JP2007248872A - レンズユニット及びレンズユニットの組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの外周に固定される連結部材の軽量化を図る。
【解決手段】第１レンズユニット４１は、第１投映レンズ１１、３個のレンズホルダ５０を備える。レンズホルダ５０は、ホルダ本体５１、ローラ５２、ローラ支持部５３を備える。３個のレンズホルダ５０は、１２０°ピッチで第１投映レンズ１１の外周の一部に固定される。第１投映レンズ１１にレンズホルダ５０を固定するときには、取付用治具及び固定用治具を用いて行う。先ず、３個のレンズホルダ５０を取付用治具に設置すると、レンズホルダ５０は、位置決め部により位置決めされる。次に、レンズホルダ５０の上面に第１投映レンズ１１を載せる。そして、取付用治具の上側に固定用治具を載せ、第１投映レンズ１１の外周面と、ホルダ本体５１の外周当接部５１ａとの間に接着剤を挿入する。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズの外周の一部に固定される連結部材を複数備えたレンズユニット及びレンズユニットの組み立て方法に関するものである。

プロジェクターには、レンズを光軸方向に移動させるためのレンズ移動用カム筒が設けられている。レンズには、リング状や円筒形のレンズ枠（本件の連結部材）が固着されている（例えば、特許文献１参照）。レンズ枠は、円筒状のレンズ移動用カム筒の内部に移動自在に取り付けられている。レンズ移動用カム筒の外周には、長孔状のカム孔が形成され、レンズ枠の外周には、カム孔に挿通されるローラが取り付けられている。ローラをカム孔に挿通し、レンズ移動用カム筒を回転させると、レンズ枠が光軸方向に移動する。
特開２００３−６６３１６号公報

しかしながら、上記したレンズ枠は、リング状に全周に亘って形成されており、その重量が重くなり、レンズ及びレンズ枠が組み込まれる光学機器（プロジェクター等）の重量が重くなるという問題があった。さらには、リング状のレンズ枠を光軸方向に移動させるには、レンズ移動用カム筒を重厚に形成する必要があるため、レンズ移動用カム筒の重量も重くなるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、レンズの外周に固定される連結部材の軽量化を図ることができるレンズユニット及びレンズユニットの組み立て方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のレンズユニットは、レンズと；前記レンズの外周に個別に固定され光軸に関して１２０°の回転対称となるように放射状に突出し、この突出端側にレンズ支持鏡筒への装着部が設けられた３つの連結部材と；からなることを特徴とする。

また、前記装着部が前記レンズ支持鏡筒に形成されたカムに係合するカムフォロアを備え、前記レンズ支持鏡筒が回転したときに、前記レンズ支持鏡筒の内部で光軸方向に移動されることが好ましい。

さらに、前記カムフォロアが、前記連結部材の突出側に設けた軸により回転自在に支持されたローラであることが好ましい。

また、本発明のレンズユニットの組み立て方法は、レンズ保持治具に、少なくとも外周の一部を露呈させた状態でレンズを載置して当該レンズを光軸に関して位置決めし、根元側が前記レンズの外周に固定され先端側がレンズ支持鏡筒に装着される３つの連結部材を、前記レンズ保持治具に光軸に関して１２０°の回転対称となる位置に形成された位置決め部を用いて位置決めした後、前記３つの連結部材の根元側を前記レンズ保持治具から露呈したレンズの外周に固定することを特徴とする。

本発明のレンズユニットによれば、レンズと；レンズの外周に個別に固定され光軸に関して１２０°の回転対称となるように放射状に突出し、この突出端側にレンズ支持鏡筒への装着部が設けられた３つの連結部材と；からなるから、連結部材を、レンズの全周に亘って固定されるものに比べて軽量化することができ、それに応じて、レンズユニットを軽量化することができる。さらに、レンズユニットを配設するために必要なスペースを省スペース化することができる。

また、装着部がレンズ支持鏡筒に形成されたカムに係合するカムフォロアを備え、レンズ支持鏡筒が回転したときに、レンズ支持鏡筒の内部で光軸方向に移動されるから、簡単な構成で容易にレンズを光軸方向に移動させることができる。

さらに、カムフォロアが、連結部材の突出側に設けた軸により回転自在に支持されたローラであるから、カムフォロア（ローラ）とレンズ支持鏡筒のカムとの係合時の接触抵抗を軽減することができ、レンズを移動させるときの駆動力（消費電力）を軽減することができる。

また、本発明のレンズユニットの組み立て方法によれば、レンズ保持治具に、少なくとも外周の一部を露呈させた状態でレンズを載置して当該レンズを光軸に関して位置決めし、根元側がレンズの外周に固定され先端側がレンズ支持鏡筒に装着される３つの連結部材を、レンズ保持治具に光軸に関して１２０°の回転対称となる位置に形成された位置決め部を用いて位置決めした後、３つの連結部材の根元側をレンズ保持治具から露呈したレンズの外周に固定するから、レンズ保持治具を用いるだけで、容易に連結部材を１２０°ピッチでレンズの外周に固定することができる。

図１に、本発明を実施したプロジェクター１０の外観を示す。プロジェクター１０は、使用時にはレンズカバーを開放することにより、筺体１４の前面に第１投映レンズ１１が露呈する。筐体１４内の第１投映レンズ１１の後方には、第２投映レンズ１２、第３投映レンズ１３が配設されている。第１投映レンズ１１の前方には、スクリーン１５（図２参照）が配置され、第１投映レンズ１１から画像が投映される。筺体１４の上面には、回動式のズームダイヤル１６が設けられ、ズームダイヤル１６を操作（回動）することによって、第１〜第３投映レンズ１１〜１３による投映画像（スクリーン１５に投映される画像）のズーム調整を行うことができる。ズームダイヤル１６を図１中Ａ方向及びＢ方向に回動すると、投映画像のズームが調整される。

図２に、プロジェクター１０の概略的な構成図を示す。筺体１４の内部には、光源２２、照明光学系２３、全反射プリズム２４、ＤＭＤ２６、投映光学系２７、ズーム調整機構２８等が設けられている。光源２２としては、例えば、キセノンランプや水銀ランプなどの白色光源が使用される。光源２２から照射された照明光は、照明光学系２３へ入射する。

照明光学系２３は、カラーホイール３４、ロッドインテグレータ３６、リレーレンズ３７、３８、ミラー３９からなる。カラーホイール３４は、光源２２からの照明光をＢ、Ｇ、Ｒの３色に時分割で分離する。カラーホイール３４は、略円板形状の基板に、Ｂ光のみを透過するＢフィルタ、Ｇ光のみを透過するＧフィルタ、Ｒ光のみを透過するＲフィルタの３色のフィルタを基板の回転中心からほぼ等距離に配置したものである。カラーホイール３４は、高速で回転して、各色のフィルタを照明光路に順次挿入する。これにより、照明光がＢ、Ｇ、Ｒの３色に時分割で色分離され、分離された各色の光が順次ＤＭＤ２６に向けて照射される。

ロッドインテグレータ３６は、例えばガラス製で、内側に反射面が形成されている。カラーホイール３４で分離された光は、ロッドインテグレータ３６を透過する間に反射を繰り返すことによって均斉化される。リレーレンズ３７、３８は、ロッドインテグレータ３６から射出した光束をミラー３９に中継する。ミラー３９は、この光束を全反射プリズム２４へ向けて反射させる。

全反射プリズム２４は、ミラー３９からＤＭＤ２６へ入射する入射光と、ＤＭＤ２６で反射する反射光とを分離するためのものである。全反射プリズム２４は、例えば、異なる屈折率を持つ２つの三角プリズムから構成されており、それら２つの三角プリズムの境界に反射面２４ａが形成される。入射光は、入射角が臨界角よりも大きいため、反射面２４ａで全反射してＤＭＤ２６へ入射する。他方、ＤＭＤ２６で反射した反射光は、入射角が臨界角よりも小さいため、反射面２４ａを透過する。

ＤＭＤ２６は、周知のように、受光面に画素に対応する多数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものである。各ミラー素子は、投映する画像に基づいて、角度を変化させることにより、受光した照明光の反射方向を変化させる。画素を明るく表示させる場合には、ミラー素子をオン位置に変位させて受光した光をオン光として投映光学系２７に向けて反射させる。他方、画素を暗く表示する場合には、ミラー素子をオフ位置に変位させて受光した光をオフ光として投映光学系２７から外れた方向に向けて反射させる。画像光は、投映光学系２７に向かうオン光の集合により構成される。

図２及び図３に示すように、投映光学系２７は、レンズ移動用カム筒（レンズ支持鏡筒）４０と、第１投映レンズ１１を有する第１レンズユニット４１と、第２投映レンズ１２を有する第２レンズユニット４２と、第３投映レンズ１３を有する第３レンズユニット４３と、を備える。第１〜第３レンズユニット４１〜４３は、レンズ移動用カム筒４０内に配設されている。詳しくは後述するように、第１〜第３レンズユニット４１〜４３は、図２及び図３中Ｃ方向及びＤ方向に移動可能に設けられている。ＤＭＤ２６によって生成された画像光は、投映光学系２７によってスクリーン１５に結像される。これにより、スクリーン１５上に画像が投映される。なお、投映光学系２７を構成する投映レンズの枚数は３枚に限定されることなく、適宜変更されるものである。

レンズ移動用カム筒４０は円筒状に形成され、外周面には、第１〜第３レンズユニット４１〜４３のローラ５２が挿通される長孔状の第１〜第３カム孔（カム）４０ａ〜４０ｃが形成されている。第１〜第３カム孔４０ａ〜４０ｃは、それぞれ１２０°ピッチで３個ずつ形成されている。第１〜第３カム孔４０ａ〜４０ｃは、レンズ移動用カム筒４０が時計方向に回転されると、第１レンズユニット４１が後方（図３中Ｄ方向）に移動し、第２レンズユニット４２が後方に移動し、第３レンズユニット４３が前方（図３中Ｃ方向）に移動し、レンズ移動用カム筒４０が反時計方向に回転されると、第１レンズユニット４１が前方に移動し、第２レンズユニット４２が前方に移動し、第３レンズユニット４３が後方に移動するように、形成されている。

ズーム調整機構２８は、レンズ移動用カム筒４０を回転させ、第１〜第３投映レンズ１１〜１３を移動させることにより、投映画像（スクリーン１５に投映させる画像）のズーム調整を行うものであり、回動式のズームダイヤル１６の回動角度（操作量）に応じて投映画像がズーム調整されるように、レンズ移動用カム筒４０を回転させて、第１〜第３投映レンズ１１〜１３を移動させる。

図４及び図５に示すように、第１レンズユニット４１は、第１投映レンズ１１と、３個のレンズホルダ（連結部材）５０と、を備える。レンズホルダ５０は、第１投映レンズ１１に固定されるホルダ本体５１と、レンズ移動用カム筒４０への装着部及びレンズ移動用カム筒４０に形成された第１カム孔４０ａ（カム）に係合するカムフォロアとしての樹脂製のローラ５２と、ローラ５２を着脱自在で且つ回転可能に支持するローラ支持部（軸）５３と、を備える。３個のレンズホルダ５０は、１２０°ピッチで第１投映レンズ１１の外周の一部に固定される。なお、第１投映レンズ１１及びレンズホルダ５０は、第１投映レンズ１１にレンズホルダ５０を３個固定したときに、第１投映レンズ１１の中心からローラ支持部５３の外周面までの長さが、レンズ移動用カム筒４０の内周半径よりも若干小さくなるように形成されている。これにより、レンズホルダ５０からローラ５２を取り外した状態では、第１レンズユニット４１を、レンズ移動用カム筒４０内部に挿入することができる。

図３に示すように、３個のローラ５２は、第１レンズユニット４１をレンズ移動用カム筒４０に組み付けたときに、それぞれレンズ移動用カム筒４０の外周面から突出するように形成されている。このレンズ移動用カム筒４０の外周面から突出した３個のローラ５２は、プロジェクター１０内部に３個設けられた直進ガイドとしてのガイド溝５４に、それぞれ挿入されている。ガイド溝５４は、投映光軸方向に直線状に形成されており、これにより、レンズ移動用カム筒４０が回転されると、第１〜第３レンズユニット４１〜４３は、投映光軸方向に移動する。なお、図３においては、図面の乱雑を避けるため、３個のガイド溝５４のうち、１個のみを図示している。

図４及び図５に示すように、ホルダ本体５１には、第１投映レンズ１１の外周面に当接する外周当接部５１ａと、第１投映レンズ１１の後面に当接する後面当接部５１ｂと、が設けられている。第１投映レンズ１１にホルダ本体５１を固定させるときには、第１投映レンズ１１の外周面を外周当接部５１ａに当接させ、第１投映レンズ１１の後面を後面当接部５１ｂに当接させた状態で取り付ける。

第１レンズユニット４１と同様にして、第２レンズユニット４２は、第２投映レンズ１２と３個のレンズホルダ５０とを備え、第３レンズユニット４３は、第３投映レンズ１３と３個のレンズホルダ５０とを備え、第２投映レンズ１２には、３個のレンズホルダ５０が１２０°ピッチで固定され、第３投映レンズ１３には、３個のレンズホルダ５０が１２０°ピッチで固定される。

図５、図６及び図７に示すように、第１〜第３投映レンズ１１〜１３にレンズホルダ５０を固定するときには、取付用治具（レンズ保持治具）５５及び固定用治具５６を用いて行う。取付用治具５５は、円盤状に形成され、レンズホルダ５０を位置決めするための位置決め部５７が、１２０°ピッチで３個形成されている。位置決め部５７は、レンズホルダ５０のホルダ本体５１の側面に当接するホルダ位置決め凹部５７ａと、ホルダ本体５１の受け部となる受けボス５７ｂと、ローラ５２の外周面に当接するローラ位置決め凹部５７ｃと、ホルダ本体５１のローラ５２が設けられた側の側面に当接する径方向位置決め壁５７ｄと、を備える。

固定用治具５６は、円盤状に形成され、断面略Ｌ字状に形成されている。固定用治具５６の第１内周面５６ａは、取付用治具５５の外周面と略一致する径で形成されており、固定用治具５６を取付用治具５５の上側に載せたときに、第２内周面５６ｂが、ホルダ本体５１のローラ５２が設けられた側の側面に当接するように形成されている。固定用治具５６には、固定用治具５６を取付用治具５５の上側に載せたときに、ローラ５２に当接しないようにするためのローラ用孔５６ｃが３個形成されている。

第１投映レンズ１１にレンズホルダ５０を固定する態様について説明を行う。なお、第２，第３投映レンズ１２，１３にレンズホルダ５０を固定する態様についても、同様のものである。

先ず、３個のレンズホルダ５０を取付用治具５５に設置する。レンズホルダ５０を取付用治具５５に配置する場合には、ホルダ本体５１をホルダ位置決め凹部５７ａに挿入して、ホルダ本体５１の図５及び図６における下面を受けボス５７ｂに当接させ、ローラ５２をローラ位置決め凹部５７ｃに挿入する。これにより、レンズホルダ５０は、円周方向の位置が位置決めされる。

次に、レンズホルダ５０の図６及び図７における上面に第１投映レンズ１１を載せる。
そして、取付用治具５５の上側に固定用治具５６を載せ、ホルダ本体５１のローラ５２が設けられた側の側面を、固定用治具５６の第２内周面５６ｂに当接させる。これにより、レンズホルダ５０は、径方向の位置が位置決めされる。レンズホルダ５０は、径方向の位置が位置決めされたときに、第１投映レンズ１１の外周面と、ホルダ本体５１の外周当接部５１ａとの間には、若干の隙間が生じるようにされている。この隙間に接着剤（例えば、紫外線硬化型接着剤等）を挿入して、第１投映レンズ１１とレンズホルダ５０とを取り付ける。これにより、第１投映レンズ１１に、レンズホルダ５０が１２０°ピッチで３個取り付けられる。

第１レンズユニット４１を、レンズ移動用カム筒４０に組み付ける態様について説明を行う。なお、第２レンズユニット４２及び第３レンズユニット４３を、レンズ移動用カム筒４０に組み付ける態様についても、同様のものである。

先ず、３個のレンズホルダ５０それぞれからローラ５２を取り外した状態で、第１レンズユニット４１を、レンズ移動用カム筒４０内部に挿入する。次に、３個のローラ５２それぞれの根元側を、レンズ移動用カム筒４０の３個の第１カム孔４０ａに挿通して、ローラ支持部５３に取り付け、３個のローラ５２それぞれの先端側を、プロジェクター１０内部に設けられた３個のガイド溝５４に挿入する。

上記のように構成されたプロジェクター１０の作用について説明する。第１〜第３投映レンズ１１〜１３には、それぞれ３個のレンズホルダ５０が１２０°ピッチで固定されている。そして、第１〜第３投映レンズ１１〜１３とレンズホルダ５０とを備えた第１〜第３レンズユニット４１〜４３は、それぞれレンズ移動用カム筒４０に組み付けられている。

このように、第１〜第３レンズユニット４１〜４３を、第１〜第３投映レンズ１１〜１３と、３個のレンズホルダ５０と、を備えて構成したから、レンズホルダ５０を、レンズの全周に亘って保持するものに比べて軽量化することができ、第１〜第３レンズユニット４１〜４３を軽量化することができる。さらに、第１〜第３レンズユニット４１〜４３を配設するために必要なスペースを省スペース化することができる。

また、第１〜第３投映レンズ１１〜１３に、レンズホルダ５０を１２０°ピッチで３個固定したから、レンズ移動用カム筒４０を回転させ、第１〜第３投映レンズ１１〜１３を移動させるときに、均一の駆動力（消費電力）で移動させることができるため、３個のレンズホルダ５０が近接（例えば、３０°ピッチ）して設けられたものに比べて、第１〜第３投映レンズ１１〜１３を移動させるときの駆動力（消費電力）を軽減することができる。

さらに、レンズホルダ５０は、第１〜第３投映レンズ１１〜１３に固定されるホルダ本体５１と、ローラ５２と、ローラ支持部５３と、を備え、レンズ移動用カム筒４０に、ローラ５２が挿通される第１〜第３カム孔４０ａ〜４０ｃを形成したから、レンズ移動用カム筒４０を回転させるだけで容易に第１〜第３投映レンズ１１〜１３を光軸方向に移動させることができる。

また、レンズホルダ５０のローラ支持部５３は、樹脂製のローラ５２を着脱自在で且つ回転可能に支持するから、ローラ５２とレンズ移動用カム筒４０の第１〜第３カム孔４０ａ〜４０ｃとの接触抵抗を軽減することができ、第１〜第３投映レンズ１１〜１３を移動させるときの駆動力（消費電力）を軽減することができる。

さらに、取付用治具５５及び固定用治具５６を用いて、第１〜第３投映レンズ１１〜１３にレンズホルダ５０を固定するから、容易にレンズホルダ５０を１２０°ピッチで第１〜第３投映レンズ１１〜１３に固定することができる。

なお、上記実施形態では、第１〜第３レンズユニット４１〜４３を、各レンズ１１〜１３と、３個のレンズホルダ５０と、から構成したが、レンズホルダ５０の個数は２個以上の複数であればよく、その個数は適宜変更可能である。また、レンズホルダ５０は、いずれの個数においても、隣接するレンズホルダ５０間のピッチが同一になるように第１〜第３投映レンズ１１〜１３に固定されるものである。

また、上記実施形態では、本発明の第１〜第３レンズユニット４１〜４３をプロジェクター１０に適用したが、これに限定されることなく、レンズユニットを有する光学機器（例えば、銀塩カメラやデジタルカメラ等）であれば適用可能である。

プロジェクターを示す外観図である。 プロジェクターの概略的な構成を示す説明図である。 投映光学系を示す斜視図である。 第１レンズユニットを示す斜視図である。 レンズホルダと取付用治具とを示す斜視図である。 レンズホルダを取付用治具に設置した状態の第１投映レンズとレンズホルダと取付用治具とを示す斜視図である。 第１投映レンズにレンズホルダを取り付けた状態の第１投映レンズとレンズホルダと取付用治具とを示す斜視図である。

符号の説明

１０ プロジェクター
１１〜１３ 第１〜第３投映レンズ
２７ 投映光学系
４０ レンズ移動用カム筒（レンズ支持鏡筒）
４０ａ〜４０ｃ 第１〜第３カム孔（カム）
４１〜４３ 第１〜第３レンズユニット
５０ レンズホルダ（連結部材）
５１ ホルダ本体
５２ ローラ
５３ ローラ支持部（軸）
５５ 取付用治具（レンズ保持治具）
５７ 位置決め部

Claims (4)

1. レンズと、
   前記レンズの外周に個別に固定され光軸に関して１２０°の回転対称となるように放射状に突出し、この突出端側にレンズ支持鏡筒への装着部が設けられた３つの連結部材と、からなることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記装着部が前記レンズ支持鏡筒に形成されたカムに係合するカムフォロアを備え、前記レンズ支持鏡筒が回転したときに、前記レンズ支持鏡筒の内部で光軸方向に移動されることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
3. 前記カムフォロアが、前記連結部材の突出側に設けた軸により回転自在に支持されたローラであることを特徴とする請求項２記載のレンズユニット。
4. レンズ保持治具に、少なくとも外周の一部を露呈させた状態でレンズを載置して当該レンズを光軸に関して位置決めし、
   根元側が前記レンズの外周に固定され先端側がレンズ支持鏡筒に装着される３つの連結部材を、前記レンズ保持治具に光軸に関して１２０°の回転対称となる位置に形成された位置決め部を用いて位置決めした後、
   前記３つの連結部材の根元側を前記レンズ保持治具から露呈したレンズの外周に固定することを特徴とするレンズユニットの組み立て方法。

Images