JP2006047986A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズ系の少なくとも一部の位置の精密調整が容易で、かつ調整されたレンズ系の少なくとも一部が偏心させる恐れがなく安定して固定可能である光学装置を提供すること。
【解決手段】 固定鏡筒部に対し光軸方向及び光軸を中心とする回転方向に摺動可能に摺動レンズ枠を設け、前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠をカム係合させ、前記固定鏡筒部に対し前記摺動レンズ枠を回転させることにより前記摺動レンズ枠を移動させる光学装置であって、前記摺動レンズ枠に固定ねじ部材を係合させ、該ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材によって前記固定鏡筒部を挟み込むことによって、前記固定ねじ部材を前記固定鏡筒部に固定し、前記摺動レンズ枠を前記固定鏡筒に固定することを特徴とする光学装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、拡大画像をスクリーンに後方から投射して表示する、リアプロジェクションテレビ、リアプロジェクタ等のリアプロジェクション型映像装置、高解像力監視カメラ等の光学装置、特に、レンズ系の高精度な光学調整及び光学的安定性の維持が必要な光学装置に関する。

リアプロジェクタを例にとると、画像形成部を収納する下部キャビネットと、スクリーン本体とを備え、前記画像形成部の液晶画像表示装置に表示された画像をスクリーン本体に拡大画像（拡大映像）として背面から投射している（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の背面投射型映像装置は、上部キャビネットと、下部キャビネットとから構成され、スクリーンに拡大画像（拡大映像）を背面から投射して表示する構造を備えている。下部キャビネットに、光源部と、スピーカが配置されている（例えば、特許文献２参照）。

また、従来のリアプロジェクションテレビは、上部キャビネットにスクリーン及びミラーを備え、下部キャビネットに映像機器、駆動及び制御回路、投射レンズを含む光学ユニット及び光源からなる主要構成部分を備えている（例えば、特許文献３参照）。

特許文献１〜３に開示されたような装置のレンズ系において、レンズ配置の最終的微調整は、一般に、複数の寸法の間隔環を準備して、各装置毎にそれらから適切なものを選択して使用している。他のレンズ位置調整構成としては、偏心ピン機構を利用して、レンズ保持枠を光軸方向に沿って移動させることによって位置調整している。

一方、監視カメラの光学系に関しては、変倍レンズとフォーカスレンズとを夫々個別に移動する構成にして、簡素な構造で使用者が要望する監視画角を得る構成が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
すなわち、図８示すように、対物レンズ２２０の後方には、変倍レンズ２１３が、対物レンズ２２０の光軸２２６の方向に移動可能に配置されている。さらに、変倍レンズ２１３を光軸２２６の方向に移動させるための変倍リング２３４を有する変倍レンズ移動手段２１４が配置されている。また、変倍レンズ２１３の後方には、フォーカスレンズ２１５が、光軸２２６の方向に移動可能に配置されている。さらに、フォーカスレンズ２１５を光軸２２６の方向に移動させるためのフォーカスリング２１７を有するフォーカスレンズ移動手段２１６が配置されている。
従って、変倍レンズ移動手段２１４によって変倍レンズ２１３を光軸２２６上で移動させて監視画角を調整し、フォーカスレンズ移動手段２１６によってフォーカスレンズ２１５を光軸２２６上で移動させて被写体光束を撮像面２５０に合焦させる。

変倍リング２３４には、変倍固定用ねじ２３６がねじ装着されている。変倍固定用ねじ２３６をねじ込むことによって、その先端部をレンズ鏡筒２１８に当接させる。このようにして変倍環２３４をレンズ鏡筒２１８に固定させ、変倍状態すなわち監視画角を固定させる。変倍固定ねじ２３６は、変倍リング２３４を光軸２２６の方向に移動するときの把手としても使用される。
フォーカスリング２１７についても、フォーカス固定用ねじ（図示せず）が設けてある。フォーカス固定用ねじ（図示せず）をねじ込むことによって、その先端部をレンズ鏡筒２１８に当接させる。このようにしてフォーカスリング２１７をレンズ鏡筒２１８に固定させ、合焦状態を固定させる。

特開２００３−２７４３１４号公報（図１〜図７） 特開平９−９８３５９号公報（図１〜図３） 特開平９−９８３５７号公報（図１〜図６） 特開平７−１１３９４１号公報（［０００６］、［０００７］、第１頁、第１図）

上述した特許文献１〜３に開示されたリアプロジェクションテレビにおいては、薄形のハウジングに全ての構成要素を収容するために、物像距離すなわち画像表示装置からスクリーンまでの距離が例えば６０ｃｍ〜９０ｃｍと極めて短いことに加えて、投影倍率が４０倍〜１００倍と高く、合焦調整や投影レンズ調整は高精度に行うことが必要がある。

このような構成において、上述した多くの間隔環から所望の間隔環を選択して組み込むように構成した場合、多くの間隔環を準備しなければならず、大きなコストを要するとともに、選択して組み込むために大きな工数を要する問題がある。

上述した偏心ピンを利用してレンズ保持枠を光軸に沿って位置調整する機構は、固定鏡筒とレンズ保持枠との嵌合部に小さな隙間が必要である。この隙間の存在により、偏心ピンの回転によってレンズが偏心する恐れがある。

特許文献４に開示された監視カメラにおいては、結像レンズを含むカメラボディを近づき難い天井や高所に配置し、長期間にわたり物理的に放置され、しかも高度に鮮明な結像を要求される。
これらのことから、上述した光学装置のレンズ系、特に結像レンズは、その構成レンズの位置を精密に調整され、調整された構成レンズを例えば偏心させることなく、また長期にわたり経時変化することなく保持されなければならない。

特許文献４に記載の監視カメラの変倍リング２３４では、変倍固定用ねじ２３６がねじ固定されている。この変倍固定用ねじ２３６を変倍リング２３４にねじ込んで、先端部をレンズ鏡筒２１８に当接させる。このようにして変倍リング２３４がレンズ鏡筒２１８に固定される。従って、変倍リング２３４がレンズ鏡筒２１８に固定されるようになると、変倍固定用ねじ２３６の変倍リング２３４へのねじ込みによって、レンズ鏡筒２１８が変形し、あるいは固定用ねじ２３６と反対側に押し付けられて光軸と直交する方向へ変移する。結果的に、レンズ鏡筒２１８によって支持された対物レンズ２２０及び変倍レンズ２１３が偏心する恐れがある。
フォーカス固定用ねじ（図示せず）のフォーカスリング２１７へのねじ込みによる合焦状態の固定についても、同様な恐れがある。

（発明の目的）
本発明は、従来の光学装置の問題点に鑑みてなされたものであって、レンズ系の少なくとも一部の光軸上の位置の精密調整が容易で、かつ調整されたレンズ系の少なくとも一部が偏心させる恐れがなく長期にわたり安定して固定可能である光学装置を提供することを目的とする。

本発明はまた、多くの間隔環を準備する必要がなく、大きなコストを要せず、多くの部品から選択して組み込むための大きな工数を要しない光学装置を提供することを目的とする。

第１発明は、固定鏡筒部に対し光軸方向及び光軸を中心とする回転方向に摺動可能に摺動レンズ枠を設け、前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠をカム係合させ、前記固定鏡筒部に対し前記摺動レンズ枠を回転させることにより前記摺動レンズ枠を移動させる光学装置であって、
前記摺動レンズ枠に固定ねじ部材を係合させ、該固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材によって前記固定鏡筒部を挟み込むことによって、前記固定ねじ部材を前記固定鏡筒部に固定し、前記摺動レンズ枠を前記固定鏡筒に固定することを特徴とする光学装置である。

第２発明は、固定鏡筒部に対し光軸方向及び光軸を中心とする回転方向に摺動可能に摺動レンズ枠を設け、前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠をカム係合させ、前記固定鏡筒部に対し前記摺動レンズ枠を回転させることにより前記摺動レンズ枠を移動させる光学装置であって、
前記固定鏡筒部に固定ねじ部材を係合させ、該固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材によって前記摺動レンズ枠を挟み込むことによって、前記固定ねじ部材を前記摺動レンズ枠に固定し、前記摺動レンズ枠を前記固定鏡筒に固定することを特徴とする光学装置である。

第１発明及び第２発明についての実施態様は、以下のとおりである。
前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠とのカム係合が、前記摺動レンズ枠に設けられたカム溝と、前記固定鏡筒部に設けられたカムピン部材によって構成されることを特徴とする。
前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠とのカム係合が、前記固定鏡筒部に設けられたカム溝と、前記摺動レンズ枠に設けられたカムピン部材によって構成されることを特徴とする。

第１発明についての実施態様は、前記固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材のうちの少なくとも一方の挟み込み部材における挟み込み面と、前記固定鏡筒部における前記挟み込み面が当接する被挟み込み面が、同一曲率の円筒面であることを特徴とする。
第２発明につての実施態様は、前記固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材のうちの少なくとも一方の挟み込み部材における挟み込み面と、前記摺動レンズ枠における前記挟み込み面が当接する被挟み込み面が、同一曲率の円筒面であることを特徴とする。

本発明による光学装置によれば、レンズ系の少なくとも一部が精密調整が容易で、かつ調整されたレンズ系の少なくとも一部を偏心させることなく安定して固定可能である効果を有する。

本発明の光学装置によればまた、多くの間隔環を準備する必要がなく、大きなコストを要せず、多くの部品から選択して組み込むための工数を要せずして所望の高精度の光学装置を構成できる効果を有する。

本発明の光学装置によれば、特に、偏心ピンを利用せず、固定鏡筒とレンズ保持枠との嵌合部に小さな隙間を必要とせず、この隙間の存在によりレンズが偏心する恐れがはない効果を有する。

本発明の実施形態の光学装置を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の光学装置１０は、リアプロジェクションテレビ、リアプロジェクタ等のリアプロジェクション型映像装置の投影レンズ系である。光学装置１０は、図１に示すように、合成樹脂材料によって製品取付フランジ部１２と固定鏡筒部１４を一体的に成型されている。
固定鏡筒部１４内には、図２に示すように、レンズ１〜８からなる結像レンズ２０が配置されている。レンズ３〜８は、公知の構成でより固定的に支持されている。レンズ１，２は、その光軸上の位置が結像レンズ２０の結像性能及び焦点距離に大きな影響を与えるものであって、レンズ位置調整機構３０によって光軸上の位置を調整可能に支持されている。

レンズ位置調整機構３０は、図２に示すように、固定鏡筒部１４の先端側すなわち製品取付フランジ部１２と反対側の端部内側に、レンズ１、２を支持している摺動レンズ枠３２が摺動可能に配置されている。

固定鏡筒部１４には、図１及び図２に示すように、光軸と直交する面内に延びた円周摺動溝３４が形成されている。
固定鏡筒部１４にはさらに、図２に示すように、後述する摺動レンズ枠３２の３つのカム溝４０の各々に係合する３つのカムコマ７５が内向きに植設されている。カムコマ７５は、金属製のピン部材７６に摩擦抵抗の少ない材質の緩衝リング７７を取付けてなり、緩衝リング７７がカム溝４０に摺動係合している。

摺動レンズ枠３２は、図３に示すように、固定鏡筒部１４の内面と摺動係合する円筒形の摺動面部分３６に、光軸方向に延びた直線摺動溝３８が形成されている。摺動面部分３６の先端側には、レンズ１、２の光軸方向の位置調整を行うための３つのカム溝４０が形成されている。３つのカム溝４０の夫々に、３つのカムコマ７５がカム係合する。

摺動レンズ枠３２の直線摺動溝３８は、図４に示す摺動コマ４４が嵌合している。摺動コマ４４は、直線摺動溝３８に嵌合してその中を摺動する円柱部分５０と、固定鏡筒部１４の円周摺動溝３４に摺動可能に嵌合する平板部分５２とからなる。円柱部分５０は、直線摺動溝３８と点接触して摺動するために、この摺動が滑らかさが損なわれる恐れはない。平板部分５２は、円柱部分５０の両側に対称的に形成されていて、組み立てのときに方向性を問題とすることを要しないように配慮している。円柱部分５０の頂面５６は、固定鏡筒部１４の内側円筒面に対応した円筒面である。

円柱部分５０及び二つの平板部分５２には、円柱部分５０の軸線と一致した軸線をもつねじ孔６４が設けられている。ねじ孔６４には、調整固定ねじ６２が螺合する。調整固定ねじ６２は、図４に示すように、ねじ孔６４に螺合する小径ねじ部７１と、締付ナット７０が螺合する大径ねじ部７２と、締付ナット７０の抜けを防止する大径のヘッド部７３とからなる。ヘッド部７３の上面には、小径ねじ部７１をねじ孔６４に螺合させて締付けるためのねじ回し溝７４が形成されている。

第１実施形態の光学装置の作動は、以下のとおりである。
最初に、図１及び図２に示すように、摺動レンズ枠３２のカム溝４０の夫々に、３つのカムコマ７５がカム係合するように組み立てる。一方、円柱部分５０を直線摺動溝３８に摺動係合させた摺動コマ４４のねじ孔６４に、調整固定ねじ６２を螺合させる。この状態で、調整固定ねじ６２を光軸を中心に回動させることにより、カム溝４０がカムコマ７５によって案内される。すなわち、調整固定ねじ６２を光軸を中心に回動させるとき、円柱部分５０が、直線摺動溝３８内を移動する。これによって、摺動レンズ枠３２によって支持されたレンズ１，２が光軸上で移動し、レンズ１，２の位置調整がなされる。
この位置調整が完了すると、大径ねじ部７２上で締付ナット７０をねじ込む。この時、平板部分５２の円周摺動溝３４への係合が、調整固定ねじ６２の回転を阻止する。締付ナット７０のねじ込みによって、摺動コマ４４の円柱部分５０と締付ナット７０が固定鏡筒部材４を挟み込み、摺動レンズ枠３２すなわちレンズ１，２が固定鏡筒部に固定される。

（第２実施形態）
第２実施形態の光学装置１１０は、図５に示されるが、第１実施形態の光学装置１０と同一の構成については、同一に符号を付してその説明を省略する。第２実施形態の光学装置１１０は、固定鏡筒部１４に光軸と直交する平面に対し傾斜した面内に延びるカム溝１１２を設けている。固定鏡筒部１４の内面を摺動する摺動レンズ筒１１４は、レンズ１，２を支持している。

摺動レンズ筒１１４には、円形摺動孔１２０が形成されている。円形摺動孔１２０には、位置決めコマ１１６が光軸を中心とする放射方向に摺動自在に嵌合している。位置決めコマ１１６は、図６及び図７に示すように、円形摺動孔１２０に摺動可能に嵌合する円柱部分１２２と、平板部分１２４からなる。平板部分１２４は、カム溝１１２に係合して、カム従動子として作用する。円柱部分１２２の頂面１２３は、固定鏡筒部１４の内側円筒面に対応した円筒面である。

第２実施形態の光学装置の作動は、以下のとおりである。
最初に、円形摺動孔１２０に位置決めコマ１１６の円柱部分１２２を摺動可能に嵌合させ、平板部分１２４をカム溝１１２に摺動可能に嵌合させるように組み立てる。一方、位置決めコマ１１６のねじ孔６４に調整固定ねじ６２を螺合させる。この状態で、調整固定ねじ６２を光軸を中心に回動させると、位置決めコマ１１６がカム溝１１２によって案内されて光軸方向に変移する。これによって、摺動レンズ筒１１４によって支持されたレンズ１，２について、光軸上での位置調整がなされる。
この位置調整が完了すると、大径ねじ部７２上で締付ナット７０をねじ込む。この時、平板部分１２４のカム溝１１２への係合が、調整固定ねじ６２の回転を阻止する。締付ナット７０のねじ込みによって、位置決めコマ１１６の円柱部分１２２と締付ナット７０が固定鏡筒部１４を挟み込み、摺動レンズ枠１１４すなわちレンズ１，２が固定鏡筒部１４に固定される。

本発明は、リアプロジェクションテレビ、リアプロジェクタ等のリアプロジェクション型映像装置の投影レンズ系に係る実施形態によって説明されたが、本発明は、高解像力監視カメラ等の光学装置の投影光学系においても有効に実施できる。さらに、本発明は、リレー光学系や照明光学系等あらゆるレンズ系においても、有効に実施可能である。

本発明の光学装置の第１実施形態における製品取付フランジ部及び固定鏡筒部の斜視図である。 本発明の光学装置の第１実施形態における光学系及び鏡筒部の断面図である。 本発明の光学装置の第１実施形態における光学系及び鏡筒部の側面図である。 本発明の光学装置の第１実施形態におけるコマ及び結合ねじの説明図である。 本発明の光学装置の第２実施形態における製品取付フランジ部及び固定鏡筒部であって摺動レンズ筒も含む側面図である。 本発明の光学装置の第２実施形態におけるコマの平面図である。 本発明の光学装置の第２実施形態におけるコマ及び結合ねじの説明図である。 従来の光学装置の光学系及び鏡筒部の断面図である。

符号の説明

１〜８ レンズ
１０ 光学装置
１２ 製品取付フランジ部
１４ 固定鏡筒部
２０ 結像レンズ
３０ レンズ位置調整機構
３２ 摺動レンズ枠
３４ 円周摺動溝
３６ 摺動面部分
３８ 直線摺動溝
４０ カム溝
４４ 摺動コマ
５０ 円柱部分
５２ 平板部分
５６ 頂面
６２ 調整固定ねじ
６４ ねじ孔
７０ 締付ナット
７１ 小径ねじ部
７２ 大径ねじ部
７３ ヘッド部
７４ ねじ回し溝
７５ カムコマ

Claims (6)

1. 固定鏡筒部に対し光軸方向及び光軸を中心とする回転方向に摺動可能に摺動レンズ枠を設け、前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠をカム係合させ、前記固定鏡筒部に対し前記摺動レンズ枠を回転させることにより前記摺動レンズ枠を移動させる光学装置であって、
   前記摺動レンズ枠に固定ねじ部材を係合させ、該固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材によって前記固定鏡筒部を挟み込むことによって、前記固定ねじ部材を前記固定鏡筒部に固定し、前記摺動レンズ枠を前記固定鏡筒部に固定することを特徴とする光学装置。
2. 固定鏡筒部に対し光軸方向及び光軸を中心とする回転方向に摺動可能に摺動レンズ枠を設け、前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠をカム係合させ、前記固定鏡筒部に対し前記摺動レンズ枠を回転させることにより前記摺動レンズ枠を移動させる光学装置であって、
   前記固定鏡筒部に固定ねじ部材を係合させ、該固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材によって前記摺動レンズ枠を挟み込むことによって、前記固定ねじ部材を前記摺動レンズ枠に固定し、前記摺動レンズ枠を前記固定鏡筒に固定することを特徴とする光学装置。
3. 前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠とのカム係合が、前記摺動レンズ枠に設けられたカム溝と、前記固定鏡筒部に設けられたカムピン部材によって構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記固定鏡筒部と前記摺動レンズ枠とのカム係合が、前記固定鏡筒部に設けられたカム溝と、前記摺動レンズ枠に設けられたカムピン部材によって構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
5. 前記固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材のうちの少なくとも一方の挟み込み部材における挟み込み面と、前記固定鏡筒部における前記挟み込み面が当接する被挟み込み面が、同一曲率の円筒面であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
6. 前記固定ねじ部材に係合した二つ挟み込み部材のうちの少なくとも一方の挟み込み部材における挟み込み面と、前記摺動レンズ枠における前記挟み込み面が当接する被挟み込み面が、同一曲率の円筒面であることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。

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