JP4619905B2

JP4619905B2 - レンズ鏡筒

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Publication number: JP4619905B2
Application number: JP2005267251A
Authority: JP
Inventors: 昌紀伊藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: US20070058271A1; JP2007079155A; US7391581B2

Description

本発明は、偏心調整及び光軸方向での位置調整を行ってプラスチックレンズを組み込むレンズ鏡筒に関する。

画像表示素子によって変調された画像光を、投写レンズ系が組み込まれたレンズ鏡筒を介してスクリーンに拡大投映するプロジェクタが知られている。このプロジェクタにおいては、投写レンズ系の前玉の光軸方向での位置（前玉と、前玉に隣接するレンズとの光軸方向での相互間隔）を変えることにより、投映サイズが変わるようにされている。なお、前玉は超広角レンズとされることから、前玉には複雑な形状であっても比較的容易且つ安価に製造することができるプラスチックレンズが用いられることが多い。

従来では、厚みの異なる複数種類のスペーサを用意しておき、これらの中から厚みが適当なものを選択し、この選択したスペーサを前玉の当接面と鏡筒本体の受け面との間に挟みこむことにより、前玉の光軸方向での位置が調整されていた。しかし、複数種類のスペーサを常備する必要があるとともに、スペーサが高価であるという問題があった。

そこで、レンズ（又はレンズ枠）の当接面と、鏡筒本体の受け面とのいずれか一方に光軸方向で段差がある段部を設け、他方に受け部を設け、受け部に当接する段部の領域を選択することにより、レンズの光軸方向での位置を調整する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。また、特許文献４に記載されたレンズ鏡筒では、レンズ枠の当接面と鏡筒本体の受け面との間にリング状の調整部材を配置し、この調整部材の当接面に突起を設け、鏡筒本体の受け面に深さが異なる複数の凹部を設けている。突起を係合させる凹部を選択することにより、レンズの光軸方向での位置を調整している。
特開２００４−２１２８２２号公報特開２００２−３５０７０２号公報特開２００５−４９５９９号公報特開平１０−３１９２９１号公報

ところで、前述したように、投写レンズ系の前玉にはプラスチックレンズが用いられることが多いが、このプラスチックレンズは溶融プラスチックを金型に流し込む射出成形によって製造されるのが一般的である。しかし、金型の製造精度には限界があることから、プラスチックレンズは必ずしも設計通りの形状になるとは限らず、レンズ光軸がレンズ中心軸に対して偏心してしまうことがある。特に複数個取りの金型を用いた場合にはレンズ光軸が偏心しやすい。

このようなレンズ光軸が偏心したプラスチックレンズを鏡筒本体に組み込む場合において、特許文献１、４に記載された技術を用いたときには、プラスチックレンズの偏心調整ができないという問題があった。また、特許文献２、３に記載された技術を用いたときには、プラスチックレンズの偏心調整が可能であるものの、この偏心調整には手間がかかるという問題があった。また、プラスチックレンズを接着剤で固定しなければならず、取り外しができないという問題があった。プラスチックレンズの偏心調整が行われていないレンズ鏡筒をプロジェクタに用いると、投映画像の画質が劣化してしまう。

本発明は、製造コストを抑えながらも、偏心調整及び光軸方向での位置調整を容易に行うことができるレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明は、プラスチックレンズのレンズ面の周部を鏡筒本体の受け面で保持するレンズ鏡筒に関し、前記レンズ面の周部に光軸方向で突出するように形成され、この突出量が同じにされ、所定の径の円周上に配置された３本以上の突起と、前記受け面に軸方向で前記突出量以下の深さを有するように形成され、この深さが同じにされ、前記所定の径と同径の円周上に配置され、前記３本以上の突起と同数であり嵌合自在にされた３以上の嵌合孔とを有し、前記３以上の嵌合孔は複数組形成されており、前記深さが組毎に異なり且つ各組が同一円周上に配置された少なくとも２組の前記３以上の嵌合孔から１つのグループを形成し、前記円周の中心を互いにずらして複数の前記グループを形成しており、前記３本以上の突起が嵌合する前記グループを選択することにより、前記プラスチックレンズのレンズ光軸の偏心調整を行い、この選択したグループ内から１組の前記３以上の嵌合孔を選択することにより、前記プラスチックレンズの光軸方向での位置調整を行うことを特徴とする。

前記プラスチックレンズが複数個取りの金型を用いた射出成形によって成形され、この金型内の成形位置に応じて各レンズ光軸が各レンズ中心軸から偏心する場合には、各プラスチックレンズには、いずれの前記成形位置で成形されたものであるかを見分けるための識別マークが記されており、各プラスチックレンズには、前記成形位置毎に、レンズ光軸が前記鏡筒本体の中心軸に最も近づくような前記グループが選定されており、各プラスチックレンズと選定された前記グループとの対応づけには、前記識別マークを用いることが好ましい。

本発明のレンズ鏡筒によれば、プラスチックレンズの組込時に突起が嵌合するグループ及びこのグループ内の嵌合孔の組を選択するだけでよいため、プラスチックレンズの偏心調整作業及び位置調整作業が容易になる。また、プラスチックレンズに突起を形成し、鏡筒本体に嵌合孔を形成するだけでよいため、部品数が増加することがなく、コストを抑えることができる。突起を３本にした場合には、プラスチックレンズは鏡筒本体に対して３箇所で保持されることとなり安定して保持される。

プラスチックレンズ及び鏡筒本体の所定箇所にマークを記すことにより、突起を嵌合させる嵌合孔を即座に見分けることができるため、プラスチックを組み込む作業が簡単になる。

図１に示すレンズ鏡筒２は、プロジェクタの投写レンズとして用いられるものであり、鏡筒本体３の内部に、第１レンズ（前玉）４と、複数のレンズからなるレンズ群５とを組み込んでいる。このレンズ鏡筒２をプロジェクタに装着して使用した場合には、レンズ鏡筒２に照射された画像光は、レンズ群５及び第１レンズ４を透過して拡大され、図示しないスクリーン上に投写される。図１中では左側が前側であり、第１レンズ４の前面側から画像光が出射する。

鏡筒本体３の前筒部１０は後筒部１１よりも内径が大きくされており、この前筒部１０の内部に第１レンズ４を組み込み、後筒部１１の内部にレンズ群５を組み込んでいる。前筒部１０と後筒部１１とを接続する部位の前面は第１レンズ４を受ける受け面１２とされており、この受け面１２は鏡筒中心軸１３に対して垂直な平面になっている。ここで、鏡筒中心軸１３とは鏡筒本体３の中心軸である。

第１レンズ４は、溶融プラスチックを金型に流し込む射出成形によって形成されたプラスチックレンズである。第１レンズ４は、凹メニスカスレンズであって、両面が非球面とされている。第１レンズ４は、レンズ部４ａと、このレンズ部４ａの周囲に形成された鍔部４ｂとから構成されている。第１レンズ４の後端面（レンズ面の周部）１５は、第１レンズ４のレンズ中心軸３３に対して垂直な平面になっている。ここで、レンズ中心軸３３とは、第１レンズ４の幾何学的な中心軸である。本実施形態においては、第１レンズ４を組み込んだときに、レンズ中心軸３３が鏡筒中心軸１３に一致するとは限らない。レンズ中心軸３３と鏡筒中心軸１３との関係については後述する。

図２に示すように、第１レンズ４は、２個取りの金型２０を用いて製造される。第１レンズ４の後端面１５（図１参照）には、突起３１ａ、突起３１ｂ、及び突起３１ｃからなる１組の突起が形成される。各突起３１ａ，３１ｂ，３１ｃは同じ突出量Ｌ１（図４参照）であり、周方向で等間隔に配置されている。各突起３１ａ，３１ｂ，３１ｃとレンズ中心軸３３との距離はＲである。第１レンズ４のレンズ光軸３４は、レンズ中心軸３３に対して平行に偏心している。このレンズ光軸３４の偏心は、金型２０の製造誤差等により生じるものであり、この偏心を完全になくすことは困難である。ＸＹ座標系を用いると、レンズ光軸３４は、レンズ中心軸３３に対して、偏心方向がＸ軸プラス方向であり、偏心量がＬＡである。鍔部４ｂの前面において、突起３１ａに対応する領域には識別マーク３５が記されている。この識別マーク３５は、第１レンズ４が金型２０のＸ軸プラス側の成形位置で成形されたことを見分けるために記されたものである。

金型２０を用いた射出成形では、第１レンズ４と同時に、第１レンズ４とほぼ同じ形状の第１レンズ４０が製造される。第１レンズ４０はレンズ部４０ａと鍔部４０ｂとから構成され、第１レンズ４０の後端面には、突起４１ａ、突起４１ｂ、及び突起４１ｃからなる１組の突起が形成されている。各突起４１ａ，４１ｂ，４１ｃとレンズ中心軸４３との距離はＲである。第１レンズ４０のレンズ光軸４４は、レンズ中心軸４３に対して平行に偏心している。レンズ光軸４４は、レンズ中心軸４３に対して、偏心方向がＸ軸マイナス方向であり、偏心量がＬＢである。鍔部４０ｂの前面において、突起４１ａに対応する領域には識別マーク４５が記されている。この識別マーク４５は、第１レンズ４０が金型２０のＸ軸マイナス側の成形位置で成形されたことを見分けるために記されたものである。

図３に示すように、鏡筒本体３の受け面１２には、第１レンズ４の突起３１ａ，３１ｂ，３１ｃが嵌合する嵌合孔が多数形成されている。これらの嵌合孔は、図中点線で示す円周５５の上に配置されたグループ５０と、図中一点鎖線で示す円周６５の上に配置されたグループ６０と、図中二点鎖線で示す円周７５の上に配置されたグループ７０とに分けられている。円周５５の中心５４は、鏡筒中心軸１３の線上に位置している。各円周５５，６５，７５の半径はＲである。

グループ５０は、嵌合孔５１ａ、嵌合孔５１ｂ、及び嵌合孔５１ｃからなる組と、嵌合孔５２ａ、嵌合孔５２ｂ、及び嵌合孔５２ｃからなる組と、嵌合孔５３ａ、嵌合孔５３ｂ、及び嵌合孔５３ｃからなる組と、から構成される。図４に示すように、嵌合孔５１ａ〜５１ｃは、軸方向に深さを有し、この深さがＬ１（突起３１ａ〜３１ｃの高さと同寸法）であり、円周５５の上で等間隔に配置されている。嵌合孔５２ａ〜５２ｃは、軸方向に深さを有し、この深さがＬ２（Ｌ２＜Ｌ１）であり、円周６５の上で等間隔に配置されている。嵌合孔５２ａは、嵌合孔５１ａの隣になるように配置される。嵌合孔５３ａ〜５３ｃは、軸方向に深さを有し、この深さがＬ３（Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１）であり、円周７５の上で等間隔に配置されている。嵌合孔５３ａは、嵌合孔５２ａの隣になるように配置される。本実施形態では、例えば嵌合孔５１ａと嵌合孔５２ａとが隣り合うように構成しているが、ここで隣り合うとは嵌合孔５１ａの一部と嵌合孔５２ａの一部とが重なり合う場合も含むこととする。嵌合孔が重なり合う場合には、重なり部分の深さは深いほうの嵌合孔に合わせればよい。

グループ６０は、グループ５０と同様の構成であり、嵌合孔６１ａ、嵌合孔６１ｂ、及び嵌合孔６１ｃからなる組と、嵌合孔６２ａ、嵌合孔６２ｂ、及び嵌合孔６２ｃからなる組と、嵌合孔６３ａ、嵌合孔６３ｂ、及び嵌合孔６３ｃからなる組と、から構成される。ただし、グループ６０の円周６５の中心６４は、中心５４（鏡筒中心軸１３）から離れて位置している。図５に示すように、円周６５の中心６４は、嵌合孔５２ｂと中心５４とを含んだ直線上に位置しており、嵌合孔５２ｂとは反対側に位置している。中心６４と中心５４との距離はＬＡである。また、嵌合孔６２ａと中心６４とを結ぶ直線が、嵌合孔５２ａと中心５４とを結ぶ直線（Ｙ軸）に対して時計回りに３０度の角度をなすようにされている。このように時計回りに３０度の角度をなすようにすることで、嵌合孔６２ａと中心６４とを結ぶ直線と、中心６４と中心５４（鏡筒中心軸１３）とを結ぶ直線とが直交する関係になる。第１レンズ４においては、突起３１ａとレンズ中心軸３３とを結ぶ直線と、レンズ中心軸３３とレンズ光軸３４とを結ぶ直線とが直交する関係になっているため、第１レンズ４をレンズ鏡筒２に組み込むときには、突起３１ａを嵌合孔６２ａ（または嵌合孔６１ａ若しくは嵌合孔６３ａ、要求するレンズ間隔に応じて選択）に嵌合させることにより、レンズ光軸３４を鏡筒中心軸１３にほぼ一致させることができる。本実施形態では、上記のように第１レンズ４の仕様で各嵌合孔を配置したが、各嵌合孔の配置は任意の場所でもよい。ただし、組み込むレンズの偏心状態が予め分かっている場合には、このレンズの仕様で各嵌合孔を配置することが好ましい。図３に示すように、受け面１２において、嵌合孔６２ａの近傍には、識別マーク３５と同じ形状のマーク６６が記されており、第１レンズ４をレンズ鏡筒２に組み込むときに、識別マーク３５をマーク６６に近づけることにより、突起３１ａを嵌合孔６２ａ（または嵌合孔６１ａ若しくは嵌合孔６３ａ）に嵌合させればよいことが分かるようになっている。

グループ７０は、グループ５０と同様の構成であり、嵌合孔７１ａ、嵌合孔７１ｂ、及び嵌合孔７１ｃからなる組と、嵌合孔７２ａ、嵌合孔７２ｂ、及び嵌合孔７２ｃからなる組と、嵌合孔７３ａ、嵌合孔７３ｂ、及び嵌合孔７３ｃからなる組と、から構成される。ただし、グループ７０の円周７５の中心７４は、中心５４（鏡筒中心軸１３）から離れて位置している。図５に示すように、円周７５の中心７４は、嵌合孔５２ｃと中心５４とを含んだ直線上に位置しており、嵌合孔５２ｃとは反対側に位置している。中心７４と中心５４との距離はＬＢである。また、嵌合孔７２ａと中心７４とを結ぶ直線が、嵌合孔５２ａと中心５４とを結ぶ直線（Ｙ軸）に対して反時計回りに３０度の角度をなすようにされている。このように反時計回りに３０度の角度をなすようにすることで、嵌合孔７２ａと中心７４とを結ぶ直線と、中心７４と中心５４（鏡筒中心軸１３）とを結ぶ直線とが直交する関係になる。第１レンズ４０においては、突起４１ａとレンズ中心軸４３とを結ぶ直線と、レンズ中心軸４３とレンズ光軸４４とを結ぶ直線とが直交する関係になっているため、第１レンズ４０をレンズ鏡筒２に組み込むときには、突起４１ａを嵌合孔７２ａ（または嵌合孔７１ａ若しくは嵌合孔７３ａ、要求するレンズ間隔に応じて選択）に嵌合させることにより、レンズ光軸４４を鏡筒中心軸１３にほぼ一致させることができる。図３に示すように、受け面１２において、嵌合孔７２ａの近傍には、識別マーク４５と同じ形状のマーク７６が記されており、第１レンズ４０をレンズ鏡筒２に組み込むときに、識別マーク４５をマーク７６に近づけることにより、突起４１ａを嵌合孔７２ａ（または嵌合孔７１ａ若しくは嵌合孔７３ａ）に嵌合させればよいことが分かるようになっている。

以下、第１レンズを鏡筒本体３に組み込む組込作業について説明する。鏡筒本体３には、上記した第１レンズ４または第１レンズ４０が組み込まれる。まず、第１レンズ４を組み込む場合について説明する。

第１レンズ４を組み込む場合には、第１レンズ４の識別マーク３５を鏡筒本体３のマーク６６に対応させるようにする。このマークの対応により、３つのグループ５０，６０，７０のうち、グループ６０が選択される。つまり、突起３１ａを嵌合孔６１ａ，６２ａ，６３ａのいずれか１つに嵌合させればよいこととなる。

第１レンズ４とレンズ群５との間隔を最も小さくしたいときには、突起３１ａを嵌合孔６１ａに、突起３１ｂを嵌合孔６１ｂに、突起３１ｃを嵌合孔６１ｃに嵌合させる。間隔を中程度にしたいときには、突起３１ａを嵌合孔６２ａに、突起３１ｂを嵌合孔６２ｂに、突起３１ｃを嵌合孔６２ｃに嵌合させる。間隔を最も大きくしたいときには、突起３１ａを嵌合孔６３ａに、突起３１ｂを嵌合孔６３ｂに、突起３１ｃを嵌合孔６３ｃに嵌合させる。このいずれの場合においても、第１レンズ４のレンズ光軸３４は鏡筒本体３の鏡筒中心軸１３にほぼ一致することとなる。

このように、第１レンズ４の組込時には突起を嵌合させる嵌合孔を選択するだけでよいため、第１レンズ４の偏心調整作業及び光軸方向での位置調整作業が簡単である。また、第１レンズ４は３箇所で鏡筒本体３に支持され、安定して保持される。第１レンズ４は安定して保持されるため、接着剤等により固定する必要がなく、第１レンズ４を一度組み込んだ後であっても、取り外してから再び組み込むことが可能である。第１レンズ４の偏心調整及び位置調整が行われたレンズ鏡筒２をプロジェクタに用いると、投映画像の画質が良好に保たれる。

次に、第１レンズ４０を組み込む場合について説明する。この場合には、第１レンズ４０の識別マーク４５を鏡筒本体３のマーク７６に対応させるようにする。このマークの対応により、３つのグループ５０，６０，７０のうち、グループ７０が選択される。つまり、突起３１ａを嵌合孔７１ａ，７２ａ，７３ａのいずれか１つに嵌合させればよいこととなる。

第１レンズ４とレンズ群５との間隔を最も小さくしたいときには、突起３１ａを嵌合孔７１ａに、突起３１ｂを嵌合孔７１ｂに、突起３１ｃを嵌合孔７１ｃに嵌合させる。間隔を中程度にしたいときには、突起３１ａを嵌合孔７２ａに、突起３１ｂを嵌合孔７２ｂに、突起３１ｃを嵌合孔７２ｃに嵌合させる。間隔を最も大きくしたいときには、突起３１ａを嵌合孔７３ａに、突起３１ｂを嵌合孔７３ｂに、突起３１ｃを嵌合孔７３ｃに嵌合させる。このいずれの場合においても、第１レンズ４０のレンズ光軸４４は鏡筒本体３の鏡筒中心軸１３にほぼ一致することとなる。

なお、上記実施形態では、第１レンズはレンズ光軸が偏心していたが、レンズ光軸がレンズ中心軸にほぼ一致した第１レンズを用いた場合を以下に説明する。図７に示すように、第１レンズ８０は、第１レンズ４とほぼ同じ形状であり、レンズ部８０ａと鍔部８０ｂとから構成される。第１レンズ８０の後端面には、突起８１ａ、突起８１ｂ、及び突起８１ｃからなる１組の突起が形成されている。レンズ光軸８４は、レンズ中心軸８３に一致している。第１レンズ８０を鏡筒本体３に組み込む場合において、レンズ間隔を最も小さくしたいときには、突起８１ａを嵌合孔５１ａ，５１ｂ，５１ｃのいずれに嵌合させてもよい。また、レンズ間隔を中程度にしたいときには、突起８１ａを嵌合孔５２ａ，５２ｂ，５２ｃのいずれに嵌合させてもよい。さらに、レンズ間隔を最も大きくしたいときには、突起８１ａを嵌合孔５３ａ，５３ｂ，５３ｃのいずれに嵌合させてもよい。これらの全ての場合において、第１レンズ８０のレンズ光軸８４は鏡筒本体３の鏡筒中心軸１３に一致することとなる。

上記実施形態では、１つのグループが３組の嵌合孔により構成されていたが、２組の嵌合孔により構成されていてもよいし、４組以上の嵌合孔により構成されていてもよい。組数を増やすことにより、嵌合孔の深さの段階が増えることとなり、第１レンズとレンズ群との間隔調整の幅が広がる。また、上記実施形態では、グループは３つであったが、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。上記実施形態では、第１レンズに形成する突起を３本にしたが、突起の数は４本以上であってもよい。

上記実施形態では、レンズ鏡筒はプロジェクタの投写レンズとして用いたが、例えばカメラの撮影レンズなどに用いてもよい。

レンズ鏡筒の軸方向での断面図である。第１レンズ及び金型内での第１レンズの成形位置を説明する説明図である。鏡筒本体の前面側からの外観図である。突起及び嵌合孔のサイズを説明する説明図である。一点鎖線で示す円周の偏心を説明する説明図である。二点鎖線で示す円周の偏心を説明する説明図である。レンズ光軸が偏心していない第１レンズの外観図である。

符号の説明

２レンズ鏡筒
３鏡筒本体
４、４０、８０第１レンズ
５レンズ群
１３鏡筒中心軸
２０金型
３１ａ〜３１ｃ、４１ａ〜４１ｃ突起
３３、４３、８３レンズ中心軸
３４、４４、８４レンズ光軸
３５、４５識別マーク
５０、６０、７０グループ
５１ａ〜５１ｃ、５２ａ〜５２ｃ、５３ａ〜５３ｃ、６１ａ〜６１ｃ、６２ａ〜６２ｃ、６３ａ〜６３ｃ、７１ａ〜７１ｃ、７２ａ〜７２ｃ、７３ａ〜７３ｃ嵌合孔
５４、６４、７４中心
５５、６５、７５円周
６６、７６マーク

Claims

プラスチックレンズのレンズ面の周部を鏡筒本体の受け面で保持するレンズ鏡筒において、
前記レンズ面の周部に光軸方向で突出するように形成され、この突出量が同じにされ、所定の径の円周上に配置された３本以上の突起と、
前記受け面に軸方向で前記突出量以下の深さを有するように形成され、この深さが同じにされ、前記所定の径と同径の円周上に配置され、前記３本以上の突起と同数であり嵌合自在にされた３以上の嵌合孔とを有し、
前記３以上の嵌合孔は複数組形成されており、前記深さが組毎に異なり且つ各組が同一円周上に配置された少なくとも２組の前記３以上の嵌合孔から１つのグループを形成し、前記円周の中心を互いにずらして複数の前記グループを形成しており、
前記３本以上の突起が嵌合する前記グループを選択することにより、前記プラスチックレンズのレンズ光軸の偏心調整を行い、この選択したグループ内から１組の前記３以上の嵌合孔を選択することにより、前記プラスチックレンズの光軸方向での位置調整を行うことを特徴とするレンズ鏡筒。
前記プラスチックレンズが複数個取りの金型を用いた射出成形によって成形され、この金型内の成形位置に応じて各レンズ光軸が各レンズ中心軸から偏心するときに、
各プラスチックレンズには、いずれの前記成形位置で成形されたものであるかを見分けるための識別マークが記されており、
各プラスチックレンズには、前記成形位置毎に、レンズ光軸が前記鏡筒本体の中心軸に最も近づくような前記グループが選定されており、
各プラスチックレンズと選定された前記グループとの対応づけには、前記識別マークが用いられることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。