(57)【要約】      （修正有）【課題】落下時の衝撃等による比較的大きな荷重に対しても、高い信頼性をもって光学素子を保持する。【解決手段】押さえばね片５０ａ、５０ｂは、自由曲面ミラー１７を弾性的に付勢して位置決め部３５ａ〜３５ｃに押し付けて位置決めする。変位規制部３７ａ、３７ｂは。押さえばね片５０ａ、５０ｂによる付勢方向に自由曲面ミラー１７に対して間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚを隔てて配置されている。間隔Ｌｓｃｘ〜Ｌｓｃｚは、押さえばね片５０ａ、５０ｂによる付勢力に抗して自由曲面ミラー１７が移動して変位規制部３７ａ、３７ｂに当接したときに、押さえばね片５０ａ、５０ｂの変形が弾性域内にあるように設定されている。【選択図】図６Ａ
2008164751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を弾性的に付勢する弾性付勢部と、
前記弾性付勢部による付勢方向において前記光学素子に対して前記弾性付勢部材とは反対側に配置され、かつ前記弾性付勢部で付勢された前記光学素子が押し付けられて位置決めされる位置決め部と、
前記弾性付勢部による付勢方向において前記光学素子に対して前記位置決め部とは反対側に配置され、かつ前記弾性付勢部による付勢方向に前記光学素子に対して間隔を隔てて対向する変位規制部とを備え、
前記間隔は、前記弾性付勢部による付勢力に抗して前記光学素子が移動して前記変位規制部に当接したときに、前記弾性付勢部の変形が弾性域内にあるように設定していることを特徴とする、光学素子の保持構造。
【請求項２】
前記光学素子と前記変位規制部の前記間隔と、前記弾性付勢部による付勢方向における前記位置決め部と前記変位規制部の距離とが、以下の関係を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子の保持構造。
【数１】
2008164751.tif 000006
【請求項３】
前記弾性付勢部による付勢方向は、光学素子の光学面に略垂直なＸ方向と、このＸ方向に対して垂直でかつ互いに垂直なＹ方向及びＺ方向とのうちの少なくともいずれか１つの方向を含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の光学素子の保持構造。
【請求項４】
前記Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のうちのいずれか１つの方向の前記弾性付勢部は、前記Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のうちのいずれか１つの方向の前記変位規制部と同一部材に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の光学素子の保持構造。
【請求項５】
前記光学素子は耳部を備え、
前記耳部の第１の部分が前記弾性付勢部により前記位置決め部に押し付けられ、かつ
前記耳部のうち、前記第１の部分と前記弾性付勢部の付勢方向に対向する第２の部分が前記間隔を隔てて前記変位規制部と対向することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学素子の保持構造。
【請求項６】
前記光学素子は耳部を備え、
前記耳部が前記弾性付勢部により前記位置決め部に押し付けられ、かつ
前記光学素子の前記耳部以外の部分が前記間隔を隔てて前記変位規制部と対向することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学素子の保持構造。
【請求項７】
前記光学素子は、前記Ｘ方向の取付基準となる３つのＸ方向取付基準部と、周縁部から突出する３つの耳部とを備え、
前記耳部は前記Ｘ方向に直角なＹ方向及びＺ方向の取付基準となるＹ方向及びＺ方向取付基準部を備え、
前記位置決め部は、前記光学素子の３つのＸ方向取付基準部が当接する３つのＸ方向位置決め部と、前記光学素子のＹ方向及びＸ方向取付基準部が当接する３つのＹ方向及びＺ方向位置決め部とを含み、
前記弾性付勢部は、前記光学素子の前記３つのＸ方向取付基準部を前記３つのＸ方向位置決め部に付勢する３つのＸ方向押さえばねと、前記光学素子の前記３つのＹ方向及びＺ方向取付基準部を前記３つのＹ方向及びＺ方向位置決め部に付勢する３つのＹ方向及びＺ方向押さえばねとを備えることを特徴とする、請求項３に記載の光学素子の保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラー、レンズのような光学素子の保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光学素子（インテグレータレンズ）の保持構造が開示されている。この保持構造では、板ばね等の付勢部材によって光学素子を弾性的に付勢し、ユニットケースに設けた位置決め手段に押し付けることで位置決めを行っている。
【０００３】
しかし、この保持構造は外部からの衝撃等に対する信頼性が低い。光学素子の歪みを防止するには可能な限り付勢部材の付勢力は弱いことが好ましい。しかし、付勢部材の付勢力が弱いと、落下時の衝撃等により光学素子を弾性的に付勢する向きとは逆向きの大きな荷重が付勢部材に作用した際に、付勢部材の変形が弾性域を超えて塑性域にまで達する場合がある。この場合、荷重がなくなっても付勢部材はもとの形状に完全に戻らず残留歪みが残る。そのため、光学素子の位置決め手段への付勢力が不足し、光学素子を適切に保持することができなくなる。特に、付勢部材の変形が著しい場合には、光学素子の姿勢が大きくくずれるおそれがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３１０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、落下時の衝撃等による比較的大きな荷重に対しても、高い信頼性をもって光学素子を保持できる保持構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光学素子を弾性的に付勢する弾性付勢部と、前記弾性付勢部による付勢方向において前記光学素子に対して前記弾性付勢部材とは反対側に配置され、かつ前記弾性付勢部で付勢された前記光学素子が押し付けられて位置決めされる位置決め部と、前記弾性付勢部による付勢方向において前記光学素子に対して前記位置決め部とは反対側に配置され、かつ前記弾性付勢部による付勢方向に前記光学素子に対して間隔を隔てて対向する変位規制部とを備え、前記間隔は、前記弾性付勢部による付勢力に抗して前記光学素子が移動して前記変位規制部に当接したときに、前記弾性付勢部の変形が弾性域内にあるように設定していることを特徴とする、光学素子の保持構造を提供する。
【０００７】
光学素子に対して間隔を隔てて対向する変位規制部を設けている。また、弾性付勢部による付勢力に抗して光学素子が移動して変位規制部に当接したときに弾性付勢部の変形が弾性域内にあるように、光学素子と変位規制部の間隔を設定している。そのため、落下時の衝撃等により光学素子に対して弾性付勢部による付勢方向とは逆向きに大きな荷重が作用した場合でも、光学素子の変位が変位規制部に当接することで規制され、かつそのときの弾性付勢部の変形は弾性域の範囲にとどまり、塑性域には達しない。従って、荷重がなくなれば弾性付勢部は残留歪みを残すことなくもとの形状に復帰し、光学素子を確実に保持できる。この点で、本発明の保持構造は、落下時の衝撃等により比較的大きな荷重が光学素子に対し作用しても、高い信頼性をもって光学素子を保持できる。
【０００８】
位置決め部や変位規制部の光学素子に対する接触の態様は、点接触、線接触、及び面接触のいずれであってもよい。
【０００９】
前述の光学素子と変位規制部の間隔は想定される範囲の光学素子の熱膨張を拘束しないように設定することが好ましい。
【００１０】
具体的には、前記光学素子と前記変位規制部の前記間隔と、前記弾性付勢部による付勢方向における前記位置決め部と前記変位規制部の距離とが、以下の関係を満たすことが好ましい。
【００１１】
【数１】
2008164751.tif 000003
【００１２】
保管時や運搬時の環境温度の上昇等により光学素子の温度が上昇して熱膨張する場合がある。しかし、間隔をこの式のように設定しておけば、位置決め部と変位規制部とにより熱膨張が拘束されて熱応力が生じるのを回避でき、熱応力により光学素子の変形等が生じることがない。換言すれば、間隔をこの式のように設定することで、温度上昇に対しても高い信頼性をもって光学素子を保持できる。この式において６０は想定される最大温度上昇値（Ｋ）である。詳細には、光学素子が使用される室温は２０〜２５℃程度であり、保管時や運搬時に想定される最高温度は８０℃であり、両者の差の最大値が６０Ｋである。
【００１３】
前記弾性付勢部による付勢方向は、光学素子の光学面に略垂直なＸ方向と、このＸ方向に対して垂直でかつ互いに垂直なＹ方向及びＺ方向とのうちの少なくともいずれか１つの方向を含む。
【００１４】
前記Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のうちのいずれか１つの方向の前記弾性付勢部は、前記Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のうちのいずれか１つの方向の前記変位規制部と同一部材に設けられていることが好ましい。
【００１５】
一つの部材に弾性付勢部と変位規制部を設けることにより、部品点数を低減して保持構造を簡略化できる。
【００１６】
前記光学素子は耳部を備え、前記耳部の第１の部分が前記弾性付勢部により前記位置決め部に押し付けられ、かつ前記耳部のうち、前記第１の部分と前記弾性付勢部の付勢方向に対向する第２の部分が前記間隔を隔てて前記変位規制部と対向することが好ましい。
【００１７】
１つの耳部を挟んで位置決め部と変位規制部が配置されるので、位置決め部と変位規制部との間の距離を最小化できる。そのため、この距離に対して光学素子と変位規制部との間隔を高精度で設定でき、光学素子の熱膨張を拘束しないという条件を満たす範囲で光学素子と変位規制部との間隔を最小化できる。その結果、落下時の衝撃等により荷重で光学素子が変位規制部に当接するまで変位したときの弾性付勢部の変形量を最小限に抑制できる。換言すれば、弾性付勢部に要求される変形量は、弾性域を超えて塑性域に達するまでには十分余裕のある少ない値となる。従って、変形を繰り返しても、弾性付勢部は確実に光学素子を位置決め部に付勢することができ、光学素子の保持の信頼がさらに向上する。
【００１８】
代案としては、前記光学素子は耳部を備え、前記耳部が前記弾性付勢部により前記位置決め部に押し付けられ、かつ前記光学素子の前記耳部以外の部分が前記間隔を隔てて前記変位規制部と対向する。
【００１９】
本発明の光学素子の保持構造は、前記光学素子が、前記Ｘ方向の取付基準となる３つのＸ方向取付基準部と、周縁部から突出する３つの耳部とを備え、前記耳部が前記Ｘ方向に直角なＹ方向及びＺ方向の取付基準となるＹ方向及びＺ方向取付基準部を備え、前記位置決め部が、前記光学素子の３つのＸ方向取付基準部が当接する３つのＸ方向位置決め部と、前記光学素子のＹ方向及びＸ方向取付基準部が当接する３つのＹ方向及びＺ方向位置決め部とを含み、前記弾性付勢部が、前記光学素子の前記３つのＸ方向取付基準部を前記３つのＸ方向位置決め部に付勢する３つのＸ方向押さえばねと、前記光学素子の前記３つのＹ方向及びＺ方向取付基準部を前記３つのＹ方向及びＺ方向位置決め部に付勢する３つのＹ方向及びＺ方向押さえばねとを備えるものでもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光学素子の保持構造では、弾性付勢部による付勢力に抗して光学素子が移動して変位規制部に当接したときの弾性部材の変形が弾性域内にあるように、光学素子と変位規制部の間隔を設定しているので、落下時の衝撃等による比較的大きな荷重に対しても、高い信頼性をもって確実に光学素子を保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。以下の説明において、光学素子毎にローカルな直交座標系を定義する。具体的には、Ｘ方向は光学素子の光学面（ミラーの場合は反射面、レンズの場合はレンズ面）に略垂直な方向をいい、Ｙ方向はＸ方向に垂直な方向（鉛直方向上向き）、Ｚ方向はＸ方向に垂直でかつＹ方向に垂直な方向（水平方向）をいう。また、必要に応じ、ミラーの両面のうち光学面が形成されている面を前面といい、他方の面を背面という。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る自由曲面ミラーの保持構造を備える投射型画像表示装置の一例であるリアプロジェクションテレビ（リアプロＴＶ）１を示す。リアプロＴＶ１のケーシング２内には、反射型画像形成素子の一例であるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）３、このＤＭＤ３に照明光を照射するための照明ユニット４、及びＤＭＤ３で変調された画像光を拡大投射するための投射ユニット５が収容されている。また、ケーシング２の前面上方には、投射ユニット５で拡大された画像が２枚の平面ミラー６Ａ，６Ｂを介して投射されるスクリーン７が配設されている。
【００２３】
図２を参照すると、投射ユニット５は、種々の光学素子とＤＭＤ３を保持する下側台座部品８及び上側台座部品９を備える。上側台座部品９は下側台座部品８上に載置されている。投射ユニット５は、ＤＭＤ３側から順に、凹面ミラー１１、可変絞り機構１２、第１収差補正板１３、凸面ミラー１４、第２収差補正板１５、第１自由曲面ミラー１６、及び第２自由曲面ミラー１７を備え、ＤＭＤ３で変調された画像光はこの順でスクリーン７へ導かれる。本実施形態では、第１自由曲面ミラー１６は凹面ミラーであり、第２自由曲面ミラー１７は凸面ミラーである。ＤＭＤ３、凹面ミラー１１、可変絞り機構１２、第１収差補正板１３、凸面ミラー１４、及び第２収差補正板１５が下側台座部品８に取り付けられ、第１及び第２自由曲面ミラー１６，１７が上側台座部品９に取り付けられている。第１及び第２自由曲面ミラー１６，１７の保持構造に本発明が適用されている。
【００２４】
図３Ａから図８Ｂを参照して第２自由曲面ミラー１７の保持構造を説明する。第２自由曲面ミラー１７は上側台座部品９に他の部材を介さずに直接保持されている。換言すれば、上側台座部品９が第２自由曲面ミラー１７のホルダないしは保持部品として機能している。
【００２５】
図３Ａ、図３Ｂ、図６Ａ、及び図６Ｂを参照すると、第２自由曲面ミラー１７は熱可塑性樹脂を射出成形で成形したもので、前面１７ａには凸状の自由曲面で形成された略五角形状の有効領域を備える。有効領域の外周に沿った外形輪郭も略五角形状である。第２自由曲面ミラーの背面１７ｂは凹状を呈する。
【００２６】
第２自由曲面ミラー１７の左右両側の周縁には、矩形の側方耳部２１ａ，２１ｂがそれぞれＺ方向（水平方向）に突設されている。側方耳部２１ａ，２１ｂの前面がＸ方向取付基準面２２ａ，２２ｂを構成し、背面がＸ方向被押圧面２３ａ，２３ｂを構成する。後述するように、Ｘ方向被押圧面２３ａ，２３ｂはＸ方向被規制面としても機能する。また、側方耳部２１ａ，２１ｂの下側端面がＹ方向取付基準面２４ａ，２４ｂを構成し、上側端面がＹ方向被押圧面２５ａ，２５ｂを構成する。後述するように、Ｙ方向被押圧面２５ａ，２５ｂはＹ方向被規制面としても機能する。
【００２７】
第２自由曲面ミラー１７の下端側の周縁には矩形の下方耳部２７がＹ方向（鉛直方向下向き）に突設されている。下方耳部２７の前面がＸ方向取付基準面２２ｃを構成し、背面がＸ方向被押圧面２３ｃを構成する。後述するように、Ｘ方向被押圧面２３ｃはＸ方向の被規制面としても機能する。また、下方耳部２７の左右端面のうち一方（背面側から見て右側の側端面）がＺ方向取付基準面２８を構成し、他方（背面側から見て左側の側端面）がＺ方向被押圧面２９を構成する。後述するように、Ｚ方向被押圧面２９はＺ方向被規制面としても機能する。
【００２８】
上側台座部品９は、基部３０の両端から斜め後方に延びる左右の腕部３１ａ，３１ｂと、これらの腕部３１ａ，３１ｂの下端側を連結する連結部３２を備える。腕部３１ａ，３１ｂと連結部３２で囲まれた上方開放の領域が窓部３３を構成する。第２自由曲面ミラー１７は、第１及び第２側方耳部２１ａ，２１ｂが腕部３１ａ，３１ｂの背面側で支持されると共に、下方耳部２７が連結部３２の背面側で支持される。第２自由曲面ミラー１７の前面１７ａは窓部３３を介して第１自由曲面ミラー１６と対向する（図２を併せて参照）。
【００２９】
腕部３１ａ，３１ｂの背面側の上方には、側方耳部２１ａ，２１ｂが収容される側方収容凹部３４ａ，３４ｂが形成されている。側方耳部２１ａ，２１ｂの進入を可能とするために、側方収容凹部３４ａ，３４ｂの窓部３３側の側壁は開放している。側方収容凹部３４ａ，３４ｂの底壁には、側方耳部２１ａ，２１ｂのＸ方向取付基準面２２ａ，２２ｂが当接するＸ方向位置決め部３５ａ，３５ｂが設けられている。また、側方収容凹部３４ａ，３４ｂの下側の側壁には、側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方向取付基準面２４ａ，２４ｂと当接するＹ方向位置決め部３６ａ，３６ｂが設けられている。さらに、側方収容凹部３４ａ，３４ｂの上側の側壁には、側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方向被押圧面２５ａ，２５ｂと対向するＹ方向変位規制部３７ａ，３７ｂが設けられている。側方収容凹部３４ａ，３４ｂの側方には、後述する側方保持金具４６ａ，４６ｂを固定するための一対のボス３８ａ，３８ｂ及び一対のねじ穴３９ａ，３９ｂが設けられている。
【００３０】
本実施形態では、Ｘ方向位置決め部３５ａ，３５ｂは背面側に突出する半球状の突起であり、側方耳部２１ａ，２１ｂのＸ方向取付基準面２２ａ，２２ｂに点接触する。また、Ｙ方向位置決め部３６ａ，３６ｂはＹ方向（鉛直方向上向き）に突出し、かつＸ方向に延びる半円柱状の突起であり、側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方向取付基準面２４ａ，２４ｂに線接触する。さらに、Ｙ方向変位規制部３７ａ，３７ｂはＹ方向（鉛直方向下向き）に突出し、かつＸ方向に延びる半円柱状の突起であり、側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方被押圧面２５ａ，２５ｂに線接触するようになっている。
【００３１】
連結部３２の背面側には、下方耳部２７が収容される下方収容凹部４１が形成されている。下方耳部２７の進入を可能とするために、下方収容凹部４１の窓部３３側の側壁（上側の側壁）は開放している。下方収容凹部４１の底壁には、下方耳部２７のＸ方向取付基準面２２ｃが当接するＸ方向位置決め部３５ｃが設けられている。また、下方収容凹部４１の左右の側壁のうち一方（背面側から見て右側の側壁）には、下方耳部２７のＺ方向取付基準面２８と当接するＺ方向位置決め部４２が設けられている。さらに、下方収容凹部４１の左右の側壁のうち他方（背面側から見て左側の側壁）には、下方耳部２７のＺ方向被押圧面２９と対向するＺ方向変位規制部４３が設けられている。下方収容凹部４１の下方には、後述する下方保持金具４７を固定するための一対のボス４４ａ，４４ｂ及び一対のねじ穴４５ａ，４５ｂが設けられている。
【００３２】
本実施形態では、Ｘ方向位置決め部３５ｃは背面側に突出する半球状の突起であり、下方耳部２７のＸ方向取付基準面２２ｃに点接触する。また、Ｚ方向位置決め部４２はＺ方向（背面側から見て右向き）に突出してＸ方向に延び、かつ先端が半円柱状の突起であり、下方耳部２７のＺ方向取付基準面２８に線接触する。さらに、Ｚ方向変位規制部４３はＺ方向（背面側から見て左向き）に突出してＸ方向に延び、かつ先端が半円柱状の突起であり、下方耳部２７のＺ方向被押圧面２９に線接触するようになっている。
【００３３】
側方収容凹部３４ａ，３４ｂ内に収容された側方耳部２１ａ，２１ｂを保持するための側方保持金具４６ａ，４６ｂが腕部３１ａ，３１ｂに固着され、下方収容凹部４１に収容された下方耳部２７を保持するための下方保持金具４７が連結部３２に固着されている。
【００３４】
図７Ａ及び図７Ｂを併せて参照すると、側方保持金具４６ａは、弾性に富む金属製であり、Ｙ方向に延びる細長い第１基部４８とこの第１基部４８の長手方向の一辺からＺ方向に延びる第２基部４９からなる倒Ｔ字形の形状を有する。第２基部４９には、スリットを形成することにより第１基部４８から第２基部４９に沿って延びるＸ方向押さえばね片（Ｘ方向弾性付勢部）５０ａが設けられている。第２基部４９の上端辺には第２基部４９の面に対して垂直（Ｘ方向）に延びるＹ方向押さえばね片（Ｙ方向弾性付勢部）５１が設けられている。第１基部４８には、一対のボス穴５２ａ，５２ｂと一対の貫通穴５３ａ，５３ｂが設けられている。側方保持金具４６ｂは側方保持金具４６ａと鏡面対称の形状を有する。後述するように、側方保持金具４６ａ，４６ｂの第２基部４９はＸ方向変位規制部としても機能する。
【００３５】
側方保持金具４６ａ，４６ｂは、ボス穴５２ａ，５２ｂにボス３８ａ，３８ｂを差し込み、貫通穴５３ａ，５３ｂに挿通させたねじ（図示せず）をねじ穴３９ａ，３９ｂにねじ込むことで腕部３１ａ，３１ｂの側方収容凹部３４ａ，３４ｂの部分に固定される。
【００３６】
図８Ａ及び図８Ｂを併せて参照すると、下方保持金具４７は、弾性に富む金属製であり、Ｚ方向に延びる細長い第１基部５６とこの第１基部５６の長手方向の一辺からＹ方向に延びる第２基部５７からなる逆Ｔ字形の形状を有する。第２基部５７には、スリットを形成することにより第１基部５６から第２基部５７に沿ってＹ方向に延びるＸ方向押さえばね片（Ｘ方向弾性付勢部）５０ｂが設けられている。第２基部５７の一対の側辺のうちの一方（背面側から見て左側の側辺）には第２基部５７の面に対して垂直（Ｘ方向）に延びるＺ方向押さえばね片（Ｚ方向弾性付勢部）５８が設けられている。第１基部５６には、一対のボス穴５９ａ，５９ｂと一対の貫通穴６０ａ，６０ｂが設けられている。後述するように、下方保持金具４７の第２基部５７はＸ方向変位規制部としても機能する。
【００３７】
下方保持金具４７は、ボス穴５９ａ，５９ｂにボス４４ａ，４４ｂを差し込み、貫通穴６０ａ，６０ｂに挿通させたねじ（図示せず）をねじ穴４５ａ，４５ｂにねじ込むことで、連結部３２の下方収容凹部４１の部分に固定される。
【００３８】
第２自由曲面ミラー１７のＸ方向の保持構造を説明する。側方保持金具４６ａ，４６ｂ及び下方保持金具４７のＸ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂは、側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７のＸ方向被押圧面２３ａ〜２３ｃに接触しており、側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７はＸ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂによってＸ方向（背面側から前面側に向かう向き）に弾性的に付勢されている。Ｘ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃは、Ｘ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂによる付勢方向（Ｘ方向）において、側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７に対してＸ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂとは反対側に配置されている。Ｘ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂによって付勢された側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７のＸ方向取付基準面２２ａ〜２２ｃは、Ｘ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃ押し付けられ、それによって第２自由曲面ミラー１７が上側台座部品９に対してＸ方向に位置決めされた状態で保持される。Ｘ方向変位規制部として機能する側方保持金具４６ａ，４６ｂ及び下方保持金具４７の第２基部４９，５７は、Ｘ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂによる付勢方向（Ｘ方向）において、側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７に対してＸ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃとは反対側に配置されている。また、側方保持金具４６ａ，４６ｂ及び下方保持金具４７の第２基部４９，５７は、Ｘ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂによる付勢方向に側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７のＸ方向被押圧面２３ａ〜２３ｃに対して間隔Ｌｓｃｘを隔てて対向している。
【００３９】
次に、第２自由曲面ミラー１７のＹ方向の保持構造を説明する。図４Ａ及び図４Ｂを併せて参照すると、側方保持金具４６ａ，４６ｂのＹ方向押さえばね片５１は、側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方向被押圧面２５ａ，２５ｂに接触しており、側方耳部２１ａ，２１ｂはＹ方向押さえばね片５１によってＹ方向（鉛直方向下向き）に弾性的に付勢されている。Ｙ方向位置決め部３６ａ，３６ｂは、Ｙ方向押さえばね片５１による付勢方向（Ｙ方向）において、側方耳部２１ａ，２１ｂに対してＹ方向押さえばね片５１とは反対側に配置されている。Ｙ方向押さえばね片５１によって付勢された側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方向取付基準面２４ａ，２４ｂはＹ方向位置決め部３６ａ，３６ｂに押し付けられ、それによって第２自由曲面ミラー１７が上側台座部品９に対してＹ方向に位置決めされた状態で保持される。Ｙ方向変位規制部３７ａ，３７ｂは、Ｙ方向押さえばね片５１による付勢方向（Ｙ方向）において、側方耳部２１ａ，２１ｂに対してＹ方向位置決め部３６ａ，３６ｂとは反対側に配置されている。また、Ｙ方向変位規制部３７ａ，３７ｂは、Ｙ方向押さえばね片５１による付勢方向に側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方向被押圧面２５ａ，２５ｂに対して間隔Ｌｓｃｙを隔てて対向している。
【００４０】
次に、第２自由曲面ミラー１７のＺ方向の保持構造を説明する。図５Ａ及び図５Ｂを併せて参照すると、下方保持金具４７のＺ方向押さえばね片５８は、下方耳部２７のＺ方向被押圧面２９に接触しており、下方耳部２７はＺ方向押さえばね片５８によってＺ方向（背面側から見て右向き）に弾性的に付勢されている。Ｚ方向位置決め部４２は、Ｚ方向押さえばね片５８による付勢方向（Ｚ方向）において、下方耳部２７に対してＺ方向押さえばね片５８とは反対側に配置されている。Ｚ方向押さえばね片５８によって付勢された下方耳部２７のＺ方向取付基準面２８はＺ方向位置決め部４２に押し付けられ、それによって第２自由曲面ミラー１７が上側台座部品９に対してＺ方向に位置決めされた状態で保持される。Ｚ方向変位規制部４３は、Ｚ方向押さえばね片５８による付勢方向（Ｚ方向）において、下方耳部２７に対してＺ方向位置決め部４２とは反対側に配置されている。また、Ｚ方向変位規制部４３はＺ方向押さえばね片５８による付勢方向に下方耳部２７のＺ方向被押圧面２９に対して間隔Ｌｓｃｚを隔てて対向している。
【００４１】
前述のように、側方保持金具４６ａ，４６ｂ及び下方保持金具４７の第２基部４９，５７（Ｘ方向変位規制部）、Ｙ方向変位規制部３７ａ，３７ｂ、及びＺ方向変位規制部４３はそれぞれ、側方及び下方耳部２１ａ，２１ｂ，２７のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向被押圧面（被規制面）２３ａ〜２３ｃ，２５ａ，２５ｂ，２９に対して間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚを隔てて対向している。これらの間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚは、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ，５１，５８による付勢力に抗して第２自由曲面ミラー１７が移動してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向被押圧面２３ａ〜２３ｃ，２５ａ，２５ｂ，２９が第２基部４９，５７、Ｙ方向変位規制部３７ａ，３７ｂ、及びＺ方向変位規制部４３に当接したときに、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ，５１，５８の変形が弾性域内にあるように設定している。そのため、落下時の衝撃等により第２自由曲面ミラー１７に対してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ，５１，５８による付勢方向とは逆向きに大きな荷重が作用した場合でも、第２自由曲面ミラー１７の変位が第２基部４９，５７、Ｙ方向変位規制部３７ａ，３７ｂ、及びＺ方向変位規制部４３に当接することで規制され、かつそのときのＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ，５１，５８の変形は弾性域の範囲にとどまり、塑性域には達しない。従って、衝撃等による荷重がなくなればＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ，５１，５８は残留歪みを残すことなくもとの形状に復帰し、第２自由曲面ミラー１７の側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７を確実に保持できる。この点で、第２自由曲面ミラー１７の保持構造は、落下時の衝撃等により比較的大きな荷重が作用しても、高い信頼性をもって第２自由曲面ミラー１７を保持できる。
【００４２】
間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚは、想定される範囲の第２自由曲面ミラー１７の熱膨張を拘束しないように設定している。Ｘ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂによる付勢方向（Ｘ方向）における、Ｘ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃと、Ｘ方向変位規制部である側方保持金具４６ａ，４６ｂ及び下方保持金具４７の第２基部４９，５７との距離をＬｍｘとする。また、Ｙ方向押さえばね片５１による付勢方向（Ｙ方向）における、Ｙ方向位置決め部３６ａ，３６ｂとＹ方向変位規制部３７ａ，３７ｂとの距離をＬｍｙ（図４Ｂ参照）とする。さらに、Ｚ方向押さえばね片５８による付勢方向（Ｚ方向）における、Ｚ方向位置決め部４２とＺ方向変位規制部４３との距離をＬｍｚ（図５Ｂ参照）とする。第２自由曲面ミラー１７を構成する材料の線膨張係数をｋｍとする。さらに、第２自由曲面ミラー１７が使用される室温は一般に２０〜２５℃程度であり、保管、運搬時に想定される最高温度は８０℃であり、両者の差の最大値は６０Ｋである。間隔Ｌｓｃｘが側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７のＸ方向の熱膨張を拘束しない条件、間隔Ｌｓｃｙが側方耳部２１ａ，２１ｂのＹ方向の熱膨張を拘束しない条件、及び間隔Ｌｓｃｚが下方耳部２７のＺ方向の熱膨張を拘束しない条件は、幾何学的な関係から以下の式（１）で表される。
【００４３】
【数２】
2008164751.tif 000004
【００４４】
この式（１）を間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚについて整理すると、以下の式（２）の関係が得られる。
【００４５】
【数３】
2008164751.tif 000005
【００４６】
保管時や運搬時の環境温度の上昇等により第２自由曲面ミラー１７の温度が上昇して熱膨張する場合がある。しかし、間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚをこの式（２）のように設定しておくことで、Ｘ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃとＸ方向変位規制部である第２基部４９，５７、Ｙ方向位置決め部３６ａ，３６ｂとＹ方向変位規制部３７ａ，３７ｂ、及びＺ方向位置決め部４２とＺ方向変位規制部４３により熱膨張が拘束されて熱応力が生じるのを回避でき、熱応力により第２自由曲面ミラー１７の変形等が生じることがない。換言すれば、間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚをこの式（２）のように設定することで、温度上昇に対しても高い信頼性をもって第２自由曲面ミラー１７を保持できる。
【００４７】
側方保持金具４６ａ，４６ｂは、Ｘ方向押さえばね片５０ａ及びＹ方向押さえばね片５１を備えると共に、第２基部４９がＸ方向変位規制部として機能する。また、下方保持金具４７は、Ｘ方向押さえばね片５０ｂ及びＺ方向押さえばね片５８を備えると共に、第２基部５７がＸ方向変位規制部として機能する。このように個々の側方保持金具４６ａ，４６ｂ及び下方保持金具４７に押さえばね片だけでなく変位規制部を設けることにより、部品点数を低減して保持構造を簡略化できる。
【００４８】
Ｘ方向については、側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７を挟んでＸ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃとＸ方向変位規制部である第２基部４９，５７が配置されるので、Ｘ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃとＸ方向変位規制部の距離Ｌｍｘを最少化できる。また、Ｙ方向については、個々の側方耳部２１ａ，２１ｂを挟んでＹ方向位置決め部３６ａ，３６ｂとＹ方向変位規制部３７ａ，３７ｂが配置されるので、Ｙ方向位置決め部３６ａ，３６ｂとＹ方向変位規制部３７ａ，３７ｂとの間の距離Ｌｍｙを最小化できる。同様に、Ｚ方向については、１つの下方耳部２７を挟んでＺ方向位置決め部４２とＺ方向変位規制部４３が配置されるので、Ｚ方向位置決め部４２とＺ方向変位規制部４３との間の距離Ｌｍｚを最小化できる。そのため、これらの距離Ｌｍｘ，Ｌｍｙ，Ｌｍｚに対して第２自由曲面ミラー１７（側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７）とＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向変位規制部４９，５７，３７ａ，３７ｂ，４３との間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚを高精度で設定でき、熱膨張を拘束しないという条件を満たす範囲でこの間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚを最小化できる。その結果、落下時の衝撃等により荷重で第２自由曲面ミラー１７がＸ方向変位規制部４９，５７、Ｙ方向変位規制部３７ａ，３７ｂ、及びＺ方向変位規制部４３に当接するまで変位したときのＸ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ、Ｙ方向押さえばね片５１、及びＺ方向押さえばね片５８の変形量を最小限に抑制できる。換言すれば、Ｘ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ、Ｙ方向押さえばね片５１、及びＺ方向押さえばね片５８に要求される変形量は、弾性域を超えて塑性域に達するまでには十分余裕のある少ない値となる。従って、変形を繰り返しても、Ｘ方向押さえばね片５０ａ，５０ｂ、Ｙ方向押さえばね片５１、及びＺ方向押さえばね片５８は確実に側方耳部２１ａ，２１ｂ及び下方耳部２７をＸ方向位置決め部３５ａ〜３５ｃ、Ｙ方向位置決め部３６ａ，３６ｂ、及びＺ方向位置決め部４２に付勢することができ、第２自由曲面ミラー１７の保持の信頼がさらに向上する。
【００４９】
次に、図９Ａから図１４Ｂを参照して第１自由曲面ミラー１６の保持構造を説明する。第１自由曲面ミラー１６はミラーホルダ１０１に保持されている。ミラーホルダ１０１はミラーホルダベース１０２に位置調整可能に取り付けられ、このミラーホルダベース１０２が上側台座部品９に固定されている。
【００５０】
図９Ａ、図９Ｂ、図１２Ａ、及び図１２Ｂを参照すると、第１自由曲面ミラー１６は熱可塑性樹脂を射出成形で成形したもので、前面１６ａには凹状の自由曲面で形成された略台形状の有効領域を備える。有効領域の外周に沿った外形輪郭も略台形状である。第１自由曲面ミラーの背面１６ｂは凸状を呈する。
【００５１】
第１自由曲面ミラー１６の左右両側縁には、矩形の側方耳部１２１ａ，１２１ｂがそれぞれＺ方向（水平方向）に向かって突設されている。側方耳部１２１ａ，１２１ｂの前面がＸ方向取付基準面１２２ａ，１２２ｂを構成し、背面がＸ方向被押圧面１２３ａ，１２３ｂを構成する。後述するように、Ｘ方向被押圧面１２３ａ，１２３ｂはＸ方向被規制面としても機能する。また、側方耳部１２１ａ，１２１ｂの下側端面がＹ方向取付基準面１２４ａ，１２４ｂを構成し、上側端面がＹ方向被押圧面１２５ａ，１２５ｂを構成する。
【００５２】
第１自由曲面ミラー１６の下端縁には矩形の下方耳部１２７がＹ方向（鉛直方向）に向かって突設されている。下方耳部１２７の前面がＸ方向取付基準面１２２ｃを構成し、背面がＸ方向被押圧面１２３ｃを構成する。後述するように、Ｘ方向被押圧面１２３ｃはＸ方向の被規制面としても機能する。また、下方耳部１２７の左右端面のうち一方（背面側から見て左側の側端面）がＺ方向取付基準面１２８を構成し、他方（背面側から見て右側の側端面）がＺ方向被押圧面１２９を構成する。
【００５３】
ミラーホルダ１０１は第１自由曲面ミラー１６の有効領域に対応する形状の窓部１０３を備え、ミラーホルダベース１０２にも窓部１０４が設けられている。第１自由曲面ミラー１６は、これらの窓部１０３，１０４を介して第２自由曲面ミラー１７と対向する（図２を併せて参照）。
【００５４】
ミラーホルダ１０１の背面側の上方には、側方耳部１２１ａ，１２１ｂが収容される側方収容凹部１３４ａ，１３４ｂが形成されている。側方収容凹部１３４ａ，１３４ｂの底壁には、Ｘ方向位置決め部１３５ａ，１３５ｂが設けられている。また、図１０Ａを併せて参照すると、側方収容凹部１３４ａ，１３４ｂの下側の側壁には、Ｙ方向位置決め部１３６ａ，１３６ｂが設けられている。
【００５５】
図１０Ｂを併せて参照すると、Ｙ方向変位規制部１３７ａ，１３７ｂは、側方収容凹部１３４ａ，１３４ｂ内ではなく、窓部１０３の上方に設けられている。第１自由曲面ミラー１６の上側端面のうち、これらのＹ方向変位規制部１３７ａ，１３７ｂと対向する部位がＹ方向被規制面１２６ａ，１２６ｂとして機能する。
【００５６】
ミラーホルダ１０１の背面側の下方には、下方耳部１２７が収容される下方収容凹部１４１が形成されている。下方収容凹部１４１の底壁には、Ｘ方向位置決め部１３５ｃが設けられている。また、図１１Ａを併せて参照すると、下方収容凹部１４１の左右の側壁のうち一方（背面側から見て左側の側壁）には、Ｚ方向位置決め部１４２が設けられている。
【００５７】
図１１Ｂを併せて参照すると、Ｚ方向変位規制部１４３は、下方収容凹部１４１内ではなく、窓部１０３の側方（背面側からみて右側）で側方収容凹部１３４ａ，１３４ｂよりも下方に設けられている。第１自由曲面ミラー１６の側端面のうち、このＺ方向変位規制部１４３と対向する部位がＺ方向被規制面１３０として機能する。
【００５８】
図１３Ａ及び図１３Ｂを併せて参照すると、側方収容凹部１３４ａ内に収容された側方耳部１２１ａを保持するための側方保持金具１４６ａは、弾性に富む金属製であり、Ｙ方向に延びる細長い基部１４８を備える。基部１４８には、スリットを形成することにより基部１４８に沿って延びるＸ方向押さえばね片（Ｘ方向弾性付勢部）１５０ａが設けられている。また、基部１４８の側部に切り起こしを設け、その上端に基部１４８の面に対して垂直（Ｘ方向）に延びるＹ方向押さえばね片（Ｙ方向弾性付勢部）１５１を設けている。また、基部１４８には、一対のボス穴１５２ａ，１５２ｂと一対の貫通穴１５２ａ，１５２ｂが設けられている。側方収容凹部１３４ｂ内に収容された側方耳部１２１ｂを保持するための側方保持金具１４６ｂは、側方保持金具１４６ａと鏡面対称の形状を有する。後述するように、側方保持金具１４６ａ，１４６ｂの基部４８はＸ方向変位規制部としても機能する。
【００５９】
側方保持金具１４６ａ，１４６ｂは、ボス穴１５２ａ，１５２ｂにミラーホルダ１０１側のボス１３８ａ，１３８ｂを差し込み、貫通穴５３ａ，５３ｂに挿通させたねじをミラーホルダ１０１側のねじ穴１３９ａ，１３９ｂにねじ込むことで側方収容凹部１３４ａ，１３４ｂの部分に固定される。
【００６０】
図１４Ａ及び図１４Ｂを併せて参照すると、下方収容凹部１４１内に収容された下方耳部１２７を保持するための下方保持金具１４７は、弾性に富む金属製であり、Ｚ方向に延びる細長い基部１５６を備える。基部１５６には、スリットを形成することにより基部１５６に沿って延びるＸ方向押さえばね片（Ｘ方向弾性付勢部）１５０ｂが設けられている。また、基部１５６の下部に切り起こしを設け、その先端にＹ方向（鉛直方向上向き）に延びるＺ方向押さえばね片（Ｚ方向弾性付勢部）１５８が設けられている。基部１５６には、一対のボス穴１５９ａ，１５９ｂと一対の貫通穴１６０ａ，１６０ｂが設けられている。後述するように、下方保持金具１４７の基部１５６はＸ方向変位規制部としても機能する。
【００６１】
下方保持金具１４７は、ボス穴１５９ａ，１５９ｂにミラーホルダ１０１側のボス１４４ａ，１４４ｂを差し込み、貫通穴５３ａ，５３ｂに挿通させたねじをミラーホルダ１０１側のねじ穴１４５ａ，１４５ｂにねじ込むことで下方収容凹部１４１の部分に固定される。
【００６２】
第１自由曲面ミラー１６のＸ方向の保持構造を説明する。側方保持金具１４６ａ，１４６ｂ及び下方保持金具１４７のＸ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂは、側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７のＸ方向被押圧面１２３ａ〜１２３ｃに接触しており、側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７はＸ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂによってＸ方向（背面側から前面側に向かう向き）に弾性的に付勢されている。Ｘ方向位置決め部１３５ａ〜１３５ｃは、Ｘ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂによる付勢方向（Ｘ方向）において、側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７に対してＸ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂとは反対側に配置されている。Ｘ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂによって付勢された側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７のＸ方向取付基準面１２２ａ〜１２２ｃは、Ｘ方向位置決め部１３５ａ〜１３５ｃに押し付けられ、それによって第１自由曲面ミラー１６がミラーホルダ１０１に対してＸ方向に位置決めされた状態で保持される。Ｘ方向変位規制部として機能する側方保持金具１４６ａ，１４６ｂ及び下方保持金具１４７の基部１４８，１５６は、Ｘ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂによる付勢方向（Ｘ方向）において、側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７に対してＸ方向位置決め部１３５ａ〜１３５ｃとは反対側に配置されている。また、側方保持金具１４６ａ，１４６ｂ及び下方保持金具１４７の基部１４８，１５６は、Ｘ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂによる付勢方向に側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７のＸ方向被押圧面１２３ａ〜１２３ｃに対して間隔Ｌｓｃｘを隔てて対向している。
【００６３】
次に、第１自由曲面ミラー１６のＹ方向の保持構造を説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂを併せて参照すると、側方保持金具１４６ａ，１４６ｂのＹ方向押さえばね片１５１は、側方耳部１２１ａ，１２１ｂのＹ方向被押圧面１２５ａ，１２５ｂに接触しており、側方耳部１２１ａ，１２１ｂはＹ方向押さえばね片１５１によってＹ方向（鉛直方向下向き）に弾性的に付勢されている。Ｙ方向位置決め部１３６ａ，１３６ｂは、Ｙ方向押さえばね片１５１による付勢方向（Ｙ方向）において、側方耳部１２１ａ，１２１ｂに対してＹ方向押さえばね片１５１とは反対側に配置されている。Ｙ方向押さえばね片方１５１によって付勢された側方耳部１２１ａ，１２１ｂのＹ方向取付基準面１２４ａ，１２４ｂはＹ方向位置決め部１３６ａ，１３６ｂに押し付けられ、それによって第１自由曲面ミラー１６がミラーホルダ１０１に対してＹ方向に位置決めされた状態で保持される。Ｙ方向変位規制部１３７ａ，１３７ｂは、Ｙ方向押さえばね片１５１による付勢方向（Ｙ方向）において、側方耳部１２１ａ，１２１ｂに対してＹ方向位置決め部１３６ａ，１３６ｂとは反対側に配置されている。また、Ｙ方向変位規制部１３７ａ，１３７ｂは、Ｙ方向押さえばね片１５１による付勢方向にＹ方向被規制面１２６ａ，１２６ｂに対して間隔Ｌｓｃｙを隔てて対向している。
【００６４】
次に、第１自由曲面ミラー１６のＺ方向の保持構造を説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂを併せて参照すると、下方保持金具１４７のＺ方向押さえばね片１５８は、下方耳部１２７のＺ方向被押圧面１２９に接触しており、下方耳部１２７はＺ方向押さえばね片１５８によってＺ方向（背面側から見て左向き）に弾性的に付勢されている。Ｚ方向位置決め部１４２は、Ｚ方向押さえばね片１５８による付勢方向（Ｚ方向）において、下方耳部１２７に対してＺ方向押さえばね片１５８とは反対側に配置されている。Ｚ方向押さえばね片１５８によって付勢された下方耳部１２７のＺ方向取付基準面１２８はＺ方向位置決め部１４２に押し付けられ、それによって第１自由曲面ミラー１６がミラーホルダ１０１に対してＺ方向に位置決めされた状態で保持される。Ｚ方向変位規制部１４３は、Ｚ方向押さえばね片１５８による付勢方向（Ｚ方向）において、下方耳部１２７に対してＺ方向位置決め部１４２とは反対側に配置されている。また、Ｚ方向変位規制部１４３はＺ方向押さえばね片１５８による付勢方向にＺ方向被規制面１３０に対して間隔Ｌｓｃｚを隔てて対向している。
【００６５】
間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚは、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂ，１５１，１５８による付勢力に抗して第１自由曲面ミラー１６が移動してＸ方向被押圧面１２３ａ〜１２３ｃ、Ｙ方向変位規制面１２６ａ，１２６ｂ、及びＺ方向変位規制面１３０が基部１４８，１５６、Ｙ方向変位規制部１３７ａ，１３７ｂ、及びＺ方向変位規制部１４３に当接したときに、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂ，１５１，１５８の変形が弾性域内にあるように設定している。そのため、落下時の衝撃等により第１自由曲面ミラー１６に対してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂ，１５１，１５８による付勢方向とは逆向きに大きな荷重が作用した場合でも、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂ，１５１，１５８の変形は弾性域の範囲にとどまり、塑性域には達しない。この点で、第１自由曲面ミラー１６の保持構造は、落下時の衝撃等により比較的大きな荷重が作用しても、高い信頼性をもって第１自由曲面ミラー１６を保持できる。
【００６６】
間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚは、想定される範囲の第１自由曲面ミラー１６の熱膨張を拘束しないように設定している。具体的には、第２自由曲面ミラー１７の保持構造について説明した式（１），（２）の条件を満たすように、間隔Ｌｓｃｘ，Ｌｓｃｙ，Ｌｓｃｚを設定している。そのため、Ｘ方向位置決め部１３５ａ〜１３５ｃとＸ方向変位規制部である基部１４８，１５６、Ｙ方向位置決め部１３６ａ，１３６ｂとＹ方向変位規制部１３７ａ，１３７ｂ、及びＺ方向位置決め部１４２とＺ方向変位規制部１４３により第１自由曲面ミラー１６の熱膨張が拘束されて熱応力が生じるのを回避でき、熱応力により第１自由曲面ミラー１６の変形等が生じることがない。
【００６７】
側方保持金具１４６ａ，１４６ｂは、Ｘ方向押さえばね片１５０ａ及びＹ方向押さえばね片１５１を備えると共に、基部１４８がＸ方向変位規制部として機能する。また、下方保持金具１４７は、Ｘ方向押さえばね片１５０ｂ及びＺ方向押さえばね片１５８を備えると共に、基部１５６がＸ方向変位規制部として機能する。このように個々の側方保持金具１４６ａ，１４６ｂ及び下方保持金具１４７に押さえばね片だけでなく変位規制部を設けることにより、部品点数を低減して保持構造を簡略化できる。
【００６８】
Ｘ方向については、側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７を挟んでＸ方向位置決め部１３５ａ〜１３５ｃとＸ方向変位規制部である基部１４８，１５６が配置されるので、Ｘ方向位置決め部１３５ａ〜１３５ｃとＸ方向変位規制部の距離Ｌｍｘを最少化できる。そのため、距離Ｌｍｘに対して第１自由曲面ミラー１６の側方耳部１２１ａ，１２１ｂとＸ方向変位規制部である基部１４８，１５６との間隔Ｌｓｃｘを高精度で設定でき、熱膨張を拘束しないという条件を満たす範囲でこの間隔Ｌｓｃｘを最小化できる。そのため、Ｘ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂの変形量を最小限に抑制でき、変形を繰り返しても、Ｘ方向押さえばね片１５０ａ，１５０ｂは確実に側方耳部１２１ａ，１２１ｂ及び下方耳部１２７をＸ方向位置決め部１３５ａ〜１３５ｃに付勢することがでる。
【００６９】
第１自由曲面ミラー１６の保持構造のその他の点は、前述した第２自由曲面ミラー１７の保持構造と同様である。
【００７０】
本発明は、前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光学素子を付勢する弾性付勢部は実施形態のような押さえばね片に限定されず、種々の形態の板ばねやコイルばね等を採用できる。また、位置決め部及び変位規制部の形状や配置も実施形態のものに限定されず、点接触、線接触、及び面接触のいずれかで光学素子に接触する形状を有していればよく、光学面に干渉しない限り光学素子のどの部位に接触するかも特に限定されない。
【００７１】
また、リアプロＴＶの投射光学系が備える自由曲面ミラーの保持構造を例に本発明を説明したが、本発明は自由曲面ミラーに限定されず、球面ミラー、非球面ミラー等の他のミラーや、レンズ等の他の光学素子にも適用でき、リアプロＴＶの投射光学系以外の他の光学系にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る自由曲面ミラーの保持構造を備えるリアプロジェクションテレビの模式的な断面図。
【図２】投射ユニットの縦断面図。
【図３Ａ】側方保持金具及び下方保持金具を取り付けた状態での第２自由曲面ミラー及び上側台座部品の正面図。
【図３Ｂ】側方保持金具及び下方保持金具を取り外した状態での第２自由曲面ミラー及び上側台座部品を示す正面図。
【図４Ａ】図３ＡのIV部の拡大図。
【図４Ｂ】図３ＢのIV’部の拡大図。
【図５Ａ】図３ＡのＶ部の拡大図。
【図５Ｂ】図３ＢのＶ’部の拡大図。
【図６Ａ】第２自由曲面ミラー及び上側台座部品を第２自由曲面ミラーの背面側から見た分解斜視図。
【図６Ｂ】第２自由曲面ミラー及び上側台座部品を第２自由曲面ミラーの前面側から見た分解斜視図。
【図７Ａ】側方保持金具を背面側から見た斜視図。
【図７Ｂ】側方保持金具を前面側から見た斜視図。
【図８Ａ】下方保持金具を背面側から見た斜視図。
【図８Ｂ】下方保持金具を前面側から見た斜視図。
【図９Ａ】側方保持金具及び下方保持金具を取り付けた状態での第１自由曲面ミラー及びミラーホルダの正面図。
【図９Ｂ】側方保持金具及び下方保持金具を取り外した状態での第１自由曲面ミラー及びミラーホルダの正面図。
【図１０Ａ】図９ＢのＸ部の拡大図。
【図１０Ｂ】図９ＢのＸ’部の拡大図。
【図１１Ａ】図９ＢのXI部の拡大図。
【図１１Ｂ】図９ＢのXI’部の拡大図。
【図１２Ａ】第１自由曲面ミラー及びミラーホルダを第１自由曲面ミラーの背面側から見た分解斜視図。
【図１２Ｂ】第１自由曲面ミラー及びミラーホルダを第１自由曲面ミラーの前面側から見た分解斜視図。
【図１３Ａ】側方保持金具を背面側から見た斜視図。
【図１３Ｂ】側方保持金具を前面側から見た斜視図。
【図１４Ａ】下方保持金具を背面側から見た斜視図。
【図１４Ｂ】下方保持金具を前面側から見た斜視図。
【符号の説明】
【００７３】
１  リアプロジェクションテレビ
２  ケーシング
３  ＤＭＤ
４  照明ユニット
５  投射ユニット
６Ａ，６Ｂ  平面ミラー
７  スクリーン
８  下側台座部品
９  上側台座部品
１１  凹面ミラー
１２  可変絞り
１３  第１収差補正板
１４  凸面ミラー
１５  第２収差補正板
１６  第１自由曲面ミラー
１６ａ  前面
１６ｂ  背面
１７  第２自由曲面ミラー
１７ａ  前面
１７ｂ  背面
２１ａ，２１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ  側方耳部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ  Ｘ方向取付基準面
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ  Ｘ方向被押圧面
２４ａ，２４ｂ，１２４ａ，１２４ｂ  Ｙ方向取付基準面
２５ａ，２５ｂ，１２５ａ，１２５ｂ  Ｙ方向被押圧面
２７，１２７  下方耳部
２８，１２８  Ｚ方向取付基準面
２９，１２９  Ｚ方向被押圧面
３０  基部
３１ａ，３１ｂ  腕部
３２  連結部
３３  窓部
３４ａ，３４ｂ，１３４ａ，１３４ｂ  側方収容凹部
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ  Ｘ方向位置決め部
３６ａ，３６ｂ，１３６ａ，１３６ｂ  Ｙ方向位置決め部
３７ａ，３７ｂ，１３７ａ，１３７ｂ  Ｙ方向変位規制部
３８ａ，３８ｂ，１３８ａ，１３８ｂ，４４ａ，４４ｂ，１４４ａ，１４４ｂ  ボス
３９ａ，３９ｂ，４５ａ，４５ｂ，１３９ａ，１３９ｂ，１４５ａ，１４５ｂ  ねじ穴
４１，１４１  下方収容凹部
４２，１４２  Ｚ方向位置決め部
４３，１４３  Ｚ方向変位規制部
４６ａ，４６ｂ，１４６ａ，１４６ｂ  側方保持金具
４７，１４７  下方保持金具
４８  第１基部
４９  第２基部
５０ａ，５０ｂ，１５０ａ，１５０ｂ  Ｘ方向押さえばね片
５１，１５１  Ｙ方向押さえばね片
５２ａ，５２ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，５９ａ，５９ｂ，１５９ａ，１５９ｂ  ボス穴
５３ａ，５３ｂ，１５３ａ，１５３ｂ，６０ａ，６０ｂ，１６０ａ，１６０ｂ  貫通穴
５６  第１基部
５７  第２基部
５８，１５８  Ｚ方向押さえばね片
１０１  ミラーホルダ
１０２  ミラーホルダベース
１０３，１０４  窓部
１２６ａ，１２６ｂ  Ｙ方向被規制面
１３０  Ｚ方向被規制面
１４８，１５６  基部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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