JP4204622B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、レンズシフト機構及び投写型映像表示装置に関する。

図１１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１２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、液晶プロジェクタ本体をそのままに投写映像を上下に移動させたり、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、光源から出射された光を映像生成光学系にて光変調し、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、投写型映像表示装置の筐体に固定された摺動ベースと、摺動ベースに対し摺動自在に支持された板状のレンズ取付部材と、レンズ取付部材に固定された投写レンズユニットと、レンズ取付部材を摺動ベースに押圧する押圧手段と、一側がレンズ取付部材に係合すると共に、他側がねじ機構に連結され、ねじ機構の操作により投写レンズユニットをシフトさせる連結部材と、レンズ取付部材よりも投写レンズユニットの光軸方向の下流側であって、投写レンズユニットを囲う筒状突出部に配置され、ねじ機構を手動で操作するつまみ部とを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項１の構成によれば、ねじ機構によって投写レンズユニットをシフトさせることができるため、シフト操作を容易に行うことができる等の効果を奏する。

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１０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１１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。

（実施形態１）
図１は投写レンズユニット１１５を直接移動させるタイプのレンズシフト機構を示した図であり、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。レンズ取付板２の取付面には投写レンズユニット１１５が取り付けられており、当該取付面とは反対側の面には複数個（例えば、４個）の摺接ボス２ａが形成されている。摺接ボス２ａは、一体成形に限るものではなくて別体物としてもよく、この場合、円滑な摺動を行なわせるために、摺接ボス２ａをポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロレエチレン（ＰＴＦＥ）などを用いて形成するのが望ましい。また、後方レンズ１１５ａはレンズ取付板２によって固定しているが、これに限るものではなく、投写レンズユニット１１５において固定されるものでもよい。

投写型映像表示装置の筐体１には偏平箱状の摺動ベース３が固定されている。
この摺動ベース３内に前記レンズ取付板２及び投写レンズユニット１１５の後端側部分が収容されており、前記レンズ取付板２の摺接ボス２ａが摺動ベース３の内底面に接している。摺動ベース３の開放端側にはカバー部材４がねじ５によって装着されている。

カバー部材４の裏面側にはばね支持用ボス４ａが複数個（例えば、４個）形成されている。各ばね支持用ボス４ａには、コイルばね６が外嵌されている。ばね支持用ボス４ａの先端には、前記コイルばね６の付勢を受けて摺接体７を支持付勢する座部８が設けられている。座部８における軸部分は前記ボス４ａの先端側に形成された支持穴部に移動可能に嵌合されている。カバー部材４をねじ５によって摺動ベース３に装着すると、コイルばね６は縮装状態となり、摺接体７がレンズ取付板２に押し当てられ、これによってレンズ取付板２が摺動ベース３に押しつけられる。すなわち、レンズ取付板２は摺動ベース３と摺接体７との間に挟まれて弾性的に支持されて摺動ベース３に押圧される。このときの押圧力は、レンズ取付板２（投写レンズユニット１１５）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、利用者が投写レンズユニット１１５に移動のための力を加えれば投写レンズユニット１１５は移動し、力を加えるのを止めればその位置で投写レンズユニット１１５の位置が保持されるように押圧力が設定される。

カバー部材４の表面側中央部には投写レンズユニット１１５を囲うように円筒形状の筒状突出部４ｂが形成されている。筒状突出部４ｂの内面と投写レンズユニット１１５との間には投写レンズユニット１１５のシフト幅に対応した隙間が確保されている。

上記のレンズシフト機構においては、筒状突出部４ｂと投写レンズユニット１１５とに指をかけて当該投写レンズユニット１１５を上下左右の所望の位置にシフトさせることができる。また、このように筒状突出部４ｂに指をかけて投写レンズユニット１１５を移動させることができるので、投写型映像表示装置自体が移動してしまうこともない。
（実施形態２）
図２及び図３はレバー操作タイプのレンズシフト機構を示した図であり、図２（ａ）は横断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ矢視部拡大図であり、図３（ａ）は縦断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。なお、このレンズシフト機構は上述のレンズシフト機構と同様、カバー部材がねじによって摺動ベースに装着されるのであるが、その詳細の図示は省略している。

そして、このレンズシフト機構も前述したレンズシフト機構と同様、コイルばね６によって座部８を介して摺接体７をレンズ取付板２Ａに押し当て、これによってレンズ取付板２Ａを摺動ベース３に押しつける構成となっており、このときの押圧力は、レンズ取付板２Ａ（投写レンズユニット１１５）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。

投写レンズユニット１１５を囲うように角筒形状の筒状突出部４ｂ′が形成されている。この筒状突出部４ｂ′の大きさは、投写レンズユニット１１５のシフト幅及び後述する回動軸１２Ａの配置を考慮して定められている。回動軸１２Ａは投写レンズユニット１１５を避けるようにして筒状突出部４ｂ′の縁側に設けられている。投写レンズユニット１１５を上下左右に移動させるために回動軸１２Ａは二組設けられている。

回動軸１２Ａは、筒状突出部４ｂ′の高さ（或いは横幅）に対応した長さを有し、その一端及び他端が筒状突出部４ｂ′に形成された穴に嵌合支持されることで回動する。回動軸１２Ａの一端又は他端は筒状突出部４ｂ′の穴から突出しており、この突出部にはレバー１１Ａが付設されている。利用者はレバー１１Ａを操作して回動軸１２Ａを回動させることができる。また、回動軸１２Ａにはその軸方向に直交して突出する二つの作動片１３Ａが形成されている。これら作動片１３Ａはレンズ取付板２Ａに形成された凹部に係合され、前記レバー１１Ａを操作することでレンズ取付板２Ａ（投写レンズユニット１１５）の位置移動が行なえる。この実施形態では、先に述べたように、投写レンズユニット１１５を上下左右に移動させるようにしている。このため、前記作動片１３Ａに係合する凹部は、作動片１３Ａの移動方向側に対しては作動片１３Ａの厚みに対応した幅を有し（図３（ａ）参照）、これと直交する方向側に対してはレンズ取付板２Ａのシフト幅に対応した幅を有する（図２（ａ）参照）。

また、投写レンズユニット１１５の自重方向に対向してレンズ取付板２Ａを付勢するコイルばね１４を設けている（図３（ａ）参照）。コイルばね１４の一端側はレンズ取付板２Ａの下縁面に接し、他端側は摺動ベース３の内面に接している。また、図２（ｂ）に示しているように、レバー１１Ａの下面に形成された穴にはばね１５が装着されており、このばね１５によってクリックボール１６が付勢されるようになっている。そして、レバー１１Ａの下面に近接する筒状突出部４ｂ′の面には、クリックボール１６が軽く嵌まり込む凹部４ｂ′1
が形成されている。

凹部４ｂ′1は投写レンズユニット１１５が最適投写位置をとることができる箇所に形成されている。なお、ばね１５に替えて板ばねを用い、この板ばねに凸部をプレス加工することでも同様の作用が得られる。

かかるレバー操作タイプのレンズシフト機構であれば、レバー１１Ａの操作で投写レンズユニット１１５をシフトできるため、シフト操作が容易である。また、シフト方向は回動軸１２Ａに直交する方向に定まることになり、投写レンズユニット１１５の移動の直進性を高めることができる。また、回動軸１２Ａはその軸延長線が投写レンズユニット１１５に交わらない位置に設けられており、その長さを長くすることができる。従って、作動片１３Ａによる作用点をレンズ取付板２Ａの移動方向中心線上に位置させることができ、レンズ取付板２Ａを移動させるための力の付与において偏りを無くすことができるから、投写レンズユニット１１５を直進させることにおいて、その正確さがより向上することになる。

また、コイルばね１４を設けたことで、投写レンズユニット１１５がその自重で位置ずれが生じるのを防止したり、シフト操作の円滑化を図ることができる。
また、前記レバー１１Ａにおけるクリックボール１６が凹部４ｂ′1に係止されるときには、投写レンズユニット１１５は最適投写位置に位置することになり、この状態を利用者はクリックボール１６が凹部４ｂ′1に係止されるときのクリック感で確認することができる。

なお、レバー１１Ａの長さを作動片１３Ａの長さの２倍等に設定すれば、投写レンズユニット１１５を動かすための力は半分等になり、また、投写レンズユニット１１５の微調整移動に適したものとなる。また、レバー１１Ａと回動軸１２Ａと作動片１３Ａとを一体成型してもよいし、別部材構成としてもよい。
（実施形態３）
図４はレバー操作タイプの他の例を示した図であり、同図（ａ）は横断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。

このレンズシフト機構も前述したレンズシフト機構と同様、コイルばね６によって座部８を介して摺接体７をレンズ取付板２Ｂに押し当て、これによってレンズ取付板２Ｂを摺動ベース３に押しつける構成となっており、このときの押圧力は、レンズ取付板２Ｂ（投写レンズユニット１１５）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。

投写レンズユニット１１５を囲うように角筒形状の筒状突出部４ｂ′が形成されている。この筒状突出部４ｂ′の大きさは、投写レンズユニット１１５のシフト幅及び回動軸１２Ｂの配置を考慮して定められている。回動軸１２Ｂはその軸延長線が投写レンズユニット１１５に交差するように筒状突出部４ｂ′の縁側中央部に設けられている。投写レンズユニット１１５を上下左右に移動させるために回動軸１２Ｂは二組設けられている。

回動軸１２Ｂの長さは極力短くされ、筒状突出部４ｂ′の内面に固定状態に設けられている。そして、一体化されたレバー１１Ｂと作動片１３Ｂとが前記回動軸１２Ｂに回動自在に支持されている。なお、回動軸１２Ｂが筒状突出部４ｂ′に対して回動自在に設けられ、かかる回動軸１２Ｂにレバー１１Ｂと作動片１３Ｂが固定される構成としてもよい。作動片１３Ｂはレンズ取付板２Ｂに形成された凹部に係合され、前記レバー１１Ｂを操作することでレンズ取付板２Ｂ（投写レンズユニット１１５）の位置移動が行なえる。

かかる構成であれば、レバー１１Ｂを投写レンズユニット１１５の位置に近づけて配置させることができ、レンズシフト機構の見た目のコンパクト感が向上することになり、意匠性を高めることが可能になる。なお、作動片１３Ｂが一つのレバー１１Ｂに対して二つ形成されたものとしてもよく、この方がレンズ取付板２Ｂの移動安定性を高めることができる。

図５乃至図７は図２及び図３に示したレバー操作タイプと同様の構成のレンズシフト機構においてストッパ機構１５を備えた構成を示している。なお、この図５の例では、棒状（或いは枠状）の摺接体７′を用いている。ストッパ機構１５は筒状突出部４ｂ″上に構成されている。ストッパ機構１５が構成される箇所の筒状突出部４ｂ″は内枠箇所４ｂ″１と外枠箇所４ｂ″２とから成り、これらの間の隙間を通って前記レバー１１Ａが枠外に出るようにしてある。前記内枠箇所４ｂ″1上には例えばゴム等から成る摩擦板１５ａが設けられている。

そして、外枠箇所４ｂ″２にはストッパレバー１５ｂが軸１５ｃによって回動可能に設けられている。ストッパレバー１５ｂは利用者によって操作される操作片部とレバー１１Ａに作用する作用片部とから成る略Ｌ字状を成し、操作片部を寝かせた状態（外枠箇所４ｂ″２に対して略平行配置状態）のときには作用片部がレバー１１Ａを摩擦板１５ａに押し当て（図７（ｂ）参照）、操作片部の起立状態においては作用片部はレバー１１Ａを摩擦板１５ａに押し当てないようになっている（図７（ａ）参照）。また、操作片部を寝かせた状態の当該操作片部の頭部に対応する外枠箇所４ｂ″２の箇所には、円弧状凹部が形成されており、利用者が操作片部の頭部に指先を係止するときの容易化を図っている。

このように、ストッパ機構１５を設けたことで、例えば、投写型映像表示装置の移動の際や利用者の手が不注意でレバー１１Ａに当たったようなときでも、投写レンズユニット１１５の位置ずれを防止することができる。また、ストッパ機構１５はレバー１１Ａを摩擦係止するものであり、回動軸１２Ａの回動を阻止する機構をストッパ機構とする場合に比べ、構造の簡素化が図りやすい。

図８には、ストッパ機構の他の例を示している。この図８のストッパ機構においては、レバー１１Ａは摩擦板１５ａに押し当てられて設けられており、この状態のままではレバー１１Ａを移動させることはできない。レバー１１Ａを摩擦板１５ａに押し当てるための手法としては、レバー１１Ａの弾性を利用する方法、或いは、別の弾性機構を用いてレバー１１Ａを摩擦板１５ａに押し当てる方法等が考えられる。利用者は弾性力に抗して前記レバー１１Ａを摩擦板１５ａから浮かすことで前記レバー１１Ａを回動操作することができる。なお、ストッパ機構は図４に示したタイプのレンズシフト機構においても適用できる。
（実施形態４）
図９はねじ機構によるレバー駆動タイプのレンズシフト機構を示した断面図である。ねじ機構１６は筒状突出部４ｂ′に回動自在に設けられ、その軸方向には移動できないように構成されている。ねじ機構１６は筒状突出部４ｂ′の外側に位置するつまみ部１６ａと、前記筒状突出部４ｂ′に係止され、先端にはねじ部を有した軸部１６ｂとから成る。軸部１６ｂにおける先端ねじ部は筒状突出部４ｂ′内に位置し、レバー１１Ｃに形成されたねじ穴に螺合されている。回動軸１２Ｃは、筒状突出部４ｂ′の高さに対応した長さを有し、その一端及び他端が筒状突出部４ｂ′に形成された穴に嵌合支持されることで回動する。また、回動軸１２Ｃにはその軸方向に直交して突出する作動片１３Ｃが形成されている。作動片１３Ｃはレンズ取付板２Ｃに形成された凹部に係合されている。前記ねじ機構１６のつまみ部１６ａを回すことで、レバー１１Ｃが駆動され、レンズ取付板２Ｃ（投写レンズユニット１１５）の位置移動が行なわれる。

また、レバー１１Ｃはねじ機構１６に螺合されていることで、レバー１１Ｃの任意の位置でその固定を行なわせる機能を自ずと持つことになる。

なお、上記の例では、ねじ機構１６が利用者によって操作されるように構成したが、モータなどのアクチュエータによってねじ機構１６が駆動されるように構成してもよいものである。
（実施形態５）
図１０は投写レンズユニット１１５を直接移動させるタイプのレンズシフト機構を示した図であり、同図（ａ）は断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。その構造は図１に示したレンズシフト機構と同様であるが、筒状突出部４１はカバー部材４に固着されているのではなくカバー部材４に螺合されている。筒状突出部４１をねじ込むことで当該筒状突出部４１によってレンズ取付板２が摺動ベース３に押し当てられ、レンズ取付板２は移動不能となる。すなわち、投写レンズユニット１１５を直接移動させるタイプにおいて筒状突出部４１にストッパ機構を持たせたものである。ここで、筒状突出部４１の奥端を直接にレンズ取付板２に押し当てることとしてもよいが、この図１０の構造では、筒状突出部４１の奥端とレンズ取付板２との間に板部材１７を介在させている。

なお、以上述べた実施形態においては、レンズ取付板２を摺動ベース３に向けて付勢する手段としてコイルばね８を示したが、このコイルばね８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、カバー部材４にばね支持用ボス４ａ、コイルばね６、摺接体７等を設けたが、これらがレンズ取付板２側において設けられ、カバー部材４の裏面が摺接面となる構成としてもよいものである。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。

本発明の投写レンズユニット直接シフトタイプのレンズシフト機構を示した図であって、同図（ａ）は横断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。 同図（ａ）は図１のレンズシフト機構の縦断面図であり、同図（ｂ）はＡ矢視部拡大図である。 本発明のレバー操作タイプのレンズシフト機構を示した図であって、同図（ａ）は縦断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。 本発明のレバー操作タイプのレンズシフト機構の他の例を示した図であって、同図（ａ）は横断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。 本発明のレバー操作タイプでストッパ付きのレンズシフト機構を示した縦断面図である。 同図（ａ）は図５のレンズシフト機構の縦断面図であり、同図（ｂ）は同正面図である。 同図（ａ）及び（ｂ）は図５のレンズシフト機構の作用説明図である。 ストッパ機構の他の例を示した説明図である。 本発明のねじ機構レバー操作タイプのレンズシフト機構を示した縦断面図である。 本発明の投写レンズユニット直接シフトタイプでストッパ機能付きのレンズシフト機構を示した図であって、同図（ａ）は横断面図であり、同図（ｂ）は正面図である。 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

２ レンズ取付板
３ 摺動ベース
４ カバー部材
４ａ ばね支持用ボス
４ｂ，４ｂ′，４ｂ″ 筒状突出部
６ コイルばね
７ 摺接体
８ 座部
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ レバー
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 回動軸
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 作動片
１５ ストッパ機構
１６ ねじ機構
１１５ 投写レンズユニット

Claims (1)

1. 光源から出射された光を映像生成光学系にて光変調し、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、投写型映像表示装置の筐体に固定された摺動ベースと、摺動ベースに対し摺動自在に支持された板状のレンズ取付部材と、レンズ取付部材に固定された投写レンズユニットと、レンズ取付部材を摺動ベースに押圧する押圧手段と、一側がレンズ取付部材に係合すると共に、他側がねじ機構に連結され、ねじ機構の操作により投写レンズユニットをシフトさせる連結部材と、レンズ取付部材よりも投写レンズユニットの光軸方向の下流側であって、投写レンズユニットを囲う筒状突出部に配置され、ねじ機構を手動で操作するつまみ部とを備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。