(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影画像を投影レンズを含むレンズユニットを介して投影面上に投影する一方、前記レンズユニットは光軸を中心として回動自在な調節リングを備える画像投影装置において、前記レンズユニットは垂直な光軸上に配列された投影レンズおよびズームレンズを保持するレンズホルダーと、このレンズホルダーに上方から同軸に滑り材を介在させて嵌合され像回転プリズムを保持するプリズムホルダーとを含み、前記投影レンズおよびズームレンズの調節リングと、プリズムホルダーと一体の調節リングに対して、前記光軸の対称位置に配設された２つの小径プーリと、これらプーリおよび前記調節リングに掛け回された無端ベルトと、一方のプーリを回転駆動するモータとを備え、他方のプーリは前記無端ベルトに適切な張力を付与するように前記調節リングから離れる方向に付勢されていることを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロフィルムリーダなどの画像投影装置に関するものであり、特に投影レンズを含むレンズユニットの調節リングを駆動する機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロフィルムの投影画像をスクリーンなどの投影面に投影する際、マイクロフィルムに撮影された画像が傾いているとその投影画像も傾いてしまう。そこで光学系に画像を回転するためのプリズムを設け、投影画像の傾きを修正できるようにしている。
【０００３】
また投影画像の拡大倍率を連続的に変化させるズームレンズを投影レンズに組み込んだものもある。このように像回転プリズムやズームレンズを設けた場合には、投影レンズの焦点調節と、プリズムの回転角度調節と、ズームレンズの倍率調節とを別々に行うことが必要になる。これらの調節は、レンズユニットの外周に設けた３つの調節リングをそれぞれ独立に回転することにより行っている。
【０００４】
図５と図６は調節リングの従来の駆動機構を示す図である。図５の駆動機構は、調節リング１の近くに１つの小径プーリ２を設け、このプーリ２と調節リング１とに１本のベルト３を巻き掛けたものである。そしてプーリ２をモータなどで回転することにより調節リング１を回動させるものである。ここに用いるベルト３は歯付きベルトとし、また調節リング１およびプーリ２にもこのベルト３の歯が係合する歯を設けておくのが望ましい。
【０００５】
また図６に示す駆動機構は、調節リング１Ａの外周に歯車を形成し、ここに１つの小径歯車であるピニオン２Ａを噛合させたものである。そしてこのピニオン２Ａを噛合させたものである。そしてこのピニオン２Ａをモータなどによって回転することにより調節リング１Ａを所定量回動させるものである。
【０００６】
【従来技術の問題点】
図５に示した駆動機構においては、調節リング１が常時ベルト３の張力によってプーリ２側へ引張られることになる。図のＦａはこのベルト３の張力が調節リング１に作用する圧力の方向を示す。
【０００７】
またこのプーリ２が矢印方向に回転すると、ベルト３の張り側３ａが調節リング１に接する点Ｐに接線方向の力Ｆｂが作用する。このため調節リング１およびこれを保持するホルダーやレンズユニットに、光軸に対して非対称な力Ｆｂまたはベクトル合力（Ｆａ＋Ｆｂ）が作用することになる。このような光軸に対して非対称な力ＦａやＦｂがホルダーやレンズユニットに作用すると、ホルダーやレンズユニットの光軸が変動してしまい、投影画像のセンターが移動してしまう問題が生じる。
【０００８】
図６に示した駆動機構においては、ピニオン２Ａと調節リング１Ａとの歯同志が当って駆動力が伝わる際に、調節リング１Ａにはピニオン２Ａから離れる方向の反発力Ｆｃと、接触点Ｑのほぼ接線方向の駆動力Ｆｄとが作用する。このため調節リング１Ａに光軸に対して非対称な力Ｆｃ、Ｆｄが作用し、ホルダーやレンズユニットの光軸が変動することになり、前記図５の駆動機構と同様な問題が生じる。
【０００９】
そこで調節リングと一体な回動部分をローラベアリングなとで支持することにより、軽い駆動力で回動できるようにすることも考えられる。しかしこの場合にも前記のような光軸に対して非対称な力が作用することに変わりないから、前記の問題を完全に無くすことは不可能である。逆に光軸の移動を防ぐために両者の嵌合部の遊びを極端に小さくすると、回転駆動力が大きくなり、光軸の移動量をかえって増大させることにもなる。
【００１０】
【発明の目的】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、像回転プリズムやズームレンズの調節リング、また投影レンズの焦点調節用の調節リングなどを駆動する際に、これらの調節リングに光軸に対して非対称な力が作用して光軸が変動するのを防ぐことが可能な画像投影装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【発明の構成】
本発明によればこの目的は、投影画像を投影レンズを含むレンズユニットを介して投影面上に投影する一方、前記レンズユニットは光軸を中心として回動自在な調節リングを備える画像投影装置において、前記レンズユニットは垂直な光軸上に配列された投影レンズおよびズームレンズを保持するレンズホルダーと、このレンズホルダーに上方から同軸に滑り材を介在させて嵌合され像回転プリズムを保持するプリズムホルダーとを含み、前記投影レンズおよびズームレンズの調節リングと、プリズムホルダーと一体の調節リングに対して、前記光軸の対称位置に配設された２つの小径プーリと、これらプーリおよび前記調節リングに掛け回された無端ベルトと、一方のプーリを回転駆動するモータとを備え、他方のプーリは前記無端ベルトに適切な張力を付与するように前記調節リングから離れる方向に付勢されていることを特徴とする画像投影装置、により達成される。
【００１２】
【実施態様】
図１は本発明の一実施態様であるマイクロフィルムリーダを示す図、図２はその調節リングの駆動機構を示す図、図３はその一部の断面図、図４は本発明の原理説明図である。
【００１３】
図１において符号１０は光源であり、この光源１０の光はコンデンサレンズ１２、防熱ガラス１４、コールドミラー１６、ネガのマイクロフィルム１８、レンズユニット２０、ミラー２２、２４、２６を介して透過型スクリーン２８に導かれ、このスクリーン２８にマイクロフィルム１８の拡大投影画像を結像する。すなわちこのスクリーン２８は投影画像の投影面となる。
【００１４】
スクリーン２８の背面には、ＣＣＤラインセンサ３０が左右に移動可能に配設されている。すなわちこのラインセンサ３０はスクリーン２８を縦断する方向に長く配置され、ラインセンサ３０はその長さ方向（主走査方向）に画像を読出して画像信号を順次時系列信号として出力することにより主走査を行い、またこのラインセンサ２８をモータ３２によって左右方向に移動されることにより副走査を行う。
【００１５】
マイクロフィルム１８はカートリッジに収容された供給側リール３４から供給され、巻取り側リール３６に巻取られる。両リール３４、３６間において、マイクロフィルム１８はレンズユニット２０の下方を水平に横断するようにガイドローラ３８、４０にガイドされる。
【００１６】
ラインセンサ３０の出力である画像信号ａは、その各画素にばらつきに対する補正などの信号処理を経てバンドバスフィルタに入力され、されに整流回路、積分回路、Ａ／Ｄ変換器、入力インターフェースなどを介してＣＰＵ４２に入力される。４４はメモりであり、ここにはＣＰＵ４２のプログラムや、レンズユニット２０のデータなどが記憶されている。
【００１７】
レンズユニット２０は図２に示すように、レンズホルダー５０と、このレンズホルダー５０に保持された投影レンズおよびズームレンズ（共に図示せず）と、像回転用プリズム５２（図３）とを持つ。このレンズホルダー５０の外周には、３つの調節リング５４、５６、５８が回動自在に取付けられている。
【００１８】
調節リング５４は投影レンズの焦点調節用である。調節リング５６はズームレンズの倍率調節用である。調節リング５８は像回転プリズム５２用であり、このプリズム５２を保持するプリズムホルダー６０と一体である。なおこのプリズムホルダー６０は、レンズホルダー５０に上方から同軸に嵌合され、この嵌合部には滑り材６２が介在する。
【００１９】
これらレンズホルダー５０とプリズムホルダー６０の中心軸は光軸Ｘ（図３）上にあり、両者の嵌合部の光軸方向の遊びはできるだけ小さく設定され、プリズムホルダー６０の回動時の芯ずれはできるだけ小さくしている。また滑り材６２はテフロン等の滑動性の良いシートまたは板で作られ、レンズホルダー５０に対するプリズムホルダー６０の摺動性を良くする。
【００２０】
前記調節リング５４の回動平面上には、光軸Ｘに等角度間隔ごとに複数の小径プーリ６４、６６が配設されている。この実施態様では２つのプーリ６４、６６が１８０°の角度間隔をもって光軸Ｘに対して対称に配設されている。これらプーリ６４、６６と調節リング５４とには、１本の無端ベルト６８が巻掛けられている。
【００２１】
一方のプーリ６４はモータ７０により回転駆動される。他方のプーリ６６はベルト６８に適切な張力を付与するように調節リング５４から離れる方向への復帰習性が付与されている。ベルト６８は歯付きベルトとし、プーリ６４、６６を調節リング５４にこのベルト６８が噛合する歯を形成しておけば回転量の制御を高精度に行うことができる。
【００２２】
調節リング５６、５８も同様の駆動機構を持つ。すなわち調節リング５６と小径のプーリ６４Ａ、６６Ａとには無端ベルト６８Ａが巻き掛けられ、一方のプーリ６４Ａがモータ７０Ａにより駆動される。同様に調節リング５８とプーリ６４Ｂ，６６Ｂとに無端ベルト６８Ｂが巻き掛けられ、プーリ６４Ｂがモータ７０Ｂにより駆動される。
【００２３】
モータ７０、７０Ａ、７０ＢはＣＰＵ４２によって正逆転制御される。すなわちＣＰＵ４２は、ラインセンサ３０の画像信号に基づいて投影レンズの合焦位置を演算し、投影レンズをこの合焦位置に移動させるようにモータ７０を制御する。合焦位置を求めるアルゴリズムは種々のものが公知である。例えば画像信号のコントラストが最大となる投影レンズ位置を合焦とする。
【００２４】
またＣＰＵ４２はラインセンサ３０が読取った投影画像の大きさを判定し、この投影画像を所定寸法に変更して所定のプリント用紙などに出力するための倍率を求め、ズームレンズをこの倍率にするようにモータ７０Ａを制御する。さらにＣＰＵ４２はラインセンサ３０が読取った投影画像の傾きを求め、この投影画像を正しい傾きに修正するための像回転用プリズム５２の回動量を求めて、モータ７０Ｂを制御する。
【００２５】
このようにモータ７０（７０Ａ、７０Ｂ）を回転した時には、図４に示す種々の力が調節リング５４（５６、５８）に作用する。まずベルト６８（６８Ａ、６８Ｂ）が調節リング５４（５６、５８）をその中心（光軸Ｘ）方向へ押す圧力Ｆ1、Ｆ2が作用するこの圧力Ｆ1、Ｆ2はベルト６８（６８Ａ、６８Ｂ）の張力により変化するが、これらの力の向きは反対向きである。従ってプーリ６４（６４Ａ、６４Ｂ）と６６（６６Ａ、６６Ｂ）が光軸Ｘから等距離にあれば、対称性によりＦ1＝Ｆ2となる。このためこれらの圧力Ｆ1とＦ2とは互いに相殺し合う。
【００２６】
またプーリ６４（６４Ａ、６４Ｂ）を回転駆動すると、ベルト６８（６８Ａ、６８Ｂ）の２つの張り側６８ａ、６８ｂと調節リング５４（５６、５８）との接線方向に引張力Ｆ3、Ｆ4が作用する。これら引張力Ｆ3、Ｆ4も対称性によって同じ大きさで逆向きである。従ってこれらは調節リング５４（５６、５８）に回転力だけを付与し、調節リング５４（５６、５８）を一定方向へ変位させる力は発生しない。
【００２７】
このように調節リング５４（５６、５８）には、ベルト６８（６８Ａ、６８Ｂ）により回転力だけが伝えられ、光軸Ｘに対して直交方向へ移動させる向きの力は発生しない。このため調節リング５４（５６、５８）やレンズホルダー５０、あるいはプリズムホルダー６０には、光軸Ｘから変位させる向きの力が作用せず、投影画像のセンターがレンズユニット２０の調節中に移動することがない。
【００２８】
この実施態様では、プーリ６４（６４Ａ、６４Ｂ）とプーリ６６（６６Ａ、６６Ｂ）とを光軸Ｘに対して対称となるようにしたから、力Ｆ1とＦ2が完全に相殺され、力Ｆ3とＦ4は調節リング５４（５６、５８）に回転力だけを付与することになり最も望ましい。しかしこの発明はこの対称配置から僅かに変化してもほぼ同様な効果が得られ、このようなものを包含する。
【００２９】
さらにプーリは２つ以上、例えば３つ設け、これらのプーリと調節リングとにベルトを巻掛けても良い。しかしプーリの数が増えるとベルトと調節リングとの接触距離が減少するから、プーリ数は２つとするのが望ましい。
【００３０】
前記の実施態様では、１つの調節リング５４（５６、５８）に対する２つのプーリ６４（６４Ａ、６４Ｂ）、６６（６６Ａ、６６Ｂ）のうち一方６６（６６Ａ、６６Ｂ）に光軸Ｘから離れる方向への復帰習性を付与することにより、ベルト６８（６８Ａ、６８Ｂ）に所定の張力を付与した。
【００３１】
しかしベルト６８（６８Ａ、６８Ｂ）に張力を付与するためには、ベルト６８（６８Ａ、６８Ｂ）の弛み側に弾接する一対のアイドルプーリを光軸Ｘに対して対称位置に設けておいてもよい。この場合にはプーリおよびアイドルプーリの配置が常に対称となり、本発明の効果は一層大きくなる。
【００３２】
本発明はマイクロフィルムリーダに限定されるものではなく、マイクロフィルムリーダプリンタ、マイクロフィルムプリンタ等の画像投影装置にも適用可能であり、これらを含む。また原稿をマイクロフィルムに結像させて撮影するマイクロフィルムカメラにも適用できる。
【００３３】
さらに本発明は、投影画像をスクリーン２８に結像させるものに限定されるものではない。例えばスクリーンを持たずに直接ラインセンサの走査平面上あるいは２次元エリアセンサの画像読取平面上に結像させるものであってもよい。この場合にはラインセンサの走査平面あるいは２次元エリアセンサの画像読取平面が投影面となる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、垂直な光軸上に配列された投影レンズおよびズームレンズを保持するレンズホルダーと、このレンズホルダーに上方から同軸に滑り材を介在させて嵌合され像回転プリズムを保持するプリズムホルダーとを含むレンズユニットを持つ場合に、投影レンズおよびズームレンズの調節リングと、プリズムホルダーと一体の調節リングに対して、光軸の対称位置に配設された２つのプーリと、調節リングとに無端ベルトを巻掛け、一方のプーリを回転駆動し他方のプーリを調節リングから離れる方向へ付勢するようにしたから、調節リングに作用する力がほぼ回転力だけとなり、投影レンズおよびズームレンズの調節リングやこれを保持するレンズホルダー、あるいはこのレンズホルダーに上方から嵌合されるプリズムホルダーに光軸を変動させる向きの力がほとんど作用しなくなる。このためレンズユニットの光軸の変位が発生しにくくなり、投影画像のセンターが調節リングの回動中に変動するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す図
【図２】調節リングの駆動機構を示す図
【図３】その一部の断面図
【図４】本発明の原理説明図
【図５】従来の駆動機構を示す図
【図６】従来の駆動機構を示す図
【符号の説明】
１８  マイクロフィルム
２０  レンズユニット
２８  投影面としてのスクリーン
５０  レンズホルダー
５２  像回転プリズム
５４  焦点調節用の調節リング
５６  ズーム用の調節リング
５８  像回転プリズム用の調節リング
６０  プリズムホルダー
６４（６４Ａ、６４Ｂ）  駆動プーリ
６６（６６Ａ、６６Ｂ）  プーリ
６８（６８Ａ、６８Ｂ）  無端ベルト
７０（７０Ａ、７０Ｂ）  モータ
【図１】
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【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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