１のレンズホルダ４２をレンズユニット４０に固定する。
【００３９】
次に第２のレンズ固定ねじ５５（図９）を緩め第２のレンズ５１を備えた第２のレンズホルダ５２が移動できるようにする。次に、第２のレンズ調整つまみ５４（図８）を持って、第２のレンズホルダ５２を移動させる。このとき、第２のレンズホルダ５２の下面の第２のレンズホルダ足５６（図８）が第２のホルダー移動面３５（図７）に沿って、第２のレンズガイドピン５３がガイド穴３１、３２にガイドされて移動することによって第２のレンズ５１も移動する。このとき、第２のレンズホルダ足５６（図８）があるので、第２のレンズ５１が移動中にその主平面が傾くことがないので、照明光領域６６の焦点が狂い、照明光領域６６の位置決めが困難になることはない。また、照明光領域６６の移動方向は、ライトトンネル２３の出射面の短辺方向なので、ＤＭＤ７０の短辺方向に沿って移動するので位置合せが容易である。所望の位置に照明光領域６６の位置を定め、位置が定まったのを確認してから、第２のレンズ固定ねじ５５を締め付けて第２のレンズホルダ５２をレンズベース３０に固定する。以上の動作により照明光領域６６をＤＭＤ７０の画像表示素子の画像形成領域６７に正確に位置決めさせることができた。このように２つの移動動作で照明光領域６６を正確に画像形成領域６７に対して位置決めできるので作業性が格段に向上し、高い生産性を確保できる。これによって、高い光利用効率を得ることができ、さらに高い作業性を具備した投写型表示装置を得ることができた。
【００４０】
なお、第１のレンズと第２のレンズの移動方法は、上述の構成と移動方法に限定されるものではなく、第１の光学素子の光学素子移動部は、その第１の光学素子の第１の主平面上でその第１の光学素子をライトトンネルの第１の面を含む平面に平行な方向に移動させる移動機構を有し、第２の光学素子の光学素子移動部は、その第２の光学素子の第２の主平面上でその第２の光学素子をライトトンネルの第２の面を含む平面に平行な方向に移動させる移動機構を有すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態の光学ユニットを有する投写型表示装置の模式的ブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の投写型表示装置の光学ユニットの概略を示す斜視図である。
【図３】光学ユニットの光学部品の概略配置図である。
【図４】光学ユニットの光学配置を示す斜視図である。
【図５】Ｙ軸方向から見た光学ユニットの光学配置の上面図である。
【図６】ＤＭＤにおける照明光領域と画像形成領域との関係を示す模式図であり、（ａ）は斜め方向に移動した場合、（ｂ）は鉛直、水平方向に移動した場合である。
【図７】レンズユニットの分解組立図である。
【図８】レンズユニットの斜視図であり（ａ）は第１のレンズ側から見た斜視図、（ｂ）は第２のレンズ側から見た斜視図である。
【図９】レンズユニットの上面図である。
【図１０】レンズユニットを第１のレンズ側からみた平面図である。
【図１１】レンズユニットを第２のレンズ側からみた平面図である。
【図１２】レンズユニットとユニットベースとの組立を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    投写型表示装置
２    光学ユニット
１０    ユニットベース
１１    間仕切り部
１２    ねじ受け部
２１    光源部
２２    カラーホイール
２３    ライトトンネル
３０    レンズベース
３１、３２、３３    ガイド穴
３４    第１のホルダ移動面
３５    第２のホルダ移動面
３６、３７    レンズベース固定ねじ
３８    第１のレンズの移動方向
３９    第２のレンズの移動方向
４０    レンズユニット
４１    第１のレンズ
４２    第１のレンズホルダ
４３    第１のレンズガイドピン
４４    第１のレンズ調整ねじ
４５    第１のレンズ固定ねじ
５１    第２のレンズ
５２    第２のレンズホルダ
５３    第２のレンズガイドピン
５４    第２のレンズ調整つまみ
５５    第２のレンズ固定ねじ
５６    第２のレンズホルダ足
６１    第３のレンズ
６２    第１の平面鏡
６３    第２の平面鏡
６６    照明光領域
６７    ＤＭＤの画像形成領域
７０    ＤＭＤ
８０    投射レンズ
９０    スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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