JP6052106B2

JP6052106B2 - レンズシフト機構

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Publication number: JP6052106B2
Application number: JP2013177519A
Authority: JP
Inventors: 俊郎河野; 泰正神作
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP2015045776A

Description

本発明は、投射型表示装置における投射レンズをシフトさせるためのレンズシフト機構に関する。

投射型表示装置においては、画像を投射する位置を水平方向及び垂直方向に移動させることが必要である。そこで、投射型表示装置は、投射レンズを水平方向及び垂直方向にシフトさせるためのレンズシフト装置を備える。特許文献１には、従来のレンズシフト機構が記載されている。

特開２０１２−８１８５号公報

特許文献１に記載の従来のレンズシフト機構は、いわゆるアリ溝方式を用いて投射レンズを水平方向及び垂直方向にシフトさせる構成であるため、小型化が困難である。本発明は、小型化が可能なレンズシフト機構を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、矩形状の第１のプレートと、前記第１のプレートと対向する矩形状の第２のプレートと、前記第２のプレートと対向する矩形状の第３のプレートとを備え、前記第１のプレートの前記第２のプレートと対向する第１の面には、レンズ鏡筒を挿通させ、前記レンズ鏡筒が垂直方向及び水平方向に移動可能な形状及び大きさを有する第１の開口と、前記第１の開口よりも外側の領域で前記第１のプレートの角部に位置し、垂直方向と水平方向とのうちの一方の方向に延在する少なくとも２つの貫通孔である第１の長孔と、前記第１の開口よりも外側の領域に位置し、垂直方向または水平方向に対して所定の傾斜角度を有して延在する第１のカム溝とが形成され、前記第２のプレートの前記第３のプレートと対向する第２の面には、前記レンズ鏡筒を挿通させ、前記レンズ鏡筒が垂直方向と水平方向とのうちの他方の方向に移動可能な形状及び大きさを有する第２の開口と、前記第２の開口よりも外側の領域で前記第２のプレートの角部に位置する少なくとも２つの貫通孔と、垂直方向または水平方向に対して所定の傾斜角度を有して延在する第２のカム溝とが形成され、前記第３のプレートの前記第２のプレートと対向する第３の面には、前記レンズ鏡筒を挿通させる第３の開口と、前記第３の開口よりも外側の領域で前記第３のプレートの角部に位置し、前記他方の方向に延在する少なくとも２つの貫通孔である第２の長孔とが形成され、前記第１〜第３の開口を挿通する前記レンズ鏡筒は前記第３のプレートに固定され、前記第１の長孔と前記貫通孔と前記第２の長孔とに挿通されて、前記第１〜第３のプレートを一体化させるピンと、前記第１のカム溝と係合する第１のカムと、前記第２のカム溝と係合する第２のカムと、前記第１のカムを前記第１のカム溝に沿って移動させることにより、前記第２のプレートを、前記第１のプレートに対して、前記一方の方向に移動させる第１の移動ユニットと、前記第２のカムを前記第２のカム溝に沿って移動させることにより、前記第３のプレートを、前記第２のプレートに対して、前記他方の方向に移動させる第２の移動ユニットとをさらに備えることを特徴とするレンズシフト機構を提供する。

本発明のレンズシフト機構によれば、小型化が可能である。

一実施形態のレンズシフト機構を示す分解斜視図である。一実施形態のレンズシフト機構を示す斜視図である。一実施形態のレンズシフト機構を備える投射型表示装置の構成例を示す図である。

以下、一実施形態のレンズシフト機構について、添付図面を参照して説明する。まず、図３を用いて、一実施形態のレンズシフト機構を備える投射型表示装置の構成例について説明する。

図３において、光源ＬＳは、両口金タイプの放電灯１と、放電灯１から射出される光を光軸方向に反射するリフレクタ２を有する。放電灯１としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の白色光を射出するものが用いられる。

リフレクタ２は、光軸を軸とした回転放物面の反射面を有し、放電灯１から射出された光を反射面で反射して光軸に平行な照明光として射出する。リフレクタ２は光軸を軸とした回転楕円面の反射面を有してもよい。その場合には、リフレクタ２の光の射出側に照明光をほぼ平行光とするレンズ系を設ける。

光源ＬＳから射出した光は、紫外線や赤外線をカットするコールドフィルタ３を透過して第１のレンズアレイ４に入射される。第１のレンズアレイ４は、リフレクタ２が光束を射出する開口を空間的に分割するように構成されている。第１のレンズアレイ４より射出した照明光は第２のレンズアレイ５に入射される。第２のレンズアレイ５は第１のレンズアレイ４と同様の構成である。

第１のレンズアレイ４は、第１のレンズアレイ４における複数のレンズセルそれぞれに対応した第２のレンズアレイ５のレンズセルに照明光を入射させ、第２のレンズアレイ５上に第１のレンズアレイ４のレンズセルと同数の２次光源像を形成する。

第２のレンズアレイ５から射出された照明光は、偏光変換素子６に入射される。偏光変換素子６は、ＰＢＳプリズムと１／２波長板とによって形成することができる。偏光変換素子６は、Ｐ偏光及びＳ偏光をランダムに含む不定偏光をＳ偏光に揃えて射出する。偏光変換素子６は、不定偏光をＰ偏光に揃えるようにしてもよい。

偏光変換素子６から射出されたＳ偏光は、重ね合わせレンズ７に入射される。重ね合わせレンズ７は、第１のレンズアレイ４の各レンズセルの像の中心を液晶表示素子１７ｂ，１７ｇ，１７ｒの中心に一致させ、各レンズセルの像を液晶表示素子１７ｂ，１７ｇ，１７ｒの表示面上で重なり合った状態で結像させるように作用する。

重ね合わせレンズ７から射出されたＳ偏光は、Ｂ／ＲＧ分離クロスダイクロイックミラー１０で青色光と赤色・緑色光とに分離される。青色光はＢミラー１１で光路が曲げられ、青色用フィールドレンズ１４ｂ，青色用ワイヤグリッドＰＢＳ１５ｂ，青色用波長板１６ｂを通過し、青色用液晶表示素子１７ｂに入射する。

青色用液晶表示素子１７ｂで変調され、反射したＰ偏光は青色用ワイヤグリッドＰＢＳ１５ｂで反射して、クロスダイクロイックプリズム１８へと向かう。

Ｂ／ＲＧ分離クロスダイクロイックミラー１０で分離された赤色・緑色光はＲＧミラー１２で光路が曲げられる。ＲＧダイクロイックミラー１３で赤色光と緑色光とに分離される。赤色光は、赤色用フィールドレンズ１４ｒ，赤色用ワイヤグリッドＰＢＳ１５ｒ，赤色用波長板１６ｒを通過し、赤色用液晶表示素子１７ｒ入射する。

赤色用液晶表示素子１７ｒで変調され、反射したＰ偏光は赤色用ワイヤグリッドＰＢＳ１５ｒで反射して、クロスダイクロイックプリズム１８へと向かう。

緑色光は、緑色用フィールドレンズ１４ｇ，緑色用ワイヤグリッドＰＢＳ１５ｇ，緑色用波長板１６ｇを通過し、緑色用液晶表示素子１７ｇ入射する。緑色用液晶表示素子１７ｇで変調され、反射したＰ偏光は緑色用ワイヤグリッドＰＢＳ１５ｇで反射して、クロスダイクロイックプリズム１８へと向かう。

クロスダイクロイックプリズム１８は、入射された赤色光，青色光，緑色光を合成する。合成光は投射レンズ１９でスクリーン上に投射される。赤色用，青色用，緑色用の液晶表示素子１７ｂ，１７ｇ，１７ｒは、入射された赤色光，青色光，緑色光それぞれを映像信号の赤色成分，青色成分，緑色成分に応じて変調するので、スクリーン上には映像信号に応じた投射画像が表示される。

投射レンズ１９は、レンズ鏡筒１９１内に複数枚のレンズ１９２を収納した構成である。図３では、簡略化のため、レンズ１９２を２枚しか示していないが、投射レンズ１９は、通常、さらに多くの枚数のレンズ１９２を有する。

レンズ鏡筒１９１には、一実施形態のレンズシフト機構２０が装着されている。レンズシフト機構２０は、レンズ鏡筒１９１を水平方向または垂直方向にシフトさせる。レンズ鏡筒１９１を水平方向または垂直方向にシフトさせると、スクリーン上の投射画像の位置は水平方向または垂直方向に移動する。

次に、図１，図２を用いて一実施形態のレンズシフト機構２０の具体的な構成について説明する。図２において、マウントベース２１は、図３における照明光学系と投射光学系を支持する。マウントベース２１には、ベースプレート２２が取り付けられている。マウントベース２１とベースプレート２２とは一体的であってもよい。換言すれば、後述するベースプレート２２の構成を、マウントベース２１に設けてもよい。

図１に示すように、レンズシフト機構２０は、第１のプレートであるベースプレート２２と、第２のプレートである垂直方向プレート２３と、第３のプレートである水平方向プレート２４とを備える。レンズ鏡筒１９１は、水平方向プレート２４に固定されている。

ベースプレート２２と垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４は、それぞれ、レンズ鏡筒１９１を挿通させるための円形の開口２２１，２３１，２４１を有する。マウントベース２１もレンズ鏡筒１９１を挿通させるための円形の開口を有する。開口２２１，２３１は、開口２４１よりも面積が大きい。開口２２１は、レンズ鏡筒１９１が水平方向及び垂直方向に移動可能な形状及び大きさを有する。開口２３１は、レンズ鏡筒１９１が水平方向に移動可能な形状及び大きさを有する。

ベースプレート２２の４つの角部近傍には、垂直方向に延在する４つの長孔２２２が形成されている。長孔２２２は貫通孔である。ベースプレート２２の開口２２１の下側で２つの長孔２２２のほぼ中央位置には、カム溝２２３が形成されている。カム溝２２３は、貫通していてもしていなくてもよい。カム溝２２３は、垂直方向プレート２３を垂直方向に移動させるために設けられている。

垂直方向プレート２３の４つの角部近傍には、貫通孔２３２が形成されている。長孔２３２は貫通孔である。垂直方向プレート２３の上奥側の貫通孔２３２の近傍には、カム溝２３３が形成されている。カム溝２２３とカム溝２３３との水平方向または垂直方向に対する傾斜角度は異なっている。カム溝２３３は、貫通していてもしていなくてもよい。カム溝２３３は、水平方向プレート２４を水平方向に移動させるために設けられている。垂直方向プレート２３の開口２３１の下側で２つの貫通孔２３２のほぼ中央位置には、水平方向に延在する長孔２３４が形成されている。長孔２３４は貫通孔である。

水平方向プレート２４の上側の２つの角部近傍には、水平方向に延在する長孔２４２が形成されている。長孔２４２は貫通孔である。水平方向プレート２４は、下側の２つの角部近傍には長孔２４２を有していない。

ベースプレート２２における開口２２１の外側の領域であり、水平方向プレート２４における長孔２４２が形成されていない側の垂直方向の端部（ここでは下端部）は、第１の突出量を有するとする。垂直方向プレート２３における開口２３１の外側の領域である下端部は、第２の突出量を有するとする。水平方向プレート２４における開口２４１の外側の領域である下端部は、第３の突出量を有するとする。

水平方向プレート２４は下側に長孔２４２を有さない構成により、開口２４１の下方の領域をベースプレート２２または垂直方向プレート２３よりも狭くすることができる。第３の突出量を、第１及び第２の突出量よりも小さくすることができる。よって、水平方向プレート２４を小さくすることができる。

水平方向プレート２４の水平方向の一方の端部には、垂直方向に延在する長孔２４３が形成されている。長孔２４３は貫通孔である。

ベースプレート２２の上側２つの長孔２２２と、垂直方向プレート２３の上側２つの貫通孔２３２と、水平方向プレート２４の長孔２４２には、ピン２５が挿通されている。ベースプレート２２の下側の２つの長孔２２２と、垂直方向プレート２３の下側２つの貫通孔２３２には、ピン２５が挿通されている。

それぞれのピン２５には、ピン２５の長手方向に延在する凹部が形成されている。凹部内には、雌ねじが形成されている。ピン２５を、ベースプレート２２と垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４、または、ベースプレート２２と垂直方向プレート２３とに挿通させた状態で、ピン２５にはブッシュ２６が挿入されている。ブッシュ２６の円柱状突出部２６１には、スプリング２７が装着されている。

このように、ブッシュ２６及びスプリング２７を装着した状態で、ピン２５の先端部に雄ねじよりなるスクリュー２８が締め付けられている。

これによって、図２に示すように、ベースプレート２２と垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４との上端部は、スプリング２７によって厚さ方向に所定の弾性力を付与した状態で、ピン２５及びスクリュー２８によって一体化されている。ベースプレート２２と垂直方向プレート２３との下端部も、同様に、スプリング２７によって厚さ方向に所定の弾性力を付与した状態で、ピン２５及びスクリュー２８によって一体化されている。

リードスクリュー３１には、カム３２とギヤ３３とエンコーダ３４が取り付けられている。カム３２は、先端の凸部が長孔２３４を貫通してカム溝２２３と係合している。

垂直方向駆動ユニット３５は、モータ３５１とギヤ３５２とを有する。ギヤ３５２はモータ３５１の回転によって回転する。ギヤ３５２とギヤ３３とが噛み合っている。よって、モータ３５１が回転するとギヤ３３が回転して、リードスクリュー３１が回転する。すると、カム３２はカム溝２２３に沿って移動する。これによって、垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４とは、ベースプレート２２に対して一体的に垂直方向に移動する。

垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４とを一体的に垂直方向に移動させる移動量は、モータ３５１によるリードスクリュー３１の回転量を同一としたとき、カム溝２２３の水平方向（または垂直方向）に対する傾斜角度によって決まる。垂直方向にどの程度移動させるかに応じて、カム溝２２３の傾斜角度を適宜設定すればよい。

リードスクリュー３１の回転量に応じて、垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４の垂直方向への移動量が決まる。エンコーダ３４によってリードスクリュー３１の回転量を検出することにより、ベースプレート２２に対する垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４の垂直方向への移動量を検出することができる。

リードスクリュー４１には、カム４２とギヤ４３とエンコーダ４４が取り付けられている。カム４２は、先端の凸部が長孔２４３を貫通してカム溝２３３と係合している。

水平方向駆動ユニット４５は、モータ４５１とギヤ４５２とを有する。ギヤ４５２はモータ４５１の回転によって回転する。ギヤ４５２とギヤ４３とが噛み合っている。よって、モータ４５１が回転するとギヤ４３が回転して、リードスクリュー４１が回転する。すると、カム４２はカム溝２３３に沿って移動する。これによって、水平方向プレート２４は、ベースプレート２２及び垂直方向プレート２３に対して水平方向に移動する。

水平方向プレート２４を水平方向に移動させる移動量は、モータ４５１によるリードスクリュー４１の回転量を同一としたとき、カム溝２３３の垂直方向（または水平方向）に対する傾斜角度によって決まる。水平方向にどの程度移動させるかに応じて、カム溝２３３の傾斜角度を適宜設定すればよい。

リードスクリュー４１の回転量に応じて、ベースプレート２２及び垂直方向プレート２３に対する水平方向プレート２４の水平方向への移動量が決まる。エンコーダ４４によってリードスクリュー４１の回転量を検出することにより、ベースプレート２２及び垂直方向プレート２３に対する水平方向プレート２４の水平方向への移動量を検出することができる。

図２に示すように、垂直方向駆動ユニット３５は、水平方向プレート２４の下側に配置されている。水平方向駆動ユニット４５は、水平方向プレート２４の左側端部に重なる位置に配置されている。

前述のように、水平方向プレート２４は、開口２４１の下方の領域をベースプレート２２または垂直方向プレート２３よりも狭くしている。よって、垂直方向駆動ユニット３５を、ベースプレート２２や垂直方向プレート２３の下端部よりも下方に突出させない状態で、水平方向プレート２４の下側に配置することができる。

よって、水平方向プレート２４における第３の突出量を、ベースプレート２２における第１の突出量及び垂直方向プレート２３における第２の突出量よりも小さくすることは、レンズシフト機構の小型化に寄与する。

ベースプレート２２は、少なくとも垂直方向に並ぶ２つの長孔２２２を有すればよい。ベースプレート２２を、水平方向プレート２４における２つの長孔２４２と対向する２つの長孔２２２と、下側の１つの長孔２２２との３つの長孔２２２を有する構成としてもよい。

ベースプレート２２と垂直方向プレート２３と水平方向プレート２４との互いの位置関係をより適切に決定するには、ベースプレート２２の長孔２２２を４つとするのが好ましい。構成の簡略化のためには、ベースプレート２２の長孔２２２を３つまたは２つとすることが可能である。

以上説明した本実施形態のレンズシフト機構によれば、小型化が可能である。また、アリ溝方式を採用したレンズシフト機構ではレンズシフト機構の組み立て時に調整作業が必要であるが、本実施形態のレンズシフト機構によれば、調整作業は不要である。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、本実施形態では、ベースプレート、垂直方向プレート、水平方向プレートの順に配置したが、これに限定されるものではない。変形例として、ベースプレート、水平方向プレート、垂直方向プレートの順に配置にしてもよい。例えば、図１及び図２において、レンズシフト機構２０を、水平方向プレート２４側から見て左側または右側に９０度回転させた状態を、上記の変形例とすることができる。

図１及び図２におけるレンズシフト機構２０を水平方向プレート２４側から見て左側または右側に９０度回転させた状態（変形例）では、本実施形態の垂直方向プレート（２３）は水平方向プレートとして機能し、本実施形態の水平方向プレート（２４）は垂直方向プレートとして機能する。

２０レンズシフト機構
２２ベースプレート（第１のプレート）
２３垂直方向プレート（第２のプレート）
２４水平方向プレート（第３のプレート）
２５ピン
３２カム（第１のカム）
３５垂直方向駆動ユニット（第１の移動ユニット）
４２カム（第２のカム）
４５水平方向駆動ユニット（第２の移動ユニット）
２２１開口（第１の開口）
２２２長孔（第１の長孔）
２２３カム溝（第１のカム溝）
２３１開口（第２の開口）
２３２貫通孔
２３３第カム溝（２のカム溝）
２３４長孔（第３の長孔）
２４１開口（第３の開口）
２４２長孔（第２の長孔）
２４３長孔（第４の長孔）
３５１モータ（第１のモータ）
４５１第モータ（２のモータ）

Claims

矩形状の第１のプレートと、
前記第１のプレートと対向する矩形状の第２のプレートと、
前記第２のプレートと対向する矩形状の第３のプレートと、
を備え、
前記第１のプレートの前記第２のプレートと対向する第１の面には、レンズ鏡筒を挿通させ、前記レンズ鏡筒が垂直方向及び水平方向に移動可能な形状及び大きさを有する第１の開口と、前記第１の開口よりも外側の領域で前記第１のプレートの角部に位置し、垂直方向と水平方向とのうちの一方の方向に延在する少なくとも２つの貫通孔である第１の長孔と、前記第１の開口よりも外側の領域に位置し、垂直方向または水平方向に対して所定の傾斜角度を有して延在する第１のカム溝とが形成され、
前記第２のプレートの前記第３のプレートと対向する第２の面には、前記レンズ鏡筒を挿通させ、前記レンズ鏡筒が垂直方向と水平方向とのうちの他方の方向に移動可能な形状及び大きさを有する第２の開口と、前記第２の開口よりも外側の領域で前記第２のプレートの角部に位置する少なくとも２つの貫通孔と、垂直方向または水平方向に対して所定の傾斜角度を有して延在する第２のカム溝とが形成され、
前記第３のプレートの前記第２のプレートと対向する第３の面には、前記レンズ鏡筒を挿通させる第３の開口と、前記第３の開口よりも外側の領域で前記第３のプレートの角部に位置し、前記他方の方向に延在する少なくとも２つの貫通孔である第２の長孔とが形成され、
前記第１〜第３の開口を挿通する前記レンズ鏡筒は前記第３のプレートに固定され、
前記第１の長孔と前記貫通孔と前記第２の長孔とに挿通されて、前記第１〜第３のプレートを一体化させるピンと、
前記第１のカム溝と係合する第１のカムと、
前記第２のカム溝と係合する第２のカムと、
前記第１のカムを前記第１のカム溝に沿って移動させることにより、前記第２のプレートを、前記第１のプレートに対して、前記一方の方向に移動させる第１の移動ユニットと、
前記第２のカムを前記第２のカム溝に沿って移動させることにより、前記第３のプレートを、前記第２のプレートに対して、前記他方の方向に移動させる第２の移動ユニットと、
をさらに備えることを特徴とするレンズシフト機構。
前記第２のプレートの前記第２の面には、前記第２の開口よりも外側の領域に位置し、前記第１のカムを貫通させる前記他方の方向に延在する第３の長孔が形成され、
前記第３のプレートの前記第３の面には、前記第３の開口よりも外側の領域に位置し、前記第２のカムを貫通させる前記一方の方向に延在する第４の長孔が形成され、
前記第１の移動ユニットは、前記第１のカムを移動させる第１のモータを有し、
第２の移動ユニットは、前記第２のカムを移動させる第２のモータを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズシフト機構。
前記第３のプレートの前記第３の面には、垂直方向の一方の端部のみに前記第２の長孔が形成され、
前記第１のプレートにおける前記第１の開口の外側の領域である垂直方向の他方の端部であり、前記第１の開口の端部から前記第１のプレートの端部までは第１の突出量を有し、
前記第２のプレートにおける前記第２の開口の外側の領域である前記他方の端部であり、前記第２の開口の端部から前記第２のプレートの端部までは第２の突出量を有し、
前記第３のプレートにおける前記第３の開口の外側の領域である前記他方の端部であり、前記第３の開口の端部から前記第３のプレートの端部までは、前記第１及び第２の突出量よりも小さい第３の突出量を有し、
前記第１の移動ユニットは、前記第３のプレートにおける前記他方の端部側の前記第３のプレートの外側に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズシフト機構。