JP4823166B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

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表示装置に関し、特に、表示素子上の画像を投写レンズ部と反射ミラーの間に中間像として結像させ、この中間像を反射面によって拡大投写する投写型表示装置に用いて好適なものである。

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、スクリーンとプロジェクタ本体の距離を短くするために、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。

例えば、以下の特許文献１に記載の発明では、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、投写距離が短縮されると共に、歪曲のない斜め投写が実現されている。しかし、この先行発明では、大画角の広角レンズが必要なため、レンズの大型化に伴うコストの上昇とプロジェクタ本体の大型化が問題となる。

これに対し、以下の特許文献２に記載の発明では、投写光学系として投写レンズユニットとミラーが用いられ、表示素子上の画像を投写レンズユニットとミラーの間に中間像として結像させ、この中間像をミラーによって拡大投写することにより、投写距離の短縮が実現されている。この先行発明によれば、比較的小さな曲面のミラーによって広角化が実現されるため、コストの上昇とプロジェクタ本体の大型化を抑制することができる。

この種のプロジェクタでは、一般に、投写レンズユニットにおいて、フォーカス調整やズーム調整が行われる。例えば、特許文献３および特許文献４に示すように、ユーザーが操作する操作部が設けられ、この操作部を操作することで投写レンズユニット内のレンズの位置を光軸方向に変位させ、これにより、フォーカスやズームの調整が行われる。
特開平０５−１００３１２号公報 特開２００４−２５８６２０号公報 特開２００２−２２８９１０号公報 特開２００３−２１５７０２号公報

しかしながら、特許文献２に記載された発明のように、投写レンズユニットからの光を反射ミラーで反射するプロジェクタの場合には、反射ミラーによって投写レンズユニット側に折り返された光がプロジェクタ本体の近くを通過することになる。このため、フォーカスやズームを調整するための操作部の配置によっては、操作部自身が光路にかかってしまったり、操作部を操作するときのユーザーの手指が光路にかかってしまったりして、投写画像に影を生じさせてしまう惧れがある。

本発明は、かかる課題を解消するためになされたものであり、フォーカスやズームの調整の際に、投写画像に影が生じることを防止するようにした投写型表示装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。

請求項１に係る発明は、光変調素子によって変調された光が入射される投写レンズ部と、この投写レンズ部から出射される光を反射して投写レンズ部側に折り返し被投写面へと向かわせるミラー部とを備えた投写型表示装置において、前記投写レンズ部内のレンズを変位させるための操作部を備え、前記操作部を、前記ミラー部により折り返され、本体キャビネットに配された投写口を通過した後の前記光の光路にかからない領域に配置した、ことを特徴とする。

なお、前記操作部は、被投写面上における投写画像の状態を光学的に調整するものであり、例えば、フォーカス調整やズーム調整を行うためのものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の投写型表示装置において、前記操作部は、前記本体キャビネット上の側面領域のうち、前記投写口側から前記本体キャビネットを見たときに前記投写口を通過した後の前記光の光路によって占められる前記投写口側の側面領域以外の側面領域に配置されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の投写型表示装置において、前記操作部は、前記投写口側から見て左側または右側の前記本体キャビネットの側面から外部に露出している、ことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の投写型表示装置において、前記操作部は、ユーザーが操作するときに触れるツマミ部を含み、前記左側または右側の前記本体キャビネットの側面には、該側面よりも凹む収容部が設けられ、前記ツマミ部を、前記キャビネットの前記側面から張り出さないよう、前記収容部に収容した、ことを特徴とする。

本発明の構成によれば、フォーカス調整やズーム調整などを行うための操作部や、この操作部を操作する際のユーザーの手指が、投写画面に向かう投写光を遮ってしまうのを防止することができ、これにより、投写画像に影が生じてしまうことを防止できる。

特に、請求項３のように、前記操作部を、前記投写口側から見て左側または右側の前記本体キャビネットの側面から外部に露出させるようにすれば、背面側を机等に設置して投写型表示装置を使用する場合にも、操作部を円滑に操作することができる。

加えて、請求項４の構成とすれば、ツマミ部が本体キャビネットよりも出っ張らないので、プロジェクタを移動させているときに、ツマミ部が何かに引っ掛り、破損するようなことが起こりにくい。

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、図面を参照して、実施の形態に係るプロジェクタの構成を説明する。

図１ないし図７は、外部キャビネットを省略した状態のプロジェクタを示す図である。図１は、プロジェクタの外観斜視図、図２、図３、図４、図５、図６および図７は、それぞれ、プロジェクタの上面図、底面図、右側面図、左側面図、正面図および背面図である。なお、図２ないし図７には、メイン基板４０が取り外された状態のプロジェクタが示されている。また、図８および図９には、それぞれ、投写光学系の概観斜視図および断面図（模式図）が示されている。

図１ないし図７を参照して、プロジェクタは、光学エンジン１０と、投写光学系２０と、電源ユニット３０と、メイン基板４０と、ＡＶ端子部５０と、吸気ファン６０と、排気ファン７０と、ＡＣインレット９０を備えている。なお、８０ａは上面側キャビネットからのボス、８０ｂは底面側キャビネットからのボス、８０ｃは振動吸収用のブッシュである。

投写光学系２０は、図８に示す板状部２０２ａ、２０５ａが、図１、図２、図３に示すように、ブッシュ８０ｃを介してボス８０ａ、８０ｂ間に挟持されることによりキャビネット内に装着される。投写光学系２０は、振動吸収用のブッシュ８０ｃを介して挟持されているため、投写光学系２０に衝撃が伝わり難くなっている。また、投写光学系２０は、振動吸収用のブッシュ８０ｃを介して上面側キャビネットからのボス８０ａおよび底面側キャビネットからのボス８０ｂにより支持されているため、支持強度が向上している。

光学エンジン１０は、光源１０１からの白色光を青色波長帯、緑色波長帯および赤色波長帯の光に分離するとともに各波長帯の光を表示素子（液晶パネル）で変調し、さらに、変調後の各波長帯の光をダイクロイックプリズムで色合成し、合成後の光を投写光学系２０に出射する。図２に示すように、光源１０１は、Ｘ軸方向に光を照射するよう配置され、投写光学系２０は光軸がＹ軸方向となるよう配置されている。なお、光学エンジン１０の構成および光学エンジン１０と投写光学系２０の位置関係については、追って、図１０を参照して説明する。

電源ユニット３０は、光源１０１およびメイン回路４０に電源を供給する。電源ユニット３０には、ＡＣインレット９０を介してＡＣ電圧が入力される。メイン回路４０は、プロジェクタを駆動および制御するための回路である。図１に示す如く、メイン回路４０を保持する回路基板は、光学エンジン１０の上面に、光学エンジン１０の一部を覆うようにして配置されている。また、メイン回路４０には、ＡＶ端子部５０を介してＡＶ（Audio Visual）信号が入力される。

図１および図３に示す如く、光学エンジン１０の底面側には３つの吸気ファン６０が配されている。これら吸気ファン６０によって吸気されたエアーは、光学エンジン１０の左側面側に配された排気ファン７０（図５参照）および背面側に配された排気ファン７０（図７参照）によって排気される。このように吸気ファン６０と排気ファン７０を配置することにより、吸気ファン６０によって吸気されたエアーは、光学エンジン１０の光学系、光源１０１および電源ユニット３０を通過するよう流れる。また、吸気されたエアーは、図２、図３および図６に示す如く、ダクト６１を介して光源１０１の側面に導かれ、光源１０１の側面から排気ファン７０に向かって流れる。かかるエアーの流れによって、これら部材に発生する熱が取り除かれる。

図８および図９に、投写光学系の概観斜視図および断面図を示す。なお、図９は、図８のＡ−Ａ’断面を模式的に示す図である。

同図において、２０１は投写レンズユニット、２０２はハウジング、２０３は埃防止カバー、２０４は反射ミラー、２０５はミラーカバー、２０６は光線通過窓（本発明の投写口に相当）である。

投写レンズユニット２０１は、投写光を中間結像面上に結像させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のフォーカス状態を調整するためのアクチュエータを備えている。ここで、投写レンズユニット２０１のフォーカス調整は、レバー２０１ａを投写レンズユニット２０１の光軸を軸として回転させることにより行われる。なお、このレバー２０１ａは、光線通過窓２０６から投写される投写光を遮らないよう、図８に示す如く、投写レンズユニット２０１の側方から突出するよう配置されている。

反射ミラー２０４は、非球面形状の反射面を有し、投写レンズユニット２０１から入射された投写光を広角化して、光線通過窓２０６から被投写面（スクリーン面）へ投写する。

投写レンズユニット２０１は、ハウジング２０２内に収容され、さらに、埃防止カバー２０３によって覆われる。また、反射ミラー２０４は、ミラーカバー２０５に収容され、ミラーカバー２０５をハウジング２０２に取り付けることにより、ハウジング２０２に装着される。

図９に示す如く、光学エンジン１０によって生成された合成光は、投写レンズユニット２０１の光軸からＺ軸方向に離間する位置において、投写レンズユニット２０１に入射される。このようにして入射された合成光は、投写レンズユニット２０１によってレンズ作用を受け、ミラー２０４に入射される。しかる後、合成光は、反射ミラー２０４によって広角化され、光線通過窓２０６を介して、被投写面（スクリーン面）へ投写される。

なお、上記の如く、光学エンジン１０からの合成光は、投写レンズユニット２０１の光軸よりもＺ軸方向にずれた位置において、投写レンズユニット２０１に入射されるため、反射ミラー２０４は、図９に示す如く、投写レンズユニット２０１の光軸から合成光のシフト方向と反対側にシフトするようにして配置される。ここで、反射ミラー２０４は、投写レンズユニット２０１を構成する各レンズのレンズ面よりも大きな反射面を有するため、投写レンズユニット２０１の光軸に対する反射ミラー２０４のシフト量は比較的大きなものとなる。このため、プロジェクタの底面側には、図４および図５に示す如く、比較的大きな空間Ｇが生じる。

次に、図１０を参照して、光学エンジン１０の主要構成について説明する。

光源１０１は、バーナとリフレクタから構成され、略平行な光を照明光学系１０２に出射する。光源１０１は、たとえば、超高圧水銀ランプから構成される。照明光学系１０２は、フライアイインテグレータ、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）アレイおよびコンデンサレンズを備え、表示素子（液晶パネル）１０６、１０９、１１５に入射する際の各色光の光量分布を均一化させるとともに、ダイクロイックミラー１０３に向かう光の偏光方向を一方向に揃える。

ダイクロイックミラー１０３は、照明光学系１０２から入射された光のうち、青色波長帯の光（以下、「Ｂ光」という）のみを反射し、赤色波長帯（以下、「Ｒ光」という）と緑色波長帯（以下、「Ｇ光」という）を透過する。ミラー１０４は、ダイクロイックミラー１０３によって反射されたＢ光をコンデンサレンズ１０５に向かう方向に反射する。

コンデンサレンズ１０５は、Ｂ光が平行光で表示素子１０６に入射するよう、Ｂ光にレンズ作用を付与する。表示素子１０６は、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。なお、表示素子１０６の入射側と出射側には偏光板（図示せず）が配されている。

ダイクロイックミラー１０７は、ダイクロイックミラー１０３を透過したＲ光およびＧ光のうち、Ｇ光のみを反射する。コンデンサレンズ１０８は、Ｇ光が平行光で表示素子１０９に入射するよう、Ｇ光にレンズ作用を付与する。表示素子１０９は、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。なお、表示素子１０９の入射側と出射側には偏光板（図示せず）が配されている。

リレーレンズ１１０、１１２は、表示素子１１５に対するＲ光の入射状態が表示素子１０６および１０９に対するＢ光およびＧ光の入射状態と等しくなるようＲ光にレンズ作用を付与する。ミラー１１１、１１３は、ダイクロイックミラー１０７を透過したＲ光を表示素子１１５に導くよう、Ｒ光の光路を変更する。

コンデンサレンズ１１４は、Ｒ光が平行光の状態で表示素子１１５に入射するよう、Ｒ光にレンズ作用を付与する。表示素子１１５は、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。なお、表示素子１１５の入射側と出射側には偏光板（図示せず）が配されている。

ダイクロイックプリズム１１６は、表示素子１０６、１０９、１１５によって変調されたＢ光、Ｇ光およびＲ光のうち、Ｂ光とＲ光を反射するとともにＧ光を透過し、これにより、Ｂ光、Ｇ光およびＲ光を色合成する。色合成された光（合成光）は、上記の如く、投写光学系２０内の投写レンズユニット２０１に入射される。そして、反射ミラー２０４によって広角化され、光線通過窓２０６を介して、被投写面（スクリーン面）へ投写される。

図示の如く、光源１０１は、光の照射方向がＸ軸方向に向くように配置される。このように光源１０１を配置することにより、光源１０１は、プロジェクタが天吊設置、据え置き設置および机上設置の何れの形態で使用されても、常に、水平方向に光を照射するに位置づけられることとなる。このため、光源１０１が鉛直方向に配置されることによる光源１０１の寿命低下を抑制することができる。

また、図２および図１０に示す如く、光源１０１の光軸が投写レンズユニット２０１の光軸に直交するよう光源１０１が配置されるため、投写レンズユニット２０１の光軸方向における光学エンジン１０の寸法を抑制することができる。よって、投写距離を小さくすることができ、その結果、光線通過窓２０６から出射された光がスクリーンに到達する前に障害物によって遮られる可能性を低減することができる。

図１１は、図１に示すプロジェクタの内部構造をキャビネット内に収容した状態のプロジェクタの概観を示す図（斜視図）である。図１２は、同じく、プロジェクタの右側面図である。なお、図１２においては、ＡＶ端子部５０の各端子が図示省略されている。

図示の如く、本体キャビネット３００には、上記空間Ｇ（図４および図５参照）に対応して生じる段差を補正するために、アーム部材４００が、本体キャビネットの底面に装着されている。また、このアーム部材４００には、先端部がアーム部材４００を貫通するようにして、２つの調整ネジ５００が装着されている。

本体キャビネット３００の上面には操作ボタン部３０１が配されている。また、本体キャビネット３００の底面には、反射ミラー２０４に配置位置に、円弧状の突部３０２が配されている。

本体キャビネット３００の上面には、前方に下る下り傾斜面３００ａと、この下り傾斜面に続いて前方に上る上り傾斜面３００ｂが形成されている。この上り傾斜面３００ｂは上斜め後方を向いており、この面に上記光線通過窓２０６が配置されている。

本体キャビネット３００は、右側面の一部が開口し、その開口部分に側面パネル３０３が嵌め込まれた構成となっている。側面パネル３０３には、上記ＡＶ端子部５０の各端子が配置されている。また、側面パネル３０３の前端部にはツマミ収容部３０４が形成されている。このツマミ収容部３０４には、上述したフォーカス調整用のレバー２０１ａのツマミ部２０１ｂが配置されている。

レバー２０１ａは、図１３に示すように、その基端部に形成された取付部２０１ｃがネジ２０１ｄによって投写レンズユニット２０１の操作筒２０１ｅに固定されている。操作筒２０１ｅは、投写レンズユニット２０１内のレンズを変位させるアクチュエータを構成する１つの構成要素である。レバー２０１ａは、操作筒２０１ｅから側方に延びており、その先端部にツマミ部２０１ｂが設けられている。レバー２０１ａは、ほぼ水平状態から同図における時計方向および反時計方向に、所定の範囲（例えば、それぞれ２０度ずつ）だけ回転するよう構成されている。

図１４は、側面パネル３０３のツマミ収容部３０４とレバー２０１ａの配置関係を示す図である。同図においては、レバー２０１ａおよび側面パネル３０３以外の構成が図示省略されている。

ツマミ収容部３０４は、ツマミ部２０１ｂの操作領域となる部位であり、本体キャビネット３００の側面よりも窪んだ縦長の溝形状をしている。ツマミ収容部３０４の底面３０４ａは、外方に膨らむ曲面形状を有している。この底面３０４ａの曲率中心は、レバー２０１ａの回転中心、すなわち、投写レンズユニット２０１の光軸となっている。ツマミ収容部３０４の底面には、レバー２０１ａの回転する範囲に亘るスリット３０４ｂが形成されている。レバー２０１ａは、このスリット３０４ｂを通って、ツマミ収容部３０４内に露出している。

なお、ツマミ部２０１ｂは、レバー２０１ａを水平状態にしたとき最も側方に出っ張るが、この状態においてもツマミ部２０１ｂがツマミ収容部３０４の凹所内（本体キャビネット３００の側面のライン）から張り出さないよう、レバー２０１ａの長さなどが決められている。

こうして、ユーザーが、図１４（ａ）に示す水平状態から、ツマミ部２０１ｂを上下方向に移動させると、それに応じて、レバー２０１ａとともに操作筒２０１ｅが回転する。そして、操作筒２０１ｅが回転すると、カム機構などの周知の連動機構によって投写レンズユニット２０１内のレンズの位置が光軸方向に変位される。これによって、投写画像のフォーカス状態が調整される。

なお、同図（ｂ）は、ツマミ部２０１ｂを上方へ移動させた状態を示す。ツマミ収容部３０４の底面３０４ａは、上述のように曲面形状にされているので、同図のように、ツマミ部２０１ｂは、底面３０４ａに沿って移動し、底面３０４ａと接触することはない。

本実施の形態では、フォーカス調整用のレバー２０１ａが本体キャビネット３００の右側面から露出するように配置されている。よって、光線通過窓２０６から出射された投写光が、図１２に示すように、徐々に拡がりながら本体キャビネット３００の上面の僅かに上方を通り、被投写面へと向かっても、レバー２０１ａ、すなわち、本体キャビネット３００から露出したレバー２０１ａのツマミ部２０１ｂが投写光を遮ってしまうことがなく、投写画像に影が生じてしまう惧れがない。さらに、このように、ツマミ部２０１ｂが本体キャビネット３００の側面に配置されているので、ツマミ部２０１ｂを操作する手指によって、投写光が遮られることも防止できる。

また、ツマミ部２０１ｂが、本体キャビネット３００の側面から出っ張らないので、プロジェクタを移動させているときに、ツマミ部２０１ｂが何かに引っ掛り、破損するようなことが起こりにくい。

さらに、レバー２０１ａが長尺であり、ツマミ部２０１ｂと操作筒２０１ｅとの距離が離されているので、ツマミ部２０１ｂを同じ量だけ移動させたときの操作筒２０１ｅの回転量を小さくすることができる。よって、フォーカスの微小な調整を行いやすくすることができる。

なお、手指が投写光を遮るという問題を解消するために、フォーカス調整用のレバー２０１ａを別途連係機構等で連係し、手指が投写光を遮ることのない位置でフォーカス調整を行えるようにしても良い。たとえば、レバー２０１ａの突出方向にある本体キャビネットの側面に、レバー２０１ａと同じ方向にスライドする操作ツマミを配置し、この操作ツマミとレバー２０１ａを連係機構によって連結する。この場合、操作ツマミは、たとえば、レバー２０１ａの配置位置から、図４の空間Ｇの方にシフトした位置に配置される。この位置に操作ツマミを配置すれば、フォーカス調整時に操作ツマミを操作しても、手指が投写光を遮る惧れはない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって制限されるものではない。例えば、上記実施の形態では、投写レンズユニットにおいて、フォーカスの調整のみが行える構成としているが、これに限らず、フォーカスの調整だけでなくズームの調整も行える構成、またはズームの調整のみが行える構成としてもよい。この場合、ズームの調整するための操作部の構成を、本発明の操作部の構成とすることができる。また、本発明の実施形態は上記の他、種々の変更が可能である。

実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図（斜視図） 実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図（上面図） 実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図（底面図） 実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図（右側面図） 実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図（左側面図） 実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図（正面図） 実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図（背面図） 実施の形態に係る投写光学系の構成を示す図（斜視図） 実施の形態に係る投写光学系の構成を示す図（断面図） 実施の形態に係る光学エンジンの構成を示す図 実施の形態に係るプロジェクタの外観構成を示す図（斜視図） 実施の形態に係るプロジェクタの外観構成を示す図（右側面図） 実施の形態に係るレバーの構成を示す図 実施の形態に係る側面パネルのツマミ収容部とレバーの配置関係を示す図

符号の説明

２０１ … 投射レンズユニット
２０１ａ … レバー
２０１ｂ … ツマミ部
２０４ … 反射ミラー
３００ … 本体キャビネット
３０３ … 側面パネル
３０４ … ツマミ収容部

Claims (3)

1. 光変調素子によって変調された光が入射される第１レンズ群と前記第１レンズ群よりも大きな径を有する第２レンズ群とを有する投写レンズ部と、この投写レンズ部から出射される光を反射して前記投写レンズ部側に折り返し被投写面へと向かわせる前記投写レンズの直径よりも幅広なミラー部と、を備えた投写型表示装置において、
   前記ミラー部を覆い、前記ミラー部の幅以上の幅を有する本体キャビネットと、
   前記投写レンズ部内のレンズを変位させるために前記投写レンズ部の第２レンズ群に繋がっている操作部と、
   本体キャビネットの側面の一部により形成され、本体キャビネットの側面側に設けられ
   たスリットと、を備え、
   前記スリットから前記操作部が露出され、
   前記操作部を、前記ミラー部により折り返され、本体キャビネットに配された投写口を通過した後の前記光の光路にかからない領域に配置した、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
2. 請求項１に記載の投写型表示装置において、
   前記操作部は、前記投写口側から見て左側または右側の前記本体キャビネットの側面から外部に露出している、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
3. 請求項２に記載の投写型表示装置において、
   前記操作部は、ユーザーが操作するときに触れるツマミ部を含み、
   前記左側または右側の前記本体キャビネットの側面には、該側面よりも凹む収容部が設けられ、
   前記ツマミ部を、前記キャビネットの前記側面から張り出さないよう、前記収容部に収容した、
   ことを特徴とする投写型表示装置。

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