JP2008275958A - レンズ鏡筒及びこれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】支持鏡筒の強度及び寸法精度を維持する。
【解決手段】レンズ鏡筒２５は、回転カム筒４０、第１レンズユニット、第２レンズユニット、第３レンズユニット、支持鏡筒４４、ズーム鏡筒４５を備える。回転カム筒４０の外周面に、中継ギア５５に噛合するカムギア４０ｄを形成する。支持鏡筒４４に、挿通孔４４ｂ及び支持凹部４４ｃを形成する。軸受凹部４４ｃに中継ギア５５の軸５５ｂを挿入すると、中継ギア５５は、回転カム筒４０のカムギア４０ｄに噛合し、軸受凹部４４ｃに回転自在に支持される。ズーム鏡筒４５の内周面に、中継ギア５５に噛合するズームギア４５ａを形成する。ズーミング機構２６は、ズーム鏡筒４５を回転させ、このズーム鏡筒４５の回転により、中継ギア５５を介して回転カム筒４０を回転させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像光を投映レンズにより結像してスクリーン上に画像を投映するレンズ鏡筒及びこれを備えたプロジェクタに関するものである。

プロジェクタには、レンズと、レンズを光軸方向に移動させるための回転カム筒とを有するレンズ鏡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、円筒状の回転カム筒の内部に移動自在に取り付けられている。回転カム筒の外周には、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レンズローラが取り付けられている。回転カム筒の内側には、回転カム筒を回転自在に支持する支持鏡筒が配されている。支持鏡筒の後端部には、径方向に突出したフランジ部が形成されており、このフランジ部は、プロジェクタ内部の固定部材に固定されている。レンズローラは、支持鏡筒に形成された挿通孔を介してカム孔に挿通されており、回転カム筒を回転させると、レンズ枠が光軸方向に移動し、このレンズ枠の移動により、投映画像のズームを行う。

カム孔は、その寸法管理がシビアに求められるため、切削により回転カム筒に形成されている。一方、支持鏡筒は、コストダウンを図るために、樹脂による射出成形で形成されている。

近年では、ズーム量を増加させるために、レンズ枠の移動量を大きくしたプロジェクタが提案されている。レンズ枠の移動量を大きくするためには、回転カム筒及び支持鏡筒の長さも長くする必要がある。

しかしながら、支持鏡筒は後端部のフランジ部で固定部材に固定されているため、長さが長くなると、固定したときの安定性が悪くなるという問題があった。そこで、支持鏡筒を、回転カム筒の外側に配し、フランジ部を支持鏡筒の後端部よりも前側に形成することが考えられている。この場合には、回転カム筒に外周方向に突出するレバーを取り付け、支持鏡筒にレバーを挿通するレバー挿通孔を形成し、支持鏡筒の外側からレバーを回転操作することにより、回転カム筒を回転させてズーミングを行う。
特開２００３−６６３１６号公報

しかしながら、レバー挿通孔を、ズーミング時のレバーの回転操作範囲（回転カム筒の回転角度範囲）の長さで形成する必要があり、支持鏡筒の強度が下がるという問題があった。さらには、支持鏡筒は樹脂による射出成形品であり、レバー挿通孔の周囲で樹脂の流れが悪くなり、成形安定性が悪く、寸法をシビアに管理することができない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、支持鏡筒を回転カム筒の外側に配しながらも、支持鏡筒の強度及び寸法精度を維持することができるレンズ鏡筒及びこれを備えたプロジェクタ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、本発明のレンズ鏡筒は、投映レンズと；回転により前記投映レンズ中の変倍レンズを光軸方向に移動させる回転カム筒とを備え、前記変倍レンズの光軸方向への移動によりズーミングを行うレンズ鏡筒において、前記回転カム筒の外側に設けられ、前記回転カム筒を回転自在に支持する支持鏡筒と；前記支持鏡筒の外側に回転自在に設けられ、前記支持鏡筒を回転自在に支持するとともに、回転により前記回転カム筒を回転させるズーム鏡筒と；前記回転カム筒の外周面に設けられたカムギアと；前記ズーム鏡筒の内周面に設けられたズームギアと；前記回転カム筒と前記ズーム鏡筒との間に回転自在に設けられ、前記カムギアと前記ズームギアとに噛合し、前記ズーム鏡筒の回転を前記回転カム筒に伝える中継ギアと；前記支持鏡筒に形成され、前記中継ギアを挿通して当該中継ギアを前記カムギアとズームギアとに噛合させる挿通孔と；前記支持鏡筒に設けられ、前記中継ギアを回転自在に支持する支持部と、を備えたことを特徴とする。

また、前記中継ギアは、回転中心となる回転軸を有し、前記支持部を、前記挿通孔に連続して形成され、前記回転軸が挿入される軸受凹部から構成することが好ましい。さらに、前記支持鏡筒を、樹脂の射出成形により形成することが好ましい。

また、本発明のプロジェクタは、上記レンズ鏡筒を備えることを特徴とする。

本発明のレンズ鏡筒によれば、ズーム鏡筒の回転により、中継ギアを介して回転カム筒を回転させて、ズーミングを行うようにしたから、ズーミング用の孔として支持鏡筒に形成する挿通孔のサイズを、レバーにより回転カム筒を回転させるものに比べて、小さくすることができる。これにより、支持鏡筒を回転カム筒の外側に配しながらも、支持鏡筒の強度を維持することができる。さらには、樹脂の射出成形により形成する支持鏡筒の成形安定性を維持し、寸法精度を維持することができる。

また、本発明のプロジェクタによれば、ズーム量を増加させるために支持鏡筒を回転カム筒の外側に配したときにも、支持鏡筒の強度及び寸法精度を維持することができる。これにより、ズーミング性能を維持することができる。

図１及び図２に示すように、本発明を実施したプロジェクタ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）のズーミング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、投映画像がズーミングされる。

筺体１４の内部には、光源２１、照明光学系２２、全反射プリズム２３、ＤＭＤ２４、投映光学系としてのレンズ鏡筒２５、ズーミング機構２６等が設けられている。光源２１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２１から照射された照明光は、照明光学系２２へ入射する。

照明光学系２２は、カラーホイール３１、ロッドインテグレータ３２、リレーレンズ３３，３４、ミラー３５からなる。カラーホイール３１は、光源２１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３１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３１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ＤＭＤ２４に向けて照射される。

ロッドインテグレータ３２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３１で分離された光は、ロッドインテグレータ３２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３３，３４は、ロッドインテグレータ３２から射出した光束をミラー３５に中継する。ミラー３５は、この光束を全反射プリズム２３へ向けて反射させる。

全反射プリズム２３は、ミラー３５からＤＭＤ２４へ入射する入射光と、ＤＭＤ２４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２３は、例えば、同じ屈折率を持つ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ＤＭＤ２４へ入射する。他方、ＤＭＤ２４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。

ＤＭＤ２４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レンズ鏡筒２５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レンズ鏡筒２５から外れた方向に向けて反射させる。画像光は、レンズ鏡筒２５に向かうオン光の集合により構成される。

図２、図３及び図４に示すように、レンズ鏡筒２５は、回転カム筒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、支持鏡筒４４と、ズーム鏡筒４５とを備える。第１〜第３レンズユニット４１〜４３は、回転カム筒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。ＤＭＤ２４によって生成された画像光は、レンズ鏡筒２５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、レンズ鏡筒２５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。

ズーミング機構２６は、回転カム筒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）のズーミングを行うものであり、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ミングされるように、回転カム筒４０を回転させて、第１〜第３投映レンズ１１〜１３を移動させる。本実施形態では、第１〜第３投映レンズ１１〜１３は、変倍レンズとしても機能する。

図３〜図５に示すように、回転カム筒４０の外周面には、第１〜第３レンズユニット４１〜４３の各ズームローラ５２が挿通される長孔状の第１〜第３カム孔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、回転カム筒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、回転カム筒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。

図５及び図６に示すように、回転カム筒４０の後端部側の外周面には、後述する中継ギア５５に噛合するカムギア４０ｄが全周に亘って形成されている。

図７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とレンズホルダ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、回転カム筒４０に形成された第１カム孔４０ａに係合するポリアセタール製のズームローラ５２と、ズームローラ５２を着脱自在で且つ回転可能に支持するローラ支持部５３と、を備える。ローラ支持部５３は、１２０°ピッチで３個、ホルダ本体５１の外周面に取り付けられており、各ローラ支持部５３は、それぞれズームローラ５２を回転可能に支持している。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、回転カム筒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からズームローラ５２を取り外した状態では、第１レンズユニット４１を、回転カム筒４０内部に挿入することができる。

ズームローラ５２は、第１レンズユニット４１を回転カム筒４０に組み付けたときに、回転カム筒４０の外周面から突出するように形成されている。ローラ支持部５３に取り付けられ、回転カム筒４０の外周面から突出したズームローラ５２は、支持鏡筒４４に形成された直進ガイドとしてのガイド孔４４ａ（図３及び図４参照）に挿入される。ガイド孔４４ａは、投映光軸方向に直線状に形成されており、これにより、回転カム筒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。

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とレンズホルダ５０とを備える。

図４、図６及び図８に示すように、支持鏡筒４４は、回転カム筒４０を回転自在に支持するものであり、樹脂による射出成形により形成されている。支持鏡筒４４は、ズームローラ５２の直進ガイドとしてのガイド孔４４ａと、中継ギア５５の本体部５５ａを挿通させる挿通孔４４ｂとが形成されている。ガイド孔４４ａは、投映光軸方向に直線状に形成されている。ガイド孔４４ａ及び挿通孔４４ｂは、１２０°ピッチで３個形成されている。挿通孔４４ｂの前後には、それぞれ中継ギア５５の軸５５ｂが挿入される軸受凹部（支持部）４４ｃが形成されている。

中継ギア５５は、外周面にギア歯が形成された本体部５５ａに軸５５ｂが２本立設されている。軸受凹部４４ｃに軸５５ｂを挿入すると、中継ギア５５は、回転カム筒４０のカムギア４０ｄに噛合するとともに、軸５５ｂを中心に軸受凹部４４ｃに回転自在に支持される。

支持鏡筒４４の内周面には、回転カム筒４０を回転自在に支持する支持凸部４４ｄが全周に亘って形成されている。支持凸部４４ｄは、支持鏡筒４４の前側端部と後側端部との２箇所に形成されている。これにより、回転カム筒４０は、ガタつくことなく、支持鏡筒４４に回転自在に支持される。

支持鏡筒４４の外周面には、後端部よりも前側にフランジ部４４ｅが形成されており、このフランジ部４４ｅは、プロジェクタ１０の内部に設けられた固定部材に固定される。

図６及び図９に示すように、ズーム鏡筒４５は、支持鏡筒４４を回転自在に支持するものであり、円筒状に形成されている。ズーム鏡筒４５の内周面の後端部には、中継ギア５５に噛合するズームギア４５ａが全周に亘って形成されている。ズーム鏡筒４５の内周面には、支持鏡筒４４を回転自在に支持する支持凸部４５ｂが全周に亘って形成されている。支持凸部４５ｂは、ズーム鏡筒４５の前側端部と後側端部との２箇所に形成されている。これにより、支持鏡筒４４は、ガタつくことなく、ズーム鏡筒４５に回転自在に支持される。ズーミング機構２６は、ズーム鏡筒４５を回転させることにより、中継ギア５５を介して回転カム筒４０を回転させる。なお、図６においては、支持鏡筒４４のみを断面図で示し、回転カム筒４０、ズーム鏡筒４５、中継ギア５５を正面図で示す。

レンズ鏡筒２５を組み立てる態様について説明を行う。レンズホルダ５０からズームローラ５２を取り外した状態で、第１レンズユニット４１を、回転カム筒４０の内部に挿入した後、回転カム筒４０を、支持鏡筒４４の内部に挿入する。そして、ズームローラ５２の根元側を、支持鏡筒４４のガイド孔４４ａ、第１カム孔４０ａに挿通して、ローラ支持部５３に取り付ける。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、回転カム筒４０に組み付ける態様についても、同様のものである。また、ズーム鏡筒４５の外側には、ズーム鏡筒４５を覆うカバー筒（図示せず）が取り付けられており、ユーザが、ズーム鏡筒４５に触れることができないようになっている。

次に、中継ギア５５の本体部５５ａを支持鏡筒４４の挿通孔４４ｂに挿通し、軸５５ｂを軸受凹部４４ｃに挿入する。中継ギア５５は、回転カム筒４０のカムギア４０ｄに噛合するとともに、軸５５ｂを中心に回転自在となる。

そして、図９に示すように、ズーム鏡筒４５を、支持鏡筒４４の前側（図９における左側）から組み付ける。中継ギア５５を組み付けた後にズーム鏡筒４５を組み付けるため、ズーム鏡筒４５の後側端部に形成された支持凸部４５ｂには、中継ギア５５に接触しないようにするための切欠き４５ｃが、３個の中継ギア５５に対応した３箇所に形成されている。ズーム鏡筒４５を組み付けると、ズームギア４５ａが中継ギア５５に噛合する（図６参照）。これにより、ズーム鏡筒４５が回転すると、中継ギア５５を介して回転カム筒４０が回転する。

ユーザが、回動式のズームダイヤル１６を回動（操作）すると、ズーミング機構２６は、ズーム鏡筒４５を回転させ、このズーム鏡筒４５の回転により、中継ギア５５を介して回転カム筒４０が回転する。回転カム筒４０が回転すると、第１〜第３投映レンズ１１〜１３が移動し、この移動により、投映画像（スクリーン１５に投映させる画像）のズーミングが行われる。

このように、ズーム鏡筒４５の回転により、中継ギア５５を介して回転カム筒４０を回転させて、ズーミングを行うようにしたから、ズーミング用の孔として支持鏡筒４４に形成する挿通孔４４ｂのサイズを、レバーにより回転カム筒４０を回転させるものに比べて、小さくすることができる。これにより、支持鏡筒４５を回転カム筒４０の外側に配しながらも、支持鏡筒４４の強度を維持することができ、さらには、樹脂の射出成形により形成する支持鏡筒４４の成形安定性を維持し、寸法精度を維持することができる。

なお、上記実施形態では、カムギア４０ｄ及びズームギア４５ａを全周に亘って形成したが、各ギア４０ｄ，４５ａを形成する範囲は、回転カム筒４０が回転するときに常に噛合する範囲であれば適宜変更可能であり、例えば、１２０°ピッチで３箇所に形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、中継ギア５５を３個設けたが、中継ギア５５の個数は適宜変更可能であり、その個数に応じて、挿通孔４４ｂの個数も変更されるものである。

さらに、上記実施形態では、支持鏡筒４４を、樹脂の射出成形により形成したが、支持鏡筒４４を樹脂や金属等を切削加工して形成した場合にも、支持鏡筒４４の強度を維持することができ、本発明は効果的である。

また、上記実施形態では、本発明のレンズ鏡筒２５をプロジェクタ１０に実施したが、これに限定されることなく、フィルムカメラやデジタルカメラ等に実施してもよい。

プロジェクタを示す外観図である。 プロジェクタ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。 投映光学系を示す側面断面図である。 回転カム筒を示す斜視図である。 回転カム筒と支持鏡筒とズーム鏡筒と中継ギアとを示す正面図である。 第１レンズユニットを示す斜視図である。 支持鏡筒を示す斜視図である。 投映光学系を示す分解側面断面図である。

符号の説明

１０ プロジェクタ
１１〜１３ 第１〜第３投映レンズ
２５ レンズ鏡筒
４０ 回転カム筒
４０ａ〜４０ｃ 第１〜第３カム孔
４０ｄ カムギア
４１〜４３ 第１〜第３レンズユニット
４４ 支持鏡筒
４４ｂ 挿通孔
４４ｃ 軸受凹部（支持部）
４５ ズーム鏡筒
４５ａ ズームギア
５５ 中継ギア

Claims (4)

1. 投映レンズと、回転により前記投映レンズ中の変倍レンズを光軸方向に移動させる回転カム筒とを備え、前記変倍レンズの光軸方向への移動によりズーミングを行うレンズ鏡筒において、
   前記回転カム筒の外側に設けられ、前記回転カム筒を回転自在に支持する支持鏡筒と、
   前記支持鏡筒の外側に回転自在に設けられ、前記支持鏡筒を回転自在に支持するとともに、回転により前記回転カム筒を回転させるズーム鏡筒と、
   前記回転カム筒の外周面に設けられたカムギアと、
   前記ズーム鏡筒の内周面に設けられたズームギアと、
   前記回転カム筒と前記ズーム鏡筒との間に回転自在に設けられ、前記カムギアと前記ズームギアとに噛合し、前記ズーム鏡筒の回転を前記回転カム筒に伝える中継ギアと、
   前記支持鏡筒に形成され、前記中継ギアを挿通して当該中継ギアを前記カムギアとズームギアとに噛合させる挿通孔と、
   前記支持鏡筒に設けられ、前記中継ギアを回転自在に支持する支持部と、を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記中継ギアは、回転中心となる回転軸を有し、
   前記支持部を、前記挿通孔に連続して形成され、前記回転軸が挿入される軸受凹部から構成したことを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記支持鏡筒を、樹脂の射出成形により形成した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. 請求項１ないし３いずれか１つ記載のレンズ鏡筒を備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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