JP2010271464A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン上の画像ずれを防止することが可能な投写型画像表示装置の提供。
【解決手段】光に映像情報を与えてスクリーンに投写する光学エンジン１と、前記スクリーンを保持するスクリーンフレーム４と、前記スクリーンフレーム４に連結されて前記光学エンジン１を保持する光学エンジン支持板２２とを有する表示ユニットと、前記表示ユニットに接続され、投写型画像表示装置の重量を支えるボトムフレーム１８とを備え、前記表示ユニットとボトムフレーム１８との接続箇所に歪み吸収しろ部７６を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は投写型画像表示装置の構造に関し、特に奥行きが小さい薄型の投写型画像表示装置の構造に関するものである。

投写型画像表示装置では、光源からの光を光学エンジンによりスクリーンに投写することで画像が表示される。投写型画像表示装置のバックキャビネット等は樹脂で形成するのが一般的であるが、長年の使用の結果、構成部品の荷重によりバックキャビネット等が変形してしまう恐れがある（クリープ現象）。そこでバックキャビネットの変形を防止するために、投写型画像表示装置の構造に関する技術が提案されてきた。例えば特許文献１には、光学ユニットが搭載されるボトムキャビネットと、そのボトムキャビネットに支持されるリアカバー（バックキャビネット）と、リアカバーに取り付けられるミラーと、映像光が投写されるスクリーンを有するフロントカバーとから構成される背面投写型画像表示装置において、リアカバーに補強部材を設け、リアカバーの撓み等の変形を防止する技術が記載されている。

一方、室内の壁面に取り付け可能、ないしは床置き時に設置面積が小さくてよい奥行きが小さい薄型の投写型画像表示装置のニーズが高まってきている。奥行きを小さくするためには、映像光を反射するミラーを非平面とすることで光学ユニットを小型化して光学エンジンに含め、この光学エンジンをボトムキャビネットに搭載する方法がある。

特開２００８−７６９０１号公報（第９頁、第５図）

しかしながら、そのような従来の投写型画像表示装置の構造では、スクリーンに対する投写光線の角度が小さくなる。したがって、例えば設置した床面が完全な平面でなく一部に段差があった場合などには、投写型画像表示装置のボトムキャビネットが変形し、その変形が光学エンジンを支える板やスクリーンに伝わるため、光学エンジンとスクリーンとの相対的な位置関係がずれるなどして、スクリーン上の画像ずれが発生してしまう。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、スクリーン上の画像ずれを防止することが可能な投写型画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る投写型画像表示装置は、光に映像情報を与えてスクリーンに投写する光学エンジンと、前記スクリーンを保持するスクリーンフレームと、前記スクリーンフレームに連結されて前記光学エンジンを保持する光学エンジン支持板とを有する表示ユニットと、前記表示ユニットに接続され、投写型画像表示装置の重量を支えるボトムフレームとを備え、前記表示ユニットとボトムフレームとの接続箇所に歪み吸収しろ部を設ける。

本発明に係る投写型画像表示装置では、スクリーン上の画像ずれを防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置の光学系を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る組立前の投写型画像表示装置の構成を概略的に示した側面断面概略図である。 本発明の実施の形態１に係る組立後の投写型画像表示装置の背面側からの斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置の垂直断面図である。 本発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置の床面に段差がある場合の垂直断面図である。 本発明の実施の形態１に係る投写型画像表示装置の壁掛け時の垂直断面図である。 本発明の実施の形態２に係る投写型画像表示装置の垂直断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置の光学系を説明するための図である。図１において、光学エンジン１は、光源１０１、折り返しミラー１３１、非平面ミラー１２、折り返しミラー１３２を有する。折り返しミラー１３１は光学エンジン１内の上側に、反射面を後方下方向に向けた状態で設けられ、非平面ミラー１２は光学エンジン１内の後方に、反射面を前方上方向に向けた状態で設けられている。

光源１０１は光学エンジン１の上側へ向かって光を出射し、折り返しミラー１３１がその光を後方下方向へ反射し、さらに非平面ミラー１２がその光を光学エンジン１の前方上方向へ反射する。これにより、光は光学エンジン１から上方へ出射される。光学エンジン１から上方へ出射された光は、折り返しミラー１３２で反射され、その反射光がスクリーン３へ投写される。このようにして、スクリーン３上に画像が表示される。

図２は、実施の形態１に係る組立前の投写型画像表示装置の構成を概略的に示した側面断面概略図である。図３は、実施の形態１に係る組立後の投写型画像表示装置の背面側からの斜視図である。投写型画像表示装置には、その背面を覆うバックキャビネットを取り付けるが、ここでは、投写型画像表示装置の内部構造を明らかにするために省略する。実施の形態１に係る投写型画像表示装置においては、床面に置いて設置する床置きと壁に掛けて設置する壁掛けの２通りの設置方法が可能であるが、まず、床置きの場合について説明する。

図２に示すように、実施の形態１に係る投写型画像表示装置は、表示ユニット２０と、その背面に接続されるボトムフレーム１８とで構成される。

表示ユニット２０は、光学エンジン１、光学エンジン支持板２２、ミラー保持フレーム８１、折り返しミラー１３２、スクリーン３、当該スクリーン３を固定するスクリーンフレーム４、及び光学エンジン支持板２２の下部とスクリーンフレーム４とを保持する補強部材１９とから構成される。

ボトムフレーム１８は、表示ユニット２０と接続され、床面と接し、床面に自立して表示ユニット２０を支える。

表示ユニット２０を構成する主な構成要素を図２に基づいて説明する。光学エンジン１は光学エンジン支持板２２の背面に固定される。画像が表示される長方形のスクリーン３は、その長方形の枠の形状をしたスクリーンフレーム４に嵌め込まれて固定される。

光学エンジン支持板２２は投写型画像表示装置の上部から下部にかけて背面から前面の方向に向かって斜めに傾けて設置され、光学エンジン支持板２２の上部はミラー保持フレーム８１に固定される。光学エンジン支持板２２の下部は、補強部材１９を介してスクリーンフレーム４に固定される。

ミラー保持フレーム８１は、折り返しミラー１３２を囲むように配置され、その左右両端部はスクリーンフレーム４と固定され、その中央部は光学エンジン支持板２２と固定される。折り返しミラー１３２は、ミラー保持フレーム８１と、前面でスクリーンフレーム４に保持される。

図３に示すように、ボトムフレーム１８は、その下部の接続箇所７５Ｌ及び接続箇所７５Ｒ、上部の接続箇所７６Ｌ及び接続箇所７６Ｒで表示ユニット２０と接続されるが、これら接続箇所の詳細については後述する。なお、以下では、左（Ｌ）と右（Ｒ）とを区別して表す必要がある場合には、例えば、接続箇所７５Ｌ及び接続箇所７５Ｒなどと表記し、左と右とを両方示す場合は、例えば、接続箇所７５と表記するものとする。

図３において、光学エンジン支持板２２には、光学エンジン１から上方へ出射された光を透過させるための光透過穴１００が設けられている。光透過穴１００を透過した光は、折り返しミラー１３２で反射されて、その反射光がスクリーン３へ投写されるようになっている。

ボトムフレーム１８は、投写型画像表示装置の背面から見てそれぞれ右側と左側に備えられ、床面に直接接する右底面フレーム１８１Ｒ及び左底面フレーム１８１Ｌと、右底面フレーム１８１Ｒ及び左底面フレーム１８１Ｌの床面に接する面と反対側の面から、それぞれ右底面フレーム１８１Ｒ及び左底面フレーム１８１Ｌに対して垂直に上方に向かって延在する四角柱形状の右背面フレーム１８２Ｒ及び左背面フレーム１８２Ｌと、さらに右背面フレーム１８２Ｒ及び左背面フレーム１８２Ｌからそれぞれ延在し、表示ユニット２０に向かって傾いた方向に延びる四角柱形状の右背面フレーム１８３Ｒ及び左背面フレーム１８３Ｌと、右背面フレーム１８３Ｒ及び左背面フレーム１８３Ｌとをつなぐ背面フレーム１８５と、右背面フレーム１８２Ｒ及び左背面フレーム１８２Ｌの下部をつなぐ背面フレーム１８０とを有する。

また、右背面フレーム１８２Ｒ及び左背面フレーム１８２Ｌは、壁掛けの場合に投写型画像表示装置の背面に位置する壁掛け用金具２００に対して接続するためのねじ穴６０を、それぞれ２つずつ備えている。これらのねじ穴６０は、床置きの場合は使用しない。

図４にボトムフレーム１８と光学エンジン支持板２２の接続部の垂直断面図を示す。図４では、投写型画像表示装置の背面から見て右側のみが記載されているが、ボトムフレーム１８の形状は左右対称なので、左側の構成も同様である。

図４に示されているように、ボトムフレーム１８は、右背面フレーム１８３Ｒ及び左背面フレーム１８３Ｌから、それぞれ右底面フレーム１８１Ｒ及び左底面フレーム１８１Ｌに対して並行に延在し、光学エンジン支持板２２と接続される右接続フレーム１８４Ｒ及び左接続フレーム１８４Ｌを有する。また、右底面フレーム１８１Ｒ及び左底面フレーム１８１Ｌの床面に接する面と反対側の面には、左右方向に延びる円柱状突起１８８が設けられている。

ここで、ボトムフレーム１８と光学エンジン支持板２２は、下側の二つの接続部７５で回動自在に接続され、上側の二つの接続部７６で可動接続される。

上側の接続部７６Ｌ、７６Ｒは、筐体の底面に対する垂直方向と、筐体の奥行き方向に動くことができ、水平方向には固定されて動かないようになっている。下側の二つの接続部７５においては、ボトムフレーム１８が、水平方向に細長い円柱状突起１８８を有している。さらに、光学エンジン２２が、その下端に、円柱状突起１８８の直径よりわずかに大きな直径の円弧形状の把持部２２０を備えている。そしてこの把持部２２０は、ボトムフレーム１８の前記円柱状突起１８８を、緩やかに把持する。これにより、光学エンジン支持板２２は円柱状突起１８８を中心に一定角度の範囲内で回動自在となる。

上側の接続部７６Ｌ、７６Ｒの接続方法を実現する構造の例として、図４に示す実施の形態１に係る投写型画像表示装置では以下のように構成されている。接続部７６において光学エンジン支持板２２には、床面に対して垂直方向に、ボトムフレーム１８の右接続フレーム１８４Ｒ及び左接続フレーム１８４Ｌより幅広な長穴が左右に１つずつ設けられ、右接続フレーム１８４Ｒ及び左接続フレーム１８４Ｌをこれらの長穴にそれぞれ挿入している。さらに、これらの長穴の空間部分はゴムなどの弾性体７０で満たされている。これにより、ボトムフレーム１８に荷重がかかっていない状態では、弾性体７０の剛性により右接続フレーム１８４Ｒ及び左接続フレーム１８４Ｌは固定されているが、ボトムフレーム１８に荷重がかかった場合等には、弾性体７０が変形することで、右接続フレーム１８４Ｒ及び左接続フレーム１８４Ｌは、垂直方向と奥行き方向に動く。

また、ボトムフレーム１８は、光学エンジン支持板２２より相対的に剛性が低くなっている。これは、ボトムフレーム１８の材質を、光学エンジン支持板２２の材質よりヤング率が小さいものとしたり、ボトムフレーム１８の形状を光学エンジン支持板２２の形状より相対的に変形しやすい形状とすることで実現できる。

次に、実施の形態１に係る投写型画像表示装置において、ボトムフレーム１８と表示ユニット２０との接続箇所の特徴的な構造によって、表示ユニット２０の歪みによって生じる画面ずれが発生しにくくできる点について説明する。

投写型画像表示装置を設置する床面に凹凸があると、ボトムフレーム１８の底面が変形して歪み、表示ユニット２０にその影響が伝わる。ここで、仮に表示ユニット２０が剛体であったとすると、床面の凹凸により表示ユニット２０が地面に対して傾くが、表示ユニット２０は変形しないため光学エンジン１、スクリーン３の相対位置は変化せず、画像ずれは発生しない。しかし実際には、表示ユニット２０は剛体でなく、変形して歪みが発生する。そのため床面の凹凸によりボトムフレーム１８が歪み、その歪みが光学エンジン支持板２２に伝わり、さらにスクリーンフレーム４に伝わり、結果的に光学エンジン１とスクリーン３との相対位置がずれてスクリーン３上の画像ずれが発生することになる。

一方、本実施の形態に係る投写型画像表示装置では、床面の凹凸による画像ずれが発生しにくい構造となっている。図５は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置の床面に段差がある場合の垂直断面図である。以下では、図５に基づきボトムフレーム１８の右側に説明するが、左側についても同様である。

図５に示すように、ボトムフレーム１８の底面が接する床面の一部（ボトムフレーム１８の背面部付近）が凸であり、ボトムフレーム１８Ｒが変形したとする。この場合、図５に示すようにボトムフレーム１８Ｒは接続部７５Ｒを中心に筐体の前面向かって傾き、ボトムフレーム１８Ｒの接続部７６Ｒは筐体の前面方向に変位する。接続部７６Ｒにおいて、ボトムフレーム１８Ｒと光学エンジン支持板２２は筐体の垂直方向と奥行き方向に可動であるため、ボトムフレーム１８Ｒの接続部７６Ｒの変位は光学エンジン支持板２２に影響せず、応力の発生も抑制される。結果的に、ボトムフレーム１８Ｒの上部の変位が発生しても光学エンジン支持板２２は変位しない。

以上のように、実施の形態１に係る投写型画像表示装置においては、ボトムフレーム１８と表示ユニット２０の接続箇所７５及び接続箇所７６がボトムフレーム１８の歪みを吸収する歪み吸収しろを構成している。その結果、光学エンジン１とスクリーン３との相対位置は変化せず、スクリーン３上の画像ずれを防止できる。

ここでは、ボトムフレーム１８Ｒ、１８Ｌに分割して説明しているが、ボトムフレーム１８の剛性が相対的に低いとすると、ボトムフレーム１８Ｒに相当する右側部分の変形はボトムフレーム１８Ｌに相当する左側部分に影響せず、同様に光学エンジン支持板２２とボトムフレーム１８の左側部分は変位しない。

この効果は、筐体をねじるような荷重が加わった場合も同様で、ボトムフレーム１８の変位は発生するが、光学エンジン１とスクリーン３との間の相対位置変化を発生させず、スクリーン３上の画像ずれを抑制できるという効果を得られる。

次に、実施の形態１に係る投写型画像表示装置を壁に掛けて設置する場合も、床置きの場合と同様に、スクリーン３上の画像ずれを防止できる点について説明する。

図６は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置の壁掛け時の垂直断面図である。ここでは、ボトムフレーム１８の背面を壁掛け用金具２００に固定することで、壁面３００に設置する。床面設置時には、ボトムフレーム１８の底面は床面に支えられる。しかし、図６に示すように、ボトムフレーム１８の背面を壁面３００に設置した壁面設置時には、ボトムフレーム１８の底面と床面が接していないため、ボトムフレーム１８の底面は光学エンジン１、光学エンジン支持板２２、スクリーン３、スクリーンフレーム４などの構成部品の荷重を受けて鉛直下方向に変形し得る。

ボトムフレーム１８の底面が変形した結果、接続部７５を中心に表示ユニット２０は図の時計回りに回動し、接続部７６において、ボトムフレーム１８と光学エンジン支持板２２は筐体の垂直方向と奥行き方向に可動であるため、光学エンジン支持板２２の接続部７６Ｒは筐体の前面方向に変位する。ボトムフレーム１５の変形は光学エンジン支持板２２の変位を発生させるが、光学エンジン支持板２、スクリーンフレーム４の変形は発生しない。そのため、光学エンジン１とスクリーン３との相対位置が変化せず画像ずれは発生しない。

以上のように、本実施の形態における投写型画像表示装置の構造においては、ボトムフレーム１８と表示ユニット２０とを歪み吸収しろ部を介して接続するようにしたので、ボトムフレーム１８の歪みが表示ユニット２０に伝わらず、スクリーン３上の画像ずれを小さくできるという効果を奏する。

また、壁面設置時にもスクリーン３上の画像のずれを小さくできるという効果を奏する。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る投写型画像表示装置の構成を概略的に示した組立前の側面断面図である。ここでも右側だけについて説明するが、左側の構成も同様である。

実施の形態２に係る投写型画像表示装置の基本的な構成は、実施の形態１に係る投写型画像表示装置と同様である。実施の形態２の、実施の形態１との相違点は、下側の接続部７７の構造である。

実施の形態１において、図４に示すように下側の接続部７５は、ボトムフレーム１８が水平方向に細長い円柱状突起１８８を有し、光学エンジン支持板２２が、その下端に、ボトムフレーム１８の円柱状突起１８８の円の直径よりわずかに大きな直径の円弧形状で、前記円柱状突起１８８を緩やかに把持する把持部２２０を備え、光学エンジン支持板２２が、円柱状突起１８８を中心に回動自在になるようにしていた。

一方、本実施の形態では、ボトムフレーム２８の右底面フレーム１８９Ｒが光学エンジン支持板２３の剛性より剛性が低い低剛性部１９０Ｒを有し、ボトムフレーム２８と光学エンジン支持板２３とを、低剛性部１９０Ｒを介して、ねじなどの接続手段を用いて接続される。

この場合、実施の形態１で説明したように、例えば床面形状の一部が凸であり、ボトムフレーム２８が変形したとする。この時ボトムフレーム２８の低剛性部１９０Ｒは剛性が低いために変形し、光学エンジン支持板２３は、実施の形態１と同様に接続部７７を中心に回動し、ボトムフレーム２８の接続部７６は筐体の前面方向に変位する。接続部７６において、ボトムフレーム２８と光学エンジン支持板２２は筐体の垂直方向と奥行き方向に可動であるため、ボトムフレーム２８の接続部７６の変位は光学エンジン支持板２３への影響が小さく、応力の発生も抑制される。結果的に、ボトムフレーム２８の上部、つまり接続部７５の変位が発生しても光学エンジン支持板２の変位を抑制できる。その結果、光学エンジン１とスクリーン３との相対位置の変化を抑制することができ、画面ずれを小さくできる。

なお、低剛性部としては、例えば、ゴムや板ばね等の弾性体を用いることができる。

以上のように、本実施の形態２においては、ボトムフレーム２８の右底面フレーム１８９Ｒが光学エンジン支持板２３の剛性より剛性が低い低剛性部１９０Ｒを有し、ボトムフレーム２８と光学エンジン支持板２３とを、低剛性部１９０Ｒを介してねじなどの接続手段を用いて接続されるので、接続部７６においてボトムフレーム２８が変形することで光学エンジン支持板２３の応力発生を抑制し、スクリーン３上の画像ずれを小さくできるという効果を奏する。

１ 光学エンジン、 ３ スクリーン、 ４ スクリーンフレーム、 １８ ボトムフレーム、 ２０ 表示ユニット、 ２２ 光学エンジン支持板、 ２３ 光学エンジン支持板、 ２８ ボトムフレーム、 ７０ 弾性体、 ７５ 接続部、 ７６ 接続部 ７７ 接続部、 ８１ ミラー保持フレーム、 １３２ 折り返しミラー

Claims (5)

1. 光に映像情報を与えてスクリーンに投写する光学エンジンと、前記スクリーンを保持するスクリーンフレームと、前記スクリーンフレームに連結されて前記光学エンジンを保持する光学エンジン支持板とを有する表示ユニットと、
   前記表示ユニットに少なくとも１箇所以上の接続箇所で接続され、前記表示ユニットを支えるボトムフレームと、
   を備える投写型画像表示装置であって、
   前記表示ユニットと前記ボトムフレームとの接続箇所のうち、少なくとも１箇所は、第１の歪み吸収しろ部を構成すること
   を特徴とする投写型画像表示装置。
2. 第１の歪み吸収しろ部は、光学エンジン支持板に弾性体を配した接続穴が設けられ、ボトムフレームの一部が前記接続穴に挿入されることで構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の投写型画像表示装置。
3. 接続箇所は第１の歪み吸収しろ部とは別に第２の歪み吸収しろ部を有し、
   前記第２の歪み吸収しろ部は、光学エンジン支持板が有する円柱状の突起と、前記円柱状の突起を中心に前記光学エンジン支持板が回動自在になるように前記円柱状突起を把持する把持部と、で構成されること
   を特徴とする請求項２に記載の投写型画像表示装置。
4. 接続箇所は第１の歪み吸収しろ部とは別に第３の歪み吸収しろ部を有し、
   前記第３の歪み吸収しろ部は、ボトムフレームが、光学エンジン支持板の剛性より剛性が低い低剛性部を有し、前記ボトムフレームと前記光学エンジン支持板とを、前記低剛性部を介して接続されることで構成されること
   を特徴とする請求項２に記載の投写型画像表示装置。
5. 低剛性部は、弾性体であることを特徴とする請求項４に記載の投写型画像表示装置。

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