JP2006071659A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
表示デバイスと投射レンズ系を、表示デバイスと投射レンズ系のレンズを接続するブラケットに対して表示デバイスおよび投射レンズ系のレンズを精度よく位置決めする。
【解決手段】
表示デバイスおよび投射レンズ系とを結合するブラケット(10G)に、投射レンズ系の凹レンズ(11G)の外縁部と当接する弾性部材(21)を設けた。この弾性部材(21)は、該弾性部材で発生する復元力(F1、F2、F3及びF4)が互いに釣合うようにブラケットに配置されており、投射レンズ系をブラケットに載置する際に、弾性部材(21)の復元力で位置決めをするようにした。これにより、精度よく組立てでき、治具も不要である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、表示デバイスに表示させた映像を投射レンズ系によって、スクリーンに拡大投写する表示装置に関し、特に表示デバイスと投射系レンズとの位置決めを容易にするための改良が為された表示装置に関する。

ブラウン管などの表示デバイスに表示した映像を投射レンズ系によりスクリーンに投射する表示装置において、ブラウン管中心と投射レンズ系の中心とのずれは、画質劣化の原因となる。このため、このようなずれの量は、小さく抑える必要がある。

従来の表示装置においては、表示デバイスであるブラウン管を位置決めするにあたり、ブラウン管と投射レンズ系を接続するためのブラケットにリブを設け、このリブをガイドとしてブラウン管を載置することでブラウン管の位置決めするようになっていた。このようなリブを用いたブラウン管の位置決め構造は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０００−１３１７５６号公報

上記特許文献１は、ブラウン管外形やリブの形状およびその位置にそれぞれ公差を持つので、ブラウン管と該ブラウン管の位置決めをするリブとの間には、それらの公差を積上げたクリアランスが最低限必要である。このため、ブラウン管がそのクリアランスの範囲内で位置ずれを生じる。よって、ブラケットの光軸とブラウン管の光軸とがその範囲内でばらつくことになる。しかしながら、従来技術においては、この点について十分考慮されておらず、画質劣化を招く恐れがある。

また、このことはブラケットに対するブラウン管の位置決めの場合だけでなく、ブラケットに対する投射レンズ系の位置決めの場合についても同様なことがいえる。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたもので、その目的は、精度よく表示デバイスあるいは投射レンズ系の位置決めが可能な表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明に係る表示装置は、表示デバイスと投射レンズ系とを接続するためのブラケットに、投射レンズ系の外縁部と当接される弾性部材を設けたことを特徴とするものである。具体的には、上記ブラケットの、投射レンズ系のレンズ素子（表示デバイスに最も近い位置に配置された凹レンズ）の外縁部と対応する位置に、該レンズ素子の周囲を囲うように複数の弾性部材を配置してレンズ素子の周囲からその光軸中心へ向かう方向へ弾性力を与え、この弾性部材に囲まれた領域にレンズを嵌め込む際に、レンズ素子により変形された弾性部材の復元力が釣合ったときレンズの光軸中心とブラケットの光軸中心とが一致するように構成した。これにより、投射レンズ系のブラケットに対する位置決めが容易となる。

また本発明に係る表示装置は、表示デバイスと投射レンズ系とを接続するためのブラケットに、表示デバイスの外縁部と当接される弾性部材を設けたことを特徴とするものである。具体的には、上記ブラケットの、表示デバイスの４隅部に対応する位置に、該表示デバイスを囲うように複数個配置して表示デバイスの４隅部からその光軸中心へ向かう方向へ弾性力を与え、表示デバイス弾性部材に囲まれた領域に表示デバイスを嵌め込む際に、表示デバイスにより変形された弾性体の復元力が釣合う位置と表示デバイスの光軸中心とブラケットの光軸中心とが一致するように構成した。これにより、表示デバイスのブラケットに対する位置決めが容易になる。

表示デバイスおよび（あるいは）投射レンズ系を弾性体により位置決めすることで、部品の公差は弾性体の変形で吸収できる。このため、公差を吸収するために必要となるクリアランスも不要となり、クリアランスによるガタも無く、精度よい位置決めができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

まず、図１を用いて、本発明が適用される表示装置全体の構成について説明する。図１において、表示装置の筐体１は、映像が投影されるスクリーン２を備えている。また、筐体１の内部には、赤色用映像を投射する赤色用光学ユニット３Ｒ、緑色用映像を投射する緑色用光学ユニット３Ｇ、青色用の映像を投射する青色用光学ユニット３Ｂが配置されている。各光学ユニット３Ｒ、３Ｇ、３Ｂから投射された映像は、それぞれ反射ミラー４で折り返され、スクリーン２に投射される。各光学ユニット３Ｒ、３Ｇ、３Ｂから投射された赤色、緑色及び青色の映像は、それぞれスクリーン２上で重なって一つのフルカラー映像が形成される。

次に赤色用光学ユニット３Ｒ、緑色用光学ユニット３Ｇ、青色用光学ユニット３Ｂの構成について説明する。赤色用光学ユニット３Ｒ、緑色用光学ユニット３Ｇ、青色用光学ユニット３Ｂの基本構成は同じであるため、緑色用光学ユニット３Ｇを例にとり、図２から図５用いて光学ユニットの構成について説明する。

図２において、ブラケット１０Ｇには、映像を表示する表示デバイスとしてのブラウン管４Ｇが取付けられるとともに、ブラウン管４Ｇに表示された映像を拡大投射する投射レンズ系５Ｇが固定される。

図３において、凹レンズ１１Ｇは、投射レンズ系５Ｇの一部を為すレンズ素子であり、ブラウン管１０Ｇに最も近接した映像の出射側に位置する。凹レンズ１１Ｇの外形１１ａは凹レンズ部１１ｂの光軸と同軸の円形である。パッキン１２はシールを目的とするものであり、ブラケット１０Ｇと凹レンズ１１Ｇとの間に配置される。凹レンズ押え金具１４は、ねじ１５によりブラケット１０Ｇに固定される。このとき凹レンズ押え金具１４は凹レンズ１１Ｇを、パッキン１２を挟んでブラケット１０Ｇに押さえつけ、凹レンズ１１Ｇはブラケット１０Ｇに取付けられる。

図４において、パッキン１８は、シールおよびブラケット１０Ｇとブラウン管４Ｇが接触しないようにすることを目的としたものであり、ブラケット１０Ｇとブラウン管４Ｇとの間に配置される。ブラウン管押え金具１９は、コイルばね１６が遊嵌されたねじ１７をブラケット１０Ｇに締結することで、ブラウン管押え金具１９はコイルばね１６により付勢され、その付勢力によりパッキン１８をはさんでブラケット１０Ｇにブラウン管４Ｇをばね力で押付けることで取付けられる。

ここで、図５を用いて凹レンズ１１Ｇの取付について詳細に説明する。本実施形態は、凹レンズ１１Ｇの取り付けに弾性部材である複数の（本例では４個の）ゴムブッシュ２１を用いたことを特徴とするものである。ゴムブッシュ２１の外形は円形で環状を為しており、その中心には穴２１ａが設けられている。ブラケット１０Ｇには突起１０ａが４本設けられており、突起１０ａの直径はゴムブッシュの穴２１ａより大きく、ゴムブッシュ２１は穴２１aをブラケット１０Ｇの突起１０ａに嵌め込むことで取付けられる。

ブラケット１０Ｇの突起１０ａは光軸を中心にした円周上に並んでいる。また、光軸に対して点対称の位置関係にある。２１ｂはゴムブッシュ２１の外径が最大の部分である凹レンズ当接部であり、突起１０ａに取付けたゴムブッシュ２１の凹レンズ当接部２１ｂの内接円径は凹レンズ１１Ｇの外径１１ａに対し公差を考慮し、凹レンズ１１Ｇの外径が最小のときでもゴムブッシュ２１を変形させるように凹レンズ１１Ｇの外径最小値より小さくしてある。組立の際は、凹レンズ１１Ｇの外径１１ａをゴムブッシュ２１に囲まれた領域に嵌め込む。

次に図６を用いて動作の説明をする。ゴムブッシュ２１に囲まれた領域に凹レンズ１１Ｇを嵌め込むとゴムブッシュ２１は弾性体であるため、凹レンズ１１Ｇによりゴムブッシュ２１は変形させられる。ゴムブッシュ２１は変形することで復元力Ｆ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）が発生し、復元力Ｆは凹レンズ１１Ｇに作用する。すなわち、ゴムブッシュ２１の弾性力は、凹レンズの周囲（４点）から凹レンズのおおよそ光軸中心へ向かう方向へ働く。

復元力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は変形量に応じて変化する。凹レンズ１１Ｇが偏ると対向するブッシュ２１から作用される力Ｆ１とＦ３、Ｆ２とＦ４に不釣合いが生じ、変形量の大きい方から小さい方にその差分の力で凹レンズ２１を押返す。これにより凹レンズ１１Ｇは復元力の釣合う位置に変位される。４箇所のブッシュ２１からの力の釣合う位置は各ブッシュの変形量が等しくなる位置であり、ブッシュ２１は光軸に対して同心円状にあるため、凹レンズ１１Ｇは光軸に一致するように位置決めされる。

以上述べたように、本実施例によれば、投射レンズ系をブラケットに取付ける際、弾性体（本実施例ではゴムブッシュ）により位置決めすることができるので、部品の公差は弾性体の変形で吸収できるため、公差を吸収するために必要となるクリアランスも不要となり、クリアランスによるガタも無く、精度よい位置決めができる。また、位置きめの際、治具を使用することなく位置決めできるため、治具に載せたりはずしたりする煩雑な動作が不要となる。また、治具を使用して組立てた場合には組立後に治具をはずすため、治具を使って組んだものか否か判別ができないが、本発明によれば組まれていれば、位置決めされていることがわかる。また、温度上昇による膨張時にも膨張率の差があっても弾性体が変形することで位置決めした部品に過大な負荷をかけることはなく、その部品の変形を防止できる。

次に第２の実施例について以下述べる。上記第１の実施例においては、４箇所に弾性部材（ゴムブッシュ）を配置したが、本実施例のように、光軸を中心として正三角形の位置に該当する３箇所に弾性部材（ゴムブッシュ）を配置してもよい。図７は第２の実施例を示す説明図である。第２の実施例は、第１の実施例とは配置する弾性体の数量と位置関係が変わっただけであり、以下、その異なる点についてのみ説明する。

ゴムブッシュ２１は光軸に対して同心円状に並び、かつ１２０°ピッチで配置されている。即ち、光軸を中心として、正三角形の位置に配置されている。突起１０ａに取付けたゴムブッシュ２１の凹レンズ当接部２１ｂの内接円径は凹レンズ１１Ｇの外径１１ａに対し公差を考慮し、凹レンズ１１Ｇの外径が最小のときでもゴムブッシュ２１を変形させるように凹レンズ１１Ｇの外径最小値より小さくしてある。組立の際は、凹レンズ１１Ｇの外径１１ａをゴムブッシュ２１に囲まれた領域に嵌め込む。

ゴムブッシュ２１に囲まれた領域に凹レンズ１１Ｇを嵌め込むとゴムブッシュ２１は弾性体であるため、凹レンズ１１Ｇによりゴムブッシュ２１は変形させられる。これによりゴムブッシュ２１は、凹レンズ１１Ｇの光軸中心へ向かう復元力Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７を発生し、凹レンズ１１Ｇに作用させる。

復元力Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７は変形量に応じて変化する。凹レンズ１１Ｇが偏るとブッシュ２１から作用される力Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７に不釣合いが生じ、復元力の相互作用により凹レンズ１１Ｇは復元力Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７の釣合う位置に変位される。３箇所のブッシュ２１からの力の釣合う位置は各ブッシュの変形量が等しくなる位置であり、ブッシュ２１は光軸に対して同心円状に配置されているため、凹レンズ１１Ｇは光軸に一致するように位置決めされる。尚、本実施例によっても、第１の実施例と同様の効果が得られることはいうまでもない。

次に、第３の実施例について、第３の実施例の構成について図８及び図９を用いて説明する。前述の実施例と同一の機能を有するものには同じ符号を付して示し、その説明を省略する。

樹脂製のフレーム３１は、板ばね状の弾性部材３２、３３、３４、３５を備えている。弾性部材３２、３３、３４、３５にはブラウン管当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａが設けられている。３２と３５、３３と３４はそれぞればね定数が等しくしてある。弾性部材３２、３３、３４、３５は、それぞれブラウン管の４隅部と対応する位置に設けられている。また、導入部３６は、ブラウン管４Ｇを載置する際、ブラウン管４Ｇをブラウン管当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａで囲まれた領域に案内するものである。

また、フレーム３１に設けられた突起３１aがブラケット１０Ｇの穴１０ｃと嵌合し、ブラケット１０Ｇに対して位置決めされ、ねじ３７で固定される。このとき光軸を原点としたｘ−ｙ座標系をあてはめたとき、２つのフレーム３１の間で、一方のブラウン管当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａは他方のブラウン管当接部３５ａ、３４ａ、３３ａ、３２ａはｘ軸対称、いずれのフレーム３１もブラウン管当接部３２ａと３５ａ、３３ａと３４ａはｙ軸対称となっている。

次に図９を用いて動作の説明をする。ブラウン管４Ｇをブラケット１０Ｇ上に載置されたパッキン１８の上に載置する際、まず、ブラウン管４Ｇはフレーム３１の導入部３６に案内され、ブラウン管当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａで囲まれた領域に進む。

更にブラウン管４Ｇをブラケット１０Ｇに近づけると、ブラウン管４Ｇは当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａに当接し弾性部材３２、３３、３４、３５を変形させる。弾性部３２、３３、３４、３５にはその変形により復元力Ｆ３２ａ、Ｆ３３ａ、Ｆ３４ａ、Ｆ３５ａ、Ｆ３２ｂ、Ｆ３３ｂ、Ｆ３４ｂ、Ｆ３５ｂが発生し、その復元力Ｆ３２ａ、Ｆ３３ａ、Ｆ３４ａ、Ｆ３５ａ、Ｆ３２ｂ、Ｆ３３ｂ、Ｆ３４ｂ、Ｆ３５ｂはブラウン管４Ｇに作用する。復元力Ｆ３２ａ、Ｆ３２ｂ、Ｆ３５ａ、Ｆ３５ｂの合成ベクトルはブラウン管４Ｇにブラケットと同様にブラウン管の光軸を通るｘ−ｙ座標系をあてはめたときにブラウン管４Ｇのｙ軸をブラケットのｙ軸と一致させるように働き、Ｆ３３ａ、Ｆ３３ｂ、Ｆ３４ａ、Ｆ３４ｂブラウン管４Ｇにブラケットと同様にブラウン管の光軸を通るｘ−ｙ座標系をあてはめたときにブラウン管４Ｇのｘ軸をブラケットのｘ軸と一致させるように働く。

復元力Ｆ３２ａ、Ｆ３３ａ、Ｆ３４ａ、Ｆ３５ａ、Ｆ３２ｂ、Ｆ３３ｂ、Ｆ３４ｂ、Ｆ３５ｂは変形量に応じて変化し、当然変形量が大きいほど復元力は大きくなる。ブラウン管４Ｇの位置が偏ると、弾性体から作用される力Ｆ３２ａ、Ｆ３３ａ、Ｆ３４ａ、Ｆ３５ａ、Ｆ３２ｂ、Ｆ３３ｂ、Ｆ３４ｂ、Ｆ３５ｂに不釣合いが生じ、変形量の大きい方から小さい方にその差分の力でブラウン管４Ｇを押返す。ｘ方向についてはＦ３２ａ、Ｆ３５ａ、Ｆ３２ｂ、Ｆ３５ｂ、ｙ方向についてはＦ３３ａ、Ｆ３４ａ、Ｆ３３ｂ、Ｆ３４ｂが釣合う位置に修正、変位される。

ばね定数は弾性部３２と３５、３３と３４は同じであるので、弾性部３２と３５、３３と３４の変形量がそれぞれ等しくなるようにブラウン管４Ｇは位置決めされる。

ブラウン管当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａの初期の位置関係は、光軸を原点としたｘ−ｙ座標系をあてはめたとき、２つのフレーム３１の間で、一方のブラウン管当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａは他方のブラウン管当接部３５ａ、３４ａ、３３ａ、３２ａはｘ軸対称、いずれのフレーム３１もブラウン管当接部３２ａと３５ａ、３３ａと３４ａはｙ軸対称となっている。

したがって、ブラウン管４Ｇの外形中心すなわち光軸がブラケット１０Ｇの光軸に位置決めされる。

本実施例によれば、導入部３６によりブラウン管４Ｇはブラウン管当接部３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａの領域内に確実に案内されるため弾性部３２、３３、３４、３５の側面に載ることがなくブラケット４Ｇに載置し易い。本実施例においてｘ方向の力は角部付近を狙っているため、ばねを側面に配置する場合に対して幅方向寸法を小さくできる。なお、第１または第２実施例（凹レンズ１１Ｇを弾性部材により位置決め）と、第３実施例（ブラウン管４Ｇを弾性部材により位置決め）のうち一方、いずれか一方を実施してもよく、勿論、両方を実施してもよい。

以上述べたように、本実施例によれば、表示デバイスであるブラウン管をブラケットに取付ける際、弾性体（本実施例では板バネ）により位置決めすることができるので、部品の公差は弾性体の変形で吸収できるため、公差を吸収するために必要となるクリアランスも不要となり、クリアランスによるガタも無く、精度よい位置決めができる。

また、位置きめの際、治具を使用することなく位置決めできるため、治具に載せたりはずしたりする煩雑な動作が不要となる。

また、治具を使用して組立てた場合には組立後に治具をはずすため、治具を使って組んだものか否か判別ができないが、本発明によれば組まれていれば、位置決めされていることがわかる。

また、温度上昇による膨張時にも膨張率の差があっても弾性体が変形することで位置決めした部品に過大な負荷をかけることはなく、その部品の変形を防止できる。

以上では、ブラケットに対する投射レンズ系の位置決めを実施例１，２で、またブラケットに対するブラウン管の位置決めを実施例３で述べたが、実施例１，２と実施例３を組み合わせて実施してもよいことはいうまでもない。一方を実施した場合より、より精度よく位置決めすることができる。

また、本発明を一方に実施した場合、他方の組立には治具が必要となるが、両方について実施すれば精度よく治具無しで組立てることができる。なお、本実施例ではＧ用を例にして説明したが、当然Ｂ用、Ｒ用に適応できる。

本発明による表示装置の構成を説明する説明図 本発明による光学ユニットの構成を説明する説明図 本発明による第１の実施例による表示装置の投射レンズ系側の構成を示す説明図 本発明による第１の実施例による表示装置のブラウン管側の構成を示す説明図 本発明による第１の実施例による表示装置の構成を示す詳細説明図 本発明による第１の実施例による表示装置の動作を示す説明図 本発明による第２の実施例による表示装置の構成を示す説明図 本発明による第３の実施例による表示装置の構成を示す説明図 本発明による第３の実施例による表示装置のブラウン管４Ｇをブラケットに載置した状態を示す説明図

符号の説明

３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ…光学ユニット、４Ｇ…Ｇ用ブラウン管、５Ｇ…投射レンズ系、１０ａ…突起、１０Ｇ…Ｇ用ブラケット、１１Ｇ…凹レンズ、１２…パッキン、１４…凹レンズ押え金具、１８…パッキン、１９…ブラウン管押え金具、２１…ゴムブッシュ、２１ｂ…凹レンズ当接部、３１…フレーム、３２，３３，３４，３５…弾性部、３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ…ブラウン管当接部

Claims (17)

1. 表示装置において、
   画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスの前方に所定の間隙を隔てて配設され、該表示デバイスの表示面上の画像を拡大投射するためのレンズ素子を有する投写レンズ系と、前記表示デバイスと投射レンズ系とを接続するブラケットとを備え、
   前記ブラケットは、前記投射レンズ系の外縁部と当接される弾性部材を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記弾性部材は、前記投射レンズ系の、前記表示デバイスに最も近い位置に配置されたレンズ素子の外縁部と当接することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記投射レンズ系の、前記表示デバイスに最も近い位置に配置されたレンズ素子は、凹レンズであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記弾性部材の弾性力が、前記投射レンズ系の周囲から該投射レンズ系の光軸中心へ向かう方向へ働くことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記弾性体部材は、前記ブラケットの、前記レンズ素子の外縁部に対応する位置に、複数個配置されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記複数の弾性部材は、それぞれ前記レンズ素子の周囲から該レンズ素子の光軸中心へ向かう方向へ弾性力を与えることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記複数の弾性部材のそれぞれが、円形の環状ゴムブッシュであり、前記ブラケットに設けられた複数の突起に、前記環状ゴムブッシュが嵌め込まれることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
8. 前記表示デバイスと前記投射レンズ系とを前記ブラケットにより結合する際に、前記弾性部材の反発力で投射レンズ系の光軸とブラケットの光軸との位置決めを行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
9. 表示装置において、
   画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスの前方に所定の間隙を隔てて配設され、該表示デバイスの表示面上の画像を拡大投射するためのレンズ素子を有する投写レンズ系と、前記表示デバイスと投射レンズ系とを接続するブラケットとを備え、
   前記ブラケットは、前記表示デバイスの外縁部と当接される弾性部材を有することを特徴とする表示装置。
10. 前記表示デバイスは四角形状であり、前記弾性部材は、該表示デバイスと当接されることを特徴とする請求項９に記載の表示デバイス。
11. 前記弾性体部材は、前記ブラケットの、前記表示デバイスの周囲に対応する位置に、複数個配置されることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記弾性部材の弾性力が、前記表示デバイスの周囲から該表示デバイスの光軸中心へ向かう方向へ働くことを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記弾性部材は、板ばね状を為すことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記表示デバイスと前記投射レンズ系とを前記ブラケットにより結合する際に、前記弾性部材の反発力で前記表示デバイスの光軸とブラケットの光軸との位置決めを行うことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
15. 表示装置において、
    画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスの前方に所定の間隙を隔てて配設され、該表示デバイスの表示面上の画像を拡大投射するためのレンズ素子を有する投写レンズ系と、前記表示デバイスと投射レンズ系とを接続するブラケットとを備え、
    前記ブラケットは、前記投射レンズ系の外縁部と当接される第１の弾性部材と、前記表示デバイスの外縁部と当接される第２の弾性部材とを有することを特徴とする表示装置。
16. 前記第１の弾性部材は、その外形が円形の環状ゴムブッシュであり、前記第２の弾性部材は、板ばね状を為すことを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
17. 前記表示デバイスと前記投射レンズ系とを前記ブラケットにより結合する際に、前記第１の弾性部材の反発力で投射レンズ系の光軸とブラケットの光軸との位置決めを行い、前記第２の弾性部材の反発力で前記表示デバイスの光軸とブラケットの光軸との位置決めを行うことを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
    

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