JP2011002611A - プロジェクターおよびプロジェクターの組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系を構成するユニット間の位置精度を向上させ、投写画像品質の劣化を防止すると共に、組み立て性の向上を図ることができるプロジェクターおよびプロジェクターの組み立て方法を提供すること。
【解決手段】プロジェクター１は、光学系４の光変調素子（液晶パネル４４１）前段の光学素子を収容して構成される光学素子ユニット５１と、光学系４の光変調素子（液晶パネル４４１）を収容して構成される光変調素子ユニット５２と、光学系４の投写レンズ４６１を収容して構成される投写レンズユニット５３と、を備え、投写レンズユニット５３は、当該投写レンズユニット５３に光学素子ユニット５１と光変調素子ユニット５２とを組み立てて一体とさせる際に基準となる共通の基準面５３５を有している。
【選択図】図５

Description

本発明は、プロジェクターおよびプロジェクターの組み立て方法に関する。

従来、プロジェクターが有する光学系は、各機能を実現させる複数種類の光学素子により構成されている。また、光学系は、光学素子に対して、概略、機能毎に複数のブロックに分け、そのブロック毎に筐体に収容した複数のユニットとして構成されている。そして、この複数のユニットどうしを一体となるように組み立てた後、プロジェクターの筐体内部に組み込まれる。

図９は、従来の光学系を構成するユニットを組み立てる際の概略側面図であり、図９（ａ）は、組み立て前の状態を示す図であり、図９（ｂ）は、組み立て後の状態を示す図である。
図９に示すように、プロジェクターの光学系９００は、投写レンズ（図示省略）を収容する投写レンズユニット９１０と、クロスダイクロイックプリズム９２２や光変調素子（図示省略）などを収容する光変調素子ユニット９２０と、光変調素子の前段（光源側）の光学素子を収容する光学素子ユニット９３０とを有して構成されている。光変調素子ユニット９２０は、プリズム用基板９２１に位置決めされたクロスダイクロイックプリズム９２２とクロスダイクロイックプリズム９２２に位置決めされた光変調素子が固定される。

投写レンズユニット９１０と光変調素子ユニット９２０は、組み立ての際に基準となる基準面９１１，９２３を有している。また、投写レンズユニット９１０と光学素子ユニット９３０は、組み立ての際に基準となる基準面９１２，９３１を有している。なお、基準面９１１，９１２，９２３，９３１は、投写レンズの光軸Ｂに対して垂直な面で形成されている。そして、投写レンズユニット９１０は、基準面９１１（または基準面９１２）を基準として投写レンズが位置決めされている。光変調素子ユニット９２０は、基準面９２３を基準としてクロスダイクロイックプリズム９２２および光変調素子が位置決めされている。光学素子ユニット９３０は、基準面９３１を基準として各種光学素子が位置決めされている。

組み立ては、図９（ｂ）に示すように、投写レンズユニット９１０に対して、光変調素子ユニット９２０と光学素子ユニット９３０とを取り付ける（組み立てる）。投写レンズユニット９１０に光変調素子ユニット９２０を取り付けるには、投写レンズユニット９１０の基準面９１１に、光変調素子ユニット９２０の基準面９２３を当接させた後、ネジ９５１により固定する。また、投写レンズユニット９１０に光学素子ユニット９３０を取り付けるには、投写レンズユニット９１０の基準面９１２に、光学素子ユニット９３０の基準面９３１を当接させた後、ネジ９５２により固定する。なお、ネジ９５１は、投写レンズ側に向けて螺合して固定されている。また、ネジ９５２は、ネジ９５１の向きとは逆に、クロスダイクロイックプリズム９２２側に向けて螺合して固定されている。

このような組み立てにより、投写レンズユニット９１０と光変調素子ユニット９２０との位置精度を確保することができる。言い換えると、投写レンズと光変調素子との位置精度を確保することができる。また、同様に、投写レンズユニット９１０と光学素子ユニット９３０との位置精度を確保することができる。言い換えると、投写レンズと光学素子との位置精度を確保することができる。

しかし、基準面９１１（基準面９１１に対応する基準面９２３）と、基準面９１２（基準面９１２に対応する基準面９３１）とが、投写レンズの光軸Ｂに対して垂直ではあるが、異なる面を有して形成されている。これにより、投写レンズユニット９１０に対する光変調素子ユニット９２０および光学素子ユニット９３０の位置精度は、確保することができるが、光変調素子ユニット９２０に対する光学素子ユニット９３０の位置精度は確保しづらくなるという課題があった。

また、位置精度が確保しづらくなる場合には、プロジェクターを使用する際の、使用環境温度変化やプロジェクター内部で発生した熱による内部温度変化などによる光学部材など（投写レンズなど）の形状変化（膨張など）を許容しづらくなる。その結果、投写された画像において、部分的な焦点ズレなどの不具合が発生するなど、投写される画像の品質が劣化するという課題があった。

また、投写レンズユニット９１０に光変調素子ユニット９２０を固定するネジ９５１と、投写レンズユニット９１０に光学素子ユニット９３０を固定するネジ９５２との向きが逆方向となることによる組み立て性の低下が課題であった。

従って、光学系を構成するユニット間の位置精度を向上させ、投写画像品質の劣化を防止すると共に、組み立て性の向上を図ることができるプロジェクターおよびプロジェクターの組み立て方法が要望されていた。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

（適用例１）本適用例に係るプロジェクターは、光学系を有し、入射光束を変調して投写するプロジェクターであって、（ａ）光学系の光変調素子前段の光学素子を収容して構成される光学素子ユニットと、（ｂ）光学系の光変調素子を収容して構成される光変調素子ユニットと、（ｃ）光学系の投写レンズを収容して構成される投写レンズユニットと、を備え、投写レンズユニットは、当該投写レンズユニットに光学素子ユニットと光変調素子ユニットとを組み立てて一体とさせる際に基準となる共通の基準面を有していることを特徴とする。

このようなプロジェクターによれば、投写レンズユニットが共通の基準面を有しており、共通の基準面を基準として、投写レンズユニットに光学素子ユニットと光変調素子ユニットとを組み立てる。これにより、投写レンズユニットと光変調素子ユニット、投写レンズユニットと光学素子ユニット、および光変調素子ユニットと光学素子ユニット、とのユニット間の位置精度を向上させることができる。共通の基準面を基準としているため、各ユニットに収容する光学素子の位置を決めることができ、各ユニット内での光学素子の位置精度を向上させることができる。従って、各ユニット内での光学素子の位置精度を向上させ、各ユニット間での位置精度を向上させることができる。これにより、プロジェクターを使用する際の使用環境温度変化や、プロジェクター内部で発生した熱による内部温度変化などの影響を受けても、投写される画像品質が劣化することを防止することができる。

（適用例２）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、共通の基準面は、投写レンズの光軸に対して垂直な面であることが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、共通の基準面は、投写レンズの光軸に対して垂直な面であるため、基準面が投写レンズの光軸に対して傾斜面となる場合に比べ、形成が容易となる。

（適用例３）上記適用例に係るプロジェクターにおいて、投写レンズユニットは、反射ミラーを備えていることが好ましい。

このようなプロジェクターによれば、投写レンズユニットに反射ミラーを備える場合、プロジェクターの使用環境温度変化や、プロジェクター内部で発生した熱による内部温度変化などの影響を更に受け易くなる。このような場合にも、投写レンズユニットに形成される共通の基準面を利用することにより、投写レンズユニット内での反射ミラーの位置精度を向上させ、また、反射ミラーに対する各ユニット内の光学素子の位置精度を向上させることができるため、プロジェクターを使用する際の使用環境温度変化や、内部温度変化などの影響を受けても、反射ミラーで反射されて投写される画像の品質が劣化することを防止することができる。

（適用例４）本適用例に係るプロジェクターの組み立て方法は、光学系を有し、入射光束を変調して投写するプロジェクターの組み立て方法であって、光学系の光変調素子前段の光学素子を収容して構成される光学素子ユニットと、光学系の光変調素子を収容して構成される光変調素子ユニットと、光学系の投写レンズを収容して構成される投写レンズユニットと、を備え、投写レンズユニットに光学素子ユニットと光変調素子ユニットとが、組み立てられて一体とされる際の基準となる共通の基準面を基準として、投写レンズユニットに対して光学素子ユニットと光変調素子ユニットとを同一方向から螺合して固定されることを特徴とする。

このようなプロジェクターの組み立て方法によれば、組み立て作業を行う場合、共通の基準面を基準として投写レンズユニットに対して光学素子ユニットと光変調素子ユニットとを同一方向から螺合して固定を行うことでよく、従来のように、異なる方向から螺合して固定する場合に比較して、作業を容易で効率的に行うことができる。従って、各ユニットの組み立て性の向上を図ることができる。

（適用例５）上記適用例に係るプロジェクターの組み立て方法において、同一方向とは、光変調素子ユニットからの光束の射出方向であることが好ましい。

このようなプロジェクターの組み立て方法によれば、例えば、光学素子ユニットと光変調素子ユニットと投写レンズユニットとの中で、投写レンズユニットが他のユニットに比較して最も重量がある場合、投写レンズユニットに対して光学素子ユニットおよび光変調素子ユニットを固定する際には、最も重い投写レンズユニットを下側にして、その上側に他のユニットを位置させる形態とするのが、固定作業時における最も安定した形態とすることができる。この形態で、ネジ部材などを上側から下側、言い換えると、光変調素子ユニットからの光束の射出方向に向けて、螺合させて固定することが、固定作業を容易とさせ、かつ固定作業を効率的に行うことができる。従って、安定した組み立てが行え、各ユニットの組み立て性（組み立て作業性）を向上させることができる。

本実施形態のプロジェクターを示す図であり、（ａ）は表面を上方にした状態の斜視図であり、（ｂ）は底面を上側にした状態の斜視図であり、（ｃ）はプロジェクターを壁面に取り付けた状態を示す側面図。 プロジェクターの光学系を模式的に示す平面図。 光学ユニットの全体を示す斜視図。 光学ユニットの構成を示す斜視図。 光学ユニットの固定部の拡大図。 投写レンズユニットの固定部を示す概正面図。 光変調素子ユニットの固定部を示す斜視図。 光学素子ユニットの固定部を示す斜視図。 従来の光学系を構成するユニットを組み立てる際の概略側面図であり、（ａ）は組み立て前の状態を示す図であり、（ｂ）は組み立て後の状態を示す図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態）

図１は、本実施形態のプロジェクターを示す図であり、図１（ａ）は、表面を上方にした状態の斜視図であり、図１（ｂ）は、底面を上側にした状態の斜視図であり、図１（ｃ）は、プロジェクターを壁面に取り付けた状態を示す側面図である。図２は、プロジェクターの光学系を模式的に示す平面図である。最初に、図１を参照して、プロジェクター１の外観的な構成および動作を説明する。

なお、本実施形態を説明する図面（図１、図２、および以降で説明する図）において、プロジェクター１に対し、投写レンズ４６１（図２参照）の光軸Ａの方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向に直交して図２における紙面に平行な方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向に直交して図２における紙面に垂直な方向をＺ軸方向、としたＸＹＺ直交座標系で示す。また、投写レンズ４６１内を光束が進む方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向に沿って右方向を＋Ｘ方向、＋Ｙ方向に沿って上方向を＋Ｚ方向とする。

プロジェクター１は、光源装置４１１（図２参照）から射出された光束（入射光束）を、画像信号に基づいて光変調素子（液晶パネル４４１）（図２参照）で変調して光学像を形成し、その光学像を投写光学系４６（図２参照）を介して画像（例えば、カラー画像）としてスクリーンＳなどに投写するものである。

図１（ａ）に示すように、プロジェクター１は、略直方体形状の外装筐体１１１で覆われている。外装筐体１１１内部には、後述する光学ユニット５（図３参照）や、プロジェクター１を動作させるための制御部（図示省略）などを含んで構成される回路構成部（図示省略）などを備えている。

プロジェクター１の表面１ａには、操作入力を行うスイッチ部１１２や、投写画像を透過させる防塵用の投写窓１１３などが設置されている。なお、投写窓１１３の内面側（外装筐体１１１内部）には、後述する投写光学系４６が設置されており、投写光学系４６から射出された投写画像は、投写窓１１３を介し、表面１ａ側から背面１ｃ側に投写される。なお、本実施形態の投写光学系４６は、反射式の光学系を採用している。

図１（ｂ）に示すように、プロジェクター１の底面１ｂには、プロジェクター１を天井や壁に吊り下げて設置した場合に、位置調整装置３に固定するための、固定用脚１１４が４箇所突出して設置されている。詳細には、固定用脚１１４には、ナット（図示省略）が挿入されて形成されており、このナットに固定用のネジ部材が螺合することで位置調整装置３に固定される。また、底面１ｂには、穴部１１５が設置されている。この穴部１１５には、プロジェクター１と接続するケーブル類（図示省略）が挿入され、外装筐体１１１内部に設置されるインターフェイス基板（図示省略）に接続される。

なお、図１（ｃ）に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳに対して近距離で拡大して投写させる、いわゆる短焦点のプロジェクターとして構成されている。そして、プロジェクター１は、位置調整装置３を介して、壁に吊り下げて設置することを前提として構成されており、プロジェクター１を机上に置いて使用することは想定していない構造となっている。

壁面８に設置されたプロジェクター１は、プロジェクター１が設置される下方向の壁面８に設置されるスクリーンＳに対して投写する。図１（ｃ）には、プロジェクター１から投写される投写画像の画像光のイメージを二点鎖線で示している。図１（ｃ）に示すように、プロジェクター１を使用する際のプロジェクター１の姿勢は、底面１ｂ側を上側にし、表面１ａ側を下側にした姿勢となる。

図２を参照して、プロジェクター１の光学系４の構成および動作を簡単に説明する。

プロジェクター１の光学ユニット５は、制御部による制御により、画像信号に基づいて画像光を形成するものである。光学ユニット５の光学系４は、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光変調光学系４４と、色合成光学系４５と、投写光学系４６と、を有して構成されている。

インテグレータ照明光学系４１は、光源装置４１１から射出された光束を照明光軸Ｌに直交する面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系４１は、光源装置４１１、第１レンズアレイ４１２、第２レンズアレイ４１３、偏光変換素子４１４、および重畳レンズ４１５を備えて構成される。

光源装置４１１は、光束を射出する光源としての光源ランプ４１１Ａ、リフレクター４１１Ｂ、リフレクター４１１Ｂの光束射出面側を覆う防爆ガラス４１１Ｃ、および光源ランプ４１１Ａとリフレクター４１１Ｂと防爆ガラス４１１Ｃとを収容して固定する光源用筐体４１１Ｄを備えて構成されている。

光源ランプ４１１Ａから射出された放射状の光束は、リフレクター４１１Ｂで反射されて略平行光束とされ、後段へ射出される。本実施形態では、光源ランプ４１１Ａとして、高圧水銀ランプを用い、リフレクター４１１Ｂとして、放物面鏡を用いている。なお、光源ランプ４１１Ａとしては、高圧水銀ランプに限られず、例えばメタルハライドランプやハロゲンランプなどを用いてもよい。また、リフレクター４１１Ｂとして放物面鏡を用いているが、これに限られず、楕円面鏡からなるリフレクターの光束射出面側に平行化凹レンズを配置した構成を用いてもよい。

第１レンズアレイ４１２は、照明光軸Ｌ方向から見て略矩形形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源ランプ４１１Ａから射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸Ｌ方向に射出する。第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有する。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を光変調光学系４４の後述する光変調素子（液晶パネル４４１）上に結像させる機能を有する。

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を略１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光変調光学系４４での光の利用効率を高めている。詳細には、偏光変換素子４１４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ４１５によって光変調光学系４４の後述する液晶パネル４４１上に略重畳される。

色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備える。インテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２により赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の色光に分離される。

リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２，４３５とを備えている。このリレー光学系４３は、色分離光学系４２で分離された色光である赤色光を光変調光学系４４の後述する赤色光用の液晶パネル４４１（４４１Ｒ）まで導く機能を有している。

なお、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１は、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、緑色光成分と赤色光成分とを透過させ、青色光成分を反射させる。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１９を通って、青色光用の液晶パネル４４１（４４１Ｂ）に到達する。このフィールドレンズ４１９は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。赤色光および緑色光用の液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ）の光束入射側に設けられたフィールドレンズ４１９も同様である。

ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうち、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１９を通って、緑色光用の液晶パネル４４１（４４１Ｇ）に到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、更にフィールドレンズ４１９を通って、赤色光用の液晶パネル４４１（４４１Ｒ）に到達する。

なお、赤色光にリレー光学系４３を用いているのは、赤色光の光路長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の発散などによる光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのままフィールドレンズ４１９に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。

光変調光学系４４は、入射された光束を画像信号に基づいて変調する。この光変調光学系４４は、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される光学素子としての３つの入射側偏光板４４２（赤色光用を赤色光用入射側偏光板４４２Ｒ、緑色光用を緑色光用入射側偏光板４４２Ｇ、青色光用を青色光用入射側偏光板４４２Ｂとする）を備える。また、各入射側偏光板４４２の後段に設置される光変調素子としての３つの液晶パネル４４１（赤色光用を赤色光用液晶パネル４４１Ｒ、緑色光用を緑色光用液晶パネル４４１Ｇ、青色光用を青色光用液晶パネル４４１Ｂとする）を備える。また、各液晶パネル４４１の後段に設置される３つの射出側偏光板４４３（赤色光用を赤色光用射出側偏光板４４３Ｒ、緑色光用を緑色光用射出側偏光板４４３Ｇ、青色光用を青色光用射出側偏光板４４３Ｂとする）とを備える。

液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）は、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として用いたものであり、対向配置される一対の透明基板内に液晶が密封封入されている。この液晶パネル４４１は、入射側偏光板４４２を介して入射する光束を画像信号に基づいて変調して射出する。

入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。また、射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、透過させる偏光光の偏光軸は、入射側偏光板４４２における透過させる偏光光の偏光軸に対して直交するように設定されている。

色合成光学系４５は、射出側偏光板４４３から射出され、色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。色合成光学系４５は、クロスダイクロイックプリズム４５１を備える。このクロスダイクロイックプリズム４５１には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。クロスダイクロイックプリズム４５１によって合成された色光は光学像として、投写光学系４６に向けて射出される。

投写光学系４６は、反射式の光学系を採用しており、投写レンズ４６１と、反射ミラー４６２とを備えている。そして、クロスダイクロイックプリズム４５１から射出された光学像（映像光）は、カラー画像として、複数のレンズから構成される投写レンズ４６１により拡大され、反射ミラー４６２により反射されてスクリーンＳに投写される。なお、投写レンズ４６１の光軸を光軸Ａで図示している。
なお、図２において、投写光学系４６を構成する反射ミラー４６２は、説明の便宜上、座標系を外して図示している。

図３は、光学ユニットの全体を示す斜視図である。図４は、光学ユニットの構成を示す斜視図である。図５は、光学ユニットの固定部の拡大図である。また、図５は、図４に示すＢ部の拡大図であり、光学ユニット５の組み立て方法を示す図である。図６は、投写レンズユニットの固定部を示す概正面図である。図７は、光変調素子ユニットの固定部を示す斜視図である。また、図７は、投写レンズユニット５３側から光変調素子ユニット５２を見た場合の斜視図である。図８は、光学素子ユニットの固定部を示す斜視図である。また、図８は、投写レンズユニット５３側から光学素子ユニット５１を見た場合の斜視図である。図３〜図８を参照（図２を適宜参照）して、光学ユニット５の構成を説明する。

光学ユニット５は、図３、図４に示すように、光学素子ユニット５１、光変調素子ユニット５２、および投写レンズユニット５３の３つのユニットに分けられて構成されている。各々のユニット（光学素子ユニット５１、光変調素子ユニット５２、および投写レンズユニット５３）には、対応する光学素子が収容されている。

以下では、各ユニット（光学素子ユニット５１、光変調素子ユニット５２、投写レンズユニット５３）の構成の概要を説明する。

光学素子ユニット５１の構成の概要を説明する。
光学素子ユニット５１は、光学系４の光変調素子（液晶パネル４４１）前段の光学素子を収容して構成されるユニットである。本実施形態では、光学素子ユニット５１は、図２に示すインテグレータ照明光学系４１から、光変調光学系４４を構成する入射側偏光板４４２（光変調素子の前段）までの光学素子を収容して構成される。

光学素子ユニット５１は、図４、図８に示すように、光学素子を収容する箱状の下案内枠５１１と蓋状の上案内枠５１２とを備えている。下案内枠５１１には、収容される光学素子を所定の位置に収めるための位置決め用溝（図示省略）などが形成されている。なお、光学素子を所定の位置に収容するための位置決め用溝は、後述する光学素子ユニット５１の固定部５１Ａに形成される基準面５１５（５１５Ａ〜５１５Ｄ）を基準として形成されている。

光学素子ユニット５１の一方の端部（下案内枠５１１の一方の端部）には、投写レンズユニット５３と一体にさせる固定部５１Ａが形成されている。また、光学素子ユニット５１の他方の端部（下案内枠５１１の他方の端部）には、インテグレータ照明光学系４１を構成する光源装置４１１が固定されている。光源装置４１１は、ユーザーによる交換が可能に構成され、下案内枠５１１に対して固定および固定解除される。

光学素子ユニット５１の組み立て方法は、最初に、下案内枠５１１の各々の位置決め用溝に対応する光学素子を挿入して収容する。そして、上案内枠５１２を、光学素子の上方から下案内枠５１１に載置してネジ固定することにより、光学素子を下案内枠５１１と上案内枠５１２とで挟み込む形態で光学素子を固定する。この組み立てにより、光学素子ユニット５１が完成する。

光変調素子ユニット５２の構成の概要を説明する。
光変調素子ユニット５２は、光学系４の光変調素子（液晶パネル４４１）を収容して構成されるユニットである。本実施形態では、光変調素子ユニット５２は、図２に示す光変調光学系４４を構成する光変調素子としての液晶パネル４４１から、色合成光学系４５を構成するクロスダイクロイックプリズム４５１（投写レンズ４６１の前段）までの光学素子を収容（固定）して構成される。

光変調素子ユニット５２は、図４、図７に示すように、クロスダイクロイックプリズム４５１を固定するプリズム固定基板５２１を備えている。また、プリズム固定基板５２１は、略矩形で板状の載置部５２２と、載置部５２２の下側に延びる固定脚５２３とを備えている。また、固定脚５２３の端部には、投写レンズユニット５３と一体にさせる固定部５２Ａが形成されている。

光変調素子ユニット５２の組み立て方法は、最初に、載置部５２２の上面にクロスダイクロイックプリズム４５１を位置決めして固定する。そして、このクロスダイクロイックプリズム４５１の３方向の側面に射出側偏光板４４３と液晶パネル４４１とを光学的な位置合わせを行って固定する。詳細には、射出側偏光板４４３と液晶パネル４４１とは、固定枠４４６で案内し、光学的な位置合わせを行って、クロスダイクロイックプリズム４５１に固定する。この組み立てにより、光変調素子ユニット５２が完成する。
なお、プリズム固定基板５２１の載置部５２２に固定するクロスダイクロイックプリズム４５１の位置は、後述する光変調素子ユニット５２の固定部５２Ａに形成される基準面５２５（５２５Ａ〜５２５Ｃ）を基準として設定されている。

投写レンズユニット５３の構成の概要を説明する。
投写レンズユニット５３は、光学系４の投写レンズ４６１を収容して構成されるユニットである。本実施形態では、投写レンズユニット５３は、図２に示す投写光学系４６の光学素子（投写レンズ４６１および反射ミラー４６２）を収容して構成される。

投写レンズユニット５３は、図４、図６に示すように、下案内枠５３１と上案内枠５３２とを備えている。また、投写レンズユニット５３の一方の端部（下案内枠５３１の一方の端部）には、光変調素子ユニット５２および光学素子ユニット５１と一体にさせる固定部５３Ａが形成されている。

投写レンズユニット５３の組み立て方法は、最初に、下案内枠５３１の所定の位置に、投写レンズ４６１および反射ミラー４６２を収容する。そして、上案内枠５３２を光学素子の上方から下案内枠５３１に載置してネジ固定することにより、光学素子を下案内枠５３１と上案内枠５３２とで挟み込む形態で光学素子を固定する。この組み立てにより、投写レンズユニット５３が完成する。
なお、投写レンズ４６１および反射ミラー４６２を収容する所定の位置は、後述する投写レンズユニット５３の固定部５３Ａに形成される共通の基準面となる基準面５３５（５３５Ａ〜５３５Ｇ）を基準として形成されている。

本実施形態の光学ユニット５の組み立て方法は、投写レンズユニット５３に対して、光変調素子ユニット５２と、光学素子ユニット５１とを組み立てる。詳細には、光学ユニット５の組み立て方法は、投写レンズユニット５３の固定部５３Ａに対して、光変調素子ユニット５２の固定部５２Ａと、光学素子ユニット５１の固定部５１Ａとを当接させて組み立てる。また、本実施形態の光学ユニット５の組み立て方法は、投写レンズユニット５３に対して光変調素子ユニット５２を組み立てた後、投写レンズユニット５３に対し、光変調素子ユニット５２を３方向から囲む形態で、光学素子ユニット５１を組み立てる。

そのため、各ユニットを組み立てる場合の基準となる、基準面、案内用の基準突起または案内用の基準孔、および固定する場合の挿通孔およびねじ切り加工が施された固定孔が形成されている。

以下では、各ユニット（投写レンズユニット５３、光変調素子ユニット５２、光学素子ユニット５１）の固定部５３Ａ，５２Ａ，５１Ａの構成に関して説明する。

投写レンズユニット５３の固定部５３Ａの構成に関して説明する。
投写レンズユニット５３の固定部５３Ａには、図４、図５、図６に示すように、円形状で突出する共通の基準面となる基準面５３５（５３５Ａ〜５３５Ｇ）が形成されている。この基準面５３５（５３５Ａ〜５３５Ｇ）は、投写レンズ４６１の光軸Ａに対して垂直な面（１つの面）で形成されている。

基準面５３５（５３５Ａ〜５３５Ｇ）には、各々の中心位置に、ネジ部材１０を固定するねじ切り加工が施された固定孔５３６（５３６Ａ〜５３６Ｇ）が形成されている。また、投写レンズユニット５３の固定部５３Ａには、基準突起５３７（５３７Ａ〜５３７Ｄ）が形成されている。

光変調素子ユニット５２の固定部５２Ａの構成に関して説明する。
光変調素子ユニット５２の固定部５２Ａには、図４、図５、図７に示すように、円形状で突出する基準面５２５（５２５Ａ〜５２５Ｃ）が形成されている。この基準面５２５（５２５Ａ〜５２５Ｃ）は、投写レンズ４６１の光軸Ａに対して垂直な面で形成されている。

基準面５２５（５２５Ａ〜５２５Ｃ）には、各々の中心位置に、ネジ部材１０を挿通する挿通孔５２６（５２６Ａ〜５２６Ｃ）が形成されている。また、光変調素子ユニット５２の固定部５２Ａには、基準孔５２７（５２７Ａ，５２７Ｂ）が形成されている。

光学素子ユニット５１の固定部５１Ａの構成に関して説明する。
光学素子ユニット５１の固定部５１Ａには、図４、図５、図８に示すように、円形状で突出する基準面５１５（５１５Ａ〜５１５Ｄ）が形成されている。この基準面５１５（５１５Ａ〜５１５Ｄ）は、投写レンズ４６１の光軸Ａに対して垂直な面で形成されている。

基準面５１５（５１５Ａ〜５１５Ｄ）には、各々の中心位置に、ネジ部材１０を挿通する挿通孔５１６（５１６Ａ〜５１６Ｄ）が形成されている。また、光学素子ユニット５１の固定部５１Ａには、基準孔５１７（５１７Ａ，５１７Ｂ）が形成されている。

なお、上述したように、本実施形態の投写レンズユニット５３の基準面５３５は、投写レンズ４６１の光軸Ａに垂直な面（１つの面）で形成されている。そして、投写レンズユニット５３に対して、光変調素子ユニット５２および光学素子ユニット５１を組み立てる際には、投写レンズユニット５３の基準面５３５に対して、光変調素子ユニット５２の基準面５２５、および光学素子ユニット５１の基準面５１５を当接させる形態となる。従って、投写レンズユニット５３の基準面５３５は、１つの面で形成され、光変調素子ユニット５２および光学素子ユニット５１を組み立てる際の共通の基準面となっている。また、本実施形態の基準突起（投写レンズユニット５３の基準突起５３７）は、投写レンズ４６１の光軸Ａに平行な方向に形成されている。

以下では、投写レンズユニット５３に対する光変調素子ユニット５２と光学素子ユニット５１との組み立て方法を説明する。

投写レンズユニット５３に対する光変調素子ユニット５２の組み立て方法を説明する。
図５、図６、図７に示すように、最初に、投写レンズユニット５３の基準突起５３７Ａ，５３７Ｂに対応させて、光変調素子ユニット５２の基準孔５２７Ａ，５２７Ｂを挿入する。これにより、投写レンズユニット５３に対して光変調素子ユニット５２のＸ方向およびＺ方向が位置決めされる。

そして、投写レンズユニット５３の基準面５３５Ａ，５３５Ｂ，５３５Ｃに対して、光変調素子ユニット５２の基準面５２５Ａ，５２５Ｂ，５２５Ｃを、各々当接させる。これにより、投写レンズユニット５３に対して光変調素子ユニット５２のＹ方向が位置決めされる。以上により、投写レンズユニット５３に対して光変調素子ユニット５２が位置決めされる。

次に、光変調素子ユニット５２の挿通孔５２６Ａ，５２６Ｂ，５２６Ｃに対して同一方向（本実施形態では、−Ｙ方向から＋Ｙ方向（光変調素子ユニット５２からの光束の射出方向））に向けてネジ部材１０を挿通させ、投写レンズユニット５３の固定孔５３６Ａ，５３６Ｂ，５３６Ｃのネジ部に螺合させてネジ締めを行う。これにより、投写レンズユニット５３に対して光変調素子ユニット５２が固定され、一体となる。

投写レンズユニット５３に対する光学素子ユニット５１の組み立て方法を説明する。
図５、図６、図８に示すように、最初に、投写レンズユニット５３の基準突起５３７Ｃ，５３７Ｄに対応させて、光学素子ユニット５１の基準孔５１７Ａ，５１７Ｂを挿入する。これにより、投写レンズユニット５３に対して光学素子ユニット５１のＸ方向およびＺ方向が位置決めされる。

そして、投写レンズユニット５３の基準面５３５Ｄ，５３５Ｅ，５３５Ｆ，５３５Ｇに対して、光学素子ユニット５１の基準面５１５Ａ，５１５Ｂ，５１５Ｃ，５１５Ｄを、各々当接させる。これにより、投写レンズユニット５３に対して光学素子ユニット５１のＹ方向が位置決めされる。以上により、投写レンズユニット５３に対して光学素子ユニット５１が位置決めされる。

次に、光学素子ユニット５１の挿通孔５１６Ａ，５１６Ｂ，５１６Ｃ，５１６Ｄに対して同一方向（本実施形態では、−Ｙ方向から＋Ｙ方向（光変調素子ユニット５２からの光束の射出方向））に向けてネジ部材１０を挿通させ、投写レンズユニット５３の固定孔５３６Ｄ，５３６Ｅ，５３６Ｆ，５３６Ｇのネジ部に螺合させてネジ締めを行う。これにより、投写レンズユニット５３に対して光学素子ユニット５１が固定され、一体となる。

本実施形態の光学ユニット５は、投写レンズユニット５３に反射式の光学系を採用し、短焦点のプロジェクター１を実現している。このため、投写レンズユニット５３は、光変調素子ユニット５２や光学素子ユニット５１に比較して、大型化し、重量も重くなっている。従って、光学ユニット５の組み立ての際、詳細には、投写レンズユニット５３を重力方向となる下側（上述の説明では＋Ｙ方向に対応）にした形態（固定部５３Ａは上側（上述の説明では−Ｙ方向に対応）を向く形態）で治具に設置している。そして、投写レンズユニット５３の上側（上述の説明では−Ｙ方向に対応）から、光変調素子ユニット５２、および光学素子ユニット５１を組み立て、ネジ部材１０で固定している。この方法が最も安定して光学ユニット５を組み立てることができる。また、ネジ部材１０は、全て同一方向で、しかも下側（上述の説明では＋Ｙ方向に対応）となる光変調素子ユニット５２からの光束の射出方向に向けて螺合して固定している。

上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態のプロジェクター１によれば、光学ユニット５は、光学素子ユニット５１と光変調素子ユニット５２と投写レンズユニット５３とを備えている。そして、投写レンズユニット５３は、光学素子ユニット５１と光変調素子ユニット５２とを組み立てて一体とする際の基準となる共通の基準面５３５を有している。これにより、投写レンズユニット５３に、光学素子ユニット５１と光変調素子ユニット５２とを組み立てて一体とする場合、光学素子ユニット５１の基準面５１５と、光変調素子ユニット５２の基準面５２５とを、対応する共通の基準面５３５に当接させて組み立てることにより、各ユニット５１，５２，５３間の位置精度を向上させることができる。また、共通の基準面５１５を基準として投写レンズユニット５３に収容する光学素子の位置を決めることができ、同様に、基準面５２５を基準として光変調素子ユニット５２に収容する光学素子の位置を決めることができ、同様に、基準面５１５を基準として光学素子ユニット５１に収容する光学素子の位置を決めることができる。これにより、各ユニット５１，５２，５３内での光学素子の位置精度を向上させることができる。これにより、プロジェクター１を使用する際の使用環境温度変化や、プロジェクター１内部で発生した熱による内部温度変化などの影響を受けても、投写される画像品質が劣化することを防止することができる。

本実施形態のプロジェクター１によれば、投写レンズユニット５３の共通の基準面５３５は、投写レンズ４６１の光軸Ａに対して垂直な面であるため、基準面が投写レンズ４６１の光軸Ａに対して傾斜面となる場合に比べ、形成が容易となる。

本実施形態のプロジェクター１によれば、投写レンズユニット５３に反射ミラー４６２を備える場合、プロジェクター１の使用環境温度変化や、プロジェクター１内部で発生した熱による内部温度変化などの影響を更に受け易くなる。このような場合にも、投写レンズユニット５３に形成される共通の基準面５３５を利用することにより、投写レンズユニット５３内での反射ミラー４６２の位置精度を向上させ、また、反射ミラー４６２に対する各ユニット５１，５２内の光学素子の位置精度を向上させることができるため、プロジェクター１を使用する際の使用環境温度変化や、内部温度変化などの影響を受けても、反射ミラー４６２で反射されて投写される画像の品質が劣化することを防止することができる。

本実施形態のプロジェクター１の組み立て方法によれば、投写レンズユニット５３に対して光変調素子ユニット５２および光学素子ユニット５１を固定する際、ネジ部材１０は、同一方向となる光変調素子ユニット５２からの光束の射出方向に向けて螺合して固定される。このように、同一方向となるようにネジ締めを行うことにより、異なる方向に各々ネジ締めすることに比較して、ネジ締め作業を容易で効率的に行うことができる。また、本実施形態のプロジェクター１は、短焦点のプロジェクターであり、投写レンズユニット５３が、光変調素子ユニット５２や光学素子ユニット５１に比較して大型化して重量も重くなっている。そのため、投写レンズユニット５３を下側にして、光変調素子ユニット５２および光学素子ユニット５１を組み立てる場合に、上側から下側、言い換えると、光変調素子ユニット５２からの光束の射出方向に向けてネジ締めすることにより、ネジ締め作業を容易とさせ、かつネジ締め作業を効率的に行うことができる。これらにより、各ユニット５１，５２，５３の安定した組み立てが行え、光学ユニット５の組み立て性（組み立て作業性）を向上させることができる。

なお、上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良などを加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。

前記実施形態のプロジェクター１の光学ユニット５において、光変調光学系４４の入射側偏光板４４２は、光学素子ユニット５１に収容され、光変調光学系４４の光変調素子（液晶パネル４４１）は、光変調素子ユニット５２に収容されている。しかし、これに限られず、入射側偏光板４４２は、光変調素子ユニット５２に収容されることでもよい。また、クロスダイクロイックプリズム４５１が光変調素子ユニット５２に収容されているが、単板方式の光学系を用いた場合などには、クロスダイクロイックプリズムを使用しない光変調素子ユニットであってもよい。

前記実施形態のプロジェクター１の組み立て方法によれば、投写レンズユニット５３に対して光変調素子ユニット５２および光学素子ユニット５１を固定する際、ネジ部材１０は、光変調素子ユニット５２からの光束の射出方向に向けて螺合して固定される。しかし、これに限られず、ネジ部材１０は、液晶パネル４４１側に向けて螺合して固定されてもよく、ユニットの大きさや重量により、ユニットの組み立て性を向上させる向きで固定することでよい。

前記実施形態のプロジェクター１は、射出された光束の照度を均一化する光学系として、第１レンズアレイ４１２、第２レンズアレイ４１３からなるレンズインテグレーター光学系を用いているが、これに限定されるものではなく、導光ロッドからなるロッドインテグレーター光学系も用いることができる。

前記実施形態のプロジェクター１の光学系４において、光変調素子としての液晶パネル４４１は、透過型の液晶パネルを採用しているが、反射型の液晶パネルなど、反射型の光変調素子を用いることも可能である。

前記実施形態のプロジェクター１の光学系４において、光変調素子として、液晶パネル４４１を採用している。しかし、これに限られず、一般に、入射光束を画像信号に基づいて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調素子などを採用してもよい。なお、マイクロミラー型光変調素子としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いることができる。

前記実施形態のプロジェクター１の光学系４において、光変調素子は、赤色光、緑色光、および青色光に対応して３つの液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを用いる構成のいわゆる３板方式を採用している。しかし、これに限られず、単板方式を採用してもよい。また、コントラストを向上させるための液晶パネルを追加して採用してもよい。

前記実施形態のプロジェクター１の光学系４において、光源ランプ４１１Ａは、前記実施形態で説明した構成に限られず、レーザーダイオード、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、シリコン発光素子などの各種固体発光素子で構成してもよい。

１…プロジェクター、４…光学系、５…光学ユニット、１０…ネジ部材、５１…光学素子ユニット、５１Ａ…固定部、５２…光変調素子ユニット、５２Ａ…固定部、５３…投写レンズユニット、５３Ａ…固定部、４４１…液晶パネル、４６１…投写レンズ、５１１…下案内枠、５１２…上案内枠、５１５…基準面、５１６…挿通孔、５１７…基準孔、５２１…プリズム固定基板、５２５…基準面、５２６…挿通孔、５２７…基準孔、５３１…下案内枠、５３２…上案内枠、５３５…共通の基準面、５３６…固定孔、５３７…基準突起、Ａ…投写レンズの光軸、Ｓ…スクリーン。

Claims (5)

1. 光学系を有し、入射光束を変調して投写するプロジェクターであって、
   前記光学系の光変調素子前段の光学素子を収容して構成される光学素子ユニットと、
   前記光学系の前記光変調素子を収容して構成される光変調素子ユニットと、
   前記光学系の投写レンズを収容して構成される投写レンズユニットと、を備え、
   前記投写レンズユニットは、当該投写レンズユニットに前記光学素子ユニットと前記光変調素子ユニットとを組み立てて一体とさせる際に基準となる共通の基準面を有していることを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターであって、
   前記共通の基準面は、前記投写レンズの光軸に対して垂直な面であることを特徴とするプロジェクター。
3. 前記投写レンズユニットは、反射ミラーを備えていることを特徴とするプロジェクター。
4. 光学系を有し、入射光束を変調して投写するプロジェクターの組み立て方法であって、
   前記光学系の光変調素子前段の光学素子を収容して構成される光学素子ユニットと、
   前記光学系の前記光変調素子を収容して構成される光変調素子ユニットと、
   前記光学系の投写レンズを収容して構成される投写レンズユニットと、を備え、
   前記投写レンズユニットに前記光学素子ユニットと前記光変調素子ユニットとが、組み立てられて一体とされる際の基準となる共通の基準面を基準として、前記投写レンズユニットに対して前記光学素子ユニットと前記光変調素子ユニットとを同一方向から螺合して固定されることを特徴とするプロジェクターの組み立て方法。
5. 請求項４に記載のプロジェクターの組み立て方法であって、
   前記同一方向とは、前記光変調素子ユニットからの光束の射出方向であることを特徴とするプロジェクターの組み立て方法。

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