JP2007163916A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射レンズのレンズシフト量を制限する機構が、投射レンズごとに最適かつ容易に設定できるようにする。
【解決手段】レンズシフト機構の動作によって投射レンズ部２０がシフトしたときに、第１ガイド支持軸挿通孔９０の周囲壁部にガイド支持軸８０が当接するまでは、投射レンズ部２０のシフトが可能となっている。ガイド支持軸８０は装置内で位置固定されているため、第１ガイド支持軸挿通孔９０の大きさ及び形状を規定することにより、レンズシフト機構による投射レンズ部２０の可動範囲を制限することができる。第１ガイド支持軸挿通孔９０は、本装置において交換可能な投射レンズ部２０ごとにそれぞれ設けられているため、各投射レンズ部２０の光学特性に応じて、投射レンズ部２０のシフト量を最適に制限することができるようになる。
【選択図】図４

Description

本発明は、プロジェクタ装置に関し、より詳細には、スクリーン上に画像を投射する投射レンズを、投射光軸に直交する方向にシフトさせる機能を備えたプロジェクタ装置に関する。

プロジェクタ装置は、その光源から出射した光を映像信号に応じて光変調素子により変調し、その変調光を投射レンズによってスクリーン等の被投射面上に投射する。光変調素子としては、映像信号に応じて投射用の画像を表示する液晶パネルが一般に用いられ、この他光変調素子としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子を使用したＤＬＰプロジェクタが提供されている。

上記のようなプロジェクタ装置において、ユーザが装置自体の設置姿勢を変更することなく、投射映像を上下または左右方向に移動できるように、投射レンズをシフトさせるレンズシフト機構が備えられている。そしてこのレンズシフト機構を使用することにより、ユーザはスクリーン上の投射映像を任意の方向に移動させることができる。
このレンズシフト機構は、例えば光変調素子から出射する変調光の光軸に直交する方向に、投射レンズを移動させるように構成されている。

上記のようなレンズシフト機構を備えたプロジェクタ装置に関し、特許文献１には、レンズシフト機構を構成する部品点数を低減することにより、コストを抑えるとともに装置の小型化をはかり、上下左右方向のシフトを一連の動作として同時に行うことができるようにして、操作性を向上させたプロジェクタ装置が開示されている。
上記特許文献１のプロジェクタ装置は、投射レンズ部を取り付けた投射レンズ把持部材が、回動支軸を中心として単純に回動するだけではなく、回動支軸自体が、回動支軸移動孔の長穴を左右方向にスライドしながら回動できるように構成されている。
特開２００５−４９６８０号公報

上記特許文献１の構成では、投射レンズのレンズシフト操作を行う１つの操作レバーが、投射レンズのレンズシフト機構に直接作用するため、モータ等の駆動手段を必要とせず余計な部品点数を減らすことができ、サイズも大きくならず、コストも削減できるという効果が得られる。

上記のようなレンズシフト機構を使用するときに、投射レンズをシフトさせることによってスクリーン上の投射映像の周辺光量比が変化したり、フォーカスの状態が変化したりする。このときに投射レンズの光学的特性に従って、上記の周辺光量比の変化やフォーカス状態の変化の度合いが異なってくる。すなわち、投射レンズを交換したときに、その投射レンズごとに、シフト可能な範囲が変化することになる。

しかしながら、上記特許文献１の構成では、プロジェクタ装置の投射レンズのシフト量を制限する機構が、投射レンズを取り付けるレンズ把持部に設けられていて、交換可能な投射レンズごとにそのシフト量を制限するものではなかった。
このような機構により、投射レンズの特性によっては、シフト量の制限範囲内であっても投射映像にケラレ等が生じて映像品質が劣化してしまい、あるいは投射映像の品質上シフト量に余裕があるにもかかわらず、狭い範囲でシフト量が制限されてしまう、というような問題が生じる。

上記のような投射レンズごとのシフト量の制御技術に関し、どのような種類の投射レンズが装着されたかを検出する装置を設け、各投射レンズのシフト量をポテンションメーター等にて電気的に制御させる装置も知られている。
しかしながら、このような機構を用いると、非常に複雑で高価な装置になってしまう。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、投射レンズのレンズシフト量を制限する機構を備え、そのシフト量を制限する機構が、投射レンズごとに最適かつ容易に設定できるようにしたプロジェクタ装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、第１の技術手段は、光源と、光源から出射した光を変調する光変調手段と、光変調手段により変調された光を被投射面に投射する投射レンズと、投射レンズをシフトさせるレンズシフト機構を備えたプロジェクタ装置において、投射レンズは、レンズシフト機構が動作することによる投射レンズのシフト許容範囲を制限するためのシフト量制限手段を有することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、プロジェクタ装置が、投射レンズを把持する投射レンズ把持部を有し、レンズシフト機構は、ユーザ操作に応じて変位する操作レバーと、操作レバーの変位に応じて、操作レバーが作用する操作レバー作用部とを有し、操作レバー作用部は、投射レンズ把持部に設けられ、投射レンズ把持部は、操作レバーの作用を受けることにより、投射レンズとともにシフトすることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、プロジェクタ装置が、光源及び光変調手段が組み込まれた光学ユニットを有し、シフト量制限手段は、光学ユニットに対して位置固定され、投射レンズをシフト可能に支持するガイド支持軸と、投射レンズに設けられ、ガイド支持軸が遊挿される支持軸挿通孔とを有し、支持軸挿通孔の周囲壁部にガイド支持軸が当接しない領域では、投射レンズ把持部とともに投射レンズのシフトが可能であることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１ないし第３のいずれか１の技術手段において、プロジェクタ装置が、交換が可能な複数の投射レンズを有し、投射レンズが有する支持軸挿通孔は、各投射レンズの固有の光学特性に応じて、それぞれ異なる大きさ及び形状に設定されていることを特徴としたものである。

本発明によれば、投射レンズのレンズシフト量を制限する機構を備え、そのシフト量を制限する機構が、投射レンズごとに最適かつ容易に設定できるようにしたプロジェクタ装置を提供することができる。

特に本発明では、投射レンズ部のシフト量を制限するためのガイド支持軸挿通孔が、交換可能な投射レンズ部ごとにそれぞれ設けられているため、各投射レンズ部の光学特性に応じて、投射レンズのシフト量を最適な範囲で制限することができるようになる。

以下に本発明によるプロジェクタ装置の実施形態を添付された図面を参照しながら具体的に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一または同様の機能を有する部分には同じ符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明によるプロジェクタ装置の外観正面図で、図中、１はプロジェクタ装置のケース、１ａはケースの正面パネル、１ｂはケースの底面、２はレンズ孔、３はレバー孔、４はロックレバー、２０は投射レンズ部、２０ａは投射レンズ部の出射面、５０は操作レバーである。

プロジェクタ装置のケース１の正面パネル１ａには、投射レンズ部２０と、投射レンズ部２０をシフトするための操作レバー５０とが設けられている。操作レバー５０は、投射レンズ部２０をシフトさせるための操作部として機能するもので、ユーザ操作に従って傾倒可能に設置されている。

またケース１の底面１ｂには、操作レバー５０の傾倒操作をロックするためのロックレバー４が設けられている。ケース１内には、光源と、該光源から出射した光を表示画像（映像信号）に対応させて変調する液晶パネル等の光変調素子（本発明の光変調手段に相当）が設けられた後述のプロジェクタ装置用光学ユニットが設置されている。

プロジェクタ装置用光学ユニットの投射レンズ部２０は、光変調素子から出射される変調光の出射経路上（すなわち、光変調素子から出射する変調光の光軸Ｚ_０上）に配置され、ケース１の前面に配置されるスクリーンに対して上記変調光を投射する。これにより、スクリーン上には表示すべき映像信号に応じた表示画像が投影される。

また投射レンズ部２０は、正面パネル１ａに形成されたレンズ孔２を通して、その出射面２０ａから外部に投影光が投影可能となるように配置される。レンズ孔２は、投射レンズ部２０の外周面に対して適度な間隔δを有する寸法で形成されている。
これにより、投射レンズ部２０の出射面２０ａは、レンズ孔２内で、光変調素子から投射レンズ部２０に入射する変調光の光軸Ｚ_０に直交するＸ−Ｙ平面上を平行移動（シフト）可能となっている。すなわちこの構成は、投射レンズ部２０のレンズ軸Ｚと光変調素子から投射レンズ部２０に入射する変調光の光軸Ｚ_０とが同軸になった状態から、レンズ軸Ｚがシフトし、変調光の光軸Ｚ_０に対してずれた状態になることを許容する。

図２は、プロジェクタ装置用光学ユニットの構成例を示す斜視図で、図３は図２に示す光学ユニットの斜視分解構成図である。
図２及び図３において、１０はプロジェクタ装置用光学ユニット、３０はねじ、４０は投射レンズ把持部材、６０はシフト機構、７０は取付固定部、８０はガイド支持軸、９０は第１ガイド支持軸挿通孔、９１は第２ガイド支持軸挿通孔、９２は第３ガイド支持軸挿通孔、１００はナット、１１０は止め輪部材、１２０はコイルスプリング、１３０はリンク部材である。

プロジェクタ装置用光学ユニット１０内には、上記のように、光源、及びこの光源から出射された光を表示画像（映像信号）に対応させて変調する光変調素子としての液晶パネル等が設けられている。
またプロジェクタ装置用光学ユニット１０には、上述の投射レンズ部２０が備えられている。投射レンズ部２０は、ねじ３０等の締結部品を用いて投射レンズ把持部材４０に固定される。投射レンズ把持部材４０は、本発明の投射レンズ把持部に相当する。そしてプロジェクタ装置用光学ユニット１０には、投射レンズ部２０をシフトさせるための操作レバー５０が傾倒可能に設けられている。

またプロジェクタ装置用光学ユニット１０は、投射レンズ部２０の交換が可能に構成される。投射レンズ部２０を交換するときには、それぞれ二つのナット１００、止め輪部材１１０、コイルスプリング１２０、及びリンク部材１３０を取り外し、ねじ３０によって一体に組み付けられている投射レンズ部２０を投射レンズ把持部材４０から取り外す。そしてねじ３０を取り外し、投射レンズ部２０と投射レンズ把持部材４０とを分離する。そして新たな投射レンズ部２０を用意し、上記と逆の手順で組み付けることにより、投射レンズ部２０の交換を行うことができる。

ユーザは、操作レバー５０を任意の方向に傾倒操作することにより、プロジェクタ装置用光学ユニット１０に設けられたシフト機構６０を操作レバー５０の傾倒位置に応動させることができる。そしてこの応動動作により、投射レンズ部２０に入射する変調光の光軸Ｚ_０に直交するＸ−Ｙ平面上で、投射レンズ部２０の出射面２０ａをシフトさせ、ユーザ所望の位置に移動させることができるようになっている。

投射レンズ部２０、投射レンズ部２０を把持固定するための投射レンズ把持部材４０、及び投射レンズ把持部材４０をプロジェクタ装置用光学ユニット１０に取付固定するための取付固定部７０には、二本のガイド支持軸８０をそれぞれ挿通するためのガイド支持軸挿通孔が設けられている。
ここでは、投射レンズ部２０に設けられたガイド支持軸挿通孔を第１ガイド支持軸挿通孔９０とし、投射レンズ把持部材４０に設けられたガイド支持軸挿通孔を第２ガイド支持軸挿通孔９１とし、取付固定部７０に設けられたガイド支持軸挿通孔を第３ガイド支持軸挿通孔９３とする。

投射レンズ部２０は、レンズシフト機構の動作によって投射レンズ部２０がシフトした際に、第１ガイド支持軸挿通孔９０に遊挿されているガイド支持軸８０によって、そのシフト量が制限される。すなわち投射レンズ部２０がシフトしたときに、第１ガイド支持軸挿通孔９０の周囲壁部にガイド支持軸８０が当接するまでは、投射レンズ部２０のシフトが可能となっている。

ガイド支持軸８０は、取付固定部７０に対して位置固定されているため、上記の第１ガイド支持軸挿通孔９０の大きさ及び形状を規定することにより、レンズシフト機構による投射レンズ部２０の可動範囲を制限することができる。

また投射レンズ把持部材４０に設けた第２ガイド支持軸挿通孔９１は、第１ガイド支持軸挿通孔９０の制限範囲内で操作レバー５０が傾倒したときに、ガイド支持軸８０が接触しない（第１ガイド支持軸挿通孔９０による可動範囲の制限に影響を与えない）ような大きさ及び形状となるように設定しておく。これらの第１支持軸挿通孔９０とガイド支持軸８０とによって、本発明のシフト量制限手段が実現される。

次に本実施形態のレンズシフト機構についてその構成と動作を説明する。
図４ないし図７は、上記プロジェクタ装置における投射レンズ部のレンズシフト機構を説明するための要部斜視図で、図４は投射レンズ部２０とレンズ把持部材４０とを組み合わせたユニットを正面側から見た斜視図、図５は図４のユニットを背面側から見た斜視図、図６は図４及び図５に示すユニットをプロジェクタ装置用光学ユニット１０に取付けた状態を示す要部斜視図、図７は図６の構成の平面図である。

図４ないし図７において、４１は第１レバー係合孔、４２はレバー係合孔形成部、４３は第２レバー係合孔、４４は操作レバー係合部、４５は突起部、５１は操作部、５２は傾倒支点部、５３は第１係合部、５４は第２係合部、１９０はレバー傾倒支持部材、１９１は貫通孔、２００は取付片、２１０はコイルスプリングである。

レンズ把持部材４０には、操作レバー係合部４４が設けられ、この操作レバー係合部４４に対してレバー係合孔形成部４２が突設されている。レバー係合孔形成部４２には、第１レバー係合孔４１と第２レバー係合孔４３とが形成され、操作レバー５０は、これら第１レバー係合孔４１と第２レバー係合孔４３に挿通されている。

また操作レバー５０は、その先端側に操作部５１が形成され、操作部５１側から軸方向に順に、球状部からなる第２係合部５４と、球状部からなる第１係合部５３とが形成されている。
そして操作レバー５０の傾倒動作に伴って、第１係合部５３は、第１レバー係合孔４１の周囲壁面に当接し、第２係合部５４は第２レバー係合孔４３の周囲壁部に当接する。

また操作レバー５０の他端側（背面側）は、操作レバー係合部４４の背面側に導出されている。そして操作レバー５０の他端側には球状の傾倒支点部５２が設けられ、この傾倒支点部５２は、レバー傾倒支持部材１９０に支持されている。
レバー傾倒支持部材１９０には、操作レバー５０の傾倒支点部５２の球面部の少なくとも一部と当接する支持面が形成され、この支持面により操作レバー５０を傾倒可能に支持している。本例では、レバー傾倒支持部材１９０の本体に形成された貫通孔１９１の内周面が支持面になっている。

またプロジェクタ装置用光学ユニット１０に位置決め固定された取付固定部７０には、取付片２００が係止固定され、さらにレバー傾倒支持部材１９０がこの取付片２００に対して取付固定されている。
すなわち、レバー傾倒支持部材１９０自体も取付片２００とともにプロジェクタ装置用光学ユニット１０において位置決め固定されている。

従って操作レバー５０は、レバー傾倒支持部材１９０に対して直立している基準状態から傾倒したときに、その第１係合部５３が第１レバー係合孔４１の周囲壁面に当接し、もしくは第２係合部５４が第２レバー係合孔４３の周囲壁面に当接する。
このような構成により、操作レバー５０をユーザが操作して任意の方向に傾倒させると、操作レバーの第１または第２係合部５３，５４が第１または第２レバー係合孔４１，４３の周囲壁部に当接し、さらに操作レバー５０を傾倒させていくことによって、レンズ把持部材４０が押動されて操作レバー５０の傾倒方向にシフトする。投射レンズ部２０は、レンズ把持部材４０に対して取付固定されているため、レンズ把持部材４０のシフト動作とともに移動する。操作レバー５０が作用する上記の第１レバー係合孔４１及び第２レバー係合孔４３の周囲壁部が、本発明の操作レバー作用部に該当する。

こうして、操作レバー５０の傾倒動作に従って、投射レンズ部２０のレンズシフト動作が実行される。このときに、上述のように、投射レンズ部２０に設けられた第１ガイド支持軸挿通孔９０によって、投射レンズ部のシフト許容範囲が制限される。

さらに図５に示すように、操作レバー係合部４４の背面側では、取付片２００と操作レバー係合部４４との間に、操作レバー５０の操作力調整用のコイルスプリング２１０が介装されている。コイルスプリング２１０は、その一端側が取付片２００に係止され、他端側が操作レバー係合部４４の背面に形成された突起部４５に係止されて、操作レバー係合部４４の背面に沿って配置される。

コイルスプリング２１０は伸張状態で配設され、突起部４５と、取付片２００とが近づく方向に付勢している。すなわちコイルスプリング２１０は、投射レンズ部２０と投射レンズ把持部材４０とが組み合わされたユニットを上方に向かって付勢するように配置されている。そしてこの付勢力により、ユーザが上記ユニットをシフトさせるときに、少ない力で簡単にシフト操作を行うことができる。

以上説明したような構成を有するプロジェクタ装置において、上記のように第１ガイド支持軸挿通孔９０によって、投射レンズ部２０のシフト動作の範囲を制限することができる。
投射レンズ部２０は、上記のようにその光学的特性に従って、投影画像の周辺光量比の変化やフォーカス状態の変化の度合いが異なるため、投射レンズ部の特性ごとに、シフト可能な範囲が異なってくる。従って、投射レンズのシフト範囲は、投射レンズごとに最適な範囲を設定することが有効かつ合理的である。

これに対して本実施形態では、投射レンズ部２０のシフト動作の範囲を制限する第１ガイド支持軸挿通孔９０が投射レンズ部２０に設けられているため、交換可能な各種の投射レンズごとに、周辺光量比やフォーカスを考慮した最適な大きさ及び形状の第１ガイド支持軸挿通孔９０を設定することが可能となる。

図８は、図２の投射レンズ部に替えて、長焦点の投射レンズ部を使用したときの光学ユニットの構成例を示す斜視図で、図９は図８に示す光学ユニットの斜視分解構成図である。
上述のように、プロジェクタ装置用光学ユニット１０は、投射レンズ部２０の交換が可能に構成されている。
上述の図２及び図３の例は、比較的短焦点のレンズを投射レンズ部２０として使用しているが、図８及び図９の例では、比較的長焦点の投射レンズ部２０を使用してプロジェクタ用の光学ユニット１０を構成している。
この場合にも、長焦点の投射レンズ部２０には第１ガイド支持軸挿通孔９０が設けられていて、その大きさと形状に従って投射レンズ部２０のシフト範囲を制限することができる。

図１０及び図１１は、投射レンズ部２０に形成される第１ガイド支持軸挿通孔９０の形状の設定例を説明するための図で、図１０は、図２及び図３の短焦点レンズによる投射レンズ部２０を示し、図１１は、図８及び図９の長焦点レンズによる投射レンズ部２０を示すものである。
図１０及び図１１に示すように、投射レンズ部２０に形成する第１ガイド支持軸挿通孔９０の形状は、その投射レンズ部２０に使用する投射レンズの光学特性に応じて個々に設定される。本例では、図１１の長焦点レンズの方がシフト量の許容範囲が大きいため、図１１の短焦点レンズに比較して、第１ガイド支持軸挿通孔９０の大きさが大きく設定されている。

このように、本発明に関わる実施形態では、投射レンズ部２０のシフト量を制限するための第１ガイド支持軸挿通孔９０が、交換可能な投射レンズ部２０ごとにそれぞれ設けられている。従って各投射レンズ部２０の光学特性に応じて、投射映像の品位を維持することができる範囲で、投射レンズ部２０のシフト量を制限することができるようになる。

本発明によるプロジェクタ装置の外観正面図である。 プロジェクタ装置用光学ユニットの構成例を示す斜視図である。 図２に示す光学ユニットの斜視分解構成図である。 投射レンズ部とレンズ把持部材とを組み合わせたユニットを正面側から見た斜視図である。 図４のユニットを背面側から見た斜視図である。 図４及び図５に示すユニットをプロジェクタ装置用光学ユニットに取付けた状態を示す要部斜視図である。 図６の構成の平面図である。 図２の投射レンズ部に替えて、長焦点の投射レンズ部を使用したときの光学ユニットの構成例を示す斜視図で、 図８に示す光学ユニットの斜視分解構成図である。 図２及び図３の短焦点レンズによる投射レンズ部を示す図である。 図８及び図９の長焦点レンズによる投射レンズ部を示す図である。

符号の説明

１…ケース、１ａ…正面パネル、１ｂ…底面、２…レンズ孔、３…レバー孔、４…ロックレバー、１０…プロジェクタ装置用光学ユニット、１０…光学ユニット、２０…投射レンズ部、２０ａ…出射面、３０…ねじ、４０…投射レンズ把持部材、４１…第１レバー係合孔、４２…レバー係合孔形成部、４３…第２レバー係合孔、４３…レバー係合孔、４４…操作レバー係合部、４５…突起部、５０…操作レバー、５１…操作部、５２…傾倒支点部、５３…第１係合部、５４…第２係合部、６０…シフト機構、７０…取付固定部、８０…ガイド支持軸、９０…第１ガイド支持軸挿通孔、９１…第２ガイド支持軸挿通孔、９３…第３ガイド支持軸挿通孔、１００…ナット、１１０…止め輪部材、１２０…コイルスプリング、１３０…リンク部材、１９０…レバー傾倒支持部材、１９１…貫通孔、２００…取付片、２１０…コイルスプリング。

Claims (4)

1. 光源と、該光源から出射した光を変調する光変調手段と、該光変調手段により変調された光を被投射面に投射する投射レンズと、該投射レンズをシフトさせるレンズシフト機構を備えたプロジェクタ装置において、
   前記投射レンズは、前記レンズシフト機構が動作することによる該投射レンズのシフト許容範囲を制限するためのシフト量制限手段を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 請求項１に記載のプロジェクタ装置において、
   該プロジェクタ装置は、前記投射レンズを把持する投射レンズ把持部を有し、
   前記レンズシフト機構は、ユーザ操作に応じて変位する操作レバーと、該操作レバーの変位に応じて、該操作レバーが作用する操作レバー作用部とを有し、
   該操作レバー作用部は、前記投射レンズ把持部に設けられ、該投射レンズ把持部は、前記操作レバーの作用を受けることにより、前記投射レンズとともにシフトすることを特徴とするプロジェクタ装置。
3. 請求項１または２に記載のプロジェクタ装置において、
   該プロジェクタ装置は、前記光源及び前記光変調手段が組み込まれた光学ユニットを有し、
   前記シフト量制限手段は、前記光学ユニットに対して位置固定され、前記投射レンズをシフト可能に支持するガイド支持軸と、
   前記投射レンズに設けられ、前記ガイド支持軸が遊挿される支持軸挿通孔とを有し、
   該支持軸挿通孔の周囲壁部に前記ガイド支持軸が当接しない領域では、前記投射レンズ把持部とともに前記投射レンズのシフトが可能であることを特徴とするプロジェクタ装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１に記載のプロジェクタ装置において、該プロジェクタ装置は、交換が可能な複数の前記投射レンズを有し、
   前記投射レンズが有する前記支持軸挿通孔は、各前記投射レンズの固有の光学特性に応じて、それぞれ異なる大きさ及び形状に設定されていることを特徴とするプロジェクタ装置。

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