(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズユニットの有する光学素子および光学素子保持部材に温度上昇が生じた際およびシフト機構によって投写画像が移動した際も常に画像全域で焦点が合った高性能で高品位の投写型画像表示装置を提供する。【解決手段】投写型画像表示装置に温度検出手段を配置しレンズユニットの光学素子および光学素子保持部材の温度上昇による像面湾曲変化に連動して、常に投写画像全域が深度に収まる様にフォーカス群を自動で移動させる焦点位置補正機構を有する。また投写画像を移動させるシフト機構を有し、前記シフト機構はシフト位置検出手段を有する。この構成において、温度検出手段およびシフト位置検出手段の情報に応じて前記焦点位置補正機構の補正量を変化するようにする。【選択図】図６
2018031932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと２つ以上のプリズムを用いた色分離合成ユニットと、
少なくとも１つの光学素子が移動することでフォーカシングを行うレンズユニットと、
前記色分離合成ユニットと前記レンズユニットの少なくとも１ヶ所の温度を測定する温度測定手段と、
前記レンズユニットを前記レンズユニットの光軸と垂直な平面上で移動させることで投写画像をシフトさせるシフトユニットと、
前記シフトユニットのシフト位置を検出するシフト位置検出手段とを有し、
スクリーンに映像を投写する投写型画像表示装置において、
前記温度検出手段と前記シフト位置検出手段の情報から焦点位置補正量を決定することを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投写型画像表示装置は、
前記レンズユニットのズーム位置を検出するズーム位置検出手段を有し、
前記ズーム位置検出手段の情報から焦点位置補正量を決定することを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の投写型画像表示装置は、
前記レンズユニットのフォーカス位置を検出するフォーカス位置検出手段を有し、
前記フォーカス位置検出手段の情報から焦点位置補正量を決定することを特徴とする投写型画像表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投写型画像表示装置は光源からの光を変調素子で画像に変化し、前記画像をレンズユニットによって拡大投写するプロジェクタである。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投写型画像表示装置は、
電動フォーカス、電動ズーム、電動シフトであることを特徴とする投写型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像面湾曲変動に起因する焦点位置変動を補正する機構を有するレンズユニットを有した光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学装置として、液晶パネルやＤＭＤ等の各種変調デバイスによって光源からの光を画像に変換し、複数の光学素子で構成されたレンズユニットによって前記画像をスクリーン等の投写面に焦点を合わせて拡大投写するプロジェクタ等の投写型画像表示装置が知られている。前記レンズユニットは必ず像面湾曲を持っている為、前記レンズユニットの光軸と周辺部とでは画像の焦点位置にズレが生じる。前記焦点位置のズレが深度を超えてしまうと画像の一部で焦点が合っていない状態となり問題である。
【０００３】
この問題を回避する為に、部品精度を厳しく管理することや組立時の調整によって前記焦点位置のズレが深度を超えない様に対応している。ところが、シフト機構を有し投写画像を移動させることが可能な投写型画像表示装置では、レンズユニットのイメージサークルほぼ全域を使用しているものが多い。この為、前記焦点位置のズレが深度を超えない様にする為にはイメージサークルほぼ全域で深度を超えない様に対応しなくてはならない。
【０００４】
しかし、レンズユニットのイメージサークルほぼ全域で深度を超えない様に部品精度を厳しく管理することや組立時の調整を行うことは、シフト機構が無くイメージサークルの一部しか使用しない場合と比べ必要精度が厳しくなり実現させることが非常に困難である。この為、シフト機構を有する投写型画像表示装置では前記焦点位置のズレが深度を超えない様に対応することができず問題となることがあった。この問題に対して、シフト機構による投写画像の移動に合わせて、レンズユニットの保持する少なくとも1つの光学素子を移動させることで前記画像劣化を回避する技術が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献1ではシフト操作によってレンズユニットの有する少なくとも１つの光学素子が結像面に平行に移動する際に、連動して他の光学素子が前記少なくとも１つの光学素子と異なる移動をすることで結像性能を良好にした技術が知られている。
【０００６】
また、前記レンズユニットは複数の光学素子と前記光学素子を保持する光学素子保持部材とで構成されており、少なくとも一つの前記光学素子保持部材を移動させることで前記画像の焦点位置を移動させることが出来る。投写型画像表示装置の光源が点灯している間レンズユニットの有する光学素子および光学素子保持部材は常に光を受けた状態となる為、前記光学素子および光学素子保持部材に温度上昇が生じる。前記光学素子は前記温度上昇によって屈折率等の光学特性に変化が生じ、前記光学素子保持部材は前記温度上昇によって線膨張が生じ前記光学素子の間隔が変化する。
【０００７】
この前記光学素子の特性変化および間隔変化によって焦点位置がスクリーン等の投写面から移動する。前記焦点位置の移動が深度を超えると画像劣化として問題になる。この問題に対して、前記焦点位置の移動に合わせて焦点位置を補正して投写画像の劣化を回避する技術が知られている。
【０００８】
例えば、特許文献２では投写型画像表示装置内に温度検出手段を配置し、予め定めた焦点位置調整アルゴリズムと前記温度検出手段の検出結果から焦点位置の補正を行って投写画像の劣化を回避する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭６０−２６４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１９６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光学素子および光学素子保持部材の温度上昇に伴う光学素子の特性変化および間隔変化によってレンズユニットの持つ像面湾曲にも変化が生じる。この前記像面湾曲の変化によって、投写画像の光軸と周辺部とでの焦点位置のズレに変化が生じる。前記焦点位置のズレの変化によって、焦点位置のズレが深度を超えると画像の一部で焦点が合っていない状態となり問題である。
【００１１】
しかし、特許文献１は、シフト操作に連動して結像性能が良好となる様に１部の光学素子が移動する技術であり、光学素子および光学素子保持部材の前記温度上昇による像面湾曲の変化を補正することは出来ない。
【００１２】
また、特許文献２では、温度検出手段の情報から補正量を決定する技術であり、シフト位置によって異なる焦点位置の移動量を補正することは出来ない。最近の投写型画像表示装置は、高輝度化が進み前記温度上昇による前記光学素子の特性変化および間隔変化が顕著であり、光軸と周辺部の焦点位置のズレ量が顕著な為画像の一部が簡単に深度から外れてしまう。また、高解像度化および各種変調デバイスの小型化によって深度が浅くなったことにより、温度上昇による光学素子の特性変化および間隔変化によって光軸と周辺部の焦点位置にズレが生じると画像の一部が簡単に深度から外れてしまう。
【００１３】
これらの要件から、像面湾曲変動への対策が必須となっている。さらに、広角タイプのレンズユニットでは一般的に前記前学素子の特性変化および間隔変化による像面湾曲の変化がさらに顕著であり前記対策がさらに重要になる。
【００１４】
そこで本発明では、レンズユニットの光学素子および光学素子保持部材が温度上昇によって像面湾曲に変化が生じた際に、どの様なシフト位置であっても常に良好な画像を提供できる投写型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】
【００１５】
上記目的を達成するために、
本発明では、投写型画像表示装置に温度検出手段を配置しレンズユニットの光学素子および光学素子保持部材の温度上昇による像面湾曲変化に連動して、常に投写画像全域が深度に収まる様にフォーカス群を自動で移動させる焦点位置補正機構を有する。また投写画像を移動させるシフト機構を有し、前記シフト機構はシフト位置検出手段を有する。この構成において、温度検出手段およびシフト位置検出手段の情報に応じて前記焦点位置補正機構の補正量を変化するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レンズユニットのタイプを問わずレンズユニットの有する光学素子および光学素子保持部材に温度上昇が生じた際およびシフト機構によって投写画像が移動した際も常に画像全域で焦点が合った状態にすることができるようになる。この結果、常に高性能で高品位の投写型画像表示装置が提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１である液晶プロジェクタの外観図。
【図２】実施例１の液晶プロジェクタの光学構成を示す側面図。
【図３】実施例１のレンズユニットの分解斜視図。
【図４】実施例１のモータユニットの分解外観図。
【図５】実施例１のシフトユニットの外観図。
【図６】実施例１の焦点位置補正機構のブロック図。
【図７】実施例１の焦点位置補正のアルゴリズム。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施例１］
図１には、本発明の実施例１であるレンズユニット１００、シフトユニット３００、温度センサ、色分離合成ユニット２００および照明光学系２０３を備えたプロジェクタ５００の外観を示している。
【００１９】
プロジェクタ５００の筐体内には、光源ランプ２０９、色分離合成ユニット２００、照明光学系２０１、および液晶パネル等の光変調素子２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂを内蔵した光学ボックスが収納されている。該光学ボックスの光射出部には、レンズユニット１００及びシフトユニット３００が取り付けられている。レンズユニット１００は、筐体の前面に形成された開口を通して、不図示のスクリーンや壁等の被投写面に画像を投写する。また、シフトユニット３００は、レンズユニット１００をレンズユニット１００の光軸と直交する平面でシフトする様に保持している。
【００２０】
シフトユニット３００によってレンズユニット１００を該光学ボックスの光射出部に対してシフトすることで、レンズユニット１００から投写される投写光をシフトする事が出来る。温度センサは、レンズユニット１００または色分離合成ユニット２００の有する光学素子の温度を測ることが出来るように配置されている。
【００２１】
図２には、プロジェクタ５００の光学構成を側面から見て示している。図２は、プロジェクタ５００のうち光源ランプ２０９、照明光学系２０１およびダイクロイックミラー２０４以外の部分を、液晶パネルの短辺側から見たときの構成（側面図）を示している。光源ランプ２０９、照明光学系２０１およびダイクロイックミラー２０４は、実際には、図１の紙面に垂直な水平面内に配置されている。
【００２２】
また、図２はレンズユニット１００の光軸１００ａが、後述する第３の偏光ビームスプリッタ２０５ｃ、すなわち色分解合成光学系の射出光軸２１０に対して上方にシフトした状態、つまり投写光が上方にシフトした状態を示している。前述の通りシフトユニット３００によってレンズユニット１００の光軸１００ａを色分解合成光学系の射出光軸２１０に対してシフトすることで投写光シフトする事が出来る。なお、図２の奥行き方向にレンズユニット１００の光軸１００ａをシフトした場合は、投写光が左右にシフトする。
【００２３】
照明光学系２０１は、光源ランプ２０９からの照明光を複数の光束に分割した後、液晶パネル上で重ね合わせるための操作を行うレンズ素子や、照明光を所定の偏光方向を有する偏光光とするための偏光変換素子等を含む。また、光路を折り曲げるミラーも照明光学系２０１に含まれる。
【００２４】
次に、照明光学系２０１の光学的な作用を説明する。光源ランプ２０９から全方向に射出した光束は放物面リフレクタによって略平行光となって射出される。この平行光束は、ＩＲカットフィルタに入射し、第１のレンズアレイによって複数の部分光束に分割され、その各々の部分光束が集光される。各々の分割光束は第２のレンズアレイ近傍に集光され、各々の部分光束が各々光源像（２次光源像）を形成する。第２のレンズアレイを射出した分割光束は、コンデンサーレンズによって集光され、反射型液晶パネルを重畳的に照明する。
【００２５】
色分離合成ユニット２００には、ダイクロイックミラー２０４および第１〜第３の偏光ビームスプリッタ２０５ａ〜２０５ｃが含まれている。ダイクロイックミラー２０４は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の色光を透過し、緑（Ｇ）の色光を反射する。２０５ａはＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する第１の偏光ビームスプリッタであり、偏光分離面を有する。
【００２６】
２０６Ｒ，２０６Ｇ，２０６Ｂはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。２０６Ｒ，２０６Ｇ，２０６Ｂにはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板が取り付けられている。２０５ａと２０５ｃの間にはＳ偏光を透過するＧ用の出射側偏光板Ｇが配置されている。
【００２７】
ダイクロイックミラー２０４と２０５ｂの間には、透明基板に偏光素子を貼着したＰ偏光のみ透過する入射側偏光板と、Ｒの光の偏光方向を９０度変換し、Ｂの光の偏光方向は変換しない色選択性位相差板が配置されている。２０５ｂはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第２の偏光ビームスプリッタであり、偏光分離面を有する。
【００２８】
２０５ｂと２０５ｃの間にはＢ用の出射側偏光板があり、Ｂの色光はＳ偏光のみを透過し、赤の色光は偏光方向に関係なく透過する特性を持つ。第３の偏光ビームスプリッタ２０５ｃは、Ｂ、Ｇの色光ではダイクロイックミラー、Ｒの色光ではＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する特性をもつプリズムである。
【００２９】
以上のダイクロイックミラー２０４から第３の偏光ビームスプリッタ２０５ｃにより、色分解合成ユニット２００が構成される。
次に、照明光学系を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Ｇの光路について説明する。
【００３０】
ダイクロイックミラー２０４を透過したＧの色光は第１の偏光ビームスプリッタ２０５ａに入射して偏光分離面でＰ偏光の光が透過し、Ｇ用の反射型液晶表示素子２０６Ｇへと至る。Ｇ用の反射型液晶表示素子２０６Ｇにおいては、Ｇの光が画像変調されて反射される。画像変調されたＧの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッタ２０５ａの偏光分離面を透過し、光源側に戻され、投写光から除去される。一方、画像変調されたＧの反射光のうちＳ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッタ２０５ａの偏光分離面で反射、Ｓ偏光を透過する出側偏光板Ｇを透過し、投写光として第３の偏光ビームスプリッタ２０５ｃに向かう。
【００３１】
このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッタ２０５ａとＧ用の反射型液晶表示素子２０６Ｇとの間に設けられた１／４波長板の遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッタ２０５ａとＧ用の反射型液晶表示素子２０６Ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。第１の偏光ビームスプリッタ２０５ａから出射したＧの色光は、出側偏光板を透過し、第３の偏光ビームスプリッタ２０５ｃで反射して投写レンズ１００へと至る。
【００３２】
一方、ダイクロイックミラー２０４を反射したＲとＢの色光は、Ｐ偏光光を透過する入射側偏光板に入射する。そしてＲとＢの光は、入射側偏光板から出射した後、色選択性位相差板Ａに入射する。色選択性位相差板は、Ｒの色光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＲの色光はＳ偏光として、Ｂの色光はＰ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂに入射する。Ｓ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２５ｂに入射したＲの色光は、第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂの偏光分離面で反射され、Ｒ用の反射型液晶表示素子２０６Ｒへと至る。
【００３３】
また、Ｐ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂに入射したＢの色光は、第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂの偏光分離面を透過してＢ用の反射型液晶表示素子２０６Ｂへと至る。
【００３４】
Ｒ用の反射型液晶表示素子２０６Ｒに入射したＲの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＲの反射光のうちＳ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂの偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投写光から除去される。一方、画像変調されたＲの反射光のうちＰ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂの偏光分離面を透過して投写光として出側偏光板に向かう。
【００３５】
また、Ｂ用の反射型液晶表示素子２０６Ｂに入射したＢの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたＢの反射光のうちＰ偏光成分は、再び第２の偏光ビームスプリッタ２０６ｂの偏光分離面を透過して光源側に戻され、投写光から除去される。一方、画像変調されたＢの反射光のうちＳ偏光成分は第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂの偏光分離面で反射して投写光として出側偏光板に向かう。
【００３６】
このとき、第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂとＲ用，Ｂ用の反射型液晶表示素子２０６Ｒ，２０６Ｂの間に設けられた１／４波長板の遅相軸を調整することにより、Ｇの場合と同じようにＲ，Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。
【００３７】
こうして１つの光束に合成され、第２の偏光ビームスプリッタ２０５ｂから出射したＲとＢの色光は、Ｒの色光はＰ偏光、Ｂの色光はＳ偏光で出側偏光板、第３の偏光ビームスプリッタ２０５ｃに入射する。そして、ＲとＢの投写光は第３の偏光ビームスプリッタ２０５ｃを透過し、Ｇの色光と合成されて投写レンズ１００に至る。そして、合成されたＲ，Ｇ，Ｂの投写光は、投写レンズ１００によってスクリーンなどの被投写面に拡大投影される。
【００３８】
プロジェクタ５００の内部の基板上に配置された液晶駆動回路には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置がプロジェクタ５００の外周面に配置した画像入力端子を介して接続されている。液晶駆動回路は、画像供給装置から入力された画像（映像）情報に基づいて反射型液晶表示素子２０６Ｒ，２０６Ｇ，２０６Ｂを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。これにより、各反射型液晶パネルに入射した光は、反射されるとともに原画に応じて変調（画像変調）される。
【００３９】
図３には、本実施例のレンズユニット１００の分解斜視図を示す。１０１は第１レンズ群を保持した第１鏡筒である。１０２は第２レンズ群を保持した２群鏡筒である。１０３は第３レンズ群を保持した第３鏡筒である。１０４は第４レンズ群を保持した第４鏡筒、１０５は第５レンズ群を保持した第５鏡筒である。１０６は第６レンズ群を保持した第６鏡筒である。
【００４０】
１０７は鏡筒本体としての固定筒である。該固定筒１０７の光軸方向後端部（第６鏡筒側の端部）の位置には、前述した光学ボックスにビス止めされるマウント部（フランジ部）１０７Ｂが形成されている。１０８は固定筒１０７の内周のうちマウント部よりも前側（第１鏡筒側）の領域に配置され、光軸回りで回転する第１の回転環としてのカム環である。１１０は固定筒１０７の外周のうちマウント部よりも前側（第１鏡筒側）の領域に配置され、光軸回りで回転する第２の回転環としてのフォーカス環である。１０９は第１〜第５鏡筒１０１〜１０５にビスで取り付けられたカムフォロアである。
【００４１】
カムフォロア１０９が取り付けられた第１鏡筒１０１は固定筒１０７の端部（第１鏡筒側）にカムフォロア１０９を介して固定される。カムフォロア１０９が取り付けられた第２鏡筒１０２はフォーカス環１１０に形成されたカム溝に係合する。カムフォロア１０９が取り付けられた第３〜５の鏡筒１０３〜１０５はそれぞれカム環１０８に形成されたカム溝に係合する。１１１はギア部有するしカム環１０８の第１鏡筒側に取り付けられているズーム環である。
【００４２】
１１２はアクチュエータとしてのモータユニットである。該モータユニットは、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ等のモータ本体と、該モータ本体の回転を減速して出力する減速ギアボックスと、モータの駆動を回転角として表す為のパルス板と前記回転角の検出結果をパルス信号として出力する為のフォトインタラプタを保持した基板とを含む。モータユニット１１２はフォーカス駆動源およびズーム駆動源である。１１４はフォーカス環１１０が光軸周りに回転した際の焦点位置の基準を検出する為のスイッチである。
【００４３】
１１３はモータ１１２およびスイッチ１１４を保持する保持部材である。モータ１１２およびスイッチ１１４はビスにより保持部材１１３に固定される。そして、保持部材１１３はビスにより固定筒１０７に固定される。
【００４４】
第２鏡筒１０２はフォーカスレンズである。ここでフォーカス駆動機構について説明する。第２鏡筒１０２の外周における周方向１２０°毎の３箇所には、カムフォロア１０９が取り付けられている。第２鏡筒１０２に設けられたカムフォロア１０９は、固定筒１０７に光軸方向に延びるように形成された直進溝部１０７Ａに係合する。さらに、フォーカス環１１０に形成されたカム溝部にも係合する。
【００４５】
また、フォーカス環１１０は、固定筒１０７に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で光軸回りで回転可能となっている。フォーカス環１１０と噛み合ったモータユニット１１２を駆動すると、フォーカス環１１０が回転駆動される。フォーカス環１１０が回転すると、カム溝部とカムフォロア１０９との係合作用によって、第２鏡筒１０２が光軸方向に移動する。これにより、電動フォーカス駆動が行われる。
【００４６】
第６鏡筒１０６は、第６レンズ群としてのリレー系レンズを保持しており、固定筒１０７の後端部にスラスト方向からビス（図示せず）により固定される。第２鏡筒１０２，第３鏡筒１０３，第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５はそれぞれ、第２〜第５レンズ群としての変倍系レンズを保持する。第２鏡筒１０２，第３鏡筒１０３，第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５が光軸方向に移動することで、変倍（ズーム）が行われる。
【００４７】
ここで、ズーム駆動機構について説明する。第２鏡筒１０２，第３鏡筒１０３，第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５の外周における周方向１２０°毎の３箇所には、カムフォロア１０９が取り付けられている。これら鏡筒１０２〜１０４に設けられたカムフォロア１０９は、固定筒１０７に光軸方向に延びるように形成された直進溝部１０７Ａに係合する。さらに、カム環１０８に形成された第２，第３および第４カム溝部１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃにも係合する。
【００４８】
また、カム環１０８の端部（第１鏡筒側）には、これと一体回転可能にズーム環１１１が取り付けられている。カム環１０８は、固定筒１０７に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で光軸回りで回転可能となっている。
【００４９】
ズーム環１１１と噛み合ったモータユニット１１２を駆動すると、ズーム環１１１が回転駆動される。ズーム環１１１が回転すると、これと一体的にカム環１０８が固定筒１０７に対して光軸回りで定位置回転する。カム環１０８が回転すると、カム溝部１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃとカムフォロア１０９との係合作用によって、第２，第３および第４鏡筒１０２〜１０４が光軸方向に移動する。これにより、電動ズーム駆動が行われる。
【００５０】
次に、モータユニット１１２について図４を用いて説明する。モータユニット１１２は、
モータ本体１１２Ａと、該モータ本体の回転を減速して出力する減速ギアボックス１１２Ｂと、モータの駆動を回転角で表す為のパルス板１１２Ｃと前記回転角をパルス信号として検出する為のフォトインタラプタを保持した基板１１２Ｄを有する。
【００５１】
モータ本体１１２Ａの出力ギアと減速ギアボックス１１２Ｂの入力ギアは噛み合い取り付けられている。これによりモータ本体１１２Ａの出力トルクおよび回転速度は減速ギアボックス１１２Ｂで意図する出力トルクおよび回転速度に変換されてフォーカス環１１０およびズーム環１１１と噛み合っている減速ギアボックス１１２Ｂの出力ギアへと伝達される。また、モータ本体１１２Ａの出力軸には円板形状で周方向に一定の位相毎に切り欠きを有するパルス板１１２Ｃが取り付けられている。モータ本体１１２Ａが駆動するとパルス板１１２Ｃも回転する。
【００５２】
この為、パルス板１１２Ｃの前記切り欠きを有する径の任意１点を見ると、切り欠きの有る無しでモータ本体１１２Ａの回転角を検出することが出来る。減速ギアボックス１１２Ｂには前記切り欠きの有る無しを読み取れる様にフォトインタラプタが取り付いた基板１１２Ｄが取り付けられており、フォトインタラプタが取り付いた基板１１２Ｄは記切り欠きの有る無しをパルス信号として出力する。
【００５３】
本実施例のレンズユニット１００は、フォトインタラプタが取り付いた基板１１２Ｄの出力から焦点位置の相対値を検出し、点灯の度にスイッチ１１４が作動するまで焦点位置を移動することで焦点位置の基準を検出する。前記焦点位置の基準と前記焦点位置の相対値とを組み合わせることで略絶対値として焦点位置を検出することが出来る。また、点灯の度に焦点位置の基準を検出すること、バックラッシュ等の焦点位置調整の誤差をリセットする為、焦点位置の絶対値を検出できなくても焦点位置が深度を外れることはない。
【００５４】
また、ボリュームエンコーダ１１５は４群鏡筒１０４の保持するカムフォロア１０９に係合しており、ズーミングによる４群鏡筒１０４の絶対位置を検出することが出来る。
【００５５】
図５には、本実施例のシフトユニット３００の外観図を示す。シフトユニット３００は、液晶プロジェクタ本体に取り付け固定される固定板３７０と、固定板３７０に対して上下方向（Ｙ方向）にシフトする第１のシフト板３７１と、左右方向（Ｘ方向）にシフトする第２のシフト板３７２から構成される。第１のシフト板３７１および第２のシフト板３７２にはそれぞれレンズユニット１００を差し込む開口部３７３および３７４が設けられており、レンズユニット１００は第２のシフト板３７２に取り付けられる。
【００５６】
第１のシフト板３７１には固定板３７０に形成された軸３７５に挿通する位置に上下方向の長穴３７６が形成されており、第１のシフト板３７１は固定板３７０に対して上下方向にシフト可能となる様に保持されている。また、第２のシフト板３７２には第１のシフト板７１に設けられた軸３７７に挿通する位置に左右方向の長穴３７８が形成されており、第２のシフト板３７２は固定板３７０に対して左右方向にシフト可能となる様に保持されている。
【００５７】
上記の様にシフトユニット３００を構成する事によって、レンズユニット１００はレンズユニットの光軸１００ａに対して直交する平面でシフト可能となる様に保持される。
次に、本実施例のシフトユニット３００のシフト駆動について説明する。
【００５８】
固定板３７０には第１のシフト板３７１を上下にシフトするための第１のモータ３７９が不図示のモータ保持板金によって取り付けられる。第１のモータ３７９の回転は第1の歯車機構３８０を介して所定の回転数に減速され第１の送りねじ軸３８１に伝達される。第１の送りねじ軸３８１には、ねじ部が形成されており、ねじ部には第１のナット部材３８２が螺合している。第１のナット部材３８２はシフト板３７１に設けられた第１の座部３８３に嵌入される。
【００５９】
第１のモータ３７９が駆動すると第１の送りねじ軸３８１が回転し、第１のナット部材３８２は第１の座部３８３に当接した状態で上下方向にシフトする。従って、第１のシフト板３７１は第１のナット部材３８２の移動方向と同一方向にシフトすることとなる。
【００６０】
また第１のシフト板３７１には第２のシフト板３７２を左右にシフトするための第２のモータ３８４が不図示のモータ保持板金によって取り付けられる。第２のモータ３８４の回転は第２の歯車機構３８５を介して所定の回転数に減速され第２の送りねじ軸３８６に伝達される。第２の送りねじ軸３８６には、ねじ部が形成されており、ねじ部には第２のナット部材３８７が螺合している。第２のナット部材３８７はシフト板３７２に設けられた第２の座部３８８に嵌入される。
【００６１】
第２のモータ３８４が駆動すると第２の送りねじ軸３８６が回転し、第２のナット部材３８７は第２の座部３８８に当接した状態で左右方向にシフトする。従って、第２のシフト板３７２は第２のナット部材３８７の移動方向と同一方向にシフトすることとなる。
【００６２】
次に、本発明によるシフトユニット３００の端部検出について説明する。固定板３７０には第１のボリュームエンコーダ３８９が第１のエンコーダ保持板金３９０によって取り付けられ、第１のシフト板３７１の上下方向の絶対位置を検出する。また、第１のシフト板３７１には第２のボリュームエンコーダ３９１が第２のエンコーダ保持板金３９２によって取り付けられ、第２のシフト板３７２の左右方向の絶対位置を検出する。
【００６３】
図６に、本実施例の焦点位置補正のブロック図を、図７に、本実施例の焦点位置補正のアルゴリズムを示す。温度センサからの温度、フォトインタラプタが取り付いた基板１１２Ｄおよびスイッチ１１４からの焦点位置、ボリュームエンコーダ１１５からのズーム位置、ボリュームエンコーダ３８９およびボリュームエンコーダ３９１からのシフト位置から焦点位置補正量を決定する。前記焦点位置補正量は、焦点位置の移動量の実測値やシミュレーションから求めたテーブルから選択するか、各センサの計測値をパラメータとする関数から求めた値を用いる。
【００６４】
前記焦点位置補正量を目標焦点位置とし、目標焦点位置をパルス数に換算する。さらにパルス数を電流印加時間に変換する。この時、温度センサの出力を用いて変換時の係数を定め、この係数を用いてパルス数を電流印加時間に変換する。これは温度変化によってフォーカス作動トルクが変化し、モータユニット１１２に一定時間の電流を印加しても温度によってもーモータユニット１１２の回転量が変化する為である。前記係数は、温度変化時のモータユニット回転量の実測値やシミュレーションから求めた値を用いる。次に変換した時間モータユニット１１２に電流を印加することでフォーカス環１１０を介してフォーカスレンズである第２鏡筒１０２が目標焦点位置まで移動する。
【００６５】
また、モータユニット１１２の回転量をフォトインタラプタが取り付いた基板１１２Ｄによって検出することで、目標値との誤差をフィードバックし補正することが出来る。この構成により確実に目標焦点位置にフォーカスレンズである第２鏡筒１０２を移動させることが出来る。像面湾曲はプロジェクタ５００点灯時からのレンズユニット１００の光学素子および光学素子保持部材が温度上昇によって連続して生じる。この為、前記焦点位置補正は経時で連続で行うか、深度から焦点がズレるまでの時間より短い時間をインタバールとする断続で行う。
【００６６】
上記構成およびアルゴリズムによって、レンズユニットの光学素子および光学素子保持部材が温度上昇によって像面湾曲に変化が生じた際およびシフト機構によって投写画像が移動した際も、常に画像が良好なプロジェクタを提供出来る様になる。
【００６７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、請求項に記載の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、光変調素子として、反射型液晶パネルや透過型液晶パネルを用いたが、これらに代えて、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いてもよい。また、フォーカシングの駆動時間の測定にボリュームエンコーダ、ズーミングおよびシフトの駆動時間の測定にパルス板とフォトインタラプタを用いても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１００  投写レンズ
１０１から１０６  第１〜第６鏡筒
１０７  固定筒
１０７Ａ  レンズ鏡筒用案内溝
１０８  カム環
１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ  カム溝
１０９  １、２、３、４、５群用カムフォロア
１１０  フォーカス環
１１１  ズーム環
１１２  モータ
１１３  モータ保持部材
１１４  スイッチ
１１５  ボリュームエンコーダ
２００  色分離合成ユニット
２０１  照明光学系
２０４  ダイクロイックミラー
２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ  偏光ビームスプリッタ
２０６Ｒ，２０６Ｇ，２０６Ｂ  反射型表示素子
２０７  画像検出手段
２０８  保持部材
２０９  光源ランプ
２１０  色分解合成光学系の射出光軸
３００  シフトユニット
３７０  固定板
３７１  第１のシフト板
３７２  第２のシフト板
３７３，３７４  開口部
３７５，３７７  軸
３７６，３７８  長穴
３７９  第１のモータ
３８０  第１の歯車機構
３８１  第１の送りねじ軸
３８２  第１のナット部材
３８３  第１の座部
３８４  第２のモータ
３８５  第２の歯車機構
３８６  第２の送りねじ軸
３８７  第２のナット部材
３８８  第２の座部
３８９  第１のボリュームエンコーダ
３９０  第１のボリュームエンコーダ保持板金
３９１  第２のボリュームリニアエンコーダ
３９２  第１のボリュームエンコーダ保持板金
３９３Ｔ，３９３Ｂ，３９３Ｒ，３９３Ｌ  ゴム部材
３９４Ｔ，３９４Ｂ，３９４Ｒ，３９４Ｌ  当接部
５００  プロジェクタ
【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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