WO2007114064A1

WO2007114064A1 - プロジェクタ

Info

Publication number: WO2007114064A1
Application number: PCT/JP2007/055844
Authority: WO
Inventors: Hidetaka Hoshino
Original assignee: Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-10-11
Also published as: JP2007264554A

Abstract

　画像位置の調整を簡単に行うことができるプロジェクタを提供する。　映像を投射する投射光学系２４を備えるプロジェクタ１０であって、前記投射光学系２４は、当該投射光学系に入射される被投射映像を含む映像光を反射する反射面を有する反射ミラー２６と、当該反射面の反射面で反射された反射光の光路上に位置する１つ以上のレンズで構成される結像レンズ系２７とを備えるものであり、前記反射ミラー２６は、前記入射光に対する前記反射面の傾斜角度を変更可能に取り付けられており、前記結像レンズ系２７は、前記傾斜角度の変更に応じて変更される前記反射光の光路上に位置させることができるように、位置変更可能に取付けられている。反射部材の反射面の傾斜角度を変更させることで、映像を投射する被投射面の位置を変更でき、結像レンズ系２７の位置を反射光の光路上に位置させることで、変更された被投射面により鮮明な映像を投射することができる。

Description

明細書

プロジェクタ

技術分野

[0001] 本発明は、映像を投射するプロジェクタに関する。

背景技術

[0002] プロジェクタとしては、例えばオーバーヘッドプロジェクタや液晶プロジェクタなどがある。このようなプロジェクタは、通常、映像を投射面に向けて投射できる位置に設置されて用いられる。

特許文献 1 :特開平 10— 186509号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] ところで、プロジェクタを使用する場合は、画像を投射する投射面（投射位置）との関係でプロジェクタ設置位置を決定する必要がある。そして、画像を表示したい位置を所望の位置に設置するために、プロジェクタ本体の位置を移動させたり、プロジヱクタ本体を傾けた状態にして設置したりする必要が生ずる。このように、従来のプロジェクタでは、プロジェクタの位置設定や向きの調整が面倒である。

[0004] 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、画像位置の調整を簡単に行うことができるプロジェクタを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0005] 上記課題を達成するために、本発明の一つの観点によれば、映像を投射する投射光学系を備えるプロジェクタであって、前記投射光学系は、当該投射光学系に入射される投射映像を含む映像光を反射する反射部材と、当該反射部材の反射面で反射された反射光の光路上に位置する 1つ以上のレンズで構成される結像レンズ系とを備えるものであり、前記反射部材は、前記映像光に対する前記反射面の傾斜角度を変更可能に取り付けられており、前記結像レンズ系は、前記傾斜角度の変更に応じて変更される前記反射光の光路上に位置させることができるように、位置変更可能に取付けられてレ、るプロジェクタとした。 [0006] このような構成とすることにより、反射部材の反射面の傾斜角度を変更させることで、映像を投射する被投射面の位置を変更でき、結像レンズ系の位置を反射光の光路上に位置させることで、変更された被投射面により鮮明な映像を投射することができる。つまり、プロジェクタを傾けた状態に設置したり移動させたりすることなぐ反射部材の傾斜角度を変更すると共に結像レンズ系の傾きを変更することで映像を投射する被投射面の位置を変更することができ、選択することができる。したがって、プロジェクタの設定を寄り迅速に行なうことができ、取り扱い性が向上する。また、投射用のレンズを平行移動させて映像位置を移動させる方法では、より大きな直径のレンズを設置する必要があるが、本発明によれば、このようなことが必要ないので、プロジェクタの小型軽量ィ匕を図ることができ、また低コストィ匕にも寄与する。

[0007] なお、映像を形成する手段としては、たとえば画像形成素子を挙げることができる。

画像形成素子を用いるプロジェクタでは、前記画像形成素子に被投射映像が形成され、形成された被投射映像を含む映像光が画像形成素子から出射されて投射光学系に入射され、反射部材の反射面で反射されて結像レンズ系に入射される。

[0008] 本発明のプロジェクタにおいて、前記傾斜角度の変更に連動して、前記結像レンズ系を前記反射光の光路上の位置に移動させるレンズ位置連動機構を備えるようにしても良い。

[0009] このような構成とすることにより、傾斜角度の変更に連動して結像レンズ系を移動させるので、変更後の被投射面に鮮明な映像を簡単に投射できる。

[0010] また、本発明のプロジェクタにおいて、前記結像レンズ系は、前記反射光の主光線の方向に対する当該結像レンズ系の光軸の傾き角度を変更可能に取り付けられてレ、る構成としても良い。

[0011] このような構成とすることにより、反射光の主光線の方向に対して当該結像レンズ系の光軸を傾けることができれば、より鮮明な映像を投射できる。

[0012] また、本発明のプロジェクタにおいて、前記傾斜角度の変更に連動して、前記傾き角度を所定の角度に変更する光軸方向連動機構を備えるようにしても良い。

[0013] このような構成とすることにより、前記傾斜角度の変更に連動して光軸の傾き角度を変更できるので、簡単に鮮明な映像を投射できる。 [0014] また、本発明のプロジェクタにおいて、前記傾き角度の前記所定の角度は、投射される被投射映像が位置する物面と、映像が投射される投射面と、前記結像レンズ系の主平面とが同一直線で交わるシャインプノレーフの条件を満たす角度としても良レ、。

[0015] このような構成とすることにより、前記傾き角度をシャインプノレーフの条件を満たす角度にすることでさらに鮮明な映像を投射できる。

[0016] また、本発明のプロジェクタにおいて、投射される被投射映像が位置する物面と前記反射部材との間に絞りを備えるようにしても良い。

[0017] このような構成とすることにより、物面と反射部材との間に絞りを備えているので、物面と絞りとの関係は一定となる。そのため絞りより後段にあるミラーの角度が変わっても、光学系を通る光束量を変えずに投影することが可能になる。また、物面と絞りとの関係は一定である為、そこの位置で不要光を抑制しておけば、ミラーの反射角度が変わっても不要光が抑制され、映像品質の劣化が抑制される。

[0018] また、本発明のプロジェクタにおいて、前記被投射面に投射された映像のピントのずれを調整する焦点調整機構と、前記傾斜角度と前記傾き角度のうちの少なくともいずれか一方の角度変更に連動して前記焦点調整機構を作動させて、ピントのずれを調整する焦点調整連動部とを備えるようにしても良い。

[0019] このような構成とすることにより、傾斜角度と前記傾き角度のうちの少なくともいずれ力一方の角度変更に連動して焦点調整でき、さらに鮮明な映像を投射できる。

[0020] さらに、本発明のプロジェクタにおいて、前記傾き角度の変更によって変化する収差を補償する収差補償機構と、前記傾き角度の変更に連動して前記収差補償機構を作動させて、収差の発生を抑制する収差補償連動部と、を備えるようにしても良い

[0021] このような構成とすることにより、傾き角度の変更に連動して収差補償できるので、さらに鮮明な映像を投射できる。

発明の効果

[0022] 本発明に係るプロジェクタによれば、反射部材の反射面の傾斜角度を変更させることで、映像を投射する被投射面の位置を変更でき、結像レンズ系の位置を反射光の光路上に位置させることで、変更された被投射面により鮮明な映像を投射することができる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本実施形態のプロジェクタを模式的に示す側面図である。

[図 2]本実施形態のプロジェクタの本体部分の構成を示す側断面図である。

[図 3]本実施形態のプロジェクタの制御ユニットの構成を示すブロック図である。

[図 4]結像レンズ系の傾き角度の補正の手順を示すフローチャート図である。

[図 5]映像表示位置を移動させるときのスクリーンの状態を説明するための説明図である。

[図 6]反射ミラーが標準位置に位置する状態におけるプロジェクタの光学系の状態を示す模式図である。

[図 7]反射ミラーの傾斜が傾斜角度 θ 1の状態におけるプロジェクタの光学系の状態を示す模式図である。

[図 8]別実施形態のプロジェクタを示す側面図である。

符号の説明

[0024] 10, 10A プロジェクタ

20 投射ユニット

21 ランプ

22 液晶パネルユニット

23 照射光学系

24 投射光学系

25 リレーレンズ系

26 反射ミラー

27 結像レンズ系

29 焦点調整機構

30 制御ユニット

44 第 1モータ

45 第 2モータ

46 第 3モータ θ 1 傾斜角度

Θ 2 角度

Θ 2'再調整角度

P1 当初映像

R 物面

S, Sh スクリーン

T 主平面

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明に係るプロジェクタの実施形態について図面を用いて詳細に説明する。各図面に付した符号は、同一の機能を有するものは同一とした。

[0026] 本実施形態のプロジェクタは液晶プロジェクタであり、図 1および図 2に示されるように、プロジェクタ 10は、その筐体 11に、映像を投射するための投射ユニット 20と、プロジェクタ 10の動作を制御するための制御ユニット 30を備え、筐体 11にはプロジェクタ操作用の操作パネル 43 (図 3参照）が取り付けられている。なお、符号「50」は、スクリーン Sまでの距離を測定するための距離センサユニットであり、映像表示範囲の上縁部についてスクリーン Sまでの距離を測定する上側距離センサ 51と、映像表示範囲の下縁部についてスクリーン Sまでの距離を測定する下側距離センサ 52とを備えている。

[0027] 投射ユニット 20は、筐体 11内に設置された光源用のランプ 21と、映像を作る液晶パネルユニット 22と、ランプ 21からの光を液晶パネルユニット 22に入射させる照射光学系 23と、液晶パネルユニット 22から出射した映像を含む光をスクリーン Sに向けて投射させる投射光学系 24とを備えている。

[0028] 照射光学系 23は、ランプ 21からの光を集光して液晶パネルユニット 22に入射させるコンデンサレンズ 23aと、ランプ 21から後述の液晶パネルユニットに入力される光のムラをなくすためのレンズ 23bを備えている。なお、照射光学系 23としては、これら以外の構成を備えるものでもよぐたとえばライトからの光を伝達するライトパイプを備えるものでもよレ、。

[0029] 液晶パネルユニット 22は、ランプ 21から出射された光が入射する透過型の液晶パネルを備えており、液晶パネル上に表示された映像を含む光（光束）を投射光学系に出射するものであるが、従来のプロジェクタにおいても用いられているものであるので、その詳細な説明については省略する。なお、本実施形態は、一つの透過型の液晶パネルを用いて映像を表示するいわゆるモノクローム表示タイプのプロジェクタであるが、ランプ 21から出射された光を赤 '緑'青の三原色に分離するダイクロイツクミラ一と、三原色の各色に対応した映像を表示する 3つの透過型の液晶パネルと、各液晶パネル上に描かれた映像を合成するためのダイクロイツクプリズムを備えるカラー表示タイプのプロジェクタにも適用できる。

[0030] 投射光学系 24は、液晶パネルユニット 22から出射された映像を含む光が通過するリレーレンズ系 25と、これを通過した光を反射する反射部材としての反射ミラー 26と、この反射ミラー 26の反射面で反射された光を結像する結像レンズ系 27と、スクリーン Sに投射した映像のピントのずれを調整するための焦点調整機構 29 (図 3参照）と、リレーレンズ系 25と反射ミラー 26との間に位置する絞り 28とを備えている。そして、結像レンズ系 27を通過した光がスクリーン Sへと投射されると、スクリーン Sに映像が表示される。つまり、液晶パネルユニット 22で合成された映像がスクリーン Sに投影される。

[0031] 反射ミラー 26は、反射ミラー 26の中心を通る揺動軸体 12回りに揺動可能に設置されている。なお、揺動軸体 12の軸方向は、リレーレンズ系 25からの光（光束）の中心を通る主光線 L1に直交していると共に結像レンズ系 27からスクリーン Sに照射される光（光束）の中心を通る主光線 L2に直交している。したがって、反射ミラー 26を揺動させることで、反射ミラー 26への入射光の入射方向に対する反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1 (図 7参照）を変更できるようになつている。反射ミラー 26の揺動軸体 12にはギァ 13が取り付けられており、このギア 13にパルスモータである後述の第 1モータ 44 ( 図 3参照）の回転が図示しないギアを介して伝達されるようになっている。このように、反射ミラー 26の揺動は、第 1モータ 44 (図 3参照）で行なわれるようになっており、第 1 モータ ₄₄の回転角度を調整することによって傾斜角度 _θ 1を調整できるようになっている。

[0032] 結像レンズ系 27は、筐体 1 1に上下動可能に設置された支持部材 14に、揺動軸 1 5によって揺動可能な状態で取り付けられている。したがって、結像レンズ系 27は、筐体 11に対して揺動できると共に支持部材 14を上下動させることで上下動できる。結像レンズ系 27の揺動軸 15の軸方向は、反射ミラー 26の揺動軸体 12の軸方向と平行であり、揺動軸 15には大ギア 16が取り付けられている。この大ギア 16には回転自在に軸支された小ギア 17が嚙み合わされており、この小ギア 17には操作ピン 18 が取り付けられている。本実施形態のプロジェクタでは、後述するように、自動的に結像レンズ系の傾きなどを調整できる力この操作ピン 18を回すことで結像レンズ系 27 の傾きを調整して収差補償などを行なうことも可能である。また、結像レンズ系 27の揺動軸 15の大ギア 16には、図示しないギアを介してパルスモータである後述の第 2 モータ 45 (図 3参照）の回転が伝達されるようになっており、第 2モータ 45の回転角度を調整することによって、結像レンズ系 27の主平面 T (図 6および図 7参照）の傾き角度 Θ 2を調整できるようになつている。なお、結像レンズ系 27の主平面 Tの傾き角度 Θ 2は、結像レンズ系 27が図 2や図 6に示される標準状態すなわち結像レンズ系 27 の光軸の方向と、反射ミラー 26が主光線 L1に対して 45° 傾いた状態における反射光の主光線 L2の方向とがー致する状態における主平面 Tの方向とのなす角度である。また、支持部材 14の上下動は、パルスモータである後述の第 3モータ 46 (図 3参照）で行なわれるようになってレ、る。

[0033] 図 3に示されるように、制御ユニット 30は、映像信号を入力するための映像信号入力回路 31と、映像信号入力回路 31からの信号に基づレ、て画像を形成する画像処理回路 32と、画像処理回路 32からの信号に基づいて、液晶パネルユニット 22の各液晶パネルを駆動するための信号を生成する LCD駆動回路 33とを備えている。

[0034] 映像信号入力回路 31には、図示しない外部回路から映像が映像信号として順次入力される。映像信号入力回路 31は、入力された映像信号に基づいて、画像処理用データ信号を生成し、生成した信号を画像処理回路 32に向けて出力する。画像処理回路 32は、後述の CPU34の指示に従いつつ、映像信号入力回路 31からの信号に、新たな信号の付加や信号を変更などの加工を施し、加工後の信号を LCD駆動回路 33に向けて出力する。 LCD駆動回路 33は、画像処理回路 32からの信号に基づいて液晶パネルを動作させて、各液晶パネルに所定の映像を表示させる。 [0035] なお、 LCD駆動回路 33は、液晶パネルの状態を検知できるようになっており、検知した液晶パネルの状態に関するデータを画像処理回路 32に送ることができるようになっている。したがって、画像処理回路 32では液晶パネルの状態に応じた適切な画像処理が行なわれる。また、 LCD駆動回路 33によって液晶パネルを適切に動作させること力 Sできる。

[0036] 画像処理回路 32は、制御ユニット 30のバス 30aに接続されている。そして、このバス 30aには、プロジェクタ 10の動作を制御するための CPU (中央演算処理ユニット） 3 4と、ランプ 21を適当な状態に点灯させるためのランプ駆動回路 35と、反射ミラー 26 の傾斜角度 θ 1を調整する第 1モータ用の第 1モータ駆動回路 36と、結像レンズ系 2 7の傾き角度 Θ 2を調整する第 2モータ用の第 2モータ駆動回路 37と、支持部材 14 を上下動させる第 3モータ用の第 3モータ駆動回路 38と、距離センサユニット 50からのデータに基づいて距離を演算する距離演算回路 39と、焦点調整機構 29を動作させる焦点調整機構駆動回路 40と、結像レンズ系 27を傾けたことにより生ずる収差を補償する収差補償回路 41と、 RAMや ROMなどのメモリ 42と、プロジェクタ操作用の操作パネル 43が接続されている。 CPU34は、操作パネル 43における操作のもと作動状態となり、所定の制御プログラムに基づいて、画像処理回路 32、ランプ駆動回路 35、第 1モータ駆動回路 36および第 2モータ駆動回路 37などの各種回路を制御する。

[0037] なお、操作パネル 43は、プロジェクタ 10のオンオフスィッチ、ランプ 21の明るさの調節手段であるランプ調節ボタン、反射ミラー 26の傾斜角度設定手段である傾斜角度設定ボタン、結像レンズ系 27の傾き角度設定手段である傾き角度設定ボタン、具体的数値を入力できるテンキーなど、プロジェクタ 10を操作するために用いられる各種スィッチを備えており、制御ユニット 30を作動制御するときや作動制御を停止するときなどに用いられる。

[0038] ランプ 21は、制御ユニット 30による制御のもとランプ駆動回路 35によって点灯駆動されて発光し、照射光学系に光を出射する。なお、操作パネル 43のランプ調節ボタンをマニュアル操作することによってランプの明るさなどを調節できるようにしてもよい。また、操作パネル 43の傾斜角度設定ボタンを操作すると、傾斜角度設定ボタンからの信号がバス 30aを介して第 1モータ駆動回路 36に入力されて第 1モータ 44が作動され、反射ミラー 26の傾斜角度が所望の設定角度になる。そして、操作パネル 43 の傾き角度設定ボタンを操作すると、傾き角度設定ボタンからの信号がバス 30aを介して第 2モータ駆動回路 37に入力されて第 2モータ 45が作動され、結像レンズ系 27 の主平面 Tの傾き角度 Θ 2が所望の設定角度になる。

[0039] 次に、このようなプロジェクタを用いてスクリーンに映像を表示する際の、プロジヱクタの動作を説明する。

[0040] プロジェクタ 10 (図 3参照）のスィッチがオンにされた状態で、映像信号が映像信号入力回路 31に入力されると、画像処理用データ信号が映像信号入力回路 31からが画像処理回路 32に入力される。画像処理回路 32は、映像信号入力回路からのデータ信号に基づいて、画像データ信号を生成し、生成した信号を LCD駆動回路 33に入力する。 LCD駆動回路 33は、入力された信号に基づいて、液晶パネルユニット 2 2の液晶パネルを動作させて、液晶パネルに所定の映像を表示させる。

[0041] また、ランプ駆動回路 35によってランプ 21が点灯されており、ランプ 21からの光が照射光学系を通過して液晶パネルユニット 22に入射される。入射された光は、液晶パネルユニット 22の液晶パネルに入射される。液晶パネルを通過した光は、液晶パネルを通過することで映像を含む映像光（光束）となり、液晶パネルユニット 22から投射光学系 24に出射される。

[0042] 投射光学系 24に入射した映像を含む光は、リレーレンズ系 25を経て反射ミラーに入射する。ここで反射された光は結像レンズ系 27に入射し、結像レンズ系 27を通過した光はスクリーン Sに照射されて、スクリーン S上に結像される。すなわち、スクリーン Sに映像が表示される。

[0043] ところで、プロジェクタ 10を設置して映像を含む光を投射したとき、スクリーン Sの適切な位置に映像が表示されないことがある。

[0044] このような場合に、映像を適切な位置に表示させる際の動作を、図 4に示されるフロ一チャートを参照しつつ説明する。

[0045] 例えば、プロジェクタ 10から、映像を含む映像光を投射したときに、図 5に示されるように、当初映像 P1の一部し力、スクリーン Sに表示されないことがある。 [0046] このような場合には、まず、プロジェクタ 10の操作パネル 43を操作して、映像を表示したい範囲 (位置) E2を指示する (ステップ 1)。指示方法としては、種々の方法が考えられる。本実施形態では、当初映像 P1の中央位置 Pslの方向と、表示したい領域 E2の中央位置 Es2の方向とのなす角度 Θ 3を入力することで指示できるようになつている。例えば、図 5に示される表示範囲 E2に映像を表示する場合、結像レンズ系 2 7から当初映像 P1の中央位置 Pslの方向と、表示範囲 E2位置の中央位置 Es2の方向との仰角 Θ 3が 30° であれば、操作パネルにおいて、「 + 30」と入力して、映像を表示したい位置を指示する。

[0047] このようにして、映像を表示する位置 (範囲）が指示されると、 CPU34はこの指示に対応した反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1を求めて、求めた傾斜角度 θ 1の信号を第 1 モータ駆動回路 36に入力する。すると、第 1モータ 44が作動して揺動軸体 12回りに反射ミラー 26が回動し、標準状態すなわち入射光の主光線 L1に対する角度が 45° の状態に対する反射ミラー 26の傾斜が所望の傾斜角度 θ 1に設定される（ステップ 2 )。図 5に示される例の場合、仰角が 30° であるので、反射ミラー 26は、上向き（図 2 の矢印 Aの方向）に 15° (=傾斜角度 θ 1)回動されていることになる。

[0048] そして、 CPU34は、反射ミラー 26の回動に対応して、結像レンズ系 27の傾き角度

(チルト角度） Θ 2を求め、求めた傾き角度 Θ 2の信号を第 2モータ駆動回路 37および第 3モータ駆動回路 38に入力する。すると、第 3モータ 46が作動して結像レンズ系 27が上下動すると共に第 2モータ 45が作動して揺動軸体 14回りに結像レンズ系 2 7が回動して結像レンズ系 27の傾きが所望の傾き角度 Θ 2に設定される（ステップ 3) 。すなわち、このステップ 3において、 CPU34、第 2モータ駆動回路 37、第 2モータ 4 5は、反射ミラー 26の傾斜角度の変更に連動して、結像レンズ系 27の傾きを傾き角度 Θ 2に設定するための光軸方向連動部として機能するのである。また、本ステップ 3において、 CPU34、第 3モータ駆動回路 38、第 3モータ 46は、反射ミラー 26の傾斜角度に連動して、結像レンズ系 27の上下動を行うことにより、同結像レンズ系 27を反射光の光路上の位置に移動させるレンズ位置連動部として機能する。ここでは、結像レンズ系 27についての被投射映像の物面 R (図 7参照）と、結像レンズ系 27の主平面 Tと、映像が結像されて表示される投射面 (スクリーン） Sとがシャインプルーフの条件を満たす位置関係になるように、結像レンズ系の主平面 Tの傾き角度 Θ 2を求める。具体的には、後述の式 3を用いる。シャインプノレーフの条件を満たす位置関係にすると、平面であるスクリーン Sに投射された映像を、全面的に焦点が合った状態で表示することができる。

[0049] シャインプノレーフの条件とは、投射光学系 24における被投射映像の物面 R (図 7参照）と、結像レンズ系 27の主平面 Tと、映像が結像されて表示されるスクリーン (投射面） Sとが同一直線で交わる関係を満たす条件のことをいう。

[0050] ここで、図 6および図 7を用いて、シャインプルーフの条件を説明する。なお、図 6および図 7では、簡単化のために結像レンズ系 27を 1つのレンズ 27zで示すと共に、リレーレンズ系 25を 1つのレンズ 25zで示し、反射ミラー 26を考えない場合の「物面一反射ミラー間」の光路を二点鎖線で示している。

[0051] 図 6に示されるように、反射ミラー 26が垂直方向に対して 45° 傾いた標準状態のとき、物面尺と、投射面（スクリーン） Sと、結像レンズ系 27 (レンズ 27z)の主平面 Tは相互に平行であり、交わらない状態である。そして、結像レンズ系 27 (レンズ 27z)の合成焦点距離を flで示し、リレーレンズ系 25 (レンズ 25z)の合成焦点距離を f 2で示し、リレーレンズ系 25 (レンズ 25z)の主平面から実際の物面までの距離を SIで示し、リレ一レンズ系 25 (レンズ 25z)の主平面から物面 Rまでの距離を SI'で示し、結像レンズ系 27の主平面 Tから物面 Rまでの距離を S2で示し、物面 Rから投射面 Sまでの距離を S2'で示すと、この光学系では、次に示す式 1および式 2の関係が成り立つ。

[0052] [数 1]

(式 1 )

(式 2)

他方、反射ミラー 26や結像レンズ系 27を揺動させた場合、結像レンズ系 27 (レンズ 27z)から投射面 Sに向けて水平に投射されていた光の主光線 L2 (図 6)は、図 7に示す光の主光線 L2'のように水平方向に対して傾くことになる。そして、この場合に、投射面 Sと物面 Rとについて延長面を考えると、両面が交差する交差線が生ずる。この例では、図 7の下方側に交差線が生ずることになる。

[0053] ここで、結像レンズ系 27の主平面 T力、ら物面 Rまでの距離を S3で示し、結像レンズ系 27の主平面 Tから投射面 Sまでの距離を S3'で示すとすると、次に示す式 3の関係が成り立つ状態にする。

[0054] [数 2]

1 1 1

(式 3)

fi S3 S3 式 3において、結像レンズ系 27 (レンズ 27z)の合成焦点距離 flと、結像レンズ系 2 7の主平面 T力も物面 Rまでの距離 S3は、プロジェクタ 10の仕様であり、既知の距離であるので、ここでは、結像レンズ系 27の主平面 Tから投射面 Sまでの距離 S3'を求める。具体的には、距離センサユニット 50および距離演算回路 39によって、スクリーン Sの映像表示位置までの距離を測定する。ここでは、上側距離センサ 51で測定した距離と、下側距離センサ 52で測定した距離の平均値を、投射面 (スクリーン） Sまでの距離 S3'として用いる。

[0055] そして、結像レンズ系 27 (レンズ 27z)の主平面 Tが、投射面 Sと物面 Rとの交差線上で、投射面 Sおよび物面 Rと交差する状態になるように、結像レンズ系 27 (レンズ 2 7z)の向きを回動させる。ここでは、結像レンズ系 27の傾き角度が角度 Θ 2になるように回動させている。このようにすることで、シャインプルーフの条件を満たす位置関係になる。結像レンズ系 27の向きを定める方法としては、操作ピン 18を操作する方法や、予め算出した結像レンズ系 27の回転角度に基づいてモータを回転させる方法など、種々の方法が考えられる。

[0056] 反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1および結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2を設定すると、焦点調整を行なう（ステップ 4)。

[0057] ここでは、 CPU34 (図 3参照）は、先に求めたスクリーン Sまでの距離 S3'を焦点調整機構駆動回路 40に入力する。すると、焦点調整機構 29が作動して、結像レンズ系 27の焦点が合わせられ、スクリーン Sに鮮明な映像が表示される。すなわち、このステツプ 4において、 CPU34は、 θ 1または Θ 2の少なくともいずれか一方の角度の変更に連動して焦点調整機構を作動させ、ピントずれを調整する焦点調整連動部として機能するのである。

[0058] なお、 CPU34は、スクリーン Sまでの距離 S3'のデータに加えて、反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1のデータと、結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2のデータのいずれか一方または両方を焦点調整機構駆動回路 40に入力するものでもよい。この場合、焦点調整機構駆動回路 40は、距離演算回路 39で求めたスクリーン Sまでの距離 S3'をそのまま焦点調整に用いるのではなぐ反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1のデータおよび Zまたは結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2のデータを考慮してスクリーン Sまでの距離を修正し、修正した距離に基づレ、て焦点調整を行う。

[0059] さらに、 CPU34は、映像に歪みが生じているか否かを判断する（ステップ 5)。より具体的には、収差が生じているか否かが判断される。ここでは、結像レンズ系 27から投射される映像を含む光（光束）の主光線 L2 'が標準状態の主光線 L2に対して傾斜してレ、るか否かに基づレ、て、収差が生じてレ、るか否かを判断する。

[0060] ここで、主光線 L2'が標準状態の主光線 L2に対して傾斜しており、歪みすなわち収差が生じていると判断した場合、歪みの補正すなわち収差の補償がなされる（ステップ 6)。ここでは、結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2を再調整することによって収差補償を行なう。まず、 CPU34は、シャインプルーフの条件を満たすように傾けたときの結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2を収差補償回路 41に入力する。収差補償回路 41は、この傾き角度 Θ 2に基づいて、収差を最小限に抑制するための再調整角度 Θ 2' ( 不図示）を求める。収差を補償する方法は、種々考えられるが、たとえば、用いる結像レンズ系 27について、その傾き角度 Θ 2と補償量との関係式を求めておいてメモリ 42に記憶させておき、検知された結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2に基づいて収差を補償する再調整角度 Θ 2'を求めるようにしてもよレ、。また、距離センサユニット 50で測定した結像レンズ系 27からスクリーン Sまでの距離 S3'に基づいて収差補償を行なうようにしてもよレ、。すなわち、このステップ 5において、 CPU34は、傾き角度 Θ 2の変更に連動して収差補償機構を作動させ、収差の発生を抑制する収差補償連動部として機能するのである。

[0061] このようにして結像レンズ系 27の向きを再調整することで収差が最小限に抑制され

、より鮮明な映像をスクリーン Sに表示できるようになる。

[0062] なお、本発明に係るプロジェクタの形態は、上記実施形態に限られるものではなく種々改変できる。

[0063] たとえば、上記実施形態では、映像の表示位置を指示するときに、当初映像 P1の中央位置 Psl (図 5参照）に対する所望の表示範囲 E2の中央位置 Es2の仰角または俯角を入力するようになっている力図 5に示される当初映像 P1の高さ方向のサイズ Hを基準として、所望の表示位置 E2と当初映像 P1の位置とを比較し、当初映像 P1 力所望の表示位置 E2までの移動距離が当初映像 P1の高さサイズの何倍に当たる力、を目視によって判断し、判断した数値を入力することで所望の映像表示位置 E2を指示するようにしてもよレ、。図 5に示す例において、目視により、所望の表示位置 E2 は、当初映像 P1の位置よりも、当初映像 P1の高さサイズ Hの 1. 1倍の距離上方に移動した位置にあると認識した場合は、「1. 1」と入力することになる。

[0064] また、上記実施形態では、結像レンズ系 27の傾きを角度 Θ 2から角度 Θ 2'に再調整することによって収差補償を行なっている力例えば反射ミラー 26として、曲率可変ミラーなどの収差補償光学系を使用し、当該ミラーの曲率を調節することで収差補償を行なっても良い。また、例えば、結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2など、収差に関するデータを画像処理回路 32に入力し、画像処理回路 32における処理において、予め収差補償を行うようにするなど、データ処理の段階で収差補償を行なうようにしてもよい。

[0065] また、上記実施形態では、反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1のデータおよび Zまたは結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2のデータを考慮してスクリーン Sまでの距離を修正し、修正した距離に基づいて焦点調整を行っている力結像レンズ系 27の開口径を絞つて焦点深度を深くし、これにより焦点を合わせることで、実質的に焦点調整を行なうようにしてもよい。

[0066] また、上記実施形態では、映像を表示したい範囲 (位置）を指示すると、その後は自動的に反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1や結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2が設定され、焦点調整や収差補償が自動的におこなわれるようになつている力プロジェクタ使用者の操作によって反射ミラー 26の傾斜角度 θ 1や結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2の設定、焦点調整および収差補償を行うようにしてもよい。この場合は、スクリーン Sに表示された映像を見ながら、調整を行なう。ただし、作業者によって、結像レンズ系 27の傾き角度 Θ 2を設定する場合、シャインプルーフの条件を満たす位置関係であるか否力、を作業者が判断することになるがこれは必ずしも容易でなレ、。そこで、この場合、作業者は、シャインプノレーフの条件を満たす状態にするために、結像レンズ系 27について行なう通常の焦点調節操作によって、スクリーン Sに投射された映像の中央位置すなわち結像レンズ系 27の投射光の主光線 L2'が照射されるスクリーン S 上の位置の焦点調整を行なう。最低限これだけでもよいが、さらに、その周辺のピントの状態を認識しつつ結像レンズの傾き角度 Θ 2を調整することができれば、より好ましい。また、映像の明るさが十分に確保されている場合は、結像レンズの傾き角度 Θ 2の調節操作に代えて、結像レンズ系 27の開口径を絞る絞り操作を行なってもよレ、。

[0067] また、プロジェクタ 10を筐体 11ごと移動させる機構を備えてもよい。プロジェクタ 10 を移動させることで、反射ミラー 26の回動角度や、結像レンズ系 27の回動角度を小さくすることができれば、それだけ映像品質の劣化を最小限に抑制でき、より鮮明な映像をスクリーン Sに表示できる。

[0068] また、上記実施形態のプロジェクタ 10は、液晶プロジェクである力プロジェクタの形式あるいは構造はこれに限られない。すなわち、本実施形態で開示した構成は、投射光学系に反射ミラーと結像レンズ系とを有するプロジェクタに広く適用できる。したがって、たとえば、 DMD素子を使用したプロジェクタにも適用できる。

[0069] また、上記実施形態のプロジェクタ 10は、壁面など垂直に広がる面に映像を表示するタイプのプロジェクタである力このタイプのプロジェクタに限られなレ、。すなわち、本実施形態で開示した構成は、図 8に示されるように、机上など水平に広がる状態で配置されるスクリーン Shに映像を表示するタイプのプロジェクタ 10Aなど、種々のタイプのプロジェクタに適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 映像を投射する投射光学系を備えるプロジェクタであって、

前記投射光学系は、当該投射光学系に入射される被投射映像を含む映像光を反射する反射部材と、当該反射部材の反射面で反射された反射光の光路上に位置する 1つ以上のレンズで構成される結像レンズ系とを備えるものであり、

前記反射部材は、前記映像光に対する前記反射面の傾斜角度を変更可能に取り付けられており、

前記結像レンズ系は、前記傾斜角度の変更に応じて変更される前記反射光の光路上に位置させることができるように、位置変更可能に取付けられているプロジェクタ。

[2] 前記傾斜角度の変更に連動して、前記結像レンズ系を前記反射光の光路上の位置に移動させるレンズ位置連動機構を備えている請求項 1に記載のプロジェクタ。

[3] 前記結像レンズ系は、前記反射光の主光線の方向に対する当該結像レンズ系の光軸の傾き角度を変更可能に取り付けられている請求項 1に記載のプロジェクタ。

[4] 前記傾斜角度の変更に連動して、前記傾き角度を所定の角度に変更する光軸方向連動機構を備えている請求項 3に記載のプロジェクタ。

[5] 前記傾き角度の前記所定の角度は、投射される被投射映像が位置する物面と、映像が投射される投射面と、前記結像レンズ系の主平面とが同一直線で交わるシャインプルーフの条件を満たす角度である請求項 4に記載のプロジェクタ。

[6] 投射される被投射映像が位置する物面と前記反射部材との間に絞りを備えている請求項 1に記載のプロジェクタ。

[7] 前記被投射面に投射された映像のピントのずれを調整する焦点調整機構と、前記傾斜角度と前記傾き角度のうちの少なくともいずれか一方の角度変更に連動して前記焦点調整機構を作動させて、ピントのずれを調整する焦点調整連動部とを備えている請求項 4に記載のプロジェクタ。

[8] 前記傾き角度の変更によって変化する収差を補償する収差補償機構と、

前記傾き角度の変更に連動して前記収差補償機構を作動させて、収差の発生を抑制する収差補償連動部と、を備えてレ、る請求項 4に記載のプロジェクタ。