(57)【要約】【課題】輝度の高い画像表示装置に用いられる投射レンズにおいて、画像表示素子近傍のレンズ鏡筒の温度上昇による変形を防止する。【解決手段】絞り部材よりも画像表示素子側に配置された５群鏡筒３５において、外面の他の部分より高反射率を有する反射領域Ｓを備えた遮光部材４２を５群鏡筒３５と一体的に設けている。反射領域Ｓは５群鏡筒３５の入射側にある有効光束径外周の面であって、反射領域Ｓは光軸に垂直な面に対し傾斜し、有効光線外の入射光が不要光線として、光軸方向から離反する外周方向に反射する傾斜面を設けている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示デバイスからの画像を投射する移動レンズ群を保持する鏡筒を含む複数の鏡筒から成り、内部に配置した絞り部材の位置から前記表示デバイスに近接した位置に配置した鏡筒が有する入射側において、有効光線の径の外周の面の少なくとも一部に、光軸に垂直な面に対し傾斜すると共に、前記有効光線外の入射光を光軸方向から離反する外周方向に反射させる傾斜を持ち、前記鏡筒の面よりも高反射率を有する反射領域を前記鏡筒に一体又は一体的に設けたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記反射領域は遮光線形状を形成していることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記有効光線外の入射光は収束光線であることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記反射領域は金属材料で構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記反射領域は前記鏡筒よりも耐熱性の高い素材で構成していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記反射領域の傾斜は、前記反射領域で前記有効光線外に反射された反射光束の過半を、前記反射領域の近傍に位置する他の前記鏡筒又は／及び他の前記鏡筒の支持部材に導くような傾斜角度に設定したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射レンズ及びこれを用いたプロジェクタ等の画像表示装置から成る光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタ等の画像表示装置において、スクリーンに投射された画像の画質向上のために照明光学系や投射光学系内に絞り部材を配置することにより、画像形成に直接寄与しない光線を除去することが知られている。近年、光源の改善及び液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の各種表示デバイスの改善により、投射照度が増加し、投射中のレンズ内温度が上昇している。投射レンズ内のレンズ鏡筒が高温になることにより、レンズ鏡筒の少なくとも一部が変形等の状態変化を起こし、投射レンズの光学性能が劣化することが懸念される。特に、絞り部材は光線が集中する個所であるため、温度上昇に伴う変形等の状態変化の影響を受け易い。
【０００３】
そのため、特許文献１に開示されているように、絞り部材に反射率の高い反射領域を設けることにより、絞り部材への温度上昇の影響を低減させる等の方法が知られている。レンズを保持したレンズ鏡筒の画像表示素子側の面、或いは絞り部材の光入射側の面の少なくとも一部に、反射率３０％以上の反射領域又は遮熱領域、耐熱領域が設けられている。
【０００４】
図１６は特許文献１によるレンズ鏡筒の分解斜視図である。３群鏡筒１の光束入射側の面に反射領域２が設けられた構成とされている。反射領域２はレンズを保持したレンズ鏡筒の面と一体ではなく、レンズを保持していない単独の絞り部材の面に設けていてもよい。また、反射領域２の代りに遮熱領域又は耐熱領域とすることもできる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２８２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、画像表示素子に近いレンズ鏡筒ほど温度が上昇し易いため、絞り部材よりも画像表示素子に近い位置に存在するレンズ鏡筒は、変形等の状態変化が生ずる懸念がある。また、絞り部材の反射領域における反射率に応じて絞り部材の放熱量が決まるため、絞り部材への温度上昇の影響が完全に解消されるとは限らない。
【０００７】
更に、反射された反射光は光線の入射角によっては有効光線内に入射する虞れがあり、有効光線外に反射してもその先に反射率の高い部材がある場合には有効光線内に再入射する可能性がある。その結果、有効光線内に入射した不要光線はフレアやゴーストの原因となり、投射レンズの光学的性能の劣化への影響が懸念される。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、レンズ鏡筒の温度上昇による変形を防止し、かつ不要な光線を有効光線外の反射率の高い部材が存在しない方向に導くことにより、光学的性能の劣化を防止した光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る光学装置の技術的特徴は、表示デバイスからの画像を投射する移動レンズ群を保持する鏡筒を含む複数の鏡筒から成り、内部に配置した絞り部材の位置から前記表示デバイスに近接した位置に配置した鏡筒が有する入射側において、有効光線の径の外周の面の少なくとも一部に、光軸に垂直な面に対し傾斜すると共に、前記有効光線外の入射光を光軸方向から離反する外周方向に反射させる傾斜を持ち、前記鏡筒の面よりも高反射率を有する反射領域を前記鏡筒に一体又は一体的に設けたことにある。
【００１０】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下の添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光学装置によれば、反射領域に入射した有効光線外の入射光は光軸方向から離反する外周方向に反射され、反射光は有効光線内に再入射することがない。そのため、反射領域が一体又は一体的に設けられた鏡筒から絞り部材までの間に存在する鏡筒は、温度上昇による形状変化が防止される。また、フレアやゴーストの原因となる不要光線の除去も行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を図１〜図１５に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は実施例１の投射レンズを有するプロジェクタの構成図である。光源１１はリフレクタ１２により囲まれ、光源１１の前方には、第１フライアイレンズ１３、第２フライアイレンズ１４、偏光変換素子１５、コンデンサレンズ１６、ミラー１７が配列されている。ミラー１７の反射方向には、ダイクロイックミラー１８ａ、ミラー１９が配列され、ダイクロイックミラー１８ａの反射方向にはダイクロイックミラー１８ｂ、ミラー２０が配列されている。
【００１４】
ミラー１９の反射方向には、フィールドレンズ２１Ｂ、液晶パネル２２Ｂ、色合成プリズム２３が配列されている。また、ダイクロイックミラー１８ｂの反射方向には、フィールドレンズ２１Ｇ、液晶パネル２２Ｇ、色合成プリズム２３が配列されている。ミラー２０の反射方向には、フィールドレンズ２４を介してミラー２５が設けられ、ミラー２５の反射方向にはフィールドレンズ２１Ｒ、液晶パネル２２Ｒ、色合成プリズム２３が配置されている。そして、３方向からの光束が入射した色合成プリズム２３の出射方向に投射レンズ２６が配置されている。
【００１５】
光源１１からの光は、放物面などのリフレクタ１２により透過タイプの表示デバイスである第１フライアイレンズ１３の方向に反射され、ほぼ平行な光つまり見かけ上、無限遠方からの光源１１から発せられた光束が、第１フライアイレンズ１３に導かれる。導光された光束は、第１フライアイレンズ１３の作用により複数の光束に分割され、分割された光束は第２フライアイレンズ１４に導かれる。第２フライアイレンズ１４からの各光束は、偏光変換素子１５でランダムな振動成分を持つ自然光つまり無偏光光から偏光方向を揃えるように、偏光振動面が変換されてコンデンサレンズ１６に導かれる。
【００１６】
偏光光はダイクロイックミラー１８ａ、１８ｂで色分解され、更にフィールドレンズ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを介して画像表示素子である液晶パネル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを照明している。液晶パネル２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂからの画像光は色合成プリズム２３により合成され、合成された画像光は投射レンズ２６によって、図示を省略したスクリーンに拡大投影される。ここで、投射レンズ２６の鏡筒内には、直接画像形成に寄与しない光線を除去する構造を有している。
【００１７】
また、反射型液晶パネルを用いた画像表示装置であっても、上記と同様の投射レンズ２６を用いて、反射タイプの液晶パネルにより形成された画像光を拡大投影する構成とすることができる。
【００１８】
図２は投射レンズの分解斜視図、図３は断面図である。光軸に沿って、１群鏡筒３１、２群鏡筒３２、３群鏡筒３３、４群鏡筒３４、５群鏡筒３５、６群鏡筒３６が配列されている。１群鏡筒３１〜５群鏡筒３５は移動レンズ群であるカム環３７の内部に収容され、カム環３７の周囲に固定筒３８が配置されている、固定筒３８の周囲にフォーカス環３９、ズーム環４０が配置されている。また、３群鏡筒３３と４群鏡筒３４の間に絞り部材４１が配置され、５群鏡筒３５と６群鏡筒３６の間に遮光部材４２が配置されている。
【００１９】
１群鏡筒３１はフォーカス系レンズ群である第１レンズ群を保持し、フォーカス環３９のカム及び固定筒３８の直線溝の作用により、光軸方向に移動しフォーカシングを行う。２群鏡筒３２、３群鏡筒３３、４群鏡筒３４、５群鏡筒３５はそれぞれズームレンズ群を保持している。６群鏡筒３６はリレーレンズ群を保持しており、固定筒３８にスラスト方向からビスにより固定されている。
【００２０】
手動又は電動によりズーム環４０が光軸周りに回動されると、カム環３７のカム溝及び固定筒３８の直線溝の作用により、２群鏡筒３２〜５群鏡筒３５が光軸方向にそれぞれ所定の量だけ移動しズーミングを行う。
【００２１】
図４は５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図、図５は断面図である。６群鏡筒３６の近傍の移動レンズ鏡筒である５群鏡筒３５の入射側の面に、図４に示すように、薄板から成る遮光部材４２が接着固定され、遮光部材４２の入射側の反射領域Ｓは光軸に垂直な面に対し傾斜しており、高反射率とされている。反射領域Ｓの内周は有効光線範囲に近接しており、可能な限り有効光線外の不要光線を除去する形状とされている。反射領域Ｓは除去した鎖線で示すように不要光線を有効光線外に反射し、かつ有効光線内に再入射することを防ぐような傾斜角度が設定されており、５群鏡筒３５の入射側の面に形成された傾斜面に倣って取り付けられている。
【００２２】
これにより、遮光部材４２の反射領域Ｓで反射された反射光は有効光線外に導かれ、再度有効光線内に入射することがなく、また絞り部材４１まで届く不要光線は低減される。そのため、遮光部材４２が取り付けられた５群鏡筒３５から絞り部材４１までのレンズ鏡筒は温度上昇による形状変化が防止され、温度上昇に伴う光学的劣化を低減することができる。また、フレアやゴーストの原因となり得る不要光線を除去することも可能である。
【００２３】
なお、反射領域Ｓは５群鏡筒３５と一体に設けられていてもよい。反射領域Ｓは金属材料又は耐熱性の高い素材を用いることが可能である。また、不要光線は収束光線であってもよい。
【実施例２】
【００２４】
図６は実施例２の５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図、図７は断面図である。この実施例２は実施例１と同様の構成をした投射レンズ２６であるが、５群鏡筒３５に取り付けられた遮光部材４２は複数段の傾斜面から成る遮光線形状を有し、反射領域Ｓが不要光線を除去する形状とされている。
【実施例３】
【００２５】
図８は実施例３の５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図、図９は断面図である。この実施例３は実施例１、２と同様の構成をした投射レンズ２６であるが、５群鏡筒３５と遮光部材４２の形状、取付方法が異なり、遮光部材４２はスナップフィット４２ａを有している。５群鏡筒３５の入射側の面に、遮光部材４２がスナップフィット４２ａにより固定されており、遮光部材４２の入射側には高反射率の反射領域Ｓが設けられている。
【実施例４】
【００２６】
図１０は実施例４の５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図、図１１は断面図である。この実施例４は実施例１〜３と同様の構成をした投射レンズ２６であるが、５群鏡筒３５の入射側の面は遮光部材４２の反射領域Ｓの傾斜面とは離れており、遮光部材４２の反射領域Ｓと５群鏡筒３５における入射側の面の間には空隙が存在する。５群鏡筒３５が有する入射側の面に遮光部材４２が接着、或いはスナップフィットにより固定されている。
【実施例５】
【００２７】
図１２は実施例５の投射レンズにおける５群鏡筒と遮光部材、６群鏡筒の分解斜視図、図１３は断面図である。この実施例５は実施例１〜４と同様の構成をした投射レンズ２６であるが、遮光部材４２の反射領域Ｓで反射された反射光が、６群鏡筒３６の有効光線外領域に導かれるように、反射領域Ｓの傾斜が形成されている。
【００２８】
反射領域Ｓは除去した不要光線を有効光線外に反射し、更に有効光線内に再入射することを防ぐことが可能な６群鏡筒３６の有効光線外領域に、反射光束の過半を導くことができる傾斜面が形成されている。
【００２９】
遮光部材４２の反射領域Ｓで反射された反射光は有効光線外に導かれ、再度有効光線内に入射することがなく、６群鏡筒３６の有効光線外領域を温度上昇させる。そして、６群鏡筒３６の温度上昇による光学的劣化により、投射レンズ２６全体の光学的劣化のバランスをコントロールし低減させる。
【００３０】
なお、反射領域Ｓによる反射光の導く方向は、６群鏡筒３６に限定する必要はなく、その他のレンズを保持する鏡筒でも可能である。
【実施例６】
【００３１】
図１４は実施例６の５群鏡筒と遮光部材、固定筒を示す分解斜視図、図１５は断面図である。実施例５の６群鏡筒３６に取り付けた遮光部材４２の反射領域Ｓにより反射された反射光が、レンズ鏡筒の支持部材である固定筒３８に導かれるように、反射領域Ｓの傾斜が形成されている。
【００３２】
反射領域Ｓは除去した不要光線を有効光線外に反射し、かつ有効光線内に再入射することを防ぐことが可能な固定筒３８の内周面に傾斜面が形成され、反射光束の過半を導くことができるようになっている。
【００３３】
遮光部材４２の反射領域Ｓで反射された反射光は有効光線外に導かれ、再度有効光線内に入射することがなく、固定筒３８の温度を上昇させる。そして、固定筒３８の温度上昇による光学的劣化により、投射レンズ２６全体の光学的劣化のバランスをコントロールし低減させる。
【００３４】
なお、反射領域Ｓによる反射光の導く方向は、固定筒３８に限定する必要はなく、その他のレンズ鏡筒を保持する支持部材でも可能である。
【００３５】
以上の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１の画像表示装置の構成図である。
【図２】投射レンズの分解斜視図である。
【図３】投射レンズの断面図である。
【図４】５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図である。
【図５】５群鏡筒と遮光部材の断面図である。
【図６】実施例２の５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図である。
【図７】５群鏡筒と遮光部材の断面図である。
【図８】実施例３の５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図である。
【図９】５群鏡筒と遮光部材の断面図である。
【図１０】実施例４の５群鏡筒と遮光部材の分解斜視図である。
【図１１】５群鏡筒と遮光部材の断面図である。
【図１２】実施例５の５群鏡筒、６群鏡筒と遮光部材の分解斜視図である。
【図１３】５群鏡筒、６群鏡筒と遮光部材の断面図である。
【図１４】実施例６の５群鏡筒、固定筒と遮光部材の分解斜視図である。
【図１５】５群鏡筒、固定筒と遮光部材の断面図である。
【図１６】従来の絞り部材を有する投射レンズの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  光源
１５  偏光変換素子
１８  ダイクロイックミラー
２２  液晶パネル
２３  色合成プリズム
２６  投射レンズ
３１  １群鏡筒
３２  ２群鏡筒
３３  ３群鏡筒
３４  ４群鏡筒
３５  ５群鏡筒
３６  ６群鏡筒
３７  カム環
３８  固定筒
３９  フォーカス環
４０  ズーム環
４１  絞り部材
４２  遮光部材
Ｓ  反射領域
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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