WO2015080234A1 - 投影装置 - Google Patents

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WO2015080234A1
WO2015080234A1 PCT/JP2014/081479 JP2014081479W WO2015080234A1 WO 2015080234 A1 WO2015080234 A1 WO 2015080234A1 JP 2014081479 W JP2014081479 W JP 2014081479W WO 2015080234 A1 WO2015080234 A1 WO 2015080234A1
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WO
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projection
image
quadrant
optical system
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/081479
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English (en)
French (fr)
Inventor
小野雄樹
三森満
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam

Definitions

  • the present invention relates to a projection apparatus that projects an image, and more particularly to a projection apparatus that can switch a display position.
  • a desk-mounted projector has a problem that it is difficult for a person sitting on the projector side to see an image because the projector is obstructed, and a person sitting on the opposite side of the projector is dazzled by regular reflection light.
  • a projector that solves the problem that it is difficult to get close to the screen there is a projector that projects from a diagonal direction.
  • a projector that projects a mirror by moving a mirror back and forth on the optical path to switch the image left and right or up and down Patent Document 2. reference.
  • a concave mirror that is asymmetric with respect to the left-right or vertical direction is used, and the manufacturing difficulty of an optical system including the concave mirror is high.
  • Patent Document 3 there are projectors (see Patent Document 3) in which the reflectance is lowered by aligning the projected light with P-polarized light, and projectors (see Patent Document 4) that reduce the brightness of parts that are likely to be dazzled by signal processing.
  • the former is not preferable because the reflectivity decreases but the brightness also decreases.
  • the latter is not preferable because the image becomes dark depending on the viewing angle.
  • projector using three-color LEDs as a light source see Patent Document 5).
  • the present invention has been made in view of the above-described background art, and it is easy to approach the screen, and it is easy for the portion that emits the projection light to obstruct the image to be difficult to see or to be dazzled by specular reflection light. It is an object of the present invention to provide a projection apparatus that can be avoided.
  • a projection device includes a display element having a display area for emitting image light, a projection optical system for projecting image light from the display element, and a display element based on an instruction signal. And a shift device that relatively shifts on a plane perpendicular to the optical axis in a state in which the arrangement interval in the optical axis direction between the projection optical system and the angular relationship between the normal line of the display element and the optical axis is maintained, In the image circle of the projection optical system, the display area of the display element is divided into one predetermined quadrant among four quadrants around the center point intersecting the optical axis and one other quadrant different from the predetermined quadrant.
  • the projection direction of the image light is switched depending on whether the display area of the display element is arranged in a predetermined quadrant or another quadrant.
  • the image circle refers to a region where telecentricity is ensured on the projection surface of the projection optical system.
  • the image circle corresponds to a range or position where the display area of the liquid crystal display panel can be arranged
  • a DMD digital micromirror device
  • the display element can also be arranged so as to straddle adjacent quadrants.
  • a predetermined value of two or more is given.
  • a wider quadrant of a predetermined quadrant is assumed to correspond to the main projection direction, and the video is substantially displayed in two diagonal directions while switching these broad quadrants. Can be displayed. Further, the projection direction can be automatically switched by an instruction signal from the user.
  • the projection direction of the image light is switched depending on whether the display area of the display element is arranged in a predetermined quadrant or another quadrant, so the projection direction of the image light is set with respect to the reference axis of the four quadrants. It is possible to switch the projection direction while setting the tilt direction to be inclined, and the projection direction can be set according to the installation environment. Thereby, users including information presenters and audiences can approach the screen from the direction of the reference axis in the four quadrants after the projection, and the image projected on the screen is not disturbed by the projection device itself. Can be observed.
  • the projection direction is set to be oblique, it is possible to prevent the image from becoming dazzled by specular reflection light and becoming difficult to see when the image on the screen is viewed from the direction of the reference axis in the four quadrants after projection.
  • the display area of the display element is rectangular, and the radius of the image circle is larger than the diagonal length of the display area.
  • the predetermined quadrant and the another quadrant are adjacent to each other. Thereby, it is possible to switch the projection direction to two oblique directions adjacent to each other with respect to a predetermined reference axis.
  • the display area extends in a direction perpendicular to the direction in which the predetermined quadrant and the other quadrant are adjacent to each other. In this case, the amount of movement of the display element can be reduced when switching the projection direction.
  • the shift device moves on a plane where the optical axis of the projection optical system is a normal line in a state where the display element is supported and the posture is fixed. In this case, since the relatively light display element is moved, the shift device can be reduced in size and weight.
  • the switching sensor that forms an instruction signal for switching the projection direction of the image light.
  • the switching sensor includes a switch operated by the user.
  • the projection optical system has a reflection mirror on the exit side, and the reflection mirror has an optical surface shape obtained by cutting a part of a rotationally symmetric shape.
  • the projection optical system can be close-projected and can be made small.
  • the reflecting mirror can be shaped only in the effective area, and the projection optical system can be downsized.
  • the display element is a light modulation element that modulates light from the illumination optical system based on an image signal.
  • the light modulation element includes a reflective liquid crystal element.
  • the illumination light source of the illumination optical system includes a light source such as a mercury lamp, LED, or laser. These light sources can be combined into an illumination light source so as to control brightness and spectral characteristics.
  • FIG. 2A is a conceptual diagram for explaining the arrangement of the light modulation elements
  • FIGS. 2B and 2C are diagrams for explaining the switching of the arrangement of the imaging elements.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating another usage state of the projection apparatus
  • FIG. 4B is a diagram illustrating yet another usage state.
  • FIG. 6A is a front view for explaining an optical path in one display state in the use state shown in FIG. 2A
  • FIG. 6B is a front view for explaining an optical path in another display state in the use state shown in FIG. 2A.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining the usage state of the projection apparatus according to the second embodiment
  • FIG. 9B is a conceptual diagram for explaining the arrangement of the light modulation elements in the present embodiment. It is a figure explaining the use condition of the projection apparatus which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view for explaining the external appearance and internal structure of the projection apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the projection apparatus 100 is a desktop installation type projector. More specifically, the projection apparatus 100 is a portable short-focus or short-distance projection type projector, and emits display light obliquely downward from the upper part thereof, thereby bringing an image close to the installation surface. Projection is to be performed.
  • the illustrated projection apparatus 100 has a structure in which an illumination optical system 10, a polarization beam splitter 20, a reflective liquid crystal element 30, a projection optical system 40, a shift device 50, and a drive circuit 60 are incorporated in a casing 100a.
  • the casing 100a is a columnar member having a plate-like support portion 100d at the lower portion and an operation portion 100e at the upper end surface, and has an emission window 100f for the image light PL1 and PL2 on one side surface of the upper portion.
  • the operation unit 100e includes a key, a display, and the like that allow the user to input and display to the user so that the user can bring the projection apparatus 100 into a desired operation state.
  • the operation unit 100e also functions as a switching sensor that generates an instruction signal for switching the projection direction of the image light, for example.
  • the illumination optical system 10 includes a light emission source (illumination light source), a condensing optical system, a polarization conversion element, and the like, although detailed description is omitted.
  • a light emission source illumination light source
  • a condensing optical system converts illumination light from, for example, three color LEDs or the like into substantially parallel light.
  • the polarization conversion element converts the incident light into specific polarization without reducing the amount of incident light.
  • the polarization beam splitter 20 is formed by bonding a pair of right-angle prisms 22a and 22b, and reflects linearly polarized light in a predetermined direction incident from the illumination optical system 10 on the inclined surface of one right-angle prism on the bonding surface.
  • a reflective surface 21 is formed. Thereby, the illumination light emitted from the illumination optical system 10 and linearly polarized in a predetermined direction can be reflected and incident on the reflective liquid crystal element 30.
  • the reflective liquid crystal element 30 is a display element that forms image light, and can be said to be a light modulation element, particularly in that image light is formed from illumination light by changing spatial reflectance.
  • the reflective liquid crystal element (display element) 30 includes an image display panel that is a plate-like electronic component.
  • the reflection type liquid crystal element 30 is a micro display also called LCOS (Liquid crystal on silicon), in which a circuit is directly formed on the surface of a silicon chip, and a liquid crystal layer is sandwiched between a counter substrate.
  • LCOS Liquid crystal on silicon
  • the reflective liquid crystal element 30 displays a reverse image, and incident on the reflective liquid crystal element 30 while sequentially switching the emitted light of the red LED, blue LED, and green LED in a short time, thereby corresponding to the reverse image.
  • Each color image is reflected while being shifted on the time axis, thereby forming a color image on the screen. Therefore, the color balance can be arbitrarily changed by individually adjusting the light emission amount or the light emission time by changing the drive current and duty ratio of the red LED, blue LED, and green LED (see, for example, JP-A-2007-79402). ).
  • the projection optical system 40 includes a plurality of lenses 41 and has a reflection mirror 42 on the exit side.
  • Each lens 41 is formed of glass or a resin material, and has a circular outline when viewed from the optical axis OA direction. However, since the lens close to the reflection mirror 42 tends to have a larger diameter, a part of the unused area can be cut.
  • the optical surface of each lens 41 is spherical or aspherical and has a rotationally symmetric shape.
  • the optical surface of the reflecting mirror 42 is a spherical surface or an aspherical surface and has a rotationally symmetric optical surface shape, but is obtained by cutting a part from the circular contour as described above.
  • the reflection mirror 42 has a rectangular or trapezoidal outline that is long in the y direction perpendicular to the optical axis OA when viewed from the optical axis OA direction. That is, the reflection mirror 42 is not circular, but has a curved shape that is cut out on both sides in the x direction where the exit window 100f of the housing 100a is located.
  • the shift device 50 Based on the instruction signal, the shift device 50 converts the reflective liquid crystal element 30 into the arrangement interval in the optical axis OA direction between the reflective liquid crystal element 30 that is a display element and the projection optical system 40, and the method of the reflective liquid crystal element 30.
  • the relative shift is performed on a plane perpendicular to the optical axis OA while maintaining the angular relationship between the line and the optical axis OA.
  • the shift device 50 supports the reflective liquid crystal element 30 and is disposed so as to face the polarization beam splitter 20, and the reflective liquid crystal element 30 is arranged along the xy plane perpendicular to the optical axis OA, for example. It can be moved in the y direction.
  • the shift device 50 includes, for example, a stepping motor, a tangent screw type power transmission member, and a slide guide.
  • the shift device 50 moves the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 shown in FIG. 2A to the first position in the + y direction (see FIG. 2A).
  • a position indicated by a solid line or a position indicated by a solid line in FIG. 2B) and a second position in the ⁇ y direction are alternatively arranged. be able to.
  • the first position corresponds to the second quadrant area A2 in the upper left direction on the paper surface from the center point through which the optical axis OA passes.
  • the position corresponds to the area A1 in the first quadrant located in the upper right direction on the paper surface from the center point of the image circle IC. That is, the projection optical system 40 does not use the image circle IC as a whole as in the past, but uses the image circle IC in a quadrant of about 1/4, and switches the quadrant to be used. As a result, the display position can be switched or optimized by greatly changing the projection direction.
  • the image circle IC refers to a region where the telecentricity of the projection optical system 40 is ensured when the reflective liquid crystal element 30 is on the projection surface.
  • a DMD is used instead of the reflective liquid crystal element 30, only the reflected light with the DMD reflecting portion ON is incident on the projection optical system 40. Therefore, the position of the reflecting surface of the DMD is determined.
  • An image circle is determined.
  • the drive circuit 60 can appropriately operate the illumination optical system 10, the reflective liquid crystal element 30, the shift device 50, and the like based on a program incorporated therein and an instruction from the operation unit 100e of the housing 100a.
  • the drive circuit 60 outputs a drive signal to the illumination optical system 10 and the reflective liquid crystal element 30 based on, for example, a video signal input from the outside, and causes the reflective liquid crystal element 30 to perform a display operation.
  • the drive circuit 60 operates the shift device 50 to display the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a use state or a display state of the projection apparatus 100 according to the embodiment.
  • the upper surface 200a of the desk 200 can function as a screen, and the projection apparatus 100 is installed at any one of the four corners. That is, at least the central portion of the upper surface 200a of the desk 200 is an appropriate scattering surface, and a plurality of people are seated on the four sides E1 to E4 so as to surround the desk 200, and the upper surface of the desk 200 is projected by the projection device 100.
  • a meeting or the like can be performed while projecting an image on 200a.
  • the projection apparatus 100 when the projection apparatus 100 is installed at a corner C4 on the ⁇ X side and the ⁇ Y side, image projection is performed from the projection apparatus 100 in oblique directions on the + X and + Y sides. That is, the projection direction of the image light or the video light PL1 by the projection device 100 is an oblique direction (upper left direction in FIG. 3) inclined with respect to the reference axes AX1 and AX2 in the four quadrants. As a result, the image IM is displayed in the central area of the upper surface 200a of the desk 200.
  • the image projection is performed from the projection apparatus 100 in the oblique directions on the + X and ⁇ Y sides. That is, the projection direction of the image light or the video light PL2 by the projection device 100 is an oblique direction (upper right direction in FIG. 3) inclined with respect to the reference axes AX1 and AX2 in the four quadrants. As a result, the image IM is displayed in the central area of the upper surface 200a of the desk 200.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating another usage state of the projection apparatus 100 of the present embodiment.
  • the image projection is performed from the projection apparatus 100 in the oblique directions on the ⁇ X and + Y sides. That is, the projection direction of the image light by the projection apparatus 100 is an oblique direction (lower left direction in FIG. 4A) inclined with respect to the reference axes AX1 and AX2, and the image IM is displayed at the approximate center of the desk 200.
  • the projection apparatus 100 when the projection apparatus 100 is installed, for example, at the corner C2 on the + X side and the + Y side, image projection is performed from the projection apparatus 100 in the oblique directions on the ⁇ X and ⁇ Y sides. That is, the projection direction of the image light by the projection device 100 is an oblique direction (lower right direction in FIG. 4A) inclined with respect to the reference axes AX1 and AX2, and the image IM is displayed at the approximate center of the desk 200.
  • the image IM shown in FIG. 4A is displayed by inverting the image IM shown in FIG. 3 on the reflective liquid crystal element 30 side, and is an image facing the side E3. Note that the image IM illustrated in FIG. 3 may be an image directed toward the side E1 without being inverted. Further, the direction of the image IM may be switched by inverting the reflection mirror 42.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating still another usage state of the projection apparatus 100 of the present embodiment.
  • the image IM projected on the center of the desk 200 is divided into four, and each image portion IMa is composed of the same image, but the display direction is different by 90 °.
  • all the members surrounding the four sides E1 to E4 of the desk 200 observe the image portion IMa that is suitable for them.
  • FIG. 5 is a side sectional view for explaining a specific configuration example of the projection optical system 40 and the like
  • FIGS. 6A and 6B and FIG. 7 show specific projection optical paths of the image. More specifically, FIG. 6A shows an optical path when the projection apparatus 100 is installed at the corner C4 shown in FIG. 3, and FIG. 6B shows an optical path when the projection apparatus 100 is installed at the corner C3 shown in FIG. Is shown.
  • the reflective liquid crystal element 30 is supported on the stage 51 of the shift device 50, and is arranged so as to be biased toward the + x side of the optical axis OA.
  • the reflective liquid crystal element 30 is driven by the shift device 50 and displaced in the ⁇ y direction.
  • the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 has one end on the back side of the drawing (specifically, the area A2 in FIG. 2A) in the image circle along the image plane IS perpendicular to the optical axis OA, and the front side of the drawing. And the other end (specifically, area A1 in FIG. 2B).
  • the displacement of the reflective liquid crystal element 30 can be discontinuous that is selectively moved to the two regions A2 and A1 in FIG. 2A and the like, but takes an intermediate position between the two regions A2 and A1. It can also be continuous and smooth.
  • the reflection mirror 42 of the projection optical system 40 is of a type that does not have the + x side of the optical axis OA. However, in the case of the illustrated optical system, vignetting of the image light PL occurs even when the circular shape leaves the + x side of the optical axis OA. Absent.
  • the other lens 41 has an effective area that is higher than the height of the light beam having the maximum angle of view. Each lens 41 has a circular outline in the illustrated example, but the lens 41a closest to the reflecting mirror 42 is cut off on the + x side so as to widen the optical path of the reflected light by the reflecting mirror 42, that is, the image light PL. The shape can be made.
  • the projection optical system 40 includes one or more aspheric lenses as the lens 41.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating still another usage state of the projection apparatus 100 of the present embodiment.
  • the projection device 100 when the projection device 100 is arranged at the center of the side E3 on the ⁇ X side, in order to project the image IM onto the central region of the upper surface 200a of the desk 200, the display region 30a of the reflective liquid crystal element 30 is projected to the projection optical system.
  • Forty image circle ICs need to be arranged across the first and second quadrants. That is, the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 is not only in the first and second states corresponding to the case where the display area 30a is arranged in a specific quadrant, but also in the case where the display region 30a is arranged across a plurality of quadrants. It may operate in three states.
  • the projection direction of the image light PL is switched depending on whether the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 is arranged in a predetermined quadrant or another quadrant.
  • the projection direction can be switched while the projection direction of the image light PL is set to an oblique direction inclined with respect to the reference axes AX1 and AX2 of the four quadrants included in the image circle IC.
  • the projection direction can be set according to the arrangement on the desk 200 or the like, that is, the installation environment. Accordingly, the user can approach the screen on the desk 200 from the direction of the reference axes AX1 and AX2 in the four quadrants and observe the image IM projected on the screen without being interrupted by the projection apparatus 100 itself.
  • the projection direction is set to be oblique
  • the image IM projected from the directions of the reference axes AX1 and AX2 in the four quadrants of the image circle IC, that is, the sides E1 to E4 of the desk 200 is displayed.
  • the sides E1 to E4 of the desk 200 is displayed.
  • the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 is rectangular, and the radius of the image circle IC is larger than the diagonal length of the display area 30a.
  • the image displayed on the display area 30a can be projected without deterioration or chipping.
  • a predetermined quadrant before switching (region A2 in FIG. 2A) and another quadrant after switching (region A1 in FIG. 2B) are adjacent to each other. That is, it is possible to switch the projection direction to two oblique directions adjacent to each other with respect to the predetermined reference axis AX1. As a result, it is possible to switch the display so that the image IM is shifted to the next side beyond the image width, and the image IM is displayed at the center of the desk 200 regardless of which of the four corners of the desk 200 is installed. Can be projected.
  • the projection apparatus according to the second embodiment is obtained by partially changing the projection apparatus according to the first embodiment, and items that are not particularly described have the same structure and function as the projection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining an arrangement state of the reflective liquid crystal element 30 in the second embodiment
  • FIG. 9B is a diagram for explaining a use state of the projection apparatus 100.
  • the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 is arranged in a vertically long state in the x direction. That is, the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 extends with the x direction perpendicular to the y direction adjacent to a predetermined quadrant (area A2) and another quadrant (area A1) as the longitudinal direction. ing.
  • the projection apparatus 100 When the projection apparatus 100 according to the present embodiment is installed, for example, at the corner C4 on the ⁇ X side and the ⁇ Y side, the projection apparatus 100 projects an image in the diagonal directions on the + X and + Y sides, and the desk is long in the X direction. An image IM is displayed at approximately the center of 200.
  • the projection apparatus 100 when the projection apparatus 100 is installed, for example, at the corner C3 on the ⁇ X side and the + Y side, the projection apparatus 100 projects an image in an oblique direction on the + X and ⁇ Y sides, and the desk 200 is long in the X direction.
  • An image IM is displayed substantially at the center.
  • the projection apparatus of the third embodiment is a partial modification of the projection apparatus of the first embodiment.
  • the projection apparatus 100 of the present embodiment is a floor-standing type, and is installed below the front side of the screen apparatus 300 such as a whiteboard.
  • the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 is arranged at the first position in the + y and + x directions in the image circle IC.
  • the display area 30a of the reflective liquid crystal element 30 is arranged at the second position in the ⁇ y and + x directions in the image circle IC. That is, the image IM can be displayed at the approximate center of the screen device 300 regardless of whether the projection device 100 is disposed on the lower right side or the lower left side of the screen device 300.
  • the present invention has been described according to the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the shape of the display region 30a of the reflective liquid crystal element 30 is not limited to a rectangle, and may be a square or the like.
  • the user switches the display direction of the image IM by operating the operation unit 100e of the projection apparatus 100.
  • a screen sensor having a camera or the like is provided to automatically project in the detected screen direction. Can be.
  • the display element is not limited to the reflective liquid crystal element 30 such as LCOS, but a transmissive LCD, a micromirror device including a micromirror, or the like can be used.
  • the reflective liquid crystal element 30 is not limited to being used alone, and an additional reflective liquid crystal element 230 can be disposed opposite to another side surface of the polarizing beam splitter 20 (see FIG. 1).
  • the polarizing beam splitter 20 when the polarizing beam splitter 20 is used, only one of orthogonally polarized light can be used.
  • two reflective liquid crystal elements are arranged, illumination light having different polarization directions can be used for projection. Therefore, it is possible to improve the light utilization efficiency and display a bright image.
  • two types of images can be displayed on the screen. For example, if the screen characteristics are adjusted according to the polarization, different images can be displayed on the front and back of the screen.
  • the plurality of reflective liquid crystal elements 30 and 230 can be fixed to the polarizing beam splitter 20 and can be shifted together with the polarizing beam splitter 20 when the display direction is switched.
  • the reflective liquid crystal element 30 is moved in the direction perpendicular to the optical axis OA by the shift device 50 to switch the display direction.
  • the optical axis is maintained while the projection optical system 40 is maintained in its posture.
  • the display direction may be switched by moving in a direction perpendicular to OA.
  • the reflection type liquid crystal element 30 is arranged so as not to straddle the adjacent quadrants in principle before and after switching.
  • the reflection type liquid crystal element 30 may be arranged to straddle the adjacent quadrants in principle.
  • the ratio between the display area of the reflective liquid crystal element 30 in one quadrant and the display area of the reflective liquid crystal element 30 in the other quadrant is twice or more,
  • the other quadrant with a narrow display area, and the projection direction can be switched between two directions assuming that the main quadrant including a display area that is twice or more wide corresponds to the main projection direction.
  • the video can be displayed while being substantially switched in two oblique directions (broad quadrants).
  • the light source of the illumination optical system 10 is not limited to the LED, and a mercury lamp, a laser, or the like can be used, and these light sources can be used in the same or different types.
  • the number of red, green, and blue light sources may be arbitrarily combined according to the output.
  • the illumination optical system can be configured as described in Patent Document 5, for example, in order to enable downsizing and cost reduction.

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Abstract

スクリーンに近づくことが容易で、投射光を射出する部分が邪魔して画像が見にくくなったり正反射光により眩しくなったりすることを回避できる投影装置を提供する。反射型液晶素子３０の表示領域３０ａを所定の象限と別の象限とのいずれに配置するかによって映像光ＰＬの投影方向を切り替えるので、映像光ＰＬの投影方向をイメージサークルＩＣに含まれる４の象限の基準軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して傾いた斜め方向に設定しつつ投影方向の切り替えが可能になる。これにより、投影方向を机２００等の上における配置、すなわち設置環境に応じたものとすることができる。これにより、ユーザーは、４象限の基準軸ＡＸ１，ＡＸ２の方向から机２００上のスクリーンに近づいて、このスクリーン上に投射された画像ＩＭを投影装置１００自体によって邪魔されることなく観察することができる。

Description

投影装置
　本発明は、画像を投影する投影装置に関するものであり、特に表示位置を切り替えることができる投影装置に関する。
　近年、投影装置として、投影レンズを短焦点化させたプロジェクター、ミラーを用いて投影距離を短くしたプロジェクター等の需要が増えてきている（例えば特許文献１参照）。このようなプロジェクターには、スクリーンとプロジェクターとの距離を短くすることで、スクリーンの前に立つ人物がプロジェクターとスクリーンとの間に入れず影が出ないこと、スクリーン前の人物がプロジェクターの光源を直接見なくてすむため眩しくないことといった利点がある。
　反面、投射距離を短くすることで、スクリーンとプロジェクターとの距離が狭くなり、スクリーンに近づいたりスクリーンの前を横切ることができなくなったりする。また、特に机上設置型のプロジェクターについては、プロジェクター側に座る人物にとっては、プロジェクターが邪魔で画像が見にくくなり、プロジェクターの対面側に座る人物にとっては、正反射光により眩しくなるといった問題がある。
　スクリーンに近づきにくい問題を解決するプロジェクターとして、対角方向からの投射を行うものがあり、例えば光路上にミラーを進退させて左右又は上下に画像を切り替えて投射するものも存在する（特許文献２参照）。このプロジェクターでは、左右又は上下方向に関して非対称な凹面ミラーを使用しており、かかる凹面ミラー等を含む光学系の製造難易度が高いものとなっている。
　その他、投影する光をＰ偏光に揃えることで反射率を下げたプロジェクター（特許文献３参照）、信号処理により眩しくなりそうな部分の輝度を下げるプロジェクター（特許文献４参照）等も存在する。前者については、反射率は下がるが明るさも下がるため好ましくない。後者については、見る角度によってはその領域が暗い映像になるため好ましくない。なお、光源として３色のＬＥＤを用いたプロジェクターも存在する（特許文献５参照）。
特開２０１１－１８０６０８号公報 特開２０１１－１１２８１１号公報 特開２０１０－９６８８０号公報 特開２００９－３６８６５号公報 特開２００９－８６０５７号公報
　本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、スクリーンに近づくことが容易で、投射光を射出する部分が邪魔して画像が見にくくなったり正反射光により眩しくなったりすることを簡易に回避できる投影装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る投影装置は、映像光を射出する表示領域を有する表示素子と、表示素子からの映像光を投影する投影光学系と、指示信号に基づいて、表示素子と投影光学系との光軸方向の配置間隔と、表示素子の法線及び光軸の角度関係とを保った状態で光軸に垂直な平面上において相対的にシフトさせるシフト装置とを備え、表示素子の表示領域は、投影光学系のイメージサークルにおいて、光軸と交差する中心点のまわりの４象限のうち１つの所定の象限と、当該所定の象限とは異なる１つの別の象限とに配置可能であり、表示素子の表示領域を所定の象限と別の象限とのいずれに配置するかによって、映像光の投影方向を切り替える。ここで、イメージサークルとは、投影光学系の被投射面においてテレセントリック性が確保された領域を指す。イメージサークルは、例えば液晶表示パネルを画像表示素子として用いる場合、液晶表示パネルの表示領域を配置可能な範囲又は位置に対応し、ＤＭＤ（digital micromirror device）を画像表示素子として用いる場合、ＤＭＤの反射部においてＯＮの状態となり得る反射面を配置可能な範囲又は位置に対応する。なお、隣り合う象限を跨ぐように表示素子を配置することもでき、この場合、一方の象限にかかる面積と他方の象限にかかる面積との比が２倍以上であれば、２倍以上の所定の象限と１／２未満の別の象限とのうち、より広い２倍以上の所定の象限を主たる投射方向に対応するものとして、これら広義の象限を切り替えつつ映像を２つの斜め方向に実質的に切り替えて表示できる。また、ユーザーからの指示信号により投影方向の自動的な切替えが可能になる。
　上記投影装置によれば、表示素子の表示領域を所定の象限と別の象限とのいずれに配置するかによって映像光の投影方向を切り替えるので、映像光の投影方向を４象限の基準軸に対して傾いた斜め方向に設定しつつ投影方向の切り替えが可能になり、投影方向を設置環境に応じたものとすることができる。これにより、情報提示者や聴衆者等を含むユーザーは、投影後の４象限の基準軸の方向からスクリーンに近づくことができ、スクリーン上に投射された画像を投影装置自体によって邪魔されることなく観察することができる。また、投影方向を斜め方向に設定していることから、投影後の４象限の基準軸の方向からスクリーン上の画像を見る場合、正反射光によって眩しくなって画像が見づらくなることを回避できる。
　本発明の具体的な側面によれば、上記投影装置において、表示素子の表示領域は、矩形であり、イメージサークルの半径は、表示領域の対角長よりも大きい。これにより、表示領域に表示された画像を劣化や欠けなく投射することができる。
　本発明の別の側面によれば、上記所定の象限と上記別の象限とは、互いに隣接する。これにより、所定の基準軸に対してこれを挟んで隣接する２つの斜め方向に投射方向を切り替えることができる。
　本発明のさらに別の側面によれば、表示領域は、上記所定の象限と上記別の象限とが隣接する方向に垂直な方向を長手方向として延在する。この場合、投影方向の切替えに際して表示素子の移動量を低減することができる。
　本発明のさらに別の側面によれば、シフト装置は、表示素子を支持して姿勢を固定した状態で投影光学系の光軸が法線となる平面上を移動させる。この場合、比較的軽量な表示素子を移動させるので、シフト装置を小型・軽量化することができる。
　本発明のさらに別の側面によれば、映像光の投影方向を切り替える指示信号を形成する切替センサーを有する。ここで、切替センサーは、ユーザーが操作するスイッチ等を含む。
　本発明のさらに別の側面によれば、投影光学系は、射出側に反射ミラーを有し、反射ミラーは、回転対称な形状の一部を切り取った光学面形状を有する。この場合、投影光学系を近接投射可能で小型なものとすることができる。また、反射ミラーを有効領域に限った形状とでき、投影光学系を小型化できる。
　本発明のさらに別の側面によれば、表示素子は、照明光学系からの光を画像信号に基づいて変調する光変調素子である。光変調素子には、反射型その他の液晶素子が含まれる。
　本発明のさらに別の側面によれば、照明光学系の照明光源には、水銀ランプ、ＬＥＤ、レーザー等の光源が含まれる。明るさと分光特性とを制御するように、これらの光源を組み合わせて照明光源とすることができる。
第１実施形態に係る投影装置の構造を説明する斜視図である。 図２Ａは光変調素子の配置を説明する概念図であり、図２Ｂ及び２Ｃは、撮像素子の配置の切替えを説明する図である。 投影装置の使用状態を説明する図である。 図４Ａは投影装置の別の使用状態を説明する図であり、図４Ｂはさらに別の使用状態を説明する図である。 図１に示す投影装置の投射光学系等を説明する断面図である。 図６Ａは、図２Ａに示す使用状態のうち一方の表示状態における光路を説明する正面図であり、図６Ｂは、図２Ａに示す使用状態のうち他の表示状態における光路を説明する正面図である。 図２Ａに示す２つの表示状態における光路を説明する側面図である。 投影装置のさらに別の使用状態を説明する図である。 図９Ａは、第２実施形態に係る投影装置の使用状態を説明する図であり、図９Ｂは、本実施形態における光変調素子の配置を説明する概念図である。 第３実施形態に係る投影装置の使用状態を説明する図である。
　〔第１実施形態〕
　図１は、第１実施形態に係る投影装置１００の外観や内部構造を説明する斜視図である。この投影装置１００は、机上設置型のプロジェクターである。より詳細には、投影装置１００は、可搬性を有する短焦点又は近距離投射型のプロジェクターであり、その上部から斜め下方向に向けて表示光を射出することによって、設置面上に映像の近接投射を行うものとなっている。
　図示の投影装置１００は、筐体１００ａ内に、照明光学系１０、偏光ビームスプリッター２０、反射型液晶素子３０、投影光学系４０、シフト装置５０及び駆動回路６０を組み込んだ構造を有する。
　筐体１００ａは、下部に板状の支持部１００ｄを設け上端面に操作部１００ｅを設けた柱状の部材であり、上部の一側面に映像光ＰＬ１，ＰＬ２の射出窓１００ｆを有するものとなっている。なお、操作部１００ｅは、ユーザーが投影装置１００を所望の動作状態にするためユーザーによる入力やユーザーへの表示を可能にするキー、ディスプレイ等からなる。この操作部１００ｅは、例えば映像光の投影方向を切り替える指示信号を生成する切替センサーとしても機能する。
　照明光学系１０は、詳細な説明を省略するが、発光源（照明光源）、集光光学系、偏光変換素子等を備える。発光源としては、例えば３色のＬＥＤ等を組み込んだものを用いることができ、集光光学系は、例えば３色のＬＥＤ等からの照明光を略平行光に変換する。また偏光変換素子は、入射した光の光量を低下させずに特定の偏光に変換する。
　偏光ビームスプリッター２０は、一対の直角プリズム２２ａ，２２ｂを貼り合わせたものであり、貼合わせ面において、一方の直角プリズムの斜面には、照明光学系１０から入射した所定方向の直線偏光を反射させる反射面２１が形成されている。これにより、照明光学系１０から射出され所定方向に直線偏光した状態の照明光を反射させ、反射型液晶素子３０に入射させることができる。
　反射型液晶素子３０は、映像光を形成する表示素子であり、特に空間的な反射率を変化させることによって照明光から画像光を形成する点で光変調素子と言える。反射型液晶素子（表示素子）３０は、板状の電子部品である画像表示パネルからなる。この反射型液晶素子３０は、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）とも称されるマイクロディスプレイであり、シリコンチップの表面に直接回路が形成され対向基板との間に液晶層を挟み込んだものである。反射型液晶素子３０は、液晶層に対し駆動制御部から画像信号に応じた電圧が画素毎に印加されると、液晶分子の配列を変化させることで照明光を変調し、所望の画像を表示するものである。なお、反射型液晶素子３０は、反転画像を表示し、短時間で赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤの出射光を順次切り換えながら、反射型液晶素子３０に入射させることで、反転画像に対応した各色画像を時間軸上でずらして反射させ、これによりスクリーン上でカラー画像を形成するものである。よって、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤの駆動電流やデューティ比を変化させることで発光量又は発光時間を個々に調整すれば、色バランスを任意に変更できる（例えば特開２００７－７９４０２号公報参照）。
　投影光学系４０は、複数のレンズ４１からなり、射出側に反射ミラー４２を有する。各レンズ４１は、ガラスや樹脂材料で形成され、光軸ＯＡ方向から見て円形の輪郭を有する。ただし、反射ミラー４２に近いレンズは径が大きくなる傾向にあるため、使用しない領域の一部をカットすることもできる。各レンズ４１の光学面は、球面又は非球面であり、回転対称な形状を有する。反射ミラー４２の光学面は、球面又は非球面であり、回転対称な光学面形状を有するが、上記のように円形の輪郭から一部を切り取ったようなものとなっている。具体的には、反射ミラー４２は、光軸ＯＡ方向から見て光軸ＯＡに垂直なｙ方向に長い矩形又は台形の輪郭を有する。つまり、反射ミラー４２は、円形ではなく、筐体１００ａの射出窓１００ｆがあるｘ方向に関する両側において切り欠かれたような湾曲形状を有している。
　シフト装置５０は、指示信号に基づいて、反射型液晶素子３０を、表示素子である反射型液晶素子３０と投影光学系４０との光軸ＯＡ方向の配置間隔と、反射型液晶素子３０の法線及び光軸ＯＡの角度関係とを保った状態で光軸ＯＡに垂直な平面上において相対的にシフトさせる。具体的には、シフト装置５０は、反射型液晶素子３０を支持して偏光ビームスプリッター２０に対向させて配置しており、反射型液晶素子３０を光軸ＯＡに垂直なｘｙ面に沿って例えばｙ方向に移動させることができる。シフト装置５０は、例えばステッピングモーターと、タンジェントスクリュー型の動力伝達部材と、スライドガイドとを備え、図２Ａに示す反射型液晶素子３０の表示領域３０ａを＋ｙ方向の第１の位置（図２Ａに実線で示す位置又は図２Ｂに実線で示す位置）と、－ｙ方向の第２の位置（図２Ａに点線で示す位置又は図２Ｃに実線で示す位置）とに切り替えて択一的に配置させることができる。ここで、第１の位置は、投影光学系４０のイメージサークルＩＣを考えた場合、光軸ＯＡが通る中心点から紙面上で左上方向にある第２象限の領域Ａ２に対応し、第２の位置は、イメージサークルＩＣの中心点から紙面上で右上方向にある第１象限の領域Ａ１に対応する。つまり、投影光学系４０は、旧来のようにイメージサークルＩＣを全体的に利用するのではなく、イメージサークルＩＣを約１／４の象限単位で利用するものとなっており、利用する象限を切り替えることで、投射方向を大きく変化させて表示位置の切替え又は適正化が行えるようになっている。ここで、イメージサークルＩＣとは、反射型液晶素子３０が被投影面にある場合、投影光学系４０のテレセントリック性が確保された領域を指す。なお、反射型液晶素子３０に代えてＤＭＤを用いる場合は、ＤＭＤの反射部がＯＮの状態の反射光のみ投影光学系４０に入射するように配置されるので、このＤＭＤの反射面の位置をイメージサークルとする。
　駆動回路６０は、これに組み込まれたプログラムや筐体１００ａの操作部１００ｅからの指示に基づいて、照明光学系１０、反射型液晶素子３０、シフト装置５０等を適宜動作させることができる。駆動回路６０は、例えば外部から入力されたビデオ信号等に基づいて照明光学系１０及び反射型液晶素子３０に対して駆動信号を出力し、反射型液晶素子３０に表示動作を行わせる。また、駆動回路６０は、ユーザーが操作部１００ｅを操作した結果として映像光の投影方向を切り替える指示信号の入力を受けた場合、シフト装置５０を動作させて、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａを図２Ｂに示す第２象限の領域Ａ２に配置したり、表示領域３０ａを図２Ｃに示す第１象限の領域Ａ１に配置したりする投射状態又は表示状態の切替えを行わせることができる。
　図３は、実施形態の投影装置１００の使用状態又は表示状態を説明する図である。机２００の上面２００ａは、スクリーンとして機能させることができ、４隅のいずれか一カ所において投影装置１００が設置される。つまり、机２００の上面２００ａのうち少なくとも中央部分は、適度な散乱面となっており、複数人が机２００を取り囲むように４つの辺Ｅ１～Ｅ４において着席し、投影装置１００によって机２００の上面２００ａに画像を投射しながら会議等を行うことができるようになっている。投影装置１００が例えば－Ｘ側かつ－Ｙ側のコーナーＣ４に設置された場合、投影装置１００からは、＋Ｘ及び＋Ｙ側の斜め方向に画像投射が行われる。つまり、投影装置１００による画像光又は映像光ＰＬ１の投影方向は、４象限の基準軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して傾いた斜め方向（図３では左上方向）となっている。この結果、机２００の上面２００ａの中央領域に画像ＩＭが表示される。一方、投影装置１００が例えば－Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナーＣ３に設置された場合、投影装置１００からは、＋Ｘ及び－Ｙ側の斜め方向に画像投射が行われる。つまり、投影装置１００による画像光又は映像光ＰＬ２の投影方向は、４象限の基準軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して傾いた斜め方向（図３では右上方向）となっている。この結果、机２００の上面２００ａの中央領域に画像ＩＭが表示される。
　図２Ａ等から明らかなように、投影光学系４０のイメージサークルＩＣのうち＋ｘ側の半分のみが利用されていることになる。また、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａの対角長は、イメージサークルＩＣの半径よりも小さくなっている。この結果、投影光学系４０によって反射型液晶素子３０の表示領域３０ａを拡大投影した画像ＩＭは、全体に亘って劣化の少ないものとなる。
　図４Ａは、本実施形態の投影装置１００の別の使用状態を説明する図である。投影装置１００が例えば＋Ｘ側かつ－Ｙ側のコーナーＣ１に設置された場合、投影装置１００からは、－Ｘ及び＋Ｙ側の斜め方向に画像投射が行われる。つまり、投影装置１００による画像光の投影方向は、基準軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して傾いた斜め方向（図４Ａでは左下方向）となって、机２００の略中央に画像ＩＭが表示される。一方、投影装置１００が例えば＋Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナーＣ２に設置された場合、投影装置１００からは、－Ｘ及び－Ｙ側の斜め方向に画像投射が行われる。つまり、投影装置１００による画像光の投影方向は、基準軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して傾いた斜め方向（図４Ａでは右下方向）となって、机２００の略中央に画像ＩＭが表示される。図４Ａに示す画像ＩＭは、図３に示す画像ＩＭを反射型液晶素子３０側で反転させて表示させており、辺Ｅ３向きの画像となっている。なお、図３に示す画像ＩＭを反転させずに辺Ｅ１向きの画像としてもよい。また、反射ミラー４２を反転させて画像ＩＭの向きを切り替えてもよい。
　図４Ｂは、本実施形態の投影装置１００のさらに別の使用状態を説明する図である。この場合、机２００の中央に投射される画像ＩＭが４分割されており、各画像部分ＩＭａは、同一の画像からなるが表示の向きが９０°ずつ異なったものとなっている。この場合、机２００の４辺Ｅ１～Ｅ４を囲む全員が、自分向きの画像部分ＩＭａをそれぞれ観察することになる。
　図５は、投影光学系４０等の具体的な構成例を説明する側方断面図であり、図６Ａ及び６Ｂ並びに図７は、画像の具体的な投射光路を示している。より詳細には、図６Ａは、投影装置１００が図３に示すコーナーＣ４に設置される場合の光路を示し、図６Ｂは、投影装置１００が図３に示すコーナーＣ３に設置される場合の光路を示している。
　図５に示すように、反射型液晶素子３０は、シフト装置５０のステージ５１上に支持されており、光軸ＯＡの＋ｘ側に偏って配置されている。反射型液晶素子３０は、シフト装置５０に駆動されて±ｙ方向に変位する。この結果、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａは、光軸ＯＡに垂直な像面ＩＳに沿ってイメージサークル内で図面奥側の一端（具体的には図２Ａの領域Ａ２）と、図面手前側の他端（具体的には図２Ｂの領域Ａ１）との間で移動する。反射型液晶素子３０の変位は、図２Ａ等の２領域Ａ２，Ａ１に択一的に移動させる非連続的なものとすることができるが、２領域Ａ２，Ａ１間の中間位置をとるような連続的で滑らかなものとすることもできる。
　投影光学系４０の反射ミラー４２は、光軸ＯＡの＋ｘ側がないタイプとなっているが、図示の光学系の場合、光軸ＯＡの＋ｘ側を残した円形としても映像光ＰＬのケラレは生じない。その他のレンズ４１は、最大画角となる光線の高さよりも高くなるような有効領域を有している。各レンズ４１は、図示の例ではいずれも円形の輪郭を有するが、最も反射ミラー４２寄りのレンズ４１ａについては、＋ｘ側を切り欠いて反射ミラー４２による反射光すなわち映像光ＰＬの光路を広げるような形状とできる。また、投影光学系４０は、レンズ４１として１以上の非球面レンズを含んでいる。特に画角を広げると像の歪みや収差が大きくなるが、非球面を１つ以上組み込むことで、小型のまま良好な光学特性を得ることができる。また、絞りＳから反射型液晶素子３０までの光学系において１枚以上の非球面レンズを用いることで、小型でテレセン性の良い光学系を得られる。本実施形態の投影光学系４０は、小型な光学系であるため、レンズ径に対し反射型液晶素子３０が比較的大きくなってテレセン性を確保し難いが、非球面レンズを１枚以上使うことで小型化を実現しつつ、良好なテレセン性が得られる。
　図８は、本実施形態の投影装置１００のさらに別の使用状態を説明する図である。投影装置１００が例えば－Ｘ側の辺Ｅ３の中央に配置された場合、机２００の上面２００ａの中央領域に画像ＩＭを投射するためには、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａを投影光学系４０のイメージサークルＩＣにおいて第１及び第２象限に跨るように配置する必要がある。つまり、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａは、特定の象限内に配置される場合に対応する第１及び第２状態だけでなく、複数の象限間に跨って配置される場合に対応する第３状態で動作するものであってもよい。
　以上説明した第１実施形態の投影装置１００によれば、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａを所定の象限と別の象限とのいずれに配置するかによって映像光ＰＬの投影方向を切り替えるので、映像光ＰＬの投影方向をイメージサークルＩＣに含まれる４の象限の基準軸ＡＸ１，ＡＸ２に対して傾いた斜め方向に設定しつつ投影方向の切り替えが可能になる。これにより、投影方向を机２００等の上における配置、すなわち設置環境に応じたものとすることができる。これにより、ユーザーは、４象限の基準軸ＡＸ１，ＡＸ２の方向から机２００上のスクリーンに近づいて、このスクリーン上に投射された画像ＩＭを投影装置１００自体によって邪魔されることなく観察することができる。また、図３等では投影方向を斜め方向に設定していることから、イメージサークルＩＣの４象限の基準軸ＡＸ１，ＡＸ２の方向、すなわち机２００の辺Ｅ１～Ｅ４側から投射された画像ＩＭを見る場合、正反射光によって眩しくなって画像が見づらくなることを回避できる。
　また、上記投影装置１００によれば、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａが矩形であり、イメージサークルＩＣの半径が表示領域３０ａの対角長よりも大きい。これにより、表示領域３０ａに表示された画像を劣化や欠けなく投射することができる。さらに、切替え前の所定の象限（図２Ａの領域Ａ２）と、切替え後の別の象限（図２Ｂの領域Ａ１）とは、互いに隣接する。つまり、所定の基準軸ＡＸ１に対してこれを挟んで隣接する２つの斜め方向に投射方向を切り替えることができる。これにより、画像ＩＭをその画像幅以上に隣にシフトさせるような表示の切替えが可能になり、机２００の４隅のいずれに投影装置１００を設置しても机２００上の中央に画像ＩＭを投影することができる。
　〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態の投影装置について説明する。第２実施形態の投影装置は、第１実施形態の投影装置を部分的に変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態の投影装置と同様の構造・機能を有する。
　図９Ａは、第２実施形態における反射型液晶素子３０の配置状態を説明する図であり、図９Ｂは、投影装置１００の使用状態を説明する図である。この場合、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａは、ｘ方向に長い縦長の状態に配置されている。つまり、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａは、所定の象限（領域Ａ２）と、別の象限（領域Ａ１）とが隣接するｙ方向に垂直なｘ方向を長手方向として延在するものとなっている。本実施形態の投影装置１００が例えば－Ｘ側かつ－Ｙ側のコーナーＣ４に設置された場合、投影装置１００からは、＋Ｘ及び＋Ｙ側の斜め方向に画像投射が行われ、Ｘ方向に長い机２００の略中央に画像ＩＭが表示される。一方、投影装置１００が例えば－Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナーＣ３に設置された場合、投影装置１００からは、＋Ｘ及び－Ｙ側の斜め方向に画像投射が行われ、Ｘ方向に長い机２００の略中央に画像ＩＭが表示される。
　〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態の投影装置について説明する。第３実施形態の投影装置は、第１実施形態の投影装置を部分的に変更したものである。
　図１０に示すように、本実施形態の投影装置１００は、床置きタイプであり、ホワイトボードその他のスクリーン装置３００の前面側下方に設置される。投影装置１００がスクリーン装置３００に対して図面右下側に設置された場合、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａがイメージサークルＩＣ内で＋ｙ及び＋ｘ方向の第１の位置に配置され、投影装置１００がスクリーン装置３００に対して図面左下側に設置された場合、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａがイメージサークルＩＣ内で－ｙ及び＋ｘ方向の第２の位置に配置される。つまり、投影装置１００をスクリーン装置３００の右下及び左下側のいずれに配置しても、スクリーン装置３００の略中央に画像ＩＭを表示させることができる。
　以上では、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、反射型液晶素子３０の表示領域３０ａの形状は、長方形に限らず、正方形等とすることができる。
　以上では、ユーザーが投影装置１００の操作部１００ｅを操作して画像ＩＭの表示方向を切り替えているが、カメラ等を有するスクリーンセンサーを設けて、検出したスクリーンの方向に自動的に投射を行うようにすることができる。
　表示素子としては、ＬＣＯＳ等の反射型液晶素子３０に限らず、透過型のＬＣＤ、マイクロミラーからなるマイクロミラーデバイス等を用いることができる。
　反射型液晶素子３０は、単独で使用する場合に限らず、偏光ビームスプリッター２０の別の側面に対向して追加の反射型液晶素子２３０を配置することもできる（図１参照）。一般的に、偏光ビームスプリッター２０を用いると直交する偏光の片方しか使えないが、反射型液晶素子を２枚配置すれば、偏光方向の異なる照明光をそれぞれ投影に利用することができる。そのため、光の利用効率を向上させ明るい画像を表示できる。直交する異なる偏光でそれぞれ違った映像を作ればスクリーン上に２種類の画像を表示することが可能となる。例えば、スクリーンの特性を偏光にあわせて調整すればスクリーンの表と裏とで異なる画像を表示できる。あるいは、２つの表示素子の画素を半画素分シフトして配置することで解像度を擬似的に上げることも可能になる。なお、複数の反射型液晶素子３０，２３０は、偏光ビームスプリッター２０に固定することができ、表示方向の切替えに際しては、偏光ビームスプリッター２０とともに一体的にシフトさせることができる。
　以上の説明では、シフト装置５０によって反射型液晶素子３０を光軸ＯＡに垂直な方向に移動させて表示方向の切替えを行っているが、投影光学系４０をその姿勢を保った状態で光軸ＯＡに垂直な方向に移動させて表示方向の切替えを行ってもよい。
　なお、以上では切替えの前後で反射型液晶素子３０が隣り合う象限を原則として跨がないようにしているが、反射型液晶素子３０を隣り合う象限を原則として跨ぐように配置することもできる。この場合、反射型液晶素子３０が一方の象限にかかる表示面積と、反射型液晶素子３０が他方の象限にかかる表示面積との比が２倍以上であれば、表示面積が広い一方の象限と表示面積が狭い他方の象限との２つの象限が存在することになり、２倍以上に広い表示面積を含む主たる象限を主たる投射方向に対応するものとして、投射方向を２方向に切り替えることができ、映像を２つの斜め方向（広義の別象限）に実質的に切り替えつつ表示することができる。
　その他、照明光学系１０の光源としては、ＬＥＤに限らず、水銀ランプ、レーザー等を用いることができ、これらの光源を同種又は異種で組み合わせることもできる。特に、ＬＥＤやレーザーを光源とする場合、赤色・緑色・青色の光源数は出力に合わせ任意に組み合わせてもよい。また、合波するための光学系を追加し、白色又は特定色に関して複数の光源を配置することで明るさを上げることもできる。照明光学系は、小型化・低コスト化を可能にするため、例えば特許文献５に記載のような構成を取ることができる。

Claims (8)

  1. 　映像光を射出する表示領域を有する表示素子と、
    　前記表示素子からの映像光を投影する投影光学系と、
    　指示信号に基づいて、前記表示素子と前記投影光学系との光軸方向の配置間隔と、前記表示素子の法線及び光軸の角度関係とを保った状態で光軸に垂直な平面上において相対的にシフトさせるシフト装置と、
    を備え、
    　前記表示素子の表示領域は、前記投影光学系のイメージサークルにおいて、光軸と交差する中心点のまわりの４象限のうち１つの所定の象限と、当該所定の象限とは異なる１つの別の象限とに配置可能であり、
    　前記表示素子の表示領域を前記所定の象限と前記別の象限とのいずれに配置するかによって、映像光の投影方向を切り替える投影装置。
  2. 　前記表示素子の表示領域は、矩形であり、前記イメージサークルの半径は、前記表示領域の対角長よりも大きい、請求項１に記載の投影装置。
  3. 　前記所定の象限と前記別の象限とは、互いに隣接する、請求項２に記載の投影装置。
  4. 　前記表示領域は、前記所定の象限と前記別の象限とが隣接する方向に垂直な方向を長手方向として延在する、請求項３に記載の投影装置。
  5. 　前記シフト装置は、前記表示素子を支持して姿勢を固定した状態で前記投影光学系の光軸が法線となる平面上を移動させる、請求項１～４のいずれか一項に記載の投影装置。
  6. 　映像光の投影方向を切り替える指示信号を形成する切替センサーを有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の投影装置。
  7. 　前記投影光学系は、射出側に反射ミラーを有し、前記反射ミラーは、回転対称な形状の一部を切り取った光学面形状を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の投影装置。
  8. 　前記表示素子は、照明光学系からの光を画像信号に基づいて変調する光変調素子である、請求項１～７のいずれか一項に記載の投影装置。
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