JP2004341194A - 投射レンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】不要光を除去して、ゴーストの発生を抑える。
【解決手段】レンズ２１が取り付けられた本体１５のスクリーン側端部に、レンズ中心に張る画角αの最外側を仕切るフード３１を備えた。フード３１は、遮光板３２と、遮光筒３３とを備え、遮光板３２の遮光高さをＨ、遮光筒３３の長さをＬとしたとき、画角αに対して、ｔａｎ（α／２）＝Ｈ／Ｌの関係を満たすようにＨとＬを設定した。具体的には、Ｈ／Ｌ＝０．７４〜０．９４の関係を満たすように設定した。遮光筒３３の内面には、不要光を吸収し、反射させ又は散乱させる表面処理を施した。具体的には、散乱溝３５を設けた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクター等に用いられて、光源側の画像等をスクリーンへ投影する投射レンズユニットに関し、特に不要光の処理手段を改良した投射レンズユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プロジェクター等においては、例えばハイビジョン画像のような、画像の高精細化に伴い、投射画像の品位（画質）の安定化が要求されている。このため、投射レンズユニットについても高い性能が要求される。
【０００３】
この場合において、不要光によるゴーストの発生が問題になる。即ち、ＣＲＴからの光束のうち、投射レンズの外周部に入射した不要光がスクリーン上に三日月状などのゴーストを発生させることがあるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するものとしては、例えば特許文献１の投射レンズがある。この投射レンズは、画像の形状に適合した形状の開口部により不要光を遮断するマスクを設けている。また、マスクの開口部の形状をズーミング動作に合わせて変化させる手段を設けている。しかしこの場合、部品点数が増えて構造が複雑になり、コストが嵩んでしまう。
【０００５】
このため、簡単な構造でゴーストの発生を抑える投射レンズユニットとして、図２に示す構成のものがある。
【０００６】
図中の１はＣＲＴである。このＣＲＴ１に投射レンズユニット２が取り付けられている。そして、ＣＲＴ１で作成された画像が投射レンズユニット２で拡大されてスクリーン（図示せず）に投影される。
【０００７】
投射レンズユニット２は、レンズ３と、内鏡筒４と、外鏡筒５とから構成されている。レンズ３は、内鏡筒４内に取り付けられた内側レンズ３Ａ、中間レンズ３Ｂ及び外側レンズ３Ｃの３枚のレンズを組み合わせて構成されている。
【０００８】
そして、三日月状のゴーストの発生を抑えるために、内側レンズ３Ａの外周縁に墨塗り部３Ｄが設けられていた。
【０００９】
内鏡筒４の先端部にはフード６が取り付けられているが、このフード６は不要光の除去に対しては何ら寄与していない。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１９４０６５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記構成の投射レンズユニットの場合、内側レンズ３Ａの外周縁に墨塗り部３Ｄを設けて不要光の入射を防ぐようにしているが、この墨塗り部を設ける場合、墨塗り工程が必要になる。即ち、作業工程が１つ増えることになり、作業効率が悪くなる。さらに、その分の作業コストが発生してしまう。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、墨塗り工程を削除して作業効率の向上及び作業コストの低減を図った投射レンズユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために第１の発明に係る投射レンズユニットは、１又は複数枚のレンズが取り付けられた本体のスクリーン側端部を、レンズ中心に張る画角の最外側に沿って形成したことを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、本体のスクリーン側端部で、レンズ中心に張る画角の最外側の外側を通る不要光（画像に悪影響を及ぼす不要光）を除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。
【００１５】
第２の発明の係る投射レンズユニットは、１又は複数枚のレンズが取り付けられた本体のスクリーン側端部に、レンズ中心に張る画角の最外側を仕切るフードを備えことを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、レンズ中心に張る画角の最外側を仕切るフードによって、画角の最外側の外側を通る不要光を除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。
【００１７】
上記フードは、上記本体のスクリーン側端部に上記レンズの光軸に垂直な面に沿って配設された環状板状の遮光板と、上記本体のスクリーン側端部からスクリーン側へ延出して設けられた遮光筒とを備え、上記遮光板の遮光高さをＨ、上記遮光筒の長さをＬとしたとき、上記画角αに対して、ｔａｎ（α／２）＝Ｈ／Ｌの関係を満たすことが望ましい。
【００１８】
上記構成により、ｔａｎ（α／２）＝Ｈ／Ｌの関係を満たすように、遮光板の遮光高さＨ及び遮光筒の長さＬを設定することで、画角の最外側の外側を通る不要光を除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。
【００１９】
上記遮光板の遮光高さＨ及び上記遮光筒の長さＬは、Ｈ／Ｌ＝０．７４〜０．９４の関係を満たすことが望ましい。
【００２０】
上記構成により、Ｈ／Ｌ＝０．７４〜０．９４の関係を満たすように、遮光板の遮光高さＨ及び遮光筒の長さＬを設定することで、画角の最外側の外側を通る不要光を除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。
【００２１】
上記フードの内面は、不要光を吸収し、反射させ又は散乱させる表面処理を施したことが望ましい。
【００２２】
上記構成により、フードの内面の表面処理によって、画角の最外側の外側を通る不要光を吸収し、反射させ又は散乱させて除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。
【００２３】
上記フードは、複数に分割し、不要光が通る部分に取り付けることが望ましい。
【００２４】
上記構成により、複数に分割したフードを、不要光が通る部分を中心に取り付ける。不要光が通る部分のみに取り付けてもよく、不要光が通る部分を含めて全体に取り付けてもよい。このフードによって、画角の最外側の外側を通る不要光を除去して、ゴーストの発生を抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る投射レンズユニットの実施形態を図面を参照しながら詳述する。ここでは、上記従来の技術と同様に、投射レンズユニットをプロジェクターに用いた場合を例に説明する。
【００２６】
図１は投射レンズユニットを示す側面断面図、図３はフードを示す要部拡大断面図である。
【００２７】
プロジェクターの場合は、図１に示すように、ＣＲＴ１１で画像が作成され、その画像が投射レンズユニット１２で拡大され、反射鏡（図示せず）を介して、又は直接にスクリーン（図示せず）に投影される。
【００２８】
ＣＲＴ１１は画像を作成するための装置である。ＣＲＴ１１の前面（図１中の左側面）は平坦面状に形成され、この前面に後述するカプラ１４が取り付けられる。
【００２９】
投射レンズユニット１２は、ＣＲＴ１１で作成された画像をスクリーンに焦点を合わせて投影するための部材である。この投射レンズユニット１２は、カプラ１４と、レンズユニット本体１５とから構成されている。
【００３０】
カプラ１４は、レンズユニット本体１５をＣＲＴ１１に固定するための部材である。このカプラ１４は、外筒部１６と、凹エレメント１７と、冷却液１８とから構成されている。外筒部１６は、ほぼ円筒状に形成され、その基端部（図１中の右側端部）がＣＲＴ１１の前面の周縁部に当接されている。外筒部１６の基端面とＣＲＴ１１の前面との間は密封されている。外筒部１６の先端部には、凹エレメント１７を固定する抑え板としてのフランジ部１９が設けられている。
【００３１】
凹エレメント１７は、ＣＲＴ１１の前面、外筒部１６及び冷却液１８と相まって凹レンズを形成するための部材である。凹エレメント１７は、断面がほぼ円形状又はほぼ楕円形状に窪ませて形成されている。凹エレメント１７の周縁の外側面（図１中の左側面）には、遮光板１７Ａが設けられている。この遮光板１７Ａは、ＣＲＴ１１からの映像光（ＣＲＴ１１の前面に映し出される映像の光）のみを通してその外側の不要光を除去するための部材である。遮光板１７Ａは、凹エレメント１７の周縁を覆うように、環状の板材で構成されている。さらに、遮光板１７Ａは、光を吸収するように、黒色の合成樹脂で形成されている。遮光板１７Ａの内側縁部は、ＣＲＴ１１からレンズユニット本体１５に入射する映像光の縁の部分を覆う位置まで内側へ延ばして形成されている。これにより、遮光板１７Ａは、レンズユニット本体１５への入射光のうち映像光の外側に位置する不要光を除去するようになっている。
【００３２】
冷却液１８は、カプラ１４の凹レンズの一部を構成すると共に、ＣＲＴ１１からの熱を吸収するための液体である。この冷却液１８は、外筒部１６と、凹エレメント１７と、ＣＲＴ１１の前面とで密封された空間内に充填されて、凹レンズを構成する。
【００３３】
レンズユニット本体１５は、ＣＲＴ１１からの光を直接に制御してＣＲＴ１１で作成された画像をスクリーンに投影させるための部材である。このレンズユニット本体１５は、レンズ２１と、内鏡筒２２と、外鏡筒２３とから構成されている。
【００３４】
レンズ２１は、設計に応じて凹レンズ又は凸レンズが、単体で又は複数枚組み合わされて構成されている。ここでは、内側レンズ２１Ａ、中間レンズ２１Ｂ及び外側レンズ２１Ｃの３枚のレンズを組み合わせて構成されている。
【００３５】
内鏡筒２２は、各レンズ２１を設計位置に合わせて正確に支持するための部材である。内鏡筒２２の内側面にはレンズ支持部２４が設定間隔毎に設けられ、各レンズ２１を設定位置で正確に支持している。内鏡筒２２の外周には、外鏡筒２３に支持された状態で外鏡筒２３から出没する際に摺接する摺接部２５が設けられている。内鏡筒２２は、摺接部２５で外鏡筒２３に支持され、フォーカスロックネジ２６で外鏡筒２３に固定されている。そして、このフォーカスロックネジ２６を外すだけで、内鏡筒２２を外鏡筒２３から取り外して、別の設計の内鏡筒２２に取り替えることができるようになっている。また、同一の外鏡筒２３に種々の内鏡筒２２を付け替えることで、ＣＲＴ１１に種々の設計のレンズユニット本体１５を取り付けることができる。さらに、内鏡筒２２の外周には、フォーカスロックネジ２６がねじ込まれるナット部２７が、外鏡筒２３の内周面に接触する位置まで延出して設けられている。内鏡筒２２は外鏡筒２３にのみ支持され、カプラ１４には接触していない。
【００３６】
内鏡筒２２のスクリーン側端部には、フード３１が設けられている。このフード３１は、レンズ中心に張る画角の最外側を仕切るための部材である。フード３１は、遮光板３２と遮光筒３３とから構成されている。
【００３７】
遮光板３２は、レンズユニット本体１５の光軸に垂直な面に沿って配設された環状板状に形成されている。この環状板状の遮光板３２が、外側レンズ２１Ｃの周縁をその外側から覆って設けられている。
【００３８】
遮光筒３３は、レンズユニット本体１５のスクリーン側端部からスクリーン側へ延出して設けられている。遮光筒３３は、外側レンズ２１Ｃを支持する内鏡筒２２をそのまま延長して、環状筒状に形成されている。
【００３９】
遮光板３２及び遮光筒３３の先端部（遮光板３２の内側端部及び遮光筒３３のスクリーン側端部）は、レンズ中心に張る画角の最外側に沿って形成されている。即ち、遮光板３２の遮光高さをＨ、遮光筒３３の長さをＬとしたとき、これらＨ、Ｌが画角αに対して、次の式（１）の関係を満たすように設定されている。
【００４０】
ｔａｎ（α／２）＝Ｈ／Ｌ …（１）
具体的には、Ｈ／Ｌ＝０．７４〜０．９４の関係を満たすように設定されている。このＨ／Ｌの具体的な値は、レンズ２１の種類によって異なる画角αの値に応じて設定する。
【００４１】
フード３１は、光を吸収するように、黒色の合成樹脂で形成されている。フード３１の遮光筒３３の内側面には、図３に示すように、散乱溝３５が施されている。この散乱溝３５は、遮光筒３３の内側面全面に、その円周方向に刻まれたＶ字溝によって構成されている。散乱溝３５は、レンズ中心に張る画角の最外側の外側を通る不要光を散乱させて除去すると共に、不要光を吸収する面積を広げるための溝である。これにより、遮光筒３３の内側面に当たった不要光は、まず黒色の合成樹脂の表面で吸収され、吸収されずに反射した光は散乱溝３５で散乱されて、除去されるようになっている。
【００４２】
外鏡筒２３は、図１に示すように、カプラ１４に固定された状態で内鏡筒２２を収納して摺動可能に支持するための部材である。外鏡筒２３の内周面には内鏡筒２２の摺接部２５と摺接する内鏡筒支持部３７が設けられている。これにより、外鏡筒２３は、内鏡筒２２を支持して、その出没動を許容している。外鏡筒２３は、脚部３８を介してカプラ１４に固定されている。
【００４３】
［動作］
以上の構成の投射レンズユニット１２では、ゴーストが次のようにして除去される。
【００４４】
ＣＲＴ１１で作成された画像は、投射レンズユニット１２で拡大されて、画角αの角度に広げられる。そして、画角αの限度まで広げられた画像は、スクリーンの全面に投影される。
【００４５】
このとき、ＣＲＴ１１から凹エレメント１７を介して内鏡筒２２に入射する映像光は、遮光板１７Ａを通過する。そして、内鏡筒２２への入射光のうち映像光の外側に位置する不要光は、遮光板１７Ａに当たって除去され、映像光のみが内鏡筒２２に入射する。
【００４６】
さらに、内鏡筒２２から出射する映像光のうち画角αの最外側の外側に不要光が存在する場合は、その不要光はフード３１の遮光板３２及び遮光筒３３に当たる。遮光板３２に当たって不要光はその一部が遮光板３２の内側表面で吸収され、他は内鏡筒２２内に反射されて除去される。遮光筒３３に当たって不要光は、その一部が遮光筒３３の内側表面で吸収され、他は散乱溝３５で散乱されて除去される。
【００４７】
［効果］
以上のように、遮光板１７Ａで、ＣＲＴ１１から内鏡筒２２に入射する映像光の外側に位置する不要光を除去することができる。さらに、フード３１の遮光板３２及び遮光筒３３で、画角αの最外側の外側を通る不要光を除去することができる。このため、スクリーン上にゴーストが発生するのを抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。この結果、投射レンズユニット１２に対する信頼性が向上する。
【００４８】
［変形例］
（１） 上記実施形態では、フード３１を遮光板３２及び遮光筒３３で構成したが、遮光板３２又は遮光筒３３の一方のみで構成してもよい。遮光板３２又は遮光筒３３を、画角αの最外側に沿って設けることにより、画角αの最外側の外側を通る不要光を除去することができる。
【００４９】
また、遮光筒３３を単純な筒体で構成したが、例えば複数の筒状で構成して伸縮できる構成にして遮光筒３３の長さＬを調整できるようにしてもよい。これにより、レンズの設計変更等で画角αが変わる場合にも対応することができる。
【００５０】
（２） 上記実施形態では、フード３１を環状に形成したが、フード３１を複数に分割し、不要光が通る部分に取り付けるようにしてもよい。不要光が通る部分のみに取り付けてもよく、不要光が通る部分を中心にして周囲まで取り付けてもよい。不要光が通る部分を含めて全体に取り付けてもよい。このフード３１によって、画角の最外側の外側を通る不要光を除去して、ゴーストの発生を抑えることができる。
【００５１】
（３） 上記実施形態では、フード３１の遮光筒３３の内側面にのみ散乱溝３５を設けたが、遮光板３２の内側面のみに、又は遮光板３２及び遮光筒３３の両方の内側面に、散乱溝３５を設けてもよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００５２】
（４） 上記実施形態では、フード３１の遮光筒３３の内側面に散乱溝３５を設けることにより、不要光を主に散乱させて除去するようにしたが、不要光を吸収又は反射させて除去するようにしてもよい。不要光を吸収させる場合は、遮光板３２又は遮光筒３３の内側面に、つや消し等の光を吸収しやすい表面処理を施す。不要光を反射させる場合は、遮光板３２又は遮光筒３３の内側面に、鏡面仕上げ等の光を反射しやすい表面処理を施す。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００５３】
（５） 上記実施形態では、投射レンズユニット１２をプロジェクターに用いた場合を例に説明したが、プロジェクターに限らず、他の光学機器に用いてもよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００５５】
（１） 本体のスクリーン側端部を、レンズ中心に張る画角の最外側に沿って形成したので、本体のスクリーン側端部で、レンズ中心に張る画角の最外側の外側を通る不要光を除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えてスクリーン上にコントラストの高い鮮明な画像を映し出すことができる。この結果、投射レンズユニットに対する信頼性が向上する。
【００５６】
（２） 本体のスクリーン側端部に、レンズ中心に張る画角の最外側を仕切るフードを備えたので、このフードによって、画角の最外側の外側を通る不要光を除去することができ、ゴーストの発生を抑えることができる。
【００５７】
（３） 上記フードが遮光板と遮光筒とを備え、上記遮光板の遮光高さＨ、上記遮光筒の長さＬ、上記画角αに対して、ｔａｎ（α／２）＝Ｈ／Ｌの関係を満たすように、遮光高さＨ及び長さＬを設定することで、この遮光板及び遮光筒によって画角の最外側の外側を通る不要光を除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えることができる。
【００５８】
（４） Ｈ／Ｌ＝０．７４〜０．９４の関係を満たすように、上記遮光板の遮光高さＨ及び上記遮光筒の長さＬを設定することで、画角の最外側の外側を通る不要光を除去することができ、ゴーストの発生を抑えることができる。
【００５９】
（５） 上記フードの内面に、不要光を吸収し、反射させ又は散乱させる表面処理を施したので、この表面処理によって、画角の最外側の外側を通る不要光を吸収し、反射させ又は散乱させて除去することができる。これにより、ゴーストの発生を抑えることができる。
【００６０】
（６） 上記フードを複数に分割し、不要光が通る部分に取り付けることにより、画角の最外側の外側を通る不要光を除去して、ゴーストの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る投射レンズユニットを示す側面断面図である。
【図２】従来の投射レンズユニットを示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る投射レンズユニットのフードを示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１１：ＣＲＴ、１２投射レンズユニット、１４：カプラ、１５：レンズユニット本体、１６：外筒部、１７：凹エレメント、１８：冷却液、１９：フランジ部、２１：レンズ、２１Ａ：内側レンズ、２１Ｂ：中間レンズ、２１Ｃ：外側レンズ、２２：内鏡筒、２３：外鏡筒、２４：レンズ支持部、２５：摺接部、２６：フォーカスロックネジ、２７：ナット部、３１：フード、３２：遮光板、３３：遮光筒、３５：散乱溝、３７：内鏡筒支持部、３８：脚部、Ｈ：遮光板３２の遮光高さを、Ｌ：遮光筒３３の長さ、α：画角。

Claims (6)

1. １又は複数枚のレンズが取り付けられた本体のスクリーン側端部を、レンズ中心に張る画角の最外側に沿って形成したことを特徴とする投射レンズユニット。
2. １又は複数枚のレンズが取り付けられた本体のスクリーン側端部に、レンズ中心に張る画角の最外側を仕切るフードを備えたことを特徴とする投射レンズユニット。
3. 請求項２に記載の投射レンズユニットにおいて、
   上記フードが、上記本体のスクリーン側端部に上記レンズの光軸に垂直な面に沿って配設された環状板状の遮光板と、上記本体のスクリーン側端部からスクリーン側へ延出して設けられた遮光筒とを備え、
   上記遮光板の遮光高さをＨ、上記遮光筒の長さをＬとしたとき、上記画角αに対して、ｔａｎ（α／２）＝Ｈ／Ｌの関係を満たすことを特徴とする投射レンズユニット。
4. 請求項３に記載の投射レンズユニットにおいて、
   上記遮光板の遮光高さＨ及び上記遮光筒の長さＬが、Ｈ／Ｌ＝０．７４〜０．９４の関係を満たすことを特徴とする投射レンズユニット。
5. 請求項２ないし４のいずれか１項に記載の投射レンズユニットにおいて、
   上記フードの内面に、不要光を吸収し、反射させ又は散乱させる表面処理を施したことを特徴とする投射レンズユニット。
6. 請求項２ないし５のいずれか１項に記載の投射レンズユニットにおいて、
   上記フードを複数に分割し、不要光が通る部分に取り付けることを特徴とする投射レンズユニット。

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