JP6901321B2 - レンズ鏡筒および画像投射装置 - Google Patents

Description

この発明は、レンズ鏡筒および画像投射装置に関する。

画像をスクリーンなどに向けて投射するプロジェクタ等の画像投射装置が知られている。

このような画像投射装置において、表示される画像の大きさを変えるために、広角端から望遠端まで変倍する、所謂ズーミングを行う構成が知られている。
このようなズーミングを行う際には、焦点距離をはじめ様々な光学的パラメータが変化して収差変動が生じることが知られている。

かかるズーミングに伴って、フォーカスを調整するために鏡筒に取り付けられたレンズの一部を光軸方向に沿って移動させる、所謂フォーカス調整を行うための機構が知られている。
しかしながら、フォーカスの微調整を行うために、レンズの一部のみに駆動機構を設けるのでは、部品点数の増大や複雑化を招き、コスト的な不利が生じるおそれがある。

本発明は、フォーカスの微調整を行うための簡易な調整機構を備えるレンズ鏡筒の提供を目的とする。

この発明のレンズ鏡筒は、レンズを支持するレンズ保持部と、前記レンズ保持部を前記レンズの光軸方向に沿って移動させる駆動部と、を有し、前記駆動部は、前記レンズ保持部と一体に動作する嵌合部と、前記嵌合部と嵌め合うように形成された偏心部と、前記偏心部と一体に回転する回転部と、前記駆動部において前記偏心部と前記嵌合部とに当接するように配置されたトルク調整部と、を有し、前記レンズ保持部が前記レンズの前記光軸方向が設置面に対して垂直または近い角度で配置される縦置きのレンズ鏡筒であって、前記トルク調整部は、少なくとも前記嵌合部と当接する面が屈曲し、前記光軸方向に垂直な方向に前記偏心部と前記嵌合部とを押圧する波形ワッシャーであることを特徴とする。

この発明によれば、フォーカスの微調整を行うための簡易な調整機構を備えるレンズ鏡筒を実現できる。

本発明の画像投射装置の一例を説明するための図である。 図１に示したレンズユニットの構成の一例を示す図である。 図２に示したフォーカス調整部の構成の一例を説明するための図である。 図２に示したフォーカス調整部の動作の一例を示す図である。 波形ワッシャーの構成の一例を説明するための図である。 波形ワッシャーの構成の一例を説明するための横方向から見た図である。

図１に、本発明の実施形態の一例として、投射用ズームレンズたる投射レンズ群１を備えた画像投射装置１００を示す。
本実施形態における画像投射装置１００は、画像表示素子たる液晶パネル１０１に表示された原画像を投射面たるスクリーン１０４へと拡大して投射するプロジェクタである。

原画像の表示を液晶パネル１０１で行うプロジェクタは、３原色（赤・緑・青）に対応した３枚の液晶パネル１０１により変調された３つの光を色合成光学系たるプリズム１０２により合成してレンズユニット１に入射させる。

また、本実施形態では原画像の画像表示素子として液晶パネル１０１を用いたが、かかる構成に限定されるものではなく、微小ミラーを並べて構成されたＤＭＤ等の反射型表示素子で行うとしても良い。
かかる反射型表示素子を用いる構成では、反射型表示素子を照明する光路を、反射型表示素子とレンズユニット１との間に確保する必要がある。

レンズユニット１は、一般には小さなサイズで表示された原画像を拡大して投射するレンズ系を備え、原画像を倍率可変で拡大して投射可能なズームレンズである。
レンズユニット１は、図２に示すように、投射レンズ１１と、少なくとも１つのレンズ１５と、レンズ１５を支持するための鏡筒１０と、鏡筒１０に取り付けられて、レンズ１５の光軸方向に可動するレンズ保持部２０と、を有している。
レンズユニット１は、レンズ保持部２０に取り付けられてレンズ保持部２０をレンズ１５とともに駆動させる駆動部たるフォーカス調整部３０を有している。

フォーカス調整部３０は、レンズ保持部２０と一体に動作する嵌合部３１と、嵌合部３１と嵌め合うように形成された偏心部３２と、偏心部３２と一体に回転する回転部３３と、を有している。
フォーカス調整部３０は、図３に示すように、偏心部３２と嵌合部３１とに当接するように配置されたトルク調整部たる波形ワッシャー３４と、波形ワッシャー３４を覆うように配置され、鏡筒１０あるいは画像投射装置１００の筐体に対して固定されたカバー３５と、を有している。

偏心部３２は、本実施形態では回転部３３の回転と一体に回転し、回転部３３の回転中心に対して偏心した偏心ピンである。
嵌合部３１は、図２〜図４に示すように、偏心部３２の周縁を囲むとともに、一部を切り離された態様で形成され、所謂Ｕ字状の凹部が形成されている。なお、図４は、図２に示されたフォーカス調整部３０のカバー３５を取り外して動作をわかりやすくする目的で模した図であり、縮尺や偏心量を正確に記するものではない。
実際には、かかるレンズユニット１のフォーカス調整のためにレンズ１５を移動させる移動量は、例えば１ｍｍ以下の非常に小さい量で良く、従って偏心量もかかる移動量に合わせて適切に設定される。
偏心部３２と嵌合部３１とは、嵌合部３１の凹部の内側に偏心部３２が嵌まるように配置されている。

フォーカス調整部３０は、回転部３３がＡ方向に回転することで、偏心部３２が連れ回り、偏心部３２の長径と短径との差によって、図４に破線で示すように、レンズ保持部２０をレンズ１５の光軸方向、すなわちＺ方向に沿って往復移動させる。

このとき、図２に示すように、偏心部３２は、嵌合部３１と嵌め合うように組み合わさった状態で配置され、カバー３５と嵌合部３１との間には、嵌合部３１と偏心部３２とに当接するように、波形ワッシャー３４が配置されている。

波形ワッシャー３４は、カバー３５と、嵌合部３１との間の摩擦係数を調整するために、図５、図６に示すように、少なくとも嵌合部３１と当接する側の面の一部が屈曲し歪んだ円環板状のワッシャーである。
カバー３５がネジ３６によって、図３における下方、言い換えると嵌合部３１側に向かって押圧されたときには、所謂板バネのような働きにより、嵌合部３１を下方に向かって付勢する。
既に述べたように、嵌合部３１と偏心部３２とは独立して回転するが、波形ワッシャー３４によって押圧される強弱を調整することで、かかる回転に対して生じる摩擦を調整することができる。

近年では、投射レンズ１１の大口径化や、画像投射装置１００の配置スペースの狭小化による要求により、レンズユニット１を地面に対して垂直または近い角度で配置する、所謂縦置きの構成も見られる。
しかしながら、かかる縦置き構成において従来のフォーカス調整構造を単に用いるのみでは、具体的には単に歯車の噛み合わせによって調整する方法を用いるのみでは、レンズユニット１の重量によって下方にずれてしまう懸念がある。
さらに、単に歯車の噛み合わせによって微調整を行うには、バックラッシ等の影響もあり、精度よくフォーカス調整を行うことは難しい。

かかる波形ワッシャー３４を配置することで、縦置きの場合にレンズユニット１の重量によって生じるトルクに対しては動作せず、回転部３３を意図的に回動させることによって生じるトルクではＺ方向に往復動するように、フォーカス調整部３０の動作トルクを調整することが可能となる。
すなわち、波形ワッシャー３４は、嵌合部３１と偏心部３２とが回転するときのトルクを調整するトルク調整部としての機能を有している。

本実施形態では、トルク調整部として波形ワッシャー３４を用いたが、かかる構成に限定されるものではなく、その他、フォーカス調整部３０の動作に要するトルクを調整可能な機構であれば良い。

本実施形態では、レンズ１５を支持するレンズ保持部２０と、レンズ保持部２０をレンズ１５の光軸方向たるＺ方向に沿って移動させるフォーカス調整部３０と、を有している。

また、フォーカス調整部３０は、レンズ保持部２０と一体に動作する嵌合部３１と、嵌合部３１と嵌め合うように形成された偏心部３２と、偏心部３２と一体に回転する回転部３３と、を有している。
回転部３３のＡ方向への回転に従動して偏心部３２が回転するから、嵌合部３１と偏心部３２との嵌め合いの状態が変化することで、レンズ保持部２０がＺ方向に往復運動する。
かかる構成により、フォーカス調整部３０は、レンズ１５の位置を微調整して、フォーカスの微調整を行うための簡易な調整機構としての機能を有している。

また、フォーカス調整部３０は、偏心部３２と嵌合部３１とに当接するように配置されたトルク調整部を有している。
かかる構成により、フォーカス調整部３０の動作に必要なトルクを調整して、さらに精度よくフォーカスの微調整が行われる。

また、本実施形態では、フォーカス調整部３０は、少なくとも嵌合部３１と当接する面が屈曲した波形ワッシャー３４である。
かかる構成により、波形ワッシャー３４が板バネのような動作をして、嵌合部３１を押圧するから、嵌合部３１と偏心部３２との間の摩擦の変化によりさらに精度よく動作に要するトルクが調整される。

この発明によれば、新規なレンズ鏡筒と、これを用いる画像投射装置を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、この発明は上述した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において種々の構成をとることが可能である。

この発明の実施形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は、「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

１ レンズユニット
１０ 鏡筒（レンズ鏡筒）
１５ レンズ
２０ レンズ保持部
３０ 駆動部（フォーカス調整部）
３１ 嵌合部
３２ 偏心部
３３ 回転部
３４ トルク調整部（波形ワッシャー）
３５ カバー
１００ 画像投射装置
１０１ 液晶パネル
１０２ プリズム
１０４ スクリーン（投射面）

特開２０１０−１６９９２９号公報 特開２０１５−０１１３２４号公報

Claims (2)

1. レンズを支持するレンズ保持部と、
   前記レンズ保持部を前記レンズの光軸方向に沿って移動させる駆動部と、を有し、
   前記駆動部は、前記レンズ保持部と一体に動作する嵌合部と、
   前記嵌合部と嵌め合うように形成された偏心部と、
   前記偏心部と一体に回転する回転部と、
   前記駆動部において前記偏心部と前記嵌合部とに当接するように配置されたトルク調整部と、
   を有し、前記レンズ保持部が前記レンズの前記光軸方向が設置面に対して垂直または近い角度で配置される縦置きのレンズ鏡筒であって、
   前記トルク調整部は、少なくとも前記嵌合部と当接する面が屈曲し、前記光軸方向に垂直な方向に前記偏心部と前記嵌合部とを押圧する波形ワッシャーであることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡筒を有する画像投射装置。

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