(57)【要約】【課題】  投影レンズを４５度あるいは様々な角度に傾斜した状態で画像を投影する。コンパクトで全長を短くした投影装置を提供する。【解決手段】  三原色のＬＥＤから発光された三原色の光束を合成して照明光を形成し、反射ミラーからの光束をＲＴＩＲプリズムに４５度回転させ固定したＤＭＤから光束を光変調し、反射させ、三原色の光束を調整合成し、投影レンズを通してスクリーンに画像を投影する。しかも、照射光軸を不動の回転中心軸心として投影レンズの傾斜角度を可変にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三原色のＬＥＤから発光された三原色の光束を合成して照明光を形成し、反射ミラーからの光束をＲＴＩＲプリズムに４５度回転させ固定したＤＭＤから光束を光変調して反射させ、三原色の光束を調整合成し、投影レンズを通してスクリーンに画像を投影し、しかも、照射光軸を不動の回転中心軸心として投影レンズの傾斜角度を可変にしたことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
ＤＭＤが反射光軸の延長上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
照射光軸の一方に第１反射ミラー、照射光軸の他方に第２反射ミラーを設け、第１反射ミラーと第２反射ミラーとの間で三原色の光束が合成されていることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項４】
照射光軸の一方に第１反射ミラー、照射光軸の他方に第２反射ミラーを設け、第１反射ミラーと第２反射ミラーとの間で三原色の光束が合成されていることを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
【請求項５】
１０度刻みで傾斜を自由に変更する構成にしたことを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項６】
１０度刻みで傾斜を自由に変更する構成にしたことを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
【請求項７】
１０度刻みで傾斜を自由に変更する構成にしたことを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
【請求項８】
１０度刻みで傾斜を自由に変更する構成にしたことを特徴とする請求項４に記載の投影装置。
【請求項９】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項１０】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
【請求項１１】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
【請求項１２】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の投影装置。
【請求項１３】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の投影装置。
【請求項１４】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の投影装置。
【請求項１５】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の投影装置。
【請求項１６】
光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする請求項８に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影レンズを通してスクリーンに画像を投影する投影装置に関し、好適にはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いてスクリーンに画像を投影する投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々の折り畳み式プロジェクタが考案されている。例えば特許文献１の図１、２に示すように、照明光源、照明光学系、投影光学系などを一つの筐体内に配置し、ＤＭＤをその光軸中心に４５度傾けて斜めに配置したプロジェクタが提案されている。
【０００３】
また、例えば特許文献２の図５、６に示すように、光源からの照明光を照明光学系によって、投影光学系の光軸上に設置されたＴＩＲプリズムに所定の方向から入射し、該ＴＩＲプリズムによって、前記投影光学系の光軸に対して垂直かつ長辺が設置面に対して水平になるように配設されたＤＭＤに対して所定の照射方向から所定の入射角度で照射し、該ＤＭＤで変調された光を前記投影光学系によってスクリーン上に投影するプロジェクタ装置において、前記照明光学系は、反射ミラーを有するとともに、その光軸が前記投影光学系の光軸と平行に配置され、前記反射ミラーによって、前記光源からの照明光を前記ＴＩＲプリズムに所定の方向から入射し、前記ＤＭＤと前記投影光学系と前記ＴＩＲプリズムと前記反射ミラーとが一体となって前記照明光学系の光軸を中心に回動可能に設けられるとともに、前記ＤＭＤは、長辺を設置面に対して水平に維持した状態で前記照明光学系の光軸を中心に回動可能に設けられ、前記ＤＭＤと前記投影光学系と前記ＴＩＲプリズムと前記反射ミラーとを前記照明光学系の光軸を中心に回動させることにより、前記ＴＩＲプリズムから長辺が設置面に対して水平な状態の前記ＤＭＤに照射する照明光の照射方向を使用時と不使用時とで可変としたプロジェクタ装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】アメリカ特許第６７１２４７５号公報、図１、２参照
【特許文献２】特許第４１２６５２４号公報、図５、６参照
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２のプロジェクタでは、使用時にはＴＩＲプリズムを入射光軸に対して直交する面に４５度回転させて配置しているが、DMDをさらに４５度斜めに回転させなければ、スクリーンに画像を投影できず、水平に配置した状態でも使用したいとするユーザーの要求を満たすことができなかった。
【０００６】
そこで、本発明では、画像を４５度以外のさまざまな角度に傾斜させてスクリーンに投影させ、風景、家族の画像、映画などを寝ながら見ることができる投影装置を提供することを目的とする。加えて、本発明は、コンパクトで全長を短くし、持ち運んで映像を楽しむことができる投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決手段を例示すると、以下のとおりである。
【０００８】
（１）三原色のＬＥＤから発光された三原色の光束を合成して照明光を形成し、反射ミラーからの光束をＲＴＩＲプリズムに４５度回転させ固定したＤＭＤから光束を光変調し、反射させ、三原色の光束を調整合成し、投影レンズを通してスクリーンに画像を投影し、しかも、照射光軸を不動の回転中心軸心として投影レンズの傾斜角度を可変にしたことを特徴とする投影装置。
【０００９】
（２）ＤＭＤが反射光軸の延長上に配置されていることを特徴とする先述の投影装置。
【００１０】
（３）照射光軸の一方に第１反射ミラー、照射光軸の他方に第２反射ミラーを設け、第１反射ミラーと第２反射ミラーとの間で三原色の光束が合成されていることを特徴とする先述の投影装置。
【００１１】
（４）１０度刻みで傾斜を自由に変更する構成にしたことを特徴とする先述の投影装置。
【００１２】
（５）光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにしたことを特徴とする先述の投影装置。
【発明の効果】
【００１３】
使用時（投影レンズの傾斜時）に投影レンズを回転させて斜め４５度に配置し、４５度斜め投影使用時(投影レンズを傾斜させない時)に水平に配置し、あるいは様々な角度に傾斜した状態で配置することで、テーブル、壁、ホワイトボード、床、机など様々な場所に設置することができ、家具、インテリアなどの一部として使用することができる。
【００１４】
投影レンズを４５度あるいは様々な角度に傾斜した状態で画像が投影されるので、寝ながら映画などを最適な角度で見ることができる。
【００１５】
照射光軸の一方に第１反射ミラー、照射光軸の他方に第２反射ミラーを設け、第１反射ミラーと第２反射ミラーとの間で三原色の光束が合成されているようにすれば、コンパクトで全長を短くした投影装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】投影装置の光学系を示す図。
【図２】投影装置の光学系を側面からみた図、また投影装置の不使用時あるいは４５度回転での投影時の図
【図３】投影レンズを斜め４５度に傾斜させ画像をスクリーンに投影している投映装置の使用時（傾斜時）の図
【図４】投影レンズを斜め４５度に傾斜させ画像をスクリーンに投影している投影装置の使用時（傾斜時）の上から見た図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の投影装置においては、三原色のＬＥＤから発光された三原色の光束を合成して照明光を形成し、反射ミラーからの光束をＲＴＩＲプリズムに４５度回転させ固定したＤＭＤから光束を光変調し、反射させ、三原色の光束を調整合成し、投影レンズを通してスクリーンに画像を投影する。しかも、照射光軸を不動の回転中心軸心として投影レンズの傾斜角度を可変にする。
【００１８】
好ましくは、ＤＭＤが反射光軸の延長上に配置されている。
【００１９】
好ましくは、照射光軸の一方に第１反射ミラー、照射光軸の他方に第２反射ミラーを設け、第１反射ミラーと第２反射ミラーとの間で三原色の光束が合成されている。
【００２０】
好ましくは、１０度刻みで傾斜を自由に変更する構成にしている。１０度刻みは、例えば１０度〜９０度の間の範囲にある１０度の整数倍の傾斜角度である。
【００２１】
好ましくは、光源、反射ミラー、合成光学素子を内蔵する本体と、投影レンズを内蔵する筐体の結合部のヒンジに、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにする。固定用の手段として本体と筐体との間に留め金や支持腕等を設けることができる。
【実施例】
【００２２】
図１は、本発明にかかる投影装置１０を示す。
【００２３】
緑色光源１１（例えばＧ−ＬＥＤ）で発光した緑色光が第１レンズ群１２で平行光にされ、第１ダイクロイックミラー１４の第１面１４ａに向けて第１光軸（緑色光軸）１６に沿って照射される。ダイクロイックミラーを介して赤色光源１７(例えばＲ−ＬＥＤ)で発光され第２レンズ群１８で平行光にされた赤色光の光線が、第２ダイクロイックミラー２０の第１面２０ａに向けて仮反射光軸（赤色光軸）２２に沿って照射される。青色光源２３（例えばＢ−ＬＥＤ）で発光され第３レンズ群２４で平行光にされた青色光の光線が、第２ダイクロイックミラー２０の第２面２０ｂに向けて第２光軸（青色光軸）２６に沿って照射される。その後、緑色光の光線に、赤色光の光線と青色光の光線が同軸に合成され、第４レンズ２８、第１反射ミラー３０を介して、光源のムラを低減させるために備えたロッドインテグレータ３２に導光される。ここで、ロッドインテグレータ３２に緑色光、赤色光、青色光の３色が導光され合成される光軸を、照射光軸３４と呼ぶことにする。
【００２４】
また、図１では、照射光軸（あるいは照明光軸）３４と平行な光軸（仮照射光軸２２）の一番端に、スクリーンＳ（図１において図示せず）側に凸な第２レンズ１８を配置し、この凸の第２レンズ１８の裏側に赤色光源１７を配置したが、赤色光源による仮照射光軸（赤色光軸）２２と直交する第２光軸（青色光軸）２６上に配置された青色光源２３と入れ替え、青色光源を仮照射光軸２２の一番端に配置し、青色光源による仮照射光軸（青色光軸）２２に赤色光、緑色光を重ね合わせ、第１反射ミラー３０により反射された本来の照射光軸３４で合成させてもよい。
【００２５】
ロッドインテグレータ３２で合成された緑色光、赤色光、青色光の３原色の光は、リレーレンズ３６で導光され、第２反射ミラー３８で反射され、ＲＴＩＲ（Ｒｅｖｅｒｃｅ  Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、逆全内部反射）プリズム４０に導光される。照射光軸３４の一方すなわち上流側に第１反射ミラー３０、他方すなわち下流側に第２反射ミラー３８を設け、第１反射ミラー３０と第２反射ミラー３８との間で三原色（ＲＧＢ）の光束が合成されていて、照射光軸３４方向の投影装置１０の寸法が短く投影装置１０がコンパクトになっている。合成された光が第２反射ミラー３８で反射されてＲＴＩＲプリズム４０に導光される際の光軸を反射光軸４２と呼ぶことにする。ロッドインテグレータ３２の代わりに、フライアイレンズを配置してもよい。
【００２６】
ＲＴＩＲプリズム４０は、第１プリズム４０ａと第２プリズム４０ｂからなり、両者の間は空気層になっている。第２反射ミラー３８からの光は、第１プリズム４０ａを透過し、ＤＭＤで光変調され、第２プリズム４０ｂの内側反射面で全反射され、第２プリズム４０ｂを透過し、投影レンズ４４へ導光される。第２プリズム４０ｂを透過した光が、投影レンズ４４へ導光される際の光軸を投影光軸４６と呼ぶことにする。
【００２７】
投影レンズ４４は、６枚あるいは７枚程度のレンズ群からなり、少ない枚数で半投影画角５０度程度の広角で、画像をスクリーンＳに投影することができる。投影レンズ４４の傾斜角度は、典型的には投影装置１０の設置用の面（底面）１０ａに平行な照射光軸３４を含む面と反射光軸４２の間の角度とすることができる。図１に示された例においては、投影レンズ４４の傾斜角度は、照射光軸３４及び仮照射光軸２２を含む面３４ａと反射光軸４２との間の角度とすることができる。
【００２８】
投影光軸４６と反射光軸４２は、開き角α（図１においてはα＝１０２度）で配置されているが、開き角αの値は図１に示された例に限定されない。投影光軸４６と反射光軸４２は、９５〜１２０度程度の開き角αで配置されていればよい。
【００２９】
ＤＭＤは、反射光軸４２の延長上に配置され、ＲＴＩＲプリズム４０の裏面に固定され、反射光軸４２中心に４５度回転している。ＤＭＤが投影光軸４６の延長上に配置される場合に比べて、投影光軸４６方向の投影装置１０の寸法が短く投影装置１０がコンパクトになっている。ＲＴＩＲプリズム４０、ＤＭＤ，投影レンズ４４は図２及び図３に示す筐体５０に内蔵されている。
【００３０】
そのため、ＲＴＩＲプリズム４０、ＤＭＤ、投影レンズ４４を内蔵する筐体５０を、例えば照射光軸３４を中心にして斜め４５度の傾斜角度で傾斜させて配置することにより、スクリーンＳに投影される画像は、水平に投影され、通常の姿勢で、風景や家族の映像、様々な映画などを見ることができる。筐体５０は、図２の状態から図３の状態へ、照射光軸３４を中心に紙面に対して時計回りに４５度の傾斜角度で回転させられる。
【００３１】
使用時（投影レンズの傾斜時）には、投影レンズ部分を回転させて、斜め４５度に配置する。
【００３２】
画像投影をしない時や４５度斜め投影使用時には、筐体５０を水平に配置することで、テーブル、壁、ホワイトボード、床、机など様々な場所に設置することができ、家具、インテリアなどの一部として使用することができる。この場合、４５度画像が傾斜した状態で投影されるので、寝ながら映画などを見ることができる。
【００３３】
なお、お年寄りや身体に障害のある方などに対応させるため、１０度刻み（１０度〜９０度）で傾斜角度を自由に変更することもできる。光源（緑色光源１１、赤色光源１７、青色光源２３）、第１、第２反射ミラー３０、３８、ロッドインテグレータ３２を内蔵する本体５２と、投影レンズ４４を内蔵する筐体５０の結合部のヒンジ（図示せず）に、１０度刻みで係合する２つの歯車を設け、かみ合った位置で固定されるようにすることで、１０度刻み（１０度〜９０度）で傾斜角度を自由に変更することができる。なお、傾斜角度の範囲は９０度に限定されず、１８０度まで投影レンズ４４を内蔵する筐体５０を回転させる構成にすることもでき、画像を回転させながら投影することもできる。
【００３４】
Ｇ−ＬＥＤ（緑色光源）からロッドインテグレータまでの距離は、７０〜９０ｍｍであり、Ｒ−ＬＥＤ（赤色光源）及びＢ−ＬＥＤ（青色光源）からロッドインテグレータまでの距離は、１００〜１３０ｍｍである。
【００３５】
また、ロッドインテグレータ（合成光学素子）入り口における光の到達効率を、Ｇ−ＬＥＤ（緑色光源）で１００％としたとき、Ｒ−ＬＥＤ（赤色光源）、Ｂ−ＬＥＤ（青色光源）の到達効率は、９０〜９４％であり、スクリーンにおける光の到達効率を、Ｇ−ＬＥＤ（緑色光源）で１００％としたとき、Ｒ−ＬＥＤ（赤色光源）、Ｂ−ＬＥＤ（青色光源）の到達効率は、９３〜９７％である。ここで、スクリーン上の明るさは、２００ｌｍ（ルーメン）〜１０００ｌｍ（ルーメン）程度である。
【００３６】
なお、本願発明は上記実施例に限定されない。例えば、レーザ光源であっても、緑色光源から合成光学素子までの距離を赤色及び青色の光源から合成光学素子までの距離に比べ、最短にすることにより、緑色光源の利用効率を、他の色の光源の色合いと合わせて調和のとれた割合にして、目に優しく、明るく見やすい画像表示を実現することができる。
【００３７】
また、Ｒ−ＬＥＤ（赤色光源）、Ｇ−ＬＥＤ（緑色光源）、Ｂ−ＬＥＤ（青色光源）の三色のＬＥＤから発光されたＲＧＢの三原色の光束を合成し、照明光を形成し、反射ミラーを介して投影レンズに導光し、スクリーンに画像を投影する投影装置において、反射ミラーからの光束をＲＴＩＲプリズムに４５度回転させ固定したＤＭＤから光束を光変調し、反射させ、ＲＧＢの光束を調整合成し、照射光軸を中心として投影レンズを回動させ、投影レンズを通してスクリーンに画像を投影することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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