JP2007206565A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタは、投写レンズを構成する組みレンズに主光軸を法線方向とする面内で平行移動可能な可動レンズと、この可動レンズの動作を制御する制御回路部とを備えている。そして、この制御回路部は、投写画像の画素が、画素ピッチの2倍以内の範囲で周期的に移動するように、可動レンズを平行移動させている。これにより、ある時間においてブラックマトリクス72が表示されていた位置に、次の時間では画素の一部が表示されるため、投写画像を時間積分するとブラックマトリクス72の濃さが減少し、目立たなくさせることができ、投写レンズを構成する組レンズの一部を可動レンズとしているため、光の損失や吸収を抑えることができる。したがって、効率よくブラックマトリクス72を目立たなくさせることができる。
【選択図】図4
【解決手段】プロジェクタは、投写レンズを構成する組みレンズに主光軸を法線方向とする面内で平行移動可能な可動レンズと、この可動レンズの動作を制御する制御回路部とを備えている。そして、この制御回路部は、投写画像の画素が、画素ピッチの2倍以内の範囲で周期的に移動するように、可動レンズを平行移動させている。これにより、ある時間においてブラックマトリクス72が表示されていた位置に、次の時間では画素の一部が表示されるため、投写画像を時間積分するとブラックマトリクス72の濃さが減少し、目立たなくさせることができ、投写レンズを構成する組レンズの一部を可動レンズとしているため、光の損失や吸収を抑えることができる。したがって、効率よくブラックマトリクス72を目立たなくさせることができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、画像光を拡大投写するプロジェクタに関する。
従来、液晶表示素子から投写される投写画像のブラックマトリクスを目立たなくさせる装置が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)
この特許文献1に記載のものは、光源と、放物面鏡と、液晶表示素子と、投写レンズと、平行平板ガラスと、回転機構とからなる投写型液晶表示装置である。この液晶表示装置では、液晶表示素子と投写レンズとの間に配置される平行平板ガラスを回転機構により光束に回転振動させて光軸を光束に平行移動させることで、ブラックマトリクスを目立たなくさせる構成が採られている。
また、特許文献2に記載のものは、空間光変調素子と投写レンズとの間に平板プリズムを光軸法線に対して斜めに挿入し、フィールド毎にフレーム画素の大きさの光軸シフトを実施する表示装置であり、この光軸シフトにより投写画像の解像度を増加させている。
ところで、上記のような特許文献1に記載のような従来の投写型液晶表示装置では、ブラックマトリクスを目立たなくさせるために、投写レンズと液晶表示素子との間に回転振動される平行平板ガラスを新たに配置させている。このため、この平行平板ガラスを光が通過する必要があるため、平行平板ガラスでの光の表面反射や吸収により光量の損失が発生するという問題がある。また、特許文献2に記載の表示装置も同様に、平板プリズムを新たに設けているため、この平板プリズムを透過する光の表面反射や吸収などにより、光量の損失が発生するという問題がある。
本発明は、上記のような問題に鑑み、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタを提供することを1つの目的とする。
本発明に係るプロジェクタは、照明光学系から射出された光束を固定画素型の表示素子にて光変調させ、この光変調された光束を複数の光学素子を介して拡大投写させるプロジェクタであって、前記複数の光学素子のうち少なくとも1つを前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で移動させることで、前記投写された画像の画素位置を前記投写された画像の画素ピッチの2倍の範囲内で移動させる表示移動手段を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、プロジェクタは、複数の光学素子のうち少なくとも1つを、主光軸を法線方向とする面内で移動させることで、投写された画像の画素位置を、画素ピッチの2倍以内の範囲で、照明光の主光軸を法線方向とする面内で動かす表示移動手段を備えている。これにより、投写された画像が画素ピッチの2倍以内の範囲で移動するため、ブラックマトリクスもこの移動に応じて移動する。したがって、画素を周期的に移動させることで、ある時間においてブラックマトリクスが表示された位置に、次の時間において画素の一部が表示される。よって、これらの画素を時間積分して画像を表示させると、ブラックマトリクスも色の濃さが薄くなり、目立たなくなる。また、この時、表示移動手段は、投写光学系などを構成する複数の光学素子のうちいずれかを移動させているため、従来のように新たに平行平板ガラスや平板プリズムを加える必要がない。従って、これらの平行平板ガラスや平板プリズムなどによる光の表面反射や吸収に伴う光の損失がなく、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
本発明では、前記表示移動手段は、前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で前記光学素子の光学中心から所定寸法だけずれた回転中心を回転軸として、前記光学素子を回転移動させることが好ましい。
ここで、光学素子としては、主光軸の軸心から所定寸法だけ離れた光学中心軸を有するものであればよく、例えば通常のレンズの光学中心が主光軸から離れた位置に設けられ、このレンズを例えば光軸を回転軸として回転させる構成としてもよく、光学中心が偏心したレンズを主光軸を回転軸として回転させる構成としてもよい。
この発明によれば、表示移動手段は、上記のような光学中心から回転軸からずれた位置に設けられる光学素子を回転させるだけの構成で、ブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
ここで、光学素子としては、主光軸の軸心から所定寸法だけ離れた光学中心軸を有するものであればよく、例えば通常のレンズの光学中心が主光軸から離れた位置に設けられ、このレンズを例えば光軸を回転軸として回転させる構成としてもよく、光学中心が偏心したレンズを主光軸を回転軸として回転させる構成としてもよい。
この発明によれば、表示移動手段は、上記のような光学中心から回転軸からずれた位置に設けられる光学素子を回転させるだけの構成で、ブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
また、本発明では、前記表示移動手段は、前記光学素子を前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で平行移動させてもよい。
この発明によれば、表示移動手段は、光学素子を、主光軸を法線方向とする面内で平行移動させるだけの簡単な構成で容易に画像光の光軸をシフト移動させることができ、ブラックマトリクスを効率よく目立たなくさせることができる。
この発明によれば、表示移動手段は、光学素子を、主光軸を法線方向とする面内で平行移動させるだけの簡単な構成で容易に画像光の光軸をシフト移動させることができ、ブラックマトリクスを効率よく目立たなくさせることができる。
本発明では、前記光学素子は、前記主光軸に対して傾斜して配置することで前記画像光の光軸を偏向させ、前記表示移動手段は、前記光学素子の傾斜方向を変更させることも考えられる。
この発明によれば、表示移動手段は、光学素子を主光軸に対して傾斜して配置することで画像光の光軸を偏光し、さらに光学素子の傾斜方向を変更させることで、上記の発明と同様に、光束の光軸を移動させてブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。また、表示素子を透過した後段で、例えばダイクロイックプリズムで各色の画像光が合成された後に透過する光学素子を移動させる構成にすることで、複数の光学素子を移動させる必要がなくなり、構成も簡単にできる。
この発明によれば、表示移動手段は、光学素子を主光軸に対して傾斜して配置することで画像光の光軸を偏光し、さらに光学素子の傾斜方向を変更させることで、上記の発明と同様に、光束の光軸を移動させてブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。また、表示素子を透過した後段で、例えばダイクロイックプリズムで各色の画像光が合成された後に透過する光学素子を移動させる構成にすることで、複数の光学素子を移動させる必要がなくなり、構成も簡単にできる。
本発明では、前記光学素子は、前記主光軸に対して傾斜して配置することで前記画像光の光軸を偏向させ、前記表示移動手段は、前記光学素子を前記主光軸を回転軸として前記光学素子を回転させることも考えられる。
この発明によれば、表示移動手段は、光学素子を主光軸に対して傾斜して配置することで画像光の光軸を偏向し、さらに主光軸を回転軸として光学素子を回転させることで、上記の発明と同様に、光束の光軸を移動させてブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。また、光学素子を照明光の主光軸を回転軸として、この主光軸を法線とする面内で回転させているので、光学素子の傾斜方向を変更するために複雑な構成を不要にでき、かつ、少ない動力で光学素子を移動させることができる。
この発明によれば、表示移動手段は、光学素子を主光軸に対して傾斜して配置することで画像光の光軸を偏向し、さらに主光軸を回転軸として光学素子を回転させることで、上記の発明と同様に、光束の光軸を移動させてブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。また、光学素子を照明光の主光軸を回転軸として、この主光軸を法線とする面内で回転させているので、光学素子の傾斜方向を変更するために複雑な構成を不要にでき、かつ、少ない動力で光学素子を移動させることができる。
本発明に係る別のプロジェクタは、照明光学系から射出された光束を固定画素型の表示素子にて光変調させ、この光変調された光束を複数の光学素子を介して拡大投写させるプロジェクタであって、前記表示素子を前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で移動させることで、前記投写された画像の画素位置を画素ピッチの2倍の範囲内で移動させる表示移動手段を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、プロジェクタは、表示素子を、主光軸を法線方向とする面内で移動させることで、投写された画像の画素位置を、画素ピッチの2倍以内の範囲で、照明光の主光軸を法線方向とする面内で動かす表示移動手段を備えている。これにより、投写された画像が画素ピッチの2倍以内の範囲で移動するため、ブラックマトリクスもこの移動に応じて移動する。したがって、画素を周期的に移動させることで、ある時間においてブラックマトリクスが表示された位置に、次の時間において画素の一部が表示される。よって、これらの画素を時間積分して画像を表示させると、ブラックマトリクスも色の濃さが薄くなり、目立たなくなる。また、この時、表示移動手段は、固定画素型の表示素子を移動させているため、従来のように新たに平行平板ガラスや平板プリズムを加える必要がない。従って、これらの平行平板ガラスや平板プリズムなどによる光の表面反射や吸収に伴う光の損失がなく、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
この発明によれば、プロジェクタは、表示素子を、主光軸を法線方向とする面内で移動させることで、投写された画像の画素位置を、画素ピッチの2倍以内の範囲で、照明光の主光軸を法線方向とする面内で動かす表示移動手段を備えている。これにより、投写された画像が画素ピッチの2倍以内の範囲で移動するため、ブラックマトリクスもこの移動に応じて移動する。したがって、画素を周期的に移動させることで、ある時間においてブラックマトリクスが表示された位置に、次の時間において画素の一部が表示される。よって、これらの画素を時間積分して画像を表示させると、ブラックマトリクスも色の濃さが薄くなり、目立たなくなる。また、この時、表示移動手段は、固定画素型の表示素子を移動させているため、従来のように新たに平行平板ガラスや平板プリズムを加える必要がない。従って、これらの平行平板ガラスや平板プリズムなどによる光の表面反射や吸収に伴う光の損失がなく、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
本発明では、前記画像信号は、右眼用画像に関する右眼画像信号と左眼用画像に関する左眼用画像信号とを有し、前記表示移動手段は、前記右眼画像信号に基づく右眼用画像の画素位置および前記左眼画像信号に基づく左眼用画像の画素位置をそれぞれ異なる画素位置に移動させることが好ましい。
この発明によれば、表示移動手段は、左眼用画像および右眼用画像をそれぞれ異なる画素位置に表示させているので、立体画像を効率よく表示させることができる。
この発明によれば、表示移動手段は、左眼用画像および右眼用画像をそれぞれ異なる画素位置に表示させているので、立体画像を効率よく表示させることができる。
本発明では、前記表示移動手段は、入力される画像信号の書き換え周期と略同一周期で、前記画像の画素位置を周期的に移動させることが好ましい。
この発明によれば、画像信号の書き換え周期と画像の画素位置の移動周期とを同期させている。これにより、ある時間において、所定の画素位置に所定の画素が表示された後、次の時間において、この所定の画素位置に隣接する画素位置に次の画像信号に基づいた画素が表示される。したがって、これらの画素位置を時間積分すると、複数の画素が所定範囲内に表示されることになり、解像度を高くすることができ、さらに、ブラックマトリクスも目立たなくさせることができる。
この発明によれば、画像信号の書き換え周期と画像の画素位置の移動周期とを同期させている。これにより、ある時間において、所定の画素位置に所定の画素が表示された後、次の時間において、この所定の画素位置に隣接する画素位置に次の画像信号に基づいた画素が表示される。したがって、これらの画素位置を時間積分すると、複数の画素が所定範囲内に表示されることになり、解像度を高くすることができ、さらに、ブラックマトリクスも目立たなくさせることができる。
〔第一の実施の形態〕
以下、本発明における第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略を模式的に示す図である。図2は、投写レンズを構成する可動レンズの動作を模式的に示す図である。図3は、可動レンズを駆動させない状態における投写画像の一部の画素近傍の概略を模式的に示す図である。
以下、本発明における第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略を模式的に示す図である。図2は、投写レンズを構成する可動レンズの動作を模式的に示す図である。図3は、可動レンズを駆動させない状態における投写画像の一部の画素近傍の概略を模式的に示す図である。
[プロジェクタの構成]
図1において、1は、本発明に係るプロジェクタであり、このプロジェクタ1は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、スクリーン等の投写面上に拡大投写する。このプロジェクタ1は、照明光学系としてのインテグレータ照明光学系2と、色分離光学系3と、リレー光学系4と、光学装置5と、投写光学系としての投写レンズ6と、光学筐体1Aと、図示しない表示制御手段としての制御回路部と、などを備えている。光学筐体1Aは、インテグレータ照明光学系2、色分離光学系3、リレー光学系4、および光学装置5を内部に収納している。
図1において、1は、本発明に係るプロジェクタであり、このプロジェクタ1は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、スクリーン等の投写面上に拡大投写する。このプロジェクタ1は、照明光学系としてのインテグレータ照明光学系2と、色分離光学系3と、リレー光学系4と、光学装置5と、投写光学系としての投写レンズ6と、光学筐体1Aと、図示しない表示制御手段としての制御回路部と、などを備えている。光学筐体1Aは、インテグレータ照明光学系2、色分離光学系3、リレー光学系4、および光学装置5を内部に収納している。
制御回路部は、例えばプロジェクタ1に形成される図示しないコネクタなどの外部入力部、電源ボタンや再生ボタンなどを構成する図示しない制御ボタン、および図示しない電源供給部などに電気的に接続されている。そして、外部入力部や制御ボタンなどから入力される操作信号を認識し、電源供給部からの電力をインテグレータ照明光学系2や、光学装置5などに供給する。また、制御回路部は、例えば外部入力部から入力された画像信号に基づいて光学装置5を制御し、画像信号に基づいた画像を投写させる制御をする。
インテグレータ照明光学系2は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系2は、光源装置21、第1レンズアレイ22、第2レンズアレイ23、偏光変換素子24、及び重畳レンズ25を備えて構成される。
光源装置21は、光源ランプ211およびリフレクタ212を備えている。そして、光源ランプ211から射出された放射状の光束は、リフレクタ212で反射されて略平行光束とされ、外部へと射出される。本実施の形態では、光源ランプ211として、高圧水銀ランプを採用し、リフレクタ212として、放物面鏡を採用している。なお、光源ランプ211としては、高圧水銀ランプに限らず、例えばメタルハライドランプやハロゲンランプ等を採用してもよい。また、リフレクタ212として放物面鏡に限らず、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成を採用してもよい。
第1レンズアレイ22は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。各小レンズは、光源ランプ211から射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸方向に射出する。
第2レンズアレイ23は、第1レンズアレイ22と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。この第2レンズアレイ23は、重畳レンズ25とともに、第1レンズアレイ22の各小レンズの像を光学装置5の後述する固定画素型の表示素子としての液晶パネル51上に結像させる機能を有する。
偏光変換素子24は、第2レンズアレイ23からの光を略1種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置5での光の利用効率が高められている。具体的に、偏光変換素子24によって略1種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ25によって最終的に光学装置5の後述する液晶パネル51上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル51を用いたプロジェクタでは、1種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプ211からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子24を用いることにより、光源ランプ211から射出された光束を略1種類の偏光光に変換し、光学装置5における光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子24は、例えば、特開平8−304739号公報に紹介されている。
色分離光学系3は、2枚のダイクロイックミラー31,32と、反射ミラー33とを備える。インテグレータ照明光学系2から射出された複数の部分光束は、2枚のダイクロイックミラー31,32により赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離される。
リレー光学系4は、入射側レンズ41と、リレーレンズ42と、反射ミラー43,44とを備える。このリレー光学系4は、色分離光学系3で分離された色光である青色光を光学装置5の後述する青色光用の液晶パネル51まで導く機能を有している。
この際、色分離光学系3のダイクロイックミラー31では、インテグレータ照明光学系2から射出された光束のうち、青色光成分と緑色光成分とは透過し、赤色光成分は反射する。ダイクロイックミラー31によって反射した赤色光は、反射ミラー33で反射し、フィールドレンズ45を通って、後述する赤色光用の液晶パネル51に到達する。このフィールドレンズ45は、第2レンズアレイ23から射出された各部分光束をその中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。他の緑色光、青色光用の液晶パネル51の光入射側に設けられたフィールドレンズ45も同様である。
また、ダイクロイックミラー31を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー32によって反射し、フィールドレンズ45を通って、後述する緑色光用の液晶パネル51に到達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー32を透過してリレー光学系4を通り、さらにフィールドレンズ45を通って、後述する青色光用の液晶パネル51に到達する。
なお、リレー光学系4には、3つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、赤色光を通す構成としてもよい。
光学装置5は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像(光学像)を形成し、形成したカラー画像を拡大投写する。この光学装置5は、図1に示すように、3つの固定画素型の表示素子としての液晶パネル51(赤色光用の液晶パネルを51R、緑色光用の液晶パネルを51G、青色光用の液晶パネルを51Bとする)と、これら液晶パネル51の光束入射側および光束射出側にそれぞれ対向配置される入射側偏光板52および光学変換板53と、クロスダイクロイックプリズム54と、を備える。そして、これらのうち、3つの液晶パネル51、3つの光学変換板53、およびクロスダイクロイックプリズム54は、図示しない保持枠および保持部材により一体化されて、光学筐体1Aに取り付けられている。
入射側偏光板52は、偏光変換素子24で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子24で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向(第1偏光方向)の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板52は、図示を省略するが、透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。なお、透光性基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ45に貼り付ける構成を採用してもよい。
液晶パネル51は、図示は省略するが、複数の矩形状のパネル部材を敷き詰めて構成されており、これらのパネル部材に電気光学物質である液晶が密閉封入されている。そして、前記制御回路部から出力される画像信号に応じて、各パネル部材の前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板52から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。また、液晶パネルの各パネル部材は、例えば格子状の配線により囲まれており、この格子状の配線部では遮光されている。これにより、液晶パネル51に光を透過させると、図3に示すように、各パネル部材を透過して光変調された画像光により各画素71が形成され、これらの画素71を囲うように、配線部で遮光された部分であるブラックマトリクス72が形成される。
光学変換板53は、図示しない第1光学変換板と、図示しない第2光学変換板とから構成されている。
第1光学変換板は、前述の入射側偏光板52と略同様の構成を有し、入射された光束のうち、所定方向(第2偏光方向)の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するものである。第2光学変換板は、液晶パネル51から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するとともに、液晶パネル51から射出された光束の視野角を拡大する。
第1光学変換板は、前述の入射側偏光板52と略同様の構成を有し、入射された光束のうち、所定方向(第2偏光方向)の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するものである。第2光学変換板は、液晶パネル51から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するとともに、液晶パネル51から射出された光束の視野角を拡大する。
クロスダイクロイックプリズム54は、光学変換板53から入射される赤色光、青色光、および緑色光を合成してカラー画像を形成し、投写レンズ6に射出する。
投写レンズ6は、光学筐体1Aの一面に設けられる開口に臨んで設けられており、先端部分がプロジェクタの図示しない外装ケースから露出可能に配置されており、クロスダイクロイックプリズム54にて形成されたカラー画像を拡大投写する。この投写レンズ6は、筒状の鏡筒内に光学素子として、複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。そして、この組レンズを構成する複数のレンズのうち1つは、図2に示すような可動レンズ61であり、制御回路部の制御により、主光軸、すなわち画像光の投写方向を法線方向とする面内で平行移動可能に設けられている。すなわち、この可動レンズ61の周面には、例えば図示しない駆動枠が設けられており、この駆動枠が制御回路部と電気的に接続される図示しない駆動装置により平行移動される。例えば、平行移動させるための駆動装置は、電磁石の磁力作用を利用したり、モータおよびカムを利用したりすることができる。
そして、この可動レンズ61は、制御回路部の制御により、図2(A)ないし(D)に示すように、主光軸の周囲を上下左右方向に周期的に平行移動する。なお、図2において、2点鎖線は、投写レンズ6内の組みレンズを構成する他の投写レンズである。この可動レンズ61が平行移動される移動距離は微小であり、液晶パネル51のブラックマトリクス72を形成する配線部の投写画像の幅寸法と略同寸法だけ投写画像が移動するように、この可動レンズ61が平行移動する。これにより、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、図3の破線で示したような画素ピッチの2倍の範囲内、より具体的には、ブラックマトリクス72(図3参照)の幅寸法と略同一距離だけシフト移動する。
[プロジェクタの動作および作用効果]
次にプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図4は、可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図4における(A)ないし(D)は、それぞれ図2(A)ないし(D)に対応している。なお、図4において、2点鎖線は、可動レンズ61を移動させない状態における各画素の表示位置を示している。図5は、時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
次にプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図4は、可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図4における(A)ないし(D)は、それぞれ図2(A)ないし(D)に対応している。なお、図4において、2点鎖線は、可動レンズ61を移動させない状態における各画素の表示位置を示している。図5は、時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
プロジェクタ1を駆動させると、先ず、制御回路部はインテグレータ照明光学系2の光源装置21を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。そして、インテグレータ照明光学系2から射出された光は、色分離光学系3およびリレー光学系4により、赤色光、青色光、および緑色光の三色に分離され、光学装置5の液晶パネル51に入射する。
ここで、制御回路部は、入力された画像信号に応じて適宜液晶パネル51の各パネル部材の液晶の配向状態を変化させる。そして、液晶パネル51にて光変調された光は、クロスダイクロイックプリズム54に入射する。このクロスダイクロイックプリズム54では、各色の液晶パネル51から入射される各色光を合成して画像光を生成し、投写レンズ6に射出する。
ここで、制御回路部は、入力された画像信号に応じて適宜液晶パネル51の各パネル部材の液晶の配向状態を変化させる。そして、液晶パネル51にて光変調された光は、クロスダイクロイックプリズム54に入射する。このクロスダイクロイックプリズム54では、各色の液晶パネル51から入射される各色光を合成して画像光を生成し、投写レンズ6に射出する。
また、制御回路部は、駆動装置を制御し、投写レンズ6の組みレンズを構成する可動レンズ61を図2(A)ないし(D)のように、主光軸を法線方向とする面内で平行移動させる。このため、この可動レンズ61にて画像光の光軸をシフト移動させることができ、投写レンズ6から投写される画像は、図4に示すように、可動レンズ61の移動方向に応じて平行移動されて表示される。すなわち、可動レンズ61を、図2(A)に示すように、+Z方向、+X方向に移動させた状態では、可動レンズ61から射出される画像光の光軸も+Z方向、+X方向にシフト移動され、投写される画像も、図4(A)に示すように、+Z方向、+X方向に移動する。この状態から可動レンズ61を、図2(B)に示すように、−Z方向に移動させると、可動レンズ61から射出される画像光の光軸も−Z方向にシフト移動され、投写される画像も図4(B)に示すように、−Z方向に移動する。さらに、この状態から可動レンズ61を、図2(C)に示すように、−X方向に移動させると、可動レンズ61から射出される画像光の光軸も−X方向にシフト移動され、投写される画像も図4(C)に示すように、−X方向に移動する。さらに、この状態から可動レンズ61を、図2(D)に示すように、+Z方向に移動させると、可動レンズ61から射出される画像光の光軸も+Z方向にシフト移動され、投写される画像も図4(B)に示すように、+Z方向に移動する。そして、この状態からさらに可動レンズ61を+X方向に移動されると、再び図2(A)に示す状態となり、投写される画像も図4(A)に示すように、+X方向に移動する。
ここで、投写される画像の各画素は、投写される画像においてブラックマトリクス72の幅寸法と略同一寸法だけ移動する。また、可動レンズ61は、例えば60Hz以上の移動周期にて周期的に移動する。このため、投写される画像を時間積分すると、図5に示すように、ブラックマトリクス72の濃さが薄くなって目立たない画像を表示させることができる。
そして、本第一の実施の形態のプロジェクタ1では、可動レンズ61は、投写レンズ6を構成する組レンズのうちの一部を構成するレンズである。このため、画像光の光軸をシフト移動させるために特別な光学部材が不要であり、部品点数の増大を抑えて構成を簡単にすることができ、また、光の損失も抑えることができるため、効率よくブラックマトリクス72を解消して目立たなくさせることができる。
〔第二の実施の形態〕
次に、本発明の第二の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、前記第一実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。図6(A)は、第二の実施の形態における可動レンズの概略を模式的に示す側面図であり、図6(B)は、第二の実施の形態における可動レンズの概略を模式的に示す平面図である。図7は、第二の実施の形態における可動レンズの動作を模式的に示す図である。図8は、第二の実施の形態における可動レンズの他の例の概略を模式的に示す側面図である。
次に、本発明の第二の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、前記第一実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。図6(A)は、第二の実施の形態における可動レンズの概略を模式的に示す側面図であり、図6(B)は、第二の実施の形態における可動レンズの概略を模式的に示す平面図である。図7は、第二の実施の形態における可動レンズの動作を模式的に示す図である。図8は、第二の実施の形態における可動レンズの他の例の概略を模式的に示す側面図である。
[プロジェクタの構成]
第二の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第一の実施の形態のプロジェクタ1における投写レンズ6の可動レンズ61の駆動形態を変形したものである。したがって、第二の実施の形態の説明に当たり、インテグレータ照明光学系2、色分離光学系3、リレー光学系4、光学装置5、光学筐体1A、および制御回路部は、第一の実施の形態と同様の構成であるため、その説明は簡略または省略する。
第二の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第一の実施の形態のプロジェクタ1における投写レンズ6の可動レンズ61の駆動形態を変形したものである。したがって、第二の実施の形態の説明に当たり、インテグレータ照明光学系2、色分離光学系3、リレー光学系4、光学装置5、光学筐体1A、および制御回路部は、第一の実施の形態と同様の構成であるため、その説明は簡略または省略する。
第二の実施の形態における光学装置5の液晶パネル51は、複数の正方形状のパネル部材を敷き詰めて構成されている。そして、これらのパネル部材には、第一の実施の形態と同様に、電気光学物質である液晶が密閉封入されており、各パネル部材の周囲は、格子状の配線により囲まれている。
また、投写レンズ6は、第一の実施の形態と同様に、複数のレンズを備えた組レンズにより構成されている。そして、組レンズは、制御回路部の制御により移動可能な可動レンズ62を備えている。
この可動レンズ62は、図6に示すように、光学中心62Aがレンズの中心位置である回転中心62Bからずれた偏心レンズである。そして、可動レンズ62は、制御回路部の制御により、レンズの回転中心62Bを回転軸として、図7に示すように、主光軸を法線方向とする面内で回転駆動する。なお、可動レンズ62としては、上記のような偏心レンズに限らず、例えば図8に示すような、光学中心62Aが可動レンズ62の回転中心からずれている構成であれば、光学中心62Aがレンズ中心位置に設けられる通常のレンズを用いてもよい。なお、回転駆動させる方法としては、モータ、ギアなどを利用する方法が挙げられる。
ここで、可動レンズ62の光学中心62Aは、回転中心62Bから所定の寸法だけ離れているが、その寸法は、液晶パネル51のブラックマトリクス72を形成する配線部の投写画像の厚み寸法と略同寸法だけ投写画像が移動するように設定されている。これにより、この可動レンズ62を回転駆動させると、投写される画像の画素が、ブラックマトリクス72の幅寸法と略同一距離だけシフト移動して表示される。つまり、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、投写される画像における画素ピッチの2倍の範囲内でシフト移動する。
ここで、可動レンズ62の光学中心62Aは、回転中心62Bから所定の寸法だけ離れているが、その寸法は、液晶パネル51のブラックマトリクス72を形成する配線部の投写画像の厚み寸法と略同寸法だけ投写画像が移動するように設定されている。これにより、この可動レンズ62を回転駆動させると、投写される画像の画素が、ブラックマトリクス72の幅寸法と略同一距離だけシフト移動して表示される。つまり、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、投写される画像における画素ピッチの2倍の範囲内でシフト移動する。
[プロジェクタの動作および作用効果]
上記のような第二の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図9は、第二の実施の形態における可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図9における(A)ないし(D)は、それぞれ図7における(A)ないし(D)に対応している。図10は、第二の実施の形態における時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
上記のような第二の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図9は、第二の実施の形態における可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図9における(A)ないし(D)は、それぞれ図7における(A)ないし(D)に対応している。図10は、第二の実施の形態における時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
第二の実施の形態のプロジェクタ1は、第一の実施の形態のプロジェクタ1と略同様の動作を実施する。すなわち、プロジェクタ1の制御回路部は、先ず、インテグレータ照明光学系2の光源装置21を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。また制御回路部は、たとえば外部入力部から入力された画像信号に基づいて、液晶パネル51の液晶配向状態を変更する。これにより、インテグレータ照明光学系2から射出された光を液晶パネル51にて光変調させ、光変調された光をクロスダイクロイックプリズム54にて合成して画像光を生成する。
また、制御回路部は、投写レンズ6の可動レンズ62を、図7に示すように、主光軸を法線方向とする面内で回転駆動させる。これにより、可動レンズ62にて画像光の光軸をシフト移動させることができ、図9に示すように、可動レンズ62の回転状態に応じて、投写画像の各画素を移動させることができる。すなわち、図7(A)に示すように、光学中心62Aが+Z方向に来るように可動レンズ62を回転させると、画像光の光軸も+Z方向に移動され、図9(A)に示すように、投写画像の各画素も+Z方向に移動する。この状態から、図7(B)に示すように、光学中心62Aが+X方向に移動するように可動レンズ62を回転させると、可動レンズ62から射出される画像光の光軸も+X方向にシフト移動され、投写される画像も図9(B)に示すように、+X方向に移動する。さらに、この状態から、図7(C)に示すように、光学中心62Aが−Z方向に移動するように可動レンズ62を回転させると、可動レンズ62から射出される画像光の光軸も−Z方向にシフト移動され、投写される画像も図9(C)に示すように、−Z方向に移動する。さらに、この状態から、図7(D)に示すように、光学中心62Aが―X方向に移動するように可動レンズ62を回転させると、可動レンズ62から射出される画像光の光軸も−X方向にシフト移動され、投写される画像も図9(D)に示すように、−X方向に移動する。そして、この状態からさらに可動レンズ62の光学中心62Aが+Z方向に移動するように可動レンズ62を回転させると、再び図7(A)に示す状態となり、投写される画像も図9(A)に示すように、+Z方向に移動する。
ここで、投写される画像の各画素は、投写される画像におけるブラックマトリクス72の像の幅寸法と略同一寸法だけ移動する。また、可動レンズ62は、例えば60Hz以上の移動周期にて周期的に移動する。このため、投写される画像を時間積分すると、図10に示すように、ブラックマトリクス72が目立たない画像を表示させることができる。
そして、上記のように、可動レンズ62を回転駆動させる構成では、可動レンズ62を面内で平行に移動させる構成に比べて駆動力を少なくできる。したがって、効率よくブラックマトリクス72を目立たなくさせることができる。
〔第三の実施の形態〕
次に、本発明の第三の実施の形態を図面に基づいて説明する。図11は、第三の実施の形態における光学装置を構成する液晶パネル、およびその動作を模式的に示す図である。
次に、本発明の第三の実施の形態を図面に基づいて説明する。図11は、第三の実施の形態における光学装置を構成する液晶パネル、およびその動作を模式的に示す図である。
[プロジェクタの構成]
第三の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第一および第二の実施の形態のプロジェクタ1における液晶パネル51を変形したものである。したがって、第三の実施の形態の説明に当たり、インテグレータ照明光学系2、色分離光学系3、リレー光学系4、光学装置5、投写レンズ6、光学筐体1A、および制御回路部は、その説明は簡略または省略する。
第三の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第一および第二の実施の形態のプロジェクタ1における液晶パネル51を変形したものである。したがって、第三の実施の形態の説明に当たり、インテグレータ照明光学系2、色分離光学系3、リレー光学系4、光学装置5、投写レンズ6、光学筐体1A、および制御回路部は、その説明は簡略または省略する。
第三の実施の形態のプロジェクタ1における光学装置5は、固定画素型表示素子としての液晶パネル51Aと、この液晶パネル51Aの光束入射側および光束射出側にそれぞれ対向配置される入射側偏光板52および光学変換板53と、クロスダイクロイックプリズム54と、を備える。なお、入射側偏光板52、光学変換板53、およびクロスダイクロイックプリズム54は、第一および第二の実施の形態と同様の構成であり、その説明は省略する。
液晶パネル51Aは、図11に示すように、主光軸を法線方向とする面内で平行移動可能に設けられている。具体的には、液晶パネル51Aは、例えば複数の圧電素子を介して光学装置5を保持する保持枠に取り付けられ、制御回路部により圧電素子に印加する電圧を制御することにより、主光軸を法線方向とする面内で平行移動可能に設けられている。図11において、2点鎖線は、第一の実施の形態や第二の実施の形態のように液晶パネルが移動しない構成での益鳥パネルの位置を比較として示したものである。なお、平行移動を可能にする方法としては、圧電素子以外に電磁石の磁力作用を利用したり、モータおよびカムを利用したりしてもよい。
ここで、液晶パネル51Aの移動距離は、液晶パネル51Aのブラックマトリクス72を形成する格子状の配線部の厚み寸法と略同寸法であり、これにより、投写レンズ6から投写される画像の各画素も、ブラックマトリクス72の幅寸法と略同一寸法だけシフト移動する。これにより、投写レンズ6から投射される画像の各画素は、投写される画像における画素ピッチの2倍の範囲内でシフト移動する。
[プロジェクタの動作と作用効果]
上記のような第三の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。
上記のような第三の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。
第三の実施の形態のプロジェクタ1の制御回路部は、先ず、インテグレータ照明光学系2の光源装置21を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。また制御回路部は、たとえば外部入力部から入力された画像信号に基づいて、液晶パネル51Aの液晶配向状態を変更する。これにより、インテグレータ照明光学系2から射出された光を液晶パネル51Aにて光変調させ、光変調された光をクロスダイクロイックプリズム54にて合成して画像光を生成する。
また、制御回路部は、この液晶パネル51Aを、図11に示すように、主光軸を法線方向とする面内で平行移動させる。そして、液晶パネル51Aを透過する画像光の光軸をシフト移動させることができ、図4に示すように、投写画像の各画素を移動させることができる。すなわち、液晶パネル51Aを、図11(A)に示すように、−Z方向、−X方向に移動された状態では、液晶パネル51Aから射出される光束の光軸も−Z方向、−X方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も、図4(A)に示すように、+Z方向、+X方向に移動する。この状態から液晶パネル51Aを、図11(B)に示すように、+Z方向に移動されると、液晶パネル51Aから射出される光束の光軸も+Z方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も図4(B)に示すように、−Z方向に移動する。さらに、この状態から液晶パネル51Aを、図11(C)に示すように、+X方向に移動されると、液晶パネル51Aから射出される光束の光軸も+X方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も図4(C)に示すように、−X方向に移動する。さらに、この状態から液晶パネル51Aが図11(D)に示すように、−Z方向に移動されると、液晶パネル51Aから射出される光束の光軸も−Z方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も図4(D)に示すように、+Z方向に移動する。そして、この状態からさらに液晶パネル51Aが−X方向に移動されると、再び図11(A)に示す状態となり、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も図4(A)に示すように、+X方向に移動する。なお、図11では、液晶パネル51Aが図1において液晶パネル51Gと同じ位置に配置されていることを前提としているが、液晶パネル51Aが図1において液晶パネル51Bや液晶パネル51Rと同じ場所に配置される場合には、クロスダイクロイックプリズム54の反射面で像の移動する方向がさらに反転して画像が投写される。したがって、3つの液晶パネル51の投写画像において移動方向が全て揃うように、3つの液晶パネル51において平行移動の方向がそれぞれ最適化されている。
ここで、液晶パネル51Aは、液晶パネル51Aのブラックマトリクス72を形成する格子状の配線部の厚み寸法と略同寸法だけ平行移動される。このため、投写される画像の各画素は、ブラックマトリクス72の幅寸法と略同一寸法だけ移動する。また、液晶パネル51Aは、例えば60Hz以上の移動周期にて周期的に移動する。このため、投写される画像を時間積分すると、図5に示すように、ブラックマトリクス72の濃さが薄くなって目立たない画像を表示させることができる。
〔第四の実施の形態〕
次に、本発明の第四の実施の形態を図面に基づいて説明する。図12は、第四の実施の形態における投写レンズを構成する可動レンズ、およびその動作概略を模式的に示す図である。
次に、本発明の第四の実施の形態を図面に基づいて説明する。図12は、第四の実施の形態における投写レンズを構成する可動レンズ、およびその動作概略を模式的に示す図である。
第四の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第一の実施の形態のプロジェクタ1における投写レンズ6の可動レンズ61の移動距離、および移動周期を変形したものである。したがって、第四の実施の形態の説明に当たり、他の構成、すなわちインテグレータ照明光学系2、色分離光学系3、リレー光学系4、光学装置5、光学筐体1Aの説明は、簡略もしくは省略する。
第四の実施の形態のプロジェクタ1の投写レンズ6は、第一の実施の形態と同様に、複数のレンズを備えた組レンズにより構成されている。そして、この組レンズは、制御回路の制御により平行移動可能な可動レンズ63を備えている。平行移動させるための駆動装置は、電磁石の磁力作用を利用したり、モータおよびカムを利用したりすることができる。
この可動レンズ63は、制御回路部の制御により、図12に示すように、主光軸を法線方向とする面内にて平行移動される。なお、図12において、2点鎖線は、組レンズを構成する他の投写レンズである。ここで、可動レンズ63の移動距離は、投写された液晶パネル51の画素の像における縦横のピッチと略同一寸法だけ投写画像が移動するように設定されている。これにより、投写レンズから投写される画像は、画素ピッチの縦横寸法だけシフト移動される。つまり、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、画素ピッチの2倍の範囲内で投写画像がシフト移動する。
また可動レンズ63は、制御回路の制御により、画像信号の切り替え周期、すなわちフレームレートと略同一周期となる速度で周期的に移動される。例えば、制御回路部に外部入力部からフレームレートが例えば60fps(frame per second)の動画の画像信号が入力されると、可動レンズ63は、60Hzの周期で移動される。
また可動レンズ63は、制御回路の制御により、画像信号の切り替え周期、すなわちフレームレートと略同一周期となる速度で周期的に移動される。例えば、制御回路部に外部入力部からフレームレートが例えば60fps(frame per second)の動画の画像信号が入力されると、可動レンズ63は、60Hzの周期で移動される。
[プロジェクタの動作および作用効果]
上記のような第四の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図13は、第四の実施の形態における液晶パネルを平行移動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図13における(A)ないし(D)は、それぞれ図12における(A)ないし(D)に対応している。図14は、第四の実施の形態における時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
上記のような第四の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図13は、第四の実施の形態における液晶パネルを平行移動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図13における(A)ないし(D)は、それぞれ図12における(A)ないし(D)に対応している。図14は、第四の実施の形態における時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
第四の実施の形態のプロジェクタ1では、制御回路部は、先ず、インテグレータ照明光学系2の光源装置21を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。また制御回路部は、たとえば外部入力部から入力された画像信号に基づいて、液晶パネル51の液晶配向状態を変更する。これにより、インテグレータ照明光学系2から射出された光を液晶パネル51Aにて光変調させ、光変調された光をクロスダイクロイックプリズム54にて合成して画像光を生成する。
また、制御回路部は、可動レンズ63を、図12に示すように、主光軸を法線方向とする面内で平行移動させる。これにより、可動レンズ63から射出される画像光の光軸をシフト移動させることができ、図13に示すように、投写画像の各画素を移動させることができる。すなわち、可動レンズ63を、図12(A)に示すように、+Z方向、+X方向に移動させた状態では、可動レンズ63から射出される画像光の光軸も+Z方向、+X方向にシフト移動され、投写される画像も、図13(A)に示すように、+Z方向、+X方向に移動する。この状態から可動レンズ63を、図12(B)に示すように、−Z方向に移動させると、可動レンズ63から射出される画像光の光軸も−Z方向にシフト移動され、投写される画像も図13(B)に示すように、−Z方向に移動する。さらに、この状態から可動レンズ63を、図12(C)に示すように、−X方向に移動させると、可動レンズ63から射出される画像光の光軸も−X方向にシフト移動され、投写される画像も図13(C)に示すように、−X方向に移動する。さらに、この状態から可動レンズ63を、図12(D)に示すように、+Z方向に移動させると、可動レンズ63から射出される画像光の光軸も+Z方向にシフト移動され、投写される画像も図13(D)に示すように、+Z方向に移動する。そして、この状態からさらに、可動レンズ63を+X方向に移動させると、再び図12(A)に示す状態となり、投写される画像も図13(A)に示すように、+X方向に移動する。
ここで、投写される画像の各画素は、投写される画像における画素ピッチと略同一寸法だけ移動される。また、可動レンズ63は、制御回路部の制御により、画像信号の切り替え周期であるフレームレートと同期して周期的に移動される。このため、投写される画像を時間積分すると、図14に示すように、図13(A)ないし(D)にて表示される画素がそれぞれの画素位置で表示され、仮想的に画像の解像度を4倍に向上させることができる。また、隣接する画素位置に表示される画素によりブラックマトリックスが薄くなり目立たなくさせることができる。なお、図14において、破線は、可動レンズ63が投写レンズ6内の組レンズを構成する他の光学レンズと光学中心が同軸上に配置された場合における画素の像を参考に示したものである。
〔第五の実施の形態〕
次に、本発明の第五の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、前記実施の形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。図15(A)は、第五の実施の形態における可動レンズの概略を模式的に示す側面図であり、(B)は、可動レンズの概略を模式的に示す平面図である。図16は、第五の実施の形態における可動レンズの動作を模式的に示す図である。
次に、本発明の第五の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、前記実施の形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。図15(A)は、第五の実施の形態における可動レンズの概略を模式的に示す側面図であり、(B)は、可動レンズの概略を模式的に示す平面図である。図16は、第五の実施の形態における可動レンズの動作を模式的に示す図である。
[プロジェクタの構成]
第五の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第二の実施の形態のプロジェクタ1における投写レンズ6の可動レンズ62を変形したものである。
第五の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第二の実施の形態のプロジェクタ1における投写レンズ6の可動レンズ62を変形したものである。
第五の実施の形態の投写レンズ6は、複数のレンズを備えた組レンズにより構成されている。そして、組レンズは、制御回路部の制御により回転駆動可能な可動レンズ64を備えている。
この可動レンズ64は、図15に示すように、光学中心64Aがレンズの中心位置である回転中心64Bからずれた偏心レンズである。そして、可動レンズ64は、制御回路部の制御により、レンズの回転中心64Bを回転軸として、図16に示すように、主光軸を法線方向とする面内で回転駆動する。なお、可動レンズ64としては、上記のような偏心レンズに限らず、光学中心64Aが可動レンズ64の回転中心からずれている構成であればよい。
ここで、可動レンズ64の光学中心64Aは、回転中心64Bから所定寸法だけ離れているが、その寸法は、液晶パネル51の画素の像における画素ピッチと略同寸法だけ投写画像が移動するように設定されている。これにより、この可動レンズ64を回転駆動させると、投写される画像の画素が、一画素ピッチと略同一距離だけシフト移動して表示される。これにより、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、投写される画像における画素ピッチの2倍の範囲内でシフト移動する。
また可動レンズ64は、制御回路の制御により、画像信号の切り替え周期、すなわちフレームレートと略同一周期となる速度で周期的に移動される。例えば、制御回路部に外部入力部からフレームレートが例えば60fps(frame per second)の動画の画像信号が入力されると、可動レンズ64は、60Hzの周期で例えば90度ずつ回転駆動される。なお、回転駆動させる方法としては、モータ、ギアなどを利用する方法がある。
ここで、可動レンズ64の光学中心64Aは、回転中心64Bから所定寸法だけ離れているが、その寸法は、液晶パネル51の画素の像における画素ピッチと略同寸法だけ投写画像が移動するように設定されている。これにより、この可動レンズ64を回転駆動させると、投写される画像の画素が、一画素ピッチと略同一距離だけシフト移動して表示される。これにより、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、投写される画像における画素ピッチの2倍の範囲内でシフト移動する。
また可動レンズ64は、制御回路の制御により、画像信号の切り替え周期、すなわちフレームレートと略同一周期となる速度で周期的に移動される。例えば、制御回路部に外部入力部からフレームレートが例えば60fps(frame per second)の動画の画像信号が入力されると、可動レンズ64は、60Hzの周期で例えば90度ずつ回転駆動される。なお、回転駆動させる方法としては、モータ、ギアなどを利用する方法がある。
[プロジェクタの動作および作用効果]
上記のような第五の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図17は、第五の実施の形態における可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図17における(A)ないし(D)は、それぞれ図16における(A)ないし(D)に対応している。図18は、第五の実施の形態における時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
上記のような第五の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。図17は、第五の実施の形態における可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図であり、図17における(A)ないし(D)は、それぞれ図16における(A)ないし(D)に対応している。図18は、第五の実施の形態における時間積分された状態の投写された画像の画素近傍を拡大表示した図である。
第五の実施の形態のプロジェクタ1では、制御回路部は、先ず、インテグレータ照明光学系2の光源装置21を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。また制御回路部は、たとえば外部入力部から入力された画像信号に基づいて、液晶パネル51の液晶配向状態を変更する。これにより、インテグレータ照明光学系2から射出された光を液晶パネル51にて光変調させ、光変調された光をクロスダイクロイックプリズム54にて合成して画像光を生成する。
また、制御回路部は、投写レンズ6の可動レンズ64を、図16に示すように、主光軸を法線方向とする面内で回転駆動させる。これにより、可動レンズ64にて画像光の光軸をシフト移動させることができ、図17に示すように、可動レンズ64の回転状態に応じて、投写画像の各画素を移動させることができる。すなわち、図16(A)に示すように、光学中心64Aが+Z方向、かつ+X方向に来るように可動レンズ64を回転させると、画像光の光軸も+Z方向、かつ+X方向にシフト移動され、図17(A)に示すように、投写画像の各画素も+Z方向、かつ+X方向に移動する。この状態から、図16(B)に示すように、光学中心64Aが−Z方向、かつ+X方向に移動するように可動レンズ64を回転させると、可動レンズ64から射出される画像光の光軸も−Z方向、かつ+X方向にシフト移動され、投写される画像も図17(B)に示すように、−Z方向、かつ+X方向に移動する。さらに、この状態から、図16(C)に示すように、光学中心64Aが−Z方向、かつ−X方向に移動するように可動レンズ64を回転させると、可動レンズ64から射出される画像光の光軸も−Z方向、かつ−X方向にシフト移動され、投写される画像も図17(C)に示すように、−Z方向、かつ−X方向に移動する。さらに、この状態から、図16(D)に示すように、光学中心64Aが+Z方向、かつ―X方向に移動するように可動レンズ64を回転させると、可動レンズ64から射出される画像光の光軸も+Z方向、かつ―X方向にシフト移動され、投写される画像も図17(D)に示すように、+Z方向、かつ―X方向に移動する。そして、この状態からさらに可動レンズ64の光学中心64Aが+Z方向、かつ+X方向に移動するように可動レンズ64を回転させると、再び図16(A)に示す状態となり、投写される画像も図17(A)に示すように、+Z方向に移動する。
ここで、投写される画像の各画素は、画素ピッチと略同一寸法だけ移動される。可動レンズ63は、制御回路部の制御により、画像信号の切り替え周期であるフレームレートと同期して周期的に移動される。このため、投写される画像を時間積分すると、図18に示すように、図17(A)ないし(D)にて表示される画素がそれぞれの画素位置で表示され、仮想的に画像の解像度を4倍に向上させることができる。また、隣接する画素位置に表示される画素によりブラックマトリックスが薄くなり目立たなくさせることができる。なお、図18において、破線は、可動レンズ63が投写レンズ6内の組レンズを構成する他の光学レンズと光学中心が同軸上に配置された場合における画素の像を参考に示したものである。
また、可動レンズ64を回転駆動させる構成では、可動レンズ64を面内で平行に移動させる構成に比べて駆動力を少なくできる。したがって、効率よくブラックマトリクス72を目立たなくさせることができる。
〔第六の実施の形態〕
次に、本発明の第六の実施の形態を図面に基づいて説明する。図19は、第六の実施の形態における光学装置を構成する液晶パネル、およびこの液晶パネルの動作を模式的に示す図である。
次に、本発明の第六の実施の形態を図面に基づいて説明する。図19は、第六の実施の形態における光学装置を構成する液晶パネル、およびこの液晶パネルの動作を模式的に示す図である。
[プロジェクタの構成]
第六の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第三の実施の形態のプロジェクタ1における液晶パネル51Aを変形したものである。
第六の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第三の実施の形態のプロジェクタ1における液晶パネル51Aを変形したものである。
この第六の実施の形態のプロジェクタ1における光学装置5の固定画素型表示素子としての液晶パネル51Cは、図19に示すように、主光軸を法線方向とする面内で平行移動可能に設けられている。具体的には、この液晶パネル51Cは、例えば制御回路部の制御により駆動される駆動機構に保持され、駆動機構が駆動することで所定の方向に平行移動される。
ここで、液晶パネル51Cの移動距離は、液晶パネル51Cのパネル部材の縦横寸法と略同寸法であり、これにより、投写レンズ6から投写される画像の各画素も、画素ピッチと略同一寸法だけシフト移動する。つまり、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、画素ピッチの2倍の範囲内で投写画像がシフト移動する。
また、液晶パネル51Cは、制御回路の制御により、画像信号の切り替え周期、すなわちフレームレートと略同一周期となる速度で周期的に移動される。例えば、制御回路部に外部入力部からフレームレートが例えば60fps(frame per second)の動画の画像信号が入力されると、可動レンズ64は、60Hzの周期で平行移動される。
なお、図19において、2点鎖線は、第一の実施の形態や第二の実施の形態のように液晶パネル51を移動しない構成での液晶パネル51の位置を比較として示したものである。なお、平行移動を可能にする方法としては、電磁石の磁力作用を利用したり、モータおよびカムを利用したり、圧電素子を利用したりしてもよい。
ここで、液晶パネル51Cの移動距離は、液晶パネル51Cのパネル部材の縦横寸法と略同寸法であり、これにより、投写レンズ6から投写される画像の各画素も、画素ピッチと略同一寸法だけシフト移動する。つまり、投写レンズ6から投写される画像の各画素は、画素ピッチの2倍の範囲内で投写画像がシフト移動する。
また、液晶パネル51Cは、制御回路の制御により、画像信号の切り替え周期、すなわちフレームレートと略同一周期となる速度で周期的に移動される。例えば、制御回路部に外部入力部からフレームレートが例えば60fps(frame per second)の動画の画像信号が入力されると、可動レンズ64は、60Hzの周期で平行移動される。
なお、図19において、2点鎖線は、第一の実施の形態や第二の実施の形態のように液晶パネル51を移動しない構成での液晶パネル51の位置を比較として示したものである。なお、平行移動を可能にする方法としては、電磁石の磁力作用を利用したり、モータおよびカムを利用したり、圧電素子を利用したりしてもよい。
[プロジェクタの動作と作用効果]
上記のような第六の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。
上記のような第六の実施の形態のプロジェクタ1の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。
第六の実施の形態のプロジェクタ1では、制御回路部は、先ず、インテグレータ照明光学系2の光源装置21を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。また制御回路部は、たとえば外部入力部から入力された画像信号に基づいて、液晶パネル51の液晶配向状態を変更する。これにより、インテグレータ照明光学系2から射出された光を液晶パネル51Cにて光変調させ、光変調された光をクロスダイクロイックプリズム54にて合成して画像光を生成する。
また、制御回路部は、この液晶パネル51Cを、図19に示すように、主光軸を法線方向とする面内で平行移動させる。これにより、液晶パネル51Cを透過する画像光の光軸をシフト移動させることができ、図13に示すように、投写画像の各画素を移動させることができる。すなわち、液晶パネル51Cを、図19(A)に示すように、−Z方向、−X方向に移動された状態では、液晶パネル51Cから射出される光束の光軸も−Z方向、−X方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も、図13(A)に示すように、+Z方向、+X方向に移動する。この状態から液晶パネル51Cを、図19(B)に示すように、+Z方向に移動されると、液晶パネル51Cから射出される光束の光軸も+Z方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も図13(B)に示すように、−Z方向に移動する。さらに、この状態から液晶パネル51Cを、図19(C)に示すように、+X方向に移動されると、液晶パネル51Cから射出される光束の光軸も+X方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も図13(C)に示すように、−X方向に移動する。さらに、この状態から液晶パネル51Cが図19(D)に示すように、−Z方向に移動されると、液晶パネル51Cから射出される光束の光軸も−Z方向にシフト移動され、投写レンズ6により像が反転して投写される画像も図13(D)に示すように、+Z方向に移動する。そして、この状態からさらに液晶パネル51Cが−X方向に移動されると、再び図19(A)に示す状態となり、投写される画像も図13(A)に示すように、+X方向に移動する。なお、図19では、液晶パネル51Cが図1において液晶パネル51Gと同じ位置に配置されていることを前提としているが、液晶パネル51Cが図1において液晶パネル51Bや液晶パネル51Rと同じ場所に配置される場合には、クロスダイクロイックプリズム54の反射面で像の移動する方向が更に反転して画像が投写される。したがって、3つの液晶パネルの投写画像において移動方向が全て揃うように、3つの液晶パネルにおいて平行移動の方向がそれぞれ最適化されている。
ここで、液晶パネル51Cは、上記したように液晶パネル51Cのパネル部材の縦横寸法と略同寸法だけ平行移動される。このため、投写される画像を時間積分すると、図14に示すように、図13(A)ないし(D)にて表示される画素がそれぞれの画素位置で表示され、仮想的に画像の解像度を4倍に向上させることができる。また、隣接する画素位置に表示される画素によりブラックマトリックスが薄くなり目立たなくさせることができる。
〔第七の実施の形態〕
次に、本発明の第七の実施の形態のプロジェクタ1を図面に基づいて説明する。図20は、第七の実施の形態における投写レンズを構成する可動レンズ、およびその動作を模式的に示す図である。図21は、第七の実施の形態における投写レンズを構成する可動レンズの他の例を模式的に示す図である。
次に、本発明の第七の実施の形態のプロジェクタ1を図面に基づいて説明する。図20は、第七の実施の形態における投写レンズを構成する可動レンズ、およびその動作を模式的に示す図である。図21は、第七の実施の形態における投写レンズを構成する可動レンズの他の例を模式的に示す図である。
この第七の実施の形態のプロジェクタ1は、上記第一の実施の形態と略同様の構成であり、投写レンズ6の組みレンズの一部を構成する可動レンズ61を変形させたものである。
第七の実施の形態のプロジェクタ1における投写レンズ6の可動レンズ65は、図20に示すように、主光軸に対して所定角度で傾斜して設けられている。そして、この可動レンズ65は、制御回路部の制御により、図20(A)ないし(D)に示すように、傾斜角度が周期的に変更される。これにより、可動レンズ65に入射した画像光は光軸が偏向されて射出される。この場合、図20に示すように、可動レンズ65の傾斜角度を周期的に変更させる方法は、可動レンズ65の4隅にモータとカムとを配置したり、電磁石による磁力作用を利用したりする方法がある。
また、可動レンズ65を図21に示すように、主光軸を回転軸として回転させることで、可動レンズ65の傾斜角度を周期的に変更する構成としてもよい。この場合、図21のように回転させることで可動レンズ65の傾斜角度を周期的に変更させる方法としては、モータ、ギアなどを利用する方法がある。
いずれの場合でも、可動レンズ65の傾斜角度を、投写された画像の画素が、画素ピッチの2倍範囲以内に移動するように設定することで、上記実施の形態のようにブラックマトリクス72を目立たなくさせることができる。また、仮想的に画像の解像度を4倍に向上させることも可能になる。
〔第八の実施の形態〕
次に、本発明の第八の実施の形態に係るプロジェクタ1を図面に基づいて説明する。図22は、第八の実施の形態における投写レンズ、および投写レンズの動作を模式的に示す図である。図23は、第八の実施の形態における可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図である。
次に、本発明の第八の実施の形態に係るプロジェクタ1を図面に基づいて説明する。図22は、第八の実施の形態における投写レンズ、および投写レンズの動作を模式的に示す図である。図23は、第八の実施の形態における可動レンズを駆動させた際の画素の表示位置を模式的に示す図である。
本第八の実施の形態のプロジェクタ1は、第一の実施の形態と略同様の構成であり、投写レンズ6の組みレンズを構成する可動レンズ61を変形したものである。すなわち、第八の実施の形態の可動レンズ65は、図22に示すように、X方向のみ平行移動可能に設けられている。
また、制御回路部は、例えば外部入力部より左眼にて視認する左眼用画像信号、および右眼にて視認する右眼用画像信号が交互に切り換えられる立体画像信号を認識し、この立体画像信号の切り替え周期と同期して可動レンズ65を周期的に移動させる。これにより、図23に示すように、左眼用画像信号に基づいた画像を左側画素位置74に表示させ、右眼用画像信号に基づいた画像を右側画素位置75に表示させる。
このような第八の実施の形態のプロジェクタ1では、左眼用画像と右眼用画像をそれぞれ独立した画素位置に表示させることができるため、これらの画像を時間積分することで立体画像を表示させることができる。また、左眼用画像の各画素の周囲に生じるブラックマトリクス72は、右眼用画像の各画素により薄められ、右眼用画像の各画素の周囲に生じるブラックマトリクス72も左眼用画像の各画素により薄められるため、ブラックマトリクス72も目立たなくさせることができる。さらに、上記のように左側画素位置74に左眼用画像信号に基づいた画像、右側画素位置75に右眼用画像信号に基づいた画像を表示させることができるので、立体画像をも表示させることができる。
[実施の形態の変形例]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第一および第三の実施の形態において、制御回路部は、可動レンズ61,62または液晶パネル51Aを移動させて、投写される画像をブラックマトリクス72の幅寸法と略同一寸法だけシフト移動させる構成を示したが、これに限らない。例えば、投写される画像の移動寸法としては、画素ピッチの2倍以内の範囲であればよく、この範囲内で移動させることで、ブラックマトリクス72を効率よく目立たなくさせることができる。なお、画素ピッチの2倍以内の範囲内であれば、隣り合う画素同士の像の位置関係で時間積分しても完全に重なって見えることが無いので、隣り合う画素同士が干渉の影響画少なくして効果を出せる。また、第一の実施の形態における図3のように、縦横で画素ピッチが異なる場合は、縦横それぞれ2倍の画素ピッチ範囲内を考えればよい。
また、また、第四ないし第六の実施の形態において、制御回路部は、可動レンズ63,64または液晶パネル51Cを画像信号の切り替え周期と同期して周期的に移動させる構成としたが、これに限定されない。例えば、画像信号の切り替え周期を同期せず、第一ないし第三の実施の形態と同様の周期で移動させる構成としてもよい。この場合でも、投写画像の解像度を仮想的に向上させることができ、ブラックマトリクス72も目立たなくさせることができる。
さらに、上記第一ないし第六の実施の形態において、2次元(XZ面)での表示画像の動作を説明したが、これに限定されず、例えば第八の実施の形態のように、1次元内で移動させる構成としてもよい。
そして、上記実施の形態において、液晶パネル51,51A,51B,51CがRGBの各色に対応して3つ設けられる構成としたが、これに限定されず、例えば3つ以上の液晶パネルが設けられる構成としてもよい。
また、表示画像が投写されるスクリーンについて、透過型や反射型のいずれの構成を用いてもよい。
さらに、上記第一、第二、第四、第五、第七、および第八の実施の形態において、投写レンズ6を構成する組レンズのうちいずれか1つが可動レンズ61,62,63,64,65である例を示したが、これに限定されない。例えば、組レンズを構成する複数のレンズを可動レンズとしてもよい。
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。同時に、光学系や表示素子の種類に関しても本発明を逸脱しない範囲で変更することができる。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
本発明は、画像光をスクリーンに投写させるプロジェクタに利用できる。
1…プロジェクタ、2…照明光学系としてのインテグレータ照明光学系、6…投写光学系としての投写レンズ、51,51A,51B…固定画素型の表示素子としての液晶パネル、61,62,63,64,65…光学素子としての可動レンズ。
Claims (8)
- 照明光学系から射出された光束を固定画素型の表示素子にて光変調させ、この光変調された光束を複数の光学素子を介して拡大投写させるプロジェクタであって、
前記複数の光学素子のうち少なくとも1つを前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で移動させることで、前記投写された画像の画素位置を前記投写された画像の画素ピッチの2倍の範囲内で移動させる表示移動手段を備えた
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記表示移動手段は、前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で、前記光学素子の光学中心から所定寸法だけ離れた回転中心を回転軸として、前記光学素子を回転移動させる
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記表示移動手段は、前記光学素子を前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で平行移動させる
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記光学素子は、前記主光軸に対して傾斜して配置することで前記画像光の光軸を偏向させ、
前記表示移動手段は、前記光学素子の傾斜方向を変更させる
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記光学素子は、前記主光軸に対して傾斜して配置することで前記画像光の光軸を偏向させ、
前記表示移動手段は、前記光学素子を前記主光軸を回転軸として前記光学素子を回転させる
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 照明光学系から射出された光束を固定画素型の表示素子にて光変調させ、この光変調された光束を複数の光学素子を介して拡大投写させるプロジェクタであって、
前記表示素子を前記照明光の主光軸を法線方向とする面内で移動させることで、前記投写された画像の画素位置を画素ピッチの2倍の範囲内で移動させる表示移動手段を備えた
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記画像信号は、右眼用画像に関する右眼画像信号と左眼用画像に関する左眼用画像信号とを有し、
前記表示移動手段は、前記右眼画像信号に基づく右眼用画像の画素位置および前記左眼画像信号に基づく左眼用画像の画素位置をそれぞれ異なる画素位置に移動させる
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記表示移動手段は、入力される画像信号の書き換え周期と略同一周期で、前記画像の画素位置を周期的に移動させる
ことを特徴とするプロジェクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006027677A JP2007206565A (ja) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | プロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006027677A Withdrawn JP2007206565A (ja) | 2006-02-03 | 2006-02-03 | プロジェクタ |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014044407A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-03-13 | Panasonic Corp | 映像投影装置 |
-
2006
- 2006-02-03 JP JP2006027677A patent/JP2007206565A/ja not_active Withdrawn
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