KR100938029B1

KR100938029B1 - 프로젝터

Info

Publication number: KR100938029B1
Application number: KR1020070121398A
Authority: KR
Inventors: 에이지 모리쿠니
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2010-01-21
Also published as: CN101191988B; JP2008158495A; KR20080048408A; TWI366733B; CN101191988A; TW200832043A; JP5239279B2

Abstract

본 발명은, 근접 투사를 행하는 경우에 있어서, 화면 사이즈의 용이한 조절이 가능한 프로젝터를 제공하는 것으로, 화상 신호에 따른 광을 피조사면인 스크린(16)으로 투사시키는 투사 엔진부(11)와, 투사 엔진부(11)를 수납하는 하우징(15)을 갖고, 투사 엔진부(11)는, 하우징(15) 내에서, 광로에 따른 방향에 대하여 이동 가능하고, 또한, 반사에 의해 투사 렌즈(13)로부터의 광을 광각화시키는 광각화 반사부인 비구면 미러(14)를 갖고, 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)는, 광축이 대략 일치하도록 배치된다.

Description

프로젝터{PROJECTOR}

본 발명은 프로젝터, 특히, 피조사면에 가까운 위치로부터 광을 투사시키는 근접 투사가 가능한 프로젝터의 기술에 관한 것이다.

종래 보급하고 있는 프론트 투사형의 프로젝터의 대부분은, 투사 거리를 확보하기 위해서, 어느 정도 스크린으로부터 떨어진 위치에 설치된다. 스크린으로부터 떨어진 위치에 프로젝터를 설치하는 경우, 프로젝터로부터 스크린까지의 광로 중에 광을 가리는 장해물이 존재하지 않는 것과 같은 장소의 확보가 필요하게 된다. 이러한 프로젝터의 설치 위치의 제약은, 표시 화면이 커질수록 현저해진다. 특히, 좁은 실내의 경우는 대화면을 표시하는 것이 어렵게 된다. 또한, 화상을 표시하는 동안, 광로 중에 사람이 출입하지 않는 것 같은 배려도 필요하다.

최근, 프론트 투사형의 프로젝터에 의해 근접 투사를 행하는 기술이 제안되어 있다. 근접 투사를 가능하게 함으로써 예컨대 벽면에 가까운 위치에 프로젝터를 배치하는 것이 가능해진다. 벽면에 가까운 위치, 예컨대 벽면에서 수십 cm 이내의 위치에 프로젝터를 배치 가능하게 함으로써 프로젝터의 설치 위치의 제약을 적게 할 수 있어, 공간 절약화도 가능해진다. 또한, 좁은 실내이더라도 대화면의 표시가 가능해지는 것 외에, 광로 중에 사람이 출입하는 것에 대한 배려도 경감할 수 있다. 근접 투사를 행하는 프로젝터에는, 초단초점의 광학계가 채용된다. 초단초점의 광학계에 의해, 짧은 투사 거리로 대화면을 표시하는 것이 가능해진다. 초단초점을 실현하기 위해서는, 광을 크게 광각화시키는 광학 소자가 필요하게 된다. 광을 투과시키는 광학 소자, 예컨대 렌즈만에 의해 광각화를 하기 위해서는, 막대한 비용이 필요하게 된다. 이것에 대하여, 예컨대 특허문헌 1에서 제안되어 있는 기술에서는, 비구면 미러만의 조합에 의해 초단초점을 실현하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개 2002-40326호 공보

종래 보급하고 있는 프론트 투사형의 프로젝터의 대부분은, 화면 사이즈를 조절하기 위한 줌 기능을 구비하고 있다. 일반적으로, 프로젝터의 줌 기능은, 광학계를 구성하는 광학 소자의 위치 조정 등에 의해서 실현된다. 특허문헌 1에 제안되는 구성 등의 초단초점의 광학계의 경우, 큰 광각화를 가능하게 하는 설계만에 관해서 매우 높은 난이도가 요구되는 것으로 된다. 이 때문에, 큰 광각화를 가능하게 하는 구성에, 줌 기능을 더 포함시키는 것과 같은 설계는 매우 곤란해진다. 줌 기능을 포함시키는 설계가 가능하다고 해도, 구성의 복잡화, 비용의 대폭적인 고등(高騰)을 초래하게 된다. 이러한 사정으로부터, 특허문헌 1에서 제안되는 구성 등, 초단초점의 광학계를 탑재하는 프로젝터의 대부분은, 프로젝터 본체를 이동시키는 방법에 의해 줌 기능을 담보하는 것이 된다. 화면 사이즈를 조절할 때마다 프로젝터 본체의 이동이 필요한 것은 불편하고 또, 프로젝터의 항상적인 설치가 제한을 받는 것으로도 된다. 이와 같이 종래의 기술에서는, 근접 투사를 가능하게 하고, 화면 사이즈의 용이한 조절도 가능한 구성을 실현하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다. 본 발명은, 상술의 문제에 비추어 행해진 것으로서, 근접 투사를 행하는 경우에 있어서, 화면 사이즈의 용이한 조절이 가능한 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의하면, 광원부와, 상기 광원부로부터의 광을 이용하여 피조사면에 소망의 크기의 화상을 표시시키는 화상 형성부를 구비하고, 화상 신호에 따른 광을 피조사면으로 투사시키는 투사 엔진부와, 투사 엔진부를 수납하는 하우징을 갖고, 투사 엔진부는, 하우징 내에 있어서, 광로에 따른 방향에 대하여 이동 가능한 것을 특징으로 하는 프로젝터를 제공할 수 있다.

투사 엔진부를 이동시켜 투사 거리를 변화시킴으로써, 화면 사이즈의 조절을 행할 수 있다. 하우징 내로 투사 엔진부를 이동시킴으로써 일단 설치된 프로젝터의 이동을 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 프로젝터의 항상적인 고정과, 줌 기능을 실현 가능해진다. 특히, 초단초점의 광학계를 이용하는 경우는, 통상의 하우징에 수납되는 정도의 투사 엔진부의 이동이더라도, 화면 사이즈를 대폭 변경시키는 것이 가능하다. 투사 엔진부의 광학계에 대해서는 줌 기능을 포함시키는 설계를 불필요하게 함으로써 광학계의 설계의 곤란성이나 구성의 복잡화를 조장시키지 않고 용이하게 줌 기능을 실현할 수 있다. 투사 엔진부를 이동 가능하게 하면 좋기 때문에, 용이하게 설계 가능한 구성으로 할 수 있어 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또한, 간이한 구성에 의해, 높은 신뢰성 또한 고밀도인 줌 기구를 실현할 수 있다. 이에 따라, 근접 투사를 행하는 경우에 있어서, 화면 사이즈의 용이한 조절이 가능한 프로젝터를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 화상 형성부는, 반사에 의해 광을 광 각화시키는 광각화 반사부를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 광의 큰 광각화를 가능하게 하고, 근접 투사가 가능한 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 화상 형성부는, 투사 렌즈를 갖고, 광각화 반사부는, 투사 렌즈로부터의 광을 광각화시키는 것이 바람직하다. 투사 렌즈는, 피조사면에서의 결상 및 광의 광각화를 행한다. 광각화 반사부는, 투사 렌즈로부터의 광을 크게 광각화시킨다. 이에 따라, 근접 투사가 가능한 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 투사 렌즈 및 광각화 반사부는, 광축이 대략 일치하도록 배치되고, 또한 광축에 대하여 특정한 쪽으로 광을 시프트시키는 것이 바람직하다. 광축으로부터 특정한 쪽으로 광을 시프트시킴으로써 피조사면에 대하여 큰 입사각을 이루도록 광의 진행 방향을 일치시키는 것이 가능해진다. 이에 따라, 근접 투사를 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 투사 엔진부는, 포커스 조정 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 화면 사이즈의 조절을 행하는 경우, 투사 거리의 변화에 의해, 포커스를 조정할 필요가 발생한다. 이에 따라, 화면 사이즈를 조절할 때마다 고품질인 화상을 표시할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 투사 엔진부는, 복수의 광학 소자를 구비하는 투사 렌즈와, 투사 렌즈로부터의 광을 광각화시키는 광각화 반사부를 갖고, 투사 렌즈를 구성하는 광학 소자의 적어도 하나가 광축 방향에 대하여 이동 가능한 것이 바람직하다. 이에 따라, 포커스 조정이 가능한 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 광학 소자 중 광각화 반사부측에 배치된 적어도 하나의 광학 소자가 이동 가능한 것이 바람직하다. 이에 따라, 용이하게 설계 가능하고 또한 간이한 구성에 의해 포커스 조정을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 화상 형성부는, 복수의 미러를 갖고, 미러의 적어도 하나가 이동 가능한 것이 바람직하다. 이에 따라, 포커스 조정이 가능한 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 화상 형성부는, 광원부로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광변조 장치를 갖는 것이 바람직하다. 광원부로부터의 광을 공간 광변조 장치에 의해서 변조하는 경우, 광원부는 소정의 광량을 사출하면 좋고, 화상 신호에 따라 광량을 조정할 필요가 없다. 이에 따라, 용이하게 피조사면에 화상을 표시할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태로서는, 광원부는 레이저광을 사출하고, 화상 형성부는, 광원부로부터의 레이저광을 주사함으로써 피조사면에 화상을 표시하는 주사 수단을 갖는 것이 바람직하다. 광원부로부터의 레이저광을 주사 수단에 의해 주사함으로써 피조사면에 화상을 표시하는 경우, 화상 신호에 따라 광원부를 조정해야 하지만, 투사 렌즈를 이용하지 않고 화상의 표시가 가능해진다. 이에 따라, 용이하게 피조사면에 화상을 표시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 근접 투사를 행하는 경우에 있어서, 화면 사이즈의 용이 한 조절이 가능한 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 프로젝터(10)의 개략 구성을 나타낸다. 프로젝터(10)는, 화상 신호에 따른 광을 투사시키는 프론트 투사형의 프로젝터이다. 프로젝터(10)는, 피조사면에 가까운 위치, 예컨대 스크린(16)이 배치된 벽면 W에서 수십 cm 정도의 위치로부터 근접 투사를 행한다. 프로젝터(10)는 투사 엔진부(11)를 갖는다. 투사 엔진부(11)는, 화상 신호에 따라 변조된 광을 피조사면인 스크린(16)으로 투사시킨다. 투사 엔진부(11)는 광학 엔진(12), 투사 렌즈(13), 비구면 미러(14)를 갖는다. 광학 엔진(12), 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)는 투사 엔진부(11)에 수납되어 있고, 투사 엔진부(11)를 이동시킴으로써 일체적으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

도 2는 광학 엔진(12)의 개략 구성을 나타낸다. 고체 광원인 적색(R)광용 LED(21R)는, R광을 공급하는 광원부이다. 적색(R)광용 LED(21R)로부터의 R광은, 콜리메이터 렌즈(22)로 평행화된 후, R광용 공간 광변조 장치(23R)로 입사한다. R광용 공간 광변조 장치(23R)는, R광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광변조 장치이고, 투과형 액정 표시 장치다. R광용 공간 광변조 장치(23R)에서 변조된 R광은, 색합성 광학계인 크로스 다이클로익 프리즘(24)으로 입사한다.

고체 광원인 녹색(G)광용 LED(21G)는 G광을 공급하는 광원부이다. 녹색(G)광용 LED(21G)로부터의 G광은, 콜리메이터 렌즈(22)로 평행화된 후, G광용 공간 광변조 장치(23G)로 입사한다. G광용 공간 광변조 장치(23G)는, G광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광변조 장치이고, 투과형 액정 표시 장치다. G광용 공간 광변조 장치(23G)에서 변조된 G광은, R광과는 다른 쪽으로부터 크로스 다이클로익 프리즘(24)으로 입사한다.

고체 광원인 청색(B)광용 LED(21B)는 B광을 공급하는 광원부이다. 청색(B)광용 LED(21B)로부터의 B광은, 콜리메이터 렌즈(22)로 평행화된 후, B광용 공간 광변조 장치(23B)로 입사한다. B광용 공간 광변조 장치(23B)는, B광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광변조 장치이고, 투과형 액정 표시 장치다. B광용 공간 광변조 장치(23B)에서 변조된 B광은, R광, G광과는 다른 쪽으로부터 크로스 다이클로익 프리즘(24)으로 입사한다. 또, 광학 엔진(12)은, 광속의 강도 분포를 균일화시키는 균일화 광학계, 예컨대, 로드 인티그레이터나 플라이아이 렌즈, 중첩 렌즈를 이용하는 구성으로 해도 좋다.

크로스 다이클로익 프리즘(24)은, 서로 대략 직교하도록 배치된 2개의 제 1 다이클로익막(25), 제 2 다이클로익막(26)을 갖는다. 제 1 다이클로익막(25)은, R광을 반사하고, G광 및 B광을 투과시킨다. 제 2 다이클로익막(26)은, B광을 반사하고, R광 및 G광을 투과시킨다. 크로스 다이클로익 프리즘(24)은, 각각 다른 쪽으로부터 입사한 R광, G광 및 B광을 합성하고, 투사 렌즈(13)의 방향으로 출사시킨다. 투사 렌즈(13)는 크로스 다이클로익 프리즘(24)에 의해 합성된 광을 투사한 다.

투과형 액정 표시 장치로서는, 예컨대 고온 폴리실리콘 TFT 액정 패널(High Temperature Polysilicon; HTPS)을 이용할 수 있다. 광학 엔진(12)은 공간 광변조 장치로서 투과형 액정 표시 장치를 이용하는 경우에 한정되지 않는다. 공간 광변조 장치로서는, 반사형 액정 표시 장치(Liquid Crystal On Silicon; LCOS), DMD(Digital Micromirror Device), GLV(Grating Light Valve) 등을 이용하여도 좋다. 프로젝터(10)는, 색광마다 공간 광변조 장치를 구비하는 구성에 한정되지 않는다. 프로젝터(10)는, 하나의 공간 광변조 장치에 의해 2개 또는 3개의 색광을 변조하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 광학 엔진(12)은, 광원부로서 LED를 이용하는 경우에 한정되지 않는다. 광원부로서는, 예컨대, 레이저 광원 등의 LED 이외의 고체 광원이나, 초고압 수은램프 등의 램프를 이용하여도 좋다.

도 1에 되돌아가, 비구면 미러(14)는, 투사 렌즈(13)에 대향하는 위치에 마련되어 있다. 비구면 미러(14)는, 반사에 의해 투사 렌즈(13)로부터의 광을 광각화시키는 광각화 반사부로서, 비구면 형상의 곡면을 갖는다. 비구면 미러(14)는, 투사 렌즈(13)로부터의 광을 광각화시키는 기능, 및 투사 렌즈(13)로부터의 광을 구부려 스크린(16)의 방향으로 진행시키는 기능을 갖는다. R광용 공간 광변조 장치(23R), G광용 공간 광변조 장치(23G), B광용 공간 광변조 장치(23B), 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)는, 광원부로서의 적색(R)광용 LED(21R), 녹색(G)광용 LED(21G), 청색(B)광용 LED(21B)로부터의 광을 이용하여 피조사면인 스크린(16)에 소망의 크기의 화상을 투사 표시하는 화상 형성부이다. 비구면 미러(14)는, 예컨 대, 수지 부재 등을 갖는 기재 상에 반사막을 형성함으로써 구성할 수 있다. 반사막으로서는, 고 반사성의 부재의 층, 예컨대 알루미늄 등의 금속 부재의 층이나 유전체 다층막 등을 이용할 수 있다. 또한, 반사막의 위에는, 투명 부재를 갖는 보호막을 형성하는 것으로 해도 좋다.

비구면 미러(14)는, 곡면 형상으로 함으로써 광의 구부리기와 광각화를 동시에 실행하는 것이 가능해진다. 투사 렌즈(13)뿐만 아니라 비구면 미러(14)에 의해서도 광을 광각화시킴으로써 투사 렌즈(13)에 의해서만 광을 광각화시키는 경우보다 투사 렌즈(13)를 소형으로 할 수 있다. 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)는 화상의 확대와 스크린(16)에 있어서의 결상을 행하고 있다. 투사 렌즈(13)는 화상의 확대 및 스크린(16)에 있어서의 결상의 기능을 한다. 비구면 미러(14)는 화상의 확대의 기능을 한다. 비구면 미러(14)는, 화상의 왜곡을 보정할 수 있도록 적절히 변형시키더라도 좋다.

하우징(15)은 투사 엔진부(11)를 수납한다. 하우징(15)은, 하우징(15) 내에서 투사 엔진부(11)가 이동 가능한 정도의 내부 치수를 갖게 하여 형성되어 있다. 스크린(16)은 투사 엔진부(11)로부터의 광을 반사시키는 반사형의 스크린이다. 스크린(16)은, 관찰자가 존재하는 소망의 범위에서 광을 확산 가능하게 함으로써, 양호한 시야각 특성을 갖게 하는 것이 가능해진다.

투사 엔진부(11)는 완전히 하우징(15) 내에 수납시키는 것 외에, 투사 엔진부(11)의 일부, 예컨대 비구면 미러(14)의 일부를 하우징(15)으로부터 밀려 나오게 하는 것으로 해도 좋다. 투사 렌즈(13)와 비구면 미러(14)와의 사이에, 광로를 구 부리기 위한 미러를 마련하는 것으로 해도 좋다. 미러로 대략 90도 광로를 구부리는 구성으로 하는 경우, 광학 엔진(12)은, 도 1의 지면 상하 방향 혹은 지면 깊이 방향으로 광을 출사시키도록 배치된다. 이에 따라, 투사 엔진부(11) 전체를 벽면 W에 더 가까운 위치에 배치하는 것이 가능해진다.

프로젝터(10)는, 벽면 W 가까이 놓여진 랙 K 상에 설치되어 있다. 이밖에, 프로젝터(10)는, 예컨대 바닥면, 책상, 사이드보드 등에 설치하는 것으로 해도 좋다. 프로젝터(10)는 조밀한 구성이기 때문에, 용이하게 설치 장소를 확보할 수 있다. 벽면 W 가까이 프로젝터(10)를 설치 가능하게 함으로써 좁은 실내이더라도 대화면을 표시할 수 있다.

도 3은 투사 엔진부(11)의 광학계를 모식적으로 나타낸 것이다. 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)는, 광축이 대략 일치하도록 배치되어 있다. 스크린(16)의 법선 N은, 투사 렌즈(13)의 광축 및 비구면 미러(14)의 광축과 대략 평행하다. 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)는, 모두 공통의 광축 AX를 가지는, 이른바 공축(共軸) 광학계를 구성하고 있다. 또한, 투사 엔진부(11) 및 스크린(16)은, 화상 신호에 따라 변조된 광을 광축 AX에 대하여 특정한 쪽으로 시프트시켜 진행시키는, 이른바 시프트 광학계를 구성하고 있다.

구체적으로는, 화상 신호에 따라 변조된 광을 광축 AX에 대하여 도 3의 지면위쪽으로 시프트시켜 진행시키고 있다. 한편, 광학 엔진(12) 중의 크로스 다이클로익 프리즘(24)의 출사면에 가상적으로 형성되는 이미지면의 중심 법선은, 광축 AX에 대하여 평행하며, 또한 특정한 쪽과는 반대쪽, 즉 광축 AX에 대하여 도 3에 있어서의 지면 아래쪽으로 시프트하고 있다. 이러한 구성에 의해, 투사 엔진부(11)는, 스크린(16)에 대하여 큰 입사각을 이루는 광을 입사시킨다. 입사각은, 스크린(16)의 법선 N과 입사 광선이 이루는 각도이다.

공축 광학계를 채용함으로써, 통상의 공축계의 설계 수법을 채용하는 것이 가능하다. 따라서, 광학계의 설계 공정수를 적게 하고, 또한 수차가 적은 광학계를 실현할 수 있다. 비구면 미러(14)는, 광축 AX에 관해서 대략 회전 대칭인 형상, 예컨대, 원추형 형상 중 정점부 이외의 일부를 잘라낸 형상으로 할 수 있다. 비구면 미러(14)를 광축 AX에 관해서 대략 회전 대칭인 형상으로 함으로써 비구면 미러(14)의 광축과 다른 구성의 광축을 용이하게 일치시키는 것이 가능해진다. 비구면 미러(14)는 축 대칭의 비구면 형상으로 되기 때문에, 선반(旋盤) 등의 간이한 수법에 의해 가공을 할 수 있다. 따라서, 비구면 미러(14)를 용이하고 또한 높은 정밀도로 제조할 수 있다.

프로젝터(10)는, 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)를 이용함으로써 화각(畵角) θ을 적어도 150도 이상, 예컨대 160도로 하는 초광각 광학계를 채용하고 있다. 또한, 초광각화시킨 것중의 일부의 각도 범위만을 사용하는 시프트 광학계를 채용하는 것으로, 광의 진행 방향을 일치시키는 것이 가능하다. 본 실시예의 경우, 예컨대, 스크린(16)에 있어서의 최소 입사각은 70도, 최대 입사각은 80도로 된다. 시프트 광학계를 채용함으로써, 스크린(16)으로 입사하는 광의 각도차를 10도 정도 이내로 하는 것이 가능해진다.

도 4 및 도 5는, 화상 신호에 따라 변조된 광의 행위의 시뮬레이션을 나타내 는 것이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 투사 렌즈(13)는, 9개의 구면 렌즈를 이용하여 구성되어 있다. 구면 렌즈는, 광을 투과 및 편향시키는 광학 소자다. G광용 공간 광변조 장치(23G), B광용 공간 광변조 장치(23B)(도시하지 않은 R광용 공간 광변조 장치(23R)는 크로스 다이클로익 프리즘(24)의 안쪽에 배치되어 있다. )를 광축 AX에 대하여 수직하게 시프트시킴으로써 시프트 광학계를 실현하고 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 투사 렌즈(13)는 비구면 미러(14)를 거친 광에 의해 스크린(16) 상에서 결상시킨다. 또, 투사 렌즈(13)의 구성은 본 실시예에서 설명하는 것에 한정되지 않고, 초광각화가 가능한 구성이면 좋다.

도 6은, 프로젝터(10)에 의한 화면 사이즈의 조절에 대하여 설명하는 것이다. 투사 엔진부(11)는, 하우징(15) 내에서, 피조사면인 스크린(16, 17)에 대략 직교하는 방향에 대하여 이동 가능하게 구성되어 있다. 스크린(16, 17)에 대략 직교하는 방향이란, 광축에 대략 평행한 방향으로서, 광로를 따른 방향이다. 도면 중 백색 화살표의 왼쪽에 나타내는 상태일 때, 프로젝터(10)는, 스크린(16)에서 예컨대 대각 치수가 45인치인 화면을 표시하고 있다. 이 때, 투사 엔진부(11)는, 하우징(15) 내로서 벽면 W쪽의 위치에 있다. 45인치의 화면을 표시하고 있는 상태로부터, 하우징(15) 내에서 벽면 W로부터 멀어지는 화살표로 나타내는 방향으로 투사 엔진부(11)를 이동시키면, 도면 중 백색 화살표의 오른쪽에 나타내는 상태로 된다.

도면 중 백색 화살표의 오른쪽에 나타내는 상태일 때, 프로젝터(10)는, 스크린(17)으로써 예컨대 대각 치수가 67인치인 화면을 표시하고 있다. 이 때, 투사 엔진부(11)는, 하우징(15) 내로서 벽면 W 쪽과는 반대쪽의 위치에 있다. 67인치의 화면을 표시하는 스크린(17)은, 45인치의 화면을 표시하는 스크린(16)보다 대형으로서, 또한 연직 위쪽에 배치된다. 67인치의 화면을 표시하고 있는 상태로부터, 하우징(15) 내에서 벽면 W에 가까워지는 화살표로 나타내는 방향으로 투사 엔진부(11)를 이동시키면, 프로젝터(10)는, 45인치의 화면을 표시하는 상태에 되돌아간다. 이와 같이, 프로젝터(10)는, 하우징(15) 내에서 투사 엔진부(11)를 이동시키는 것에 의해, 45인치의 소화면과 67인치의 대화면으로, 화면 사이즈의 조절을 할 수 있다. 본 발명의 프로젝터(10)는 프로젝터(10) 본체를 이동시키지 않고 화면 사이즈의 조절을 할 수 있다.

투사 엔진부(11)는, 예컨대, 화면 사이즈의 조정을 지시하는 취지의 입력 조작에 따라 자동으로, 또는 수동으로 이동시킬 수 있다. 투사 엔진부(11)는 광로를 따른 방향에 대하여 왕복 이동이 가능하면 좋기 때문에, 예컨대 직선형상의 레일상 혹은 가이드를 따르도록 이동시키는 구성으로 할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 소화면을 표시할 때와 대화면을 표시할 때에 있어서 다른 사이즈의 스크린(16, 17)을 준비하는 경우에 대하여 설명하고 있지만, 동일한 스크린으로 소화면 및 대화면의 모두 표시하는 것으로 해도 좋다.

도 7은, 프로젝터(10)에 의해 광을 투사시키는 투사 위치로부터의 거리, 및 화면 사이즈의 관계에 대하여 설명하는 것이다. 그래프 중의 세로축은 투사 위치로부터 표시 위치까지의 높이, 가로축은 투사 위치로부터 표시 위치까지의 거리를 나타내고 있다. 투사 위치로부터 표시 위치까지의 거리란, 피조사면에 대략 직교하는 방향에 대한 거리이다. 실선으로 나타내는 45인치의 경우와 파선으로 나타내 는 67인치의 경우에는 투사 위치로부터 표시 위치까지의 거리는 100mm 정도의 변화에 머문다. 통상 사용되는 사이즈의 하우징(15)이면, 투사 엔진부(11)의 100mm 정도의 이동은 충분히 가능하다. 초단초점의 광학계를 이용함으로써 통상의 하우징(15)에 수납되는 정도의 투사 엔진부(11)의 이동에 의해서 화면 사이즈를 대폭 변경시키는 것이 가능하다.

본 실시예에 있어서, 스크린(16, 17)에 있어서의 광선의 입사 최대 각도는, 예컨대 80도이다. 벽면 W에서 투사 위치까지의 거리는 광선의 입사 각도(tanθ)에 의존한다. 이것 때문에 45인치 및 67인치에 있어서의 투사 엔진부(11)의 이동량은, 입사 최대 각도를 80도로부터 70도라고 하면 대략 2배 길게 필요하게 된다. 통상의 하우징(15) 내이면, 투사 엔진부(11)의 이동량을 예컨대 100mm 정도로부터 200mm 정도에까지 배증시키는 것은 매우 곤란하다. 따라서, 프로젝터(10)는, 스크린(16, 17)에 있어서의 광선의 입사 최대 각도를 될 수 있는 한 크게, 예컨대 80도정도 또는 그 이상으로 하는 것이 바람직하다.

투사 엔진부(11)의 광학계에 대해서는 줌 기능을 포함시키는 설계를 불필요하게 함으로써 광학계의 설계의 곤란성이나 구성의 복잡화를 조장시키지 않고 용이하게 줌 기능을 실현할 수 있다. 투사 엔진부(11)를 이동 가능하게 하면 좋기 때문에, 용이하게 설계 가능한 구성으로 할 수 있어, 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또한, 간이한 구성에 의해, 높은 신뢰성 또한 고밀도인 줌 기구를 실현할 수 있다. 이에 따라, 근접 투사를 행하는 경우에 있어서, 화면 사이즈의 용이한 조절을 가능하게 할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다. 프로젝터(10)는, 피조사면에 대 략 직교하는 방향에 대하여 투사 엔진부(11)를 이동 가능하게 하는 구성에 한정되지 않는다. 투사 엔진부(11)는, 광로에 따른 방향에 대하여 이동 가능하면 좋다. 예컨대 투사 렌즈(13) 및 비구면 미러(14)의 사이에 마련된 미러에 의해 광로를 대략 90도 구부리는 구성으로 하는 경우, 투사 엔진부(11)는, 광축에 대략 평행한 방향인, 피조사면에 대략 평행한 방향에 대하여 이동 가능하게 할 수 있다.

프로젝터(10)는, 예컨대, 통상의 텔레비전 프로그램에 대해서는 소화면, 영화 등의 임장감(臨場感)을 얻고 싶은 경우에는 대화면과, 콘텐츠에 따른 관상을 즐기는 것을 가능하게 한다. 또, 프로젝터(10)는, 45인치와 67인치와의 사이에서 화상 사이즈의 조절을 행하는 경우에 한정되지 않는다. 표시 가능한 화상 사이즈는 프로젝터(10)의 구성에 따라 적절히 설정할 수 있다. 또한, 서로 다른 사이즈의 두 가지의 화면에 대하여 전환 가능하게 하는 것 이외에, 모두 다른 사이즈의 3종류 이상의 화면에 대하여 전환 가능한 구성으로 해도 좋다.

프로젝터(10)는, 근접 투사를 가능하게 함으로써 설치 위치의 제약을 적게 할 수 있어, 공간 절약화도 가능해진다. 또한, 좁은 실내이더라도 대화면의 표시가 가능해지는 것 외에, 광로 중에 사람이 출입하는 것에 대한 배려도 경감할 수 있다. 업무용뿐만 아니라 가정용의 영상기기에 관해서도 대화면화의 경향이 있는 중, 대화면을 표시 가능한 프로젝터가 주목받고 있다. 어느 정도 스크린으로부터 떨어진 위치에 프로젝터를 설치할 필요가 있다면, 좁은 실내이면 방의 중앙에 프로젝터를 설치하게 된다. 가정 내의 방의 중앙에는 프로젝터를 항상적으로 고정하는 것은 어렵다. 또한, 사용할 때에 프로젝터의 설치 작업이 필수로 되는 것 외에, 아울러 DVD 등의 외부기기와의 접속도 실행해야 하게 된다.

본 발명의 프로젝터(10)이면, 벽면 W에 가까운 위치에서 프로젝터(10) 본체를 항상적으로 고정할 수 있기 때문에, 설치나 접속의 번거로움을 저감할 수 있다. 또한, 종래이면 관찰자로부터 가까운 위치에 프로젝터가 설치되는 경우가 많은 데 대하여, 본 발명의 프로젝터(10)이면 벽면 W 가까운데이면서 관찰자로부터 떨어진 위치에 설치하는 것이 가능하다. 관찰자로부터 떨어진 위치에 프로젝터(10)를 설치함으로써, 열원으로 되는 램프로부터의 열이나 방열팬의 회전음 등에 의한 관찰자로의 영향을 저감할 수 있어, 쾌적한 영상 관상을 할 수 있다.

도 8 및 도 9는 포커스 조정에 대하여 설명하는 것이다. 프로젝터(10)는, 화면 사이즈의 조절을 행하는 경우, 투사 거리의 변화에 의해, 포커스를 조정할 필요가 발생한다. 투사 엔진부(11)는, 광로에 따른 방향에 대하여 이동 가능하고, 또한, 포커스 조정 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 투사 렌즈(13) 중 비구면 미러(14)측에 배치된 2개의 렌즈(30)는, 광축 AX 방향에 대하여 이동 가능하게 마련되어 있다. 투사 엔진부(11)의 포커스 조정은, 이러한 2개의 렌즈(30)를 이동시키는 것에 의해 실행한다. 렌즈(30)는 구면 렌즈로서, 광을 투과 및 편향시키는 광학 소자다. 투사 렌즈(13) 중 이러한 2개의 렌즈(30) 이외의 렌즈에 대해서는, 비구면 미러(14)와의 상대적인 위치 관계는 항상 일정하게 된다.

예컨대, 57인치의 화면을 표시하는 경우, 도 8 중 백색 화살표의 위쪽에 도시하는 바와 같이, 투사 렌즈(13) 중 비구면 미러(14)측의 위치에 2개의 렌즈(30)를 배치한다. 이러한 위치에 2개의 렌즈(30)를 배치함으로써, 도 9의 백색 화살표 의 왼쪽에 예시하듯이, 57인치의 화면을 표시하는 스크린(18) 상에서 결상한다. 이렇게 하여, 57인치의 화면에 있어서의 포커스 조정이 이루어진다.

다음에, 91인치로 화면 사이즈를 조정했다고 한다. 이 때, 비구면 미러(14)로부터 멀어지는 화살표로 나타내는 방향으로 2개의 렌즈(30)를 이동시킨다. 그리고, 도 8 중 백색 화살표의 아래쪽에 도시하는 바와 같이, 투사 렌즈(13) 중 2개의 렌즈(30)에 인접하는 다른 렌즈(31)에 근접하는 위치에까지 2개의 렌즈(30)를 이동시킨다. 이러한 위치에 2개의 렌즈(30)를 이동시키는 것에 의해, 도 9의 백색 화살표의 오른쪽에 예시하듯이, 91인치의 화면을 표시하는 스크린(19) 상에서 결상한다. 이렇게 하여, 91인치의 화면에 있어서의 포커스 조정이 이루어진다. 다시 57인치로 화면 사이즈를 조절하는 경우, 비구면 미러(14)로 가까워지는 화살표로 나타내는 방향으로 2개의 렌즈(30)를 이동시킴으로써 포커스 조정이 이루어진다.

화면 사이즈의 조절과 함께 포커스 조정을 행하는 것에 의해, 화면 사이즈를 조절할 때마다 고품질인 화상을 표시할 수 있다. 2개의 렌즈(30)는, 예컨대, 포커스 조정을 지시하는 취지의 입력 조작에 따라 자동으로, 또는 수동으로 이동시킬 수 있다. 또한, 화면 사이즈의 조절을 위한 투사 엔진부(11)의 이동에 연동시켜 2개의 렌즈(30)를 이동 가능하게 함으로써 화면 사이즈의 조절과 동시에 자동적으로 포커스 조정을 행하는 것으로 해도 좋다.

투사 엔진부(11)는, 투사 렌즈(13) 중 비구면 미러(14)측에 배치된 2개의 렌즈(30)를 이동시킴으로써 포커스 조정을 행하는 구성에 한정되지 않는다. 투사 렌즈(13) 중 비구면 미러(14)측에 배치된 적어도 하나의 광학 소자인 렌즈를 이동시 키는 구성이면 좋다. 투사 렌즈(13) 중 비구면 미러(14)측에 배치된 렌즈를 이동시키는 구성으로 함으로써 용이하게 설계 가능하고 또한 간이한 구성에 의해 포커스 조정을 행할 수 있다. 또한, 투사 렌즈(13)를 구성하는 렌즈 중의 적어도 하나를 이동시키는 것이 가능하면 좋다. 예컨대, 비구면 미러(14)측에 배치된 렌즈 이외의 렌즈를 이동시키는 구성으로 해도 좋다.

프로젝터(10)는, 피조사면의 아래쪽으로부터 광을 투사시키는 구성에 한정되지 않는다. 프로젝터(10)는, 피조사면의 위쪽으로부터 광을 투사시키는 구성으로 해도 좋다. 피조사면의 위쪽으로부터 광을 투사시키는 경우, 프로젝터(10)는, 도 1에 나타내는 상태로부터 상하를 역으로 하여 배치된다. 피조사면의 위쪽으로부터 광을 투사시키는 경우, 프로젝터(10)는, 예컨대 실내의 천장면에 매달아 설치하는 것으로 해도 좋다. 본 발명의 프로젝터(10)는 일단 설치된 후의 이동을 불필요하게 할 수 있기 때문에, 천장면에서의 항상적인 고정을 가능하게 하고, 또한 줌 기능을 실현할 수 있다. 프로젝터(10)는, 적어도 줌 기능을 갖게 한 구성이면 좋고, 포커스 조정 기능을 생략하는 것으로 해도 좋다.

(실시예 2)

도 10은, 본 발명의 실시예 2에 따른 투사 엔진부(40)의 개략 구성을 나타낸다. 본 실시예의 투사 엔진부(40)는, 상기의 프로젝터(10)(도 1 참조)에 적용할 수 있다. 본 실시예의 투사 엔진부(40)는, 4개의 비구면 미러(41, 42, 43, 44)를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 실시예 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여 하고, 중복하는 설명을 생략한다. 비구면 미러(41, 42, 43, 44)는 비구면 형상의 곡면을 갖는 미러이다. 투사 엔진부(40)는, 공통의 광축을 가지지 않는, 이른바 편심 광학계를 구성하고 있다.

투사 엔진부(40)로부터의 광은, 각 비구면 미러(41, 42, 43, 44)로 반사한 후, 도시하지 않은 스크린으로 입사한다. 3개의 비구면 미러(41, 42, 43)를 거친 광을 반사시키는 4개째의 비구면 미러(44)는, 각 비구면 미러(41, 42, 43, 44) 중에서 가장 광을 광각화시키는 광각화 반사부로서, 실시예 1에 있어서의 비구면 미러(14)(도 3 참조)와 동일한 기능을 갖는다.

투사 엔진부(40)는, 상기 실시예 1의 투사 엔진부(11)(도 1 참조)와 같이 광로에 따른 방향에 대하여 이동하는 것으로 화면 사이즈의 조절을 행한다. 또한, 투사 엔진부(40)는, 4개째의 비구면 미러(44)의 바로 앞에서 광을 반사시키는 비구면 미러(43)를 도면 중 양 화살표로 나타내는 전후로 이동시키는 것에 의해 포커스 조정을 행한다. 이에 따라, 본 실시예의 경우도, 화면 사이즈를 조절할 때마다 고품질인 화상을 표시할 수 있다.

투사 엔진부(40)는, 4개의 비구면 미러(41, 42, 43, 44) 중 적어도 하나를 이동시킴으로써 포커스 조정을 행하는 구성이면 좋다. 또한, 투사 엔진부(40)는, 4개의 비구면 미러(41, 42, 43, 44)를 갖는 구성에 한정되지 않고, 복수의 미러를 갖는 구성이면 좋다. 이 경우, 투사 엔진부(40)는, 복수의 미러 중의 적어도 하나를 이동 가능하게 하는 것으로 포커스 조정이 가능한 구성으로 할 수 있다.

프로젝터(10)는, 상술의 실시예에 있어서의 화상 형성부 대신에, 갈바노미러 등의 주사 수단을 화상 형성부로서 구비하고, 광원으로부터의 레이저광을 주사함으로써 피투사면으로 화상을 투사하는, 레이저 스캔형의 프로젝터로 해도 좋다. 프로젝터는, 스크린의 한쪽의 면에 광을 공급하고, 스크린의 다른 쪽의 면에서 출사되는 광을 관찰하는 것으로 화상을 감상하는, 이른바 리어 프로젝터이더라도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 프로젝터는 근접 투사를 행하는 경우에 적합하다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 프로젝터의 개략 구성을 도시한 도면,

도 2는 광학 엔진의 개략 구성을 도시한 도면,

도 3은 투사 엔진부의 광학계를 모식적으로 나타낸 도면,

도 4는 화상 신호에 따라 변조된 광의 행위의 시뮬레이션을 도시한 도면,

도 5는 화상 신호에 따라 변조된 광의 행위의 시뮬레이션을 도시한 도면,

도 6은 프로젝터에 의한 화상 사이즈의 조절에 대하여 설명하는 도면,

도 7은 투사 위치로부터의 거리, 및 화상 사이즈의 관계에 대하여 설명하는 도면,

도 8은 포커스 조정에 대하여 설명하는 도면,

도 9는 포커스 조정에 대하여 설명하는 도면,

도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 투사 엔진부의 개략 구성을 도시한 도면.

부호의 설명

10 : 프로젝터 11 : 투사 엔진부

12 : 광학 엔진 13 : 투사 렌즈

14 : 비구면 미러 15 : 하우징

16 : 스크린 K : 랙

W : 벽면 21R : 적색(R)광용 LED

21G : 녹색(G)광용 LED 21B : 청색(B)광용 LED

22 : 콜리메이터 렌즈 23R : R광용 공간 광변조 장치

23G : G광용 공간 광변조 장치 23B : B광용 공간 광변조 장치

24 : 크로스 다이클로익 프리즘 25 : 제 1 다이클로익막

26 : 제 2 다이클로익막 AX : 광축

N : 법선 17, 18, 19 : 스크린

30, 31 : 렌즈 40 : 투사 엔진부

41, 42, 43, 44 : 비구면 미러

Claims

화상 신호에 따라서 변조된 광을 사출하는 광학 엔진과, 상기 광학 엔진으로부터 사출된 광을 투사하는 투사 렌즈와, 상기 투사 렌즈로부터의 광을 광각화시키는 광각화 반사부를 구비하여, 화상 신호에 따른 광을 피조사면으로 투사시키는 투사 엔진부와,

상기 투사 엔진부를 수납하는 하우징

을 갖고,

상기 투사 엔진부는, 상기 하우징 내에서 광로에 따른 방향으로 이동하여, 상기 광학 엔진, 상기 투사 렌즈 및 상기 광각화 반사부를 일체적으로 이동시키는 것

을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 광각화 반사부는 반사에 의해 광을 광각화시키는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 2 항에 있어서,

상기 광각화 반사부는 상기 투사 렌즈로부터의 광을 광각화시키는 것

을 특징으로 하는 프로젝터.
제 3 항에 있어서,

상기 투사 렌즈 및 상기 광각화 반사부는, 광축이 일치하도록 배치되고, 또한 상기 광축에 대하여 특정한 쪽으로 광을 시프트시키는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 투사 엔진부는 포커스 조정 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 5 항에 있어서,

상기 투사 엔진부는, 복수의 광학 소자를 구비하는 투사 렌즈와, 상기 투사 렌즈로부터의 광을 광각화시키는 광각화 반사부를 갖고, 상기 투사 렌즈를 구성하는 상기 광학 소자의 적어도 하나가 광축 방향에 대하여 이동 가능한 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 6 항에 있어서,

상기 광학 소자 중 상기 광각화 반사부 쪽에 배치된 적어도 하나의 광학 소자가 이동 가능한 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 5 항에 있어서,

상기 투사 엔진부는 복수의 미러를 갖고, 상기 미러의 적어도 하나가 이동 가능한 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 엔진은,

광원부와,

상기 광원부로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간 광변조 장치를 갖는 것

을 특징으로 하는 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 엔진은,

레이저 광을 사출하는 광원부와,

상기 광원부로부터의 레이저광을 주사함으로써 피조사면에 화상을 표시하는 주사 수단을 갖는 것

을 특징으로 하는 프로젝터.