JP2009031336A - プロジェクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】投影光による画像を、設置面の略水平面上にも、設置面の略垂直面上にも、歪みなく投影する。
【解決手段】反射面が水平な状態で保持され、投影光が入射する反射ミラーの反射面M1が平面となっている場合には、5本の光線は、テーブル面S1上の位置A1、B1、C1、D1、E1に入射するようになる。これらの位置は等間隔であることから、テーブル面S1上に投影される画像は、X軸方向に関して歪みのない画像となる。一方、反射面が傾斜された状態で保持され、投影光が入射する反射面M2の反射面が曲面となっている場合には、光変調素子50からX軸方向に等間隔で出射された5つの投影光は、壁面S2上の位置A2”、B2”、C2”、D2”、E2”に入射するようになる。5つの光線の入射位置A2”、B2”、C2”、D2”、E2”は、等間隔であり、壁面S2に投影される画像は、歪みのない画像となる。
【選択図】図3

Description

本発明は、設置面の略平行面又は略垂直面に投影光による画像を投影するプロジェクタに関する。
従来より、プロジェクタには、その設置面の略平行面(例えば、そのプロジェクタが設置されたテーブルの上)に画像を投影するタイプと、その設置面に対して略垂直面(例えば、壁面やスクリーン)に画像を投影するタイプとがある。また、投影光を出射する本体の向きを変えることにより、プロジェクタの設置面の略平行面にも略垂直面にも画像を投影できるタイプのプロジェクタも存在する(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−337850号公報
しかしながら、投影光を出射する本体の向きを変えられないタイプのプロジェクタについても、その設置面の略平行面にも略垂直面にも画像を投影できるようにしたいという要請がある。この場合には、プロジェクタでは、投影光の光路上に反射ミラーを設け、その反射ミラーの向きを調節することにより、投影光を、設置面の略平行面(例えばテーブル面)に向けて反射させたり、設置面の略垂直面(例えば壁面)に向けて反射させたりするのが一般的である。
図9(A)、図9(B)には、反射ミラーを備える従来のプロジェクタ100’の一例が示されている。図9(A)では、図面の錯綜を防止すべく、プロジェクタ100’の構成要素のうち、本体10’及び反射ミラー20’のみが図示されており、他の部分の図示は省略されている。本体10’内には、光変調素子50’が組み込まれている。光変調素子50’上には、投影される画像が形成される。この光変調素子50’に入射された投影光は、この光変調素子50’により変調され画像情報を有する投影光として、本体10’から出射される。
本体10’から出射された投影光は、反射ミラー20’に入射する。反射ミラー20’は、不図示の保持部によって、水平か、傾斜した状態のいずれかの状態で保持可能となっている。水平に反射ミラー20’が設置されている場合には、投影光はプロジェクタ100’の設置面の略水平面であるテーブル面S1に向けて反射され、そのテーブル面S1上に画像が投影されるようになる。一方、傾斜して反射ミラー20’が設置されている場合には、投影光は、設置面の略垂直面である壁面S2に向けて反射され、その壁面S2に画像が投影されるようになる。
図9(A)では、光変調素子50’上でX軸方向に等間隔に並ぶ5つの点を通過した投影光の5本の光線が図示されている。したがって、光変調素子50’上に形成された画像を、歪みなくテーブル面S1上又は壁面S2上に投影するためには、テーブル面S1又は壁面S2への各光線の入射位置の間隔が等間隔であることが要求される。
図9(A)に示されるように、水平に反射ミラー20’が設置されている場合には、5本の光線は、テーブル面S1上の位置A1、B1、C1、D1、E1に入射するようになる。これらの位置は等間隔に並んでいることから、テーブル面S1上に投影される画像は、X軸方向に関して歪みのない画像となる。
一方、傾斜して反射ミラー20’が設置されている場合には、5本の光線は、壁面S2上の位置A2、B2、C2、D2、E2に入射するようになる。これらの位置は等間隔に並んでおらず、上に行くに連れて間隔が広くなっている。したがって、壁面S2上に投影される画像は、Z軸方向に歪んだ画像となる。
図9(A)には、水平に設置された反射ミラー20’の反射面に対してテーブル面S1上の位置A1〜E1と対称な位置A1’〜E1’と、傾斜して設置された反射ミラー20’の反射面に対して壁面S2上の位置A2〜E2と対称な位置A2’〜E2’とが示されている。図9(A)に示されるように、位置A2’〜E2’は、位置A1’〜E1’に対して傾斜しているため、5本の光線の入射位置の間隔は均等とはならず、壁面S2上に投影される画像は、歪んだ画像となるのである。
図9(B)には、傾斜して反射ミラー20’が設置されている場合に、壁面S2に投影される画像を示す斜視図である。図9(B)に示されるように、傾斜して反射ミラー20’が設置されている場合には、上に行くに連れて画像が拡がってしまうという不都合があった。
このように、投影光を出射する本体の向きを変えられないプロジェクタにおいて、反射ミラー20’の反射面に投影光を反射させて、設置面の略水平面上にも、設置面の略垂直面上にも、画像を投影できるようにしようとすると、いずれか一方の画像は、歪んでしまうという不都合があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、投影光を出射する本体の向きを変えられないタイプのプロジェクタにおいて、投影光による画像を、設置面の略水平面上にも、設置面の略垂直面上にも、歪みなく投影す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。
上記目的を達成するために、請求項1に記載のプロジェクタは、設置面の略平行面又は略垂直面に投影光による画像を投影するプロジェクタにおいて、前記投影光を前記略平行面へ向けて反射する第1の反射面と、前記投影光を前記略垂直面へ向けて反射する第2の反射面とを、前記投影光の光路上に切り替えて設置可能な反射面切替部を備えることを特徴とする。
また、請求項2に記載のプロジェクタは、請求項1に記載のプロジェクタにおいて、前記第1の反射面と前記第2の反射面とは、面形状が異なることを特徴とする。
また、請求項3に記載のプロジェクタは、請求項1又は2に記載のプロジェクタにおいて、前記第1の反射面及び前記第2の反射面の少なくとも一方は、非球面又は自由曲面であることを特徴とする。
また、請求項4に記載のプロジェクタは、請求項1〜3のいずれか一項に記載のプロジェクタにおいて、前記第1の反射面及び前記第2の反射面のいずれか一方は、平面であることを特徴とする。
また、請求項5に記載のプロジェクタは、請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロジェクタにおいて、前記第1の反射面が前記投影光の光路上に設置された場合と、前記第2の反射面が前記投影光の光路上に設置された場合とで、前記投影光による画像を反転させる画像反転部をさらに備えることを特徴とする。
また、請求項6に記載のプロジェクタは、請求項1〜5のいずれか一項に記載のプロジェクタにおいて、前記反射面切替部は、前記第1の反射面と前記第2の反射面とを有する反射ミラーが着脱自在に取り付けられていることを特徴とする。
また、請求項7に記載のプロジェクタは、請求項1〜6のいずれか一項に記載のプロジェクタにおいて、前記第1の反射面と前記第2の反射面とのうち、前記投影光の光路上に設置されていない反射面を保護する保護部をさらに備えることを特徴とする。
また、請求項8に記載のプロジェクタは、請求項1〜7のいずれか一項に記載のプロジェクタにおいて、前記第1の反射面の裏面に前記第2の反射面が形成されており、前記反射面切替部は前記第1の反射面と前記第2の反射面とが回転自在に切り替え可能に取り付けられていることを特徴とする。
請求項1に記載のプロジェクタによれば、投影光を設置面の略平行面へ向けて反射する第1の反射面と、投影光を設置面の略垂直面へ向けて反射する第2の反射面とを、投影光の光路上に切り替えて設置可能である。このようにすれば、略平行面に画像を投影する際に投影光を反射する反射面と、略垂直面に画像を投影する際に投影光を反射する反射面とを、異なる反射面とすることができるため、それぞれの反射面を、他方での投影画像の歪みを考慮することなく、個別に、投影される画像が歪まないような反射面とすることができるようになる。これにより、投影光による画像を、設置面の略水平面上にも、設置面の略垂直面上にも、歪みなく投影することができるようになる。
また、請求項2に記載のプロジェクタによれば、第1の反射面の面形状と第2の反射面の面形状とを、それぞれ投影される画像が歪まないような面形状とすることができるようになる。
また、請求項3又は4に記載のプロジェクタのごとく、第1の反射面及び第2の反射面の少なくとも一方を、投影される画像の歪みが補正されるように、非球面又は自由曲面とすることもできるし、第1の反射面及び第2の反射面のいずれか一方を平面とすることもできる。ここで、非球面とは、球面でない面であり、曲率が一定でない曲面や複数の平面が不連続に接合されることにより形成される面をも含む概念である。自由曲面とは、その面形状が、高次多項式で近似されるような曲面である。
また、請求項5に記載のプロジェクタによれば、画像が設置面の略水平面に投影される場合と、画像が設置面の略垂直面に投影される場合とで、投影光に画像を反転させる画像反転部を備えているので、画像が投影状態に応じて、画像の向きを切り替えて、所望の向きで画像を投影することができるようになる。
また、請求項6に記載のプロジェクタによれば、投影光を反射する反射ミラーが着脱自在となっているので、反射ミラーの両面を、それぞれ第1の反射面及び第2の反射面として用いることができるようになるため、反射ミラーが1枚で済むようになる。
また、請求項7に記載のプロジェクタによれば、投影光の反射に用いられていない方の反射面を保護するので、反射面の汚れや損傷を防止することができるようになる。
また、請求項8に記載のプロジェクタによれば、第1の反射面の裏面に第2の反射面が形成され、第1の反射面と第2の反射面とを反射面切替部において回転して切替えることができるので、切替が容易となる。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係るプロジェクタの概略構成が示されている。図1に示されるように、プロジェクタ100は、本体10と、反射ミラー20と、保持部30とを備えている。
本体10には、図2(A)、図2(B)に示されるように、光変調素子50が組み込まれている。光変調素子50上には、投影される画像が形成される。この光変調素子50に入射された投影光は、この光変調素子50により変調されて画像情報を有する投影光として、本体10の射出部11から出射される。
反射ミラー20は、その投影光の光路上に、保持部30によって保持されている。反射ミラー20は、両面が反射面となっている。そして、反射ミラー20の一方の反射面(第1の反射面)M1は平面となっており、もう一方の反射面(第2の反射面)M2は、球面でない曲面となっている。この反射ミラー20及び保持部30で、反射面切替部が構成されている。
図2(A)、図2(B)には、保持部30による反射ミラー20の保持状態が示されている。図2(A)、図2(B)に示されるように、保持部30は、反射ミラー20の反射面が略水平となるように反射ミラー20に保持することも可能であるし、反射ミラー20の反射面を傾斜された状態で反射ミラー20を保持することも可能となっている。
図2(A)に示されるように、水平に反射ミラー20が保持された状態では、反射面M1が投影光の光路上に設置されるようになり、本体10から出射された投影光は反射面M1で反射して、テーブル面S1に到達するようになる。一方、図2(B)に示されるように、傾斜して反射ミラー20が保持された状態では、反射面M2が投影光の光路上に設置されるようになり、本体10から出射された投影光は反射して、壁面S2に到達するようになる。すなわち、このプロジェクタ100では、反射面M1と反射面M2とを、投影光の光路上に切り替えて設置可能となっている。
このように、このプロジェクタ100では、水平に反射ミラー20を保持させる場合には、平面である反射面M1が下に向けて設置され、反射ミラー20を傾斜させて保持する場合には、曲面である反射面M2が、投影光の光路上にくるように反射ミラー20が設置される。反射ミラー20は、保持部30に対して着脱自在となっており、必要に応じて、その保持位置が切り替えられるようになっている。このプロジェクタ100では、それぞれの場合で、例えば、保持部30と連結される部分の大きさを変更するなどして、他方の反射面が、投影光の光路上に設置されないように防止するようにしてもよい。
図3(A)、図3(B)には、光変調素子50上の5つの異なる点を通過した5本の光線の光路が図示されている。
図3(A)に示されるように、反射ミラー20が水平な状態で保持され、投影光が入射する反射ミラー20の反射面が平面の反射面M1となっている場合には、5本の光線は、テーブル面S1上の位置A1、B1、C1、D1、E1に入射するようになる。これらの点は等間隔に並んでいることから、テーブル面S1上に投影される画像は、X軸方向に関して歪みのない画像となる。
一方、図3(B)に示されるように、反射ミラー20が傾斜された状態で保持され、投影光が入射する反射ミラー20の反射面が曲面の反射面M2となっている場合には、光変調素子50からX軸方向に等間隔に出射された5つの投影光は、壁面S2上の位置A2”、B2”、C2”、D2”、E2”に入射するようになる。
対比のため、図3(B)には、投影光が入射する反射面が平面であったときの5つの投影光の入射位置A2、B2、C2、D2、E2もあわせて図示されている。反射ミラー20は、下に行けば行くほど厚みを増し、その反射面M2の曲率が大きくなっているため、5つの投影光の反射光の出射方向は、全体的に上側にシフトしており、壁面上の位置A2”、B2”、C2”、D2”、E2”は、等間隔に並ぶようになり、壁面S2上に投影される画像は、歪みのない画像となる。
なお、反射ミラー20の反射面M2は、Y軸方向に関しても、平坦ではなく湾曲している。図4(A)には、反射ミラー20の断面α、β、γが示されている。図4(B)には、反射ミラー20の断面αの位置に入射した投影光の光路が示され、図4(C)には、反射ミラー20の断面βの位置に入射した投影光の光路が示され、図4(D)には、反射ミラー20の断面γの位置に入射した投影光の光路が示されている。
図4(A)に示されるように、断面αでは、反射面M2が凹面となっているが、その反射面M2の面形状の曲率は、断面β、γでの反射面M2の面形状の曲率よりも大きくなっている。これにより、断面αの部分に入射した投影光の反射光は、Y軸方向に関して中心線AX寄りに反射するようになる。
また、図4(B)に示されるように、断面βにおいても、反射面M2が凹面となっているため、断面βの部分に入射した投影光の反射光が、Y軸方向に関して中心線AX寄りに反射するようになるが、断面βの面形状の曲率は、断面αでの面形状の曲率よりも小さくなっているため、反射光の中心線AXへの寄り方は、断面αでの反射光よりも小さくなっている。
また、図4(C)に示されるように、断面γでは、反射面は、ほぼ平坦となっている。このように、その反射面M2は、Y軸方向に関する面形状が、凹面となっており、その曲率は、下に行けば行くほど小さくなっている。これにより、図4(A)に示されるように、反射面M2が傾斜するように反射ミラー20が保持された場合、壁面S2上に投影される画像は、台形から、本来の長方形状の画像に補正されるようになる。
また、本実施形態では、下側に行くに連れて厚みがまし、反射面の曲率が大きくなっている反射ミラー20を採用したが、図5に示されるように、上側に行くに連れて厚みがまし、反射面の曲率が大きくなっている反射ミラー21を設置するようにしてもよい。このようにすると、壁面S2上に投影される画像の位置は、全体的に下側にシフトするが、この場合にも5つの光線の入射位置は、等間隔となり、壁面S2上に歪みのない画像を投影することができるようになる。
このように、反射面M1と反射面M2とではその面形状が異なっている。反射面M1を平面としても、テーブル面S1上の画像は歪みのない画像となるため、反射面M1を平面としたが、反射面M1の面形状は、画像の投影状態に応じて、非球面又は自由曲面とすることができる。ここで、非球面とは、球面でない面であり、曲率が一定でない曲面や複数の平面が不連続に接合されて形成される面を含む概念である。自由曲面とは、その面形状が、高次多項式で近似されるような曲面である。これは、反射面M2についても同様である。
本実施形態に係るプロジェクタ100では、反射ミラー20の表裏いずれかの反射面を、投影光の反射面として利用するが、他方の反射面は、その間、投影光の反射には使用されない。そこで、図6に示されるような、使用されていない反射面をカバーする保護部60を備えるようにしてもよい。図6に示されるように、反射面M1で投影光を反射する場合には、反射面M2を保護部60で覆い、反射面M2で投影光を反射する場合には、反射面M1を保護部60で覆う。このような保護部60は、一般に、反射ミラーを保護する素材のもの(例えば、シリコンに油を染み込ませた保護布)が用いられる。
また、本実施形態に係るプロジェクタ100は、本体10内に、画像反転部としての画像切替部70を備えている。画像切替部70は、図7(A)、図7(B)に示されるように、テーブル面S1上に画像「A」を表示しようとした場合と、壁面S2上に画像「A」を表示しようとした場合とで、光変調素子50上に形成する画像「A」の向きを切り替える。この切替は、ユーザからの不図示の操作パネル又はリモートコントローラによる操作入力により行われる。このようにすれば、画像を投影する面を切り替えたときに、投影される画像が上下逆さまとなったりするのを防止することができる。
図8(A)、図8(B)には、反射ミラー20が支持部81により軸支部80を介して回転可能に保持されている保持状態が示されている。図8(A)に示されるように、支持部81は、反射ミラー20の反射面M1を略水平に保持して、光変調素子50から出射された投影光をテーブル面S1に投影している。また、図8(B)に示されるように、反射ミラー20を、軸支部80を中心にして回転し、反射ミラー20の反射面M2を略垂直に保持して、光変調素子50から出射された投影光を壁面S2に投影している。この場合、反射面切替部は軸支部80である。このように、支持部81が反射ミラー20を回転可能に保持するようにしたので、テーブル面に投影する場合と壁面に投影する場合とを簡単に切替えることができる。
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るプロジェクタ100によれば、反射ミラー20は、両面ミラーであり、投影光を設置面の略平行なテーブル面S1へ向けて反射する反射面M1と、投影光を設置面の略垂直な反射面M2へ向けて反射する反射面M2とを、投影光の光路上に切り替えて設置可能である。このようにすれば、テーブル面S1に画像を投影する際に用いられる反射面M1と、壁面S2に画像を投影する際に用いられる反射面M2とを、異なる反射面とすることができるため、それぞれの反射面M1、M2を、投影される画像が歪まないような反射面とすることができるようになる。この結果、投影光による画像を、テーブル面S1上にも、設置面の壁面S2上にも、歪みなく投影することができるようになる。
また、本実施形態によれば、反射ミラー20の一方の反射面M1と他方の反射面M2の面形状を、投影される画像が歪まないような面形状とすることができるようになる。
また、本実施形態のように、反射ミラー20の両反射面M1、M2のうち少なくとも一方については、投影される画像の歪みが補正されるように、非球面又は自由曲面とすることができる。反射面の面形状は、対象となる投影面に画像が歪みなく投影できるような形状となるように適宜設計変更され得る。ここで、例えば、反射面の裏側に圧電素子などを配列し、各圧電素子を駆動することにより面形状を調整可能な反射ミラーを採用することができる。このような反射ミラーを採用すれば、画像を投影する投影面が変わっても、その投影面ごとに、反射面の面形状を調整し、投影が像の歪みを補正することができる。
勿論、本実施形態のように、反射ミラー20の両反射面M1、M2のうち、一方の反射面を、平面とすることができるのはいうまでもない。
また、本実施形態によれば、画像がテーブル面S1に投影される場合と、画像が壁面S2に投影される場合とで、投影光に画像を反転させる画像切替部70を備えるので、画像の投影位置を変更しても、画像を所望の向きで投影することができるようになる。
また、本実施形態によれば、投影光を反射する反射ミラー20が着脱自在となっているので、反射ミラー20の両面を、それぞれ反射面M1、反射面M2として用いることができるようになるため、反射ミラーが1枚で済むようになる。もっとも、2枚の反射ミラーを備えるようにしてもよいのは勿論である。
また、本実施形態によれば、投影光の反射に用いられていない方の反射面を保護する保護部60を備えているので、反射面の汚れや損傷を防止することができるようになる。このような反射面を保護する保護部は、図6に示されるようなものには限られず、例えば、布状のようなものであってもよい。
本発明の一実施形態に係るプロジェクタの構成を示す斜視図である。 図2(A)は、反射ミラーを水平に設置した場合の図であり、図2(B)は、反射ミラーを傾斜させて設置した場合の図である。 図3(A)、図3(B)は、反射ミラーの反射面による画像の補正原理を説明するための図である。 図4(A)〜図4(D)は、反射ミラーの反射面の面形状を説明するための図である。 反射ミラーの変形例を示す図である。 反射ミラーの保護カバーを示す図である。 壁面に画像を投影する際の投影光の光路を説明するための図である。 図8(A)は、反射ミラーを水平に設置した場合の図であり、図8(B)は、反射ミラーを傾斜させて設置した場合の図である。 図9(A)、図9(B)は、反射ミラーを備える従来のプロジェクタ100の一例を示す図である。
符号の説明
10、10’ 本体
11 射出部
20、20’ 反射ミラー
30 保持部
50、50’ 光変調素子
60 保護部
70 画像切替部
100、100’ プロジェクタ
S1 テーブル面
S2 壁面

Claims (8)

  1. 設置面の略平行面又は略垂直面に投影光による画像を投影するプロジェクタにおいて、
    前記投影光を前記略平行面へ向けて反射する第1の反射面と、前記投影光を前記略垂直面へ向けて反射する第2の反射面とを、前記投影光の光路上に切り替えて設置可能な反射面切替部を備えることを特徴とするプロジェクタ。
  2. 前記第1の反射面と前記第2の反射面とは、面形状が異なることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。
  3. 前記第1の反射面及び前記第2の反射面の少なくとも一方は、非球面又は自由曲面であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプロジェクタ。
  4. 前記第1の反射面及び前記第2の反射面のいずれか一方は、平面であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
  5. 前記第1の反射面が前記投影光の光路上に設置された場合と、前記第2の反射面が前記投影光の光路上に設置された場合とで、前記投影光による画像を反転させる画像反転部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
  6. 前記反射面切替部は、
    前記第1の反射面と前記第2の反射面とを有する反射ミラーが着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
  7. 前記第1の反射面と前記第2の反射面とのうち、前記投影光の光路上に設置されていない反射面を保護する保護部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
  8. 前記第1の反射面の裏面に前記第2の反射面が形成されており、前記反射面切替部は前記第1の反射面と前記第2の反射面とが回転自在に切り替え可能に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
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