JP4953910B2

JP4953910B2 - レンズ位置決め治具、及びレンズ鏡筒取付方法

Info

Publication number: JP4953910B2
Application number: JP2007123671A
Authority: JP
Inventors: 紗綾香伊庭; 清水　　仁
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-05-08
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-05-08
Also published as: US20090027783A1; US7830625B2; JP2008281640A

Description

本発明は、筐体にレンズ鏡筒を取り付ける際に用いられるレンズ位置決め治具と、このレンズ位置決め治具を用いたレンズ鏡筒取付方法と、このレンズ位置決め治具及びレンズ鏡筒取付方法によって筐体にレンズ鏡筒が取り付けられたレンズ装置に関する。

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。

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投写光学系と、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（例えば、特許文献１参照）。

収束光学系は、レンズ鏡筒内に複数枚の収束レンズが組み込まれたもので、このレンズ鏡筒がレンズ筐体の一端部に設けられた鏡筒取付部に取り付けられる。また、ミラーに入射される画像を歪みなく適切に収束させるため、収束光学系を構成するレンズの一部を別の第２レンズ鏡筒に組み込み、この第２レンズ鏡筒をレンズ筐体の一端部に取り付けられる第１レンズ鏡筒とミラーとの間に配置する場合がある。

上記収束光学系では、第１レンズ鏡筒と第２レンズ鏡筒の光軸にずれが生じると画質が悪化する。そのため、従来の投写レンズユニットでは、第１レンズ鏡筒が取り付けられる鏡筒取付部に対し、第２レンズ鏡筒が取り付けられる取付部の成形精度を向上させ、第２レンズ鏡筒が取付部に取り付けられたときに光軸中心が合うようにしている。または、例えば特許文献２記載のレンズ装置のように、レンズ鏡筒に複数本のセットビスを当接させ、各ビスの締緩により光軸調整を行なっている。
特開２００５−３５２２９３号公報特開２００１−１０００７１号公報

しかし、レンズ筐体及び第２レンズ鏡筒がプラスチックの成形品の場合、十分な精度を得ることができないという問題がある。整形後に追加工することも考えられるが、コストアップが大きくなる。

また、セットビスによって行なう光軸調整は、レンズや鏡筒に歪みが生じさせて画質の悪化を助長する可能性がある。また、複数の製品に対する再現性が低く、１回の光軸調整に時間がかかり、ある程度の熟練した技能も必要になるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するために、レンズ筐体の鏡筒取付部に高度な加工精度で加工しなくても、レンズ鏡筒を精度よく固定することができるレンズ位置決め治具、レンズ鏡筒取付方法、レンズ装置を提供する。

上記課題を解決するために本発明のレンズ位置決め治具は、第１レンズ鏡筒が挿入される鏡筒挿入部と、第１レンズ鏡筒の外周に設けられた第１フランジが取り付けられる鏡筒取付部と、第２レンズ鏡筒の外周に設けられた第２フランジが第１レンズ鏡筒の光軸に直交する方向から挿入され、第２レンズ鏡筒を第１レンズ鏡筒の光軸上で保持する鏡筒取付溝とを有する筐体に、第２レンズ鏡筒を取り付ける際に第２レンズ鏡筒のレンズを位置決めするレンズ位置決め治具であり、鏡筒取付部を位置決めして筐体を保持する筐体保持手段と、筐体が筐体保持手段によって保持されたときに鏡筒挿入部から挿入され、第２レンズ鏡筒のレンズが鏡筒取付部に対して予め設定された位置及び角度となり、かつ第２フランジが鏡筒取付溝に接触しないように第２レンズ鏡筒のレンズを吸着保持するレンズ保持手段から構成したものである。

また、本発明のレンズ鏡筒取付方法は、筐体保持手段に第１フランジを位置決めして、鏡筒取付溝に第２レンズ鏡筒が挿入された筐体を保持させ、鏡筒挿入部に挿入されたレンズ保持手段に、鏡筒取付部に対して予め設定された位置及び角度となり、かつ第２フランジが鏡筒取付溝に接触しないように第２レンズ鏡筒のレンズを吸着保持させ、第２レンズ鏡筒と鏡筒取付溝との隙間に接着剤を充填し、接着剤を固化させるようにしたものである。

また、本発明のレンズ装置は、外周にフランジが設けられたレンズ鏡筒と、フランジよりも広い幅を有し、フランジが光軸に直交する方向から挿入される鏡筒取付溝が設けられた筐体を備え、レンズ鏡筒は、フランジが鏡筒取付溝に接触しない状態でこれらの間に充填された接着剤により固定されるようにしたものである。

本発明のレンズ位置決め治具によれば、筐体を筐体保持手段に保持させ、第２レンズ鏡筒のレンズをレンズ保持手段に吸着保持させるだけで、鏡筒取付部とレンズとの高精度な位置決めが完了するので、経験の乏しい作業者であっても簡単に、かつ短時間で位置決めを完了することができる。また、レンズ位置決め治具によりレンズの位置決め精度の再現性が高くなるため、高い光学性能を得ることができる。

また、本発明のレンズ鏡筒取付方法及びレンズ装置は、第２フランジと鏡筒取付溝とが接触しない状態で接着剤で固定するようにしたので、筐体にレンズ鏡筒を位置決めする高精度な鏡筒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。

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に対する傾斜角度が小さくなるように配置されている。

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。

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。

図２に示すように、投写レンズユニット１１は、第１光学系１５及び第２光学系１６からなる収束光学系１７と、ミラー１８と、投写光学系１９と、これらを保持するレンズ筐体２０から構成されている。図３に示すように、レンズ筐体２０は、遮光性を有するプラスチックにより、上面に矩形の開口２１が設けられた略箱状に形成されており、第１光学系１５が取り付けられる鏡筒取付部２２と、投写光学系１９が取り付けられる投写用フランジ２３と、画像生成ユニット１０への接続に用いられる接続用フランジ２４とを備えている。

収束光学系１７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１８に出射する。収束光学系１７を構成する第１光学系１５は、第１レンズ鏡筒２７と、この第１レンズ鏡筒２７に保持される収束レンズ２８から構成されている。この第１光学系１５は、レンズ筐体２０の一端部に形成された鏡筒挿入穴２９に第１レンズ鏡筒２７が挿入され、外周に設けられた矩形の第１フランジ２７ａが、凹状に形成された矩形の鏡筒取付部２２に挿入されてネジ等により固定される。

第２光学系１６は、第２レンズ鏡筒３２と、この第２レンズ鏡筒３２に保持される収束レンズ３３から構成される。第２レンズ鏡筒３２は、外周に設けられた第２フランジ３２ａがレンズ筐体２０の内壁面に２本の突条で形成された鏡筒取付溝３４に挿入される。鏡筒取付溝３４は、第２フランジ３２ａの外形及び厚みよりも広く形成されており、第２レンズ鏡筒３２は、鏡筒取付溝３４に第２フランジ３２ａが接触しない状態で、鏡筒取付溝３４の挿入口３４ａと、レンズ筐体２０に貫通するように設けられた充填穴３５から接着剤が充填されてレンズ筐体２０に固定される。

ミラー１８は、収束光学系１７から入射された画像光を光軸Ｌ２に沿って投写光学系１９に反射するように、光軸Ｌ１及びＬ２に対して４５度の角度で傾斜されている。ミラー１８は、レンズ筐体２０に形成されたミラー１８の外形よりも大きなミラー開口３８内に接触しないように収納され、ミラー１８の外周とミラー開口３８との間の空隙内に充填された接着剤によって固定される。

投写光学系１９は、投写用フランジ２３に設けられた複数の取付穴２３ａにネジで固定される基板４１と、この基板４１に取り付けられる投写レンズ鏡筒４２と、この投写レンズ鏡筒４２に保持される投写レンズ４３から構成されている。この投写光学系１９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。

次に、レンズ筐体２０に第２レンズ鏡筒３２を固定する際に用いるレンズ位置決め治具について説明する。図４に示すレンズ位置決め治具４６は、作業台上等に設置される基台部４７と、この基台部４７上に設けられた矩形の筐体保持部４８と、筐体保持部４８上に設けられた円筒形状のレンズ保持部４９と、レンズ保持部４９を介して収束レンズ３０を吸着するエアポンプ５０から構成されている。

筐体保持部４８は、鏡筒取付部２２に嵌合可能な矩形のブロック状に形成されている。図５及び図６に示すように、レンズ筐体２０がレンズ位置決め治具４６に取り付けられると、筐体保持部４８が鏡筒取付部２２に嵌合され、レンズ筐体２０を位置決めして保持する。

レンズ保持部４９は、その先端に第２レンズ鏡筒３２に挿入された収束レンズ３３を吸着保持する保持面５３が設けられている。レンズ保持部４９内には、保持面５３から基台部４７の側面まで接続されたエア通路５４が設けられており、このエア通路５４とエアポンプ５０とがパイプ５５等で接続されている。

保持面５３は、筐体保持部４８によって保持されたレンズ筐体２０の鏡筒取付部２２に対して、収束レンズ３３を予め設定された位置及び角度で保持し、かつ第２フランジ３２ａが鏡筒取付溝３４に接触しないように配置されている。そのため、筐体保持部４８に鏡筒取付部２２を固定し、レンズ保持部４９に収束レンズ３３を吸着保持させることで、鏡筒取付部２２と収束レンズ３３との位置決めが完了する。

次に、上記レンズ位置決め治具４６を用いた第２レンズ鏡筒３２の取付方法について説明する。図４に示すように、レンズ筐体２０の鏡筒取付溝３４に第２レンズ鏡筒３２を挿入して仮装着し、鏡筒挿入穴２９をレンズ保持部４９の上方から挿入する。これにより、図５に示すように、筐体保持部４８が鏡筒取付部２２に嵌合し、レンズ筐体２０を位置決めして保持する。また、レンズ保持部４９は、第２レンズ鏡筒３２内に挿入されて収束レンズ３３に当接する。

エアポンプ５０を作動させると、収束レンズ３３がレンズ保持部４９の保持面５３に吸着保持され、鏡筒取付部２２に対して位置決めされる。また、第２フランジ３２ａは、鏡筒取付溝３４に接触しない状態で保持される。

図６に示すように、収束レンズ３３の位置決め後、例えば、ディスペンサ６０によって紫外線硬化型の接着剤を鏡筒取付溝３４の挿入口３４ａと、充填穴３５から充填し、紫外線ランプ６１で紫外線を照射して固化させる。

以上のように、鏡筒取付部２２と収束レンズ３３との位置決めは、レンズ位置決め治具４６に第２レンズ鏡筒３２が仮装着されたレンズ筐体２０を取り付けるだけで完了するので、経験の少ない作業者であっても短時間で、簡単に、ミスなく、高精度に位置決めを行なうことができる。また、第２フランジ３２ａと鏡筒取付溝３４とを接触させずに接着剤で固定するようにしたので、鏡筒取付溝３４を高精度に形成する必要がない。これにより、投写レンズユニット１１をコストダウンすることができる。

なお、上記実施形態では、リアプロジェクション装置の投写レンズユニットを例に説明したが、その他のレンズユニット、光学装置等にも適用可能であり、ミラー以外の光学部品の位置決めにも適用することができる。

リアプロジェクション装置の一例を示す概略図である。投写レンズユニットの構成を示す断面図である。レンズ筐体の外観形状を示す斜視図である。レンズ位置決め治具の構成を示す外観斜視図である。レンズ位置決め治具によるレンズ筐体の保持状態を示す斜視図である。第２レンズ鏡筒取付時の状態を示す断面図である。

符号の説明

２リアプロジェクション装置
１１投写レンズユニット
１５第１光学系
１６第２光学系
１７収束光学系
１８ミラー
１９投写光学系
２０レンズ筐体
２２鏡筒取付部
２７第１レンズ鏡筒
２９鏡筒挿入穴
３２第２レンズ鏡筒
３３収束レンズ
３４鏡筒取付溝
４６レンズ位置決め治具
４８筐体保持部
４９レンズ保持部
５０エアポンプ

Claims

第１レンズ鏡筒がその光軸方向から挿入される鏡筒挿入部と、前記第１レンズ鏡筒の外周に設けられた第１フランジが取り付けられる鏡筒取付部と、第２レンズ鏡筒の外周に設けられた第２フランジが前記第１レンズ鏡筒の光軸に直交する方向から挿入され、前記第２レンズ鏡筒を前記第１レンズ鏡筒の光軸上で保持する鏡筒取付溝とを有する筐体に、前記第２レンズ鏡筒を位置決めするレンズ位置決め治具において、
前記鏡筒取付部を位置決めして前記筐体を保持する筐体保持手段と、
前記筐体保持手段に対する距離が一定となるように前記筐体保持手段と一体に設けられていて、前記筐体が前記筐体保持手段によって保持されたときに前記鏡筒挿入部から前記筐体内に挿入されるレンズ保持手段であり、前記第２レンズ鏡筒のレンズが前記鏡筒取付部に対して予め設定された位置及び角度に配置され、かつ前記第２フランジが前記鏡筒取付溝に接触しないように前記第２レンズ鏡筒のレンズを吸着保持する前記レンズ保持手段と、を備えることを特徴とするレンズ位置決め治具。
第１レンズ鏡筒がその光軸方向から挿入される鏡筒挿入部と、前記第１レンズ鏡筒の外周に設けられた第１フランジが取り付けられる鏡筒取付部と、第２レンズ鏡筒の外周に設けられた第２フランジが前記第１レンズ鏡筒の光軸に直交する方向から挿入され、前記第２レンズ鏡筒を前記第１レンズ鏡筒の光軸上で保持する鏡筒取付溝とを有する筐体に、前記第２レンズ鏡筒を取り付けるレンズ鏡筒取付方法において、
レンズ位置決め治具の筐体保持手段によって前記鏡筒取付部を位置決めして、前記鏡筒取付溝に前記第２レンズ鏡筒が挿入されている前記筐体を保持する工程と、
前記筐体保持手段に対する距離が一定となるように前記筐体保持手段と一体に設けられていて、前記筐体が前記筐体保持手段によって保持されたときに前記鏡筒挿入部から前記筐体内に挿入されるレンズ保持手段により、前記第２レンズ鏡筒のレンズが前記鏡筒取付部に対して予め設定された位置及び角度に配置され、かつ前記第２フランジが前記鏡筒取付溝に接触しないように、前記第２レンズ鏡筒のレンズを吸着保持する工程と、
前記第２レンズ鏡筒と前記鏡筒取付溝との隙間に接着剤を充填する工程と、
前記接着剤を固化させる工程と、
を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒取付方法。