JP2000155288A - 画像投影装置 - Google Patents

画像投影装置

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JP2000155288A JP10331517A JP33151798A JP2000155288A JP 2000155288 A JP2000155288 A JP 2000155288A JP 10331517 A JP10331517 A JP 10331517A JP 33151798 A JP33151798 A JP 33151798A JP 2000155288 A JP2000155288 A JP 2000155288A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筐体から突出する投影レンズが取っ手代わり
に持たれた際にも移動機構に支障が無く、かつ、投影レ
ンズと筐体との間の空隙をなくして見栄えをよくするこ
とができる画像投影装置の提供を課題とする。 【解決手段】 光源部２と、光源部２からの照明光を画
像に応じて変調して反射させる変調部３と、変調部３に
より変調された光をスクリーン５に投影する投影レンズ
６と、この投影レンズ６と変調部３との間に配置され、
光軸に対して垂直な方向に移動可能なリレーレンズ７と
を備える。光源部２、変調部３、リレーレンズ７は、い
ずれも筐体１０内に配置され、投影レンズ６は、一部が
筐体１０から突出するように筐体１０に固定されてい
る。画像投影装置１は、リレーレンズ７を当該リレーレ
ンズ７の光軸と直交する方向にシフトさせるシフト機構
８を備える。シフト機構８は、コントローラ９からの指
令を受けて制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、投影画像をスク
リーンに対して平行な方向にシフト可能な液晶プロジェ
クター等の画像投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平５−２７３２４号公報には、投影
画像をスクリーンに対して平行な方向にシフト可能な液
晶プロジェクターが開示される。ここに開示される液晶
プロジェクターは、光源からの平行光束を透過型の液晶
表示パネルに入射させて変調し、透過光を集光レンズお
よび投影レンズを介してスクリーン上に投影するよう構
成されている。
【０００３】集光レンズおよび投影レンズは、一体とし
て光軸と直交する一次元方向に平行移動できるようレン
ズシフト機構に組み付けられており、これらのレンズの
シフト調整により本体を移動させずに、かつ、画像を歪
ませずにその投影範囲をスクリーンに対して平行な方向
にシフトさせるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像投
影装置の各部材を筐体に収めた際に、投影レンズは一般
に筐体から突出して配置されるため、装置を移動する際
にこの投影レンズ部分が取っ手代わりに持たれる可能性
があり、従来のように投影レンズがシフト可能である
と、移動時にシフト機構に無理な力が加わって故障する
虞がある。また、従来の構造では、筐体には投影レンズ
の移動範囲を確保するために比較的大径の開口が必要と
なり、投影レンズの外周と開口の内周との間に空隙がで
きて見栄えが悪いという問題もある。
【０００５】この発明は、上述した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、筐体から突出する投影レン
ズが取っ手代わりに持たれた際にも移動機構に支障が無
く、かつ、投影レンズと筐体との間の空隙をなくして見
栄えをよくすることができる画像投影装置の提供を課題
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる画像投
影装置は、照明光を発する光源と、光源からの照明光を
画像に応じて変調させる変調素子と、変調素子により変
調された光束をスクリーンに向けて投影する投影レンズ
と、変調素子と投影レンズとの間に配置され、光軸に対
して垂直な方向に移動可能なリレーレンズとを備えるこ
とを特徴とする。
【０００７】この構成によれば、リレーレンズを光軸に
対して垂直な方向に移動させることにより、スクリーン
上での投影範囲を移動させることができる。また、最も
スクリーン側に配置される投影レンズは筐体に固定して
設けることができるため、仮に持ち運びの際に投影レン
ズが持ち手として持たれたとしても、移動機構には影響
を与えない。
【０００８】リレーレンズは、変調素子側、投影レンズ
側の両方に対してテレセントリックであること、投影レ
ンズは、リレーレンズ側にテレセントリックであること
が望ましい。また、投影レンズの光軸は変調素子の中心
軸に対し、光軸に垂直な所定の方向にシフトするように
配置することが望ましい。
【０００９】さらに、変調素子としては、透過形の液晶
パネルを用いることができる。カラー画像を形成するた
めには、変調素子を複数枚配置する必要があり、その場
合には、光源と各変調素子との間に、各変調素子に入射
する光の波長域を限定する光分岐用のダイクロイックミ
ラーが配置され、変調素子とリレーレンズとの間には、
各波長域の光を合成するためのダイクロイックミラーが
配置される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる画像投影
装置の実施形態を説明する。
【第１実施形態】図１は、第１実施形態にかかる画像投
影装置１の光学部品の配置を示す説明図である。第１実
施形態の画像投影装置１の光学系は、照明光を発する光
源部２と、光源部２からの照明光を画像に応じて変調し
て透過させる変調部３と、変調部３により変調された光
をスクリーン５に投影する投影レンズ６と、この投影レ
ンズ６と変調部３との間に配置され、光軸に対して垂直
な方向に移動可能なリレーレンズ７とを備える。これら
の光源部２、変調部３、リレーレンズ７は、いずれも筐
体１０内に配置され、投影レンズ６は、一部が筐体１０
から突出するように筐体１０に固定されている。
【００１１】光源部２は、キセノンランプ、ハロゲンラ
ンプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯等の高輝度
ランプ２ａと、高輝度ランプ２ａからの無指向性の光を
ほぼ平行光として変調部３側に向けるリフレクタ２ｂと
を備えている。
【００１２】変調部３は、カラー画像を投影するため、
Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の三原色の各色成分ごとに変調
素子として透過型の液晶表示パネル３ａ，３ｂ，３ｃを
備えている。また、光源部２と各液晶表示パネルとの間
には、各液晶表示パネルに入射する光の波長域を限定す
る光分岐用のダイクロイックミラー３ｄ，３ｅが配置さ
れ、各液晶表示パネルとリレーレンズとの間には、各波
長域の光を合成するためのダイクロイックミラー３ｆ，
３ｇが配置されている。
【００１３】光源部２からの白色光は、第１のダイクロ
イックミラー３ｄによって短波長側のＢ成分とそれ以外
の成分とに分離される。Ｂ成分は、第１のダイクロイッ
クミラー３ｄにより反射され、ミラー３ｈを介してＢ成
分用の液晶表示パネル３ａに入射する。第１のダイクロ
イックミラー３ｄを透過した成分は、第２のダイクロイ
ックミラー３ｅによりＧ成分とＲ成分とに分離される。
Ｒ成分は、第２のダイクロイックミラー３ｅにより反射
され、Ｒ成分用の液晶表示パネル３ｂに入射する。第２
のダイクロイックミラー３ｅを透過したＧ成分は、Ｇ成
分用の液晶表示パネル３ｃに入射する。
【００１４】上記のように２枚のダイクロイックミラー
３ｄ，３ｅを用いることにより、白色光をＲＧＢの各成
分に分離し、それぞれ対応する色成分用の液晶表示パネ
ルに入射させる。Ｂ成分用の液晶パネル３ａを透過した
光と、Ｒ成分用の液晶表示パネル３ｂを透過した光は、
少なくともＲ成分を反射させ、Ｂ成分を透過させる第３
のダイクロイックミラー３ｆにより合成されて第４のダ
イクロイックミラー３ｇに入射する。Ｇ成分用の液晶表
示パネル３ｃを透過した光は、ミラー３ｉを介して第４
のダイクロイックミラー３ｇに入射する。第４のダイク
ロイックミラー３ｇは、Ｇ成分を反射させ、他の成分を
透過させる特性を有しており、これにより、Ｒ，Ｂ成分
とＧ成分とが合成される。
【００１５】リレーレンズ７は、変調部３側、投影レン
ズ６側の両方に対してテレセントリックであり、投影レ
ンズ６は、リレーレンズ７側にテレセントリックであ
る。このような構成によれば、リレーレンズ７が光軸に
対して垂直な方向にシフトした場合にも、変調素子側か
らの光束が投影レンズの瞳から外れるのを防ぐことがで
きる。また、この例では、投影レンズ６は、各液晶表示
パネルに対して垂直でその中心を通る中心軸Ａｘ1と投
影レンズ６の光軸Ａｘ2とが一致するように配置されて
いる。
【００１６】画像投影装置１は、リレーレンズ７を当該
リレーレンズ７の光軸と直交する方向、この例では図中
に矢印で示した上下方向にシフトさせるシフト機構８を
備える。シフト機構８は、モータ等の駆動機構を備えた
電気的に制御可能な機構であり、使用者がコントローラ
９に設けられた範囲シフトスイッチを操作することによ
り、コントローラ９からの指令を受けて制御される。
【００１７】この構成によれば、リレーレンズ７を上下
方向に移動させることにより、スクリーン５に投影され
る画像を歪めることなく、その投影範囲をスクリーン５
に対して上下に平行移動させることができる。リレーレ
ンズ７は、基準位置にあるときには、図中実線で示した
ように、その光軸が液晶表示パネルの中心軸Ａｘ1、及
び投影レンズ６の光軸Ａｘ2に一致する位置に配置され
る。このとき、スクリーン５上の投影範囲Ｒ1は投影レ
ンズ６の光軸を中心として対称になる。これに対して、
リレーレンズ７を図中破線で示した位置７’にシフトさ
せると、光路も破線で示したように変化し、スクリーン
上の投影範囲Ｒ2はＲ1に対して図中上側にシフトする。
【００１８】筐体１０から突出して配置された投影レン
ズ６は筐体１０に固定して設けられているため、仮に持
ち運びの際に投影レンズ６が持ち手として持たれたとし
ても、移動機構８には影響を与えない。また、投影レン
ズ６を突出させるために筐体１０に形成される開口は、
投影レンズ６の外周に一致したサイズとなるため、両者
の間に空隙が生じず、従来より見栄えを向上させること
ができる。
【００１９】なお、カラー画像投影のために複数の液晶
表示パネルを用いる場合には、上記のように液晶表示パ
ネルと投影レンズとの間に各色成分の光束を合成するた
めにダイクロイックミラーを配置する必要があり、投影
レンズと各液晶表示パネルとの間の距離が比較的長くな
る。したがって、リレーレンズ７がない場合には、投影
レンズ６は長いバックフォーカスを持つ必要がある。一
方、画像投影装置１とスクリーン５との間の距離を短く
しつつ大きな画像を投影するためには、投影レンズ６の
焦点距離は短い方が望ましい。
【００２０】しかしながら、焦点距離が短くバックフォ
ーカスが長いレンズの設計は困難であり、良好な性能を
得るためには投影レンズ６の構成枚数が多くなり、重
量、コストが嵩む。第１実施形態の装置では、投影レン
ズ６の手前にリレーレンズ７を配置することにより、投
影レンズに要求されるバックフォーカスの条件を緩和す
ることができ、投影レンズ６の重量やコストを抑えるこ
とができる。
【００２１】
【第２実施形態】図２は、第２実施形態にかかる画像投
影装置１１の光学部品の配置を示す説明図である。第２
実施形態の画像投影装置１１の光学系は、第１実施形態
の装置と同様に、光源部２、変調部３、投影レンズ６、
リレーレンズ７を備えており、スクリーン５上にカラー
画像を投影する。リレーレンズ７は、コントローラ９に
より制御されるシフト機構８により、図中上下方向に移
動可能である。これらの部材は、筐体１０内に配置され
ており、投影レンズ６のみが一部突出して固定されてい
る。
【００２２】第１実施形態の装置との相違点は、投影レ
ンズ６の光軸Ａｘ2が液晶表示パネルの中心軸Ａｘ1に対
して図中上側にシフトしている点である。リレーレンズ
７は、基準位置にあるときには、図中実線で示したよう
に、その光軸が液晶表示パネルの中心軸Ａｘ1に一致す
る位置に配置される。投影レンズ６の光軸Ａｘ2は液晶
表示パネルの中心軸Ａｘ1に対して図中上側にシフトし
ているため、スクリーン５上の投影範囲Ｒ1の中心は投
影レンズ６の光軸Ａｘ2に対して上側にシフトした位置
となる。次に、リレーレンズ７を図中破線で示した位置
７’にシフトさせると、光路も破線で示したように変化
し、スクリーン上の投影範囲Ｒ2はさらに図中上側にシ
フトする。
【００２３】一般に、液晶プロジェクター等の画像投影
装置は、装置が聴視者と同一側に配置されるため、聴視
者の視界を遮らないように、装置はスクリーンに対して
上側、あるいは下側から画像を投影するように配置され
る。そして、画像に台形歪みを発生させないためには、
投影レンズ等の光学系の光軸をスクリーンに対してほぼ
垂直に保たなければならない。そこで、画像にひずみを
発生させずに画像を装置に対してシフトした位置に投影
するためには、いずれかのレンズを変調素子の中心軸に
対してシフトさせる必要がある。
【００２４】リレーレンズ７は、光軸に垂直な方向にシ
フト可能であるため、第１実施形態のように、リレーレ
ンズ７のシフトのみを利用して画像の投影位置を装置に
対してシフトさせてもよいが、その場合にはリレーレン
ズのシフト量が大きくなり、リレーレンズの径が大きく
なると共に、シフト機構８も大型化する。
【００２５】予め装置の使用形態が机上配置、天井吊り
のように決定されているときには、装置に対していずれ
の方向に画像をシフトさせるかがわかるため、第２実施
形態のように投影レンズ６を画像のシフト方向に合わせ
て予めシフトさせておけば、リレーレンズ７による画像
形成位置の調整は微調整のみで足り、そのシフト量を小
さくし、シフト機構８にかかる負担も軽減することがで
きる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
投影レンズと変調素子との間に配置されたリレーレンズ
を光軸に対して垂直な方向に移動させることにより投影
される画像の位置を調整できるようにしたため、投影レ
ンズを筐体に固定して設けることができ、筐体の開口と
投影レンズの外周との間に隙間が生じず外観を向上させ
ることができ、かつ、装置の移動時に投影レンズか持ち
手に代わって持たれた場合にも、シフト機構には影響が
ない。
【００２７】また、請求項２及び３のように投影レン
ズ、リレーレンズをテレセントリックなレンズとするこ
とにより、リレーレンズのシフト時に変調素子からの光
束がリレーレンズ、投影レンズの瞳から外れるのを防ぐ
ことができる。
【００２８】さらに、請求項４のように投影レンズの光
軸を変調素子の中心軸に対してシフトさせておくことに
より、リレーレンズのシフトによる調整を待たずに予め
画像を装置に対して所定の方向にシフトさせておくこと
ができ、リレーレンズのシフト量を小さくし、シフト機
構を小型化することができる。
【００２９】請求項５に示すように複数の液晶表示パネ
ルとダイクロイックミラーとを用いることにより、カラ
ー画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態を示す光学部品の配置
を示す説明図。
【図２】 本発明の第２実施形態を示す光学部品の配置
を示す説明図。
【符号の説明】
１ 画像投影装置 ２ 光源部 ３ 変調部 ３ａ，３ｂ，３ｃ 液晶表示パネル ３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ ダイクロイックミラー ５ スクリーン ６ 投影レンズ ７ リレーレンズ ８ シフト機構 ９ コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 33/12 Ｇ０３Ｂ 33/12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明光を発する光源と、該光源からの照
    明光を画像に応じて変調させる変調素子と、前記変調素
    子により変調された光束をスクリーンに向けて投影する
    投影レンズと、前記変調素子と前記投影レンズとの間に
    配置され、光軸に対して垂直な方向に移動可能なリレー
    レンズとを備えることを特徴とする画像投影装置。
  2. 【請求項２】 前記リレーレンズは、前記変調素子側、
    前記投影レンズ側の両方に対してテレセントリックであ
    ることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
  3. 【請求項３】 前記投影レンズは、前記リレーレンズ側
    にテレセントリックであることを特徴とする請求項１に
    記載の画像投影装置。
  4. 【請求項４】 前記投影レンズの光軸が前記変調素子の
    中心軸に対し、光軸に垂直な所定の方向にシフトしてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
  5. 【請求項５】 前記変調素子は、透過形の液晶パネルで
    あり、カラー画像を形成するために複数枚配置されてお
    り、前記光源と前記各変調素子との間には、各変調素子
    に入射する光の波長域を限定する光分岐用のダイクロイ
    ックミラーが配置されると共に、前記変調素子と前記リ
    レーレンズとの間には、各波長域の光を合成するための
    ダイクロイックミラーが配置されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の画像投影装置。
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