JP2019120869A - 可動部の位置固定機構、レンズシフト機構、および投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置設計に大きな制約を与えることなく、可動部の位置ずれを抑制する位置固定機構を提供する。【解決手段】位置固定機構５０は、固定部１０，４０に対して第１の方向Ｈと第２の方向Ｖとに移動可能な可動部２０，３０の移動を規制して、固定部１０，４０に対する可動部２０，３０の位置を固定するために、固定部１０，４０の第２の方向Ｖにおいて可動部２０，３０に対向する位置に設けられている。位置固定機構５０は、第２の方向Ｖに移動して可動部２０，３０に当接し、可動部２０，３０の第１の方向Ｈへの移動を規制する第１の当接部材５１と、可動部２０，３０に当接するように付勢され、可動部２０，３０の第２の方向Ｖへの移動に追随して回転するレバー部材５２と、第２の方向Ｖに移動してレバー部材５２に当接し、レバー部材５２の回転を規制することで可動部２０，３０の第２の方向Ｖへの移動を規制する第２の当接部材５３と、を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、可動部の位置固定機構、レンズシフト機構、および投写型表示装置に関する。

近年の投写型表示装置（プロジェクタ）には、設置性の向上を目的として、レンズシフト機構が多く採用されている。レンズシフト機構とは、投写レンズをその光軸と垂直な方向に移動させることで、スクリーンに対する画像光の投写位置を移動させる機構である。これにより、スクリーンの正面にプロジェクタを設置できない場合でも、歪みのない適切な画像をスクリーン上に表示させることができる。
多くのレンズシフト機構は、投写レンズを保持しながら移動させるための可動部を備えている。しかしながら、可動部には、一般に、移動方向に対してバックラッシュが発生するため、可動部を所定の位置に移動させようとしても、バックラッシュの分だけ目標位置からずれてしまうという問題がある。このような位置ずれへの対策として、可動部の移動方向に垂直な方向から可動部に当接することでその移動を規制し、可動部の位置を固定する機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１２８７５７号公報

ところで、レンズシフト機構の可動部は、投写レンズをその光軸と垂直な２つの方向に移動させるために、それぞれの方向に移動可能な２つの可動部材から構成されていることが好ましい。このような場合にも、バックラッシュに起因した位置ずれへの対策として、２つの可動部材のそれぞれに上述した位置固定機構を採用することが考えられる。しかしながら、上述した位置固定機構を２つの可動部材のそれぞれに採用しようとすると、各可動部材に対して、その移動方向に垂直な方向からアクセスできるような位置に設置する必要がある。このことは、プロジェクタの設計に大きな制約を与えることになり、好ましくない。
そこで、本発明は、装置設計に大きな制約を与えることなく、可動部の位置ずれを抑制する位置固定機構を提供することを目的とする。また、本発明は、その位置固定機構を備えたレンズシフト機構と、そのレンズシフト機構を備えた投写型表示装置を提供することも目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の位置固定機構は、固定部に対して第１の方向と第１の方向に垂直な第２の方向とに移動可能に取り付けられた可動部の移動を規制して、固定部に対する可動部の位置を固定するために、固定部の第２の方向において可動部に対向する位置に設けられた位置固定機構であって、第２の方向に移動して可動部に当接し、可動部の第１の方向への移動を規制する第１の当接部材と、可動部に当接するように付勢され、可動部の第２の方向への移動に追随して回転するレバー部材と、第２の方向に移動してレバー部材に当接し、レバー部材の回転を規制することで可動部の第２の方向への移動を規制する第２の当接部材と、を有している。
また、本発明のレンズシフト機構は、投写レンズを保持しながら投写レンズを移動させるレンズシフト機構であって、固定部と、投写レンズを保持する可動部と、上記に記載の位置固定機構とを有している。
また、本発明の投写型表示装置は、投写レンズと、上記に記載のレンズシフト機構とを有している。

以上、本発明によれば、装置設計に大きな制約を与えることなく、可動部の位置ずれを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る位置固定機構を備えたレンズシフト機構の斜視図である。 本実施形態のレンズシフト機構の上面図である。 本実施形態のレンズシフト機構の分解斜視図である。 本実施形態の固定ベースおよび水平可動ベースの正面図である。 図４の円Ａで囲まれた領域の拡大図である。 本実施形態の固定ベース、水平可動ベース、および垂直可動ベースの正面図である。 図６の円Ｂで囲まれた領域の拡大断面図である。 本実施形態の固定ベース、水平可動ベース、および垂直可動ベースの正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１および図２は、それぞれ本発明の一実施形態に係る位置固定機構を備えたレンズシフト機構の斜視図および上面図である。図３は、本実施形態のレンズシフト機構の分解斜視図である。

レンズシフト機構１は、投写型表示装置（プロジェクタ）に搭載され、画像光を投写する投写レンズ（図示せず）をその光軸と垂直な２つの方向（水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖ）に移動させる機能を有している。レンズシフト機構１によって、スクリーンに対する光の投写位置を移動させることができ、スクリーンの正面にプロジェクタを設置できない場合でも、歪みのない適切な画像をスクリーン上に表示させることができる。
レンズシフト機構１は、固定ベース１０と、水平可動ベース２０と、垂直可動ベース３０と、ホルダベース４０とを有している。固定ベース１０は、プロジェクタの筐体（図示せず）に固定して取り付けられ、ホルダベース４０は、固定ベース１０に固定されている。水平可動ベース２０と垂直可動ベース３０は、水平方向Ｈと垂直方向Ｖとに垂直な方向Ｘに互いに隣接して配置されるように、ホルダベース４０に保持されている。なお、投写レンズは、その光軸が水平方向Ｈと垂直方向Ｖにそれぞれ直交するように、垂直可動ベース３０に保持されている。以下、水平方向Ｈと垂直方向Ｖとに垂直な方向Ｘを「光軸方向」ともいう。

固定ベース１０には、水平方向Ｈに延びるガイド溝１１が形成され、水平可動ベース２０は、これに係合するガイドピン（図示せず）を有している。これにより、水平可動ベース（第１の可動部材）２０は、垂直方向Ｖへの移動が規制され、固定ベース１０に対して水平方向（第１の方向）Ｈに移動することができる。また、水平可動ベース２０には、垂直方向Ｖに延びるガイド溝２１が形成され、垂直可動ベース３０は、これに係合するガイドピン（図示せず）を有している。これにより、垂直可動ベース（第２の可動部材）３０は、水平方向Ｈへの移動が規制され、水平可動ベース２０に対して垂直方向（第２の方向）Ｖに移動することができる。
垂直可動ベース３０には、投写レンズを受け入れて保持する開口部３１が形成されている。一方、水平可動ベース２０および固定ベース１０にはそれぞれ、投写レンズを受け入れる開口部２２，１２が形成されている。水平可動ベース２０の開口部２２は、垂直可動ベース３０の移動に伴って投写レンズが垂直方向Ｖに移動するのに十分な大きさを有している。また、固定ベース１０の開口部１２は、水平可動ベース２０および垂直可動ベース３０の移動に伴って投写レンズが水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに移動するのに十分な大きさを有している。なお、ホルダベース４０にも、投写レンズが水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに移動するのに十分な大きさを有する開口部４１が形成されている。

ホルダベース４０には、水平可動ベース２０を水平方向Ｈに移動させる水平移動機構４２が設けられている。水平移動機構４２は、回転可能な送りねじ４３と、送りねじ４３に螺合するナット４４とを有している。ナット４４は、回転が規制された状態でホルダベース４０に支持され、送りねじ４３の回転と共に垂直方向Ｖに移動することができる。ナット４４は、水平可動ベース２０の方向に突出する突起部（図示せず）を有し、水平可動ベース２０には、この突起部が係合するカム溝２３が形成されている。カム溝２３は、水平方向Ｈと垂直方向Ｖの両方に対して斜めに延びている。これに加えて、水平可動ベース２０は、上述したように、垂直方向Ｖへの移動が規制されている。そのため、送りねじ４３を回転させてナット４４を移動させ、ナット４４の突起部がカム溝２３に沿って案内されることで、水平可動ベース２０を水平方向Ｈに移動させることができる。
また、ホルダベース４０には、垂直可動ベース３０を垂直方向Ｖに移動させる垂直移動機構４５が設けられている。垂直移動機構４５は、回転可能な送りねじ４６と、送りねじ４６に螺合するナット４７と有している。ナット４７は、回転が規制された状態でホルダベース４０に支持され、送りねじ４６の回転と共に垂直方向Ｖに移動することができる。ナット４７は、垂直可動ベース３０の方向に突出する突起部（図示せず）を有し、垂直可動ベース３０には、水平方向Ｈに延び、この突起部が係合する係合溝３２（図６および図８参照）が形成されている。したがって、送りねじ４６を回転させ、ナット４７を移動させることで、ナット４７の突起部が係合溝３２と垂直方向Ｖに係合し、垂直可動ベース３０を垂直方向Ｖに移動させることができる。なお、係合溝３２は、垂直可動ベース３０が水平可動ベース２０と共に水平方向Ｈに移動する際のガイド溝としても機能する。

以上のように、水平可動ベース２０と垂直可動ベース３０は、投写レンズを保持するとともに、固定部（固定ベース１０とホルダベース４０）に対して水平方向Ｈと垂直方向Ｖとに移動可能に取り付けられた可動部として機能する。こうして、レンズシフト機構１は、投写レンズを保持しながら、投写レンズを水平方向Ｈと垂直方向Ｖに移動させることができ、投写レンズからの光の投写位置を水平方向Ｈと垂直方向Ｖに移動させることができる。

ところで、水平可動ベース２０と垂直可動ベース３０は、上述したように、送りねじ４３，４６とナット４４，４７との螺合関係によって移動するように構成されている。各ベース２０，３０をスムーズに移動させるために、送りねじ４３，４６とナット４４，４７との間や、送りねじ４３，４６とホルダベース４０（取り付け位置に設けられた雌ねじ部）との間には、クリアランス（バックラッシュ）が設けられている。しかしながら、このバックラッシュに起因して、水平可動ベース２０と垂直可動ベース３０を所定の位置に移動させようとしても、その位置が目標位置からずれてしまうことがある。
このような位置ずれへの対策として、本実施形態のレンズシフト機構１は、水平可動ベース２０と垂直可動ベース３０のそれぞれの移動を規制して、水平可動ベース２０と垂直可動ベース３０のそれぞれの位置を固定する位置固定機構５０を有している。位置固定機構５０は、止めねじからなる第１の当接部材５１と、レバー部材５２と、止めねじからなる第２の当接部材５３とを有している。

第１の当接部材５１は、垂直方向Ｖに移動して水平可動ベース２０に当接するように構成されている。具体的には、第１の当接部材５１は、垂直方向Ｖにおいて水平可動ベース２０に対向する位置で、固定ベース１０の上面に取り付けられた金属プレート５４を貫通して金属プレート５４に回転可能に支持されている。これにより、第１の当接部材５１は、水平可動ベース２０に当接して水平方向Ｈの移動を規制することができ、水平可動ベース２０の位置を固定することができる。金属プレート５４の上には、第１の当接部材５１を固定するための六角ナット５５が設けられている。また、水平可動ベース２０の第１の当接部材５１が当接する位置には、金属プレート２４が取り付けられている。水平可動ベース２０の固定構造の詳細については後述する。

レバー部材５２は、垂直可動ベース３０に当接するように付勢され、垂直可動ベース３０の垂直方向Ｖへの移動に追随して回転するように構成されている。具体的には、レバー部材５２は、垂直方向Ｖにおいて垂直可動ベース３０に対向する位置で、ホルダベース４０に固定して設けられたシャフト部材５６に回転可能に支持されている。さらに、レバー部材５２は、ねじりコイルばね５７（図６から図８参照）によって垂直可動ベース３０に向けて付勢されている。なお、シャフト部材５６は、光軸方向Ｘに沿って延びており、したがって、レバー部材５２は、光軸方向Ｘに沿った回転軸を中心として回転可能である。
第２の当接部材５３は、垂直方向Ｖに移動してレバー部材５２に当接するように構成されている。具体的には、第２の当接部材５３は、垂直方向Ｖにおいて垂直可動ベース３０に対向する位置、すなわち、レバー部材５２に対向する位置で、金属プレート５４を貫通して金属プレート５４に回転可能に支持されている。これにより、第２の当接部材５３は、レバー部材５２に当接してその回転を規制し、垂直可動ベース３０の垂直方向Ｖへの移動を規制することで、垂直可動ベース３０の位置を固定することができる。金属プレート５４の上には、第２の当接部材５３を固定するための六角ナット５８が設けられている。垂直可動ベース３０の位置が固定される詳細な原理については後述する。

このように、本実施形態によれば、第１の当接部材５１が水平可動ベース２０に当接してその移動を直接規制するのに対し、第２の当接部材５３は、レバー部材５２を介して垂直可動ベース３０の移動を規制するように構成されている。このため、第２の当接部材５３を、垂直可動ベース３０に対して、その移動方向（垂直方向Ｖ）に垂直な方向（水平方向Ｈ）からアクセスできるような位置に設置する必要がなくなる。その結果、第２の当接部材５３を第１の当接部材５１と同じ位置に設置することが可能になり、レンズシフト機構１が搭載されるプロジェクタの設計の自由度を高めることができる。

ここで、図４および図５を参照して、水平可動ベースの固定構造の詳細について説明する。図４は、本実施形態の固定ベースおよび水平可動ベースの正面図であり、図５は、図４の円Ａで囲まれた領域の拡大図である。
水平可動ベース２０の位置を固定するには、六角ナット５５を緩めた状態で、第１の当接部材（止めねじ）５１を回転させ、その先端を水平可動ベース２０の金属プレート２４に当接させる。そして、六角ナット５５を締め付け、止めねじ５１の位置を固定する。このとき、水平可動ベース２０を水平方向Ｈに移動させようとしても、止めねじ５１の推力によって、水平可動ベース２０のガイドピン（図示せず）と固定ベース１０のガイド溝１１との間に水平方向Ｈの強力な摩擦力が発生する。その結果、水平可動ベース２０の水平方向Ｈへの移動が規制されることで、その位置を固定することができる。なお、六角ナット５５を緩め、止めねじ５１を緩めることで、水平可動ベース２０の位置の固定を解除することができる。

次に、図６から図８を参照して、レバー部材の詳細な構成と、垂直可動ベースの固定構造の詳細について説明する。図６は、本実施形態の固定ベース、水平可動ベース、および垂直可動ベースの正面図であり、図７は、図６の円Ｂで囲まれた領域の拡大断面図である。また、図８は、本実施形態の固定ベース、水平可動ベース、および垂直可動ベースの正面図であり、垂直可動ベースが図７とは異なる位置に移動した状態を示している。
レバー部材５２は、シャフト部材５６に回転可能に支持された軸部６１と、軸部６１から半径方向に延びて垂直可動ベース３０に当接するレバー部６２とを有している。レバー部材５２の軸部６１は、シャフト部材５６の中心軸（レバー部材５２の回転軸）と同軸の円筒状に形成され、外周面６１ａと、シャフト部材５６を回転可能に受け入れる内周面６１ｂ（図３参照）とを有している。レバー部材５２は、レバー部６２の先端部６２ａが垂直可動ベース３０に常に当接してその移動に追随するように、ねじりコイルばね５７によって垂直可動ベース３０に向けて付勢されている。一方、第２の当接部材（止めねじ）５３は、垂直方向Ｖにおいてレバー部材５２の軸部６１に対向する位置に配置され、垂直方向Ｖに移動してレバー部材５２の軸部６１に当接するように構成されている。

垂直可動ベース３０の位置を固定するには、まず、六角ナット５８を緩め、止めねじ５３を緩めた状態で、垂直可動ベース３０を所定の位置まで上方に移動させる。これにより、下方に移動する方向のクリアランスはなくなり、垂直可動ベース３０の下方への移動が規制される。その後、止めねじ５３を回転させ、その先端を軸部６１の外周面６１ａに当接させる。そして、六角ナット５８を締め付け、止めねじ５３の位置を固定する。このとき、垂直可動ベース３０を垂直方向Ｖに移動させてレバー部材５２を回転させようとしても、止めねじ５３の推力によって、軸部６１の内周面６１ｂとシャフト部材５６の外周面との間に周方向の摩擦力が発生する。その結果、レバー部材５２の回転が規制され、垂直可動ベース３０の上方への移動が規制される。こうして、垂直可動ベース３０の垂直方向Ｖへの移動が規制されることで、その位置を固定することができる。なお、六角ナット５８を緩め、止めねじ５３を緩めることで、垂直可動ベース３０の位置の固定を解除することができる。

レバー部材５２の回転を確実に規制するためには、第２の当接部材５３が強固にレバー部材５２の軸部６１に当接することが好ましい。そのために、軸部６１が、上述したように、レバー部材５２の回転軸と同軸の円筒状に形成され、第２の当接部材５３が、軸部６１の中心軸を通り垂直方向Ｖに平行な線上に配置されていることが好ましい。これにより、レバー部材５２の回転位置によらず、第２の当接部材５３を軸部６１の外周面６１ａに垂直に当接させることができ、レバー部材５２の回転を確実に規制することができる。
上述したように、垂直可動ベース３０を上方に移動させた状態では、垂直可動ベース３０の下方への移動が規制されるため、例えば、レバー部材５２を省略し、第２の当接部材５３によって垂直可動ベース３０の上方への移動を直接規制することも考えられる。しかしながら、この場合、第２の当接部材５３と被当接面（垂直可動ベース３０の上面）との距離が一定ではなくなり、垂直可動ベース３０の位置に応じて、第２の当接部材５３の金属プレート５４からの飛び出し量が変化してしまう。このことは、特にプロジェクタの小型化を阻害する要因となる。したがって、軸部６１が円筒状に形成されていることは、第２の当接部材５３と被当接面（軸部６１の外周面６１ａ）との距離を一定にし、金属プレート５４からの飛び出し量を常に一定にすることができる点でも有利である。

レバー部材５２の形状は、垂直可動ベース３０がどの位置にあってもその移動に追随することができ、かつ他の構成部品に干渉することがなければ、図示した例に限定されず、他の形状であってもよい。また、ねじりコイルばね５７のばね力は、垂直可動ベース３０がどちらの方向に移動してもレバー部材５２を回転させることができる程度のばね力であればよい。一方で、装置のサイズと移動荷重さえ許されるのであれば、垂直可動ベース３０の移動方向へのガタつきを抑制するために、ねじりコイルばね５７のばね力を大きくして、垂直可動ベース３０に予圧を付与するようになっていてもよい。

１ レンズシフト機構
１０ 固定ベース（固定部）
１１ ガイド溝
１２ 開口部
２０ 水平可動ベース（第１の可動部材）
２１ ガイド溝
２２ 開口部
２３ カム溝
２４ 金属プレート
３０ 垂直可動ベース（第２の可動部材）
３１ 開口部
３２ 係合溝
４０ ホルダベース（固定部）
４１ 開口部
４２ 水平移動機構
４３ 送りねじ
４４ ナット
４５ 垂直移動機構
４６ 送りねじ
４７ ナット
５０ 位置固定機構
５１ 第１の当接部材
５２ レバー部材
５３ 第２の当接部材
５４ 金属プレート
５５，５８ 六角ナット
５６ シャフト部材
５７ ねじりコイルばね
６１ 軸部
６１ａ 外周面
６１ｂ 内周面
６２ レバー部
６２ａ 先端部

Claims (10)

1. 固定部に対して第１の方向と該第１の方向に垂直な第２の方向とに移動可能に取り付けられた可動部の移動を規制して、前記固定部に対する前記可動部の位置を固定するために、前記固定部の前記第２の方向において前記可動部に対向する位置に設けられた位置固定機構であって、
   前記第２の方向に移動して前記可動部に当接し、前記可動部の前記第１の方向への移動を規制する第１の当接部材と、
   前記可動部に当接するように付勢され、前記可動部の前記第２の方向への移動に追随して回転するレバー部材と、
   前記第２の方向に移動して前記レバー部材に当接し、前記レバー部材の回転を規制することで前記可動部の前記第２の方向への移動を規制する第２の当接部材と、を有する位置固定機構。
2. 前記レバー部材が、前記固定部に回転可能に支持された軸部と、前記軸部から半径方向に延びて前記可動部に当接するレバー部とを有し、
   前記第２の当接部材が、前記第２の方向に移動して前記レバー部材の前記軸部に当接するように構成されている、請求項２に記載の位置固定機構。
3. 前記軸部が、前記レバー部材の回転軸と同軸の円筒状に形成され、外周面と、前記固定部に固定して設けられたシャフト部材を回転可能に受け入れる内周面とを有し、
   前記第２の当接部材が、前記第２の方向に移動して前記軸部の前記外周面に当接し、前記軸部の前記内周面を前記シャフト部材に当接させるように構成されている、請求項３に記載の位置固定機構。
4. 前記レバー部が、前記可動部に当接する先端部を有し、前記先端部は、前記レバー部材の回転軸に垂直な断面が円形である、請求項２または３に記載の位置固定機構。
5. 前記第２の当接部材が、前記レバー部材の回転軸を通り前記第２の方向に平行な線上に配置されている、請求項２から４のいずれか１項に記載の位置固定機構。
6. 前記レバー部材の回転軸が、前記第１の方向と前記第２の方向とに垂直な方向に沿って延びている、請求項２から５のいずれか１項に記載の位置固定機構。
7. 前記可動部が、前記固定部に対して前記第１の方向に移動可能に取り付けられた第１の可動部材と、前記第１の方向と前記第２の方向とに垂直な方向において前記第１の可動部材に隣接する位置で、前記第１の可動部材に対して前記第２の方向に移動可能に取り付けられた第２の可動部材とを有し、
   前記第１の当接部材が、前記第２の方向に移動して前記第１の可動部材に当接するように構成され、前記レバー部材が、前記第２の可動部材に当接するように付勢されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の位置固定機構。
8. 前記各当接部材が止めねじである、請求項１から７のいずれか１項に記載の位置固定機構。
9. 投写レンズを保持しながら該投写レンズを移動させるレンズシフト機構であって、
   前記固定部と、前記投写レンズを保持する前記可動部と、請求項１から８のいずれか１項に記載の位置固定機構とを有するレンズシフト機構。
10. 前記投写レンズと、請求項９に記載のレンズシフト機構とを有する投写型表示装置。

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