CN112639608B - 透镜移位机构和投影显示装置 - Google Patents

Abstract

根据本公开的实施例的透镜移位机构设置有投影透镜，保持该投影透镜的圆柱形壳体，以及使该圆筒形壳体沿垂直于该投影透镜的光轴的单轴方向移动的操作部，其中，所述操作部包括：一对主轴和副轴，所述一对主轴和副轴在单轴方向上延伸并且被隔着所述圆柱形壳体彼此对向设置；以及一对弹性体，所述一对弹性体分别被设置在所述主轴和副轴中，并且平行于单轴方向且彼此相反的方向偏置。

Description

透镜移位机构和投影显示装置

技术领域

本公开涉及例如在投影显示装置中使投影透镜在与光轴垂直的方向上移动的透镜移位机构以及使用该透镜移位机构的投影显示装置。

背景技术

通常，在屏幕上投影图像的投影显示装置(投影仪)具有将投影在屏幕上的图像调整到用户期望的位置的功能。因此，在投影机主体中，装备有通过使投影透镜相对于光轴垂直(水平以及垂直)移位来调整投影图像的位置的透镜移位装置。

顺便提及，投影仪在屏幕上显示由投影透镜放大的图像。因此，投影透镜的细微运动和颤动被变换成屏幕上的投影图像的大的运动。因此，要求投影仪在屏幕上的投影图像位置的稳定性。但是，在透镜移位装置中，一般设置有用于操作投影透镜的间隙，这可能导致投影透镜的颤动。因此，要求开发一种措施来消除透镜移位装置中的投影透镜的颤动。

因此，例如，PTL 1公开了一种透镜移位装置，其通过安装在第一接合销上的第一弹簧(弹簧)，沿投影透镜的光轴方向将支撑投影透镜的透镜支撑件压接在第一支撑件上，以产生摩擦力来移除投影透镜的垂直于光轴的颤动。

引文列表

专利文献

PTL 1：日本未审查专利申请公开号2010-97019

发明内容

因此，在投影显示装置中，要求开发一种能够提高投影图像位置的稳定性的透镜移位装置。

期望提供一种透镜移位机构和投影显示装置，其使得可以提高投影图像位置的稳定性。

本公开的一个实施例的透镜移位机构包括：投影透镜；圆柱形壳体，其保持所述投影透镜；以及操作单元，其在垂直于所述投影透镜的光轴的一个轴向方向上移动所述圆柱形壳体。所述操作单元包括一对主轴和副轴，其在所述一个轴向方向上延伸并且在所述圆筒形壳体之间对向设置，以及一对弹性体，其分别针对所述主轴和所述副轴而设置。所述一对弹性体平行于所述一个轴向方向并且具有彼此相反的偏置方向。

本公开的一个实施例的投影显示装置包括：光源单元；图像形成单元，其包括多个光学单元，所述多个光学单元包括基于输入图像信号调制来自所述光源单元的光的光学调制器；以及投影单元，其投影由所述图像形成单元生成的图像光。所述投影单元包括上述本公开的一个实施例的透镜移位结构作为所述投影单元。

在本公开的一个实施例的透镜移位机构和一个实施例的投影显示装置中，在垂直于光轴的一个轴向方向上移动所述投影透镜的操作单元包括所述一对主轴和副轴、连同所述一对弹性体，所述一对主轴和副轴在一个轴向方向上延伸并且在保持投影透镜的圆筒形壳体之间对向设置，所述一对弹性体平行于同一个轴向方向并且具有彼此相反的偏置方向。由此，能够降低投影透镜在与光轴垂直的面方向上的颤动。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的透镜移位机构的配置的分解立体图。

图2是通过组合图1所示的构件而一体化的透镜移位机构的立体图。

图3是图1所示的一个操作单元的平面图。

图4是图1所示的另一操作单元的平面图。

图5A是图1所示的主轴及其周边构件的配置的剖视图。

图5B是图1所示的副轴及其周边构件的配置的剖视图。

图6A是用于说明图1所示的透镜移位机构的操作机构的示意性平面图。

图6B是用于说明图1所示的透镜移位机构的操作机构的示意性平面图。

图7A是示出图1所示的透镜支撑件和操作单元之间的位置关系的示例的示意性平面图。

图7B是示出图1所示的透镜支撑件和操作单元之间的位置关系的另一示例的示意性平面图。

图7C是示出图1所示的透镜支撑件和操作单元之间的位置关系的另一示例的示意性平面图。

图8是示出根据本公开的一个实施例的投影显示装置的光学系统的配置的示例的示意图。

图9是示出图8所示的光源光学系统的配置示例的示意图。

图10是示出根据本公开的一个实施例的投影显示装置的光学系统的配置的另一示例的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施例进行详细说明。以下描述仅是本公开的具体示例，并且本公开不应限于以下实施例。此外，本公开不限于附图中所示的每个组件的布置、尺寸、尺寸比等。应当注意，按照以下顺序给出描述。

1.实施例(包括操作单元的透镜移位机构的示例，在该操作单元中，为主轴和副轴设置偏置方向彼此相反的弹性体)

1-1.透镜移位机构的配置

1-2.透镜移位机构的操作

1-3.运作和效果

2.应用示例

2-1.应用示例1(使用反射空间调制器的投影显示装置的示例)

2-2.应用示例2(使用透射空间调制器的投影显示装置的示例)

<1.实施例>

图1是根据本公开的一个实施例的透镜移位机构(透镜移位机构1)的分解立体图。图2是通过将图1所示的构件组合并耦接而一体化的透镜移位机构1的立体图。该透镜移位机构1被配置为例如在后述的投影显示装置(例如投影机2，参照图8)中，将投影透镜(投影透镜10)在与其光轴垂直的平面方向上移动，以调整投影图像位置。

(1-1.透镜移位机构的配置)

本实施例的透镜移位机构1包括按此顺序组合的投影透镜10、保持投影透镜10的圆柱形壳体11、经由圆柱形壳体11支撑投影透镜10的透镜支撑件20、操作单元30(第一操作单元)和操作单元40(第二操作单元)。操作单元30被配置为例如在垂直于光轴的一个方向(例如，X轴方向)上移动具有Z轴方向的光轴的投影透镜10(具体地，例如，圆柱形壳体11可移除地固定到的透镜支撑件20)。操作单元30例如包括一对沿X轴方向延伸并隔着圆筒形壳体11彼此对向设置的主轴31和副轴32。主轴31和副轴32分别设有一对平行于X轴方向并具有彼此相反的偏置方向的弹性体(弹簧34和35)(见图3)。操作单元40被配置为例如在垂直于光轴的另一方向(例如，Y轴方向)上移动具有Z轴方向的光轴的投影透镜10。操作单元30例如包括一对沿Y轴方向延伸并隔着圆筒形壳体11彼此对向设置的主轴41和副轴42。主轴41和副轴42分别设有一对平行于Y轴方向并具有彼此相反的偏置方向的弹性体(弹簧44和45)(见图4)。

透镜支撑件20包括例如具有大致矩形形状并设置有开口20H的基座21。基座21还具有将透镜支撑件20耦接到操作单元30的附接部22和23。保持投影透镜10的圆柱形壳体11被插入开口20H。开口20H具有例如与圆筒形壳体11的外径11R基本相同的形状。附接部22和23分别设置在基座21的两个相对侧上。如稍后将详细描述的，例如，附接部22和23例如经由螺钉(未示出)紧固到分别容纳操作单元30的主轴31和副轴32的容纳部36和37。透镜支撑件20包括例如在Z轴方向上厚度为例如5mm以上且30mm以下的遮光材料。具体地，透镜支撑件20通过使用诸如铝(Al)或镁(Mg)的有色金属压铸形成。或者，透镜支撑件20可以使用例如树脂、碳纤维等形成。

操作单元30被配置为在垂直于光轴的一个轴向方向上移动投影透镜10。图3示出了操作单元30的示例性平面配置。在本实施例中，操作单元30被配置成例如沿例如垂直于投影透镜的光轴(例如Z轴方向)的X轴方向使保持投影透镜10的圆柱形壳体11与透镜支撑件20一起移动。操作单元30包括例如主轴31和副轴32、具有大致矩形形状并设置有开口30H的基座33、以及针对主轴31和副轴设置的一对弹簧34和35。与开口20H一样，保持投影透镜10的圆柱形壳体11被插入开口30H中。开口30H除了具有与圆筒形壳体11的外径11R大致相同的圆形形状(图3中的虚线)之外，还具有例如沿X轴方向的留白区域30Rx，圆筒形壳体11可在该留白区域中移动。基座33还设置有分别容纳主轴31和副轴32的容纳部36和37，以及将操作单元30耦接到操作单元40的附接部38和39。

主轴31及副轴32隔着开口30H沿着基座33的两侧设置，使得其延伸方向与操作单元30使投影透镜10移动的方向(X轴方向)平行。具体地，主轴31与弹簧34一起被容纳在沿基座33的与操作单元30使投影透镜10的移动方向平行的相对的两侧中的一侧布置的容纳部36中，并被固定在基座33上。副轴32与弹簧35一起被容纳在沿基座33的与操作单元30使投影透镜10的移动方向平行的相对的两侧中的另一侧布置的容纳部37中，并被固定在基座33上。如图3的箭头所示，弹簧34及弹簧35针对主轴31及副轴32而设置，以便具有彼此相反方向的偏置力。主轴31部分地设置有螺纹31X(参照图5A)，并且螺纹31X与螺母51相组合。附接部38及39被设置成沿着基座33的与设置有容纳部36及37的两侧不同的两侧，隔着开口30H彼此对向设置。如稍后将详细描述的，附接部38和39例如经由螺钉(未示出)紧固到分别容纳操作单元40的主轴41和副轴42的容纳部46和47。这使透镜支撑件20、操作单元30和操作单元40成为一体。

例如，基座33包括在Z轴方向上厚度为例如5mm以上且30mm以下的遮光材料。具体地，通过使用诸如铝(Al)或镁(Mg)的有色金属压铸来形成基座33。或者，可以使用例如树脂、碳纤维等形成基座33。设置在基座33上的容纳部36和37以及附接部38和39可以包括例如与基座33相同的材料或不同的材料。例如，在使用不同材料的情况下，优选使用金属板压制部。

操作单元40被配置为在垂直于光轴的一个轴向方向上移动投影透镜10。图4示出了操作单元40的示例性平面配置。在本实施例中，操作单元40被配置成例如沿例如垂直于投影透镜的光轴(例如Z轴方向)的Y轴方向，将保持投影透镜10的圆柱形壳体11与透镜支撑件20和操作单元30一起移动。操作单元40例如包括主轴41及副轴42、具有大致矩形形状并且设置有开口40H的基座43、针对主轴41及副轴42设置的一对弹簧44、45。与开口20H和30H相同，保持投影透镜10的圆柱形壳体11被插入开口40H。开口40H除了具有例如与圆筒形壳体11的外径11R基本相同的圆形形状(图4中的虚线)之外，还具有周围的留白区域40Rxy，圆筒形壳体11可在该留白区域40Rxy中在XY平面上移动。在基座43上还设置有分别容纳主轴41及副轴42的容纳部46和47。

主轴41和副轴42隔着开口40H沿着基座43的两侧设置，使得其延伸方向与操作单元40使投影透镜10的移动方向(Y轴方向)平行。具体地，主轴41与弹簧44一起被容纳在沿着基座43的与操作单元40使投影透镜10的移动方向平行的相对的两侧中的一侧布置的容纳部46中，以被固定在基座43上。副轴42与弹簧45一起被容纳在沿基座43的与操作单元40使投影透镜10的移动方向平行的相对的两侧中的另一侧布置的容纳部47中，以被固定在基座43上。如图4的箭头所示，弹簧44和弹簧45针对主轴41和副轴42而设置，以便具有彼此相反方向的偏置力。主轴41部分地设置有螺纹41X(参照图5A)，并且螺纹41X与螺母52相组合。

例如，基座43包括在Z轴方向上厚度为例如5mm以上且30mm以下的遮光材料。具体地，通过使用诸如铝(Al)或镁(Mg)的有色金属压铸来形成基座43。或者，可以使用例如树脂、碳纤维等形成基座43。设置在基座43上的容纳部46和47可以包括例如与基座43相同的材料或不同的材料。例如，在使用不同材料的情况下，优选使用金属板压制部。

现在将对设置在操作单元30和操作单元40中的主轴31和41、副轴32和42以及它们的周边构件进行详细描述。图5A示出了主轴31和41及其周边构件的截面配置，并且图5B示出了副轴32和42及其周边构件的截面配置。以下，以设置在操作单元30上的主轴31、副轴32及其周边构件的附图标记为代表进行描述。

主轴31被配置为在一个轴向方向(这里，为X轴方向)上引导投影透镜10的移动方向。主轴31例如由滑动时具有高耐磨损性的高强度材料构成。具体地，主轴31包括不锈钢(SUS)、黄铜等。主轴31具有例如

以上且

以下的直径。主轴31优选具有例如比设置有留白区域30Rx的开口30H的纵向方向更长的长度，并且允许操作范围。主轴31设置有例如具有螺旋(coiled)形状的弹簧34。具体地，主轴31贯通螺旋弹簧34内部的空间。此外，如上所述，主轴31部分地设有螺纹31X，并且螺母51被附接到螺纹31部分。此外，例如，齿轮55被附接到主轴31的一端，并且马达56被耦接到齿轮55。齿轮55通过马达56的驱动而旋转，并且附接齿轮55的主轴31也一起旋转。

容纳部36被配置成容纳主轴31和弹簧34，以将主轴31固定到基座33。容纳部36包括例如固定到基座33的固定部36A和覆盖固定部36A的盖部36B。盖部36B被配置成相对于固定部36A滑动。固定部36A和盖部36B在盖部36B的滑动方向(例如X轴方向)上相对的相应侧面上设置有比主轴31的直径大的开口36AH1、36AH2、36BH1和36BH2。主轴31从附接到主轴31的齿轮55一侧(图5A中的右方向)例如以开口36AH1、开口36BH1、开口36AH2和开口36BH2的顺序贯通这些开口36AH1、36AH2、36BH1和36BH2。这使得盖部36B可沿主轴31进行操作。此外，在盖部36B的内部的预定位置处设置有供附接到主轴31的螺母51嵌入的固定槽36X。在固定部36A的外侧，例如设置有通过螺钉(未图示)固定在基座33上的两个紧固部36Ax1和36Ax2。在盖部36B的外侧，例如设置有透镜支撑件20的附接部(附接部22等)所固定到的两个固定部36Bx1和36Bx2。

副轴32被配置为与主轴31一起将投影透镜10的移动方向保持在一个轴向方向(这里为X轴方向)。副轴32例如由滑动时具有高耐磨损性的高强度材料构成。具体地，副轴32包括不锈钢(SUS)、黄铜等。副轴32具有例如

以上且

以下的直径。副轴32优选具有例如比设置有留白区域30Rx的开口30H的纵向方向更长的长度，并且允许操作范围。例如，副轴32设置有螺旋形状的弹簧35。具体地，副轴32贯通螺旋弹簧35的内部空间。

容纳部37被配置为容纳副轴32和弹簧35，以将副轴32固定到基座33。容纳部37包括例如固定到基座33的固定部37A和覆盖固定部37A的盖部37B。盖部37B被配置为相对于固定部37A滑动。固定部37A和盖部37B在沿盖部37B的滑动方向(例如X轴方向)相对的相应侧面上设置有大于副轴32的直径的开口37AH1、37AH2、37BH1和37BH2。副轴32例如从图5B的右方向以开口37BH1、开口37AH1、开口37BH2和开口37AH2的顺序贯通这些开口37AH1、37AH2、37BH1和37BH2。这使得盖部37B可沿副轴32进行操作。在固定部37A的外侧，例如设置有通过螺钉(未图示)固定在基座33上的两个紧固部37Ax1和37Ax2。在盖部37B的外侧，例如设置有透镜支撑件20的附接部(例如附接部23)所固定到的两个固定部37Bx1和37Bx2。

要注意的是，如上所述，除了由主轴41和副轴42对投影透镜10的引导方向(在此为Y轴方向)不同以外，容纳主轴41以及弹簧44的容纳部46和容纳副轴42以及弹簧45的容纳部47具有与上述主轴31和副轴32及它们的周边构件相同的配置，因此省略其说明。

(1-2.透镜移位机构的操作)

接下来，将描述透镜移位机构1的操作机构。在本实施例的透镜移位机构1中，如上所述，经由圆柱形壳体11的投影透镜10、透镜支撑件20、操作单元30和操作单元40以此顺序组合，并且通过将透镜支撑件20紧固到操作单元30以及将操作单元30紧固到操作单元40而成为一体。具体地，对于透镜支撑件20，例如，通过螺钉(未示出)，将设置在基座21上的附接部22紧固到容纳操作单元30的主轴31的容纳部36的盖部36B的紧固部36Bx1和36Bx2，并且将附接部23紧固到容纳操作单元30的副轴32的容纳部37的盖部37B的紧固部37Bx1和37Bx2。对于操作单元30，例如，通过螺钉(未示出)，将设置在基座33上的附接部38紧固到容纳操作单元40的主轴41的容纳部46的盖部46B的紧固部46Bx1和46x2，并且将附接部39紧固到容纳操作单元40的副轴42的容纳部47的盖部47B的紧固部47Bx1和47Bx2。因此，通过旋转操作单元30的主轴31来将透镜支撑件20在X轴方向上移动，并且通过旋转操作单元40的主轴来将操作单元30与透镜支撑件20一起主要在Y轴方向上移动。

以下，以利用设置在操作单元30上的主轴31及副轴32使透镜支撑件20移动的情况为例，对透镜移位机构的操作机构进行说明。

图6A是示意性地示出假设弹性体没有施加偏置力的状态下的主轴31、副轴32和透镜支撑件20的平面图。设置在透镜支撑件20的基座21的四个角处的扩张部21X1、21X2、21Y1和21Y2分别对应于设置在操作单元30的盖部36B和37B上并紧固到透镜支撑件20的附接部22和23上的紧固部36Bx1、36Bx2、37Bx1和37Bx2的位置。也就是说，扩张部21X1对应于紧固部36Bx1，扩张部21X2对应于紧固部36Bx2，扩张部21Y1对应于紧固部37Bx1，并且扩张部21Y2对应于紧固部37B2。另外，在扩张部21X1和21X2与主轴31之间设置空隙Gx，并且在扩张部21Y1和21Y2与副轴32之间设置空隙Gy。空隙Gx和Gy是为了通过操作单元30使透镜支撑件20在X轴方向移动而设置的间隙。具体地，空隙Gx对应于主轴31的直径与设置在容纳部36的固定部31A和盖部36B上的开口36AH1、36AH2、36BH1、36BH2的直径之差。具体地，空隙Gy对应于副轴32的直径与设置在容纳部37的固定部32A和盖部37B上的开口37AH1、37AH2、37BH1、37BH2的直径之差。

图6B是示意性地示出通过弹簧34、35向彼此相反方向施加偏置力的状态的平面图。在本实施例的透镜移位机构1中，主轴31及副轴32以相对于操作单元30(基座33)的位置不变的方式固定在基座33上。因此，当旋转主轴31时，附接在设置于主轴31的螺纹31X上的螺母51在X轴上的预定方向上(例如，图5A的左方向(负方向))移动。与此同时，盖部36B和37B以及紧固到盖部36B和37B的透镜支撑件20在X轴上沿与螺母51相同的方向移动。

此外，此时，容纳弹簧34的固定部36A的侧面和螺母51之间的距离lx改变。因此，弹簧34变形，并且施加到螺母51的在操作侧的偏置的大小改变。此外，与此同时，由与副轴32组合的弹簧35施加到盖部37B的操作侧的侧面的偏置的大小也改变。因此，如图6B所示，弹簧34和34的偏置力分别沿箭头Ax⁺方向(X轴上的正方向)施加到紧固到图右侧的主轴31侧的透镜支撑件20上，并且沿箭头Ax^-方向(X轴上的负方向)施加到紧固到图左侧的副轴32侧的透镜支撑件20上。透镜支撑件20的基座21因此在θ方向上绕投影透镜10旋转。作为该旋转的结果，主轴31接触扩张部21X1和21X2(具体地，开口36AH1、36AH2、36BH1和36BH2)，并且副轴32在图6B中所示的圆圈中接触扩张部21Y1和21Y2(具体地，开口37AH1、37AH2、37BH1和37BH2)。这降低了因间隙(空隙Gx和Gy)而产生的X轴方向上的颤动。也就是说，通过在主轴31及副轴32上分别设置具有相反偏置力方向的一对弹簧34、35，能够降低与投影透镜10的光轴(Z轴方向)垂直的平面方向(XY平面方向)中的颤动。

接下来，将描述为主轴31和副轴32设置的弹簧34和35的强度。图7A示意性地示出了透镜支撑件20和操作单元30之间的示例性位置关系。应当注意，为操作单元30的主轴31设置的构件A对应于固定部36A的与弹簧34接触的侧面(图5A中的“A”)，而为操作单元30的副轴32设置的构件B对应于固定部37A的与弹簧35接触的侧面(图5B中的“B”)。

在本实施例的透镜移位机构1中，如上所述，通过旋转固定在基座33侧的主轴31，与主轴31组合的螺母51与盖部36B一起移动，并且固定部36A的侧面和螺母51之间的限定弹簧34的长度的距离lx改变。因此，弹簧34变形，并且施加到螺母51和固定部36A的侧面的偏置(偏置力)的大小改变。在副轴32侧，紧固到透镜支撑件20的基座21的副轴32侧的盖部37B也根据主轴31侧的盖部36B的运动而移动。这导致与弹簧35接触的固定部37A的侧面和盖部37B的侧面之间的限定设置在副轴32上的弹簧35的长度的距离发生变化。因此，弹簧35变形，并且施加在与弹簧35接触的固定部37A的侧面和盖部37B的侧面上的偏置的大小发生变化。

图7B示出了相对于图7B中的主轴31和副轴32向下移动透镜支撑件20的状态。图7C示出了与图7B相反，相对于图7C中的主轴31和副轴32向上移动透镜支撑件20的状态。如图7B所示，在向下移动透镜支撑件20的状态下，针对主轴31设置的弹簧34被压缩，并且其偏置力(排斥力)处于高状态，而针对副轴32设置的弹簧35被拉伸，并且其偏置力(排斥力)处于低状态。相反，如图7C所示，在向上移动透镜支撑件20的状态下，针对主轴31设置的弹簧34被拉伸，并且其偏置力(排斥力)处于低状态，而针对副轴32设置的弹簧35被压缩，并且其偏置力(排斥力)处于高状态。

顺便提及，在使透镜支撑件20相对于主轴31和副轴32从上到下或从下到上移动的情况下，弹簧34和弹簧35之间的力平衡在移动的中途改变。如果在弹簧34和弹簧35之间的力平衡改变期间，包括重力的合力在垂直方向上交换，则弹簧34和弹簧35的挤压方向改变，这可能使透镜支撑件20的运动在那时不稳定。为了使透镜支撑件20的运动稳定，希望将弹簧34和弹簧35的强度设置成使得弹簧34和弹簧35中的任一个的偏置力总是较高，而与透镜支撑件20相对于主轴31的位置无关。具体地，例如，针对主轴31设置的弹簧34和针对副轴32设置的弹簧35的偏置力被设置成满足以下表达式(1)。因此，如图7B和图7C所示，无论透镜支撑件20相对于主轴31的位置如何，透镜支撑件20在图的右侧向上倾斜，并且在图的左侧向下倾斜，这稳定了透镜支撑件20的运动。

(数学式1)弹簧34的最小偏置力＞弹簧35的最大偏置力+整个移动构件的重力……(1)

要注意的是，上述(1)式中的整个移动构件是指构成透镜支撑件20的所有构件，包括投影透镜10和圆圆柱形壳体11。另外，在上述(1)式中，虽然针对主轴31设置的弹簧34始终具有较高的偏置力，但本发明并不限定于此，并且针对副轴32设置的弹簧35也可以始终具有较高的偏置力。

现在将描述由弹簧34和弹簧35偏置的位置。优选地，调整弹簧34和弹簧35的偏置力所施加的位置，使得投影透镜10的光轴中心C位于耦接被弹簧34偏置的点(例如，图7A中的偏置点X1)和被弹簧35偏置的点(例如，图7A中的偏置点X2)的直线附近。因此，透镜支撑件20通过弹簧34和34的偏置力而旋转的旋转中心大致上与投影透镜10的光轴一致。通常，投影透镜相对于光轴中心点对称地形成。因此，即使投影透镜围绕光轴中心旋转，该旋转也不影响投影图像。这使得即使从弹簧34和弹簧35施加的偏置力产生变动，也能够进行稳定的图像投影。

(1-3.作用和效果)

将图像投影到屏幕上的投影仪具有将投影到屏幕上的图像的位置调整到用户所希望的位置的功能。投影仪通常在其主体中配备有透镜移位装置，该透镜移位装置通过垂直于光轴(水平和垂直)移位投影透镜的位置来调整图像的位置。

顺便提及，投影仪在屏幕上显示由投影透镜放大的图像。因此，投影透镜的细微运动和颤动被变换成屏幕上的投影图像的大的运动。例如，如果使用大小为1的液晶面板将大小为300的图像投影到屏幕上，则由于投影透镜仅移动0.1mm，在屏幕上引起10mm以上的运动，这是因为投影透镜的运动被放大100倍以上，以作为投影图像显示。因此，要求投影仪的投影图像位置的稳定性，并且投影透镜要被保持在精确的位置。

然而，透镜移位装置设置有用于操作投影透镜的间隙，这会引起颤动。因此，为了将投影透镜保持在精确的位置，需要开发一种方法来消除由透镜移位装置引起的投影透镜的颤动。

如上所述，作为消除这种颤动的方法，考虑这样一种方法，其中在投影透镜的光轴方向安装弹簧，并且通过弹簧在光轴方向上挤压支撑投影透镜的透镜支撑件产生摩擦力，以消除投影透镜垂直于光轴的颤动。然而，该方法可能涉及以下问题。

例如，作为第一担心，在产生超过摩擦力的诸如振动或冲击的负荷的情况下，投影透镜的位置移动，这可能使得不能保持精确的位置。因此，需要设置更大的摩擦力。作为第二担心，当驱动投影透镜时，使用超过摩擦力的大的力。这导致例如移动投影透镜的诸如电机的驱动机构上的负荷增加、投影透镜的移动速度降低以及驱动噪声增加的缺点。

相反，在本实施例的透镜移位机构1中，作为使圆柱形壳体11所保持的投影透镜10在与光轴(例如Z轴方向)垂直的一个轴向方向(例如X轴方向)上移动的操作单元30，在同一轴向方向(X轴方向)上延伸的主轴31和副轴32隔着圆柱形壳体11而彼此对向设置，并且具有彼此相反的偏置方向的弹簧34和35分别与主轴31和副轴32组合。因此，可以减少在垂直于光轴(Z轴方向)的平面(XY平面)方向上的颤动。

如上所述，在本实施例中，支撑保持投影透镜10的圆柱形外壳11的透镜支撑件20垂直于投影透镜10的光轴(例如，Z轴方向)移动，例如，在X轴方向移动。该移动通过操作单元30来执行，该操作单元30包括沿X轴方向延伸的主轴31和副轴32，主轴31和副轴32被隔着圆筒形壳体11彼此对向设置，并且分别与具有彼此相反的偏置方向的弹簧34和35组合。因此，可以减少在垂直于光轴(Z轴方向)的方向(例如XY平面)上的颤动，并提高从投影透镜10投影的图像的位置的稳定性。

另外，在本实施例中，除了上述操作单元30以外，还设置操作单元40，该操作单元40包括在Y轴方向上延伸的主轴41和副轴42，主轴41和副轴42被隔着圆圆柱形壳体11对向设置，并且分别与具有彼此相反的偏置方向的弹簧44和45组合。操作单元40用于执行透镜支撑件20在Y轴方向上的移动，这使得可以在XY平面内自由移动投影透镜10而产生颤动。

此外，在本实施例的透镜移位机构1中，与上述透镜移位机构相比，能够减少与光轴垂直的方向的颤动，而不会给投影透镜的支撑构件等带来负担。因此，能够减少透镜支撑件和用于移动投影透镜的诸如电机的驱动机构(在本实施例中，为透镜支撑件20和例如用于旋转设置在操作单元30和操作单元40中的主轴31和主轴41的电机56和58以及齿轮55和57)上的负荷。这使得可以提高透镜移位机构1的可靠性，此外，还可以提高静音性。

<2.应用示例>

(2-1.应用示例1)

图8示出了使用反射型液晶面板执行光学调制的反射型3LCD型投影显示装置(投影仪2)。投影仪2包括光源装置100、照明光学系统200、图像形成单元300和投影光学系统400(投影光学系统)。要注意的是，本公开的投影仪2也可以应用于使用透射型液晶面板、数字微镜设备(DMD：数字微镜设备)等来代替反射型液晶面板的投影仪。

如图9所示，光源装置100包括荧光体轮110(波长变换器)、射出激励光或激光的光源单元120、透镜130至160、分色镜170、反射镜180、扩散板190。荧光体轮110具有例如荧光体层112被设置在盘上的基板111上的配置，并且由轴J113可旋转地支撑。扩散板190由轴J191可旋转地支撑。光源单元120包括第一激光器组120A和第二激光器组120B。第一激光器组120A包括振荡激发光(例如，445nm或455nm的波长)的多个布置的半导体激光设备121A，并且第二激光器组120B包括振荡蓝色激光(例如，465nm的波长)的多个布置的半导体激光设备121B。为了方便起见，从第一激光器组120A振荡的激发光被称为EL1，并且从第二激光器组120B振荡的蓝色激光(以下，简称为蓝光)被称为EL2。

照明光学系统200例如从靠近光源装置100A的位置起包括复眼透镜210(210A、210B)、偏振变换器220、透镜230、分色镜240A和240B、反射镜250A和250B、透镜260A和260B、分色镜270、以及偏振板280A至280C。

复眼透镜210(210A、210B)使来自光源装置100A的白色光的照度分布均匀化。偏振变换器220用于将入射光的偏振轴在预定方向上对准。例如，将P偏振光以外的光变换为P偏振光。透镜230将来自偏振变换器220的光聚焦到分色镜240A和240B。分色镜240A和240B选择性地反射预定波长范围内的光，并选择性地透射其他波长范围内的光。例如，分色镜240A主要将红光反射到反射镜250A。此外，分色镜240B主要将蓝光反射到反射镜250B。因此，绿光主要通过分色镜240A和240B透射到成像单元300的反射偏振板310C(稍后描述)。反射镜250A将来自分色镜240A的光(主要是红光)反射到透镜260A，并且反射镜250B将来自分色镜240B的光(主要是蓝光)反射到透镜260B。透镜260A透射来自反射镜250A的光(主要是红光)，并将光聚焦在分色镜270上。透镜260B透射来自反射镜250B的光(主要是蓝光)，并将光聚焦在分色镜270上。分色镜270选择性地反射绿光并选择性地透射其他波长范围的光。这里，来自透镜260A的光的红光成分被透射。在来自透镜260A的光中包括绿光成分的情况下，绿光成分被反射到偏振板280C。偏振板280A至280C包括具有预定方向上的偏振轴的偏振器。例如，在偏振变换器220中将光变换成P偏振光的情况下，偏振板280A至280C透射P偏振光并反射S偏振光。

图像形成单元300包括反射偏振板310A至310C、反射型液晶面板320A至320C(光学调制器)和分色镜330。

反射偏振板310A至310C分别透射与来自偏振板280A至280C的偏振光的偏振轴相同偏振轴的光(例如，P偏振光)，并反射另一偏振轴的光(S偏振光)。具体地，反射偏振板310A将P偏振红光从偏振板280A向反射型液晶面板320A透射。反射偏振板310B将来自偏振板280B的P偏振蓝光透射到反射型液晶面板320B。反射偏振板310C将来自偏振板280C的P偏振绿光透射到反射型液晶面板320C。透射穿过分色镜240A和240B两者并入射在反射偏振板310C上的P偏振绿光被原样透射穿过反射偏振板310C，并进入分色镜330。此外，反射偏振板310A反射来自反射型液晶面板320A的S偏振红光，并使其进入分色镜330。反射偏振板310B反射来自反射型液晶面板320B的S偏振蓝光，并使其进入分色镜330。反射偏振板310C反射来自反射型液晶面板320C的S偏振绿光，并使其进入分色镜330。

反射型液晶面板320A至320C分别执行红光、蓝光或绿光的空间调制。

分色镜330组合入射的红光、蓝光和绿光，并将组合的光发射到投影光学系统400。

尽管未示出，但投影光学系统400例如包括多个透镜等。投影光学系统400扩展从图像形成单元300发射的光，并将光投影到屏幕500上。上述实施例中的透镜移位机构1被应用于投影光学系统400。

(2-2.应用示例2)

图10是示出透射3LCD型投影显示装置(投影仪3)的示例性配置的示意图，其中由透射型液晶面板执行光学调制。投影仪3包括例如光源装置100、包括照明光学系统610和图像生成器630的图像生成系统600、以及投影光学系统400。要注意的是，光源装置100具有与上述应用示例1的光源装置100类似的配置。

照明光学系统610包括例如积分器设备611、偏振变换器612和聚光透镜613。积分器设备611包括第一复眼透镜611A和第二复眼透镜611B，该第一复眼透镜包括二维布置的多个微透镜，该第二复眼透镜包括被布置为与微透镜一一对应的多个微透镜。

从光源装置100进入积分器设备611的光(准直光)被第一复眼透镜611A的微透镜分成多个光束，并且在第二复眼透镜611B的对应微透镜上形成图像。第二复眼透镜611B的微透镜均用作二次光源，并且将具有均匀亮度的多个准直光束作为入射光施加至偏振变换器612。

积分器设备611整体上具有将从光源装置100向偏振变换器612施加的入射光调整为均匀的亮度分布的功能。

偏振变换器612具有使经由积分器设备611等进入的入射光的偏振状态均匀的功能。偏振光变换器612例如经由设置在光源装置100的出射侧的透镜150等发射包括蓝光Lb、绿光Lg和红光Lr的发射光。

照明光学系统610还包括分色镜614和分色镜615、镜616、镜617和镜618、中继透镜619和中继透镜620、场透镜621R、场透镜621G和场透镜621B、用作图像生成器630的液晶面板631R、631G和631B、以及分色镜632。

分色镜614和分色镜615具有选择性地反射预定波长范围内的彩色光并透射其他波长范围内的光的特性。例如，分色镜614选择性地反射红光Lr。分色镜615选择性地反射透过分色镜614的绿光Lg和蓝光Lb中的绿光Lg。剩余的蓝光Lb透射穿过分色镜615。因此，从光源装置100发射的光(白光Lw)被分离成不同颜色的多个彩色光束。

分离的红光Lr被镜616反射，通过穿过场透镜621R准直，然后进入红光调制液晶面板631R。绿光LG通过穿过场透镜621G而准直，然后进入绿光调制液晶面板631G。蓝光Lb由镜617反射通过中继透镜619，并且进一步由镜618反射通过中继透镜620。由镜618反射的蓝光Lb通过穿过场透镜621B而被准直，然后进入液晶面板631B以用于蓝光Lb的调制。

液晶面板631R、631G和631B电连接至未示出的信号源(例如，PC)，该信号源提供包括图像信息的图像信号。液晶面板631R、631G和631B基于所提供的各种颜色的图像信号在逐像素的基础上调制入射光，并分别生成红色图像、绿色图像和蓝色图像。通过进入分色镜632，将被调制的各种颜色的光(形成的图像)进行组合。分色镜632对从三个方向入射的各种颜色的光进行叠加和组合，并将组合后的光发射到投影光学系统400。

尽管未示出，但投影光学系统400例如包括多个透镜等。投影光学系统400扩展从图像生成系统600发射的光，并将其投影到屏幕500上。上述实施例中的透镜移位机构1应用于投影光学系统400。

尽管已经参考以上实施例和应用示例描述了本公开，但是本公开不限于以上实施例等，并且可以以各种方式进行修改。

此外，尽管在以上应用示例中已经具体描述了构成投影仪2和3的光学构件，但是不需要包括所有的光学构件，并且可以进一步提供另一光学构件。例如，尽管以上应用示例示出了使用反射型或透射型液晶面板(LCD)作为光学调制器的示例性投影仪，但是本公开也可以应用于使用数字微镜设备(DMD：Digital Micro-mirror)的投影仪等。

要注意的是，本公开可以具有以下配置。根据具有以下配置的本技术，使用操作单元来调整投影透镜的位置，在该操作单元中，在与投影透镜的光轴垂直的一个轴向方向上延伸并且隔着保持投影透镜的圆筒形壳体彼此对向设置的一对主轴和副轴与平行于同一轴向方向并具有彼此相反的偏置方向的一对弹性体组合。这减少了投影透镜在垂直于光轴的平面方向上的颤动。因此，可以提高从投影透镜投影的图像位置的稳定性。要注意，这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本公开中描述的任何效果。

(1)一种透镜移位机构，包括：

投影透镜；

圆柱形壳体，其保持所述投影透镜；以及

操作单元，其在垂直于所述投影透镜的光轴的一个轴向方向上移动所述圆柱形壳体，

其中，所述操作单元包括

一对主轴和副轴，其在所述一个轴向方向上延伸并且隔着所述圆筒形壳体对向设置，以及

一对弹性体，其分别针对所述主轴和所述副轴而设置，所述一对弹性体平行于所述一个轴向方向并且具有彼此相反的偏置方向。

(2)根据(1)所述的透镜移位机构，其中，所述一对弹性体具有彼此不同的偏置力。

(3)根据(1)或(2)所述的透镜移位机构，其中，

所述一对弹性体包括第一弹性体和第二弹性体，以及

第一弹性体的最小偏置力大于第二弹性体的最大偏置力和施加到保持构件的重力之和，所述保持构件包括所述投影透镜和所述圆柱形壳体并保持所述投影透镜。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的透镜移位机构，其中，连接由所述一对弹性体偏置的第一偏置点和第二偏置点的直线经过所述投影透镜的光轴附近。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的透镜移位机构，其中，所述操作单元还包括基座，所述基座设置有容纳所述主轴和针对所述主轴设置的一个弹性体的第一容纳部、容纳所述副轴和针对所述副轴设置的其他弹性体的第二容纳部、以及所述圆柱形壳体所插入的开口。

(6)根据(5)所述的透镜移位机构，其中，

第一容纳部包括固定到所述基座的第一固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第一盖，以及

第二容纳部包括固定到所述基座的第二固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第二盖。

(7)根据(5)或(6)所述的透镜移位机构，其中，所述开口至少在所述一个轴向方向上具有留白区域。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的透镜移位机构，其中，所述操作单元包括使所述圆柱形壳体在一个方向上移动的第一操作单元和使所述圆柱形壳体在与所述一个方向不同的其他方向上移动的第二操作单元。

(9)根据(8)所述的透镜移位机构，其中，

第一操作单元和第二操作单元分别包括基座，所述基座设置有容纳所述主轴和所述一个弹性体的第一容纳部、容纳所述副轴和所述其他弹性体的第二容纳部、以及所述圆柱形壳体所插入的开口，

设置在第一操作单元的基座上的开口在所述一个方向上具有留白区域，以及

设置在第二操作单元的基座上的开口在所述一个方向和所述其他方向上具有留白区域。

(10)根据(8)或(9)所述的透镜移位机构，还包括保持所述圆柱形壳体的透镜支撑件，

其中，第一操作单元使所述透镜支撑件在一个方向上移动，并且第二操作单元使第一操作单元与所述透镜支撑件在所述其他方向上一起移动。

(11)根据(9)或(10)所述的透镜移位机构，其中，

第一容纳部包括固定到所述基座的第一固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第一盖，

第二容纳部包括固定到所述基座的第二固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第二盖，

保持所述圆柱形壳体的透镜支撑件被紧固到第一操作单元的第一盖和第二盖，以及

第一操作单元被紧固到第二操作单元的第一盖和第二盖。

(12)根据(8)至(11)中任一项所述的透镜移位机构，其中，所述投影透镜的光轴方向是Y轴方向，所述一个方向是X轴方向，并且所述其他方向是Y轴方向。

(13)一种投影显示装置，包括：

光源单元；

图像形成单元，其包括多个光学单元，所述多个光学单元包括基于输入图像信号调制来自所述光源单元的光的光学调制器；以及

投影单元，其投影由所述图像形成单元生成的图像光，

所述投影单元包括

投影透镜；

圆柱形壳体，其保持所述投影透镜，以及

操作单元，其在垂直于所述投影透镜的光轴的一个轴向方向上移动所述圆柱形壳体，

其中，所述操作单元包括

一对主轴和副轴，其在所述一个轴向方向上延伸并且被隔着所述圆筒形壳体对向设置，以及

一对弹性体，其分别针对所述主轴和所述副轴而设置，所述一对弹性体平行于所述一个轴向方向并且具有彼此相反的偏置方向

本申请要求于2018年8月31日向日本专利局提交的日本优先权专利申请No.2018-162440的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修、组合、子组合和变更，只要它们在随附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (13)

1.一种透镜移位机构，包括：

投影透镜；

圆柱形壳体，其保持所述投影透镜；以及

操作单元，其在垂直于所述投影透镜的光轴的一个轴向方向上移动所述圆柱形壳体，

其中，所述操作单元包括

一对主轴和副轴，其在所述一个轴向方向上延伸并且隔着所述圆柱形壳体彼此对向设置，以及

一对弹性体，其分别设置在所述主轴和所述副轴上，所述一对弹性体平行于所述一个轴向方向并且具有彼此相反的偏置方向。

2.根据权利要求1所述的透镜移位机构，其中，所述一对弹性体具有彼此不同的偏置力。

3.根据权利要求1所述的透镜移位机构，其中，

所述一对弹性体包括第一弹性体和第二弹性体，以及

第一弹性体的最小偏置力大于第二弹性体的最大偏置力和施加到保持构件的重力之和，所述保持构件包括所述投影透镜和所述圆柱形壳体并保持所述投影透镜。

4.根据权利要求1所述的透镜移位机构，其中，连接由所述一对弹性体偏置的第一偏置点和第二偏置点的直线经过所述投影透镜的光轴附近。

5.根据权利要求1所述的透镜移位机构，其中，所述操作单元还包括基座，所述基座设置有容纳所述主轴和设置在所述主轴上的一个弹性体的第一容纳部、容纳所述副轴和设置在所述副轴上的另一弹性体的第二容纳部、以及所述圆柱形壳体所插入的开口。

6.根据权利要求5所述的透镜移位机构，其中，

第一容纳部包括固定到所述基座的第一固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第一盖，以及

第二容纳部包括固定到所述基座的第二固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第二盖。

7.根据权利要求5所述的透镜移位机构，其中，所述开口至少在所述一个轴向方向上具有留白区域。

8.根据权利要求1所述的透镜移位机构，其中，所述操作单元包括使所述圆柱形壳体在一个方向上移动的第一操作单元和使所述圆柱形壳体在与所述一个方向不同的另一方向上移动的第二操作单元。

9.根据权利要求8所述的透镜移位机构，其中，

第一操作单元和第二操作单元分别包括基座，所述基座设置有容纳所述主轴和设置在所述主轴上的一个弹性体的第一容纳部、容纳所述副轴和设置在所述副轴上的另一弹性体的第二容纳部、以及所述圆柱形壳体所插入的开口，

设置在第一操作单元的基座上的开口在所述一个方向上具有留白区域，以及

设置在第二操作单元的基座上的开口在所述一个方向和所述另一方向上具有留白区域。

10.根据权利要求8所述的透镜移位机构，还包括保持所述圆柱形壳体的透镜支撑件，

其中，第一操作单元使所述透镜支撑件在所述一个方向上移动，并且第二操作单元使第一操作单元与所述透镜支撑件在所述另一方向上一起移动。

11.根据权利要求9所述的透镜移位机构，其中，

第一容纳部包括固定到所述基座的第一固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第一盖，

第二容纳部包括固定到所述基座的第二固定部和能够在所述一个轴向方向上移动的第二盖，

保持所述圆柱形壳体的透镜支撑件被紧固到第一操作单元的第一盖和第二盖，以及

第一操作单元被紧固到第二操作单元的第一盖和第二盖。

12.根据权利要求8所述的透镜移位机构，其中，所述投影透镜的光轴方向是Y轴方向，所述一个方向是X轴方向，并且所述另一方向是Y轴方向。

13.一种投影显示装置，包括：

光源单元；

图像形成单元，其包括多个光学单元，所述多个光学单元包括基于输入图像信号调制来自所述光源单元的光的光学调制器；以及

投影单元，其投影由所述图像形成单元生成的图像光，

所述投影单元包括

投影透镜；

圆柱形壳体，其保持所述投影透镜，以及

操作单元，其在垂直于所述投影透镜的光轴的一个轴向方向上移动所述圆柱形壳体，

其中，所述操作单元包括

一对主轴和副轴，其在所述一个轴向方向上延伸并且隔着所述圆柱形壳体彼此对向设置，以及

一对弹性体，其分别设置在所述主轴和所述副轴上，所述一对弹性体平行于所述一个轴向方向并且具有彼此相反的偏置方向。

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