(57)【要約】【課題】表示画像の解像度の低下を抑制しつつ、シンチレーションの発生を低減させることができる投射型画像表示装置を提供する。【解決手段】投射型画像表示装置は、筐体１と、フレネルレンズ２１及び該フレネルレンズ２１に対向配置された光拡散部材であるレンチキュラーレンズスクリーンとから構成され、筐体１に支持されたスクリーン２と、入力される画像信号に応じた映像光をフレネルレンズ側からスクリーン２に投射する光学エンジンと、フレネルレンズ２１及び／又はレンチキュラーレンズスクリーンを、スクリーン２に平行な方向に移動可能に支持する支持手段である弾性部材５１，…，５４と、弾性部材５１，…，５４によって支持されたフレネルレンズ２１及び／又はレンチキュラーレンズスクリーンを、スクリーン２に平行な方向に連続的に円運動させる円運動発生手段４とを有している。【選択図】図２
2009210751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
フレネルレンズ及び該フレネルレンズに対向配置された光拡散部材を含み、前記筐体に支持されたスクリーンと、
入力される画像信号に応じた映像光を前記スクリーンに投射する光学エンジンと、
前記筐体に前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材を、前記スクリーンに平行な方向に移動可能に支持する支持手段と、
前記支持手段によって支持された前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材を、前記スクリーンに平行な平面内で連続的に円運動させる円運動発生手段と
を有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
前記円運動発生手段は、
前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材に固定され、前記スクリーンに垂直な回転シャフトを有する回転駆動装置と、
前記回転シャフトに支持された、偏重心の回転体と
を有することを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】
前記回転駆動装置は、前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材と、前記支持手段とによって構成される系の、前記スクリーンに平行な平面内における並進の固有振動数よりも高い周波数で、前記回転体を回転させることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示装置。
【請求項４】
前記支持手段は、前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の各角部及び／又は各辺を、該各角部及び／又は各辺に対向する前記筐体の内面に向けて引き付ける力を作用させる弾性部材を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
【請求項５】
前記支持手段は、前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の各角部及び／又は各辺を、該各角部及び／又は各辺に対向する前記筐体の内面に支持する複数の支持機構を含み、
前記支持機構のそれぞれは、
前記筐体の内面から前記スクリーンに垂直な方向に延びるボスと、
前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材に、又はその保持部材に備えられた嵌合孔と、
前記ボスに固定されると共に、前記嵌合孔に嵌合する弾性部材であるダンパ部材と
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
【請求項６】
前記ダンパ部材の前記スクリーンに垂直な方向のばね定数は、前記ダンパ部材の前記スクリーンに平行な方向のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の投射型画像表示装置。
【請求項７】
前記支持手段は、前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材と前記筐体の間に配置された弾性部材である複数のＬ字状弾性部材を有し、
前記Ｌ字状弾性部材のそれぞれは、
前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の第１の辺に平行な方向に延び、前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の前記第１の辺に固定された第１の端部と該第１の端部の反対側の第２の端部を含む第１の板ばね部と、
前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の前記第１の辺に垂直な第２の辺に平行な方向に延び、前記第１の板ばね部の前記第２の端部に接続された第３の端部と該第３の端部の反対側にあり、前記第２の辺に対向する前記筐体の内面に固定される第４の端部とを含む第２の板ばね部とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
【請求項８】
前記第１の板ばね部の長さと前記第２の板ばね部の長さが等しいことを特徴とする請求項７に記載の投射型画像表示装置。
【請求項９】
前記支持手段は、前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の各角部及び／又は各辺を、該各角部及び／又は各辺に対向する前記筐体の内面に向けて引き付ける力を作用させる複数の弾性部材を含み、
前記弾性部材のそれぞれは、
前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の各角部及び／又は各辺を、前記スクリーンの長辺方向に前記筐体の内面に向けて引き付ける力を作用させる第１の弾性部材と、
前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の各角部及び／又は各辺を、前記スクリーンの前記短辺方向に前記筐体の内面に向けて引き付ける力を作用させる第２の弾性部材と
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
【請求項１０】
前記複数の弾性部材における、前記第１の弾性部材のばね定数の合計と前記第２の弾性部材のばね定数の合計とが等しいことを特徴とする請求項９に記載の投射型画像表示装置。
【請求項１１】
前記支持手段は、前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の各角部及び／又は各辺を、該各角部及び／又は各辺に対向する前記筐体の内面に支持する複数の支持機構を含み、
前記支持機構のそれぞれは、
両端のそれぞれに第１の球体と第２の球体を有するロッド部材と、
前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材の各角部及び／又は各辺に固定され、前記スクリーンに垂直な方向に開口する第１の球体保持溝を有し、該第１の球体保持溝に前記第１の球体を回転動作可能に保持する第１の球体保持部と、
前記筐体の内面に備えられ、前記第１の球体保持溝に対向する第２の球体保持溝を有し、前記第２の球体を回転動作可能に保持する第２の球体保持部とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
【請求項１２】
前記円運動発生手段の前記回転体は、前記支持手段によって支持された前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材を含む面上に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示装置。
【請求項１３】
前記弾性部材のばね定数を、前記円運動発生手段から前記弾性部材までの距離が長いほど、小さくしたことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型の投射型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
背面投射型プロジェクションテレビ等の投射型画像表示装置によって表示される画像の高画質化又は高輝度化のために、光源としてレーザを用いる提案がある。しかし、光源にレーザを用いたプロジェクションテレビは、光源にランプを用いたプロジェクションテレビよりも、シンチレーションと呼ばれるスペックルパターンに起因する画面のぎらつき現象が顕著に現れ易い。このシンチレーションを低減するために、スクリーンに垂直な方向、スクリーンの長手方向、又は、スクリーンの幅方向のいずれかの方向にスクリーンを振動させる提案がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−６５９４０号公報（特許請求の範囲、第４〜６頁、第１図、及び第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、スクリーンを、スクリーンに垂直な方向、スクリーンの長手方向、又は、スクリーンの幅方向のいずれかの方向に振動させていたので、振動の最大振幅時に瞬間的にスクリーンが停止していた。すなわち、スクリーンは断続的に移動していた。この場合、スクリーンが移動している間はシンチレーションが軽減され、スクリーンが停止した瞬間にシンチレーションが顕著に表れるので、シンチレーション（ぎらつき現象）の周期的な発生を十分に低減できないという問題があった。
【０００５】
また、スクリーンをその垂直方向に振動させた場合には、表示画像の解像度が劣化するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、表示画像の解像度の低下を抑制しつつ、シンチレーションの発生を低減させることができる投射型画像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】
【０００７】
本発明に係る投射型画像表示装置は、筐体と、フレネルレンズ及び該フレネルレンズに対向配置された光拡散部材を含み、前記筐体に支持されたスクリーンと、入力される画像信号に応じた映像光を前記スクリーンに投射する光学エンジンと、前記筐体に前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材を、前記スクリーンに平行な方向に移動可能に支持する支持手段と、前記支持手段によって支持された前記フレネルレンズ及び／又は前記光拡散部材を、前記スクリーンに平行な平面内で連続的に円運動させる円運動発生手段とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フレネルレンズ及び／又は光拡散部材を、スクリーンに平行な平面内で連続的に円運動させるので、シンチレーションを連続的に低減させ続けることができ、その結果、高品位な画像を表示することができる。また、本発明によれば、支持手段によって移動可能に支持されたフレネルレンズ及び／又は光拡散部材を、スクリーンに平行な平面内で円運動させるので、スクリーン垂直方向のスクリーンの移動に起因する表示画像の解像度の低下を発生させないことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る投射型画像表示装置の光学系の構成を概略的に示す水平断面図である。図において、ｘはスクリーンの長辺方向（横方向）を示し、ｙはスクリーンの短辺方向（縦方向）を示し、ｚはスクリーンに垂直な方向（投射型画像表示装置の奥行き方向）を示す。図１に示されるように、実施の形態１に係る投射型画像表示装置は、筐体１と、この筐体１に支持されたスクリーン２と、入力される画像信号に応じた映像光Ｌを背面側（フレネルレンズ２１側）からスクリーン２に投射する光学エンジン３とを有している。スクリーン２は、背面側のフレネルレンズ２１と、このフレネルレンズ２１に対向配置された光拡散部材であるレンチキュラーレンズスクリーン２２とから構成される。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（各構成は、図示せず）、光拡散部材として作用する。筐体１は、光学エンジン３１を内蔵する筐体であるが、図１には、筐体１のスクリーン２を支持する枠状の部分のみを示している。光学エンジン３は、光源としてのレーザモジュール３１と、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）や液晶素子などのライトバルブ３２と、投射レンズ３３と、レンズ及びミラーなどの他の光学系（図示せず）とから構成される。
【００１０】
実施の形態１においては、フレネルレンズ２１は、筐体１の内面１３側（段差部１２よりも背面側）にクリアランスＣが形成されるように、スクリーン２に平行な方向（スクリーン２に平行な平面上のすべての方向、すなわち、ｘｙ平面に平行な平面上のすべての方向）に移動可能に備えられており、レンチキュラーレンズスクリーン２２は、筐体１の内面１１側（段差部１２よりも視聴者側）に固定されている。ただし、本発明は、このような構成に限定されず、フレネルレンズ２１が筐体１に固定され、レンチキュラーレンズスクリーン２２がスクリーン２に平行な方向に移動可能に備えられた形態にも適用可能である。また、本発明は、フレネルレンズ２１及びレンチキュラーレンズスクリーン２２の両方がそれぞれ、筐体１にスクリーン２に平行な方向に移動可能に備えられた形態にも適用可能である。
【００１１】
図２は、実施の形態１に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ２１及び弾性部材５１，…，５４を概略的に示す正面図である。図２に示されるように、実施の形態１に係る投射型画像表示装置は、フレネルレンズ２１を、筐体１にスクリーン２に平行な方向に移動可能に支持する支持手段としての弾性部材５１，…，５４を有している。弾性部材５１，…，５４は、例えば、ゴム若しくはシリコンによって形成されたダンパ、板ばね、ロッド部材、若しくは圧縮コイルばね等、又は、これらの組み合わせによって構成される。弾性部材５１，…，５４は、フレネルレンズ２の各角部付近（各角部及び／又は各辺）を、この各角部及び／又は各辺に対向する筐体１の内面（例えば、各隅部及び／又は各辺）に向けて引き付ける力を作用させる部材である。ただし、本発明は、このような構成に限定されず、フレネルレンズ２１及び／又はレンチキュラーレンズスクリーン２２を弾性部材で、スクリーン２に平行な方向に移動可能に支持した他の形態にも適用可能である。
【００１２】
図３は、実施の形態１に係る投射型画像表示装置の円運動発生手段４の構成を概略的に示す斜視図である。図２及び図３に示されるように、円運動発生手段４は、フレネルレンズ２の下辺に延在する凸部２１ａに、運動（振動）を伝達するための伝達部材４１を介して固定されている。円運動発生手段４は、伝達部材４１に固定され、スクリーン２に垂直な方向を向く回転シャフト４３ａを有する回転駆動装置としてのモータ４３と、回転シャフト４３ａの先端に支持された偏重心の回転体４２とを有している。円運動発生手段４は、支持部材５１，…，５４によって、スクリーン２に平行な方向に移動可能に支持されたフレネルレンズ２１を、スクリーン２に平行な方向に（スクリーン２に平行な平面内で）連続的に円運動（円振動）させる。ただし、本発明は、図３に示される構成に限定されず、フレネルレンズ２１及び／又はレンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させる他の形態の円運動発生手段を採用してもよい。また、伝達部材４１の取り付け位置は、フレネルレンズ２１及び／又はレンチキュラーレンズスクリーン２２の下辺に限定されず、上辺又は右辺又は左辺であってもよい。
【００１３】
次に、円運動発生手段４の動作について説明する。図示しない駆動回路によってモータ４３を駆動し、回転シャフト４３ａに固定されている回転体４２を所定速度で回転させる。回転体４２は、偏重心を持つように回転シャフト４３に固定されており、その偏重心量をεとし、モータ４３の回転シャフト４３ａの角速度をωとしたときに、回転体４２が回転することにより発生する力Ｆは、次式１で表される。
Ｆ＝ε・ω２                                  …式１
【００１４】
偏重心量εを持つ回転体４２が回転することにより発生する力Ｆは、伝達部材４１を介してフレネルレンズ２１に伝達し、フレネルレンズ２１は回転体４２の回転に応じてスクリーン２と平行な平面（ｘｙ平面に平行な平面）内で円形の軌跡で強制振動する。このように、フレネルレンズ２１は、円形の軌跡で円運動（円振動）するので、フレネルレンズ２１の移動が停止する瞬間（直線振動の場合における最大振幅位置）は存在せず、何れかの方向への連続的な移動を行うことができる。この結果、シンチレーションが低減された状態が継続的に保たれる。なお、レンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させることも可能であり、この場合の構成及び動作は、フレネルレンズ２１の場合と同様である。
【００１５】
以上に説明したように、本発明によれば、フレネルレンズ２１の下辺に備えられた偏重心を持つ回転体４２を回転させて、フレネルレンズ２１をｘｙ平面に平行な平面内で連続的に円運動させるという簡単且つ安価な構成で、シンチレーションを低減することが可能となる。
【００１６】
また、実施の形態１に係る投射型画像表示装置において、光学エンジン３から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ため、フレネルレンズ２１がスクリーン２に平行な平面内を移動する際、フレネルレンズ２１がスクリーン２に垂直な方向に移動した場合、光学エンジン３からの光がフレネルレンズ２１へ入射する位置が変化するため、表示される画像に歪みが発生する。したがって、実施の形態１においては、弾性部材５１，…，５４のばね定数の調整によりフレネルレンズ２１のｘｙ平面に垂直な方向（ｚ方向）への移動を低減し、フレネルレンズ２１をｘｙ平面に平行な平面内で連続的に移動するように調整する。
【００１７】
また、フレネルレンズ２１の、スクリーン２に垂直な方向への移動を回避するためには、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だけを円運動させる構成が有効である。ただし、レンチキュラーレンズスクリーン２２は、観察者側に配置されているので、観察者との接触、その他の外部要因により、レンチキュラーレンズスクリーン２２の円運動が阻害される可能性がある。このため、レンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させる構成の選択は、レンチキュラーレンズスクリーン２２の円運動が問題とならない場合に、可能になる。
【００１８】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ２１の支持機構を概略的に示す斜視図であり、図５は、フレネルレンズ２１の支持機構を概略的に示す分解斜視図である。実施の形態２に係る投射型画像表示装置は、図４及び図５に示されフレネルレンズ２１の支持機構を除いて、実施の形態１に係る投射型画像表示装置と同じである。したがって、図４及び図５において、図１乃至図３（実施の形態１）における構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
【００１９】
フレネルレンズ２１の外周には、フレネルレンズ２１を固定するレンズ枠２３が固定されている。レンズ枠２３の形状は図示の形状に限定されず、フレネルレンズ２１自体が十分な強度を持つ場合には、レンズ枠２３を小型に又は不要とすることも可能である。実施の形態２における支持機構は、フレネルレンズ２１の各角部及び／又は各辺を、該各角部及び／又は各辺に対向する筐体１の内面に支持する機構である。支持機構のそれぞれは、筐体１（図４及び図５には筐体１の一部のみを示す）の内面からスクリーン２に垂直な方向に延びるボス１４と、フレネルレンズ２１の保持部材であるレンズ枠２３に備えられた嵌合孔２３ａと、ボス１４に固定されると共に、嵌合孔２３ａに嵌合する弾性を有するダンパ部材６とを有している。図４及び図５においては、嵌合孔２３ａが、フレネルレンズ２１のレンズ枠２３の角部付近に形成されている場合が示されている。ただし、ボス及び嵌合孔の位置は、図示の例には限定されず、角部以外の位置、例えば、辺であってもよい。また、ボス及び嵌合孔の位置は、角部及び辺の両方であってもよい。ダンパ部材６は、内側にボス１４が嵌合する中空部と、ボス１４の軸方向に分割された大径部６１及び６２と、これら大径部６１及び６２の間に形成された小径部６３とを有している。ダンパ部材６は、ゴム又はシリコンを主原料とした弾性材料により形成されている。また、ダンパ部材６の厚み（ボス１４の軸方向）は、小径部６３の直径とボス１４の直径との差、すなわち、ボス１４の軸方向に垂直な方向の小径部の厚みよりも十分大きくすることが望ましい。
【００２０】
レンズ枠２３に設けられた嵌合孔２３ａは、略円形の切り欠孔であり、ダンパ部材６の小径部６３を挿入すると、嵌合するサイズに形成されている。ボス１４の先端部分には、雌ねじ部（ねじ穴）が形成されており、ダンパ部材６の中空部にボス１４を通してボス１４先端の雌ねじ部にねじ６４を装着することによって、ねじ６４のつば部と筐体１に挟まれた状態で、ダンパ部材６をボス１４に固定される。ただし、ダンパ部材６の形状及び固定方法は、図示の方法に限定されない。例えば、ダンパ部材６はねじ以外の方法で筐体１に固定してもよい。
【００２１】
ダンパ部材６のばね定数は、有効体積に依存する。有効体積とは、ダンパ部材６のうち振動の方向（ダンパ部材６の軸方向（高さ方向）又は軸垂直方向（径方向））に位置している部分の体積をいう。ダンパ部材６を構成する弾性部材の有効体積が大きければばね定数が大きくなり、小さければばね定数は小さくなる。したがって、ダンパ部材６の高さ方向の厚みを軸垂直方向の厚みよりも十分大きくすることにより、軸方向（スクリーン２に垂直な方向）のばね定数を大きし、スクリーン２に垂直な方向のフレネルレンズ２１の移動を低減することが可能となる。すなわち、フレネルレンズ２１を固定するレンズ枠２３を筐体１に対して弾性支持するダンパ部材６の高さ方向の厚みは、小径部６３とボス１４の直径の差、すなわち軸垂直方向の厚みよりも十分大きいものにすることによって、軸方向のばね定数を軸垂直方向のばね定数に対して十分大きいものとすることが可能となる。このような構成を採用することによって、フレネルレンズ２１を、スクリーン２に平行な平面内で厳密に連続的に移動させることが可能となり、シンチレーションを低減することが可能となる。
【００２２】
なお、以上の説明は、フレネルレンズ２１をスクリーン２に平行な平面内で円運動させる場合を説明したが、レンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させる態様を採用することもできる。
【００２３】
また、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。
【００２４】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ２１及びＬ字状弾性部材７を概略的に示す斜視図である。また、図７は、図６のＬ字状弾性部材７を概略的に示す斜視図である。実施の形態３に係る投射型画像表示装置は、図６及び図７に示されフレネルレンズ２１の支持機構を除いて、実施の形態１に係る投射型画像表示装置と同じである。したがって、図６及び図７において、図１乃至図３（実施の形態１）における構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
【００２５】
図６に示されるように、実施の形態３に係る投射型画像表示装置におけるフレネルレンズ２１の支持手段は、フレネルレンズ２１と筐体１の間に配置された複数のＬ字状弾性部材７を有している。フレネルレンズ２１にはレンズ枠２４が固定されており、レンズ枠２４には、ｘ方向とｙ方向にほぼ同じ長さとなるように形成されたＬ字状弾性部材７の一端が固定されている。フレネルレンズ２１は、複数（実施の形態３においては、４個）のＬ字状弾性部材７によって、筐体１に固定されている。Ｌ字状弾性部材７のそれぞれは、フレネルレンズ２１の第１の辺の方向に延び、フレネルレンズ２１の第１の辺（実施の形態３においては、上側の長辺）に固定された第１の端部７１ａと該第１の端部７１ａの反対側の第２の端部７１ｂを含む第１の板ばね部７１と、フレネルレンズ２１の第２の辺の方向（実施の形態３においては、右側の短辺方向）に延び、第１の板ばね部７１の第２の端部７１ｂに接続された第３の端部７２ａと該第３の端部７２ａの反対側にあり、短辺に対向する筐体１の内面に固定される第４の端部７２ｂとを含む第２の板ばね部７２とを有する。第４の端部７２ｂは筐体１の内面（図示せず）に固定されている。第１の板ばね部７１の長さと第２の板ばね部７２の長さとは等しいことが望ましい。なお、Ｌ字状弾性部材のそれぞれを、フレネルレンズ２１の短辺方向に延び、フレネルレンズ２１の第２の辺（実施の形態３においては、左又は右の短辺）に固定された第１の板ばね部７１と、フレネルレンズ２１の長辺方向に延び、第１の板ばね部に接続された第２の板ばね部とによって構成し、フレネルレンズ２１の長辺に対向する筐体１の内面に第２の板ばね部を固定してもよい。
【００２６】
図６及び図７の構成において、フレネルレンズ２１にｙ方向の力が加わった場合、Ｌ字状弾性部材７のｘ軸に平行な第１の板ばね部７１が撓み、フレネルレンズ２１にｘ方向の力が加わった場合、Ｌ字状弾性部材７のｙ軸に平行な第２の板ばね部７２が撓む。Ｌ字状弾性部材７を、フレネルレンズ２１の各角部（取り付け位置は各辺）に備えて、フレネルレンズ２１を支持することによって、フレネルレンズ２１のスクリーン２に平行な平面内の移動を許容し、フレネルレンズ２１を平面内で連続的に円運動させる。また、Ｌ字状弾性部材７は、ｘ方向の第１の板ばね部７１とｙ方向の第２の板ばね部７２を同じ長さとなるようにＬ字形状を形成しているため、ｘ方向とｙ方向のばね定数が等しくなり、フレネルレンズ２１の安定した円運動が可能となる。
【００２７】
また、Ｌ字状弾性部材７はｚ方向へ変形面を持たず、ｚ方向への剛性が高いため、フレネルレンズ２１のスクリーン２に垂直な方向への移動を抑制することが可能であり、フレネルレンズ２１がスクリーン２に平行な平面内で連続的に円運動する際に画像歪みを発生させることなく、シンチレーションを低減することができる。なお、ここではＬ字状弾性部材７をｘ方向とｙ方向に同じ長さとなるようにＬ字形状を有する構成としたが、ｘ方向又はｙ方向の長さを変更することにより、所望のばね定数を得ることも可能である。
【００２８】
なお、以上の説明は、フレネルレンズ２１をスクリーン２に平行な平面内で円運動させる場合を説明したが、レンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させる態様を採用することもできる。
【００２９】
また、実施の形態３において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。
【００３０】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ２１及び支持機構を概略的に示す斜視図である。また、図９は、図８の支持機構を概略的に示す分解斜視図である。実施の形態４に係る投射型画像表示装置は、図８及び図９に示されるように、フレネルレンズ２１の支持機構を除いて、実施の形態１に係る投射型画像表示装置と同じである。したがって、図８及び図９において、図１乃至図３（実施の形態１）における構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
【００３１】
図８及び図９に示されるように、フレネルレンズ２１の各角部及び／又は各辺には複数の支持機構が備えられ、これらの支持機構は、フレネルレンズ２１の各角部及び／又は各辺を、該各角部及び／又は各辺に対向する筐体１の内面に支持する機構を含む。支持機構のそれぞれは、両端のそれぞれに第１の球体８１ａと第２の球体８１ｂを有するロッド部材８１と、フレネルレンズ２１の各角部及び／又は各辺に固定され、スクリーン２に垂直な方向に開口する円筒形の第１の球体保持溝８２ａを有し、この第１の球体保持溝８２ａに第１の球体８１ａを回転動作可能に保持する第１の球体保持部８２とを有する。また、支持機構は、筐体１の内面に備えられ、第１の球体保持溝８２ａに対向する第２の球体保持溝（図示せず）を有し、この第２の球体保持溝（図示せず）に第２の球体８２ｂを回転動作可能に保持する第２の球体保持部（図示せず）とを有する。第１の球体保持部８２の表面には溝８２ａが設けられる。ロッド部材８１は、弾性部材であることが望ましい。
【００３２】
ロッド部材８１の端部に形成された第１の球体８１ａは溝８２ａに係合し、切り欠８３ａを備えるカバー部材８３によりｚ方向の移動を規制され、カバー部材８３は第１の球体保持部８２にねじ８４及び８５によって固定される。
【００３３】
ロッド部材８１はｚ方向の剛性は高く、フレネルレンズ２１のスクリーン２に垂直な面方向の移動は生じにくい。ロッド部材８１は、両端を球体８１ａ及び８１ｂで構成し、第１の球体保持部８２及び第２の球体保持部によって回転動作可能に保持されている。このため、フレネルレンズ２１は、ｘ方向及びｙ方向には比較的自由に移動可能である。したがって、フレネルレンズ２１のｘｙ平面に平行な平面内の移動時に、ｘｙ平面に垂直な方向の移動を実質上無くすることができ、フレネルレンズ２１をｘｙ平面に平行な平面内で連続的に円運動させることができる。このため、画像歪みを発生させることなく、シンチレーションを低減することができる。
【００３４】
なお、以上の説明においては、ロッド部材８１のみでフレネルレンズ２１を弾性支持する構成を説明したが、ｘｙ平面に平行な平面内におけるｘ方向及びｙ方向の移動を抑制する力が不足する場合には、実施の形態１乃至３、及び後述の実施の形態５に示される支持手段を併用してもよい。
【００３５】
また、以上の説明は、フレネルレンズ２１をスクリーン２に平行な平面内で円運動させる場合を説明したが、レンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させる態様を採用することもできる。
【００３６】
また、実施の形態４において、上記以外の点は、上記実施の形態１乃至３のいずれかの場合と同じである。
【００３７】
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ２１及び支持機構を概略的に示す正面図である。実施の形態５に係る投射型画像表示装置は、図１０に示されるように、フレネルレンズ２１の支持機構を除いて、実施の形態１に係る投射型画像表示装置と同じである。したがって、図１０において、図１乃至図３（実施の形態１）における構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
【００３８】
図１０に示されるように、フレネルレンズ２１の各角部付近（各角部及び／又は各辺）には複数の支持機構９１，…，９４が備えられている。支持機構９１，…，９４のそれぞれは、フレネルレンズ２１の各角部及び／又は各辺を、該各角部及び／又は各辺に対向する筐体１の内面に向けて引き付ける力を作用させる複数の弾性部材を有している。支持機構９１，…，９４はそれぞれ、フレネルレンズ２１の各角部及び／又は各辺を、スクリーン２の長辺方向（ｘ方向）に筐体１の内面に向けて引き付ける力を作用させる第１の弾性部材９１ａ，…，９４ａと、フレネルレンズ２１の各角部及び／又は各辺を、スクリーン２の短辺方向（ｙ方向）に筐体１の内面に向けて引き付ける力を作用させる第２の弾性部材９１ｂ，…，９４ｂとを有している。第１の弾性部材９１ａ，…，９４ａのばね定数の合計と第２の弾性部材９１ｂ，…，９４ｂのばね定数の合計とは、等しいことが望ましい。第１の弾性部材９１ａ，…，９４ａと第２の弾性部材９１ｂ，…，９４ｂは、例えば、ゴム若しくはシリコンによって形成されたダンパ、板ばね、ロッド部材、若しくは圧縮コイルばね等、又は、これらの組み合わせによって構成される。第１の弾性部材９１ａ，…，９４ａのそれぞれの、ｘ方向のばね定数をＫａｘ，Ｋｂｘ，Ｋｃｘ，Ｋｄｘとし、第２の弾性部材９１ｂ，…，９４ｂのそれぞれの、ｙ方向のばね定数をＫａｙ，Ｋｂｙ，Ｋｃｙ，Ｋｄｙとしたとき、ｘ方向及びｙ方向それぞれのばね定数をＫｘ及びＫｙは、次式２で表される。
Ｋｘ＝Ｋａｘ＋Ｋｂｘ＋Ｋｃｘ＋Ｋｄｘ
Ｋｙ＝Ｋａｙ＋Ｋｂｙ＋Ｋｃｙ＋Ｋｄｙ          …式２
【００３９】
実施の形態３におけるｘ方向及びｙ方向それぞれのばね定数Ｋｘ及びＫｙは、次式３を満たす構成となるよう支持機構９１，…，９４のばね定数を定めることが望ましい。
Ｋｘ＝Ｋｙ                                    …式３
【００４０】
支持機構９１，…，９４のばね定数が、式３を満たす場合には、円運動発生手段４から伝達される駆動力によるフレネルレンズ２１の移動を、ｘ方向及びｙ方向で等しくすることが可能となる。
【００４１】
また、図１０に示されるような構成を採用する場合には、支持機構９１，…，９４とフレネルレンズ２１で構成された系の、ｘ方向とｙ方向の共振周波数を等しくすることが可能となる。例えば、ｘ方向とｙ方向の共振周波数が異なる場合、支持機構９１，…，９４とフレネルレンズ２１で構成された系のｘ方向とｙ方向いずれかの共振周波数と同じ又は近傍の周波数でモータ４３を回転させた場合、各方向の変位量が大きく異なり、フレネルレンズ２１の運動の軌跡が円ではなく楕円となってしまう。
【００４２】
さらに、フレネルレンズ２１の移動速度と移動量の特性によりシンチレーション量は異なる。したがって、駆動力に対する変位がｘ方向とｙ方向で異なる場合、変位量が少ない方が所望の変位量となるように駆動力を発生させる必要があるため、円運動発生手段４から発生する駆動力を大きくする必要があり、非常に効率が悪くなる。
【００４３】
したがって、支持機構９１，…，９４のばね定数が式３を満たすように構成することにより、フレネルレンズ２１を平面内で連続的に円運動させる際、フレネルレンズ２１のｘ、ｙ方向の変位量を等しくすることができるため、円運動発生手段４に要求される駆動力を抑えることができ、その結果、省電力化及びモータの小型化も可能になり、筐体１に伝わる振動の低減も可能になる。
【００４４】
また、上述の構成では円運動発生手段４はフレネルレンズ２１の下部に構成されている。支持機構９１と支持機構９２を比較した場合、支持機構９１と支持機構９２に対して駆動力の伝達によるモーメントが異なる。フレネルレンズ２１の端部は同位相で等速円運動することが望ましい。したがって、円運動発生手段４から離れたところに位置する支持機構（実施の形態５では、支持機構９１，９４）のばね定数を他の支持機構（実施の形態５では、支持機構９２，９４）のばね定数より低くすることで、フレネルレンズ２１の端部が同位相で等速円運動させることが可能となる。すなわち、支持機構のばね定数を、円運動発生手段４から支持機構までの距離が長いほど小さくするように設定することによって、フレネルレンズ２１の端部が同位相で等速円運動させることが可能となる。
【００４５】
なお、以上の説明は、フレネルレンズ２１をスクリーン２に平行な平面内で円運動させる場合を説明したが、レンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させる態様を採用することもできる。
【００４６】
また、実施の形態５において、上記以外の点は、上記実施の形態１乃至４のいずれかの場合と同じである。
【００４７】
実施の形態６．
図１１は、本発明の実施の形態６に係る投射型画像表示装置の円運動発生手段４ａを概略的に示す斜視図である。また、図１２は、図１１の円運動発生手段４ａを概略的に示す側面図である。実施の形態６に係る投射型画像表示装置は、図１１に示されるように、円運動発生手段４ａを除いて、実施の形態１乃至５に係る投射型画像表示装置と同じである。したがって、図１１及び図１２において、図１乃至図１０（実施の形態１乃至５）における構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
【００４８】
筐体１に弾性支持されたフレネルレンズ２１の下辺に形成された凸部２１ａには、伝達部材４４が固定される。円運動発生手段４ａは、フレネルレンズ２の下辺に延在する凸部２１ａに、運動（振動）を伝達するための伝達部材４４を介して固定されている。円運動発生手段４ａは、伝達部材４４に固定され、スクリーン２に垂直な方向を向く回転シャフト４３ａを有する回転駆動装置としてのモータ４３と、回転シャフト４３ａに支持された偏重心の回転体４２とを有している。図１１及び図１２に示されるように、伝達部材４４は、凸部２１ａに平行で、凸部２１ａに固定される第１の部分４４ａと、第１の部分４４ａの下端からｚ方向（装置の奥方向）に延びる第２の部分４４ｂと、第２の部分４４ｂの最も奥の位置から凸部２１ａに平行に下方向に延びる第３の部分４４ｃとを有している。モータ４３は、第３の部分４４ｃに固定されており、円運動発生手段４ａの回転体４２は、フレネルレンズ２１を含む平面上に配置されている。
【００４９】
円運動発生手段４ａは、スクリーン２に平行な方向に、移動可能に支持されたフレネルレンズ２１を、スクリーン２に平行な方向に連続的に円運動（円振動）させる。ただし、本発明は、図１１に示される構成に限定されず、フレネルレンズ２１を円運動させる他の形態の円運動発生手段を採用してもよい。また、伝達部材４１の取り付け位置は、フレネルレンズ２１の下辺に限定されず、上辺又は右辺又は左辺であってもよい。
【００５０】
以上の構成により、モータ４３が回転することにより、駆動力を発生させる偏重心を持つ回転体４２がフレネルレンズ２１の下辺に形成された凸部２１ａを延長する位置に配置されるため、ｙ軸又はｘ軸回りのモーメントの発生を軽減させることができるため、フレネルレンズ２１の移動時にフレネルレンズ２１に垂直な方向（ｚ方向）への移動を低減することができる。このため、支持機構（例えば、図１０の９１，…，９４）のｚ方向の剛性を極端に大きくすることなく、フレネルレンズ２１を平面内で連続的に円運動させることができるため、画像歪みを発生させることなく、シンチレーションを低減することができる。
【００５１】
なお、以上の説明は、フレネルレンズ２１をスクリーン２に平行な平面内で円運動させる場合を説明したが、レンチキュラーレンズスクリーン２２を円運動させる態様を採用することもできる。
【００５２】
また、実施の形態６において、上記以外の点は、上記実施の形態１乃至５のいずれかの場合と同じである。
【００５３】
実施の形態７．
実施の形態７においては、円運動発生手段４の駆動力について図１０の例を参照しながら説明する。他の構成は、上記実施の形態１乃至６の投射型画像表示装置の構成と同様である。
【００５４】
実施の形態７において、モータ４３を駆動させて回転シャフト４３ａが回転すると、回転シャフト４３ａの先端に固定された回転体４２が回転する。ここで回転体４２は偏重心を持って回転シャフト４３ａに保持されており、その偏重心量をεとし、モータ４３の角速度をωとしたとき、回転体４２が回転することにより発生する力Ｆは、上記式１で表される。
【００５５】
このとき、フレネルレンズ２１の重量をＭとし、モータ４３を回転させる角速度をωとし、支持機構９１，…，９４のｘ方向のばね定数の和をＫｘとし、ｙ方向のばね定数の和をＫｙとし、フレネルレンズ２１と支持機構９１，…，９４を含む系の減衰係数をｃとし、ｘ方向の変位をｘとしたとき、各方向の並進の固有振動数ｆｘ０とｆｙ０は、式４で表され、モータ４３の角速度ωは式５で表される。
【数１】
2009210751.tif 000003
【数２】
2009210751.tif 000004
【００５６】
偏重心量εを持つ回転体４２を角速度ωで回転させたときの１方向（ここではｘ方向）の運動方程式は、式６で表される。
【数３】
2009210751.tif 000005
【００５７】
図１３は、式６の運動方程式より算出される振幅応答の周波数特性を示す図である。図１３より明らかなように、振幅応答は固有振動数ｆｘ０以上の角速度では一定値Ｔに漸近する。一定値Ｔは、式７で表される。
Ｔ＝ε／Ｍ                                    …式７
【００５８】
式６の運動方程式はｘ方向に関する式であるが、ｙ方向についても同様の式が成り立つ。したがって、モータ４３を並進の固有振動数ｆｘ０以上の角速度で回転させることで、モータ４３の角速度ωが若干上下に変動しても、ほぼ一定の変位量でフレネルレンズ２１を運動させることが可能になり、フレネルレンズ２１のｘｙ平面に平行な平面内における安定した連続的な円運動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る投射型画像表示装置の光学系の構成を概略的に示す水平断面図である。
【図２】実施の形態１に係る投射型画像表示装置のスクリーン及び弾性部材を概略的に示す正面図である。
【図３】実施の形態１に係る投射型画像表示装置の円運動発生手段を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ支持機構を背面側から見た概略的な斜視図である。
【図５】図４のフレネルレンズ支持機構を概略的に示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ及びＬ字状弾性部材を概略的に示す斜視図である。
【図７】図６のＬ字状弾性部材を概略的に示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る投射型画像表示装置のフレネルレンズ及び支持機構を概略的に示す斜視図である。
【図９】図８の支持機構を概略的に示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る投射型画像表示装置のスクリーン及び弾性部材を概略的に示す正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る投射型画像表示装置の円運動発生手段を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１１の円運動発生手段を概略的に示す側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態７に係る投射型画像表示装置の振幅応答の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  筐体、  ２  スクリーン、  ３  光学エンジン、  ４  円運動発生手段、  ６  ダンパ部材、  ７  板ばね、  １１，１３  筐体の内面、  １２  筐体の内面の段差部、  １４  ボス、  ２１  フレネルレンズ、  ２１ａ  凸部、  ２２  レンチキュラーレンズスクリーン（光拡散部材）、  ２３，２４  レンズ枠、  ２３ａ  嵌合孔、  ３１  レーザモジュール、  ３２  ライトバルブ、  ３３  投射レンズ、  ４１  伝達部材、  ４２  回転体、  ４３  モータ、  ４３ａ  シャフト、  ５１，…，５４  弾性部材、  ６１  大径部、  ６２  大径部、  ６３  小径部、  ７１  第１の板ばね部、  ７２  第２の板ばね部、  ８１  ロッド部材、  ８２  レンズ支持部材、  ８２ａ  溝、  ８３  カバー部材、  ８３ａ  切り欠孔、  ８４，８５  ねじ、  ９１，…，９４  支持機構。
【図１】
2009210751.tif 000006
【図２】
2009210751.tif 000007
【図３】
2009210751.tif 000008
【図４】
2009210751.tif 000009
【図５】
2009210751.tif 000010
【図６】
2009210751.tif 000011
【図７】
2009210751.tif 000012
【図８】
2009210751.tif 000013
【図９】
2009210751.tif 000014
【図１０】
2009210751.tif 000015
【図１１】
2009210751.tif 000016
【図１２】
2009210751.tif 000017
【図１３】
2009210751.tif 000018