JP7038066B2 - プロジェクタ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プロジェクタ装置に関する。
従来より、光源装置から射出される光によって表示デバイス上の画像や映像を投写レンズを介してスクリーン等の投写面に拡大投写するプロジェクタ装置が知られている。
このようなプロジェクタ装置は、投写面の正確な位置に映像等を投写する必要があるため、投写レンズの位置を水平又は垂直方向に移動させて投写位置を調整するレンズシフトユニットを備えている(特許文献1)。
この種のレンズシフトユニットは、ベースプレートを備え、このベースプレートの周縁にネジ等の固定具が用いられてプロジェクタ装置の筐体に取り付けられている。
また、近年、建物や物体、あるいは空間などに対して映像を映し出すプロジェクションマッピングに用いられるプロジェクタ装置には、家庭用に用いられる一般的なプロジェクタ装置のレンズよりも大型のレンズが用いられている。
特許第4545471号公報
ところで、大型のレンズをレンズシフトユニットで支持する場合、大型のレンズは質量が大きいため、レンズシフトユニットをプロジェクタ本体に取り付けるためのベースプレートにたわみが生じる可能性が高い。このたわみを減少させるためには、固定箇所を増やす必要があるものの、限られたスペース内では固定具の取付位置が制限される。
また、レンズシフトユニットは、ホームポジションからX、Y、又はZ軸の3方向に移動可能であるものの、ホームポジションから移動した状態では固定具がレンズシフトユニットの構成部材によって隠れ、レンズシフトユニットの部品交換が困難になる。
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、レンズを支持するベースプレートのたわみを効果的に減少可能にし、且つユニットの部品交換が簡易に可能なプロジェクタ装置を提供することを目的とする。
本発明に係るプロジェクタ装置は、プロジェクタ本体の内部に取り付けられるベースプレートと、前記ベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートに対して投写レンズを移動可能に支持するレンズ支持ユニットと、前記ベースプレートに対して、前記レンズ支持ユニットを水平方向及び垂直方向に移動自在に案内する案内機構と、前記プロジェクタ本体に前記ベースプレートを固定する固定手段と、を具備し、前記固定手段は、前記ベースプレートの周縁に設けられる複数の第1の固定手段と、複数の前記第1の固定手段の内側に設けられる第2の固定手段と、を備え、前記水平方向に移動自在に案内する案内機構は、前記レンズ支持ユニットを前記投写レンズの光軸方向に移動自在に案内する第1の案内機構と、前記レンズ支持ユニットを前記プロジェクタ本体の左右方向に移動自在に案内する第2の案内機構と、を含み、前記第1の案内機構は、前記投写レンズの光軸方向に延びるように固定された直線案内ユニットを有し、前記第2の案内機構は、前記プロジェクタ本体の左右方向に延びるように固定された直線案内ユニットを有し、前記第2の固定手段は、前記第1の案内機構及び前記第2の案内機構がホームポジションの状態において、前記第1の案内機構の直線案内ユニットと前記第2の案内機構の直線案内ユニットの内側に形成されることを特徴とする。
本発明によれば、ベースプレートの周縁と内側に固定手段を設けてレンズシフトユニットをプロジェクタ本体に固定するため、大型のレンズを用いた場合に生じるベースプレートのたわみを効果的に減少することができる。
本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットへのレンズの装着形態を示す斜視図である。 本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの構成を説明するための斜視図である。 本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットをプロジェクタ本体に装着した際の平面図である。 本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの背面図である。 本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの側面図である。 直線案内ユニットの要部の一部切欠き斜視図である。 図6の直線案内ユニットの一部切欠き断面図である。 本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの底面図である。 ベースプレートに形成される第2の貫通孔の設置位置を示す平面図である。 従来のレンズシフトユニットの固定形態による構成部材の変位量をFEM解析した一例を示す図である。 本実施形態のレンズシフトユニットの固定形態による構成部材の変位量をFEM解析した一例を示す図である。
以下、本発明に係るプロジェクタ装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットへのレンズの装着形態を示す斜視図であり、図2は本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの構成を説明するための斜視図であり、図3は本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットをプロジェクタ本体に装着した際の平面図、図4は本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの背面図、図5は本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの側面図、図6は直線案内ユニットの要部の一部切欠き斜視図、図7は図6の直線案内ユニットの一部切欠き断面図、図8は本実施形態に係るプロジェクタ装置のレンズシフトユニットの底面図、図9はベースプレートに形成される第2の貫通孔の設置位置を示す平面図、図10及び図11はレンズシフトユニットの固定形態による構成部材の変位量をFEM解析した一例を示す図である。
また、以下の説明において、便宜的に、図3の上下方向をX軸(水平)方向、図3の左右方向(光軸方向)をY軸(水平)方向、図2の上下方向をZ軸(鉛直)方向として説明を行う。また、図3の上下方向をプロジェクタ装置の左右方向、図5の左右方向をプロジェクタ装置の前後方向、図5の上下方向をプロジェクタ装置の上下方向として説明を行う。
本実施形態のプロジェクタ装置は、図1に示すように、プロジェクタ本体2と、このプロジェクタ本体2に着脱可能な投写用レンズ(以下、「レンズ5」と称する。)と、を備える。レンズ5は、複数のレンズ群が内部に収容されたレンズ鏡筒5aを備え、適宜交換可能である。また、このレンズ5は、フォーカスリングやズームリングを備えており、これらを回転させることで投写面に投写される映像などの焦点や大きさが調整される。
また、本実施形態のプロジェクタ装置は、例えば、建物や物体、あるいは空間などに対して映像を映し出すプロジェクションマッピングに用いられるプロジェクタ装置として用いられ、スクリーン上に映像等を投写する一般的な家庭用プロジェクタ装置に用いられるレンズよりも質量の大きい大型のレンズが用いられる。
プロジェクタ本体2は、図1に示すように、例えば、筐体2aを有し、この筐体2aの内部には、図示しない表示デバイス、光源装置を含む光学ユニットやレンズの位置調整を行うレンズシフトユニット10が搭載され、このレンズシフトユニット10にはレンズ5が着脱可能に取り付けられる。
そして、プロジェクタ装置は、光源装置から射出される光によって表示デバイス上の映像等をレンズ5を介して建物や物体、あるいは空間等の投写面に拡大投写する。
レンズシフトユニット10は、ベースプレート11に対してレンズ5が移動可能に支持され、図1及び図2に示すように、筐体2aの底面2bに固定されるベースプレート11と、レンズ5を移動可能に支持するレンズ支持機構20(本願のレンズ支持ユニット)と、ベースプレート11に対してレンズ支持機構20を所定の方向に移動自在に案内する案内駆動機構50(本願の案内機構)を備えている。
図2に示すように、レンズ支持機構20は、レンズ5を固定して保持するレンズ保持プレート21と、レンズ保持プレート21とベースプレート11の間に設けられる中間ユニット25と、を備えている。
レンズ保持プレート21は、図2に示すように、正面視において略円形状の挿通孔21aを有し、この挿通孔21aにはレンズ5が挿入されその一部が図示しない固定具等によって支持されて取り付けられる。また、この挿通孔21aの外面には、外側に突出するフランジ部22が形成されている。
図2及び図3に示すように、中間ユニット25は、ベースプレート11に対してレンズ5をY軸方向に移動させる第1の中間部材26と、ベースプレート11に対してレンズ5をX軸方向に移動させる第2の中間部材30を備えている。
第1の中間部材26は、例えば、XY平面に沿う略平板状に形成された部材であって、ベースプレート11とほぼ同じ大きさを有し、ベースプレート11上に重畳して配置される。
また、第2の中間部材30は、レンズ5を支持するために補強された枠体31を有し、この枠体31は、第1の中間部材26上に重畳して配置され、第1の中間部材26とほぼ同じ大きさを有しXY平面に沿う略平板状に形成された底壁部31aと、この底壁部31aの前方及び両側に立設される前壁部31b及び2つの側壁部31c、31dと、を有している。
前壁部31bには、図4に示すように、レンズ5が挿通される貫通孔32を有し、この貫通孔32は鉛直方向に長軸を有する楕円形状に形成されている。この前壁部31bは、レンズ保持プレート21の後方に配置され、レンズ5を取り付けた際にレンズ5と干渉せず上下方向にシフト可能な状態となるように、レンズ保持プレート21に形成された挿通孔21aと同軸上に前壁部31bに形成された貫通孔32が配置される。
図4及び図5に示すように、案内駆動機構50は、レンズ5を鉛直(Z軸)及び水平(X軸、Y軸)方向に移動させる第1~第3の案内駆動機構50A~50Cを備えている。
第1の案内駆動機構50Aは、直線案内ユニット60A及び駆動ユニット70Aを有している。直線案内ユニット60Aとしては、図6に示すように、例えば、軌道部材としての軌道レール101と、該軌道レール101と相対運動自在に組み込まれた移動部材としての移動ブロック102と、該移動ブロック102に設けられた無限循環路内に配列収容され軌道レール101及び移動ブロック102の間で荷重を受けながら転動する複数の転動体としてのボール103とを備えている。移動ブロック102は、1本の軌道レール101に対してこの場合、前後に2つ組み込まれている。
上記軌道レール101は長手方向に対して直角な断面形状が略矩形状に形成され、その幅方向両側に長手方向に沿って転動体転走面101-1が形成されている。ここでは、転動体転走面101-1は幅方向両側に1条ずつ、合計2条が形成されている。なお、転動体転走面101-1の数、配置については適宜可変である。また、軌道レール101には適宜、固定具(図示せず)を挿通する挿通孔101-3が、軌道レール101の長手方向に沿って所定の間隔で形成されており、本実施形態では、この軌道レール101は、当該挿通孔101-3を介してベースプレート11に締結される。
一方、上記移動ブロック102は、移動方向に対して直角な断面が略コの字状に形成され、軌道レール101を跨ぐように配設されており、ブロック本体121と、このブロック本体121の移動方向の端面に固定された一対のエンドプレート122上には、移動ブロック102と軌道レール101との隙間を外部から密封する一対のエンドシール123が装着されている。
図7に示すように、ブロック本体121は、取付面121-1を備えた水平部121-2及びこの水平部121-2の両端部から垂下する一対の袖部121-3を有しており、各袖部121-3の内側面には軌道レール101の転動体転走面101-1に対応する負荷転動体転走溝121-5が設けられている。また、袖部121-3には、該負荷転動体転走溝121-5と平行に転動体戻し通路121-6が穿設されている。
また、上記水平部121-2には、ブロック本体121を締結するためのボルト(図示せず)が螺合するタップ孔121-7が形成されており、本実施形態では、この水平部121-2は、当該タップ孔121-7を介して第1の中間部材26に締結される。
一対のエンドプレート122には、ボール103の方向転換路122-1が形成されている。エンドプレート122をボルト129を用いてブロック本体121の両端面に装着すると、ブロック本体121の負荷転動体転走溝121-5と転動体戻し通路121-6がこの方向転換路122-1によって連通連結され、これにより無限循環路が形成される。
前述のように、ボール103はこの無限循環路内に配列収容され、軌道レール101及び移動ブロック102の相対運動に伴って循環する。そして、軌道レール101の転動体転走面101-1と移動ブロック102の負荷転動体転走溝121-5との間で荷重を受けながら転動する。
なお、図4及び図5に示す第2の案内駆動機構50Bの直線案内ユニット60B及び第3の案内駆動機構50Cの直線案内ユニット60Cも第1の案内駆動機構50Aの直線案内ユニット60Aと同様の構成であり、その詳細を示す図、及び説明は省略する。
そして、図5及び図9に示すように、第1の案内駆動機構50Aの直線案内ユニット60Aにおいて、軌道レール101はベースプレート11の左右に前後方向に延びるようにして固定され、移動ブロック102は第1の中間部材26の前後にそれぞれ固定され、ベースプレート11に対して第1の中間部材26はY軸方向に案内可能な状態で連結される。
また、図4及び図9に示すように、第2の案内駆動機構50Bの直線案内ユニット60Bにおいて、軌道レール101は第1の中間部材26の前後に左右方向に延びるようにして固定され、移動ブロック102は第2の中間部材30の左右にそれぞれ固定され、第1の中間部材26に対して第2の中間部材30はX軸方向に案内可能な状態で連結される。
また、図3及び図5に示すように、第3の案内駆動機構50Cの直線案内ユニット60Cにおいて、軌道レール101は第2の中間部材30の左右に上下方向に延びるようにして固定され、移動ブロック102はレンズ保持プレート21の左右にそれぞれ固定され、第2の中間部材30に対してレンズ保持プレート21はZ軸方向に案内可能な状態で連結される。
このようにして、本実施形態のプロジェクタ装置は、ベースプレート11に対してレンズ5をX、Y、Z軸方向に自在に移動可能となっており、レンズ5の位置調整を行うことができる。
また、図4に示すように、駆動ユニット70Aは、駆動源として電動モータMと、図示しないが、ハウジングの内部に配置された送りねじ装置と、電動モータの回転を送りねじ装置に伝達する伝達機構とを有している。送りねじ装置は、その軸線の周りに回転自在かつ上下又は左右方向には移動不可能な状態で装着される。
そして、第1の案内駆動機構50Aにおいて、駆動ユニット70Aは、ベースプレート11上に取り付けられ、送りねじ装置の終端が第1の中間部材26に固定され、第1の中間部材26に対してY軸方向の駆動力を付与することで、第1の中間部材26はY軸方向に移動される。
また、図4に示すように、第2の案内駆動機構50Bにおいて、駆動ユニット70Bは、第1の中間部材26上に取り付けられ、送りねじ装置の終端が第2の中間部材30に固定され、第2の中間部材に対してX軸方向の駆動力を付与することで、第2の中間部材はX軸方向に移動される。
また、図5に示すように、第3の案内駆動機構50Cにおいて、駆動ユニット70Cは、第2の中間部材30の側壁部31cに取り付けられ、送りねじ装置の終端がレンズ保持プレート21に固定され、レンズ保持プレート21に対してZ軸方向の駆動力を付与することで、レンズ保持プレート21はZ軸方向に移動される。
上述したレンズシフトユニット10は、図1、及び図3に示すように、ベースプレート11を介して筐体2aの底面2bに複数の固定体80(本願の固定手段)によって固定される。固定体80は、ベースプレート11の周縁に設けられる複数の第1の固定具81(本願の第1の固定手段)と、複数の前記第1の固定具81の内側に設けられる複数の第2の固定具85(本願の第2の固定手段)と、を備えている。
このように、ベースプレート11の周縁と内側に固定体80を取り付けてレンズシフトユニット10をプロジェクタ本体2に固定するため、大型のレンズを用いた場合に生じるベースプレート11のたわみを簡易な構成で効果的に減少することができる。
また、固定体80には、例えば、ネジ等が用いられるが、この形態に限定されるものではなく、部材間を締結可能な周知の固定手段を適宜用いることができる。
第1の固定具81は、図3及び図8に示すように、ベースプレート11の略四隅に形成される第1の貫通孔11a、11a、11a、11aに挿通されてベースプレート11と筐体2aとを締結する。
この第1の貫通孔11aは、図3に示すように、第1~第3の案内駆動機構50A~50Cがレンズ5のホームポジション(以下、「ホームポジション」と称する)の状態において、上方から視認して視認可能に形成されている。このようにすれば、レンズシフトユニット10の部品交換作業において、工具を容易に操作することが可能となる。
なお、ホームポジションとは、レンズシフトユニット10がレンズ5が定常状態で支持する位置(レンズの原点位置)のことをいう。
また、第1の貫通孔11aは、上方から視認して、ホームポジションから第1~第3の案内駆動機構50A~50Cによって移動する範囲外に設けるためにオフセットされて形成される。このようにすれば、ホームポジションからX、Y、Z軸の3方向にシフトさせた状態であっても、工具を操作することが可能となり、簡易に第1の固定具を取り外すことが可能となるので、レンズシフトユニット10の部品交換作業を容易に行うことができる。
また、第2の固定具85は、図3、図8及び図9に示すように、ベースプレート11において第1の案内駆動機構50Aの左右の直線案内ユニット60Aの内側に形成される第2の貫通孔11b、11bに挿通されてベースプレート11と筐体2aとを締結する。
ところで、図10及び図11は、大型のレンズ5を取り付けた際のレンズシフトユニット10の異なる固定形態による構成部材の変位量をFEM解析にて検証した一例を示す。従来と本発明のレンズシフトユニットの固定形態の違いは、図10(a)及び図11(a)に示すように、従来のレンズシフトユニット10の固定形態が、ベースプレート11の周縁4箇所のみでプロジェクタ本体2に固定しているのに対し、本実施形態のレンズシフトユニット10の固定形態は、ベースプレート11の周縁4箇所とその内側2箇所でプロジェクタ本体2に固定している点にある。
図10(b)、(c)、及び図11(b)、(c)において、塗りつぶされた領域は構成部材に変位が生じていない領域を示し、白色領域及び斜線領域は自重により構成部材に変位が生じる領域を示す。図10及び図11より、従来のレンズシフトユニット10の固定形態では、特にベースプレート11の内側に変位が生じており、本実施形態のレンズシフトユニット10の固定形態では、ベースプレート11に変位が生じていない。
このように、ベースプレート11の周縁のみの固定では、ベースプレート11の内部にたわみが生じやすくなる傾向にあることが検証された。したがって、上述したようにベースプレート11の内側に第2の固定具85を取り付けることでベースプレート11に生じるたわみを効果的に減少させることができる。
また、プロジェクタ装置が床置きの場合において上述した検証を行った結果、ベースプレート11の後方内側にたわみが生じることが確認されたため、第2の貫通孔11bは、ベースプレート11の後方内側に設けられている。
なお、プロジェクタ装置が天吊りの場合には、ベースプレート11の前方内側にたわみが生じると考えられるため、この第2の貫通孔11bは、ベースプレート11の前方内側に形成され、この第2の貫通孔11bを用いて第2の固定具85が取り付けられる。
図9に示すように、第2の貫通孔11bは、ベースプレート11のたわみを効果的に減少するために、第1及び第2の案内駆動機構50A、50Bがホームポジションの状態において、第1の案内駆動機構50Aの直線案内ユニット60Aと第2の案内駆動機構50Bの直線案内ユニット60Bの内側に形成され、さらに具体的には、第1及び第2の案内駆動機構50A、50Bがホームポジションの状態において、第1の案内駆動機構50Aの直線案内ユニット60Aの移動ブロック102の固定位置からX軸方向に延ばした線と、第2の案内駆動機構50Bの直線案内ユニット60Bの移動ブロック102の固定位置からY軸方向に延ばした線とが交差する位置に形成される。
また、第1の中間部材26と第2の中間部材30の底壁部31aには、図2及び図3に示すように、第1~第3の案内駆動機構がホームポジションの状態において、上方から第2の固定具85を着脱するための工具を操作可能な空間を形成すべく、貫通孔27、35が形成されている。このようにすれば、レンズシフトユニット10の部品交換作業において、工具を容易に操作することが可能となり、レンズシフトユニット10の部品交換作業を容易に行うことができる。
また、この貫通孔35は、上方から視認して、ホームポジションから第1~第3の案内駆動機構50A~50Cによって移動する範囲を含む大きさを有する。このようにすれば、ホームポジションからX、Y、Z軸の3方向にシフトさせた状態であっても、貫通孔35を介して工具を操作することが可能となり、簡易に第2の固定具85を取り外すことが可能となるので、レンズシフトユニット10の部品交換作業を容易に行うことができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、第1の中間部材と第2の中間部材に貫通孔を形成するようにしたが、この部分を後方側から切り欠いて工具を操作する空間を形成しても構わない。このようにすれば、第2の固定具85の上方に工具を操作可能な空間を有するため、第2の固定具85を容易に着脱可能となり、レンズシフトユニット10の部品交換作業を容易に行うことができる。
また、第1の固定具81及び第2の固定具85の数や位置は、それぞれ限定されるものではなく、適宜変更可能である。
また、上記例に示す案内駆動機構50の構成は一例であり、その他周知の案内駆動機構を適宜用いても構わない。
2 プロジェクタ本体, 5 レンズ, 10 レンズシフトユニット, 11 ベースプレート, 50 案内駆動機構, 80 固定体, 81 第1の固定具, 85 第2の固定具, 35 貫通孔

Claims (4)

  1. プロジェクタ本体の内部に取り付けられるベースプレートと、
    前記ベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートに対して投写レンズを移動可能に支持するレンズ支持ユニットと、
    前記ベースプレートに対して、前記レンズ支持ユニットを水平方向及び鉛直方向に移動自在に案内する案内機構と、
    前記プロジェクタ本体に前記ベースプレートを固定する固定手段と、を具備し、
    前記固定手段は、
    前記ベースプレートの周縁に設けられる複数の第1の固定手段と、複数の前記第1の固定手段の内側に設けられる第2の固定手段と、
    を備え
    前記水平方向に移動自在に案内する案内機構は、前記レンズ支持ユニットを前記投写レンズの光軸方向に移動自在に案内する第1の案内機構と、前記レンズ支持ユニットを前記プロジェクタ本体の左右方向に移動自在に案内する第2の案内機構と、を含み、
    前記第1の案内機構は、前記投写レンズの光軸方向に延びるように固定された直線案内ユニットを有し、
    前記第2の案内機構は、前記プロジェクタ本体の左右方向に延びるように固定された直線案内ユニットを有し、
    前記第2の固定手段は、前記第1の案内機構及び前記第2の案内機構がホームポジションの状態において、前記第1の案内機構の直線案内ユニットと前記第2の案内機構の直線案内ユニットの内側に形成されることを特徴とするプロジェクタ装置。
  2. 前記第1及び第2の固定手段の鉛直方向には、前記第1及び第2の固定手段を着脱するための工具を操作可能な空間を有することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ装置。
  3. 前記レンズ支持ユニットは、前記ベースプレートに重畳して配置され、
    前記レンズ支持ユニットには、前記第2の固定手段を着脱操作するための貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ装置。
  4. 前記第1の固定手段は、前記レンズ支持ユニットの移動範囲外に設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置。
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