JP4612378B2 - Lens holding unit and image display device - Google Patents
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Description
本発明は、液晶あるいはDMDなどのライトバルブに表示された像をスクリーンに拡大投影する画像表示装置に適したレンズユニットおよびレンズ保持ユニットに関するものである。 The present invention relates to a lens unit and a lens holding unit suitable for an image display apparatus that enlarges and projects an image displayed on a light valve such as liquid crystal or DMD onto a screen.
画像信号により光を変調して画像を形成する光変調器(ライトバルブ)からの投影光を投写レンズによりスクリーンに背面から投写するリア方式のプロジェクタ装置が知られている。特許文献1には、光路を折り曲げるプリズムまたはミラーを、レンズシステムを構成するレンズ群の途中に配置して、光路を切り換えるプロジェクタ装置が開示されている。
複数枚のレンズを備えたレンズユニットにおいて、それぞれのレンズは円盤状であり、複数枚のレンズは、光軸がレンズの中心と一致するように直線的に配置される。したがって、光軸方向に一列に並んだ複数枚のレンズの外周の形状は、光軸の回りにどの角度でも同一になる。このため、複数枚のレンズの半径方向(ラジアル方向)を支持するホルダ(レンズ保持ユニット)を提供する場合、そのホルダを光軸の回りに適当な角度で等分し、内外の形状が同一のサブユニットに分割することが可能になる。内側に支持する複数のレンズの配置は光軸の回りにどの角度でも同一になるとしても、それらを支持する構造を光軸の回りにどの角度でも同一にする必要はなく、また、ホルダの外観も同様である。ホルダにレンズを取り付けてレンズユニットを組み立てる際の組み立てやすさ、プラスチックなどによる成形のし易さなどを検討すると、ホルダを、光軸に沿って、光軸を中心に2つに分割した形状を同一にすることが好ましく、光軸を中心に2つに分割した同一形状のサブユニットを接合して1つのホルダとすることが考えられている。 In a lens unit including a plurality of lenses, each lens has a disk shape, and the plurality of lenses are linearly arranged so that the optical axis coincides with the center of the lens. Therefore, the outer peripheral shape of the plurality of lenses arranged in a line in the optical axis direction is the same at any angle around the optical axis. Therefore, when providing a holder (lens holding unit) that supports the radial direction (radial direction) of a plurality of lenses, the holder is equally divided around the optical axis at an appropriate angle, and the inner and outer shapes are the same. It becomes possible to divide into subunits. Even if the arrangement of multiple lenses that support the inside is the same at any angle around the optical axis, the structure that supports them need not be the same at any angle around the optical axis, and the appearance of the holder Is the same. Considering the ease of assembly when assembling the lens unit by attaching the lens to the holder, the ease of molding with plastic, etc., the shape of the holder divided into two along the optical axis is the center. It is preferable to make them the same, and it is considered that subunits having the same shape divided into two around the optical axis are joined to form one holder.
このようなレンズホルダの構成を、本明細書においては、クラムシェルタイプと称し、本発明はクラムシェルタイプのレンズホルダ(レンズ保持ユニット)に関するものである。クラムシェルタイプのホルダは、1つの成形用の型から製造した2つのサブユニットを接合するので、レンズ保持ユニットを低コストで製造または組立てできる。また、同一構造で、同じ公差を持ったサブユニット同士によりラジアル方向(半径方向)から支持されるので、レンズの中心または光軸を揃え易いというメリットがある。したがって、従来のテレビ並みの画像の品質を投影像により得られることが期待されているリアプロジェクタ用の投写用のレンズシステムに、クラムシェルタイプのホルダを用いることは好適である。 In this specification, such a configuration of the lens holder is referred to as a clamshell type, and the present invention relates to a clamshell type lens holder (lens holding unit). Since the clamshell type holder joins two subunits manufactured from one mold, the lens holding unit can be manufactured or assembled at low cost. Further, since the same structure and the same tolerances are supported by the subunits in the radial direction (radial direction), there is an advantage that the center of the lens or the optical axis can be easily aligned. Therefore, it is preferable to use a clamshell type holder in a projection lens system for a rear projector that is expected to obtain image quality equivalent to that of a conventional television by using a projection image.
しかしながら、クラムシェルタイプのレンズ保持ユニットの大きな問題は、光軸の回りに非対称な形状に対応できないということである。たとえば、光路をレンズシステム内で折り曲げる場合は、光軸が折り曲げられる。したがって、レンズの配置は、いずれの光軸の回りにも対称な配置にならず、クラムシェルタイプのレンズホルダを適用できない。光軸の方向が異なるレンズ群と、それらを個別に保持するためのホルダに分けて、それぞれのホルダをクラムシェルタイプにすることは可能である。しかしながら、光路を折り曲げる部分は、光軸が交わる部分なのでクラムシェルタイプを採用することができない。 However, a major problem of the clamshell type lens holding unit is that it cannot cope with an asymmetric shape around the optical axis. For example, when the optical path is bent in the lens system, the optical axis is bent. Therefore, the lens arrangement is not symmetrical about any optical axis, and a clamshell type lens holder cannot be applied. It is possible to divide the lens groups having different optical axis directions into holders for holding them individually, and to make each holder a clamshell type. However, the clamshell type cannot be adopted because the part where the optical path is bent is the part where the optical axes intersect.
そこで、本発明においては、光路を折り曲げる光学素子を備えた複数枚のレンズを半径方向から支持することができるクラムシェルタイプのレンズ保持ユニットおよびレンズユニットを提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a clamshell type lens holding unit and a lens unit that can support a plurality of lenses including an optical element that bends an optical path from the radial direction.
本発明の一態様は、第1のレンズ群を保持するための第1のシェルと、第2のレンズ群を保持するための第2のシェルと、記第1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間の光路を折り曲げる光学素子を保持するための接続用のシェルとを有し、前記接続用のシェルは、光軸を中心に接合された同一形状の2つの接続用のサブユニットを備え、一方の前記接続用のサブユニットの光路のみに前記光学素子が装着され、さらに、前記第1のシェルに接続するための第1の構造と、前記第2のシェルに接続するための第2の構造とを具備し、前記第1の構造および前記第2の構造の少なくとも一方を共役な2つの位置に具備する、レンズ保持ユニットである。One embodiment of the present invention includes a first shell for holding the first lens group, a second shell for holding the second lens group, the first lens group, and the second lens group. A connecting shell for holding an optical element that bends the optical path between the lens groups, and the connecting shell is two connecting subunits having the same shape and joined around the optical axis. The optical element is mounted only in the optical path of one of the connecting subunits, and further, a first structure for connecting to the first shell, and for connecting to the second shell A lens holding unit having at least one of the first structure and the second structure at two conjugate positions.
前記第1のシェルおよび第2のシェルの少なくともいずれかは、光軸を中心に接合された同一形状の2つのサブユニットを備えていてもよい。At least one of the first shell and the second shell may include two subunits having the same shape and joined around the optical axis.
本発明の他の態様の1つは、第1のレンズ群を保持するための第1のシェルと、第2のレンズ群を保持するための第2のシェルとを有し、前記第1のシェルは、前記第1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間の光路を折り曲げる光学素子を保持するための接続部分を備えており、前記第1のシェルは、光軸を中心に接合された同一形状の2つの第1のサブユニットを備え、少なくとも前記接続部分においては、一方の前記第1のサブユニットの光路のみに前記光学素子が装着され、さらに、前記第2のシェルに接続するための第2の構造を共役な2つの位置に備えているレンズ保持ユニットである。Another aspect of the present invention includes a first shell for holding the first lens group and a second shell for holding the second lens group, and the first shell The shell includes a connection portion for holding an optical element that bends the optical path between the first lens group and the second lens group, and the first shell is bonded around the optical axis. Two first subunits having the same shape, and at least in the connection portion, the optical element is attached only to the optical path of one of the first subunits, and further connected to the second shell. This is a lens holding unit provided with two conjugate positions at the second structure.
当該レンズ保持ユニットは、光変調器からの投影光をスクリーンに投写するレンズユニット用であり、前記第1のレンズ群および前記第2のレンズ群のうち、一方のレンズ群は前記光変調器の側に位置し、他方のレンズ群が前記スクリーンの側に位置していてもよい。The lens holding unit is for a lens unit that projects projection light from an optical modulator onto a screen, and one of the first lens group and the second lens group is a lens unit of the optical modulator. The other lens group may be located on the screen side.
本発明の他の態様の1つは、上記に記載のレンズ保持ユニットと、前記第1のシェルに保持された第1のレンズ群と、前記第2のシェルに保持された第2のレンズ群と、前記第1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間の光路を折り曲げる光学素子とを有するレンズユニットである。Another aspect of the present invention is the above-described lens holding unit, the first lens group held by the first shell, and the second lens group held by the second shell. And an optical element that bends the optical path between the first lens group and the second lens group.
本発明の他の態様の1つは、上記に記載のレンズユニットと、光変調器と、スクリーンとを有し、前記レンズユニットにより、前記光変調器からの投影光を曲げて前記スクリーンに投写する画像表示装置である。Another aspect of the present invention includes the lens unit described above, a light modulator, and a screen, and the projection light from the light modulator is bent and projected onto the screen by the lens unit. This is an image display device.
リアプロジェクタ装置などのスクリーンに対して所定の角度だけ傾いた方向から画像を投写するシステム(斜め投写するシステム)においては、スクリーンに対して台形に傾いた像が投影される。したがって、スクリーンに所望のサイズと形状の画像を投影するために、予めライトバルブにおいてスクリーンに投写される画像を台形補正して形成し、レンズユニットを用いて投影する。このため、レンズユニットを通過する画像は、全体が台形となるように補正された画像であり、正方形あるいは長方形の画像ではない。レンズユニットを効果的に利用しようとする場合、すなわち、小口径のレンズにより大きな画像を投影しようとした場合、レンズの面積をできる限り有効に画像を拡大投影するために利用したい。したがって、台形な画像の長辺をレンズの直径またはその付近で処理し、台形な画像の短辺をレンズの周囲で処理することが望ましい。 In a system that projects an image from a direction inclined by a predetermined angle with respect to a screen such as a rear projector device (an oblique projection system), an image tilted in a trapezoidal shape is projected with respect to the screen. Therefore, in order to project an image of a desired size and shape on the screen, an image projected on the screen in advance by the light valve is formed by correcting the keystone and projected using the lens unit. For this reason, the image that passes through the lens unit is an image that has been corrected so as to be entirely trapezoidal, and is not a square or rectangular image. When trying to use the lens unit effectively, that is, when trying to project a large image with a small-diameter lens, the lens area should be used to enlarge and project the image as effectively as possible. Therefore, it is desirable to process the long side of the trapezoidal image at or near the lens diameter and the short side of the trapezoidal image around the lens.
薄型のリアプロジェクタにおいては、スクリーンとレンズの光軸との傾きは大きくなり、長辺と短辺との比率が大きな台形補正が要求されることはよくある。このとき、最も有効にレンズを使用するには、台形の長辺をレンズの直径に合わせて画像を入力することである。したがって、レンズの半分の面積が画像の処理に利用される。同様に、光軸を曲げる部分の光学素子においても、光軸に対して半分の面積が使用されるように光学システムを設計すれば、光学素子においては、光軸回りの対称性は不要となる。このため、光学素子をサポートするホルダにおいても、光学素子をサポートする形状は、光軸回りの対称性が不要となる。 In a thin rear projector, the inclination between the screen and the optical axis of the lens becomes large, and a trapezoidal correction in which the ratio of the long side to the short side is large is often required. At this time, the most effective use of the lens is to input an image with the long side of the trapezoid matched to the diameter of the lens. Therefore, half the area of the lens is used for image processing. Similarly, in the optical element that bends the optical axis, if the optical system is designed so that half the area is used with respect to the optical axis, the optical element does not require symmetry around the optical axis. . For this reason, also in the holder which supports an optical element, the shape which supports an optical element does not need the symmetry around an optical axis.
したがって、ホルダの光路を折り曲げる部分の他の要素をいずれか一方の光軸回りに対称にすることができれば、折り曲げる部分のシェルもクラムシェルタイプにすることが可能となる。このため、本発明においては、光路を折り曲げる光学素子を保持するための部分を他の部分とは独立したシェル(接続用のシェル)とし、この接続用のシェルと他のシェルを接続する方式としている。この接続用のシェルにおいては一方のサブユニットの光路のみが使用される。接続用のシェルは、第1のシェルに接続するための第1の構造と、第2のシェルに接続するための第2の構造とを具備するが、第1の構造および第2の構造の少なくとも一方を共役な2つの位置に設けることにより、第2のシェルの光軸(第2の光軸)または第1のシェルの光軸(第1の光軸)の回りに対称な構造とし、接続用のシェルを同一構造の半割れのサブユニットにより提供可能なクラムシェルタイプにしている。光路を折り曲げる角度は90度に限定されないが、光路が90度折り曲げられたレンズユニット用のクラムシェルは比較的シンプルな構成になる。 Therefore, if the other elements of the portion of the holder that bends the optical path can be made symmetrical about any one of the optical axes, the shell of the portion to be folded can also be a clamshell type. For this reason, in the present invention, the part for holding the optical element that bends the optical path is a shell (connection shell) independent of other parts, and the connection shell is connected to the other shell. Yes. In this connection shell, only the optical path of one subunit is used. The connecting shell includes a first structure for connecting to the first shell and a second structure for connecting to the second shell, but the first structure and the second structure By providing at least one of the two conjugate positions, the structure is symmetrical around the optical axis of the second shell (second optical axis) or the optical axis of the first shell (first optical axis). The connecting shell is a clamshell type that can be provided by a half-cracked subunit of the same structure. Although the angle at which the optical path is bent is not limited to 90 degrees, a clamshell for a lens unit in which the optical path is bent 90 degrees has a relatively simple configuration.
すなわち、本発明のレンズ保持ユニットは、第1のレンズ群を保持するための第1のシェルと、第2のレンズ群を保持するための第2のシェルと、第1のレンズ群と第2のレンズ群との間の光路を折り曲げる光学素子を保持するための接続用のシェルとを有し、接続用のシェルは、光軸を中心に接合された同一形状の2つの接続用のサブユニットを備える。接続用のシェルにおいては、一方の接続用のサブユニットの光路のみが有効に使用される。さらに、この接続用のシェル、すなわち、接続用のサブユニットは、第1のシェルに接続するための第1の構造と、第2のシェルに接続するための第2の構造とを具備し、第1の構造および第2の構造の少なくとも一方を共役な2つの位置に具備する。共役な2つの位置とは、第1の光軸または第2の光軸の回りに対称な位置にあることを言う。 That is, the lens holding unit of the present invention includes a first shell for holding the first lens group, a second shell for holding the second lens group, the first lens group, and the second lens group. And a connecting shell for holding an optical element that bends the optical path between the two lens groups, and the connecting shell has two connecting subunits having the same shape and joined around the optical axis. Is provided. In the connection shell, only the optical path of one of the connection subunits is used effectively. Furthermore, the connecting shell, that is, the connecting subunit includes a first structure for connecting to the first shell and a second structure for connecting to the second shell, At least one of the first structure and the second structure is provided at two conjugate positions. The two conjugate positions mean that the positions are symmetrical about the first optical axis or the second optical axis.
第1のレンズ群が第1の光軸の回りに対称な配置であれば、すなわち、第1の光軸に沿ったレンズ配置であれば、第1のシェルはクラムシェルにすることができる。第2のレンズ群が第2の光軸の回りに対称な配置であれば、すなわち、第2の光軸に沿ったレンズ配置であれば、第2のシェルもクラムシェルにすることができる。したがって、第1のシェルを、光軸(第1の光軸)を中心に接合された同一形状の2つの第1のサブユニットを備えたクラムシェルとし、第2のシェルを、光軸(第2の光軸)を中心に接合された同一形状の2つの第2のサブユニットを備えたクラムシェルとすることができる。このため、本発明により、光路が途中で折れ曲がったタイプのレンズユニットを構成する複数枚のレンズを支持するレンズ保持ユニットをクラムシェルタイプにすることが可能となる。したがって、光路が途中で折れ曲がったタイプのレンズユニットを、クラムシェルを用いて製造することが可能となり、低コストで、歩留まり良く、結像性能の高いレンズユニットを提供できる。 If the first lens group is symmetrically arranged around the first optical axis, that is, if the lens arrangement is along the first optical axis, the first shell can be a clamshell. If the second lens group is symmetrically arranged around the second optical axis, that is, if the lens arrangement is along the second optical axis, the second shell can also be a clamshell. Therefore, the first shell is a clam shell including two first subunits of the same shape joined around the optical axis (first optical axis), and the second shell is the optical axis (first optical axis). A clamshell including two second subunits of the same shape joined around the two optical axes). For this reason, according to the present invention, the lens holding unit that supports a plurality of lenses constituting a lens unit of a type whose optical path is bent in the middle can be made a clamshell type. Therefore, it is possible to manufacture a lens unit of a type in which the optical path is bent in the middle using a clamshell, and it is possible to provide a lens unit that is low in cost, high in yield, and high in imaging performance.
第1のレンズ群が第1の光軸の回りに対称な形状になるのであれば、第2のシェルに接続する構造を共役な位置に設けることにより、第1のレンズ群とプリズムなどの光学素子とを一体で保持するシェルをクラムシェルタイプにすることが可能である。すなわち、本発明は、第1のレンズ群を保持するための第1のシェルと、第2のレンズ群を保持するための第2のシェルとを有し、第1のシェルは、第1のレンズ群と第2のレンズ群との間の光路を折り曲げる光学素子を保持するための接続部分を備えており、第1のシェルは、光軸を中心に接合された同一形状の2つの第1のサブユニットを備え、少なくとも接続部分においては、第1のサブユニットの光路のみが有効に使用されるレンズ保持ユニットを含む。このレンズ保持ユニットにおいては、第1のシェルは、すなわち、第1のサブユニットは、さらに、第2のシェルに接続するための第2の構造を共役な2つの位置に備えている。 If the first lens group has a symmetrical shape around the first optical axis, a structure connected to the second shell is provided at a conjugate position, so that the first lens group and an optical element such as a prism are provided. It is possible to make the shell that holds the element integrally a clamshell type. In other words, the present invention has a first shell for holding the first lens group and a second shell for holding the second lens group, and the first shell is the first shell. A connection portion for holding an optical element that bends the optical path between the lens group and the second lens group is provided, and the first shell has two first shapes having the same shape bonded around the optical axis. And a lens holding unit in which only the optical path of the first subunit is effectively used at least in the connection portion. In this lens holding unit, the first shell, that is, the first subunit, further includes a second structure for connecting to the second shell at two conjugate positions.
本発明のレンズ保持ユニットが、光変調器からの投影光をスクリーンに投写するレンズユニット用の場合は、第1のレンズ群および第2のレンズ群のうち、一方のレンズ群は光変調器の側に位置し、他方のレンズ群がスクリーンの側に位置するものである。 When the lens holding unit of the present invention is for a lens unit that projects the projection light from the light modulator onto the screen, one of the first lens group and the second lens group is one of the light modulators. The other lens group is located on the screen side.
そして、本発明のレンズユニットにより、光変調器と、スクリーンとを有し、レンズユニットにより、光変調器からの投影光を曲げてスクリーンに投写する画像表示装置を低コストで提供できる。このタイプの画像表示装置は、薄型のリアプロジェクタとして好適なものである。 The lens unit of the present invention can provide an image display device that has an optical modulator and a screen, and that projects the projection light from the optical modulator and projects it onto the screen at a low cost. This type of image display apparatus is suitable as a thin rear projector.
図1に、本発明のレンズユニットを備えたリアプロジェクタ装置1の概要を示してある。このリアプロジェクタ装置1は、ハウジング2の内部に、光源3と、光源3からの光を画像信号により変調して画像を形成する光変調器(ライトバルブ)4と、ライトバルブ4の画像を拡大投影するためのレンズユニット5と、投影光8を反射してスクリーン9に導くミラー7とを有している。そして、ハウジング2の表面にスクリーン9が配置されており、そのスクリーン9にライトバルブ4の画像が拡大して投影される。ライトバルブ4としては、液晶パネルやマイクロミラー素子によるDMDパネルなどを採用できる。
FIG. 1 shows an outline of a
図2に、投写用のレンズユニット5の概略を示してある。レンズユニット5は、複数枚のレンズ20と、レンズユニット5の内部で光路を折り曲げるためのプリズム6と、これらを収納したレンズ保持ユニット10とを備えている。レンズ保持ユニット10は、全体としてL字型になっており、内蔵されたプリズム6によりレンズユニット5の内部で光を90度曲げて投影光を出力する。この投影光は、ミラー7を介してスクリーン9に投影され画像を形成する。複数枚のレンズ20は、スクリーン9の側から順に第1のレンズ群21と、第2のレンズ群22と、第3のレンズ群23に分かれて配置されている。第1のレンズ群21は、プリズム6のスクリーン側に配置され、第2のレンズ群22および第3のレンズ群23は、プリズム6のライトバルブ側に配置されている。
FIG. 2 shows an outline of the
このレンズユニット5のレンズ保持ユニット10は、第1のレンズ群21を収納し保持するための筒状の第1のシェル11と、第2のレンズ群22を収納し保持するための筒状の第2のシェル12と、第3のレンズ群23を収納し保持するための筒状の第3のシェル13と、プリズム6を保持し光路が90度曲がった接続用の第4のシェル14とを備えている。これらのシェル(ホルダ)11〜14のうち、第3のシェル13と第2のシェル12とは、第2のシェル12のライトバルブ4の側に対して、第3のシェル13が位置調整した後に固定される取り付け構造となっている。第4のシェル14と第2のシェル12とは、第2のシェル12のスクリーン9の側に固定される接続構造になっている。第1のシェル11と第4のシェル14とは、第4のシェル14の90度曲がったスクリーン9の側に対して、第1のシェル11が位置調整した後に固定される接続構造になっている。
The
図3に、レンズユニット5のレンズ群21〜23およびプリズム6により構成される光学系を模式的に示してある。なお、この図は、レンズ群21、22および23のレンズの枚数は省略し、さらに、光路も模式的に示してある。ライトバルブ4により形成された画像の投影光29は、第3のレンズ群23、および第2のレンズ群22により処理され、プリズム6の位置では、光軸26より紙面の後方の領域を用いて角度が変えられる。そして、プリズム6により、立体的に90度方向に反射された投影光29は、第1のレンズ群21により処理され、スクリーン9に向けて出力される。したがって、プリズム6は、光軸25および26より紙面の後方の部分だけがあれば足り、破線で示した部分96は不用であり、本レンズユニット5においては装着されていない。このため、プリズム6をカバーする第4のシェル14においては、内部に形成される光路の断面の半分の面積が光学的には有効に利用されることになる。
FIG. 3 schematically shows an optical system constituted by the
本例のプロジェクタ装置1は、投写用のレンズユニット5によりミラー7を介してスクリーン9に対して斜め下方から投影光を投写する光学系が採用されている。したがって、スクリーン9における画像の台形歪みを防ぐために、ライトバルブ4で台形補正された画像が形成される。スクリーン9に画像を投影する際に、台形歪が大きい場合は、補正された画像の底辺とレンズの直径とを一致させ、レンズの半分の領域を用いて投影光を処理することがレンズの面積を最も有効に利用することができることは上述した通りである。本例のレンズユニット5においては、光路を90度曲げるプリズム6においても、光学的に有効な部分が光軸25および26に対して図面の後ろ側に限定される光学設計になっており、その領域に投影光を第2のレンズ群22から第1のレンズ群21に反射するようにプリズム6を配置すれば所望の光学性能を得ることができる。逆に、他の領域には有効な投影光が及ばないので、他の領域の光は反射せずに吸収することが望ましいといえる。
The
図4にレンズユニット5の外観の詳細を斜視図により示してある。また、図5に、レンズユニット5のレンズ保持ユニット10を各々のシェルに分離した状態で斜視図により示してある。この例では、第2のシェル12、第3のシェル13および第4のシェル14は、それぞれクラムシェルタイプのホルダであり、光軸の上下または左右2つに分割された同一形状のサブユニットにより構成されており、それらをネジ止めなどの方法によって接合することにより1つのほぼ円筒形のシェルが形成されている。このため、第2のシェル12は同一形状の2つの第2のサブユニット32を備え、第3のシェル13は同一形状の2つの第3のサブユニット33を備え、第4のシェル14は同一形状の2つの第4のサブユニット34を備えている。第1のシェル11は、第1のレンズ群21の配列が一方から挿入しやすい構成になっているので、クラムシェルタイプは採用されていない。しかしながら、他のシェルと同様に、第1のシェル11もクラムシェルタイプのホルダとすることは可能である。
FIG. 4 is a perspective view showing details of the appearance of the
第2のシェル12および第3のシェル13はほぼ筒型であり、内部において第2のレンズ群22および第3のレンズ群23を半径方向から保持している。これらのシェル12および13は、第3のシェル13を第2のシェル12に挿入し、第3のシェル13の位置を調整した後、ネジ止めなどによって固定される。これにより、第2のシェル12により保持された第2のレンズ群22と、第3のシェル13により保持された第3のレンズ群23との光軸26の光学的な距離が調整され、焦点補正、収差補正などの光学性能が良好なレンズユニットを提供できる。
The
第2のシェル12と第4のシェル14の接合部は、全体が四角形に近いフランジ16および17aになっており、それらを重ね合わせてネジ止めすることにより、第2のレンズ群22に対して所望の距離にプリズム6が固定される。シェル14のフランジ17aに対して垂直に交差する位置には、第1のシェル11を差し込むためのロート状の接続口19が形成されている。第4のシェル14に対して、第1のシェル11は、光軸25の方向の位置を調整した後、ネジ止めなどにより接続される。これにより、第2のシェル12により保持された第2のレンズ群22と、第1のシェル11により保持された第1のレンズ群21との光軸25の光学的な距離が調整され、焦点補正、収差補正などの光学性能が良好なレンズユニットを提供できる。
The joint portion of the
第4のシェル14は、光軸25に対して対称な位置に第2のシェル12と接続することができるフランジ17aおよび17bを備えた接続構造(第2の接続構造)18を備えている。このため、接続用の第4のシェル14の外形は、第1のシェル11の光軸25に対して対称な構成となっている。また、第1のシェル11との接続口19は第1の接続構造であり、基本的な形態は円形であり、光軸25に対して対称な構成となっている。したがって、第4のシェル14を光軸25の回りに180度回転させても、第4のシェル14を第2のシェル12に取り付けることができ、第1のシェル11を接続口19に取り付けることができる。第4のシェル14の回転対称な、共役な位置に形成された接続構造18のフランジ17aおよび17bは、第2のシェル12のフランジ16のねじ孔16sと対峙する角度の間隔でねじ孔17sが形成されている。さらに、それぞれのねじ孔17sから若干シフトした位置にねじ止め用の工具を通す孔17hが形成されており、これらのフランジ17aおよび17bにおいては、ねじ孔17sと工具用の孔17hの位置が入れ替わっている。したがって、第2のシェル12と接続しない方もフランジ17bとなっていても、そのフランジ17bを通してフランジ17aと16とをねじ止めすることができる。
The
図6に、第2のサブユニット32、第3のサブユニット33および第4のサブユニット34の斜視図を示してある。第2のサブユニット32および第3のサブユニット33は、ほぼ筒状の第2のシェル12および第3のシェル13をそれぞれ光軸26に沿って半割した形状をしており、内部にレンズの縁を差し込んで固定できる構造27および28を備えている。したがって、これら半割れのサブユニット32〜34を、光軸を中心に接続することにより、それぞれのシェル12〜14を組み立てることができる。レンズユニット5を組み立てる際は、一方の第2のサブユニット32および第3のサブユニット33に第2のレンズ群22および第3のレンズ群23をそれぞれ構成するレンズを差し込んで、他方の第2のサブユニット32および第3のサブユニット33を接合する。これにより、第2のレンズ群22および第3のレンズ群23を、第2のシェル12および第3のシェル13によりそれぞれ半径方向から保持することができる。同一形状のサブユニット同士を接合するクラムシェルタイプのホルダであると、接合する2つのサブユニットは同一の型から成形され、それらのサブユニットの製造公差は同一になる。したがって、同一の製造公差のサブユニットにより複数枚のレンズを保持するため、第2のレンズ群22および第3のレンズ群23を、光軸26を中心として精度よく直線状に保持することができる。したがって、レンズユニット5を構成する複数枚のレンズの光軸を揃え易く、光学的性能の高いレンズユニットを歩留まり良く低コストで製造できる。
FIG. 6 shows a perspective view of the
図7に、接続用の第4のサブユニット34の構造を、斜視図を用いて示してある。第4のサブユニット34は、光路を折り曲げる光学素子である三角プリズム6が収納される三角柱状の収納部41と、第1のシェル11が挿入される接続部分19を形成する半円錐状の凹部45と、第2のシェル12と接続するためのフランジ17aおよび17bを具備する接続構造18とを備えている。三角柱状の収納部41は、一方のフランジ17aに面する側42と、第1のシェル11との接続口19に面する側43が開口になっており、光を通す。したがって、第4のシェル14の収納部41は、両側の接続構造18の内、一方の側に面した開口42から入射された光をプリズム6で90度折り曲げて開口43から接続口19に向けて出射する光路となる。
FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the
2つの同一構成のサブユニット34を、図7に示すように光軸25を中心に組み合わせると、接続構造18は光軸25に対称な位置に形成されているので、第2のシェル12に接続するフランジ17aは組み立てられ、第2のシェル12に接続可能な第4のシェル14が組み立てられる。一方、プリズム6を取り付け可能な光路41は、サブユニット同士で交差し、一方のサブユニット34の光路41を、上述したように第2のシェル12から第1のシェル11に配置すると、他方のサブユニット34の光路41は、第2のシェル12とは反対側に向いてしまい、有効に投影光が通過しない。しかしながら、図3に基づき説明したように、本例のレンズユニット5においては、プリズム6が配置される、光軸を曲げる箇所で、光軸25および26に垂直な面の半分が有効であれば良い光学設計になっている。したがって、同一形状のサブユニット34を組み合わせた接続用のシェル14は、光学的にも何らディメリットはなく、第2のシェル12の第2のレンズ群22からの投影光29を有効に反射して90度向きを変えて、第1のシェル11の第1のレンズ群21に供給する。
When two
第4のシェル14のサブユニット34の内、一方は光学的には利用されない。したがって、一方のサブユニット34の光路41には、プリズム6が設置されていない。また、プリズム6が配置されないサブユニット34の開口42は、黒色のテープなどの適当な封鎖部材49により遮光されている。
One of the
なお、本例においては、接続用のシェル14を第1のシェル11および第2のシェル12から独立させているが、これらのシェルと一体にしてクラムシェルタイプにすることも可能である。1つの構成は、第1のシェル11をクラムシェルにして、第4のシェル14と一体にする構成である。光路を90度曲げた方向のレンズ間の距離を調整する箇所がなくなるので、焦点調整のフレキシビリティーが減少する可能性があるが、レンズ保持ユニット10を構成する部品点数をさらに削減できるというメリットがある。もう1つの構成は、第2のシェル12と接続用のシェル14を一体にすること構成である。この場合は、第1のシェル11に対する第1の接続構造19を光軸26に対称な位置に形成する必要がある。この構成は、第2のシェル12と第4のシェル14とを一体にするためシェルサイズが大きくなり、成形精度を維持することが難しい可能性がある。しかしながら、第2のシェル12と第4のシェル14とを接続するためのフランジを省くことができ、レンズ保持ユニット10を構成する部品点数を削減できるというメリットもある。
In this example, the connecting
また、上記では、光路を曲げる光学素子としてプリズムを採用した例を示しているが、鏡などの他の光学素子を採用したレンズユニットにおいても本発明を提供できる。また、光路を折り曲げる角度は90度に限定されない。たとえば、第4のシェル14において、第2のシェル12と第1のシェル11とが90度以上の角度で組み合わされる場合は、第2の接続構造18を共役な位置、すなわち、光軸25に対して対称な位置と、光軸25に対して同じ角度になるように設ける必要がある。
Moreover, although the example which employ | adopted the prism as an optical element which bends an optical path is shown above, this invention can be provided also in the lens unit which employ | adopted other optical elements, such as a mirror. Further, the angle at which the optical path is bent is not limited to 90 degrees. For example, in the
また、リアプロジェクタ装置、それに適したレンズシステムおよびレンズ保持ユニットを説明したが、本発明のレンズ保持ユニットおよびレンズユニットは画像を投影する全てのシステムに適用することが可能である。また、画像を投影するシステムに限定されずに、レンズを用いる光学装置または光学システムにも適用することができる。 Further, the rear projector apparatus, the lens system and the lens holding unit suitable for the rear projector apparatus have been described. However, the lens holding unit and the lens unit of the present invention can be applied to all systems that project an image. Further, the present invention is not limited to a system that projects an image, and can be applied to an optical device or an optical system that uses a lens.
1 リアプロジェクタ装置
4 ライトバルブ(光変調器)
5 レンズユニット
6 プリズム
9 スクリーン
10 レンズ保持ユニット
11 第1のシェル
12 第2のシェル
13 第3のシェル
14 第4のシェル(接続用のシェル)
18 第2の接続構造
19 第1の接続構造
21 第1のレンズ群
22 第2のレンズ群
23 第3のレンズ群
32 第2のサブユニット
33 第3のサブユニット
34 第4のサブユニット
1
5
18
Claims (6)
第2のレンズ群を保持するための第2のシェルと、
前記第1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間の光路を折り曲げる光学素子を保持するための接続用のシェルとを有し、
前記接続用のシェルは、光軸を中心に接合された同一形状の2つの接続用のサブユニットを備え、一方の前記接続用のサブユニットの光路のみに前記光学素子が装着され、さらに、前記第1のシェルに接続するための第1の構造と、前記第2のシェルに接続するための第2の構造とを具備し、前記第1の構造および前記第2の構造の少なくとも一方を共役な2つの位置に具備する、レンズ保持ユニット。 A first shell for holding the first lens group;
A second shell for holding the second lens group;
A connection shell for holding an optical element that bends the optical path between the first lens group and the second lens group;
The connection shell includes two connection subunits of the same shape joined around an optical axis, and the optical element is attached only to the optical path of one of the connection subunits, A first structure for connecting to the first shell; and a second structure for connecting to the second shell, wherein at least one of the first structure and the second structure is conjugated. A lens holding unit provided at two positions.
第2のレンズ群を保持するための第2のシェルとを有し、
前記第1のシェルは、前記第1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間の光路を折り曲げる光学素子を保持するための接続部分を備えており、
前記第1のシェルは、光軸を中心に接合された同一形状の2つの第1のサブユニットを備え、少なくとも前記接続部分においては、一方の前記第1のサブユニットの光路のみに前記光学素子が装着され、さらに、前記第2のシェルに接続するための第2の構造を共役な2つの位置に備えているレンズ保持ユニット。 A first shell for holding the first lens group;
A second shell for holding the second lens group;
The first shell includes a connection portion for holding an optical element that bends an optical path between the first lens group and the second lens group;
The first shell is provided with two first subunit of the same shape joined around the optical axis, at least in the connecting portion, the optical element only in the optical path of one of the first subunit And a lens holding unit having a second structure for connecting to the second shell at two conjugate positions.
前記レンズユニットにより、前記光変調器からの投影光を曲げて前記スクリーンに投写する画像表示装置。 The lens unit according to claim 5, a light modulator, and a screen,
An image display device that projects the projection light from the light modulator on the screen by the lens unit.
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