JP5005196B2 - プロジェクタのレンズシフト機構 - Google Patents

Description

本発明は、投射レンズの位置を横方向及び／又は縦方向へシフトさせるプロジェクタのレンズシフト機構に関する。

一般に、スクリーンに画像を投影するプロジェクタでは、スクリーンの正確な位置に画像を投影する必要がある。

このため、投射レンズの位置を横方向及び／又は縦方向へシフトさせて画像位置を調整するレンズシフト機構を内蔵するプロジェクタも知られており、例えば、特開２００５−１７３４６０号公報には、投射レンズをレンズ台により支持するとともに、このレンズ台の一側に配したシフト用レールに、レンズ台の一方に設けた一対の離間した装填部をスライド自在に装填するとともに、レンズ台の他側に配したシフト用スクリュに、レンズ台の他方に設けた一対の離間した螺合部を螺合させ、シフト用スクリュをシフト駆動部で回転させてレンズ台をシフト用レールに沿って移動させるようにしたレンズシフト機能付プロジェクタが開示されている。
特開２００５−１７３４６０号

しかし、上述した従来のレンズシフト機構（レンズシフト機能付プロジェクタ）は、次のような問題点があった。

第一に、レンズ台の一側に配したシフト用レールに一対の離間した軸受孔部をスライド自在に装填するため、レンズ台の軸平行方向に対して僅かに傾斜した応力が付加されてもレールと軸受孔部間の作動抵抗（摩擦抵抗等）が急激に大きくなり、スムーズなスライド移動を確保しにくいとともに、軸受孔部やレールに摩耗を生じやすく、長期使用における信頼性及び耐久性を確保しにくい。

第二に、レンズ台の他側に配したシフト用スクリュに一対の離間したナット部（螺合部）を螺合させるため、比較的細かいフライトピッチが要求されるシスト調整用のスクリュの場合、全移動ストローク範囲でスムーズな移動を確保するには、高度の部品精度が要求され、コスト面において不利になるとともに、シフト駆動部に他の駆動方式（ベルト伝達機構等）を採用できないなど、汎用性に劣る。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したプロジェクタのレンズシフト機構の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、投射レンズ２の位置を横方向及び／又は縦方向へシフトさせるプロジェクタＰのレンズシフト機構１を構成するに際して、投射レンズ２に対して両側にそれぞれ配設した一対のガイドシャフト３，４と、投射レンズ２を支持するフレーム部材５と、このフレーム部材５の両側に設けることによりガイドシャフト３，４にスライド自在に装填する一対のスライダ部６，７と、フレーム部材５を移動させる移動機構部８とを備えるとともに、一方のスライダ部６には、ガイドシャフト３にスライド自在に装填する離間した一対の軸受孔部６ｕ，６ｄを設け、各軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉの軸方向断面形状Ｓを円弧状に、かつ当該内面６ｕｉ，６ｄｉにおけるガイドシャフト３に接触する部位の周方向形状を円形に、それぞれ形成するとともに、他方のスライダ部７は、フレーム部材５とは異なる材料により形成し、かつガイドシャフト４にスライド自在に装填する筒形の補助スライダ１１を有し、この補助スライダ１１を、軸垂直方向に対する相対位置の誤差を吸収する相対位置吸収部１２を介設させてフレーム部材５に連結してなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３，４に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉは、フレーム部材５に対して一体に形成することができるとともに、フレーム部材５とは異なる材料Ｍｘにより形成することもできる。一方、補助スライダ１１には、この補助スライダ１１をガイドシャフト４に対して軸垂直方向における一方向Ｆｖｓから付勢する付勢機構部１３を付設することができる。

このような構成を有する本発明に係るプロジェクタＰのレンズシフト機構１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 一方のスライダ部７は、ガイドシャフト３にスライド自在に装填する離間した一対の軸受孔部６ｕ，６ｄを設け、各軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉの軸方向断面形状Ｓを円弧状に、かつ当該内面６ｕｉ，６ｄｉにおけるガイドシャフト３に接触する部位の周方向形状を円形に、それぞれ形成したため、フレーム部材５の軸平行方向に対して傾斜した応力が付加されてもガイドシャフト３と内面６ｕｉ，６ｄｉ間の作動抵抗はさほど増加せず、常にスムーズなスライド移動を確保できるとともに、軸受孔部６ｕ，６ｄやガイドシャフト３に摩耗を生じにくく、長期使用における信頼性及び耐久性に優れる。

（２） 他方のスライダ部７は、他方のスライダ部７は、フレーム部材５とは異なる材料により形成し、かつガイドシャフト４にスライド自在に装填する筒形の補助スライダ１１を有し、この補助スライダ１１を、軸垂直方向に対する相対位置の誤差を吸収する相対位置吸収部１２を介設させてフレーム部材５に連結してなるため、フレーム部材５に耐摩耗性の低い軽量材料等を用いた場合であっても、補助スライダ１１には、耐摩耗性の高い材料Ｍｙを選定することにより、最適なスライダ部７を構成することができる。

（３） 補助スライダ１１とフレーム部材５間には、軸垂直方向Ｆｖに対する相対位置の誤差を吸収する相対位置吸収部１２を介設させたため、部品精度及び組付精度にバラツキがあっても当該バラツキを吸収することにより、常にスムーズかつ安定したスライド移動を確保できる。

（４） 投射レンズ２の両側にそれぞれ配設した一対のガイドシャフト３，４と、投射レンズ２を支持するフレーム部材５と、このフレーム部材５の両側に設けることによりガイドシャフト３，４にスライド自在に装填するスライダ部６，７と、フレーム部材５を移動させる移動機構部８とを備える基本構成を有するため、フレーム部材５に対するガイド機能は、離間した一対のガイドシャフト３，４により担保される。この結果、移動機構部８は、単純移動機能、即ち、単一の螺合部（ナット部）で足り、動作の安定性及び低コスト性の向上に寄与できるとともに、ベルト伝達機構等の他の駆動方式を採用できるなど、汎用性に優れる。

（５） 好適な態様により、軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３，４に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉを、フレーム部材５に対して一体に形成すれば、別途の部品が不要となり、低コスト性向上に寄与できる。

（６） 好適な態様により、軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３，４に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉを、フレーム部材５とは異なる材料Ｍｘにより形成すれば、フレーム部材５に耐摩耗性の低い軽量材料等を用いた場合であっても、内面６ｕｉ，６ｄｉには、耐摩耗性の高い材料Ｍｘを選定することにより、最適な軸受孔部６ｕ，６ｄを構成することができる。

（７） 好適な態様により、補助スライダ１１に、この補助スライダ１１をガイドシャフト４に対して軸垂直方向における一方向Ｆｖｓから付勢する付勢機構部１３を付設すれば、補助スライダ１１とガイドシャフト４間のガタツキを抑制することにより、常にスムーズかつ安定したスライド移動を確保できる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係るレンズシフト機構１の構成について、図１〜図７を参照して説明する。

図７は、本実施形態に係るレンズシフト機構１を備えるプロジェクタＰを示す。プロジェクタＰは、キャビネット２１の正面パネル部２１ｆから投射レンズ２が露出し、この投射レンズ２の前方に設置したスクリーンに画像を投影することができる。図中、２２はリモコン用受信部を示す。したがって、本実施形態に係るレンズシフト機構１は、リモコンにより操作可能である。なお、プロジェクタＰのタイプは、液晶タイプやＤＬＰタイプなど、その種類は問わない。そして、このプロジェクタＰには本実施形態に係るレンズシフト機構１を内蔵する。

レンズシフト機構１は、図１及び図２に示すように、キャビネット２１の内部に固定して取付けるベースフレーム３１を備える。ベースフレーム３１は、上フレーム部３１ｕ，下フレーム部３１ｄ，右フレーム部３１ｐ（図中左側）及び左フレーム部３１ｑ（図中右側）により枠状に一体形成する。そして、仮想線で示す投射レンズ２に対して右側に位置する上フレーム部３１ｕと下フレーム部３１ｄ間には、ステンレス材等により形成した丸棒状のガイドシャフト３を架設するとともに、投射レンズ２に対して左側に位置する上フレーム部３１ｕと下フレーム部３１ｄ間には、ステンレス材等により形成した丸棒状のガイドシャフト４を架設する。

５は投射レンズ２を支持するアルミニウム材等の軽量金属により形成したフレーム部材であり、投射レンズ２の外周面を支持可能な筒状のレンズ支持部３２を有する。そして、レンズ支持部３２の右側には、連結フレーム部３３を介して一方のガイドシャフト３にスライド自在に装填するスライダ部６を設けるとともに、レンズ支持部３２の左側には、他方のガイドシャフト４にスライド自在に装填する他方のスライダ部７を設ける。

スライダ部６の構成を図３及び図４に示す。スライダ部６は、所定の厚さを有する上板部３４ｕと下板部３４ｄを含む矩形枠状の装填体部３４を有し、上板部３４ｕ及び下板部３４ｄには、それぞれガイドシャフト３が貫通する軸受孔部６ｕ及び６ｄを形成する。これにより、離間した一対の軸受孔部６ｕ及び６ｄが上下に配される。この場合、軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉの軸方向断面形状Ｓは、図３に示すように、所定の曲率Ｒを有する円弧状に形成する。この際、ガイドシャフト３の外周面から軸受孔部６ｄ（６ｕ）の開口縁までの間隔Ｌと曲率Ｒの関係は、Ｌ＜Ｒの条件を満たすことが望ましい。なお、この条件は、例示のように、内面６ｕｉ，６ｄｉの全範囲を一定の曲率Ｒにより形成した場合の条件である。例示の軸受孔部６ｕ，６ｄは、内面６ｕｉ，６ｄｉをフレーム部材５に対して一体に形成したため、別途の部品が不要となり、低コスト性向上に寄与できる。

一方、スライダ部７の構成を図５及び図６に示す。スライダ部７は、所定の厚さを有する係合板部３６を有し、この係合板部３６を補助スライダ１１を介してガイドシャフト４に装填する。補助スライダ１１は、フレーム部材５とは異なる材料Ｍｙ、例えば、真鍮材等により一体形成する。また、ガイドシャフト４に沿ってスライド自在となる円筒形に形成し、上端部に位置する上規制部１１ｕ，この上規制部１１ｕの下側に位置するフレーム係合部１１ｃ，このフレーム係合部１１ｃの下側に位置するネジ部１１ｎ及びこのネジ部１１ｎの下側であって下端部に位置する下筒部１１ｄを有する。この場合、上規制部１１ｕは、フレーム係合部１１ｃに対して段差を介して大径に形成するとともに、ネジ部１１ｎ及び下筒部１１ｄは、フレーム係合部１１ｃに対して小径に形成する。他方、係合板部３６には、図６に示すような小判形の挿通孔３７を形成することにより、相対位置吸収部１２を設ける。挿通孔３７は、左右方向の長さＷを前後方向の長さＤよりも長くする（Ｄ＜Ｗ）。これにより、挿通孔３７にフレーム係合部１１ｃを係合（連結）させた場合、係合板部３６は、フレーム係合部１１ｃに対して左右方向にのみ所定範囲の相対変位が許容される。図６において、仮想線で示す係合板部３６が左方向（図中右方向）へ相対変位した状態を示している。

更に、挿通孔３７にフレーム係合部１１ｃを係合させた際は、別途のナット部材３８をネジ部１１ｎに螺着し、フレーム係合部１１ｃに対する係合板部３６の組付けを行う。この場合、挿通孔３７にフレーム係合部１１ｃを係合させ、挿通孔３７（係合板部３６）とフレーム係合部１１ｃ間の相対変位が調整されたなら、ナット部材３８により係合板部３６と補助スライダ１１を固定してもよいし、係合板部３６が補助スライダ１１に対して変位が許容される状態で取付けてもよい。この際、係合板部３６が上下方向に動かないように、係合板部３６と上規制部１１ｕ間又は係合板部３６とナット部材３８間に皿バネ等の弾性部材を介在させることができる。

このように、補助スライダ１１とフレーム部材５間に、軸垂直方向Ｆｖに対する相対位置の誤差を吸収する相対位置吸収部１２を介設すれば、部品精度及び組付精度にバラツキがあっても当該バラツキを吸収することにより、常にスムーズかつ安定したスライド移動を確保できる。また、スライダ部７は、フレーム部材５とは異なる材料Ｍｙにより形成した筒形の補助スライダ１１を備えるとともに、フレーム部材５を補助スライダ１１に連結するため、フレーム部材５に耐摩耗性の低い軽量材料等を用いた場合であっても、補助スライダ１１には、耐摩耗性の高い材料Ｍｙを選定することにより、最適なスライダ部７を構成することができる。なお、図５中、仮想線で示す符号５１は、後述する板バネ部材を示す。

他方、フレーム部材５の連結フレーム部３３には、このフレーム部材５を昇降移動させる移動機構部８を付設する。移動機構部８は、図２に示すように、連結フレーム部３３が位置するベースフレーム３１の上フレーム部３１ｕと下フレーム部３１ｄ間に回動自在に取付けたスクリュ部４１と、上フレーム部３１ｕの上面に取付けた駆動モータ４２と、この駆動モータ４２とスクリュ部４１間に介在させたウォーム歯車４３及び平歯車４４を有する回転伝達ギア機構を備えるとともに、スクリュ部４１に螺合し、連結フレーム部３３に固定したナット部４５を備える。なお、４６はフレーム部材５が上昇移動した際の上限位置を検出する上限検出スイッチを示すとともに、４７はフレーム部材５が下降移動した際の下限位置を検出する下限検出スイッチを示す。

次に、このような構成を有するレンズシフト機構１の使用方法及び動作について、図１〜図７を参照して説明する。

今、プロジェクタＰを所定の場所に設置した場合を想定する。レンズシフト機構１は、リモコンにより操作することができる。即ち、リモコンのアップキーを操作すれば、駆動モータ４２が正転作動し、この回転は、ウォーム歯車４３及び平歯車４４を介してスクリュ部４１に減速伝達される。この結果、スクリュ部４１に螺合するナット部４５が上昇し、このナット部４５と一体のフレーム部材５が上昇するため、フレーム部材５に支持される投射レンズ２を上方へシフトさせることができる。この際、フレーム部材５は、左右に配したスライダ部６，７の装填するガイドシャフト３，４に沿ってガイドされる。

同様に、リモコンのダウンキーを操作すれば、駆動モータ４２が逆転作動し、フレーム部材５が下降するため、フレーム部材５に支持される投射レンズ２を下方へシフトさせることができる。図１において仮想線で示すフレーム部材５が下方へシフトさせた状態を示している。

よって、このようなレンズシフト機構１によれば、離間した一対の軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉの軸方向断面形状Ｓを円弧状に形成してなるため、フレーム部材５の軸平行方向に対して傾斜した応力が付加されてもガイドシャフト３と内面６ｕｉ，６ｄｉ間の作動抵抗はさほど増加せず、常にスムーズなスライド移動を確保できるとともに、軸受孔部６ｕ，６ｄやガイドシャフト３に摩耗を生じにくく、長期使用における信頼性及び耐久性を向上させることができる。また、投射レンズ２の両側にそれぞれ配設した一対のガイドシャフト３，４と、投射レンズ２を支持するフレーム部材５と、このフレーム部材５の両側に設けることによりガイドシャフト３，４にスライド自在に装填するスライダ部６，７と、フレーム部材５を移動させる移動機構部８とを備える基本構成を有するため、フレーム部材５に対するガイド機能は、離間した一対のガイドシャフト３，４により担保される。この結果、移動機構部８は、単純移動機能、即ち、単一の螺合部（ナット部）で足り、動作の安定性及び低コスト性の向上に寄与できるとともに、フレーム部材５をタイミングベルト等に結合して移動させるベルト伝達機構等の他の駆動方式を採用できるなど、汎用性に優れる。

次に、レンズシフト機構１における各部の変更実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。

図８は、補助スライダ１１に、この補助スライダ１１をガイドシャフト４に対して軸垂直方向における一方向Ｆｖｓから付勢する付勢機構部１３を付設したものである。付勢機構部１３は、Ｕ形に折曲した板バネ部材５１を使用し、板バネ部材５１の一側をネジ５２等により左フレーム部３１ｑの内面に固定するとともに、板バネ部材５１の他側を前述した補助スライダ１１の下筒部１１ｄの外周面に圧接させる。この場合、板バネ部材５１における下筒部１１ｄの外周面に圧接する面は、図５に示すように湾曲形成する。

これにより、補助スライダ１１は、板バネ部材５１に圧接されつつガイドシャフト４に沿ってスライド移動可能となる。このような付勢機構部１３を付設することにより、補助スライダ１１とガイドシャフト４間のガタツキが抑制されるため、常にスムーズかつ安定したスライド移動を確保できる。なお、図８において図１〜図６と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

また、図９及び図１０は、軸受孔部６ｕ，６ｄにおけるガイドシャフト３，４に接触する内面６ｕｉ，６ｄｉを、フレーム部材５とは異なる材料Ｍｘにより形成したものである。この場合、図１０に示すように、予め、ステンレス材や真鍮材等の耐摩耗性の高い材料Ｍｘにより形成したリング状の軸受部材６１…を用意するとともに、装填体部３４の上板部３４ｕ及び下板部３４ｄに、当該軸受部材６１…が嵌合する嵌合凹部６２ｕ及び６２ｄをそれぞれ形成し、この嵌合凹部６２ｕ及び６２ｄに、用意した二つの軸受部材６１…をそれぞれ嵌着した後、ネジ６３…により上板部３４ｕ及び下板部３４ｄにそれぞれ固定すればよい。軸受部材６１…は、軸受孔部６ｕ（６ｄ）を有しており、この軸受孔部６ｕ（６ｄ）におけるガイドシャフト３に接触する内面６ｕｉ（６ｄｉ）の軸方向断面形状Ｓは円弧に形成する。図９に示す変更実施形態は、内面６ｕｉ（６ｄｉ）の一部範囲のみを一定の曲率Ｒにより形成した場合を示し、この点が図３に示す内面６ｕｉ（６ｄｉ）の全範囲を一定の曲率Ｒにより形成した場合と異なる。

これにより、フレーム部材５を前述したような耐摩耗性の低いアルミニウム材等の軽量金属で形成した場合であっても、内面６ｕｉ，６ｄｉには、耐摩耗性の高い材料Ｍｘを選定することにより、最適な軸受孔部６ｕ，６ｄを構成することができる。その他、図１０において、６４…はネジ６３…の挿通孔を示す。なお、図９及び図１０において図１〜図６と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，材料等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、実施形態は、投射レンズ２の位置を縦方向へシフトさせる場合を例示したが、投射レンズ２の位置を横方向へシフトさせる場合にも同様に適用することができる。また、例示の移動機構部８は、フレーム部材５を移動させることができる任意の移動機構部（ベルト伝達機構等）に置換することができる。さらに、本発明において、内面６ｕｉ，６ｄｉの軸方向断面形状Ｓを円弧状に形成するとは、正確な円弧を意味するものではなく、楕円状の円弧も含むなど、要は丸みを持たせるという概念である。その他、相対位置吸収部１２や付勢機構部１３等は同様の機能を有する他の異なる構成により置換することができる。なお、プロジェクタＰは、業務用であってもよいし家庭用であってもよく、各種用途のプロジェクタ及び類似機器（映写機等）を含む概念である。

本発明の最良の実施形態に係るレンズシフト機構の要部を抽出して示す断面正面図、 同レンズシフト機構の正面図、 同レンズシフト機構における一方のスライダ部の断面正面図、 図３中Ａ−Ａ線断面図、 同レンズシフト機構における他方のスライダ部の断面正面図、 図５中Ｂ−Ｂ線断面図、 同レンズシフト機構を備えるプロジェクタの外観斜視図、 本発明の変更実施形態に係るレンズシフト機構に備える付勢機構部の平面方向から見た断面構成図、 同レンズシフト機構に備える一方のスライダ部の断面正面図、 同スライダ部に用いる軸受部材の平面図、

符号の説明

１ レンズシフト機構
２ 投射レンズ
３ ガイドシャフト
４ ガイドシャフト
５ フレーム部材
６ スライダ部
６ｕ 軸受孔部
６ｄ 軸受孔部
６ｕｉ 軸受孔部の内面
６ｄｉ 軸受孔部の内面
７ スライダ部
８ 移動機構部
１１ 補助スライダ
１２ 相対位置吸収部
１３ 付勢機構部
Ｐ プロジェクタ
Ｓ 内面の軸方向断面形状
Ｍｘ フレーム部材とは異なる材料
Ｍｙ フレーム部材とは異なる材料
Ｆｖ 軸垂直方向
Ｆｖｓ 軸垂直方向における一方向

Claims (4)

1. 投射レンズの位置を横方向及び／又は縦方向へシフトさせるプロジェクタのレンズシフト機構において、前記投射レンズに対して両側にそれぞれ配設した一対のガイドシャフトと、前記投射レンズを支持するフレーム部材と、このフレーム部材の両側に設けることにより前記ガイドシャフトにスライド自在に装填する一対のスライダ部と、前記フレーム部材を移動させる移動機構部とを備えるとともに、一方のスライダ部には、前記ガイドシャフトにスライド自在に装填する離間した一対の軸受孔部を設け、各軸受孔部における前記ガイドシャフトに接触する内面の軸方向断面形状を円弧状に、かつ当該内面における前記ガイドシャフトに接触する部位の周方向形状を円形に、それぞれ形成するとともに、他方のスライダ部は、前記フレーム部材とは異なる材料により形成し、かつ前記ガイドシャフトにスライド自在に装填する筒形の補助スライダを有し、この補助スライダを、軸垂直方向に対する相対位置の誤差を吸収する相対位置吸収部を介設させて前記フレーム部材に連結してなることを特徴とするプロジェクタのレンズシフト機構。
2. 前記軸受孔部における前記ガイドシャフトに接触する内面は、前記フレーム部材に対して一体に形成することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタのレンズシフト機構。
3. 前記軸受孔部における前記ガイドシャフトに接触する内面は、前記フレーム部材とは異なる材料により形成することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタのレンズシフト機構。
4. 前記補助スライダには、この補助スライダを前記ガイドシャフトに対して軸垂直方向における一方向から付勢する付勢機構部を付設してなることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタのレンズシフト機構。

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