(57)【要約】【課題】投射レンズユニットにおけるカム溝加工の精密要求部数を低減し、加工コストを低減する。【解決手段】光源２１と、光源２１からの光束をスクリーン５０において像形成する投射光学系１０と、投射光学系１０を保持するレンズ鏡筒１１と、それらを一体的に保持する本体構造体６０と、を有する画像投射装置１００において、光源２１の光軸は、本体構造体６０の設置面に対して略平行で、かつスクリーン５０と、投射光学系１０の光軸とは、設置面の法線に対して略平行に配備され、レンズ鏡筒１１は、光軸方向に移動可能とするカム溝１２を形成したカム枠１３と、該カム溝１２に当接し、光軸を中心に放射状に形成される円筒状の光軸位置決め部１４と、を備え、光軸位置決め部１４がカム枠１３に形成される溝のうち、設置面に近い側の溝端面１２ａと当接することにより位置決めがなされる。【選択図】図４
2014048502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
該光源から発する光束を投影面において所望の像に形成する複数のレンズからなる投射光学系と、
該投射光学系を保持するレンズ鏡筒と、
それらを一体的に保持する本体構造体と、を有する画像投射装置において、
前記光源の光軸は、前記本体構造体の設置面に対して略平行で、かつ
前記投影面と、前記投射光学系の光軸とは、前記本体構造体の設置面の法線に対して略平行に配備され、
前記レンズ鏡筒は、
その最外部に、それ自身が回動することにより、該レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能とする溝を形成したカム枠と、
該カム枠の溝に当接し、光軸を中心に放射状に形成される円筒状の光軸位置決め部と、を備え、
前記光軸位置決め部は、前記カム枠に形成される溝のうち、前記本体構造体の設置面に近い側の溝端面と当接することにより、前記カム枠に位置決めすることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記カム枠と、該カム枠に配備される溝によって光軸方向へ移動可能となるレンズ鏡筒が樹脂部材からなることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記光軸位置決め部が、前記カム枠とは別部材からなることを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像投射装置として広く知られた液晶プロジェクタは、近来、液晶パネルの高解像化、光源ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化等が進んでいる。また、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔＡｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等を利用した小型軽量な画像投射装置が普及し、オフィスや学校のみならず家庭においても広く画像投射装置が利用されつつある。特に、フロントタイプのプロジェクタは携帯性が向上し、数人規模の小会議にも使われている。
【０００３】
また、従来の画像投射装置では被表示媒体であるスクリーンや壁等の被投射面との間に数メートルの投射距離が必要となっていたが、非常に短い投射距離で大画面の表示が得られる、いわゆる超短焦点型の画像投射装置が開発されている。この超短焦点型の画像投射装置は、プレゼンテーションのとき等に発表者の影が映りこまないという利点がある。
【０００４】
このような画像投射装置では、一般に光源からの発散光を各光学素子により調整し、投射レンズ等の投射光学系により投影面（スクリーン）に向けて集光して画像を形成するように構成されている。
【０００５】
また、投射光学系の一部を光軸方向に移動させ、投射サイズの変更（ズーム）や、焦点位置の調整（フォーカス）を行う構成が一般的であり、投射光学系を形成するレンズのうち、複数のレンズ及びレンズ群が光軸方向前後に移動することにより、ズームやフォーカスの効果を得ることができる。
【０００６】
例えば、投射光学系を形成するレンズ及びレンズ群を保持するレンズ鏡筒があり、レンズ鏡筒本体の外周を囲むようにカム枠を配置し、各レンズ移動環に設けた光軸位置決め部をカム枠に形成されたカム溝に係合させ、カム枠を回転させることによって各レンズ移動環を光軸方向に駆動してズーミング等を行うように構成されている。
【０００７】
このような技術として、例えば、特許文献１には、鏡筒本体内にて光軸方向に案内する２本のガイドバーに支持され、複数のレンズ群を保持する光軸方向に移動可能なレンズ移動環と、このレンズ移動環を所定の位置に制御するためのカム手段とを有し、カム手段は光軸を中心として回転するカム部材とレンズ移動環に備えられたカムフォロアから成り、カム部材を光軸中心に回転させることにより、レンズ移動環を光軸方向に駆動するレンズ鏡筒であって、カム部材は、鏡筒本体の外周に配置され、光軸に垂直な断面形状が円弧状に形成され、光軸を中心とする円弧の角度が１８０度以下となるように構成されたレンズ鏡筒が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、撮影光学系の少なくとも一部を光軸方向に移動させるために複数のカムが設けられたカム筒を備えたレンズ鏡筒において、カム筒は、外周に設けられた外周部カムと、内周に設けられた内周部カムと、外周部カムと内周部カムとが少なくともカム筒のラジアル方向で重複又は近接する如く配置される位置においては、互いに貫通させないために設けられた中間分離部と、を有するレンズ鏡筒が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、投射光学系は、自然光や環境によりある一定の光量を得るカメラなどの撮像光学系とは異なり、光源から発する熱量が大きく、熱を起因としたレンズ鏡筒の変形によるレンズ位置ずれを防ぐために、金属部材からなるレンズ鏡筒により投射レンズユニットが形成されることが多い。以下、投射レンズユニットとは、投射光学系とレンズ鏡筒との総称をいうものとする。
【００１０】
投射光学系においてズームやフォーカス調整を行う際には、上述のように、レンズ鏡筒を光軸方向に動かすガイドとなるカム溝が形成されたカム枠が必要となるが、特に、カム枠が金属部材からなる場合、カム溝を形成する際に精密な精度の切削加工が要求されるとともに、組み付け時に発生するレンズ鏡筒本体との組み合わせ精度も要求されるため、加工費、組み付け費のコストアップの要因となるという課題がある。また、高い加工精度が要求されることで、加工ミスの発生や、設計への手戻りが生じ、リードタイムの増加要因にもなり得る。しかしながら、上記特許文献１，２では、このような加工コストの低減についての課題を解決することについては、開示されていない。
【００１１】
そこで本発明は、投射レンズユニットにおけるカム溝加工の精密要求部数を低減し、加工コストを低減することができる画像投射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投射装置は、光源と、該光源から発する光束を投影面において所望の像に形成する複数のレンズからなる投射光学系と、該投射光学系を保持するレンズ鏡筒と、それらを一体的に保持する本体構造体と、を有する画像投射装置において、前記光源の光軸は、前記本体構造体の設置面に対して略平行で、かつ前記投影面と、前記投射光学系の光軸とは、前記本体構造体の設置面の法線に対して略平行に配備され、前記レンズ鏡筒は、その最外部に、それ自身が回動することにより、該レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能とする溝を形成したカム枠と、該カム枠の溝に当接し、光軸を中心に放射状に形成される円筒状の光軸位置決め部と、を備え、前記光軸位置決め部は、前記カム枠に形成される溝のうち、前記本体構造体の設置面に近い側の溝端面と当接することにより、前記カム枠に位置決めするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投射レンズユニットにおけるカム溝加工の精密要求部数を低減し、加工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像投射装置の基本構成の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る画像投射装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】本実施形態に係る画像投射装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】投射レンズユニットの側面図である。
【図５】投射レンズユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る構成を図１から図５に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本実施形態に係る画像投射装置（画像投射装置１００）は、光源（光源２１）と、該光源から発する光束を投影面（スクリーン５０）において所望の像に形成する複数のレンズからなる投射光学系（投射光学系１０）と、該投射光学系を保持するレンズ鏡筒（レンズ鏡筒１１）と、それらを一体的に保持する本体構造体（本体構造体６０）と、を有する画像投射装置において、光源の光軸は、本体構造体の設置面に対して略平行で、かつ投影面と、投射光学系の光軸とは、本体構造体の設置面の法線に対して略平行に配備され、レンズ鏡筒は、その最外部に、それ自身が回動することにより、該レンズ鏡筒を光軸方向に移動可能とする溝（カム溝１２）を形成したカム枠（カム枠１３）と、該カム枠の溝に当接し、光軸を中心に放射状に形成される円筒状の光軸位置決め部（光軸位置決め部１４）と、を備え、光軸位置決め部は、カム枠に形成される溝のうち、本体構造体の設置面に近い側の溝端面（端面１２ａ）と当接することにより、カム枠に位置決めするものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【００１７】
先ず、図１を参照して画像投射装置の基本構成例について説明する。図１は画像投射装置１００の基本構成を示す模式図である。画像投射装置１００は、投射光学系１０と、照明光学系２０と、分離手段３０と、画像形成素子４０とを有する。また、画像投射装置１００は、図示しない照明用電源、画像形成素子４０の変調手段、画像処理ユニット等を有していても良い。
【００１８】
照明光学系２０は、光源２１を含み、例えば、光源２１近傍に配置されたリフレクター２２（光源２１と一体となっていても良い）やリレーレンズ２３及び２４、リフレクター２２により反射されて指向性を持った光束の照度を均一化するインテグレータ光学系といわれる照度均一化手段２５等により構成され、画像形成素子４０の面上で均一な照明分布が得られるようにしている。光源２１としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ＬＥＤ等が用いられる。
【００１９】
また、カラーホイール２６を用いて照明光をカラー化し、それと同期して画像形成素子４０の画像をコントロールすることにより、カラー画像を投射できるようにしてもよい。
【００２０】
画像形成素子４０として反射型タイプの液晶画像形成素子を用いる場合は、照明光路と投射光路を分離する分離手段３０を用いることで、より効率のよい照明が可能となる。また、画像形成素子４０としてマイクロミラーデバイスタイプ（ＤＭＤ）を用いる場合は、全反射プリズムを使った光路分離等が採用される。このように、画像形成素子４０の種類に応じて適切な光学系を採用すればよい。
【００２１】
なお、画像形成素子４０を、赤、緑、青等の複数枚用いて、それぞれカラーフィルターを透過した照明光を当てて、色合成手段により合成された光を投射光学系１０に入射させることによりスクリーン５０上にカラー画像を投射することができる。
【００２２】
画像投射装置１００において、画像形成素子４０は変調信号に応じて画像形成される。光源２１からの照明光は画像形成素子４０に照射され、画像形成素子４０に形成された画像は、投射光学系１０によりスクリーン５０に拡大投射される。 
【００２３】
次に、本実施形態に係る画像投射装置１００について図２〜図５を参照して説明する。ここで、図２は画像投射装置１００の概略構成を示す側面図、図３は画像投射装置１００の概略構成を示す斜視図、図４は投射レンズユニット１５の側面図、図５は投射レンズユニット１５の斜視図である。
【００２４】
画像投射装置１００は、光源２１から発する光束をレンズ鏡筒１１に保持された投射光学系１０を通過させて、別途設けられるスクリーン５０に画像を投射するものである。スクリーン５０に投射される画像は、投射光学系１０によって所望の画像に形成される。
【００２５】
また、レンズ鏡筒１１に設けられるカム溝１２により、各投射レンズの光軸方向の移動が可能となっており、ズーム及びフォーカスの調整が可能となっている。
【００２６】
ここで、本実施形態に係る画像投射装置１００は、光源２１と、投射光学系１０、スクリーン５０と、本体設置面６０との位置関係が以下に説明する所定の関係を有している。具体的には、例えば、図２に示すように、光源２１から発する光束の光軸が、画像投射装置１００の本体設置面６０に対して略平行または平行となるように光源２１が配備されるものである。また、投射光学系１０の光軸およびスクリーン５０の投射面とは、本体設置面６０の法線方向と略平行または平行となるように配備される。
【００２７】
投射レンズユニット１５の構成について説明する。投射レンズユニット１５のレンズ鏡筒１１は、投射光学系１０を構成する複数の投射レンズを保持するものであり、各投射レンズを保持したレンズ鏡筒１１の外側（外周部）に、レンズ鏡筒１１の一部を光軸方向に移動させる溝（カム溝１２）を配備したカム枠１３が配備されている。カム枠１３もレンズ鏡筒１１の一部を構成し、例えば、金属部材からなる。
【００２８】
カム枠１３の内側におけるレンズ鏡筒１１の構成としては、種々の構成が採用できるが、少なくとも投射レンズをズーム及びフォーカスの調整が可能に保持する構成を有するとともに、カム溝１２に当接することにより光軸方向の位置を規制する円筒状の光軸位置決め部１４が、光軸を中心に放射状に形成されているものである。すなわち、光軸位置決め部１４は、カム枠１３を除くレンズ鏡筒１１に配備されている。
【００２９】
この際、図４に示すように、光軸位置決め部１４は、鉛直方向における下部側（図４における下側）、すなわち、それぞれのカム溝１２のうち本体設置面６０に最も近い側の端面１２ａでのみ当接され、本体設置面６０から遠い端面（鉛直方向上側面）１２ｂとは当接しないようになっている。
【００３０】
ここで、画像投射装置１００は、上述のように、投射光学系１０の光軸が、本体設置面６０の法線と平行に配置されているので、投射光学系１０を構成する各投射レンズは、それ自身の重量により、本体設置面６０側に重力が作用している。このため、カム溝１２の端面１２ａと光軸位置決め部１４との当接が可能となる。
【００３１】
このような構成によれば、従来高い加工精度が求められるカム溝１２について、本体設置面６０から遠い端面側（端面１２ｂ）については、その加工精度を緩めることが可能となる。これにより、加工工程の簡略化、加工費の低減を実現することができる。
【００３２】
また、カム溝１２の端面１２ａと光軸位置決め部１４とは、各投射レンズの自身の重量により当接するので、カム溝１２の端面１２ａと光軸位置決め部１４との組み合わせ精度も緩和され、加工ミスを抑制して、設計への手戻りを無くし、カム溝１２と光軸位置決め部１４との組付けの容易化等が実現可能となる。したがって、加工費、組付け費の低減と、リードタイム低減を実現することが可能となる。
【００３３】
なお、図４および図５に示されるカム枠１３に形成されるカム溝１２の形状およびその配備位置は、レンズ鏡筒１１および投射光学系１０の構成により種々の構成とすることが可能であり、図示の例に限られるものではない。
【００３４】
（第２の実施形態）
以下、本発明に係る画像投射装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
【００３５】
また、カム枠１３と、カム枠１３に形成されるカム溝１２によって光軸方向への移動が可能となるレンズ鏡筒１１とは、樹脂部材からなる構成であることが好ましい。
【００３６】
上述のように、カム枠１３が金属部材からなる場合、カム溝１２を形成する際に精密な精度の切削加工が要求されるが、カム枠１３を更に、樹脂部材により構成することで、上記第１の実施形態の効果に併せて、光軸方向への移動の際に生じる重量負荷を低減し、製品の長寿命化が可能となる。また、金属部材から樹脂部材に変更することにより材料費の低減も実現することができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
また、レンズ鏡筒１１に形成される光軸位置決め部１４を、カム枠１３とは別部材により構成することが好ましい。例えば、２つの部材の関係において摩擦係数の小さくなる部材を選択することが好ましい。
【００３８】
このような構成によれば、光軸位置決め部１４とカム溝１２の端面１２ａに生じる摩擦を低減することができ、製品の長寿命化を実現することができる。
【００３９】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  投射光学系
１１  レンズ鏡筒
１２  カム溝
１２ａ  端面（下側）
１２ｂ  端面（上側）
１３  カム枠
１４  光軸位置決め部
１５  投射レンズユニット
２０  照明光学系
２１  光源
２２  リフレクター
２３，２４  リレーレンズ
２５  照度均一化手段
２６  カラーホイール
３０  分離手段
４０  画像形成素子
５０  スクリーン
１００  画像投射装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２００４−９３６３０号公報
【特許文献２】特開平１０−６８８６０号公報
【図１】
2014048502.tif 000003
【図２】
2014048502.tif 000004
【図３】
2014048502.tif 000005
【図４】
2014048502.tif 000006
【図５】
2014048502.tif 000007