JP4059915B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

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。

上記の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固定側板材に押圧する押圧手段と、レンズ取付部材のシフトを案内するガイド体と、投写レンズの光軸方向から見て、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固定側板材に押圧する押圧手段と、レンズ取付部材のシフトを案内するガイド体と、投写レンズの光軸方向から見て、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。