JP2002014316A - 書画カメラ装置付き液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶パネルの照明効率を損なわず、明るい照明
光で撮像対象物の照明を行う。 【解決手段】第１及び第２のマルチレンズアレイ１３，
１４は複数の小レンズによって構成されている。第２の
マルチレンズアレイ１４の周囲には、プリズム５１，５
２・・・が設けられ、第２のマルチレンズアレイ１４の
周囲に収束する光線を、光ファイバ束２２−１・・・２
２−Ｇ・・・に入射させるようにしており、光源１２か
らの光は、液晶パネル１５を照射するとともに、光ファ
イバ束２２−１・・・２２−Ｇ・・・を通り、照明器具
６０に導かれる。

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、書類等の撮像対
象物を撮像し、スクリーンにその撮像内容を投射する書
画カメラ装置付き液晶プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、書類等の撮像対象物を撮像し、ス
クリーンにその撮像内容を投射する書画カメラ装置付き
液晶プロジェクタがプレゼンテーション用として普及し
てきている。

【０００３】このような書画カメラ装置付き液晶プロジ
ェクタとしては、一般的に撮像対象物を照明する照明器
具を書画カメラ部を支えるアームに設けている。

【０００４】さらに、前記照明器の一例として特開平０
９−２９４２３６号公報に示すように液晶パネル用の光
源から得られる光線を光ファイバによって伝送して撮像
対象物の照明を行うものもある。

【０００５】図７は光源からの光を光ファイバで導出す
る場合を想定した光学系の構造を示す断面図である。

【０００６】図７において１１２は光源を示し、ランプ
の発光部１３０と、リフレクタ１３１を有している。な
お説明を簡略化するため、ランプの発光部１３０はリフ
レクタ１３１の焦点に配置された点光源として説明す
る。従って、点光源１３０から発せられた光は、反射面
がパラボラ曲線を描くリフレクタ１３１によって反射さ
れ光軸１２７に平行な光線１３２となって出力される。
この結果、リフレクタ１３１からの反射光は、丸型でか
つ急峻な輝度分布を持つ光束となっている。

【０００７】第１及び第２のマルチレンズアレイ１１
３，１１４は、複数の小レンズを上下左右に並べ、板状
に形成したものであり、光軸１２７上に配置されてい
る。

【０００８】前記リフレクタ１３１からの平行光線１３
２は、第１のマルチレンズアレイ１１３の小レンズによ
り集光し、第２のマルチレンズアレイ１１４の小レンズ
の中心に焦点を結ぶようにしている。また、第２のマル
チレンズアレイ１１４の出射側には、コンデンサレンズ
１２５及びフィールドレンズ１２６を介して液晶パネル
１１５が配置されており、液晶パネル１１５を透過した
映像光を投射レンズ１１６によって拡大して、スクリー
ン１０３に投射するようにしている。

【０００９】ここで光源１１２からの光を照明光として
利用するために、光ファイバで導出する場合を想定する
と、第１のマルチレンズアレイ１１３の周囲に１個ある
いは複数個のレンズ１１０−１・・・１１０−Ｇ・・・
を設け、リフレクタ１３１と第１のマルチレンズアレイ
１１３の間から放射される直接光をそれぞれ光ファイバ
１２２−１・・・１２２−Ｇ・・・に入射させ、この光
ファイバの端面から光を出力させて、書類等の撮像対象
物を照明する例が考えられる。

【００１０】図８及び図９は図７の光源１１２と第１及
び第２のマルチレンズアレイ１１３，１１４とを拡大し
て示す断面図及び正面図である。

【００１１】図８に示すように、光源１１２は、実際に
は、有限長のアーク長を持つランプ１１８が使用されて
いる。この場合、有限長のアーク１３３の中心が焦点１
３０上になる様に置かれているとする。ここで、焦点１
３０から発して、リフレクタ１３１の反射点Ｐ１で反射
して、第１のマルチレンズアレイ１１３の小レンズ１１
３−１の中心、及び第２のマルチレンズアレイ１１４の
小レンズ１１４−１の中心を通る光線を１３４とする
と、反射点Ｐ１では、有限長のアーク１３３の両端から
の光線は光線１３４に対して見込み角±φで入射し、反
射の定理により同じく発散角±φで反射する。同様に、
焦点１３０から発して、リフレクタ１３１の反射点Ｐ２
で反射して、第１のマルチレンズアレイ１１３の小レン
ズ１１３−２の中心及び第２のマルチレンズアレイ１１
４の小レンズ１１４−２の中心を通る光線を光線１３５
とすると、反射点Ｐ２では、有限長のアーク１３３から
の光線は光線１３５に対して見込み角士θで入射し、同
じく発散角±θで反射する。光線１３４，１３５はそれ
ぞれ、小レンズ１１３−１及び１１３−２を透過する
際、光軸１２７にほぼ平行な光線となり、光線１３４は
小レンズ１１４−１に、光線１３５は小レンズ１１４−
２にアーク１３３の像を結ぶ。これら２つの光線１３
４，１３５が結ぶアーク像を比較すると、第２のマルチ
レンズアレイ１１４の周辺近くの小レンズ１１４−１で
は、アーク１３３とリフレクタ反射点Ｐ１との距離が遠
くなるので暗く、発散角が小さくなるので小さい。逆
に、第２のマルチレンズアレイ１１４の中央に近くなる
小レンズ１１４−２では、アーク１３３とリフレクタ反
射点Ｐ２との距離が近くなるので明るく、発散角が大き
くなるので大きい。

【００１２】ここで、図７に示した液晶パネル１１５を
照明する上で、前記アーク像は第２のマルチレンズアレ
イ１１４の小レンズ内に十分に収まり、さらに明るいこ
とが理想的条件となる。よって、リフレクタ１３１の端
面と第１のマルチレンズアレイ１１３の間隔ｄは極めて
小さくしなければならない。また、リフレクタ１３１の
開口面から発する光をできるだけ多く第１のマルチレン
ズアレイ１１３に取りこまなければならないので、図９
において、第１のマルチレンズアレイ１１３とリフレク
タ１３１の間の上下左右の隙間ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４
も小さくすることが望ましい。

【００１３】しかしながら、図７に示すように、ランプ
１１８の直接光をレンズ１１０−１・・・１１０−Ｇ・
・・によって光ファイバ１２２−１・・・１２２−Ｇ・
・・に導く場合、図８に示す隙間ｄが極めて小さいとア
ーク中心からの取り込み角ψが限りなく０゜に近づき、
難しくなる。このことに対応して、リフレクタ１３１か
らの反射光を図９に示す上下左右の隙間ｈ１，ｈ２，ｈ
３，ｈ４から取りこむ場合、前述の如く、リフレクタ周
辺の反射光は照度が中心付近に比べ小さいため、明るい
照明光を得られない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の書画カ
メラ装置付き液晶プロジェクタでは、液晶パネル用の光
源から得られる光線を光ファイバによって伝送して撮像
対象物の照明を行おうとした場合、液晶パネルの照明効
率を高くしようとすると、撮像対象物に対して明るい照
明光が得られず、撮像対象物の照明を明るくしようとす
ると液晶パネルの照明光率が低下するという問題があっ
た。

【００１５】この発明は上記問題点を除去し、液晶パネ
ルの照明効率を損なわず、明るい照明光で撮像対象物の
照明を行うことができる書画カメラ装置付き液晶プロジ
ェクタの提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像対象物を
載置する書画卓と、前記撮像対象物を撮像する書画カメ
ラ部と、光源からの光を、複数の小レンズ群で成る第
１，第２のマルチレンズアレイを介して液晶パネルに照
射し、前記書画カメラで撮像した映像を前記液晶パネル
に表示可能とし、前記液晶パネルから出射した映像光を
投写レンズにより投射する液晶プロジェクタ本体部と、
前記光源から第１のマルチレンズアレイを介して前記第
２のマルチレンズアレイの周囲に集束する光を光伝送路
に入射する光入射手段と、前記光伝送路から出射した光
を利用して前記書画卓を照明する照明装置とを具備した
ことを特徴とする。

【００１７】上記構成によれば、光入射手段が、光源か
ら第１のマルチレンズアレイを介して前記第２のマルチ
レンズアレイの周囲に集束する光を光伝送路に入射し、
照明装置が、前記光伝送路から出射した光を利用して前
記書画卓を照明するので、液晶パネルの照明効率を損な
わず、明るい照明光で撮像対象物の照明を行うことがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００１９】図１乃至図６は本発明の実施の形態に係る
書画カメラ装置付き液晶プロジェクタを示し、図１はプ
ロジェクタ本体部の光学系の構造を示す断面図、図２は
書画カメラ装置付き液晶プロジェクタの全体構成を示す
説明図、図３はマルチレンズアレイとを拡大して示す正
面図、図４は光源とマルチレンズアレイとを拡大して示
す断面図、図５はプリズムと光ファイバ束の入射側を拡
大して示す断面図、図６は光ファイバ束の出射側とフロ
スト処理板とを示す断面図である。

【００２０】まず、図２を用いて書画カメラ装置付き液
晶プロジェクタの全体構成を説明する。

【００２１】図２において、書画カメラ装置付き液晶プ
ロジェクタ１は、液晶プロジェクタ本体部１０と、書画
カメラ部４０と、これらを連結するアーム５０と、アー
ム５０に取り付けた照明器具６０から成っている。液晶
プロジェクタ本体部１０は、上面に撮像対象物の書類２
等を載せる書画卓１１を有し、光源１２から発せられる
光を、第１及び第２のマルチレンズアレイ１３，１４に
より配光して液晶パネル１５に照射し、この液晶パネル
１５に表示した映像を投射レンズ１６により投射するよ
うにしている。またアーム５０は、液晶プロジェクタ本
体部１０に一端側が取り付けられ、その他端に書画カメ
ラ部４０を取り付けている。この書画カメラ部４０は、
書画卓１１畳の書類等を撮像する撮像回路４１を有し、
撮像した映像を液晶プロジェクタ本体部１０の信号処理
回路１７に供給するようにしている。

【００２２】また、照明器具６０と液晶プロジェクタ本
体部１０の間には光伝送路２１が配置され、前記光源１
２から液晶パネル１５に向けて出射される光のうち、前
記第２のマルチレンズアレイ１４の周囲に収束する光線
を、光伝送路２１を介して照明器具６０に導くようにし
ている。前記光ファイバ２１は、光ファイバ束２２−１
・・・２２−Ｇ・・・にて構成されており、光線入射手
段（図１及び図３に示すプリズム５１，５２，５３，５
４）を有している。

【００２３】さらに詳しく説明すると液晶プロジェクタ
本体１０内の信号処理回路１７は、書画カメラ部４０の
撮像回路４１からの映像信号のほかに、外部からの入力
信号を処理し、光学エンジン２０内の液晶パネル１５に
映像を表示する。光学エンジン２０は、前述した光源１
２と、第１，第２のマルチレンズアレイ１３，１４と、
液晶パネル１５を含んで成り、液晶パネル１５を透過し
た光は投射レンズ１６により壁、スクリーン等に拡大投
射されようになっている。

【００２４】一方、照明器具６０は書画卓１１に置かれ
た書類２を照明するもので、光源１２から光が光伝送路
２１により導かれるようになっている。光伝送路２１は
複数本の光ファイバ束２２−１〜２２−Ｇで構成され、
書類２の書面を広範囲に照明できるよう、照明器具６０
の側ではＬ本の光ファイバ束６１−１〜６１−Ｌに分岐
する。光ファイバ束６１−１〜６１−Ｌの端面からは、
光源１２から伝送された光が出力され、フロスト板６２
を透過して書類２の書面を照明する。

【００２５】次に、光学エンジン２０内の構成につい
て、図１を用いて詳細に説明する。

【００２６】光源１２は、反射面がパラボラ曲線を描く
リフレクタ３１と、該リフレクタ３１の焦点３０付近に
配置されたランプによって構成されるが、図１では説明
を簡略化するため、焦点３０に点光源が置かれたものと
して説明する。焦点３０に置かれた点光源から発せられ
た光は、リフレクタ３１で反射され、光軸２７に平行な
光線３２となって出力される。

【００２７】第１及び第２のマルチレンズアレイ１３，
１４は複数の小レンズによって構成されており、平行光
線３２は、第１のマルチレンズアレイ１３の小レンズに
より集光し、第２のマルチレンズアレイ１４の小レンズ
の中心に焦点を結ぶ。第２のマルチレンズアレイ１４を
透過した後は、再度拡散して行き、コンデンサレンズ２
５とフィールドレンズ２６を介して液晶パネル１５に照
射される。フィールドレンズ２６は、コンデンサレンズ
２５から液晶パネル１５に入射する光線をできるだけ光
軸２７に平行になるよう機能する。これにより、液晶パ
ネル１５の入射光線の角度に対するコントラストむらの
軽減、投射レンズ１６のテレセントリック性を得てい
る。液晶パネル１５の表示映像は、投射レンズ１６によ
って拡大されスクリーン３に投射される。

【００２８】一方、第２のマルチレンズアレイ１４の周
囲には、第１のマルチレンズアレイ１３から第２のマル
チレンズアレイ１４の周囲に向けて収束する光線を、光
ファイバ束２２−１・・・２２−Ｇ・・・に入射させる
光線入射手段のプリズム５１，５２・・・（図３参照）
が設けられている。

【００２９】図３に示すように、第２のマルチレンズア
レイ１４の外周４辺にはプリズム５１，５２，５３，５
４が置かれ、第２のマルチレンズアレイ１４の小レンズ
の間隔に合わせて、光ファイバ束２２−１，２２−２・
・・２２−Ｇ・・・の入力端が配置されている。

【００３０】図４には、プリズム５１〜５４の動作を示
しており、ランプ１８のアーク３３から発せられる光の
うち、実際に液晶パネル１５の照明に使用される光は、
第２のマルチレンズアレイ１４の小レンズ１４−１，１
４−２・・・内を透過する光線のみである。今、小レン
ズ１３−２の中心点を例にとると、光軸に平行な光線か
ら±δ゜の角度の光線が対応する小レンズ１４−２を透
過する。これは各小レンズの全ての点で変わらない。従
って，リフレクタ３１の反射光のうち、±δ゜を超える
光線は第１のマルチレンズアレイ１３の各小レンズを透
過後、対応する第２のマルチレンズアレイ１４の小レン
ズに入射できなくなり、対応している隣の小レンズ（小
レンズ１３−２の場合、小レンズ１４−１又は小レンズ
１４−３）に入射するようになり、液晶パネル１５を照
明しない不要光となる。さらに光軸に対し、見込み角が
大きい光線や直接光は第２のマルチレンズアレイ１４の
最周辺の小レンズ１４−１、１４−ｎに入り切れなくな
り、第２のマルチレンズアレイ１４の外周に焦点を結
び、プリズム５１，５２，５３，５４（図３参照）に入
射するようになる。プリズム５１，５２，５３，５４は
入射した光線を光ファイバ束２２−１・・・２２−Ｇ・
・・の光軸に極力平行になるように屈折する。

【００３１】ここで、小レンズ１３−２からプリズム３
１へ焦点を中心として±α゜の見込み角を有する光線が
入射するとすれば、その角度はほぼ維持されたまま屈折
し、光ファイバ束２２−１の光軸に対し、±α゜の発散
角で入射する。図５に示すように、光ファイバ束２２−
１の内部はＮ本の光ファイバ２４−１，２４−２・・・
２４−Ｎで構成されている。また、それぞれの光ファイ
バ２４−１，２４−２・・・２４−Ｎの入射許容角度は
±α゜を満たしており、入射光は各光ファイバ２４−
１，２４−２・・・２４−Ｎに分割され、伝送される。

【００３２】次に、照明器具６０について詳細に説明す
る。

【００３３】図６に示すように、照明器具６０の内部に
おいて、Ｇ本の光ファイバ束２２−１〜２２−Ｇで成る
光伝送路２１は、前記書類２の書面を広範囲に照明でき
るよう、Ｌ個の光ファイバ束６１−１〜６１−Ｌに分配
される。さらに、光ファイバ束６１−１〜６１−Ｌの端
面には、凹レンズ６３−１〜６３−Ｌが配置されてお
り、端面から出力される光線をさらに拡散する。凹レン
ズ６３−１〜６３−Ｌから出力された光は、フロスト板
６２に一部反射するが、大部分は透過し、さらに拡散性
を増し、書類２の書面を照明する。

【００３４】このような発明の実施の形態によれば、従
来では無駄になっていた第２のマルチレンズアレイの周
囲に収束する光線を、光ファイバに入射させ照明部の照
明に用いるので、液晶パネルの照明効率を損なわず、明
るい照明光で撮像対象物の照明を行うことができ、書画
カメラ装置付き液晶プロジェクタの消費電力を低減する
ことができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、液晶パネルの照明効率
を損なわず、明るい照明光で撮像対象物の照明を行うこ
とができ、消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る書画カメラ装置付き液晶プロジェ
クタの光学系の構造を示す断面図。

【図２】本発明に係る書画カメラ装置付き液晶プロジェ
クタの全体構成を示す説明図。

【図３】図１の光源とマルチレンズアレイとを拡大して
示す正面図。

【図４】図１の光源とマルチレンズアレイとを拡大して
示す断面図。

【図５】図１のプリズムと光ファイバ束の入射側を拡大
して示す断面図。

【図６】図１の照明器具における光ファイバ束の出射側
を示す断面図。

【図７】従来の書画カメラ装置付き液晶プロジェクタの
液晶の光学系の構造を示す断面図。

【図８】図７の光源とマルチレンズアレイとを拡大して
示す断面図。

【図９】図７の光源とマルチレンズアレイとを拡大して
示す正面図。

【符号の説明】

１ 書画カメラ装置付き液晶プロジェクタ ２ 書類 １０ 液晶プロジェクタ本体部 １１ 書画卓 １２ 光源 １３，１４ 第１及び第２のマルチレンズアレイ １５ 液晶パネル １６ 投射レンズ ２２−１，２２−Ｇ 光ファイバ束 ４０ 書画カメラ部 ５０ アーム ５１，５２ プリズム ６０ 照明器具

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ ５Ｃ０５８ Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA54 2H046 AA02 AA39 AB08 AD05 2H088 EA13 EA25 HA21 HA23 HA24 HA25 HA28 HA30 MA06 2H091 FA17Z FA21Z FA24Z FA26Z FA29Z FA41Z LA16 MA07 5C022 AA13 AB15 AC78 CA07 5C058 AA06 AB04 BA14 BA23 BA35 EA02 EA12 EA26 EA42

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像対象物を載置する書画卓と、 前記撮像対象物を撮像する書画カメラ部と、 光源からの光を、複数の小レンズ群で成る第１，第２の
   マルチレンズアレイを介して液晶パネルに照射し、前記
   書画カメラで撮像した映像を前記液晶パネルに表示可能
   とし、前記液晶パネルから出射した映像光を投写レンズ
   により投射する液晶プロジェクタ本体部と、 前記光源から第１のマルチレンズアレイを介して前記第
   ２のマルチレンズアレイの周囲に集束する光を光伝送路
   に入射する光入射手段と、 前記光伝送路から出射した光を利用して前記書画卓を照
   明する照明装置とを具備したことを特徴とする書画カメ
   ラ装置付き液晶プロジェクタ。
2. 【請求項２】 前記光入射手段は、前記光伝送路の入射
   側に配置され、前記第２のマルチレンズアレイの周囲に
   集束する光を集光して前記光伝送路に入射するためのプ
   リズムにて成ることを特徴とする請求項１記載の書画カ
   メラ装置付き液晶プロジェクタ。
3. 【請求項３】 前記光伝送路は、複数の光ファイバ束に
   て構成したことを特徴とする書画カメラ装置付き液晶プ
   ロジェクタ。
4. 【請求項４】 前記照明装置は、前記光伝送路からの出
   射光を複数の光路に分散する光分散手段と、分散された
   光を拡散して前記撮像対象物を照明する拡散板とを含ん
   で成ることを特徴とする請求項１記載の書画カメラ装置
   付き液晶プロジェクタ。
5. 【請求項５】 前記書画卓は前記液晶プロジェクタ本体
   部の天面部に配置されて成ることを特徴とする請求項１
   記載の書画カメラ装置付き液晶プロジェクタ。
6. 【請求項６】 撮像対象物を撮像する書画カメラと、 光源からの光を、複数の小レンズ群で成る第１，第２の
   マルチレンズアレイを介して液晶パネルに照射し、前記
   書画カメラで撮像した映像を前記液晶パネルに表示可能
   とし、前記液晶パネルから出射した映像光を投写レンズ
   により投射する液晶プロジェクタ本体と、 前記液晶プロジェクタ本体の天面部に配置した書画載置
   部と、 前記液晶プロジェクタ本体に一端が取り付けられ、他端
   に前記書画載置部に置かれた書画を撮像可能に前記書画
   カメラを固定したアームと、 前記光源から第１のマルチレンズアレイを介して前記第
   ２のマルチレンズアレイの周囲に集束する光を集光して
   出射するプリズムと、 前記プリズムから出射した光が入射される光ファイバ
   と、 前記アームに取り付けられ、光ファイバから出射した光
   を拡散して書画載置部を照明する照明器具とを具備した
   ことを特徴とする書画カメラ装置付き液晶プロジェク
   タ。