JP2009086233A

JP2009086233A - 光学装置

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Publication number: JP2009086233A
Application number: JP2007255095A
Authority: JP
Inventors: Koji Watanabe; 孝司渡邉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】投射レンズユニットの内部でレンズ保持する鏡筒に、投射光内の不要光が当った場合においても、レンズ鏡筒の温度上昇を防止し、光学性能の劣化を防止する。
【解決手段】色合成プリズム１４から出射した光線は、レンズ群Ｌ６〜Ｌ１を透過し前方の投射スクリーンに到達する。色合成プリズム１４から出射する有効光線は、開口絞り４３によりカム筒３８の内径部３８ｃに直接に到達することはない。また、固定絞り４４が設けられているために、カム筒３８の内径部３８ｃにおける反射光は固定絞り４４の周縁で遮ぎられ、スクリーンに到達しないようにされており、この遮光された光束は一点鎖線で図示している。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶パネルなどの表示デバイス装置を、照明光学系によって照射し、表示デバイス上の表示像を投射レンズにより拡大投射するプロジェクタ装置であり、投射レンズユニットを持つ光学装置に関するものである。

従来から超高圧水銀ランプなどの高輝度光源を用い、複眼レンズ、ミラー、偏光板などを用いた照明光学系によって表示デバイスである液晶パネルを照明し、表示された映像を投射レンズによってスクリーンに拡大投影するプロジェクタが知られている。

近年の表示デバイスの小型化や、高精細化、投射画像の高照度化により、照明光学系に求められる精度が高精度なものになってきている。更に、明るさを求めるため、例えば特許文献１、２のように光源からの光の強度を上げ、更に照明光学系の改善や液晶パネルの開口率の向上を行い、液晶パネルから出射された輝度を上げている。

また、液晶パネルやマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の各種の変調デバイスにより形成された画像を、投射レンズによりスクリーンに拡大投射する投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置においては、投射画像の画質の向上のために照明光学系や投射光学系内に遮光手段を配置し、遮光手段により直接画像形成に寄与しない光線を除去している。

投射レンズユニット内に配置された遮光手段により不要光を遮ぎる場合には、前述のように輝度が高くなっているために、遮光手段の温度が著しく高くなる。

特開平７−１９９１８３号公報特開２００５−１２８２１７号公報

しかしながら特許文献１においては、光源近くに配置された絞りに反射部材を設けることで、直接画像形成に寄与しない光線を光源側に反射する構成としている。ここで、絞りが光源近くに配置される場合には、投射型表示装置に用いられる光源の輝度が非常に高いために、絞り部の温度が著しく高くなる。

また、特許文献２においては、レンズを保持した保持部材の前記画像表示素子側の面の少なくとも一部に、反射率３０％以上の反射領域を設けた鏡筒を有している。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、投射レンズユニットの内部でレンズ保持する鏡筒に投射光内の不要光が当った場合においても、レンズ鏡筒の温度上昇を防止し、光学性能の劣化を有効に防止できる光学装置を提供することにある。

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、光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、複数の前記移動鏡筒の間に遮光手段を配置し、少なくとも１つの前記移動鏡筒と前記遮光手段とを金属材料で構成したことにある。

また、本発明に係る光学装置の技術的特徴は、光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記移動鏡筒の材質を高結晶性樹脂により形成したことにある。

更に、本発明に係る光学装置の技術的特徴は、光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記表示デバイスに最も近いレンズ群を固定レンズ群とし、該固定レンズ群に前記移動鏡筒の移動レンズ群を隣接し、前記固定レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動レンズ群の移動量をＤ１としたとき、Ｄ１／ｆ＞０．１５となる構成を持つズームレンズ鏡筒としたことにある。

更に、本発明に係る光学装置の技術的特徴は、光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記表示デバイスに最も近いレンズ群を固定レンズ群とし、該固定レンズ群の投射面側に最も有効径の小さなレンズを保持する移動レンズ群を配置し、前記固定レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動レンズ群の移動量をＤ２としたときに、Ｄ２／ｆ＞０．１５となる構成を持つズームレンズ鏡筒としたことにある。

本発明に係る光学装置の技術的特徴は、光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記表示デバイスに最も近いレンズ群を固定レンズ群とし、前記固定レンズ群の投射面側に最も有効径の小さなレンズを保持する移動レンズ群を配置し、前記固定レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動レンズ群と前記固定レンズ群の間隔をＤ３としたときに、Ｄ３／ｆ＞０．１５となる構成を持つズームレンズ鏡筒としたことにある。

本発明に係る光学装置によれば、鏡筒内部の部材が投射光により熱せられ、投射レンズユニット内に熱がこもることがなく、光学部品の劣化が起き難くなる。また、鏡筒の内面による反射を防止し不要光を投射することがなくなるので、投射される画像の劣化が少なくなる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１の投射レンズを有する画像表示装置の構成図である。図１において、光源１はリフレクタ２により囲まれ、光源１の前方には、第１フライアイレンズ３、第２フライアイレンズ４、偏光変換素子５、コンデンサレンズ６、ミラー７が配列されている。ミラー７の反射方向には、ダイクロイックミラー８、ミラー９が配列され、ダイクロイックミラー８の反射方向にはダイクロイックミラー１０、ミラー１１が配列されている。

ミラー９の反射方向には、フィールドレンズ１２Ｂ、青色光の液晶パネル１３Ｂ、色合成プリズム１４が配列されている。また、ダイクロイックミラー１０の反射方向には、フィールドレンズ１２Ｇ、緑色光の液晶パネル１３Ｇ、色合成プリズム１４が配列されている。ミラー１１の反射方向には、フィールドレンズ１５を介してミラー１６が設けられ、ミラー１６の反射方向にはフィールドレンズ１２Ｒ、赤色光の液晶パネル１３Ｒ、色合成プリズム１４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１４の出射方向に投射レンズ鏡筒２０が配置されている。

光源１からの照射光は放物面などのリフレクタ２により反射され、見掛け上、無限遠方からの光源１から発せられたほぼ平行光が、第１フライアイレンズ３に導かれる。導かれた光は第１フライアイレンズ３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４に導かれる。第２フライアイレンズ４からの各光束は、ランダムな振動成分を持つ無偏光光である自然光から振動面を揃えられ、つまり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６に導かれる。

偏光光はダイクロイックミラー８、１０で色分解され、更にフィールドレンズ１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂを通して透過タイプの変調デバイスである液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ及び１３Ｂを照明している。３つの液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの表示画像は、色合成プリズム１４により合成され、投射レンズ鏡筒２０によってスクリーンから成る投射面上に拡大投影される。なお、投射レンズ鏡筒２０は直接画像形成に寄与しない光線を除去する機能を有している。

また、反射型液晶パネルを用いた画像表示装置でも、同様の投射レンズ鏡筒２０を用いて、反射タイプの変調デバイスである液晶パネルにより形成された画像光をスクリーンに拡大投影することができる。

図２はズームレンズ鏡筒である投射レンズ鏡筒２０の断面図である。光軸方向にレンズ群Ｌ１〜Ｌ６が配列され、第１レンズ群Ｌ１は複数のレンズによる負のパワーを持ち、１群鏡筒３１に保持され、第２レンズ群Ｌ２は正のパワーを持ち、２群鏡筒３２に保持され、第３レンズ群Ｌ３は正のパワーを持ち３群鏡筒３３に保持されている。第４レンズ群Ｌ４は複数のレンズによる負のパワーを持ち４群鏡筒３４に保持され、第５レンズ群Ｌ５は複数のレンズによる正のパワーを持ち５群鏡筒３５に保持され、固定レンズ群である第６レンズ群Ｌ６は正のパワーを持ち６群鏡筒３６に保持されている。１群鏡筒３１〜５群鏡筒３５はそれぞれ移動鏡筒であり、６群鏡筒３６は固定鏡筒である。

液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂからの画像が色合成プリズム１４により合成され、第６レンズ群Ｌ６側から入射してレンズ群Ｌ６〜Ｌ１により所定の倍率で拡大され、第１レンズ群Ｌ１から出射してスクリーン上に投射される。

投射レンズ鏡筒２０には、図示しないマウント部が固定筒３７に付設され、色合成プリズム１４を保持したプリズムベースにねじにより固定されている。固定筒３７の内側には、カム筒３８の外径部３８ａと嵌合する嵌合部３７ａが設けられ、カム筒３８と固定筒３７が嵌め合わさり、カム筒３８が固定筒３７の内部で回転可能な構成とされている。カム筒３８には、レンズ群Ｌ２〜Ｌ５から成る移動レンズ群を所定間隔で移動させるために、カム筒３８にカム溝３８ｂが切削加工されている。各レンズ群Ｌ２〜Ｌ５に設けられたカムフォロアがカム溝３８ｂに嵌め込まれ、更にカムフォロアは固定筒３７に設けられ、固定筒３７の内外径に貫通した直進溝３７ｂにも嵌め込まれている。

固定筒３７の外径部には、ズーム環３９の内径部３９ａと嵌合する嵌合部３７ｃが設けられ、ズーム環３９と固定筒３７が嵌め合わさり、ズーム環３９が固定筒３７の周囲で回転可能とされている。ズーム環３９の内側には、固定筒３７の外径部で回転するときに光軸方向に移動せずに回転させるための突起部３９ｃが設けられ、固定筒３７とバヨネット構成によって組み付けられている。ズーム環３９には、貫通した直進溝３９ｂが構成されており、カム筒３８にねじ止めされたカムフォロア４０が貫通している。

投射レンズ鏡筒２０の投射倍率を変化させるときには、ズーム環３９を定位置で回転し、この回転力がカム筒３８に伝達され、レンズ群Ｌ２〜Ｌ５から成る移動レンズ群はカム筒３８のカム溝３８ｂに沿って移動する。

更に、ズーム環３９は投射レンズ鏡筒２０の上面や側面、又は前面に突出したレバーにより、手動で回転するようにされている。また、ズーム環３９の駆動部は、投射レンズ鏡筒２０に設けられたスイッチによって駆動回路に信号を送り、駆動回路によってモータを回転させ、モータからの回転を出力ギアでズーム環３９に設けられたギア部に伝達し回転させることもできる。

また、固定筒３７の外径部にはフォーカス環４１が配置され、固定筒３７にはフォーカス環４１の内径部４１ａと嵌合する嵌合部３７ｄが設けられている。フォーカス環４１と固定筒３７は嵌め合わさり、フォーカス環４１は固定筒３７の外径部において回転可能とされている。フォーカス環４１の内径部には、固定筒３７の外径部で回転するときに、光軸方向に移動せずに回転させるための図示しない突起部が設けられ、固定筒３７とバヨネット構成によって組み付けられている。

フォーカス環４１には、第１レンズ群Ｌ１を所定量移動させるための端面カム４１ｂが付設されている。また、１群鏡筒３１に固定されたカムフォロア４２が端面カム４１ｂに当接しており、更にカムフォロア４２は固定筒３７に設けられた筒の内外径に貫通した直進溝３７ｅにも嵌め込まれている。

フォーカス環４１は投射レンズ鏡筒２０の上面や側面、又は前面に突出したレバーにより、手動で回転するようにされている。或いは、投射レンズ鏡筒２０に設けられたスイッチによって駆動回路に信号を送り、駆動回路によってモータを回転させ、モータからの回転を出力ギアによりフォーカス環４１に設けられたギア部に伝達し、フォーカス環４１を回転させることもできる。

投射レンズ鏡筒２０の合焦位置を変化させるときには、フォーカス環４１が定位置で回転し、回転力がカムフォロア４２を介して１群鏡筒３１に伝達され、第１レンズ群Ｌ１を固定筒３７の直進溝３７ｅ内で直進移動させる。

投射レンズ鏡筒２０の第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間には、３群鏡筒３３と同じ軌跡を描き移動する開口絞り４３が設けられている。この開口絞り４３は第３レンズ群Ｌ３を保持する３群鏡筒３３の後部、つまり色合成プリズム１４側に形成された取付部に金属板による内径を有効口径としている。

更に、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に固定絞り４４が配置されている。カム筒３８の内径部３８ｃは、固定絞り４４の外径部４４ａと嵌合しており、固定絞り４４はカム筒３８に複数の取付ねじによって固定されている。固定絞り４４はカム筒３８の回転によって回転するが、光軸方向に移動することはない。

図３は投射レンズ鏡筒２０が短焦点側に設定されているときの光路断面図であり、色合成プリズム１４から出射された光路と、カム筒３８の内径部３８ｃで到達する光線の光路、カム筒３８の内径部３８ｃで反射する光路を示している。

色合成プリズム１４から出射した光線は、レンズ群Ｌ６〜Ｌ１を透過し前方の投射スクリーンに到達する。色合成プリズム１４から出射する有効光線は、開口絞り４３によりカム筒３８の内径部３８ｃに直接に到達することはない。しかし、色合成プリズム１４から出射された有効光線外の光路は、投射レンズ鏡筒２０の機構部品や各レンズ群Ｌ６〜Ｌ１のレンズ面で反射し、カム筒３８の内径部３８ｃに到達してしまう場合があり得る。このような光線はカム筒３８の内径部３８ｃで反射し、不要光としてスクリーンに到達してしまい、投射像の性能を劣化させることになる。

図３では、固定絞り４４が設けられているために、反射光は固定絞り４４の周縁で遮ぎられ、スクリーンに到達しないようにされており、この遮光された光束は一点鎖線で図示している。固定絞り４４がない場合には、カム筒３８の内径部３８ｃの反射光の多くは遮ぎられることなく、投射スクリーンに到達することになる。

通常のレンズ鏡筒内は、黒色処理され不要光を乱反射させないよう工夫がされ、投射面側のレンズ正面から内部を覗き込んだ場合にも、黒色に見えるようにされている。内部の黒色処理には、内径に素材をアルミニュウムにより加工されたカム筒を用いる場合には、黒色アルマイト処理（陽極酸化処理）がされている場合が多い。アルマイト処理はその処理工程上、処理すべき部材を所定の荷重をかけた電極で保持する必要があり、その保持力と保持位置によって部材を変形させてしまうことが生じたり、処理工程への輸送中の変形など、レンズ性能の悪化の要因となっている。

他の方法としては、カム筒３８の内径部３８ｃに黒色塗装をする例もあるが、近年の高画質化・高輝度化によって、カム筒３８に精度向上が求められており、極力、不良になる工程を削除してゆく必要がある。

本実施例では、アルミニュウムにより形成されたカム筒３８の内径部３８ｃには黒色処理がなされておらず、アルミニュウムの素材色でカム筒３８の内径部３８ｂが形成されている。固定絞り４４は黒色処理がされており、投射レンズ鏡筒２０を前面からレンズ内部を覗き込んだときに、カム筒３８の内径部３８ｃは固定絞り４４によって遮光されるために、アルミニュウム地肌の色が見えることがない。

本実施例はカム筒３８の黒色処理工程を不要とするために、不良となる工程が減少し精度向上が可能となり、工数削減によるコストダウンにも貢献することとなる。

不要光線がカム筒３８の内径部３８ｃに到達すると、内径部３８ｃで反射した光線は固定絞り４４に到達する。しかし、固定絞り４４に到達した光が反射しても、光学性能に悪影響を与えない場合には、固定絞り４４の色合成プリズム１４側の処理を素材色のままにしておいても問題はない。しかし、不要光線を固定絞り４４から反射させたくない場合には、固定絞り４４の色合成プリズム１４側の黒色処理が必要となる。

投射レンズ鏡筒２０の前面から覗き込んだ場合に、鏡筒内部が黒色に見えていなくてもよく、投射性能に悪影響がない場合には、金属材料の素地のままとしても問題はない。

固定絞り４４は不要光を投射スクリーン側へ到達させないようにするために設けられている。そのため、色合成プリズム１４から出射する有効光線以外の光を吸収するか、問題のない方向に反射させ、投射像の性能を劣化させないようにする必要がある。固定絞り４４に光を吸収させるためには、黒色化させるのが最良の方法であるが、黒色化させると、不要光を吸収し固定絞り４４が高温になり、次第にレンズ内部の温度が上がってしまう。

近年のプロジェクタは高輝度化が進み、それにより不要光といえども、遮光した光が当たると固定絞り４４の温度は１００℃以上となる。そのためにプラスチック材料では、投写像の性能を維持できないだけではなく、変形が生じ形状を維持することが不可能となる。

従って、固定絞り４４は金属材料で作成することが望ましく、また固定絞り４４で吸収した光によって熱せられた熱を熱伝導率が例えば８０Ｗ／ｍ・ｋ以上の金属材料を用いてカム筒３８に伝達する。これにより、レンズ内の熱を逃がしたり、或いは固定絞り４４付近の温度上昇だけではなくなるように、レンズ全体の温度を均等にする必要がある。

図４は実施例２の投射レンズ鏡筒の断面図であり、短焦点状態でのレンズ配置状態を示している。投射レンズ鏡筒２０には、第２レンズ群Ｌ２、Ｌ３の間に移動絞り５１が配置されている。移動絞り５１の外径部５１ａはカム筒３８の内径部３８ｃに嵌合されている。

移動絞り５１の外径部５１ａは、第２レンズ群Ｌ２側に筒状に伸ばした構造となっており、移動絞り５１とカム筒３８の接触面積が広く構成されている。移動絞り５１には複数のカムフォロア５２が固定されており、カムフォロア５２はカム筒３８に設けられたカム溝３８ｂに嵌合し、更に固定筒３７に設けられた直進溝３７ｂにも嵌合している。

カム筒３８が所定量回転すると、図５に示すようにレンズ群Ｌ２〜Ｌ５から成る移動レンズ群が移動し、投射レンズ鏡筒２０が長焦点状態に変化する。このとき、移動絞り５１もカム筒３８に設けられたカム溝３８ｂに沿って第２レンズ群Ｌ２側に移動してゆく。

このように配置構成することで、スペースに余裕のない投射レンズ鏡筒２０においても、有効な位置に移動可能な移動絞り５１を配置することができる。また、カム筒３８と移動絞り５１の接触面積が広いために、移動絞り５１で受けた光が熱に変化しても、カム筒３８に効率良く伝達される。

移動絞り５１の投射面側には黒色処理がされており、レンズ正面からレンズ内部を覗き込んだときに、カム筒３８の内径部３８ｃは、移動絞り５１によって遮光されるためにアルミニュウム地肌の色が見えることがない。

図６は実施例３の投射レンズ鏡筒における５群鏡筒３５の断面図である。樹脂材料によって成型された５群鏡筒３５には、第５レンズ群Ｌ５を構成するレンズＬ５ａとレンズＬ５ｂが嵌合する２個所のレンズ固定用の嵌合部３５ａ、３５ｂが設けられ、レンズＬ５ａとレンズＬ５ｂの同軸を保ち保持されている。嵌合部３５ａ、３５ｂの内径は、レンズＬ５ａ、Ｌ５ｂの外径よりもそれぞれ若干小さく作られ、数値的には径差で−０．０１〜−０．０３ｍｍに設定され、レンズＬ５ａ、Ｌ５ｂを５群鏡筒３５に圧入挿入されている。

図７に示すように、挿入されたレンズＬ５ａは挿入後に５群鏡筒３５に設けられた接着剤塗用の切欠部３５ｃに塗布された接着剤６１によって固定される。レンズＬ５ａを固定した後に、図８に示すようにレンズＬ５ｂを５群鏡筒３５に挿入し、同様に切欠部３５ｄに塗布された接着剤６１によって固定されている。

図９は実施例４の５群鏡筒３５の斜視図である。樹脂材料によって成型された５群鏡筒３５には、実施例３と同様に第５レンズ群Ｌ５のレンズＬ５ａ、Ｌ５ｂが嵌合する図示しない嵌合部３５ａ、３５ｂをそれぞれ設けられ、レンズＬ５ａとレンズＬ５ｂを同軸を保ち保持している。

嵌合部３５ａ、３５ｂの内径は、レンズＬ５ａ、Ｌ５ｂの外径よりもそれぞれ若干小さく作られ、径差で−０．０１〜−０．０３ｍｍに設定され、レンズを５群鏡筒３５に圧入挿入している。挿入されたレンズＬ５ａは、挿入後に５群鏡筒３５に設けられたばね溝部３５ｅにばね性を持つＳＵＳ線材又はピアノ線で作られたＣリング７１が嵌め込まれ、固定されている。

レンズＬ５ａを固定した後に、レンズＬ５ｂを５群鏡筒３５に挿入し、レンズＬ５ａを固定することと同様に、ばね溝部３５ｆにＣリング７２を挿入し、レンズＬ５ｂを固定する。

従来の鏡筒では、ポリカーボネイト樹脂により成型しているのが一般的であり、ポリカーボネイト樹脂は１．８、１０ＭＰａ荷重の際の熱変形温度は１５０℃前後である。レンズ構成が同じような場合には、輝度と温度上昇はほぼ比例する関係にあり、近年の投射型画像表示装置では鏡筒の材料をポリカーボネイト樹脂で成型していると、鏡筒が軟化してしまったり、最悪の場合には溶解してしまう場合もあり得る。

本実施例では、５群鏡筒３５の樹脂材料は、１．８、１０ＭＰａ荷重の際の熱変形温度が２６０℃以上の材質から成る高結晶性樹脂のポリフェニレンサルファイド樹脂により成型されている。又は、１．８、１０ＭＰａ荷重の際の熱変形温度が２５０℃〜３００℃以上の液晶ポリマ樹脂で成型したり、１．８、１０ＭＰａ荷重の際の熱変形温度が２８０℃前後のポリエーテルエーテルケトン樹脂により成型している。

図１０（ａ）は実施例５の投射レンズ鏡筒２０は短焦点側調整時の断面図、（ｂ）は長焦点調整時の断面図を示している。

第６レンズ群Ｌ６の焦点距離をｆ、短焦点から長焦点へ変化するときの第５レンズ群Ｌ５の移動量をＤ２、隣接する第６レンズ群Ｌ６と第５レンズ群Ｌ５の長焦点側のレンズ間隔をＤ１とする。第４レンズ群Ｌ４にはレンズ系のなかで最小の有効径を通るレンズＬ４ａが設けられ、短焦点から長焦点に変化するときの第４レンズ群Ｌ４の移動量をＤ３とする。このとき、レンズと移動量の関係は、次の式で表され、それぞれが単独でも、複数の式の複合によりレンズ構成が成立する。
Ｄ１／ｆ＞０．１５
Ｄ２／ｆ＞０．１５
Ｄ３／ｆ＞０．１５

Ｒｗｉｄｅは色合成プリズム１４から出射される光線で、照明光学系のＦナンバーとほぼ同等の光線である。図で表示している光線は主光線のみであり、色合成プリズム１４からは、主光線の周囲に散乱光として出射される不要光線を含んでいる。

図１０（ａ）に示す短焦点調整時の状態では、色合成プリズム１４から出射される光線が効率良く第６レンズ群Ｌ６に導かれ、屈折した光線が第５レンズ群Ｌ５のレンズＬ５ｂに到達する。レンズＬ５ｂに入射した光線は、屈折して出射されレンズＬ５ａに到達し、レンズＬ５ａによって屈折し、出射される。この短焦点側では、各レンズに到達する光線はレンズ内に効率良く到達してゆき、また主光線の外側に含まれる不要光もレンズ内に到達してゆく。

（ｂ）に示す長焦点調整時の状態では、色合成プリズム１４から出射される光線が効率良く第６レンズ群Ｌ６に導かれ、屈折した光線が第５レンズ群Ｌ５のレンズＬ５ｂに到達する。このとき、長焦点側で必要な主光線はＲｔｅｌｅであり、色合成プリズム１４からはＲｗｉｄｅの光線が出射されているために、ＲｔｅｌｅとＲｗｉｄｅの差が主光線の廻りに不要光として、第６レンズ群Ｌ６に到達している。

第５レンズ群Ｌ５のレンズＬ５ｂに入射した主光線は、屈折して出射されてレンズＬ５ａに到達し、レンズＬ５ａによって屈折し出射されるが、第６レンズ群Ｌ６に入射した不要光は、レンズＬ５ｂの外径側と５群鏡筒３５に照射される。

長焦点側では、各レンズに到達する光線は、必要光線は光学設計値に基づいて各レンズを透過してゆくが、ＲｔｅｌｅとＲｗｉｄｅの差の長焦点側での不要光が、複数のレンズ鏡筒に照射されながら投影されてゆく。

５群鏡筒３５に照射された不要光線は熱エネルギに代り、５群鏡筒３５の温度を高く変化させる。５群鏡筒３５の温度が異常に高温となり、樹脂材料の熱変形温度を越えると、レンズを保持できなくなる。更には、樹脂材料で構成された５群鏡筒３５が樹脂材料の融点を超えてしまい溶融することになる。

本実施例の投射レンズ鏡筒２０においては、不要光線の照射量が最も多いレンズ鏡筒は第５レンズ群Ｌ５であるが、レンズ構成によっては、第４レンズ群Ｌ４の４群鏡筒３４、第６レンズ群Ｌ６の６群鏡筒３６においても温度が上昇する場合もあり得る。

そのような場合には、４群鏡筒３４、６群鏡筒３６もポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂により成型することで、同様の効果を得られる。

投射レンズの光学系で不要光を遮断する鏡筒は、投射レンズ鏡筒２０内に構成された絞りよりも色合成プリズム１４側に多い。絞りよもり色合成プリズム１４側の鏡筒をポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂により成型してもよい。

また、レンズ群間に配置された移動絞り又は固定絞りを備えた鏡筒においても、絞りによって有害光を遮断するために高温となり、通常のポリカーボネイト樹脂では融解してしまう場合もある。

レンズを保持していない絞り鏡筒にも、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂により成型し、投射レンズ鏡筒２０を使用することが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、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。

実施例１の投射レンズ鏡筒を有する画像表示装置の光学構成図である。投射レンズ鏡筒の断面図である。投射レンズ鏡筒の光路断面図である。実施例２の投射レンズ鏡筒の短焦点状態の断面図である。実施例２の投射レンズ鏡筒の長焦点状態の断面図である。実施例３の第５鏡筒の断面図である。第５鏡筒の組立説明図である。第５鏡筒の組立説明図である。実施例４の第５鏡筒の斜視図である。実施例５の第３レンズ群〜第６レンズ群の焦点調整時の断面図である。

符号の説明

Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
Ｌ３第３レンズ群
Ｌ４第４レンズ群
Ｌ５第５レンズ群
Ｌ６第６レンズ群
１光源
１３液晶パネル
１４色合成プリズム
２０投射レンズ鏡筒
３１１群鏡筒
３２２群鏡筒
３３３群鏡筒
３４４群鏡筒
３５５群鏡筒
３６６群鏡筒
３７固定筒
３８カム筒
３９ズーム環
４０、４２カムフォロア
４１フォーカス環
４３開口絞り
４４固定絞り
５１移動絞り
６１接着剤
７１、７２Ｃリング

Claims

光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、複数の前記移動鏡筒の間に遮光手段を配置し、少なくとも１つの前記移動鏡筒と前記遮光手段とを金属材料で構成したことを特徴とする光学装置。
金属材料は熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・ｋ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記遮光手段は黒色処理としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
前記黒色処理は前記遮光手段の投射面側に施したことを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
前記遮光手段は移動可能とした請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の光学装置。
光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記移動鏡筒の材質を高結晶性樹脂により形成したことを特徴とする光学装置。
前記高結晶性樹脂は液晶ポリマ樹脂としたことを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
前記移動鏡筒は少なくとも２個所のレンズ固定用の嵌合部を有し、前記嵌合部の内径は前記レンズの外径よりも小さいことを特徴とする請求項６又は７に記載の光学装置。
前記移動鏡筒は少なくとも２個所のレンズ固定用の嵌合部を有し、前記嵌合部の間に少なくとも２個所の切欠部を形成し、該切欠部に接着剤を塗布して前記レンズを固定することを特徴とする請求項６又は７に記載の光学装置。
光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記表示デバイスに最も近いレンズ群を固定レンズ群とし、該固定レンズ群に前記移動鏡筒の移動レンズ群を隣接し、前記固定レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動レンズ群の移動量をＤ１としたとき、Ｄ１／ｆ＞０．１５となる構成を持つズームレンズ鏡筒としたことを特徴とする光学装置。
光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記表示デバイスに最も近いレンズ群を固定レンズ群とし、該固定レンズ群の投射面側に最も有効径の小さなレンズを保持する移動レンズ群を配置し、前記固定レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動レンズ群の移動量をＤ２としたときに、Ｄ２／ｆ＞０．１５となる構成を持つズームレンズ鏡筒としたことを特徴とする光学装置。
光源からの照射光を用いて、複数の移動鏡筒によりレンズを保持した投射光学系を介して表示デバイス上の表示画像を投射面上に投射する光学装置であって、前記表示デバイスに最も近いレンズ群を固定レンズ群とし、前記固定レンズ群の投射面側に最も有効径の小さなレンズを保持する移動レンズ群を配置し、前記固定レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動レンズ群と前記固定レンズ群の間隔をＤ３としたときに、Ｄ３／ｆ＞０．１５となる構成を持つズームレンズ鏡筒としたことを特徴とする光学装置。