JP2009294560A - レンズ位置決め機構およびコンバータレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ位置決め機構Ｆにおいて、光軸直交面内および光軸方向の省スペース化、カム加工に要するコスト低減、および部品点数削減を図る。
【解決手段】ホルダ２にて保持されるレンズＬ３を矩形形状で構成する。ホルダ２は、光軸を挟んで互いに対向する位置に、レンズＬ３のＸ方向の外周面に沿って２つの平板部２ａ・２ｂを有している。各平板部２ａ・２ｂには、ガイドピン２ｐが少なくとも１個ずつ、Ｙ方向に突出して設けられている。ホルダ２は、ガイドピン２ｐが直進溝３ａを貫通するように固定筒３に収容される。ガイドピン２ｐと接触するカム４は、各平板部２ａ・２ｂと対向する平板状の２つの対向部４ａ・４ｂと、これらの向かい合う端部同士を連結する少なくとも１個の連結部４ｃとを一体的に有しており、固定筒３に対してＸ方向に移動することにより、ガイドピン２ｐとともにレンズＬ３を光軸方向に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズの光軸方向の位置決めを行うレンズ位置決め機構と、それを備えたコンバータレンズとに関するものである。

投影レンズの被投影面側にアナモフィックコンバータを配置して、表示素子の表示画像を被投影面に投影する画像投影システムでは、例えば水平方向および垂直方向の画面比率が４：３から１６：９に変換されるように、アナモフィックコンバータにて画角を光学的に水平方向に広げることにより、ワイドテレビ映像やシネマ映像を鑑賞することができる。このようなアナモフィックコンバータが現在製品化されているが、光学的なアナモフィックコンバータは、水平方向の倍率のみを上げているため、投影レンズの交換、投影距離、ズームポジションの変化等によって、水平方向の像と垂直方向の像の相互位置がずれてしまう。このずれを補正するためには、レンズ位置を光軸方向に調整し、位置決めする機構（フォーカス機構）をアナモフィックコンバータに持たせることが必要となる。

図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、従来のアナモフィックコンバータ１００の概略の構成を示す平面図、光軸に垂直な断面図、光軸を含む縦断面図である。アナモフィックコンバータ１００は、レンズＬ１・Ｌ２と、レンズ位置決め機構Ｆ１とを有している。レンズ位置決め機構Ｆ１は、レンズＬ３と、ホルダ１０１と、固定筒１０２と、カム環１０３とを有している。

レンズＬ１・Ｌ２・Ｌ３は、光軸方向（図中のＡＸは光軸を示す）から見てそれぞれ円形形状であり、光軸方向に並んで配置されている。このうち、レンズＬ１・Ｌ２は、略円筒形の固定筒１０２に直接保持されている。一方、レンズＬ３は、ホルダ１０１にて保持されており、このホルダ１０１が固定筒１０２内に収容されている。

ホルダ１０１は、レンズＬ３の外周面に沿うように円筒形で構成されている。ホルダ１０１の周面からは、３本のガイドピン１０１ａが円周方向に等間隔で突出している。また、固定筒１０２の周面には、光軸方向に切られた３つの直進溝１０２ａが円周方向に等間隔で形成されている。

カム環１０３は、固定筒１０２の周面を覆う円筒状のカムであり、光軸ＡＸを回転軸として回転することが可能である。このカム環１０３には、光軸ＡＸに対して斜めに切られた３つのカム溝１０３ａが円周方向に等間隔で形成されている。上記のホルダ１０１は、各ガイドピン１０１ａが直進溝１０２ａおよびカム溝１０３ａを貫通するように、固定筒１０２内に収容されている。

この構成では、カム溝１０３ａが光軸ＡＸに対して斜めに切られているので、カム環１０３を光軸周りに回転させることにより、各ガイドピン１０１ａを直進溝１０２ａに沿って光軸方向に移動させることが可能となる。これにより、ホルダ１０１にて保持されたレンズＬ３を光軸方向に移動させることが可能となる。

一方、例えば特許文献１〜５は、ガイド軸とカム板とを用いてレンズ位置を光軸方向に調整する機構を開示している。図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、上記調整機構を適用したアナモフィックコンバータ２００の概略の構成を示す平面図、光軸に垂直な断面図、光軸を含む縦断面図である。アナモフィックコンバータ２００は、レンズＬ１・Ｌ２と、レンズ位置決め機構Ｆ２とを有している。レンズ位置決め機構Ｆ２は、レンズＬ３と、ホルダ２０１と、固定筒２０２と、カム板２０３と、光軸に平行な２つのガイド軸２０４と、２つのガイド軸受け部２０５と、スリーブ部２０６と、フレ止め部２０７とを有している。

レンズＬ１・Ｌ２・Ｌ３は、光軸方向（図中のＡＸは光軸を示す）から見てそれぞれ円形形状であり、光軸方向に並んで配置されている。このうち、レンズＬ１・Ｌ２は、固定筒２０２に直接保持されている。一方、レンズＬ３は、ホルダ２０１にて保持されており、このホルダ２０１が固定筒２０２内に収容されている。

ホルダ２０１は、レンズＬ３の外周面に沿うように円筒形で構成されているが、固定筒２０２は、断面矩形で構成されている。固定筒２０２の一側面を構成する上面部２０２ｓには、光軸方向に切られた１個の直進溝２０２ａが形成されている。

カム板２０３は、固定筒２０２の上面部２０２ｓと対向する板状のカムであり、この上面部２０２ｓに沿って水平方向に移動することが可能である。カム板２０３には、光軸ＡＸに対して斜めに切られたカム溝２０３ａが形成されている。また、カム板２０３には、抜け止め用のピン２０８が貫通する、水平方向に孔が長い長孔２０３ｂが、カム溝２０３ａを間にして水平方向に２つ並んで形成されている。ピン２０８は、長孔２０３ｂを貫通して固定筒２０２に固定され、カム板２０３が固定筒２０２から外れてしまうのを防いでいる。

２本のガイド軸２０４は、固定筒２０２内の上方および下方に、光軸方向に沿って設けられている。各ガイド軸２０４の一端は、固定筒２０２における光軸ＡＸに垂直な壁部２０２ｐにそれぞれ固定されており、他端は、固定筒２０２の端面と連結された、光軸ＡＸに垂直なガイド軸受け部２０５にそれぞれ固定されている。

また、一方のガイド軸２０４は、スリーブ部２０６を貫通しており、他方のガイド軸２０４は、フレ止め部２０７に挟まれている。スリーブ部２０６は、ホルダ２０１の周面における最上方位置に形成されており、一方のガイド軸２０４と摺動して光軸方向の移動を案内する。このスリーブ部２０６には、上方に突出するガイドピン２０９が形成されており、ホルダ２０１は、ガイドピン２０９が直進溝２０２ａおよびカム溝２０３ａを貫通するように、固定筒２０２内に収容されている。フレ止め部２０７は、ホルダ２０１の周面における最下方位置に形成されており、他方のガイド軸２０４と摺動して光軸方向の移動を案内するとともに、ホルダ２０１のフレ（揺れ）を無くす働きを持つ。

この構成では、カム溝２０３ａが光軸ＡＸに対して斜めに切られているので、カム板２０３を水平方向に移動（スライド）させることにより、ガイドピン２０９を直進溝２０２ａに沿って光軸方向に移動させることが可能となる。これにより、ホルダ２０１にて保持されたレンズＬ３を光軸方向に移動させることが可能となる。また、ホルダ２０１は、スリーブ部２０６およびフレ止め部２０７を介して２本のガイド軸２０４で支えられるので、レンズＬ３を光軸方向に移動可能とした状態で、レンズＬ３の光軸直交面内での位置決めを行うことも可能となる。

特開平２−２６７５３１号公報 特開平３−８３００４号公報 特開平４−１１８６１１号公報 特開平４−２８９８０６号公報 特開平４−２８９８０８号公報

ところで、投影レンズの被投影面側にコンバータレンズを配置して画像を投影する場合、被投影面が矩形形状であることから、コンバータレンズを構成する個々のレンズにおける光線の通過領域が矩形形状となる。しかし、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示すように、例えばレンズＬ３を光軸方向から見て円形形状で構成すると、本来の光線の通過領域である矩形の領域Ｒの外側に、光線が通過しない無駄な領域が発生し、光軸直交面内における省スペース化に支障をきたす。

また、レンズ位置決め機構Ｆ１のように、円筒状のカム環１０３を用いる構成では、カム環１０３の加工コストが高く、アナモフィックコンバータ１００のコスト上昇を招く。つまり、円筒状のカム環１０３を金属で構成する場合は、断面が真円となるように金属板を丸めてからカム溝を形成するため、加工の難度が高く、加工時間および工程数が増大する。その結果、加工コストが増大する。一方、円筒状のカム環１０３を樹脂成形で得る場合でも、金型の構造が複雑にならざるを得ず、加工コストが増大する。

また、レンズ位置決め機構Ｆ２のように、２本のガイド軸２０４と、スリーブ部２０６と、フレ止め部２０７とでレンズＬ３の姿勢を決める構成では、傾き誤差やがたつきを抑えてレンズＬ３を光軸方向に移動させるために、ガイド軸２０４とスリーブ部２０６との光軸方向の嵌合長（摺動長）を長く確保する必要が生じ、光軸方向の省スペース化を図ることが困難となる。さらに、光軸ＡＸを挟んで互いに反対側に２本のガイド軸２０４を設け、その個々に対応してスリーブ部２０６およびフレ止め部２０７をホルダ２０１に設ける構成のため、光軸直交面内の省スペース化を図ることも困難となる。また、円筒状のカム環１０３を用いる構成に比べて、２本のガイド軸２０４、２本のガイド軸受け部２０５、スリーブ部２０６およびフレ止め部２０７を必要とする分だけ、部品点数が増加する。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光軸直交面内および光軸方向の省スペース化、カム加工に要するコスト低減、および部品点数削減を図ることができるレンズ位置決め機構と、それを備えたコンバータレンズとを提供することにある。

本発明のレンズ位置決め機構は、レンズと、前記レンズを保持するホルダと、前記ホルダに設けられたガイドピンと、光軸方向に形成された直進溝を前記ガイドピンが貫通するように、前記ホルダを内部に収容する固定筒と、前記ガイドピンと接触するカムとを備え、前記固定筒に対する前記カムの移動によって前記ガイドピンを光軸方向に移動させることにより、前記ホルダにて保持された前記レンズを光軸方向に移動させるレンズ位置決め機構であって、光軸に直交する面内で互いに垂直な２方向のうちの一方向を第１の方向とし、他方向を第２の方向とすると、前記レンズは、光軸方向から見て矩形形状であり、前記ホルダは、光軸を挟んで互いに対向する位置に、前記レンズの第１の方向に沿った外周面と対向して設けられる２つの平板部をそれぞれ有しており、前記ガイドピンは、前記ホルダの各平板部に少なくとも１個ずつ、第２の方向に突出して設けられており、前記カムは、前記ホルダの各平板部と前記固定筒を介して対向する平板状の２つの対向部と、前記２つの対向部の向かい合う端部同士を連結する少なくとも１個の連結部とを一体的に有しており、前記固定筒に対して第１の方向に移動することにより、前記各平板部の少なくとも１個のガイドピンとともに前記レンズを光軸方向に移動させることを特徴としている。

本発明のレンズ位置決め機構において、前記カムは、前記２つの対向部と、１個の前記連結部とを一体的に有しており、前記連結部は、平板状であってもよい。

本発明のレンズ位置決め機構において、前記ホルダの各平板部および前記固定筒の少なくとも一方には、前記平板部と前記固定筒との間の隙間を埋める高さを有する突起部が形成されていることが望ましい。

本発明のレンズ位置決め機構において、上記固定筒は、前記カムの前記対向部の第１の方向への移動を案内するガイド部を有していることが望ましい。

本発明のレンズ位置決め機構は、少なくとも、前記カムの前記対向部を前記ガイド部に押し付ける方向に、前記カムを付勢する付勢部材をさらに備えていることが望ましい。

本発明のレンズ位置決め機構は、前記固定筒に対して前記カムを第１の方向に移動させるシフト機構をさらに備えており、前記付勢部材は、さらに、第１の方向であって前記連結部が光軸に近づく方向に前記カムを付勢しており、前記シフト機構は、前記付勢部材と、前記連結部に形成される雌ネジ部と、前記雌ネジ部に螺合し、先端が前記固定筒と当接する雄ネジ部とで構成されていてもよい。

本発明のレンズ位置決め機構において、前記ホルダは、前記レンズの外周面を覆う矩形形状で構成されていることが望ましい。

本発明のレンズ位置決め機構において、前記カムの前記対向部には、前記カムの第１の方向への移動時に前記ガイドピンと１箇所または２箇所で接するカム溝が形成されており、前記カム溝における前記ガイドピンとの当接部は、第１の方向に対して斜めに形成されていることが望ましい。

本発明のレンズ位置決め機構において、前記カム溝の一端は、開放されていることが望ましい。

本発明のレンズ位置決め機構において、前記ホルダの各平板部に設けられた少なくとも１個のガイドピンは、光軸に対して点対称に配置されていることが望ましい。

本発明のレンズ位置決め機構において、前記レンズ、前記ホルダおよび前記ガイドピンは、一体成形されていることが望ましい。

本発明のコンバータレンズは、投影レンズの被投影面側に配置され、投影画像の画角を切り替えるコンバータレンズであって、上述した本発明のレンズ位置決め機構を有していることを特徴としている。

本発明によれば、レンズを矩形形状で構成することにより、レンズにおける光線の通過領域が矩形形状となる場合には、光線が通過しない無駄な領域を極力無くして、光軸直交面内における省スペース化を図ることができる。したがって、例えば本発明のレンズ位置決め機構をコンバータレンズに適用した場合には、光軸直交面内の省スペース化を図って、コンバータレンズを小型化することが可能となる。

また、レンズ位置決め機構におけるカムを、２つの対向部と少なくとも１個の連結部とを用いた一体構成とすることで、例えば、カムを金属で構成する場合は、少なくとも、金属板の打ち抜きと折り曲げとによってカムを得ることができ、カムを樹脂成形で得る場合でも、金型の構造を複雑化させることなくカムを得ることができる。したがって、上記いずれの場合でも、加工工程が長くなったり、工程数が増大するのを抑えることができ、カム加工に要するコストを低減することができる。

さらに、ガイドピンは、ホルダにおける、光軸を挟んで互いに反対側に位置する各平板部に少なくとも１個ずつ設けられているので、カムの第１の方向への移動によって上記位置関係にある少なくとも２つのガイドピンを光軸方向に移動させることにより、傾き誤差やがたつきを効果的に抑えながら、ホルダを光軸方向にスムーズに移動させることができる。よって、従来のように、傾き誤差やがたつきを抑えるための部材（ガイド軸、スリーブ等）を設けたり、ガイド軸を光軸方向に長く形成したりする必要が無くなる。その結果、光軸方向の省スペース化および部品点数の削減を図ることができる。

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、本実施形態に係るアナモフィックコンバータ１の概略の構成を示す平面図、光軸に垂直な断面図、光軸を含む縦断面図である。なお、説明の便宜上、レンズＬ１・Ｌ２・Ｌ３の光軸方向（図中のＡＸは光軸を示す）をＺ方向とし、光軸ＡＸに直交する面内で互いに垂直な２方向のうちの一方向をＸ方向（第１の方向）とし、他方向をＹ方向（第２の方向）とする。本実施形態では、Ｘ方向は水平方向に対応しており、Ｙ方向は垂直方向に対応しているが、この関係は逆であってもよい。また、図２（ａ）は、アナモフィックコンバータ１の外観構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、アナモフィックコンバータ１の分解斜視図である。

アナモフィックコンバータ１は、投影レンズの被投影面側に配置され、投影画像の画角を切り替えるコンバータレンズであり、レンズＬ１・Ｌ２と、レンズ位置決め機構Ｆとを有している。レンズ位置決め機構Ｆは、レンズＬ３と、ホルダ２と、固定筒３と、カム４と、２本のバネ５と、カムシフト機構６とを有しており、固定筒３に対するカム４の移動によって後述するガイドピン２ｐを光軸方向に移動させることにより、ホルダ２にて保持されたレンズＬ３を光軸方向に移動させ、レンズＬ３の光軸方向の位置決めを行う。以下、具体的に説明する。なお、以下では、光軸方向において被投影面側（レンズＬ１側）を前方とし、投影レンズ側（レンズＬ３側）を後方とする。

レンズＬ１・Ｌ２・Ｌ３は、光軸方向から見てそれぞれ矩形形状であり、光軸方向に並んで配置されている。レンズＬ１・Ｌ２は、固定筒３に直接保持されており、レンズＬ３は、ワッシャ７によってホルダ２に固定、保持されている。このレンズＬ３は、フォーカスを調整するためのレンズ（フォーカスレンズ）として機能している。

ホルダ２は、レンズＬ３の外周面を覆う矩形形状で構成されており、光軸ＡＸを挟んで互いに対向する位置に２つの平板部２ａ・２ｂを少なくとも有している。平板部２ａ・２ｂは、レンズＬ３のＸ方向に沿った外周面と対向してそれぞれ設けられている。また、ホルダ２には、ガイドピン２ｐが設けられている。ガイドピン２ｐは、本実施形態では、ホルダ２の各平板部２ａ・２ｂに２個ずつ（計４個）、光軸ＡＸに対して点対称に位置するように、Ｙ方向に突出して設けられている。なお、ガイドピン２ｐは、ホルダ２の各平板部２ａ・２ｂに少なくとも１個ずつ設けられていればよい。

上記したレンズＬ３、ホルダ２およびガイドピン２ｐは、樹脂により一体成形されていてもよいし、組み立て可能に別々に構成されてもよい。前者の場合は、後者のような組み立てが不要となるので、作業性が向上する。

固定筒３は、同一部品からなる上部筐体３ｐと下部筐体３ｑとを貼り合わせて構成されており、ホルダ２を介してレンズＬ３の外周面を覆う矩形形状となっている。固定筒３は、各ガイドピン２ｐと対応する位置に、光軸方向に形成された直進溝３ａを有しており、各ガイドピン２ｐが各直進溝３ａを貫通するようにホルダ２を内部に収容している。この直進溝３ａは、光軸方向の後方側が開放されている。

また、固定筒３は、その外表面にガイド部３ｂを有している。このガイド部３ｂは、Ｘ方向に延設されており、カム４の後述する対向部４ａ・４ｂとそれぞれ当接し、対向部４ａ・４ｂのＸ方向への移動を案内する。これにより、カム４をガイド部３ｂに沿わせながらＸ方向に確実にかつ安定して移動させることができる。

ところで、図３（ａ）は、図１（ｂ）におけるＡ部を拡大して示す断面図である。本実施形態では、ホルダ２の平板部２ａおよび固定筒３の両方に、平板部２ａと固定筒３との間の隙間を埋める高さを有する突起部が形成されている。具体的には、ホルダ２の平板部２ａの外表面（固定筒３との対向面）に突起部２ｋが形成されており、固定筒３の内面（平板部２ａとの対向面）に突起部３ｋが形成されている。突起部２ｋおよび突起部３ｋのＹ方向の高さの合計は、平板部２ａと固定筒３との間の隙間に等しくなるように設定されている。本実施形態では、平板部２ａと固定筒３との間の隙間を埋める突起部（突起部２ｋおよび突起部３ｋ）が２個ずつ、Ｘ方向に並んで形成されている。また、同様に、平板部２ｂの外表面およびそれと対向する固定筒３の内面には、平板部２ｂと固定筒３との間の隙間を埋める突起部が２個ずつ、Ｘ方向に並んで形成されている。

このような突起部を設けることにより、固定筒３にホルダ２を収容したときに、各平板部２ａ・２ｂと固定筒３との間にＹ方向の隙間が生じていても、その隙間が対向する突起部の当接によって局所的に埋められる。よって、固定筒３内でのホルダ２のＹ方向のがたつきを抑えることができ、ホルダ２のＹ方向の位置決めを適切に行うことができる。

なお、図３（ｂ）は、平板部２ａと固定筒３との間の隙間を埋める突起部の他の例であって、固定筒３にのみ突起部３ｋを設けた構成（平板部２ａには突起部を設けていない）を示している。また、図３（ｃ）は、上記隙間を埋める突起部のさらに他の例であって、平板部２ａにのみ突起部２ｋを設けた構成（固定筒３には突起部を設けていない）を示している。これらの図に示すように、１個の突起部のＹ方向の高さが上記の隙間に等しくなるように設定するのであれば、平板部２ａ側の突起部２ｋおよび固定筒３側の突起部３ｋのうち、一方のみを設ける構成としても構わない。同様に、平板部２ｂの外表面に設けられる突起部、およびそれと対向する固定筒３の内面に設けられる突起部のうち、一方のみを設ける構成としても構わない。これにより、上記と同様に、ホルダ２の固定筒３内でのＹ方向のがたつきを抑えて、Ｙ方向の位置決めを適切に行うことができる。

次に、カム４、バネ５、およびカムシフト機構６について説明する。
カム４は、ホルダ２の各平板部２ａ・２ｂに設けられた各ガイドピン２ｐと接触し、カムシフト機構６による固定筒３に対するＸ方向の移動により、各ガイドピン２ｐとともにレンズＬ３を光軸方向に移動させるものであり、２つの対向部４ａ・４ｂと、１個の連結部４ｃとを一体的に有して構成されている。各対向部４ａ・４ｂは、ホルダ２の各平板部２ａ・２ｂと固定筒３を介して対向する平板状の部材である。連結部４ｃは、２つの対向部４ａ・４ｂの向かい合う端部同士を連結する平板状の部材である。つまり、本実施形態のカム４は、全体としてコの字状となっている。

このように、カム４をコの字状で構成することにより、カム４を例えば金属で構成する場合は、金属板の打ち抜き加工（プレス加工）と折り曲げ加工とによってカム４を容易に得ることができる。また、カム４を例えば樹脂成形で得る場合でも、複雑な金型を用いることなくカム４を容易に得ることができる。なお、以下では、カム４は金属板の折り曲げによって形成されているものとして話を進める。

カム４には、補強用のリブ４ｄ・４ｅ・４ｆが形成されているとともに、補強用の半抜き４ｇ・４ｈが形成されている（図２（ｂ）参照）。より詳しくは、リブ４ｄ・４ｅは、カム４の各対向部４ａ・４ｂにおける前方側の縁、すなわち、各対向部４ａ・４ｂにおけるＸ方向に沿った縁であって、カム溝４ｒの開放端とは反対側の縁の一部を、Ｙ方向外側（光軸に向かう方向とは反対側）に折り曲げることによってそれぞれ形成されている。リブ４ｆは、カム４の連結部４ｃにおけるＹ方向に沿った前方側の縁の一部を、Ｘ方向外側（光軸に向かう方向とは反対側）に向かって折り曲げることによって形成されている。なお、上記のカム溝４ｒの詳細については後述する。

一方、半抜き４ｇは、対向部４ａと連結部４ｃとの連結部分（折り曲げ部分）に形成されており、半抜き４ｈは、対向部４ｂと連結部４ｃとの連結部分（折り曲げ部分）に形成されている。なお、「半抜き」とは、一般的に、完全に貫通させるのではなく、一部はつながるようなプレスの仕方を言うが、ここでは、上から叩くことによって局所的に窪みを形成した状態を指す。

カム４の各部の相対位置関係、つまり、各対向部４ａ・４ｂおよび連結部４ｃの相互の位置関係が変化すると、カム４によって移動させるレンズＬ３の姿勢誤差（傾き誤差）が生じることが懸念される。カム４はコの字状であることから、強度不足によって各部の相対位置関係が変化しやすい。しかし、上記のようにリブ４ｄ・４ｅ・４ｆを設けることにより、カム４のＸ方向およびＹ方向の強度を増大させることができ、半抜き４ｇ・４ｈを設けることにより、折り曲げ部分の強度、言い換えれば、連結部４ｃに対する各対向部４ａ・４ｂの折り曲げ方向の強度を増大させることができる。よって、全体として、コの字状のカム４の強度を増大させることができ、レンズＬ３の姿勢誤差を極力低減することができる。

２本のバネ５は、それぞれ、Ｚ方向であって、カム４の各対向部４ａ・４ｂを固定筒３のガイド部３ｂに押し付ける方向、および、Ｘ方向であって、カム４の連結部４ｃが光軸に近づく方向にカム４を付勢する付勢部材である。

ここで、図４は、バネ５の付勢方向を模式的に示す説明図である。バネ５の一端は、カム４の対向部４ａに固定され、他端は固定筒３に固定されている。この結果、バネ５は、光軸ＡＸに対して斜めに、すなわち、Ｐ方向に対向部４ａを付勢している。このＰ方向の付勢力は、Ｚ方向の力Ｐ１と、Ｘ方向の力Ｐ２とに分解することができる。なお、対向部４ｂ側のバネ５の付勢力についても同様である。したがって、２本のバネ５により、カム４の各対向部４ａ・４ｂをガイド部３ｂに力Ｐ１で押し付けながら、連結部４ｃが光軸ＡＸに近づく方向にカム４を力Ｐ２で付勢することができる。

このように、各バネ５により、各対向部４ａ・４ｂをガイド部３ｂに押し付けているので、ガイド部３ｂに対してがたつきを生じさせることなく、カム４をＸ方向にスムーズに移動させることができる。

カムシフト機構６は、固定筒３に対してカム４をＸ方向に移動させるシフト機構であり、上記した２本のバネ５と、図１（ｂ）に示す雌ネジ部４ｉおよび雄ネジ部４ｊとで構成されている。雌ネジ部４ｉは、ネジ溝が切られた孔であり、カム４の連結部４ｃの略中央に形成されている。雄ネジ部４ｊは、雌ネジ部４ｉに螺合し、先端が固定筒３と当接している。

上記のように、バネ５は、連結部４ｃが光軸ＡＸに近づく方向にカム４を付勢しているので、手動または電動により雄ネジ部４ｊを回してこれを雌ネジ部４ｉ（連結部４ｃ）に対して進退させることにより、カム４全体をＸ方向に進退させることが可能となる。

次に、上記したカム溝４ｒについて説明する。
カム４の各対向部４ａ・４ｂには、カム溝４ｒが各ガイドピン２ｐに対応してＸ方向に並んで２つずつ（計４個）形成されている。ガイドピン２ｐは、上述した固定筒３の直進溝３ａを貫通してカム溝４ｒに嵌っている（カム溝４ｒに内接している）。したがって、カム溝４ｒは、カム４のＸ方向への移動時には、ガイドピン２ｐと辺４ｒ−１・４ｒ−２（図４参照）の２箇所で常に接していることになる。つまり、カム溝４ｒの対向する２つの辺４ｒ−１・４ｒ−２はともに、ガイドピン２ｐと当接する当接部となる。

カム溝４ｒの一端（後方側）は、開放されている。これにより、カム４を固定筒３に取り付ける際には、各ガイドピン２ｐに対してカム溝４ｒの開放端側からカム４を指せばよいので、その取り付けがしやすくなる。また、上述したように、固定筒３の直進溝３ａの一端（後方側）が開放されているので、カム溝４ｒおよび直進溝３ａの開放端同士を合わせておき、ガイドピン２ｐを各開放端側から通すようにして、ホルダ２を固定筒３内に収容する構成とすることも可能となる。なお、ホルダ２とガイドピン２ｐとを別体とし、カム４を固定筒３に取り付けた後に、ガイドピン２ｐをカム溝４ｒおよび直進溝３ａに突き刺してホルダ２に固定するようにするのであれば、カム溝４ｒや直進溝３ａは、開放端のない長孔であってもよい。

カム溝４ｒにおけるガイドピン２ｐとの当接部は、Ｘ方向に対して斜めに形成されている。これにより、カム４のＸ方向への移動によって、カム溝４ｒと接するガイドピン２ｐを、固定筒３の直進溝３ａに沿って光軸方向に移動させることが可能となる。

ここで、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、カム４のＸ方向の各位置に対応するレンズＬ３の光軸方向の各位置を示す平面図および断面図であり、図５（ａ）は、連結部４ｃが光軸ＡＸに最も近づくようにカム４を移動させたときを、図５（ｃ）は、連結部４ｃが光軸ＡＸから最も離れるようにカム４を移動させたときを、図５（ｂ）は、それらの中間位置にカム４を移動させたときをそれぞれ示している。

例えば図５（ｂ）の状態から、連結部４ｃが光軸ＡＸに最も近づくようにカム４をＸ方向に移動させると、図５（ａ）のように、ガイドピン２ｐはカム溝４ｒおよび直進溝３ａで案内されて光軸方向の前方側に移動する。その結果、ガイドピン２ｐおよびホルダ２とともにレンズＬ３が光軸方向の前方側に移動する。一方、図５（ｂ）の状態から、連結部４ｃが光軸ＡＸから最も離れるようにカム４をＸ方向に移動させると、図５（ｃ）のように、ガイドピン２ｐはカム溝４ｒおよび直進溝３ａで案内されて光軸方向の後方側に移動する。その結果、ガイドピン２ｐおよびホルダ２とともにレンズＬ３が光軸方向の後方側に移動する。

このように、カム４をＸ方向に移動させることにより、ガイドピン２ｐともに、ホルダ２にて保持されたレンズＬ３を光軸方向に移動させて、レンズＬ３の光軸方向の位置決めを行うことが可能となる。つまり、レンズ間隔が変化するので、フォーカス調整を行うことが可能となる。

以下、本実施形態のレンズ位置決め機構Ｆの構成による効果について述べる。
本実施形態のように、投影レンズの被投影面側にアナモフィックコンバータ１を配置して画像を投影する構成では、被投影面が矩形形状であることから、アナモフィックコンバータ１を構成する個々のレンズにおける光線の通過領域が矩形形状となる。そこで、レンズ位置決め機構Ｆにおいては、少なくともレンズＬ３を矩形形状で構成していることにより、光線が通過しない無駄な領域を極力無くして、光軸直交面内における省スペース化を図ることができる。

よって、このレンズ位置決め機構Ｆをアナモフィックコンバータ１に適用することにより、光軸直交面内の省スペース化を図って、アナモフィックコンバータ１を小型化することが可能となる。なお、この効果は、他のレンズ（レンズＬ１・Ｌ２）も矩形形状で構成することにより、確実に得ることができる。特に、投影レンズの被投影面側に配置されるフロントコンバータにおいては、被投影面側のレンズが大型化しやすいので、レンズ位置決め機構Ｆを適用することによる小型化の効果は大きくなる。

なお、投影レンズの表示素子側にアナモフィックコンバータを配置して画像を投影する構成においても、表示素子の表示面が矩形形状であることから、アナモフィックコンバータを構成する個々のレンズにおける光線の通過領域が矩形形状となる。また、撮像素子の前方に撮像レンズを配置して被写体像を撮像する撮像システムにおいても、撮像素子の撮像領域が矩形形状であることから、撮像レンズを構成する個々のレンズにおける光線の通過領域が矩形形状となる。したがって、上述したレンズ位置決め機構Ｆの構成は、投影レンズの表示素子側に配置されるリアコンバータや撮像レンズにも適用することができ、これによって上記と同様の効果を得ることができる。また、レンズ位置決め機構Ｆの構成は、例えばテレコンバータやワイドコンバータなど、アナモフィックコンバータ１以外の他のコンバータレンズにも適用することができる。

また、本実施形態では、レンズ位置決め機構Ｆのカム４を、２つの対向部４ａ・４ｂと、１個の連結部４ｃとを用いた一体構成としているので、例えば、カム４を金属で構成する場合は、少なくとも、金属板の打ち抜きと折り曲げとによってカムを得ることができる。また、カム４を樹脂成形で得る場合でも、金型の構造を複雑化させることなくカム４を得ることができる。したがって、上記いずれの場合でも、加工工程が長くなったり、工程数が増大するのを抑えることができ、カム加工に要するコストを低減してアナモフィックコンバータ１の価格上昇を抑えることができる。

なお、本実施形態では、カム４をコの字状で形成しているが、光軸方向から見てロの字状やＵ字状であってもよい。つまり、連結部４ｃが１個で平板状であれば、本実施形態のようにコの字状のカム４を実現することができ、連結部４ｃが２個で平板状であればロの字状のカム４を実現することができ、連結部４ｃが１個で曲面状であればＵ字状のカム４を実現することができる。ロの字状やＵ字状のカム４であっても、カム４をＸ方向に移動させることにより、ガイドピン２ｐともに、ホルダ２にて保持されたレンズＬ３を光軸方向に移動させることができるので、レンズＬ３の光軸方向の位置決めを行うことが可能となる。以上のことから、ガイドピン２ｐと接触するカム４は、平板状の２つの対向部４ａ・４ｂと、少なくとも１個の連結部４ｃとを一体的に有していればよいと言える。

なお、カム４をロの字状で構成する場合は、折り曲げた金属板の端部を溶接等によって接合する工程が増えるが、全体としてみれば、従来の円筒形カムほど加工の難度は高くないので、加工コストを低減することはできる。

また、本実施形態では、レンズ位置決め機構Ｆのガイドピン２ｐは、ホルダ２における、光軸ＡＸを挟んで互いに反対側に位置する各平板部２ａ・２ｂに少なくとも１個ずつ設けられているので、カム４のＸ方向への移動によって上記位置関係にある少なくとも２つのガイドピン２ｐを光軸方向に移動させることにより、傾き誤差やがたつきを効果的に抑えながら、ホルダ２を光軸方向にスムーズに移動させることができる。よって、従来のように、傾き誤差やがたつきを抑えるための各種の部材（例えばガイド軸×２、ガイド軸受け部×２、スリーブ部、フレ止め部）を設けたり、ガイド軸を光軸方向に長く形成したりする必要が無くなる。その結果、光軸方向の省スペース化および部品点数の削減を図ることができる。

つまり、本実施形態のレンズ位置決め機構Ｆの構成では、光路に沿った形状のカム４にレンズＬ３を吊る構成としているので、レンズ位置決め機構Ｆの省スペース化と部品点数の削減、部品のシンプル化が可能となる。特に、カム４がコの字状であることにより、カム４が固定筒３に対してＹ方向には抜けにくくなるので、カムを平板状で構成する従来のように、カムの抜け止め用の孔やピンも設けなくても済み、部品点数の削減や部品のシンプル化を一層図ることができる。

また、図１（ｂ）に示したように、ホルダ２の各平板部２ａ・２ｂに設けられた各ガイドピン２ｐは、光軸ＡＸに対して点対称に配置されており、光軸ＡＸを挟んだ位置関係にある各ガイドピン２ｐがカム４と接触するので、カム４の移動による各ガイドピン２ｐの光軸方向への移動を確実に安定させることができ、各ガイドピン２ｐと一体化したホルダ２およびレンズＬ３の光軸ＡＸに対するがたつきを確実に抑えることができる。

また、ホルダ２は、レンズＬ３の外周面を覆う矩形形状で構成されており、レンズＬ３とともにホルダ２も矩形形状であるので、光軸直交面内の無駄なスペースを極力省いてレンズＬ３を保持することができ、レンズ位置決め機構Ｆひいてはアナモフィックコンバータ１を十分に小型化することができる。さらに、固定筒３も、ホルダ２を介してレンズＬ３の外周面を覆う矩形形状で構成されているので、上記の小型化の効果を最大限に得ることができる。

ところで、本実施形態では、ガイドピン２ｐがカム溝４ｒに内接するようにカム溝４ｒを形成した例について説明したが、外接するようにカム溝４ｒを形成するようにしてもよい。例えば、図６は、カム４の他の構成例を示す平面図であり、図７は、カム４のさらに他の構成を示す平面図である。

図６のカム４では、Ｘ方向に並ぶ２つのカム溝４ｒの一方は、光軸方向における後方側が開放されており、他方は光軸方向における前方側が開放されている。各カム溝４ｒは、略直角二等辺三角形状の溝であり、斜辺に相当する辺４ｒ−３同士が平行で、かつ、Ｘ方向に対して斜めに形成され、直角を挟む２辺のうちの１辺に相当する辺４ｒ−４同士が、各辺４ｒ−３よりも内側（光軸ＡＸに近い側）で互いに対向するように形成されている。これにより、カム４のＸ方向への移動時には、各カム溝４ｒは、対応するガイドピン２ｐと１箇所でのみ接することになる。

つまり、Ｘ方向における一方向（例えば連結部４ｃが光軸ＡＸから離れる方向；以下、右方向と称する）にカム４が移動する場合は、ガイドピン２ｐは一方のカム溝４ｒの辺４ｒ−３とのみ当接する。一方、Ｘ方向における逆方向（例えば連結部４ｃが光軸ＡＸに近づく方向；以下、左方向と称する）にカム４が移動する場合は、他のガイドピン２ｐは他方のカム溝４ｒの辺４ｒ−３とのみ当接する。このように、各ガイドピン２ｐは、カム４のＸ方向の往復移動のどちらか一方向のみで、対応するカム溝４ｒの１辺と当接する。このとき、各カム溝４ｒの辺４ｒ−３が、カム４のＸ方向への移動時に、対応するガイドピン２ｐと１箇所で当接する当接部となる。

図７のカム４は、Ｘ方向に並ぶ２つのカム溝４ｒのＸ方向の幅が広くなっている以外は、図１（ａ）等で示したカム溝４ｒと同様の構成である。このように構成することで、各カム溝４ｒは、カム４のＸ方向への移動時に各ガイドピン２ｐと１箇所でのみ接することとなる。

つまり、右方向にカム４が移動する場合は、各ガイドピン２ｐは、各カム溝４ｒにおける対向する２辺のうちの一方の辺４ｒ−５とのみ同時に当接する。一方、左方向にカム４が移動する場合は、各ガイドピン２ｐは、各カム溝４ｒにおける他方の辺４ｒ−６とのみ同時に当接する。この構成では、各カム溝４ｒの辺４ｒ−５・４ｒ−６のそれぞれが、カム４のＸ方向への移動時に、各ガイドピン２ｐと１箇所で当接する当接部となる。

図６および図７のように、各ガイドピン２ｐが各カム溝４ｒに対して外接するように、各カム溝４ｒがカム４に形成されていても、各カム溝４ｒにおける各ガイドピン２ｐとの当接部がＸ方向に対して斜めに形成されているので、カム４のＸ方向への移動により、各カム溝４ｒと接する各ガイドピン２ｐを光軸方向に移動させることが可能となる。

よって、以上のことをまとめると、カム４の対向部４ａ・４ｂには、カム４のＸ方向への移動時にガイドピン２ｐと１箇所で接する（外接する）、または２箇所で接する（内接する）カム溝４ｒが形成されており、カム溝４ｒにおけるガイドピン２ｐとの当接部がＸ方向に対して斜めに形成されていれば、カム溝４ｒと接する各ガイドピン２ｐを光軸方向に移動させることができると言える。

また、付勢部材（図示せず）によってホルダ２を光軸方向の前方側に付勢する等により、ホルダ２と一体化されたガイドピン２ｐを光軸方向の前方側に付勢する構成とすれば、カム４を以下の構成とすることも可能となる。図８は、カム４のさらに他の構成を示す平面図である。この構成では、Ｘ方向に並ぶ２つのカム溝４ｒは両方とも、光軸方向における後方側が開放されている。各カム溝４ｒは、略直角二等辺三角形状の溝であり、斜辺に相当する辺４ｒ−７同士が平行で、かつ、Ｘ方向に対して斜めに形成され、直角を挟む２辺のうちの１辺に相当する辺４ｒ−８同士が平行で、かつ、光軸ＡＸにも平行となるように形成されている。

この構成では、右方向にカム４が移動する場合は、各ガイドピン２ｐは各カム溝４ｒの辺４ｒ−７と当接しながら光軸方向の後方側に移動する。一方、左方向にカム４が移動する場合は、各ガイドピン２ｐは各カム溝４ｒの同じ辺４ｒ−７との当接を保ったまま、上記の付勢力（図８では破線の矢印で示す）により、光軸方向の前方側に移動する。したがって、このような構成であっても、カム４のＸ方向の移動時に、各カム溝４ｒと接する各ガイドピン２ｐを光軸方向に移動させることができる。なお、この構成では、各カム溝４ｒの辺４ｒ−７が、カム４のＸ方向への移動時に、対応するガイドピン２ｐと１箇所で当接する当接部となる。

また、図９は、カム４のさらに他の構成を示す平面図である。この構成では、カム４の対向部４ａには、略直角三角形状のカム溝４ｒが１つだけ形成されている。なお、図示はしないが、対向部４ｂにも同様の形状のカム溝４ｒが形成されている。カム溝４ｒは、斜辺に相当する辺４ｒ−９がＸ方向に対して斜めに形成され、直角を挟む２辺のうちの１辺に相当する辺４ｒ−１０が光軸ＡＸに平行に形成されている。２つのガイドピン２ｐは、光軸方向にすれて位置することで、カム溝４ｒの同じ辺４ｒ−９と同時に当接している。

この構成でも、右方向にカム４が移動する場合は、各ガイドピン２ｐはカム溝４ｒの辺４ｒ−９と当接しながら光軸方向の後方側に移動し、左方向にカム４が移動する場合は、各ガイドピン２ｐに働く付勢力（図９では破線の矢印で示す）により、各ガイドピン２ｐは同じ辺４ｒ−９との当接を保ったまま、光軸方向の前方側に移動する。したがって、このような構成であっても、カム４のＸ方向の移動時に、１つのカム溝４ｒと接する各ガイドピン２ｐを光軸方向に移動させることができる。なお、この構成では、カム溝４ｒの辺４ｒ−９が、カム４のＸ方向への移動時に、各ガイドピン２ｐと１箇所で当接する当接部となる。

本発明は、投影レンズの前方（被投影面側）または後方（表示素子側）にコンバータレンズを配置して画像を投影する画像投影システムや、撮像素子の前方に撮像レンズを配置して被写体像を撮像する撮像システムに利用可能である。

（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、本発明の実施の一形態に係るアナモフィックコンバータの概略の構成を示す平面図、光軸に垂直な断面図、光軸を含む縦断面図である。 （ａ）は、上記アナモフィックコンバータの外観構成を示す斜視図である。（ｂ）は、上記アナモフィックコンバータの分解斜視図である。 （ａ）は、上記アナモフィックコンバータにおけるホルダと固定筒との間の隙間を埋める突起部の一例を示す断面図である。（ｂ）は、上記突起部の他の例を示す断面図である。（ｃ）は、上記突起部のさらに他の例を示す断面図である。 上記アナモフィックコンバータが有するバネの付勢方向を模式的に示す説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記アナモフィックコンバータのカムの水平方向の各位置に対応するレンズの光軸方向の各位置をそれぞれ示す平面図および断面図である。 上記カムの他の構成例を示す平面図である。 上記カムのさらに他の構成を示す平面図である。 上記カムのさらに他の構成を示す平面図である。 上記カムのさらに他の構成を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、従来のアナモフィックコンバータの概略の構成を示す平面図、光軸に垂直な断面図、光軸を含む縦断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、従来のレンズ位置調整機構を適用したアナモフィックコンバータの概略の構成を示す平面図、光軸に垂直な断面図、光軸を含む縦断面図である。

符号の説明

１ アナモフィックコンバータ（コンバータレンズ）
２ ホルダ
２ａ 平板部
２ｂ 平板部
２ｋ 突起部
２ｐ ガイドピン
３ 固定筒
３ａ 直進溝
３ｂ ガイド部
３ｋ 突起部
４ カム
４ａ 対向部
４ｂ 対向部
４ｃ 連結部
４ｉ 雌ネジ部
４ｊ 雄ネジ部
４ｒ カム溝
５ バネ（付勢部材）
６ カムシフト機構
ＡＸ 光軸
Ｆ レンズ位置決め機構
Ｌ３ レンズ

Claims (12)

1. レンズと、
   前記レンズを保持するホルダと、
   前記ホルダに設けられたガイドピンと、
   光軸方向に形成された直進溝を前記ガイドピンが貫通するように、前記ホルダを内部に収容する固定筒と、
   前記ガイドピンと接触するカムとを備え、前記固定筒に対する前記カムの移動によって前記ガイドピンを光軸方向に移動させることにより、前記ホルダにて保持された前記レンズを光軸方向に移動させるレンズ位置決め機構であって、
   光軸に直交する面内で互いに垂直な２方向のうちの一方向を第１の方向とし、他方向を第２の方向とすると、
   前記レンズは、光軸方向から見て矩形形状であり、
   前記ホルダは、光軸を挟んで互いに対向する位置に、前記レンズの第１の方向に沿った外周面と対向して設けられる２つの平板部をそれぞれ有しており、
   前記ガイドピンは、前記ホルダの各平板部に少なくとも１個ずつ、第２の方向に突出して設けられており、
   前記カムは、前記ホルダの各平板部と前記固定筒を介して対向する平板状の２つの対向部と、前記２つの対向部の向かい合う端部同士を連結する少なくとも１個の連結部とを一体的に有しており、前記固定筒に対して第１の方向に移動することにより、前記各平板部の少なくとも１個のガイドピンとともに前記レンズを光軸方向に移動させることを特徴とするレンズ位置決め機構。
2. 前記カムは、前記２つの対向部と、１個の前記連結部とを一体的に有しており、
   前記連結部は、平板状であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ位置決め機構。
3. 前記ホルダの各平板部および前記固定筒の少なくとも一方には、前記平板部と前記固定筒との間の隙間を埋める高さを有する突起部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ位置決め機構。
4. 上記固定筒は、前記カムの前記対向部の第１の方向への移動を案内するガイド部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレンズ位置決め機構。
5. 少なくとも、前記カムの前記対向部を前記ガイド部に押し付ける方向に、前記カムを付勢する付勢部材をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載のレンズ位置決め機構。
6. 前記固定筒に対して前記カムを第１の方向に移動させるシフト機構をさらに備えており、
   前記付勢部材は、さらに、第１の方向であって前記連結部が光軸に近づく方向に前記カムを付勢しており、
   前記シフト機構は、
   前記付勢部材と、
   前記連結部に形成される雌ネジ部と、
   前記雌ネジ部に螺合し、先端が前記固定筒と当接する雄ネジ部とで構成されていることを特徴とする請求項５に記載のレンズ位置決め機構。
7. 前記ホルダは、前記レンズの外周面を覆う矩形形状で構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のレンズ位置決め機構。
8. 前記カムの前記対向部には、前記カムの第１の方向への移動時に前記ガイドピンと１箇所または２箇所で接するカム溝が形成されており、
   前記カム溝における前記ガイドピンとの当接部は、第１の方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のレンズ位置決め機構。
9. 前記カム溝の一端は、開放されていることを特徴とする請求項８に記載のレンズ位置決め機構。
10. 前記ホルダの各平板部に設けられた少なくとも１個のガイドピンは、光軸に対して点対称に配置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のレンズ位置決め機構。
11. 前記レンズ、前記ホルダおよび前記ガイドピンは、一体成形されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のレンズ位置決め機構。
12. 投影レンズの被投影面側に配置され、投影画像の画角を切り替えるコンバータレンズであって、
    請求項１から１１のいずれかに記載のレンズ位置決め機構を有していることを特徴とするコンバータレンズ。

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