JP6056303B2

JP6056303B2 - 投射光学系鏡筒

Info

Publication number: JP6056303B2
Application number: JP2012202628A
Authority: JP
Inventors: 聡土屋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2014059333A

Description

本発明は、投射光学系鏡筒に関する。

従来、プロジェクタ装置には、照明光を照射する光源と、該光源から照射された発散光を変調する画像表示素子と、変調された照明光を投影面（例えば、スクリーンなど）に向けて集光し、画像を形成する光学素子などからなる投射光学系が設けられている。
一般的に、光学系を構成する光学素子のうち、複数のレンズ及びレンズ群を光軸方向前後に移動させることにより、投射サイズの変更（ズーム）や、焦点位置の調整（フォーカス）の効果を得ることができる。

光学系鏡筒は、複数のレンズ及びレンズ群を光軸方向前後に移動させるガイドとしてのライナー枠と、所望の投射性能を得るための位置を規制するカム枠とを備える。ライナー枠及びカム枠には溝部が形成されており、該溝部にはレンズを保持したレンズ鏡筒の外周に設けられた位置決め部材が当接しているため、カム枠やライナー枠が回動することにより、溝部に当接した位置決め部材が溝に沿って移動し、レンズ鏡筒が光軸方向前後に移動する（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたカメラなどの撮像光学系では、外部の環境から自然光や照明光などの一定の光量を得るのに対し、プロジェクタなどの投射光学系では、光量の大きな光源を使用し、その熱量が大きいことから、熱によるレンズ鏡筒の変形や位置ずれの発生が問題となる。
また、特許文献１に記載のレンズ鏡筒のようにカム枠が金属部材からなる場合、カム溝を形成する際に精密な精度の切削加工が要求されてコストアップの要因となるため、コスト低減の観点からカム枠は樹脂部材からなることが求められる。樹脂製のカム枠とレンズ鏡筒の位置決め部材との組み合わせ精度は、カム枠成型の型部品の加工精度の向上や成型時の管理により維持乃至向上させることができる。

特に、レンズ鏡筒内で直接画像形成に寄与しない不要な光線を除去する際に、輝度の高い光をレンズ鏡筒部で受けることにより、レンズ鏡筒部の温度が高温となり、一部に変形等を生じさせ、レンズの光学的性能を劣化させるという問題もある。これに対し、レンズを保持した保持部材の前記画像表示素子側の面の少なくとも一部に反射領域を設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

投射光学系を構成するレンズとスクリーンとの位置関係において、レンズの光軸は、スクリーン面の法線に平行もしくはその近傍に配置されることが多く、投射光学系はその構成からレンズの光軸方向に一定の長さが必要であり、該投射光学系を備える装置本体の底面積の増大にも影響する。近年、装置の小型化が求められていることから、部材の組み込み等による大型化を招くことなく、熱による影響を回避する方法が求められている。

しかしながら、特許文献２に記載された投射レンズ鏡筒のように、不要光を反射するための部材を設けるだけでは、レンズを保持する部材（鏡枠）に熱が伝わってしまい、鏡枠の変形などによる光学素子の性能の変動を生じてしまう可能性がある。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、樹脂製の部材を含む投射光学系鏡筒において、光学素子を保持する部材の熱による変形を防止し、光学素子の性能劣化を防止可能な投射光学系鏡筒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、本発明に係る投射光学系鏡筒は、投射光学系を保持する投射光学系鏡筒であって、複数の光学素子と、前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を保持する鏡枠部材と、前記鏡枠部材に取付けられる光吸収部材と、を有し、前記鏡枠部材は、前記光吸収部材と当接する複数の当接部を有し、前記当接部に形成された前記投射光学系の光軸方向に突出するピンと、前記光吸収部材に前記ピンが前記投射光学系の光軸方向に挿通可能に形成された取付穴とが嵌合して固定される構造を有するとともに、前記当接部の表面がリブ状の凹凸構造を有することを特徴とする投射光学系鏡筒である。

本発明の投射光学系鏡筒によれば、樹脂製の部材を含む投射光学系鏡筒において、光学素子を保持する部材の熱による変形を防止し、光学素子の性能劣化を防止可能な投射光学系鏡筒を提供することができる。

投射光学系鏡筒の一実施態様に係る斜視図である。投射光学系鏡筒の一実施態様に係る断面図である。図２に示す断面図の部分拡大図である。図３に示す鏡枠及び不要光吸収部材の一例を示す斜視図である。図３に示す鏡枠及び不要光吸収部材の一例を示す分解斜視図である。当接部の一実施態様に係る模式図である。当接部の一実施態様に係る模式図である。当接部の一実施態様に係る模式図である。

以下、本発明に係る投射光学系鏡筒について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

〔第１の実施形態〕
投射光学系鏡筒の一実施態様に係る斜視図を図１に、断面図を図２に示す。また、図２の部分拡大図を図３に示す。
投射光学系鏡筒１０は、プロジェクタなどの画像投射装置に備えられ、光源（図示せず）から出射され、画像表示素子で変調された照明光を投射する複数の光学素子と、前記光学素子を保持する鏡枠部材１１とを備え、前記光学素子により所望の像に形成された照明光（３０ａ，３０ｂ）を投影面に投射する。

光学素子Ｌを保持する鏡枠部材１１が可動枠である場合には、外周部に摺動部材１４を備える。
投射光学系鏡筒１０は、鏡枠部材１１が光軸方向へ平行移動可能となるように保持するカム枠１５を備える。カム枠１５に形成されたカム溝１６と、鏡枠部材１１の摺動部材１４とが摺動することにより鏡枠部材１１が移動し、ズーム及びフォーカスが調整される。

図３に示した鏡枠部材１１及び不要光吸収部材２１の斜視図を図４及び図５に示す。図４は鏡枠部材１１と不要光吸収部材２１とが一体に締結された状態を示し、図５は分離した状態を示している。

鏡枠部材１１は、前記光源から出射された光束のうち、光学素子Ｌに入射しない光束が照射される領域に不要光吸収部材２１を備え、不要光吸収部材２１と当接する複数の当接部１２を有する。
鏡枠部材１１の当接部１２に形成されたピン１３と、ピン１３に対応して不要光吸収部材２１に形成された取付穴２２とが嵌合して固定される構造を有するとともに、当接部１２の表面はリブ状の凹凸構造を有する。

ピン１３は円筒形状の部材であり、金属製であることが好ましい。ピン１３は、鏡枠部材１１の当接部１２に形成される嵌合穴に圧入されることにより形成される。

不要光吸収部材２１は、照射された不要光が反射してレンズ面に入射することを防ぐ部材であり、照射された不要光によるゴーストやフレアの発生を抑制するために、表面に反射防止の表面処理が施されている。
表面処理としては、例えば、梨地処理や、黒色塗装などが挙げられる。
この表面処理により、不要光吸収部材２１に照射された不要光は吸収される。

鏡枠部材１１と不要光吸収部材２１は、鏡枠部材１１の変形を防止し、鏡枠部材１１により保持される光学素子Ｌの性能劣化を防止するために、不要光吸収部材２１において不要光の照射により生じる発熱を鏡枠部材１１に伝えないように締結される。具体的には、鏡枠部材１１と不要光吸収部材２１とが、部分的に形成された当接面１２において当接するため、全面で当接する場合に比べて熱の伝導が低減される。

また、当接面１２の表面がリブ状の凹凸構造を有することにより、当接領域の表面積が増加し、放熱可能な面積が増加するため、熱による影響を低減させることができる。

さらに、当接部１２が、摺動部材１４に対し光軸を中心とした円対称の位置に設けられることにより、摺動部材１４への当接部１２を介して伝導する熱の影響を最小とすることができ、ズーム及びフォーカスを行う際のカム溝に対する摺動性を良好に維持することができる。

図５中、一点鎖線により囲んだ領域の拡大図を図６に示す。
図６に示すように、本実施態様において、当接部１２に形成されたリブ状の凹凸構造は、光軸を中心とした放射状に配置されている。
リブ状の凹凸構造は図６に示す形態に限定されず、当接面の表面積の増加により放熱面積を拡大できる構造であれば適宜選択することができる。

〔第２の実施形態〕
第２の実施形態を図７に示す。
図７は、当接部１２に形成されたリブ状の凹凸構造を示したもので、凹凸構造が当接部１２に形成されたピン１３を中心とした同心円形状に配置された例である。

〔第３の実施形態〕
第３の実施形態を図８に示す。
図８は、当接部１２に形成されたリブ状の凹凸構造を示したもので、凹凸構造が光軸を中心とした同心円形状に配置された例である。

以上のように、光学素子を保持する部材である鏡枠部材１１が不要光吸収部材２１と当接する複数の当接部１２を有し、当接部１２に形成されたピン１３と、ピン１３に対応して不要光吸収部材２１に形成された取付穴２２とが嵌合して固定される構造を有するとともに、当接部１２の表面がリブ状の凹凸構造を有することにより、不要光によるゴーストやフレアの発生を抑制することができ、不要光により発生する熱による鏡枠部材１１への影響を低減することができ、鏡枠部材１１に保持される光学素子Ｌの性能を良好に維持することができる。

〔画像投射装置〕
画像投射装置は、画像表示素子に光源から出射された照明光を照射し、前記画像表示素子により変調され所望の像に形成された前記照明光を、上記実施形態の投射光学系鏡筒により投影面に投射する。

前記光源としては、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ＬＥＤ等を用いることができる。所望の像を形成する画像表示素子としては、例えば、ＤＭＤ、液晶パネル等を用いることができる。

前記画像投射装置は、上記実施形態の投射光学形鏡筒１０を用いることにより、光学素子Ｌを保持する部材である鏡枠部材１１の熱による変形が防止され、保持される光学素子Ｌの性能劣化が低減されているため、良好で安定した画像品質が得られる。

１０投射光学系鏡筒
１１鏡枠部材
１２当接部
１３ピン
２１不要光吸収部材
２２取付穴

特開平１０−６８８６０号公報特許第４６６６９００号公報

Claims

投射光学系を保持する投射光学系鏡筒であって、
複数の光学素子と、
前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を保持する鏡枠部材と、
前記鏡枠部材に取付けられる光吸収部材と、を有し、
前記鏡枠部材は、前記光吸収部材と当接する複数の当接部を有し、
前記当接部に形成された前記投射光学系の光軸方向に突出するピンと、前記光吸収部材に前記ピンが前記投射光学系の光軸方向に挿通可能に形成された取付穴とが嵌合して固定される構造を有するとともに、前記当接部の表面がリブ状の凹凸構造を有することを特徴とする投射光学系鏡筒。
前記光吸収部材と当接する前記鏡枠部材が、外周部に摺動部材を備える可動枠であり、前記当接部が、前記摺動部材に対し前記投射光学系の光軸を中心とした円対称の位置に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の投射光学系鏡筒。
画像表示素子に光源から出射された照明光を照射し、前記画像表示素子により変調され、所望の像に形成された前記照明光を、請求項１または２に記載の投射光学系鏡筒により投影面に投射することを特徴とする画像投射装置。
前記光吸収部材は、前記照明光のうち、前記光学素子に入射しない光束が照射される領域に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の画像投射装置。