WO2011108074A1 - レンズシフト装置及びレンズシフト装置を備えた投写型表示装置 - Google Patents

レンズシフト装置及びレンズシフト装置を備えた投写型表示装置 Download PDF

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lens shift
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lens
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古市 邦高
隆之 岡田
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Necディスプレイソリューションズ株式会社
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    • G03B21/147Optical correction of image distortions, e.g. keystone

Definitions

  • the present invention relates to a lens shift device for moving a projection lens and a projection display device provided with the lens shift device.
  • the projection display device includes an optical unit that generates an image corresponding to an image signal, and a projection lens for enlarging and projecting the image.
  • the projection display device further includes a lens shift device for moving the projection lens in a predetermined direction intersecting with an optical axis (hereinafter referred to as an image optical axis) along which a projection image generated by the optical unit travels. It has been.
  • an image optical axis an optical axis
  • the angle between the image optical axis and the central axis of the projection lens is kept constant so that the image is projected on the screen without causing distortion. Therefore, there has been proposed a lens shift device for smoothly moving the projection lens while maintaining the accuracy of the angle between the image optical axis and the central axis of the projection lens.
  • Patent Document 1 discloses a lens shift device including a pair of guide shafts disposed on both sides of a projection lens and a plate having a slider portion corresponding to the guide shaft. Is disclosed.
  • the projection lens is fixed to a plate, and the plate moves along the guide shaft.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-315916 (hereinafter referred to as Patent Document 2), among the lens shift devices disclosed in Patent Document 1, a lens shift device in which the guide shaft is replaced with a rolling support mechanism having a roller is disclosed. It is disclosed. Since the slider part moves along the rolling support mechanism via the roller, the sliding friction between the slider part and the rolling support mechanism can be reduced.
  • Patent Document 3 discloses a lens shift device that further includes a base that comes into contact with the plate, and presses the plate against the base using the extension force of an elastic member such as a spring. Has been.
  • the optical unit is fixed to the base, and by pressing and contacting the base and the plate, the positional accuracy between the central axis of the projection lens and the image optical axis is maintained, and the image is projected onto the screen without causing distortion. be able to.
  • the gap between the guide shaft or rolling support mechanism and the slider part affects the positional accuracy between the central axis of the projection lens and the image optical axis and the sliding friction when the plate moves.
  • the processing accuracy of the guide shaft, the rolling support mechanism, and the slider portion is required, which increases the cost.
  • the guide shaft and the rolling support mechanism are likely to be thermally expanded and contracted by heat generated by the use of the projection display device. For this reason, there is a problem that the gap between the guide shaft or the rolling support mechanism and the slider portion changes, and the positional accuracy and slidability deteriorate.
  • Patent Document 3 since the plate is pressed against the sliding base by using the stretching force of the elastic member, sliding friction is generated between the plate and the base and between the plate and the elastic member, and the sliding is caused. There is a possibility that the mobility is lowered. Providing a sliding contact for smooth sliding between the plate and the base and between the plate and the elastic member increases the number of components of the lens shift device. Increase in weight and cost.
  • the structure may be complicated.
  • an example of the object of the present invention is to provide a lens shift device that is simple in structure, has few components, is small and lightweight, and has high positional accuracy and slidability.
  • a lens shift device that moves a projection lens in a predetermined direction that intersects an image optical axis along which projection image light travels, and is a first plate through which image light passes.
  • a second plate having a projection lens attached to a position where image light that has been connected to the first plate through an elastic member and has passed through the first plate is incident, and protrudes from the second plate
  • a slider portion that is accommodated in the first plate so as to be movable in a predetermined direction, and a guide shaft that is attached to the first plate in a state of being screwed with the slider portion and moves the second plate according to the rotation thereof.
  • the elastic member is disposed between the first plate and the second plate, and connects the first plate and the second plate in a state where an elastic contraction force is generated.
  • the lens shift device is simple in structure, has few components, is small and lightweight, and has high positional accuracy and slidability.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the inside of the projection type display apparatus in the example of embodiment of this invention. It is the perspective view which expanded the lamp unit of FIG. 1, an optical engine, and a projection lens. It is the perspective view which expanded the optical unit part and projection lens of FIG. It is a disassembled perspective view of the lens shift device in the example of an embodiment of the present invention. It is a front view of the 1st plate in the example of an embodiment of the present invention. It is a front view of the 2nd plate in the example of an embodiment of the present invention. It is a disassembled perspective view for demonstrating the moving method of the slider part of FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the inside of a projection display device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the projection display apparatus 1 includes a power supply unit 3, a lamp unit 4, an optical engine 5, and a projection lens 6 in a lower housing 2.
  • the projection display device 1 is used in a state where an internal electronic circuit board (not shown) is further attached and a lower housing 2 and an upper housing (not shown) are combined.
  • the power supply unit 3 can supply power taken from the outside of the projection display device 1 to the lamp unit 4 and the internal electronic circuit board. As shown in FIG. 2, the lamp unit 4 is provided with a lamp 7 that emits white light.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of the lamp unit 4, the optical engine 5, and the projection lens 6 of FIG.
  • the optical engine 5 splits white light into R (red), G (green), and B (blue) light, generates an image of each color on the liquid crystal panel, and then converts each color image on the cross prism. It can be combined into a single video.
  • the projection lens 6 can enlarge and project an image.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the optical unit 8 and the projection lens 6 inside the optical engine 5 of FIG.
  • the optical unit 8 is an assembly of optical components such as a polarizing plate centered on the liquid crystal panel 10 fixed to the cross dichroic prism 9.
  • the optical unit unit 8 employs a three-plate liquid crystal type that uses one liquid crystal panel 10 for each of R, G, and B light.
  • Each light of R, G, B enters the corresponding liquid crystal panel.
  • an image for each of R, G, and B light is generated in accordance with the image signal, and then each image is synthesized by the cross dichroic prism 9 to become one image.
  • the synthesized image is projected onto the screen in an enlarged state via the projection lens 6.
  • a lens shift device 11 for moving the projection lens in a predetermined direction intersecting the image optical axis is provided between the optical unit 8 and the projection lens 6. By moving the projection lens 6 using the lens shift device 11, the projected image can be moved without moving the projection display device 1.
  • the lens shift device 11 includes a first plate 12 through which the projection image light passes, and a second plate 13 to which the projection lens 6 is attached at a position where the projection image light that has passed through the first plate 12 enters.
  • the first plate 12 and the second plate 13 are disposed so as to face each other, and an optical unit portion is provided on the surface of the first plate 12 opposite to the surface facing the second plate 13. 8 is attached.
  • the second plate 13 is connected to a guide shaft 14 that is disposed in parallel to the first plate 12 and guides the second plate 13. Further, the guide shaft 14 is connected to the lens shift knob 16 via a gear 15. The guide shaft 14 and the lens shift knob 16 may be directly fixed without using the gear 15.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the lens shift device 11.
  • 5A is a front view of the first plate 12 as viewed from the side facing the second plate 13
  • FIG. 5B is a diagram of the second plate 13 facing the first plate 12. It is the front view seen from the surface side to do.
  • the first plate 12 is provided with a hole 17 for allowing projection image light to pass therethrough.
  • an optical unit portion base 18 for fixing the optical unit portion 8 is provided on the surface of the first plate 12 opposite to the surface facing the second plate 13.
  • the optical unit pedestal 18 is provided so that the projected image light combined by the optical unit 8 can pass through the hole 17 when the optical unit 8 is disposed.
  • the second plate 13 is formed with a fitting hole 19 capable of fixing the projection lens.
  • the projection lens 6 is provided with a flange portion 20, and the second plate 13 and the projection lens 6 are fixed via the flange portion 20.
  • a guide pin 21 is formed on the surface of the second plate 13 facing the first plate 12 so as to protrude toward the first plate 12 (FIG. 5B).
  • a guide slit 22 is formed in the first plate 12 so that the guide pin 21 passes through the first plate 12 when the first plate 12 and the second plate 13 face each other ( FIG. 5A).
  • the guide slit 22 is elongated in the moving direction of the second plate 13. Therefore, the movement range of the second plate 13 is limited by the guide slit 22.
  • the second plate 13 is connected to the first plate 12 via an elastic member 23 that is disposed between the first plate 12 and the second plate 13 and has a contraction force. Yes.
  • An example of the elastic member 23 having a contracting force is a tension coil spring.
  • a fixing portion 24 for fixing the elastic member 23 is formed on the surface of the first plate 12 facing the second plate 13. Similarly, a fixing portion 24 for fixing the elastic member 23 is also formed on the surface of the second plate 13 facing the first plate 12 (FIG. 5B).
  • a protruding portion 25 is formed as a guide portion on the surface of the second plate 13 facing the first plate 12.
  • the protruding length of the protruding portion 25 is longer than the natural length of the elastic member 23.
  • the protruding portion 25 and the first plate 12 come into contact with each other. That is, the elastic member 23 connects the first plate 12 and the second plate 13 in a state where an elastic contraction force is generated. The second plate 13 is pressed against the first plate 12 by elastic contraction force.
  • the location which contacts the protrusion part 25 of the 1st plate 12 is called the contact surface 26.
  • the elastic member 23 is fixed to the first plate 12 and the second plate 13 by a fixing portion 24. As the second plate 13 moves, the end of the elastic member 23 fixed to the second plate 13 also moves. Therefore, the sliding friction received by the second plate 13 is sliding friction between the protrusion 25 and the contact surface 26.
  • the tip of the protrusion 25 is flat to prevent frictional wear, but the shape of the protrusion 25 can reduce sliding friction between the protrusion 25 and the contact surface 26. .
  • the shape of the protrusion 25 can reduce sliding friction between the protrusion 25 and the contact surface 26.
  • the tip of the protrusion 25 a curved surface
  • the contact between the protrusion 25 and the contact surface 26 becomes a line contact
  • the sliding friction between the protrusion 25 and the contact surface 26 can be reduced.
  • the tip of the projecting portion spherical the projecting portion 25 and the contact surface 26 are in point contact, and the sliding friction between the projecting portion 25 and the contact surface 26 can be further reduced.
  • the protrusion 25 is provided on the second plate 13 and the contact surface 26 is provided on the first plate 12, but the protrusion 25 is provided on the first plate 12 and the second plate 13.
  • the contact surface 26 may be provided.
  • the distance between the fixing portion 24 of the first plate 12 and the fixing portion 24 of the second plate 13 may be made larger than the natural length of the elastic member 23.
  • the fixing portion 24 is formed in the concave portion of the first plate 12 or the second plate 13 and the interval between the fixing portions 24 is increased.
  • the movement of the second plate 13 is performed by converting the rotational motion of the guide shaft 14 into a linear motion by the slider portion 27 (FIG. 4) provided in a form protruding from the second plate 13.
  • the slider portion 27 is accommodated in the first plate 12 so as to be movable in the moving direction of the second plate 13.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view for explaining a moving method of the slider portion 27.
  • the guide shaft 14 is rotatably attached to a rotary bearing portion 28 provided on the first plate 12 and a rotary shaft pressing plate 29 that is separately prepared.
  • a male screw 30 is formed on a part of the outer periphery of the guide shaft 14, and the rotary bearing portion 28 holds both ends of the guide shaft 14 where the male screw 30 is not formed.
  • a female screw 31 corresponding to the male screw 30 is formed on one surface of the slider portion 27. The guide shaft 14 is attached to the first plate 12 in a state where the female screw 31 and the male screw 30 of the slider portion 27 are screwed together.
  • a groove 32 is formed in parallel with the guide shaft 14 on the surface of the slider portion 27 that contacts the first plate 12.
  • a bar-shaped protrusion 33 that fits into the groove 32 is formed in parallel with the guide shaft 14 at a portion that contacts the slider portion 27 of the first plate 12. Therefore, the slider portion 27 moves linearly along the rod-shaped protrusion 33. By fitting the rod-shaped protrusion 33 and the groove 32, the moving direction of the slider portion 27 can be limited.
  • the slider portion 27 is coupled to the second plate 13 at the second plate coupling portion 34. Therefore, the second plate 13 moves with the movement of the slider portion 27.
  • the second plate 13 and the slider portion 27 may be integrally formed. By integrally molding, the second plate 13 and the slider portion 27 in the second plate coupling portion 34 are not loosened, so that the response of the second plate 13 to the movement of the slider portion 27 can be accelerated. it can.
  • the positional accuracy between the image optical axis and the central axis of the projection lens 6 is maintained by the pressing contact of the first plate 12 of the second plate 13. Therefore, it is not necessary to form a gap between the guide shaft 14 and the slider portion 27 with high accuracy, and the cost can be suppressed.
  • the thickness of the first plate 12 and the second plate 13 can be reduced with respect to the direction of the image optical axis. Even when the temperature of the projection display device 1 rises, the first plate 12 and the second plate 13 are thin, so that the change in dimensions due to thermal expansion and contraction is small. Therefore, it is possible to suppress a decrease in position accuracy between the image optical axis and the central axis of the projection lens 6 due to the temperature of the projection display device 1.
  • the dimensional change due to the thermal expansion and contraction of the first plate 12 and the second plate 13 can be further increased. Can be small. As a result, it is possible to further suppress a decrease in position accuracy between the image optical axis and the central axis of the projection lens 6 due to the temperature of the projection display device 1.
  • a resin material is an example of a material having a relatively small linear expansion coefficient.
  • the first plate 12 and the second plate 13 may be formed of the same material. By molding the first plate 12 and the second plate 13 with the same material, the dimensional changes of the first plate 12 and the second plate 13 due to thermal expansion and contraction become approximately the same, and the image optical axis A decrease in position accuracy with respect to the central axis of the projection lens 6 can be reduced.
  • the holding of the second plate 13 is performed not only by the guide shaft 14 and the slider portion 27 but also by pressing the first plate 12 by the elastic member 23. Therefore, even when the heavy projection lens 6 is fixed to the second plate 13, it is not necessary to increase the diameter of the guide shaft 14 in order to increase the rigidity, and the lens shift device 11 can be reduced in size and weight. It can be performed.
  • the pressing of the second plate 13 to the first plate 12 is performed by the contraction force of the elastic member 23. Therefore, it is not necessary to provide the elastic member 23 on the opposite side of the second plate 13 from the first plate 12, and a simple structure can be achieved.
  • the elastic member 23 since the elastic member 23 generates a contraction force due to the engagement with the second plate 13, sliding friction does not occur between the second plate 13 and the elastic member 23, and the second plate 13. The slidability is not reduced. It is not necessary to provide a sliding contact for smooth sliding between the second plate 13 and the elastic member 23, and the number of components of the lens shift device 11 does not increase. Therefore, an increase in weight and an increase in cost of the lens shift device 11 can be suppressed.
  • the sliding friction between the protrusion 25 and the contact surface 26 can be reduced by making the contact between the protrusion 25 and the contact surface 26 a line contact or a point contact.
  • a slidable material may be sandwiched between the protruding portion 25 and the contact surface 26 to improve the slidability.
  • the moving direction of the projection lens 6 can be arbitrarily determined according to the direction in which the guide shaft 14 is disposed.
  • the projection lens 6 can be moved in the horizontal direction and the vertical direction by arranging a plurality of guide shafts 14 so as to be orthogonal, for example, in the horizontal direction and the vertical direction.
  • One guide shaft 14 is attached to the first plate 12 in the vertical direction, and another guide shaft 14 is attached to the second plate 13 in the vertical direction.
  • the plate to which the projection lens 6 is attached may be connected to the second plate 13 via the elastic member 23.
  • the position accuracy of the second plate 13 in the direction perpendicular to the guide shaft 14 can be increased by making the opening width of the guide slit 22 equal to the diameter of the guide pin 21.
  • the lens shift device 11 is simple in structure, has few components, is small and lightweight, and has high positional accuracy and slidability.

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Abstract

 構造が簡単且つ構成部品が少なく小型で軽量であり、高い位置精度と摺動性を有するレンズシフト装置を提供する。 レンズシフト装置は、映像光が通過する第1のプレート(12)と、第1のプレート(12)と弾性部材(23)を介して連結され、第1のプレート(12)を通過した映像光が入射する位置に投写レンズ(6)が取り付けられた第2のプレート(13)と、第2のプレート(13)から突出する形態で設けられ第1のプレート(12)に所定の方向に移動可能に収容されるスライダ部(27)と、スライダ部(27)と螺合した状態で第1のプレート(12)に取り付けられその回転に応じて、第2のプレートを移動させるガイドシャフト(14)と、を有する。弾性部材(23)は、第1のプレート(12)と第2のプレート(13)との間に配置され、弾性収縮力が発生する状態で第1のプレート(12)と第2のプレート(13)とを連結する。

Description

レンズシフト装置及びレンズシフト装置を備えた投写型表示装置
 本発明は、投写レンズを移動させるためのレンズシフト装置及び該レンズシフト装置を備えた投写型表示装置に関する。
 投写型表示装置は、映像信号に応じた映像を生成する光学ユニットと、該映像を拡大投影するための投写レンズとを備えている。
 近年では、投写型表示装置には、光学ユニットで生成された投写映像が進む光軸(以下、映像光軸と称す)と交わる所定の方向に投写レンズを移動させるためのレンズシフト装置がさらに備えられている。投写レンズを移動させることによって、投写型表示装置を移動させることなくスクリーン上で投写映像を移動させることができ、また投写映像が台形形状になるのを軽減することができる。
 投写レンズを移動させるときに映像光軸と投写レンズの中心軸との角度を一定に保つことによって、歪みを生じさせることなく映像がスクリーンに投写される。そのため、映像光軸と投写レンズの中心軸との角度の精度を保った状態で、投写レンズを円滑に移動させるためのレンズシフト装置が提案されている。
 特開2007-33591号公報(以下、特許文献1と称す。)では、投写レンズの両側に配置された一対のガイドシャフトと、該ガイドシャフトに対応したスライダ部を有するプレートを備えたレンズシフト装置が開示されている。投写レンズはプレートに固定されており、該プレートがガイドシャフトに沿って移動する。投写レンズの両側に設けられるガイドシャフトを映像光軸に対して位置精度良く配設することによって、投写レンズの中心軸と映像光軸との位置精度が保たれ、歪みを生じさせることなく映像をスクリーンに投写することができる。
 特開2003-315916号公報(以下、特許文献2と称す。)では、特許文献1で開示されているレンズシフト装置のうち、ガイドシャフトを、コロを有する転がり支持機構に置き換えたレンズシフト装置が開示されている。スライダ部はコロを介して転がり支持機構に沿って移動するため、スライダ部と転がり支持機構との間における摺動摩擦を小さくすることができる。
 特開2008-897292号公報(以下、特許文献3と称す。)では、プレートと接触する基部をさらに設け、バネなどの弾性部材の伸張力を用いてプレートを基部に押圧するレンズシフト装置が開示されている。光学ユニットは基部に固定されており、基部とプレートとを押圧接触させることによって、投写レンズの中心軸と映像光軸との位置精度が保たれ、歪みを生じさせることなく映像をスクリーンに投写することができる。
 しかしながら、特許文献1や特許文献2で開示されているレンズシフト装置では、重量の大きい投写レンズをプレートに固定した場合、ガイドシャフトや転がり支持機構が湾曲することがある。その結果、投写レンズの中心軸と映像光軸との位置精度や、スライダ部の摺動性が低下する。ガイドシャフトや転がり支持機構の剛性を高めるために、ガイドシャフトの径や転がり支持機構の寸法を大きくする必要があり、レンズシフト装置のサイズや重量が大きくなる課題があった。
 また、ガイドシャフトや転がり支持機構とスライダ部との隙間が、投写レンズの中心軸と映像光軸との位置精度や、プレートの移動時における摺動摩擦に影響する。ガイドシャフトや転がり支持機構及びスライダ部の加工精度が要求され、コストアップとなっていた。
 さらに、摺動性や加工精度の観点からガイドシャフトに金属が用いられた場合、投写型表示装置の使用により生じる熱によって、ガイドシャフトや転がり支持機構に熱膨張や熱収縮が生じやすい。そのため、ガイドシャフトや転がり支持機構とスライダ部との隙間が変化し、位置精度や摺動性が低下する問題があった。
 特許文献3で開示されているレンズシフト装置では、プレートを基部に押圧接触させることによって投写レンズの中心軸と映像光軸との位置精度を保っているため、ガイドシャフトや転がり支持機構とスライダ部との隙間の精度を必要としない。また、プレートが基部に押圧されているため、ガイドシャフトや転がり支持機構の剛性を高める必要もなく、レンズシフト装置の小型化や軽量化をすることができる。
 しかしながら、特許文献3では、弾性部材の伸張力を用いてプレートを摺動ベースに押圧しているため、プレートと基部の間と、プレートと弾性部材の間との両方に摺動摩擦が生じ、摺動性が低下する虞がある。プレートと基部の間と、プレートと弾性部材の間との両方に円滑な摺動を行わせるための摺接体を設けると、レンズシフト装置の構成部品の数が増加するため、レンズシフト装置の重量の増加やコストアップとなる。
 さらに、プレートの、基部とは反対の側から弾性部材を用いてプレートを押圧しなければならないため、構造が複雑になる虞がある。
 摺動性を高めるために、摺動部にグリスを塗布することも可能であるが、投写型表示装置の温度上昇に伴いグリスが飛散し、投写型表示装置の内部に設けられている光学部品に付着して投写映像の品質を大きく低下させる虞がある。
特開2007-33591号公報 特開2003-315916号公報 特開2008-287292号公報
 そこで、本発明の目的の一例は、構造が簡単且つ構成部品が少なく小型で軽量であり、高い位置精度と摺動性を有するレンズシフト装置を提供することにある。
 上記を達成するために、本発明の一の態様は、投写映像光が進む映像光軸と交わる所定の方向に投写レンズを移動させるレンズシフト装置であって、映像光が通過する第1のプレートと、第1のプレートと弾性部材を介して連結され第1のプレートを通過した映像光が入射する位置に投写レンズが取り付けられた第2のプレートと、第2のプレートから突出する形態で設けられ第1のプレートに所定の方向に移動可能に収容されるスライダ部と、スライダ部と螺合した状態で第1のプレートに取り付けられその回転に応じて第2のプレートを移動させるガイドシャフトと、を有する。弾性部材は、第1のプレートと第2のプレートとの間に配置され、弾性収縮力が発生する状態で第1のプレートと第2のプレートとを連結することを特徴とする。
 本発明によれば、レンズシフト装置は、構造が簡単且つ構成部品が少なく小型で軽量であり、高い位置精度と摺動性を有する。
本発明の実施形態例における投写型表示装置の内部を示す斜視図である。 図1のランプユニット、光学エンジン及び投写レンズを拡大した斜視図である。 図2の光学ユニット部及び投写レンズを拡大した斜視図である。 本発明の実施形態例におけるレンズシフト装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態例における第1のプレートの正面図である。 本発明の実施形態例における第2のプレートの正面図である。 図4のスライダ部の移動方法を説明するための分解斜視図である。
 以下、本発明の実施形態例について、図を用いて詳細に説明する。
 図1は、本発明の実施形態例における投写型表示装置1の内部を示す斜視図である。図1に示すように、投写型表示装置1は下部筐体2に、電源ユニット3、ランプユニット4、光学エンジン5及び投写レンズ6を備えている。投写型表示装置1は、さらに不図示の内部電子回路基板を取り付け、下部筐体2と不図示の上部筐体とが組み合わせられた状態で使用される。
 電源ユニット3は、投写型表示装置1の外部から取り入れた電力を、ランプユニット4や内部電子回路基板などに供給することができる。ランプユニット4には、図2に示すように、白色光を発光するランプ7が設けられている。図2は、図1のランプユニット4、光学エンジン5及び投写レンズ6を拡大した斜視図である。
 光学エンジン5は、白色光をR(赤),G(緑),B(青)の光に分光し、液晶パネルで各々の色の映像を生成した後、クロスプリズムで各々の色の映像を合成し一つの映像とすることができる。投写レンズ6は、映像を拡大投影することができる。
 ランプユニット4を起動させることによってランプ7が白色光を発光し、該白色光が光学エンジン5へ向かって進行する。白色光は、光学エンジン5においてR、G、Bの光に分光された後、光学エンジン5の内部にある光学ユニット部8(図3)へ入射する。図3は、図2の光学エンジン5の内部にある光学ユニット部8、投写レンズ6を拡大した斜視図である。
 光学ユニット部8は、クロスダイクロプリズム9に固定された液晶パネル10を中心とする偏光板などの光学部品の集合体である。本実施形態例では、光学ユニット部8は、R、G、Bの光ごとに1枚の液晶パネル10を用いる三板式液晶型を採用している。
 R、G、Bの各光はそれぞれに対応する液晶パネルに入射する。各々の液晶パネルでは、映像信号に応じてR、G、Bの光ごとの映像が生成され、その後、各々の映像がクロスダイクロプリズム9で合成され、1つの映像となる。合成された映像は、投写レンズ6を介して拡大された状態でスクリーンへ投影される。
 図3に示すように、光学ユニット部8と投写レンズ6との間には、映像光軸と交わる所定の方向に投写レンズを移動させるレンズシフト装置11が設けられている。レンズシフト装置11を用いて投写レンズ6を移動させることによって、投写型表示装置1を移動させることなく、投写映像を移動させることができる。
 レンズシフト装置11は、投写映像光が通過する第1のプレート12と、第1のプレート12を通過した投写映像光が入射する位置に投写レンズ6が取り付けられた第2のプレート13と、を備える。第1のプレート12と第2のプレート13とは対向するように配設されており、第1のプレート12の、第2のプレート13と対向する面とは反対側の面には光学ユニット部8が取り付けられている。
 また、第2のプレート13は、第1のプレート12に対して平行に配設され第2のプレート13を誘導するガイドシャフト14と連結されている。さらにガイドシャフト14は、ギア15を介してレンズシフトノブ16と連結されている。ガイドシャフト14とレンズシフトノブ16とは、ギア15を介すことなく直接固定されていてもよい。
 図4は、レンズシフト装置11の分解斜視図である。また、図5Aは、第1のプレート12の、第2のプレート13と対向する面の側から見た正面図であり、図5Bは、第2のプレート13の、第1のプレート12と対向する面の側から見た正面図である。
 図4及び図5Aに示すように、第1のプレート12には投写映像光を通過させるための孔17が設けられている。また、第1のプレート12の、第2のプレート13と対向する面とは反対側の面には、光学ユニット部8を固定するための光学ユニット部台座18が設けられている。光学ユニット部台座18は、光学ユニット部8を配置したときに、光学ユニット部8で合成された投写映像光が孔17を通過できるように設けられている。
 図4及び図5Bに示すように、第2のプレート13には、投写レンズを固定可能な嵌合穴19が形成されている。投写レンズ6にはフランジ部20が設けられており、フランジ部20を介して第2のプレート13と投写レンズ6とが固定される。
 第2のプレート13の第1のプレート12と対向する面には、第1のプレート12に向けて突出るようにガイドピン21が形成されている(図5B)。また、第1のプレート12には、第1のプレート12と第2のプレート13とが対向したときにガイドピン21が第1のプレート12を挿通するようにガイドスリット22が形成されている(図5A)。ガイドスリット22は、第2のプレート13の移動方向に細長く形成されている。したがって、ガイドスリット22によって、第2のプレート13の移動範囲が制限される。
 図4に示すように、第2のプレート13は、第1のプレート12と第2のプレート13との間に配置され収縮力を有する弾性部材23を介して第1のプレート12と連結されている。収縮力を有する弾性部材23としては引張コイルバネが挙げられる。
 図5Aに示すように、第1のプレート12の、第2のプレート13と対向する面には、弾性部材23を固定するための固定部24が形成されている。同様に、第2のプレート13の、第1のプレート12と対向する面にも弾性部材23を固定するための固定部24が形成されている(図5B)。
 また、第2のプレート13の、第1のプレート12と対向する面には突出部25がガイド部として形成されている。突出部25の突出長さは、弾性部材23の自然長よりも長くなっている。
 したがって、弾性部材23が自然長に収縮する前に、突出部25と第1のプレート12とが接触する。すなわち、弾性部材23は、弾性収縮力が発生する状態で第1のプレート12と第2のプレート13とを連結する。第2のプレート13は弾性収縮力によって第1のプレート12に押圧される。なお、第1のプレート12の、突出部25と接触する箇所を接触面26と称す。
 弾性部材23は、固定部24によって第1のプレート12及び第2のプレート13と固定されている。第2のプレート13の移動に伴って、弾性部材23の第2のプレート13に固定されている端部も移動する。したがって、第2のプレート13が受ける摺動摩擦は、突出部25と接触面26との間における摺動摩擦となる。
 本実施形態例では、摩擦による磨耗を防止するため、突出部25の先端を平面状としたが、突出部25の形状によって、突出部25と接触面26との摺動摩擦を軽減することができる。たとえば、突出部25の先端を曲面とすることで、突出部25と接触面26との接触が線接触となり、突出部25と接触面26との摺動摩擦を軽減できる。また、突出部の先端を球面とすることで突出部25と接触面26とが点接触となり、突出部25と接触面26との摺動摩擦をさらに軽減することができる。
 もちろん、本実施形態例では第2のプレート13に突出部25を設けて第1のプレート12に接触面26を設けたが、第1のプレート12に突出部25を設けて第2のプレート13に接触面26を設けてもよい。
 弾性部材23に常に弾性収縮力を発生させるためは、第1のプレート12の固定部24と第2のプレート13の固定部24との間隔を弾性部材23の自然長よりも大きくすれば良い。具体的には、固定部24を第1のプレート12又は第2のプレート13の凹部に形成して、互いの固定部24の間隔を大きくする方法が挙げられる。凹部に固定部24を設けることによって、突出部25の突出長さを小さくできるため、第1のプレート12と第2のプレート13との間隔を小さくすることができ、レンズシフト装置11を小型化することができる。
 次に、第2のプレート13を移動させる構造について説明する。第2のプレート13の移動は、第2のプレート13から突出する形態で設けられたスライダ部27(図4)によって、ガイドシャフト14の回転運動が直線運動に変換されて行われる。スライダ部27は、第1のプレート12に、第2のプレート13の移動方向に移動可能に収容されている。
 図6は、スライダ部27の移動方法を説明するための分解斜視図である。図6に示すように、ガイドシャフト14は、第1のプレート12に設けられた回転軸受部28と、別途用意される回転軸押え板29とで回転可能に取り付けられる。
 ガイドシャフト14の外周の一部には、雄ねじ30が形成されており、回転軸受部28はガイドシャフト14の雄ねじ30が形成されていない両端部を保持する。スライダ部27の一の面には、雄ねじ30に対応する雌ねじ31が形成されている。ガイドシャフト14は、スライダ部27の雌ねじ31と雄ねじ30とが螺合した状態で第1のプレート12に取り付けられる。
 したがって、ガイドシャフト14を回転させることによって、雄ねじ30から雌ねじ31へ回転運動が伝わる。ガイドシャフト14の回転に応じて、スライダ部27及び第2のプレート13が移動する。
 本実施形態例では、スライダ部27の第1のプレート12と接触する面にはガイドシャフト14に平行に溝32が形成されている。また、第1のプレート12のスライダ部27と接触する箇所には、ガイドシャフト14に対して平行に、溝32と嵌合する棒状突起33が形成されている。したがって、スライダ部27は棒状突起33に沿って直線運動をする。棒状突起33と溝32とを嵌合させることによって、スライダ部27の移動方向を制限することができる。
 スライダ部27は、第2のプレート結合部34において第2のプレート13と結合されている。したがって、スライダ部27の移動に伴って第2のプレート13が移動する。第2のプレート13及びスライダ部27は一体成形されていてもよい。一体成形されることによって、第2のプレート結合部34における第2のプレート13とスライダ部27との緩みが生じなくなるため、スライダ部27の移動に対する第2のプレート13の応答を速くすることができる。
 本発明のレンズシフト装置11においては、映像光軸と投写レンズ6の中心軸との位置精度は、第2のプレート13の第1のプレート12の押圧接触によって維持される。したがって、ガイドシャフト14とスライダ部27との隙間を高い精度で形成する必要がなく、コストを抑えることができる。
 また、投写型表示装置1の温度が上昇してガイドシャフト14やスライダ部27に熱膨張や熱収縮が発生しても、ガイドシャフト14とスライダ部27との隙間は高い精度を有していないため、摺動性が低下することもない。
 さらに、映像光軸の方向に対して第1のプレート12及び第2のプレート13の厚みを薄くすることができる。投写型表示装置1の温度が上昇した場合でも、第1のプレート12や第2のプレート13の厚みが薄いため、熱膨張や熱収縮による寸法の変化は小さい。したがって、投写型表示装置1の温度による映像光軸と投写レンズ6の中心軸との位置精度の低下を抑えることができる。
 第1のプレート12及び第2のプレート13の構成材料として比較的小さい線膨張係数の材料を用いることで、第1のプレート12及び第2のプレート13の熱膨張や熱収縮による寸法変化をさらに小さくすることができる。その結果、投写型表示装置1の温度による映像光軸と投写レンズ6の中心軸との位置精度の低下をさらに抑えることができる。
 比較的小さい線膨張係数の材料としては、樹脂材料が挙げられる。第1のプレート12と第2のプレート13とが同一の材料で形成されていてもよい。第1のプレート12及び第2のプレート13を同一の材料で成形することによって、熱膨張や熱収縮による第1のプレート12及び第2のプレート13の寸法変化が同程度となり、映像光軸と投写レンズ6の中心軸との位置精度の低下を小さくすることができる。
 第2のプレート13の保持は、ガイドシャフト14とスライダ部27だけでなく、弾性部材23による第1のプレート12への押圧によっても行われる。したがって、重量の大きい投写レンズ6を第2のプレート13に固定した場合であっても、剛性を高めるためにガイドシャフト14の径を大きくする必要がなく、レンズシフト装置11の小型化や軽量化を行うことができる。
 第2のプレート13の第1のプレート12への押圧は、弾性部材23の収縮力によって行われている。したがって、第2のプレート13の、第1のプレート12とは反対の側に弾性部材23を設ける必要がなく、簡単な構造とすることができる。
 また、弾性部材23は、第2のプレート13との係合によって収縮力を発しているため、第2のプレート13と弾性部材23との間で摺動摩擦は発生せず、第2のプレート13の摺動性を低下させることがない。第2のプレート13と弾性部材23との間に円滑な摺動を行わせるための摺接体を設ける必要がなく、レンズシフト装置11の構成部品数が増加しない。したがって、レンズシフト装置11の重量の増加やコストアップを抑制することができる。
 突出部25と接触面26との接触を、線接触や点接触とすることで、突出部25と接触面26との摺動摩擦を軽減することも可能である。もちろん、摺動性のよい材料を突出部25と接触面26との間に挟んで、摺動性を高めても良い。突出部25と接触面26との摺動性を高めることによって、第2のプレート13の移動に要する力を軽減し、長期使用においてレンズシフト装置11の信頼性を向上することもできる。
 ガイドシャフト14を配設する方向により、投写レンズ6の移動方向を任意に決定することができる。
 また、ガイドシャフト14を、例えば水平方向と鉛直方向のように直交するように複数配置することによって、投写レンズ6を水平方向及び鉛直方向に移動させることができる。第1のプレート12に、鉛直方向に一のガイドシャフト14を取り付け、第2のプレート13に、垂直方向に他のガイドシャフト14を取り付ける。第2のプレート13を第1のプレート12と連結するときと同様に、投写レンズ6が取り付けられたプレートを、弾性部材23を介して第2のプレート13と連結すればよい。
 ガイドスリット22の開口幅をガイドピン21の直径と同等とすることによって、第2のプレート13の、ガイドシャフト14に対して垂直な方向への位置精度を高めることができる。
 本発明によれば、レンズシフト装置11は、構造が簡単且つ構成部品が少なく小型で軽量であり、高い位置精度と摺動性を有する。
 以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定されるものではない。本願発明の形や細部には、本願発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 1   投写型表示装置
 2   下部筐体
 3   電源ユニット
 4   ランプユニット
 5   光学エンジン
 6   投写レンズ
 8   光学ユニット部
 11  レンズシフト装置
 12  第1のプレート
 13  第2のプレート
 14  ガイドシャフト
 16  レンズシフトノブ
 21  ガイドピン
 22  ガイドスリット
 23  弾性部材
 27  スライダ部

Claims (4)

  1.  投写映像光が進む映像光軸と交わる所定の方向に投写レンズを移動させるレンズシフト装置であって、
     前記投写映像光が通過する第1のプレートと、
     前記第1のプレートと弾性部材を介して連結され、前記第1のプレートを通過した投写映像光が入射する位置に前記投写レンズが取り付けられた第2のプレートと、
     前記第2のプレートに設けられ、前記第1のプレートに前記所定の方向に移動可能に収容されるスライダ部と、
     前記スライダ部と螺合した状態で前記第1のプレートに取り付けられ、その回転に応じて、前記第2のプレートを移動させるガイドシャフトと、を有し、
     前記弾性部材は、前記第1のプレートと前記第2のプレートとの間に配置され、弾性収縮力が発生する状態で前記第1のプレートと前記第2のプレートとを連結することを特徴とするレンズシフト装置。
  2.  請求項1に記載のレンズシフト装置において、
     前記第2のプレートに、前記第1のプレートに向けて突出するように設けられたガイドピンと、
     前記第1のプレートに前記所定の方向に細長く形成され、前記第1のプレートと前記第2のプレートとが連結されたときに前記ガイドピンが挿通するガイドスリットと、
     を有するレンズシフト装置。
  3.  請求項1または2に記載のレンズシフト装置において、
     前記第1のプレートと前記第2のプレートとが連結されたときに前記第1のプレートと接触する突出部を前記第2のプレートにさらに備え、該突出部が前記弾性部材の自然長よりも長い突出長さを有する、レンズシフト装置。
  4.  請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のレンズシフト装置を備えた投写型表示装置。
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