JP2007047366A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 光の利用効率が高く、低消費電力化、省エネルギー化を図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。
【解決手段】 本発明のプロジェクタ１は、複数の投射装置３と、投射装置３から投射される画像を映し出すスクリーン４とを備え、スクリーン４が複数の投射装置３からの各画像光を異なる方向に射出するとともに、複数の投射装置３のうち、視聴者Ｍの位置に到達する画像光を射出する投射装置３が選択的に点灯されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクタに関し、特に複数の視聴者が視聴するのに好適なリアプロジェクタに関するものである。

近年、プロジェクタの用途は急速に広がりつつあり、家庭でテレビジョンや映画モニターとして用いられるリアプロジェクタや、企業でのテレビ会議等に用いられる映像表示システムなどが提案されている（例えば特許文献１，２）。特許文献１に記載の装置は、２種類以上の映像ソースから別々の画像を同一スクリーンに投射し、見る場所によって異なる画像が視聴できるようにしたものである。特許文献２に記載の装置は、複数の対話者が使用する際に異なる観察位置や方向によって異なる画像が分離性良く見えるようにしたものである。いずれの装置においても、複数の投射装置からの異なる画像を同一のスクリーンに投射している。
特開平４−１０４２３９号公報 特開平８−１２５９５６号公報

従来の一般的なリアプロジェクタは、投射装置からの光をスクリーンで散乱させて、多人数で見ることができるように広視野角を得ようとするものであった。ところが、例えば家庭で一人でリアプロジェクタを見るときもスクリーンからの光が広範囲に分散しているため、人がいない場所に投射された多くの光が無駄になっていた。すなわち、視聴者の目には広範囲に投射された光のうちのごくわずかな光しか入らないため、光の利用効率が極めて低く、消費電力やエネルギーのロスが生じていた。なお、特許文献１，２の装置は、複数の投射装置からの異なる画像を同時にスクリーンに投射するものであり、この課題を解決し得るものではない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光の利用効率が高く、低消費電力化、省エネルギー化を図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。

上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、複数の投射装置と、前記投射装置から投射される画像を映し出すスクリーンとを備え、前記スクリーンが前記複数の投射装置からの各画像光を異なる方向に射出するとともに、前記複数の投射装置のうち、視聴者の位置に到達する画像光を射出する投射装置が選択的に点灯されることを特徴とする。

すなわち、複数の投射装置と、これら投射装置から投射される画像を映し出すスクリーンとを備えたプロジェクタは従来から提案されているが、本発明の最大の特徴点は、各投射装置からの画像光がスクリーンから異なる方向に射出する構成であり、かつ、複数の投射装置のうち、視聴者の位置に到達する画像光を射出する投射装置が選択的に点灯される点にある。

本発明のプロジェクタにおいては、スクリーンが、複数の投射装置からの各画像光を万遍なく同方向に投射するのではなく、各画像光を異なる方向に射出する、いわゆる投射装置の位置に応じた指向性を有している。ここで、複数の投射装置のうち、視聴者の位置に到達する画像光を射出する投射装置が選択的に点灯されるので、逆に視聴者がいない領域の方向に画像光を射出する投射装置を消灯することができる。さらに、各投射装置は視聴者の位置に向けて集中的に光を投射するので、１台の投射装置のみで賄っていた従来のプロジェクタに比べて投射装置１台あたりの輝度が低くても視聴者が感じる明るさは変わらない。すなわち、低輝度の投射装置を用いることができる。このように、本発明のプロジェクタによれば、光の利用効率が高くなり、低消費電力化、省エネルギー化を図ることができる。

より具体的には、視聴者の位置を検出する視聴者位置検出手段を備え、前記視聴者位置検出手段の検出信号に基づいて視聴者の位置に対応した前記投射装置が選択的に点灯される構成とすることができる。
この構成によれば、視聴者位置検出手段によってプロジェクタに対する視聴者の位置が検出され、視聴者位置検出手段の検出信号に基づいて視聴者の位置に対応した投射装置のみを選択的に点灯させる構成が実現できる。

また、前記スクリーンが、画像光を視聴者側に向けて集光する機能を有する集光性スクリーンであることが望ましい。
本発明においては、スクリーンから視聴者に向けて射出される光が平行光となるか、集光されるかのいずれかが好ましく、発散するのは発明の目的からしてあまり好ましくない。集光性スクリーンを備えた構成によれば、スクリーンからの光の指向性が高まるので、光の利用効率をより高めることができる。

集光性スクリーンを備えた場合、集光性スクリーンの画面左右方向において画像光を集光するものであってもよいし、さらに画面上下方向において画像光を集光するものであってもよい。
画面の左右方向、上下方向ともに、狭い角度範囲内に集光すればする程、光の利用効率を高めることができる。

集光の度合としては、集光性スクリーンから集光性スクリーンの画面縦サイズの１．５ないし４倍までの視聴位置範囲内において、各投射装置からの画像光の主光線に平行な範囲内に射出光量の５０％以上が含まれるとともに、主光線から水平に１５ｃｍ以内の範囲では輝度変化が５０％以下であることが望ましい。
平均的な視聴位置範囲である集光性スクリーン表面から画面縦サイズの１．５ないし４倍までの距離内において、各投射装置からの画像光の主光線に平行な範囲内に射出光量の５０％以上が含まれれば、従来のプロジェクタに比べて光の利用効率が十分に高められると言える。また、主光線から水平に１５ｃｍ以内、すなわち左右方向に３０ｃｍ以内の範囲で輝度変化が５０％以下であれば、視聴者の目にとって所定の明るさが感じられる。

また、複数の投射装置のうち、隣接する２つの投射装置から集光性スクリーンを経て視聴者側に到達する２つの画像光が、少なくとも集光性スクリーンから集光性スクリーンの画面縦サイズの１．５ないし４倍までの視聴位置範囲内において隙間なく射出されるように構成されていることが望ましい。
本発明の場合、スクリーンからの投射光に指向性を持たせているため、仮に隣接する２つの投射装置からの各光の照射領域の間に上記視聴位置範囲内で隙間があったとすると、視聴者がその隙間の領域に移動した場合に画像が見えなくなってしまう。逆に隙間がなければ、視聴者が見る位置を変えても画像が見えなくなることはない。

また、複数の投射装置のうち、隣接する２つの投射装置から射出される２つの画像光により得られる２つの画像の画素位置を調整する画素位置調整手段をさらに備えることが望ましい。
上述したように、隣接する２台の投射装置からの各光の照射領域間に隙間がないということは、２つの光の照射領域においては２つの画像光で１つの画像が構成されることになる。その場合、画素位置調整手段によって２つの画像光の画素の位置を合わせると、ずれのない鮮明な画像を得ることができる。画素位置調整手段として、投射装置の設置位置、向き等によって調整する方法（ハード的な方法）、２つの投射装置に供給する画像信号によって調整する方法（ソフト的な方法）のいずれを用いても良い。

また、複数の投射装置が、スクリーンの左右方向、上下方向の少なくとも一方に移動可能とされたことが望ましい。
複数の投射装置は、固定されていても良いが、移動可能に構成した場合には視聴者の位置に合わせて移動させることができ、その分投射装置の数を減らすことができる。さらに、隣接する２つの投射装置からの各光の間に隙間があるような場合に視聴者が見る位置を変えても、視聴者の動きに合わせて光を追従させることができ、画像が見えなくなることがない。複数の投射装置がスクリーンの左右方向に移動可能な場合には視聴者の横方向の動きに対応することができる。複数の投射装置がスクリーンの上下方向に移動可能な場合には視聴者の縦方向の動き（例えば視聴者が立ったり座ったりする場合）に対応することができる。

さらに、複数の投射装置が、スクリーンに対して接近、離反する方向に移動可能とされていても良い。
この場合には、視聴者がスクリーンに接近したり、離れたりする前後方向の動きに対応することができる。

本発明の場合、２台の投射装置からの光の照射領域の境界近くに視聴者が位置した場合、２台とも点灯することを考慮すると、投射装置は少なくとも５台備えることが好ましい。なぜならば、５台の投射装置があれば、２台点灯しても全体で２／５、つまり消費電力が全て点灯した場合の半分以下になるからである。
ここで、従来一般に市販されているプロジェクタの輝度が３００ルーメン程度であるから、５台で割って各投射装置の輝度が約５０ルーメン以下であることが望ましい。これにより、十分な低消費電力化、省エネルギー化の効果を得ることができる。

さらに、複数の投射装置のうち、選択的に点灯されている投射装置がどれであるかを視聴者に認識させる点灯装置認識手段を備えることが望ましい。
この構成によれば、点灯装置認識手段によって視聴者が現在点灯している投射装置がどれであるかを認識することができる。例えば上記のように２台の投射装置からの光の照射領域の境界近くに視聴者が位置している際に２台の投射装置が点灯していることを認識すれば、１台の投射装置のみが点灯するように視聴者が位置を少し移動することができる。このようにして、低消費電力化、省エネルギー化の効果を視聴者側の協力で更に高めることができる。

本発明で用いる各投射装置の光源としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ等の固体光源が好ましい。
その理由は、これらの固体光源は、ランプなどと異なり、瞬時点灯、瞬時消灯が可能であるため、本発明のプロジェクタに好適だからである。

また、各投射装置の構成として、各投射装置が１つの光変調器と発光色の異なる複数の固体光源とを有し、発光色の異なる固体光源を順次点灯させ、異なる色の光を順次変調することにより各投射装置がカラー画像を投射する構成を採用することができる。
この構成は、例えば液晶プロジェクタで言えば、１枚の液晶ライトバルブを備え、この液晶ライトバルブに向けて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を順次射出させる、いわゆる色順次方式、カラーシーケンシャル方式などと呼ばれるものである。各投射装置にこの構成を採用した場合、光変調器が１つで済むことによりコストを削減することができる。また、本発明のプロジェクタにおいては、光の利用効率が上がることで個々の投射装置からの投射光の輝度は低くて良いため、この方式との相性も良い。

投射装置の他の構成として、各投射装置が単色の画像を投射する構成とされ、異なる色の画像を投射する投射装置が隣接して繰り返し配置された構成を採用することができる。
例えば、赤色光を投射する投射装置、緑色光を投射する投射装置、青色光を投射する投射装置をこの順に繰り返し配置し、この３台を１組として点灯させ、カラー画像を投射する。この構成によれば、各投射装置を非常に簡便な構成とすることができ、コストを低減することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタは、液晶ライトバルブを光変調器として備えた液晶リアプロジェクタの例である。
図１〜図３は本実施形態のプロジェクタの要部を示す概略構成図（平面図）である。図４はプロジェクタの正面図、図５は後述する投射装置の概略構成図である。なお、以下の説明に用いる各図では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

本実施形態のプロジェクタ１は、図１に示すように、筐体２と、複数の投射装置３と、スクリーン４と、赤外線センサ５（視聴者位置検出手段）と、制御部６とから概略構成されている。筐体２の内部には、複数（本実施形態では１１台）の投射装置３が投射レンズをスクリーン４側に向けて画面左右方向（図１における上下方向）に円弧状に配置されている。本実施形態では、各投射装置３として輝度が５０ルーメン以下（より好ましくは３０ルーメン以下）のものを用いる。これは従来一般の投射装置よりもはるかに輝度が低いものである。ここでは、特に反射ミラー等を用いず、投射装置３から射出された画像光が直接スクリーン４に投射される構成を示しているが、反射ミラー等で光路を折り返す構成としても良い。これにより、装置の小型化を図ることができる。

本実施形態のプロジェクタ１は投射装置３と視聴者Ｍとがスクリーン４を隔てて反対側に位置するリアプロジェクタであるから、ここで用いるスクリーン４は透過型スクリーンである。従来一般のスクリーンが投射装置からの光を広範囲に散乱させるものであるのに対し、本実施形態のスクリーン４は高い指向性を有するものである。すなわち、スクリーン４が投射装置３からの光を散乱させつつ透過させる際に、散乱角度が従来に比べて十分に狭いものである。

そして、複数の投射装置３のいずれが光を投射するかによって、すなわちどちらの方向から光が投射されるかによってスクリーン４からの画像光の射出角度が異なるようになっている。図１では、複数の投射装置３のうちの中央（図１における上から６番目）の投射装置３ｆから画像光Ｌが射出された状態を示しているが、画像光Ｌが視聴者Ｍの方向に向けて集光している。このように、本実施形態のスクリーン４は集光性を持つ集光性スクリーンであるか、少なくとも平行光を射出し得るものであることが望ましい。集光の方向は画面左右方向を基本とするが、画面左右方向に加えて画面上下方向に集光するものであっても良い。このような集光性スクリーンは、拡散性を有する光透過材の表面に微細なレンチキュラーレンズやフレネルレンズ等を形成することで実現できる。

スクリーン４の集光の度合としては、スクリーン４からスクリーン４の画面縦サイズの１．５ないし４倍までの視聴位置範囲内において、図６に示すように、各投射装置３からの画像光Ｌの主光線に平行な範囲Ｌ１内に射出光量の５０％以上が含まれるとともに、主光線から水平に１５ｃｍ以内の範囲では輝度変化が５０％以下であることが望ましい。一般に、平均的な視聴位置範囲と言われているスクリーン前面から画面縦サイズの１．５ないし４倍までの距離内において、各投射装置３からの画像光の主光線に平行な範囲内に射出光量の５０％以上が含まれれば、従来のプロジェクタに比べて光の利用効率が十分に高められると言える。また、主光線から水平に１５ｃｍ以内、すなわち左右方向に３０ｃｍ以内の範囲で輝度変化が５０％以下であれば、視聴者Ｍの目にとって所定の明るさが感じられる。

スクリーン４の周囲には赤外線センサ５が設置されている。この赤外線センサ５は、スクリーン４に対する視聴者Ｍの位置を検出するためのものである。視聴者Ｍの位置を検出できるものであれば、赤外線センサ５に限らず、例えばカメラ等を用いて顔の位置を画像認識するなどしても良い。例えば立体画像表示用のプロジェクタなどでは、視聴者の右目と左目に確実に異なる画像を視認させるため、各目の位置を検出するためのカメラによる画像処理を用いた検出手段を備えることがある。この場合、数ｃｍ程度の位置精度が必要になる。これに対して、本実施形態のプロジェクタ１の場合、視聴者Ｍがどこにいるかを検出しさえすればよいため、精度は粗くて良く、数十ｃｍ程度の位置精度で十分である。

制御部６は、赤外線センサ５から視聴者Ｍの位置の検出信号を受け、視聴者Ｍの位置に到達する画像光Ｌを射出可能な投射装置３を選択的に点灯し、残りの投射装置３を消灯するように投射装置全体を制御する。すなわち、制御部６は、視聴者位置範囲と選択点灯させるべき投射装置との相関関係を予めデータとして保有している。図１は、視聴者Ｍがスクリーン前面の中心線（システム光軸Ｓ）上に位置している場合の例を示している。この場合、視聴者Ｍがこの位置にいることを赤外線センサ５が検出すると、その検出信号が制御部６に送られ、制御部６は１１台の投射装置のうちの中央（図１における上から６番目）の投射装置３ｆのみを点灯させ、残りの１０台の投射装置を消灯させる。

図２は、視聴者Ｍの位置が図１の状態よりもスクリーン４に向かって左寄り（図１，２における上側）にずれた場合の例を示している。この場合、視聴者Ｍの位置が、図における上から６番目の投射装置３ｆからの画像光Ｌｆの照射領域と上から７番目の投射装置３ｇからの画像光の照射領域Ｌｇとの境界の方向にずれたため、どちらか一方の投射装置を点灯させただけでは視聴者Ｍは画像を完全に視認することができない。したがって、これら隣接する２台の投射装置３ｆ、３ｇをともに点灯させ、残りの９台の投射装置を消灯させることになる。

この場合、隣接する２台の投射装置３ｆ、３ｇからの各光で１つの画像が構成されるため、各光による２つの画像の画素の位置を合わせることによってずれのない鮮明な画像を得ることができる。全ての投射装置３で画素の位置を合わせる必要はなく、隣接する２台ずつで合わせればよい。画素の位置を調整する手段としては、投射装置３の設置位置、向き等によって調整する方法（ハード的な方法）、２台の投射装置３に供給する画像信号によって調整する方法（ソフト的な方法）のいずれを用いても良い。

また、視聴者Ｍの頭の位置が動くことで図１の状態と図２の状態が切り替わることを考慮すると、２つの状態間で視聴者Ｍが違和感を感じないように２つの画像光の輝度分布を合成したときにフラットになるような輝度分布を持たせると良い。具体的には、各投射装置３の光源の輝度を調整することによって輝度分布を調整することができる。これは、投射装置３の光源に輝度調整の容易な発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザを用いた場合に好適である。あるいは、光源だけでなく、液晶ライトバルブを制御することで画面内の輝度を合わせることによっても視聴位置による映像の違和感がなくなり、自然な画像が得られる。

隣接する２台の投射装置３からスクリーン４を経て視聴者Ｍ側に到達する２つの画像光が、少なくともスクリーン４からスクリーン４の画面縦サイズの１．５ないし４倍までの視聴位置範囲内において隙間なく射出されるように構成されていることが望ましい。その理由は、本実施形態の場合、スクリーン４からの投射光に指向性を持たせているため、仮に隣接する２つの投射装置３からの各光の照射領域の間に上記視聴位置範囲内で隙間があったとすると、視聴者Ｍがその隙間の領域に移動した場合に画像が見えなくなってしまうからである。逆に隙間がなければ、視聴者Ｍが見る位置を変えても画像が見えなくなることはない。

図３は、視聴者が２人いた場合の例を示している。視聴者Ｍ１は、スクリーン前面の中心線（システム光軸Ｓ）上に位置しており、これに対応して図３における上から６番目の投射装置３ｆが点灯している。また、視聴者Ｍ２は、視聴者Ｍ１の左側（図３の上側）に位置しており、これに対応して図３における上から９番目の投射装置３ｉと１０番目の投射装置３ｊが点灯している。したがって、この例では計３台の投射装置３ｆ，３ｉ，３ｊが点灯し、残りの８台の投射装置３が消灯している。

図４は、図３の状態にあるときのプロジェクタ前面の様子を示している。プロジェクタ１の筐体２前面のスクリーン４の下方には、１１台の投射装置３のうち、現在どの投射装置３が点灯しているかを視聴者Ｍ１，Ｍ２に認識させるためのインジケータ７（点灯装置認識手段）と、現在の消費電力値を表示する表示パネル８とが設置されている。この例では、図４における右から６個目、９個目、１０個目のインジケータ７ｆ，７ｉ，７ｊが点灯しており、右から６個目のインジケータ７ｆの点灯は視聴者Ｍ１の位置に対応しており、右から９個目、１０個目のインジケータ７ｉ，７ｊの点灯は視聴者Ｍ２の位置に対応している。このとき、視聴者Ｍ２は、現在自分がいる位置が２台の投射装置３ｉ，３ｊからの投射領域の境界付近であることを認識するので、消費電力をより低減させるためには自分が右か左に少し移動すればよいことを知ることができる。また、現在の消費電力値が表示パネル８に表示されることで視聴者が省エネルギーの効果を実感することができる。このように、視聴者側の協力によってより省エネルギー効果が高まる構成になっている。なお、表示パネル８またはスクリーン４上に、過去一定時間の消費電力値、もしくは投射装置が全て点灯した場合の消費電力に対する比（％）等の省エネルギー効果を実感できるような表示を行っても良い。

各投射装置３の構成は以下の通りであり、本実施形態では３個の液晶ライトバルブを備えた、いわゆる３板式の投射装置を採用している。
投射装置３は、図５に示すように、３個の光源１２、１３、１４を備えている。各光源１２、１３、１４には、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光するＬＥＤチップが採用されている。各投射装置３の光源としては、このようなＬＥＤや半導体レーザ等の固体光源を用いることが好ましい。この種の固体光源は、ランプなどと異なり、瞬時点灯、瞬時消灯が可能であるため、本実施形態のプロジェクタに好適だからである。なお、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、各光源装置の後方にロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。

赤色光源１２からの光束は、重畳レンズ３５Ｒを透過して反射ミラー１７で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ２２に入射する。また、緑色光源１３からの光束は、重畳レンズ３５Ｇを透過して緑色光用液晶ライトバルブ２３に入射する。また、青色光源１４からの光束は、重畳レンズ３５Ｂを透過して反射ミラー１６で反射され、青色光用液晶ライトバルブ２４に入射する。なお、均一照明系としてフライアイレンズを用いた場合には、各光源１２，１３，１４からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブ２２，２３，２４の表示領域において重畳され、液晶ライトバルブ２２，２３，２４が均一に照明されるようになっている。

また、各液晶ライトバルブ２２，２３，２４の入射側および出射側には、偏光板（図示せず）が配置されている。そして、各光源１２，１３，１４からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブ２２，２３，２４に入射する。また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段（図示せず）を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブ２２，２３，２４に入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。

各液晶ライトバルブ２２、２３、２４によって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム２５に入射する。このプリズム２５は４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ２６によりスクリーン４上に投射され、拡大された画像が表示される。

本実施形態のプロジェクタ１においては、スクリーン４が、複数の投射装置３からの各画像光Ｌを万遍なく同方向に投射するのではなく、各画像光Ｌを異なる方向に射出する、いわゆる投射装置３の位置に応じた高い指向性を有している。ここで、複数の投射装置３のうち、視聴者Ｍの位置に到達する画像光を射出する投射装置３のみが選択的に点灯され、逆に視聴者Ｍがいない領域の方向に画像光を射出する投射装置３が消灯される。さらに、各投射装置３は視聴者Ｍの位置に向けて集中的に光を投射するので、１台の投射装置のみで賄っていた従来のプロジェクタに比べて投射装置１台あたりの輝度が低くても視聴者が感じる明るさは変わらない。例えば従来のプロジェクタの輝度が３００ルーメンあったとすると、本実施形態では１１台の投射装置３を用いていることから３０ルーメン程度でも十分である。このように、低輝度の投射装置を用いることができるため、装置全体として低消費電力化、省エネルギー化を図ることができる。特に視聴者の人数が少ない場合には、従来の１／１０以下というように飛躍的に消費電力が低いプロジェクタが実現できる。

なお、本実施形態のプロジェクタ１において、投射装置３の設置位置を入れ替えることができる。すなわち、点灯頻度の高い投射装置３は寿命が早く来るため、点灯頻度があまり高くない位置のものと時々ローテーションすることで投射装置３全体の寿命を延ばすことができる。そのためには、投射装置３毎に累積使用時間を把握し、それを表示する機能を備えることが望ましい。なお、表示パネル８またはスクリーン４上に、各投射装置の使用履歴（累積点灯時間もしくは予想寿命等）の表示ができるようにしても良い。

［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図７を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクタの基本構成は第１実施形態と同様であり、投射装置の位置が可動とされた点が第１実施形態と異なるのみである。したがって、以下では共通な部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、図７において図１と共通の構成要素には同一の符号を付す。

第１実施形態では、プロジェクタ１が１１台の投射装置３を備えており、各投射装置３の位置は固定されていた。これに対して、本実施形態のプロジェクタ１１は、図７に示すように、筐体２の内部に３台の投射装置３が備えられ、各投射装置３が独立して位置を変えられるように構成されている。具体的には、筐体２の内部に円弧状に湾曲した第１のガイドレール３１が設けられ、各投射装置３はモータ等の任意の駆動手段により第１のガイドレール３１に沿って画面左右方向に移動する構成になっている。さらに、各投射装置３毎に第１のガイドレール３１と直交する第２のガイドレール３２が設けられ、各投射装置３はモータ等の任意の駆動手段により第２のガイドレール３２に沿ってスクリーン４に対して接近、離間する方向に移動する構成になっている。本実施形態の場合、制御部６は、赤外線センサ５からの視聴者位置検出信号を受けて、各投射装置３の移動と点灯・消灯を制御する。

複数の投射装置３は、第１実施形態のように固定されていても勿論良いが、本実施形態のプロジェクタ１１のように移動可能に構成した場合には視聴者Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の位置に合わせて移動させることができ、その分投射装置３の数を減らすことができる。そのため、プロジェクタのコスト低減を図ることができる。さらに、一人の視聴者が見る位置を変えても、視聴者の動きに合わせて光の投射領域を追従させることができ、画像が見えなくなることがない。本実施形態の場合、複数の投射装置３がスクリーン４の左右方向に移動できるため、視聴者の横方向の動きに対応することができるし、スクリーン４に対して接近、離反する方向に移動できるため、視聴者の前後方向の動きにも対応することができる。さらに、各投射装置３をスクリーン４の上下方向（図７において紙面を貫通する方向）に移動可能としても良い。その場合には視聴者の縦方向の動き（例えば視聴者が立ったり座ったりする場合）に対応することができるとともに、画像光をより集光できるため、さらなる低消費電力化を図ることができる。

［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図８を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクタの全体の基本構成は第１実施形態と同様であり、投射装置の内部構成が第１実施形態と異なるのみである。したがって、以下では共通な部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図８は、本実施形態の投射装置４１を示す概略構成図である。
本実施形態で用いる投射装置４１は、図８に示すように、光源としてのＬＥＤアレイ４２と、ＬＥＤアレイ４２から射出された光を変調する液晶ライトバルブ４４と、液晶ライトバルブ４４によって変調された光をスクリーン４に投射する投射レンズ４５とを備えている。また、ＬＥＤアレイ４２と液晶ライトバルブ４４との間には集光レンズ４３が設けられており、集光レンズ４３によりＬＥＤアレイ４２からの光が集光されて液晶ライトバルブ４４に入射するようになっている。

ＬＥＤアレイ４２は、赤色光を射出する赤色ＬＥＤ４２Ｒと、緑色光を射出する緑色ＬＥＤ４２Ｇと、青色光を射出する青色ＬＥＤ４２Ｂとがアレイ状に配列されたものである。ＬＥＤアレイ４２の各色のＬＥＤ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂの発光と液晶ライトバルブ４４の駆動は制御部４７によって制御される。そして、赤色ＬＥＤ４２Ｒ、緑色ＬＥＤ４２Ｇ、青色ＬＥＤ４２Ｂが時分割で順次点灯するとともに、各色光の発光に同期してその色に対応した画像信号が液晶ライトバルブ４４に供給され、液晶ライトバルブ４４が駆動される。すなわち、本実施形態の投射装置４１は、単板式の色順次方式、カラーシーケンシャル方式などと呼ばれる投射装置である。なお、ここでは各色のＬＥＤを順次点灯させる構成を採用したが、白色光を発光する光源を用い、カラーホイールなどを用いて白色光を時間的に色分離する構成を採用しても良い。

本実施形態のプロジェクタでは、単板式、色順次方式の投射装置４１を使用しているので、光変調器である液晶ライトバルブ４４が１つで済むことによりコスト削減を図ることができる。また、本実施形態のプロジェクタにおいては、光の利用効率が上がることで個々の投射装置４１からの投射光の輝度は低くて良いが、色順次方式の投射装置はもともと高い輝度が得にくい特性を持っているため、相性も良い。

［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図９を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクタの全体の基本構成は第１実施形態と同様であり、投射装置の構成が第１実施形態と異なるのみである。したがって、以下では共通な部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第１〜第３実施形態では、３板式、単板式の違いこそあれ、各投射装置が独立してカラー表示が可能なものであった。これに対して、本実施形態では、各投射装置として赤色画像、緑色画像、青色画像の各々を個別に投射する単色表示のものを用いており、３台１組でカラー表示を実現している。投射装置の構成としては、図８に示した投射装置４１のＬＥＤアレイ４２が赤色ＬＥＤ４２Ｒ、緑色ＬＥＤ４２Ｇ、青色ＬＥＤ４２Ｂのいずれか１色のみを備えたものと考えればよい。プロジェクタ全体として見ると、図９に示すように、赤色画像光を投射する投射装置３Ｒ１、緑色画像光を投射する投射装置３Ｇ、青色画像光を投射する投射装置３Ｂがこの順に繰り返し配列されている。その他の構成は第１〜第３実施形態と同様である。

本実施形態の場合、１台の投射装置３は単色表示しか行わないため、一人の視聴者Ｍに対して赤色用投射装置３Ｒ１、緑色用投射装置３Ｇ、青色用投射装置３Ｂの３台が点灯してはじめてカラー表示となる。図９は、視聴者Ｍがスクリーン前面の中心線（システム光軸Ｓ）上に位置している場合の例を示している。このとき、視聴者Ｍがこの位置にいることを赤外線センサ５が検出すると、中央の３台（図９における上から５番目、６番目、７番目）の投射装置３Ｒ１，３Ｇ，３Ｂを点灯させ、残りの投射装置を消灯させる。

ここで、仮に視聴者Ｍがスクリーン４に向かって左側（図９における上側、矢印Ａの方向）に移動したとすると、図９における上から５番目の赤色用投射装置３Ｒ１を消灯させ、６番目、７番目の緑色用投射装置３Ｇ、青色用投射装置３Ｂを点灯させたまま、新たに８番目の赤色用投射装置３Ｒ２を点灯させる。本実施形態の場合、必ず３台の投射装置が点灯している必要があるため、上記の駆動方法が第１〜第３実施形態と異なっており、このような駆動方法で視聴者Ｍの位置に対応した投射を実現することができる。

本実施形態の構成によれば、各投射装置３が単色表示のものでよいため、各投射装置３が非常に簡便な構成となり、コストを低減することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば第１実施形態においては、複数の投射装置をスクリーンの画面左右方向に配列する例を示したが、投射装置を画面上下方向にも配列しても良い。投射装置を上下方向にも並べた場合、上下方向にも集光するフレネルレンズのようなスクリーンが使えるため、更に低輝度の投射装置で十分な明るさの画像を見ることができ、更に消費電力を小さくできる。また、視聴者位置検出手段については、赤外線センサ等で装置側が視聴者の位置を自動的に検出する構成に代えて、例えば点灯させる投射装置を視聴者がリモコン等を用いて選択する構成でも良いし、リモコンの位置を装置側が認識する構成でも良い。また、光変調器については、透過型の液晶ライトバルブを用いる構成に代えて、反射型の液晶ライトバルブを用いる構成でも良いし、マイクロミラーデバイスを用いる構成でも良い。

本発明の第１実施形態のプロジェクタの要部を示す概略平面図である。 同、概略平面図である。 同、概略平面図である。 同、プロジェクタの正面図である。 同、プロジェクタの投射装置の概略構成図である。 同、プロジェクタのスクリーンの指向性を説明するための図である。 本発明の第２実施形態のプロジェクタの要部を示す概略平面図である。 本発明の第３実施形態のプロジェクタの投射装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態のプロジェクタの要部を示す概略平面図である。

符号の説明

１，１１，２１…プロジェクタ、２…筐体、３，３ｆ，３ｇ，３ｉ，３ｊ，３Ｒ１，３Ｇ，３Ｂ，３Ｒ２，４１…投射装置、４…スクリーン、５…赤外線センサ（視聴者位置検出手段）、６…制御部、７…インジケータ（点灯装置認識手段）、８…表示パネル、Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…視聴者。

Claims (15)

1. 複数の投射装置と、前記投射装置から投射される画像を映し出すスクリーンとを備え、前記スクリーンが前記複数の投射装置からの各画像光を異なる方向に射出するとともに、前記複数の投射装置のうち、視聴者の位置に到達する画像光を射出する投射装置が選択的に点灯されることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記視聴者の位置を検出する視聴者位置検出手段を備え、前記視聴者位置検出手段の検出信号に基づいて視聴者の位置に対応した前記投射装置が選択的に点灯されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記スクリーンが、前記画像光を視聴者側に向けて集光する機能を有する集光性スクリーンであることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 前記集光性スクリーンが、前記集光性スクリーンの画面左右方向において前記画像光を集光することを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記集光性スクリーンが、前記集光性スクリーンの画面上下方向において前記画像光を集光することを特徴とする請求項３または４に記載のプロジェクタ。
6. 前記集光性スクリーンが、前記集光性スクリーンから前記集光性スクリーンの画面縦サイズの１．５ないし４倍までの視聴位置範囲内において、各投射装置からの前記画像光の主光線に平行な範囲内に射出光量の５０％以上が含まれるとともに、主光線から水平に１５ｃｍ以内の範囲では輝度変化が５０％以下であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
7. 前記複数の投射装置のうち、隣接配置された２つの投射装置から前記集光性スクリーンを経て視聴者側に到達する２つの画像光が、少なくとも前記集光性スクリーンから前記集光性スクリーンの画面縦サイズの１．５ないし４倍までの視聴位置範囲内において隙間なく射出されるように構成されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
8. 前記複数の投射装置のうち、隣接配置された２つの投射装置から射出される２つの画像光により得られる２つの画像の画素位置を調整する画素位置調整手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
9. 前記複数の投射装置が、前記スクリーンの左右方向、上下方向の少なくとも一方に移動可能とされたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
10. 前記複数の投射装置が、前記スクリーンに対して接近、離反する方向に移動可能とされたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
11. 前記各投射装置の輝度が５０ルーメン以下であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
12. 前記複数の投射装置のうち、選択的に点灯されている投射装置がどれであるかを視聴者に認識させる点灯装置認識手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
13. 前記各投射装置の光源として固体光源が用いられたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
14. 前記各投射装置が１つの光変調器と発光色の異なる複数の前記固体光源とを有し、前記発光色の異なる固体光源を順次点灯させ、異なる色の光を順次変調することにより各投射装置がカラー画像を投射することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
15. 各投射装置が単色の画像を投射する構成とされ、異なる色の画像を投射する投射装置が隣接して繰り返し配置されたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
    

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