JP2021018103A - アライメント装置、レンズアライメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】目標とするアライメントテーブルの傾きに対し、適切なナットとねじ軸の隙間量を備えるアライメント装置、レンズアライメントシステムの提供。【解決手段】アライメント装置は、ナット９５と、ナット９５を移動させるねじ軸９４と、を備え、ねじ軸９４の外径をＭ、ねじ軸９４の相互間距離をＬ、ベーステーブルに対するアライメントテーブルの傾きをθ、ねじ軸９４に対するナット９５のスラスト方向のかかり長さをＮ、ナット９５とねじ軸９４とのラジアル方向の隙間量をＴｒとしたときに、Ｔｒ＞（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθの関係を満足する。【選択図】図２

Description

本発明は、アライメント装置、レンズアライメントシステムに関するものである。

下記特許文献１に記載されたアライメント装置は、傾斜調整機構を備えている（特許文献１の第１０図及び第１１図参照）。この傾斜調整機構は、スライドベース（ベーステーブル）と、光学係を搭載したコモンベース（アライメントテーブル）と、の間に介在する第１〜４の調整ねじを備え、これら第１〜４の調整ねじを可動させることで、スライドベースに対してコモンベースの傾きを調整する。

特開昭５９−８６２００号公報

ところで、スライドベースに対してコモンベースの傾きを調整するためには、上記調整ねじのナットとねじ軸との間に、ある程度の隙間が必要となる。しかしながら、目標とする傾きに応じて必要な隙間量は変化するため、適切なナットとねじ軸の選定が困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、目標とするアライメントテーブルの傾きに対し、適切なナットとねじ軸の隙間量を備えるアライメント装置、レンズアライメントシステムの提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、ベーステーブルと、前記ベーステーブルに取り付けられた複数の直動装置と、前記複数の直動装置に支持されたアライメントテーブルと、を備え、前記複数の直動装置のそれぞれは、前記ベーステーブル及び前記アライメントテーブルの一方に固定されたナットと、前記ナットを、前記ベーステーブル及び前記アライメントテーブルの他方に対して近接離反する方向に移動させるねじ軸と、を備え、前記ねじ軸の外径をＭ、前記ねじ軸の相互間距離をＬ、前記ベーステーブルに対する前記アライメントテーブルの傾きをθ、前記ねじ軸に対する前記ナットのスラスト方向のかかり長さをＮ、前記ナットと前記ねじ軸とのラジアル方向の隙間量をＴｒとしたときに、
Ｔｒ＞（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθ
の関係を満足する、アライメント装置を採用する。

また、本発明は、光を投射するレンズの煽り角、及び、該レンズのフォーカスの少なくともいずれか一方を調整する先に記載のアライメント装置と、前記アライメント装置を支持し、該アライメント装置を、少なくとも前記光の光軸方向と直交する２軸直交方向に移動させるレンズシフト装置と、を備える、レンズアライメントシステムを採用する。

本発明によれば、目標とするアライメントテーブルの傾きに対し、適切なナットとねじ軸の隙間量を備えるアライメント装置、レンズアライメントシステムが得られる。

本発明の第１実施形態における電動アライメント装置の構成図である。 本発明の第１実施形態における電動アライメント装置のモデル図である。 本発明の第１実施形態における直動装置のモデル図である。 本発明の第１実施形態におけるナットとねじ軸のスラスト方向の隙間量の変化を、ラジアル方向の隙間量に換算するための参考図である。 本発明の第２実施形態におけるレンズアライメントシステムの正面図である。 本発明の第２実施形態におけるレンズアライメントシステムの右側面図である。 本発明の第２実施形態におけるリニアガイドの構成図である。 本発明の第２実施形態における電動アクチュエータの斜視図である。 本発明の第２実施形態における電動アクチュエータの平面図である。 本発明の第２実施形態における電動アクチュエータの分解斜視図である。 本発明の第２実施形態における電動アクチュエータの断面構成図である。 本発明の第２実施形態におけるナットとねじ軸の噛み合い部の拡大図である。 本発明の第２実施形態における適切なナットとねじ軸との隙間量の設定の仕方を説明する説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における電動アライメント装置２の構成図である。
電動アライメント装置２（アライメント装置）は、ベーステーブル８０と、ベーステーブル８０に取り付けられた複数の直動装置９３と、複数の直動装置９３に支持されたアライメントテーブル１００と、を備える。本実施形態の直動装置９３は、モータ９１を備える電動アクチュエータである。なお、直動装置９３は、モータ９１を備えなくてもよい。つまり、手動のアライメント装置であっても構わない。

ベーステーブル８０は、水平面に沿って延びる板状に形成されている。アライメントテーブル１００は、ベーステーブル８０の上方に配置され、ベーステーブル８０と平行に、水平面に沿って延びる板状に形成されている。直動装置９３は、ベーステーブル８０とアライメントテーブル１００との間に介在し、アライメントテーブル１００をベーステーブル８０に対して近接離反する方向（図１では鉛直方向）に移動させる。

直動装置９３は、アライメントテーブル１００に固定されたナット９５と、当該ナット９５をベーステーブル８０に対して近接離反する方向に移動させるねじ軸９４と、を備える。ナット９５は、アライメントテーブル１００に形成された貫通孔１０１に挿入され、図示しないボルトなどによって、アライメントテーブル１００に対し固定されている。ナット９５は、ねじ軸９４の上側に螺合しており、ねじ軸９４の下側は図示しない減速機などを介してモータ９１と接続されている。

上記構成の直動装置９３によれば、モータ９１によってねじ軸９４を軸回りに回転させると、アライメントテーブル１００に固定されたナット９５が、軸方向にねじ送りされる。これにより、ベーステーブル８０に対して近接離反する方向（鉛直方向）に、アライメントテーブル１００が移動する。ねじ軸９４とナット９５との間には、ベーステーブル８０に対してアライメントテーブル１００を傾かせるための隙間（後述）が形成されており、それぞれの直動装置９３におけるナット９５の送り量を異ならせることで、アライメントテーブル１００を水平面に対して傾かせることができる。

なお、アライメントテーブル１００とベーステーブル８０との間には、付勢部材１５１が配置されている。本実施形態の付勢部材１５１は、引張ばねであり、ベーステーブル８０に対して近接する方向にアライメントテーブル１００を付勢する。これにより、付勢部材１５１は、上述したねじ軸９４とナット９５との隙間によるアライメントテーブル１００のガタツキを抑制する。

続いて、上記構成の電動アライメント装置２において、目標とするアライメントテーブル１００の傾きに対して必要なナット９５とねじ軸９４の隙間量について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態における電動アライメント装置２のモデル図である。
上述したように、電動アライメント装置２は、ナット９５とねじ軸９４を備え、ナット９５のねじ送りを可能としているが、ここでは、円筒形状で簡略化したモデルにおいて、ナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の隙間量を導出する。
なお、図２に示す円筒モデルよりも、ねじモデルの方がより多くの隙間が必要になるが、隙間量の下限としては、以下説明する式で規定できる。

電動アライメント装置２は、図２に示すように、一方のナット９５が支点Ｆとなり、他方のナット９５が変位することにより、アライメントテーブル１００の傾きθを発生させる。アライメントテーブル１００が傾くと、支点Ｆとなっていないナット９５側でα分、支点Ｆとなっているナット９５側でβ分の変位が発生し、ナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の隙間量（Ｔｒ）が減る。なお、Ｔｒとは、ナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の総隙間量である。

ここで、ねじ軸９４の外径をＭ、ねじ軸９４の相互間距離（中心軸間距離）をＬ、ベーステーブル８０に対するアライメントテーブル１００の傾きをθ、ねじ軸９４に対するナット９５のスラスト方向のかかり長さをＮ、支点Ｆとなっていないナット９５のラジアル方向の変位量をαとすると、αは、下式（１）で計算できる。
α＝（Ｍ＋Ｌ）−（Ｍ＋Ｌ）ｃｏｓθ
＝（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）…（１）

また、支点Ｆとなっているナット９５のラジアル方向の変位量をβとすると、βは、下式（２）で計算できる。
β＝Ｎｓｉｎθ…（２）

上式（１）及び上式（２）で計算したαとβを足した値が、アライメントテーブル１００の傾きθに対し、最低限必要なナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の隙間量Ｔｒとなる。つまり、Ｔｒは、下式（３）で計算できる。
Ｔｒ＝α＋β
＝（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθ…（３）

上記Ｔｒは、ナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の隙間量の下限値であるので、実際（実機）の隙間量Ｔｒは、下式（４）を満足するとよい。これにより、目標とするアライメントテーブル１００の傾きθに対し、適切なナット９５とねじ軸９４を選定できる。
Ｔｒ＞（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθ…（４）

なお、上式（４）に、ナット９５とねじ軸９４のスラスト方向の隙間量をラジアル方向の隙間量に換算して加えると、より適切なナット９５とねじ軸９４を選定できる。

図３は、本発明の第１実施形態における直動装置９３のモデル図である。図４は、本発明の第１実施形態におけるナット９５とねじ軸９４のスラスト方向の隙間量の変化を、ラジアル方向の隙間量に換算するための参考図である。
上述したように、アライメントテーブル１００に傾きθが発生すると、図３に示すように、ナット９５にも傾きθが発生する。

ここで、ナット９５の傾き（ベーステーブル８０に対するアライメントテーブル１００の傾き）をθ、ねじ軸９４に対するナット９５のラジアル方向の引っかかり高さをＨ１、ナット９５の傾きθに対して必要なナット９５とねじ軸９４のスラスト方向の隙間量をＴｓとすると、Ｔｓは、下式（５）で計算できる。
Ｔｓ＝Ｈ１ｓｉｎθ…（５）

図４に示すように、例えば、ナット９５（めねじ）とねじ軸９４（おねじ）が並目ねじである場合、ラジアル方向の引っかかり高さＨ１は、並目ねじのＪＩＳ規格から導出することができる。なお、同図のＰは、ピッチである。また、Ｈは、ねじ山の高さである。また、Ｄ、Ｄ２、Ｄ１は、めねじの谷の径、有効径、内径である。また、ｄ、ｄ２、ｄ１は、おねじの外径、有効径、谷の径である。

また、ナット９５とねじ軸９４が図４に示すような並目ねじである場合、ねじ山角度は３０ｄｅｇである。このようなねじ山角度をΦ、上述したナット９５とねじ軸９４のスラスト方向の隙間量をＴｓ、Ｔｓをラジアル方向の隙間量に換算した隙間量をＴｒｓとすると、下式（６）が成り立つ。
ｔａｎΦ＝Ｔｓ／Ｔｒｓ…（６）

つまり、Ｔｒｓは、下式（７）で計算できる。
Ｔｒｓ＝Ｔｓ／ｔａｎΦ
＝Ｈ１ｓｉｎθ／ｔａｎΦ…（７）

上式（７）を、上式（３）に加算し、ナット９５とねじ軸９４の隙間量を、ラジアル方向の隙間量で統一すると、ラジアル方向の総隙間量Ｔｒｇは、下式（８）で計算できる。
Ｔｒｇ＝（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθ＋Ｈ１ｓｉｎθ／ｔａｎΦ…（８）

上記Ｔｒｇは、ナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の総隙間量の下限値であるので、実際（実機）の隙間量Ｔｒは、下式（９）を満足するとよい。これにより、目標とするアライメントテーブル１００の傾きθに対し、ラジアル方向だけでなくスラスト方向の隙間量も加味した適切なナット９５とねじ軸９４を選定できる。
Ｔｒ＞（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθ＋Ｈ１ｓｉｎθ／ｔａｎΦ…（９）

なお、アライメントテーブル１００の傾きθが小さいときは、ナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の隙間量の方が、スラスト方向の隙間量よりも大きい。例えば、θ＜１ｄｅｇのときは、ラジアル方向の隙間量の方が１０倍程大きく、ラジアル方向の隙間量の方がスラスト方向の隙間量よりも支配的である。したがって、上式（４）を用いて、適切なナット９５とねじ軸９４を選定しても構わない。

このように、上述した本実施形態によれば、ベーステーブル８０と、ベーステーブル８０に取り付けられた複数の直動装置９３と、複数の直動装置９３に支持されたアライメントテーブル１００と、を備え、複数の直動装置９３のそれぞれは、ベーステーブル８０及びアライメントテーブル１００の一方に固定されたナット９５と、ナット９５を、ベーステーブル８０及びアライメントテーブル１００の他方に対して近接離反する方向に移動させるねじ軸９４と、を備え、ねじ軸９４の外径をＭ、ねじ軸９４の相互間距離をＬ、ベーステーブル８０に対するアライメントテーブル１００の傾きをθ、ねじ軸９４に対するナット９５のスラスト方向のかかり長さをＮ、ナット９５とねじ軸９４とのラジアル方向の隙間量をＴｒとしたときに、上式（４）の関係を満足する、電動アライメント装置２を採用することによって、目標とするアライメントテーブル１００の傾きθに対し、適切なナット９５とねじ軸９４を選定できる。

また、本実施形態では、さらに、ねじ軸９４に対するナット９５のラジアル方向の引っかかり高さをＨ１、ねじ軸９４のねじ山角度をΦとしたときに、上式（９）の関係を満足することによって、ラジアル方向の隙間量にスラスト方向の隙間量を加味し、より適切なナット９５とねじ軸９４を選定できる。

また、本実施形態では、図１に示すように、直動装置９３は、ねじ軸９４を回転させるモータ９１を備える電動アクチュエータであるため、アライメント作業を電動化し、簡単にアライメント作業をすることが可能となる。これにより、このアライメント作業にねじ回しなどの熟練性を要求されずに済む。

また、本実施形態では、ベーステーブル８０に対して近接する方向にアライメントテーブル１００を付勢する付勢部材１５１を有するため、ナット９５とねじ軸９４との間に設定した隙間量による、アライメントテーブル１００のガタツキを防止することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、以下説明するレンズアライメントシステムに、上述の電動アライメント装置を適用した形態を例示する。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図５は、本発明の第２実施形態におけるレンズアライメントシステム１の正面図である。図６は、本発明の第２実施形態におけるレンズアライメントシステム１の右側面図である。
これらの図に示すように、レンズアライメントシステム１は、光を投射するレンズ２００が取り付けられる電動アライメント装置２と、該電動アライメント装置２を、少なくとも光の光軸方向と直交する２軸直交方向に移動させる電動レンズシフト装置３（レンズシフト装置）と、を備える。

なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明することがある。Ｙ軸方向は光軸方向（レンズアライメントシステム１の前後方向）であり、Ｘ軸方向は光軸方向と直交する光軸直交方向（レンズアライメントシステム１の左右方向）であり、Ｚ軸方向はＸ，Ｙ軸方向と直交する第２の光軸直交方向（レンズアライメントシステム１の上下方向）である。

電動レンズシフト装置３は、図６に示すように、プロジェクタなどの図示しない取付対象物に固定される固定側支持部材１０と、固定側支持部材１０の前方に配置された中間部材２０と、固定側支持部材１０に対して中間部材２０をＸ軸方向に案内する第１レンズ案内部３０と、中間部材２０に対して電動レンズシフト装置３のベーステーブル８０をＺ軸方向に案内する第２レンズ案内部４０と、第１レンズ案内部３０、第２レンズ案内部４０を介して、固定側支持部材１０、中間部材２０及びベーステーブル８０を相対的に移動させる駆動部５０と、を有する。

固定側支持部材１０は、Ｘ−Ｚ平面に沿って延びる板状に形成されている。図５に示すように、固定側支持部材１０の略中央部には、Ｙ軸方向においてレンズ２００が挿通して配置される挿通孔１０ａが形成されている。また、固定側支持部材１０の下端部には、上方に向かって凹状に窪んだ窪み１０ｂが形成されている。窪み１０ｂの左右両側には、図６に示すように、固定側支持部材１０の前方に延びる接地部１１が設けられている。接地部１１の上面と固定側支持部材１０の前面は、側面視略台形の板状のリブ１２によって接続されている。

中間部材２０は、固定側支持部材１０と平行に、Ｘ−Ｚ平面に沿って延びる板状に形成されている。図５に示すように、中間部材２０の略中央部には、Ｙ軸方向においてレンズ２００が挿通して配置される挿通孔２０ａが形成されている。中間部材２０の挿通孔２０ａより上側には、左右方向に延びる長孔２０ｂが形成されている。長孔２０ｂは、例えば、中間部材２０を把持するときなどに使用される。

第１レンズ案内部３０及び第２レンズ案内部４０は、図６に示すように、軌道レール６１（軌道体）及びスライダブロック６２（移動体）を具備するリニアガイド６０を備える。第１レンズ案内部３０は、固定側支持部材１０の前面における挿通孔１０ａの周囲４箇所に、１本の軌道レール６１に１台のスライダブロック６２が組み付けられたＸ軸方向のリニアガイド６０を備える。また、第２レンズ案内部４０は、中間部材２０の前面における挿通孔２０ａの左右両側の２箇所に、１本の軌道レール６１に２台のスライダブロック６２が組み付けられたＹ軸方向のリニアガイド６０を備える。

図７は、本発明の第２実施形態におけるリニアガイド６０の構成図である。
リニアガイド６０は、長手方向に沿って転動体転走溝６３が設けられた軌道レール６１と、転動体転走溝６３に対向する負荷転動体転走溝６４が設けられたスライダブロック６２と、転動体転走溝６３と負荷転動体転走溝６４との間に配置された複数のボール６５（転動体）と、を備える。

軌道レール６１は、断面視略矩形状の長尺部材である。軌道レール６１の幅方向（図７において紙面左右方向）の外側面６１ｂには、軌道レール６１の長手方向（図７において紙面垂直方向）に沿って転動体転走溝６３が形成されている。転動体転走溝６３は、外側面６１ｂに対して略円弧状に窪んでいる。この転動体転走溝６３は、軌道レール６１の左右に一対で形成されている。

軌道レール６１には、対象物（固定側支持部材１０、中間部材２０）に固定されるための固定孔６６（軌道体固定孔）が形成されている。固定孔６６は、軌道レール６１の厚み方向（図７において紙面上下方向）に貫通して形成されている。固定孔６６には、軌道レール６１を固定するボルト（不図示）を、軌道レール６１の上面６１ａよりも低い位置に位置させる座ぐり６６ａが形成されている。

スライダブロック６２は、ブロック本体６７と、ブロック本体６７に取り付けられた蓋体６８と、を備える。ブロック本体６７は、軌道レール６１を収容するレール収容溝６９を有する。レール収容溝６９は、ブロック本体６７の下面に開口している。ブロック本体６７の上面である取付面６７ａには、対象物（中間部材２０、ベーステーブル８０）を固定するための固定孔７０（移動体固定孔）が形成されている。固定孔７０は、ブロック本体６７の厚み方向に所定の深さで形成されている。固定孔７０は、ネジ孔であり、上記対象物を固定するボルト（不図示）が螺合する。

レール収容溝６９には、軌道レール６１の転動体転走溝６３に対向する負荷転動体転走溝６４が形成されている。負荷転動体転走溝６４は、レール収容溝６９の内側面に対して円弧状に窪んでいる。この負荷転動体転走溝６４は、軌道レール６１を挟むように、スライダブロック６２の左右に一対で形成されている。負荷転動体転走溝６４は、軌道レール６１の転動体転走溝６３と対向し、負荷をかけた状態でボール６５を転動させる負荷転動体転走路Ｃ１を形成する。

また、ブロック本体６７には、無負荷転動体転走路Ｃ２が形成されている。無負荷転動体転走路Ｃ２は、ブロック本体６７を長手方向に貫通して形成されている。無負荷転動体転走路Ｃ２の内径は、ボール６５のボール径よりも大きく、ボール６５に負荷をかけないようになっている。この無負荷転動体転走路Ｃ２は、負荷転動体転走溝６４（負荷転動体転走路Ｃ１）に対応して、スライダブロック６２の左右に一対で形成されている。

蓋体６８は、ブロック本体６７の長手方向の両端面に取り付けられている。蓋体６８は、ブロック本体６７と同様に、軌道レール６１を収容するレール収容溝７１を有する。蓋体６８には、ブロック本体６７の両端面と対向する対向面に、転動体方向転換路Ｃ３が形成されている。一対の転動体方向転換路Ｃ３は、負荷転動体転走路Ｃ１と無負荷転動体転走路Ｃ２の両端をそれぞれ連結し、ボール６５の無限循環路Ｃを形成する。

無限循環路Ｃは、軌道レール６１の長手方向に延びる一対の直線状部分（負荷転動体転走路Ｃ１及び無負荷転動体転走路Ｃ２）と、この一対の直線状部分の端部同士を連結する一対の半円弧曲線状部分（転動体方向転換路Ｃ３）とから構成される。本実施形態では、軌道レール６１の幅方向において間隔をあけ、軌道レール６１の長手方向に沿って平行に延在するように２条の無限循環路Ｃが形成される。なお、リニアガイド６０は、左右に２条ずつ、計４条の無限循環路Ｃが形成されるものを使用してもよい。また、リニアガイド６０として、無限循環路Ｃが形成されない有限ストローク型リニアガイドを使用してもよい。この有限ストローク型リニアガイドは、転動体転走溝６３と負荷転動体転走溝６４との間にケージ（転動体保持部材）が配置され、当該ケージに設けられたボールホルダでボール６５を回転自在に保持するものである。

ボール６５は、軌道レール６１とスライダブロック６２との間に介在して、軌道レール６１に対するスライダブロック６２の移動を円滑に行わせるものである。本実施形態のボール６５は、無限循環路Ｃの内部にほぼ隙間無く配設されて、無限循環路Ｃを循環する。

図６に戻り、駆動部５０は、固定側支持部材１０に取り付けられた第１レンズ案内部３０を介して、中間部材２０をＸ軸方向に移動させる第１駆動部５０Ａを有する。第１駆動部５０Ａは、固定側支持部材１０の背面に固定されたモータ５１と、モータ５１と接続され、Ｘ軸方向に延びるねじ軸５２と、ねじ軸５２に螺合するナット５３と、固定側支持部材１０の下端部の窪み１０ｂ（図５参照）を通って前方に延び、ナット５３と中間部材２０とを接続する接続部材５４と、を有する。モータ５１によってねじ軸５２がＸ軸回りに回転すると、ナット５３がＸ軸方向にねじ送りされ、接続部材５４を介してナット５３と接続された中間部材２０が、固定側支持部材１０に対してＸ軸方向に移動する。

また、図５に示すように、駆動部５０は、中間部材２０に取り付けられた第２レンズ案内部４０を介して、ベーステーブル８０をＺ軸方向に移動させる第２駆動部５０Ｂを有する。第２駆動部５０Ｂは、中間部材２０の前面の左側端部に固定されたモータ５１と、モータ５１と接続され、Ｚ軸方向に延びるねじ軸５２と、ねじ軸５２に螺合するナット５３と、ナット５３とベーステーブル８０とを接続する接続部材５４と、を有する。モータ５１によってねじ軸５２がＺ軸回りに回転すると、ナット５３がＺ軸方向にねじ送りされ、接続部材５４を介してナット５３と接続されたベーステーブル８０が、中間部材２０に対してＺ軸方向に移動する。

次に、電動アライメント装置２の構成について説明する。電動アライメント装置２は、図６に示すように、中間部材２０の前方に配置され、第２レンズ案内部４０によってＺ軸方向に移動可能なベーステーブル８０と、ベーステーブル８０に取り付けられた複数の電動アクチュエータ９０と、複数の電動アクチュエータ９０に支持されたアライメントテーブル１００と、を備える。

ベーステーブル８０は、中間部材２０と平行に、Ｘ−Ｚ平面に沿って延びる板状に形成されている。図５に示すように、ベーステーブル８０の略中央部には、Ｙ軸方向においてレンズ２００が挿通して配置される挿通孔８０ａが形成されている。ベーステーブル８０の挿通孔８０ａより上側には、左右方向に延びる長孔８０ｂが形成されている。長孔８０ｂは、例えば、ベーステーブル８０を把持するときなどに使用される。

アライメントテーブル１００は、ベーステーブル８０の前方に配置されると共に、中間部材２０と平行に、Ｘ−Ｚ平面に沿って延びる板状に形成されている。図５に示すように、ベーステーブル８０の略中央部には、レンズ２００が取り付けられる取付孔１００ａが形成されている。レンズ２００は、例えば、投射レンズ等を収容するレンズ鏡筒であり、取付孔１００ａに設けられた図示しない嵌合部や取付孔１００ａの周囲に配置されたボルト（不図示）等によってアライメントテーブル１００に固定される。

なお、ベーステーブル８０の挿通孔８０ａは、アライメントテーブル１００の取付孔１００ａよりも一回り大きい。また、中間部材２０の挿通孔２０ａは、ベーステーブル８０の挿通孔８０ａをＺ軸方向に拡張した長孔形状を有する。また、固定側支持部材１０の挿通孔１０ａは、ベーステーブル８０の挿通孔８０ａをさらにＸ軸方向に拡張した矩形状を有する。これにより、取付孔１００ａに取り付けられたレンズ２００がＸ−Ｚ平面上で移動したときの、各挿通孔１０ａ、２０ａ、８０ａへの衝突が防止される。

複数の電動アクチュエータ９０は、図５に示すように、矩形板状のアライメントテーブル１００の４隅を支持している。本実施形態の電動アクチュエータ９０は、取付孔１００ａを挟み、且つ、取付孔１００ａの中心（光軸２０１が通る位置）において直交した対角線２０２、２０３上に、それぞれ配置されている。これら電動アクチュエータ９０のそれぞれは、ベーステーブル８０に対して近接離反する方向（Ｙ軸方向）にアライメントテーブル１００を駆動する直動装置９３を有している。

図８は、本発明の第２実施形態における電動アクチュエータ９０の斜視図である。図９は、本発明の第２実施形態における電動アクチュエータ９０の平面図である。図１０は、本発明の第２実施形態における電動アクチュエータ９０の分解斜視図である。図１１は、本発明の第２実施形態における電動アクチュエータ９０の断面構成図である。
これらの図に示すように、電動アクチュエータ９０は、モータ９１と、減速機９２と、直動装置９３と、を備える。

図１０に示すように、モータ９１の回転軸９１ａは、減速機９２のウォームシャフト１１０と接続される。ウォームシャフト１１０は、減速機９２のギアボックス１１１に形成された第１収容部１１１Ａに収容されている。第１収容部１１１Ａは、ウォームシャフト１１０のスラスト方向に沿って、長手方向が延びる矩形箱状に形成されている。第１収容部１１１Ａには、長手方向に貫通して、ウォームシャフト１１０を収容する収容孔１１１Ａ１が形成されている。

ウォームシャフト１１０の両端部は、軸受１１２によって軸支される。軸受１１２は、第１収容部１１１Ａの長手方向の両端面に、ボルト１１４を介して取り付けられる蓋体１１３に支持される。第１収容部１１１Ａの短手方向の一方の側壁部には、第１収容部１１１Ａに収容されたウォームシャフト１１０を露出させる窪み１１１Ａ２が形成されている。窪み１１１Ａ２は、図９に示す平面視で円弧状に形成されている。

ギアボックス１１１は、窪み１１１Ａ２が形成された第１収容部１１１Ａの短手方向一方側に、半円柱状に形成された第２収容部１１１Ｂを有する。第２収容部１１１Ｂは、図１０に示すように、第１収容部１１１Ａの下面に連設されると共に、第１収容部１１１Ａの短手方向一方側に突出している。第２収容部１１１Ｂには、軸受１１７を介して、直動装置９３のねじ軸９４が支持されている。ねじ軸９４には、図１１に示すように、ウォームシャフト１１０と噛み合うウォームホイール１１５が取り付けられている。

第２収容部１１１Ｂには、軸受１１７を収容する収容溝１１１Ｂ１が形成されている。
収容溝１１１Ｂ１は、環状に形成され、軸受１１７の外輪１１９を支持している。軸受１１７は、外輪１１９に形成されたＶ字形状のローラ転走部と、内輪１１８に形成されたＶ字形状のローラ転走部と、内輪１１８及び外輪１１９のローラ転走部を転走する複数の円筒状のローラ１２０（転動体）と、を備える。複数のローラ１２０は、回転軸が交互に直交するように配列されている。この軸受１１７は、所謂クロスローラベアリングであって、一つの軸受１１７でラジアル荷重、アキシャル荷重及びモーメント荷重などの種々の方向の荷重を受けることができる。

収容溝１１１Ｂ１に支持された外輪１１９は、図１０に示すように、一対の軸受カバー１２１を介して第２収容部１１１Ｂに固定されている。第２収容部１１１Ｂの収容溝１１Ｂ１の周囲には、周方向に間隔をあけて複数の貫通孔１１１Ｂ２が形成されている。貫通孔１１１Ｂ２には、第２収容部１１１Ｂの下面側からボルト１２３が挿通される。ボルト１２３の先端には、ナット１２４が螺合する。ボルト１２３、ナット１２４により、軸受カバー１２１が第２収容部１１１Ｂに締結固定される。なお、ボルト１２３のいくつか（例えば、図１１において点線で示す）は、ベーステーブル８０を共締めしており、これにより、ギアボックス１１１がベーステーブル８０に締結固定されている。

軸受１１７の内輪１１８は、図１１に示すように、ねじ軸９４の下端部に固定されている。ねじ軸９４の下端部には、ラジアル方向外側に拡径した環状のフランジ９４ｂが形成されている。フランジ９４ｂは、内輪１１８とスラスト方向（軸方向）で当接している。また、内輪１１８は、ウォームホイール１１５とスラスト方向で当接している。ねじ軸９４には、フランジ９４ｂとの間で、内輪１１８及びウォームホイール１１５をスラスト方向で挟み込む固定ナット１１６が螺合している。つまり、内輪１１８は、ウォームホイール１１５と共に、スラスト方向においてフランジ９４ｂと固定ナット１１６との間に挟み込まれている。

ねじ軸９４の下端面には、可変抵抗器１３０を取り付けるための取付孔９４ｃが形成されている。可変抵抗器１３０は、ねじ軸９４の回転角度ないし回転数を検出するものである。可変抵抗器１３０は、抵抗器本体１３１と、抵抗器本体１３１に対して回転可能に設けられたつまみ１３２と、を有する。つまみ１３２は、円柱状に形成され、ねじ軸９４の取付孔９４ｃに挿入されている。抵抗器本体１３１は、取付プレート１４０を介して第２収容部１１１Ｂの下面に固定されている。

図１０に示すように、抵抗器本体１３１には、つまみ１３２の根本付近を支持する円筒部を有し、該円筒部には雄ねじ１３１ａが形成されている。取付プレート１４０は、雄ねじ１３１ａに螺合した固定ナット１４１によって、抵抗器本体１３１に挟持されている。取付プレート１４０の両端は、ボルト１４２によってギアボックス１１１（収容部１１１Ｂの下面）に固定されている。

図１１に示すように、ウォームホイール１１５は、固定ナット１１６側に、固定ナット１１６を収容する環状溝１１５ａを有する。また、ウォームホイール１１５は、内輪１１８側に向かって延びる円筒部１１５ｂを有する。円筒部１１５ｂは、内輪１１８に当接している。円筒部１１５ｂは、止めねじ１２５によってねじ軸９４に固定されている。つまり、止めねじ１２５は、ねじ軸９４に対するウォームホイール１１５の相対回転を規制している。

また、可変抵抗器１３０のつまみ１３２は、止めねじ１２６によってねじ軸９４に固定されている。つまり、止めねじ１２６は、ねじ軸９４に対するつまみ１３２の相対回転を規制している。ねじ軸９４の上端面には、マイナス溝のすり割り９４ａが形成されている。ねじ軸９４のすり割り９４ａは、つまみ１３２に形成されたマイナス溝のすり割り１３２ａと同位相である。つまり、つまみ１３２は、すり割り９４ａ、１３２ａの位相を合わせた状態で、ねじ軸９４に固定されている。これにより、すり割り９４ａの角度からねじ軸９４の内部に挿入されたすり割り１３２ａの角度、つまり、つまみ１３２の回転角度を認識することができる。

ねじ軸９４の固定ナット１１６よりも上側には、ナット９５が螺合している。ナット９５は、図１０に示すように、円筒部９５ａと、鍔部９５ｂと、を有する。円筒部９５ａは、図１１に示すように、アライメントテーブル１００に形成された貫通孔１０１に挿入されている。円筒部９５ａの内側には、図８に示すように、ねじ軸９４が配置され、すり割り９４ａなどを確認することができる。

鍔部９５ｂは、円筒部９５ａから半円板状に拡張された部分であり、図１１に示すように、アライメントテーブル１００の背面側に当接する。鍔部９５ｂには、位置決めピン９６が挿入される位置決め孔９５ｂ２が複数形成されている（図１０参照）。位置決めピン９６は、図１１に示すように、アライメントテーブル１００に形成された嵌合孔１０２に嵌合しており、アライメントテーブル１００とナット９５を、ねじ軸９４のスラスト方向と交差した平面方向（具体的にはＸ−Ｚ平面方向）において位置決めする。なお、位置決めピン９６は、鍔部９５ｂ側に取り付けられていてもよい。

また、鍔部９５ｂには、ボルト１２８が螺合する複数のねじ孔９５ｂ１（図１０参照）が形成されている。図１１に示すボルト１２８は、アライメントテーブル１００の正面側からねじ孔９５ｂ１に螺合し、アライメントテーブル１００を鍔部９５ｂに固定している。図９に示すように、円筒部９５ａを挟んで鍔部９５ｂと反対側には、切欠部９５ｃが形成されている。切欠部９５ｃは、ギアボックス１１１の第１収容部１１１Ａとの干渉をさけるために形成されたものであり、第１収容部１１１Ａの短手方向一方側の側壁部及び窪み１１１Ａ２と相似形状を有している。切欠部９５ｃにより、ナット９５は、第１収容部１１１Ａと重複するスラスト方向位置まで移動することができる。これにより、電動アクチュエータ９０のスラスト方向の寸法を小さくでき、図６に示す、ベーステーブル８０とアライメントテーブル１００との隙間に電動アクチュエータ９０（具体的は、第２収容部１１１Ｂ及び直動装置９３）を配置することが可能となる。

上記構成の電動アクチュエータ９０によれば、モータ９１によってウォームシャフト１１０が回転すると、図１１に示すように、ウォームシャフト１１０に噛み合うウォームホイール１１５が回転する。ウォームホイール１１５が回転すると、ウォームホイール１１５に固定されたねじ軸９４が軸回りに回転し、アライメントテーブル１００に固定されたナット９５が、スラスト方向にねじ送りされる。このねじ軸９４のスラスト方向を、図５に示す光軸方向（Ｙ軸方向）に設定することにより、ベーステーブル８０に対してアライメントテーブル１００を近接離反する方向（Ｙ軸方向）に移動させることができる。

図１２は、本発明の第２実施形態におけるナット９５とねじ軸９４の噛み合い部の拡大図である。
図１２に示すように、ナット９５とねじ軸９４との間には、ベーステーブル８０に対してアライメントテーブル１００をＸ−Ｚ平面に対して傾かせるための煽り角調整部として、ラジアル方向の隙間である上述したＴｒと、スラスト方向の隙間量である上述したＴｓとが形成されている。なお、Ｔｒは、Ｔｓをラジアル方向の隙間量に変換したＴｒｓを加算したＴｒｇよりも大きいとよい。

図１３は、本発明の第２実施形態における適切なナット９５とねじ軸９４との隙間量の設定の仕方を説明する説明図である。
図１３に示すように、第２実施形態では、４本のねじ軸９４（直動装置９３）を有するため、上述した式（４）ないし式（９）のねじ軸９４の相互間距離のＬは、それら相互間距離のうち最も長い距離Ｌｍａｘとするとよい。つまり、Ｌ＝Ｌｍａｘとした上式（４）ないし上式（９）の関係を満たすラジアル方向の隙間量を、それぞれの直動装置９３が有しているとよい。これにより、アライメントテーブル１００を傾けた際に、一番寸法が厳しくなる直動装置９３のナット９５とねじ軸９４の隙間量を基準に、それぞれの直動装置９３の隙間量が設定されるので、安全サイドでアライメント調整を行うことができる。

図１１に戻り、アライメントテーブル１００の背面側には、ベーステーブル８０に対して離反する方向にアライメントテーブル１００を付勢する付勢部材１５１が配置されている。付勢部材１５１は、圧縮したコイルバネからなり、ボルト１５０の周囲に配置されている。ボルト１５０は、アライメントテーブル１００の正面側から挿入孔１０３に挿入され、ベーステーブル８０に螺合している。付勢部材１５１は、上述したねじ軸９４とナット９５とのガタによるアライメントテーブル１００のガタツキを抑制することができる。

挿入孔１０３には、孔部１０３ａと、座ぐり１０３ｂが形成されている。孔部１０３ａとボルト１５０との間、座ぐり１０３ｂとボルト１５０との間には、ラジアル方向に隙間が形成されている。この隙間は、上述したねじ軸９４とナット９５との隙間よりも大きく、ねじ軸９４とナット９５との隙間を利用したベーステーブル８０に対するアライメントテーブル１００の傾きを許容している。すなわち、ボルト１５０は、アライメントテーブル１００を固定するものではなく、付勢部材１５１の付勢によるアライメントテーブル１００の抜け止めとして機能している。

続いて、上記構成の電動アクチュエータ９０を用いた、電動アライメント装置２のアライメント動作（アライメント作業）について説明する。

図５に示すように、電動アライメント装置２は、アライメントテーブル１００を支持する複数の電動アクチュエータ９０を備えている。この電動アライメント装置２によれば、例えば、アライメントテーブル１００の取付孔１００ａを挟んで上下に配置された電動アクチュエータ９０を駆動させることで、レンズ２００のＸ軸回りの煽り角を調整することができる。また、電動アライメント装置２は、アライメントテーブル１００の取付孔１００ａを挟んで左右に配置された電動アクチュエータ９０を駆動させることで、レンズ２００のＺ軸回りの煽り角を調整することができる。

さらに、電動アライメント装置２は、取付孔１００ａの対角線２０２上に配置された電動アクチュエータ９０を駆動させることで、対角線２０２と直交する、レンズ２００の対角線２０３回りの煽り角を調整することもできる。また、電動アライメント装置２は、取付孔１００ａの対角線２０３上に配置された電動アクチュエータ９０を駆動させることで、対角線２０３と直交する、レンズ２００の対角線２０２回りの煽り角を調整することもできる。

加えて、電動アライメント装置２は、アライメントテーブル１００の取付孔１００ａの周囲４箇所に配置された全ての電動アクチュエータ９０を同期して駆動させ、ベーステーブル８０に対しアライメントテーブル１００を近接離反させることで、レンズ２００のフォーカスを調整することができる。

このように、上述した本実施形態によれば、ベーステーブル８０と、ベーステーブル８０に取り付けられた複数の電動アクチュエータ９０と、複数の電動アクチュエータ９０に支持されたアライメントテーブル１００と、を備え、複数の電動アクチュエータ９０のそれぞれは、ベーステーブル８０に対して近接離反する方向にアライメントテーブル１００を駆動する直動装置９３を有する、という構成を採用することによって、従来、手動で行っていたレンズ２００のアライメント作業を電動アクチュエータ９０によって電動化すると共に、高精度の直動装置９３の送りによって、高精度のアライメント作業を容易に行うことができる。例えば、作業者は、スクリーンに投影された画像を見ながら、リモコン操作などで簡単にアライメント作業をすることが可能となる。これにより、このアライメント作業にねじ回しなどの熟練性を要求されずに済み、また、プロジェクタなどに組み込まれた後であってもアライメント作業を行うことができるようになる。

また、本実施形態では、直動装置９３は、図１１に示すように、アライメントテーブル１００に固定されたナット９５と、ナット９５を、ベーステーブル８０に対して近接離反するスラスト方向に駆動するねじ軸９４と、を有する。この構成によれば、ねじ軸９４によるナット９５のねじ送りによって、ベーステーブル８０に対してアライメントテーブル１００を高精度で移動させることができる。

また、本実施形態では、図１２に示すように、ねじ軸９４とナット９５との間には、ベーステーブル８０に対してアライメントテーブル１００を傾かせるための煽り角調整部として、ラジアル方向の隙間量Ｔｒが設定されている。このＴｒを算出する変数の１つのねじ軸９４の相互間距離Ｌは、本実施形態のように、ねじ軸９４が４本ある場合、それら相互間距離のうち最も長い距離Ｌｍａｘとするとよい。この構成によれば、安全サイドでナット９５とねじ軸９４のラジアル方向の隙間量を設定できるので、レンズ２００のあらゆる煽り角に適した調整が可能となる。なお、ねじ軸９４が３本、５本以上ある場合でも同様に、Ｌはそれら相互間距離のうち最も長い距離Ｌｍａｘとするとよい。

また、本実施形態では、図１１に示すように、ベーステーブル８０に対して離反する方向にアライメントテーブル１００を付勢する付勢部材１５１を有する。この構成によれば、ねじ軸９４とナット９５との間に設定した隙間による、アライメントテーブル１００のガタツキを防止することができる。

また、本実施形態では、アライメントテーブル１００とナット９５を、スラスト方向と交差した平面方向（ラジアル方向）において位置決めする位置決めピン９６を有する。この構成によれば、ナット９５をアライメントテーブル１００に固定する際の、平面方向の位置ずれを防止できる。このため、ナット９５の平面方向の位置ずれによる、ねじ軸９４とナット９５との間に設定したラジアル方向の隙間量であるＴｒの消費を防止できる。つまり、ナット９５の位置ずれを、隙間量のＴｒで吸収せずに済むため、アライメントテーブル１００を適切に傾かせることができる。

また、本実施形態のレンズアライメントシステム１は、光を投射するレンズ２００の煽り角、及び、該レンズ２００のフォーカスの少なくともいずれか一方を調整する電動アライメント装置２と、電動アライメント装置２を支持し、該電動アライメント装置２を、少なくとも光の光軸方向と直交する２軸直交方向に移動させる電動レンズシフト装置３と、を備える。この構成によれば、レンズアライメントの自動化が可能になる。例えば、プロジェクタに内臓のカメラでスクリーンに投影された投影画像を撮影し、電動アライメント装置２の煽り調整を自動化すると共に、電動レンズシフト装置３のレンズシフトと組み合わせることにより、プロジェクタの設置作業を自動化することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、電動アクチュエータ９０が４個設けられる形態について説明したが、電動アクチュエータ９０は３個（つまり、ねじ軸９４が３本）以上あればよい。なお、電動アクチュエータ９０が２個であっても、一方向の煽り角の調整（例えば、水平方向の煽り角の調整のみ）は可能である。

また、例えば、上記実施形態では、直動装置９３として、ねじ軸９４によってナット９５をねじ送りする形態について説明したが、直動装置９３はこの形態に限定されない。例えば、直動装置９３は、転動体が介在するボールねじなどであってもよい。また、電動アクチュエータ９０は、回転モータを駆動源とする構成のみならず、リニアモータを駆動源とする構成であってもよいし、圧電素子（ピエゾ素子）などの他の電力を力に変換する素子を駆動源としてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、電動レンズシフト装置３が光軸方向と直交する２軸直交方向に電動アライメント装置２を移動させる形態について説明したが、Ｙ軸方向のリニアガイド６０を追加し、電動レンズシフト装置３が光軸方向を含む３軸直交方向に電動アライメント装置２を移動させる形態であってもよい。また、電動レンズシフト装置３から駆動部を取り外し、手動のレンズシフト装置としても構わない。

また、例えば、上記実施形態では、直動装置９３が、アライメントテーブル１００（一方）に固定したナット９５を、ベーステーブル８０（他方）に対して近接離反させる形態について説明したが、ナット９５をベーステーブル８０に固定し、そのナット９５をアライメントテーブル１００に対して近接離反させる形態であってもよい。また、この場合、ナット９５を位置決めする位置決めピン９６は、ベーステーブル８０側に取り付けてもよい。

１…レンズアライメントシステム、２…電動アライメント装置（アライメント装置）、３…電動レンズシフト装置（レンズシフト装置）、８０…ベーステーブル、９０…電動アクチュエータ、９１…モータ、９３…直動装置、９４…ねじ軸、９５…ナット、１００…アライメントテーブル

Claims (6)

1. ベーステーブルと、
   前記ベーステーブルに取り付けられた複数の直動装置と、
   前記複数の直動装置に支持されたアライメントテーブルと、を備え、
   前記複数の直動装置のそれぞれは、
   前記ベーステーブル及び前記アライメントテーブルの一方に固定されたナットと、
   前記ナットを、前記ベーステーブル及び前記アライメントテーブルの他方に対して近接離反する方向に移動させるねじ軸と、を備え、
   前記ねじ軸の外径をＭ、前記ねじ軸の相互間距離をＬ、前記ベーステーブルに対する前記アライメントテーブルの傾きをθ、前記ねじ軸に対する前記ナットのスラスト方向のかかり長さをＮ、前記ナットと前記ねじ軸とのラジアル方向の隙間量をＴｒとしたときに、
   Ｔｒ＞（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθ
   の関係を満足する、ことを特徴とするアライメント装置。
2. さらに、前記ねじ軸に対する前記ナットのラジアル方向の引っかかり高さをＨ１、前記ねじ軸のねじ山角度をΦとしたときに、
   Ｔｒ＞（Ｍ＋Ｌ）（１−ｃｏｓθ）＋Ｎｓｉｎθ＋Ｈ１ｓｉｎθ／ｔａｎΦ
   の関係を満足する、ことを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
3. 前記Ｌは、前記ねじ軸が３本以上ある場合、それら相互間距離のうち最も長い距離とされている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント装置。
4. 前記直動装置は、前記ねじ軸を回転させるモータを備える電動アクチュエータである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメント装置。
5. 前記ベーステーブルに対して近接あるいは離間する方向に前記アライメントテーブルを付勢する付勢部材を有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアライメント装置。
6. 光を投射するレンズの煽り角、及び、該レンズのフォーカスの少なくともいずれか一方を調整する請求項１〜５のいずれか一項に記載のアライメント装置と、
   前記アライメント装置を支持し、該アライメント装置を、少なくとも前記光の光軸方向と直交する２軸直交方向に移動させるレンズシフト装置と、を備える、ことを特徴とするレンズアライメントシステム。

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