JP2010160232A - 投写型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示素子と投写光学系が精度よく取り付けられ得る投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタは、映像信号に基づいて光源からの光を変調する表示素子121aと、表示素子121aによって変調された光を被投写面に拡大投写するための屈折光学系130と、表示素子121aを屈折光学系130の光軸L1を横切る方向に変位させるシフト機構(固定部材520と530変位機構とで構成される)を備えている。屈折光学系130とシフト機構が共通のベース部材510に装着されている。
【選択図】図6
【解決手段】プロジェクタは、映像信号に基づいて光源からの光を変調する表示素子121aと、表示素子121aによって変調された光を被投写面に拡大投写するための屈折光学系130と、表示素子121aを屈折光学系130の光軸L1を横切る方向に変位させるシフト機構(固定部材520と530変位機構とで構成される)を備えている。屈折光学系130とシフト機構が共通のベース部材510に装着されている。
【選択図】図6
Description
本発明は、表示素子上の画像を被投写面上に拡大投写する投写型映像表示装置に関し、特に、投写光を斜め方向から被投写面上に投写するタイプの投写型映像表示装置に用いて好適なものである。
現在、表示素子(液晶パネル等)上の画像を被投写面(スクリーン等)上に拡大投写する投写型表示装置(以下、「プロジェクタ」という)が商品化され広く普及している。この種のプロジェクタでは、投写距離を短くするために、種々の手法が提案されている。
ここで、「投写距離」とは、プロジェクタの投写口または投写光学系の最後の光学部品から被投写面を含む平面までの距離のことである。投写距離が短いと、たとえば、投写光が障害物に遮られ難くなり、プロジェクタの使い勝手ないしユーザの利便性を高めることができる。
投写距離を短くするための手法の一つとして、投写光学系の広角化とともに、投写光の進行方向を投写光学系の光軸に対して傾斜させる、斜め投写の構成をとるプロジェクタが提案されている。
たとえば、以下の特許文献1では、投写光学系として大画角の広角レンズが用いられ、表示素子とスクリーンを投写光学系の光軸に対して互いに相反する方向にシフトさせることにより、投写距離の短縮化が実現されている。
また、以下の特許文献2では、投写光学系として屈折光学系と反射光学系が用いられ、表示素子上の画像を屈折光学系と反射光学系の間に中間像として結像させ、この中間像を反射光学系(曲面ミラー)によって斜め方向からスクリーンに拡大投写することにより、投写距離の短縮化が実現されている。
これら斜め投写の構成を備えるプロジェクタでは、適宜、投写距離を変化させることにより、投写画像のサイズ(以下、「投写サイズ」という)を調整することができる。たとえば、プロジェクタ本体をスクリーンに近づけて投写距離を短くすることにより、投写サイズを小さくすることができ、また、プロジェクタ本体をスクリーンから遠ざけて投写距離を長くすることにより、投写サイズを大きくすることができる。
しかし、上記のように投写光が広角かつ斜め方向からスクリーンに投写される構成では、このように投写距離を変化させると、それに伴って、投写画像の位置が被投写面上において上下に大きくずれてしまう。このため、たとえば使用の途中で投写サイズを変更するような場合には、投写距離を変化させるに伴って、投写画像の位置調整を速やかに行う必要がある。
特許文献3には、投写画像の位置を調整するために、表示素子を投写光学系の光軸に対して垂直方向に移動させるシフト機構を備えた構成が開示されている。特許文献3のシフト機構を用いれば、投写画像の位置調整を行うのにプロジェクタ自身を動かす必要がなく、投写画像の位置調整を簡便に行うことができる。
特開平05−100312号公報
特開2006−235516号公報
特開2008−185709号公報
プロジェクタでは、表示素子の有効表示面を投写光学系の物面に正確に位置づける必要がある。有効表示面が物面からずれると、投写画像にボケが生じる。特に、上述の斜め投写をとるプロジェクタでは、有効表示面が物面から僅かにずれただけで投写画像にボケが生じる。よって、斜め投写をとるプロジェクタでは、投写光学系と表示素子(有効表示面)との間の距離を厳格に調節する必要がある。
物面に対する有効表示面のずれは、図14(b)に示すように、物面に対して有効表示面が傾くことによっても生じる。物面に対して有効表示面が傾くと、傾き方向における有効表示面の端部と物面との間のずれ量が大きくなる。この場合、投写画像には、ずれの大きい端部に対応する領域において画像のボケが目立つようになる。
さらに、このように有効表示面が傾いた状態で、上記のように表示素子をシフトさせると、図14(c)に示すように、有効表示領域の端部と物面との間のずれがさらに大きくなる。この場合、投写画像上におけるボケがさらに顕著となってしまう。
このため、上記のように表示素子をシフトさせる構成では、表示素子がシフトされても表示素子と投写光学系との間の位置関係が適正に維持されなければならず、よって、プロジェクタ内に表示素子と投写光学系を装着する際には、精度の高い取り付け方法が求められる。
本発明は、これらの課題を解消するためになされたものであり、表示素子と投写光学系が精度よく取り付けられ得る投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
本発明の投写型映像表示装置は、映像信号に基づいて光源からの光を変調する表示素子と、前記表示素子によって変調された光を被投写面に拡大投写する投写光学系と、前記表示素子を前記投写光学系の光軸を横切る方向に変位させるシフト機構とを備え、前記投写光学系と前記シフト機構が共通のベース部材に装着されていることを特徴とする。
ここで、前記シフト機構は、たとえば、前記表示素子が固定される固定部と、前記固定部と前記ベース部材との間に介在するとともに前記固定部を前記投写光学系の光軸を横切る方向に案内するガイド部と、を有する構成とされ得る。
本発明の投写型映像表示装置によれば、シフト機構と投写光学系との間に介在される部材を少なくできるため、表示素子と投写光学系との間の取り付け誤差を抑制でき、表示素子と投写光学系を精度よく取り付けることが可能となる。
なお、前記ベース部材は、前記光軸に垂直となるように配された壁状の支持部を備える構成とされ得る。この場合、前記支持部の第1の側面に前記ガイド部を介して前記固定部が変位可能に装着され、前記支持部の前記第1の側面と反対側の第2の側面に前記投写光学系が固定される。
このような構成とすれば、シフト機構と投写光学系が支持部を両面から挟むようして共通の支持部に取り付けられるため、万一、支持部が傾いたとしても、表示素子と投写光学系の位置関係が適正に保たれる。したがって、表示素子と屈折光学系の間の距離を適正に維持することができる。
また、前記固定部は、前記第1の側面に平行な板部と、当該板部から前記第1の側面とは反対方向に突出形成されるとともに前記表示素子が載置される載置部とを備える構成とされ得る。
この場合、前記載置部の変形を抑制する第1の補強リブが形成されるようにすれば、載置部の変形によって表示素子と投写光学系の位置関係にずれが生じるのを防止することができる。また、前記固定部の変位方向に沿う第2の補強リブが前記板部に形成されるようにすれば、板部の変形によって表示素子と投写光学系の位置関係にずれが生じるのを防止することができる。
以上のとおり本発明によれば、表示素子と投写光学系が精度よく取り付けられ得る投写型映像表示装置を提供することができる。
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。図示のように、プロジェクタは、筐体110と、光学エンジン120と、屈折光学系130と、反射ミラー140と、カバー150とを備えている。
図1は、第1の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。図示のように、プロジェクタは、筐体110と、光学エンジン120と、屈折光学系130と、反射ミラー140と、カバー150とを備えている。
筐体110には、光学エンジン120が収容されており、この光学エンジン120において、映像信号に応じて変調された光(以下、「映像光」という)が生成される。光学エンジン120には、複数のレンズを有する屈折光学系130が装着されており、光学エンジン120から出射された映像光は、屈折光学系130に入射される。
ここで、光学エンジン120は、表示素子121aからなる表示素子ユニット121を含む。表示素子ユニット121は、表示素子121aの有効表示面の中心Pが、屈折光学系130の光軸L1から上方にずれた状態となるように、光学エンジン120内に配されている。また、表示素子ユニット121は、シフトモジュール500によって、上下方向(光軸L1と垂直な方向)に変位可能に保持されている。
屈折光学系130の前方には、反射ミラー140が配されている。反射ミラー140は、非球面形状または自由曲面形状の凹面状反射面を有し、屈折光学系130の光軸L1に対して下方(投写口151と反対側)に有効反射領域を有している。屈折光学系130から出射された映像光は、反射ミラー140によって反射される。
屈折光学系130と反射ミラー140は、カバー150によって覆われている。カバー150には、反射ミラー140にて反射された映像光が通過する投写口151が形成されている。
反射ミラー140によって反射された映像光は、投写口151の近傍位置で最も収束し、その後に拡大されて、スクリーンに投写される。
図2は、光学エンジン120の構成を示す図である。同図は光学エンジン120を上方から見たときの内部透視図である。
同図に示すように、光学エンジン120は、光源122と、導光光学系123と、前記表示素子121aとして3つの透過型の液晶パネル124、125、126と、ダイクロイックプリズム127とを備えている。液晶パネル124、125、126の入射側と出射側には図示しない偏光板が配されている。液晶パネル124、125、126およびダイクロイックプリズム127がユニット化されることにより、上記表示素子ユニット121が構成される。なお、これら光学部品は、ハウジング128内に配されている。
光源122から出射された白色光は、導光光学系123によって赤色波長帯の光(以下、「R光」という)と、緑色波長帯の光(以下、「G光」という)と、青色波長帯の光(以下、「B光」という)に分離され、液晶パネル124、125、126に照射される。これら液晶パネル124、125、126によって変調されたR光、G光、B光は、ダイクロイックプリズム127によって色合成され、映像光として出射される。
前述したように、表示素子ユニット121は、シフトモジュール500によって保持されている。
図3は、シフトモジュール500の構成を示す図である。同図(a)は、シフトモジュール500の斜視図であり、同図(b)は、リニアガイド540の構成を説明するための同図(a)のA−A´断面図である。
シフトモジュール500は、ベース部材510と、固定部材520と、変位機構部530と、リニアガイド540とを備えている。固定部材520、変位機構部530およびリニアガイド540は、表示素子121aをシフトさせるシフト機構を構成する。ベース部材510には、屈折光学系130とシフト機構とが共に取り付けられる(図6参照)。
ベース部材510は、台座部511と、台座部511に対して垂直に(上方に)延びる支持板512とを備えている。
台座部511には、後端部の左右に取付孔511a(右側のみ図示)が設けられている。ベース部材510は、これら取付孔511aを用いて、ハウジング128の所定位置にネジ止め固定される。
支持板512の後面側には、左右のリニアガイド540(右側のみ図示)を介して固定部材520が取り付けられている。
リニアガイド540は、図3(b)に示すように、上下方向に延びるレール部541と、レール部541に係合され、レール部541上を上下方向に移動可能なステージ部542とを備えている。レール部541の両側面には、ボールベアリング543が上下方向に所定間隔で複数個配されており、これにより、ステージ部542がレール部541上を円滑に移動できる。支持板512にはレール部541が固定され、固定部材520にはステージ部542が固定される。
このように、左右2つのリニアガイド540によって、固定部材520が上下方向に変位可能となるよう支持板512に支持されている。
図4は、固定部材520の構成を示す図である。同図(a)は、本実施形態の固定部材520の構成を示し、同図(b)は、固定部材520の変形例を示す。
図4(a)に示すように、固定部材520は、支持板512に沿うように配された平板部521を備えている。平板部521には、表示素子ユニット121からの映像光が通る開口521aが形成されている。また、平板部521には、載置部522が一体形成されている。この載置部522には、表示素子ユニット121が搭載される(図3(a)参照)。この載置部522の載置面は、平板部521および支持板512と垂直になっている。
載置部522の裏面には、その根元部分に受け部522aが平板部521につながるように一体形成されており、これによって、載置部522の根元の強度が高められている。また、載置部522の裏面には、その先端部に表示素子ユニット121をネジ止め固定するための取付ボス522bが形成されており、さらに、受け部522aと取付ボス522aとをつなぐように補強リブ522cが形成されている。さらに、補強リブ522cの両側にも、受け部につながる2つの補強リブ522dが形成されている。これら補強リブ522c、522dは、いずれも、平板部521から載置部522が突出する方向に沿うように形成されている。
このように、載置部522は、受け部522a、取付ボス522b、補強リブ522c、522dによって補強されている。このため、表示素子ユニット121の重みによって載置部522の先端部が下がるような変形が防止される。また、表示素子ユニット121は照射される光によって高発熱する。このため、載置部522は高温になりやすいが、上記補強によって載置部522の熱変形を抑制することもできる。
なお、図4(b)に示すように、平板部521に、上下方向に沿うような補強リブ522eを形成するようにしても良い。このようにすれば、表示素子ユニット121の重みや発熱により、平板部521の上部が前後に傾くような変形が抑制される。なお、この変形例では、平板部521の左右両端部に2本ずつ補強リブ522eが形成されている。
図3に戻り、固定部材520は、変位機構部530によって、上下方向、即ち、屈折光学系130の光軸L1に垂直な方向にシフトされる。
変位機構部530は、シャフト531と、偏心カム532と、変位部材533と、ノブ534と、2つの軸受部535、536によって構成されている。
シャフト531には、偏心カム532が2つのネジ532aによって固定されている。シャフト531は、偏心カム532を挟んで両側を軸受部535、536により回転自在に支持されている。軸受部535、536は、支持部512の上端部に、それぞれ2本のネジ535a、536aによって固定されている。
偏心カム532は、変位部材533のカム孔533aに挿入されている。偏心カム532は、表示素子ユニット121の所望の変位量が得られるような形状に形成されている。変位部材533は、平板部521の上端部に2本のネジ533bによって固定されている。
なお、軸受部535、536は、支持板512と一体形成することもできる。また、変位部材533は、平板部512と一体形成することもできる。
シャフト531の一端には、ノブ534が取り付けられている。ノブ534は、筺体110(図1参照)の外側面に露出しており、ユーザがノブ534を回動操作できるようになされている。
図5は、シフト機構によるシフト動作について説明するための図である。
たとえば、同図(b)に示す中間位置にある状態から、ユーザによってノブ534が時計方向(実線矢印方向)に回動されると、同図(c)に示すように、偏心カム532の幅広部分532b(同図(d)参照)が上方に移動し、これによって変位部材533が上方に変位することで、平板部521(固定部材520)が上方に変位する。これにより、載置部522に載置されている表示素子ユニット121が上方にシフトする。
一方、中間位置にある状態から、ユーザによってノブ534が反時計方向(破線矢印方向)に回動されると、同図(a)に示すように、偏心カム532の幅広部分532bが下方に移動し、これによって変位部材533が上方に変位することで、平板部521(固定部材520)が下方に変位する。これにより、載置部522に載置されている表示素子ユニット121が下方にシフトする。
ノブ534は、筺体110側の面が筺体110の側面と接触しており、この接触により生じる摩擦によって、固定部材520、即ち表示素子ユニット121は任意の位置に停止される。しかし、この状態では、表示素子ユニット121が衝撃等により動いてしまう惧れがある。
そこで、変位機構部530には、ノブ534が回動しないように固定するロック装置(図示せず)が設けられている。ユーザは、表示素子ユニット121を所望の位置までシフトさせると、ロック装置によりノブ534をロックする。これにより、表示素子ユニット121を任意の位置で固定することができる。ロック装置は、ノブ534以外、たとえばシャフト531や固定板520を固定する構成とすることもできる。また、シャフト531をノブ534の手動操作により回動させるのではなく、モータ等により電気的に駆動することもできる。
なお、各液晶パネル124、125、126に照射されるR光、G光、B光のスポットサイズは、表示素子ユニット121が上下に変位しても、パネル全体に光が照射されるよう、液晶パネルの有効表示面よりも広いサイズとされている。
さて、屈折光学系130は、支持板512の前面側に取り付けられる。
図6は、ベース部材510への屈折光学系130の取付構造を示す図である。同図(a)は、ベース部材510にシフト機構と屈折光学系130とを取り付けた状態を示す側面図である。また、同図(b)は、屈折光学系130を取り付けるため支持板512の構造を示す正面図であり、同図(c)は、支持板512に屈折光学系130が取り付けられた状態を示す断面図である。
同図(b)に示すように、支持板512には、屈折光学系130がはめ込まれる開口512aが形成されており、この開口512aの周囲に4つのネジ孔512bが形成されている。同図(c)に示すように、フランジ部131が支持板512の前面に当接するまで屈折光学系130の先端部130aが開口512aにはめ込まれる。こうして、屈折光学系130は、フランジ部131がネジ601によって止められることにより、支持板512に固定される。
このとき、同図(a)に示すように、屈折光学系130の光軸L1は、支持板512と垂直なるため、光軸L1と表示素子121aの有効表示面の中心Pを通る法線とが平行な状態となる。このように、固定部材520と屈折光学系130とが同じ支持板512に取り付けられているため、万一、支持板512が垂直な状態から傾いたとしても、屈折光学系130の光軸L1と表示素子121aの有効表示面の中心Pを通る法線とが平行な状態に維持される。即ち、表示素子121aと屈折光学系130の位置関係が精度よく保たれる。
図7は、投写画像の位置調整の動作について説明するための図である。同図(a)は、スクリーンに投写するために、プロジェクタが据置き設置された状態を示し、同図(b)は、床面(机上)に投写するために、プロジェクタが縦向きに設置された状態を示す。
同図(a)において、たとえば、表示素子ユニット121が上方位置、即ち、光軸L1から離れた位置にあり、投写された画像Aがスクリーンから上にはみ出してしまうよう場合、ユーザはノブ534を回動操作して、表示素子ユニット121を下方にシフトさせる。
これにより、表示素子ユニット121は光軸L1に近づくため、屈折光学系130から出た映像光の上端と下端の主光線位置(以下、「上端と下端の主光線位置」を「光線位置」と略す)は、図中に破線で示す光線位置から実線で示す光線位置に変わる。すなわち、屈折光学系130からの映像光の光線位置が光軸L1に近くなり、これによって、反射ミラー140への映像光の入射位置が上方にずれるので、反射ミラー140で反射されてスクリーンに向かう映像光の光線位置が低くなる。この結果、スクリーンへ投写された画像の位置が下がり、スクリーン上に画像Bが適正に投写される。
同様に、同図(b)のようにプロジェクタが縦置きに設置された場合も、表示素子ユニット121をシフトさせることによって、プロジェクタに対する投写画像の前後の位置を調整することができる。
このように、本実施形態では、表示素子ユニット121をシフトさせる操作を行うだけで、容易に投写画像の位置調整を行うことができる。
さて、本実施形態のように斜め投写をとるプロジェクタでは、屈折光学系130と表示素子121a(有効表示面)との間の距離を厳格に調節する必要がある。有効表示面が屈折光学系130と反射ミラー140からなる投写光学系の物面から僅かにずれただけで投写画像にボケが生じる。このようなことが起こらないよう、表示素子121aの有効表示面を投写光学系の物面に正確に位置づける必要がある。
また、図14にて説明したように、物面に対する有効表示面のずれは、物面に対して有効表示面が傾くことによっても生じ、有効表示面が傾いた状態で、上記のように表示素子ユニット121をシフトさせると、有効表示領域の端部と物面との間のずれがさらに大きくなる。よって、このような傾きを抑制する必要もある。
本実施形態によれば、表示素子ユニット121のシフト機構(固定部材520)と、屈折光学系130とが共通のベース部材510に取り付けられる構成とされている。このため、シフト機構と屈折光学系130との間に介在する部材は、ベース部材510だけとなるため、シフト機構と屈折光学系130については、ベース部材510との間の取付精度を考慮するだけでよい。
したがって、本実施形態によれば、表示素子121aと屈折光学系130とを精度よく取り付けることができるので、表示素子121aと屈折光学系130の間の距離を適正に維持することができる。よって、物面に対する表示素子の位置ずれにより投写画像にボケなどが生じるのを防止することができる。
また、本実施形態によれば、固定部材520と屈折光学系130とが共に支持板512に取り付けられているため、万一、支持板512が垂直な状態から傾いたとしても、表示素子121aの有効表示面が屈折光学系130の物面から傾かない。したがって、表示素子121aと屈折光学系130との間の距離が一層適正に維持される。
さらに、本実施形態によれば、補強リブ522c、522dにより載置部522の変形が抑制され、また、補強リブ522eにより平板部521の変形が抑制されるので、表示素子121aの有効表示面が屈折光学系130の物面から傾くのを一層防止することができる。
<第2の実施形態>
図8は、第2の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。同図(a)は
プロジェクタの外観を示す斜視図であり、同図(b)は、プロジェクタの内部構造を側方から見た透視図である。
図8は、第2の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。同図(a)は
プロジェクタの外観を示す斜視図であり、同図(b)は、プロジェクタの内部構造を側方から見た透視図である。
本実施形態のプロジェクタは、同図(a)に示すように、立方体に近い外観形状を有している。このプロジェクタは、据え置き状態で、投写口211からその設置面(床面や机上)に映像を投写する。
図示のように、プロジェクタは、筺体210を備えている。筺体210は、その背面から上面に掛けて凸湾曲面形状を有している。
筺体210内には、光学エンジン220、屈折光学系230、曲面ミラー240、ハウジング250が配されている。
光学エンジン220は、上記第1の実施形態の光学エンジン120と同様な構成を有し、表示素子ユニット221を含む。表示素子ユニット221は、シフトモジュール500によって、上下方向(光軸L1と垂直な方向)に変位可能に保持されている。
屈折光学系230は、後部屈折光学系231と、反射ミラー232と、前部屈折光学系233とを備えている。反射ミラー232は、ミラーケース234に収容されており、後部屈折光学系231とミラーケース234と前部屈折光学系233の三者が一体化されている。
後部屈折光学系231には、光学エンジン220で生成された映像光が入射される。後部屈折光学系231は、複数のレンズを備え、これらレンズの光軸L1は、筺体210の底面(X−Y平面)と平行になっている。表示素子ユニット221は、図8(b)に示すように、後部屈折光学系231の光軸L1からZ軸方向(曲面ミラー240側)にシフトして配されており、このため、映像光は、その光束中心が一定距離だけずれるようにして後部屈折光学系231に入射される。
反射ミラー232は、後部屈折光学系231の前方に、キャビネット210の底面(X−Y平面)に対して45度傾いた状態で配置されている。
前部屈折光学系233は、反射ミラー232の上方に配されている。前部屈折光学系233は、複数のレンズを備え、これらレンズの光軸L2は、後部屈折光学系231の光軸L1に対し垂直になっているとともに、反射ミラー232上において、後部屈折光学系231の光軸L1と交わっている。すなわち、屈折光学系230は、これら2つの屈折光学系231、233の間に介挿された反射ミラー232によって、レンズ群の光軸が、表示素子ユニット221の出射面と直交する方向からこれに平行な方向へと変換されている。
後部屈折光学系231に入射した映像光は、後部屈折光学系231、反射ミラー232および前部屈折光学系233を経由し、前部屈折光学系233の上方に配された曲面ミラー240に入射する。
曲面ミラー240は、その反射面が凹面形状とされている。曲面ミラー240は、図8(b)に示すように、前部屈折光学系233の光軸L2から光学エンジン220側にずれた領域に有効反射領域を持つ。
曲面ミラー240に入射した映像光は、曲面ミラー240で反射され、投写口211を通って床面に拡大投写される。このとき、映像光は、投写口211付近で最も収束された後に拡大される。
屈折光学系230および曲面ミラー240は、ハウジング250に組み付けられ、投写光学ユニットとされた後に、シフトモジュール500のベース部材510に取り付けられる。
図9は、投写光学ユニット260のベース部材510への取付構造を示す図である。
同図(a)は、投写光学ユニット260がベース部材510に取り付けられた状態を示す側面図である。また、同図(b)は、投写光学ユニット260の構成を示す側面図であり、同図(c)は、ベース部材510の構成を示す斜視図である。
同図(a)は、投写光学ユニット260がベース部材510に取り付けられた状態を示す側面図である。また、同図(b)は、投写光学ユニット260の構成を示す側面図であり、同図(c)は、ベース部材510の構成を示す斜視図である。
同図(b)に示すように、屈折光学系230は、前部屈折光学系233がハウジング250内部に収容されミラーケース234および後部屈折光学系231が下方に露出するように、ハウジング250に組み付けられている。また、曲面ミラー240は、ハウジング250の上端に組み付けられている。ハウジング250下部の両側面には、ハウジング250をベース部材510に取り付けるためのフランジ部251が形成されている。ハウジング250に屈折光学系230および曲面ミラー240が組み付けられることによって投写光学ユニット260が完成する。
同図(c)に示すように、ベース部材510には、上記第1の実施形態とは異なり、投写光学ユニット260を取り付けるための取付台513が、支持板512の前方であって、台座部511上に一体形成されている。
取付台513は、一対の脚部514、515を備えている。これら脚部514、515の間には、投写光学ユニット260が取り付けられた際に、後部屈折光学系231およびミラーケース234が収容される。
それぞれの脚部514、515の上端には、保持部516、517およびフランジ部518、519が形成されている。保持部516、517は、ハウジング250の底部を収容すべく、フランジ部518、519の高さ位置よりも一段下がった形状を有している。また、フランジ部518、519には、それぞれ、3つのネジ孔518a、519aが形成されている。
なお、開口512aには、後部屈折光学系231の先端部が挿入されるが(図9(a)参照)、後部屈折光学系231は支持板512には固定されないため、上記第1の実施形態と異なり、支持板512にネジ孔512bは形成されない。
同図(a)に示すように、投写光学ユニット260は、取付台513に載せられ、ネジ602によりフランジ部251とフランジ部518、519とが止められることにより、取付台513に固定される。なお、支持板512には、上記第1の実施形態と同様、シフト機構を構成する固定部材520および変位機構部530が取り付けられている。
こうして、本実施形態においても、図8(b)に示すように、表示素子ユニット221をシフトさせることにより、投写画像の位置を調整することができる。たとえば、表示素子ユニット221が上から下にシフトされると、表示素子ユニット221が光軸L1に近づくため、前部屈折光学系233から出た映像光の光線位置は、図中に破線で示す光線位置から実線で示す光線位置に変わる。すなわち、前部屈折光学系233からの映像光の光線位置が光軸L2に近くなり、これによって、曲面ミラー240への映像光の入射位置が前方にずれるので、反射ミラー240で反射されて床面に向かう映像光の光線位置がプロジェクタ側に移動する。この結果、床面に投写された画像の位置がプロジェクタ側に移動する(図の画像Aの状態から画像B状態となる)。
このように、表示素子ユニット221をシフトさせる操作を行うだけで、プロジェクタ本体を移動させることなく、容易に投写画像の位置調整を行うことができる。
以上、説明した通り、本実施形態によれば、表示素子ユニット221のシフト機構(固定部材520)と、投写光学ユニット260とが共通のベース部材510に取り付けられる構成とされている。したがって、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様、表示素子221aと投写光学系ユニット260とを精度よく取り付けることができる。
<第3の実施形態>
図10は、第3の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタの内部構造を示す側方から見た透視図であり、同図(b)は、シフトモジュール500の構成を示す側面図である。
図10は、第3の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタの内部構造を示す側方から見た透視図であり、同図(b)は、シフトモジュール500の構成を示す側面図である。
同図(a)に示すように、プロジェクタは、筐体310と、光学エンジン320と、屈折光学系330と、反射ミラー340とを備えている。
筐体310には、光学エンジン320と屈折光学系330が収容されている。光学エンジン320において、映像信号に応じて変調された映像光が生成され、屈折光学系330に入射される。
光学エンジン320の構成は、第1の実施形態の光学エンジン120と同様である。しかし、表示素子ユニット321は、表示素子121aの有効表示面の中心Pが、屈折光学系130の光軸L1から下方にずれた状態となるように、光学エンジン120内に配されており、この点が光学エンジン120とは異なっている。
屈折光学系330は、複数のレンズからなる。表示素子ユニットからの映像光は、光軸L1より下方にずれた位置から屈折光学系330に入射され、屈折光学系330における光軸L1より上方にずれた位置から斜め上方に向けて出射される。
屈折光学系330から出射された映像光は、筺体310上面の投写口311を通って、筺体310上面に立てられた反射ミラー340に入射される。
反射ミラー340は、非球面形状または自由曲面形状の凸面状反射面を有する。反射ミラー340に入射された映像光は、反射されかつ拡大されて、スクリーン上に投写される。
表示素子ユニット321は、上記第1の実施形態と同様、シフトモジュール500によって、上下方向(光軸L1と垂直な方向)に変位可能に保持されている。
同図(b)に示すように、本実施形態においても、屈折光学系330が、そのフランジ部331がネジ603により固定されることによって、支持板512にシフト機構と共に取り付けられている。
本実施形態では、第1の実施形態と異なり、表示素子321aが光軸L1より下方になるよう、表示素子ユニット321が配されるため、これに合わせて、本実施形態のシフトモジュール500では、同図(b)に示すように、固定部材520における載置部522の高さ位置および屈折光学系330の取付位置(開口512aとネジ孔512bの高さ位置)が調整される。
こうして、本実施形態においても、同図(a)に示すように、表示素子ユニット321をシフトさせることにより、スクリーン上での投写画像の位置を調整することができる。たとえば、表示素子ユニット321が上から下にシフトされると、表示素子ユニット321が光軸L1から遠ざかるため、屈折光学系330から出た映像光の光線位置は、図中に破線で示す光線位置から実線で示す光線位置に変わる。すなわち、屈折光学系330からの映像光の光線位置が光軸L1から遠くなり、これによって、反射ミラー340への映像光の入射位置が上方にずれるので、反射ミラー340で反射されてスクリーンに向かう映像光の光線位置が上方に移動する。この結果、スクリーンに投写された画像の位置が上方に移動する(図の画像Aの状態から画像B状態となる)。
このように、表示素子ユニット321をシフトさせる操作を行うだけで、プロジェクタ本体を移動させることなく、容易に投写画像の位置調整を行うことができる。
以上、説明した通り、本実施形態によれば、表示素子ユニット321のシフト機構(固定部材520)と、屈折光学系330とが共通のベース部材510に取り付けられる構成とされている。したがって、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様、表示素子321aと屈折光学系330とを精度よく取り付けることができる。
<表示素子ユニットの変更例>
図11は、変更例に係る表示素子ユニットの構成を示す図である。上記第1の実施形態では、表示素子ユニット127を液晶パネル124、125、126とダイクロイックプリズム127によって構成するようにしている。しかしながら、図11に示すように、それぞれの液晶パネル124、125、126の前段に配された、導光光学系の一部であるコンデンサレンズ124a、125a、126aを、液晶パネル124、125、126と一体化することにより、表示素子ユニット128を構成するようにしても良い。この場合、液晶パネル124、125、126とダイクロイックプリズム127とともに、コンデンサレンズ124a、125a、126aもシフトすることとなる。
図11は、変更例に係る表示素子ユニットの構成を示す図である。上記第1の実施形態では、表示素子ユニット127を液晶パネル124、125、126とダイクロイックプリズム127によって構成するようにしている。しかしながら、図11に示すように、それぞれの液晶パネル124、125、126の前段に配された、導光光学系の一部であるコンデンサレンズ124a、125a、126aを、液晶パネル124、125、126と一体化することにより、表示素子ユニット128を構成するようにしても良い。この場合、液晶パネル124、125、126とダイクロイックプリズム127とともに、コンデンサレンズ124a、125a、126aもシフトすることとなる。
なお、第2の実施形態および第3の実施形態の表示素子ユニットも、表示素子ユニット128と同様な構成とすることができる。
<光学エンジンの変更例>
上記第1の実施形態では、光学エンジン120に、表示素子として透過型の液晶パネル124、125、126を用いているが、その他、以下、変更例1から4に示すように、反射型の液晶パネルであるLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Micro Mirror Device)を表示素子として用いることもできる。なお、第2の実施形態および第3の実施形態においても同様である。
上記第1の実施形態では、光学エンジン120に、表示素子として透過型の液晶パネル124、125、126を用いているが、その他、以下、変更例1から4に示すように、反射型の液晶パネルであるLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Digital Micro Mirror Device)を表示素子として用いることもできる。なお、第2の実施形態および第3の実施形態においても同様である。
(変更例1)
図12(a)は変更例1に係る光学エンジン700の構成を示す図である。本変更例においては、表示素子としてLCOSを用いている。
図12(a)は変更例1に係る光学エンジン700の構成を示す図である。本変更例においては、表示素子としてLCOSを用いている。
光学エンジン700は、光源701と、導光光学系を構成する2つのミラー702、703および2つのダイクロイックミラー704、705と、導光光学系からの光を変調・合成する表示素子ユニット715とを備えている。
表示素子ユニット706は、3つのPBS(偏光ビームスプリッタ)706、707、708と、3つのLCOS709、710、711と、2つのλ/2板712、713と、ダイクロイックプリズム714とが一体化されたものである。
光源701は、ランプ、フライアイレンズ、PBSアレイおよびコンデンサレンズを備える。光源701から出射される光は、PBSアレイによって、偏光方向が一方向に揃えられている。
光源701から出射された光は、ミラー702により反射され、ダイクロイックミラー704に入射される。ダイクロイックミラー704は、入射された光のうち、R光およびG光を反射させ、B光を透過する。
ダイクロイックミラー704で反射されたR光およびG光は、ミラー703により反射され、ダイクロイックミラー705に入射される。ダイクロイックミラー705は、G光を反射させR光を透過する。
ダイクロイックミラー705を透過したR光は、PBS706に対しS偏光とされており、PBS706で反射されてLCOS709に照射される。LCOS709は、映像信号に基づいてR光を変調して反射する。即ち、LCOSの有効表示面を構成する画素ごとにR光の偏光方向を映像信号に基づいて回転させる。
こうして、変調されたR光が偏光方向に応じてPBS706を透過し、λ/2板712を通ることでさらに偏光方向が回転された後、ダイクロイックプリズム714に入射される。
また、ダイクロイックミラー705で反射されたG光は、PBS707に対しS偏光とされており、PBS707で反射されてLCOS710に照射される。LCOS710は、映像信号に基づいてG光を変調して反射する。
こうして、変調されたG光が偏光方向に応じてPBS707を透過し、ダイクロイックプリズム714に入射される。
さらに、ダイクロイックミラー704を透過したB光は、PBS708に対しS偏光とされており、PBS708で反射されてLCOS711に照射される。LCOS711は、映像信号に基づいてB光を変調して反射する。
こうして、変調されたB光が偏光方向に応じてPBS706を透過し、λ/2板713を通ることでさらに偏光が回転された後、ダイクロイックプリズム714に入射される。
R光およびB光はダイクロイックプリズム714で反射され、G光はダイクロイックプリズム714を透過することにより、これら3つの光が合成され、映像光として屈折光学系130に入射される。
なお、LCOS709、710、711で変調されたR光、G光およびB光は、いずれもダイクロイックプリズム714に対してP偏光とされている。この場合、G光の透過効率は高いが、R光およびB光は、P偏光のままでは反射効率が低くなる。そこで、図12の光学系では、R光およびB光をλ/2板713、714に通してS偏光とすることにより、ダイクロイックプリズム714でのR光およびB光の反射効率が高められている。
本変更例の構成としたとした場合、表示素子ユニット715が固定部材520における載置部522に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。
(変更例2)
図12(b)は変更例2に係る光学エンジン750の構成を示す図である。本変更例においても、変更例1同様、表示素子としてLCOSを用いている。
図12(b)は変更例2に係る光学エンジン750の構成を示す図である。本変更例においても、変更例1同様、表示素子としてLCOSを用いている。
光学エンジン750は、光源751と、光源からの光を変調・合成する表示素子ユニット757とを備えている。
表示素子ユニット757は、PBS(偏光ビームスプリッタ)752と、ダイクロイックプリズム753と、3つのLCOS754、755、756とが一体化されたものである。
光源751は、ランプ、フライアイレンズ、PBSアレイおよびコンデンサレンズを備える。光源701から出射される光は、PBSアレイによって、偏光方向が一方向に揃えられている。
光源751から出射された光は、PBS752に対してS偏光とされており、PBS752で反射され、ダイクロイックプリズム753に入射される。ダイクロイックプリズムに入射された光のうち、R光およびB光は、ダイクロイックプリズム753で反射されて、それぞれLCOS754、756に照射される。また、G光は、ダイクロイックプリズム753を透過してLCOS755に照射される。
各LCOS754、755、756で変調されたR光、G光およびB光は、再びダイクロイックプリズム753に入射されて色合成され、その後、偏光方向に応じてPBS752を透過して、映像光として屈折光学系130に入射される。
本変更例の構成とした場合、表示素子ユニット757が固定部材520における載置部522に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。
(変更例3)
図13(a)は変更例3に係る光学エンジン800の構成を示す図である。本変更例においては、表示素子として単板式のDMDを用いている。
図13(a)は変更例3に係る光学エンジン800の構成を示す図である。本変更例においては、表示素子として単板式のDMDを用いている。
光学エンジン800は、光源801と、導光光学系を構成するロッドインテグレータ802、カラーホイール803およびリレーレンズ群804と、導光光学系からの光を変調・合成する表示素子ユニット807とを備えている。
表示素子ユニット807は、TIR(Total Internal Reflection)プリズム805と、単板式のDMD806とが一体化されたものである。
光源801から出射された光は、ロッドインテグレータ802によって照度分布が均一化された後、カラーホイール803に入射される。カラーホイール803は、赤、緑、青のフィルタを備え、これらフィルタが短時間に順次切り替えられる構成とされている。赤色フィルタはR光のみを透過し、緑色フィルタはG光のみを透過し、青色フィルタはB光のみを透過する。
カラーホイール803を時間差によって透過したR光、G光およびB光は、リレーレンズ群804を通り、さらにTIRプリズム805で反射されてDMD806に照射される。そして、DMD806により変調された後にTIRプリズム805を透過し、屈折光学系130に入射される。
なお、カラーホイール803は高速で切り替えられるため、スクリーン上では、R光、G光およびB光による映像が合成されて一つの映像として映る。
本変更例の構成としたとした場合、表示素子ユニット807が固定部材520における載置部522に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。
(変更例4)
図13(b)は変更例4に係る光学エンジン850の構成を示す図である。本変更例においては、3板式のDMDを用いている。
図13(b)は変更例4に係る光学エンジン850の構成を示す図である。本変更例においては、3板式のDMDを用いている。
光学エンジン850は、光源851と、導光光学系を構成するロッドインテグレータ852およびリレーレンズ群853と、導光光学系からの光を変調・合成する表示素子ユニット858とを備えている。
表示素子ユニット858は、3DMD(Digital Micro-mirror Device)用色分離合成プリズム854と、3板式のDMD855、566、857とが一体化されたものである。
光源851から出射された光は、ロッドインテグレータ852によって照度分布が均一化された後、リレーレンズ群853を介して、3DMD用色分離合成プリズム854のTIRプリズム854aに入射される。なお、3DMD用色分離合成プリズム854の構成の詳細は、たとえば、特開2006−79080号公報に記載されている。
3DMD用色分離合成プリズム854に入射された光は、3DMD用色分離合成プリズム854を構成するダイクロイック膜854b、854cよって分離され、各DMD855、566、857に入射される。各DMD855、566、857によって変調されたR光、G光、B光は、3DMD用色分離合成プリズム854によって光路が統合され、各色光が色合成された映像光がTIRプリズム854aから屈折光学系130に入射される。
本変更例の構成としたとした場合、表示素子ユニット807が固定部材520における載置部522に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。
<その他>
上記実施形態では、シフト機構を、固定部材520と偏心カム532を用いた変位機構530により構成しているが、その他の構成とすることもできる。たとえば、シフト機構として、Z軸ステージを用いることもできる。
上記実施形態では、シフト機構を、固定部材520と偏心カム532を用いた変位機構530により構成しているが、その他の構成とすることもできる。たとえば、シフト機構として、Z軸ステージを用いることもできる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら制限されるものではない。また、本発明の実施形態も、上記の他に、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
121a、221a、321a 表示素子
130 屈折光学系(投写光学系)
510 ベース部材
512 支持板(支持部)
520 固定部材(シフト機構、固定部)
521 平板部(板部)
522 載置部
522c 補強リブ(第1の補強リブ)
522d 補強リブ(第1の補強リブ)
522e 補強リブ(第2の補強リブ)
540 リニアガイド(シフト機構、ガイド部)
260 投写光学ユニット(投写光学系)
330 屈折光学系(投写光学系)
130 屈折光学系(投写光学系)
510 ベース部材
512 支持板(支持部)
520 固定部材(シフト機構、固定部)
521 平板部(板部)
522 載置部
522c 補強リブ(第1の補強リブ)
522d 補強リブ(第1の補強リブ)
522e 補強リブ(第2の補強リブ)
540 リニアガイド(シフト機構、ガイド部)
260 投写光学ユニット(投写光学系)
330 屈折光学系(投写光学系)
Claims (5)
- 映像信号に基づいて光源からの光を変調する表示素子と、
前記表示素子によって変調された光を被投写面に拡大投写する投写光学系と、
前記表示素子を前記投写光学系の光軸を横切る方向に変位させるシフト機構と、
を備え、
前記投写光学系と前記シフト機構が共通のベース部材に装着されている、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項1に記載の投写型映像装置において、
前記シフト機構は、前記表示素子が固定される固定部と、前記固定部と前記ベース部材との間に介在するとともに前記固定部を前記投写光学系の光軸を横切る方向に案内するガイド部と、を有する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項2に記載の投写型映像装置において、
前記ベース部材は、前記光軸に垂直となるように配された壁状の支持部を備え、
前記支持部の第1の側面に前記ガイド部を介して前記固定部が変位可能に装着され、前記支持部の前記第1の側面と反対側の第2の側面に前記投写光学系が固定される、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項3に記載の投写型映像表示装置において、
前記固定部は、前記第1の側面に平行な板部と、当該板部から前記第1の側面とは反対方向に突出形成されるとともに前記表示素子が載置される載置部とを備え、
前記載置部の変形を抑制する第1の補強リブが形成されている、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項4に記載の投写型映像表示装置において、
前記固定部の変位方向に沿う第2の補強リブが前記板部に形成されている、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
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