JP2001108881A - 光学素子駆動装置および光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カム筒に形成した片面カムにコロ押えリング
によって光学素子に設けられたコロを押し付けるように
する構成では、部品点数が増加して組立性が悪くなった
りコスト増につながったりする。 【解決手段】 カム筒１を光軸回りで回転させ、このカ
ム筒の内周側に形成された光軸方向を向くカム面により
光学素子４，５，６を光軸方向に駆動する光学素子駆動
装置において、上記カム筒における周方向の所定位相範
囲に光軸方向一方を向く第１のカム面１１ａ，１１ｂ，
１１ｃを形成するとともに、上記所定の位相範囲とは異
なる位相範囲に光軸方向他方を向く第２のカム面１２
ａ，１２ｂ，１２ｃを形成し、これら第１および第２の
カム面により光学素子を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影装置やプロジ
ェクタ等の光学機器に用いられる光学素子駆動装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ズームレンズは少なくとも２群に構成さ
れたレンズ群をそれぞれ独立に光軸方向へ動かす必要が
ある。この場合、金属製のカム筒を用いればコストが高
くなり、プラスチックモールド成型されたカム筒を用い
ればコストを削減することが可能となる。

【０００３】ところが、一般に、レンズ群を保持する保
持枠に設けられるコロ（カム筒に形成されるカム面に当
接するカムフォロア）は、保持枠の外周にコロ軸が光軸
に向くように設けられるので、カム筒においてはカム面
を光軸方向を向くように形成する必要がある。そして、
このようなカム面をプラスチックモールド成型するに
は、型を光軸方向に抜く必要があり、一体成型では光軸
方向一方を向くカム面しか形成できない。

【０００４】なお、特開平５−５８１９号公報には、カ
ム筒とは別にコロ押えリングを設け、カム筒に形成され
たカム面とコロ押えリングに形成されたカム面とを対向
させるとともにコロ押えリングをカム筒のカム面側に付
勢して、両カム面によりコロを挟み込むようにした構成
が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報提案の構成では、カム筒以外にコロ押えリングが必要
となり、部品点数が増加して組立性が悪くなったりコス
ト増につながったりするという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、光軸方向一方を向くカ
ム面を光軸方向他方を向くカム面とをプラスチックモー
ルド型の光軸方向２方向抜きによって形成したカム筒を
用いて、部品点数の減少等を図れるようにした光学素子
駆動装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、カム筒を光軸回りで回転させ、この
カム筒の内周側に形成された光軸方向を向くカム面によ
り光学素子を光軸方向に駆動する光学素子駆動装置にお
いて、上記カム筒における周方向の所定位相範囲に光軸
方向一方を向く第１のカム面を形成するとともに、上記
所定位相範囲とは異なる位相範囲（例えば、上記所定位
相範囲に対して９０度以下の位相差を有する位相範囲）
に光軸方向他方を向く第２のカム面を形成し、これら第
１および第２のカム面により光学素子を駆動するように
している。なお、光学素子には、上記第１のカム面に当
接する第１のカムフォロアと上記第２のカム面に当接す
る第２のカムフォロアとを設ける。

【０００８】これにより、カム筒をプラスチックモール
ド成型する場合に、光軸方向一方に抜く型によって第１
のカム面を、光軸方向他方に抜く型によって第２のカム
面をそれぞれ容易に形成することが可能となる。つま
り、カム筒を光軸方向２方向への型抜きのみによって成
型することが可能となり、製造コストや部品点数の削減
を図ることが可能となる。しかも、両カム面によって光
学素子を光軸方向両側から保持できるため、安定した光
学性能を得ることが可能である。

【０００９】なお、カム筒に複数の光学素子をそれぞれ
駆動する第１および第２のカム面の組を光軸方向に複数
形成した場合には、これら複数の組における第１のカム
面の径を光軸方向一方から他方に向かって順に小さく
し、上記複数の組における第２のカム面の径を光軸方向
他方から一方に向かって順に小さくする。

【００１０】これにより、上記複数組のカム面を光軸方
向２方向への型抜きによって成型することが可能とな
る。

【００１１】ただし、この場合、同じ光学素子を駆動す
る第１のカム面の径と第２のカム面の径とが異なること
があるので、各カムフォロアの軸方向長さを各カム面の
径に合わせて変える必要がある。

【００１２】また、本発明においては、カム筒の内周側
における第１のカム面が形成された位相範囲（所定位相
範囲）と第２のカム面が形成された位相範囲との間に、
カムフォロアよりも大きな周方向幅を有して光軸方向に
延び、カム筒における光軸方向端面にて開口する切り込
みを形成するのが好ましい。

【００１３】これにより、光学素子に一体形成したカム
フォロアを上記切り込みを通しながら光学素子をカム筒
内に挿入した後、光学素子を回転させることにより、カ
ムフォロアを第１および第２のカム面に当接させること
ができ、カム筒内に光学素子をスムーズに組み込むこと
が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１および図４には、本発明の実
施形態である投射レンズ（光学機器）の構成を示してい
る。この投射レンズは、プロジェクタ（光学機器）に備
えられ、不図示の液晶表示器に表示された画像をスクリ
ーンに拡大投影するものである。なお、図１における光
軸（鎖線で示す）より上側部分と下側部分は互いに９０
度位相が異なる断面を示している。

【００１５】これらの図において、１はカム環（カム
筒）、２は不図示のプロジェクタ本体等に固定される固
定筒である。固定筒２には、プロジェクタ本体等への固
定部となるフランジ部２ｂが形成されており、また周方
向９０度ごとに光軸方向に延びる直進ガイド溝２ａが形
成されている。カム環１はこの固定筒２の外側に回転可
能に取り付けられている。

【００１６】３は第１レンズ群、４は第２レンズ群、５
は第３レンズ群、６は第４レンズ群である。１６は第２
レンズ群４を保持する２群保持枠であり、その外周には
２つの第１コロ（第１のカムフォロア）１６ａと２つの
第２コロ（第２のカムフォロア）１６ｂとが周方向９０
度ごとに交互に一体形成されている。

【００１７】また、１７は第３レンズ群５を保持する３
群保持枠であり、その外周には２つの第１コロ（第１の
カムフォロア）１７ａと２つの第２コロ（第２のカムフ
ォロア）１７ｂとが周方向９０度ごとに交互に一体形成
されている。１８は第４レンズ群６を保持する４群保持
枠であり、その外周には２つの第１コロ（第１のカムフ
ォロア）１８ａと２つの第２コロ（第２のカムフォロ
ア）１８ｂとが周方向９０度ごとに交互に一体形成され
ている。なお、各レンズ群とこれを保持する保持枠とに
より請求の範囲にいう光学素子が構成される。

【００１８】上記第１コロ１６ａ，１７ａ，１８ａはそ
れぞれ、固定筒２の直進ガイド溝２ａを通して、カム筒
１の内周側にプロジェクタ本体方向（光軸方向一方：以
下、単に後方という）を向くように形成された第１カム
面１１ａ，１１ｂ，１１ｃに当接する。また、第２コロ
１６ｂ，１７ｂ，１８ｂはそれぞれ、固定筒２の直進ガ
イド溝２ａを通して、カム筒１の内周側にスクリーン方
向（光軸方向他方：以下、単に前方という）を向くよう
に形成された第２カム面１２ａ，１２ｂ，１２ｃに当接
する。

【００１９】７はカム筒１の外側に取り付けられたフォ
ーカスリングであり、このフォーカスリング７の内周側
には、第１群レンズ３を保持する１群保持枠１５が固定
されている。１群保持枠１５の外周には雄ヘリコイド１
５ａが形成されており、この雄ヘリコイド１５ａは固定
筒２の内周に形成された雌ヘリコイド（図示せず）に噛
み合っている。

【００２０】８はカム筒１の外周に一体形成されたズー
ムギア、９はこのズームギヤ８に駆動力を伝達してカム
筒１を回転駆動するズームモータである。また、１０は
フォーカスリング７に駆動力を伝達してこのフォーカス
リング７を回転および光軸方向駆動するフォーカスモー
タである。

【００２１】この投射レンズにおいては、第１レンズ群
３はフォーカス系レンズ群であり、フォーカスリング７
が手動もしくはフォーカスモータ１０の駆動力によって
回転駆動されると、このフォーカスリング７とともに回
転しながら光軸方向に移動してフォーカシングを行う。

【００２２】また、第２レンズ群４、第３レンズ群５お
よび第４レンズ群６はズーム系レンズ群であり、ズーム
モータ９の駆動力によってカム環１が回転駆動される
と、それぞれ第１コロ１６ａ，１７ａ，１８ａが第１カ
ム面１１ａ，１１ｂ，１１ｃによってカム駆動されると
ともに、第２コロ１６ｂ，１７ｂ，１８ｂが第２カム面
１２ａ，１２ｂ，１２ｃによってカム駆動されることに
より、光軸方向へ移動してズーミングを行う。

【００２３】つまり、第２レンズ群４は、第１および第
２カム面１１ａ，１２ａからなるカム面組によって光軸
方向に駆動され、第３レンズ群５は、第１および第２カ
ム面１１ｂ，１２ｂからなるカム面組によって光軸方向
に駆動される。また、第３レンズ群５は、第１および第
２カム面１１ｃ，１２ｃからなるカム面組によって光軸
方向に駆動される。

【００２４】ここで、図２の４面図および図３の周方向
展開図を用いてカム環１の構成について詳しく説明す
る。

【００２５】第１カム面１１ａ，１１ｂ，１１ｃと第２
カム面１２ａ，１２ｂ，１２ｃはそれぞれ、カム環１の
内周側のうち、互いに９０度位相差を持った異なる位相
範囲に形成されている。第１カム面１１ａ，１１ｂ，１
１ｃは、この逆の順に、すなわち後側から前側への順に
径が小さくなっている。一方、第２カム面１２ａ，１２
ｂ，１２ｃは、この順に、すなわち前側から後側への順
に径が小さくなっている。

【００２６】このような形状を有するカム環１は、光軸
方向２方向にスライドする型（図示せず）を用いてプラ
スチックモールド成型される。つまり、後方にスライド
する型によって第１カム面１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形
成され、前方にスライドする型によって第２カム面１２
ａ，１２ｂ，１２ｃが形成される。

【００２７】このように、型のスライド方向に応じてカ
ム面に径差を設けることで、カム環１の内周側に複数の
カム面さらにはカム環１全体を、上記型の光軸方向２方
向スライドのみによって形成することができる。

【００２８】そして、本実施形態では、各カム面の径に
応じて、第１コロ１６ａ，１７ａ，１８ａおよび第２コ
ロ１６ｂ，１７ｂ，１８ｂの軸方向長さを変えている。

【００２９】また、カム環１の内周側における第１カム
面１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成された位相範囲と第２
カム面１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成された位相範囲と
の間には、上記第１および第２コロの径よりも大きな周
方向幅を有するとともに、最大径を有する第１カム面１
１ｃ，１２ａの外周以上の切り込み径を有して光軸方向
に延び、カム筒１の光軸方向端面にて開口する溝状の切
り込み１３が形成されている。

【００３０】ただし、第１カム面１１ａ，１１ｂ，１１
ｃのうち最小径を有する第１カム面１１ａの周方向一端
部分は、４本の切り込み１３のうち２本の切り込み１３
内まで延長形成されている。

【００３１】次に、本投射レンズの組み立て手順につい
て図４を参照しつつ説明する。まず、固定筒２のに形成
された直進ガイド溝２ａに各保持枠１６，１７，１８に
設けられたコロ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８
ａ，１８ｂを後方から挿入し、各保持枠１６，１７，１
８を固定筒２内に組み込む。

【００３２】次に、カム環１を固定筒２の外側に前方か
ら組み付ける。このとき、カム環１に形成された４本の
切り込み１３内に固定筒２の直進ガイド溝２ａから外側
に突出している各コロが挿入されるようにする。こうし
て、カム環１に対して、２群保持枠１６をコロ１６ａ，
１６ｂがそれぞれ第１カム面１１ａおよび第２カム面１
２ａの周方向端部に隣接する位置に位置させ、３群保持
枠１７をコロ１７ａ，１７ｂがそれぞれ第１カム面１１
ｂおよび第２カム面１２ｂの周方向端部に隣接する位置
に位置させ、さらに、４群保持枠１８をコロ１８ａ，１
８ｂがそれぞれ第１カム面１１ｃおよび第２カム面１２
ｃの周方向端部に隣接する位置に位置させる。そして、
カム環１を固定筒２に対して適量回転させて、各コロを
各カム面に当接させる。

【００３３】このとき、ワイド端状態の各レンズ群が最
も接近している位置関係よりも多少ガタをもたせた状態
で突き当てる形状にしておいて各群同士の光軸方向の位
置をラフに決めることと、２群保持枠１６に設けられた
第１コロ１６ａを切り込み１３内まで延長形成された第
１カム面１１ａに突き当ててガイドすることで、各コロ
をスムーズに第１および第２カム面に当接させることが
できる。。

【００３４】なお、カム筒１を固定筒２に対して回転さ
せる際には、スラスト方向についてカム筒１と固定筒２
との位置決めを行っておくとともに、回転方向について
ストッパービス等で回転範囲を規制してコロがカム面か
ら外れるのを防止しておくのがよい。

【００３５】こうしてカム筒１を固定筒２の外側に組み
込んだ後、フォーカスリング７と固定筒２とをヘリコイ
ド結合させながら組み付ける。そして、カム環１に一体
形成されたズームギア８にズームモータ９を噛み合わせ
るとともに、フォーカスリング７のギヤ部にフォーカス
モータ１０を噛み合わせる。

【００３６】以上のように組み立てられた投射レンズで
は、カム環１をズームモータ９からの駆動力もしくは不
図示のズームリングからの手動操作力により固定筒２の
回りで回転させることにより、第２レンズ群〜第４レン
ズ群４，５，６がカム面に沿って光軸方向に移動し、ズ
ーミングが行われる。

【００３７】この際、第１および第２カム面間の光軸方
向距離は、これらに当接するコロがロックされて動かな
くなることを避けるために、コロ径に対して若干大きな
寸法とするが、寸法精度を上げてコロとカム間のガタを
極力減らすことで、より光学性能に優れた投射レンズを
実現することができる。

【００３８】一方、フォーカスリング７をフォーカスモ
ータ１０からの駆動力もしくはフォーカスリング７の手
動操作力により固定筒２の回りで回転させることによ
り、第１レンズ群３が回転しながら光軸方向に進退し、
フォーカシングが行われる。この際、フォーカスリング
７の回転範囲をストッパービス等で規制して、フォーカ
スリング７が固定筒２から外れるのを防止するのがよ
い。

【００３９】なお、上記実施形態では、カム環１の回転
によってズーム系レンズ群３が駆動される場合について
説明したが、同様のカム環構成をフォーカス系レンズ群
の駆動に用いてもよい。この場合、カム環をフォーカス
ギアやフォーカスリングとして兼用すれば部品点数を増
やすことにはならないので、ヘリコイド加工が困難な場
合に有効な手段となる。

【００４０】また、上記実施形態では、カム環１の４つ
の位相範囲にカム面を形成した場合について説明した
が、カム環の回転角が少なくてもよいような場合には、
さらに多数の位相範囲にカム面を形成するようにしても
よい。

【００４１】また、上記実施形態では、カム環１に３組
のカム面を形成した場合について説明したが、本発明の
カム筒に形成するカム面組の数はこれに限られるもので
はなく、１組でも、２組でも、４組以上でもよい。

【００４２】また、上記実施形態では、プロジェクタに
用いられる投射レンズについて説明したが、本発明は、
ビデオカメラやスチルカメラ等の各種光学機器における
光学素子の駆動機構に用いることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カム筒における周方向の所定の位相範囲に光軸方向一方
を向く第１のカム面を形成するとともに、上記所定の位
相範囲とは異なる位相範囲（例えば、上記所定の位相範
囲に対して９０度以下の位相差を有する位相範囲）に光
軸方向他方を向く第２のカム面を形成し、これら第１お
よび第２のカム面により光学素子を駆動するようにして
いるので、カム筒をプラスチックモールド成型する場合
に、光軸方向一方に抜く型によって第１のカム面を、光
軸方向他方に抜く型によって第２のカム面をそれぞれ容
易に形成することができる。つまり、カム筒を光軸方向
２方向への型抜きのみによって成型することが可能とな
り、製造コストや部品点数の削減を図ることができる。
しかも、両カム面によって光学素子を光軸方向両側から
保持できるため、安定した光学性能を得ることができ
る。

【００４４】また、カム筒に複数の光学素子をそれぞれ
駆動する第１および第２のカム面の組を光軸方向に複数
形成する場合には、これら複数の組における第１のカム
面の径を光軸方向一方から他方に向かって順に小さく
し、上記複数の組における第２のカム面の径を光軸方向
他方から一方に向かって順に小さくすることで、上記複
数組のカム面を光軸方向２方向への型抜きによって成型
することができる。

【００４５】さらに、カム筒の内周側における第１のカ
ム面が形成された位相範囲と第２のカム面が形成された
位相範囲との間に、光学素子に設けられたカムフォロア
よりも大きな幅を有して光軸方向に延び、カム筒におけ
る光軸方向端面にて開口する切り込みを形成するのが好
ましい。

【００４６】これにより、光学素子に一体形成等したカ
ムフォロアを上記切り込みを通しながら光学素子をカム
筒内に挿入した後、光学素子を回転させることにより、
カムフォロアを第１および第２のカム面に当接させるこ
とができ、カム筒内に光学素子をスムーズに組み込むこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である投射レンズの全体構成
を示す断面図。

【図２】上記投射レンズに用いられるカム筒の４面図。

【図３】上記カム筒の展開図。

【図４】上記投射レンズの分解斜視図。

【符号の説明】

１ カム環 ２ 固定筒 ４ 第２レンズ群 ５ 第３レンズ群 ６ 第４レンズ群 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ 第１カム面 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 第２カム面 １３ 切り込み １６，１７，１８ 保持枠 １６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ コ
ロ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カム筒を光軸回りで回転させ、このカム
   筒の内周側に形成された光軸方向を向くカム面により光
   学素子を光軸方向に駆動する光学素子駆動装置におい
   て、 前記カム筒における周方向の所定位相範囲に光軸方向一
   方を向く第１のカム面を形成するとともに、前記所定位
   相範囲とは異なる位相範囲に光軸方向他方を向く第２の
   カム面を形成し、これら第１および第２のカム面により
   前記光学素子を駆動することを特徴とする光学素子駆動
   装置。
2. 【請求項２】 前記光学素子に、前記第１のカム面に当
   接する第１のカムフォロアと前記第２のカム面に当接す
   る第２のカムフォロアとを設けたことを特徴とする請求
   項１に記載の光学素子駆動装置。
3. 【請求項３】 前記カム筒に複数の光学素子をそれぞれ
   駆動する前記第１および第２のカム面の組が光軸方向に
   複数形成されており、 前記複数の組における第１のカム面の径が前記光軸方向
   一方から他方に向かって順に小さくなり、前記複数の組
   における第２のカム面の径が前記光軸方向他方から一方
   に向かって順に小さくなることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の光学素子駆動装置。
4. 【請求項４】 前記複数の光学素子のそれぞれに、前記
   第１のカム面に当接する第１のカムフォロアと前記第２
   のカム面に当接する第２のカムフォロアとが設けられて
   おり、 前記複数の光学素子における前記第１および第２のカム
   フォロアの長さを、これらカムフォロアが当接するカム
   面の径に合わせて変えたことを特徴とする請求項３に記
   載の光学素子駆動装置。
5. 【請求項５】 前記第１のカム面と前記第２のカム面と
   が互いに前記カム筒における９０度以下の位相差を有す
   る位相範囲にそれぞれ形成されていることを特徴とする
   請求項１から４のいずれかに記載の光学素子駆動装置。
6. 【請求項６】 前記カム筒の内周側における前記第１の
   カム面が形成された位相範囲と前記第２のカム面が形成
   された位相範囲との間に、前記カムフォロアよりも大き
   な周方向幅を有して光軸方向に延び、前記カム筒におけ
   る光軸方向端面にて開口する切り込みが形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学素子駆動装置。
7. 【請求項７】 前記切り込みが前記カム筒における前記
   光軸方向一方の端面にて開口しており、 前記切り込み内まで前記第１のカム面が延長形成されて
   いることを特徴とする請求項６に記載の光学素子駆動装
   置。
8. 【請求項８】 前記光学素子がズーム系のレンズ群およ
   びフォーカス系のレンズ群のうち少なくとも一方である
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光
   学素子駆動装置。
9. 【請求項９】 前記カム筒をプラスチックモールド成型
   したことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載
   の光学素子駆動装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の光
    学素子駆動装置を備えたことを特徴とする光学機器。