JPH09508978A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水平面上にある平らな絵またはイメージ（４２、５０）を垂直スクリーンに投影するプロジェクター。使用する投影用光学系を、四つの角隅のある絵の角隅の一つの上に配置し、しかも垂直軸の回りに回転可能にしてあるので、絵がプロジェクターや取り扱い者の妨げにならないように、投影される絵の片側にプロジェクターがくるように配置することができることに加えて、プロジェクターを絵の右側に置くか、左側に置くかを選択することが可能である。絵は、実施態様次第では正方形でも長方形でもよい。本発明はオーバーヘッドプロジェクターにも投影式ＴＶにも適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 プロジェクター 本発明は、請求項１の前段に定義された形式のプロジェクターに関する。本発 明の基本的な目的は、水平の透過性のイメージを垂直なスクリーンに再生するこ とを可能とすること、およびイメージの位置を、プロジェクターの右側または左 側の位置から該プロジェクターの左側または右側の位置へ切り替えることを可能 とするとともに、該イメージを、投影ヘッドの上下方向位置を切り替えることを 可能とすることを通じて、垂直なスクリーン上に正確な再生またはイメージ化を 図ることである。 本発明の第一の態様によれば、イメージまたは絵が配置される四つの角隅を有 する区画が、正方形である場合には、イメージをこの区画上にあらゆる方向で配 置させることができることを意味する。こうして、投影の方向を９０度単位で振 ることによって上記した本発明の目的を達成させることができる。第二の態様に よれば、イメージを配置する区画が長方形であり、これは、例えば、イメージが ＴＶイメージである場合は必要なことである。この時投影方向は、本発明の目的 を達成するためには、１８０度回転させる必要がある。 既知のオーバーヘッドプロジェクター（スウェーデン特許第８７０１３０４− １号、公報番号第４５７，０２２号）を使えば、イメージを、プロジェクターの 上でしかも垂直に配置されたスクリーンに曲がったり歪んだりしないで投影する ことが可能である。このプロジェクターは、また完全にノングレア(non-glare) であるという特徴を有する。 イメージを投影するのに、プロジェクターの片側からしかできないということ は、著しく不利である。同じ一つのプロジェクターを用いて右側に投影したり左 側に投影したり選択できることは、部屋や視る人との位置関係上望ましい。この ような平行投影は、操作者がプロジェクターの前に立っても、投影光を遮ったり 、絵やイメージを隠したりしないため、重要な人間工学的利点を有する。しかし 、 現在のオーバーヘッドプロジェクターにおいて、上述した欠点は、解消されずに 残されている。 第一の態様のオーバーヘッドプロジェクターを用いる場合、前記オーバーヘッ ドプロジェクターに備えられた投影（プロジェクション）ヘッドは、ＯＨＰシー ト支持板に対するヘッドの直交投影が、投影スクリーンに対向するＯＨＰシート 支持板の角隅の近くを通るように、配置される。更に、この投影ヘッドはスクリ ーンに最も近いＯＨＰシート支持板の角隅の一つの上に配置した状態でプロジェ クターを水平面で９０度回転させ、同時に投影方向を９０度振ることによって、 右側投影や左側投影に変えたり、切り換えたりすることができる。このように構 成することにより、オーバーヘッドプロジェクターは、いずれの側に配置するこ ともでき、また壁、投影スクリーンについても左右いずれ側に設置させることが 可能となる。投影ヘッドの位置が視聴者席から見て右側に有る場合は、イメージ や絵はプロジェクターの右側に位置することになり、一方投影ヘッドの位置が左 側に有る場合は、イメージや絵はプロジェクターの左側に位置することになる。 反射を無視して光ビーム路を考えると、イメージとその再生像とは、レンズ系 の主軸に対して位置がずれて配置、つまり偏心していることが分かる。すなわち 、レンズ系は広角特性を有する必要がある。スウェーデン特許明細書第８８０３ ２５３−７号、公報番号第４６８，３３５号には、使用できるレンズ系の一例が 開示されている。本発明の態様の一つに従えば、構成レンズ要素は、光軸が平行 であるが水平方向には位置がずれて構成されている。この構成によれば、レンズ の所要枚数の減少または像の解像度の改良の少なくとも一方を達成させることが できる。 本発明は、投影されるイメージまたは絵が、大きな寸法のオーバーヘッドプロ ジェクターで投影される場合、及び電子的に発生されるイメージをＬＣＤスクリ ーンを用いて投影する場合の双方に用いることができる。このようなイメージを 投影することは理由は様々異なるが、実際には成功していなかった。この点に関 する特徴的な問題の一つは、熱抵抗性の低さにある。この問題は、以下の通り最 小限化することができる。すなわち照明装置から光を投下し、その光を、対物レ ンズに吸収させて、全方向に拡散することを防ぐことにより達成される。このよ うな特性を有するＬＣＤスクリーンは技術として既知である。 次に、本発明を実施例に基づき、図面を用いて説明する。 図１は、投影スクリーンに直交する縦断面の概略図であり、本発明の投影ヘッ ドを横切って示す図である。 図２及び図３は、本発明の第一態様に従いそれぞれ右側及び左側に投影する場 合のプロジェクターの使用方法を概略的に示す図である。 図４、図５及び図６は、本発明の第二態様に従いプロジェクターの使用方法を 概略的に示す図である。 図７及び図８は、本発明に用いるに適当な対物レンズ用のレンズ配列を概略的 に示す図である。 図９〜図１１は、スクリーンの面に直交して投影する投影ヘッドが投影スクリ ーンと対抗する範囲の外側に位置する場合の傾斜投影または斜角投影の原理を示 す。 図１は、本発明のプロジェクターの投影ヘッド９を通して投影スクリーン１１ に直交して投影する場合の縦断面の概略図である。光は光源３から発せられるが 、これは正規の光源でもよく、あるいは光源による虚実いずれの像でもよい。こ の光源３は、楕円鏡１の一つの焦点３２と同一の空間に配置され、他の焦点８は 投影ヘッド９の中に位置する。光源３からの光は楕円鏡１に対して反射され、Ｏ ＨＰシート支持板４１と透明のＯＨＰシート４２とを通過する。対物レンズ７と 光屈折エレメント６を備えた投影ヘッド９とによって、目的とするＯＨＰシート ４２の像がスクリーン１１に合焦される。 図２及び図３は、それぞれ左側及び右側に投影する場合の本発明のプロジェク ター２の使用方法を概略的に示す。図２ではプロジェクターは左側投影を行うよ うに示される。図３に示される右側投影は、プロジェクター２を９０度時計回り に回転させ、同時に投影ヘッド９の反射部分を９０度反時計回りに回転させるこ とによって達成される。以上の両投影側において、像は投影ヘッドから写し出さ れる像が垂直スクリーン上に歪むことなく投影される。投影ヘッドは、プロジェ クター２の反対側の角隅５に、アーム１２を用いて取り付けられている。こうし た取付様式は、左側投影と右側投影との切換えを工学的に有利なものとする。別 法としては、投影ヘッドが位置している側と同じプロジェクターの角隅にアーム １２を取り付けてもよい。勿論、アーム１２を配置する場合には、これら二つの 方法を組み合わせることも可能である。 投影像において均一的な光分布を得るためには、所定の形式のデフューザー、 例えば、交互配列のマイクロプリズムまたは光源の像に近接して置かれたハネカ ムコンデンサーの変体微小レンズが必要なこともあろう。 図４と図５とは、長方形イメージ形式を有するプロジェクター５０が、どのよ うにして左側投影用と右側投影用に共に用いられるかを示すものである。このプ ロジェクターは、ＴＶに適応させる目的および類似の目的のため、天井からつり 下げられて下方から見えるものと考え得るが、このプロジェクターはそのイメー ジ伝達エレメントが天井と平行になるように位置されている。図４では、プロジ ェクターは、スクリーン周りに配置され、左側への投影が行われている。図５で は、プロジェクターと投影ヘッドとは水平面において１８０度回転され、同時に 、投影ヘッドの光屈折エレメント６はプロジェクターに対して１８０度回転され たものであり、右側の投影が得られる。以上の説明における右側投影と左側投影 とは、投影ヘッド５２を位置５１に配置させることにより、投影ヘッド５２の配 置位置をお互いに換えることができる。 図６は、図４と図５とに示されるプロジェクターの投影ヘッド７７５で光がど のように屈折されるかを示す。図４に示されるプロジェクターの場合は、光のス クリーン上へ光を所望に屈折させるために三角プリズム６０が用いられ、一方、 図５のプロジェクターでは鏡６０Ｒが用いられる。上記三角プリズムにおいて、 上述したように光を屈折させるためには全反射を用いると有利である。図４と図 ５とにそれぞれ示された配置の間で切り換える時には、像を電子的に上下に反転 させることが必要である。この問題は、鏡６０Ｒを用いる代わりにアミーチ（Ａ ｍｉｃｉ）プリズムを用いることによって、光学的手法により解決することも可 能である。鏡６０Ｒの代わりに、鏡面処理した三角プリズムを用いることも有利 であり、このプリズムは、１８０度回転されたプリズム６０と同じともいえる。 図１に示されているように、投影対物レンズ７は、共通の第二焦点６に対して 、ｄｘ，ｄｙだけ中心からずらして配置することが有利であり、その結果光ビー ム が対物レンズ７の中心領域を通過する。このように中心から離して配置すると、 結像誤差が最小となり、また対物レンズ７の大きさも最小とすることが可能とな る。図７に示す本発明の好ましい態様の一つによれば、偏心配置された投影対物 レンズ７は、固定レンズ群６４と可動レンズ群６５とを備えることもできる。後 者の可動レンズは、焦点を合わせる目的で移動させることが可能である。一定の 偏心配置された投影対物レンズとは明白に異なって、対物レンズの二組のレンズ 群が相互に中心から離隔し、その際各レンズ群は通過する光ビームに対して実質 的に中心に配置され、また、これら両レンズ群は、中心を通過する光ビームの大 きさに合わせて寸法が定められる。イルミネーションオブジェクト６７用のフィ ールドミキサーは、光源の再生が得られる位置７０に配置され、迷光の削除及び 絵やイメージのコントラストの向上を図る。 好適な態様の一つによれば、可動レンズ群の移動方向６９は、一般に投影対物 レンズを通過する光ビームの平均方向６２とエッジ方向６３とによって、限定さ れる。エッジ方向は、イメージ伝達エレメント１に光学的に直交している。 図８が示すのは、光学的に補償されたズーム対物レンズをアナログ原理に従っ て備える例の一つである。この例では、対物レンズには、三組の軸が異なるレン ズ群８８１、８８２、８８３に加えて、二組のズームレンズ群９３１、９３２が 備えられる。これらズームレンズ群は、相互に結合され、平均方向６２とエッジ 方向６３とによって範囲が定められた方向のズーム目標に移動させることが可能 である。レンズ群８８３または８８１もまた合焦の目的で６９の方向に移動可能 としてよい。なお、この方向６９は、方向６８と同じであるのが好ましい。一方 向だけに動くズーム対物レンズは原理を示すだけのものであり、あらゆる方向６ ８に移動可能とする複数のズーム運動を有し、アナログ機械的に補償されたズー ムを作ることも可能である。 最も単純なケースでは、図１２と図１３との部品はすべて中心から等しく離隔 され、移動方向６８、６９は対物レンズの光学軸と平行である。 図７と図８とに記載した投影対物レンズは、レンズの半分だけを使用すること ができるという顕著な利点を有する。その結果、対物レンズを二枚の半割レンズ に分割し、この分割レンズを異なる対物レンズとして、あるいは同じ対物レンズ として、使うことが可能となり、従って、コストを削減することができる。この 可能性は、従来の光学系には見出されないものである。従来は、対物レンズの中 の全てのレンズに関してレンズの半数を超える数のレンズが常に用いられている からである。ある種のケースでは、同じ一つのレンズを二枚を超える数の等しい レンズ部品に分割することができる。 図７と図８とにおいて、鏡表面を用いないレンズシステムを示したが、一方、 図１では対物レンズの異なる部品の間に鏡表面が挿入されている。当業者にとっ て、この方向変換可能な部品の位置を他の構成因子に従って適当に決定すること は容易に推考することができる。図７及び図８における中心離隔レンズを組み合 わせた実施例において、反射エレメントは、各システムの最後端のレンズの下流 のビーム路に位置させるのが好ましい。 図９は、本発明の態様の一つを極めて概略的に示すもので、この図では投影対 物レンズ（１）は、イメージ伝達エレメント（１）の平面に直交して投影される が、イメージ伝達エレメントの光学的に活性な表面（１）の外側に位置している 。その結果、対物レンズの最も近い角隅から該対物レンズへ通過する主ビームは 、イメージ伝達エレメント（１）への法線（Ｎ１）に対して外角Ｖ１を定義する ことになる。なお、この場合この角度は０〜２０度程度となる。 図１０は、図９に示したプロジェクターとスクリーン（１１）との位置関係を 概略的に示す。投影用対物レンズ７は、投影されるイメージの角隅Ｈ１とＨ２と を結ぶ対角線の延長線上に実質的に位置する。 図１１は、図１０に配置したイメージ（１１）の対角線Ｈ１〜Ｈ２に直交する Ａ−Ａ線方向からみた場合の図を概略的に示し、この場合投影用対物レンズ（７ ）から投影されるイメージ（１１）の最も近い角隅（Ｈ１）へ通過する主ビーム （Ｓ１）は、０〜２０度の範囲にある角Ｖ２を定義する。 上述した配置を説明する場合、投影されるイメージの変換位置は、共に水平お よび垂直であると仮定したが、これらの配置は、程度の差こそあれ、中央へ、又 は従来の投影をも可能とするように構成され得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第一平面にある透過性を有し平らな四隅のあるイメージ（４２）を、第一 平面に対して一般に直角な第二平面にあるスクリーン（１１）又はそれに類する ものにイメージ化または再生するプロジェクターであって、 前記プロジェクターには、光源（３）と、イメージの片側からイメージに光を 照射する照明装置（１）と、反射表面（６）を有し前記イメージの中心法線に対 して平行にずれて配置された投影用光学手段（９）とが備えられ、前記投影用光 学系（９）はイメージ（４２）の角隅に引かれたイメージ法線上に実質的に配置 され、その光屈折部（６）は前記法線と実質的に一致する回転軸の回りを回転可 能に設けられ、照明装置は収斂する光ビームを照射するように構成され、前記収 斂光は前記イメージ（４２）の方向へ全体をカバーするように注がれ、イメージ からの光線が実質的に投影用ヘッド（９）内に集まるように構成されていること を特徴とするプロジェクター。 ２． 前記イメージは正方形の形状に構成され、 投影方向が、垂直なスクリーン（１１）などに対して少なくとも９０度単位で 方向転換されて、水平に置かれたイメージ（４２）を二つの異なる方向のいずれ にでも投影することができることを特徴とする請求項１記載のプロジェクター。 ３． 前記イメージは長方形の形状に構成され、 投影方向が、少なくとも１８０度単位で方向転換されて、水平に置かれたイメ ージ（４２）を垂直壁又はスクリーン（１１）へ二つの異なる方向のいずれにで も投影することができるようにされていることを特徴とする請求項１記載のプロ ジェクター。 ４． 前記照明装置として楕円鏡（１）を備え、その一つの焦点（３２）が投影 ヘッド内の一点（８）に投影され、その他の焦点が、楕円鏡（１）を照明する実 質的に点状の実または虚の光源（３）であることを特徴とする請求項１〜３のい ずれか一つに記載のプロジェクター。 ５． 前記イメージは、ピクセル表面を有するＬＣＤ板（５０）であって、前記 ＬＣＤ板の各表面は光学的に透明な状態にも、光学的に隠蔽された状態にも、あ るいはその中間の光学的透明度にも電気的に設定することが可能であることを特 徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のプロジェクター。 ６． 前記投影用光学系は、複数の水平に偏位したレンズ要素群（６４，６５， ８８３，８８２，８８１，９３１，９３２）から構成され、これらレンズ要素群 の中心点が、原表面（４２，５０）の中心点に実質的に向かっている線（６２） 上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のプロ ジェクター。 ７． 前記水平偏位レンズ要素の少なくとも一つ（６９）が、前記線（６２）と 実質的に一致する方向に偏位可能であって、偏位させることによって合焦または 拡大変化の能力を達成するように構成されていることを特徴とする請求項６記載 のプロジェクター。 ８． 前記水平偏位レンズ要素群の少なくとも二つ（各８８３，９３１，９３２ ）が、投影用光学系に含まれる他の光学的要素に関して前記の線（６２）と実質 的に一致する方向にそれぞれ偏位可能であって、偏位させることによって合焦お よび拡大変化の両能力を達成するように構成されていることを特徴とする請求項 ６記載のプロジェクター。 ９． 前記投影用光学ヘッドの全体が、投影用対物レンズ（７）の入口瞳孔の中 心から原表面（４２，５０）上にある面に対する法線にほぼ水平に偏位している ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のプロジェクター。 １０．前記レンズの半数またはそれ以下の数の部分が、投影用対物レンズ（７） における多くのレンズ要素として用いられることを特徴とする請求項６〜９のい ずれか一つに記載のプロジェクター。 １１．前記投影用ヘッドが、プロジェクター（２）の角隅（５）に備えられてい るアーム（１２）に取り付けられ、前記アームが、投影用ヘッド（９）が位置し ている下の角隅とは対角線上反対側の角隅にあることを特徴とする請求項１〜１ ０のいずれか一つに記載のプロジェクター。 １２．前記投影用ヘッドが、投影用ヘッド（９）が位置している下のプロジェク ター（２）の角隅近くに備えられているアーム（１２）に取り付けられているこ とを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のプロジェクター。 １３．全光源に共通する照明用光学系の焦点領域（６）の配置位置が、各イメー ジ伝達エレメント（１）に対する光学的直交投影が、イメージ伝達エレメント（ １）の角隅の外側を通るような位置であり、その外側の程度は、対物レンズ（７ ）から投影スクリーン（１１）の最も近接した角隅（Ｈ１）へ至って通る光ビー ム（Ｓ１）が、スクリーン（１１）に対する法線と０〜２０度の範囲の角度（Ｖ ２）を成すものであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の 投影配置。