画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置
【課題】バックフォーカス長が異なる交換レンズの使用を可能にする、画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置を提供する。
【解決手段】複数の色光を各々に変調する複数の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂと、複数の液晶パネルにより変調された複数の色光を合成する色合成プリズム１４と、色合成プリズムにより合成された色光を投射する交換レンズ３０と、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズを取付け自在なシフトユニット１５と、シフトユニットに取付けられた交換レンズのバックフォーカス長に応じて、バックフォーカス長を補正する補正レンズ５０を着脱自在に取付けるためのレンズホルダ１６とを備える。
【解決手段】複数の色光を各々に変調する複数の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂと、複数の液晶パネルにより変調された複数の色光を合成する色合成プリズム１４と、色合成プリズムにより合成された色光を投射する交換レンズ３０と、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズを取付け自在なシフトユニット１５と、シフトユニットに取付けられた交換レンズのバックフォーカス長に応じて、バックフォーカス長を補正する補正レンズ５０を着脱自在に取付けるためのレンズホルダ１６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用環境に応じて投射レンズを交換して使用可能なレンズ交換式プロジェクタ（投射型画像表示装置）が知られている。
【０００３】
この種のプロジェクタでは、パネル寸法、解像度、製品寸法、製品価格等に応じて最適な仕様が異なるので、交換レンズの取付け仕様および動作仕様（光学仕様、電気仕様等）が機種毎に異なる。例えば、取付け仕様は、交換レンズとの取付け手段に応じて決定され、光学仕様は、台形補正時の光学収差特性等に応じて決定され、電気仕様は、電動ズーム・フォーカスの駆動電圧等に応じて決定される。
【０００４】
特に、この種のプロジェクタでは、所定のバックフォーカス長（交換レンズに収容された最後面のレンズ頂点から後側焦点までの長さ）を有する交換レンズの使用時に、最適な収差状態が得られるように光学仕様が決定されている。そして、最適な収差状態が得られていない場合には、交換レンズの光学性能が十分に発揮されず、投射画像が不鮮明となり、プロジェクタとしての使用に耐えなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、従来のプロジェクタでは、バックフォーカス長が異なる交換レンズを最適な収差状態で使用することができなかった。しかしながら、ユーザは、バックフォーカス長が異なる交換レンズを自らのプロジェクタに取付けて使用したいと欲する場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、バックフォーカス長が異なる交換レンズの使用を可能にする、画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある観点によれば、複数の色光を各々に変調する複数の画像表示素子と、複数の画像表示素子により変調された複数の色光を合成するプリズム型素子と、プリズム型素子により合成された色光を投射する交換レンズと、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズを取付け自在な交換レンズ取付け部と、交換レンズ取付け部に取付けられた交換レンズのバックフォーカス長に応じて、バックフォーカス長を補正する補正レンズを着脱自在に取付けるための補正レンズ取付け部とを備える画像投射ユニットが提供される。
【０００８】
かかる構成によれば、画像投射ユニットでは、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズが取付け自在となり、取付けられた交換レンズのバックフォーカス長に応じて、バックフォーカス長を補正する補正レンズが着脱自在に取付けられる。これにより、画像投射ユニットの光学仕様に応じて、最適な収差状態が得られるように補正レンズを着脱することで、バックフォーカス長が異なる交換レンズを使用することができる。
【０００９】
上記画像投射ユニットは、交換レンズを光軸に直交する方向に平行移動させるためのレンズ移動部をさらに備え、上記レンズ移動部には、交換レンズ取付け部および補正レンズ取付け部が設けられてもよい。
【００１０】
上記補正レンズ取付け部は、プリズム型素子の出射面と交換レンズの入射面の間に設けられてもよい。
【００１１】
上記補正レンズ取付け部の前面には、交換レンズが装着されていない状態で、補正レンズの手動による取付けまたは取外しを自在とする開口が設けられてもよい。
【００１２】
上記補正レンズは、平板レンズ、球面レンズ、または非球面レンズでもよい。
【００１３】
また、本発明の別の観点によれば、前述した画像投射ユニットと、照明光を複数の色光に分解して複数の画像表示素子に照射する照明光学系とを備える投射型画像表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、バックフォーカス長が異なる交換レンズの使用を可能にする、画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図２】プロジェクタ本体に対する交換レンズの取付け方法を示す模式図である。
【図３】レンズホルダに対する補正レンズの取付け手順を示す斜視図である。
【図４】補正レンズ取付け前のシフトユニットを示す斜視図である。
【図５】補正レンズ取付け後のシフトユニットを示す斜視図である。
【図６】図５に示す６−６線沿いの断面を示す断面図である。
【図７】Ａ型交換レンズ取付け後のシフトユニットを示す斜視図である。
【図８】図７に示す７−７断面を示す断面図である。
【図９】Ｃ型交換レンズ取付け後のシフトユニットを示す斜視図である。
【図１０】図９に示す１０−１０線沿いの断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
［１．プロジェクタ１の構成］
まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１（投射型画像表示装置）の構成について説明する。
【００１８】
図１に示すように、プロジェクタ１は、光源１１（ランプ１１１、リフレクタ１１２）、照明光学系１２、３枚の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ（画像表示素子）、色合成プリズム１４（プリズム型素子）、およびシフトユニット１５（レンズ移動部）からなるプロジェクタ本体１０を有する。また、プロジェクタ１は、プロジェクタ本体１０に直接またはレンズアダプタ４０（以下、アダプタ４０とも称する。）を介して取付けられる交換レンズ３０と、プロジェクタ本体１０にレンズホルダ１６（補正レンズ取付け部）を介して取付けられる補正レンズ５０を有する。
【００１９】
ここで、シフトユニット１５は、単独またはアダプタ４０と組合されて交換レンズ取付け部として機能する。なお、交換レンズ３０、アダプタ４０、補正レンズ５０は、各々に後述する各種の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、アダプタ４０Ｂ、４０Ｃ、補正レンズ５０Ａ、５０Ｂの総称である。
【００２０】
プロジェクタ１では、光源１１から発する白色光が照明集光されて３枚の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射する。白色光は、照明光学レンズ１２１により集光された後、照明光学系１２内の色分解素子により赤、緑、青の３色光に分解され、分解された３色光は、対応する液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射する。
【００２１】
色分解素子は、第１および第２のダイクロイックミラー１２２、１２３と、第１〜第３の折返しミラー１２４〜１２６を有する。第１のダイクロイックミラー１２２では、赤色光が透過し、緑色光および青色光が反射する。第２のダイクロイックミラー１２３では、第１のダイクロイックミラーで反射した青色光が透過し、緑色光が反射して液晶パネル１３Ｇに入射する。第１の折返しミラー１２４では、第１のダイクロイックミラー１２２を透過した赤色光が反射して液晶パネル１３Ｒに入射する。第２および第３の折返しミラー１２５，１２６では、第２のダイクロイックミラー１２３を透過した青色光が反射して液晶パネル１３Ｂに入射する。
【００２２】
３枚の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、電気信号として印加された映像信号に基づき入射光を空間変調する。液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂからの出射光は、色合成プリズム１４により合成されて交換レンズ３０に入射する。そして、交換レンズ３０により液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの像が合成されて投射出力され、スクリーン等に投射される。
【００２３】
交換レンズ３０は、色合成プリズム１４の出射側に配置されたシフトユニット１５を介して、プロジェクタ本体１０に取付けられる。シフトユニット１５は、交換レンズ３０を光軸に直交する方向にシフトするための機構を有する。シフトユニット１５には、交換レンズ３０の取付け仕様に応じて、直接または対応するアダプタ４０を介して交換レンズ３０を取付けることができる。また、シフトユニット１５には、交換レンズ３０の光学仕様に応じて、レンズホルダ１６を介して補正レンズ５０を取付けることができる。
【００２４】
ここで、補正レンズ５０は、所定のバックフォーカス長（標準バックフォーカス長）以外のバックフォーカス長を有する交換レンズ３０の使用時に、最適な収差状態を得るために取付けられる。なお、補正レンズ５０としては、平板レンズ、球面レンズ、および非球面レンズのいずれが適用されてもよい。
【００２５】
交換レンズ３０またはアダプタ４０にはコネクタ３１、４１が設けられ、シフトユニット１５にはコネクタ３１、４１に対応するソケット１５１が設けられている。コネクタ３１、４１は、交換レンズ３０の動作仕様を示す識別情報をプロジェクタ本体１０に伝達するために用いられる。また、コネクタ３１、４１は、電動ズーム・フォーカス機能を有する交換レンズ３０の駆動モータ３２に駆動電源を供給するために用いられる場合もある。
【００２６】
さらに、プロジェクタ１は、識別情報検出部１７、電源供給部１８、操作部１９、表示部２０、および制御部２１を有する。識別情報検出部１７は、コネクタ３１、４１を通じて交換レンズ３０の識別情報を検出する。電源供給部１８は、電動ズーム・フォーカス機能を有する交換レンズ３０の駆動モータ３２に、コネクタ３１、４１を通じて駆動電源を供給する。操作部１９は、ボタン等の操作子からなり、ユーザからの操作入力を受け付ける。表示部２０は、表示パネルやスクリーン上に操作メニュー等を表示する。制御部２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、プログラムの実行を通じてプロジェクタ１全体の動作を制御する。制御部２１は、交換レンズ３０の識別情報が示す動作仕様に従って、プロジェクタ１全体の動作を制御する。
【００２７】
［２．交換レンズ３０の取付け方法］
つぎに、図２を参照しながら、プロジェクタ本体１０に対する交換レンズ３０の取付け方法について説明する。
【００２８】
図２には、交換レンズ３０の取付け方法が模式的に示されている。図２に示すように、交換レンズ３０は、型式に応じて取付け仕様を異にしている。このため、交換レンズ３０は、取付け仕様に応じて直接またはアダプタ４０を介して、プロジェクタ本体１０（シフトユニット１５）に取付けられる。
【００２９】
例えば、Ａ型交換レンズ３０Ａは、シフトユニット１５に適合する取付け仕様を有しているので、シフトユニット１５の前面側に直接取付けられる。また、Ｂ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃは、シフトユニット１５に適合する取付け仕様を有していないので、各々にＢ型、Ｃ型のアダプタ４０Ｂ、４０Ｃを介してシフトユニット１５の前面側に取付けられる。
【００３０】
また、交換レンズ３０は、型式に応じて動作仕様（光学仕様、電気仕様）を異にしている。このため、交換レンズ３０は、交換レンズ３０の動作仕様を示す識別情報をプロジェクタ本体１０に伝達する。そして、プロジェクタ本体１０では、交換レンズ３０の動作仕様に基づいて、制御部２１がプロジェクタ１全体の動作を制御する。
【００３１】
例えば、Ａ型交換レンズ３０Ａでは、交換レンズ３０Ａ自体に設けられたコネクタ３１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続されて識別情報が伝達される。Ｂ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃでは、交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃに取付けられるＢ型、Ｃ型のアダプタ４０Ｂ、４０Ｃに設けられたコネクタ４１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続されて識別情報が伝達される。Ｂ型、Ｃ型のアダプタ４０Ｂ、４０Ｃには、Ｂ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃの識別情報が保持されている。コネクタ３１、４１は、交換レンズ３０の取付け状態の検知、交換レンズ３０の型式の検知、駆動電源の供給、交換レンズ３０を制御するための信号伝送等に用いられる。
【００３２】
ここで、交換レンズ３０は、型式に応じてバックフォーカス長を異にしている。一方、プロジェクタ本体１０は、標準バックフォーカス長を有する交換レンズ３０の使用時に、最適な収差状態が得られるように光学仕様が決定されている。このため、交換レンズ３０は、バックフォーカス長に応じて補正レンズ５０の着脱を伴って、プロジェクタ本体１０（シフトユニット１５）に取付けられる。
【００３３】
例えば、標準バックフォーカス長を有するＣ型交換レンズ３０Ｃの使用時には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃがシフトユニット１５の前面側に取付けられる。一方、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有するＡ型、Ｂ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂの使用時には、Ａ型、Ｂ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂがシフトユニット１５の前面側に取付けられるとともに、対応する補正レンズ５０Ａ、５０Ｂがシフトユニット１５の後面側に取付けられる。
【００３４】
ここで、Ａ型、Ｂ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂに各々に対応する補正レンズ５０Ａ、５０Ｂは、各交換レンズ３０Ａ、５０Ｂのバックフォーカス長を標準バックフォーカス長に補正するように取付けられる。標準バックフォーカス長は、交換レンズ３０に収容された最後面のレンズ頂点から後側焦点までの長さとして定義される。なお、図２では、交換レンズ３０に収容されたレンズの中、最後面のレンズのみが示されている。
【００３５】
［３．取付け方法の具体例］
図４〜図１０には、シフトユニット１５に対する交換レンズ３０の取付け方法の具体例が示されている。図３には、レンズホルダ１６に対する補正レンズ５０の取付け手順が示されている。また、図４および図５には、補正レンズ５０取付け前後のシフトユニット１５が各々に示されている。
【００３６】
（補正レンズ５０）
図３に示すように、補正レンズ５０は、レンズリング５１に固定されている。レンズリング５１には、補正レンズ５０を固定するための円形開口５１１が中央に設けられ、レンズリング５１をレンズホルダ１６に取付けるためのフランジ５１２が周縁に設けられている。フランジ５１２は、円弧状の前面片５１２ａと、突起状の後面片５１２ｂからなり、４つの前面片５１２ａと４つの後面片５１２ｂがフランジ５１２の前後方向（紙面奥行き方向）で所定の段差をなして交互に形成されている。また、レンズリング５１には、後面片５１２ｂの１つを示す第１のマーク５１３が付されている。
【００３７】
レンズホルダ１６は、略リング状の取付け部材１６１と、取付け部材１６１の上半周縁に突設した略半円アーチ状の固定部材１６２からなる。取付け部材１６１には、レンズリング５１を介して補正レンズ５０を取付けるための開口１６３が中央に設けられている。固定部材１６２には、固定ネジを挿通するための３つのネジ孔１６４が設けられている。
【００３８】
開口１６３の周縁は、フランジ５１２と略同一の半径を有する第１の円弧部１６５ａと、フランジ５１２を除いたレンズリング５１と略同一の半径を有する第２の円弧部１６５ｂからなり、４つの第１の円弧部１６５ａと４つの第２の円弧部１６５ｂが交互に形成されている。開口１６３の周縁部は、レンズリング５１の前面片５１２ａと後面片５１２ｂの間に形成された段差に相当する部材厚で形成されている。また、取付け部材１６１には、第１の円弧部１６５ａの１つを示す第２のマーク１６６と、第２のマーク１６６から開口１６３に沿って所定の離間距離の位置を示す第３のマーク１６７が付されている。
【００３９】
補正レンズ５０の取付けに際して、第１のマーク５１３が第２のマーク１６６と重なるように、レンズリング５１がレンズホルダ１６の開口１６３に配置され、４つの後面片５１２ｂが４つの第１の円弧部１６５ａに係合される。そして、第１のマーク５１３が第３のマーク１６７と重なるように、レンズリング５１が周方向（図３に示す例では時計回り）に回転される。ここで、レンズリング５１が回転された状態では、レンズホルダ１６の４つの第２の円弧部１６５ｂがレンズリング５１の対応する前面片５１２ａと後面片５１２ｂの間に挟持された状態で、レンズホルダ１６に対してレンズリング５１が取付けられる。これにより、工具を用いることなく容易に、補正レンズ５０をレンズホルダ１６に取付けることができる。
【００４０】
（シフトユニット１５）
図４には、レンズホルダ１６が後面側に取付けられた状態のシフトユニット１５が示されている。図４に示すように、シフトユニット１５は、プロジェクタ本体１０の前面に固定される固定フレーム１５２と、固定フレーム１５２に対してスライド自在に支持されたシフトフレーム１５３と、シフトフレーム１５３に固定されて交換レンズ３０を支持するための支持フレーム１５４と、シフトフレーム１５３をシフトさせるシフト機構１５５からなる。
【００４１】
固定フレーム１５２には、交換レンズ３０を挿通するための開口であり、後面側に取付けられるレンズホルダ１６により覆われる開口１５２ａが中央に設けられ、固定ネジを挿通するためのネジ孔１５２ｂが４つのコーナ（図中には２つが示されている。）に設けられている。シフトフレーム１５３には、交換レンズ３０を挿通するための開口１５３ａが中央に設けられている。支持フレーム１５４には、交換レンズ３０を挿通するための円形開口１５４ａが中央に設けられ、取付けネジを挿通するためのネジ孔１５４ｂが４つのコーナに設けられ、交換レンズ３０またはアダプタ４０のコネクタ３１、４１が接続されるソケット１５１が一端に設けられている。シフト機構１５５には、モータ１５５ａ、ギヤ１５５ｂ、送りネジ１５５ｃ等からなる駆動機構が設けられている。
【００４２】
シフトユニット１５では、３つの開口１５２ａ、１５３ａ、１５４ａに挿通された交換レンズ３０が取付けネジを介して支持フレーム１５４に取付けられる。そして、固定フレーム１５２に対してシフトフレーム１５３をシフトさせることで、交換レンズ３０が光軸に直交して垂直方向（図面に対して上下方向）にシフトされ、支持フレーム１５４をシフトさせることで水平方向（図面に対して左右方向）にシフトされる。シフト機構１５５では、例えば、制御部２１から供給される制御信号に応じて駆動機構を制御することで、シフトフレーム１５３がシフトされる。
【００４３】
図５には、レンズホルダ１６を介して補正レンズ５０が取付けられた状態のシフトユニット１５が示されている。図４に示したように、シフトユニット１５の前面側には、交換レンズ３０を挿通するための２つの開口１５３ａ、１５４ａが設けられている。ここで、開口１５３ａ、１５４ａは、ユーザが手に把持したレンズリング５１を挿通可能な程度の寸法を有している。このため、ユーザは、交換レンズ３０の取付けに際して、レンズリング５１に固定された補正レンズ５０を、開口１５３ａ、１５４ａを通じてレンズホルダ１６の前面側に配置し、図３で説明した手順に従ってレンズホルダ１６に対して脱着自在に取付けることができる。
【００４４】
図６には、図５に示した６−６線沿いの断面が示されている。図６に示すように、色合成プリズム１４の出射側（図６中では左側）には、シフトユニット１５が配置され、シフトユニット１５の後面側（図６中では右側）には、レンズホルダ１６が取付けられている。シフトユニット１５には、色合成プリズム１４の側から順に、固定フレーム１５２、シフトフレーム１５３、支持フレーム１５４が配置されている。なお、図６中には、交換レンズ３０が二点鎖線で示されている。図６に示すように、色合成プリズム１４の出射面と交換レンズ３０の入射面の間に補正レンズ５０を配置することで、交換レンズ３０に収容された最後面のレンズ（不図示）の頂点と色合成プリズム１４の出射面の間の光学距離が標準バックフォーカス長に補正される。
【００４５】
（交換レンズ３０の取付け例）
図７〜図１０には、交換レンズ３０の取付け例として、Ａ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｃの取付け状態が示されている。
【００４６】
まず、図７には、Ａ型交換レンズ３０Ａ取付け後のシフトユニット１５が示され、図８には、図７に示した８−８線（光軸）沿いの断面が示されている。なお、図８では、レンズ鏡筒３３内の詳細が省略されている。
【００４７】
図７および図８に示すように、Ａ型交換レンズ３０Ａは、レンズ鏡筒３３と、レンズ鏡筒３３をシフトユニット１５に取付けるための取付けフレーム３４からなる。レンズ鏡筒３３には、１以上のレンズ（不図示）が収容され、レンズカバー３３１が先端に設けられ、マウント３３２が後端に設けられ、固定フレーム３３３を介して駆動モータ３２が周辺に固定されている。取付けフレーム３４には、取付けネジを挿通するためのネジ孔３４１が４つ（図中には３つが示されている。）のコーナに設けられ、レンズ鏡筒３３を挿通するための開口３４２が中央に設けられている。
【００４８】
また、取付けフレーム３４には、基板（不図示）を保持する保持板３５１が一端に設けられている。保持板３５１には、コネクタ３１を実装した基板（不図示）が設けられ、基板には、Ａ型交換レンズ３０Ａに応じた回路パターンが形成されている。
【００４９】
ここで、Ａ型交換レンズ３０Ａは、前述したように、シフトユニット１５に適合する取付け仕様を有しているので、アダプタ４０を介さずにシフトユニット１５の前面側に直接取付けられる。シフトユニット１５への取付けに際しては、シフトユニット１５の３つの開口１５２ａ、１５３ａ、１５４ａにレンズ鏡筒３３が挿通される。そして、Ａ型交換レンズ３０Ａの取付けフレーム３４および支持フレーム１５４のネジ孔３４１、１５４ｂに取付けネジが挿通される。また、Ａ型交換レンズ３０Ａのコネクタ３１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続される。
【００５０】
Ａ型交換レンズ３０Ａのコネクタ３１がソケット１５１に接続されると、Ａ型交換レンズ３０Ａの識別情報が識別情報検出部１７により検出され、制御部２１は、交換レンズ３０Ａの装着および型式を認識する。そして、制御部２１は、識別情報が示す光学仕様に従ってプロジェクタ１全体を制御する。また、制御部２１は、識別情報からＡ型交換レンズ３０Ａが電動ズーム・フォーカス機能を有するかを判定し、該当する場合、電動ズーム・フォーカスを行うためのメニュー等を表示部２０に表示する。そして、電動ズーム・フォーカスの実行が指示されると、識別情報が示す電気仕様に従って１２Ｖ駆動電圧で駆動モータ３２を駆動制御する。なお、駆動電圧は、コネクタ３１を通じて電源供給部１８から供給され、モータハーネス（不図示）を通じて駆動モータ３２に伝達される。
【００５１】
ここで、Ａ型交換レンズ３０Ａは、前述したように、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有している。このため、図８に示すように、シフトユニット１５には、Ａ型交換レンズ３０Ａが前面側に取付けられ、Ａ型交換レンズ３０Ａに対応する補正レンズ５０Ａがレンズホルダ１６を介して後面側に取付けられる。これにより、補正レンズ５０Ａにより光学距離を補正することで、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有するＡ型交換レンズ３０Ａを最適な収差状態で使用することができる。
【００５２】
つぎに、図９には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃ取付け後のシフトユニット１５が示され、図１０には、図９に示した１０−１０線（光軸）沿いの断面が示されている。なお、図１０では、レンズ鏡筒３３内の詳細が省略されている。
【００５３】
図９および図１０に示すように、Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、レンズ鏡筒３３と、レンズ鏡筒３３を他のプロジェクタに取付けるための取付けフレーム３４からなる。レンズ鏡筒３３には、１以上のレンズ（不図示）が収容され、レンズカバー３３１が先端に設けられ、マウント３３２が後端に設けられている。取付けフレーム３４には、取付けネジを挿通するためのネジ孔（不図示）が設けられている。
【００５４】
Ｃ型アダプタ４０Ｃは、Ｃ型交換レンズ３０Ｃが取付けられる取付け筒４２と、シフトユニット１５に取付けられる取付けフレーム４３と、基板（不図示）を保持する保持板４４１からなる。取付け筒４２および取付けフレーム４３は、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの取付けに適した形状に形成されている。
【００５５】
取付け筒４２は、半円アーチ筒状の下部材４２１および半円アーチ帯状の上部材４２２からなり、下部材４２１と上部材４２２の間にレンズ鏡筒３３が配置され、取付けネジを挿通するためのネジ孔（不図示）が下部材４２１のアーチの基端に設けられている。取付けフレーム４３は、方形平板状の部材であり、レンズ鏡筒３３を挿通するための円形開口４３１が中央に設けられ、取付けネジを挿通するためのネジ孔４３２が４つのコーナ（図中では３つが示されている。）に設けられている。取付け筒４２は、取付けフレーム４３の円形開口４３１の全周縁に沿って上部アーチおよび下部アーチをなすように取付けフレーム４３に突設される。
【００５６】
保持板４４１は、取付けフレーム４３の前面の一端から突設した支持板（不図示）に支持される。保持板４４１には、コネクタ４１およびモータハーネス用のソケット１５２を実装した基板（不図示）が設けられ、基板には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃに応じた回路パターンが形成されている。
【００５７】
ここで、Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、シフトユニット１５とは異なる取付け仕様を有しているので、Ｃ型アダプタ４０Ｃを介してシフトユニット１５に取付けられる。Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、取付けフレーム４３の開口４３１にレンズ鏡筒３３を挿通した状態で、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの取付けフレーム３４のネジ孔（不図示）および取付け筒３２のネジ孔（不図示）に取付けネジを挿通することで、Ｃ型アダプタ４０Ｃに取付けられる。
【００５８】
Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、Ｃ型アダプタ４０Ｃに取付けられた状態でシフトユニット１５に取付けられる。シフトユニット１５への取付けに際しては、シフトユニット１５の３つの開口１５２ａ、１５３ａ、１５４ａにレンズ鏡筒３３が挿通される。そして、Ｃ型アダプタ４０Ｃの取付けフレーム４３およびシフトユニット１５の支持フレーム１５４のネジ孔４３２、１５４ｂに取付けネジが挿通される。
【００５９】
また、Ｃ型アダプタ４０Ｃのコネクタ４１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続される。さらに、Ｃ型アダプタ４０Ｃのソケット１５１と、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの駆動モータ３２に設けられたソケット（不図示）がモータハーネス用のコネクタ（不図示）により接続される。これにより、Ｃ型アダプタ４０Ｃを介して、取付け仕様および動作仕様の異なるＣ型交換レンズ３０Ｃをシフトユニット１５に取付けることができる。
【００６０】
Ｃ型アダプタ４０Ｃのコネクタ４１がソケット１５１に接続されると、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの識別情報が識別情報検出部１７により検出され、制御部２１は、交換レンズ３０Ｃの装着および型式を認識する。そして、制御部２１は、識別情報が示す光学仕様に従ってプロジェクタ１全体を制御する。また、制御部２１は、Ｃ型交換レンズ３０Ｃが電動ズーム・フォーカス機能を有していないので、電動ズーム・フォーカスを行うためのメニュー等を表示部２０に表示しない。そして、制御部２１は、駆動モータ３２の駆動制御を行わない。
【００６１】
ここで、Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、前述したように、標準バックフォーカス長を有している。このため、図１０に示すように、シフトユニット１５には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃが前面側に取付けられるが、補正レンズ５０が後面側に取付けられない。これにより、標準バックフォーカス長を有するＣ型交換レンズ３０Ｃを最適な収差状態で使用することができる。
【００６２】
なお、Ｂ型交換レンズ３０Ｂは、シフトユニット１５とは異なる取付け仕様を有しているので、Ｃ型交換レンズ３０Ｃと同様に、Ｂ型アダプタ４０Ｂを介してシフトユニット１５に取付けられる。また、Ｂ型アダプタ４０Ｂのコネクタ４１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続され、Ｂ型アダプタ４０Ｂのソケット１５２と、Ｂ型交換レンズ３０Ｂの駆動モータ３２に設けられたソケット（不図示）がモータハーネス用のコネクタ（不図示）により接続される。
【００６３】
さらに、Ｂ型交換レンズ３０Ｂは、前述したように、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有している。このため、シフトユニット１５には、Ａ型交換レンズ３０Ａと同様に、Ｂ型交換レンズ３０Ｂが前面側に取付けられ、Ｂ型交換レンズ３０Ｂに対応する補正レンズ５０Ｂがレンズホルダ１６を介して後面側に取付けられる。これにより、補正レンズ５０Ｂにより光学距離を補正することで、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有するＢ型交換レンズ３０Ｂを最適な収差状態で使用することができる。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１によれば、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズ３０が取付け自在となり、取付けられた交換レンズ３０のバックフォーカス長を補正する補正レンズ５０が着脱自在に取付けられる。これにより、画像投射ユニットの光学仕様に応じて、最適な収差状態が得られるように補正レンズ５０を着脱することで、バックフォーカス長が異なる交換レンズ３０を使用することができる。
【００６５】
そして、バックフォーカス長が異なる発売済みの交換レンズ３０に対応して補正レンズ５０を準備したり、新規に発売される交換レンズ３０とともに対応する補正レンズ５０を準備したりすることで、プロジェクタ１の継続的な使用を可能にすることができる。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６７】
１ プロジェクタ
１０ プロジェクタ本体
１１ 光源
１２ 照明光学系
１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ 液晶パネル
１４ 色合成プリズム
１５ シフトユニット
１６ レンズホルダ
１７ 識別情報検出部
１８ 電源供給部
１９ 操作部
２０ 表示部
２１ 制御部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 交換レンズ
３１、４１ コネクタ
３２ 駆動モータ
４０、４０Ｂ、４０Ｃ レンズアダプタ
５０、５０Ａ、５０Ｂ 補正レンズ
５１ レンズリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用環境に応じて投射レンズを交換して使用可能なレンズ交換式プロジェクタ（投射型画像表示装置）が知られている。
【０００３】
この種のプロジェクタでは、パネル寸法、解像度、製品寸法、製品価格等に応じて最適な仕様が異なるので、交換レンズの取付け仕様および動作仕様（光学仕様、電気仕様等）が機種毎に異なる。例えば、取付け仕様は、交換レンズとの取付け手段に応じて決定され、光学仕様は、台形補正時の光学収差特性等に応じて決定され、電気仕様は、電動ズーム・フォーカスの駆動電圧等に応じて決定される。
【０００４】
特に、この種のプロジェクタでは、所定のバックフォーカス長（交換レンズに収容された最後面のレンズ頂点から後側焦点までの長さ）を有する交換レンズの使用時に、最適な収差状態が得られるように光学仕様が決定されている。そして、最適な収差状態が得られていない場合には、交換レンズの光学性能が十分に発揮されず、投射画像が不鮮明となり、プロジェクタとしての使用に耐えなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、従来のプロジェクタでは、バックフォーカス長が異なる交換レンズを最適な収差状態で使用することができなかった。しかしながら、ユーザは、バックフォーカス長が異なる交換レンズを自らのプロジェクタに取付けて使用したいと欲する場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、バックフォーカス長が異なる交換レンズの使用を可能にする、画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある観点によれば、複数の色光を各々に変調する複数の画像表示素子と、複数の画像表示素子により変調された複数の色光を合成するプリズム型素子と、プリズム型素子により合成された色光を投射する交換レンズと、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズを取付け自在な交換レンズ取付け部と、交換レンズ取付け部に取付けられた交換レンズのバックフォーカス長に応じて、バックフォーカス長を補正する補正レンズを着脱自在に取付けるための補正レンズ取付け部とを備える画像投射ユニットが提供される。
【０００８】
かかる構成によれば、画像投射ユニットでは、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズが取付け自在となり、取付けられた交換レンズのバックフォーカス長に応じて、バックフォーカス長を補正する補正レンズが着脱自在に取付けられる。これにより、画像投射ユニットの光学仕様に応じて、最適な収差状態が得られるように補正レンズを着脱することで、バックフォーカス長が異なる交換レンズを使用することができる。
【０００９】
上記画像投射ユニットは、交換レンズを光軸に直交する方向に平行移動させるためのレンズ移動部をさらに備え、上記レンズ移動部には、交換レンズ取付け部および補正レンズ取付け部が設けられてもよい。
【００１０】
上記補正レンズ取付け部は、プリズム型素子の出射面と交換レンズの入射面の間に設けられてもよい。
【００１１】
上記補正レンズ取付け部の前面には、交換レンズが装着されていない状態で、補正レンズの手動による取付けまたは取外しを自在とする開口が設けられてもよい。
【００１２】
上記補正レンズは、平板レンズ、球面レンズ、または非球面レンズでもよい。
【００１３】
また、本発明の別の観点によれば、前述した画像投射ユニットと、照明光を複数の色光に分解して複数の画像表示素子に照射する照明光学系とを備える投射型画像表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、バックフォーカス長が異なる交換レンズの使用を可能にする、画像投射ユニットおよび投射型画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図２】プロジェクタ本体に対する交換レンズの取付け方法を示す模式図である。
【図３】レンズホルダに対する補正レンズの取付け手順を示す斜視図である。
【図４】補正レンズ取付け前のシフトユニットを示す斜視図である。
【図５】補正レンズ取付け後のシフトユニットを示す斜視図である。
【図６】図５に示す６−６線沿いの断面を示す断面図である。
【図７】Ａ型交換レンズ取付け後のシフトユニットを示す斜視図である。
【図８】図７に示す７−７断面を示す断面図である。
【図９】Ｃ型交換レンズ取付け後のシフトユニットを示す斜視図である。
【図１０】図９に示す１０−１０線沿いの断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
［１．プロジェクタ１の構成］
まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１（投射型画像表示装置）の構成について説明する。
【００１８】
図１に示すように、プロジェクタ１は、光源１１（ランプ１１１、リフレクタ１１２）、照明光学系１２、３枚の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ（画像表示素子）、色合成プリズム１４（プリズム型素子）、およびシフトユニット１５（レンズ移動部）からなるプロジェクタ本体１０を有する。また、プロジェクタ１は、プロジェクタ本体１０に直接またはレンズアダプタ４０（以下、アダプタ４０とも称する。）を介して取付けられる交換レンズ３０と、プロジェクタ本体１０にレンズホルダ１６（補正レンズ取付け部）を介して取付けられる補正レンズ５０を有する。
【００１９】
ここで、シフトユニット１５は、単独またはアダプタ４０と組合されて交換レンズ取付け部として機能する。なお、交換レンズ３０、アダプタ４０、補正レンズ５０は、各々に後述する各種の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、アダプタ４０Ｂ、４０Ｃ、補正レンズ５０Ａ、５０Ｂの総称である。
【００２０】
プロジェクタ１では、光源１１から発する白色光が照明集光されて３枚の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射する。白色光は、照明光学レンズ１２１により集光された後、照明光学系１２内の色分解素子により赤、緑、青の３色光に分解され、分解された３色光は、対応する液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに入射する。
【００２１】
色分解素子は、第１および第２のダイクロイックミラー１２２、１２３と、第１〜第３の折返しミラー１２４〜１２６を有する。第１のダイクロイックミラー１２２では、赤色光が透過し、緑色光および青色光が反射する。第２のダイクロイックミラー１２３では、第１のダイクロイックミラーで反射した青色光が透過し、緑色光が反射して液晶パネル１３Ｇに入射する。第１の折返しミラー１２４では、第１のダイクロイックミラー１２２を透過した赤色光が反射して液晶パネル１３Ｒに入射する。第２および第３の折返しミラー１２５，１２６では、第２のダイクロイックミラー１２３を透過した青色光が反射して液晶パネル１３Ｂに入射する。
【００２２】
３枚の液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、電気信号として印加された映像信号に基づき入射光を空間変調する。液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂからの出射光は、色合成プリズム１４により合成されて交換レンズ３０に入射する。そして、交換レンズ３０により液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの像が合成されて投射出力され、スクリーン等に投射される。
【００２３】
交換レンズ３０は、色合成プリズム１４の出射側に配置されたシフトユニット１５を介して、プロジェクタ本体１０に取付けられる。シフトユニット１５は、交換レンズ３０を光軸に直交する方向にシフトするための機構を有する。シフトユニット１５には、交換レンズ３０の取付け仕様に応じて、直接または対応するアダプタ４０を介して交換レンズ３０を取付けることができる。また、シフトユニット１５には、交換レンズ３０の光学仕様に応じて、レンズホルダ１６を介して補正レンズ５０を取付けることができる。
【００２４】
ここで、補正レンズ５０は、所定のバックフォーカス長（標準バックフォーカス長）以外のバックフォーカス長を有する交換レンズ３０の使用時に、最適な収差状態を得るために取付けられる。なお、補正レンズ５０としては、平板レンズ、球面レンズ、および非球面レンズのいずれが適用されてもよい。
【００２５】
交換レンズ３０またはアダプタ４０にはコネクタ３１、４１が設けられ、シフトユニット１５にはコネクタ３１、４１に対応するソケット１５１が設けられている。コネクタ３１、４１は、交換レンズ３０の動作仕様を示す識別情報をプロジェクタ本体１０に伝達するために用いられる。また、コネクタ３１、４１は、電動ズーム・フォーカス機能を有する交換レンズ３０の駆動モータ３２に駆動電源を供給するために用いられる場合もある。
【００２６】
さらに、プロジェクタ１は、識別情報検出部１７、電源供給部１８、操作部１９、表示部２０、および制御部２１を有する。識別情報検出部１７は、コネクタ３１、４１を通じて交換レンズ３０の識別情報を検出する。電源供給部１８は、電動ズーム・フォーカス機能を有する交換レンズ３０の駆動モータ３２に、コネクタ３１、４１を通じて駆動電源を供給する。操作部１９は、ボタン等の操作子からなり、ユーザからの操作入力を受け付ける。表示部２０は、表示パネルやスクリーン上に操作メニュー等を表示する。制御部２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、プログラムの実行を通じてプロジェクタ１全体の動作を制御する。制御部２１は、交換レンズ３０の識別情報が示す動作仕様に従って、プロジェクタ１全体の動作を制御する。
【００２７】
［２．交換レンズ３０の取付け方法］
つぎに、図２を参照しながら、プロジェクタ本体１０に対する交換レンズ３０の取付け方法について説明する。
【００２８】
図２には、交換レンズ３０の取付け方法が模式的に示されている。図２に示すように、交換レンズ３０は、型式に応じて取付け仕様を異にしている。このため、交換レンズ３０は、取付け仕様に応じて直接またはアダプタ４０を介して、プロジェクタ本体１０（シフトユニット１５）に取付けられる。
【００２９】
例えば、Ａ型交換レンズ３０Ａは、シフトユニット１５に適合する取付け仕様を有しているので、シフトユニット１５の前面側に直接取付けられる。また、Ｂ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃは、シフトユニット１５に適合する取付け仕様を有していないので、各々にＢ型、Ｃ型のアダプタ４０Ｂ、４０Ｃを介してシフトユニット１５の前面側に取付けられる。
【００３０】
また、交換レンズ３０は、型式に応じて動作仕様（光学仕様、電気仕様）を異にしている。このため、交換レンズ３０は、交換レンズ３０の動作仕様を示す識別情報をプロジェクタ本体１０に伝達する。そして、プロジェクタ本体１０では、交換レンズ３０の動作仕様に基づいて、制御部２１がプロジェクタ１全体の動作を制御する。
【００３１】
例えば、Ａ型交換レンズ３０Ａでは、交換レンズ３０Ａ自体に設けられたコネクタ３１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続されて識別情報が伝達される。Ｂ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃでは、交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃに取付けられるＢ型、Ｃ型のアダプタ４０Ｂ、４０Ｃに設けられたコネクタ４１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続されて識別情報が伝達される。Ｂ型、Ｃ型のアダプタ４０Ｂ、４０Ｃには、Ｂ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ｂ、３０Ｃの識別情報が保持されている。コネクタ３１、４１は、交換レンズ３０の取付け状態の検知、交換レンズ３０の型式の検知、駆動電源の供給、交換レンズ３０を制御するための信号伝送等に用いられる。
【００３２】
ここで、交換レンズ３０は、型式に応じてバックフォーカス長を異にしている。一方、プロジェクタ本体１０は、標準バックフォーカス長を有する交換レンズ３０の使用時に、最適な収差状態が得られるように光学仕様が決定されている。このため、交換レンズ３０は、バックフォーカス長に応じて補正レンズ５０の着脱を伴って、プロジェクタ本体１０（シフトユニット１５）に取付けられる。
【００３３】
例えば、標準バックフォーカス長を有するＣ型交換レンズ３０Ｃの使用時には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃがシフトユニット１５の前面側に取付けられる。一方、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有するＡ型、Ｂ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂの使用時には、Ａ型、Ｂ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂがシフトユニット１５の前面側に取付けられるとともに、対応する補正レンズ５０Ａ、５０Ｂがシフトユニット１５の後面側に取付けられる。
【００３４】
ここで、Ａ型、Ｂ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｂに各々に対応する補正レンズ５０Ａ、５０Ｂは、各交換レンズ３０Ａ、５０Ｂのバックフォーカス長を標準バックフォーカス長に補正するように取付けられる。標準バックフォーカス長は、交換レンズ３０に収容された最後面のレンズ頂点から後側焦点までの長さとして定義される。なお、図２では、交換レンズ３０に収容されたレンズの中、最後面のレンズのみが示されている。
【００３５】
［３．取付け方法の具体例］
図４〜図１０には、シフトユニット１５に対する交換レンズ３０の取付け方法の具体例が示されている。図３には、レンズホルダ１６に対する補正レンズ５０の取付け手順が示されている。また、図４および図５には、補正レンズ５０取付け前後のシフトユニット１５が各々に示されている。
【００３６】
（補正レンズ５０）
図３に示すように、補正レンズ５０は、レンズリング５１に固定されている。レンズリング５１には、補正レンズ５０を固定するための円形開口５１１が中央に設けられ、レンズリング５１をレンズホルダ１６に取付けるためのフランジ５１２が周縁に設けられている。フランジ５１２は、円弧状の前面片５１２ａと、突起状の後面片５１２ｂからなり、４つの前面片５１２ａと４つの後面片５１２ｂがフランジ５１２の前後方向（紙面奥行き方向）で所定の段差をなして交互に形成されている。また、レンズリング５１には、後面片５１２ｂの１つを示す第１のマーク５１３が付されている。
【００３７】
レンズホルダ１６は、略リング状の取付け部材１６１と、取付け部材１６１の上半周縁に突設した略半円アーチ状の固定部材１６２からなる。取付け部材１６１には、レンズリング５１を介して補正レンズ５０を取付けるための開口１６３が中央に設けられている。固定部材１６２には、固定ネジを挿通するための３つのネジ孔１６４が設けられている。
【００３８】
開口１６３の周縁は、フランジ５１２と略同一の半径を有する第１の円弧部１６５ａと、フランジ５１２を除いたレンズリング５１と略同一の半径を有する第２の円弧部１６５ｂからなり、４つの第１の円弧部１６５ａと４つの第２の円弧部１６５ｂが交互に形成されている。開口１６３の周縁部は、レンズリング５１の前面片５１２ａと後面片５１２ｂの間に形成された段差に相当する部材厚で形成されている。また、取付け部材１６１には、第１の円弧部１６５ａの１つを示す第２のマーク１６６と、第２のマーク１６６から開口１６３に沿って所定の離間距離の位置を示す第３のマーク１６７が付されている。
【００３９】
補正レンズ５０の取付けに際して、第１のマーク５１３が第２のマーク１６６と重なるように、レンズリング５１がレンズホルダ１６の開口１６３に配置され、４つの後面片５１２ｂが４つの第１の円弧部１６５ａに係合される。そして、第１のマーク５１３が第３のマーク１６７と重なるように、レンズリング５１が周方向（図３に示す例では時計回り）に回転される。ここで、レンズリング５１が回転された状態では、レンズホルダ１６の４つの第２の円弧部１６５ｂがレンズリング５１の対応する前面片５１２ａと後面片５１２ｂの間に挟持された状態で、レンズホルダ１６に対してレンズリング５１が取付けられる。これにより、工具を用いることなく容易に、補正レンズ５０をレンズホルダ１６に取付けることができる。
【００４０】
（シフトユニット１５）
図４には、レンズホルダ１６が後面側に取付けられた状態のシフトユニット１５が示されている。図４に示すように、シフトユニット１５は、プロジェクタ本体１０の前面に固定される固定フレーム１５２と、固定フレーム１５２に対してスライド自在に支持されたシフトフレーム１５３と、シフトフレーム１５３に固定されて交換レンズ３０を支持するための支持フレーム１５４と、シフトフレーム１５３をシフトさせるシフト機構１５５からなる。
【００４１】
固定フレーム１５２には、交換レンズ３０を挿通するための開口であり、後面側に取付けられるレンズホルダ１６により覆われる開口１５２ａが中央に設けられ、固定ネジを挿通するためのネジ孔１５２ｂが４つのコーナ（図中には２つが示されている。）に設けられている。シフトフレーム１５３には、交換レンズ３０を挿通するための開口１５３ａが中央に設けられている。支持フレーム１５４には、交換レンズ３０を挿通するための円形開口１５４ａが中央に設けられ、取付けネジを挿通するためのネジ孔１５４ｂが４つのコーナに設けられ、交換レンズ３０またはアダプタ４０のコネクタ３１、４１が接続されるソケット１５１が一端に設けられている。シフト機構１５５には、モータ１５５ａ、ギヤ１５５ｂ、送りネジ１５５ｃ等からなる駆動機構が設けられている。
【００４２】
シフトユニット１５では、３つの開口１５２ａ、１５３ａ、１５４ａに挿通された交換レンズ３０が取付けネジを介して支持フレーム１５４に取付けられる。そして、固定フレーム１５２に対してシフトフレーム１５３をシフトさせることで、交換レンズ３０が光軸に直交して垂直方向（図面に対して上下方向）にシフトされ、支持フレーム１５４をシフトさせることで水平方向（図面に対して左右方向）にシフトされる。シフト機構１５５では、例えば、制御部２１から供給される制御信号に応じて駆動機構を制御することで、シフトフレーム１５３がシフトされる。
【００４３】
図５には、レンズホルダ１６を介して補正レンズ５０が取付けられた状態のシフトユニット１５が示されている。図４に示したように、シフトユニット１５の前面側には、交換レンズ３０を挿通するための２つの開口１５３ａ、１５４ａが設けられている。ここで、開口１５３ａ、１５４ａは、ユーザが手に把持したレンズリング５１を挿通可能な程度の寸法を有している。このため、ユーザは、交換レンズ３０の取付けに際して、レンズリング５１に固定された補正レンズ５０を、開口１５３ａ、１５４ａを通じてレンズホルダ１６の前面側に配置し、図３で説明した手順に従ってレンズホルダ１６に対して脱着自在に取付けることができる。
【００４４】
図６には、図５に示した６−６線沿いの断面が示されている。図６に示すように、色合成プリズム１４の出射側（図６中では左側）には、シフトユニット１５が配置され、シフトユニット１５の後面側（図６中では右側）には、レンズホルダ１６が取付けられている。シフトユニット１５には、色合成プリズム１４の側から順に、固定フレーム１５２、シフトフレーム１５３、支持フレーム１５４が配置されている。なお、図６中には、交換レンズ３０が二点鎖線で示されている。図６に示すように、色合成プリズム１４の出射面と交換レンズ３０の入射面の間に補正レンズ５０を配置することで、交換レンズ３０に収容された最後面のレンズ（不図示）の頂点と色合成プリズム１４の出射面の間の光学距離が標準バックフォーカス長に補正される。
【００４５】
（交換レンズ３０の取付け例）
図７〜図１０には、交換レンズ３０の取付け例として、Ａ型、Ｃ型の交換レンズ３０Ａ、３０Ｃの取付け状態が示されている。
【００４６】
まず、図７には、Ａ型交換レンズ３０Ａ取付け後のシフトユニット１５が示され、図８には、図７に示した８−８線（光軸）沿いの断面が示されている。なお、図８では、レンズ鏡筒３３内の詳細が省略されている。
【００４７】
図７および図８に示すように、Ａ型交換レンズ３０Ａは、レンズ鏡筒３３と、レンズ鏡筒３３をシフトユニット１５に取付けるための取付けフレーム３４からなる。レンズ鏡筒３３には、１以上のレンズ（不図示）が収容され、レンズカバー３３１が先端に設けられ、マウント３３２が後端に設けられ、固定フレーム３３３を介して駆動モータ３２が周辺に固定されている。取付けフレーム３４には、取付けネジを挿通するためのネジ孔３４１が４つ（図中には３つが示されている。）のコーナに設けられ、レンズ鏡筒３３を挿通するための開口３４２が中央に設けられている。
【００４８】
また、取付けフレーム３４には、基板（不図示）を保持する保持板３５１が一端に設けられている。保持板３５１には、コネクタ３１を実装した基板（不図示）が設けられ、基板には、Ａ型交換レンズ３０Ａに応じた回路パターンが形成されている。
【００４９】
ここで、Ａ型交換レンズ３０Ａは、前述したように、シフトユニット１５に適合する取付け仕様を有しているので、アダプタ４０を介さずにシフトユニット１５の前面側に直接取付けられる。シフトユニット１５への取付けに際しては、シフトユニット１５の３つの開口１５２ａ、１５３ａ、１５４ａにレンズ鏡筒３３が挿通される。そして、Ａ型交換レンズ３０Ａの取付けフレーム３４および支持フレーム１５４のネジ孔３４１、１５４ｂに取付けネジが挿通される。また、Ａ型交換レンズ３０Ａのコネクタ３１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続される。
【００５０】
Ａ型交換レンズ３０Ａのコネクタ３１がソケット１５１に接続されると、Ａ型交換レンズ３０Ａの識別情報が識別情報検出部１７により検出され、制御部２１は、交換レンズ３０Ａの装着および型式を認識する。そして、制御部２１は、識別情報が示す光学仕様に従ってプロジェクタ１全体を制御する。また、制御部２１は、識別情報からＡ型交換レンズ３０Ａが電動ズーム・フォーカス機能を有するかを判定し、該当する場合、電動ズーム・フォーカスを行うためのメニュー等を表示部２０に表示する。そして、電動ズーム・フォーカスの実行が指示されると、識別情報が示す電気仕様に従って１２Ｖ駆動電圧で駆動モータ３２を駆動制御する。なお、駆動電圧は、コネクタ３１を通じて電源供給部１８から供給され、モータハーネス（不図示）を通じて駆動モータ３２に伝達される。
【００５１】
ここで、Ａ型交換レンズ３０Ａは、前述したように、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有している。このため、図８に示すように、シフトユニット１５には、Ａ型交換レンズ３０Ａが前面側に取付けられ、Ａ型交換レンズ３０Ａに対応する補正レンズ５０Ａがレンズホルダ１６を介して後面側に取付けられる。これにより、補正レンズ５０Ａにより光学距離を補正することで、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有するＡ型交換レンズ３０Ａを最適な収差状態で使用することができる。
【００５２】
つぎに、図９には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃ取付け後のシフトユニット１５が示され、図１０には、図９に示した１０−１０線（光軸）沿いの断面が示されている。なお、図１０では、レンズ鏡筒３３内の詳細が省略されている。
【００５３】
図９および図１０に示すように、Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、レンズ鏡筒３３と、レンズ鏡筒３３を他のプロジェクタに取付けるための取付けフレーム３４からなる。レンズ鏡筒３３には、１以上のレンズ（不図示）が収容され、レンズカバー３３１が先端に設けられ、マウント３３２が後端に設けられている。取付けフレーム３４には、取付けネジを挿通するためのネジ孔（不図示）が設けられている。
【００５４】
Ｃ型アダプタ４０Ｃは、Ｃ型交換レンズ３０Ｃが取付けられる取付け筒４２と、シフトユニット１５に取付けられる取付けフレーム４３と、基板（不図示）を保持する保持板４４１からなる。取付け筒４２および取付けフレーム４３は、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの取付けに適した形状に形成されている。
【００５５】
取付け筒４２は、半円アーチ筒状の下部材４２１および半円アーチ帯状の上部材４２２からなり、下部材４２１と上部材４２２の間にレンズ鏡筒３３が配置され、取付けネジを挿通するためのネジ孔（不図示）が下部材４２１のアーチの基端に設けられている。取付けフレーム４３は、方形平板状の部材であり、レンズ鏡筒３３を挿通するための円形開口４３１が中央に設けられ、取付けネジを挿通するためのネジ孔４３２が４つのコーナ（図中では３つが示されている。）に設けられている。取付け筒４２は、取付けフレーム４３の円形開口４３１の全周縁に沿って上部アーチおよび下部アーチをなすように取付けフレーム４３に突設される。
【００５６】
保持板４４１は、取付けフレーム４３の前面の一端から突設した支持板（不図示）に支持される。保持板４４１には、コネクタ４１およびモータハーネス用のソケット１５２を実装した基板（不図示）が設けられ、基板には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃに応じた回路パターンが形成されている。
【００５７】
ここで、Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、シフトユニット１５とは異なる取付け仕様を有しているので、Ｃ型アダプタ４０Ｃを介してシフトユニット１５に取付けられる。Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、取付けフレーム４３の開口４３１にレンズ鏡筒３３を挿通した状態で、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの取付けフレーム３４のネジ孔（不図示）および取付け筒３２のネジ孔（不図示）に取付けネジを挿通することで、Ｃ型アダプタ４０Ｃに取付けられる。
【００５８】
Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、Ｃ型アダプタ４０Ｃに取付けられた状態でシフトユニット１５に取付けられる。シフトユニット１５への取付けに際しては、シフトユニット１５の３つの開口１５２ａ、１５３ａ、１５４ａにレンズ鏡筒３３が挿通される。そして、Ｃ型アダプタ４０Ｃの取付けフレーム４３およびシフトユニット１５の支持フレーム１５４のネジ孔４３２、１５４ｂに取付けネジが挿通される。
【００５９】
また、Ｃ型アダプタ４０Ｃのコネクタ４１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続される。さらに、Ｃ型アダプタ４０Ｃのソケット１５１と、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの駆動モータ３２に設けられたソケット（不図示）がモータハーネス用のコネクタ（不図示）により接続される。これにより、Ｃ型アダプタ４０Ｃを介して、取付け仕様および動作仕様の異なるＣ型交換レンズ３０Ｃをシフトユニット１５に取付けることができる。
【００６０】
Ｃ型アダプタ４０Ｃのコネクタ４１がソケット１５１に接続されると、Ｃ型交換レンズ３０Ｃの識別情報が識別情報検出部１７により検出され、制御部２１は、交換レンズ３０Ｃの装着および型式を認識する。そして、制御部２１は、識別情報が示す光学仕様に従ってプロジェクタ１全体を制御する。また、制御部２１は、Ｃ型交換レンズ３０Ｃが電動ズーム・フォーカス機能を有していないので、電動ズーム・フォーカスを行うためのメニュー等を表示部２０に表示しない。そして、制御部２１は、駆動モータ３２の駆動制御を行わない。
【００６１】
ここで、Ｃ型交換レンズ３０Ｃは、前述したように、標準バックフォーカス長を有している。このため、図１０に示すように、シフトユニット１５には、Ｃ型交換レンズ３０Ｃが前面側に取付けられるが、補正レンズ５０が後面側に取付けられない。これにより、標準バックフォーカス長を有するＣ型交換レンズ３０Ｃを最適な収差状態で使用することができる。
【００６２】
なお、Ｂ型交換レンズ３０Ｂは、シフトユニット１５とは異なる取付け仕様を有しているので、Ｃ型交換レンズ３０Ｃと同様に、Ｂ型アダプタ４０Ｂを介してシフトユニット１５に取付けられる。また、Ｂ型アダプタ４０Ｂのコネクタ４１がシフトユニット１５のソケット１５１に接続され、Ｂ型アダプタ４０Ｂのソケット１５２と、Ｂ型交換レンズ３０Ｂの駆動モータ３２に設けられたソケット（不図示）がモータハーネス用のコネクタ（不図示）により接続される。
【００６３】
さらに、Ｂ型交換レンズ３０Ｂは、前述したように、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有している。このため、シフトユニット１５には、Ａ型交換レンズ３０Ａと同様に、Ｂ型交換レンズ３０Ｂが前面側に取付けられ、Ｂ型交換レンズ３０Ｂに対応する補正レンズ５０Ｂがレンズホルダ１６を介して後面側に取付けられる。これにより、補正レンズ５０Ｂにより光学距離を補正することで、標準バックフォーカス長とは異なるバックフォーカス長を有するＢ型交換レンズ３０Ｂを最適な収差状態で使用することができる。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１によれば、異なるバックフォーカス長を有する交換レンズ３０が取付け自在となり、取付けられた交換レンズ３０のバックフォーカス長を補正する補正レンズ５０が着脱自在に取付けられる。これにより、画像投射ユニットの光学仕様に応じて、最適な収差状態が得られるように補正レンズ５０を着脱することで、バックフォーカス長が異なる交換レンズ３０を使用することができる。
【００６５】
そして、バックフォーカス長が異なる発売済みの交換レンズ３０に対応して補正レンズ５０を準備したり、新規に発売される交換レンズ３０とともに対応する補正レンズ５０を準備したりすることで、プロジェクタ１の継続的な使用を可能にすることができる。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６７】
１ プロジェクタ
１０ プロジェクタ本体
１１ 光源
１２ 照明光学系
１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ 液晶パネル
１４ 色合成プリズム
１５ シフトユニット
１６ レンズホルダ
１７ 識別情報検出部
１８ 電源供給部
１９ 操作部
２０ 表示部
２１ 制御部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ 交換レンズ
３１、４１ コネクタ
３２ 駆動モータ
４０、４０Ｂ、４０Ｃ レンズアダプタ
５０、５０Ａ、５０Ｂ 補正レンズ
５１ レンズリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色光を各々に変調する複数の画像表示素子と、
前記複数の画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成するプリズム型素子と、
前記プリズム型素子により合成された色光を投射する交換レンズと、
異なるバックフォーカス長を有する前記交換レンズを取付け自在な交換レンズ取付け部と、
前記交換レンズ取付け部に取付けられた前記交換レンズのバックフォーカス長に応じて、前記バックフォーカス長を補正する補正レンズを着脱自在に取付けるための補正レンズ取付け部と
を備える画像投射ユニット。
【請求項２】
前記交換レンズを光軸に直交する方向に平行移動させるためのレンズ移動部をさらに備え、
前記レンズ移動部には、前記交換レンズ取付け部および前記補正レンズ取付け部が設けられている、請求項１に記載の画像投射ユニット。
【請求項３】
前記補正レンズ取付け部は、前記プリズム型素子の出射面と前記交換レンズの入射面の間に設けられている、請求項１または２に記載の画像投射ユニット。
【請求項４】
前記補正レンズ取付け部の前面には、前記交換レンズが装着されていない状態で、前記補正レンズの手動による取付けまたは取外しを自在とする開口が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像投射ユニット。
【請求項５】
前記補正レンズは、平板レンズ、球面レンズ、または非球面レンズである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像投射ユニット。
【請求項６】
上記請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像投射ユニットと、
照明光を前記複数の色光に分解して前記複数の画像表示素子に照射する照明光学系と
を備える投射型画像表示装置。
【請求項１】
複数の色光を各々に変調する複数の画像表示素子と、
前記複数の画像表示素子により変調された前記複数の色光を合成するプリズム型素子と、
前記プリズム型素子により合成された色光を投射する交換レンズと、
異なるバックフォーカス長を有する前記交換レンズを取付け自在な交換レンズ取付け部と、
前記交換レンズ取付け部に取付けられた前記交換レンズのバックフォーカス長に応じて、前記バックフォーカス長を補正する補正レンズを着脱自在に取付けるための補正レンズ取付け部と
を備える画像投射ユニット。
【請求項２】
前記交換レンズを光軸に直交する方向に平行移動させるためのレンズ移動部をさらに備え、
前記レンズ移動部には、前記交換レンズ取付け部および前記補正レンズ取付け部が設けられている、請求項１に記載の画像投射ユニット。
【請求項３】
前記補正レンズ取付け部は、前記プリズム型素子の出射面と前記交換レンズの入射面の間に設けられている、請求項１または２に記載の画像投射ユニット。
【請求項４】
前記補正レンズ取付け部の前面には、前記交換レンズが装着されていない状態で、前記補正レンズの手動による取付けまたは取外しを自在とする開口が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像投射ユニット。
【請求項５】
前記補正レンズは、平板レンズ、球面レンズ、または非球面レンズである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像投射ユニット。
【請求項６】
上記請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像投射ユニットと、
照明光を前記複数の色光に分解して前記複数の画像表示素子に照射する照明光学系と
を備える投射型画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１５８６５７（Ｐ２０１１−１５８６５７Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４２２（Ｐ２０１０−１９４２２）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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