JP2005221980A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 投写レンズの大型化及びコストアップなく、また、画質を劣化させることなく、投写画像の表示位置を変更できプロジェクタ本体の設置位置の自由度を増すことが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】 光源２、光源２からの光を変調する液晶パネル３及び液晶パネル３で変調された光を投写面に向けて投写する投写レンズ４を有するプロジェクタ本体１ａと、投写レンズ４から出射された光束を反射して、投写レンズ４から出射された光束の光軸５ｂを、その光軸５ｂから一定距離だけ平行移動した位置の光軸５ｃに変更して出射する反射手段１０とを備えたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクタに関するものである。

従来のプロジェクタでは、光源からの光を液晶パネルに照射し、液晶パネルで光変調した後、投写レンズによってスクリーン上に拡大投写するようにしている。このように構成されたプロジェクタにおいて、液晶パネルの光軸と投写レンズの光軸とが一致するように配置されたタイプのものは、その光軸（プロジェクタの光軸）を中心とした投写画像が構成されるようになっている。したがって、スクリーンに投写画像を表示させる場合には、スクリーンの中心位置に合わせてプロジェクタを設置しなければならず、設置性が悪いという問題があった。そこで、プロジェクタの設置位置を変えずに、投写画像の表示位置を変えることのできるプロジェクタの開発が盛んに行われ、各種提案されている。例えば、投写レンズの光軸を液晶パネルの光軸に対してずらして配置することでこれを可能にした技術がある（特許文献１参照）。

特開平１０−２６０４７３号公報。

しかしながら、上記特許文献１の技術のように、投写レンズの光軸を液晶パネルの光軸からずらすことで投写画像の表示位置を変える方法では、液晶パネルから出射された光の全てを投写レンズに入射させるために投写レンズを大型化する必要があり、コストアップを招いていた。また、投写レンズを大型化すると、所望の光学性能（解像度、色収差など）を確保することが難しくなるため、画質劣化を招くといった問題もある。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、投写レンズの大型化及びコストアップなく、また、画質を劣化させることなく、投写画像の表示位置を変更できプロジェクタ本体の設置位置の自由度を増すことが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係るプロジェクタは、光源、光源からの光を変調する光変調装置及び光変調装置で変調された光を投写面に向けて投写する投写レンズを有するプロジェクタ本体と、投写レンズから出射された光束を反射して、投写レンズから出射された光束の光軸を、その光軸から一定距離だけ平行移動した位置に変更して出射する反射手段とを備えたものである。
このように、反射手段によって、投写レンズから出射された光束の光軸の位置を変更できるため、プロジェクタ本体の設置位置を変えることなく投写画像の表示位置を変更することができる。よって、プロジェクタ本体の設置位置の自由度が増し、使い勝手の良いプロジェクタを得ることができる。
また、プロジェクタ本体の内部構成はそのままで、反射手段によって光軸の位置を変更するようにしているので、従来のように投写レンズの光軸を液晶パネルの光軸に対してずらすことで実現する方法に比べ、投写レンズを大型化することなく対応でき、コストダウンが可能である。また、単に反射手段で光束を反射させるだけなので、画質劣化を招くことがない。

また、本発明に係るプロジェクタは、反射手段が、互いに平行に配置され、投写レンズから出射された光束を順次反射する複数のミラーで構成されてなるものである。
このように、反射手段は複数のミラーによって単純に構成できる。

また、本発明に係るプロジェクタは、ミラーの位置を変えることで、反射手段から出射される光束の光軸の位置を移動可能なものである。
具体的には、複数のミラーのうちの最後のミラーが、その直前に配置されたミラーとの間隔を変更可能に設けられているものである。
また、複数のミラーのうちの最後のミラーが、その直前に配置されたミラーからの反射光の入射方向を変更可能なように回動可能に設けられているものである。
また、反射手段が、投写レンズから出射された光束の光軸を中心軸として回動可能に設けられているものである。
上記のようにすれば、投写画像の表示位置を自由に変えることが可能となる。

さらに、本発明に係るプロジェクタは、反射手段と色合成光学装置の光出射面との間の光路上に位相差板が設けられているものである。
このようにすれば、色合成光学装置の射出光がｓ偏光光及びｐ偏光光の両光である場合、位相差板により射出光を４５゜偏光光もしくは円偏光光に変換できる。したがって、ｓ偏光光とｐ偏光光の反射手段での反射率の違いに起因したホワイトバランスの変化を防止できる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のプロジェクタを示す概略側面断面図である。
本実施の形態のプロジェクタ１は、プロジェクタ本体１ａと、プロジェクタ本体１ａの前方に配置された反射手段１０とを備えた構成となっている。
プロジェクタ本体１ａ内には、光源２と、光源２からの光を変調する光変調装置としての液晶パネル３と、投写レンズ４とを備えている。プロジェクタ本体１ａ内の各構成部２，３，４は、互いの光軸が一致するようにプロジェクタ本体１ａ内に配置されている。図において５ａはその光軸を示している。このように構成されたプロジェクタ本体１ａは、、光源２からの光を、液晶パネルで変調した後、投写レンズ４によって投写面としてのスクリーン（図示せず）に向けて投写する。

反射手段１０は、投写レンズ４から出射された光を反射して、投写レンズ４から出射された光束の光軸５ｂ（光軸５ａと同じ）を、その光軸５ｂから一定距離だけ平行移動した位置（図１の光軸５ｃ）に変更して出射するものである。反射手段１０は、具体的には互いに平行な状態で配置固定された複数のミラー（ここでは２枚のミラー）１１，１２で構成され、投写レンズ４から出射された光を順次反射することで光軸５ｂを光軸５ｃに変更するものである。

また、複数のミラー１１，１２のうち、投写レンズ４から出射された光束を最初に反射する第１のミラー１１は、投写レンズ４から出射された光束の光軸５ｂに対して略４５度傾いた状態で配置されている。また、第１のミラー１１からの反射光を反射する第２のミラー１２は、第１のミラー１１の上方で、第１のミラー１１と平行に配置されている。第１のミラー１１は、投写レンズ４側の面に反射面１１ａを有し、第２のミラー１２は、反射面１１ａに対向する側に反射面１２ａを有している。かかる構成により、投写レンズ４から出射された光束の光軸５ｂは、第１のミラー１１及び第２のミラー１２で順次直角に折り曲げられ、最終的には、光軸５ｂから距離Ｌだけ上方に平行移動した光軸５ｃとなる。なお、距離Ｌは、第１のミラー１１と第２のミラー１２間の距離に相当する。

このように、本実施の形態１によれば、投写レンズ４から出射された光束の光軸５ｂの位置を反射手段１０によって上方に距離Ｌだけ平行移動した位置に変更することができる。すなわち、投写画像の表示位置を、プロジェクタ本体１ａの設置位置を変更せずに上方に距離Ｌだけ移動することができる。したがって、スクリーンが高い位置に設置されていた場合でも、そのスクリーンの位置に合わせて高い位置にプロジェクタ本体１ａをセットしなくともスクリーンに投写画像を表示させることが可能となる。よって、プロジェクタ本体１ａの設置位置の自由度が増し、使い勝手の良いプロジェクタ１を得ることができる。

また、表示位置の変更を実現する手段として、複数のミラー１１，１２で構成された反射手段１０を用いているので、従来のように投写レンズの光軸を液晶パネルの光軸に対してずらすことで実現する方法に比べ、投写レンズを大型化することなく対応でき、コストダウンが可能である。また、単に反射手段１０で光束を反射させることでこれを実現しているので、画質劣化を招くことがない。

なお、本例では、投写画像の表示位置を上方に移動させる例を示したが、これに限られるものではなく、左方向や右方向に移動させるように構成しても良い。

また、図１では、反射手段１０内の各ミラー１１，１２が、光軸５ｂに対して略４５度傾いた状態で平行配置された例を説明したが、各ミラー１１，１２が平行に配置されていればこの角度で配置されていなくても良く、例えば図２に示すように配置してもよい。この場合も図１の場合と同様の作用効果を得ることができる。なお、図２では、第２のミラー１２が第１のミラー１１に比べて投写方向にせり出しているが、これは、図２の配置では、投写レンズ４からの出射光が第１のミラー１１で反射された後、投写方向に向かう光束となるため、その光束の全てを反射できるように第２のミラー１２が投写方向にせり出した配置となっている。なお、第２のミラー１２が、第１のミラー１１の反射光の全てを反射できる大きさに設定されていれば、投写方向にせり出して配置する必要はない。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２のプロジェクタの概略側面断面図である。なお、図３において図１と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
実施の形態２のプロジェクタ１１０は、図１に示した実施の形態１の反射手段１０に代えて、反射手段１１１を設けたものである。反射手段１１１は、反射手段１１１内の最後のミラーである第２のミラー１２が、その直前のミラーである第１のミラー１１との距離を変更可能に設けられたもので、第１のミラー１１と第２のミラーが互いに平行な状態とされるのは実施の形態１と同様である。このように構成された反射手段１１１では、第２のミラー１２を図３の点線で示すように上方へ移動させると、その移動距離分、光軸５ｃが上方へ移動する。すなわち、投写画像の表示位置が、第２のミラー１２の移動距離分、上方へ移動することになる。また、第２のミラー１２を下方へ移動させれば、その移動距離分、光軸５ｃが下方へ移動して投写画像の表示位置が下方に移動することになる。

このように、本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用効果が得られるとともに、反射手段１１１によって、プロジェクタ本体１ａの設置位置はそのままで投写画像の表示位置を上下方向に移動させることが可能となる。したがって、スクリーンの高さに合わせてプロジェクタ本体１ａを配置しなくてもスクリーンに投写画像を映すことが可能となる。よって、プロジェクタ本体１ａの設置位置の自由度が更に増し、使い勝手の良いプロジェクタ１を得ることが可能となる。
また、従来製品の高さ調整を行う脚調整装置が不要となり部品を削減できる。

なお、この例では投写画像の表示位置を上下方向に移動させる場合を例に説明したが、これに限られるものではなく、左右方向に移動させるように構成しても良い。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３のプロジェクタの概略側面断面図である。なお、図４において図１と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
実施の形態３のプロジェクタ１２０は、図１に示した実施の形態１の反射手段１０に変えて、反射手段１２１を設けたものである。この反射手段１２１は、光軸５ａ（５ｂ）を中心軸として図４の矢印Ａに示すように回動可能に設けられたもので、それ以外の構成は図１の反射手段１０と同様である。

ここで、反射手段１２１を図４に示した位置から投写方向に向かって右側に９０度回転させた場合について考える。図５は、その状態を示したプロジェクタの概略平面図である。この場合、投写レンズ４から出射された光束の光軸５ｂは、右方向に距離Ｌだけ平行移動した光軸５ｃとなる。したがって、投写画像の表示位置を光軸５ｂから右方向に距離Ｌだけ移動した位置に移動させることができる。

このように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の作用効果が得られるとともに、反射手段１２１を回動可能としたため、投写レンズ４から出射された光束の光軸５ｂの位置を、光軸５ｂを中心とした半径Ｌの円の円周上の任意の位置に平行移動させることができる。よって、プロジェクタ本体１ａの設置位置の自由度が増し、使い勝手の良いプロジェクタ１２０を得ることができる。

実施の形態４．
図６は、実施の形態４のプロジェクタの概略構成図である。なお、図６において図１と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
実施の形態４のプロジェクタ１３０は、図１に示した実施の形態１の反射手段１０に代えて反射手段１３１を設けたものである。反射手段１３１は、反射手段１３１内の最後のミラーである第２のミラー１２が、その直前に配置されたミラーである第１のミラー１１からの反射光の入射方向を変更可能なように図示矢印Ｂ方向に回動可能に設けられているものである。

このように構成された反射手段１３１では、第２のミラー１２を図６の点線で示すように回転させると、その回転角度分、光軸５ｃが回転して光軸５ｄとなる。すなわち、投写画像の表示位置が上方に移動することになる。また、第２のミラー１２を反対方向に回転させた場合には、投写画像の表示位置が下方に移動することになる。

このように、実施の形態４では、反射手段１３１によって投写画像の表示位置を上下方向に移動させることが可能となる。ただし、この投写方法は、いわゆる「あおり投写」となることから台形補正回路が新たに必要となり、また、単に順次反射させることによって位置を変える上述の実施の形態１〜実施の形態３の方法と比べて画質劣化は免れないことから、実施の形態１〜実施の形態３の方法で平行移動させた位置から更に所定方向に移動させたい場合等に限定して用いることが好ましい。

以上に反射手段の構成例を説明したが、各実施の形態の各反射手段１０，１１１，１２１，１３１の特徴部分を適宜組み合わせた構成としても良い。例えば、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせて第１のミラー１１と第２のミラー１２間の距離を調整可能で、且つ光軸５ａ（５ｂ）を中心軸として反射手段を回動可能な構成としても良い。この場合、投写画像の表示位置を任意の位置に変えることが可能となり、プロジェクタの設置場所の自由度を格段に上昇させることが可能となる。

なお、上記各実施の形態の各反射手段１０，１１１，１２１，１３１は、プロジェクタ本体１ａに固定的に装着されていてもよいし、着脱自在に装着されていてもよい。また、プロジェクタ本体１ａに設けた収納部（図示せず）に畳んで収納できるようにしてもよい。

次に、プロジェクタ本体１ａ内の光学系について説明する。

図７は、プロジェクタ本体内の光学系を示す構成図であり、この図７を参照しながら、その光学系の構成および作用を以下に説明する。なお、図７には、上述の各反射手段のうち、反射手段１０を適用した例を示している。

この光学系は、照明光学系２３、色光分離光学系８、リレー光学系２５、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、色光合成のための色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム９、および投写レンズ４などから構成されている。

照明光学系２３は、ランプ２ａ及びリフレクタ２ｂから構成された光源２、インテグレータレンズを構成する第１および第２レンズアレイ２１，２２、光の進行方向を調整する反射ミラー３１、偏光ビームスプリッタ３２および重畳レンズ３３を備えている。

第１レンズアレイ２１は、略矩形状の輪郭を有する小レンズ２１１がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズ２１１は、光源２から入射された平行な光束を複数の（すなわちＭ×Ｎ個の）部分光束に分割し、各部分光束を第２レンズアレイ２２の近傍で結像させる。各小レンズ２１１の輪郭の形状は、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、液晶パネルの画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、各小レンズのアスぺクト比も４：３に設定される。
また、第２レンズアレイ２２も、第１レンズアレイ２１の小レンズ２１１に対応して、小レンズ２２１がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列された構成を有している。

色光分離光学系８は、２枚のダイクロイックミラー４１，４２と反射ミラー４３とを備え、照明光学系２３の重畳レンズ３３から出射される光を、赤、緑、青の３つの色光に分離する機能を有している。
リレー光学系２５は、ダイクロイックミラー４２からの透過光に対応する光路で、入射側レンズ５４、反射ミラー７１，７２、およびリレーレンズ７３を備えている。

液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたもので、クロスダイクロイックプリズム９の３側面と対向するように、クロスダイクロイックプリズム９に固定部材を介して接着固定されている。また、各液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの光入出射面側には、入射側偏光板６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂが、そして光出射面側には出射側偏光板６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂがそれぞれ配置されている。

クロスダイクロイックプリズム９は、赤、緑，青の３色の色光を合成してカラー画像を形成するもので、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって上記３つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム９の出射面側に、投写レンズ４が配置されている。

続いて、上記光学系の作用を説明する。光源２のランプ２ａから射出された光はリフレクタ２ｂで反射されて、第１および第２レンズアレイ２１，２２で構成されるインテグレータレンズに入る。インテグレータレンズは、第１レンズアレイ２１の各レンズセルで形成される像を、第２レンズアレイ２２および重畳レンズ３３により各液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの画像表示面に結像させることで、光の利用率を向上させかつ照明むらを改善する作用を果たす。第２レンズアレイ２２から出射された光（ｐ偏光およびｓ偏光の双方を含む光）は、偏光ビームスプリッタ３２でその一方の偏光光に揃えて出射され、重畳レンズ３３に入る。そして、重畳レンズ３３を出た光は、続いて色光分離光学系８に入る。

色光分離光学系８の第１ダイクロイックミラー４１では、照明光学系２３から出射された光束の赤色光成分を反射するとともに、青色光成分と緑色光成分とを透過させる。第１ダイクロイックミラー４１によって反射した赤色光は、反射ミラー４３を介して、フィールドレンズ５１に入り、さらに赤色光用の液晶パネル３Ｒに達する。このフィールドレンズ５１は、各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル３Ｇ，３Ｂの前に設けられたフィールドレンズ５２，５３も同様に作用する。

第１ダイクロイックミラー４１を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光は第２ダイクロイックミラー４２によって反射し、フィールドレンズ５２を通って緑色光用の液晶パネル３Ｇに達する。一方、青色光は第２ダイクロイックミラー４２を透過してリレー光学系２５を通り、さらにフィールドレンズ５３を通って青色光用の液晶パネル３Ｂに達する。

色光分離光学系８で分離された赤、緑、青の各色光は、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに入射するにあたり、入射側偏光板６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂで特定の偏光光のみとされる。この後、各偏光光は、与えられた画像情報に従って各液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂで変調され、変調光として出射側備光板６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂに出射される。この出射側偏光板６１Ｒ，６１Ｇ，６１Ｂにおいては、変調光のうちの特定の偏光光のみが透過し、クロスダイクロイックプリズム９に入射する。そして、各色光はクロスダイクロイックプリズム９で合成されて合成光となり、投写レンズ４からスクリーンにカラー画像として投写される。

また、色合成光学装置であるクロスダイクロイックプリズム９の射出光が、ｓ偏光光及びｐ偏光光の両光である場合、ｓ偏光光とｐ偏光光とでは各ミラー１１，１２で反射したときの反射率が異なることから、ホワイトバランスがくずれてしまう。このため、この場合はクロスダイクロイックプリズム９と第１のミラー１１との間の光路上に、入射光を４５゜偏光光もしくは円偏光光に変換する図７の点線で示す位相差板１３を配置し、ホワイトバランスの変化を無くすようにする。

また、上記各実施の形態では、透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタを例に説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、それが光を反射するタイプであることを意味している。また、光変調装置は液晶パネルに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーを用いた装置であってもよい。

実施の形態１のプロジェクタを示す概略側面断面図。 図１の各ミラーの他の配置例を示す図。 実施の形態２のプロジェクタの概略側面断面図。 実施の形態３のプロジェクタの概略側面断面図。 図４の反射手段を所定方向に９０度回転させた状態を示す概略平面図。 実施の形態４のプロジェクタの概略構成図。 プロジェクタ本体内の光学系を示す構成図。

符号の説明

１，１１０，１２０，１３０ プロジェクタ、１ａ プロジェクタ本体、２ 光源、３ 液晶パネル、４ 投写レンズ、５ａ〜５ｄ 光軸、１０，１１１，１２１，１３１ 反射手段、１１ 第１のミラー、１２ 第２のミラー。

Claims (7)

1. 光源、光源からの光を変調する光変調装置及び光変調装置で変調された光を投写面に向けて投写する投写レンズを有するプロジェクタ本体と、
   前記投写レンズから出射された光束を反射して、前記投写レンズから出射された光束の光軸を、その光軸から一定距離だけ平行移動した位置に変更して出射する反射手段と
   を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記反射手段は、互いに平行に配置され、前記投写レンズから出射された光束を順次反射する複数のミラーで構成されてなることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記ミラーの位置を変えることで、前記反射手段から出射される光束の光軸の位置を移動可能としたことを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記複数のミラーのうちの最後のミラーが、その直前に配置されたミラーとの距離を変更可能に設けられていることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ。
5. 前記複数のミラーのうちの最後のミラーが、その直前に配置されたミラーからの反射光の入射方向を変更可能なように回動可能に設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のプロジェクタ。
6. 前記反射手段が、前記投写レンズから出射された光束の光軸を中心軸として回動可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のプロジェクタ。
7. 前記反射手段と色合成光学装置の光出射面との間の光路上に位相差板が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載のプロジェクタ。
   

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