JP5349010B2 - 背面投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投写装置からの映像を反射ミラーによって光路変更し、背面よりスクリーンに投写する背面投写型映像表示装置に関する。

監視・制御システム等の大型モニターとして、投写装置からの映像を反射ミラーによって光路変更し、背面よりスクリーンに投写する背面投写型映像装置を縦横に積み重ねていく大型映像装置（マルチビジョンまたはビデオウォール）において、近年更なる大画面化および高精細化が求められている。

投写装置としてＣＲＴ方式のプロジェクターが使用されていた頃は、入力された映像に電気的補正が加えられていたが、映像の高精細化が求められている現在、液晶素子またはデジタル映像素子等を用いて、入力された映像を電気的に補正することなくそのままスクリーンに投写することが主流となってきている。

しかしながら、投写装置からの映像を反射ミラーによって光路変更し、背面よりスクリーンに投写する背面投写型映像装置においては、投写レンズによる光学系歪および反射ミラーの撓みに起因する映像歪が発生するため、入力された映像を忠実に、また映像の欠如なくスクリーンへ描写することは難しい。特に近年、表示装置の大型化が加速しているため、映像歪がより目立ち安くなりつつある。

ここで、投写レンズによる光学系歪および反射ミラーの撓みによる映像歪について、説明する。投写レンズによる光学系歪としては、スクリーン側から見ると映像外周線が内側へ弓なりに凹む形となるピン歪と、逆に外側に太鼓腹状になるバレル歪があることが知られている。

また、反射ミラーが自重により撓んだ状態の場合、投写装置から投写された映像はスクリーン上で見ると上述したようなピン歪として発生することも知られている。

上記映像歪を補正する改善策として、台形状の開口を有する反射ミラーと、該反射ミラーの開口の４隅近傍で、該開口を覆うように配設された反射ミラーを支持する支持手段と、開口の４辺の各中央部近傍で反射ミラーに配設され、反射ミラーを押圧する調整手段とを有することを特徴とする投写型映像表示装置の映像歪補正機構がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、該反射ミラーの平面度を、該反射ミラーの必要部分単位に応じ該反射ミラーの周囲部で変化させる調整機構を備えたことを特徴とする投写形表示装置や（例えば、特許文献２参照。）、反射ミラー上辺部を挟み込んで支持する支持金具に対応して取り付けられた調整金具と、反射ミラー上辺部の支持金具と調整金具とを連結する調整螺子、およびナットと、反射ミラーの各辺に配置され、調整螺子が取り付けられる複数の螺子穴を有し、調整螺子によって反射ミラー各辺を裏表両面から挟み込んで支持する支持金具と、螺子穴に取り付ける複数の調整用螺子と、を備え、調整螺子、およびナットにより反射ミラー上辺部の支持金具を前後に調整するとともに、反射ミラーの撓みを補正するように、複数の螺子穴に取り付ける調整用螺子の数と位置を変更することを特徴とする背面投写型映像表示装置の映像歪補正機構もある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００２−７７７７７号公報 特開２００１−１０９０７１号公報 特許第３９７２９１５号公報

しかしながら、上記映像歪補正機構のうち特許文献１については、反射ミラーのサイズが大きい場合、歪補正を行うと画面外周が直線状にならず映像が不自然な映像となってしまう問題があった。この原因は反射ミラーが弾性体であるために、反射ミラーのサイズが大きく、補正する辺が長くなると反射ミラーを局所的にしか変形させることができず、反射ミラーが波打った挙動となるからである。特に、画面の大型化に伴い使用する反射ミラーが大きくなってきている現状では、スクリーンから見たときに上記映像歪をごまかすことができなくなっている。

また、特許文献２および特許文献３の場合、反射ミラーの各辺に補正箇所が多数用意されており、各辺を複数箇所補正することで特許文献１のような極端な波打ちした変形とはならず、スクリーン側から見ると補正した辺の映像外周線はほぼ直線状に見える。しかし、画面各辺の映像歪を補正するためには１画面当たり複数箇所を調整する必要があるため、映像装置を縦横に積み重ねていく大型映像装置（マルチビジョンまたはビデオウォール）においては、１装置当たり膨大な箇所を調整する必要があり、映像装置を設置する際に非常に手間と時間が掛かっていた。特に、設置調整をする作業者の能力によって調整時間および調整精度のバラツキがあり、一様に映像歪を補正することが難しかった。また、構造物を多数用意する必要がありコスト的にも負荷が大きかった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、投写装置からの映像を反射ミラーによって光路変更し、背面よりスクリーンに投写する背面投写型映像表示装置において、投写レンズによる光学系歪および反射ミラーの撓みによる映像歪を、当背面投写型映像装置に使用する反射ミラーが大きくなったとしても、反射ミラーの各辺１箇所のみの容易な調整で、画面各辺の映像歪を自然な直線状に補正することを可能とした映像歪補正機構を備えた映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る背面投写型映像表示装置は、投写装置からの映像を背面よりスクリーンに投写する背面投写型映像表示装置であって、投写装置からの映像を光路変更する多角形の平面状の反射ミラーと、上記多角形の角部に配置され、反射ミラーの外周の複数点を固定する固定部材と、反射ミラーの背面において外周よりも内側に外周の各辺に沿って、かつ、それら各辺における投写装置から投写された映像の外周線が反射ミラーと当たる位置に沿って固着される複数の棒状の補強部材と、上記多角形の各辺の位置に配置され、反射ミラーの外周における固定部材間の所定点を支持し、反射ミラーの面に対して垂直方向に移動自在な複数の支持部材と、を備えて構成される。

本発明の背面投写型映像表示装置においては、反射ミラーを有する背面投写型映像表示装置における投写レンズによる光学系歪および反射ミラーの撓みによる映像歪を、反射ミラーの各辺１箇所を補正するだけで、より忠実に描画を再現可能とした背面投写型映像表示装置を提供することができる。特に、背面投写型映像表示装置を縦横に積み重ねて構成する大画面映像装置（マルチビジョンまたはビデオウォール）においては、各画面の各辺につき必要最低限箇所を容易な調整手段によって歪補正を可能とすることで、短時間で且つ作業者の能力に関わらず各画面間の映像欠如を無くした高品位で高精細な大型映像装置を提供することができる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

（構成）
図１は、本発明による映像歪補正機構を採用した背面投写型映像表示装置３０の要部構成を示す外形透視斜視図である。

図１に示すように、背面投写型映像表示装置３０は、そのキャビネット５内部の底部において、配置された位置調整器２上に投写装置１が配置され、その上部において、例えば長方形又は台形状である多角形状（本実施の形態では台形状）の反射ミラー３が反射面を下向きにして一定の角度で配置され、前方にスクリーン４が取り付けられている。これらにより投写装置１から出力される投写映像は、平面状の反射ミラー３で光路変更された後、スクリーン４に写し出される。すなわち、背面投写型映像表示装置３０は投写装置１からの映像を背面よりスクリーン４に投写する装置である。

図２，３は、このような構成の背面投写型映像表示装置３０を、例えば上下左右に重ねることによって１つの大画面を形成する大型映像装置３０ａ（マルチビジョンまたはビデオウォール）の構成例を示している。図２はスクリーン側から見た正面図であり、図３はその側面図である。同図に示すように、この大型映像装置３０ａは、４台の背面投写型映像表示装置によって、１つのマルチスクリーンを形成するように構成されている。

図４は、図２，３に示したような重ねるタイプではなく、単体で構成される背面投写型映像表示装置３０を側面から見た図であり、線６が投写装置１から投写される映像の外周線、線７が映像の中心線をイメージした線である。なお、反射ミラー３は台形状であり、図４において側面からのみでなく上面から見た半分の図も背面投写型映像表示装置３０の上に同時に示している。

ここで、反射ミラー３を局所的ではなく、反射ミラー３各辺両端を支点とした放物線状に変形させるために、本発明においては投写装置１から投写された各辺の映像の外周線６が反射ミラー３と当たる位置に沿って（図４で示す６ａ、６ｂ、６ｃ）、反射ミラー３の背面に棒状の補強部材８ａ〜８ｄが両面テープ或いはシリコンゴム等にて固着される。

図５は、反射ミラー３を上部から見た図である。上述したように反射ミラー３は多角形状の一つである台形であり、反射ミラー３を固定する固定部材２１ａ〜２１ｈが台形の外周の複数点である角部に配置され、反射ミラー３の背面において上述した棒状の補強部材８ａ〜８ｄが外周よりも内側に外周に沿って固着される。また、支持部材２０ａ〜２０ｄが台形の辺の途中に配置される。

ここで、支持部材２０ａ〜２０ｄの具体的な配置について示す。台形の上辺および下辺については、図５に示すように、辺の中心近傍に配置され、反射ミラー３の面に対して垂直方向に移動自在な支持部材２０ａ，２０ｃにより垂直方向に押し引きさせれば、図９のように反射ミラー３の撓みを作ったり、平面にしたり、または逆方向に撓ますことも可能となり、反射ミラーの自重による撓みを補正することに加えて投写レンズによる光学系歪も補正することができる。

次に、台形の側両辺について説明する。反射ミラー３の側両辺の調整位置については、反射ミラー３の上部と下部で光路変更した後スクリーン４へ投写される拡大率が異なるため、前記した反射ミラー３の上辺および下辺のように反射ミラー３の側辺中心部を押し引きしても、スクリーン４から見た際に映像外周線が図７、図８のような映像中心部を頂点とした放物線状の挙動にならない。

そこで、図４に示すように、投写装置１から投写される映像の中心線７と台形の側両辺における映像の外周線６ｂとの交点、すなわち映像中心線と外周線を結ぶ点９近傍、或いは前記点９近傍と側両辺における反射ミラー３の重心位置との間の途中の適当な位置に支持部材２０ｂ，２０ｄを配置し上記と同様の手段で反射ミラー３を押し引きすることで、スクリーン４上で映像外周線を自然に補正することが可能となる。

このように、支持部材２０ａ〜２０ｄは外周における固定部材２１ａ〜２１ｈ間の所定点を支持し、反射ミラー３の面に対して垂直方向に移動自在な部材である。

先述した反射ミラー３の各辺１箇所を押し引きする、すなわち反射ミラー３の面に対して垂直方向に移動自在な支持部材２０ｂの詳細な構成について、以下に説明する（支持部材２０ａ〜２０ｄは同様の構成である。）。図６は、図５の矢視から見たときの詳細図である。反射ミラー３は、ミラー支持部材１２とミラー支持部材１３によって螺子１５で挟み込まれる（ミラー支持部材１２とミラー支持部材１３により、支持部材２０ｂが構成される。）。

ミラー支持部材１２は反射ミラー３の四辺を取り囲むフレーム１１ｂと螺子１４により固定されている。そして、反射ミラー３を固定したミラー支持部材１２とフレーム１１ｂ間には反射ミラー３が上下に稼動する分の隙間が設けられるよう配置される。

また、フレーム１１ｂには予め調整螺子１６とナット１７を組み込んでおく。ミラー支持部材１２には調整螺子１６が挿入される雌螺子が用意されており、螺子１４で固定される穴部を稼動方向への長穴形状に設けることで、螺子１４を緩めて調整螺子１６を回すことによって図６で見る上下方向へ反射ミラー３はミラー支持部材１２とミラー支持部材１３とともに稼動することが可能になる。すなわち、支持部材２０ｂを移動自在に調整する調整螺子１６を備え、調整螺子１６は反射ミラー３の下方向から操作可能に配設される。

なお、本発明における反射ミラー３の調整は、図６に示すようにフレーム１１ｂを基準位置として反射ミラー３と補強部材８ｂを調整螺子１６で押し引きするため、補強部材８ｂとフレーム１１ｂの剛性強度の適正化が必要となる。つまり、フレーム１１ｂの断面形状は反射ミラー３と補強部材８ｂとを併せた慣性能率（断面二次モーメント）よりも大きくなるように設定されなければならない。これは、フレーム１１ｂおよび補強部材８ｂに限らず、フレーム１１ａ〜１１ｄ、補強部材８ａ〜８ｄについても、同様の設定が必要である。

また、本実施の形態においては、図６のように調整螺子１６を反射ミラー３の下向きから調整できるよう配置したが、これは反射ミラー３の下方向から調整できれば、調整する際に背面投写型映像表示装置３０の背面部からだけではなく、フロントメンテナンスを要した背面投写型映像表示装置３０においても、調整を可能とするためである。勿論、支持部材２０ａ〜２０ｄが反射ミラー３を保持する向きを逆転させれば、上方向からも調整可能である。

（効果）
本発明の背面投写型映像表示装置３０においては、反射ミラー３を有する背面投写型映像表示装置３０における投射装置１の投写レンズによる光学系歪および反射ミラー３の撓みによる映像歪を、反射ミラー３の各辺１箇所を補正するだけで、より忠実に描画を再現可能とした背面投写型映像表示装置３０を提供することができる。図１０、図１１は反射ミラー３を横から見た図である。また、図１２は画面の歪みの状態を示す図である。反射ミラー３の各辺１箇所を補正することにより、図１０のような局所的な変形を起こしてしまい図１２に示すような画面の歪みが生じるのを避け、図１１に示すように反射ミラー３を直線状に補正し、画面各辺の映像歪を自然な直線状に補正する事が可能である。

特に、図２，３に示したような、背面投写型映像表示装置を縦横に積み重ねて構成する大型映像装置（マルチビジョンまたはビデオウォール）３０ａにおいては、各画面の各辺につき必要最低限の箇所を容易な調整手段によって歪補正を可能とすることで、短時間で且つ作業者の能力に関わらず各画面間の映像欠如を無くした高品位で高精細な大型映像装置３０ａを提供することができる。

さらに、反射ミラー３の各辺に沿って補強部材８ａ〜８ｄを配置して反射ミラー３の各辺の剛性を大きくすることによって、輸送時における振動や落下時の振幅が抑えられ、反射ミラー３破損の発生率の抑制にもなる。

本発明に係る背面投写型映像表示装置を示す図である。 本発明に係る背面投写型映像表示装置の大画面を構成した例を示す図である。 本発明に係る背面投写型映像表示装置の大画面を構成した例を示す図である。 本発明に係る背面投写型映像表示装置の投写レイアウトを示す図である。 本発明に係る反射ミラーを示す図である。 本発明に係る反射ミラーの支持部材の断面図である。 映像表示の歪例を示す図である。 映像表示の歪例を示す図である。 本発明に係る反射ミラーの撓みを示す図である。 従来の反射ミラーの撓みを示す図である。 本発明に係る反射ミラーの撓みを示す図である。 映像表示の歪例を示す図である。

符号の説明

１ 投写装置、２ 位置調整器、３ 反射ミラー、４ スクリーン、５ キャビネット、６，６ａ〜６ｄ 映像の外周線、７ 映像の中心線、８ａ〜８ｄ 補強部材、９ 映像中心線と外周線を結ぶ点、１１ａ〜１１ｄ フレーム、１２ ミラー支持部材、１３ ミラー支持部材、１４ 螺子、１５ 螺子、１６ 調整螺子、１７ ナット、２０ａ〜２０ｄ 支持部材、２１ａ〜２１ｈ 固定部材、３０ 背面投写型映像表示装置、３０ａ 大型映像装置。

Claims (4)

1. 投写装置からの映像を背面よりスクリーンに投写する背面投写型映像表示装置であって、
   前記投写装置からの映像を光路変更する多角形の平面状の反射ミラーと、
   前記多角形の角部に配置され、前記反射ミラーの外周の複数点を固定する固定部材と、
   前記反射ミラーの背面において前記外周よりも内側に前記外周の各辺に沿って、かつ、前記各辺における前記投写装置から投写された映像の外周線が前記反射ミラーと当たる位置に沿って固着される複数の棒状の補強部材と、
   前記多角形の各辺の位置に配置され、前記反射ミラーの前記外周における前記固定部材間の所定点を支持し、前記反射ミラーの面に対して垂直方向に移動自在な複数の支持部材と、を備える、
   背面投写型映像表示装置。
2. 前記反射ミラーは台形であって、
   前記支持部材は、前記台形の上辺および下辺の中心近傍と、前記投写装置から投写される映像の縦方向における中心線と前記台形の側両辺における映像の外周線との交点近傍と、に配置される、
   請求項１に記載の背面投写型映像表示装置。
3. 前記反射ミラーは台形であって、
   前記支持部材は、前記台形の上辺および下辺の中心近傍と、前記投写装置から投写される映像の縦方向における中心線と前記台形の側両辺における映像の外周線との交点と前記側両辺における前記反射ミラーの上辺と下辺とに亘る方向の重心位置との間の位置と、に配置される、
   請求項１に記載の背面投写型映像表示装置。
4. 前記反射ミラーは前記投写装置の上部に反射面を下向きに配置され、
   前記支持部材を前記移動自在に調整する螺子をさらに備え、
   前記螺子は前記反射ミラーの下方向から操作可能に配設される、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の背面投写型映像表示装置。

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