JP4109910B2

JP4109910B2 - 投射レンズシフト装置

Info

Publication number: JP4109910B2
Application number: JP2002174889A
Authority: JP
Inventors: 宗男久保田
Original assignee: Cosina Co Ltd
Current assignee: Cosina Co Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004020866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を液晶やＤＭＤ（Ｒ）（デジタル・マイクロミラー・デバイス）で変調し、投射レンズでスクリーン上に像を投射するプロジェクタ等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実開平３−５６９２５号公報には、プロジェクタの設置場所の制約などでプロジェクタを傾けて配置することにより生じる像面の歪みを防止するために、投射レンズを像面と平行に移動させる可動手段を備えたビデオプロジェクタ装置が記載されている。その公報記載の可動手段は、投射レンズの左右にリードスクリュとガイド棒とを平行に設け、投射レンズを支持する板をこれらリードスクリュとガイド棒とに係合させて投射レンズを一方向に移動させている。
【０００３】
特開平５−２４９４０９号公報には、投射レンズを自在に移動させるようにした画像投射装置が提案されている。この公報記載の装置には、投射レンズを支持する板を磁石やバネの力を利用して半固定に設け、投射レンズを保持する鏡筒を掴んで移動させている。また、別に、投射レンズの中心軸に垂直な一方向に投射レンズを平行移動させる第１機構とその中心軸に平行な軸の周りに回転させる第２の機構とを設けた例が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者公報記載の装置の前述した例では、重い投射レンズを任意の位置に維持させる分の力が磁石やバネに必要となる。このため、移動操作にかなりの力が必要となり、さらには正確な位置に移動させることも困難となる。また、鏡筒を掴んで移動操作するため、鏡筒が変形するおそれがある。さらに、鏡筒にはフォーカスリングやズームリングなどが露呈しているため、移動操作のときにこれらを回転してしまい、移動操作終了後に再びフォーカス調節や変倍調節をやり直す必要が生じる。
【０００５】
後者公報記載の装置の後述した例では、第１機構を構成するアリ溝と第２機構を構成する回転板との嵌め合わせをきつくすることで任意の位置に鏡筒を保持させているため、調節操作に力が必要となり、また微調節がし難い。さらには、鏡筒を掴んで一方向に移動させ、その後に回転させる２段階の手順が必要になり、操作が面倒である。
【０００６】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、シフト調節操作を簡便に行え、また微調節も正確に行え、しかも操作によって鏡筒が変形することのないように工夫した投射レンズシフト装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の投射レンズシフト装置では、基準光軸に直交する面を有するメインフレームと、前記投射レンズを保持したスライドフレームと、前記スライドフレ−ムを前記メインフレームとの間に挟装しスライドフレームを基準光軸方向で位置決めするとともに前記面に沿って移動自在に保持するフレ−ムカバーと、外部に露呈した先端が上下左右自在に操作され、根元部がボールジョイントによりメインフレームに取り付けられており、前記根元部と先端との間の当接部が前記スライドフレームに当接して前記先端の操作に応じて前記スライドフレームを前記面に沿って移動させる操作棒と、前記スライドフレームの移動を前記面内で互いに交差する二方向にガイドする一対のガイド手段とを備えたものである。
【０００８】
投射レンズを取り付けたスライドフレームは、メインフレームとフレームカバーとで挟装されている。操作棒を自在に操作すると、その操作に応じた移動がスライドフレームに伝達され、スライドフレームがメインフレームとフレームカバーとの間で移動する。スライドフレームの移動は、一対のガイド手段により前記面内で互いが交差する二方向にガイドされる。
【０００９】
投射レンズが移動すると、光軸が基準光軸に対して平行移動し、基準光軸に対して投射光軸が傾いて投影像が移動する。ここで、投射光軸は、投影画像の表示面の中心とレンズ主点とを結ぶ軸である。基準光軸は、投射光軸がスクリーン（像面）に直交するときの光軸である。
【００１０】
これによれば、操作棒の操作だけで投影レンズを移動させることができるので操作が簡便に行える。しかもガイド手段を備えているから、操作棒の操作方向にスライドフレームを確実に案内することができる。このため、微調節が確実に行える。また、投射レンズを保持する鏡筒を持って操作をしないのでフォーカスリングを動かしてしまったり、鏡筒が変形するような不都合が生じるおそれもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を採用した液晶プロジェクタ７は、図１に示すように、投射レンズ８、投射レンズシフト機構９、及び合成画像形成部１０で構成されている。合成画像形成部１０は、光源１１、ダイクロイックミラー１２，１３、液晶パネル１４ａ〜１４ｃ、ダイクロイッククロスプリズム１５、反射鏡１７とから構成されており、光源１１から放出された白色光をダイクロイックミラー１２，１３で赤色光，青色光，緑色光の３つの色光に分解し、各色光を３つの透過型液晶パネル１４ａ〜１４ｃに各々入射させて対応する色の画像を表示させるとともに、これら３つの画像の色光を反射鏡１７及びダイクロイッククロスプリズム１５で光学的に合成する。合成画像は、ダイクロイッククロスプリズム１５の射出面１５ａから投射レンズ８に射出され、投射レンズ８でスクリーン１８の上に投影される。なお、合成画像形成部１０としては、液晶の代わりに、ＤＭＤ（Ｒ）（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いたものを採用してもよい。
【００１２】
投射レンズ８を保持する鏡筒１９は、プロジェクタ７の本体カバー２０の前面から外部に露呈している。鏡筒１９には、フォーカス調節つまみ２１が設けられている。フォーカス調節つまみ２１を回転操作することでスクリーン１８に投影される像のピントを調節することができる。また、鏡筒１９の周りには、投射レンズ８をシフトするための操作棒２２が配されている。操作棒２２は、投射レンズ８の光軸Ｏと平行に突出し、先端が本体カバー２０の前面から外部に露呈している。投射レンズ８は、操作棒２２の操作に応じて像面（スクリーン１８面）と平行に移動する。
【００１３】
投射レンズシフト機構９は、図２及び図３に示すように、メインフレーム２３、スライドフレーム２４、フレ−ムカバー２５、操作棒２２、及びガイド手段２６とで構成されている。フレ−ムカバー２５、スライドフレーム２４、及びメインフレーム２３は、スクリーン１８の側から順に並んでおり、投射レンズ８の光軸Ｏに直交する向きで配されている。
【００１４】
プロジェクタ７に固定されるメインフレーム２３には、鏡筒１９を挿通する開口２７、及び投射レンズ８の光軸Ｏに直交する面（像面と平行な面）２８とが形成されている。スライドフレーム２４は、鏡筒１９を挿通する開口２９と、その開口２９の周りで鏡筒１９を保持する鏡筒取り付け部３０とが設けられており、メインフレーム２３に設けた面２８に沿って摺動する。フレ−ムカバー２５には鏡筒１９を露呈する開口３１が設けられ、フレームカバー２５はスライドフレ−ム２４をメインフレーム２３との間で挟装してスライドフレ−ム２４を光軸Ｏの方向で位置決めする。
【００１５】
スライドフレーム２４の挟圧は、付勢手段３３の付勢により一定の力に維持される。付勢手段３３は、コイルバネ３４、ワッシャ３５、及びビスなどで構成されて、これらはフレームカバー２５のうちの鏡筒１９の周りの４カ所の位置にそれぞれ組み込まれる。
【００１６】
また、フレームカバー２５には、ガイド手段２６も組み込まれる。ガイド手段２６は、開口３１を挟んだ左右にそれぞれ配されるＸ方向ガイド部材３６，３７と、開口３１を挟んだ上下にそれぞれ配されるＹ方向ガイド部材３８，３９とが組み込まれる。Ｘ方向ガイド部材３６，３７は、一部がスライドフレーム２４に係合してスライドフレーム２４の左右（水平）方向への移動をガイドし、また、Ｙ方向ガイド部材３８，３９も一部がスライドフレーム２４に係合してスライドフレーム２４の上下（垂直）方向への移動をガイドする。なお、符号４０〜４３は、Ｘ方向ガイド部材３６，３７及びＹ方向ガイド部材３８，３９をフレームカバー２５に固定するための固定部材である。
【００１７】
操作棒２２は、根元部２２ａとメインフレーム２３とがボールジョイントにより自在に取り付けられている。先端と根元部２２ａとの間には、スライドフレーム２４に設けた開口４４の内壁に当接してこれを移動させる当接部４５が設けられている。
【００１８】
図４に示すように、付勢手段３３は、ボス４８、コイルバネ３４、ワッシャ３５、及びビスなどで構成されている。ボス４８は、フレームカバー２５に向けて突出するようにメインフレーム２３に一体に設けられており、フレームカバー２５に設けた開口４９に入り込む。開口４９は、一段凹んだ穴５０の底に形成されている。開口４９に入り込んだボス４８には、外周にコイルバネ３４が挿入され、その後先端に抜け止め用のワッシャ３５がビス止めされる。コイルバネ３４は、ワッシャ３５と底５０ａとの間で圧縮される。これにより、コイルバネ３４がフレームカバー２５をメインフレーム２３に向けて付勢する。この付勢手段３３は、開口３１の周りの４箇所にそれぞれ設けられており、スライドフレーム２４を均一に挟圧する。なお、スライドフレーム２４の挟圧は、コイルバネ３４の圧縮力、又はワッシャ３５と穴５０の底５０ａとの間隔を変えることで行える。
【００１９】
図５に示すように、ボールジョイントは、根元部２２ａの端部に形成したボール部５２と、ボール部５２をメインフレーム２３に自在に取り付けるキャップ部とから構成されている。キャップ部は、球帯部５３、メインフレーム２３に形成した凹部５４、及び保持部材５５とで構成されている。凹部５４には、ボール部５２が自在に係合する。球帯部５３は、ボール部５２の上に形成されており、断面カサ状となっている。保持部材５５は、先端及び当接部４５を挿通するための開口を有し、球帯部５３の外面を覆うようにメインフレーム２３に固定され、操作棒２２の移動を許容しながら操作棒２２が凹部５４から抜け出さないように保持する。
【００２０】
当接部４５は、スライドフレーム２４に設けた開口４４の内壁に常に当接している。この開口４４は被当接部を構成しており、これら当接部４５と開口４４とは、操作棒２２の移動をスライドフレーム２４に伝達する。そして、当接部４５と開口４４とは、スライドフレーム２４の移動量を長くとるためにボール部５２から離れた位置に形成されている。
【００２１】
当接部４５と先端との間には、球状に膨出した規制用当接部５６が形成されている。規制用当接部５６は、フレームカバー２５に設けた規制用開口５７の内壁に当接する。この規制用開口５７は、操作棒２２の移動範囲を規制する大きさで形成されている。
【００２２】
Ｘ方向ガイド部材３６は、図６ないし図８に示すように、Ｘ方向ガイド溝６０とでＸ方向ガイド手段を構成している。Ｘ方向ガイド溝６０は、スライドフレーム２４に設けられており、Ｘ方向に沿って長くして形成されている。Ｘ方向ガイド部材３６には、一定の間隔離して形成された一対の凸部６１と軸部６２とが形成されている。軸部６２は、両端に突出して設けられており、フレームカバー２５に設けた軸受け部６３に回転自在に取り付けられ、軸受け部６３はＸ方向と平行な軸を中心としてＸ方向ガイド部材３６を回転自在に支持する。一対の凸部６１は、Ｘ方向ガイド溝６０に係合し、スライドフレーム２４の移動方向のうちのＸ方向への直線的な移動をガイドする。そして、Ｙ方向への移動はＸ方向ガイド部材３６がＸ方向と平行な軸部６２を中心に回転することで許容される。
【００２３】
なお、Ｘ方向ガイド部材３６が軸部６２を中心に回転すると、凸部６１がＸ方向ガイド溝６０から抜け出す方向に移動する。このため、スライドフレーム２４のＹ方向への移動に応じて凸部６１がＸ方向ガイド溝６０から抜け出すことがないようにＸ方向ガイド溝６０の深さ、及び軸部６２と凸部６１との間隔が決められている。
【００２４】
一方、Ｘ方向ガイド部材３７は、Ｘ方向ガイド部材３６に対して開口３１を挟んだ他方側に設けられている。このＸ方向ガイド部材３７は軸部７１がフレームカバー２５に設けた軸受け部７２に係合し、また凸部７３がＸ方向ガイド溝６４に係合してＸ方向ガイド部材３６と同じ作用をする。なお、Ｘ方向ガイド手段としては、いずれか一方だけを用いても良い。
【００２５】
Ｙ方向ガイド部材３８は、詳しくは図５に示すように、Ｙ方向ガイド溝６６とでＹ方向ガイド手段を構成する。Ｙ方向ガイド溝６６は、スライドフレーム２４に設けられ、Ｙ方向に沿って長くして形成されている。Ｙ方向ガイド部材３８は、Ｘ方向ガイド部材３６と同じ形状をしており、同じに一対の軸部６８と凸部６７とが形成されている。軸部６８はフレームカバー２５に設けた軸受け部７０に取り付けられ、軸受け部７０はＹ方向と平行な軸を中心としてＹ方向ガイド部材３８を回転自在に支持する。一対の凸部６７は、Ｙ方向ガイド溝６６にスライド自在に係合し、スライドフレーム２４の移動方向のうちのＹ方向への移動をガイドする。そしてスライドフレーム２４のＸ方向への移動はＹ方向ガイド部材３８が軸部６８を中心に回転することで許容される。なお、Ｙ方向ガイド溝６９とＹ方向ガイド部材３９とは、Ｙ方向ガイド部材３８に対して開口３１を挟んだ反対側に設けられている。Ｙ方向ガイド部材３９にも凸部７５と軸部７６とが形成され、軸部７６はフレームカバー２５に設けた軸受け部７７に取り付けられる。
【００２６】
操作棒２２で操作をしていると、投射光軸がスクリーンに直交する投影レンズ８の位置、本実施例ではＸ及びＹ方向での移動範囲の中心となる投影レンズ８の位置がわからなくなる。そこで、操作棒２２を基準位置に位置決めするためのクリック機構を設けている。クリック機構は、Ｘ方向用クリック機構とＹ方向用クリック機構とで構成されている。Ｙ方向用クリック機構は、Ｘ方向ガイド部材３７に設けたクリック突起７８と固定部材４２に設けたクリック凹部７９とで構成されている。他方Ｘ方向用クリック機構は、Ｙ方向ガイド部材３９に設けたクリック突起８０と固定部材４３に設けたクリック凹部８１とで構成されている。
【００２７】
なお、クリック突起とクリック凹部とをガイド部材３７，３９や固定部材４２，４３に設ける代わりに、スライドフレーム２４とこれに相対的に移動する部材、例えばメインフレーム２３又はフレームカバー２５に設けてもよい。また、移動範囲の中心位置を投射光軸がスクリーンに直交する投影レンズ８の位置に合わせる必要はなく、必要に応じてずらしてもよい。
【００２８】
上記構成の作用を説明する。操作棒２２を上下左右方向のうちの何れかの方向に操作すると、その方向に操作棒２２がボール部５２を中心にして移動する。この移動は当接部４５と開口４４の内壁との当接によりスライドフレーム２４に伝達される。ところで、単に操作棒２２の移動だけでは、スライドフレーム２４が投射レンズ８の光軸Ｏに直交する面内で回転するだけで操作棒２２の操作通りにスライドフレーム２４が移動しない。そこで、ガイド手段を設けている。
【００２９】
図７に示すように、操作棒２２を操作して当接部４５が、移動範囲の基準位置Ｐ０から位置Ｐ１に移動した場合、位置Ｐ１までの直線距離は、投射レンズ８の光軸Ｏに直交する面内において、Ｘ方向に沿った距離Ｘ１とＹ方向に沿った距離Ｙ１とに分解することができる。スライドフレ−ム２４の距離Ｘ１への移動は、Ｘ方向ガイド溝６０，６４にＸ方向ガイド部材３６，３７の凸部６１，７３が係合しているため前記面内でのスライドフレーム２４の回転が規制され、そして、凸部６１，７３がＸ方向ガイド溝６０，６４に沿って摺動することでＸ方向への直線的な移動に案内される。このとき、Ｙ方向ガイド部材３８，３９は、軸部６８，７６を中心に回転するため、スライドフレーム２４の距離Ｘ１への移動を許容する。
【００３０】
また、距離Ｙ１への移動は、Ｙ方向ガイド溝６６，６９と凸部６７，７５との係合によりＹ方向に沿った直線的な移動に規制されて案内される。これと同時に、Ｘ方向ガイド部材３６，３７が軸部６２，７１を中心に回転することでスライドフレーム２４のＹ方向への移動が許容される。このように、移動を分解して説明しているが、実際にはこれら動作がほぼ同時に行われるため、スライドフレーム２４を操作棒２２の先端の操作と同じ方向に移動させることができる。これにより、画像形成部１０の表示面に対して投射レンズ８が平行に移動し、それによって投射レンズ８のシフト量に応じて表示面の中心とレンズ主点とを結ぶ投射光軸が光軸Ｏに対して傾き、よって、スクリーン１８へ投射された像が操作棒２２の先端の操作と同じ方向に移動する。
【００３１】
上記実施形態では、操作棒２２の根元部２２ａをボールジョイントによりメインフレームに取り付け、また先端と根元部２２ａとの間の当接部４５をスライドフレーム２４に当接して操作棒２２の操作でスライドフレーム２４を移動させているが、代わりに、操作棒の根元部をスライドフレーム２４に係合させ、先端と根元部との間をフレームカバー２５にボールジョイントにより支点として取り付けることで、先端を操作することで支点を中心として根元部でスライドフレーム２４を移動させるように構成してもよい。この場合も支点の位置が違うだけでテコの原理を用いるから操作が容易となる。
【００３２】
また、規制用当接部５６をフレームカバー２５に設けた規制用開口５７の内壁に当接することでスライドフレーム２４の移動を規制しているが、代わりに、スライドフレーム２４の前面又は後面に突起を、またスライドフレーム２４に対して相対的に移動するメインフレーム２３又はフレームカバー２５に前記突起が入り込む穴をそれぞれ設け、前記穴をスライドフレーム２４の移動範囲に応じた大きさで形成してスライドフレーム２４の移動を規制するようにしてもよい。
【００３３】
また、操作棒２２を投射レンズ８が露呈するプロジェクタの前面に外部操作可能に設けているが、操作し易いようにプロジェクタの上面に設けても良い。この場合には、操作棒の移動をＸ方向を軸として回転するＹ方向移動伝達用シャフトと、Ｙ方向を軸として回転するＸ方向移動伝達用シャフトとに分解し、これらシャフトの回転量をスライドフレームにそれぞれ伝達する伝達手段を備えればよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の投射レンズシフト装置では、ジョイステック（コントロールレバー）式の操作棒を設けたから、操作が簡便に行える。また、操作棒の操作でスライドフレームを移動させる構成はテコの原理を利用しているので操作が容易に行える。さらに、一対のガイド手段で操作棒の移動方向と同じにスライドフレームをガイドするから、操作棒の移動をスライドフレームに確実に伝達することができる。このため、微調節も正確に行える。また、操作棒を設けているから鏡筒を触ることがなく、よって従来技術で説明した例と比較して鏡筒の変形を防止でき、また不用意にフォーカスリングを回してピントが狂うことを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロジェクタの概略を示す説明図である。
【図２】投射レンズシフト機構を示す斜視図である。
【図３】投射レンズシフト機構を示す分解斜視図である。
【図４】投射レンズシフト機構を示す正面視左端を縦に切断した縦断面図である。
【図５】投射レンズシフト機構を示す正面中央横断面図である。
【図６】フレームカバー、ガイド手段を示す要部分解斜視図である。
【図７】ガイド手段、スライドフレーム、及び操作棒を示す要部分解斜視図である。
【図８】投射レンズシフト機構を示す正面中央縦断面図である。
【符号の説明】
８投射レンズ
９シフト機構
１９鏡筒
２２操作棒
２３メインフレーム
２４スライドフレーム
２５フレームカバー
２６ガイド手段
３６，３７Ｘ方向ガイド部材
３８，３９Ｙ方向ガイド部材

Claims

投射レンズを基準光軸に直交する方向にシフトする投射レンズシフト装置において、
前記基準光軸に直交する面を有するメインフレームと、前記投射レンズを保持したスライドフレームと、前記スライドフレ−ムを前記メインフレームとの間に挟装しスライドフレームを基準光軸方向で位置決めするとともに前記面に沿って移動自在に保持するフレ−ムカバーと、外部に露呈した先端が上下左右自在に操作され、根元部がボールジョイントによりメインフレームに取り付けられており、前記根元部と先端との間の当接部が前記スライドフレームに当接して前記先端の操作に応じて前記スライドフレームを前記面に沿って移動させる操作棒と、前記スライドフレームの移動を前記面内で互いに交差する二方向にガイドする一対のガイド手段とを備えたことを特徴とする投射レンズシフト装置。
前記一対のガイド手段は、
前記スライドフレームの前記面内での移動方向のうちの一方向に沿って前記スライドフレームに対してスライド自在に係合してその方向にスライドフレームの移動を直進的にガイドし、かつ前記スライドフレームに対して前記一方向と平行な軸を中心として回転して前記スライドフレームの前記一方向に直交する他方向への移動を許容する一方向ガイド手段と、
前記スライドフレームに対して前記他方向に沿ってスライド自在に係合してその方向にスライドフレームの移動を直進的にガイドし、かつ前記スライドフレームに対して前記他方向と平行な軸を中心として回転して前記スライドフレームの前記一方向への移動を許容する他方向ガイド手段とで構成されていることを特徴とする請求項１記載の投射レンズシフト装置。