(57)【要約】【課題】レンズ径を小さくすることなくプロジェクタを薄型化することができる投影用レンズ装置を提供すること。【解決手段】投影用レンズ装置１は、４群１６枚のレンズから構成されている。そのうち、第１レンズ群Ｇｒ１は、スクリーン側から、最大径の第１レンズ１１と、第２レンズ１２と、第３レンズ１３と、第４レンズ１４とから構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１はガイド枠７１に固定され、ガイド枠７１のガイドスリット７２にギア７３，７４の軸が回転可能且つ摺動可能となって挿入され、ギア７３にボールネジ部材７５が噛み合い、ギア７４にボールネジ部材７６が噛み合っている。モータ７７，７８によってボールネジ部材７５，７６が回転されると、ガイド枠７１の上部が後ろへ移動し、ガイド枠７１の下部が前へ移動し、これにより第１レンズ群Ｇｒ１が後倒する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のレンズを有する投影用レンズ装置において、
前記複数枚のレンズのうち少なくとも１枚のレンズは、その光軸が他のレンズの光軸と一直線状になった起立状態と、前記起立状態に対して傾斜した傾斜状態とに起伏可能に設けられたことを特徴とする投影用レンズ装置。
【請求項２】
前記複数のレンズのうち最大径のレンズが前記起立状態と前記傾斜状態とに起伏可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の投影用レンズ装置。
【請求項３】
画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって形成された画像を投影する請求項１又は請求項２に記載の投影用レンズ装置と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影するための投影用レンズ装置及びこれを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタは、デジタルマイクロミラーデバイス、液晶デバイスといった表示デバイスに光源の光を入射させ、表示デバイスにおける反射光又は透過光を投影用レンズによってスクリーンに投影する構成となっている。
【０００３】
近年、プロジェクタの小型、薄型化が望まれるようになっているが、これに対して、様々なアプローチでプロジェクタの小型、薄型化の実現が試みられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−９６８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、投影用レンズは、表示デバイスによって物体面に形成された画像をスクリーンに拡大結像する光学系であるが、必要な周辺光量を確保するために投影用レンズの径を小さくすることが難しい。プロジェクタの厚み方向（高さ方向）が投影用レンズの径方向に平行となるので、径の大きな投影用レンズではプロジェクタを薄型化することができないという問題が生じている。
【０００５】
そこで、本発明は、レンズ径を小さくすることなくプロジェクタを薄型化することができる投影用レンズ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】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の投影用レンズ装置は、複数枚のレンズを有する投影用レンズ装置において、前記複数枚のレンズのうち少なくとも１枚のレンズは、その光軸が他のレンズの光軸と一直線状になった起立状態と、前記起立状態に対して傾斜した傾斜状態とに起伏可能に設けられたことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、前記複数のレンズのうち最大径のレンズが前記起立状態と前記傾斜状態とに起伏可能に設けられている。
【０００８】
本発明のプロジェクタは、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を投影する請求項１又は請求項２に記載の投影用レンズ装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
以上によれば、少なくとも１枚のレンズ、特に最大径のレンズが傾斜状態になると、光軸に直交する方向の投影用レンズ装置の長さが小さくなり、その方向をプロジェクタの厚み方向とすれば、レンズの径を小さくせずとも、プロジェクタを薄型にすることができる。一方、レンズが起立状態になると、レンズの光軸が一直線状になるので、投影をすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レンズの径を小さくせずとも、プロジェクタを薄型にすることができる。また、レンズの径を小さくしなくても済むから、高画質な投影を行えるプロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１２】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明を適用した実施形態における投影用レンズ装置１のレンズ構成図である。図１に示すように、投影用レンズ装置１は、スクリーン側（拡大側）から物体面９９側（縮小側）に向かって順に、第１レンズ群Ｇｒ１と、第２レンズ群Ｇｒ２と、第３レンズ群Ｇｒ３と、第４レンズ群Ｇｒ４とを備えている。ここで、レンズ群という用語は、１枚のレンズから構成されている場合も含めて、一枚以上のレンズからなること意味する。従って、以下の説明において、第３レンズ群Ｇｒ３は、単一のレンズから構成されているが、便宜的に「レンズ群」という名称を用いる。
【００１３】
第１レンズ群Ｇｒ１は、スクリーン側から順に、第１レンズ１１と、第２レンズ１２と、第３レンズ１３とから構成されている。第１レンズ１１、第２レンズ１２及び第３レンズ１３は、共通のレンズ枠に固定されている。
【００１４】
第２レンズ群Ｇｒ２は、スクリーン側から順に、第４レンズ２１と、第５レンズ２２と、第６レンズ２３と、第７レンズ２４と、第８レンズ２５とから構成されている。
【００１５】
第３レンズ群Ｇｒ３は、第９レンズ３１から構成されている。
【００１６】
第４レンズ群Ｇｒ４は、スクリーン側から順に、第１０レンズ４１と、第１１レンズ４２と、第１２レンズ４３と、第１３レンズ４４と、第１４レンズ４５と、第１５レンズ４６と、第１６レンズ４７とから構成されている。なお、これらレンズの中で、第１レンズ１１の径が最も大きい。
【００１７】
投影用レンズ装置１が広角端側から望遠端側に向かって変倍する場合には、第１レンズ群Ｇｒ１及び第３レンズ群Ｇｒ３はともに光軸に沿ってスクリーン側へ移動させられる。それに対して、第２レンズ群Ｇｒ２及び第４レンズ群Ｇｒ４はともに固定されている。
【００１８】
この投影用レンズ装置１は、図２、図３に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１を起伏させる起伏機構７０を備える。この起伏機構７０はガイド枠７１を具備する。ガイド枠７１は、第１レンズ１１の縁を囲むように第１レンズ群Ｇｒ１のレンズ枠に固定されている。ガイド枠７１の左右両側部には、上下方向に長尺なガイドスリット７２がガイド枠７１の周方向に沿うように形成されている。ガイドスリット７２の上側には、第１の駆動ギア７３の軸が回転自在となって挿入され、ガイドスリット７２の下側には、第２の駆動ギア７４の軸が回転自在となって挿入されている。第１の駆動ギア７３の軸及び第２の駆動ギア７４の軸はともに、光軸に直交する面に対して平行になっている。第１の駆動ギア７３の軸及び第２の駆動ギア７４の軸はともにガイドスリット７２に沿って上下に摺動可能となっており、更に軸方向に沿って移動可能となっている。
【００１９】
第１の駆動ギア７３は第１のボールネジ部材７５に噛み合っており、第２の駆動ギア７４は第２のボールネジ部材７６に噛み合っている。第１のボールネジ部材７５及び第２のボールネジ部材７６はともに光軸に対して平行となっている。
【００２０】
第１のボールネジ部材７５は第１モータ７７に連結され、第２のボールネジ部材７６は第２モータ７８に連結されている。第１モータ７７及び第２モータ７８はともに第１６レンズ４７よりも物体面９９側に配置され、第１モータ７７の動力取出軸に第１のボールネジ部材７５が直結され、第２モータ７８の動力取出軸に第２のボールネジ部材７６が直結されている。
【００２１】
次に、投影用レンズ装置１の動作について説明する。
【００２２】
図４に示すように、第１モータ７７によって第１のボールネジ部材７５が一方に回転されると、第１の駆動ギア７３が第１のボールネジ部材７５に沿って後方に移動する。モータ７７の回転と同時に第２モータ７８によって第２のボールネジ部材７６が一方に回転されると、第２の駆動ギア７４が第２のボールネジ部材７６に沿って前方に移動する。これにより、ガイド枠７１が後倒し、ガイド枠７１の後倒に伴って第１レンズ群Ｇｒ１も後倒する。
【００２３】
逆に、第１モータ７７によって第１のボールネジ部材７５が他方に回転され、同時に第２モータ７８によって第２のボールネジ部材７６が他方に回転されると、第１の駆動ギア７３が第１のボールネジ部材７５に沿って前方に移動し、第２の駆動ギア７４が第２のボールネジ部材７６に沿って後方に移動する。これにより、ガイド枠７１が起立し、ガイド枠７１の起立することによって、第１レンズ群Ｇｒ１の光軸が他のレンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４の光軸と一直線状になる。
【００２４】
また、投影用レンズ装置１の変倍はモータ７７，７８によって行われるようになっている。つまり、第１レンズ群Ｇｒ１が起立した状態で、第１モータ７７の回転により第１の駆動ギア７３が第１のボールネジ部材７５に沿って前方に移動するのと同時に、第２モータ７８の回転により第２の駆動ギア７４が第２のボールネジ部材７６に沿って前方に移動すると（第１の駆動ギア７３と第２の駆動ギア７４の移動速度及び移動距離は同じである）、第１レンズ群Ｇｒ１全体が前方に移動するので、投影用レンズ装置１が望遠側にズーミングされる。逆に、第１レンズ群Ｇｒ１が起立した状態で、第１の駆動ギア７３が後方に移動するのと同時に、第２の駆動ギア７４が後方に移動すると、第１レンズ群Ｇｒ１全体が後方に移動するので、投影用レンズ装置１が広角側にズーミングされる。
【００２５】
次に、図５を用いて、このような投影用レンズ装置１を備えたプロジェクタ８０について説明する。図５は、プロジェクタ８０の斜視図である。図５に示すように、このプロジェクタ８０は直方体状の本体ケーシング８１を備えており、本体ケーシング８１の内部に、画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段に光を照射する光源と、音声出力を行うスピーカと、画像形成手段、光源及びスピーカを制御するための回路基板とが設けられている。画像形成手段としては、デジタルマイクロミラーデバイス又は液晶表示デバイスを用いることができる。
【００２６】
本体ケーシング８１の前面から上面にかけて収納凹部８２が形成されており、収納凹部８２内に投影用レンズ装置１がその第１レンズ群Ｇｒ１を前側にして収納され、起伏可能に設けられたカバー８３によって収納凹部８２の上側開口が覆われている。例えばカバー８３の後端部が回転可能となって本体ケーシング８１に取り付けられ、カバー８３はその後端部を支点として上下に回転可能に設けられている。
【００２７】
このプロジェクタ８０においては、投影用レンズ装置１がリトラクタブル式になっている。即ち、図２に示すように第１レンズ群Ｇｒ１が起立すると、図５に示すようにカバー８３がその後端部を支点として上に回動することで開き、カバー８３が上に突出するよう本体ケーシング８１の上面に対して傾斜する。このような状態においては、画像形成手段により物体面９９に形成された画像が投影用レンズ装置１によってスクリーンに投影される。一方、図４に示すように第１レンズ群Ｇｒ１が後倒すると、図６に示すようにカバー８３がその後端部を支点として下に回動することで開き、カバー８３が本体ケーシング８１の上面に対して面一になる。
【００２８】
以上のように、投影用レンズ装置１がリトラクタブル式に設けられているので、プロジェクタ８０を高く設計することなく、また投影用レンズ装置１の径を小さく設計することなく、投影用レンズ装置１をプロジェクタ８０に用いることができる。プロジェクタ８０を高く設計しなくても済むので、コンパクトなプロジェクタ８０を提供することができ、投影用レンズ装置１の径を小さく設計しなくても済むので、高画質なプロジェクタ８０を提供することができる。
【００２９】
〔第２の実施の形態〕
図７は、第２実施形態における投影用レンズ装置１０１のレンズ構成図である。なお、図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ広角端、通常位置、望遠端における投影用レンズ装置１０１の図面である。図７に示すように、投影用レンズ装置１０１は、スクリーン側（拡大側）から物体面１９９側（縮小側）に向かって順に、第１レンズ群Ｇｒ１０と、第２レンズ群Ｇｒ２０と、第３レンズ群Ｇｒ３０と、第４レンズ群Ｇｒ４０と、第５レンズ群Ｇｒ５０とを備えている。また、第５レンズ群Ｇｒ５０よりも物体面１９９側に、画像を合成する合成プリズム１６０が配設されている。
【００３０】
第１レンズ群Ｇｒ１０は、スクリーン側から順に、第１レンズ１１１と、第２レンズ１１２と、第３レンズ１１３とから構成されている。第１レンズ１１１、第２レンズ１１２及び第３レンズ１１３は、共通のレンズ枠に固定されている。
【００３１】
第２レンズ群Ｇｒ２０は、スクリーン側から順に、第４レンズ１２１と、第５レンズ１２２とから構成されている。
【００３２】
第３レンズ群Ｇｒ３０は、第６レンズ１３１から構成されている。
【００３３】
第４レンズ群Ｇｒ４０は、スクリーン側から順に、第７レンズ１４１と、第８レンズ１４２とから構成されている。
【００３４】
第５レンズ群Ｇｒ５０は、スクリーン側から順に、第９レンズ１５１と、第１０レンズ１５２と、第１１レンズ１５３と、第１２レンズ１５４とから構成されている。なお、これらレンズの中で、第１レンズ１１１の径が最も大きく、第１２レンズ１５４の径が二番目に大きい。
【００３５】
投影用レンズ装置１０１が広角端側から望遠端側に向かって変倍する場合には、第２レンズ群Ｇｒ２０及び第３レンズ群Ｇｒ３０はともに光軸に沿ってスクリーン側へ移動させられ、第４レンズ群Ｇｒ４０は光軸に沿って物体面１９９側へ移動させられる。それに対して、第１レンズ群Ｇｒ１０及び第５レンズ群Ｇｒ５０はともに固定されている。
【００３６】
この投影用レンズ装置１０１は、図８に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１０及び第５レンズ群Ｇｒ５０を起伏させる起伏機構１７０を備える。起伏機構１７０はガイド枠１７１、１６１を備える。前側のガイド枠１７１は、第１レンズ１１１及び第２レンズ１１２の縁を囲むように第１レンズ群Ｇｒ１０のレンズ枠に固定され、後ろ側のガイド枠１６１は、第１２レンズ１５４の縁を囲むように第５レンズ群Ｇｒ５０のレンズ枠に固定されている。
【００３７】
第１実施形態におけるガイド枠７１と同様に、ガイドスリット１６２，１７２がそれぞれガイド枠１６１，１７１の左右両側部に形成され、ガイドスリット１６２，１７２の上側にはそれぞれ駆動ギア１６３，１７３の軸がそれぞれ回転自在且つ摺動可能となって挿入され、ガイドスリット１６２，１７２の下側には駆動ギア１６４，１７４の軸が回転自在且つ摺動可能となって挿入されている。
【００３８】
また、光軸に平行となるよう軸部材１７５，１７６が設けられている。軸部材１７５の前側の部分には、ネジ部１７５Ａが形成され、軸部材１７５の後ろ側の部分には、ネジ部１７５Ａに対して逆捻りのネジ部１７５Ｂが形成されている。同様に、軸部材１７６の前側の部分に形成されたネジ部１７６Ａは、軸部材１７６の後ろ側の部分に形成されたネジ部１７６Ｂに対して逆捻りとなっている。
【００３９】
軸部材１７５のネジ部１７５Ａには駆動ギア１７３が噛み合っており、ネジ部１７５Ｂには駆動ギア１６３が噛み合っている。軸部材１７６のネジ部１７６Ａには、駆動ギア１７４が噛み合っており、ネジ部１７６Ｂには駆動ギア１６４が噛み合っている。
【００４０】
軸部材１７５は第１モータ１７７に連結され、軸部材１７６は第２モータ１７８に連結されている。第１モータ１７７及び第２モータ１７８はともに第１２レンズ１５４よりも物体面１９９側に配置され、第１モータ１７７の動力取出軸に軸部材１７５が直結され、第２モータ１７８の動力取出軸に軸部材７６が直結されている。
【００４１】
また、ガイド枠１７１の前方にはストッパ１６５が設けられ、ガイド枠１７１の上部がストッパ１６５に当接している。ガイド枠１６１の後方にはストッパ１６６が設けられ、ガイド枠１６１の上部がストッパ１６６に当接している。
【００４２】
次に、投影用レンズ装置１０１の動作について説明する。
【００４３】
図９に示すように、第１モータ１７７の回転によって、駆動ギア１７３が軸部材１７５に沿って後方に移動し、駆動ギア１６３が軸部材１７５に沿って前方に移動する。同時に、第２モータ１７８の回転によって、駆動ギア１７４が軸部材１７６に沿って前方に移動し、駆動ギア１６４が軸部材１７６に沿って後方に移動する。これにより、ガイド枠１７１が後倒し、ガイド枠１６１が前倒する。ガイド枠１７１の後倒に伴って第１レンズ群Ｇｒ１０も後倒し、ガイド枠１６１の前倒に伴って第５レンズ群Ｇｒ５０も前倒する。
【００４４】
図８に示すように、第１モータ１７７の逆の回転によって、駆動ギア１７３が軸部材１７５に沿って前方に移動し、駆動ギア１６３が軸部材１７５に沿って後方に移動する。同時に、第２モータ１７８の逆の回転によって、駆動ギア１７４が軸部材１７６に沿って後方に移動し、駆動ギア１６４が軸部材１７６に沿って前方に移動する。これにより、ガイド枠１７１及びガイド枠１６１が起立し、第１レンズ群Ｇｒ１０及び第５レンズ群Ｇｒ５０の光軸が他のレンズ群Ｇｒ２０〜Ｇｒ４０の光軸と一直線状になる。なお、第１レンズ群Ｇｒ１０の光軸がレンズ群Ｇｒ２０〜Ｇｒ４０の光軸と一直線状になると、ストッパ１６５にガイド枠１７１が当接し、第１レンズ群Ｇｒ１０の前倒が防止される。同様に、第５レンズ群Ｇｒ５０の光軸がレンズ群Ｇｒ２０〜Ｇｒ４０の光軸と一直線状になると、ストッパ１６６にガイド枠１６１が当接し、第５レンズ群Ｇｒ５０の後倒が防止される。
【００４５】
次に、図１０を用いて、このような投影用レンズ装置１０１を備えたプロジェクタ１８０について説明する。図１０は、プロジェクタ１８０の斜視図である。図１０に示すように、このプロジェクタ１８０は、第１実施形態におけるプロジェクタ８０と同様に、収納凹部１８２が形成された本体ケーシング１８１を備えており、収納凹部１８２内に投影用レンズ装置１０１がその第１レンズ群Ｇｒ１０を前側にして収納されている。収納凹部８２の上側開口が、昇降可能に設けられたカバー１８３によって覆われている。なお、本体ケーシング１８１内には、光源、画像形成手段、スピーカ及び回路基板等が設けられている。
【００４６】
図８に示すように第１レンズ群Ｇｒ１０及び第５レンズ群Ｇｒ５０が起立すると、図１０に示すようにカバー１８３が上昇する。このような状態においては、画像形成手段により物体面１９９に形成された画像が投影用レンズ装置１０１によってスクリーンに投影される。一方、図９に示すように第１レンズ群Ｇｒ１０及び第５レンズ群Ｇｒ５０が倒伏すると、カバー１８３が下降して、カバー１８３が本体ケーシング１８１の上面に対して面一になる。
【００４７】
以上のように、第２実施形態においても、プロジェクタ１８０を高く設計することなく、また投影用レンズ装置１０１の径を小さく設計することなく、投影用レンズ装置１０１をプロジェクタ１８０に用いることができる。そのため、コンパクトで且つ高画質なプロジェクタ１８０を提供することができる。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【００４９】
上記実施形態においては、投影用レンズ装置１がプロジェクタ８０の収納凹部８２内に収納されているが、投影用レンズ装置１が投影用レンズ装置１０１の代わりにプロジェクタ１８０の収納凹部１８２に収納されても良い。この場合、図２に示すように第１レンズ群Ｇｒ１が起立すると、カバー１８３が上昇し、図４に示すように第１レンズ群Ｇｒ１が倒伏すると、カバー１８３が下降して、本体ケーシング１８１の上面とカバー１８３が面一になる。
【００５０】
また、上記第１実施形態においては、第１レンズ群Ｇｒ１が起伏可能に設けられ、上記第２実施形態においては、第１レンズ群Ｇｒ１０と第５レンズ群Ｇｒ５０が起伏可能に設けられていたが、全レンズがそれぞれのレンズ中心とそれぞれの間隔を一定に保ちながら、別個に起伏可能に設けられていても良い。
【００５１】
また、上記第１実施形態においては、第１レンズ群Ｇｒ１全体で起伏可能に設けられていたが、第１レンズ群Ｇｒ１の第１レンズ１１のみが起伏可能に設けられていても良い。同様に、上記第２実施形態における第１レンズ１１１と第１２レンズ１５４のみが起伏可能に設けられていても良い。
【００５２】
また、第１レンズ群Ｇｒ１、第１レンズ群Ｇｒ１０、第５レンズ群Ｇｒ５０を起伏させる機構は、上述のように構成された起伏機構７０，１７０に限定されるものではない。
【００５３】
また、プロジェクタ８０，１８０の画像形成手段としては、液晶表示器及びデジタルマイクロミラーに代えて、フィルム、スライドを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】投影用レンズ装置１のレンズ構成図である。
【図２】投影用レンズ装置１の側面図である。
【図３】投影用レンズ装置１の正面図である。
【図４】第１レンズ群Ｇｒ１が後倒した状態における投影用レンズ装置１の側面図である。
【図５】第１レンズ群Ｇｒ１が起立した状態におけるプロジェクタ８０の斜視図である。
【図６】第１レンズ群Ｇｒ１が後倒した状態におけるプロジェクタ８０の斜視図である。
【図７】投影用レンズ装置１０１のレンズ構成図である。
【図８】投影用レンズ装置１０１の側面図である。
【図９】第１レンズ群Ｇｒ１０が後倒した状態における投影用レンズ装置１０１の側面図である。
【図１０】第１レンズ群Ｇｒ１０が起立した状態におけるプロジェクタ１８０の斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１、１０１  投影用レンズ装置
１１、１１１  第１レンズ（最大径のレンズ）
７０、１７０  起伏機構
８０、１８０  プロジェクタ
Ｇｒ１、Ｇｒ１０  第１レンズ群
Ｇｒ２、Ｇｒ２０  第２レンズ群
Ｇｒ３、Ｇｒ３０  第３レンズ群
Ｇｒ４、Ｇｒ４０  第４レンズ群
Ｇｒ５０  第５レンズ群
【図１】
2006184659.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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