JP4433855B2

JP4433855B2 - レンズ装置及びその調整方法

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Publication number: JP4433855B2
Application number: JP2004105507A
Authority: JP
Inventors: 隆男荒木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: US20050231831A1; JP2005292359A; US7158322B2

Description

本発明は、回転筒内に複数のレンズ群を組み込み、回転筒の回転によってレンズ群を光軸方向に移動させるレンズ装置と、このレンズ装置を調整する方法との改良に関するものである。

１本のレンズ装置で異なる焦点距離を得ることのできるズームレンズ装置が、従来からカメラやプロジェクタ等の光学製品に使用されている。このズームレンズ装置は、例えば、特許文献１〜３に記載されているように、鏡胴内に複数のレンズ群を組み込み、これらのレンズ群を光軸方向に沿って移動させることによって、変倍とピント合わせとを行なっている。

各レンズ群は、少なくとも１枚のレンズと、このレンズを支持する円環状のレンズ支持枠とからなる。レンズ支持枠の外周には、例えば３個のボスが放射状に１２０°の等角度で立設されており、各ボスには円柱形状のカムフォロワが取り付けられる。鏡胴は、各レンズ群の各カムフォロワがそれぞれ挿入される曲線状のカム溝が複数形成されたズームカム筒と、光軸方向に沿った直線状のカム溝が複数形成された固定筒とからなる。ズームカム筒を回転させると、曲線状のカム溝によってカムフォロワが押され、固定筒の直線状のカム溝に沿って各レンズ群が投映光軸方向に移動する。

上記ズームカム筒やレンズ支持枠は、プラスチックを使用して射出成形等で形成されており、僅かではあるがカム溝やカムフォロワの位置にバラツキが発生する。そのため、鏡胴内に組み込んだレンズ群が投映光軸に対して傾いたり、レンズの中心が投映光軸から外れてしまうことがあった。従来のズームレンズ装置では、鏡胴内に各レンズ群を組み込んだ後で検査を行ない、この検査結果に応じて鏡胴内のレンズ群を投映光軸を中心にカムフォロワの配置角度分、すなわち１２０°回転させ、カム溝とカムフォロワとの組み合わせを変えることによって、投映光軸に対する傾きを調整していた。

特開平１１−３２６７３４号公報特開２０００−３２１４７６号公報特開２００３−２０２４７９号公報

しかしながら、前述したようなレンズ支持枠の外周に例えば３個のボス及びカムフォロワが放射状に１２０°の等角度で立設され、このレンズ支持枠がこのボスによって鏡胴に支持されているようなズームレンズ装置の場合、カムフォロワのピッチ分回転させるには、いったんレンズ群に取り付けられている３個のボスを外す必要がある。その場合、治具等でレンズ群を押さえておかないと、レンズ群が落下してしまう。このようなことから、レンズ群が３個以上組み込まれたズームレンズ装置における真ん中のレンズ群を回転調整させる場合、治具等を挿入するために外側のレンズ群を鏡胴から取り外さなければならず、作業効率の悪いものであった。

本発明は、上記課題を解決するためのもので、調整作業の簡単なレンズ装置と調整方法とを提供することを目的とする。

本発明のレンズ装置は、レンズ群を構成するレンズ支持枠に、隣接するレンズ群のレンズ支持枠を保持し、かつ投映光軸を中心に回動できるようにガイドする保持ガイド部を設けた。

また、本発明のレンズ装置の調整方法は、第１のレンズ群と第２のレンズ群とを投映光軸方向で近接させ、調整を要するいずれか一方のレンズ群からカム溝を通して各カムフォロワを取り外し、このカムフォロワが取り外された一方のレンズ群を保持ガイド部によって他方のレンズ群で保持させ、かつ回転筒内でカムフォロワのピッチ分回転させて、再びカムフォロワを取り付けられるようにした。

本発明のレンズ装置及びその調整方法によれば、例えば、レンズ群を３個以上有するレンズ装置において、真ん中のレンズ群のカムフォロワとカム溝との組み合わせを変更する場合であっても、外側のレンズ群を回転筒から取り外さなくても、回転筒内で真ん中のレンズ群を投映光軸を中心に回動させることができる。これにより、調整作業の効率が向上する。また、レンズ装置の組み立てでは、最初に組み込んだレンズ群をガイドにして、他のレンズ群を組み込むことができるため、組立作業の効率も向上させることができる。

図１は、本発明のレンズ装置を用いたプロジェクタの構成を示す概略図である。プロジェクタ２は、ズームレンズ装置３と、透過型液晶パネル４と、照明ランプ５とから構成された透過型液晶プロジェクタである。透過型液晶パネル４には、入力された映像信号に基づいて画像が表示され、照明ランプ５は背後から透過型液晶パネル４に照明光を照射する。透過型液晶パネル４を透過した照明光は、ズームレンズ装置３によってスクリーン上に投映され、画像が表示される。

図２は、ズームレンズ装置３の構成を示す要部断面図である。なお、投映光軸６の上部には、ズームレンズ装置３の調整時に用いられる調整状態が、下部にはテレ状態が描かれている。ズームレンズ装置３は、光学系として、フォーカスレンズとして機能する第１レンズ群８と、バリエーターとして作用する第２レンズ群９と、コンペンセーターとして作用する第３レンズ群１０及び第４レンズ群１１と、リレーレンズとして作用する第５レンズ群１２とを備えている。各レンズ群８〜１２は、それぞれ複数枚のレンズ８ａ〜１２ａと、各レンズ８ａ〜１２ａを支持する円環形状のレンズ支持枠８ｂ〜１２ｂとからなる。

上記第１レンズ群８〜第４レンズ群１２は、固定筒１５に組み込まれている。固定筒１５の後端には、プロジェクタ２内でズームレンズ装置３を固定する際に使用される矩形のフランジ１６が一体に形成されている。このフランジ１６の背面には、第５レンズ群１２のレンズ支持枠１２ｂが取り付けられている。また、フランジ１６の上部には、第１レンズ群８を投映光軸６方向に移動させるフォーカス用モータ１７と、第２〜第４レンズ群９〜１１を投映光軸６方向に移動させるズーム用モータ１８と、これらのモータ１７，１８の回転をフォーカス用リングギヤ１９及びズーム用リングギヤ２０に伝達するギヤボックス２１とが取り付けられている。

固定筒１５の先端内周には、雄ヘリコイドが形成されており、第１レンズ群８のレンズ支持枠８ｂの後端外周に形成された雄ヘリコイドが噛合されている。そのため、第１レンズ群８を回転させると、ヘリコイドのリードによって第１レンズ群８が光軸方向に進退し、フォーカス調整が行なわれる。第１レンズ群８は、レンズ支持枠８ｂの外側に固着されたフォーカス筒２４と、このフォーカス筒２４の後端に取り付けられ、固定筒１５の外周で回転するフォーカス用リングギヤ１９と、このフォーカス用リングギヤ１９をギヤボックス２１を介して回転させるフォーカス用モータ１７とによって回転される。

固定筒１５とフォーカス筒２４との間には、固定筒１５の外周で回転される回転筒２７が配置されている。回転筒２７の後端には、ズーム用リングギヤ２０が係止されており、このズーム用リングギヤ２０には、ギヤボックス２１を介してズーム用モータ１８の回転が伝達される。

固定筒１５の外周面には、第２レンズ群９〜第４レンズ群１１の各レンズ支持枠９ｂ〜１１ｂの外周に３個ずつ等ピッチで放射状に設けられた各カムフォロワ３０〜３２が挿入される、３個の直進カム溝３３が形成されている。また、回転筒２７の外周面には、固定筒１５の直進カム溝３３から突出された第２レンズ群９〜第４レンズ群１１の各カムフォロワ３０〜３２がそれぞれ挿入される３種類のズームカム溝３４〜３６が、３個ずつ形成されている。

各ズームカム溝３４〜３６は、投映光軸６の外周に略螺旋状に形成されており、回転筒２７の回転により第２レンズ９〜第４レンズ群１１の各カムフォロワ３０〜３２を押圧し、第２レンズ９〜第４レンズ群１１を投映光軸６方向で移動させる。直進カム溝３３は、投映光軸６方向に沿って形成されており、各カムフォロワ３０〜３２が投映光軸６方向でのみ移動するように規制する直進ガイドとして機能する。

図３及び図４（Ａ）に示すように、第３レンズ群１０のカムフォロワ３１は、レンズ支持枠１０ａの外周に等角度で３個形成されたボス３９と、このボス３９にネジ４０によって固定されるスリーブ４１と、このスリーブ４１とネジ４０との間に回転自在に保持されるカムローラ４２とからなる。カムローラ４２は、直進カム溝３３内とズームカム溝３５内で回転し、摺動時の抵抗を小さくする。なお、第２レンズ群９及び第４レンズ群１１のカムフォロワ３０，３２も同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。

第３レンズ群１０のレンズ支持枠１０ａと、第４レンズ群１１のレンズ支持枠１１ａとの互いに対面する各面には、第４レンズ群１１に向けて突出された円形の凸状保持ガイド部４５と、円形の窪みからなる凹状保持ガイド部４６とがそれぞれ形成されている。これらの凸状保持ガイド部４５と凹状保持ガイド部４６の径は、互いに回転できる程度に緩やかに嵌合される径とされている。

図２に示すように、ズームレンズ装置３をワイド端よりも更にワイド側に移動させた調整状態にすると、第３レンズ群１０と第４レンズ群１１はともにズームレンズ装置２の後端側に移動される。また、更に第３レンズ群１０の凸状保持ガイド部４５は、第４レンズ群１１の凹状保持ガイド部４６に挿入される。

例えば、調整状態にあるズームレンズ装置３を第１レンズ群８が上方を向くように直立させ、図４（Ｂ）に示すように、第３レンズ群１０のカムフォロワ３１をレンズ支持枠１０ａから取り外すと、第３レンズ群１０は第４レンズ群１１の凹状保持ガイド部４６によって保持される。また、凸状保持ガイド部４５と凹状保持ガイド部４６は、ともに円形状に形成されているため、治具等を使用することで、外側から固定筒１５及び回転筒２７内の第３レンズ群１０を回転させることができる。

これにより、ズームレンズ装置３の調整工程において、第３レンズ群１０のカムフォロワ３１とカム溝３５との組み合わせを変更する際には、第１レンズ群８，第２レンズ群９，第４レンズ群１１，第５レンズ群１２を取り外すことなく、第３レンズ群１０だけを固定筒１５及び回転筒２７内で回転させることができ、調整作業の効率を向上させることができる。また、第１レンズ群８が下方を向くようにズームレンズ装置３を直立させれば、第３レンズ群１０によって第４レンズ群１１を保持することもできるので、同様に第４レンズ群１１の調整作業も簡略化することができる。

次に、上記ズームレンズ装置３の調整方法について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。組み立てが完了したズームレンズ装置３は、検査装置にセットされる。この検査装置では、第１レンズ群８〜第５レンズ群１２によるフォーカスやズームの他、第１レンズ群８〜第５レンズ群１２の各レンズ８ａ〜１２ａの中心が投映光軸６の中心と合っている、また第１レンズ群８〜第５レンズ群１２が投映光軸６に対して傾斜していないかが検査される。

レンズ群のレンズの中心が投映光軸６に合っていない場合や、レンズ群が投映光軸６に対して傾斜されて組み込まれている場合には、そのレンズ群のカムフォロワや、回転筒２７のズームカム溝の製造精度にバラツキがあることが考えられる。このような場合、カムフォロワとズームカム溝との組み合わせを変更することによって、適性な状態に調整することができる場合がある。

例えば、第３レンズ群１０が投映光軸６に対して傾斜して取り付けられている場合には、図２及び図４（Ａ）に示すように、ズームレンズ装置３を調整状態にセットして、第３レンズ群１０と第４レンズ群１１を近接させる。これにより、第３レンズ群１０の凸状保持ガイド部４５は、第４レンズ群１１の凹状保持ガイド部４６に挿入される。

次いで、図４（ｂ）に示すように、ズームレンズ装置３を第１レンズ群８が上方を向くように直立させ、直進カム溝３３とズームカム溝３５を通して、レンズ支持枠１０ａからカムフォロワ３１を取り外す。第３レンズ群１０は、凸状保持ガイド部４５と凹状保持ガイド部４６との嵌合によって第４レンズ群１１に保持され、かつ投映光軸６を中心に回転できるようにガイドされる。

上記状態で、固定筒１５と回転筒２７の外側から、治具や工具などで第３レンズ群１０をカムフォロワ３１の１ピッチ分回転させると、レンズ支持枠１０ｂのボス３９が再び直進カム溝３３とズームカム溝３５とに対面するため、この状態でカムフォロワ３１を再び取り付ければ、ズームレンズ装置３を分解することなく、簡単にカムフォロワ３１とズームカム溝３５との組み合わせを変更し、ズームレンズ装置３を適性な状態に調整することができる。

なお、上記実施形態は、第３レンズ群１０と第４レンズ群１１とにのみ保持ガイド部を設けたが、全てのレンズ群に保持ガイド部を設けてもよい。また、プロジェクタのズームレンズ装置を例に説明したが、カメラ等のその他の光学機器のレンズ装置にも適用することができる。

プロジェクタの構成を示す概略的図である。ズームレンズ装置の断面図である。第３レンズ群の凸状保持ガイド部と第４レンズ群の凹状保持ガイド部を示す外観斜視図である。第３レンズ群の凸状保持ガイド部と第４レンズ群の凹状保持ガイド部との嵌合状態を示す要部断面図である。ズームレンズ装置の調整方法の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２プロジェクタ
３ズームレンズ装置
１０第３レンズ群
１１第４レンズ群
１５固定筒
２７回転筒
３１カムフォロワ
３５ズームカム溝
４５凸状保持ガイド部
４６凹状保持ガイド部

Claims

レンズと、このレンズを支持するレンズ支持枠と、このレンズ支持枠の外周に等ピッチで取り付けられた複数のカムフォロワとを有する少なくとも第１及び第２のレンズ群と、各レンズ群の各カムフォロワがそれぞれ挿入される複数のカム溝が外周に等ピッチで形成され、回転中に各カム溝で各カムフォロワを押圧して各レンズ群を光軸方向に移動させる回転筒と、各カム溝に押圧された各カムフォロワの移動を光軸方向に規制する直進ガイドとを備えたレンズ装置において、
前記第１のレンズ群の第１レンズ支持枠と、第２のレンズ群の第２レンズ支持枠との互いに対面する各面に、他方のレンズ支持枠を保持して、回転筒内で光軸を中心に回動できるようにガイドする保持ガイド部を設けたことを特徴とするレンズ装置。
請求項１記載のレンズ装置に用いられ、各レンズ群の各カムフォロワと各カム溝との組み合わせを変更するレンズ装置の調整方法において、
前記第１のレンズ群と第２のレンズ群とを光軸方向で近接させ、調整を要するいずれか一方のレンズ群から各カム溝を通して各カムフォロワを取り外し、このカムフォロワが取り外された一方のレンズ群を前記保持ガイド部によって他方のレンズ群で保持し、かつ回転筒内でカムフォロワのピッチ分回転させてカムフォロワを取り付けることを特徴とするレンズ装置の調整方法。