JP2016080823A - 投射レンズ鏡筒、投射表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のレンズ群に対して、光学特性の補正を行うことができる投射レンズ鏡筒および投射表示装置を提供すること。【解決手段】 画像表示素子からの光を、スクリーンに投射像として結像させるレンズ光学系２を備える投射レンズ鏡筒１００において、投射レンズ鏡筒１００の温度変化により生じる光学特性の変化に起因した投射像の画質の低下を抑えるために補正の対象とする光学特性が互いに異なる少なくとも２つ以上のレンズ群５，８をそれぞれ光軸Ｘに沿って移動させ、補正の対象とする光学特性の補正を行う補正機構３９，４０を備えること。【選択図】図１

Description

本発明は、投射レンズ鏡筒および投射表示装置に関する。

投射表示装置の投射レンズ鏡筒は、光源からの光により加熱される。この加熱により投射レンズ鏡筒の温度が上昇すると、投射レンズ鏡筒の光学特性が変化し、投射像の画質の低下を招くという問題が知られている。特許文献１には、投射レンズ鏡筒の温度上昇により変化する焦点距離を補正するように、レンズ群の位置を補正する補正機構を備える投射レンズ鏡筒が開示されている。しかしながら、投射レンズ鏡筒の温度が上昇することによる投射像の画質の低下は、焦点位置の変化のみに起因するものではなく、他の光学特性の変化によっても画質は低下する。

特開２００８−２６８６４号公報

そこで、本発明は、複数のレンズ群に対して、光学特性の補正を行うことができる投射レンズ鏡筒および投射表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、画像表示素子からの光を、スクリーンに投射像として結像させるレンズ光学系を備える投射レンズ鏡筒において、投射レンズ鏡筒の温度変化により生じる光学特性の変化に起因した投射像の画質の低下を抑えるために補正の対象とする光学特性が互いに異なる少なくとも２つ以上のレンズ群をそれぞれ光軸に沿って移動させ、補正の対象とする光学特性の補正を行う補正機構を備えることとする。

また、上記発明に加えて、補正機構が備えられる２つ以上のレンズ群のうち、少なくとも１つレンズ群は、補正の対象とする光学特性としてバックフォーカスを補正できるバックフォーカス補正用レンズ群であり、他の少なくとも１つレンズ群は、補正の対象とする光学特性として像面湾曲を補正できる像面湾曲補正用レンズ群であることとする。

また、上記発明に加えて、焦点調節を行うために移動されるレンズ群を像面湾曲補正用レンズ群とすることとする。

また、上記発明に加えて、像面湾曲補正用レンズ群は、バックフォーカス補正用レンズ群よりもスクリーン側に配置されていることとする。

また、上記発明に加えて、投射レンズ鏡筒の絞りよりも画像表示素子側に配置されるレンズ群の少なくとも１つのレンズ群に、補正機構が備えられることとする。

また、上記発明に加えて、少なくとも１つのレンズ群は、絞りに隣接するレンズ群であることとする。

また、上記発明に加えて、絞りは、投射レンズ鏡筒が取り付けられる投射表示装置の筐体内に配置されていることとする。

また、上記発明に加えて、補正機構のうち少なくとも１つ補正機構は、投射レンズ鏡筒の絞りにスクリーン側で隣接するレンズ群よりもスクリーン側であって、投射レンズ鏡筒が取り付けられる投射表示装置の筐体の外側に配置されるレンズ群に備えられていることとする。

上記課題を解決するために、投射表示装置の投射レンズ鏡筒を上述した投射レンズ鏡筒とすることとする。

本発明の第１の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒の構成を説明するための図である。 図１に示す投射レンズ鏡筒の第２レンズ群の保持構造部分を拡大して示す図である。 図１に示す投射レンズ鏡筒の第４レンズ群の保持構造部分を拡大して示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒の構成を説明するための図である。 本発明の第３の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒の構成を説明するための図である。 レンズ間に中間像を形成するレンズ群の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒１００について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒１００の構成を説明するための図である。図１は、投射レンズ鏡筒１００の光軸Ｘを含む断面のうち、光軸Ｘの片側の断面の概略の構成を示す図である。図１において、投射レンズ鏡筒１００の右方から左方に向けて、図示外の画像表示素子からの光が進行し、投射レンズ鏡筒１００から左方に出射する。投射レンズ鏡筒１００から出射した光は、図示外のスクリーンに投射される。

以下の説明において、投射レンズ鏡筒１００を通過する光の進行方向を前方（前側）、その反対方向を後方（後側）として説明する。なお、図１を含め、以下に説明する各図において、図面を判り易くするため、必要に応じて断面部のハッチングを省略している。

（投射レンズ鏡筒１００の概略の構成）
投射レンズ鏡筒１００は、レンズ光学系２と、鏡筒３とを有する。レンズ光学系２は、前方から順に、第１レンズ群４と、第２レンズ群５と、第３レンズ群６と、第４レンズ群７と、第５レンズ群８とを有する。第１レンズ群４、第３レンズ群６および第４レンズ群７は、固定レンズである。第２レンズ群５および第５レンズ群８は可動レンズである。なお、図に示される各レンズ群の構成は簡略化されていて、実際のレンズ光学系２は、要求される光学特性に応じた適宜の構成とする。

第２レンズ群５は、次の３つの目的で移動させられる。１つ目は、投射レンズ鏡筒１００の組立工程の中の一工程である調整工程において、投射レンズ鏡筒１００が所定の光学特性に設定されるように、第２レンズ群５の位置決めを行うための移動である。２つ目は、投射レンズ鏡筒１００により投射像をスクリーンに結像させる際に、結像のピント調整を行うための移動である。３つ目は、投射レンズ鏡筒１００により投射像をスクリーンに投射させている際に、投射レンズ鏡筒１００の温度が上昇することにより悪化する像面湾曲を補正するための移動である。

第５レンズ群８は、投射レンズ鏡筒１００により投射像をスクリーンに投射させている際に、投射レンズ鏡筒１００の温度が上昇することにより変化するバックフォーカスのずれを補正するために移動させられる。

鏡筒３は、フランジ部９と、固定筒１０と、直進案内筒１１と、第１カム筒１２と、第２カム筒１３と、回転環１４等とを有する。フランジ部９は、図示外の投射表示装置の筐体１５に対して投射レンズ鏡筒１００を取り付ける取付部として機能する。固定筒１０は、フランジ部９に対して、ビス１６により固定される。直進案内筒１１、第１カム筒１２、第２カム筒１３、回転環１４等は、固定筒１０に対して取り付けられる。第１カム筒１２および回転環１４は、固定筒１０の外周に配置される。直進案内筒１１は、固定筒１０の内周に配置される。第２カム筒１３は、直進案内筒１１の内周に配置される。

（第１レンズ群４の保持構造）
第１レンズ群４は、第１レンズ群保持枠１７に保持される。第１レンズ群保持枠１７は、固定筒１０の前端部に取り付けられ、ビス１８により固定される。したがって、第１レンズ群保持枠１７に保持される第１レンズ群４は、固定筒１０に対して固定されている。

（第２レンズ群５の保持構造）
図１に加えて、図２を参照しながら第２レンズ群５の保持構造について説明する。図２は、投射レンズ鏡筒１００の第２レンズ群５の保持構造部分を拡大して示す図である。

第２レンズ群５は、第２レンズ群保持枠１９に保持されている。第２レンズ群５は、第２レンズ群保持枠１９および外周筒２０を介して第２カム筒１３に取り付けられている。第２レンズ群保持枠１９の前端部には、前方に突出するピン１９Ａが備えられている。外周筒２０の前端部には、内側（光軸Ｘの側）に突出するフランジ部２０Ａが形成されている。フランジ部２０Ａには、ピン１９Ａを前後方向に移動可能にガイドする孔部２０Ｂが形成されている。つまり、第２レンズ群保持枠１９は、ピン１９Ａを孔部２０Ｂに挿入させることで、前後方向に移動可能にガイドされた状態で外周筒２０に連結されている。ピン１９Ａは、コイルバネ１９Ｂのコイル内に通され、コイルバネ１９Ｂは、フランジ部２０Ａに反力を取って第２レンズ群保持枠１９を後方に付勢している。

第２レンズ群保持枠１９と第２レンズ群保持枠１９の外周に配置される外周筒２０との間には、熱変形枠４１が配置されている。第２レンズ群保持枠１９の前端部には、外周側（光軸Ｘから離れる側）に突出するフランジ部１９Ｃが形成されている。また、外周筒２０の後端部には内側に突出するフランジ部２０Ｃが形成されている。

熱変形枠４１は、前端をフランジ部１９Ｃに当接させ、また、後端をフランジ部２０Ｃに当接された状態で、第２レンズ群保持枠１９と外周筒２０との間に配置されている。上述したように、第２レンズ群保持枠１９は、コイルバネ１９Ｂにより後方に付勢されている。したがって、熱変形枠４１は、第２レンズ群保持枠１９のフランジ部１９Ｃと外周筒２０のフランジ部２０Ｃとの間に後方へ付勢された状態で挟持されている。

熱変形枠４１は、たとえば、鏡筒３を構成する他の部材よりも線膨張係数が大きなＰＯＭ（ポリオキシメチレン）等の材料で形成されている。鏡筒３を構成する固定筒１０、直進案内筒１１、第１カム筒１２、第２カム筒１３および回転環１４は、ＰＯＭに比べて線膨張係数が小さなアルミ等の材質で形成されている。

外周筒２０には、第１カムフォロア２１が備えられている（図１参照）。第１カムフォロア２１は、第２カム筒１３に形成される第２カム溝２２および直進案内筒１１に形成される直進案内溝２３に係合している。

直進案内筒１１と回転環１４とは、カムフォロア２４を介して一体に連結されている。カムフォロア２４は、固定筒１０に形成される溝２５に挿通されている。溝２５は、固定筒１０を内周と外周とに貫通し、光軸Ｘの周方向に平行な溝である。したがって、直進案内筒１１および回転環１４は、カムフォロア２４を溝２５にガイドさせて、光軸Ｘの周方向に沿って回転することができる。なお、直進案内筒１１および回転環１４の周方向への回転は、投射レンズ鏡筒１００の組立工程内の調整工程で行われるものであり、調整工程が終わった後、ピン３７により回転環１４は固定筒１０に対して固定される。

第２カム筒１３の前端部には、第２カムフォロア２６が備えられている。第２カムフォロア２６は、固定筒１０に形成される直進案内溝２７および第１カム筒１２に形成される第２カム溝２８に係合している。

固定筒１０には、外周に突出するカムフォロア２９が備えられている。第１カム筒１２には、カムフォロア２９が挿通される溝３０が形成されている。溝３０は、第１カム筒１２を内周と外周とに貫通し、光軸Ｘの周方向に平行な溝である。したがって、第１カム筒１２は、溝３０をカムフォロア２９にガイドさせることにより光軸Ｘの周方向に沿って回転させることができる。

第１カム筒１２の外周には、飾り環３１が備えられ、飾り環３１は、ビス３２により第１カム筒１２と一体に連結されている。したがって、投射レンズ鏡筒１００のユーザー（操作者）が飾り環３１を光軸Ｘの周方向に回転させると、第１カム筒１２も飾り環３１と一体に回転する。

（第３レンズ群６の保持構造）
第３レンズ群６は、第３レンズ群保持枠３３に保持される。第３レンズ群保持枠３３は、固定筒１０に取り付けられ、ビス３４により固定される。したがって、第３レンズ群保持枠３３に保持される第３レンズ群６は、固定筒１０に対して固定されている。

（第４レンズ群７の保持構造）
図１に加えて、図３を参照しながら第４レンズ群７の保持構造について説明する。図３は、投射レンズ鏡筒１００の第４レンズ群７の保持構造部分を拡大して示す図である。

第４レンズ群７は、第４レンズ群保持枠３５に保持される。第４レンズ群保持枠３５は、固定筒１０に取り付けられている。第４レンズ群保持枠３５の前端部には外側（光軸Ｘから離れる側）に突出するフランジ部３５Ａが形成されている。フランジ部３５Ａがビス３６により固定筒１０に固定され、第４レンズ群保持枠３５は固定筒１０に対して固定された状態で取り付けられている。したがって、第３レンズ群保持枠３３に保持される第４レンズ群７は、固定筒１０に対して固定されている。

（第５レンズ群８の保持構造）
図１に加えて、図３を参照しながら第５レンズ群８の保持構造について説明する。図３は、投射レンズ鏡筒１００の第２レンズ群５の保持構造部分を拡大して示す図である。

第５レンズ群８は、第５レンズ群保持枠３８に保持され、第５レンズ群保持枠３８および第４レンズ群保持枠３５を介して固定筒１０に取り付けられている。第５レンズ群保持枠３８の前端部には、前方に突出するピン３７が備えられている。

フランジ部３５Ａには、ピン３７を前後方向に移動可能にガイドする孔部３５Ｂが形成されている。つまり、第５レンズ群保持枠３８は、ピン３７を孔部３５Ｂに挿入し、前後方向に移動可能にガイドされた状態で第４レンズ群保持枠３５に連結されている。ピン３７は、コイルバネ３７Ａのコイル内に通され、コイルバネ３７Ａは、フランジ部３５Ａに反力を取って第５レンズ群保持枠３８を後方に付勢している。

第４レンズ群保持枠３５と第５レンズ群保持枠３８との間には、熱変形枠４２が配置されている。第４レンズ群保持枠３５の後端部には、前方に面を向ける段面３５Ｃが形成されている。熱変形枠４２は、前端をフランジ部３８Ａに当接させ、また、後端を段面３５Ｃに当接された状態で、第４レンズ群保持枠３５と第５レンズ群保持枠３８との間に配置されている。第５レンズ群保持枠３８は、コイルバネ３７Ａにより後方に付勢されている。したがって、熱変形枠４２は、第５レンズ群保持枠３８のフランジ部３８Ａと第４レンズ群保持枠３５の段面３５Ｃとの間に後方へ付勢された状態で挟持されている。

熱変形枠４２も熱変形枠４１と同様に、鏡筒３を構成する他の部材よりも線膨張係数が大きな材料として、たとえば、ＰＯＭにより形成されている。

（第２レンズ群５の移動）
第２レンズ群５の移動について、投射レンズ鏡筒１００の組立工程で行われる調整のための移動と、投射レンズ鏡筒１００により投射像をスクリーンに結像させる際のピント調整を行うための移動とについて説明する。

組立工程の調整工程時の移動は、回転環１４を回転させることにより行うことができる。第２カム筒１３が光軸Ｘの周りに回転してしまわないように治具等を用いて回転止めした状態で、回転環１４を回転させる。このとき回転環１４にカムフォロア２４を介して一体に連結されている直進案内筒１１も一緒に回転する。

直進案内筒１１が回転すると、直進案内溝２３が光軸Ｘの周方向に移動し、直進案内溝２３に係合する第１カムフォロア２１を周方向に移動せる。これにより、第２カム溝２２に係合する第１カムフォロア２１は、第２カム溝２２のガイドを受けて第２カム溝２２に形状に沿って前後に移動される。つまり、回転環１４を回転させると、第１カムフォロア２１が備えられている外周筒２０は第２カム溝２２の形状に従って前後に移動される。そして、外周筒２０に第２レンズ群保持枠１９を介して保持されている第２レンズ群５も外周筒２０と共に第２カム溝２２に沿って前後に移動する。調整工程時の第２レンズ群５の調整が終わった後、回転環１４は、ピン３７により固定筒１０に対して固定される。

ピント調整時の移動は、第１カム筒１２に固定される飾り環３１を回転させることで行うことができる。飾り環３１を回転させると第１カム筒１２が回転させられる。第１カム筒１２が回転すると、光軸Ｘの周方向への移動を直進案内溝２７により規制された第２カムフォロア２６は、第２カム溝２８の形状に沿って前後に移動する。つまり、第２カムフォロア２６が備えられる第２カム筒１３が、第２カム溝２８の形状に沿って前後に移動する。

第２カム筒１３が前後に移動すると、第２カム筒１３に形成される第２カム溝２２も前後に移動する。第２カム溝２２には、第１カムフォロア２１が係合している。したがって、第２カム溝２２が前後に移動すると第１カムフォロア２１も前後に移動し、第１カムフォロア２１が備えられる外周筒２０も移動する。そして、外周筒２０に連結される第２レンズ群保持枠１９も外周筒２０と共に移動し、第２レンズ群保持枠１９に保持される第２レンズ群５が移動する。つまり、飾り環３１を回転すると、第２レンズ群５が第２カム溝２８の形状に従って前後に移動する。

（補正機構３９，４０）
投射レンズ鏡筒１００には、補正機構３９および補正機構４０が備えられている。補正機構３９は、第２レンズ群５に備えられ、主に、投射レンズ鏡筒１００の温度の上昇に伴い悪化する像面湾曲を補正する機能を有する。また、補正機構４０は、第５レンズ群８に備えられ、主に、投射レンズ鏡筒１００の温度の上昇に伴い変化するバックフォーカスを補正する機能を有する。

（補正機構３９）
補正機構３９は、第２レンズ群保持枠１９と、外周筒２０と、ピン１９Ａと、コイルバネ１９Ｂと、熱変形枠４１等を有する。投射レンズ鏡筒１００が加熱され温度が高くなると、温度の高さに応じて熱変形枠４１は前後方向に膨張し、コイルバネ１９Ｂの付勢力に抗して第２レンズ群保持枠１９を前方に移動させる。この第２レンズ群保持枠１９の移動により第２レンズ群５が移動し、主に像面湾曲の補正が行われる。熱変形枠４１の線膨張係数や体積等は、補正機構３９の補正量が投射レンズ鏡筒１００の温度に対する像面湾曲の必要な補正量に一致するように設定する。

（補正機構４０）
補正機構４０は、第４レンズ群保持枠３５と、第５レンズ群保持枠３８と、ピン３７と、コイルバネ３７Ａと、熱変形枠４２等を有する。投射レンズ鏡筒１００が加熱され温度が高くなると、温度の高さに応じて熱変形枠４２の前後方向に膨張し、コイルバネ３７Ａの付勢力に抗して第５レンズ群保持枠３８を前方に移動させる。この第４レンズ群保持枠３５の移動により第２レンズ群５が移動し、主にバックフォーカスの補正が行われる。熱変形枠４２の線膨張係数や体積等は、補正機構４０の補正量が投射レンズ鏡筒１００の温度に対するバックフォーカスの必要な補正量に一致するように設定する。

（第１の実施の形態の主な効果）
第１の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒１００は、図示外の画像表示素子からの光を、図示外のスクリーンに投射像として結像させるレンズ光学系２を備える。第２レンズ群５と第５レンズ群８とは、投射レンズ鏡筒１００の温度変化により生じる光学特性の変化に起因した投射像の画質の低下を抑えるために補正の対象とする光学特性（以下、「補正要素」と記載する。）が互いに異なっている。投射レンズ鏡筒１００の第２レンズ群５は、像面湾曲補正用レンズ群であり、他のレンズ群に比べて像面湾曲の補正を効果的に行えるレンズ群である。一方、第５レンズ群８は、バックフォーカス補正用レンズ群であり、他のレンズ群に比べてバックフォーカスの補正を効果的に行えるレンズ群である。そして、投射レンズ鏡筒１００は、第２レンズ群５に補正機構３９を備え、さらに、第５レンズ群８にも補正機構４０を備える。

上述のように第２レンズ群５と第５レンズ群８とにそれぞれ補正機構を備えることにより、第２レンズ群５と第５レンズ群８とをそれぞれ個別に光軸Ｘに沿って移動でき、補正要素として、像面湾曲およびバックフォーカスの補正を行うことができる。また、投射レンズ鏡筒１００は、他のレンズ群に比べて像面湾曲の補正を効果的に行うことができる第２レンズ群５に補正機構３９を備え、また、他のレンズ群に比べてバックフォーカスの補正を効果的に行うことができる第５レンズ群８に補正機構４０を備えている。

このように、補正を行いたい補正要素の補正を効果的に行うことができるレンズ群に、個別に補正機構を備えることで、投射レンズ鏡筒１００の温度が上昇したときに生じる光学特性の変化を効果的に補正することができる。これに対し、仮に、一つのレンズ群で一つの補正要素だけを補正の対象とした場合には、一つの補正要素の補正により他の補正要素が大きくなってしまう虞がある。投射レンズ鏡筒１００は、補正要素の対象となるレンズ群毎に補正機構を備えるため、補正要素を効果的に補正できる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒２００の構成を説明するための図であり、投射レンズ鏡筒２００の光軸Ｘを含む断面のうち、光軸Ｘの片側の断面の概略の構成を示す図である。前後方向については、図１と同様であり、投射レンズ鏡筒１００と同様の構成部分については、同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。

（投射レンズ鏡筒２００の概略の構成）
投射レンズ鏡筒２００は、レンズ光学系２０２と鏡筒２０３とを有する。レンズ光学系２０２は、前方から順に、第１レンズ群２０４と、第２レンズ群２０５と、第３レンズ群２０６と、第４レンズ群２０７と、第５レンズ群２０８と、第６レンズ群２０９とを有する。第１レンズ群２０４、第３レンズ群２０６および第６レンズ群２０９は、固定レンズである。第２レンズ群２０５、第４レンズ群２０７および第５レンズ群２０８は可動レンズである。なお、図に示される各レンズ群の構成は簡略化されていて、実際のレンズ光学系２０２は、要求される光学特性に応じた適宜の構成とする。

第２レンズ群２０５は、２つの目的で移動させられる。１つ目は、投射レンズ鏡筒２００の組立工程の中の一工程である調整工程において、投射レンズ鏡筒２００が所定の光学特性に設定されるように、第２レンズ群２０５の位置決めを行うための移動である。２つ目は、投射レンズ鏡筒２００により投射像をスクリーンに結像させる際に、結像のピント調整を行うための移動である。

第４レンズ群２０７は、投射レンズ鏡筒２００により投射像をスクリーンに投射させている際に、投射レンズ鏡筒２００の温度が上昇することにより変化するバックフォーカスのずれを補正するために移動させられる。第５レンズ群２０８は、投射レンズ鏡筒２００により投射像をスクリーンに投射させている際に、投射レンズ鏡筒２００の温度が上昇することにより悪化する像面湾曲を補正するために移動させられる。

第２レンズ群２０５は、第２レンズ群保持枠１９に保持されている。第２レンズ群保持枠１９には、第２カム筒１３に形成される第２カム溝２２および直進案内筒１１に形成される直進案内溝２３に係合す第１カムフォロア２１が備えられている。したがって、第２レンズ群２０５は、組立工程の調整工程時に、回転環１４を回転操作することで移動でき、これにより、投射レンズ鏡筒２００を所定の光学特性に設定することができる。

第４レンズ群２０７には、補正機構２１６が備えられている。補正機構２１６は、主に、投射レンズ鏡筒２００の温度上昇により変化するバックフォーカスのずれを補正する機能を有する。補正機構２１６は、第４レンズ群保持枠２１０と、熱変形枠２１１等を有する。第４レンズ群２０７は、第４レンズ群保持枠２１０に保持されている。第４レンズ群保持枠２１０には、熱変形枠２１１が一体に取り付けられている。第４レンズ群保持枠２１０は、熱変形枠２１１の後端側に取り付けられ、熱変形枠２１１の前端部は、ビス２１２により第３レンズ群保持枠３３に対して取り付けられている。熱変形枠２１１は、第３レンズ群保持枠３３に対して固定されている。

投射レンズ鏡筒２００が加熱され温度が高くなると、温度の高さに応じて熱変形枠２１１は前後方向に膨張し、第４レンズ群２０７を後方に移動させる。この第４レンズ群２０７の移動により第４レンズ群２０７が移動し、主にバックフォーカスの補正が行われる。熱変形枠２１１の線膨張係数や体積等は、補正機構２１６の補正量が投射レンズ鏡筒２００の温度に対するバックフォーカスの必要な補正量に一致するように設定する。

第５レンズ群２０８には、補正機構２１７が備えられている。補正機構２１７は、主に、投射レンズ鏡筒２００の温度上昇により悪化する像面湾曲を補正するために第５レンズ群２０８を移動する。補正機構２１７は、第５レンズ群保持枠２１４と、熱変形枠２１５と、外周筒２１４Ａ等を有する。

熱変形枠２１５と外周筒２１４Ａとは、熱変形枠２１１の外周に配置されている。第５レンズ群２０８は、第５レンズ群保持枠２１４に保持されている。第５レンズ群保持枠２１４は、第６レンズ群保持枠２１３の内周に、前後方向に移動可能にガイドされた状態で保持されている。熱変形枠２１５は、第５レンズ群保持枠２１４の前側に配置されている。熱変形枠２１５の前側には外周筒２１４Ａが配置されている。外周筒２１４Ａの前端部は、第６レンズ群保持枠２１３の前端部に取り付けられ、ビス２１９により固定されている。

第６レンズ群保持枠２１３には、第５レンズ群保持枠２１４の後端面と対向する位置に前方に面を向ける段面２１３Ａが形成されている。段面２１３Ａと第５レンズ群保持枠２１４の後端面との間には、波ワッシャー２１４Ｂが備えられている。波ワッシャー２１４Ｂは、第６レンズ群保持枠２１３の段面２１３Ａに反力を取って第５レンズ群保持枠２１４を前方に付勢している。したがって、熱変形枠２１５は、第６レンズ群保持枠２１３と外周筒２１４Ａとの間に前方へ付勢された状態で挟持されている。

投射レンズ鏡筒２００が加熱され温度が高くなると、温度の高さに応じて熱変形枠２１５は前後方向に膨張し、波ワッシャー２１４Ｂの付勢力に抗して第５レンズ群２０８を後方に移動させる。この第５レンズ群２０８の移動により第５レンズ群２０８が移動し、主に像面湾曲の補正が行われる。熱変形枠２１５の線膨張係数や体積等は、補正機構２１７の補正量が投射レンズ鏡筒２００の温度に対する像面湾曲の必要な補正量に一致するように設定する。なお、熱変形枠２１１および熱変形枠２１５は、ＰＯＭ等の鏡筒３０３を構成する他の部材よりも線膨張係数が大きな材料で形成されている。

（第２の実施の形態の主な効果）
第２の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒２００は、図示外の画像表示素子からの光を、図示外のスクリーンに投射像として結像させるレンズ光学系２０２を備える。第４レンズ群２０７と第５レンズ群２０８とは、投射レンズ鏡筒２００の温度変化により生じる光学特性の変化に起因した投射像の画質の低下を抑えるために補正の対象とする光学特性（補正要素）が互いに異なっている。

投射レンズ鏡筒２００の第４レンズ群２０７は、バックフォーカス補正用レンズ群であり、他のレンズ群に比べてバックフォーカスの補正を効果的に行えるレンズ群である。一方、第５レンズ群２０８は、像面湾曲補正用レンズ群であり、他のレンズ群に比べて像面湾曲の補正を効果的に行えるレンズ群である。そして、投射レンズ鏡筒２００は、第４レンズ群２０７に補正機構２１６を備え、さらに、第５レンズ群２０８にも補正機構２１７を備える。

上述のように第４レンズ群２０７と第５レンズ群２０８とにそれぞれ補正機構を備えることにより、第４レンズ群２０７と第５レンズ群２０８とをそれぞれ個別に光軸Ｘに沿って移動でき、補正要素としての像面湾曲およびバックフォーカスの補正を行うことができる。また、投射レンズ鏡筒２００は、他のレンズ群に比べてバックフォーカスの補正を効果的に行うことができる第４レンズ群２０７に補正機構２１６を備え、また、他のレンズ群に比べて像面湾曲の補正を効果的に行うことができる第５レンズ群２０８に補正機構２１７を備えている。このように、補正を行いたい補正要素の補正を効果的に行うことができるレンズ群に、個別に補正機構を備えることで、投射レンズ鏡筒２００の温度が上昇したときに生じる光学特性の変化を効果的に補正することができる。これに対し、仮に、一つのレンズ群で一つの補正要素だけを補正の対象とした場合には、一つの補正要素の補正により他の補正要素が大きくなってしまう虞がある。投射レンズ鏡筒２００は、補正要素の対象となるレンズ群毎に補正機構を備えるため、補正要素を効果的に補正できる。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒３００の構成を説明するための図であり、投射レンズ鏡筒３００の光軸Ｘを含む断面のうち、光軸Ｘの片側の断面の概略の構成を示す図である。前後方向については、図１と同様であり、投射レンズ鏡筒１００と同様の構成部分については、同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。

（投射レンズ鏡筒３００の概略の構成）
投射レンズ鏡筒３００は、レンズ光学系３０２と鏡筒３０３とを有する。レンズ光学系３０２は、前方から順に、第１レンズ群３０４と、第２レンズ群３０５と、第３レンズ群３０６と、第４レンズ群３０７と、第５レンズ群３０８とを有する。第１レンズ群３０４、第４レンズ群３０７および第５レンズ群３０８は、固定レンズである。第２レンズ群３０５、第３レンズ群３０６は可動レンズである。なお、図に示される各レンズ群の構成は簡略化されていて、実際のレンズ光学系３０２は、要求される光学特性に応じた適宜の構成とする。

第２レンズ群３０５は、投射レンズ鏡筒３００により投射像をスクリーンに投射させている際に、投射レンズ鏡筒３００の温度が上昇することにより変化するバックフォーカスのずれを補正するための移動を行う。

第３レンズ群３０６は、次の３つの目的で移動させることができる。１つ目は、投射レンズ鏡筒３００の組立工程の中の一工程である調整工程において、投射レンズ鏡筒３００が所定の光学特性に設定されるように、第３レンズ群３０６の位置決めを行うための移動である。２つ目は、投射レンズ鏡筒３００により投射像をスクリーンに結像させる際に、結像のピント調整を行うための移動である。３つ目は、投射レンズ鏡筒３００により投射像をスクリーンに投射させている際に、投射レンズ鏡筒３００の温度が上昇することにより悪化する像面湾曲を補正するための移動である。

第２レンズ群３０５には、補正機構３１２が備えられている。補正機構３１２は、主に、投射レンズ鏡筒３００の温度上昇により変化するバックフォーカスのずれを補正する機能を有する。補正機構３１２は、第２レンズ群保持枠３０９と、熱変形枠３１１等を有する。第２レンズ群３０５は、第２レンズ群保持枠３０９に保持されている。第２レンズ群保持枠３０９は、第１レンズ群保持枠１７に取り付けられている。第２レンズ群保持枠３０９の前端部には、後方に突出するピン３１０が備えられている。第１レンズ群保持枠１７の後端部には内側に突出するフランジ部１７Ａが備えられている。フランジ部１７Ａには、ピン３１０を前後方向に移動可能にガイドする孔部１７Ｂが形成されている。つまり、第２レンズ群保持枠３０９は、ピン３１０を孔部１７Ｂに挿入し、前後方向に移動可能にガイドされた状態で第１レンズ群保持枠１７に連結されている。ピン３１０は、コイルバネ３１０Ａのコイル内に通され、コイルバネ３１０Ａは、フランジ部１７Ａに反力を取って第２レンズ群保持枠３０９を前方に付勢している。

第１レンズ群保持枠１７と第２レンズ群保持枠３０９と間には、熱変形枠３１１が配置されている。熱変形枠３１１は、前端を第１レンズ群保持枠１７の後端面に当接させ、また、後端を第２レンズ群保持枠３０９に当接されている。第２レンズ群保持枠３０９は、コイルバネ３１０Ａにより前方に付勢されている。したがって、熱変形枠３１１は、第２レンズ群保持枠３０９と第１レンズ群保持枠１７との間に前方へ付勢された状態で挟持されている。なお、熱変形枠３１１は、ＰＯＭ等の鏡筒３０３を構成する他の部材よりも線膨張係数が大きな材料で形成されている。

投射レンズ鏡筒３００が加熱され温度が高くなると、温度の高さに応じて熱変形枠３１１は前後方向に膨張し、第２レンズ群保持枠３０９を後方に移動させる。この第２レンズ群保持枠３０９の移動により第２レンズ群３０５が移動し、主にバックフォーカスの補正が行われる。熱変形枠３１１の線膨張係数や体積等は、補正機構３１２の補正量が投射レンズ鏡筒３００の温度に対するバックフォーカスの必要な補正量に一致するように設定する。

第３レンズ群３０６には、補正機構３９が備えられている。この補正機構３９により、投射レンズ鏡筒３００の温度上昇により悪化する像面湾曲を補正するように第３レンズ群３０６が移動される。

（第３の実施の形態の主な効果）
第３の実施の形態に係る投射レンズ鏡筒３００は、図示外の画像表示素子からの光を、図示外のスクリーンに投射像として結像させるレンズ光学系３０２を備える。第２レンズ群３０５と第３レンズ群３０６とは、投射レンズ鏡筒３００の温度変化による光学特性の変化に起因した投射像の画質の低下を抑えるために補正の対象とする光学特性（以下、「補正要素」と記載する。）が互いに異なっている。投射レンズ鏡筒３００の第２レンズ群３０５は、バックフォーカス補正用レンズ群であり、他のレンズ群に比べてバックフォーカスの補正を効果的に行えるレンズ群である。一方、第３レンズ群３０６は、像面湾曲補正用レンズ群であり、他のレンズ群に比べて像面湾曲の補正を効果的に行えるレンズ群である。そして、投射レンズ鏡筒３００は、第２レンズ群３０５に補正機構３１２を備え、さらに、第３レンズ群３０６にも補正機構３９を備える。

上述のように第２レンズ群３０５と第３レンズ群３０６とにそれぞれ補正機構を備えることにより、第２レンズ群３０５と第３レンズ群３０６とをそれぞれ個別に光軸Ｘに沿って移動でき、補正要素としての像面湾曲およびバックフォーカスの補正を行うことができる。また、投射レンズ鏡筒３００は、他のレンズ群に比べてバックフォーカスの補正を効果的に行うことができる第２レンズ群３０５に補正機構３１２を備え、また、他のレンズ群に比べて像面湾曲の補正を効果的に行うことができる第３レンズ群３０６に補正機構３９を備えている。このように、補正を行いたい補正要素の補正を効果的に行うことができるレンズ群に、個別に補正機構を備えることで、投射レンズ鏡筒３００の温度が上昇したときに生じる光学特性の変化を効果的に補正することができる。これに対し、仮に、一つのレンズ群で一つの補正要素だけを補正の対象とした場合には、一つの補正要素の補正により他の補正要素が大きくなってしまう虞がある。投射レンズ鏡筒３００は、補正要素の対象となるレンズ群毎に補正機構を備えるため、補正要素を効果的に補正できる。

前述した投射レンズ鏡筒１００は、像面湾曲の補正を効果的に行うことができる第２レンズ群５に補正機構３９を備えている。一般に、レンズ光学系は焦点距離が短くなるほど、投射像に像面湾曲が発生し易くなる。しかしながら、投射レンズ鏡筒１００のように、像面湾曲を補正できる第２レンズ群５に補正機構３９を備えることで、投射レンズ鏡筒１００を短焦点とし広角のレンズ構成とした場合にも像面湾曲を効果的に補正することができる。

投射レンズ鏡筒１００においては、第２レンズ群５が像面湾曲の補正を効果的に行うことができるレンズ群であり、第５レンズ群８がバックフォーカスの補正を効果的に行うことができるレンズ群であるが、これは一例である。つまり、どのレンズ群に補正機構を備えるかは、投射レンズ鏡筒１００の構成と特性に応じて、対象とする補正要素を効果的に補正できるレンズ群に適宜に補正機構を備える。

投射レンズ鏡筒２００，３００においても同様に、像面湾曲を補正できるレンズ群（投射レンズ鏡筒２００において第５レンズ群２０８。投射レンズ鏡筒３００において第３レンズ群３０６）に補正機構（投射レンズ鏡筒２００において補正機構２１７。投射レンズ鏡筒３００においてに補正機構３９。）を備えることで、投射レンズ鏡筒２００，３００を短焦点とし広角のレンズ構成とした場合に発生し易い像面湾曲を効果的に補正できる。

投射レンズ鏡筒２００においては、第５レンズ群２０８が像面湾曲の補正を効果的に行うことができるレンズ群であり、第４レンズ群２０７がバックフォーカスの補正を効果的に行うことができるレンズ群である。また、投射レンズ鏡筒３００においては、第３レンズ群３０６が像面湾曲の補正を効果的に行うことができるレンズ群であり、第２レンズ群３０５がバックフォーカスの補正を効果的に行うことができるレンズ群である。これらは一例である。つまり、どのレンズ群に補正機構を備えるかは、投射レンズ鏡筒２００，３００の構成と特性に応じて、対象とする補正要素を効果的に補正できるレンズ群に適宜に補正機構を備える。

投射レンズ鏡筒１００，２００，３００は、補正する補正要素を、像面湾曲およびバックフォーカスとしているが、補正要素はこれに限らず、レンズ光学系２，２０２，３０２の光学特性に応じて、他の補正要素（球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲）の組み合わせとすることもできる。補正要素の組み合わせの数は、３以上としてもよく、各補正要素を効果的に補正できるレンズ群に対して補正機構を備えることで、効果的に補正を行うことができる。

投射レンズ鏡筒１００に示す第２レンズ群５および投射レンズ鏡筒３００に示す第３レンズ群３０６は、図６に概略の構成が示されるように、互いに間隔（空間Ｓ）を開けて配置される２のレンズ５０Ａとレンズ５０Ｂとを有し、投射レンズ鏡筒１００，３００のレンズ光学系２，３０２は、レンズ５０Ａとレンズ５０Ｂと間に形成される空間Ｓ内に中間像を形成する構成としてもよい。

図６では、レンズ群を構成するレンズは２枚とされているが、２枚に限らず３枚あるいはそれ以上の枚数であってもよい。投射レンズ鏡筒１００，３００は、間隔を開けて隣接するレンズ間に、中間像を形成する構成とすることができる。

投射レンズ鏡筒１００の第２レンズ群５は、焦点調節を行うために移動されるレンズ群であると共に、像面湾曲を補正できる像面湾曲補正用レンズであり、補正機構３９が備えられている。また、投射レンズ鏡筒３００の第３レンズ群３０６も、焦点調節を行うために移動されるレンズ群であると共に、像面湾曲を補正できる像面湾曲補正用レンズであり、補正機構３９が備えられている。つまり、投射レンズ鏡筒１００，３００は、焦点調節を行うために移動されるレンズ群である第２レンズ群５（投射レンズ鏡筒１００）および第３レンズ群３０６（投射レンズ鏡筒３００）を像面湾曲補正用レンズ群とし、補正機構３９により移動する構成となっている。

投射レンズ鏡筒１００，３００が上述のように焦点調節を行うために移動されるレンズ群を像面湾曲補正用レンズ群とすることで、像面湾曲の補正を効果的に行うことができる。

焦点調節を行うために移動されるレンズ群を像面湾曲補正用レンズ群とし、像面湾曲補正用レンズ群を構成するレンズとレンズとの間に中間像を形成する構成とした場合には、図６に示されるように、中間像が形成されるレンズ間の空間Ｓを密閉する構成とすることが好ましい。空間Ｓ内に塵埃が存在するとレンズ面上に塵埃が付着する場合が在る。空間Ｓを構成するレンズのレンズ面上に中間像が結像した場合に、レンズ面上に付着した塵埃が焦げたり、あるいは焦げた塵埃によりレンズ面が汚染されたりすることがある。また、空間Ｓ内の塵埃がスクリーン上の投射像に映りこんでしまうことがある。

したがって、空間Ｓに塵埃が入り込まないように、空間Ｓは密閉されていることが好ましい。光軸Ｘの周囲を第２レンズ群保持枠１９で囲み、前後をレンズ５０Ａとレンズ５０Ｂとで塞ぐ構成とすることにより、空間Ｓは密閉される。

投射レンズ鏡筒１００の像面湾曲補正用レンズ群である第２レンズ群５は、バックフォーカス補正用レンズ群である第４レンズ群７よりもスクリーン側、すなわち前方に配置されている。

このように、像面湾曲補正用レンズ群である第２レンズ群５を前方にバックフォーカス補正用レンズ群である第４レンズ群７を後方に配置することで、第２レンズ群５の補正の影響がバックフォーカスの変化に影響し難く、また、第４レンズ群７の補正の影響が像面湾曲の変化に影響し難いものとすることができる。

投射レンズ鏡筒１００は、絞り４３よりも画像表示素子側、すなわち後方に配置されるレンズ群である第５レンズ群８に補正機構４０が備えられている。また、投射レンズ鏡筒２００は、絞り２１８よりも画像表示素子側、すなわち後方に配置されるレンズ群である第４レンズ群２０７に補正機構２１６が備えられ、また、同じく絞り２１８よりも後方に配置されるレンズ群である第５レンズ群２０８に補正機構２１７が備えられている。

絞り４３，２１８は、画像表示素子からの光の一部を遮光する。そのため、絞り４３，２１８より後方に配置されるレンズ群は、遮光された光により加熱され易い。また、投射表示装置の筺体１５内部に設置される光源部や制御回路も使用時には発熱する。これらの加熱により、絞り４３，２１８より後方に配置されるレンズ群は光学特性が変化してしまい易い。したがって、投射レンズ鏡筒１００においては絞り４３よりも後方に配置されるレンズ群である第５レンズ群８に補正機構４０を備えることで、第５レンズ群８の光学特性の変化を補正することができる。この補正によりレンズ光学系２全体の光学性能の変化を抑えることができ、投射像の画質劣化を低減させることができる。また、投射レンズ鏡筒２００においては絞り２１８よりも後方に配置されるレンズ群である第４レンズ群２０７に補正機構２１６を備え、加えて、第５レンズ群２０８にも補正機構２１７を備えることで、第４レンズ群２０７および第５レンズ群２０８の光学特性の変化を補正することができる。この補正によりレンズ光学系２０２全体の光学性能の変化を抑えることができ、投射像の画質劣化を低減させることができる。

また、投射レンズ鏡筒２００は、絞り２１８に隣接する第４レンズ群２０７に補正機構２１６が備えられている。第４レンズ群２０７は、絞り２１８より後方に配置されるレンズ群のうちで最も絞り２１８に近いため、加熱される絞り２１８の熱の影響を最も受け、光学特性が極めて変化してしまい易い。したがって、絞り２１８に隣接する第４レンズ群２０７に補正機構２１６を備えることで、第４レンズ群２０７の光学特性の変化を補正することができる。この補正によりレンズ光学系２０２全体の光学性能の変化を抑えることができ、投射像の画質劣化を低減させることができる。

投射レンズ鏡筒１００の絞り４３は、図以外の投射表示装置の筐体１５内に配置されている。筐体１５内は、光源部や制御回路自体の発熱や画像表示素子からの光と絞り４３の加熱で高温になり易い。そのため、絞り４３が筐体１５内に配置される場合には、絞り４３よりも後方のレンズ群である第５レンズ群８に補正機構４０を備えることで第５レンズ群８の光学特性の変化を補正することができる。この補正によりレンズ光学系２全体の光学性能の変化を抑えることができ、投射画像の画質の劣化を低減させることができる。

また、投射レンズ鏡筒２００の絞り２１８も、図示以外の投射表示装置の筐体１５内に配置されている。そのため、絞り２１８が筐体１５内に配置される場合には、絞り２１８よりも後方のレンズ群である第４レンズ群２０７に補正機構２１６を備え、また、第５レンズ群２０８に補正機構２１７を備えることで第４レンズ群２０７および第５レンズ群２０８の光学特性の変化を補正することができる。この補正によりレンズ光学系２０２全体の光学性能の変化を抑えることができ、投射画像の画質の劣化を低減させることができる。

投射レンズ鏡筒１００は、絞り４３に隣接する第３レンズ群６よりもスクリーン側、すなわち前方であって、筐体１５の外側に配置される第２レンズ群５に補正機構３９が備えられている。筐体１５内は、筐体１５の遮熱により外部の温度変化を受け難いため、投射表示装置の使用時における筐体１５の温度を予測し易く、光学特性の変化も予測し易い。そのため、筐体１５内に配置されるレンズ光学系２については、予測される温度に応じた光学特性となるように光学設計を行うことで、投射画像の画質劣化を低減させることができる場合もある。これに対し、筐体１５の外側であって、絞り４３に対して第３レンズ群６を挟んで配置される第２レンズ群５は、筐体１５の外側の温度変化に追従し易いため、光学特性の変化を予測し難い。したがって、第２レンズ群５に補正機構３９を備えることで、筐体１５の外側の温度変化に応じてレンズ光学系２全体の光学特性を補正することができる。

投射レンズ鏡筒３００は、絞り３１３に隣接する第４レンズ群３０７よりもスクリーン側、すなわち前方であって、筐体１５の外側に配置される第２レンズ群３０５に補正機構３１２を備え、また、第３レンズ群３０６に補正機構３９を備えている。このように筐体１５の外側に配置される第２レンズ群３０５と第３レンズ群３０６に補正機構３１２，３９を備えることで、筐体１５の外側の温度変化に応じてレンズ光学系３０２全体の光学特性を補正することができる。

２，２０２，３０２ … レンズ光学系
１００，２００，３００ … 投射レンズ鏡筒
４ … 第１レンズ群
５ … 第２レンズ群（像面湾曲補正用レンズ群）
６ … 第３レンズ群
７ … 第４レンズ群
８ … 第５レンズ群（バックフォーカス補正用レンズ群）
１５ … 筐体
３９ … 補正機構
４０ … 補正機構
４３ … 絞り
２０４ … 第１レンズ群
２０５ … 第２レンズ群
２０６ … 第３レンズ群
２０７ … 第４レンズ群（バックフォーカス補正用レンズ群）
２０８ … 第５レンズ群（像面湾曲補正用レンズ群）
２０９ … 第６レンズ群
２１６ … 補正機構
２１７ … 補正機構
２１８ … 絞り
３０４ … 第１レンズ群
３０５ … 第２レンズ群（バックフォーカス補正用レンズ群）
３０６ … 第３レンズ群（像面湾曲補正用レンズ群）
３０７ … 第４レンズ群
３０８ … 第５レンズ群
３１３ … 絞り
３１２ … 補正機構

Claims (9)

1. 画像表示素子からの光を、スクリーンに投射像として結像させるレンズ光学系を備える投射レンズ鏡筒において、
   前記投射レンズ鏡筒の温度変化により生じる光学特性の変化に起因した前記投射像の画質の低下を抑えるために補正の対象とする光学特性が互いに異なる少なくとも２つ以上のレンズ群をそれぞれ光軸に沿って移動させ、前記補正の対象とする光学特性の補正を行う補正機構を備える、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載の投射レンズ鏡筒において、
   前記補正機構が備えられる前記２以上のレンズ群うち、少なくとも１つレンズ群は、前記補正の対象とする光学特性としてバックフォーカスを補正できるバックフォーカス補正用レンズ群であり、他の少なくとも１つレンズ群は、補正の対象とする光学特性として像面湾曲を補正できる像面湾曲補正用レンズ群である、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
3. 請求項２に記載の投射レンズ鏡筒において、
   焦点調節を行うために移動されるレンズ群を前記像面湾曲補正用レンズ群とする、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
4. 請求項２または３に記載の投射レンズ鏡筒において、
   前記像面湾曲補正用レンズ群は、前記バックフォーカス補正用レンズ群よりもスクリーン側に配置されている、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
5. 請求項１または２に記載の投射レンズ鏡筒において、
   前記投射レンズ鏡筒の絞りよりも前記画像表示素子側に配置されるレンズ群の少なくとも１つのレンズ群に、前記補正機構が備えられる、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
6. 請求項５に記載の投射レンズ鏡筒において、
   前記少なくとも１つのレンズ群は、前記絞りに隣接するレンズ群である、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
7. 請求項５または６に記載の投射レンズ鏡筒において、
   前記絞りは、前記投射レンズ鏡筒が取り付けられる投射表示装置の筐体内に配置されている、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
8. 請求項１または２に記載の投射レンズ鏡筒において、
   前記補正機構のうち少なくとも１つ補正機構は、前記投射レンズ鏡筒の絞りに前記スクリーン側で隣接するレンズ群よりもスクリーン側であって、前記投射レンズ鏡筒が取り付けられる投射表示装置の筐体の外側に配置されるレンズ群に備えられている、
   ことを特徴とする投射レンズ鏡筒。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の投射レンズ鏡筒を備えることを特徴とする投射表示装置。

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