(57)【要約】【課題】レンズ筐体のミラー保持部を高精度に加工しなくても、ミラーを精度よく固定する。【解決手段】収束光学系１５と拡大光学系１７が取り付けられたレンズ筐体１８を筐体保持部４３で保持し、ミラー開口２７を下方に露呈する。ミラー保持部４６で保持されたミラー１６がミラー開口２７に接触しないように挿入し、テストパターン生成部４４で生成した画像光をスクリーン４７に投写する。この投写画像が適正な画像となるようにミラー位置調整部４５でミラー１６の位置を調整し、接着剤充填部４８でミラー１６の外周とミラー開口２７の間に接着剤を充填し、紫外線ランプ４９で紫外線を照射して接着剤を硬化する。【選択図】図４
2008203540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される第１の光学系と、
前記第１の光学系から出射された光を反射するミラーと、
前記ミラーで反射された光を投写する第２の光学系と、
前記第１の光学系、前記第２の光学系、前記ミラーを保持する筐体を備える投写レンズユニットにおいて、
前記筐体には前記ミラーの外形よりも大きい開口が形成され、前記開口内に収納された前記ミラーと前記開口の内壁とが離間された状態で接着剤により固定することを特徴とする投写レンズユニット。
【請求項２】
光が入射される第１の光学系と、
前記第１の光学系から出射された光を反射するミラーと、
前記ミラーで反射された光を投写する第２の光学系と、
前記第１の光学系、前記第２の光学系、前記ミラーを保持する筐体を備える投写レンズユニットのミラー固定方法において、
前記筐体の前記ミラーが配置される位置に開口を形成し、
前記ミラーを保持して、前記筐体の外側から前記開口内に接触しないように挿入し、
前記第２光学系により投写される投写画像に基づいて、前記開口内で前記ミラーの位置及び傾きを調整し、
前記ミラーと前記開口の縁との間に接着剤を充填し、
前記接着剤を硬化させることを特徴とする投写レンズユニットのミラー固定方法。
【請求項３】
前記開口は、前記ミラーの外形よりも、少なくとも前記ミラーの位置調整に必要なスペース分だけ大きいことを特徴とする請求項２記載の投写レンズユニットのミラー固定方法。
【請求項４】
前記接着剤は、固体または粉体の充填材が充填されていることを特徴とする請求項２または３記載の投写レンズユニットのミラー固定方法。
【請求項５】
前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の投写レンズユニットのミラー固定方法。
【請求項６】
光が入射される第１の光学系と、前記第１の光学系から出射された光を投写する第２の光学系とが取り付けられ、前記第１の光学系から出射された光を前記第２の光学系に反射するミラーが配置される位置に開口が形成された筐体を保持する筐体保持手段と、
前記第１の光学系にテストパターンの画像光を入射するテストパターン入射手段と、
前記第２の光学系からテストパターン画像が投写されるスクリーンと、
前記ミラーを保持し、前記筐体の外側から前記開口内に接触しないように挿入するミラー保持手段と、
前記ミラー保持手段の位置及び角度を変更して、前記ミラーの位置及び傾きを調整するミラー位置調整手段と、
前記ミラーと開口の縁との間に接着剤を充填する接着剤充填手段とを備えることを特徴とする投写レンズユニットのミラー固定装置。
【請求項７】
前記接着剤を硬化させる接着剤硬化手段を有することを特徴とする請求項６記載の投写レンズユニットのミラー固定装置。
【請求項８】
前記接着剤は紫外線硬化型接着剤であり、前記接着剤硬化手段は、紫外線ランプであることを特徴とする請求項７記載の投写レンズユニットのミラー固定装置。
【請求項９】
前記ミラー保持手段は、前記ミラーの反射面の裏側の面を吸着保持する吸着機構を有することを特徴とする請求項６〜８いずれか記載の投写レンズユニットのミラー固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアプロジェクション装置に用いられる投写レンズユニットに関し、更に詳しくは、光路内にミラーを有する投写レンズユニット、及び投写レンズユニットを構成する筐体にミラーを固定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面のモニタ装置として、リアプロジェクション装置がある。リアプロジェクション装置は、筐体に組み込まれたスクリーンと、スクリーンの背後に設置された平面鏡と、平面鏡に向けて画像光を投映する光学エンジンとから構成されている。光学エンジンは、高輝度光源の光から均一照明光をつくる照明光学系と、照明光を３色に分離して画像表示素子によってそれぞれに画像情報を付与した上で合成する色分離・合成光学系と、こうしてできた画像光を平面鏡へと拡大投写する投写レンズユニットから構成されている。
【０００３】
投写レンズユニットは、色分離・合成光学系から入射された画像光を収束する収束光学系と、収束光学系で収束された画像光を反射するミラーと、ミラーによって反射された画像光を拡大して平面鏡に投写する拡大光学系と、これらが一体に組みこまれるレンズ筐体とを備えている。従来の投写レンズユニットは、レンズ筐体に設けられたミラー保持部にミラーの外周を当接させ、接着または何らかの保持部材によりレンズ筐体に固定している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３５２２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投写レンズユニットのミラーの位置精度は、リアプロジェクション装置の性能に重要な影響を及ぼす。例えば、ミラーの位置精度が悪いときには、投映中心位置がずれ、または台形歪みが生じて表示画像品質が低下する。そのため、従来の投写レンズユニットでは、レンズ筐体のミラー保持部を高精度に成形し、かつ精度管理を行なう必要があり、このレンズ筐体の製造に多くの工数とコストが掛けられていた。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するために、レンズ筐体のミラー保持部を高度な加工精度で加工しなくても、ミラーを精度よく固定することができる投写レンズユニット、及びそのミラー固定方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の投写レンズユニットは、光が入射される第１の光学系と、第１の光学系から出射された光を反射するミラーと、ミラーで反射された光を投写する第２の光学系と、第１の光学系、第２の光学系、ミラーを保持する筐体を備える投写レンズユニットにおいて、筐体にはミラーの外形よりも大きい開口が形成され、開口内に収納されたミラーと開口の内壁とが離間された状態で接着剤により固定するようにしたものである。
【０００７】
上記課題を解決するために本発明のミラー固定方法は、光が入射される第１の光学系と、第１の光学系から出射された光を反射するミラーと、ミラーで反射された光を投写する第２の光学系と、第１の光学系、第２の光学系、ミラーを保持する筐体とを備える投写レンズユニットのミラー固定方法において、筐体のミラーが配置される位置に開口を形成し、ミラーを保持して、筐体の外側から開口内に挿入し、第２光学系により投写される投写画像に基づいて、開口内でミラーの位置及び傾きを調整し、ミラーと開口の縁との間に接着剤を充填し、接着剤を硬化させるようにしたものである。
【０００８】
また、開口の大きさは、ミラーの外形よりも、少なくともミラーの位置調整に必要なスペース分だけ大きく形成したものである。
【０００９】
また、接着剤は、固体または粉体の充填材が充填して硬化後の収縮率が小さくなるようにしたものである。また、接着剤として、紫外線硬化型接着剤を用いるようにしたものである。
【００１０】
また、本発明のミラー固定装置は、光が入射される第１の光学系と、第１の光学系から出射された光を投写する第２の光学系とが取り付けられ、第１の光学系から出射された光を第２の光学系に反射するミラーが配置される位置に開口が形成された筐体を保持する筐体保持手段と、第１の光学系にテストパターンの画像光を入射するテストパターン入射手段と、第２の光学系からテストパターン画像が投写されるスクリーンと、ミラーを保持して筐体の外側から開口内に挿入するミラー保持手段と、ミラー保持手段の位置及び角度を変更して、ミラーの位置及び傾きを調整するミラー位置調整手段と、ミラーと開口の縁との間に接着剤を充填する接着剤充填手段から構成したものである。
【００１１】
また、接着剤を硬化させる接着剤硬化手段を備えるものである。接着剤として紫外線硬化型接着剤を用いる場合には、接着剤硬化手段として紫外線ランプを用いるものである。
【００１２】
また、ミラー保持手段は、ミラーの反射面の裏側の面を吸着保持する吸着機構を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の投写レンズユニット、及びそのミラー固定方法及び装置によれば、ミラーを保持して開口内に接触しないように挿入し、位置調整後に開口の内壁と離間された状態で接着剤により固定するようにしたので、筐体にミラーと接触するための高精度なミラー保持部を設ける必要がなくなる。これにより、筐体の製造工数及び製造コストを低減することができる。また、ミラーは位置調整後に固定されるので、高い光学性能を得ることができる。
【００１４】
また、接着剤に固体または粉体の充填材を充填したので、接着剤硬化時のミラーの位置ズレを防止することができる。更に、紫外線硬化型接着剤を用いたので、充填後すぐに接着剤を硬化させることができる。また、ミラーを背面から吸着保持するようにしたので、外周への接着剤の充填が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１において、リアプロジェクション装置２は、筐体３の前面に設けられたスクリーン４と、スクリーン４の背後に設けられた平面鏡５と、固定部６を介して筐体３の底部に固定された光学エンジン７とを備えている。平面鏡５は、リアプロジェクション装置２の奥行き寸法を小さくするため、スクリーン４と平行に近い姿勢に傾斜して取り付けられている。
【００１６】
光学エンジン７は、画像光の生成を行う画像生成ユニット１０と、画像光を投写する投写レンズユニット１１とを接続することで構成されている。光学エンジン７は、投写レンズユニット１１から投写される画像光の光軸がスクリーン４に対して傾斜して組み込まれており、画像光は平面鏡５で反射されて、スクリーン４に画像が投映される。ここで、画像はスクリーン４の背面に左右反転して投映されるが、画像は正面から見ると正しく表示されている。
【００１７】
画像生成ユニット１０は、例えば、光源部、照明光学系、色分離・合成光学系等から構成されている。光源部は、例えば、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどの高輝度光源が用途に応じて使用される。照明光学系は、フライアイレンズや偏光変換素子、コンデンサレンズ等を備えており、光源部から照射された光から均一照明光を生成する。色分離・合成光学系は、例えば、ダイクロイックミラー、偏光プリズム、ダイクロイックプリズム、合成プリズム、ＬＣＤパネル等を備えており、均一照明光を赤色、青色、緑色の各色光に分離し、ＬＣＤパネルで各色の画像光を生成し、各色の画像光を再び合成する。
【００１８】
図２に示すように、投写レンズユニット１１は、収束光学系１５、ミラー１６、拡大光学系１７、これらを保持するレンズ筐体１８から構成されている。レンズ筐体１８は、遮光性を有するプラスチックや金属によって形成されており、収束光学系１５が取り付けられるフランジ部１９により、画像生成ユニット１０に接続される。
【００１９】
収束光学系１５は、収束レンズ鏡筒２２と、この収束レンズ鏡筒２２に保持される収束レンズ２３ａ，２３ｂから構成されており、収束レンズ鏡筒２２がレンズ筐体１８のフランジ部１９に形成された取付穴２４に嵌合されている。この収束光学系１５は、画像生成ユニット１０から入射された画像光を収束させ、光軸Ｌ１に沿ってミラー１６に出射する。
【００２０】
ミラー１６は、収束光学系１５から入射された画像光を光軸Ｌ２に沿って拡大光学系１７に入射するように反射する。ミラー１６は、レンズ筐体１８に形成されたミラー開口２７内に収納され、ミラー１６の外周とミラー開口２７との間に充填された接着剤２８によって固定される。ミラー開口２７の奥には、ミラー１６の周辺部での反射によるフレアの発生を防止するフレア防止片２９が形成されている。図３に示すように、ミラー開口２７とフレア防止片２９との角部には、充填された接着剤２８を貯留してレンズ筐体１８内への流入を防止する凹状の貯留部３０が設けられている。ミラー開口２７は、内部に挿入されたミラー１６が位置調整のために移動されても接触しないように、ミラー１６の外形よりも大きく形成されている。
【００２１】
拡大光学系１７は、拡大レンズ鏡筒３３と、この拡大レンズ鏡筒３３に保持される拡大レンズ３４ａ，３４ｂから構成されており、拡大レンズ鏡筒３３の後端がレンズ筐体１８内に挿入されるように取り付けられている。この拡大光学系１７は、光軸Ｌ２に沿って入射してくる画像光を拡大して平面鏡５に投写する。
【００２２】
次に、レンズ筐体１８にミラー１６を固定するミラー固定装置について説明する。図４に示すミラー固定装置４０は、基台部４１と、この基台部４１に立設される支柱部４２と、この支柱部４２の途中から側方に突出されてレンズ筐体１８を保持する筐体保持部４３と、支柱部４２の先端に設けられるテストパターン生成部４４と、基台部４１上に設置されるミラー位置調整部４５と、このミラー位置調整部４５の上に取り付けられるミラー保持部４６と、拡大光学系１７に対面するスクリーン４７と、接着剤充填部４８、紫外線ランプ４９等から構成されている。
【００２３】
筐体保持部４３は、収束光学系１５が挿通される開口４３ａと、フランジ部１９が取り付けられるフランジ取付部４３ｂを有しており、ミラー開口２７が下方を向くように、すなわちミラー１６が略水平状態でミラー開口２７内に取り付けられるようにレンズ筐体１８を保持する。ミラー開口２７を下方に向けることにより、接着剤２８がレンズ筐体１８内に流入するのを防止することができる。
【００２４】
テストパターン生成部４４は、収束光学系１５に対面するパターンフィルタ５２と、このパターンフィルタ５２を照明する照明ランプ５３から構成されている。図５に示すように、パターンフィルタ５２には、例えば、中央の十字パターン５２ａと、四隅のフレームパターン５２ｂからなるテストパターン画像が設けられており、これを照明ランプ５３で照明することで、テストパターン画像の画像光を収束光学系１５に入射する。
【００２５】
ミラー位置調整部４５は、小形の精密ステージ装置、いわゆるマイクロステージ装置からなり、図６に示すように、ミラー保持部４６に保持されたミラーを＋Ｘ，−Ｘ方向、＋Ｙ，−Ｙ方向、＋Ｚ，−Ｚ方に移動させ、＋θ，−θ方向に回転させる。また、＋ＸＲ，−ＸＲ及び＋ＹＲ，−ＹＲ方向への傾斜も行なう。このミラー位置調整部４５に用いるマイクロステージ装置としては、手動または自動のどちらを用いてもよい。
【００２６】
ミラー保持部４６は、ミラー位置調整部４５に取り付けられる固定部５６と、その上部に設けられる吸着部５７と、内部に挿通された吸着通路５８を用いて吸着部５７でミラー１６を吸着するエアポンプ５９から構成されている。なお、エアーによる吸着に代えて、静電吸着や、粘着材による吸着を用いてもよいし、吸着以外の手法でミラー１６を保持してもよい。
【００２７】
接着剤充填部４８は、ミラー開口２７に挿入されたミラー１６の外周に接着剤２８を充填するディスペンサである。接着剤２８としては、例えば、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型接着剤が用いられ、近傍に配置された紫外線ランプ４９からの紫外線照射によって硬化される。なお、接着剤２８の硬化時の収縮により、ミラー１６の固定位置がずれてしまうことがあるため、本実施形態では、接着剤２８にガラスビーズや金属片等の固体または粉体の充填材を混入しておき、硬化時の収縮率が小さくなるようにしている。
【００２８】
次に、図７のフローチャートにしたがって、レンズ筐体１８へのミラー１６の固定手順を説明する。まず、図４に示すように、ミラー固定装置４０の筐体保持部４３に、収束光学系１５と拡大光学系１７とが取り付けられたレンズ筐体１８を固定する。次いで、ミラー保持部４６の吸着部５７にミラー１６を載置し、エアポンプ５９を作動させてミラー１６を吸着保持する。
【００２９】
ミラー位置調整部４５を操作してミラー１６をミラー開口２７内に挿入する。この状態で照明ランプ５３を点灯する。テストパターン生成部４４で生成されたテストパターンの画像光は、収束光学系１５により収束され、ミラー１６で反射し、拡大光学系１７によりスクリーン４７に投写される。作業者は、ミラー位置調整部４５を操作してミラー１６の位置及び傾きを変更し、スクリーン４７に投写されるテストパターンの画像の位置、台形歪み等を調整する。
【００３０】
ミラー１６の位置調整後、接着剤充填部４８でミラー１６の外周とミラー開口２７の間に接着剤２８を充填する。その後、紫外線ランプ４９を点灯して接着剤２８に紫外線を照射して硬化させる。ミラー１６は、ミラー開口２７に接触しない状態で固定されるので、ミラー開口２７の成形精度に影響は受けない。
【００３１】
なお、上記実施形態では、ミラー１６の外周とミラー開口２７の間に接着剤２８を充填したが、図８に示すように、ミラー開口２７の側面に穴２７ａを形成し、この穴２７ａから接着剤２８を充填してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】リアプロジェクション装置の一例を示す概略図である。
【図２】投写レンズユニットの構成を示す断面図である。
【図３】ミラーの固定状態を示す断面図である。
【図４】ミラー固定装置の構成を示す概略図である。
【図５】パターンフィルタの平面図である。
【図６】ミラーの位置調整方向を示す説明図である。
【図７】ミラーの固定手順を示すフローチャートである。
【図８】別の実施形態のミラー固定状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２  リアプロジェクション装置
１１  投写レンズユニット
１５  収束光学系
１６  ミラー
１７  拡大光学系
１８  レンズ筐体
２７  ミラー開口
２８  接着剤
４０  ミラー固定装置
４３  筐体保持部
４４  テストパターン生成部
４５  ミラー位置調整部
４６  ミラー保持部
４８  接着剤充填部
４９  紫外線ランプ
５９  エアポンプ
【図１】
2008203540.tif 000003
【図２】
2008203540.tif 000004
【図３】
2008203540.tif 000005
【図４】
2008203540.tif 000006
【図５】
2008203540.tif 000007
【図６】
2008203540.tif 000008
【図７】
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【図８】
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