(57)【要約】      （修正有）【課題】プロジェクターへの振動による投射像揺れを防止すること。【解決手段】光源３３と、光源からの光が照射される光変調素子１０１Ｂ，１０１Ｇ，１０１Ｒと、光変調素子を保持する光変調素子保持手段１０８Ｂ，１０８Ｇ，１０８Ｒと、光変調素子保持部材が固定され、光源からの光を透過する透明部材と、透明部材を保持する透明部材保持手段１０９と、光変調素子を介した光を被投射面に投射する投射光学系３１と、投射光学系を被投射面に対して平行に駆動するレンズシフト手段１と、透明部材を内部に保持する筐体と、レンズシフト手段と筐体を固定するレンズシフト足１ｄと、透明部材保持手段と筐体を固定する透明部材保持手段足１０９ａと、筐体と設置面１１１の間に位置し、筐体に取り付けられる少なくとも２つの設置足１１０と、設置足が筐体に設置する点ないし面以外の面の任意の位置に配置され、設置面とつながる減衰手段２ａ〜２ｄと、を有する。【選択図】図１
2020020819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が照射される光変調素子と、
前記光変調素子を保持する光変調素子保持手段と、
前記光変調素子保持部材が固定され、前記光源からの光を透過する透明部材と、
前記透明部材を保持する透明部材保持手段と、
前記光変調素子を介した光を被投射面に投射する投射光学系と、
前記投射光学系を被投射面に対して平行に駆動するレンズシフト手段と、
前記部材を内部に保持する筐体と、
前記レンズシフト手段と前記筐体を固定するレンズシフト足と、
前記透明部材保持手段と前記筐体を固定する透明部材保持手段足と、
前記筐体と設置面の間に位置し、前記筐体に取り付けられる少なくとも２つの設置足と、
前記設置足が前記筐体に設置する点ないし面以外の面の任意の位置に配置され、設置面とつながる減衰手段と、
を有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記減衰手段は少なくとも二つ設置され、少なくともひとつの前記減衰手段は、前記透明部材保持手段を設置面に向かって正射影したときの領域かつ前記筐体と設置面の間かつ前記設置足以外の位置に設置され、少なくともひとつの前記減衰手段は、前記レンズシフト手段を設置面に向かって正射影したときの領域かつ前記筐体と設置面の間かつ前記設置足以外の位置に設置されることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
光源と、
前記光源からの光が照射される光変調素子と、
前記光変調素子を保持する光変調素子保持手段と、
前記光変調素子保持部材が固定され、前記光源からの光を透過する透明部材と、
前記透明部材を固定する透明部材保持手段と、
前記光変調素子を介した光を被投射面に投射する投射光学系と、
前記投射光学系を被投射面に対して平行に駆動するレンズシフト手段と、
前記光源、前記光変調素子、前記光変調素子保持手段、前記透明部材、前記透明部材保持手段、前記投射光学系、前記レンズシフト手段、を内部に保持する筐体と、
前記レンズシフト手段と前記筐体を固定するレンズシフト足と、
前記透明部材保持手段と前記筐体を固定する透明部材保持手段足と、
前記筐体と前記透明部材保持手段の間かつ前記透明部材保持手段足以外の位置に配置される第１の減衰手段と、
前記筐体と前記レンズシフト手段の間かつ前記レンズシフト手段足以外の位置に配置される第２の減衰手段と、
を有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
前記第１の減衰手段は、前記透明部材保持手段を設置面に向かって正射影したときの領域かつ前記筐体と前記透明部材保持手段の間かつ前記透明部材保持手段足以外の位置に設置され、前記第２の減衰手段は、前記レンズシフト手段を設置面に向かって正射影したときの領域かつ前記筐体と前記レンズシフト手段の間かつ前記レンズシフト手段足以外の位置に設置されることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関し、特に外乱振動、内乱振動を早く減衰させることが可能となる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
外乱振動・内乱振動による像性能劣化を防止することを可能にした投射型表示装置が求められている（本明細書で、内乱振動は、プロジェクター内部の収容部の振動のことを指し、外乱振動はプロジェクター外部の振動のことを意味する）。
【０００３】
外乱振動による像性能劣化について説明する。
【０００４】
はじめに、投射型表示装置を正姿勢で机上に設置したときについて述べる。投射型表示装置の近辺を人が通過すると、人は床に振動を与える。さらに、投射型表示装置を設置している机に振動が伝わる。この振動が投射型表示装置に伝わると、さらに外装足を介して外装底面、内部の光学系の順に伝わり、像性能劣化を起こすおそれがある。また、投射型表示装置を設置している部屋の周囲を車などの重量物が通過する場合も同様に、部屋、床、机、外装足、外装底面、内部の光学系の順に振動が伝わり、像性能劣化を起こしてしまう可能性がある。
【０００５】
次に、天井に投射型表示装置を設置した場合の像性能劣化について説明する。この場合、投射型表示装置の近辺に空調が設置されている状況が散見される。このような状況下では、空調の振動が天井の天面に伝達し、投射型表示装置の天井設置用金具、投射型表示装置外装、投射型表示装置内部の光学系の順に伝わり、像性能劣化を起こすおそれがある。
【０００６】
加えて、内乱振動による投射型表示装置の像性能劣化について説明する。
【０００７】
投射型表示装置内部には、光源やパネルの冷却のために冷却ファンが設置されているが、冷却ファンは回転駆動をする場合が多く、その多くは振動発生源となる可能性がある（内乱振動）。冷却ファンは、その多くが投射型表示装置の外装内部に固定されていて、投射型表示装置、投射型表示装置内部の光学系の順に駆動時の振動が伝達され、像性能劣化を発生させるおそれがある。
【０００８】
さらに、以上のような振動の伝達経路上の任意の部分で共振が生じると、振動振幅が増強され、像性能劣化はさらに低下してしまう場合がある。
【０００９】
上記のような外乱振動、内乱振動による投射型表示装置の像性能劣化を防止する方法（共振を防止する方法）として、以下の方法が従来の方法として挙げられている。
【００１０】
特許文献１には、投射レンズユニットと外装筐体の間に弾性部材とダンパーを設置する構成が開示されている。特許文献２では外装足と外装の間に防振ゴムを挿入する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１５−１１４６０８号公報
【特許文献２】特開２００７−３０４１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、液晶プロジェクターは、交換式投射レンズのラインナップ増加が求められており、投射比が１以下の短焦点レンズ（前玉大）や超望遠レンズ（全長大）などの重量レンズを搭載可能にすることが求められている。一方で、ユーザーが液晶プロジェクターの持ち運びをしやすくするために、外装筐体の小型化・軽量化が求められている。しかしながら、重量レンズ搭載と外装筐体の軽量化を両立することは以下の理由で困難であることがわかっている。
【００１３】
プロジェクターの外装筐体と外装足、重量レンズなどの重いユニットで形成される振動系の共振周波数（収容部品の重量ｍ，振動系のばね定数ｋとしたとき共振周波数は√ｋ／ｍ）は、机などの設置面の共振周波数に近くなることが多く、設置面に加わる外乱振動が投影像に影響を与えやすくなってしまう。上記の振動伝達経路での振動で、共振周波数を設置面の共振周波数からずらすために、外装筐体を強くする（ｋを大きくする）と、外装は重量化、大型化してしまう。また、外装筐体を弱くする（ｋを小さくする）と、耐衝撃性が損なわれ、落下等の衝撃でプロジェクターが破壊されるおそれがある。レンズなどの収容部品の大きさや重量は光学性能に関るので、容易に変化させることはできない。よって、レンズ重量を変化させることで共振周波数を変化させることは難しい。上記の特許文献では、共振周波数を変化させるために、減衰機をプロジェクターに設置する方法が挙げられている。
【００１４】
上記の特許文献１では、投射レンズと外装本体の間にばねとダンパーを設置する構成が開示されている。この構成だけでは、投射レンズと外装の相対的な振動は抑制できるが、投射レンズ以外の光学系（例えば液晶パネル）と外装の相対的な振動を減衰する構成が設けられておらず、外乱振動、内乱振動による像劣化を防止しきることができない可能性がある。
【００１５】
また、上記の特許文献２では、外装足に減衰する機構（ゴム）をいれている。この構成だけでは、冷却ファンによって発生した内乱振動が外装筐体を伝って投射型表示装置内部の光学系に伝わってしまい、像性能劣化を防止することができないおそれがある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、外乱振動・内乱振動による像性能劣化を抑制することを可能にした投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る投射型表示装置は、
光源と、
前記光源からの光が照射される光変調素子と、
前記光変調素子を保持する光変調素子保持手段と、
前記光変調素子保持部材が固定され、前記光源からの光を透過する透明部材と、
前記透明部材を固定する透明部材保持手段と、
前記光変調素子を介した光を被投射面に投射する投射光学系と、
前記投射光学系を被投射面に対して平行に駆動するレンズシフト手段と、
前記部材を内部に保持する筐体と、
前記レンズシフト手段と前記筐体を固定するレンズシフト足と、
前記透明部材保持手段と前記筐体を固定する透明部材保持手段足と、
前記筐体と設置面の間に位置し、前記筐体に取り付けられる少なくとも２つの設置足と、
前記設置足が前記筐体に設置する点ないし面以外の面の任意の位置に配置され、設置面とつながる減衰手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば外乱振動・内乱振動を早く抑制する投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例に関る投射型表示装置の全体図
【図２】従来の投射型表示装置の全体図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２１】
図２は投射型表示装置３２の構成の一部を示している。
【００２２】
光源ランプ３３からの光は、不図示の照明光学系を介し、所定の偏光方向を有する光に変換され、色分離合成光学系１００に入射する。１０４は、Ｒ（赤）、Ｂ（青）光を反射し、Ｇ（緑）光を透過するダイクロイックミラー１０４である。１１４はＰ偏光をＳ偏光に変換する１／２波長板１１４である。１０２はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するＧ用偏光ビームスプリッタ１０２である。１１３はＳ偏光のＲ光、Ｐ偏光のＢ光を作るカラーセレクト１１３である。１０３はＲＢ用偏光ビームスプリッタで、Ｓ偏光のＲ光を反射し、Ｐ偏光のＢ光を通過させる事により色分離を行う。
【００２３】
１０１ＧはＧ色用の反射型液晶パネルで、１０１Ｒ、１０１Ｂは同様にＲ用、Ｂ用の反射型液晶パネルである。１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。反射型液晶パネル１０１Ｒ，赤用１／４波長板１０５Ｒは、保持板１０８Ｒによって保持され、ＲＢ用偏光ビームスプリッタ１０３に接着されている。同様に、反射型液晶パネル１０１Ｂ，赤用１／４波長板１０５Ｂは、保持板１０８Ｂによって保持され、ＲＢ用偏光ビームスプリッタ１０３に接着されている。反射型液晶パネル１０１Ｇ，赤用１／４波長板１０５Ｇは、保持板１０８Ｇによって保持され、Ｇ用偏光ビームスプリッタ１０２に接着されている。
【００２４】
１０６はＲ、Ｇ、Ｂ光を合成するための合成用ビームスプリッタである。合成用ビームスプリッタ１０６は、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムに代用可能なものである。合成用ビームスプリッタ１０６は、プリズムベース１０９に接着保持されている。Ｇ用偏光ビームスプリッタ１０２は、合成用ビームスプリッタ１０６に対して、ガラス板１１２ａを介して接着され保持されている。同様に、ＲＢ用偏光ビームスプリッタ１０３は、合成用ビームスプリッタ１０６に対して、ガラス板１１２ｂを介して接着され保持されている。合成用ビームスプリッタ１０６は、入射した３色の変調光を合成して、投射レンズ３１に導く。
【００２５】
投射レンズ３１は、合成された３色の変調光をスクリーンなどの被投射面１０７に投射する。これにより、入力映像信号に対応する投射画像が被投射面１０７上に表示される。投射レンズ３１は、レンズシフト機構１により被投射面１０７の平面と平行な方向に移動できるように保持されている。投射型表示装置３２は、設置足１１０を介して、設置面１１１に設置される。
【００２６】
本発明では、反射型液晶パネル１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂを光変調素子として用いた投射型表示装置３２について説明したが、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の他の光変調素子を用いた投射型表示装置も本発明の実施例に含まれる。
【００２７】
一般的に、赤用反射型液晶パネル１０１Ｒと投射レンズ３１が各々揺れると、被投射面１０７に投影された投射像が振動する（緑用、青用の反射型液晶パネル１０１Ｇ、１０１Ｂも同様）。
【００２８】
以下に、反射型液晶パネル１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂが振動する要因と、投射レンズ３１が振動する要因について説明する。
【００２９】
まず、反射型液晶パネル１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂが振動する要因について説明する。
【００３０】
外乱振動が設置面１１１に発生すると、まず外装底面３２ａに伝わる。内乱振動は直接外装底面３２ａに伝わる。外装底面３２ａに伝わった振動は、プリズムベース足１０９ａ、プリズムベース１０９、合成用スプリッタ１０６、ガラス板１１２ａ、ＲＢ用偏光ビームスプリッタ１０３、保持板１０８Ｒを介して反射型液晶パネル１０１Ｒの順に伝播する。結果、反射型液晶パネル１０１Ｒが振動してしまうため、投影像が振動する（１０１Ｂ、１０１Ｇも同様）。特に、合成用スプリッタ１０６、ガラス板１１２ａ、ＲＢ用偏光ビームスプリッタ１０３、保持板１０８Ｒ、反射型液晶パネル１０１Ｒから成る系は、合成用プリズム１０６とプリズムベース１０９の接着位置を固定端とした梁形状となっている。反射型液晶パネル１０１Ｒは、この梁形状の系の先端に位置するため、振動の振幅が大きくなる位置にある（１０１Ｇ，１０１Ｂも同様）。
【００３１】
次に、投射レンズ３１が振動する要因について説明する。
【００３２】
上記と同様、外乱や内乱による振動が投射型表示装置３２に発生すると、まず外装底面３２ａに伝わる。この振動は、レンズシフト足１ｄに伝わり、レンズシフトの固定板１ａ、左右駆動用シフト板１ｂ、上下駆動用シフト板１ｃに伝わり、投射レンズ３１まで伝播する。結果、投射レンズ３１が振動してしまうため、投影像が振動するように見えてしまう。特に、レンズシフト機構１は、固定板１ａと左右駆動用シフト板１ｂの間、左右駆動用シフト板１ｂと上下駆動用シフト板１ｃの間で相対的に駆動をするためにガタを有する構成になっている。
【００３３】
レンズシフト１に振動が伝わると、これらのガタを消費する形で固定板１ａと左右駆動用シフト板１ｂ同士、左右駆動用シフト板１ｂと上下駆動用シフト板１ｃ同士が振動する。振動の振幅を小さくするためにはガタを小さくすればよいが限界があり、ガタをなくすことは困難である。また、レンズシフト機構１は投射レンズ３１を抱えている構成であるが、後述したように投射レンズ３１は重くなる状況も考えられる。投射レンズ３１が重くなるとレンズシフト機構１の変形による振動も大きくなる傾向がある。
【００３４】
次に、本発明の好ましい実施の形態である投射型表示装置３４を添付の図面に基づいて説明する。図１に好ましい実施の形態の投射型表示装置３４を示す。
【００３５】
上記の課題を解決するためには、反射型液晶パネル１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂへ伝達する振動を早く抑制する（減衰させる）構成をとることと、投射レンズ３１へ伝達する振動を早く抑制する（減衰させる）構成をとることを行えばよい。各々、外乱振動、内乱振動に対して早く抑制する構成をとればよい（人の目の時間分解能は約５０ｍｓ〜１００ｍｓであり、これより短い時間で減衰できれば、投影像の振動はユーザーに認知されない）。
【００３６】
反射型液晶パネル１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂへ伝達する振動を早く抑制する（減衰させる）ためには、合成用スプリッタ１０６、ガラス板１１２ａ、ＲＢ用偏光ビームスプリッタ１０３、保持板１０８Ｒ、反射型液晶パネル１０１Ｒから成る梁形状の系の固定端にあたるプリズムベース１０９への振動を早く減衰させる構成をとればよい。上記梁形状の系への外乱振動による振動を早く減衰させるために、プリズムベース１０９の下部かつ設置面１１１と外装底面３４ａの間かつ、設置足１１０以外の部分に減衰機２ａを設置すればよい。また、上記梁形状の系への内乱振動による振動を早く減衰させるために、プリズムベース１０９の下部かつプリズムベース１０９の下部と外装底面３４ａの間かつ、プリズムベース足１０９ａ以外の部分に減衰機２ｂを設置すればよい。
【００３７】
設置足１１０から投射レンズ３１へ伝達する振動を早く抑制する（減衰させる）ためには、レンズシフト１への振動を早く減衰させる構成をとればよい。レンズシフト１への外乱振動による振動を早く減衰させるために、レンズシフト１の下部かつ設置面１１１と外装底面３４ａの間かつ、設置足１１０以外の部分に減衰機２ｃを設置すればよい。また、レンズシフトへの内乱振動による振動を早く減衰させるために、レンズシフト１の下部かつレンズシフト１の下部と外装底面３４ａの間かつ、レンズシフト足１ｄ以外の部分に減衰機２ｄを設置すればよい。
【００３８】
内乱振動、外乱振動が発生すると、一般的に外装底面３４ａを介して投射型表示装置３４の光学系に振動が伝達する。外装底面３４ａに発生する内乱振動、外乱振動の腹は、２つ以上の設置足１１０と投射型表示装置３４の接触部以外の外装底面３４ａに表出する。一般の構造体の振動は、１次モードによる振動振幅による影響が大きく現れるが、プロジェクターも同様で、１次モードの振動の腹は設置足１１０と外装底面３４ａで形成される梁形状のばねの、中央部付近に現れる（設置足１１０が３つ以上であれば平面状の梁形状になる）。一方で、プロジェクターの質量集中部は、プロジェクターの性質上、ガラス部材を抱えるプリズムベース１０９周辺や、ガラス部材を収容する投射レンズ３１を抱えるレンズシフト機構１周辺になることが多い。これらの光学系に関る部品は、外装底面３２ａの中央部付近に位置することが多い。
【００３９】
そのため、外装底面３４ａを介して伝達する外乱振動、内乱振動を減衰させるためには、上記のような位置に減衰機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを設置することが望ましい。
その他の位置に減衰機を設置すると（例えばプリズムベース下部以外の位置）、１次モードの振動を抑制することが困難になる。
【００４０】
以上のような構成をとることで、内乱・外乱振動によって発生する反射型液晶パネル１０１Ｒ、１０１Ｂ、１０１Ｇと投射レンズ３１の振動を早く減衰することができ、被投射面１０７に投影された投射像がずれる挙動をユーザーが視認できないレベルで早く減衰することができる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００４２】
減衰機５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、プロジェクター全体の大型化を回避するために、プリズムベース足１０９ａおよびレンズシフト足１ｄの全長と同程度の小型なものが好ましい。小型ソフトアブゾーバー・ロータリーダンパー・エアダンパー・ガススプリング・防振ゴムなど、種々の減衰機を用いてよく、投射型表示装置に内蔵された質量、筐体強度に応じた減衰係数を有する減衰機を選択すればよい。減衰の形態としては、過減衰が発生することが望ましい。過減衰とすることで、投影像のゆれをユーザーがより視認しにくくすることができる。基本的には、過減衰の式Ｃ＾２＞４ｍｋ（Ｃ：減衰率，ｍ：重量，ｋ：ばね定数）を満たせばよいが、実際には、減衰機にかかる重量を概算して減衰機を選定し、実機で投影像の振動と搭載前後の効果を確認して選定する。減衰量と減衰までの時間を減衰機により調整して、ユーザーが視認できなくなるレベルまで早く振動が減衰できるようにする。
【００４３】
また、プロジェクターにおいては、重力ベクトルは外装底面３４ａと垂直になることが多い。加えて、外装底面３４ａに発生する振動振幅の発生する方向は、外装底面３４ａと垂直な方向である。そのため、重力ベクトル方向が最大振幅の発生しやすい方向になるため、重力ベクトルの方向成分と減衰機の減衰方向とが一致するように減衰機を設置することが望ましい。
【符号の説明】
【００４４】
１  レンズシフト機構、１ａ  固定板、１ｂ  左右駆動用シフト板、
１ｃ  上下駆動用シフト板、１ｄ  レンズシフト足、２ａ  減衰機、
２ｂ  減衰機、２ｃ  減衰機、２ｄ  減衰機、１００  色分離合成系、
１０１Ｒ  赤用の反射型液晶パネル、１０１Ｇ  緑用の反射型液晶パネル、
１０１Ｂ  青用の反射型液晶パネル、１０２  Ｇ用偏光ビームスプリッタ、
１０３  ＲＢ用偏光ビームスプリッタ、１０４  ダイクロイックミラー、
１０５Ｒ  赤用の１／４波長板、１０５Ｇ  緑用の１／４波長板、
１０５Ｂ  青用の１／４波長板、１０６  合成用ビームスプリッタ、
１０７  被投射面、１０８Ｒ  保持板、１０８Ｇ  保持板、１０８Ｂ  保持板、
１０９  プリズムベース、１０９ａ  プリズムベース足、１１０  設置足、
１１１  設置面、１１２ａ  ガラス板、１１２ｂ  ガラス板、
１１３  カラーセレクト、１１４  １／２波長板、３１  投射レンズ、
３２  投射型表示装置、３３  光源ランプ、
３４  実施例１に関る投射型表示装置、
３４ａ  実施例１に関る投射型表示装置の外装底面
【図１】
2020020819.tif 000003
【図２】
2020020819.tif 000004