JP3754392B2 - レンズシフト機構及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、レンズシフト機構及び投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は３板式カラー液晶プロジェクタの光学系を例示した図である。光源１０１の発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ１０２へと導かれる。
【０００３】
インテグレータレンズ１０２は一対のレンズ群にて構成されており、個々のレンズ対が光源１０１から出射された光を液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３の全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ１０２を経た光は、第１ダイクロイックミラー１０３へと導かれる。
【０００４】
第１ダイクロイックミラー１０３は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー１０３を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー１０４にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー１０４にて反射された赤色光はコンデンサレンズ１０８を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー１０３にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０５に導かれる。
【０００５】
第２ダイクロイックミラー１０５は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０５にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ１０９を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１２に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０５を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１０６，１０７、及びコンデンサレンズ１１０を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１３に導かれ、これを透過することによって光変調される。
【０００６】
各液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３は、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、ダイクロイックプリズム１１４によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズユニット１１５によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
【０００７】
図５は上記投写レンズユニット１１５を上下方向に移動させるためのレンズシフト機構を示した斜視図である。このレンズシフト機構により、液晶プロジェクタ本体をそのままに投写映像を上下に移動させたり、投写映像が台形状になるのを軽減することができる。
【０００８】
投写レンズユニット１１５が固定される移動ベース１２１の四隅には滑り軸受け１２１ａが設けられており、これら滑り軸受け１２１ａにガイドシャフト１２２が挿通され、移動ベース１２１はガイドシャフト１２２に沿って上下方向に案内される。移動ベース１２１の側部には板部材１２１ｂが固着されている。この板部材１２１ｂにはねじ穴が形成されており、このねじ穴に昇降シャフト１２３の雄ねじ部１２３ａが螺合されている。ねじシャフト１２３はその回転のみが許され、上下移動等が生じないように軸受け１２４によって上部及び下部が支持されている。前記軸受け１２４や前記ガイドシャフト１２２は固定ベース１２９に固定されている。ねじシャフト１２３の下端部にはウオームギア１２５が固着されており、このウオームギア１２５にモータ１２７の回転軸に固着されたウオームねじ１２６が螺合している。前記モータ１２７の回転軸が回転することでねじシャフト１２３が回転して板部材１２１ｂが昇降し、この板部材１２１ｂに連結されている移動ベース１２１が昇降する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記レンズシフト機構においては、移動ベース１２１の昇降を円滑に行なうために、ガイドシャフト１２２はステンレス鋼などの金属製で滑らかに研削されたものが用いられ、また、軸受け１２１ａはポリアセタール（ＰＯＭ）などの樹脂やオイルレスベアリングを用いている。しかしながら、移動ベース１２１の昇降時の軸振れを低減するためには、ガイドシャフト１２２と軸受け１２１ａの隙間を少なくする必要があり、更に、移動ベース１２１の基準面から４個の軸受け１２１ａまでの寸法と平行度、及び固定ベース１２９の基準面からガイドシャフト１２２までの寸法と平行度に高い精度が求められることになり、これらの公差を小さくしていくと、部品のばらつき、及び累積誤差によって移動ベース１２１の昇降が円滑に行なわれないことが生じる。
【００１０】
そして、上記従来構成のレンズシフト機構によって投写レンズユニット１１５の上下左右の移動を実現しようとすれば、移動ベース１２１、ガイドシャフト１２２、滑り軸受け１２１ａ、ねじシャフト１２３等の構成要素が昇降用と左右シフト用の２組必要になり、部品点数の増加、重量の増大、組立作業性の低下といった問題を招いてしまう。
【００１１】
この発明は、上記の事情に鑑み、投写レンズユニットを上下左右にシフトさせることとする場合でも構造の複雑化は生じにくく、また、シフト操作も容易であるレンズシフト機構及びこのレンズシフト機構を備えた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明のレンズシフト機構は、映像投写を行う投写レンズユニットをその光軸に対して直交する方向にシフトさせるレンズシフト機構において、前記投写レンズユニットが固定されたレンズ取付部材と、前記レンズ取付部材が接触する接触面部と、前記レンズ取付部材を前記接触面部に向けて押圧する押圧手段と、一側にレバーが付設されると共に、他側に作動片が付設された回動部材と、作動片を前記レンズ取付部材に係合させると共に、レバーをレバー駆動用ねじ機構に連結させ、レバー駆動用ねじ機構によって前記レバーが回動操作されて投写レンズユニットの位置移動が行えるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成においては、従来構成のレンズシフト機構におけるガイドシャフト、滑り軸受け、ねじシャフトなどが不要であるため、投写レンズユニットを上下左右にシフトさせることとする場合でも構造の複雑化は生じにくい。また、レバー駆動用ねじ機構によって投写レンズユニットをシフトできるため、シフト操作が容易である。
【００１４】
また、上記構成において、前記レバー駆動用ねじ機構は利用者によって操作されるように構成されていてもよい。また、前記レバー駆動用ねじ機構はアクチュエータによって駆動されるように構成されていてもよい。
【００１５】
また、この発明の投写型映像表示装置は、光源から出射された光をライトバルブにて光変調し投写レンズユニットにて映像投写する投写型映像表示装置において、上述したいずれかのレンズシフト機構を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のレンズシフト機構及び投写型映像表示装置を図１乃至図３に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態の投写型映像表示装置は、透過型の液晶表示パネルを３枚用いた液晶プロジェクタとしており、その映像生成光学系については従来例の説明で用いた図１１の液晶プロジェクタと同じにしているので、当該光学系の説明については省略し、レンズシフト機構について主に説明していく。
【００１７】
（実施形態１）
図１は投写レンズユニット１１５を直接移動させるタイプのレンズシフト機構を示した図であり、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。レンズ取付板２の取付面には投写レンズユニット１１５が取り付けられており、当該取付面とは反対側の面には複数個（例えば、４個）の摺接ボス２ａが形成されている。摺接ボス２ａは、一体成形に限るものではなくて別体物としてもよく、この場合、円滑な摺動を行なわせるために、摺接ボス２ａをポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロレエチレン（ＰＴＦＥ）などを用いて形成するのが望ましい。また、後方レンズ１１５ａはレンズ取付板２によって固定しているが、これに限るものではなく、投写レンズユニット１１５において固定されるものでもよい。
【００１８】
投写型映像表示装置の筐体１には偏平箱状の摺動ベース３が固定されている。この摺動ベース３内に前記レンズ取付板２及び投写レンズユニット１１５の後端側部分が収容されており、前記レンズ取付板２の摺接ボス２ａが摺動ベース３の内底面に接している。摺動ベース３の開放端側にはカバー部材４がねじ５によって装着されている。
【００１９】
カバー部材４の裏面側にはばね支持用ボス４ａが複数個（例えば、４個）形成されている。各ばね支持用ボス４ａには、コイルばね６が外嵌されている。ばね支持用ボス４ａの先端には、前記コイルばね６の付勢を受けて摺接体７を支持付勢する座部８が設けられている。座部８における軸部分は前記ボス４ａの先端側に形成された支持穴部に移動可能に嵌合されている。カバー部材４をねじ５によって摺動ベース３に装着すると、コイルばね６は縮装状態となり、摺接体７がレンズ取付板２に押し当てられ、これによってレンズ取付板２が摺動ベース３に押しつけられる。すなわち、レンズ取付板２は摺動ベース３と摺接体７との間に挟まれて弾性的に支持されて摺動ベース３に押圧される。このときの押圧力は、レンズ取付板２（投写レンズユニット１１５）の位置保持と位置移動とを可能とするように設定される。すなわち、利用者が投写レンズユニット１１５に移動のための力を加えれば投写レンズユニット１１５は移動し、力を加えるのを止めればその位置で投写レンズユニット１１５の位置が保持されるように押圧力が設定される。
【００２０】
カバー部材４の表面側中央部には投写レンズユニット１１５を囲うように円筒形状の筒状突出部４ｂが形成されている。筒状突出部４ｂの内面と投写レンズユニット１１５との間には投写レンズユニット１１５のシフト幅に対応した隙間が確保されている。
【００２１】
上記のレンズシフト機構においては、筒状突出部４ｂと投写レンズユニット１１５とに指をかけて当該投写レンズユニット１１５を上下左右の所望の位置にシフトさせることができる。また、このように筒状突出部４ｂに指をかけて投写レンズユニット１１５を移動させることができるので、投写型映像表示装置自体が移動してしまうこともない。
【００２２】
（実施形態２）
図２はねじ機構によるレバー駆動タイプのレンズシフト機構を示した断面図である。ねじ機構１６は筒状突出部４ｂ′に回動自在に設けられ、その軸方向には移動できないように構成されている。ねじ機構１６は筒状突出部４ｂ′の外側に位置するつまみ部１６ａと、前記筒状突出部４ｂ′に係止され、先端にはねじ部を有した軸部１６ｂとから成る。軸部１６ｂにおける先端ねじ部は筒状突出部４ｂ′内に位置し、レバー１１Ｃに形成されたねじ穴に螺合されている。回動軸１２Ｃは、筒状突出部４ｂ′の高さに対応した長さを有し、その一端及び他端が筒状突出部４ｂ′に形成された穴に嵌合支持されることで回動する。また、回動軸１２Ｃにはその軸方向に直交して突出する作動片１３Ｃが形成されている。作動片１３Ｃはレンズ取付板２Ｃに形成された凹部に係合されている。前記ねじ機構１６のつまみ部１６ａを回すことで、レバー１１Ｃが駆動され、レンズ取付板２Ｃ（投写レンズユニット１１５）の位置移動が行なわれる。また、レバー１１Ｃはねじ機構１６に螺合されていることで、レバー１１Ｃの任意の位置でその固定を行なわせる機能を自ずと持つことになる。
【００２３】
なお、上記の例では、ねじ機構１６が利用者によって操作されるように構成したが、モータなどのアクチュエータによってねじ機構１６が駆動されるように構成してもよいものである。
【００２４】
（実施形態３）
図３は投写レンズユニット１１５を直接移動させるタイプのレンズシフト機構を示した図であり、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。その構造は図１に示したレンズシフト機構と同様であるが、筒状突出部４１はカバー部材４に固着されているのではなくカバー部材４に螺合されている。筒状突出部４１をねじ込むことで当該筒状突出部４１によってレンズ取付板２が摺動ベース３に押し当てられ、レンズ取付板２は移動不能となる。すなわち、投写レンズユニット１１５を直接移動させるタイプにおいて筒状突出部４１にストッパ機構を持たせたものである。ここで、筒状突出部４１の奥端を直接にレンズ取付板２に押し当てることとしてもよいが、この図３の構造では、筒状突出部４１の奥端とレンズ取付板２との間に板部材１７を介在させている。
【００２５】
なお、以上述べた実施形態においては、レンズ取付板２を摺動ベース３に向けて付勢する手段としてコイルばね８を示したが、このコイルばね８に替えて板ばね等の他のばねを用いてもよいし、或いは、ばねに限らず、ゴム等の弾性体を用いてもよいものである。また、カバー部材４にばね支持用ボス４ａ、コイルばね６、摺接体７等を設けたが、これらがレンズ取付板２側において設けられ、カバー部材４の裏面が摺接面となる構成としてもよいものである。また、透過型の液晶表示パネルを３枚用いた映像生成光学系を示したが、このような映像生成光学系に限るものではなく、他の映像生成光学系を用いる場合にも適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、従来構成のレンズシフト機構におけるガイドシャフト、滑り軸受け、ねじシャフトなどが不要であるため、投写レンズユニットを上下左右にシフトさせることとする場合でも構造の複雑化は生じにくい。また、レバー駆動用ねじ機構によって投写レンズユニットをシフトできるため、シフト操作を容易に行うことができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の投写レンズユニット直接シフトタイプのレンズシフト機構を示した図であって、同図（ａ）は横断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。
【図２】 この発明のねじ機構レバー操作タイプのレンズシフト機構を示した縦断面図である。
【図３】 この発明の投写レンズユニット直接シフトタイプでストッパ機能付きのレンズシフト機構を示した図であって、同図（ａ）は横断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。
【図４】 一般的な液晶プロジェクタの光学系を示した説明図である。
【図５】 従来のレンズシフト機構を示した斜視図である。
【符号の説明】
２ レンズ取付板
３ 摺動ベース
４ カバー部材
４ａ ばね支持用ボス
４ｂ，４ｂ′ 筒状突出部
６ コイルばね
７ 摺接体
８ 座部
１１Ｃ レバー
１２Ｃ 回動軸
１３Ｃ 作動片
１６ ねじ機構
１１５ 投写レンズユニット

Claims (4)

1. 映像投写を行う投写レンズユニットをその光軸に対して直交する方向にシフトさせるレンズシフト機構において、前記投写レンズユニットが固定されたレンズ取付部材と、前記レンズ取付部材が接触する接触面部と、前記レンズ取付部材を前記接触面部に向けて押圧する押圧手段と、一側にレバーが付設されると共に、他側に作動片が付設された回動部材と、作動片を前記レンズ取付部材に係合させると共に、レバーをレバー駆動用ねじ機構に連結させ、レバー駆動用ねじ機構によって前記レバーが回動操作されて投写レンズユニットの位置移動が行えるように構成されていることを特徴とするレンズシフト機構。
2. 前記レンズシフト機構において、前記レバー駆動用ねじ機構は利用者によって操作されるように構成されていることを特徴とする特徴とする請求項１記載のレンズシフト機構。
3. 前記レンズシフト機構において、前記レバー駆動用ねじ機構はアクチュエータによって駆動されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のレンズシフト機構。
4. 光源から出射された光をライトバルブにて光変調し投写レンズユニットにて映像投写する投写型映像表示装置において、前記請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のレンズシフト機構を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。