JP2009204890A - ズームレンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小径のカム筒にカムを緩やかな傾斜で形成するとともに変倍駆動リングの光軸方向への移動を防止する。
【解決手段】変倍時にカム筒１９は一方向に回転して４つのカム開口３３〜３６の変位によりレンズ保持枠２３〜２６を同じ方向に移動させる。カム筒１９の外周にはカム筒用カムフォロワー４８が設けられている。カム筒用カムフォロワー４８はカム筒１９の外周に配した固定筒１８に設けたカム筒用カム開口４７を通って固定筒１８の外周に配した変倍駆動リング２０の光軸方向に長い溝部２０ａに係合している。変倍駆動リング２０は、カム筒１９を回転させレンズ保持枠２３〜２６を移動させるとともに、カム筒用カム開口４７の変位によりレンズ保持枠２３〜２６を保持したままカム筒１９を光軸方向に移動させる。これに伴うカム筒用カムフォロワー４８の光軸方向への移動は溝部２０ａ内で行なわれ、変倍駆動リング２０の光軸方向への移動は発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定筒に対してカム筒を回転させることで複数のレンズ保持枠を光軸方向に同時に移動させるズームレンズ装置に関するものである。

従来のズームレンズ装置としては、例えば、変倍時に固定筒に対してカム筒を回転させ、カム筒にスパイラル状に設けたカム面と、固定筒に設けた直進ガイド面との交点にレンズ保持枠に設けたカムフォロワーを導くことでレンズ保持枠に保持したレンズ群を光軸方向に移動させるカム機構を用いたものが知られている（特許文献１）。

コンパクトで尚且つズーム倍率の大きいズームレンズ装置への需要が増えているが、ズーム倍率を大きくすると、変倍に係るレンズ群の移動量が大きくなり、カム筒の径を大きくしない限り、カム筒に形成されるカム溝のカム筒の回転方向に対する傾斜角が大きくなる。カム溝の傾斜角が大きくなると、カム筒を回転させるために大きなトルクが必要になり、カムフォロワーをスムーズに移動させることが困難になる。

このような問題点を解決するため、本出願人は、変倍駆動リング（ズームリング）を周方向に回転する変倍操作に伴ってカム筒を回転させるだけでなく光軸方向に移動させるようにし、変倍に係るレンズ群がカム溝による移動とカム筒自身の光軸方向への移動との合成移動量で変位されるようにすることにより、カム溝の傾斜角を大きくしなくて済むようにしたズームレンズ装置を提案した（特許文献２）。
特開平４−５７００７号公報 特開２００７−２６４２２０号公報

ところが、上記特許文献２記載のズームレンズ装置では、変倍を行なうために変倍駆動リングを周方向に回転すると、同時に変倍駆動リングが光軸方向に移動するため、操作性が悪くなることが分かった。また、このことは、変倍駆動リングを機械で回転する場合、変倍用モータからの駆動を変倍駆動リングに伝達するギアと変倍駆動リングの外周面に形成されたギアとの噛合位置が変倍動作に伴って常に変位することを意味するため、変倍駆動の動作が安定しないおそれが生じる。

本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、各レンズ群をスムーズに移動させることができるとともに変倍操作に伴う変倍駆動リングの光軸方向への移動を防止することができるズームレンズ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のズームレンズ装置は、直進ガイド開口を有する固定筒と、変倍時にそれぞれ異なった移動量で移動されるレンズ群を各々保持し、前記直進ガイド開口に係合するカムフォロワーを外周に設けた複数のレンズ保持枠と、前記固定筒の内部で回転自在にかつ光軸方向に移動自在に支持されており、また、前記複数のレンズ保持枠を内部で光軸方向に移動自在に保持するカム筒と、前記カム筒に設けられ、前記各カムフォロワーの各々に係合しており、光軸を中心とする周方向の一方に向けて前記カム筒を回転することで前記各レンズ保持枠の全てを前記固定筒に対して光軸方向のうちの一方向に向けて移動させる向きに傾斜して形成されているカムと、を備えたズームレンズ装置において、前記固定筒に設けられたカム筒用カム開口と、前記カム筒の外周に突出して設けられ、前記カム筒用カム開口に係合するカム筒用カムフォロワーと、前記固定筒の外周で回転自在に取り付けられ、前記カム筒用カムフォロワーの先端に係合して前記カム筒に回転力を与えるとともに前記カム筒用カムフォロワーの光軸方向への移動を許容する光軸方向に長い溝部が形成された変倍駆動リングとを備え、前記カム筒用カム開口は、前記変倍駆動リングの前記光軸を中心とする周方向の前記一方への回転により前記各カムが前記各レンズ保持枠を移動させる方向と同じ方向に前記カム筒を移動させる向きに傾斜して形成されていることを特徴とする。

本発明のズームレンズ装置によれば、各レンズ保持枠は、カム筒に設けた各カムの変位分に、カム筒自身が移動する変位分を加えた分だけ固定筒に対して光軸方向の一方向に移動し、カム筒の移動に伴うカム筒用カムフォロワーの光軸方向への移動は変倍駆動リングに形成された光軸方向に長い溝部の内側で行なわれるので、変倍駆動リングが光軸方向に移動されることなく各レンズ群をスムーズに移動させることができる。

本発明の実施形態であるプロジェクタ用のズームレンズ装置１０は、図１及び図２に示すように、スクリーン側（対物側）から順に第１〜第６のレンズ群１１〜１６を備えている。フォーカス時には、前玉である第１レンズ群１１が光軸方向に移動され、変倍時には第２〜第５レンズ群１２〜１５が各々光軸方向に移動される。なお、第６レンズ群１６は固定となっている。また、符号１７は投影する原稿等が置かれる面であり、例えば液晶プロジェクタでは液晶パネルが置かれる面である。

ズームレンズ装置１０の鏡筒は、固定筒１８、カム筒１９、変倍駆動リング２０、フォーカス駆動リング２１、及び、第１〜第６レンズ群を各々保持する第１〜第６レンズ保持枠２２〜２７とで構成されている。固定筒１８には、後端に第６レンズ保持枠２７が固定され、内周にカム筒１９が、先端外周にフォーカス駆動リング２１が、さらに、中央外周に変倍駆動リング２０がそれぞれ配置されている。

固定筒１８は、カム筒１９の外周の全てを覆い、かつカム筒１９よりも光軸方向の両方向に伸びた長筒形状となっている。フォーカス駆動リング２１の先端には、第１レンズ保持枠２２が固定され、フォーカス駆動リング２１の後端が固定筒１８の外周に嵌め込まれている。

固定筒１８とフォーカス駆動リング２１とは、雄・雌ヘリコイド３０，３１で結合されている。フォーカス駆動リング２１は、外周に設けたギヤ列３２にフォーカスモータ２９からの駆動が入力されることにより、固定筒１８に対して回転しながら雄・雌ヘリコイド３０，３１のリードに従って光軸方向に移動して第１レンズ保持枠２２を一緒に移動させる。

カム筒１９には、内部に第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６が光軸方向に移動自在に収納されており、また、外周に４つのカム開口３３〜３６が形成されている。各カム開口３３〜３６は、カム筒１９の回転により第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６を光軸方向に個別に移動させるためのものである。第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６に対応するカム開口３３〜３６は、周方向の３分割位置にそれぞれ設けられている。

第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６には、外周の３分割位置にカムフォロワー３８〜４１がそれぞれ設けられている。これらカムフォロワー３８〜４１は、各カム開口３３〜３６にそれぞれ係合している。さらに、固定筒１８には、周方向の３分割位置に直進ガイド開口４５がそれぞれ形成されている。直進ガイド開口４５は、光軸方向に長く伸ばして形成されており、各カムフォロアー３８〜４１が係合して、第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６の回転止めを行う。

固定筒１８には、直進ガイド開口４５の他に、カム筒１９を光軸方向に移動させるためのカム面を有するカム筒用カム開口４７が形成されている。このカム筒用カム開口４７も周方向の３分割位置にそれぞれ設けられている。このカム筒用カム開口４７のカム面には、カム筒１９の外周に固定したカム筒用カムフォロワー４８が係合している。

変倍駆動リング２０は、固定筒１８の外周で周方向に回転自在に取り付けられている。この変倍駆動リング２０には、カム筒用カムフォロワー４８の先端が係合する溝部２０ａが形成されている。この溝部２０ａは、カム筒用カムフォロワー４８の軸が遊嵌する幅で光軸方向に延びた細長い直線状をしており、光軸を中心とするカム筒用カムフォロワー４８の回転は許容しないが、カム筒用カムフォロワー４８の光軸方向への移動は許容する。

つまり、変倍駆動リング２０とカム筒１９とは、固定筒１８のカム筒用カム開口４７を介してカム筒用カムフォロワー４８により一体に回転するが、この回転に伴うカム筒用カムフォロワー４８の光軸方向への移動は溝部２０ａ内で行なわれ、変倍駆動リング２０の光軸方向への移動は発生しない。なお、溝部２０ａの長さは、カム筒１９の光軸方向への移動量Ｌ（図４参照）にカム筒用カムフォロワー４８の太さ（直径）を加算した値である。

変倍駆動リング２０の外周には、ギヤ列５０が形成されている。このギヤ列５０に変倍用モータ５１からの駆動が入力される。駆動が入力されると、変倍駆動リング２０は、固定筒１８に対して回転する。この際、変倍駆動リング２０は、上述した溝部２０ａの作用により光軸方向に移動することがないから、ギヤ列５０に対する変倍用モータ５１からの駆動の入力位置が光軸方向に変位することがない。このため、変倍駆動リング２０の回転駆動が安定して行なわれる。

カム筒１９は、前述したとおりカム筒用カムフォロワー４８及び溝部２０ａを介して変倍駆動リング２０に連結されているので、変倍駆動リング２０を回転させると変倍駆動リング２０と一緒に回転しながら、カム筒用カムフォロワー４８の変位に応じて光軸方向に移動する。また、カム筒１９が回転することで前述したように第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６は、各カム開口３３〜３６の変位に応じて光軸方向にそれぞれ移動する。

図３及び図４は、カム筒１９の展開図を示している。各カム開口３３〜３６は、ワイド端からテレ端に向けて変倍したときに、第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６を光軸方向のうちのスクリーン側に向けて移動させる向きに傾斜して形成されている。また、カム筒用カム開口４７は、ワイド端からテレ端に向けて変倍したときに、第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６が移動する方向と同じ方向にカム筒１９を移動させる向きに傾斜して形成されている。ここで、ズームレンズ装置１０のワイド端は、スクリーンに投映される画面サイズが大きくなる投映倍率の高い高倍率側であり、また、テレ端は、前記画面サイズが小さくなる投映倍率の低い低倍率側である。

変倍駆動リング２０を回転してワイド端からテレ端に変倍すると、カム筒用カムフォロワー４８がカム筒用カム開口４７の一端４７ａから他端４７ｂに長さＷ１だけ移動し、この移動に伴ってカム筒１９が光軸方向に移動する。この移動量は、図４に示す長さＬとなっている。なお、カム筒用カム開口４７の一端４７ａと他端４７ｂとは、カム筒用カムフォロワー４８が当接することで変倍駆動リング２０の回転範囲を規制する規制部である。

カム筒用カムフォロワー４８がカム筒用カム開口４７の一端４７ａから他端４７ｂに移動すると、カム筒１９が変倍駆動リング２０の回転方向のうちのテレ端方向に向けて回転し、各カム開口３３〜３６も回転する。各カム開口３３〜３６に係合している各カムフォロワー３８〜４１は、直進ガイド開口４５に係合しているため回転することはなく、各カム開口３３〜３６と直進ガイド開口４５との交点に追従して移動することになる。

これにより、第２レンズ保持枠２３は、カム開口３３の光軸方向に沿った変位量Ｌ１とカム筒１９の光軸方向への移動量Ｌとを加算した分だけ固定筒１８に対してスクリーン側に向けて移動する。第３レンズ保持枠２４も同様にして、カム開口３４の光軸方向に沿った変位量Ｌ２とカム筒１９の光軸方向への移動量Ｌとを加算した分だけ固定筒１８に対してスクリーン側に向けて移動する。第４レンズ保持枠２５も同様に、カム開口３５の光軸方向に沿った変位量Ｌ３とカム筒１９の光軸方向への移動量Ｌとを加算した分だけ固定筒１８に対してスクリーン側に向けて移動する。そして、第５レンズ保持枠２６も同様に、カム開口３６の光軸方向に沿った変位量Ｌ４とカム筒１９の光軸方向への移動量Ｌとを加算した分だけ固定筒１８に対してスクリーン側に向けて移動する。

つまり、変倍時に第２〜第５レンズ保持枠２３〜２６を移動させるための移動量を、各カム開口３３〜３６の光軸方向に沿った変位と、カム筒１９の光軸方向への移動とに分けて持たせており、しかも、第２レンズ保持枠２３〜２６の移動方向と同じ方向にカム筒１９を移動させるようにしているので、各カム開口３３〜３６を、光軸方向への変位の短い螺旋形状、すなわち、傾きを少なくした形状でカム筒１９に形成することができる。このため、カム筒１９の径を小さくしても、各カム開口３３〜３６を緩やかな傾斜で形成することができ、よって、１つの小径のカム筒１９でも４個のレンズ保持枠２３〜２６の全部をスムーズに移動させることができる。

以上説明した実施形態では、カム筒１９の一方向への回転に連動して、第２〜第５レンズ保持枠２３〜２５を、カム筒１９の移動方向と同じ方向に移動させるようにしているが、これら４つのレンズ保持枠に限らず、２つ以上のレンズ保持枠を移動させる構成でもよい。また、カムフォロワー３８〜４１、４８やカム３３〜３６、４７の数は、５個に限ることなく、いずれの個数でもよい。

上記各実施形態では、変倍駆動リング２０を変倍用モータ５１の駆動で自動的に駆動しているが、変倍用モータ５１を省略して手動で回転するようにしてもよい。

上記各実施形態では、プロジェクタに用いるズームレンズ装置として説明しているが、本発明はこれに限定されず、写真用カメラ、電子カメラ、及び、複写機などの光学系を用いた光学機器にも適用することができる。

本発明のズームレンズ装置のワイド端における状態を示す断面図である。 本発明のズームレンズ装置のテレ端における状態を示す断面図である。 カム筒のワイド端における状態を示す展開図である。 カム筒のテレ端における状態を示す展開図である。

符号の説明

１０ズームレンズ装置
１８ 固定筒
１９ カム筒
２０ 変倍駆動リング
２０ａ 溝部
２２〜２７ レンズ保持枠
３３〜３６ カム開口
３８〜４１ カムフォロワー
４７ カム筒用カム開口
４８ カム筒用カムフォロワー

Claims (1)

1. 直進ガイド開口を有する固定筒と、
   変倍時にそれぞれ異なった移動量で移動されるレンズ群を各々保持し、前記直進ガイド開口に係合するカムフォロワーを外周に設けた複数のレンズ保持枠と、
   前記固定筒の内部で回転自在にかつ光軸方向に移動自在に支持されており、また、前記複数のレンズ保持枠を内部で光軸方向に移動自在に保持するカム筒と、
   前記カム筒に設けられ、前記各カムフォロワーの各々に係合しており、光軸を中心とする周方向の一方に向けて前記カム筒を回転することで前記各レンズ保持枠の全てを前記固定筒に対して光軸方向のうちの一方向に向けて移動させる向きに傾斜して形成されているカムと、を備えたズームレンズ装置において、
   前記固定筒に設けられたカム筒用カム開口と、
   前記カム筒の外周に突出して設けられ、前記カム筒用カム開口に係合するカム筒用カムフォロワーと、
   前記固定筒の外周で回転自在に取り付けられ、前記カム筒用カムフォロワーの先端に係合して前記カム筒に回転力を与えるとともに前記カム筒用カムフォロワーの光軸方向への移動を許容する光軸方向に長い溝部が形成された変倍駆動リングと、
   を備え、
   前記カム筒用カム開口は、前記変倍駆動リングの前記光軸を中心とする周方向の前記一方への回転により前記各カムが前記各レンズ保持枠を移動させる方向と同じ方向に前記カム筒を移動させる向きに傾斜して形成されていることを特徴とするズームレンズ装置。

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