(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像投写を行う投写レンズユニットと、投写レンズユニットが固定される移動ベースと、移動ベースが固定ベースに対して移動するレンズシフト機構とを備えた投写型映像表示装置において、前記固定ベースは、移動ベースに向かい合いように配置されると共に、レンズシフトする方向と直交する両サイド部に移動ベース側へ屈曲する支持片を有し、支持片の内壁と支持片内壁に対向する移動ベースとの間には、移動ベースの移動方向に沿って相対向する一対のレール部と、一対のレール部間に保持器により保持された複数の転動体とからなる転がり支持機構が配設され、一方側レール部は固定ベースの支持片内壁に固定されると共に、他方側レール部は支持片内壁に対向する移動ベースに固定され、転がり支持機構により移動ベースは固定ベースに対して移動自在に支持されていることを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、レンズシフト機構を有する投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は３板式カラー液晶プロジェクタの光学系を例示した図である。光源１０１の発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ１０２へと導かれる。
【０００３】
インテグレータレンズ１０２は一対のレンズ群にて構成されており、個々のレンズ対が光源１０１から出射された光を液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３の全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ１０２を経た光は、第１ダイクロイックミラー１０３へと導かれる。
【０００４】
第１ダイクロイックミラー１０３は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー１０３を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー１０４にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー１０４にて反射された赤色光はコンデンサレンズ１０８を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー１０３にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０５に導かれる。
【０００５】
第２ダイクロイックミラー１０５は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０５にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ１０９を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１２に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０５を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１０６，１０７、及びコンデンサレンズ１１０を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１３に導かれ、これを透過することによって光変調される。
【０００６】
各液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３は、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、ダイクロイックプリズム１１４によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズユニット１１５によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
【０００７】
図６は上記投写レンズユニット１１５を上下方向に移動させるためのレンズシフト機構を示した斜視図である。このレンズシフト機構により、液晶プロジェクタ本体をそのままに投写映像を上下に移動させたり、映像が台形状になるのを軽減することができる。
【０００８】
投写レンズユニット１１５が固定される移動ベース１２１の四隅には滑り軸受け１２１ａが設けられており、これら滑り軸受け１２１ａにガイドシャフト１２２が挿通され、移動ベース１２１はガイドシャフト１２２に沿って上下方向に案内される。移動ベース１２１の側部には板部材１２１ｂが固着されている。この板部材１２１ｂにはねじ穴が形成されており、このねじ穴に昇降シャフト１２３の雄ねじ部１２３ａが螺合されている。ねじシャフト１２３はその回転のみが許され、上下移動等が生じないように軸受け１２４によって上部及び下部が支持されている。前記軸受け１２４や前記ガイドシャフト１２２は固定ベース１２９に固定されている。ねじシャフト１２３の下端部にはウオームギア１２５が固着されており、このウオームギア１２５にモータ１２７の回転軸に固着されたウオームねじ１２６が螺合している。前記モータ１２７の回転軸が回転することでねじシャフト１２３が回転して板部材１２１ｂが昇降し、この板部材１２１ｂに連結されている移動ベース１２１が昇降する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記レンズシフト機構においては、移動ベース１２１の昇降を円滑に行なうために、ガイドシャフト１２２はステンレス鋼などの金属製で滑らかに研削されたものが用いられ、また、軸受け１２１ａはポリアセタール（ＰＯＭ）などの樹脂やオイルレスベアリングを用いている。しかしながら、移動ベース１２１の昇降時の軸振れを低減するためには、ガイドシャフト１２２と軸受け１２１ａの隙間を少なくする必要があり、更に、移動ベース１２１の基準面から４個の軸受け１２１ａまでの寸法と平行度、及び固定ベース１２９の基準面からガイドシャフト１２２までの寸法と平行度に高い精度が求められることになり、これらの公差を小さくしていくと、部品のばらつき、及び累積誤差によって移動ベース１２１の昇降が円滑に行なわれないことが生じる。
【００１０】
更に、投写レンズユニットの大型化や重量増加に伴って投写レンズユニットの重心がガイドシャフト１２２から例えば１００ｍｍ乃至２００ｍｍほど前方になり、軸受け１２１ａに荷重が集中し、樹脂製では磨耗が激しくなって径年で移動ベース１２１の遊びが増加する。また、軸受け１２１ａを金属製にした場合、ガイドシャフト１２２に塗布されたグリースの油膜が切れて作動不良を生じるおそれがある。
【００１１】
この発明は、上記の事情に鑑み、投写レンズユニットの移動を円滑に行うことができるレンズシフト機構を備えた投写型映像表示装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段は、映像投写を行う投写レンズユニットと、投写レンズユニットが固定される移動ベースと、移動ベースが固定ベースに対して移動するレンズシフト機構とを備えた投写型映像表示装置において、前記固定ベースは、移動ベースに向かい合いように配置されると共に、レンズシフトする方向と直交する両サイド部に移動ベース側へ屈曲する支持片を有し、支持片の内壁と支持片内壁に対向する移動ベースとの間には、移動ベースの移動方向に沿って相対向する一対のレール部と、一対のレール部間に保持器により保持された複数の転動体とからなる転がり支持機構が配設され、一方側レール部は固定ベースの支持片内壁に固定されると共に、他方側レール部は支持片内壁に対向する移動ベースに固定され、転がり支持機構により移動ベースは固定ベースに対して移動自在に支持されていることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成においては、移動ベースは転がり支持機構により固定ベースに移動自在に支持されることになり、移動ベースの移動時の振れ等を低減すべく部材の公差を小さくしつつ投写レンズユニットの円滑な移動を確保することが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のレンズシフト機構及び投写型映像表示装置を図１乃至図４に基づいて説明する。なお、投写型映像表示装置は透過型の液晶表示パネルを３枚用いた液晶プロジェクタとしており、その映像生成光学系については従来例の説明で用いた図５の液晶プロジェクタと同じにしているので、当該光学系の説明については省略し、レンズシフト機構について主に説明していく。
【００１９】
図１は投写レンズユニット１１５を上下方向に移動させるためのこの実施形態のレンズシフト機構を示した斜視図である。投写レンズユニット１１５の後端部には取付板２０が固着されている。取付板２０の四隅にはねじ１４が挿通される挿通穴が形成されている。取付板２０は移動ベース２１に貼り合わされ、前記ねじ１４が移動ベース２１の四隅に形成されたねじ穴に螺着されることで投写レンズユニット１１５が移動ベース２１に固定される。
【００２０】
移動ベース２１は固定ベース２９に向かい合うように配置されている。固定ベース２９はその両サイド部が屈曲されて互いに向き合う支持片２９ａを有することで凹形状を成している。移動ベース２１はその両サイド部に段部２１ａを有することで凸形状を成す。凹形状を成す固定ベース２９と凸形状を成す移動ベース２１とを向かい合わせると前記支持片２９ａと段部２１ａとの対面部分が離間するように寸法設定してあり、この離間空間に各々ベアリング機構３０が装着される。移動ベース２１はベアリング機構３０に案内されて上下方向に移動する。
【００２１】
ベアリング機構３０は、図２にも示すように、半円筒状溝を有する一方側レール部３０ａと、半円筒状溝を有する他方側レール部３０ｂと、前記レール部３０ａ・３０ｂの溝間に設けられた複数のボール３０ｃ…と、これらボール３０ｃ…を保持する保持器３０ｄとから成る。一方側レール部３０ａは固定ベース２９の支持片２９ａに固定され、他方側レール部３０ｂは移動ベース２１の段部２１ａを形成する面上に固定されている。そして、固定ベース２９の上端面（及び下端面）には前記保持板３０ｄのストッパとなるベアリングカバー３０ｅが固定されている。上記構成のレンズシフト機構３０においては、投写レンズユニット１１５の荷重がレール部３０ａ・３０ｂの対向面と平行な方向に加わる。この方向の力をレンズシフト機構３０はボール３０ｃ…によって受け止めることになり、レール部３０ａとレール部３０ｂとのずれは生じない。前記対向面に垂直な方向に対しては支持片２９ａと段部２１ａがレール部３０ａ・３０ｂに対する移動規制体となる。
【００２２】
なお、前記レール部３０ａ・３０ｂは投写レンズユニット１１５の重量や要求される移動精度により、焼き入れ研削された鋼鉄、アルミダイカスト品、板金、樹脂などから選ばれる。また、ボール３０ｃは鋼鉄や樹脂などから選ばれる。
【００２３】
移動ベース２１の側部には板部材２１ｂが固着されている。この板部材２１ｂにはねじ穴が形成されており、このねじ穴に昇降シャフト２３の雄ねじ部２３ａが螺合されている。ねじシャフト２３はその回転のみが許され、上下移動等が生じないように軸受け部２４によって上部及び下部が支持されている。前記軸受け部２４は固定ベース２９の側面に固定されている。ねじシャフト２３の下端部にはウオームギア２５が固着されており、このウオームギア２５にモータ２７の回転軸に固着されたウオームねじ２６が螺合している。前記モータ２７の回転軸が回転することでねじシャフト２３が回転して板部材２１ｂが昇降し、この板部材２１ｂに連結されている移動ベース２１が昇降する。これによって、投写レンズユニット１１５の上下シフト操作が行なえることになる。投写レンズユニット１１５の左右シフト操作も行なうこととする場合に、かかるレンズシフト機構を左右シフト用に構成して組み合わせればよい。
【００２４】
また、固定ベース２９の側面には二つのリミットスイッチ３３・３３が設けられている。リミットスイッチ３３が作動するとモータ２７の停止処理が行なわれる。リミットスイッチ３３・３３の作動片は移動ベース２１の側面上に臨んでおり、この移動ベース２１の側面に形成された図示しない突起等によって前記作動片が操作される。前記作動片と突起等との位置関係を設定しておくことで、投写レンズユニット１１５を所望の位置に自動位置決めすることができる。
【００２５】
上記構成のレンズシフト機構であれば、移動ベース２１はベアリング機構３０によって固定ベース２９に移動可能に支持されることになり、移動ベース２１の移動時の振れ等を低減すべく部材の公差を小さくしつつ移動ベース２１の円滑な移動（投写レンズユニット１１５の円滑な移動）を確保することができる。
【００２６】
上述したベアリング機構３０はボール３０ｃを用いるものであったが、これに限らず、ローラを用いるものでもよい。このローラを用いるときには、レール部３０ａ・３０ｂには方形状の溝が形成される。また、ローラを交互にクロス状に配置する場合には、レール部３０ａ・３０ｂにはＶ溝が形成される。
【００２７】
ベアリング機構３０のレール部３０ａ・３０ｂの材料として、樹脂、アルミニウム、軟鉄などの比較的柔らかい材料を用いた場合、衝撃荷重によってレール部３０ａ・３０ｂの溝に圧痕ができることがある。これを最小限にするために、ボール３０ｃ（或いはローラ）として鉄製のものと樹脂製のもの（樹脂製のものは鉄製のものよりも僅かに径を大きくしておく）を用いる。鉄製のものによって高精度なスライドが維持され、樹脂製のものによって衝撃が吸収される。
【００２８】
図３に示すベアリング機構３０は、レール部３０ａ・３０ｂの材料として、樹脂などの柔らかい材料を用いる一方、レール部３０ａ・３０ｂの溝にステンレス鋼やりん青銅など補強金属板３０ｆ（例えば、厚み０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ）を設けている。補強金属板３０ｆを設けたことで衝撃強度が増すとともに、ボール３０ｃ、或いはローラといった転がり体の回転が円滑になり、樹脂製とする不利を解決できる。
【００２９】
また、上述したレンズシフト機構は、投写レンズユニット１１５の荷重がレール部３０ａ・３０ｂの対向面と平行な方向に加わるように構成されたものであったが、これに限らず、投写レンズユニット１１５の荷重がレール部３０ａ・３０ｂの対向面と垂直な方向に加わるように構成されていてもよい。例えば、図４に示すように、固定ベース２９′の手前片部よりも奥側に投写レンズユニット２０の取付板２０を位置させ、固定ベース２９′の手前片部と取付板２０との間にベアリング機構３０を設ける。一方側レール部３０ａは固定ベース２９′の手前片部の裏面に固定され、他方側レール部３０ｂは取付板２０の表面側に固定されている。なお、固定ベース２９′には垂直方向にスリット２９′ａが形成されており、ナット部材２０ａは前記スリット２９′ａを介して取付板２０（或いは、他方側レール部３０ｂ）に固定されている。また、取付板２０の背面側には例えば板ばねを配置しておくことで、取付板２０のがたつきを防止できる。板ばねとの摺接面は低摩擦係数のものを用いる。なお、図１に示した構成であれば、がたつき防止のための上記板ばねを不要にできる利点がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、移動ベースは転がり支持機構により固定ベースに移動自在に支持されることになり、移動ベースの移動時の振れ等を低減すべく部材の公差を小さくしつつ投写レンズユニットの円滑な移動を確保することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態のレンズシフト機構を示した斜視図である。
【図２】図１のベアリング機構を拡大して示した斜視図である。
【図３】ベアリング機構の他の例を示した斜視図である。
【図４】この発明の実施形態のレンズシフト機構の他の例を示した斜視図である。
【図５】一般的な液晶プロジェクタの光学系を示した説明図である。
【図６】従来のレンズシフト機構を示した斜視図である。
【符号の説明】
２０    取付板
２１    移動ベース
２９    固定ベース
３０    ベアリング機構
３０ａ  一方側レール部
３０ｂ  他方側レール部
３０ｃ  ボール
３０ｄ  保持器
１１５  投写レンズユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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