JP4968950B2 - レンズ装置及び画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、カム機構により２つの筒部材（カム筒と移動筒）を相対的に光軸方向に移動させるレンズ装置に関し、画像投射装置の投射レンズ等に好適なレンズ装置に関する。

画像投射装置では、液晶パネルやマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の光変調デバイスにより形成された原画を投射レンズによってスクリーンに拡大投射する。このような画像投射装置では、投射画像の画質を向上させるために、投射レンズ内の各可動レンズユニットの位置精度の向上が要求されている。このため、カム機構により可動レンズユニットを移動させてズーミングやフォーカシングを行う投射レンズにおいては、カム機構内のガタに起因する可動レンズユニットの位置ずれや倒れ、偏心を少なくする必要がある。

特許文献１にて開示された投射レンズでは、移動筒に設けられたテーパーカムフォロアの内部にバネを挿入し、該テーパーカムフォロアをカム筒に形成されたテーパーカム溝の中心に寄せる構成を採用している。

また、特許文献２にて開示されたレンズ装置では、２つの可動レンズユニット間に互いを引き合うバネを配置し、両可動レンズユニットのカムフォロアをカム筒の光軸方向両側に互いに反対側を向くように形成された端面カムに押圧している。

また、特許文献３にて開示されたレンズ装置では、カム筒の外周に凸カムを形成し、該凸カムを、移動筒の内周における光軸方向２箇所に互いに位相が異なるように設けられた２つのカムフォロアで挟み込む構成を有する。

さらに、特許文献４にて開示されたレンズ装置では、カム溝に挿入されるカムフォロアに弾性部材を取り付け、該弾性部材の弾性力によってカムフォロアをカム溝面に押圧する構成を有する。
特開２００６−２３５２８７号公報 特開２００１−１１６９７５号公報 特開２００２−００６１９６号公報 特開平６−１９４５５５号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された構成では、カム溝面の加工精度がかなり良くないと、カムフォロアによって吊られている移動筒が、光軸に対して倒れたり、偏心したりするおそれがある。

また、特許文献２にて開示された構成では、バネが取り付けられた可動レンズユニット間の間隔が変化すると、カム面へのカムフォロアの押圧力が増減するため、カム筒の回転負荷（回転に必要なトルク）が増減してしまう。

また、特許文献３にて開示された構成では、凸カムを挟む込む２つのカムフォロアの加工寸法の精度によっては、カム筒の回転時に引っ掛かりが生ずるおそれがある。

さらに、特許文献４にて開示された構成においては、カム溝を加工する場合においては、カムフォロアの中心とカム溝の中心とがずれているために、加工が複雑になってしまう。

本発明は、カム機構のガタを製作容易な構造により減少させて光学性能を高めることができるようにしたレンズ装置及びこれを備えた画像投射装置を提供する。

本発明の一側面としてのレンズ装置は、レンズ系と、カム面を有するカム筒と、カム面に当接するカムフォロアを有し、カム筒がレンズ系の光軸の回りで回転することにより該レンズ系の光軸方向に移動する移動筒とを有する。カム面は、光軸に直交する方向に対して平行な面により構成され、カム筒は、光軸に直交する方向に対して傾いた面により構成されたテーパ面を有する。そして、移動筒は、テーパ面に当接するテーパフォロアを含み、該テーパフォロアを光軸に直交する方向において付勢してテーパ面に押圧させることにより、カムフォロアをカム面に対して光軸方向において押圧させる押圧機構を有することを特徴とする。

本発明の他の一側面としてのレンズ装置は、レンズ系と、カム面を有する第１の筒部材と、カム面に当接するカムフォロアを有する第２の筒部材とを含み、レンズ系の光軸の回りで第１の筒部材と第２の筒部材とが相対回転することにより、第１の筒部材と第２の筒部材とが該レンズ系の光軸方向に相対移動する。カム面は、光軸に直交する方向に対して平行な面により構成され、第１の筒部材は、光軸に直交する方向に対して傾いた面により構成されたテーパ面を有する。そして、第２の筒部材は、テーパ面に当接するテーパフォロアを含み、該テーパフォロアを光軸に直交する方向において付勢してテーパ面に押圧させることにより、カムフォロアをカム面に対して光軸方向において押圧させる押圧機構を有することを特徴とする。

なお、原画を形成する画像形成素子と、該画像形成素子からの光を被投射面に投射する上記レンズ装置とを有する画像投射装置も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、カム筒（又は第１の筒部材）に形成されるカム面が、光軸に直交する方向に平行な面として形成されているので、容易に精度良く形成することができる。また、押圧機構によってカム面に対してカムフォロアが常時押圧されるので、移動筒（又は第２の筒部材）のガタや倒れ等を生じにくくすることができ、移動筒（又は第２の筒部材）の位置精度を向上させることができる。しかも、押圧機構とともにカム面に対するカムフォロアの押圧力を生じさせるテーパ面にはそれほど高い加工精度が要求されないので、該テーパ面の形成も容易である。したがって、カム機構のガタを製作容易な構造により減少させて光学性能を高めたレンズ装置を実現することができる。

そして、上記のレンズ装置を画像投射装置の投射レンズとして用いることにより、高画質の画像を投射することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である投射レンズ鏡筒（レンズ装置）１１１を有する画像投射装置（プロジェクタ）の構成を示す。

光源（ランプ）１０１からの白色の無偏光光は、放物面リフレクタ１０２により平行光束に変換されて第１フライアイレンズ１０３に入射する。該平行光束は、第１フライアイレンズ１０３により複数の光束に分割され、分割された複数の光束は第２フライアイレンズ１０４に入射する。第２フライアイレンズ１０４からの各分割光束は、偏光変換素子１０５より所定の偏光方向を有する光束に変換され、コンデンサーレンズ１０６に入射する。コンデンサーレンズ１０６は、複数の分割光束を液晶パネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂ上にて互いに重ね合わせる。これにより、各液晶パネルは均一な強度分布で照明される。

また、コンデンサーレンズ１０６から射出した各分割光束（偏光光）は、ダイクロイックミラー１０７ａ，１０７ｂにてＲ，Ｇ，Ｂの３色の光成分に色分解される。さらに、フィールドレンズ１０８Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂを通して液晶パネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂに入射する。液晶パネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂは、透過型の画像形成素子（光変調素子）である。液晶パネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂには、プロジェクタへの入力映像に応じた原画が形成される。

液晶パネル１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂで画像変調された３色の光成分（画像光）は、色合成プリズム１１０により合成される。合成された画像光は、投射レンズ鏡筒１１１内のレンズ系によって、不図示のスクリーン（被投射面）に拡大投射される。

なお、ここでは透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタの構成について説明したが、反射型の液晶パネルやＤＭＤを画像形成素子として用いてもよい。

次に、投射レンズ鏡筒１１１の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、投射レンズ鏡筒１１１の断面を示し、図３は投射レンズ鏡筒１１１の一部を構成するカム筒及び押圧機構の斜視断面を示している。

これらの図において、Ｌ１は負のパワー（屈折力）を有する第１レンズユニット、Ｌ２は正のパワーを有する第２レンズユニット、Ｌ３は正のパワーを有する第３レンズユニットである。また、Ｌ４は負のパワーを有する第４レンズユニット、Ｌ５は正のパワーを有する第５レンズユニットである。Ｌ６は正のパワーを有する第６レンズユニットである。これら第１〜第６レンズユニットＬ１〜Ｌ６によりレンズ系（投射光学系）が構成される。なお、以下の説明において、図２の左側（第１レンズユニット側）をスクリーン側といい、右側（第６レンズユニット側）をパネル側という。

第１〜第５レンズユニットＬ１〜Ｌ５は、該レンズ系の光軸方向に移動可能な可動レンズユニットである。第６レンズユニットＬ６は、光軸方向に移動しない固定レンズユニットである。第１〜第５レンズユニットＬ１〜Ｌ５を光軸方向に移動させてレンズユニット間の間隔を変化させることで、ズーミング（変倍）やフォーカシングを行うことができる。

投射レンズ鏡筒１１１の本体を構成する固定筒２０１のパネル側端部にはマウント部Ｍが設けられており、該マウント部Ｍは、上述した色合成プリズム１１０等の光学素子を保持するプリズムベース（図示せず）にネジにより固定される。

固定筒２０１の内径部には、カム筒２０２の外径部２０２ａが組み込まれるカム筒保持部２０１ａが設けられている。該カム筒保持部２０１ａにおいて、固定筒２０１はカム筒２０２をレンズ系の光軸回りで回転可能に保持する。また、固定筒２０１は、パネル側端部（マウント部Ｍよりもパネル側）にて第６レンズユニットＬ６を保持している。

カム筒２０２には、第２〜第５レンズユニットＬ２〜Ｌ５を光軸方向に移動させるためのカム部が形成されている。カム筒２０２は、樹脂成型部品である。カム筒２０２は、第１の筒部材に相当する。

２２０は第２レンズユニットＬ２を保持する第２レンズ鏡筒である。２３０は第３レンズユニットＬ３を保持する第３レンズ鏡筒である。２４０は第４レンズユニットＬ４を保持する第４レンズ鏡筒である。２５０は第５レンズユニットＬ５を保持する第５レンズ鏡筒である。これら第２〜第５レンズ鏡筒２２０〜２５０は、移動筒及び第２の筒部材に相当する。

第２レンズ鏡筒２２０を移動させるためのカム面２０２ｄは、カム筒２０２のスクリーン側の端面に形成されている。該カム面２０２ｄは、光軸に直交する方向（カム筒２０２の径方向）に対して平行な面により形成されている。カム面２０２ｄには、第２レンズ鏡筒２２０に一体形成されたカムフォロア２２０ａが光軸方向において当接している。

また、カム筒２０２には、カム面２０２ｄと平行に延びる案内溝部２０２ｅが形成されている。なお、ここにいうカム面２０２ｄと平行とは、完全平行でなくてもよく、ある程度の平行性があればよい。このことは、後述する他の案内溝部についても同じである。

案内溝部２０２ｅの幅方向（光軸方向）の両側には、カム筒２０２の径方向内方に向かって間隔が狭くなるよう光軸に直交する方向に対して傾いたテーパ面２０２ｆが形成されている。第２レンズ鏡筒２２０のカムフォロア２２０ａは、光軸方向において、カム面２０２ｄを挟んだ案内溝部２０２ｅ（後述するテーパフォロア３２０）とは反対側（スクリーン側）に配置されている。

第２レンズ鏡筒２２０の外径部には、穴部２２０ｂが形成されており、該穴部２２０ｂには、テーパフォロア３２０が光軸に直交する方向に移動可能に挿入されている。テーパフォロア３２０の中央には、取付軸４２０が配置され、該取付軸４２０は第２レンズ鏡筒２２０に締結（固定）されている。

取付軸４２０とテーパフォロア３２０との間には、テーパフォロア３２０を光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって付勢するスプリング（付勢部材）５２０が配置されている。

取付軸４２０とテーパフォロア３２０は、案内溝部２０２ｅ内に挿入されている。テーパフォロア３２０のテーパ面３２０ｂは、スプリング５２０の付勢力によって案内溝部２０２ｅのテーパ面２０２ｆに、光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって押圧される。

案内溝部２０２ｅの両側のテーパ面２０２ｆの間隔及びテーパフォロア３２０のテーパ面３２０ｂの外径は、カム筒２０２の径方向内方に向かって小さくなって（窄まって）いる。このため、第２レンズ鏡筒２２０の位置は、取付軸４２０及びテーパフォロア３２０の中心が案内溝部２０２ｅの幅方向中心に一致するように維持される。これにより、第２レンズ鏡筒２２０のカムフォロア２２０ａが、パネル側（矢印Ａ方向）に付勢されることになり、光軸方向においてカム面２０２ｄに常時押圧される（押し付けられる）。

なお、テーパフォロア３２０における円筒部は、固定筒２０１に光軸方向に延びるように形成された直進溝部２０１ｂにも係合している。これにより、第２レンズ鏡筒２２０の光軸回りでの回転が阻止される。

このような構成により、第２レンズ鏡筒２２０は、カム筒２０２が光軸回りで回転すると、カム面２０２ｄのリフトによって光軸方向に移動する。

第３レンズ鏡筒２３０を移動させるためのカム面２０２ｇは、カム筒２０２の内径部に、第２レンズ鏡筒２２０を移動させるためのカム面２０２ｄよりも内径が小さい面として形成されている。該カム面２０２ｇも、光軸に直交する方向に平行な面により形成されている。カム面２０２ｇには、第３レンズ鏡筒２３０に一体形成されたカムフォロア２３０ａが光軸方向において当接している。

また、カム筒２０２には、カム面２０２ｇと平行に延びる案内溝部２０２ｈが形成されている。

案内溝部２０２ｈの幅方向の両側には、カム筒２０２の径方向内方に向かって間隔が狭くなるよう光軸に直交する方向に対して傾いたテーパ面２０２ｉが形成されている。第３レンズ鏡筒２３０のカムフォロア２３０ａは、光軸方向において、カム面２０２ｇを挟んだ案内溝部２０２ｈ（後述するテーパフォロア３３０）とは反対側（スクリーン側）に配置されている。

第３レンズ鏡筒２３０の外径部には、穴部２３０ｂが形成されており、該穴部２３０ｂには、テーパフォロア３３０が光軸に直交する方向に移動可能に挿入されている。テーパフォロア３３０の中央には、取付軸４３０が配置され、該取付軸４３０は第３レンズ鏡筒２３０に締結（固定）されている。

取付軸４３０とテーパフォロア３３０との間には、テーパフォロア３３０を光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって付勢するスプリング５３０が配置されている。

取付軸４３０とテーパフォロア３３０は、案内溝部２０２ｈ内に挿入されている。テーパフォロア３３０のテーパ面３３０ｂは、スプリング５３０の付勢力によって案内溝部２０２ｈのテーパ面２０２ｉに、光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって押圧される。

案内溝部２０２ｈの両側のテーパ面２０２ｉの間隔及びテーパフォロア３３０のテーパ面３３０ｂの外径は、カム筒２０２の径方向内方に向かって小さくなって（窄まって）いる。このため、第３レンズ鏡筒２３０の位置は、取付軸４３０及びテーパフォロア３３０の中心が案内溝部２０２ｈの幅方向中心に一致するように維持される。これにより、第３レンズ鏡筒２３０のカムフォロア２３０ａが、パネル側（矢印Ｂ方向）に付勢されることになり、光軸方向においてカム面２０２ｇに常時押圧される（押し付けられる）。

なお、テーパフォロア３３０における円筒部は、固定筒２０１に形成された直進溝部２０１ｂにも係合している。これにより、第３レンズ鏡筒２３０の光軸回りでの回転が阻止される。

このような構成により、第３レンズ鏡筒２３０は、カム筒２０２が光軸回りで回転すると、カム面２０２ｇのリフトによって光軸方向に移動する。

第４レンズ鏡筒２４０には、偏心カムフォロア２４１ｂが取り付けられている。偏心カムフォロア２４１ｂは、第４レンズ鏡筒２４０に形成された挿入穴に挿入され、ビス２４１ａにより第４レンズ鏡筒２４０に取り付けられている。偏心カムフォロア２４１ｂの中心は、ビス２４１ａの中心に対して偏心している。

第４レンズ鏡筒２４０を移動させるためのカム面２０２ｊは、カム筒２０２の内径部に、第３レンズ鏡筒２３０を移動させるためのカム面２０２ｇよりもさらに内径が小さい面として形成されている。該カム面２０２ｊも、光軸に直交する方向に平行な面により形成されている。

また、カム筒２０２には、カム面２０２ｊと平行に延びる案内溝部２０２ｋが形成されている。

案内溝部２０２ｋの幅方向の両側には、カム筒２０２の径方向内方に向かって間隔が狭くなるよう光軸に直交する方向に対して傾いたテーパ面２０２ｌが形成されている。第４レンズ鏡筒２４０に取り付けられた偏心カムフォロア２４１ｂは、光軸方向において、カム面２０２ｊに対して案内溝部２０２ｋ（後述するテーパフォロア３４０）と同じ側（スクリーン側）に配置されている。

第４レンズ鏡筒２４０の外径部には、穴部２４０ｂが形成されており、該穴部２４０ｂには、テーパフォロア３４０が光軸に直交する方向に移動可能に挿入されている。テーパフォロア３４０の中央には、取付軸４４０が配置され、該取付軸４４０は第４レンズ鏡筒２４０に締結（固定）されている。

取付軸４４０とテーパフォロア３４０との間には、テーパフォロア３４０を光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって付勢するスプリング５４０が配置されている。

取付軸４４０とテーパフォロア３４０は、案内溝部２０２ｋ内に挿入されている。テーパフォロア３４０のテーパ面３４０ｂは、スプリング５４０の付勢力によって案内溝部２０２ｋのテーパ面２０２ｌに、光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって押圧される。

案内溝部２０２ｋの両側のテーパ面２０２ｌの間隔及びテーパフォロア３４０のテーパ面３４０ｂの外径は、カム筒２０２の径方向内方に向かって小さくなって（窄まって）いる。このため、第４レンズ鏡筒２４０の位置は、取付軸４４０及びテーパフォロア３４０の中心が案内溝部２０２ｋの幅方向中心に一致するように維持される。これにより、偏心カムフォロア２４１ｂが、パネル側（矢印Ｃ方向）に付勢されることになり、光軸方向においてカム面２０２ｊに常時押圧される（押し付けられる）。

なお、テーパフォロア３４０における円筒部は、固定筒２０１に形成された直進溝部２０１ｂにも係合している。これにより、第４レンズ鏡筒２４０の光軸回りでの回転が阻止される。

このような構成により、第４レンズ鏡筒２４０は、カム筒２０２が光軸回りで回転すると、カム面２０２ｊのリフトによって光軸方向に移動する。

カム筒２０２における２箇所には、第４レンズ鏡筒２４０に取り付けられた偏心カムフォロア２４１ｂがカム筒２０２の外側から見える位置に、穴２０２ｑ，２０２ｒが形成されている。一方、偏心カムフォロア２４１ｂの頭部には回転調整用の溝部が形成されている。固定筒２０１の外側から固定筒２０１の直進溝部２０１ｂとカム筒２０２の穴２０２ｑ又は２０２ｒを通して工具（図示せず）を差し込んで、該工具を回転調整用の溝部に係合させ、偏心カムフォロア２４１ｂをビス２４１ａを中心として偏心回転させる。これにより、第４レンズ鏡筒２４０の角度調整を行うことができ、投射レンズ鏡筒１１１の製造誤差に起因する光学性能の低下を改善させることができる。

第５レンズ鏡筒２５０を移動させるためのカム面２０２ｍは、カム筒２０２の内径部に、第４レンズ鏡筒２４０を移動させるためのカム面２０２ｊとほぼ同じ内径を有する面として形成されている。該カム面２０２ｍも、光軸に直交する方向に平行な面により形成されている。カム面２０２ｍには、第５レンズ鏡筒２５０に一体形成されたカムフォロア２５０ａが光軸方向において当接している。

また、カム筒２０２には、カム面２０２ｍと平行に延びる案内溝部２０２ｎが形成されている。

案内溝部２０２ｎの幅方向の両側には、カム筒２０２の径方向内方に向かって間隔が狭くなるよう光軸に直交する方向に対して傾いたテーパ面２０２ｐが形成されている。第５レンズ鏡筒２５０のカムフォロア２５０ａは、光軸方向において、カム面２０２ｍに対して案内溝部２０２ｎ（後述するテーパフォロア３５０）と同じ側（パネル側）に配置されている。

第５レンズ鏡筒２５０の外径部には、穴部２５０ｂが形成されており、該穴部２５０ｂには、テーパフォロア３５０が光軸に直交する方向に移動可能に挿入されている。テーパフォロア３５０の中央には、取付軸４５０が配置され、該取付軸４５０は第５レンズ鏡筒２５０に締結（固定）されている。

取付軸４５０とテーパフォロア３５０との間には、テーパフォロア３５０を光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって付勢するスプリング５５０が配置されている。

取付軸４５０とテーパフォロア３５０は、案内溝部２０２ｎ内に挿入されている。テーパフォロア３５０のテーパ面３５０ｂは、スプリング５５０の付勢力によって案内溝部２０２ｎのテーパ面２０２ｐに、光軸に直交する方向におけるカム筒２０２の径方向内方に向かって押圧される。

案内溝部２０２ｎの両側のテーパ面２０２ｐの間隔及びテーパフォロア３５０のテーパ面３５０ｂの外径は、カム筒２０２の径方向内方に向かって小さくなって（窄まって）いる。このため、第５レンズ鏡筒２５０の位置は、取付軸４５０及びテーパフォロア３５０の中心が案内溝部２０２ｎの幅方向中心に一致するように維持される。これにより、第５レンズ鏡筒２５０のカムフォロア２５０ａが、スクリーン側（矢印Ｄ方向）に付勢されることになり、光軸方向においてカム面２０２ｍに常時押圧される（押し付けられる）。

なお、テーパフォロア３５０における円筒部は、固定筒２０１に形成された直進溝部２０１ｂにも係合している。これにより、第５レンズ鏡筒２５０の光軸回りでの回転が阻止される。

このような構成により、第５レンズ鏡筒２５０は、カム筒２０２が光軸回りで回転すると、カム面２０２ｍのリフトによって光軸方向に移動する。

以上のように、第２〜第５レンズ鏡筒２２０〜２５０はそれぞれ、取付軸、テーパフォロア及びスプリングにより構成される押圧機構を備えている。そして、この押圧機構により生じる光軸方向の付勢力によって、各レンズ鏡筒のカムフォロアがカム面に常時圧接し、各レンズ鏡筒を移動させるためのカム機構でのガタが低減される。したがって、各レンズ鏡筒の光軸方向での位置をカム面によって精度良く制御することができ、光軸に対する各レンズ鏡筒の倒れも抑えることができる。

また、カム筒２０２に第２〜第５レンズ鏡筒２２０〜２５０（複数の移動筒）に対応して形成された複数のカム面は、最も内径が大きいカム面（第１のカム面）２０２ｄと、最も内径が小さいカム面（第２のカム面）２０２ｍとを含む。最も内径が大きいカム面２０２ｄは、複数のカム面のうち最もスクリーン側に形成されたカム面である。また、最も内径が小さいカム面２０２ｍは、複数のカム面のうち最もパネル側に形成されたカム面である。

そして、カム面（第１及び第２のカム面のうち一方のカム面）２０２ｄに当接するカムフォロア２２０ａを有する第２レンズ鏡筒２２０において、カムフォロア２２０ａは、光軸方向において、カム面２０２ｄを挟んだテーパフォロア３２０とは反対側に位置する。これにより、カムフォロア２２０ａは、カム面２０２ｄに対してテーパフォロア３２０側に引き寄せられるように押圧される。

また、カム面（第１及び第２のカム面のうち他方のカム面）２０２ｍに当接するカムフォロア２５０ａを有する第５レンズ鏡筒２５０において、カムフロォア２５０ａは、光軸方向において、カム面２０２ｍに対してテーパフォロア３５０と同じ側に位置する。これにより、カムフォロア２５０ａは、カム面２０２ｍに対してテーパフォロア３２０側から押されるようにして押圧される。

このような構成により、カム筒２０２の光軸方向両側の端面をカム面２０２ｄ，２０２ｍとして用いることができ、レンズの群間隔が狭い場合にも、カム面をカム筒２０２に効率良く配置することができる。

さらに、本実施例は、カム筒２０２に形成された複数のカム面のうち最も内径が小さいカム面として２つのカム面２０２ｊ，２０２ｍを有する。そして、これらのカム面２０２ｊ，２０２ｍに当接する２つのカムフォロア２４１ｂ，２５０ａは、該２つのカム面２０２ｊ，２０２ｍに対して、互いに向き合う方向（矢印Ｃ方向と矢印Ｄ方向）に押圧されている。

このような構成により、カム筒２０２の内径部に形成された最も内径が小さいカム面２０２ｊ，２０２ｍの内径を大きくすることができ、その内側に第３〜第５レンズ鏡筒２３０〜２５０を配置するための十分な空間を形成することができる。言い換えれば、カム筒２０２の外径、ひいては投射レンズ鏡筒１１１の外径の増加を抑えることができる。

固定筒２０１の外径部には、ズーム環２０３の内径部２０３ａが組み付けられるズーム環保持部２０１ｃが設けられている。該ズーム環保持部２０１ｃにおいて、固定筒２０１はズーム環２０３を光軸回りで回転可能に保持する。また、ズーム環２０３は、固定筒２０１に対してバヨネット構造により組み付けられている。これにより、ズーム環２０３は、固定筒２０１に対して光軸方向への移動が阻止された状態で回転可能である。

ズーム環２０３には、光軸方向に延びる溝部２０３ｂが形成されており、該溝部２０３ｂには、カム筒２０２にネジ止めされたカムフォロア２０４が係合している。

これにより、ズーム環２０３を固定筒２０１に対して光軸回りで回転させると、カム筒２０２も光軸回りで回転する。そして、カム筒２０２が回転することで、第２〜第５レンズ鏡筒２２０〜２５０が光軸方向に移動し、ズーミングが行われる。なお、ズーム環２０３は、不図示のモータの回転力又はユーザによるマニュアル回転操作力によって回転駆動される。

さらに、固定筒２０１の外径部には、フォーカス環２０５の内径部２０５ａが組み付けられるフォーカス環保持部２０１ｄが設けられている。該フォーカス環保持部２０１ｄにおいて、固定筒２０１はフォーカス環２０５を光軸回りで回転可能に保持する。フォーカス環２０５は、固定筒２０１に対してバヨネット構造により組み付けられている。これにより、フォーカス環２０５は、固定筒２０１に対して光軸方向への移動が阻止された状態で回転可能である。

フォーカス環２０５には、第１レンズユニットＬ１を保持する第１レンズ鏡筒２０７を光軸方向に移動させるためのカム面２０５ｂが形成されている。カム面２０５ｂは、光軸に直交する方向に平行な面により形成されている。カム面２０５ｄには、第１レンズ鏡筒２０７に取り付けられたカムフォロア２０６が光軸方向において当接している。また、カムフォロア２０６は、固定筒２０１に光軸方向に延びるように形成された直進溝部２０１ｅにも係合している。

これにより、フォーカス環２０５を固定筒２０１に対して光軸回りで回転させると、第１レンズ鏡筒２０７が光軸方向に移動し、フォーカシングが行われる。なお、フォーカス環２０５は、不図示のモータの回転力又はユーザによるマニュアル回転操作力によって回転駆動される。

第３レンズ鏡筒２３０には、第３レンズユニットＬ３と第４レンズユニットＬ４との間に配置される開口絞り２０９が取り付けられている。このため、開口絞り２０９は、第３レンズ鏡筒２３０と一体で光軸方向に移動する。

実施例１では、画像投射装置に用いられる投射レンズ鏡筒について説明したが、本発明は、カメラに用いられる撮影レンズ鏡筒にも適用することができる。

図４には、本発明の実施例２であるカメラ撮影用の交換レンズ装置を示している。本実施例の交換レンズ装置４１１には、実施例１で説明した第１〜第５レンズ鏡筒を光軸方向に移動させるための構成が採用されている。

カメラ４０１はマウント部４０１ａを有しており、該マウント部４０１ａに、交換レンズ装置４１１のマウント部４０２が結合される。これにより、撮影が可能となる。

交換レンズ装置４１１には、実施例１で説明したズーム環に相当するズーム操作リング４０３と、実施例１で説明したフォーカス環に相当するフォーカス操作リング４０４が設けられている。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

例えば、上記実施例１では、カム筒２０２が光軸方向の定位置で回転し、第２〜第５レンズ鏡筒２２０〜２５０がカム筒２０２に対して光軸方向に移動する場合について説明した。しかし、本発明は、カム面を有する第１の筒部材と、該カム面に当接するカムフォロアを有する第２の筒部材とが光軸回りで相対回転することにより、第１の筒部材と第２の筒部材とが光軸方向に相対移動する構成であれば、適用することができる。つまり、光軸回りで回転する筒部材は第１及び第２の筒部材のうちいずれでもよく、また光軸方向に移動する筒部材も、第１及び第２の筒部材のうちいずれでもよい。

また、上記実施例では、第４レンズ鏡筒に偏心カムフォロアを設けた場合について説明したが、他のレンズ鏡筒と同様に、レンズ鏡筒に一体にカムフォロアを設けてもよい。

本発明の実施例１である投射レンズ鏡筒を用いたプロジェクタの構成を示す図。 上記投射レンズ鏡筒の断面図。 上記投射レンズ鏡筒の一部を構成するカム筒及びテーパフォロアの斜視断面図。 本発明の実施例２である交換レンズ装置の概略図。

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズユニット
Ｌ２ 第２レンズユニット
Ｌ３ 第３レンズユニット
Ｌ４ 第４レンズユニット
Ｌ５ 第５レンズユニット
Ｌ６ 第６レンズユニット
１０１ 光源
１０９Ｒ，１０９Ｇ，１０９Ｂ 画像形成素子（液晶パネル）
１１１ 投射レンズ鏡筒
２０１ 固定筒
２０２ カム筒
２０２ｄ，２０２ｇ，２０２ｊ，２０２ｍ カム面
２０２ｅ，２０２ｉ，２０２ｌ，２０２ｐ テーパ面
２０３ ズーム環
２０５ フォーカス環
２０７ 第１レンズ鏡筒
２０９ 開口絞り
２２０ 第２レンズ鏡筒
２３０ 第３レンズ鏡筒
２４０ 第４レンズ鏡筒
２５０ 第５レンズ鏡筒
２２０ａ，２３０ａ，２４１ｂ，２５０ａ カムフォロア
３２０，３３０，３４０，３５０ テーパフォロア
４０１ カメラ
４１１ 交換レンズ装置

Claims (5)

1. レンズ系と、
   カム面を有するカム筒と、
   前記カム面に当接するカムフォロアを有し、前記カム筒が前記レンズ系の光軸の回りで回転することにより該レンズ系の光軸方向に移動する移動筒とを有し、
   前記カム面は、前記光軸に直交する方向に対して平行な面により構成され、
   前記カム筒は、前記光軸に直交する方向に対して傾いた面により構成されたテーパ面を有し、
   前記移動筒は、
   前記テーパ面に当接するテーパフォロアを含み、該テーパフォロアを前記光軸に直交する方向において付勢して前記テーパ面に押圧させることにより、前記カムフォロアを前記カム面に対して前記光軸方向において押圧させる押圧機構とを有することを特徴とするレンズ装置。
2. 複数の前記移動筒を有し、
   前記カム筒は、該複数の移動筒が有する前記カムフォロアにそれぞれ当接する複数の前記カム面を有し、
   前記複数のカム面は、最も内径が大きい第１のカム面と最も内径が小さい第２のカム面とを含み、
   前記第１及び第２のカム面のうち一方のカム面に当接する前記カムフォロアを有する前記移動筒において、該カムフォロアは、前記光軸方向において、前記一方のカム面を挟んだ前記テーパフォロアとは反対側に位置し、
   前記第１及び第２のカム面のうち他方のカム面に当接する前記カムフォロアを有する前記移動筒において、該カムフォロアは、前記光軸方向において、前記他方のカム面に対して前記テーパフォロアと同じ側に位置することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 複数の前記移動筒を有し、
   前記カム筒は、該複数の移動筒が有する前記カムフォロアにそれぞれ当接する複数の前記カム面を有し、
   前記複数のカム面は、最も内径が小さい２つのカム面を含み、
   該２つのカム面に当接する２つの前記カムフォロアは、該２つのカム面に対して、互いに向き合う方向に押圧されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。
4. レンズ系と、
   カム面を有する第１の筒部材と、
   前記カム面に当接するカムフォロアを有する第２の筒部材とを含み、
   前記レンズ系の光軸の回りで前記第１の筒部材と前記第２の筒部材とが相対回転することにより、前記第１の筒部材と前記第２の筒部材とが該レンズ系の光軸方向に相対移動し、
   前記カム面は、前記光軸に直交する方向に対して平行な面により構成され、
   前記第１の筒部材は、前記光軸に直交する方向に対して傾いた面により構成されたテーパ面を有し、
   前記第２の筒部材は、
   前記テーパ面に当接するテーパフォロアを含み、該テーパフォロアを前記光軸に直交する方向において付勢して前記テーパ面に押圧させることにより、前記カムフォロアを前記カム面に対して前記光軸方向において押圧させる押圧機構とを有することを特徴とするレンズ装置。
5. 原画を形成する画像形成素子と、
   該画像形成素子からの光を被投射面に投射する請求項１から４のいずれか１つに記載のレンズ装置とを有することを特徴とする画像投射装置。