JP6657781B2 - 投射光学系及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、画像表示素子の画像を拡大投影するプロジェクターへの組み込みに適した投射光学系及びプロジェクターに関する。

プロジェクターやプロジェクターへの組み込みに適した投射光学系として、例えば、近距離から広画角で投射（近距離投射）するために、例えば固定レンズ部と可動レンズ部と凹面鏡とを用いて斜め投射における斜め光束の光軸に対する傾きを小さくしつつ、鏡筒による結像光束のケラレを有効に防止するものが知られている（特許文献１参照）。

一般に、近距離投射を行うプロジェクターに適用される投射光学系では、機構的制約からレンズの移動に制限がある一方で、非球面レンズ等を使用すること等のため製造誤差が発生しやすく、例えば製造過程においてフォーカスのためのレンズの位置調整が必須となるものの必ずしも容易かつ的確に調整が行えるとは限らない、という課題がある。

特開２０１１−８５９２２号公報

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、例えば近距離投射を行うプロジェクターへの適用に際して、レンズの位置調整（特に、製造過程におけるフォーカス位置調整）を容易にすることが可能な投射光学系及び当該投射光学系を用いたプロジェクターを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る投射光学系は、レンズ群を収納する鏡筒ガイド筒と、鏡筒ガイド筒に収納されるレンズ群の位置調整のための位置調整カム筒と、鏡筒ガイド筒と位置調整カム筒とにおけるカムの回転範囲を規制可能な回転規制部とを備える。

上記投射光学系では、鏡筒ガイド筒と位置調整カム筒とにおけるカムの回転動作によってフォーカス位置調整等のレンズ間の位置調整を行うに際して、カムの回転範囲を規制可能な回転規制部を設けている。これにより、近距離投射を行うプロジェクターへの適用に際して、特に製造過程におけるフォーカス位置調整といったレンズの位置調整を容易にすることが可能となる。

本発明の具体的な側面によれば、鏡筒ガイド筒と位置調整カム筒との間でのカムによる相対的な位置関係を固定可能な回転固定部をさらに備える。この場合、例えばレンズの配置を所定の状態で固定維持できる。

本発明の別の側面によれば、回転規制部と回転固定部とは、治具を使用することによりそれぞれ回転規制あるいは回転固定可能となる。この場合、例えば製造工程において治具の利用により所望の調整を行うことができる。

本発明のさらに別の側面によれば、回転規制部と回転固定部とは、並んで配置され、同一の治具を差し替えることによりそれぞれ回転規制あるいは回転固定可能となる。この場合、回転規制時と回転固定時とで、１つの治具を差し替えて共通に使用する、すなわち兼用することができ、かつ、回転規制部と回転固定部とが並んで配置されているので治具の差し替えを迅速かつ的確に行うことができる。

本発明のさらに別の側面によれば、回転規制部は、鏡筒ガイド筒に設けた凹部又は孔部を形成する第１規制部と、位置調整カム筒に設けた孔部又は切欠き部を形成する第２規制部とを有し、第１規制部と第２規制部とのうち一方は、鏡筒ガイド筒の円周方向に沿って延びている。この場合、第１規制部又は第２規制部のうちいずれかについて円周方向に沿って延びる範囲を規定することで、回転規制部における規制範囲（裏を返せば回転を許容する範囲）を画定されることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、位置調整カム筒は、回転規制部による規制下において、フォーカス位置を調整する。この場合、例えば近距離投射の光学系において特に問題となりやすい製造過程におけるフォーカスのための位置調整を簡単、確実に調べることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、回転規制部は、フォーカス位置の調整のための回転範囲を、所定範囲の画面サイズにおいてフォーカス調整可能とするレンズ群の回転範囲のマージン以下の範囲内で規制する。この場合、回転規制部において回転範囲を規制することで、所望の画面サイズ変更を維持させつつ、フォーカスのための位置調整を行うことができる。

本発明のさらに別の側面によれば、レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズの姿勢を調整するレンズ姿勢調整機構をさらに備える。この場合、レンズ姿勢調整機構により、構成レンズの姿勢調整が可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、レンズ群の光路後段に配置された曲面ミラーと、当該曲面ミラーの姿勢を調整するミラー姿勢調整機構とをさらに備える。この場合、ミラー姿勢調整機構により、曲面ミラーの姿勢調整が可能になる。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターは、光源からの光を変調して画像光を形成する光変調素子と、光変調素子からの画像光を投射する上記いずれかの投射光学系とを備える。この場合、上記いずれかの投射光学系を備えることで、近距離投射を行うに際して、特に製造過程におけるフォーカス位置調整といったレンズの位置調整を容易にすることが可能となる。

実施形態の投射光学系を組み込んだプロジェクターの概略構成を示す図である。 投射光学系の一例を示す斜視図である。 投射光学系の一例を示す別の角度の斜視図である。 投射光学系を分解した状態で示す斜視図である。 図４のうち、レンズを収納する鏡筒部について示す斜視図である。 投射光学系の一例を示す断面図である。 投射光学系における物体面から投射面までの構成および光線図の一例である。 図７のうち、物体面から凹面反射ミラーまでの一部拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、一変形例の回転規制部について説明するための概念的な図であり、（Ｄ）〜（Ｆ）は、別の一変形例の回転規制部について説明するための概念的な図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投射光学系について詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る投射光学系を組み込んだプロジェクター２は、画像光を投射する光学系部分５０と、光学系部分５０の動作を制御する回路装置８０とを備える。

光学系部分５０において、光源１０は、例えば超高圧水銀ランプであって、Ｒ光、Ｇ光、及びＢ光を含む光を射出する。ここで、光源１０は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、ＬＥＤやレーザーのような固体光源であってもよい。第１インテグレーターレンズ１１及び第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光束を第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子近傍にて集光させる。第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子は、重畳レンズ１４と協働して、第１インテグレーターレンズ１１のレンズ素子の像を液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに形成する。このような構成により、光源１０からの光が液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域の全体を略均一な明るさで照明する。

偏光変換素子１３は、第２インテグレーターレンズ１２からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ１４は、第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子の像を、第２インテグレーターレンズ１２を介して液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域上で重畳させる。

第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射したＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６及びフィールドレンズ１７Ｒを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｒ色の画像を形成する。

第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からのＧ光を反射させ、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｇ色の画像を形成する。第２ダイクロイックミラー２１を透過したＢ光は、リレーレンズ２２、２４、反射ミラー２３、２５、及びフィールドレンズ１７Ｂを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｂ色の画像を形成する。

クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで形成されたＲ色の画像とＧ色の画像とＢ色の画像とを合成して画像光とし、投射光学系４０へ進行させる。

投射光学系４０は、クロスダイクロイックプリズム１９で形成された画像光を不図示のスクリーン上に拡大投射する投射用ズームレンズである。ここでは、一例として、既定の投射距離から７４インチの画面サイズでの投射を基準として６０〜１００インチの範囲で調整可能であることを保証するように設計されているものとする。

回路装置８０は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部８１と、画像処理部８１の出力に基づいて光学系部分５０に設けた液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを駆動する表示駆動部８２と、投射光学系４０に設けた駆動機構（不図示）を動作させて投射光学系４０の状態を調整するレンズ駆動部８３と、これらの回路部分８１，８２，８３等の動作を統括的に制御する主制御部８８とを備える。

画像処理部８１は、入力された外部画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。なお、画像処理部８１は、外部画像信号に対して歪補正や色補正等の各種画像処理を行うこともできる。

表示駆動部８２は、画像処理部８１から出力された画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを動作させることができ、当該画像信号に対応した画像又はこれに画像処理を施したものに対応する画像を液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに形成させることができる。

レンズ駆動部８３は、主制御部８８の制御下で動作し、投射光学系４０を構成する一部の光学要素をアクチュエーターＡＣ（及びアクチュエーターＡＣによる駆動されるレバー部ＬＶ）を介して光軸ＯＡに沿って適宜移動させることにより、投射光学系４０によるスクリーン上への画像の投射において、投射距離を変更した時のフォーカス調整を行うことができる。なお、レンズ駆動部８３は、投射光学系４０全体を光軸ＯＡに垂直な上下方向に移動させるアオリの調整により、スクリーン上に投射される画像の縦位置を変化させることもできる。

以下、図２等を参照して、実施形態の投射光学系４０の構造について具体的に説明する。なお、図２等で例示した投射光学系４０は、後述する一例（図７，８参照）のような投射を行う構成となっている。

図２〜図６に示すように、投射光学系４０は、複数の屈折レンズやミラーレンズで構成される光学系部分（光学的作用を及ぼす主要部分）のほか、レンズ等の各光学部材を収納するための複数の円筒型の枠構造体で構成される鏡筒部３９と、プロジェクター２（図１参照）の本体部分へ取り付けるための取付部３８と、レンズやミラーを保護するための光透過性のカバー部材ＣＶと、鏡筒部３９の一部を鏡筒の円周方向に沿って回転させるためのレバー部ＬＶとを有する。なお、製造過程においては、レバー部ＬＶは、アクチュエーターＡＣ（図１参照）とは接続しておらず、位置調整を行う者の手動によって回転する。

例えば図６に示すように、投射光学系４０の光学系部分は、１５枚のレンズＬ１〜Ｌ１５で構成される第１光学群４０ａと、１枚の凹面非球面形状の反射面を有するミラーＭＲ（非球面ミラー）で構成される第２光学群４０ｂとからなる。以上のような構成により、投射光学系４０は、例えば図７及び図８に示すように、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の表示領域に形成された画像を不図示のスクリーン上に超短焦点での投射をすることが可能になっている。

図６に戻って、鏡筒部３９は、第１光学群（レンズ群）４０ａを構成する１５枚のレンズＬ１〜Ｌ１５を収納する鏡筒ガイド筒３９ａと、鏡筒ガイド筒３９ａに収納される第１光学群（レンズ群）４０ａの位置調整のための位置調整カム筒３９ｂと、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲを収納するミラー筒３９ｃとで構成されている。

鏡筒部３９のうち、鏡筒ガイド筒３９ａは、例えば図４〜図６に示すように、複数の枠体等で構成され、ミラー筒３９ｃに対してネジ止め固定されている。具体的な構造の詳細説明は省略するが、鏡筒ガイド筒３９ａは、例えば二重枠構造等の複数の枠体を組み合わせ、また、ヘリコイド構造等を有して構成されている。特に、図４又は図５に示すように、鏡筒ガイド筒３９ａには、例えば単数又は複数のレンズがそれぞれユニット化されて内部に収納された複数の枠体から外表面に向かって延びる突起部ＴＰが設けられており、これらが光軸方向に沿って移動されるものとなっている。また、例えば二重枠構造やヘリコイド構造等を有することで、収納されているレンズ（図６のレンズＬ１〜Ｌ１５参照）は、投射光学系４０の製造時におけるバックフォーカスの調整や、フォーカスのためのレンズ間の位置調整等が可能になっている。このほか、製品となった後のズームのための位置調整に際してのレンズ間距離の移動（光軸方向に沿った方向への移動）も可能にしている。なお、この他の構造として、図５に示すように、鏡筒ガイド筒３９ａは、最もミラーＭＲ（第２光学群４０ｂ）に近いレンズＬ１５の姿勢を調整するためのレンズ姿勢調整機構Ｐａを有している。

位置調整カム筒３９ｂは、図４又は図５に示すように、鏡筒ガイド筒３９ａの外表面において延びる突起部ＴＰに対応して、内面にカム機構ＣＡを有し、取り付けられているレバー部ＬＶを回転させることで鏡筒ガイド筒３９ａに対して回転可能となっている。すなわち、位置調整カム筒３９ｂは、図２又は図３等に示す位置調整カム筒３９ｂと組み付けられた状態において、回転動作（図５に示す円周方向Ｒ１）に伴ってカム機構ＣＡにより突起部ＴＰ（すなわち鏡筒ガイド筒３９ａの内部に収納されるレンズ群）を光軸方向に沿って動かしている。なお、カム機構ＣＡと突起部ＴＰとによる上記構造を単にカムとも言うものとする。

以上について改めて記載すると、鏡筒部３９において、鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとが協働することで、フォーカス調整に際して可動な可動レンズ群を構成するレンズを、フォーカス調整の際に独立して光軸に沿って移動させることが可能となっている。なお、鏡筒ガイド筒３９ａの各レンズ群（すなわち各枠体）の移動のさせ方については、フォーカス調整のさせ方により種々の態様が可能であり、例えば上述した位置調整カム筒３９ｂのカム機構ＣＡを利用して独立して動くもの同士が連動して動いてもよい。また、製品となった後の状態では動かない固定レンズ群についても、製造時には光軸方向に沿っての位置調整や光軸方向以外の方向に関する姿勢調整が可能となっている。

ミラー筒３９ｃは、ミラーＭＲ（第２光学群４０ｂ）を収納するとともに、鏡筒ガイド筒３９ａ及び位置調整カム筒３９ｂに組付けられて、第１光学群４０ａに対する第２光学群４０ｂの位置決めを行うとともに、投射光学系４０全体の外観の一部を形成している。なお、図６に示すように、ミラー筒３９ｃは、ミラーＭＲ（第２光学群４０ｂ）の姿勢を調整するための空間やばね部材等を設けたミラー姿勢調整機構Ｐｂを有している。

ここで、本実施形態では、例えば図２，３等に示すように、鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとの間に、レンズの位置調整において鏡筒部３９での回転動作を規制する種々の機構が設けられている。具体的には、レンズの位置調整後に所定の投射距離においてフォーカス調整範囲が適正な範囲であることを確認するための回転範囲を規制する回転規制部６１と、レンズの位置調整の際に鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとの相対的な位置関係を所定の状態（例えば鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂの可動範囲の略中心となる位置）で固定させたまま維持させる回転固定部６２と、フォーカスのための位置調整後（製品となった状態）において、ズーム動作（例えば、投射距離を変更することによる投射サイズの変更動作）時のフォーカスを調整の回転範囲を規制するためのズーム調整機構７０とを有している。これらのうち、回転規制部６１と回転固定部６２とは、製造工程のうちの一工程であるレンズの位置調整に用いられる。一方、ズーム調整機構７０は、製造完了後、装置の設置時や使用時にズームに伴うフォーカス調整に用いられる。図示の例では、これらの回転規制部６１、回転固定部６２及びズーム調整機構７０は、鏡筒部３９において光軸方向に沿って並んで配置されている。さらに、回転規制部６１と回転固定部６２とについては、後述する棒状の治具ＪＧ（例えば棒状のピン）を共通に使用する（治具ＪＧを兼用している）。すなわち、同一の治具ＪＧを差し替えることにより回転規制部６１にも回転固定部６２にも使用するものとなっている。

まず、回転規制部６１は、図５等に示すように、鏡筒ガイド筒３９ａに設けられる第１規制部６１ａと、位置調整カム筒３９ｂに設けられる第２規制部６１ｂとで構成され、図２等に示す鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとが組み付けられた状態において第１規制部６１ａと第２規制部６１ｂとが重なり合い、重なった箇所に図４又は図５に示す棒状の治具ＪＧを差し込んで使用することにより、円周方向Ｒ１についてカムでの回転転規制を可能にしている。より具体的に説明すると、まず、第１規制部６１ａは、鏡筒ガイド筒３９ａの外表面において円周方向Ｒ１に沿って延びる凹部又は孔部で構成されている。ここでは、一例として、第１規制部６１ａは、鏡筒ガイド筒３９ａの外表面に設けられた溝（凹部）であり、円周方向Ｒ１について両端Ｅａ，Ｅｂの間にある程度の幅Ｐ１を有している。これに対して、第２規制部６１ｂは、棒状の治具ＪＧがちょうど差込可能な程度の大きさの孔（貫通孔）を有する孔部で構成されている。これにより、治具ＪＧが位置調整カム筒３９ｂの第２規制部６１ｂを貫通して鏡筒ガイド筒３９ａの第１規制部６１ａに達し、第１規制部６１ａの両端Ｅａ，Ｅｂの間の幅Ｐ１において、治具ＪＧの先端が移動可能となる。見方を変えると、上記のような構成となった回転規制部６１がカムでの回転範囲を規制する範囲を一端Ｅａから他端Ｅｂまでの間となるように定めている。ここでは、この規制範囲内であれば、製造時にフォーカスのための位置調整として許容されるものとなっている（これ以上の調整が必要なものはズレが大きすぎる不良品と判断される。）。調整を行う者は、両端Ｅａ，Ｅｂのいずれか一方に治具ＪＧが当たったことを手触りによって感じることで、規制可能な範囲の限界に到達したことを認知できる。

次に、回転固定部６２は、図５等に示すように、鏡筒ガイド筒３９ａに設けられる第１固定部６２ａと、位置調整カム筒３９ｂに設けられる第２固定部６２ｂとで構成され、図２等に示す鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとが組み付けられた状態において第１固定部６２ａと第２固定部６２ｂとが重なり合い、重なった箇所に棒状の治具ＪＧを差し込んで使用することにより、円周方向Ｒ１について鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとの間におけるカムでの回転固定を可能にしている。より具体的に説明すると、まず、第１固定部６２ａは、鏡筒ガイド筒３９ａの外表面において棒状の治具ＪＧがちょうど差込可能な程度の大きさの凹部又は孔部で構成されている。これに対して、第２固定部６２ｂは第１固定部６２ａと同じ程度の大きさの孔（貫通孔）を有する孔部で構成されている。これにより、治具ＪＧが回転固定部６２に差し込まれた状態では、鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとは、常に一体になった状態となる。言い換えると、回転固定部６２は、両者の相対的な位置関係を固定させたまま維持させる。製造工程におけるレンズの位置調整にあたっては、回転固定部６２に治具ＪＧを差し込んでおくことで、レンズの配置を所定の状態で固定維持できる。ここでは、上記の回転規制部６１によるフォーカスのための位置調整の前段として、回転固定部６２により、第１光学群４０ａがフォーカス調整における回転範囲の略中心である所定の状態に維持されるものとなっている。

最後に、ズーム調整機構７０は、図５等に示すように、鏡筒ガイド筒３９ａに設けられるズーム用ガイド溝７０ａと、位置調整カム筒３９ｂに設けられるストッパー７０ｂとで構成され、図２等に示す鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとが組み付けられた状態においてズーム用ガイド溝７０ａとストッパー７０ｂとが重なり合い、ストッパー７０ｂがズーム用ガイド溝７０ａの両端Ｔａ，Ｔｂの間の幅Ｐ２において移動可能となる。

ここで、ズーム調整機構７０におけるストッパー７０ｂのズーム用ガイド溝７０ａでの移動範囲（すなわち、両端Ｔａ，Ｔｂの間の幅Ｐ２）については、投射光学系４０における製造誤差を見越して、必要とされる性能（例えば６０〜１００インチの投射画像範囲においてフォーカス調整可能な機能）以上にある程度のマージンが設けられている。上述した回転規制部６１による規制の回転範囲（すなわち、両端Ｅａ，Ｅｂの間の幅Ｐ１）内において、フォーカスがあっていれば、上記必要とされる性能（ズーム機能）が維持される。一方、上記範囲内でフォーカスを合わせることができない場合には、当該投射光学系４０は、調整不能の不良品として扱われることになる。すなわち、回転規制部６１は、フォーカス位置の調整のための回転範囲を、上記画面サイズを変更可能にするための回転範囲のマージン以下の範囲内で規制している。

一般に、近距離から広画角で投射（近距離投射）する投射光学系では（例えば図７参照）、機構的制約から投射光学系を構成するレンズ間の距離が狭くなりやすく、レンズの移動に制限がある。その一方で、光学系を構成するレンズに非球面レンズやミラーを使用したり、構成要素の数も多くなったりする傾向にある。このため投射光学系の製造において精度のバラツキすなわち製造誤差が発生しやすい。したがって、例えば製造工程でのフォーカスの調整のためにレンズの位置調整を都度行うことが重要となるものの、必ずしも上記機構的制約から容易かつ的確に調整が行えるとは限らない。この上で、さらに、製造後においては、例えばズーム機能のためにある程度のレンズの移動を許容させられるようにしておきたいといった要請があり、レンズの位置調整についてはさらに厳しい要請が課される可能性がある。

以上に対して、本実施形態の投射光学系４０では、回転規制部６１が上記のような構成を有することにより、鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとにおけるカムの回転範囲を規制することで、製品として要求される投射光学系４０の性能（例えばズーム機能）を維持していることを製造工程において簡易かつ確実に調べることができる。

以下、上記構成を有する投射光学系４０の製造工程のうち、回転規制部６１等を用いたフォーカスのための位置調整工程に関する各工程の一例を説明する。

まず、治具ＪＧを回転固定部６２側に差し込んだ標準設計の状態で投射光学系４０を組付ける。この状態で、例えば取付部３８側にレンズの位置調整のための仮の液晶パネル（図示略）を取り付けて標準距離での投射を行い標準状態の画像（７４インチ）を形成させる。この投射状態を確認しつつ、まず、光学系の各部の姿勢調整が行われる。すなわち、鏡筒ガイド筒３９ａにおけるバックフォーカスの調整等の各種姿勢調整を行う。この際、例えば鏡筒ガイド筒３９ａにおいて、第１光学群４０ａのうち最もミラーＭＲに近いレンズＬ１５の姿勢をレンズ姿勢調整機構Ｐａにより調整してもよい。具体的には、レンズ姿勢調整機構Ｐａは、水平方向（ｘ方向）について治具が差込可能な第１孔部ＨＬａ（図５参照）と、垂直方向（ｙ方向）について治具が差込可能な第２孔部ＨＬｂ（図５参照）とを有するとともにそれぞれに対応して反対側に設けられたばね部材等の弾性部材（図示略）を有しており、光軸方向に垂直なｘｙ面内についての姿勢の調整が可能となっている。

鏡筒ガイド筒３９ａにおける上記姿勢調整の後、回転規制部６１を用いたフォーカスのための位置調整を行う。具体的には、まず、回転固定部６２側に差し込まれていた治具ＪＧを回転規制部６１側に差し替える。これにより、既述のように、回転規制部６１による規制の範囲内で鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとにおけるカムの回転によるフォーカスのための位置調整（微調整）がなされる。この場合、位置調整カム筒３９ｂは、回転規制部６１による規制下において、フォーカス位置を調整するフォーカス位置調整カム筒として機能することになる。設計理論上では、標準設計の状態がベストであり、上記レンズの位置調整後は当該微調整が不要であるはずだが、既述のように、特に近接当社の光学系の場合、実物のレンズ形状や組付け状態等が製造誤差により設計理論値からずれていることが多い。このため、フォーカス位置調整カム筒としての位置調整カム筒３９ｂによる調整（微調整）が必要となる。ここでの調整により、回転規制部６１による規制の回転範囲内でフォーカスのための最適な位置への調整が可能であれば、当該位置に調整されたところで、鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとにマーカーをする。これにより、ここで調整した状態の位置関係が、その後の各種製造工程で分からなくならないようにできる。例えばフォーカスのための位置調整後、各種検査の工程を経た後、プロジェクター２を構成する液晶パネル１８Ｇ等（図１参照）に位置調整しつつ取り付ける場合に、上記マーカーを利用することが考えられる。なお、上述した回転規制部６１による規制の回転範囲内ではフォーカスのための位置調整ができないと判断された場合には、調整不能の不良品として扱われることになる。

以上のほか、例えば最終前の工程として、ミラー筒３９ｃにおいて、ミラーＭＲ（第２光学群４０ｂ）の姿勢をミラー姿勢調整機構Ｐｂにより調整してもよい。具体的には、ミラー姿勢調整機構Ｐｂとして設けたミラー筒３９ｃ内の空間やばね部材等によりミラーＭＲの姿勢を変化させることで、台形補正等を行うことができる。

以上のように、本実施形態に係る投射光学系４０では、鏡筒ガイド筒３９ａと位置調整カム筒３９ｂとにおけるカムの回転動作によって製造工程時のフォーカス位置調整（レンズ間の位置調整）に際して、カムの回転範囲を規制可能な回転規制部６１を設けている。これにより、特に、近距離投射を行うプロジェクターへの適用に際して、特に製造過程におけるフォーカス位置調整といった制限が厳しくなる傾向にあるレンズの位置調整であっても、容易かつ的確に行うことが可能となる。

なお、上記では、製造過程において、調整後固定させる光学系に（レンズ、ミラーともに）、例えば調整時に光硬化性樹脂を予め塗布しておき、調整後（固定位置確定後）、ＵＶ光を照射することで位置決め固定される。

以下、図６〜図８を参照して、上記実施形態の投射光学系４０の光学系の構成例について具体的に説明する。

投射光学系４０は、縮小側から順に、第１光学群４０ａを構成する第１−１レンズ群４１及び第１−２レンズ群４２と、第２光学群４０ｂとからなる。さらに、図８に示すように、第１−１レンズ群４１は、開口絞りＳＴよりも縮小側のレンズ群Ｅ１（レンズＬ１〜Ｌ７）と、開口絞りＳＴよりも拡大側のレンズ群Ｅ２（レンズＬ８，Ｌ９）とからなる。レンズＬ６は、ガラス製の非球面形状のレンズであり、他のレンズは、ガラス製の球面形状のレンズである。なお、正レンズであるレンズＬ２と負レンズであるレンズＬ３とが接合レンズとなっており、また、レンズＬ４とレンズＬ５とが接合レンズとなっている。

第１−２レンズ群４２は、縮小側から順に、３枚のレンズ（レンズＬ１０〜Ｌ１２）からなる正の第１可動レンズ群Ｆ１と、２枚のレンズ（レンズＬ１３，Ｌ１４）からなる第２可動レンズ群Ｆ２と、１枚の負レンズ（レンズＬ１５）からなる第３可動レンズ群Ｆ３との３つのレンズ群を有する。これらのレンズ群Ｆ１〜Ｆ３は、鏡筒部３９を構成する複数の枠体にそれぞれ収納されている。フォーカス合わせをするときは、レバー部ＬＶにより、当該枠体ごとに互いに独立して光軸方向（光軸ＯＡに沿った方向Ａ１）に移動させるものとなっている。なお、レンズＬ１５は、負のパワーを有する両面に非球面が施された樹脂レンズ（非球面レンズ）である。円形の非球面レンズのうち、光線が通過しない部分を切断した様な形状となっている。また、第２可動レンズ群Ｆ２を構成するレンズＬ１３，Ｌ１４は、貼合せガラスレンズである。レンズＬ１３，Ｌ１４は、ミラーレンズで構成される第２光学群４０ｂからスクリーンへ出射された光を蹴らないように、レンズの上部が切断された形状になっている。つまり、レンズＬ１３〜Ｌ１５は、光軸ＯＡについて軸対称な円形の状態から上部側（画像光が投射される側）の一部を切り欠いたような形状になっている。

第２光学群４０ｂは、既述のように、１枚の凹面非球面形状を有するミラーＭＲで構成されており、ミラーＭＲは、第１光学群４０ａから射出された画像光をスクリーンに向けて反射する。

この発明は、上記の実施形態又は実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

上記において、回転規制部６１については、一例として、鏡筒ガイド筒３９ａに設けた第１規制部６１ａがある程度の幅の凹部を有する一方、第２規制部６１ｂが治具を差込可能な程度の大きさの孔（貫通孔）を有するものとしているが、これに限らず種々の変形態様が適用可能である。具体的には、例えば図９（Ａ）〜９（Ｃ）に一変形例として示すように、鏡筒部１３９において、鏡筒ガイド筒１３９ａに設けた第１規制部１６１ａが治具を差込可能な程度の大きさの凹部を有し、位置調整カム筒１３９ｂに設けた第２規制部１６１ｂが調整可能な範囲を定めるある程度の幅Ｐ１の孔（貫通孔）を有していてもよい。また、例えば図９（Ｄ）〜９（Ｆ）に別の一変形例として示すように、鏡筒部２３９において、鏡筒ガイド筒２３９ａに設けた第１規制部２６１ａが治具を差込可能な程度の大きさの凹部で構成され、位置調整カム筒２３９ｂに設けた第２規制部２６１ｂが調整可能な範囲を定めるある程度の幅Ｐ１の切欠き部で構成されていてもよい。

また、上記では投射光学系４０が、１５枚のレンズと１枚の凹面非球面形状のミラーとで構成されているが、これは一例であり、レンズの枚数やミラーの枚数はこれに限らず種々のものとすることができる。

また、例えば上記実施例において、各レンズ群を構成するレンズの前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。

また、上記では投射光学系４０がアクチュエーターＡＣを備え、レンズ駆動部８３がアクチュエーターＡＣを介してレバー部ＬＶを移動してフォーカス調整する構成としたが、手動でレバー部ＬＶを移動する構成とすることができる。
また、上記ではレンズ駆動部８３が投射光学系４０全体を光軸ＯＡに垂直な上下方向に移動させる構成とした、手動で移動する構成または移動機構を備えない構成とすることもできる。
また、デジタル・マイクロミラー・デバイス等の各種光変調素子によって形成された画像光を投射光学系４０によって拡大投射してもよい。

Ａ１…方向、 ＡＣ…アクチュエーター、 ＣＡ…カム機構、 ＣＶ…カバー部材、 Ｅ１…第１レンズ群、 Ｅ２…第２レンズ群、 Ｅａ，Ｅｂ…端、 Ｆ１-Ｆ３…可動レンズ群、 ＨＬａ，ＨＬｂ…孔部、 ＪＧ…治具、 Ｌ１-Ｌ１５…レンズ、 ＬＶ…レバー部、 ＭＲ…ミラー、 ＯＡ…光軸、 Ｐ１，Ｐ２…幅、 Ｐａ…レンズ姿勢調整機構、 Ｐｂ…ミラー姿勢調整機構、 Ｒ１…円周方向、 ＴＰ…突起部、 Ｔａ，Ｔｂ…端、 ２…プロジェクター、 １０…光源、 １１，１２…インテグレーターレンズ、 １３…偏光変換素子、 １４…重畳レンズ、 １５…ダイクロイックミラー、 １６…反射ミラー、 １７Ｇ，１７Ｒ，１７Ｂ…フィールドレンズ、 １８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ…液晶パネル（光変調素子）、 １９…クロスダイクロイックプリズム、 ２１…ダイクロイックミラー、 ２２…リレーレンズ、 ２３…反射ミラー、 ３８…取付部、 ３９…鏡筒部、 ３９ａ…鏡筒ガイド筒、 ３９ｂ…位置調整カム筒（フォーカス位置調整カム筒）、 ３９ｃ…ミラー筒、 ４０…投射光学系、 ４０ａ…第１光学群、 ４０ｂ…第２光学群、 ４１…レンズ群、 ４２…レンズ群、 ５０…光学系部分、 ６１…回転規制部、 ６１ａ…第１規制部（凹部又は孔部）、 ６１ｂ…第２規制部（孔部）、 ６２…回転固定部、 ６２ａ…第１固定部、 ６２ｂ…第２固定部、 ７０…ズーム調整機構、 ７０ａ…ズーム用ガイド溝、 ７０ｂ…ストッパー、 ８０…回路装置、 ８１…画像処理部、 ８２…表示駆動部、 ８３…レンズ駆動部、 ８８…主制御部、 １３９…鏡筒部、 １３９ａ…鏡筒ガイド筒、 １３９ｂ…位置調整カム筒、 １６１ａ…第１規制部、 １６１ｂ…第２規制部、 ２３９…鏡筒部、 ２３９ａ…鏡筒ガイド筒、 ２３９ｂ…位置調整カム筒、 ２６１ａ…第１規制部、 ２６１ｂ…第２規制部（切欠き部）

Claims (7)

1. レンズ群を収納する鏡筒ガイド筒と、
   前記鏡筒ガイド筒に収納されるレンズ群の位置調整のための位置調整カム筒と、
   前記鏡筒ガイド筒と前記位置調整カム筒とにおけるカムの回転範囲を規制可能な回転規制部と、
   前記鏡筒ガイド筒と前記位置調整カム筒との間でのカムによる相対的な位置関係を固定可能な回転固定部と、
   を備え、
   前記回転規制部と前記回転固定部とは、並んで配置され、同一の治具を差し替えることによりそれぞれ回転規制あるいは回転固定可能となる、投射光学系。
2. 請求項１に記載の投射光学系であって、
   前記回転規制部と前記回転固定部とは、前記治具を使用することによりそれぞれ回転規制あるいは回転固定可能となる、投射光学系。
3. レンズ群を収納する鏡筒ガイド筒と、
   前記鏡筒ガイド筒に収納されるレンズ群の位置調整のための位置調整カム筒と、
   前記鏡筒ガイド筒と前記位置調整カム筒とにおけるカムの回転範囲を規制可能な回転規制部と、
   を備え、
   前記位置調整カム筒は、前記回転規制部による規制下において、フォーカス位置を調整し、
   前記回転規制部は、フォーカス位置の調整のための回転範囲を、所定範囲の画面サイズにおいてフォーカス調整可能とする前記レンズ群の回転範囲のマージン以下の範囲内で規制する、投射光学系。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の投射光学系であって、
   前記回転規制部は、前記鏡筒ガイド筒に設けた凹部又は孔部を形成する第１規制部と、前記位置調整カム筒に設けた孔部又は切欠き部を形成する第２規制部とを有し、
   前記第１規制部と前記第２規制部とのうち一方は、前記鏡筒ガイド筒の円周方向に沿って延びている、投射光学系。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の投射光学系であって、
   前記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズの姿勢を調整するレンズ姿勢調整機構をさらに備える、投射光学系。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の投射光学系であって、
   前記レンズ群の光路後段に配置された曲面ミラーと、当該曲面ミラーの姿勢を調整するミラー姿勢調整機構とをさらに備える、投射光学系。
7. 光源からの光を変調して画像光を形成する光変調素子と、
   前記光変調素子からの画像光を投射する請求項１から６のいずれか一項に記載の投射光学系と、
   を備えるプロジェクター。

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