JP4127004B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を投写して表示するプロジェクタに関する。特に、ＤＭＤを用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、プレゼンテーションやホームシアター等の分野において、プロジェクタが利用されている。このようなプロジェクタとしては、例えば、光源から射出されたフィールドレンズを通して入射した光束をマイクロミラーの角度を変化させることにより画像情報に応じて光変調する反射型光変調装置と、この光変調装置で形成された光束をフィールドレンズを通して拡大投写する投写光学系とを備えたものがある。
【０００３】
反射型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：TEXAS INSTURUMENTS社の商標）がある（例えば、特許文献１）。このＤＭＤは、光源からの光束を画像データに応じて変調するものであり、２次元的に配列された複数のピクセルを含んで構成されている。各ピクセルは、微小なミラーと、このミラーの直下に配置されたメモリー素子とを備えている。各ピクセル毎にメモリー素子による静電界作用によってマイクロミラーの傾きを制御し、その反射光束の角度を変化させてオン／オフ状態を作り出す。オン状態では、反射光束は投写光学系に入射して画像光として投影され、オフ状態では、反射光束は投写光学系には入射せずに装置内部の所定の場所で吸収される。したがって、投写画像の精度を確保するため、ＤＭＤを照明光軸に対して高精度で取り付ける必要がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３４７０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プロジェクタの製造工程において、ＤＭＤは、回路基板に取り付けられ、この回路基板がプロジェクタ内部に配置されることによって、プロジェクタに固定される。このとき、現実には±０．２°程度の基板に対するＤＭＤの取り付け誤差が生じるため、投写画像にボケや歪みが生じる、という課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、投写画像のボケや歪みを補正できるプロジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクタは、光源から射出されフィールドレンズを通して入射した光束を、マイクロミラーの角度を変化させることにより画像情報に応じて光変調する反射型光変調装置と、この反射型光変調装置で変調された光束を前記フィールドレンズを通して拡大投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、前記光源から前記投写光学系に至る照明光軸に対して、前記フィールドレンズの姿勢を調整する姿勢調整機構を有し、前記姿勢調整機構は、前記フィールドレンズの外周部を保持する保持枠と、照明光軸に対して固定されて前記保持枠の外周部を支持する支持部材と、前記保持枠を前記支持部材に対して相対移動させる調整機構とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ＤＭＤの回路基板への取り付け誤差があっても、フィールドレンズの照明光軸に対する姿勢を適宜調整することにより、ＤＭＤへの入射光束やＤＭＤからの反射光束がフィールドレンズを通過する際の屈折角を変化させて、投写画像のボケや歪みを補正できる。
また、照明光軸に対して支持部材を固定し、調整機構で保持枠を支持部材に対して相対移動させることにより、調整機構を調整するだけでフィールドレンズの照明光軸に対する傾斜角を調整できるから、簡易な構造で高精度に投写画像を補正できる。
【０００９】
本発明では、前記フィールドレンズは平凸レンズとされていることが好ましい。
この発明によれば、画像の解像度の評価値であるＭＴＦ値（Modulation Transfer Function）を低下させずに、投写画像のボケや歪みを補正できる。つまり、補正による投写画像の解像度の低下を防止できる。
【００１０】
本発明では、前記姿勢調整機構は、前記フィールドレンズをその凸面の曲率中心を中心として回転させることが好ましい。
この発明によれば、凸面の曲率中心を中心としてフィールドレンズを回転させると、フィールドレンズは照明光軸に対して傾斜するが、このとき、フィールドレンズの凸面の照明光軸に対する角度は変化せず、平面の照明光軸に対する角度のみが変化する。よって、フィールドレンズの平面のみを照明光軸に対して傾斜させることができるから、レンズの屈折角が急激に変化することなく、投写画像を円滑に補正できる。
【００１２】
本発明では、前記フィールドレンズは、平凸レンズとされ、前記支持部材は、前記フィールドレンズの凸面が当接される凹状のガイド面を有し、前記調整機構は、前記フィールドレンズを前記ガイド面に沿って摺動させながら前記保持枠を相対移動させることが好ましい。
この発明によれば、フィールドレンズを平凸レンズとしたので、画像の解像度の評価値であるＭＴＦ値（Modulation Transfer Function）を低下させることなく、投写画像のボケや歪みを補正できる。つまり、補正による投写画像の解像度の低下を防止できる。
また、調整機構によって、フィールドレンズをガイド面に沿って摺動させながら保持枠を相対移動させたので、簡単な機構でフィールドレンズを凸面の曲率中心を中心として容易に回転できる。よって、フィールドレンズの平面のみを照明光軸に対して傾斜させることができるから、投写画像を円滑に補正できる。
【００１３】
本発明では、前記調整機構は、照明光軸に対して交差する特定方向に沿って前記保持枠を相対移動させる第１調整機構と、照明光軸および前記特定方向に対して交差する方向に沿って前記保持枠を相対移動させる第２調整機構とを備えていることが好ましい。
この発明によれば、フィールドレンズの照明光軸に対する傾斜角を三次元的に自在に調整できるから、投写画像を確実に補正できる。
【００１４】
本発明では、前記調整機構は、前記支持部材に進退可能に設けられた調整ねじと、前記保持枠の外周部に形成され前記調整ねじ先端が当接される傾斜面とを含んで構成され、この傾斜面は、前記支持部材のガイド面に交差していることが好ましい。
この発明によれば、調整ねじを回転させて進退させると、この調整ねじの進退運動は、傾斜面によって支持部材のガイド面に沿った方向の保持枠の運動に変換される。これにより、フィールドレンズが凸面の曲率中心を中心として回転し、照明光軸に対する姿勢が変化する。したがって、調整ねじにより保持枠の相対位置を微調整でき、投写画像の補正を高精度で行うことができる。
【００１５】
本発明では、前記調整ねじの先端は、略球形状とされていることが好ましい。この発明によれば、調整ねじを進退させることにより、その先端と傾斜面とが当接する角度が変化しても、調整ねじと傾斜面との接触面積を一定にできるから、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００１６】
本発明では、前記調整機構は、前記支持部材のうち前記保持枠を挟んで前記調整ねじの反対側に設けられた付勢部材と、前記保持枠の外周部に形成され前記付勢部材で押圧される被押圧面とを含んで構成され、この被押圧面は、前記支持部材のガイド面に交差していることが好ましい。
ここで、付勢部材としては、ばね、合成ゴム、天然ゴム等が挙げられる。
この発明によれば、付勢部材を調整ねじの反対側に設けたので、付勢部材の付勢力によって、支持部材のガイド面に沿った方向に保持枠が付勢されると、保持枠の傾斜面が調整ねじ側に付勢される。したがって、調整ねじを後退させても、調整ねじ先端が保持枠の傾斜面から離隔することがないから、調整ねじで投写画像を確実に調整できる。
【００１７】
本発明では、前記付勢部材の前記被押圧面を押圧する押圧部は、略球形状とされていることが好ましい。
この発明によれば、調整ねじを進退させることにより、付勢部材の押圧部と保持枠の被押圧面とが当接する角度が変化しても、付勢部材の押圧部と被押圧面との接触面積を一定にできるから、安定して付勢力を加えることができ、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
〔１〕プロジェクタの構造
図１は、本発明に係るプロジェクタ１の構造を模式的に示した図である。プロジェクタ１は、照明光学系１０と、色切替光学系２０と、リレー光学系５０と、反射型光変調装置としてのＤＭＤ３０と、投写光学系４０と、これら光学系２０およびＤＭＤ３０の動作制御を行う装置制御部６０とを備える。
【００１９】
照明光学系１０は、白色光を射出してＤＭＤ３０の画像形成領域を照明するための光学系であり、光源装置１１で構成されている。
光源装置１１は、放射状の光線を出射する光源としての光源ランプ１１Ａと、この光源ランプ１１Ａから出射された放射光を反射して後述するカラーホイール２１に集光するリフレクタ１１Ｂとを有する。光源ランプ１１Ａとしては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、または高圧水銀ランプが用いられることが多い。リフレクタ１１Ｂは、楕円面鏡であり、この楕円面鏡を構成する楕円形の２つの焦点のうちリフレクタ１１Ｂ側の焦点に光源ランプ１１Ａが位置している。リフレクタ１１Ｂとしては、楕円面鏡の他、集光レンズ（凸レンズ）と共に放物面鏡を用いてもよい。
【００２０】
色切替光学系２０は、照明光学系１０から射出される白色光を時分割で赤、緑、青の色光に切り替えるものである。色切替光学系２０は、円盤状に形成されて回転することにより照明光学系１０から射出された光束をＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光に切り替えるカラーホイール２１と、カラーホイール２１を透過した発散光を重畳してＤＭＤ３０の画像形成領域をほぼ均一に照明するロッドインテグレータ２２とを備えている。
【００２１】
図２は、カラーホイール２１の正面図である。
カラーホイール２１は、回転方向に沿って区切られた４つの扇形の領域に３つの透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが形成されている。ここで、透過型色フィルタ２１Ｒは、赤の波長領域の光を透過させ、他の波長領域の光を反射または吸収することで、赤色のみを透過させるものである。同様に、透過型色フィルタ２１Ｇ，２１Ｂは、それぞれ、緑、青の波長領域の光を透過させ、他の波長領域の光を反射または吸収することで、緑色または青色のみを透過させるものである。このような透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、例えば、誘電体多層膜や、塗料を用いて形成されたフィルタ板などを採用できる。４つの扇形の領域において、透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ以外の部分は、透光領域２１Ｗとなっており、照明光学系１０から射出された光束は、そのまま通過できるようになっている。この透光領域２１Ｗにより、投写画像中の輝度を上げることができ、投写画像の明るさを確保することができる。
【００２２】
ロッドインテグレータ２２は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状とされ、ＤＭＤ３０の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、ＤＭＤ３０の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、ロッドインテグレータ２２のアスペクト比も４：３に設定する。ロッドインテグレータ２２の入射端面に入射された光束は、内部で反射を繰り返して重畳され射出端面から射出される。
なお、ロッドインテグレータ２２の入射端面は、カラーホイール２１の射出端面の近傍に配置され、リフレクタ１１Ｂを構成する楕円形の２つの焦点のうちリフレクタ１１Ｂ側と反対側の焦点に位置している。
【００２３】
図１に戻って、リレー光学系５０は、色切替光学系２０で時分割された各色光をＤＭＤ３０まで導くとともに、ＤＭＤ３０で変調された光束を投写光学系４０まで導くものであって、リレーレンズ群５１と、ミラー５２と、フィールドレンズ１５とを備えている。
リレーレンズ群５１は、照明光軸上に配置された後述するフィールドレンズ１５とともに、ロッドインテグレータ２２から射出した光束を発散させずにＤＭＤ３０上に結像させる機能を有している。
フィールドレンズ１５は、リレーレンズ群５１から射出された各色光をＤＭＤ３０上にほぼ重畳させ、かつ、ＤＭＤ３０で変調された光束を投写光学系４０とともに拡大投写するものである。このフィールドレンズ１５は、後述する姿勢調整機構７０で支持されている。
【００２４】
図３は、ＤＭＤのピクセル毎の構造を示す側面図である。
ＤＭＤ３０は、色切替光学系２０で時分割された各色光を画像データに応じて変調するものであって、ＣＭＯＳウェハープロセスを基に、マイクロマシン技術により、半導体チップ上に多数の可動マイクロミラーを集積した反射型光変調装置である。
具体的に、ＤＭＤ３０は、各ピクセル毎に、ＣＭＯＳ基板３１上に設けられたアドレス電極３２およびバイアスリセットバス３３と、これらアドレス電極３２およびバイアスリセットバス３３上に設けられたマイクロミラー３４とを備えている。マイクロミラー３４は、ミラー本体３５と、このミラー本体を支持するヨーク３６と、ヨーク３６の両端に形成されたスプリングチップ３７とを含んで構成されている。
【００２５】
マイクロミラー３４は、ヨーク３６の略中央に設けられたヒンジ３８の復元力により、アドレス電極３２に印加されるバイアス電圧が０の場合には、非安定状態にある。
この状態から、アドレス電極３２に所定のバイアス電圧が印加されると、静電引力がミラー本体３５とアドレス電極３２間、およびヨーク３６とアドレス電極３２間に作用して効率的に静電トルクを発生する。すると、図３に示すように、ヒンジ３８の復元力に逆らってマイクロミラー３４が回転し、この回転はスプリングチップ３７が着地することにより停止する。このマイクロミラー３４は、図３に示すような左側に−θ傾斜したオフ状態と、逆に右側に＋θ傾斜したオン状態の２つの安定状態を採ることができる。
【００２６】
図１に戻って、ＤＭＤ３０によれば、ＤＭＤ３０に対して２θの角度で入射光を入射させることにより、オン／オフ２つの状態間で４θの光偏向角が得られる。ＤＭＤ３０に入射する光束は、マイクロミラー３４がオン状態の場合、２θ偏向されて投写光学系４０により画像光として投写され、オフ状態の場合、６θ偏向されて吸収板５３で吸収される。
【００２７】
投写光学系４０は、ＤＭＤ３０によって変調された画像光をスクリーン４１に拡大投写するものであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光における色収差等による投写画像の不鮮明を防止する目的で、図示しない複数の集光素子を照明光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成されている。
装置制御部６０は、色切替光学系２０およびＤＭＤ３０と電気的に接続されており、それぞれの動作制御を行うものである。
【００２８】
〔２〕姿勢調整機構の構造
図４は、姿勢調整機構７０の全体斜視図である。図５は、姿勢調整機構７０の分解斜視図である。図６は、姿勢調整機構７０の平断面図である。図４〜６において、光源から投写光学系に至る照明光軸をＺ方向とし、このＺ方向に対して交差する特定方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向に対して交差する方向をＹ方向とする。
姿勢調整機構７０は、フィールドレンズ１５の外周部を保持する保持枠７１と、照明光軸に対して固定されて保持枠７１の外周部を支持する支持部材７２と、保持枠７１を支持部材７２に対して相対移動させる調整機構７３と、保持枠７１に支持されたフィールドレンズ１５の照明光軸に対する中心の位置出しを行う中心位置出し機構７４を備えている。
調整機構７３は、Ｘ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第１調整機構７３Ａと、Ｙ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第２調整機構７３Ｂとで構成されている。
中心位置出し機構７４は、フィールドレンズ１５のＸ方向の中心の位置出しを行う第１中心位置出し機構７４Ａと、フィールドレンズ１５のＹ方向の中心の位置出しを行う第２中心位置出し機構７４Ｂとで構成されている。
【００２９】
フィールドレンズ１５は平面１５１と凸面１５２とを有する平凸レンズとされている。
保持枠７１は、フィールドレンズ１５の外周部を囲む枠状とされている。この保持枠７１の外周部のうち、図５，６中Ｘ方向手前側の辺には、傾斜面７３２Ａが形成され、この傾斜面に対してフィールドレンズ１５を挟んで反対側（Ｘ方向奥側の辺）には、被押圧面７３４Ａが形成されている。また、保持枠７１の外周部のうち、図５，６中Ｙ方向上側の辺には傾斜面７３２Ｂが形成され、この傾斜面７３２Ｂに対してフィールドレンズ１５を挟んで反対側（Ｙ方向下側の辺）には、被押圧面７３４Ｂが形成されている。これら傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂおよび被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂは、フィールドレンズ１５の凸面１５２（および後述する支持部材７２のガイド面７２１）にほぼ直交する角度で交差している（図６参照）。
また、保持枠７１の外周部のうち、傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂ近傍には、凹部７４２Ａ，７４２Ｂが形成されている。
【００３０】
支持部材７２は、フィールドレンズ１５の凸面１５２が当接される凹状のガイド面７２１を有している。また、支持部材７２は、保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂに対応した位置に設けられた調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと、保持枠７１の被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂに対応した位置に設けられた付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂと、凹部７４２Ａ，７４２Ｂに対応した位置に設けられた中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂとを備えている。なお、支持部材７２の調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂが設けられた部分近傍、および保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂ近傍には、組み立てや調整を行う際の目安となる略Ｖ字形状のマーク７３７が設けられている。
【００３１】
調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂは、ドライバ等で回転させることにより、保持枠７１に対して進退可能に設けられ、その球形状の先端７３５で傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂに当接する。
中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂは、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと同様に、保持枠７１に対して進退可能に設けられ、その球形状の先端７３５で凹部７４２Ａ，７４２Ｂ内部に嵌合可能とされている。
付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂは、板材を折り曲げた形状のばねとされ、被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂを押圧する球形状の押圧部７３６を有している。
【００３２】
第１中心位置出し機構７４Ａは、中心位置出しねじ７４１Ａ、および凹部７４２Ａで構成されている。第２中心位置出し機構７４Ｂは、中心位置出しねじ７４１Ｂ、および凹部７４２Ｂで構成されている。
これら中心位置出し機構７４Ａ，７４Ｂによれば、中心位置出しねじ７４１Ａが凹部７４２Ａに嵌合され、中心位置出しねじ７４１Ｂが凹部７４２Ｂに嵌合されることにより、保持枠７１が支持部材７２に固定されて、保持枠７１に保持されたフィールドレンズ１５の中心が照明光軸と略一致するようになっている。
調整機構７３Ａ，７３Ｂは、フィールドレンズ１５をガイド面７２１に沿って摺動させながら、保持枠７１を相対移動させるものである。第１調整機構７３Ａは、調整ねじ７３１Ａ、傾斜面７３２Ａ、付勢部材７３３Ａ、および被押圧面７３４Ａで構成されている。第２調整機構７３Ｂは、調整ねじ７３１Ｂ、傾斜面７３２Ｂ、付勢部材７３３Ｂ、および被押圧面７３４Ｂで構成されている。
【００３３】
ここで、第１調整機構７３Ａの動作について、図６を参照しながら説明する。なお、第２調整機構７３Ｂについても同様である。
付勢部材７３３Ａは、付勢力によって押圧部７３６で保持枠７１の被押圧面７３４Ａを図６中Ａ方向に押圧する。これにより、保持枠７１は、支持部材７２のガイド面７２１に沿って図６中Ｂ方向に移動する。ここで、この支持部材７２の図６中Ｂ方向への移動は、調整ねじ７３１Ａが先端７３５で保持枠７１の傾斜面７３２Ａに当接することにより、規制される。
この状態から、例えば、調整ねじ７３１Ａを回転させて後退させると、保持枠７１の移動の規制が解除されて、付勢部材７３３Ａの付勢力によって、保持枠７１は支持部材７２のガイド面７２１に沿って図６中Ｂ方向に移動する。すると、フィールドレンズ１５がその凸面１５２の曲率中心を中心として図６中時計回りに回転し、フィールドレンズ１５の平面１５１の面方向が図６中上向きに変化する。
【００３４】
逆に、調整ねじ７３１Ａを回転させて前進させると、この調整ねじ７３１Ａの進退方向の動きは、傾斜面７３２Ａによって保持枠７１のガイド面７２１に沿った方向の動きに変換される。これにより、保持枠７１は、付勢部材７３３Ａの付勢力に逆らって、支持部材７２のガイド面７２１に沿って図６中Ｂ方向と反対方向に移動する。すると、フィールドレンズ１５がその凸面１５２の曲率中心を中心として図６中反時計回りに回転し、フィールドレンズ１５の平面１５１の面方向が図６中下向きに変化する。
【００３５】
次に、照明光軸に対するフィールドレンズ１５の姿勢の調整手順について説明する。
まず、調整機構７３Ａ，７３Ｂの調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを後退させた状態で、中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂを前進させて、凹部７４２Ａ，７４２Ｂに嵌合させる。これにより、保持枠７１は、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂおよび中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂを介して、支持部材７２に支持されて、フィールドレンズ１５の中心が照明光軸に略一致した状態となる。
次に、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを前進させて、その先端７３５を各傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂに当接させる。このとき、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと各傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとの間には、何ら力が作用していない。
【００３６】
次に、中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂを後退させると、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂによる付勢力が調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂに作用し、保持枠７１は、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂおよび調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを介して、支持部材７２に支持される。このようにしても、フィールドレンズ１５の中心は、照明光軸に略一致した状態となっている。
続いて、各調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを適宜進退させることにより、保持枠７１が付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂおよび調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを介して支持部材７２に支持された状態で、フィールドレンズ１５の照明光軸に対する姿勢を調整する。
【００３７】
〔３〕プロジェクタの制御構造
図７は、本発明におけるプロジェクタの制御構造を模式的に表した図である。装置制御部６０は、カラーホイール２１を駆動するためのフィルタ切替部６１と、ＤＭＤ３０に画像信号を与えてマイクロミラー３４のオン／オフ状態を変換する信号処理部６２とを備えている。
フィルタ切替部６１は、カラーホイール２１を回転軸２１Ａを中心に一定周波数の２４０Ｈｚで回転させるものであり、光源ランプ１１Ａから射出された光束は、カラーホイール２１の回転に応じて、カラーホイール２１に形成された透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂおよび透光領域２１Ｗに順次照射され、結果として、カラーホイール２１を通過した後、赤色光、緑色光、青色光、および白色光として循環的に変化しながら射出される。
【００３８】
信号処理部６２は、フィルタ切替部６１の一定周波数２４０Ｈｚに同期して、画像信号をＤＭＤ３０に出力し、赤・緑・青の各画素に対応したマイクロミラー３４のオン／オフを行う。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば以下の効果がある。
(１) プロジェクタ１に姿勢調整機構７０を設けたので、ＤＭＤ３０の回路基板への取り付け誤差があっても、フィールドレンズ１５の照明光軸に対する姿勢を適宜調整することにより、ＤＭＤ３０への入射光束やＤＭＤ３０からの反射光束がフィールドレンズ１５を通過する際の屈折角を変化させて、投写画像のボケや歪みを補正できる。
【００４０】
(２) フィールドレンズ１５を平凸レンズとしたので、画像の解像度の評価値であるＭＴＦ値（Modulation Transfer Function）を低下させずに、投写画像のボケや歪みを補正できる。つまり、補正による投写画像の解像度の低下を防止できる。
【００４１】
(３) 姿勢調整機構７０でフィールドレンズ１５をその凸面１５２の曲率中心を中心として回転させたので、フィールドレンズ１５は照明光軸に対して傾斜するが、このとき、フィールドレンズ１５の凸面１５２の照明光軸に対する角度は変化せず、平面１５１の照明光軸に対する角度のみが変化する。よって、フィールドレンズ１５の平面１５１のみを照明光軸に対して傾斜させることができるから、レンズの屈折角が急激に変化することなく、投写画像を円滑に補正できる。
【００４２】
(４) 姿勢調整機構７０を、保持枠７１、支持部材７２、および調整機構７３を含んで構成したので、照明光軸に対して支持部材７２を固定し、調整機構７３で保持枠７１を支持部材７２に対して相対移動させることにより、調整機構７３を調整するだけでフィールドレンズ１５の照明光軸に対する傾斜角を調整できるから、簡易な構造で高精度に投写画像を補正できる。
【００４３】
(５) 支持部材７２にフィールドレンズ１５の凸面１５２が当接される凹状のガイド面７２１を設け、調整機構７３で、フィールドレンズ１５をガイド面７２１に沿って摺動させながら、保持枠７１を相対移動させた。これにより、簡単な機構でフィールドレンズ１５を容易に回転できる。
【００４４】
(６) 調整機構７３を、Ｘ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第１調整機構７３Ａと、Ｙ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第２調整機構７３Ｂとで構成したので、フィールドレンズ１５の照明光軸に対する傾斜角を三次元的に自在に調整できるから、投写画像を確実に補正できる。
【００４５】
(７) 調整機構７３Ａ，７３Ｂを、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと、傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとを含んで構成し、各傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂを支持部材７２のガイド面７２１に交差させた。これにより、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを回転させて進退させると、この調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの進退運動は、傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂによって支持部材７２のガイド面７２１に沿った方向の保持枠７１の運動に変換される。これにより、フィールドレンズ１５が凸面１５２の曲率中心を中心として回転し、照明光軸に対する姿勢が変化する。したがって、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂにより保持枠７１の相対位置を微調整でき、投写画像の補正を高精度で行うことができる。
【００４６】
(８) 調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの先端７３５を球形状としたので、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを進退させることにより、その先端７３５と傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとが当接する角度が変化しても、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとの接触面積を一定にできるから、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００４７】
(９) 調整機構７３Ａ，７３Ｂを、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂと、被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂとを含んで構成し、この被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂを、支持部材７２のガイド面７２１に交差させた。ここで、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂを調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの反対側に設けたので、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂの付勢力によって、支持部材７２のガイド面７２１に沿った方向に保持枠７１が付勢されると、保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂが調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂ側に付勢される。したがって、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを後退させても、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの先端７３５が保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂから離隔することがないから、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂで投写画像を確実に調整できる。
【００４８】
(10) 付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂの被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂを押圧する押圧部７３６を球形状としたので、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを進退させることにより、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂの押圧部７３６と保持枠７１の被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂとが当接する角度が変化しても、押圧部７３６と被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂとの接触面積を一定にできるから、安定して付勢力を加えることができ、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００４９】
なお、本発明は前記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、本実施形態では、フィールドレンズ１５の形状を平凸としたが、これに限らず、両凸やその他の形状としてもよい。
また、本実施形態では、フィールドレンズ１５を凸面の曲率中心を中心として回転させたが、これに限らず、照明光軸に対して傾斜させればどのような方法を採用してもよい。
また、本実施形態では、調整機構７３を第１調整機構７３Ａと第２調整機構７３Ｂの２つとしたが、これに限らず、３つあるいはそれ以上としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構造を示す模式図。
【図２】 前記実施形態に係るプロジェクタのカラーホイールの構造を示す正面図。
【図３】 前記実施形態に係る反射型光変調装置のピクセル毎の構造を示す側面図。
【図４】 前記実施形態に係る姿勢調整機構の全体斜視図。
【図５】 前記実施形態に係る姿勢調整機構の分解斜視図。
【図６】 前記実施形態に係る姿勢調整機構の平断面図。
【図７】 前記実施形態に係るプロジェクタの制御構造を示す模式図。
【符号の説明】
１…プロジェクタ、１１Ａ…光源ランプ（光源）、１５…フィールドレンズ、３０…ＤＭＤ（反射型光変調装置）、３４…マイクロミラー、４０…投写光学系、７０…姿勢調整機構、７１…保持枠、７２…支持部材、７３…調整機構、７３Ａ…第１調整機構、７３Ｂ…第２調整機構、１５２…凸面、７２１…ガイド面、７３１Ａ，７３１Ｂ…調整ねじ、７３２Ａ，７３２Ｂ…傾斜面、７３３Ａ，７３３Ｂ…付勢部材、７３４Ａ，７３４Ｂ…被押圧面、７３５…調整ねじの先端、７３６…付勢部材の押圧部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を投写して表示するプロジェクタに関する。特に、ＤＭＤを用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、プレゼンテーションやホームシアター等の分野において、プロジェクタが利用されている。このようなプロジェクタとしては、例えば、光源から射出されたフィールドレンズを通して入射した光束をマイクロミラーの角度を変化させることにより画像情報に応じて光変調する反射型光変調装置と、この光変調装置で形成された光束をフィールドレンズを通して拡大投写する投写光学系とを備えたものがある。
【０００３】
反射型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：TEXAS INSTURUMENTS社の商標）がある（例えば、特許文献１）。このＤＭＤは、光源からの光束を画像データに応じて変調するものであり、２次元的に配列された複数のピクセルを含んで構成されている。各ピクセルは、微小なミラーと、このミラーの直下に配置されたメモリー素子とを備えている。各ピクセル毎にメモリー素子による静電界作用によってマイクロミラーの傾きを制御し、その反射光束の角度を変化させてオン／オフ状態を作り出す。オン状態では、反射光束は投写光学系に入射して画像光として投影され、オフ状態では、反射光束は投写光学系には入射せずに装置内部の所定の場所で吸収される。したがって、投写画像の精度を確保するため、ＤＭＤを照明光軸に対して高精度で取り付ける必要がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３４７０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プロジェクタの製造工程において、ＤＭＤは、回路基板に取り付けられ、この回路基板がプロジェクタ内部に配置されることによって、プロジェクタに固定される。このとき、現実には±０．２°程度の基板に対するＤＭＤの取り付け誤差が生じるため、投写画像にボケや歪みが生じる、という課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、投写画像のボケや歪みを補正できるプロジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクタは、光源から射出されフィールドレンズを通して入射した光束を、マイクロミラーの角度を変化させることにより画像情報に応じて光変調する反射型光変調装置と、この反射型光変調装置で変調された光束を前記フィールドレンズを通して拡大投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、前記光源から前記投写光学系に至る照明光軸に対して、前記フィールドレンズの姿勢を調整する姿勢調整機構を有し、前記姿勢調整機構は、前記フィールドレンズの外周部を保持する保持枠と、照明光軸に対して固定されて前記保持枠の外周部を支持する支持部材と、前記保持枠を前記支持部材に対して相対移動させる調整機構とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ＤＭＤの回路基板への取り付け誤差があっても、フィールドレンズの照明光軸に対する姿勢を適宜調整することにより、ＤＭＤへの入射光束やＤＭＤからの反射光束がフィールドレンズを通過する際の屈折角を変化させて、投写画像のボケや歪みを補正できる。
また、照明光軸に対して支持部材を固定し、調整機構で保持枠を支持部材に対して相対移動させることにより、調整機構を調整するだけでフィールドレンズの照明光軸に対する傾斜角を調整できるから、簡易な構造で高精度に投写画像を補正できる。
【０００９】
本発明では、前記フィールドレンズは平凸レンズとされていることが好ましい。
この発明によれば、画像の解像度の評価値であるＭＴＦ値（Modulation Transfer Function）を低下させずに、投写画像のボケや歪みを補正できる。つまり、補正による投写画像の解像度の低下を防止できる。
【００１０】
本発明では、前記姿勢調整機構は、前記フィールドレンズをその凸面の曲率中心を中心として回転させることが好ましい。
この発明によれば、凸面の曲率中心を中心としてフィールドレンズを回転させると、フィールドレンズは照明光軸に対して傾斜するが、このとき、フィールドレンズの凸面の照明光軸に対する角度は変化せず、平面の照明光軸に対する角度のみが変化する。よって、フィールドレンズの平面のみを照明光軸に対して傾斜させることができるから、レンズの屈折角が急激に変化することなく、投写画像を円滑に補正できる。
【００１２】
本発明では、前記フィールドレンズは、平凸レンズとされ、前記支持部材は、前記フィールドレンズの凸面が当接される凹状のガイド面を有し、前記調整機構は、前記フィールドレンズを前記ガイド面に沿って摺動させながら前記保持枠を相対移動させることが好ましい。
この発明によれば、フィールドレンズを平凸レンズとしたので、画像の解像度の評価値であるＭＴＦ値（Modulation Transfer Function）を低下させることなく、投写画像のボケや歪みを補正できる。つまり、補正による投写画像の解像度の低下を防止できる。
また、調整機構によって、フィールドレンズをガイド面に沿って摺動させながら保持枠を相対移動させたので、簡単な機構でフィールドレンズを凸面の曲率中心を中心として容易に回転できる。よって、フィールドレンズの平面のみを照明光軸に対して傾斜させることができるから、投写画像を円滑に補正できる。
【００１３】
本発明では、前記調整機構は、照明光軸に対して交差する特定方向に沿って前記保持枠を相対移動させる第１調整機構と、照明光軸および前記特定方向に対して交差する方向に沿って前記保持枠を相対移動させる第２調整機構とを備えていることが好ましい。
この発明によれば、フィールドレンズの照明光軸に対する傾斜角を三次元的に自在に調整できるから、投写画像を確実に補正できる。
【００１４】
本発明では、前記調整機構は、前記支持部材に進退可能に設けられた調整ねじと、前記保持枠の外周部に形成され前記調整ねじ先端が当接される傾斜面とを含んで構成され、この傾斜面は、前記支持部材のガイド面に交差していることが好ましい。
この発明によれば、調整ねじを回転させて進退させると、この調整ねじの進退運動は、傾斜面によって支持部材のガイド面に沿った方向の保持枠の運動に変換される。これにより、フィールドレンズが凸面の曲率中心を中心として回転し、照明光軸に対する姿勢が変化する。したがって、調整ねじにより保持枠の相対位置を微調整でき、投写画像の補正を高精度で行うことができる。
【００１５】
本発明では、前記調整ねじの先端は、略球形状とされていることが好ましい。この発明によれば、調整ねじを進退させることにより、その先端と傾斜面とが当接する角度が変化しても、調整ねじと傾斜面との接触面積を一定にできるから、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００１６】
本発明では、前記調整機構は、前記支持部材のうち前記保持枠を挟んで前記調整ねじの反対側に設けられた付勢部材と、前記保持枠の外周部に形成され前記付勢部材で押圧される被押圧面とを含んで構成され、この被押圧面は、前記支持部材のガイド面に交差していることが好ましい。
ここで、付勢部材としては、ばね、合成ゴム、天然ゴム等が挙げられる。
この発明によれば、付勢部材を調整ねじの反対側に設けたので、付勢部材の付勢力によって、支持部材のガイド面に沿った方向に保持枠が付勢されると、保持枠の傾斜面が調整ねじ側に付勢される。したがって、調整ねじを後退させても、調整ねじ先端が保持枠の傾斜面から離隔することがないから、調整ねじで投写画像を確実に調整できる。
【００１７】
本発明では、前記付勢部材の前記被押圧面を押圧する押圧部は、略球形状とされていることが好ましい。
この発明によれば、調整ねじを進退させることにより、付勢部材の押圧部と保持枠の被押圧面とが当接する角度が変化しても、付勢部材の押圧部と被押圧面との接触面積を一定にできるから、安定して付勢力を加えることができ、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
〔１〕プロジェクタの構造
図１は、本発明に係るプロジェクタ１の構造を模式的に示した図である。プロジェクタ１は、照明光学系１０と、色切替光学系２０と、リレー光学系５０と、反射型光変調装置としてのＤＭＤ３０と、投写光学系４０と、これら光学系２０およびＤＭＤ３０の動作制御を行う装置制御部６０とを備える。
【００１９】
照明光学系１０は、白色光を射出してＤＭＤ３０の画像形成領域を照明するための光学系であり、光源装置１１で構成されている。
光源装置１１は、放射状の光線を出射する光源としての光源ランプ１１Ａと、この光源ランプ１１Ａから出射された放射光を反射して後述するカラーホイール２１に集光するリフレクタ１１Ｂとを有する。光源ランプ１１Ａとしては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、または高圧水銀ランプが用いられることが多い。リフレクタ１１Ｂは、楕円面鏡であり、この楕円面鏡を構成する楕円形の２つの焦点のうちリフレクタ１１Ｂ側の焦点に光源ランプ１１Ａが位置している。リフレクタ１１Ｂとしては、楕円面鏡の他、集光レンズ（凸レンズ）と共に放物面鏡を用いてもよい。
【００２０】
色切替光学系２０は、照明光学系１０から射出される白色光を時分割で赤、緑、青の色光に切り替えるものである。色切替光学系２０は、円盤状に形成されて回転することにより照明光学系１０から射出された光束をＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光に切り替えるカラーホイール２１と、カラーホイール２１を透過した発散光を重畳してＤＭＤ３０の画像形成領域をほぼ均一に照明するロッドインテグレータ２２とを備えている。
【００２１】
図２は、カラーホイール２１の正面図である。
カラーホイール２１は、回転方向に沿って区切られた４つの扇形の領域に３つの透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが形成されている。ここで、透過型色フィルタ２１Ｒは、赤の波長領域の光を透過させ、他の波長領域の光を反射または吸収することで、赤色のみを透過させるものである。同様に、透過型色フィルタ２１Ｇ，２１Ｂは、それぞれ、緑、青の波長領域の光を透過させ、他の波長領域の光を反射または吸収することで、緑色または青色のみを透過させるものである。このような透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、例えば、誘電体多層膜や、塗料を用いて形成されたフィルタ板などを採用できる。４つの扇形の領域において、透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ以外の部分は、透光領域２１Ｗとなっており、照明光学系１０から射出された光束は、そのまま通過できるようになっている。この透光領域２１Ｗにより、投写画像中の輝度を上げることができ、投写画像の明るさを確保することができる。
【００２２】
ロッドインテグレータ２２は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状とされ、ＤＭＤ３０の画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。例えば、ＤＭＤ３０の画像形成領域のアスペクト比（横と縦の寸法の比率）が４：３であるならば、ロッドインテグレータ２２のアスペクト比も４：３に設定する。ロッドインテグレータ２２の入射端面に入射された光束は、内部で反射を繰り返して重畳され射出端面から射出される。
なお、ロッドインテグレータ２２の入射端面は、カラーホイール２１の射出端面の近傍に配置され、リフレクタ１１Ｂを構成する楕円形の２つの焦点のうちリフレクタ１１Ｂ側と反対側の焦点に位置している。
【００２３】
図１に戻って、リレー光学系５０は、色切替光学系２０で時分割された各色光をＤＭＤ３０まで導くとともに、ＤＭＤ３０で変調された光束を投写光学系４０まで導くものであって、リレーレンズ群５１と、ミラー５２と、フィールドレンズ１５とを備えている。
リレーレンズ群５１は、照明光軸上に配置された後述するフィールドレンズ１５とともに、ロッドインテグレータ２２から射出した光束を発散させずにＤＭＤ３０上に結像させる機能を有している。
フィールドレンズ１５は、リレーレンズ群５１から射出された各色光をＤＭＤ３０上にほぼ重畳させ、かつ、ＤＭＤ３０で変調された光束を投写光学系４０とともに拡大投写するものである。このフィールドレンズ１５は、後述する姿勢調整機構７０で支持されている。
【００２４】
図３は、ＤＭＤのピクセル毎の構造を示す側面図である。
ＤＭＤ３０は、色切替光学系２０で時分割された各色光を画像データに応じて変調するものであって、ＣＭＯＳウェハープロセスを基に、マイクロマシン技術により、半導体チップ上に多数の可動マイクロミラーを集積した反射型光変調装置である。
具体的に、ＤＭＤ３０は、各ピクセル毎に、ＣＭＯＳ基板３１上に設けられたアドレス電極３２およびバイアスリセットバス３３と、これらアドレス電極３２およびバイアスリセットバス３３上に設けられたマイクロミラー３４とを備えている。マイクロミラー３４は、ミラー本体３５と、このミラー本体を支持するヨーク３６と、ヨーク３６の両端に形成されたスプリングチップ３７とを含んで構成されている。
【００２５】
マイクロミラー３４は、ヨーク３６の略中央に設けられたヒンジ３８の復元力により、アドレス電極３２に印加されるバイアス電圧が０の場合には、非安定状態にある。
この状態から、アドレス電極３２に所定のバイアス電圧が印加されると、静電引力がミラー本体３５とアドレス電極３２間、およびヨーク３６とアドレス電極３２間に作用して効率的に静電トルクを発生する。すると、図３に示すように、ヒンジ３８の復元力に逆らってマイクロミラー３４が回転し、この回転はスプリングチップ３７が着地することにより停止する。このマイクロミラー３４は、図３に示すような左側に−θ傾斜したオフ状態と、逆に右側に＋θ傾斜したオン状態の２つの安定状態を採ることができる。
【００２６】
図１に戻って、ＤＭＤ３０によれば、ＤＭＤ３０に対して２θの角度で入射光を入射させることにより、オン／オフ２つの状態間で４θの光偏向角が得られる。ＤＭＤ３０に入射する光束は、マイクロミラー３４がオン状態の場合、２θ偏向されて投写光学系４０により画像光として投写され、オフ状態の場合、６θ偏向されて吸収板５３で吸収される。
【００２７】
投写光学系４０は、ＤＭＤ３０によって変調された画像光をスクリーン４１に拡大投写するものであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色光における色収差等による投写画像の不鮮明を防止する目的で、図示しない複数の集光素子を照明光軸方向に沿って配置した組レンズとして構成されている。
装置制御部６０は、色切替光学系２０およびＤＭＤ３０と電気的に接続されており、それぞれの動作制御を行うものである。
【００２８】
〔２〕姿勢調整機構の構造
図４は、姿勢調整機構７０の全体斜視図である。図５は、姿勢調整機構７０の分解斜視図である。図６は、姿勢調整機構７０の平断面図である。図４〜６において、光源から投写光学系に至る照明光軸をＺ方向とし、このＺ方向に対して交差する特定方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向に対して交差する方向をＹ方向とする。
姿勢調整機構７０は、フィールドレンズ１５の外周部を保持する保持枠７１と、照明光軸に対して固定されて保持枠７１の外周部を支持する支持部材７２と、保持枠７１を支持部材７２に対して相対移動させる調整機構７３と、保持枠７１に支持されたフィールドレンズ１５の照明光軸に対する中心の位置出しを行う中心位置出し機構７４を備えている。
調整機構７３は、Ｘ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第１調整機構７３Ａと、Ｙ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第２調整機構７３Ｂとで構成されている。
中心位置出し機構７４は、フィールドレンズ１５のＸ方向の中心の位置出しを行う第１中心位置出し機構７４Ａと、フィールドレンズ１５のＹ方向の中心の位置出しを行う第２中心位置出し機構７４Ｂとで構成されている。
【００２９】
フィールドレンズ１５は平面１５１と凸面１５２とを有する平凸レンズとされている。
保持枠７１は、フィールドレンズ１５の外周部を囲む枠状とされている。この保持枠７１の外周部のうち、図５，６中Ｘ方向手前側の辺には、傾斜面７３２Ａが形成され、この傾斜面に対してフィールドレンズ１５を挟んで反対側（Ｘ方向奥側の辺）には、被押圧面７３４Ａが形成されている。また、保持枠７１の外周部のうち、図５，６中Ｙ方向上側の辺には傾斜面７３２Ｂが形成され、この傾斜面７３２Ｂに対してフィールドレンズ１５を挟んで反対側（Ｙ方向下側の辺）には、被押圧面７３４Ｂが形成されている。これら傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂおよび被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂは、フィールドレンズ１５の凸面１５２（および後述する支持部材７２のガイド面７２１）にほぼ直交する角度で交差している（図６参照）。
また、保持枠７１の外周部のうち、傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂ近傍には、凹部７４２Ａ，７４２Ｂが形成されている。
【００３０】
支持部材７２は、フィールドレンズ１５の凸面１５２が当接される凹状のガイド面７２１を有している。また、支持部材７２は、保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂに対応した位置に設けられた調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと、保持枠７１の被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂに対応した位置に設けられた付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂと、凹部７４２Ａ，７４２Ｂに対応した位置に設けられた中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂとを備えている。なお、支持部材７２の調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂが設けられた部分近傍、および保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂ近傍には、組み立てや調整を行う際の目安となる略Ｖ字形状のマーク７３７が設けられている。
【００３１】
調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂは、ドライバ等で回転させることにより、保持枠７１に対して進退可能に設けられ、その球形状の先端７３５で傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂに当接する。
中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂは、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと同様に、保持枠７１に対して進退可能に設けられ、その球形状の先端７３５で凹部７４２Ａ，７４２Ｂ内部に嵌合可能とされている。
付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂは、板材を折り曲げた形状のばねとされ、被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂを押圧する球形状の押圧部７３６を有している。
【００３２】
第１中心位置出し機構７４Ａは、中心位置出しねじ７４１Ａ、および凹部７４２Ａで構成されている。第２中心位置出し機構７４Ｂは、中心位置出しねじ７４１Ｂ、および凹部７４２Ｂで構成されている。
これら中心位置出し機構７４Ａ，７４Ｂによれば、中心位置出しねじ７４１Ａが凹部７４２Ａに嵌合され、中心位置出しねじ７４１Ｂが凹部７４２Ｂに嵌合されることにより、保持枠７１が支持部材７２に固定されて、保持枠７１に保持されたフィールドレンズ１５の中心が照明光軸と略一致するようになっている。
調整機構７３Ａ，７３Ｂは、フィールドレンズ１５をガイド面７２１に沿って摺動させながら、保持枠７１を相対移動させるものである。第１調整機構７３Ａは、調整ねじ７３１Ａ、傾斜面７３２Ａ、付勢部材７３３Ａ、および被押圧面７３４Ａで構成されている。第２調整機構７３Ｂは、調整ねじ７３１Ｂ、傾斜面７３２Ｂ、付勢部材７３３Ｂ、および被押圧面７３４Ｂで構成されている。
【００３３】
ここで、第１調整機構７３Ａの動作について、図６を参照しながら説明する。なお、第２調整機構７３Ｂについても同様である。
付勢部材７３３Ａは、付勢力によって押圧部７３６で保持枠７１の被押圧面７３４Ａを図６中Ａ方向に押圧する。これにより、保持枠７１は、支持部材７２のガイド面７２１に沿って図６中Ｂ方向に移動する。ここで、この支持部材７２の図６中Ｂ方向への移動は、調整ねじ７３１Ａが先端７３５で保持枠７１の傾斜面７３２Ａに当接することにより、規制される。
この状態から、例えば、調整ねじ７３１Ａを回転させて後退させると、保持枠７１の移動の規制が解除されて、付勢部材７３３Ａの付勢力によって、保持枠７１は支持部材７２のガイド面７２１に沿って図６中Ｂ方向に移動する。すると、フィールドレンズ１５がその凸面１５２の曲率中心を中心として図６中時計回りに回転し、フィールドレンズ１５の平面１５１の面方向が図６中上向きに変化する。
【００３４】
逆に、調整ねじ７３１Ａを回転させて前進させると、この調整ねじ７３１Ａの進退方向の動きは、傾斜面７３２Ａによって保持枠７１のガイド面７２１に沿った方向の動きに変換される。これにより、保持枠７１は、付勢部材７３３Ａの付勢力に逆らって、支持部材７２のガイド面７２１に沿って図６中Ｂ方向と反対方向に移動する。すると、フィールドレンズ１５がその凸面１５２の曲率中心を中心として図６中反時計回りに回転し、フィールドレンズ１５の平面１５１の面方向が図６中下向きに変化する。
【００３５】
次に、照明光軸に対するフィールドレンズ１５の姿勢の調整手順について説明する。
まず、調整機構７３Ａ，７３Ｂの調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを後退させた状態で、中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂを前進させて、凹部７４２Ａ，７４２Ｂに嵌合させる。これにより、保持枠７１は、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂおよび中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂを介して、支持部材７２に支持されて、フィールドレンズ１５の中心が照明光軸に略一致した状態となる。
次に、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを前進させて、その先端７３５を各傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂに当接させる。このとき、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと各傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとの間には、何ら力が作用していない。
【００３６】
次に、中心位置出しねじ７４１Ａ，７４１Ｂを後退させると、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂによる付勢力が調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂに作用し、保持枠７１は、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂおよび調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを介して、支持部材７２に支持される。このようにしても、フィールドレンズ１５の中心は、照明光軸に略一致した状態となっている。
続いて、各調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを適宜進退させることにより、保持枠７１が付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂおよび調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを介して支持部材７２に支持された状態で、フィールドレンズ１５の照明光軸に対する姿勢を調整する。
【００３７】
〔３〕プロジェクタの制御構造
図７は、本発明におけるプロジェクタの制御構造を模式的に表した図である。装置制御部６０は、カラーホイール２１を駆動するためのフィルタ切替部６１と、ＤＭＤ３０に画像信号を与えてマイクロミラー３４のオン／オフ状態を変換する信号処理部６２とを備えている。
フィルタ切替部６１は、カラーホイール２１を回転軸２１Ａを中心に一定周波数の２４０Ｈｚで回転させるものであり、光源ランプ１１Ａから射出された光束は、カラーホイール２１の回転に応じて、カラーホイール２１に形成された透過型色フィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂおよび透光領域２１Ｗに順次照射され、結果として、カラーホイール２１を通過した後、赤色光、緑色光、青色光、および白色光として循環的に変化しながら射出される。
【００３８】
信号処理部６２は、フィルタ切替部６１の一定周波数２４０Ｈｚに同期して、画像信号をＤＭＤ３０に出力し、赤・緑・青の各画素に対応したマイクロミラー３４のオン／オフを行う。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば以下の効果がある。
(１) プロジェクタ１に姿勢調整機構７０を設けたので、ＤＭＤ３０の回路基板への取り付け誤差があっても、フィールドレンズ１５の照明光軸に対する姿勢を適宜調整することにより、ＤＭＤ３０への入射光束やＤＭＤ３０からの反射光束がフィールドレンズ１５を通過する際の屈折角を変化させて、投写画像のボケや歪みを補正できる。
【００４０】
(２) フィールドレンズ１５を平凸レンズとしたので、画像の解像度の評価値であるＭＴＦ値（Modulation Transfer Function）を低下させずに、投写画像のボケや歪みを補正できる。つまり、補正による投写画像の解像度の低下を防止できる。
【００４１】
(３) 姿勢調整機構７０でフィールドレンズ１５をその凸面１５２の曲率中心を中心として回転させたので、フィールドレンズ１５は照明光軸に対して傾斜するが、このとき、フィールドレンズ１５の凸面１５２の照明光軸に対する角度は変化せず、平面１５１の照明光軸に対する角度のみが変化する。よって、フィールドレンズ１５の平面１５１のみを照明光軸に対して傾斜させることができるから、レンズの屈折角が急激に変化することなく、投写画像を円滑に補正できる。
【００４２】
(４) 姿勢調整機構７０を、保持枠７１、支持部材７２、および調整機構７３を含んで構成したので、照明光軸に対して支持部材７２を固定し、調整機構７３で保持枠７１を支持部材７２に対して相対移動させることにより、調整機構７３を調整するだけでフィールドレンズ１５の照明光軸に対する傾斜角を調整できるから、簡易な構造で高精度に投写画像を補正できる。
【００４３】
(５) 支持部材７２にフィールドレンズ１５の凸面１５２が当接される凹状のガイド面７２１を設け、調整機構７３で、フィールドレンズ１５をガイド面７２１に沿って摺動させながら、保持枠７１を相対移動させた。これにより、簡単な機構でフィールドレンズ１５を容易に回転できる。
【００４４】
(６) 調整機構７３を、Ｘ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第１調整機構７３Ａと、Ｙ方向に沿って保持枠７１を相対移動させる第２調整機構７３Ｂとで構成したので、フィールドレンズ１５の照明光軸に対する傾斜角を三次元的に自在に調整できるから、投写画像を確実に補正できる。
【００４５】
(７) 調整機構７３Ａ，７３Ｂを、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと、傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとを含んで構成し、各傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂを支持部材７２のガイド面７２１に交差させた。これにより、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを回転させて進退させると、この調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの進退運動は、傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂによって支持部材７２のガイド面７２１に沿った方向の保持枠７１の運動に変換される。これにより、フィールドレンズ１５が凸面１５２の曲率中心を中心として回転し、照明光軸に対する姿勢が変化する。したがって、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂにより保持枠７１の相対位置を微調整でき、投写画像の補正を高精度で行うことができる。
【００４６】
(８) 調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの先端７３５を球形状としたので、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを進退させることにより、その先端７３５と傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとが当接する角度が変化しても、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂと傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂとの接触面積を一定にできるから、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００４７】
(９) 調整機構７３Ａ，７３Ｂを、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂと、被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂとを含んで構成し、この被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂを、支持部材７２のガイド面７２１に交差させた。ここで、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂを調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの反対側に設けたので、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂの付勢力によって、支持部材７２のガイド面７２１に沿った方向に保持枠７１が付勢されると、保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂが調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂ側に付勢される。したがって、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを後退させても、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂの先端７３５が保持枠７１の傾斜面７３２Ａ，７３２Ｂから離隔することがないから、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂで投写画像を確実に調整できる。
【００４８】
(10) 付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂの被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂを押圧する押圧部７３６を球形状としたので、調整ねじ７３１Ａ，７３１Ｂを進退させることにより、付勢部材７３３Ａ，７３３Ｂの押圧部７３６と保持枠７１の被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂとが当接する角度が変化しても、押圧部７３６と被押圧面７３４Ａ，７３４Ｂとの接触面積を一定にできるから、安定して付勢力を加えることができ、投写画像の補正を円滑に行うことができる。
【００４９】
なお、本発明は前記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、本実施形態では、フィールドレンズ１５の形状を平凸としたが、これに限らず、両凸やその他の形状としてもよい。
また、本実施形態では、フィールドレンズ１５を凸面の曲率中心を中心として回転させたが、これに限らず、照明光軸に対して傾斜させればどのような方法を採用してもよい。
また、本実施形態では、調整機構７３を第１調整機構７３Ａと第２調整機構７３Ｂの２つとしたが、これに限らず、３つあるいはそれ以上としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構造を示す模式図。
【図２】 前記実施形態に係るプロジェクタのカラーホイールの構造を示す正面図。
【図３】 前記実施形態に係る反射型光変調装置のピクセル毎の構造を示す側面図。
【図４】 前記実施形態に係る姿勢調整機構の全体斜視図。
【図５】 前記実施形態に係る姿勢調整機構の分解斜視図。
【図６】 前記実施形態に係る姿勢調整機構の平断面図。
【図７】 前記実施形態に係るプロジェクタの制御構造を示す模式図。
【符号の説明】
１…プロジェクタ、１１Ａ…光源ランプ（光源）、１５…フィールドレンズ、３０…ＤＭＤ（反射型光変調装置）、３４…マイクロミラー、４０…投写光学系、７０…姿勢調整機構、７１…保持枠、７２…支持部材、７３…調整機構、７３Ａ…第１調整機構、７３Ｂ…第２調整機構、１５２…凸面、７２１…ガイド面、７３１Ａ，７３１Ｂ…調整ねじ、７３２Ａ，７３２Ｂ…傾斜面、７３３Ａ，７３３Ｂ…付勢部材、７３４Ａ，７３４Ｂ…被押圧面、７３５…調整ねじの先端、７３６…付勢部材の押圧部
Claims (9)
- 光源から射出されフィールドレンズを通して入射した光束を、マイクロミラーの角度を変化させることにより画像情報に応じて光変調する反射型光変調装置と、この反射型光変調装置で変調された光束を前記フィールドレンズを通して拡大投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記光源から前記投写光学系に至る照明光軸に対して、前記フィールドレンズの姿勢を調整する姿勢調整機構を有し、
前記姿勢調整機構は、前記フィールドレンズの外周部を保持する保持枠と、
照明光軸に対して固定されて前記保持枠の外周部を支持する支持部材と、
前記保持枠を前記支持部材に対して相対移動させる調整機構とを備えてい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、
前記フィールドレンズは平凸レンズとされていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
前記姿勢調整機構は、前記フィールドレンズをその凸面の曲率中心を中心として回転させることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記フィールドレンズは平凸レンズとされ、
前記支持部材は、前記フィールドレンズの凸面が当接される凹状のガイド面を有し、前記調整機構は、前記フィールドレンズを前記ガイド面に沿って摺動させながら前記保持枠を相対移動させることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記調整機構は、照明光軸に対して交差する特定方向に沿って前記保持枠を相対移動させる第１調整機構と、照明光軸および前記特定方向に対して交差する方向に沿って前記保持枠を相対移動させる第２調整機構とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項４または請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
前記調整機構は、前記支持部材に進退可能に設けられた調整ねじと、前記保持枠の外周部に形成され前記調整ねじ先端が当接される傾斜面とを含んで構成され、
この傾斜面は、前記支持部材のガイド面に交差していることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項６に記載のプロジェクタにおいて、
前記調整ねじの先端は、略球形状とされていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項６または請求項７に記載のプロジェクタにおいて、
前記調整機構は、前記支持部材のうち前記保持枠を挟んで前記調整ねじの反対側に設けられた付勢部材と、前記保持枠の外周部に形成され前記付勢部材で押圧される被押圧面とを含んで構成され、
この被押圧面は、前記支持部材のガイド面に交差していることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項８に記載のプロジェクタにおいて、
前記付勢部材のうち前記被押圧面に当接する押圧部は、略球形状とされていることを特徴とするプロジェクタ。
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