(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写レンズと、
装置に固定されたベースプレートと、
前記投写レンズを保持して、該投写レンズの光軸と垂直な平面内を前記ベースプレートに対して所定の方向に移動可能なシフトプレートと、
前記装置の筐体に設けられたシフト用開口部と、
前記シフト用開口部に回転可能に保持されて手動により回転可能なシフトノブ  と、
前記シフトノブの回転に対応して前記シフトプレートを前記所定の方向に移動  させる移動手段と、
前記シフトノブと前記移動手段との間に設けられて、該シフトノブの上面の周辺部を前記シフト用開口部の下面周縁に押圧する弾性体と、を備えたことを特徴とするレンズシフト機構。
【請求項２】
前記シフトプレートを前記所定の方向に移動させる前記移動手段は、下端が前記ベースプレートに固定された回転軸と、
円周方向に渦巻き状に溝部が設けられ、前記回転軸に回転可能に保持された回    転盤と
前記シフトノブの回転を前記回転盤に伝達する手段と、
前記シフトプレートの上部に設けられた突起部であって、前記回転盤に設けられた前記溝部に係合する突起部と、を備えた請求項１に記載のレンズシフト機構。
【請求項３】
前記所定の方向が前記装置における水平方向であり、前記シフトノブが水平シフトノブであり、前記シフトプレートが水平シフトプレートであり、前記シフト用開口部が水平シフト用開口部である、請求項１または請求項２に記載のレンズシフト機構。
【請求項４】
前記投写レンズは垂直シフトプレートを介して前記水平シフトプレートに保持されており、
前記水平シフトプレートの左右に設けられた垂直シフトシャフトに垂直方向に摺動可能に保持された前記垂直シフトプレートと、
前記装置の筐体に設けられた垂直シフト用開口部と、
前記垂直シフト用開口部に回転可能に保持されて手動により回転可能な垂直シ  フトノブと、
前記垂直シフトノブの回転に対応して前記垂直シフトプレートを移動させる垂  直移動手段と、
前記垂直シフトノブと前記垂直移動手段との間に設けられて、該垂直シフトノブの上面の周辺部を前記垂直シフト開口部の下面周縁に押圧する弾性体と、を備えた請求項３に記載のレンズシフト機構。
【請求項５】
前記垂直シフトプレートを垂直に移動させる前記垂直移動手段は、
前記垂直シフトノブと連接した減速用の複数のギヤと、
最終段のギヤと同軸で送りねじを有する回転シャフトと、
前記回転シャフトの送りねじと螺合して垂直方向に移動し、前記垂直シフトプレートと係合して該垂直シフトプレートを垂直方向に移動させる垂直シフトプレート駆動ブロックと、を備えた、請求項４に記載のレンズシフト機構。
【請求項６】
光源と、該光源の光を利用した光学的手段および電気信号で駆動される電子デバイスとで画像を生成する光学エンジンと、生成された該画像を拡大して投影する投写レンズと、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレンズシフト機構とを備えた投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズシフト機構と投射型表示装置に関し、特に操作性と信頼性に優れたレンズシフト機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投写レンズの位置が固定された投射型表示装置では、装置本体が設置された位置と方向とによってスクリーン上の投射画像の位置が決定される。従ってスクリーン上の投射画像の位置を調整するためには、装置本体を移動するかスクリーンを移動しなければならない。
【０００３】
この課題を解決するために、高機能な投射型表示装置にはレンズシフト機構が設けられている。レンズシフト機構とは、光軸と垂直な平面に沿って投写レンズを動かすことによりスクリーン上の投射画像位置を投射画像の変化なしに移動するものである。
【０００４】
レンズシフト装置についての従来技術としては下記に示す特許文献１〜８が提案され開示されている。
【０００５】
特許文献１〜４は、最も一般的なレンズシフト装置である(以後従来例１と称す)。いずれも回動可能に軸支された送りねじ部と、送りねじ部と螺合する投写レンズ取付け部とからなる調整機構を基本としている。この機構の特徴は、小さい力で送りねじ部が回転し、重い投写レンズでも移動が可能なことである。
【０００６】
特許文献５および６は、投写レンズの保持に磁石による磁力やばねによる押圧力を利用したものである(以後従来例２と称す)。これらの機構の特徴は、上下方向や左右方向の区別なく保持力を維持または開放できるため、投写レンズを上下方向と左右方向に同時に移動できることである。
【０００７】
特許文献７は、リンク機構を利用したパンタグラフ構造である(以後従来例３と称す)。駆動源は、ラックとピニオンによる機構や、従来例１同様に送りねじ部と螺合する投写レンズ取付け部からなる機構である。この機構の特徴は、パンタグラフの二つの支持点の間に投写レンズの重心を設けているため、投写レンズの支持側に大きな回転モーメントを生じず、従来例１よりも小さな力で大きな重量の投写レンズを移動できることである。
【特許文献１】特開２００５−１５７３７０号公報
【特許文献２】特開平５−１９６８８８号公報
【特許文献３】特開平１１―２５８５６５号公報
【特許文献４】特開２００５−１７３４６０号公報
【特許文献５】特開平５−２４９４０９号公報
【特許文献６】特開２００２−３６５７２５号公報
【特許文献７】実開平５−２１２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、幾つかのレンズシフト機構が提案されているが、シフトノブが投写レンズの近傍に配置され、軽く少ない回転操作で大きなレンズ移動量が得られる操作性に優れたものがない。
【０００９】
従来例１に記載の最も一般的なレンズシフト機構は、小さい力で送りねじ部が回転し、重量の大きい投写レンズでも移動ができる利点を有している。しかし、大きなシフト量を得るためには多くの回転が必要であり、調整に時間を要する欠点がある。常に固定した設置で使用する投写型表示装置には有用であるが、移動して使用する中型・小型の投写型表示装置には向いていない。
【００１０】
従来例２に記載のレンズシフト機構は、上下方向や左右方向の区別なく保持力を維持または開放できるため、投写レンズを上下方向と左右方向に同時に移動できる利点を有している。しかし、使用者は投写レンズを直接手で掴んで移動しなければならず、装置後方に立つ使用者にとって著しく操作性が悪い。また、装置本体や投写レンズが受ける外力によって投写レンズの位置がずれるという問題もある。
【００１１】
従来例３に記載のレンズシフト機構は、パンタグラフの二つの支持点の間に投写レンズ重心を設けているため、投写レンズの片側に大きな回転モーメントを生じず、従来例１よりも小さな力で大きな重量の投写レンズを移動できる。しかし、大きな移動量を得るには従来例１以上に多くの回転が必要であり、調整に時間を要する。またリンク機構を設置するには細長く、広い実装スペースを確保しなければならず、投写型表示装置が大きくなる問題がある。特に大きな重量の投写レンズを備える大型の投写型表示装置には有用であるが、移動して使用する中型・小型の投写型表示装置には向いていない。
【００１２】
本発明の目的は、これら従来技術の課題を解決し、構造が簡単でありながら大きな移動量が容易に得られる操作性と、装置本体や投写レンズが外力を受けても投写レンズの位置がずれない、操作性と信頼性とに優れた投射型表示装置のレンズシフト機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の構成のレンズシフト機構は、
投写レンズと、装置に固定されたベースプレートと、投写レンズを保持して、その投写レンズの光軸と垂直な平面内をベースプレートに対して所定の方向に移動可能なシフトプレートと、装置の筐体に設けられたシフト用開口部と、シフト用開口部に回転可能に保持されて手動により回転可能なシフトノブと、シフトノブの回転に対応してシフトプレートを所定の方向に移動させる移動手段と、シフトノブと移動手段との間に設けられて、そのシフトノブの上面の周辺部をシフト用開口部の下面周縁に押圧する弾性体とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
シフトプレートを所定の方向に移動させる移動手段は、下端がベースプレートに固定された回転軸と、円周方向に渦巻き状に溝部が設けられ、回転軸に回転可能に保持された回転盤と、シフトノブの回転を回転盤に伝達する手段と、シフトプレートの上部に設けられた突起部であって、ベースプレートにそのシフトプレートのシフト方向に設けられた長孔を貫通して回転盤に設けられた溝部に係合する突起部とを備えていてもよい。
【００１５】
本発明の第２の構成のレンズシフト機構は、
第１の構成の所定の方向が装置における水平方向であり、シフトノブが水平シフトノブであり、シフトプレートが水平シフトプレートであり、シフト用開口部が水平シフト用開口部である。
【００１６】
本発明の第３の構成のレンズシフト機構は、
第２の構成のレンズシフト機構において、投写レンズは垂直シフトプレートを介して水平シフトプレートに保持されており、水平シフトプレートの左右に設けられた垂直シフトシャフトに垂直方向に摺動可能に保持された垂直シフトプレートと、装置の筐体に設けられた垂直シフト用開口部と、垂直シフト用開口部に回転可能に保持されて手動により回転可能な垂直シフトノブと、垂直シフトノブの回転に対応して垂直シフトプレートを移動させる垂直移動手段と、垂直シフトノブと垂直移動手段との間に設けられて、その垂直シフトノブの上面の周辺部を垂直シフト用開口部の下面周縁に押圧する弾性体とを備える。
【００１７】
垂直シフトプレートを垂直に移動させる垂直移動手段は、垂直シフトノブに連接した減速用の複数のギヤと、最数段のギアと同軸で送りねじを有する回転シャフトと、その回転シャフトの送りねじと螺合して垂直方向に移動し、垂直シフトプレートと係合してその垂直シフトプレートを垂直方向に移動させる垂直シフトプレート駆動ブロックとを備えてもよい。
【００１８】
本発明の投射型表示装置は、
光源と、その光源の光を利用した光学的手段および電気信号で駆動される電子デバイスとで画像を生成する光学エンジンと、生成されたその画像を拡大して投影する投写レンズと、上述のいずれかのレンズシフト機構とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のレンズシフト機構においては、以下の如き効果がある。即ち、
第１の効果は、構造が簡略でありながら投写レンズの大きな移動量が簡単に得られ、外力を受けても投写レンズの位置がずれないことである。構造が簡略であることから小型・軽量であり、部品点数の削減による組み立て工数の削減とコストダウンが実現される。
【００２０】
従来、レンズシフト装置は複数のギアの組合せにより回転の減速や回転運動の伝達を行っていたが、本発明のレンズシフト機構における所定の方向のシフトでは、シフトプレートに備えた突起部を平面カム機構の従動節とし、溝または貫通溝の構造を有した回転盤を平面カム機構の原動節として、回転盤を回転させることでシフトプレートに設けられた突起部を直接駆動し、シフトプレートを所定の方向に移動する。回転盤の回転量に対するシフトプレートの移動量は、回転盤に設けた溝または貫通溝構造の摺動面であるカム曲線で決定される。
【００２１】
また、回転盤の回転量に対するシフトプレートの移動量を大きくしても、レンズシフトノブ上部が筐体内面に弾性をもって押圧されて接触しているのでレンズシフトノブの回転が固定され、装置本体や投写レンズが外力を受けても投写レンズの位置ずれが防止される。装置本体が筐体上部から外力を受けた場合には、シフトノブの有する弾性力が外力を緩和し、投写レンズの位置ずれとともにシフト機構の破壊も抑制する。
【００２２】
一方、レンズシフト操作時においては、シフトノブを押し回すことにより接触が解除され、軽い操作でレンズの大きな移動量を得ることができる。さらに、レンズシフトノブが投写レンズ近傍の筐体上面へ配置できるので、使用者は装置のあらゆる方向からレンズシフトの操作が可能となり、操作性が大きく向上する。
【００２３】
第２の効果は、筐体外からの粉塵の進入がなく、投射画像の品質が向上したことである。
【００２４】
投写型表示装置の場合は、筐体外からの粉塵の進入によって光学部品の透過率が低下したり、場合によっては投射画面に粉塵の影が写り込んだりするなどの致命的な画質劣化を起こすことがある。本発明では、レンズシフトノブの上部を筐体の開口部の下縁に弾性体の反力を利用して接触させ、隙間を排除して粉塵の進入がない構造とした。従来は、粉塵問題から投写レンズ近傍の筐体には開口部が設けられず、レンズシフトノブを筐体の側面や前面などに配置したために、操作性が犠牲になっていた。
【００２５】
なお、弾性体を用いたのは筐体表面がデザイン上の制約から曲面を有する場合であっても、シフトノブを押圧力によってスムーズに筐体へ接触させるためである。この押圧力によるシフトノブの筐体への接触は、第１の効果に示すようにレンズシフトの操作性を向上させ、非操作時においては投写レンズ位置を固定する役割を果たすため信頼性を向上する。また第２の効果に示すように防塵性を発揮し、投写画像の品質を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明のレンズシフト機構には任意の所定の１方向に投写レンズをシフトさせる第１の実施の形態と、投射型表示装置の水平方向に投写レンズをシフトさせる第２の実施の形態と、第２の実施の形態においてさらに垂直方向に投写レンズをシフトさせる第３の実施の形態とがある。第１の実施の形態は第２の実施の形態のレンズシフト機構を装置の筐体内に所定の方向となるように配置し、シフトノブを筐体面から操作可能とすればよいので、ここでは第２の実施の形態と第３の実施の形態について図面を参照して説明する。また、装置は投射型表示装置を例として説明する。
【００２７】
図１は、本発明の第３の実施の形態のレンズシフト機構を備えた投写型表示装置
の模式的斜視図である。第２の実施の形態では垂直シフトノブ５１が設けられていない。筐体上面１１はデザイン上の制約から緩やかな曲線を有しており、水平シフトノブ３１と垂直シフトノブ５１は下部に設けた弾性体(図４のコイルスプリング３５)の反力により押圧力をもって筐体上面１１と接触している。この押圧力による接触によってシフトノブの回転を固定し、装置本体１や投写レンズ１２が外力を受けても投写レンズ１２の意図しない位置ずれが防止される。装置本体１が筐体上面１１方向から外力を受けた場合には、シフトノブの有する弾性力が外力を緩和し、投写レンズ１２の位置ずれとともにシフト機構（図２）の破壊も抑制する。
【００２８】
図２は、投写レンズを含めた本発明の第３の実施の形態のレンズシフト機構の模式的斜視図である。レンズ水平方向シフト機構３は、回転盤３４を原動節とする平面カム機構を基本とし、水平シフトノブ３１を回転させると、従動節となる不図示の突起部２１（図４）によって水平シフトプレート２０が、垂直シフトプレート４０と投写レンズ１２とともに水平方向に同時に駆動される。第２の実施の形態ではレンズ垂直方向シフト機構４、垂直シフトプレート４０、垂直シフトシャフト４１が設けられておらず、投写レンズ１２が直接水平シフトプレート２０に固定されている。
【００２９】
先ず、本発明の第２の実施の形態のレンズ水平方向シフト機構について説明する。第２の実施の形態の水平方向レンズシフト機構３においては、図１、図２において垂直シフトプレート４０を介して水平シフトプレート２０に固定されていた投写レンズ１２が、直接水平シフトプレート２０に固定されていて、垂直方向へのシフト機構は設けられていない。図３はレンズ水平方向シフト機構の構造を示す模式的斜視図であり、図４はレンズ水平方向シフト機構の構成を示す模式的分解斜視図である。
【００３０】
水平シフトプレート２０は、投写型表示装置１の筐体に固定されたベースプレート１３に水平シフトシャフト２２を介して係合しており水平方向に摺動が可能である。平面カム機構の従動節をなす突起部２１は、平面カム機構の原動節をなす回転盤３４の回転によってその下部に渦巻状に設けられた溝構造部３４ａ（図５）の摺動面に沿って水平方向に駆動される。回転盤３４はその回転中心が回転軸３３に固定されており、回転軸３３はベースプレート１３に締結された回転軸固定プレート３２に固定されている。回転盤３４はシフトノブ固定座金３７とともに、回転可能なように回転軸３３を通してＥリング３６で抜け止めされている。回転軸固定プレート３２はベースプレート１３と一体に構成されていてもよい。
【００３１】
水平シフトノブ３１は、シフトノブ固定座金３７との間に設けたコイルスプリング３５の反力によりシフトノブ固定座金３７に対し上方に移動しようとするが、シフトノブ固定座金３７の周囲に設けた四つの腕が水平シフトノブ３１の下部外周の四ヶ所を掴んでいるので水平シフトノブ３１のシフトノブ固定座金３７に対する上方への変位は制限されている。この構造により、水平シフトノブ３１は押圧力を発生してその上縁が筐体１１の下面と接触する。その結果、水平シフトノブ３１の回転が固定され、外力による意図しない投写レンズ１２の位置ずれや、シフト操作部からの粉塵の進入を防止することができる。
【００３２】
図５は、分離した水平シフトノブと回転盤との模式的斜視図であり、（ａ）は斜め上方向からの斜視図、（ｂ）は斜め下方向からの斜視図を示す。本図を用いて水平シフトノブ３１の回転が回転盤３４に伝達される構造を説明する。水平シフトノブ３１の下部には、円筒状リブとその周囲四ヶ所にスリット状のリブ受け３１ｂが設けられている。一方、回転盤３４側には板状のリブ３４ｂが四ヶ所に設けられており、リブ受け３１ｂと凹凸状態で噛み合っている。使用者が水平シフトノブ３１のつまみ３１ａを回転すると、リブ受け３１ｂはリブ３４ｂを介して回転力を回転盤３４に伝達する。回転盤３４の回転により、下部に設けた溝構造部３４ａと水平シフトプレート２０に設けた突起部２１とが平面カム機構の原理で摺動し、突起部２１を介して水平シフトプレート２０が水平方向に駆動される。
【００３３】
なお、リブ受け３１ｂとリブ３４ｂの噛み合いは回転方向に回転力を伝達するが、上下方向には拘束がなく自由に動くため、水平シフトノブ３１の上部外周はなだらかな曲面を有した筐体上面１と押圧力により満遍なく接触して水平シフトノブ３１の回転を固定するとともに防塵性を発揮する。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施の形態の投射型表示装置のレンズシフト機構について説明する。第３の実施の形態の投射型表示装置のレンズシフト機構においては、第２の実施の形態のレンズシフト機構では水平シフトプレートに直接固定されていた投写レンズ１２が、図２に示すように垂直シフトプレート４０に固定され、垂直シフトプレート４０は垂直シフトシャフト４１を介して上下に摺動可能に水平シフトプレート２０に係着されている。従って水平方向のシフトは上述の第２の実施の形態で説明したレンズ水平方向シフト機構３によって行われるので説明は省略する。垂直シフトプレート４０の垂直方向のシフトは、図２に示されるレンズ垂直方向シフト機構４によって行われる。
【００３５】
レンズ垂直方向シフト機構４は、第１のギヤ５２、第２のギヤ５３、第３のギヤ５４から構成される回転減速部と、送りねじ付き回転シャフト５５と、垂直シフトプレート駆動ブロック５６とからなる送りねじ機構を基本としている。垂直シフトノブ５１を回転すると、垂直シフトプレート駆動ブロック５６によって垂直シフトプレート４０と投写レンズ１２とを上下方向に同時に駆動する。回転減速部の構成は第１のギヤ５２、第２のギヤ５３、第３のギヤ５４に限定されるものではなく、許されるスペースで所望の減速比が得られる組み合わせであればよい。
【００３６】
水平・垂直どちらのレンズシフトノブも投写レンズ上部の筐体上面から操作可能であり、装置本体のあらゆる方向から操作することができる。また、垂直シフトノブは投写レンズの右側、水平シフトノブは投写レンズの直上中央に設け、各シフトノブの役割を使用者の感覚と一致させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第３の実施の形態のレンズシフト機構を備えた投射型表示装置の模式的斜視図である。
【図２】投写レンズを含めた本発明の第３の実施の形態のレンズシフト機構の模式的斜視図である。
【図３】レンズ水平方向シフト機構の構造を示す模式的斜視図である。
【図４】レンズ水平方向シフト機構の構成を示す模式的分解斜視図である。
【図５】分離した水平シフトノブと回転盤との模式的斜視図であり、（ａ）は斜め上方向からの斜視図、（ｂ）は斜め下方向からの斜視図(ｂ)を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１    投射型表示装置
２    レンズシフト機構
３    レンズ水平方向シフト機構
４    レンズ垂直方向シフト機構
１１    筐体上面
１２    投写レンズ
１３    ベースプレート
２０    水平シフトプレート
２１    突起部
２２    水平シフトシャフト
３１    水平シフトノブ
３１ａ    つまみ
３１ｂ    リブ受け
３２    回転軸固定プレート
３３    回転軸
３４    回転盤
３４ａ    溝構造部
３４ｂ    リブ
３５    コイルスプリング
３６    Ｅリング
３７    シフトノブ固定座金
４０    垂直シフトプレート
４１    垂直シフトシャフト
５１    垂直シフトノブ
５２    第１のギヤ
５３    第２のギヤ
５４    第３のギヤ
５５    送りねじ付き回転シャフト
５６    垂直シフトプレート駆動ブロック
【図１】
0004555245.tif 000002
【図２】
0004555245.tif 000003
【図３】
0004555245.tif 000004
【図４】
0004555245.tif 000005
【図５】
0004555245.tif 000006