JP2014095794A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減し、製造コストを低減することが可能な投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】投射型映像表示装置は、角部に穴１０ａが形成され、かつ、投射ユニット１を設置するための設置板１０と、穴１０ａよりも大きな外径を有し、かつ、設置板１０を上下で挟み込む上側のワッシャ２０および下側のワッシャ２１と、穴１０ａおよびワッシャ２０，２１に挿通させた支柱ボルト５０と、ワッシャ２１の下側において支柱ボルト５０に螺合されたナット２３と、設置板１０の下側に設置板１０に対して着脱可能に設置され、かつ、設置板１０を介して投射ユニット１の位置調整が可能な位置調整装置５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射ユニットが出力する映像を、スクリーンに例えば背面から投射することによって映像を表示する投射型映像表示装置に関するものである。

投射型映像表示装置は、表示デバイスとしてＬＣＤ方式およびＤＬＰ方式が主流であるが、投射映像の画質を落とさないようにドットバイドットで表示させるため、投射映像の画郭の調整には投射ユニットの６自由度位置調整が必要になる。

従来の投射型映像表示装置には、Ｘ軸方向に投射ユニットを移動可能なＸ軸並進板と、Ｘ軸を軸として回転可能なＸ軸回転板と、Ｙ軸を軸として回転可能なＹ軸回転板と、Ｚ軸を軸として回転可能なＺ軸回転板と、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸並進板と、Ｚ軸方向に移動可能なＺ軸並進板とによって６自由度調整機構を構成したものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、別の従来技術が特許文献２に開示されている。特許文献１には、Ｙ軸方向に沿った３つの軸でＸＺ平面と平行をなす平板を支持して位置調整機構を構成し、これら３軸を独立してあるいは同時に回転させて、投射ユニットのＸ軸回りの回転移動、Ｚ軸回りの回転移動、Ｙ軸方向の並進移動の調整をする位置調整機構が開示されている。

特許第４２７０９３７号公報 特許第３７９００７９号公報（段落００１０〜００４９、図７）

しかしながら、６枚の調整板（３枚の並進板および３枚の回転板）によって調整装置を構成した従来の投射型映像表示装置では、それぞれの自由度ごとに調整板が必要であるので、部品点数が多くなり、製造コストが高くなるという課題があった。

また、特許文献２に開示された位置調整機構では、１つの平板で３自由度の調整が可能であるが、他の３自由度はそれぞれ調整板が必要であり、合計４枚の調整板が必要であった。このため、特許文献２の装置においても、部品点数が多くなり、製造コストが高くなるという課題があった。

そこで、本発明は、部品点数を削減し、製造コストを低減することが可能な投射型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る投射型映像表示装置は、角部に穴が形成され、かつ、投射ユニットを設置するための設置板と、前記穴よりも大きな外径を有し、かつ、前記設置板を上下で挟み込む上側の第１ワッシャおよび下側の第２ワッシャと、前記穴および第１，第２ワッシャに挿通させた支柱ボルトと、前記第２ワッシャの下側において前記支柱ボルトに螺合されたナットと、前記設置板の下側に前記設置板に対して着脱可能に設置され、かつ、前記設置板を介して前記投射ユニットの位置調整が可能な位置調整装置とを備えたものである。

本発明によれば、第１ワッシャと、第２ワッシャとで設置板を挟み込んだ状態でナットが支柱ボルトに螺合されたため、設置板の位置を固定することができる。したがって、位置調整装置による投射ユニットの位置調整完了後に、投射型映像表示装置から位置調整装置を取り外しても設置板の位置が固定されるため、各投射型映像表示装置ごとに位置調整装置を１台ずつ備える必要はなくなる。このように、複数の投射型映像表示装置において位置調整装置を共用することができるため、投射型映像表示装置の部品点数を削減することができ、製造コストを低減できる。

実施の形態に係る投射型映像表示装置の投射ユニットの位置固定構造の分解斜視図である。 投射ユニットの位置固定構造の正面図である。 （ａ）支柱ボルトが矩形穴のセンター位置にある状態を示す投射ユニットの位置固定構造の平面図である。（ｂ）設置板がＸ軸正方向に並進、Ｙ軸負方向に移動した状態を示す投射ユニットの位置固定構造の平面図である。（ｃ）設置板がＺ軸を中心に回転した状態を示す投射ユニットの位置固定構造の平面図である。 設置板がＹ軸を中心に回転した状態を示す投射ユニットの位置固定構造の正面図である。 変形例１に係る投射型映像表示装置の投射ユニットの位置固定構造の球面ナットおよびその周辺部の断面図である。 変形例２に係る投射型映像表示装置の投射ユニットの位置固定構造の球面ナットおよび周辺部の断面図である。 （ａ）変形例２に係る投射型映像表示装置において支柱ボルトと偏心ボルトの貫通穴が当接していない状態を示す断面図である。（ｂ）変形例２に係る投射型映像表示装置において支柱ボルトと偏心ボルトの貫通穴が当接している状態を示す断面図である。 前提となる投射型映像表示装置の内部構成を示す側面断面図である。

＜実施の形態＞
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。最初に、前提となる投射型映像表示装置の内部構成について説明する。図８は、前提となる投射型映像表示装置の内部構成を示す側面断面図である。

投射型映像表示装置は、投射ユニット１と、キャビネット２と、スクリーン３と、反射ミラー４と、位置調整装置５とを備えている。投射ユニット１は、キャビネット２内の後半部の底面に設置された位置調整装置５の上側に配置されている。

位置調整装置５は、例えば、特許文献１に記載の６自由度位置調整装置であり、手動または遠隔操作により６自由度の位置調整が可能な調整装置である。位置調整装置５は、位置調整装置５の上側に配置された投射ユニット１の６自由度をそれぞれ位置調整するための６つの位置調整機構として、Ｘ軸並進機構（図示省略）と、Ｘ軸回転機構（図示省略）と、Ｚ軸並進機構（図示省略）と、Ｚ軸回転機構（図示省略）と、Ｙ軸並進機構（図示省略）と、Ｙ軸回転機構（図示省略）とを備えている。

投射ユニット１から投射された映像は、反射ミラー４で反射されスクリーン３の背面に投射される。スクリーン３に投射された映像において光軸のズレが発生する場合があるが、投射ユニット１の下側に設置された位置調整装置５により投射ユニット１の位置調整が行なわれることで、光軸のズレを解消することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る投射型映像表示装置について説明する。本発明の実施の形態に係る投射型映像表示装置は、前提となる投射型映像表示装置に対し投射ユニット１の位置を固定する位置固定構造を設け、さらに位置調整装置５を着脱可能とした装置である。このため、本発明の実施の形態に係る投射型映像表示装置は、これらの構成以外は、前提となる投射型映像表示装置と同一であるため、前提となる投射型映像表示装置において説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

投射ユニット１の位置を固定する位置固定構造について説明する。図１は、実施の形態に係る投射型映像表示装置の投射ユニット１の位置固定構造の分解斜視図であり、図２は、投射ユニット１の位置固定構造の正面図である。

投射ユニット１の位置固定構造は、設置板１０と、（例えば、４つの）ワッシャ２０（第１ワッシャ）および（例えば、４つの）ワッシャ２１（第２ワッシャ）と、（例えば、４本の）支柱ボルト５０と、（例えば、４つの）カラー２２と、（例えば、４つの）球面ナット２３（ナット）とを備えている。さらに、投射ユニット１の位置調整構造は、圧縮コイルばね３０と、ベース板８とを備えている。

ベース板８は、平面視にて矩形状に形成され、ベース板８の四隅に４つの穴８ｂがそれぞれ形成されている。ベース板８は、キャビネット２の底面上に固定されている。設置板１０は、平面視にて矩形状に形成され、ベース板８の上方に配置され、投射ユニット１が設置板１０上にねじ等（図示省略）で固定されている。設置板１０の四隅（角部）には、４つの矩形穴１０ａ（穴）がそれぞれ形成されている。

支柱ボルト５０の下端部は、ベース板の穴８ｂに挿入された状態で溶接などにより固定される。設置板１０の矩形穴１０ａには、上下をワッシャ２０とワッシャ２１とで挟み込まれた状態で支柱ボルト５０が挿通されている。ワッシャ２０，２１の外径は矩形穴１０ａよりも十分に大きいサイズを有している。支柱ボルト５０の頭部とワッシャ２０との間に圧縮コイルばね３０が介在されており、圧縮コイルばね３０のバネ力によって設置板１０が下方に押し付けられる。なお、支柱ボルト５０の軸部には、図示外の雄ねじが形成されている。

ワッシャ２１の下面には球面状の球状凹部２２ａを有するカラー２２が接合されており、その中央部には支柱ボルト５０が挿通される貫通穴２２ｂが加工されており、ワッシャ２１とカラー２２は、支柱ボルト５０に沿って上下に摺動可能である。

球面ナット２３は、カラー２２の球状凹部２２ａと同一半径の球面状の球状凸部２３ａを有しており、球面ナット２３の球状凸部２３ａは、カラー２２の球状凹部２２ａと当接可能である。球面ナット２３の中心部には支柱ボルト５０の雄ねじと螺合される雌ねじ２３ｂが加工されている。

設置板１０の下側（より具体的には、ベース板８の上面）には、位置調整装置５が、例えばねじ等で着脱可能に固定されている。位置調整装置５の天面には位置決めピン５ａが２箇所設けられており、これらの位置決めピン５ａが設置板１０の２つの穴１０ｂに挿入されることで、位置調整装置５の天面が設置板１０の下面に当接する。

ベース板８には、位置調整装置５を位置決めするための位置決めピン８ａが２箇所設けられており、位置調整装置５を投射型映像表示装置に取り付ける際（より具体的には、位置調整装置５をベース板５ｂに設置する際）に位置調整装置５のベース板５ｂの位置決め用の４つの穴５ｃに挿入される。

次に、投射ユニット１の位置固定構造を用いた位置固定手順について説明する。最初に、設置板１０の下部、すなわち、ベース板８と設置板１０との間に位置調整装置５を設置する。この際、位置調整装置５はベース板８と設置板１０との間に設置できるようにＺ軸並進調整によって位置調整装置５の高さを下げておき、ベース板８の位置決めピン８ａが位置調整装置５の穴５ｃに挿入されるように、位置調整装置５がベース板８上に設置される。

次に、位置調整装置５による位置調整範囲を十分確保できる位置まで球面ナット２３を回転させて下げる。この状態で設置板１０の穴１０ｂに位置決めピン５ａが挿入される位置に設置板１０を移動させる。そして、再び位置調整装置５のＺ軸並進調整によって、位置調整装置５の天面が設置板１０の下面に当接するまで位置調整装置５の高さを上げる。これにより、設置板１０が位置調整装置５により移動可能となり、設置板１０を介して投射ユニット１の位置が調整可能となる。

投射ユニット１からスクリーン３に映像を投影し、位置調整装置５の６つの位置調整機構により映像の位置を調整する。位置調整が完了したとき、４つの球面ナット２３の球状凸部２３ａがカラー２２の球状凹部２２ａに当接するまで、４つの球面ナット２３を回転させる。これにより、設置板１０の位置が固定される。

次に、位置調整装置５のＺ軸並進調整により、位置決めピン５ａが設置板１０の穴１０ｂから完全に外れるまで位置調整装置５の天面をＺ軸負方向に移動させる。ベース板８と設置板１０との間から位置調整装置５を手前に引き出し、位置調整装置５を投射型映像表示装置から分離させる。位置調整装置５が分離した状態でも、設置板１０は、ワッシャ２０，２１を介して圧縮コイルばね３０および球面ナット２３に挟まれた状態となり設置板１０の位置は固定されている。

以上のように、投射型映像表示装置から位置調整装置５を取り外しても設置板１０の位置を固定することができるため、投射型映像表示装置に必要な部品点数が削減され、製造コストを低減できる。また、取り外した位置調整装置５は別の投射型映像表示装置の６自由度調整に再利用される。

次に、位置固定構造において設置板１０を移動等させた場合について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、位置固定構造の平面図である。図３（ａ）は、支柱ボルト５０が矩形穴１０ａのセンター位置にある状態を示し、図３（ｂ）は、位置調整装置５により設置板１０がＸ軸正方向に並進、Ｙ軸負方向に移動した状態を示し、図３（ｃ）は、位置調整装置５により設置板１０がＺ軸を中心に回転した状態を示す。設置板１０はセンター位置から移動した状態においても圧縮コイルばね３０により上側から押さえつけられているため、ワッシャ２０との摩擦により外力が加わらない限り、設置板１０の位置は移動しない。

図４は、投射ユニット１の位置固定構造においてＹ軸を中心に設置板１０を回転した状態を示す正面図である。Ｙ軸を中心に設置板１０を回転した状態では、支柱ボルト５０は設置板１０に対して直角をなしていないが、カラー２２の球状凹部２２ａが球面ナット２３の球状凸部２３ａと当接することにより点接触にならず、カラー２２と球面ナット２３は姿勢を安定させた状態で固定される。Ｘ軸を中心とした回転についても同様に、支柱ボルト５０が設置板１０と所定の角度がついた状態でも、カラー２２と球面ナット２３は姿勢を安定させた状態で固定される。

以上のように、実施の形態１に係る投射型映像表示装置では、ワッシャ２０と、ワッシャ２１とで設置板１０を挟み込んだ状態で球面ナット２３が支柱ボルト５０に螺合されたため、設置板１０の位置を固定することができる。したがって、位置調整装置５による投射ユニット１の位置調整完了後に、投射型映像表示装置から位置調整装置５を取り外しても設置板１０の位置が固定されるため、各投射型映像表示装置ごとに位置調整装置５を１台ずつ備える必要はなくなる。このように、複数の投射型映像表示装置において位置調整装置５を共用することができるため、投射型映像表示装置の部品点数を削減することができ、製造コストを低減できる。このため、投射型映像表示装置の小型化が可能となる。

また、ワッシャ２１の下端には、支柱ボルト５０が挿通され、かつ、球状凹部２２ａを有するカラー２２が接合され、球面ナット２３の球状凸部２３ａが、カラー２２の球状凹部２２ａと当接するため、支柱ボルト５０が設置板１０と所定の角度がついた状態でも、カラー２２と球面ナット２３は姿勢を安定させた状態で当接する。これにより、設置板１０の位置を安定させた状態で固定することができる。

また、支柱ボルト５０が挿通され、かつ、ワッシャ２０を介して設置板１０を下方に押し付ける圧縮コイルばね３０をさらに備えたため、設置板１０はワッシャ２０，２１を介して圧縮コイルばね３０と球面ナット２３に挟まれた状態となり、設置板１０の位置をより強固に固定することができる。

なお、本実施の形態では、４本の支柱ボルト５０を使用しているが、支柱ボルト５０は３本であっても機能上問題はない。また、設置板１０に形成された矩形穴１０ａは矩形状に限定されることなく、例えば円形状など他の形状であってもよい。さらに、カラー２２は必須の構成要件ではなく省略してもよい。この場合、球面ナット２３の代わりに、例えば、ワッシャ２１に対する当接面が略平面状のナットを使用してもよい。

＜変形例１＞
次に、変形例１に係る投射型映像表示装置の投射ユニット１の位置固定構造について説明する。図５は、変形例１に係る投射型映像表示装置の投射ユニットの位置固定構造の球面ナット２４およびその周辺部の断面図である。変形例１においては、球面ナット２４の位置を固定するため固定ボルト５１を備える。

球面ナット２４の中央部には、支柱ボルト５０の軸部の直径よりも少し径の大きな貫通穴２４ｂが上下方向に形成され、球面ナット２４の貫通穴２４ｂに支柱ボルト５０が挿通される。球面ナット２４の側部には、貫通穴２４ｂと直交する雌ねじ２４ｃ（ねじ穴）が加工されており、雌ねじ２４ｃに固定ボルト５１がねじ止めされる。

以上のように、変形例１に係る投射型映像表示装置では、球面ナット２４の側部に形成された雌ねじ２４ｃに螺合可能な固定ボルト５１をさらに備え、固定ボルト５１を雌ねじ２４ｃに螺合させることで固定ボルト５１の軸部の先端が支柱ボルト５０と当接することにより、球面ナット２４の位置を固定する。すなわち、固定ボルト５１を緩めると球面ナット２４は支柱ボルト５０に沿って上下に摺動できるため、上記の球面ナット２３のように球面ナット２３を何回転か回転させる必要がなくなるため、設置板１０の位置固定作業が容易になる。

＜変形例２＞
次に、変形例２に係る投射型映像表示装置の投射ユニット１の位置固定構造について説明する。図６は、変形例２に係る投射型映像表示装置の投射ユニット１の位置固定構造の球面ナット２５およびその周辺部の断面図であり、図７（ａ）は、変形例２に係る投射型映像表示装置において支柱ボルト５０と偏心ボルト２６の貫通穴２６ｂが当接していない状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は、変形例２に係る投射型映像表示装置において支柱ボルト５０と偏心ボルト２６の貫通穴２６ｂが当接している状態を示す断面図である。変形例２においては、球面ナット２５の位置を固定するための偏心ボルト２６を備える。

図６に示すように、球面ナット２５の中央部には、支柱ボルト５０の軸部の直径よりも少し径の大きな貫通穴２５ｂが上下方向に形成されている。また、球面ナット２５の下半部（下部）には、雌ねじ２５ｃが貫通穴２５ｂと偏心した位置に加工されている。偏心ボルト２６の中央部には支柱ボルト５０の軸部の直径よりも少し径の大きな貫通穴２６ｂが形成されている。偏心ボルト２６の上半部には、球面ナット２５の場合と同様に貫通穴２６ｂと偏心した位置に雄ねじ２６ｃが加工されており、雄ねじ２６ｃは球面ナット２５の雌ねじ２５ｃと螺合している。

図７（ａ）に示すように、偏心ボルト２６が支柱ボルト５０に対して固定されていない状態では、支柱ボルト５０と偏心ボルト２６の貫通穴２６ｂとは所定のクリアランスがあり、偏心ボルト２６は支柱ボルト５０に沿って摺動可能である。図７（ｂ）に示すように、偏心ボルト２６を数十度回転させると、支柱ボルト５０と偏心ボルト２６の貫通穴２６ｂが当接し、その摩擦力で偏心ボルト２６が支柱ボルト５０に固定される。

以上のように、変形例２に係る投射型映像表示装置では、支柱ボルト５０が挿通される貫通穴２６ｂを有し、かつ、球面ナット２５の雌ねじ２５ｃに螺合可能な偏心ボルト２６をさらに備え、偏心ボルト２６を雌ねじ２５ｃに螺合させることで支柱ボルト５０が挿通された貫通穴２６ｂに支柱ボルト５０が当接することにより、球面ナット２５の位置を固定する。すなわち、偏心ボルト２６を緩めると球面ナット２５は支柱ボルト５０に沿って上下に摺動できるため、上記の球面ナット２３のように何回転か回転させて球面ナット２３の位置を固定する必要がなく、偏心ボルト２６を数十度回転すれば支柱ボルト５０に対して固定されるため、設置板１０の位置固定作業を短時間で行うことができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 投射ユニット、５ 位置調整装置、１０ 設置板、１０ａ 矩形穴、２０ 第１ワッシャ、２１ 第２ワッシャ、２２ カラー、２２ａ 球状凹部、２３ 球面ナット、２３ａ 球状凸部、２４ 球面ナット、２４ｃ 雌ねじ、２５ 球面ナット、２５ｃ 雌ねじ、２６ 偏心ボルト、２６ｂ 貫通穴、３０ 圧縮コイルばね、５０ 支柱ボルト、５１ 固定ボルト。

Claims (5)

1. 角部に穴が形成され、かつ、投射ユニットを設置するための設置板と、
   前記穴よりも大きな外径を有し、かつ、前記設置板を上下で挟み込む上側の第１ワッシャおよび下側の第２ワッシャと、
   前記穴および第１，第２ワッシャに挿通させた支柱ボルトと、
   前記第２ワッシャの下側において前記支柱ボルトに螺合されたナットと、
   前記設置板の下側に前記設置板に対して着脱可能に設置され、かつ、前記設置板を介して前記投射ユニットの位置調整が可能な位置調整装置と、
   を備えた投射型映像表示装置。
2. 前記第２ワッシャの下端には、前記支柱ボルトが挿通され、かつ、球状凹部を有するカラーが接合され、
   前記ナットは、前記球状凹部と当接可能な球状凸部を有する球面ナットである、請求項１記載の投射型映像表示装置。
3. 前記球面ナットの側部に形成されたねじ穴に螺合可能な固定ボルトをさらに備え、
   前記固定ボルトを前記ねじ穴に螺合させることで前記固定ボルトの軸部の先端が前記支柱ボルトと当接することにより、前記球面ナットの位置を固定した、請求項２記載の投射型映像表示装置。
4. 前記支柱ボルトが挿通される貫通穴を有し、かつ、前記球面ナットの下部に形成されたねじ穴に螺合可能な偏心ボルトをさらに備え、
   前記偏心ボルトを前記ねじ穴に螺合させることで前記支柱ボルトが挿通された前記貫通穴に前記支柱ボルトが当接することにより、前記球面ナットの位置を固定した、請求項２記載の投射型映像表示装置。
5. 前記支柱ボルトが挿通され、かつ、前記第１ワッシャを介して前記設置板を下方に押し付ける圧縮コイルばねをさらに備えた、請求項１〜４のいずれか１つに記載の投射型映像表示装置。