JP4969294B2

JP4969294B2 - 投写型画像表示装置

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Publication number: JP4969294B2
Application number: JP2007097705A
Authority: JP
Inventors: 教弘渡辺; 厚司道盛; 智広笹川; 博明杉浦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: JP2008256861A

Description

本発明は、投写型画像表示装置に関し、特に、当該投写型画像表示装置のスクリーンの振動技術に関するものである。

背面投写型プロジェクションテレビ等の投写型画像表示装置によって表示される画像の高画質化または高輝度化のために、光源として、例えば、レーザーを用いることができる。しかし、当該レーザーを使用した場合、ランプを光源に用いた従来のプロジェクションテレビよりも、いわゆるシンチレーションと呼ばれるスペックルパターンによる画面のぎらつき現象が顕著に現れる。

シンチレーションを低減する従来の手法として、スクリーンの画像表示面に対して垂直方向（面直角方向）、スクリーンの長手方向、またはスクリーンの幅方向（面内方向で縦又は横方向）のいずれかの方向に当該スクリーンを振動させるものがある(例えば、特許文献１参照)。

特開昭５５−６５９４０号公報（第４〜６頁、第１図および第２図）

しかしながら、上記文献の技術によれば、面直角方向にスクリーンを振動させた場合に解像度が劣化するという問題がある。

また、前記縦方向または前記横方向にスクリーンを振動させた場合には、スクリーンが断続的に移動する。このため、当該スクリーンが停止した時に、強いシンチレーションが発生する。したがって、この場合においてはシンチレーションを十分に低減することができない。

即ち、スクリーンが、移動と停止とを繰り返して断続的に移動する場合には、当該スクリーンが停止した時には強くシンチレーション（ギラツキ現象）が発生し、当該スクリーンが移動している時には当該シンチレーションが見えなくなる。このため、当該シンチレーション（ギラツキ現象）が時間の経過とともに強弱の変化（ぎらついたり、ぎらつかなかったりの変化）を繰り返すという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シンチレーションの発生が低減された、高品位な画像表示が可能な投写型画像表示装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる投写型画像表示装置は、入力される画像信号に応じて、光を照射する光学エンジン部と、光学エンジン部から出射した光が入射され、該光を平行光として出射するフレネルレンズと、フレネルレンズから出射した平行光を拡散させて拡散光として出射する拡散部と、平行光が出射する面と平行な面内でフレネルレンズを所定の軌道で連続的に移動させる駆動部と、少なくともフレネルレンズと拡散部とを支持する支持部と、フレネルレンズと支持部とをフレネルレンズの面内方向において移動可能に連結する連結部と、を備え、連結部は、平行光が出射する面に略垂直に立設された弾性屈曲可能な複数のロッドで構成され、弾性屈曲可能なロッドは、弾性屈曲可能なロッドの一端に固着されて弾性屈曲可能なロッドと支持部とを固着して連結する第１の部材と、弾性屈曲可能なロッドの他端に固着されて弾性屈曲可能なロッドとフレネルレンズとを固着して連結する第２の部材と、を備えて構成され、連結部に、第１の部材と第２の部材との相互の移動範囲を制限するリミッタ部を備えること、を特徴とする。

この発明によれば、フレネルレンズを該フレネルレンズの面鉛直方向に移動することなく連続的に移動させることができ、または拡散部を該拡散部の面鉛直方向に移動することなく連続的に移動させることができるため、シンチレーションを効果的に低減して、高品位な画像を表示可能な投写型画像表示装置を得ることができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる投写型画像表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる投写型画像表示装置の投写光学系の構成を示す構成図である。図１に示すように、枠体１は断面が凹形状に形成される。そして、当該枠体１は、フレネルレンズ２１とレンチキュラーレンズ・スクリーン２２とを重ね合わせて構成されるスクリーン２を保持する。なお、レンチキュラーレンズ・スクリーン２２は、レンチキュラーレンズシート、散乱層、ブラックストライプなどが積層されて構成され（図示せず）、拡散部として作用する。

光学エンジン１００は、スクリーン２に背面から画像を投写する。当該光学エンジン１００は、光源としてのレーザーモジュール１０１と、レーザーモジュール１０１から出社された光を入力信号に応じて空間変調して画像を形成する空間変調素子としてのＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）１０２と、ＤＭＤで形成した画像をスクリーン２に拡大して投写する投写光学系１０３と、を含む。

枠体１の凹部底部には段差部１ｂが形成されている。そして、この段差部１ｂと枠体１の内面１ａとの間にレンチキュラーレンズ・スクリーン２２が保持される。

フレネルレンズ２１は、スクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に移動できるように枠体１との間に所定のクリアランスＣを有して保持されている。

図２は、実施の形態１にかかるスクリーン２を正面から見た正面図である。枠体１には、モータ(図示せず)、および、当該モータによって駆動されるカム４１を備えた駆動手段４０が設けられる。フレネルレンズ２１の下縁に形成された凸部２１ａには、伝達部材３０が固着される。なお、当該伝達部材３０は、凸部２１ａから下方へ延在するように設けられる。また、当該伝達部材３０には、カム４１が挿入される穴３１が形成されている。

次に、駆動手段４０の動作について図３を使用して説明する。図３は、駆動手段４０の動作を説明するための図である。駆動手段４０のモータが回転すると、カム４１が回転運動する。このカム４１は、円形の軸で構成されるが、当該円形の中心は、当該軸の回転中心に対して所定距離オフセットされる。なお、図３中の「ｅ」は、オフセット量である。そして、モータの回転によって、このカム４１は図３に示す矢印Ｒの方向に円運動する。この結果、フレネルレンズ２１は、このカム４１の回転に応じて動作する伝達部材３０を介して、スクリーン面（フレネルレンズ２１面）と平行な面内で円形の軌跡で周期的に移動する(図２図中矢印)。このため、フレネルレンズ２１はどの瞬間も停止することなく何れかの方向へ連続的な移動を行なうため、シンチレーションが低減された状態が保たれる。すなわち、フレネルレンズ２１は移動と停止とを繰り返して断続的に移動するのではなく、どの瞬間も停止することなく連続的な移動を行なうため、時間の経過とともにシンチレーション（ギラツキ現象）強弱の変化（ぎらついたり、ぎらつかなかったりの変化）が生じることがなくシンチレーションが低減された状態が保たれる。

しかしながら、このような構成の投写型画像表示装置においては、フレネルレンズ２１には、光学エンジン１００より拡散して発せられた光が、画面内のほぼ全域にわたって斜めに入射する。このため、フレネルレンズ２１が上記のようにスクリーン面内方向（フレネルレンズ面内方向）を移動する際に、当該フレネルレンズ２１がわずかでもスクリーン面（フレネルレンズ面）と鉛直な方向に移動すると、光学エンジン１００からの光がフレネルレンズ２１へ入射する位置が変化し、画面（スクリーン）に表示される画像に歪が発生する。

これに対して、フレネルレンズ２１を固定して、レンチキュラーレンズ・スクリーン２２だけを移動させることが考えられるが、レンチキュラーレンズ・スクリーン２２は、最も観察者側に配置されているため、観察者の接触その他の外部要因により、当該部材の移動が阻害されることが考えられる。したがって移動が阻害されることなく、シンチレーションを低減するためには、スクリーン面（フレネルレンズ面）鉛直方向に移動することなく、フレネルレンズ２１を連続的に移動させることが求められる。

図４および図５を用いて、本実施の形態におけるフレネルレンズの支持ユニット５０の構成について説明する。図４は、本実施の形態におけるフレネルレンズ２１の支持方式を示したものである。図４に示すように、フレネルレンズ２１の端部から枠体１に向けて、フレネルレンズ２１の面内方向と鉛直な方向に、計４本の支持ユニット５０が設けられている。支持ユニット５０の一端はフレネルレンズ２１に、他端は枠体１に結合されている。また、フレネルレンズ２１は、下端の２つのバネ４２により、その自重を支えるよう構成されている。

図５は、図４におけるフレネルレンズ２１の支持ユニット５０の形状を示した断面図である。支持ユニット５０は、例えばピアノ線のように屈曲方向に弾性を有するワイヤ５１の両端に略直方体形状のブロック部材５２が一体成型にて構成されている。そして、一端のブロック部材５２が枠体１に、他端のブロック部材５２がフレネルレンズ２１に、それぞれ接着などにより固着されている。

以上のような、本実施の形態におけるフレネルレンズの支持ユニット５０においては、フレネルレンズ２１がスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に円運動をする際、フレネルレンズ２１を支持する各ワイヤ５１は、屈曲方向の弾性によって例えば図６のように変形し、フレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態でフレネルレンズ２１の上方向への移動を案内する。

フレネルレンズ２１がスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に図６の状態から１８０度回転したときの各ワイヤ５１の状態を図７に示す。この状態においても各ワイヤ５１は、屈曲方向の弾性によりフレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを保った状態でフレネルレンズ２１の下方向への移動を案内する。図６および図７は、フレネルレンズの円運動時における支持ユニット５０の支持状態の一例を示した側面図である。

このようにフレネルレンズ２１の円運動中において、各ワイヤ５１は、フレネルレンズ２１の面に鉛直なワイヤ軸５１ａを中心とした屈曲姿勢を維持したまま、フレネルレンズ２１の移動を案内する。これにより、各支持点での枠体１とフレネルレンズ２１との距離が同一に保たれるため枠体１に対してフレネルレンズ２１が傾くことがなく、フレネルレンズ２１は、スクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に移動することができる。

したがって、この支持ユニット５０を用いて投写型画像表示装置を構成することにより、フレネルレンズ２１をスクリーン（フレネルレンズ２１）面鉛直方向に移動することなく、連続的に移動させることができ、シンチレーションが低減された状態が保たれる。すなわち、フレネルレンズ２１の移動の際に画像にひずみが発生することがなく、安定してシンチレーションを低減することができるとともに、観察者の接触等外部要因による移動が阻害されることがない。

例えば枠体１に支持面を設け（例えば図１の１ｃ）、フレネルレンズ２１をこの支持面１ｃに沿って摺動させることによりフレネルレンズ２１面内の運動を案内する手法も考えられる。この場合には、フレネルレンズ２１の移動時にフレネルレンズ２１と支持面１ｃとの間に摩擦を生じるため、摩擦によるフレネルレンズ２１や支持面１ｃの削れや、移動負荷の変化が想定される。

しかしながら、上述したような本実施の形態にかかる構成では、ワイヤ５１によってフレネルレンズ２１を支持してフレネルレンズ２１の面内での運動を案内することにより、摩擦による弊害が生じない。

また、例えば枠体１に溝状のガイドを設けてフレネルレンズ２１の移動を案内する手法も考えられる。この場合には、溝状のガイドには動作のためのクリアランスを設ける必要があり、このクリアランスが、そのままフレネルレンズ２１の傾きの原因になる。

しかしながら、上述したような本実施の形態にかかる構成では、フレネルレンズ２１の動作のためのクリアランスを必要としないため、傾きを生じることがない。さらに、上述したような本実施の形態にかかる構成では、ワイヤ５１は、ピアノ線のようなバネ鋼線を用いて実現できるため、安価に支持機構を構成することができる。

上述したように、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置によれば、シンチレーションを効果的に低減して、高品位な画像を表示可能な投写型画像表示装置を安価に実現することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、屈曲方向に弾性を有するワイヤの両端に略直方体形状のブロック部材が設けられた構成とされた支持ユニットを用いた投写型画像表示装置について説明したが、ワイヤの代わりに剛体ロッドを用いることできる。実施の形態２では、剛体ロッドを用いて支持ユニットを構成した場合の投写型画像表示装置について説明する。なお、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置の構成は、支持ユニット５０の代わりに支持ユニット５０を用いること以外は、図１〜図４を用いて説明した実施の形態１にかかる投写型画像表示装置の構成と同じである。したがって、以下では、支持ユニット６０について説明する。

図８〜図１０を用いて、本実施の形態における支持ユニット６０の構成について説明する。図８は本実施の形態における支持ユニット６０を説明するための断面図である。支持ユニット６０は、両端に球体ジョイント部６４が固着された剛体からなる剛体ロッド６１を有し、球体ジョイント部６４と接する凹部を有するブロックベース６２と球体ジョイント部６４と接する凹部を有するブロックカバー６３とにより球体ジョイント部６４を挟み込むように保持している。

以上のように構成される本実施の形態におけるフレネルレンズの支持ユニット６０においては、フレネルレンズ２１が面内方向に円運動をする際、各剛体ロッド６１は球体ジョイント部６４がブロックベース６２内およびブロックカバー６３内において回転することによりフレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態で剛体ロッド６１の位置（軸方向）を自在に変更することができる。すなわち、支持ユニット６０においては、剛体ロッド６１の端部を中心とした面内回転自由度を有するジョイント部が実現されている。

すなわち、剛体ロッド６１の端部である球体ジョイント部６４がブロックベース６２内およびブロックカバー６３内において回転することで、４つの各剛体ロッド６１はフレネルレンズ２１の面内方向に鉛直な軸６１ａを中心とし軸６１ａとの傾きを同じ傾きで維持したままフレネルレンズ２１の移動を案内することで各支持点での枠体１とフレネルレンズ２１との距離が同一に保たれる。このため、枠体１に対してフレネルレンズ２１が傾くことがなく、フレネルレンズ２１はスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に移動することができる。このため、フレネルレンズ２１の移動の際に画像にひずみが発生することがなく、安定してシンチレーションを低減することができるとともに、観察者の接触等外部要因による移動が阻害されることがない。

これにより、フレネルレンズ２１が面内方向に円運動をする際、たとえば図９に示すようにフレネルレンズ２１が上方に移動した場合には、支持ユニット６０はフレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態でフレネルレンズ２１の上方向への移動を案内する。また、フレネルレンズ２１がスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に図９の状態から１８０度回転したときの支持ユニット６０の状態を図１０に示す。この状態においては支持ユニット６０は、球体ジョイント部６４の回転により、フレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態でフレネルレンズ２１の下方向への移動を案内する。

また、上述したようなフレネルレンズの支持ユニット６０においては、剛体ロッド６１によりフレネルレンズ２１の面内円運動を支持してフレネルレンズ２１の面内での運動を案内することにより、摩擦による弊害が生じない。すなわち、フレネルレンズの支持ユニット６０においては、剛体ロッド６１によりフレネルレンズ２１の面内円運動を支持しているので、フレネルレンズ２１の移動時のフレネルレンズ２１と枠体１との摩擦による削れや、移動負荷の変化が生じない。

また、フレネルレンズの支持ユニット６０においては、動作のためのクリアランスを必要としないので、フレネルレンズ２１の傾きを生じることもない。また、動作のためのクリアランスを必要としないので、フレネルレンズ２１の傾きを生じることもない。

上述したように、支持ユニット６０を用いて投写型画像表示装置を構成することにより、フレネルレンズ２１をスクリーン（フレネルレンズ２１）面鉛直方向に移動することなく、連続的に移動させることができ、シンチレーションが低減された状態が保たれる。したがって、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置によれば、シンチレーションを効果的に低減して、高品位な画像を表示可能な投写型画像表示装置を安価に実現することができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、ブロックベースとブロックカバーとの凹部により球体ジョイント部を回転自在に支持する場合について説明したが、剛体ロッドのブロック部材との係合部をテーパ穴とすることでも各々ジョイント部を回転自在に支持することが可能である。実施の形態３では、ブロック部材における剛体ロッドとの係合部としてテーパ穴を用いて支持ユニットを構成した場合の投写型画像表示装置について説明する。なお、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置の構成は、支持ユニット５０の代わりに支持ユニット５０を用いること以外は、図１〜図４を用いて説明した実施の形態１にかかる投写型画像表示装置の構成と同じである。したがって、以下では、支持ユニット７０について説明する。

図１１〜図１３を用いて、本実施の形態における支持ユニット７０の構成について説明する。図１１は本実施の形態における支持ユニット７０を説明するための断面図である。支持ユニット７０は、剛体ロッド７１、ブロック部材７２、第１の止め輪７３、板バネ７４より構成されている。

各ブロック部材７２には、各外側の主面（枠体１に接続されるブロック部材７２においては枠体１の主面、フレネルレンズ２１に接続されるブロック部材７２においてはフレネルレンズ２１の主面）から各内側の主面（各支持ユニット７０においてブロック部材７２同士が対向する側の主面）に向かって径が大きくなるような略円錐状のテーパを有するテーパ穴７２ａが、略中央部に設けられている。剛体ロッド７１は、このテーパ穴７２ａに挿通されている。

また、該剛体ロッド７１は、テーパ穴７２ａに挿通された状態で、それぞれの端部に各々第１の止め輪７３が取り付けられている。そして、剛体ロッド７１は、ブロック部材７２に第１の止め輪７３を押し付ける方向に、該剛体ロッド７１の端面を板バネ７４により押圧付勢されることにより、剛体ロッド７１のそれぞれの端部の位置がブロック部材７２に対して固定されている。したがって、剛体ロッド７１は該剛体ロッド７１の中心軸方向において押圧付勢されている。また、テーパ穴７２ａ内において、剛体ロッド７１は遊挿状態、すなわち空間的に余裕のある状態で挿入されている。

以上のように構成される本実施の形態におけるフレネルレンズの支持ユニット７０においては、フレネルレンズ２１が面内方向に円運動をする際、各剛体ロッド７１はジョイント部がブロック部材７２に設けられたテーパ穴７２ａ内において回転することによりフレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態で剛体ロッド７１の位置（軸方向）を自在に変更することができる。すなわち、支持ユニット７０においては、剛体ロッド７１の端部を中心とした面内回転自由度を有するジョイント部が実現されている。

そして、ジョイント部の４つの剛体ロッド７１が該剛体ロッド７１の端部を中心として回転移動することで、４つの各剛体ロッド７１はフレネルレンズ２１の面内方向に鉛直な軸７１ａを中心とし、軸７１ａとの傾きを４つの剛体ロッド７１において同じ傾きで維持したままフレネルレンズ２１の移動を案内することで各支持点での枠体１とフレネルレンズ２１との距離が同一に保たれる。このため、枠体１に対してフレネルレンズ２１が傾くことがなく、フレネルレンズ２１はスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に移動することができる。このため、フレネルレンズ２１の移動の際に画像にひずみが発生することがなく、安定してシンチレーションを低減することができるとともに、観察者の接触等外部要因による移動が阻害されることがない。

これにより、フレネルレンズ２１が面内方向に円運動をする際、たとえば図１２に示すようにフレネルレンズ２１が上方に移動した場合には、支持ユニット７０はフレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態でフレネルレンズ２１の上方向への移動を案内する。また、フレネルレンズ２１がスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に図１２の状態から１８０度回転したときの支持ユニット７０の状態を図１３に示す。この状態においては支持ユニット７０は、フレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態でフレネルレンズ２１の下方向への移動を案内する。

また、上述したようなフレネルレンズの支持ユニット７０においては、剛体ロッド７１によりフレネルレンズ２１の面内円運動を支持してフレネルレンズ２１の面内での運動を案内することにより、摩擦による弊害が生じない。すなわち、フレネルレンズの支持ユニット７０においては、剛体ロッド７１によりフレネルレンズ２１の面内円運動を支持しているので、フレネルレンズ２１の移動時のフレネルレンズ２１と枠体１との摩擦による削れや、移動負荷の変化が生じない。

また、フレネルレンズの支持ユニット７０においては、動作のためのクリアランスを必要としないので、フレネルレンズ２１の傾きを生じることもない。また、動作のためのクリアランスを必要としないので、フレネルレンズ２１の傾きを生じることもない。

上述したように、支持ユニット７０を用いて投写型画像表示装置を構成することにより、フレネルレンズ２１をスクリーン（フレネルレンズ２１）面鉛直方向に移動することなく、連続的に移動させることができ、シンチレーションが低減された状態が保たれる。したがって、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置によれば、シンチレーションを効果的に低減して、高品位な画像を表示可能な投写型画像表示装置を安価に実現することができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、支持ユニットにおいて、剛体ロッドを該剛体ロッドの中心軸方向に押圧付勢することで剛体ロッドが該剛体ロッドの端部を中心とした面内回転自由度を有するジョイント部を構成した場合について説明したが、実施の形態４では、テーパ穴のテーパ方向を反対にして且つ剛体ロッドを該剛体ロッドの中心軸方向に引張付勢することで剛体ロッドが該剛体ロッドの端部を中心とした面内回転自由度を有するジョイント部を構成する場合の投写型画像表示装置について説明する。なお、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置の構成は、支持ユニット５０の代わりに支持ユニット５０を用いること以外は、図１〜図４を用いて説明した実施の形態１にかかる投写型画像表示装置の構成と同じである。したがって、以下では、支持ユニット８０について説明する。

図１４〜図１６を用いて、本実施の形態における支持ユニット８０の構成について説明する。図１４本実施の形態における支持ユニット８０を説明するための断面図である。支持ユニット８０は、剛体ロッド８１、ブロック部材８２、第１の止め輪８３ａ、第２の止め輪８３ｂ、板バネ８４より構成されている。剛体ロッド８１には、あらかじめ決められた位置に第１の止め輪８３ａが取り付けられている。

各ブロック部材８２には、各内側の主面（各支持ユニット８０においてブロック部材８２同士が対向する側の主面）から、各外側の主面（枠体１に接続されるブロック部材８２においては枠体１の主面、フレネルレンズ２１に接続されるブロック部材８２においてはフレネルレンズ２１の主面）に向かって径が大きくなるような略円錐状のテーパを有するテーパ穴８２ａが、略中央部に設けられている。剛体ロッド８１は、このテーパ穴８２ａに挿通されている。

また、該剛体ロッド７１は、テーパ穴７２ａに挿通された状態で、それぞれの端部に各々第２の止め輪８３ｂが取り付けられている。そして、この第２の止め輪８３ｂは、第２の止め輪８３ｂをブロック部材８２から離す方向（第１の止め輪８３ａがブロック部材８２に対して押し付けられる方向）に、各々板バネ８４によって付勢されている。したがって、剛体ロッド８１は該剛体ロッド８１の中心軸方向において引張付勢されている。これにより、剛体ロッド８１のそれぞれの端部の位置がブロック部材８２に対して固定されている。また、テーパ穴８２ａ内において、剛体ロッド８１は遊挿状態、すなわち空間的に余裕のある状態で挿入されている。

以上のように構成される本実施の形態におけるフレネルレンズの支持ユニット８０においては、フレネルレンズ２１が面内方向に円運動をする際、各剛体ロッド８１はジョイント部がブロック部材８２に設けられたテーパ穴８２ａ内において回転することによりフレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態で剛体ロッド８１の位置（軸方向）を自在に変更することができる。すなわち、支持ユニット７０においては、剛体ロッド７１の端部を中心とした面内回転自由度を有するジョイント部が実現されている。

そして、ジョイント部の４つの剛体ロッド８１が該剛体ロッド８１の端部を中心として回転移動することで、４つの各剛体ロッド８１はフレネルレンズ２１の面内方向に鉛直な軸８１ａを中心とし、軸８１ａとの傾きを４つの剛体ロッド８１において同じ傾きで維持したままフレネルレンズ２１の移動を案内することで各支持点での枠体１とフレネルレンズ２１との距離が同一に保たれる。このため、枠体１に対してフレネルレンズ２１が傾くことがなく、フレネルレンズ２１はスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に移動することができる。このため、フレネルレンズ２１の移動の際に画像にひずみが発生することがなく、安定してシンチレーションを低減することができるとともに、観察者の接触等外部要因による移動が阻害されることがない。

これにより、フレネルレンズ２１が面内方向に円運動をする際、たとえば図１５に示すようにフレネルレンズ２１が上方に移動した場合には、支持ユニット８０はフレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態でフレネルレンズ２１の上方向への移動を案内する。また、フレネルレンズ２１がスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に図１５の状態から１８０度回転したときの支持ユニット８０の状態を図１６に示す。この状態においては支持ユニット８０は、フレネルレンズ２１と枠体１との距離Ｌを変えずに保った状態でフレネルレンズ２１の下方向への移動を案内する。

また、上述したようなフレネルレンズの支持ユニット８０においては、剛体ロッド８１によりフレネルレンズ２１の面内円運動を支持してフレネルレンズ２１の面内での運動を案内することにより、摩擦による弊害が生じない。すなわち、フレネルレンズの支持ユニット８０においては、剛体ロッド８１によりフレネルレンズ２１の面内円運動を支持しているので、フレネルレンズ２１の移動時のフレネルレンズ２１と枠体１との摩擦による削れや、移動負荷の変化が生じない。

上述したように、支持ユニット８０を用いて投写型画像表示装置を構成することにより、フレネルレンズ２１をスクリーン（フレネルレンズ２１）面鉛直方向に移動することなく、連続的に移動させることができ、シンチレーションが低減された状態が保たれる。したがって、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置によれば、シンチレーションを効果的に低減して、高品位な画像を表示可能な投写型画像表示装置を安価に実現することができる。

実施の形態５．
実施の形態１においては、支持ユニット５０は、両端にブロック部材を有する弾性を有するワイヤで構成されていたが、弾性を有するワイヤのみでフレネルレンズ２１を支持する場合、衝撃や過電流等によりワイヤに過大な負荷がかかった際にワイヤの塑性変形や座屈が考えられる。また、実施の形態３、４においては、剛体ロッド端面を板バネによって付勢しているため、衝撃や過電流等により支持ユニットに過大な負荷がかかった場合、板バネが塑性変形することが考えられる。実施の形態５ではこれらの点をさらに改良した投写型画像表示装置について説明する。なお、本実施の形態にかかる投写型画像表示装置の構成は、支持ユニットを改良していること以外は、図１〜図４を用いて説明した実施の形態１にかかる投写型画像表示装置の構成と同じである。したがって、以下では、支持ユニットについて説明する。

図１７〜図１９を用いて実施の形態１の変形例であり支持ユニット５０にリミッタ機構を設けた例について説明する。図１７は本実施の形態における支持ユニット５０を説明するための断面図である。支持ユニット５０は、例えばピアノ線のように屈曲方向に弾性を有するワイヤ５１の両端に略直方体形状のブロック部材５２が一体成型にて構成されている。そして、一端のブロック部材５２が枠体１に、他端のブロック部材５２がフレネルレンズ２１に、それぞれ接着などにより固着されている。

また、両端のブロック部材５２には、ワイヤ５１の外周に各々径の異なる略円筒形の第１の第１のカバー９１と第２のカバー９２とが、各々が重なり合うように、すなわち径方向において第１のカバー９１が第２のカバー９２を内包できるように円運動半径「ｅ」以上の空間「ｅ＋」を有して配設されている。

以上のような、本実施の形態における支持ユニット５０のリミッタ機構においては、例えばスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向と鉛直な方向に衝撃荷重Ｆ１がかかった場合には、図１８に示すようにワイヤ５１はたわんで変形するが、第２のカバー９２の端面とブロック部材５２とが当接することで、これ以上のワイヤ５１の変形は抑制される。このため、ワイヤ５１が塑性変形など過度の変形により破損することが防止される。

また、例えばスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に衝撃荷重Ｆ２が加わった場合、または過電流により仕様以上の駆動力を生じた場合には、図１９に示すようにワイヤ５１は変形するが、第１のカバー９１の内周面と第２のカバー９２の外周面とが当接することで、これ以上のワイヤ５１の変形は抑制される。このため、ワイヤ５１が塑性変形など過度の変形により破損することが防止される。

図２０は、実施の形態２の変形例であり、支持ユニット６０にリミッタ機構を設けた例を説明する断面図である。図２０においては、上述した支持ユニット６０の構成において、両側のブロックカバー６３には、剛体ロッド６１の外周に各々径の異なる略円筒形の第１のカバー９１と第２のカバー９２とが、各々が重なり合うように、すなわち径方向において第１のカバー９１が第２のカバー９２を内包できるように円運動半径「ｅ」以上の空間「ｅ＋」を有して配設されている。

この場合においても、例えばスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に衝撃荷重Ｆ２が加わった場合、または過電流により仕様以上の駆動力を生じた場合に、第１のカバー９１の内周面と第２のカバー９２の外周面とが当接することで、フレネルレンズ２１の過度の移動は抑制される。このため、剛体ロッド６１が過度の変形などにより破損することが防止される。

図２１は、実施の形態３の変形例であり、支持ユニット７０にリミッタ機構を設けた例を説明する断面図である。図２１においては、上述した支持ユニット７０の構成において、両端のブロック部材７２には、剛体ロッド７１の外周に各々径の異なる略円筒形の第１のカバー９１と第２のカバー９２とが、各々が重なり合うように、すなわち径方向において第１のカバー９１が第２のカバー９２を内包できるように円運動半径「ｅ」以上の空間「ｅ＋」を有して配設されている。

この場合においても、例えばスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に衝撃荷重Ｆ２が加わった場合、または過電流により仕様以上の駆動力を生じた場合に、第１のカバー９１の内周面と第２のカバー９２の外周面とが当接することで、フレネルレンズ２１の過度の移動は抑制される。このため、剛体ロッド７１が過度の変形などにより破損することが防止される。

図２２は、実施の形態４の変形例であり、支持ユニット８０にリミッタ機構を設けた例を説明する断面図である。図２２においては、上述した支持ユニット８０の構成において、両端のブロック部材８２には、剛体ロッド８１の外周に各々径の異なる略円筒形の第１のカバー９１と第２のカバー９２とが、各々が重なり合うように、すなわち径方向において第１のカバー９１が第２のカバー９２を内包できるように円運動半径「ｅ」以上の空間「ｅ＋」を有して配設されている。

この場合においても、例えばスクリーン（フレネルレンズ２１）の面内方向に衝撃荷重Ｆ２が加わった場合、または過電流により仕様以上の駆動力を生じた場合に、第１のカバー９１の内周面と第２のカバー９２の外周面とが当接することで、フレネルレンズ２１の過度の移動は抑制される。このため、剛体ロッド８１が過度の変形などにより破損することが防止される。

なお、上述した各実施の形態においては、フレネルレンズ２１を移動させているが、さらにフレネルレンズ２１とは別体の拡散シートなどの拡散部材を追加し、それのみを移動させてもよい。また、レンチキュラーレンズ・スクリーン２２のみを移動させても良い。

また、上述した各実施の形態においては、１つの支持ユニットに対するワイヤまたはロッドの本数は１本に限られるものではなく、複数本配設されていても良い。

また、上述した各実施の形態においては、支持ユニットはフレネルレンズ２１の端部４箇所に配置するものとして説明したが、支持ユニットの配置数は３箇所以上であればいくつ配置さていても良い。

また、上述した各実施の形態においては、フレネルレンズ２１と支持ユニットとは、接着などにより固着されるものとして説明したが、ネジ止めなどの締結手段を用いても良い。

以上のように、本発明にかかる投写型画像表示装置は、家庭または業務用の投写型画像表示装置に有用であり、特に、大画面の投写型画像表示装置に適している。

本発明の実施の形態１にかかる投写型画像表示装置の投写光学系の構成を示す構成図である。本発明の実施の形態１にかかるスクリーンを正面から見た正面図である。本発明の実施の形態１にかかる駆動手段の動作を説明するための図である。本発明の実施の形態１にかかるフレネルレンズの支持方式を示した図である。本発明の実施の形態１にかかるフレネルレンズの支持ユニットの形状を示した断面図である。本発明の実施の形態１にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態１にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態２にかかるフレネルレンズの支持ユニットを説明するための断面図である。本発明の実施の形態２にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態２にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態３にかかるフレネルレンズの支持ユニットを説明するための断面図である。本発明の実施の形態３にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態３にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態４にかかるフレネルレンズの支持ユニットを説明するための断面図である。本発明の実施の形態４にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態４にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットの支持状態の一例を示した側面図である。本発明の実施の形態５にかかるフレネルレンズの支持ユニットを説明するための断面図である。本発明の実施の形態５にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットのスクリーン鉛直方向荷重に対するリミッタ機構の動作の一例を示した断面図である。本発明の実施の形態５にかかるフレネルレンズの円運動時における支持ユニットのスクリーン鉛直方向荷重に対するリミッタ機構の動作の一例を示した断面図である。本発明の実施の形態５にかかるフレネルレンズ他の支持ユニットを説明するための断面図である。本発明の実施の形態５にかかるフレネルレンズ他の支持ユニットを説明するための断面図である。本発明の実施の形態５にかかるフレネルレンズ他の支持ユニットを説明するための断面図である。

符号の説明

１枠体
２スクリーン
２１フレネルレンズ
２２レンチキュラーレンズ・スクリーン
３０伝達部材
４０駆動手段
４１カム
４２コイルバネ
５０、６０、７０、８０支持ユニット
５１ワイヤ
５２、７２、８２ブロック部材
６１、７１、８１ロッド
６２ブロックベース
６３ブロックカバー
６４球体ジョイント部
７２ａ、８２ａテーパ穴
７３、８３ａ第１の止め輪
８３ｂ第２の止め輪
７４、８４板バネ
９１第１のカバー
９２第２のカバー
１００光学エンジン
１０２ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）
１０３投写光学系

Claims

入力される画像信号に応じて、光を照射する光学エンジン部と、
前記光学エンジン部から出射した前記光が入射され、該光を平行光として出射するフレネルレンズと、
前記フレネルレンズから出射した前記平行光を拡散させて拡散光として出射する拡散部と、
前記平行光が出射する面と平行な面内で前記フレネルレンズを所定の軌道で連続的に移動させる駆動部と、
少なくとも前記フレネルレンズと前記拡散部とを支持する支持部と、
前記フレネルレンズと前記支持部とを前記フレネルレンズの面内方向において移動可能に連結する連結部と、
を備え、
前記連結部は、前記平行光が出射する面に略垂直に立設された弾性屈曲可能な複数のロッドで構成され、
前記弾性屈曲可能なロッドは、
前記弾性屈曲可能なロッドの一端に固着されて前記弾性屈曲可能なロッドと前記支持部とを固着して連結する第１の部材と、
前記弾性屈曲可能なロッドの他端に固着されて前記弾性屈曲可能なロッドと前記フレネルレンズとを固着して連結する第２の部材と、
を備えて構成され、
前記連結部に、前記第１の部材と前記第２の部材との相互の移動範囲を制限するリミッタ部を備えること、
を特徴とする投写型画像表示装置。
入力される画像信号に応じて、光を照射する光学エンジン部と、
前記光学エンジン部から出射した前記光が入射され、該光を平行光として出射するフレネルレンズと、
前記フレネルレンズから出射した前記平行光を拡散させて拡散光として出射する拡散部と、
前記拡散光が出射する面と平行な面内で前記拡散部を所定の軌道で連続的に移動させる駆動部と、
少なくとも前記フレネルレンズと前記拡散部とを支持する支持部と、
前記拡散部と前記支持部とを前記拡散部の面内方向において移動可能に連結する連結部と、
を備え、
前記連結部は、前記平行光が出射する面に略垂直に立設された弾性屈曲可能な複数のロッドで構成され、
前記弾性屈曲可能なロッドは、
前記弾性屈曲可能なロッドの一端に固着されて前記弾性屈曲可能なロッドと前記支持部とを固着して連結する第１の部材と、
前記弾性屈曲可能なロッドの他端に固着されて前記弾性屈曲可能なロッドと前記拡散部とを固着して連結する第２の部材と、
を備えて構成され、
前記連結部に、前記第１の部材と前記第２の部材との相互の移動範囲を制限するリミッタ部を備えること、
を特徴とする投写型画像表示装置。
入力される画像信号に応じて、光を照射する光学エンジン部と、
前記光学エンジン部から出射した前記光が入射され、該光を平行光として出射するフレネルレンズと、
前記フレネルレンズから出射した前記平行光を拡散させて拡散光として出射する拡散部と、
前記平行光が出射する面と平行な面内で前記フレネルレンズを所定の軌道で連続的に移動させる駆動部と、
少なくとも前記フレネルレンズと前記拡散部とを支持する支持部と、
前記フレネルレンズと前記支持部とを前記フレネルレンズの面内方向において移動可能に連結する連結部と、
を備え、
前記連結部は、前記平行光が出射する面に略垂直に立設された剛体からなる複数のロッドで構成されていること、
を特徴とする投写型画像表示装置。
前記剛体からなるロッドは、
前記剛体からなるロッドの一端を中心に回転自在に支持し、前記剛体からなるロッドと前記支持部とを連結する第１の部材と、
前記剛体からなるロッドの他端を、該他端を中心に回転自在に支持するとともに前記剛体からなるロッドと前記フレネルレンズとを連結する第２の部材と、
を備えて構成され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。
前記連結部に、前記第１の部材と前記第２の部材との相互の移動範囲を制限するリミッタ部を備えること、
を特徴とする請求項４に記載の投写型画像表示装置。
入力される画像信号に応じて、光を照射する光学エンジン部と、
前記光学エンジン部から出射した前記光が入射され、該光を平行光として出射するフレネルレンズと、
前記フレネルレンズから出射した前記平行光を拡散させて拡散光として出射する拡散部と、
前記拡散光が出射する面と平行な面内で前記拡散部を所定の軌道で連続的に移動させる駆動部と、
少なくとも前記フレネルレンズと前記拡散部とを支持する支持部と、
前記拡散部と前記支持部とを前記拡散部の面内方向において移動可能に連結する連結部と、
を備え、
前記連結部は、前記平行光が出射する面に略垂直に立設された剛体からなる複数のロッドで構成されていること、
を特徴とする投写型画像表示装置。
前記剛体からなるロッドは、
前記剛体からなるロッドの一端を中心に回転自在に支持し、前記剛体からなるロッドと前記支持部とを連結する第１の部材と、
前記剛体からなるロッドの他端を、該他端を中心に回転自在に支持するとともに前記剛体からなるロッドと前記拡散部とを連結する第２の部材と、
を備えて構成されることを特徴とする請求項６に記載の投写型画像表示装置。
前記連結部に、前記第１の部材と前記第２の部材との相互の移動範囲を制限するリミッタ部を備えること
を特徴とする請求項７に記載の投写型画像表示装置。