JP2006208817A - プロジェクタ用レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で小型化も可能なプロジェクタ用レンズ鏡筒を提供すること。
【解決手段】プロジェクタ用レンズ鏡筒１は、焦点調節用レンズ群１１を有する第一群レンズ枠４と、焦点距離変更用レンズ群１２を有する第二群レンズ枠５と、一体化される固定部材として第一群レンズ枠４をヘリコイドネジを介して回転可能に支持する外固定枠２、および、第二群レンズ枠５をヘリコイドネジを介して回転可能に支持する内固定枠３と、第二群レンズ枠５を回転駆動するズーム環７と、ズーム環７および第一群レンズ枠４の回転規制を行う回転規制リング８と、ズーム環７の回転を第二群レンズ枠５に伝達するズーム調整リング６とを具備し、ズーム環７および第一群レンズ枠４の回転操作によって第一群レンズ１１，第二群レンズ１２が進退される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ用レンズ鏡筒の構造に関する。

従来、プロジェクタ用のレンズ鏡筒として特許文献１に開示されたものは、フォーカスシング時の変倍位置ずれが防止できるものとして提案されたものであって、このレンズ鏡筒においては、カム筒を不使用位置からズーム域に向かって回転させたときには移動枠をスクリーンから最も後退した収納位置から上記スクリーンに向かって最も突出した突出位置に移動させ、且つ、上記カム筒を上記ズーム域内で回転したときには上記移動枠を突出位置に保持したまま光軸方向への移動を阻止する移動枠案内手段を上記カム筒に設けたものである。
特許文献１は、特開２００１−１９４５７２号公報である。

しかしながら、上述した特許文献１に開示されたレンズ鏡筒は、上記カム筒に複雑な形状を有するカム溝を設ける必要があって、カム筒の製作が必ずしも簡単ではない。また、上記移動枠には、上記カム溝に嵌入するカムフォロアを設ける必要があり、上記カム筒の外形が大きくなる可能性がある。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、プロジェクタ用レンズ鏡筒において、レンズ進退駆動用のカム溝およびカムフォロアを必要とせず、構造が簡単で小型化も可能なプロジェクタ用レンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒は、焦点調節用の第一のレンズ群を有する第一の枠と、焦点距離変更用の第二のレンズ群を有する第二の枠と、上記第一の枠を回転可能に支持し、上記第二の枠を回転可能に支持する固定枠と、上記固定枠周りに回転し、上記第二の枠を回転駆動する第二の枠駆動環と、上記第二の枠駆動環の回転の一方向の回転を所定位置にて規制する第一の規制部と、上記第一の枠の回転を所定の範囲内に回転規制を行う第二の規制部とを有する規制部材と、上記第二の枠駆動環と上記第二の枠との間に設けられ、上記第二の枠駆動環と上記第二の枠との相対回転位置を調整可能で、上記第二の枠駆動環の回転を上記第二の枠に伝達する回転伝達部材とを有する。

本発明の請求項２に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒は、請求項１に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒において、上記第二の枠駆動環は、バヨネット手段により上記固定枠に回転可能に取り付けらている。

本発明の請求項３に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒は、請求項１に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒において、上記第一の枠と上記第二の枠とは上記固定枠にヘリコイドネジにより嵌合している。

本発明の請求項４に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒は、請求項１に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒において、上記固定枠は、上記第一の枠と螺合する第一のヘリコイドネジを有する第一の固定枠と、上記第二の枠と螺合する第二のヘリコイドネジを有する第二の固定枠とからなり、上記第一の固定枠は合成樹脂材料からなり、上記第二の固定枠は金属材料からなる。

本発明の請求項５に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒は、請求項４に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒において、上記第一の固定枠は、光軸方向において上記第二の固定枠と上記規制部材との間に挟まれて固定されている。

本発明によれば、構造が簡単であって、コンパクト化も可能なプロジェクタ用レンズ鏡筒を提供することができる。

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるプロジェクタ用レンズ鏡筒の分解斜視図である。図２は、上記レンズ鏡筒の光軸を含む縦断面図である。なお、以下の説明において、上記レンズ鏡筒の光軸をＯとし、光軸Ｏ方向の光源側を後方、投影側を前方とする。また、構成部材の回転方向は、前方より見た方向で示す。

図１，２に示すように本実施形態のプロジェクタ用レンズ鏡筒１は、光源部３３，透過型液晶表示部３４の前方位置にプロジェクタ本体３１によって支持されており、ズーミング，フォーカシングが可能な投影用レンズ鏡筒である。

このレンズ鏡筒１は、第一の固定枠である外固定枠２と、外固定枠２と一体に支持される第二の固定枠である内固定枠３と、外，内固定枠２，３を一体化し、規制部材としての回転規制リング８と、外固定枠２にヘリコイド結合し、回動操作可能な第一の枠としての第一群レンズ枠４と、内固定枠３にヘリコイド結合する第二の枠としての第二群レンズ枠５と、第二群レンズ枠５に一体化される回転伝達部材としてのズーム調整リング６と、外固定枠２の外周に嵌合し、回動操作可能な第二の枠駆動環としてのズーム環７と、第一群レンズ枠４に保持され、焦点調節用レンズとなる第一群レンズ１１と、第二群レンズ枠５に保持され、焦点距離調節用レンズとなる第二群レンズ１２とを有してなる。

外固定枠２は、円筒形状の部材であって、ポリカーボネイト樹脂等の耐熱性合成樹脂からなる。前方内周部に第一のヘリコイドネジである雌ヘリコイドネジ２ａと、後端部に内フランジ部２ｂと、円筒部に光軸Ｏ方向の切り欠き２ｄと、該切り欠き２ｄに連通する所定角度範囲の周溝２ｅが設けられる。また、バヨネット手段として外周部の前方に周方向エッジ部２ｈおよび該エッヂ部２ｈから所定距離離間した位置に３つの凸部２ｇが設けられ、さらに、外周部後方に標識用切り欠き２ｍとが設けられる。

内フランジ部２ｂには、径方向に設けられた切り欠き２ｃと、仮止め用ビス挿通穴２ｋと、ビス２２に対して遊嵌状態のビス挿通穴２ｊと、内フランジ部２ｂの後面に光軸Ｏ方向に突出した位置決め凸部２ｉとが設けられている。

内固定枠３は、円筒形状の部材であって、耐熱のためのアルミニウム合金等の金属材料からなり、内周部に第二のヘリコイドネジである雌ヘリコイドネジ３ａと、前端部に鍔状の外フランジ部３ｄとが設けられる。

外フランジ部３ｄには、径方向に設けられた切り欠き３ｃと、仮止め用ビス穴３ｆと、固定枠結合用ビス穴３ｅとが設けられる。

内固定枠３は、外固定枠２の内周部に前方より挿入して、その円筒部を外固定枠２の内フランジ部２ｂより後方に突出させた状態で組み込まれ、後述するように内フランジ部２ｂを外フランジ部３ｄと回転規制リング８とで挟持することによって外固定枠２と一体化状態となる。上記後方に突出した円筒部は、光源側に位置することになる。

回転規制リング８は、金属板により形成される部材であって、円環中央に開口部８ａを有し、円環外周部より前方に折り曲げて延出する第一の規制部としてのズーム環回転規制腕部８ｄと、円環内周部より前方に折り曲げて延出する第二の規制部としての第一群レンズ枠回転規制腕部８ｆとが設けられる。また、円環部の３つの外方突起部に配される本体取り付け用ビス挿通穴８ｂと、円環部に配される固定枠取り付け用ビス挿通穴８ｃ，間座取り付け用ビス穴８ｊ，外固定枠位置決め用切り欠き８ｈ，仮止め用ビス頭逃げ穴８ｉとが設けられる。

なお、ズーム環回転規制腕部８ｄの先端には切り欠き状のズーム環テレ端当接面８ｅが設けられ、第一群レンズ枠回転規制腕部８ｆの先端には、回転規制用の先端凸部８ｇが設けられている。

第一群レンズ枠４は、円筒形状の合成樹脂部材であって、第一群レンズ１１が保持される。第一群レンズ枠４の後方外周部に外固定枠２の雌ヘリコイドネジ２ａに螺合する雄ヘリコイドネジ４ａが設けられ、その内側に周溝４ｂと肉ぬすみ用溝４ｇが設けられる。周溝４ｂの両端部には端面４ｃと４ｄとが設けられる。円筒外周部には、回動操作用ゴムリング１４が装着されるゴムリング溝４ｅと、位置合わせ用切り欠き部４ｆが設けられる。

第二群レンズ枠５は、円筒形状の部材であって、耐熱のためのアルミニウム合金等の金属材料からなり、第二群レンズ１２が保持される。第二群レンズ枠５の外周部に内固定枠３の雌ヘリコイドネジ３ａに螺合する雄ヘリコイドネジ５ａが設けられる。前端部には３つのズーム調整リング固定用ビス穴５ｃが設けられ、その外周にズーム調整リング嵌入用の円周段部５ｄが設けられる。雄ヘリコイドネジ５ａが設けられる外周部の後方端面５ｂが形成され、その後方の光源側に突出し、第二群レンズ１２の後方レンズ群部を保持する円筒部５ｅが形成されている。

ズーム調整リング６は、円環状の金属板からなる部材であり、第二群レンズ枠５のリング嵌入用円周段部５ｄにガタなく嵌入する嵌入開口部６ａを有し、外周上部に外方にズーム駆動腕嵌入凹部６ｂが設けられる。このズーム調整リング６は、第二群レンズ枠５に対してリング嵌入用円周段部５ｄに嵌入した状態でビス２１により周方向に、すなわち、回転方向に位置調整（調整方法は後述する）して固定される。

ズーム環７は、円環状の合成樹脂部材であって、内周開口部に沿ってバヨネット手段となる内周凸部７ａと、外周部に回動操作用ゴムリング１５が嵌入するゴムリング溝７ｄとが設けられる。内周凸部７ａには光軸Ｏ方向に沿ってバヨネット凸部挿通用の３つの挿通溝７ｂが配されている。また、ズーム環７には腕接続部７ｇを介して内周側に突出し、かつ、光軸Ｏ方向の後方に折れ曲がって延出するズーム駆動腕７ｃが設けられる。このズーム駆動腕７ｃは、ズーム調整リング６の凹部６ｂに光軸Ｏ方向にスライド可能、かつ、周方向にガタのない状態で嵌入可能である。

上述した構成部材からなるレンズ鏡筒１の組み立て手順の一例を説明すると、まず、ズーム環７を外固定枠２の外周に後方から挿入し、ズーム駆動腕７ｃを切り欠き２ｄに挿入する。その挿入状態で内固定枠３を前方から挿入し、外固定枠２の内フランジ部２ｂの内周に内固定枠３の外周部を挿通して嵌入させ、該外周部を後方に突出した状態とする。その内固定枠３の挿入時には、内周側に突出するズーム駆動腕７ｃを切り欠き３ｃで逃げた状態で挿入し、その後、内固定枠３を、切り欠き３ｃと外固定枠２の切り欠き２ｃとが合致するまで回転させた状態に保持する。

上述したズーム環７の外固定枠２への挿入時、挿通溝７ｂに外固定枠２の凸部２ｇを挿通させながらズーム環７を外固定枠２の外周に嵌入させたとき、ズーム環７の内周凸部７ａが外固定枠２の周方向エッジ部２ｈと凸部２ｇの間に介在し、かつ、ズーム環７の腕接続部７ｇが外固定枠２の周溝２ｅに挿入した状態となる。その状態でズーム環７は、外固定枠２の外周部にて光軸Ｏ方向の移動が規制され、回転可能な状態に保持される。

そこで、外固定枠２と内固定枠３とをビス挿通穴２ｋを挿通させたビスを仮止めビス穴３ｆに螺着して一体化し、固着する。

続いて、内固定枠３の雌ヘリコイドネジ３ａに第二群レンズ枠５の雄ヘリコイドネジ５ａを螺合させる。そして、第二群レンズ枠５を回転して内固定枠３の円筒部後端面３ｂと第二群レンズ枠５の後方端面５ｂとを治具等を用いて一致した状態に保持する。さらに、ズーム環７を時計回りに限度まで回転させ、ズーム駆動腕７ｃの一方の側面を外固定枠２のワイド端当接面２ｆに当接させた状態に保持する（ワイド端状態）。

上述した調整保持状態でズーム調整リング６を第二群レンズ枠５の前方より挿入してズーム駆動腕７ｃに腕嵌入凹部６ｂを嵌入させながら、ズーム調整リング６の嵌入開口部６ａを円周段部５ｄに嵌入させる。その嵌入状態でビス２１をビス穴５ｃに螺着し、該ビス２１の頭部でズーム調整リング６を第二群レンズ枠５に固着する。このズーム調整リング６の固定によってズーム環７の時計回りのワイド端回転位置（位相）と第二群レンズ１２のワイド端位置の相対位置が定まる。

続いて、第一群レンズ枠４の雄ヘリコイドネジ４ａを外固定枠２の雌ヘリコイドネジ２ａに螺合させ、第一群レンズ枠４の標識切り欠き部４ｆを外固定枠２の標識用切り欠き２ｍに光軸Ｏ方向で一致させる。上記一致状態にあるとき、回転規制リング８を内固定枠３に後方から挿入し、内固定枠３の後方に突出する外周に開口部８ａを嵌入させ、内フランジ部２ｂ後面に当接させる。そのとき、回転規制リング８の位置決め切り欠き８ｈに外固定枠２の位置決め凸部２ｉに嵌入させて回転規制リング８を位置決めする。

上述した回転規制リング８の位置決め状態でビス２２をビス挿通穴８ｃ，２ｊに挿通し、内固定枠３のビス穴３ｅに螺着して回転規制リング８を外固定枠２，内固定枠３に固着する。この固着状態では外固定枠２の内フランジ部２ｂは、内固定枠３の外フランジ部３ｄと回転規制リング８の円環部とによって挟まれた状態で保持される。固着後、外固定枠２と内固定枠３とを仮止めしたビスを外す。

外固定枠２に固着された回転規制リング８のズーム環回転規制腕部８ｄは、外固定枠２の切り欠き２ｄに挿入され、テレ端当接面８ｅが周溝２ｅ上の反時計回り方向の端に位置している。また、第一群レンズ枠回転規制腕部８ｆは、外固定枠２の切り欠き２ｃおよび内固定枠３の切り欠き３ｃを挿通して先端凸部８ｇが第一群レンズ枠４の周溝４ｂ内に相対移動可能な状態で挿入している。上述したように標識切り欠き部４ｆと標識用切り欠き２ｍとを合わせた状態のもとで回転規制リング８が挿入されたので第一群レンズ枠回転規制腕部８ｆの先端凸部８ｇが第一群レンズ枠４の肉ぬすみ溝４ｇに挿入されることがなく、正しく周溝４ｂ側に挿入されている。

上述したレンズ鏡筒１は、該レンズ鏡筒と液晶表示部３４との所定の離間距離であるフランジバックを調整するための適切な板厚の間座（調整シム）９が回転規制リング８のビス穴８ｂで固着された状態のもとでビス挿通穴８ｂ，９ｂを挿通させたビス２３によりプロジェクタ本体３１に取り付けられる。

レンズ鏡筒１によりズーミングを行う場合、ズーム環７を回動操作し、ズーム駆動腕７ｃに嵌入するズーム調節リング６を介して、第二群レンズ枠５を回転駆動する。第二群レンズ枠５が回転するとヘリコイドネジ５ａ，３ａによって光軸Ｏ方向に移動し、第二群レンズ１２が所望のズーム位置に移動する。ワイド側ズーミング時には、ズーム環７を時計回りに回転させるが、そのワイド側回転終端では、ズーム環７の腕接続部７ｇの周方向側面が外固定枠２の周溝２ｅのワイド端当接面２ｆに当接して、第二群レンズ枠５のそれ以上の回転が規制される。テレ側ズーミング時には、ズーム環７を反時計回りに回転させるが、そのテレ側回転終端では、腕接続部７ｇの周方向側面が回転規制リング８のテレ端当接面８ｅに当接し、第二群レンズ枠５のそれ以上の回転が規制される。

上記ズーム操作時、同一距離の投影位置に対しては、フォーカス位置合わせを行うために第一群レンズ枠４を回動操作する。その回転により第一群レンズ枠４は、ヘリコイドネジ４ａ，３ａを介して光軸Ｏ方向に移動し、第一群レンズ１１が所望のフォーカシング位置に移動する。近距離側へのフォーカシング時には第一群レンズ枠４を時計回りに回動操作するが、時計回り回転の終端では、周溝４ｂの一方の端面４ｄが回転規制リング８の先端凸部８ｇに当接し、第一群レンズ枠４が近距離側回転限度位置に到達し、それ以上の回転が規制される。また、遠距離側へのフォーカシング時には第一群レンズ枠４を反時計回りに回動操作するが、反時計回り回転の終端では、周溝４ｂの他方の端面４ｃが回転規制リング８の先端凸部８ｇに当接し、第一群レンズ枠４が遠距離側回転限度位置に到達し、それ以上の回転が規制される。また、上記回転規制により上記各ヘリコイドネジ３ａ，４ａの螺合の抜けも防止される。

図３は、レンズ鏡筒１の第一，二群レンズ１１，１２のワイド端（焦点距離１８．４ｍｍ）とテレ端（焦点距離２２ｍｍ）間におけるズーム移動線図である。
本図に示すようにズーミング時に第二群レンズ１２は、ワイド端とテレ端間で５．３ｍｍだけ移動する。第一群レンズ１１は、基準投影位置（１．６ｍ）に対してワイド端とテレ端の間で０．２４ｍｍの範囲だけ移動させる必要がある。また、投影位置１．２〜４ｍに対する焦点調節のために第一群レンズ１１は、０．４０５ｍだけ移動させる必要がある。

ズーミング時には本来、第一群レンズ１１，第二群レンズ１２の双方を駆動しなければならないが、上記光学特性のため、第二群レンズ１２の一方を移動させるだけでその投影倍率は決定され、投影像のボケが僅かに発生するのみである。そして、この僅かな投影像のボケは、第一群レンズ１１が本来ズーミングで移動しなければならない量と、第一群レンズが焦点調節のために移動しなければならない量との総移動量が第一群レンズ１１の移動量として移動され、修正される。

以上、説明したように本実施形態のレンズ鏡筒１によれば、レンズ群１１，１２の進退駆動をカム溝，カムフォロアを適用せず、ヘリコイドネジ機構を適用してレンズ群枠を回転させて進退移動させるものであり、構造が簡単であり、レンズ鏡筒のコンパクト化も可能としている。

さらに、固定枠を２つの部材で構成し、映写時に高熱となる光源側に位置する一方の内固定枠３を金属製とし、上記光源側から離れて配される他方の外固定枠２を合成樹脂製とするが、この外固定枠２と内固定枠３とを一体化する場合、合成樹脂製の外固定枠２のフランジ部をレンズ群枠を回転移動を規制するための金属板製の回転規制リング８と金属製の内固定枠３のフランジ部で挟んだ状態で一体化している。したがって、上記光源部により発生する熱に起因した外固定枠２の材質の差から発生する熱応力、つまり、変形差による固定枠の破損、具体的には固定枠ネジ穴付近の破損が防止できる。詳しくは、外固定枠２を内固定枠３と回転規制リング８で挟まれ、締結用のビス２２は外固定枠２のビス挿通穴２ｊを遊嵌状態で挿通することから、外固定枠２のフランジ部分の光軸方向に加わる応力は、上記熱応力が発生しても比較的小さい状態で済むことが予想される。また、径方向の外固定枠２、内固定枠３、回転規制リング８の変形差は上記遊嵌状態のビス挿通穴２ｊにより吸収される。

本発明のプロジェクタ用レンズ鏡筒は、構造が簡単で小型化も可能なプロジェクタ用レンズ鏡筒として利用が可能である。

本発明の一実施形態であるプロジェクタ用レンズ鏡筒の分解斜視図である。 図１のプロジェクタ用レンズ鏡筒の光軸を含む縦断面図である。 図１のプロジェクタ用レンズ鏡筒の第一，二群レンズのワイド端とテレ端間におけるズーム移動線図である。

符号の説明

２ …外固定枠（固定枠，第一の固定枠）
２ａ…雌ヘリコイドネジ（第一のヘリコイドネジ）
２ｇ…凸部（バヨネット手段）
２ｈ…周方向エッジ部（バヨネット手段）
３ …内固定枠（固定枠，第二の固定枠）
３ａ…雌ヘリコイドネジ（第二のヘリコイドネジ）
４ …第一群レンズ枠（第一の枠）
５ …第二群レンズ枠（第二の枠）
７ …ズーム環（第二の枠駆動環）
７ａ…内周凸部（バヨネット手段）
８ …回転規制リング（規制部材）
８ｄ…ズーム環回転規制腕（第一の規制部）
８ｆ…第一群レンズ枠回転規制腕（第二の規制部）
１１ …第一レンズ群（第一のレンズ群）
１２ …第二レンズ群（第二のレンズ群）

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (5)

1. 焦点調節用の第一のレンズ群を有する第一の枠と、
   焦点距離変更用の第二のレンズ群を有する第二の枠と、
   上記第一の枠を回転可能に支持し、上記第二の枠を回転可能に支持する固定枠と、
   上記固定枠周りに回転し、上記第二の枠を回転駆動する第二の枠駆動環と、
   上記第二の枠駆動環の回転の一方向の回転を所定位置にて規制する第一の規制部と、上記第一の枠の回転を所定の範囲内に回転規制を行う第二の規制部とを有する規制部材と、
   上記第二の枠駆動環と上記第二の枠との間に設けられ、上記第二の枠駆動環と上記第二の枠との相対回転位置を調整可能で、上記第二の枠駆動環の回転を上記第二の枠に伝達する回転伝達部材と、
   を有することを特徴とするプロジェクタ用レンズ鏡筒。
2. 上記第二の枠駆動環は、バヨネット手段により上記固定枠に回転可能に取り付けらていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒。
3. 上記第一の枠と上記第二の枠とは、上記固定枠にヘリコイドネジにより嵌合していることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒。
4. 上記固定枠は、上記第一の枠と螺合する第一のヘリコイドネジを有する第一の固定枠と、上記第二の枠と螺合する第二のヘリコイドネジを有する第二の固定枠とからなり、上記第一の固定枠は合成樹脂材料からなり、上記第二の固定枠は金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒。
5. 上記第一の固定枠は、光軸方向において上記第二の固定枠と上記規制部材との間に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ用レンズ鏡筒。

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