JP2012013982A - 電動ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】電動ズームレンズにおいて、温度変化に起因するピントズレを自動的に補正する。
【解決手段】レンズ保持枠３１にサーミスタ４５を取り付けている。サーミスタ４５からの出力コード４５ａは、フランジ３１ｂに形成された孔を介してビスに嵌め込まれた樹脂製チューブの中を通され、直進カム溝１１ａを介して固定筒１１の外部に出て、プロジェクタ本体内に設けられた制御部４８に接続されている。制御部４８は、サーミスタ４５から温度情報が入力されると、ＬＵＴ４９から読み出したフォーカス筒１９の位置情報とメモリ５１から読み出した現在のフォーカス筒１９の位置情報との差を求め、現在の位置情報をＬＵＴ４９から得られる位置情報に一致させるようにドライバ５０を介してモータ１５を駆動する。フォーカス駆動リング１２が回転し、フォーカス用レンズ１８が光軸Ｌ方向に移動し、温度変化に起因するピントズレが補正される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動ズームレンズに関し、更に詳しくは、プロジェクタに用いられる画像投写用の電動ズームレンズに関する。

プロジェクタに備えられ、画像光をスクリーンに拡大投写する投写用の電動ズームレンズが知られている。電動ズームレンズは、投写画像の変倍、合焦調節、明るさ（絞り）調節のそれぞれを電動式に行なうように、複数のモータが鏡筒の外部又は内部に組み込まれている。各モータは、例えばリモコン操作により駆動制御が行なわれ、ユーザが席に座ったまま、投写画像の変倍、合焦調節、明るさ調節を簡単に行なうことができる。

ズームレンズは、変倍が行なわれてもピント位置は変化しないように構成されているが、低分散ガラスやプラスチックレンズが変倍用レンズに使用されている場合、温度の変化に対する膨張率や屈折率の変化が通常の光学ガラスよりも大きいため、温度変化によるピント位置の変化が無視できない。そこで、固定鏡胴の後端部に設けられた連結環と呼ばれる部材に温度検出手段（例えばサーミスタ）を取り付け、温度検出手段からの出力に基づいて鏡筒内部の温度を検出し、その温度における補正データからピント位置を補正するためのフォーカス用レンズの移動量を求め、この移動量でフォーカス用レンズを移動させる撮影レンズの構成が知られている（特許文献１）。

特開平９−１１３７８５号公報

上記特許文献１に記載されたサーミスタの取付位置では、変倍操作に伴って変倍用レンズが移動すると、サーミスタと変倍用レンズとの距離が大きく変化するため、常に変倍用レンズ近傍の温度をサーミスタが測定しているとは言い難い。このため、サーミスタからの温度情報に基づいてピントズレを補正しても、必ずしも変倍用レンズの温度変化に対応したピントズレが正確に補正できるとは限らないという問題点がある。更に、近年のズームレンズでは、軽量化やローコスト化に寄与するため、変倍用レンズを保持するレンズ保持枠を樹脂成形したものが増えているが、温度変化によってレンズ保持枠が膨張・収縮して変倍用レンズの位置が光軸方向に移動すると、ピントズレが発生するという問題が生じている。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、温度変化に起因するピントズレを自動的に補正する電動ズームレンズを提供することを目的とする。

本発明の電動ズームレンズは、光軸方向への移動により焦点距離を変更する変倍用レンズと、光軸方向への移動によりスクリーンに投写された画像のピント合わせを行なうフォーカス用レンズと、前記変倍用レンズの移動を行なう変倍用モータと、前記フォーカス用レンズの移動を行なうフォーカス用モータとを備え、スクリーン上に画像を投写するプロジェクタ用の電動ズームレンズにおいて、前記変倍用レンズを保持するレンズ保持枠に設けられ、少なくともこのレンズ保持枠の温度を測定してその温度情報を出力する温度検出手段と、前記温度情報の変動に起因して生じるフォーカス用レンズの位置の補正量を求め、この補正量に基づいてフォーカス用モータを駆動する制御部とを備えたことを特徴とする。

前記制御部は、前記変倍用モータの駆動が停止される毎に、前記フォーカス用モータの駆動を行なうことが好ましい。

前記変倍用レンズを保持するレンズ保持枠には、前記変倍用レンズを光軸方向へ移動させるカム筒のカム孔に係合するカムフォロワが回動自在に設けられ、このカムフォロワの回転中心部に設けられた孔、及びレンズ保持枠に設けられた孔に挿通された可撓性を有する導通線によって前記温度検出手段と前記制御部とが電気的に接続され、前記温度検出手段から出力される温度情報は、前記導通線によって制御部に送られることが好ましい。

前記カムフォロワの回転中心部に設けられた孔は、前記カムフォロワをレンズ保持枠に回動自在に取り付けるビスの中心に形成された孔であるとともに、この孔には、樹脂製のチューブが嵌め込まれていることが好ましい。

前記温度検出手段に第１無線装置を設けるとともに前記制御部に第２無線装置を設け、第２無線装置は搬送波を送信し、この搬送波を受信した第１無線装置は電磁誘導により電力を得て温度検出手段から出力される温度情報を搬送波の変調により送信し、第２無線装置は第１無線装置から受信した搬送波を復調して前記温度情報を得て、これを前記制御部に入力することが好ましい。

本発明の電動ズームレンズによれば、変倍用レンズのレンズ保持枠に温度検出手段を設け、制御部が、温度検出手段から出力された温度情報の変動に起因して生じるフォーカス用レンズの位置の補正量を求め、この補正量に基づいてフォーカス用モータを駆動するので、温度変化に起因するピントズレを自動的に補正できる。

本発明の第１実施形態である電動ズームレンズの望遠端での端面図である。 サーミスタからの出力コードの通路を示す説明図である。 カム筒，カムフォロワ，及び出力コードの関係を示す斜視図である。 広角端での電動ズームレンズの端面図である。 無線を用いた本発明の第２実施形態である電動ズームレンズの端面図である。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ用の電動ズームレンズを示す図１（望遠端での状態）において、電動ズームレンズ１０は、プロジェクタ本体（図示せず）の前部に取り付けられて使用され、プロジェクタ本体の上面や付属のリモコン（図示せず）の操作ボタンを操作することにより、前方に設けられたスクリーン（図示せず）に画像を投写するとともに、この画像のピント調節や変倍（ズーミング）や明るさ調節（絞り調節）を電動式に行なう。

プロジェクタ本体には、白色光を発する光源、３原色（赤、緑、青）に対応した透過型液晶素子、及びクロスダイクロイックプリズムなどが内蔵されている。光源からの白色光は３原色光に分離されてから各色に対応した透過型液晶素子にそれぞれ入射されて各色の画像光となり、これらの各色の画像光はクロスダイクロイックプリズムで合成されてから電動ズームレンズ１０に入射される。電動ズームレンズ１０は入射した合成画像光をスクリーンに拡大投写する。

電動ズームレンズ１０は、円筒状をした固定筒１１の外周に、前端側から、合焦調節を行なう際に回動されるフォーカス駆動リング１２、変倍を行なう際に回動されるズーム駆動リング１３、可変絞り装置の絞り口径を変更する際に回動される可変絞り駆動リング１４が順に設けられている。各リング１２〜１４は、図示しないギアトレインを介してモータ（Ｍ）１５〜１７によって回転駆動される。

電動ズームレンズ１０は前玉フォーカス調整式であり、固定筒１１の前端部には、フォーカス用レンズ１８を保持するフォーカス筒１９が組み込まれ、固定筒１１の後端部には、固定枠２０を介して後端レンズ２１が取り付けられている。フォーカス用レンズ１８と後端レンズ２１との間の固定筒１１の内側には、固定筒１１の内周面に沿って回動される円筒状のカム筒（回転筒）２２（図３参照）が設けられ、この内部に変倍用レンズ２４〜２７がレンズ保持枠２８〜３１にそれぞれ保持されて組み込まれている。ズーム駆動リング１３とカム筒２２とは、ネジ３２によって結合されている。

フォーカス駆動リング１２が回転駆動されると、固定筒１１にヘリコイド結合しているフォーカス筒１９が回転してフォーカス用レンズ１８が光軸Ｌの方向に移動し、スクリーンに投写された画像のピント合わせが行われる。また、ズーム駆動リング１３が回転駆動されると、これに連動してカム筒２２が回転され、カム筒２２に形成されたカム孔２２ａ〜２２ｄ（図３参照）を介して変倍用レンズ２４〜２７がそれぞれ光軸Ｌ方向に移動して変倍が行われる。

変倍用レンズ２６を保持しているレンズ保持枠３０には、投光量を加減してスクリーンに投写される画像の明るさを調整する可変絞り装置３３が一体に取り付けられている。可変絞り駆動リング１４が回転駆動されると、ピン３４を介して絞り制御レバー３５が光軸Ｌを中心に揺動し、可変絞り装置３３の菊座３３ａが揺動されるとともに絞り羽根３３ｂが揺動され、絞り口径３６が拡縮される。

カム孔２２ａ〜２２ｄは光軸Ｌを中心にして１２０度の等角度で３個ずつカム筒２２に形成されている（図３参照）。レンズ保持枠２８〜３１の各周面には、カム孔２２ａ〜２２ｄに係合されるカムフォロワ４１〜４４がそれぞれ３個ずつ回動自在に取り付けられている。ズーム駆動リング１３の回転駆動により、カム筒２２が回転されると、カムフォロワ４１〜４４がカム孔２２ａ〜２２ｄによって押され、レンズ保持枠２８〜３１がそれぞれ直進カム溝１１ａに沿って光軸Ｌ方向に移動する。これにより、変倍用レンズ２４〜２７が、図１に示す望遠端と、図４に示す広角端との間で、光軸Ｌ方向に移動される。

レンズ保持枠２８〜３１は樹脂成形されているため、従来の金属製のレンズ保持枠に比べて、温度変化による膨張・収縮が大きい。レンズ保持枠２８〜３１が膨張・収縮すると、変倍用レンズ２４〜２７の光軸Ｌ方向への移動が発生し、ピントズレが生じる。このため、本実施形態では、レンズ保持枠２８〜３１のうちレンズ保持枠３１を選択し、この温度変化を計測するサーミスタ（温度検出手段）４５を、カム筒２２の中央側に向いた面３１ａと、レンズ保持枠３１の周面に一体形成されたフランジ３１ｂとの段差部（図２参照）に取り付けている。これにより、サーミスタ４５から出力される温度情報は、主にレンズ保持枠３１の温度情報であるが、変倍用レンズ２７やカム筒２２内の温度情報も含まれる。

図２に示すように、カムフォロワ４４は、フランジ３１ｂの周面の一部にビス４６によって回動自在に取り付けられている。ビス４６の中心軸は、トンネル状の空洞４６ａに形成されており、この空洞４６ａの内壁面を被覆するように円筒状の柔軟性を有する樹脂製チューブ４７が嵌め込まれている。

カムフォロワ４４は、光軸Ｌを中心にして１２０度の等角度でフランジ３１ｂの周面に合計３個設けられているが、図１及び図２に示すもの以外は、他のカムフォロワ４１〜４３と同様に、フランジ３１ｂの周面に回動自在に取り付けるビスに空洞は形成されておらず、高さも図１及び図２に示すものだけが、他のものより低くなっている。これは、図４に示す広角端側で、後述するサーミスタ４５からの出力コード４５ａ（導通線）が固定筒１１の直進カム溝１１ａ内でひっかからずに自由に動けるようにするためである。

サーミスタ４５からの出力コード４５ａは、フランジ３１ｂに形成された孔３１ｃを介して樹脂製チューブ４７の中を通され、直進カム溝１１ａを介して固定筒１１の外部に出て、プロジェクタ本体内に設けられた制御部４８（図１参照）に接続されている。変倍動作に伴うレンズ保持枠３１の光軸Ｌ方向への移動によってレンズ保持枠３１と制御部４８との距離は大きく変化するため、出力コード４５ａは、十分に余裕をもった長さを有し、かつ柔軟性を備えている。また、出力コード４５ａは樹脂製チューブ４７の内面と擦れ合うこともあり得るが、樹脂製チューブ４７は柔軟性を有するため、出力コード４５ａが損傷するおそれはない。

図１に戻って、制御部４８には、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４９と、モータ１５（フォーカス用モータ）を駆動するドライバ５０と、不揮発性のメモリ５１が接続されている。また、フォーカス筒１９近傍の固定筒１１には、フォーカス筒１９の光軸方向の位置を検出するセンサ５２が配設されている。センサ５２から出力されるフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置を示す位置情報は制御部４８に入力され、位置情報が変更される度に、制御部４８はメモリ５１に記憶されている位置情報を更新する。つまり、メモリ５１には、現在のフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置情報が記憶される。なお、センサ５２には、図示していないが、例えば「Suica」（登録商標）等に用いられている「FeliCa」（登録商標）方式等の無線装置が接続されており、この無線によりセンサ５２からの位置情報が制御部４８に入力される。

ＬＵＴ４９は、サーミスタ４５から出力される温度情報と、投写画像がスクリーン上に鮮明に結像された状態でセンサ５２から出力されるフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置情報から判るスクリーンまでの投写距離と、電動ズームレンズ１０の焦点距離と、前記温度情報，投写距離，及び焦点距離によって決まるフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置情報（投写画像がスクリーン上に鮮明に結像された状態のフォーカス用レンズ１８の光軸Ｌ方向の位置情報）との関係が記録されている。この関係は、多数の実験データに基づいて求められる。なお、投写画像がスクリーン上に鮮明に結像された状態であるか否かは、プロジェクタ本体に付属されたリモコンの操作ボタンを操作することによりフォーカス用レンズ１８を移動させ、スクリーン上の投写画像が目視で鮮明に見えるか否かによって判断される。

このように構成された電動ズームレンズ１０の作用を説明する。プロジェクタ本体の電源をオンにしてスクリーン上へ所望の画像を投写する。リモコンの操作ボタンにより制御部４８に指令し、モータ１５の駆動によってフォーカス用レンズ１８を光軸Ｌ方向に移動させ、投写画像がスクリーン上に鮮明に結像される状態とする。この後、スクリーン上の投写画像が所望のサイズとなるように、更にリモコンの操作ボタンにより変倍操作を行なう。これにより、モータ１６（変倍用モータ）が駆動されてズーム駆動リング１３が回転され、カム筒２２が回転してレンズ保持枠２８〜３１がそれぞれ直進カム溝１１ａに沿って光軸Ｌ方向に移動し、電動ズームレンズ１０の焦点距離が変更される。

電動ズームレンズ１０の焦点距離が変更される都度、サーミスタ４５から温度情報が出力され、プロジェクタ本体内に設けられた制御部４８に入力される。制御部４８は、サーミスタ４５から温度情報が入力されると、この温度情報と、この時の投写距離と焦点距離とから決まるフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置情報をＬＵＴ４９から読み出す。この位置情報は、投写画像がスクリーン上に鮮明に結像された状態が維持されたる位置情報である。これと同時に、制御部４８は、メモリ５１から現在のフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置情報を読み出す。

投写開始時には、投写画像がスクリーン上に鮮明に結像された状態であるが、レンズ保持枠３１の温度変化がある（サーミスタ４５から温度情報が変動する）と、投写画像のピントがズレ、投写画像の鮮明さが損なわれる。レンズ保持枠３１の温度変化による投写画像のピントズレは僅かであるが、特に電動ズームレンズ１０の焦点距離が望遠側に変更された場合には、被写界深度が浅くなるため、投写画像の不鮮明さが顕著となる。

このため、電動ズームレンズ１０の焦点距離が変更される都度（リモコンによる変倍操作が行なわれてから停止される都度）、制御部４８は、ＬＵＴ４９から読み出されたフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置情報とメモリ５１から読み出された現在のフォーカス筒１９の光軸Ｌ方向の位置情報との差（補正量）を求め、現在の位置情報をＬＵＴ４９から得られる位置情報に一致させるようにドライバ５０を介してモータ１５を駆動し、フォーカス駆動リング１２を回転駆動する。これにより、フォーカス用レンズ１８が光軸Ｌ方向に移動し、温度変化に起因するピントズレが補正される。

なお、サーミスタ４５は主にレンズ保持枠３１の温度を測定しているが、変倍用レンズ２７近傍の温度も測定しているため、変倍用レンズ２７が温度変化による膨張・収縮が大きいプラスチック製レンズである場合も本発明は有効である。

以上説明した第１実施形態では、温度情報を温度検出手段から制御部に送る手段として、細い出力コードを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えばフレキシブル基板を用いてもよく、更に、有線ではなく、例えば「FeliCa」（登録商標）方式等の無線を用いてもよい。このような無線を用いた第２実施形態の電動ズームレンズ５４を図５を参照して説明する。なお、第１実施形態で説明した部材と同じものについては、同じ符号を付してその説明は省略する。

レンズ保持枠２９に、ＩＣチップ部５５が取り付けられている。このＩＣチップ部５５は、サーミスタと「FeliCa」方式のＩＣチップとアンテナを箱状の樹脂ケース５５ａに内蔵したものである。ＩＣチップ部５５と通信を行なうリーダ・ライタ部５６は、プロジェクタ本体内に隠れる固定筒１１の外壁面の一部に取り付けられている。なお、サーミスタを樹脂ケース５５ａの外部に設け、出力コードで樹脂ケース５５ａ内のＩＣチップと繋ぐようにしてもよい。

変倍が行なわれ、その変倍動作が停止（カム筒２２の回転が停止）する都度、リーダ・ライタ部５６からキャリア（搬送波）が送信される。このキャリアをアンテナにより受信したＩＣチップ部５５は、電磁誘導により電力を得て、キャリアを変調することにより、サーミスタからの温度情報をアンテナから送信する。リーダ・ライタ部５６は、ＩＣチップ部５５から受信したキャリアを復調することにより温度情報を得て、これを制御部４８に送る。以下は、上記第１実施形態と同様であるから説明を省略する。

この第２実施形態によれば、図２に示したような出力コードを通す構成が不要となって電動ズームレンズ５４の構成が簡単になるとともに、ＩＣチップ部（温度検出手段）を取り付けるレンズ保持枠の選択の自由度が増すという効果がある。これにより、複数個のＩＣチップ部をそれぞれ別のレンズ保持枠に取り付け、温度情報を複数箇所から採取して、より正確なピントズレ補正を行なうことも可能となる。また、無線通信方式に「FeliCa」方式を採用しているので、温度検出手段側に電源が不要となり、面倒な電池交換等を行なうことなく、電動ズームレンズ５４を長期間にわたって継続使用することができる。

以上説明した第２実施形態では、無線の方式として「FeliCa」方式を採用したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、従来の電波を用いる方式や赤外線を用いる方式等でもよい。ただし、この場合、温度情報を送信する側にも電源が必要となるため、電源用の電池を鏡筒の内部又は外部に設ける必要がある。

上記実施形態では、温度検出手段としてサーミスタを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、熱電対でもよい。

上記実施形態では、ＬＵＴを用いて、スクリーン上に投写された画像のピントが合っている状態におけるフォーカス筒の光軸Ｌ方向の位置情報（フォーカス用レンズの光軸Ｌ方向の位置情報）を求めたが、温度変化に起因して生じるフォーカス用レンズの位置補正量を求めることができれば、必ずしもＬＵＴを用いる必要はない。

１０，５４ 電動ズームレンズ
１１ 固定筒
１１ａ 直進カム溝
１２ フォーカス駆動リング
１３ ズーム駆動リング
１５〜１７ モータ
２２ カム筒
２４〜２７ 変倍用レンズ
２８〜３１ レンズ保持枠
４１〜４４ カムフォロワ
４５ サーミスタ
４５ａ 出力コード
４７ 樹脂製チューブ
４８ 制御部
４９ ＬＵＴ
５０ ドライバ
５１ メモリ
５２ センサ
５５ ＩＣチップ部
５６ リーダ・ライタ

Claims (5)

1. 光軸方向への移動により焦点距離を変更する変倍用レンズと、光軸方向への移動によりスクリーンに投写された画像のピント合わせを行なうフォーカス用レンズと、前記変倍用レンズの移動を行なう変倍用モータと、前記フォーカス用レンズの移動を行なうフォーカス用モータとを備え、スクリーン上に画像を投写するプロジェクタ用の電動ズームレンズにおいて、
   前記変倍用レンズを保持するレンズ保持枠に設けられ、少なくともこのレンズ保持枠の温度を測定してその温度情報を出力する温度検出手段と、
   前記温度情報の変動に起因して生じるフォーカス用レンズの位置の補正量を求め、この補正量に基づいてフォーカス用モータを駆動する制御部と
   を備えたことを特徴とする電動ズームレンズ。
2. 前記制御部は、前記変倍用モータの駆動が停止される毎に、前記フォーカス用モータの駆動を行なうことを特徴とする請求項１記載の電動ズームレンズ。
3. 前記変倍用レンズを保持するレンズ保持枠には、前記変倍用レンズを光軸方向へ移動させるカム筒のカム孔に係合するカムフォロワが回動自在に設けられ、このカムフォロワの回転中心部に設けられた孔、及びレンズ保持枠に設けられた孔に挿通された可撓性を有する導通線によって前記温度検出手段と前記制御部とが電気的に接続され、前記温度検出手段から出力される温度情報は、前記導通線によって制御部に送られることを特徴とする請求項１または２記載の電動ズームレンズ。
4. 前記カムフォロワの回転中心部に設けられた孔は、前記カムフォロワをレンズ保持枠に回動自在に取り付けるビスの中心に形成された孔であるとともに、この孔には樹脂製のチューブが嵌め込まれていることを特徴とする請求項３記載の電動ズームレンズ。
5. 前記温度検出手段に第１無線装置を設けるとともに前記制御部に第２無線装置を設け、第２無線装置は搬送波を送信し、この搬送波を受信した第１無線装置は電磁誘導により電力を得て温度検出手段から出力される温度情報を搬送波の変調により送信し、第２無線装置は第１無線装置から受信した搬送波を復調して前記温度情報を得て、これを前記制御部に入力することを特徴とする請求項１または２記載の電動ズームレンズ。

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