JP2002350973A - プロジェクタ - Google Patents

プロジェクタ

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JP2002350973A
JP2002350973A JP2001153826A JP2001153826A JP2002350973A JP 2002350973 A JP2002350973 A JP 2002350973A JP 2001153826 A JP2001153826 A JP 2001153826A JP 2001153826 A JP2001153826 A JP 2001153826A JP 2002350973 A JP2002350973 A JP 2002350973A
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light
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lens
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light emitting
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JP2001153826A
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English (en)
Inventor
Hideki Torita
秀樹 取田
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Kanto Jidosha Kogyo KK
Toyota Motor East Japan Inc
Original Assignee
Kanto Jidosha Kogyo KK
Kanto Auto Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子アレイから出射された光束が、投影
レンズを介して所定の範囲に投影されるようになったプ
ロジェクタにおいて、簡単な付加構成により発光素子の
密度を見掛け上高くする。 【解決手段】 発光素子アレイ10に前置され、かつそ
の発光素子である各LED10aに所属してその光束を
それぞれ集光して投影レンズ13に入射させるレンズ素
子12aが配列されたレンズアレイ12と、各レンズ素
子12aが、隣合うこのレンズ素子間の隙間位置へもし
くはこの隙間位置で周期的に変位するように、レンズア
レイ12を振動させる加振手段11とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子がマトリ
ックス状に配列されている発光素子アレイから出射され
た光束を投影レンズを介して所定の範囲に投影するよう
になった映像表示、照明等用のプロジェクタに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】本出願人は、特開昭61−249079
号公報により、ラスタ走査により画像信号を供給される
画素が、隣合う各画素間にそれぞれ隙間を伴うようにマ
トリックス状に配列されたラスタ走査式マトリックス形
表示器本体に、ラスタ走査に同期して各マトリックス状
画素をそれぞれ隣合う各画素間の隙間位置へ変位させる
振動子を取付け、ラスタ走査線に対応する画素信号に加
えて、変位時には隙間位置のラスタ走査線に対応する画
素信号をマトリックス状画素に供給することにより画像
表示を行わせるようになったマトリックス形表示器を提
案した。これにより、見掛け上画素数を増加させて低コ
ストで分解能を改善でき、また画像を拡大投影する場合
にも容易に良質の画質を与えることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、冒頭に述べ
た類のプロジェクタにおいて、発光素子アレイの発光を
映像表示或は照明用に投影レンズを介して投影する際
に、同様な原理を基に、構造が嵩張る発光素子アレイ自
体を振動させるのでなく、簡単な付加構成により発光素
子の密度を見掛け上高くすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項1により、発光素子がマトリック
ス状に配列されている発光素子アレイから出射された光
束が、投影レンズを介して所定の範囲に投影されるよう
になったプロジェクタにおいて、発光素子アレイに前置
され、かつ各発光素子に所属してその光束をそれぞれ集
光して投影レンズに入射させるレンズ素子が配列された
レンズアレイと、各レンズ素子が、隣合うこのレンズ素
子間の隙間位置へもしくはこの隙間位置で周期的に変位
するように、レンズアレイを振動させる加振手段とを備
えるか、又は請求項3により、各発光素子から出射され
た光束の投影レンズによる投射光束が、隣合うこの投射
光束間の隙間位置へもしくはこの隙間位置で周期的に変
位するように、投影レンズを振動させる加振手段を備え
たことを特徴とする。
【0005】各発光素子から出射された光束の投影レン
ズによる投射光束は、レンズアレイ又は投影レンズの振
動により、隣合う投射光束間の隙間を周期的に変位光束
で埋めるように変位する。
【0006】
【発明の実施の形態】図1乃至図3を基に本発明の実施
の形態の一例による映像用プロジェクタを説明する。ス
クリ−ン2に映像を投影するプロジェクタ1は、固体発
光素子であるLED10aがマトリックス状に多数配列
された発光素子アレイ10(簡単のために個数を大幅に
減らして図示してある)と、入射した発光パターンをス
クリーン2に投影する投影レンズ13と、発光素子アレ
イ10に前置され、かつ各LED10aに対面して所属
の光束を集光して投影レンズ13に入射させるレンズ素
子12aが配列された合成樹脂製のレンズアレイ12と
を内蔵している。
【0007】発光素子アレイ10は、任意のLED10
aが選択的に作動させられて発光パターンを出射する。
レンズ素子12aは、それぞれ極短の焦点距離を有し、
その直前に各LED10aの光束を結像させる凸レンズ
である。この結像位置及び投影レンズ13間の距離をb
とし、この距離を投影レンズ13の焦点距離fとの関連
で設定することにより、投影レンズ13に対して距離a
だけ離れた位置のスクリ−ン2に、発光パターンによる
映像が投影される。
【0008】レンズアレイ12には、図2に示すよう
に、その縦方向の一方の端部に圧電素子17が、また横
方向の一方の端部に圧電素子18が取付けられている。
これらの圧電素子には、互いに90°位相がずれた正弦
波状の駆動信号を出力する駆動回路16が付属し、圧電
素子17、18と共に加振手段を構成している。これに
より、レンズ素子12aは、その隣接のレンズ素子12
a間の隙間領域の円形の変位経路12bを眼の応答速度
よりも高速で周期的に変位する。
【0009】このように構成された映像用プロジェクタ
の動作は次の通りである。表示制御手段11により、図
3に示すように、例えば文字Aを表示するように発光素
子アレイ10が選択駆動されると、それぞれの光束がレ
ンズアレイ12の所属のレンズ素子12aで集光されて
直前位置に文字Aの発光パターンが結像し、投影レンズ
13へ僅かに拡散しつつ入射し、スクリ−ン2に結像投
影される。図2に示すように、加振手段16〜18によ
り、各レンズ素子12aは、その静止位置から変位した
隙間位置で回動変位し、所属のLED10aの光束を投
影レンズ13に円形状に入射位置を変位させつつ入射さ
せる。
【0010】これにより、スクリ−ン2上には発光した
LED10aによる発光パターンの結像が、個々の投影
光束の円形状変位により見掛け上隙間を無くして表示さ
れる。図1に示すように、細線で示す光経路が太線の光
経路に変位して結像位置を変位させる(作図上、それぞ
れ焦点を通過する程度に拡散するものとして図示してあ
る)。文字Aの静止映像でなく、逐次変化する映像につ
いても同様に見掛け上の発光素子が高密度化される。レ
ンズアレイ12は、合成樹脂製であっても発光素子アレ
イ10が白熱ランプでないために、直前に配置されても
加温による変形は回避される。
【0011】尚、前述の実施の形態に代えて、レンズ素
子は、凸レンズとしてでなく、図4に示すように、合成
樹脂製のフレネルレンズ14として構成することもでき
る。振動素子としては、圧電素子でなく、ボイスコイル
を用いたり、場合によってはレンズアレイのコーナ部の
支持位置を変位させるモータを利用することが考えられ
る。前述の隙間位置での円形変位に限らず、圧電素子を
縦方向もしくは横方向のいずれか一方のみもしくは交互
に直線状に変位させたり、方形状レンズアレイの一隅に
1個の振動子を斜め方向に取付けて、斜めに往復振動さ
せることも考えられる。裏面からでも発光パターンを投
射することのできる透明状の回折格子スクリ−ンにも当
然適用される。
【0012】図5は別の実施の形態による照明用プロジ
ェクタとしての車両用ヘッドランプを示す。このヘッド
ランプは、前面視長方形状のハウジング25の前端部に
投影レンズ27が取付けられ、基端部に対応形状の照明
光源用発光素子アレイ20が取付けられている。この発
光素子アレイは、縦方向に10個程度、横方向にさらに
多くのLED20aがマトリックス状に配列され、それ
ぞれに対向するレンズ素子が配列されたレンズアレイ2
1が前置されている。その縦方向の一方の端部及びハウ
ジング25の内壁面間には圧電素子22が介在し、反対
の端部弾性体23が介在し、同様に横方向の一方の端部
にも圧電素子が介在し、反対の端部には弾性体が介在し
て、静止位置を中心に隙間位置での円形変位を行うよう
になっている。
【0013】前述の距離bを投影レンズ27の焦点距離
fに近付けることにより、距離aが遠方へ設定されてい
る。即ち、図6に示すように、各LED20aの小円で
示す光束20bが隙間位置で円形状に変位することによ
り、枠線で示す照明範囲内において本来の斑状の光束群
が、照度分布を均一化された状態で照明を行う。ヘッド
ランプに限らず、フォグランプ、或は車両用以外の照明
ランプとしても構成可能である。
【0014】尚、前述の双方の両実施の形態において
は、加振手段が付属するレンズアレイが内蔵されること
により、容易に外観を確保でき、また投影レンズも重量
増を意識せずに複合レンズとして構成できるが、図7に
示すように、レンズアレイを廃止することもできる。即
ち、映像用もしくは照明用プロジェクタとして、発光素
子アレイ30の発光を投影するフレネルレンズである投
影レンズ31に対して、その縦方向の一方の端部に振動
子33が、反対の端部に弾性体34が介在し、さらに横
方向の一方の端部にも圧電素子が、その反対の端部には
弾性体が介在する。これらの振動子は、各固体発光素子
で出射された光束の投影レンズ31による投射光束が、
隣合う投射光束間の隙間位置へ縦もしくは横方向へ交互
に周期的に変位するか、或は円形変位するように駆動さ
れる。このように投影レンズ31を振動させる場合も、
電子駆動される発光素子アレイ自体を駆動するよりも、
加振手段の構成は簡単になる。
【0015】図8はさらに別の実施の形態による映像表
示用プロジェクタを示すもので、図1のレンズアレイ1
2を駆動する縦方向の圧電素子17及び横方向の圧電素
子18には駆動回路36が付属し、これらの圧電素子を
静止位置、縦方向及び横方向変位が順に繰り返されるよ
う駆動する。発光素子アレイ10には、駆動回路36の
駆動制御信号に同期してLED10aの選択駆動を切換
制御する表示制御手段37が付属している。
【0016】この表示制御手段の所定の発光パターンに
ついての駆動状態に応じた切換制御の動作を、図9に示
すように、文字Aを表示する場合について説明する。同
図でマトリックス状に配列された方形は、LED10a
を示す。そのうち黒色で塗りつぶした方形は静止状態で
駆動されたLED10aを示す。×印は、縦方向駆動時
に駆動されて図で見て上側に隣合うLED10a間の隙
間に変位したLED10aを示す。○印は、横方向駆動
時に駆動されて右側に隣合うLED10a間の隙間に変
位したLED10aを示す。このように、レンズアレイ
12が静止位置、縦変位位置及び横変位位置と周期的に
駆動されるのに同期して、発光するLED10aが切換
制御され、静止状態で駆動されるLED10aのみによ
り表示される発光パターンに対して解像度が向上し、節
約した素子数で高品質のパターン表示が行われる。
【0017】
【発明の効果】請求項1又は請求項3の発明によれば、
発光素子の個数を見掛け上を増加させて高密度化された
光束発光が可能となる。このプロジェクタは、請求項4
により、良質の画質の表示用として、或は請求項5によ
り均一照度のランプ用として実施される。請求項2によ
り、光束の変位は合成樹脂製のレンズアレイにより簡単
な小型構造で行われる。請求項6の発明によれば、発光
素子アレイの発光素子の選択駆動を加振手段の作動に同
期して変位状態で最適位置を発光させるように切換制御
することにより、解像度を向上させることが可能となる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による映像用プロジェクタ
の構成を示す図である。
【図2】同プロジェクタのレンズアレイの正面図であ
る。
【図3】同プロジェクタの動作状態を説明する斜視図で
ある。
【図4】同レンズアレイの変形例を示すもので同図Aは
部分正面図、同図Bは部分断面図である。
【図5】別の実施の形態によるヘッドランプの断面図で
ある。
【図6】同ヘッドランプの動作状態を説明する図であ
る。
【図7】別の実施の形態によるプロジェクタの断面図で
ある。
【図8】別の実施の形態による映像用プロジェクタの断
面図である。
【図9】図8によるプロジェクタの動作状態を説明する
図である。
【符号の説明】
1 プロジェクタ 2 スクリ−ン 10、20、30 発光素子アレイ 10a、20a LED 12、21 レンズアレイ 12a レンズ素子 13、27、31 投影レンズ 17、18、22 圧電素子 33 振動子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子がマトリックス状に配列されて
    いる発光素子アレイから出射された光束が、投影レンズ
    を介して所定の範囲に投影されるようになったプロジェ
    クタにおいて、 発光素子アレイに前置され、かつ各発光素子に所属して
    その光束をそれぞれ集光して投影レンズに入射させるレ
    ンズ素子が配列されたレンズアレイと、前記各レンズ素
    子が、隣合うこのレンズ素子間の隙間位置へもしくはこ
    の隙間位置で周期的に変位するように、前記レンズアレ
    イを振動させる加振手段とを備えたことを特徴とするプ
    ロジェクタ。
  2. 【請求項2】 発光素子は固体発光素子であり、その直
    前に配置されるレンズアレイが合成樹脂製であることを
    特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。
  3. 【請求項3】 発光素子がマトリックス状に配列されて
    いる発光素子アレイから出射された光束が、投影レンズ
    を介して所定の範囲に投影されるようになったプロジェ
    クタにおいて、 各発光素子から出射された光束の投影レンズによる投射
    光束が、隣合うこの投射光束間の隙間位置へもしくはこ
    の隙間位置で周期的に変位するように、前記投影レンズ
    を振動させる加振手段を備えたことを特徴とするプロジ
    ェクタ。
  4. 【請求項4】 発光素子アレイが、その任意の発光素子
    の選択作動により発光パターンを出射する表示器である
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載
    のプロジェクタ。
  5. 【請求項5】 発光素子アレイが、その各発光素子の光
    束群で所定の範囲を照明する照明光源であることを特徴
    とする請求項1乃至請求項3記載のプロジェクタ。
  6. 【請求項6】 任意の発光素子を発光パターンに応じて
    選択作動させるのに加えて、加振手段の作動に同期して
    前記発光素子の前記選択作動を切換制御する表示制御手
    段が、発光素子アレイに付属していることを特徴とする
    請求項4記載のプロジェクタ。
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