(57)【要約】【課題】映像を投影する映像投影装置において、簡単な構成で、高解像度の映像を投影できる映像投影装置を提供することを目的とする。【解決手段】映像を表示する映像表示部と、映像を光路に沿って出力し、投影面上に投影する投影光学系と、前記光路上の何れかの位置に設けられたレンズユニット１８とを有し、レンズユニット１８は、投影光学系の光軸に垂直な面内において少なくとも２つ以上の方向に移動可能なレンズ１９を有するレンズ部と、レンズ部を移動させるアクチュエータ部を有する駆動部２０とを備え、かつアクチュエータ部は推力線がレンズ部の重心を通るように配置されており、駆動部２０は、レンズ１９を移動させることにより映像表示部から出射される光の光軸を傾け、映像表示部により表示される映像を構成する画素の投影面上での表示位置を移動させる。【選択図】図３
2014044407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する映像表示部と、前記映像表示部により表示された映像を光路に沿って出力し、投影面上に投影する投影光学系と、前記光路上の何れかの位置に設けられたレンズユニットとを有し、
前記レンズユニットは、前記投影光学系の光軸に垂直な面内において少なくとも２つ以上の方向に移動可能なレンズを有するレンズ部と、前記レンズ部を移動させるアクチュエータ部を有する駆動部とを備え、かつ前記アクチュエータ部は推力線がレンズ部の重心を通るように配置されており、
前記駆動部は、前記レンズを移動させることにより映像表示部から出射される光の光軸を傾け、映像表示部により表示される映像を構成する画素の投影面上での表示位置を移動させるものである映像投影装置。
【請求項２】
前記レンズユニットは、映像表示部のプリズムの後方であって、光路上の何れかの位置に配置されている請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項３】
前記レンズユニットのレンズは平凸レンズであり、前記レンズユニットと映像表示部の間には前記映像表示部に固定された平凹レンズを備えた請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項４】
前記レンズユニットのレンズは平凹レンズであり、前記レンズユニットと映像表示部の間には前記映像表示部に固定された平凸レンズを備えた請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項５】
前記映像を表示する映像表示部と、前記映像表示部により表示された映像を光路に沿って出力し、投影面上に投影する投影光学系と、前記光路上の何れかの位置に設けられたレンズユニットとを有し、
前記レンズユニットは、前記投影光学系の光軸に垂直な面内において少なくとも２つ以上の方向に移動可能な１つのレンズと、前記レンズを移動させる駆動部とを備え、
前記駆動部は、前記レンズを移動させることにより映像表示部から出射される光の光軸を傾け、映像表示部により表示される映像を構成する画素の投影面上での表示位置を移動させるものである映像投影装置。
【請求項６】
前記レンズユニットは、映像表示部のプリズムの後方であって、光路上の何れかの位置に配置されている請求項５に記載の映像投影装置。
【請求項７】
前記レンズユニットのレンズは平凸レンズであり、前記レンズユニットと映像表示部の間には前記映像表示部に固定された平凹レンズを備えた請求項５に記載の映像投影装置。
【請求項８】
前記レンズユニットのレンズは平凹レンズであり、前記レンズユニットと映像表示部の間には前記映像表示部に固定された平凸レンズを備えた請求項５に記載の映像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、映像を投影する映像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、映像投影装置を開示する。この映像投影装置は、投影光学系と色合成プリズムとの間に、互いに略垂直な方向に偏芯可能な２つの偏芯レンズを備える。この映像投影装置は、この２つの偏芯レンズをそれぞれ光軸に対して垂直な方向に往復駆動させる。
【０００３】
これにより、この映像投影装置は、ライトバルブが表示する映像の解像度よりも高い解像度の映像を、質の低下を伴うことなく提供できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８４５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、映像を投影する映像投影装置において、簡単な構成で、高解像度の映像を投影できる映像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】
【０００６】
本開示にかかる映像投影装置は、映像を表示する映像表示部と、前記映像表示部により表示された映像を光路に沿って出力し、投影面上に投影する投影光学系と、前記光路上の何れかの位置に設けられたレンズユニットとを有し、前記レンズユニットは、投影光学系の光軸に垂直な面内において少なくとも２つ以上の方向に移動可能なレンズを有するレンズ部と、前記レンズ部を移動させるアクチュエータ部を有する駆動部とを備え、かつ前記アクチュエータ部は推力線がレンズ部の重心を通るように配置されており、前記駆動部は、前記レンズを移動させることにより映像表示部から出射される光の光軸を傾け、映像表示部により表示される映像を構成する画素の投影面上での表示位置を移動させるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、簡単な構成で、高解像度の映像が投影可能な映像投影装置を提供することができる。また、投影光学系と映像表示部との間の間隔を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態にかかるプロジェクタの外観斜視図である。
【図２】実施の形態にかかるプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図３】実施の形態にかかるプロジェクタにおける投影光学系とプリズムとの間に設けられた光学系の概要を説明するための模式図である。
【図４】実施の形態にかかるプロジェクタにおける投影光学系とプリズムとの間に設けられた光学系の詳細を説明するための模式図である。
【図５Ａ】レンズを移動することで光の進行方向が変化する原理を説明するための模式図である。
【図５Ｂ】レンズを移動することで光の進行方向が変化する原理を説明するための模式図である。
【図６】実施の形態にかかるプロジェクタに入力する映像の例を示す模式図である。
【図７】実施の形態にかかるプロジェクタが映像を出力する手順を説明するための模式図である。
【図８】他の実施の形態にかかるプロジェクタにおける投影光学系とプリズムとの間に設けられた光学系の概要を説明するための模式図である。
【図９】他の実施の形態にかかるプロジェクタにおける投影光学系とプリズムとの間に設けられた光学系の概要を説明するための模式図である。
【図１０】他の実施の形態にかかるプロジェクタのレンズユニットを説明するための模式図である。
【図１１Ａ】レンズユニットのアクチュエータ部の一例を示す説明図である。
【図１１Ｂ】レンズユニットのアクチュエータ部の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
１．実施の形態
１−１．構成の説明
１−１−１．全体の構成
図１は、実施の形態による映像投影装置の一例としてのプロジェクタの外観を示す斜視図である。図２は、プロジェクタの要部の構成を示す模式図である。
【００１２】
図１に示すように、プロジェクタ１は、筐体２内に、光源と、デジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤと称する）を有する映像を表示するための映像表示部と、映像表示部により表示された映像を投影面上に投影する投影光学系とを備える。プロジェクタ１は、光源で発光した光をＤＭＤで反射することで、表示するための映像を生成し、生成された映像は、投影光学系を介してスクリーンなどの投影面上に投影される。
【００１３】
図２に示すように、プロジェクタ１の光源３は、発光管４とリフレクタ５とを有する。発光管４は、例えば、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプで構成され、赤色、緑色、及び青色の光を含む波長域が異なる複数の光束を射出する。リフレクタ５は、発光管４から射出された光束を反射させ、射出方向を揃えるものである。
【００１４】
発光管４で発光した光は、リフレクタ５、コンデンサレンズ６、ロッド７、リレーレンズ８、反射ミラー９からなる各種光学系を通して、映像表示部１０の全反射プリズムに入射する。
【００１５】
コンデンサレンズ６は、光源３から射出された光束をロッド７に集光するレンズである。ロッド７は、内部で光を全反射させる光学部品で、コンデンサレンズ６を介して入射した光束は、ロッド７内で複数回反射する。これにより、ロッド７を通った光束の光強度分布は、実質的に均一になる。リレーレンズ８は、ロッド７を通った光束の断面の大きさを映像表示部１０のＤＭＤの大きさに合わせるレンズである。反射ミラー９は、リレーレンズ８を通った光束を映像表示部１０の全反射プリズムに反射する。
【００１６】
映像表示部１０は、光源３の反射ミラー９で反射された光束が入射するフィールドレンズ１１と、前記フィールドレンズ１１を通った光束が入射する映像合成部である全反射プリズム１２と、前記全反射プリズム１２により全反射した光束が入射するカラープリズム１３と、前記カラープリズム１３により分光された赤色の光、緑色の光、青色の光それぞれが入射する赤色光用のＤＭＤ１４、緑色光用のＤＭＤ１５、及び青色光用のＤＭＤ１６とを有している。この赤色光用のＤＭＤ１４、緑色光用のＤＭＤ１５、及び青色光用のＤＭＤ１６は、映像を表示する映像表示デバイスとしての働きを行う。フィールドレンズ１１は、入射した光の進行方向を略平行にするレンズである。
【００１７】
全反射プリズム１２は、プリズム１２１とプリズム１２２とにより構成され、プリズム１２１とプリズム１２２との近接面には、薄い空気層１２３が存在する。プリズム１２１とプリズム１２２との近接面に設けられる空気層１２３は、臨界角以上の角度で入射してくる光束を全反射するものである。
【００１８】
カラープリズム１３は、プリズム１３１、プリズム１３２、及びプリズム１３３により構成される。プリズム１３１とプリズム１３２との近接面には、青色の光を反射するダイクロイックミラー１３４が設けられている。また、プリズム１３２とプリズム１３３との近接面には、赤色の光を反射するダイクロイックミラー１３５が設けられている。このカラープリズム１３のプリズム１３１及びプリズム１３２は、前記全反射プリズム１２を通って入射してくる光束を、赤色光、緑色光、青色光に分光するもので、分光された赤色光、緑色光、青色光それぞれは、ＤＭＤ１４、ＤＭＤ１５、及びＤＭＤ１６に入射する。
【００１９】
ＤＭＤ１４、ＤＭＤ１５及びＤＭＤ１６は、１９２０×１０８０個のマイクロミラーを有し、映像信号に応じて、各マイクロミラーを偏向させる。これにより、ＤＭＤ１４、ＤＭＤ１５、及びＤＭＤ１６は、投影光学系１７に入射させる光と、投影光学系１７の有効範囲外に反射する光とに分けて反射する。ＤＭＤ１４、ＤＭＤ１５、及びＤＭＤ１６で反射された光束のうち、投影光学系１７に入射する光束は、カラープリズム１３により合成される。このカラープリズム１３により合成された光束は、全反射プリズム１２に入射する。全反射プリズム１２に入射した光束は、空気層１２３に臨界角以下で入射するため、この光束は空気層１２３を透過して投影光学系１７に入射する。
【００２０】
投影光学系１７は、入射した光束を拡大するための光学系で、フォーカス調整機能やズーム機能を有するレンズ群を含むものである。前記映像表示部１０で生成された映像は、投影光学系１７を介してスクリーンなどの投影面上に投影される。
【００２１】
１−１−２．要部の構成
図３は、投影光学系１７と映像表示部１０の全反射プリズム１２との間に設けられた光学系の概要を説明するための模式図である。
【００２２】
図３に示すように、プロジェクタ１は、映像表示部１０の全反射プリズム１２と投影光学系１７との間に、レンズユニット１８を配置している。このレンズユニット１８は、投影光学系１７の光軸に垂直な面内において、少なくとも２つ以上の方向に移動可能なレンズ１９と、前記レンズ１９を移動させる駆動部２０とを有している。また、レンズユニット１８と映像表示部１０との間には、前記レンズ１９と異なる種類で、固定されたレンズ２１が配置されている。
【００２３】
レンズ２１は、映像表示部１０の全反射プリズム１２側が平坦な面で、レンズユニット１８側が凹レンズを有する平凹レンズである。レンズ２１の平坦な面は、全反射プリズム１２のプリズム１２２に接している。また、レンズユニット１８のレンズ１９は、レンズ２１側が凸レンズで、投影光学系１７側が平坦な面を有する平凸レンズである。レンズユニット１８のレンズ１９は、投影光学系１７及びレンズ２１との間に所定の間隔をあけて、投影光学系１７とレンズ２１の間に配置されている。
【００２４】
レンズユニット１８の駆動部２０は、制御回路２２に接続されており、制御回路２２から駆動信号を供給することにより、レンズ１９を、投影光学系１７の光軸に垂直な面内において、少なくとも２つ以上の方向に移動させる。
【００２５】
図４は、レンズユニット１８の一例を説明するための模式図である。図４に示すように、レンズユニット１８の駆動部２０は、レンズ外枠２０１、レンズ内枠２０２、及びガラス基板からなるレンズ固定部材２０３を有する。
【００２６】
レンズ内枠２０２には、支柱２０４、支柱２０５、支柱２０６、及び支柱２０７が設けられている。また、レンズ外枠２０１には、受穴２０８、受穴２０９、受穴２１０、及び受穴２１１が設けられている。支柱２０４は受穴２０８に挿入され、支柱２０５は受穴２０９に挿入され、支柱２０６は受穴２１０に挿入され、支柱２０７は受穴２１１に挿入されている。各穴の断面積は、各支柱の断面積よりも大きい。従って、レンズ内枠２０２は、レンズ外枠２０１に対して移動可能に保持されている。
【００２７】
レンズ固定部材２０３には、支柱２１２、支柱２１３、支柱２１４、及び支柱２１５が設けられている。レンズ内枠２０２には、受穴２１６、受穴２１７、受穴２１８、及び受穴２１９が設けられている。支柱２１２は受穴２１６に挿入され、支柱２１３は受穴２１７に挿入され、支柱２１４は受穴２１８に挿入され、支柱２１５は受穴２１９に挿入されている。各穴の断面積は、各支柱の断面積よりも大きい。従って、レンズ固定部材２０３は、レンズ内枠２０２に対して移動可能に保持されている。
【００２８】
また、圧電素子２２０、２２１は、駆動信号（電圧）の印加により長さが変動する素子で、駆動信号を印加することにより伸長し、駆動信号の印加を停止することにより短縮する動作を行う。圧電素子２２０は、レンズ外枠２０１に固定され、圧電素子２２１はレンズ内枠２０２に固定されている。また、圧電素子２２０はレンズ内枠２０２に接し、圧電素子２２１はレンズ固定部材２０３に接している。圧電素子２２０、２２１は、制御回路２２に接続され、制御回路２２は、圧電素子２２０、２２１に個別に駆動信号を供給する。圧電素子２２０、２２１は、制御回路２２から駆動信号が供給されると、伸長する動作を行う。
【００２９】
バネ２２２は、圧電素子２２０の両側の位置に間隔をあけて配置され、両端がそれぞれレンズ外枠２０１及びレンズ内枠２０２に固定されている。バネ２２２は、圧電素子２２０が伸長する方向の力に対抗するように、レンズ内枠２０２とレンズ外枠２０１とが互いに引き合う引張力を加えている。圧電素子２２０が伸長し、レンズ内枠２０２を押すことで、レンズ内枠２０２は、レンズ外枠２０１に対してＸ軸のマイナス方向に移動する。また、圧電素子２２０が短縮し、バネ２２２がレンズ内枠２０２を引くことで、レンズ内枠２０２は、レンズ外枠２０１に対してＸ軸のプラス方向に移動する。
【００３０】
バネ２２３は、圧電素子２２１に対して、レンズ１９を介して向き合う位置に配置され、両端がそれぞれレンズ内枠２０２及びレンズ固定部材２０３に固定されている。バネ２２３は、圧電素子２２１が伸長する方向の力に対抗するように、レンズ固定部材２０３と共に、レンズ１９を圧電素子２２１に向かって押す押圧力を加えている。圧電素子２２１が伸長し、レンズ固定部材２０３を押すことで、レンズ１９は、レンズ固定部材２０３と共にレンズ内枠２０２に対してＹ軸のプラス方向に移動する。また、圧電素子２２１が短縮し、バネ２２３がレンズ固定部材２０３を押すことで、レンズ１９は、レンズ固定部材２０３と共に、レンズ内枠２０２に対してＹ軸のマイナス方向に移動する。
【００３１】
すなわち、圧電素子２２０とバネ２２２とは、レンズ１９をＸ軸方向に移動させる第１のアクチュエータ部２２４を構成し、圧電素子２２１とバネ２２３とは、レンズ１９をＹ軸方向に移動させる第２のアクチュエータ部２２５を構成している。また、この第１のアクチュエータ部２２４は、推力線Ｇ１が、レンズ１９、このレンズ１９を保持するレンズ保持部としてのレンズ内枠２０２、及びレンズ固定部材２０３を有するレンズ部の重心を通るように配置されている。なお、前記レンズ部は、レンズ１９、レンズ内枠２０２、及びレンズ固定部材２０３以外に、圧電素子２２１、バネ２２３、支柱２１２、２１３、２１４，２１５、支柱２０４、２０５、２０６、２０７を有している。
【００３２】
また、第２のアクチュエータ部２２５は、推力線Ｇ２が、レンズ１９、このレンズ１９を保持するレンズ保持部としてのレンズ固定部材２０３を有するレンズ部の重心を通るように配置されている。なお、前記レンズ部は、レンズ１９、レンズ固定部材２０３以外に、支柱２１２、２１３、２１４，２１５を有している。
【００３３】
次に、レンズの移動について、具体的に説明する。第１のアクチュエータ部２２４は、圧電素子２２０に駆動信号が供給されていない初期状態から、駆動信号が供給されて圧電素子２２０が伸張した状態に遷移すると、レンズ内枠２０２、レンズ固定部材２０３と共に、レンズ１９をレンズ外枠２０１に対してＸ軸のマイナス方向に移動させる。そして、圧電素子２２０が伸張した状態から、圧電素子２２０への駆動信号の供給を停止する初期状態に遷移すると、バネ２２２の力により、レンズ内枠２０２、レンズ固定部材２０３と共に、レンズ１９をレンズ外枠２０１に対してＸ軸のプラス方向に移動させる。
【００３４】
また、第２のアクチュエータ部２２５は、圧電素子２２１に駆動信号が供給されていない初期状態から、駆動信号が供給されて圧電素子２２１が伸張した状態に遷移すると、レンズ固定部材２０３と共に、レンズ１９をレンズ内枠２０２に対してＹ軸のプラス方向に移動させる。そして、圧電素子２２１が伸張した状態から、圧電素子２２１への駆動信号の供給を停止する初期状態に遷移すると、バネ２２３の力により、レンズ固定部材２０３と共に、レンズ１９をレンズ内枠２０２に対してＹ軸のマイナス方向に移動させる。
【００３５】
このように、レンズユニット１８は、レンズ１９をＸ軸方向に移動させる圧電素子２２０を備えた第１のアクチュエータ部２２４と、レンズ１９をＹ軸方向に移動させる圧電素子２２１を備えた第２のアクチュエータ部２２５とを有し、制御回路２２により、圧電素子２２０、２２１に供給する駆動信号を制御することにより、レンズ１９は、投影光学系１７の光軸に垂直な面内において、少なくとも２つ以上の多様な方向に移動させることができる。
【００３６】
しかも、第１、第２のアクチュエータ部２２４、２２５は、推力線Ｇ１、Ｇ２が、レンズ１９及びレンズ保持部からなるレンズ部の重心を通るように配置されているため、レンズ１９の移動が安定し、高い精度でレンズ１９を少なくとも２つ以上の多様な方向に移動させることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、第１のアクチュエータ部２２４は、レンズ部に引張力を加えるバネ２２２を圧電素子２２０の両側に配置しているが、レンズ部に引張力を加えるバネ２２２を圧電素子２２０の片側にのみ配置する構成としてもよい。また、第２のアクチュエータ部２２５と同様、圧電素子２２０に対し、レンズ１９を介して向き合う位置に、圧電素子２２０が伸長する方向の力に対抗するようにレンズ部に押圧力を加えるバネ２２２を配置することにより構成してもよい。さらに、第２のアクチュエータ部２２５は、第１のアクチュエータ部２２４と同様、圧電素子２２１の両側、または片側に、圧電素子２２１の伸長する方向の力に対抗するようにレンズ部に引張力を加えるバネ２２３を配置することにより構成してもよい。さらに、第１、第２のアクチュエータ部２２４、２２５は、圧電素子２２０、２２１が伸長する方向の力に対抗させるために、バネ２２２、２２３を用いて構成したが、圧電素子２２０、２２１が伸長する方向の力に対抗できるものであれば、バネ２２２、２２３以外の部材、例えば圧電素子などの部材を用いてもよい。
【００３８】
さらに、第１、第２のアクチュエータ部２２４、２２５は、推力線Ｇ１、Ｇ２が、レンズ１９及びレンズ保持部からなるレンズ部の重心を通るように配置したが、レンズ保持部の構成によっては、レンズ１９の重心をレンズ部の重心Ｇ１、Ｇ２と一致させることができることから、レンズ部の重心とは、レンズの重心を含むものであることは言うまでもない。
【００３９】
図５Ａ、図５Ｂは、レンズを移動することで光の進行方向が変化する原理を説明するための模式図である。図５Ａ、図５Ｂに示すように、映像表示部１０のプリズム１２２を出射した光は、レンズ２１とレンズ１９とを透過する。レンズ２１とレンズ１９とを透過した光は、投影光学系１７に入射する。
【００４０】
図５Ａのように、レンズ２１とレンズ１９とは、互いにレンズ効果を打ち消しあう特性を持つ。レンズ１９が移動していない状態では、レンズ２１の光軸Ｌ１とレンズ１９の光軸Ｌ２は一致している。この場合には、レンズ２１とレンズ１９とが合わさって１枚のガラス板と同様に作用する。つまり、プリズム１２２を出射した光は、ガラス板を透過して投影光学系１７に入射するのとほぼ同一な状態である。
【００４１】
次に、レンズ１９が移動すると、図５Ｂのように、映像表示部１０から出射され、レンズ２１を通る光の光軸Ｌ１に対して、レンズ１９を通る光の光軸Ｌ２が傾き、その結果光の進行方向が変化する。以上の作用により、投影光学系１７を介して投影面上に表示される映像の画素の位置が移動する。
【００４２】
１−２．動作の説明
次に、プロジェクタの動作について、図６、図７を用いて説明する。図６は、入力する映像信号の一例を示す模式図である。図７は、プロジェクタが映像を出力する手順を説明するための模式図である。
【００４３】
プロジェクタ１は、水平方向１９２０個×垂直方向１０８０個の画素の映像を投影面上に投影可能なものである。プロジェクタ１は、例えば、外部に接続されるパソコン等から、図６に示すような映像信号が入力される。図６に示す映像信号は、水平方向３８４０個×垂直方向２１６０個の画素で構成される、所謂４Ｋ２Ｋの解像度を有する映像の一例である。すなわち、入力する映像の水平画素数及び垂直画素数は、出力する映像の水平画素数及び垂直画素数に対して、何れも２倍となる。合計画素としては４倍となる。そこで、プロジェクタ１は、図７に示すように、３８４０個×２１６０個の画素を４つのサブフレームにわけ、４つのサブフレームを順次切り換えて出力することで、４Ｋ２Ｋの解像感をユーザに与える動作を行う。
【００４４】
まず、４Ｋ２Ｋの各画素が４つのサブフレームのうち、何れのサブフレームに属するかについて説明する。
【００４５】
図６、図７において、水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０であり、かつ、垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０である場合には、その画素は、第１サブフレームに属する。水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１であり、かつ垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０である場合には、その画素は、第２サブフレームに属する。水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１であり、かつ、垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１である場合には、その画素は、第３サブフレームに属する。水平方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが０であり、かつ、垂直方向に０から数え何番目であるかを示す数値を２で除した余りが１である場合には、その画素は、第４サブフレームに属する。
【００４６】
次に、図６において、各画素に割り振られている番号の意味を説明する。各画素に割り振られている３桁の数値のうち左から一桁目の数値は、上述した４つのサブフレームのうち、何れのサブフレームに割り当てられているかを示す数値である。つまり、左から１桁目の数値としては、１〜４の何れかが割り当てられる。３桁の数値のうち、左から２桁目の数値は、図６において、水平方向に左端の「０」から数えた数値を「２」で除算した結果の自然数（商の自然数）である。また、３桁の数値のうち、左から３桁目の数値は、図６において、垂直方向に上端の「０」から数えた数値を「２」で除算した結果の自然数（商の自然数）である。
【００４７】
例えば、水平方向に「０」から数えて３番目（数値「２」）で、垂直方向に「０」から数えて３番目（数値「２」）の画素の場合を考える。この画素は、水平方向の画素番号が「２」で、かつ垂直方向の画素番号が「２」であり、「２」で除算した結果、余りが「０」である。つまり、この画素は、第１サブフレームに属することとなり、この画素に割り当てられる数値のうち、左から１桁目の数値は、「１」となる。そして、水平方向の画素番号「２」を「２」で除算した結果の自然数が「１」で、この画素に割り当てられる数値のうち、左から２桁目の数値は「１」となる。また、垂直方向の画素番号「２」を「２」で除算した結果の自然数が「１」で、この画素に割り当てられる数値のうち、左から３桁目の数値は「１」となる。つまり、この画素に割り当てられる３桁の数値は、「１１１」となる。
【００４８】
プロジェクタ１における映像の出力手順について、図７を用いて説明する。
【００４９】
上述した通り、第１サブフレーム〜第４サブフレームの映像信号は、順次切り換えて出力される。第１サブフレームは、ｔ０−ｔ１のサブフレーム期間に出力され、第２サブフレームは、次のｔ１−ｔ２のサブフレーム期間に出力される。第３サブフレームは、次のｔ２−ｔ３のサブフレーム期間に出力され、第４サブフレームは、次のｔ３−ｔ４のサブフレーム期間に出力される。
【００５０】
図７に示すように、プロジェクタ１の映像表示部１０は、第１サブフレーム期間に、第１サブフレームの画素群で構成されたサブフレーム映像を表示する。この時、プロジェクタ１のレンズユニット１８の駆動部２０は、圧電素子２２０、２２１に駆動信号が供給されていないため、レンズ１９は、Ｘ軸、及びＹ軸の初期状態の位置にある。従って、投影光学系１７により投影面に投影される映像は、投影光学系１７により左右、上下が反転して、映像表示部１０に表示されたサブフレーム映像による映像Ｆ１がそのまま投影される。
【００５１】
次に、プロジェクタ１のレンズユニット１８の駆動部２０は、圧電素子２２０に駆動信号が供給されることにより、レンズ１９をＸ軸のマイナス方向に移動させる。一方、駆動部２０は、圧電素子２２１に駆動信号を供給していないため、レンズ１９は、継続してＹ軸の初期状態の位置にある。その後、プロジェクタ１の映像表示部１０は、第２サブフレーム期間に、第２サブフレームの画素群で構成されたサブフレーム映像を表示する。従って、投影光学系１７により投影面に投影される映像は、投影光学系１７により左右、上下が反転し、かつ映像表示部１０に表示されたサブフレーム映像が、１／２画素分、画素の位置がＸ軸のプラス方向に移動した映像Ｆ２が投影される。
【００５２】
次に、プロジェクタ１のレンズユニット１８の駆動部２０は、圧電素子２２０に駆動信号が供給された状態のままで、圧電素子２２１に駆動信号が供給されるため、レンズ１９をＸ軸のマイナス方向に移動させた状態を保持して、Ｙ軸のプラス方向に移動させる。その後、プロジェクタ１の映像表示部１０は、第３サブフレーム期間に、第３サブフレームの画素群で構成されたサブフレーム映像を表示する。従って、投影光学系１７により投影面に投影される映像は、投影光学系１７により左右、上下が反転し、かつ映像表示部１０に表示されたサブフレーム映像が、１／２画素分、画素の位置がＹ軸のマイナス方向に移動した映像Ｆ３が投影される。
【００５３】
次に、プロジェクタ１のレンズユニット１８の駆動部２０は、圧電素子２２０への駆動信号の供給を停止し、圧電素子２２１への駆動信号の供給を継続することにより、レンズ１９をＹ軸のプラス方向に移動した状態を保持して、Ｘ軸のプラス方向に移動させる。その後、プロジェクタ１の映像表示部１０は、第４サブフレーム期間に、第４のサブフレームの画素群で構成されたサブフレーム映像を出力する。従って、投影光学系１７により投影面に投影される映像は、投影光学系１７により左右、上下が反転し、かつ映像表示部１０に表示されたサブフレーム映像が、１／２画素分、画素の位置がＸ軸のマイナス方向に移動した映像Ｆ４が投影される。
【００５４】
次に、プロジェクタ１のレンズユニット１８の駆動部２０は、圧電素子２２１への駆動信号の供給を停止することにより、レンズ１９がＸ軸、及びＹ軸の初期状態の位置に戻る。
【００５５】
以後、次の１フレームにおいても同様な制御が行われることにより、映像が投影される。
【００５６】
以上のように、プロジェクタ１は、１フレームを分割した第１サブフレーム期間から第４サブフレーム期間において、それぞれの期間のサブフレーム映像を、互いに画素の中心位置が重ならないように画素の位置を移動させて投影面上に投影する。これにより、水平方向３８４０個×垂直方向２１６０個の画素で構成される、所謂４Ｋ２Ｋの解像度を有する高解像度な映像を投影することができる。
【００５７】
ところで、プロジェクタのような映像投影装置は、投影光学系１７を交換可能な交換レンズ式とした製品が存在する。このような交換レンズ式の製品においては、様々な交換レンズに対応する必要がある。逆に、交換レンズは、映像投影装置に対応する必要がある。そのため、交換レンズ式の映像投影装置は、投影光学系と映像表示部のプリズムとの間の間隔を予め決めている。また、各メーカーは、装置全体をなるべく小型にするため、投影光学系と映像表示部のプリズムとの間の間隔を、できる限り短く設定している。
【００５８】
本開示によるプロジェクタ１は、投影光学系１７と映像表示部１０のプリズム１２２との間に配置される、複数のレンズ１９、２１のうち、移動可能なレンズはレンズ１９であり、レンズを移動させるために必要な空間を最小限に設定できる。つまり、レンズ１９だけが移動するため、レンズ１９の前後にのみ空間を設ければよく、レンズ２１とプリズム１２２との間隔を最小にすることができる。例えば、上記実施の形態のように、レンズ２１をプリズム１２２に接して配置することができる。また、レンズ２１の厚みが、単体では自重で反りを生じるような薄さであっても、プリズム１２２に接することで、形状を平坦に保つことができる。
【００５９】
２．他の実施の形態
以上のように、本開示における例示として、上記実施の形態を用いて説明したが、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
【００６０】
上記実施の形態においては、レンズ２１がプリズム１２２に接するように配置したが、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、図８に示すように、プリズム１２２に平凹レンズが一体成型により配置されたプリズム１２４を用い、レンズ２１を省略してもよい。要するに、プリズム１２２に、レンズ２１と同様の機能を有する部分を設けても良い。
【００６１】
また、図９に示すように、プリズム１２２に平凸レンズが一体成型により配置されたプリズム１２５を用い、レンズ２１を省略してもよい。この場合、レンズユニット１８において、投影光学系１７の光軸に垂直な面内で移動可能なレンズ１９は、プリズム１２５側が凹レンズで投影光学系１７側が平坦な面を有する平凹レンズを用いる。
【００６２】
図８、図９に示すように、映像表示部１０のプリズム１２２に平凹レンズ、または平凸レンズを一体成型し、レンズ２１を省略する構成とした場合、プリズムの表面に凹部、または凸部を形成することによりレンズを形成することができるため、映像表示部１０と投影光学系１７との間の間隔を短くすることができる。また、図８に示す例の場合、プリズムのサイズを変更せずに、表面に凹部を形成することで、レンズを形成することができるため、図９に示す例に比べて、プリズムの厚みを約１ｍｍ程度薄くすることが可能となり、映像表示部１０と投影光学系１７との間の間隔をより一層短くすることができる。一方、図９に示す実施の形態のように、プリズム１２２側のレンズ２１は平凸レンズとし、レンズユニット１８のレンズ１９は平凹レンズとした場合、ガラス板に近い特性を示すため、投影光学系１７の集光性能に与える影響が小さくなるという効果が得られる。
【００６３】
さらに、上記実施の形態においては、レンズユニット１８は、圧電素子２２０、２２１を用いた第１、第２のアクチュエータ部２２４、２２５により、レンズ１９を投影光学系１７の光軸に垂直な面内において移動させる構成としたが、図１０に示すように、電磁石を用いたアクチェータにより実現することもできる。
【００６４】
図１０は、他の実施の形態にかかるプロジェクタのレンズユニットを説明するための模式図である。
【００６５】
図１０に示す実施の形態の駆動部２０は、レンズ枠２３０と、レンズ枠２３０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能で、レンズ１９を保持するレンズ保持部としてのレンズ移動枠２３１とを有する。レンズ移動枠２３１のＸ軸方向とＹ軸方向の端部には、電磁石によるアクチュエータ部２３２、２３３が配置され、このアクチュエータ部２３２、２３３に制御回路２２から駆動信号を供給することにより、レンズ移動枠２３１は、図１０に示すＸ軸方向、及びＹ軸方向に移動する。これにより、レンズ１９は、投影光学系１７の光軸に垂直な面内において、少なくとも２つ以上の多様な方向に移動させることができる。なお、図１０において、レンズ枠２３０とレンズ移動枠２３１の間に配置された支持部２３０ａは、レンズ移動枠２３１が自由に移動可能なように支持するためのもので、弾性を有する部材やボールベアリングなどにより構成される。
【００６６】
また、アクチュエータ部２３２、２３３は、上記実施の形態と同様に、推力線Ｇ１、Ｇ２が、レンズ１９及びレンズ保持部としてのレンズ移動枠２３１からなるレンズ部の重心を通るように配置されている。
【００６７】
図１１Ａ、図１１Ｂは、レンズユニットのアクチュエータ部２３２（２３３）の一例を示す説明図である。図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、アクチュエータ部２３２（２３３）は、レンズ移動枠２３１に設けたコイル部２３４と、このコイル部２３４を挟むように配置されたＮ極、Ｓ極の磁石２３５、２３６と、磁石２３５、２３６を保持するヨーク２３７とを有している。コイル部２３４は、磁石２３５、２３６が形成する磁界の中に配置されているため、コイル部２３４に流す電流の方向を切り替えて、図１１Ａ、図１１Ｂの点線で示すように、コイル部２３４により形成される磁界の方向を切り替えることにより、レンズ移動枠２３１は、矢印のように異なる方向に移動することとなる。
【００６８】
従って、アクチュエータ部２３２、２３３は、制御回路２２からコイル部２３４に供給される駆動信号を切り替えることにより、レンズ移動枠２３１は、投影光学系１７の光軸に垂直な面内において、少なくとも２つ以上の多様な方向に移動させることができる。また、図１０、図１１Ａ、図１１Ｂに示す例の駆動部２０によれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動するレンズ移動枠２３１のみで構成することができるため、より小型軽量のレンズユニット１８とすることができる。さらに、アクチュエータ部２３２、２３３は、レンズ移動枠２３１側にコイル部２３４を配置した構成とすることにより、レンズ移動枠２３１の重量を軽くすることができ、アクチュエータ部２３２、２３３を駆動させてレンズ移動枠２３１を移動させるときに、高い応答性を発揮させることが可能となる。
【００６９】
なお、図１１Ａ、Ｂに示す例では、コイル部２３４はレンズ移動枠２３１に設けられ、磁石２３５、２３６はヨーク２３７側に設けられているが、図１１Ａ、図１１Ｂの例とは逆に、コイル部２３４はヨーク２３７に設け、磁石２３５、２３６はレンズ移動枠２３１に設ける構成としても良い。
【００７０】
さらに、この図１０、図１１Ａ、図１１Ｂに示す例以外に、駆動部２０は、ピストン機構やカム機構を用いて構成しても良い。要するに、レンズを移動させることができればどのような構成であってもよい。
【００７１】
また、本開示における例示として、以上で説明した実施の形態以外の形態を採用することができる。具体的には、上記実施の形態においては、投影光学系１７と、プリズム１２２との間に、レンズ１９が設けられる構成としたが、必ずしもこのような例に限定されない。例えば、レンズ１９は投影光学系１７の内部に設けられていてもよい。要するに、レンズ１９は、映像表示部１０が出射した光の光路上であれば何れの位置であってもよい。
【００７２】
上記実施の形態においては、光源として発光管４とリフレクタ５とからなる構成を用いた。しかしながら、必ずしもこのような例には限定されない。例えば、光源としてＬＥＤやレーザを用いてもよい。要するに、光を発すればよい。
【００７３】
また、上記実施の形態においては、水平方向１９２０個×垂直方向１０８０個の画素数の映像を投影可能な例で説明したが、必ずしもこのような例に限定されない。例えば、画素数は、水平方向３８４０個×垂直方向２１６０個の画素であってもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態においては、第１サブフレーム期間〜第４サブフレーム期間において、水平方向、垂直方向に、順次１／２画素分、画素の位置を移動させることとしたが、必ずしもこのような例には限定されない。例えば、１／４画素分や、１／８画素分、画素の位置を移動させてもよい。要するに各サブフレーム期間において画素中心が重ならなければよい。さらに、投影面上での投影位置を時計回りに移動させる例を説明したが、必ずしもこのような構成には限定されない。例えば、各画素の投影面上での投影位置を反時計回りに移動させてもよいし、第１サブフレーム、第３サブフレーム、第２サブフレーム、第４サブフレームの順に移動させてもよい。要するに、各サブフレーム期間で各画素の投影面上での投影位置を移動させればよい。
【００７５】
また、上記実施の形態では、レンズ２１の平坦な面がプリズムと接するように配置した。しかしながら、必ずしもこのような例に限定されない。例えば、レンズ２１の平坦な面をプリズム１２２に接着剤で接着してもよい。この時、プリズム１２２、接着剤、レンズ２１の屈折率を同程度とすることで、境界面での反射を防ぎ、光量の低下を防ぐことができる。これにより、レンズ２１の平坦度はさらに高い精度で保たれる。
【００７６】
また、上記実施の形態では、映像表示部にＤＭＤを用いた。しかしながら、必ずしもこのような例に限定されない。例えば、透過型液晶パネルや反射型液晶パネルなど、他の映像表示部を用いてもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態では、平凸レンズと平凹レンズの組み合わせの例を示したが、全体でレンズ効果が打ち消し合う構成であればよい。
【００７８】
また、レンズ１９はレンズ固定部材２０３に固定されている例を示したが、レンズ固定部材２０３がガラス基板であり、レンズ１９がレンズ固定部材２０３であるガラス基板上に形成されていてもよい。また、レンズ固定部材２０３であるガラス基板がレンズの一部であってもよい。
【００７９】
また、レンズ内枠２０２とレンズ外枠２０１とが互いに引き合うように、バネ２２２を用いる例を示したが、レンズ内枠２０２とレンズ外枠２０１とが互いに近づくように力が加われば手段は何でもよく、例えばレンズ内枠２０２とレンズ外枠２０１に磁石を固定して、互いに引き合うようにしてもよい。一方が磁石で、他方が鉄など磁石に引き寄せられる性質の材質であってもよい。
【００８０】
また、レンズ固定部材２０３とレンズ内枠２０２とが互いに引き合うように、バネ２２３を用いる例を示したが、レンズ固定部材２０３とレンズ内枠２０２とが互いに近づくように力が加われば手段は何でもよく、例えばレンズ固定部材２０３とレンズ内枠２０２に磁石を固定して、互いに引き合うようにしてもよい。一方が磁石で、他方が鉄など磁石に引き寄せられる性質の材質であってもよい。
【００８１】
ＤＭＤ１４、１５、１６等からなる構成は、映像表示部の一例である。投影光学系１７は、投影光学系の一例である。レンズ１９は、レンズの一例である。圧電素子２２０、２２１、バネ２２２、２２３、及び制御回路２２からなる構成は、駆動部２０の一例である。ＤＭＤ１４、１５、１６は、映像表示デバイスの一例である。プリズム１２１及びプリズム１２２からなる構成は、映像合成部の一例である。
【００８２】
本実施の形態にかかるプロジェクタ１は、映像を表示するＤＭＤ等からなる映像表示部１０と、投影光学系１７と、レンズ１９、レンズ１９を移動させる駆動部２０及び制御回路２２からなるレンズユニット１８とを備える。投影光学系１７は、表示された映像を所定の光路に沿って出力し、所定の投影面上に投影する。レンズユニット１８は、映像表示部１０のプリズム１２２の後方であって、所定の光路上の何れかの位置に設けられ、レンズ１９は、投影光学系１７の光軸に垂直な面内において少なくとも２つ以上の方向に移動可能である。駆動部２０は、レンズ１９を移動させる駆動手段であって、レンズ１９を移動させることで、映像表示部１０により表示される映像を構成する画素の投影面上での表示位置を画素中心が重ならないように移動させる。
【００８３】
これにより、プロジェクタ１は、簡単な構成で、高解像度の映像が投影可能となる。また、投影光学系１７と映像表示部１０との間の間隔を短くすることができる。
【００８４】
以上のように、添付図面および詳細な説明によって、ベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。従って、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本開示は、プロジェクタ等の映像投影装置に適用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１    プロジェクタ
２    筐体
３    光源
４    発光管
５    リフレクタ
６    コンデンサレンズ
７    ロッド
８    リレーレンズ
９    反射ミラー
１０    映像表示部
１１    フィールドレンズ
１２    全反射プリズム
１３    カラープリズム
１４，１５，１６    ＤＭＤ
１７    投影光学系
１８    レンズユニット
１９    レンズ
２０    駆動部
２１    レンズ
２２    制御回路
１２１，１２２，１２４，１２５    プリズム
１２３    空気層
１３１，１３２，１３３    プリズム
１３４，１３５    ダイクロイックミラー
２０１    レンズ外枠
２０２    レンズ内枠
２０３    レンズ固定部材
２０４，２０５，２０６，２０７，２１２，２１３，２１４，２１５    支柱
２０８，２０９，２１０，２１１，２１６，２１７，２１８，２１９    受穴
２２０，２２１    圧電素子
２２２，２２３    バネ
２２４    第１のアクチュエータ部
２２５    第２のアクチュエータ部
２３０    レンズ枠
２３０ａ    支持部
２３１    レンズ移動枠
２３２，２３３    アクチュエータ部
２３４    コイル部
２３５，２３６    磁石
２３７    ヨーク
【図１】
2014044407.tif 000003
【図２】
2014044407.tif 000004
【図３】
2014044407.tif 000005
【図４】
2014044407.tif 000006
【図５Ａ】
2014044407.tif 000007
【図５Ｂ】
2014044407.tif 000008
【図６】
2014044407.tif 000009
【図７】
2014044407.tif 000010
【図８】
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【図９】
2014044407.tif 000012
【図１０】
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【図１１Ａ】
2014044407.tif 000014
【図１１Ｂ】
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