JP2014048502A - Image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像投射装置に関する。 The present invention relates to an image projection apparatus.
画像投射装置として広く知られた液晶プロジェクタは、近来、液晶パネルの高解像化、光源ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化等が進んでいる。また、DMD(DigitAl Micro−mirror Device)等を利用した小型軽量な画像投射装置が普及し、オフィスや学校のみならず家庭においても広く画像投射装置が利用されつつある。特に、フロントタイプのプロジェクタは携帯性が向上し、数人規模の小会議にも使われている。 Liquid crystal projectors that are widely known as image projection apparatuses have recently been improved in the resolution, the price, and the like due to the higher resolution of the liquid crystal panel, the higher efficiency of the light source lamp. In addition, a small and light image projection apparatus using DMD (DigitAl Micro-mirror Device) or the like is widespread, and the image projection apparatus is being widely used not only in offices and schools but also at home. In particular, front type projectors have improved portability and are used for small conferences of several people.
また、従来の画像投射装置では被表示媒体であるスクリーンや壁等の被投射面との間に数メートルの投射距離が必要となっていたが、非常に短い投射距離で大画面の表示が得られる、いわゆる超短焦点型の画像投射装置が開発されている。この超短焦点型の画像投射装置は、プレゼンテーションのとき等に発表者の影が映りこまないという利点がある。 In addition, the conventional image projection apparatus requires a projection distance of several meters between the screen and the projection surface such as a wall, which is a display medium, but a large screen display can be obtained with a very short projection distance. A so-called ultrashort focus type image projection apparatus has been developed. This ultra-short focus type image projection apparatus has an advantage that the shadow of the presenter does not appear in the presentation.
このような画像投射装置では、一般に光源からの発散光を各光学素子により調整し、投射レンズ等の投射光学系により投影面(スクリーン)に向けて集光して画像を形成するように構成されている。 In such an image projection apparatus, generally, diverging light from a light source is adjusted by each optical element, and is condensed toward a projection surface (screen) by a projection optical system such as a projection lens to form an image. ing.
また、投射光学系の一部を光軸方向に移動させ、投射サイズの変更(ズーム)や、焦点位置の調整(フォーカス)を行う構成が一般的であり、投射光学系を形成するレンズのうち、複数のレンズ及びレンズ群が光軸方向前後に移動することにより、ズームやフォーカスの効果を得ることができる。 In addition, a configuration in which a part of the projection optical system is moved in the optical axis direction to change the projection size (zoom) and adjust the focus position (focus) is a common configuration. The zoom and focus effects can be obtained by moving the plurality of lenses and the lens group back and forth in the optical axis direction.
例えば、投射光学系を形成するレンズ及びレンズ群を保持するレンズ鏡筒があり、レンズ鏡筒本体の外周を囲むようにカム枠を配置し、各レンズ移動環に設けた光軸位置決め部をカム枠に形成されたカム溝に係合させ、カム枠を回転させることによって各レンズ移動環を光軸方向に駆動してズーミング等を行うように構成されている。 For example, there are a lens barrel that holds a lens and a lens group that form a projection optical system, a cam frame is arranged so as to surround the outer periphery of the lens barrel body, and an optical axis positioning portion provided on each lens moving ring is camped By engaging with a cam groove formed in the frame and rotating the cam frame, each lens moving ring is driven in the optical axis direction to perform zooming and the like.
このような技術として、例えば、特許文献1には、鏡筒本体内にて光軸方向に案内する2本のガイドバーに支持され、複数のレンズ群を保持する光軸方向に移動可能なレンズ移動環と、このレンズ移動環を所定の位置に制御するためのカム手段とを有し、カム手段は光軸を中心として回転するカム部材とレンズ移動環に備えられたカムフォロアから成り、カム部材を光軸中心に回転させることにより、レンズ移動環を光軸方向に駆動するレンズ鏡筒であって、カム部材は、鏡筒本体の外周に配置され、光軸に垂直な断面形状が円弧状に形成され、光軸を中心とする円弧の角度が180度以下となるように構成されたレンズ鏡筒が開示されている。 As such a technique, for example, in Patent Document 1, a lens that is supported by two guide bars that are guided in the optical axis direction within the barrel main body and that is movable in the optical axis direction that holds a plurality of lens groups. And a cam member configured to control the lens moving ring at a predetermined position. The cam unit includes a cam member that rotates about the optical axis and a cam follower provided in the lens moving ring. Is a lens barrel that drives the lens moving ring in the direction of the optical axis by rotating the lens about the optical axis, and the cam member is disposed on the outer periphery of the barrel main body, and the cross-sectional shape perpendicular to the optical axis is an arc shape A lens barrel that is formed in such a manner that the angle of an arc centered on the optical axis is 180 degrees or less is disclosed.
また、特許文献2には、撮影光学系の少なくとも一部を光軸方向に移動させるために複数のカムが設けられたカム筒を備えたレンズ鏡筒において、カム筒は、外周に設けられた外周部カムと、内周に設けられた内周部カムと、外周部カムと内周部カムとが少なくともカム筒のラジアル方向で重複又は近接する如く配置される位置においては、互いに貫通させないために設けられた中間分離部と、を有するレンズ鏡筒が開示されている。 In Patent Document 2, in a lens barrel including a cam barrel provided with a plurality of cams for moving at least a part of the photographing optical system in the optical axis direction, the cam barrel is provided on the outer periphery. The outer periphery cam, the inner periphery cam provided on the inner periphery, and the outer periphery cam and the inner periphery cam are not allowed to penetrate each other at a position where they are arranged so as to overlap or be close to each other in the radial direction of the cam cylinder. A lens barrel having an intermediate separating portion provided on the lens is disclosed.
ところで、投射光学系は、自然光や環境によりある一定の光量を得るカメラなどの撮像光学系とは異なり、光源から発する熱量が大きく、熱を起因としたレンズ鏡筒の変形によるレンズ位置ずれを防ぐために、金属部材からなるレンズ鏡筒により投射レンズユニットが形成されることが多い。以下、投射レンズユニットとは、投射光学系とレンズ鏡筒との総称をいうものとする。 By the way, unlike an imaging optical system such as a camera that obtains a certain amount of light depending on natural light or the environment, the projection optical system generates a large amount of heat from the light source and prevents lens position shift due to deformation of the lens barrel caused by heat. Therefore, a projection lens unit is often formed by a lens barrel made of a metal member. Hereinafter, the projection lens unit is a generic name for the projection optical system and the lens barrel.
投射光学系においてズームやフォーカス調整を行う際には、上述のように、レンズ鏡筒を光軸方向に動かすガイドとなるカム溝が形成されたカム枠が必要となるが、特に、カム枠が金属部材からなる場合、カム溝を形成する際に精密な精度の切削加工が要求されるとともに、組み付け時に発生するレンズ鏡筒本体との組み合わせ精度も要求されるため、加工費、組み付け費のコストアップの要因となるという課題がある。また、高い加工精度が要求されることで、加工ミスの発生や、設計への手戻りが生じ、リードタイムの増加要因にもなり得る。しかしながら、上記特許文献1,2では、このような加工コストの低減についての課題を解決することについては、開示されていない。 When performing zoom or focus adjustment in the projection optical system, as described above, a cam frame having a cam groove formed as a guide for moving the lens barrel in the optical axis direction is required. When it is made of a metal member, it requires cutting with high precision when forming the cam groove, and also requires accuracy in combination with the lens barrel body that is generated during assembly. There is a problem that it becomes an increase factor. In addition, since high machining accuracy is required, a machining error occurs and a return to the design occurs, which can be a cause of an increase in lead time. However, the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 do not disclose solving the problem about the reduction of the processing cost.
そこで本発明は、投射レンズユニットにおけるカム溝加工の精密要求部数を低減し、加工コストを低減することができる画像投射装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image projection apparatus that can reduce the number of cam groove machining precision required in a projection lens unit and reduce the machining cost.
かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投射装置は、光源と、該光源から発する光束を投影面において所望の像に形成する複数のレンズからなる投射光学系と、該投射光学系を保持するレンズ鏡筒と、それらを一体的に保持する本体構造体と、を有する画像投射装置において、前記光源の光軸は、前記本体構造体の設置面に対して略平行で、かつ前記投影面と、前記投射光学系の光軸とは、前記本体構造体の設置面の法線に対して略平行に配備され、前記レンズ鏡筒は、その最外部に、それ自身が回動することにより、該レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能とする溝を形成したカム枠と、該カム枠の溝に当接し、光軸を中心に放射状に形成される円筒状の光軸位置決め部と、を備え、前記光軸位置決め部は、前記カム枠に形成される溝のうち、前記本体構造体の設置面に近い側の溝端面と当接することにより、前記カム枠に位置決めするものである。 In order to achieve this object, an image projection apparatus according to the present invention holds a projection optical system including a light source, a plurality of lenses that form a light beam emitted from the light source on a projection surface in a desired image, and the projection optical system. In the image projection apparatus having the lens barrel that performs and a main body structure that integrally holds them, an optical axis of the light source is substantially parallel to an installation surface of the main body structure, and the projection surface And the optical axis of the projection optical system is arranged substantially parallel to the normal of the installation surface of the main body structure, and the lens barrel is rotated to the outermost part by itself. A cam frame formed with a groove that allows the lens barrel to move in the optical axis direction; a cylindrical optical axis positioning portion that is in contact with the groove of the cam frame and is formed radially about the optical axis; The optical axis positioning portion is a groove formed in the cam frame. Chi, by abutting on the groove end face on the side close to the installation surface of the body structure, is intended to position the cam frame.
本発明によれば、投射レンズユニットにおけるカム溝加工の精密要求部数を低減し、加工コストを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of precision required parts for cam groove processing in the projection lens unit and to reduce the processing cost.
以下、本発明に係る構成を図1から図5に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.
[第1の実施形態]
本実施形態に係る画像投射装置(画像投射装置100)は、光源(光源21)と、該光源から発する光束を投影面(スクリーン50)において所望の像に形成する複数のレンズからなる投射光学系(投射光学系10)と、該投射光学系を保持するレンズ鏡筒(レンズ鏡筒11)と、それらを一体的に保持する本体構造体(本体構造体60)と、を有する画像投射装置において、光源の光軸は、本体構造体の設置面に対して略平行で、かつ投影面と、投射光学系の光軸とは、本体構造体の設置面の法線に対して略平行に配備され、レンズ鏡筒は、その最外部に、それ自身が回動することにより、該レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能とする溝(カム溝12)を形成したカム枠(カム枠13)と、該カム枠の溝に当接し、光軸を中心に放射状に形成される円筒状の光軸位置決め部(光軸位置決め部14)と、を備え、光軸位置決め部は、カム枠に形成される溝のうち、本体構造体の設置面に近い側の溝端面(端面12a)と当接することにより、カム枠に位置決めするものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
[First Embodiment]
An image projection apparatus (image projection apparatus 100) according to this embodiment includes a light source (light source 21) and a projection optical system including a plurality of lenses that form a light beam emitted from the light source on a projection surface (screen 50) in a desired image. In an image projection apparatus having (projection optical system 10), a lens barrel (lens barrel 11) that holds the projection optical system, and a main body structure (main body structure 60) that holds them integrally. The optical axis of the light source is approximately parallel to the installation surface of the main body structure, and the projection surface and the optical axis of the projection optical system are approximately parallel to the normal of the installation surface of the main body structure. The lens barrel has a cam frame (cam frame 13) formed with a groove (cam groove 12) that allows the lens barrel to move in the direction of the optical axis by rotating itself. In contact with the groove of the cam frame and formed radially around the optical axis A cylindrical optical axis positioning part (optical axis positioning part 14), and the optical axis positioning part is a groove end face (end face) closer to the installation surface of the main body structure among grooves formed in the cam frame. 12a), and is positioned on the cam frame. In addition, the code | symbol in embodiment and the example of application are shown in a parenthesis.
先ず、図1を参照して画像投射装置の基本構成例について説明する。図1は画像投射装置100の基本構成を示す模式図である。画像投射装置100は、投射光学系10と、照明光学系20と、分離手段30と、画像形成素子40とを有する。また、画像投射装置100は、図示しない照明用電源、画像形成素子40の変調手段、画像処理ユニット等を有していても良い。
First, an example of the basic configuration of the image projection apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of the
照明光学系20は、光源21を含み、例えば、光源21近傍に配置されたリフレクター22(光源21と一体となっていても良い)やリレーレンズ23及び24、リフレクター22により反射されて指向性を持った光束の照度を均一化するインテグレータ光学系といわれる照度均一化手段25等により構成され、画像形成素子40の面上で均一な照明分布が得られるようにしている。光源21としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、LED等が用いられる。
The illumination
また、カラーホイール26を用いて照明光をカラー化し、それと同期して画像形成素子40の画像をコントロールすることにより、カラー画像を投射できるようにしてもよい。
In addition, the color light may be projected by using the
画像形成素子40として反射型タイプの液晶画像形成素子を用いる場合は、照明光路と投射光路を分離する分離手段30を用いることで、より効率のよい照明が可能となる。また、画像形成素子40としてマイクロミラーデバイスタイプ(DMD)を用いる場合は、全反射プリズムを使った光路分離等が採用される。このように、画像形成素子40の種類に応じて適切な光学系を採用すればよい。
When a reflection type liquid crystal image forming element is used as the
なお、画像形成素子40を、赤、緑、青等の複数枚用いて、それぞれカラーフィルターを透過した照明光を当てて、色合成手段により合成された光を投射光学系10に入射させることによりスクリーン50上にカラー画像を投射することができる。
In addition, by using a plurality of
画像投射装置100において、画像形成素子40は変調信号に応じて画像形成される。光源21からの照明光は画像形成素子40に照射され、画像形成素子40に形成された画像は、投射光学系10によりスクリーン50に拡大投射される。
In the
次に、本実施形態に係る画像投射装置100について図2〜図5を参照して説明する。ここで、図2は画像投射装置100の概略構成を示す側面図、図3は画像投射装置100の概略構成を示す斜視図、図4は投射レンズユニット15の側面図、図5は投射レンズユニット15の斜視図である。
Next, the
画像投射装置100は、光源21から発する光束をレンズ鏡筒11に保持された投射光学系10を通過させて、別途設けられるスクリーン50に画像を投射するものである。スクリーン50に投射される画像は、投射光学系10によって所望の画像に形成される。
The
また、レンズ鏡筒11に設けられるカム溝12により、各投射レンズの光軸方向の移動が可能となっており、ズーム及びフォーカスの調整が可能となっている。
In addition, the
ここで、本実施形態に係る画像投射装置100は、光源21と、投射光学系10、スクリーン50と、本体設置面60との位置関係が以下に説明する所定の関係を有している。具体的には、例えば、図2に示すように、光源21から発する光束の光軸が、画像投射装置100の本体設置面60に対して略平行または平行となるように光源21が配備されるものである。また、投射光学系10の光軸およびスクリーン50の投射面とは、本体設置面60の法線方向と略平行または平行となるように配備される。
Here, in the
投射レンズユニット15の構成について説明する。投射レンズユニット15のレンズ鏡筒11は、投射光学系10を構成する複数の投射レンズを保持するものであり、各投射レンズを保持したレンズ鏡筒11の外側(外周部)に、レンズ鏡筒11の一部を光軸方向に移動させる溝(カム溝12)を配備したカム枠13が配備されている。カム枠13もレンズ鏡筒11の一部を構成し、例えば、金属部材からなる。
The configuration of the
カム枠13の内側におけるレンズ鏡筒11の構成としては、種々の構成が採用できるが、少なくとも投射レンズをズーム及びフォーカスの調整が可能に保持する構成を有するとともに、カム溝12に当接することにより光軸方向の位置を規制する円筒状の光軸位置決め部14が、光軸を中心に放射状に形成されているものである。すなわち、光軸位置決め部14は、カム枠13を除くレンズ鏡筒11に配備されている。
Various configurations can be adopted as the configuration of the
この際、図4に示すように、光軸位置決め部14は、鉛直方向における下部側(図4における下側)、すなわち、それぞれのカム溝12のうち本体設置面60に最も近い側の端面12aでのみ当接され、本体設置面60から遠い端面(鉛直方向上側面)12bとは当接しないようになっている。
At this time, as shown in FIG. 4, the optical
ここで、画像投射装置100は、上述のように、投射光学系10の光軸が、本体設置面60の法線と平行に配置されているので、投射光学系10を構成する各投射レンズは、それ自身の重量により、本体設置面60側に重力が作用している。このため、カム溝12の端面12aと光軸位置決め部14との当接が可能となる。
Here, as described above, since the optical axis of the projection
このような構成によれば、従来高い加工精度が求められるカム溝12について、本体設置面60から遠い端面側(端面12b)については、その加工精度を緩めることが可能となる。これにより、加工工程の簡略化、加工費の低減を実現することができる。
According to such a configuration, it is possible to loosen the machining accuracy of the end face side (end
また、カム溝12の端面12aと光軸位置決め部14とは、各投射レンズの自身の重量により当接するので、カム溝12の端面12aと光軸位置決め部14との組み合わせ精度も緩和され、加工ミスを抑制して、設計への手戻りを無くし、カム溝12と光軸位置決め部14との組付けの容易化等が実現可能となる。したがって、加工費、組付け費の低減と、リードタイム低減を実現することが可能となる。
Further, since the
なお、図4および図5に示されるカム枠13に形成されるカム溝12の形状およびその配備位置は、レンズ鏡筒11および投射光学系10の構成により種々の構成とすることが可能であり、図示の例に限られるものではない。
The shape of the
(第2の実施形態)
以下、本発明に係る画像投射装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, other embodiments of the image projection apparatus according to the present invention will be described. In addition, description about the same point as the said embodiment is abbreviate | omitted suitably.
また、カム枠13と、カム枠13に形成されるカム溝12によって光軸方向への移動が可能となるレンズ鏡筒11とは、樹脂部材からなる構成であることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the
上述のように、カム枠13が金属部材からなる場合、カム溝12を形成する際に精密な精度の切削加工が要求されるが、カム枠13を更に、樹脂部材により構成することで、上記第1の実施形態の効果に併せて、光軸方向への移動の際に生じる重量負荷を低減し、製品の長寿命化が可能となる。また、金属部材から樹脂部材に変更することにより材料費の低減も実現することができる。
As described above, when the
(第3の実施形態)
また、レンズ鏡筒11に形成される光軸位置決め部14を、カム枠13とは別部材により構成することが好ましい。例えば、2つの部材の関係において摩擦係数の小さくなる部材を選択することが好ましい。
(Third embodiment)
Further, it is preferable that the optical
このような構成によれば、光軸位置決め部14とカム溝12の端面12aに生じる摩擦を低減することができ、製品の長寿命化を実現することができる。
According to such a structure, the friction which arises in the optical
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
10 投射光学系
11 レンズ鏡筒
12 カム溝
12a 端面(下側)
12b 端面(上側)
13 カム枠
14 光軸位置決め部
15 投射レンズユニット
20 照明光学系
21 光源
22 リフレクター
23,24 リレーレンズ
25 照度均一化手段
26 カラーホイール
30 分離手段
40 画像形成素子
50 スクリーン
100 画像投射装置
DESCRIPTION OF
12b End face (upper side)
13
Claims (3)
該光源から発する光束を投影面において所望の像に形成する複数のレンズからなる投射光学系と、
該投射光学系を保持するレンズ鏡筒と、
それらを一体的に保持する本体構造体と、を有する画像投射装置において、
前記光源の光軸は、前記本体構造体の設置面に対して略平行で、かつ
前記投影面と、前記投射光学系の光軸とは、前記本体構造体の設置面の法線に対して略平行に配備され、
前記レンズ鏡筒は、
その最外部に、それ自身が回動することにより、該レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能とする溝を形成したカム枠と、
該カム枠の溝に当接し、光軸を中心に放射状に形成される円筒状の光軸位置決め部と、を備え、
前記光軸位置決め部は、前記カム枠に形成される溝のうち、前記本体構造体の設置面に近い側の溝端面と当接することにより、前記カム枠に位置決めすることを特徴とする画像投射装置。 A light source;
A projection optical system comprising a plurality of lenses for forming a light beam emitted from the light source into a desired image on the projection surface;
A lens barrel holding the projection optical system;
In an image projection apparatus having a main body structure that integrally holds them,
The optical axis of the light source is substantially parallel to the installation surface of the main body structure, and the projection surface and the optical axis of the projection optical system are normal to the installation surface of the main body structure. Deployed almost parallel,
The lens barrel is
A cam frame formed with a groove on its outermost part so that the lens barrel can move in the optical axis direction by rotating itself;
A cylindrical optical axis positioning portion that is in contact with the groove of the cam frame and is radially formed around the optical axis,
The optical axis positioning unit positions the optical axis positioning unit on the cam frame by contacting a groove end surface of the groove formed on the cam frame, which is closer to the installation surface of the main body structure. apparatus.
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Cited By (1)
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