JP2006133689A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で容易にフォーカス調整を行うことができ、ユーザによる操作性を向上させる。
【解決手段】 プロジェクタ１０の筐体１２に、投映レンズ１４による投映画像のフォーカス調整を行うフォーカスダイヤル１６を設ける。筺体１２の内部に、フォーカス調整機構２８を設ける。フォーカス調整機構２８は、カム４５、コイルバネ４６を備える。カム４５は、カム本体部４５ａ、カムギア４５ｂを備える。カムギア４５ｂは、フォーカスダイヤル１６のダイヤルギア１６ａに噛合する。カム本体部４５ａを、フォーカスダイヤル１６の回動に対して、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル基準位置に近いときには投映レンズ１４の移動量が小さくなり、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル最大回動位置に近いときには投映レンズ１４の移動量が大きくなる形状で形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像光を投映レンズにより結像してスクリーン上に画像を投映するプロジェクタに関するものである。

最近のプロジェクタは、液晶パネルやＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）を利用して画像光を生成し、この画像光を投映レンズで拡大してスクリーン上に結像している。投映レンズにズーム機能を持たせたものでは、プロジェクタとスクリーンとの間の距離を変えずにスクリーン上での画面サイズを変更することができるのに対し、ズーム機能をもたない投映レンズを使用したプロジェクタでは、スクリーンとプロジェクタとの間の距離を調整して画面サイズの変更を行う。

また、スクリーンに投映された画像のピント合わせを行うために、投映レンズにはユーザによって操作されるフォーカス調整機構が設けられている。ズーム機能をもたない投映レンズの場合、大きな画面サイズでスクリーンに画像を投映する場合にはスクリーンからプロジェクタを離し、逆に画面サイズを小さくするにはプロジェクタをスクリーンに近づけることになる。したがって、投映レンズのピント合わせは、画面サイズ大のときには遠距離レンジ、画面サイズ小のときには近距離レンジでのフォーカス調整が行われる。

ところが、投映レンズのピント合わせを行うときのレンズの移動量は、投映レンズ全体あるいはその一部のレンズを移動させる場合のいずれであっても、遠距離レンジでは小さく、近距離レンジでは大きくなるのが通常である。すなわち、同程度のピンボケに対してフォーカス調整するときのレンズ移動量を画面サイズ大のときには小さく、画面サイズ小のときには大きくしなければならず、不慣れなユーザにはフォーカス調整操作がしにくい面がある。また、投映光学系内に非球面ミラーを用い、この非球面ミラーを移動させてピント合わせを行うようにしたプロジェクタも知られているが、画面サイズが変わるとピント合わせのための非球面ミラーの移動量は非線形に変化し、やはりフォーカス調整操作はしにくいものとなっている。

こうした背景から、特許文献１のプロジェクタ装置では、画像を拡大する結像光学系を複数の反射鏡を用いて構成するとともに、ユーザのボタン操作で駆動するモータによって反射鏡を移動するようにし、反射鏡の繰り出し量が小さいときには、反射鏡の移動をゆっくりと行い、反射鏡の繰り出し量が大きいときには、反射鏡の移動を速く行うことにより、画面サイズが異なる場合においてもボタン操作に応じた画面サイズの変化量を略均一にして、ユーザによる操作性を向上させている。
特開２００４−１４４９１４号公報

しかしながら、特許文献１のプロジェクタ装置では、反射鏡の繰り出し量が小さいときには、駆動モータによる反射鏡の移動をゆっくりと行い、反射鏡の繰り出し量が大きいときには、駆動モータによる反射鏡の移動を速く行うことにより、ユーザによる操作性を向上させているが、反射鏡の移動量に対する画面サイズの変化量は二次曲線となるため、反射鏡の移動速度を調整するために、メモリに反射鏡の繰り出し量と駆動モータに印加する電圧の関係を記憶させ、位置センサで読み取った反射鏡の位置に合わせてＣＰＵにより駆動モータの駆動を制御しており、構造が複雑になり、それに応じてコストが上がるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で容易にフォーカス調整を行うことができ、ユーザによる操作性を向上させることができるプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクタは、光源からの照明光を画像光に変換する光変換手段と、前記画像光を結像してスクリーンに画像を投映する投映レンズと、前記投映レンズを移動させて前記スクリーンに投映する画像の焦点を調整する調整操作部とを有するプロジェクタにおいて、前記調整操作部の操作量に対して前記画像の焦点調整量が略比例するように前記投映レンズの移動を制御する制御機構を備えることを特徴とする。

なお、前記制御機構は、前記調整操作部の操作に応じて変位し、変位に応じて前記調整操作部の操作量に対して前記画像の焦点調整量が略比例するように前記投映レンズを移動させる変位部材を有することが好ましい。

本発明のプロジェクタによれば、光源からの照明光を画像光に変換する光変換手段と、画像光を結像してスクリーンに画像を投映する投映レンズと、投映レンズを移動させてスクリーンに投映する画像の焦点を調整する調整操作部と、調整操作部の操作量に対して画像の焦点調整量が略比例するように投映レンズの移動を制御する制御機構とを備えるから、容易に画像の焦点調整を行うことができ、ユーザによる操作性を向上することができる。

また、制御機構は、調整操作部の操作に応じて変位し、変位に応じて調整操作部の操作量に対して画像の焦点調整量が略比例するように投映レンズを移動させる変位部材を有するから、簡単な構造で画像の焦点調整を容易に行うことができる。

図１に、本発明を実施したプロジェクタ１０の外観を示す。プロジェクタ１０は、使用時にはレンズカバーを開放することにより、筺体１２の前面に投映レンズ１４が露呈する。投映レンズ１４の前方には、スクリーン１５（図２参照）が配置され、投映レンズ１４から画像が投映される。筺体１２の上面には、回動式のフォーカスダイヤル（調整操作部）１６が設けられ、フォーカスダイヤル１６を操作（回動）することによって、投映レンズ１４による投映画像（スクリーン１５に投映される画像）のフォーカス調整（焦点調整）を行うことができる。フォーカダイヤル１６を図１中Ａ方向及びＢ方向に回動すると、投映画像のフォーカスが調整される。

図２に、プロジェクタ１０の概略的な構成図を示す。筺体１２の内部には、光源２２、照明光学系２３、全反射プリズム２４、ＤＭＤ（光変換手段）２６、投映光学系２７、フォーカス調整機構（制御機構）２８等が設けられている。光源２２としては、例えば、キセノンランプや水銀ランプなどの白色光源が使用される。光源２２から照射された照明光は、照明光学系２３へ入射する。

照明光学系２３は、カラーホイール３４、ロッドインテグレータ３６、リレーレンズ３７、３８、ミラー３９からなる。カラーホイール３４は、光源２２からの照明光をＢ、Ｇ、Ｒの３色に時分割で分離する。カラーホイール３４は、略円板形状の基板に、Ｂ光のみを透過するＢフィルタ、Ｇ光のみを透過するＧフィルタ、Ｒ光のみを透過するＲフィルタの３色のフィルタを基板の回転中心からほぼ等距離に配置したものである。カラーホイール３４は、高速で回転して、各色のフィルタを照明光路に順次挿入する。これにより、照明光がＢ、Ｇ、Ｒの３色に時分割で色分離され、分離された各色の光が順次ＤＭＤ２６に向けて照射される。

ロッドインテグレータ３６は、例えばガラス製で、内側に反射面が形成されている。カラーホイール３４で分離された光は、ロッドインテグレータ３６を透過する間に反射を繰り返すことによって均斉化される。リレーレンズ３７、３８は、ロッドインテグレータ３６から射出した光束をミラー３９に中継する。ミラー３９は、この光束を全反射プリズム２４へ向けて反射させる。

全反射プリズム２４は、ミラー３９からＤＭＤ２６へ入射する入射光と、ＤＭＤ２６で反射する反射光とを分離するためのものである。全反射プリズム２４は、例えば、異なる屈折率を持つ２つの三角プリズムから構成されており、それら２つの三角プリズムの境界に反射面２４ａが形成される。入射光は、入射角が臨界角よりも大きいため、反射面２４ａで全反射してＤＭＤ２６へ入射する。他方、ＤＭＤ２６で反射した反射光は、入射角が臨界角よりも小さいため、反射面２４ａを透過する。なお、図３に示すように、反射面２５ａを備えた全反射プリズム２５を用い、ミラー３９からＤＭＤ２６への入射光が反射面２５ａを透過し、ＤＭＤ２６で反射した反射光が反射面２５ａにて全反射するようにしてもよい。

ＤＭＤ２６は、周知のように、受光面に画素に対応する多数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものである。各ミラー素子は、投映する画像に基づいて、角度を変化させることにより、受光した照明光の反射方向を変化させる。画素を明るく表示させる場合には、ミラー素子をオン位置に変位させて受光した光をオン光として投映光学系２７に向けて反射させる。他方、画素を暗く表示する場合には、ミラー素子をオフ位置に変位させて受光した光をオフ光として投映光学系２７から外れた方向に向けて反射させる。画像光は、投映光学系２７に向かうオン光の集合により構成される。

投映光学系２７は、レンズ鏡筒４１と、投映レンズ１４と、投映レンズ１４を保持するレンズホルダ４２とを備える。投映レンズ１４とレンズホルダ４２とは、レンズ鏡筒４１内に配設されている。レンズホルダ４２は、図２中Ｃ方向及びＤ方向に移動可能に設けられており、レンズホルダ４２の移動により投映レンズ１４が移動する。ＤＭＤ２６によって生成された画像光は、投映光学系２７によってスクリーン１５に結像される。これにより、スクリーン１５上に画像が投映される。なお、投映光学系２７を構成する投映レンズの枚数は１枚に限定されることなく、適宜変更されるものである。

フォーカス調整機構２８は、投映レンズ１４を移動させることにより、投映画像（スクリーン１５に投映させる画像）のフォーカス調整を行うものであり、回動式のフォーカスダイヤル（調整操作部）１６の回動角度（操作量）に対して投映画像のフォーカス調整量が略反比例するように、投映レンズ１４を移動させる。

図４に示すように、フォーカス調整機構２８は、カム（変位部材）４５と、コイルバネ４６とを備える。カム４５は、カム本体部４５ａとカムギア４５ｂとを備え、カムギア４５ｂは、フォーカスダイヤル１６に形成されたダイヤルギア１６ａに噛合している。フォーカスダイヤル１６の回動によりダイヤルギア１６ａが回動すると、カムギア４５ｂを介してカム４５が回動する。カム４５は、ダイヤルギア１６ａが図４中Ａ方向に回動されると図４中Ｂ方向に回動し、ダイヤルギア１６ａが図４中Ｂ方向に回動されると図４中Ａ方向に回動する。なお、本実施形態では、フォーカスダイヤル１６を２回転（７２０°）させると、カム４５が１８０°回動するようにされている。すなわち、カムギア４５ａのピッチ円直径は、ダイヤルギア１６ａのピッチ円直径の４倍で形成されている。

カム本体部４５ａは、レンズホルダ４２に当接しており、図４中Ｂ方向に回動されると、レンズホルダ４２を図４中Ｃ方向に移動させる。コイルバネ４６は、レンズホルダ４２を図４中Ｄ方向に向けて付勢している。これにより、カム本体部４５ａが図４中Ａ方向に回動されると、レンズホルダ４２は、カム本体部４５ａの当接面４５ｃに当接しながら図４中Ｄ方向に移動する。図４（Ａ）は、フォーカスダイヤル１６の回動角度＝０°（カム４５の回動角度＝０°）、図４（Ｂ）は、フォーカスダイヤル１６の回動角度＝３６０°（カム４５の回動角度＝９０°）、図４（Ｃ）は、フォーカスダイヤル１６の回動角度＝７２０°（カム４５の回動角度＝１８０°）のときの投映レンズ１４、レンズホルダ４２及びカム４５の位置を示している。本実施形態では、図４（Ａ）に示す投映レンズ１４の位置をレンズ基準位置、図４（Ｃ）に示す投映レンズ１４の位置をレンズ最大移動位置として説明する。また、図４（Ａ）に示すフォーカスダイヤル１６の回動位置をダイヤル基準位置、図４（Ｃ）に示すフォーカスダイヤル１６の回動位置をダイヤル最大回動位置として説明する。カム本体部４５ａは、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル基準位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が小さくなるとともに、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル最大回動位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が大きくなるような形状で形成されている。

図５は、投映レンズ１４のレンズ基準位置からの移動量と投映画像のフォーカス調整量とを示すグラフである。投映画像のフォーカス調整量は、投映レンズ１４の移動量（レンズホルダ４２の移動量）に対して、反比例ではない関係となる。すなわち、投映レンズ１４がレンズ基準位置に近いときには、投映レンズ１４の移動に対して投映画像のフォーカス調整量が大きく、投映レンズ１４がレンズ最大移動位置に近いときには、投映レンズ１４の移動に対して投映画像のフォーカス調整量が小さい。

そこで、カム４５は、図６に示すように、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル基準位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が小さくなるとともに、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル最大回動位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が大きくなるように、投映レンズ１４を移動させる。これにより、図７に示すように、フォーカスダイヤル１６の回動角度（操作量）に対して投映画像のフォーカス調整量が略反比例する。このように、フォーカスダイヤル１６の回動角度と投映画像のフォーカス調整量とが略反比例の関係になるので、ユーザがフォーカスダイヤル１６を回動させて、投映画像のフォーカス調整を行う際に、そのフォーカス調整を容易に行うことができる。

次に、上記のように構成されたプロジェクタ１０の作用について説明する。ユーザが、投映画像（スクリーン１５に投映される画像）のフォーカス調整を行う場合には、フォーカスダイヤル１６を回動する。そして、投映画像のフォーカスが合ったときに、フォーカスダイヤル１６の回動を停止する。これにより、投映画像のフォーカスが合った状態となる。このとき、投映画像のフォーカス調整量は、投映レンズ１４の移動に対して、投映レンズ１４がレンズ基準位置に近いときには大きく、投映レンズ１４がレンズ最大移動位置に近いときには小さい。そこで、カム４５は、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル基準位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が小さくなるとともに、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル最大回動位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が大きくなるように、投映レンズ１４を移動させる。

このように、カム４５は、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル基準位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が小さくなるとともに、フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル最大回動位置に近いときには、フォーカスダイヤル１６の回動に対して投映レンズ１４の移動量が大きくなるように、投映レンズ１４を移動させるから、簡単な構成で、投映画像の大きさに係わらず、フォーカスダイヤル１６の回動角度と投映画像のフォーカス調整量とを略反比例の関係にすることができ、ユーザがフォーカスダイヤル１６を回動させて、投映画像のフォーカス調整を行う際に、そのフォーカス調整を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態では、フォーカスダイヤル１６をＡ方向に回動すると、投映レンズ１４が図４中Ｃ方向に移動し、フォーカスダイヤル１６をＢ方向に回動すると、投映レンズ１４が図４中Ｄ方向に移動するようにしたが、これに限定されることなく、フォーカスダイヤル１６をＡ方向に回動すると、投映レンズ１４が図４中Ｄ方向に移動し、フォーカスダイヤル１６をＢ方向に回動すると、投映レンズ１４が図４中Ｃ方向に移動するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、フォーカスダイヤル１６を２回転（７２０°）させると、カム４５が１８０°回動するようにしたが、これに限定されることなく、例えば、フォーカスダイヤル１６を１回転（３６０°）させると、カム４５が１８０°回動するようにしてもよい。この場合には、カムギア４５ａのピッチ円直径を、ダイヤルギア１６ａのピッチ円直径の２倍で形成する。

さらに、本実施形態では、投映画像のフォーカス調整を行う調整操作部を、回動式のフォーカスダイヤル１６から構成したが、これに限定されることなく、投映画像のフォーカス調整を行うことができるものであればよく、例えば移動式のフォーカスレバーから構成してもよい。

また、本発明は、ＤＭＤ２６を用いたプロジェクタ１０に限らず、例えば、液晶パネルに照射した光を透過させる透過型のプロジェクタや液晶パネルに照射した光を反射させる反射型の液晶プロジェクタなど、他のプロジェクタに適用してよい。さらに、ズーム機能を有する投映レンズを用いたプロジェクタに適用してもよい。

図８及び図９に他の実施形態を示す。上記実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を簡略化する。図８に示すように、この実施形態では、プロジェクタ１０の内部には、フォーカス調整機構４８を構成するカム（変位部材）５０及び中継ギア５１と、投映レンズ１４を保持するレンズホルダ５２とが配設されている。レンズホルダ５２は、図８中Ｃ方向及びＤ方向に移動可能に設けられており、レンズホルダ５２の移動により投映レンズ１４が移動する。

カム５０には、カム孔５０ａと、カムギア５０ｂとが形成されている。カム孔５０ａは、弓形状に形成されており、レンズホルダ５２のホルダボス５２ａが挿入されている。カムギア５０ｂは中継ギア５１に噛合しており、中継ギア５１が回動されると、カム５０は、図８中Ｅ方向及びＦ方向に移動する。中継ギア５１は、フォーカスダイヤル１６のダイヤルギア１６ａに噛合しており、フォーカスダイヤル１６の回動によりダイヤルギア１６ａが回動すると、中継ギア５１が回動する。カム５０は、ダイヤルギア１６ａが図８中Ａ方向に回動されると中継ギア５１を介して図８中Ｅ方向に移動し、ダイヤルギア１６ａが図８中Ｂ方向に回動されると中継ギア５１を介して図８中Ｆ方向に移動する。レンズホルダ５２は、カム５０が図８中Ｅ方向に移動すると図８中Ｃ方向に移動し、カム５０が図８中Ｆ方向に移動すると図８中Ｄ方向に移動する。なお、本実施形態では、フォーカスダイヤル１６を２回転（７２０°）させると、カム５０が後述するカム基準位置からカム最大移動位置に移動するようにされている。

図８（Ａ）は、フォーカスダイヤル１６の回動角度＝０°、図８（Ｂ）は、フォーカスダイヤル１６の回動角度＝３６０°、図８（Ｃ）は、フォーカスダイヤル１６の回動角度＝７２０°のときの投映レンズ１４、カム５０及びレンズホルダ５２の位置を示している。本実施形態では、図８（Ａ）に示す投映レンズ１４の位置をレンズ基準位置、図８（Ｃ）に示す投映レンズ１４の位置をレンズ最大移動位置として説明する。また、図８（Ａ）に示すフォーカスダイヤル１６の回動位置をダイヤル基準位置、図８（Ｃ）に示すフォーカスダイヤル１６の回動位置をダイヤル最大回動位置として説明する。さらに、また、図８（Ａ）に示すカム５０の位置をカム基準位置、図８（Ｃ）に示すカム５０の位置をカム最大移動位置として説明する。

カム５０に形成されたカム孔５０ａは、カム５０の位置がカム基準位置に近い（フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル基準位置に近い）ときには、カム５０の移動（フォーカスダイヤル１６の回動）に対して投映レンズ１４の移動量が小さくなるとともに、カム５０の位置がカム最大移動位置に近い（フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル最大回動位置に近い）ときには、カム５０の移動（フォーカスダイヤル１６の回動）に対して投映レンズ１４の移動量が大きくなるような形状で形成されている。図９は、カム５０の移動量と、投映レンズ１４の移動量とを示すグラフである。これにより、フォーカスダイヤル１６の回動角度と投映画像のフォーカス調整量とを略反比例の関係にすることができる。

このように、カム５０は、カム５０の位置がカム基準位置に近い（フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル基準位置に近い）ときには、カム５０の移動（フォーカスダイヤル１６の回動）に対して投映レンズ１４の移動量が小さくなるとともに、カム５０の位置がカム最大移動位置に近い（フォーカスダイヤル１６の回動位置がダイヤル最大回動位置に近い）ときには、カム５０の移動（フォーカスダイヤル１６の回動）に対して投映レンズ１４の移動量が大きくなるように、投映レンズ１４を移動させるから、簡単な構成で、投映画像の大きさに係わらず、フォーカスダイヤル１６の回動角度と投映画像のフォーカス調整量とを略反比例の関係にすることができ、ユーザがフォーカスダイヤル１６を回動させて、投映画像のフォーカス調整を行う際に、そのフォーカス調整を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態では、フォーカスダイヤル１６を２回転（７２０°）させると、カム５０がカム基準位置からカム最大移動位置に移動するようにしたが、これに限定されることなく、例えば、フォーカスダイヤル１６を１回転（３６０°）させると、カム５０がカム基準位置からカム最大移動位置に移動するようにしてもよい。

プロジェクタを示す外観図である。 プロジェクタの概略的な構成を示す説明図である。 仕様の異なる全反射プリズムを用いた例を表す説明図である。 投映レンズ、レンズホルダ、ダイヤルギア、カム、コイルバネを示す上面図である。 投映レンズの移動量と投映画像のフォーカス調整量とを示すグラフである。 フォーカスダイヤルの回動角度と投映レンズの移動量とを示すグラフである。 フォーカスダイヤルの回動角度と投映画像のフォーカス調整量とを示すグラフである。 本発明の他の実施形態の投映レンズ、レンズホルダ、ダイヤルギア、カム、中継ギアを示す上面図である。 図８に示す実施形態のカムの移動量と投映レンズの移動量とを示すグラフである。

符号の説明

１０ プロジェクタ
１４ 投映レンズ
１４ａ レンズギア
１５ スクリーン
１６ フォーカスダイヤル（調整操作部）
１６ａ ダイヤルギア
２２ 光源
２３ 照明光学系
２６ ＤＭＤ（光変換手段）
２７ 投映光学系
２８，４８ フォーカス調整機構（制御機構）
４１ レンズ鏡筒
４２ レンズホルダ
４５ カム(変位部材)
４５ａ カム本体部
４５ｂ カムギア
４５ｃ 当接面
４６ コイルバネ
５０ カム(変位部材)
５０ａ カム孔
５０ｂ カムギア
５１ 中継ギア
５２ レンズホルダ
５２ａ ホルダボス

Claims (2)

1. 光源からの照明光を画像光に変換する光変換手段と、前記画像光を結像してスクリーンに画像を投映する投映レンズと、前記投映レンズを移動させて前記スクリーンに投映する画像の焦点を調整する調整操作部とを有するプロジェクタにおいて、
   前記調整操作部の操作量に対して前記画像の焦点調整量が略比例するように前記投映レンズの移動を制御する制御機構を備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記制御機構は、前記調整操作部の操作に応じて変位し、変位に応じて前記調整操作部の操作量に対して前記画像の焦点調整量が略比例するように前記投映レンズを移動させる変位部材を有することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
   

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