JP4854782B2 - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は投写型画像表示装置に関し、特にシンチレーション低減機能を備えた投写型画像表示装置に関するものである。

背面投写型テレビ等の投写型画像表示装置では、光源としてランプやレーザ発振器が用いられる。レーザ発振器を光源とした用いた場合には、明るい室内でも鮮明な画像を表示できる程度にまで投写型画像表示装置の高輝度化を図ることも比較的容易である。ただし、光源としてレーザ発振器を用いた場合には、ランプを光源に用いた場合に比べてスペックルパターンによる画面のぎらつき現象、いわゆるシンチレーションが顕著になる。

上記のシンチレーションを低減する従来の手法として、スクリーンを該スクリーンの画像表示面の垂直方向、スクリーンの長手方向、およびスクリーンの幅方向のいずれかの方向に振動させるか、またはスクリーン面に至るレーザ光を光軸に対して直角方向に振動させるものがある（特許文献１参照）。スクリーンは、バイモルフやモータ等を用いた加振装置により上記の方向に振動され、レーザ光は、加振装置に取り付けられた振動鏡によって該レーザ光をスクリーン側に反射させたり、加振装置に取り付けられた偏向装置によって該レーザ光をスクリーンの手前で偏向させたりすることにより、あるいはレーザ光源自体を振動させることにより、上記の方向に振動される。

特開昭５５−６５９４０号公報

しかしながら、スクリーンを該スクリーンの画像表示面に対して垂直方向（法線方向）に振動させると、画像に揺れが生じたり解像度が低下したりする結果として画質が低下する。また、スクリーンを該スクリーンの長手方向や幅方向に振動させた場合には、原点からの変位量が最大になって振動の向きが変わるときにスクリーンが一旦止まるため、このときに強いシンチレーションが発生する。スクリーン面に至るレーザ光を光軸に対して直角方向に振動させた場合も同様である。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、画質の低下をまねくことなくシンチレーションの発生を抑え易い投写型画像表示装置を得ることを目的とする。

上述の課題を解決し、目的を達成する本発明の投写型画像表示装置は、画像信号に応じて光を出射する光学エンジンと、光学エンジンから入射した光をフレネルレンズにより略平行な光にした後に拡散部材により拡散光にして出射させるスクリーンと、フレネルレンズまたは拡散部材を被駆動部材として該被駆動部材をスクリーンに平行な面内で変位させるスクリーン駆動部と、光学エンジン、スクリーン、およびスクリーン駆動部を収容する筐体とを備え、スクリーン駆動部は、筐体に支持されて被駆動部材をスクリーンに平行な面内で移動可能に保持する弾性保持ユニットと、弾性保持ユニットに互いに交差する方向の駆動力を付与することができる一対の駆動源と、一対の駆動源の各々に接続されて該一対の駆動源の各々を互いに所定の位相差をもった駆動波形で駆動させる制御回路とを有し、弾性保持ユニットは、平板状の第１および第２の変形部が直交して形成されるＬ字状の弾性部材であって、該弾性部材の一端は筐体に、他端が被駆動部材に結合されて構成され、画像の投写時に一対の駆動源から弾性保持ユニットに駆動力を付与して、被駆動部材をスクリーンに平行な面内で常に停止することのない連続運動をさせることを特徴とする。

本発明の投写型画像表示装置では、被駆動部材を保持した弾性保持ユニットに一対の駆動源から駆動力を付与することで、画像の投写時に被駆動部材をスクリーンに平行な面内で連続運動させるので、上記の光学エンジンがレーザ発振器を光源として用いたものであっても、シンチレーションの発生を抑えることができる。また、スクリーンを該スクリーンの画像表示面の法線方向に振動させる必要がないので、画像の揺れや解像度の低下に起因する画質の低下も起こり難い。したがって、本発明によれば画質の低下をまねくことなくシンチレーションの発生を抑えることが容易になる結果として、高輝度で画質が良好な投写型画像表示装置を提供することが容易になる。

図１は、この発明の投写型画像表示装置の一例を概略的に示す一部切欠き断面図である。 図２は、図１に示した投写型画像表示装置の内部構造を概略的に示す断面図である。 図３は、図１および図２に示した投写型画像表示装置においてスクリーン駆動部を構成している弾性保持ユニットでのフレネルフレームの断面形状の一例を示す概略図である。 図４は、図１および図２に示した投写型画像表示装置においてスクリーン駆動部を構成している弾性保持ユニットでの弾性支持部材の一例を概略的に示す斜視図である。 図５は、図１および図２に示した投写型画像表示装置においてスクリーン駆動部を構成している駆動源の一例を概略的に示す分解斜視図である。 図６は、図５に示した駆動源の動作原理を示す概念図である。 図７は、図１および図２に示した投写型画像表示装置における一対の駆動源それぞれの駆動波形の一例を示す概略図である。 図８は、図７に示した駆動波形で各駆動源を駆動させたときの位相角とフレネルレンズの重心に働く力との関係の一例を示す概念図である。 図９は、図１および図２に示した投写型画像表示装置においてフレネルレンズに働く力と投写型画像表示装置内でのフレネルレンズの位置との関係の一例を示す概略図である。 図１０は、図１および図２に示した投写型画像表示装置においてフレネルレンズに働く力と投写型画像表示装置内でのフレネルレンズの位置との関係の他の例を示す概略図である。 図１１は、図１および図２に示した投写型画像表示装置においてフレネルレンズに働く力と投写型画像表示装置内でのフレネルレンズの位置との関係の更に他の例を示す概略図である。 図１２は、この発明の投写型画像表示装置における各駆動源の駆動波形の他の例を示す概略図である。 図１３は、図１２に示した駆動波形で各駆動源が動作される投写型画像表示装置での位相角と被駆動部材の重心に働く力との関係の一例を示す概念図である。 図１４は、図１２に示した駆動波形で各駆動源が動作される投写型画像表示装置での位相角と被駆動部材の重心に働く力との関係の他の例を示す概念図である。 図１５は、この発明の投写型画像表示装置の他の例を概略的に示す正面図である。

以下、本発明の投写型画像表示装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、この発明の投写型画像表示装置の一例を概略的に示す一部切欠き断面図であり、図２は、図１に示した投写型画像表示装置の内部構造を概略的に示す断面図である。これらの図に示す投写型画像表示装置８０は、光学エンジン１０と、スクリーン２０と、スクリーン駆動部６０と、これらを収容する筐体７０とを備えており、画像信号に応じて光学エンジン１０から出射された光をスクリーン２０の背面側から該スクリーン２０に投写して画像表示を行う。

図１に示すように、上記の光学エンジン１０は、レーザ発振器を含んだレーザモジュール１１と、レーザモジュール１１から出射したレーザ光ＬＢの光路を制御するリレーレンズ１３と、レーザ光ＬＢを画像信号に応じて空間変調して映像光ＩＬを形成する空間変調素子１５と、空間変調素子１５で形成された映像光ＩＬを拡大してスクリーン２０に投写する投写光学系１７とを有している。上記の空間変調素子１５としては、例えば、整列配置された多数の微小ミラーを有し、各微小ミラーの角度を画像信号に応じて調整することによりレーザ光ＬＢを空間変調するマイクロミラーデバイスが用いられる。図１においては、便宜上、投写光学系１７を１つのレンズで代表して描いてある。また、同図中の一点鎖線ＯＡ₁，ＯＡ₂はそれぞれ光軸を表している。

スクリーン２０は、投写光学系１７側に配置されて光学エンジン１０からの映像光ＩＬが入射するフレネルレンズ２３と、該フレネルレンズ２３よりも観察者側に配置されてフレネルレンズ２３から出射した光が入射する拡散部材２５とを有している。フレネルレンズ２３は、後述する弾性保持ユニット３０により保持されて、光学エンジン１０から入射した映像光ＩＬを略平行な光にして出射させる。拡散部材２５は、例えばレンチキュラーレンズシート、散乱層、遮光層等により構成され、筐体７０に形成された溝状の拡散部材保持部７３に固着されて、フレネルレンズ２３で略平行な光となって入射した映像光ＩＬを拡散光にして出射させる。光学エンジン１０から出射した映像光ＩＬを最終的に拡散部材２５で拡散光にして出射させることで、スクリーン２０での画像の視野角が拡がる。

スクリーン駆動部６０は、図１または図２に示すように、フレネルレンズ２３を保持した弾性保持ユニット３０と、一対の駆動源４０Ａ，４０Ｂと、制御回路部５５とを有しており、光学エンジン１０から画像が投写されるときに制御回路部５５からの駆動信号に応じて各駆動源４０Ａ，４０Ｂが弾性保持ユニット３０に所定の駆動力を付与することで、フレネルレンズ２３をスクリーン２０に平行な面内で連続運動させる。ここで、本発明でいう「連続運動」とは、例えば円運動のように運動方向が変化するときでも速度が０よりも大きい運動を意味する。

上記のスクリーン駆動部６０を構成する弾性保持ユニット３０は、フレネルレンズ２３を保持するフレネルフレーム３１と、フレネルフレーム３１を筐体７０に取り付ける４つの弾性支持部材３５ａ〜３５ｄとを備えている。フレネルフレーム３１は、図２に示すように、上框３１ａ、下框３１ｂ、左框３１ｃ、および右框３１ｄを有しており、上框３１ａおよび下框３１ｂそれぞれの長手方向両端部には、弾性支持部材３５ａ〜３５ｄを固定するための固定部３３が設けられている。

上框３１ａでの長手方向の一端側に設けられた固定部３３に弾性支持部材３５ａの一端が固定されており、他端側に設けられた固定部３３に弾性支持部材３５ｂの一端が固定されている。また、下框３１ｂでの長手方向の一端側に設けられた固定部３３に弾性支持部材３５ｃの一端が固定されており、他端側に設けられた固定部３３に弾性支持部材３５ｄの一端が固定されている。個々の弾性支持部材３５ａ〜３５ｄでの筐体７０側の端部は、１つの弾性支持部材に１つずつ対応して筐体７０の内面に設けられた取付け部７５に固定されている。

各弾性支持部材３５ａ〜３５ｄは、スクリーン２０の左右軸（以下「Ｘ軸」という）および上下軸（以下「Ｙ軸」という）を対称軸として軸対称に、かつＸ軸方向およびＹ軸方向のいずれにおいてもバネ定数が同じ値となるように設置されている。弾性保持ユニット３０は、これら４つの弾性支持部材３５ａ〜３５ｂにより筐体７０に取り付けられて、該筐体７０に支持されている。なお、図２には上記のＸ軸とＹ軸を併記してある。

スクリーン駆動部６０における一対の駆動源４０Ａ，４０Ｂは、弾性保持ユニット３０に互いに交差する方向の駆動力を付与する。個々の駆動源４０Ａ，４０Ｂとしては、例えばリニアモータ等により構成されたリニアアクチュエータが用いられる。また、スクリーン駆動部６０における制御回路部５５は、上記一対の駆動源４０Ａ，４０Ｂの各々に所定の駆動信号を供給する。

スクリーン駆動部６０は、画像の投写時に上記の制御回路部５５から各駆動源４０Ａ，４０Ｂに所定の駆動信号を供給することで、被駆動部材であるフレネルレンズ２３をスクリーン２０に平行な面内で連続運動させる。このときの運動の具体例としては、例えば楕円運動（円運動を含む）を挙げることができる。各駆動源４０Ａ，４０Ｂによる駆動力が弾性保持ユニット３０により保持されたフレネルレンズ２３の重心Ｏを通る方向に付与されるようにスクリーン駆動部６０を構成すると、フレネルレンズ２３をスクリーン２０に平行な面内で連続運動させる際に、モーメントの影響を排除し易くなる。

なお、「弾性保持ユニットにより保持されたフレネルレンズの重心」とは、弾性保持ユニットと該弾性保持ユニットにより保持されたフレネルレンズとからなる構造体の重心を意味する。本明細書においては、当該重心を、以下、単に「フレネルレンズの重心」という。図２においては、上記の重心を点Ｏで示してあり、フレネルレンズ２３の運動方向の一例を矢印Ａで示している。

以上説明した構成を有する投写型画像表示装置８０では、フレネルレンズ２３を保持した弾性保持ユニット３０に一対の駆動源４０Ａ，４０Ｂから駆動力を付与することで、画像の投写時にフレネルレンズ２３をスクリーン２０に平行な面内で連続運動させるので、スペックルパターンによる画面のぎらつき現象、いわゆるシンチレーションを抑えることができる。また、フレネルレンズ２３や拡散部材２５をスクリーン２０での画面の法線方向（前後軸方向；以下「Ｚ軸方向」という）に振動させる必要がないので、画像の揺れや解像度の低下に起因する画質の低下が起こり難い。したがって、当該投写型画像表示装置８０では、画質の低下をまねくことなくシンチレーションの発生を抑えることが容易である。

上述の技術的効果を奏する投写型画像表示装置８０は、スクリーン駆動部６０の構成および駆動方法に特徴を有しているので、以下、図３〜図６を参照してスクリーン駆動部６０の構成部材を具体的に説明した後、図７〜図１１を参照してスクリーン駆動部６０によるフレネルレンズ２３の駆動方法について詳述する。

図３は、スクリーン駆動部を構成している弾性保持ユニットでのフレネルフレームの断面形状の一例を示す概略図である。同図には、フレネルフレーム３１における上框３１ａの断面形状の一例が概略的に示されている。

図示の上框３１ａは、フレネルレンズ２３の周縁部が挿入固定される溝部Ｇｒ、該溝部Ｇｒからスクリーン２０（図１参照）のＺ軸に沿って後方に突出形成された突出部Ｐｒ、および該突出部Ｐｒからスクリーン２０のＹ軸に沿って内側に突出形成されたフランジ部Ｆｌを有しており、フランジ部Ｆｌは光学エンジン１０（図１参照）からの映像光ＩＬを遮らない位置、長さに成形されている。また、突出部Ｐｒの外表面上の所定箇所には、弾性支持部材３５ａまたは弾性支持部材３５ｂ（図２参照）の一端が固定される固定部３３が配置されている。図３には、弾性支持部材３５ｂと該弾性支持部材３５ｂを上框３１ａに固定する固定部３３とが現れている。図示を省略するが、下框３１ｂ、左框３１ｃ、および右框３１ｄ（図２参照）の各々も上框３１ａと同様の断面形状とすることができる。

図４は、スクリーン駆動部を構成している弾性保持ユニットでの弾性支持部材の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す弾性支持部材３５ａは、平板状を呈する第１および第２の変形部Ｄｆ₁，Ｄｆ₂が各々の一端で繋がったＬ字状の部材であり、第１の変形部Ｄｆ₁の他端はフレネルフレーム３１（上框３１ａ）に、また第２の変形部Ｄｆ₂の他端は筐体７０の所定箇所に設けられた取付け部７５（図２参照）に固定される。

第１の変形部Ｄｆ₁の長手軸はスクリーン２０（図１参照）のＸ軸と平行であり、当該第１の変形部Ｄｆ₁はスクリーン２０のＹ軸方向に可撓性を有している。また、第２の変形部Ｄｆ₂の長手軸はスクリーン２０のＹ軸と平行であり、当該第２の変形部Ｄｆ₂はスクリーン２０のＸ軸方向に可撓性を有している。

この弾性支持部材３５ａは、該弾性支持部材３５ａをフレネルフレーム３１および筐体７０の各々に固定した状態下でＸ軸方向のバネ定数とＹ軸方向のバネ定数とが互いに同じ値となるように設計され、固定される。また、フレネルレンズ２３およびフレネルフレーム３１等の重みを受けた状態で第１の変形部Ｄｆ₁と第２の変形部Ｄｆ₂とが略９０度の角度をなすように、これら第１の変形部Ｄｆ₁と第２の変形部Ｄｆ₂との結合部の曲げ角度が設計されている。他の弾性支持部材３５ｂ〜３５ｄも弾性支持部材３５ａと同様の技術思想で設計され、その形状は弾性支持部材３５ａと同様の形状とすることができる。弾性保持ユニット３０は、これらの弾性支持部材３５ａ〜３５ｄのスクリーン２０に平行な面内での等方的な弾性力により、フレネルレンズ２３を保持している。

図５は、スクリーン駆動部を構成している駆動源の一例を概略的に示す分解斜視図である。同図に示す駆動源４０Ａは、固定子４５と可動子５０とを備えたリニアモータからなるリニアアクチュエータである。

上記の固定子４５は、２枚のヨーク板４１ａ，４１ｂと、一方のヨーク板４１ａに固着された２つのマグネット４２ａ，４２ｂと、各ヨーク板４１ａ，４１ｂを所定の間隔をもって保持する樹脂製のヨークホルダ４３とを有している。個々のヨーク板４１ａ，４１ｂは平板状を呈し、個々のマグネット４２ａ，４２ｂも平板状を呈する。ヨーク板４１ａは、各マグネット４２ａ，４２ｂを内側にしてヨークホルダ４３に装着され、ヨーク板４１ｂは、各マグネット４２ａ，４２ｂから離隔し、かつヨーク板４１ａに対向した状態でヨークホルダ４３に装着される。ヨークホルダ４３には取付け孔４４ａ，４４ｂが形成されている。固定子４５は、上記の取付け孔４４ａ，４４ｂに挿入されたネジ等の固定用部品（図示せず）により筐体７０（図２参照）に固定される。

一方、可動子５０は、コイル４６と、該コイル４６と一体にモールド成形された樹脂製のコイルホルダ４７と、コイル４６に接続された状態でコイルホルダ４７に設けられた給電端子４８ａ，４８ｂとを有している。コイルホルダ４７には取付け孔４９ａ，４９ｂが形成されている。可動子５０は、固定子４５における２枚のヨーク板４１ａ４１ｂ間にコイル４６を介在させた状態で固定子４５に装着され、上記の取付け孔４９ａ，４９ｂに挿入されたネジ等の固定用部品（図示せず）によりフレネルフレーム３１（図２参照）に固定される。図示を省略するが、駆動源４０Ｂ（図２参照）も上述の駆動源４０Ａと同様の構成とすることができる。

図６は、図５に示した駆動源の動作原理を示す概念図である。同図に示すように、固定子４５（図５参照）における２つのマグネット４２ａ，４２ｂのうちでフレネルフレーム３１（図２参照）側に位置するマグネット４２ａは、ヨーク板４１ａ側がＳ極、コイル４６側がＮ極となる向きでヨーク板４１ａに固着されており、筐体７０（図２参照）側に位置するマグネット４２ｂは、ヨーク板４１ａ側がＮ極、コイル４６側がＳ極となる向きでヨーク板４１ａに固着されている。これらの結果として、固定子４５においては、マグネット４２ａからヨーク板４１ｂ、マグネット４２ｂ、およびヨーク板４１ａを経てマグネット４２ａに戻る磁気回路ＭＣが形成される。各マグネット４２ａ，４２ｂとヨーク板４１ｂとの間のギャップＧには、磁束ＭＦが形成される。

固定子４５に可動子５０（図５参照）を装着してそのコイル４６に通電すると、フレミングの左手の法則に従って所定の向きの力が発生する。例えば、図６での紙面裏側から表側に向かう方向の電流をコイル４６に流すと、該コイル４６には矢印Ｂの方向に力がかかる。逆に、図６での紙面表側から裏側に向かう方向の電流をコイル４６に流すと、該コイル４６には矢印Ｃの方向に力がかかる。コイル４６に流す電流の向きおよび強さを制御することにより、駆動源４０Ａからフレネルフレーム３１に所定の向きおよび強さの引張り力または押力（以下「駆動力」と総称する）を付与することができる。可動子５０は、コイル４６に通電しているときでも、磁束ＭＦと直交する面内を駆動力の発生方向と直交する方向に滑動可能である。

なお、駆動源４０Ｂを駆動源４０Ａと同じ構成とした場合には、上述の理由と同じ理由から、コイルに流す電流の向きおよび強さを制御することにより、当該駆動源４０Ｂからフレネルフレーム３１に所定の向きおよび強さの駆動力を付与することができる。

図２を参照して既に説明したように、弾性保持ユニット３０のフレネルフレーム３１に保持されたフレネルレンズ２３はスクリーン２０に平行な面内で移動可能な状態にあり、各駆動源４０Ａ，４０Ｂは弾性保持ユニット３０（フレネルフレーム３１）に互いに交差する方向の駆動力を付与する。そして、各駆動源４０Ａ，４０Ｂが弾性保持ユニット３０に付与する駆動力の向きおよび強さは、上述のように、コイル４６に流す電流の向きおよび強さにより制御することができる。

したがって、各駆動源４０Ａ，４０Ｂのコイル４６に流す電流の向きおよび強さを制御回路部５５（図２参照）で適宜制御することにより、フレネルレンズ２３をスクリーン２０に平行な面内で連続運動させることができる。以下、図７〜図１１を参照して、スクリーン駆動部６０（図２参照）によるフレネルレンズ２３の駆動方法について詳述する。

図７は、一対の駆動源それぞれの駆動波形の一例を示す概略図であり、弾性保持ユニットに対する駆動力の方向が互いに９０度の角度をなすように各駆動源を配置したときに好適な駆動波形の一例である。同図中に実線で描いた曲線が駆動源４０Ａの駆動波形ＤＷ₁を表し、破線で描いた曲線が駆動源４０Ｂ（図２参照）の駆動波形ＤＷ₂を表す。横軸は位相角θであり、縦軸は個々の駆動源４０Ａ，４０Ｂから弾性保持ユニット３０（図２参照）に付与される駆動力である。縦軸の駆動力は、駆動源４０Ａ，４０Ｂから弾性保持ユニット３０に付与される引張り力を正の値とし、押力を負の値としている。

図示の各駆動波形ＤＷ₁，ＤＷ₂は、互いに同じ振幅および波長を有する正弦波形であり、駆動波形ＤＷ₁と駆動波形ＤＷ₂との位相差Δφは９０度とされている。このとき、駆動源４０Ａから弾性保持ユニット３０に付与される駆動力Ｆａ（θ）は位相角θの関数となり、下式（ｉ）
Ｆａ（θ）＝Ｆ₀・sin（θ＋９０°）＝Ｆ₀・cosθ ……（ｉ）
で表される。同様に、駆動源４０Ｂから弾性保持ユニット３０に付与される駆動力Ｆｂ（θ）も位相角θの関数となり、下式（ii）
Ｆｂ（θ）＝Ｆ₀・sinθ ……（ii）
で表される。これらの駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）の合力が、フレネルレンズ２３の重心Ｏ（図２参照）に実際に働く。

なお、上記の式（ｉ），（ii）中の「Ｆ₀」は、駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）の基準となる力を示しており、当該力Ｆ₀の大きさは、弾性保持ユニット３０を構成している各弾性支持部材３５ａ〜３５ｄ（図２参照）の弾性力や、フレネルレンズ２３を連続運動させる際に許容される重心Ｏ（図２参照）の移動範囲の広さ等を考慮して予め選定される。

図８は、図７に示した駆動波形で各駆動源を駆動させたときの位相角とフレネルレンズの重心に働く力との関係の一例を示す概念図である。同図には、スクリーン２０（図１参照）におけるＸ軸およびＹ軸と、図７に示した駆動波形ＤＷ₁で駆動源４０Ａを駆動させたときに弾性保持ユニット３０を介してフレネルレンズ２３に付与される駆動力の作用線に相当するＸ’軸と、図７に示した駆動波形ＤＷ₂で駆動源４０Ｂを駆動させたときに弾性保持ユニット３０を介してフレネルレンズ２３に付与される駆動力の作用線に相当するＹ’軸とが示されている。また、フレネルレンズ２３の重心Ｏ（図２参照）の位置が点Ｐ₀で示されている。図示のＸ軸、Ｙ軸、Ｘ’軸、およびＹ’軸の各々は上記の点Ｐ₀を通っている。また、Ｘ’軸とＹ’軸とは互いに直交しており、Ｘ軸とＹ軸も互いに直交している。Ｘ’軸およびＹ’軸の各々は、駆動源による引張り力の方向を正方向としており、Ｘ’軸の方位角とＸ軸の方位角とは互いに１３５度ずれている。

弾性保持ユニット３０による弾性力がスクリーン２０（図１参照）に平行な面内で等方的であれば、図８に示すように、各駆動源４０Ａ，４０Ｂから弾性保持ユニット３０に上述の駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）を付与したときに、フレネルレンズ２３の重心Ｏに当該駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）の合力ＦがＸ’軸と角度θをなす向きに生じる。このときの角度θは図７に示した位相角θに相当し、合力Ｆの大きさは図７に示したＦ₀と同じ値になる。

各駆動源４０Ａ，４０Ｂの駆動波形ＤＷ₁，ＤＷ₂の位相角θが（０＋３６０・ｎ）度（ｎは整数を表す）のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＸ’軸上の点Ｐ₁に変位する向きおよび大きさとなり、（４５＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＹ軸上の点Ｐ₂に変位する向きおよび大きさとなり、（１３５＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＸ軸上の点Ｐ₃に変位する向きおよび大きさとなる。また、位相角θが（２２５＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＹ軸上の点Ｐ₄に変位する向きおよび大きさとなり、（３１５＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＸ軸上の点Ｐ₅に変位する向きおよび大きさとなる。

弾性保持ユニット３０による弾性力がスクリーン２０に平行な面内で等方的であるときには、上記の合力Ｆがどの方向に向いていたとしても当該合力Ｆと逆向きの弾性力が各弾性支持部材３５ａ〜３５ｄにより働く結果として、各駆動源４０Ａ，４０Ｂを駆動波形ＤＷ₁，ＤＷ₂で駆動させると、フレネルレンズ２３の重心Ｏは実質的に半径Ｆ₀の円Ｃｒの円周上を移動することとなる。

図９〜図１１の各々は、フレネルレンズ２３に働く力と投写型画像表示装置８０内でのフレネルレンズ２３の位置との関係の一例を示す概略図である。これらの図に示す各部材については図２を参照して既に説明しているので、当該部材については図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

図９に示すように、上述の駆動波形ＤＷ₁，ＤＷ₂の位相角θが（４５＋３６０・ｎ）度のときには、下向きの合力Ｆがスクリーン２０（図１参照）のＹ軸に沿って生じる結果として、フレネルレンズ２３の重心Ｏは初期位置からみて真下方向、すなわち図８に示す点Ｐ₂の方向に移動する。また、上述の駆動波形ＤＷ₁，ＤＷ₂の位相角θが（２２５＋３６０・ｎ）度のときには、図１０に示すように、上向きの合力Ｆがスクリーン２０のＹ軸に沿って生じる結果として、フレネルレンズ２３の重心Ｏは初期位置からみて真上方向、すなわち図８に示す点Ｐ₄の方向に移動する。そして、上述の駆動波形ＤＷ₁，ＤＷ₂の位相角θが（３１５＋３６０・ｎ）度のときには、図１１に示すように、フレネルレンズ２３を裏面視したときの左向きの合力Ｆがスクリーン２０のＸ軸に沿って生じる結果として、フレネルレンズ２３の重心Ｏは初期位置からみて左方向（裏面視したときの左方向）、すなわち図８に示す点Ｐ₅の方向に移動する。

フレネルレンズ２３に図２の紙面に垂直な軸まわりの回転成分が加わると、運動の軌跡が例えば楕円になり、運動の線速度が周期的に変化してシンチレーションの強弱として視認されるため、画質を劣化させることになる。上述のように位相角θに応じてフレネルレンズ２３の重心Ｏが所定の方向に移動するようにすれば、当該フレネルレンズ２３はスクリーン２０（図１参照）に平行な面内で連続円運動する。このとき、各駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）が重心Ｏを通る方向に付与されることから、フレネルレンズ２３を保持する弾性保持ユニット３０（図２参照）での各弾性支持部材３５ａ〜３５ｄの弾性力（バネ定数）をＸ軸方向およびＹ軸方向のいずれについても同じ値に設定することにより、フレネルレンズ２３は図２の紙面に垂直な軸まわりに姿勢を回転させることなく同図中に矢印Ａで示すような円運動をするので、シンチレーションの強弱が生じることがない。

以上説明した構成を有する投写型画像表示装置８０（図１または図２参照）では、前述したように、映像の投写時にスクリーン２０に平行な面内でフレネルレンズ２３を連続運動させることができるので、画質の低下をまねくことなくスペックルパターンによる画面のぎらつき現象、いわゆるシンチレーションを抑えることができる。また、スクリーン駆動部６０（図２参照）が摺動部を有していないことから、フレネルレンズ２３に上記の運動を行わせたときの動作音を実質的になくすことができる。

投射型画像表示装置では一般に筐体内の下部に光学エンジンが搭載され、「袴」と呼ばれる当該下部には比較的広い空間がある。上述した投写型画像表示装置８０では、一対の駆動源４０Ａ，４０Ｂをスクリーン２０の下方に配置するので、これらの駆動源４０Ａ，４０Ｂを上記の空間に配置することにより、駆動源４０Ａ，４０Ｂを配置することに起因する投写型画像表示装置８０の高さ寸法の増大を実質的になくすことが容易である。また、弾性支持部材３５ａ〜３５ｄ（図２参照）として図４に示したような板バネを用いた場合には、弾性保持ユニット３０を安価に構成することが容易になる。

実施の形態２．
投写型画像表示装置のスクリーン駆動部を構成する一対の駆動源は、各駆動源による駆動力の方向が互いに１８０度未満の所望の角度をなすように配置することができ、当該角度は実施の形態１で説明した９０度に限定されるものではない。なお、「各駆動源による駆動力の方向が互いになす角度」とは、個々の駆動源による引張り力の方向を正方向として各駆動力の作用線を軸線とする座標系を想定したときに、第１象限で各軸線が互いになす角度を意味する。

上記の角度をα度とすれば、一方の駆動源の駆動波形と他方の駆動源の駆動波形との位相差Δφを（１８０−α）度とすることにより、被駆動部材をスクリーンと平行な面内で連続運動させることが容易になる。このとき、個々の駆動源からの駆動力が被駆動部材の重心を通るように当該駆動源を配置すれば、モーメントの影響を排除することが容易になる。

図１２は、一対の駆動源それぞれの駆動波形の他の例を示す概略図であり、弾性保持ユニットに対する駆動力の方向が互いに９０度未満の所望の角度α（度）をなすように各駆動源を配置したときに好適な駆動波形の一例である。同図中に実線で描いた曲線が一方の駆動源の駆動波形ＤＷ₃を、また破線で描いた曲線が他方の駆動源の駆動波形ＤＷ₄を表しており、これらの駆動波形ＤＷ₃，ＤＷ₄の位相差Δφは（１８０−α）度である。なお、同図中の横軸は位相角θであり、縦軸は個々の駆動源から弾性保持ユニットに付与される駆動力である。縦軸の駆動力は、各駆動源から弾性保持ユニットに付与される引張り力を正の値とし、押力を負の値としている。

駆動波形ＤＷ₃の駆動源から弾性保持ユニットに付与される駆動力Ｆａ（θ）は位相角θの関数となり、下式（iii）
Ｆａ（θ）＝Ｆ₀・sin（θ＋９０） ……（iii）
で表される。同様に、駆動波形ＤＷ₄の駆動源から弾性保持ユニットに付与される駆動力Ｆｂ（θ）も位相角θの関数となり、下式（iv）
Ｆｂ（θ）＝Ｆ₀・sin（θ−９０＋α） ……（iv）
で表される。これらの駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）の合力が、被駆動部材の重心に実際に働く。

上記の駆動波形ＤＷ₃，ＤＷ₄によって各駆動源を駆動させる投写画像表示装置の構成は、当該駆動源の配設位置を除き、例えば実施の形態１で説明した投写型画像表示装置８０（図１および図２参照）の構成と同様とすることができる。なお、式（iii），（iv）中の「Ｆ₀」の大きさは、前述した式（ｉ），（ii）中の「Ｆ₀」の大きさと同様に、弾性保持ユニット３０を構成している各弾性支持部材３５ａ〜３５ｄ（図２参照）の弾性力や、フレネルレンズ２３を連続運動させる際に許容される重心Ｏ（図２参照）の移動範囲の広さ等を考慮して予め選定される。

図１３および図１４は、各駆動源の配設位置が異なる以外は実施の形態１で説明した投写型画像表示装置と同様の構成を有する投写型画像表示装置において、図１２に示した駆動波形で各駆動源を駆動させたときの位相角と被駆動部材（フレネルレンズ）の重心に働く力との関係の一例を示す概念図である。これらの図においては、図８に示した要素と共通するものに図８で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。

弾性保持ユニット３０による弾性力がスクリーン２０（図１参照）に平行な面内で等方的であれば、各駆動源４０Ａ，４０Ｂから弾性保持ユニット３０に上述の駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）を付与したときに、フレネルレンズ２３の重心Ｏにこれらの駆動力Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ）の合力ＦがＸ’軸と角度θをなす向きに生じる。このときの角度θは図１２に示した位相角θに相当し、合力Ｆの大きさは図１２に示したＦ₀と同じ値になる。

各駆動源４０Ａ，４０Ｂの駆動波形ＤＷ₃，ＤＷ₄の位相角θが（０＋３６０・ｎ）度（ｎは整数を表す）のときの合力Ｆは、フレネルレンズ２３の重心Ｏが点Ｐ₀からＸ’軸上の点Ｐ₁に変位する向きおよび大きさとなり、（α／２＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＹ軸上の点Ｐ₂に変位する向きおよび大きさとなり、（α／２＋９０＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＸ軸上の点Ｐ₃に変位する向きおよび大きさとなる。また、位相角θが（α／２＋１８０＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＹ軸上の点Ｐ₄に変位する向きおよび大きさとなり、（α／２＋２７０＋３６０・ｎ）度のときの合力Ｆは、重心Ｏが点Ｐ₀からＸ軸上の点Ｐ₅に変位する向きおよび大きさとなる。

弾性保持ユニット３０による弾性力がスクリーン２０に平行な面内で等方的であるときには、上記の合力Ｆがどの方向に向いていたとしても当該合力Ｆと逆向きの弾性力が各弾性支持部材３５ａ〜３５ｄにより働く結果として、各駆動源４０Ａ，４０Ｂを駆動波形ＤＷ₃，ＤＷ₄で駆動させると、フレネルレンズ２３の重心Ｏは実質的に半径Ｆ₀の円Ｃｒの円周上を移動することとなる。

このようにして各駆動源を駆動させて画像の投写時にフレネルレンズを連続運動させる投写型画像表示装置は、実施の形態１で説明した投写型画像表示装置におけるのと同様に、画質の低下をまねくことなくスペックルパターンによる画面のぎらつき現象、いわゆるシンチレーションを抑えることができる。また、フレネルレンズに上記の円運動を行わせることによる動作音を実質的になくすことができる。弾性保持ユニットを安価に構成することも容易である。

さらには、駆動源を配置することに起因する投写型画像表示装置の高さ寸法の増大を実質的になくすことも容易であるし、駆動源４０Ａと駆動源４０Ｂとの間隔を狭くし易いことから、例えば図１５に示す投写型画像表示装置８５のように、装置下部の正面視上の幅Ｗを絞ったスリムなデザインを実現することも容易である。なお、図１５中の参照符号２０はスクリーンを示しており、参照符号７０は筐体を示している。

以上、本発明の投写型画像表示装置について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、スクリーン駆動部により楕円運動させる被駆動部材は、フレネルレンズ２３ではなく拡散部材２５（図１参照）であってもよい。

また、スクリーン駆動部を構成する弾性支持部材の総数は４に限定されるものではなく、当該総数は、スクリーンに平行な面内で被駆動部材を等方的に弾性支持することができるように適宜選定可能である。例えば、被駆動部材のＺ軸（図３参照）方向への変形を抑制するため、被駆動部材の上辺中央部の近傍や下辺中央部の近傍に弾性支持部材を配置してもよい。個々の弾性支持部材の構造は、適宜変更可能である。

各駆動源としては、リニアモータ以外のリニアアクチュエータを用いることもでき、その動作原理は適宜変更可能である。また、駆動源の総数は、２以上の所望数とすることができる。個々の駆動源の駆動波形は、画像の投写時に被駆動部材を行わせようとする連続運動の形態に応じて適宜選定可能である。本発明の投写型画像表示装置については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。

本発明は、家庭または業務用の投写型画像表示装置に適用することができ、特にシンチレーションが目立ち易い大画面の投写型画像表示装置に好適である。

１０ 光学エンジン
２０ スクリーン
２３ フレネルレンズ
２５ 拡散部材
３０ 弾性保持ユニット
４０Ａ，４０Ｂ 駆動源
５５ 制御回路部
６０ スクリーン駆動部
７０ 筐体
８０，８５ 投写型画像表示装置
Ｏ フレネルレンズの重心
Ｆａ（θ），Ｆｂ（θ） 駆動源から弾性保持ユニットに付与される駆動力
Ｆ 合力
Ｘ スクリーンの左右軸
Ｙ スクリーンの上下軸
Ｚ スクリーンの前後軸

Claims (7)

1. 画像信号に応じて光を出射する光学エンジンと、
   前記光学エンジンから入射した光をフレネルレンズにより略平行な光にした後に拡散部材により拡散光にして出射させるスクリーンと、
   前記フレネルレンズまたは前記拡散部材を被駆動部材として該被駆動部材を前記スクリーンに平行な面内で変位させるスクリーン駆動部と、
   前記光学エンジン、前記スクリーン、および前記スクリーン駆動部を収容する筐体と、
   を備え、
   前記スクリーン駆動部は、
   前記筐体に支持されて前記被駆動部材を前記スクリーンに平行な面内で移動可能に保持する弾性保持ユニットと、
   前記弾性保持ユニットに互いに交差する方向の駆動力を付与することができる一対の駆動源と、
   前記一対の駆動源の各々に接続されて該一対の駆動源の各々を互いに所定の位相差をもった駆動波形で駆動させる制御回路とを有し、
   前記弾性保持ユニットは、平板状の第１および第２の変形部が直交して形成されるＬ字状の弾性部材であって、該弾性部材の一端は前記筐体に、他端が前記被駆動部材に結合されて構成され、
   画像の投写時に前記一対の駆動源から前記弾性保持ユニットに駆動力を付与して、前記被駆動部材を前記スクリーンに平行な面内で常に停止することのない連続運動をさせることを特徴とする投写型画像表示装置。
2. 前記一対の駆動源の各々は、前記弾性保持ユニットにより保持された被駆動部材の重心を通る方向に前記駆動力を付与す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. 前記一対の駆動源の各々は、前記スクリーンの左右軸または上下軸を対称軸として軸対称に配置され、
   前記一対の駆動源の各々の駆動波形は、前記一対の駆動源の各々による前記駆動力の方向が互いになす角度をα度としたときに、（１８０−α）度の位相差をもった正弦波形である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の投写型画像表示装置。
4. 前記角度は９０度であることを特徴とする請求項３に記載の投写型画像表示装置。
5. 前記一対の駆動源の各々は、前記スクリーンの下方に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の投写型画像表示装置。
6. 前記一対の駆動源の各々は、リニアアクチュエータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の投写型画像表示装置。
7. 前記一対の駆動源の各々は、リニアモータであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の投写型画像表示装置。

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