JP2009244585A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】固定筒の先端側に設けられたフォーカス筒が自重で傾くことを防ぎ、過剰に回転操作されることを防ぐ。
【解決手段】固定筒３の先端側にフォーカス筒５を設ける。フォーカス筒５は、ヘリコイド結合により回転しながら光軸方向に移動する。フォーカス筒５に板バネ１８の一端がネジ止めされ、他端側が付勢端となってフォーカス筒５の穴１９に入っている鋼球２２を押圧する。鋼球２２は、固定筒３の先端側に形成された溝２０の底面に圧着し、板バネ１８の付勢力を利用してフォーカス筒５が自重で傾くことを防ぐ。溝２０の両端には、底面から略直角に立ち上げられた端面が設けられ、これらの端面に鋼球２２が当接してフォーカス筒５の回転止めが行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定筒の先端側に回転により光軸方向に進退するフォーカス筒を設けたレンズ鏡筒に関するものである。

プロジェクタは、装置本体内に設けられた画像表示素子、例えば液晶パネルに表示された画像を投写光学系でスクリーン上に投写する。投写光学系は、その結像性能を確保するため一般に複数のレンズ群を組み合わせて構成されている。スクリーンと装置本体との間の投写距離は必ずしも一定していないので、投写光学系にはピント合わせ時に光軸方向に移動されるフォーカスレンズが含まれている。投写光学系の中には変倍機能を備えているものもあり、変倍レンズ群との組み合わせを考慮すると投写光学系の先端側でフォーカスレンズを移動させるのが光学設計上簡便で、また変倍機能をもたない投写光学系にも適用することができるため汎用性も高い。

プロジェクタ用の投写光学系は携帯型のデジタルカメラなどと比較して口径も大きく、重量も少なくないが、固定筒については装置本体に強固に固定することができるのに対し、フォーカスレンズを組み込んだフォーカス筒は固定筒の先端側に片持ち式に保持されることになる。このためプロジェクタの使用時にフォーカス筒が固定筒あるいは光軸に対して自重で傾き、光学性能が劣化するおそれがある。また、フォーカス筒を回転してフォーカスレンズを光軸方向に移動させるために、フォーカス筒はヘリコイド結合やカム機構を利用して固定筒に連結されるが、予め設定された所定の回転範囲を越えてフォーカス筒を回転すると、フォーカス筒が固定筒から外れたり、また強い回転力が加えられたりするとヘリコイドのネジ条やカム機構の係合部を損傷させることが懸念される。

固定筒に他の鏡筒を組み合わせたときに、両者間のガタによって鏡筒が傾くことを防ぐには、例えば特許文献１記載の手法が公知である。特許文献１には、固定筒とカム筒とを組み合わせるときに、固定筒の外周に、光軸を挟む両側に板バネの一端をそれぞれ固着しておき、これらの板バネの他端をカム筒の内周面に圧着させ、板バネの付勢力を利用してカム筒が固定筒に対して傾くことを防いでいる。また、特許文献２には、固定筒にヘリコイドを介して回転自在に組み合わされたカム筒が終端まで回転したときに、その回転を機械的に係止することによってカム筒の離脱やヘリコイドの損傷を防ぐようにしている。
特開２０００−２６６９８１号公報 特開２００３−３２９９１４号公報

特許文献１，２に記載の手法はそれぞれの問題を解決する上で効果的ではあるが、固定筒の先端側にフォーカス筒を設ける場合にはこれらの問題は同時に解決しなければならないことである。したがって、特許文献１，２で知られる双方の構成を組み合わせて用いることによって問題解決を図ることは可能であるが、構造的に複雑化しやすいだけでなく、部品点数や組立工数が増えて製造コストを高くする原因になる。

本発明は以上を考慮してなされたもので、固定筒の先端側に回転で光軸方向に進退するようにフォーカス筒を設ける際に、フォーカス筒がその自重で傾いたり、またフォーカス筒が固定筒から離脱し、あるいはフォーカス筒を過度に回転したときに両者間を連結しているヘリコイドやカム機構が損傷したりすることがなく、しかも部品点数や組立工数を抑えて製造コストも低く抑えることができるレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、フォーカスレンズを組み込んだフォーカス筒が、固定筒の先端側にその外周面を覆うように回転自在に設けられ、前記フォーカス筒を回転させることによりフォーカス筒が光軸方向に移動してピント合わせが行われるレンズ鏡筒を構成するにあたり、一端側が前記フォーカス筒の外周面に固定され、他端側が前記固定筒の外周面に付勢力を与える付勢端となり相対的にフォーカス筒が固定筒に対して傾くことを防ぐ板バネと、前記固定筒の外周面に有底の溝状に形成され、前記フォーカス筒の回転許容範囲に対応する円周方向長さを有するとともに底面から略直角に立ち上がった端面を有する溝と、前記板バネの付勢端からの付勢力を受け、前記フォーカス筒の周壁に貫通して設けられた穴を通して前記溝の底面を押圧する押圧部材とを設け、前記押圧部材を前記溝の端面に当接させることによりフォーカス筒の回転許容範囲外への回転を阻止する構造にしてある。

前記フォーカス筒を固定筒とヘリコイド結合させ、そしてフォーカス筒の回転許容範囲を半回転未満にする場合には、前記溝にはフォーカス筒の光軸方向への移動距離に対応した光軸方向の幅をもたせるのがよい。また、前記板バネ、溝及び押圧部材は、光軸に関して回転対称となる複数個所に設けることも有効な手段で、さらには固定筒の内部にコイルバネを組み込んでフォーカス筒を光軸方向の一方に付勢し、あるいは前記押圧部材の押圧端を球形にすることなども効果的である。

本発明の上記構成によれば、板バネの付勢力でフォーカス筒の倒れ防止を行うだけでなく、板バネで付勢され、フォーカス筒の回転とともに溝内を移動する押圧部材が溝の両端に設けられた端面に当接したときにはフォーカス筒の回転が規制されるようになるから、部品点数や組立工数を節約してレンズ鏡筒の製造コストを低く抑えることができる。

本発明の一実施形態を示す図１において、プロジェクタの投写光学系が組み込まれたレンズ鏡筒２は、固定筒３の先端側にヘリコイド結合部４を介してフォーカス筒５が設けられている。フォーカス筒５にはフォーカスレンズ群５ａが固定され、フォーカス筒５を回転するとフォーカス筒５とともに回転しながら光軸方向に移動し、ピント合わせを行うことができる。固定筒３に直進ガイド溝３ａが形成され、固定筒３の内部に設けられたレンズ枠７、８に植設されたカムピン７ａ，８ａが貫通しており、レンズ枠７，８は光軸方向に移動自在に支持されている。

固定筒３の外周面を取り囲むようにカム筒１０に回転自在に設けられている。カム筒１０にはカム溝１０ａ，１０ｂが形成され、第１レンズ枠７と第２レンズ枠８のそれぞれのカムピン７ａ，８ａが係合している。第１，第２レンズ枠７，８には第１変倍レンズ群７ｂ，第２変倍レンズ群８ｂが固定され、カム筒１０を回転すると、これらの変倍レンズ群はカム溝１０ａ，１０ｂの傾斜にしたがってそれぞれのレンズ枠７，８とともに互いの間隔を変えながら光軸方向に移動して変倍を行う。なお、前述のフォーカスレンズ群５ａ及び第１，第変倍レンズ群７ａ，８ａ、そして固定筒３の後端側に固定されたレンズ９はいずれも図面の簡略化のために１ブロックで示してあるが、一般には複数枚構成のレンズ群となっている。

固定筒３の後端にマウントリング１２が固着され、このマウントリング１２をプロジェクタ本体１３にネジ止めすることによってレンズ鏡筒２がプロジェクタ本体１３に固定される。プロジェクタ本体１３の内部には、簡略的に示してあるが画像表示部１５が組み込まれ、フルカラーの画像光を投写光学系に入射させる。画像表示部１５は、例えば光源からの白色光をダイクロイックミラーで分割して得たＲ，Ｇ，Ｂの基本色光で照明される３枚の液晶パネルと、これらの液晶パネルからの画像を合成するクロスダイクロイックプリズムから構成されている。

フォーカス筒５は固定筒３の先端側を部分的に覆い、図示のようにその外周面の上下二ヶ所に付勢力が強い板バネ１８の前端側がネジ止めされている。板バネ１８の後端側と重なり合うフォーカス筒５の一部に穴１９が形成され、また穴１９の直下に位置する固定筒３の外周面には円周方向に延びた有底の溝２０が形成されている。また、溝２０の光軸方向の幅は、後述する鋼球２２の外径とフォーカス筒５の光軸方向の移動長とを合計した長さよりもわずかに大きくしてある。

図２に示すように、溝２０の円周方向の長さはピント調節のために回転されるフォーカス筒５の回転許容範囲（角θの範囲）に対応して決められている。溝２０の円周方向長さは底面２０ａから略直角に立ち上がった端面２０ｂ，２０ｃで決められ、板バネ１８の下面と溝２０の底面２０ａとの間には鋼球２２が嵌め込まれている。鋼球２２は穴１９を通し、板バネ１８の付勢端となる後端側で溝２０の底面２０ａに押しつけられる。同様の構成は、光軸Ｐを挟む下側にも設けられている。穴１９の内径は鋼球２２の外径と略等しくしてあるから、鋼球２２はフォーカス筒５の移動により一体的に移動する。

図１に示すように、フォーカス筒５と第１レンズ枠７との間にはコイルバネ２５が組み込まれている。コイルバネ２５はフォーカス筒５を前方に付勢し、ヘリコイド接合部４を構成するヘリコイドネジ条相互間の遊びを抑えている。同時にこのコイルバネ２５は第１レンズ枠７を後方に付勢し、カムピン７ａとカム溝１０ａとの間の遊びをなくすようにしている。同様の目的で第１レンズ枠７と第２レンズ枠８との間にもコイルバネ２６が組み込まれている。このコイルバネ２６は、レンズ９を保持している固定枠３の保持枠と第２レンズ枠８との間に組み込むこともできる。なお、これらのコイルバネは固定筒３の内部に組み込まれていればよく、必ずしもその一端側を可動のレンズ枠で支持する必要はない。例えばフォーカス筒５を付勢するコイルバネ２５については、レンズ枠７の移動を妨げないように固定筒３の内壁に設けた突起で一端側を支持させることも可能である。

上記構成による作用について説明する。スクリーンに投写されたプロジェクタからの画像を観察しながらピント合わせが行われる。図１及び図２に示すように、フォーカス筒５がその光軸方向での最大移動長の中間位置まで繰り出されているとすると、スクリーンまでの投写距離がフォーカス筒５の回転許容範囲で決められた中間の距離であるとピントが合致する。この状態では、フォーカス筒５は固定筒３からの最大突出長の半分程度突出しており、フォーカス筒５には自重による荷重が加わってフォーカス筒５の先端側が下向きに傾きやすくなる。そして、光軸Ｐを挟む上下に位置している一対の板バネ１８のそれぞれには、図中の上面が凸になるように変形させる荷重が加わる。しかし、板バネ１８には強い付勢力が与えられているのでほとんど変形することがない。

さらに、コイルバネ２５によってフォーカス筒５は常時前方へと片寄せされ、ヘリコイド結合部４に遊びも生じていないから、板バネ１８の付勢力ともあいまってフォーカス筒５は固定筒３に対して傾くことはない。固定筒３はマウントリング１２によりプロジェクタ本体１３に強固に固定されているので、結果的にフォーカス筒５は光軸Ｐに対して倒れが生じないように支持され、光学性能を良好に保つことができる。また、鋼球２２が溝２０の双方の端面２０ｂ，２０ｃに当接していないから、フォーカス筒５は図２の時計方向，反時計方向のいずれにも回転操作することができる。

スクリーンに投写された画像を観察してピントが合っていないときにはフォーカス筒５を回転操作してピント合わせを行う。フォーカス筒５を図２の時計方向に回転すると、フォーカス筒５はヘリコイド結合部４のリードに応じて光軸Ｐ方向に後退し、スクリーンまでの投写距離が長い方にずれている場合にピントを合わせることができる。このとき、板バネ１８及び鋼球２２もフォーカス筒５の回転とともに回転しながら光軸方向に後退する。この移動に支障がないように、溝２０の光軸方向の幅はフォーカス筒５の光軸方向での全移動長と鋼球２２の外径とを合計した長さよりもわずかに大きくしてある。

また、この状態では一対の板バネ１８は光軸Ｐを通る鉛直線上からずれてしまうが、フォーカス筒５の回転許容範囲（角θ）を９０°程度に抑えているので、フォーカス筒５の自重を十分に支えることができる。さらに、フォーカス筒５が固定筒３側に繰り込まれ、ヘリコイド結合部４での結合長が長くなっており、しかもコイルバネ２５の片寄せ作用によりヘリコイド結合部４には遊びがない状態なので、フォーカス筒５が自重で傾くようなことはない。

スクリーンまでの投写距離がフォーカス筒５の回転許容範囲（角θ）で決められた最長距離よりも遠い場合には、フォーカス筒５をさらに時計方向に回転操作し、固定筒３側に限度まで繰り込んでも良好なピントを得ることができない。フォーカス筒５を限度まで時計方向に回転すると鋼球２２が溝２０の端面２０ｃに当接し、それ以上フォーカス筒５を時計方向に回転することができなくなる。これにより、フォーカス筒５を必要以上に後退させてヘリコイド結合部４に過大な負荷をかけることがなく、ヘリコイドネジ条に損傷が及ぶこともない。

スクリーンまでの投写距離が近くなっているときには、フォーカス筒５を図２に示す位置から反時計方向に回転操作し、フォーカス筒５を固定筒３から繰り出すことによってピント合わせを行うことができる。そして、フォーカス筒５の回転許容範囲に対応して決まる投写距離の範囲内にあるときには、鋼球２２が溝２０の端面２０ｂに当接する前に良好なピントが得られる。板バネ１８および鋼球２２はフォーカス筒５とともに回転して光軸Ｐを通る鉛直線上から外れるが、フォーカス筒５が固定筒３からちょうど半分程度繰り出されたときに、一対の板バネ１８及び鋼球２２が光軸Ｐを挟んで鉛直線上で上下に位置するようにしておけば、角θが「９０°」程度以下の場合には実用上全く問題はない。また、フォーカス筒５を限度まで反時計方向に回転操作したときには、鋼球２２が溝２０の端面２０ｂに当接するから、それ以上フォーカス筒５を反時計方向に回転することができず、フォーカス筒５がヘリコイド結合部４からはずれることはない。

さらに、図３に示すように、板バネ１８及び鋼球２２、そしてこれらが嵌入する固定筒３の溝２０を光軸Ｐに関して対称となる３個所に設けておけば、フォーカス筒５の傾きはより確実に防ぐことが可能となる。また、フォーカス筒５の光軸方向の移動範囲を広げるために、その回転角θを１２０°以上にする必要がある場合には、図３に示す３本の溝２０が互いに干渉することがないように、螺旋条に延長して形成しておけばよい。

上記実施形態では、板バネ１８による付勢力を溝２０の底面２０ａに作用させるために鋼球２２を使用しているので、フォーカス筒５の回転操作性を良好に保ち、しかも溝２０の底面２０ａを磨耗から防ぐ上でも有効であるが、図４に示すように、板バネ１８の付勢端側に先端を丸くしたピン３０を板バネ１８に一体化し、その先端で溝２０の底面２０ａを押圧するようにしてもよい。また、板バネ１８と鋼球２２を用いる場合には、フォーカス筒５に形成した穴１９で鋼球２２をフォーカス筒５とともに移動させる代わりに、板バネ１８に鋼球２２が外れないように捕捉する穴や窪みをつけるようにしてもよい。さらに、フォーカス筒５の穴１９を光軸方向に延びた長穴にし、フォーカス筒５に対して鋼球２２が光軸方向に移動できるようにしておき、溝２０の光軸方向の幅を狭めて鋼球２２が入り込む幅に留めるようにしてもよい。

以上、図示した実施形態にしたがって本発明について説明してきたが、固定筒３とフォーカス筒５の一方にカム溝、他方にこのカム溝に係合するカムピンを設け、フォーカス筒５がこれらのカム機構により回転しながら光軸方向に進退する構造のものにも本発明は適用可能で、自重によるフォーカス筒の傾き防止とともに必要以上の回転操作によりカム機構が損傷することを防ぐことができる。また、本発明はプロジェクタ用のレンズ鏡筒に限らず、固定筒の先端でフォーカス筒が光軸方向に出入りする構造のレンズ鏡筒に用いることができる。

本発明を用いたレンズ鏡筒の概略を示す縦断面図である。 図１に示すレンズ鏡筒の概略横断面図である。 本発明の他の実施形態を示す概略横断面図である。 本発明の別の実施形態を示す要部概略縦断面図である。

符号の説明

２ レンズ鏡筒
３ 固定筒
４ ヘリコイド結合部
５ フォーカス筒
７ 第１レンズ枠
８ 第２レンズ枠
１０ カム筒
１２ マウントリング
１８ 板バネ
１９ 穴
２０ 溝
２２ 鋼球
２５，２６ コイルバネ

Claims (5)

1. フォーカスレンズを保持したフォーカス筒が、固定筒の先端側にその外周面を覆うように回転自在に設けられ、前記フォーカス筒を回転させることによりフォーカス筒が光軸方向に移動してピント合わせが行われるレンズ鏡筒において、
   一端側が前記フォーカス筒の外周面に固定され、他端側が前記固定筒の外周面に付勢力を与える付勢端となり相対的にフォーカス筒が固定筒に対して傾くことを防ぐ板バネと、
   前記固定筒の外周面に有底の溝状に形成され、前記フォーカス筒の回転許容範囲に対応する円周方向長さを有するとともに底面から略直角に立ち上がった端面を有する溝と、
   前記板バネの付勢端からの付勢力を受け、前記フォーカス筒の周壁に貫通して設けられた穴を通して前記溝の底面を押圧する押圧部材を備え、
   前記押圧部材を前記溝の端面に当接させることによりフォーカス筒の回転許容範囲外への回転を阻止することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記フォーカス筒は固定筒とヘリコイド結合されるとともにフォーカス筒の回転許容範囲は半回転未満であり、前記溝はフォーカス筒の光軸方向への移動距離に対応した光軸方向の幅をもつことを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記板バネ、溝及び押圧部材は、光軸に関して回転対称となる複数個所に設けられていることを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒。
4. 前記フォーカス筒が前記固定筒の内部に組み込まれたコイルバネにより、光軸方向の一方に向けて付勢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. 前記押圧部材の押圧端が球形であることを特徴とする請求項４記載のレンズ鏡筒。

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