JP5487707B2 - 投写レンズ、およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、複数のレンズを有する投写レンズ、およびこの投写レンズを備えたプロジェクターに関する。

従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、その画像光を投写レンズによって拡大投写するプロジェクターが知られている。この投写レンズは、光軸上に順次配置される移動可能なレンズを有しており、このレンズが移動されることによって、ズーム調整やフォーカス調整が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の投写レンズ（レンズ鏡筒）は、同一合成樹脂材料で形成されたレンズ枠（レンズ保持枠）、案内筒（直進案内筒）、およびカム筒を備えている。レンズ枠は、レンズを保持するように形成され、外側に向かって突出するカムピン（カムフォロア）を有している。案内筒は、レンズ枠が嵌挿されるように形成され、直進案内溝が設けられている。カム筒は、案内筒が嵌挿されるように形成され、レンズ枠の移動動作を規定するカム溝が設けられている。そして、レンズ枠は、カムピンが直進案内溝およびカム溝に係合されて組み込まれる。投写レンズは、カム筒が回転されることにより、レンズ枠およびレンズ枠に保持されたレンズが光軸方向に沿って移動し、ズーム調整やフォーカス調整を行う。

特開２００５−２７４８０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、レンズ枠、案内筒およびカム筒が同一合成樹脂材料で形成され、温度変化による寸法変化の割合が、各部品間で同じとなり、不均一な応力が少なくなるとはいうものの、照射される光束によってレンズ枠が熱変形し、レンズが所定の位置からずれる恐れがある。また、レンズが温度上昇して、屈折率が変わる恐れがある。レンズが所定の位置からずれたり、屈折率が変わると、レンズの焦点がずれ、投写レンズから投写される画像光のフォーカスが劣化して画質を低下させるという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る投写レンズは、光軸上に順次配置される複数のレンズを有する投写レンズであって、前記レンズを保持し、当該投写レンズに入射する光束を反射させる部材で形成された反射レンズ枠と、前記反射レンズ枠が嵌挿され、前記反射レンズ枠を前記光軸に沿って案内する案内筒と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、反射レンズ枠は、投写レンズに入射する光束を反射させる部材で形成されているので、照射された光束による温度上昇が抑制される。これによって、反射レンズ枠は、熱変形等が抑制され、安定した寸法を維持してレンズを保持し、精度良く案内筒に配置されることが可能となる。また、反射レンズ枠に保持されているレンズの温度上昇の抑制が可能となる。したがって、投写レンズは、フォーカス変動等を抑制して所望の光学性能を維持することが可能となる。

［適用例２］上記適用例に係る投写レンズにおいて、前記反射レンズ枠は、前記複数のレンズの中で屈折角が相対的に大きく設定されたレンズを保持することが好ましい。

レンズは、温度上昇すると、屈折率が変わるため、屈折角が大きく設定されたレンズ程、温度上昇による焦点の変動が大きくなる。また、屈折角が大きく設定されたレンズ程、位置ずれによる焦点の変動が大きくなる。
この構成によれば、複数のレンズの中で屈折角が大きく設定されたレンズ、つまり投写レンズのフォーカス変動に対して影響度が大きいレンズは、反射レンズ枠に保持される。反射レンズ枠は、温度上昇が抑制されるので、屈折角が大きく設定されたレンズは、温度上昇、および位置ずれが抑制される。したがって、投写レンズのフォーカス変動を効率的に抑制することが可能となる。

［適用例３］上記適用例に係る投写レンズにおいて、前記反射レンズ枠は、瞳の位置近傍に配置されたレンズを保持することが好ましい。

ここで瞳の位置とは、投写レンズに入射した光束が最も絞られる位置、換言すると、最も光束密度が大きくなる位置のことをいう。つまり、この瞳の位置近傍に配置されたレンズは、他のレンズより温度上昇の恐れがある。
この構成によれば、瞳の位置近傍に配置されたレンズ、つまり複数のレンズの中で最も温度上昇する恐れがあるレンズは、反射レンズ枠に保持される。これによって、投写レンズの温度上昇を効率的に抑制することが可能となり、投写レンズの光学性能の維持が図れる。

［適用例４］本適用例に係るプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、画像光を形成する電気光学装置と、前記画像光を投写する上記記載の投写レンズと、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、プロジェクターは、上記投写レンズを備えているので、フォーカス変動等を抑制した品質の高い画像光を投写することが可能となる。

本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式図。 本実施形態の投写レンズの斜視図。 本実施形態の投写レンズの断面図。 投写レンズを分解した図であり、フランジおよび前側筒を省略した図。 レンズ枠ユニットを分解した斜視図であり、前方から見た図。 レンズ枠ユニットを分解した斜視図であり、後方から見た図。 案内筒を後方から見た斜視図。 カム筒を後方から見た斜視図。 カム筒を内面側から見た展開図。

以下、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、この画像光をスクリーン等に拡大投写する。
図１は、本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式的図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、略Ｌ字状の光学ユニット２、機器本体を収納し、外装を構成する外装筐体３、図示しない制御部、制御部等に電力を供給する電源装置、およびプロジェクター１内部を冷却する冷却ファン等を備えている。

制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、コンピューターとして機能するものであり、プロジェクター１の動作の制御、例えば、画像の投写に関わる制御等を行う。

光学ユニット２は、制御部による制御の下、光源２１１から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した画像光を形成して投写するユニットである。光学ユニット２は、光源装置２１、照明光学装置２２、色分離光学装置２３、リレー光学装置２４、電気光学装置２５、投写光学装置としての投写レンズ５およびこれらの光学部品を所定位置に配置する光学部品用筐体４を備える。

光源装置２１は、光源２１１およびリフレクター２１２等を備える。そして、光源装置２１は、光源２１１から射出された光束をリフレクター２１２によって射出方向を揃え、照明光学装置２２に向けて射出する。

照明光学装置２２は、第１レンズアレイ２２１、第２レンズアレイ２２２、偏光変換素子２２３、および重畳レンズ２２４を備える。第１レンズアレイ２２１および第２レンズアレイ２２２は、重畳レンズ２２４とともに、光源装置２１から射出された光束を後述する液晶パネル２５３の表面に略重畳させる。偏光変換素子２２３は、第２レンズアレイ２２２から射出されたランダム偏光光を液晶パネル２５３で利用可能な略１種類の偏光光に揃える機能を有する。

色分離光学装置２３は、２枚のダイクロイックミラー２３１，２３２、および反射ミラー２３３を備え、照明光学装置２２から射出された光束を赤色光（以下「Ｒ光」という）、緑色光（以下「Ｇ光」という）、青色光（以下「Ｂ光」という）の３色の色光に分離する機能を有する。

リレー光学装置２４は、入射側レンズ２４１、リレーレンズ２４３、および反射ミラー２４２，２４４を備え、色分離光学装置２３で分離されたＢ光をＢ光用の液晶パネル２５３Ｂまで導く機能を有する。なお、光学ユニット２は、リレー光学装置２４がＢ光を導く構成としているが、これに限らず、例えば、Ｒ光を導く構成としてもよい。

電気光学装置２５は、入射側偏光板２５１、光変調装置として３つの液晶パネル２５３（Ｒ光用の液晶パネルを２５３Ｒ、Ｇ光用の液晶パネルを２５３Ｇ、Ｂ光用の液晶パネルを２５３Ｂとする）、射出側偏光板２５４、および色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム２５５を備える。電気光学装置２５は、色分離光学装置２３で分離された各色光を画像情報に応じて変調し、画像光を形成する。

投写レンズ５は、１つあるいは複数のレンズを１つのレンズ群とする複数のレンズ群を備えており、これらのレンズ群が光軸Ｃに沿って配置されている。そして、投写レンズ５は、入射する画像光をズーム調整する機能、およびフォーカス調整する機能を有し、電気光学装置２５にて形成された画像光を拡大投写する。

光学部品用筐体４は、前述した光学部品２１〜２５、および投写レンズ５を光軸Ｃ上の所定の位置に配置する。

ここで、投写レンズ５について詳細に説明する。なお、投写レンズ５に画像光が入射する入射側を後側、投写レンズ５より画像光が投写される投写側を前側とする。
図２は、投写レンズ５の斜視図であり、図３は、投写レンズ５の断面図である。
図２、図３に示すように、投写レンズ５は、入射側に配置されるフランジ５１、案内筒５２、カム筒５３、前側筒５４、および光軸Ｃに沿って前側から順に配置される第１レンズ群８１〜第７レンズ群８７を備えている。投写レンズ５は、第７レンズ群８７から入射した画像光を光学的に処理した後、第１レンズ群８１から射出する。

フランジ５１は、平面視において外形が矩形状に形成されており、中央部には、第７レンズ群８７が固定配置され、四隅には、ネジが挿通される丸孔５１１が形成されている。投写レンズ５は、このフランジ５１がネジ固定されることによって光学部品用筐体４に取り付けられている。

案内筒５２は、図３に示すように、大きな径の大円筒部５２１と、小さな径の小円筒部５２２とが互いの端部で結合された形状を有し、大円筒部５２１が前側となるように構成されている。案内筒５２には、大円筒部５２１と小円筒部５２２とで形成される段差部から後方に向けて光軸Ｃの方向に沿って切り欠かれた直進溝５２４が形成されている。また、案内筒５２は、外周面前側にネジ溝５２３が形成され、後方端部には、フランジ５１がネジ固定されている。

カム筒５３は、円筒状に形成されており、内側に案内筒５２が嵌挿され、案内筒５２に対して光軸Ｃを中心として回転可能になっている。カム筒５３の内面には、第２レンズ群８２〜第６レンズ群８６の移動動作を規定するカム溝７１，７２，７３，７４等が形成されている。

前側筒５４は、円筒状に形成され、フォーカス調整用の第１レンズ群８１が固定配置されている。前側筒５４は、内周面にネジ溝が形成されており、案内筒５２のネジ溝５２３に螺合されて案内筒５２に取り付けられている。そして、第１レンズ群８１は、前側筒５４が光軸Ｃを中心として回転されることによって、光軸Ｃ方向に沿って移動するように構成されている。

第１レンズ群８１および第２レンズ群８２は、負のパワーを有するレンズ群として構成され、第３レンズ群８３〜第７レンズ群８７は、正のパワーを有するレンズ群として構成されている。そして、第４レンズ群８４は、第１レンズ群８１〜第７レンズ群８７の中で屈折角が相対的に大きく設定されている。また、第５レンズ群８５の近傍は、投写レンズ５に入射した光束が最も絞られる瞳の位置が設定されている。

前述したように、第１レンズ群８１は、前側筒５４に固定配置され、第７レンズ群８７は、フランジ５１に固定配置される。
第２レンズ群８２〜第６レンズ群８６は、後述する５つのレンズ枠にそれぞれ保持されて案内筒５２の小円筒部５２２に嵌挿され、光軸Ｃに沿って移動可能に構成されている。詳細は後述するが、レンズ枠には、カムピンが形成されており、このカムピンが直進溝およびカム溝に係合されている。そして、各レンズ枠は、このカムピンがカム筒５３の回転により直進溝５２４とカム溝７１，７２，７３，７４との交点に誘導されることで光軸Ｃ方向に移動する。投写レンズ５は、これらのレンズ群が移動されることによって画像光のズーム調整やフォーカス調整を行う。

なお、本実施形態の投写レンズ５は、カム筒５３および前側筒５４が手動によって回転されるように構成されている。そして、カム筒５３には、図示しないズームリングが取り付けられており、カム筒５３は、このズームリングが操作されることによって回転される。また、以下では、説明の便宜上、前方から見て時計回りの方向を「右方向」、反時計回りの方向を「左方向」として記載する。

５つのレンズ枠、案内筒５２、およびカム筒５３についてさらに詳細に説明する。
先ず、各レンズ枠について詳細に説明する。
図４は、投写レンズ５を分解した図であり、フランジ５１および前側筒５４を省略した図である。
図４に示すように、５つのレンズ枠は、前側からレンズ枠６１，６２、反射レンズ枠６３，６４，６５の順に配置され、反射レンズ枠６３，６４，６５は、レンズ枠ユニット６０として構成されている。

レンズ枠６１は、ＰＣ（polycarbonate）等の合成樹脂製であり、図３、図４に示すように、第２レンズ群８２を保持する保持部６１１、およびカムピン６１２を有している。
保持部６１１は、第２レンズ群８２の外周を覆うように環状に形成され、光軸Ｃを中心とする半径方向の肉厚は、第２レンズ群８２を安定して保持するような肉厚に設定されている。

カムピン６１２は、保持部６１１の外周面から光軸Ｃに対し交差する方向に突出して形成され、光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で３つ設けられている。カムピン６１２は、円柱状に形成されており、先端は、端部が細くなるテーパ状になっている。

３つのカムピン６１２は、同一長さに設定されており、図４に示すように、３つのカムピン６１２を含むレンズ枠６１の外径寸法Ｄ１は、案内筒５２の小円筒部５２２の外径寸法より大きく設定されている。つまり、カムピン６１２の長さは、図３に示すように、レンズ枠６１が案内筒５２に嵌挿された際に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

レンズ枠６２は、ＰＣ（polycarbonate）等の合成樹脂製であり、レンズ枠６１と同様に、環状の保持部６２１、および３つのカムピン６２２を有している。そして、保持部６２１の内面には、第３レンズ群８３が保持部６２１の縁部と図示しない金属板とに挟持されて取り付けられている。
保持部６２１は、外径寸法が保持部６１１の外径寸法と同一の寸法を有している。カムピン６２２は、カムピン６１２と同形状に形成され、レンズ枠６２が案内筒５２に嵌挿された際に、カムピン６１２と同様に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

レンズ枠ユニット６０は、前述したように、反射レンズ枠６３，６４，６５を備えている。
図５、図６は、レンズ枠ユニット６０を分解した斜視図であり、図５は、前方から見た図、図６は、後方から見た図である。

反射レンズ枠６３，６４，６５は、白色のＰＣ（polycarbonate）等の合成樹脂製であり、投写レンズ５に入射する光束を効率良く反射させる部材で形成されている。
反射レンズ枠６３は、図５、図６に示すように、レンズ枠６１と同様に、環状の保持部６３１、および３つのカムピン６３２を有している。保持部６３１は、外径寸法が保持部６１１の外径寸法と同一の寸法を有している。そして、図３に示すように、保持部６３１前側の内面には、第４レンズ群８４が保持され、第４レンズ群８４の後方には、反射レンズ枠６４が移動可能に挿入されている。

カムピン６３２は、カムピン６１２と同形状に形成され、図５、図６に示すように、保持部６３１の外周面前側に設けられている。具体的に、カムピン６３２は、反射レンズ枠６３に挿入される反射レンズ枠６４のカムピン６４２の前方に位置するように形成されている。そして、カムピン６３２の長さは、カムピン６１２の長さと同一に形成され、レンズ枠ユニット６０が案内筒５２に嵌挿された際に、カムピン６１２と同様に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

保持部６３１には、図５、図６に示すように、それぞれのカムピン６３２の後方に、光軸Ｃに沿って切り欠かれた切欠き６３３が形成されている。切欠き６３３は、幅寸法がカムピン６４２の径寸法より大きく形成されており、反射レンズ枠６４が移動される際にカムピン６４２が通過するための逃げ部である。
また、保持部６３１の外周面後側には、図５、図６に示すように、外側に突出する突起部６３６が形成されている。突起部６３６は、光軸Ｃを中心とする円周方向に６０°の等間隔に６つ形成されており、その６つの突起部６３６の外面を結ぶ外形寸法は、小円筒部５２２の内径寸法より僅かに小さく設定されている。

反射レンズ枠６３の後方端面には、図６に示すように、光軸Ｃに沿って延出する位置決めピン６３４、およびネジ穴６３５が円周方向に１２０°の等間隔でそれぞれ３つ設けられている。なお、ネジ穴６３５は、タップネジＳＣが挿入される下穴として形成されており、タップネジＳＣの締め付けトルクが比較的小さくなるように、通常の穴径より僅かに大きな穴径が設定されている。

反射レンズ枠６４は、レンズ枠６１と同様に、環状の保持部６４１、および３つのカムピン６４２を有し、保持部６４１の内面には、第５レンズ群８５（図３参照）が保持されている。反射レンズ枠６４は、反射レンズ枠６３に遊嵌され、カムピン６４２が反射レンズ枠６３の切欠き６３３から飛び出し、光軸Ｃ方向にスムーズに移動できるように構成されている。

カムピン６４２は、カムピン６１２と同形状に形成され、その長さは、３つのカムピン６４２を含む反射レンズ枠６４の外径寸法Ｄ２（図５参照）が外径寸法Ｄ１（図４参照）と同一になるように設定されている。そして、カムピン６４２は、レンズ枠ユニット６０が案内筒５２に嵌挿された際に、カムピン６１２と同様に、先端が直進溝５２４から飛び出すように設定されている。

反射レンズ枠６５は、外径が保持部６３１の外径と同等の寸法を有して環状に形成され、その内面には、第６レンズ群８６（図３参照）が保持されている。反射レンズ枠６５は、光軸Ｃに沿って移動可能に配置される複数のレンズ枠のうち、最も後方に配置されている。
反射レンズ枠６５は、反射レンズ枠６３の後方端面にネジ固定されるよう構成されている。具体的に、反射レンズ枠６５の外周縁部には、図６に示すように、反射レンズ枠６３の位置決めピン６３４に嵌合する孔６５１、および反射レンズ枠６３のネジ穴６３５に対応する丸孔６５２が形成されている。

そして、反射レンズ枠６５は、治具によって保持された反射レンズ枠６３に反射レンズ枠６４が挿入された後、反射レンズ枠６３の後方端面にタップネジＳＣによって固定される。

このように、レンズ枠ユニット６０は、反射レンズ枠６３と反射レンズ枠６５とがネジ固定されて一体的に移動可能に構成され、反射レンズ枠６４が反射レンズ枠６３と反射レンズ枠６５との間に移動可能に配置され、案内筒５２に嵌挿される１つのユニットとして構成されている。つまり、反射レンズ枠６３に保持されている第４レンズ群８４、および反射レンズ枠６５に保持されている第６レンズ群８６は、一体的に移動され、反射レンズ枠６４に保持されている第５レンズ群８５は、第４レンズ群８４と第６レンズ群８６との間で、第４レンズ群８４および第６レンズ群８６とは異なった移動が可能になっている。

前述したように、投写レンズ５は、第７レンズ群８７から入射した光束を第１レンズ群８１から射出する。レンズ枠ユニット６０には、第７レンズ群８７から射出された光束が入射する。そして、第７レンズ群８７から射出された光束は、第６レンズ群８６、第５レンズ群８５、第４レンズ群８４の順で光学的に処理された後、第３レンズ群８３に射出される。
また、各レンズ群から射出される光束の一部は、反射レンズ枠６３，６４，６５に照射されて反射する。具体的に、第７レンズ群８７から射出された光束の一部は、反射レンズ枠６５に照射されて反射する。第６レンズ群８６から射出された光束の一部は、反射レンズ枠６４および反射レンズ枠６３に照射されて反射する。同様に、第５レンズ群８５から射出された光束の一部は、反射レンズ枠６３に照射されて反射する。

次に、案内筒５２について詳細に説明する。
図７は、案内筒５２を後方から見た斜視図である。
案内筒５２は、ガラス繊維入りＰＣ（polycarbonate）等の合成樹脂製であり、図４、図７に示すように、前述した大円筒部５２１および小円筒部５２２を有している。なお、案内筒５２は、合成樹脂に限らず、アルミニウム等の金属で形成してもよい。また、案内筒５２は、大円筒部５２１および小円筒部５２２を別体で形成し、ネジ等で固定して一体的に構成してもよい。

大円筒部５２１は、内径がレンズ枠６１の外径寸法Ｄ１より大きく設定されており、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が挿入可能な大きさに設定されている。大円筒部５２１の外周には、前述したように、前側筒５４が螺合されるネジ溝５２３が形成されている。

また、大円筒部５２１の端部には、前側筒５４の回転範囲を規定するための切欠き５２１Ａが形成されている。前側筒５４は、大円筒部５２１に螺合された後、図示しない外周面に設けられたネジ孔にネジが挿通され、このネジは、切欠き５２１Ａ内に飛び出すようになっている。このネジは、前側筒５４が案内筒５２に対して回転されると、左右の回転方向に対応して切欠き５２１Ａの円周方向における端面と当接する。そして、前側筒５４は、案内筒５２に対して回転される範囲が規定される。また、前側筒５４は、回転される範囲が規定されることによって、案内筒５２から離脱されないようになっている。

小円筒部５２２は、大円筒部５２１から挿入されたレンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が嵌挿され、光軸Ｃ方向にスムーズに移動できるように設定されている。また、前述したように、大円筒部５２１と小円筒部５２２とで形成される段差部から後方に向かって直進溝５２４が設けられている。直進溝５２４は、カムピン６１２，６２２，６３２，６４２が係合され、各レンズ枠を光軸Ｃ方向に沿って案内する。

直進溝５２４は、光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で３つ設けられている。そして、直進溝５２４は、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が案内筒５２の前方側から挿入されることによって、カムピン６１２，６２２，６３２，６４２と係合されるように形成されている。また、直進溝５２４の幅寸法は、カムピン６１２の外径寸法より僅かに大きな寸法に設定されている。

直進溝５２４は、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が案内筒５２内に嵌挿された際に、カムピン６１２，６２２，６３２，６４２それぞれに左右両側から係合する。そして、直進溝５２４は、レンズ枠６１，６２、反射レンズ枠６３および反射レンズ枠６４を、左右方向、すなわち光軸Ｃに対して円周方向に回転することを阻止しながら、光軸Ｃに沿って案内するようになっている。

小円筒部５２２の外周面の前側縁部には、図７に示すように、円周方向に沿って突出する２つの帯状の突起部（前方係止部５２５、後方係止部５２６）が形成されている。この前方係止部５２５および後方係止部５２６は、カム筒５３を光軸Ｃ方向に位置決めするための突起部であり、その外径寸法は、カム筒５３の内径より僅かに小さく設定されている。
前方係止部５２５は、３つの直進溝５２４同士の間に形成されている。後方係止部５２６は、前方係止部５２５に対して後方に所定の距離を有して形成され、直進溝５２４同士の間に、一方の直進溝５２４に対しては、所定の距離離間し、他方の直進溝５２４に対しては、端部まで形成されている。

また、後方係止部５２６の後方には、小円筒部５２２の外周面に沿って後方係止部５２６の縁部から後方に向かって突出する回転規制突起５２９が２つ形成されている。２つの回転規制突起５２９は、互いの距離が所定の寸法に設定されており、カム筒５３の回転範囲を規定する。
カム筒５３は、案内筒５２が嵌挿された後、後述するネジ孔５３４（図４参照）にネジが挿通され、このネジは、カム筒５３の内面から飛び出し、２つの回転規制突起５２９の間に位置するようになっている。そして、カム筒５３は、案内筒５２に対して回転されることによって、内面から飛び出たネジが左右の回転方向に対応して２つの回転規制突起５２９のいずれかに当接し、回転される範囲が規定される。カム筒５３は、回転される範囲が規定されることによって、案内筒５２から離脱されないようになっている。また、小円筒部５２２の後側端面には、図７に示すように、フランジ５１が取り付けられる位置決めピン５２７およびネジ穴５２８が複数形成されている。

次に、カム筒５３について詳細に説明する。
カム筒５３は、ガラス繊維入りＰＣ（polycarbonate）等の合成樹脂製であり、案内筒５２の小円筒部５２２が嵌挿される。そして、カム筒５３は、前述したように、案内筒５２に挿入されたレンズ枠６１，６２、および反射レンズ枠６３，６４，６５の移動動作を規定するカム溝等が形成されている。なお、カム筒５３は、合成樹脂に限らず、アルミニウム等の金属で形成してもよい。

カム筒５３は、図４に示すように、前側端部に内面側に突出する前方突出部５３１が複数形成されている。
前方突出部５３１は、光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で形成されており、その内径は、小円筒部５２２の外径より僅かに大きく、案内筒５２の前方係止部５２５および後方係止部５２６の外径寸法より小さく設定されている。
また、前方突出部５３１は、円周方向における長さが案内筒５２の後方係止部５２６同士の間隔より短く、光軸Ｃ方向の幅寸法が前方係止部５２５と後方係止部５２６との間の距離より僅かに小さく設定されている。カム筒５３は、案内筒５２が嵌挿され、所定の位置まで回転された際に、この前方突出部５３１が前方係止部５２５と後方係止部５２６との間に挟持され、案内筒５２に対して光軸Ｃ方向において位置決めされる。

図８は、カム筒５３を後方から見た斜視図である。
カム筒５３は、図８に示すように、後側端部に内側全周に亘って帯状に突出する後方突出部５３２が形成されている。
後方突出部５３２の内径は、前方突出部５３１の内径と同寸法に設定されている。
カム筒５３は、小円筒部５２２が嵌挿された際に、この前方突出部５３１および後方突出部５３２が小円筒部５２２の外面と当接し、小円筒部５２２に対してガタつくこと無く滑らかに回転される。

また、カム筒５３には、外周面前側に光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で外面から突出する３つのボス５３３が形成されている。このボス５３３には、ネジ穴が形成されており、ズームリングがこのボス５３３にネジ固定される。そして、カム筒５３は、前述したように、このズームリングが操作されることによって回転される。

図９は、カム筒５３を内面側から見た展開図である。
図８、図９に示すように、カム筒５３の内面には、断面が凹形状の案内溝７０、および前側から順に形成されたカム溝７１，７２，７３，７４がそれぞれ光軸Ｃを中心とする円周方向に１２０°の等間隔で３組設けられている。

案内溝７０は、カム筒５３の前側端部から光軸Ｃに沿って直線的に形成されている。案内溝７０は、光軸Ｃから底部までの距離の２倍が、外径寸法Ｄ１よりわずかに大きくなるように設定されている。また、案内溝７０の断面形状は、カムピン６１２，６２２，６３２，６４２の先端形状に沿うように形成されている。
そして、案内溝７０は、レンズ枠６１，６２およびレンズ枠ユニット６０が案内筒５２に挿入される際に、直進溝５２４から飛び出したカムピン６１２，６２２，６３２，６４２が係合される。

カム溝７１，７２，７３は、それぞれ案内溝７０の中途部に繋がり、カム溝７４は、案内溝７０の終端部に繋がっている。カム溝７１，７２，７３，７４は、カムピン６１２，６２２，６３２，６４２にそれぞれ係合可能に形成され、レンズ枠６１，６２、および反射レンズ枠６３，６４，６５をそれぞれ光軸Ｃに沿って移動させるように形成されている。

カム溝７１，７２，７３，７４は、図９に示すように、導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａ、および移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂをそれぞれ有し、断面形状は、案内溝７０の断面形状と同一に形成されている。
導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａは、案内溝７０、つまり光軸Ｃに対して略直交する方向に延出している。そして、導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａは、各レンズ枠が最も後退した位置、つまりワイド端に位置するように形成されている。

移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、導入部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａにそれぞれ連続して繋がり、各レンズ枠が最も後退した位置（ワイド端）から最も繰り出される位置（テレ端）までの間（ズーム域）を連続的に移動可能に形成されている。そして、投写レンズ５は、各レンズ枠に保持されている第２レンズ群８２〜第６レンズ群８６が移動されることによって画像光を変倍する。

具体的に、移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、カム筒５３の内面に螺旋状の軌跡として形成されている。この軌跡は、光軸Ｃに対して前方に傾斜しており、この傾斜している角度（カム圧力角）は、各レンズ枠に対応して設定されている。また、移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、カム筒５３が光軸Ｃを中心にして右方向に回転されると、各レンズ枠がワイド端側に移動し、左方向に回転されると、テレ端側に移動するように設定されている。なお、本実施形態の移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、カム筒５３の回転角度の範囲が略６０°で各レンズ枠がズーム域を移動できるように設定されている。

また、移動規定部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂは、画像光の所定の変倍および収差の補償等の光学特性を確保しつつ、カム筒５３を回転させる操作性を損なわない範囲において、カム圧力角が大きく設定されている。そして、図３、図９に示すように、カム筒５３の光軸Ｃ方向の長さＬが短くなるように設定されている。なお、本実施形態の投写レンズ５は、約１．６倍の画像光の変倍が可能に設定されている。

そして、それぞれのレンズ枠は、各カムピンがカム筒５３の回転によって、直進溝５２４と各カム溝との交点に誘導されてそれぞれ光軸Ｃに沿って移動する。
具体的に、レンズ枠６１は、カムピン６１２がカム溝７１に案内されて移動し、レンズ枠６２は、カムピン６２２がカム溝７２に案内されて移動する。
反射レンズ枠６３，６５は、カムピン６３２がカム溝７３に案内されて移動し、反射レンズ枠６４は、カムピン６４２がカム溝７４に案内されて移動する。また、反射レンズ枠６３，６５は、カムピン６４２の前方に設けられたカムピン６３２に案内されるが、前述した突起部６３６によって光軸Ｃに対する傾きが抑制され、滑らかに移動可能になっている。

このように、レンズ枠６１，６２、および反射レンズ枠６３，６４，６５にそれぞれ保持された第２レンズ群８２〜第６レンズ群８６は、カム筒５３が案内筒５２に対して回転されることによって、光軸Ｃに沿って移動する。そして、投写レンズ５は、移動されたレンズ群の位置に応じて画像光を変倍して投写する。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクター１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）反射レンズ枠６３，６４，６５は、照射された光束を効率良く反射させるので、温度上昇が抑制される。これによって、反射レンズ枠６３，６４，６５は、熱変形等が抑制され、安定した寸法を維持して第４レンズ群８４〜第６レンズ群８６をそれぞれ保持し、精度良く案内筒５２に配置されることが可能となる。また、反射レンズ枠６３，６４，６５にそれぞれ保持されている第４レンズ群８４〜第６レンズ群８６の温度上昇の抑制が可能となる。したがって、投写レンズ５は、フォーカス変動等を抑制して所望の光学性能を維持することが可能となる。
また、第４レンズ群８４〜第６レンズ群８６の近傍に配置されている第３レンズ群８３や第７レンズ群８７の温度上昇の抑制が図れるので、投写レンズ５は、さらにフォーカス変動等を抑制することが可能となる。

（２）複数のレンズの中で屈折角が大きく設定されている第４レンズ群８４は、反射レンズ枠６３に保持されているので、温度上昇、および位置ずれが抑制される。したがって、投写レンズ５のフォーカス変動を効率的に抑制することが可能となる。

（３）瞳の位置近傍に配置され、最も温度上昇する恐れがある第５レンズ群８５、および第５レンズ群８５に隣接された第４レンズ群８４、第６レンズ群８６は、反射レンズ枠６３，６４，６５に保持されている。これによって、投写レンズ５の温度上昇を効率的に抑制することが可能となり、投写レンズ５の光学性能の維持が図れる。

（４）本実施形態のプロジェクター１は、前述した投写レンズ５を備えているので、フォーカスずれ等を抑制した品質の高い画像光を投写することが可能となる。

（５）投写レンズ５を冷却するためのファンや、ファンから送風された空気を流通させる流通路を設けることなく、各レンズ群の温度上昇を抑制することが可能となるので、プロジェクター１の小型化や軽量化が図れる。

（変形例）
なお、前記実施形態は、以下のように変更してもよい。
反射レンズ枠６３，６４，６５は、白色の合成樹脂で形成されているが、白色以外の合成樹脂を使用し、塗装やメッキ処理等を施すことによって照射される光束を反射するように構成してもよい。また、光束が照射される部位を部分的に塗装したり、部分的にメッキしたりするように構成してもよい。また、反射レンズ枠６３，６４，６５は、合成樹脂に限らず金属で形成してもよい。

前記実施形態の投写レンズ５は、第４レンズ群８４、第５レンズ群８５および第６レンズ群８６が反射レンズ枠６３，６４，６５に保持されるように構成されているが、他のレンズ群が投写レンズ５に入射する光束を反射させる部材で保持されるように構成してもよい。また、前記実施形態の投写レンズ５は、第１レンズ群８１〜第７レンズ群８７の７つのレンズ群を有して構成されているが、これ以外の数のレンズ群で構成してもよい。

前記実施形態の投写レンズ５は、カム筒５３および前側筒５４が手動によって回転されるように構成されているが、モーター等を使用して電動によってカム筒５３および前側筒５４が回転されるように構成してもよい。

前記実施形態のカム溝７１，７２，７３，７４は、カム筒５３が右方向に回転されると各レンズ枠がワイド端側に移動し、左方向に回転されると各レンズ枠がテレ端側に移動するように形成されているが、右方向に回転されるとテレ端側に移動し、左方向に回転されるとワイド端側に移動するように形成してもよい。

前記実施形態の投写レンズ５は、ズーム調整が可能、つまり焦点距離が変更可能に構成されているが、焦点距離が固定された単焦点レンズとして構成してもよい。また、前記実施形態の投写レンズ５は、回転されるカム筒５３が外部に露出するように構成されているが、外部に露出する部材として固定部材を設け、この固定部材の内部にカム筒５３を配置し、カム筒５３がこの固定部材に対して回転されることによって各レンズ群が移動されるように構成してもよい。

前記実施形態のプロジェクター１は、光変調装置として透過型の液晶パネル２５３を用いているが、反射型の液晶パネルを利用したものであってもよい。また、光変調装置は、マイクロミラーアレイを用いたデバイス等を使用したものであってもよい。

前記実施形態の投写レンズ５は、プロジェクター１以外にも、画像光の変倍機能を有する一眼レフカメラ、ビデオカメラ、電子カメラ、医療機器用の光学機器等にも適用することが可能である。

１…プロジェクター、５…投写レンズ、２５…電気光学装置、５２…案内筒、５３…カム筒、６１，６２…レンズ枠、６３，６４，６５…反射レンズ枠、７１，７２，７３，７４…カム溝、８１…第１レンズ群、８２…第２レンズ群、８３…第３レンズ群、８４…第４レンズ群、８５…第５レンズ群、８６…第６レンズ群、８７…第７レンズ群、２１１…光源、２５３…液晶パネル、５２４…直進溝、６１１，６２１，６３１，６４１…保持部、６１２，６２２，６３２，６４２…カムピン。

Claims (2)

1. 光軸上に順次配置される複数のレンズを有する投写レンズであって、
   前記複数のレンズのうち一部のレンズのそれぞれを保持し、当該投写レンズに入射する光束を反射させる部材で形成された複数の反射レンズ枠と、
   前記複数の反射レンズ枠を保持部によりユニット化した反射レンズ枠ユニットと、
   前記反射レンズ枠が嵌挿され、前記反射レンズ枠を前記光軸に沿って案内する案内筒と、
   を備え、
   前記保持部は、前記複数の反射レンズ枠のうちの前記反射レンズ枠ユニットの一方端に位置する反射レンズ枠の環状部を含み、前記環状部の前記反射レンズ枠ユニットの他方端側には前記複数の反射レンズ枠のうち前記他方端に位置する反射レンズ枠が固定され、
   瞳の位置は前記反射レンズ枠ユニット内に位置することを特徴とする投写レンズ。
2. 光源と、
   前記光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、画像光を形成する電気光学装置と、
   前記画像光を投写する請求項１に記載の投写レンズと、
   を備えていることを特徴とするプロジェクター。

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