JP5614053B2 - 投写レンズ装置、及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、投写レンズ装置、及びこれを備えたプロジェクターに関する。

従来、光源から射出された光束を画像信号に基づき変調して画像光を形成し、この画像光を投写レンズ装置によって拡大投写するプロジェクターが知られている。このプロジェクターに備わる投写レンズ装置は、プロジェクターの光学ユニット（光学装置）を構成しており、その最終段として設置されている。そして、投写レンズ装置は、前段の光学装置と接続するための固定部を備え、前段の光学装置の装着部に対してねじ等により固定している。

また、近年、環境負荷低減を図るため、プロジェクターの小型化や軽量化が進んでいる。投写レンズ装置においても同様であり、レンズを保持する固定部を含め、薄型化（薄肉化）が図られている。その一方で、投写レンズ装置の光学的なズーム倍率も高くなっている。そのため、投写レンズ装置を構成するレンズの数も従来に比べて増加すると共に構造も複雑化している。

なお、投写レンズ装置に関しては、特許文献１や特許文献２が開示されている。

特開平５−３３３２５３号公報 特表２００３−５０４６４９号公報

このような中、投写レンズ装置の薄肉化などにより、投写レンズ装置に備える固定部において、レンズを保持した際に固定部の面に反りが発生するという課題がある。そして、反りの発生した固定部を、装着部にねじ等で装着（固定）した場合、反りが矯正されて装着部に固定される。反りが矯正されて固定された場合、保持するレンズの位置ずれが発生する。ズーム倍率が高い投写レンズ装置においては、レンズの位置ずれによる画像品質（解像度）への影響が大きく、ワイド端（各レンズが最も後退した位置）からテレ端（各レンズが最も繰り出された位置）における画像品質を維持できなくなるという課題がある。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

（適用例１）本適用例に係る投写レンズ装置は、入射する画像光を拡大して投写する投写レンズ装置であって、レンズを保持して投写レンズ装置本体を装着部に固定する固定部と、固定部がレンズを保持した際に生じる反りを補正する補正部と、を備えていることを特徴とする。

このような投写レンズ装置によれば、固定部と、固定部の反りを補正する補正部とを備えることで、投写レンズ装置を装着部に固定する際、固定部に生じる反りを矯正せずに装着部に固定することができる。これにより、レンズの位置ずれを抑制する投写レンズ装置を実現できる。

（適用例２）上記適用例に係る投写レンズ装置において、補正部は、固定部と一体に形成されていることが好ましい。

このような投写レンズ装置によれば、補正部を含めて固定部を製造することができ、効率的に投写レンズ装置を組み立てることができる。

（適用例３）上記適用例に係る投写レンズ装置において、補正部は、固定部と別体に形成されていることが好ましい。

このような投写レンズ装置によれば、固定部を装着部に固定する際、補正部を固定部の反りに容易に対応させることができる。

（適用例４）上記適用例に係る投写レンズ装置において、補正部は、シート状部材で形成されていることが好ましい。

このような投写レンズ装置によれば、補正部は、固定部とは別体となるシート状部材で形成されるため、固定部の反り量にバラツキを有していても容易に対応させることができる。

（適用例５）本適用例に係る投写レンズ装置固定機構は、入射する画像光を拡大して投写する投写レンズ装置を固定する投写レンズ装置固定機構であって、投写レンズ装置の固定部を固定して投写レンズ装置を装着する装着部と、固定部がレンズを保持した際に生じる反りを補正する補正部と、を備えていることを特徴とする。

このような投写レンズ装置固定機構によれば、装着部と、固定部の反りを補正する補正部とを備えることで、投写レンズ装置を装着部に固定する際、固定部に生じる反りを矯正せずに装着部に固定して装着することができる。これにより、レンズの位置ずれを抑制する投写レンズ装置固定機構を実現できる。

（適用例６）上記適用例に係る投写レンズ装置固定機構において、補正部は、装着部と一体に形成されていることが好ましい。

このような投写レンズ装置固定機構によれば、補正部を含めて装着部を製造することができ、効率的に投写レンズ装置固定機構を構成することができる。

（適用例７）上記適用例に係る投写レンズ装置固定機構において、補正部は、装着部と別体に形成されていることが好ましい。

このような投写レンズ装置固定機構によれば、固定部を装着部に固定する際、補正部を固定部の反りに容易に対応させることができる。

（適用例８）上記適用例に係る投写レンズ装置固定機構において、補正部は、シート状部材で形成されていることが好ましい。

このような投写レンズ装置固定機構によれば、補正部は、装着部とは別体となるシート状部材で形成されるため、固定部の反り量にバラツキを有していても容易に対応させることができる。

（適用例９）本適用例に係るプロジェクターは、上述したいずれかの投写レンズ装置と、入射する光束を画像信号に基づいて変調する光変調装置と、を備えることを特徴とする。

このようなプロジェクターによれば、上述したように、固定部に反りを有する場合に、矯正せずに装着部に固定してレンズの位置ずれを抑制する投写レンズ装置を備えることで、ワイド端からテレ端における画像品質を維持するプロジェクターを実現できる。

（適用例１０）本適用例に係るプロジェクターは、上述したいずれかの投写レンズ装置固定機構と、入射する光束を画像信号に基づいて変調する光変調装置と、を備えることを特徴とする。

このようなプロジェクターによれば、上述したように、固定部に反りを有する場合に、矯正せずに装着部に固定してレンズの位置ずれを抑制する投写レンズ装置固定機構を備えることで、ワイド端からテレ端における画像品質を維持するプロジェクターを実現できる。

第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図。 投写レンズ装置及び装着部の分解斜視図。 投写レンズ装置を装着部に固定した状態の概断面図。 投写レンズ装置のフランジに備える補正部の概形状を示す平面図。 第２実施形態に係る投写レンズ装置固定機構の装着部に投写レンズ装置を固定した状態の概断面図。 装着部に備える補正部の概形状を示す平面図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）

図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、プロジェクター１及び光学ユニット２の構成と動作を簡単に説明する。

本実施形態のプロジェクター１は、光源装置２１から射出される光束を画像信号に基づき変調して画像光を形成し、この画像光をスクリーン（図示省略）等に拡大投写する装置である。また、プロジェクター１は、光学ユニット２、プロジェクター１本体の外装を構成する外装筐体４、図示省略する制御装置や電源装置や冷却装置等を備えて構成される。

プロジェクター１の光学ユニット２は、制御装置の制御により、光源装置２１（光源２１１）から射出された光束を光学的に処理して画像信号に基づいた画像光を形成して投写するユニットである。この光学ユニット２は、光源装置２１、照明光学装置２２、色分離光学装置２３、リレー光学装置２４、電気光学装置２５、投写光学装置としての投写レンズ装置５、及びこれらの光学装置２１〜２５を構成する光学部品等を所定位置に収容する光学部品用筐体３を備えている。

光源装置２１は、光源２１１及びリフレクター２１２等を備える。そして、光源装置２１は、光源２１１から射出された光束をリフレクター２１２によって射出方向を揃え、照明光学装置２２に向けて射出する。

照明光学装置２２は、第１レンズアレイ２２１、第２レンズアレイ２２２、偏光変換素子２２３、及び重畳レンズ２２４を備える。第１レンズアレイ２２１及び第２レンズアレイ２２２は、重畳レンズ２２４と共に、光源装置２１から射出された光束を後述する光変調装置（液晶パネル２５３）の表面に略重畳させる。偏光変換素子２２３は、第２レンズアレイ２２２から射出されたランダム偏光光を液晶パネル２５３で利用可能な略１種類の偏光光に揃える機能を有する。

色分離光学装置２３は、２枚のダイクロイックミラー２３１，２３２、及び反射ミラー２３３を備え、照明光学装置２２から射出された光束を赤色光（以下「Ｒ光」と称す）、緑色光（以下「Ｇ光」と称す）、青色光（以下「Ｂ光」と称す）の３色の色光に分離する機能を有する。

リレー光学装置２４は、入射側レンズ２４１、リレーレンズ２４３、及び反射ミラー２４２，２４４を備え、色分離光学装置２３で分離されたＢ光をＢ光用の液晶パネル２５３Ｂまで導く機能を有する。なお、光学ユニット２は、リレー光学装置２４がＢ光を導く構成としているが、これに限らず、例えば、Ｒ光を導く構成としてもよい。

電気光学装置２５は、入射側偏光板２５１、光変調装置としての３つの液晶パネル２５３（Ｒ光用の液晶パネル２５３Ｒ、Ｇ光用の液晶パネル２５３Ｇ、Ｂ光用の液晶パネル２５３Ｂ）、射出側偏光板２５４、及び色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム２５５を備える。電気光学装置２５は、色分離光学装置２３で分離された各色光を画像信号に基づき変調し、画像光を形成する。

投写レンズ装置５は、１つまたは複数のレンズを１つのレンズ群とする複数のレンズ群を備えており、これらのレンズ群が光軸Ｃに沿って配置されている。投写レンズ装置５は、入射する画像光をズーム調整する機能、及びフォーカス調整する機能を有し、電気光学装置２５で形成された画像光をスクリーン等に拡大投写する。

光学部品用筐体３は、前述した光学装置２１〜２５を構成する光学部品等を所定位置に収容する。また、光学部品用筐体３は、電気光学装置２５と投写レンズ装置５との間に後述する装着部３１を備えており、光軸Ｃを中心として、投写レンズ装置５を装着部３１に装着して固定する。

図２は、投写レンズ装置５及び装着部３１の分解斜視図である。図３は、投写レンズ装置５を装着部３１に固定した状態の概断面図である。図４は、投写レンズ装置５のフランジ５１に備える補正部６１の概形状を示す平面図である。なお、図３は、投写レンズ装置５と装着部３１とを組み立てた状態で、図２に示すＡ−Ａ´で切断した場合の概断面図を示している。また、図４は、投写レンズ装置５を画像光の入射側から視認した平面図である。図２、図３、図４を参照して、投写レンズ装置５及び装着部３１の構造及び組み立てを説明する。

投写レンズ装置５は、画像光が入射する側から射出する側に向かって、固定部としてのフランジ５１、案内筒５２、カム筒５３、射出側筒５４を備え、また、それぞれの内部に保持する複数のレンズ群を備えている。そして、投写レンズ装置５は、各筒が光軸Ｃ方向に移動することで、レンズ群が移動して画像光のズーム調整やフォーカス調整を行うことができる。

フランジ５１は、投写レンズ装置５を装着部３１（光学部品用筐体３）に固定するものである。フランジ５１は、外形が略矩形状の板状に形成されており、中央部には、画像光の入射側に向かって突出する突出部５１１を有している。この突出部５１１には、レンズ群を構成するレンズ８１が保持されている。また、フランジ５１は、４つの角部に、固定用ネジ９が挿通される挿通孔５１２を有している。

光学部品用筐体３は、装着部３１を備えている。装着部３１は、光学部品用筐体３の底板３２から略垂直に設置（光軸Ｃに対して垂直に設置）されている。装着部３１は、外形が略矩形状の板状に形成されており、中央部には、前段の電気光学装置２５からの画像光を投写レンズ装置５に入射させるための開口孔３１１を有している。また、装着部３１は、４つの角部に、フランジ５１の挿通孔５１２に対応させたネジ孔３１２を有している。なお、底板３２には、電気光学装置２５が固定されている。しかし、図２では、電気光学装置２５を構成するクロスダイクロイックプリズム２５５のみを図示している。

ここで、投写レンズ装置５の説明に戻り、フランジ５１の突出部５１１にレンズ８１を保持させるには、投写レンズ装置５を組み立てる前のフランジ５１単体を治具にセットし、突出部５１１に画像光の入射側からレンズ８１を載置した後、熱カシメを行うことで保持させる。この熱カシメにより、図３に示すように、フランジ５１は、画像光の入射側に反った状態に若干変形する。

フランジ５１の画像光の入射側の表面５１３（装着部３１の装着面３１３に相対する面）には、図３、図４に示すように、フランジ５１の反りを補正する補正部６１が形成されている。なお、補正部６１は、フランジ５１と一体に成形されている。そして、補正部６１は、突出部５１１及び４つの挿通孔５１２から所定距離だけ離間した周囲に形成されている。

補正部６１の表面６１１は、フランジ５１の突出部５１１にレンズ８１を保持させて反った状態で、平坦面となるように形成されている。従って、フランジ５１を成形した時点の状態（突出部５１１にレンズ８１を保持していない状態）では、フランジ５１は反っておらず、逆に補正部６１（表面６１１）は反った状態となっている。

図３に示すように、補正部６１の表面６１１は、装着部３１の装着面３１３と略平行となる。従って、投写レンズ装置５を装着部３１に固定する場合、図３に示すように、フランジ５１の突出部５１１を装着部３１の開口孔３１１に挿通し、併せて、フランジ５１の４つの挿通孔５１２を装着部３１の対応するネジ孔３１２に合わせる。これにより、補正部６１の表面６１１と、装着部３１の装着面３１３とが当接する。そして、４つの固定用ネジ９をそれぞれ挿通孔５１２に挿通し、ネジ孔３１２と螺合させることにより、投写レンズ装置５を装着部３１に固定する。

上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の投写レンズ装置５は、フランジ５１に補正部６１を備えているため、投写レンズ装置５を装着部３１に固定する際、レンズ８１を保持するフランジ５１に生じる反りを矯正せずに装着部３１に固定することができる。これにより、液晶パネル２５３とレンズ８１との位置ずれを抑制する投写レンズ装置５を実現できる。

本実施形態の投写レンズ装置５において、補正部６１は、フランジ５１と一体に形成されているため、補正部６１を含めてフランジ５１を射出成形等することができ、補正部６１が別体で形成される場合に比較して、効率的に投写レンズ装置５を組み立てることができる。

本実施形態のプロジェクター１は、フランジ５１に反りを有する場合に、矯正せずに装着部３１に固定してレンズ８１の位置ずれを抑制する投写レンズ装置５を備えるため、ワイド端からテレ端における画像品質（解像度）を維持することができる。
（第２実施形態）

図５は、第２実施形態に係る投写レンズ装置固定機構１０の装着部３１に投写レンズ装置５を固定した状態の概断面図である。図６は、装着部３１に備える補正部７１の概形状を示す平面図である。なお、図５は、投写レンズ装置５と装着部３１とを組み立てた状態で、図２に示すＡ−Ａ´で切断した場合の概断面図を示している。また、図５は、装着部３１を画像光の射出側から視認した平面図である。図５、図６を参照して、第２実施形態を説明する。

第２実施形態の投写レンズ装置固定機構１０は、装着部３１と、補正部７１とを備えている。そして、前記第１実施形態での補正部６１はフランジ５１側に備えているが、第２実施形態では、補正部７１は装着部３１側に備えることが異なる。従って、第２実施形態での投写レンズ装置５は、フランジ５１の表面５１３は反った状態であり、補正部６１を有していない。なお、第２実施形態のプロジェクター１の光学ユニット２は、上記以外は前記第１実施形態と同様となる。

装着部３１の装着面３１３には、フランジ５１の反り形状に対応させた補正部７１が形成され、補正部７１の表面７１１は、フランジ５１の反り形状に合わせた面で形成されている。この補正部７１は、装着部３１と一体に成形されている。そして、補正部７１は、開口孔３１１及び４つのネジ孔３１２から所定距離だけ離間した周囲に形成されている。

従って、反った状態のフランジ５１（投写レンズ装置５）を、第１実施形態と同様に装着部３１に組んだ場合、装着部３１に形成した補正部７１の表面７１１と、フランジ５１の表面５１３とが当接する。そして、４つの固定用ネジ９をそれぞれ挿通孔５１２に挿通し、ネジ孔３１２と螺合させることにより、装着部３１に投写レンズ装置５を固定して装着することができる。

上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態の投写レンズ装置固定機構１０は、装着部３１に補正部７１を備えているため、投写レンズ装置５を装着部３１に固定する際、レンズ８１を保持するフランジ５１に生じる反りを矯正せずに装着部３１に固定することができる。これにより、液晶パネル２５３とのレンズ８１の位置ずれを抑制する投写レンズ装置固定機構１０を実現できる。

本実施形態の投写レンズ装置固定機構１０において、補正部７１は、装着部３１と一体に形成されているため、補正部７１を含めて装着部３１（光学部品用筐体３）を射出成形等することができ、補正部７１が別体で形成される場合に比較して、効率的に投写レンズ装置固定機構１０を構成することができる。

本実施形態のプロジェクター１は、フランジ５１に反りを有する場合に、矯正せずに装着部３１に固定してレンズ８１の位置ずれを抑制する投写レンズ装置固定機構１０を備えるため、ワイド端からテレ端における画像品質（解像度）を維持することができる。

なお、上述した第１、第２実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）前記第１、第２実施形態のフランジ５１は、画像光の入射側に反った状態に変形し、この反りに対応させて補正部６１，７１を設定している。しかし、これに限られず、フランジ５１（固定部）の反りの向きや反りの大きさにより、補正部を適宜設定することができる。

（変形例２）前記第１実施形態の投写レンズ装置５において、フランジ５１には補正部６１が一体で形成されているが、これに限られず、補正部は別体で形成されていても良い。補正部をフランジと別体で構成した場合、投写レンズ装置を装着部に固定する際には、フランジと装着部との間に別体の補正部を介在させることにより、フランジに生じる反りを矯正せずに固定することができる。なお、第２実施形態においても同様であり、同様の効果を奏する。

（変形例３）前記第１実施形態の投写レンズ装置５において、補正部６１は、フランジ５１の反りに対応させて形成されており、補正部６１の表面６１１と装着部３１の装着面３１３とは、略平行な面となっている。しかし、これに限られず、補正部をシート状部材で形成して用いてもよい。この場合、シート状部材は、反り形状や反り量に対応させて、形状や厚さを適宜決めて用いることができる。反り量にバラツキを含んでいる場合にもシート状部材だと容易に対応させることができる。第２実施形態においても同様であり、同様の効果を奏する。

（変形例４）前記第１、第２実施形態の光学ユニット２において、光変調装置は、３つの液晶パネル２５３Ｒ，２５３Ｇ，２５３０Ｂを用いる、いわゆる３板方式を採用している。しかし、これに限られず、単板方式を採用してもよい。また、コントラストを向上させるための液晶パネルを追加して採用してもよい。

（変形例５）前記第１、第２実施形態の光学ユニット２において、光変調装置は、透過型の液晶パネル２５３を用いている。しかし、これに限られず、反射型の液晶パネル等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。

（変形例６）前記第１、第２実施形態の光学ユニット２において、光変調装置は、液晶パネル２５３を用いている。しかし、これに限られず、一般に、入射光束を画像信号に基づいて変調するものであればよく、マイクロミラー型の光変調装置などを用いてもよい。なお、マイクロミラー型の光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いることができる。

（変形例７）前記第１、第２実施形態の光学ユニット２は、光源装置２１（光源２１１）から射出された光束の照度を均一化する光学系として、第１レンズアレイ２２１、第２レンズアレイ２２２からなるレンズインテグレーター光学系を用いている。しかし、これに限定されるものではなく、導光ロッドからなるロッドインテグレーター光学系を用いることもできる。

（変形例８）前記第１、第２実施形態の光学ユニット２において、光源装置２１（光源２１１）は、放電式ランプを採用しているが、レーザーダイオード、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子で構成してもよい。

１…プロジェクター、３…光学部品用筐体、５…投写レンズ装置、９…固定用ネジ、１０…投写レンズ装置固定機構、３１…装着部、５１…フランジ、６１，７１…補正部、８１…レンズ、２５３…液晶パネル。

Claims (5)

1. 入射する画像光を拡大して投写する投写レンズ装置であって、
   レンズを保持して前記投写レンズ装置本体を装着部に固定する固定部と、
   前記固定部が前記レンズを保持した際に生じる前記画像光の入射側への反りを補正する補正部と、
   を備え、
   前記補正部の前記装着部に当接する面は、前記固定部が前記レンズを保持する前では反った状態を有し、前記固定部が前記レンズを保持して反った状態では平坦面となるように形成されていることを特徴とする投写レンズ装置。
2. 請求項１に記載の投写レンズ装置であって、
   前記補正部は、前記固定部と一体に形成されていることを特徴とする投写レンズ装置。
3. 請求項１に記載の投写レンズ装置であって、
   前記補正部は、前記固定部と別体に形成されていることを特徴とする投写レンズ装置。
4. 請求項３に記載の投写レンズ装置であって、
   前記補正部は、シート状部材で形成されていることを特徴とする投写レンズ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の投写レンズ装置と、
   入射する光束を画像信号に基づいて変調する光変調装置と、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。

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