TW201316116A - 投射型影像顯示裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種可維持透鏡移行機構中的調整精度且減少滑動負荷的投射型影像顯示裝置。將投射透鏡(31)朝與投射光的光軸垂直的方向移動的透鏡移行機構(32)，是將安裝於固定構件(4)側的軸(52、62)作為導引構件，使保持投射透鏡(31)的可動基座(50、60)滑動。進一步構成，從固定構件(4)的背面側與軸(52)抵接的方式將修正螺栓(70)插入，藉由調整修正螺栓(70)的插入量來修正投射透鏡(31)的光軸傾斜及位置偏離。

Description

投射型影像顯示裝置

本發明，是有關於投射型影像顯示裝置。

液晶投影機等的投射型影像顯示裝置，是將從水銀燈泡等的光源發出的光朝液晶面板等的顯示元件照射，將由顯示元件形成的影像由投射透鏡朝銀幕擴大投射。裝置的光學系的構成，是由：將從光源被射出的光朝液晶面板照射直到形成影像為止的光學單元(以下稱為光學引擎)、及將由液晶面板形成的影像由投射透鏡擴大投射的投射光學系所構成。在彩色影像顯示裝置的光學引擎中，顯示元件是設有3原色(RGR)用的3枚的液晶面板、及照射光的色分離系及各影像色的色調成系。且在投射光學系中，為了調整銀幕上的影像顯示位置，設有將投射透鏡朝與光軸直角方向移動的透鏡移行機構。

透鏡移行機構，是將投射透鏡朝對於投射光的光軸垂直交叉的2方向，即朝與水平方向垂直方向移動，被要求小型化及高精度化。在專利文獻1中，以達成透鏡移行機構的小形輕小化及操作性的提高為目的，提案具備：將水平方向及垂直方向的操作旋鈕的配置對齊的手動操作部、和在透鏡移行上限位置藉由離合器機構部將傳達力切斷的運動傳達機構部等。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2010-256388號公報

在以專利文獻1為首的習知的透鏡移行機構中，為了將投射透鏡朝2軸方向移動而組裝2枚的可動基座。可動基座及將其支撐的靜止構件之間以及2枚的可動基座的間，是成為使相面對的接觸面滑動的構造(面滑動)。此時，為了防止兩者的位置偏離，是由彈簧等對於接觸面施加預定以上的壓接力。因此，在可動基座的移動時摩擦力會發生且滑動負荷變大，反而使透鏡位置的平滑的調整成為困難。另一方面，為了減少滑動負荷而減弱壓接力的話，可動基座的定位就會不穩定，而使透鏡位置的調整精度惡化。如此，欲使透鏡移動時的滑動負荷的減少及調整精度的提高兩立是困難的。且透鏡移行機構的其他的功能，是有需要修正投射透鏡的光軸傾斜等。該情況，在將可動基座進行面滑動的構造中，欲將傾斜修正功能組入是困難的，必需另外設置光軸修正機構，而會使裝置大型化。

本發明的目的，是提供一種投射型影像顯示裝置，對於透鏡移行機構可維持調整精度且可減少滑動負荷。

本發明，是將由顯示元件形成的影像由投射透鏡擴大投射的投射型影像顯示裝置，具備將投射透鏡朝與投射光的光軸垂直的方向移動的透鏡移行機構，透鏡移行機構，是將安裝於固定構件側的軸作為導引構件使保持投射透鏡的可動基座滑動。

進一步，對於將可動基座導引的軸，從固定構件的背面側與軸抵接的方式將修正螺栓插入，藉由調整修正螺栓的插入量來修正投射透鏡的光軸的傾斜及投射透鏡的位置偏離。

依據本發明的話，可提供一種可在透鏡移行機構可以維持調整精度且減少滑動負荷的投射型影像顯示裝置。

以下，使用圖面說明本發明的實施例。

第1圖，是顯示本實施例的投射型影像顯示裝置的整體構成的圖，也顯示顯示裝置的內部構成。在框體1內收納有光學系，其包含：從光源將光射出並朝顯示元件也就是液晶面板照射而形成影像的光學引擎2、及將由液晶面板形成的影像由投射透鏡擴大投射的投射光學系3。除此以外，收納有：電源單元6及冷卻單元7、無圖示的影像訊號電路和控制電路等。

第2圖是顯示光學系的整體構成的圖。光學系是具有光學引擎2及投射光學系3，兩者是被固定於共通基座4地被安裝於框體1。

光學引擎2，是由光源部21、色分離光學系22、色調成光學系23所構成。在光源部21中使用超高壓水銀燈泡等的光源，將略白色光射出。色分離光學系22是將略白色光遠離成RGB的3原色光分，並導引至對應的各液晶面板。色調成光學系23，是具有RGB的液晶面板及交叉雙色稜鏡，形成依據RGB訊號的各影像，進行這些影像的色調成。

投射光學系3，是由投射透鏡31及透鏡移行機構32所構成。從色調成光學系23射出的影像光，是藉由投射透鏡31被擴大地朝銀幕等被投射。透鏡移行機構32，是將投射透鏡31保持並朝與光軸(投射方向)垂直的2軸方向，即水平方向及垂直方向移動。由此，可以在銀幕上將投射被的畫像位置朝水平方向及垂直方向移動地調整。

第3圖及第4圖是投射光學系3及該部分解圖，第3圖是投射光學系3的整體圖，第4圖是分解成投射透鏡31及透鏡移行機構32的圖。又，透鏡移行機構32是被保持在共通基座4地進行透鏡移行動作。

如第4圖(a)，在投射透鏡31的鏡筒311中具有凸緣(突起部)80，藉由將此凸緣80與設在透鏡移行機構32的凹部81卡合來進行投射透鏡31的裝設。第4圖(b)是投射透鏡31的後視圖，在鏡筒311的周圍具有例 如3個凸緣80。同樣在透鏡移行機構32也在3處設置凹部81。

第5圖及第6圖是透鏡移行機構32及該部分解圖，第5圖是透鏡移行機構32的整體圖，第6圖是顯示分解成共通基座4及可動基座總成33及基座蓋34的狀態。在以下的說明中，將投射光的光軸方向作為Z方向，將與其垂直的水平方向作為X方向，將垂直方向作為Y方向。

共通基座4，是在中央部具有立起的固定框41，且在其兩側具有台座部42、43。可動基座總成33，是被搭載於一方的台座部43地被固定於固定框41。又，光學引擎2是被搭載在另一方的台座部42中。

可動基座總成33是一邊將投射透鏡31保持一邊朝X方向及Y方向移動的構件，並將：被配置於共通基座4側並朝Y方向移動的Y軸可動基座(以下簡稱為Y基座)50、及被配置於投射透鏡31側並朝X方向移動的X軸可動基座(以下簡稱為X基座)60重疊。Y基座50，是藉由安裝於共通基座4的側面的Y軸致動器51朝Y方向被驅動，X基座60，是藉由安裝於Y基座50的側面的X軸致動器61朝X方向被驅動。

在可動基座總成33中，設有2條的Y軸52作為本實施例的特徵也就是將Y基座50朝Y方向滑動的導引構件。藉由使用按壓配件522將此Y軸52固定在共通基座4的固定框41的兩側邊的軸安裝部521，就可將可動基座總成33安裝在共通基座4。在固定框41中，設有：檢出 Y基座50的移動位置的電位計58、及檢出移動終點的端感測器59。同樣地為了X基座60的移動位置及移動終點的檢出，也在Y基座60設置電位計68及端感測器69(第8圖參照)。

基座蓋34，是配置於可動基座總成33的前面並安裝在共通基座4的蓋安裝部90。此時，以設在基座蓋34的板彈簧91，對於可動基座總成33給與朝Z方向的推迫力，即朝共通基座4壓住的力，將投射透鏡31的Z方向位置的遊動消除。

第7圖及第8圖是可動基座總成33及該部分解圖，第7圖是可動基座總成33的整體圖，第8圖是顯示分解成Y基座50及X基座60的狀態。Y基座50是藉由安裝於共通基座4的Y軸致動器51朝Y方向被驅動，X基座60是藉由安裝於Y基座50的X軸致動器61朝X方向被驅動。且，各可動基座50、60的滑動用導引構件是藉由採用圓柱狀的軸，與習知的面接觸滑動比較，可減少滑動負荷，且可提高各可動基座50、60的定位精度(直線性)。

Y基座50，是將安裝於共通基座4的2條的Y軸52作為導引構件朝Y方向滑動。在Y基座50的兩側面中，為了滑動而設有Y軸52貫通的2個軸孔53。2條的Y軸52之中，接近Y軸致動器51側(主軸)由符號52a顯示，遠離側(副軸)由符號52b顯示，將對應這些的軸孔各別由符號53a、53b顯示。主軸的軸孔53a是形成與Y 軸52a大致同徑的正圓形狀，副軸的軸孔53b是形成比Y軸52b的徑更大的長圓形狀，在與Y軸52b之間具有些微的遊動(遊隙)。由此，2條的Y軸52的安裝間隔及形成於Y基座50的2個軸孔53的間隔即使未完全地一致，仍可以將兩者的誤差吸收，由低負荷將Y基座50平滑地滑動。且，在受到來自Y軸致動器51的驅動力的主軸側藉由無遊動的滑動，就可以維持滑動時的Y基座50的定位精度(直線性)。

另一方面，X基座60是將被配置於Y基座50的上下邊的2條的X軸62作為導引構件朝X方向滑動。在X基座60的上下邊中，為了滑動而設有X軸62貫通的2個軸孔63。2條的X軸62之中，接近X軸致動器61者(主軸)由符號62a顯示、遠方(副軸)者由符號62b顯示，將對應這些的軸孔各別由符號63a、63b顯示。與前述Y基座50的情況同樣，主軸的軸孔63a是形成配合X軸62a的徑的正圓形狀，副軸的軸孔63b是形成比X軸62b的徑更大的長圓形狀，在與X軸62b之間具有些微的遊動。由此，使X基座60對於Y基座50平滑地滑動，就可以維持滑動時的X基座60的定位精度(直線性)。為了X基座60的移動位置及移動終點的檢出，在Y基座50中設有電位計68及端感測器69。

第9圖及第10圖是顯示致動器的動力傳達構造的圖，第9圖是致動器的整體圖，第10圖是顯示朝可動基座的動力傳達的圖。

在第9圖中，(a)是顯示Y軸致動器51，(b)是顯示X軸致動器61。將電動馬達54、64的旋轉力各別以齒輪組55、65減速地朝導螺桿56、66傳達，將與其嚙合的非旋轉的驅動螺帽57、67推進。Y基座50及X基座60是各別與驅動螺帽57、67連結，朝Y方向及X方向移動。2個電動馬達54、64雖是被配置於透鏡移行機構32的兩側面，但是為了將外形小型化而皆將旋轉軸朝向Y方向配置。在齒輪組55、65中，使用蝸桿551、651及蝸輪552、652將旋轉減速並且將移動時的齒隙消除。進一步在Y軸用齒輪組55中，為了將旋轉軸方向90度轉換而追加頭冠齒輪553。如前述，在本實施例中因為將可動基座50、60移動時的滑動負荷減少，所以在電動馬達54、64所要求的驅動功率減少，而可以採用小形的馬達。

第10圖，是顯示進行朝可動基座的動力傳達的導螺桿及驅動螺帽。在此，雖顯示Y基座50驅動用的導螺桿56及驅動螺帽57，但是對於X基座60驅動用的導螺桿66及驅動螺帽67，將第10圖90度旋轉的話也同樣。在第10圖(a)(b)(c)中，顯示比較Y基座50的側面方向是對於導螺桿56的軸方向傾斜的情況的動作。

首先在(a)~(c)說明共通的動作。蝸輪553旋轉的話，同軸的導螺桿56也旋轉，將與其嚙合的驅動螺帽57朝Y方向推進。另一方面在Y基座50中，設有將驅動螺帽57的Y方向的兩端面(連結面)挾入連結片50a，驅動螺帽57是藉由朝Y方向移動將連結片50a推行，使 Y基座50朝Y方向移動。在此，在驅動螺帽57的連結面的中央部形成突起部57a，使與Y基座50側的連結片50a由此突起部57a接觸，在突起部57以外的部分不會接觸。此突起部57a，即使Y基座50的姿勢(側面方向)傾斜也可將Y基座50穩定地移動，將其如下說明。

第10圖(b)，是導螺桿56的軸方向及Y基座50的側面方向為平行的情況。此情況時，驅動螺帽57的連結面及Y基座50的連結片50a因為是平行，所以即使沒有突起部57a，Y基座50仍可平滑地移動。對於此第10圖(a)(c)，是Y基座50的側面方向對於導螺桿56的軸方向朝箭頭方向傾斜的情況。此情況，Y基座50的連結片50a雖也一起傾斜，但是驅動螺帽57的姿勢因為是藉由導螺桿56被限制而無法傾斜，所以驅動螺帽57的連結面及連結片50a是成為非平行。若驅動螺帽57的連結面是平坦的話，與卡合部50a的接觸狀態成為不穩定(接觸位置是成為端緣部)，滑動負荷會增大而使Y基座50的平滑的移動成為困難。在此藉由在驅動螺帽57的連結面形成突起部57a，時常使此突起部57a與相面對的連結片50a接觸，就可無關於Y基座50的姿勢使兩者的接觸狀態穩定化，使Y基座50可平滑地移動。

第11圖及第12圖是顯示投射透鏡的光軸修正的圖，第11圖是顯示修正機構的圖，第12圖是說明修正動作的圖。在光軸修正中，進行：透鏡光軸的傾斜修正、及光軸方向(Z方向)的透鏡位置修正的2個。在前者的傾斜修 正中為了抑制焦點不平衡，而修正由移行機構組裝後的堆高公差所發生的傾斜。在後者的透鏡位置修正中，為了將從成像面(液晶面板面)至透鏡後端為止的距離(後焦距)適切化，而修正由移行機構組裝後的堆高公差所發生的光軸方向的透鏡位置的偏離。

第11圖，是將搭載了透鏡移行機構32的共通基座4從背面側(光學引擎2的搭載側)所見的圖。在共通基座4的固定框41的4隅中，從背面側將光軸修正用的4根修正螺栓70a~70d插入。其中將修正螺栓70a、70b的安裝部附近由放大圖A、B顯示。修正螺栓的安裝位置，是配合透鏡移行機構32的導引構件也就是Y軸52的上下端位置。又Y軸52，是從設在基座蓋34的板彈簧91承受Z方向的推迫力，朝固定框41側被壓住。對於此藉由將修正螺栓70壓入或拉回，就可以將與其抵接的Y軸52的上端側或下端側朝投射方向(Z方向)偏離。藉由調整4根修正螺栓70a~70d的插入量，來改變2條Y軸52的傾斜或變位量，就可以修正透鏡移行機構32的傾斜及位置，即被裝設於其的投射透鏡31的光軸傾斜及透鏡位置。如此在本實施例中，利用作為透鏡移行機構32的導引構件導入的Y軸52，藉由將其由修正螺栓70壓入的簡單的構成，就可實現透鏡光軸的修正。

第12圖是顯示修正動作的具體例的圖。(a)是顯示水平方向的傾斜修正的例的透鏡俯視圖，對於正常狀態投射透鏡31的光軸(Z軸)朝水平方向(X方向)傾斜的情 況。此情況時對於透鏡移行機構32，藉由將右端側的修正螺栓70c及70d、或左端側的修正螺栓70a及70b壓入，就可將光軸方向修正成正常狀態。(b)是顯示垂直方向的傾斜修正的例的透鏡側面圖，透鏡光軸(Z軸)是對於正常狀態朝垂直方向(Y方向)傾斜的情況。此情況時，藉由將上端側的修正螺栓70a及70c、或下端側的修正螺栓70a及70b壓入而修正成正常狀態。(c)是顯示透鏡位置修正的例的透鏡側面圖，投射透鏡31的透鏡位置是從基準位置朝光軸方向(Z方向)偏離的情況。此情況時，藉由將4根修正螺栓70a~70d壓入或拉回，將透鏡位置修正成正常位置。

透鏡光軸是朝水平方向及垂直方向的雙方向傾斜的情況時，將(a)及(b)的操作組合地進行即可。且透鏡光軸的傾斜及透鏡位置的偏離的雙方若產生的情況時，組合(a)及(c)、或(b)及(c)的操作進行即可。

第13圖，是說明投射透鏡31的裝卸方法的圖，將第8圖的X基座60進一步分解者。X基座60是為了保持投射透鏡31，而被分開成X基座本體601、推環602、透鏡支架603。為了保持投射透鏡31，在X基座本體601設有凹部81(3處)，將設在投射透鏡31的鏡筒311的凸緣80(第4圖參照)卡合。又，凹部81的Z方向的深度是凸緣80的Z方向的寬度稍小。在推環602及透鏡支架603中，設有在裝卸時讓凸緣80通過用的切口部82、83(各3處)。

且在推環602中，設有供進行透鏡保持的鎖定/解除的切換用的操作桿84。投射透鏡31的安裝時，是藉由操作桿84使推環602旋轉，藉著由切口部82以外的部分將與凹部81卡合的凸緣80推壓，而將投射透鏡31固定於X基座60。投射透鏡31的取下時，是藉由操作桿84將推環602朝相反方向旋轉，將切口部82配合凹部81位置將凸緣80的推壓解放的話，就可以將投射透鏡31從X基座60取下。

如以上依據本實施例的話，可提供一種可在透鏡移行機構可以維持調整精度且減少滑動負荷的投射型影像顯示裝置。且，可以由簡單的構成實現投射透鏡的光軸傾斜和透鏡位置的偏離。

1‧‧‧框體

2‧‧‧光學引擎

21‧‧‧光源部

22‧‧‧色分離光學系

23‧‧‧色調成光學系

3‧‧‧投射光學系

31‧‧‧投射透鏡

32‧‧‧透鏡移行機構

33‧‧‧可動基座總成

34‧‧‧基座蓋

4‧‧‧共通基座

41‧‧‧固定框

42、43‧‧‧台座

50‧‧‧Y軸可動基座(Y基座)

50a‧‧‧連結片

51‧‧‧Y軸致動器

52‧‧‧Y軸

521‧‧‧軸安裝部

522‧‧‧按壓配件

53、63‧‧‧軸孔

54、64‧‧‧電動馬達

55、65‧‧‧齒輪組

551、651‧‧‧蝸桿

552、652‧‧‧蝸輪

553‧‧‧頭冠齒輪

56、66‧‧‧導螺桿

57、67‧‧‧驅動螺帽

57a‧‧‧突起部

58、68‧‧‧電位計

59、69‧‧‧端感測器

60‧‧‧X軸可動基座(X基座)

601‧‧‧X基座本體

602‧‧‧推環

603‧‧‧透鏡支架

61‧‧‧X軸致動器

62‧‧‧X軸

70a~70d‧‧‧修正螺栓

80‧‧‧凸緣

81‧‧‧凹部

84‧‧‧操作桿

90‧‧‧蓋安裝部

91‧‧‧板彈簧

[第1圖]顯示本實施例的投射型影像顯示裝置的整體構成的圖。

[第2圖]顯示光學系的整體構成的圖。

[第3圖]投射光學系3的整體圖。

[第4圖]投射光學系3的分解圖。

[第5圖]透鏡移行機構32的整體圖。

[第6圖]透鏡移行機構32的分解圖。

[第7圖]可動基座總成33的整體圖。

[第8圖]可動基座總成33的分解圖。

[第9圖]顯示致動器51、61的動力傳達構造的圖。

[第10圖]顯示朝可動基座的動力傳達的圖。

[第11圖]顯示投射透鏡的光軸修正機構的圖。

[第12圖]說明投射透鏡的光軸修正動作的圖。

[第13圖]說明投射透鏡的裝卸方法的圖。

32‧‧‧透鏡移行機構

34‧‧‧基座蓋

33‧‧‧可動基座總成

60‧‧‧X軸可動基座(X基座)

50‧‧‧Y軸可動基座(Y基座)

52‧‧‧Y軸

522‧‧‧按壓配件

521‧‧‧軸安裝部

58‧‧‧電位計

59‧‧‧端感測器

51‧‧‧Y軸致動器

90‧‧‧蓋安裝部

42、43‧‧‧台座

41‧‧‧固定框

4‧‧‧共通基座

61‧‧‧X軸致動器

91‧‧‧板彈簧

Claims (3)

1. 一種投射型影像顯示裝置，是將由顯示元件形成的影像由投射透鏡擴大投射，具備將前述投射透鏡朝與投射光的光軸垂直的2軸方向移動的透鏡移行機構，該透鏡移行機構，是具有：將前述投射透鏡朝垂直方向移動的第1可動基座、及朝水平方向移動的第2可動基座、及將該第1可動基座驅動的第1致動器、及將該第2可動基座驅動的第2致動器，該第1可動基座是將朝垂直方向配置於固定構件側的2條的軸作為導引構件進行滑動，該第2可動基座是將朝水平方向配置於該第1可動基座的2條軸作為導引構件進行滑動，對於前述第1可動基座的導引構件也就是2條軸，使從前述固定構件的背面側與該軸抵接的方式插入修正螺栓，藉由調整該修正螺栓的插入量來修正前述投射透鏡的光軸的傾斜及該投射透鏡的位置偏離。
2. 如申請專利範圍第1項的投射型影像顯示裝置，其中，在前述第1、第2可動基座中，各別設置前述軸貫通的2個軸孔，該2個的軸孔之中接近前述第1、第2致動器的軸孔是與前述軸大致同徑，另一方的軸孔是比前述軸的徑更大。
3. 如申請專利範圍第1項的投射型影像顯示裝置，其中， 前述第1、第2致動器是為了將前述第1、第2可動基座驅動，藉由各導螺桿的旋轉將驅動螺帽推進，使與該驅動螺帽連結的前述第1、第2可動基座移動，且在該驅動螺帽的連結面形成突起部。