JP6435543B2

JP6435543B2 - Lens unit, image projection apparatus, and imaging apparatus

Info

Publication number: JP6435543B2
Application number: JP2014101537A
Authority: JP
Inventors: 繁奥山
Original assignee: Ricoh Industrial Solutions Inc
Current assignee: Ricoh Industrial Solutions Inc
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-05-15
Also published as: JP2015219309A

Description

本発明は、光学系に用いられるレンズユニット及びこれを用いた画像投影装置並びに撮像装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a lens unit used in an optical system, an image projection apparatus using the lens unit, and an imaging apparatus.

プロジェクタ等の画像投影装置や、デジタルカメラ等の撮像装置では、ズーム機構によってレンズの光軸方向の間隔を変化させることで、投影画角あるいは撮影画角を変化させる、いわゆるズーム動作を行うものがある（例えば特許文献１、２参照）。
通常、こうしたズーム動作を行うためのカム機構は、動作させるべきレンズの同軸外周に設置される。
近年、画像投影装置では、大画面への投射や、高輝度化が求められており、光学系において像面側、つまり光軸方向下流側である拡大光学系側に大型のレンズを用いることが多くなっている。
また同様に、撮像装置においても、暗所撮影でのノイズによる画質の劣化を防止しつつ、より早いシャッタスピードを実現するために、集光効率の良い、所謂明るいレンズが求められ、物体側のレンズの大型化が求められている。 An image projection apparatus such as a projector or an imaging apparatus such as a digital camera performs a so-called zoom operation in which a projection angle or a shooting angle of view is changed by changing a distance in the optical axis direction of a lens by a zoom mechanism. Yes (for example, see Patent Documents 1 and 2).
Usually, the cam mechanism for performing such zoom operation is installed on the coaxial outer periphery of the lens to be operated.
In recent years, image projection apparatuses have been demanded to project on a large screen and increase the brightness, and in the optical system, a large lens is used on the image plane side, that is, on the magnifying optical system side downstream in the optical axis direction. It is increasing.
Similarly, an imaging apparatus is also required to have a so-called bright lens with high light collection efficiency in order to realize a faster shutter speed while preventing deterioration in image quality due to noise in dark place shooting. There is a demand for larger lenses.

しかしながら、前述の通り、従来のカム機構は、動作させるべきレンズの周囲に設置される都合上、レンズを大型化するとカム機構自体が大型化してしまう。
また、大口径のレンズと、小口径のレンズとの口径差により、レンズユニット全体として歪な形状になり、撮像装置や画像投影装置へ組み入れる際の設計の自由度が減少してしまう。 However, as described above, for the convenience of installing the conventional cam mechanism around the lens to be operated, when the lens is enlarged, the cam mechanism itself is enlarged.
Further, due to the difference in aperture between the large-diameter lens and the small-diameter lens, the lens unit as a whole has a distorted shape, and the degree of freedom of design when incorporated into an imaging apparatus or image projection apparatus is reduced.

カム機構自体の大型化を解決する方法として、例えば画像投影装置において、拡大光学系側のレンズに大型の非円形レンズを用いた上で、レンズの光軸に対して回転中心を偏心させたカムを用いたカム機構が考えられる（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、このような構成によっても、カム機構がレンズ光軸に対して偏心するという特殊な形状により、動作部分の構成が複雑となり、設計の自由度が小さいという問題がある。 As a method for solving the increase in size of the cam mechanism itself, for example, in an image projection apparatus, a large non-circular lens is used as a lens on the magnifying optical system side, and the rotation center is decentered with respect to the optical axis of the lens. A cam mechanism using the above can be considered (see, for example, Patent Document 1).
However, even with such a configuration, there is a problem that the configuration of the operating portion is complicated due to the special shape that the cam mechanism is decentered with respect to the optical axis of the lens, and the degree of freedom in design is small.

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、大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能なレンズユニットの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lens unit capable of improving the degree of freedom in design while preventing or suppressing the increase in size.

上述した課題を解決するため、本発明におけるレンズユニットは、物体側から入射して透過する光束を縮小する第１光学系と、前記光束を拡大して像面側に出射して投影する円形レンズから一方の側の一部が切り取られた非円形レンズを含む第２光学系と、前記第２光学系を構成する少なくとも１つの前記非円形レンズを、前記光束の光軸方向に移動させるカム機構と、前記非円形レンズと前記カム機構とを連結する連結部と、を有し、前記カム機構は、前記光束の前記光軸方向において前記非円形レンズよりも第１光学系側に設置され、前記連結部は、前記連結部と前記カム機構とを連結する第１連結部材と、前記連結部と前記非円形レンズとを連結する第２連結部材と、を有し、前記第１連結部材と、前記第２連結部材とが、前記光軸方向から見たとき前記非円形レンズの前記一方の側に対する他方の側に設置される。 In order to solve the above-described problems, a lens unit according to the present invention includes a first optical system that reduces a light beam that is incident and transmitted through the object side, and a circular lens that expands the light beam and emits it to the image plane side for projection. A second optical system including a non-circular lens having a part cut off from one side thereof, and a cam mechanism for moving at least one of the non-circular lenses constituting the second optical system in the optical axis direction of the light beam And a connecting portion that connects the non-circular lens and the cam mechanism, and the cam mechanism is installed closer to the first optical system than the non-circular lens in the optical axis direction of the light beam , The connecting portion includes a first connecting member that connects the connecting portion and the cam mechanism, and a second connecting member that connects the connecting portion and the non-circular lens, and the first connecting member The second connecting member is in the direction of the optical axis. Wherein the non-circular lens when viewed from installed on the other side of the relative one side.

本発明によれば、大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能なレンズユニットを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lens unit which can improve the freedom degree of design can be provided, preventing or suppressing enlargement.

本発明の第１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。It is a figure which shows an example of a structure of the image projector in the 1st Embodiment of this invention. 図１に示した画像投影装置に備えられるレンズユニットの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the lens unit with which the image projector shown in FIG. 1 is equipped. 図２に示すレンズユニットのカム機構の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the cam mechanism of the lens unit shown in FIG. 本発明の第２の実施形態における撮像装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the imaging device in the 2nd Embodiment of this invention.

本発明の第１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。
ここで、画像投影装置１００の備えるレンズユニット２００に入射する光の光軸方向たる光軸の進行方向をＺ軸、光軸方向に垂直な方向のうち、ここでは鉛直上方向をＹ軸と定め、Ｚ軸およびＹ軸にそれぞれ垂直な方向を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１に示す矢印の方向をそれぞれ正方向と定める。
画像投影装置１００は、光束を射出する光源１０１と、投射すべき平面画像を画像情報として表示して、光束を変調する空間光変調素子１０２と、光源１０１からの光を折り返して空間光変調素子１０２に照射して光像を生成する照明部１０３と、を有している。
画像投影装置１００はまた、空間光変調素子１０２によって形成された画像を投影面１０４に投影する投射光学系たるレンズユニット２００と、投影面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。
画像投影装置１００はまた、レンズユニット２００を透過した光束を、Ｙ軸正方向を含む方向に反射して投影面１０４へと投射する反射鏡１０５を有している。 As a first embodiment of the present invention, an example of the configuration of an image projection apparatus is shown in FIG.
Here, the traveling direction of the optical axis, which is the optical axis direction of the light incident on the lens unit 200 included in the image projection apparatus 100, is defined as the Z axis, and among the directions perpendicular to the optical axis direction, the vertically upward direction is defined as the Y axis here. The directions perpendicular to the Z axis and the Y axis are defined as the X axis. For each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, the direction of the arrow shown in FIG.
The image projection device 100 displays a light source 101 that emits a light beam, a planar image to be projected as image information, a spatial light modulation element 102 that modulates the light beam, and a spatial light modulation element that folds light from the light source 101 And an illumination unit 103 that irradiates 102 and generates a light image.
The image projection apparatus 100 also includes a lens unit 200 as a projection optical system that projects an image formed by the spatial light modulation element 102 onto the projection surface 104, and a spatial light modulation element for displaying an image to be projected onto the projection surface 104. And a control unit 109 for controlling 102.
The image projection apparatus 100 also includes a reflecting mirror 105 that reflects the light beam that has passed through the lens unit 200 in a direction including the positive Y-axis direction and projects it onto the projection surface 104.

光源１０１は、放射状の光線を出射する放射光源としての発光源たるハロゲンランプ１０１ａと、出射された放射光をほぼ平行な光線束として出射する凹面鏡１０１ｂとの組み合わせにより、白色光を略並行に出射する。ここで放射光源としてはメタルハライドランプや高圧水銀ランプを用いても良いし、ＬＥＤ光源や、レーザー光源などの放射光源を用いても良い。 The light source 101 emits white light substantially in parallel by a combination of a halogen lamp 101a as a light source that emits a radial light beam and a concave mirror 101b that emits the emitted light as a substantially parallel light bundle. To do. Here, a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp may be used as the radiation light source, or a radiation light source such as an LED light source or a laser light source may be used.

照明部１０３は、照射された光束をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色情報に分解して反射するダイクロイックミラー１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂを有している。
照明部１０３は、かかる構成により、照射された光束を波長に応じて反射あるいは透過して光路を選択するための光路選択手段としての機能を有する。 The illuminating unit 103 includes dichroic mirrors 103R, 103G, and 103B that separate and reflect the irradiated light flux into R, G, and B color information.
With this configuration, the illuminating unit 103 has a function as optical path selection means for selecting an optical path by reflecting or transmitting the irradiated light beam according to the wavelength.

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投影すべき物体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を用いても良い。 The spatial light modulation element 102 is a liquid crystal panel that is an object to be projected that transmits an incident light beam and emits it with spatial modulation. The spatial light modulator 102 may be a reflective spatial light modulator such as a DMD (digital micromirror device).

レンズユニット２００の構成について、図２を用いて説明する。
レンズユニット２００は、複数の光学部材１２と、各光学部材１２を支持するための筐体１１と、光学部材１２の光軸上に配置された絞り２３と、を有している。
レンズユニット２００はまた、絞り２３よりも物体側言い換えると縮小側に配置された複数の光学部材１２で構成された第１光学系２１と、絞り２３よりも像面側言い換えると拡大側に配置された複数の光学部材１２で構成された第２光学系２２と、を有している。
レンズユニット２００はまた、少なくとも１つの光学部材１２を回転運動によってＺ軸方向へ移動させるカム機構２４を有している。以下、このカム機構２４の回転運動によってＺ軸方向へ移動させられる少なくとも１つの光学部材１２を特にレンズ群２Ｇとして記載する。
レンズユニット２００はまた、レンズ群２Ｇとカム機構２４とを連結する連結部３０を有している。 The configuration of the lens unit 200 will be described with reference to FIG.
The lens unit 200 includes a plurality of optical members 12, a housing 11 for supporting each optical member 12, and a diaphragm 23 disposed on the optical axis of the optical member 12.
The lens unit 200 is also disposed on the object side of the diaphragm 23, in other words, the first optical system 21 including a plurality of optical members 12 disposed on the reduction side, and on the image plane side of the diaphragm 23, in other words, on the magnification side. And a second optical system 22 composed of a plurality of optical members 12.
The lens unit 200 also has a cam mechanism 24 that moves the at least one optical member 12 in the Z-axis direction by rotational movement. Hereinafter, at least one optical member 12 that is moved in the Z-axis direction by the rotational movement of the cam mechanism 24 is described as a lens group 2G in particular.
The lens unit 200 also includes a connecting portion 30 that connects the lens group 2G and the cam mechanism 24.

光学部材１２は、筐体１１内部に配置されたレンズである。
なお、光学部材１２は、レンズ以外にもプリズムやダイクロイックフィルターなどを含んでも良い。 The optical member 12 is a lens disposed inside the housing 11.
The optical member 12 may include a prism, a dichroic filter, and the like in addition to the lens.

第１光学系２１は、絞り２３よりも光束の進行方向上流側、すなわちＺ軸負方向側に設けられ、入射した光束を縮小して凝集するための複数のレンズを含んだ縮小光学系たる光学系である。
第２光学系２２は、絞り２３よりもＺ軸正方向側に設けられ、絞り２３を通過した光束を拡大するための複数のレンズを含んだ拡大光学系たる光学系である。
第２光学系２２を構成するレンズは、非円形レンズを用いることとしても良い。
なお、第１光学系２１、第２光学系２２はいずれも複数のレンズを含む光学系であるとしたが、同様の光学特性を示すように、それぞれ単一のレンズを用いた光学系であってもよい。 The first optical system 21 is provided on the upstream side in the traveling direction of the light beam with respect to the stop 23, that is, on the Z-axis negative direction side. The first optical system 21 is an optical reduction system that includes a plurality of lenses for reducing and aggregating the incident light beam. It is a system.
The second optical system 22 is an optical system that is provided on the positive side in the Z-axis direction with respect to the stop 23 and is a magnifying optical system including a plurality of lenses for magnifying a light beam that has passed through the stop 23.
The lens constituting the second optical system 22 may be a non-circular lens.
Although both the first optical system 21 and the second optical system 22 are optical systems including a plurality of lenses, they are optical systems each using a single lens so as to exhibit similar optical characteristics. May be.

レンズ群２Ｇは、ここでは第２光学系２２を構成する光学部材１２のうちの１つのレンズであり、カム機構２４の回転運動に連動してＺ軸方向へ移動する。ここでレンズ群２Ｇは、単一のレンズであっても、あるいは複数のレンズを組み合わせて所望のレンズ特性を得られるようにしたレンズ群であっても良い。また、第２光学系２２が単一のレンズで構成される場合には、当然レンズ群２Ｇは単一のレンズとなる。
かかる構成により、カム機構２４は、筐体１１内の少なくとも１つの光学部材１２を回転運動によりＺ軸方向に移動させる。 Here, the lens group 2 </ b> G is one of the optical members 12 constituting the second optical system 22, and moves in the Z-axis direction in conjunction with the rotational movement of the cam mechanism 24. Here, the lens group 2G may be a single lens, or may be a lens group configured to obtain desired lens characteristics by combining a plurality of lenses. When the second optical system 22 is composed of a single lens, the lens group 2G is naturally a single lens.
With this configuration, the cam mechanism 24 moves at least one optical member 12 in the housing 11 in the Z-axis direction by rotational movement.

絞り２３は、筐体１１内を透過する光束の光量を制限するために、板状の部材に設けられた孔である。 The diaphragm 23 is a hole provided in a plate-like member in order to limit the amount of light beam transmitted through the housing 11.

連結部３０は、連結部３０とカム機構２４とを連結するための連結ピンである第１連結部材３１と、第２光学系２２に含まれるレンズ群２Ｇと連結部３０とを連結するための第２連結部材３２と、を有している。
第１連結部材３１は、カム機構２４と当接して、連結部３０とカム機構２４とを回転可能に支持している一対のピンである。
第２連結部材３２は、連結部３０とレンズ群２ＧとをＺ軸方向に固定し、回転可能に支持することで、レンズ群２Ｇの回転を規制するための回転規制部材としての機能を有する。
第２連結部材３２は、ＹＺ平面で筐体１１の断面を見たときに、反射鏡１０５によって反射される光束とは光軸を挟んで反対側に、つまりＺ軸方向に対して同一の方向になるように、配置されている。すなわち、第２連結部材３２は、レンズ光軸から見てＹ軸負方向に設置されている。 The connecting portion 30 connects the first connecting member 31 that is a connecting pin for connecting the connecting portion 30 and the cam mechanism 24, and the lens group 2G included in the second optical system 22 and the connecting portion 30. And a second connecting member 32.
The first connecting member 31 is a pair of pins that abut on the cam mechanism 24 and rotatably support the connecting portion 30 and the cam mechanism 24.
The second connecting member 32 functions as a rotation restricting member for restricting the rotation of the lens group 2G by fixing the connecting portion 30 and the lens group 2G in the Z-axis direction and rotatably supporting the second connecting member 32.
The second connecting member 32 is on the opposite side of the optical flux from the light beam reflected by the reflecting mirror 105 when the cross section of the housing 11 is viewed on the YZ plane, that is, in the same direction with respect to the Z-axis direction. It is arranged to be. That is, the second connecting member 32 is installed in the negative Y-axis direction when viewed from the lens optical axis.

カム機構２４は、Ｚ軸方向において、絞り２３を含む領域に設置された、すなわち絞り２３の外周に配置された、円筒状の部材である。
カム機構２４は、カム溝２８を有している。
カム溝２８は、第１連結部材３１と係合するように、Ｚ軸方向に対して傾斜を持ってカム機構２４に一対設けられた溝である。カム溝２８はまた、カム機構２４の回転による第１連結部材３１の移動方向を規制する移動方向規制手段としての機能を有する。 The cam mechanism 24 is a cylindrical member that is installed in an area including the diaphragm 23 in the Z-axis direction, that is, disposed on the outer periphery of the diaphragm 23.
The cam mechanism 24 has a cam groove 28.
The cam grooves 28 are a pair of grooves provided in the cam mechanism 24 so as to be inclined with respect to the Z-axis direction so as to engage with the first connecting member 31. The cam groove 28 also has a function as movement direction restricting means for restricting the movement direction of the first connecting member 31 by the rotation of the cam mechanism 24.

カム機構２４のレンズ移動動作は、既に述べた回転運動により、図３に示すように、カム溝２８に沿って第１連結部材３１が移動することで行われる。
ここで、図２に示すように、レンズ群２Ｇが最もＺ軸方向上流に位置している状態を基準状態として、図３に示す状態であるレンズ群２ＧがＺ軸方向下流側へ移動した状態を終端状態とする。
この回転運動は、図示しないモーター等の駆動源を用いるものであっても良いし、手動で行っても良い。
カム溝２８は、既に述べたようにＺ軸方向に傾斜して設けられている。
第１連結部材３１は、当該回転運動によってカム溝２８と当接しながら移動して、連結部３０をＺ軸下流方向へと移動させる。
連結部３０は、第２連結部材３２によってレンズ群２Ｇの回転方向への動作を抑えながら、Ｚ軸下流方向へ移動することで、レンズ群２ＧをＺ軸下流方向へと移動させる。
このようにしてカム機構２４が基準状態から終端状態へと至るように回転運動すると、カム溝２８が第１連結部材３１と係合しながら移動し、連結部３０に固定されたレンズ群２ＧがＺ軸正方向へと移動する。
すなわち、連結部３０に固定されたレンズ群２Ｇは、カム機構２４の回転運動の位相に対応した、カム溝２８のＺ軸方向の傾きの分だけ、Ｚ軸方向に移動する。
カム機構２４は、かかる構成により、筐体１１内の少なくとも１枚の光学部材１２を回転運動によりＺ軸方向に移動させてレンズ移動動作を行う。 The lens moving operation of the cam mechanism 24 is performed by moving the first connecting member 31 along the cam groove 28 as shown in FIG.
Here, as shown in FIG. 2, the lens group 2G in the state shown in FIG. 3 is moved downstream in the Z-axis direction, with the state where the lens group 2G is positioned most upstream in the Z-axis direction. Is the terminal state.
This rotational movement may be performed using a driving source such as a motor (not shown) or may be performed manually.
As described above, the cam groove 28 is provided inclined in the Z-axis direction.
The first connecting member 31 moves while coming into contact with the cam groove 28 by the rotational movement, and moves the connecting portion 30 in the Z-axis downstream direction.
The connecting part 30 moves the lens group 2G in the Z-axis downstream direction by moving in the Z-axis downstream direction while suppressing the movement of the lens group 2G in the rotation direction by the second connecting member 32.
When the cam mechanism 24 rotationally moves from the reference state to the terminal state in this manner, the cam groove 28 moves while engaging with the first connecting member 31, and the lens group 2G fixed to the connecting portion 30 is moved. Move in the positive direction of the Z-axis.
That is, the lens group 2G fixed to the connecting portion 30 moves in the Z-axis direction by an amount corresponding to the inclination of the cam groove 28 in the Z-axis direction corresponding to the phase of the rotational movement of the cam mechanism 24.
With this configuration, the cam mechanism 24 performs a lens movement operation by moving at least one optical member 12 in the housing 11 in the Z-axis direction by rotational movement.

制御部１０９は、空間光変調素子１０２を透過する光束に、投影するべき画像情報を付与するための空間光変調パターン生成手段としての機能を有している。
制御部１０９はまた、カム機構２４のレンズ移動動作を制御する制御手段である。 The control unit 109 has a function as a spatial light modulation pattern generating unit for adding image information to be projected to a light beam that passes through the spatial light modulation element 102.
The control unit 109 is also a control unit that controls the lens moving operation of the cam mechanism 24.

以上のような構成を有する画像投影装置１００において、画像を投影する方法について説明する。 A method for projecting an image in the image projection apparatus 100 having the above-described configuration will be described.

ハロゲンランプ１０１ａから全方位に射出された白色光は、凹面鏡１０１ｂによって反射され、略並行な光束となって照明部１０３へと入射する。 White light emitted in all directions from the halogen lamp 101a is reflected by the concave mirror 101b and enters the illumination unit 103 as a substantially parallel light beam.

照明部１０３において、光束はダイクロイックミラー１０３Ｂ、１０３Ｒ、１０３Ｇによってそれぞれの帯域の波長別に反射されることで、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色情報に分解される。 In the illuminating unit 103, the light beam is reflected by the dichroic mirrors 103B, 103R, and 103G for each wavelength in each band, thereby being separated into R, G, and B color information.

Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色情報に分解された光束は、制御部１０９の制御に基づいて空間的な変調を付与する空間光変調素子１０２により、カラーの画像情報となる。
空間光変調素子１０２によって空間的な変調を付与された光束は、レンズユニット２００に入射する。
空間的な変調を付与された光束は、第１光学系２１によって縮小され、絞り２３によって光量を制限された後、第２光学系２２によって拡大されて反射鏡１０５によってＹ軸正方向に反射されて投影面１０４に投影されることで、画像投影を行う。
つまり、縮小側たる第１光学系２１を透過した光束は、絞り２３の位置において最も収束し、絞り２３を通過した後、拡大側たる第２光学系２２を通過するにつれて拡散される。 The luminous flux decomposed into R, G, and B color information becomes color image information by the spatial light modulation element 102 that applies spatial modulation based on the control of the control unit 109.
The light beam that has been spatially modulated by the spatial light modulation element 102 enters the lens unit 200.
The spatially modulated light flux is reduced by the first optical system 21, the amount of light is limited by the diaphragm 23, then enlarged by the second optical system 22, and reflected by the reflecting mirror 105 in the positive Y-axis direction. By projecting onto the projection surface 104, image projection is performed.
That is, the light beam that has passed through the first optical system 21 on the reduction side converges most at the position of the diaphragm 23, and after passing through the diaphragm 23, is diffused as it passes through the second optical system 22 on the enlargement side.

ところで、画像投影装置１００においては、投影面１０４とレンズユニット２００との位置関係は、レンズユニット２００の光学的設計によって定められる。
しかしながら、投影すべき画像の倍率や、投影面１０４の設置位置にはある程度の自由度が求められている。
したがって、ここでは投影すべき画像のフォーカス時に生じる像面湾曲を補正するために、カム機構２４が設けられている。
このような画像投影装置１００において、カム機構２４を、従来のように、動作させるべきレンズ群２Ｇの周囲に設置すると、レンズの大型化によってカム機構自体が大型化してしまう。
また、一般に第２光学系２２を構成する拡大側のレンズは大口径のものが望ましく、第１光学系２１を構成する縮小側のレンズは小口径のものが望ましいため、第１光学系２１と第２光学系２２との間には口径差が生じる。かかる口径差によって、レンズユニット２００全体として歪な形状になり、画像投影装置１００へ組み入れる際の設計の自由度が減少してしまう。
さらには、装置設置場所の確保および画像投影装置１００の小型化という観点から、レンズユニット２００と反射鏡１０５との間の距離は、短い方が望ましい。しかし、レンズユニット２００と反射鏡１０５との距離が短くなると、反射鏡１０５によって反射された光束が、レンズユニット２００の上方に当たって遮られる、通称「けられ」と呼ばれる現象が生じやすくなる。 By the way, in the image projector 100, the positional relationship between the projection surface 104 and the lens unit 200 is determined by the optical design of the lens unit 200.
However, a certain degree of freedom is required for the magnification of the image to be projected and the installation position of the projection surface 104.
Therefore, the cam mechanism 24 is provided here in order to correct the field curvature that occurs during focusing of the image to be projected.
In such an image projection apparatus 100, when the cam mechanism 24 is installed around the lens group 2G to be operated as in the conventional case, the cam mechanism itself is enlarged due to the increase in size of the lens.
In general, the enlargement-side lens constituting the second optical system 22 is preferably a large-diameter lens, and the reduction-side lens constituting the first optical system 21 is preferably a small-diameter lens. A difference in aperture occurs between the second optical system 22 and the second optical system 22. Due to the difference in aperture, the lens unit 200 as a whole becomes a distorted shape, and the degree of freedom of design when incorporated into the image projector 100 is reduced.
Furthermore, from the viewpoint of securing the device installation location and reducing the size of the image projection device 100, it is desirable that the distance between the lens unit 200 and the reflecting mirror 105 is short. However, when the distance between the lens unit 200 and the reflecting mirror 105 is shortened, a phenomenon called “Kerare” is easily generated in which the light beam reflected by the reflecting mirror 105 hits the upper side of the lens unit 200 and is blocked.

そこで、本実施形態では、レンズユニット２００におけるカム機構２４は、Ｚ軸方向において、動作させるべきレンズ群２Ｇよりも第１光学系２１側に設置されている。
すなわち、レンズユニット２００は、カム機構２４を、第２光学系２２を構成するレンズ群２ＧよりもＺ軸正方向側に設置することで、レンズ群２Ｇを大口径化しながらも、カム機構２４の大型化を防止ないしは抑制して、設計の自由度を向上可能にしている。
かかる構成により、レンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能にしている。 Therefore, in the present embodiment, the cam mechanism 24 in the lens unit 200 is disposed closer to the first optical system 21 than the lens group 2G to be operated in the Z-axis direction.
That is, in the lens unit 200, the cam mechanism 24 is installed on the positive side in the Z-axis direction with respect to the lens group 2G constituting the second optical system 22, so that the diameter of the lens group 2G is increased and the cam mechanism 24 The design freedom can be improved by preventing or suppressing the increase in size.
With this configuration, it is possible to improve the degree of design freedom while preventing or suppressing the enlargement of the lens unit 200.

また、このようなレンズユニット２００において、第２光学系２２を構成するレンズ群２Ｇは、円形レンズからＹ軸正方向が切り取られた非円形レンズを含んでいる。
かかる構成により、レンズ群２Ｇを大口径化しながらも、第１光学系２１を構成する光学部材１２との口径差を抑えることで、レンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能にしている。 In such a lens unit 200, the lens group 2G constituting the second optical system 22 includes a non-circular lens obtained by cutting the positive direction of the Y axis from the circular lens.
With this configuration, while the lens group 2G has a large aperture, by suppressing a difference in aperture from the optical member 12 constituting the first optical system 21, the design of the lens unit 200 is prevented or suppressed from being increased. The degree of freedom can be improved.

このようなレンズユニット２００において、カム機構２４は、レンズ群２Ｇと非重複である位置に設置されている。かかる構成により、レンズ群２Ｇの外径のサイズによらずカム機構２４の内径のサイズを設計することができるから、さらにレンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能にしている。 In such a lens unit 200, the cam mechanism 24 is installed at a position that does not overlap with the lens group 2G. With this configuration, the size of the inner diameter of the cam mechanism 24 can be designed regardless of the size of the outer diameter of the lens group 2G. Therefore, the degree of freedom in design can be increased while preventing or suppressing the enlargement of the lens unit 200. It is possible to improve.

また、このようなレンズユニット２００において、カム機構２４は、Ｚ軸方向において、絞り２３の外周に設置されている。
かかる構成により、光学系において最も光束の径が小さくなる絞り２３を含むようにカム機構２４を設置して、さらにレンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能にしている。 In such a lens unit 200, the cam mechanism 24 is installed on the outer periphery of the diaphragm 23 in the Z-axis direction.
With this configuration, the cam mechanism 24 is installed so as to include the diaphragm 23 in which the diameter of the light beam is the smallest in the optical system, and the degree of freedom in design can be improved while preventing or suppressing the enlargement of the lens unit 200. I have to.

レンズユニット２００は、レンズ群２Ｇとカム機構２４とを連結する連結部３０を有し、連結部３０は、連結部３０とカム機構２４とを連結する第１連結部材３１と、連結部３０とレンズ群２Ｇとを連結する第２連結部材３２と、を有している。
また、第１連結部材３１と、第２連結部材３２とのうち少なくとも第２連結部材３２が、Ｚ軸方向から見て同一の方向に設置されている。言い換えるとＹＺ平面で筐体１１の断面を見たとき、反射鏡１０５によって反射される光束とは光軸を挟んで反対側になるように設置されている。
かかる構成により、レンズユニット２００のＹ軸正方向への高さを抑制して、レンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能にしている。
なお、第１連結部材３１と、第２連結部材３２とはＺ軸方向に対して同一の方向に設置されても良い。言い換えると、ＹＺ平面で筐体１１の断面を見たとき、第１連結部材３１と第２連結部材３２とがいずれも反射鏡１０５によって反射される光束とは光軸を挟んで反対側になるように、Ｙ軸負方向側に設置されても良い。
かかる構成により、レンズユニット２００のＹ軸正方向への高さを抑制して、反射鏡１０５によって反射される光束のけられを防ぎながら、レンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制して設計の自由度を向上可能にする。 The lens unit 200 includes a connecting portion 30 that connects the lens group 2G and the cam mechanism 24. The connecting portion 30 includes a first connecting member 31 that connects the connecting portion 30 and the cam mechanism 24, and a connecting portion 30. And a second connecting member 32 that connects the lens group 2G.
Further, at least the second connecting member 32 of the first connecting member 31 and the second connecting member 32 is installed in the same direction as viewed from the Z-axis direction. In other words, when the cross section of the housing 11 is viewed on the YZ plane, the light beam reflected by the reflecting mirror 105 is installed on the opposite side across the optical axis.
With this configuration, the degree of freedom in design can be improved while suppressing the height of the lens unit 200 in the positive Y-axis direction to prevent or suppress the enlargement of the lens unit 200.
The first connecting member 31 and the second connecting member 32 may be installed in the same direction with respect to the Z-axis direction. In other words, when the cross section of the housing 11 is viewed on the YZ plane, the first connecting member 31 and the second connecting member 32 are opposite to the light beam reflected by the reflecting mirror 105 across the optical axis. Thus, it may be installed on the Y axis negative direction side.
With this configuration, the height of the lens unit 200 in the positive direction of the Y-axis is suppressed, and the lens unit 200 is prevented from being enlarged or prevented from being enlarged while preventing the light flux reflected by the reflecting mirror 105 from being lost. Allows for increased freedom.

また、第１連結部材３１と第２連結部材３２とは、Ｚ軸方向から見たときに重複するように、Ｚ軸に対して同一の位相になるよう配置されても良い。
かかる構成により、さらにＹ軸方向上方のスペースを確保して、反射鏡１０５によって反射される光束のけられを防ぎながら、レンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制して設計の自由度を向上可能にする。 Moreover, the 1st connection member 31 and the 2nd connection member 32 may be arrange | positioned so that it may become the same phase with respect to a Z-axis so that it may overlap when it sees from a Z-axis direction.
With such a configuration, it is possible to improve the degree of design freedom by preventing or suppressing the enlargement of the lens unit 200 while securing a space above the Y-axis direction and preventing the flux reflected by the reflecting mirror 105 from being lost. To.

図４に、本発明の他の実施形態として、撮像装置４００の構成の一例を示す。
撮像装置４００は、図１〜図３を用いて説明したレンズユニット２００と、画像を取得する撮像モジュール４０２と、レンズユニット２００を通過した光束の光路を選択するためのミラー４０４とを有している。
撮像装置４００はまた、視野を確認するためのファインダー４０６と、ミラー４０４からファインダー４０６へと光を偏向させるプリズムたる偏向素子４０５と、露光時間を調整するシャッター４０８と、これらの部材を制御するための制御部１０９とを有している。
レンズユニット２００以外の上述の構成は一般的な一眼レフカメラと同等であるが、ファインダー４０６とミラー４０４とを外し、変わりに液晶モニタを備えた所謂ミラーレス一眼レフの構成であっても良い。
このような撮像装置４００において、レンズユニット２００を通過した光束が、シャッター４０８を通過して、撮像モジュール４０２において結像することで、画像を撮影することができる。
かかる撮像装置４００においては、レンズユニット２００に入射する光束は、図２におけるＺ軸負方向に向かって進行する。すなわち、入射光は、物体側であるレンズユニット２００の拡大側たる第２光学系２２のＺ軸方向下流側から入射し、絞り２３を通過して像面側たる縮小側たる第１光学系２１のＺ軸方向上流側へと出射する。
以下、光束の進行方向のみを逆向きとして、混乱をさけるため像面側、物体側の呼称は第１の実施形態に合わせて使用する。 FIG. 4 shows an example of the configuration of an imaging apparatus 400 as another embodiment of the present invention.
The imaging apparatus 400 includes the lens unit 200 described with reference to FIGS. 1 to 3, an imaging module 402 that acquires an image, and a mirror 404 that selects an optical path of a light beam that has passed through the lens unit 200. Yes.
The imaging apparatus 400 also controls a finder 406 for confirming the field of view, a deflection element 405 that is a prism that deflects light from the mirror 404 to the finder 406, a shutter 408 that adjusts the exposure time, and these members. Control unit 109.
The above-described configuration other than the lens unit 200 is the same as that of a general single-lens reflex camera. However, a so-called mirrorless single-lens reflex configuration may be used in which the finder 406 and the mirror 404 are removed and a liquid crystal monitor is provided instead.
In such an imaging apparatus 400, the light beam that has passed through the lens unit 200 passes through the shutter 408 and forms an image in the imaging module 402, whereby an image can be taken.
In such an imaging apparatus 400, the light beam incident on the lens unit 200 travels in the negative Z-axis direction in FIG. That is, incident light enters from the downstream side in the Z-axis direction of the second optical system 22 that is the enlargement side of the lens unit 200 that is the object side, passes through the stop 23, and the first optical system 21 that is the reduction side that is the image plane side. To the upstream side in the Z-axis direction.
Hereinafter, in order to avoid confusion by setting only the traveling direction of the light beam as the reverse direction, the names of the image plane side and the object side are used in accordance with the first embodiment.

本実施形態では、レンズユニット２００におけるカム機構２４は、Ｚ軸方向において、動作させるべきレンズ群２Ｇよりも第１光学系２１側に設置されている。
すなわち、レンズユニット２００は、カム機構２４を、第２光学系２２を構成するレンズ群２ＧよりもＺ軸負方向側に設置することで、レンズ群２Ｇを大口径化しながらも、カム機構２４の大型化を防止ないしは抑制して、設計の自由度を確保している。
かかる構成により、レンズユニット２００の大型化を防止ないしは抑制しながらも、設計の自由度を向上可能にしている。 In the present embodiment, the cam mechanism 24 in the lens unit 200 is disposed closer to the first optical system 21 than the lens group 2G to be operated in the Z-axis direction.
That is, in the lens unit 200, the cam mechanism 24 is installed on the negative side in the Z-axis direction with respect to the lens group 2G constituting the second optical system 22, so that the lens group 2G has a large diameter, but the cam mechanism 24 Design freedom is secured by preventing or suppressing the increase in size.
With this configuration, it is possible to improve the degree of design freedom while preventing or suppressing the enlargement of the lens unit 200.

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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and the present invention described in the claims is not specifically limited by the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.

例えば、第１の実施形態において、画像投影装置１００は、白色光源を用いたカラーの画像投影装置であるが、単一の光源を用いたモノクロの画像投影装置であっても良い。
また、カム機構２４は、レンズ群２Gを光軸方向へ可動させるものであれば、像面湾曲の補正に用いられるもの以外であっても良い。例えば、投影すべき画像の倍率を変更するために、言い換えるとレンズユニット２００による入射側すなわち縮小側から、出射側すなわち拡大側へと光束が通過する際の画像投影面のサイズを拡大するために設けられたズーム機構であっても良い。 For example, in the first embodiment, the image projection apparatus 100 is a color image projection apparatus using a white light source, but may be a monochrome image projection apparatus using a single light source.
The cam mechanism 24 may be other than the one used for correcting the curvature of field as long as the lens group 2G can be moved in the optical axis direction. For example, in order to change the magnification of the image to be projected, in other words, to enlarge the size of the image projection surface when the light beam passes from the incident side, that is, the reduction side, to the exit side, that is, the enlargement side. A zoom mechanism may be provided.

また、第２の実施形態において、撮像装置４００は、コンパクトデジタルカメラや、携帯機器搭載の小型カメラのような種々の形態の撮像装置であっても良い。 In the second embodiment, the imaging apparatus 400 may be an imaging apparatus of various forms such as a compact digital camera or a small camera mounted on a portable device.

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。 The effects described in the embodiments of the present invention are only the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.

２Ｇレンズ群
１１筐体
１２光学部材
２１第１光学系
２２第２光学系
２３絞り
２４カム機構
２８カム溝
３０連結部
３１第１連結部材
３２第２連結部材
１００画像投影装置
１０２物体（空間光変調素子）
１０３照明部
１０４像面（投影面）
１０５反射鏡
１０９制御部
２００レンズユニット
４００撮像装置
Ｙ鉛直上向き方向
Ｚ光軸方向 2G lens group 11 housing 12 optical member 21 first optical system 22 second optical system 23 aperture 24 cam mechanism 28 cam groove 30 connecting portion 31 first connecting member 32 second connecting member 100 image projection device 102 object (spatial light modulation) element)
103 Illumination unit 104 Image plane (projection plane)
105 Reflector 109 Control unit 200 Lens unit 400 Imaging device Y Vertical upward direction Z Optical axis direction

特開２０１１−０８５９２２号公報JP 2011-085922 A 特開２０１０−０９１６３５号公報JP 2010-091635 A

Claims

物体側から入射して透過する光束を縮小する第１光学系と、
前記光束を拡大して像面側に出射して投影する円形レンズから一方の側の一部が切り取られた非円形レンズを含む第２光学系と、
前記第２光学系を構成する少なくとも１つの前記非円形レンズを、前記光束の光軸方向に移動させるカム機構と、
前記非円形レンズと前記カム機構とを連結する連結部と、
を有し、
前記カム機構は、前記光束の前記光軸方向において前記非円形レンズよりも第１光学系側に設置され、
前記連結部は、前記連結部と前記カム機構とを連結する第１連結部材と、
前記連結部と前記非円形レンズとを連結する第２連結部材と、を有し、
前記第１連結部材と、前記第２連結部材とが、前記光軸方向から見たとき前記非円形レンズの前記一方の側に対する他方の側に設置されることを特徴とするレンズユニット。 A first optical system that reduces a light beam incident and transmitted from the object side;
A second optical system including a non-circular lens in which a part of one side is cut off from a circular lens that expands the luminous flux and emits the projected light to the image plane side and projects the same;
A cam mechanism for moving at least one of the non-circular lenses constituting the second optical system in an optical axis direction of the light flux;
A connecting portion for connecting the non-circular lens and the cam mechanism;
Have
The cam mechanism is installed on the first optical system side of the non-circular lens in the optical axis direction of the light beam ,
The connecting portion includes a first connecting member that connects the connecting portion and the cam mechanism;
A second connecting member for connecting the connecting portion and the non-circular lens;
The lens unit, wherein the first connecting member and the second connecting member are disposed on the other side of the non-circular lens with respect to the one side when viewed from the optical axis direction .

請求項１記載のレンズユニットにおいて、
前記カム機構は、前記非円形レンズと非重複であることを特徴とするレンズユニット。 The lens unit according to claim 1, wherein
The lens unit according to claim 1, wherein the cam mechanism is non-overlapping with the non -circular lens .

請求項１又は２に記載のレンズユニットにおいて、
前記第１光学系と前記第２光学系との間に配置された絞りを有し、
前記カム機構は、前記光軸方向において、前記絞りを含む領域に設置されているレンズユニット。 The lens unit according to claim 1 or 2,
A diaphragm disposed between the first optical system and the second optical system;
The cam mechanism is a lens unit installed in a region including the diaphragm in the optical axis direction.

請求項１乃至３の何れか１つに記載のレンズユニットを有する画像投影装置。An image projection apparatus comprising the lens unit according to claim 1.

請求項１乃至３の何れか１つに記載のレンズユニットを有し、前記像面側から入射した光束を前記物体側に結像して画像を取得する撮像装置。An imaging apparatus comprising: the lens unit according to claim 1, and acquiring an image by forming an image of a light beam incident from the image plane side on the object side.