JP2002296673A

JP2002296673A - 画像投影装置

Info

Publication number: JP2002296673A
Application number: JP2001097594A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Eguchi; 裕俊江口; Koichi Otaka; 剛一大高
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】画像投影装置と投影面が正対していない状態
や投影面が平面でない場合やレンズ等の収差により発生
する投影画像の歪を補正しても投影面における光量が減
少したり不均一になることがなく、歪を補正する装置が
簡単で、補正の作業も煩わしさがなく簡便な画像投影装
置を提供する。【解決手段】投影画像を投影面に投影する投影手段１
と、上記投影手段１が投影する投影面上の画像を形成す
る画素毎に投影位置を補正する画素毎の投影位置補正手
段２とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像投影装置に関
し、詳しくは、離れた位置の投影面に画像を光学的に投
影する画像投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な映画の映写機やスライド上映
機、トランスペアレントシートを投影面のスクリーン上
に投影するオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）、パ
ソコンやカメラやＴＶ等の画像データを投影面のスクリ
ーン上に投影するプロジェクタなどの画像投影装置は、
小さなフィルムや液晶画面などを、距離をおいて設置し
た投影面のスクリーン上に拡大投影して、多人数で画像
を見るものである。更に、いろいろな光変調装置は、例
えば、基板に立設された上端開放の筒状支持柱に４つの
素子がクローバ状の片持梁に形成され、各素子は基板と
素子との間に印加される電圧に応じて変形して、入力光
を変調することは公知である（特開平５−１８８３０８
号等の公報を参照）。これらの光変調装置を使用して、
投影面のスクリーン上に投影画像を投影する画像投影装
置も同一出願人の発明者から提案されている。しかしな
がら、設置場所などの制限から、画像投影装置は、投影
面のスクリーン面に正対していない状態や投影面が平面
でない場合やレンズ等の収差により、投影面のスクリー
ン上の投影画像が歪む場合がある。

【０００３】図１１と図１２において、投影面（Ｓ）の
スクリーンの下方から画像投影装置１０００を上方に傾
けて投影した場合（図１１を参照）、投影画像（Ａ）は
台形に歪んでしまう（図１２を参照）。例えば、図示し
たような場合、投影面（Ｓ）のスクリーン上の投影画像
（Ａ）の上辺が長くなっているので、投影する投影画像
（Ａ）の上辺を短くして投影すると、投影面（Ｓ）のス
クリーン上では下方と同じ長さになり、歪のない画像が
得られる。すなわち、図１３に図示したようになるが、
図１４に図示したように投影画像（Ａ）を補正した場
合、プロジェクタなどから投影する投影画像（Ａ）は、
図１４に図示のようになり、投影画像（Ａ）を投影する
液晶プロジェクタなどで、未使用表示領域（Ｂ）が生じ
てしまう。すなわち、投影する全体の領域面積が減少す
ることになり、補正前に比較して、投影面（Ｓ）のスク
リーン上の光量が減少し、画面が暗くなってしまう問題
が発生する。このような投影面（Ｓ）のスクリーン上の
投影画像（Ａ）の歪を補正する方法や手段は、従来から
さまざまに提案されてきた。然し、画像投影装置から投
影面（Ｓ）のスクリーンまで、あらかじめ光路を規定し
ておく必要があり（特開平８−２８９２３７号の公報を
参照）、複数の偏心したレンズ群を構成するなど、装置
が煩雑になっていた（特開平９−５６６８号の公報を参
照）。又、対象となる画像形成面の黒板の周囲に基準パ
ターンを形成する必要があるため、大きさの自由度に制
限があった（特開平１０−１３６２２号の公報を参
照）。基準となる画像を投影面のスクリーン上にあらか
じめ用意せず、投影面のスクリーンに投影して、その基
準画像の歪を基に補正することも公知であるが、利用者
がキー入力でその歪の値を装置に与える必要があり簡便
ではないし、入力時のミスも懸念される（特開平１０−
１３３２７６号の公報を参照）。又、レンズの歪も補正
する手段を提供しているが、スクリーンと投影機を正対
させる必要がある（特開２０００−４３９１の公報を参
照）。

【０００４】歪補正のために、正規の長さよりも長くな
った辺を短く補正した画像を形成する補正手段をとる
と、その分だけ明るさが不足してしまうので、さらにそ
の補正として画像データの明るさ情報を補正することも
公知である（特開２０００−１０１８５の公報を参
照）。投影画像の歪を補正する手段については記載され
ていないが、基本パターン画像を投影して、投影面のス
クリーンの３次元的位置情報を取得する手段は公知であ
る（特許第２５３８４３５号の公報を参照）。上記の複
数の手段を包含したものもがあるが（特開平１０−２０
０８３６号の公報を参照）、液晶パネルを使う限りにお
いては、液晶パネル上の画像データを補正することしか
できず、個々の画素を補正し、明るさまで補正すること
はできない。更に、基本パターン画像を投影面のスクリ
ーンに形成して画像投影装置と投影面のスクリーンの相
対位置情報を得る場合でも、それらの経時的変化を捉え
る手段を提供しているものはない。又、基本パターン画
像は、投影面のスクリーンに画像を投影する目的からは
本来不要な画像なので、知覚されると煩わしいものであ
った。従って、従来の画像投影装置、画像投影装置と投
影面のスクリーンが正対していない状態や投影面のスク
リーンが平面でない場合やレンズ等の収差により発生す
る投影画像の歪を補正すると投影面における光量が減少
したり不均一となったり、歪を補正する装置が複雑で、
補正の作業も簡便ではなくミスも懸念され煩雑であると
言う不具合が生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像投影装置
は、画像投影装置と投影面のスクリーンが正対していな
い状態や投影面のスクリーンが平面でない場合やレンズ
等の収差により発生する投影画像の歪を補正すると投影
面における光量が減少したり不均一となったり、歪を補
正する装置が複雑で、補正の作業も簡便ではなくミスも
懸念され煩雑であると言う問題が発生していた。そこで
本発明の課題は、このような問題点を解決するものであ
る。即ち、画像投影装置と投影面が正対していない状態
や投影面が平面でない場合やレンズ等の収差により発生
する投影画像の歪を補正しても投影面における光量が減
少したり不均一になることがなく、歪を補正する装置が
簡単で、補正の作業も煩わしさがなく簡便な画像投影装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の本発明は、離れた位置の投影面に画像を
光学的に投影する画像投影装置において、投影画像を投
影面に投影する投影手段と、上記投影手段が投影する投
影面上の画像を形成する画素毎に投影位置を補正する画
素毎の投影位置補正手段とからなる画像投影装置である
ことを最も主要な特徴とする。請求項２の本発明は、請
求項１に記載の画像投影装置において、投影手段は、投
影面と上記投影手段間の相対的空間姿勢位置を測定する
姿勢位置検出手段とからなる画像投影装置であることを
主要な特徴とする。請求項３の本発明は、請求項１に記
載の画像投影装置において、投影手段は、投影面に投影
される画像歪を検出する画像歪検出手段とからなる画像
投影装置であることを主要な特徴とする。請求項４の本
発明は、請求項３に記載の画像投影装置において、投影
手段は、投影面に基本パターン画像を発生する基準画像
発生手段とからなる画像投影装置であることを主要な特
徴とする。請求項５の本発明は、請求項４に記載の画像
投影装置において、基準画像発生手段は、可視領域外の
波長の光で基本パターン画像を発生する画像投影装置で
あることを主要な特徴とする。

【０００７】請求項６の本発明は、請求項４又は５に記
載の画像投影装置において、基準画像発生手段は、断続
的に基本パターン画像を発生する画像投影装置であるこ
とを主要な特徴とする。請求項７の本発明は、請求項
１、２、３、４、５又は６に記載の画像投影装置におい
て、投影手段は、投影面に投影される画像歪を補正する
投影画像歪補正手段とからなる画像投影装置であること
を主要な特徴とする。請求項８の本発明は、請求項１、
２、３、４、５、６又は７に記載の画像投影装置におい
て、画素毎の投影位置補正手段は、入射光を画素毎に変
調する光変調器とからなる画像投影装置であることを主
要な特徴とする。請求項９の本発明は、請求項８に記載
の画像投影装置において、光変調器は、入射光を正反射
する反射手段と、上記反射手段を側面に組み合わせ構成
する薄膜で形成され両端が固定されて静電力で変形する
薄膜両端固定梁と、上記薄膜両端固定梁の他方側面に対
向して駆動電圧を印加する基板電極と、上記基板電極と
上記薄膜両端固定梁とが対応して形成される空隙と、上
記空隙の底部に上記基板電極を形成して上記薄膜両端固
定梁の両端を保持して固定する基板とからなる画像投影
装置であることを主要な特徴とする。請求項１０の本発
明は、請求項８又は９に記載の画像投影装置において、
光変調器は、複数個を投影面に投影される画素毎に対応
した２次元アレー形状に配列した画像投影装置であるこ
とを主要な特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１において、映写機やプ
ロジェクタ等の、離れた位置の投影面（Ｓ）のスクリー
ンに画像を光学的に投影する画像投影装置０は、投影画
像（Ａ）を投影面（Ｓ）のスクリーンに投影する投影手
段１の投影機と、上記投影手段１の投影機は投影される
投影面（Ｓ）のスクリーン上の投影画像（Ａ）を形成す
る画素毎に投影位置を補正する画素毎の投影位置補正手
段２の光変調器２ａとからなり、画像投影装置と投影面
が正対していない状態や投影面（Ｓ）のスクリーンが平
面でない場合やレンズ等の収差により発生する投影画像
（Ａ）の歪を補正しても投影面（Ｓ）における光量が減
少したり不均一になることがなく、歪を補正する装置が
簡単で、補正の作業も視認性が良好で煩わしさがなくな
った。上記画像投影装置０は、上記投影手段１の投影機
を、投影面（Ｓ）のスクリーンから離れた場所に設置
し、上記投影手段１の投影機から画像データに応じた光
を投影面（Ｓ）のスクリーンに照射し、投影面（Ｓ）の
スクリーン上に投影画像（Ａ）を映し出すものである。
上記画像投影装置０は、投影面（Ｓ）のスクリーンと上
記投影手段１の投影機との空間的位置関係や姿勢、例え
ば、上記投影手段１の投影機の光の中心軸と投影面
（Ｓ）のスクリーンの法線方向とがなす角度と、投影面
（Ｓ）のスクリーンと上記投影手段１の投影機との距離
などが判っていれば、投影画像歪補正手段１ｄの簡便な
座標変換処理によって、上記投影手段１の投影機の画像
データ制御手段１ｅに補正データを与えて上記投影手段
１の投影機の出力特性を上記画素毎の投影位置補正手段
２の上記光変調器２ａが投影面（Ｓ）のスクリーンに形
成される投影画像（Ａ）を画素毎に補正し、投影画像
（Ａ）の歪を解消するようになっている。

【０００９】上記投影手段１の投影機の光の中心軸と投
影面（Ｓ）のスクリーンの法線方向とがなす角度や投影
面（Ｓ）のスクリーンと上記投影手段１の投影機との距
離などは、投影面（Ｓ）のスクリーンや上記投影手段１
の投影機を設置する際に、計測しておくことは可能であ
る。それらの計測しておいた数値を、上記投影画像歪補
正手段１ｄに入力することで、投影画像（Ａ）の歪補正
データを自動的に求めることができ、投影画像（Ａ）の
歪補正データを上記投影手段１の投影機の上記画像デー
タ制御手段１ｅに入力することで、適切な投影画像
（Ａ）を上記投影手段１の投影機から上記画素毎の投影
位置補正手段２の上記光変調器２ａにより、投影面
（Ｓ）のスクリーンに投影することが可能となる。ある
いは、姿勢位置検出手段１ａを用いてもよい。上記姿勢
位置検出手段１ａは、投影面（Ｓ）のスクリーンと上記
投影手段１の投影機との距離を測定するものとして、超
音波測距計や、光による測距計などを用いて、簡単な装
置で容易に測定できる。投影面（Ｓ）のスクリーンと上
記投影手段１の投影機とのなす角度は、投影面（Ｓ）の
スクリーンが鉛直であった場合、上記投影手段１の投影
機の鉛直方向からの傾き角度、すなわち重力傾斜計など
を用いることで、簡単な装置で容易に測定できる。上記
姿勢位置検出手段１ａを備えた上記投影手段１の投影機
を用いることで、これらの計測が自動的に行われ、歪の
補正に必要なデータを得ることが可能となる。さらに、
それらの歪の補正に必要なデータを上記投影画像歪補正
手段１ｄに入力する際に、人手による測定ミスや、数値
の入力ミスを防ぐことができ、簡単な装置で簡便で安定
した投影画像（Ａ）を得ることが出来る上記画像投影装
置０を提供することが出来るようになった。

【００１０】図２と図３において、上記画像データ制御
手段１ｅが上記投影手段１の投影機が生成する投影画像
（Ａ）の画素一つ一つの位置を上記画素毎の投影位置補
正手段２の上記光変調器２ａにより調整することで、投
影面（Ｓ）のスクリーン上に歪のない投影画像（Ａ）を
提供する。上記画素毎の投影位置補正手段２の上記光変
調器２ａは、静電アクチュエータの基板２ａ₅に立設さ
れた上端開放の筒状支持柱に４つの素子がクローバ状の
片持梁２ａ₂と上記基板２ａ₅側の基板電極２ａ₃との間
の空隙２ａ₄を介して印加される電圧に応じて変形して
入力光を変調する上記片持梁２ａ₆に形成された反射手
段２ａ₁の微小なミラーを形成し（図２を参照）、上記
反射手段２ａ₁の微小なミラーは図示のように平面に多
数個が敷き詰められて、２次元アレー形状２ａ₀の反射
面を構成するようになっている（図３を参照）。図４に
おいて、投影すべき画像データに基づいて光源１ｆから
出た光は図示しないレンズにより集光され、上記画素毎
の投影位置補正手段２の上記光変調器２ａの上記反射手
段２ａ₁の微小なミラーで反射され、適切な図示しない
レンズ等を通って、投影面（Ｓ）のスクリーン上に投影
画像（Ａ）を形成する。上記画素毎の投影位置補正手段
２の上記光変調器２ａの複数の上記反射手段２ａ₁の微
小なミラーは、それぞれに電磁アクチュエータや小型化
や低駆動電圧化で有利な静電アクチュエータなどを備え
ているため、その法線方向を変化させることが出来る。
従って、上記画素毎の投影位置補正手段２の上記光変調
器２ａの複数の各々の上記反射手段２ａ₁の微小なミラ
ーの角度を上記画像データ制御手段１ｅで適宜制御する
ことで、投影面（Ｓ）のスクリーン上の投影画像（Ａ）
の画素一つ一つの反射方向を調整することが出来るよう
になっている。即ち、投影面（Ｓ）のスクリーン上の投
影画像（Ａ）の画素一つ一つの投影面（Ｓ）のスクリー
ン上の位置を制御することが可能となり、歪を補正した
投影画像（Ａ）を投影することが出来る。上記画素毎の
投影位置補正手段２の上記光変調器２ａの複数の各々の
上記反射手段２ａ₁の微小なミラーの法線方向を制御す
ることで投影画像（Ａ）を構成する画素の位置を変化さ
せているので、全体の光量は変化しない。即ち、歪補正
を行っても、投影画像（Ａ）の明るさは変化せず、所望
の画像を投影することができ、良好な視認性が得られる
ことになる。

【００１１】図５乃至図１０において、画像投影装置１
００は、上記画像投影装置０と同様に、上記投影手段１
の投影機を、投影面（Ｓ）のスクリーンから離れた場所
に設置し、上記投影手段１の投影機から画像データに応
じた光を投影面（Ｓ）のスクリーン上に照射し、投影面
（Ｓ）のスクリーン上に投影画像（Ａ）を映し出すもの
である。上記画像投影装置１００は、投影面（Ｓ）のス
クリーン上に投影された投影画像（Ａ）の歪を補正する
上記投影画像歪補正手段１ｄへの歪補正に必要なデータ
は、画像歪検出手段１ｂで生成するようになっている。
即ち、上記投影手段１の投影機に設置された基準画像発
生手段１ｃの基準画像投影機から投影面（Ｓ）のスクリ
ーン上へ基本パターン投影画像（Ａｏ）を投影する。し
かして、投影面（Ｓ）のスクリーン上に形成された基本
パターン画像（Ａｏ）を上記画像歪検出手段１ｂで検出
し、投影画像（Ａ）の歪補正に必要なデータを自動的に
検出して生成する。基本パターン投影画像（Ａｏ）（図
６を参照）は、上記画像歪検出手段１ｂでの演算処理を
簡便にするために、格子状、あるいは、矩形、あるい
は、水平線と垂直線の組み合わせであることが望ましい
が、特にこれらに限定するものではない。上記基準画像
発生手段１ｃの基準画像投影機は、投影面（Ｓ）のスク
リーンの左下方に設置されており、投影面（Ｓ）のスク
リーン上の基本パターン投影画像（Ａｏ）は、右上方に
向かって歪んでいる（図７を参照）。歪んだ基本パター
ン投影画像（Ａｏ）を上記画像歪検出手段１ｂで読み取
り、格子の間隔や角度等を算出し、それらのデータと既
知の演算処理を施すことによって、上記基準画像発生手
段１ｃの基準画像投影機の投影面（Ｓ）のスクリーンに
対する相対的空間位置を求めることができる。上記基準
画像発生手段１ｃの基準画像投影機は、上記投影手段１
の投影機と一体であっても良いし、別々に形成されてい
ても良いが、投影面（Ｓ）のスクリーンと上記投影手段
１の投影機との相対的空間位置が、投影面（Ｓ）のスク
リーンと上記基準画像発生手段１ｃの基準画像投影機の
それとが異ならないようにするか、あるいは異なった場
合には、その補正量がわかれば良い。上記投影手段１の
投影機が基本パターン投影画像（Ａｏ）を投影できれ
ば、上記投影手段１の投影機が上記基準画像発生手段１
ｃの基準画像投影機を兼ねていても良いことは言うまで
もない。上記画像歪検出手段１ｂは、通常のＣＣＤカメ
ラを用いて容易に実現することが出来る。また、基本パ
ターン投影画像（Ａｏ）が水平、又は、垂直な直線のみ
で構成した場合は、ラインセンサを用いることも出来
る。従って、上記投影手段１の投影機と投影面（Ｓ）の
スクリーンとの相対的空間位置情報が得られることにな
り、そのデータを上記投影画像歪補正手段１ｄに入力す
ることで、上記画像データ制御手段１ｅに補正データを
与えて上記投影手段１の投影機の出力特性を補正し、投
影画像（Ａ）の歪を解消することが出来る。

【００１２】ここで用いている上記投影手段１の投影機
は、上記画像投影装置０と同様に、投影画像（Ａ）を構
成する画素一つ一つについて位置の補正が可能なので、
所望の投影画像（Ａ）の明るさと同じ分布を再現するこ
とができる。上記画像投影装置１００において、基本パ
ターン投影画像（Ａｏ）を投影する時期は、上記投影手
段１の投影機が投影画像（Ａ）を投影する前に行うのが
一般的であるが、投影画像（Ａ）の投影前に設定した歪
補正値に修正が必要になる場合がある。投影画像（Ａ）
を投影しているうちに、上記投影手段１の投影機が動い
てしまったり、投影面（Ｓ）のスクリーンが動いてしま
うことがありうる。従って、適宜必要なタイミングで、
基本パターン投影画像（Ａｏ）を投影し、上記画像歪検
出手段１ｂで投影画像（Ａ）の歪情報データを生成し、
上記画像データ制御手段１ｅで上記投影手段１の投影機
を制御して、投影画像（Ａ）を生成しても良い。このよ
うにすることで、投影画像（Ａ）を投影する必要がある
期間にわたって終始、良好な投影画像（Ａ）を連続的に
自動的に投影することができる。一方、基本パターン投
影画像（Ａｏ）は、本来は不要な画像であり、上記投影
手段１の投影機の設置時や、適時、投影面（Ｓ）のスク
リーンに投影されると、本来の画像の視認の妨げとな
り、煩わしい場合がある。そこで、上記基準画像発生手
段１ｃの基準画像投影機は、赤外線領域あるいは紫外線
領域である可視領域外の波長の光を使って基本パターン
投影画像（Ａｏ）を形成し、その波長を受光できる上記
画像歪検出手段１ｂを用いることで、投影画像（Ａ）を
見ている人達に気づかれることなく負担が無く、投影画
像（Ａ）を歪を検出し、上記投影画像歪補正手段１ｄを
経由して、上記画像データ制御手段１ｅによって上記投
影手段１の投影機を適切に制御することが出来る。

【００１３】上記投影手段１の投影機が投影する投影画
像（Ａ）を形成する画素毎に投影位置を補正する画素毎
の投影位置補正手段２０の光変調器２０ａは、入射光を
正反射する上記反射手段２ａ₁と、上記反射手段２ａ₁を
側面に組み合わせ構成する薄膜で形成され両端が固定さ
れて静電力で変形する薄膜両端固定梁２ａ₆と、上記薄
膜両端固定梁２ａ₆の他方側面に対向して駆動電圧を印
加する上記基板電極２ａ₃と、上記基板電極２ａ₃と上記
薄膜両端固定梁２ａ₆とが対応して形成される上記空隙
２ａ₄と、上記空隙２ａ₄の底部に上記基板電極２ａ₃を
形成して上記薄膜両端固定梁２ａ₆の両端を保持して固
定する上記基板２ａ₅とからなり、上記画像投影装置１
００と投影面（Ｓ）のスクリーンが正対していない状態
や投影面（Ｓ）のスクリーンが平面でない場合やレンズ
等の収差により発生する投影画像（Ａ）の歪を補正して
も投影面（Ｓ）のスクリーン上における光量が減少した
りや不均一になることがなく、歪を補正する装置が簡単
で、補正の作業も煩わしさがなく簡便で、光変調を行う
構造も簡単で応答も速く駆動電圧が安定して低く作動が
安定で信頼性も高くなっている。上記薄膜両端固定梁２
ａ₆に作用する静電力は、上記空隙２ａ₄を介して上記薄
膜両端固定梁２ａ₆に対向して形成された上記基板電極
２ａ₃を用い、上記薄膜両端固定梁２ａ₆に形成した電極
として兼用する金属薄膜からなる上記反射手段２ａ₁間
に駆動電圧を印加することにより、上記薄膜両端固定梁
２ａ₆を撓ませて発生させる。図示しないが、上記薄膜
両端固定梁２ａ₆には、駆動電圧が印加できるような電
極部が形成されている。上記薄膜両端固定梁２ａ₆に静
電力が作用していない時に、上記薄膜両端固定梁２ａ₆
は、両端の固定部により上記基板２ａ₅に保持固定され
ている。その時の、入射光束（Ｒ）は上記薄膜両端固定
梁２ａ₆の側面に組み合わせ構成された上記反射手段２
ａ₁の表面で正反射し、矢印で示されるように光束
（Ｒ）は進行する(図８を参照)。この状態での入射光束
（Ｒ）が反射した方向から眺めると、上記薄膜両端固定
梁２の側面に組み合わせ構成された上記反射手段２ａ₁
の表面で正反射により明るい状態となる。上記薄膜両端
固定梁２ａ₆と上記基板電極２ａ₃間に駆動電圧を印加
し、上記薄膜両端固定梁２ａ₆に静電力を作用させる
と、上記薄膜両端固定梁２ａ₆は上記基板電極２ａ₃側に
引きつけられるように撓み、上記薄膜両端固定梁２ａ₆
の側面に組み合わせ構成された上記反射手段２ａ₁の表
面が撓むために、入射光束（Ｒ）は上記薄膜両端固定梁
２ａ₆の撓みの影響を受け、反射光の方向が調整される
（図９を参照）。

【００１４】上記画素毎の投影位置補正手段２０の上記
光変調器２０ａは、上記薄膜両端固定梁２ａ₆の両端の
固定部により、入射光を光変調する上記薄膜両端固定梁
２ａ₆の両端を上記基板２ａ₅が保持固定する、両端固定
梁の上記薄膜両端固定梁２ａ₆になっている。上記画素
毎の投影位置補正手段２０の上記光変調器２０ａの上記
薄膜両端固定梁２ａ₆は、片持ち梁に比べて、１．安定
性と、２．応答速度の２点で優れている。まず、安定性
は、片持ち梁は静電力が解放されて、片持ち梁の撓みが
回復するときに振動する。これは、片持ち梁の一端のみ
が固定されていることによる、片持ち梁の自由振動が発
生するためである。又、片持ち梁を薄膜で形成する場合
には、残留応力が発生する。片持ち梁の場合、残留応力
により片持ち梁が変形する。しかも、残留応力は時間を
経て緩和されるために、片持ち梁の変形状態が経時変化
する。以上の理由で片持ち梁は安定性が悪い。これに対
して、両端固定梁の上記薄膜両端固定梁２ａ₆の場合に
は、上記薄膜両端固定梁２ａ₆の両端の固定部を、上記
基板２ａ₅に保持固定されて、拘束されているので、そ
の固有振動数が片持ち梁に比べてはるかに大きいので応
答性が良く安定している又、残留応力があっても、上記
薄膜両端固定梁２ａ₆の位置は、両端の固定部の拘束点
で決められているので、上記薄膜両端固定梁２ａ₆が変
形する事も無く、また経時変化が少ない。次に、応答速
度について、片持ち梁の場合は自由振動に起因して、信
号応答性が悪くなる。両端固定梁の上記薄膜両端固定梁
２ａ₆の場合には、その固有振動数が。片持ち梁に比べ
てはるかに大きいので応答性が良く応答速度も速くな
る。上記薄膜両端固定梁２ａ₆の下に形成されている上
記空隙２ａ₄（２ａ₃の形状）が上記薄膜両端固定梁２ａ
₆に対して非平行に形成されている。上記空隙２ａ₄の上
記薄膜両端固定梁２ａ₆に対して非平行な形状は、上記
薄膜両端固定梁２ａ₆の変形に有する電圧を小さくする
ために有効である。上記薄膜両端固定梁２ａ₆に作用す
る静電力は、上記薄膜両端固定梁２ａ₆と上記基板電極
２ａ₃の間の距離の２乗に反比例する。即ち、上記薄膜
両端固定梁２ａ₆と上記基板電極２ａ₃間の距離が短いほ
ど作用する静電力が大きい。そのため、駆動電圧を印加
すると、上記薄膜両端固定梁２ａ₆は上記空隙２ａ₄の狭
い部分より変形を始める。

【００１５】又、上記薄膜両端固定梁２ａ₆の変形によ
り順次、上記空隙２ａ₄が狭くなり、平行な場合よりも
低い電圧で、上記薄膜両端固定梁２ａ₆の変形が進行し
て調整される（図９を参照）。このような変形状態を調
整することにより、変形した上記薄膜両端固定梁２ａ ₆
の形状は、駆動電圧や上記空隙２ａ₄の形状により常に
一定形状に調整され、入射光束（Ｒ）の反射方向も一定
に調整される。複数個の上記画素毎の投影位置補正手段
２０の上記光変調器２０ａは、上記基板２ａ₅に形成さ
れた上記薄膜両端固定梁２ａ₆は上記投影手段１の投影
機が生成する投影画像（Ａ）の画素一つ一つの位置に対
応して、２次元アレー形状２０ａ ₀（図１０を参照）に
配置されて、歪を補正する正確な調整が行なわれるよう
になっている。従って、上記画像投影装置１００と投影
面（Ｓ）のスクリーンが正対していない状態や投影面
（Ｓ）のスクリーンが平面でない場合やレンズ等の収差
により発生する投影画像（Ａ）の歪を補正しても投影面
（Ｓ）のスクリーンにおける光量が減少したりや不均一
になることがなく、歪を補正する装置が簡単で、補正の
作業も煩わしさがなく簡便で、光変調を行う構造が簡単
で応答も速く駆動電圧が安定して低く作動が安定で信頼
性も高く、投影面（Ｓ）のスクリーン上に歪のない投影
画像（Ａ）を投影する画像投影装置１００を提供するこ
とが出来るようになった。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、請求項１の発明によれば、投影画像を投影
面に投影する投影手段は投影される投影面上の画像を形
成する画素毎に画素毎の投影位置補正手段で投影位置を
補正するようにしたので、画像投影装置と投影面が正対
していない状態や投影面が平面でない場合やレンズ等の
収差により発生する投影画像の歪を補正しても投影面に
おける光量が減少したり不均一になることがなく、歪を
補正する装置が簡単で、補正の作業も煩わしさがなく簡
便な画像投影装置を提供することが出来るようになっ
た。請求項２の発明によれば、投影画像を投影面に投影
する投影手段は投影される投影面上の画像を形成する画
素毎に画素毎の投影位置補正手段で投影位置を補正する
と共に投影手段は投影面と投影手段間の相対的空間姿勢
位置を姿勢位置検出手段で測定するようにしたので、歪
の補正に必要なデータを自動的に得ることが可能とな
り、画像投影装置と投影面が正対していない状態や投影
面が平面でない場合やレンズ等の収差により発生する投
影画像の歪を補正しても投影面における光量が減少した
り不均一になることがなく、歪を補正する装置が簡単
で、補正の作業も煩わしさがなく簡便な画像投影装置を
提供することが出来るようになった。請求項３の発明に
よれば、投影画像を投影面に投影する投影手段は投影さ
れる投影面上の画像を形成する画素毎に画素毎の投影位
置補正手段で投影位置を補正すると共に投影手段は投影
面に投影される画像歪を画像歪検出手段で検出するよう
にしたので、投影画像の歪補正に必要なデータを自動的
に検出して生成して、生成画像投影装置と投影面が正対
していない状態や投影面が平面でない場合やレンズ等の
収差により発生する投影画像の歪を補正しても投影面に
おける光量が減少したり不均一になることがなく、歪を
補正する装置が簡単で、補正の作業も煩わしさがなく簡
便な画像投影装置を提供することが出来るようになっ
た。請求項４の発明によれば、投影画像を投影面に投影
する投影手段は投影される投影面上の画像を形成する画
素毎に画素毎の投影位置補正手段で投影位置を補正する
と共に投影手段は投影面に基準画像発生手段で基本パタ
ーン画像を発生させて投影面に投影される画像歪を画像
歪検出手段で検出するようにしたので、投影画像の歪補
正に必要なデータを自動的に検出して生成して、生成画
像投影装置と投影面が正対していない状態や投影面が平
面でない場合やレンズ等の収差により発生する投影画像
の歪を補正しても投影面における光量が減少したり不均
一になることがなく、歪を補正する装置が簡単で、補正
の作業も煩わしさがなく簡便な画像投影装置を提供する
ことが出来るようになった。請求項５の発明によれば、
投影画像を投影面に投影する投影手段は投影される投影
面上の画像を形成する画素毎に画素毎の投影位置補正手
段で投影位置を補正すると共に投影手段は投影面に基準
画像発生手段で可視領域外の波長の光で基本パターン画
像を発生させて投影面に投影される画像歪を画像歪検出
手段で検出するようにしたので、投影画像を見ている人
達に気づかれることなく負担が無く、投影画像の歪補正
に必要なデータを自動的に検出して生成して、生成画像
投影装置と投影面が正対していない状態や投影面が平面
でない場合やレンズ等の収差により発生する投影画像の
歪を補正しても投影面における光量が減少したり不均一
になることがなく、歪を補正する装置が簡単で、補正の
作業も煩わしさがなく簡便な画像投影装置を提供するこ
とが出来るようになった。請求項６の発明によれば、投
影画像を投影面に投影する投影手段は投影される投影面
上の画像を形成する画素毎に画素毎の投影位置補正手段
で投影位置を補正すると共に投影手段は投影面に基準画
像発生手段で断続的に基本パターン画像を発生させて投
影面に投影される画像歪を画像歪検出手段で検出するよ
うにしたので、投影画像の歪補正に必要なデータを連続
的に自動的に検出して生成して、生成画像投影装置と投
影面が正対していない状態や投影面が平面でない場合や
レンズ等の収差により発生する投影画像の歪を補正して
も投影面における光量が減少したり不均一になることが
なく、歪を補正する装置が簡単で、補正の作業も煩わし
さがなく簡便な画像投影装置を提供することが出来るよ
うになった。請求項７の発明によれば、投影画像を投影
面に投影する投影手段は投影される投影面上の画像を形
成する画素毎に画素毎の投影位置補正手段で投影位置を
補正すると共に投影手段は投影面に投影される画像歪を
投影画像歪補正手段で補正するようにしたので、投影画
像の歪補正データを自動的に求めることができ、画像投
影装置と投影面が正対していない状態や投影面が平面で
ない場合やレンズ等の収差により発生する投影画像の歪
を補正しても投影面における光量が減少したり不均一に
なることがなく、歪を補正する装置が簡単で、補正の作
業も自動的に行なわれて煩わしさがなく簡便な画像投影
装置を提供することが出来るようになった。請求項８の
発明によれば、投影画像を投影面に投影する投影手段は
投影される投影面上の画像を形成する画素毎に画素毎の
投影位置補正手段で投影位置を補正すると共に画素毎の
投影位置補正手段は入射光を光変調器で画素毎に変調す
るようにしたので、画素毎の投影位置補正手段が小型化
や低駆動電圧化が可能となり、画像投影装置と投影面が
正対していない状態や投影面が平面でない場合やレンズ
等の収差により発生する投影画像の歪を補正しても投影
面における光量が減少したり不均一になることがなく、
歪を補正する装置が簡単で、補正の作業も煩わしさがな
く簡便な画像投影装置を提供することが出来るようにな
った。請求項９の発明によれば、投影画像を投影面に投
影する投影手段は投影される投影面上の画像を形成する
画素毎に画素毎の投影位置補正手段で投影位置を補正す
ると共に画素毎の投影位置補正手段は入射光を画素毎に
変調する、入射光を正反射する反射手段を側面に組み合
わせ構成する薄膜で形成され両端が固定されて静電力で
変形する薄膜両端固定梁の他方側面に対向して駆動電圧
を印加する基板電極と薄膜両端固定梁とが対応して形成
される空隙の底部に基板電極を形成して薄膜両端固定梁
の両端を保持して固定する基板とからなる光変調器で画
素毎に変調するようにしたので、画素毎の投影位置補正
手段が安定性と応答速度で優れ小型化や低駆動電圧化が
可能となり、画像投影装置と投影面が正対していない状
態や投影面が平面でない場合やレンズ等の収差により発
生する投影画像の歪を補正しても投影面における光量が
減少したり不均一になることがなく、歪を補正する装置
が簡単で、補正の作業も煩わしさがなく簡便な画像投影
装置を提供することが出来るようになった。請求項１０
の発明によれば、投影画像を投影面に投影する投影手段
は投影される投影面上の画像を形成する画素毎に画素毎
の投影位置補正手段で投影位置を補正すると共に画素毎
の投影位置補正手段は入射光を、投影面に投影される画
素毎に対応した２次元アレー形状に配列した複数個の光
変調器で画素毎に変調するようにしたので、画素毎の投
影位置補正手段が２次元アレー形状で小型化や低駆動電
圧化が可能となり歪を補正する正確な調整が行なわれ、
画像投影装置と投影面が正対していない状態や投影面が
平面でない場合やレンズ等の収差により発生する投影画
像の歪を補正しても投影面における光量が減少したり不
均一になることがなく、歪を補正する装置が簡単で、補
正の作業も煩わしさがなく簡便な画像投影装置を提供す
ることが出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例を示す画像投影装置を説
明する説明図である。

【図２】本発明の実施の形態例を示す画像投影装置の主
要部を説明する斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態例を示す画像投影装置の他
の主要部を説明する説明図である。

【図４】本発明の実施の形態例を示す画像投影装置の他
の主要部を説明する説明図である。

【図５】本発明の他の実施の形態例を示す画像投影装置
の主要部を説明する説明図である。

【図６】本発明の他の実施の形態例を示す画像投影装置
の他の主要部の状態を説明する説明図である。

【図７】本発明の他の実施の形態例を示す画像投影装置
の他の主要部の他の状態を説明する説明図である。

【図８】本発明の他の実施の形態例を示す画像投影装置
の主要部の状態を説明する拡大説明図である。

【図９】本発明の他の実施の形態例を示す画像投影装置
の主要部の他の状態を説明する拡大説明図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態例を示す画像投影装
置の主要部の他の状態を説明する拡大説明図である。

【図１１】従来の画像投影装置を横から見た説明図であ
る。

【図１２】従来の画像投影装置を正面から見た説明図で
ある。

【図１３】従来の画像投影装置の主要部の状態を説明す
る説明図である。

【図１４】従来の画像投影装置の主要部の他の状態を説
明する説明図である。

【符号の説明】

０画像投影装置１投影手段、１ａ姿勢位置検出手段、１ｂ画像歪
検出手段、１ｃ基準画像発生手段、１ｄ投影画像歪
補正手段、１ｅ画像データ制御手段、１ｆ光源２画素毎の投影位置補正手段、２ａ光変調器、２ａ
₀ ２次元アレー形状、２ａ₁ 反射手段、２ａ₂ 片持
梁、２ａ₃ 基板電極、２ａ₄ 空隙、２ａ₅ 基板、２
ａ₆ 薄膜両端固定梁２０画素毎の投影位置補正手段、２０ａ光変調器、
２０ａ₀ ２次元アレー形状１００画像投影装置１０００画像投影装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】離れた位置の投影面に画像を光学的に投
影する画像投影装置において、投影画像を投影面に投影
する投影手段と、上記投影手段が投影する投影面上の画
像を形成する画素毎に投影位置を補正する画素毎の投影
位置補正手段とからなることを特徴とする画像投影装
置。
【請求項２】請求項１に記載の画像投影装置におい
て、投影手段は、投影面と上記投影手段間の相対的空間
姿勢位置を測定する姿勢位置検出手段を備えることを特
徴とする画像投影装置。
【請求項３】請求項１に記載の画像投影装置におい
て、投影手段は、投影面に投影される画像歪を検出する
画像歪検出手段を備えることを特徴とする画像投影装
置。
【請求項４】請求項３に記載の画像投影装置におい
て、投影手段は、投影面に基本パターン画像を発生する
基準画像発生手段を備えることを特徴とする画像投影装
置。
【請求項５】請求項４に記載の画像投影装置におい
て、基準画像発生手段は、可視領域外の波長の光で基本
パターン画像を発生することを特徴とする画像投影装
置。
【請求項６】請求項４又は５に記載の画像投影装置に
おいて、基準画像発生手段は、断続的に基本パターン画
像を発生することを特徴とする画像投影装置。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６に記載
の画像投影装置において、投影手段は、投影面に投影さ
れる画像歪を補正する投影画像歪補正手段を備えること
を特徴とする画像投影装置。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６又は７に
記載の画像投影装置において、画素毎の投影位置補正手
段は、入射光を画素毎に変調する光変調器とからなるこ
とを特徴とする画像投影装置。
【請求項９】請求項８に記載の画像投影装置におい
て、光変調器は、入射光を正反射する反射手段と、上記
反射手段を側面に組み合わせ構成する薄膜で形成され両
端が固定されて静電力で変形する薄膜両端固定梁と、上
記薄膜両端固定梁の他方側面に対向して駆動電圧を印加
する基板電極と、上記基板電極と上記薄膜両端固定梁と
が対応して形成される空隙と、上記空隙の底部に上記基
板電極を形成して上記薄膜両端固定梁の両端を保持して
固定する基板とからなることを特徴とする画像投影装
置。
【請求項１０】請求項８又は９に記載の画像投影装置
において、光変調器は、複数個を投影面に投影される画
素毎に対応した２次元アレー形状に配列したことを特徴
とする画像投影装置。