JP6040355B2 - レンズ切換装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、投射レンズの一部又は全部を移動させて使用位置又は非使用位置に切換える機能を備えるレンズ切換装置及びプロジェクタに関する。

一般に、スクーンに映像を投射するプロジェクタの場合、映像信号のアスペクト比により投映画像が影響を受ける。例えば、ビスタサイズ（１．６６：１）を標準に投映するプロジェクタでスコープサイズ（２．３５：１）を投映した場合、スクリーンの投映画像には、本来の映像の上下に不要となる目障りな黒帯が生じる。

従来、このような黒帯を回避するようにしたプロジェクタも提案されており、特許文献１には、放物面状のリフレクタを有する光源より液晶パネルに光を照射し、同液晶パネルに表示されている映像を投射レンズを介して拡大投射する液晶プロジェクタにおいて、映像信号のアスペクト比を所定の比率に変換するアスペクト比変換回路を有するとともに、投射レンズとしてアナモフィックレンズを用い、アスペクト比変換回路にて液晶パネルに表示される映像のアスペクト比を１：１とし、アナモフィックレンズによりその映像のアスペクト比を所定の比率に変換する液晶プロジェクタが開示されている。しかし、特許文献１に開示される液晶プロジェクタの場合、基本的にはアスペクト比変換回路により映像信号のアスペクト比を変更する処理を行うため、アスペクト比変換回路等が必要になるとともに、画質への悪影響も生じる。

一方、アスペクト比変換回路等の回路を用いることなく標準レンズとアナモフィックレンズの交換により黒帯を回避する方法も提案されており、特許文献２には、本体上部のツマミを左右に回動させることによりレンズが上下に移動し、かつレンズ交換は本体箱の前面より内鏡筒を回転してネジ締結を外すことにより、レンズ保持部の外筒部から外せる構成とするとともに、レンズ保持部材を三つに分割して中間部材をアダプタ的役割を持つように構成した液晶プロジェクタが開示されており、この液晶プロジェクタによれば、既存の映画館用レンズ、アナモフィックレンズあるいは他のレンズを選択的に装着することができる。

特開平６−１８６５２４号公報 特開２００１−１６６３８０号公報

しかし、上述した従来のプロジェクタ、特に、特許文献２で開示される液晶プロジェクタは、次のような問題点があった。

第一に、アスペクト比を変換し、黒帯が生じない映像を投射する場合、基本的には、標準レンズに対してアナモフィックレンズを装着する方法が画質や明るさの損失を回避する上で最も望ましい方法となるが、特許文献２で開示される方法は、いわば人為的な着脱作業が必要になるため、確実に固定できる利点はあるものの、レンズの交換作業に時間がかかるとともに、プロジェクタをいわゆる天吊り方式により高い位置に設置したような場合、その設置位置によっては交換作業に大変な労力を必要とする。

第二に、レンズの交換（切換）を、駆動モータを用いて使用位置又は非使用位置へ選択的に移動させる自動切換方式で行う機構も構築可能であるが、この場合、使用位置に移動させた際の位置決め精度の確保、さらには駆動モータ及び動力伝達機構により発生するバックラッシュを回避するのは容易でなく、コストアップやサイズアップ等の新たな問題も無視できない。

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レンズ交換装置及びプロジェクタの提供を目的とするものである。

本発明に係るレンズ切換装置１は、上述した課題を解決するため、投射レンズＬの一部Ｌｐ又は全部（以下、可動レンズユニットＵｍ）を移動させて使用位置Ｘｕ又は非使用位置Ｘｒに切換えるレンズ切換装置を構成するに際して、可動レンズユニットＵｍを移動自在に支持するレンズ支持機構部２と、可動レンズユニットＵｍを移動させる駆動機構部３と、可動レンズユニットＵｍが移動する移動範囲を規制する規制機構部４と、可動レンズユニットＵｍを非使用位置Ｘｒから使用位置Ｘｕへ移動させる際に、当該使用位置Ｘｕの手前から当該使用位置Ｘｕに至るまで可動レンズユニットＵｍを弾性部材１６により加圧し、摩擦力を大きくする弾圧機構１５を設けることにより、使用位置Ｘｕの手前で移動時の負荷を増加させ、かつ使用位置Ｘｕで増加させた負荷を所定の大きさに維持する負荷変化機構部５とを備えることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、投射レンズＬの一部Ｌｐには、画面のアスペクト比を変更できる回転非対象なレンズＬｐａを適用することができる。なお、可動レンズユニットＵｍは、投射レンズＬの縮小側に配することが望ましい。また、レンズ支持機構部２は、可動レンズユニットＵｍに設けたスライダ部１１及びこのスライダ部１１を移動自在に支持するガイドレール部１２により構成できるとともに、このレンズ支持機構部２は、可動レンズユニットＵｍを、相対的に大きな光学パワーを有する断面方向に対して直角方向へ移動可能に支持することができる。さらに、駆動機構部３は、ロータリモータ又はリニアモータを含む駆動モータ１３を用いて構成することができる。一方、規制機構部４は、可動レンズユニットＵｍに当接して移動範囲を規制する離間した一対のストッパ部１４ｐ，１４ｑと、可動レンズユニットＵｍがストッパ部１４ｐ，１４ｑに当接した際に増加する駆動モータ１３の負荷電流を検出して当該駆動モータ１３を停止させる制御機能部１４ｃとを備えて構成できる。また、負荷変化機構部５は、使用位置Ｘｕにおける負荷の大きさが直前の負荷の大きさよりも小さくなるように設定することが望ましい。

他方、本発明に係るプロジェクタＰは、上述した課題を解決するため、スクリーンに映像を投射するプロジェクタであって、以上の構成を有するレンズ切換装置１を備えることを特徴とする。

このような構成を有する本発明に係るレンズ切換装置１及びプロジェクタＰによれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 可動レンズユニットＵｍが移動する移動範囲を規制機構部４により規制するとともに、可動レンズユニットＵｍを非使用位置Ｘｒから使用位置Ｘｕへ移動させる際に、負荷変化機構部５により、使用位置Ｘｕの手前で移動時の負荷を増加させ、かつ使用位置Ｘｕで増加させた負荷を所定の大きさに維持するようにしたため、使用位置Ｘｕに移動させた際における駆動モータ及び動力伝達機構により発生する停止時の衝撃等を有効に排除できる。したがって、無用な振動等を防止し、使用位置Ｘｕに切換えたアナモフィックレンズ等を有する可動レンズユニットＵｍに対する高い位置決め精度を容易に確保できる。しかも、使用位置Ｘｕに至る寸前で負荷がかかり、停止する際の衝撃等の発生を低減できるため、可動レンズユニットＵｍを含む可動部分の信頼性向上及び衝撃音の低減による静音性向上に寄与できる。

（２） レンズ支持機構部２により可動レンズユニットＵｍを移動自在に支持し、かつ駆動機構部３により可動レンズユニットＵｍを移動させるとともに、規制機構部４により可動レンズユニットＵｍが移動する移動範囲を規制するようにしたため、プロジェクタＰに対して可動レンズユニットＵｍを切換える場合であっても人為的な切換作業が不要になる。したがって、可動レンズユニットＵｍを切換える際における労力を排除して迅速な切換を実現できるという基本的効果を享受できる。

（３） 負荷変化機構部５は、可動レンズユニットＵｍを使用位置Ｘｕへ移動させる際に、当該使用位置Ｘｕの手前から当該使用位置Ｘｕに至るまで可動レンズユニットＵｍを弾性部材１６により加圧し、摩擦力を大きくする弾圧機構１５を用いて構成したため、使用位置Ｘｕの手前で移動時の負荷を増加させ、かつ使用位置Ｘｕで増加させた負荷を所定の大きさに維持する負荷変化機構部５を、無視できないコストアップやサイズアップを生じることなく容易に構築することができる。

（４） 好適な態様により、投射レンズＬの一部Ｌｐに、画面のアスペクト比を変更できる回転非対象なレンズＬｐａを適用すれば、例えば、アスペクト比が異なるビスタサイズ又はスコープサイズの双方の映像を投射する場合であっても、黒帯の無い高品質の投映を実現できるとともに、その切換を容易かつ迅速に行うことができる。

（５） 好適な態様により、可動レンズユニットＵｍを、投射レンズＬの縮小側に配すれば、位置決め構造の簡略化を実現できる。即ち、通常、縮小側は、レンズの偏芯感度が高いため、高精度な位置決めが必要となるが、可動レンズユニットＵｍを、投射レンズＬの縮小側に配することにより、高精度な位置決めが不要となることから、位置決め構造の簡略化を図ることができる。

（６） 好適な態様により、レンズ支持機構部２を、可動レンズユニットＵｍに設けたスライダ部１１と、このスライダ部１１を移動自在に支持するガイドレール部１２とを設けて構成すれば、可動レンズユニットＵｍが大きな重量であっても、必要な範囲の移動を、容易，正確かつ確実に実現できる。

（７） 好適な態様により、レンズ支持機構部２により、可動レンズユニットＵｍを、相対的に大きな光学パワーを有する断面方向に対して直角方向へ移動可能に支持するようにすれば、可動レンズユニットＵｍを移動させた場合であっても、この移動による偏芯の影響を受けにくくすることができる。

（８） 好適な態様により、駆動機構部３を、ロータリモータ又はリニアモータを含む駆動モータ１３を用いて構成すれば、汎用モータの利用により容易かつ低コストに実施できる。

（９） 好適な態様により、規制機構部４を、可動レンズユニットＵｍに当接して移動範囲を規制する離間した一対のストッパ部１４ｐ，１４ｑと、可動レンズユニットＵｍがストッパ部１４ｐ，１４ｑに当接した際に増加する駆動モータ１３の負荷電流を検出して当該駆動モータ１３を停止させる制御機能部１４ｃとを設けて構成すれば、高価なサーボモータ等を用いることなく、正確な使用位置Ｘｕに停止させ、かつ位置決めすることが可能となる。

（１０） 好適な態様により、負荷変化機構部５において、使用位置Ｘｕにおける負荷の大きさが直前の負荷の大きさよりも小さくなるように設定すれば、弾圧機構１５はいわばクリック係合した状態となるため、可動レンズユニットＵｍを使用位置Ｘｕに確実に停止できるとともに、信頼性及び安定性の高い機構を実現できる。

本発明の好適実施形態に係るレンズ切換装置により投射レンズの一部を使用位置に移動させた状態の正面構成図、 同投射レンズを備えるプロジェクタの全体構成図、 同レンズ切換装置の斜視図、 同レンズ切換装置により投射レンズの一部を非使用位置に移動させた状態の正面構成図、 同レンズ切換装置により投射レンズの一部を使用位置に移動させたときの負荷変化機構部の状態を示す正面構成図、 同レンズ切換装置により投射レンズの一部を使用位置以外の位置に移動させたときの負荷変化機構部の状態を示す正面構成図、 同レンズ切換装置の平面方向から見た作用説明図、 同レンズ切換装置における負荷変化機構部の変更例を示す正面構成図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

最初に、本発明の理解を容易にするため、本実施形態に係るレンズ切換装置１を有する投射レンズＬを備えるプロジェクタ（フロントプロジェクタ）Ｐの概略構成について、図２を参照して説明する。

図２に示すように、プロジェクタＰは、映像を投写する光学系５０及びこの光学系５０の動作を制御する制御系７０を備える。光学系５０において、光源５１は、例えば、超高圧水銀ランプであって、Ｒ光，Ｇ光及びＢ光を含む光を照射する。なお、光源５１は、超高圧水銀ランブ以外の放電光源であってもよいし、ＬＥＤやレーザーのような固体光源であってもよい。また、第一インテグレータレンズ５２及び第二インテグレータレンズ５３は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有し、第一インテグレータレンズ５２は、光源５１からの光束を複数に分割するとともに、第一インテグレータレンズ５２の各レンズ素子は、光源５１からの光束を第二インテグレータレンズ５３のレンズ素子近傍にて集光させる機能を有する。一方、第二インテグレータレンズ５３のレンズ素子は、重畳レンズ５４と協働して第一インテグレータレンズ５２のレンズ素子の像を液晶パネル５５Ｒ，５５Ｇ及び５５Ｂに形成する。このような構成により、光源５１からの光は、液晶パネル５５Ｒ，５５Ｇ及び５５Ｂの表示領域全体を略均一な明るさにより照明する。

偏光変換素子５６は、第二インテグレータレンズ５３からの光を所定の直線偏光に変換するとともに、重畳レンズ５４は、第一インテグレータレンズ５２の各レンズ素子の像を、第二インテグレータレンズ５３を介して液晶パネル５５Ｒ，５５Ｇ及び５５Ｂの表示領域上で重畳させる。第一ダイクロイックミラー５７は、重畳レンズ５４から入射したＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。そして、第一ダイクロイックミラー５７で反射されたＲ光は、反射ミラー５８及びフィールドレンズ５９Ｒを経て、光変調素子である液晶パネル５５Ｒヘ入射するとともに、液晶パネル５５Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｒ色の画像を形成する。

第二ダイクロイックミラー６０は、第一ダイクロイックミラー５７からのＧ光を阪射させ、Ｂ光を透過させるとともに、第二ダイクロイックミラー６０で反射したＧ光は、フィールドレンズ５９Ｇを経て、光変調素子である液晶パネル５５Ｇへ入射する。液晶パネル５５Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調し、Ｇ色の画像を形成する。一方、第二ダイクロイックミラー６０を透過したＢ光は、リレーレンズ６１，６２、反射ミラー６３，６４、及びフィールドレンズ５９Ｂを経て、光変調素子である液晶パネル５５Ｂへ入射する。液晶パネル５５Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調し、Ｂ色の画像を形成する。クロスダイクロイックプリズム６５は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル５５Ｒ，５５Ｇ及び５５Ｂで変調された光を合成して画像光とし、本実施形態に係る投写レンズＬに入光させるとともに、この投写レンズＬにより、映像を不図示のスクリーン上に役写する。

制御系７０は、ビデオ信号等の外部画像信号Ｓｖが入力される画像処理部７１と、この画像処理部７１の出力に基づいて光学系５０に設けた液晶パネル５５Ｇ，５５Ｒ，５５Ｂを駆動する表示駆動部７２と、投写レンズＬに設けた駆動機構（不図示）を動作させて投写レンズＬの状態を調整するレンズ駆動部７３と、これらの回路部分７１，７２，７３等の動作を統括的に制御するレンズ制御部７４を備える。

画像処理部７１は、入力された外部画像信号を各色の階調等を含む画像信号に変換する。画像処理部７１は、投写レンズＬが画像の横縦比又はアスペクト比（縦横比）を変換して投写する状態（位置）にある場合、投写レンズ１による横縦比の変換を逆にした画像のアスペクト比変換を予め行って、スクリーン上に表示される画像が縦横に伸縮しないようにする。具体的には、投写レンズＬによって、例えば、１．７８：１から、例えば、２．４：１となるように横方向に画像の伸張が行われる場合、予め、横方向に０．７４２＝１．７８／２．４倍の画像の圧縮が行われ、或いは、縦方向に１．３５＝２．４／１．７８倍の画像の伸張が行われる。一方、投写レンズＬが画像の横縦比又はアスペクト比を変換しないで投写する状態（位置）にある場合、画像処理部７１は、上記のような画像のアスペクト比変換を行わない。なお、画像処理部７１は、外部画像信号に対して歪補正や色補正等の各種画像処理を行うこともできる。

次に、本実施形態に係るレンズ切換装置１を有する投射レンズＬの全体構成について、図１〜図６を参照して説明する。

投射レンズＬは、スクリーン（不図示）に映像を投射する上述したプロジェクタＰに装着したプロジェクタ用レンズである。例示の投射レンズＬは、三つのレンズ部からなる基本構成を備える。即ち、最前部に配する位置を固定した第一のレンズ部を構成する前レンズ部Ｌｆと、前レンズ部Ｌｆの後方に離間して配する位置を固定した第二のレンズ部を構成する後レンズ部Ｌｒと、前レンズ部Ｌｆと後レンズ部Ｌｒ間に配し、かつ非使用位置Ｘｒ又は使用位置Ｘｕに移動可能な第三のレンズ部を構成する可動レンズユニットＵｍを備える。この場合、投射レンズＬは、図３に示すように、ベースプレート２１を備え、このベースプレート２１の前端部に固定し、かつ起立させた前支持プレート２２に、前レンズ部Ｌｆを支持させるとともに、ベースプレート２１の後端側に固定し、かつ起立させた後支持プレート２３に、後レンズ部Ｌｒを支持させる。この際、前レンズ部Ｌｆと後レンズ部Ｌｒはベースプレート２１に対して所定高さだけ高い位置に配する。

また、可動レンズユニットＵｍは、投射レンズＬの一部Ｌｐを備えるとともに、この投射レンズＬの一部Ｌｐに設けたスライダ部１１を備える。例示する投射レンズＬの一部Ｌｐは、画面のアスペクト比を変更できる回転非対象なレンズＬｐａであり、このような回転非対象なレンズＬｐａとしては、アナモフィックレンズが望ましい。その他、回転非対象なレンズＬｐａには、シリンドリカルレンズ或いは自由曲面レンズ等を用いてもよい。なお、後レンズ部Ｌｒの後端はプロジェクタＰの前端部に装着する。これにより、プロジェクタＰで生成された投射光は、後レンズ部Ｌｒに入光するとともに、投射レンズＬ内を通過して前レンズ部Ｌｆから出光し、不図示のスクリーンに投映される。

一方、この可動レンズユニットＵｍは、本実施形態に係るレンズ切換装置１により非使用位置Ｘｒ又は使用位置Ｘｕに切換えられる。この場合、可動レンズユニットＵｍが非使用位置Ｘｒに移動すれば、投射レンズＬから横方へオフセットした状態となる。これにより、可動レンズユニットＵｍは投射レンズＬからリリースし、この状態の投射レンズＬは、可動レンズユニットＵｍの無い前レンズ部Ｌｆと後レンズ部Ｌｒのみで構成する標準レンズとなる。この標準レンズは、アスペクト比が、例えば、１．６６：１のビスタサイズに対応する。これに対して、可動レンズユニットＵｍが使用位置Ｘｕに移動すれば、投射レンズＬにセット、即ち、装着した状態となる。これにより、投射レンズＬは、前レンズ部Ｌｆ，可動レンズユニットＵｍ及び後レンズ部Ｌｒが光軸方向に順次並んだレンズ構成となり、この状態の投射レンズＬは、標準レンズに対してアナモフィックレンズＬｐａを装着したワイド対応レンズとなる。このワイド対応レンズは、アスペクト比が、例えば、２．３５：１のスコープサイズに対応する。このように、投射レンズＬの一部Ｌｐに、画面のアスペクト比を変更可能なアナモフィックレンズＬｐａを適用すれば、アスペクト比が異なるビスタサイズ又はスコープサイズの双方の映像を投射する場合であっても、黒帯の無い高品質の投映を実現できるとともに、その切換を容易かつ迅速に行える利点がある。なお、以上のアスペクト比は例示であって、異なる各種アスペクト比を適用できる。

ところで、可動レンズユニットＵｍは、例示のように、投射レンズＬの縮小側に配すれば、位置決め構造の簡略化を実現できる利点がある。即ち、通常、縮小側は、レンズの偏芯感度が高いため、高精度な位置決めが必要となるが、可動レンズユニットＵｍを、投射レンズＬの縮小側に配することにより、高精度な位置決めが不要となることから、位置決め構造の簡略化を図ることができる。また、例示の場合、可動レンズユニットＵｍは、相対的に大きな光学パワーを有する断面方向に対して直角方向へ移動可能に支持するようにしたため、可動レンズユニットＵｍを移動させた場合であっても、この移動による偏芯の影響を受けにくくする利点がある。

他方、レンズ切換装置１は、大別して、レンズ支持機構部２，駆動機構部３，規制機構部４及び負荷変化機構部５を備える。レンズ支持機構部２は、投射レンズＬの一部ＬｐであるアナモフィックレンズＬｐａをスライド移動自在に支持する機能を有し、アナモフィックレンズＬｐａを備える可動レンズユニットＵｍに一体に設けた前述のスライダ部１１を備える。このスライダ部１１は、図１に示すように、可動レンズユニットＵｍの下端に取付ける。さらに、レンズ支持機構部２は、このスライダ部１１を移動自在に支持するガイドレール部１２を備える。ガイドレール部１２はリニアガイドであり、装填したスライダ部１１をスライド自在にガイドする機能を備える。したがって、スライダ部１１とガイドレール部１２は、円滑性，正確性，耐久性等に優れていることが望ましい。このように、レンズ支持機構部２を、可動レンズユニットＵｍに設けたスライダ部１１と、このスライダ部１１を移動自在に支持するガイドレール部１２とを設けて構成すれば、可動レンズユニットＵｍが大きな重量であっても、必要な範囲の移動を、容易，正確かつ確実に実現できる利点がある。

駆動機構部３は、可動レンズユニットＵｍを移動させる機能を有し、ロータリモータによる駆動モータ１３を備える。なお、例示の駆動モータ１３は減速機構を内蔵したギアモータである。この場合、駆動モータ１３を取付けるに際しては、図３に示すように、前述した前支持プレート２２の上端から水平方向後方に延出させた支持部材２４を設け、この支持部材２４における垂直部２４ｖに取付ける。また、駆動モータ１３の回転出力軸には、図１に示すように、ピニオン２５を取付けるとともに、このピニオン２５は、可動レンズユニットＵｍの上端に固定して取付けたラック２６に噛合させる。ラック２６はガイドレール部１２に対して平行となる。さらに、駆動モータ１３を正逆方向に回転駆動するドライバ２７を備え、このドライバ２７は切換制御部２８に接続する。切換制御部２８には操作部２９が付属し、この操作部２９により使用位置Ｘｕ又は非使用位置Ｘｒへ切換える切換操作を行うことができる。このように、駆動機構部３を、ギアモータ等のロータリモータによる駆動モータ１３を用いて構成すれば、汎用モータの利用により容易かつ低コストに実施できる利点がある。

規制機構部４は、可動レンズユニットＵｍが移動する移動範囲を規制する機能を有し、可動レンズユニットＵｍに当接して移動範囲を規制する離間した一対のストッパ部１４ｐ，１４ｑを備える。このストッパ部１４ｐ，１４ｑは、それぞれ使用位置Ｘｕ，非使用位置Ｘｒに対応する位置であって、ガイドレール部１２の近傍に配設することが望ましい。また、規制機構部４は、可動レンズユニットＵｍがストッパ部１４ｐ，１４ｑに当接した際に増加する駆動モータ１３の負荷電流を検出して当該駆動モータ１３を停止させる制御機能部１４ｃとを備える。この制御機能部１４ｃには、前述したドライバ２７及び切換制御部２８が含まれる。したがって、駆動モータ１３の負荷電流に係わる情報（検出データ）がドライバ２７から切換制御部２８に付与されるため、負荷電流の大きさを監視し、負荷電流が予め設定した閾値を超えたときに、ストッパ部１４ｐ又は１４ｑに当接したものと判断する。これにより、切換制御部２８はドライバ２７に停止指令信号を付与し、駆動モータ１３を停止制御することができる。

このように、規制機構部４を、可動レンズユニットＵｍに当接して移動範囲を規制する離間した一対のストッパ部１４ｐ，１４ｑと、可動レンズユニットＵｍがストッパ部１４ｐ，１４ｑに当接した際に増加する駆動モータ１３の負荷電流を検出して当該駆動モータ１３を停止させる制御機能部１４ｃとを設けて構成すれば、高価なサーボモータ等を用いることなく、正確な使用位置Ｘｕに停止させ、かつ位置決めできる利点がある。

一方、負荷変化機構部５は、可動レンズユニットＵｍを非使用位置Ｘｒから使用位置Ｘｕへ移動させる際に、使用位置Ｘｕの手前で移動時の負荷を増加させ、かつ使用位置Ｘｕで増加させた負荷を所定の大きさに維持する機能を有し、本発明の要部を構成する。この負荷変化機構部５は、図１〜図６に示すように、可動レンズユニットＵｍが使用位置Ｘｕ側へ移動した際に、当該使用位置Ｘｕの手前から当該使用位置Ｘｕに至るまで可動レンズユニットＵｍを弾性部材１６により加圧し、摩擦力を大きくして負荷を増加させる弾圧機構１５により構成する。

例示の弾圧機構１５は、図３に示すように、前述した支持部材２４の水平部２４ｈに固定した加圧部１５ｐと可動レンズユニットＵｍに固定した被加圧面部１５ｓを備える。加圧部１５ｐは、図５に示す縦形の筒体部３１を備え、この筒体部３１を支持部材２４の水平部２４ｈに固定する。この筒体部３１は内部に収容部３１ｉを有し、この収容部３１ｉは筒体部３１の上下端に開口する。また、収容部３１ｉには、上端の開口から丸棒状の加圧子３２を収容するとともに、コイルスプリングを用いた弾性部材１６を圧縮状態にして収容し、収容後はキャップ部材３３により筒体部３１の上端の開口を閉塞する。さらに、収容部３１ｉの下端には加圧子３２が下方に抜け落ちるのを阻止する図面に現れないストッパを設け、これにより、加圧子３２の下部一部のみが下方に露出し、かつ下方に弾圧される構成を有する。なお、加圧子３２の下端は半球形状である。

他方、被加圧面部１５ｓは、可動レンズユニットＵｍの上端面に対して複数のネジ３５…を用いて固定したプレート部材３４により形成する。この場合、プレート部材３４の中間位置に、三角山形の盛上部３４ｓを折曲形成し、この盛上部３４ｓの傾斜面、特に、上り傾斜面を被加圧面部１５ｓとして用いる。なお、加圧部１５ｐは一つであってもよいし、二つ以上であってもよい。例示は、二つの場合を示している。また、この際、被加圧面部１５ｓの数量は各加圧部１５ｐ…に対応した数量だけ設けてもよいし、共用する一つの被加圧面部１５ｓとして構成してもよい。

このように、負荷変化機構部５を、可動レンズユニットＵｍが使用位置Ｘｕ側へ移動した際に、当該使用位置Ｘｕの手前から当該使用位置Ｘｕに至るまで可動レンズユニットＵｍを弾性部材１６により加圧し、摩擦力を大きくする弾圧機構１５を用いて構成すれば、使用位置Ｘｕの手前で移動時の負荷を増加させ、かつ使用位置Ｘｕで増加させた負荷を所定の大きさに維持する機能を発揮する負荷変化機構部５を、無視できないコストアップやサイズアップを生じることなく容易に構築できる利点がある。

次に、本実施形態に係るレンズ切換装置１を含む投射レンズＬの機能及び使用方法について、図１〜図７を参照して説明する。

今、可動レンズユニットＵｍは、図４に示す非使用位置Ｘｒにあるものとする。図７（ｂ）には、非使用位置Ｘｒにある可動レンズユニットＵｍを平面方向から見た状態を示す。非使用位置Ｘｒでは、可動レンズユニットＵｍが投射レンズＬからオフセットし、リリースした状態となるため、投射レンズＬは、可動レンズユニットＵｍの無い前レンズ部Ｌｆと後レンズ部Ｌｒのみで構成した標準レンズとなる。例示の場合、標準レンズは、アスペクト比が１．６６：１となるビスタサイズに対応する。したがって、アスペクト比が同じ比率の映像を投射した場合、黒帯は生じない。

他方、ユーザーが、例えば、映像信号のアスペスト比がスコープサイズとなる映画を見る場合を想定する。この場合、ユーザーは操作部２９におけるサイズモード切換スイッチを操作し、スコープサイズを選択（ＯＮ）する。これにより、切換制御部２８はドライバ２７に切換指令信号を付与し、ドライバ２７は駆動モータ１３に給電を行う。この結果、駆動モータ１３が正方向に回転動作し、ピニオン２５が回転することにより、ラック２６を、図１中、右方向へ変位させる。これにより、ラック２６に一体の可動レンズユニットＵｍが同一方向（右方向）へ移動、即ち、ガイドレール部１２に沿って投射レンズＬ側（弾圧機構１５側）へ移動する。図６の可動レンズユニットＵｍが、矢印Ｆｓ方向に移動し、弾圧機構１５に近付いている状態を示している。

そして、可動レンズユニットＵｍが移動し、使用位置Ｘｕの手前に達すれば、盛上部３４ｓの被加圧面部１５ｓにおける上り傾斜面に加圧部１５ｐの加圧子３２の下端が当接する。図６における仮想線の被加圧面部１５ｓが加圧子３２の下端に当接した状態を示している。可動レンズユニットＵｍがさらに移動すれば、被加圧面部１５ｓにおける上り傾斜面により加圧子３２が上方へ押し上げられる。この際、加圧子３２はコイルスプリングを用いた弾性部材１６の弾圧に抗して上方へ変位し、使用位置Ｘｕの手前から移動時の負荷が漸次増加する。

この後、可動レンズユニットＵｍは、固定したストッパ部１４ｐに当接するため、可動レンズユニットＵｍの移動は強制的に停止させられる。また、これにより、駆動モータ１３における負荷電流が増加するため、切換制御部２８は、使用位置Ｘｕに達したことを検出（判断）し、ドライバ２７に停止指令信号を付与することにより駆動モータ１３を停止制御する。この結果、可動レンズユニットＵｍは、投射レンズＬに装着された状態となり、投射レンズＬは、前レンズ部Ｌｆ，可動レンズユニットＵｍ及び後レンズ部Ｌｒが光軸方向に順次並んだレンズ構成となる。即ち、標準レンズに対してアナモフィックレンズＬｐａを装着したワイド対応レンズとなり、アスペクト比が２．３５：１となるスコープサイズに対応する。したがって、アスペクト比が同じ比率の映像を投射した場合、黒帯は生じない。

図５が使用位置Ｘｕにおける可動レンズユニットＵｍの状態を示しているとともに、図７（ａ）が使用位置Ｘｕにある可動レンズユニットＵｍを平面方向から見た状態を示している。使用位置Ｘｕでは増加した負荷を所定の大きさに維持する状態で停止する。特に、本実施形態の場合、使用位置Ｘｕは、図５に示すように、盛上部３４ｓの頂点を若干通過した位置、即ち、被加圧面部１５ｓにおける下り傾斜面側へ、盛上部３４ｓの頂点より距離Ｓｃだけ進んだ位置に設定するため、使用位置Ｘｕにおける負荷の大きさは、直前の負荷の大きさよりもやや小さくなる。これにより、弾圧機構１５における加圧部１５ｐと被加圧面部１５ｓは、いわばクリック係合した状態となるため、可動レンズユニットＵｍを使用位置Ｘｕに確実に停止させることができるとともに、信頼性及び安定性の高い機構を実現できる利点がある。

このように、本実施形態に係るレンズ切換装置１によれば、可動レンズユニットＵｍ（アナモフィックレンズＬｐａ）が移動する移動範囲を規制機構部４（ストッパ部１４ｐ）により規制するとともに、可動レンズユニットＵｍを非使用位置Ｘｒから使用位置Ｘｕへ移動させる際に、負荷変化機構部５により、使用位置Ｘｕの手前で移動時の負荷を増加させ、かつ使用位置Ｘｕで増加させた負荷を所定の大きさに維持するようにしたため、使用位置Ｘｕに移動させた際における駆動モータ１３及び動力伝達機構（ピニオン２５，ラック２６等）により発生する停止時の衝撃等を有効に排除できる。したがって、無用な振動等を防止し、使用位置Ｘｕに切換えたアナモフィックレンズ等を有する可動レンズユニットＵｍに対する高い位置決め精度を容易に確保できる。また、レンズ支持機構部２により可動レンズユニットＵｍをスライド移動自在に支持し、かつ駆動機構部３により可動レンズユニットＵｍを移動させるとともに、規制機構部４により可動レンズユニットＵｍが移動する移動範囲を規制するようにしたため、プロジェクタＰに対して可動レンズユニットＵｍを切換える場合であっても人為的な切換作業が不要になる。したがって、可動レンズユニットＵｍを切換える際における労力を排除して迅速な切換を実現できるという基本的効果を享受できる。

なお、この後、ユーザーがビスタサイズに対応する元の状態に戻す場合には、操作部２９におけるサイズモード切換スイッチを操作し、ビスタサイズを選択（ＯＮ）すればよい。これにより、切換制御部２８はドライバ２７に切換指令信号を付与し、ドライバ２７は駆動モータ１３に給電を行う。この結果、駆動モータ１３が逆方向に回転動作し、ピニオン２５が回転することにより、ラック２６を、図１中、左方向へ変位させる。これにより、ラック２６に一体の可動レンズユニットＵｍが同一方向（左方向）へ移動、即ち、ガイドレール部１２に沿って投射レンズＬから離間する方向へ移動する。図６の可動レンズユニットＵｍが矢印Ｆｒ方向に移動し、弾圧機構１５から離間する状態を示している。

そして、可動レンズユニットＵｍが移動し、非使用位置Ｘｒに達すれば、可動レンズユニットＵｍは、固定した他方のストッパ部１４ｑに当接するため、可動レンズユニットＵｍの移動は強制的に停止させられる。また、これにより、駆動モータ１３における負荷電流が増加するため、切換制御部２８は非使用位置Ｘｒに達したことを検出（判断）し、ドライバ２７に停止指令信号を付与することにより駆動モータ１３を停止制御する。この結果、可動レンズユニットＵｍは非使用位置Ｘｒで停止するため、投射レンズＬからリリースした位置となり、投射レンズＬは、可動レンズユニットＵｍの無い前レンズ部Ｌｆと後レンズ部Ｌｒのみで構成した標準レンズとなる。このように、投射レンズＬは容易にビスタサイズに対応する状態に戻される。

以上、好適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，素材，数量，数値等において、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、負荷変化機構部５を構成するに際し、図１〜図６は、加圧子３２が当接する被加圧面部１５ｓを、中間部に三角山形の盛上部３４ｓを折曲形成したプレート部材３４により構成した場合を示したが、図８に示すように、所定の厚さを有するプレート部材（ブロック部材）３４ｅを使用し、このプレート部材３４ｅの片側に上り傾斜面を形成し、被加圧面部１５ｓｅとして用いてもよい。したがって、この場合は、図８に示すように、正面視の形状は台形状となり、可動レンズユニットＵｍが使用位置Ｘｕ側へ移動した際には、使用位置Ｘｕの手前で移動時の負荷を増加させ、かつ使用位置Ｘｕで増加させた負荷を所定の大きさに維持する機能を備えるも、使用位置Ｘｕにおける負荷の大きさは、直前の負荷の大きさと同じになり、小さくなる設定は行わない。

また、投射レンズＬの一部Ｌｐを移動させる場合を示したが、投射レンズＬの全部を移動させてもよく、投射レンズＬの一部Ｌｐには全部も含まれる。さらに、投射レンズＬの一部ＬｐとしてアナモフィックレンズＬｐａを適用した場合を示したが、他の各種レンズを適用できるとともに、フィルタやプリズム等のレンズ以外の各種光学部品も適用可能である。一方、レンズ支持機構部２におけるスライダ部１１は、可動レンズユニットＵｍに直接形成（構成）してもよいし、別体のスライダ部１１を取付けてもよい。さらに、ガイドレール部１２は上方位置に配し、可動レンズユニットＵｍを吊下げ式に構成してもよい。なお、駆動機構部３におけるピニオン２５とラック２６は、プーリとタイミングベルトで置換可能である。また、駆動モータ１３は、ロータリモータを用いた場合を示したが、リニアモータ（リニア駆動部）であってもよい。この場合には、ピニオン２５及びラック２６は不要となる。他方、規制機構部４は、スライダ部１１に当接して可動レンズユニットＵｍが移動する移動範囲を規制する離間した一対のストッパ部１４ｐ，１４ｑと、可動レンズユニットＵｍがストッパ部１４ｐ，１４ｑに当接した際に増加する駆動モータ１３の負荷電流を検出して当該駆動モータ１３を停止させる制御機能部１４ｃとを備えて構成した場合を示したが、同様の機能を有する他の構成で置換可能である。さらに、負荷変化機構部５は、可動レンズユニットＵｍを弾性部材１６により上方から加圧する場合を示したが、可動レンズユニットＵｍを横方向両側から挟む形式で構成してもよいなど、同様の機能を有する他の構成で置換可能である。また、円柱状の加圧子３２は球体であってもよいし、弾性部材１６は板バネ等の他の弾性部材により置換できるとともに、弾性部材以外の手段により負荷を増加、例えば、マグネットによる加圧又は吸引等により負荷を増加させる形態を排除するものではない。

本発明に係るレンズ切換装置は、投射レンズの一部又は全部を移動させて使用位置と非使用位置に切換える各種プロジェクタをはじめ、同様の投射レンズを備える各種光学機器に利用できる。したがって、本発明のプロジェクタは、例示したフロントプロジェクタをはじめ、オーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）やリアプロジェクタ等の各種プロジェクタを含む概念である。

１：レンズ切換装置，２：レンズ支持機構部，３：駆動機構部，４：規制機構部，５：負荷変化機構部，１１：スライダ部，１２：ガイドレール部，１３：駆動モータ，１４ｐ：ストッパ部，１４ｑ：ストッパ部，１４ｃ：制御機能部，１５：弾圧機構，１６：弾性部材，Ｐ：プロジェクタ，Ｌ：投射レンズ，Ｌｐ：投射レンズの一部，Ｌｐａ：アナモフィックレンズ，Ｕｍ：可動レンズユニット，Ｘｕ：使用位置，Ｘｒ：非使用位置

Claims (9)

1. 投射レンズの一部又は全部（以下、可動レンズユニットと記載）を移動させて使用位置又は非使用位置に切換えるレンズ切換装置であって、前記可動レンズユニットを移動自在に支持するレンズ支持機構部と、前記可動レンズユニットを移動させる駆動機構部と、前記可動レンズユニットが移動する移動範囲を規制する規制機構部と、前記可動レンズユニットを前記非使用位置から前記使用位置へ移動させる際に、当該使用位置の手前から当該使用位置に至るまで前記可動レンズユニットを弾性部材により加圧し、摩擦力を大きくする弾圧機構を設けることにより、前記使用位置の手前で移動時の負荷を増加させ、かつ前記使用位置で増加させた負荷を所定の大きさに維持する負荷変化機構部とを備えることを特徴とするレンズ切換装置。
2. 前記投射レンズの一部には、画面のアスペクト比を変更できる回転非対象なレンズを適用することを特徴とする請求項１記載のレンズ切換装置。
3. 前記可動レンズユニットは、前記投射レンズの縮小側に配することを特徴とする請求項１記載のレンズ切換装置。
4. 前記レンズ支持機構部は、前記可動レンズユニットに設けたスライダ部と、このスライダ部を移動自在に支持するガイドレール部とを具備することを特徴とする請求項１，２又は３記載のレンズ切換装置。
5. 前記レンズ支持機構部は、前記可動レンズユニットを、相対的に大きな光学パワーを有する断面方向に対して直角方向へ移動可能に支持することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレンズ切換装置。
6. 前記駆動機構部は、ロータリモータ又はリニアモータを含む駆動モータを用いて構成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレンズ切換装置。
7. 前記規制機構部は、前記可動レンズユニットに当接して前記移動範囲を規制する離間した一対のストッパ部と、前記可動レンズユニットが前記ストッパ部に当接した際に増加する前記駆動機構部に備える駆動モータの負荷電流を検出して、当該駆動モータを停止させる制御機能部とを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレンズ切換装置。
8. 前記負荷変化機構部は、前記使用位置における負荷の大きさが直前の負荷の大きさよりも小さくなるように設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレンズ切換装置。
9. スクリーンに映像を投射するプロジェクタであって、請求項１〜８のいずれかに記載のレンズ切換装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。

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