JP4921212B2 - 背面投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル等のライトバルブの表示画像を拡大表示する背面投射型表示装置に関する。

近年、薄型化を図った背面投射型表示装置が知られている。この背面投射型表示装置は、光源からの照明光をライトバルブにより変調し、投射光学系によりスクリーンの背面に拡大投射する投射ユニットを備えている。前記投射ユニットより投射される光線は、前記投射光学系の一枚或いは複数枚の反射ミラーを介して、前記スクリーン背面に対して、画像の中心を通る光線である中心光線が９０度以外の角度で入射する構成とされている。

例えば、特許文献１の背面投射型表示装置は、画像の６軸補正機構のうち１軸で奥行き方向に投射ユニットを移動して画像の投射倍率補正を行える構成とされている。

特開２００４−６９７７６号公報（第９頁、図１２）

背面投射型表示装置の製品化を行なうにあたり、薄型化は重要である。しかし、従来の６軸補正機構で投射倍率補正を行なうと、奥行き方向に補正量が必要となり、薄型化の実現が難しくなる。

また、投射ユニットを搭載した投射倍率補正部材を、投射ユニットから投射される光線の中心光線方向（略上下方向）に移動させることのみで投射倍率補正を行うと、投射ユニットを搭載した投射倍率補正部材は重量が重いので、無段階に補正することが難しい。

本発明は、少ない奥行きで投射倍率補正を行うことができる構成とされた背面投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記した背景技術の課題を解決するための手段として、本発明の背面投射型表示装置は、
開放された前面にスクリーンが取り付けられた筐体内に、光源からの照明光をライトバルブにより変調し、投射光学系により前記スクリーンの背面に拡大投射する投射ユニットを備えており、前記投射ユニットより投射される光線は、前記投射光学系の一枚或いは複数枚の反射ミラーを介して、前記スクリーン背面に対して、画像の中心を通る光線である中心光線が９０度以外の角度で入射する背面投射型表示装置において、
前記投射ユニットは投射倍率補正部材に搭載されており、
前記投射倍率補正部材は、第１の部材と第２の部材とを有し、
前記第１の部材は、前記中心光線と平行な方向へ移動させての前記第１の部材の取り付け直しを可能にする第１の補正機構を介して筐体に取り付けられており、
前記第２の部材は、前記投射ユニットから前記反射ミラーを介さずに拡大投射された結像面の法線と平行な方向へ移動させての前記第２の部材の取り付け直しを可能にする第２の補正機構を介して前記第１の部材に取り付けられており、
前記投射ユニットは前記第２の部材に取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係る背面投射型表示装置は、投射ユニットの位置調整を第１の部材で粗補正し、第２の部材で微補正する。つまり、投射倍率の粗補正でできるだけ画像の投射倍率を補正するので、奥行き方向の補正量を十分に抑えることができる。そのため、背面投射型表示装置の薄型化に寄与できる。

本発明に係る背面投射型表示装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

ここで、スクリーン上のズレには、上下、左右、傾き、投射倍率、縦台形歪、横台形歪という６種類のズレ、若しくはそれらの組合せによるズレがある。つまり、スクリーンに対して投射倍率が不正な映像（倍率不正映像）、スクリーンに対して傾いた映像（傾き不正映像）、スクリーンに対して上下左右が不正な映像（上下左右不正映像）が生じる。さらに、縦台形歪が生じている場合の映像（縦台形不正映像）、横台形歪が生じている場合の映像（横台形不正映像）が生じる。本発明に係る背面投射型表示装置は、少ない奥行きで倍率不正映像を適正な画像に補正することができるものである。

なお、説明の便宜上、Ｘ軸方向をスクリーン前面から見て左右方向、Ｙ’軸方向を第１の部材の傾斜面と垂直な方向、Ｚ’軸方向を第１の部材の傾斜面と平行な方向（概前後方向、スクリーン側を前方、その反対側を後方）としている。しかし、これらは発明を特定するものではない。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。

本実施形態の背面投射型表示装置１は、前面が開放された筐体２と、筐体２内の上部に設けられた反射ミラー４と、反射ミラー４を介して出力映像を略上方に投射する投射ユニット３と、筐体２の前面を覆うスクリーン５とを備えている（図１を参照）。さらに、筐体２内の下部に設けられた投射倍率補正部材６と、反射ミラー補正部材８と、反射ミラー４を支持する反射ミラー支持部材９と、スクリーン５を押えるスクリーン押え部材１３、１４、１５と、横台形補正部材１６とを備えている。

投射ユニット３は投射倍率補正部材６に搭載されており、光源からの照明光をライトバルブ（液晶パネル）により変調し、投射光学系によりスクリーン５の背面に拡大投射する構成とされている。この投射ユニット３より投射される光線は、前記投射光学系の一枚或いは複数枚（本実施形態では上方の一枚）の反射ミラー４を介して、前記スクリーン５の背面に対して、画像の中心を通る光線である中心光線１１が９０度以外の角度θで入射する。

投射倍率補正部材６は、第１の部材６１と第２の部材６２とを有する（図１及び図２を参照）。

第１の部材６１は、第２の部材６２を搭載するのに十分な平面積を有する傾斜板に複数の脚部が設けられた基台部分と、前記中心光線１１と平行な方向への第１の補正機構７とを有し、筐体２の底面に支持されている。

基台部分の傾斜板は、投射ユニット３から反射ミラー４を介さずに拡大投射された結像面の法線と平行な方向に配置されており、第２の部材６２を軸支させるための軸６１１、６１２が形成されている。ここで、図３において、点線は投射ユニット３から反射ミラー４を介さずに拡大投射されたものである。つまり、スクリーン５に投射する光線を反射ミラー４で反転したもので、符号１７は結像面１８の法線を示し、傾斜板と平行なＺ’軸は結像面１８の法線１７と平行である。

基台部分には、同基台部分を筐体２内の底面に位置決めするための係止穴６１３、６１４とが形成されており、前記係止穴６１３、６１４が筐体２の底面に設けられた連結突起２１、２２に係合されている（図２及び図４を参照）。ちなみに、係止穴６１４は嵌め込み誤差を考慮して長穴とされている。

さらに、基台部分には、同基台部分が筐体２内の底面に固定するためのねじを通す貫通穴６１５、６１６、６１７、６１８が形成されている。

第１の補正機構７は、基台部分を画像の中心光線１１と平行な方向に移動させるためのブロック部材（スペーサ）で、前記基台部分の脚部と筐体２との間に配置されている。この第１の補正機構７の厚さや枚数を段階的に変えることで、基台部分を画像の前記中心光線１１と平行な方向に移動させ、投射倍率を粗補正することができる構成とされている（中心光線方向並進機構）。なお、段階的に基台部分を移動する理由は、投射ユニット３を搭載した投射倍率補正部材６は重量があるので、剛性を確保する必要があるために、第１の補正機構７の厚さや枚数で移動しているからである。

前記のように粗補正を行った後に、基台部分の貫通穴６１５、６１６、６１７、６１８に通され、さらに第１の補正機構７に通されたねじが筐体２内の底面に設けられたねじ穴２３、２４、２５、２６にねじ込まれている。

第２の部材６２は、第１の部材６１の傾斜板よりも一回り小さく、投射ユニット３を搭載するのに十分な平面積を有する平板部分と、投射ユニット３から反射ミラー４を介さずに拡大投射された結像面１８の法線１７と平行な方向への第２の補正機構６４とを有する。この第２の部材６２は上記第１の部材６１の上面に支持されている。

平板部分は、Ｚ’軸方向に向かって長い長穴６２６、６２７が形成されている。この長穴６２６、６２７は、第１の部材６１の軸６１１、６１２に嵌め込まれており、第２の補正機構６４で前記平板部分をＺ’軸方向に沿って移動させることができる構成とされている（Ｚ’軸並進機構）。

第２の補正機構６４は、第１の部材６１の傾斜板上面における下部中央位置にねじ螺合板６４４が設けられている。一方、第２の部材６２の平板部分における下部中央位置が垂直に折り曲げられ、折り曲げ部６２５とされており、この折り曲げ部６２５には前記ねじ螺合板６４４のねじ穴と同心位置にねじ穴が形成されている。第１の部材６１のねじ螺合板６４４のねじ穴にねじ込まれたねじ６４１は、その先端部が第２の部材６２の折り曲げ部６２５のねじ穴にねじ込まれ、前記折り曲げ部６２５を挟んでナット６４２と６４３とで固定されている。つまり、第１の部材６２のねじ螺合板６４４に反力をとって、ねじ６４１を回転させることにより、無段階で、平板部分をＺ’軸方向に移動させ、投射倍率を微補正できるのである。

上記第２の部材６２は、第２の補正機構６４によってＺ’軸方向への位置調整を行った後に、ねじ６２１、６２２、６２３、６２４で第１の部材６１に固定されている。

要するに、上記構成の投射倍率補正部材６は、ＸＹＺ軸においてのＸＹ平面の所定位置に配置されたスクリーン５に対して、投射ユニット３の位置調整を第１の部材６１で粗補正し、第２の部材６２で微補正する。つまり、投射倍率の粗補正でできるだけ画像の投射倍率を補正するので、奥行き方向の補正量を十分に抑えることができる。そのため、背面投射型表示装置の薄型化に寄与できる。

例えば、画像の投射倍率を小さくする場合における画像倍率補正方法について述べる。

図１は、組立直後の量産ばらつきを含んだ場合の側面図で、画像は図６の６０１である。図５は、第１の補正機構７の厚さを変えることで、図１における第１の部材６１を画像の中心光線１１と平行な方向に移動させることにより光路長を短くしている。これにより、画像の大きさを小さくし、スクリーン５に対して正規の大きさに近づけるように粗補正を行なったものである（図５の２点鎖線）。補正後の画像は図６の６０２である（図６の２点鎖線）。

図７は、図５において投射ユニット３を載置した第２の部材６２をスクリーン側にＺ’軸方向と平行に移動させることで光路長を短くしている。これにより、画像の大きさを小さくし、スクリーン５に対して正規の大きさと同一になるように微補正を行なったものである（図７の点線）。補正後の画像は図６の６０３である（図６の点線）。

次に、上にずれている画像の位置を、投射ユニット３内の液晶パネルの位置を下に移動させて、スクリーン５に対して正規の位置にする。補正後の画像は図６の６０４である（図６の太い実線）。

本実施形態では、前記第２の部材６２の上に、Ｙ’軸回りへの補正機構として横台形補正部材１６を有する。この横台形補正部材１６は、第２の部材６２より一回り小さく、投射ユニット３を搭載するのに十分な平面積を有する板状の第３の部材１６１と、その側部に設けられた第３の補正機構１６６とを有し、第２の部材６２に支持されている。ちなみに、第３の補正機構１６６は上記第２の部材６２の第２の補正機構６４と等しい原理であるため、説明は省略する（Ｙ’軸回転機構）。

つまり、本実施形態の背面投射型表示装置は、横台形補正部材１６によって調整することにより、画像の横台形歪も補正できる構成とされている。例えば、スクリーン５に投射される画像が、図８の８０１（点線）で示すようにスクリーン５に対してアオリを生じたもの（画像左辺及び右辺が等しい長さでない画像）となっている場合には、次のように調整する。第３の補正機構１６６によって投射ユニット３を載置した第３の部材１６１をＹ’軸回りのＡ方向に回転させて、８０２（実線）に示すような適正な画像にする。

上記横台形補正部材１６は、上記のように第３の補正機構１６６によってＹ’軸回りの位置調整を行った後に、ねじ１６２、１６３、１６４、１６５で第２の部材６２に固定されている。

この横台形補正部材１６の第３の部材１６１の上に投射ユニット３が載置されている。

さらに、本実施形態では、Ｘ軸回転機構として反射ミラー補正部材８を有する。この反射ミラー補正部材８は、反射ミラー４の背面側の一端を支持する不示図の反射ミラー取付け部材と、同反射ミラー取付け部材を筐体２に保持する不示図の反射ミラー保持部材とを有する。反射ミラー補正部材８は、反射ミラー４を筐体２上部においてスクリーン５側に支持し、反射ミラー４のスクリーン５側の一端を軸として前記反射ミラー４を回転させることによって、反射ミラー４の位置調整をすることができる構成とされている。例えば、スクリーン５に投射される画像が、図９の９０１（点線）で示すようにスクリーン５に対してアオリを生じたもの（画像上辺及び下辺が等しい長さでない画像）となっている場合には、次のように調整する。反射ミラー補正部材８によって反射ミラー４をＸ軸回りのＢ方向（下方向）に回転させて、９０２（実線）に示すような適正な画像にする。

なお、詳細な説明は省略するが、通例の背面投射型表示装置と同様に、画像の傾きを補正できるように、例えば投射ユニット３内の液晶パネルを光軸中心として回転する回転機構を有することが好ましい。さらに、画像の上下左右位置を補正できるように、前記液晶パネルのＸ軸並進機構及びＹ軸並進機構を有することが好ましく、このような構成とすると６軸補正機構を有することになる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を説明する。

本実施形態の背面投射型表示装置は、第１の部材６１を画像の中心光線１１と平行な方向に移動させる第１の補正機構として、筐体２の底面に棚を有する。

棚状の第１の補正機構１０、１２は、それぞれ筐体２の底面に固定するＬ型の固定部材１０１、１２１と、第１の部材６１の基台部分を保持するＬ型の保持部材１０２、１２２とを有する（図１０を参照）。

第１の補正機構１２は、第１の補正機構１０と対称な部材であるので、第１の補正機構は、符号１０を代表として説明をする（図１１を参照）。固定部材１０１の水平部には、第１の補正機構１０を筐体２内の底面に固定するねじを通す貫通穴１０１１、１０１２が形成されている。

固定部材１０１の垂直部には、第１の部材６１の基台部分を保持する保持部材１０２を段階的にスライド位置決めする係止穴１０１３、１０１４が形成されている。さらに保持部材１０２を段階的にスライド固定するねじを通す貫通穴１０１５、１０１６が形成されている。ちなみに、係止穴１０１４は嵌め込み誤差を考慮して長穴とされている。

保持部材１０２の水平部には、第１の部材６１の基台部分を保持するねじを止めるねじ穴１０２１、１０２２が形成されている。保持部材１０２の垂直部には、前記固定部材１０１の係止穴１０１３、１０１４にそれぞれ係合される連結突起１０２３、１０２４が形成されている。さらに固定部材１０１の貫通穴１０１５、１０１６に通されたねじがねじ込まれるねじ穴１０２５、１０２６が形成されている。

この保持部材１０２は、筐体２の底面に固定されたＬ型の固定部材１０１に対して、保持部材１０２の連結突起１０２３、１０２４が固定部材１０１の係止穴１０１３、１０１４に係合されて位置決めされている。固定部材１０１の貫通穴１０１５、１０１６に通されたねじが保持部材１０２のねじ穴１０２５、１０２６にねじ込まれ、固定部材１０１に固定されている。

第１の補正機構１０、１２と第１の部材６１の基台部分との連結は、筐体２の底面に設けられた連結突起２１、２２が、第１の部材６１の基台部分の係止穴６１３、６１４に係合されている。上方より前記基台部分の貫通穴６１５、６１６、６１７、６１８に通されたねじが、第１の補正機構１２、１０の保持部材１２２、１０２のねじ穴１２２１、１２２２、１０２１、１０２２にねじ込まれ、連結固定されている（図１２を参照）。

上記構成の第１の補正機構１０（１２）を用いて、投射倍率の粗補正をするには、先ず第１の部材６１の基台部分を保持する保持部材１０２（１２２）を矢印Ｃ方向（Ｙ軸方向）に移動させる。次に、前記保持部材１０２（１２２）の連結突起１０２３、１０２４を所定の高さの係止穴１０１３、１０１４に係合すると共に、相互をねじで固定する。すなわち、本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に第１の部材６１を画像の中心光線１１と平行な方向に移動させて、投射倍率を粗補正することが可能である。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態を説明する。

本実施形態の背面投射型表示装置は、上記第２の実施形態における筐体２の底面に固定するＬ型の固定部材１０１、１２１を省略し、筐体２の底面に凹み部を形成している。この凹み部の左右両側面に第１の部材６１の基台部分を保持する保持部材１０２、１２２が取り付けられている（図１３及び図１４を参照）。

つまり、筐体２の底面に形成された凹み部の左右両側面に、第１の部材６１の基台部分を保持する保持部材１０２を段階的にスライド位置決めする係止穴が形成されている。さらに前記保持部材１０２を段階的にスライド固定するねじを通す貫通穴が形成されている。

したがって、投射倍率の粗補正をする場合は、上記第２の実施形態と同様に、先ず第１の部材６１の基台部分を保持する保持部材１０２（１２２）をＹ軸方向に移動させる。次に、前記保持部材１０２（１２２）の連結突起１０２３、１０２４を、筐体２の凹み部の所定の高さの係止穴に係合すると共に、相互をねじで固定する。すなわち、本実施形態においても、上記第１、２の実施形態と同様に第１の部材６１を画像の中心光線１１と平行な方向に移動させて、投射倍率を粗補正することが可能である。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態を説明する。

本実施形態の背面投射型表示装置は、第１の補正機構として、筐体２内のスクリーン５側に形成された取り付け部と、前記取り付け部に対応するように投射倍率補正部材６の第１の部材６１に形成された立ち上がり部とを有する。

第１の部材６１の傾斜板には、同傾斜板のスクリーン５側の端部から略垂直に立ち上がる立ち上がり部６１９が形成されている。この立ち上がり部６１９のスクリーン５側の面に、不示図の連結突起が形成されている。さらに段階的にスライド固定するねじを通す不示図の貫通穴が形成されている。

筐体２の取り付け部には、前記第１の部材６１を段階的にスライド位置決めする不示図の係止穴が形成されている。さらに前記第１の部材６１の立ち上がり部６１９を固定するねじをねじ込む不示図のねじ穴が形成されている。

上記構成の第１の補正機構を用いて、投射倍率の粗補正をするには、先ず第１の部材６１の立ち上がり部６１９をＹ軸方向に移動させる。次に、前記立ち上がり部６１９の連結突起を、筐体２の取り付け部の所定の高さの係止穴に係合すると共に、相互をねじで固定する。すなわち、本実施形態においても、上記第１、２、３の実施形態と同様に第１の部材６１を画像の中心光線１１と平行な方向に移動させて、投射倍率を粗補正することが可能である。

なお、上記実施の形態において、投射倍率補正部材６の第１の部材６１を画像の中心光線１１と平行な方向に移動させることで画像の投射倍率の粗補正を行なっている。画像調整において、画像がスクリーン５に対してＹ方向の位置ずれを生じさせないためである。しかし、投射倍率補正部材６の第１の部材６１を画像の中心光線１１と略平行な方向に移動させたものでもよい。

また、投射倍率補正部材６の第２の部材６２の移動方向においても同様で、第２の部材６２を前記投射ユニット３から前記反射ミラー４を介さずに拡大投射された結像面の法線と略平行な方向に移動させたものでもよい。

本発明の第１の実施形態に係る背面投射型表示装置を示す側面図である。 横台形補正部材を搭載した投射倍率補正部材を示す斜視図である。 Ｚ’軸を説明する図である。 筐体を示す斜視図である。 投射倍率補正部材を画像の中心光線と平行な方向に移動させた状態を示す側面図である。 スクリーンに投射された画像を示す図である。 投射倍率補正部材をＺ’軸方向に移動させた状態を示す側面図である。 Ｙ’軸回転機構を説明する図である。 Ｘ軸回転機構を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る背面投射型表示装置の筐体を示す斜視図である。 第１の補正機構を示す分解斜視図である。 第１の部材の基台部分を第１の補正機構に取り付ける状態を示す分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る背面投射型表示装置の筐体を示す斜視図である。 第１の部材の基台部分を保持する保持部材の取付け状態を示す分解斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る背面投射型表示装置を示す側面図である。 第１の部材の基台部分を画像の中心光線と平行な方向に移動させた状態を示す側面図である。

符号の説明

１ 背面投射型表示装置
２ 筐体
２３、２４、２５、２６ ねじ穴
３ 投射ユニット
４ 反射ミラー
５ スクリーン
６ 投射倍率補正部材
６１ 第１の部材
６１３、６１４ 係止穴
６１５、６１６、６１７、６１８ 貫通穴
６１１、６１２ 軸
６２ 第２の部材
６２１、６２２、６２３、６２４ ねじ
６２５ 折り曲げ部
６２６、６２７ 長穴
６４ 第２の補正機構
６４１ ねじ
６４２、６４３ ナット
６４４ ねじ螺合板
７（７１、７２、７３） 第１の補正機構
１６ 横台形補正部材
１６１ 第３の部材
１６２、１６３、１６４、１６５ ねじ
１６６ 第３の補正機構
８ 反射ミラー補正部材
９ 反射ミラー支持部材
１１ 中心光線
１０、１２ 第１の補正機構
２１、２２ 連結突起
１０１、１２１ 固定部材
１０２、１２２ 保持部材
１０１１、１０１２ 貫通穴
１０１３（１０１３１、１０１３２、１０１３３、１０１３４） 係止穴
１０１４（１０１４１、１０１４２、１０１４３、１０１４４） 係止穴
１０１５（１０１５１、１０１５２、１０１５３、１０１５４） 貫通穴
１０１６（１０１６１、１０１６２、１０１６３、１０１６４） 貫通穴
１０２１、１０２２ ねじ穴
１０２３、１０２４ 連結突起
１０２５、１０２６ ねじ穴
６１９ 立ち上がり部

Claims (1)

1. 開放された前面にスクリーンが取り付けられた筐体内に、光源からの照明光をライトバルブにより変調し、投射光学系により前記スクリーンの背面に拡大投射する投射ユニットを備えており、前記投射ユニットより投射される光線は、前記投射光学系の一枚或いは複数枚の反射ミラーを介して、前記スクリーン背面に対して、画像の中心を通る光線である中心光線が９０度以外の角度で入射する背面投射型表示装置において、
   前記投射ユニットは投射倍率補正部材に搭載されており、
   前記投射倍率補正部材は、第１の部材と第２の部材とを有し、
   前記第１の部材は、前記中心光線と平行な方向へ移動させての前記第１の部材の取り付け直しを可能にする第１の補正機構を介して筐体に取り付けられており、
   前記第２の部材は、前記投射ユニットから前記反射ミラーを介さずに拡大投射された結像面の法線と平行な方向へ移動させての前記第２の部材の取り付け直しを可能にする第２の補正機構を介して前記第１の部材に取り付けられており、
   前記投射ユニットは前記第２の部材に取り付けられていることを特徴とする、背面投射型表示装置。

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