JP5589933B2 - Projector, projection unit and electronic blackboard - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクター、投写ユニット及び電子黒板、特に、近接投写のためのプロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector, a projection unit, and an electronic blackboard, and more particularly to a projector for proximity projection.
近年、短い投写距離で大画面を表示可能とする、いわゆる近接投写のための投写光学系を備えるプロジェクターが製品化されている。この投写光学系を採用することで、従来のフロント投写型のプロジェクターに比べて超短距離で大画面(例えば、40cmの投写距離で100インチ)を表示することが可能となっている。これらのプロジェクターは、超短距離投写のみに使用可能とされるのが一般的であって、超短距離投写から、従来広く知られているプロジェクターの中長距離投写まで、目的に応じた使用を可能とすることが期待されている。例えば、特許文献1には、投写レンズに対してスクリーン側に取り付けられる反射投写ユニットによってズーム比を拡大させるプロジェクターの技術が提案されている。反射投写ユニットを取り付けた状態と取り外した状態とで、異なるズーム比の画像を得ることが可能となる。
In recent years, projectors equipped with a projection optical system for so-called proximity projection that can display a large screen at a short projection distance have been commercialized. By adopting this projection optical system, it is possible to display a large screen (for example, 100 inches at a projection distance of 40 cm) at a very short distance compared to a conventional front projection type projector. These projectors are generally only usable for ultra-short-distance projection, and they can be used according to their purpose, from ultra-short-distance projection to medium- and long-distance projections that have been widely known in the past. It is expected to be possible. For example,
仮に、特許文献1に係る反射投写ユニットを超短距離投写に適用するには、ズーム比を大幅に拡大させる必要が生じる。この場合、ズーム比を大きくするほど、収差を低減させることが非常に困難となる。また、レンズの光軸(中心軸)に対して偏芯させて複数の曲面ミラーを配置する構成を採用していることから、光学要素の僅かなずれ等が画像へ大きな影響を及ぼす場合が多くなる。このため、所望の光学性能を得るためには非常に高精度な調整を要する上、偏芯光学系による収差を低減させることも困難となる。
If the reflection projection unit according to
また、近年、マルチメディアコンテンツの増加により、文教分野やプレゼンテーション等において使用される、いわゆるインタラクティブボードが普及しつつある。インタラクティブボードは、コンテンツを表示しながら、そのコンテンツへの使用者による書き込みが可能であることを特徴とする。通常、インタラクティブボードは、従来の黒板やホワイトボードと同様のサイズとなるため、比較的広範囲での表示が求められることとなる。インタラクティブボードでの広範囲の表示に一般的な直視型のモニターを適用すると、装置全体の重量、消費電力、コストの面で問題が生じる。 In recent years, so-called interactive boards used in the education field, presentations, and the like are becoming widespread due to an increase in multimedia contents. The interactive board is characterized in that a user can write to the content while displaying the content. Usually, an interactive board is the same size as a conventional blackboard or white board, and therefore, a display over a relatively wide range is required. When a general direct-view type monitor is applied to a wide range display on an interactive board, problems occur in terms of the weight, power consumption, and cost of the entire apparatus.
例えば、特許文献2及び3には、プロジェクターから投写された映像光を平面ミラーで反射させ、透過型スクリーンへ入射させる電子黒板の技術が提案されている。特許文献4には、超短距離投写のプロジェクターを備える電子黒板の技術が提案されている。プロジェクターを使用する拡大投写によって、広範囲での表示を可能とする。プロジェクターを使用することにより、重量、消費電力、コストの軽減が可能となる。但し、特許文献2及び3の技術の場合、広大な平面ミラーが透過型スクリーンに対して傾きを持たせて設置されることで、奥行き方向のサイズが大きくなり、設置性が低下する点が問題となる。特許文献4の技術におけるプロジェクターは、超短距離投写にのみ適用されるものであって、使用用途が限定されるために利便性が低いという点が問題となる。
For example,
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、超短距離での近接投写による画像の映し出しと、中長距離での投写による画像の映し出しとを実現するためのプロジェクター、及びそのプロジェクターに用いる投写ユニットを提供することを第1の目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a projector for realizing projection of an image by close projection at an ultra short distance and projection of an image by projection at a medium and long distance, and the projector It is a first object to provide a projection unit used for the above.
また、本発明は、重量、消費電力、コストの軽減、奥行きサイズの抑制を可能とし、利便性が高い電子黒板を提供することを第2の目的とする。 A second object of the present invention is to provide a highly convenient electronic blackboard that can reduce weight, power consumption, cost, and depth size.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第1のプロジェクターは、(a)光源と、光源からの光で照明される表示面と、表示面からの光を射出するとともに表示面からの光を一旦表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす光とすることができる射出光学系を含む本体部と、(b)射出光学系から射出された表示面からの光を被照射面へ向けて投写させるとともに、正のパワーを持ち表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす光を反射し広角化させる凹面の広角化ミラーを有する投写ユニットとを備え、(c)本体部及び投写ユニットのいずれか一方は、表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす像について倍率を変換させる変倍光学系を有する。 In order to solve the above-described problem and achieve the object, a first projector according to the present invention (a) emits light from a light source, a display surface illuminated with light from the light source, and light from the display surface. And a main body including an emission optical system capable of making light from the display surface into light that forms an image plane of the display surface that is once inclined with respect to the display surface, and (b) the display surface emitted from the emission optical system A projection unit having a concave widening mirror that projects light from the projection surface toward the illuminated surface and reflects and forms a wide angle by reflecting the light that forms the image plane of the display surface that has a positive power and is tilted with respect to the display surface (C) One of the main body and the projection unit has a variable power optical system that converts the magnification of an image forming an image plane of the display surface tilted with respect to the display surface.
上記第1のプロジェクターでは、本体部と投写ユニットとが組み合わせられて、超短距離投写を可能にする。本体部は、投写ユニットが外されて、単体で中長距離投写を可能にする。ここで、投写ユニットに設けた広角化ミラーにより、表示面又は光軸に対して十分に傾けられた像面(つまり、光軸の法線又は光軸に垂直な面に対して十分に傾けられた像面)をなす光を反射して広角化させるので、偏芯光学系を採用しなくても歪曲等の収差の発生を抑えた良好な近接投写を行える。また、凹面の広角化ミラーでの反射によって映像を形成する光を広角化させることにより、広角化による色収差の低減も可能となる。さらに、変倍光学系によって表示面に対して傾けられた像面をなす像を適度なサイズにすることができる。これにより、超短距離での近接投写による画像の映し出しと、中長距離投写による画像の映し出しとが可能なプロジェクターを得ることができる。 In the first projector, the main body and the projection unit are combined to enable ultra-short distance projection. The main body unit can perform medium-long distance projection by itself with the projection unit removed. Here, by the wide-angle mirror provided in the projection unit, the image plane sufficiently tilted with respect to the display surface or the optical axis (that is, sufficiently tilted with respect to the normal of the optical axis or a plane perpendicular to the optical axis). Since the light forming the image plane is reflected to widen the angle, it is possible to perform good close-up projection while suppressing the occurrence of aberrations such as distortion without using an eccentric optical system. In addition, it is possible to reduce the chromatic aberration due to the widening of the angle by widening the light forming the image by the reflection by the concave widening mirror. Furthermore, the image forming the image plane tilted with respect to the display surface by the variable magnification optical system can be appropriately sized. Thereby, it is possible to obtain a projector capable of projecting an image by close projection at an ultra short distance and projecting an image by medium to long distance projection.
本発明の具体的な側面(aspect)では、上記第1のプロジェクターにおいて、変倍光学系が、表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす像を相対的に縮小させる縮小光学系である。これにより、表示面に対して傾けられた像面をなす像を縮小して近接投写を行うことができる。 In a specific aspect of the present invention, in the first projector, the zoom optical system reduces the image forming the image plane of the display surface tilted with respect to the display surface relatively. It is. Thereby, it is possible to perform close-up projection by reducing an image forming an image plane tilted with respect to the display surface.
本発明の別の側面では、投写ユニットが、表示面に対して傾けられた表示面の像面を、表示面に平行な被照射面に結像させる。つまり、傾斜のない適切な像の観察が可能になる。 In another aspect of the present invention, the projection unit forms an image of the display surface tilted with respect to the display surface on an irradiated surface parallel to the display surface. That is, it is possible to observe an appropriate image without inclination.
本発明のさらに別の側面では、射出光学系が、光軸に沿った比較的遠距離の第1の範囲で表示面に平行な表示面の像面をなす像を結像させる通常表示状態と、光軸に沿った比較的近距離の第2の範囲で表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす像を結像させるマクロ表示状態とに切り換え可能である。なお、通常表示状態の射出光学系によって比較的遠距離に比較的大きな像を形成でき、マクロ表示状態の射出光学系によって比較的近距離に比較的小さな像を形成できる。 In another aspect of the present invention, the emission optical system has a normal display state in which an image forming an image plane of a display plane parallel to the display plane is formed in a first range at a relatively long distance along the optical axis. It is possible to switch to a macro display state in which an image forming an image surface of the display surface tilted with respect to the display surface in a relatively short second range along the optical axis is formed. A relatively large image can be formed at a relatively long distance by the emission optical system in the normal display state, and a relatively small image can be formed at a relatively short distance by the emission optical system in the macro display state.
本発明に係る第2のプロジェクターは、(a)光源と、光源からの光で照明される表示面と、表示面からの光を射出する射出光学系を含む本体部と、(b)射出光学系から射出された表示面からの光を被照射面へ向けて投写させるとともに、正のパワーを持ち表示面からの光を反射し広角化させる凹面の広角化ミラーを有する投写ユニットと、を備え、(c)光軸に沿った比較的遠距離の第1の範囲で表示面に平行な表示面の像面をなす光とし、光軸に沿った比較的近距離の第2の範囲で表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす光とする。
A second projector according to the present invention includes: (a) a light source; a display surface illuminated with light from the light source; a main body unit including an emission optical system that emits light from the display surface; and (b) emission optics. A projection unit having a concave widening mirror that projects light from the display surface emitted from the system toward the irradiated surface and has a positive power to reflect and widen the light from the display surface. And (c) light forming an image plane of a display surface parallel to the display surface in a first range at a relatively long distance along the optical axis, and displayed in a second range at a relatively short distance along the optical axis. The light forms the image plane of the display surface tilted with respect to the plane.
上記第2のプロジェクターでは、本体部と投写ユニットとが組み合わせられて、超短距離投写を可能にする。本体部は、投写ユニットが外されて、単体で中長距離投写を可能にする。ここで、投写ユニットに設けた広角化ミラーにより、表示面又は光軸に対して十分に傾けられた像面(つまり、光軸の法線又は光軸に垂直な面に対して十分に傾けられた像面)をなす光を反射して広角化させるので、偏芯光学系を採用しなくても歪曲等の収差の発生を抑えた良好な近接投写を行える。また、凹面の広角化ミラーでの反射によって映像を形成する光を広角化させることにより、広角化による色収差の低減も可能となる。これにより、超短距離での近接投写による画像の映し出しと、中長距離投写による画像の映し出しとが可能なプロジェクターを得ることができる。 In the second projector, the main body and the projection unit are combined to enable ultra-short distance projection. The main body unit can perform medium-long distance projection by itself with the projection unit removed. Here, by the wide-angle mirror provided in the projection unit, the image plane sufficiently tilted with respect to the display surface or the optical axis (that is, sufficiently tilted with respect to the normal of the optical axis or a plane perpendicular to the optical axis). Since the light forming the image plane is reflected to widen the angle, it is possible to perform good close-up projection while suppressing the occurrence of aberrations such as distortion without using an eccentric optical system. In addition, it is possible to reduce the chromatic aberration due to the widening of the angle by widening the light forming the image by the reflection by the concave widening mirror. Thereby, it is possible to obtain a projector capable of projecting an image by close projection at an ultra short distance and projecting an image by medium to long distance projection.
上記第1及び第2のプロジェクターの具体的な側面では、本体部が、プロジェクターに対して着脱可能である。これにより、プロジェクターから比較的軽量な本体部を取り出して中長距離投写をすることができる。 In specific aspects of the first and second projectors, the main body is detachable from the projector. As a result, it is possible to carry out medium and long distance projection by taking out a relatively lightweight main body from the projector.
本発明の別の側面では、射出光学系と、投写ユニットとが、光軸を一致させて配置される。これにより、所望の光学性能を得るための光学系の調整や、光学要素の加工をし易くできる。特に、本体部と投写ユニットとの位置合わせを容易にできる。 In another aspect of the present invention, the emission optical system and the projection unit are arranged with their optical axes aligned. Thereby, adjustment of the optical system for obtaining desired optical performance and processing of the optical element can be facilitated. In particular, it is possible to easily align the main unit and the projection unit.
本発明のさらに別の側面では、射出光学系と、投写ユニットとが、表示面からの光を光軸からシフトさせて進行させるシフト光学系を構成する。これにより、広角化ミラーで反射された光の、光軸上の光学要素との干渉を回避させ、広角化させた光を被照射面へ進行させることができる。 In yet another aspect of the present invention, the emission optical system and the projection unit constitute a shift optical system that advances light from the display surface while shifting it from the optical axis. Thereby, the interference of the light reflected by the wide angle mirror with the optical element on the optical axis can be avoided, and the wide angle light can be advanced to the irradiated surface.
本発明に係る投写ユニットは、(a)光源と、光源からの光に照射される表示面と、表示面からの光を射出する射出光学系とを含む本体部と組み合わせて使用され、射出光学系から射出された表示面からの光を被照射面へ向けて投写させる投写ユニットであって、(b)正のパワーを持ち表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす光を反射し広角化させる凹面の広角化ミラーと、(c)表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす像について倍率を変換させる変倍光学系とを備える。これにより、中長距離での投写による画像の映し出しから超短距離での近接投写による画像の映し出しに切り換えるための投写ユニットが得られる。 The projection unit according to the present invention is used in combination with a main body including (a) a light source, a display surface irradiated with light from the light source, and an emission optical system that emits light from the display surface. A projection unit that projects light from a display surface emitted from a system toward an irradiated surface, and (b) a light having a positive power and forming an image surface of the display surface tilted with respect to the display surface A concave widening mirror that reflects and widens the angle; and (c) a variable power optical system that converts the magnification of an image forming an image plane of the display surface tilted with respect to the display surface. As a result, a projection unit can be obtained for switching from the projection of an image by projection at a medium and long distance to the projection of an image by projection at a very short distance.
さらに、本発明に係る電子黒板は、(a)上記第1及び第2のプロジェクターと、(b)被照射面を備え、かつ被照射面への他の情報の書き込みを可能とする画面表示部とを備え、(c)プロジェクターのうち、射出光学系を含む本体部が、着脱可能である。 Furthermore, the electronic blackboard according to the present invention includes (a) the first and second projectors, and (b) a screen display unit that includes an illuminated surface and allows writing of other information on the illuminated surface. (C) Of the projector, the main body including the emission optical system is detachable.
電子黒板は、本体部及び投写ユニットが組み合わせられたプロジェクターからの近接投写によって、画面表示部に映像を表示する。近接投写のための構成を採用することで、奥行き方向のサイズを小さく抑えることができる。また、射出光学系を含む本体部が電子黒板から着脱可能であり、本体部単体での中長距離投写を可能とすることで、高い汎用性、利便性を確保できる。電子黒板は、拡大投写のためのプロジェクターの適用により、重量、消費電力、コストの軽減が可能となる。これにより、重量、消費電力、コストの軽減、奥行きサイズの抑制を可能とし、利便性が高い電子黒板を得られる。 The electronic blackboard displays an image on a screen display unit by proximity projection from a projector in which a main body unit and a projection unit are combined. By adopting the configuration for close-up projection, the size in the depth direction can be kept small. In addition, the main body including the emission optical system is detachable from the electronic blackboard, and medium-long distance projection can be performed with the main body alone, thereby ensuring high versatility and convenience. Electronic blackboards can be reduced in weight, power consumption, and cost by applying a projector for enlarged projection. Thereby, weight, power consumption, cost reduction, depth size can be suppressed, and an electronic blackboard with high convenience can be obtained.
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクター1の概略構成を示す図である。プロジェクター1は、本体部2及び投写ユニット3を有する。本体部2は、画像信号に応じた映像光を射出する。投写ユニット3は、本体部2からの映像光をスクリーンSCの被照射面へ向けて投写させる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
図2は、本体部2の概略構成を示す図である。光源10は、例えば、超高圧水銀ランプであって、R光、G光、B光を含む光を射出する。ここで、光源10は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、LEDやレーザーのような固体光源であってもよい。第1インテグレーターレンズ11及び第2インテグレーターレンズ12は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第1インテグレーターレンズ11は、光源10からの光束を複数に分割する。第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子は、光源10からの光束を第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子近傍にて集光させる。第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子及び重畳レンズ14は、第1インテグレーターレンズ11のレンズ素子の像を液晶表示パネル18R、18G、18Bに形成する。このような構成により、光源10からの光が液晶表示パネル18R、18G、18Bの所望の領域(画像表示面)全体を、略均一な明るさで照明する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
偏光変換素子13は、第2インテグレーターレンズ12からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ14は、第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子の像を液晶表示パネル18R、18G、18Bの照射面上で重畳させる。
The
第1ダイクロイックミラー15は、重畳レンズ14から入射したR光を反射させ、G光及びB光を透過させる。第1ダイクロイックミラー15で反射されたR光は、反射ミラー16及びフィールドレンズ17Rを経て、空間光変調装置である液晶表示パネル18Rへ入射する。液晶表示パネル18Rは、R光を画像信号に応じて変調する。
The first
第2ダイクロイックミラー21は、第1ダイクロイックミラー15からのG光を反射させ、B光を透過させる。第2ダイクロイックミラー21で反射されたG光は、フィールドレンズ17Gを経て、空間光変調装置である液晶表示パネル18Gへ入射する。液晶表示パネル18Gは、G光を画像信号に応じて変調する。第2ダイクロイックミラー21を透過したB光は、リレーレンズ22、24、反射ミラー23、25、及びフィールドレンズ17Bを経て、空間光変調装置である液晶表示パネル18Bへ入射する。液晶表示パネル18Bは、B光を画像信号に応じて変調する。
The second
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム19は、各液晶表示パネル18R、18G、18Bで変調された光を合成して映像光とし、投写レンズ20へ進行させる。投写レンズ20は、本体部2から映像光を射出させる射出光学系として機能する。なお、空間光変調装置としては、透過型の液晶表示パネル18R、18G、18Bに代えて、反射型の液晶表示パネルを採用してもよい。また、空間光変調装置としては、反射型のデバイス(例えば、マイクロ・ミラー・デバイス等)を採用してもよい。
A cross
図3(A)は、本体部2単体によって映像光を投写した場合の投写距離について説明する模式図である。本体部2は、プロジェクター1から着脱可能とされている。プロジェクター1から取り外された単体の本体部2は、投写レンズ20から投写させた映像光により、被照射面に映像を映し出す。この場合、本体部2は、スクリーンSC側へ投写レンズ20を向けて設置される。本体部2は、距離Aから距離B(A<Bとする)の間において、例えば同じ画面サイズでフォーカスを合わせることが可能であるとする。
FIG. 3A is a schematic diagram for explaining a projection distance when image light is projected by the
図3(B)は、本体部2に投写ユニット3を組み合わせて映像光を投写した場合の投写距離について説明する模式図である。プロジェクター1は、投写レンズ20から射出された映像光を投写ユニット3により投写させ、被照射面に映像を映し出す。この場合、本体部2は、スクリーンSCとは反対側の投写ユニット3へ投写レンズ20を向けて、プロジェクター1に取り付けられる。プロジェクター1は、距離Aより短い距離Cでの投写が可能となる。
FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the projection distance when image light is projected by combining the
図4は、投写ユニット3の断面構成と、投写ユニット3へ入射する前後における映像光の光線とを例示する図である。投写ユニット3は、光学要素として、第1レンズ31、第2レンズ32、及び広角化ミラー33を備える。第1レンズ31及び第2レンズ32は、投写レンズ20に対向する位置に配置されている。第1レンズ31及び第2レンズ32は、例えば球面レンズ等とすることができる。第1レンズ31及び第2レンズ32は、レンズ支持部34により、基板36上に支持されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the
広角化ミラー33は、第1レンズ31及び第2レンズ32からの映像光が入射する位置に設けられている。広角化ミラー33は、映像光を反射させて広角化させる凹の非球面ミラーである。広角化ミラー33は、ミラー支持部35により、基板36上に支持されている。第1レンズ31及び第2レンズ32と、広角化ミラー33とは、共通の基板36を介して位置決めされ、固定されている。
The widening
広角化ミラー33は、中心軸(光軸)に関して略回転対称な形状、例えば、すり鉢形状の一部を切り取った非球面形状を備える。広角化ミラー33の対称軸又は光軸は、投写レンズ20の光軸AXと一致している。第1レンズ31及び第2レンズ32の光軸も、投写レンズ20の光軸AXと一致している。このように、投写レンズ20、第1レンズ31、第2レンズ32、及び広角化ミラー33は、光軸AXを一致させて配置されている。
The widening
投写レンズ20、第1レンズ31、第2レンズ32、及び広角化ミラー33は、画像信号に応じて変調された光を、特定の側へシフトさせて進行させる。具体的には、像側において、光軸AXに対して特定の側である鉛直下側へ光をシフトさせて進行させる。クロスダイクロイックプリズム19の入射面に仮想的に形成される像面の中心法線(後で説明する表示面DSの画像表示面領域の中心法線と等しい)は、光軸AXに対して平行であって、光軸AXに対して特定の側とは反対側である鉛直上側にある。
The
なお、投写レンズ20及び投写ユニット3を説明する際に、物体側とは液晶表示パネル18G(18R,18B)側であり、像側とは像面IMG側又はスクリーンSC側である。
In the description of the
本体部2は、例えば、投写ユニット3とは完全に別体構造とし、プロジェクター1から着脱可能とされる。また、本体部2は、プロジェクター1内で移動させることとし、投写ユニット3と一体に構成されることとしてもよい。例えば中長距離投写の場合、投写レンズ20から投写される映像光が投写ユニット3により遮られない位置に本体部2を移動させる構成としてもよい。本体部2と投写ユニット3とを一体構成とする場合、プロジェクター1の持ち運び後における両者の位置調整を省略できるなどにより、使用者の利便性を向上させることが可能となる。もちろん、本体部2を固定し、投写レンズ20から投写される映像光が投写ユニット3により遮られない位置に投写ユニット3が移動できるようにしてもよい。
For example, the
図5は、プロジェクター1の投写用光学系を構成する各光学要素を概念的に示す模式図である。投写レンズ20は、拡大投写用のマスターレンズMLを備えており、単独で図3(A)に示すような中長距離投写を可能にする。投写ユニット3は、投写レンズ20と組み合わせることで、投写レンズ20の背後上方に配置される不図示のスクリーンSCに対して超短距離の近接投写を可能にする。ここで、投写ユニット3は、屈折光学系30に相当しマスターレンズML側に配置される調整用レンズL1と、広角化ミラー33に相当しスクリーンSC側の非球面ミラーAMとに分けて考えることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram conceptually showing each optical element constituting the projection optical system of the
マスターレンズMLには、可動機構26が付属しており、投写ユニット3の着脱に際して、マスターレンズMLの光軸AX方向の位置を手動又は電動で相対的に変更することができるようになっている。投写ユニット3の前段の調整用レンズL1は、全体として正のパワーを有しており、マスターレンズML側又は光入射側に配置される負のパワーの第1レンズ31と、光射出側に配置される正のパワーの第2レンズ32とを備える。なお、調整用レンズL1は、マスターレンズMLによる像面を物体側に近づけることによってマスターレンズMLによって形成される中間像を縮小する縮小光学系Rとして機能する。非球面ミラーAMは、屈折光学系30の光射出側に形成された中間像を不図示のスクリーンSC上に再結像させる役割を有する。
A movable mechanism 26 is attached to the master lens ML, and the position of the master lens ML in the optical axis AX direction can be relatively changed manually or electrically when the
以上において、投写ユニット3は、全体として比較的小さな正のパワーを有する調整用レンズL1と、比較的大きな正のパワーを有する非球面ミラーAMとを組み合わせたものであり、ケプラー型のアフォーカル系のように機能し、焦点距離を短縮化させ像の倍率を拡大させる。つまり、投写ユニット3は、マスターレンズML又は投写レンズ20に対するフロントコンバーター(この場合、広角化用のワイドコンバーター)になっている。ここで、フロントコンバーターとしての投写ユニット3をレンズのみで構成しようとすると色収差を抑えることが容易でなくなり、例えば130度以上の広角化を実現しようとする場合に色収差の発生が顕著となる。このため、投写ユニット3のうちパワーの大きな部分を非球面ミラーAMで構成して色収差の発生を抑えることとしている。このような非球面ミラーAMを用いる場合、反射により光を折り返すことになるので、光軸AX近傍の光線の干渉を回避させる必要がある。このため、物体としての表示面DSを光軸AXから外し、マスターレンズML、調整用レンズL1、及び非球面ミラーAMをシフト光学系とする。なお、表示面DSとは、図2に示す本体部2の液晶表示パネル18R、18G、18Bにおいて画像信号に応じた画像が形成される画像表示面に対応する。さらに、以上のようなシフト光学系では、投写ユニット3等を構成する各光学素子において軸AXからはなれた周辺部が使用される傾向が高まり、スクリーンSCも軸AXから大きく離れることになる。このため、投写ユニット3等を構成する1つ以上の光学素子(具体的には非球面ミラーAM)を非球面で形成することにより、光軸AXから大きく離れた位置での収差を大きく低減している。
As described above, the
図6は、マスターレンズML単独での中長距離投写に際しての像高と光線距離との関係を説明する図である。像高とは、光軸AXを基準とする鉛直方向についての像の高さとする。マスターレンズMLのみによる一般的な中長距離投写の場合、像高が最小である部分の倍率as0/apと、像高が最大である部分の倍率bs0/bpとは近い値となり、像面IMG0は光軸AXに略垂直(表示面DSに略平行)となる。 FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the image height and the light ray distance during medium and long distance projection with the master lens ML alone. The image height is the height of the image in the vertical direction with respect to the optical axis AX. In the case of general medium and long distance projection using only the master lens ML, the magnification as0 / ap of the portion where the image height is minimum and the magnification bs0 / bp of the portion where the image height is maximum are close to each other, and the image plane IMG0. Is substantially perpendicular to the optical axis AX (substantially parallel to the display surface DS).
図7は、マスターレンズMLに投写ユニット3を追加した超短距離の近接投写の場合を説明する図である。超短距離の近接投写の場合、マスターレンズML等によって、調整用レンズL1と非球面ミラーAMとの間の設定された像面IMGb上に表示面DSの中間像IIが形成される。中間像IIをこのような位置に形成するためには、詳細は後に説明するが、まずマスターレンズMLを可動機構26によって光軸AX方向に沿って適宜移動させ、図6に示すように非球面ミラーAM等が配置されるべき位置よりもスクリーンSC側に設けた像面IMGa上に表示面DSの中間像IIが一旦形成されるようにする。さらに、投写ユニット3を配置することで、縮小光学系Rとして機能する調整用レンズL1によってマスターレンズMLのみによる中間像IIを縮小し、マスターレンズMLのみによる像面IMGaの位置を非球面ミラーAMの像側の像面IMGbの位置に移動させる。なお、マスターレンズMLの移動のみによって非球面ミラーAMの像側の像面IMGb上に中間像IIを形成できる場合、調整用レンズL1に縮小光学系Rとしての機能を持たせる必要はなくなる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the case of close projection at an ultra short distance in which the
非球面ミラーAMは、以下の多項式hで表される非球面形状を含む。ここで、yは光軸AXからの像の高さ(像高)、cは非球面ミラーAMの形状の基準とする球面の曲率、kは円錐定数、A2、A4、A6、A8、A10、・・・のそれぞれは所定の補正項とする。
映像光を広角化させる場合、一般的に、光軸AXから遠くの周辺部ほど、歪曲等の収差が発生し易くなるため、特に、周辺部の収差を大きく低減させる設計が必要とされる。本実施形態では、非球面ミラーAMの形状を表す多項式hに補数項が含まれることで、c及びkで定められた二次曲線に対し、光軸AXからの高さyに応じた形状の補正が可能となる。各補数項にはyの累乗が乗算されることから、yが大きくなる部分ほど効果的に補正がなされることとなる。従って、非球面ミラーAM等を含む投写ユニット3によってマスターレンズMLを短焦点化しても、周辺部に歪曲等の収差が非常に少なく高性能な光学系を実現することが可能となる。なお、非球面ミラーAMの形状を表す式は、本実施形態で説明するものに限られず、適宜変形してもよい。さらに、広角化ミラー33の形状は、XY多項式として表される自由曲面であってもよい。
In the case of widening the image light, in general, aberrations such as distortion are more likely to occur in the peripheral part farther from the optical axis AX, and in particular, a design that greatly reduces the aberration in the peripheral part is required. In the present embodiment, the polynomial h representing the shape of the aspherical mirror AM includes a complement term, so that the quadratic curve defined by c and k has a shape corresponding to the height y from the optical axis AX. Correction is possible. Since each complement term is multiplied by a power of y, the portion where y becomes larger is effectively corrected. Accordingly, even if the master lens ML is shortened by the
図8に示すように、スクリーンSCと非球面ミラーAMとをさらに近接化させていくと、像高が最大である部分については、光線の距離がbsからbs'へと変化する。像高が高い部分については、このように光線の距離を変化させるように非球面ミラーAMの形状を表す多項式を調整することにより、効果的な補正が可能となる。近接化が進められると、像高が高い部分のみならず、像高が低い部分についても、光線の距離をasからas'と変化させるような補正が必要となってくる。像高が低い部分ほど、上記の非球面ミラーAMの多項式による補正が困難となる。そこで、本実施形態では、像高が低い部分については、非球面ミラーAMによる収差補正によらず、マスターレンズMLの光学特性を利用して収差補正を行うこととする。 As shown in FIG. 8, when the screen SC and the aspherical mirror AM are further brought closer to each other, the distance of the light ray changes from bs to bs ′ in the portion where the image height is maximum. For a portion with a high image height, an effective correction can be made by adjusting the polynomial representing the shape of the aspherical mirror AM so as to change the distance of the light beam. When the approach is advanced, correction is required to change the distance of the light beam from as to as ′ not only in a portion where the image height is high but also in a portion where the image height is low. The lower the image height, the more difficult the correction by the polynomial of the aspherical mirror AM is. Therefore, in the present embodiment, the aberration correction is performed using the optical characteristics of the master lens ML for the portion where the image height is low, without performing the aberration correction by the aspherical mirror AM.
以下、図6を参照して、本実施形態におけるマスターレンズMLの光学特性について説明する。マスターレンズMLによる像面は、所定距離より遠方の範囲である結像範囲においては、光軸AXに対して略垂直(表示面DSに略平行)に正立又は倒立し、それより近くの範囲においては、光軸AXの法線Nに対して傾けられる。マスターレンズMLは、像面を表示面DSに対して平行に正立又は倒立させる第1の範囲FL1を使用して単独で中長距離投写をする。また、マスターレンズMLは、第1の範囲FL1よりマスターレンズML側の第2の範囲FL2では、図中太い破線で表すように、法線Nに対して傾けられた像面IMGaを作り、超短距離の近接投写用とする。 Hereinafter, the optical characteristics of the master lens ML in the present embodiment will be described with reference to FIG. The image plane formed by the master lens ML is upright or inverted perpendicularly to the optical axis AX (substantially parallel to the display surface DS) in an imaging range that is a range farther than a predetermined distance, and a range closer thereto. Is tilted with respect to the normal N of the optical axis AX. The master lens ML independently performs medium and long distance projection using the first range FL1 in which the image plane is erect or inverted parallel to the display surface DS. Further, the master lens ML creates an image surface IMGa inclined with respect to the normal N as shown by a thick broken line in the second range FL2 closer to the master lens ML than the first range FL1. For short-range close-up projection.
図9(A)及び9(B)は、傾けられた像面をマスターレンズMLによって得るための手法を説明する図である。図9(A)は、バックフォーカスをfaとする中長距離投写の場合を示す(第1のモード)。第1のモードは、本体部2すなわちマスターレンズML単体で被照射面に画像を表示するモードであり、通常表示状態に相当する。図9(B)は、バックフォーカスをfa'(fa<fa')とする超短距離の近接投写の場合を示す(第2のモード)。第2のモードは、本体部2と投写ユニット3とを組み合わせて被照射面に画像を表示するモードであり、マクロ表示状態に相当する。
9A and 9B are diagrams illustrating a method for obtaining a tilted image plane by the master lens ML. FIG. 9A shows the case of medium and long distance projection with the back focus set to fa (first mode). The first mode is a mode in which an image is displayed on the irradiated surface with the
第2のモード(マクロ表示状態)では、図5の可動機構26により、第1のモード(通常表示状態)におけるマスターレンズMLの通常の位置に対して、バックフォーカスが長くなるように、マスターレンズMLを光軸AX方向について移動させる。近軸での結像位置をマスターレンズML側に移動させると、一般に、光軸AXから離れた映像光による像面には倒れが生じることとなる。例えば、図10に示すように、バックフォーカスを+0から拡大させるに従って像面の倒れは不規則に現れ、+0.4、+0.3付近では、法線Nに対して完全に傾けられる。
In the second mode (macro display state), the movable lens 26 in FIG. 5 causes the master lens so that the back focus becomes longer than the normal position of the master lens ML in the first mode (normal display state). ML is moved in the optical axis AX direction. When the paraxial image formation position is moved to the master lens ML side, generally, the image plane caused by the image light away from the optical axis AX is tilted. For example, as shown in FIG. 10, as the back focus is expanded from +0, the image plane tilts irregularly, and is completely tilted with respect to the normal N in the vicinity of +0.4 and +0.3.
超短距離の投写のための第2のモードを実現可能にマスターレンズMLを作製しておくことで、マスターレンズML等を備える本体部2を非球面ミラーAM等を備える投写ユニット3に組み合わせる場合に、高い光学性能を発揮させることができる。本体部2内でマスターレンズMLを光軸AX方向について移動させる簡易な動作によってモードを変換可能とすることで、ほとんどコストアップを生じさせず、簡単かつ高精度な構成を実現できる。なお、図6等に示すような傾けられた像面IMGaをマスターレンズMLによって得る方法は、マスターレンズMLを光軸AXの方向について移動させる場合に限られない。マスターレンズMLを構成する少なくとも一つのレンズの傾きを変化させることにより、傾けられた像面IMGaを得ることとしてもよい。この場合も、簡易な動作によるモードの変換が可能である。なお、第2のモードでは、既に説明したように、マスターレンズMLによる像面IMGaは、縮小光学系Rによって、ひとまわり小さい像面IMGbにまで縮小され、非球面ミラーAMの正面に配置される。縮小された像面IMGbからの映像光は、非球面ミラーAMで反射させることにより、表示面DSに略平行に正立又は倒立して、光軸AXに対して略垂直なスクリーンSC上で結像される(図7参照)。
When the master lens ML is manufactured so that the second mode for ultra-short distance projection can be realized, and the
以下、図5等を参照して、プロジェクター1を構成する投写ユニット3や投写レンズ20の機能について詳細に説明する。マスターレンズMLに相当する投写レンズ20は、光軸AXの法線Nに対して傾けられた像面IMGa(図6参照)を形成することができる。投写レンズ20は、特に、像高が低い部分について、収差を補正する機能を持つ。投写ユニット3すなわち第1レンズ31、第2レンズ32、及び広角化ミラー33は、像を拡大させるフロントコンバーターとして機能する。
Hereinafter, functions of the
なお、本実施形態では、フロントコンバーターとして機能する投写ユニット3について、シフト光学系を採用することから、スクリーンSC上に投写する際に焦点位置が若干ずれることとなる。このために生じる諸収差に対しては、広角化ミラー33による補正や、収差を低減させるためのレンズを併用する措置を取り得る。また、屈折光学系30を構成する第1レンズ31及び第2レンズ32は、球面レンズに代えて非球面レンズを採用することとして、収差を補正する機能を持たせることとしてもよい。このように収差補正の機能を持たせた複数の光学要素を組み合わせることにより、高性能な光学仕様を満足させることが可能となる。特に、屈折光学系30を構成するレンズ群内において、球面レンズに代えて非球面レンズや自由曲面レンズを採用することで、レンズの枚数を少なくさせることや、レンズを小型化させることも可能となる。これにより、コスト低減や鏡枠の小型化が可能となる。
In this embodiment, since the shift optical system is employed for the
負のパワーの光学要素である第1レンズ31と、正のパワーの光学要素である第2レンズ32は、投写レンズ20及び広角化ミラー33(AM)の間において、投写レンズ20による傾けられた像面IMGaを縮小する縮小光学系Rとして機能する。つまり、第1レンズ31と第2レンズ32とを備える縮小光学系Rは、光軸AXの法線Nに対して傾けられた像面IMGaをなす像について倍率を変換させる変倍光学系として機能する。
The
非球面ミラーAMに相当する広角化ミラー33は、縮小光学系Rにより縮小された像面IMGb(図7参照)がスクリーンSCの被照射面に略平行になるように、映像光を折り返して拡大投影する。また、広角化ミラー33は、特に、像高が高い部分について、収差を補正させる機能を持つ。
The wide-
広角化ミラー33は、中心軸に関して略回転対称な形状とすることで、他の構成(投写レンズ20及び屈折光学系30)との光軸AX合わせを容易にできる。また、広角化ミラー33は、旋盤等による加工が可能であるため、容易かつ高い精度で製造することができる。プロジェクター1は、共軸光学系を採用することにより、通常の共軸光学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。
The wide-
本実施形態は、光軸AXに沿って所定の間隔をなして複数の光学要素を配置する構成を採用することから、光軸AXを揃えることで組み立てを容易にでき、高い性能の実現も可能となる。特に、本体部2の着脱の際、本体部2の投写レンズ20と、投写ユニット3の各光学要素との高精度な位置合わせが要求されることとなる。光軸AXを共通とすることで、本体部2側の光学要素と、投写ユニット3側の光学要素との位置調整をし易くすることができる。共軸光学系の場合、光軸AXから周辺に向かっての光学性能の変化が、偏芯光学系における光学性能の変化に比較して緩やかにできる。このため、配置精度にある程度の余裕を持たせることが可能となるため、本発明に適した構成を実現可能となる。
Since this embodiment employs a configuration in which a plurality of optical elements are arranged at a predetermined interval along the optical axis AX, assembly can be facilitated by aligning the optical axis AX, and high performance can be realized. It becomes. In particular, when the
以上により、画像の品質を劣化させずに、一台のプロジェクター1による超短距離の近接投写と中長距離投写とを実現することが可能となる。一台のプロジェクター1によって、超短距離から中長距離まで、広い投写距離をカバーすることができる。なお、本実施形態の投写ユニット3は、従来の投写型のプロジェクターと組み合わせることとしてもよい。図6に示すような第2の範囲FL2において倒れた像面の像を形成可能な投写レンズを備えた従来のプロジェクターに投写ユニット3を適用して、本実施形態と同様の近接投写を実現できる。
As described above, it is possible to realize near-short distance projection and medium-long distance projection by a
投写ユニット3は、少なくとも広角化ミラー33を有するものであればよく、適宜変形してもよい。例えば、第1レンズ31の機能、或いは第1レンズ31及び第2レンズ32双方の機能は、本体部2の光学系、例えば投写レンズ20に持たせることとしてもよい。この場合も、プロジェクター1は、近接投写をすることができる。
The
図11及び図12は、第2のモードの投写レンズ20及び投写ユニット3を組み合わせた近接投写の具体的な実施例1を説明する図である。ここで、投写レンズ20は、レンズL01〜L10を有する。また、投写ユニット3は、第1及び第2レンズ31,32と、広角化ミラー33とを有する。このうち、第1レンズ31は、3つのレンズ31a,31b,31cを含む。
FIGS. 11 and 12 are diagrams for explaining a specific example 1 of proximity projection in which the
以下の表1に、実施例1のレンズデータ等を示す。この表1において、「面番号」は、表示面DS側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「面タイプ」は、球面・非球面の別や反射面であることを示し、「R」は、曲率半径を示し、「D」は、次の面との間のレンズ厚み或いは空気空間を表している。さらに、「Nd」は、レンズ材料のd線における屈折率を示し、「νd」はレンズ材料の分散を示す。
図13は、本体部2から投写ユニット3を切り離し投写レンズ20が第1のモードとなった状態を示している。この場合、図11の状態と比較すると、第1レンズL01〜第10レンズL10が一体的に物体側に移動して通常表示状態となっている。
FIG. 13 shows a state where the
図14は、図13に対応し、本体部2から投写ユニット3を切り離した場合のスクリーンSCへの投写状態を示している。この場合、投写レンズ20は、通常表示状態となっている。図からも明らかなように、投写レンズ20単独でスクリーンSC上に良好な結像状態で近接投写が行われている。
FIG. 14 corresponds to FIG. 13 and shows a projection state on the screen SC when the
図15(A)は、図12又は図11の状態から投写ユニット3を除き、投写レンズ20はマクロ表状態のままの場合を示しており、正面のスクリーンSC上に像面IMGが結像されず、投写レンズ20に近い位置に像面IMGaが結像されていることが分かる。
FIG. 15A shows a case where the
図15(B)は、投写レンズ20はマクロ表示状態で、投写ユニット3のうち屈折光学系30を残し、広角化ミラー33のみを除いた場合の結像状態を示す図である。このように屈折光学系30を配置することで、投写レンズ20に比較的近い位置に大きく傾いた像面IMGbが形成されていることが分かる。
FIG. 15B is a diagram showing an imaging state when the
〔第2実施形態〕
図16は、本発明の第2実施形態に係るプロジェクターの各光学要素を機能的に説明する模式図である。本実施形態の場合、投写ユニット3から縮小光学系Rとして機能する屈折光学系30を省略し、投写レンズ(射出光学系)20内に縮小光学系Rとして機能するレンズ部分24を設けている。これにより、非球面ミラーAMの手前に表示面DSや光軸AXに対して適度に傾斜した像面IMGaを形成することができ、スクリーンSC上に良好な結像状態で近接投写を行うことができる。
[Second Embodiment]
FIG. 16 is a schematic diagram functionally illustrating each optical element of the projector according to the second embodiment of the invention. In this embodiment, the refractive
〔第3実施形態〕
図17は、本発明の第3実施形態に係るプロジェクターの各光学要素を機能的に説明する模式図である。本実施形態の場合、投写ユニット3から縮小光学系Rとして機能する屈折光学系30を省略し、投写レンズ(射出光学系)20自体で非球面ミラーAMの手前に表示面DSや光軸AXに対して適度に傾斜した像面IMGaを形成することとしている。これにより、スクリーンSC上に良好な結像状態で近接投写を行うことができる。
[Third Embodiment]
FIG. 17 is a schematic diagram functionally illustrating each optical element of the projector according to the third embodiment of the invention. In the present embodiment, the refractive
〔第4実施形態〕
図18は、本発明の第4実施形態に係る電子黒板50の正面側斜視図である。電子黒板50は、第1〜3実施形態に係るプロジェクター1(図1等参照)と同様に構成されたプロジェクター51と、プロジェクター51の上方に配置される画面表示部54とを備える。ここで、プロジェクター51は、本体部52及び投写ユニット53を有する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 18 is a front perspective view of an
本体部52は、画像信号に応じた映像光を射出する。投写ユニット53は、本体部52からの映像光を画面表示部54へ向けて投写させる。本体部52及び投写ユニット53は、それぞれ第1〜3実施形態で説明した本体部2(図2等参照)及び投写ユニット3(図4等参照)と同様に構成されている。投写ユニット53の光学要素は、筐体に収納されている。筐体は、映像光を射出するための開口を備える。
The
画面表示部54は、プロジェクター51から入射した映像光により画像を表示し、かつ映像の表示面への書き込みを可能とする。画面表示部54は、光を透過させる半透過ガラスもしくは合成樹脂を材料として構成されている。使用者は、書き込み用のツール、例えば、ペンや指し棒等を使用して、画面表示部54へ文字や図画等を書き込む。また、使用者は、画面表示部54への書き込みを、消去用のツール等を使用して消去する。
The
電子黒板50は、以上のほかに、読込装置(図示省略)を備える。読込装置は、画面表示部54の表示面に書き込まれている書き込み内容や、画面表示部54に表示されている映像、画面表示部54にツールを接触あるいは近接させる等により入力された情報等を読み込む。読込装置としては、例えば、CCDカメラ等のイメージセンサを用いる。電子黒板50にかかる読込装置を設けることにより、画面表示部54への書き込み内容やその際に表示されている映像、入力情報等の記録が可能となる。
In addition to the above, the
画面表示部54は、枠状の基台55に取り付けられて設置されている。基台55のうち二本の脚部58を繋ぐ角柱59上には、プロジェクター51を固定する板状部材であるプロジェクター固定部56が設けられている。プロジェクター51は、プロジェクター固定部56により、画面表示部54に対して鉛直下側に取り付けられている。プロジェクター固定部56と基台55とを繋いで放射状に延びる四本の棒状部材57は、基台55におけるプロジェクター固定部56の取り付け強度を補強するための補強部材として機能する。各棒状部材57は、プロジェクター51と画面表示部54との間において、図中に破線矢印で示す映像光が進行する領域の周辺に映像光を妨げないように配置されている。
The
図19は、電子黒板50の背面側斜視図である。プロジェクター51は、画面表示部54のうち映像を観察する正面側とは反対側の裏面へ、映像光を近接投写する。画面表示部54は、裏面(すなわち被照射面)へ入射したプロジェクター51からの映像光を、正面側へ透過させる。画面表示部54は、プロジェクター51から入射した映像光を拡散させる光拡散性を備える。画面表示部54は、裏面から映像光を入射させて表示される映像に、表面に書き込まれた文字や図画等を重ね合わせて表示する。観察者は、表面に書き込まれた文字や図画等と、画面表示部54で拡散した映像光とを観察する。
FIG. 19 is a rear perspective view of the
図20(A)は、電子黒板50のうち、プロジェクター51が設置されている状態のプロジェクター固定部56とその周辺部分を示す図である。この電子黒板50では、プロジェクター固定部56によってプロジェクター51を基台55に固定することで、画面表示部54に対して高い精度で位置決めされた状態でプロジェクター51を保持することが可能となる。これにより、画面表示部54において高精細な映像を表示することが可能となる。なお、プロジェクター51のうち投写ユニット53は、プロジェクター固定部56に固定されており、プロジェクター51のうち本体部52は、投写ユニット53から分離可能になっており、プロジェクター固定部56から単独で取り外すことができる。
FIG. 20A is a diagram showing the
図20(B)は、図20(A)に示す状態から本体部52が取り外された状態を示す図である。本体部52は、プロジェクター固定部56から適宜着脱可能とされ、単独で使用可能になっている。これにより、本体部52をプロジェクター固定部56に取り付けることによる電子黒板50としての使用(近接投写)と、電子黒板50から本体部52を取り出すことによる中長距離投写とが可能となる。
FIG. 20B is a diagram showing a state where the
画面表示部54に対して鉛直下側にプロジェクター51が配置される構成を採用することで、本体部52は、電子黒板50のうち低めの位置に設置される。これにより、電子黒板50への本体部52の取り付けを容易にすることができる。
By adopting a configuration in which the
なお、図21に示すように、プロジェクター固定部56は、本体部52を位置決めするためのガイド構造60を備えることとしてもよい。ガイド構造60としては、例えば、本体部52の側面に沿うように形成された板状部材を用いる。本体部52は、ガイド構造60に沿ってプロジェクター固定部56上をスライドさせ、投写ユニット53のケースに当接させることで、位置決めされる。これにより、電子黒板50に本体部52を取り付けるごとに、正確な位置に、本体部52を容易に設置することができる。なお、ガイド構造60は、ここで図示する構成に限られず、電子黒板50において本体部52を投写ユニット53等に対して位置決め可能であれば、いずれの構成を採用してもよい。
As shown in FIG. 21, the
図22は、画面表示部54に形成されているフレネルレンズ61の断面模式図である。フレネルレンズ61は、画面表示部54のうち、プロジェクター51からの映像光が入射する側の裏面に形成されている。フレネルレンズ61は、映像光を角度変換する角度変換部として機能する。フレネルレンズ61は、略三角形の断面形状をなす複数のプリズム構造体62を備える。プリズム構造体62は、例えば光軸AX(図4等参照)を中心とする略同心円状に配置されている。フレネルレンズ61は、画面表示部54へ斜めに進行する映像光を角度変換することで、観察者の方向へ効率良く進行させる。これにより、電子黒板50は、画面表示部54において、明るく、かつ明るさが均一な映像を表示することが可能となる。
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of the
電子黒板50は、超短距離の近接投写のためのプロジェクター51を採用することで、奥行き方向のサイズを抑制させる。また、本体部52単体での中長距離投写を可能とすることで、高い汎用性、利便性を確保できる。電子黒板50は、近接して十分なサイズを確保できる拡大投写のためのプロジェクター51の適用により、重量、消費電力、コストの軽減が可能となる。これにより、重量、消費電力、コストの軽減、奥行きサイズの抑制を可能とし、高い利便性を得ることができるという効果を奏する。
The
図23は、本実施形態の変形例に係る電子黒板70の正面側斜視図である。本変形例に係る電子黒板70は、画面表示部54に対して鉛直上側にプロジェクター51が取り付けられることを特徴とする。プロジェクター固定部56は、基台55のうち、画面表示部54の上部に設けられた角柱71にプロジェクター51を固定する。
FIG. 23 is a front perspective view of an
画面表示部54に対して鉛直上側にプロジェクター51を配置することで、画面表示部54へは鉛直上側から映像光を入射させる。使用者による画面表示部54への書き込みの際に、書き込みのためのツールの影は、鉛直下向きに生じることとなる。これにより、影によって書き込み位置を見失うケースを少なくし、利便性を向上させることができる。
By disposing the
上記実施形態のプロジェクター1、51は、第1レンズアレイ、第2レンズアレイ、及び重畳レンズを備える光学系を用いて液晶パネル18R、18G、18Bの所望の領域全体を略均一な明るさで照明していたが、これに限定されるものではなく、導光ロッドを備える光学系など、他の照明光学系を用いて液晶パネル18R、18G、18Bの所望の領域全体を略均一な明るさで照明することもできる。
The
上記第1〜第4実施形態のプロジェクター1、51は、例えば中長距離の投写時に投写画像を観察する側から透写するフロントタイプのプロジェクターとして適用しているが、投写画像を観察する側とは反対側から投写するリアタイプのプロジェクターにも適用できる。
The
上記実施形態のプロジェクター1、51は、3つの液晶パネルを用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ、2つ又は4つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクターにも適用可能である。
The
1 プロジェクター、2 本体部、3 投写ユニット、SC スクリーン、10 光源、11 第1インテグレーターレンズ、12 第2インテグレーターレンズ、13 偏光変換素子、14 重畳レンズ、15 第1ダイクロイックミラー、16、23、25 反射ミラー、17R、17G、17B フィールドレンズ、18R、18G、18B 液晶表示パネル、19 クロスダイクロイックプリズム、20 投写レンズ、21 第2ダイクロイックミラー、22、24 リレーレンズ、31 第1レンズ、32 第2レンズ、33 広角化ミラー、34 レンズ支持部、35 ミラー支持部、36 基板、AX 光軸、N 法線、IMG、IMGa、IMGb 像面、R 縮小光学系、50 電子黒板、51 プロジェクター、52 本体部、53 投写ユニット、54 画面表示部、55 基台、56 プロジェクター固定部、60 ガイド構造、61 フレネルレンズ、62 プリズム構造体、70 電子黒板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記射出光学系から射出された前記表示面からの光を被照射面へ向けて投写させるとともに、正のパワーを持ち前記表示面に対して傾けられた表示面の像面をなす光を反射し広角化させる凹面の広角化ミラーを有する投写ユニットと、を備え、
前記本体部及び前記投写ユニットのいずれか一方は、前記表示面に対して傾けられた前記表示面の像面をなす像について倍率を変換させる変倍光学系を有し、
前記射出光学系は、光軸に沿った所定距離よりも遠距離の第1の範囲で前記表示面に平行な前記表示面の像面をなす像を結像させる表示状態と、前記光軸に沿った前記所定距離よりも近距離の第2の範囲で前記表示面に対して傾けられた前記表示面の像面をなす像を結像させる表示状態とに切り換え可能である、
プロジェクター。 A light source, a display surface illuminated with light from the light source, and an image surface of the display surface that emits light from the display surface and is once inclined with respect to the display surface. A main body including an emission optical system that can be formed into light;
Projects light from the display surface emitted from the emission optical system toward the irradiated surface and reflects light forming an image surface of the display surface that has a positive power and is inclined with respect to the display surface. A projection unit having a concave widening mirror for widening, and
One of said body portion and said projection unit is to have a variable magnification optical system for converting the magnification for image forming the image plane of the display surface which is inclined with respect to the display surface,
The emission optical system includes a display state in which an image forming an image surface of the display surface parallel to the display surface is formed in a first range far from a predetermined distance along the optical axis, and the optical axis Switching to a display state in which an image forming an image surface of the display surface tilted with respect to the display surface in a second range that is closer than the predetermined distance is formed .
projector.
前記射出光学系から射出された前記表示面からの光を被照射面へ向けて投写させるとともに、正のパワーを持ち前記表示面からの光を反射し広角化させる凹面の広角化ミラーを有する投写ユニットと、を備え、
光軸に沿った比較的遠距離の第1の範囲で前記表示面に平行な前記表示面の像面をなす光とし、前記光軸に沿った比較的近距離の第2の範囲で前記表示面に対して傾けられた前記表示面の像面をなす光とする、
プロジェクター。 A light source, a display surface illuminated with light from the light source, and a main body unit including an emission optical system that emits light from the display surface;
Projection having a concave widening mirror that projects light from the display surface emitted from the emission optical system toward an irradiated surface and has positive power to reflect and widen the light from the display surface A unit,
The light forms an image surface of the display surface parallel to the display surface in a first range at a relatively long distance along the optical axis, and the display in a second range at a relatively short distance along the optical axis. A light that forms an image surface of the display surface inclined with respect to the surface;
projector.
前記被照射面を備え、かつ前記被照射面への他の情報の書き込みを可能とする画面表示部と、を備え、
前記プロジェクターのうち、前記射出光学系を含む前記本体部は、着脱可能である、電子黒板。 A projector according to any one of claims 1 to 7 ,
A screen display unit that includes the irradiated surface and enables writing of other information on the irradiated surface;
Of the projectors, the main body including the emission optical system is detachable.
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