(57)【要約】【課題】環境温度変化に対応できる構成部品からなるプロジェクター装置を提供する。【解決手段】光源装置、画像形成素子、結像光学系を持ち、前記結像光学系は筐体に固定されたプレートと、このプレートに保持部材を介して取り付けられた反射鏡とから構成されているプロジェクター装置において、前記反射鏡が取り付けられた保持部材を固定するプレート６と、このプレート６を固定する筐体９との間に滑り機構となるブッシュ１０を設け、温度変形を逃がすことによって反射鏡の位置変化をなくすようにした。【選択図】      図３
2004258478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置、画像形成素子、結像光学系を持ち、前記結像光学系は、筐体に固定されたプレートと、このプレートに保持部材を介して取り付けられた反射鏡とから構成されているプロジェクター装置において、前記反射鏡と、プレート及び保持部材との熱膨張による位置関係を調整する調整構造を搭載したことを特徴とするプロジェクター装置。
【請求項２】
光源装置、画像形成素子、結像光学系を持ち、前記結像光学系は筐体に固定されたプレートと、このプレートに保持部材を介して取り付けられた反射鏡とから構成されているプロジェクター装置において、前記反射鏡が取り付けられた保持部材を固定するプレートと、このプレートを固定する筐体との間に滑り機構を設けたことを特徴とするプロジェクター装置。
【請求項３】
前記滑り機構は、プレートと筐体の間に弾性材のブッシュを介在させていることを特徴とする請求項２記載のプロジェクター装置。
【請求項４】
前記滑り機構は、プレートに設けた磁石と筐体に設けた鉄板との吸引力によりプレートと筐体を当接させた構成を有することを特徴とする請求項２記載のプロジェクター装置。
【請求項５】
前記滑り機構は、プレートと筐体の間に圧縮バネを介在させた構成を有することを特徴とする請求項２記載のプロジェクター装置。
【請求項６】
前記滑り機構は、温度変化時におけるプレートの伸びる方向と逆方向に伸びるような保持部材をプレートに取り付けた構成を有することを特徴とする請求項２記載のプロジェクター装置。
【請求項７】
前記滑り機構は、温度変化時におけるプレートの伸び方向に延在するピンを筐体に設け、プレートにはこのピンにはまる穴を設けた構成を有することを特徴とする請求項２記載のプロジェクター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジェクター装置に関し、特に、その結像光学系の保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、非球面反射鏡を投写レンズとして用いたプロジェクター装置が多く用いられるようになってきている。従来から液晶表示素子等の表示デバイスや各反射鏡との相互間距離精度の要求は厳しく、これらの精度を維持するためにプロジェクター装置を構成する各部品自体の精度を向上させることによって、プロジェクター装置の精度管理を行なってきた。
【０００３】
しかしながら、従来のプロジェクター装置の構造では、ランプ等の発熱源からの熱による温度変化に対応できず、例えば、筐体自身を冷却するなどしてプロジェクター装置全体の温度変化を少なくすることによって対応している。
【０００４】
このような従来のプロジェクター装置の構成について、図面を参照して説明する。図１はその基本構成を示す図である。図１に示すように、反射鏡１〜４はそれぞれ保持部材１ａ〜４ａを介してプレート６に固定されている（例えば、引用文献１参照。）。上記プロジェクター装置では、使用する際の環境温度変化、ランプ８等からの内部温度上昇、また、光パワーによる温度上昇など、様々な条件によって各構成部品が熱膨張し、プレート６、保持部材１ａ〜４ａなどの変形が発生する。これらの変形が生じた結果、極端に反射鏡間の距離が変化したりすると、投写される映像が劣化し、製品としての性能を落としてしまうことになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５５３０６号公報（図１；［００１８］参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記プロジェクター装置では、使用する際の環境温度変化、ランプ８等からの内部温度上昇、また、光パワーによる温度上昇など、様々な条件によって各構成部品が熱膨張し、プレート６、保持部材１ａ〜４ａなどの変形が発生する。これらの変形が生じた結果、極端に反射鏡間の距離が変化したりすると、投写される映像が劣化し、製品としての性能を落としてしまうことになる。
【０００７】
また、図８及び図９の断面図に示すように、プレート６は筐体９にネジ１５で固定されている。そのため、ランプ８からの放射熱▲１▼によって筐体９が暖められ、▲２▼の個所で熱膨張が発生する。筐体９はマグネシウムで作られ、プレート６は低線膨張係数を持つ材料で作られているため、線膨張係数の差によって筐体９が▲３▼の方向に開く力が発生する。その膨張差を埋めるべく発生する力によって、プレート６が▲４▼の方向に反ってしまう。このような状態では、投写される画面は性能を維持することが出来なくなる。
【０００８】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、筐体の冷却に注力することなく環境温度変化に対応できる構成部品からなるプロジェクター装置を提供するもので、特に、結像光学系を簡単な構成で精度良く実装できる小型で安価な筐体を備えたプロジェクター装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源装置、画像形成素子、結像光学系を持ち、前記結像光学系は、筐体に固定されたプレートと、このプレートに保持部材を介して取り付けられた反射鏡とから構成されているプロジェクター装置において、前記反射鏡と、プレート及び保持部材との熱膨張による位置関係を調整する調整構造を搭載したことを特徴としている。
【００１０】
本発明は、光源装置、画像形成素子、結像光学系を持ち、前記結像光学系は筐体に固定されたプレートと、このプレートに保持部材を介して取り付けられた反射鏡とから構成されているプロジェクター装置において、前記反射鏡が取り付けられた保持部材を固定するプレートと、このプレートを固定する筐体との間に、環境温度変化による反射鏡の位置変化をなくすようにした滑り機構を設けることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明において、前記滑り機構は、プレートと筐体の間に弾性材のブッシュを介在させて温度変形を逃がすようにし、また、プレートに設けた磁石と筐体に設けた鉄板との吸引力によりプレートと筐体を当接させ、当接面の滑りにより温度変形を逃がすようにし、また、プレートと筐体の間に温度変形を逃がすように圧縮バネを介在させている。
【００１２】
また、本発明において、前記滑り機構は、プレートの伸びる方向と逆方向に伸びるように保持部材をプレートに取りつけ、温度変形が生じても保持部材と筐体との距離を一定に保つことができるようにし、また、プレートの伸び方向に合わせて筐体にピンを設け、プレートにはこのピンにはまる穴を設け、ピンと穴の滑りにより温度変形を逃がすようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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。まず、本発明に係るプロジェクター装置の基本構成は、図１に示した従来装置と同様であるので、同一部品は同一の符号を用いて説明する。
【００１４】
図１において、ランプ８から照射された光束は画像形成素子５に反射し、最終的に結像光線７を出射する。この結像光線７は反射鏡１〜４によって反射しながら拡大かつ旋回し、画像としてスクリーン（図示せず）に投射される。反射鏡１〜４は保持部品１ａ〜４ａを介してプレート６に固定されている。そして、投写性能を満足させるために、画像形成素子５と反射鏡１との位置関係、反射鏡１と反射鏡２との位置関係、反射鏡２と反射鏡３との位置関係、反射鏡３と反射鏡４との位置関係、と順次高精度な位置出しを行って行く。また、プレート６、画像形成素子５、ランプ８などは筐体９に固定されている。
【００１５】
このように構成された本発明のプロジェクター装置は、各構成部品の位置関係を高精度に維持するために、各部品の精度に頼ることなく構成材料や機構に工夫をこらし、環境温度変化に対応できるように位置関係を調整する調整構造を搭載したことを特徴としている。
【００１６】
ここで、調整構造としては、保持部材１ａ〜４ａ、プレート６に対して最適な材料（例えば、熱膨張係数が１×１０−５／Ｋ以下の材料、以下この熱膨張係数を低線膨張係数と称する）を選択した構造であり、最適な材料を選択できない場合には、滑り機構等を設けることによって温度変化による位置変化や変形をなくすようにした構造である。また、反射鏡１〜４、保持部材１ａ〜４ａ、プレート６の熱膨張係数の差がそれぞれ光学的な劣化（例えば、ＭＴＦ４０ｌｐ／ｍｍが半分の２０ｌｐ／ｍｍになる）を起さない構造とする。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について説明する。部品材料に最適な材料を選択した場合、例えば、反射鏡１、２にガラス素材、反射鏡３、４にプラスチック素材を使用した場合について説明する。反射鏡がガラス素材の場合、温度によるサイズ変化が小さいので、反射鏡１、２を保持する保持部材１ａ、２ａに膨張係数の大きいプラスチック材料等を使用するとガラスが割れたり接着個所が剥がれたりするので、保持部材１ａ、２ａとして低線膨張係数を持つプラスチック材料（例えば、昭和高分子製ＲＳＰ−６５００）を選択する。これにより機械的な損傷がなくなるとともに反射鏡面の面形状の崩れなどが発生しなくなる。
【００１８】
また、反射鏡３、４が温度に敏感なプラスチック素材の場合、保持部材３ａ、４ａに上記のような低線膨張係数のプラスチック材料を選択すると、逆にスムーズな変形を阻害し局所的な変形個所が現れる。そのような場合は、反射鏡３、４を構成するプラスチック素材に近いプラスチック材料あるいはダイキャスト素材を保持部材３ａ、４ａに選択する。それによって反射鏡面の面形状は変化するが、投写した画面性能を著しく落とすことはなくなる。
【００１９】
また、反射鏡１〜４を保持しているプレート６については、環境温度が変化しても常に各反射鏡相互間の距離を一定に保つことが要求される。そのような場合には、プレート６の素材として低線膨張係数の材料を選択する。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態において、熱膨張による影響を排除するための材料の選択ができず、かつ、ランプ８などの放射熱の影響を受けやすい場合には、各部品の熱膨張による変形を逃がす構造を備えるようにしている。
【００２１】
従来技術の図８及び図９で説明したように、従来のプロジェクター装置では、反射鏡が保持部材を介してプレートに固定されているため、熱膨張差によるプレート６の反りが大きな問題となっている。本実施の形態では、この反りの変形を逃がすために筐体９とプレート６との間に滑り機構を設けたことを特徴としている。以下、この滑り機構の実施例について説明する。
【００２２】
図２は実施例１を示し、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であり、また、図３は実施例２を示す断面図である。実施例１、２ともブッシュを用いた滑り機構である。いずれの実施例も中心にネジ１５を通す貫通穴が開いたゴム等の弾性体のブッシュ１０を設けている。図２に示す実施例１のブッシュ１０は円筒形であり、プレート６にブッシュ１０の入る穴をひょうたん形状にして設けている。図３に示す実施例２のブッシュ１０は、中ほどに円周溝によるくびれを有する。プレート６と筐体９の間にこのブッシュ１０をはさんでネジ１５で止めることによって、筐体９の変形をブッシュ１０とプレート６の滑りによって逃がす。この結果、プレート６に変形を与えるような力は発生しない。
【００２３】
図４は実施例３を示す断面図で、磁石を用いた滑り機構である。プレート６に磁石１１を埋め込み、一方、筐体９には鉄板１２を埋め込む。磁石１１と鉄板１２が引き合う力によって、プレート６は一定の力で筐体９に押圧されている。筐体９の膨張変化によって取り付け位置がずれても、筐体９とプレート６は完全に固定されている訳ではないので当接面方向に滑りが発生し、プレート６に変形を与えるような力は発生しない。
【００２４】
図５（ａ）、（ｂ）は実施例４を示す断面図で、バネを用いた押さえつけ機構である。図５（ａ）のように、圧縮バネ１３を介してプレート６を筐体９にネジ１５で止める構造である。圧縮バネ１３が常にテンションをかけており、プレート６は一定の力で筐体９に押圧されている。図５（ｂ）のように、筐体９の膨張変化によって取り付け位置がずれても、筐体９とプレート６は完全に固定されている訳ではないので当接面方向に滑りが発生し、プレート６に変形を与えるような力は発生しない。
【００２５】
図６は実施例５を示す説明図で、プレートの伸びる方向と逆方向に膨張して変形をキャンセルする保持部材構造である。温度変化により反射鏡１と画像形成素子５との距離Ｌを一定に保つ場合の保持構造である。温度変化により長さＸのプレート６の伸び量がａとなる場合、反射鏡１を保持する長さＹの保持部材１ａが同じ温度でプレート６と逆方向にａだけ伸びるような素材を選択する。これにより、長さ変化がゼロになり、所望の距離Ｌを一定に保つことが可能となる。
【００２６】
図７は実施例６を示す説明図で、筐体９には筐体９の変形方向に伸ばしたピン１４を設ける。プレート６は一方を筐体９に完全固定とし、また、プレート６の他方には筐体９の変形方向に伸ばしたピン１４に合わせた穴を設けている。これにより、温度変化による膨張収縮の際、ピン１４が穴内を滑るためプレート６に変形を与えるような力は発生しない。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、結像光学系における反射鏡の保持部材に低線膨張係数の素材を使用したり、あるいは熱変形を逃がすための滑り機構を設けたりしたことによって、筐体の冷却に注力することなく環境温度変化に対応できる構成部品からなるプロジェクター装置を提供できるので、温度変化による保持部材の変形が発生しても、投写される画像性能を維持することが可能である。特に、冷却手段を用いなくて済むことから、筐体を小型で安価なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロジェクター装置の基本的構成を説明する構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における実施例１を示す斜視図（ａ）、断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施の形態における実施例２を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における実施例３を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における実施例４を示す断面図で、図（ａ）は温度変化のない場合、図（ｂ）は温度変化のある場合である。
【図６】本発明の実施の形態における実施例５を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施の形態における実施例６を説明する断面図である。
【図８】従来のプロジェクター装置の問題点を説明する構成図である。
【図９】従来のプロジェクター装置の保持構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
１、２、３、４    反射鏡
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ    保持部材
５    画像形成素子
６    プレート
７    結像光線
８    ランプ
９    筐体
１０    ブッシュ
１１    磁石
１２    鉄板
１３    圧縮バネ
１４    ピン
１５    ネジ
【図１】
2004258478.tif 000003
【図２】
2004258478.tif 000004
【図３】
2004258478.tif 000005
【図４】
2004258478.tif 000006
【図５】
2004258478.tif 000007
【図６】
2004258478.tif 000008
【図７】
2004258478.tif 000009
【図８】
2004258478.tif 000010
【図９】
2004258478.tif 000011