JP2010002885A - 投写型映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】投写距離を短縮でき、且つ、設置方向によらず安定した設置が行える投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタ1は、映像信号に基づいて変調された映像光を出射する光学エンジン200と、映像光を被投写面から離れる第1の方向に反射する反射ミラー400と、反射ミラー400にて反射された映像光を、光学エンジン200から離れ、且つ、被投写面へと向かう第2の方向に反射して、被投写面に拡大投写する曲面ミラー600と、光学エンジン200と曲面ミラー600との間に配された屈折光学系300、500とを備えている。光学エンジン200は、光学部品の設置面が、前記第1の方向と前記第2の方向の両方に平行な面に対して垂直となるように配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】プロジェクタ1は、映像信号に基づいて変調された映像光を出射する光学エンジン200と、映像光を被投写面から離れる第1の方向に反射する反射ミラー400と、反射ミラー400にて反射された映像光を、光学エンジン200から離れ、且つ、被投写面へと向かう第2の方向に反射して、被投写面に拡大投写する曲面ミラー600と、光学エンジン200と曲面ミラー600との間に配された屈折光学系300、500とを備えている。光学エンジン200は、光学部品の設置面が、前記第1の方向と前記第2の方向の両方に平行な面に対して垂直となるように配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示素子上の画像を被投写面上に拡大投写する投写型映像表示装置に関し、特に、投写光を斜め方向から被投写面上に投写するタイプの投写型映像表示装置に用いて好適なものである。
液晶パネルなどの表示素子上の画像を被投写面(スクリーン等)上に拡大投写する投写型表示装置(以下、「プロジェクタ」という)が商品化され広く普及している。この種のプロジェクタにおいて、スクリーンとプロジェクタ本体の距離を短くするために、投写光学系の広角化とともに、投写光の進行方向を投写光学系の光軸に対して傾斜させる、斜め投写の構成をとるプロジェクタが提案されている。
たとえば、以下の特許文献1には、投写光学系として投写レンズユニット(屈折光学系)とミラー(反射光学系)が用いられ、表示素子上の画像を投写レンズユニットとミラーの間に中間像として結像させ、この中間像をミラーによって拡大投写する構成が記載されている。この構成によれば、比較的小さな曲面ミラーによって広角化が実現されるため、コストの上昇とプロジェクタ本体の大型化を抑制することができる。
上記特許文献1の構成を具体的にプロジェクタに適用すると、たとえば、図18に示す構成となり得る。なお、同図(a)は、机上や床面に映像を投写するようにプロジェクタを設置した状態を示す。また、同図(b)は、壁面やスクリーンに映像を投写するようにプロジェクタを設置した状態を示す。
筐体10には、光学エンジン11が収容されており、この光学エンジン11において、映像信号に応じて変調された映像光が生成される。生成された映像光は、屈折光学系12に入射される。屈折光学系12を経由した映像光は、反射ミラー15によって反射され且つ収束される。
反射ミラー15は、非球面形状または自由曲面形状の凹面状反射面を有し、屈折光学系12の光軸Lに対して投写口14と反対側にずれるように配置されている。反射ミラー15で反射された映像光は、投写口14を通過し、広角に拡がって被投写面上に投写される。
この構成では、プロジェクタと被投写面との間の距離を変更することにより、投写画像のサイズ(以下、「投写サイズ」という)が拡大あるいは縮小される。投写サイズを大きくするには、プロジェクタを被投写面から遠ざければ良い。
ところで、上記構成のプロジェクタでは、たとえば以下の理由から、投写光学系の最後の光学部品(図18では反射ミラー15)から被投写面までの距離(以下、「投写距離」という)を極力短くするのが望ましい。
すなわち、投写距離が短いほど、投写口から投写された光が障害物によって遮られ難くなり、投写画像に対する影の発生が抑制され易くなる。また、プロジェクタを被投写面に最も近づけたときの投写距離(最小投写距離)が短いほど、投写サイズの下限を引き下げることができるため、プロジェクタを被投写面に対して接近および離間させることによる投写サイズの調整範囲を広げることができる。
ところが、上記の構成では、光学エンジン11、屈折光学系12および反射ミラー15が、光学エンジン11における各光学部品の設置面と平行な方向に一列に配されているため、これら3者の配列方向におけるプロジェクタ本体のサイズDが長くなってしまう。このため、図18に示す如くプロジェクタを最も被投写面に近づけても、投写距離Hが長くなってしまう。
加えて、上記の構成では、プロジェクタ本体の外形が、上記配列方向に細長い形状となるため、図18(a)のように、床面に投写するようにプロジェクタを設置したときに、プロジェクタの姿勢が不安定になり、転倒しやすくなってしまう。
本発明は、これらの課題を解消するためになされたものであり、投写距離を短縮でき、且つ、設置方向によらず安定した設置が行える投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様に係る投写型映像表示装置は、映像信号に基づいて変調された映像光を被投写面に平行な方向または前記被投写面に対し所定角度だけ傾く方向に出射する光学エンジンと、前記映像光を前記被投写面から離れる第1の方向に反射する第1の反射光学系と、前記第1の反射光学系にて反射された前記映像光を、前記光学エンジンから離れ、且つ、前記被投写面へと向かう第2の方向に反射して、前記被投写面に拡大投写する第2の反射光学系と、前記光学エンジンと前記第2の反射光学系との間に配された屈折光学系とを備える。ここで、前記光学エンジンは、光学部品の設置面が、前記第1の方向と前記第2の方向の両方に平行な面に対して垂直となるように配置されている。
本発明の第1の態様に係る投写型映像表示装置によれば、光学エンジンから出射された映像光が、第1の反射光学系で折り曲げられて第2の反射光学系に入射されるため、投写型映像表示装置を最も被投写面に近づけたときの投写距離(投写距離の最小値)を、第1の反射光学系から第2の反射光学系までの寸法程度に抑えることができる。このとき、光学エンジンは、光学部品の設置面が、第1の方向と第2の方向の両方に平行な面に対して垂直となるように配置されているため、当該設置面の幅方向の寸法が投写距離に影響することはない(この点は、実施の形態において図3を参照してさらに詳述する)。したがって、この態様によれば、投写型映像表示装置を最も被投写面に近づけたときの投写距離(投写距離の最小値)を、効果的に抑制することができる。
加えて、この態様によれば、プロジェクタ本体の形状を立方体に近い形状とすることができる。このため、設置方向によらず、投写型映像表示装置を安定な姿勢にて設置することができる。
第1の態様に係る投写型映像表示装置において、前記光学エンジンは、前記光学部品の設置面が、前記被投写面に平行となるように配置され得る。
また、第1の態様に係る投写型映像表示装置において、前記屈折光学系は、前記光学エンジンと前記第1の反射光学系との間に配された第1の屈折光学系と、前記第1の反射光学系と前記第2の反射光学系との間に配された第2の屈折光学系とに分割され得る。
こうすると、第1の屈折光学系を光学エンジンに接近して配置することができ、屈折光学系のバックフォーカスが長くなるのを抑制することができる。
さらに、第1の態様に係る投写型映像表示装置において、前記第2の反射光学系は、その反射面が凹面形状を有するとともに、前記映像光を外部に導くための投写口近傍において、前記映像光を最も小さく収束させるよう構成され得る。
こうすると、映像光が投写口近傍において最も小さく収束されるため、投写口を小さくすることができる。
本発明の第2の態様に係る投写型映像表示装置は、映像信号に基づいて変調された映像光を被投写面に平行な方向または前記被投写面に対し所定角度だけ傾く方向に出射する光学エンジンと、前記映像光を前記被投写面から離れる第1の方向に反射する第1の反射光学系と、前記第1の反射光学系にて反射された前記映像光を、前記光学エンジンから離れ、且つ、前記被投写面へと向かう第2の方向に反射して、前記被投写面に拡大投写する第2の反射光学系と、前記光学エンジンと前記第2の反射光学系との間に配された屈折光学系とを備える。ここで、前記光学エンジンを構成する各光学部品は、前記被投写面に平行な方向に散らばるように配置されている。
本発明の第3の態様に係る投写型映像表示装置は、映像信号に基づいて微小ミラー素子にて変調された映像光を被投写面に平行な方向に出射する光学エンジンと、前記映像光を前記被投写面から離れる第1の方向に反射する第1の反射光学系と、前記第1の反射光学系にて反射された前記映像光を、前記光学エンジンから離れ、且つ、前記被投写面へと向かう第2の方向に反射して、前記被投写面に拡大投写する第2の反射光学系と、前記光学エンジンと前記第2の反射光学系との間に配された屈折光学系とを備える。ここで、前記微小ミラー素子の長辺は、前記被投写面に平行に配置される。
第2および第3の態様に係る投写型映像表示装置によれば、第1の態様と同様に、投写型映像表示装置を最も被投写面に近づけたときの投写距離を効果的に抑制することができるとともに、設置方向によらず、投写型映像表示装置を安定な姿勢にて設置することができる。
以上のとおり、本発明によれば、投写距離を短縮でき、且つ、設置方向によらず安定した設置が行える投写型映像表示装置を提供することができる。
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係るプロジェクタ1の内部構造を示す図である。図1(a)は、プロジェクタ1を側方から見た内部透視図である。図1(b)は、プロジェクタ1を上方から見た内部透視図であり、主として、光学エンジン200内の各光学部品の配置構成を示すものである。
図1を参照して、プロジェクタ1は、キャビネット100を備える。キャビネット100には、その前面100aに映像光の投写口101が形成されている。また、キャビネット100には、その背面100bから上面100cに掛けて、凸湾曲面100dが形成されており、この凸湾曲面100dには、取っ手102が設けられている。取っ手102には、X−Z面内方向に回転可能な持ち手部102aが備えられている。取っ手102は、後述するように、プロジェクタ1を「壁投写」の状態に設置した際、キャビネット100を支えるスタンドとして兼用される。
キャビネット100内には、光学エンジン200、後部屈折光学系300、反射ミラー400、前部屈折光学系500、曲面ミラー600が配されている。
光学エンジン200は、キャビネット100の底部に配されており、映像信号に応じて変調された映像光を生成する。光学エンジン200には、その筐体内に各光学部品(液晶パネル、ダイクロイックプリズム、等)が所定の配置構成で設置されており、各光学部品の設置面が、キャビネット100の底面100eと略平行になっている。
図1(b)に示すように、光学エンジン200は、光源201と、導光光学系202と、3つの透過型の液晶パネル203、204、205と、ダイクロイックプリズム206を備えている。
光源201から出射された白色光は、導光光学系202によって赤色波長帯の光(以下、「R光」という)と、緑色波長帯の光(以下、「G光」という)と、青色波長帯の光(以下、「B光」という)に分離され、液晶パネル203、204、205に照射される。これら液晶パネル203、204、205によって変調されたR光、G光、B光は、ダイクロイックプリズム206によって色合成され、映像光として出射される。液晶パネル203、204、205の入射側、出射側には、図示しない偏光板が設置されている。
なお、光学エンジン200内に配される光変調素子としては、上記透過型の液晶パネル203、204、205の他、反射型の液晶パネルや、MEMSデバイスを用いることもできる。また、液晶パネルを用いた場合、上記のように3板式ではなく、たとえば、カラーホイールを用いた単板式の光学系とすることもできる。
光学エンジン200における映像光の出射口には、後部屈折光学系300が装着されている。後部屈折光学系300には、光学エンジン200で生成された映像光が入射される。後部屈折光学系300は、複数のレンズを備え、これらレンズの光軸L1は、キャビネット100の底面100e(X軸)と平行になっている。液晶パネル203、204、205およびダイクロイックプリズム206は、図1(a)に示すように、後部屈折光学系300の光軸L1からZ軸方向(曲面ミラー600側)にずれるように配されている。
後部屈折光学系300の前方には、反射ミラー400が配されている。反射ミラー400は、X−Z平面に直交し且つキャビネット100の底面100e(X−Y平面)に対して45度傾いた状態で配置されている。
反射ミラー400の上方には、前部屈折光学系500が配されている。前部屈折光学系500は、複数のレンズを備え、これらレンズの光軸L2は、Z軸と平行で、且つ、ダイクロイックプリズム206の映像光出射面と平行になっている。また、前部屈折光学系500の光軸L2は、後部屈折光学系300の光軸L1およびキャビネット100の底面100eに対し垂直になっているとともに、反射ミラー400上において、後部屈折光学系300の光軸L1と交わっている。すなわち、前部屈折光学系500は、後部屈折光学系300と協同して一つの屈折光学系を構成しており、これら2つの屈折光学系300、500の間に介挿された反射ミラー400によって、レンズ群の光軸が、ダイクロイックプリズム206の出射面と直交する方向からこれに平行な方向へと変換されている。
後部屈折光学系300に入射した映像光は、後部屈折光学系300、反射ミラー400および前部屈折光学系500を経由し、前部屈折光学系500の上方に配された曲面ミラー600に入射する。
曲面ミラー600は、その反射面が凹面形状とされている。曲面ミラー600は、図1(a)に示すように、前部屈折光学系500の光軸L2よりも光学エンジン200側に有効反射領域を持つ。曲面ミラー600は、非球面形状や自由曲面形状、球面形状とすることができる。
曲面ミラー600に入射した映像光は、曲面ミラー600で反射され、投写口101を通って被投写面に拡大投写される。このとき、映像光は、投写口101付近で最も収束された後に拡大される。
図2は、プロジェクタ1の使用形態を示す図である。図2(a)は、机上や床面に映像を投写する使用形態を示し、図2(b)は、壁面やスクリーンに映像を投写する使用形態を示す。
本実施の形態のプロジェクタ1では、図2(a)に示すように、キャビネット100の底面100e側が机上や床面に設置されることにより、机上や床面を被投写面として、そこに映像を映し出すことができる。以下、この使用形態を「床投写」という。
また、本実施の形態のプロジェクタ1では、図2(b)に示すように、キャビネット100の背面100b側が机上や床面に設置されることにより、壁面やスクリーンを被投写面として、そこに映像を映し出すことができる。以下、この使用形態を「壁投写」という。この使用形態では、図2(b)に示すように、プロジェクタ1の底面100e側を壁面に密着させる形態も取られ得る。壁投写の際、プロジェクタ1の後方側は、取っ手102の持ち手部102aによって支えられ、これにより、プロジェクタ1の後方への転倒が防止される。
なお、図2に示すように、曲面ミラー600と被投写面は、ダイクロイックプリズム206の出射面の中心を通り、ダイクロイックプリズム206の出射面に垂直な軸L0に対して、互いに反対方向となる位置関係になっている。また、ダイクロイックプリズム206の出射面と被投写面は垂直になっている。
本実施の形態では、光学エンジン200、屈折光学系300、500および曲面ミラー600が、図18に示すプロジェクタのように、光学エンジンにおける各光学部品の設置面と平行な方向に一列に配される構成にはなっていない。すなわち、本実施の形態では、光学エンジン200、屈折光学系300、500および曲面ミラー600が、キャビネット100内で略L字状に配される構成とされている。
これにより、本実施の形態では、図2に示すように、反射ミラー400と曲面ミラー600が並ぶ光軸L2の方向におけるプロジェクタ本体のサイズDを短くできるので、プロジェクタ1を最も被投写面に近づけたときの投写距離H(最小投写距離H)を短くすることができる。したがって、たとえば、投写口101から投写された映像光が障害物によって遮られ難くなり、投写画像に対する不要な映り込みが抑制され易くなる。また、投写サイズの下限を引き下げることができるため、プロジェクタ1を被投写面に対して接近および離間させることによる投写サイズの調整範囲を広げることができる。
また、本実施の形態では、図3(a)に示すように、光学部品の設置面が、反射ミラー400による映像光の反射方向と曲面ミラー600による映像光の反射方向の両方に平行な面、すなわち図中のX−Z平面に対して垂直となるように、光学エンジン200が配されている。このため、設置面の幅方向の寸法が、プロジェクタ1の最小投写距離H1に影響を及ぼすことがなく、最小投写距離H1を容易に小さくでき得る。すなわち、図3(b)に示すように、光学部品の設置面が、図中のX−Z平面に平行となるよう、光学エンジン200が配された場合には、最小投写距離が設置面の幅Wの影響を受けることになり、少なくとも、光学エンジン200における前部屈折光学系300の光軸L1より下側の寸法が、本実施の形態と比べて長くなる。これにより、この構成の最小投写距離H2は、本実施の形態の最小投写距離H1よりΔHだけ長くなってしまう。これに対し、本実施の形態では、図3(a)に示すように、光学部品の設置面が、図中のX−Y平面に対して平行となっているため、設置面の幅方向の寸法が、プロジェクタ1の最小投写距離H1に影響を及ぼすことがなく、最小投写距離H1を小さくすることができる。
加えて、本実施の形態では、プロジェクタ本体の形状を立方体に近い形状とすることができるので、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタ1を安定的に設置することができる。
さらに、本実施の形態では、後部屈折光学系300と前部屈折光学系500との間に反射ミラー400が配される構成とされているので、屈折光学系のバックフォーカスが長くなるのを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、以下のように変更され得る。
<変更例1>
図4は、変更例1に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
図4は、変更例1に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
上記実施の形態では、光学エンジン200および後部屈折光学系300がキャビネット100の底面100eと平行に配置されているが、図4に示すように、これら光学エンジン200および後部屈折光学系300を、底面100eから少し傾けるように配することもできる。この場合、反射ミラー400の底面100eからの傾きが、後部屈折光学系300の傾きに応じて小さくされる。
また、このような構成とした場合、後部屈折光学系300の光軸L1と前部屈折光学系500の光軸L2は垂直にならず、ダイクロイックプリズム206の出射面と被投写面も垂直にならない。
なお、底面100eからの傾き角が大きくなり過ぎると、前部屈折光学系500の一部が後部屈折光学系300あるいは光学エンジン200と干渉する惧れがあるため、傾き角はこうした干渉が発生しない範囲とする。
このように、プロジェクタ1を設計する上で必要な場合には、光学エンジン200および後部屈折光学系300を傾けることもできる。ただし、上述のように、前部屈折光学系500の一部が後部屈折光学系300あるいは光学エンジン200と干渉しないようにする必要がある。
なお、変更例1の構成においても、上記実施の形態と同様、最小投写距離Hを短くすることができるとともに、床投写と壁投写の使用形態の双方において、プロジェクタ1を安定的に設置することができる。
<変更例2>
図5は、変更例2に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
図5は、変更例2に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
上記実施の形態では、屈折光学系を後部屈折光学系300と前部屈折光学系500に分割し、これらの間に反射ミラー400を配するようにしている。
これに対し、変更例2の構成では、図5(a)に示すように、光学エンジン200の前方に反射ミラー400が配されるとともに、後部屈折光学系300および前部屈折光学系500に替えて、反射ミラー400の上方にのみ屈折光学系700が配されている。屈折光学系700の光軸L3は、同図のZ軸に平行であって、すなわち、ダイクロイックプリズム206の出射面と平行で、且つ、この出射面に垂直な軸L0に対して垂直になっている。また、液晶パネル203、204、205およびダイクロイックプリズム206は、光軸L3を反射ミラー400で折り返した軸L5よりも上方(曲面ミラー600側)に配されている。光学エンジン200から出射された映像光は、反射ミラー400で反射され、屈折光学系700に入射される。
この変更例2の構成においても、上記実施の形態と同様、最小投写距離Hを短くすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタ1を安定的に設置することができる。
また、変更例2の構成では、後部屈折光学系300と前部屈折光学系500の間に反射ミラー400が介挿される構成に比べ、屈折光学系の構成が簡単になる。ただし、変更例2の構成では、屈折光学系が光学エンジンから遠く離れてしまうので、屈折光学系のバックフォーカスが長くなってしまう。
<変更例3>
図6は、変更例3に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
図6は、変更例3に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
この変更例3の構成では、上記実施の形態と異なり、後部屈折光学系300および前部屈折光学系500に替えて、光学エンジン200の前方にのみ屈折光学系800が配され、反射ミラー400の上方には、曲面ミラー600のみが配されている。屈折光学系800の光軸L4は、ダイクロイックプリズム206の出射面と垂直であって、この出射面に垂直な軸L0に対して平行になっている。
この変更例3の構成においても、上記実施の形態と同様、最小投写距離Hを短くすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタ1を安定的に設置することができる。
また、変更例3の構成では、反射ミラー400と曲面ミラー600との間に屈折光学系が介挿されないため、上記実施の形態よりも最小投写距離Hが短くなり得る。ただし、変更例3の構成では、屈折光学系800の光軸L4の方向のプロジェクタ本体の寸法が大きくなるので、図6(b)に示すように、壁投写のときの設置状態において、上記実施の形態よりも安定性がやや低下する。
<変更例4>
図7は、変更例4に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
図7は、変更例4に係るプロジェクタ1の構成を示す図である。同図(a)は、プロジェクタ1を「床投写」のために設置した状態を示し、同図(b)は、プロジェクタ1を「壁投写」のために設置した状態を示す。
変更例4の構成では、図7に示すように、曲面ミラー600に替えて、反射面が凸面状の曲面ミラー900が配されている。曲面ミラー900は、前部屈折光学系500の光軸L2よりも前面100a側に有効反射領域を持つ。曲面ミラー900は、非球面形状や自由曲面形状、球面形状とすることができる。
また、液晶パネル203、204、205およびダイクロイックプリズム206は、後部屈折光学系300の光軸L1からキャビネット100の底面100e側にずれるように配置されている。
光学エンジン200から出射された映像光は、後部屈折光学系300、反射ミラー400および前部屈折光学系500を経由し、曲面ミラー900に入射される。そして、映像光は、曲面ミラー900で反射されて、投写口101を通って被投写面に拡大投写される。
この変更例4においても、上記実施の形態と同様、最小投写距離Hを短くすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタ1を安定的に設置することができる。
ただし、変更例4の構成では、映像光は、曲面ミラー900で反射されるとすぐに拡大していくため、上記実施の形態に比べて投写口101の開口面積が大きくなってしまう。投写口101は、通常、ガラスなどからなる窓板で覆われるが、開口面積が大きくなると、大きな窓板が必要となってしまう。
<その他>
上記実施の形態および変更例1から4では、反射ミラー400を用いているが、これに限らず、たとえば、反射プリズムを用いても良い。
上記実施の形態および変更例1から4では、反射ミラー400を用いているが、これに限らず、たとえば、反射プリズムを用いても良い。
また、上記実施の形態、変更例1および変更例4では、後部屈折光学系300、前部屈折光学系500、反射ミラー400が分離された構成とされているが、これに限らず、たとえば、図8に示すように、これら三者が鏡枠150により一体化された構成とされても良い。このような構成とすれば、後部屈折光学系300、前部屈折光学系500、反射ミラー400をキャビネット100内に組み付ける作業が容易になる。
さらに、図9に示すように、曲面ミラー600(900)と、屈折光学系300、500(700、800)と、反射ミラー400が、鏡枠160により一体化された構成とされた構成とされても良い。
このような構成とすれば、曲面ミラー600(900)と、屈折光学系300、500(700、800)と、反射ミラー400をキャビネット100内に組み付ける作業が容易になる。
<他の変更例>
図10は、他の変更例に係るプロジェクタの構成を示す図である。同図(a)はプロジェクタの外観を示す斜視図であり、同図(b)は、プロジェクタの内部構造を側方から見た透視図である。また、同図(c)は、投写光学ユニットUの構成を示す側面図である。
図10は、他の変更例に係るプロジェクタの構成を示す図である。同図(a)はプロジェクタの外観を示す斜視図であり、同図(b)は、プロジェクタの内部構造を側方から見た透視図である。また、同図(c)は、投写光学ユニットUの構成を示す側面図である。
本変更例のプロジェクタでは、光変調素子(液晶パネル)を上下にシフトさせることにより、被投写面に投写された画像の位置を調整することができる。たとえば、プロジェクタの設置面(床面や机上)に映像が投写される場合には、前後方向への投写画像の位置調整が可能となる。そのため、プロジェクタの側面には、図10(a)に示すように、位置調整の際に操作されるノブ84が設けられている。
図10(b)に示すように、本変更例のプロジェクタは、筺体10を備えている。筺体10は、その背面から上面に掛けて凸湾曲面形状を有している。筺体10内には、光学エンジン20、屈折光学ユニット30、曲面ミラー40、ハウジング50が配されている。
光学エンジン20は、上記実施の形態の光学エンジン200と同様な構成を有し、表示素子ユニット21を含んでいる。表示素子ユニット21は、R光、G光およびB光用の3つの液晶パネルとダイクロイックプリズムとが一体化されたものである。
屈折光学ユニット30は、後部屈折光学系31と、反射ミラー32と、前部屈折光学系33とを備えている。反射ミラー32は、ミラーケース34に収容されており、後部屈折光学系31とミラーケース34と前部屈折光学系33の三者が一体化されている。
屈折光学ユニット30および曲面ミラー40は、ハウジング50に組み付けられている。図10(c)に示すように、屈折光学ユニット30は、前部屈折光学系33がハウジング50内部に収容されミラーケース34および後部屈折光学系31が下方に露出するように、ハウジング50に組み付けられる。また、曲面ミラー40は、ハウジング50の上端に組み付けられる。ハウジング50下部の両側面には、フランジ部51が形成されている。屈折光学ユニット30および曲面ミラー40がハウジング50に組み付けられることによって投写光学ユニットUが完成する。
なお、後部屈折光学系31、反射ミラー32、前部屈折光学系33および曲面ミラー40の構成およびこれらの配置関係は、上記実施の形態における後部屈折光学系300、反射ミラー400、前部屈折光学系500および曲面ミラー600の構成およびこれらの配置関係と同様である。
また、光学エンジン20において、各光学部品の設置面が、反射ミラー32による映像光の反射方向と曲面ミラー40による映像光の反射方向の両方に平行な面に垂直な面(図中のX−Z平面に対して垂直な面)となっており、ここでは、映像光の被投写面と平行な面とされている。これにより、各光学部品は、被投写面と平行な方向に散らばるように配置されていることとなる。
表示素子ユニット21は、シフトモジュールMによって、上下方向(光軸L1と垂直な方向)に変位可能に保持されている。また、投写光学ユニットUは、シフトモジュールMを構成するベース部材(後述する)に取り付けられている。
図11は、シフトモジュールMの構成、および、表示素子ユニット21と投写光学ユニットUのシフトモジュールMへの取付構造を示す図である。同図(a)は、投写光学ユニットUがベース部材60に取り付けられた状態を示す側面図である。また、同図(b)は、ベース部材60の構成を示す斜視図である。
同図(a)に示すように、シフトモジュールMは、ベース部材60と、固定部材70と、変位機構部80と、リニアガイド90とを備えている。固定部材70、変位機構部80およびリニアガイド90は、表示素子ユニット21をシフトさせるシフト機構を構成する。ベース部材60には、表示素子ユニット21を搭載したシフト機構と投写光学ユニットUが共に取り付けられている。
同図(b)に示すように、ベース部材60は、台座部61と、台座部61に対して垂直に(上方に)延びる支持板62と、支持板62の前方に設けられた取付台63とを備えている。
台座部61には、後端部の左右に取付孔61aが設けられている。ベース部材60は、これら取付孔61aを用いて、筺体10内の所定位置にネジ止め固定される。
取付台63は、台座部61とは別部材であり、ネジ等により台座部61に固定されている。なお、取付台63は、台座部61と一体形成されてもよい。
取付台63は、一対の脚部64、65を備えている。これら脚部64、65の間には、投写光学ユニットUがベース部材60に取り付けられた際に、後部屈折光学系31およびミラーケース34が収容される。
それぞれの脚部64、65の上端には、保持部66、67およびフランジ部68、69が形成されている。保持部66、67は、ハウジング50の底部を収容すべく、フランジ部68、69の高さ位置よりも一段下がった形状を有している。また、フランジ部68、69には、それぞれ、3つのネジ孔68a、69aが形成されている。
同図(a)に示すように、投写光学ユニットUは、取付台63に載せられ、ネジ52によってフランジ部51とフランジ部68、69とが止められることにより、取付台63に固定される。このとき、支持板62に形成された開口62aには、後部屈折光学系31の先端部が挿入される。
図12は、ベース部材60に取り付けられたシフト機構(固定部材70、変位機構部80、リニアガイド90)の構成を示す図である。同図(a)はシフト機構の斜視図であり、同図(b)はリニアガイド90の構成を説明するための同図(a)のA−A´断面図である。
支持板62の後面側には、左右のリニアガイド90(右側のみ図示)を介して固定部材70が取り付けられている。
リニアガイド90は、同図(b)に示すように、上下方向に延びるレール部91と、レール部91に係合され、レール部91上を上下方向に移動可能なステージ部92とを備えている。レール部91の両側面には、ボールベアリング93が上下方向に所定間隔で複数個配されており、これにより、ステージ部92がレール部91上を円滑に移動できる。支持板62にはレール部91が固定され、固定部材70にはステージ部92が固定される。
このように、左右2つのリニアガイド90によって、固定部材70が上下方向に変位可能となるよう支持板62に支持されている。
図13は、固定部材70の構成を示す図である。同図(a)は、本変更例の固定部材70の構成を示し、同図(b)は、固定部材70の変形例を示す。
図13(a)に示すように、固定部材70は、支持板62に沿うように配された平板部71を備えている。平板部71には、表示素子ユニット21からの映像光が通る開口71aが形成されている。また、平板部71には、表示素子ユニット21が載置される載置部72が一体形成されている。この載置部72の載置面は、平板部71および支持板62と垂直になっている。
載置部72の裏面には、その根元部分に受け部72aが平板部71につながるように一体形成されており、これによって、載置部72の根元の強度が高められている。また、載置部72の裏面には、その先端部に表示素子ユニット21をネジ止め固定するための取付ボス72bが形成されており、さらに、受け部72aと取付ボス72bとをつなぐように補強リブ72cが形成されている。さらに、補強リブ72cの両側にも、受け部72aにつながる2つの補強リブ72dが形成されている。これら補強リブ72c、72dは、いずれも、平板部71から載置部72が突出する方向に沿うように形成されている。
このように、載置部72は、受け部72a、取付ボス72b、補強リブ72c、72dによって補強されている。このため、表示素子ユニット21の重みによって載置部72の先端部が下がるような変形が防止される。また、表示素子ユニット21は照射される光によって高発熱する。このため、載置部72は高温になりやすいが、上記補強によって載置部72の熱変形を抑制することもできる。
なお、図13(b)に示すように、平板部71に、上下方向に沿うような補強リブ72eを形成するようにしても良い。このようにすれば、表示素子ユニット21の重みや発熱により、平板部71の上部が前後に傾くような変形が抑制される。なお、この変形例では、平板部71の左右両端部に2本ずつ補強リブ72eが形成されている。
図12に戻り、固定部材70の載置部72には、表示素子ユニット21が載置されている。表示素子ユニット21は、上述したように、3つの液晶パネル21a、21b、21cとダイクロイックプリズム21dとが一体化されることにより構成されている。
固定部材70は、変位機構部80によって、上下方向、即ち、後部屈折光学系31の光軸L1に垂直な方向にシフトされる。
変位機構部80は、シャフト81と、偏心カム82と、変位部材83と、ノブ84と、2つの軸受部85、86によって構成されている。
シャフト81には、偏心カム82が2つのネジ82aによって固定されている。シャフト81は、偏心カム82を挟んで両側を軸受部85、86により回転自在に支持されている。軸受部85、86は、支持部62の上端部に、それぞれ2本のネジ85a、86aによって固定されている。
偏心カム82は、変位部材83のカム孔83aに挿入されている。偏心カム82は、表示素子ユニット21の所望の変位量が得られるような形状に形成されている。変位部材83は、平板部71の上端部に2本のネジ83bによって固定されている。
なお、軸受部85、86は、支持板62と一体形成することもできる。また、変位部材83は、平板部71と一体形成することもできる。
シャフト81の一端には、ノブ84が取り付けられている。ノブ84は、筺体10(図10(a)参照)の外側面に露出しており、ユーザがノブ84を回動操作できるようになされている。
図14は、シフト機構によるシフト動作について説明するための図である。
たとえば、同図(b)に示す中間位置にある状態から、ユーザによってノブ84が時計方向(実線矢印方向)に回動されると、同図(c)に示すように、偏心カム82の幅広部分82b(同図(d)参照)が上方に移動し、これによって変位部材83が上方に変位することで、平板部71(固定部材70)が上方に変位する。これにより、載置部72に載置されている表示素子ユニット21が上方にシフトする。
一方、中間位置にある状態から、ユーザによってノブ84が反時計方向(破線矢印方向)に回動されると、同図(a)に示すように、偏心カム82の幅広部分82bが下方に移動し、これによって変位部材83が下方に変位することで、平板部71(固定部材70)が下方に変位する。これにより、載置部72に載置されている表示素子ユニット21が下方にシフトする。
変位機構部80には、ノブ84が回動しないように固定するロック装置(図示せず)が設けられている。ユーザは、表示素子ユニット21を所望の位置までシフトさせると、ロック装置によりノブ84をロックする。これにより、表示素子ユニット21を任意の位置で固定することができる。ロック装置は、ノブ84以外、たとえばシャフト81や固定板70を固定する構成とすることもできる。また、シャフト81をノブ84の手動操作により回動させるのではなく、モータ等により電気的に駆動することもできる。
なお、各液晶パネル21a、21b、21cに照射されるR光、G光、B光のスポットサイズは、表示素子ユニット21が上下に変位しても、パネル全体に光が照射されるよう、液晶パネルの有効表示面よりも広いサイズとされている。
こうして、図10(b)に示すように、光学エンジン20で生成された映像光は、後部屈折光学系31、反射ミラー32および前部屈折光学系33を経由して曲面ミラー40に入射され、曲面ミラー40で反射されて投写口11から床面に拡大投写される。
このとき、表示素子ユニット21をシフトさせることにより、投写画像の位置を調整することができる。たとえば、ノブ84が回動操作されて表示素子ユニット21が上から下にシフトされると、表示素子ユニット21が光軸L1に近づくため、前部屈折光学系33から出た映像光の上端と下端の主光線位置(以下、「上端と下端の主光線位置」を「光線位置」と略す)は、図中に破線で示す光線位置から実線で示す光線位置に変わる。すなわち、前部屈折光学系33からの映像光の光線位置が光軸L2に近くなり、これによって、曲面ミラー40への映像光の入射位置が前方にずれるので、反射ミラー40で反射されて床面に向かう映像光の光線位置がプロジェクタ側に移動する。この結果、床面に投写された画像の位置がプロジェクタ側に移動する(図の画像Aの状態から画像B状態となる)。
以上のとおり、本変更例によれば、上記実施の形態と同様、最小投写距離を小さくすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる。
加えて、本変更例によれば、表示素子ユニット21をシフトさせる操作を行うだけで、プロジェクタ本体を移動させることなく、容易に投写画像の位置調整を行うことができる。
<光学エンジンの変更例>
上記実施の形態では、光学エンジン200に、光変調素子として透過型の液晶パネル203、204、205を用いているが、その他、以下、構成例1から構成例5に示すように、反射型の液晶パネルであるLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やMEMSデバイスであるDMD(Digital Micro Mirror Device)を光変調素子として用いることもできる。なお、上記変更例1、変更例2、変更例3、変更例4および他の変更例に係るプロジェクタにおいても、同様に、以下の構成例1から構成例5に示す光変調素子を用いることができる。
上記実施の形態では、光学エンジン200に、光変調素子として透過型の液晶パネル203、204、205を用いているが、その他、以下、構成例1から構成例5に示すように、反射型の液晶パネルであるLCOS(Liquid Crystal on Silicon)やMEMSデバイスであるDMD(Digital Micro Mirror Device)を光変調素子として用いることもできる。なお、上記変更例1、変更例2、変更例3、変更例4および他の変更例に係るプロジェクタにおいても、同様に、以下の構成例1から構成例5に示す光変調素子を用いることができる。
(構成例1)
図15(a)は構成例1に係る光学エンジン220の構成を示す図である。本構成例においては、光変調素子としてLCOSを用いている。
図15(a)は構成例1に係る光学エンジン220の構成を示す図である。本構成例においては、光変調素子としてLCOSを用いている。
光学エンジン220は、光源221と、導光光学系を構成する2つのミラー222、223および2つのダイクロイックミラー224、225と、導光光学系からの光を変調・合成する表示素子ユニット235とを備えている。
表示素子ユニット235は、3つのPBS(偏光ビームスプリッタ)226、227、228と、3つのLCOS229、230、231と、2つのλ/2板232、233と、ダイクロイックプリズム234と、各PBS226、227、228の入射面に配置された図示しない偏光板とが一体化されたものである。
光源221は、ランプ、フライアイレンズ、PBSアレイおよびコンデンサレンズを備える。光源221から出射される光は、PBSアレイによって、偏光方向が一方向に揃えられている。
光源221から出射された光は、ミラー222により反射され、ダイクロイックミラー224に入射される。ダイクロイックミラー224は、入射された光のうち、R光およびG光を反射させB光を透過する。
ダイクロイックミラー224で反射されたR光およびG光は、ミラー223により反射され、ダイクロイックミラー225に入射される。ダイクロイックミラー225は、G光を反射させR光を透過する。
ダイクロイックミラー225を透過したR光は、図示しない偏光板により不要なP偏光成分が除去され、PBS226に対しS偏光とされており、PBS226で反射されてLCOS229に照射される。LCOS229は、映像信号に基づいてR光を変調して反射する。即ち、LCOS229の有効表示面を構成する画素ごとにR光の偏光方向を映像信号に基づいて回転させる。
こうして、変調されたR光が偏光方向に応じてPBS226を透過し、λ/2板232を通ることでさらに偏光方向が回転された後、ダイクロイックプリズム234に入射される。
また、ダイクロイックミラー225で反射されたG光は、図示しない偏光板により不要なP偏光成分が除去され、PBS227に対しS偏光とされており、PBS227で反射されてLCOS230に照射される。LCOS230は、映像信号に基づいてG光を変調して反射する。
こうして、変調されたG光が偏光方向に応じてPBS227を透過し、ダイクロイックプリズム234に入射される。
さらに、ダイクロイックミラー224を透過したB光は、図示しない偏光板により不要なP偏光成分が除去され、PBS228に対しS偏光とされており、PBS228で反射されてLCOS231に照射される。LCOS231は、映像信号に基づいてB光を変調して反射する。
こうして、変調されたB光が偏光方向に応じてPBS228を透過し、λ/2板233を通ることでさらに偏光が回転された後、ダイクロイックプリズム234に入射される。
R光およびB光はダイクロイックプリズム234で反射され、G光はダイクロイックプリズム234を透過することにより、これら3つの光が合成され、映像光として後部屈折光学系300に入射される。
なお、LCOS229、230、231で変調され、PBS226、227、228を透過したR光、G光およびB光は、いずれもダイクロイックプリズム234に対してP偏光とされている。この場合、ダイクロイックプリズムの誘電多層膜の特性上、S偏光の方が広い波長帯域で高い反射率を有する。したがって、ダイクロイックプリズム234におけるG光の透過効率は高いが、R光およびB光は、P偏光のままでは反射効率が低くなる。そこで、図15(a)の光学エンジン220では、R光およびB光をλ/2板232、233に通してS偏光とすることにより、ダイクロイックプリズム234でのR光およびB光の反射効率が高められている。
本構成例のような構成とした場合においても、上記表示素子ユニット235等、光学エンジン220の各光学部品は、上記実施の形態と同様、図1(a)に示す光学部品の設置面に所定の配置構成にて設置される。これにより、各光学部品は、図2(a)に示す被投写面(X−Y平面)と平行な方向に散らばるように配置されることとなる。
このように、上記実施の形態の光学エンジン200が本構成例の光学エンジン220に置き換えられても、上記実施の形態と同様、最小投写距離を小さくすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる、という効果を得ることができる。
(構成例2)
図15(b)は構成例2に係る光学エンジン240の構成を示す図である。本構成例においても、構成例1同様、光変調素子としてLCOSを用いている。
図15(b)は構成例2に係る光学エンジン240の構成を示す図である。本構成例においても、構成例1同様、光変調素子としてLCOSを用いている。
光学エンジン240は、光源241と、光源からの光を変調・合成する表示素子ユニット247とを備えている。
表示素子ユニット247は、PBS(偏光ビームスプリッタ)242と、ダイクロイックプリズム243と、3つのLCOS244、245、246と、PBS242の入射面に配置された図示しない偏光板とが一体化されたものである。
光源241は、ランプ、フライアイレンズ、PBSアレイおよびコンデンサレンズを備える。光源241から出射される光は、PBSアレイによって、偏光方向が一方向に揃えられている。
光源241から出射された光は、図示しない偏光板により不要なP偏光成分が除去され、PBS242に対してS偏光とされており、PBS242で反射され、ダイクロイックプリズム243に入射される。ダイクロイックプリズム243に入射された光のうち、R光およびB光は、ダイクロイックプリズム243で反射されて、それぞれLCOS244、246に照射される。また、G光は、ダイクロイックプリズム243を透過してLCOS245に照射される。
各LCOS244、245、246で変調されたR光、G光およびB光は、再びダイクロイックプリズム243に入射されて色合成され、その後、偏光方向に応じてPBS242を透過して、映像光として後部屈折光学系300に入射される。
本構成例のような構成とした場合においても、上記表示素子ユニット247等、光学エンジン240の各光学部品は、上記実施の形態と同様、図1(a)に示す光学部品の設置面に所定の配置構成にて設置される。これにより、各光学部品は、図2(a)に示す被投写面(X−Y平面)と平行な方向に散らばるように配置されることとなる。
このように、上記実施の形態の光学エンジン200が本構成例の光学エンジン240に置き換えられても、上記実施の形態と同様、最小投写距離を小さくすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる、という効果を得ることができる。
(構成例3)
図16(a)は構成例3に係る光学エンジン260の構成を示す図である。また、図16(b)は、表示素子ユニット267の設置面への設置状態を示す図であり、同図(a)の矢印P方向から見た図である。本構成例においては、光変調素子として単板式のDMDを用いている。
図16(a)は構成例3に係る光学エンジン260の構成を示す図である。また、図16(b)は、表示素子ユニット267の設置面への設置状態を示す図であり、同図(a)の矢印P方向から見た図である。本構成例においては、光変調素子として単板式のDMDを用いている。
光学エンジン260は、光源261と、導光光学系を構成するロッドインテグレータ262、カラーホイール263およびリレーレンズ群264と、導光光学系からの光を変調・合成する表示素子ユニット267とを備えている。
表示素子ユニット267は、TIR(Total Internal Reflection)プリズム265と、単板式のDMD266とが一体化されたものである。
光源261から出射された光は、ロッドインテグレータ262によって照度分布が均一化された後、カラーホイール263に入射される。カラーホイール263は、赤、緑、青のフィルタを備え、これらフィルタが短時間に順次切り替えられる構成とされている。赤色フィルタはR光のみを透過し、緑色フィルタはG光のみを透過し、青色フィルタはB光のみを透過する。
なお、カラーホイールは赤、緑、青に加え、白、黄、シアン、マゼンダなどのフィルタを備えた構成としても良い。
カラーホイール263を時間差によって透過したR光、G光およびB光は、リレーレンズ群264を通り、さらにTIRプリズム265で反射されてDMD266に照射される。そして、DMD266により変調された後にTIRプリズム265を透過し、後部屈折光学系300に入射される。
なお、カラーホイール263では各フィルタが高速で切り替えられるため、スクリーン上では、R光、G光およびB光による映像が合成されて一つの映像として映る。
本構成例のような構成とした場合においても、上記表示素子ユニット267等、光学エンジン260の各光学部品は、上記実施の形態と同様、図1(a)に示す光学部品の設置面に所定の配置構成にて設置される。これにより、各光学部品は、図2(a)に示す被投写面(X−Y平面)と平行な方向に散らばるように配置されることとなる。
なお、図16(b)に示すように、表示素子ユニット267は、DMD266の長辺が設置面に平行となり、TIRプリズム265がY軸方向において設置面に対し傾くように、保持部268によって設置面上に保持される。TIRプリズム265が傾けられるのは、DMD266を構成する微小ミラー(可動ミラー)の構造上、DMD266には、斜め方向から光が照射される必要があるためである。また、このようにTIRプリズム265が傾けられることに応じて、光源261等、他の光学部品についても、適宜、設置面に対して傾いて設置され得る。しかし、このようにTIRプリズム265等が傾くように保持されても、各光学部品が設置される設置面が図1のX−Z平面に対して垂直となる状態は変わらない。
このように、上記実施の形態の光学エンジン200が本構成例の光学エンジン260に置き換えられても、上記実施の形態と同様、最小投写距離を小さくすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる、という効果を得ることができる。
なお、光学部品の設置面自身が、TIRプリズム265や他の光学部品の傾きに合わせて傾けられる場合も考えられる。しかし、このような場合であっても、プロジェクタ内において、各光学部品が、被投写面に平行な方向に散らばるように配置されることについては変わることがない。したがって、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる、という効果を得ることができる。
(構成例4)
図16(c)、(d)は構成例4に係る光学エンジン270の構成を示す図である。同図(c)は上面図であり、同図(d)は、同図(c)の矢印P方向から見た側面図である。なお、同図(d)では、光源271からリレーレンズ群274までの構成が図示省略されている。
図16(c)、(d)は構成例4に係る光学エンジン270の構成を示す図である。同図(c)は上面図であり、同図(d)は、同図(c)の矢印P方向から見た側面図である。なお、同図(d)では、光源271からリレーレンズ群274までの構成が図示省略されている。
本構成例においては、構成例3と同様、光変調素子として単板式のDMDを用いている。
光学エンジン270は、光源271と、カラーホイール272と、ロッドインテグレータ273と、リレーレンズ群274と、平面ミラー275と、凹面ミラー276と、単板式のDMD277を備えている。
光源271から出射された光は、カラーホイール272に入射される。カラーホイール272は、構成例3のカラーホイール263と同様、赤、緑、青のフィルタを備え、これらフィルタが短時間に順次切り替えられる。
なお、カラーホイールは赤、緑、青に加え、白、黄、シアン、マゼンダなどのフィルタを備えた構成としても良い。
カラーホイール272を時間差によって透過したR光、G光およびB光は、ロッドインテグレータ273によって照度分布が均一化された後、リレーレンズ群274から出射される。
同図(d)に示すように、DMD277は、レンズユニット300の光軸L1対して上方にずれるように配されている。また、平面ミラー275は、光源271からの光が、DMD277に対し所定の入射角度で入射するように、光源271の光軸に対し傾斜して配されている。そして、凹面ミラー276は、同様に、光源271からの光が、DMD277に対し所定の入射角度で入射するように、光源271の光軸およびレンズユニット300の光軸L1に対し傾斜して配されるとともに、偏心して配されている。
リレーレンズ群274から出射された光(R光、G光、B光)は、平面ミラー275によって反射され、さらに、凹面ミラー276によって反射されてDMD277に照射される。そして、DMD277により変調された後にレンズユニット300に入射される。
なお、カラーホイール272では各フィルタが高速で切り替えられるため、スクリーン上では、R光、G光およびB光による映像が合成されて一つの映像として映る。
本構成例のような構成とした場合においても、上記DMD277等、光学エンジン270の各光学部品は、上記実施の形態と同様、図1に示す設置面に所定の配置構成にて設置される。これにより、各光学部品は、図2に示す映像光の被投写面(X−Y平面)と平行な方向に散らばるように配置されることとなる。
なお、凹面ミラー276等、光学部品によっては、設置面に対し傾くように配されるものもある。しかし、このように、凹面ミラー276等が傾くように保持されても、各光学部品が設置される設置面が図1のX−Z平面に対して垂直となる状態は変わらない。
このように、上記実施の形態の光学エンジン200を本構成例の光学エンジン270に置き換えても、上記実施の形態と同様、最小投写距離を小さくすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる、という効果を得ることができる。
(構成例5)
図17(a)は、構成例5に係る光学エンジン280の構成を示す図である。また、図17(b)は、表示素子ユニット288の設置面への設置状態を示す図であり、同図(a)の矢印P方向から見た図である。本構成例においては、3板式のDMDを用いている。
図17(a)は、構成例5に係る光学エンジン280の構成を示す図である。また、図17(b)は、表示素子ユニット288の設置面への設置状態を示す図であり、同図(a)の矢印P方向から見た図である。本構成例においては、3板式のDMDを用いている。
なお、図17(a)、(b)は、3板式のDMDを用いた光学エンジンにおける各色の光路を説明するための概念図である。したがって、光源281、ロッドインテグレータ282、リレーレンズ群283、3DMD用色分離合成プリズム284およびTIRプリズム284aの3次元的な配置は図17とは異なることに留意すべきである。
光学エンジン280は、光源281と、導光光学系を構成するロッドインテグレータ282およびリレーレンズ群283と、導光光学系からの光を変調・合成する表示素子ユニット288とを備えている。
表示素子ユニット288は、TIRプリズム284aを含む3DMD(Digital Micro-mirror Device)用色分離合成プリズム284と、3板式のDMD285、286、287とが一体化されたものである。
光源281から出射された光は、ロッドインテグレータ282によって照度分布が均一化された後、リレーレンズ群283を介して、3DMD用色分離合成プリズム284のTIRプリズム284aに入射される。なお、3DMD用色分離合成プリズム284の構成の詳細は、たとえば、特開2006−79080号公報に記載されている。
3DMD用色分離合成プリズム284に入射された光は、3DMD用色分離合成プリズム284を構成するダイクロイック膜284b、284cよって分離され、R光はR光用のDMD285に、G光はG光用のDMD286に、B光はB光用のDMD287に、それぞれ入射される。各DMD285、286、287によって変調されたR光、G光、B光は、3DMD用色分離合成プリズム284によって光路が統合され、各色光が色合成された映像光がTIRプリズム284aから後部屈折光学系300に入射される。
本構成例のような構成とした場合においても、上記表示素子ユニット288等、光学エンジン280の各光学部品は、上記実施の形態と同様、図1(a)に示す光学部品の設置面に所定の配置構成にて設置される。これにより、各光学部品は、図2(a)に示す被投写面(X−Y平面)と平行な方向に散らばるように配置されることとなる。
なお、図17(b)に示すように、表示素子ユニット288は、G光用のDMD286が設置面に平行となり、3DMD用色分離合成プリズム284がY軸方向において設置面に対し傾くように、保持部289によって設置面上に保持される。また、R光用のDMD285およびB光用のDMD286は、3DMD用色分離合成プリズム284に対し所定の傾きを持つようにして3DMD用色分離合成プリズム284と一体化される。これらは、構成例3と同様、各DMD285、286、287の微小ミラーに対して斜め方向から光が照射されるようにするためである。
さらに、このように3DMD用色分離合成プリズム284が傾けられることに応じて、光源281等、他の光学部品についても、3DMD用色分離合成プリズム284に所定の角度となるように、適宜折り返しミラーを設置するなど、設置面に対して傾いて設置され得る。しかし、このように3DMD用色分離合成プリズム284等が傾くように保持されても、設置面が図1のX−Z平面に対して垂直となる状態は変わらない。
このように、上記実施の形態の光学エンジン200が本構成例の光学エンジン280に置き換えられても、上記実施の形態と同様、最小投写距離を小さくすることができるとともに、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる、という効果を得ることができる。
なお、構成例3と同様、本構成例においても、光学部品の設置面自身が、3DMD用色分離合成プリズム284や他の光学部品の傾きに合わせて傾けられる場合が考えられる。しかし、プロジェクタ内において、各光学部品が、被投写面に平行な方向に散らばるように配置されることについては変わることがなく、このような場合であっても、床投写と壁投写の双方の使用形態において、プロジェクタを安定的に設置することができる、という効果を得ることができる。
<その他>
上記構成例1から構成例5の光学エンジンが、図10〜14に示す上記他の変更例のプロジェクタに適用される場合、構成例1、構成例2、構成例3および構成例5においては、それぞれの表示素子ユニット235、247、267、288が、固定部材70における載置部72に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。また、構成例4においては、DMD277が、載置部72に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。さらに、上記他の変更例と同様、光変調素子(LCOS、DMD)に照射されるR光、G光、B光のスポットサイズは、各構成例の表示素子モジュール等が上下に移動しても、各光変調素子の有効表示面に光が照射されるよう、有効表示面よりも広いサイズとされる。
上記構成例1から構成例5の光学エンジンが、図10〜14に示す上記他の変更例のプロジェクタに適用される場合、構成例1、構成例2、構成例3および構成例5においては、それぞれの表示素子ユニット235、247、267、288が、固定部材70における載置部72に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。また、構成例4においては、DMD277が、載置部72に載置され、シフト機構によって上下にシフトされることとなる。さらに、上記他の変更例と同様、光変調素子(LCOS、DMD)に照射されるR光、G光、B光のスポットサイズは、各構成例の表示素子モジュール等が上下に移動しても、各光変調素子の有効表示面に光が照射されるよう、有効表示面よりも広いサイズとされる。
また、上記実施の形態および変更例では、光源としてリフレクタを有するランプ光源を用いて説明しているが、光源はこれに限定されるものではなく、LEDやレーザダイオードを用いることもできる。この場合、構成例3および構成例4に示した単板式DMDの光学エンジンにおいて、カラーホイールを用いる代わりに、光源であるLEDやレーザダイオードを色毎に時分割で点灯させる構成を採用することもできる。
以上、本発明の実施形態ならびに変更例について説明したが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。また、本発明の実施形態も、上記の他、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、さらに、種々の変更が可能である。
200 … 光学エンジン
300 … 後部屈折光学系
400 … 反射ミラー(第1の反射光学系)
500 … 前部屈折光学系
600 … 曲面ミラー(第2の反射光学系)
700 … 屈折光学系
800 … 屈折光学系
900 … 曲面ミラー(第2の反射光学系)
20 … 光学エンジン
30 … 屈折光学ユニット
31 … 後部屈折光学系
32 … 反射ミラー(第1の反射光学系)
33 … 前部屈折光学系
40 … 曲面ミラー(第2の反射光学系)
300 … 後部屈折光学系
400 … 反射ミラー(第1の反射光学系)
500 … 前部屈折光学系
600 … 曲面ミラー(第2の反射光学系)
700 … 屈折光学系
800 … 屈折光学系
900 … 曲面ミラー(第2の反射光学系)
20 … 光学エンジン
30 … 屈折光学ユニット
31 … 後部屈折光学系
32 … 反射ミラー(第1の反射光学系)
33 … 前部屈折光学系
40 … 曲面ミラー(第2の反射光学系)
Claims (6)
- 映像信号に基づいて変調された映像光を被投写面に平行な方向または前記被投写面に対し所定角度だけ傾く方向に出射する光学エンジンと、
前記映像光を前記被投写面から離れる第1の方向に反射する第1の反射光学系と、
前記第1の反射光学系にて反射された前記映像光を、前記光学エンジンから離れ、且つ、前記被投写面へと向かう第2の方向に反射して、前記被投写面に拡大投写する第2の反射光学系と、
前記光学エンジンと前記第2の反射光学系との間に配された屈折光学系とを備え、
前記光学エンジンは、光学部品の設置面が、前記第1の方向と前記第2の方向の両方に平行な面に対して垂直となるように配置されている、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項1に記載の投写型映像表示装置において、
前記光学エンジンは、前記光学部品の設置面が前記被投写面に平行となるように配置されている、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項1または2に記載の投写型映像表示装置において、
前記屈折光学系は、前記光学エンジンと前記第1の反射光学系との間に配された第1の屈折光学系と、前記第1の反射光学系と前記第2の反射光学系との間に配された第2の屈折光学系とに分割されている、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項1ないし3の何れか一項に記載の投写型映像表示装置において、
前記第2の反射光学系は、その反射面が凹面形状を有するとともに、前記映像光を外部に導くための投写口近傍において、前記映像光を最も小さく収束させる、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 映像信号に基づいて変調された映像光を被投写面に平行な方向または前記被投写面に対し所定角度だけ傾く方向に出射する光学エンジンと、
前記映像光を前記被投写面から離れる第1の方向に反射する第1の反射光学系と、
前記第1の反射光学系にて反射された前記映像光を、前記光学エンジンから離れ、且つ、前記被投写面へと向かう第2の方向に反射して、前記被投写面に拡大投写する第2の反射光学系と、
前記光学エンジンと前記第2の反射光学系との間に配された屈折光学系とを備え、
前記光学エンジンを構成する各光学部品が、前記被投写面に平行な方向に散らばるように配置されている、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 映像信号に基づいて微小ミラー素子にて変調された映像光を被投写面に平行な方向に出射する光学エンジンと、
前記映像光を前記被投写面から離れる第1の方向に反射する第1の反射光学系と、
前記第1の反射光学系にて反射された前記映像光を、前記光学エンジンから離れ、且つ、前記被投写面へと向かう第2の方向に反射して、前記被投写面に拡大投写する第2の反射光学系と、
前記光学エンジンと前記第2の反射光学系との間に配された屈折光学系とを備え、
前記微小ミラー素子の長辺が、前記被投写面に平行に配置される、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
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