(57)【要約】【課題】カム筒の回転が機械的に阻止された状態でカム筒に継続して回転力が加わったときに、カム筒が変位して固定筒内部のレンズ枠が光軸に対して傾くことを防ぐ。【解決手段】固定筒２５の外周にカム筒２６を回転自在に設け、カム筒２６の回転で変倍用レンズ群を保持した第１〜第３レンズ枠２９〜３１を光軸方向に移動する。固定筒２５の後端部にマウント筒３６の後端側固定部３６ａを固定し、筒状部３６ｂでカム筒２５の外周を覆い、前端側固定部３６ｃを本体２０に固定してレンズ鏡筒２４を保持する。筒状部３６ｂの内周面に、カム筒２６の外周面に向かって突出した突条３８を設け、光軸Ｐと直交する向きにカム筒２６が変位したときに突条３８との当接によりカム筒２６の変位を規制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変倍レンズ群を保持したレンズ枠が内部に組み込まれ、装置本体に固定される固定筒と、この固定筒の回りに回転自在に支持されたカム筒とを備え、前記カム筒を回転させることにより前記レンズ枠を光軸方向に移動して変倍を行うレンズ鏡筒の保持装置において、
前記固定筒を前記装置本体に連結するともに、前記カム筒の外周を部分的に取り囲む筒状部を有するマウント部材と、
前記筒状部の内周面と前記カム筒の外周面との少なくともいずれか一方から他方に向かって突出して設けられ、前記カム筒の光軸と直交する向きの変位を規制する規制突起と、
を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒の保持装置。
【請求項２】
前記規制突起は、光軸を中心とする全周に設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒の保持装置。
【請求項３】
前記規制突起は、前記マウント部材またはカム筒の少なくともいずれかに固定されたリング状部材であることを特徴とする請求項２記載のレンズ鏡筒の保持装置。
【請求項４】
前記カム筒及びマウント部材は熱線膨張係数が略等しく、かつ前記固定筒よりも熱線膨張係数が小さい材料で作られていることを特徴とする請求項３記載のレンズ鏡筒の保持装置。
【請求項５】
前記カム筒の外周面にギヤが固定され、このギヤに噛み合う駆動ギヤを装置本体に組み込まれたモータの駆動で回転して前記カム筒を回転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のレンズ鏡筒の保持装置。
【請求項６】
変倍レンズ群を保持したレンズ枠を内部に収容するとともに、前記レンズ枠に固定されたカムフォロアが貫通してレンズ枠の移動を光軸方向にガイドする直進ガイド溝が形成された固定筒と、前記固定筒の回りに回転自在に支持され、機械的に回転が制限されるワイド端とテレ端との間で回転自在であるとともに、前記直線ガイド溝から突出したカムフォロアが係合するカム溝が形成され、回転により前記カム溝を介して前記レンズ枠を光軸方向に移動させて変倍を行うカム筒とを備えたレンズ鏡筒の保持装置において、
前記固定筒を前記装置本体に連結するともに、前記カム筒の外周を部分的に取り囲む筒状部を有するマウント部材と、
前記筒状部の内周面と前記カム筒の外周面との少なくともいずれか一方から他方に向かって突出して設けられ、前記ワイド端またはテレ端で機械的に回転制限された状態で前記カム筒に加えられた回転力によってカム筒が光軸と直交する向きに変位したときにその変位を規制する規制突起と、
を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒の保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ鏡筒の保持装置に関し、詳しくは変倍機能をもつレンズ鏡筒をプロジェクタ本体などの装置本体に取り付けるときに用いられるレンズ鏡筒の保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば最近のプロジェクタの中には、スクリーンまでの投写距離を変えることなく投写画像のサイズを自在に変更することができるように、投写レンズに電動ズーム機能をもたせたものもある。電動ズーム機能をもつ投写レンズは固定筒とカム筒とを組み合わせたレンズ鏡筒に組み込まれ、カム筒をモータで回転させたときに複数の変倍レンズ群が互いの間隔を変えながら光軸方向に移動するようになっている。図４は、変倍レンズ群の移動機構の概略を示すもので、簡略化のために変倍レンズ群は一群だけを表している。固定筒２はプロジェクタ本体に固定され、光軸方向に延びた３本の直進ガイド溝２ａが光軸Ｐに関して１２０°の回転対称となるように形成されている。固定筒２の外周を取り囲むようにカム筒３が設けられ、カム筒３には１２０°の回転対称となるように３本のカム溝３ａが形成されている。カム筒３は変倍時に軽く回転させることができるように、固定筒２に形成された受け面２ｂ，２ｃとの間に一定のクリアランスを開けて回転自在に支持され、光軸方向には移動しないように規制されている。
【０００３】
固定筒２の内部に変倍レンズ群を保持したレンズ枠５が収納される。そして、カム筒２の外周側からカム溝３ａ，直進ガイド溝２ａを貫通させたカムフォロア７がレンズ枠５に固定される。カムフォロア７は、レンズ枠５にねじ込み固定されるネジ７ａと、ネジ７ａで回転自在に支持されたローラ７ｂとからなる。カム筒３の外周に扇形の連動ギヤ８が固定され、モータの軸に固定された駆動ギヤ９が噛み合わされる。駆動ギヤ９の回転によりカム筒３が回転すると、直進ガイド溝２ａとの係合により回転規制されたカムフォロア７とともに、レンズ枠５がカム溝３ａの傾斜にしたがって光軸方向に移動する。前述のように図示は省略してあるが、このカム筒３にはさらに傾斜の異なる別のカム溝も形成され、そして固定筒２の内部に組み込まれた別のレンズ枠に植設されたカムフォロアも同様に直進ガイド溝を通って、対応して設けられている別のカム溝に係合しているから、カム筒３の回転により複数の変倍レンズ群がそれぞれ光軸方向に各々の移動量で移動することになり、変倍が行われることになる。
【０００４】
カム筒の回転範囲はワイド端とテレ端で機械的に制限され、カム筒が過剰に回転してカムフォロアとカム溝，直進ガイド溝との係合部が損傷することがないようにしてある。例えば特許文献１に知られるように、カム筒がワイド端やテレ端の近傍まで回転してきたことを検知してモータの回転を減速させるものであっても、組立誤差やノイズなどの影響によってモータの停止タイミングがずれるおそれがあるため、カム筒３に対する機械的な回転ストッパは不可欠のものとなっている。
【特許文献１】特開２００１−３１１８６５号公報
【０００５】
カム筒の回転が機械的に阻止された状態でモータの回転が継続し、カム筒に過剰な負荷が加わることを避けるために、通常ではモータの回転をカム筒に伝達する連動系にスリップ機構やトルクリミッタが設けられ、あるいはモータの駆動電流の増大を監視して電気的にモータの回転を断つなどの対策が採られている。また、特許文献１ではカム筒がワイド端，テレ端に近づいたことを検知してモータの回転を減速しているが、モータの回転停止は、カム筒の回転が機械的に阻止されたことをモータの駆動電流に基づいて識別するなど、他の検知信号に応答して行うようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、変倍時にカム筒３を軽く回転できるようにするには、固定筒２の受け面２ｂ，２ｃとの間に十分なクリアランスを設けておくことが望ましいが、このクリアランスを大きめに設定しておくと、カム筒３がワイド端やテレ端まで回転してその回転が機械的に阻止されたときに、カム筒３が光軸と直交する方向に移動しやすくなる。例えば図５に示すように、カム筒３がテレ端まで回転してゆく間は、カム筒３に固着したピン１２は固定筒２に形成された溝１３の中を移動してゆくが、カム筒３がテレ端に達したときに、ピン１２が溝１３の一端となるストッパ段差１３ａに当接し、その瞬間にカム筒３の回転が機械的に阻止される。
【０００７】
ところが、この瞬間には未だ駆動ギヤ９の回転が継続しているためカム筒３には駆動ギヤ９からのトルクが加わり、カム筒３はピン１２を支点として図中の矢印Ｘ方向に変位する。この変位は、カム筒３を光軸Ｐに対して偏心させる方向であり、固定筒２とカム筒３との間のクリアランスが大きいほど顕著になる。カム筒３が矢印Ｘ方向に変位すると、図６に示すようにカム溝３ａは実線位置から二点鎖線位置に移動し、これに伴ってカムフォロア７が直進ガイド溝２ａに沿って光軸方向に移動する。しかも、カム筒３の三箇所に形成されたカム溝３ａの移動量は、それぞれの位置ごとにカムフォロア７に対しては異なった量となるから、レンズ枠５が光軸Ｐに対してずれたり傾いたりして投写レンズの光学性能を劣化させる原因となる。そして、カム筒３の少ない回転量でレンズ枠５を大きく光軸方向に移動させようとするときにはカム溝３ａの傾斜が光軸Ｐに対して緩くなるため、カム溝３ａが上記のように移動するとレンズ枠５は容易に光軸方向に動きやすくなる。
【０００８】
このような弊害は、カム筒の回転が機械的に阻止されているにもかかわらず、カム筒にさらにマニュアル操作で回転力が加えられたときにも同様に生じ、またプロジェクタ以外の装置や機器に用いられているレンズ鏡筒にも同様に生じる。特にプロジェクタでは、装置本体内に超高圧水銀ランプなどの高輝度光源が内蔵されているため、継続して使用しているうちにプロジェクタ本体やレンズ鏡筒はかなりの高温になる。このため、固定筒２はプロジェクタ本体などと同様に耐熱性に優れたポリカーボネートなどのプラスチック材料で作られ軽量化と同時にローコスト化が図られる一方で、カム筒３はカム溝３ａなどの精密加工のためにアルミ合金などの金属材料で作られることが多い。
【０００９】
そして、ポリカーボネート製の固定筒２とアルミ合金製のカム筒３とを組み合わせて鏡筒を構成した場合には、ポリカーボネートの熱線膨張係数は約７０×１０−６／度Ｃで、アルミニウムの熱線膨張係数２３×１０−６／度Ｃの約３倍もあるため、プロジェクタ本体からの熱などによってカム筒３の内側で固定筒２がより膨張し、その干渉によりカム筒３の回転が重くなることを考慮すると、両者間には十分なクリアランスを確保しておかなければならない。したがって、室温に近い状態では両者間には大きなクリアランスがあり、上述の弊害が顕著に現れやすいという難点がある。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、カム筒を軽く回転できるように固定筒との間に大きなクリアランスを設けた場合であっても、カム筒が変倍範囲の終端で機械的に回転止めされたときにカム筒が光軸と直交する方向に移動し、これに伴ってレンズ枠が光軸方向に移動したり傾いたりして光学性能が劣化することがないようにしたレンズ鏡筒の保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するにあたり、カム筒に対して光軸と直交する向きの外力が加わったときに、レンズ鏡筒を装置本体に組み付けるために用いられているマウント部材を利用してカム筒の変位を規制するようにしている。このため本発明のレンズ鏡筒保持装置は、固定筒を装置本体に連結するマウント部材にカム筒の外周を部分的に取り囲む筒状部を設けるとともに、この筒状部の内周面またはカム筒の外周面の少なくともいずれか一方から他方に向かって突出する規制突起を設け、この規制突起と他方との当接により光軸と直交する向きのカム筒の変位を規制する。
【００１２】
前記規制突起は光軸を中心とする全周に設けるのがよく、前記マウント部材またはカム筒の少なくともいずれかに固定されるリング状部材で構成することもできる。また、プロジェクタのように使用中に温度上昇が見込まれる装置本体のレンズ鏡筒にあっては、前記カム筒及びマウント部材は熱線膨張係数が略等しい材料で製造しておくことが有効である。さらに、前記カム筒の外周面にギヤが固定され、このギヤに噛み合う駆動ギヤを装置本体に組み込まれたモータの駆動で回転して前記カム筒を回転させる電動ズーム機能を備えたレンズ鏡筒にも本発明は有効である。
【発明の効果】
【００１３】
カム筒の回転を円滑にするために、その内側の固定筒との間に十分なクリアランスを確保しながらも、光軸に対して直交する方向の外力がカム筒に加わった場合には、カム筒の変位は規制突起で規制されカム溝が大きく移動することがないから、固定筒内部の変倍レンズ群が光軸に対してほとんど傾いたりずれたりすることがなく安定した光学性能を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を液晶プロジェクタに適用した一実施形態を示す図１において、液晶プロジェクタの本体２０には、簡略的に示してあるが画像表示部２１が組み込まれ、フルカラーの画像光を投写光学系に入射させる。画像表示部２１は、高輝度光源からの白色光をダイクロイックミラーで分割して得たＲ，Ｇ，Ｂの基本色光で照明される３枚の液晶パネルと、これらの液晶パネルからの画像を合成するクロスダイクロイックプリズムから構成されている。
【００１５】
投写光学系を構成するレンズ群はレンズ鏡筒２４に組み込まれている。なお、各レンズ群は１ブロック化して図示してあるが、これらは単レンズであっても複数枚構成のレンズ群であってもよい。レンズ鏡筒２４は、光軸Ｐと平行な直進ガイド溝２５ａが形成された固定筒２５と、固定筒２５の外周に形成された受け面２５ｂで回転自在に支持されたカム筒２６と、固定筒２５の先端側にヘリコイド結合されたフォーカス筒２７とからなる。固定筒２５及びフォーカス筒２７は本体２０と同様に軽量で耐熱性に優れたポリカーボネート樹脂で作られ、カム筒２６は耐熱性及び耐久性に優れ、高精度での作製が容易なアルミ合金製のものとなっている。なお、必要とされる特性を備えていれば必ずしもこれらの材料にのみ限られず、他の材料を使用してもよい。
【００１６】
固定筒２５の受け面２５ｂとカム筒２６の内周面との間のクリアランスは、常態で例えば２／１００〜１０／１００ｍｍ程度に設定され、カム筒２６が固定筒２５の回りに円滑に回転するようにしてある。このクリアランスの量は、超高圧水銀ランプなどの高輝度光源を点灯してプロジェクタを使用している間に、温度上昇により固定筒２５及びカム筒２６が膨張しても、カム筒２６と固定筒２５との間の摩擦抵抗が極端に重くならないように決められている。
【００１７】
固定筒２５の内部には、第１変倍レンズ群を保持した第１レンズ枠２９、第２変倍レンズ群を保持した第２レンズ枠３０、第３変倍レンズ群を保持した第３レンズ枠３１が収容されている。これらのレンズ枠には、それぞれレンズ枠に固定されるネジとその回りに回転自在に支持されたローラとからなるカムフォロア２９ａ，３０ａ，３１ａが設けられ、各々のカムフォロア２９ａ，３０ａ，３１ａは固定筒２５の直進ガイド溝２５ａを貫通して固定筒２５の外周から突出している。
【００１８】
固定筒２５にヘリコイド結合されたフォーカス筒２７にはフォーカスレンズ２７ａが固定され、フォーカス筒２７を回転操作することによりフォーカス筒２７とともにフォーカスレンズ２７ａが光軸方向に移動する。これによりスクリーンに投影される画像のピント合わせを行うことができる。もちろん、フォーカス筒２７をモータで回転して電動式でフォーカス調整することも可能である。
【００１９】
カム筒２６には３種類のカム溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃが形成され、これらのカム溝も直進ガイド溝２５ａと同様に光軸に関して１２０°の回転対称となる位置に設けられている。各々のカム溝２６ａ，２６ｂ，２６ｃには、直進ガイド溝２５ａを貫通したカムフォロア２９ａ，３０ａ，３１ａが係合している。また、カム筒２６には内周側に先端を突出させたピン３４が固定され、その先端は固定筒２６の円周方向に形成された溝３５に進入している。溝３５の円周方向の長さは、カム筒２６をワイド端からテレ端までの変倍範囲で回転するときの回転角に対応して決められ、したがってカム筒２６がワイド端あるいはテレ端まで回転したときには、ピン３５が溝３４の端縁に当接してカム筒２６の回転が機械的に阻止され、これらはカム筒２６の回転ストッパを構成する。
【００２０】
固定筒２５の後端部に設けられた段差部にマウント筒３６の後端側固定部３６ａがネジ止めされている。マウント筒３６は、このレンズ鏡筒２４を本体２０に固定するマウント部材として用いられている。マウント筒３６の後端側固定部３６ａを固定筒２５の後端部に固着することにより、受け面２５ｂで回転自在に支持されたカム筒２６の光軸方向への移動が制限される。マウント筒３６は、カム筒２６と同程度の熱線膨張係数となるようにアルミダイカスト製であるが、熱線膨張係数がカム筒２６と同程度であり、高精度の加工に適する材料であれば他のものを用いてもよい。
【００２１】
マウント筒３６は、固定筒２５に固定された後端側固定部３６ａから前方に向かって突出した筒状部３６ｂを有し、フランジ状の前端側固定部３６ｃが本体２０にネジ止めされている。筒状部３６ｂは、カム筒２６の外周との間に一定の隙間を開けた状態でカム筒２６の外周を後端側から部分的にカバーしている。また、筒状部３６の内周面には、カム筒２６の外周面に向かってリング状に突出した突条３８が一体に形成されている。この突条３８は、カム筒２６が光軸Ｐに対して直交する方向に変位したとき、カム筒２６の外周面に当接してその変位を規制する規制突起として作用する。突条３８の先端面（カム筒２６の外周面に対面した面）とカム筒２６の外周面との間の隙間は、加工精度が保てる範囲内で十分に狭くしておくことがカム筒２５の変位を抑える上で好ましいが、実用的には０．０１〜０．０５ｍｍ程度の隙間が残っていても問題はない。
【００２２】
カム筒２６の外周面に扇形の連動ギヤ４０が固定され、この連動ギヤ４０に駆動ギヤ４１が噛合している。駆動ギヤ４１は本体２０の内部に組み込まれたギヤボックス４２からの出力軸に固着され、モータ４３の駆動によりカム筒２６を回転させる。モータ４３はズーム操作に応答して正転または逆転し、これによりカム筒２６はワイド方向あるいはテレ方向に回転する。なお、カム筒２６の回転が溝３４及びピン３５からなる回転ストッパで阻止された瞬間にはモータ４３に流れる電流が急激に増大する。したがって、この電流の増大を検知した時点でモータ４３の駆動を断つことにより、回転ストッパに過大な負荷をかけ続けずに済むようになる。
【００２３】
以下、上記構成による作用について説明する。プロジェクタの使用にあたって光源を点灯した直後では、本体２０及びレンズ鏡筒２４はほとんど熱膨張していないから、固定筒２５とカム筒２６との間のクリアランスは設定値どおりとなっており、カム筒２６を円滑に回転することができる。スクリーン上の投写画面サイズを拡大するためにモータ４３を駆動してカム筒２６をテレ端側に回転させてゆき、カム筒２６がテレ端に達するとピン３５が溝３４の一方の終端縁に当接してカム筒２６の回転が機械的に阻止される。
【００２４】
カム筒２６の回転が阻止された瞬間は未だモータ４３の駆動が継続しているから、カム筒２６はピン３５と溝３４の一方の終端縁との当接部を支点として光軸Ｐに対して直交する向きに変位しようとする。この変位量は、本来的には受け面２５ｂとカム筒２６の内周面との間のクリアランス相当分であるが、カム筒２６のその変位は、カム筒２６の外周面がマウント筒３６の内周に形成された突条３８に当接して阻止される。したがってカム筒２６の変位量は、受け面２５ｂとカム筒２６の内周面との間に設定されたクリアランスの量と比較してきわめてわずかなものとなり、第１〜第３レンズ枠２９，３０，３１が光軸方向に移動することはなく、投写光学系の光学性能が損なわれることはない。
【００２５】
また、光源を点灯させた状態で時間が経過し、固定筒２５及びカム筒２６に熱膨張が生じ場合には、カム筒２６の内側で固定筒２５がより熱膨張することになるから、カム筒２６の回転が重くならない程度に両者間のクリアランスは狭められる。また、マウント筒３６はカム筒２６と同等の熱膨張をすることになるから、カム筒２６の外周面が突条３８の先端面に接触することはなく、カム筒２６の回転が重くなることはない。このため、仮にカム筒２６の回転が機械的に阻止された状態でモータ４３が駆動されたとしても、同様にカム筒２６が光軸Ｐと直交する向きに変位することを防ぐことができる。
【００２６】
なお、突条３８をカム筒２６の外周面に形成し、その先端面をマウント筒３６の内周面に当接させることによってカム筒２６の変位を規制することも可能であり、またカム筒２６の外周面とマウント筒３６の内周面との双方に突条を形成してもよい。さらに、本発明は図２及び図３に示す形態で実施することも可能である。上述した実施形態ではマウント筒３６の内周面に突条３８が一体に形成されているが、図２に示すように、カム筒２６の外周面に規制リング４５を固定してマウント筒３６の内周面との間の隙間を狭めたり、また図３に示すように、マウント筒３６に規制リング４６を固定してカム筒２６の外周面との間の隙間を狭めたりしてもよい。図２あるいは図３に示す実施形態は、マウント筒３６の内周面に突条３８を一体に形成する実施形態と比較して製造が容易で、隙間調整も簡便に行い得るという利点がある。
【００２７】
なお、上記実施形態では、固定筒２５の後端部に後端側固定部３６ａを固定したマウント筒３６に前方に向かって突出する筒状部３６ｂを設け、この筒状部３６ｂでカム筒２６の外周を部分的に取り囲み、そして前端側固定部３６ｃを本体２０に連結することによって、レンズ鏡筒２４を全体的に重量バランスよくしかもスペース効率よく本体２０に組み付けるようにしているが、本発明は必ずしもこのような形態にのみ限られない。例えば、カム筒２６とフォーカス筒２７との間にマウント筒３６の前端側固定部を固定して筒状部を後方に延ばすことによってカム筒２６を部分的に取り囲み、そしてマウント筒の後端側固定部を本体２０に固定することも可能である。
【００２８】
また、突条３８をマウント筒３６の内周面またはカム筒２６の外周面の全周に設ける代わりに、光軸方向に関して同じ位置であれば、円周を等分する３個所あるいは４個所以上に突起を離散的に設けるようにしてもよい。さらに、本発明はプロジェクタのレンズ鏡筒に限らず、ズームレンズを使用する機器であれば種々のものに適用可能である。また、固定筒とカム筒との熱線膨張係数に差があるものに限られず、固定筒とカム筒との間のクリアランス量が大きいものであれば、本発明を効果的に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態を示す要部概略断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す部分概略断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す部分概略断面図である。
【図４】従来のレンズ鏡筒のレンズ移動機構の概略を示す分解斜視図である。
【図５】従来のレンズ鏡筒の概略断面図である。
【図６】カム筒の変位に伴うカム溝の移動を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
２０  本体
２４  レンズ鏡筒
２５  固定筒
２５ａ  直進ガイド溝
２５ｂ  受け面
２６  カム筒
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  カム溝
２９  第１レンズ枠
３０  第２レンズ枠
３１  第３レンズ枠
３６  マウント筒
３８  突条
４５，４６  規制リング
【図１】
2009251315.tif 000003
【図２】
2009251315.tif 000004
【図３】
2009251315.tif 000005
【図４】
2009251315.tif 000006
【図５】
2009251315.tif 000007
【図６】
2009251315.tif 000008