(57)【要約】      （修正有）【課題】照明均一変換光学部材の位置調整において、照明均一変換光学部材が破損することを防止する照明装置を提供する。【解決手段】光源から出射された光を画像表示素子に集光させる照明装置において、光源からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に、画像表示素子に向けて出射するライトトンネル６と、ライトトンネル６の少なくとも一部を覆うように設けられて、ライトトンネル６を保持する外装部材３０と、出射光の光軸に対してライトトンネル６を変位させる位置調整手段と、を備え、ライトトンネル６は、位置調整手段による変位量が所定の量を超えた際に、外装部材３０と当接して、ライトトンネル６の変位量を規制する規制部（つめ部２５に設けられた曲げ部２６）を備える。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を画像表示素子に集光させる照明装置において、
前記光源からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に、前記画像表示素子に向けて出射する照明均一変換光学部材と、
前記照明均一変換光学部材の少なくとも一部を覆うように設けられるとともに、該照明均一変換光学部材を保持する保持部材と、
前記出射光の光軸に対して前記照明均一変換光学部材を変位させる位置調整手段と、を備え、
前記照明均一変換光学部材は、前記位置調整手段による変位量が所定の量を超えた際に、前記保持部材と当接して、該照明均一変換光学部材の変位量を規制する規制部を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記保持部材は、開口部を有し、
前記規制部は、前記照明均一変換光学部材の外周面に設けられ、前記開口部を挿通するつめ部であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記つめ部に曲げ部が形成され、前記位置調整手段による変位量が所定の量を超えた際に、前記曲げ部が前記保持部材の前記開口部の近傍と当接することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記規制部および前記保持部材は、前記照明均一変換光学部材の光軸方向における位置合わせのための光軸方向位置決め手段であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記出射光の光軸方向をｚ方向、前記出射光の光軸に垂直な平面を規定する２方向をｘ方向、ｙ方向とし、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向はそれぞれ互いに直交するものとしたとき、
前記位置調整手段は、前記照明均一変換光学部材のｘ方向およびｙ方向における位置を調整可能であって、
前記照明均一変換光学部材のｘ方向およびｙ方向にそれぞれ前記規制部を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
光を出射する光源と、
該光源からの光を用いて画像を生成する画像表示素子と、
前記光源からの光を前記画像表示素子に導く照明光学系と、
前記画像表示素子で生成された画像を投射面に向けて投射する投射光学系と、を備える画像投射装置において、
前記照明光学系として、請求項１から５までのいずれかに記載の照明装置を用いたことを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータなどの情報処理装置、ＤＶＤプレーヤーなどの映像再生機器、デジタルカメラなどの撮像装置等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて画像表示素子（光変調素子ともいう）が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等の被投射面に投射する画像投射装置（プロジェクタ）が知られている。
【０００３】
画像投射装置は、多人数に対するプレゼンテーション、会議、講演会、教育現場や、サイネージなどに広く用いられているとともに、液晶パネルの高解像化、ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化などが進んでいる。
【０００４】
また、ＤＭＤ（Digital  Micro-mirror  Device）を利用したＤＬＰ（Digital  Light  Processing）方式の画像投射装置が普及し、オフィスや学校のみならず家庭においても広くこれら画像投射装置が利用されるようになってきている。また、スクリーンなどの被投射面までの投射距離を短くした、短焦点型の画像投射装置の開発も盛んである。
【０００５】
画像投射装置の照明光学系（照明装置）では、光源であるランプから照射された光を、色分離した後、内壁にミラーが形成された照明均一変換光学部材であるライトトンネルに入射させて、内部で繰り返し反射させた後に出射し、レンズ、ミラー等を介して、画像表示素子に集光させている。
【０００６】
そして、照明光学系にライトトンネルを用いた画像投射装置において、画像表示素子への照明光の位置を調整するために、ライトトンネルの出射端などに、ライトトンネルの位置を調整するための調整用機構が配置され、照明領域を画像表示素子で使用する所望の照明領域に位置合わせすることが知られている。
【０００７】
例えば、光軸（ｚ軸方向）に垂直な平面を構成するｘ軸方向、ｙ軸方向において、それぞれライトトンネルを挟んで、一方に調整ねじやビスなどの調整部材、他方に板ばねや押しばねなどの弾性部材を設けることで、ライトトンネルを光軸に垂直な平面で位置調整可能な構成が知られている。
【０００８】
しかしながら、ライトトンネルはガラスなどの強度の低い部材で構成されており、ライトトンネルの位置調整において、調整部材による調整量が多すぎると、ライトトンネルが破損してしまうおそれがあった。
【０００９】
このようなライトトンネルの位置調整時の破損を防止するために、特許文献１には、弾性部材としての板ばねを２段構成にして、位置調整時にライトトンネルが２段目のばねと接触するようになると、ばね圧の変化により、調整者がそれ以上ライトトンネルを押圧してはいけないことを感覚的に感じることができる発明が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、調整者の感覚で過調整を感じ取らせる方法では、調整者により感覚が異なるとともに、人間の感覚に頼る場合ミスも発生しうる。このため、ライトトンネルの位置調整時の破損防止には検討の余地が残されていた。
【００１１】
そこで本発明は、照明均一変換光学部材の位置調整において、照明均一変換光学部材が破損することを防止することができる照明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】
【００１２】
かかる目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、光源から出射された光を画像表示素子に集光させる照明装置において、前記光源からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に、前記画像表示素子に向けて出射する照明均一変換光学部材と、前記照明均一変換光学部材の少なくとも一部を覆うように設けられるとともに、該照明均一変換光学部材を保持する保持部材と、前記出射光の光軸に対して前記照明均一変換光学部材を変位させる位置調整手段と、を備え、前記照明均一変換光学部材は、前記位置調整手段による変位量が所定の量を超えた際に、前記保持部材と当接して、該照明均一変換光学部材の変位量を規制する規制部を備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、照明均一変換光学部材の位置調整において、照明均一変換光学部材が破損することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る画像投射装置の一実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】画像投射装置の側面図であって、被投射面への投射状態を示した図である。
【図３】（Ａ）画像投射装置の外装カバーを外した状態を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）の丸囲み部分の拡大構成図である。
【図４】照明ユニット、投射ユニット、画像表示素子ユニット、および光源ユニットの断面図である。
【図５】照明領域の調整についての説明図であって、（Ａ）は正規調整位置、（Ｂ）左ずれの状態、（Ｃ）右ずれの状態、を示している。
【図６】ライトトンネルの位置調整手段および位置調整の状態の説明図であって、位置調整が正常な場合の例である。
【図７】ライトトンネルの位置調整手段および位置調整の状態の説明図であって、位置調整が過調整の場合の例である。
【図８】ライトトンネルの（Ａ）斜視図、（Ｂ）側面断面図である。
【図９】規制部を有するライトトンネルの斜視図である。
【図１０】規制部を有するライトトンネルの側面断面図であって、（Ａ）調整量が少ない場合、（Ｂ）調整量が大きい場合の例である。
【図１１】２方向に規制部を有するライトトンネルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る構成を図１から図１１に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態に係る照明装置は、光源（ランプ１７）から出射された光を画像表示素子（画像表示素子１０ａ）に集光させる照明装置（照明ユニット３ａ）において、光源からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に、画像表示素子に向けて出射する照明均一変換光学部材（ライトトンネル６）と、照明均一変換光学部材の少なくとも一部を覆うように設けられるとともに、該照明均一変換光学部材を保持する保持部材（外装部材３０）と、出射光の光軸に対して照明均一変換光学部材を変位させる位置調整手段（位置調整手段２０）と、を備え、照明均一変換光学部材は、位置調整手段による変位量が所定の量を超えた際に、保持部材と当接して、該照明均一変換光学部材の変位量を規制する規制部（つめ部２５に設けられた曲げ部２６）を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【００１７】
以下の説明において、光源からの出射光の光軸方向をｚ方向、出射光の光軸に垂直な平面を規定する２方向をｘ方向、ｙ方向とし、ｘ，ｙ，ｚ方向はそれぞれ互いに直交するものとする。
【００１８】
（画像投射装置）
図１は、画像投射装置１の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図２は、画像投射装置１の側面図であって、被投射面であるスクリーン１５への投射状態を示した図である。
【００１９】
画像投射装置１は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置やビデオカメラなどの撮像装置等から入力される映像データを基に映像を生成し、その映像をスクリーン１５に投影表示する装置（プロジェクタ）である。
【００２０】
画像投射装置１は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動時には、装置の内部温度が上昇する。このため、画像投射装置１には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口１１および排気口１２が設けられている。
【００２１】
図３（Ａ）は、画像投射装置１の外装カバー２を外した状態を示す斜視図である。また、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の丸囲み部分で示す光学エンジン３と光源ユニット４の拡大構成図である。図３に示すように、画像投射装置１は、光学エンジン３および光源ユニット４を備えている。また、図４は、照明装置である照明ユニット３ａ（照明光学系）、投射ユニット３ｂ（投射光学系）、画像表示素子ユニット１０、および光源ユニット４の上面から見た断面図である。光学エンジン３は、照明ユニット３ａおよび投射ユニット３ｂからなる。
【００２２】
図３に示すように、吸気口１１、排気口１２の内側には、それぞれ吸気ファン１３、排気ファン１４が設けられており、吸気ファン１３から吸入した外気を排気ファン１４から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。
【００２３】
画像投射装置１においては、光源ユニット４の光源からの光（白色光）が光学エンジン３の照明ユニット３ａに照射される。照明ユニット３ａ内では、照射された白色光を分光した後、光学部材により画像表示素子ユニット１０へ導き、変調信号に応じて画像形成する画像表示素子ユニット１０とその画像を投射ユニット３ｂによりスクリーン１５へ拡大投射する構成となっている。
【００２４】
光源ユニット４の光源（ランプ１７）としては、種々のランプを用いることができるが、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアークランプを用いることができる。例えば、高圧水銀ランプを用いることが好ましい。
【００２５】
また、光源ユニット４の側面の一方向側には光源冷却手段としての１つの冷却ファン１６が設けられている。冷却ファン１６は、光源ユニット４の各部が設定された定格温度範囲内の温度となるように、その回転数が制御される。また、光源ユニット４からの光の出射方向と投射ユニット３ｂからの映像光の出射方向は、図４に示すように、略９０°の関係となっている。
【００２６】
（照明装置）
光学エンジン３の照明ユニット３ａは、光源から照射された光を時分割によって分光するカラーホイール５と、カラーホイール５から出射した光を導くライトトンネル６と、リレーレンズ７、平面ミラー８および凹面ミラー９と、を備えている。また、照明ユニット３ａ内には、画像表示素子ユニット１０が設けられる。
【００２７】
照明ユニット３ａでは、先ず、光源からの出射光である白色光が、円盤状のカラーホイール５で単位時間毎にＲＧＢ等の各色が繰り返す光に変換され出射される。
【００２８】
カラーホイール５は、回転モータの回転周上に複数の色ガラスを固定した部材である。カラーホイール５は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の透過特性を持ったカラーフィルターからなる回転体である。各色のカラーフィルターをセグメントともいう。また、白、シアン、イエロー、マジェンダなどのセグメントを設けたものも知られている。各色のセグメントは、カラーホイール５の回転中心からずらした位置に配置される形状を有している。
【００２９】
カラーホイール５から出射された色分離された光は、ライトトンネル６に導かれる。ライトトンネル６は、入射された光がその内部（内壁）で複数回反射され合成されることで均一化する照明均一変換光学部材である。ライトトンネル６は、例えば、ガラス板に銀コート、誘電体多層膜など蒸着した反射コート面を内側にして４面または多面で対向するように配置されている。
【００３０】
次いで、ライトトンネル６から出射された光は、２枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ７により、光の軸上色収差を補正しつつ集光される。また、リレーレンズ７から出射される光は、平面ミラー８および凹面ミラー９によって反射されて、画像表示素子ユニット１０に集光される。画像表示素子ユニット１０は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投射光を加工して反射する画像表示素子１０ａ（光変調素子、ＤＭＤ素子）を備えている。
【００３１】
画像表示素子ユニット１０は、入力信号に応じてマイクロミラーのオンオフを切り替えることで投射ユニットへ光を出力する光を選別するとともに階調を表現する。すなわち、画像表示素子１０ａにより、時分割で映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投射レンズへ反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へ反射される。画像表示素子ユニット１０で使用する光は投射ユニット３ｂへ反射し、投射ユニット３ｂ内の複数の投射レンズを通り拡大された映像光はスクリーン１５上へ拡大投影される。
【００３２】
図５は、照明領域の調整についての説明図である。図５（Ａ）は正規調整位置、図５（Ｂ）は照明左ずれの状態、図５（Ｃ）は照明右ずれの状態、を示している。
【００３３】
画像投射装置１では、照明ユニット３ａにより、画像表示素子１０ａの全域を照射することが必要であり、図５（Ａ）に示すように、照明ユニット３ａによる照明領域Ｌは、画像表示素子１０ａの全域を含むものである。
【００３４】
この際の照明領域Ｌの正規調整位置は、画像表示素子１０ａに対する照明領域Ｌの余裕度が視認できないため、通常、図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように左右に照明領域Ｌを移動させながら、図５（Ａ）の正規調整位置を探し出す手法が用いられる。なお、図５では、左右方向のずれを調整する場合の例を示しているが、上下方向についても同様に位置調整を行うものである。
【００３５】
上述のように、ランプ１７から発せられた光はライトトンネル６で積分され均一化されて、その光は、リレーレンズ７等を経て画像表示素子１０ａを照明する。ここで、画像表示素子１０ａのサイズに対して照明領域Ｌが十分に大きければ、位置調整無しで、ランプ１７や照明ユニット３ａの各構成部品による位置ずれを吸収することができるが、照明領域Ｌを大きくすると明るさに対する効率が悪くなるため、通常は、照明領域Ｌのサイズを最適化するとともに、照明光の位置調整が実施される。
【００３６】
この照明光の位置調整をライトトンネル６の位置調整により実施することが知られており、例えば、ライトトンネル６の出力側を振ることで、画像表示素子１０ａへの照明光の位置を調整することができる。
【００３７】
図６および図７は、ライトトンネル６の位置調整手段および位置調整の状態の説明図であって、光源側からライトトンネル６を見た場合の図である。図６は位置調整が正常な場合、図７は、位置調整が過調整の場合の例である。
【００３８】
照明ユニット３ａは、画像表示素子１０ａに照射する光の位置を調整する位置調整手段２０を備えている。ライトトンネル６には、ｙ方向の位置を調整可能な調整部材である第１調整ねじ２１（第１調整部材）と、ｘ方向の位置を調整可能な調整部材である第２調整ねじ２２（第２調整部材）が設けられている。
【００３９】
また、ライトトンネル６を挟んで、第１調整ねじ２１に対向する位置には、弾性部材としての第１ばね２３（第１弾性部材）が設けられている。同様に、第２調整ねじ２２の反対側には、第２ばね２４（第２弾性部材）が設けられている。第１ばね２３および第２ばね２４は、例えば、板ばねにより構成される。
【００４０】
以上説明した第１調整ねじ２１、第２調整ねじ２２、第１ばね２３、および第２ばね２４により、位置調整手段２０が構成されている。また、位置調整手段２０は、ライトトンネル６の周囲を囲うようにしてライトトンネル６を保持する外装部材３０（筐体）に設けられている。外装部材３０には、第１調整ビス２１および第２調整ビス２２を挿通するための開口が設けられている。
【００４１】
外装部材３０は、少なくともライトトンネル６の一部を囲むように設けられているものであればよく、ライトトンネル６のみを保持する部材であっても、照明ユニット３ａにおける他の光学系の筐体と共通の部材であってもよい。
【００４２】
第１調整ねじ２１および第２調整ねじ２２によりライトトンネル６のｙ方向およびｘ方向位置を調整可能となっている。例えば、第１調整ねじ２１の外装部材３０からライトトンネル６側への突出量を増やすことにより、ライトトンネル６および第１ばね２３が押され、ライトトンネル６は変位する。また、第１調整ねじ２１の外装部材３０からライトトンネル６側への突出量を減らすことにより、第１ばね２３の弾力によってライトトンネル６が戻る方向に変位する。
【００４３】
ここで、図７に示すように、第１調整ねじ２１による調整量（変位量）が大きすぎると、第１ばね２３が潰れた状態となり、第１調整ねじ２１からの負荷によりライトトンネル６が破損してしまうおそれがある。
【００４４】
図８（Ａ）は、ライトトンネル６の斜視図、図８（Ｂ）は、ライトトンネル６の側面断面図である。ライトトンネル６は、片面をミラー蒸着した短冊形状の４枚のガラス板からなり、内面を蒸着面として断面が長方形となるように接着固定したトンネル形状の部材である。
【００４５】
また、図８（Ｂ）に示すように、第１調整ねじ２１は、ライトトンネル６の長手方向である光軸方向の後端側に設けられている。第２調整ねじ２２も同様にライトトンネル６の長手方向（光軸方向）における後端側に設けられる。
【００４６】
そして、ライトトンネル６は、外周面から＋ｙ方向に突起したつめ部２５が設けられている。また、外装部材３０には、つめ部２５を挿通するための開口部３１が設けられている。つめ部２５はライトトンネル６の外周面に接着固定される部材である。
【００４７】
つめ部２５および開口部３１は、ライトトンネル６の光軸方向の位置合わせのための機構（光軸方向位置決め手段）であって、つめ部２５は、光軸方向の規制面として機能する。つめ部２５を開口部３１の＋ｚ側の端面に押し当てることで、光軸方向の位置を所定位置に位置決めすることが可能となっている。
【００４８】
図９〜図１１を参照して、本実施形態に係る照明装置が備えるライトトンネル６について説明する。図９は、ライトトンネル６の斜視図、図１０は、ライトトンネル６の側面断面図であって、図１０（Ａ）は調整量が少ない場合、図１０（Ｂ）は調整量が大きい場合の例を示している。
【００４９】
図９に示すライトトンネル６は、光軸方向の位置合わせのためのつめ部２５を有するとともに、つめ部２５の先端側はＬ字形状に折り曲げられた曲げ部２６となっている。
【００５０】
ライトトンネル６は、先ず、図１０（Ａ）に示すように、つめ部２５を光軸方向の規制面として、外装部材３０の開口部３１の端面に押し当てられて、光軸方向の位置を所定位置に調整する。
【００５１】
そして、第１調整ねじ２１により出射側の位置を調整するが、この時、第１調整ねじ２１による調整量が所定の量を超えると、図１０（Ｂ）に示すように、曲げ部２６が外装部材３０の開口部３１の近傍部分と当接して、ライトトンネル６の更なる−ｙ方向への移動は規制される。
【００５２】
これにより、ライトトンネル６が必要以上に押し込まれることはなく、破損に至る程の負荷がライトトンネル６に加わることを防止することができる。
【００５３】
なお、図９の例では、曲げ部２６は光軸方向の＋ｚ側に曲げた形状を有しているが、曲げ部２６の形状および曲げ方向は、これに限られるものではなく、位置調整手段２０による調整量が所定量以上となった場合に、外装部材３０に当接して、ライトトンネル６の調整方向への更なる移動を規制する形状であればよい。
【００５４】
また、図１１は、ライトトンネル６の斜視図の他の例である。図９の例では、曲げ部２６が形成されたつめ部２５をライトトンネル６の＋ｙ側の面に備える例を説明したが、図１１に示すように、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ曲げ部２６が形成されたつめ部２５を備えることも好ましい。
【００５５】
これにより、ライトトンネル６の第１調整ねじ２１によるｙ方向での位置調整、および第２調整ねじ２２によるｘ方向での位置調整の両方向の調整に対してライトトンネル６の破損を防止することができる。
【００５６】
なお、図１１に示す例では、光軸方向の位置合わせは、ｘ方向またはｙ方向に設けたつめ部２５のいずれか一方で行うようにすればよい。
【００５７】
以上説明した本実施形態に係る照明装置によれば、ライトトンネル６の光軸方向の位置合わせのために用いられているつめ部２５をＬ字型に曲げた形状としていることで、ライトトンネル６の位置調整において、つめ部２５が外装部材３０に引っかかることで、調整域を規制することができ、過調整によるライトトンネル６の破損を防止することができる。
【００５８】
また、この過調整を防止する機構をライトトンネル６の光軸方向の位置合わせのための調整機構を用いて実現しているので、新たな部材を追加することなく簡易に実現することが可能となっている。
【００５９】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００６０】
上記実施形態では、画像投射装置１は、ＤＬＰ(Digital Light Processing)方式のプロジェクタを例に説明したが、これに限られるものではなく、他の方式であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  画像投射装置
２  外装カバー
３  光学エンジン
３ａ  照明ユニット
３ｂ  投射ユニット
４  光源ユニット
５  カラーホイール
６  ライトトンネル
７  リレーレンズ
８  平面ミラー
９  凹面ミラー
１０  画像表示素子ユニット
１０ａ  画像表示素子
１１  吸気口
１２  排気口
１３  吸気ファン
１４  排気ファン
１５  スクリーン
１６  冷却ファン
１７  ランプ
２０  位置調整手段
２１  第１調整ねじ
２２  第２調整ねじ
２３  第１ばね
２４  第２ばね
２５  つめ部
２６  曲げ部（規制部）
３０  外装部材（保持部材）
３１  開口部
Ｌ  照明領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２０１４−１１９６６６号公報
【図１】
2017090488.tif 000003
【図２】
2017090488.tif 000004
【図３】
2017090488.tif 000005
【図４】
2017090488.tif 000006
【図５】
2017090488.tif 000007
【図６】
2017090488.tif 000008
【図７】
2017090488.tif 000009
【図８】
2017090488.tif 000010
【図９】
2017090488.tif 000011
【図１０】
2017090488.tif 000012
【図１１】
2017090488.tif 000013