JP2010107702A - 投写レンズ、プロジェクタ、および投写レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図った投写レンズを提供する。
【解決手段】投写レンズは、レンズを保持する保持部および保持部の外周面から突出するカムピンを有するレンズ枠６１，６２、前方レンズ枠６３、中間レンズ枠６４と、各レンズ枠が嵌挿されると共に、各レンズ枠を光軸Ｃ方向に沿って案内する直進溝５２４を有する案内筒５２と、案内筒５２が嵌挿されると共に、案内筒５２に対して光軸Ｃを中心に回転されることによって各レンズ枠を光軸方向に沿って移動させるカム溝を有するカム筒５３とを備える。直進溝５２４は、各レンズ枠が案内筒５２の一方の端部から挿入可能に形成され、カム筒５３は、端部から光軸Ｃに沿ってカム溝に繋がる案内溝７０、および案内溝７０とカム溝とが交差する部位に内面から外面に貫通する貫通孔７０１，７０２，７０３，７０４を有し、各カムピンは、貫通孔から露出する係合穴６１２Ａ，６２２Ａ，６３２Ａ，６４２Ａを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、光軸に沿って移動可能なレンズを有する投写レンズ、この投写レンズを備えたプロジェクタ、およびこの投写レンズの製造方法に関する。

従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光（光学像）を形成し、その光学像を投写レンズによって拡大投写するプロジェクタが知られている。この投写レンズは、１つあるいは複数のレンズを１つのレンズ群とする複数のレンズ群を有しており、このレンズ群の中には、光軸に沿って直線移動できるように構成されたレンズ群が備えられている。そして、投写レンズは、このレンズ群が移動されることによって、広角（以下「ワイド」という）から望遠（以下「テレ」という）、あるいはテレからワイドに光学像が変倍されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術では、複数のレンズ群をそれぞれ保持し、外側にカムピンを有する複数のレンズ枠、複数のレンズ枠が嵌挿される円筒状の案内筒（ガイド筒）、および案内筒が嵌挿される円筒状のカム筒が備えられている。そして、案内筒には、光軸に沿って形成された貫通する直進溝（ガイド溝）が設けられ、カム筒には、各レンズ枠に対応して移動動作を規定するカム溝が形成されている。複数のレンズ枠は、カムピンが直進溝およびカム溝に係合され、カム筒が回転されることにより、光軸方向にそれぞれ移動する。
また、各レンズ枠には、外縁部に光軸に沿う方向に貫通する孔および溝が設けられている。そして、略Ｕ字型の保持ピンが用意され、各レンズ枠は、この保持ピンの一方が孔に挿通され、他方が溝に係合されて、一緒に保持される。そして、これらのレンズ枠は、一度に案内筒に嵌挿される。

特開２００２−５５２６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、レンズ枠の外縁部に孔および溝を設けているため、レンズ枠の外形サイズが大きくなる。これによって、レンズ枠が嵌挿される案内筒も外形が大きくなり、ひいては、案内筒が嵌挿されるカム筒の外形が大きくなるという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る投写レンズは、光軸に沿って移動可能なレンズを有する投写レンズであって、前記レンズを保持する保持部、および前記保持部の外周面から前記光軸に対し交差する方向に突出するカムピンを有するレンズ枠と、前記レンズ枠が嵌挿されると共に、前記レンズ枠を光軸方向に沿って案内する案内筒と、前記案内筒が嵌挿されると共に、前記カムピンが係合され、前記案内筒に対して光軸を中心に回転されることによって前記レンズ枠を前記光軸方向に沿って移動させるカム溝を有するカム筒と、を備え、前記案内筒は、前記案内筒の一方の端部から前記カムピンが係合して前記レンズ枠が挿入されるように形成される直進溝を有し、前記カム筒は、前記案内筒の一方の端部と同一方向の端部から前記光軸に沿って前記カム溝に繋がる案内溝、および前記案内溝と前記カム溝とが交差する部位に内面から外面に貫通する貫通孔を有し、前記カムピンは、前記貫通孔から露出する係合部を有していることを特徴とする。

この投写レンズによれば、レンズ枠は、カムピンが直進溝および案内溝に案内されて案内筒の一方の端部から挿入される。そして、レンズ枠は、カムピンが案内溝とカム溝とが交差する部位まで挿入されると、係合部が貫通孔から露出する。これによって、レンズ枠は、係合部に係合する支持部材を用いて、カム筒の外部から支持されることが可能となる。案内溝は、カム溝に繋がっているので、レンズ枠は、支持部材に支持された状態でカム筒が回転されると、カムピンが案内溝への係合からカム溝への係合に切り換わり、レンズ枠は、案内筒に組み込まれる。
これによって、保持部は、レンズ枠が支持されるための部位が必要なく、光軸を中心とする半径方向において、薄い肉厚で形成されることができる。したがって、レンズ枠の外径寸法を小さくすることが可能となり、レンズ枠が嵌挿される案内筒、および案内筒が嵌挿されるカム筒も外径寸法を小さくすることができるので、ひいては投写レンズの小型化が図れる。

［適用例２］本適用例に係るプロジェクタは、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、光学像を形成する電気光学装置と、前記光学像を投写する上記記載の投写レンズと、を備えていることを特徴とする。

このプロジェクタによれば、前述した投写レンズを備えているので、小型化を図ることが可能となる。

［適用例３］上記適用例に係る投写レンズの製造方法は、前記案内筒を前記カム筒に嵌挿する案内筒嵌挿工程と、前記レンズ枠を前記案内筒に嵌挿するレンズ枠嵌挿工程と、前記カム筒の外部から前記係合部に係合可能な支持部材を係合させ、前記レンズ枠を支持するレンズ枠支持工程と、前記カム筒を前記案内筒に対して回転させ、前記カムピンを前記カム溝に係合させるカム筒回転工程と、を備えることを特徴とする。

この投写レンズの製造方法によれば、支持部材を用いてレンズ枠をカム筒の外部から支持し、容易にカムピンをカム溝に係合させること、つまりレンズ枠を案内筒に容易に組み込むことができるので、投写レンズの製造の効率化を図ることが可能となる。

以下、本実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、この光学像をスクリーン等に拡大投写する。
図１は、本実施形態のプロジェクタの概略構成を示す模式的図である。
図１に示すように、プロジェクタ１は、略Ｌ字状の光学ユニット２、機器本体を収納し、外装を構成する外装筐体３、図示しない制御部、制御部等に電力を供給する電源装置、およびプロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等を備えている。

制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、コンピュータとして機能するものであり、プロジェクタ１の動作の制御、例えば、画像の投写に関わる制御等を行う。

光学ユニット２は、制御部による制御の下、光源２１１から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成して投写するユニットである。光学ユニット２は、光源装置２１、照明光学装置２２、色分離光学装置２３、リレー光学装置２４、電気光学装置２５、投写光学装置としての投写レンズ５およびこれらの光学部品を所定位置に配置する光学部品用筐体４を備える。

光源装置２１は、光源２１１およびリフレクタ２１２等を備える。そして、光源装置２１は、光源２１１から射出された光束をリフレクタ２１２によって射出方向を揃え、照明光学装置２２に向けて射出する。

照明光学装置２２は、第１レンズアレイ２２１、第２レンズアレイ２２２、偏光変換素子２２３、および重畳レンズ２２４を備える。第１レンズアレイ２２１および第２レンズアレイ２２２は、重畳レンズ２２４とともに、光源装置２１から射出された光束を後述する液晶パネル２５３の表面に略重畳させる。偏光変換素子２２３は、第２レンズアレイ２２２から射出されたランダム偏光光を液晶パネル２５３で利用可能な略１種類の偏光光に揃える機能を有する。

色分離光学装置２３は、２枚のダイクロイックミラー２３１，２３２、および反射ミラー２３３を備え、照明光学装置２２から射出された光束を赤色光（以下「Ｒ光」という）、緑色光（以下「Ｇ光」という）、青色光（以下「Ｂ光」という）の３色の色光に分離する機能を有する。

リレー光学装置２４は、入射側レンズ２４１、リレーレンズ２４３、および反射ミラー２４２，２４４を備え、色分離光学装置２３で分離されたＢ光をＢ光用の液晶パネル２５３Ｂまで導く機能を有する。なお、光学ユニット２は、リレー光学装置２４がＢ光を導く構成としているが、これに限らず、例えば、Ｒ光を導く構成としてもよい。

電気光学装置２５は、入射側偏光板２５１、光変調装置として３つの液晶パネル２５３（Ｒ光用の液晶パネルを２５３Ｒ、Ｇ光用の液晶パネルを２５３Ｇ、Ｂ光用の液晶パネルを２５３Ｂとする）、射出側偏光板２５４、および色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム２５５を備える。電気光学装置２５は、色分離光学装置２３で分離された各色光を画像情報に応じて変調し、光学像を形成する。

投写レンズ５は、１つあるいは複数のレンズを１つのレンズ群とする複数のレンズ群を備えており、これらのレンズ群が電気光学装置２５から射出される光束の光軸Ｃに沿って配置されている。そして、投写レンズ５は、光学像の変倍機能、および焦点位置や収差等の補償機能を有し、電気光学装置２５にて形成された光学像を前方に投写する。

光学部品用筐体４は、前述した光学部品２１〜２５、および投写レンズ５を光軸上の所定の位置に配置する。

ここで、投写レンズ５について詳細に説明する。なお、投写レンズ５に光束が入射する入射側を後側、投写レンズ５より光学像が投写される投写側を前側とする。
図２は、投写レンズ５の斜視図であり、図３は、投写レンズ５の断面図である。
図２、図３に示すように、投写レンズ５は、入射側に配置されるフランジ５１、案内筒５２、カム筒５３、前側筒５４、および光軸Ｃに沿って前側から順に配置される第１レンズ群８１〜第７レンズ群８７を備えている。投写レンズ５は、フランジ５１側から入射した光学像を前側筒５４側から投写する。
フランジ５１は、矩形状に形成されており、中央部には、第７レンズ群８７が固定配置され、四隅には、ネジが挿通される丸孔５１１が形成されている。投写レンズ５は、このフランジ５１がネジ固定されることによって光学部品用筐体４に取り付けられている。

案内筒５２は、図３に示すように、大きな径の大円筒部５２１と、小さな径の小円筒部５２２とが互いの端部で結合された形状を有し、大円筒部５２１が前側となるように構成されている。案内筒５２には、大円筒部５２１と小円筒部５２２とで形成される段差部から後方に向けて光軸Ｃの方向に沿って切り欠かれた直進溝５２４が形成されている。また、案内筒５２は、外周面前側にネジ溝５２３が形成され、後方端部には、フランジ５１がネジ固定されている。

カム筒５３は、円筒状に形成され、内側に案内筒５２が嵌挿されて案内筒５２に対して光軸Ｃを中心として回転可能になっている。カム筒５３の内面には、第２レンズ群８２〜第６レンズ群８６の移動動作を規定するカム溝７１，７２，７３，７４等が形成されている。

前側筒５４は、円筒状に形成され、フォーカス用の第１レンズ群８１が固定配置されている。前側筒５４は、内周面にネジ溝が形成されており、案内筒５２のネジ溝５２３に螺合されて案内筒５２に取り付けられている。そして、第１レンズ群８１は、前側筒５４が光軸Ｃを中心として回転されることによって、光軸Ｃ方向に沿って移動するように構成されている。

第２レンズ群８２〜第６レンズ群８６は、５つのレンズ枠にそれぞれ保持されて案内筒５２の小円筒部５２２に嵌挿され、光軸Ｃに沿って移動可能に構成されている。詳細は後述するが、レンズ枠には、カムピンが形成されており、このカムピンが直進溝およびカム溝に係合されている。そして、各レンズ枠は、このカムピンがカム筒５３の回転により直進溝５２４とカム溝７１，７２，７３，７４との交点に誘導されることで光軸Ｃ方向に移動する。投写レンズ５は、これらのレンズ群が移動されることによって光学像を変倍する。

なお、本実施形態の投写レンズは、カム筒５３および前側筒５４が手動によって回転されるように構成されている。そして、カム筒５３には、図示しないズームリングが取り付けられており、カム筒５３は、このズームリングが操作されることによって回転される。また、以下では、説明の便宜上、前方から見て時計回りの方向を「右方向」、反時計回りの方向を「左方向」として記載する。

レンズ枠、案内筒５２、およびカム筒５３についてさらに詳細に説明する。
先ず、各レンズ枠について詳細に説明する。
図４は、投写レンズ５を分解した図であり、フランジ５１および前側筒５４を除いた図である。
図４に示すように、５つのレンズ枠は、前側からレンズ枠６１，６２、前方レンズ枠６３、中間レンズ枠６４、後方レンズ枠６５の順に配置され、前方レンズ枠６３、中間レンズ枠６４、および後方レンズ枠６５は、レンズ枠ユニット６０として構成されている。

レンズ枠６１は、図３、図４に示すように、第２レンズ群８２を保持する保持部６１１、およびカムピン６１２を有している。
保持部６１１は、第２レンズ群８２の外周を覆うように環状に形成され、光軸Ｃを中心とする半径方向の肉厚は、第２レンズ群８２を安定して保持するような肉厚に設定されている。

カムピン６１２は、保持部６１１の外周面から光軸Ｃに対し交差する方向に突出して形成され、光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で３つ設けられている。カムピン６１２は、円柱状に形成されており、先端は、端部が細くなるテーパ状になっている。また、カムピン６１２の中央部には、突出する方向に沿って形成された係合部としての丸穴（係合穴６１２Ａ）が設けられている。

３つのカムピン６１２は、同一長さに設定されており、図４に示すように、３つのカムピン６１２を含むレンズ枠６１の外径寸法Ｄ１は、案内筒５２の小円筒部５２２の外径寸法より大きく設定されている。つまり、カムピン６１２の長さは、図３に示すように、レンズ枠６１が案内筒５２に嵌挿された際に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

レンズ枠６２は、レンズ枠６１と同様に、環状の保持部６２１、および３つのカムピン６２２を有している。そして、保持部６２１の内面には、第３レンズ群８３が保持部６２１の縁部と図示しない金属板とに挟持されて取り付けられている。
保持部６２１は、外径寸法が保持部６１１の外径寸法と同一の寸法を有している。カムピン６２２は、カムピン６１２と同形状に形成され、係合部としての丸穴（係合穴６２２Ａ）を有している。そして、カムピン６２２の長さは、カムピン６１２の長さと同一に形成され、レンズ枠６２が案内筒５２に嵌挿された際に、カムピン６１２と同様に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

レンズ枠ユニット６０は、前述したように、前方レンズ枠６３、中間レンズ枠６４、および後方レンズ枠６５を備えている。
図５、図６は、レンズ枠ユニット６０を分解した斜視図であり、図５は、前方から見た図、図６は、後方から見た図である。

前方レンズ枠６３は、図５、図６に示すように、レンズ枠６１と同様に、環状の保持部６３１、および３つの前方カムピン６３２を有している。保持部６３１は、外径寸法が保持部６１１の外径寸法と同一の寸法を有している。そして、前側の内面には、第４レンズ群８４（図３参照）が保持され、第４レンズ群８４の後方には、中間レンズ枠６４が移動可能に挿入されている。

前方カムピン６３２は、カムピン６１２と同形状に形成され、係合部としての丸穴（係合穴６３２Ａ）を有している。前方カムピン６３２は、保持部６３１の外周面前側に設けられ、前方レンズ枠６３に挿入される中間カムピン６４２の前方に位置するように形成されている。そして、前方カムピン６３２の長さは、カムピン６１２の長さと同一に形成され、レンズ枠ユニット６０が案内筒５２に嵌挿された際に、カムピン６１２と同様に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

保持部６３１には、図５、図６に示すように、それぞれの前方カムピン６３２の後方に、光軸Ｃに沿って切り欠かれた切欠き６３３が形成されている。切欠き６３３は、幅寸法が中間カムピン６４２の径寸法より大きく形成されており、中間レンズ枠６４が移動される際に中間カムピン６４２が通過するための逃げ部である。
また、保持部６３１の外周面後側には、外側に突出する突起部６３６が形成されている。突起部６３６は、光軸Ｃを中心とする円周方向に６０°の等間隔に６つ形成されており、その６つの突起部６３６の外面を結ぶ外形寸法は、小円筒部５２２の内径寸法より僅かに小さく設定されている。

前方レンズ枠６３の後方端面には、図６に示すように、光軸Ｃに沿って延出する位置決めピン６３４、およびネジ穴６３５が円周方向に１２０°の等間隔でそれぞれ３つ設けられている。なお、ネジ穴６３５は、タップネジＳＣが挿入される下穴として形成されており、タップネジＳＣの締め付けトルクが比較的小さくなるように、通常の穴径より僅かに大きな穴径が設定されている。

中間レンズ枠６４は、レンズ枠６１と同様に、環状の保持部６４１、および３つの中間カムピン６４２を有し、保持部６４１の内面には、第５レンズ群８５（図３参照）が保持されている。中間レンズ枠６４は、前方レンズ枠６３に遊嵌され、中間カムピン６４２が前方レンズ枠６３の切欠き６３３から飛び出し、光軸Ｃ方向にスムーズに移動できるように構成されている。

中間カムピン６４２は、カムピン６１２と同形状に形成され、係合部としての丸穴（係合穴６４２Ａ）を有している。中間カムピン６４２の長さは、３つの中間カムピン６４２を含む中間レンズ枠６４の外径寸法Ｄ２（図５参照）が外径寸法Ｄ１と同一になるように設定されている。そして、中間カムピン６４２は、レンズ枠ユニット６０が案内筒５２に嵌挿された際に、カムピン６１２と同様に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

後方レンズ枠６５は、外径が保持部６３１の外径と同等の寸法を有して環状に形成され、その内面には、第６レンズ群８６（図３参照）が保持されている。後方レンズ枠６５は、光軸Ｃに沿って移動可能に配置される複数のレンズ枠のうち、最も後方に配置されている。
後方レンズ枠６５は、前方レンズ枠６３の後方端面にネジ固定されるよう構成されている。具体的に、後方レンズ枠６５の外周縁部には、図６に示すように、前方レンズ枠６３の位置決めピン６３４に嵌合する孔６５１、および前方レンズ枠６３のネジ穴６３５に対応する丸孔６５２が形成されている。

そして、後方レンズ枠６５は、治具によって保持された前方レンズ枠６３に中間レンズ枠６４が挿入された後、前方レンズ枠６３の後方端面にタップネジＳＣによって固定される。このように、前方レンズ枠６３および後方レンズ枠６５は、前方レンズ枠６３が治具によって保持されると共に、前述したようにネジ穴６３５の穴径が比較的大きく設定されているため、タップネジＳＣによるネジ締めが行われた際に、変形が抑制される。これによって、前方レンズ枠６３、後方レンズ枠６５にそれぞれ保持されている第４レンズ群８４、第６レンズ群８６の偏芯が抑制される。

そして、ネジ締めが行われた後、前方レンズ枠６３および後方レンズ枠６５の間には、さらに接着剤が塗布されて前方レンズ枠６３と後方レンズ枠６５との固定強度が確保されている。なお、レンズ枠ユニット６０は、前方レンズ枠６３に後方レンズ枠６５が取り付けられた後に、反射光を観察する反射偏芯測定によって光学特性が確認される。

このように、レンズ枠ユニット６０は、前方レンズ枠６３および後方レンズ枠６５がネジ固定されて一体的に移動可能に構成され、中間レンズ枠６４が前方レンズ枠６３と後方レンズ枠６５との間に移動可能に配置され、案内筒５２に嵌挿される１つのユニットとして構成されている。つまり、前方レンズ枠６３に保持されている第４レンズ群８４、および後方レンズ枠６５に保持されている第６レンズ群８６は、一体的に移動され、中間レンズ枠６４に保持されている第５レンズ群８５は、第４レンズ群８４と第６レンズ群８６との間で、第４レンズ群８４および第６レンズ群８６とは異なった移動が可能になっている。

次に、案内筒５２について詳細に説明する。
図７は、案内筒５２を後方から見た斜視図である。
案内筒５２は、ガラス繊維入りＰＣ（polycarbonate）等の合成樹脂製であり、図４、図７に示すように、前述した大円筒部５２１および小円筒部５２２を有している。なお、案内筒５２は、合成樹脂に限らず、アルミニウム等の金属で形成してもよい。また、案内筒５２は、大円筒部５２１および小円筒部５２２を別体で形成し、ネジ等で固定して一体的に構成してもよい。

大円筒部５２１は、内径がレンズ枠６１の外径寸法Ｄ１より大きく設定されており、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が挿入可能な大きさに設定されている。大円筒部５２１の外周には、前述したように、前側筒５４が螺合されるネジ溝５２３が形成されている。

また、大円筒部５２１の端部には、前側筒５４の回転範囲を規定するための切欠き５２１Ａが形成されている。前側筒５４は、大円筒部５２１に螺合された後、図示しない外周面に設けられたネジ孔にネジが挿通され、このネジは、切欠き５２１Ａ内に飛び出すようになっている。このネジは、前側筒５４が案内筒５２に対して回転されると、左右の回転方向に対応して切欠き５２１Ａの円周方向における端面と当接する。そして、前側筒５４は、案内筒５２に対して回転される範囲が規定される。また、前側筒５４は、回転される範囲が規定されることによって、案内筒５２から離脱されないようになっている。

小円筒部５２２は、大円筒部５２１から挿入されたレンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が嵌挿され、光軸Ｃ方向にスムーズに移動できるように設定されている。また、前述したように、大円筒部５２１と小円筒部５２２とで形成される段差部から後方に向かって直進溝５２４が設けられている。直進溝５２４は、カムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、および中間カムピン６４２が係合され、各レンズ枠を光軸Ｃ方向に沿って案内する。

直進溝５２４は、光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で３つ設けられている。そして、直進溝５２４は、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が案内筒５２の一方の端部、つまり前方側から挿入されることによって、カムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、および中間カムピン６４２と係合されるように形成されている。また、直進溝５２４の幅寸法は、カムピン６１２の外径寸法より僅かに大きな寸法に設定されている。

直進溝５２４は、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が案内筒５２内に嵌挿された際に、カムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、および中間カムピン６４２のそれぞれに左右両側から係合する。そして、直進溝５２４は、レンズ枠６１，６２、前方レンズ枠６３および中間レンズ枠６４を、左右方向、すなわち光軸Ｃに対して円周方向に回転することを阻止しながら、光軸Ｃに沿って案内するようになっている。

小円筒部５２２の外周面の前側縁部には、図７に示すように、円周方向に沿って突出する２つの帯状の突起部（前方係止部５２５、後方係止部５２６）が形成されている。この前方係止部５２５および後方係止部５２６は、カム筒５３を光軸Ｃ方向に位置決めするための突起部であり、その外径寸法は、カム筒５３の内径より僅かに小さく設定されている。
前方係止部５２５は、３つの直進溝５２４同士の間に形成されている。後方係止部５２６は、前方係止部５２５に対して後方に所定の距離を有して形成され、直進溝５２４同士の間に、一方の直進溝５２４に対しては、所定の距離離間し、他方の直進溝５２４に対しては、端部まで形成されている。

また、後方係止部５２６の後方には、小円筒部５２２の外周面に沿って後方係止部５２６の縁部から後方に向かって突出する回転規制突起５２９が２つ形成されている。２つの回転規制突起５２９は、互いの距離が所定の寸法に設定されており、カム筒５３の回転範囲を規定する。
カム筒５３は、案内筒５２が嵌挿された後、後述するネジ孔５３４（図４参照）にネジが挿通され、このネジは、カム筒５３の内面から飛び出し、２つの回転規制突起５２９の間に位置するようになっている。そして、カム筒５３は、案内筒５２に対して回転されることによって、内面から飛び出たネジが左右の回転方向に対応して２つの回転規制突起５２９のいずれかに当接し、回転される範囲が規定される。また、カム筒５３は、回転される範囲が規定されることによって、案内筒５２から離脱されないようになっている。

また、小円筒部５２２の後側端面には、図７に示すように、フランジ５１が取り付けられる位置決めピン５２７およびネジ穴５２８が複数形成されている。

次に、カム筒５３について詳細に説明する。
カム筒５３は、ガラス繊維入りＰＣ（polycarbonate）等の合成樹脂製であり、案内筒５２の小円筒部５２２が嵌挿される。そして、カム筒５３は、前述したように、案内筒５２に挿入されたレンズ枠６１，６２、前方レンズ枠６３および中間レンズ枠６４の移動動作を規定するカム溝等が形成されている。なお、カム筒５３は、合成樹脂に限らず、アルミニウム等の金属で形成してもよい。

カム筒５３は、図４に示すように、前側端部に内面側に突出する前方突出部５３１が複数形成されている。
前方突出部５３１は、光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で形成されており、その内径は、小円筒部５２２の外径より僅かに大きく、案内筒５２の前方係止部５２５および後方係止部５２６の外径寸法より小さく設定されている。
また、前方突出部５３１は、円周方向における長さが案内筒５２の後方係止部５２６同士の間より短く、光軸Ｃ方向の幅寸法が前方係止部５２５と後方係止部５２６との間の距離より僅かに小さく設定されている。カム筒５３は、案内筒５２が嵌挿され、所定の位置まで回転された際に、この前方突出部５３１が前方係止部５２５と後方係止部５２６との間に挟持され、案内筒５２に対して光軸Ｃ方向において位置決めされる。

図８は、カム筒５３を後方から見た斜視図である。
カム筒５３は、図８に示すように、後側端部に内側全周に亘って帯状に突出する後方突出部５３２が形成されている。
後方突出部５３２の内径は、前方突出部５３１の内径と同寸法に設定されている。
カム筒５３は、小円筒部５２２が嵌挿された際に、この前方突出部５３１および後方突出部５３２が小円筒部５２２の外面と当接し、小円筒部５２２に対してガタつくこと無く滑らかに回転される。

また、カム筒５３には、外周面前側に光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で外面から突出する３つのボス５３３が形成されている。このボス５３３には、ネジ穴が形成されており、ズームリングがこのボス５３３にネジ固定される。そして、カム筒５３は、前述したように、このズームリングが操作されることによって回転される。

図９は、カム筒５３を内面側から見た展開図である。
図８、図９に示すように、カム筒５３の内面には、断面が凹形状の案内溝７０、および前側から順に形成されたカム溝７１，７２，７３，７４がそれぞれ光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で３組設けられている。

案内溝７０は、カム筒５３の前側端部、つまり案内筒５２の一方の端部と同一方向の端部から光軸Ｃに沿って直線的に形成されている。案内溝７０は、光軸Ｃから底部までの距離の２倍が、外径寸法Ｄ１よりわずかに大きくなるように設定されている。また、案内溝７０の断面形状は、カムピン６１２の先端形状に沿うように形成されている。
そして、案内溝７０は、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が案内筒５２に挿入される際に、直進溝５２４から飛び出したカムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、中間カムピン６４２が係合される。

カム溝７１，７２，７３は、それぞれ案内溝７０の中途部に繋がり、カム溝７４は、案内溝７０の終端部に繋がっている。カム溝７１，７２，７３，７４は、カムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、中間カムピン６４２にそれぞれ係合可能に形成され、レンズ枠６１，６２、前方レンズ枠６３、中間レンズ枠６４をそれぞれ光軸Ｃに沿って個別に移動させるように形成されている。
カム溝７１，７２，７３，７４は、図９に示すように、導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａ、および移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂをそれぞれ有し、断面形状は、案内溝７０の断面形状と同一に形成されている。

導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａは、案内溝７０、つまり光軸Ｃに対して略直交する方向に延出している。そして、導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａは、各レンズ枠が最も後退した位置、つまりワイド端に位置するように形成されている。

移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａにそれぞれ連続して繋がり、各レンズ枠が最も後退した位置（ワイド端）から最も繰り出される位置（テレ端）までの間（ズーム域）を連続的に移動可能に形成されている。そして、投写レンズ５は、各レンズ枠に保持されている第２レンズ群８２〜第６レンズ群８６が移動されることによって光学像を変倍する。

具体的に、移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、カム筒５３の内面に螺旋状の軌跡として形成されている。この軌跡は、光軸Ｃに対して前方に傾斜しており、この傾斜している角度（カム圧力角）は、各レンズ枠に対応して設定されている。また、移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、カム筒５３が光軸Ｃを中心にして右方向に回転されると、各レンズ枠がワイド端側に移動し、左方向に回転されると、テレ端側に移動するように設定されている。なお、本実施形態の移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、カム筒５３の回転角度の範囲が略６０°で各レンズ枠がズーム域を移動できるように設定されている。

また、移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、光学像の所定の変倍および収差の補償等の光学特性を確保しつつ、カム筒５３を回転させる操作性を損なわない範囲において、カム圧力角が大きく設定されている。そして、図３、図９に示すように、カム筒５３の光軸Ｃ方向の長さＬが短くなるように設定されている。なお、本実施形態の投写レンズ５は、約１．６倍の光学像の変倍が可能に設定されている。

そして、それぞれのレンズ枠は、各カムピンがカム筒５３の回転によって、直進溝５２４と各カム溝との交点に誘導されてそれぞれ光軸Ｃに沿って移動する。
具体的に、レンズ枠６１は、カムピン６１２がカム溝７１に案内されて移動し、レンズ枠６２は、カムピン６２２がカム溝７２に案内されて移動する。
前方レンズ枠６３および後方レンズ枠６５は、前方カムピン６３２がカム溝７３に案内されて移動し、中間レンズ枠６４は、中間カムピン６４２がカム溝７４に案内されて移動する。また、前方レンズ枠６３および後方レンズ枠６５は、中間カムピン６４２の前方に設けられた前方カムピン６３２に案内されるが、前述した突起部６３６によって光軸Ｃに対する傾きが抑制され、滑らかに移動可能になっている。

このように、カム溝７１，７２，７３，７４は、カム筒５３が案内筒５２に対して光軸Ｃを中心に回転されることによって、レンズ枠６１，６２、前方レンズ枠６３、中間レンズ枠６４を光軸Ｃ方向に沿って移動させる。

また、図９に示すように、案内溝７０と導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａとが交差する部位には、内面から外面に貫通する楕円状の貫通孔７０１，７０２，７０３，７０４がそれぞれ形成されている。貫通孔７０１，７０２，７０３，７０４は、光軸Ｃ方向より円周方向に大きく形成されており、光軸Ｃ方向の大きさは、係合穴６１２Ａ，６２２Ａ，６３２Ａ，６４２Ａの内径寸法よりそれぞれ僅かに大きくなっている。

以上説明したように、投写レンズ５は、光軸Ｃに沿って移動可能に順次配置された複数のレンズ枠が案内筒５２に嵌挿され、この案内筒５２が嵌挿されたカム筒５３が回転されることによって、各レンズ枠が移動し、光学像が変倍される。

次に、本実施形態の投写レンズ５の製造方法について説明する。
本実施形態の投写レンズ５の製造方法は、案内筒嵌挿工程、レンズ枠嵌挿工程、レンズ枠支持工程、カム筒回転工程、フランジ取付工程および前側筒取付工程を備える。

案内筒嵌挿工程は、案内筒５２をカム筒５３に嵌挿する工程である。
具体的に、カム筒５３の前方突出部５３１（図４参照）が案内筒５２の後方係止部５２６（図７参照）同士の間を通過するように、カム筒５３と案内筒５２とを円周方向において位置合わせし、カム筒５３の前方から案内筒５２の小円筒部５２２を挿入する。そして、前方係止部５２５に前方突出部５３１が当接するまで案内筒５２をカム筒５３に挿入し、案内筒５２をカム筒５３に嵌挿する。

次に、直進溝５２４と案内溝７０とを円周方向において一致させる。つまり、直進溝５２４から案内溝７０が見えるように、案内筒５２あるいはカム筒５３を回転させて、円周方向における案内筒５２とカム筒５３との位置合わせを行う。

レンズ枠嵌挿工程は、レンズ枠ユニット６０、レンズ枠６２、およびレンズ枠６１を案内筒５２に嵌挿する工程である。
レンズ枠支持工程は、案内筒５２に挿入したレンズ枠を支持部材によってカム筒５３の外部から支持する工程である。そして、レンズ枠支持工程は、レンズ枠ユニット６０、レンズ枠６２、およびレンズ枠６１が嵌挿される度に行われる。

レンズ枠嵌挿工程およびレンズ枠支持工程の詳細について説明する。
図１０は、投写レンズ５の断面図であり、各レンズ枠が支持部材によって支持された状態を示す図である。図１０に示すように、支持部材９０は、係合穴６１２Ａ，６２２Ａ，６３２Ａ，６４２Ａと係合する円柱状の形状を有し、カム筒５３の外部からそれぞれの係合穴に挿入可能に構成されている。

先ず、直進溝５２４と案内溝７０とが一致した状態の案内筒５２の前方から、直進溝５２４および案内溝７０に中間カムピン６４２および前方カムピン６３２が係合するようにレンズ枠ユニット６０を挿入する。そして、図１０に示すように、係合穴６４２Ａと貫通孔７０４とが一致するところまで中間レンズ枠６４を挿入させた後、カム筒５３の外部から支持部材９０を係合穴６４２Ａに係合させて中間レンズ枠６４を支持する。次に、係合穴６３２Ａと貫通孔７０３とが一致するところまで前方レンズ枠６３を挿入した後、カム筒５３の外部から支持部材９０を係合穴６３２Ａに係合させて、前方レンズ枠６３を支持する。

同様に、案内筒５２の前方から、直進溝５２４および案内溝７０にカムピン６２２が係合するようにレンズ枠６２を挿入する。そして、図１０に示すように、係合穴６２２Ａと貫通孔７０２とが一致するところまでレンズ枠６２を挿入させた後、カム筒５３の外部から支持部材９０を係合穴６２２Ａに係合させてレンズ枠６２を支持する。

同様に、案内筒５２の前方から、直進溝５２４および案内溝７０にカムピン６１２が係合するようにレンズ枠６１を挿入する。そして、図１０に示すように、係合穴６１２Ａと貫通孔７０１とが一致するところまでレンズ枠６１を挿入させた後、カム筒５３の外部から支持部材９０を係合穴６１２Ａに係合させてレンズ枠６１を支持する。
なお、貫通孔７０１，７０２，７０３，７０４は、円周方向が大きい楕円状に形成されているので、各レンズ枠が支持部材９０によって支持された状態で、各貫通孔と支持部材９０とは、円周方向において僅かな隙間を有している。

カム筒回転工程は、カム筒５３を案内筒５２に対して回転させ、案内溝７０に係合しているカムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、中間カムピン６４２をカム溝７１，７２，７３，７４にそれぞれ係合させる工程である。
カム筒回転工程は、第１回転工程、係合解除工程、および第２回転工程を備えている。
第１回転工程は、案内筒５２に対してカム筒５３を左方向に僅かに回転させ、カムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、中間カムピン６４２を案内溝７０への係合から導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａの入口への係合にそれぞれ切り換える工程である。具体的に、支持部材９０に対して僅かな隙間を有している各貫通孔の内面が支持部材９０に当接するまでカム筒５３を回転させ、各カムピンを案内溝７０への係合から、各導入部の入口への係合に切り換える。

係合解除工程は、係合穴６１２Ａ，６２２Ａ，６３２Ａ，６４２Ａに挿入されていた支持部材９０を抜出し、支持部材９０と係合穴６１２Ａ，６２２Ａ，６３２Ａ，６４２Ａとの係合を解除する。

第２回転工程は、カム筒５３をさらに左方向に回転させ、各導入部の入口に係合している各カムピンをそれぞれの導入部の奥側に係合させる。なお、この第２回転工程において、カム筒５３は、前方突出部５３１が案内筒５２の前方係止部５２５と後方係止部５２６との間に挟持され、光軸Ｃ方向の移動が規制される。

その後、ネジをカム筒５３のネジ孔５３４に挿通する。

フランジ取付工程は、フランジ５１を案内筒５２の後方端部にネジ固定する。なお、フランジ取付工程は、レンズ枠嵌挿工程の前に行ってもよい。

前側筒取付工程は、前側筒５４を案内筒５２のネジ溝５２３に螺合して案内筒５２に取り付ける。その後、ネジを前側筒５４のネジ孔に挿通する。
そして、ズームリングをカム筒５３のボス５３３にネジ固定し、投写レンズ５の製造が終了する。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態の投写レンズ５によれば、レンズ枠６１，６２、前方レンズ枠６３、中間レンズ枠６４は、カム筒５３の外部から支持部材９０によって支持されるので、保持部６１１，６２１，６３１，６４１には、各レンズ枠が支持されるための部位を設ける必要がなく、光軸Ｃを中心とする半径方向において、薄い肉厚で形成されることができる。したがって、各レンズ枠は、外径の小型化が可能となり、レンズ枠が嵌挿される案内筒５２、および案内筒５２が嵌挿されるカム筒５３も外径寸法を小さくすることができるので、ひいては投写レンズ５の小型化が図れる。

（２）本実施形態の投写レンズ５によれば、案内筒５２が大円筒部５２１を有しているので、各カムピンと各保持部とが一体的に構成されている各レンズ枠を大円筒部５２１の端部から挿入することができ、投写レンズ５製造の簡素化および部品点数の削減が可能となる。

（３）本実施形態の投写レンズ５によれば、小型化が図れるので、既存機種のプロジェクタに対して光学像の変倍倍率を高めた仕様変更が行われた際にも、他の部材の変更を抑制してこの投写レンズ５を搭載することが可能となり、プロジェクタの大型化を抑制すると共に、部品の共通化を図ることが可能となる。

（４）本実施形態のプロジェクタ１によれば、前述した投写レンズ５を備えているので、小型化が図れる。また、投写レンズ近傍のスペースを効率的に使用することができるので、電気光学装置２５等を冷却する冷却ファンとして風量の大きいファンを使用したり、ＣＰＵ等の回路素子を実装する回路基板や電源装置に備えられた回路基板等を効率的に構成すること（例えば、回路素子の配列、配線処理、サイズ等）が可能となる。

（５）本実施形態の投写レンズ５の製造方法によれば、各レンズ枠を外部から支持して容易にカムピン６１２，６２２、前方カムピン６３２、中間カムピン６４２をカム溝７１，７２，７３，７４に係合させること、つまり熟練を要することなく各レンズ枠を案内筒５２に組み込むことができるので、投写レンズ５の製造の効率化を図ることが可能となる。また、複数のレンズ枠を一度に案内筒５２に組み込むことができるので、さらに投写レンズ５の製造の効率化が図れる。

（変形例）
なお、前記実施形態は、以下のように変更してもよい。
前記実施形態の投写レンズ５は、第１レンズ群８１〜第７レンズ群８７の７つのレンズ群を有して構成されているが、これ以外の数のレンズ群で構成してもよい。

前記実施形態の投写レンズ５は、カム筒５３および前側筒５４が手動によって回転されるように構成されているが、モーター等を使用して電動によってカム筒５３および前側筒５４が回転されるように構成してもよい。

前記実施形態のカム溝７１，７２，７３，７４は、カム筒５３が右方向に回転されると各レンズ枠がワイド端側に移動し、左方向に回転されると各レンズ枠がテレ端側に移動するように形成されているが、右方向に回転されるとテレ端側に移動し、左方向に回転されるとワイド端側に移動するように形成してもよい。

前記実施形態のプロジェクタ１は、光変調装置として透過型の液晶パネル２５３を用いているが、反射型の液晶パネルを利用したものであってもよい。また、光変調装置は、マイクロミラーアレイを用いたデバイス等を使用したものであってもよい。

前記実施形態の投写レンズ５は、プロジェクタ１以外にも、光学像の変倍機能を有する一眼レフカメラ、ビデオカメラ、電子カメラ、医療機器用の光学機器等にも適用することが可能である。

本実施形態のプロジェクタの概略構成を示す模式図。 本実施形態の投写レンズの斜視図。 本実施形態の投写レンズの断面図。 投写レンズを分解した図であり、フランジおよび前側筒を除いた図。 レンズ枠ユニットを分解した斜視図であり、前方から見た図。 レンズ枠ユニットを分解した斜視図であり、後方から見た図。 案内筒を後方から見た斜視図。 カム筒を後方から見た斜視図。 カム筒を内面側から見た展開図。 投写レンズの断面図であり、各レンズ枠が支持部材によって支持された状態を示す図。

符号の説明

１…プロジェクタ、５…投写レンズ、２５…電気光学装置、５１…フランジ、５２…案内筒、５３…カム筒、５４…前側筒、６１，６２…レンズ枠、６３…前方レンズ枠、６４…中間レンズ枠、６５…後方レンズ枠、７０…案内溝、７１，７２，７３，７４…カム溝、７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａ…導入部、７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂ…移動規定部、８１…第１レンズ群、８２…第２レンズ群、８３…第３レンズ群、８４…第４レンズ群、８５…第５レンズ群、８６…第６レンズ群、８７…第７レンズ群、９０…支持部材、２５３…液晶パネル、５２４…直進溝、６１１，６２１，６３１，６４１…保持部、６１２，６２２…カムピン、６１２Ａ，６２２Ａ，６３２Ａ，６４２Ａ…係合穴、６３２…前方カムピン、６４２…中間カムピン、７０１，７０２，７０３，７０４…貫通孔。

Claims (3)

1. 光軸に沿って移動可能なレンズを有する投写レンズであって、
   前記レンズを保持する保持部、および前記保持部の外周面から前記光軸に対し交差する方向に突出するカムピンを有するレンズ枠と、
   前記レンズ枠が嵌挿されると共に、前記レンズ枠を光軸方向に沿って案内する案内筒と、
   前記案内筒が嵌挿されると共に、前記カムピンが係合され、前記案内筒に対して光軸を中心に回転されることによって前記レンズ枠を前記光軸方向に沿って移動させるカム溝を有するカム筒と、
   を備え、
   前記案内筒は、前記案内筒の一方の端部から前記カムピンが係合して前記レンズ枠が挿入されるように形成される直進溝を有し、
   前記カム筒は、前記案内筒の一方の端部と同一方向の端部から前記光軸に沿って前記カム溝に繋がる案内溝、および前記案内溝と前記カム溝とが交差する部位に内面から外面に貫通する貫通孔を有し、
   前記カムピンは、前記貫通孔から露出する係合部を有していることを特徴とする投写レンズ。
2. 光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、光学像を形成する電気光学装置と、
   前記光学像を投写する請求項１に記載の投写レンズと、
   を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１に記載の投写レンズの製造方法であって、
   前記案内筒を前記カム筒に嵌挿する案内筒嵌挿工程と、
   前記レンズ枠を前記案内筒に嵌挿するレンズ枠嵌挿工程と、
   前記カム筒の外部から前記係合部に係合可能な支持部材を係合させ、前記レンズ枠を支持するレンズ枠支持工程と、
   前記カム筒を前記案内筒に対して回転させ、前記カムピンを前記カム溝に係合させるカム筒回転工程と、
   を備えることを特徴とする投写レンズの製造方法。

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