JP2007264554A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】画像位置の調整を簡単に行うことができるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】映像を投射する投射光学系２４を備えるプロジェクタ１０であって、前記投射光学系２４は、当該投射光学系に入射される被投射映像を含む映像光を反射する反射面を有する反射ミラー２６と、当該反射面の反射面で反射された反射光の光路上に位置する１つ以上のレンズで構成される結像レンズ系２７とを備えるものであり、前記反射ミラー２６は、前記入射光に対する前記反射面の傾斜角度を変更可能に取り付けられており、前記結像レンズ系２７は、前記傾斜角度の変更に応じて変更される前記反射光の光路上に位置させることができるように、位置変更可能に取付けられている。反射部材の反射面の傾斜角度を変更させることで、映像を投射する被投射面の位置を変更でき、結像レンズ系２７の位置を反射光の光路上に位置させることで、変更された被投射面により鮮明な映像を投射することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、映像を投射するプロジェクタに関する。

プロジェクタとしては、例えばオーバーヘッドプロジェクタや液晶プロジェクタなどがある。このようなプロジェクタは、通常、映像を投射面に向けて投射できる位置に設置されて用いられる。
特開平１０−１８６５０９号公報

ところで、プロジェクタを使用する場合は、画像を投射する投射面（投射位置）との関係でプロジェクタ設置位置を決定する必要がある。そして、画像を表示したい位置を所望の位置に設置するために、プロジェクタ本体の位置を移動させたり、プロジェクタ本体を傾けた状態にして設置したりする必要が生ずる。このように、従来のプロジェクタでは、プロジェクタの位置設定や向きの調整が面倒である。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、画像位置の調整を簡単に行うことができるプロジェクタを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下のような映像表示装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、映像を投射する投射光学系を備えるプロジェクタであって、前記投射光学系は、当該投射光学系に入射される投射映像を含む映像光を反射する反射部材と、当該反射部材の反射面で反射された反射光の光路上に位置する１つ以上のレンズで構成される結像レンズ系とを備えるものであり、前記反射部材は、前記映像光に対する前記反射面の傾斜角度を変更可能に取り付けられており、前記結像レンズ系は、前記傾斜角度の変更に応じて変更される前記反射光の光路上に位置させることができるように、位置変更可能に取付けられているプロジェクタである。

請求２に記載の発明は、請求項１に記載のプロジェクタであって、前記傾斜角度の変更に連動して、前記結像レンズ系を前記反射光の光路上の位置に移動させるレンズ位置連動機構を備えているものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のプロジェクタであって、前記結像レンズ系は、前記反射光の主光線の方向に対する当該結像レンズ系の光軸の傾き角度を変更可能に取り付けられているものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のプロジェクタであって、前記傾斜角度の変更に連動して、前記傾き角度を所定の角度に変更する光軸方向連動機構を備えているものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、前記傾き角度の前記所定の角度は、投射される被投射映像が位置する物面と、映像が投射される投射面と、前記結像レンズ系の主平面とが同一直線で交わるシャインプルーフの条件を満たす角度である。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクタであって、投射される被投射映像が位置する物面と前記反射部材との間に絞りを備えているものである。

請求項７に記載の発明は、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のプロジェクタであって、前記被投射面に投射された映像のピントのずれを調整する焦点調整機構と、前記傾斜角度と前記傾き角度のうちの少なくともいずれか一方の角度変更に連動して前記焦点調整機構を作動させて、ピントのずれを調整する焦点調整連動手段とを備えているものである。

請求項８に記載の発明は、請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のプロジェクタであって、前記傾き角度の変更によって変化する収差を補償する収差補償機構と、前記傾き角度の変更に連動して前記収差補償機構を作動させて、収差の発生を抑制する収差補償連動手段と、を備えているものである。

請求項１に記載の発明に係るプロジェクタによれば、反射部材の反射面の傾斜角度を変更させることで、映像を投射する被投射面の位置を変更でき、結像レンズ系の位置を反射光の光路上に位置させることで、変更された被投射面により鮮明な映像を投射することができる。つまり、プロジェクタを傾けた状態に設置したり移動させたりすることなく、反射部材の傾斜角度を変更すると共に結像レンズ系の傾きを変更することで映像を投射する被投射面の位置を変更することができ、選択することができる。したがって、プロジェクタの設定を寄り迅速に行なうことができ、取り扱い性が向上する。また、投射用のレンズを平行移動させて映像位置を移動させる方法では、より大きな直径のレンズを設置する必要があるが、本発明によれば、このようなことが必要ないので、プロジェクタの小型軽量化を図ることができ、また低コスト化にも寄与する。

なお、映像を形成する手段としては、たとえば画像形成素子を挙げることができる。画像形成素子を用いるプロジェクタでは、前記画像形成素子に被投射映像が形成され、形成された被投射映像を含む映像光が画像形成素子から出射されて投射光学系に入射され、反射部材の反射面で反射されて結像レンズ系に入射される。

請求項２に記載の発明に係るプロジェクタによれば、傾斜角度の変更に連動して結像レンズ系を移動させるので、変更後の被投射面に鮮明な映像を簡単に投射できる。

請求項３に記載の発明に係るプロジェクタによれば、反射光の主光線の方向に対して当該結像レンズ系の光軸を傾けることができれば、より鮮明な映像を投射できる。

請求項４に記載の発明に係るプロジェクタによれば、前記傾斜角度の変更に連動して光軸の傾き角度を変更できるので、簡単に鮮明な映像を投射できる。

請求項５に記載の発明に係るプロジェクタによれば、前記傾き角度をシャインプルーフの条件を満たす角度にすることでさらに鮮明な映像を投射できる。

請求項６に記載の発明に係るプロジェクタによれば、物面と反射部材との間に絞りを備えているので、投射光以外の光が物面側から反射面側に入射することが抑制される。反射部材の傾斜角度の変更に伴い、結像レンズ系の位置を変更したり、光軸の傾きを変更したりするが、これらの変更は、投射光によって投射される映像をより鮮明にするための変更であり、投射光以外の光にとっては収差を増長するものである。この点、絞りを備えれば、投射光以外の光が遮光され、投射光以外の光に起因する収差等の映像領域への映り込みが抑制され、映像品質を低下が抑制される。

請求項７に記載の発明に係るプロジェクタによれば、傾斜角度と前記傾き角度のうちの少なくともいずれか一方の角度変更に連動して焦点調整でき、さらに鮮明な映像を投射できる。

請求項８に記載の発明に係るプロジェクタによれば、傾き角度の変更に連動して収差補償できるので、さらに鮮明な映像を投射できる。

以下、本発明に係るプロジェクタの実施形態について図面を用いて詳細に説明する。各図面に付した符号は、同一の機能を有するものは同一とした。

本実施形態のプロジェクタは液晶プロジェクタであり、図１および図２に示されるように、プロジェクタ１０は、その筐体１１に、映像を投射するための投射ユニット２０と、プロジェクタ１０の動作を制御するための制御ユニット３０を備え、筐体１１にはプロジェクタ操作用の操作パネル４３が取り付けられている。なお、符号「５０」は、スクリーンＳまでの距離を測定するための距離センサユニットであり、映像表示範囲の上縁部についてスクリーンＳまでの距離を測定する上側距離センサ５１と、映像表示範囲の下縁部についてスクリーンＳまでの距離を測定する下側距離センサ５２とを備えている。

投射ユニット２０は、筐体１１内に設置された光源用のランプ２１と、映像を作る液晶パネルユニット２２と、ランプ２１からの光を液晶パネルユニット２２に入射させる照射光学系２３と、液晶パネルユニット２２から出射した映像を含む光をスクリーンＳに向けて投射させる投射光学系２４とを備えている。

照射光学系２３は、ランプ２１からの光を集光して液晶パネルユニット２２に入射させるコンデンサレンズ２３ａと、ランプ２１から後述の液晶パネルユニットに入力される光のムラをなくすためのレンズ２３ｂを備えている。なお、照射光学系２３としては、これら以外の構成を備えるものでもよく、たとえばライトからの光を伝達するライトパイプを備えるものでもよい。

液晶パネルユニット２２は、ランプ２１から出射された光が入射する透過型の液晶パネルを備えており、液晶パネル上に表示された映像を含む光（光束）を投射光学系に出射するものであるが、従来のプロジェクタにおいても用いられているものであるので、その詳細な説明については省略する。なお、本実施形態は、一つの透過型の液晶パネルを用いて映像を表示するいわゆるモノクローム表示タイプのプロジェクタであるが、ランプ２１から出射された光を赤・緑・青の三原色に分離するダイクロイックミラーと、三原色の各色に対応した映像を表示する３つの透過型の液晶パネルと、各液晶パネル上に描かれた映像を合成するためのダイクロイックプリズムを備えるカラー表示タイプのプロジェクタにも適用できる。

投射光学系２４は、液晶パネルユニット２２から出射された映像を含む光が通過するリレーレンズ系２５と、これを通過した光を反射する反射ミラー２６と、ここで反射された光を結像する結像レンズ系２７と、スクリーンＳに投射した映像のピントのずれを調整するための焦点調整機構２８（図３参照）と、リレーレンズ系２５と反射ミラー２６との間に位置する絞り２８とを備えている。そして、結像レンズ系２７を通過した光がスクリーンＳへと投射されると、スクリーンＳに映像が表示される。つまり、液晶パネルユニット２２で合成された映像がスクリーンＳに投影される。

反射ミラー２６は、反射ミラー２６の中心を通る揺動軸体１２回りに揺動可能に設置されている。なお、揺動軸体１２の軸方向は、リレーレンズ系２５からの光（光束）の中心を通る主光線Ｌ１に直交していると共に結像レンズ系２７からスクリーンＳに照射される光（光束）の中心を通る主光線Ｌ２に直交している。したがって、反射ミラー２６を揺動させることで、反射ミラー２６への入射光の入射方向に対する反射ミラー２６の傾斜角度θ１（図７参照）を変更できるようになっている。反射ミラー２６の揺動軸１２にはギア１３が取り付けられており、このギア１３にパルスモータである後述の第１モータ４４（図３参照）の回転が図示しないギアを介して伝達されるようになっている。このように、反射ミラー２６の揺動は、第１モータ４４（図３参照）で行なわれるようになっており、第１モータ４４の回転角度を調整することによって傾斜角度θ１を調整できるようになっている。

結像レンズ系２７は、筐体１１に上下動可能に設置された支持部材１４に、揺動軸体１５によって揺動可能な状態で取り付けられている。したがって、結像レンズ系２７は、筐体１１に対して揺動できると共に支持部材１４を上下動させることで上下動できる。結像レンズ系２７の揺動軸体１５の軸方向は、反射ミラー２６の揺動軸体１２の軸方向と平行であり、揺動軸１５には大ギア１６が取り付けられている。この大ギア１６には回転自在に軸支された小ギア１７が噛み合わされており、この小ギア１７には操作ピン１８が取り付けられている。本実施形態のプロジェクタでは、後述するように、自動的に結像レンズ系の傾きなどを調整できるが、この操作ピン１８を回すことで結像レンズ系２７の傾きを調整して収差補償などを行なうことも可能である。また、結像レンズ系２７の揺動軸１４の大ギア１６には、図示しないギアを介してパルスモータである後述の第２モータ４５（図３参照）の回転が伝達されるようになっており、第２モータ４５の回転角度を調整することによって、結像レンズ系２７の主平面Ｔ（図６および図７参照）の傾き角度θ２を調整できるようになっている。なお、結像レンズ系２７の主平面Ｔの傾き角度θ２は、結像レンズ系２７が図２や図６に示される標準状態すなわち結像レンズ系２７の光軸の方向と、反射ミラー２６が主光線Ｌ１に対して４５°傾いた状態における反射光の主光線Ｌ２の方向とが一致する状態における主平面Ｔの方向とのなす角度である。また、支持部材１３の上下動は、パルスモータである後述の第３モータ４６（図３参照）で行なわれるようになっている。

図３に示されるように、制御ユニット３０は、映像信号を入力するための映像信号入力回路３１と、映像信号入力回路３１からの信号に基づいて画像を形成する画像処理回路３２と、画像処理回路３２からの信号に基づいて、液晶パネルユニット２２の各液晶パネルを駆動するための信号を生成するＬＣＤ駆動回路３３とを備えている。

映像信号入力回路３１には、図示しない外部回路から映像が映像信号として順次入力される。映像信号入力回路３１は、入力された映像信号に基づいて、画像処理用データ信号を生成し、生成した信号を画像処理回路３２に向けて出力する。画像処理回路３２は、後述のＣＰＵ３４の指示に従いつつ、映像信号入力回路３１からの信号に、新たな信号の付加や信号を変更などの加工を施し、加工後の信号をＬＣＤ駆動回路３３に向けて出力する。ＬＣＤ駆動回路３３は、画像処理回路３２からの信号に基づいて液晶パネルを動作させて、各液晶パネルに所定の映像を表示させる。

なお、ＬＣＤ駆動回路３３は、液晶パネルの状態を検知できるようになっており、検知した液晶パネルの状態に関するデータを画像処理回路３２に送ることができるようになっている。したがって、画像処理回路３２では液晶パネルの状態に応じた適切な画像処理が行なわれる。また、ＬＣＤ駆動回路３３によって液晶パネルを適切に動作させることができる。

画像処理回路３２は、制御ユニット３０のバス３０ａに接続されている。そして、このバス３０ａには、プロジェクタ１０の動作を制御するためのＣＰＵ（中央演算処理ユニット）３４と、ランプ２１を適当な状態に点灯させるためのランプ駆動回路３５と、反射ミラー２６の傾斜角度θ１を調整する第１モータ用の第１モータ駆動回路３６と、結像レンズ系２７の傾き角度θ２を調整する第２モータ用の第２モータ駆動回路３７と、支持部材１４を上下動させる第３モータ用の第３モータ駆動回路３８と、距離センサユニット５０からのデータに基づいて距離を演算する距離演算回路３９と、焦点調整機構２９を動作させる焦点調整機構駆動回路４０と、結像レンズ系２７を傾けたことにより生ずる収差を補償する収差補償回路４１と、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ４２と、プロジェクタ操作用の操作パネル４３が接続されている。ＣＰＵ３４は、操作パネル４３における操作のもと作動状態となり、所定の制御プログラムに基づいて、画像処理回路３２、ランプ駆動回路３５、第１モータ駆動回路３６および第２モータ駆動回路３７などの各種回路を制御する。

なお、操作パネル４３は、プロジェクタ１０のオンオフスイッチ、ランプ２１の明るさの調節手段であるランプ調節ボタン、反射ミラー２６の傾斜角度設定手段である傾斜角度設定ボタン、結像レンズ系２７の傾き角度設定手段である傾き角度設定ボタン、具体的数値を入力できるテンキーなど、プロジェクタ１０を操作するために用いられる各種スイッチを備えており、制御ユニット３０を作動制御するときや作動制御を停止するときなどに用いられる。

ランプ２１は、制御ユニット３０による制御のもとランプ駆動回路３５によって点灯駆動されて発光し、照射光学系に光を出射する。なお、操作パネル４３のランプ調節ボタンをマニュアル操作することによってランプの明るさなどを調節できるようにしてもよい。また、操作パネル４３の傾斜角度設定ボタンを操作すると、傾斜角度設定ボタンからの信号がバス３０ａを介して第１モータ駆動回路３６に入力されて第１モータ４４が作動され、反射ミラー２６の傾斜角度が所望の設定角度になる。そして、操作パネル４３の傾き角度設定ボタンを操作すると、傾き角度設定ボタンからの信号がバス３０ａを介して第２モータ駆動回路３７に入力されて第２モータ４５が作動され、結像レンズ系２７の主平面Ｔの傾き角度θ２が所望の設定角度になる。

次に、このようなプロジェクタを用いてスクリーンに映像を表示する際の、プロジェクタの動作を説明する。

プロジェクタ１０（図３参照）のスイッチがオンにされた状態で、映像信号が映像信号入力回路３１に入力されると、画像処理用データ信号が映像信号入力回路３１からが画像処理回路３２に入力される。画像処理回路３２は、映像信号入力回路からのデータ信号に基づいて、画像データ信号を生成し、生成した信号をＬＣＤ駆動回路３３に入力する。ＬＣＤ駆動回路３３は、入力された信号に基づいて、液晶パネルユニット２２の液晶パネルを動作させて、液晶パネルに所定の映像を表示させる。

また、ランプ駆動回路３５によってランプ２１が点灯されており、ランプ２１からの光が照射光学系を通過して液晶パネルユニット２２に入射される。入射された光は、液晶パネルユニット２２の液晶パネルに入射される。液晶パネルを通過した光は、液晶パネルを通過することで映像を含む映像光（光束）となり、液晶パネルユニット２２から投射光学系２４に出射される。

投射光学系２４に入射した映像を含む光は、リレーレンズ系２５を経て反射ミラーに入射する。ここで反射された光は結像レンズ系２７に入射し、結像レンズ系２７を通過した光はスクリーンＳに照射されて、スクリーンＳ上に結像される。すなわち、スクリーンＳに映像が表示される。

ところで、プロジェクタ１０を設置して映像を含む光を投射したとき、スクリーンＳの適切な位置に映像が表示されないことがある。

このような場合に、映像を適切な位置に表示させる際の動作を、図４に示されるフローチャートを参照しつつ説明する。

例えば、プロジェクタ１０から、映像を含む映像光を投射したときに、図５に示されるように、当初映像Ｐ１の一部しかスクリーンＳに表示されないことがある。

このような場合には、まず、プロジェクタ１０の操作パネル４３を操作して、映像を表示したい範囲（位置）Ｅ２を指示する（ステップ１）。指示方法としては、種々の方法が考えられる。本実施形態では、当初映像Ｐ１の中央位置Ｐｓ１の方向と、表示したい領域Ｅ２の中央位置Ｅｓ２の方向とのなす角度θ３を入力することで指示できるようになっている。例えば、図５に示される表示範囲Ｅ２に映像を表示する場合、結像レンズ系２７から当初映像Ｐ１の中央位置Ｐｓ１の方向と、表示範囲Ｅ２位置の中央位置Ｅｓ２の方向との仰角θ３が３０°であれば、操作パネルにおいて、「＋３０」と入力して、映像を表示したい位置を指示する。

このようにして、映像を表示する位置（範囲）が指示されると、ＣＰＵ３４はこの指示に対応した反射ミラー２６の傾斜角度θ１を求めて、求めた傾斜角度θ１の信号を第１モータ駆動回路３６に入力する。すると、第１モータ４４が作動して揺動軸体１２回りに反射ミラー２６が回動し、標準状態すなわち入射光の主光線Ｌ１に対する角度が４５°の状態に対する反射ミラー２６の傾斜が所望の傾斜角度θ１に設定される（ステップ２）。図５に示される例の場合、仰角が３０°であるので、反射ミラー２６は、上向き（図２の矢印Ａの方向）に１５°（＝傾斜角度θ１）回動されていることになる。

そして、ＣＰＵ３４は、反射ミラー２６の回動に対応して、結像レンズ系２７の傾き角度（チルト角度）θ２を求め、求めた傾き角度θ２の信号を第２モータ駆動回路３７および第３モータ駆動回路３８に入力する。すると、第３モータ４６が作動して結像レンズ系２７が上下動すると共に第２モータ４５が作動して揺動軸体１４回りに結像レンズ系２７が回動して結像レンズ系２７の傾きが所望の傾き角度θ２に設定される（ステップ３）。ここでは、結像レンズ系２７についての被投射映像の物面Ｒ（図７参照）と、結像レンズ系２７の主平面Ｔと、映像が結像されて表示される投射面（スクリーン）Ｓとがシャインプルーフの条件を満たす位置関係になるように、結像レンズ系の主平面Ｔの傾き角度θ２を求める。具体的には、後述の式３を用いる。シャインプルーフの条件を満たす位置関係にすると、平面であるスクリーンＳに投射された映像を、全面的に焦点が合った状態で表示することができる。

シャインプルーフの条件とは、投射光学系２４における被投射映像の物面Ｒ（図７参照）と、結像レンズ系２７の主平面Ｔと、映像が結像されて表示されるスクリーン（投射面）Ｓとが同一直線で交わる関係を満たす条件のことをいう。

ここで、図６および図７を用いて、シャインプルーフの条件を説明する。なお、図６および図７では、簡単化のために結像レンズ系２７を１つのレンズ２７ｚで示すと共に、リレーレンズ系２５を１つのレンズ２５ｚで示し、反射ミラー２６を考えない場合の「物面−反射ミラー間」の光路を二点鎖線で示している。

図６に示されるように、反射ミラー２６が垂直方向に対して４５°傾いた標準状態のとき、物面Ｒと、投射面（スクリーン）Ｓと、結像レンズ系２７（レンズ２７ｚ）の主平面Ｔは相互に平行であり、交わらない状態である。そして、結像レンズ系２７（レンズ２７ｚ）の合成焦点距離をｆ1で示し、リレーレンズ系２５（レンズ２５ｚ）の合成焦点距離をｆ2で示し、リレーレンズ系２５（レンズ２５ｚ）の主平面から実際の物面までの距離をＳ1で示し、リレーレンズ系２５（レンズ２５ｚ）の主平面から物面Ｒまでの距離をＳ1'で示し、結像レンズ系２７の主平面Ｔから物面Ｒまでの距離をＳ2で示し、物面Ｒから投射面Ｓまでの距離をＳ2'で示すと、この光学系では、次に示す式１および式２の関係が成り立つ。

他方、図７に示されるように、反射ミラー２６や結像レンズ系２７を揺動させた場合、結像レンズ系２７（レンズ２７ｚ）から投射面Ｓに向けて水平に投射されていた光の主光線Ｌ２’は、水平方向に対して傾くことになる。そして、この場合に、投射面Ｓと物面Ｒとについて延長面を考えると、両面が交差する交差線が生ずる。この例では、図７の下方側に交差線が生ずることになる。

ここで、結像レンズ系２７の主平面Ｔから物面Ｒまでの距離をＳ3で示し、結像レンズ系２７の主平面Ｔから投射面Ｓまでの距離をＳ3'で示すとすると、次に示す式３の関係が成り立つ状態にする。

式３において、結像レンズ系２７（レンズ２７ｚ）の合成焦点距離ｆ1と、結像レンズ系２７の主平面Ｔから物面Ｒまでの距離Ｓ3は、プロジェクタ１０の仕様であり、既知の距離であるので、ここでは、結像レンズ系２７の主平面Ｔから投射面Ｓまでの距離Ｓ3'を求める。具体的には、距離センサユニット５０および距離演算回路３９によって、スクリーンＳの映像表示位置までの距離を測定する。ここでは、上側距離センサ５１で測定した距離と、下側距離センサ５２で測定した距離の平均値を、投射面（スクリーン）Ｓまでの距離Ｓ3'として用いる。

そして、結像レンズ系２７（レンズ２７ｚ）の主平面Ｔが、投射面Ｓと物面Ｒとの交差線上で、投射面Ｓおよび物面Ｒと交差する状態になるように、結像レンズ系２７（レンズ２７ｚ）の向きを回動させる。ここでは、結像レンズ系２７の傾き角度が角度θ２になるように回動させている。このようにすることで、シャインプルーフの条件を満たす位置関係になる。結像レンズ系２７の向きを定める方法としては、操作ピン１８を操作する方法や、予め算出した結像レンズ系２７の回転角度に基づいてモータを回転させる方法など、種々の方法が考えられる。

反射ミラー２６の傾斜角度θ１および結像レンズ系２７の傾き角度θ２を設定すると、焦点調整を行なう（ステップ４）。

ここでは、ＣＰＵ３４（図３参照）は、先に求めたスクリーンＳまでの距離Ｓ3'を焦点調整機構駆動回路４０に入力する。すると、焦点調整機構２９が作動して、結像レンズ系２７の焦点が合わせられ、スクリーンＳに鮮明な映像が表示される。

なお、ＣＰＵ３４は、スクリーンＳまでの距離Ｓ3'のデータに加えて、反射ミラー２６の傾斜角度θ１のデータと、結像レンズ系２７の傾き角度θ２のデータのいずれか一方または両方を焦点調整機構駆動回路４０に入力するものでもよい。この場合、焦点調整機構駆動回路４０は、距離演算回路３９で求めたスクリーンＳまでの距離Ｓ3'をそのまま焦点調整に用いるのではなく、反射ミラー２６の傾斜角度θ１のデータおよび／または結像レンズ系２７の傾き角度θ２のデータを考慮してスクリーンＳまでの距離を修正し、修正した距離に基づいて焦点調整を行う。

さらに、ＣＰＵ３４は、映像に歪みが生じているか否かを判断する（ステップ５）。より具体的には、収差が生じているか否かが判断される。ここでは、結像レンズ系２７から投射される映像を含む光（光束）の主光線Ｌ２’が標準状態の主光線Ｌ２に対して傾斜しているか否かに基づいて、収差が生じているか否かを判断する。

ここで、主光線Ｌ２’が標準状態の主光線Ｌ２に対して傾斜しており、歪みすなわち収差が生じていると判断した場合、歪みの補正すなわち収差の補償がなされる（ステップ６）。ここでは、結像レンズ系２７の傾き角度θ２を再調整することによって収差補償を行なう。まず、ＣＰＵ３４は、シャインプルーフの条件を満たすように傾けたときの結像レンズ系２７の傾き角度θ２を収差補償回路４１に入力する。収差補償回路４１は、この傾き角度θ２に基づいて、収差を最小限に抑制するための再調整角度θ２’（不図示）を求める。収差を補償する方法は、種々考えられるが、たとえば、用いる結像レンズ系２７について、その傾き角度θ２と補償量との関係式を求めておいてメモリ４２に記憶させておき、検知された結像レンズ系２７の傾き角度θ２に基づいて収差を補償する再調整角度θ２’を求めるようにしてもよい。また、距離センサユニット５０で測定した結像レンズ系２７からスクリーンＳまでの距離Ｓ3'に基づいて収差補償を行なうようにしてもよい。

このようにして結像レンズ系２７の向きを再調整することで収差が最小限に抑制され、より鮮明な映像をスクリーンＳに表示できるようになる。

なお、本発明に係るプロジェクタの形態は、上記実施形態に限られるものではなく種々改変できる。

たとえば、上記実施形態では、映像の表示位置を指示するときに、当初映像Ｐ１の中央位置Ｐｓ１（図５参照）に対する所望の表示範囲Ｅ２の中央位置Ｅｓ２の仰角または俯角を入力するようになっているが、図５に示される当初映像Ｐ１の高さ方向のサイズＨを基準として、所望の表示位置Ｅ２と当初映像Ｐ１の位置とを比較し、当初映像Ｐ１から所望の表示位置Ｅ２までの移動距離が当初映像Ｐ１の高さサイズの何倍に当たるかを目視によって判断し、判断した数値を入力することで所望の映像表示位置Ｅ２を指示するようにしてもよい。図５に示す例において、目視により、所望の表示位置Ｅ２は、当初映像Ｐ１の位置よりも、当初映像Ｐ１の高さサイズＨの１．１倍の距離上方に移動した位置にあると認識した場合は、「１．１」と入力することになる。

また、上記実施形態では、結像レンズ系２７の傾きを角度θ２から角度θ２’に再調整することによって収差補償を行なっているが、例えば反射ミラー２６として、曲率可変ミラーなどの収差補償光学系を使用し、当該ミラーの曲率を調節することで収差補償を行なっても良い。また、例えば、結像レンズ系２７の傾き角度θ２など、収差に関するデータを画像処理回路３２に入力し、画像処理回路３２における処理において、予め収差補償を行うようにするなど、データ処理の段階で収差補償を行なうようにしてもよい。

また、上記実施形態では、反射ミラー２６の傾斜角度θ１のデータおよび／または結像レンズ系２７の傾き角度θ２のデータを考慮してスクリーンＳまでの距離を修正し、修正した距離に基づいて焦点調整を行っているが、結像レンズ系２７の開口径を絞って焦点深度を深くし、これにより焦点を合わせることで、実質的に焦点調整を行なうようにしてもよい。

また、上記実施形態では、映像を表示したい範囲（位置）を指示すると、その後は自動的に反射ミラー２６の傾斜角度θ１や結像レンズ系２７の傾き角度θ２が設定され、焦点調整や収差補償が自動的におこなわれるようになっているが、プロジェクタ使用者の操作によって反射ミラー２６の傾斜角度θ１や結像レンズ系２７の傾き角度θ２の設定、焦点調整および収差補償を行うようにしてもよい。この場合は、スクリーンＳに表示された映像を見ながら、調整を行なう。ただし、作業者によって、結像レンズ系２７の傾き角度θ２を設定する場合、シャインプルーフの条件を満たす位置関係であるか否かを作業者が判断することになるがこれは必ずしも容易でない。そこで、この場合、作業者は、シャインプルーフの条件を満たす状態にするために、結像レンズ系２７について行なう通常の焦点調節操作によって、スクリーンＳに投射された映像の中央位置すなわち結像レンズ系２７の投射光の主光線Ｌ２’が照射されるスクリーンＳ上の位置の焦点調整を行なう。最低限これだけでもよいが、さらに、その周辺のピントの状態を認識しつつ結像レンズの傾き角度θ２を調整することができれば、より好ましい。また、映像の明るさが十分に確保されている場合は、結像レンズの傾き角度θ２の調節操作に代えて、結像レンズ系２７の開口径を絞る絞り操作を行なってもよい。

また、プロジェクタ１０を筐体１１ごと移動させる機構を備えてもよい。プロジェクタ１０を移動させることで、反射ミラー２６の回動角度や、結像レンズ系２７の回動角度を小さくすることができれば、それだけ映像品質の劣化を最小限に抑制でき、より鮮明な映像をスクリーンＳに表示できる。

また、上記実施形態のプロジェクタ１０は、液晶プロジェクであるが、プロジェクタの形式あるいは構造はこれに限られない。すなわち、本実施形態で開示した構成は、投射光学系に反射ミラーと結像レンズ系とを有するプロジェクタに広く適用できる。したがって、たとえば、ＤＭＤ素子を使用したプロジェクタにも適用できる。

また、上記実施形態のプロジェクタ１０は、壁面など垂直に広がる面に映像を表示するタイプのプロジェクタであるが、このタイプのプロジェクタに限られない。すなわち、本実施形態で開示した構成は、図８に示されるように、机上など水平に広がる状態で配置されるスクリーンＳｈに映像を表示するタイプのプロジェクタ１０Ａなど、種々のタイプのプロジェクタに適用できる。

本実施形態のプロジェクタを模式的に示す側面図である。 本実施形態のプロジェクタの本体部分の構成を示す側断面図である。 本実施形態のプロジェクタの制御ユニットの構成を示すブロック図である。 結像レンズ系の傾き角度の補正の手順を示すフローチャート図である。 映像表示位置を移動させるときのスクリーンの状態を説明するための説明図である。 反射ミラーが標準位置に位置する状態におけるプロジェクタの光学系の状態を示す模式図である。 反射ミラーの傾斜が傾斜角度θ１の状態におけるプロジェクタの光学系の状態を示す模式図である。 別実施形態のプロジェクタを示す側面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ プロジェクタ
２０ 投射ユニット
２１ ランプ
２２ 液晶パネルユニット
２３ 照射光学系
２４ 投射光学系
２５ リレーレンズ系
２６ 反射ミラー
２７ 結像レンズ系
２９ 焦点調整機構
３０ 制御ユニット
４４ 第１モータ
４５ 第２モータ
４６ 第３モータ
θ１ 傾斜角度
θ２ 角度
θ２’再調整角度
Ｐ１ 当初映像
Ｒ 物面
Ｓ，Ｓｈ スクリーン
Ｔ 主平面

Claims (8)

1. 映像を投射する投射光学系を備えるプロジェクタであって、
   前記投射光学系は、当該投射光学系に入射される被投射映像を含む映像光を反射する反射部材と、当該反射部材の反射面で反射された反射光の光路上に位置する１つ以上のレンズで構成される結像レンズ系とを備えるものであり、
   前記反射部材は、前記映像光に対する前記反射面の傾斜角度を変更可能に取り付けられており、
   前記結像レンズ系は、前記傾斜角度の変更に応じて変更される前記反射光の光路上に位置させることができるように、位置変更可能に取付けられているプロジェクタ。
2. 前記傾斜角度の変更に連動して、前記結像レンズ系を前記反射光の光路上の位置に移動させるレンズ位置連動機構を備えている請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記結像レンズ系は、前記反射光の主光線の方向に対する当該結像レンズ系の光軸の傾き角度を変更可能に取り付けられている請求項１または請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記傾斜角度の変更に連動して、前記傾き角度を所定の角度に変更する光軸方向連動機構を備えている請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記傾き角度の前記所定の角度は、投射される被投射映像が位置する物面と、映像が投射される投射面と、前記結像レンズ系の主平面とが同一直線で交わるシャインプルーフの条件を満たす角度である請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 投射される被投射映像が位置する物面と前記反射部材との間に絞りを備えている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
7. 前記被投射面に投射された映像のピントのずれを調整する焦点調整機構と、
   前記傾斜角度と前記傾き角度のうちの少なくともいずれか一方の角度変更に連動して前記焦点調整機構を作動させて、ピントのずれを調整する焦点調整連動手段とを備えている請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
8. 前記傾き角度の変更によって変化する収差を補償する収差補償機構と、
   前記傾き角度の変更に連動して前記収差補償機構を作動させて、収差の発生を抑制する収差補償連動手段と、を備えている請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。

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