(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、一実施形態のレンズシフト機構について、添付図面を参照して説明する。まず、
図3を用いて、一実施形態のレンズシフト機構を備える投射型表示装置の構成例について説明する。
【0009】
図3において、光源LSは、両口金タイプの放電灯1と、放電灯1から射出される光を光軸方向に反射するリフレクタ2を有する。放電灯1としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の白色光を射出するものが用いられる。
【0010】
リフレクタ2は、光軸を軸とした回転放物面の反射面を有し、放電灯1から射出された光を反射面で反射して光軸に平行な照明光として射出する。リフレクタ2は光軸を軸とした回転楕円面の反射面を有してもよい。その場合には、リフレクタ2の光の射出側に照明光をほぼ平行光とするレンズ系を設ける。
【0011】
光源LSから射出した光は、紫外線や赤外線をカットするコールドフィルタ3を透過して第1のレンズアレイ4に入射される。第1のレンズアレイ4は、リフレクタ2が光束を射出する開口を空間的に分割するように構成されている。第1のレンズアレイ4より射出した照明光は第2のレンズアレイ5に入射される。第2のレンズアレイ5は第1のレンズアレイ4と同様の構成である。
【0012】
第1のレンズアレイ4は、第1のレンズアレイ4における複数のレンズセルそれぞれに対応した第2のレンズアレイ5のレンズセルに照明光を入射させ、第2のレンズアレイ5上に第1のレンズアレイ4のレンズセルと同数の2次光源像を形成する。
【0013】
第2のレンズアレイ5から射出された照明光は、偏光変換素子6に入射される。偏光変換素子6は、PBSプリズムと1/2波長板とによって形成することができる。偏光変換素子6は、P偏光及びS偏光をランダムに含む不定偏光をS偏光に揃えて射出する。偏光変換素子6は、不定偏光をP偏光に揃えるようにしてもよい。
【0014】
偏光変換素子6から射出されたS偏光は、重ね合わせレンズ7に入射される。重ね合わせレンズ7は、第1のレンズアレイ4の各レンズセルの像の中心を液晶表示素子17b,17g,17rの中心に一致させ、各レンズセルの像を液晶表示素子17b,17g,17rの表示面上で重なり合った状態で結像させるように作用する。
【0015】
重ね合わせレンズ7から射出されたS偏光は、B/RG分離クロスダイクロイックミラー10で青色光と赤色・緑色光とに分離される。青色光はBミラー11で光路が曲げられ、青色用フィールドレンズ14b,青色用ワイヤグリッドPBS15b,青色用波長板16bを通過し、青色用液晶表示素子17bに入射する。
【0016】
青色用液晶表示素子17bで変調され、反射したP偏光は青色用ワイヤグリッドPBS15bで反射して、クロスダイクロイックプリズム18へと向かう。
【0017】
B/RG分離クロスダイクロイックミラー10で分離された赤色・緑色光はRGミラー12で光路が曲げられる。RGダイクロイックミラー13で赤色光と緑色光とに分離される。赤色光は、赤色用フィールドレンズ14r,赤色用ワイヤグリッドPBS15r,赤色用波長板16rを通過し、赤色用液晶表示素子17r入射する。
【0018】
赤色用液晶表示素子17rで変調され、反射したP偏光は赤色用ワイヤグリッドPBS15rで反射して、クロスダイクロイックプリズム18へと向かう。
【0019】
緑色光は、緑色用フィールドレンズ14g,緑色用ワイヤグリッドPBS15g,緑色用波長板16gを通過し、緑色用液晶表示素子17g入射する。緑色用液晶表示素子17gで変調され、反射したP偏光は緑色用ワイヤグリッドPBS15gで反射して、クロスダイクロイックプリズム18へと向かう。
【0020】
クロスダイクロイックプリズム18は、入射された赤色光,青色光,緑色光を合成する。合成光は投射レンズ19でスクリーン上に投射される。赤色用,青色用,緑色用の液晶表示素子17b,17g,17rは、入射された赤色光,青色光,緑色光それぞれを映像信号の赤色成分,青色成分,緑色成分に応じて変調するので、スクリーン上には映像信号に応じた投射画像が表示される。
【0021】
投射レンズ19は、レンズ鏡筒191内に複数枚のレンズ192を収納した構成である。
図3では、簡略化のため、レンズ192を2枚しか示していないが、投射レンズ19は、通常、さらに多くの枚数のレンズ192を有する。
【0022】
レンズ鏡筒191には、一実施形態のレンズシフト機構20が装着されている。レンズシフト機構20は、レンズ鏡筒191を水平方向または垂直方向にシフトさせる。レンズ鏡筒191を水平方向または垂直方向にシフトさせると、スクリーン上の投射画像の位置は水平方向または垂直方向に移動する。
【0023】
次に、
図1,
図2を用いて一実施形態のレンズシフト機構20の具体的な構成について説明する。
図2において、マウントベース21は、
図3における照明光学系と投射光学系を支持する。マウントベース21には、ベースプレート22が取り付けられている。マウントベース21とベースプレート22とは一体的であってもよい。換言すれば、後述するベースプレート22の構成を、マウントベース21に設けてもよい。
【0024】
図1に示すように、レンズシフト機構20は、第1のプレートであるベースプレート22と、第2のプレートである垂直方向プレート23と、第3のプレートである水平方向プレート24とを備える。レンズ鏡筒191は、水平方向プレート24に固定されている。
【0025】
ベースプレート22と垂直方向プレート23と水平方向プレート24は、それぞれ、レンズ鏡筒191を挿通させるための円形の開口221,231,241を有する。マウントベース21もレンズ鏡筒191を挿通させるための円形の開口を有する。開口221,231は、開口241よりも面積が大きい。開口221は、レンズ鏡筒191が水平方向及び垂直方向に移動可能な形状及び大きさを有する。開口231は、レンズ鏡筒191が水平方向に移動可能な形状及び大きさを有する。
【0026】
ベースプレート22の4つの角部近傍には、垂直方向に延在する4つの長孔222が形成されている。長孔222は貫通孔である。ベースプレート22の開口221の下側で2つの長孔222のほぼ中央位置には、カム溝223が形成されている。カム溝223は、貫通していてもしていなくてもよい。カム溝223は、垂直方向プレート23を垂直方向に移動させるために設けられている。
【0027】
垂直方向プレート23の4つの角部近傍には、貫通孔232が形成されている。長孔232は貫通孔である。垂直方向プレート23の上奥側の貫通孔232の近傍には、カム溝233が形成されている。カム溝223とカム溝233との水平方向または垂直方向に対する傾斜角度は異なっている。カム溝233は、貫通していてもしていなくてもよい。カム溝233は、水平方向プレート24を水平方向に移動させるために設けられている。垂直方向プレート23の開口231の下側で2つの貫通孔232のほぼ中央位置には、水平方向に延在する長孔234が形成されている。長孔234は貫通孔である。
【0028】
水平方向プレート24の上側の2つの角部近傍には、水平方向に延在する長孔242が形成されている。長孔242は貫通孔である。水平方向プレート24は、下側の2つの角部近傍には長孔242を有していない。
【0029】
ベースプレート22における開口221の外側の領域であり、水平方向プレート24における長孔242が形成されていない側の垂直方向の端部(ここでは下端部)は、第1の突出量を有するとする。垂直方向プレート23における開口231の外側の領域である下端部は、第2の突出量を有するとする。水平方向プレート24における開口241の外側の領域である下端部は、第3の突出量を有するとする。
【0030】
水平方向プレート24は下側に長孔242を有さない構成により、開口241の下方の領域をベースプレート22または垂直方向プレート23よりも狭くすることができる。第3の突出量を、第1及び第2の突出量よりも小さくすることができる。よって、水平方向プレート24を小さくすることができる。
【0031】
水平方向プレート24の水平方向の一方の端部には、垂直方向に延在する長孔243が形成されている。長孔243は貫通孔である。
【0032】
ベースプレート22の上側2つの長孔222と、垂直方向プレート23の上側2つの貫通孔232と、水平方向プレート24の長孔242には、ピン25が挿通されている。ベースプレート22の下側の2つの長孔222と、垂直方向プレート23の下側2つの貫通孔232には、ピン25が挿通されている。
【0033】
それぞれのピン25には、ピン25の長手方向に延在する凹部が形成されている。凹部内には、雌ねじが形成されている。ピン25を、ベースプレート22と垂直方向プレート23と水平方向プレート24、または、ベースプレート22と垂直方向プレート23とに挿通させた状態で、ピン25にはブッシュ26が挿入されている。ブッシュ26の円柱状突出部261には、スプリング27が装着されている。
【0034】
このように、ブッシュ26及びスプリング27を装着した状態で、ピン25の先端部に雄ねじよりなるスクリュー28が締め付けられている。
【0035】
これによって、
図2に示すように、ベースプレート22と垂直方向プレート23と水平方向プレート24との上端部は、スプリング27によって厚さ方向に所定の弾性力を付与した状態で、ピン25及びスクリュー28によって一体化されている。ベースプレート22と垂直方向プレート23との下端部も、同様に、スプリング27によって厚さ方向に所定の弾性力を付与した状態で、ピン25及びスクリュー28によって一体化されている。
【0036】
リードスクリュー31には、カム32とギヤ33とエンコーダ34が取り付けられている。カム32は、先端の凸部が長孔234を貫通してカム溝223と係合している。
【0037】
垂直方向駆動ユニット35は、モータ351とギヤ352とを有する。ギヤ352はモータ351の回転によって回転する。ギヤ352とギヤ33とが噛み合っている。よって、モータ351が回転するとギヤ33が回転して、リードスクリュー31が回転する。すると、カム32はカム溝223に沿って移動する。これによって、垂直方向プレート23と水平方向プレート24とは、ベースプレート22に対して一体的に垂直方向に移動する。
【0038】
垂直方向プレート23と水平方向プレート24とを一体的に垂直方向に移動させる移動量は、モータ351によるリードスクリュー31の回転量を同一としたとき、カム溝223の水平方向(または垂直方向)に対する傾斜角度によって決まる。垂直方向にどの程度移動させるかに応じて、カム溝223の傾斜角度を適宜設定すればよい。
【0039】
リードスクリュー31の回転量に応じて、垂直方向プレート23と水平方向プレート24の垂直方向への移動量が決まる。エンコーダ34によってリードスクリュー31の回転量を検出することにより、ベースプレート22に対する垂直方向プレート23と水平方向プレート24の垂直方向への移動量を検出することができる。
【0040】
リードスクリュー41には、カム42とギヤ43とエンコーダ44が取り付けられている。カム42は、先端の凸部が長孔243を貫通してカム溝233と係合している。
【0041】
水平方向駆動ユニット45は、モータ451とギヤ452とを有する。ギヤ452はモータ451の回転によって回転する。ギヤ452とギヤ43とが噛み合っている。よって、モータ451が回転するとギヤ43が回転して、リードスクリュー41が回転する。すると、カム42はカム溝233に沿って移動する。これによって、水平方向プレート24は、ベースプレート22及び垂直方向プレート23に対して水平方向に移動する。
【0042】
水平方向プレート24を水平方向に移動させる移動量は、モータ451によるリードスクリュー41の回転量を同一としたとき、カム溝233の垂直方向(または水平方向)に対する傾斜角度によって決まる。水平方向にどの程度移動させるかに応じて、カム溝233の傾斜角度を適宜設定すればよい。
【0043】
リードスクリュー41の回転量に応じて、ベースプレート22及び垂直方向プレート23に対する水平方向プレート24の水平方向への移動量が決まる。エンコーダ44によってリードスクリュー41の回転量を検出することにより、ベースプレート22及び垂直方向プレート23に対する水平方向プレート24の水平方向への移動量を検出することができる。
【0044】
図2に示すように、垂直方向駆動ユニット35は、水平方向プレート24の下側に配置されている。水平方向駆動ユニット45は、水平方向プレート24の左側端部に重なる位置に配置されている。
【0045】
前述のように、水平方向プレート24は、開口241の下方の領域をベースプレート22または垂直方向プレート23よりも狭くしている。よって、垂直方向駆動ユニット35を、ベースプレート22や垂直方向プレート23の下端部よりも下方に突出させない状態で、水平方向プレート24の下側に配置することができる。
【0046】
よって、水平方向プレート24における第3の突出量を、ベースプレート22における第1の突出量及び垂直方向プレート23における第2の突出量よりも小さくすることは、レンズシフト機構の小型化に寄与する。
【0047】
ベースプレート22は、少なくとも垂直方向に並ぶ2つの長孔222を有すればよい。ベースプレート22を、水平方向プレート24における2つの長孔242と対向する2つの長孔222と、下側の1つの長孔222との3つの長孔222を有する構成としてもよい。
【0048】
ベースプレート22と垂直方向プレート23と水平方向プレート24との互いの位置関係をより適切に決定するには、ベースプレート22の長孔222を4つとするのが好ましい。構成の簡略化のためには、ベースプレート22の長孔222を3つまたは2つとすることが可能である。
【0049】
以上説明した本実施形態のレンズシフト機構によれば、小型化が可能である。また、アリ溝方式を採用したレンズシフト機構ではレンズシフト機構の組み立て時に調整作業が必要であるが、本実施形態のレンズシフト機構によれば、調整作業は不要である。
【0050】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【0051】
例えば、本実施形態では、ベースプレート、垂直方向プレート、水平方向プレートの順に配置したが、これに限定されるものではない。変形例として、ベースプレート、水平方向プレート、垂直方向プレートの順に配置にしてもよい。例えば、
図1及び
図2において、レンズシフト機構20を、水平方向プレート24側から見て左側または右側に90度回転させた状態を、上記の変形例とすることができる。
【0052】
図1及び
図2におけるレンズシフト機構20を水平方向プレート24側から見て左側または右側に90度回転させた状態(変形例)では、本実施形態の垂直方向プレート(23)は水平方向プレートとして機能し、本実施形態の水平方向プレート(24)は垂直方向プレートとして機能する。