JP2007041538A - Free-form surface mirror - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)等の反射型画像形成素子や透過型液晶素子等の透過型画像形成素子を備えたリアプロジェクションテレビ、ビデオプロジェクタ等の投射型画像表示装置等の光学系に使用され、射出樹脂成形により成形される成形性の良い自由曲面ミラーに関する。 The present invention relates to an optical system such as a projection image display device such as a rear projection television or a video projector provided with a reflective image forming element such as a DMD (digital micromirror device) or a transmissive image forming element such as a transmissive liquid crystal element. The present invention relates to a free-form surface mirror having good moldability and formed by injection resin molding.
従来、自由曲面ミラーを高精度に成形するために、特許文献1には、成形品の肉厚差を少なくしたミラーが記載されている。同文献1の図8に記載のように、このミラーは略台形の有効領域に対し、四角形の外形形状を有し、反射面の中央上部及び左右下部付近の外形形状が有効領域に対し余裕をもっている。また余裕のある上部中央付近にゲートを有している。
Conventionally, in order to form a free-form surface mirror with high accuracy,
しかしながら、このような曲面ミラーは、ミラー体積が必要以上に大きいため、成形時間がかかり、コストの点で不利になる。また、ミラー外形が大きくなるとともに、他の部品との干渉が生じやすく、投射ユニットを小型化することが困難になる。特に超薄型(例えば、60インチ画面で厚さ30cm以下)のリアプロジェクションテレビに用いる場合には、投射ユニットの大きさが厚さに大きな影響を及ぼす。 However, such a curved mirror requires a molding time because the mirror volume is larger than necessary, which is disadvantageous in terms of cost. Further, the outer shape of the mirror is increased, and interference with other components is likely to occur, and it is difficult to reduce the size of the projection unit. In particular, when used in an ultra-thin rear projection television (for example, a 60-inch screen and a thickness of 30 cm or less), the size of the projection unit greatly affects the thickness.
一方、光学素子の保持構造として、例えば特許文献2には、ミラーの裏面にダボを設けてハウジングの丸孔に挿入するとともに、ミラーの端部にダボを設けてハウジングの溝に収容する構造が提案されている。しかし、この構造では、ミラー裏面にボスを設けるので、金型が複雑になるうえ、成形時にミラー面側に形状のヒケが発生する。このボスを設ける構造は、レンズには適用できない。また、膨張時にミラーのダボと溝とで噛み込みが生じる。さらに、光学面に略垂直なX方向の位置補正が困難である。特許文献3では、光学素子を保持するホルダに、光学素子をX,Y方向に付勢するクランプと、Z方向に付勢するクランプとを設けたものが提案されている。しかし、この構造では、ホルダへの規制面とクランプにより付勢を加える面が光学面を挟んで位置しているので、保持により光学面に歪みが発生するという問題がある。
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、成形性がよく、軽量でコンパクトな自由曲面ミラーを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a free-form mirror having a good moldability, light weight and compactness.
前記課題を解決するために、本発明は、ミラー面の有効領域の面積が1800mm2以上の自由曲面ミラーにおいて、前記有効領域の外周に沿って外形を形成し、前記外形の角部を肉厚より大きな曲率半径で形成したものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a free-form surface mirror having an effective area of a mirror surface of 1800 mm 2 or more, wherein an outer shape is formed along an outer periphery of the effective region, and a corner portion of the outer shape is thickened. It is formed with a larger radius of curvature.
この構成によれば、有効領域の外周に沿って外形を形成しているので、外形が必要以上に大きくならず、無駄がない。また、外形の角部を肉厚より大きな曲率半径で形成したので、成形樹脂の流動性がよく、成形性が良好になる。 According to this configuration, since the outer shape is formed along the outer periphery of the effective region, the outer shape does not become larger than necessary and there is no waste. Moreover, since the corner | angular part of the external shape was formed with the curvature radius larger than thickness, the fluidity | liquidity of molding resin is good and a moldability becomes favorable.
ここで、肉厚をt、曲率半径をRとしたとき、1.5t≦R≦6tの関係を有することが好ましい。 Here, when the thickness is t and the radius of curvature is R, it is preferable to have a relationship of 1.5t ≦ R ≦ 6t.
前記有効領域の外側の周縁領域を自由曲面又はそれに近い面で形成することが好ましい。このようにすると、有効領域から周縁部にかけて成形樹脂の流動性がよく、成形性が良好になる。 It is preferable to form a peripheral region outside the effective region with a free-form surface or a surface close thereto. If it does in this way, the fluidity | liquidity of molding resin is good from an effective area | region to a peripheral part, and a moldability becomes favorable.
前記周縁領域の一部に平面部を設け、さらに該平面部の一部に耳部を設けて、前記平面部と前記耳部の前記ミラー面側の面を面一にすることが好ましい。
この場合、前記周縁領域と前記平面部との間に遷移部を設け、該遷移部を平面にすることが好ましい。
It is preferable that a flat part is provided in a part of the peripheral region, and an ear part is provided in a part of the flat part so that the plane part and the surface of the ear part on the mirror surface side are flush with each other.
In this case, it is preferable that a transition part is provided between the peripheral region and the flat part, and the transition part is flat.
前記周縁領域の一部に耳部を設けて、該耳部の前記ミラー面側の面を前記周縁領域に連続する自由曲面又はそれに近い面で形成ことが好ましい。 It is preferable that an ear portion is provided in a part of the peripheral region, and the surface of the ear portion on the mirror surface side is formed by a free curved surface continuous to the peripheral region or a surface close thereto.
前記周縁領域の一部に耳部を設けて、該耳部の前記ミラー面側の面を平面にすることが好ましい。 It is preferable that an ear is provided in a part of the peripheral region, and the surface of the ear on the mirror surface side is flat.
また、本発明は、画像形成素子で生成される画像をスクリーン上に投射する投射光学系に用いられる曲面ミラーであって、有効領域が略台形で、前記有効領域に沿って外形を形成し、前記外形の角部を肉厚より大きな曲率で形成したものである。
この場合、前記曲面ミラーは、前記投射光学系の光学パワーを有する光学素子のうち最もスクリーン側に配置されるものであることが好ましい。
Further, the present invention is a curved mirror used in a projection optical system for projecting an image generated by an image forming element on a screen, the effective area is substantially trapezoid, and forms an outer shape along the effective area, The corner portion of the outer shape is formed with a curvature larger than the wall thickness.
In this case, it is preferable that the curved mirror is arranged on the most screen side among the optical elements having the optical power of the projection optical system.
本発明の他の特徴は、光学素子の保持構造に関し、以下の通りである。
(1)前記光学素子の耳部は、周縁領域の左右対称位置に1対配置し、該1対の耳部の下端面を光学素子のY方向(上下方向)の取付基準とし、該取付基準は前記光学素子の図心と該図心から光学素子の上端の間の1/2の位置との間に位置している。
これにより、取付基準より上方の熱膨張を抑え、投射画像の歪みの発生を押さえることができる。
(2)前記光学素子の耳部は、周縁領域の下端位置に配置し、該耳部の側端面を光学素子のZ方向(左右方向)の取付基準とし、該取付基準は光学面の中心線寄りに位置している。
これにより、Z方向取付基準を中心とする光学素子のZ方向の熱膨張をほぼ同じにすることができ、光学素子のZ方向の熱変形の差により投射画像の歪みを押さえることができる。
(3)前記光学素子の耳部は、周縁領域の下端位置に配置し、前記耳部を光学素子の成形時のゲートとした。
これにより、光学素子の上端を保持する必要がなく、自由端にしておくことが可能となり、光学素子を後方に傾斜して投射型画像表示装置に組み込んだときに、装置の厚み増大させることがない。
また、光学素子の下端の耳部をゲートとすることで、光学面と反対側の面をゲートとする場合に比べて、樹脂のウネリ等の光学面に与える影響が少なく、高精度で成形することができる。
上記(1)〜(3)の光学素子の保持構造は、光学面の裏面に従来(特許文献2)のようなダボが存在しないので、成形時にひけを発生させる可能性がなく、金型が簡単になる。また、周縁領域に耳部を設けるので、反射型(ミラー)だけでなく透過型の光学素子(レンズ、補正板)にも適用することができる。さらに、耳部の端面をY,Z方向の取付基準にしているので、熱膨張時に噛み込みがないし、光学面に略垂直なX方向の位置補正も容易である。
Another aspect of the present invention relates to the holding structure of the optical element as follows.
(1) A pair of ears of the optical element are arranged at symmetrical positions in the peripheral region, and a lower end surface of the pair of ears is used as an attachment reference in the Y direction (vertical direction) of the optical element. Is located between the centroid of the optical element and a half position between the centroid and the upper end of the optical element.
Thereby, the thermal expansion above the attachment reference can be suppressed, and the occurrence of distortion of the projected image can be suppressed.
(2) The ear portion of the optical element is disposed at the lower end position of the peripheral region, and the side end surface of the ear portion is used as an attachment reference in the Z direction (left-right direction) of the optical element, and the attachment reference is the center line of the optical surface. It is located near.
Thereby, the thermal expansion in the Z direction of the optical element centered on the Z direction mounting reference can be made substantially the same, and the distortion of the projected image can be suppressed by the difference in the thermal deformation of the optical element in the Z direction.
(3) The ear portion of the optical element is disposed at the lower end position of the peripheral region, and the ear portion is used as a gate when the optical element is molded.
As a result, it is not necessary to hold the upper end of the optical element, and it is possible to keep the optical element free. When the optical element is tilted backward and incorporated in a projection type image display apparatus, the thickness of the apparatus can be increased. Absent.
In addition, by using the bottom edge of the optical element as a gate, there is less influence on the optical surface such as undulation of the resin compared to the case where the surface opposite to the optical surface is used as a gate, and molding is performed with high accuracy. be able to.
In the optical element holding structure of (1) to (3), since there is no conventional dowel on the back surface of the optical surface (Patent Document 2), there is no possibility of causing sink marks during molding. It will be easy. In addition, since the ear portion is provided in the peripheral region, it can be applied not only to the reflection type (mirror) but also to the transmission type optical element (lens, correction plate). Further, since the end face of the ear portion is used as the attachment reference in the Y and Z directions, there is no biting during thermal expansion, and position correction in the X direction substantially perpendicular to the optical surface is easy.
本発明によれば、有効領域の外周に沿って外形を形成しているので、外形が必要以上に大きくならず、無駄がない。また、外形の角部を肉厚より大きな曲率半径で形成したので、成形樹脂の流動性がよく、成形性が良好になるという効果を有している。 According to the present invention, since the outer shape is formed along the outer periphery of the effective area, the outer shape does not become larger than necessary and there is no waste. Further, since the corners of the outer shape are formed with a radius of curvature larger than the wall thickness, the flowability of the molding resin is good, and the moldability is improved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
なお、以下の実施形態において、X方向は、光学素子の光学面(ミラーの場合はミラー面、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、Z方向はX方向に垂直でかつY方向に垂直な方向をいう。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the following embodiments, the X direction refers to a direction substantially perpendicular to the optical surface of the optical element (mirror surface in the case of a mirror, lens surface in the case of a lens), and the Y direction is a direction perpendicular to the X direction. The Z direction is a direction perpendicular to the X direction and perpendicular to the Y direction.
図1は本発明の自由曲面ミラーを備えた投射型画像表示装置の実施形態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照明光学系4、及びDMD3で反射された投射光、すなわち画像光を拡大投射する投射光学系5が収容されている。また、ケーシング2の前面上方には、投射光学系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。
FIG. 1 shows a rear projection television (rear pro TV) 1 which is an embodiment of a projection type image display apparatus provided with a free-form surface mirror of the present invention. In the casing 2 of the
投射光学系5は、DMD3側から順に、凹面ミラー8、可変絞り機構9、第1収差補正板10、凸面ミラー11、第2収差補正板12、第1自由曲面ミラー13、及び第2自由曲面ミラー14が配置されており、DMD3からの画像光はこの順でスクリーン7側へ導かれる。
The projection
前記DMD3と投射光学系5は、図2に示す投射光学系ユニット15に保持されている。投射光学系ユニット15は、下側台座部品16と上側台座部品17からなっている。下側台座部品16には、凹面ミラー8、可変絞り機構9、第1収差補正板10、凸面ミラー11、第2収差補正板12が保持され、上側台座部品17には、第1及び第2自由曲面ミラー13,14が保持されている。第2自由曲面ミラー14は、上側台座部品17に取り付けられる保持部品18に保持されている。
The
次に、本発明の自由曲面ミラーの一実施形態である前記第2自由曲面ミラー(以下、単に自由曲面ミラーという。)14について詳細に説明する。 Next, the second free-form curved mirror (hereinafter simply referred to as free-form curved mirror) 14 which is an embodiment of the free-form curved mirror of the present invention will be described in detail.
図3は、自由曲面ミラー14を示す。自由曲面ミラー14は、流動性(MFR;Melt Flow Rate)が20以上、耐熱性(ガラス転移点温度Tg)が130℃以上,熱変形温度が115℃以上、吸湿率が0.01%以下のシクロオレフィンポリマー(例えば、ZEONEX,ZEONOR(日本ゼオンの登録商標)等の熱可塑性樹脂からなり、射出成形により1mm〜5mmの範囲の均一厚さの曲面板状に成形されている。吸湿率が0.01%以下の成形材を使用することで、吸湿による面形状変化を抑えることができる。また、成形後に、自由曲面ミラー14をアニールすることで内部応力が除去されている。自由曲面ミラー14は、有効領域の面積が1800mm2以上のものであり、3500mm2以上、5000mm2以上のものも可能である。
FIG. 3 shows the free-form
自由曲面ミラー14の有効領域21は、凸の自由曲面で形成され、1点鎖線で示すように、上辺21aと、上辺21aの両端から下方に互いに接近するように延びる左右辺21b,21cと、該左辺21bの下端から右斜め下方に中心線まで延びる左下辺21dと、右辺21cの下端から左斜め下方に中心線まで延びて左下辺21dと接続する右下辺21eとからなる略五角形をなしている。
The
前記有効領域21の外側には、ほぼ一定幅の周辺領域22が形成され、この周辺領域22のさらに外側には周縁領域23が形成されている。周縁領域23は自由曲面又はそれに近い面からなっている。周縁領域23の外形は、有効領域21の外周に沿って形成され、有効領域21とほぼ同じ略五角形をなしている。周縁領域23の角部24a,24b,24c,24dは、肉厚tより大きな曲率半径R、好ましくは1.5t≦R≦6t、さらに好ましくは、2t≦R≦4tの曲率半径を有している。本実施形態では、肉厚5mmで、角部24a,24bはR=15、角部24cはR=20である。このため、角部24a,24b,24c,24dにおける成形樹脂の流動性がよく、成形性が良い。また、周縁領域23の縁には、ミラー面に垂直方向のリブは全く形成されていない。このようなリブは、樹脂の流動性を悪化させ、離型時に型に食い込んで成形面の精度を低下させる。本実施形態の自由曲面ミラー14は、このようなリブがないので、リブがあるものに比べて、成形樹脂の流動性がよいうえ、離型性がよく、ミラー面の面精度が向上する。
A
前記周縁領域23のうち左右辺の周縁領域23は、上辺及び左右下辺の周縁領域23よりも幅広に形成され、内側の自由曲面部25と、外側の平面部26とからなっている。自由曲面部25の上端は上辺の周縁領域23の自由曲面と連続し、自由曲面部25の下端は左右下辺の周縁領域23と連続している。自由曲面部25と平面部26は、図4に示すように、滑らかな面で連続している。
The
前記左右辺の周縁領域23の平面部26の縁には、矩形の第1耳部27aと第2耳部27bがそれぞれZ方向に向かって突設されている。第1耳部27aと第2耳部27bの正面は、前記平面部と面一の平面からなり、自由曲面ミラー14の第1,第2X方向取付基準面28a,28bとなっている。第1耳部27aと第2耳部27bの下端面は、自由曲面ミラー14の第1,第2Y方向取付基準面29a,29bとなっている。第1,第2Y方向取付基準面29a,29bは、前記有効領域21の図心30と該図心30から有効領域21の上端の間の1/2の位置31との間の範囲内、好ましくは図心30に位置している。このように、第1,第2Y方向取付基準面29a,29bを有効領域21の上寄りにする理由は、以下の通りである。自由曲面ミラー14は図1に示すように上辺部の入反射角が下辺部よりも大きく感度が大きいので、動作中の熱膨張による自由曲面の僅かな変位がスクリーン7上の投射画像に歪みを生じさせる。本実施形態では、第1,第2Y方向取付基準面29a,29bを有効領域21の図示より上方に設けることで、第1,第2Y方向取付基準面29a,29bより上方の熱膨張が抑えられ、スクリーン7上の投射画像の歪みを押さえることができる。
A rectangular
また、前記左右辺の周縁領域23の左右下辺の縁には、矩形の第3耳部27cが下方に向かって突設されている。第3耳部27cの正面は、平面からなり、自由曲面ミラー14の第3X方向取付基準面28cとなっている。第3耳部27cの左側端面は、自由曲面ミラー14のZ方向取付基準面32となっている。第3耳部27cの幅を小さくすることで、Z方向取付基準面32をできるだけ中心線に近づけて左右の熱膨張をほぼ同じにし、スクリーン7上の投射画像の歪みを押さえることができる。第3耳部27cは、中心線上に位置し、幅5mm以上、15mm以下で形成することが好ましい。なお、この第3耳部27cの右側端面又は下端面は自由曲面ミラー14の成型時に成形樹脂のゲートとされたところである。前記耳部27a,27b,27cのY,Z方向取付基準面29a,29b,32は、自由曲面ミラー14のほぼ中心を通る面である。また、耳部27a,27b,27cのY,Z方向取付基準面29a,29b,32と、その反対側の相対する面とは、互いに平行である。
In addition, a rectangular
自由曲面ミラー14の裏面は、正面の有効領域21の曲面とほぼ相補する凹の自由曲面で形成されている。
The back surface of the free-
以上のように、自由曲面ミラー14は、有効領域21の外周に沿って外形を形成しているので、有効領域21の面積が1800mm2以上の大型であるにも拘わらず、外形が必要以上に大きくならず、無駄がない。特に、ミラーの有効領域が略三角形や略台形(本実施形態の略五角形も略台形に含まれる)の場合に、有効領域に沿って外形を形成するとより大きな効果が得られる。また、外形の角部24a〜24eを肉厚より大きな曲率半径で形成したので、成形樹脂の流動性がよく、成形性が良好である。
As described above, since the free-
図5は、自由曲面ミラー14の他の形態を示す。図5(a)は、左右辺の周縁領域23に、図3に示す実施形態のように平面部26を設けずに、左右辺の周縁領域23を全幅にわたって自由曲面又はそれに近い曲面で形成したものである。図5(b)は、図5(a)の左右辺の周縁領域23をさらに耳部27aまで連続させて、該耳部27aの正面の一部を平面にしてX方向取付基準面28aとしたものである。このように、左右辺の周縁領域23に平面部を無くすことで、成形樹脂の流動性をさらに向上し、成形性を良くすることができる。
FIG. 5 shows another form of the free-form
図6は、自由曲面ミラー14のさらに他の形態を示す。この自由曲面ミラー14は、図3に示す自由曲面ミラー14の左右辺の周縁領域23における自由曲面部25の下端領域と平面部26の下端領域の間に斜線ハッチングで示す略三角形状の遷移部33を設けたものである。この遷移部33は平面で形成されている。図3に示す自由曲面ミラー14では、自由曲面部25の下端領域と平面部26の下端領域の間は、図7(a)に示すように、自由曲面部25と平面部26が急な角度で交わる部分である。この部分に、図7(b)に示すように、平面からなる遷移部33を設けることで、応力集中を回避し、反りの発生を防止している。
FIG. 6 shows still another form of the free-form
続いて、前記構成の自由曲面ミラー14の保持部品18への取付構造について説明する。
Next, a structure for attaching the free-form
図8において、自由曲面ミラー14の保持部品18は、合成樹脂で形成され、基部41と、該基部41の両端から斜め後方に延びる左右の腕部42a,42bと、該左右腕部42a,42bの背面の略中間部を連結する補強部43とからなっている。
In FIG. 8, the holding
基部41の底面には、図9に示すように、中央に突起44が突設されるとともに、後部に金属製の取付プレート45が取り付けられている。取付プレート45と基部41の両端部には、合計3つの取付孔46が形成されている。基部41の上面には自由曲面ミラー14の第3耳部27cが位置する第3凹部47cが形成され、該第3凹部47cの前側の壁は当該第3耳部27cの第3X方向取付基準面28cが当接する第3当たり面48cとなっている。この第3当たり面48cは、凸面(例えば球面)で形成されている。また第3凹部47cには、第3位置決め突起49cが突設され、この第3位置決め突起49cに対向して第3押さえばね(Z方向押さえばね)50cが固着されている。また、第3押さえばね50cの近傍には、第3耳部27cを第3当たり面48cに押し付けて固定する第3固定金具(X方向押さえばね)51cがねじ孔52cに取り付けられるようになっている。
On the bottom surface of the
左右の腕部42a,42bの上部には、自由曲面ミラー14の第1,第2耳部27a,27bが位置する第1、第2凹部47a,47bが形成され、該第1,第2凹部47a,47bの前側の壁は当該第1,第2耳部27a,27bの第1,第2X方向取付基準面28a,28bが当接する第1,第2当たり面48a,48bとなっている。この第1,第2当たり面48a,48bも、凸面(例えば球面)で形成されている。また第1,第2凹部47a,47bには、第1,第2位置決め突起49a,49bが突設され、この第1,第2位置決め突起49a,49bに対向して第1,第2押さえばね(Y方向押さえばね)50a,50bが固着されている。また、第1,第2押さえばね50a,50bの近傍には、第1,第2耳部27a、27bを第1,第2当たり面48a,48bに押し付けて固定する第1,第2固定金具(X方向押さえばね)51a,51bがねじ孔52a,52b(それぞれ2箇所)に取り付けられるようになっている。
First and
前記自由曲面ミラー14を保持部品18に取り付けるには、まず、自由曲面ミラー14を後方に傾けた状態で保持部品18に上方から差し込み、第3耳部27cを第3凹部47cの第3押さえばね50cと第3位置決め突起49cとの間に挿入する。続いて、自由曲面ミラー14を前方に押して第1,第2耳部27a,27bを第1,第2凹部47a,47bの第1,第2押さえばね50a,51bと第1,第2位置決め突起49a,49bとの間に挿入する。これにより、自由曲面ミラー14は、第1,第2押さえばね50a,50bが第1,第2耳部27a、27bの2箇所の第1,第2Y方向取付基準面29a,29bと相対する位置を付勢することにより、第1,第2Y方向取付基準面29a,29bが第1,第2位置決め突起49a,49bに押し付けられることで、Y方向に位置決めされる。また、第3押さえばね50cが第3耳部27cの1箇所のZ方向取付基準面32と相対する位置を付勢することにより、Z方向取付基準面32が第3位置決め突起49cに押し付けられることで、Z方向に位置決めされる。
In order to attach the free-
次に、第1〜第3固定金具51a〜51cを所定位置に取り付け、第1〜第3耳部27a〜27cのX方向基準面28a〜28cと相対する位置を付勢することで、X方向基準面28a〜28cを第1〜第3当たり面48a〜48cに押し付ける。これにより、X方向基準面28a〜28cが凸面からなる第1〜第3当たり面48a〜48cに点接触し、図2に示すように、自由曲面ミラー14は保持部品18にX方向に高精度で位置決めして簡単に取り付けることができる。
Next, by attaching the first to
このようにして、保持部品18に保持された自由曲面ミラー14は、図2に示すように、基部41の突起44を上側台座部品17の長孔53に挿入し、3つの取付孔46を上側台座部品17の対応する取付孔54に合致させて、図示しないねじをねじ込むことで、上側台座部品17に固定することができる。
As shown in FIG. 2, the free-
上側台座部品17に固定された保持部品18の自由曲面ミラー14は、図9に示すように後方に倒れた状態になるため、保持部品18の上辺が2点鎖線18’で示すように自由曲面ミラー14の上端よりも上方に突出していると、保持部品18の突出分だけリアプロTV1の厚み方向の寸法が増大する。そこで、本実施形態では、第3のX方向取付基準面28cとZ方向取付基準面32を有する第3耳部27cを自由曲面ミラー14の上辺でなく下辺に設けて、しかもこの下辺の第3耳部27cにゲート位置を設ける一方、上辺を全く自由端にしておくことで、保持部品18の上端を自由曲面ミラー14の上辺よりも下方に位置させて、自由曲面ミラー14の上端がリアプロTV1の厚み方向の寸法を決定するようにして、リアプロTV1の薄型化を図っている。
The free-form
なお、図8の実施形態では、押さえばね50a,50b,50cと固定金具51a,51b,51cは、別体に形成されているが、図10に示すように、これらを一体にした固定金具55a,55b,55cとすることで、部品点数を減少し、取付作業を簡単にすることができる。すなわち、これらの固定金具55a,55b,55cは、細長い第1基部56と該第1基部56の長手方向の一辺から垂直に延びる第2基部57からなる略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に沿って延びる押さえばね片(X方向押さえばね)58が設けられている。第2基部57の一片には、第2基部57の面に垂直に延びる固定ばね片(Y,Z方向押さえばね)59が設けられている。そして、これらの固定金具55a,55b,55cを保持部品18のねじ孔52a,52b,52cに取り付けることで、自由曲面ミラー14の保持部品18に対するY,Z方向の位置決めと固定を同時に行うことができる。
In the embodiment shown in FIG. 8, the holding
なお、第2基部57は、固定ばね片59が設けられる基部としてだけではなく、耐衝撃用のストッパーの作用も併せ持つ。例えば、投射光学系ユニット15に落下等による衝撃が発生した場合、第2基部57が無ければ、X方向押さえばね58は自由曲面ミラー14の重量に耐えかねて塑性変形を起こし、自由曲面ミラー14が脱落してしまう可能性がある。前記変形例の構成では、第2基部57はX方向押さえばね58よりも剛性が大きいため、衝撃発生時に自由曲面ミラー14のX方向の移動を抑制し、X方向押さえばね58の塑性変形を防止する作用を持つ。本変形例では、このようなストッパーは、X方向押さえばね58に対してのみ用いているが、固定ばね片59や、図8の実施形態の第1〜第3固定金具51a〜51cに用いてもよい。
Note that the
図8の実施形態及び図10の変形例では、固定金具が3箇所に分離しているが、図11に示すように、これらを一体にした1つの固定部材61を用いて、前記第2収差補正板12(以下、単に補正板という)を投射光学系ユニット15の下側台座部品16に取り付けることで、部品点数をさらに減少し、取付作業をより簡単にすることができる。
In the embodiment of FIG. 8 and the modification of FIG. 10, the fixing bracket is separated at three places. As shown in FIG. 11, the second aberration is obtained by using a single fixing
補正板12は、前記自由曲面ミラー14の外形と異なり、上辺と下辺が互いに平行な直線からなり、左辺と右辺は外向きに突出するように湾曲している。補正板12には、前記自由曲面ミラー14と同様、左右辺の縁に第1,第2耳部62a,62b、下辺の縁に第3耳部62cが設けられている。補正板12の裏面には、図12,図13に示すように、上辺中央、左辺下部、及び右辺下部に、それぞれ第1,第2,第3X方向取付基準面63a,63b,63cが球面凸部で形成されている。この球面凸部の代わりに平面突部でもよい。これらの突部の突出量は0.5mm以下が好ましい。第1,第2耳部62a,62bの下端面は、第1,第2Y方向取付基準面64a,64b、第3耳部72cの図11において左側端面はZ方向取付基準面65となっている。これらの耳部62a,62b,62cのY,Z方向取付基準面64a,64b,65は、補正板12のほぼ中心を通る面である。また、耳部62a,62b,62cのY,Z方向取付基準面64a,64b,65と、それらの反対側の相対する面とは、互いに平行である。
Unlike the outer shape of the free-form
下側台座部品16には、上面が傾斜しており、前記補正板12を保持するための保持部66が形成されている。保持部66は略矩形で、中央に前記補正板12の外形と相似でやや小さな開口部67が形成されている。開口部67の上縁中央の上面、左縁下部の上面、及び右縁下部の上面には、前記第1,第2,第3X方向取付基準面63a,63b,63cが当接する第1,第2,第3当たり面68a,68b,68cが平面突部又は球面突部で形成されている。
The
開口部67の左側及び右側には、Y方向に延びる突条69a,69bが形成され、その先端は円筒面で形成され、前記第1,第2Y方向取付基準面64a,64bが当接する第1,第2位置決め部70a,70bとなっている。また、開口部67の下側には、Z方向に延びる突条69cが形成され、その先端は円筒面で形成され、前記Z方向取付基準面65が当接する第3位置決め部70cとなっている。
On the left and right sides of the
保持部66の4角部には、固定部材61が載置されるボス71が形成され、その先端に固定部材61を取り付けるためのねじ孔72が形成されている。下側の2つのボス71のねじ孔72の近傍には、位置決め用の突起73が形成されている。
A
固定部材61は、板ばね材料からなり、略矩形で、中央に前記補正板12の外形と相似でやや小さな開口部74が形成されている。開口部74の上縁中央、左縁下部、及び右縁下部には、固定部材61にスリットを形成することにより第1,第2,第3押さえばね(X方向押さえばね)75a,75b,75cが設けられ、各押さえばね75a,75b,75cの先端部が、補正板12の第1,第2,第3X方向取付基準面63a,63b,63cを保持部66の第1,第2,第3当たり面68a,68b,68cに押し付けるようになっている。
The fixing
固定部材61の左側縁及び右側縁には、90°に折り曲げられた折曲げ縁76a,76bが形成され、該折曲げ縁76a,76bの上端は図14に示すようにさらに90°に折り曲げられて水平方向に延びる第4,第5押さえばね(Y方向押さえばね)77a,77bが設けられている。同様に、固定部材61の下側縁には、90°に折り曲げられた折曲げ縁76cが形成され、該折曲げ縁76cの右端は図14に示すようにさらに90°に折り曲げられて垂直方向に延びる第6押さえばね(Z方向押さえばね)77cが設けられている。これらの第1,第2,第3押さえばね77a,77b,77cは、補正板12の第1,第2Y方向取付基準面64a,64b及びZ方向取付基準面65を保持部66の第1,第2,第3位置決め部70a,70b,70cに押し付けるようになっている。
The left and right edges of the fixing
固定部材61の4角部には、取付片78が形成され、各取付片78にねじ孔79が形成されている。下側の2つの取付片78のねじ孔79の近傍には、さらに位置決め用のねじ孔80が形成されている。
前記補正板12を下側台座部品16の保持部66に取り付けるには、まず、補正板12を保持部66の傾斜面に載置して、第1,第2耳部62a,62bの2箇所の第1,第2Y方向取付基準面64a,64bを第1,第2位置決め部70a,70bに接触させ、第3耳部62cのZ方向取付基準面65を第3位置決め部70cに接触させる。さらに、補正板12の第1,第2,第3X方向取付基準面63a,63b,63cを保持部66の第1,第2,第3当たり面68a,68b,68cに接触させる。次に、固定部材61を補正板12の上に載置して、第1,第2,第3押さえばね75a,75b,75cを、補正板12の第1,第2,第3当たり面68a,68b,68cと相対する位置に接触させ、また第4,第5,第6押さえばね77a,77b,77cを、補正板12の第1,第2耳部62a,62bの2箇所の第1,第2Y方向取付基準面64a,64b、第3耳部62cのZ方向取付基準面65と相対する位置に接触させる。そして、この状態で、固定部材61のねじ孔79から保持部66のねじ孔72にねじ81をねじ込んで、固定部材61を固定する。
In order to attach the
これにより、第1,第2,第3押さえばね75a,75b,75cにより、補正板12のX方向基準面63a,63b,63cが保持部66の第1、第2、第3当たり面68a,68b,68cに点接触することで、補正板12は保持部66にX方向に位置決めされる。また、補正板12は、第4,第5押さえばね77a,77bにより、第1,第2耳部62a,62bの2箇所の第1,第2Y方向取付基準面64a,64bが第1,第2位置決め部70a,70bに線接触することで、Y方向に位置決めされるとともに、第3押さえばね77cにより、第3耳部62cの1箇所のZ方向取付基準面65が第3位置決め部70cに線接触することで、Z方向に位置決めされる。この結果、図15に示すように、補正板12は保持部66にX方向、Y,Z方向に、高精度で位置決めして簡単に取り付けることができる。
Thereby, the X
前記自由曲面ミラー14及び補正板12の保持構造では、光学面に略垂直なX方向を3点で受けてその相対する位置を付勢し、Y,Z方向を耳部の端面において線で受けてその相対する位置を付勢しているので、保持による歪みが少ないし、熱膨張による歪みも少ない。
In the holding structure of the free-
なお、本発明は、自由曲面を有するミラーに限らず、例えば、反射面形状が回転対称形であっても反射面の中心に回転対称軸がないミラー、回転対称軸がミラー外形内にないミラー等の光学素子にも適用することができる。 Note that the present invention is not limited to a mirror having a free-form surface. For example, even if the shape of the reflecting surface is rotationally symmetric, the mirror does not have a rotationally symmetric axis at the center of the reflecting surface, and the mirror does not have a rotationally symmetric axis within the mirror outer shape. The present invention can also be applied to optical elements such as.
14 自由曲面ミラー
18 保持部品
21 有効領域
23 周縁領域
24a〜24d 角部
25 自由曲面部
26 平面部
27a〜27c 耳部
28a〜28c X方向取付基準面
29a,29b Y方向取付基準面
30 図心
32 Z方向取付基準面
33 遷移部
DESCRIPTION OF
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-
2006
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