JP2000314832A

JP2000314832A - 光学装置、画像表示装置および光や流体を伝搬させる装置

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Publication number: JP2000314832A
Application number: JP11122512A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Eguchi; 正治江口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-14
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: JP4383578B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光学装置内のスペースが狭い場合に、光路に
対して挿入退避する可動光学部材を配置することができ
ない。【解決手段】光路内の光軸１上に位置する挿入位置と
光路外に退避する退避位置との間で回動可能な可動光学
部材９０，１００を有する光学装置において、可動光学
部材の挿入位置と退避位置との間での少なくとも一部の
回動範囲で、可動光学部材の回動中心を、この可動光学
部材の厚さ方向外方で、かつ上記光路内における光軸上
以外の部分を通る光軸直交方向に平行な軸上に位置する
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入出力に用い
られる光学装置であって、特に屈折、回折、反射、偏
光、波長、強度、色分散、拡散、収束などに関わる光学
部材を光路内外に移動させることができるようにした光
学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような光学装置は、光学系を構成
する光学部材の光路内への挿入退避により光学系の通過
光束に対し光線状態を選択的に切り替えられるものであ
る。

【０００３】図１０には、第１の従来の光学装置の構成
を概念的に示している。この図において、１は本装置の
光軸、１０は筐体、４０は回転鏡筒、２０，３０は筐体
１０および回転鏡筒４０により保持されたレンズ、４１
は回転鏡筒４０に形成された開口部、５０は回転鏡筒４
０の回転軸である。

【０００４】回転鏡筒４０は筐体１０に保持されたレン
ズ２０，３０間にて、光軸１上に位置し、光軸１と直交
するように配置された回転軸５０を中心として回動自在
に保持されている。（Ａ）に示す状態では、回転鏡筒４
０のレンズと筐体１０のレンズとは光軸１を共有して配
置されて光路を形成している。そして、回転鏡筒４０は
不図示の外部操作手段によって９０°ステップで駆動さ
れ、（Ｂ）や（Ｃ）の状態になる。

【０００５】（Ｂ）では、回転鏡筒４０が（Ａ）の状態
から９０°回転し、この回転鏡筒４０に保持されたレン
ズは光路から退避している。筐体１０に保持されたレン
ズ間の光束は、回転鏡筒４０の開口部４１を通過する。

【０００６】（Ｃ）では、回転鏡筒４０がさらに９０°
回転し、回転鏡筒４０に保持された２つのレンズが
（Ａ）とは逆の挿入状態となる。

【０００７】以上の３つの形態により、合成レンズ焦点
距離を３種類選択設定することができる。なお、本従来
例は、交換レンズ式レンジファインダーカメラ等に用い
られる。

【０００８】図１１には、第２の従来の光学装置の構成
を概念的に示している。この装置構成は、挿脱式フィル
タや倍率変更に用いられる単純差込機構を用いている。

【０００９】この図において、１は光軸、１１は筐体１
０に形成された開口部、６０は挿脱光学素子ユニット、
７０は素子ホルダである。この素子ホルダ７０は、筐体
１０に保持されたレンズ２０，３０間の空間に対して、
（Ａ）に示すように、筐体１０の開口部１１から挿脱素
子ユニット６０を素子ホルダ７０に取り付けた状態で、
光軸に対して直交する方向から挿入固定することで、
（Ｂ）に示すように光学素子を加算使用するものであ
る。

【００１０】なお、本従来例の構成のうち、挿脱される
光学素子自体はレンズであってもフィルターであっても
よい。この装置構成は、一眼レフカメラ用超望遠レンズ
の差込フィルタや、内臓エクステンダー等に採用されて
いる。また、光軸直交方向移動式の構成としては、回転
軸を光軸に平行な軸上のオフセット位置に有するタイプ
があり、回転ターレット式固定絞り選択機構、ステージ
投光ライトの回転カラーフィルター、単板式ＤＬＰの回
転ダイクロイックミラー（特開平１０−４８５４２号公
報参照）などに採用されている。

【００１１】図１２には、第３の従来の光学装置の構成
を概念的に示している。この光学装置では、筐体１０の
内部にて光学素子９０を光路に対して挿脱するものであ
る。

【００１２】この図において、８０は光学素子ホルダで
あり、光学素子９０は凸レンズである。この装置構成で
は、光学素子９０はホルダ８０に保持され、ホルダ９０
に設けられた回転軸５１を介して、筐体１０に保持され
たレンズ２０，３０間の空間内に回動可能に支持されて
いる。不図示の外部操作手段によりホルダ８０を略９０
°駆動することで、選択的に２つの焦点距離が得られる
光学ユニットが構成される。

【００１３】この従来例では、回転軸５１が光軸から外
れた位置で、かつ挿入状態での有効光路径外にあり（光
軸直交のねじれ位置にあり）、回転軸を含む光軸直交面
は素子９０を保持するホルダ８０もしくは素子９０自体
の厚さ方向内方に存在する。なお、この構成では、ホル
ダ８０の回動範囲として、筐体１０の内部の既存空間を
支障なく使用している。

【００１４】また、同様の回転軸空間配置により光学素
子を３つ順次挿脱する構成が、特開平７−１６８１８号
公報にて提案されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１および第３の従来の構成は、筐体内空間が、光学素子
を挿脱又は回動させるのに十分広い場合、つまり空間的
に余裕がある場合に適用することができるが、空間的に
余裕がない場合には適用できないという問題がある。

【００１６】また、第２の従来の構成のように、光学素
子を筐体外部に退避させるものでは、光学素子の種類の
制約がないので、多種のフィルタを交換使用する場合な
どに適するが、筐体の外部に光学素子の退避スペースが
必要である。しかも、光学素子を退避させた状態では、
筐体開口部になんらかの防塵処置をするか、開口部を露
出させないために筐体に取り付けるハウジング部材（例
えば、ＥＮＧカメラ用のエクステンダー内蔵交換ズーム
レンズのエクステンダー部ハウジング）を設ける必要が
ある。

【００１７】そこで、本発明は、装置内の内部空間が狭
い場合でも、装置外部に光学部材の退避スペースを設け
たり装置に開口部を設けたりする必要なく、光学部材の
光路に対する挿入退避が可能な光学装置を提供すること
を目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願第１の発明では、光路内の光軸上に位置する
挿入位置と光路外に退避する退避位置との間で回動可能
な可動光学部材（光学素子単体でもよいし、光学素子と
これを保持する保持部材とから構成されるものであって
もよい）を有する光学装置において、可動光学部材の挿
入位置と退避位置との間での少なくとも一部の回動範囲
で、可動光学部材の回動中心を、この可動光学部材の厚
さ方向外方で、かつ上記光路内における光軸上以外の部
分を通る光軸直交方向に平行な軸上に位置するようにし
ている。

【００１９】具体的には、可動光学部材の瞬間回転中心
の絶対座標上での位置を、可動光学部材が挿入位置と退
避位置との間で回動する間に上記光路の光軸方向および
光軸直交方向の少なくとも一方に変位させるようにした
り、上記光軸上以外の部分を通る光軸直交方向に平行な
軸上に固定したりする。

【００２０】これにより、可動光学部材の移動軌跡の自
由度を増し、装置筐体や内壁、他の光学素子等の構造物
に囲まれた狭い空間内でも、それらに干渉することな
く、可動光学部材を光路に対して挿入退避させることが
できるようになる。

【００２１】例えば、可動光学部材が挿入位置から退避
位置に回動する際にこの可動光学部材の瞬間回転中心の
絶対座標上での位置が、光軸直交方向における退避位置
とは反対側に向かって変位するようにすれば、可動光学
部材における退避位置に近い側の端部を光路に対して平
行又はほぼ平行に移動させることが可能となり、さらに
退避位置を光路に近づけて設定することが可能となる。
また、可動光学部材が挿入位置から退避位置に回動する
際にこの可動光学部材の瞬間回転中心の絶対座標上での
位置が、可動光学部材に対して回動中心側とは反対側に
配置された他の光学素子から離れる方向に変位させるよ
うにすれば、回動中における可動光学部材の他の光学素
子側への突出量を少なくすることが可能となり、挿入位
置に位置する可動光学部材と他の光学素子とが近接する
ような場合でも、回動する可動光学部材と他の光学素子
との干渉を防止することが可能となる。

【００２２】しかも、可動光学部材の回動をカムを含む
リンク機構により行うこととすれば、スペースの余裕状
況に応じた軌跡形状の設計や、駆動負荷と駆動スペース
の優先度に応じた最適設計が可能となる。また、構成部
品の増加も回転移動機構を用いる場合に準じて少なくす
ることができ、装置の信頼性を維持し易くすることがで
きる。

【００２３】また、本願第２の発明では、光軸に対して
傾斜配置されたミラー部材と、光路内に光軸に直交する
ように位置する挿入位置と光路外に退避する退避位置と
の間で移動可能な可動光学部材と有する光学装置におい
て、可動光学部材の挿入位置をミラー部材の隣接空間と
し、挿入位置と退避位置との間で移動する可動光学部材
の移動軌跡が、ミラー部材と挿入位置および退避位置に
位置する可動光学部材とにより形成される略三角柱状の
空間と重なりを持つ構成としている。

【００２４】これにより、上記略三角形状の空間を有効
利用し、可動光学部材の必要な移動量を得た上で、装置
構成を可動光学部材が設けられていない従来の装置と同
等の寸法に収めることが可能となる。

【００２５】そして、これらの発明によれば、可動光学
部材を装置に容易に内蔵させることができるため、従来
のような装置外部への取り外し式にした際に生じる、可
動光学部材の紛失や、傷、汚れが付くことによる性能劣
化を防止できるようになる。

【００２６】なお、ダイクロイックミラーのようにスペ
クトル特性が入射角度依存性を持つ（入射角度特性が不
均一な）光学部材を光路に対して挿入／退避させる場
合、挿入位置での光束の平行度に制約があることが多
く、必然的に挿入／退避位置の機械的条件が厳しくなる
が、本願各発明によれば、このような場合でも容易に上
記機械的条件をクリアできる可動光学部材の挿入／退避
構造を実現することが可能になる。

【００２７】そして、これら光学装置を画像投影装置に
用いれば、光学エンジン部の容積増加を最小とした上
で、画像投影に関る光束の変調状態の切換を機械的に行
うことが可能となる。このため、画像投影装置に多用さ
れるダイクロイックミラー式色分離／合成構造部分への
光学素子の挿入退避構成の追加が容易となる。

【００２８】さらに、上記第１の発明と同様の構成は、
光路や流路に対して所定の部材（フィルタ等）を挿入・
退避させる装置にも応用することが可能である。

【００２９】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１〜図３に
は、本発明の第１実施形態である光学装置を示してい
る。なお、図１は、光学装置におけるホルダ回動機構の
斜視図、図２は光学装置の側面断面図、図３は図２にお
けるＡ−Ａ断面図である。これらの図において、１０
は装置筐体、２０，３０は装置筐体１０に保持されたレ
ンズ、１は装置内に形成される光路の光軸、９０は光学
素子、１００はこの光学素子９０を保持する光学素子ホ
ルダ（保持部材）である。なお、図２および図３には、
光学素子９０および光学素子ホルダ１００（これらによ
り、可動光学部材が構成される）が光路内の光軸上の挿
入位置にセットされた状態を実線で、光路外への退避位
置にセットされた状態を鎖線１０１により示している。

【００３０】１１０，１１０′は図２における光学素子
ホルダー１００の一端に一体的に形成されたカムフォロ
ア、１１１，１１１′は図２における光学素子ホルダー
１００の他端に一体的に形成されたカムフォロアであ
る。

【００３１】１２０，１２０′はカム板であり、１３
０，１３０′はこのカム板１２０，１２０′に形成さ
れ、カムフォロア１１０，１１０′を主として光軸直交
方向に係合ガイドするカムＡである。また、１３１，１
３１′は、カムフォロア１１１，１１１′を主として光
軸方向に係合ガイドするカムＢである。

【００３２】本実施形態では、カム板１２０，１２０′
に相当する部分を装置筐体１０に一体形成し、筐体１０
の内面にカム１３０，１３０′，１３１，１３１′を形
成している。これにより、部品点数の増加を防止するこ
とができる。なお、筐体１０を２分割構成とするととも
に、これらの両側にカム板１２０，１２０′を光学素子
ホルダ１００の回動に適した嵌合寸法となる板間隔と平
行度とを保って固定してもよい。

【００３３】光学素子ホルダ１００はその中央部に不図
示の光路穴を有し、ここに光学素子９０（ここでは、正
のフレネルレンズ）を保持している。光学素子ホルダ１
００は、図２の状態にて、光学素子９０が光軸上に位置
し、光軸に対して直交するように配置される。

【００３４】なお、カムフォロア１１１′は他のカムフ
ォロアよりも長く形成されており、カム板１２０′のカ
ムＢ１３１′を貫通して駆動ピンを兼用する。

【００３５】光学素子ホルダ１００が挿入位置に位置す
る状態からカムフォロア１１１′を図１中の矢印２００
方向にカムＢ１３１′に沿って駆動すると、同一形状の
カムＢ１３１とカムＡ１３０，１３０′により光学素子
ホルダ１００は、その回動中心、すなわち各回動角度に
おける瞬間回転中心の絶対座標上での位置を、図２にお
ける光軸方向前方（レンズ３０から離れる方向）および
光軸直交方向に変位させながら回動し、退避位置に至
る。なお、図中にＫで示す曲線は、光学素子ホルダ１０
０の瞬間回転中心の移動軌跡である。

【００３６】これにより、光学素子ホルダ１００がその
光軸方向後方に近接配置されたレンズ３０と干渉するこ
となく、かつ筐体１０に干渉することなく、光路外周に
近接した状態にて光路外に退避することができる。

【００３７】なお、図２中の点線１０２は、図１２に示
したものと同様に、挿入位置に位置する光学素子ホルダ
１００のカムフォロア１１０の位置に相当する部分のみ
を中心として回動した場合の光学素子ホルダ１００が、
レンズ２０と干渉している状態を示している。

【００３８】このように、本実施形態によれば、光学素
子ホルダ１００の単純回動による挿入位置と退避位置と
の間での移動が不能な狭い空間でも、この空間に合わせ
たカム軌跡を有するカムリンク機構を用いて、光学素子
ホルダ１００の瞬間回転中心の絶対座標上での位置を光
軸方向や光軸直交方向に変位させるようにすることで、
レンズ２０，３０や筐体１０に干渉することなく光学素
子ホルダ１００を挿入位置と退避位置との間で移動させ
ることができる。さらに言えば、光学素子ホルダ１００
における退避位置に近い側の端部を光路と平行又はほぼ
平行に移動させ、退避位置における光学素子ホルダ１０
０を光路に近い位置にて光路と平行又はほぼ平行とする
ことが可能となり、筐体１０の光軸直交方向寸法を小さ
くすることができる。

【００３９】（第２実施形態）図４には、本発明の第２
実施形態である光学装置における光学素子ホルダ１４０
の回動機構を示している。この回動機構の基本構成は第
１実施形態と同じであり、共通する構成要素には第１実
施形態と同符号を付している。

【００４０】本実施形態では、第１実施形態のものに対
して、光学素子ホルダ１００における光学素子９０の保
持部分よりも前方にカムフォロア１１０（１１０′），
１１１（１１１′）を形成し、これに伴ってカムＡ１３
０（１３０′）およびカムＢ１３１（１３１′）の形状
を変更している。なお、カムＡ，Ｂについては中心線の
みを示している。本実施形態では、上下カム面と隣接す
る光路外部にて嵌合摺動面を広げている。該嵌合摺動面
の拡大によりカムフォロア１１０，１１１の位置を光学
素子ホルダ１４０の厚さ範囲外部に設けている。

【００４１】本実施形態では、光学素子ホルダ１００
は、その回動中心（瞬間回転中心）が図中Ｋで示す軌跡
を描くように移動する。より具体的には、挿入位置から
退避位置への回動前期では退避位置側に近づくように光
軸方向前方および光軸直交方向に移動し、回動後期では
退避位置側から離れる方向に移動する。

【００４２】これにより、光学素子ホルダ１４０の挿入
位置から退避位置までの間の存在範囲が略二等辺三角形
の空間内に収まり、退避位置に位置する光学素子ホルダ
１４０は、光路に隣接して光軸に平行になる。このた
め、空間厚さとしては、光学素子ホルダ１４０の厚さと
同等の寸法より若干大きな寸法があれば、光学素子ホル
ダ１４０の光路外への完全退避が可能である。

【００４３】つまり、光学ホルダ１４０が薄板状の場
合、非常に小さい光路外空間があれば挿入位置と退避位
置との間での移動が可能であり、通常の光学装置のよう
に光路と筐体内面との間にはわずかな隙間を設けて設計
されるものにおいて、その隙間を利用して光学ホルダ１
４０を退避させることができる。

【００４４】なお、図中、２点鎖線で示した回動途中の
状態から明らかなように、回動中の光学素子ホルダ１４
０は常に退避位置側から見て光路側にあり、光路から大
きくはみ出すことがないようにカム設計されている。こ
れにより、光学素子ホルダ１４０と筐体内面との干渉を
防止して、挿入位置と退避位置との間で回動可能な光学
素子ホルダ１４０を設けたことによる装置寸法の増加や
筐体内面における逃げ形状の追加を不要としている。

【００４５】（第３実施形態）図５には、本発明の第３
実施形態である光学装置を示している。なお、本実施形
態においても、第１実施形態と共通する構成要素には第
１実施形態と同符号を付している。

【００４６】本実施形態では、光学素子ホルダ１００の
回動軸５２を、光軸１上から光学素子ホルダ１００の退
避位置側に寄せて固定している。回転軸５２は、筐体１
０に形成された軸受け穴（図示せず）を貫通して外部に
突出し、不図示の駆動手段によって回転駆動される。ま
た、本実施形態では、筐体１０に、回動する光学素子ホ
ルダ１００との干渉を防止するための最小限の逃げ（切
り欠き）１１を形成している。

【００４７】また、筐体１０における光学素子ホルダ１
００の回動端に対応する位置には、不図示の機械的なス
トッパ手段を設けて、光学素子ホルダ１００を挿入位置
と退避位置とで安定的に位置決めできるようにしてい
る。

【００４８】本実施形態における回動軸５２の位置は、
光学素子ホルダ１００の退避位置を所望の配置に設定
し、回動前後での対応部位を結ぶ直線の垂直２等分線を
複数引けばその交点として求められる。こうして求めた
軸位置での回動軌跡を作図し、機械的干渉をチェックし
て問題あれば同作業をループすることで最適配置が求め
られる。

【００４９】ここで、図６には、回動軸５０が光軸１上
にある単純回動機構を有する光学装置（第１の従来の光
学装置と同様のもの）を示している。図中Ｒは、光軸１
上の回転軸５０と光学素子ホルダ１００もしくは光学素
子自体の厚さ方向端面からの距離（回動半径）を示して
いる。このＲは、光路２の外面から光軸１上の回転軸５
０までの最小必要逃げ量と同等＋アルファの距離にて設
定されるもので、図はアルファ＝０の場合を示してい
る。

【００５０】図６に示すものでは、光学素子ホルダ１０
０が回動する際に、筐体１０およびこれに保持されたレ
ンズ２０に対してこれらの肉厚を貫通するほど大きな機
械的干渉が生じ、ザグリ処理程度の小変更では内部空間
内で回動させることができない。

【００５１】これに対し、本実施形態では、レンズ３０
が凹面形状であることをも生かし、光学素子ホルダ１０
０もしくはこれに保持された光学素子自体の厚さ範囲内
でも光軸１上でもない位置ら回転軸５２を設け、回動軌
跡をコントロールすることで、筐体１０の外周に開口穴
を形成することなく、かつ筐体寸方も拡大することなく
光学素子ホルダ１００の内部回動を可能としている。

【００５２】（第４実施形態）図７および図８には、本
発明の第４実施形態である透過液晶三板式投射型表示装
置の構成を示している。まず、図７を用いて、上記表示
装置の基本構成について説明する。

【００５３】図７において、光源部１から射出された白
色光は、フライアイレンズ３０３，３０４、全反射ミラ
ーＭ０、コンデンサーレンズ３０６等を通過した後、赤
透過ダイクロイックミラーＤＭ１に入射する。ダイクロ
イックミラーＤＭ１では、赤色帯域の光は透過し、緑か
ら青色帯域光は反射する。なお、光源としては、ハロゲ
ンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等
を使用してよく、ダイクロイックミラーに代わる色分離
・合成光学素子としてダイクロイックプリズム等を使用
してもよい。

【００５４】ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した赤
色帯域光は、全反射ミラーＭ１によって光路を９０度変
えられ、フィールドレンズ７Ｒ、トリミングフィルター
ＴＲを介して液晶表示素子８Ｒに入射し、ここで入力信
号に応じて光変調される。光変調された光は、ダイクロ
イックプリズム３０９に入射し、ダイクロイックプリズ
ム３０９で光路を９０度変えられて投射レンズ３１０に
入射し、拡大投影され、スクリーン３０５上に結像され
る。

【００５５】一方、ダイクロイックミラーＤＭ１によっ
て反射され、光路を９０度変えられた緑〜青色帯域光
は、青透過ダイクロイックミラーＤＭ２に入射する。ダ
イクロイックミラーＤＭ２は緑色帯域光を反射する特性
を有しているため、ここで緑色帯域光は反射され、その
光路を９０度変えられ、フィールドレンズ７Ｇおよびト
リミングフィルターＴＧを介して液晶表示素子８Ｇに入
射し、ここで入力信号に応じて光変調される。光変調さ
れた緑色帯域光はダイクロイックプリズム３０９、投射
レンズ３１０の順に入射し、拡大投影されスクリーン３
０５上に結像される。

【００５６】さらに、ダイクロイックミラーＤＭ２を透
過した青色帯域光は、フィールドレンズ７Ｂや全反射ミ
ラーＭ２，Ｍ３を介して液晶表示素子８Ｂに入射し、こ
こで入力信号に応じて光変調される。光変調された青色
帯域光は、ダイクロイックプリズム３０９に入射し、ダ
イクロプリズム３０９で光路を９０度変えられて投射レ
ンズ３１０に入射し、拡大投影されスクリーン３０５上
に結像される。以上３色の投影像をスクリーン３０５上
で重ね合せることでカラー画像が表示される。

【００５７】以上のように構成される表示装置に、第２
実施形態にて説明した光学素子ホルダ１００の回動機構
を設けたものを図８に示す。光学素子ホルダ１００は、
赤透過ダイクロイックミラーＤＭ１の背面と全反射ミラ
ーＭ１との間に配置され、光学素子１４０を光路２内の
光軸１上に位置させる挿入位置１０２と光路２外に退避
する退避位置１０３との間で回動する。ホルダ１００の
嵌合摺動面には、カムフォロア１１０，１１１が光学素
子１４０の厚さ範囲の外方（ダイクロイックミラーＤＭ
１側）に設けられている。カムＡ１３０およびカムＢ１
３１は中心線のみを示している。

【００５８】この装置では、挿入位置１０２に位置する
光学素子ホルダ１００と退避位置１０３に位置する光学
素子ホルダ１００とが略直角を形成し、これらと赤透過
ダイクロイックミラーＤＭ１とで略二等辺三角形の空間
が形成される。なお、退避位置１０３に位置する光学素
子ホルダ１００は、光路２に隣接して光軸１に平行であ
り、光路２外に形成される光学素子ホルダ１００の厚さ
と同等の寸法に若干の寸法を加えた厚さの空間にて完全
退避している。この実施形態では、光学素子ホルダ１０
０（および光学素子１４０）が薄板状であるため、わず
かな光路外空間で挿入／退避動作が可能となっている。
通常、投射型表示装置では、光路２の外周と筐体内面と
の間にわずかな隙間が設けられるため、この隙間を利用
すれば光学素子ホルダ１００を光路２外に退避させるこ
とができる。

【００５９】また、図に示した光学素子ホルダ１００の
回動途中状態から明らかなように、カムＡ，Ｂ１３０，
１３１は、回動中の光学素子ホルダ１００が常に退避位
置１０３側から見て光路２側に位置し、外側にはみ出す
ことがないように設計されている。これにより、光学素
子ホルダ１００の筐体内面への干渉を生ずることなく挿
入／退避回動可能な光学素子１４０を内蔵することがで
き、投射型表示装置の機能増加を図ることができる一
方、装置寸法の増加や光学素子ホルダ１００の回動に対
する逃げ形状の追加等を不要としている。

【００６０】（第５実施形態）図９には、本発明の第５
実施形態である透過液晶三板式投射型表示装置の構成を
示している。本実施形態では、光学素子ホルダ１００の
挿入位置を第４実施形態のものよりも光路下流寄り、全
反射ミラーＭ１の近傍に配置し、退避位置１０３を赤透
過ダイクロイックミラーＤＭ１に寄せて設定したもので
ある。また、本実施形態では、カムＢ１３１を直線形状
に形成している。

【００６１】本実施形態によれば、カムＢ１３１の直線
化により光学素子ホルダ１００の図中上下方向（光軸方
向）での移動量を増やすことで、カム接線とカムフォロ
アとの駆動時の作用角を減ずることができる。これよ
り、光学素子ホルダ１００のより円滑な駆動が可能とな
る。また、不図示のカムフォロア駆動手段の作動も直線
運動で済むようになるので、例えば、駆動手段によって
光学素子ホルダ１００を挿入位置１０２から退避位置１
０３に駆動する一方、復帰用引張りコイルバネをカムフ
ォロア１１０側にかけて光学素子ホルダ１００を挿入位
置側に常時付勢し、カムフォロア１１１をワイヤーで引
張り作動させるというような構成も採用できる。

【００６２】また、装置外部への駆動リンクとして、上
記ワイヤーやプレス板材を駆動伝達手段に用いれば、従
来の装置の内部余裕空間を利用するだけで容易に設計で
きる。

【００６３】なお、上記第４および第５実施形態では、
赤領域光路内に回動可能な光学素子ホルダ１００を配置
した場合について説明したが、他の色領域光路内に同様
の光学素子ホルダを配置してもよい。

【００６４】また、上記各実施形態では、光学素子ホル
ダ１００の回動中心が、この光学素子ホルダ１００が回
動する間、連続的に光軸方向又は光軸直交方向に変位す
る場合および光軸に直交する軸から外れた位置に固定さ
れている場合について説明したが、例えば、回動範囲の
一部における回動中心が固定され、他の回動範囲では変
位するように構成してもよい。また、この場合、固定さ
れた回動中心が光軸に直交する軸上に位置していてもよ
い。

【００６５】また、上記各実施形態では、光学素子をホ
ルダにより保持して回動可能とした場合について説明し
たが、光学素子にカムフォロアや回動軸を一体成形して
回動可能としてもよい。

【００６６】さらに、上記各実施形態では、光学素子を
光路内に挿入退避させる光学装置について説明したが、
同様の構成を、光学素子以外の所定の部材（光学的フィ
ルターや流体フィルター）を光路や流路に対して挿入退
避させる光や流体を伝搬する装置にも採用することがで
き、同様の効果を得ることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１の発明に
よれば、可動光学部材の挿入位置と退避位置との間での
少なくとも一部の回動範囲で、可動光学部材の回動中心
を、この可動光学部材の厚さ方向外方で、かつ上記光路
内における光軸上以外の部分を通る光軸直交方向に平行
な軸上に位置するようにしているので、可動光学部材の
移動軌跡の自由度を増し、装置筐体や内壁、他の光学素
子等の構造物に囲まれた狭い空間内でも、それらに干渉
することなく、可動光学部材を光路に対して挿入退避さ
せることができる。

【００６８】また、可動光学部材の回動をカムを含むリ
ンク機構により行うこととすれば、スペースの余裕状況
に応じた軌跡形状の設計や、駆動負荷と駆動スペースの
優先度に応じた最適設計を行うことができる。さらに、
構成部品の増加も回転移動機構を用いる場合に準じて少
なくすることができ、装置の信頼性を維持し易くするこ
とができる。

【００６９】また、本願第２の発明によれば、可動光学
部材の挿入位置をミラー部材の隣接空間とし、挿入位置
と退避位置との間で移動する可動光学部材の移動軌跡
が、光軸に対して斜設されたミラー部材と挿入位置およ
び退避位置に位置する可動光学部材とにより形成される
略三角柱状の空間と重なりを持つ構成としているので、
上記略三角形状の空間を有効利用し、可動光学部材の必
要な移動量を得た上で、装置構成を可動光学部材が設け
られていない従来の装置と同等の寸法に収めることがで
きる。

【００７０】そして、これらの発明によれば、可動光学
部材を装置に容易に内蔵させることができるため、従来
のような装置外部への取り外し式にした際に生じる、可
動光学部材の紛失や、傷、汚れが付くことによる性能劣
化を防止できる。

【００７１】さらに、ダイクロイックミラーのようにス
ペクトル特性が入射角度依存性を持つ（入射角度特性が
不均一な）光学部材を光路に対して挿入／退避させる場
合のように挿入／退避位置の機械的条件が厳しい場合で
も、本願各発明によれば、容易に上記機械的条件をクリ
アできる可動光学部材の挿入／退避構造を実現すること
が可能できる。

【００７２】そして、これら光学装置を画像投影装置に
用いれば、光学エンジン部の容積増加を最小とした上
で、画像投影に関る光束の変調状態の切換を機械的に行
うことが可能となる。このため、画像表示装置に用いら
れるダイクロイックミラー式色分離／合成構造部分への
可動光学部材の追加（つまりは、装置機能の追加）を容
易に行うことができる。

【００７３】しかも、可動光学部材の挿入退避による光
の変調状態切換を機械的に行えるので、電気的に困難も
しくはコスト高な光学的効果を安価に達成することがで
き、装置構成自体も従来の装置に比べて複雑化を回避で
きる。

【００７４】さらに、上記第１の発明と同様の構成を、
光路や流路に対して所定の部材（フィルタ等）を挿入・
退避させる装置に応用しても、同様の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である光学装置における
光学素子ホルダの回動機構を示す斜視図。

【図２】上記光学装置の断面図。

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図。

【図４】本発明の第２実施形態である光学装置における
光学素子ホルダの回動機構を示す図。

【図５】本発明の第３実施形態である光学装置にを示す
断面図。

【図６】上記第３実施形態の効果を説明するための図。

【図７】本発明の第４実施形態である透過液晶三板式投
射型表示装置の基本構成図。

【図８】上記表示装置に光学素子ホルダの回動機構を用
いたときの構成図。

【図９】本発明の第５実施形態である透過液晶三板式投
射型表示装置の基本構成図。

【図１０】従来の光学装置の作動説明図。

【図１１】従来の光学装置の作動説明図。

【図１２】従来の光学装置の作動説明図。

【符号の説明】

１光軸１０筐体２０，３０レンズ５２回動軸９０，１４０光学素子１００光学素子ホルダ１１０，１１１カムフォロア１３０，１３１カム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光路内の光軸上に位置する挿入位置と前
記光路外に退避する退避位置との間で回動可能な可動光
学部材を有する光学装置において、前記可動光学部材の前記挿入位置と前記退避位置との間
での少なくとも一部の回動範囲で、前記可動光学部材の
回動中心が、この可動光学部材の厚さ方向外方で、かつ
前記光路内における光軸上以外の部分を通る光軸直交方
向に平行な軸上に位置することを特徴とする光学装置。
【請求項２】前記可動光学部材の瞬間回転中心の絶対
座標上での位置が、前記可動光学部材が前記挿入位置と
前記退避位置との間で回動する間に前記光路の光軸方向
および光軸直交方向のうち少なくとも一方に変位するこ
とを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】前記可動光学部材の瞬間回転中心の絶対
座標上での位置が、前記可動光学部材における前記退避
位置に近い側の端部が前記光路に平行又はほぼ平行に移
動するように変位することを特徴とする請求項２に記載
の光学装置。
【請求項４】前記可動光学部材が前記挿入位置から前
記退避位置に回動する際に、この可動光学部材の瞬間回
転中心の絶対座標上での位置が前記光軸直交方向におけ
る前記退避位置の側とは反対側に変位することを特徴と
する請求項２又は３に記載の光学装置。
【請求項５】前記挿入位置に位置する可動光学部材の
光軸方向両側に他の光学素子がそれぞれ配置され、これ
ら他の光学素子のうち一方の光学素子が他方の光学素子
よりも前記可動光学部材の近くに配置されており、前記可動光学部材が前記挿入位置から前記退避位置に回
動する際に、この可動光学部材の瞬間回転中心の絶対座
標上での位置が前記光路の光軸方向のうち前記一方の光
学素子から離れる方向に変位することを特徴とする請求
項２から４のいずれかに記載の光学装置。
【請求項６】前記挿入位置に位置する可動光学部材の
光軸方向における回動中心側に、他の光学素子が光軸に
対して傾斜配置されており、前記可動光学部材が前記挿入位置から前記退避位置に回
動する際に、この可動光学部材の瞬間回転中心の絶対座
標上での位置が、前記他の光学素子に近付く側に変位す
ることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の
光学装置。
【請求項７】前記挿入位置に位置する可動光学部材の
光軸方向における回動中心とは反対側に、他の光学素子
が傾斜配置されており、前記可動光学部材が前記挿入位置から前記退避位置に回
動する際に、この可動光学部材の瞬間回転中心の絶対座
標上での位置が、前記他の光学素子から離れる側に変位
することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載
の光学装置。
【請求項８】前記可動光学部材が、カムを含むリンク
機構により回動することを特徴とする請求項２から７の
いずれかに記載の光学装置。
【請求項９】前記可動光学部材の回動中心が、この可
動光学部材の厚さ方向外方で、かつ前記光路内における
光軸上以外の部分を通る光軸直交方向に平行な軸上に固
定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装
置。
【請求項１０】前記可動光学部材の回動中心が、前記
光路内における光軸より前記退避位置の側の部分を通る
光軸直交方向に平行な軸上に固定されていることを特徴
とする請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】前記光路の光軸方向における前記可動
光学部材の両側に他の光学素子がそれぞれ配置され、こ
れら他の光学素子のうち一方の光学素子が他方の光学素
子よりも前記挿入位置に位置する前記可動光学部材の近
くに位置するように配置されており、前記可動光学部材の回動中心が、前記光路の光軸方向の
うち前記他方の光学素子の側に位置することを特徴とす
る請求項９又は１０に記載の光学装置。
【請求項１２】前記可動光学部材を収容する装置本体
の内面に、回動する前記可動光学部材との干渉を防止す
るための切り欠きを形成したことを特徴とする請求項１
１に記載の光学装置。
【請求項１３】前記可動光学部材が、光学素子と、こ
の光学素子を保持する保持部材とから構成されているこ
とを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光
学装置。
【請求項１４】光軸に対して傾斜配置されたミラー部
材と、光路内に光軸に直交するように位置する挿入位置
と前記光路外に退避する退避位置との間で移動可能な可
動光学部材と有する光学装置において、前記可動光学部材の挿入位置を前記ミラー部材の隣接空
間とし、前記挿入位置と前記退避位置との間で移動する前記可動
光学部材の移動軌跡が、前記ミラー部材と前記挿入位置
および前記退避位置に位置する可動光学部材とにより形
成される略三角柱状の空間と重なりを持つ構成としたこ
とを特徴とする光学装置。
【請求項１５】前記可動光学部材は、入射角特性が不
均一であることを特徴とする請求項１から１４に記載の
光学装置。
【請求項１６】前記可動光学部材の移動軌跡が略円弧
形状であることを特徴とする請求項１から１４に記載の
光学装置。
【請求項１７】請求項１から１６のいずれかに記載の
光学装置を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】光路や流路に対して所定の部材を挿入
・退避させるために前記所定の部材を回転させる回転機
構を有する光や流体を伝搬させる装置において、前記回転機構は、回転時に前記所定の部材における退避
位置に近い側の端部が前記光路や流路に平行又はほぼ平
行に変位するようにその瞬間回転中心を変位させる機構
であることを特徴とする光や流体を伝搬させる装置。
【請求項１９】前記所定の部材の瞬間回転中心の絶対
座標上での位置が、この所定の部材が挿入位置と退避位
置との間で回動する間に前記光路や流路の軸方向および
軸直交方向のうち少なくとも一方に変位することを特徴
とする請求項１８に記載の光や流体を伝搬させる装置。
【請求項２０】前記所定の部材が挿入位置から退避位
置に回動する際に、この所定の部材の瞬間回転中心の絶
対座標上での位置が前記軸直交方向における前記退避位
置の側とは反対側に変位することを特徴とする請求項１
８又は１９に記載の光や流体を伝搬させる装置。