JP3963928B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

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この発明は、レンズシフト機構を有する投写型映像表示装置に関する。
図8は3板式カラー液晶プロジェクタの光学系を例示した図である。光源101の発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ102へと導かれる。
インテグレータレンズ102は一対のレンズ群にて構成されており、個々のレンズ対が光源101から出射された光を液晶ライトバルブ111,112,113の全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ102を経た光は、第1ダイクロイックミラー103へと導かれる。
第1ダイクロイックミラー103は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン(緑
+青)の波長帯域の光を反射する。第1ダイクロイックミラー103を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー104にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー104にて反射された赤色光はコンデンサレンズ108を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ111を透過することによって光変調される。一方、第1ダイクロイックミラー103にて反射したシアンの波長帯域の光は、第2ダイクロイックミラー105に導かれる。
第2ダイクロイックミラー105は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第2ダイクロイックミラー105にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ109を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ112に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第2ダイクロイックミラー105を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー106,107、及びコンデンサレンズ110を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ113に導かれ、これを透過することによって光変調される。
各液晶ライトバルブ111,112,113は、入射側偏光板と、一対のガラス基板(画素電極や配向膜を形成してある)間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶ライトバルブ111,112,113を経ることで変調された変調光(各色映像光)は、ダイクロイックプリズム114によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズユニット115によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
図9は上記投写レンズユニット115を上下方向に移動させるためのレンズシフト機構を示した斜視図である。このレンズシフト機構により、液晶プロジェク本体をそのままに投写映像を上下に移動させたり、投写映像が台形状になるのを軽減することができる。
投写レンズユニット115が固定される移動ベース121の四隅には滑り軸受け121aが設けられており、これら滑り軸受け121aにガイドシャフト122が挿通され、移動ベース121はガイドシャフト122に沿って上下方向に案内される。移動ベース121の側部には板部材121bが固着されている。この板部材121bにはねじ穴が形成されており、このねじ穴に昇降シャフト123の雄ねじ部123aが螺合されている。ねじシャフト123はその回転のみが許され、上下移動等が生じないように軸受け124によって上部及び下部が支持されている。前記軸受け124や前記ガイドシャフト122は固定ベース129に固定されている。ねじシャフト123の下端部にはウオームギア125が固着されており、このウオームギア125にモータ127の回転軸に固着されたウオームねじ126が螺合している。前記モータ127の回転軸が回転することでねじシャフト123が回転して板部材121bが昇降し、この板部材121bに連結されている移動ベース121が昇降する。
上記レンズシフト機構においては、移動ベース121の昇降を円滑に行なうために、ガイドシャフト122はステンレス鋼などの金属製で滑らかに研削されたものが用いられ、また、軸受け121aはポリアセタール(POM)などの樹脂やオイルレスベアリングを用いている。しかしながら、移動ベース121の昇降時の軸振れを低減するためには、ガイドシャフト122と軸受け121aの隙間を少なくする必要があり、更に、移動ベース121の基準面から4個の軸受け121aまでの寸法と平行度、及び固定ベース129の基準面からガイドシャフト122までの寸法と平行度に高い精度が求められることになり、これらの公差を小さくしていくと、部品のばらつき、及び累積誤差によって移動ベース121の昇降が円滑に行なわれないことが生じる。
そして、上記従来構成のレンズシフト機構によって投写レンズユニット115の上下左右の移動を実現しようとすれば、移動ベース121、ガイドシャフト122、滑り軸受け121a、ねじシャフト123等の構成要素が昇降用と左右シフト用の2組必要になり、部品点数の増加、重量の増大、組立作業性の低下といった問題を招いてしまう。
この発明は、上記の事情に鑑み、投写レンズユニットを上下左右にシフトさせることとする場合でも構造の複雑化は生じにくく、また、シフト操作も容易であるレンズシフト機構及びこのレンズシフト機構を備えた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段は、映像投写を行なう投写レンズユニットをその光軸に対して直交する上下方向あるいは左右方向にシフトさせるレンズシフト機構を備えた投写型映像表示装置において、前記レンズシフト機構は、シャーシに固定された略矩形板状の第2固定側板材と、第2固定側板材に相対向して配置された略矩形板状の第1固定側板材と、第1固定側板材と第2固定側板材との間に摺動自在に配置された略矩形板状のレンズ取付部材と、第1固定側板材に形成された挿通穴を介してレンズ取付部材に固定される投写レンズユニットと、レンズ取付部材を第1固定側板材あるいは第2固定側板材に押圧し、レンズ取付部材の位置保持と位置移動とを可能とするように押圧力が設定された押圧手段と、光軸方向から見て第1固定側板材の、投写レンズユニットが挿入される側に配置され、レンズ取付部材をシフトさせると共に、シフトさせる方向に操作するダイヤルを備えた駆動機構とを備えていることを特徴とする。
上記構成においては、従来構成のレンズシフト機構におけるガイドシャフト、
滑り軸受けなどが不要であるため、投写レンズユニットを上下左右にシフトさせることとする場合でも構造の複雑化は生じにくい。しかも、前記シフト方向に合致した方向に操作されるダイヤルと、このダイヤルの操作力を受けて前記レンズ取付部材をダイヤル操作方向に移動させる駆動機構を設けたので、投写レンズユニットを右方向にシフトさせたければダイヤルに対して右方向の操作力を加えればよく、また、投写レンズユニットを上方向にシフトさせたければダイヤルに対して上方向の操作力を加えればよいことになり、利用者は違和感なくレンズシフト操作を行うことができることになる。
以上説明したように、この発明によれば、従来構成のレンズシフト機構におけるガイドシャフトや滑り軸受けなどが不要であるため、投写レンズユニットを上下左右にシフトさせることとする場合でも構造の複雑化は生じにくい。しかも、投写レンズユニットを右方向にシフトさせたければダイヤルに対して右方向の操作力を加えればよく、また、投写レンズユニットを上方向にシフトさせたければダイヤルに対して上方向の操作力を加えればよいことになり、利用者は違和感なくレンズシフト操作を行なうことができるという効果を奏する。
以下、この発明のレンズシフト機構及び投写型映像表示装置を図1乃至図7に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態の投写型映像表示装置は、透過型の液晶表示パネルを3枚用いた液晶プロジェクタとしており、その映像生成光学系については従来例の説明で用いた図8の液晶プロジェクタと同じにしているので、当該光学系の説明については省略し、レンズシフト機構について主に説明していく。
図1はこの実施形態のレンズシフト機構を示した斜視図である。このレンズシフト機構は、第1固定側板材1と、第2固定側板材2と、レンズホルダー3と、駆動機構部4A・4Bと、ガイド部材5A・5Bを備えて成る。第2固定側板材2は液晶プロジェクタにおけるシャーシに固定される。図示しないレンズユニットはレンズホルダー3に固定される。
図2は、第1固定側板材1を示した図であって、同図(a)はその平面図であり、同図(b)はその側面図である。中央の円形状貫通穴部は図示しないレンズユニット用の挿通穴1aであり、この挿通穴1aに連通する右側の角状貫通穴1b及び下側の角状貫通穴1cはガイド部材5A・5B用の装着穴である。
立設部1dには、同図(a)の紙面垂直方向(レンズユニットの光軸方向と平行)に二つの丸穴1e・1eが形成されており、この丸穴1e・1eの各々に回動部材41が回動自在に挿入されている。また、第1固定側板材1の下面には穴1fが形成されており、各穴1fには摺接体11が挿入されている。摺接体11は、例えば、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロレエチレン(PTFE)などを用いて形成される。
そして、各穴1fにはコイルばね12が設けられており、このコイルばね12によって摺接体11がレンズホルダー3を第2固定側板材2に向けて押圧するようになっている。このときの押圧力は、レンズホルダー3(レンズユニット)の位置保持と位置移動とを可能とするように設定される。すなわち、レンズホルダー3に移動のための力が加わればレンズホルダー3は移動し、力を加えるのを止めればその位置でレンズホルダー3の位置が保持されるように押圧力が設定される。
図3は、第2固定側板材2を示した図であって、同図(a)はその平面図であり、同図(b)はその側面図である。第2固定側板材2の縁側2カ所に立状部2aが形成されている。この立状部2a上に第1固定側板材1が載置され、ねじ留めされることで、第1固定側板材1と第2固定側板材2とが固定されると共に、これらの間に空間が形成され、この空間内にレンズホルダー3が位置できるようにしてある。
また、第2固定側板材2には摺接凸部2b…が形成されており、この摺接凸部2b…上にレンズホルダー3が当接載置される。
図4は、レンズホルダー3を示した図であって、同図(a)はその平面図であり、同図(b)はその側面図である。中央の貫通穴部3aは図示しないレンズユニット用の光導入用穴である。同図(a)において左右方向に長い凹溝3bはレンズホルダー3を図において上下方向に移動させる回動部材41の突起部41a(図5,図6参照)が係合される穴であり、図において上下方向に長い凹溝3cはレンズホルダー3を図において左右方向に移動させる回動部材41の突起部41aが係合される穴である。
なお、凹溝3b・凹溝3cには摩擦低減用の部材を設けておくのがよい。断部3d・3d及び断部3e・3eには図示しないL字状の金具が装着されることで凹溝状となり、これにガイド部材5A・5Bのガイド突起51が係合されるようになっている。
図5は、駆動機構部4Aにおける回動部材41の突起部41aと凹溝3cとの係合状態を示した斜視図であり、図6は回動部材41の側面図である。回動部材41の下部には側方に突き出た突出部41bが形成されており、この突出部41bの先端下面に前記突起部41aが形成されている。
すなわち、突起部41aは回動部材41の回動中心に対して偏芯して存在する。また、回動部材41の上部には側方に突き出た突出部41cが形成されている。この突出部41cの突出方向は前記突出部41bの突出方向に対して90°ずれている。そして、前記突出部41cの先端上面には突起部41dが形成されている。すなわち、突起部41dも回動部材41の回動中心に対して偏芯して存在する。突起部41dは移動部材42の下面に形成された穴に係合されている。
移動部材42は、ダイヤル43に固定された螺子部44に螺合されている。ダイヤル43及び螺子部44は回動のみが許容され、軸方向の移動が規制されて設けられている。図5において、ダイヤル43をA方向に操作すると、移動部材42はB方向に移動する。移動部材42がB方向に移動すると、回動部材41はC方向に回動する。この回動部材41のC方向回動により、前記突起部41aがレンズホルダー3をD方向に押す。
すなわち、ダイヤル43をA方向に回すと、このA方向と同方向であるD方向にレンズホルダー3(レンズユニット)が移動する。なお、駆動機構部4Bは、図7(a)にも示しているように、駆動機構部4Aと同じ機構から成るが、配置関係が駆動機構部4Aに対して90°ずれたものとなっている。
図7(b)に示しているように、ガイド部材5Aは、その長手方向の両端下部にガイド突起51を有している。また、ガイド部材5Aはその長手方向の両端上部側に軸52を有すると共に当該軸方向をレンズホルダー3のシフト方向(上下方向)に一致させている。また、ガイド部材5Bは、その長手方向の両端下部にガイド突起51を有し、長手方向の両端上部側に軸52を有し、当該軸方向をレンズホルダー3のシフト方向(左右方向)に一致させている。
ガイド部材5Aは、駆動機構部4Aのダイヤル43が操作されてレンズホルダー3が移動するときの移動直線性を確保すると共に、駆動機構部4Bのダイヤル43が操作されてレンズホルダー3が移動するときに、前記軸52を中心に揺動することにより、レンズホルダー3に追従してレンズホルダー3との係合状態を維持する。
また、ガイド部材5Bは、駆動機構部4Bのダイヤル43が操作されてレンズホルダー3が移動するときの移動直線性を確保すると共に、駆動機構部4Aのダイヤル43が操作されてレンズホルダー3が移動するときに、前記軸52を中心に揺動することにより、レンズホルダー3に追従してレンズホルダー3との係合状態を維持する。
なお、以上述べた実施形態においては、レンズホルダー3を第2固定側板材2に押しつける手段としてコイルばね12を用いたが、このコイルばね12に替えて板ばね等の他のばねを用いてもよいし、或いは、ばねに限らず、ゴム等の弾性体を用いてもよいものである。また、レンズホルダー3を第2固定側板材2に押しつけることに限らず、レンズホルダー3を第1固定側板材1に押しつけるようにすることも可能である。
また、移動部材42に代えて回動部材41の上端部にギヤを固定し、ウォームギヤ機構的構成を採用することも可能である。また、透過型の液晶表示パネルを3枚用いた映像生成光学系を示したが、このような映像生成光学系に限るものではなく、他の映像生成光学系を用いる場合にも適用することができる。
この発明のレンズシフト機構を示した斜視図である。 第1固定側板材を示した図であって、同図(a)はその平面図であり、同図(b)はその側面図である。 第2固定側板材を示した図であって、同図(a)はその平面図であり、同図(b)はその側面図である。 レンズホルダーを示した図であって、同図(a)はその平面図であり、同図(b)はその側面図である。 駆動機構部における回動部材の突起部と凹溝との係合状態を示した斜視図である。 回動部材の側面図である。 同図(a)はレンズシフト機構の平面図であり、同図(b)はその側面図である。 一般的な液晶プロジェクタの光学系を示した説明図である。 従来のレンズシフト機構を示した斜視図である。
符号の説明
1 第1固定側板材
2 第2固定側板材
3 レンズホルダー
4A 駆動機構部
4B 駆動機構部
5A ガイド部材
5B ガイド部材
41 回動部材
42 移動部材
43 ダイヤル
44 螺子部
115 投写レンズユニット

Claims (1)

  1. 映像投写を行なう投写レンズユニットをその光軸に対して直交する上下方向あるいは左右方向にシフトさせるレンズシフト機構を備えた投写型映像表示装置において、前記レンズシフト機構は、シャーシに固定された略矩形板状の第2固定側板材と、第2固定側板材に相対向して配置された略矩形板状の第1固定側板材と、第1固定側板材と第2固定側板材との間に摺動自在に配置された略矩形状のレンズ取付部材と、第1固定側板材に形成された挿通穴を介してレンズ取付部材に固定される投写レンズユニットと、レンズ取付部材を第1固定側板材あるいは第2固定側板材に押圧し、レンズ取付部材の位置保持と位置移動とを可能とするように押圧力が設定された押圧手段と、光軸方向から見て第1固定側板材の、投写レンズユニットが挿入される側に配置され、レンズ取付部材をシフトさせると共に、シフトさせる方向に操作するダイヤルを備えた駆動機構とを備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。
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