JP3654698B2

JP3654698B2 - 位置調整装置および液晶プロジェクタ装置

Info

Publication number: JP3654698B2
Application number: JP04174096A
Authority: JP
Inventors: 富夫神津
Original assignee: チノン株式会社
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JPH09230072A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被位置決め部材の位置を平面上で微調整する位置調整装置およびこの位置調整装置を用いた液晶プロジェクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、実開平５−１５０３５号公報記載の液晶プロジェクタ装置に用いられた位置調整装置が知られている。この構成は、液晶表示セルの取り付け位置を調整するために、矩形状の固定フレームと、液晶表示セルが取り付けられた矩形状の調整板とを備えている。そして、この調整板は、固定フレームの内側に位置して、１個あるいは複数個のコイルスプリングにより固定フレームの１か所の角部に向かって引っ張る方向に付勢されているとともに、この角部に隣接する垂直な１辺に螺合して内側に突設された１個の調整用シャフトと、この角部に隣接する水平な１辺に螺合して内側に突設された２個の調整用シャフトとに当接されて支持されている。そして、これら３個の調整用シャフトをそれぞれ適宜回転させて進退させることにより、液晶表示セルの取り付け位置を調整するようになっている。すなわち、固定フレームの垂直な辺に取り付けられた１個の調整用シャフトを進退することにより、水平方向（Ｘ軸方向）の取り付け位置が調整され、固定フレームの水平な辺に取り付けられた２個の調整用シャフトを同時に進退することにより、垂直方向（Ｙ軸方向）の取り付け位置が調整されるとともに、これら調整用シャフトをそれぞれ別個に進退させることにより、ＸＹ平面上での回転方向（θ方向）の調整が行われるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、調整用シャフトが調整板に当接し、調整用シャフトの動きが直接的に液晶表示セルに伝わるため、位置を調整する際には調整用シャフトを高い精度で動かす必要があり、調整作業が煩雑になるとともに、液晶表示セルを滑らかに移動させるためには、調整用シャフトと調整板との当接面の精度を向上する必要があり、製造コストが上昇する問題を有している。特に、複数の液晶表示セルを用いた液晶プロジェクタ装置においては、各液晶表示セルを液晶画素のピッチである１０μｍ〜２０μｍの精度で調整する必要があり、すなわち、各調整用シャフトを１０μｍ〜２０μｍの精度で進退させる必要があるため、調整作業が困難になる問題を有している。また、液晶表示セルを取り付けた調整板には、水平方向および垂直方向でそれぞれ一側方からのみの対称でない力が加わるため、温度、あるいは固定枠に加わる応力の変化などにより、調整板の位置が微妙に変化する。このため、液晶プロジェクタ装置が実際に使われる状態で、液晶表示板が適切に位置するように調整を行うことが困難である問題を有している。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、被位置決め部材の位置を正確かつ容易に微調整できる位置調整装置およびこの位置調整装置を用いた液晶プロジェクタ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の位置調整装置は、被位置決め部材の対称位置を支持する保持部、これら保持部から前記被位置決め部材に対して互いに対称方向に延設された弾性変形可能な腕部、およびこれら腕部にそれぞれ設けられた受部を備えた支持体と、前記各腕部を押動する押動体と、これら押動体を進退可能に支持する固定部とを具備したものである。
【０００６】
そして、この構成では、各押動体を進退させることにより、受部を押動する力が腕部を介して保持部に伝わり、被位置決め部材が円滑に移動して位置が調整される。そして、保持部および腕部は被位置決め部材に対して対称に設けられ、各腕部は弾性変形可能であるため、一方の腕部に力を加えると、反対側の腕部が移動を抑制する方向に弾性的に力を加え、被位置決め部材の移動量を抑制する。そこで、被位置決め部材の位置の微調整が容易になる。
【０００７】
請求項２記載の位置調整装置は、請求項１記載の位置調整装置において、腕部は、各保持部からそれぞれ対をなして対称方向に延設されたものである。
【０００８】
そして、この構成では、各腕部が各保持部からそれぞれ対をなして対称方向に延設されたので、押動部によりこれら腕部の受部を押動することにより、被位置決め部材が円滑に移動して位置が容易に調整される。
【０００９】
請求項３記載の位置調整装置は、請求項１または２記載の位置調整装置において、各腕部は、環境変化に対する物性を互いに同一としたものである。
【００１０】
そして、この構成では、各腕部は、被位置決め部材に対して対称に設けられ、さらに、環境変化に対する物性を互いに同一としたので、外部の環境が変化した場合にも、各腕部から被位置決め部材に加わる力の割合は変化せず、被位置決め部材が安定して支持される。
【００１１】
請求項４記載の液晶プロジェクタ装置は、請求項１ないし３いずれか記載の複数の位置調整装置と、これら位置調整装置に取り付けられた被位置決め部材としての液晶表示板とを具備したことを特徴とするものである。
【００１２】
そして、この構成では、複数の液晶表示板の位置が容易に正確に位置合わせされるので、調整作業が容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の位置調整装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１において、11は位置調整装置で、この位置調整装置11は、被位置決め部材としての液晶表示板12を支持し、図示しない液晶プロジェクタ装置に複数、例えば３個備えられている。そして、これら位置調整装置11は、液晶表示板12がランプと投影レンズとの間の光軸上に位置するように配置され、各液晶表示板12を透過した光線を合成してカラーの画像を投影するようになっている。
【００１５】
そして、各位置調整装置11は、固定部としての固定枠15、この固定枠15の内側に位置する移動枠16、この移動枠16の両側部から一体に延設された一対の支持体17、および固定枠15に支持されて移動枠16を支持する押動体としての４個の調整シャフト18などから構成されている。
【００１６】
すなわち、固定枠15は、略八角形枠状をなし、光軸方向に直交するＸＹ平面に沿って配置されている。そして、この固定枠15には、垂直なＸ軸および水平なＹ軸に対して約４５度傾斜した４辺から、それぞれ光軸方向に沿って設けられた取付片部21が設けられ、各取付片部21には、それぞれねじ孔21a が形成されている。
【００１７】
また、移動枠16は、略四角形枠状をなし、内側に液晶表示板12が固定されている。
【００１８】
そして、両側の支持体17は、移動枠16の両側の垂直な面の外側にそれぞれ一体に設けられた保持部24と、これら保持部24から略上下方向に延設された腕部25と、これら腕部25の先端部に設けられた半球面状に凹設された受部26とを備え、液晶表示板12の中心に対し、ＸＹ平面上において、Ｘ軸およびＹ軸に対して線対称かつ移動枠16の中心に対して回転対称の同一形状に形成されている。すなわち、両側の支持体17は、同一の材質にて線対称かつ回転対称に形成され、温度など環境変化に対する物性が同一となるように形成されている。
【００１９】
また、各腕部25は、板ばね状に弾性変形可能であり、保持部24から外側方に向かって緩やかな弧状に延設された後、内側に向かって湾曲されている。さらに、これら腕部25の先端部に設けられた受部26は、それぞれ固定枠15のねじ孔21a にほぼ対向し、垂直なＸ軸および水平なＹ軸に対して約４５度傾斜した方向に向かって、それぞれ移動枠16の角部の近傍に設けられている。
【００２０】
さらに、各調整シャフト18には、ドライバーなどの治具に係合される頭部31と、この頭部31から延設されねじ溝が刻設された軸部32と、この軸部32の先端部に形成された球状の押動部33とが設けられ、この押動部33を内側すなわち液晶表示板12側に向けた状態で、軸部32が固定枠15のねじ孔21a に螺合されている。そして、この状態で、各調整シャフト18の押動部33が、各支持体17の受部26に、支点となるように摺動可能に嵌合し、これら調整シャフト18および支持体17を介して、固定枠15に移動枠16すなわち液晶表示板12が支持されている。また、この状態で、各腕部25の付勢力が釣り合い、液晶表示板12は４本の腕部25に弾性的に支持された状態になっている。
【００２１】
そして、このように構成された位置調整装置11は、各調整シャフト18を適宜移動させ、内側への突出長を変えて各支持体17の受部26を前後に押動することにより、各支持体17の板ばね状の腕部25を介して移動枠16を移動させ、液晶表示板12の位置調整を行う。
【００２２】
すなわち、図２に示すように、水平方向（矢印ｘ方向）に液晶表示板12を移動させる際は、例えば、液晶表示板12の一側に位置する上下の調整シャフト18を回動操作し、互いに同じ量だけ進退させる。すると、押動部33およびこの押動部33に押動される受部26は水平方向のＸ軸に対して約４５度の角度をもって移動する。このとき、調整シャフト18および一側の支持体17の上下に位置する腕部25，25は水平方向のＸ軸に対して互いに対称の形状で、かつ、互いに対称に移動、変形するため、垂直方向の力の成分は相殺され、水平方向の力の成分だけが移動枠16に伝わり、液晶表示板12が水平方向に移動する。
【００２３】
また、この時、液晶表示板12の他側に位置する上下の調整シャフト18は固定されており、この固定された調整シャフト18に支持された支持体17の各腕部25は、弾性変形しながら液晶表示板12を押し戻す方向に付勢力を加える。このため、一側の調整シャフト18の水平方向の移動量に対して、実際に液晶表示板12が水平方向に移動する量は小さく、約２分の１となり、液晶表示板12の位置の微調整が可能になる。
【００２４】
また、図３に示すように、垂直方向（矢印ｙ方向）に液晶表示板12を移動させる際は、例えば、液晶表示板12の下側に位置する両側の調整シャフト18を回動操作し、互いに同じ量だけ進退させる。すると、図２に示す場合と同様に、調整シャフト18および両側の支持体17，17の下側に位置する腕部25，25は、垂直方向のＹ軸に対して互いに対称の形状で、かつ、互いに対称に移動、変形するため、水平方向の力の成分は相殺され、垂直方向の力の成分だけが移動枠16に伝わり、液晶表示板12が垂直方向に移動する。
【００２５】
さらに、図４に示すように、液晶表示板12の対角線上に位置する調整シャフト18を回動操作し、互いに同じ量だけ進退させることにより、液晶表示板12を、ほぼ光軸すなわち液晶表示板12の中心を回転軸として矢印θ方向に回転させることができる。すると、調整シャフト18および各支持体17の腕部25は、水平方向のＸ軸および垂直方向のＹ軸に対して互いに対称の形状で、かつ、互いに対称に移動、変形するため、対称点となる回転軸において垂直方向および水平方向の力の成分は相殺され、液晶表示板12がＸＹ平面上で回転移動する。また、この回転移動の際にも、固定された調整シャフト18に支持された各腕部25は、弾性変形しながら液晶表示板12を押し戻す方向に付勢力を加えるため、調整シャフト18の移動量に対して実際に液晶表示板12が回転移動する量は小さく、約２分の１となり、液晶表示板12の位置の微調整が可能になる。
【００２６】
このように、本実施の形態では、液晶表示板12を弾性変形可能な腕部25で挟んで支持し、これら腕部25を調整シャフト18で支持したため、各調整シャフト18をそれぞれ適宜回転操作してバランス良く進退させることにより、液晶表示板12を、ＸＹ平面上において、水平方向（Ｘ）、垂直方向（Ｙ）、および回転方向（θ）に移動させ、位置を調整することができる。
【００２７】
そして、これら調整シャフト18の動きは、直接的には液晶表示板12に伝わらず、弾性変形可能な支持体17の腕部25を介して伝わるため、調整シャフト18の移動量に対して液晶表示板12が移動する量を小さくし、調整の精度を向上できるとともに、液晶表示板12の動きを滑らかにして、調整作業を容易にすることができる。そこで、複数の液晶表示板12を用いた液晶プロジェクタ装置において、各液晶表示板12を液晶画素のピッチである１０μｍ〜２０μｍの精度で光学系の正しい位置に容易に調整でき、調整作業を容易にして、製造コストを低減できるとともに、精度の高い投影画像を得ることができる。すなわち、光学系の正しい位置とは、光軸上での投影レンズからの距離、光軸に対する角度（垂直度）、および光軸に垂直な面（ＸＹ平面）内での位置（Ｘ，Ｙ，θ）の要素があるが、本実施の形態によれば、これらの調整の中でも調整の難しい光軸に垂直な面内における水平方向（Ｘ）、垂直方向（Ｙ）、回転角（θ）について、容易に正確に調整することができる。
【００２８】
また、調整すなわち液晶表示板12を移動させた後でも、対称性はほとんど失われず、常に４点で液晶表示板12を支持して固定できるとともに、これら４点に加わる力および液晶表示板12を支持する部分に加わる力は互いに等しくなり、安定性を良好にすることができる。
【００２９】
さらに、両側の支持体17の各腕部25は、移動枠16の中心すなわち液晶表示板12の中心に対して水平方向かつ垂直方向に線対称および回転対称に形成され、温度など環境変化に対する物性が互いに同一となっている。そこで、温度の変化、あるいは固定枠15の応力の変化など、外部の環境が変化した場合にも、各腕部25から液晶表示板12に加わる力の割合は変化しないとともに、変化量は４本の腕部25に分散されるため、例えば液晶プロジェクタ装置を実際に使用する状態においても、正確に位置決めされた液晶表示板12の位置を保持することができる。
【００３０】
また、各調整シャフト18は、液晶表示板12の垂直、水平方向に対して約４５度傾斜して設けられているため、１つの調整シャフト18を進退させることにより、水平方向と垂直方向との両方向の成分を調整することができる。そこで、最小の調整要素により、最大の調整能力を発揮することができる。
【００３１】
なお、上記の実施の形態では、両側の支持体17の合計４個の腕部25について、それぞれ進退可能な調整シャフト18により支持したが、例えば、１個の腕部25を固定し、あるいは支点で回転可能に軸支し、他の３個の腕部25を調整シャフトで進退させて、調整作業を容易にすることもできる。
【００３２】
次に、図５を参照して第２の実施の形態の位置調整装置31を説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
この位置調整装置31は、固定部としての固定枠35、この固定枠35の内側に位置する移動枠36、この移動枠36の両側部から一体に延設された一対の支持体37、固定枠35に支持された押動体としての３個の調整シャフト38、およびこれら調整シャフト38と支持体37とを連結する３個の連結部材39，40，40などから構成されている。
【００３４】
すなわち、固定枠35は、略四角形枠状をなし、光軸方向に直交するＸＹ平面に沿って配置されている。また、移動枠36は、略四角形枠状をなし、内側に液晶表示板12が固定されている。
【００３５】
そして、両側の支持体37は、移動枠36の両側の垂直な面の外側にそれぞれ一体に設けられた保持部44と、これら保持部44から略上下方向に延設された腕部45と、これら腕部45の先端部に設けられた受部としての軸部46とを備え、液晶表示板12の中心に対し、ＸＹ平面上において、Ｘ軸およびＹ軸に対して線対称かつ移動枠36の中心に対して回転対称の同一形状に形成されている。すなわち、両側の支持体37は、同一の材質にて線対称かつ回転対称に形成され、温度など環境変化に対する物性が同一となるように形成されている。また、各腕部45は、板ばね状に弾性変形可能であり、保持部44から外側方に向かって緩やかな弧状に延設された後、内側に向かって湾曲されている。さらに、これら腕部45の先端部に設けられた軸部46は、光軸に沿った方向を軸方向とし、それぞれ移動枠36の角部の近傍に設けられている。そして、これら４個の軸部46の中で、図中左上に位置する１個の軸部46は、固定枠35に回転自在に軸支されている一方、他の３個の軸部46は、それぞれ連結部材39，40，40の作用点となる作用点部39a ，40a ，40a に回転自在に軸支されている。
【００３６】
また、これら連結部材39，40，40は、それぞれ３角形板状などをなし、作用点部39a ，40a ，40a の他、固定枠35に回転自在に軸支される支点部39b ，40b ，40b と、ねじ孔を形成したナット体48を回転自在に支持する力点部39c ，40c ，40c とが設けられている。そして、上側に位置する１個の連結部材39では、三角形の鈍角に近い角部の近傍に位置して、作用点部39a と支点部39b とが配置されているとともに、鋭角の角部の近傍に位置して力点部39c が設けられている。一方、下側に位置する２個の連結部材40では、支点部40b 、作用点部40a 、力点部40c が順に一直線上に配置され、かつ、作用点部40a は支点部40b の近傍に配置されている。また、３個の連結部材39，40，40において、作用点部39a ，40a ，40a 、支点部39b ，40b ，40b 、力点部39c ，40c ，40c 間の距離は互いに等しく、力点部39c ，40c ，40c に加わった力は、同一の割合で作用点部39a ，40a ，40a に伝わるようになっている。
【００３７】
さらに、各調整シャフト38には、ドライバーなどの治具に係合される頭部51と、この頭部51から延設され先端側にねじ溝が刻設された軸部52と、この軸部52を回転自在に支持する軸受部53とが設けられている。そして、これら調整シャフト38は、軸受部53が固定枠35に回転軸53a を中心に回転自在に軸支されているとともに、軸部52が各連結部材39，40，40のナット体48のねじ孔に螺合されている。また、この状態で、各調整シャフト38の頭部51は、上側方に向くように配置されている。さらに、各連結部材39，40，40の支点部39b ，40b ，40b と力点部39c ，40c ，40c との間の距離は、支点部39b ，40b ，40b と各調整シャフト38の軸受部53の回転軸53a との間の距離に等しく、これら３点で構成される二等辺三角形の底辺の位置に、各調整シャフト38の軸部52が位置している。
【００３８】
そして、この状態で、各調整シャフト38を適宜回動操作することにより、上記二等辺三角形の底辺の長さが変化し、この角度分だけ各連結部材39，40，40が回動する。すなわち、各連結部材39，40，40の力点部39c ，40c ，40c が押動されて支点部39b ，40b ，40b を中心として回動し、作用点部39a ，40a ，40a が支持体37の腕部45の先端部に設けた軸部46を押動して、第１の実施の形態と同様に、液晶表示板12を水平方向（Ｘ）、垂直方向（Ｙ）、さらには回転方向（θ）に移動できるようになっている。
【００３９】
そして、この第２の実施の形態では、３個のねじである調整シャフト38を回動操作するのみで、液晶表示板12を水平方向（Ｘ）、垂直方向（Ｙ）、および回転方向（θ）の位置調整が可能であり、短い時間で調整作業を完了することができる。特に、各調整シャフト38は、頭部51がすべて上側方を向いているため、１方向からの作業により調整を行うことが可能で、調整作業を容易にすることができる。
【００４０】
また、各連結部材39，40，40の支点部39b ，40b ，40b と力点部39c ，40c ，40c との間の距離に対して、支点部39b ，40b ，40b と作用点部39a ，40a ，40a との間の距離が短く設計されているため、第１の実施の形態に比べて、さらに調整シャフト38の回転操作の操作量に対する液晶表示板12の位置の変化量が小さくなり、精度の高い調整を行うことができる。
【００４１】
さらに、調整シャフト38の進退による力は、弾性変形可能な腕部45を介して伝わり、直接には液晶表示板12に力が加わらないため、滑らかに調整の操作を行うことができる。そして、互いに対称な形状の４本の弾性変形可能な腕部45により、液晶表示板12を互いに均等な力で安定して支持することができる。
【００４２】
また、温度や外部の応力の変化による力が加わった場合にも、互いに対称な形状の４本の弾性変形可能な腕部45により、互いに均等に力が分散して吸収されるため、液晶表示板12の位置の変化が抑制され、所定の位置に保持することができる。
【００４３】
さらに、各連結部材39，40，40の支点部39b ，40b ，40b と力点部39c ，40c ，40c との間の距離は、支点部39b ，40b ，40b と各調整シャフト38の軸受部53の回転軸53a との間の距離に等しく、これら３点で構成される二等辺三角形の底辺の位置に、各調整シャフト38の軸部52が位置しているため、調整シャフト38の回転に伴い変位する支点部39b ，40b ，40b 、力点部39c ，40c ，40c 、軸受部53の回転軸53a がなす角の変化の割合が小さくなり、ナット体48のねじ孔に螺合する各調整シャフト38の回転を調整範囲の全体にわたり円滑にすることができる。
【００４４】
また、上記の各実施の形態では、移動枠16，36と支持体17，37とを一体に形成したが、これら移動枠と各支持体とを別体に形成することもできる。
【００４５】
さらに、上記の各実施の形態では、位置調整装置11，31を液晶プロジェクタ装置に用いた例を説明したが、本発明は、例えば、顕微鏡などの精密な測定装置、あるいは、精密な加工装置など、ある平面内での水平方向（Ｘ）、垂直方向（Ｙ）、回転方向（θ）の精密な位置調整が必要な構成に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の位置調整装置によれば、各押動体を進退させることにより、受部を押動する力が腕部を介して保持部に伝わり、被位置決め部材を円滑に移動させ位置を調整することができる。そして、保持部および腕部を被位置決め部材に対して対称に設け、各腕部を弾性変形可能としたため、一方の腕部に力を加えると、反対側の腕部が移動を抑制する方向に弾性的に力を加え、被位置決め部材の移動量を抑制して、被位置決め部材の位置を容易に微調整することができる。
【００４７】
請求項２記載の位置調整装置によれば、請求項１記載の効果に加え、各腕部を各保持部からそれぞれ対をなして対称方向に延設したため、押動部によりこれら腕部の受部を押動することにより、被位置決め部材を円滑に移動させ位置を容易に調整することができる。
【００４８】
請求項３記載の位置調整装置によれば、請求項１または２記載の効果に加え、各腕部は、被位置決め部材に対して対称に設けられ、さらに、環境変化に対する物性を互いに同一としたので、外部の環境が変化した場合にも、各腕部から被位置決め部材に加わる力の割合は変化せず、被位置決め部材を安定して支持することができ、調整作業を容易にすることができる。
【００４９】
請求項４記載の液晶プロジェクタ装置によれば、請求項１ないし３いずれか記載の複数の位置調整装置に被位置決め部材としての液晶表示板とを取り付けており、複数の液晶表示板の位置を容易に正確に位置合わせできるため、調整作業を容易にして、製造コストを低減できるとともに、精度の高い投影画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置調整装置の一実施の形態を示す正面図である。
【図２】同上位置調整装置のＸ軸方向に沿った調整動作を説明する説明図である。
【図３】同上位置調整装置のＹ軸方向に沿った調整動作を説明する説明図である。
【図４】同上位置調整装置のθ方向に回転する調整動作を説明する説明図である。
【図５】本発明の位置調整装置の他の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
11 位置調整装置
12 被位置決め部材としての液晶表示板
15 固定部としての固定枠
17 支持体
18 押動体としての調整シャフト
24 保持部
25 腕部
26 受部

Claims

被位置決め部材の対称位置を支持する保持部、これら保持部から前記被位置決め部材に対して互いに対称方向に延設された弾性変形可能な腕部、およびこれら腕部にそれぞれ設けられた受部を備えた支持体と、
前記各腕部を押動する押動体と、
これら押動体を進退可能に支持する固定部と
を具備したことを特徴とする位置調整装置。
腕部は、各保持部からそれぞれ対をなして対称方向に延設された
ことを特徴とする請求項１記載の位置調整装置。
各腕部は、環境変化に対する物性を互いに同一とした
ことを特徴とする請求項１または２記載の位置調整装置。
請求項１ないし３いずれか記載の複数の位置調整装置と、
これら位置調整装置に取り付けられた被位置決め部材としての液晶表示板と
を具備したことを特徴とする液晶プロジェクタ装置。