JP2005352407A

JP2005352407A - 投映レンズ鏡筒

Info

Publication number: JP2005352407A
Application number: JP2004175820A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Inamoto; 雅之稲本
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】ガタが少なく、小型化を達成することができる投映レンズ鏡筒をローコストで提供する。
【解決手段】投映レンズ鏡筒１０には、フォーカス時に２つのレンズ群１７，１８を光軸方向に一緒に移動させるフォーカス案内機構と、後群レンズ１８を前群レンズ１７との間隔が変わるように光軸方向に移動して収差補正をするフローティング機構とをもつ。フォーカス案内機構はヘリコイド１，２２で構成されるヘリコイド機構とし、また、フローティング機構はカムフォロワー２４，カム開口２３，及び直進ガイド開口２０とで構成されるカム機構としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターなどに使用される２群の投映レンズ鏡筒に関するものである。

プロジェクターは、会議、学会、展示会等でのマルチメディアプレゼンテーションに広く利用されている。このプロジェクターには、光源から出射される光束を利用して画像情報に応じた画像を形成する電気光学装置で形成した画像をスクリーンなどに拡大投映する投映レンズが組み込まれている。

投映レンズとしては、これを一つのレンズ群として構成し、このレンズ群を光軸方向に移動してフォーカスを行うのが最も簡単である。この場合、レンズの焦点距離とフォーカス位置の関係は、近軸的には［数１］に従う。

［数１］
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ

ここで、［数１］で説明した記号は、
ａ：レンズの主点からスクリーンまでの距離
ｂ：レンズの主点から電気光学系素子までの距離
ｆ：レンズの焦点距離
である。

しかし、単にレンズ群を動かしてフォーカスを行うと、ある最適なフォーカス距離以外では収差が増大して結像性能が劣化する。これを防ぐため、レンズ群の中で、あるレンズとその隣のレンズの間隔を、フォーカス距離によって変えてやる手法が取られる。すなわち、レンズ群を第１及び第２との二つのレンズ群に分け、フォーカス距離に応じてこの二つのレンズ群の間隔を変えてやることになる。これは、複数のレンズ群がそれぞれにある決まった法則によって移動しながらフォーカスを合わせる方式のため、フローティングフォーカス方式と呼ばれる（特許文献１）。

このような投映レンズ鏡筒には、一般的に実用されているものとして、フォーカス時に前群及び後群レンズを一緒に光軸方向に移動させるフォーカス用の案内機構と、収差補正用の案内機構との両方をヘリコイド機構にしたものがある。このような投映レンズ鏡筒５０としては、図３に示すように、第１移動筒５１、固定筒５２、及び第２移動筒５３とで構成されている。なお、符号５４がスクリーン、符号５５が電気光学装置、符号５６が光源である。第１移動筒５１は、内部前側で前群レンズ５７を保持し、また、後端にはフローティング用のヘリコイド５８を介して、後群レンズ５９を保持した第２移動筒５３を支持しており、固定筒５２との間に設けたフォーカス用のヘリコイド６０により固定筒５２に対して回転することで前群及び後群レンズ５７，５９を光軸６１の方向に移動させる。また、第２移動筒５３は、固定筒５２に向けた直進ガイド開口６２に係合するガイドピン６３を備えており、第１移動筒５１が回転すると、固定筒５２との間で回転止めがなされた状態でフローティング用のヘリコイド５８のリードに従って光軸６１の方向に移動する。したがって、フォーカス時に前群レンズ５７は、フォーカス用のヘリコイド６０のリードに従って光軸６１の方向に移動し、また後群レンズ５９はフォーカス用のヘリコイド６０のリードに加えてフローティング用のヘリコイド５８のリードを合成したリードに従って光軸６１の方向に移動する。

一方、フォーカス用及びフローティング用の案内機構との双方にカム機構を使用したものも知られている。この投映レンズ鏡筒７０は、図４に示すように、固定筒７１、回転筒７２、第１移動筒７３、及び第２移動筒７４とで構成されており、回転筒７２には、前群レンズ用カム７５と、後群レンズ用カム７６とが設けられている。第１移動筒７３は、前群レンズ用カム７５と固定筒７１に設けた第１直進ガイド開口７７とに係合するカムフォロワー７８を有しており、フォーカス時に回転筒７２を固定筒７１に対して回転させると、前群レンズ用カム７５の光軸７９の方向に沿う変位に応じて光軸７９の方向に移動する。また、第２移動筒７４にも後群レンズ用カム７６と固定筒７１に設けた第２直進ガイド開口８０とに係合するカムフォロワー８１が設けられており、後群レンズ用カム７６の光軸７９の方向に沿う変位に応じて光軸７９の方向に移動する。この場合、回転筒７２に設けたスラストストッパーピン８２が固定筒７１に設けたスラストストッパー開口８３に係合しているため、回転筒７２は固定筒７１に対して光軸７９の方向への移動が阻止された状態で回転する。なお、第１移動筒７３には前群レンズ８５が、また第２移動筒７４には後群レンズ８６がそれぞれ固定されている。これによれば、前群レンズ用カム７５には、フォーカス時に前群レンズを移動させるフォーカス用の変位しか含まれていないのに対し、後群レンズ用カム７６には、そのフォーカス用の変位に加えて収差補正用の変位を合成した変位が含まれている。

特開２０００−４７１０７号公報

しかしながら、前者のものでは、ヘリコイド機構のガタによりレンズ群を光軸方向に移動したときの位置決め精度が低下する。特に後群レンズは、固定筒と第１移動筒との間のヘリコイドのガタと、第１移動筒と第２移動筒との間のヘリコイドのガタとの２つのガタが累積させるため、位置決め精度がかなり低下するおそれがある。

また、後者のものでは、カム筒に２つのカムを作るため、前者のタイプに比べて製造コストが高くなる。また、前群レンズを保持する保持枠が必要になるのに加えて、大口径の前群レンズを用い、また、カム筒の前端をフォーカスリングとするために外部に露呈するように構成すると、鏡筒の前側の径がかなり大きくなり、大型化する懸念がある。

本発明は、ガタが少なく、小型化を達成することができる投映レンズ鏡筒をローコストで提供することを目的とする。

本発明では、フォーカス案内機構をヘリコイド機構又はカム機構との何れか一方で構成し、また、収差補正用の機構を前記ヘリコイド機構又はカム機構とのうちの他方で構成したものである。

具体的には、固定筒の内側でヘリコイド結合され、光軸を中心として回転することで固定筒に対して前群レンズを前記ヘリコイドのリードに従って光軸方向に移動させる第１移動筒と、前記第１移動筒の内側に配置され、前記第１移動筒に設けたカムと固定筒に設けた直進ガイドとにそれぞれ係合するカムフォロワーを有し、前記第１移動筒が固定筒に対して回転することで前記カムと直進ガイドとの協働により内部に保持した後群レンズを光軸方向に移動させる第２移動筒と、を備えたものでよい。

また、固定筒の内側で光軸方向への移動を阻止した状態で回転自在に配置したカム筒と、前記カム筒に設けたカムと固定筒に設けた直進ガイドとにそれぞれ係合するカムフォロワーを有し、前記カム筒が固定筒に対して回転することで前記カムと直進ガイドとの協働により内部に保持した前群レンズをカム筒に対して光軸方向に移動させる第１移動筒と、前記カム筒の内側でヘリコイド結合され、前記カム筒に対して相対的に回転することで内部に保持した後群レンズを前記ヘリコイドのリードに従って前記カム筒に対して光軸方向に移動させる第２移動筒と、を備えたものでもよい。

本発明によれば、少なくとも２つのレンズ群をフローティングフォーカス方式で駆動するために、前群レンズと後群レンズとをそれぞれ光軸方向に案内する第１及び第２の案内手段の一方をヘリコイド機構で、他方をカム機構としたから、従来技術で説明した２つの案内機構をヘリコイド機構としたものと比べて、ガタを少なくすることができレンズ位置決め精度が向上する。また、両者の案内機構をカム機構としたものと比べて、カムが少ないため、製造コストが安くなる。さらに、フォーカス時に回転操作する筒の前端をフォーカスリングとするために外部に露呈するように構成しても、鏡筒の径を小さくすることができる。

図１（Ａ）は、プロジェクター用の投映レンズ鏡筒１０を示している。符号１１はスクリーン、符号１２は光源１３から出射される光束を利用して画像情報に応じた画像を形成する電気光学装置である。投映レンズ鏡筒１０は、電気光学装置１２で形成した画像をスクリーン１１などに拡大投映する。

投映レンズ鏡筒１０は、固定筒１４、第１移動筒１５、及び第２移動筒１６とで構成されている。第１移動筒１５には前群レンズ１７が固定され、第２移動筒１６には後群レンズ１８が固定されている。固定筒１４は、内周前側に雌ヘリコイド１９が、後端側に直進ガイド開口２０が形成されている。第１移動筒１５は、鏡筒１０の外部から回転操作が可能なように固定筒の先端からスクリーン側に向けて飛び出た大径のフォーカスリング部２１が形成されており、そのフォーカスリング部２１の後端で一段凹んだ外周に前記雌ヘリコイド１９に係合する雄ヘリコイド２２が形成されている。また、第１移動筒１５には、雄ヘリコイド２２の後端に、カム開口２３が形成されている。

カム開口２３には、第２移動筒１６の外周に設けたカムフォロワー２４が係合している。カムフォロワー２４は、カム開口２３から露呈した先端で前記直進ガイド開口２０に係合している。

フォーカス時には、フォーカスリング部２１を持って第１移動筒１５を回転する、すると、ヘリコイド１９，２２のリードに従って第１移動筒１５が固定筒１４に対して光軸２５の方向に移動する。これにより、前群レンズ１７と後群レンズ１８をもつ第２移動筒１６とが一緒に光軸方向に移動する。また、第１移動筒１５の回転によりカム開口２３と直進ガイド開口２０との協働によりカムフォロワー２４が光軸２５の方向に移動する。これにより、第２移動筒１６が第１移動筒１５に対して光軸２５の方向に移動する。したがって、前群レンズ１７と後群レンズ１８とが一緒に光軸２５の方向のうちの同じ方向に移動してフォーカシングされるとともに、後群レンズ１８が前群レンズ１７との間隔が変わるように光軸２５の方向に移動するため、フローティング機構の作用がなされる。

図１（Ａ）は、投映距離（レンズ先端からスクリーンまでの距離）が最も遠い位置にあるスクリーン１１にピントを合わせたときの前群及び後群レンズ１７，１８との位置を示しており、同図（Ｂ）は投映距離が最も短い位置にあるスクリーン１１にピントを合わせたときの前群及び後群レンズ１７，１８との位置を示している。投映レンズ鏡筒１０をスクリーン１１に近づけたときのピント位置は、前群及び後群レンズ１７，１８がスクリーン１１に向けて移動する。この作用は、ヘリコイド１９，２２で構成されるヘリコイド機構により達成される。また、前群及び後群レンズ１７，１８の移動と同時に、後群レンズ１８が同じ方向に移動して前群レンズ１７との間隔を短くして収差を補正する。この作用は、カム開口２３、直進ガイド開口２０、及びカムフォロワー２４とで構成されるカム機構により達成される。

図２に示す投映レンズ鏡筒３０は、フォーカス時に前群及び後群レンズ３１，３２をカム機構で案内するとともに、後群レンズ３２をヘリコイド機構により案内する別の例を示している。固定筒３３には、第１移動筒３４と第２移動筒３５との回転止めを行う第１及び第２の直進ガイド開口３６，３７がそれぞれ設けられている。固定筒３３の内側には、回転筒３８が設けられている。回転筒３８は、前端にフォーカスリング部３９が、そのフォーカスリング部３９の後方にカム開口４０が、カム開口４０の後方内面に雌ヘリコイド４１がそれぞれ形成されており、外周に設けたスラストストッパー用ピン４２が固定筒３３のスラストストッパー開口４３に係合しているため、固定筒３３に対して光軸方向への移動が阻止された状態で光軸４４を中心とする周方向に回転自在に支持されている。

第１移動筒３４には、前群レンズ３１が保持されており、また、カム開口４０及び第１直進ガイド開口３６に係合するカムフォロワー４５が外周に設けられている。第２移動筒３５は、内部で後群レンズ３２を保持し、また、前記第２直進ガイド開口３７に係合するガイドピン４６が外周に設けられ、さらに、前記雌ヘリコイド４１に係合する雄ヘリコイド４７が外周に設けられ、固定筒３３に対して回転止めがなされた状態でヘリコイド４１，４７のリードに従って回転筒３８に対して光軸４４の方向に移動される。フォーカス時に回転筒３８を回転すると、カム開口４０と第１直進ガイド開口３６との協働により第１移動筒３４が光軸４４の方向に移動すると同時に、第２移動筒３５がヘリコイド４１，４７のリードに従って回転筒３８に対して第１移動筒３４との間の間隔が変わるように光軸４４の方向に移動する。

図２（Ａ）は、投映距離が最も遠い位置にあるスクリーン１１にピントを合わせたときの前群及び後群レンズ３１，３２との位置を示しており、同図（Ｂ）は投映距離が最も短い位置にあるスクリーン１１にピントを合わせたときの前群及び後群レンズ３１，３２との位置を示している。投映レンズ鏡筒３０をスクリーン１１に近づけたときのピント位置は、前群及び後群レンズ３１，３２がスクリーン１１に向けて移動する。この作用は、前群レンズ３１に対してはカム開口４０、直進ガイド開口３６、及びカムフォロワー４５とで構成されるカム機構によって、また、後群レンズ３２に対してはヘリコイド４１，４７で構成されるヘリコイド機構によってそれぞれ達成される。また、前群及び後群レンズ３１，３２の移動と同時に、後群レンズ３２が光軸４４の方向のうちの同じ方向に移動して前群レンズ３１との間隔を短くして収差を補正する。この作用は、ヘリコイド４１，４７で構成されるヘリコイド機構により達成される。すなわち、ヘリコイド機構には、フォーカスのための変位に加えてフローティング機構のための変位を合成した変位で案内する。

本発明の一実施形態である投映レンズ鏡筒の構成を示す断面図であり、（Ａ）は、投映距離が最も遠い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示しており、同図（Ｂ）は投映距離が最も短い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示している。本発明の他の実施形態である投映レンズ鏡筒の構成を示す断面図であり、（Ａ）は、投映距離が最も遠い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示しており、同図（Ｂ）は投映距離が最も短い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示している。従来技術で説明した一例の投映レンズ鏡筒の構成を示す断面図であり、（Ａ）は、投映距離が最も遠い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示しており、同図（Ｂ）は投映距離が最も短い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示している。従来技術で説明した他の例の投映レンズ鏡筒の構成を示す断面図であり、（Ａ）は、投映距離が最も遠い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示しており、同図（Ｂ）は投映距離が最も短い位置にあるスクリーンにピントを合わせたときの状態を示している。

符号の説明

１０，３０，５０，７０投映レンズ鏡筒
１１，５４，スクリーン
１４，３３，５２，７１固定筒
１５，３４，５１，７３第１移動筒
１６，３５、５３，７４第２移動筒
３８，７１回転筒

Claims

フォーカス時にスクリーン側から順に配された少なくとも２つの前群及び後群レンズを光軸方向に一緒に移動させるフォーカス案内機構と、フォーカス案内機構の案内に連動して前記後群レンズを前群レンズとの間隔が変わるように光軸方向に移動して収差補正をする機構とを備えたフローティングフォーカス方式の投映レンズ鏡筒において、
前記フォーカス案内機構をヘリコイド機構又はカム機構との何れか一方で構成し、また、前記収差補正をする機構を前記ヘリコイド機構又はカム機構とのうちの他方で構成したことを特徴とする投映レンズ鏡筒。
スクリーン側から順に配された少なくとも前群及び後群レンズを一緒に光軸方向に移動してフォーカスを行うと同時に、これらの間隔が変化するように前群レンズに対して後群レンズを光軸方向に移動する投映レンズ鏡筒において、
前記固定筒の内側でヘリコイド結合され、光軸を中心として回転することで固定筒に対して前群レンズを前記ヘリコイドのリードに従って光軸方向に移動させる第１移動筒と、
前記第１移動筒の内側に配置され、前記第１移動筒に設けたカムと固定筒に設けた直進ガイドとにそれぞれ係合するカムフォロワーを有し、前記第１移動筒が固定筒に対して回転することで前記カムと直進ガイドとの協働により内部に保持した後群レンズを前記前群レンズとの間隔が変わるように光軸方向に移動させる第２移動筒と、を備えたことを特徴とする投映レンズ鏡筒。
スクリーン側から順に配された少なくとも前群及び後群レンズを一緒に光軸方向に移動してフォーカスを行うと同時に、これらの間隔が変化するように前群レンズに対して後群レンズを光軸方向に移動する投映レンズ鏡筒において、
固定筒の内側で光軸方向への移動を阻止した状態で回転自在に配置した回転筒と、
前記回転筒に設けたカムと固定筒に設けた直進ガイドとにそれぞれ係合するカムフォロワーを有し、前記回転筒が固定筒に対して回転することで前記カムと直進ガイドとの協働により内部に保持した前群レンズを回転筒に対して光軸方向に移動させる第１移動筒と、
前記第１移動筒の内側でヘリコイド結合され、前記回転筒に対して相対的に回転することで内部に保持した後群レンズを前記ヘリコイドのリードに従って前群レンズとの間隔が変わるように光軸方向に移動させる第２移動筒と、を備えたことを特徴とする投映レンズ鏡筒。