JP2005274802A - レンズ鏡筒およびプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化によるレンズ保持枠22の移動精度の低下を抑えたレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ保持枠22にカムフォロア33を一体成形する。レンズ保持枠22、直進案内筒26およびカム筒27の各部品を同一合成樹脂材料でそれぞれ形成する。温度変化による寸法変化の割合を各部品間およびカムフォロア33とレンズ保持枠22との間で同じにし、それらの間に不均一な応力が発生するのを抑え、温度変化によるレンズ保持枠22の移動精度の低下を抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズを保持したレンズ保持枠を光軸方向に沿って移動させるレンズ鏡筒、およびこのレンズ鏡筒を用いたプロジェクタ装置に関する。

従来、例えば、カメラのズームレンズやプロジェクタ装置の投射ズームレンズなどで使用されているレンズ鏡筒は、複数のレンズ、これらレンズを保持した複数のレンズ保持枠、これらレンズ保持枠が嵌挿される直進案内筒、この直進案内筒が嵌挿されるカム筒を備え、各レンズ保持枠の外周面に取り付けられたカムフォロアが直進案内筒に形成された直進案内溝およびカム筒に形成されたカム溝にそれぞれ係合して連結されている。そして、カム筒の回転により、レンズ保持枠が直進案内溝に沿って光軸方向に沿って移動し、レンズによる結像状態が変化する。

このようなレンズ保持枠を光軸方向に沿って移動させて結像状態を変化させるレンズ鏡筒においては、レンズ鏡筒を構成するレンズ保持枠、直進案内筒、カム筒およびカムフォロアなどの各部品の温度変化に伴って寸法変化し、この寸法変化によりレンズ保持枠の移動精度（位置精度）が低下するので、温度変化による寸法変化を少なくすることが要求されている。

特に、プロジェクタ装置の投射ズームレンズに使用されるレンズ鏡筒においては、光源からの照明光を受けるので温度変化が大きく、レンズ鏡筒の各部品の寸法変化も大きくなるため、レンズ保持枠の移動精度の低下を少なくすることが要求されている。

このような温度変化による寸法変化を少なくする要求がある一方で、コスト低減についても要求があり、カム筒をプラスチックで形成したレンズ鏡筒などもある（例えば、特許文献１参照。）。

また、一般に、カムフォロアやレンズ保持枠は、プラスチック製で、金属製のねじによりカムフォロアがレンズ保持枠に固定されている。
特開平１０−６８８６０号公報（第５頁、図１）

しかしながら、従来のレンズ鏡筒では、カムフォロアをレンズ保持枠に固定する金属製のねじとプラスチック製のカムフォロアおよびレンズ保持枠とで材質が異なるため、ねじの温度変化に対する寸法変化量とカムフォロアおよびレンズ保持枠の温度変化に対する寸法変化量が異なる。そのため、ねじとカムフォロアとの間、あるいはねじとレンズ保持枠との間に、不均一な応力が生じることがある。

そして、本来、カムフォロアは、その中心線が光軸に対し直交する方向に沿うようにレンズ保持枠に対して配置されているべきであるところ、不均一な応力が生じることによって、カムフォロアの中心線が光軸に対し直交する配置からずれ、レンズ保持枠の移動精度が変化してしまうことがある。

また、カムフォロアをねじによりレンズ保持枠に固定するには、カムフォロアにねじを保持（植設）できるようにカムフォロアの径を太く形成する必要があり、カムフォロアの肉厚がレンズ保持枠の肉厚やカム筒の肉厚より厚くなる。このようにカムフォロアとレンズ保持枠との肉厚が異なると、温度変化による寸法変化が異なり、カムフォロアとレンズ保持枠との間に不均一な応力が生じ、カムフォロアの中心線が光軸に対し直交する方向からずれてしまうことがある。

また、カムフォロアの径が太くなり、温度変化による寸法変化量が多くなると、カムフォロアとカム溝、およびカムフォロアと直進案内溝とのクリアランス量が減少し、カムフォロアのカム溝や直進案内溝に対する円滑な摺動が損なわれるおそれもある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下を抑えることができるレンズ鏡筒およびプロジェクタ装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のレンズ鏡筒は、複数のレンズと、これらレンズを保持し、外周面から光軸に対し交差する方向に突出するカムフォロアが一体成形された複数のレンズ保持枠と、これらレンズ保持枠が嵌挿され、これらレンズ保持枠のカムフォロアが挿通されてレンズ保持枠を光軸方向に沿って直線状に案内するガイド溝が形成されたガイド筒と、このガイド筒が嵌挿され、前記複数のレンズ保持枠のカムフォロアが係合されてレンズ保持枠を光軸方向に沿って移動させるカム溝が形成されたカム筒とを具備したものである。

そして、カムフォロアとレンズ保持枠とを一体成形品としたので、温度変化による寸法変化の割合が、カムフォロアとレンズ保持枠との間で同じになり、カムフォロアとレンズ保持枠との間に不均一な応力が発生するのが少なく、温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下が抑えられる。しかも、カムフォロアとレンズ保持枠とを一体成形品としたので、カムフォロアにレンズ保持枠への取付用のねじを保持させる必要がなくなり、カムフォロアの径を細くすることが可能となるので、カムフォロアの温度変化による寸法変化が小さくなり、温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下が抑えられる。

請求項２記載のレンズ鏡筒は、請求項１記載のレンズ鏡筒において、複数のレンズ保持枠、ガイド筒およびカム筒が同一合成樹脂材料でそれぞれ形成されているものである。

そして、複数のレンズ保持枠、ガイド筒およびカム筒の各部品を同一合成樹脂材料でそれぞれ形成したので、温度変化による寸法変化の割合が、各部品間およびカムフォロアとレンズ保持枠との間で同じになり、各部品間およびカムフォロアとレンズ保持枠との間に不均一な応力が発生するのが少なく、温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下が抑えられる。さらに、各部品に合成樹脂材料を使うため、コストが低減される。

請求項３記載のレンズ鏡筒は、請求項１または２記載のレンズ鏡筒において、レンズ保持枠のカムフォロアの径方向の肉厚がレンズ保持枠の他の部分の肉厚と略同一に形成されているものである。

そして、レンズ保持枠のカムフォロアの径方向の肉厚をレンズ保持枠の他の部分の肉厚と略同一に形成したので、カムフォロアとレンズ保持枠との温度変化による寸法変化の割合が略同じになり、温度が変化しても、カムフォロアとレンズ保持枠との間に不均一な応力が発生するのが抑えられる。

請求項４記載のレンズ鏡筒は、請求項３記載のレンズ鏡筒において、カムフォロアが中空状に形成されているものである。

そして、レンズ保持枠のカムフォロアを中空状に形成したので、カムフォロアの径方向の肉厚をレンズ保持枠の他の部分の肉厚と略同一にしたうえで、カムフォロアの外径が太くなって強度が高くなり、温度変化による寸法変化が小さくなる。

請求項５記載のレンズ鏡筒は、請求項１ないし４いずれか記載のレンズ鏡筒において、カム筒のカム溝の両側面の間隔がカム筒の内径側から外径側に向かって狭く形成され、レンズ保持枠のカムフォロアの先端部が前記カム溝の両側面に当接可能に先端方向に向かって細く形成されているものである。

そして、カム筒のカム溝の両側面の間隔をカム筒の内径側から外径側に向かって狭く形成し、レンズ保持枠のカムフォロアの先端部をカム溝の両側面に当接可能に先端方向に向かって細く形成したので、カム溝とカムフォロアとが、径方向と周方向とに傾斜する傾斜面で当接し、カム溝とカムフォロアとの間に温度変化による寸法変化が生じても、その寸法変化が径方向と周方向とに分散され、レンズ保持枠の移動精度の低下が抑えられる。

請求項６記載のプロジェクタ装置は、光源と、この光源から照射された光を変調させる光変調手段と、この光変調手段で変調された光を投射する請求項１ないし５いずれか記載のレンズ鏡筒とを具備したものである。

そして、請求項１ないし５いずれか記載のレンズ鏡筒を備えるので、光源からの照明光の照射によって温度変化しても、この温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下が抑えられ、投影像の画質の劣化が防止される。

請求項１記載のレンズ鏡筒によれば、カムフォロアとレンズ保持枠とを一体成形品としたので、温度変化による寸法変化の割合が、カムフォロアとレンズ保持枠との間で同じになり、カムフォロアとレンズ保持枠との間に不均一な応力が発生するのが少なく、温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下を抑えることができる。しかも、カムフォロアとレンズ保持枠とを一体成形品としたので、カムフォロアにレンズ保持枠への取付用のねじを保持させる必要がなくなり、カムフォロアの径を細くすることが可能となるので、カムフォロアの温度変化による寸法変化を小さくすることができ、温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下を抑えることができる。

請求項２記載のレンズ鏡筒によれば、請求項１記載のレンズ鏡筒の効果に加えて、複数のレンズ保持枠、ガイド筒およびカム筒の各部品を同一合成樹脂材料でそれぞれ形成したので、温度変化による寸法変化の割合が、各部品間およびカムフォロアとレンズ保持枠との間で同じになり、各部品間およびカムフォロアとレンズ保持枠との間に不均一な応力が発生するのが少なく、温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下を抑えることができる。さらに、各部品に合成樹脂材料を使うため、コストを低減できる。

請求項３記載のレンズ鏡筒によれば、請求項１または２記載のレンズ鏡筒の効果に加えて、レンズ保持枠のカムフォロアの径方向の肉厚をレンズ保持枠の他の部分の肉厚と略同一に形成したので、カムフォロアとレンズ保持枠との温度変化による寸法変化の割合が略同じになり、温度が変化しても、カムフォロアとレンズ保持枠との間に不均一な応力が発生するのを抑えることができる。

請求項４記載のレンズ鏡筒によれば、請求項３記載のレンズ鏡筒の効果に加えて、レンズ保持枠のカムフォロアを中空状に形成したので、カムフォロアの径方向の肉厚をレンズ保持枠の他の部分の肉厚と略同一にしたうえで、カムフォロアの外径を太くして強度を高くでき、温度変化による寸法変化を小さくできる。

請求項５記載のレンズ鏡筒によれば、請求項１ないし４いずれか記載のレンズ鏡筒の効果に加えて、カム筒のカム溝の両側面の間隔をカム筒の内径側から外径側に向かって狭く形成し、レンズ保持枠のカムフォロアの先端部をカム溝の両側面に当接可能に先端方向に向かって細く形成したので、カム溝とカムフォロアとが、径方向と周方向とに傾斜する傾斜面で当接し、カム溝とカムフォロアとの間に温度変化による寸法変化が生じても、その寸法変化が径方向と周方向とに分散でき、レンズ保持枠の移動精度の低下を抑えることができる。

請求項６記載のプロジェクタ装置によれば、請求項１ないし５いずれか記載のレンズ鏡筒を備えるので、光源からの照明光の照射によって温度変化しても、この温度変化によるレンズ保持枠の移動精度の低下を抑えることができ、投影像の画質の劣化を防止できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図４において、11はプロジェクタ装置で、このプロジェクタ装置11は、光源12、この光源12から照射された照明光を変調させる光変調手段である液晶表示素子としての３枚の透過型のＬＣＤパネル13r，13g，13b、これらＬＣＤパネル13r，13g，13bで変調された３色の色光を合成光に合成するダイクロイッククロスプリズム14、およびこのダイクロイッククロスプリズム14で合成された合成光をスクリーンに投射する投射ズームレンズであるレンズ鏡筒15などを備えている。ＬＣＤパネル13r，13g，13b、ダイクロイッククロスプリズム14およびレンズ鏡筒15などは筐体16に取り付けられ、この筐体16が光源12などとともに外装ケース17に取り付けられている。

なお、以下、光源12からスクリーンに向かう照明光の光軸に対し、スクリーン側を前側、光源12側を後側として説明する。

図３に示すように、レンズ鏡筒15は、複数のレンズG1〜G9、第１〜４群のレンズ保持枠21，22，23，24、フランジ枠25、ガイド筒としての直進案内筒26、カム筒27、ズーム調整筒28、およびピント調整筒29などを備え、これらが光軸Ｏを中心として同軸に配置される。

このレンズ鏡筒15を構成する各部品のうち、少なくとも、レンズ保持枠21〜24、直進案内筒26およびカム筒27は、例えばポリカーボネイト樹脂やＡＢＳ樹脂などの同一合成樹脂材料でそれぞれ形成されている。ポリカーボネイト樹脂の場合には、重量比で２０〜３０％のガラス繊維を含有することによって強度を高くでき、そして、このガラス繊維の含有量が多いほど強度をより高くできる。

レンズG1，G2は第１群のレンズ保持枠21に保持され、レンズG3は第２群のレンズ保持枠22に保持され、レンズG4〜G7は第３群のレンズ保持枠23に保持され、レンズG8は第４群のレンズ保持枠24に保持され、レンズG9はフランジ枠25に保持される。

また、第１〜４群のレンズ保持枠21〜24は、環状に形成され、その内側に対応する各レンズG1〜G9が嵌合固定される。

図１ないし図３に示すように、第２群のレンズ保持枠22は、環状の枠部32、およびこの枠部32の外周面の周方向に等間隔な３箇所に光軸Ｏに対し交差する方向であって直交する方向に突出するカムフォロア33を有し、これら枠部32とカムフォロア33とを含めて一体成形されている。各カムフォロア33は、中心部が肉抜き（中抜き）された中空状である円筒状に形成されており、基端部側には直進案内筒26に係合する基端係合部34が形成され、先端部側にはカム筒27に係合する先端係合部35が先端方向に向かって先細りとなる円錐状に形成されている。カムフォロア33の径方向の肉厚は、レンズ保持枠22の枠部32などの肉厚と略同一に形成されている。

第３群のレンズ保持枠23および第４群のレンズ保持枠24については、第２群のレンズ保持枠22とはそれぞれ形状が異なるものの、第２群のレンズ保持枠22と同様の枠部32およびカムフォロア33をそれぞれ有し、これら枠部32とカムフォロア33とを含めてそれぞれ一体成形されている。

また、フランジ枠25は、環状に形成され、その内側にレンズG9が嵌合固定される。そして、フランジ枠25は、スペーサ38を介してプロジェクタ装置11の筐体16に取り付けられる。

また、直進案内筒26は、円筒状に形成され、後端部にはフランジ枠25に複数のビス40によって取り付けられるフランジ部41が形成されている。直進案内筒26の後部側には、内側に第２〜４群のレンズ保持枠22〜24が配置されるとともに外側にカム筒27が配置される第１の筒部42が形成され、また、前部側には、内側に第１群のレンズ保持枠21が配置されるとともに外側にズーム調整筒28およびピント調整筒29が配置される第２の筒部43が形成されている。

第１の筒部42には周方向に等間隔な３箇所であって各レンズ保持枠22〜24の各カムフォロア33に対応する位置にガイド溝としての直進案内溝44が光軸方向に沿って直線状に形成されている。これら直進案内溝44は、直進案内筒26の径方向に貫通開口されるとともに直進案内筒26の後端方向に開口され、その後端開口からカムフォロア33が着脱可能に係合される。各直進案内溝44に係合される各カムフォロア33は、基端係合部34が直進案内溝44に光軸方向に沿って摺動可能に係合され、先端係合部35が直進案内筒26の外周面より突出配置される。

また、カム筒27は、円筒状に形成されており、直進案内筒26の外周に周方向に回動可能に嵌挿され、カム筒27の外側から貫通して取り付けられるビス47により直進案内筒26に対して抜け止めされるとともに周方向に回動可能にガイドされる。

カム筒27の内周面の周方向の３箇所には、各レンズ保持枠22〜24の各カムフォロア33の先端係合部35がそれぞれ係合するカム溝48が形成され、カム筒27の回動操作時において各カム溝48のカム形状によりカムフォロア33を介して各レンズ保持枠22〜24を光軸方向に沿って移動させる。このカム溝48の両側面の間隔はカム筒27の内径側から外径側に向かって狭く形成され、すなわちカム溝48の断面形状は断面略台形状に形成されている。

そして、カム溝48の断面形状とカムフォロア33の先端係合部35の断面形状とは略同じ断面略台形状に形成され、これらカム溝48とカムフォロア33とが、径方向と周方向とに対してそれぞれ傾斜する傾斜面48a，33a同士で当接される。

また、ズーム調整筒28は、カム筒27に複数のビス50によって固定され、そのカム筒27を直進案内筒26に対して周方向に回動させて投射像をズームするものである。そして、ズーム調整筒28は、図示しないズーム操作摘みにギヤ列を介して連結されている。

また、ピント調整筒29は、直進案内筒26に対して周方向に回動可能に取り付けられ、第１群のレンズ保持枠21が複数のビス52によって固定されており、直進案内筒26に対する周方向への回動により第１群のレンズ保持枠21を光軸方向に沿って移動させて投射像のピントを調整するものである。そして、ピント調整筒29は、図示しないピント操作摘みにギヤ列を介して連結されている。

次に、本実施の形態の動作を説明する。

プロジェクタ装置11の光源12から照射された照明光は、筐体16に入射し、この筐体16内でＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の各色光に分離された後、これら色光がＬＣＤパネル13r，13g，13bにて変調されてダイクロイッククロスプリズム14に入射し、ダイクロイッククロスプリズム14にて色合成されてレンズ鏡筒15に入射する。そして、レンズ鏡筒15に入射した光はレンズG9〜G1を順次通過してスクリーンに投射像として投射される。

ここで、投射像の大きさを調整する場合には、ズーム調整筒28を直進案内筒26に対して周方向に回動させることでカム筒27が一体に回動し、このカム筒27の各カム溝48により各カムフォロア33が直進案内筒26の各直進案内溝44に案内されながら光軸方向に沿って移動する。この結果、第２〜４群の各レンズ保持枠22〜24およびレンズG3〜G8が光軸方向に沿って移動し、投射像の大きさが調整される。

また、投射像のピントを調整する場合には、ピント調整筒29を直進案内筒26に対して周方向に回動させることで、第１群のレンズ保持枠21およびレンズG1，G2が直進案内筒26に対して光軸方向に移動し、投射像のピントが調整される。

そして、上述したように、第２〜４群の各レンズ保持枠22〜24にカムフォロア33を一体成形し、各レンズ保持枠22〜24、直進案内筒26およびカム筒27の各部品を同一合成樹脂材料でそれぞれ形成したので、温度変化による寸法変化の割合が、それら各部品間およびカムフォロア33とレンズ保持枠22〜24との間で同じになり、各部品間およびカムフォロア33とレンズ保持枠22〜24との間に不均一な応力が発生するのが少なくなり、温度変化によるレンズ保持枠22〜24の移動精度の低下を抑えることができる。

さらに、各部品に合成樹脂材料を使うため、金属材料に比べて、材料コストを低減できるとともに製造コストを低減できる。

また、カムフォロア33とレンズ保持枠22〜24とを一体成形品としたので、カムフォロア33にレンズ保持枠22〜24への取付用のねじを保持させる必要がなくなり、カムフォロア33の径を細くすることが可能となるので、カムフォロア33の温度変化による寸法変化を小さくすることができ、カムフォロア33の中心軸を光軸Ｏに対し直交する方向に保つことができ、温度変化によるレンズ保持枠22〜24の移動精度の低下を抑えることができる。

また、レンズ保持枠22〜24のカムフォロア33の径方向の肉厚をレンズ保持枠22〜24の他の部分の肉厚と略同一に形成したので、カムフォロア33とレンズ保持枠22〜24との温度変化による寸法変化の割合が略同じになり、温度が変化しても、カムフォロア33とレンズ保持枠22〜24との間に不均一な応力が発生するのを抑えることができる。

レンズ保持枠22〜24のカムフォロア33を中空状に形成したので、カムフォロア33の径方向の肉厚をレンズ保持枠22〜24の他の部分の肉厚と略同一にしたうえで、カムフォロア33の外径を太くして強度を高くでき、温度変化による寸法変化を小さくできる。言い換えれば、カムフォロア33が充実している円柱状でカムフォロア33の肉厚つまり外径をレンズ保持枠22〜24の他の部分と同じにすると、カムフォロア33の外径が細くなり強度が低下することになる。

カムフォロア33を中空状にして、カムフォロア33の肉厚とレンズ保持枠22〜24の他の部分の肉厚を略同一にすることにより、レンズ保持枠22〜24を成形するときにも、冷却時の引け、つまり熱収縮によるカムフォロア33とレンズ保持枠22〜24の他の部分との間での歪の発生を抑えることができる。

また、カム筒27のカム溝48の両側面の間隔をカム筒27の内径側から外径側に向かって狭く形成し、レンズ保持枠22〜24のカムフォロア33の先端部をカム溝48の両側面に当接可能に先端方向に向かって細く形成したので、カム溝48とカムフォロア33とが、径方向と周方向とに傾斜する傾斜面48a，33aで当接し、カム溝48とカムフォロア33との間に温度変化による寸法変化が生じても、その寸法変化が径方向と周方向とに分散でき、レンズ保持枠22〜24の移動精度の低下を抑えることができる。つまり、例えば、光軸Ｏとカム溝48の側面を光軸Ｏと直交する側面で構成した場合は、温度変化による溝幅の変化とカムフォロア33の太さの変化の多くは、レンズ保持枠22〜24の光軸方向への移動精度に影響してしまうのに対し、カム溝48とカムフォロア33とが傾斜面48a，33aで当接するので、寸法変化の方向が径方向と周方向とに分散されることになる。

そして、プロジェクタ装置11においては、光源12からの照明光の照射によってレンズ鏡筒15が大きく温度変化するが、この温度変化による各レンズ保持枠22〜24の移動精度の低下を抑えることができ、投影像の画質の劣化を防止できる。

なお、レンズ鏡筒15は、プロジェクタ装置11に限らず、カメラや他の光学機器にも適用できる。

本発明の一実施の形態を示すレンズ鏡筒の一部の斜視図である。 同上レンズ鏡筒の断面図である。 同上レンズ鏡筒の分解状態の斜視図である。 同上レンズ鏡筒を用いたプロジェクタ装置の平面図である。

符号の説明

11 プロジェクタ装置
12 光源
13b，13g，13r 光変調手段としてのＬＣＤパネル
15 レンズ鏡筒
22〜24 レンズ保持枠
26 ガイド筒としての直進案内筒
27 カム筒
33 カムフォロア
44 ガイド溝としての直進案内溝
48 カム溝
G3〜G8 レンズ
Ｏ 光軸

Claims (6)

1. 複数のレンズと、
   これらレンズを保持し、外周面から光軸に対し交差する方向に突出するカムフォロアが一体成形された複数のレンズ保持枠と、
   これらレンズ保持枠が嵌挿され、これらレンズ保持枠のカムフォロアが挿通されてレンズ保持枠を光軸方向に沿って案内するガイド溝が形成されたガイド筒と、
   このガイド筒が嵌挿され、前記複数のレンズ保持枠のカムフォロアが係合されてレンズ保持枠を光軸方向に沿って移動させるカム溝が形成されたカム筒と
   を具備したことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 複数のレンズ保持枠、ガイド筒およびカム筒が同一合成樹脂材料でそれぞれ形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. レンズ保持枠のカムフォロアの径方向の肉厚がレンズ保持枠の他の部分の肉厚と略同一に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載のレンズ鏡筒。
4. カムフォロアが中空状に形成されている
   ことを特徴とする請求項３記載のレンズ鏡筒。
5. カム筒のカム溝の両側面の間隔がカム筒の内径側から外径側に向かって狭く形成され、
   レンズ保持枠のカムフォロアの先端部が前記カム溝の両側面に当接可能に先端方向に向かって細く形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のレンズ鏡筒。
6. 光源と、
   この光源から照射された光を変調させる光変調手段と、
   この光変調手段で変調された光を投射する請求項１ないし５いずれか記載のレンズ鏡筒と
   を具備したことを特徴とするプロジェクタ装置。

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