(57)【要約】【課題】投射レンズの像面傾きを簡易な構成で、かつ容易に調整するのに有利な投射型表示装置を提供する。【解決手段】この投射型表示装置は、映像を外部にある被投射面に投射するものであり、映像を投射する投射レンズ１と、投射レンズ１を保持し、該投射レンズ１の光軸に対して垂直、かつ装置設置面に対して平行となる第１方向に移動可能とする第１移動部材３と、第１移動部材３の第１方向の移動を案内する２つのガイドバー５、６と、２つのガイドバー５、６の一方と第１移動部材３とを係合すると共に、２つのガイドバー５、６の他方を軸とした第１移動部材３の傾きを変化させる傾き可変機構２０とを有する。【選択図】図３
2015200792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を外部にある被投射面に投射する投射型表示装置であって、
前記映像を投射する投射レンズと、
前記投射レンズを保持し、該投射レンズの光軸に対して垂直、かつ装置設置面に対して平行となる第１方向に移動可能とする第１移動部材と、
前記第１移動部材の第１方向の移動を案内する２つのガイドバーと、
前記２つのガイドバーの一方と前記第１移動部材とを係合すると共に、前記２つのガイドバーの他方を軸とした前記第１移動部材の傾きを変化させる傾き可変機構と、
を有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記傾き可変機構は、前記第１移動部材に形成または固定される第１係合部材と、
前記第１係合部材と光軸方向で係合し、かつ前記一方のガイドバーと前記第１方向で係合する第２係合部材と、
前記第１係合部材または前記第２係合部材の一方に頭部が当接し、他方にネジ軸が螺合する調整ビスと、
前記第１係合部材と前記第２係合部材との前記光軸方向の間で両方に接触しつつ設置される弾性部材と、
を含む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】
前記第１係合部材と前記第２係合部材とが係合する部分は、前記第１係合部材と前記第２係合部材とが前記投射レンズの光軸に対して垂直な方向に外れず、かつ前記光軸方向に摺動可能とする摺動面を介して接触する形状を有することを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記投射レンズ、前記第１移動部材および前記傾き可変機構を収容する筐体を有し、
前記筐体は、外部から内部に調整具の一部を差し込み可能とする調整穴を有し、
前記調整ビスの前記頭部は、前記筐体に向かうように配置され、かつ、
前記調整穴は、該調整穴から差し込んだ前記調整具の一部が前記頭部に係合して回転可能となる位置に形成される、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記２つのガイドバーを支持し、該投射レンズの光軸に対して垂直で、かつ前記第１方向に対して垂直な第２方向に移動可能とする第２移動部材を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの照明光を用いて表示素子に表示された画像を外部のスクリーン上に拡大投射する投射型表示装置（プロジェクター）がある。このような表示装置では、スクリーン上に投射されている画像に高さズレが生じているときには、例えば、ユーザーが表示装置自体を傾けて高さ調整を行う。しかしながら、直接的に表示装置を傾けると、投射画像が台形に変形し、別途画像処理による台形歪み補正を要するが、この補正では解像度が落ちて画質が低下する可能性があるため望ましくない。そこで、画質劣化の少ない光学的な補正（レンズシフト）により調整を行う表示装置がある。特許文献１は、表示装置内部の投射レンズを電動でシフトさせるもので、かつガイドバーによる支持構造を採用し、摺動部の摩擦力を極力小さくして調整するレンズシフト機構を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているレンズシフト機構では、片寄せ機構がないため、ガイドバーと、このガイドバーに対向する別のガイド構造部分との間にガタが発生し得る。特に、このガタは、表示装置が据え置き状態ではなく、例えば、天井から吊り下げられている状態で使用される場合に発生しやすい。そして、このガタは、投射レンズの傾きを変動させ、それに伴って像面を傾かせる原因となり得る。今後、表示装置は、さらなる高解像度化が進むと考えられ、このような像面傾き（像面倒れ）は、より敏感に画像に影響を与える可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、投射レンズの像面傾きを簡易な構成で、かつ容易に調整するのに有利な投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、映像を外部にある被投射面に投射する投射型表示装置であって、映像を投射する投射レンズと、投射レンズを保持し、該投射レンズの光軸に対して垂直、かつ装置設置面に対して平行となる第１方向に移動可能とする第１移動部材と、第１移動部材の第１方向の移動を案内する２つのガイドバーと、２つのガイドバーの一方と第１移動部材とを係合すると共に、２つのガイドバーの他方を軸とした第１移動部材の傾きを変化させる傾き可変機構と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、投射レンズの像面傾きを簡易な構成で、かつ容易に調整するのに有利な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】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の外観を示す図である。
【図２】シフト調整部の構成を示す図である。
【図３】シフト調整部の分解図である。
【図４】補正機構とその周辺部を拡大した分解図である。
【図５】補正機構の各構成要素を組み合わせた状態を示す図である。
【図６】補正機構による調整をしているときの様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１０】
まず、本発明の一実施形態に係る投射型表示装置（以下、単に「表示装置」という。）の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る表示装置１００の外観を示す概略斜視図である。表示装置１００は、一例として、光源からの照明光を用いて、表示素子に表示された画像（静止画像および動画像を含む映像）を外部に設置されているスクリーン（被投射面）上に拡大投射する。なお、図１以下の各図では、後述する投射レンズ１の光軸と平行となるＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。特に、本実施形態では、Ｚ軸方向を投射レンズ１の光軸に平行な方向、一方、Ｙ軸方向を鉛直方向と想定している。
【００１１】
表示装置１００は、第１筐体（上部筐体）１０１と、第２筐体（下部筐体）１０２と、不図示であるが、内部に収容される光学ユニットとを含む。第１筐体１０１と第２筐体１０２とは、２つを組み合わせることで表示装置１００の筐体全体を構成する。ただし、ここで示す筐体構成は、一例であり、種々の形状および構成とし得る。そして、このような一組の筐体構成の場合、第２筐体１０２は、不図示であるが、Ｚ軸方向側の表面に複数の支持脚を有する。例えば、表示装置１００を据え置きで使用する場合には、支持脚が台（装置設置面）等に接触する。光学ユニットは、照明光学系と、画像生成部と、投射レンズ１と、後述するが、投射レンズ１を平行移動（レンズシフト）させるシフト調整部１０５（図２以下参照）とを含む。照明光学系は、光源であるランプや偏光変換素子、その他の光学素子を含み、画像生成部へ照明光を出射する。画像生成部は、例えば、照明光学系からの出射光を受光するＲ・Ｇ・Ｂの３色用の液晶パネル（表示素子）を有する色分離合成光学系を含む。投射レンズ（光学素子）１は、画像生成部からの出射光を受光し、外部のスクリーンに画像を投射する。
【００１２】
図２は、光学ユニットに含まれるシフト調整部１０５の構成を示す概略斜視図である。また、図３は、シフト調整部１０５の分解斜視図である。シフト調整部１０５は、まず、投射レンズ１を固定する第１移動部材３と、第１移動部材３を移動可能に保持する第２移動部材９と、第２移動部材９を移動可能に保持する固定部材１２とを含む。
【００１３】
第１移動部材３は、Ｘ軸方向（第１方向：本実施形態では装置設置面に対して平行な方向に相当）に移動可能とする板状部材である。また、第１移動部材３は、そのＸＹ平面の中央部に、画像生成部からの光を通過させる、特に本実施形態では円筒状の投射レンズ１を貫通させる開口を有する。ここで、投射レンズ１は、例えば、第１移動部材３のＸＹ平面に対向し得る接触面を有する固定部１７を有する。そして、投射レンズ１は、第１移動部材３の光出射側のＸＹ平面と上記の接触面とを接触させつつ、例えば、４つの固定ビス２を用いて第１移動部材３に締結される。また、シフト調整部１０５は、両端が後述する第２移動部材９に支持されてＸ軸方向に延設する第１ガイドバー５を有する。一方、第１移動部材３は、第１ガイドバー５に係合して移動可能とする係合部３ａを含む。本実施形態の例では、係合部３ａは、２つの突出部である。そして、第１移動部材３は、外力を受けることで、第１ガイドバー５に案内されつつＸ軸方向に移動し得る。また、シフト調整部１０５は、一方のガイドバーとしての第１ガイドバー５に加え、他方のガイドバーとして、第１ガイドバー５と同様に両端が第２移動部材９に支持されてＸ軸方向に延設する第２ガイドバー６を有する。第２ガイドバー６は、開口を基準として、Ｙ軸方向で第１ガイドバー５に対向する側に設置される。これにより、第２ガイドバー６は、第１移動部材３が、いわゆる振れ止め部材となり得る。なお、第２ガイドバー６と第１移動部材３とは、後述する補正機構２０を介するが、これについては、以下で詳説する。
【００１４】
第２移動部材９は、Ｙ軸方向（第２方向：本実施形態では鉛直方向に相当）に移動可能とする板状部材である。また、第２移動部材９は、第１移動部材３と同様に、そのＸＹ平面の中央部に、画像生成部からの光を通過させる、特に本実施形態では円筒状の投射レンズ１を貫通させる開口を有する。さらに、第２移動部材９は、第１ガイドバー５および第２ガイドバー６を支持する部分となる、ＸＹ平面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に立設する垂直壁部９ａを有する。また、シフト調整部１０５は、両端が後述する固定部材１２に支持されてＹ軸方向に延設する第３ガイドバー１１を有する。一方、第２移動部材９は、第３ガイドバー１１に係合して移動可能とする係合部９ｂを含む。本実施形態の例では、係合部９ｂは、第２移動部材９のＸＹ平面部の内部に形成された１つの貫通部である。そして、第２移動部材９は、外力を受けることで、第３ガイドバー１１に案内されつつＹ軸方向に移動し得る。また、シフト調整部１０５は、第３ガイドバー１１と同様に、両端が固定部材１２に支持されてＹ軸方向に延設する第４ガイドバー１０を有する。第４ガイドバー１０は、開口を基準として、第３ガイドバー１１のＸ軸方向の反対側に設置される。これにより、第４ガイドバー１０は、第２ガイドバー６と同様に、第２移動部材９の振れ止め部材となり得る。
【００１５】
固定部材１２は、シフト調整部１０５を表示装置１００の内部に設置する際に、その内部に固定される板状部材である。また、固定部材１２は、各移動部材３、９と同様に、そのＸＹ平面の中央部に、画像生成部からの光を通過させる、特に本実施形態では円筒状の投射レンズ１を貫通させる開口を有する。さらに、固定部材１２は、第３ガイドバー１１および第４ガイドバー１０を支持する部分となる、ＸＹ平面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に立設する垂直壁部１２ａを有する。すなわち、固定部材１２は、第２移動部材９を直接的に保持しつつ、第１移動部材３および投射レンズ１を間接的に保持することになる。
【００１６】
また、シフト調整部１０５は、第１移動部材３または第２移動部材９を移動させるために外力を与え、かつその移動量を調整する２つの入力部を含む。まず、第１ダイヤル１３は、第１の入力部であり、内部側に向けて軸１３ａがＸ軸方向に延設されている。軸１３ａは、リンク１４によりＸ軸方向の移動を抑止されつつ、第２移動部材９の垂直壁部９ａに回転可能に保持される。軸１３ａの先端部は、ネジ切りされ、第１移動部材３の側面に形成されているネジ穴３ｂに螺合する。このような構成により、ユーザーは、第１ダイヤル１３に所望の量の回転を与えることで、第２移動部材９に対して第１移動部材３をＸ軸方向に相対的に移動させることができる。同様に、第２ダイヤル１５は、第２の入力部であり、内部側に向けて軸１５ａがＹ軸方向に延設されている。軸１５ａは、リンク１６によりＹ軸方向の移動を抑止されつつ、固定部材１２の垂直壁部１２ａに回転可能に保持される。軸１５ａの先端部は、ネジ切りされ、第２移動部材９の側面に形成されているネジ穴９ｃに螺合する。このような構成により、ユーザーは、第２ダイヤル１５に所望の量の回転を与えることで、固定部材１２に対して第２移動部材９をＹ軸方向に相対的に移動させることができる。
【００１７】
さらに、シフト調整部１０５は、第１移動部材３と第２ガイドバー６との間に、投射レンズ１の像面傾きを補正する補正機構（傾き可変機構）２０を含む。図４は、補正機構２０とその周辺部を拡大した分解斜視図である。また、図５は、補正機構２０の各構成要素を組み合わせた状態をＸ軸方向で見た概略断面図である。補正機構２０は、第１係合部材３ｃと、第２係合部材４と、調整ビス７と、弾性部材８とを含む。
【００１８】
第１係合部材３ｃは、第１移動部材３側に固定される係合部材（または係合部分）であり、本実施形態では第１移動部材３に一体として形成されているものとするが、第１移動部材３とは別体とし、ネジ止めや接着等により固定されるものであってもよい。第１係合部材３ｃは、例えば、Ｘ軸方向の２箇所に、Ｚ軸方向（すなわち投射レンズ１の光軸に平行な方向（光軸方向））に合わせて延設される摺動面を含む突出部３ｄを有する。突出部３ｄの形状は、例えば、図１に示すように、Ｚ軸方向から見た断面形状がＸ軸方向に平行な面を有する直角三角形とし得る。この場合、このＸ軸方向に平行な面が第２係合部材４に対向することになる。さらに、第１係合部材３ｃは、Ｚ軸方向に合わせて形成される穴３ｅを有する。穴３ｅは、後述する調整ビス７のネジ軸を貫通させるための穴であり、調整ビス７の頭部は通さない。
【００１９】
第２係合部材４は、第１係合部材３ｃの突出部３ｄが摺動可能に係合する形状を有するガイド部４ａと、第２ガイドバー６に係合する係合部４ｂとを有する。ガイド部４ａの形状は、Ｚ軸方向から見た突出部３ｄの形状が上記のような直角三角形であるならば、その形状に適合した三角溝を有することになる。このような突出部３ｄとガイド部４ａとの形状によれば、まず、突出部３ｄは、外力を受けることで、ガイド部４ａを基準として略Ｚ軸方向に移動することができる。さらに、突出部３ｄは、ガイド部４ａの溝部に嵌め込まれるように係合してＹ軸方向の移動が規制されるので、ガイド部４ａに対してＺ軸方向に移動可能としつつ、調整中にガイド部４ａから外れることはない。なお、突出部３ｄとガイド部４ａとは、第１移動部材３に対してグラつきやガタつきが可能な限り少なくなるように、かつ、後述するが、調整ビス７で調整する投射レンズ１の像面傾きに対しての敏感度が低い関係性を持つように設定されることが望ましい。また、係合部４ｂは、例えば、図４に示すように、第２ガイドバー６に対して一定の接触面積を維持しつつ側面から当接する溝部とし得る。さらに、第２係合部材４は、Ｚ軸方向に合わせて形成されるネジ穴４ｃを有する。ネジ穴４ｃは、第１係合部材３ｃの穴３ｅを貫通してきた調整ビス７の軸に形成されているネジ切り部分と螺合する。
【００２０】
調整ビス７は、調整具で回転し得るよう、例えば溝が形成されている頭部を有するネジである。ここで、調整具としては、汎用性の観点から、例えばマイナスドライバー等の工具が好適であるが、本調整専用の調整用治具であってもよい。
【００２１】
弾性部材８は、例えば、図４および図５（ａ）に示すようなバネであり、バネ全体の中心空間を調整ビス７の軸が貫通しつつ、第１係合部材３ｃと第２係合部材４とのＺ軸方向の間に、両方に接触しつつ挟み込まれる。このような構成により、第１移動部材３と第２係合部材４とは、調整ビス７により略Ｚ軸方向の位置をガタなく規定される。
【００２２】
次に、シフト調整部１０５を用いた投射レンズ１の像面傾きの調整について説明する。表示装置１００は、据え置き状態で使用されるときには、工場出荷状態のままで像面性能を満足しており、画質が良好である。これに対して、例えば、表示装置１００を天吊状態で使用するときには、各ガイドバー等にガタが発生し、投射レンズ１の像面に変動が生じる場合がある。像面の変動は、スクリーン上に投射された画像に片ボケが発生する可能性があるため望ましくない。そこで、このような場合には、ユーザーは、マイナスドライバーを用いて補正機構２０の調整ビス７を適宜回転させることで、容易に投射レンズ１の像面傾きの調整（すなわち画質調整）を実施し得る。なお、画像に片ボケとは異なるズレ（例えば所望の投射位置からの位置ズレ等）が生じているときは、ユーザーは、図１に示すように第１筐体１０１から表れている上記の第１ダイヤル１３または第２ダイヤル１５を適宜回転させることでシフト調整を行い得る。
【００２３】
図６は、補正機構２０により像面傾きの調整をしているときの様子を示す概略断面図である。このうち、図６（ａ）は、投射レンズ１の最終レンズ面が開放される表示装置１００の側面をＺ軸方向から見た概略側面図である。図６（ａ）に示すように、第２筐体１０２は、その側面において、投射レンズ１のレンズ面を開放する開口の下部（Ｙ軸方向マイナス側）に、シフト調整部１０５に備えられている調整ビス７を表示装置１００の外部から望む調整穴１０２ａを有する。なお、調整穴１０２ａは、像面傾きの調整が行われないときは、図１に示すように、例えば樹脂製の調整穴カバー１０３で塞がれる。そして、ユーザーは、像面傾きの調整を開始するにあたり、調整穴カバー１０３を外し、調整穴１０２ａから内部へマイナスドライバーの一部を差し込む。
【００２４】
図６（ｂ）は、ユーザーにより調整穴１０２ａからマイナスドライバー１０４が差し込まれた状態にある表示装置１００を示す、Ｘ軸方向から見た概略断面図である。図６（ｂ）に示すように、表示装置１００は、その内部に、投射レンズ１と、シフト調整部１０５とを配置している。ユーザーは、スクリーン上に投射されている画像を目視し、画像に例えば片ズレが生じていると判断したら、その画像を投射した状態で、調整穴１０２ａからマイナスドライバー１０４を差し込み、調整ビス７を任意の方向に回転させる。調整ビス７が回転すると、弾性部材８の弾性力（バネ力）と、調整ビス７（ネジ）が与える圧力とにより、第１係合部材３ｃ（第１移動部材３）と第２係合部材４とのＺ軸方向の間隔ｄ（図５参照）が変化する。間隔ｄが変化すると、第１移動部材３が第１ガイドバー５を中心として微小に回転し、それに伴い、投射レンズ１が傾く。これにより、投射レンズ１と画像生成部内の液晶パネルとの相対的傾き、すなわち投射レンズ１の像面傾きが調整され、スクリーン上に投射される画像の片ボケが調整される。また、調整ビス７を回転させることによる調整では、第１移動部材３の回転中心が第１ガイドバー５、かつ第２係合部材４の回転中心が第２ガイドバー６であるので、調整ビス７を回転させたときに発生し得る、微小なＹ軸方向の距離変動が吸収される。したがって、補正機構２０の構成によれば、像面傾きの調整時に応力や歪みが発生しづらいという利点もある。
【００２５】
このように、表示装置１００では、ユーザーは、スクリーン上に投射される画像を確認しながら、容易に投射レンズ１の像面傾きを調整することができる。特に、表示装置１００が天吊状態で使用されている場合でも、ユーザーは、表示装置１００を天井部から取り外すことなく調整し得る。また、表示装置１００では、投射レンズ１の像面傾きを調整する補正機構２０をシフト調整部１０５における第１移動部材３の外周領域、すなわち第２ガイドバー６との係合領域に配置した簡易的な構成としている。これにより、補正機構２０を設置しても、投射レンズ１の配置に影響を与えず、かつ、シフト調整部１０５のＸＹＺの各軸方向の寸法が拡大しない。したがって、表示装置１００は、大型化が抑えられ、また、本実施形態で示したように投射レンズ１を例えば交換レンズ方式とせずに内蔵方式としてもよいので、設計自由度が向上する。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、投射レンズの像面傾きを簡易な構成で、かつ容易に調整するのに有利な投射型表示装置を提供することができる。
【００２７】
なお、上記説明では、弾性部材８をバネとしたが、例えば、図５（ｂ）に示すようなゴム材（弾性部材３０）としてもよい。弾性部材３０は、第１係合部材３ｃと第２係合部材４とのＺ軸方向の間に、反発力を常に生じさせる。そして、調整ビス７は、この反発力を抑える。ユーザーが調整ビス７を回転させることで、第１係合部材３ｃと第２係合部材４とのＺ軸方向の間隔ｄが変化する。これにより、第１移動部材３は、第１ガイドバー５を中心に回転をするので、結果として投射レンズ１の傾きが変わり、投射レンズ１の像面傾きが調整される。ここで、弾性部材３０に採用し得るゴム材は、投射レンズ１および第１移動部材３の総重量により潰されることがないような硬度を有するものとする。一方、ゴム材は、調整ビスの回転による圧力を受けたときに間隔ｄが縮み得る柔らかさをも兼ね備えたものとする。なお、弾性部材３０は、さらにゴム材以外でも、例えば、低反発発泡材料などの有機材料とすることもできる。
【００２８】
また、上記説明では、シフト調整部１０５が投射レンズ１をＸ軸方向とＹ軸方向とにレンズシフトさせるものとして説明したが、本発明は、例えば、Ｙ軸方向に対応した第２移動部材９が存在しない場合でも適用可能である。
【００２９】
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および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１    投射レンズ
３    第１移動部材
５    第１ガイドバー
６    第２ガイドバー
２０  補正機構
【図１】
2015200792.tif 000003
【図２】
2015200792.tif 000004
【図３】
2015200792.tif 000005
【図４】
2015200792.tif 000006
【図５】
2015200792.tif 000007
【図６】
2015200792.tif 000008