(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンに映像を投射する投射ユニットと、上記投射ユニットを位置調整可能に支持するとともに、上記投射ユニットから上記スクリーンに投射される上記映像の輪郭を補正する画郭調整機構とを備え、上記投射ユニットから投射される映像を上記スクリーンの背面から投影する投射型映像表示装置において、上記画郭調整機構は、上記投射ユニットの６自由度の位置調整のうち３自由度の調整を行う調整板を有し、上記調整板は、Ｙ軸方向に伸びる第一の支持軸と、上記第一の支持軸に平行にＺ軸方向に所定間隔隔てて配置される第二の支持軸と、上記第一の支持軸に平行にＸ軸方向に所定間隔隔てて配置される第三の支持軸と、ギア切替により上記第一および第二の支持軸、または上記第二の支持軸に係合可能な第一の調整軸と、ギア切り替えにより上記第一および第三の支持軸、または上記第一の支持軸に係合可能な第二の調整軸を有し、上記第一および第二の支持軸を上記第一の調整軸に係合させるとともに上記第三の支持軸から上記第二の調整軸の係合を解除して上記第一の調整軸を回転させることにより上記投射ユニットをＺ軸を中心として回転させ、上記第一の支持軸から上記第一の調整軸の係合を解除して上記第一の調整軸を回転させることで上記投射ユニットをＸ軸を中心として回転させ、上記第一および第二の支持軸に上記第一の調整軸を係合させるとともに上記第一および第三の支持軸に上記第二の調整軸を係合させて上記第一の調整軸を回転させることで上記投射ユニットをＺ軸方向に平行移動させることを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
上記第一の調整軸の一端は外径にローレット形状部を有し、上記ローレット形状部を、上記調整板に固定され内径にローレット形状部を有する部材に嵌合させることによって上記第一の調整軸の回転止めを行うことを特徴とする請求項１記載の投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、投射ユニットが出力する映像を、スクリーンに背面から投射することによって映像を表示する投射型映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来のマルチプロジェクタを側面から見た内観図である。ここで説明しているマルチプロジェクタとは、投射型映像表示装置（リア投射型ビデオプロジェクタ）を上下左右に積み重ねることによって、一つの大画面を表示させるものである。図７では、従来の投射型映像表示装置１６０を二つ上下に積み重ねた場合を示している。
【０００３】
図７において、符号１０１はキャビネット（投射型映像表示装置筐体）、１０２はキャビネット１０１内の後方に設けられ、出力映像を前方に投射する投射ユニット、１０３はキャビネット１０１の前面に設けられたスクリーン、１５０は投射ユニット１０２からスクリーン１０３に投射される映像の輪郭を補正する画郭調整機構であり、これらによって投射型映像表示装置１６０が構成され、複数の投射型映像表示装置１６０を組合わせて用いることで一つの大画面を表示すること可能としている。なお、この例では、投射ユニット１０２は画郭調整機構１６０の上部に位置調整可能に取り付けられている。
【０００４】
図８〜図１０はスクリーン１０３に表示された映像を示す概念図であって、映像がスクリーン１０３に対してズレを生じた場合を示す。スクリーン１０３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わせによるズレがある。
【０００５】
図８において符号１０４ａはスクリーン１０３に対して投射倍率が不正な映像（倍率不正映像）、１０４ｂはスクリーン１０３に対して傾いた映像（傾き不正映像）、１０４ｃはスクリーン１０３に対して上下左右が不正な映像（上下左右不正映像）をそれぞれ示している。
また図９において、符号１０４ｄは縦台形歪が生じている場合の映像（縦台形不正映像）を示すものであり、図１０において、符号１０４ｅは横台形歪が生じている場合の映像（横台形不正映像）を示すものである。
【０００６】
従来においては、投射ユニット１０２には、スクリーン１０３上のズレを電気回路で補正しやすいブラウン管が適用されることが主流であったが、近年では映像のデジタル化の流れから、光路を電気的に補正できない液晶デバイスやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が適応されることが主流になりつつある。そのような光路を電気的に補正できない投射ユニット１０２では画郭調整機構１５０が必須になる。
【０００７】
図１１は従来の画郭調整機構１５０を示す外観図である。図１１において、符号１５０ａはＹ軸方向に投射ユニット１０２を移動可能なＹ軸並進板、１５０ｂはＹ軸を軸として回転可能なＹ軸回転板、１５０ｃは、Ｚ軸を軸として回転可能なＺ軸回転板、１５０ｄはＸ軸を軸として回転可能なＸ軸回転板、１５０ｅはＺ軸方向に移動可能なＺ軸並進板、１５０ｆはＸ軸方向に移動可能なＸ軸並進板をそれそれ示している。
【０００８】
次に、図１１に示した従来の画郭調整機構１５０を用いた画像の調整動作について図７〜図１１を用いて説明する。投射ユニット１０２から投射された映像はスクリーン１０３に投射されるが、Ｚ軸並進板１５０ｅによって調整を行うことで投射倍率を補正できる。Ｙ軸回転板１５０ｂによって調整を行うことで、横台形歪を補正できる。Ｚ軸回転板１５０ｃによって調整を行うことで映像の傾きを補正できる。Ｘ軸回転板１５０ｄによって調整を行うことで縦台形歪を補正できる。Ｘ軸並進板１５０ｆおよびＹ軸並進板１５０ｄによって調整を行うことで上下左右位置を補正できる。
【０００９】
また、別の従来の技術が特開平８−３２９０７号公報に開示されており、この文献には一つのディスプレイユニット（投射型映像表示装置）を正面側キャビネットと背面側キャビネットの二つに分離とする技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の技術による投射型映像表示装置では、画郭調整機構は６自由度の調整が必要で各自由度毎に６枚もの移動板または回転板が必要であった。そのため、部品点数、質量ともに大きくなり、コストも高くなるという問題があった。この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、部品点数、質量を小さくすることが可能な投射型映像表示装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明による投射型映像表示装置は、スクリーンに映像を投射する投射ユニットと、上記投射ユニットを位置調整可能に支持するとともに、上記投射ユニットから上記スクリーンに投射される上記映像の輪郭を補正する画郭調整機構とを備え、上記投射ユニットから投射される映像を上記スクリーンの背面から投影する投射型映像表示装置において、上記画郭調整機構は、上記投射ユニットの６自由度の位置調整のうち３自由度の調整を行う調整板を有し、上記調整板は、Ｙ軸方向に伸びる第一の支持軸と、上記第一の支持軸に平行にＺ軸方向に所定間隔隔てて配置される第二の支持軸と、上記第一の支持軸に平行にＸ軸方向に所定間隔隔てて配置される第三の支持軸と、ギア切替により上記第一および第二の支持軸、または上記第二の支持軸に係合可能な第一の調整軸と、ギア切り替えにより上記第一および第三の支持軸、または上記第一の支持軸に係合可能な第二の調整軸を有し、上記第一および第二の支持軸を上記第一の調整軸に係合させるとともに上記第三の支持軸から上記第二の調整軸の係合を解除して上記第一の調整軸を回転させることにより上記投射ユニットをＺ軸を中心として回転させ、上記第一の支持軸から上記第一の調整軸の係合を解除して上記第一の調整軸を回転させることで上記投射ユニットをＸ軸を中心として回転させ、上記第一および第二の支持軸に上記第一の調整軸を係合させるとともに上記第一および第三の支持軸に上記第二の調整軸を係合させて上記第一の調整軸を回転させることで上記投射ユニットをＺ軸方向に平行移動させるものである。
【００１５】
さらに、この発明による投射型映像表示装置は、上記のような構成に加え、上記第一の調整軸の一端は外径にローレット形状部を有し、上記ローレット形状部を、上記調整板に固定され内径にローレット形状部を有する部材に嵌合させることによって上記第一の調整軸の回転止めを行うものである。
【００１６】
また、この発明による投射型映像表示装置の調整板は、Ｙ軸方向に伸びる第一の支持軸と、上記第一の支持軸に平行にＺ軸方向に所定間隔隔てて配置される第二の支持軸と、上記第一の支持軸に平行にＸ軸方向に所定間隔隔てて配置される第三の支持軸と、上記第一、第二、第三の支持軸をそれぞれ調整する第一、第二、第三のモータを有し、画郭調整機構の構成要素であり６自由度のうちの１自由度を調整可能なＺＸ平面に平行に配置された一自由度調整板に上記第一、第二、第三の支持軸を介して保持されるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
以下、この発明の実施の形態１による投射型映像表示装置について説明する。
図１はこの発明の投射型映像表示装置の構成要素である画郭調整機構を示す斜視透視図であり、この図において符号１０は三軸調整板（調整板に相当する。）、５０ｆはＸ軸並進板、５０ｅはＺ軸調整板、５０ｂはＹ軸回転板である。これらＸ軸並進板５０ｆ、Ｚ軸調整板５０ｅ、Ｙ軸回転板５０ｂ（これらはそれぞれが一自由度調整板に相当する。）については従来と同様の構造であり、従来の技術において説明したＸ軸並進板１５０ｆ、Ｚ軸並進板１５０ｅ、Ｙ軸回転板１５０ｂに相当するものである。
【００１８】
この発明の特徴である三軸調整板１０は合計３本の支持ボルト１１（第二の支持軸に相当する。）、１２（第三の支持軸に相当する。）、１３（第一の支持軸に相当する。）に螺合しているギア１４、１５、１６により保持される構造となっている。
なお、画郭調整機構以外の投射型映像表示装置の構成については従来のものと同様であるため、説明を省略する。
【００１９】
また、図２は三軸調整板１０の支持部の断面図であり、図２において、三軸調整板１０はギア（スパイラルギア）１４のボス部においてＣリング１７によって回転自在に保持されている。ギア１４の内径にはめねじが切ってあり、支持ボルト１１と螺合している。ギア１５、１６についても同様な構成となっている。
【００２０】
一方、ギア１４および１６はシャフト（第一の調整軸に相当する。）２０に固定されているギア２２および２３と噛み合っており、シャフト２０を回転することによりギア１４および１６は同方向に回転する。またギア１５、１６はシャフト２１（第二の調整軸に相当する。）に固定されているギア２４、２５と噛み合っている。
【００２１】
シャフト２０の一端は三軸調整版１０の穴１０ａで軸支され、他端は三軸調整板１０に設けられた長穴１０ｂを貫通した後、切替レバー３０の穴３０ａで軸支され、さらに先端にはノブ３２が取り付けられている。シャフト２１の一端は三軸調整板１０に設けられた軸受け１０ｄで軸支され、他端は三軸調整板の長穴１０ｃを貫通した後、切替レバー３１の穴３１ａで軸支されている。
【００２２】
図３に示すように、切替レバー３０を−Ｘ軸方向に動かすこと（この状態をＯＦＦ状態とし、逆方向の＋Ｘ軸方向に動かすことをＯＮ状態とする。）によりギア２３はギア１６から離れ、ギア１４とギア２２のみ噛み合っている状態となる。
また、図４に示すように、切替レバー３１を＋Ｚ軸方向に動かすこと（この状態をＯＦＦ状態とし、逆方向の−Ｚ軸方向に動かすことをＯＮ状態とする。）によりギア１５とギア２４は離れ、ギア１６をギア２５のみが噛み合っている状態となる。
【００２３】
次に、動作について説明する。この三軸調整板１０において、切替レバー３０および３１が共にＯＮ状態のときにシャフト２０を回転させると、ギア（スパイラルギア）１４、１５、１６は共に同方向に回転し、支持ボルト１１、１２、１３に沿って三軸調整板１０はＹ軸方向の並進運動を行う。また、切替レバー３０がＯＮ、切替レバー３１がＯＦＦのときにシャフト２０を回転するとギア１４および１６が回転するが、ギア１５は回転しないためギア１５を支点としてＺ軸回りの回転運動となる。さらに、切替レバー３０がＯＦＦのときにシャフト２０を回転すると、ギア１４のみが回転し、三軸調整板１０はギア１２、１３を結ぶ線を軸としてＸ軸回りの回転運動を行う。
このように、三軸調整板１０はＸ軸回転、Ｚ軸回転、Ｙ軸並進の機能を備えている。
【００２４】
さらに、図５は６自由度調整後に行う調整軸の回転止めのためのロック機構を示す断面図である。図５に示すように、シャフト２０の一端には外形にローレット形状部２０ａが形成されており、三軸調整板１０のフレームに開口された開口部１０ａから外部に突き出した形状となっている。シャフト２０を−Ｚ軸方向に押し込むと内径にシャフト２０のローレット形状部２０ａと嵌合するローレット形状部２６ａを形成しているキャップ２６（三軸調整板１０のフレーム外側から取り付けられている。）と嵌合し、シャフト２０の回転は固定される。
【００２５】
この発明による投射型映像表示装置は画郭調整機構を構成する三軸調整板を含む構造であるため、６自由度調整のうちの３自由度を一つの調整板によって調整することが可能であり、画郭調整の精度を十分に保った上で、表示装置を構成する部材を少なくすることができ、これに伴って表示装置の軽量化、コストの削減を可能とすることができる。
【００２６】
また、調整軸の回転止めとして必要となるキャップ２６およびシャフトの端部に取り付けられる操作用のノブ３２も、三軸調整板１０に対して各一個備えていれば良く、さらに、６自由度調整後の回転止めはシャフト２０のローレット形状部２０ａとキャップ２６に設けられたローレット形状部２６ａとを嵌合させる際にノブ３２を押し込む動作だけで容易に行うことが可能になるという効果もある。
【００２７】
なお、支持ボルトが合計３本である例について述べたが、調整板の四隅にそれぞれ支持ボルトを配置し、支持ボルトが３本である場合に習って切替レバーによって係合状態を調整するようにすれば、同様に一枚の調整板で三自由度の調整を行うことが可能となる。
【００２８】
実施の形態２.
次に、この発明の実施の形態２について図６を用いて説明する。
図６は投射型映像表示装置の画郭調整機構を構成する三軸調整板１０ａａ（調整板に相当する。）を示す斜視図である。
図６において符号２７、２８、２９は支持ボルト１１、１２、１３に螺合するギア、４０、４１、４２はモータ（モータ４０は第二のモータに、モータ４１は第三のモータに、モータ４２は第一のモータに相当する。）、４３、４４、４５はモータ４０、４１、４２の回転軸に固定されたギア（ウォームギア）であり、それぞれギア２７、２８、２９と噛み合う位置に配置されている。さらに符号４６はモータ４０、４１、４２をそれぞれ制御するコントロールボックスを示しており、その他、既に説明のために用いた符号と同一符号は同一若しくは相当部分を示すものである。
【００２９】
このような構造の三軸調整板１０ａａは先述の実施の形態１の三軸構成板１０と同様に、ギア２７、２８、２９は各ボルト１１、１２、１３に螺合している。三軸調整板１０ａａとギア２７、２８、２９の結合構造についても実施の形態１と同様である。
【００３０】
次に、動作について説明する。モータ４０、４１、４２を各々同一方向に回転させるとギア２７、２８、２９は支持ボルトに沿って移動し、三軸調整板１０ａａはＹ軸方向の並進運動を行う。モータ４０のみ回転させると三軸調整板１０ａａはギア２８、２９を結ぶ線を軸としたＸ軸回りの回転運動を行う。モータ４１のみ回転させると三軸調整板１０はギア２７、２９を結ぶ線を軸としたＺ軸回りの回転運動を行う。以上のように、この実施の形態２による三軸調整板１０ａａも先述の実施の形態１の場合と同様にＸ軸回転、Ｚ軸回転、Ｙ並進の機能を有する。
【００３１】
このように、６自由度のうちの３自由度の調整を、三つのモータ４０、４１、４２を用いて行うようにした場合においても、一枚の調整板で３自由度の調整が可能であり、表示装置の軽量化、コスト削減が可能となる。
なお、簡単のため、図６にはＸ軸並進板５０ｆおよびＺ軸並進板５０ｅは記載していない。
【００３２】
【発明の効果】
この発明の投射型映像表示装置によれば、６自由度調整のうちの３自由度を一つの調整板によって調整することが可能であり、画郭調整の精度を十分に保った上で、表示装置を構成する部材を少なくすることができ、これに伴って表示装置の軽量化、コストの削減を可能とすることができる。
【００３３】
また、この発明の投射型映像表示装置によれば、調整軸の端部に設けられたローレット形状部と調整板に固定されたローレット形状部とを嵌合させる単純な動作によって調整軸の回転止めを行うことができ、安定した投影を行うことが可能となる。
【００３４】
さらに、この発明の投射型映像表示装置によれば、調整板に設けられた第一、第二、第三の支持軸をそれぞれ第一、第二、第三のモータによって調整する構成としても、６自由度調整のうちの３自由度を一つの調整板によって調整することが可能であり、画郭調整の精度を十分に保った上で、表示装置を構成する部材を少なくすることができ、これに伴って表示装置の軽量化、コストの削減を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の三軸調整板を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１の三軸調整板支持部の断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態１のギア切替動作を示す平面図である。
【図４】  この発明の実施の形態１のギア切替動作を示す平面図である。
【図５】  この発明の実施の形態１のロック機構を示す断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態２の三軸調整板を示す図である。
【図７】  従来の技術による投射型映像表示装置を示す図である。
【図８】  従来の技術の説明に必要な図である。
【図９】  従来の技術の説明に必要な図である。
【図１０】  従来の技術の説明に必要な図である。
【図１１】  従来の技術による画郭調整機構を示す図である。
【符号の説明】
１０、１０ａａ.   三軸調整板  １０ａ.   開口部
１１、１２、１３.   支持ボルト
１４、１５、１６、２２、２３、２４、２５、２７、２８、２９、４３、４４、４５.   ギア
１７.   Ｃリング  ２０、２１.   シャフト
２０ａ、２６ａ.   ローレット形状部  ３０、３１.   切替レバー
３０ａ、３０ｂ.   穴  ３２.   ノブ  ４０、４１、４２.   モータ
４６.   コントロールボックス  ５０ｂ.   Ｙ軸回転板
５０ｅ.   Ｚ軸並進板  ５０ｆ.   Ｘ軸並進板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004697999.tif 000009
【図９】
0004697999.tif 000010
【図１０】
0004697999.tif 000011
【図１１】
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