JP4214016B2 - Projector device - Google Patents
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Description
本発明は、スクリーンなどに画像を投射するプロジェクタ装置に関する。 The present invention relates to a projector device that projects an image on a screen or the like.
一般に、スクリーンに画像を投射するプロジェクタ、特に、家庭用プロジェクタでは、プロジェクタ本体を邪魔にならない位置に自由に配置し、かつ大画面で見たいという要求がある。プロジェクタをスクリーンの正面以外から投射した場合、スクリーンに対して斜めから投射することになり、スクリーンに対する投射角度(スクリーンと投射レンズの光軸のなす角度)が垂直とはならず、スクリーンに投射される画像は台形に歪んでしまう。従来の家庭用プロジェクタには、この台形歪を、画像処理(信号処理)により補正を行う機能があり、下記特許文献1,下記特許文献2等で開示されるように、小型かつ低コストに実施でき、しかも調整が容易であることから、家庭用プロジェクタに広く用いられている。
In general, a projector that projects an image on a screen, particularly a home projector, has a demand for freely disposing the projector body at a position that does not get in the way and viewing it on a large screen. When the projector is projected from other than the front of the screen, it will be projected from an angle with respect to the screen, and the projection angle with respect to the screen (the angle formed by the optical axis of the screen and the projection lens) will not be vertical, but will be projected onto the screen. The image will be distorted into a trapezoid. Conventional home projectors have a function of correcting this trapezoidal distortion by image processing (signal processing), and are implemented in a small size and at a low cost as disclosed in the following
また、プロジェクタ本体がスクリーンの正面以外の場所に設置した場合においても、プロジェクタ本体をスクリーンに対して投射角度が垂直になるように配置し、投射レンズを変位させて画像が投射される位置を変位させて、スクリーンと一致するようにする方法がある。この場合、スクリーンに対して投射角度は垂直なため画像は台形にならない。その投射レンズを変位させる機構(以下、レンズシフト機構という)は下記特許文献3、下記特許文献4で開示されている。
上記特許文献1や特許文献2に記載されているプロジェクタ装置においては、横方向においては、画像の上下の長辺を狭めて短辺に合わせて台形歪を補正するため、画像の縦横比が変ってしまい、さらに画像処理時の画質劣化という問題がある。縦方向についても同様である。
In the projector devices described in
上記特許文献3,特許文献4に記載されているプロジェクタ装置においては、投射レンズの位置を光軸に垂直な方向に変位させるレンズシフト機構を設けている。これは、プロジェクタ本体がスクリーンに対して投射角度が垂直になるように配置し、投射レンズを変位させて投射画像の位置をスクリーンに略一致させることにより、台形歪が生じることなく、また画像処理も必要ないため、高画質な画像を得ることが出来る。
In the projector devices described in
上記特許文献3に記載のプロジェクタ装置は、上下方向と、左右方向にそれぞれモータを配置し、モータの回転軸に設けられたピニオンと、投射レンズの支持部材に設けられたラックを勘合させるようになっている。モータを回転させることにより投射レンズの支持部材をスライドさせて変位させるようになっている。本従来のプロジェクタ装置では投射レンズが上下左右の両方向の変位できるようになっているが、変位させる手段としてモータを使用しているため、部品コストがかかり、またモータに供給する電源回路やその制御を行う制御回路が必要となり高価になってしまうという問題がある。
In the projector device described in
上記特許文献4に記載のプロジェクタ装置は、通常は摩擦力あるいは噛み合わせ構造により投射レンズが動かないようにロック状態とし、レバーを倒すことによりロック状態が解除されて投射レンズを手動で上下左右に移動可能になる様になっている。投射レンズが上下左右の両方向に手動で変位できるようになっており、簡単な構成であるが、微調整機構がないという問題がある。
The projector device described in
また、スクリーンからプロジェクタ本体までの距離を確保するのが困難な場合や、逆にスクリーンから離れた位置にプロジェクタ本体を設置しなければならない場合においても、大画面を投射する為には、投射レンズのズーム比を大きくする必要がある。従来のプロジェクタ装置の投射レンズのズーム比は約1.2から1.3倍であり、例えば60インチサイズの画像を投射するためには、スクリーンとプロジェクタの距離は1.8m〜2.1mと設置位置の自由度が少ない。したがって、一般家庭の標準的な部屋の大きさ6畳(略2.7m×3.6m)の長手側の壁に投影することを考慮すると、ズーム比は略1.8倍以上(スクリーンとプロジェクタの距離を略1.5m)必要と思われる。ズーム比を大きくした場合、レンズ枚数の増加、それに伴う重量の増加、さらに全長の増加となってしまい、投射レンズが大型化してしまうという問題がある。またズーム比を大きくしたことにより収差が大きくなり、ワイド側からテレ側のどの倍率においても、投射画像の歪が少なくかつ諸収差が良好にするのは困難であるという問題がある。 Also, when it is difficult to secure the distance from the screen to the projector body, or when the projector body must be installed at a position away from the screen, a projection lens is required to project a large screen. It is necessary to increase the zoom ratio. The zoom ratio of the projection lens of the conventional projector device is about 1.2 to 1.3 times. For example, in order to project a 60-inch image, the distance between the screen and the projector is 1.8 m to 2.1 m. There is little freedom of installation position. Therefore, in consideration of projection onto a wall on the long side of a standard room size 6 tatami mat (approximately 2.7 m × 3.6 m) of a general household, the zoom ratio is approximately 1.8 times or more (screen and projector) The distance of about 1.5 m) is considered necessary. When the zoom ratio is increased, there is a problem that the number of lenses increases, the associated weight increases, and the total length increases, resulting in an increase in the size of the projection lens. Further, there is a problem that the aberration is increased by increasing the zoom ratio, and there is little distortion of the projected image and it is difficult to improve various aberrations at any magnification from the wide side to the tele side.
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、高画質な画像を得るために、投射レンズを上下左右に変位させるレンズシフト機構を設け、その機構の小型コンパクト化とコストダウンを実現するとともに、投射レンズのズーム比を大きくし、ズームのワイド側からテレ側のどの倍率においても、投射画像の歪が少なく諸収差が良好であり、かつ、小型化を図った投射レンズを用いることで、家庭用プロジェクタ本体の配置制約の少ないプロジェクタ装置の提供を目的とする。 The present invention solves such a problem existing in the prior art, and in order to obtain a high-quality image, a lens shift mechanism for displacing the projection lens vertically and horizontally is provided, and the mechanism is made compact and compact. In addition, the zoom ratio of the projection lens was increased, and the projection image had little distortion and good aberrations at any magnification from the wide side of the zoom to the tele side. It is an object of the present invention to provide a projector device that uses a projection lens and has few restrictions on the arrangement of a home projector body.
本発明は、投射レンズ2を横方向及び縦方向へ変位させて、スクリーンSに投射される画像の位置を変位させるレンズシフト機構1を備えるプロジェクタ装置Pであって、投射レンズ2を支持するレンズ支持部3を光軸Cの直角方向における横方向又は縦方向の一方へ変位可能に保持する可動フレーム部11,及びレンズ支持部3と可動フレーム部11を両側から挟み、かつレンズ支持部3と可動フレーム部11を光軸Cの直角方向における横方向又は縦方向の他方へ変位可能に保持する一対のホルダ部12,13を備えるとともに、可動フレーム部11とこの可動フレーム部11に対向するホルダ部12の一方に設けた所定長さの第一凹溝部5xs及び他方に設けることにより第一凹溝部5xsに係合する所定長さの第一凸条部5xtを有し、レンズ支持部3を横方向(又は縦方向)にのみ変位を許容する第一ガイド機構5xと、可動フレーム部11とレンズ支持部3の一方に設けた所定長さの第二凹溝部5ys及び他方に設けることにより第二凹溝部5ysに係合する所定長さの第二凸条部5ytを有し、レンズ支持部3を縦方向(又は横方向)にのみ変位を許容する第二ガイド機構5yを備えることにより、レンズ支持部3を、横方向及び縦方向へガイドする支持機構部4と、手動により操作する手動操作部6x,6yと、この手動操作部6x,6yの操作量を、少なくともラック7xa,7ya&ピニオン7xb,7ybを含むギア機構7x,7yを介して支持機構部4に伝達し、レンズ支持部3を横方向及び縦方向へ変位させる伝達機構部8x,8yを具備することを特徴とする。
The present invention is a projector device P including a
また、本発明は、投射レンズ2を横方向及び縦方向へ変位させて、スクリーンSに投射される画像の位置を変位させるレンズシフト機構1を備えるプロジェクタ装置Pであって、投射レンズ2を支持するレンズ支持部3を光軸Cの直角方向における横方向又は縦方向の一方へ変位可能に保持する可動フレーム部11,及びレンズ支持部3と可動フレーム部11を両側から挟み、かつレンズ支持部3と可動フレーム部11を光軸Cの直角方向における横方向又は縦方向の他方へ変位可能に保持する一対のホルダ部12,13を備えることにより、レンズ支持部3を、横方向及び縦方向へガイドするガイド機構5x,5yを有するとともに、レンズ支持部3,可動フレーム部11及びホルダ部12,13の全部又は一部に配した一又は二以上の圧接部材15…とこの圧接部材15…を相対向する側に加圧する弾性部材16…を備えることにより、レンズ支持部3及び可動フレーム部11の変位に対して所定の摩擦力を付与する一又は二以上のブレーキ手段14…を備える支持機構部4と、手動により操作する手動操作部6x,6yと、この手動操作部6x,6yの操作量を、少なくともラック7xa,7ya&ピニオン7xb,7ybを含むギア機構7x,7yを介して支持機構部4に伝達し、レンズ支持部3を横方向及び縦方向へ変位させる伝達機構部8x,8yを具備することを特徴とする。
Further, the present invention is a projector device P including a
さらに、本発明は、投射レンズ2を横方向及び縦方向へ変位させて、スクリーンSに投射される画像の位置を変位させるレンズシフト機構1を備えるプロジェクタ装置Pであって、投射レンズ2を支持するレンズ支持部3を光軸Cの直角方向における横方向又は縦方向の一方へ変位可能に保持する可動フレーム部11,及びレンズ支持部3と可動フレーム部11を両側から挟み、かつレンズ支持部3と可動フレーム部11を光軸Cの直角方向における横方向又は縦方向の他方へ変位可能に保持する一対のホルダ部12,13を備えることにより、レンズ支持部3を、横方向及び縦方向へガイドするガイド機構5x,5yを有する支持機構部4と、縦方向の操作ダイヤル23と横方向の操作ダイヤル25を備え、縦方向の操作ダイヤル23を正面側に露出させ、横方向の操作ダイヤル25を天面側に露出させることにより手動で操作する手動操作部6x,6yと、この手動操作部6x,6yの操作量を、少なくともラック7xa,7ya&ピニオン7xb,7ybを含むギア機構7x,7yを介して支持機構部4に伝達し、レンズ支持部3を横方向及び縦方向へ変位させる伝達機構部8x,8yを具備することを特徴とする。
Furthermore, the present invention is a projector apparatus P including a
これにより、本発明に係るプロジェクタ装置Pによれば、次のような顕著な効果を奏する。 Thereby, according to the projector apparatus P which concerns on this invention, there exist the following remarkable effects.
(1) 投射レンズを光軸に対してオフセットさせるメカニカル構造には、ボールねじ機構やリニアガイド機構等の大型メカニカル部品を使用しないため、大幅な小型コンパクト化とコストダウンを実現できる。 (1) Since the mechanical structure for offsetting the projection lens with respect to the optical axis does not use large mechanical parts such as a ball screw mechanism or a linear guide mechanism, it is possible to realize a significant reduction in size and cost.
(2) ラック&ピニオンを含むギア機構により、手動操作時における応答速度の遅さやダイレクト感の欠如が解消されるため、良好な操作フィーリングを確保することができる。 (2) Since the gear mechanism including the rack and pinion eliminates the slow response speed and the lack of direct feeling during manual operation, a good operation feeling can be ensured.
(3) ホルダ部及び可動フレーム部の横方向及び横方向の長さを最大限利用でき、ガタつきの無い高精度のガイド機構を得ることができる。 (3) The length of the holder part and the movable frame part in the lateral direction and the lateral direction can be utilized to the maximum, and a highly accurate guide mechanism without backlash can be obtained.
(4) レンズ支持部,可動フレーム部及びホルダ部に配した圧接部材とこの圧接部材を相対向する側に加圧する弾性部材を備えることにより、レンズ支持部及び可動フレーム部の変位に対して所定の摩擦力を付与するブレーキ手段を備えるため、摩擦係数の安定化、特に、長期の安定化を図れるとともに、可動フレーム部及びレンズ支持部の位置ずれを防止(阻止)できる。 (4) By providing a pressure contact member disposed on the lens support portion, the movable frame portion, and the holder portion and an elastic member that pressurizes the pressure contact member on opposite sides, a predetermined amount is provided for displacement of the lens support portion and the movable frame portion. Since the brake means for applying the frictional force is provided, it is possible to stabilize the friction coefficient, in particular, to stabilize for a long period of time, and to prevent (block) the displacement of the movable frame portion and the lens support portion.
本発明に係るプロジェクタ装置Pによれば、最良の形態により、伝達機構部8x,8yには、操作量に基づく変位量を伝達機構部4側に伝達するレバー式リンク機構17x,17yを備える。これにより、梃子作用による操作力の軽減と更なる操作性の向上が図られる。なお、伝達機構部4の減速系の中段にブレーキ手段14…を配置したことにより、操作性の向上と組立性の向上が図られる。また、伝達機構部8x,8yを構成する全部又は一部のギアは、斜歯ギアを用いている。これにより、応力分散による強度アップ,操作性(操作フィーリング)の更なる向上,ギア類の小型化等を図ることができる。他方、レンズ支持部3に対して下方へ付与される荷重を相殺するスプリング18sを用いたバランサ機構18を設けている。これにより、レンズ支持部に付与される上下方向の荷重を自然状態でバランスさせることができる。加えて、投射レンズにおいては、5群構成とし、そのうち非球面を2面設けることにより、ズーム比2.0でかつ良好な諸収差を実現でき、また、投射レンズの小型化も図ることができ、しかも、レンズシフト機構と合わせることで、プロジェクタの設置位置の自由度が大幅に向上する。さらに、手動操作部6x,6yには、操作ダイヤル23,25の回動する範囲を制限する制限手段を設けることができる。
According to the projector device P according to the present invention, according to the best mode, the
よって、ユーザが、手動操作部6xを操作すれば、この操作量は、少なくともラック7xa&ピニオン7xbを含むギア機構7x、望ましくは、斜歯ギアを用いたラック7xa&ピニオン7xbと中継ギア7xcを含むギア機構7x及びレバー式リンク機構17xを備える伝達機構部8xを介して支持機構部4(可動フレーム部11)に伝達される。この結果、可動フレーム部11とレンズ支持部3(投射レンズ2)は、ガイド機構5xにより左右方向へ変位せしめられ、スクリーンSに投射される画像の位置が横方向(X方向)に変位する。他方、ユーザが、手動操作部6yを操作すれば、この操作量は、少なくともラック7ya&ピニオン7ybを含むギア機構7y、望ましくは、斜歯ギアを用いたラック7ya&ピニオン7ybと中継ギア7ycを含むギア機構7y及びレバー式リンク機構17yを備える伝達機構部8yを介して支持機構部4(レンズ支持部3)に伝達される。この結果、レンズ支持部3(投射レンズ2)は、ガイド機構5yにより上下方向へ変位せしめられ、スクリーンSに投射される画像の位置が縦方向(Y方向)に変位する。特に、本発明では、投射レンズ2を光軸Cに対してオフセットさせるレンズシフト機構1には、ラック&ピニオンを含むギア機構を用いているため微調整が可能で、かつモータを用いず手動にて動作させるため、大幅なコストダウンが図れる。
Therefore, if the user operates the
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施例に係る家庭用プロジェクタ装置Pの概要について、図8〜図10を参照して説明する。 First, an outline of the home projector device P according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図8は投射レンズ2を変位させる機構を備えるプロジェクタ装置Pの一部を示す外観正面図、図9はプロジェクタ装置Pの一部を示す外観平面図、図10は、家庭用プロジェクタ装置Pの全体外観図を示す。図10に示すように、このプロジェクタ装置Pは、キャビネット21の正面21fから投射レンズ2が前方に露出し、この投射レンズ2からスクリーンSに画像を投射する。なお、映像表示素子としては、液晶タイプやDLPタイプなど、その種類は問わない。
8 is an external front view showing a part of a projector apparatus P having a mechanism for displacing the
そして、プロジェクタ装置Pには本実施例に係る投射レンズ2を変位させるレンズシフト機構1を備え、キャビネット21の正面21fに設けた窓孔部22には、図8に示すように、縦方向の操作ダイヤル23を露出させるとともに、図9に示すように、天面21uに設けた窓孔部24には、横方向の操作ダイヤル25を露出させる。この場合、各窓孔部22及び24は、正面21f及び天面21uに窪みを設け、この窪みの中に形成することにより、各操作ダイヤル23及び25が、共に正面21f及び天面21uから外側に突出しないようにしている。これにより、外部から物や手などが当たり操作ダイヤル23及び25が無用に動いてしまう弊害を防止できる。なお、利用頻度の多い縦方向に係わる窓孔部22と操作ダイヤル23は、利用頻度の少ない横方向に係わる窓孔部24と操作ダイヤル25よりもそれぞれ大きく形成し、使い勝手と操作性を高めている。
The projector device P includes the
よって、図8に示すように、操作ダイヤル23を指により矢印Hu,Hd方向へ回動操作すれば、その操作方向に対応して投射レンズ2を縦方向に変位させることができる。即ち、操作ダイヤル23を指により矢印Hd方向(図中、下方向)に回動操作すれば、投射レンズ2は実線で示す位置から仮想線で示す下方位置に変位する。他方、図9に示すように、操作ダイヤル25を指により矢印Hp,Hq方向へ回動操作すれば、その操作方向に対応して投射レンズ2を横方向へ変位させることができる。即ち、操作ダイヤル25を指により矢印Hp方向(図中、左方向)に回動操作すれば、投射レンズ2は実線で示す位置から仮想線で示す左方位置に変位する。操作ダイヤル23,25を上記と逆方向に回動操作すれば、投射レンズ2は逆方向に変位するのは言うまでもない。
Therefore, as shown in FIG. 8, if the
次に、投射レンズ2の変位とスクリーンに投射される画像の関係を上方向から見たものとして説明する。図11は投射レンズの変位と投射画像の説明図である。19はプロジェクタ装置P内の映像表示素子、2は投射レンズ、20はスクリーンに投射される画像である。図に示すように、スクリーンへの投射角度は垂直になるようにしている。投射レンズを2’から2に左方向(矢印A)に変位させると、投射される画像も20’から20と左方向(矢印B)に変位する。すなわち、投射レンズ2を変位させた方向に、投射される画像は変位することになる。これは、他の方向(右方向や上下方向)においても同じである。この時、スクリーンへの投射角度は垂直なため、投射画像は台形歪を生じず、高画質な画像を得ることができる。
Next, the relationship between the displacement of the
次に、本実施例に係るレンズシフト機構1の具体的構成について、図1〜図9を参照して説明する。
Next, a specific configuration of the
図1は、レンズシフト機構の正面図である。レンズシフト機構1は、大別して、レンズ支持部3,支持機構部4,手動操作部6x,6y及び伝達機構部8x,8yを備える。この場合、上述した操作ダイヤル23は、手動により操作する手動操作部6yを構成するとともに、操作ダイヤル25は、手動により操作する手動操作部6xを構成する。
FIG. 1 is a front view of the lens shift mechanism. The
図6はレンズシフト機構1の支持機構部4の分解斜視図である。レンズ支持部3は、図6に示すように、後端にレンズ取付部31cを有する筒状のレンズ収容部31と、このレンズ収容部31の前端に矩形状の可動フランジ部32を一体成形する。これにより、図2に示すように、レンズ収容部31に、投射レンズ2の後部を収容し、ネジ止め等によりレンズ取付部31cに投射レンズ2を固定することができる。
FIG. 6 is an exploded perspective view of the
また、支持機構部4は、図6に示すように、可動フレーム部11を可動フランジ部32の前面に重ねることにより、レンズ支持部3を光軸Cの直角方向へ変位可能に保持している。ここで可動フレーム部11の形状は可動フランジ部32と略同一形状としている。この可動フレーム部11とレンズ支持部3を両側から一対のホルダ部12,13(前ホルダ部12,後ホルダ部13)で挟み、かつレンズ支持部3と可動フレーム部11を光軸Cの直角方向へ変位可能に保持している。この前ホルダ部12と後ホルダ部13は、前述したキャビネット21の内部に固定される。この場合、後ホルダ部13の前面における四隅には、筒形のセパレータ部33…を突出形成し、各セパレータ部33…を介して前ホルダ部12と後ホルダ部13をネジ止め等により固定する。各セパレータ部33…の突出長さは、可動フレーム部11と可動フランジ部32を重ねた厚さよりも若干長くし、図2に示すように組付けた際は、前ホルダ部12と後ホルダ部13間に介在する可動フレーム部11とレンズ支持部3が変位自在になるようにしている。なお、組付時には、レンズ収容部31が後ホルダ部13の内側空間を通って後方に突出するとともに、レンズ取付部31cに投射レンズ2を取付けた際は、図2に示すように、投射レンズ2の後端がレンズ収容部31から後方に突出し、また、投射レンズ2の前部が可動フレーム部11と前ホルダ部12の内側空間を通って前方に突出する。
As shown in FIG. 6, the
一方、支持機構部4には、図6に示す第一ガイド機構5xと第二ガイド機構5yを設けている。第一ガイド機構5xは、前ホルダ部12の後面上部に横方向に形成した所定長さの第一凹溝部5xsと、この前ホルダ部12に対向する可動フレーム部11の前面上部に横方向に形成し、かつ当該第一凹溝部5xsに係合する所定長さの第一凸条部5xtを有する。この場合、第一凸条部5xtの長さは、第一凹溝部5xsの長さよりも短くなるように選定する。これにより、可動フレーム部11は、前ホルダ部12に対して横方向のみの変位でき、その変位量は第一凹溝部5xsと第一凸条部5xtの差となる。他方、第二ガイド機構5yは、可動フレーム部11の後面右部に縦方向に形成した所定長さの第二凹溝部5ysと、この可動フレーム部11に対向するレンズ支持部3の前面右部に縦方向に形成し、かつ当該第二凹溝部5ysに係合する所定長さの第二凸条部5ytを有する。この場合、第二凸条部5ytの長さは、第二凹溝部5ysの長さよりも短くなるように選定する。これにより、レンズ支持部3は、可動フレーム部11に対して縦方向のみの変位でき、その変位量は第二凹溝部5ysと第二凸条部5ytの差となる。このような各ガイド機構5x,5yは、前ホルダ部12及び可動フレーム部11の横方向及び縦方向の長さを最大限利用した第一凸条部5xt及び第二凸条部5ytを有するため、ガタつきの無い高精度のガイド機構を得ることができる。
On the other hand, the
図5は図1A−A断面図で、レンズシフト機構1のブレーキ手段を示す図である。図に示すように、支持機構部4には、レンズ支持部3及び可動フレーム部11の変位に対して摩擦を利用したブレーキ力を付与する一又は二以上のブレーキ手段14…を設けている。具体的には、図1に示すように、可動フレーム部11の隅部四個所に、ブレーキ手段14…をそれぞれ配設している。図5に示すように、可動フレーム部11の後面11rに細長の凹部34を形成するとともに、この凹部34の中に、可動フレーム部11の表面11f側に貫通する円柱形の圧接部材収容孔35を形成する。そして、この圧接部材収容孔35に、硬質ゴム或いは合成樹脂等により形成した円柱状の圧接部材15を変位自在に収容するとともに、凹部34内に板バネ(弾性部材)16の一端を固定ネジ36…により固定し、他端側で圧接部材15を加圧する。これにより、圧接部材15は、相対向する側となる前ホルダ部12の後面12rに圧接し、圧接部材15と後面12rとの間に摩擦力が働き、この摩擦力により、可動フレーム部11のブレーキとなる。さらに、図示を省略したが、同様のブレーキ手段14…をレンズ支持部3の可動フランジ部32と後ホルダ部13間にも設けてもよい。即ち、可動フランジ部32の前面32fの隅部四個所にそれぞれ凹部34を形成し、圧接部材15及び板バネ16を配設するとともに、圧接部材15を相対向する側となる後ホルダ部13の前面13fに圧接させ、その摩擦力により可動フランジ部32のブレーキとなる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 1A-A and shows the brake means of the
よって、圧接部材15の材料及び径等を選定することにより、後ホルダ部13に対して可動フランジ部32を変位させる際、更には、前ホルダ部12に対して可動フレーム部11を変位させる際に所定の摩擦力を付与することができる。特に、このような構成のブレーキ手段14…を採用することにより、摩擦係数の安定化、特に、長期の安定化を図れるとともに、可動フレーム部11及びレンズ支持部3の位置ずれを防止(阻止)できる。即ち、本実施例に係るレンズシフト機構1では、後述するように、伝達機構部8x,8yに、ラック7xa,7ya&ピニオン7xb,7ybを含むギア機構7x,7yを採用しているため、投射レンズ2に外力を付加した場合、ストッパとしての機能は無いため、ブレーキ手段14…をストッパとして機能させている。
Accordingly, by selecting the material and diameter of the
ここで、ブレーキ手段14…は図5に示すように可動フレーム部11と前ホルダ部12の間で作用するようにしている。ここは、後述する伝達機構部8x,8yの減速系の中段に位置する。このブレーキ手段14…を減速系の初段に配置した場合は操作ダイヤル23,25には大きな操作力が必要となり、使い勝手が良くない。また終段に配置した場合は、大きな摩擦力を付与する必要があり、強いバネ力を持った板バネ16としなければならなく、組立て性が悪くなる。したがって、小さな操作力で操作ダイヤル23,25を回すことができるため操作性が良く、かつ弱い板バネ16でよいため組立て性も良い。
Here, the brake means 14... Act between the
図7はレンズシフト機構1に備えるバランサ機構の断面図である。図に示すように支持機構部4には、スプリング18sを用いたバランサ機構18を設けている。これは、図1及び図7に示すように、レンズ支持部3の可動フランジ部32に、縦方向に細長い開口部41を設け、この開口部41の下端部における可動フランジ部32側に、固定ネジ42によりスプリング18sの下端を固定するとともに、開口部41の上端付近における可動フレーム部11側に、カラー43及び固定ネジ44を用いてスプリング18sの上端を固定する。よって、投射レンズ2を取付けたレンズ支持部3に対して下方に付与される荷重を相殺する特性を有するスプリング18sを選定すれば、レンズ支持部3に付与される上下方向の荷重を自然状態でバランスさせることができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a balancer mechanism provided in the
他方、支持機構部4と手動操作部6x間には、伝達機構部8xを配設するとともに、支持機構部4と手動操作部6y間には、伝達機構部8yを配設する。伝達機構部8xは、手動操作部6xの操作量を、少なくともラック7xa&ピニオン7xbを含むギア機構7xを介して支持機構部4(可動フレーム部11)に伝達し、可動フレーム部11及びレンズ支持部3を横方向へ変位させる機能を備えるとともに、伝達機構部8yは、手動操作部6yの操作量を、少なくともラック7ya&ピニオン7ybを含むギア機構7yを介して支持機構部4(レンズ支持部3)に伝達し、レンズ支持部3を縦方向へ変位させる機能を備える。
On the other hand, a
この場合、支持機構部4に備える前ホルダ部12の正面から見て右側に、操作部取付部12cを一体形成し、この操作部取付部12cの上部に、操作ダイヤル25(手動操作部6x)の軸部を回動自在に取付ける。そして、伝達機構部8xは、図1〜図3に示すように、操作ダイヤル25に対して同軸上に固定した斜歯ギアを用いた中継ギア7xcと、この中継ギア7xcに噛合し、かつ軸部により操作部取付部12cに回動自在に取付けた斜歯ギアを用いたピニオン7xbと、操作部取付部12cの前面上に配し、離間した二個所のガイド部53,54により左右方向へ平行移動自在にガイドされるとともに、一側にピニオン7xbに対して噛合する斜歯ギアを用いたラック7xaを有するクランクリンク55と、このクランクリンク55の変位量を変更して可動フレーム部11に伝達するレバー式リンク機構17xを備えて構成する。また、レバー式リンク機構17xは、後ホルダ部13の上辺部から上方に突出した軸部56と、可動フレーム部11の上辺部から上方に突出した軸部57と、クランクリンク55の他側の上辺部から上方に突出した軸部58と、各軸部56,57及び58間に架け渡したレバーリンク59を備え、各軸部56,57及び58は、レバーリンク59に対して回動自在になる。この際、軸部56と58が係合するレバーリンク59の係合孔は、長手方向に長い長孔により形成するとともに、軸部56と58の先端にはレバーリンク59の抜けを防止する大径のストッパを取付ける。
In this case, an operation
さらに、操作部取付部12cの前面には、支持板部60を前方へ突出形成し、この支持板部60に、操作ダイヤル23(手動操作部6y)の軸部を回動自在に取付ける。これにより、操作ダイヤル23の軸線は左右方向となる。そして、他方の伝達機構部8yは、図1,図2及び図4に示すように、操作ダイヤル23に対して同軸上に固定した斜歯ギアを用いた中継ギア7ycと、この中継ギア7ycに噛合し、かつ軸部により支持板部60に回動自在に取付けた斜歯ギアを用いたピニオン7ybと、操作部取付部12cの前面上に配し、ガイド部63,支持板部60及び操作部取付部12cに形成した開口部64により、上下方向へ平行移動自在にガイドされるとともに、一側にピニオン7ybに対して噛合する斜歯ギアを用いたラック7yaを有するクランクリンク65と、このクランクリンク65の変位量を変更してレンズ支持部3に伝達するレバー式リンク機構17yを備えて構成する。また、レバー式リンク機構17yは、後ホルダ部13の右辺部から右方に突出した軸部66と、レンズ支持部3の右辺部から右方に突出した軸部67と、クランクリンク65の他側から左方に突出した軸部68と、各軸部66,67及び68間に架け渡したレバーリンク69を備え、各軸部66,67及び68は、レバーリンク69に対して回動自在になる。この際、軸部66と68が係合するレバーリンク69の係合孔は、長手方向に長い長孔により形成するとともに、軸部66と68の先端にはレバーリンク69の抜けを防止する大径のストッパを取付ける。
Further, a
このような構成による伝達機構部8x,8yは、中継ギア7xc,7ycの採用により操作ダイヤル25,23(手動操作部6x,6y)の操作方向と投射レンズ2の変位方向を一致させ、操作時の違和感を無くすことができる。また、各ラック7xa…,ピニオン7xb…及び中継ギア7xc…に斜歯ギアを用いることにより、応力分散による強度アップ,操作性(操作フィーリング)の更なる向上,ギア類の小型化を図れる。さらに、レバー式リンク機構17x,17yを用いることにより、梃子作用による操作力の軽減と更なる操作性の向上を図ることができる。
The
次に、本実施例に係るレンズシフト機構1の作用(機能)について、各図を参照して説明する。
Next, the operation (function) of the
まず、ユーザが、図9に示すように、操作ダイヤル25を指により矢印Hp,Hq方向へ回動操作すれば、この回動操作量は、中継ギア7xc及びピニオン7xbを介してラック7xaに伝達される。この結果、クランクリンク55が左右方向へ変位(平行移動)し、レバー式リンク機構17xのレバーリンク59は、後ホルダ部13の軸部56を支点にして左右方向へ回動変位するとともに、レバーリンク59の中間位置に係合する軸部57も追従変位し、この軸部57と一体の可動フレーム部11も、第一ガイド機構5xにガイドされて左右方向に変位する。この際、レンズ支持部3は可動フレーム部11に対して縦方向変位のみが許容されるため、レンズ支持部3は可動フレーム部11と一緒に変位する。よって、投射レンズ2は操作ダイヤル25の操作量に対応して横方向へ変位せしめられ、スクリーンSに投射される画像が横方向(X方向)に変位される。
First, as shown in FIG. 9, if the user rotates the
他方、ユーザが、図8に示すように、操作ダイヤル23を指により、矢印Hu,Hd方向へ回動操作すれば、この回動操作量は、中継ギア7yc及びピニオン7ybを介してラック7yaに伝達される。この結果、クランクリンク65が上下方向へ変位(平行移動)し、レバー式リンク機構17yのレバーリンク69は、後ホルダ部13の軸部66を支点にして上下方向へ回動変位するとともに、レバーリンク69の中間位置に係合する軸部67も追従変位し、この軸部67と一体のレンズ支持部3も、第二ガイド機構5yにガイドされて上下方向に変位する。よって、投射レンズ2は操作ダイヤル23の操作量に対応して縦方向へ変位せしめられ、スクリーンSに投射される画像が縦方向(Y方向)に変位される。
On the other hand, as shown in FIG. 8, if the user rotates the
このように、本実施例に係るレンズシフト機構1は、投射レンズ2を光軸Cに対して横方向及び縦方向へオフセットさせるメカニカル構造には、モータなどの電気部品を使用しないため、供給電源や制御回路等を必要とせずコストダウンが図られるとともに、ラック7xa,7ya&ピニオン7xb,7ybを含むギア機構7x,7yにより、手動操作時における応答速度の遅さが解消され、かつダイレクト感が得られることにより操作フィーリングが高められる。
Thus, the
図12はレンズシフト機構1の操作ダイヤル23部の説明図である。操作ダイヤル23には、図12に示すようにストッパ機構がついている。以下、ストッパ機構について詳細に説明する。操作ダイヤル23には円弧状の凹部23aが設けられており、操作部取付部12cの前面に突出形成した支持板部60には、ストッパピン70が設けられており、ストッパピン70の先端が、操作ダイヤル凹部23aに係合するようになっている。
FIG. 12 is an explanatory diagram of the
図13は操作ダイヤル凹部23aとストッパピン70の関係を示す図である。操作ダイヤル凹部23aにより、図13(a)、(b)に示すように操作ダイヤル23の回転角度を所定角度以上、回らないようにしている。これは、可動フレーム11に形成された第二凹溝部5ysとレンズ支持部3に形成された第二凸条部5ytによりレンズ支持部3の縦方向移動量は制限されているが、操作ダイヤル23をその制限以上回動操作した場合、ギアやラック、ピニオンの歯が欠けてしまうという問題がある。そこで、操作ダイヤル凹部23aとストッパピン70にて、操作ダイヤル23が制限以上回動しないようにしている。図示していないが、操作ダイヤル25においても同様に凹部とストッパピンを設け、制限以上に回動しないようストッパ機構を設けている。
FIG. 13 is a view showing the relationship between the
次に、本発明のプロジェクタ装置Pの操作方法について説明する。まず、投射レンズ2の光軸Cがスクリーンに対して垂直になるようにプロジェクタ装置Pを設置する。このとき、プロジェクタ装置P本体がスクリーンの真正面に位置しない場合は、スクリーンに画像を投射すると、投射画像の位置とスクリーンの位置が一致しない。そこでユーザが、上記に示すように操作ダイヤルを回し、投射レンズ2を変位させ、スクリーンへの投射画像の位置を変位させて、投射画像がスクリーンの位置と略同一となるようにする。このようにすることにより、スクリーンへの投射角度が垂直であるため、投射画像は台形に歪むことはなく、高画質な映像を得ることが出来る。
Next, an operation method of the projector device P of the present invention will be described. First, the projector apparatus P is installed so that the optical axis C of the
次に、投射レンズ2について説明する。図14は本発明のプロジェクタ装置の投射レンズの構成図である。19は像面である映像表示素子であり、200はプリズムである。投射レンズ2はスクリーン側から第1レンズ201,第2レンズ202,…,第15レンズ215の15枚のレンズからなり、第1レンズ201〜第4レンズ204からなる第1レンズ群221、第5レンズ205〜第7レンズ207からなる第2レンズ群222、第8レンズ208と第9レンズ209からなる第3レンズ群223、第10レンズ210と第11レンズ211からなる第4レンズ群224、第12レンズ214〜第15レンズ215からなる第5レンズ群215の5群構成となっている。ここで、本発明の投射レンズ2は2.0倍というの高ズーム比における投射画像の良好な諸収差を得るため、第8レンズ208のスクリーン側と第11レンズ211の映像表示素子側の面を非球面としている。この構成の投射レンズ2では、第3レンズ群223が球面収差の補正、第5レンズ群225が球面収差及び非点収差の補正を行っている。図15,図16,図17にそれぞれズームのワイド端、中間、テレ端での収差を示す。(a)は球面収差、(b)は非点収差、(c)は歪曲収差である。図に示すように、ズームのワイド側からテレ側のどの位置においても、良好な収差が得られているのがわかる。また、非球面を2面設けた事により、投射レンズのレンズ枚数の増加や全長の増加することなく小型化を図った投射レンズを実現することが出来る。
Next, the
上記のような構成とすることにより投射レンズのズーム比を2.0倍とし、これにより、投射画像を60インチサイズとした時のプロジェクタ装置の設置位置はスクリーンから1.5〜3.0mとなり、設置位置の自由度が向上した。 With the configuration as described above, the zoom ratio of the projection lens is 2.0 times, so that when the projection image is 60 inches in size, the installation position of the projector device is 1.5 to 3.0 m from the screen. , The degree of freedom of installation position has been improved.
図18は投射レンズ部の斜視図、図19は投射レンズ部を展開した図、図20はその断面図である。投射レンズ2はレンズシフト機構1のレンズ収納部31に収納保持され、プリズム200はプリズム保持部71に取付けられている。プリズム保持部71は後ホルダ部13に取付けられている。また、プリズム200の外周部に3つの映像表示素子191,192,193を取付け、この映像表示素子上の画像をプリズム200で合成し投射レンズ2でスクリーンに拡大投影するようになっている。図20に示すように、プリズム200と投射レンズ2の間は、後ホルダ部13とレンズ支持部3とプリズム保持部71により密閉されている。このように、密閉とすることにより、外部からの光が侵入してコントラストが劣化することはなく、また、埃塵等の侵入防止効果もあり、信頼性がよくなる。
18 is a perspective view of the projection lens unit, FIG. 19 is a developed view of the projection lens unit, and FIG. 20 is a sectional view thereof. The
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明は、このような実施例に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更,追加,削除することができる。例えば、投射レンズ2を横方向及び縦方向の双方へ変位させる場合を示したが、いずれか一方(横方向又は縦方向)のみへ変位させることも可能である。また、支持機構部4、ガイド機構5x,5y、手動操作部6x,6y、ギア機構7x,7y、伝達機構部8x,8y、ブレーキ手段14…、バランサ機構18の各構成は、必要により同様の機能を発揮する他の構成により置換することができる。さらに、実施例における位置(前後左右等)や方向(縦横方向等)等は、入替や変更しても同様に実施することができる。
The embodiment has been described in detail above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and the detailed configuration, shape, material, quantity, and the like can be arbitrarily set within the scope of the present invention. Can be changed, added, or deleted. For example, although the case where the
1…レンズシフト機構、2…投射レンズ、3…レンズ支持部、4…支持機構部、5x…ガイド機構(第一ガイド機構)、5y…ガイド機構(第二ガイド機構)、5xs…第一凹溝部、5xt…第一凸条部、5ys…第二凹溝部、5yt…第二凸条部、6x…手動操作部、7xa…ラック、7xb…ピニオン、7xc…中継ギア、7x…ギア機構、8x…伝達機構部、11…可動フレーム部、12…ホルダ部(前ホルダ部)、13…ホルダ部(後ホルダ部)、14…ブレーキ手段、15…圧接部材、16…弾性部材、17x…レバー式リンク機構、18…バランサ機構、18s…スプリング、23…操作ダイヤル、25…操作ダイヤル、P…プロジェクタ、S…スクリーン、C…光軸。
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