JP6860701B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投写型映像表示装置に関する。

液晶パネルなどの映像表示素子に映し出された映像を、投写レンズにより投写する投写型映像表示装置が知られている。これらの投写型映像表示装置は、投写画像の大画面化や、装置のコンパクト化、コスト低減の要請、さらには、投写面であるスクリーンから投写型映像表示装置までの距離が短い、所謂短焦点距離の投写レンズを用いた投写型映像表示装置など、その用途に応じて種々の投写型映像表示装置が普及している。一方で、製造業者は、それらの用途に応じた種々の投写型映像表示装置を開発するうえで、その開発工数をいかに低減するかが要求されている。

本技術分野における背景技術として、特許文献１がある。特許文献１では、変調された光束を投写する投写光学装置と、 前記投写光学装置を内部に収納する外装ケースと、を備えたプロジェクターであって、 前記投写光学装置は、該投写光学装置を構成する複数のレンズの相対位置を変更する調整部を備え、前記外装ケースは、第１の開口部を有する上ケース体と、前記第１の開口部に取り付けられており第２の開口部を有するカバー体と、を備え、前記第２の開口部は、前記調整部の位置に対応して設けられていることを特徴とするプロジェクターが開示されている。

特開２０１２−４７９３３号公報

特許文献１では、上ケースを共通化するプロジェクターが記載されているが、同じモデル系列のプロジェクターであって、レンズの口径や鏡筒の長さ等の投写光学装置の仕様が異なる装置間での対応に限定されるものであり、投写レンズによる直接投写方式や、投写レンズからの光束を反射ミラーを用いて投写する超短焦点タイプ等の異なる投写方式のプロジェクターに対して考慮されておらず、さらに、より開発工数の大きなボトムケースについては何ら考慮されていない。

本発明は、異なる投写方式の投写型映像表示装置に共通に適用できるボトムケースを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、光源から射出される光束を映像信号に応じて変調して投写面に投写する投写型映像表示装置であって、光源からの光束を出射方向を揃えて射出させる光源装置と、光源装置からの光を均一に照射する照明光学系と、照明光学系からの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分離する色分離光学系と、Ｒ、Ｇ、Ｂの光に対して映像信号に応じて光強度変調を行う映像表示素子と、映像表示素子からの光を合成する合成光学系からなる光学ユニットと、光学ユニットからの光を投写する投写レンズと、電力を供給する電源ユニットと、冷却ユニットと、各構成部材を制御する制御部を搭載したドライブ基板とを有し、第１の投写方式と第２の投写方式で共通のボトムケースを有し、ボトムケースに光源装置と光学ユニットと投写レンズと電源ユニットと冷却ユニットとドライブ基板が配置されるように構成する。

本発明によれば、異なる投写方式の投写型映像表示装置に共通に適用できるボトムケースを提供することができ、開発工数を低減可能な投写型映像表示装置を提供することができる。

実施例における投写型映像表示装置の内部構成を模式的に示す図である。 実施例における直接投写方式の投写型映像表示装置の外観を示す斜視図である。 実施例における直接投写方式の投写型映像表示装置の内部構成を示す図である。 実施例における直接投写方式の投写型映像表示装置の投写光束を示す図である。 実施例における直接投写で短焦点レンズを用いた投写方式の投写型映像表示装置の外観を示す斜視図である。 実施例における直接投写で短焦点レンズを用いた投写方式の投写型映像表示装置の内部構成を示す図である。 実施例における直接投写で短焦点レンズを用いた投写方式の投写型映像表示装置の投写光束を示す図である。 実施例における反射ミラーを用いた超短焦点方式の投写型映像表示装置の外観を示す斜視図である。 実施例における反射ミラーを用いた超短焦点方式の投写型映像表示装置の内部構成を示す図である。 実施例における反射ミラーを用いた超短焦点方式の投写型映像表示装置の投写光束を示す図である。 実施例における投射方式の異なる投写型映像表示装置の投写光束の比較、及び、全ての投写光束を避けた部品配置不可範囲を示す図である。

以下、本発明に係る実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施例における投写型映像表示装置の内部構成を模式的に示す図である。図１において、投写型映像表示装置１００は、主として、光源装置４と光学ユニット８と投写レンズ１からなる光学系と、投写型映像表示装置内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット７、投写型映像表示装置内部の各構成部材を冷却する冷却ファンやヒートシンク等を備えた冷却ユニット６、および投写型映像表示装置内部の各構成部材を制御する制御部５５を備えている。

光学系は、光源からの光束を出射方向を揃えて射出させる光源装置４と、該光源装置からの光を均一に照射する照明光学系３０と、該照明光学系３０からの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分離する色分離光学系４０と、該Ｒ、Ｇ、Ｂの光に対して映像信号に応じて光強度変調を行う映像表示素子６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂと、該映像表示素子からの光を合成する合成光学系である光合成プリズム７０からなる光学ユニット８と、該光学ユニット８からの光を投写する投写レンズ１とを有している。

図１を用いて、投写型映像表示装置１００の光学系の全体の動作を説明する。光源装置４からは、光源からの光束を出射方向を揃えて白色光の光束が射出される。照明光学系３０は、光源装置４から射出された光束を、マルチレンズ３１の複数のレンズセルにより複数の光に分割され、効率よく第２のマルチレンズ３２と偏光変換素子３３に導かれる。そして、偏光変換素子３３により、光が所定の偏光方向に偏光される。偏光された光は、集光レンズ３４により集光され、色分離光学系４０に入射する。

色分離光学系４０では、まず、ダイクロイックミラー４１Ｂに照射され、照射された光は、Ｂ光（青色帯域の光）が反射され、Ｇ光（緑色帯域の光）及びＲ光（赤色帯域の光）が透過する。反射されたＢ光は、反射ミラー４２Ａにより反射されコンデンサレンズ５Ｂを透過して映像表示素子６Ｂに入射される。一方、ダイクロイックミラー４１Ｂを透過したＧ光及びＲ光は、ダイクロイックミラー４１Ｇにより、Ｇ光が反射され、Ｒ光が透過する。反射されたＧ光は、コンデンサレンズ５０Ｇを透過して映像表示素子６０Ｇに入射される。また、ダイクロイックミラー４１Ｇを透過したＲ光は、リレーレンズ４３により集光され、その後反射ミラー４２Ｂにより反射される。反射されたＲ光は、再びリレーレンズ４４により集光され、反射ミラー４２Ｃにより反射される。反射されたＲ光は、さらにリレーレンズ５０Ｒによって集光され映像表示素子６０Ｒに入射される。各映像表示素子を透過したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は光合成プリズム７０によってカラー映像として合成され、投写レンズ１を透過した後、投写光束１０として投射されスクリーン（図示なし）に到達する。すなわち、映像表示素子により、映像信号（図示なし）に応じた光強度変調が行われ、それによって形成された光学像がスクリーン（図示なし）上に拡大投影される。

なお、以上の、光源装置４と光学ユニット８と投写レンズ１からなる光学系と、電源ユニット７、冷却ユニット６、制御部５５が搭載されたドライブ基板５は、ボトムケースに配置され組込まれている。

ここで、投写型映像表示装置には、投写レンズにより直接投写する直接投写方式や、投写レンズからの光を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式などの異なる投写方式の投写型映像表示装置がある。一方で、製造業者は、それらの用途に応じた種々の投写型映像表示装置を開発するうえで、その開発工数をいかに低減するかが要求されている。

そのため、本実施例では、投写型映像表示装置を開発するうえで、より開発工数の大きなボトムケースについて、異なる投写方式の投写型映像表示装置に共通に適用できるボトムケースを用いた投写型映像表示装置について説明する。

図２は、本実施例における投写レンズにより直接投写する直接投写方式の投写型映像表示装置の外観を示す斜視図である。図２において、（Ａ）は投写レンズ１から光束が投写される方向を投写型映像表示装置の前面としたとき、前面斜めから見た外観斜視図である。また（Ｂ）は前面の反対方向である背面斜めから見た外観斜視図である。投写型映像表示装置はボトムケース３とトップカバー３８からなる筐体内に投写型映像表示装置本体が収納されている。また、投写型映像表示装置の筐体の前面に、白抜きの矢印で示す投写レンズ１からの光束を遮らない切欠き部３９を有している。

図３は、本実施例における直接投写方式の投写型映像表示装置の内部構成を示す図である。図３において、（Ａ）はトップカバーを外した上面図、（Ｂ）は分解図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｆ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図３に示すように、投写レンズ１から光束が投写される方向の白抜きの矢印で示す方向を投写型映像表示装置の前面とすると、その前面から見て中央部に投写レンズ１が配置されており、右側に電源ユニット７、左側に冷却ユニット６、背面側に制御部５５が搭載されたドライブ基板５が配置されている。また、光源装置４は、背面左側に配置されている。また、光学ユニット８は、（Ｄ）に示すように、ドライブ基板５の下に配置されている。また、（Ｆ）に示すように、冷却ユニット６からの冷風を冷却ユニット６の配置場所から投写型映像表示装置内に送るために冷却ダクト９が配置されている。また、（Ｂ）の分解図に示すように、投写レンズ１はアタッチメント２を介してボトムケース３に配置される。これは、ボトムケース３を、後述する異なる投写方式である投写型映像表示装置と共通に使用できるようにしたために、投写レンズ１のボトムケース３への設置位置を調整するために必要である。

図４は、本実施例における直接投写方式の投写型映像表示装置の投写レンズ１からの投写光束１０を示す図である。図４において、（Ａ）はトップカバーを外した上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、投写レンズ１からの投写光束１０は投写型映像表示装置の前面側に上下左右に広がるため、その投写光束１０を避けて、部品を配置する必要がある。すなわち、投写光束１０部分には部品配置不可となる。

図５は、本実施例における直接投写で短焦点レンズを用いた投写方式の投写型映像表示装置の外観を示す斜視図である。図５において、（Ａ）は投写レンズ１から光束が投写される方向を投写型映像表示装置の前面としたとき、前面斜めから見た外観斜視図である。また（Ｂ）は前面の反対方向である背面斜めから見た外観斜視図である。図２と同様に、投写型映像表示装置はボトムケース３とトップカバー３８からなる筐体内に投写型映像表示装置本体が収納されている。また、投写型映像表示装置の筐体の前面に、白抜きの矢印で示す投写レンズ１からの光束を遮らない切欠き部３９を有している。

図６は、本実施例における直接投写で短焦点レンズを用いた投写方式の投写型映像表示装置の内部構成を示す図である。図６において、（Ａ）はトップカバーを外した上面図、（Ｂ）は分解図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｆ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図６に示すように、投写レンズ１から光束が投写される方向の白抜きの矢印で示す方向を投写型映像表示装置の前面とすると、その前面から見て中央部に投写レンズ１が配置されており、直接投写方式の図３と同様に、電源ユニット７、冷却ユニット６、ドライブ基板５、光源装置４、光学ユニット８がボトムケース３に配置されている。また、図３と同様に、図６（Ｂ）の分解図に示すように、投写レンズ１は、図３とは形状は異なるが、アタッチメント２を介してボトムケース３に配置される。これも、図３と同様に、ボトムケース３を、後述する異なる投写方式である投写型映像表示装置と共通に使用できるようにしたために、投写レンズ１のボトムケース３への設置位置を調整するためである。

図７は、本実施例における直接投写で短焦点レンズを用いた投写方式の投写型映像表示装置の投写レンズ１からの投写光束１０を示す図である。図７において、図４と同様に、（Ａ）はトップカバーを外した上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図７（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、投写レンズ１からの投写光束１０は、短焦点レンズを用いているために、図４の場合に比べて、投写型映像表示装置の前面側に広角に打ち上げられ、より左右に広がる。そのため、この投写光束１０を避けて、部品を配置する必要がある。すなわち、投写光束１０部分には部品配置不可となる。なお、図４の直接投写方式で用いる投写レンズは短焦点レンズよりも長焦点であるレンズを用いた通常焦点方式である。

図８は、本実施例における投写レンズからの光束を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式の投写型映像表示装置の外観を示す斜視図である。図８において、（Ａ）は、隠れて見えないが、投写レンズ１からの光束が投写される方向を投写型映像表示装置の前面としたとき、前面斜めから見た外観斜視図である。また（Ｂ）は前面の反対方向である背面斜めから見た外観斜視図である。図２と同様に、投写型映像表示装置はボトムケース３とトップカバー３８からなる筐体内に投写型映像表示装置本体が収納されている。また、投写レンズからの光を反射ミラーを用いて投写するので、投写型映像表示装置からの投写光束は、白抜きの矢印で示す、投写レンズ１からの光束の反対側となる。そのため、投写型映像表示装置の筐体の前面と対抗する面に、投写型映像表示装置からの投写光束を遮らない切欠き部３９を有している。

図９は、本実施例における投写レンズからの光束を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式の投写型映像表示装置の内部構成を示す図である。図９において、（Ａ）はトップカバーを外した上面図、（Ｂ）は分解図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｆ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図９に示すように、投写型映像表示装置から光束が投写される方向の白抜きの矢印で示す方向を投写型映像表示装置の背面とすると、その反対側の前面から見て中央部に投写レンズ１が配置されており、直接投写方式の図３や図６と同様に、電源ユニット７、冷却ユニット６、ドライブ基板５、光源装置４、光学ユニット８がボトムケース３に配置されている。

また、図９（Ｂ）の分解図に示すように、投写レンズ１と反射ミラー１１は投写ユニットとして、図３や図６とは異なり、アタッチメントなしでボトムケース３に配置される。これは、ボトムケース３を、本投写方式の投写レンズ１にアタッチメントなしで設置できるように、ボトムケース３を設計したためである。

図１０は、本実施例における投写レンズからの光束を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式の投写型映像表示装置の投写光束を示す図である。図１０において、図４や図７と同様に、（Ａ）はトップカバーを外した上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図１０（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、投写型映像表示装置からの投写光束１０は、投写型映像表示装置から投写面までの距離が短焦点方式よりもさらに短い、反射ミラーを用いた超短焦点方式であるために、投写型映像表示装置の背面側に、図７の場合よりも広角に打ち上げられ、より左右に広がる。そのため、筐体に近接する投写光束１０を避けて、部品を配置する必要がある。すなわち、この投写光束１０部分には部品配置不可となる。

図１１は、本実施例における投射方式の異なる投写型映像表示装置の投写光束の比較、及び、全ての投写光束を避けた部品配置不可範囲を示す図である。すなわち、上記した、投写レンズにより直接投写する直接投写方式である第１の投写方式と、直接投写方式であって投写レンズが短焦点レンズを用いた短焦点方式である第２の投写方式と、投写レンズからの光束を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式である第３の投写方式の投写型映像表示装置の投写光束１０の比較、及び３つの投写方式での投写光束を避けた部品配置不可範囲２０を示す図である。図１１において、（Ａ−１）、（Ａ−２）は直接投写方式での投写光束１０の上面図と側面図、（Ｂ−１）、（Ｂ−２）は直接投写方式であって投写レンズが短焦点レンズを用いた短焦点方式での投写光束１０の上面図と側面図、（Ｃ−１）、（Ｃ−２）は投写レンズからの光を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式での投写光束１０の上面図と側面図、（Ｄ−１）、（Ｄ−２）は３つの投写方式での投写光束１０を重ねた上面図と側面図、（Ｅ−１）、（Ｅ−２）は、（Ｄ−１）、（Ｄ−２）で示した、３つの投写方式での投写光束を避けた部品配置不可範囲２０を示す上面図と側面図である。

このように、３つの投写方式で共通のボトムケースを構成するためには、図１１（Ｅ−１）、（Ｅ−２）に示すように、投写レンズを起点にして、投写型映像表示装置の前面側及び背面側に上下左右に広がる領域を部品配置不可とする必要がある。言い換えれば、投写レンズからの前面に広がる光束を避けた領域と、反射ミラーからの背面に広がる光束を避けた領域となるように、ボトムケースに光源装置と光学ユニットと投写レンズと電源ユニットと冷却ユニットとドライブ基板を配置する。

上記した、図３、図６、図９に記載したそれぞれの投写方式に対応した投写型映像表示装置は、投写型映像表示装置の構成部品をボトムケースの同一位置に配置できるので、ボトムケースを共通にでき、それぞれの投写方式に対応した個別のボトムケースを開発する必要がなく、開発工数の低減が可能となる。

なお、投写型映像表示装置の前面から見て中央部に投写レンズ１を配置し、投写型映像表示装置からの投写光束を遮らない切欠き部を有する構成は、ボトムケースを共通化した時の冷却効果を考慮した結果、有効な構成である。

このように、本実施例によれば、異なる投写方式の投写型映像表示装置に共通に適用できるボトムケースを提供することができるので、開発工数を低減可能な投写型映像表示装置を提供することができる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：投写レンズ、２：アタッチメント、３：ボトムケース、４：光源装置、５：ドライブ基板、６：冷却ユニット、７：電源ユニット、８：光学ユニット、９：冷却ダクト、１０：投写光束、１１：反射ミラー、３０：照明光学系、３９：切欠き部、４０：色分離光学系、５５：制御部、６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂ：映像表示素子、７０：光合成プリズム、１００：投写型映像表示装置

Claims (7)

1. 光源から射出される光束を映像信号に応じて変調して投写面に投写する投写型映像表示装置であって、
   前記光源からの光束を出射方向を揃えて射出させる光源装置と、
   該光源装置からの光を均一に照射する照明光学系と、該照明光学系からの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分離する色分離光学系と、該Ｒ、Ｇ、Ｂの光に対して映像信号に応じて光強度変調を行う映像表示素子と、該映像表示素子からの光を合成する合成光学系からなる光学ユニットと、
   該光学ユニットからの光を投写する投写レンズと、
   電力を供給する電源ユニットと、
   各構成部材を冷却する冷却ユニットと、
   各構成部材を制御する制御部を搭載したドライブ基板とを有し、
   第１の投写方式と第２の投写方式で共通のボトムケースを有し、該ボトムケースに前記光源装置と前記光学ユニットと前記投写レンズと前記電源ユニットと前記冷却ユニットと前記ドライブ基板が配置されており、
   前記第１の投写方式は、前記投写レンズにより直接投写する直接投写方式であり、前記投写レンズをアタッチメントを介して前記ボトムケースに配置し、
   前記第２の投写方式は、前記投写レンズからの光を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式であることを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 請求項１に記載の投写型映像表示装置であって、
   前記第１の投写方式は、前記投写レンズが短焦点レンズを用いた短焦点方式と、前記投写レンズが前記短焦点レンズよりも長焦点であるレンズを用いた通常焦点方式を含むことを特徴とする投写型映像表示装置。
3. 光源装置と、該光源装置から射出される光束を映像信号に応じて変調する光学ユニットと、該光学ユニットからの光を投写する投写レンズと、電力を供給する電源ユニットと、冷却ユニットと、全体を制御する制御部を有する投写型映像表示装置であって、
   前記制御部はドライブ基板に搭載され、
   前記光源装置と前記光学ユニットと前記投写レンズと前記電源ユニットと前記冷却ユニットと前記ドライブ基板を異なる投写方式でも同一の位置に配置するボトムケースを有し、
   前記異なる投写方式は、前記投写レンズにより直接投写し、前記投写レンズをアタッチメントを介して前記ボトムケースに配置する直接投写方式と、前記投写レンズからの光を反射ミラーを用いて投写する超短焦点方式を有することを特徴とする投写型映像表示装置。
4. 請求項３に記載の投写型映像表示装置であって、
   前記直接投写方式は、前記投写レンズが短焦点レンズを用いた短焦点方式と、前記投写レンズが前記短焦点レンズよりも長焦点であるレンズを用いた通常焦点方式を含むことを特徴とする投写型映像表示装置。
5. 請求項１または３に記載の投写型映像表示装置であって、
   前記投写レンズから光束が投写される方向を該投写型映像表示装置の前面、その反対側を背面としたとき、
   前記投写レンズからの前記前面に広がる光束を避けた領域と、前記反射ミラーからの前記背面に広がる光束を避けた領域となるように、前記ボトムケースに前記光源装置と前記光学ユニットと前記投写レンズと前記電源ユニットと前記冷却ユニットと前記ドライブ基板を配置したことを特徴とする投写型映像表示装置。
6. 請求項５に記載の投写型映像表示装置であって、
   前記投写レンズは、前記前面から見て中央部に配置していることを特徴とする投写型映像表示装置。
7. 請求項６に記載の投写型映像表示装置であって、
   該投写型映像表示装置は前記直接投写方式であり、
   前記投写型映像表示装置の筐体の前面に前記投写レンズからの光束を遮らない切欠き部を有することを特徴とする投写型映像表示装置。

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