JP2010160232A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

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

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。

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。

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（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

第１の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図 第１の実施形態に係る光学エンジンの構成を示す図 第１の実施形態に係るシフトモジュールの構成を示す図 第１の実施形態に係る固定部材の構成を示す図 第１の実施形態に係る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 第１の実施形態に係るベース部材への屈折光学系の取付構造を示す図 第１の実施形態に係る投写画像の位置調整の動作について説明するための図 第２の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図 第２の実施形態に係る投写光学ユニットのベース部材への取付構造を示す図 第３の実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図 表示素子ユニットの変更例を示す図 光学エンジンの変更例１、変更例２を示す図 光学エンジンの変更例３、変更例４を示す図 従来のプロジェクタの課題について説明するための図

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）

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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