(57)【要約】【課題】カムフォロワが回転カム溝の一方のカム面にのみ安定した圧力で摺接するようにして、高精度の加工を必要とするカム面を片側のみにする。【解決手段】ズームレンズ装置１２は、複数のレンズを支持する４つのレンズ移動枠と、レンズ移動枠を光軸方向へ移動可能に支持する直進カム溝２０ｂを有する固定筒２０と、カムフォロワ４２〜４５が係合するカム面５２ａ〜５５ａを有するカム筒５０と、両端がそれぞれ別のカムフォロワに係止されたバネ６１，６２と、を備える。レンズ移動枠３２の外周にはカムフォロワ４２が設けられ、同様に他のレンズ移動枠にもカムフォロワ４３〜４５がそれぞれ設けられる。カムフォロワ４２〜４５は、バネ６１，６２により常にカム面５２ａ〜５５ａに押圧され、カム筒５０が回転したときにカム面５２ａ〜５５ａに押されて、あるいはカム面５２ａ〜５５ａに追随してレンズ移動枠を光軸方向へ移動させる。【選択図】図３
2009204640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーミング時にそれぞれ異なる移動量を持つ複数のレンズと、前記レンズをそれぞれ支持するとともに複数のカムフォロワが外周に設けられた複数のレンズ移動枠と、前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動可能に支持する固定筒と、前記カムフォロワが係合する複数のカム面を有し前記固定筒との相対回転によって前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動させるカム筒と、を備えたズームレンズ装置において、
前記固定筒及び前記カム筒の外側に配置され、異なるレンズ移動枠のカムフォロワに両端が係止されて、前記カムフォロワが前記カム面に圧接される方向に前記カムフォロワを付勢する弾性部材を備えたことを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項２】
ズーミング時にそれぞれ異なる移動量を持つ複数のレンズと、前記レンズをそれぞれ支持するとともに複数のカムフォロワが外周に設けられた複数のレンズ移動枠と、前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動可能に支持する固定筒と、前記カムフォロワが係合する複数のカム面を有し前記固定筒との相対回転によって前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動させるカム筒と、を備えたズームレンズ装置において、
前記固定筒及び前記カム筒の外側に配置され、一端側が前記カムフォロワに係止され他端側が前記固定筒に係止されて、前記カムフォロワが前記カム面に圧接される方向に前記カムフォロワを付勢する弾性部材を備えたことを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項３】
ズーミング時にそれぞれ異なる移動量を持つ複数のレンズと、前記レンズをそれぞれ支持するとともに複数のカムフォロワが外周に設けられた複数のレンズ移動枠と、前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動可能に支持する固定筒と、前記カムフォロワが係合する複数のカム面を有し前記固定筒との相対回転によって前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動させるカム筒と、を備えたズームレンズ装置において、
前記固定筒及び前記カム筒の外側に配置され、異なるレンズ移動枠のカムフォロワに両端が係止されて、前記カムフォロワが前記カム面に圧接される方向に前記カムフォロワを付勢する第１の弾性部材と、
前記固定筒及び前記カム筒の外側に配置され、一端側が前記カムフォロワに係止され他端側が前記固定筒に係止されて、前記カムフォロワが前記カム面に圧接される方向に前記カムフォロワを付勢する第２の弾性部材と、
を備えたことを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、同一のカムフォロワに複数本の一端側が係止され、他端側がそれぞれ異なるレンズ移動枠のカムフォロワに係止されたことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のズームレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレンズ群が組込まれ、固定筒とカム筒に設けられたそれぞれのカム溝の相対位置を変化させて所望のズーム値に設定することができるズームレンズ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラやプロジェクタに用いられるズームレンズ装置は、１本の中に複数のレンズ群が組込まれ、その相対位置を変化させて所望のズーム値に設定できるようになっている。それぞれのレンズ群は、少なくとも１枚のレンズとこのレンズを支持する円環状のレンズ枠とからなり、レンズ枠の外周には例えば３本のカムフォロワが設けられる。カムフォロワは、固定筒に設けられた直線カム溝と固定筒に対して相対回転するカム環に設けられた回転カム溝とに係合し、２つのカム溝の相対位置によって位置決めされ、それぞれのカム溝のカム面を摺動してレンズ枠を光軸方向に沿って移動させる。
【０００３】
前記カムフォロワが前記回転カム溝のカム面を摺接しながら移動するので前記カムフォロワと前記カム面との間には隙間を設けなければならない。しかし、この隙間が大きいと光学精度が低下するので、より高精度のズームレンズ装置を実現するには、この隙間は限りなく少ない方が良い。また、高精度を実現するだけでなく、小型化、ローコスト化が求められることは当然である。下記特許文献１には、専用の部品を用いることなく前記隙間をなくしたカム面をカム環に設けた、高精度・ローコストなズームレンズ鏡枠装置が示されている。また、下記特許文献２には、カムフォロワの取付部をレンズ収納部と分離させて高精度とローコストを両立させたレンズ移動枠が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２７５４９５号公報
【特許文献２】特開２００６−０２３３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のカム環の構造は回転カム溝の片側を薄肉のリブ状にしてバネ性を付与し、バネ性が付与されたカム面で常にカムフォロワを圧接している。これによってカムフォロワとカム面との間に隙間は生じなくなるが、一体成形によるリブ状のバネを安定して形勢することは難しく、圧接力が大きいと摩擦が大きくなり耐久性や操作性の面で問題となる。また、バネ部を含めカム環に対する成形精度はより高精度が求められ、結果的にコストアップとなってしまう。特許文献２に示された構造では、レンズの組み付けは容易になるが、前述の隙間はゼロにはならず、カム溝の幅が狭いと摩擦が増大して負荷となり広いとカムフォロワがガタついて精度が悪くなるといった問題は解決されていない。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するために、カムフォロワがカム溝の一方のカム面にのみ安定した圧力で摺接するようにすることで、カム環のカム面を片側のみとして、高精度とローコストを両立させたズームレンズ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるズームレンズ装置は、ズーミング時にそれぞれ異なる移動量を持つ複数のレンズと、前記レンズをそれぞれ支持するとともに複数のカムフォロワが外周に設けられた複数のレンズ移動枠と、前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動可能に支持する固定筒と、前記カムフォロワが係合する複数のカム面を有し前記固定筒との相対回転によって前記複数のレンズ移動枠を光軸方向へ移動させるカム筒と、前記固定筒及び前記カム筒の外側に配置され前記カムフォロワが前記カム面に圧接される方向に前記カムフォロワを付勢する弾性部材を備える。前記弾性部材は異なるレンズ移動枠のカムフォロワに両端が係止された引っ張りコイルバネであり、あるいは一端側が前記カムフォロワに係止され他端側が前記固定筒に係止された引っ張りコイルバネである。または、１つの前記カムフォロワに２本の引っ張りコイルバネの一端側を係止し、前記２本のバネの他端側をそれぞれ別のレンズ移動枠に係止しても良い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のズームレンズ装置によれば、２つのレンズ枠に設けられたカムフォロワをバネで互いに引き合うようにすることで、それぞれのカムフォロワは常にカム溝の一方に形成されたカム面に摺接ことができるのでカムフォロワとカム面との間に隙間がなくガタが発生しない。またバネによって常に安定した接触圧を維持するので耐久性にも問題がなく、高精度とローコストを両立させたズームレンズ装置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】
【０００８】
以下、画像をスクリーンに拡大投写するプロジェクタの投写レンズに本発明によるズームレンズ装置を適用した実施形態について説明する。図１に示すように、プロジェクタ１０は略直方体をした筐体１１に、ズームレンズ装置１２、光源１３、照明光学系１４、全反射プリズム１５及びデジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤという。）１６が収容され、前記ズームレンズ装置１２に設けられたカム筒５０を回転させるとズームレンズ装置１２のズーム値が調節されるようになっている。光源１３から放射された光がカラーフィルタやインテグレータなどから構成された照明光学系１４を透過して全反射プリズム１５に入射し、ＤＭＤ１６に表示された画像をズームレンズ装置１２によってスクリーン等に投映する。光源１３には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の高輝度放電ランプを用いるのが一般的である。上記構成における照明光学系１４や全反射プリズム１５、ＤＭＤについては周知技術であり詳細説明は省略する。
【０００９】
図２に示すように、ズームレンズ装置１２は前記筐体１１の前板１１ａに固定部材１７によって固定筒２０が固定され、前板１１ａと固定筒２０との隙間は化粧リング１８によって覆われる。光学系はスクリーン側から第１群レンズ２１、・・・第６群レンズ２６と配置された６群のレンズによって構成され、第２群レンズ２２〜第５群レンズ２５はレンズ移動枠３２〜３５に嵌め込まれた変倍系レンズ群を構成している。第１群レンズ２１のレンズ枠３１にはヘリコイドギヤー３１ａが形成され、固定筒２０に形成されたヘリコイドギヤー２０ａと螺合している。レンズ枠３１を回すことによってフォーカシングが行われスクリーンに写される画像のピント調節が可能となっている。第６群レンズ２６のレンズ枠３６は固定筒２０の光源側に固定される。
【００１０】
図３に示すように、第２群レンズ２２〜第５群レンズ２５のレンズ移動枠３２〜３５の外周には光軸１９を中心として回転方向を３等分する３ヶ所にカムフォロワ４２〜４５がそれぞれ設けられている。固定筒２０の外側にはカム筒５０が嵌合しており、カムフォロワ４２〜４５が固定筒２０に設けられた直進カム溝２０ｂとカム筒５０に設けられた回転カム溝５２〜５５を貫通し、それぞれ３ヶ所に設けられたカムフォロワ４２と４３の先端には引っ張りコイルバネ（以下、単にバネと略す。）（弾性部材）６１が係止され、カムフォロワ４４と４５の先端にはバネ（弾性部材）６２が係止される。前記２本のバネによってカムフォロワ４２，４４は光源側に付勢されカムフォロワ４３，４５はスクリーン側に付勢される。
【００１１】
前記固定筒２０は光軸１９を中心として回転方向を３等分する３ヶ所に直進カム溝２０ｂが形成されている。カム筒５０は光軸１９を中心として回転方向を３等分する３ヶ所に湾曲した回転カム溝５２〜５５が４本１組で設けられ、回転カム溝５２〜５５の片側にズーミング時にレンズの位置を高精度に決めるカム面５２ａ〜５５ａが形成されている。カム筒５０を回転させると回転カム溝５２〜５５がカムフォロワ４２〜４５を光軸１９の方向に移動させ、投写する画像の大きさを変える。
【００１２】
図４に示すように、カムフォロワ４２は、スリーブ４２ａと、スリーブ４２ａに嵌合するローラ４２ｂ，４２ｃと、ローラの抜け止めフランジ４２ｄとバネ掛け溝４２ｅを備えたバネ掛け軸４２ｆから構成され、バネ掛け軸４２ｆがレンズ移動枠３２の外周に設けられ穴に圧入され固定される。ローラ４２ｂは固定筒２０に設けられた直進カム溝２０ｂと勘合しローラ４２ｃはカム筒５０に設けられた回転カム溝５２に嵌合して、レンズ移動枠３２の移動時のカムフォロワ４２と直進カム溝２０ｂ及び回転カム溝５２との摩擦を軽減させる。カムフォロワ４３もカムフォロワ４２と同様にスリーブ４３ａとローラ４３ｂ，４３ｃと、バネ掛け軸４３ｆから構成される。バネ掛け軸４３ｆのバネ掛け溝４３ｅにバネ６１の一端側が係止され、バネ掛け軸４２ｆのバネ掛け溝４２ｅにバネ６１の他端側が係止される。カムフォロワ４２，４３はバネ６１によって回転カム溝５２，５３のそれぞれの片側に引っ張られ、ローラ４２ｃ，４３ｃは回転カム溝５２，５３に設けられたカム面５２ａ，５３ａにそれぞれ圧接される。カムフォロワ４４もカムフォロワ４２と同様にスリーブ４４ａとローラ４４ｂ，４４ｃと、バネ掛け軸４４ｆから構成され、カムフォロワ４５もカムフォロワ４３と同様にスリーブ４５ａとローラ４５ｂ，４５ｃと、バネ掛け軸４５ｆから構成され、バネ掛け軸４４ｆにバネ６２の一端側が係止され、バネ掛け軸４５ｆにバネ６２の他端側が係止される。
【００１３】
次に、上記実施形態の作用について説明する。プロジェクタ１０により画像をスクリーンに投映するとき、ズームレンズ装置１２を操作して投映される画像の大きさを調整する。ズームレンズ装置１２は、前記カム筒５０を回転させると、回転カム溝５２〜５５が回転してカムフォロワ４２〜４５を光軸１９の方向に移動させる。図３のズームレンズ装置１２の状態はスクリーンに投映される画像の大きさが最も大きくなるようにした場合を示している。この状態から前記画像の大きさを小さくするときは、カム筒５０をスクリーン側から見て反時計方向に回転させる。
【００１４】
カム筒５０が反時計方向に回転すると、レンズ移動枠３３のカムフォロワ４３は回転カム溝５３のスクリーン側に設けられたカム面５３ａに押されて光源側に移動する。レンズ移動枠３５のカムフォロワ４５も回転カム溝５５のスクリーン側に設けられたカム面５５ａに押されて光源側に移動する。レンズ移動枠３２のカムフォロワ４２はバネ６１によって回転カム溝５２の光源側に設けられたカム面５２ａに押圧されているのでカム面５２ａの移動に追随して光源側に移動する。レンズ移動枠３４のカムフォロワ４４はバネ６２によって回転カム溝５４の光源側に設けられたカム面５４ａに押圧されているのでカム面５４ａの移動に追随して光源側に移動する。
【００１５】
カム筒５０が時計方向に回転した時は、レンズ移動枠３２のカムフォロワ４２は回転カム溝５２の光源側に設けられたカム面５２ａに押されてスクリーン側に移動する。レンズ移動枠３４のカムフォロワ４４も回転カム溝５４の光源側に設けられたカム面５４ａに押されてスクリーン側に移動する。レンズ移動枠３３のカムフォロワ４３はバネ６１によって回転カム溝５３のスクリーン側に設けられたカム面５３ａに押圧されているのでカム面５３ａの移動に追随してスクリーン側に移動する。レンズ移動枠３５のカムフォロワ４５はバネ６２によって回転カム溝５５のスクリーン側に設けられたカム面５５ａに押圧されているのでカム面５５ａの移動に追随してスクリーン側に移動する。
【００１６】
前記カムフォロワ４２〜４５は、バネ６１または６２によって常に一定の方向に付勢されているので、カム筒５０が時計方向または反時計方向のどちらに回転した時も嵌合する回転カム溝の片側の面に当接している。例えば図４に示されるように、カムフォロワ４２は、ローラ４２ｃが回転カム溝５２の光源側に設けられたカム面５２ａに当触しており、スクリーン側には隙間が生じている。これによって回転カム溝５２のスクリーン側には高精密加工を必要とするカム面を設ける必要がない。このことは回転カム溝５３〜５５についても同じである。
【００１７】
次に、別の実施形態について説明する。図５に示すズームレンズ装置７０は、変倍レンズを３群としたもので、前述のレンズ移動枠３２が削除された構成となっている。レンズ移動枠３４に設けられたバネ掛け軸４４ｆとレンズ移動枠３５に設けられたバネ掛け軸４５ｆとの間にバネ（第１の弾性部材）６３を係止し、レンズ移動枠３３に設けられたバネ掛け軸４３ｆと固定筒２０に設けられたバネ掛け軸４１との間にバネ（第２の弾性部材）６４を係止しさせる。このような構成とすることで前記３つのレンズ移動枠３３〜３５は前述と同じ構成となり、カムフォロワとカム面との関係も同じとなるので、回転カム溝の片側にのみカム面を設ければ良い。ここで、すべてのレンズ移動枠をレンズ移動枠３３と同じように固定筒２０との間にバネ（弾性部材）を係止しさせるようにしても良い。
【００１８】
また図６に示すズームレンズ装置８０は、変倍レンズが３群であることはズームレンズ装置７０と同じであるが、レンズ移動枠３３が削除された構成となっている。この場合、レンズ移動枠３５に設けられたカムフォロワ４５のバネ掛け軸４５ｆに２つ目のバネ掛け溝４５ｇを設け、バネ掛け軸４２ｆに一端側を係止した前記バネ６１の他端側を前記バネ掛け溝４５ｇに係止させる。このような構成にすれば、３つのレンズ移動枠は前述のレンズ移動枠３２，３４，３５と同じ構成となり、カムフォロワとカム面との関係も同じとなるので、回転カム溝の片側にのみカム面を設ければ良い。
【００１９】
前記実施形態では、固定筒２０の外側にカム筒５０を配置した構成で説明したが、カム筒５０が固定筒２０の内側に配置された構成であっても本発明を採用することに問題はない。また、カム筒５０を回転させる方法は、前記筐体１１に操作部材を設けて手動操作によってカム筒５０を回転させる構成、あるいはモータを内蔵させて電動機構によってカム筒５０を回転させる構成としても良く、カム筒５０を回転させることができれば、どのような方法であっても良い。
【００２０】
前記実施形態では、弾性部材として引っ張りコイルバネを用いたが、例えばゴムなど弾性力のある部材であれば、前記バネに替えて用いることは何らの問題もない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施したズームレンズ装置を備えたプロジェクタの斜視図である。
【図２】本発明を実施したズームレンズ装置の断面図である。
【図３】本発明を実施したズームレンズ装置の斜視図である。
【図４】発明部分を示す拡大図である。
【図５】別の実施形態の断面図である。
【図６】別の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  プロジェクタ
１２，７０，８０  ズームレンズ装置
１３  光源
１９  光軸
２０  固定筒
２０ｂ  直進カム溝
２１  第１群レンズ
２２  第２群レンズ
２５  第５群レンズ
２６  第６群レンズ
３１，３６  レンズ枠
３２〜３５  レンズ移動枠
４１，４２ｆ〜４５ｆ  バネ掛け軸
４２〜４５  カムフォロワ
４２ａ〜４５ａ  スリーブ
４２ｂ，４２ｃ，４３ｂ，４３ｃ  ローラ
４２ｄ  抜け止めフランジ
４２ｅ〜４５ｅ，４５ｇ  バネ掛け溝
５０  カム筒
５２〜５５  回転カム溝
５２ａ〜５５ａ  カム面
６１，６２  バネ（引っ張りコイルバネ）（弾性部材）
６３  バネ（引っ張りコイルバネ）（第１の弾性部材）
６４  バネ（引っ張りコイルバネ）（弾性部材）（第２の弾性部材）
【図１】
2009204640.tif 000003
【図２】
2009204640.tif 000004
【図３】
2009204640.tif 000005
【図４】
2009204640.tif 000006
【図５】
2009204640.tif 000007
【図６】
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