JP5239279B2 - projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクタ、特に、被照射面に近い位置から光を投写させる近接投写が可能なプロジェクタの技術に関する。 The present invention relates to a projector, and more particularly to a technology of a projector capable of proximity projection that projects light from a position close to an irradiated surface.
従来普及しているフロント投写型のプロジェクタの多くは、投写距離を確保するために、ある程度スクリーンから離れた位置に設置される。スクリーンから離れた位置にプロジェクタを設置する場合、プロジェクタからスクリーンまでの光路中に光を遮る障害物が存在しないような場所の確保が必要となる。このようなプロジェクタの設置位置の制約は、表示画面が大きくなるほど顕著となる。特に、狭い室内の場合は大画面を表示することが難しくなる。また、画像を表示する間、光路中に人が立ち入らないような配慮も必要である。 Many front projection projectors that have been widely used in the past are installed at a position away from the screen to some extent in order to secure a projection distance. When the projector is installed at a position away from the screen, it is necessary to secure a place where there is no obstacle that blocks light in the optical path from the projector to the screen. Such restrictions on the installation position of the projector become more prominent as the display screen becomes larger. In particular, it is difficult to display a large screen in a small room. In addition, consideration must be given to prevent people from entering the optical path while displaying an image.
近年、フロント投写型のプロジェクタにより近接投写を行う技術が提案されている。近接投写を可能とすることで、例えば壁面に近い位置にプロジェクタを配置することが可能となる。壁面に近い位置、例えば壁面から数十cm以内の位置にプロジェクタを配置可能とすることで、プロジェクタの設置位置の制約を少なくでき、省スペース化も可能となる。また、狭い室内であっても大画面の表示が可能となる他、光路中に人が立ち入ることに対する配慮も軽減できる。近接投写を行うプロジェクタには、超短焦点の光学系が採用される。超短焦点の光学系により、短い投写距離で大画面を表示することが可能となる。超短焦点を実現するには、光を大きく広角化させる光学素子が必要となる。光を透過させる光学素子、例えばレンズのみによって広角化を行うには、多大なコストを要することとなる。これに対して、例えば特許文献1にて提案されている技術では、非球面ミラーのみの組み合わせによって超短焦点を実現している。 In recent years, a technique for performing close-up projection using a front projection type projector has been proposed. By enabling the close-up projection, for example, the projector can be arranged at a position close to the wall surface. By making it possible to place the projector at a position close to the wall surface, for example, within a few tens of centimeters of the wall surface, restrictions on the installation position of the projector can be reduced, and space can be saved. In addition, it is possible to display a large screen even in a small room, and it is possible to reduce consideration for people entering the optical path. A projector that performs close-up projection employs an ultra-short focus optical system. An ultra-short focal length optical system can display a large screen at a short projection distance. In order to realize an ultra-short focus, an optical element that greatly widens the angle of light is required. In order to widen the angle by using only an optical element that transmits light, for example, a lens, a large cost is required. On the other hand, for example, in the technique proposed in Patent Document 1, an ultrashort focus is realized by a combination of only aspherical mirrors.
従来普及しているフロント投写型のプロジェクタの多くは、画面サイズを調節するためのズーム機能を備えている。一般に、プロジェクタのズーム機能は、光学系を構成する光学素子の位置調整等によって実現される。特許文献1に提案される構成等の超短焦点の光学系の場合、大きな広角化を可能とする設計のみに関して非常に高い難易度が求められることになる。このため、大きな広角化を可能とする構成に、さらにズーム機能を盛り込むような設計は非常に困難となる。ズーム機能を盛り込む設計が可能であるとしても、構成の複雑化、コストの大幅な高騰を招くこととなる。かかる事情から、特許文献1にて提案される構成等、超短焦点の光学系を搭載するプロジェクタの多くは、プロジェクタ本体を移動させる方法によりズーム機能を担保することになる。画面サイズを調節するごとにプロジェクタ本体の移動を要することは不便である上、プロジェクタの恒常的な設置が制限を受けることにもなる。このように従来の技術では、近接投写を可能とし、画面サイズの容易な調節も可能な構成を実現することが困難であるという問題がある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、近接投写を行う場合において、画面サイズの容易な調節が可能なプロジェクタを提供することを目的とする。 Many front projection projectors that have been widely used in the past have a zoom function for adjusting the screen size. In general, the zoom function of a projector is realized by adjusting the position of an optical element constituting an optical system. In the case of an ultrashort focal length optical system such as the configuration proposed in Patent Document 1, a very high degree of difficulty is required only for a design that enables a large wide angle. For this reason, it is very difficult to design such that a zoom function is incorporated in a configuration that enables a wide angle of view. Even if a design incorporating a zoom function is possible, the configuration becomes complicated and the cost increases significantly. Under such circumstances, many projectors equipped with an ultra-short focus optical system such as the configuration proposed in Patent Document 1 ensure the zoom function by a method of moving the projector body. It is inconvenient to move the projector body every time the screen size is adjusted, and the permanent installation of the projector is limited. As described above, the conventional technology has a problem that it is difficult to realize a configuration that enables close projection and can easily adjust the screen size. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a projector capable of easily adjusting the screen size when performing proximity projection.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光源部と、前記光源部からの光を利用して被照射面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成部と、を備え、画像信号に応じた光を被照射面へ投写させる投写エンジン部と、投写エンジン部を収納する筐体と、を有し、投写エンジン部は、筐体内において、光路に沿った方向について移動可能であることを特徴とするプロジェクタを提供することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a light source unit and an image forming unit that displays an image of a desired size on an irradiated surface using light from the light source unit. And a projection engine unit that projects light according to an image signal onto the irradiated surface, and a housing that houses the projection engine unit, the projection engine unit being along the optical path in the housing A projector that is movable in a direction can be provided.
投写エンジン部を移動させ投写距離を変化させることにより、画面サイズの調節を行うことができる。筐体内で投写エンジン部を移動させることで、一旦設置されたプロジェクタの移動を不要にできる。よって、プロジェクタの恒常的な固定と、ズーム機能とが実現可能となる。特に、超短焦点の光学系を用いる場合は、通常の筐体に収まる程度の投写エンジン部の移動であっても、画面サイズを大幅に変更させることが可能である。投写エンジン部の光学系についてはズーム機能を盛り込む設計を不要とすることで、光学系の設計の困難性や構成の複雑化を助長させること無く容易にズーム機能を実現できる。投写エンジン部を移動可能とすれば良いため、容易に設計可能な構成にでき製造コストの低減が可能となる。また、簡易な構成により、高い信頼性かつ高精度なズーム機構を実現することができる。これにより、近接投写を行う場合において、画面サイズの容易な調節が可能なプロジェクタを得られる。 The screen size can be adjusted by moving the projection engine unit and changing the projection distance. By moving the projection engine unit within the housing, it is possible to eliminate the need to move the projector once installed. Therefore, it is possible to realize the permanent fixing of the projector and the zoom function. In particular, in the case of using an ultrashort focal length optical system, the screen size can be significantly changed even when the projection engine unit is moved so as to fit in a normal housing. By eliminating the need for a design that incorporates a zoom function for the optical system of the projection engine unit, it is possible to easily realize the zoom function without encouraging the difficulty in designing the optical system and complicating the configuration. Since the projection engine unit only needs to be movable, the configuration can be easily designed, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, a highly reliable and highly accurate zoom mechanism can be realized with a simple configuration. Thus, a projector capable of easily adjusting the screen size can be obtained when performing close-up projection.
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、反射により光を広角化させる広角化反射部を有することが望ましい。これにより、光の大きな広角化を可能とし、近接投写が可能な構成にできる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the image forming unit has a wide angle reflection unit that widens light by reflection. As a result, it is possible to achieve a wide angle of light and a configuration capable of proximity projection.
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、投写レンズを有し、広角化反射部は、投写レンズからの光を広角化させることが望ましい。投写レンズは、被照射面における結像及び光の広角化を行う。広角化反射部は、投写レンズからの光を大きく広角化させる。これにより、近接投写が可能な構成にできる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the image forming unit has a projection lens, and the wide-angle reflection unit widens the light from the projection lens. The projection lens performs image formation and a wide angle of light on the irradiated surface. The wide-angle reflection part broadens the angle of light from the projection lens. As a result, it is possible to achieve a configuration capable of close projection.
また、本発明の好ましい態様としては、投写レンズ及び広角化反射部は、光軸が略一致するように配置され、かつ光軸に対して特定の側へ光をシフトさせることが望ましい。光軸から特定の側へ光をシフトさせることで、被照射面に対して大きな入射角をなすように光の進行方向を揃えることが可能となる。これにより、近接投写を行うことができる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the projection lens and the wide-angle reflecting portion are arranged so that the optical axes are substantially coincident with each other, and the light is shifted to a specific side with respect to the optical axis. By shifting the light from the optical axis to a specific side, it is possible to align the traveling direction of the light so as to form a large incident angle with respect to the irradiated surface. Thereby, proximity projection can be performed.
また、本発明の好ましい態様としては、投写エンジン部は、フォーカス調整可能に構成されることが望ましい。画面サイズの調節を行う場合、投写距離の変化により、フォーカスを調整する必要が生じる。これにより、画面サイズを調節するごとに高品質な画像を表示することができる。 Further, as a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the projection engine unit is configured so that focus adjustment is possible. When adjusting the screen size, it is necessary to adjust the focus due to a change in the projection distance. As a result, a high-quality image can be displayed each time the screen size is adjusted.
また、本発明の好ましい態様としては、投写エンジン部は、複数の光学素子を備える投写レンズと、投写レンズからの光を広角化させる広角化反射部と、を有し、投写レンズを構成する光学素子の少なくとも1つが光軸方向について移動可能であることが望ましい。これにより、フォーカス調整が可能な構成にできる。 In a preferred aspect of the present invention, the projection engine unit includes a projection lens including a plurality of optical elements, and a wide angle reflection unit that widens light from the projection lens, and constitutes the projection lens. It is desirable that at least one of the elements is movable in the optical axis direction. Thereby, it can be set as the structure in which focus adjustment is possible.
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子のうち広角化反射部側に配置された少なくとも1つの光学素子が移動可能であることが望ましい。これにより、容易に設計可能かつ簡易な構成によりフォーカス調整を行うことができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that at least one optical element arranged on the wide angle reflection portion side of the optical elements is movable. Thereby, focus adjustment can be performed with a simple configuration that can be easily designed.
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、複数のミラーを有し、ミラーの少なくとも1つが移動可能であることが望ましい。これにより、フォーカス調整が可能な構成にできる。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the image forming unit has a plurality of mirrors, and at least one of the mirrors is movable. Thereby, it can be set as the structure in which focus adjustment is possible.
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を有することが好ましい。光源部からの光を空間光変調装置によって変調する場合、光源部は所定の光量を射出すれば良く、画像信号に応じて光量を調整する必要がない。これにより、容易に被照射面に画像を表示することができる。 In a preferred aspect of the present invention, the image forming unit preferably includes a spatial light modulation device that modulates light from the light source unit according to an image signal. When the light from the light source unit is modulated by the spatial light modulator, the light source unit may emit a predetermined light amount, and there is no need to adjust the light amount according to the image signal. Thereby, an image can be easily displayed on the irradiated surface.
また、本発明の好ましい態様としては、光源部はレーザ光を射出し、画像形成部は、光源部からのレーザ光を走査することで被照射面に画像を表示する走査手段を有することが好ましい。光源部からのレーザ光を走査手段によって走査することで被照射面に画像を表示する場合、画像信号に応じて光源部を調整する必要があるものの、投写レンズを用いることなく画像の表示が可能となる。これにより、容易に被照射面に画像を表示することができる。 As a preferred embodiment of the present invention, the light source unit preferably emits laser light, and the image forming unit preferably has a scanning unit that displays an image on the irradiated surface by scanning the laser light from the light source unit. . When displaying an image on the irradiated surface by scanning the laser beam from the light source with a scanning unit, it is necessary to adjust the light source according to the image signal, but the image can be displayed without using a projection lens. It becomes. Thereby, an image can be easily displayed on the irradiated surface.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係るプロジェクタ10の概略構成を示す。プロジェクタ10は、画像信号に応じた光を投写させるフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ10は、被照射面に近い位置、例えばスクリーン16が配置された壁面Wから数十cm程度の位置から近接投写を行う。プロジェクタ10は、投写エンジン部11を有する。投写エンジン部11は、画像信号に応じて変調された光を被照射面であるスクリーン16へ投写させる。投写エンジン部11は、光学エンジン12、投写レンズ13、非球面ミラー14を有する。光学エンジン12、投写レンズ13及び非球面ミラー14は投写エンジン部11に収納されており、投写エンジン部11を移動させることで一体的に移動可能に構成されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
図2は、光学エンジン12の概略構成を示す。固体光源である赤色(R)光用LED21Rは、R光を供給する光源部である。赤色(R)光用LED21RからのR光は、コリメータレンズ22で平行化された後、R光用空間光変調装置23Rへ入射する。R光用空間光変調装置23Rは、R光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。R光用空間光変調装置23Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム24へ入射する。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
固体光源である緑色(G)光用LED21Gは、G光を供給する光源部である。緑色(G)光用LED21GからのG光は、コリメータレンズ22で平行化された後、G光用空間光変調装置23Gへ入射する。G光用空間光変調装置23Gは、G光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。G光用空間光変調装置23Gで変調されたG光は、R光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム24へ入射する。
The green (G)
固体光源である青色(B)光用LED21Bは、B光を供給する光源部である。青色(B)光用LED21BからのB光は、コリメータレンズ22で平行化された後、B光用空間光変調装置23Bへ入射する。B光用空間光変調装置23Bは、B光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。B光用空間光変調装置23Bで変調されたB光は、R光、G光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム24へ入射する。なお、光学エンジン12は、光束の強度分布を均一化させる均一化光学系、例えば、ロッドインテグレータやフライアイレンズ、重畳レンズを用いる構成としても良い。
The blue (B) light LED 21 </ b> B that is a solid light source is a light source unit that supplies B light. The B light from the blue (B)
クロスダイクロイックプリズム24は、互いに略直交するように配置された2つの第1ダイクロイック膜25、第2ダイクロイック膜26を有する。第1ダイクロイック膜25は、R光を反射し、G光及びB光を透過させる。第2ダイクロイック膜26は、B光を反射し、R光及びG光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム24は、それぞれ異なる側から入射したR光、G光及びB光を合成し、投写レンズ13の方向へ出射させる。投写レンズ13は、クロスダイクロイックプリズム24で合成された光を投写する。
The cross
透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンTFT液晶パネル(High Temperature Polysilicon;HTPS)を用いることができる。光学エンジン12は、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置(Liquid Crystal On Silicon;LCOS)、DMD(Digital Micromirror Device)、GLV(Grating Light Valve)等を用いても良い。プロジェクタ10は、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタ10は、一の空間光変調装置により2つ又は3つの色光を変調する構成としても良い。また、光学エンジン12は、光源部としてLEDを用いる場合に限られない。光源部としては、例えば、レーザ光源等のLED以外の固体光源や、超高圧水銀ランプ等のランプを用いても良い。
As the transmissive liquid crystal display device, for example, a high temperature polysilicon TFT liquid crystal panel (HTPS) can be used. The
図1に戻って、非球面ミラー14は、投写レンズ13に対向する位置に設けられている。非球面ミラー14は、反射により投写レンズ13からの光を広角化させる広角化反射部であって、非球面形状の曲面を有する。非球面ミラー14は、投写レンズ13からの光を広角化させる機能、及び投写レンズ13からの光を折り曲げてスクリーン16の方向へ進行させる機能を有する。R光用空間光変調装置23R、G光用空間光変調装置23G、B光用空間光変調装置23B、投写レンズ13及び非球面ミラー14は、光源部としての赤色(R)光用LED21R、緑色(G)光用LED21G、青色(B)光用LED21Bからの光を利用して被照射面であるスクリーン16に所望の大きさの画像を投写表示する画像形成部である。非球面ミラー14は、例えば、樹脂部材等を有する基材上に反射膜を形成することにより構成できる。反射膜としては、高反射性の部材の層、例えばアルミニウム等の金属部材の層や誘電体多層膜等を用いることができる。また、反射膜の上には、透明部材を有する保護膜を形成することとしても良い。
Returning to FIG. 1, the
非球面ミラー14は、曲面形状とすることで、光の折り曲げと広角化とを同時に行うことが可能となる。投写レンズ13のみならず非球面ミラー14によっても光を広角化させることで、投写レンズ13のみにより光を広角化させる場合よりも投写レンズ13を小型にすることができる。投写レンズ13及び非球面ミラー14は、画像の拡大とスクリーン16における結像とを行っている。投写レンズ13は、画像の拡大及びスクリーン16における結像の機能を果たす。非球面ミラー14は、画像の拡大の機能を果たす。非球面ミラー14は、画像の歪みを補正できるように適宜変形させても良い。
By making the
筐体15は、投写エンジン部11を収納する。筐体15は、筐体15内において投写エンジン部11が移動可能な程度の内寸を持たせて形成されている。スクリーン16は、投写エンジン部11からの光を反射させる反射型のスクリーンである。スクリーン16は、観察者が存在する所望の範囲において光を拡散可能とすることで、良好な視野角特性を持たせることが可能となる。
The
投写エンジン部11は完全に筐体15内に収納させる他、投写エンジン部11の一部、例えば非球面ミラー14の一部を筐体15からはみ出させることとしても良い。投写レンズ13と非球面ミラー14との間に、光路を折り曲げるためのミラーを設けることとしても良い。ミラーで約90度光路を折り曲げる構成とする場合、光学エンジン12は、図1の紙面上下方向或いは紙面奥行き方向へ光を出射させるように配置される。これにより、投写エンジン部11全体をさらに壁面Wに近い位置へ配置することが可能となる。
The
プロジェクタ10は、壁面W近くに置かれたラックK上に設置されている。この他、プロジェクタ10は、例えば床面、机、サイドボード等に設置することとしても良い。プロジェクタ10はコンパクトな構成であるため、容易に設置場所を確保することができる。壁面W近くにプロジェクタ10を設置可能とすることで、狭い室内であっても大画面を表示することができる。
The
図3は、投写エンジン部11の光学系を模式的に表したものである。投写レンズ13及び非球面ミラー14は、光軸が略一致するように配置されている。スクリーン16の法線Nは、投写レンズ13の光軸及び非球面ミラー14の光軸と略平行である。投写レンズ13及び非球面ミラー14は、いずれも共通の光軸AXを持つ、いわゆる共軸光学系を構成している。また、投写エンジン部11及びスクリーン16は、画像信号に応じて変調された光を光軸AXに対して特定の側へシフトさせて進行させる、いわゆるシフト光学系を構成している。
FIG. 3 schematically shows the optical system of the
具体的には、画像信号に応じて変調された光を光軸AXに対して図3の紙面上側へシフトさせて進行させている。一方、光学エンジン12中のクロスダイクロイックプリズム24の出射面に仮想的に形成される像面の中心法線は、光軸AXに対して平行であり、かつ特定の側とは反対側、即ち光軸AXに対して図3における紙面下側にシフトしている。かかる構成により、投写エンジン部11は、スクリーン16に対して大きな入射角をなす光を入射させる。入射角は、スクリーン16の法線Nと入射光線とがなす角度である。
Specifically, the light modulated in accordance with the image signal is shifted to the upper side of the paper surface of FIG. 3 with respect to the optical axis AX. On the other hand, the center normal of the image plane virtually formed on the exit surface of the cross
共軸光学系を採用することにより、通常の共軸系の設計手法を採用することが可能である。よって、光学系の設計工数を少なくし、かつ収差が少ない光学系を実現することができる。非球面ミラー14は、光軸AXに関して略回転対称な形状、例えば、円錐形状のうち頂点部以外の一部を切り取った形状とすることができる。非球面ミラー14を光軸AXに関して略回転対称な形状とすることで、非球面ミラー14の光軸と他の構成の光軸とを容易に一致させることが可能となる。非球面ミラー14は軸対称の非球面形状となることから、旋盤等の簡易な手法により加工を行うことができる。よって、非球面ミラー14を容易かつ高い精度で製造することができる。
By employing a coaxial optical system, it is possible to adopt a normal coaxial system design method. Therefore, it is possible to realize an optical system with a small number of man-hours for designing the optical system and with few aberrations. The
プロジェクタ10は、投写レンズ13及び非球面ミラー14を用いることで、画角θを少なくとも150度以上、例えば160度とする超広角光学系を採用している。さらに、超広角化させたうちの一部の角度範囲のみを使用するシフト光学系を採用することで、光の進行方向を揃えることが可能である。本実施例の場合、例えば、スクリーン16における最小入射角は70度、最大入射角は80度となる。シフト光学系を採用することにより、スクリーン16へ入射する光の角度差を10度程度以内とすることが可能となる。
The
図4及び図5は、画像信号に応じて変調された光の振舞いのシミュレーションを示すものである。図4に示すように、投写レンズ13は、9つの球面レンズを用いて構成されている。球面レンズは、光を透過及び偏向させる光学素子である。G光用空間光変調装置23G、B光用空間光変調装置23B、及び不図示のR光用空間光変調装置23R(クロスダイクロイックプリズム24の奥側に配置されている。)を光軸AXに対して垂直にシフトさせることで、シフト光学系を実現している。図5に示すように、投写レンズ13は、非球面ミラー14を経た光によりスクリーン16上で結像させる。なお、投写レンズ13の構成は本実施例で説明するものに限られず、超広角化が可能な構成であれば良い。
4 and 5 show a simulation of the behavior of light modulated in accordance with the image signal. As shown in FIG. 4, the
図6は、プロジェクタ10による画面サイズの調節について説明するものである。投写エンジン部11は、筐体15内において、被照射面であるスクリーン16,17に略直交する方向について移動可能に構成されている。スクリーン16,17に略直交する方向とは、光軸に略平行な方向であって、光路に沿った方向である。図中白抜き矢印の左側に示す状態のとき、プロジェクタ10は、スクリーン16にて例えば対角寸法が45インチである画面を表示している。このとき、投写エンジン部11は、筐体15内であって壁面W側の位置にある。45インチの画面を表示している状態から、筐体15内において壁面Wから遠ざかる矢印で示す方向へ投写エンジン部11を移動させると、図中白抜き矢印の右側に示す状態となる。
FIG. 6 explains the adjustment of the screen size by the
図中白抜き矢印の右側に示す状態のとき、プロジェクタ10は、スクリーン17にて例えば対角寸法が67インチである画面を表示している。このとき、投写エンジン部11は、筐体15内であって壁面W側とは反対側の位置にある。67インチの画面を表示するスクリーン17は、45インチの画面を表示するスクリーン16より大型であって、かつ鉛直上側に配置される。67インチの画面を表示している状態から、筐体15内において壁面Wへ近づく矢印で示す方向へ投写エンジン部11を移動させると、プロジェクタ10は、45インチの画面を表示する状態に戻る。このように、プロジェクタ10は、筐体15内において投写エンジン部11を移動させることにより、45インチの小画面と67インチの大画面とに、画面サイズの調節を行うことができる。本発明のプロジェクタ10は、プロジェクタ10本体を移動させること無く画面サイズの調節を行うことができる。
In the state shown on the right side of the white arrow in the figure, the
投写エンジン部11は、例えば、画面サイズの調整を指示する旨の入力操作に応じて自動により、又は手動により移動させることができる。投写エンジン部11は光路に沿った方向について往復移動が可能であれば良いため、例えば直線状のレール上或いはガイドに沿うように移動させる構成にできる。また、本実施例では小画面を表示する際と大画面を表示する際とで異なるサイズのスクリーン16,17を用意する場合について説明しているが、同一のスクリーンにて小画面及び大画面のいずれも表示することとしても良い。
For example, the
図7は、プロジェクタ10により光を投写させる投写位置からの距離、及び画面サイズの関係について説明するものである。グラフ中の縦軸は投写位置から表示位置までの高さ、横軸は投写位置から表示位置までの距離を表している。投写位置から表示位置までの距離とは、被照射面に略直交する方向についての距離である。実線で示す45インチの場合と破線で示す67インチの場合とでは、投写位置から表示位置までの距離は100mm程度の変化にとどまる。通常使用されるサイズの筐体15であれば、投写エンジン部11の100mm程度の移動は十分可能である。超短焦点の光学系を用いることで、通常の筐体15に収まる程度の投写エンジン部11の移動によって画面サイズを大幅に変更させることが可能である。
FIG. 7 illustrates the relationship between the distance from the projection position where the
本実施例において、スクリーン16,17における光線の入射最大角度は、例えば80度である。壁面Wから投写位置までの距離は光線の入射角度(tanθ)に依存する。このため45インチ及び67インチにおける投写エンジン部11の移動量は、入射最大角度を80度から70度とすれば約2倍長く必要となる。通常の筐体15内であれば、投写エンジン部11の移動量を例えば100mm程度から200mm程度にまで倍増させることは非常に困難である。よって、プロジェクタ10は、スクリーン16,17における光線の入射最大角度をできるだけ大きく、例えば80度程度又はそれ以上とすることが望ましい。
In this embodiment, the maximum incident angle of light rays on the
投写エンジン部11の光学系についてはズーム機能を盛り込む設計を不要とすることで、光学系の設計の困難性や構成の複雑化を助長させること無く容易にズーム機能を実現できる。投写エンジン部11を移動可能とすれば良いため、容易に設計可能な構成にでき、製造コストの低減が可能となる。また、簡易な構成により、高い信頼性かつ高精度なズーム機構を実現することができる。これにより、近接投写を行う場合において、画面サイズの容易な調節を可能にできるという効果を奏する。プロジェクタ10は、被照射面に略直交する方向について投写エンジン部11を移動可能とする構成に限られない。投写エンジン部11は、光路に沿った方向について移動可能であれば良い。例えば投写レンズ13及び非球面ミラー14の間に設けられたミラーにより光路を略90度折り曲げる構成とする場合、投写エンジン部11は、光軸に略平行な方向である、被照射面に略平行な方向について移動可能とすることができる。
By eliminating the need for a design that incorporates a zoom function for the optical system of the
プロジェクタ10は、例えば、通常のテレビ番組については小画面、映画等の臨場感を得たい場合には大画面と、コンテンツに応じた観賞を楽しむことを可能とする。なお、プロジェクタ10は、45インチと67インチとの間にて画像サイズの調節を行う場合に限られない。表示可能な画像サイズはプロジェクタ10の構成に応じて適宜設定することができる。また、互いに異なるサイズの2種類の画面について切換可能とする他、いずれも異なるサイズの3種類以上の画面について切換可能な構成としても良い。
For example, the
プロジェクタ10は、近接投写を可能とすることで、設置位置の制約を少なくでき、省スペース化も可能となる。また、狭い室内であっても大画面の表示が可能となる他、光路中に人が立ち入ることに対する配慮も軽減できる。業務用のみならず家庭用の映像機器についても大画面化の傾向にある中、大画面を表示可能であるプロジェクタが注目されている。ある程度スクリーンから離れた位置にプロジェクタを設置する必要があると、狭い室内であれば部屋の中央にプロジェクタを設置することになる。家庭内の部屋の中央にはプロジェクタを恒常的に固定することは難しい。さらに、使用の度にプロジェクタの設置作業が必須となる他、併せてDVD等の外部機器との接続も行わねばならないこととなる。
By enabling proximity projection, the
本発明のプロジェクタ10であれば、壁面Wに近い位置にてプロジェクタ10本体を恒常的に固定できることで、設置や接続の煩わしさを低減できる。さらに、従来であれば観察者から近い位置にプロジェクタが設置される場合が多いのに対して、本発明のプロジェクタ10であれば壁面W近くであって観察者から離れた位置に設置することが可能である。観察者から離れた位置にプロジェクタ10を設置することで、熱源となるランプからの熱や放熱ファンの回転音等による観察者への影響を低減でき、快適な映像観賞を行うことができる。
With the
図8及び図9は、フォーカス調整について説明するものである。プロジェクタ10は、画面サイズの調節を行う場合、投写距離の変化により、フォーカスを調整する必要が生じる。投写エンジン部11は、光路に沿った方向について移動可能であるとともに、フォーカス調整可能に構成されることが望ましい。投写レンズ13のうち非球面ミラー14側に配置された2つのレンズ30は、光軸AX方向について移動可能に設けられている。投写エンジン部11のフォーカス調整は、かかる2つのレンズ30を移動させることにより行う。レンズ30は、球面レンズであって、光を透過及び偏向させる光学素子である。投写レンズ13のうちかかる2つのレンズ30以外のレンズについては、非球面ミラー14との相対的な位置関係は常に一定とされる。
8 and 9 explain the focus adjustment. When adjusting the screen size, the
例えば、57インチの画面を表示する場合、図8中白抜き矢印の上側に示すように、投写レンズ13のうち非球面ミラー14側の位置に2つのレンズ30を配置する。かかる位置に2つのレンズ30を配置することにより、図9の白抜き矢印の左側に例示するように、57インチの画面を表示するスクリーン18上にて結像する。このようにして、57インチの画面におけるフォーカス調整がなされる。
For example, when a 57-inch screen is displayed, two
次に、91インチに画面サイズを調整したとする。このとき、非球面ミラー14から遠ざかる矢印で示す方向へ2つのレンズ30を移動させる。そして、図8中白抜き矢印の下側に示すように、投写レンズ13のうち2つのレンズ30に隣接する他のレンズ31に近接する位置にまで2つのレンズ30を移動させる。かかる位置に2つのレンズ30を移動させることにより、図9の白抜き矢印の右側に例示するように、91インチの画面を表示するスクリーン19上にて結像する。このようにして、91インチの画面におけるフォーカス調整がなされる。再び57インチに画面サイズを調節する場合、非球面ミラー14へ近づく矢印で示す方向へ2つのレンズ30を移動させることでフォーカス調整がなされる。
Next, assume that the screen size is adjusted to 91 inches. At this time, the two
画面サイズの調節とともにフォーカス調整を行うことにより、画面サイズを調節するごとに高品質な画像を表示することができる。2つのレンズ30は、例えば、フォーカス調整を指示する旨の入力操作に応じて自動により、又は手動により移動させることができる。また、画面サイズの調節のための投写エンジン部11の移動に連動させて2つのレンズ30を移動可能とすることで、画面サイズの調節と同時に自動的にフォーカス調整を行うこととしても良い。
By adjusting the focus as well as adjusting the screen size, a high-quality image can be displayed each time the screen size is adjusted. The two
投写エンジン部11は、投写レンズ13のうち非球面ミラー14側に配置された2つのレンズ30を移動させることでフォーカス調整を行う構成に限られない。投写レンズ13のうち非球面ミラー14側に配置された少なくとも1つの光学素子であるレンズを移動させる構成であれば良い。投写レンズ13のうち非球面ミラー14側に配置されたレンズを移動させる構成とすることで、容易に設計可能かつ簡易な構成によりフォーカス調整を行うことができる。さらに、投写レンズ13を構成するレンズのうちの少なくとも1つを移動させることが可能であれば良い。例えば、非球面ミラー14側に配置されたレンズ以外のレンズを移動させる構成としても良い。
The
プロジェクタ10は、被照射面の下方から光を投写させる構成に限られない。プロジェクタ10は、被照射面の上方から光を投写させる構成としても良い。被照射面の上方から光を投写させる場合、プロジェクタ10は、図1に示す状態から上下を逆にして配置される。被照射面の上方から光を投写させる場合、プロジェクタ10は、例えば室内の天井面に吊り下げて設置することとしても良い。本発明のプロジェクタ10は一旦設置された後の移動を不要にできるため、天井面における恒常的な固定を可能とし、かつズーム機能を実現できる。プロジェクタ10は、少なくともズーム機能を持たせた構成であれば良く、フォーカス調整機能を省略することとしても良い。
The
図10は、本発明の実施例2に係る投写エンジン部40の概略構成を示す。本実施例の投写エンジン部40は、上記のプロジェクタ10(図1参照)に適用することができる。本実施例の投写エンジン部40は、4つの非球面ミラー41,42,43,44を有することを特徴とする。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。非球面ミラー41,42,43,44は、非球面形状の曲面を有するミラーである。投写エンジン部40は、共通の光軸を持たない、いわゆる偏心光学系を構成している。
FIG. 10 shows a schematic configuration of the
光学エンジン12からの光は、各非球面ミラー41,42,43,44で反射した後、不図示のスクリーンへ入射する。3つの非球面ミラー41,42,43を経た光を反射させる4つ目の非球面ミラー44は、各非球面ミラー41,42,43,44の中で最も光を広角化させる広角化反射部であって、実施例1における非球面ミラー14(図3参照)と同様の機能を有する。
The light from the
投写エンジン部40は、上記実施例1の投写エンジン部11(図1参照)と同様、光路に沿った方向について移動することで画面サイズの調節を行う。また、投写エンジン部40は、4つ目の非球面ミラー44の手前にて光を反射させる非球面ミラー43を図中両矢印で示す前後に移動させることによりフォーカス調整を行う。これにより、本実施例の場合も、画面サイズを調節するごとに高品質な画像を表示することができる。
The
投写エンジン部40は、4つの非球面ミラー41,42,43,44のうち少なくとも1つを移動させることでフォーカス調整を行う構成であれば良い。また、投写エンジン部40は、4つの非球面ミラー41,42,43,44を有する構成に限られず、複数のミラーを有する構成であれば良い。この場合、投写エンジン部40は、複数のミラーのうちの少なくとも1つを移動可能とすることでフォーカス調整が可能な構成にできる。
The
プロジェクタ10は、上述の実施例における画像形成部に代えて、ガルバノミラー等の走査手段を画像形成部として備え、光源からのレーザ光を走査することで被投写面へ画像を投写する、レーザースキャン型のプロジェクタとしても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。
The
以上のように、本発明に係るプロジェクタは、近接投写を行う場合に適している。 As described above, the projector according to the present invention is suitable for close-up projection.
10…プロジェクタ、11…投写エンジン部、12…光学エンジン、13…投写レンズ、14…非球面ミラー、15…筐体、16…スクリーン、K…ラック、W…壁面、21R…赤色(R)光用LED、21G…緑色(G)光用LED、21B…青色(B)光用LED、22…コリメータレンズ、23R…R光用空間光変調装置、23G…G光用空間光変調装置、23B…B光用空間光変調装置、24…クロスダイクロイックプリズム、25…第1ダイクロイック膜、26…第2ダイクロイック膜、AX…光軸、N…法線、17,18,19…スクリーン、30,31…レンズ、40…投写エンジン部、41,42,43,44…非球面ミラー。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記投写エンジン部を収納する筐体と、を有し、
前記投写レンズ及び前記広角化反射部は、互いの光軸が略一致するように配置され、且つ前記光軸に対して特定の側へ光をシフトさせ、
前記投写エンジン部は、前記筐体内において、前記光軸に沿った方向に、前記光学エンジンと前記投写レンズと前記広角化反射部と一体的に移動可能であることを特徴とするプロジェクタ。 An optical engine that emits light emitted from a light source and modulated in accordance with an image signal, a projection lens that projects light emitted from the optical engine, and a wide-angle reflecting unit that widens the angle of light from the projection lens by reflection A projection engine unit comprising:
A housing that houses the projection engine unit,
The projection lens and the wide-angle reflection part are arranged so that their optical axes substantially coincide with each other, and shift light to a specific side with respect to the optical axis,
The projection engine unit is capable of moving integrally with the optical engine, the projection lens, and the wide-angle reflection unit in a direction along the optical axis in the casing.
75度以上であり且つ80度以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプロジェクタ。The projector according to claim 1, wherein the projector is at least 75 degrees and at most 80 degrees.
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