JP2004326088A

JP2004326088A - 背面投射型プロジェクタ装置

Info

Publication number: JP2004326088A
Application number: JP2004083440A
Authority: JP
Inventors: Hirokuni Takano; 博邦鷹野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2004-11-18
Also published as: US20040201887A1; US7019897B2

Abstract

【課題】背面投射型プロジェクタ装置において、解像度の低下や画像歪の発生や画質劣化を低減する。
【解決手段】背面投射型プロジェクタ装置において、透明な板状部材（前面板）４は鉛直面Ａに対して傾斜するように支持し、該前面板４の上側にレンチキュラースクリーン３やフレネルレンズ５を載置する。これにより、レンチキュラースクリーン３やフレネルレンズ５は自重により前面板４に密着し、それらの間に隙間が発生しにくくなる。その結果、隙間発生に伴う解像度低下や、画像歪の発生や、画質劣化を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン部材の背面側から投射された光像を該スクリーン部材の正面側から視認するようにした背面投射型プロジェクタ装置に関する。

近年、スクリーン部材の背面側から投射された光像を該スクリーン部材の正面側から視認するようにした背面投射型プロジェクタ装置が提案されている。

図５は、従来の背面投射型プロジェクタ装置の構造の一例を示す断面図であるが、該装置は、光像を出力する映像源（光像出力手段）１と、該映像源１からの光像を反射する反射ミラー（反射手段）２と、該反射ミラー２にて反射された光像が投射されるレンチキュラースクリーン（スクリーン部材）３と、を備えていて、背面側（矢印Ｒに示す側）からレンチキュラースクリーン３に投射された光像を正面側（矢印Ｆに示す側）から視認できるように構成されている。なお、符号４は、レンチキュラースクリーン３の正面側Ｆに配置された透明部材（以下、“前面板”とする）を示し、符号５はフレネルレンズを示す。

このような背面投射型プロジェクタ装置は、ＣＲＴディスプレイ装置と比較して、大画面でありながら奥行きや設置面積が小さくて済むという特徴を有している（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０７−２０９７５３号公報。

ところで、上述した前面板４には比較的剛性の高い部材が使用されてはいるものの、レンチキュラースクリーン３やフレネルレンズ５は１〜２ｍｍ程度の厚さしかなく剛性も低いものであり、しかも、端部のみが筐体６に支持（符号８，９で示す部材参照）された状態で鉛直に保持されていた。そのため、レンチキュラースクリーン３やフレネルレンズ５は、図６に示すように自重によって座屈して前面板４とレンチキュラースクリーン３とフレネルレンズ５との間に隙間Ｓが生じてしまい、解像度が低下したり画像歪を生じてしまって画質を悪くしてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、解像度低下や画像歪の発生や画質劣化を低減する背面投射型プロジェクタ装置を提供することを目的とするものである。

本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、光像を出力する光像出力手段と、該光像出力手段からの光像を反射させる反射手段と、該反射手段にて反射された光像が投射されるスクリーン部材と、を備え、該スクリーン部材の背面側から投射された光像を該スクリーン部材の正面側から視認するようにした背面投射型プロジェクタ装置において、
鉛直面に対して傾くように配置された透明部材を備え、
前記スクリーン部材が前記透明部材に載置されるように配置されたことを特徴とする。

本発明によると、スクリーン部材は透明部材に載置されて支持されるため、スクリーン部材と透明部材との間に隙間が生じにくくなり、解像度低下や画像歪の発生や画質劣化を低減することができる。

以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置の構造の一例を示す断面図であり、図２は、本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置の構造の他の例を示す断面図である。なお、図１および図２の背面投射型プロジェクタ装置を正面から見た図を図７で示す。また、図３は、図１に示す装置においてスクリーン部材等の取り付け角度等を説明するための詳細断面図であり、図４は、図２に示す装置においてスクリーン部材等の取り付け角度等を説明するための詳細断面図である。

本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置は、図１に符号Ｄ_１で例示するように、光像Ｌを出力する光像出力手段１と、該光像出力手段１からの光像Ｌを反射させる反射手段２と、該反射手段２にて反射された光像が投射されるスクリーン部材３と、を備えており、該スクリーン部材３の背面側（矢印Ｒで示す側であって、前記反射手段２が配置されている側）から投射された光像を該スクリーン部材３の正面側（矢印Ｆで示す側）から視認するように構成されている。そして、図３に詳示するように、前記スクリーン部材３に沿うように透明部材４が配置されているが、該透明部材４は鉛直面Ａに対して傾くように配置されており、しかも、前記スクリーン部材３のほぼ全面が前記透明部材４に載置されるように配置されている。ここで、鉛直面とは、鉛直線を含む平面（仮想平面）を意味するものとする（以下、同じ）。また、“スクリーン部材３が透明部材４に載置される”とは、鉛直面Ａに対して傾くように配置された透明部材４の上面側にスクリーン部材３が配置され、該スクリーン部材３の重量を前記透明部材４が受けるようになっていれば良く、これらのスクリーン部材３と透明部材４とが接していても、それらの部材３，４の間に別の部材（例えば、次述するフレネルレンズ５）が配置されていても良い。なお、図１及び図３では透明部材４はスクリーン部材３の正面側に配置されているが、これに限るものではなく、図２及び図４に示すように透明部材４をスクリーン部材３の背面側に配置しても良い。

この場合、前記スクリーン部材３の背面側Ｒにフレネルレンズ５を配置し、該フレネルレンズ５のほぼ全面が前記スクリーン部材３と共に前記透明部材４に載置されるようにすると良い。ここで、“フレネルレンズ５が透明部材４に載置される”とは、鉛直面Ａに対して傾くように配置された透明部材４の上面側にフレネルレンズ５が配置され、該フレネルレンズ５の重量を前記透明部材４が受けるようになっていれば良く、これらのフレネルレンズ５と透明部材４とが接していても、それらの部材５，４の間に別の部材（例えば、上述したスクリーン部材３）が配置されていても良い。

また、前記光像出力手段１及び前記反射手段２を収納する筐体６を設け、前記スクリーン部材３及び前記透明部材４（さらには前記フレネルレンズ５）は少なくとも上端部が前記筐体６に支持されるようにすると良い。

さらに、上述した光像出力手段１は、光を出射する光源と、該光源からの光をスイッチングして光像に変換するライトバルブと、によって構成すると良い。

前記透明部材４には剛性の高いものを用いると良い。

前記スクリーン部材３としてはレンチキュラースクリーンを挙げることができる。
また、本発明において透明部材４は面板である、即ち枠体ではない。
また本発明においてスクリーン部材３は透明部材４よりも薄い。例えば、透明部材４がガラス板の場合、ガラス板の厚みが３〜４ｍｍの場合、スクリーン部材３の厚みは０ｍｍより厚く１．５ｍｍ以下である。

また本発明において、上記別の部材を更に配置する場合、別の部材は透明部材４よりも薄い。例えば、透明部材４がガラス板の場合、ガラス板の厚みが３〜４ｍｍの場合、別の部材であるフレネルレンズ５の厚みは０ｍｍより厚く１．５ｍｍ以下である。

また本発明において、スクリーン部材３の平面性を透明部材４が保証するようにしており、次にこのような透明部材４によるスクリーン部材３の平面性の補償について説明する。

透明部材４を仮に垂直に配置して使用するとすると、スクリーン部材３は重力の影響で必ずスクリーン部材３の面と垂直方向（面の表裏面のいずれかの側）に挫屈する。

透明部材４を傾けるということは、このスクリーン部材３の挫屈を防ぎ、スクリーン部材３が平面性を有する部材の表面に倣うことを意味する。平面性を有する部材とは剛性の高い部材のことである。本実施形態では、この剛性の高い部材が透明部材４である。より具体的には３ｍｍ厚以上のガラス板である。ガラス板はその面でスクリーン部材３の挫屈を防ぐ。

スクリーン部材３もまた面板である。厚みが薄いため何の支えも無い状態では傾けると座屈してしまう。そして平面に支持されていればその面板は平面性を維持することが出来るものであり、平面に支持されている状態で平面形状を有さないような部材は本発明のスクリーン部材３として想定されていない。

本発明においてスクリーン部材３の傾斜角Θは５．５より大きいことが好ましい。以下に説明する。

例えば６４インチ相当の横：縦寸法比が１６：９の画面を有する背面投射型プロジェクタ装置においてスクリーン部材３を使用する場合を例にあげる。

代表的なスクリーン部材３としてメタクリルスチレン樹脂を用いるとする。その比重は１．１８であり厚みを１ｍｍとすると、このスクリーン部材３の重量は１５６０グラムである。このスクリーン部材３を垂直に横長辺を底辺として面側から倒れ防止の為だけの支持を行い立たせると、２０〜３０ｍｍ程度湾曲する(挫屈する)。この湾曲をスクリーン面側からスクリーン部材中心において押して解消しようとすると、約１５０ｇ程度の荷重が必要となる。

スクリーン部材３に外部からの荷重をかけずにスクリーン部材自身の荷重を利用してスクリーン部材３の座屈を解消しようとすると、１５６０ｘＳｉｎΘ＝１５０の関係から、Θ＝５．５を求めることが出来る。ここで、このΘとは鉛直方向と傾斜して配置されるスクリーン部材３とのなす角度のことである。

従って傾斜角Θを利用してスクリーン部材自身の荷重により外部からの荷重をかけずにスクリーン部材自身の座屈を解消して平面に保持しようとすると、傾斜角Θが５．５より大きいことが好ましいことが分かる。

図７は、図１、図２の背面投射型プロジェクタ装置の正面図である。図１、図２は、図７のＡ’−Ａ’における断面図である。即ち図１、図２は背面投射型プロジェクタ装置の中心部における断面模式図である。先述の図面と同一符号は同一物を指す。

８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄはそれぞれスクリーン部材３を配置するための部材であり、これら部材８ａ〜８ｄは図示されるように、それぞれスクリーン部材３の全辺それぞれに配置されている。スクリーン部材３と透明部材４とフレネルレンズ５は、これら部材８ａ〜８ｄとエスカッション７との間に配置されている。

特に、下側部材８ｂを除く部材８ａ，８ｃ，８ｄにおいてはスクリーン部材３と透明部材４とフレネルレンズ５のすくなくともいずれかが仮に熱膨張しても構わないように熱膨張方向に（より具体的には、スクリーン部材３と透明部材４とフレネルレンズ５のそれぞれの端部に）クリアランスを設ける。クリアランスは０．１〜０．２ｍｍ程度である。このクリアランスは熱膨張以外にもスクリーン部材３のずれを解消するためにも好ましく設けられる。

部材８ａ〜８ｄのそれぞれの長さは個別に決まればよい。より具体的にはスクリーン部材３の一辺に対して２／３以上の長さを有することが好ましい。この場合、複数の部材をひとつの部材としてみなしてスクリーン部材３の一辺に対して２／３以上の長さとするということではなく、一つの部材が連続した長さを有しており、その長さがスクリーン部材の一辺に対して２／３以上の長さとするという意味である。

そして、連続していることで１辺の中で挟み込みに係る荷重が均一になる。部材８ａ〜８ｄはそれぞれビス９でエスカッション７に固定される。図８はその様子を示すためのエスカッション７と、部材８ａ〜８ｄとを示す図である。

次に、本実施の形態の効果について説明する。

本実施の形態によれば、前記スクリーン部材３は前記透明部材４に載置されて支持されるため、スクリーン部材３と透明部材４との間に隙間が生じにくくなり、解像度低下や画像歪の発生や画質劣化を低減することができる。

また、前記スクリーン部材３の背面側Ｒにフレネルレンズ５を配置し、該フレネルレンズ５が前記スクリーン部材３と共に前記透明部材４に載置されるようにした場合には、フレネルレンズ５とスクリーン部材３との間に隙間が生じにくくなり、解像度低下や画像歪の発生や画質劣化を低減することができる。

以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１）
本実施例では、図１及び図３に示す背面投射型プロジェクタ装置Ｄ_１を作製した。

これらの図において、符号１は映像源（光像出力手段）を示し、符号２は反射ミラー（反射手段）を示し、符号３はレンチキュラースクリーン（スクリーン部材）を示し、符号４は前面板（透明部材）を示し、符号５はフレネルレンズを示す。なお、筐体６の開口部には額縁状のエスカッション７を取り付けておき、レンチキュラースクリーン３や前面板４やフレネルレンズ５はビス９や押え板８によってエスカッション７に取り付けた。但し、前面板４は鉛直面Ａに対してθ１だけ傾くように（つまり、前面板４の上部が正面側Ｆに張り出すように）配置し、その背面側Ｒにはスクリーン３を載置し、さらにその背面側Ｒにはフレネルレンズ５を載置した。したがって、レンチキュラースクリーン３は前面板４にて支持されることとなるが、図３に示すように、レンチキュラースクリーン３の単位面積当たりの重量をｗ１とすると、レンチキュラースクリーン３は（いずれの部分においても）ｗ１ｓｉｎθ１の力で前面板４に押圧されるので、それらの間に隙間は発生しにくくなる。つまり、レンチキュラースクリーン３の自重ｗ１は、ｗ１ｓｉｎθ１とｗ１ｃｏｓθ１に分力として、分けることができる。ここで、ｗ１ｓｉｎθ１は前面板４の法線方向に作用する分力で、ｗ１ｃｏｓθ１は前面板４の面方向に作用する分力である。ｗ１ｓｉｎθ１はレンチキュラースクリーン３自身を前面板４に押さえつける力として働き、肉厚が薄く剛性が弱いレンチキュラー３は剛性が強い前面板４に張り付くように密着する。なお、フレネルレンズ５も同様であり、レンチキュラースクリーン３を介して前面板４に張り付くように密着する。

（実施例２）
本実施例では、図２及び図４に示す背面投射型プロジェクタ装置Ｄ_２を作製した。すなわち、前面板４は鉛直面Ａに対してθ２だけ傾くように（つまり、前面板４の下部が正面側Ｆに張り出すように）配置し、その正面側Ｆにはフレネルレンズ５を載置し、さらにその正面側Ｆにはレンチキュラースクリーン３を配置した。したがって、フレネルレンズ５は前面板４にて支持されることとなるが、図４に示すように、フレネルレンズ５の単位面積当たりの重量をｗ２とすると、フレネルレンズ５は（いずれの部分においても）ｗ２ｓｉｎθ２の力で前面板４に押圧されるので、それらの間に隙間は発生しにくくなる。つまり、フレネルレンズ５の自重ｗ２は、ｗ２ｓｉｎθ２とｗ２ｃｏｓθ２に分力として、分けることができる。ここで、ｗ２ｓｉｎθ２は前面板４の法線方向に作用する分力で、ｗ２ｃｏｓθ２は前面板４の面方向に作用する分力である。ｗ２ｓｉｎθ２はフレネルレンズ５自身を前面板４に押さえつける力として働き、肉厚が薄く剛性が弱いフレネルレンズ５は剛性が強い前面板４に張り付くように密着する。なお、スクリーン３も同様であり、フレネルレンズ５を介して前面板４に張り付くように密着する。

本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置の構造の一例を示す断面図。本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置の構造の他の例を示す断面図。図１に示す装置においてスクリーン部材等の取り付け角度等を説明するための詳細断面図。図２に示す装置においてスクリーン部材等の取り付け角度等を説明するための詳細断面図。従来の背面投射型プロジェクタ装置の構造の一例を示す断面図。従来の背面投射型プロジェクタ装置の問題点を説明するための模式図。本発明に係る背面投射プロジェクタ装置の正面模式図。本発明に係る背面投射側プロジェクタ装置のエスカッションと部材とを示す図。

符号の説明

１映像源（光像出力手段）
２反射ミラー（反射手段）
３レンチキュラースクリーン（スクリーン部材）
４前面板（透明部材）
５フレネルレンズ
６筐体
７エスカッション
８ａ〜８ｄスクリーン部材を配置するための部材
Ａ鉛直面
Ｄ_１背面投射型プロジェクタ装置
Ｄ_２背面投射型プロジェクタ装置

Claims

光像を出力する光像出力手段と、該光像出力手段からの光像を反射させる反射手段と、該反射手段にて反射された光像が投射されるスクリーン部材と、を備え、該スクリーン部材の背面側から投射された光像を該スクリーン部材の正面側から視認するようにした背面投射型プロジェクタ装置において、
鉛直面に対して傾くように配置された透明部材を備え、
前記スクリーン部材が前記透明部材に載置されるように配置された、
ことを特徴とする背面投射型プロジェクタ装置。