(57)【要約】【課題】光学部材の形状の複雑化を抑えながらも、省スペースで低コストのレンズユニットの提供。【解決手段】光束Ｌが入射するレンズ１１を保持するレンズ保持部２０と、レンズ保持部２０に取り付けられて光束Ｌの量を制限する光学絞り３０と、を有し、光学絞り３０は、光束Ｌの光軸方向Ｚと直交する外周方向に突き出たフランジ部３１を有し、レンズ保持部２０は、光軸方向Ｚと平行に設けられ、フランジ部３１の外縁部３１ａと当接する第１当接部２１と、第１当接部２１の光軸方向Ｚに沿った先端部２１ａに形成され、第１当接部２１よりも光束Ｌの光軸Ｚまでの距離ｒ２が短い第２当接部２２と、を有するレンズユニット２００。【選択図】図３
2016224119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束が入射するレンズを保持するレンズ保持部と、
前記レンズ保持部に取り付けられて前記光束の量を制限する光学絞りと、
を有し、
前記光学絞りは、前記光束の光軸方向と直交する外周方向に突き出たフランジ部を有し、
前記レンズ保持部は、前記光軸方向と平行に設けられ、前記フランジ部の外縁部と当接する第１当接部と、前記第１当接部の前記光軸方向に沿った先端部に形成され、前記第１当接部よりも前記光束の光軸までの距離が短い第２当接部と、を有するレンズユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズユニットにおいて、
前記フランジ部は、前記外周方向に対して傾斜した傾斜部を有し、
前記第２当接部は、前記傾斜部に沿って前記フランジ部と当接することを特徴とするレンズユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレンズユニットにおいて、
前記第１当接部は、前記光軸方向と平行な円筒形状であり、
前記第２当接部は、前記外縁部に沿って円周状に形成されたことを特徴とするレンズユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載のレンズユニットを有する画像投影装置。
【請求項５】
光束が入射するレンズを保持するレンズ保持部と、
前記光束の光軸方向と直交する外周方向に突き出たフランジ部を有し、前記レンズ保持部に取り付けられて前記光束の量を制限するための光学絞りと、
を固定するための光学部材の固定方法であって、
前記レンズ保持部に、前記光軸方向と平行に形成された第１当接部に前記フランジ部を挿入する第１のステップと、
前記フランジ部が前記第１当接部に挿入された状態で、前記第１当接部の前記光軸方向に沿った先端部を変形させて、前記第１当接部よりも前記光束の光軸までの距離が短い第２当接部を形成する第２のステップと、
を有する光学部材の固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズユニット、画像投影装置及び光学部材の固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラやプロジェクタに代表されるレンズユニットを使用した画像投影装置などの光学装置において、光学絞りなどの光学部材を、ネジなどの固定部材を用いてレンズ保持部に固定したレンズユニットが知られている（例えば特許文献１、２等参照）。
【０００３】
このような固定部材を用いる方法では、光学部材の形状の複雑化による工数の増加やコストアップの問題が懸念される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、光学部材の形状の複雑化を抑えながらも、省スペースで低コストのレンズユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明にかかるレンズユニットは、光束が入射するレンズを保持するレンズ保持部と、前記レンズ保持部に取り付けられて前記光束の量を制限する光学絞りと、を有し、前記光学絞りは、前記光束の光軸方向と直交する外周方向に突き出たフランジ部を有し、前記レンズ保持部は、前記光軸方向と平行に設けられ、前記フランジ部の外縁部と当接する第１当接部と、前記第１当接部の前記光軸方向に沿った先端部に形成され、前記第１当接部よりも前記光束の光軸までの距離が短い第２当接部と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光学部材の形状の複雑化を抑えながらも、省スペースで低コストのレンズユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態における画像投影装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるレンズユニットの構成の一例を示す断面図である。
【図３】図２に示したレンズ保持部と光学絞りとの状態の変化の一例を示す模式図である。
【図４】図３に示したレンズ保持部と光学絞りとの固定方法の遷移の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態として、画像投影装置の構成の一例を図１に示す。
画像投影装置１００は、光束Ｌを射出する光源１０１と、光束Ｌを、投射すべき平面画像を画像情報として表示することで変調する空間光変調素子１０２と、を有している。
画像投影装置１００はまた、画像を投影面１０４に投影するための投影光学系たるレンズユニット２００と、投影面１０４に投影するべき画像を表示するために空間光変調素子１０２を制御する制御部１０９と、を有している。
【０００９】
光源１０１は、光線を出射する発光源たるハロゲンランプを用いて、白色光を略並行に出射する。ここで光源としてはメタルハライドランプや高圧水銀ランプ、ＬＥＤを用いても良い。
光源１０１は白色光源であるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の基本色に対応するレーザー光源のような単色光源を複数用いたものであっても良い。
【００１０】
空間光変調素子１０２は、入射した光束Ｌを透過して空間的な変調を付与して出射することで画像情報を与える画像表示手段たる液晶パネルである。なお、空間光変調素子１０２は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）のような反射型の空間光変調素子であっても良い。
【００１１】
レンズユニット２００の構成について、図２を用いて説明する。
ここで、レンズユニット２００への入射光たる光束Ｌの光軸すなわちレンズ光軸をＺ軸、Ｚ軸に垂直な方向のうち一方、ここでは上方向をＹ軸と定め、Ｚ軸およびＹ軸にそれぞれ垂直な方向である紙面に対して垂直な方向をＸ軸と定める。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの方向について、図２に示す矢印の方向をそれぞれ正方向と定める。
【００１２】
レンズユニット２００は、Ｚ軸上に配置されて投射光学系を構成する少なくとも１つ、本形態では４つのレンズ１１と、レンズ１１を保持するための筐体たるレンズ保持部２０と、を有している。
レンズユニット２００は、レンズ保持部２０に取り付けられて、入射光である光束Ｌの量を制限する光学部材たる光学絞りである絞り部材３０を有している。
なお、レンズユニット２００は、絞り部材３０よりも−Ｚ側に設けられた縮小光学系を有している。
【００１３】
絞り部材３０は、光束Ｌが通過するようにＺ軸上に形成された開口部３２と、Ｚ方向と直交する外周方向に突き出たフランジ部３１と、を有するアルミ製の部材である。
絞り部材３０は、開口部３２によってＺ軸近傍を通る光を通過させ、Ｚ軸から離れた位置を通る光を遮蔽することで、通過する光束Ｌの光量を制限する。
フランジ部３１は、絞り部材３０の外周側に形成された厚みのある円盤状の部分であり、当該フランジ部３１の側壁面である外縁部３１ａと、外縁部３１ａの−Ｚ方向端部に形成された外周方向に対して傾斜した傾斜部である面取り部３１ｂと、を有している。
フランジ部３１は、外縁部３１ａと面取り部３１ｂとがレンズ保持部２０に当接した状態でレンズ保持部２０によって保持されている。
【００１４】
レンズ保持部２０は、Ｚ軸と平行に設けられ、外縁部３１ａと当接する円筒状の第１当接部２１と、面取り部３１ｂに沿ってＺ方向に傾斜して設けられて面取り部３１ｂと当接する第２当接部２２と、を有する樹脂製の部材である。
第２当接部２２は、第１当接部２１の−Ｚ方向の端部に円周状に形成されて、Ｙ軸に対して光束Ｌの中心に近づく向きに傾斜しているから、第１当接部２１からＺ軸までの距離ｒ１は、第２当接部２２からＺ軸までの距離ｒ２よりも大きくなる。
なお、ここではフランジ部３１は円盤状であり、第１当接部２１と第２当接部２２とは何れも周方向に一様に設けられているから、Ｚ軸を中心とする周方向において同様の関係が成り立つ。
【００１５】
また、第１当接部２１と第２当接部２２とは、レンズ保持部２０に絞り部材３０を固定して保持する際の安定性のために周方向に一様に設けることが望ましいが、かかる構成に限定されるものではない。
例えば第１当接部２１と第２当接部２２とは、所定の間隔を開けて設けられ、Ｚ軸を中心にＹ軸を０度として４５度ごとに８方向、合計８つ設けられた爪状部材であっても良い。
【００１６】
このように、第２当接部２２は、フランジ部３１の−Ｚ方向側の端部と当接することで、フランジ部３１の−Ｚ方向への移動を抑制する。
【００１７】
以上のような構成を有する画像投影装置１００において、画像を投影する方法について説明する。
【００１８】
光源１０１から射出された白色光は、略並行な光束Ｌとして空間光変調素子１０２へ入射し、制御部１０９の制御に基づいて空間的な変調を付与する空間光変調素子１０２により、カラーの画像情報を付与される。
空間光変調素子１０２によって空間的な変調を付与された光束Ｌは、レンズユニット２００にＺ軸に沿って入射する。
レンズユニット２００は、開口部３２を通過した光束Ｌをレンズ１１によって拡大して、投影面１０４に投影する。
【００１９】
さて、開口部３２は、Ｚ軸近傍の光については通過させ、Ｚ軸から離れた光については遮蔽するような光学部材である。既に述べたように開口部３２よりも−Ｚ方向には縮小光学系が配置され、集光された状態で光束Ｌが入射するから、絞り部材３０は、熱による温度上昇が生じやすい。
また、絞り部材３０は、開口部３２の膨張や変形によって光量が変動してしまうために、特に耐熱性の高い材料で形成することが望ましい。
【００２０】
絞り部材３０を本実施形態のようにアルミ等の金属材料を用いて製造する場合には、レンズ保持部２０も同様に金属材料を用いて製造することが知られているが、高コストになる問題がある。
レンズ保持部２０と絞り部材３０とは、所定の位置決め制度で互いに固定する必要がある。レンズ保持部２０と絞り部材３０との固定構造としては、ネジなどの固定部材を用いて固定する構造も考えられるが、絞り部材３０の外径あるいは内径にネジを形成するために、部材の大型化やレンズ保持部２０の形状設計上の制約が増加する懸念がある。
本実施形態では、絞り部材３０とレンズ保持部２０との形状の制約を最小限にしつつ、省スペースかつ安価に、絞り部材３０等の金属材料を用いた光学部品と、レンズ保持部２０とを固定するために、以下の図３、図４に示すような固定構造、固定方法を用いる。
【００２１】
本実施形態における絞り部材３０とレンズ保持部２０との組み付け前の初期状態について、図３（ａ）に示す（図４のステップＳ１００）。
レンズ保持部２０は、−Ｚ方向側に形成された、Ｚ軸方向と平行に設けられた円筒状の第１当接部２１を有している。初期状態においては第２当接部２２はまだ形成されておらず、第１当接部２１の−Ｚ方向側の先端部分を先端部２１ａとする。
【００２２】
初期状態から、絞り部材３０を図３（ｂ）に示すように、レンズ保持部２０へ挿入する第１のステップたる挿入操作による挿入ステップを行う（図４ステップＳ１０１）。具体的には、フランジ部３１が第１当接部２１に挿入されて、挿入状態となる（図４ステップＳ１０２）。
挿入状態において、フランジ部３１の外縁部が第１当接部２１に当接したのみであり、絞り部材３０はＺ方向には可動であるが、Ｘ方向、Ｙ方向には移動を制限された状態である。
【００２３】
挿入状態において、第１当接部２１の−Ｚ軸方向に沿った先端部２１ａをかしめることで、言い換えるとＺ軸に近づける方向に圧力と熱とをかけながら変形させることで、先端部２１ａのみがフランジ部３１の形状に沿って変形する。
かかる変形操作により、先端部２１ａは面取り部３１ｂに沿って変形、当接して、第１当接部２１からＺ軸までの距離ｒ１よりもＺ軸までの距離ｒ２が短い第２当接部２２が形成される（図４ステップＳ１０３）。かかる変形操作は、第２当接部２２を形成するための第２のステップであり、熱かしめによって行われるかしめステップである。
【００２４】
第２当接部２２が形成されることで、レンズ保持部２０は、図３（ｃ）に示すように、フランジ部３１の−Ｚ方向側の端部たる面取り部３１ｂを第２当接部２２で抑えて絞り部材３０を固定して保持する固定状態を形成する（図４ステップＳ１０４）。
かかる固定状態では、第２当接部２２と面取り部３１ｂとが当接して、Ｚ方向への移動を互いに制限するから、レンズ保持部２０と絞り部材３０とが互いに固定される。
【００２５】
本実施形態では、レンズユニット２００は、フランジ部３１の外縁部３１ａと当接する第１当接部２１と、第１当接部２１の−Ｚ方向の先端部２１ａに形成された第２当接部２２と、を有している。
第２当接部２２は、第１当接部２１からＺ軸までの距離ｒ１よりも第２当接部２２からＺ軸までの距離ｒ２が短いから、絞り部材３０がレンズ保持部２０に対して−Ｚ方向に移動することを制限して、レンズ保持部２０が絞り部材３０を保持する。
かかる構成により、絞り部材３０の形状の複雑化を抑えながらも、部品形状の増大やレンズ保持部２０の形状の制限が最小限に抑えられる。
【００２６】
本実施形態では、フランジ部３１は外周方向に対して傾斜した傾斜部たる面取り部３１ｂを有している。また第２当接部２２は、面取り部３１ｂに沿ってフランジ部３１と当接する。
かかる構成により、かしめる時のＺ軸中心方向への力が無駄なく第２当接部２２に伝えられるとともに、面取り部３２と第２当接部２２とが互いに密着するから、固定状態での安定性が向上する。
【００２７】
本実施形態では、第１当接部２１と第２当接部２２とは、外縁部３１ａに沿って円周状に形成されている。
かかる構成により、面取り部３２と第２当接部２２とがより広い面積で互いに密着するから、固定状態での安定性が向上する。
【００２８】
本実施形態に示したレンズ保持部２０と絞り部材３０との固定方法は、絞り部材３０をレンズ保持部２０へ挿入する挿入操作と、第１当接部２１の先端部２１ａを変形させて第２当接部２２を形成する変形操作と、を有している。
かかる固定方法により、絞り部材３０の形状の複雑化を抑えながらも、部品形状の増大やレンズ保持部２０の形状の制限が最小限に抑えられる。
【００２９】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３０】
例えば、画像投影装置は、１つの液晶パネルでカラーの画像情報を与える１板式のカラープロジェクタとしたが、これに限らず、３板式のカラープロジェクタであっても良いし、モノクロの画像投影装置であってもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、第１当接部と第２当接部とは周方向に一様の円筒形状であるとしたが、所定の間隔、言い換えると光軸を中心として所定の回転角あるいは位相差毎に形成された爪状の部材であっても良い。
また、第１当接部が光軸を中心として円周状に形成され、爪状の第２当接部が第１当接部の先端部に、それぞれ所定の間隔毎に形成されるような形状であってもよい。
また、本実施形態では、第１当接部に絞り部材が挿入された状態で熱かしめにより固定したが、かしめによる固定方法によらず、他の変形方法によって第２当接部を形成する方法であってもよい。
【００３２】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１１        レンズ
２０        レンズ保持部
２１        第１当接部
２１ａ      先端部
２２        第２当接部
３０        絞り部材
３１        フランジ部
３１ａ      外縁部
３１ｂ      傾斜部（面取り部）
３２        開口部
１００      画像投影装置
２００      レンズユニット
Ｌ          入射光（光束）
ｒ1          第１当接部から光軸までの距離
ｒ２          第２当接部から光軸までの距離
Ｚ          光軸
Ｓ１０１    第１のステップ（挿入操作）
Ｓ１０３    第２のステップ（変形操作）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２０１０−１０７７０２号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８８１７号公報
【図１】
2016224119.tif 000003
【図２】
2016224119.tif 000004
【図３】
2016224119.tif 000005
【図４】
2016224119.tif 000006