WO2013054427A1 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

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和雅 上岡
真朗 乾
長平 小野
一臣 金子
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日立コンシューマエレクトロニクス株式会社
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • H04N9/3132—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen using one-dimensional electronic spatial light modulators
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G03B21/14—Details
    • G03B21/145—Housing details, e.g. position adjustments thereof

Definitions

  • the present invention relates to a projection type video display.
  • a projection type image display apparatus such as a liquid crystal projector irradiates light emitted from a light source such as a mercury lamp to a display element such as a liquid crystal panel and enlarges and projects an image formed by the display element onto a screen by a projection lens It is.
  • the optical system of the device consists of an optical unit (hereinafter referred to as an optical engine) until the light emitted from the light source is irradiated to the liquid crystal panel to form an image, and the image formed by the liquid crystal panel is projected using a lens It consists of a projection optical system that magnifies and projects.
  • the projection optical system is provided with a lens shift mechanism for moving the projection lens in the direction perpendicular to the optical axis in order to adjust the image display position on the screen.
  • each component of an optical engine including a light source is housed and arranged in a light guide which is a housing for an optical component as described in, for example, Patent Document 1, and the light guide is fixed to a device housing Ru.
  • the projection optical system has a structure in which the projection end is joined and fixed to the emission end of the light guide.
  • each component of the optical engine is accommodated in a light guide which is a housing for an optical component and fixed to the housing.
  • the light guide has a complicated internal structure in accordance with the shape of each optical component to be stored, and is generally manufactured by injection molding or the like using a synthetic resin material. Accordingly, the light guide itself is limited in strength and is easily deformed as compared with the metal material, and as a result of the light guide being fixed to the device housing, the light guide is deformed when receiving the external force and being deformed. There will also be deformation.
  • an object of the present invention is to provide a projection type image display apparatus which maintains positional accuracy of each part of an optical engine and a projection optical system even under external force and does not deteriorate the quality of a display image.
  • the present invention relates to a projection type image display apparatus for projecting an image formed by a display element, comprising: an optical engine for forming an image by irradiating light emitted from a light source to the display element; and emitting from the optical engine
  • the projection optical system for magnifying and projecting the projected image is provided, and the optical engine and the projection optical system are fixed to a common base integrally holding the common base, and the common base is attached to a housing of the apparatus.
  • the present invention it is possible to maintain the positional accuracy of each optical component even when receiving an external force or the like, and to prevent the deterioration of the quality of the displayed image.
  • FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a projection type video display apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the figure which shows an optical engine and a projection optical system.
  • the figure which shows the state which removed the optical engine and the projection optical system from the common base.
  • the perspective view which shows the shape of a common base.
  • FIG. 1 is a view showing the entire configuration of a projection type video display apparatus of the present embodiment, and shows an internal configuration in which a case upper lid of the display apparatus is removed.
  • the housing 1 includes an optical engine 2 that emits light from a light source and irradiates a liquid crystal panel as a display element to form an image, and a projection optical system 3 that enlarges and projects an image formed by the liquid crystal panel with a projection lens. It is stored.
  • the power supply unit 6 and the cooling unit 7 and a video signal circuit and a control circuit not shown are accommodated.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the configurations of the optical engine 2 and the projection optical system 3.
  • FIG. 2 is a view showing a state in which the optical engine 2 and the projection optical system 3 are taken out of the housing 1.
  • the optical engine 2 and the projection optical system 3 are mounted and fixed to the common base 4.
  • FIG. 3 is a view showing the optical engine 2 and the projection optical system 3 removed from the common base 4.
  • the projection lens 31 is omitted in FIG.
  • the optical engine 2 includes a light source unit 21, a color separation optical system 22, and a color synthesis optical system 23. These components are accommodated in a cylindrical light guide 20 and fixed at a predetermined position.
  • the light source unit 21 uses a light source such as a super high pressure mercury lamp to emit substantially white light.
  • the color separation optical system 22 separates the substantially white light into the three primary color lights of RGB and guides them to the corresponding liquid crystal panels.
  • the color combining optical system 23 includes a liquid crystal panel 231 of RGB and a cross dichroic prism 232, forms images based on RGB signals, and performs color combination of these images.
  • the projection optical system 3 comprises a projection lens 31 and a lens shift mechanism 32.
  • the image light emitted from the color combining optical system 23 is enlarged by the projection lens 31 and projected onto a screen or the like.
  • the lens shift mechanism 32 holds the projection lens 31 and moves it in two axial directions orthogonal to the optical axis (projection direction), and the horizontal direction (X direction) drive unit 32x and the vertical direction (Y direction) drive unit 32y Have.
  • the projection lens 31 is fixed to the lens attachment surface 32 a of the lens shift mechanism 32. Thus, the position of the image projected on the screen can be moved and adjusted in the horizontal and vertical directions.
  • the optical engine 2 and the projection optical system 3 are attached to the housing 1 in a state of being integrally fixed to the common base 4. Specifically, the output end of the cylindrical light guide 20 of the optical engine 2 and the color combining optical system 23 are fixed to the common base 4, and the lens shift mechanism 32 of the projection optical system 3 is fixed.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the shape of the common base 4.
  • the common base 4 has a fixed frame 41 standing at the center and pedestals 42 and 43 on both sides thereof, and is manufactured by aluminum die casting or the like to be a member having high rigidity and being hard to deform.
  • the fixed frame 41 has an opening 44 through which image light from the optical engine 2 passes.
  • the optical engine 2 is mounted on the pedestal 42, and the lens shift mechanism 32 of the projection optical system 3 is mounted on the pedestal 43, and these are integrally fixed.
  • the optical engine 2 mounted on the pedestal 42 is limited to the light emitting end of the light guide 20 and the color combining optical system 23 to be fixed to the pedestal 42, and the fixing portion 51 (in this embodiment) Fasten in 3 places).
  • the optical engine 2 includes a large number of optical components from the light source unit 21 to the color combining optical system 23, and the size (optical path length) of the light guide 20 for storing these components becomes large.
  • the common base 4 is increased in size, it is difficult to secure rigidity, and the mass is increased. Therefore, it is not a good idea to fix the entire optical engine 2 (light guide 20) to the pedestal 42 .
  • the projection optical system 3 mounted on the pedestal portion 43 is fixed to the fixed frame 41 which raises the incident side of the lens shift mechanism 32, and the projection lens 31 is held by the lens attachment surface 32a on the emission side of the lens shift mechanism 32. .
  • fixing portions 50 (five places in the example of FIG. 4) for attaching the common base 4 to the housing 1 are provided. These fixing portions 50 are provided in the vicinity of the leg portions of the deformation fixing frame 41 in order to prevent the deformation of the housing 1 from reaching the optical engine 2 and the color combining optical system 23.
  • Fixing portions 51 (three places in the example of FIG. 4) for attaching the end of the light guide 20 to the pedestal portion 42 of the common base 4 and fixing portions 52 (FIG. 4) for attaching the color combining optical system 23 In the example, there are two places). Further, the fixing frame 41 of the common base 4 has fixing portions 53 (four places in the example of FIG. 4) for attaching the lens shift mechanism 32.
  • the optical engine 2 and the projection optical system 3 are integrally fixed to the common base 4, and only the common base 4 is attached to the housing 1. That is, since the optical engine 2 and the projection optical system 3 are not directly fixed to the housing 1, even if the housing 1 is deformed by an external force, the deformation is blocked by the common base 4 having high rigidity, and the influence is directly received. There is nothing to do. Furthermore, since the optical engine 2 (light guide 20) fixed to the common base 4 is limited to the output end, external force is not easily applied to the main body of the light guide 20, and each optical component accommodated in this is predetermined It is held in position with a predetermined accuracy.
  • the optical engine 2 and the projection optical system 3 are fixed to the common base 4 with high rigidity, the positional relationship between the two does not shift. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the positional accuracy of each optical component is maintained even when receiving an external force or the like, and the quality of the displayed image is prevented from being deteriorated (occurrence of uneven brightness, color shift or the like). be able to.

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Abstract

　外力を受けても光学エンジンの各部品と投写光学系の位置精度を維持し、表示映像の品質を悪化させない投写型映像表示装置を提供する。投写型映像表示装置は、光源（２１）から出射された光を液晶パネル（２３１）に照射して映像を形成する光学エンジン（２）と、光学エンジン（２）から出射された映像を拡大投写する投写光学系（３）を備える。光学エンジン（２）と投写光学系（３）は、これらを一体に保持する共通ベース（４）に固定し、共通ベース（４）を当該装置の筐体に取り付けた構成とする。

Description

投写型映像表示装置
　本発明は、投写型映像表示装置に関する。
　液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置は、水銀ランプ等の光源から発せられた光を液晶パネルなどの表示素子に照射し、表示素子で形成された映像を投写レンズにてスクリーンへ拡大投写するものである。装置の光学系の構成は、光源から出射された光を液晶パネルに照射して映像を形成するまでの光学ユニット（以下、光学エンジンと呼ぶ）と、液晶パネルで形成された映像を投写レンズで拡大投写する投写光学系からなる。カラー映像表示装置の光学エンジンでは、表示素子として３原色（ＲＧＢ）用の３枚の液晶パネルと、照射光の色分離系と各映像色の色合成系が設けられている。また投写光学系には、スクリーン上の映像表示位置を調整するために、投写レンズを光軸と直角方向に移動させるレンズシフト機構が設けられている。
　光学エンジンと投写光学系は、互いに位置決めして装置の筐体に収納される。従来の収納方法は、例えば特許文献１に記載されるように、光源を含む光学エンジンの各部品は、光学部品用筐体であるライトガイドに収納配置され、ライトガイドは装置筐体に固定される。また投写光学系は、ライトガイドの出射端部に接合固定される構造となっている。
特開２００４－２４００２４号公報
　特許文献１のような従来の構造では、光学エンジンの各部品は、光学部品用筐体であるライトガイドに収納されて筐体に固定されている。ライトガイドは収納する各光学部品の形状に合わせた複雑な内部構造となっており、一般に合成樹脂材を用いて射出成型等により製造される。従って、ライトガイド自身は金属材と比較して強度的に限界があり変形しやすく、またライトガイドが装置筐体に固定されている結果、筐体が外力を受けて変形した場合にライトガイドにも変形が及ぶことになる。これらの結果、ライトガイドに収納される各光学部品間の位置精度が悪化し、さらに投写光学系との位置関係がずれることで、スクリーンに表示される映像の品質が悪化（輝度むら、色ずれ等が発生）してしまう。
　そこで、本発明の目的は、外力を受けても光学エンジンの各部品と投写光学系の位置精度を維持し、表示映像の品質を悪化させない投写型映像表示装置を提供することである。
　本発明は、表示素子にて形成された映像を投写する投写型映像表示装置において、光源から出射された光を前記表示素子に照射して映像を形成する光学エンジンと、該光学エンジンから出射された映像を拡大投写する投写光学系を備え、前記光学エンジンと前記投写光学系を一体に保持する共通ベースに固定し、該共通ベースを当該装置の筐体に取り付けたことを特徴とする。
　本発明によれば、外力等を受けても各光学部品の位置精度を維持し、表示される映像の品質が悪化することを防止することができる。
本実施例の投写型映像表示装置の全体構成を示す図。 光学エンジンと投写光学系を示す図。 光学エンジンと投写光学系を共通ベースから取り外した状態を示す図。 共通ベースの形状を示す斜視図。
　以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
  図１は、本実施例の投写型映像表示装置の全体構成を示す図であり、表示装置の筐体上蓋を外した内部構成を示している。筐体１には、光源から光を出射し表示素子である液晶パネルに照射して映像を形成する光学エンジン２と、液晶パネルで形成された映像を投写レンズで拡大投写する投写光学系３が収納されている。これ以外に、電源ユニット６と冷却ユニット７、図示しない映像信号回路や制御回路などが収納される。
　図２と図３は、光学エンジン２と投写光学系３の構成を示す図である。
  図２は、光学エンジン２と投写光学系３を筐体１から取り出した状態を示す図である。光学エンジン２と投写光学系３は、共通ベース４に搭載され固定されている。
  また図３は、光学エンジン２と投写光学系３を共通ベース４から取り外した状態を示す図である。なお、図３では投写レンズ３１を省略している。
　光学エンジン２は、光源部２１、色分離光学系２２、色合成光学系２３で構成される。これらの部品は、筒状のライトガイド２０に収納され所定の位置に固定されている。光源部２１には超高圧水銀ランプ等の光源を使用し、略白色光を出射する。色分離光学系２２は略白色光をＲＧＢの３原色光に分離し、対応する各液晶パネルに導く。色合成光学系２３は、ＲＧＢの液晶パネル２３１とクロスダイクロイックプリズム２３２を有し、ＲＧＢ信号に基づく各映像を形成し、これら映像の色合成を行う。
　投写光学系３は、投写レンズ３１とレンズシフト機構３２で構成される。色合成光学系２３から出射した映像光は、投写レンズ３１によって拡大されスクリーン等へ投写される。レンズシフト機構３２は、投写レンズ３１を保持し光軸（投写方向）に直交する２軸方向に移動させるもので、水平方向（Ｘ方向）駆動部３２ｘと垂直方向（Ｙ方向）駆動部３２ｙを有する。レンズシフト機構３２のレンズ取り付け面３２ａには投写レンズ３１を固定する。これにより、スクリーン上に投写される画像位置を水平方向と垂直方向に移動調整することができる。
　本実施例では、光学エンジン２と投写光学系３は、共通ベース４に一体的に固定された状態で筐体１に取り付ける。具体的には、共通ベース４には光学エンジン２の筒状のライトガイド２０の出射端部と色合成光学系２３を固定し、また投写光学系３のレンズシフト機構３２を固定する。
　図４は、共通ベース４の形状を示す斜視図である。共通ベース４は、中央に起立する固定枠４１とその両側に台座部４２，４３を有し、アルミダイキャスト法等で製造し剛性が高く変形しにくい部材としている。固定枠４１には光学エンジン２からの映像光が通過する開口部４４を有する。台座部４２には光学エンジン２を搭載し、台座部４３には投写光学系３のレンズシフト機構３２を搭載し、これらを一体的に固定する。
　詳細に言えば、台座部４２に搭載する光学エンジン２については、台座部４２に固定するのはライトガイド２０の出射端部と色合成光学系２３に限定し、固定部５１(本実施例では３箇所)にネジ止め固定する。その理由は、光学エンジン２は光源部２１から色合成光学系２３まで多数の光学部品が存在し、これらを収納するライトガイド２０の寸法（光路長）が大きくなる。全体を固定する場合、共通ベース４が大型化し、剛性の確保が困難でありかつ質量が増すため、光学エンジン２（ライトガイド２０）全体を台座部４２に固定するのは得策ではないからである。
　また台座部４３に搭載する投写光学系３については、レンズシフト機構３２の入射側を起立する固定枠４１に固定し、投写レンズ３１はレンズシフト機構３２の出射側のレンズ取り付け面３２ａで保持する。
　共通ベース４の底面には、共通ベース４を筐体１に取り付けるための固定部５０（図４の例では５箇所）を有する。これらの固定部５０は筐体１の変形が光学エンジン２、色合成光学系２３に及ぶことを防止するため、変形固定枠４１の脚部近傍に設ける。
　共通ベース４の台座部４２には、ライトガイド２０の端部を取り付けるための固定部５１（図４の例では３箇所）と、色合成光学系２３を取り付けるための固定部５２（図４の例では２箇所）を有する。さらに共通ベース４の固定枠４１には、レンズシフト機構３２を取り付けるための固定部５３（図４の例では４箇所）を有する。
　以上の構成によれば、光学エンジン２と投写光学系３は一体的に共通ベース４に固定され、筐体１には共通ベース４のみを取り付ける構成としている。つまり、光学エンジン２と投写光学系３は筐体１に直接固定されていないので、外力により筐体１が変形したとしても、剛性の高い共通ベース４により変形は阻止され、その影響を直接受けることはない。さらに、共通ベース４に固定する光学エンジン２（ライトガイド２０）を出射端部に限定したので、ライトガイド２０の本体部には外力が印加されにくく、これに収納される各光学部品は所定の位置に所定の精度で保持される。さらに、光学エンジン２と投写光学系３は、剛性の高い共通ベース４に固定されているので、両者の位置関係がずれることはない。従って、本実施例の構成によれば、外力等を受けても各光学部品の位置精度を保持し、表示される映像の品質が悪化（輝度むら、色ずれ等が発生）することを防止することができる。
　１…筐体、
　２…光学エンジン、
　３…投写光学系、
　４…共通ベース、
　２０…ライトガイド、
　２１…光源部、
　２２…色分離光学系、
　２３…色合成光学系、
　２３１…液晶パネル、
　２３２…クロスダイクロイックプリズム、
　３１…投写レンズ、
　３２…レンズシフト機構、
　３２ａ…レンズ取り付け面、
　４１…固定枠、
　４２，４３…台座、
　４４…開口部、
　５０～５３…固定部。

Claims (3)

  1. 　表示素子にて形成された映像を投写する投写型映像表示装置において、
    　光源から出射された光を前記表示素子に照射して映像を形成する光学エンジンと、
    　該光学エンジンから出射された映像を拡大投写する投写光学系を備え、
    　前記光学エンジンと前記投写光学系を一体に保持する共通ベースに固定し、
    　該共通ベースを当該装置の筐体に取り付けた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において、
    　前記光学エンジンは、前記光源と、該光源からの出射光を３原色に分離する色分離光学系と、前記表示素子にて各色用の映像を形成し各映像を合成する色合成光学系とを有し、
    　前記投写光学系は、前記色合成光学系から出射された映像を拡大投写する投写レンズと、該投写レンズを保持し投写光の光軸と直交する方向に移動させるレンズシフト機構とを有し、
    　前記共通ベースには、前記光源と前記色分離光学系を収納する筒状のライトガイドの出射端部と、前記色合成光学系と、前記レンズシフト機構を固定したことを特徴とする投写型映像表示装置。
  3. 　請求項２に記載の投写型映像表示装置において、
    　前記共通ベースは前記レンズシフト機構を固定するための起立した固定枠を有し、
    　該固定枠の脚部近傍位置にて前記共通ベースを前記筐体に取り付けることを特徴とする投写型映像表示装置。
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