(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザが画像投影装置を傾けた場合であっても、台形歪みが生じることを抑制する画像投影装置を提供する。【解決手段】画像投影装置の傾きを検知する検知部と、光変調素子と投影レンズとの相対位置を変化させる移動制御部とを備え、検知部により画像投影装置の傾きが検知された場合、移動制御部により、光変調素子を投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させることにより、光変調素子と投影レンズとの相対位置を変化させる。【選択図】図１７
2019109354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の傾きを検知する検知部と、
前記検知部により前記傾きが検知された場合、光変調素子と投影レンズとの相対位置を変化させる移動制御部と、
を備えることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記移動制御部は、投影画面を台形補正する際に、前記光変調素子を前記投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記移動制御部は、前記検知部により前記傾きが検知された場合において、レンズシフトを行う際に、前記光変調素子を前記投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記移動制御部は、前記検知部により前記傾きが検知された場合において、デジタルシフトを行う際に、前記光変調素子を前記投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記画像投影装置は、画像を撮像するカメラを備え、
前記移動制御部は、前記カメラの画角が所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記カメラの画角が所定の閾値以上であると判定した場合、前記光変調素子を前記投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記移動制御部は、前記検知部により前記傾きが検知された場合において、所定の時間が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過したと判定した場合に、前記光変調素子をいずれかの前記方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記移動制御部は、電磁アクチュエータを有して構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像投影装置。
【請求項８】
装置の傾きを検知し、
前記傾きが検知された場合、光変調素子と投影レンズとの相対位置を変化させる、
ことを特徴とする画像投影方法。
【請求項９】
投影画面を台形補正する際に、前記光変調素子を前記投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項８に記載の画像投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置、および画像投影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコンやデジタルカメラ等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて画像生成部が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等に画像を投影する画像投影装置が知られている。画像生成部としては、例えば液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイスＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等が用いられている。
このような画像投影装置として、投影レンズの一部を投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させることで、投影像の投影位置を移動させる技術（レンズシフト）、および液晶パネルやＤＭＤの画像表示可能エリア上で原画像を移動させることで、投影像の投影位置を移動させる技術（デジタルシフト）によって、投影位置を移動させることができるプロジェクタがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、液晶パネルが、この液晶パネルに表示された画像の天地方向に移動可能であり、投影位置を投影像の天地方向に移動可能なプロジェクタがある。当該プロジェクタでは、液晶パネルの移動によって投影像の位置を移動させると、台形歪みなく、投影像を上下左右に移動させている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、ユーザが投影像の投影位置を上方に移動させたいと望んだ場合、当該ユーザは投影位置を移動させるためのシフトスイッチの存在もしくは機能に気づかず、プロジェクタを投影レンズが上方に向くように傾けてしまうことがある。この場合、プロジェクタを傾けたことにより、投影像の上側ほど結像面がスクリーンから離れるので、投影像に台形歪みが生じてしまう。
また、特許文献２では、液晶パネルを移動させるスイッチ、トリガーが記載されていない。しかし、本体またはリモコンに搭載のシフトスイッチで液晶パネルを移動させてしまうことが考えられる。そして、ユーザがそのシフトスイッチや機能に気づかなかった場合、特許文献１と同様、投影位置を上方に移動させるためにプロジェクタを傾けてしまい、投影像に台形歪みが生じてしまう。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザが画像投影装置を傾けた場合であっても、台形歪みが生じることを抑制することが可能な画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】
本発明の一態様の画像投影装置によれば、装置の傾きを検知する検知部と、前記検知部により前記傾きが検知された場合、光変調素子と投影レンズとの相対位置を変化させる移動制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ユーザが画像投影装置を傾けた場合であっても、傾きほどは投影像の結像面をスクリーンから離さずに投影像を上方に移動させることができるので、台形歪みが生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態における画像投影装置を例示する図である。
【図２】実施形態における画像投影装置の機能構成を例示するブロック図である。
【図３】実施形態における画像投影装置の光学エンジンを例示する斜視図である。
【図４】実施形態における照明光学系ユニットを例示する図である。
【図５】実施形態における投影光学系ユニットの内部構成を例示する図である。
【図６】実施形態における画像表示ユニットを例示する斜視図である。
【図７】実施形態における画像表示ユニットを例示する側面図である。
【図８】実施形態における固定ユニットを例示する斜視図である。
【図９】実施形態における固定ユニットを例示する分解斜視図である。
【図１０】実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する図である。
【図１１】実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する部分拡大図である。
【図１２】実施形態におけるトップカバーを例示する底面図である。
【図１３】実施形態における可動ユニットを例示する斜視図である。
【図１４】実施形態における可動ユニットを例示する分解斜視図である。
【図１５】実施形態における可動プレートを例示する斜視図である。
【図１６】実施形態における可動プレートが外された可動ユニットを例示する斜視図である。
【図１７】実施形態におけるＤＭＤを移動させて台形補正を実行する処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】実施形態における画像投影装置を傾けて投影した時の投影面の位置について説明する図である。
【図１９】画像投影装置を傾けることで、投影画面の位置を上げる様子および台形補正の例を示す図である。
【図２０】実施形態におけるＤＭＤの移動について説明する図である。
【図２１】実施形態におけるＤＭＤを移動させて投影する時の投影面の位置について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、以下では、画像を投影する前提で説明しているが、投影には、投射を含むものとする。
【００１０】
＜画像投影装置の構成＞
図１は、実施形態におけるプロジェクタ１を例示する図である。
プロジェクタ１は、画像投影装置の一例であり、出射窓３、外部Ｉ／Ｆ９を有し、投影画像を生成する光学エンジンが内部に設けられている。プロジェクタ１は、例えば外部Ｉ／Ｆ９に接続されるパソコンやデジタルカメラから画像データが送信されると、光学エンジンが送信された画像データに基づいて投影画像を生成し、図１に示されるように出射窓３からスクリーンＳに画像Ｐを投影する。
なお、以下に示す図面において、Ｘ１Ｘ２方向はプロジェクタ１の幅方向、Ｙ１Ｙ２方向はプロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１Ｚ２方向はプロジェクタ１の高さ方向である。また、以下では、プロジェクタ１の出射窓３側を上、出射窓３とは反対側を下として説明する場合がある。
【００１１】
図２は、実施形態におけるプロジェクタ１の機能構成を例示するブロック図である。
図２に示されるように、プロジェクタ１は、電源４、メインスイッチＳＷ５、操作部７、外部Ｉ／Ｆ９、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５を有する。
電源４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１の内部回路用に電圧及び周波数を変換して、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５等に給電する。
メインスイッチＳＷ５は、ユーザによるプロジェクタ１のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。電源４が電源コード等を介して商用電源に接続された状態で、メインスイッチＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を開始し、メインスイッチＳＷ５がＯＦＦに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を停止する。
【００１２】
操作部７は、ユーザによる各種操作を受け付けるボタン等であり、例えばプロジェクタ１の上面に設けられている。操作部７は、例えば投影画像の大きさ、色調、ピント調整等のユーザによる操作を受け付ける。操作部７が受け付けたユーザ操作は、システムコントロール部１０に送られる。
外部Ｉ／Ｆ９は、例えばパソコン、デジタルカメラ等に接続される接続端子を有し、接続された機器から送信される画像データをシステムコントロール部１０に出力する。
【００１３】
システムコントロール部１０は、画像制御部１１、移動制御部１２を有する。システムコントロール部１０は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含み、ＣＰＵがＲＡＭと協働してＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、各部の機能が実現される。また、コントロール部１０には、プロジェクタ１が傾いたことを検知するためのセンサ１３が接続されている。コントロール部１０は、センサ１３でプロジェクタ１の傾きが検知されると、光変調素子であるＤＭＤ５５１（後述）の位置を移動させることによって、画面位置を移動させる。このような制御により、ユーザがプロジェクタ１を傾ける角度を小さくすることができる。センサ１３としては、例えば、加速度センサを用いることができる。
【００１４】
画像制御部１１は、画像制御手段の一例であり、外部Ｉ／Ｆ９から入力される画像データに基づいて光学エンジン１５の画像表示ユニット５０に設けられているデジタルマイクロミラーデバイスＤＭＤ（Digital Micromirror Device（以下、単に「ＤＭＤ」という））５５１を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。
移動制御部１２は、移動制御手段の一例であり、画像表示ユニット５０において移動可能に設けられている可動ユニット５５を移動させ、可動ユニット５５に設けられているＤＭＤ５５１の位置を制御する。
ファン２０は、システムコントロール部１０に制御されて回転し、光学エンジン１５の光源３０を冷却する。
【００１５】
光学エンジン１５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、システムコントロール部１０に制御されてスクリーンＳに画像を投影する。
光源３０は、例えば水銀高圧ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等であり、システムコントロール部１０により制御され、照明光学系ユニット４０に光を照射する。
照明光学系ユニット４０は、例えばカラーホイール、ライトトンネル、リレーレンズ等を有し、光源３０から照射された光を画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に導く。
【００１６】
画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１を有し、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって固定ユニット５１に対する位置が制御される。ＤＭＤ５５１は、画像生成手段の一例であり、システムコントロール部１０の画像制御部１１により制御され、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を変調して投影画像を生成する。
投影光学系ユニット６０は、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成される画像を拡大してスクリーンＳに投影する。
【００１７】
＜光学エンジンの構成＞
次に、プロジェクタ１の光学エンジン１５の各部の構成について説明する。
図３は、実施形態における光学エンジン１５を例示する斜視図である。光学エンジン１５は、図３に示されるように、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、プロジェクタ１の内部に設けられている。
【００１８】
光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２方向に光を照射する。照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を、下部に設けられている画像表示ユニット５０に導く。画像表示ユニット５０は、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を用いて投影画像を生成する。投影光学系ユニット６０は、照明光学系ユニット４０の上部に設けられ、画像表示ユニット５０によって生成された投影画像をプロジェクタ１の外部に投影する。
なお、本実施形態に係る光学エンジン１５は、光源３０から照射される光を用いて上方に画像を投影するように構成されているが、水平方向に画像を投影するような構成であってもよい。
【００１９】
［照明光学系ユニット］
図４は、実施形態における照明光学系ユニット４０を例示する図である。
図４に示されるように、照明光学系ユニット４０は、カラーホイール４０１、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３，４０４、シリンダミラー４０５、凹面ミラー４０６を有する。
カラーホイール４０１は、例えば周方向の異なる部分にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色のフィルタが設けられている円盤である。カラーホイール４０１は、高速回転することで、光源３０から照射される光を、ＲＧＢ各色に時分割する。
ライトトンネル４０２は、例えば板ガラス等の貼り合わせによって四角筒状に形成されている。ライトトンネル４０２は、カラーホイール４０１を透過したＲＧＢ各色の光を、内面で多重反射することで輝度分布を均一化してリレーレンズ４０３，４０４に導く。
リレーレンズ４０３，４０４は、ライトトンネル４０２から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する。
【００２０】
シリンダミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、リレーレンズ４０３，４０４から出射された光を、画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に反射する。ＤＭＤ５５１は、凹面ミラー４０６からの反射光を変調して投影画像を生成する。
［投影光学系ユニット］
図５は、実施形態における投影光学系ユニット６０の内部構成を例示する図である。
図５に示されるように、投影光学系ユニット６０は、投影レンズ６０１、折り返しミラー６０２、曲面ミラー６０３がケースの内部に設けられている。
投影レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成された投影画像を、折り返しミラー６０２に結像させる。折り返しミラー６０２及び曲面ミラー６０３は、結像された投影画像を拡大するように反射して、プロジェクタ１の外部のスクリーンＳ等に投影する。
【００２１】
［画像表示ユニット］
図６は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する斜視図である。また、図７は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する側面図である。
図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。
固定ユニット５１は、第１固定板としてのトッププレート５１１、第２固定板としてのベースプレート５１２を有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１とベースプレート５１２とが所定の間隙を介して平行に設けられており、照明光学系ユニット４０の下部に固定される。
【００２２】
可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としての可動プレート５５２、第２可動板としての結合プレート５５３、ヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
可動プレート５５２は、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、固定ユニット５１によってトッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。
結合プレート５５３は、固定ユニット５１のベースプレート５１２を間に挟んで可動プレート５５２に固定されている。結合プレート５５３は、上面側にＤＭＤ５５１が固定して設けられ、下面側にヒートシンク５５４が固定されている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、可動プレート５５２、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
【００２３】
ＤＭＤ５５１は、結合プレート５５３の可動プレート５５２側の面に設けられ、可動プレート５５２及び結合プレート５５３と共に移動可能に設けられている。ＤＭＤ５５１は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。ＤＭＤ５５１の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、システムコントロール部１０の画像制御部１１から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
マイクロミラーは、例えば「ＯＮ」の場合には、光源３０からの光を投影光学系ユニット６０に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「ＯＦＦ」の場合には、光源３０からの光を不図示のＯＦＦ光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。
このように、ＤＭＤ５５１は、画像制御部１１から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源３０から照射されて照明光学系ユニット４０を通った光を変調して投影画像を生成する。
【００２４】
ヒートシンク５５４は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ５５１に当接するように設けられている。ヒートシンク５５４は、移動可能に支持される結合プレート５５３にＤＭＤ５５１と共に設けられることで、ＤＭＤ５５１に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制し、ＤＭＤ５５１の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。
【００２５】
（固定ユニット）
図８は、実施形態における固定ユニット５１を例示する斜視図である。また、図９は、実施形態における固定ユニット５１を例示する分解斜視図である。
図８及び図９に示されるように、固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２を有する。
トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１３，５１４が設けられている。また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、複数の支柱５１５によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。
支柱５１５は、図９に示されるように、上端部がトッププレート５１１に形成されている支柱孔５１６に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート５１２に形成されている支柱孔５１７に挿入される。支柱５１５は、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１とベースプレート５１２とを平行に支持する。
また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２には、支持球体５２１を回転可能に保持する支持孔５２２，５２６がそれぞれ複数形成されている。
【００２６】
トッププレート５１１の支持孔５２２には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材５２３が挿入される。保持部材５２３は、支持球体５２１を回転可能に保持し、位置調整ねじ５２４が上から挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６は、下端側が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。
トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６に回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を移動可能に支持する。
【００２７】
図１０は、実施形態における固定ユニット５１による可動プレート５５２の支持構造を説明するための図である。また、図１１は、図１０に示されるＡ部分の概略構成を例示する部分拡大図である。
図１０及び図１１に示されるように、トッププレート５１１では、支持孔５２２に挿入される保持部材５２３によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。また、ベースプレート５１２では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。
各支持球体５２１は、支持孔５２２，５２６から少なくとも一部分が突出するように保持され、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接して支持する。可動プレート５５２は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、トッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。
【００２８】
また、トッププレート５１１側に設けられている支持球体５２１は、可動プレート５５２とは反対側で当接する位置調整ねじ５２４の位置に応じて、保持部材５２３の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ５２４がＺ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減り、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＺ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増え、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。
このように、位置調整ねじ５２４を用いて支持球体５２１の突出量を変化させることで、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。
また、図８及び図９に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。
【００２９】
図１２は、実施形態におけるトッププレート５１１を例示する底面図である。図１２に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。
磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、トッププレート５１１の中央孔５１３を囲むように４箇所に設けられている。磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の２つの磁石で構成され、それぞれ可動プレート５５２に及ぶ磁界を形成する。
磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ可動プレート５５２の上面に各磁石５３１，５３２，５３３，５３４に対向して設けられているコイルとで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
なお、上記した固定ユニット５１に設けられる支柱５１５、支持球体５２１の数や位置等は、可動プレート５５２を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。
【００３０】
（可動ユニット）
図１３は、実施形態における可動ユニット５５を例示する斜視図である。また、図１４は、実施形態における可動ユニット５５を例示する分解斜視図である。
図１３及び図１４に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、可動プレート５５２、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７を有し、固定ユニット５１に対して移動可能に支持されている。
可動プレート５５２は、上記したように、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、複数の支持球体５２１により表面に平行な方向に移動可能に支持される。
【００３１】
図１５は、実施形態における可動プレート５５２を例示する斜視図である。
図１５に示されるように、可動プレート５５２は、平板状の部材から形成され、ＤＭＤ基板５５７に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５７０を有し、中央孔５７０の周囲にコイル５８１，５８２，５８３，５８４が設けられている。
コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれＺ１Ｚ２方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成され、可動プレート５５２のトッププレート５１１側の面に形成されている凹部に設けられてカバーで覆われている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれトッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４とで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
トッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４と、可動プレート５５２のコイル５８１，５８２，５８３，５８４とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４に電流が流されると、磁石５３１，５３２，５３３，５３４によって形成される磁界により、可動プレート５５２を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。
可動プレート５５２は、磁石５３１，５３２，５３３，５３４とコイル５８１，５８２，５８３，５８４との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対して、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。
各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流される電流の大きさ及び向きは、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。移動制御部１２は、各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート５５２の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。
【００３２】
本実施形態では、第１駆動手段として、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とが、Ｘ１Ｘ２方向に対向して設けられている。コイル５８１及びコイル５８４に電流が流されると、図１５に示されるようにＸ１方向又はＸ２のローレンツ力が発生する。可動プレート５５２は、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向又はＸ２方向に移動する。
また、本実施形態では、第２駆動手段として、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とが、Ｘ１Ｘ２方向に並んで設けられ、磁石５３２及び磁石５３３は、磁石５３１及び磁石５３４とは長手方向が直交するように配置されている。このような構成において、コイル５８２及びコイル５８３に電流が流されると、図１５に示されるようにＹ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。
【００３３】
可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向又はＹ２方向に移動する。また、可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とで反対方向に発生するローレンツ力により、ＸＹ平面において回転するように変位する。
例えば、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ１方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ２方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で時計回り方向に回転するように変位する。また、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ２方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ１方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。
また、可動プレート５５２には、固定ユニット５１の支柱５１５に対応する位置に、可動範囲制限孔５７１が設けられている。可動範囲制限孔５７１は、固定ユニット５１の支柱５１５が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により可動プレート５５２が大きく移動した時に支柱５１５に接触することで、可動プレート５５２の可動範囲を制限する。
【００３４】
以上で説明したように、本実施形態では、システムコントロール部１０の移動制御部１２が、コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさや向きを制御することで、可動範囲内で可動プレート５５２を任意の位置に移動させることができる。
なお、移動手段としての磁石５３１，５３２，５３３，５３４及びコイル５８１，５８２，５８３，５８４の数、位置等は、可動プレート５５２を任意の位置に移動させることが可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。例えば、移動手段としての磁石は、トッププレート５１１の上面に設けられてもよく、ベースプレート５１２の何れかの面に設けられてもよい。また、例えば、磁石が可動プレート５５２に設けられ、コイルがトッププレート５１１又はベースプレート５１２に設けられてもよい。
【００３５】
また、可動範囲制限孔５７１の数、位置及び形状等は、本実施形態に例示される構成に限られない。例えば、可動範囲制限孔５７１は一つであってもよく、複数であってもよい。また、可動範囲制限孔５７１の形状は、例えば長方形や円形等、本実施形態とは異なる形状であってもよい。
固定ユニット５１によって移動可能に支持される可動プレート５５２の下面側（ベースプレート５１２側）には、図１３に示されるように、結合プレート５５３が固定されている。結合プレート５５３は、平板状部材から形成され、ＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分が３本のねじ５９１によって可動プレート５５２の下面に固定されている。
【００３６】
図１６は、可動プレート５５２が外された可動ユニット５５を例示する斜視図である。
図１６に示されるように、結合プレート５５３には、上面側にＤＭＤ５５１、下面側にヒートシンク５５４が設けられている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、ヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている。
ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５７に設けられており、ＤＭＤ基板５５７が保持部材５５５と結合プレート５５３との間で挟み込まれることで、結合プレート５５３に固定されている。保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４は、図１４及び図１６に示されるように、固定部材としての段付ねじ５６０及び押圧手段としてのばね５６１によって重ねて固定されている。
【００３７】
＜画像投影＞
上記したように、本実施形態に係るプロジェクタ１において、投影画像を生成するＤＭＤ５５１は、可動ユニット５５に設けられており、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって可動ユニット５５と共に位置が制御される。
移動制御部１２は、例えば、画像投影時にフレームレートに対応する所定の周期で、ＤＭＤ５５１の複数のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた複数の位置の間を高速移動するように可動ユニット５５の位置を制御する。このとき、画像制御部１１は、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１に画像信号を送信する。
例えば、移動制御部１２は、Ｘ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向にＤＭＤ５５１のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた位置Ｐ１と位置Ｐ２との間で、ＤＭＤ５５１を所定の周期で往復移動させる。このとき、画像制御部１１が、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１を制御することで、投影画像の解像度を、ＤＭＤ５５１の解像度の約２倍にすることが可能になる。また、ＤＭＤ５５１の移動位置を増やすことで、投影画像の解像度をＤＭＤ５５１の２倍以上にすることもできる。
このように、移動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を所定の周期で移動させ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１に位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上の画像を投影することが可能になる。
【００３８】
また、本実施形態に係るプロジェクタ１では、移動制御部１２がＤＭＤ５５１を可動ユニット５５と共に回転するように制御することで、投影画像を縮小させることなく回転させることができる。例えばＤＭＤ５５１等の画像生成手段が固定されているプロジェクタでは、投影画像を縮小させなければ、投影画像の縦横比を維持しながら回転させることはできない。これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１を回転させることができるため、投影画像を縮小させることなく回転させて傾き等の調整を行うことが可能になっている。
このように、プロジェクタ１では、電流の向きやその大きさに応じて、ＤＭＤ５５１を含む可動ユニット５５を任意に動かすことができるが、以下、可動ユニット５５における台形補正および台形補正に伴う画像品質の抑制方法について説明する。
【００３９】
台形補正は、投影される画面の位置をある方向（例えば、上方向）に移動させるために、プロジェクタ１本体を当該方向にあおって画面が台形となった場合に、当該画面を長方形に補正する技術である。台形補正を行った場合、明るさや解像度の低下など、画像の品質が低下してしまうため、台形補正時の画像品質の低下をいかに抑制するかが重要となる。
図２に示したように、プロジェクタ１のシステムコントロール部１０は、センサ１３がプロジェクタ１の傾きを検知すると、その傾きに応じてＤＭＤ５５１を移動させた後、外部Ｉ／Ｆ９から出力された画像データに基づく画像信号を台形補正する。
【００４０】
図１７は、ＤＭＤ５５１を移動させて台形補正を実行する処理手順を示すフローチャートである。当該処理は、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって行われる。
図１７に示すように、システムコントロール部１０が、電源４が商用電源に接続された状態でメインスイッチＳＷ５がＯＮに操作されたことを検知すると、移動制御部１２は、プロジェクタ１の各部を駆動し、光源３０を点灯させる等、プロジェクタ１を動作させるための初期状態である通常駆動状態とする（ステップＳ１７０１）。
その後、センサ１３からプロジェクタ１の傾きを検知したことを示す信号がシステムコントロール部１０に出力されると（ステップＳ１７０２）、移動制御部１２は、センサ１３が検知した傾きが所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７０３）。当該所定の閾値は、あらかじめ定められているものとする。
【００４１】
移動制御部１２は、センサ１３が検知した傾きが所定の閾値に満たないと判定した場合（ステップＳ１７０３；Ｎｏ）、ステップＳ１７０１に戻り、検知を続ける。
一方、移動制御部１２は、センサ１３が検知した傾きが所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１７０３；Ｙｅｓ）、ＤＭＤ５５１を移動させる（ステップＳ１７０４）。具体的には、移動制御部１２は、可動プレート５５２を移動制御することにより、ＤＭＤ５５１を投影レンズ６０１に対して水平方向、あるいは投影レンズ６０１の光軸に垂直な方向に移動させる。
移動制御部１２は、ＤＭＤ５５１を移動させると、検知した傾きに応じて台形補正を行い（ステップＳ１７０５）、その後、ステップＳ１７０２に戻って再び傾きを検知する。
なお、図１７では、ステップＳ１７０２において、所定の閾値以上の傾きが検知されない場合には傾きの検知を続けることとしたが、ステップＳ１７０５に進んで台形補正を行ってもよい。
【００４２】
図１８は、プロジェクタ１を傾けて投影した時の投影面の位置について説明する図である。図１８左では、通常投影時、すなわちプロジェクタ１を水平にして、投射光Ｌを投射して投影画像Ｐを投影面に投影した状態を示している。また、図１８右では、傾斜投影時、すなわちプロジェクタ１の投影面側を持ち上げるなどしてプロジェクタ１の投影面側が上方となるように傾斜させて、投射光Ｌを投射して投影画像Ｐを投影面に投影した状態を示している。これらの図に示すように、投影画像Ｐは、プロジェクタ１の傾きに応じて、高さＨだけ上方に移動していることがわかる。
【００４３】
すなわち、プロジェクタ１を傾けることで、投影画面の位置を上げることができるが、このような場合、図１９に示すように、投影画像Ｐは、投影画像Ｐ１のように台形となってしまう。そのため、投影画像Ｐ２のような長方形となるように、台形補正を行う必要がる。しかし、台形補正した分だけ、投影画像Ｐ２の明るさが暗くなったり、投影画像Ｐ２の画素数が少なくなり、画像の品質が低下してしまう。さらには、プロジェクタ１自体を傾ける分だけフォーカスが合う面が傾いてしまうため、投影面上でのフォーカスが合いにくくなってしまう。したがって、画像の品質の低下を抑制するためには、図１７に示したプロセスを経て台形補正をするなどして、プロジェクタ１を傾ける角度をできる限り小さくすることが望ましいといえる。
【００４４】
図２０は、ＤＭＤ５５１の移動について説明する図である。図２０左では、上述した通常投影時におけるＤＭＤ５５１の位置を示している。また、図１８右では、上述した傾斜投影時におけるＤＭＤ５５１の位置を示している。これらの図に示すように、システムコントロール部１０の移動制御部１２は、センサ１３によって所定量の傾きが検知された場合、ＤＭＤ５５１を、投影レンズ６０１に対して水平方向、あるいは投影レンズ６０１の光軸に垂直な方向に、高さｈ分だけ移動させる。ＤＭＤ５５１の移動量については、プロジェクタ１の傾きの大きさに応じて制御すればよい。例えば、移動制御部１２は、センサ１３が検知した傾きが大きいほどＤＭＤ５５１の移動量を大きくするように、可動プレート５５２を制御すればよい。
このように、傾きが検知された場合、ＤＭＤ５５１の位置を図２０に示すように移動させ、ＤＭＤ５５１と投影レンズ６０１との相対位置を変化させると、プロジェクタ１を傾けなくても、投影画像の位置を移動させることができる。したがって、台形補正をするときの補正量を低減させることができ、その結果、投影画像の品質の低下を抑制することができる。
【００４５】
なお、図１７では、センサ１３が所定の閾値以上の傾きを検知した場合に、システムコントロール部１０の移動制御部１２がＤＭＤ５５１を移動させ、その後、台形補正を行う一方、センサ１３が所定の閾値に満たない傾きを検知した場合には、センサ１３が傾きを検知し続けることとした。しかし、センサ１３が所定の閾値に満たない傾きを検知した場合には、移動制御部１２は、ＤＭＤ５５１を移動させ、台形補正を行わずに処理を終了させてもよい。この場合、すなわちＤＭＤ５５１の移動によって、図２１に示すように投影画像の位置を移動させた場合、移動後の投影画像は台形とはならないため、台形補正による画像品質の低下をなくすことができる。また、さらに投影画像の位置を上げるために、プロジェクタ１を傾ける場合には、センサ１３が所定の閾値以上の傾きを検知するため、上述したように、ＤＭＤ５５１の移動によってプロジェクタ１を傾ける角度を小さくすることができ、画像品質の低下を抑制することができる。
【００４６】
図２１は、ＤＭＤ５５１を移動させて投影する時の投影面の位置について説明する図である。図２１左では、上述した通常投影時において投射光Ｌを投射し、投影画像Ｐを投影面に投影した状態を示している。また、図２１右では、センサ１３が傾斜を検知してＤＭＤ５５１を移動させて投射光Ｌを投射し、投影画像Ｐを投影面に投影した状態を示している。これらの図に示すように、ＤＭＤ５５１の移動量（図２０における高さｈ）に応じて、投影画像Ｐが高さＨだけ上方に移動していることがわかる。
【００４７】
なお、本実施例においては、システムコントロール部１０の移動制御部１２がＤＭＤ５５１を移動させることにより、投影画像の品質の低下を抑制することとした。しかし、投影レンズの一部を投影レンズの光軸に垂直な方向に移動させることで、投影像の投影位置を移動させるレンズシフトを行う場合にも同様に適用することができる。レンズシフトを行う場合、通常、投影光学系ユニット６０の大型化が必要となるが、このような構成の場合には、レンズシフト機能と、本実施例のようにＤＭＤ５５１を移動させるＤＭＤシフト機能とを組み合わせることにより、より一層、投影画像の画像品質の低下を抑制することができる。例えば、システムコントロール部１０の移動制御部１２は、本実施例で示したように、センサ１３により傾斜を検知した場合、ＤＭＤ５５１を移動させた後にレンズシフトを行うことにより、レンズシフトによるレンズの移動量を少なくすることができるため、この場合でも画像品質の低下を抑制することができる。
【００４８】
また、液晶パネルやＤＭＤ５５１の画像表示可能エリアに未利用のエリアがあれば、その未利用のエリアに原画像を移動させることで、投影像の投影位置を移動させるデジタルシフトを行う場合にも同様に適用することができる。例えば、システムコントロール部１０の移動制御部１２は、本実施例で示したように、センサ１３により傾斜を検知した場合、ＤＭＤ５５１を移動させた後にデジタルシフトを行うことにより、上記未利用のエリアの範囲におけるデジタルシフトのシフト量を少なくすることができるため、この場合でも画像品質の低下を抑制することができる。
【００４９】
なお、本実施例では、台形補正を行う前にシステムコントロール部１０の移動制御部１２がＤＭＤ５５１を移動させることにより、台形補正による補正量を少なくするように制御した。しかし、台形補正を行った後にシステムコントロール部１０の移動制御部１２がＤＭＤ５５１を移動させて、台形補正による補正量を調整することとしてもよい。この場合、レンズシフトやデジタルシフトにおいても同様に考えることができる。また、本実施例のようなＤＭＤ５５１の移動、レンズシフト、デジタルシフトを任意に組み合わせて台形補正による補正量を少なくしてもよい。
【００５０】
また、本実施例では、センサ１３がプロジェクタ１の傾きを検知した場合にＤＭＤ５５１を移動させることとした。しかし、例えば、プロジェクタ１が、画像を撮像するカメラを備えている場合には、当該カメラの画角に基づいて、ＤＭＤ５５１を移動させてもよい。例えば、システムコントロール部１０の移動制御部１２は、カメラの画角があらかじめ定められた所定の閾値以上であるか否かを判定し、カメラの画角が所定の閾値以上であると判定した場合、可動プレート５５２を移動制御することにより、ＤＭＤ５５１を投影レンズ６０１に対して水平方向、あるいは投影レンズ６０１の光軸に垂直な方向に移動させてもよい。さらに、センサ１３による傾きの検知と組み合わせ、例えば、システムコントロール部１０の移動制御部１２は、ステップＳ１７０２において、センサ１３が検知した傾きが所定の閾値以上であると判定した場合（ステップＳ１７０３；Ｙｅｓ）、さらにカメラの画角が所定の閾値以上である場合に、ＤＭＤ５５１を移動させてもよい。
【００５１】
また、図１７では、システムコントロール部１０の移動制御部１２は、ステップＳ１７０３において、センサ１３が検知した傾きが所定の閾値以上であると判定した場合、直ちにＤＭＤ５５１を移動させることとした。しかし、ユーザがその後に位置や角度を微調整したい場合も考えられる。このような場合には、ステップＳ１７０３において、移動制御部１２は、さらに図示しないタイマにより計時される時間が所定時間を経過したか否かを判定し、所定時間を経過したと判定した場合に、ＤＭＤ５５１を移動させてもよい。このような処理とすることにより、より一層ユーザの操作性を向上させることができる。
【００５２】
このように、本実施例で示したプロジェクタ１において、センサ１３がプロジェクタ１の傾きを検知し、センサ１３により傾きが検知された場合、システムコントロール部１０の移動制御部１２が、ＤＭＤ５５１を投影レンズ６０１に対して水平方向、または投影レンズ６０１の光軸に垂直な方向に移動させるので、例えば、プロジェクタのユーザが投影像の表示位置を上方に上げようとしてプロジェクタを上に向けて傾けようとした等、台形歪みが生じる行為とした場合であっても、台形歪みが生じない方法で投影像の位置を上方に移動させるため、プロジェクタを傾けて設置する必要がなくなり、台形歪みが生じない。
以上、実施形態に係る画像投影装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  プロジェクタ
１０  システムコントロール部
１１  画像制御部
１２  移動制御部
１３  センサ
３０  光源
４０  照明光学系ユニット
５０  画像表示ユニット
６０  投影光学系ユニット
５１１  トッププレート
５１２  ベースプレート
５１５  支柱
５２１  支持球体
５２２，５２６  支持孔
５２４  位置調整ねじ
５３１，５３２，５３３，５３４  磁石
５８１，５８２，５８３，５８４  コイル
５５１  ＤＭＤ
５５２  可動プレート
５５３  結合プレート
５５４  ヒートシンク
５６０  段付きねじ
５６１  ばね
５７１  可動範囲制限孔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２０１１−０２７７９９号公報
【特許文献２】特開平０５−０６６３９７号公報
【図１】
2019109354.tif 000003
【図２】
2019109354.tif 000004
【図３】
2019109354.tif 000005
【図４】
2019109354.tif 000006
【図５】
2019109354.tif 000007
【図６】
2019109354.tif 000008
【図７】
2019109354.tif 000009
【図８】
2019109354.tif 000010
【図９】
2019109354.tif 000011
【図１０】
2019109354.tif 000012
【図１１】
2019109354.tif 000013
【図１２】
2019109354.tif 000014
【図１３】
2019109354.tif 000015
【図１４】
2019109354.tif 000016
【図１５】
2019109354.tif 000017
【図１６】
2019109354.tif 000018
【図１７】
2019109354.tif 000019
【図１８】
2019109354.tif 000020
【図１９】
2019109354.tif 000021
【図２０】
2019109354.tif 000022
【図２１】
2019109354.tif 000023