(57)【要約】【課題】より簡略な構成で、より小型の照明装置および投射表示装置を得供する。【解決手段】プロジェクタ１００を、筐体本体１０、光源部２０、照明光学ユニット３０、画像生成部４０、投射光学ユニット５０及び制御部６０を備えて構成する。投射光学ユニット５０のレンズ５１−１，５１−２を、二等分線Ｖ１，Ｖ２上でレンズホルダ５２−１，５２−２により保持し、このレンズホルダ５２−１，５２−２を二等分線Ｖ１，Ｖ２で筐体１０−１に固定された保持部材５３−１，５３−２により保持する。レンズ５１−３をレンズホルダ（鏡胴）５２−３で保持する。レンズホルダ５２−１〜５２−３間を、レンズホルダ５２−１，５２−２の熱膨張に対応して収縮する連結部材５４−１，５４−２で連結する。【選択図】図４
2016004200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像生成部で生成された画像を、投影面に投射する投射光学ユニットであって、
前記投射光学ユニットは、筐体に取り付けられ、
複数のレンズと、前記レンズを一枚ずつ保持する複数のレンズホルダと、を少なくとも有し、
各レンズは、各レンズホルダの光軸に対して垂直であって各レンズホルダを二等分する二等分線上近傍に保持され、
各レンズホルダは、各レンズホルダの前記光軸に対して垂直であって該レンズホルダを二等分する前記二等分線近傍で前記筐体に直接に保持されているとともに、各レンズホルダ間は、当該レンズホルダの熱膨張に対応して収縮する連結部材で連結されている構成を、少なくとも一組は含むこと特徴とする投射光学ユニット。
【請求項２】
前記連結部材が、蛇腹状に加工された筒状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の投射光学ユニット。
【請求項３】
前記投射光学ユニットは、前記筐体に直接保持される前記レンズホルダを含む第一部分と、前記第一部分以外の残りの第二部分とに分割されており、前記第二部分は、前記画像生成部の画像形成素子と、前記筐体に直接に保持される第一部分内の前記レンズ間との光学調整が行われた後に組み込まれることで、前記第一部分と前記第二部分とが組み立てられることを特徴とする請求項１又は２に記載の投射光学ユニット。
【請求項４】
前記第一部分と前記第二部分とを組み立てた後に、前記第一部分と前記第二部分とを、前記連結部材で連結することを特徴とする請求項３に記載の投射光学ユニット。
【請求項５】
鏡胴を備え、
前記複数のレンズのうち、前記画像生成部に近い側に配置された一部のレンズは、前記レンズホルダを介して前記筐体に固定し、前記一部のレンズ以外の他のレンズは、前記鏡胴で保持することを特徴とする請求項１に記載の投射光学ユニット。
【請求項６】
光源部と、前記光源部から出射される光を照射対象に導く照明光学ユニットと、前記照明光学ユニットから出射される光が照射される画像生成部と、前記画像生成部で変調された画像を投影面に投射する投射光学ユニットと、を備えた投射表示装置であって、
前記投射表示装置全体を収容する筐体を備え、
前記投射光学ユニットとして、請求項１から５のいずれか一項に記載の投射光学ユニットを用いることを特徴とする投射表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射光学ユニット、および、この投射光学ユニットを備えた投射表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示する投射表示装置（以後、「プロジェクタ」と呼ぶ）の小型化、高輝度が進むにつれて、プロジェクタの光学性能が、ランプなどの発熱部品からの熱的影響により劣化することが問題となっている。この光学性能の劣化の主要因の一つとして、光源装置から発生する熱によってプロジェクタ内の温度が上昇し、投射光学系を保持する鏡胴（保持部材）が熱膨張することで、投射光学系の光学素子間の距離が変動することが知られている。この距離変動により、投射光学系の焦点距離が変化し、投影面上での画像のピントのずれを生じてしまう。
【０００３】
このような問題に対して、プロジェクタ内部の温度上昇が起こっても、光学素子間隔を一定にするなどの温度補償機構が、既に知られている。しかし、この従来の温度補償機構では、構成が複雑な上、部材の線膨張係数を規定値に収める必要があり、使用が可能な部材に制限があることや、光学素子の保持位置と発熱源との位置関係が規定され、設計自由度が小さくなっていた。また、プロジェクタの焦点位置の温度補償を行う目的で、焦点位置変動に対して、最も感度の高い光学素子が配置される場所が、熱膨張の起点となるように、この部分を筐体側に保持する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、熱膨張の起点となる保持部分は、可能な限り発熱源、あるいは発熱源に近い画像発生装置から離れていることが要求されており、設計の自由度が限られていた。さらに、光学性能に対して感度の高い部分が、常に光学ユニットの中で発熱源から離れた場所にあるわけではないため、画像発生装置に近い部分の光学素子の光学性能に対する感度が高い場合には、特許文献１に記載の手法は適用することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、簡単な構成で、光学性能の温度補償が可能で、かつ、光学系を構成する部材選定や設計の自由度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明に係る投射光学ユニットは、画像生成部で生成された画像を、投影面に投射する投射光学ユニットであって、投射光学ユニットは、筐体に取り付けられ、複数のレンズと、レンズを一枚ずつ保持する複数のレンズホルダと、を少なくとも有し、各レンズは、各レンズホルダの光軸に対して垂直であって各レンズホルダを二等分する二等分線上近傍に保持され、各レンズホルダは、各レンズホルダの光軸に対して垂直であって該レンズホルダを二等分する二等分線近傍で筐体に直接に保持されているとともに、各レンズホルダ間は、当該レンズホルダの熱膨張に対応して収縮する連結部材で連結されている構成を、少なくとも一組は含むこと特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡単な構成で、光学性能の温度補償が可能で、かつ、光学系を構成する部材選定や設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願の一実施形態に係る投射光学ユニットの概略図と従来の投射光学ユニットの概略図とを示す。
【図２】本願の他の実施形態及び実施例２に係る連結部材の概略図である。
【図３】本願の実施例１に係る投射表示装置（プロジェクタ）の概略図（上面図）である。
【図４】図３の投射光学ユニット部分を示す概略図（側面の断面図）である。
【図５】実施例１で用いる連結部材の概略図である。
【図６】比較例１の投射光学ユニット部分を示す概略図（側面の断面図）である。
【図７】温度上昇による焦点ずれの評価実験の手順を説明するための説明図であり、スケールを記載したスクリーン上に、緑色光線を投影した状態を示す。
【図８】本願の他の実施形態及び実施例３に係る投射光学ユニットの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態を説明する。まず、図１を用いて本発明の投射光学ユニットの一実施形態について説明する。図１は、本発明の投射光学ユニット（図１右列Ａ）及び従来の投射光学ユニット（図１左列Ｂ）をそれぞれ表した概略図である。図１の右列Ａの上図Ａ１に示すように、本発明の投射光学ユニット５は、レンズ５１−１，５１−２，５１−３、レンズホルダ５２−１，５２−２，５２−３、保持部材５３−１，５３−２，５３−３、及び、連結部材５４−１，５４−２から構成される。投射光学ユニット５０は、筐体１０−１により保持されている。この筐体１０−１は、例えば、投射光学ユニット５０を用いる投射表示装置の外枠である筐体本体と一体に設けられたものであってもよいし、投射光学ユニット５０を載置するベース部材であってもよい。
【００１０】
光学素子としてのレンズ５１−１〜５１−３は、図１の右列Ａの上図Ａ１に示すように、レンズホルダ５２−１〜５２−３の光軸Ｏ方向長さの中心、すなわち、レンズホルダ５２−１〜５２−３の光軸Ｏに対して垂直であって各レンズホルダ５２−１〜５２−３を二等分する二等分線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３上近傍に保持されている。また、防塵のため、各レンズホルダ５２−１〜５２−３は、連結部材５４−１，５４−２により連絡されている。また、レンズホルダ５２−１〜５２−３は、光軸Ｏ方向長さの中心部分、すなわち、光軸Ｏに対して垂直であって各レンズホルダ５２−１〜５２−３を二等分する二等分線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３上（図１の右列Ａ参照）で保持部材５３−１〜５３−３により、筐体１０−１に各々連絡されている。
【００１１】
このため、光学ユニット（ここでは、レンズ５１−１〜５１−３、レンズホルダ５２−１〜５２−３、連結部材５４−１，５４−２からなる系）に熱が掛かった場合、各レンズホルダ５２−１〜５２−３は、各保持部材５３−１〜５３−３を起点に熱膨張する。この際、レンズホルダ５２−１〜５２−３の膨張と同時に各連結部材５４−１，５４−２も膨張することがある。そのため、これら連結部材５４−１，５４−２は、以下の二点のどちらかが満たされる物質または形状を選択するようにしておく。
【００１２】
（１）レンズホルダ５２−１〜５２−３よりも腰が弱い形状または物質
（２）レンズホルダ５２−１〜５２−３よりヤング率が十分に小さい物質
【００１３】
上記二点のどちらかを満たすもので連結部材５４−１，５４−２を形成する。このような連結部材５４−１，５４−２は熱膨張をするものの、レンズホルダ５２−１〜５２−３の膨張による膨張力の方が十分に強くなる。そのため、各連結部材５４−１，５４−２は、各レンズホルダ５２−１〜５２−３の熱膨張を妨げることがない。各連結部材５４−１，５４−２は、各レンズホルダ５２−１〜５２−３の熱膨張に対応して収縮する（図１右列Ａの下図Ａ２において一点鎖線楕円で囲った部分参照）。
【００１４】
この各連結部材５４−１，５４−２の収縮のため、各レンズホルダ５２−１〜５２−３は、各々の保持部材５３−１〜５３−３（すなわち、図１の二等分線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の位置）を起点として、おおむね自由膨張を行うことになる。レンズ５１−１〜５１−３は、レンズホルダ５２−１〜５２−３の熱膨張起点位置（図１の二等分線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３上）に設置されているため、投射光学ユニット５０に熱が掛かってもレンズ５１−１〜５１−３の間隔は変化することがない。このように、連結部材５４−１，５４−２により、保持部材５３−１〜５３−３熱膨張による変位を吸収することができ、温度補償を行うことが可能となる。
【００１５】
一方、図１の左列Ｂの上図Ｂ１、下図Ｂ２に示す従来の投射光学ユニット５では、レンズ３−１を保持する筒状のレンズホルダ２−１の一側が、レンズ３−２を保持する筒状のレンズホルダ２−２の内部に互いに重なるように挿入されている。この該レンズホルダ２−２の一側が、レンズ３−３を保持する筒状のレンズホルダ２−３の内部に互いに重なるように挿入されている。すなわち、レンズホルダ２−１〜２−３からなる鏡胴内に、レンズ３−１〜３−３が固定されている。そして、このような光学系を、中央の固定位置Ｐ（レンズホルダ２−２部分）で保持部材４によって筐体１に固定している。
【００１６】
この図１の左列Ｂの上図Ｂ１に示す投射光学ユニット５のように、光学系の一部を保持部材４で筐体１に固定してしまうと、図１の下図Ｂ２に示すように、各レンズ３−１〜３−３は、固定位置Ｐを起点に熱膨張を起こす。この熱膨張により、各レンズ３−１〜３−３の位置がずれ、結果的にレンズ間隔が温度により変化してしまう。
【００１７】
以上より、本願の実施形態に係る投射光学ユニット５０では、比較的単純な構成で、レンズ間隔の温度依存性をキャンセルすることができる。結果として、光学性能の温度補償がなされることが説明される。なお、筐体１０−１も筐体１０−１内の温度上昇により、若干の伸びが発生するが、筐体１０−１の温度自体は、光学素子に比べて温度上昇が小さいため、光学性能への影響を抑制することができる。
【００１８】
また、本願の実施形態に係る投射光学ユニット５０では、連結部材５４−１，５４−２として、レンズホルダ５２−１〜５２−３に用いられる金属、樹脂系の部材より、ヤング率が３〜５桁程度小さい合成ゴムを使用することができる。また、図２に示すような蛇腹状の加工がなされた、筒状部材を連結部材１５４−１,１５４−２として用いることができる。この場合には、薄膜金属部材の他、樹脂系の薄膜耐熱部材を用いることが可能となる。このように本願では、幅広い素材種の中から連結部材を選択することが可能となり、部材選定の自由度を向上させることができる。
【００１９】
また、レンズホルダ５２−１〜５２−３を始めとする光学素子部材の熱膨張が発生しても、レンズ５１−１〜５１−３などの光学素子の間隔の変動が抑えられる。そのため、特に、光学性能に対して感度の高い光学素子（例えば、レンズ５１−１，５１−２）が熱源（例えば、画像生成部や光源装置）の近くにあってもよく、光学素子の配置場所が限定されず、設計の自由度を向上させることができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態の投射光学ユニット５０では、簡単な構成で、光学性能の温度補償を行うことができる。また、光学素子と熱源との位置を選ばないため、設計の自由度を向上させることができる。更に、光学素子の保持部材５３−１〜５３−３が熱膨張により伸びても、光学素子間の距離変動が小さいため、保持部材５３−１〜５３−３に廉価な樹脂系素材を用いることができ、部材選定の自由度を向上させることができる。
【００２１】
また、図８に他の異なる実施形態の投射光学ユニット２５０を示す。この図８に示すように、投射光学ユニット２５０の光学素子を、筐体１０−１に直接保持される光学素子（レンズ５１−１，５１−２）の保持部材５３−１，５３−２を含む部分（第一部分２５０−１）とそれ以外の部分（第二部分２５０−２）に分割することが好ましい。この構成により、より精度の高い調整が必要な光学素子を含む部分（第一部分２５０−１）の光学調整及び設置を行った後に、その他の部分（第二部分２５０−２）の光学素子の筐体１０−１への組み付け作業を行うことができる。そのため、投射光学ユニット２５０の効率的な組み込みが可能となる。さらに、第一部分２５０−１と第二部分２５０−２とを組み立てた後に、第一部分２５０−１と第二部分２５０−２とを、連結部材１５４−２で連結してもよい。これにより、第一部分２５０−１の光学素子の熱膨張を良好に吸収することができ、光学性能の温度補償が可能となる。
【００２２】
また、複数のレンズ（例えば、図４に示すレンズ５１−１〜５１−３）のうち、画像生成部や光源装置などの熱源に近い側に配置された一部のレンズ（例えば、図４に示すレンズ５１−１，５１−２）は、レンズホルダ（例えば、図４に示すレンズホルダ５２−１，５２−２）を介して筐体１０−１に固定し、これら一部のレンズ以外の他のレンズ（例えば、図４に示すレンズ５１−３）は、鏡胴（例えば、図４に示すレンズホルダ５２−３）で保持してもよい。この構成により、光学性能に対して感度の高い光学素子（例えば、レンズ５１−１，５１−２）の間隔の変動を抑制し、光学性能の温度補償が可能となる。
【００２３】
また、上述のような投射光学ユニットを備えた投射表示装置（例えば、図３の投射光学ユニット５０）では、簡単な構成で、光学性能の温度補償が可能で、且つ、光学系を構成する部材選定や設計の自由度を向上させることができる。
【００２４】
（実施例１）
以下に、本願の投射表示装置の一実施例を、図面を参照しながら説明する。図３に、本願の実施例１における投射表示装置（プロジェクタ）１００の概略図を示す。この図３に示すように、実施例１のプロジェクタ１００は、筐体本体（筐体）１０と、光源部２０と、照明光学ユニット３０と、画像生成部４０と、投射光学ユニット５０と、これらを制御する制御部６０と、を備えている。このプロジェクタ１００は、投影面であるスクリーン７０に画像を投影して拡大表示する装置である。以下、各部の構成について詳細に説明する。
【００２５】
筐体本体１０は、プロジェクタ１００全体を囲むように形成され、光源部２０、照明光学ユニット３０、画像生成部４０、投射光学ユニット５０、および、制御部６０等を収容している。
【００２６】
光源部２０は、光源としての光源ランプ２１と、色分解機構２２と、を備えている。色分解機構２２は、光源ランプ２１から発生した光を色分解する。光源ランプ２１としては、本実施例では高圧水銀ランプを用いている。しかし、本願がこれに限定されることはなく、メタルハライドランプ、ハロゲンランプなど、十分な光量を発生させることができれば、任意の光源を用いることができる。また、色分解機構２２として、本実施例ではカラーホイールを用いているが、これに限定されるものではない。
【００２７】
照明光学ユニット３０は、ライトトンネル、集光素子などから構成される。照明光学ユニット３０は、光源部２０から出射され色分解された光の輝度分布を均一化し、適宜集光して、照射対象としての画像生成部４０の反射ミラー４１，４２へと導く。
【００２８】
画像生成部４０は、照明光学ユニット３０により導かれた光を用いて、画像生成データに基づくフルカラーの画像を形成する。画像生成部４０は、二枚の反射ミラー４１，４２と、画像形成素子（光変調素子）４３と、を有している。照明光学ユニット３０により導かれた光は、二枚の反射ミラー４１，４２で反射され、画像形成素子４３に照射される。画像形成素子４３は、制御部６０によって駆動制御される。画像形成素子４３は、光源部２０から出射されて色分解され、照明光学ユニット３０により導かれた各色の光を、画素毎に諧調制御することでカラー投影画像を形成する。
【００２９】
本実施例では、画像形成素子４３として、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス；Digital Micromirror Device）を用いている。ここで、画像形成素子４３は、保持部材（図示せず）により、筐体本体１０に直接に保持されている。なお、画像形成素子４３がＤＭＤに限定されることはなく、光源部２０から出射されて照明光学ユニット３０により導かれた各色の光を利用してカラー投影画像を形成するものであればよく、例えば、画像形成素子４３として液晶を用いることもできる。
【００３０】
制御部６０は、プロジェクタ１００の全体の動作を統括制御する。制御部６０のハードウェア構成としては、ＣＰＵ（中央処理ユニット;Central Processing Unit）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ；Read Only Memory）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ；Random Access Memory）等を有して構成される。制御部６０は、ＲＯＭに予め記憶されているプログラムに従って、ＲＡＭをワークメモリとして用いて、プロジェクタ１００の各部を駆動制御する。
【００３１】
投射光学ユニット５０は、画像生成部４０の画像形成素子４３により生成された画像をスクリーン７０に最終画像として拡大投影する。投射光学ユニット５０の概略図（側面の断面図）を図４に示す。この図４に示すように、本実施例の投射光学ユニット５０は、熱源である画像形成素子４３側に配置されたレンズ５１−１，５１−２、他の複数のレンズ（レンズ群）からなるレンズ５１−３、レンズ５１−１，５１−２を保持するレンズホルダ５２−１，５２−２、レンズ５１−３を保持するレンズホルダ（鏡胴）５２−３、筐体１０−１への保持部材５３−１，５３−２、及び、連結部材５４−１，５４−２から構成される。
【００３２】
本実施例では、図４に示すように、プロジェクタ１００の外装である筐体本体１０と一体に形成された（筐体本体１０の一部である）筐体１０−１に、投射光学ユニット５０が固定されている。なお、投射光学ユニット５０が固定される筐体が、プロジェクタ１００の筐体本体１０と一体に形成された筐体１０−１に限定されることはなく、例えば、投射光学ユニット５０を載置するベース部材であってもよい。
【００３３】
本実施例では、特に、レンズ間隔の変位が光学性能に大きな影響を及ぼすことが分かっている、画像形成素子４３に近い二枚のレンズ５１−１，５１−２に着目する。これらのレンズ５１−１，５１−２は、それぞれ、レンズホルダ５２−１，５２−２の光軸Ｏの長さ方向の中心、すなわち、光軸Ｏに対して垂直であって各レンズホルダ５２−１，５２−２を二等分する二等分線Ｖ１，Ｖ２上に一枚ずつ保持され、各レンズホルダ５２−１，５２−２は、保持部材５３−１，５３−２によって、筐体１０−１に保持されている。このとき、保持部材５３−１，５３−２は、上記二等分線Ｖ１，Ｖ２であってレンズホルダ５２−１，５２−２の光軸長さ方向の中心を保持している。レンズホルダ５２−１及びレンズホルダ５２−２間と、レンズホルダ５２−２及びレンズホルダ５２−３間とは、それぞれ連結部材５４−１，５４−２で覆われている。
【００３４】
保持部材５３−１，５３−２は、レンズホルダ５２−１，５２−２を筐体１０−１に固定することができれば、いずれの形状の部材を用いてもよい。例えば、筐体１０−１に固定されたリング状部材、筐体１０−１内に固定された複数の柱状又は板状部材などを用いることができる。
【００３５】
また、レンズ５１−１，５１−２以外のその他の複数のレンズからなるレンズ５１−３は、鏡胴としてのレンズホルダ５２−３に保持されている。このように、レンズ５１−１，５１−２は、レンズホルダ５２−１，５２−２、保持部材５３−１，５３−２を介してプロジェクタ１００の筐体本体１０（筐体１０−１）に直接に固定され、レンズ５１−３は、鏡胴であるレンズホルダ５２−３に保持される構成となっている。
【００３６】
本実施例及び以降の実施例では、レンズ５１−１〜５１−３は石英ガラスを用い、レンズホルダ５２−１〜５２−３は厚さ１．５ｍｍのポリカーボネート樹脂にガラスを混合した樹脂材を用いている。連結部材５４−１，５４−２として、シリコーンゴム（厚さ１ｍｍ）で作られた、図５に示すような円筒状の部材を用いている。また、レンズホルダ５２−１〜５２−３と連結部材５４−１，５４−２との間の連結部分は、紫外線硬化樹脂を用いて接着している。
【００３７】
連結部材５４−１，５４−２としては、シリコーンゴムに限定されることはなく、レンズホルダ５２−１〜５２−３よりヤング率が十分小さければどのようなものでも使用可能である。しかし、レンズホルダ５２−１，５２−２部分は８０℃以上になる場合もあるため、連結部材５４−１，５４−２は耐熱性能の高い部材を用いることが好ましい。本実施例のようにゴム部材を用いる場合には、シリコーンゴムの他、耐熱安全温度の高い、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムなどが好ましい。
【００３８】
また、連結部材５４−１，５４−２としては、ゴム部材以外に発泡ウレタンなどの発泡物質などを用いることもできる。また、本実施例では、連結部材５４−１，５４−２として、図５に示すような円筒状の部材を用いたが、左右断面（例えば、連結部材５４−１では、レンズホルダ５２−１と連結される側が左、レンズホルダ５２−２と連結される側が右）は同一径にする必要はない。連結されるレンズホルダ５２−１〜５２−３の径に合わせて適宜変更することができる。
【００３９】
上述のような構成の実施例１のプロジェクタ１００では、制御部６０の制御により、光源部２０の光源ランプ２１から光が発生し、この光は色分解機構２２を通過する際に色分解が行われる。次に、色分解された光は、照明光学ユニット３０を通過し、更に画像生成部４０の二枚の反射ミラー４１，４２で反射され、画像形成素子４３に入射する。この画像形成素子４３で画像形成が行われた後、投射光学ユニット５０により、スクリーン７０に最終画像として拡大投影される。
【００４０】
（比較例１）
比較例１として、図６に示す構成の投射光学ユニット５を用いたプロジェクタを採用した。この比較例１のプロジェクタは、光学素子の配置、各部材に使用された素材、材質など、基本的な構成は、実施例１と同様である。比較例１では、画像形成素子６側のレンズ３−１，３−２は、一つのレンズホルダ２−１に保持され、投射光学ユニット５は、保持部材４で筐体１に保持されている点が、実施例１とは異なっている。なお、その他の複数のレンズからなるレンズ３−３は、レンズホルダ（鏡胴）２−２に保持されている。
【００４１】
（比較例２）
比較例２は、図６に示す比較例１と同様の構成であるが、比較例１ではポリカーボネート樹脂で形成されていたレンズホルダ２−１の材質を、比較例２ではアルミニウム合金に変更した。
【００４２】
（温度補償性能実験）
光学性能の温度補償効果を確認するために、上記実施例１と二つの比較例１、２とについて、プロジェクタ内の温度上昇による焦点ずれの評価を行った。その方法としては、実施例１の投射光学ユニット５０、比較例１、２の投射光学ユニット５をそれぞれ備えたプロジェクタを用いて、図７に示すような、スケール７１を記載したスクリーン７０上に、緑色光線７２を投影する。プロジェクタに電源を入れた直後にピント調整を行い、スクリーン７０上の線幅を目視で評価する。
【００４３】
６０分間放置後、再度スクリーン７０上の線幅を目視で評価する。評価は三段階で行い、線幅に変化がないものを３、やや変化がみられるものを２、明らかに線幅が太り、焦点が狂ったものを１とする。
【００４４】
評価用の緑色光線７２をスクリーン７０上に五本投影し、日を変えて実験を三回繰り返した評価結果（平均）を下記表１に示す。この表１には、比較例１、２のレンズホルダ２−１及び実施例１のレンズホルダ５２−１の６０分放置後の温度も併せて記してある。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
上記表１に示すように、実施例１では、レンズホルダ５２−１の温度が高いにも関わらず、焦点の狂いはほとんど見られず、比較例２のレンズホルダ２−１にアルミニウム合金を用いた場合と同等の温度補償性能を得ることができた。一方、比較例１では、６０分放置後の焦点の狂いが大きく、実用になる画像品質は得られなかった。
【００４７】
以上、実施例１では、比較例２で用いたアルミニウム合金と同様の温度補償効果を、樹脂材料だけで達成している。このため、より安価な材料を用いて投射光学ユニット５０を設計することが可能となる。したがって、簡単な構成で、光学性能の温度補償が可能で、かつ、光学系を構成する部材選定や設計の自由度を向上させることができる。
【００４８】
（実施例２）
次に、本願の実施例２のプロジェクタについて説明する。実施例２のプロジェクタは、実施例１の連結部材５４−１，５４−２に代えて、図２に示す連結部材１５４−１，１５４−２を用いたこと以外は、図３に示す実施例１のプロジェクタ１００と同様の基本構成を有している。そのため、実施例１と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００４９】
実施例２の連結部材１５４−１，１５４−２は、図２に示すような蛇腹状の加工がなされた、薄膜樹脂シートから構成されている。この薄膜樹脂シートとして、実施例２では、厚さ２００ミクロンのポリイミド樹脂を用いている。しかしながら、本願がこれに限定されることはなく、樹脂シートとして、ポリアミドイミド樹脂、ＰＴＦＥ樹脂などを用いることもでき、耐熱性に優れた樹脂で作られていれば、いずれの種類の樹脂を用いてもよい。
【００５０】
この図２に示すように、実施例２では、連結部材１５４−１，１５４−２の左右の径（例えば、連結部材１５４−１では、左の径はレンズホルダ５２−１と連結される側の径、右の径はレンズホルダ５２−２と連結される側の径）が同一径に形成されている。しかし、連結部材１５４−１，１５４−２の左右の径を必ずしも同一径にする必要はなく、連結されるレンズホルダ５２−１〜５２−３の径に合わせて、適宜変更することができる。
【００５１】
実施例２において、実施例１と同様の実験を行って温度補償性能を評価した結果を下記表２に示す。
【００５２】
【表２】
2016004200.tif 000004
【００５３】
実施例１と同様に、実施例２でもレンズホルダ５２−１部分は高温となるが、実施例１と同様に、焦点ずれは起こらなかった。したがって、実施例２のような構成とすることにより、高い温度補償性能を得ることが確認された。
【００５４】
（実施例３）
次に、本願の実施例３のプロジェクタについて説明する。実施例３のプロジェクタは、実施例１の投射光学ユニット５０に代えて、図８に示す投射光学ユニット２５０を用いたこと以外は、図３に示す実施例１のプロジェクタ１００と同様の基本構成を有している。そのため、実施例１と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
【００５５】
図８に示すように、実施例３で用いる投射光学ユニット２５０は、筐体１０−１に直接保持されるレンズホルダ５２−１，５２−２を含む第一部分２５０−１と、レンズホルダ（鏡胴）２５２−３を含むそれ以外の第二部分２５０−２とから構成される。実施例３では、第一部分２５０−１のレンズホルダ５２−２と第二部分２５０−２のレンズホルダ（鏡胴）２５２−３とを連結する連結部材として実施例２のような蛇腹状の連結部材１５４−２を用いている。なお、第一部分２５０−１のレンズホルダ５２−１とレンズホルダ５２−２とを連結する連結部材としては、実施例１と同様の円筒状の連結部材５４−１を用いているが、実施例２と同様の蛇腹状の連結部材１５４−１を用いることもできる。
【００５６】
実施例３でも、実施例１、２と同様に、投射光学ユニット２５０の第一部分２５０−１に含まれる、二枚のレンズ５１−１，５１−２及び画像形成素子４３間の各間隔の維持が光学性能の温度補償上、重要となっている。
【００５７】
実施例３では、まず、投射光学ユニット２５０の第一部分２５０−１のレンズ５１−１，５１−２及び画像形成素子４３間の距離と光軸Ｏとを光学調整する。次に、レンズ５１−１，５１−２を保持するレンズホルダ５２−１，５２−２を、保持部材５３−１，５３−２へ固定することで、レンズ５１−１，５１−２を筐体１０−１へ固定する。その後、光学性能の温度補償上、より感度の低い、投射光学ユニット２５０の第二部分２５０−２を所定の位置に調整しながら設置する。最後に、図２に示す蛇腹状の連結部材１５４−２で第一部分２５０−１と第二部分２５０−２とを連結する。
【００５８】
このように、実施例３では、投射光学ユニット２５０を、光学性能の温度補償上、重要なレンズ５１−１，５１−２を含む第一部分２５０−１と、光学性能の温度補償上、より感度の低い第二部分２５０−２とに分割することで、投射光学ユニット２５０の筐体１０−１（筐体本体１０）への組み付けが容易に行えるようになる。
【００５９】
この組み付け容易な効果を確認するために、実施例２で用いた一体型の投射光学ユニット５０を用いた場合の筐体１０−１への投射光学ユニット５０の組み込み時間と、実施例３の組み込み時間との比較を行った。三人の被験者の下で組み込み時間を計測したところ、下記表３に示すように、第一部分２５０−１と第二部分２５０−２とに分割した投射光学ユニット２５０を用いた実施例３では、一体型の投射光学ユニット５０を用いた実施例２と比較して、約５０％の組み込み時間の削減を達成することができた。
【００６０】
【表３】
2016004200.tif 000005
【００６１】
以上、本願の照明装置および投射表示装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施例に限られるものではなく、本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、上記各実施例では、投射表示装置として、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示する投影表示装置（プロジェクタ）に適用した例を説明したが、本願がこれらの実施例に限定されることはない。例えば、半導体デバイスの制作工程でウェハー上に回路パターンを露光する露光装置としての投影表示装置等に適用することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  筐体本体    １０−１  筐体    ２０  光源部    ３０  照明光学ユニット
４０  画像生成部（照射対象）    ４３  画像形成素子
５０，２５０  投射光学ユニット    ５１−１，５１−２，５１−３  レンズ
５２−１，５２−２，５２−３  レンズホルダ
５３−１，５３−２，５３−３  保持部材
５４−１，５４−２，１５４−１，１５４−２  連結部材
７０  スクリーン（投影面）    １００  プロジェクタ（投射表示装置）
２５０−１  第一部分    ２５０−２  第二部分    ２５２−３  レンズホルダ（鏡胴）
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３  二等分線
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００６−９８９３２号公報
【図１】
2016004200.tif 000006
【図２】
2016004200.tif 000007
【図３】
2016004200.tif 000008
【図４】
2016004200.tif 000009
【図５】
2016004200.tif 000010
【図６】
2016004200.tif 000011
【図７】
2016004200.tif 000012
【図８】
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