(57)【要約】【課題】近接投写を行う場合において、画面サイズの容易な調節が可能なプロジェクタを提供すること。【解決手段】画像信号に応じた光を被照射面であるスクリーン１６へ投写させる投写エンジン部１１と、投写エンジン部１１を収納する筐体１５と、を有し、投写エンジン部１１は、筐体１５内において、光路に沿った方向について移動可能であって、かつ、反射により投写レンズ１３からの光を広角化させる広角化反射部である非球面ミラー１４を有し、投写レンズ１３及び非球面ミラー１４は、光軸が略一致するように配置される。【選択図】図１
2008158495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、前記光源部からの光を利用して被照射面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成部と、を備え、画像信号に応じた光を前記被照射面へ投写させる投写エンジン部と、
前記投写エンジン部を収納する筐体と、を有し、
前記投写エンジン部は、前記筐体内において、光路に沿った方向について移動可能であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記画像形成部は、反射により光を広角化させる広角化反射部を有することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記画像形成部は、投写レンズを有し、
前記広角化反射部は、前記投写レンズからの光を広角化させることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記投写レンズ及び前記広角化反射部は、光軸が略一致するように配置され、かつ前記光軸に対して特定の側へ光をシフトさせることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記投写エンジン部は、フォーカス調整可能に構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記画像形成部は、複数の光学素子を備える投写レンズと、前記投写レンズからの光を広角化させる広角化反射部と、を有し、前記投写レンズを構成する前記光学素子の少なくとも１つが光軸方向について移動可能であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記光学素子のうち前記広角化反射部側に配置された少なくとも１つの光学素子が移動可能であることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記画像形成部は、複数のミラーを有し、前記ミラーの少なくとも１つが移動可能であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記画像形成部は、前記光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を有することを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記光源部はレーザ光を射出し、
前記画像形成部は、前記光源部からのレーザ光を走査することで被照射面に画像を表示する走査手段を有することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ、特に、被照射面に近い位置から光を投写させる近接投写が可能なプロジェクタの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来普及しているフロント投写型のプロジェクタの多くは、投写距離を確保するために、ある程度スクリーンから離れた位置に設置される。スクリーンから離れた位置にプロジェクタを設置する場合、プロジェクタからスクリーンまでの光路中に光を遮る障害物が存在しないような場所の確保が必要となる。このようなプロジェクタの設置位置の制約は、表示画面が大きくなるほど顕著となる。特に、狭い室内の場合は大画面を表示することが難しくなる。また、画像を表示する間、光路中に人が立ち入らないような配慮も必要である。
【０００３】
近年、フロント投写型のプロジェクタにより近接投写を行う技術が提案されている。近接投写を可能とすることで、例えば壁面に近い位置にプロジェクタを配置することが可能となる。壁面に近い位置、例えば壁面から数十ｃｍ以内の位置にプロジェクタを配置可能とすることで、プロジェクタの設置位置の制約を少なくでき、省スペース化も可能となる。また、狭い室内であっても大画面の表示が可能となる他、光路中に人が立ち入ることに対する配慮も軽減できる。近接投写を行うプロジェクタには、超短焦点の光学系が採用される。超短焦点の光学系により、短い投写距離で大画面を表示することが可能となる。超短焦点を実現するには、光を大きく広角化させる光学素子が必要となる。光を透過させる光学素子、例えばレンズのみによって広角化を行うには、多大なコストを要することとなる。これに対して、例えば特許文献１にて提案されている技術では、非球面ミラーのみの組み合わせによって超短焦点を実現している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４０３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来普及しているフロント投写型のプロジェクタの多くは、画面サイズを調節するためのズーム機能を備えている。一般に、プロジェクタのズーム機能は、光学系を構成する光学素子の位置調整等によって実現される。特許文献１に提案される構成等の超短焦点の光学系の場合、大きな広角化を可能とする設計のみに関して非常に高い難易度が求められることになる。このため、大きな広角化を可能とする構成に、さらにズーム機能を盛り込むような設計は非常に困難となる。ズーム機能を盛り込む設計が可能であるとしても、構成の複雑化、コストの大幅な高騰を招くこととなる。かかる事情から、特許文献１にて提案される構成等、超短焦点の光学系を搭載するプロジェクタの多くは、プロジェクタ本体を移動させる方法によりズーム機能を担保することになる。画面サイズを調節するごとにプロジェクタ本体の移動を要することは不便である上、プロジェクタの恒常的な設置が制限を受けることにもなる。このように従来の技術では、近接投写を可能とし、画面サイズの容易な調節も可能な構成を実現することが困難であるという問題がある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、近接投写を行う場合において、画面サイズの容易な調節が可能なプロジェクタ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光源部と、前記光源部からの光を利用して被照射面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成部と、を備え、画像信号に応じた光を被照射面へ投写させる投写エンジン部と、投写エンジン部を収納する筐体と、を有し、投写エンジン部は、筐体内において、光路に沿った方向について移動可能であることを特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【０００７】
投写エンジン部を移動させ投写距離を変化させることにより、画面サイズの調節を行うことができる。筐体内で投写エンジン部を移動させることで、一旦設置されたプロジェクタの移動を不要にできる。よって、プロジェクタの恒常的な固定と、ズーム機能とが実現可能となる。特に、超短焦点の光学系を用いる場合は、通常の筐体に収まる程度の投写エンジン部の移動であっても、画面サイズを大幅に変更させることが可能である。投写エンジン部の光学系についてはズーム機能を盛り込む設計を不要とすることで、光学系の設計の困難性や構成の複雑化を助長させること無く容易にズーム機能を実現できる。投写エンジン部を移動可能とすれば良いため、容易に設計可能な構成にでき製造コストの低減が可能となる。また、簡易な構成により、高い信頼性かつ高精度なズーム機構を実現することができる。これにより、近接投写を行う場合において、画面サイズの容易な調節が可能なプロジェクタを得られる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、反射により光を広角化させる広角化反射部を有することが望ましい。これにより、光の大きな広角化を可能とし、近接投写が可能な構成にできる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、投写レンズを有し、広角化反射部は、投写レンズからの光を広角化させることが望ましい。投写レンズは、被照射面における結像及び光の広角化を行う。広角化反射部は、投写レンズからの光を大きく広角化させる。これにより、近接投写が可能な構成にできる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、投写レンズ及び広角化反射部は、光軸が略一致するように配置され、かつ光軸に対して特定の側へ光をシフトさせることが望ましい。光軸から特定の側へ光をシフトさせることで、被照射面に対して大きな入射角をなすように光の進行方向を揃えることが可能となる。これにより、近接投写を行うことができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、投写エンジン部は、フォーカス調整可能に構成されることが望ましい。画面サイズの調節を行う場合、投写距離の変化により、フォーカスを調整する必要が生じる。これにより、画面サイズを調節するごとに高品質な画像を表示することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、投写エンジン部は、複数の光学素子を備える投写レンズと、投写レンズからの光を広角化させる広角化反射部と、を有し、投写レンズを構成する光学素子の少なくとも１つが光軸方向について移動可能であることが望ましい。これにより、フォーカス調整が可能な構成にできる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子のうち広角化反射部側に配置された少なくとも１つの光学素子が移動可能であることが望ましい。これにより、容易に設計可能かつ簡易な構成によりフォーカス調整を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、複数のミラーを有し、ミラーの少なくとも１つが移動可能であることが望ましい。これにより、フォーカス調整が可能な構成にできる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、画像形成部は、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を有することが好ましい。光源部からの光を空間光変調装置によって変調する場合、光源部は所定の光量を射出すれば良く、画像信号に応じて光量を調整する必要がない。これにより、容易に被照射面に画像を表示することができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部はレーザ光を射出し、画像形成部は、光源部からのレーザ光を走査することで被照射面に画像を表示する走査手段を有することが好ましい。光源部からのレーザ光を走査手段によって走査することで被照射面に画像を表示する場合、画像信号に応じて光源部を調整する必要があるものの、投写レンズを用いることなく画像の表示が可能となる。これにより、容易に被照射面に画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１０の概略構成を示す。プロジェクタ１０は、画像信号に応じた光を投写させるフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ１０は、被照射面に近い位置、例えばスクリーン１６が配置された壁面Ｗから数十ｃｍ程度の位置から近接投写を行う。プロジェクタ１０は、投写エンジン部１１を有する。投写エンジン部１１は、画像信号に応じて変調された光を被照射面であるスクリーン１６へ投写させる。投写エンジン部１１は、光学エンジン１２、投写レンズ１３、非球面ミラー１４を有する。光学エンジン１２、投写レンズ１３及び非球面ミラー１４は投写エンジン部１１に収納されており、投写エンジン部１１を移動させることで一体的に移動可能に構成されている。
【００１９】
図２は、光学エンジン１２の概略構成を示す。固体光源である赤色（Ｒ）光用ＬＥＤ２１Ｒは、Ｒ光を供給する光源部である。赤色（Ｒ）光用ＬＥＤ２１ＲからのＲ光は、コリメータレンズ２２で平行化された後、Ｒ光用空間光変調装置２３Ｒへ入射する。Ｒ光用空間光変調装置２３Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置２３Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム２４へ入射する。
【００２０】
固体光源である緑色（Ｇ）光用ＬＥＤ２１Ｇは、Ｇ光を供給する光源部である。緑色（Ｇ）光用ＬＥＤ２１ＧからのＧ光は、コリメータレンズ２２で平行化された後、Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇで変調されたＧ光は、Ｒ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム２４へ入射する。
【００２１】
固体光源である青色（Ｂ）光用ＬＥＤ２１Ｂは、Ｂ光を供給する光源部である。青色（Ｂ）光用ＬＥＤ２１ＢからのＢ光は、コリメータレンズ２２で平行化された後、Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂで変調されたＢ光は、Ｒ光、Ｇ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム２４へ入射する。なお、光学エンジン１２は、光束の強度分布を均一化させる均一化光学系、例えば、ロッドインテグレータやフライアイレンズ、重畳レンズを用いる構成としても良い。
【００２２】
クロスダイクロイックプリズム２４は、互いに略直交するように配置された２つの第１ダイクロイック膜２５、第２ダイクロイック膜２６を有する。第１ダイクロイック膜２５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜２６は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム２４は、それぞれ異なる側から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１３の方向へ出射させる。投写レンズ１３は、クロスダイクロイックプリズム２４で合成された光を投写する。
【００２３】
透過型液晶表示装置としては、例えば高温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル（High  Temperature  Polysilicon；ＨＴＰＳ）を用いることができる。光学エンジン１２は、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。空間光変調装置としては、反射型液晶表示装置（Liquid  Crystal  On  Silicon；ＬＣＯＳ）、ＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）、ＧＬＶ（Grating  Light  Valve）等を用いても良い。プロジェクタ１０は、色光ごとに空間光変調装置を備える構成に限られない。プロジェクタ１０は、一の空間光変調装置により２つ又は３つの色光を変調する構成としても良い。また、光学エンジン１２は、光源部としてＬＥＤを用いる場合に限られない。光源部としては、例えば、レーザ光源等のＬＥＤ以外の固体光源や、超高圧水銀ランプ等のランプを用いても良い。
【００２４】
図１に戻って、非球面ミラー１４は、投写レンズ１３に対向する位置に設けられている。非球面ミラー１４は、反射により投写レンズ１３からの光を広角化させる広角化反射部であって、非球面形状の曲面を有する。非球面ミラー１４は、投写レンズ１３からの光を広角化させる機能、及び投写レンズ１３からの光を折り曲げてスクリーン１６の方向へ進行させる機能を有する。Ｒ光用空間光変調装置２３Ｒ、Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇ、Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂ、投写レンズ１３及び非球面ミラー１４は、光源部としての赤色（Ｒ）光用ＬＥＤ２１Ｒ、緑色（Ｇ）光用ＬＥＤ２１Ｇ、青色（Ｂ）光用ＬＥＤ２１Ｂからの光を利用して被照射面であるスクリーン１６に所望の大きさの画像を投写表示する画像形成部である。非球面ミラー１４は、例えば、樹脂部材等を有する基材上に反射膜を形成することにより構成できる。反射膜としては、高反射性の部材の層、例えばアルミニウム等の金属部材の層や誘電体多層膜等を用いることができる。また、反射膜の上には、透明部材を有する保護膜を形成することとしても良い。
【００２５】
非球面ミラー１４は、曲面形状とすることで、光の折り曲げと広角化とを同時に行うことが可能となる。投写レンズ１３のみならず非球面ミラー１４によっても光を広角化させることで、投写レンズ１３のみにより光を広角化させる場合よりも投写レンズ１３を小型にすることができる。投写レンズ１３及び非球面ミラー１４は、画像の拡大とスクリーン１６における結像とを行っている。投写レンズ１３は、画像の拡大及びスクリーン１６における結像の機能を果たす。非球面ミラー１４は、画像の拡大の機能を果たす。非球面ミラー１４は、画像の歪みを補正できるように適宜変形させても良い。
【００２６】
筐体１５は、投写エンジン部１１を収納する。筐体１５は、筐体１５内において投写エンジン部１１が移動可能な程度の内寸を持たせて形成されている。スクリーン１６は、投写エンジン部１１からの光を反射させる反射型のスクリーンである。スクリーン１６は、観察者が存在する所望の範囲において光を拡散可能とすることで、良好な視野角特性を持たせることが可能となる。
【００２７】
投写エンジン部１１は完全に筐体１５内に収納させる他、投写エンジン部１１の一部、例えば非球面ミラー１４の一部を筐体１５からはみ出させることとしても良い。投写レンズ１３と非球面ミラー１４との間に、光路を折り曲げるためのミラーを設けることとしても良い。ミラーで約９０度光路を折り曲げる構成とする場合、光学エンジン１２は、図１の紙面上下方向或いは紙面奥行き方向へ光を出射させるように配置される。これにより、投写エンジン部１１全体をさらに壁面Ｗに近い位置へ配置することが可能となる。
【００２８】
プロジェクタ１０は、壁面Ｗ近くに置かれたラックＫ上に設置されている。この他、プロジェクタ１０は、例えば床面、机、サイドボード等に設置することとしても良い。プロジェクタ１０はコンパクトな構成であるため、容易に設置場所を確保することができる。壁面Ｗ近くにプロジェクタ１０を設置可能とすることで、狭い室内であっても大画面を表示することができる。
【００２９】
図３は、投写エンジン部１１の光学系を模式的に表したものである。投写レンズ１３及び非球面ミラー１４は、光軸が略一致するように配置されている。スクリーン１６の法線Ｎは、投写レンズ１３の光軸及び非球面ミラー１４の光軸と略平行である。投写レンズ１３及び非球面ミラー１４は、いずれも共通の光軸ＡＸを持つ、いわゆる共軸光学系を構成している。また、投写エンジン部１１及びスクリーン１６は、画像信号に応じて変調された光を光軸ＡＸに対して特定の側へシフトさせて進行させる、いわゆるシフト光学系を構成している。
【００３０】
具体的には、画像信号に応じて変調された光を光軸ＡＸに対して図３の紙面上側へシフトさせて進行させている。一方、光学エンジン１２中のクロスダイクロイックプリズム２４の出射面に仮想的に形成される像面の中心法線は、光軸ＡＸに対して平行であり、かつ特定の側とは反対側、即ち光軸ＡＸに対して図３における紙面下側にシフトしている。かかる構成により、投写エンジン部１１は、スクリーン１６に対して大きな入射角をなす光を入射させる。入射角は、スクリーン１６の法線Ｎと入射光線とがなす角度である。
【００３１】
共軸光学系を採用することにより、通常の共軸系の設計手法を採用することが可能である。よって、光学系の設計工数を少なくし、かつ収差が少ない光学系を実現することができる。非球面ミラー１４は、光軸ＡＸに関して略回転対称な形状、例えば、円錐形状のうち頂点部以外の一部を切り取った形状とすることができる。非球面ミラー１４を光軸ＡＸに関して略回転対称な形状とすることで、非球面ミラー１４の光軸と他の構成の光軸とを容易に一致させることが可能となる。非球面ミラー１４は軸対称の非球面形状となることから、旋盤等の簡易な手法により加工を行うことができる。よって、非球面ミラー１４を容易かつ高い精度で製造することができる。
【００３２】
プロジェクタ１０は、投写レンズ１３及び非球面ミラー１４を用いることで、画角θを少なくとも１５０度以上、例えば１６０度とする超広角光学系を採用している。さらに、超広角化させたうちの一部の角度範囲のみを使用するシフト光学系を採用することで、光の進行方向を揃えることが可能である。本実施例の場合、例えば、スクリーン１６における最小入射角は７０度、最大入射角は８０度となる。シフト光学系を採用することにより、スクリーン１６へ入射する光の角度差を１０度程度以内とすることが可能となる。
【００３３】
図４及び図５は、画像信号に応じて変調された光の振舞いのシミュレーションを示すものである。図４に示すように、投写レンズ１３は、９つの球面レンズを用いて構成されている。球面レンズは、光を透過及び偏向させる光学素子である。Ｇ光用空間光変調装置２３Ｇ、Ｂ光用空間光変調装置２３Ｂ（不図示のＲ光用空間光変調装置２３Ｒはクロスダイクロイックプリズム２４の奥側に配置されている。）を光軸ＡＸに対して垂直にシフトさせることで、シフト光学系を実現している。図５に示すように、投写レンズ１３は、非球面ミラー１４を経た光によりスクリーン１６上で結像させる。なお、投写レンズ１３の構成は本実施例で説明するものに限られず、超広角化が可能な構成であれば良い。
【００３４】
図６は、プロジェクタ１０による画面サイズの調節について説明するものである。投写エンジン部１１は、筐体１５内において、被照射面であるスクリーン１６，１７に略直交する方向について移動可能に構成されている。スクリーン１６，１７に略直交する方向とは、光軸に略平行な方向であって、光路に沿った方向である。図中白抜き矢印の左側に示す状態のとき、プロジェクタ１０は、スクリーン１６にて例えば対角寸法が４５インチである画面を表示している。このとき、投写エンジン部１１は、筐体１５内であって壁面Ｗ側の位置にある。４５インチの画面を表示している状態から、筐体１５内において壁面Ｗから遠ざかる矢印で示す方向へ投写エンジン部１１を移動させると、図中白抜き矢印の右側に示す状態となる。
【００３５】
図中白抜き矢印の右側に示す状態のとき、プロジェクタ１０は、スクリーン１７にて例えば対角寸法が６７インチである画面を表示している。このとき、投写エンジン部１１は、筐体１５内であって壁面Ｗ側とは反対側の位置にある。６７インチの画面を表示するスクリーン１７は、４５インチの画面を表示するスクリーン１６より大型であって、かつ鉛直上側に配置される。６７インチの画面を表示している状態から、筐体１５内において壁面Ｗへ近づく矢印で示す方向へ投写エンジン部１１を移動させると、プロジェクタ１０は、４５インチの画面を表示する状態に戻る。このように、プロジェクタ１０は、筐体１５内において投写エンジン部１１を移動させることにより、４５インチの小画面と６７インチの大画面とに、画面サイズの調節を行うことができる。本発明のプロジェクタ１０は、プロジェクタ１０本体を移動させること無く画面サイズの調節を行うことができる。
【００３６】
投写エンジン部１１は、例えば、画面サイズの調整を指示する旨の入力操作に応じて自動により、又は手動により移動させることができる。投写エンジン部１１は光路に沿った方向について往復移動が可能であれば良いため、例えば直線状のレール上或いはガイドに沿うように移動させる構成にできる。また、本実施例では小画面を表示する際と大画面を表示する際とで異なるサイズのスクリーン１６，１７を用意する場合について説明しているが、同一のスクリーンにて小画面及び大画面のいずれも表示することとしても良い。
【００３７】
図７は、プロジェクタ１０により光を投写させる投写位置からの距離、及び画面サイズの関係について説明するものである。グラフ中の縦軸は投写位置から表示位置までの高さ、横軸は投写位置から表示位置までの距離を表している。投写位置から表示位置までの距離とは、被照射面に略直交する方向についての距離である。実線で示す４５インチの場合と破線で示す６７インチの場合とでは、投写位置から表示位置までの距離は１００ｍｍ程度の変化にとどまる。通常使用されるサイズの筐体１５であれば、投写エンジン部１１の１００ｍｍ程度の移動は十分可能である。超短焦点の光学系を用いることで、通常の筐体１５に収まる程度の投写エンジン部１１の移動によって画面サイズを大幅に変更させることが可能である。
【００３８】
本実施例において、スクリーン１６，１７における光線の入射最大角度は、例えば８０度である。壁面Ｗから投写位置までの距離は光線の入射角度（ｔａｎθ）に依存する。このため４５インチ及び６７インチにおける投写エンジン部１１の移動量は、入射最大角度を８０度から７０度とすれば約２倍長く必要となる。通常の筐体１５内であれば、投写エンジン部１１の移動量を例えば１００ｍｍ程度から２００ｍｍ程度にまで倍増させることは非常に困難である。よって、プロジェクタ１０は、スクリーン１６，１７における光線の入射最大角度をできるだけ大きく、例えば８０度程度又はそれ以上とすることが望ましい。
【００３９】
投写エンジン部１１の光学系についてはズーム機能を盛り込む設計を不要とすることで、光学系の設計の困難性や構成の複雑化を助長させること無く容易にズーム機能を実現できる。投写エンジン部１１を移動可能とすれば良いため、容易に設計可能な構成にでき、製造コストの低減が可能となる。また、簡易な構成により、高い信頼性かつ高精度なズーム機構を実現することができる。これにより、近接投写を行う場合において、画面サイズの容易な調節を可能にできるという効果を奏する。プロジェクタ１０は、被照射面に略直交する方向について投写エンジン部１１を移動可能とする構成に限られない。投写エンジン部１１は、光路に沿った方向について移動可能であれば良い。例えば投写レンズ１３及び非球面ミラー１４の間に設けられたミラーにより光路を略９０度折り曲げる構成とする場合、投写エンジン部１１は、光軸に略平行な方向である、被照射面に略平行な方向について移動可能とすることができる。
【００４０】
プロジェクタ１０は、例えば、通常のテレビ番組については小画面、映画等の臨場感を得たい場合には大画面と、コンテンツに応じた観賞を楽しむことを可能とする。なお、プロジェクタ１０は、４５インチと６７インチとの間にて画像サイズの調節を行う場合に限られない。表示可能な画像サイズはプロジェクタ１０の構成に応じて適宜設定することができる。また、互いに異なるサイズの２種類の画面について切換可能とする他、いずれも異なるサイズの３種類以上の画面について切換可能な構成としても良い。
【００４１】
プロジェクタ１０は、近接投写を可能とすることで、設置位置の制約を少なくでき、省スペース化も可能となる。また、狭い室内であっても大画面の表示が可能となる他、光路中に人が立ち入ることに対する配慮も軽減できる。業務用のみならず家庭用の映像機器についても大画面化の傾向にある中、大画面を表示可能であるプロジェクタが注目されている。ある程度スクリーンから離れた位置にプロジェクタを設置する必要があると、狭い室内であれば部屋の中央にプロジェクタを設置することになる。家庭内の部屋の中央にはプロジェクタを恒常的に固定することは難しい。さらに、使用の度にプロジェクタの設置作業が必須となる他、併せてＤＶＤ等の外部機器との接続も行わねばならないこととなる。
【００４２】
本発明のプロジェクタ１０であれば、壁面Ｗに近い位置にてプロジェクタ１０本体を恒常的に固定できることで、設置や接続の煩わしさを低減できる。さらに、従来であれば観察者から近い位置にプロジェクタが設置される場合が多いのに対して、本発明のプロジェクタ１０であれば壁面Ｗ近くであって観察者から離れた位置に設置することが可能である。観察者から離れた位置にプロジェクタ１０を設置することで、熱源となるランプからの熱や放熱ファンの回転音等による観察者への影響を低減でき、快適な映像観賞を行うことができる。
【００４３】
図８及び図９は、フォーカス調整について説明するものである。プロジェクタ１０は、画面サイズの調節を行う場合、投写距離の変化により、フォーカスを調整する必要が生じる。投写エンジン部１１は、光路に沿った方向について移動可能であるとともに、フォーカス調整可能に構成されることが望ましい。投写レンズ１３のうち非球面ミラー１４側に配置された２つのレンズ３０は、光軸ＡＸ方向について移動可能に設けられている。投写エンジン部１１のフォーカス調整は、かかる２つのレンズ３０を移動させることにより行う。レンズ３０は、球面レンズであって、光を透過及び偏向させる光学素子である。投写レンズ１３のうちかかる２つのレンズ３０以外のレンズについては、非球面ミラー１４との相対的な位置関係は常に一定とされる。
【００４４】
例えば、５７インチの画面を表示する場合、図８中白抜き矢印の上側に示すように、投写レンズ１３のうち非球面ミラー１４側の位置に２つのレンズ３０を配置する。かかる位置に２つのレンズ３０を配置することにより、図９の白抜き矢印の左側に例示するように、５７インチの画面を表示するスクリーン１８上にて結像する。このようにして、５７インチの画面におけるフォーカス調整がなされる。
【００４５】
次に、９１インチに画面サイズを調整したとする。このとき、非球面ミラー１４から遠ざかる矢印で示す方向へ２つのレンズ３０を移動させる。そして、図８中白抜き矢印の下側に示すように、投写レンズ１３のうち２つのレンズ３０に隣接する他のレンズ３１に近接する位置にまで２つのレンズ３０を移動させる。かかる位置に２つのレンズ３０を移動させることにより、図９の白抜き矢印の右側に例示するように、９１インチの画面を表示するスクリーン１９上にて結像する。このようにして、９１インチの画面におけるフォーカス調整がなされる。再び５７インチに画面サイズを調節する場合、非球面ミラー１４へ近づく矢印で示す方向へ２つのレンズ３０を移動させることでフォーカス調整がなされる。
【００４６】
画面サイズの調節とともにフォーカス調整を行うことにより、画面サイズを調節するごとに高品質な画像を表示することができる。２つのレンズ３０は、例えば、フォーカス調整を指示する旨の入力操作に応じて自動により、又は手動により移動させることができる。また、画面サイズの調節のための投写エンジン部１１の移動に連動させて２つのレンズ３０を移動可能とすることで、画面サイズの調節と同時に自動的にフォーカス調整を行うこととしても良い。
【００４７】
投写エンジン部１１は、投写レンズ１３のうち非球面ミラー１４側に配置された２つのレンズ３０を移動させることでフォーカス調整を行う構成に限られない。投写レンズ１３のうち非球面ミラー１４側に配置された少なくとも１つの光学素子であるレンズを移動させる構成であれば良い。投写レンズ１３のうち非球面ミラー１４側に配置されたレンズを移動させる構成とすることで、容易に設計可能かつ簡易な構成によりフォーカス調整を行うことができる。さらに、投写レンズ１３を構成するレンズのうちの少なくとも１つを移動させることが可能であれば良い。例えば、非球面ミラー１４側に配置されたレンズ以外のレンズを移動させる構成としても良い。
【００４８】
プロジェクタ１０は、被照射面の下方から光を投写させる構成に限られない。プロジェクタ１０は、被照射面の上方から光を投写させる構成としても良い。被照射面の上方から光を投写させる場合、プロジェクタ１０は、図１に示す状態から上下を逆にして配置される。被照射面の上方から光を投写させる場合、プロジェクタ１０は、例えば室内の天井面に吊り下げて設置することとしても良い。本発明のプロジェクタ１０は一旦設置された後の移動を不要にできるため、天井面における恒常的な固定を可能とし、かつズーム機能を実現できる。プロジェクタ１０は、少なくともズーム機能を持たせた構成であれば良く、フォーカス調整機能を省略することとしても良い。
【実施例２】
【００４９】
図１０は、本発明の実施例２に係る投写エンジン部４０の概略構成を示す。本実施例の投写エンジン部４０は、上記のプロジェクタ１０（図１参照）に適用することができる。本実施例の投写エンジン部４０は、４つの非球面ミラー４１，４２，４３，４４を有することを特徴とする。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。非球面ミラー４１，４２，４３，４４は、非球面形状の曲面を有するミラーである。投写エンジン部４０は、共通の光軸を持たない、いわゆる偏心光学系を構成している。
【００５０】
投写エンジン部４０からの光は、各非球面ミラー４１，４２，４３，４４で反射した後、不図示のスクリーンへ入射する。３つの非球面ミラー４１，４２，４３を経た光を反射させる４つ目の非球面ミラー４４は、各非球面ミラー４１，４２，４３，４４の中で最も光を広角化させる広角化反射部であって、実施例１における非球面ミラー１４（図３参照）と同様の機能を有する。
【００５１】
投写エンジン部４０は、上記実施例１の投写エンジン部１１（図１参照）と同様、光路に沿った方向について移動することで画面サイズの調節を行う。また、投写エンジン部４０は、４つ目の非球面ミラー４４の手前にて光を反射させる非球面ミラー４３を図中両矢印で示す前後に移動させることによりフォーカス調整を行う。これにより、本実施例の場合も、画面サイズを調節するごとに高品質な画像を表示することができる。
【００５２】
投写エンジン部４０は、４つの非球面ミラー４１，４２，４３，４４のうち少なくとも１つを移動させることでフォーカス調整を行う構成であれば良い。また、投写エンジン部４０は、４つの非球面ミラー４１，４２，４３，４４を有する構成に限られず、複数のミラーを有する構成であれば良い。この場合、投写エンジン部４０は、複数のミラーのうちの少なくとも１つを移動可能とすることでフォーカス調整が可能な構成にできる。
【００５３】
プロジェクタ１０は、上述の実施例における画像形成部に代えて、ガルバノミラー等の走査手段を画像形成部として備え、光源からのレーザ光を走査することで被投写面へ画像を投写する、レーザースキャン型のプロジェクタとしても良い。プロジェクタは、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明に係るプロジェクタは、近接投写を行う場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】光学エンジンの概略構成を示す図。
【図３】投写エンジン部の光学系を模式的に表した図。
【図４】画像信号に応じて変調された光の振舞いのシミュレーションを示す図。
【図５】画像信号に応じて変調された光の振舞いのシミュレーションを示す図。
【図６】プロジェクタによる画像サイズの調節について説明する図。
【図７】投写位置からの距離、及び画像サイズの関係について説明する図。
【図８】フォーカス調整について説明する図。
【図９】フォーカス調整について説明する図。
【図１０】本発明の実施例２に係る投写エンジン部の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１０…プロジェクタ、１１…投写エンジン部、１２…光学エンジン、１３…投写レンズ、１４…非球面ミラー、１５…筐体、１６…スクリーン、Ｋ…ラック、Ｗ…壁面、２１Ｒ…赤色（Ｒ）光用ＬＥＤ、２１Ｇ…緑色（Ｇ）光用ＬＥＤ、２１Ｂ…青色（Ｂ）光用ＬＥＤ、２２…コリメータレンズ、２３Ｒ…Ｒ光用空間光変調装置、２３Ｇ…Ｇ光用空間光変調装置、２３Ｂ…Ｂ光用空間光変調装置、２４…クロスダイクロイックプリズム、２５…第１ダイクロイック膜、２６…第２ダイクロイック膜、ＡＸ…光軸、Ｎ…法線、１７，１８，１９…スクリーン、３０，３１…レンズ、４０…投写エンジン部、４１，４２，４３，４４…非球面ミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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