CN110703548A - 投影型影像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的投影型影像显示装置(10)的透镜移动机构(32)包括：使投影透镜(31)在水平方向上移动的水平可动基座(60)与在垂直方向上移动的垂直可动基座(70)；和驱动它们的水平驱动用致动器(61)与垂直驱动用致动器(71)。来自水平驱动用致动器(61)和垂直驱动用致动器(71)的驱动力分别经由丝杠(671(751))和与其啮合的2个丝杠螺母(672、672b(752、752b))传递，使水平可动基座和垂直可动基座移动。安装施加压力的弹性件(672c(752c))，使得2个丝杠螺母在丝杠的轴向上彼此远离或者彼此靠近。通过该结构，减小透镜移动时的齿隙并消除移动动作的延迟。

Description

投影型影像显示装置

技术领域

本发明涉及投影型影像显示装置，特别涉及进行投影透镜的移动的透镜移动机构。

背景技术

液晶投影仪等投影型影像显示装置是将从水银灯等光源发出的光照射到液晶面板等显示元件、将由显示元件形成的影像从投影透镜放大投影到屏幕等的装置。装置的光学系统由光学单元(以下，称为光学引擎)和投影光学系统构成，所述光学单元将从光源射出的光照射到液晶面板而形成影像，所述投影光学系统将由液晶面板形成的影像通过投影透镜进行放大投影。

投影光学系统为了调节屏幕上的影像显示位置，设置有使投影透镜在与光轴成直角的方向上移动的透镜移动机构。透镜移动机构是将投影透镜在相对于投影光的光轴正交的2个方向、即水平方向和垂直方向上移动的机构，对操作性的提高有要求。专利文献1提出了一种机构，该机构为了提高操作性，使投影光学系统的移动方向与操作旋钮的朝向一致，由此能够容易地理解投影光学系统的移动方向。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-62852号公报

发明内容

发明要解决的课题

一般的透镜移动机构具有使投影透镜在水平方向上移动的X滑块(X基座)及其驱动机构；和使投影透镜在垂直方向上移动的Y滑块(Y基座)及其驱动机构。在记载于专利文献1等的透镜移动机构中，各驱动机构由凸轮、齿轮等驱动传递部件构成，但是在这些驱动传递部件的连结部设置有被称为齿隙的间隙，并使各滑块能够顺滑地进行移动动作。另一方面，存在如下问题：投影透镜以从左方到右方、从上方到下方的方式使移动方向反转时，填满齿隙的间隙之前X、Y滑块不进行动作，移动动作延迟并使操作性降低。

另外，透镜移动机构具有修正投影透镜的光轴倾斜等的功能，现有技术中，通过由多个调节螺栓进行调节以对倾斜进行修正。但是，更换投影透镜并安装较重的透镜时，由于透镜的自重而光轴发生倾斜，进而有必要进行修正。现有的利用多个调节螺栓进行调节的方法中，存在调节方法复杂的问题。

本发明的目的在于提供一种投影型影像显示装置，其具有降低齿隙并消除移动动作的延迟、容易调节光轴倾斜的透镜移动机构。

用于解决课题的技术方案

本发明为从投影透镜投影影像的投影型影像显示装置，包括保持投影透镜并使其在与投影光的光轴正交的2个轴向上移动的透镜移动机构，透镜移动机构具有：使投影透镜在水平方向上移动的水平可动基座与在垂直方向上移动的垂直可动基座；和驱动水平可动基座的水平驱动用致动器与驱动垂直可动基座的垂直驱动用致动器，来自水平驱动用致动器和垂直驱动用致动器的驱动力分别经由丝杠和与其啮合的2个丝杠螺母传递，使水平可动基座和垂直可动基座移动，通过弹性件对2个丝杠螺母来施加压力，使得2个丝杠螺母在丝杠的轴向上彼此远离或者彼此靠近。

另外，从透镜移动机构侧向保持透镜移动机构的共用基座插入光轴调节引导件，光轴调节引导件在螺栓部顶端附近具有凹部，从共用基座侧插入的固定螺栓与凹部配合，通过对光轴调节引导件的插入量进行调节来对保持于透镜移动机构的投影透镜的光轴倾斜进行修正。

发明效果

根据本发明能够提供投影型影像显示装置，其容易调节透镜光轴倾斜因此没有透镜移动机构的延迟，操作性优越。

附图说明

图1是表示投影型影像显示装置10的整体结构的图。

图2是表示光学引擎2的整体结构的图。

图3是表示投影光学系统3整体和透镜移动机构32的动作的图。

图4A是投影光学系统3的分解图。

图4B是投影光学系统3的分解图。

图5是透镜移动机构32和共用基座4的整体图。

图6是透镜移动机构32和共用基座4的分解图。

图7是透镜移动机构32的整体图。

图8A是透镜移动机构32的分解图。

图8B是对Y基座70进行了进一步分解的图。

图9是透镜移动机构32的组装图。

图10是表示水平驱动机构的图。

图11是表示垂直驱动机构的图。

图12是表示水平驱动用丝杠的内部构造的图。

图13是表示垂直驱动用丝杠的内部构造的图。

图14是利用双螺母结构降低齿隙的说明图。

图15是表示双螺母的结构的其他的构成例的图。

图16是表示辅助螺母的具体地形状的图。

图17是表示投影透镜的光轴修正机构的截面图。

图18是表示投影透镜的光轴修正的一个例子的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例1

图1是表示投影型影像显示装置10的整体构成的图，表示除去装置的外壳的内部结构。壳体1中收纳有：作为光学系统、将来自光源的光射出并照射到作为显示元件的液晶面板而形成影像的光学引擎2；和将液晶面板形成的影像通过投影透镜进行放大投影的投影光学系统3。除此以外，收纳有未图示的电源单元和冷却单元、影像信号电路、控制电路等。

图2是表示光学引擎2的整体构成的图。光学引擎2由光源部21、色分解光学系统22、色合成光学系统23构成。光源部21中使用超高压水银灯等的光源，出射大致白色光。色分解光学系统22将大致白色的光分解成RGB的三原色光，导向对应的各液晶面板。色合成光学系统23具有RGB的液晶面板和十字分色棱镜，形成基于RGB信号的影像，进行上述影像的色合成。光源部21除水银灯以外还可以使用LED、激光灯，另外液晶面板可以使用透过型/反射型的任一者，也可以使用DMD(数字镜像设备)。

图3是表示投影光学系统3的整体和透镜移动机构32的动作的图。投影光学系统3由投影透镜31和透镜移动机构32构成，透镜移动机构32被保持于共用的基座4。此外，在共用的基座4的后方搭载有光学引擎2。将从光学引擎2的色合成光学系统23出射的影像光经投影透镜31放大并向屏幕5投影。透镜移动机构32保持投影透镜31，并使投影透镜31在与投影光轴正交的2个轴向、即水平方向和垂直方向上进行移动。由此，使投影在屏幕5上的图像位置能够在水平方向上和垂直方向上移动而进行调节。

图4A和图4B是投影光学系统3的分解图，表示投影透镜31和透镜移动机构32的分解状态。如图4A所示，投影透镜31的镜筒311具有法兰(突起部)312，通过使该法兰312与设置于透镜移动机构32的凹部321配合，将投影透镜31安装于透镜移动机构32。图4B是投影透镜31的后视图，在镜筒311的周围具有例如3个法兰312。同样地，在透镜移动机构32也在3个地方设置有凹部321。

图5表示透镜移动机构32和共用基座4的整体图，图6表示透镜移动机构32和共用基座4的分解图。以下的说明中，将投影光的光轴方向记为Z方向，将与上述方向正交的水平方向记为X方向，将垂直方向记为Y方向。

共用基座4具有立于中央部的固定壁41和位于其两侧的台座部42、43。透镜移动机构32固定于搭载在前方的台座部43的固定壁41。此外，在后方的台座部42搭载有光学引擎2。将透镜移动机构32向固定壁41安装时，使用透镜位置修正螺栓411a～411d、弹簧412a～412d、安装螺栓413。这是为了使从光学引擎2的液晶面板面到投影透镜的后端的距离(后聚焦)恰当，对由于安装透镜移动机构后的积攒的公差而产生的光轴方向的透镜位置的偏差进行修正。

在透镜移动机构32的组装操作中，从其背面侧插入4个透镜位置修正螺栓411a～411d，另外从正面侧插入4个安装螺栓413，隔着以弹簧412a～412d与固定壁41配合。通过对透镜位置修正螺栓411a～411d的插入量进行调节，能够对透镜移动机构32的位置、即保持于其的投影透镜31的位置进行调节。另外，利用弹簧412a～412d的推力对透镜移动机构32进行支承，由此防止投影透镜31的自重导致的透镜倾倒。

图7是表示透镜移动机构32的整体图。图8A是表示透镜移动机构32的分解图。透镜移动机构32是将安装于共用基座4的固定基座50、在X方向上移动的X轴可动基座60(以下，略称为X基座)、保持投影透镜31并使其在Y方向上移动的Y轴可动基座70(以下，略称为Y基座)重叠的构造。X基座60通过安装于固定基座50的水平驱动致动器61(以下，称为X轴致动器)，在固定基座50上在X方向上移动。Y基座70通过安装于X基座的垂直驱动致动器71(以下，称为Y轴致动器)，在X基座60上在Y方向上移动。上述的部件成为X基座60被固定基座50与Y基座70夹住的结构。

在X轴方向上进行驱动时，设置于X基座60的定位销沿着设置于固定基座50的定位销接收槽51移动，由此在X轴方向上进行驱动。Y轴方向的驱动也相同，设置于X基座60的定位销62沿着设置于Y基座70的定位销接收槽移动，由此在Y轴方向上进行驱动。另外，由于通过固定基座50和Y基座70的面滑动能够降低摩擦力，因此将摩擦系数小的部件(移动滑动基座52、72)安装于固定基座50与Y基座70，通过涂敷润滑剂以降低摩擦阻力。

为了防止通过面滑动涂敷的润滑剂被挤压出移动滑动基座52、72之外，在移动滑动基座52、72设置有储存润滑剂用的槽。在固定基座50设置有检测X基座60的位置的电位计53和检测移动终点的终点传感器54。同样地，在X基座60设置有检测Y轴70的位置的电位计63和终点传感器64。

图8B对Y基座70进行了进一步分解的图，利用该图对投影透镜31的装卸方法进行说明。为了保持投影透镜31，Y基座70分为透镜按压环701、透镜按压固定器702。为了保持投影透镜31，在Y基座70设置凹部321(3个地方)，与设置于投影透镜31的镜筒311的法兰312(参照图4B)配合。凹部321的深度比法兰312的Z方向的宽度稍小一点。为了使法兰312在装卸时通过透镜按压环701和透镜按压固定器702，在透镜按压环701和透镜按压固定器702设置有切口部322、323(3个地方)。

另外，在透镜按压环701设置有用于进行切换保持透镜的上锁/解锁的手柄324。安装投影透镜31时，利用手柄324来转动透镜按压环701，使凹部321和切口部322相配合，将法兰312与凹部321配合。然后，再次转动手柄324，通过将投影透镜31按压到透镜按压环701，将投射透镜31固定在Y基座70。取出投射透镜31时，利用手柄324向反方向转动透镜按压环701，再次通过使凹部321与透镜按压环701的切口部322相配合，能够取出投影透镜31。

图9是透镜移动机构32的组装图。组装时，X基座60被固定基座50与Y基座70夹着而使得轴81穿过。在轴81的固定基座50一侧，经由按压弹簧80来安装配合螺栓82a，从轴81的Y基座70一侧插入配合螺栓82b。通过两侧的配合螺栓82a、82b和按压弹簧81的推力，按压固定基座50、X基座60、Y基座70而使它们配合。此时，通过对按压弹簧80的推力进行调节，能够对通过面滑动而得到的摩擦阻力进行调节，因此能够优化透镜保持力和透镜移动的可动性。

图10是表示水平驱动机构(X轴方向的动力传动)的图，图11是表示垂直驱动机构(Y轴方向的动力传动)的图。图10是从透镜移动机构32的背面侧看的图，图11是从透镜移动机构32的正面侧看的图。

在图10的水平驱动机构中，将安装于固定基座50的X轴致动器61的转动力从蜗杆65经齿轮组66(蜗轮66a～66c)减速而向驱动单元67传递。驱动单元67由丝杠671和驱动螺母672构成，将来自齿轮组66的转动力传递到丝杠671，推进与其啮合的非转动的驱动螺母672(以下称为丝杠螺母)。X基座与丝杠螺母672连结，使X基座60在X轴向移动。

同样地，图11的垂直驱动机构中，将安装X基座60的Y轴致动器71的转动力从蜗杆73开始经齿轮组74(蜗轮74a～74c)减速而向驱动单元75传递。驱动单元75由丝杠751和驱动螺母752构成，将来自齿轮组74的转动力传递到丝杠751，推进与其啮合的非转动的驱动螺母752(以下，称为丝杠螺母)。Y基座70与丝杠螺母752连结，使Y基座70在Y轴向移动。

为了提高组装性，如果将X轴致动器61、蜗杆65、齿轮组66与驱动单元67作为一个单元进行预先组装，则只需要将该单元设置在固定基座50上就能完成水平驱动机构。对于垂直驱动机构也是相同的。

图12是表示水平驱动用丝杠的内部构造的图，图13是表示垂直驱动用丝杠的内部构造的图。两图中(a)都表示组装状态，(b)都表示分解状态。在水平驱动中，使蜗轮66c和同轴的丝杠671转动，如此啮合的丝杠螺母672使X基座60推进。在垂直驱动中，使蜗轮74c与同轴的丝杠751转动，如此啮合的丝杠螺母752使Y基座70推进。

图12的水平驱动丝杠螺母的内部，与丝杠螺母672相对地配置除丝杠螺母672之外的辅助用丝杠螺母672b(以下，称为辅助螺母)，成为在其间夹着作为弹性件的波形垫圈672c的双螺母结构。关于辅助螺母672b，例如使用12角形状的多角螺母。通过设为双螺母结构，丝杠671驱动丝杠螺母672时的齿隙减小、另外通过来自波形垫圈672c的压力，能够对丝杠671与丝杠螺母672的间隙和摩擦力进行调节，因而能够调节齿隙的量。

同样地，图13的垂直驱动丝杠螺母的内部，除丝杠螺母752之外相对地配置辅助螺母752b，夹着在其间作为弹性件的波形垫圈752c而成为双螺母结构。通过设为双螺母结构，丝杠751驱动丝杠螺母752时的齿隙减小、另外通过来自波形垫圈的压力，能够对丝杠751与丝杠螺母752的间隙和摩擦力进行调节，因而能够调节齿隙的量。

对图12和图13中的丝杠螺母672、752的组装进行说明。例如使用コ字形的螺母固定件672a、752a和固定螺母672b、752d，将辅助螺母672b、752b固定于丝杠螺母672、752。螺母固定件672a、752a的宽度与辅助螺母672b、752b的直径相等。

图12的水平驱动丝杠螺母中，在辅助螺母672b的轴向的面、在例如2个地方开螺栓孔，在与螺母固定件672a相对的面也等角度地在例如6个地方开设孔。另外，在丝杠螺母672的两侧面各在1个地方开设孔，也在螺母固定件672a的相对面、在1个地方开设孔。然后，丝杠螺母672与辅助螺母672b利用波形垫圈672c施加压力并对间隔进行调节后，通过轴向的固定螺栓672d将辅助螺母672b固定于螺母固定件672a，通过侧面的固定螺栓672d将螺母固定件672a固定于丝杠螺母672。该例子中，以3个固定螺栓进行固定。其结果为将丝杠螺母672与辅助螺母672b的间隔进行固定，并且也将相对于丝杠螺母672的辅助螺母672b的转动锁定而成为非转动状态。

此外，通过增减在螺母固定件672a的轴向的面上开的孔的数目，能够改变辅助螺母672b与丝杠螺母672的间隔的宽度。通过丝杠671的转矩对辅助螺母672b与丝杠螺母672的间隔进行调节，优化齿隙量与摩擦力。调节后利用螺母固定件672a将丝杠螺母672、辅助螺母672a、波形垫圈672c固定，成为一个驱动单元67，由此提高可组装性。

对于图13的垂直驱动丝杠螺母的组装也是相同的，省略说明。

图14是双螺母结构减少齿隙的说明图。在丝杠104上2个丝杠螺母101、102夹着波形垫圈、弹簧等的弹性件而安装。转动辅助用的丝杠螺母102以靠近丝杠螺母101一侧时，弹性件103压缩而在轴向上施加压力，使得2个丝杠螺母101、102彼此远离。其结果为，丝杠螺母101、102的螺纹牙的斜面成为推压丝杠104的螺纹牙的斜面的状态，丝杠螺母101与丝杠螺母102的推压的斜面彼此成为相反侧。因此，即使在逆转丝杠104而使移动方向反转时，也能够通过保持丝杠104的螺纹牙与丝杠螺母101、102的螺纹牙一直接触的状态以减少齿隙。另外，通过使2个丝杠螺母101、102的间隔变化，对弹性件103的推力(压力)进行调节，能够对齿隙量和摩擦力进行最优地设定。

以下，表示双螺母结构的其变形例。

图15是表示双螺母结构的其他的构成例的图。对安装于丝杠104的2个丝杠螺母101、102，通过在外侧设置的2个弹性件103a、103b以彼此靠近的方式在轴向施加压力。2个弹性件103a、103b从其外侧固定于固定件105。此时，丝杠螺母101、102的螺纹牙成为推压到丝杠104的螺纹牙上的状态，丝杠螺母101和丝杠螺母102的推压的斜面彼此成为相反侧。因此，能够使反转移动方向时的齿隙减少。此外，另一个弹性件例如也可以是省略弹性件103a、将丝杠螺母101直接固定于固定件105的结构。

图16是表示辅助螺母的具体的形状的图。(a)表示作为多边形螺母的12角螺母110的例子。在图12、图13表示的固定螺纹672d、752d穿过螺纹孔111。此时，12角螺纹110的外周12面均能够固定在固定件105的保持面，因此能够在一次转动的12个部位定位。

(b)是在外周实施的细小的凹凸加工(压花加工)的齿轮状螺母112的例子。此时由于凹凸加工部能够进行变形，因此能够以固定件105的保持面将外周的任意的位置固定。此外，在此时能够得到足够大的由固定件105产生的齿轮形状螺母112的保持力，因此能够省略(a)中的固定螺栓的螺栓孔111。

如上所述，在实施例1中，透镜移动机构32中的水平驱动用丝杠螺母672与垂直驱动用丝杠螺母752中采用了双螺母结构，因此能够减小使透镜的移动方向反转时产生的齿隙，并消除透镜移动动作的延迟。

实施例2

在实施例2中，对能够容易地进行投影透镜的光轴倾斜的修正的透镜移动机构进行说明。如图6所述，由投影透镜31的位置与透镜的自重导致的倾倒的初始修正能够通过对4个透镜位置修正螺栓411a～411d的插入量进行调节而进行。但是，将投影透镜31更换为较重的透镜时，由于透镜的自重而使光轴倾斜有必要进一步进行修正。对此通过上述4个修正螺栓411a～411d进行调节的方法中，调节作业变得繁杂。因此，补充以下所述的简单地对光轴倾斜进行修正的机构。

图17是表示投影透镜的光轴修正机构的截面图。本实施例中，对重量较重的透镜的安装时的透镜移动机构32的倾倒进行修正。透镜移动机构32搭载于共用基座4时，通过设置于透镜移动机构32下部的光轴调节引导件90安装于共用基座4。即，在光轴调节引导件90的螺栓部顶端附近设置凹部，从共用基座4的下部插入的固定螺栓91与凹部配合。然后，仅需对光轴调节引导件90的插入量进行调节，就能够通过使光轴调节引导件90的凹部与固定螺栓91配合来使透镜移动机构32倾斜，以进行光轴修正。

图18是表示投影透镜的光轴修正的一个例子的图。(a)表示如下状态：由于投影透镜31的重量而使透镜移动机构32向前方倾倒，光轴倾斜至比水平方向靠下方。(b)表示光轴修正后的状态。该修正中，通过将光轴调节引导件90按压到固定壁41一侧，能够使透镜移动机构32的下部从固定壁41离开，使光轴回到水平方向。

如上所述的实施例2中，仅通过光轴调节引导件90的按压或者返回就能够容易地进行光轴倾斜的修正。

根据以上所述的各实施例，减小透镜移动机构中的齿隙，并且修正投影透镜更换时的光轴倾斜变得容易，能够提高用户的操作性。

附图标记说明

1…壳体

2…光学引擎

3…投影光学系统

4…共用基座

5…屏幕

10…投影型影像显示装置

31…投影透镜

32…透镜移动机构

41…固定壁

42、43…台座部

50…固定基座

60…X轴可动基座

61…X轴致动器

65、73…蜗杆(worm gear)

66、75…齿轮组

66a～66c、74a～74c…蜗轮(worm wheel)

67、75…驱动单元

70…Y轴可动基座

71…Y轴致动器

80…按压弹簧

81…轴

82a…配合螺栓

90…光轴调节引导件

91…固定螺栓

101…丝杠螺母

102、110、112…辅助丝杠螺母

103…弹性件

105…固定件

311…镜筒

312…法兰

411a～411d…透镜位置修正螺栓

412a～412d…弹簧

413…安装螺栓

671、751…丝杠

672、752…丝杠螺母

672a、752a…螺母固定件

672b、752b…辅助丝杠螺母

672c、752c…弹性件(波形垫圈)

672d、752d…固定螺栓。

Claims (1)

1.一种从投影透镜投射影像的投影型影像显示装置，其特征在于：

具有保持所述投影透镜并使其在与投影光的光轴正交的2个轴向上移动的透镜移动机构，

所述透镜移动机构包括：使所述投影透镜在水平方向上移动的水平可动基座与在垂直方向上移动的垂直可动基座；和驱动所述水平可动基座的水平驱动用致动器与驱动所述垂直可动基座的垂直驱动用致动器，

来自所述水平驱动用致动器和所述垂直驱动用致动器的驱动力分别经由丝杠和与其啮合的2个丝杠螺母传递，使所述水平可动基座和所述垂直可动基座移动，

由弹性件对所述2个丝杠螺母施加压力，使得所述2个丝杠螺母在所述丝杠的轴向上彼此远离或者彼此靠近，

从所述透镜移动机构一侧向保持所述透镜移动机构的共用基座插入光轴调节引导件，

所述光轴调节引导件在螺栓部顶端附近具有凹部，从所述共用基座一侧插入的固定螺栓与所述凹部配合，

通过调节所述光轴调节引导件的插入量来修正保持于所述透镜移动机构的所述投影透镜的光轴倾斜，

对所述2个丝杠螺母的间隔进行了调节而使得所述弹性件对它们施加了规定的压力后，用螺母固定件固定住所述2个丝杠螺母。

Images