(57)【要約】【課題】レンズモジュール及び投影装置を提供する。【解決手段】レンズモジュールは、画像光束を供給し、位置制限素子と、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、を含み、第１レンズは位置制限素子の一方側に配置され、第２レンズは位置制限素子の他方側に配置され、第２レンズは位置制限素子と第３レンズとの間に位置し、位置制限素子、第２レンズ及び第３レンズの縁部はそれぞれ少なくとも１つの接続構造を含み、第１レンズ、位置制限素子、第２レンズ及び第３レンズはそれぞれの少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられてレンズモジュールを形成する。本発明は、レンズモジュールの体積を小さくすることができ、投影装置の重量を低減させることができる。【選択図】図７
2019159316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光束を供給するレンズモジュールであって、
位置制限素子と、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、を含み、
前記第１レンズは、前記位置制限素子の一方側に配置され、
前記第２レンズは、前記位置制限素子の他方側に配置され、
前記第２レンズは、前記位置制限素子と前記第３レンズとの間に位置し、
前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズの縁部は、それぞれ少なくとも１つの接続構造を含み、
前記第１レンズ、前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズは、それぞれの前記少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられて前記レンズモジュールを形成することを特徴とするレンズモジュール。
【請求項２】
前記レンズモジュールの出射側に位置するライトストップ、をさら含み、
前記第１レンズの有効径は前記ライトストップの有効径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項３】
前記第１レンズの有効径は前記第２レンズ及び前記第３レンズの有効径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項４】
前記レンズモジュールにおけるレンズは全てプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項５】
前記第１レンズの縁部形状は円形であり、
前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズの縁部形状は矩形であり、
前記第２レンズ及び前記第３レンズの外形は、有効径の縁部が一体的に延在することで形成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項６】
前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズは、四隅にそれぞれ位置する４つの前記接続構造をそれぞれ有することを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項７】
前記位置制限素子のサイズは前記レンズモジュールにおける各レンズのサイズ以上であることを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項８】
前記第２レンズの有効径は前記第３レンズの有効径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項９】
前記少なくとも１つの接続構造は、それぞれボス構造、ダブルボス構造又は凹み構造であることを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１０】
隣接する前記少なくとも１つの接続構造の間の隙間にそれぞれ位置する複数の接着層、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１１】
第４レンズをさらに含み、
前記第３レンズは前記第２レンズと前記第４レンズとの間に位置し、
前記第４レンズは、少なくとも１つの接続構造を含み、前記少なくとも１つの接続構造が前記第３レンズの前記少なくとも１つの接続構造に嵌合することで前記第３レンズの上に積み重ねられることを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
【請求項１２】
前記第４レンズの縁部形状は矩形であり、且つ有効径の縁部が一体的に延在することで形成され、
前記第４レンズの有効径は前記第３レンズの有効径よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載のレンズモジュール。
【請求項１３】
前記第２レンズと前記第３レンズとの間に配置される第１遮光部材と、
前記第３レンズと前記第４レンズとの間に配置される第２遮光部材と、をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のレンズモジュール。
【請求項１４】
瞳に投影光束を供給する投影装置であって、
光機構モジュールと、
前記光機構モジュールに接続されるレンズモジュールと、を含み、
前記レンズモジュールは、出射側から前記光機構モジュールの一方側に向かって順次積み重ねられた第１レンズ、位置制限素子、第２レンズ及び第３レンズを含み、
前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズの縁部は、それぞれ少なくとも１つの接続構造を含み、
前記第１レンズ、前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズは、それぞれの前記少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられて前記レンズモジュールを形成することを特徴とする投影装置。
【請求項１５】
前記レンズモジュールの前記出射側に位置するライトストップ、をさら含み、
前記レンズモジュールは前記ライトストップと前記光機構モジュールとの間に位置し、
前記第１レンズの有効径は前記ライトストップの有効径よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項１６】
前記第１レンズの有効径は前記第２レンズ及び前記第３レンズの有効径よりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項１７】
前記光機構モジュールに接続されるハウジング、をさらに含み、
前記レンズモジュールは、前記ハウジング内に配置されて前記光機構モジュールに接続されることを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項１８】
前記レンズモジュールの外形は前記ハウジングの内壁に嵌合することを特徴とする請求項１７に記載の投影装置。
【請求項１９】
前記レンズモジュールにおけるレンズは全てプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２０】
前記第１レンズの縁部形状は円形であり、
前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズの縁部形状は矩形であり、
前記第２レンズ及び前記第３レンズの外形は、有効径の縁部が一体的に延在することで形成されることを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２１】
前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズは、四隅にそれぞれ位置する４つの前記接続構造をそれぞれ有することを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２２】
前記位置制限素子のサイズは前記レンズモジュールにおける各レンズのサイズ以上であることを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２３】
前記第２レンズの有効径は前記第３レンズの有効径よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの接続構造は、それぞれボス構造、ダブルボス構造又は凹み構造であることを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２５】
前記レンズモジュールは、隣接する前記少なくとも１つの接続構造の間の隙間にそれぞれ位置する複数の接着層をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２６】
前記レンズモジュールは、第４レンズをさらに含み、
前記第３レンズは前記第２レンズと前記第４レンズとの間に位置し、
前記第４レンズは、少なくとも１つの接続構造を含み、前記少なくとも１つの接続構造が前記第３レンズの前記少なくとも１つの接続構造に嵌合することで前記第３レンズの上に積み重ねられることを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【請求項２７】
前記第４レンズの縁部形状は矩形であり、且つ有効径の縁部が一体的に延在することで形成され、
前記第４レンズの有効径は前記第３レンズの有効径よりも小さいことを特徴とする請求項２６に記載の投影装置。
【請求項２８】
前記レンズモジュールは、第１遮光部材及び第２遮光部材をさらに含み、
前記第１遮光部材は、前記第２レンズと前記第３レンズとの間に配置され、
前記第２遮光部材は、前記第３レンズと前記第４レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項２６に記載の投影装置。
【請求項２９】
前記第１レンズは、前記第１レンズの縁部に設けられる少なくとも１つの接続構造を含むことを特徴とする請求項１４に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学モジュール及び表示装置に関し、特にレンズモジュール及び投影装置に関し、投影装置はニアアイ表示装置（Ｎｅａｒ  Ｅｙｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
技術産業の益々の発展に伴い、電子装置の形態、使用機能及び使用方法が益々多様化していることにより、ユーザの身に直接着けることが可能なウェアラブル（ｗｅａｒａｂｌｅ）表示装置が現れている。様々なヘッドマウント表示装置が存在し、例えば眼鏡タイプ等のヘッドマウント表示装置の場合には、ユーザがこのような表示装置を着用している時に、拡大された虚像や立体画像を見ることができ、画像（映像）はユーザの頭部の回転に伴って変化し、ユーザに没入感のある体験を提供できる。
【０００３】
しかし、従来の表示装置では、反射式のパネル構造に照明光学系及びプリズムが付加的に設けられているため、これらの部材が表示装置の体積及び重量の半分以上を占めている。よって、接眼レンズのサイズ及び重量の設計は本分野の重要な課題の１つである。しかし、従来の方法は、例えばスペーサーリング、押えリング又は鏡筒など別途の固定素子を用いてレンズ同士を固定する。その結果、レンズ自体の体積が大きくなり、或いは重量が重くなるため、レンズの結像品質に影響を与え、ユーザがヘッドマウント表示装置を着用する際に不便や不快な体験を感じてしまう。
【０００４】
段落「背景技術」の内容は本発明の内容の理解を補助するためのものであり、「背景技術」段落に記載される内容は、当技術分野の常用知識を持っている者が把握していること以外の従来技術も含むことができる。「背景技術」段落に記載される内容について、「背景技術」の内容又は本発明の一個又は複数個の実施例が解決しようとする問題を代表するものは、本発明の出願前に当技術分野の常用知識を持っている者が既に把握又は承知しているものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、レンズモジュールの体積を小さくすることができ、投影装置の重量を低減させることができるレンズモジュール及び投影装置を提供する。
【０００６】
本発明の他の目的及び利点は、本発明に開示されている手段からさらに明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的の一つ、一部若しくは全部、又は他の目的を達成するため、本発明の１つの実施例は、画像光束を供給するレンズモジュールであって、位置制限素子と、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、を含み、前記第１レンズは、前記位置制限素子の一方側に配置され、前記第２レンズは、前記位置制限素子の他方側に配置され、前記第２レンズは、前記位置制限素子と前記第３レンズとの間に位置し、前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズの縁部は、それぞれ少なくとも１つの接続構造を含み、前記第１レンズ、前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズは、それぞれの前記少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられて前記レンズモジュールを形成することを特徴とするレンズモジュールを提供する。
【０００８】
上記の目的の一つ、一部若しくは全部、又は他の目的を達成するため、本発明のもう１つの実施例は、瞳に投影光束を供給する投影装置であって、光機構モジュールと、前記光機構モジュールに接続されるレンズモジュールと、を含み、前記レンズモジュールは、出射側から前記光機構モジュールの一方側に向かって順次積み重ねられた第１レンズ、位置制限素子、第２レンズ及び第３レンズを含み、前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズの縁部は、それぞれ少なくとも１つの接続構造を含み、前記第１レンズ、前記位置制限素子、前記第２レンズ及び前記第３レンズは、それぞれの前記少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられて前記レンズモジュールを形成することを特徴とする投影装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
上述したように、本発明の実施例は少なくとも下記の１つの利点又は効果を有する。本発明の上記実施例では、レンズモジュールにおける位置制限素子、第２レンズ及び第３レンズは、それぞれの少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられてレンズモジュールを形成する。これによって、別途の固定機構が必要なく、良好な光学的品質を達成することができるため、レンズモジュールの体積を小さくすることができ、投影装置の重量を低減させることができる。
【００１０】
本発明の上述した特徴及び利点をより明確に分かるように、図面を参照しながら、下記実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１つの実施例の投影装置の構成を示す図である。
【図２】本発明のもう１つの実施例の投影装置の構成を示す図である。
【図３】図１の投影装置を示す斜視図である。
【図４】図３の投影装置を示す分解斜視図である。
【図５】図３のレンズモジュールを示す分解斜視図である。
【図６】他の方向から見た図３のレンズモジュールを示す分解斜視図である。
【図７】Ａ−Ａ線に沿う図３のレンズモジュールを示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の上記又は他の技術的内容、特徴及び効果は、以下の図面を参照しながら、好適な実施形態の詳細な説明に示されるように、明らかである。以下実施形態に言及される「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等の方向の用語は、単なる図面を参照する際に、単なる方向を参考する説明用の用語であり、本発明は方向の用語に示されるものに限定されない。
【００１３】
図１は本発明の１つの実施例の投影装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施例では、投影装置１０Ａは、光機構モジュール５０、レンズモジュール１００及び導光装置２００を含む。光機構モジュール５０は、光源１５、光学モジュール２０、結像素子３０及びプリズム素子４０を含む。動作中には、光源１５が照明光束ＬＢを発し、照明光束ＬＢが光学モジュール２０を介して伝達され、プリズム素子４０により結像素子３０に伝達され、結像素子３０により画像光束ＬＩを形成する。画像光束ＬＩがレンズモジュール１００を介して導光装置２００に伝達され、導光装置２００の連結入口２１０から導光装置２００に入り、導光装置２００の連結出口２２０から投影光束ＬＰを投射し、瞳ＰＳに投射される。
【００１４】
光源１５は、例えば１つ若しくは複数の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、又は１つ又は複数のレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）を含む。光源１５は照明光束ＬＢを供給する。照明光束ＬＢは、例えば所定の波長範囲を有する単色光、又は波長の異なる光により合成された光束、例えば赤色光、緑色光及び青色光により合成された白色光であってもよいが、本発明はこれらの光束に限定されない。本発明は、光源１５の態様及び照明光束ＬＢの波長範囲に限定されない。
【００１５】
光学モジュール２０は、照明光束ＬＢの伝達経路に設けられ、プリズム素子４０に照明光束ＬＢを均一に伝達するために用いられる。光学モジュール２０は、１つ又は複数のレンズやレンズアレイを含み、光源１５とプリズム素子４０との間の照明光束ＬＢの伝達経路に設けられている。１つの実施例では、光学モジュール２０は、固定的な焦点距離又はズーム機能を有してもよいし、照明光束ＬＢを均一に分布させるという機能を有してもよいが、本発明はこれに限定されない。
【００１６】
結像素子３０は、例えば反射型又は透過型の空間光変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）であり、反射型の空間光変調器の場合は、例えば反射型のシリコン基板上液晶（ＬＣＯＳ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）又はデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等であり、透過型の空間光変調器の場合は、例えば透過液晶パネル（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐａｎｅｌ）であるが、本発明は結像素子３０の態様及びその種類に限定されない。本実施例では、結像素子３０により画像光束ＬＩを生成する方法は、その詳細なステップ及び実施形態が当業者にとって既知であるため、ここでその説明を省略する。
【００１７】
プリズム素子４０は１つ又は複数の透過プリズムを含むが、本発明はこれに限定されない。プリズム素子４０は、照明光束ＬＢを結像素子３０に導いて画像光束ＬＩを生成し、画像光束ＬＩをレンズモジュール１００に導く。
【００１８】
導光装置２００は例えば導波板（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｐｌａｔｅ）であり、その数が例えば１枚又は複数枚であり、設計に応じて数を調整してもよいが、本発明はこれに限定されない。本実施例では、導光装置２００が１枚の導波板の場合は、導光装置２００の内部は、画像光束ＬＩをガイドするために光学的構造を有してもよい。本発明は、導光装置２００の態様及びその種類に限定されない。
【００１９】
瞳ＰＳは、ユーザの目の瞳、又は画像取得装置（例えばカメラ）のアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）であってもよい。本発明は、瞳ＰＳの形態及びその種類に限定されない。
【００２０】
図２は本発明のもう１つの実施例の投影装置の構成を示す図である。図２に示すように、本実施例の投影装置１０Ｂは図１の投影装置１０Ａと類似し、両者の相違点として、本実施例では、投影装置１０Ｂの光機構モジュール５０は自己発光型の結像素子３０のみを含む。動作中には、結像素子３０が画像光束ＬＩを発し、レンズモジュール１００を介して伝達され、導光装置２００の連結入口２１０から導光装置２００に入り、導光装置２００の連結出口２２０から出射して投影光束ＬＰを形成し、瞳ＰＳに投射される。結像素子３０は、例えば有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ  ｄｉｓｐｌａｙ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  ｄｉｓｐｌａｙ）又はマイクロ発光ダイオード（Ｍｉｃｒｏ  ＬＥＤ：Ｍｉｃｒｏ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の自己発光装置である。本発明は、結像素子３０の態様及びその種類に限定されない。
【００２１】
図３は図１の投影装置を示す斜視図である。図４は図３の投影装置を示す分解斜視図である。図３及び図４に示すように、本実施例では、投影装置１０は、光機構モジュール５０及びレンズモジュール１００を含む。光機構モジュール５０にはハウジング５２が接続され、レンズモジュール１００はハウジング５２内に配置されて光機構モジュール５０に接続されている。本実施例では、光機構モジュール５０の態様及びその種類は図１における光機構モジュール５０又は図２における光機構モジュール５０であってもよいが、本発明はこれに限定されない。また、本実施例では、光機構モジュール５０及びレンズモジュール１００は、投影装置の種類に応じて仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）システム、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）システム又は複合現実（Ｍｉｘｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）システムに適用されてもよいが、本発明はこれに限定されない。図１及び図３に示すように、画像光束ＬＩがライトストップ（ｓｔｏｐ）ＳＴに収束し、画像光束ＬＩがライトストップＳＴから発散し始める。ここで、ライトストップＳＴは、画像光束ＬＩが最小光束直径まで収束する位置を意味する。本実施例では、ライトストップＳＴはレンズモジュール１００の出射側（画像光束を投射する側）に位置し、即ちレンズモジュール１００はライトストップＳＴ（出射側）から光機構モジュール５０までの一方側に設けられ、互いに順次積み重ねられている。投影装置１０Ａのレンズモジュール１００と導光装置２００の連結入口２１０との間の距離を調整することで、導光装置２００の連結入口２１０にライトストップＳＴを形成することができる。また、ライトストップＳＴの有効径を調整してもよく、本実施例では、レンズモジュール１００と導光装置２００の連結入口２１０との間の距離は６〜１５．５ミリメートル（ｍｍ）程度である。ライトストップＳＴの有効径は３．８４ミリメートル（ｍｍ）程度であるが、本発明はこれに限定されない。
【００２２】
本実施例では、レンズモジュール１００はハウジング５２の開口から光機構モジュール５０に向かって組み合わせられてもよい。図４に示すように、レンズモジュール１００の外形はハウジング５２の内壁に嵌合（ｆｉｔ）し、図３に示すように、本実施例では、レンズモジュール１００の外形は八角形状である。従来のレンズモジュールと光機構モジュールとの固定では、レンズモジュールの外部には、光機構モジュールと接触して互いに固定するために、例えばフランジ（Ｆｌａｎｇｅ）等の固定機構を設ける必要がある。一方、本実施例のレンズモジュール１００は、レンズモジュール１００と光機構モジュール５０との固定界面であるフランジのような固定機構が不要となり、即ちフランジ等の機構を用いてレンズモジュール１００と光機構モジュールとを互いに固定する必要がなく、ハウジング５２にレンズモジュール１００を直接押し込めばよい。これによって、固定機構の配置によるレンズモジュール１００及び光機構モジュール５０への干渉影響を回避することができ、投影装置１０自体の重量及び体積を低減させることができ、投影装置１０の光学的品質を向上させ、投影装置１０の軽量化を図ることができる。言い換えれば、本実施例のレンズモジュール１００は、モジュール化及び鏡筒なしの設計を用いることで光機構モジュール５０に固定される。
【００２３】
図５は図３のレンズモジュールを示す分解斜視図である。図６は他の方向から見た図３のレンズモジュールを示す分解斜視図である。図４乃至図６に示すように、レンズモジュール１００は、出射側から光機構モジュール５０側に向かって互いに順次積み重ねられた第１レンズ１１０、位置制限素子１５０、第２レンズ１２０及び第３レンズ１３０を含む。位置制限素子１５０、第２レンズ１２０及び第３レンズ１３０の縁部は、それぞれ少なくとも１つの接続構造（図５及び図６に示す接続構造１２２、１２４、１３２、１３４、１５２、１５４）を含み、位置制限素子１５０、第２レンズ１２０及び第３レンズ１３０は、それぞれの少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられてレンズモジュール１００を形成する。本実施例では、レンズモジュール１００は第４レンズ１４０をさらに含み、第３レンズ１３０は第２レンズ１２０と第４レンズ１４０との間に位置する。第４レンズ１４０は、少なくとも１つの接続構造１４２を含み、少なくとも１つの接続構造１４２が第３レンズ１３０の少なくとも１つの接続構造１３４に嵌合することで第３レンズ１３０の上に積み重ねられる。言い換えれば、この実施例では、レンズモジュール１００はレンズの数が異なるように設計されてもよいが、本発明はこれに限定されない。また、本実施例では、レンズモジュール１００の体積は３．５立方センチメートル（ＣＣ：Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ）であってもよい。
【００２４】
本実施例では、位置制限素子１５０のサイズはレンズモジュール１００における各レンズのサイズ以上である。具体的には、本実施例では、第１レンズ１１０のサイズは位置制限素子１５０のサイズよりも小さく、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０のサイズは位置制限素子１５０のサイズに等しいが、本発明はこれに限定されない。これによって、レンズモジュール１００の全てのレンズは位置制限素子１５０を基準にして積み重ねられてレンズモジュール１００を形成し、ハウジング５２の内壁が位置制限素子１５０の外形に嵌合することでレンズモジュール１００を安定化する。
【００２５】
本実施例では、第１レンズ１１０、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０はプラスチックレンズであり、第１レンズ１１０の縁部形状は円形であり、位置制限素子１５０、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０の縁部形状は矩形であり、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０の外形はレンズの有効径の外縁が一体的に延在することで形成される。言い換えれば、本実施例のレンズモジュール１００におけるレンズは全てプラスチックレンズであり、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０は矩形のプラスチックレンズである。よって、図５及び図６に示すように、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０の有効径の縁部には少なくとも１つの接続構造１２２、１２４、１３２、１３４が設けられてもよい。例えば、第１レンズ１１０の外形寸法は直径８．６ｍｍであり、第２レンズ１２０の外形寸法は９．６×９．６ｍｍであり、第３レンズ１３０の外形寸法は９．６×９．６ｍｍであり、第４レンズ１４０の外形寸法は９．６×９．６ｍｍであり、位置制限素子１５０の外形寸法は９．６×９．６ｍｍである。
【００２６】
本実施例では、位置制限素子１５０、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０は、四隅にそれぞれ位置する４つの接続構造をそれぞれ有し、少なくとも１つの接続構造は、それぞれボス構造、ダブルボス構造又は凹み構造であるが、本発明はレンズモジュール１００における各素子の接続構造の態様及びその種類に限定されない。
【００２７】
具体的には、位置制限素子１５０の互いに反対側にある両面は接続構造１５２、１５４をそれぞれ有し、接続構造１５２は例えばボス構造であり、接続構造１５４は例えば凹み構造である。位置制限素子１５０のライトストップＳＴ側に向かう接続構造１５２の内径は第１レンズ１１０の外径を収容し、且つ係止する。このため、他の固定機構が必要なく、第１レンズ１１０を位置制限素子１５０の接続構造１５２の内側に安定的に嵌合することができるため、レンズモジュール１００の占有体積を低減させることができる。第２レンズ１２０の互いに反対側にある両面は接続構造１２２、１２４をそれぞれ有し、接続構造１２２、１２４は例えば何れもボス構造である。位置制限素子１５０の光機構モジュール５０側に向かう接続構造１５４は第２レンズ１２０のライトストップＳＴ側に向かう接続構造１２２を収容する。このため、他の固定機構が必要なく、第２レンズ１２０を位置制限素子１５０の接続構造１５４の内側に安定的に嵌合することができる。
【００２８】
また、第３レンズ１３０の互いに反対側にある両面は接続構造１３２、１３４をそれぞれ有し、接続構造１３２は例えばダブルボス構造であり、接続構造１３４は例えばボス構造である。第３レンズ１３０のライトストップＳＴ側に向かう接続構造１３２の内径は第２レンズ１２０の光機構モジュール５０側に向かう接続構造１２４の外径を収容する。このため、他の固定機構が必要なく、第２レンズ１２０を第３レンズ１３０の接続構造１３２の内側に安定的に嵌合することができる。第４レンズ１４０のライトストップＳＴ側に向かう面は接続構造１４２を有し、接続構造１４２は例えばボス構造である。第４レンズ１４０のライトストップＳＴ側に向かう接続構造１４２の内径は第３レンズ１３０の光機構モジュール５０側に向かう接続構造１３４の外径を収容する。このため、他の固定機構が必要なく、第３レンズ１３０を第４レンズ１４０の接続構造１４２の内側に安定的に嵌合することができる。これによって、レンズモジュール１００は、位置制限素子１５０、第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０の接続構造が互いに嵌合することで安定化することができ、別途の固定機構が必要なく、良好な光学的品質を達成することができる。従って、レンズモジュール１００の体積を小さくすることができ、投影装置１０の重量を低減させることができる。
【００２９】
図７はＡ−Ａ線に沿う図３のレンズモジュールを示す部分断面図である。図３、図５、図６及び図７に示すように、本実施例では、第１レンズ１１０の有効径Ｄ１はライトストップＳＴの有効径Ｄ０よりも大きい。第１レンズ１１０の有効径Ｄ１は第２レンズ１２０、第３レンズ１３０及び第４レンズ１４０それぞれの有効径Ｄ２、Ｄ３及びＤ４よりも小さい。また、第２レンズ１２０の有効径Ｄ２は第３レンズ１３０の有効径Ｄ３よりも大きく、第３レンズ１３０の有効径Ｄ３は第４レンズ１４０の有効径Ｄ４よりも大きい。例えば、ライトストップＳＴの有効径Ｄ０は例えば３．８４ｍｍであり、第１レンズ１１０の有効径Ｄ１は例えば６ｍｍであり、第２レンズ１２０の有効径Ｄ２は例えば８．４ｍｍであり、第３レンズ１３０の有効径Ｄ３は例えば８．２ｍｍであり、第４レンズ１４０の有効径Ｄ４は例えば７．８ｍｍであるが、これに限定されない。言い換えれば、本実施例では、光機構モジュール５０により発せられた画像光束ＬＩは、光機構モジュール５０内部のプリズム４０を通過した後に、第４レンズ１４０からレンズモジュール１００に入る。第４レンズ１４０は、例えば双凸レンズであり、画像光束ＬＩを第３レンズ１３０に収束させ、第３レンズ１３０は、例えば凹レンズであり、画像光束ＬＩを第２レンズ１２０に発散させ、第２レンズ１２０は、例えば凸レンズであり、画像光束ＬＩを第１レンズ１１０に収束させる。
【００３０】
なお、画像光束が第３レンズ１３０に伝達された時に、第３レンズ１３０から出る時の最大視野角周縁光線（ｍａｒｇｉｎａｌ  ｒａｙ）方向は光軸から外れ、第２レンズ１２０に入る時に、最大視野角周縁光線方向は光軸に偏向するように転向している。このため、第１レンズ１１０の有効径Ｄ１は第２レンズ１２０の有効径Ｄ２よりも小さい。また、第１レンズから出た画像光束はライトストップＳＴに収束し、導光装置の連結入口（図１の導光装置２００の連結入口２１０）に入り、導光装置は投影光束ＬＰを瞳ＰＳに投射する。また、ライトストップＳＴの有効径Ｄ０は第１レンズ１１０の有効径Ｄ１よりも小さい。
【００３１】
また、本実施例では、レンズモジュール１００は第１遮光部材１６０及び第２遮光部材１７０をさらに含む。第１遮光部材１６０は、第２レンズ１２０と第３レンズ１３０との間に配置されている。第２遮光部材１７０は、第３レンズ１３０と第４レンズ１４０との間に配置されている。これによって、レンズモジュール１００のレンズの縁部は遮光効果を有し、光学的品質をさらに向上させることができる。
【００３２】
また、本実施例では、レンズモジュール１００は、隣接する少なくとも１つの接続構造の間の隙間にそれぞれ位置する複数の接着層１８０をさらに含む。これによって、構造の安定性をさらに向上させることができ、良好な光学的品質を達成することができる。本実施例では、接着層１８０は、例えば接着剤（ｇｌｕｅ）である。一例として、接着層１８０は例えば紫外線（ＵＶ）光硬化性接着剤であり、塗布という方法で接続構造の間の隙間に供給し、紫外線光を照射することで接着剤を硬化させてレンズモジュール１００における素子を固定するが、本発明はこれに限定されない。
【００３３】
図７に示すように、本実施例では、第１レンズ１１０は、第１レンズ１１０の縁部に設けられた接続構造１１２を含んでもよいが、これに限定されない。
【００３４】
以上のことから、本発明の実施例は少なくとも下記の１つの利点又は効果を有する。本発明の上記実施例では、レンズモジュールにおける位置制限素子、第２レンズ及び第３レンズは、それぞれの少なくとも１つの接続構造が互いに嵌合することで積み重ねられてレンズモジュールを形成する。これによって、別途の固定機構が必要なく、良好な光学的品質を達成することができるため、レンズモジュールの体積を小さくすることができ、投影装置の重量を低減させることができる。
【００３５】
上記の説明は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明の実施の範囲がこれらに限定されず、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に基づいて、当業者によって何れの変更及び修飾が可能であり、本発明の保護範囲は特許請求の範囲を基準とする。また、本発明の実施例又は特許請求の範囲は何れも本発明により開示された目的又は利点又は特徴の全てを必ずしも実現する必要はない。また、要約部分と発明の名称は単に特許文献のサーチ作業を補助するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではない。また、本明細書又は特許請求の範囲における「第１」、「第２」等の用語は単なる素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）の名称を命名する或いは異なる実施例又は範囲を区別するためのものであり、部材の数の上限又は下限を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ    投影装置
１５    光源
２０    光学モジュール
３０    結像素子
４０    プリズム素子
５０    光機構モジュール
５２    ハウジング
１００    レンズモジュール
１１０    第１レンズ
１２０    第２レンズ
１１２、１２２、１２４、１３２、１３４、１４２、１５２、１５４    接続構造
１３０    第３レンズ
１４０    第４レンズ
１５０    位置制限素子
１６０    第１遮光素子
１７０    第２遮光素子
１８０    接着層
２００    導光装置
２１０    連結入口
２２０    連結出口
Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４    有効径
ＬＢ    照明光束
ＬＩ    画像光束
ＬＰ    投影光束
ＰＳ    瞳
ＳＴ    ライトストップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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