JP2008275734A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズを保持した移動鏡筒が固定鏡筒内を移動する投射レンズを用いることにより、小型化を可能とする。
【解決手段】６群鏡筒３６はプラスチックレンズ４０を接着剤により固定し、６群鏡筒３６の外周部は７群鏡筒３７の内部空間を光軸方向に移動するようになっている。６群鏡筒３６においては、プラスチックレンズ４０の射出口４０ａが１２０°位相回転して保持できる３個所に、ゲート逃げ部３６ａが設けられ、このゲート逃げ部３６ａとは異なる３個所の位相位置に接着壁３６ｂが設けられている。
７群鏡筒３７には、プラスチックレンズ４０の射出口４０ａと同位相で、射出口４０ａの逃げ部３７ａを外周部に開口して設けられている。また、６群鏡筒３６の外周に突出した接着壁３６ｂと同位置に、７群鏡筒３７の外周部に接着壁逃げ部３７ｂを開口している。これにより、６群鏡筒３６の外周部は７群鏡筒３７の内部空間を光軸方向に移動可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、投射レンズを用いたプロジェクタなどの光学装置に関するものである。

従来、レンズの固定保持手段としては、押え環などで押さえ付ける固定保持や熱加締めによる固定保持、接着剤を介しての固定保持などが採用されている。接着剤を介してレンズを鏡筒内に固定保持させる保持装置としては、例えば特許文献１、２に開示されている。

図１０は特許文献１のレンズ保持装置の横断面図、図１１は縦断面図である。レンズ１の外周部に第１の突起部１ａと、この突起部１ａよりも中心側に光軸方向に突出した第２の突起部１ｂとが設けられており、第２の突起部１ｂにおける光軸方向の面のみがレンズ鏡筒２の光軸方向と当接している。第１の突起部１ａにおける光軸方向の面とレンズ鏡筒２の光軸方向の面、或いは第２の突起部１ｂにおける径方向の面とレンズ鏡筒２の内周部は非接触とされている。第１の突起部１ａとレンズ鏡筒２との間の空隙に、凝固時にレンズの材質よりもヤング率が小さくなる接着剤３を充填することにより、レンズ１を固定保持している。

液晶表示素子やＤＭＤ等の各種変調デバイスにより形成された画像を、投射レンズによりスクリーンに拡大投射する画像表示装置においても、接着剤を使用するレンズ固定保持手段が用いられることがある。

特公平３−６０４０４号公報 特開昭６１−１０７３０７号公報

しかし、接着剤を用いるレンズ保持手段によると、レンズ有効径内に接着剤が入り込むことを防止するために、レンズ外径が大きくなり、それに伴いレンズを保持するレンズ鏡筒の外径も大きくなる。また、接着剤により固定保持したレンズを有する移動群が、固定鏡筒内を移動する際には、移動群との干渉を防ぐために、固定鏡筒の内径部には移動鏡筒外径部との間に空隙を設ける必要があり、その結果として固定鏡筒の外径も大きくなる。

プロジェクタなどの画像表示装置に用いられる投射レンズにおいて、投射レンズの後群内部を移動する移動群に接着剤を介したレンズ保持手段を用いることは、後群鏡筒の大型化から光学ボックスの大型化、画像表示装置の大型化に繋がることになる。

また、熱加締めや押え環等の固定保持手段を用いた場合も、有効径外に固定保持のための余裕を設けるためにレンズ外径は大きくなり、上記と同様の構成の投射レンズにおいて、後群鏡筒の大型化から光学ボックスの大型化、画像表示装置が大型化する。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、レンズを固定保持した移動群が鏡筒内を移動する投射レンズを用いることにより、画像表示装置の小型化を可能とする光学装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る光学装置の技術的特徴は、変調デバイスからの画像を投射する移動レンズ群を含む複数のレンズ群から成る投射レンズを有し、該投射レンズの前記変調デバイスに最も近接したレンズ群を保持する固定鏡筒の外周部に開口部を設け、前記固定鏡筒に隣接する移動鏡筒のレンズを保持する外周壁の一部及び／又は前記移動鏡筒が保持するレンズの一部が、前記固定鏡筒に設けた前記開口部内を移動するようにしたことにある。

本発明に係る光学装置によれば、移動鏡筒が保持するレンズの一部及び／又は移動鏡筒の保持個所の外周壁の一部が、固定鏡筒の外周部に設けた開口部内を移動可能とすることにより、移動鏡筒は固定鏡筒の内部空間を非接触状態で光軸方向に移動可能となる。また、これにより固定鏡筒を小型化することができ、全体として更なる小型化を図ることができる。

本発明を図１〜図９に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の光学装置の一例である実施例１の投射レンズを有する画像表示装置（プロジェクタ）の構成図である。図１において、光源１１はリフレクタ１２により囲まれ、光源１１の前方には、第１フライアイレンズ１３、第２フライアイレンズ１４、偏光変換素子１５、コンデンサレンズ１６、ミラー１７が配列されている。ミラー１７の反射方向には、ダイクロイックミラー１８、ミラー１９が配列され、ダイクロイックミラー１８の反射方向にはダイクロイックミラー２０、ミラー２１が配列されている。

ミラー１９の反射方向には、フィールドレンズ２２Ｂ、液晶パネル２３Ｂ、色合成プリズム２４が配列されている。また、ダイクロイックミラー２０の反射方向には、フィールドレンズ２２Ｇ、液晶パネル２３Ｇ、色合成プリズム２４が配列されている。ミラー２１の反射方向には、フィールドレンズ２５を介してミラー２６が設けられ、ミラー２６の反射方向にはフィールドレンズ２２Ｒ、液晶パネル２３Ｒ、色合成プリズム２４が配置されている。そして、３方向からの光束が入射した色合成プリズム２４の出射方向に投射レンズ３０が配置されている。

光源１１からの光は放物面などのリフレクタ１２により透過タイプの変調デバイスの方向に反射され、見掛け上、無限遠方からの光源１１から発せられたほぼ平行光が第１フライアイレンズ１３に導かれる。導かれた光は第１フライアイレンズ１３の作用により複数の光束に分割され、分割された光束は第２フライアイレンズ１４に導かれる。第２フライアイレンズ１４からの各光束は、ランダムな振動成分を持つ無偏光光である自然光から振動面を揃えられ、つまり偏光方向を揃えるように偏光振動面が変換されてコンデンサレンズ１６に導かれる。

偏光光はダイクロイックミラー１８、２０で色分解され、更にフィールドレンズ２２Ｒ、２２Ｇ及び２２Ｂを通して画像表示素子である透過タイプの変調デバイスである液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ及び２３Ｂを照明している。３つの液晶パネル２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂからの画像光は、色合成プリズム２４により合成され、合成された画像光は投射レンズ３０によってスクリーンに拡大投影される。投射レンズ３０の鏡筒は直接画像形成に寄与しない光線の除去する機能を有している。

また、反射型液晶パネルを用いた画像表示装置でも、同様の投射レンズ３０を用いて、反射タイプの変調デバイスにより形成された画像光をスクリーンに拡大投影する構成とされている。

図２は投射レンズ３０の分解斜視図であり、投射レンズ３０内には、光軸方向に１群鏡筒３１、２群鏡筒３２、３群鏡筒３３、４群鏡筒３４、５群鏡筒３５、６群鏡筒３６、７群鏡筒３７が順次に配列されている。更に、固定筒３８、カム環３９が配置されている。１群鏡筒３１は投射側のレンズ群を保持し、７群鏡筒３７は画像表示装置の色合成プリズム２４に最も近接するリレー系レンズ群を保持する固定鏡筒である。

１群鏡筒３１の外周にはヘリコイドねじが設けられており、２群鏡筒３２の内径に設けられたヘリコイドねじと螺合され、２群鏡筒３２は固定筒３８にスラスト方向からビスにより固定されている。１群鏡筒３１が手動又は電動により光軸周りに回動されると、１群鏡筒３１は光軸方向に移動しフォーカシングを行う。

３群鏡筒３３、４群鏡筒３４、５群鏡筒３５、６群鏡筒３６はそれぞれズーム系の移動レンズ群を保持する移動鏡筒である。カム環３９の回転により、各鏡筒３３〜３６はカム環３９のカム溝及び固定筒３８の直線溝の作用により、光軸方向に所定の量だけ移動しズーミングを行う。７群鏡筒３７は固定筒３８にスラスト方向から図示しないビスにより固定されている。

図３は要部の斜視図、図４は分解斜視図、図５は断面図である。ズーム系レンズ群を保持する６群鏡筒３６は、偏芯調整を行ったプラスチックレンズ４０を接着剤を介して固定しており、プラスチックレンズ４０を含む６群鏡筒３６の外周部は、隣接する７群鏡筒３７の内部空間内を光軸方向に移動するようになっている。６群鏡筒３６においては、プラスチックレンズ４０の射出口４０ａが複数個所、例えば円周方向に１２０°位相回転して保持する３個所に、ゲート逃げ部３６ａが設けられている。また、このゲート逃げ部３６ａとは異なる３個所の位相位置に、６群鏡筒３６の接着壁３６ｂが設けられている。

６群鏡筒３６の接着壁３６ｂの内周は、プラスチックレンズ４０の外周との間に偏芯調整分と接着剤充填分の空隙を形成している。更に従来では、７群鏡筒３７の内周には、プラスチックレンズ４０の射出口４０ａと６群鏡筒３６の接着壁３６ｂが非接触で移動可能となるように空隙を設ける必要があり、７群鏡筒３７の外周の大型化に繋がっていた。

しかし、本実施例の７群鏡筒３７では、プラスチックレンズ４０の射出口４０ａと同位相において、射出口４０ａの射出口逃げ部３７ａが７群鏡筒３７の外周部に開口されている。また、６群鏡筒３６の外周に突出した接着壁３６ｂと同位置に、７群鏡筒３７の外周部に接着壁逃げ部３７ｂが開口されている。

これにより、７群鏡筒３７は小型でありながら、プラスチックレンズ４０の射出口４０ａは７群鏡筒３７の射出口逃げ部３７ａ内を、６群鏡筒３６の接着壁３６ｂは７群鏡筒３７の接着壁逃げ部３７ｂ内を非接触状態で移動することが可能となる。そして、プラスチックレンズ４０の射出口４０ａと接着壁３６ｂを除く６群鏡筒３６の外周部は、７群鏡筒３７の内部空間を非接触の状態で移動することができる。

図６は実施例２の要部の斜視図、図７は分解斜視図である。実施例１の図３〜図５と同様の構成の投射レンズ３０の一部であり、６群鏡筒３６に保持されて７群鏡筒３７の内部空間を直進移動するレンズは、その材質を実施例１とは異なり、ガラスレンズ４１としている。

６群鏡筒３６は偏芯調整を行ったガラスレンズ４１を接着剤を介して固定されており、ガラスレンズ４１を含む６群鏡筒３６の外周部は、７群鏡筒３７の内部空間を光軸方向に移動可能とされている。６群鏡筒３６には、１２０°位相回転して保持できる３個所に、接着壁３６ｂが設けられている。接着壁３６ｂの内周は、ガラスレンズ４１の外周との間に、偏芯調整分と接着剤充填分の空隙が形成されている。

６群鏡筒３６の外周に突出した接着壁３６ｂと同位置に、７群鏡筒３７の外周部に接着壁逃げ部３７ｂが開口されている。これにより、７群鏡筒３７は小型でありながら、６群鏡筒３６の接着壁３６ｂは７群鏡筒３７の接着壁逃げ部３７ｂ内を、接着壁３６ｂを除く６群鏡筒３６の外周部は、７群鏡筒３７の内部空間を非接触状態で移動することができる。

図８は実施例３の要部の斜視図、図９は分解斜視図である。実施例２の図６、図７と同様の構成をした投射レンズ３０の一部であるが、ガラスレンズ４１の固定保持手段が実施例２と異なり、６群鏡筒３６はガラスレンズ４１を熱加締めにより保持している。

６群鏡筒３６には、１２０°位相回転して保持できる３個所に外周に突出した加締め爪３６ｃが設けられ、加締め爪３６ｃと同位相で、７群鏡筒３７の外周部に加締め爪逃げ部３７ｃが開口されている。

これにより、７群鏡筒３７は小型でありながら、６群鏡筒３６の加締め爪３６ｃは７群鏡筒３７の加締め爪３６ｃの逃げ部３７ｃ内を、加締め爪３６ｃを除く６群鏡筒３６の外周部は、７群鏡筒３７の内部空間を非接触状態で移動することが可能である。

以上の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。なお、画像表示素子として反射型液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いてもよい。

実施例の投射レンズを用いた画像表示装置の構成図である。 実施例１の投射レンズの分解斜視図である。 要部の斜視図である。 分解斜視図である。 断面図である。 実施例２の要部の斜視図である。 分解斜視図である。 実施例３の要部の斜視図である。 分解斜視図である。 従来のレンズ固定保持装置の横断面図である。 縦断面図である。

符号の説明

１１ 光源
１５ 偏光変換素子
２３ 液晶パネル
２４ 色合成プリズム
３０ 投射レンズ
３１ １群鏡筒
３２ ２群鏡筒
３３ ３群鏡筒
３４ ４群鏡筒
３５ ５群鏡筒
３６ ６群鏡筒
３６ａ ゲート逃げ部
３６ｂ 接着壁
３６ｃ 加締め爪
３７ ７群鏡筒
３７ａ ゲート逃げ部
３７ｂ 接着壁逃げ部
３７ｃ 加締め爪逃げ部
３８ 固定筒
３９ カム環
４０ プラスチックレンズ
４０ａ 射出口
４１ ガラスレンズ

Claims (5)

1. 変調デバイスからの画像を投射する移動レンズ群を含む複数のレンズ群から成る投射レンズを有し、該投射レンズの前記変調デバイスに最も近接したレンズ群を保持する固定鏡筒の外周部に開口部を設け、前記固定鏡筒に隣接する移動鏡筒のレンズを保持する外周壁の一部及び／又は前記移動鏡筒が保持するレンズの一部が、前記固定鏡筒に設けた前記開口部内を移動するようにしたことを特徴とする光学装置。
2. 前記移動鏡筒に保持したレンズはプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記移動鏡筒に保持したレンズは熱加締めにより固定したことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
4. 前記移動鏡筒に保持したレンズは接着により固定したことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
5. 前記固定鏡筒は円周方向の複数個所に前記開口部を配置したことを特徴とする請求項１〜４に記載の光学装置。

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