(57)【要約】【課題】  保持枠体を移動自在に保持する第一案内手段に対して光学機器から大きなモーメント荷重が作用するのを抑え、それにより前記保持枠体の移動精度を高め、ひいては当該保持枠体に固定された光学機器の移動精度を一層高めることが可能な光学機器の移動機構を提供する。【解決手段】  光学機器を保持すると共に当該光学機器に入射あるいは光学機器から出射する光の通路となる貫通孔を有する保持枠体と、この保持枠体を囲むようにしてその外側に配置される中間枠体と、前記保持枠体を前記中間枠体に対して第一の方向へ移動自在に保持する第一案内手段と、前記中間枠体を囲むようにしてその外側に配置される固定支持枠体と、前記中間枠体を前記固定支持枠体に対して前記第一の方向と直交する第二の方向へ移動自在に保持する第二案内手段とを備え、前記光軸方向に関し、前記第一案内手段が第二案内手段よりも前記光学機器の重心位置に近接するように構成している。【選択図】    図１
2009109534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機器を光軸と直交する二次元平面内で任意の位置に設定するための移動機構であって、
前記光学機器を保持すると共に当該光学機器に入射あるいは光学機器から出射する光の通路となる貫通孔を有する保持枠体と、この保持枠体を囲むようにしてその外側に配置される中間枠体と、前記保持枠体を前記中間枠体に対して第一の方向へ移動自在に保持する第一案内手段と、前記中間枠体を囲むようにしてその外側に配置される固定支持枠体と、前記中間枠体を前記固定支持枠体に対して前記第一の方向と直交する第二の方向へ移動自在に保持する第二案内手段とを備え、
前記光軸方向に関し、前記第一案内手段が第二案内手段よりも前記光学機器の重心位置に近接していることを特徴とする光学機器の移動機構。
【請求項２】
前記第一案内手段は前記保持枠体の左右両側に一対配置され、当該保持枠体を前記中間枠体に対して垂直方向へ移動自在に保持する一方、前記第二案内手段は前記中間枠体の上下に一対配置されると共に当該中間枠体を前記固定支持枠体に対して水平方向へ移動自在に保持することを特徴とする請求項１記載の光学機器の移動機構。
【請求項３】
前記水平案内手段及び垂直案内手段は、長手方向に沿って転動体の転走面を有する一対のレール部材と、これらレール部材の間に配置されると共にこれらレール部材を相対的に移動自在に係合させる複数の転動体とから構成されることを特徴とする請求項２記載の光学機器の移動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶プロジェクタ等において投影画像をスクリーンに対して平行な方向へシフトさせるべく、レンズ鏡筒等の光学機器を光軸と直交する二次元平面内で任意に移動させる移動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開平１１−３２７０４３号公報、特開２００４−７７６１２号公報等には、投影画像をスクリーンに対して平行な方向へシフトさせることが可能な液晶プロジェクタが開示されている。これら文献に開示された液晶プロジェクタでは、光源から発せられた光を透過型又は反射型の液晶表示パネルに入射させて変調し、かかる液晶表示パネルの透過光又は反射光を投影レンズを介してスクリーン上に投影するように構成されている。
【０００３】
スクリーン上の投影画像の位置を当該スクリーンに対して平行な方向へ任意にシフト可能とするため、前記投影レンズを内蔵するレンズ鏡筒は移動機構に搭載されており、かかるレンズ鏡筒を光軸と直交する二次元平面内で任意に移動させることにより、投影画像を歪ませることなく、その投影範囲をスクリーン上で垂直方向及び水平方向へ任意量だけ移動させることが可能となっている。
【０００４】
前記レンズ鏡筒の移動機構は、かかるレンズ鏡筒を保持する保持枠体と、この保持枠体を囲むように配置されると共に当該保持枠体を垂直方向又は水平方向へ移動自在に保持する中間枠体と、この中間枠体を囲むように配置されると共に当該中間枠体を水平方向又は垂直方向へ移動自在に保持する固定支持枠体と、前記保持枠体を中間枠体に対して移動させ位置決めする第一の駆動手段と、前記中間枠体を固定支持枠体に対して移動させ位置決めする第二の駆動手段とから構成されている。前記第一の駆動手段及び第二の駆動手段は送りねじ装置とモータとからそれぞれ構成されており、これらモータを回転させることで、保持枠体を固定支持枠体の内部で水平方向及び垂直方向へ自在に移動させ位置決めすることが可能となっている。
【特許文献１】特開平１１−３２７０４３号公報
【特許文献１】特開２００４−７７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これら文献に記載された従来の移動機構では、レンズ鏡筒の移動機構そのものを薄型に構成してその小型化を図るため、保持枠体を中間枠体に対して移動自在に保持する手段、及び中間枠体を固定支持枠体に対して移動自在に保持する手段は、光軸方向の略同じ位置において内側と外側で重なるように配置されている。これにより、前記保持枠体を固定支持枠の光軸方向の厚さの範囲に収めることができ、移動機構の薄型化が可能となっている。
【０００６】
しかし、投影レンズを組み込んだレンズ鏡筒そのものは光軸方向に関してある程度の長さを有しており、保持枠体に固定したレンズ鏡筒は光軸方向に関して当該保持枠体から突出したものとなってしまう。このため、レンズ鏡筒の重心位置は保持枠体を移動自在に保持する手段、例えば保持枠体と中間枠体との間に配置されたスライドレールから光軸方向に離間したものとなってしまい、レンズ鏡筒の重みによって前記スライドレールに対して大きなモーメント荷重が作用し易かった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、保持枠体を移動自在に保持する第一案内手段に対して光学機器から大きなモーメント荷重が作用するのを抑え、それにより前記保持枠体の移動精度を高め、ひいては当該保持枠体に固定された光学機器の移動精度を一層高めることが可能な光学機器の移動機構を提供することにある。
【０００８】
すなわち、本発明は光学機器を光軸と直交する二次元平面内で任意の位置に設定するための移動機構であって、前記光学機器を保持すると共に当該光学機器に入射あるいは光学機器から出射する光の通路となる貫通孔を有する保持枠体と、この保持枠体を囲むようにしてその外側に配置される中間枠体と、前記保持枠体を前記中間枠体に対して第一の方向へ移動自在に保持する第一案内手段と、前記中間枠体を囲むようにしてその外側に配置される固定支持枠体と、前記中間枠体を前記固定支持枠体に対して前記第一の方向と直交する第二の方向へ移動自在に保持する第二案内手段とを備え、前記光軸方向に関し、前記第一案内手段が第二案内手段よりも前記光学機器の重心位置に近接するように構成している。
【０００９】
このような本発明の技術的手段によれば、保持枠体と中間枠体との間に設けられた第一案内手段は、中間枠体と固定支持枠体との間に設けられた第二案内手段と比較して、光軸方向に関し、前記保持枠体によって保持された光学機器の重心位置に近接しているので、第一案内手段に対して作用するモーメント荷重を従来の移動機構よりも軽減することができ、その分、より高精度に光学機器を移動させ、位置決めすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を用いて本発明の光学機器の移動機構を詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明を液晶プロジェクタにおける投影レンズの移動機構に適用した実施の形態を示すものである。この移動機構１は、投影レンズのレンズ鏡筒２をその光軸が水平方向と合致するように保持しており、光軸方向と直交する二次元平面内で、かかるレンズ鏡筒２を水平方向（矢線Ｘ方向）及び垂直方向（矢線Ｙ方向）へ任意に移動させることができるように構成されている。
【００１２】
図２乃至図５は、前記レンズ鏡筒２を取り外した状態の移動機構１を示す斜視図、正面図左側面図及び底面図である。この移動機構１は、レンズ鏡筒２が固定される保持枠体３と、この保持枠体３を囲むようにしてその外側に配置された中間枠体４と、この中間枠体４の外側に配置されると共に液晶プロジェクタのフレームに固定される固定支持枠体５とを備えている。これら保持枠体３、中間枠体４及び固定支持枠体５には投影レンズに入射する光の通路となる貫通孔が形成されており、中間枠体４の貫通孔は保持枠体３のそれよりも大きく形成され、また、固定支持枠体５の貫通孔は中間枠体４のそれよりも大きく形成され、レンズ鏡筒２をＸ方向及びＹ方向へ移動させた場合であっても、中間枠体４及び固定支持枠体５によって光の通路が制限されないようになっている。
【００１３】
前記保持枠体３は、前記貫通孔が形成されると共にレンズ鏡筒２が固定されるベースプレート部３０と、このベースプレート部３０の水平方向の両側に立設された一対のフランジ部３１とを有している。一方、前記中間枠体４は四方に側壁が配置された箱型をなしており、その内側空間に前記保持枠体３が収容されている。この中間枠体４の左右に位置する一対の側壁４０は前記保持枠体３のフランジ部３１と夫々対向しており、これらフランジ部３１と側壁４０との間には保持枠体３を垂直方向へ移動自在に保持するための第一案内手段６が配置されている。
【００１４】
この第一案内手段６は図６に示すスライドレールユニットであり、チャネル状に形成されたアウタレール６０と、このアウタレール６０よりも小さなチャネル状に形成されたインナレール６１と、これらアウタレール６０とインナレール６１との間で転走する複数のボール６２と、ボール６２を所定の間隔で整列させるリテーナプレート６３とから構成されている。アウタレール６０及びインナレール６１はともにベース部の両側にボール転走部を曲げ起こした形状をなしており、アウタレール６０ではボール転走部の内側を、インナレール６１ではボール転走部の外側を夫々ボール６２が転走するように構成されている。このような構成により、インナレール６１をアウタレール６２の長手方向に対して自由に移動させることが可能となっている。
【００１５】
このスライドレールユニット６は、そのアウタレール６０が中間枠体４の側壁４０の内側に、インナレール６１が保持枠体３のフランジ部３１の外側に固定されている。中間枠体４の垂直方向（Ｙ方向）の高さは保持枠体３の垂直方向の高さよりも長く設定されており、図３に示すように、中間枠体４に収容された保持枠体３の上下には空間が形成されるようになっている。また、保持枠体３のフランジ部３１に固定されるインナレール６１は中間枠体４に固定されるアウタレール６０よりもその長さが短く設定されている。このため、インナレール６１がアウタレール６０に対して自在に移動することで、保持枠体３が中間枠体４の内側空間内で垂直方向に移動することが可能である。
【００１６】
一方、前記固定支持枠体５も四方に側壁が配置された箱型をなしており、その内側空間に前記中間枠体４が収容されている。また、この固定支持枠体５には脚部５１が設けられており、この脚部５１を液晶プロジェクタのフレームに固定することで、レンズ鏡筒２を当該フレームに対して一定の姿勢で保持することができるようになっている。
【００１７】
前記固定支持枠体５の上下に位置する一対の側壁５０は前記中間枠体４の上下の側壁４１と夫々対向しており、これら側壁５０と側壁４１との間には中間枠体４を水平方向へ移動自在に保持するための第ニ案内手段９が配置されている。この第ニ案内手段９にも、前記第一案内手段６と同様、図６に示すスライドレールユニットが使用されている。スライドレールユニットのアウタレール６０が固定支持枠体の側壁５０の内側に、インナレール６１が中間枠体４の側壁４１の外側に固定されている。固定支持枠体５の水平方向（Ｘ方向）の幅は中間枠体４の水平方向の幅よりも長く設定されており、図３に示すように、固定支持枠体５に収容された中間枠体４の上下には空間が形成されるようになっている。また、中間枠体４の側壁４１に固定されるインナレール６１は固定支持枠体５の側壁５０に固定されるアウタレール６０よりもその長さが短く設定されている。このため、インナレール６１がアウタレール６０に対して自在に移動することで、中間枠体４が固定支持枠体５の内側空間内で水平方向に移動することが可能である。
【００１８】
前記保持枠体３を中間枠体４に対して任意量だけ垂直方向へ移動させるための第一駆動手段７としては、送りねじ装置とモータ７０の組み合わせが用いられている。前記送りねじ装置は、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸７１と、このねじ軸７１に螺合するナット部材７２とから構成されており、ねじ軸７１は中間枠体４の側壁４０の外側面に対してブラケット７３を介して回転自在に取り付けられている。このねじ軸７１の軸方向は中間枠体４に対する保持枠体３の移動方向、すなわち垂直方向と合致している。また、前記ナット部材７２は結合部材７４を介して保持枠体３のフランジ部３１に固定されている。モータ７０は前記ねじ軸７１と並ぶようにして前記ブラケット７３に保持されており、その回転がギヤ７５を介してねじ軸７１に伝達されるようになっている。従って、モータ７０を回転させると、ねじ軸７１が回転すると共にナット部材７２が当該ねじ軸７１の軸方向へ推進され、ナット部材７２が固定された保持枠体３が中間枠体４に対してねじ軸７１の軸方向、すなわち垂直方向へ移動することになる。これにより、モータ７０に対して任意の回転方向及び回転量を与えることで、保持枠体３を中間枠体４に対して任意の量だけ垂直方向へ移動させて、位置決めすることができる。
【００１９】
また、中間枠体４を固定支持枠体５に対して任意量だけ水平方向へ移動させるための第二駆動手段８としては、前記第一駆動手段７と同様、送りねじ装置とモータ８０の組み合わせが用いられている。この第二駆動手段８において、ねじ軸８１は中間枠体４の下側の側壁４１の外側面に対してブラケット８３を介して回転自在に取り付けられている。このねじ軸８１の軸方向は固定支持枠体５に対する中間枠体４の移動方向、すなわち水平方向と合致している。また、ねじ軸８１に螺合するナット部材８２は結合部材８４を介して固定支持枠体５の下側の側壁５０に固定されている。モータ８０は前記ねじ軸８１と並ぶようにして前記ブラケット８３に保持されており、その回転がギヤ８５を介してねじ軸８１に伝達されるようになっている。従って、モータ８０を回転させると、ねじ軸８１が回転すると共に当該ねじ軸８１がナット部材８２に対して軸方向へ推進され、ブラケット８３が固定された中間枠体４が固定支持枠体３に対してねじ軸８０の軸方向、すなわち水平方向へ移動することになる。これにより、モータ８０に対して任意の回転方向及び回転量を与えることで、中間枠体４を固定支持枠体３に対して任意の量だけ水平方向へ移動させて、位置決めすることができる。
【００２０】
以上の構成により、モータ７０，８０を任意に駆動することで、保持枠体３を固定枠体５に対して水平方向（Ｘ方向）及び垂直方向（Ｙ方向）に移動させることができ、かかる保持枠体３に固定されたレンズ鏡筒２を光軸と直交する二次元平面内で任意の位置に設定することが可能となる。
【００２１】
図７は、前記レンズ鏡筒２を保持枠体に装着した状態の移動機構を示す側面図である。この図から把握されるように、前記レンズ鏡筒２は光軸方向に関して長さを有しており、かかるレンズ鏡筒２の重心位置Ｇは固定支持枠体５、中間枠体４及び保持枠体３から離れた位置に存在している。従って、かかる重心位置Ｇがこれらの枠体３，４，５から離れるにつれ、前記保持枠体３の垂直方向への移動を案内する第一案内手段６、前記中間枠体４の水平方向への移動を案内する第二案内手段９には大きなモーメント荷重が作用することになる。このモーメント荷重は第一案内手段６及び第二案内手段９のアウタレール６０及びインナレール６１によって負荷されることから、あまりにモーメント荷重が大きくなると、アウタレール６０及びインナレール６１の変形が懸念され、固定支持枠体５に対して保持枠体３を精度良く移動させることができず、結果としてレンズ鏡筒２の移動精度が損なわれてしまうことになる。
【００２２】
特に、中間枠体４に対して保持枠体３を垂直方向へ案内する第一案内手段６では、モーメント荷重が総てのボール６２に対して均等に作用せず、アウタレール６０とインナレール６１の間に配列されたボール６２のうち、上端あるいは下端に近いボール６２ほど大きな荷重を受けることになるので、アウタレール６０及びインナレール６１に対しても局所的に荷重が作用することになり、これらレール６０，６１の変形が懸念される。これに対し、固定支持枠体５に対して中間枠体４を水平方向へ案内する第二案内手段９では、モーメント荷重が総てのボール６２に対して略均等に作用するので、第一案内手段６に比べてアウタレール６０及びインナレール６１が変形を生じる懸念は小さいと考えられる。
【００２３】
このような観点から、本発明における光学機器の移動機構１では、光軸方向に関し、前記第一案内手段６を第二案内手段９よりもレンズ鏡筒２の重心位置Ｇに近接して配置している。具体的には、光軸方向に沿った前記中間枠体４の長さを固定支持枠体５のそれよりも長く設定し、中間枠体が固定支持枠体から光軸方向の一方側へ突出するように配置した。その上で、前記第一案内手段６及び第二案内手段９が中間枠体４の側壁４０，４１上で光軸方向にずれて配置されるように構成した。図７では、光軸方向に沿った前記中間枠体４の長さＬ１を固定支持枠体５の長さＬ２の約２倍に設定しているが、Ｌ１をこれよりも長く設定して、第一案内手段６をレンズ鏡筒の重心位置Ｇに対してより近接させることも可能である。
【００２４】
また、レンズ鏡筒２の重心位置を固定支持枠体５に近づけるため、前記保持枠体３はベースプレート部３０をフランジ部３１よりもレンズ鏡筒２の重心位置から遠ざけた姿勢で中間枠体４に保持されており、これによって前記フランジ部３１に固定される第一案内手段６がレンズ鏡筒２の重心位置Ｇにより接近するようになっている。
【００２５】
そして、このように構成された本発明の移動機構１によれば、保持枠体３の垂直方向の移動を案内する第一案内手段６、水平方向の移動を案内する第二案内手段９の夫々の配置を、かかる保持枠体３に固定されるレンズ鏡筒２の重心位置を考慮して決定しているので、レンズ鏡筒２の保持によって前記第一案内手段６に作用するモーメント荷重を軽減し、より高精度にレンズ鏡筒２を移動させることが可能となるものである。
【００２６】
尚、以上説明してきた実施形態では、前記保持枠体３に対して液晶プロジェクタの投影レンズを固定する場合を例に挙げて説明してきたが、保持枠体に対しては他の光学機器、例えばコンデンサレンズ等を固定するようにしても良い。
【００２７】
また、前記第一案内手段、第二案内手段としては、必ずしも前述のスライドレールユニットを用いる必要はなく、保持枠体、中間枠体に作用するモーメント荷重を負荷しつつ、これら枠体を垂直方向又は水平方向へ自在に案内することができるものであれば、その構成は任意に変更することが可能である。例えば、複数のボールを介して移動ブロックが軌道レールに組付けられた直線案内装置等を使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】液晶プロジェクタの投影レンズの移動機構に本発明を適用した実施形態を示す斜視図である。
【図２】投影レンズを取り外した状態の移動機構を示す斜視図である。
【図３】図２に示す移動機構の正面図である。
【図４】図２に示す移動機構の左側面図である。
【図５】図２に示す移動機構の底面図である。
【図６】第一及び第二の案内手段として利用可能なスライドレールユニットを示す斜視図である。
【図７】投影レンズを装着した移動機構の右側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…移動機構、２…レンズ鏡筒、３…保持枠体、４…中間枠体、５…固定支持枠体、６…第一案内手段、９…第二案内手段
【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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【図７】
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