JP2008225028A - ミラー支持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】背面投写型画像表示装置において、平面ミラーの上側および下側の反りによる画像のピン歪を抑制する。
【解決手段】光学ユニットから出力される画像を、筐体上部に配置された平面ミラー４によって光路変更し、スクリーン５に投写する。平面ミラー支持機構１０は、スクリーン５の下部に反射光を投影させる側における平面ミラー４の一辺（後端部）の複数箇所を鉛直方向に上下両面から支持する平面ミラー支持部材１２を有する。平面ミラー支持部材１２を、位置調整ねじ１３によって上下させることで、スクリーン５に投写される画像を微調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学ユニットから出力される画像を平面ミラーによって光路変更し、スクリーンに投影する背面投写型画像表示装置において、スクリーンに投影する画像の歪みを調整するミラー支持機構に関するものである。

従来のミラー装置には、プロジェクターからの光を反射してスクリーンに投影するためのミラーの弾性力を利用して、ミラーを凹面または凸面に変形させ、スクリーン上の画像を修正するものがある（特許文献１参照）。このミラー装置において、ミラーの弾性力による変形は、ミラー周辺部を支持する第１の支持部材と、ミラー中央部を支持する第２の支持部材の相対的位置を調整することによって行っている。これにより、画像の歪みが全体的、あるいは部分的に発生しても、各部分の支持部材を調整することで、画像の歪みをなくすことが可能となる。

そして、ミラーを支持する第１および第２の支持部材は、ボルトとナットとを有するねじ機構によってその進退が行われ、さらにボルトに装着されたバネによってボルトとナットのガタ発生を防ぐことも可能である。ねじ機構を調整することで支持部材の進退を行い、ミラーに凹面または凸面を容易に発生させることができ、ボルトに装着されたバネによってボルトとナットのガタ発生を防止することで、ミラーの凹面または凸面の状態を常に維持することが可能となる。

第１および第２の支持部材はそれぞれ、ミラーをしっかりと固定できる材料の一例である鉄からなっている。各支持部材の片面は、ガラス用の接着剤を用いてミラーに取り付け、もう一方の面には１本のボルトを取り付け可能なようにボルト穴が形成されている。これによりボルトを第１および第２の支持部材に取り付けることが可能となり、容易にミラーに凹面または凸面を形成する力を与えることが可能となる。

このように、第１、第２の支持部材の相対的位置の調整により、ミラーの変形を行っている。

また、他の従来例としては、光学ユニットからの光を反射してスクリーンに投影するためのミラー装置であって、画像を修正する場所を移動して、平面ミラーが下側に反っている場合のピン歪みを修正するものがある（特許文献２参照）。このミラー装置において、ミラーの重力による撓みの調整は、ミラー背面部を支持する支持部材に取り付けられたミラー押し上げ部材を回転させ、ミラー背面部を持ち上げることによって行っている。ミラーを持ち上げるミラー押し上げ部材はスライド可能に支持部材に取り付けられている。これにより、ミラーの自重により撓んだ箇所に、ミラーを持ち上げるミラー押し上げ部材を配置することにより、ミラーの重力による撓みの調整は任意に行うことができる。

図１７は、一従来例による背面投写型画像表示装置１０１を側面から見た内部構成図である。同図において、筐体１０２内の下部に配置された光学ユニット１０３は、上向きに出力画像を出射する。出射された出力画像は筐体１０２内の上部に配置された平面ミラー１０４により光路が変更され、筐体１０２の前面に配設されたスクリーン１０５上に投写される。光学ユニット１０３を載置する位置調整機構１０６は、スクリーン１０５上に投写される画像の、スクリーン１０５に対する相対位置を調整できるように構成されている。

背面投写型画像表示装置１０１のスクリーン１０５に映る長方形状の画像の各辺には、糸巻き状の画像歪み（ピン歪み）が発生し、特に、下辺のピン歪みが目立って発生している。このように、スクリーン１０５における画像の下辺のピン歪みが大きいのは、筐体１０２を薄型化するために、斜め投写型光学系を用いているためである。斜め投写型光学系を用いる場合は、平面ミラー１０４の背面側で光路変更される光線Ｌ₁ は、平面ミラー１０４の前面側で光路変更される光線Ｌ₂ に比べて光路の距離が長く、また、スクリーン１０５への入射角度θが大きい。このため、スクリーン１０５の下部では、平面ミラー１０４のずれによる入射角度のふれの影響が大きい。

図１３は、スクリーン上の画像５１における平面ミラーの自重によるピン歪み５２を示し、図１４は、平面ミラーの自重によって発生する撓みδを示す。自重による平面ミラーの撓みδにより、長方形状の画像５１において、その下辺にピン歪み５２が発生している。平面ミラー自身の背面側の撓みδによる影響が大きいため、スクリーンにおける画像５１の下辺のピン歪み５２が他の辺に比べて大きくなる。すなわち、図１３のピン歪み５２は、平面ミラーの自重による下側の撓みによって発生するものである。

従来は、画像のピン歪みを解消するために平面ミラーの曲げ剛性を高くする必要性から、厚みの大きい平面ミラーを使用したり、背面にフレーム等を接着していた。しかし、完全に平面ミラーの撓みがとれないため、画像の下側にピン歪みが発生し不自然な画像になっていた。

上記構成のミラー装置において、特許文献１に開示されたように、ミラーの弾性力を利用して、ミラーを凹面または凸面に変形させ、スクリーンに投影する画像を修正するものがある。しかし、画像を修正する場所が固定されているために、図１３に示すようなピン歪みの場合には、修正する位置と修正すべき位置が離れており、完全に平面ミラーの撓みがとれない。そのため、画像の下辺にピン歪みが発生し不自然な画像になっていた。

図１５は、平面ミラーの変形によってスクリーン上の画像５３に発生するピン歪み５４を示す。図１６に示すように、平面ミラーの変形による撓みΔにより、長方形状の画像５３において、その下辺にピン歪み５４が発生している。平面ミラー自身の背面側の撓みΔによる影響が大きいため、スクリーンにおける画像５３の下辺のピン歪み５４が他の辺に比べて大きくなる。このピン歪み５４は、平面ミラーの変形による上側の撓みによって発生するものである。

以上説明したように、平面ミラーの撓みには自重によるものと変形によるものとの２通りある。そして、特許文献２に開示されたように、画像を修正する場所を移動して、図１４に示すような、平面ミラーが下側に反っている場合のピン歪みを修正するものがある。しかし、図１５に示すピン歪みの場合には、図１６に示すように平面ミラーが上側に反っているため、平面ミラーの撓みがとれない。
特開２００１−０４２２８１号公報 特開２００６−１５４４２４号公報

本発明は、背面投写型画像表示装置において、曲げ剛性の高い平面ミラーを用いることなく、自重や変形による平面ミラーの反りに起因する画像のピン歪を抑制することのできるミラー支持機構を提供することを目的とするものである。

本発明のミラー支持機構は、背面投写型画像表示装置の光学ユニットから出力される画像を光路変更し、スクリーンに投写するための平面ミラーを支持するミラー支持機構において、前記スクリーンの下部に反射光を投影させる側における前記平面ミラーの一辺を、前記平面ミラーの上下両面から鉛直方向に支持するための一対の支持部を有する可動支持部材と、前記可動支持部材を上下動させる位置調整手段と、を有することを特徴とする。

スクリーンに画像を投影させる平面ミラーを支持するミラー支持機構において、スクリーンの下部に反射光を投影させる側の一辺である、平面ミラーの後端部を上下両面側から支持し、上下動させることで、画像のピン歪を修正する。

平面ミラーの自重によって発生する撓み以外にも、平面ミラーの変形によって画像修正する場合に発生する撓み、すなわち、上側に反っている撓みも調整可能となる。

また、可動支持部材をスライドさせることにより、平面ミラーの自重および変形に起因する撓みを最適位置で調整することができる。このため、調整部品が最少ですみ、装置の軽量化、低コスト化が図れる。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１ないし図６は第１の実施形態を示す。

図１に示すように、背面投写型画像表示装置１は、筐体２の下部に配設された光学ユニット３と、筐体２の上部に配設された平面ミラー４と、筐体２の前面部に配設されたスクリーン５と、を有し、光学ユニット３は画像位置調整機構６に載置される。

光学ユニット３から出力される画像を光路変更する平面ミラー４の前端部とスクリーン５の上部は支持体７によって筐体２に固定される。スクリーン５の下部に反射光を投影させる平面ミラー４の背面側の一辺である後端部は、自重や変形等による撓みを調整可能にするミラー支持機構１０を介して、筐体２に取り付けられている。平面ミラー４の撓み調整は、筐体２の背面に形成された開口部８から行う。

図２および図３に示すように、ミラー支持機構１０は、筐体２に固定された平面ミラー取付け部材１１と、平面ミラー４の自重および変形による撓みを調整するための平面ミラー支持部材（可動支持部材）１２と、を有する。さらに、平面ミラー支持部材１２を上下動させる位置調整手段である位置調整ねじ１３および六角ナット１４〜１８と、を備えている。位置調整ねじ１３、平面ミラー支持部材１２および六角ナット１４〜１８は、筐体２の背面側に複数組並んでおり、各平面ミラー支持部材１２は、平面ミラー４の後端部を上下両面から鉛直方向に支持する一対の支持部１２ａを有する。

コの字状の板金である平面ミラー取付け部材１１は、平面ミラー支持部材１２を直線移動させるねじ送り機構である位置調整ねじ１３を挿入させるねじ穴１１ａを有する。平面ミラー４の撓み調整のための位置調整ねじ１３は、平面ミラー４を支持する平面ミラー支持部材１２の穴１２ｂを貫通し、図４ないし図６に示すような平面ミラー支持部材１２の上下方向の移動を六角ナット１５〜１８で制限している。

図４ないし図６では、平面ミラー支持部材１２と六角ナット１７との間には、隙間がないように見えるが、実際には僅かな隙間があり、位置調整ねじ１３を回転した場合に、平面ミラー支持部材１２は回転せずに、上下に移動させることができる。

そして、位置調整ねじ１３には、平面ミラー４の撓みを調整した位置を固定する六角ナット１４が取り付けられている。

このように、位置調整ねじ１３は平面ミラー取付け部材１１に取り付けられており、平面ミラー支持部材１２の位置を上下することで、図１３ないし図１６に示した平面ミラー４の自重および変形による撓みを調整する。

図４ないし図６に基づいて、平面ミラー４の背面側の一辺（後端部）を上下させるミラー支持機構１０の動作を説明する。

図４は、ミラー支持機構１０の無動作状態を示し、図５は、平面ミラー４を持ち上げた状態を示す。図４において、位置調整ねじ１３を矢印Ａ方向にねじ込むことにより、位置調整ねじ１３に固定された六角ナット１６が、平面ミラー支持部材１２を持ち上げることで、平面ミラー４の後端部を持ち上げることができる。

図６は、平面ミラー４を押し下げた状態を示す。位置調整ねじ１３を、図４における矢印Ａ方向と反対方向に引き込むことにより、位置調整ねじ１３に固定された六角ナット１７が、平面ミラー支持部材１２を押し下げることで、平面ミラー４の後端部を押し下げることができる。

次に、図１３ないし図１６に基づいて、スクリーン５上のピン歪を調整する方法について説明する。平面ミラー支持部材１２を上下動させる位置調整ねじ１３を調整する際には、スクリーン上の画像５１、５３を見ながら、ピン歪５２、５４が最小になるように位置調整ねじ１３を調整する。

図１３は、図１４に示すように平面ミラー４が自重によって撓んだ場合のスクリーン上に投写された画像５１を示す。図１４において、平面ミラー４の後端部が、中心に対して、それぞれ、ａ’、ｂ’の位置で重力により下側に撓んでいる。それにより、スクリーン５における画像５１の下辺のピン歪５２は、画面中心からａ、ｂの位置が最大で、図１３に示すようになる。

このピン歪５２を調整するには、最初に、それぞれ、ａ’、ｂ’の位置に近い平面ミラー支持部材１２の位置調整ねじ１３をねじ込むことで、平面ミラー支持部材１２を持ち上げる。これによって、図５に示すように平面ミラー４の後端部を持ち上げる。なお、ａとａ’、ｂとｂ’との相対関係はほぼ相似の関係にある。次に、スクリーン上の画像５１を見ながら、ピン歪５２が最小になるように位置調整ねじ１３を調整する。ピン歪調整が終了したら、六角ナット１４を締めて、位置調整ねじ１３を固定する。

図１５は、図１６に示すように平面ミラー４が変形によって上側に撓んだ場合のスクリーン上に投写された画像５３を示す。図１６において、平面ミラー４の後端部における中心位置が変形により撓んでいる。それにより、スクリーン５における画像５３の下辺のピン歪５４は、画面中心の位置が最大で、図１５に示すようになる。

このピン歪５４を調整するには、最初に、中心位置に近い平面ミラー支持部材１２の位置調整ねじ１３を緩めることで、平面ミラー支持部材１２を押し下げる。これによって、図６に示すように平面ミラー４の後端部を押し下げる。次に、スクリーン上の画像５３を見ながら、ピン歪５４が最小になるように位置調整ねじ１３を調整する。ピン歪調整が終了したら、六角ナット１４を締めて、位置調整ねじ１３を固定する。

図７ないし図１２は第２の実施形態を示す。

図７に示すように、背面投写型画像表示装置１は、筐体２の下部に配設された光学ユニット３と、筐体２の上部に配設された平面ミラー４と、筐体２の前面部に配設されたスクリーン５と、を有し、光学ユニット３は画像位置調整機構６に載置される。

平面ミラー４の前端部とスクリーン５の上部は支持体７によって筐体２に固定される。平面ミラー４の後端部は、自重や変形等による撓みを調整可能にするミラー支持機構２０を介して、筐体２に取り付けられている。平面ミラー４の撓み調整は、筐体２の背面に形成された開口部８から行う。

次に、ミラー支持機構２０について説明する。

図８および図９に示すように、ミラー支持機構２０は、スライド支持部材２１に対してスライド可能に取り付けられた複数のミラー上下部材（可動支持部材）２２と、平面ミラー取付け部材２３と、を有する。また、各ミラー上下部材２２の上下位置を調整する位置調整手段である位置調整ねじ２４、板ナット２５および六角ナット２６を備え、コの字の板金である平面ミラー取付け部材２３を介して、ミラー支持機構２０が筐体２に取り付けられている。

ミラー上下部材２２を支持するスライド支持部材２１は、ミラー上下部材２２を平面ミラー４の背面側の一辺である後端部に沿ってスライドさせるための溝２１ａおよび穴２１ｂを備える。さらに、板ナット２５を挿入させる穴２１ｃ、平面ミラー取付け部材２３とスライド支持部材２１とを固定するねじ２７、２８をねじ込むための穴２１ｄ、２１ｅを有する。平面ミラー４を上下動させるミラー上下部材２２は、スライド支持部材２１の溝２１ａに挿入してスライドさせるためのスライド部材２２ａと、スライド支持部材２１に当接される弾性部材２２ｂ、２２ｄと、を有する。さらに、位置調整ねじ２４を挿入する穴２２ｃが形成され、一対の支持部である突部２２ｅ、２２ｆを備える。

図１０ないし図１２に基づいて、平面ミラー４の後端部を上下させるミラー支持機構２０の動作について説明する。

図１０は、ミラー支持機構２０における無動作状態を示す。無動作状態においては、平面ミラー４はミラー上下部材２２の一方の突部（支持部）２２ｅに置かれている。ミラー上下部材２２は、平面ミラー４に接するように、位置調整ねじ２４で調整して、板ナット２５および六角ナット２６で固定されている。平面ミラー４を上下動させるミラー上下部材２２がガタつかないように、板ばね等の弾性部材２２ｂ、２２ｄでミラー上下部材２２を位置調整ねじ２４の頭に押し付けている。

次に、平面ミラー４を持ち上げる動作について述べる。図１１は、平面ミラー４を持ち上げた状態を示す。スライド支持部材２１とミラー上下部材２２のスライド部材２２ａとが当接しているところの溝２１ａにおけるＰ点を中心として、位置調整ねじ２４を図１０の矢印Ｂ方向にねじ込むことによって、ミラー上下部材２２を時計回りに回転させる。このようにして、ミラー上下部材２２の突部２２ｅで平面ミラー４を持ち上げる。

図１２は、平面ミラー４を押し下げた状態を示す。スライド支持部材２１とミラー上下部材２２のスライド部材２２ａとが当接しているところの溝２１ａにおけるＰ点を中心として、位置調整ねじ２４を図１０の矢印Ｂ方向と反対方向にねじ込むことによって、ミラー上下部材２２を反時計回りに回転させる。このようにして、ミラー上下部材２２の突部（支持部）２２ｆで平面ミラー４を押し下げる。

次に、図１３ないし図１６に基づいて、スクリーン上に投写されたピン歪みを調整する方法について説明する。

図１３は、図１４に示すように平面ミラー４が自重によって下側に撓んだ場合のスクリーン上に投写された画像５１を示す。図１４において、平面ミラー４の後端部が中心に対して、それぞれ、ａ’、ｂ’の位置で重力により撓んでいる。それにより、スクリーン５における画像５１の下辺のピン歪５２は、画面中心からａ、ｂの位置が最大で、図１３に示すようになる。

このピン歪５２を調整するには、ミラー支持機構２０の２つのミラー上下部材２２を平面ミラー４の中心に対して、それぞれ、ａ’、ｂ’の位置に配置させる。なお、ａとａ’、ｂとｂ’との相対関係はほぼ相似の関係にある。次に、平面ミラー４の後端部の撓みδを調整するために、各位置調整ねじ２４をねじ込むことで、ミラー上下部材２２を時計回りに回動させる。これによって、図１１に示すように平面ミラー４の後端部を持ち上げ、画像５１のピン歪５２を調整する。スクリーン上の画像５１を見ながら、ピン歪５２が最小になるように各位置調整ねじ２４を調整する。ピン歪調整が終了したら、六角ナット２６を締めて、ミラー上下部材２２を固定する。

図１５は、図１６に示すように平面ミラー４が変形によって上側に撓んだ場合のスクリーン上に投写された画像５３を示す。図１６において、平面ミラー４の後端部における中心位置が変形により撓んでいる。それにより、スクリーン５における画像５３の下辺のピン歪５４は、画面中心の位置が最大で、図１５に示すようになる。

このピン歪５４を調整するには、ミラー上下部材２２を平面ミラー４の中心位置に配置させる。次に、位置調整ねじ２４を緩めることで、平面ミラー４の後端部を押圧するミラー上下部材２２を反時計回りに回転させることにより、図１２に示すように平面ミラー４の後端部を押し下げ、画像５３のピン歪５４を調整する。スクリーン上の画像５３を見ながら、ピン歪５４が最小になるように位置調整ねじ２４を調整する。ピン歪調整が終了したら、六角ナット２６を締めて、ミラー上下部材２２を固定する。

ミラー支持機構２０の各ミラー上下部材２２は取り外し可能なので、ピン歪みの調整箇所の数により増減可能である。

第１の実施形態を示す全体図である。 第１の実施形態のミラー支持機構を示す斜視図である。 図２の装置を分解して示す分解斜視図である。 ミラー支持機構の無動作状態を示す断面図である。 ミラー支持機構が平面ミラーを持ち上げた状態を示す断面図である。 ミラー支持機構が平面ミラーを押し下げた状態を示す断面図である。 第２の実施形態を示す全体図である。 第２の実施形態のミラー支持機構を示す斜視図である。 図８の装置を分解して示す分解斜視図である。 ミラー支持機構の無動作状態を示す断面図である。 ミラー支持機構が平面ミラーを持ち上げた状態を示す断面図である。 ミラー支持機構が平面ミラーを押し下げた状態を示す断面図である。 スクリーンに投写した画像のピン歪を説明する図である。 平面ミラーの自重によって発生する撓みを説明する図である。 スクリーンに投写した画像のピン歪を説明する図である。 平面ミラーの変形によって発生する撓みを説明する図である。 一従来例を示す図である。

符号の説明

２ 筐体
３ 光学ユニット
４ 平面ミラー
５ スクリーン
１０、２０ ミラー支持機構
１２ 平面ミラー支持部材
１２ａ 支持部
１３、２４ 位置調整ねじ
２２ ミラー上下部材
２２ｅ、２２ｆ 突部

Claims (5)

1. 背面投写型画像表示装置の光学ユニットから出力される画像を光路変更し、スクリーンに投写するための平面ミラーを支持するミラー支持機構において、前記スクリーンの下部に反射光を投影させる側における前記平面ミラーの一辺を、前記平面ミラーの上下両面から鉛直方向に支持するための一対の支持部を有する可動支持部材と、前記可動支持部材を上下動させる位置調整手段と、を有することを特徴とするミラー支持機構。
2. 前記位置調整手段は、前記可動支持部材を鉛直方向に直線移動させる機構を有することを特徴とする請求項１記載のミラー支持機構。
3. 前記位置調整手段は、前記可動支持部材を回動させる機構を有することを特徴とする請求項１記載のミラー支持機構。
4. 前記位置調整手段は、ねじ送り機構により、前記可動支持部材を上下動させることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のミラー支持機構。
5. 前記可動支持部材を前記平面ミラーの前記一辺に沿ってスライドさせるためのスライド機構を有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のミラー支持機構。

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