JP2018105960A - レンズ鏡筒及び画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を図りながらも脱落するおそれを低減したレンズ鏡筒の提供。【解決手段】レンズ１５を保持し、外周側に複数条のねじ山３２を有する第１ヘリコイドネジ３１ａが形成された第１筒状部材３０ａと、ねじ山３２と噛み合うように形成された第２ヘリコイドネジ２２ａを備えた第２筒状部材２０と、を有し、第１ヘリコイドネジ３１ａは、ねじ山３２と、ねじ山３２とは高さの異なる低部３３と、を有し、第１ヘリコイドネジ３１ａが第２ヘリコイドネジ２２ａと噛み合っている状態において、噛み合った範囲内において低部３２が第２ヘリコイドネジ２２ａとの間で空隙部３５を形成することを特徴とするレンズ鏡筒２００。【選択図】図２

Description

本発明は、レンズ鏡筒及び画像投影装置に関する。

カメラやプロジェクタに代表される、レンズユニットを使用した画像投影装置などの光学装置において、レンズ鏡筒の一部を回転させることでレンズの位置を前後させて焦点距離等の光学特性を調整する構成が知られている（例えば特許文献１等参照）。

このような構成の一例として、レンズ鏡筒を構成する組み合う１対の筒状部材にヘリコイドネジを形成し、互いに回転させることで前後方向にレンズの位置を調整する構造が知られている。
近年の光学装置、特に画像投影装置のレンズ鏡筒においては、小型化とともに軽量化が重要視され、例えばヘリコイドネジの噛み合うねじ山の数を減らすなどの方法も考えられる。
しかしながら、単にねじ山の数を減らすだけでは、レンズ鏡筒を保持する力が低下して、脱落等の問題が生じるおそれがある。

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、軽量化を図りながらも脱落するおそれを低減したレンズ鏡筒の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明にかかるレンズ鏡筒は、レンズを保持し、外周側に複数条のねじ山を有する第１ヘリコイドネジが形成された第１筒状部材と、前記ねじ山と噛み合うように形成された第２ヘリコイドネジを備えた第２筒状部材と、を有し、前記第１ヘリコイドネジは、前記ねじ山と、前記ねじ山とは高さの異なる低部と、を有し、前記第１ヘリコイドネジが前記第２ヘリコイドネジと噛み合っている状態において、噛み合った範囲内において前記低部が前記第２ヘリコイドネジとの間で空隙部を形成する。

本発明によれば、軽量化を図りながらも脱落するおそれを低減することができる。

本発明の実施形態における画像投影装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒の構成の一例を示す図である。 図２に示した筒状部材に形成されたヘリコイドネジの形状の一例を示す図である。 図２に示した筐体に形成されたヘリコイドネジの形状の一例を示す図である。 図３に示したヘリコイドネジの構成の一例を示す拡大図である。 図２に示したレンズ鏡筒の噛み合った状態を示す図である。 図３に示すヘリコイドネジの螺合状態における動作を示す図である。 本発明の実施形態におけるレンズ鏡筒の構成の変形例を示す図である。

本発明の実施形態として、画像投影装置の構成の一例を図１に示す。
画像投影装置１００は、光束を射出する光源１０１と、投射すべき画像を表示して、透過する光束に画像情報を付与する空間光変調素子１０２と、を有している。
画像投影装置１００はまた、画像を表示面１０４に投影するための投影光学系たるレンズユニット２００と、表示面１０４に投影するべき画像を表示するために空間光変調素子１０２を制御する制御部１０９と、を有している。

光源１０１は、光線を出射する発光源たるハロゲンランプを用いて、白色光を略並行に出射する。ここで光源としてはメタルハライドランプや高圧水銀ランプ、ＬＥＤを用いても良い。
光源１０１は白色光源であるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の基本色に対応するレーザー光源のような単色光源を複数用いたものであっても良い。

空間光変調素子１０２は、入射した光束を透過して空間的な変調を付与して出射することで画像情報を与える画像表示手段たる液晶パネルである。なお、空間光変調素子１０２は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）のような反射型の空間光変調素子であっても良い。

レンズユニット２００の構成について説明する。
ここで、後述する正姿勢状態においてレンズユニット２００への入射光の光軸すなわちレンズ光軸をＺ軸、Ｚ軸に垂直な方向のうち、図２における紙面上下方向に平行な軸をＹ軸と定め、Ｚ軸およびＹ軸にそれぞれ垂直な軸をＸ軸と定める。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの方向について、図２に示す矢印の方向をそれぞれ正方向と定める。

レンズユニット２００は、図２に示すように、Ｚ軸上に配置されて投射光学系を構成する少なくとも１つのレンズ１５と、レンズ１５を保持する第１の筒状部材たる一対の鏡筒部３０ａ、ｂを有している。
レンズユニット２００は、画像投影装置１００に取り付けられて当該レンズユニット２００の不動部材すなわち定位置に固定された不動の部材となる第２の筒状部材たる筐体２０を有している。
レンズユニット２００は、筐体２０と鏡筒部３０ａ、ｂとをそれぞれ連結するための固定部たる連結ピン２１ａ、２１ｂを有している。
レンズユニット２００は、かかる構成により、レンズ１５を保持するレンズ鏡筒としての機能を有している。

光源１０１から出射された光束は、レンズユニット２００の−Ｚ方向側に配置された空間光変調素子１０２を透過することで画像情報を付与され、レンズユニット２００を透過して表示面１０４へと出射される。
レンズユニット２００が、表示面１０４上に正しく画像を表示するためには、表示面１０４との位置関係や、空間光変調素子１０２との位置関係を調節する必要がある。
そこで本実施形態では、図３に示すように、鏡筒部３０ａ、ｂはそれぞれの外周部分に、らせん状のヘリコイドネジたる第１ヘリコイドネジ３１ａ、３１ｂを有している。

筐体２０は、第１ヘリコイドネジ３１ａに対向する内周側に、第１ヘリコイドネジ３１ａと噛み合うように螺旋状に形成された図４に示す第２ヘリコイドネジ２２ａを有している。筐体２０は、同様に第１ヘリコイドネジ３１ｂに対向して形成された第２ヘリコイドネジ２２ｂを有している。

以降の説明においては、特に鏡筒部３０ａと、鏡筒部３０ａの外周側に形成された第１ヘリコイドネジ３１ａと、について説明するが、鏡筒部３０ｂと、鏡筒部３０ｂの外周側に形成された第１ヘリコイドネジ３１ｂと、についても同様である。

第１ヘリコイドネジ３１ａは、図３においてＡで示した部分の拡大図である図５に示すように、ねじ山の高さｈ１の、断面が台形状のねじ山たる、ねじ山部３２と、ねじ山部３２とは異なる高さｈ２の低部３３とを有している。
言い換えると、第１ヘリコイドネジ３１ａの形成される面において、一部のねじ山部３２が周方向に沿って取り除かれて、らせん溝状の低部３３が形成されている。
なお、本実施形態では、低部３３は基準となる基準面Ｏからさらに内周側に削られた態様で形成されているが、かかる構成に限定されるものではない。例えば、基準面Ｏよりも高く、ねじ山部３２よりも低い高さであっても良い。
このように、本実施形態では、雄ねじ側のヘリコイドネジ３１ａのねじ山部３２の一部が切り抜かれている。また後述するように、ねじ山部３２と低部３３とは、切り立った壁面３４によって接続される。
すなわち、低部３３は、ヘリコイドネジ３１ａの形状に沿ったらせん状に形成された溝であり、その両端は何れも壁面３４によって囲まれ規定されている。

かかる構成の筐体２０と鏡筒部３０ａとを用いて、レンズ１５のＺ軸上の位置を調整する動作について説明する。

まず筐体２０と鏡筒部３０ａを取り付けるときには、図６（ａ）に示すように、第１ヘリコイドネジ３１ａと、第２ヘリコイドネジ２２ａとが噛み合うように筐体２０に対して鏡筒部３０ａを回転させる。
雄ネジである第１ヘリコイドネジ３１ａが雌ねじである第２ヘリコイドネジ２２ａと少なくとも１山、すなわち周方向に１周分噛み合うと、鏡筒部３０ａは筐体２０によって支持される。このように、第１ヘリコイドネジ３０ａと第２ヘリコイドネジ２２ａとが噛み合って鏡筒部３０ａが筐体２０によって支持された状態を螺合状態という。

かかる螺合状態において、低部３３と筐体２０との間には、ねじ山部３２の高さｈ１と、低部３３の高さｈ２との差分だけ空隙部３５が形成される。
すなわち空隙部３５は、低部３３と第２ヘリコイドネジ２２ａと壁面３４とに囲まれた空間である。
このように、第１ヘリコイドネジ３１ａのうちの一部を低部３３とすることで、鏡筒部３０ａの一部が薄肉化されるので、筐体２０との螺合状態が緩まることなく軽量化される。
すなわち、鏡筒部３０ａの軽量化を図りながらも脱落する危険性が低減される。

さて、一般のレンズ鏡筒においては、焦点距離などを調整する目的で鏡筒部分を光軸に沿った方向に動かす際には、レンズの移動距離が所定の範囲内に収まるように、ピンやカム溝のような回転規制を行う部材を設けることが多い。
しかしながら、近年のレンズ鏡筒においては、短焦点化、小型化等の要求により、別体でこのような回転規制部材を設けるスペースの確保が難しくなってきている。

そこで、本実施形態では、図６（ｂ）に鏡筒部３０ａを特に抜き出して示すように、空隙部３５に向けて連結ピン２１ａ、２１ｂを挿入する構成としている。
連結ピン２１ａ、２１ｂは何れも、筐体２０と鏡筒部３０ａとの螺合状態において、筐体２０を挿通して鏡筒部３０ａ、３０ｂとそれぞれ連結するための締結部材である。
連結ピン２１ａは、空隙部３５の内部において、筐体２０が回転すると一体に回転する。すなわち筐体２０と鏡筒部３０ａとが互いに回転すると、連結ピン２１ａは図７（ａ）、（ｂ）に示すように、空隙部３５内を移動することとなる。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）を回動させたときの状態を示している。
既に述べたように、空隙部３５は、第１ヘリコイドネジ２２ａに沿って形成された溝状の部分であるから、連結ピン２１ａの動作は、空隙部３５の両端に配置された壁部３４と当接することで規制される。かかる構成により、連結ピン２１ａは回転規制部材としての機能を有している。したがって、回転規制部材たる連結ピン２１ａが、らせん状に形成された空隙部３５内を移動可能に支持されている。

図２、図６（ａ）、（ｂ）においては、連結ピン２１ａは筐体２０を挿通されて一体に回転する部材であるとしたが、筐体２０に固定されたピンまたは突起部であっても良いし、鏡筒部３０側に取り付けられていても良い。
なお、取り付け時の工程の増加を抑制するためには、本実施形態で説明したように、筐体２０に貫通穴を形成して、螺合状態において連結ピン２１ａを挿入する態様で取り付けることが望ましい。
また、本実施形態においては、連結ピン２１ａが壁部３４と当接することによって回転を規制されるとしたが、かかる構成に限定されるものではない。
例えば所定の位置で低部３３に向かって押し込まれて、連結ピン２１ａと低部３３とが当接することで固定するとしても良い。

本実施形態では、レンズユニット２００は、レンズ１５を保持し外周側にねじ山部３２を有する第１ヘリコイドネジ３１ａが形成された鏡筒部３０ａと、ねじ山部３２に噛み合うように形成された第２ヘリコイドネジ２２ａを備えた筐体２０と、を有している。
第１ヘリコイドネジ３１ａは、ねじ山部３２と、ねじ山部３２とは高さの異なる低部３３と、を有している。
かかる構成により、鏡筒部３０ａが薄肉化することで軽量化される。
さらに、第１ヘリコイドネジ３１ａが第２ヘリコイドネジ２２ａと噛み合っている螺合状態において、噛み合った範囲内において低部３３と第２ヘリコイドネジ２２ａとの間で空隙部３５が形成される。かかる構成により、軽量化を図りながらも脱落するおそれを低減する。

また、本実施形態では、レンズユニット２００は、空隙部３５内で筐体２０とともに回転し、鏡筒部３０ａと当接したことを条件として筐体２０と鏡筒部３０ａとの回転を規制する連結ピン２１ａを有している。
かかる構成により、筐体２０と鏡筒部３０ａとが互いに回転する範囲が、空隙部３５の形成される範囲内に規制される。すなわち、ヘリコイドネジと別体で回転規制部材を設ける必要がなくなり、省スペース化に寄与する。

また、第１の実施形態の変形例として、レンズユニット２００を図８（ａ）、（ｂ）に示す。
かかる変形例において、第１の実施形態と同様の構成であるものについては、同一の番号を付して説明を適宜省略する。
レンズユニット２００は、鏡筒部３０ａを駆動するための駆動部たるモーター３６と、モーター３６を制御するための駆動制御部３７と、を有している。
駆動制御部３７は、半導体電子基板であり、自身の取り付け位置すなわち筐体２０に対する回転角θを検知するとともに、モーター３６を制御して、レンズ１５の位置を調整する。

駆動制御部３７は、空隙部３５の内部に、連結ピン２１ａと干渉することがない位置に配置され、配線が空隙部３５および第１ヘリコイドネジ３１ａの谷となっている部分を経由してモーター３６へと接続される。
かかる構成により、筐体２０と鏡筒部３０ａとの回転の位相たる回転角θの制御を、別途行うことなく、レンズユニット２００内部で完結することが出来るので、省スペース化される。

なお、本変形例においては、空隙部３５内部にモーター３６を制御するための駆動制御部３７を配置するとしたが、かかる構成に限定されるものではなく、例えば回転角θからレンズ１５の位置を判別するセンサーや、その他の部品を配置することとしても良い。
このように、第１ヘリコイドネジ３１ａに沿って形成された空隙部３５内部に部品を配置することで、レンズユニット２００の省スペース化を図ることができる。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、画像投影装置は、１つの液晶パネルでカラーの画像情報を与える１板式のカラープロジェクタとしたが、これに限らず、３板式のカラープロジェクタであっても良いし、モノクロの画像投影装置であってもよい。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

２０ 第２筒状部材（筐体）
２１ａ、２１ｂ 回転規制部材（連結ピン）
２２ａ、２２ｂ 第２ヘリコイドネジ
３０ａ、３０ｂ 第１筒状部材（鏡筒部）
３１ａ、３１ｂ 第１ヘリコイドネジ
３２ ねじ山（ねじ山部）
３３ 低部
３４ 壁部
３５ 空隙部
１００ 画像投影装置
２００ レンズ鏡筒（レンズユニット）

特開２００３−０９０９４７号公報

Claims (5)

1. レンズを保持し、外周側に複数条のねじ山を有する第１ヘリコイドネジが形成された第１筒状部材と、
   前記ねじ山と噛み合うように形成された第２ヘリコイドネジを備えた第２筒状部材と、を有し、
   前記第１ヘリコイドネジは、前記ねじ山と、前記ねじ山とは高さの異なる低部と、を有し、
   前記第１ヘリコイドネジが前記第２ヘリコイドネジと噛み合っている状態において、噛み合った範囲内において前記低部が前記第２ヘリコイドネジとの間で空隙部を形成することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
   前記空隙部内で前記第２筒状部材とともに回転し、前記第１筒状部材と当接したことを条件として前記第１筒状部材と前記第２筒状部材との回転を規制する回転規制部材を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
3. 請求項１または２に記載のレンズ鏡筒において、
   前記空隙部に配置された部材を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
4. 請求項３に記載のレンズ鏡筒において、
   前記部材が電子基板であることを特徴とするレンズ鏡筒。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載のレンズ鏡筒と、
   前記レンズ鏡筒へ向けて光を出射する発光源と、
   を有し、前記レンズ鏡筒を透過した光を表示面に投影することを特徴とする画像投影装置。

Images