(57)【要約】【課題】明るさおよび解像度が異なっても、同じレンズユニットを用いたプロジェクタ等の投写型画像表示装置を提供すること。【解決手段】フォーカス調整群に取り付けられたカムフォロアのカム溝と接触する部位の径差を調整することで温度変化時の膨張量を調整し、レンズユニットに温度変化が生じた際の焦点位置の移動を補正する構成とした。【選択図】  図５−Ｂ
2013080085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子と、
前記複数の光学素子を保持した複数の鏡筒部材と、
前記複数の鏡筒部材に取り付けられたカムフォロアと、
カムを有した複数のカム環と、
直進溝を有した固定筒と、
前記カムフォロアは付勢手段によって前記カムの端面へ付勢され、前記カムに沿って光軸方向に前記光学素子が移動することでフォーカシングを行うレンズユニットにおいて、
前記カムフォロアの中心から前記カムと接触する部位までの距離が
他の鏡筒部材が有するカムフォロアの中心からカムと接触する部位までの距離と異なる設定とした事を特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
複数の光学素子と、
前記複数の光学素子を保持した複数の鏡筒部材と、
前記複数の鏡筒部材に取り付けられたカムフォロアと、
カムを有したカム環と、
直進溝を有した固定筒と、
前記カムフォロアは付勢手段によって前記カムの端面へ付勢され、前記カムに沿って光軸方向に前記光学素子が移動することでフォーカシングを行うレンズユニットにおいて、
前記フォーカシングを行う光学素子を保持している鏡筒部材には、光軸方向にオフセットした少なくとも２種類のカムフォロア取り付け部を設けた事を特徴とするレンズユニット。
【請求項３】
カムを端面カムで構成した事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズユニット。
【請求項４】
回転量と繰出し量の比が一定なカムで構成した事を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のレンズユニット。
【請求項５】
鏡筒部材はスクリーン上で無限で合焦する方向へ付勢手段によって付勢している事を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点位置補正機構を有するレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の投写型画像表示装置は、液晶パネルやＤＭＤ等の各種変調デバイスによって光源からの光を画像に変換し、複数の光学素子によって構成されたレンズユニットによって前記画像をスクリーン等の投写面に焦点を合わせ拡大投写する。前記光源が点灯している間、前記レンズユニットの有する光学素子および光学素子保持部材は常に光を受けた状態となる。前記光を受けることによって前記光学素子および光学素子保持部材は、投写開始直後から温度上昇する。前記光学素子は、前記温度上昇によって屈折率等の光学特性に変化が生じる。また前記光学素子保持部材は、前記温度上昇によって線膨張が生じ前記光学素子の間隔が変化する。前記光学素子の特性変化および間隔変化によって前記レンズユニットの焦点位置は、投写開始直後に調整してスクリーン等の投写面に合わせた位置から移動する。前記焦点位置の移動が前記投写画像の深度を超えると画像劣化となり問題となる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、前記焦点位置の移動をキャンセルする様に、レンズユニットが有する焦点位置調整群が前記温度上昇によって移動する構成としている。この構成によって、前記温度上昇による画像劣化を回避する技術が開示されている。特許文献１のレンズユニットは、焦点位置調整群が3つのカムフォロアを保持し、前記カムフォロアはカムを有するカム環に係合され、前記カム環は焦点位置補正環に保持される構成としている。この構成では、温度上昇によって焦点位置が移動した際に、前記焦点位置補正環も温度上昇によって膨張する。前記焦点位置補正環の膨張によって、前記カム環およびカムフォロアを介して前記焦点位置調整群が光軸方向へ移動する。前記焦点位置の移動と前記焦点位置調整群が光軸方向へ移動することによる焦点位置の移動とがキャンセルすることで画像劣化を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７１８１９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロジェクタ等の投写型画像表示装置では、様々な使用環境や目的に対応できる様に明るさおよび解像度の異なる複数の製品をラインナップする必要がある。前記ラインナップでは、明るさおよび解像度の違いを光源や各種変調デバイスのみを変えて実現している。また、前記ラインナップでは、コストダウンおよび開発期間を短縮するために筐体およびレンズユニットを共通化している。
【０００６】
しかし、レンズユニットが温度上昇することによって生じる焦点位置の移動の量および方向は、複数の光学素子の特性変化および間隔変化の合計によって決まる。また、明るさが変化すると前記複数の光学素子それぞれの特性変化量および間隔変化量が変化する。つまり、明るさが変化すると前記レンズユニットが温度上昇することによって生じる焦点位置の移動の量および方向も変化する。前記焦点位置の移動の量および方向の変化の範囲が投写画像の深度を超えると画像劣化となり問題となる。
【０００７】
特許文献１は温度上昇によって焦点位置補正環が膨張することで、焦点位置調整群が移動させて画像劣化を回避している。しかし、複数の光学素子の特性変化量および間隔変化量の合計で決まる前記焦点位置の移動を前記焦点位置補正環の膨張のみでキャンセルすることは困難である。つまり、前記焦点位置の移動量と、焦点位置補正環による焦点位置調整群の移動量には必ず差が生じる。前記差を深度内に収めることで画像劣化の回避を実現している。しかし、プロジェクタ等の投写型画像表示装置明るさが変化すると、前記差も変化することになる。前記差の変化が大きくなると深度を超えてしまい画像劣化となる。つまり、特許文献１を用いても、明るさの異なる複数の製品全てで投写画像の劣化を回避することは出来ない。
【０００８】
また、前記各種変調デバイスの解像度が変化すると深度が変化する。前記深度の変化の範囲が投写画像の深度を超えると画像劣化となり問題となる。また、前記各種変調デバイスの解像度の変化によってアスペクト比が変化すると、絞り等がカットする不要光の量も変化する。絞りがカットする不要光の量が変化すると絞り周辺の光学素子および光学素子保持部材の温度上昇量が変化する。この為、前記各種変調デバイスの解像度の変化によってアスペクト比が変化すると前記焦点位置の移動量が変化する。前記焦点位置の移動の量および方向の変化の範囲が投写画像の深度を超えると画像劣化となり問題となる。
【０００９】
特許文献１は、深度の変化や絞り等の局所的な温度変化による前記焦点位置の移動には対応していない。この為、特許文献１を用いても解像度の異なる各種変調デバイスを用いた複数の製品全てで投写画像の劣化を回避することは出来ない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、
本発明では、複数の光学素子と、カムフォロア有した前記複数の光学素子を保持した複数の鏡筒部材と、カムを有したカム環と、直進溝を有した固定筒とを有するレンズユニットを用いる。前記レンズユニットの有する少なくとも1つの前記鏡筒部材がカムフォロアを介して前記カムによって光軸方向に移動することでフォーカシングを行う。この構成において、前記フォーカシングを行う前記鏡筒部材の有するカムフォロアは付勢手段によって前記カムに付勢されており、前記カムフォロアは中心から前記カムと接触する部位までの距離が他の鏡筒部材の有するカムフォロアの中心から前記カムと接触する部位までの距離と異なる設定とした事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、明るさおよび解像度が異なっても同じレンズユニットを用いたプロジェクタ等の投写型画像表示装置を提供できる様になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１である液晶プロジェクタの外観図
【図２】実施例１のレンズユニットの分解斜視図
【図３】実施例１のカムフォロア１１５Ａを取り付けた第１鏡筒１０１の斜視図
【図４】実施例１のカムフォロア１１５Ｂを取り付けた第１鏡筒１０１の斜視図
【図５−Ａ】実施例１のカムフォロア１１５Ａを取り付けた第１鏡筒１０１の側面図
【図５−Ｂ】実施例１で温度上昇が生じカムフォロア１１５Ａが膨張した状態の第１鏡筒１０１の側面図
【図６−Ａ】実施例１のカムフォロア１１５Ｂを取り付けた第１鏡筒１０１の側面図
【図６−Ｂ】実施例１で温度上昇が生じカムフォロア１１５Ｂが膨張した状態の第１鏡筒１０１の側面図
【図７】実施例２のカムフォロア１１５Ｃを取り付けた第１鏡筒２０１の側面図
【図８】実施例２のカムフォロア１１５Ｄを取り付けた第１鏡筒２０１の側面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
［実施例１］
図１には、本発明の実施例１であるレンズユニット１００を備えたプロジェクタ３００の外観を示している。
【００１５】
プロジェクタ３００の液晶駆動回路には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置が接続されている。画像供給装置から入力された画像（映像）情報を、照明光学ユニット、液晶パネルやＤＭＤ等の各種変調デバイスを有する色分離合成ユニットおよびレンズユニット１００によって画像としてスクリーンなどの被投写面に焦点を合わせて拡大投写している。
【００１６】
レンズユニット１００は、レンズユニット１００の有する光学素子および光学素子保持部材が温度変化することで生じる焦点位置移動を補正する機構を有している。
【００１７】
図２には、本実施例のレンズユニット１００の分解斜視図を示す。
【００１８】
１０１は第１レンズ群を保持した第１鏡筒である。１０２は第２レンズ群を保持した２群鏡筒である。１０３は第３レンズ群を保持した第３鏡筒である。１０４は第４レンズ群を保持した第４鏡筒、１０５は第５レンズ群を保持した第５鏡筒である。１０６は第６レンズ群を保持した第６鏡筒である。
【００１９】
１０７は鏡筒本体としての固定筒である。該固定筒１０７の光軸方向後端部（第６鏡筒側の端部）の位置には、前述した光学ボックスにビス止めされるマウント部（フランジ部）が形成されている。
【００２０】
１０８は固定筒１０７の内周のマウント部よりも前側（第１鏡筒側）の領域に配置され、光軸回りに回転するカム環である。１１０は固定筒１０７の外周のマウント部よりも前側（第１鏡筒側）の領域に配置され、光軸回りに回転するフォーカス環である。１１４は固定筒１０７の端部（第１鏡筒側）に取り付けられ、第１鏡筒１０１をスクリーン方向へ付勢する付勢手段である。１１５は第１鏡筒１０１に、１０９は第２鏡筒１０２〜第５鏡筒１０５にビスで取り付けたカムフォロアである。カムフォロア１１５が取り付けられた第１鏡筒１０１はフォーカス環１１０に形成されたカム溝の端面に付勢手段１１４によって付勢される。カムフォロア１０９が取り付けられた第２鏡筒１０２〜第５鏡筒１０５はそれぞれカム環１０８に形成されたカム溝に係合する。１１１はギア部有し固定筒１０７に設けた周溝１０７Ｂを介してカム環１０８と係合し固定筒１０７の外周のマウント部よりも前側（第１鏡筒側）の領域に配置されたズーム環である。
【００２１】
１１２はアクチュエータとしてのモータユニットである。該モータユニットは、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ等のモータ本体と、該モータ本体の回転を減速して出力する減速ギアボックスを含む。モータユニット１１２はフォーカス駆動源およびズーム駆動源である。１１３はモータ１１２を保持する保持部材である。モータ１１２はビスで保持部材１１３に固定される。さらに、保持部材１１３はビスで固定筒１０７に固定される。
【００２２】
第１鏡筒１０１はフォーカス調整群である。ここでフォーカス調整群の移動について説明する。第１鏡筒１０１の外周の周方向１２０°毎の３箇所には、カムフォロア１１５が取り付けられている。３個所のカムフォロア１１５は、固定筒１０７のカムフォロア１１５と同様に周方向１２０°毎の３箇所に設けられ光軸方向に延びるように形成された直進溝部１０７Ａにそれぞれ係合する。また３個所のカムフォロア１１５は、フォーカス環１１０のカムフォロア１１５と同様に周方向１２０°毎の３箇所に設けられたカム溝にもそれぞれ当接する。カムフォロア１１５は、付勢手段１１４によって第１鏡筒１０１がスクリーン方向へ付勢されることでフォーカス環１１０に形成されたカム溝の端面に付勢されている。
【００２３】
また、フォーカス環１１０は、固定筒１０７に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で光軸回りに回転可能となっている。
【００２４】
この構成において、フォーカス環１１０と噛み合ったモータユニット１１２を駆動すると、フォーカス環１１０が回転駆動される。フォーカス環１１０が回転すると、カム溝端面にカムフォロア１１５が付勢されていることによって、第１鏡筒１０１が光軸方向に移動する。以上より、フォーカス調整群の移動が行われる。
【００２５】
第６鏡筒１０６は、第６レンズ群としてのリレー系レンズを保持しており、固定筒１０７の後端部にスラスト方向からビスにより固定される。
【００２６】
第２鏡筒１０２，第３鏡筒１０３，第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５は、それぞれ第２〜第５レンズ群としての変倍系レンズを保持している。第２鏡筒１０２，第３鏡筒１０３，第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５が光軸方向に移動することで、変倍（ズーム）が行われる。
【００２７】
ここで、ズーム駆動機構について説明する。第２鏡筒１０２，第３鏡筒１０３，第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５の外周における周方向１２０°毎の３箇所には、カムフォロア１０９が取り付けられている。鏡筒１０２〜１０５に取り付けられた３個所のカムフォロア１０９は、固定筒１０７のカムフォロア１０９と同様に周方向１２０°毎の３箇所に設けられ光軸方向に延びるように形成された直進溝部１０７Ａにそれぞれ係合する。また、３個所のカムフォロア１０９はカム環１０８のカムフォロア１０９と同様に周方向１２０°毎の３箇所に設けられた第２，第３，第４および第５カム溝部１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄにもそれぞれ係合する。
【００２８】
また、カム環１０８とズーム環１１１は係合しており一体となって回転する。カム環１０８は、固定筒１０７に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で光軸回りに回転可能となっている。
【００２９】
この構成において、ズーム環１１１と噛み合ったモータユニット１１２を駆動すると、ズーム環１１１が回転駆動される。ズーム環１１１が回転すると、一体となってカム環１０８が固定筒１０７に対して光軸回りに回転する。カム環１０８が回転すると、カム溝部１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄとカムフォロア１０９との係合作用によって、第２，第３，第４および第５鏡筒１０２〜１０５が光軸方向に移動する。以上より、ズーム駆動が行われる。
【００３０】
図３には、本実施例の第１鏡筒１０１の斜視図を示す。
【００３１】
第１鏡筒１０１には、カムフォロア１１５Ａが取り付けられている。
【００３２】
図４には、本実施例の第１鏡筒１０１の斜視図を示す。
【００３３】
第１鏡筒１０１には、カムフォロア１１５Bが取り付けられている。
【００３４】
図５−Ａには、本実施例のカムフォロア１１５Ａが取り付けられた第１鏡筒１０１の側面図を示す。
【００３５】
図５−Ｂには、図５−Ａから温度変化によってカムフォロア１１５Ａが膨張した状態を示す。
【００３６】
図６−Ａには、本実施例のカムフォロア１１５Ｂが取り付けられた第１鏡筒１０１の側面図を示す。
【００３７】
図６−Ｂには、図６−Ａから温度変化によってカムフォロア１１５Ｂが膨張した状態を示す。
【００３８】
この構成では、レンズユニット１００に温度変化が生じた際の焦点位置の移動には、カムフォロア１１５が温度変化によって膨張し第１鏡筒１０１が光軸方向に移動することで生じる焦点位置の移動量も含まれる。つまり、このカムフォロア１１５が膨張する量を調整することで、レンズユニット１００に温度変化が生じた際の焦点位置の移動量を調整することができる。本実施例では、カムフォロア１１５Ａ、１１５Ｂとフォーカス環１１０とが当接する部位に径差をつけることで、レンズユニット１００に温度変化が生じた際のカムフォロア１１５Ａ、１１５Ｂの膨張量に差を持たせている。明るさおよび解像度の変化に合わせてこの差を調整することで、常に画像に劣化が生じないプロジェクタ３００を提供できるようになる。
【００３９】
［実施例２］
図７、８に本実施例の第１鏡筒２０１にカムフォロア１１５Ｃ、１１５Ｄを取り付けた状態の斜視図を示す。
【００４０】
第１鏡筒２０１には、カムフォロア取付け部２０１Ａ、２０１Ｂが設けられている。カムフォロア取付け部２０１Ａとカムフォロア取付け部２０１Ｂは光軸方向にオフセットしている。レンズユニット２００に温度変化が生じた際の焦点位置の移動には、カムフォロア１１５が温度変化によって膨張し第１鏡筒２０１が光軸方向に移動することで生じる焦点位置の移動量も含まれる。つまり、このカムフォロア１１５が膨張する量を調整することで、レンズユニット２００に温度変化が生じた際の焦点位置の移動量を調整することができる。本実施例では、第１鏡筒２０１に光軸方向にオフセットさせたカムフォロア取り付け部２０１Ａ、２０１Ｂを設け、それぞれに取り付けるカムフォロア１１５Ｃ、１１５Ｄとフォーカス環１１０とが当接する部位に径差をつけている。この径差によって、レンズユニット２００に温度変化が生じた際のカムフォロア１１５Ｃ、１１５Ｄの膨張量に差を持たせている。明るさおよび解像度の変化に合わせてこの差を調整することで、常に画像に劣化が生じないプロジェクタ３００を提供できるようになる。
【００４１】
また、本実施例では、第１鏡筒１０１が倒れる構成としたが、倒れる群は光学設計および構成に合わせて選択可能であり本実施例に限定されない。
【符号の説明】
【００４２】
１００  投写レンズ
１０１から１０６  第１〜第６鏡筒
１０７  固定筒
１０７Ａ  レンズ鏡筒用直進溝
１０８  カム環
１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄ  カム溝
１０９  ２、３、４、５群用カムフォロア
１１０  フォーカス環
１１０ア，１１０イ，１１０ウ  カム溝
１１１  ズーム環
１１２  モーター
１１３  保持部材
１１４  付勢部材
１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃ，１１５Ｄ  １群用カムフォロア
２００  投写レンズ
２０１  第１鏡筒
３００  プロジェクタ
【図１】
2013080085.tif 000003
【図２】
2013080085.tif 000004
【図３】
2013080085.tif 000005
【図４】
2013080085.tif 000006
【図５−Ａ】
2013080085.tif 000007
【図５−Ｂ】
2013080085.tif 000008
【図６−Ａ】
2013080085.tif 000009
【図６−Ｂ】
2013080085.tif 000010
【図７】
2013080085.tif 000011
【図８】
2013080085.tif 000012