(57)【要約】【課題】照明光学系の結像面と光源手段の焦点のずれを生じさせることなく、照明光学系に対する光源手段の取付け角度の補正を可能とした光学装置を提供する。【解決手段】光源１と凹面鏡２とを有するプロジェクタ用ランプ１０と、プロジェクタ用ランプ１０から照射される照明光束を所定の位置に結像させる照明光学系１１と、照明光学系１１からの光束を透過もしくは反射するとともに空間変調させるライトバルブ手段８と、空間変調された透過光束もしくは反射光束をスクリーン上に結像させる投影光学系９とを備えた光学装置たるプロジェクタ光学ユニット３０において、照明光学系１１に対するプロジェクタ用ランプ１０の取付け角度を補正するとともに、照明光学系１１とプロジェクタ用ランプ１０との距離のずれを補正する光源調手段としてリング状カム２４を備えるものとする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と凹面鏡とを有する光源手段と、前記光源手段から照射される照明光束を所定の位置に結像させる照明光学系と、前記照明光学系からの光束を透過もしくは反射するとともに空間変調させるライトバルブ手段と、空間変調された透過光束もしくは反射光束をスクリーン上に結像させる投影光学系とを備えた光学装置において、
前記照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正するとともに、前記光源手段の取付け角度の補正に伴う前記照明光学系と光源手段との距離のずれを補正する光源手段調整機構を備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光源手段調整機構は、前記光源手段と照明光学系との間に、該光源手段に対向する一側面側に前記照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正する角度調整用カム体を備えるとともに前記照明光学系に対向する他側面側に前記照明光学系と光源手段との距離のずれを補正する焦点補正カム体を備えた光源調整手段を配設し、
前記光源手段側に前記角度調整カム体に追従する角度調整用カムフォロア部を備え、
前記照明光学系側に前記焦点補正カム体に追従する焦点補正用カムフォロア部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記光学装置は、前記光源手段の照明光学系側に配置され該光源手段を保持するための光源保持手段と、前記光源保持手段とともに前記光源手段を収容するケース体とを備え、前記ケース体の内部に光源手段を配置するように構成した光源ユニットを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記光源調整手段は、前記ケース体の照明光学系側の一側部と前記光源保持手段との間に配設され、
前記角度調整用カムフォロア部は、前記光源保持手段に設けられ、
前記焦点補正用カムフォロア部は、前記ケース体の照明光学系側の一側部に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光源手段は、前記ケース体の内部で照明光学系側に向かい弾性部材により付勢されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源手段からの照明光束を空間変調させてスクリーン上に結像するようにしたプロジェクタ等の光学装置に関し、特に、光源手段の照明光学系に対する取付け角度を補正する光源調整機構を備えた光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクタ等の光学装置に用いられる光源調整機構に係わる技術としては、例えば、光源手段と、保持部材と、前記光源手段と保持部材との間に挟まれる補正部材から構成され、前記補正部材の厚さを変え光源手段の保持部材に対する角度を補正することにより、光源手段の取付角度を補正する技術があった（特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４１８８０号公報（第２−８頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的にプロジェクタ等の光学装置で使用する光源手段には、凹面鏡がパラボラ形状を成し反射光が光軸に平行な光束として照射されるものと、凹面鏡が楕円形状を成し反射光が光軸上の１点に集光するものがある。
【０００５】
上記従来例では、光源手段と保持部材の間に挟まれる補正部材の厚さを変えることにより光源手段の光軸角度を調整しているが、例えば、図１０、図１１に示すように、補正部材１３０、１３１による調整の際に光源１０１の角度だけでなく光源１０１と照明光学系１０４ａの距離が変わるため、凹面鏡１０２が楕円形状を成し、光源１０１より照射された照明光が１点に収束して焦点を結ぶ光源手段に使用すると、本来焦点を結ぶべき照明光学系１０４ａの結像位置と実際の光源手段の焦点がずれ、結果的に照明光学系に取込まれる光束量が減少するという不具合が発生する。図中の符号Ｌは焦点のずれ量である。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、照明光学系の結像面と光源手段の焦点のずれを生じさせることなく、照明光学系に対する光源手段の取付け角度の補正を可能とした光学装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光学装置に係り、光源と凹面鏡とを有する光源手段と、前記光源手段から照射される照明光束を所定の位置に結像させる照明光学系と、前記照明光学系からの光束を透過もしくは反射するとともに空間変調させるライトバルブ手段と、空間変調された透過光束もしくは反射光束をスクリーン上に結像させる投影光学系とを備えた光学装置において、前記照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正するとともに、前記光源手段の取付け角度の補正に伴う前記照明光学系と光源手段との距離のずれを補正する光源手段調整機構を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
このように構成することで、照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正すると同時に照明光学系と光源手段の距離のずれを補正することにより、前記照明光学系の結像面と光源手段の焦点のずれを起すことなく、光源手段から照明光学系に入射する有効な照明光束を最大に調整可能にすることができる。
【０００９】
また、本発明は、前記光源手段調整機構として、前記光源手段と照明光学系との間に、該光源手段に対向する一側面側に前記照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正する角度調整用カム体を備えるとともに前記照明光学系に対向する他側面側に前記照明光学系と光源手段との距離のずれを補正する焦点補正カム体を備えた光源調整手段を配設し、前記光源手段側に前記角度調整カム体に追従する角度調整用カムフォロア部を備え、前記照明光学系側に前記焦点補正カム体に追従する焦点補正用カムフォロア部を備えることが好ましい。
【００１０】
このように構成することで、焦点補正カム体により、照明光学系と光源手段との焦点ずれをおこすことなく、角度調整用カム体により、照明光学系に対する光源手段の取付け角度を容易に補正することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記光学装置において、前記光源手段の照明光学系側に配置され該光源手段を保持するための光源保持手段と、前記光源保持手段とともに前記光源手段を収容するケース体とを備え、前記ケース体の内部に光源手段を配置するように構成した光源ユニットを備えることが好ましい。
このように構成することで、光源手段をユニットで構成できるので、構成の簡略化を図ることができる。
【００１２】
さらに、本発明は、前記光源調整手段を、前記ケース体の照明光学系側の一側部と前記光源保持手段との間に配設し、前記角度調整用カムフォロア部を前記光源保持手段に設け、前記焦点補正用カムフォロア部を前記ケース体の照明光学系側の一側部に設けることが好ましい。
このように構成することで、光学装置の他の装置に係わることなく、光源ユニット内で照明光学系と光源手段との焦点ずれの調整や照明光学系に対する光源手段の取付け角度の補正を容易に行うことができる。
【００１３】
また、本発明は、前記光源手段を、前記ケース体の内部で照明光学系側に向かい弾性部材により付勢することが好ましい。
このように構成したので、前記光源調整手段に角度調整用カムフォロア部や焦点補正用カムフォロア部を確実に当接させて、各カムフォロア部をカム体の形状に沿って確実に追従させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図６は発明を実施する形態の一例であって、図１は本実施形態に係るプロジェクタ光学装置の概略図、図２は前記プロジェクタ用光学装置の光源ユニットの構成を示す分解図、図３は本実施形態に係る光源調整手段たるリング状カムの構成を示す斜視図、図４は前記リング状カムの側面図、図５の（ａ）は前記リング状カムの角度補正カム部の構成を示す正面図、（ｂ）は前記角度調整カム部の回転角とカム高さとの関係を示す説明図、図６の（ａ）は前記リング状カムの焦点補正カム部の構成を示す正面図、（ｂ）は前記焦点補正カム部の回転角とカム高さとの関係を示す説明図である。
図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図に示す従来のものと同様である。
【００１５】
本実施形態は、図１に示すように、光源１と凹面鏡２とを有する光源手段たるプロジェクタ用ランプ１０と、前記プロジェクタ用ランプ１０から照射される照明光束を所定の位置に結像させる照明光学系１１と、前記照明光学系１１からの光束を透過もしくは反射するとともに空間変調させるライトバルブ手段８と、空間変調された透過光束もしくは反射光束をスクリーン上に結像させる投影光学系９とを備えた光学装置であるプロジェクタ光学ユニット３０である。
【００１６】
前記照明光学系１１は、主に、色分離手段３と、インテグレータ４と、凸レンズ５と、貼り合せプリズム６と、反射ミラー７とにより構成されている。
【００１７】
前記プロジェクタ用ランプ１０は、図２に示すように、光源ユニット２０内に収容されている。
前記光源ユニット２０は、主に、前記プロジェクタ用ランプ１０を保持するための光源保持手段たるランプ保持体２３と、前記ランプ保持体２３とともに前記プロジェクタ用ランプ１０を収容するケース体を構成するリアケース２１とフロントケース２５を備え、前記ランプ保持体２３とフロントケース２５との間には、調整部材たるリング状カム２４を回転可能に配設し、前記ケース体の内部にコイル状ばね２２を介してプロジェクタ用ランプ１０を前記フロントケース２５に付勢した状態で収容するように構成されている。
【００１８】
前記リアケース２１は、図２に示すように、前記フロントケース２５が装着される一側面を開口するとともに内部に前記プロジェクタ用ランプ１０が収容可能な空間が形成された箱状を呈し、その側面には放熱用の矩形状の通風孔２１ａが連設されている。
【００１９】
前記フロントケース２５は、前記リアケース２１に対応した矩形状を呈し、前記プロジェクタ用ランプ１０と対向する一側面側に照射用開口部２５ａが円状に形成され、その一側面の裏側（プロジェクタ用ランプ１０側）の照射用開口部２５ａの外縁部には、前記リング状カム２４に対応する焦点補正用カムフォロア部２５ｂ１、２５ｂ２、２５ｂ３が等間隔に突設されている。
【００２０】
前記ランプ保持体２３は、プロジェクタ用ランプ１０の照射側に装着され、弾性体たるコイル状ばね２２によりプロジェクタ用ランプ１０をフロントケース２５側つまり照明光学系１１側に付勢するとともに、前記リアケース２１により回転方向の動きが規制されている。
また、前記ランプ保持体２３のリング状カム２４と対向する部分には、角度調整用カムフォロア部２３ａ１、２３ａ２、２３ａ３が等間隔に突設されている。
【００２１】
前記リング状カム２４は、図３、図４に示すように、前記プロジェクタ用ランプ１０の照射部外径より大径のリング形状を呈し、該プロジェクタ用ランプ１０側に対向する一側面側に、照明光学系１１に対するプロジェクタ用ランプ１０の取付け角度を補正する角度調整用カム部２４ａが形成され、照明光学系１１側の前記フロントケース２５に対向する他側面側に、前記照明光学系１１とプロジェクタ用ランプ１０との距離のずれを補正する焦点補正カム部２４ｂが形成されている。また、前記リング状カム２４の外周部には、外周部外側に向かい操作レバー２４ｃが突設されている。
【００２２】
前記角度調整用カム部２４ａには、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、所定の範囲でカム高さが変位する傾斜カム２４ａ１、２４ａ２、２４ａ３が等間隔で設けられている。
【００２３】
前記焦点補正カム部２４ｂには、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、前記角度調整用カム部２４ａの傾斜カム２４ａ１、２４ａ２、２４ａ３と対応する位置に、照明光学系と光源の距離を一定に保つ傾斜カム２４ｂ１、２４ｂ２、２４ｂ３が等間隔に設けられている。前記傾斜カム２４ｂ１、２４ｂ２、２４ｂ３により、角度補正によって生じる照明光学系１１とプロジェクタ用ランプ１０の距離のずれを自動的に補正している。
【００２４】
ここで、前記プロジェクタ光学ユニット３０による照射の概略について図１を参照して説明する。
プロジェクタ用ランプ１０から照射された光束は、色分離手段３を透過した後にインテグレータ４を透過すると同時に光の分布強度が均一化される。
前記インテグレータ４を透過した照明光は、凸レンズ５の作用によって平行光束となり、貼合せプリズム６を透過した後に反射ミラー７により向きを変えられて再度貼合せプリズム６に入射する。
【００２５】
前記貼合せプリズム６の貼合せ面へ到達した照明光は、ライトバルブ手段８へ向って反射し、ライトバルブ手段８の作用で反射すると共に空間変調を施される。空間変調された光束は、貼合せプリズム６を透過し、投影光学系９の作用でスクリーン（図示せず）へ拡大投射され映像として認識される。
【００２６】
次に、本実施形態による光源の角度調整の操作について図面を参照して説明する。
図７は本実施形態に係るプロジェクタ用ランプの焦点が合っている状態を示す概略図、図８は前記プロジェクタ用ランプの焦点を下方に調整する場合の概略図、図９は前記プロジェクタ用ランプの焦点を上方に調整する場合の概略図である。
【００２７】
光源ユニット２０においては、図２に示すように、プロジェクタ用ランプ１０を保持したランプ保持体２３は、コイル状ばね２２のばね力によりフロントケース２５側に付勢されている。すなわち、前記ランプ保持体２３に設けられた角度調整用カムフォロア部２３ａ１、２３ａ２、２３ａ３は、リング状カム２４に設けられた３つの傾斜カム２４ａ１、２４ａ２、２４ａ３によりそれぞれ付勢されている。
【００２８】
光源ユニット２０内のプロジェクタ用ランプ１０の焦点が合っている場合は、図７に示すように、所定の光軸２０ａ上に該プロジェクタ用ランプ１０の焦点１０ａが一致している。
【００２９】
ここで、リング状カム２４を円周方向に回転させると、ランプ保持体２３の一側面に設けられた角度調整用カムフォロア部２３ａ１、２３ａ２、２３ａ３は、該リング状カム２４の角度調整用カム部２４ａの傾斜カム２４ａ１、２４ａ２、２４ａ３の傾斜に沿って移動するため、ランプ保持体２３はプロジェクタ用ランプ１０の角度を自在に調整可能にできる。
【００３０】
また、前記リング状カム２４の焦点補正用カム部２４ｂの傾斜カム２４ｂ１、２４ｂ２、２４ｂ３は、フロントケース２５の裏側に設けられたカムフォロア部２５ｂ１、２５ｂ２、２５ｂ３に押し付けられて、該カムフォロア部２５ｂ１、２５ｂ２、２５ｂ３に沿って移動するため、ランプ保持体２３の傾きに応じて焦点距離を自動的に補正することができる。
【００３１】
たとえば、プロジェクタ用ランプ１０の焦点１０ａ下方に傾斜させる場合は、図８に示すように、リング状カム２４の操作レバー２４ｃを矢印Ｘ１方向（図中下方）に回転させると、プロジェクタ用ランプ１０は矢印Ｙ１方向（図中反時計回り方向）に回動するとともに、その回動角度に応じて焦点距離が補正される。
【００３２】
また、プロジェクタ用ランプ１０の焦点１０ａ上方に傾斜させる場合は、図９に示すように、リング状カム２４の操作レバー２４ｃを矢印Ｘ２方向（図中上方）に回転させると、プロジェクタ用ランプ１０は矢印Ｙ２方向（図中時計回り方向）に回動するとともに、その回動角度に応じて焦点距離が補正される。
【００３３】
このようにして、リング状カム２４により、プロジェクタ用ランプ１０の角度調整と焦点補正を同時に行うことができる。
【００３４】
以上のように構成したので、本実施形態によれば、プロジェクタ用ランプ１０を保持するランプ保持体２３とフロントケース２５との間にリング状カム２４を設けて、プロジェクタ用ランプ１０の角度調整と焦点補正を同時に行うことで、照明光学系１１の結像面とプロジェクタ用ランプ１０の焦点のずれを生じさせることなく、照明光学系１１に対するプロジェクタ用ランプ１０の取付け角度の補正を可能にできる。
【００３５】
また、本実施形態では、本発明に係る光源調整手段として、表裏面に傾斜カムを形成したリング状カム２４を用いたことで、照明光学系１１に対するプロジェクタ用ランプ１０の取付け角度の補正を行うと同時に、照明光学系１１の結像面とプロジェクタ用ランプ１０の焦点のずれの補正を行うようにしたので、プロジェクタ用ランプ１０の調整作業を簡略化できるとともに、構成部品点数の削減を図ることができる。
【００３６】
また、プロジェクタ用ランプ１０やリング状カム２４などの光源関連部品を、光源ユニット２０として一体的に構成したので、組立て作業の簡略化を図ることができる。
【００３７】
なお、本発明に係る焦点補正カム体および角度調整用カム体は、本実施形態に係る焦点補正カム部および角度調整用カム部を含むとともに、その他、焦点補正や角度調整を行うカム自体や部分を含むものとする。
また、本発明に係る角度調整用カムフォロア部および焦点補正用カムフォロア部についても同様に、カムに追従する物自体や部分を含むものとする。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の光学装置によれば、照明光学系と光源の距離を変えることなく、光源手段から照明光学系へ入射する有効な照明光束を最大に調整可能とする光学装置を提供することができるという優れた効果を奏し得る。
詳しくは、本発明に係る光学装置によれば、光源と凹面鏡とを有するプロジェクタ用ランプ等の光源手段と、前記光源手段から照射される照明光束を所定の位置に結像させる照明光学系と、前記照明光学系からの光束を透過もしくは反射するとともに空間変調させるライトバルブ手段と、空間変調された透過光束もしくは反射光束をスクリーン上に結像させる投影光学系とを備えたプロジェクタ等の光学装置において、前記照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正するとともに、前記光源手段の取付け角度の補正に伴う前記照明光学系と光源手段との距離のずれを補正する光源手段調整機構を備えることで、照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正すると同時に照明光学系と光源手段の距離のずれを補正することができるので、前記照明光学系の結像面と光源手段の焦点のずれを起すことなく、光源手段から照明光学系に入射する有効な照明光束を最大に調整可能にすることができる。
【００３９】
また、本発明によれば、光源手段調整機構として、光源手段と照明光学系との間に、該光源手段に対向する一側面側に前記照明光学系に対する光源手段の取付け角度を補正する角度調整用カム体を備えるとともに前記照明光学系に対向する他側面側に前記照明光学系と光源手段との距離のずれを補正する焦点補正カム体を一体的に備えた光源調整手段を配設し、前記光源手段側に前記角度調整カム体に追従する角度調整用カムフォロア部を備えるとともに、前記照明光学系側に前記焦点補正カム体に追従する焦点補正用カムフォロア部を備えることで、焦点補正カム体により、照明光学系と光源手段との焦点ずれをおこすことなく照明光学系に対する光源手段の取付け角度を容易に補正することができる。
【００４０】
さらに、本発明によれば、前記光源手段の照明光学系側に配置され該光源手段を保持するための光源保持手段と、前記光源保持手段とともに前記光源手段を収容するケース体とを備え、ケース体の内部に光源手段を配置するように構成した光源ユニットを備えることで、光源手段をユニットで構成できるので、構成の簡略化を図ることができる。
【００４１】
また、本発明によれば、光源調整手段を、ケース体の照明光学系側の一側部と光源保持手段との間に配設し、角度調整用カムフォロア部を光源保持手段に設け、焦点補正用カムフォロア部をケース体の照明光学系側の一側部に設けることで、光学装置の他の装置に係わることなく、光源ユニット内で照明光学系と光源手段との焦点ずれの調整や照明光学系に対する光源手段の取付け角度の補正を容易に行うことができる。
【００４２】
また、本発明によれば、光源手段を、ケース体の内部で照明光学系側に向かい弾性部材により付勢することで、光源調整手段に角度調整用カムフォロア部や焦点補正用カムフォロア部を確実に当接させて、各カムフォロア部をカム部の形状に沿って確実に追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るプロジェクタ光学装置の概略図である。
【図２】前記プロジェクタ用光学装置の光源ユニットの構成を示す分解図である。
【図３】本実施形態に係る光源調整手段たるリング状カムの構成を示す斜視図である。
【図４】前記リング状カムの側面図である。
【図５】（ａ）は前記リング状カムの角度補正カム部の構成を示す正面図、（ｂ）は前記角度調整カム部の回転角とカム高さとの関係を示す説明図である。
【図６】（ａ）は前記リング状カムの焦点補正カム部の構成を示す正面図、（ｂ）は前記焦点補正カム部の回転角とカム高さとの関係を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係るプロジェクタ用ランプの焦点が合っている状態を示す概略図である。
【図８】前記プロジェクタ用ランプの焦点を下方に調整する場合の概略図である。
【図９】前記プロジェクタ用ランプの焦点を上方に調整する場合の概略図である。
【図１０】従来の光源調整機構の調整前の状態を示す概略図である。
【図１１】従来の光源調整機構の調整後の状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１  光源
８  ライトバルブ手段
９  投影光学系
１０  プロジェクタ用ランプ
１０ａ  焦点
１１  照明光学系
２０  光源ユニット
２０ａ  光軸
２１  リアケース
２２  コイル状ばね
２３  ランプ保持体
２３ａ１、２３ａ２、２３ａ３  角度調整用カムフォロア部
２４  リング状カム
２４ａ  角度調整用カム部
２４ａ１、２４ａ２、２４ａ３  傾斜カム
２４ｂ  焦点補正カム部
２４ｂ１、２４ｂ２、２４ｂ３  傾斜カム
２４ｃ  操作レバー
２５  フロントケース
２５ｂ１、２５ｂ２、２５ｂ３  焦点補正用カムフォロア部
３０  プロジェクタ光学ユニット
【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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