(57)【要約】【課題】ワイド（横長）でない表示用に作られた光変調素子を用いたプロジェクタ１台で、画質を損なうことなく、映画用などのワイドスクリーンに投影することができるプロジェクタを提供する。【解決手段】２次元配列の画像を形成する光変調素子の反射光または透過光を投影レンズによりスクリーン４に映写するプロジェクタにおいて、プロジェクタ本体１に設けられた投影レンズとスクリーン４との間に時分割で光路を分ける光路切替え部７を設け、その光路切替え部７により分けられたそれぞれの光路を通った投影光を用いてスクリーン４上の左右に複数の画像を並べることにより、左右に長く映写する構成にした。また、前記光路切替え部７は光線の向きを変化させる偏向手段である構成にした。また、前記偏向手段は駆動装置により反射鏡を往復回転させる構成にした。【選択図】      図３
2004279847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元配列の画像を形成する光変調素子の反射光または透過光を投影レンズによりスクリーンに映写するプロジェクタにおいて、投影レンズとスクリーンの間に時分割で光路を分ける光路切替え手段を設け、その光路切替え手段により分けられたそれぞれの光路を通った投影光を用いてスクリーン上の左右に複数の画像を並べることにより、左右に長く映写することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１記載のプロジェクタにおいて、前記光路切替え手段は光線の向きを変化させる偏向手段であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項２記載のプロジェクタにおいて、前記偏向手段は反射鏡を往復回転させる駆動装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項３記載のプロジェクタにおいて、反射鏡を往復回転させる駆動装置の後に、光線をスクリーン方向へ折り返す折り返しミラーを設けたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４記載のプロジェクタにおいて、分離された光路のそれぞれに２枚以上の折り返しミラーを設けたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項４記載のプロジェクタにおいて、前記折り返しミラーは水平断面の反射面が凸面形状であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項３記載のプロジェクタにおいて、反射鏡を往復回転させる駆動装置の上下方向を傾斜させて設置する構成にしたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
請求項３記載のプロジェクタにおいて、往復回転する駆動装置にくさび形の反射部材を取り付けたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
請求項３記載のプロジェクタにおいて、往復回転する駆動装置に角度をなして隣接する２枚の反射鏡を取り付けたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１０】
請求項２記載のプロジェクタにおいて、前記偏向手段は、３角柱プリズムを一方向の格子状に多数並列させた屈折部材と、その３角柱プリズムの傾斜屈折面に時分割的に選択入射させる格子状シャッタとを備え、当該格子状シャッタを駆動させる構成であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１１】
請求項１０記載のプロジェクタにおいて、前記格子状シャッタは開口部と遮光部が多数並列配置され往復振動する構成であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１２】
請求項１０記載のプロジェクタにおいて、前記格子状シャッタは、加電により透過と遮光の各状態に変化する液晶部材を備え、その各状態の液晶部材が交互に並列配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１３】
請求項１０記載のプロジェクタにおいて、分離されたそれぞれの光路中に折り返しミラーを２枚以上設けたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１４】
請求項１３記載のプロジェクタにおいて、前記折り返しミラーのうち、分離された光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面が凸面であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１５】
請求項１３記載のプロジェクタにおいて、前記折り返しミラーのうち、分離された光路をプロジェクタ方向に折り返す折り返しミラーを上下方向に関して傾斜させて設置する構成にしたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１６】
請求項１記載のプロジェクタにおいて、前記光路切替え手段は、分離されたそれぞれの光路中に光路を開閉するシャッタをそれぞれ備え、半透過鏡を用いて光路を分離した後、前記それぞれのシャッタを相互に同期させ異なる時間に開閉する構成であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１７】
請求項１６記載のプロジェクタにおいて、前記シャッタは、開口部と遮光部を持ち、回転する構成であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１８】
請求項１６記載のプロジェクタにおいて、前記シャッタは、加電により透過と遮光の各状態に変化する液晶シャッタであることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１９】
請求項１６記載のプロジェクタにおいて、分離された光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面が凸面であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２０】
請求項１記載のプロジェクタにおいて、前記光路切替え手段は、偏光方向を時間的に変化させる偏光手段と、特定方向に偏光された光のみを反射させる偏光反射手段とを備えていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２１】
請求項２０記載のプロジェクタにおいて、前記偏光手段は、偏光方向の異なる偏光板を組み合わせ、回転する構成であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２２】
請求項２０記載のプロジェクタにおいて、前記偏光手段は、加電により偏光方向が変化する液晶偏光部材を用いた構成であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２３】
請求項２０記載のプロジェクタにおいて、前記偏光反射手段のうち、光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面が凸面であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項２３のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、投影画像を９０度回転させて投影する構成にしたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２５】
請求項２４記載のプロジェクタにおいて、光路中にイメージローテータを備え、そのイメージローテータにより投影画像を９０度回転させる構成にしたことを特徴としたプロジェクタ。
【請求項２６】
請求項２４または請求項２５記載のプロジェクタにおいて、画像処理手段により９０度回転させた投影画像をプロジェクタ本体から出力させる構成にしたことを特徴としたプロジェクタ。
【請求項２７】
請求項２４または請求項２５記載のプロジェクタにおいて、プロジェクタ自身を９０度回転させて投影する構成にしたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２８】
請求項２４乃至請求項２７のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、光路切替え手段を９０度回転させて投影する構成にしたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２９】
請求項１乃至請求項２８のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、前記光路切替え手段は、分離された画像のつなぎ合わせ部の一部分がスクリーン上で重なるように切り替える構成であることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＤＶＤやビデオカセットテープの映像などの映画・テレビジョン映像、特にワイド映像を投影レンズによりスクリーンに投影して映写するプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル技術の進歩により、近年、映画をビデオカメラで制作し、そのような映画がビデオプロジェクタを使って劇場において上映されている。また、ＤＶＤビデオの普及に伴い、家庭内でも大型のスクリーンに映写してビデオを鑑賞する「ホーム・シアター」が広まっている。
これらの映写に使われるプロジェクタでは、入力されたビデオ信号を画像化する光変調素子に照明光を当て、その透過光または反射光を投影レンズによりスクリーンに映写する。
光変調素子としては、従来から液晶が広く用いられているが、最近は微小ミラーを多数配列したＤＭＤ（デジタルマイクロミラー素子：商品名）などを用いることが多くなった。しかし、プロジェクタは、パーソナルコンピュータの表示用に用いられることが多いので、光変調素子も横方向と縦方向の画面比率（アスペクトとも呼ぶ）を、パーソナルコンピュータの表示画素数に合わせている場合が多い。例えば、パーソナルコンピュータ表示規格のひとつであるＳＸＧＡ規格では表示の画素数は１２８０（横）×１０２４（縦）ピクセルであり、横と縦の比率は１．２５：１、ＸＧＡ規格では１０２４×７６８ピクセルで、比率は１．３３：１となっている。
それに対して、映画のスクリーン比率は、いわゆるビスタサイズが１．６５：１から１．８５：１で、いわゆるシネマスコープ（シネスコ）サイズが２．３５：１である。そのため、前記したようなパーソナルコンピュータ用の画面比率の光変調素子を用いたプロジェクタの画像をビスタやシネスコのサイズのスクリーンに投影するには工夫が必要であり、以下の３種類の方法がある。
【０００３】
（１）アナモフィックレンズを使用
図３６に示したように、縦方向と横方向で倍率の異なるアナモフィックレンズ３１を、プロジェクタ本体１の投影レンズ３の前に置き、横方向に引き延ばして投影することによりスクリーン４上に所望の比率の画像を作る。アナモフィックレンズ３１は、一般的にシリンドリカル（円筒形）レンズで構成されている。光変調素子がパーソナルコンピュータ用のアスペクトであっても、横方向に拡大され、スクリーン４のアスペクトは映画用などのワイドサイズとなる。例えば特開平７−３３３４９７号公報に示された「アナモルフィックコンバージョンレンズ装置」（「アナモフィック」と「アナモルフィック」は同じ意味）はその代表例である。
（２）２台のプロジェクタを使用
図３７に示したように、２台のプロジェクタ本体１を左右方向に並べて設置し、２つの画像をスクリーン４上でつなぎ合わせることによりスクリーン上に所望の比率の画像を作る。図３７では、左右のスクリーン４ａ、４ｂにおける投影範囲をわかり易く示すため、２つのスクリーンに僅かな間隙を設けているが、実際には左右の両画像がつながっている。特開２００２−７７７８公報に示された「ビデオプロジェクタ装置」はその代表例である。
（３）レターボックス
光変調素子の全画素のうち、所望の比率の画像を作るのに必要な画素だけを使って投影する。例えば、１２８０×１０２４ピクセルの光変調素子でシネスコサイズの投影をおこなう場合は、中央の１２８０×５４５ピクセルだけを使い、上下端の画素は使用しない。図３８に示したように、スクリーン４の上下に画像が表示されない黒い部分３２を設けた横長の画面が郵便箱に似ていることから「レターボックス」方式とも呼ばれている。
なお、前記した各従来技術のうちの一部は、文献「高輝度・高分解能用途向けデジタル光プロセス」（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌａｒｒｙ  Ｊ．  Ｈｏｒｎｂｅｃｋ）、「デジタル・シネマによる映画上映装置」（丸文株式会社  横堀  秀一）などに詳述されている。
【特許文献１】特開平７−３３３４９７号公報
【特許文献２】特開２００２−７７７８公報
【非特許文献１】「高輝度・高分解能用途向けデジタル光プロセス」（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ    Ｌａｒｒｙ  Ｊ．  Ｈｏｒｎｂｅｃｋ）
【非特許文献２】「デジタル・シネマによる映画上映装置」（丸文株式会社  横堀  秀一）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）（２）（３）に示した従来技術にはそれぞれ以下の欠点がある。
（１）光変調素子の画素数はそのままで、光学的に横（水平）方向に引き延ばされるので、通常の投影に比べて水平方向の解像度が著しく劣化する。
（２）同性能のプロジェクタが２台必要となり、２台のプロジェクタを所定の間隔で設置するための調整作業も必要となる。
（３）光変調素子が本来持っている画素数の一部しか用いられないので、画面全体の解像度が劣化する。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決することにあり、具体的には、パーソナルコンピュータ表示用に作られた光変調素子などを用いたプロジェクタ１台で、画質を損なうことなく、映画用などのワイド（横長）スクリーンに投影することができるプロジェクタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、２次元配列の画像を形成する光変調素子の反射光または透過光を投影レンズによりスクリーンに映写するプロジェクタにおいて、投影レンズとスクリーンの間に時分割で光路を分ける光路切替え手段を設け、その光路切替え手段により分けられたそれぞれの光路を通った投影光を用いてスクリーン上の左右に複数の画像を並べることにより、左右に長く映写する構成にした。
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記光路切替え手段は光線の向きを変化させる偏向手段である構成にした。
また、請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記偏向手段に、反射鏡を往復回転させる駆動装置を備えた。
また、請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、反射鏡を往復回転させる駆動装置の後に、光線をスクリーン方向へ折り返す折り返しミラーを設けた。
また、請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、分離された光路のそれぞれに２枚以上の折り返しミラーを設けた。
また、請求項６記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記折り返しミラーは水平断面の反射面を凸面形状にした。
また、請求項７記載の発明では、請求項３記載の発明において、反射鏡を往復回転させる駆動装置の上下方向を傾斜させて設置する構成にした。
また、請求項８記載の発明では、請求項３記載の発明において、往復回転する駆動装置にくさび形の反射部材を取り付けた。
また、請求項９記載の発明では、請求項３記載の発明において、角度をなして隣接する２枚の反射鏡を往復回転する駆動装置に取り付けた。
【０００６】
また、請求項１０記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記偏向手段は、３角柱プリズムを一方向の格子状に多数並列させた屈折部材と、その３角柱プリズムの傾斜屈折面に時分割的に選択入射させる格子状シャッタとを備え、当該格子状シャッタを駆動させる構成にした。
また、請求項１１記載の発明では、請求項１０記載の発明において、前記格子状シャッタは、開口部と遮光部が多数並列配置され、往復振動する構成にした。また、請求項１２記載の発明では、請求項１０記載の発明において、前記格子状シャッタは、加電により透過と遮光の各状態に変化する液晶部材を備え、その各状態の液晶部材が交互に並列配置されている構成にした。
また、請求項１３記載の発明では、請求項１０記載の発明において、分離されたそれぞれの光路中に折り返しミラーを２枚以上設けた。
また、請求項１４記載の発明では、請求項１３記載の発明において、前記折り返しミラーのうち、分離された光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面を凸面にした。
また、請求項１５記載の発明では、請求項１３記載の発明において、前記折り返しミラーのうち、分離された光路をプロジェクタ方向に折り返す折り返しミラーを上下方向に関して傾斜させて設置する構成にした。
また、請求項１６記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記光路切替え手段は、分離されたそれぞれの光路中に光路を開閉するシャッタをそれぞれ備え、半透過鏡を用いて光路を分離した後、前記それぞれのシャッタを相互に同期させ異なる時間に開閉する構成にした。
また、請求項１７記載の発明では、請求項１６記載の発明において、前記シャッタは、開口部と遮光部を持ち、回転する構成にした。
また、請求項１８記載の発明では、請求項１６記載の発明において、前記シャッタを、加電により透過と遮光の各状態に変化する液晶シャッタとした。
また、請求項１９記載の発明では、請求項１６記載の発明において、分離された光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面を凸面にした。
【０００７】
また、請求項２０記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記光路切替え手段に、偏光方向を時間的に変化させる偏光手段と、特定方向に偏光された光のみを反射させる偏光反射手段とを備えた。
また、請求項２１記載の発明では、請求項２０記載の発明において、前記偏光手段は、偏光方向の異なる偏光板を組み合わせ、回転する構成にした。
また、請求項２２記載の発明では、請求項２０記載の発明において、前記偏光手段に、加電により偏光方向が変化する液晶偏光部材を用いた。
また、請求項２３記載の発明では、請求項２０記載の発明において、前記偏光反射手段のうち、光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面を凸面にした。
また、請求項２４記載の発明では、請求項１乃至請求項２３のいずれか１項に記載の発明において、投影画像を９０度回転させて投影する構成にした。
また、請求項２５記載の発明では、請求項２４記載の発明において、光路中にイメージローテータを備え、そのイメージローテータにより投影画像を９０度回転させる構成にした。
また、請求項２６記載の発明では、請求項２４または請求項２５記載の発明において、画像処理手段により９０度回転させた投影画像をプロジェクタ本体から出力させる構成にした。
また、請求項２７記載の発明では、請求項２４または請求項２５記載の発明において、プロジェクタ自身を９０度回転させて投影する構成にした。
また、請求項２８記載の発明では、請求項２４乃至請求項２７のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、光路切替え手段を９０度回転させて投影する構成にした。
また、請求項２９記載の発明では、請求項１乃至請求項２８のいずれか１項に記載の発明において、前記光路切替え手段を、分離された画像のつなぎ合わせ部の一部分がスクリーン上で重なるように切り替える構成にした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ビデオ画像を投影するプロジェクタは、入力されたビデオ信号から画像を形成する光変調素子、光変調素子に光源の光を照射する照明光学系、光変調素子の透過光または反射光をスクリーンに投影する投影レンズ、ビデオ信号を処理する制御回路などを備えている。また、光変調素子としては、透過型または反射型の液晶や微小ミラーを用いた装置などが使われている。
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の各実施例のプロジェクタ本体１は、図１に示したように、制御回路、光変調素子、照明光学系などを含むプロジェクタ基部２と、投影レンズ３の２つの部分から成り、図２に示したように映像をスクリーン４に投影する。また、スクリーン４に投影したときの投影範囲（図２参照）は、光変調素子の大きさ、投影レンズの焦点距離、プロジェクタ本体１からスクリーン４までの距離などで決まるが、以下の各実施例の説明では、何れの条件も同じで、スクリーン上における投影範囲は同じとする。
図３は、本発明の第１の実施例を示すプロジェクタの説明図である。プロジェクタ本体１の投影レンズ３から投影された光は、図示したように、時分割で光路を切り替える光路切替え部（光路切替え手段）７に入射し、それぞれ左右に分離された光が左右のスクリーン４ａ、４ｂに投影される。なお、この実施例では、請求項１記載の光路切替え手段が光路切替え部７により実現される。
【０００９】
図４にプロジェクタ本体１から投影される画像フレームを、図５にスクリーン上に投影される画像フレームをそれぞれ時系列で示す。日米のテレビ放送で用いられている標準テレビ方式（ＮＴＳＣ方式）では、毎秒３０フレーム（コマ）の画像が映し出される。プロジェクタでは、この標準テレビ方式の他に、パーソナルコンピュータの各種表示装置に対応させるため、毎秒のフレーム数（レフレッシュレート）が任意に設定できるが、以下の説明では、標準テレビ方式の画像を投影する場合について示す。
図４は、プロジェクタ本体１のレフレッシュレートを毎秒６０フレームに設定し、左の画像フレームＬ−１、Ｌ−２、Ｌ−３と、右の画像フレームＲ−１、Ｒ−２、Ｒ−３を交互に、上から下へ時間順に投影する状態を示している。映画用の毎秒２４コマの映像を投影する場合は、レフレッシュレートを毎秒４８フレームに設定すればよい。なお、通常のビデオ信号の場合、左右を含む全画面のフレームが毎秒３０フレームで入力される。
前記において、スクリーン上で左右の画像が過不足なくつながるように、左用の画像フレームについては右方をカットして投影し、右用の画像フレームについては左方をカットして投影する必要があるが、このように左右のフレームを順次に抜き出す処理は、プロジェクタ本体１に内蔵した画像制御回路またはプロジェクタ本体１に接続した画像処理装置がおこなう。なお、このような抜き出し処理は従来技術で十分に対応できる。
図５は、図４に示したフレームを図３に示した光路切替え部（光路切替え手段）７により時分割的に左右に分離して投影したときのスクリーン上の画像フレームを示している。スクリーン上では、左右のフレームが交互に映し出されるが、人間の目が持つ残像効果により、左右がつながった１つの画像として観察される。
また、この実施例では、光路切替え部７として、請求項２記載の偏向手段であるガルバノミラーを用いる。図６および図７に、ガルバノミラー８の構成と動作原理を示す。図６に示したように、ガルバノミラー８は、往復回転の駆動をおこなうガルバノモータ９、回転軸１０、および回転軸１０に取り付けられた反射部材１１から構成される。そして、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示したように、ガルバノモータ９の駆動により反射部材１１が往復回転することにより、入射光の方向が常に一定であっても反射光の方向は往復的に変化する。
図８および図９に、ガルバノミラー８の往復回転によって、左右のスクリーン４に投影される状態を示す。図８（ａ）はガルバノミラー８が左方向に回転した状態であり、映像は左側（図では上方向）のスクリーン４ａに投影される。図８（ｂ）は、ガルバノミラー８が右方向に回転した状態であり、右側（図では下方向）のスクリーン４ｂに投影される。図９は、ガルバノミラー８が左右方向に往復回転して、左右（図では上下方向）のスクリーン４ａ、４ｂに投影される状態を示す。
こうして、この実施例によれば、パーソナルコンピュータ表示用に作られた光変調素子を用いたプロジェクタ１台で、画質を損なうことなく、映画用などのワイド（横長）スクリーンに投影することができる。
【００１０】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図１０に、この実施例の構成を示す。図示したように、この実施例では、プロジェクタ本体１から出た光は、ガルバノミラー８の往復回転によって分離され、左右に設置された折り返しミラー１２ａ、１２ｂによりスクリーン４に投影される。図１１（ａ）はガルバノミラー８が右方向に回転した状態であり、折り返しミラー１２ａにより左側（図では上方向）のスクリーン４ａに投影される。図１１（ｂ）はガルバノミラー８が左方向に回転した状態であり、折り返しミラー１２ｂにより右側（図では下方向）のスクリーン４ｂに投影される。
こうして、この実施例によれば、比較的簡単な構成で、広い投影領域を実現することができる。
図１２は、本発明の第３の実施例であり、プロジェクタ本体１からの光は、ガルバノミラー８の回転により左右（図では上下方向）に設置された１番目の折り返しミラー１３ａまたは１３ｂに当たり、続いて２番目の折り返しミラー１２ａまたは１２ｂにより、左右（図では上下方向）のスクリーン４ａまたは４ｂに投影される。
このように、この実施例では、ガルバノミラー８の往復回転により光路を分離され、１番目の折り返しミラー１３で一旦スクリーン４とは反対の方向に折り返すことにより、偏向角度はガルバノミラー８の回転による直接の反射光の偏向角度よりも大きくなる。そのため、２番目の折り返しミラー１２の設置間隔を広く取ることができ、光学系の設計に自由度が増える。
【００１１】
本発明の第４の実施例では、図１３に示したように円筒形状（シリンドリカル）の折り返しミラー１４を用いる。なお、ここで円筒形状とは、円筒形状の一部を切り取った円弧形状、そのほかの曲面形状を含んでおり、この曲面形状の凸面側を反射面として利用するものである。
図１４（ａ）に示したように、折り返しミラー１２が平面の場合、投影される画角は投影レンズ３の焦点距離で決まり、短い焦点距離の投影レンズ３を使えば、投影画角が広がり、同じ距離にあるスクリーン４でも、より大きく映写できるが、そのためには、投影レンズ３にズームレンズを用いるか、標準的なレンズとは異なる焦点距離のレンズを用意する必要があり、コストの増加を招く。しかも、投影レンズ３の画角が広くなると、ガルバノミラー８の反射部材１１もそれに応じて大きくする必要があり、光学系の設計に困難を生じることもある。
それに対して、円筒形状の折り返しミラー１４を用いた場合は、図１４（ｂ）に示したように、投影レンズ３の焦点距離を変えずに投影画角を広くすることができ、同じ距離にあるスクリーン４に、より大きく映写できる。なお、折り返しミラー１４を球面ではなく、円筒形状としたのは、本発明の目的である横（水平）方向へのワイド投影を達成するには、縦（垂直）方向に画角を広げる必要がないためである。
【００１２】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。
図１５および図１６にこの実施例の構成を示す。図１５はガルバノミラー８を上下方向に関して傾斜させて設置した構成の断面図であり、図１６はその斜視図である。ガルバノミラー８を傾斜させることにより、ガルバノミラー８からの反射光がプロジェクタ本体１の上方に向かい、折り返しミラー１２（１２ａ、１２ｂ）をプロジェクタ本体１の上部に設置することができる。そのため、この実施例の構成では、プロジェクタ本体１の寸法的な制約を受けることなく、十分に大きな折り返しミラー１２を用いることができる。
本発明の第６の実施例では、図１７に示したように、くさび形反射部材１５を備えたガルバノミラー１６を用いる。図１８（ａ）に示したように、平面の反射部材（平面ミラー）１１を用いたガルバノミラー８では、入射光に対する反射光の偏向角度は、ガルバノモータ９の回転角度の２倍となる。つまり、ガルバノモータ９の往復回転角度が±１０度の場合、反射光の偏向角度は±２０度となる。それに対して、くさび形反射部材１５（三角柱）を用いたガルバノミラー１６では、図１８に示したように、くさび形のそれぞれの反射面が角度をなしているので、ガルバノモータ９の回転角度に、それぞれの反射面の角度が加わる。例えば、くさび形の反射面が３０度の角度をなしている場合、ガルバノモータ９の往復回転角度が±１０度であっても、反射面は±２５度で切り替わる。なお、図１９はくさび形反射部材１５を用いたガルバノミラー１６を第２の実施例（図１０参照）に示した折り返しミラー１２と組み合わせて示した構成である。
この結果、この実施例では、ガルバノモータ９の往復回転角度が±１０度の場合に、反射光の偏向角度は±５０度となり、第３の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
本発明の第７の実施例では、図２０に示したように２枚の平面ミラー１７をガルバノモータ９にくさび形に取り付ける。図２０から明らかなように、この場合にも、くさび形反射部材１５を用いた場合と同じ効果が得られる。くさび形反射部材１５は、通常は反射面を持つプリズムとして制作され、各面のなす角度を精度良く仕上げられるが、プリズムそのものの重量が重くなり、ガルバノモータ９に大きな負荷がかかることがある。この実施例では、２枚の平面ミラーを用いることにより、この重量的な問題を解決できる。
【００１４】
図２１は本発明の第８の実施例を示す光路切替え部７の説明図である。図示したように、この光路切替え部７は、３角柱プリズムを一方向の格子状に多数並列させた屈折部材１８と、開口部と遮光部を交互に一方向の格子状に配列させたシャッタ１９から構成される。そして、図２２に示したように、格子状シャッタ１９を左右（図では上下）方向に往復駆動させることにより、格子状シャッタ１９の開口部分を通った光が３角柱プリズムの傾斜面の左右何れか一方に当たり屈折して、光路を時分割的に左右に分離する。なお、図２１および図２２の例では、開口部分と遮光部分を交互に多数配列させたシャッタ１９を図示しているが、代わりに、透過と遮光の状態が加電によって切り替えられる液晶シャッタを用いる構成も可能である。
図２３〜図２５に、このような光路切替え部７を用いた全体構成を示す。図２３は第１の実施例（図３参照）と組み合わせた構成、図２４は第３の実施例（図１２参照）と組み合わせた構成、図２５は第３および第５の実施例（図１５参照）と組み合わせた構成である。
このように、第８の実施例では、可動部分を板状のシャッタで実現することができるので、少ない電力で駆動することができるし、振動や騒音も少なくなるし、光路切替え手段の小型化により装置の設計の自由度が増す。
【００１５】
本発明の第９の実施例では、図２６に示したように、プロジェクタ本体１からの光を、半透過鏡２０により反射と透過の２つの光路に分離する。さらに、半透過鏡２０により分離された双方の光路中には、透過（図では空白部分）と遮光（図では塗りつぶし部分）の状態が時間により切り替わるシャッタ２１をそれぞれ設け、２つのシャッタ２１の一方が透過状態で他方が遮蔽状態となるように、相互に同期駆動する。これにより、図２６（ａ）の状態のときは左側（図では上側）のスクリーン４ａに、図２６（ｂ）の状態のときは右側（図では下側）のスクリーン４ｂにそれぞれ投影される。
前記において、シャッタ２１は、例えば図２７に示したような、開口部と遮蔽部を持つ円形のシャッタであり、この円形のシャッタ２１をモータで回転させることにより、図２６の（ａ）と（ｂ）の状態を切り替えることができる。それぞれのシャッタ２１を駆動するモータを同期回転させるか、１つのモータで双方のシャッタ２１を駆動することにより、相互のシャッタ２１の開閉の状態を同期させることができる。なお、開口部と遮蔽部を持つ円形シャッタ２１の代わりに、加電によって透過状態と遮蔽状態が切り替わる液晶シャッタ（図示せず）を、分離された双方の光路中に設置する構成も可能である。
このように、第９の実施例では半透過鏡を用いて光路を分離するので、分離の角度や距離を大きく取ることが可能となる。
【００１６】
本発明の第１０の実施例では、図２８に示したように、プロジェクタ本体１からの光を偏光部材２２により特定の方向に偏光する。図２８（ａ）と（ｂ）では偏光方向の変化をハッチングを変えて示している。この実施例では、その偏光方向に応じて光を反射させるか透過させる偏光反射部材２３により光路を分離する。その結果、図２８（ａ）の状態のときは左側のスクリーン４ａに、図２８（ｂ）の状態のときは右側のスクリーン４ｂにそれぞれ投影される。なお、この実施例では、請求項２０記載の偏光手段が偏光部材２２により実現され、偏光反射手段が偏光反射部材２３により実現される。
図２９に、偏光部材２２の一例として、偏光方向の異なる偏光素子を組み合わせた円形偏光板を示す。このような偏光部材（円形偏光板）２２をモータＭで回転させることにより図２８の（ａ）と（ｂ）の状態を切り替えることができる。偏光部材２２として、加電状態によって偏光方向の変わる液晶偏光板（図示せず）を用いる構成も可能である。
このように、第１０の実施例では、偏光方向に応じて光を反射させるか透過させる偏光反射部材２３により光路を分離するので、分離の角度や距離を大きく取ることが可能となる。
【００１７】
本発明の第１１の実施例では、図３０（ａ）に示したようなプロジェクタ本体１を、図３０（ｂ）に示したように９０度回転させて設置することにより、プロジェクタ本体１本来の画面比率より横長ワイドでありながら、さらに垂直（縦）方向の長さまたは解像度を上げることができる。例えばプロジェクタ本体１の光変調素子がＸＧＡ規格の１０２４（横）×７６８（縦）ピクセルの場合、プロジェクタ本体１を９０度回転させることにより、スクリーン４に投影された画像は１５３６×１０２４ピクセルとなる。アスペクトは、プロジェクタ本来の１．３３：１よりもワイドの１．５：１となり、垂直方向の解像度は約１．５倍になる。
図３１に、透過した画像を回転させる機能を持つ光学素子、いわゆるイメージローテータの例を示す。図３１（ａ）に示したイメージローテータ２４ａは、入射光線をプリズム底面方向に屈折させる傾斜した入射面と、底面で反射した光を入射光と同じ方向に屈折させる傾斜した射出面とから構成され、図３１（ｂ）に示したイメージローテータ２４ｂは、入射光線をプリズム底面方向に反射させる傾斜した入射側反射面と、底面で反射した光を入射光と同じ方向に反射させる傾斜した射出側反射面とから構成される。なお、図３１に示したような配置のイメージローテータ２４では、入射した光線は、上下方向が逆像となる。それに対して、図３１に示した底面が横方向に来るように、イメージローテータ２４を９０度回転させると、左右方向は逆像で、上下方向が正像となる。また、このイメージローテータ２４を４５度回転させると、上下・左右方向とも逆像で像が９０度回転した状態となる。
【００１８】
図３２に、前記したようなイメージローテータ２４を用いた場合の全体構成を示す。この例では、プロジェクタ本体１は通常の設置方向のままで、イメージローテータ２４により投影画像を９０度回転させる。これにより、通常より縦方向の解像力が高くて（または通常より縦長で）しかも横長の画像をスクリーン上に投影することができる。つまり、９０度回転させた縦長画像を横に並べるのである。なお、イメージローテータ２４により投影画像を９０度回転させただけでは映像が横向きになってしまうので、プロジェクタ本体１に内蔵した画像制御回路などにより９０度回転させた画像を出力する。
また、図３３に示した構成では、プロジェクタ本体１と光路切替え部７をともに投影光軸の廻りに９０度回転させて設置し、垂直（上下）方向に分離させた画像を投影することにより垂直（上下）方向に長い投影が可能となる。しかし、この場合も、映像は横向きになってしまうので、画像制御回路などにより９０度回転させた画像を出力する。
それに対して、図３４に示した例では、プロジェクタ本体１は、通常の設置方向のままだが、イメージローテータ２４により投影画像を９０度回転させ、さらに光路切替え部７を９０度回転させて設置する。これにより、横方向は通常と同じで縦長の画像をスクリーン上に投影することができる。なお、イメージローテータ２４により投影画像を９０度回転させただけでは映像が横向きになってしまうので、画像制御回路などにより９０度回転させた画像を出力する。
【００１９】
ところで、投影画像を左右に分離した場合、スクリーン４上における左右のつぎ目は完全に一致することが望ましいが、プロジェクタ本体１や光路切替え部７からスクリーン４までの距離を正確に調整することが困難であるので、つぎ目部分に隙間ができるなど、つぎ目が顕著に目立つことがある。
そこで、本発明の第１２の実施例では、図３５に示したように、投影される垂直方向の画素ラインのうちの数本から数十本ほどが重なるように、光路切替え部７の光学系で左右投影間隔を予め調整しておき、スクリーン４上で左右の画像が重なるオーバーラップ部分２５を設ける。これにより、左右画像の間隙の発生を回避できる。
しかし、オーバーラップ部分２５は、そのままでは他の部分に比べて２倍明るく見える。その対策として、オーバーラップ部分２５の画像照度がそれぞれ半分になるように画像制御回路などにより処理する構成にすることも可能である。また、プロジェクタ本体１からスクリーン４までの距離に関わる設置誤差などにより、オーバーラップ部分２５の重なり合う画素ライン数が異なるが、オーバーラップさせる画素ライン数は画像制御回路などにより容易に調整できる。
以上、パーソナルコンピュータ表示用のアスペクトを持つ光変調素子を用いたプロジェクタで、映画用のワイドスクリーンに投影する例を説明したが、本発明は、光変調素子の画素数を水平（左右）方向に増やして投影する手段を提供するものであり、プロジェクタの光変調素子がパーソナルコンピュータ用以外のアスペクトであっても、同様の効果が得られる。例えば、ワイドテレビ用の１６：９（１．７８：１）のアスペクトを持つ光変調素子を用いたプロジェクタに本発明を適用すれば、よりワイドな３２：９（３．５５：１）の迫力ある投影が可能となる。
また、通常の映画やテレビの画像を投影する場合は横方向にワイドな画面が望まれるが、特殊な用途では縦方向にワイドな画面が要求されることもあり、本発明はそのような用途にも適用できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項１記載の発明では、光変調素子の反射光または透過光を投影レンズによりスクリーンに映写する際、投影レンズとスクリーンの間に設けられた光路切替え手段により時分割で光路を分け、分けられたそれぞれの光路を通った投影光を用いてスクリーン上の左右に複数の画像を並べることができ、それにより、左右に長く映写することができるので、例えば、パーソナルコンピュータ表示用に作られた光変調素子を用いたプロジェクタ１台で、画質を損なうことなく、映画用などのワイド（横長）スクリーンに投影することが可能になる。
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、光路切替え手段は光線の向きを変化させる偏向手段であるので、簡単に構成でき、したがって、低コスト化を図ることができる。
また、請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、反射鏡を往復回転させる駆動装置を用いて偏向手段を実現することができるので、実現が特に簡単になる。
また、請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、反射鏡を往復回転させる駆動装置の後に設けた折り返しミラーにより光線をスクリーン方向へ折り返すことができるので、光路分離の角度や距離を大きく取ることが可能となるし、光学部材の配置設計の自由度を広げられる。
また、請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、分離されたそれぞれの光線を２枚以上の折り返しミラーにより折り返すことができるので、分離の角度や距離をさらに大きく取ることができる。
また、請求項６記載の発明では、請求項４記載の発明において、折り返しミラーの水平断面の反射面が凸面形状であるので、その反射面が平面である場合に比べて投影角度（画角）が大きくなり、よりワイドな映写が可能となる。
また、請求項７記載の発明では、請求項３記載の発明において、反射鏡を往復回転させる駆動装置の上下方向が傾斜した状態に設置されるので、光線をスクリーン方向へ折り返す折り返しミラーをプロジェクタ本体の上方に設けることが可能になり、したがって、プロジェクタ本体の大きさに影響されずに、大きな折り返しミラーを用いることができる。
【００２１】
また、請求項８記載の発明では、請求項３記載の発明において、往復回転する駆動装置にくさび形の反射部材を取り付けたので、駆動装置の回転角度に対する反射光の振れ角（偏向角）が大きくなり、したがって、小さな駆動力で済むし、回転の高速化も容易となる。
また、請求項９記載の発明では、請求項３記載の発明において、角度をなして隣接する２枚の反射鏡を往復回転する駆動装置に取り付けたので、請求項８記載のくさび形の反射部材と同様に駆動装置の回転角度に対する反射光の振れ角が大きくなるし、くさび形の反射部材の代わりに２枚の反射鏡を用いたことにより回転部分の軽量化が図れ、その分、さらに小さな駆動力で済むし、回転の高速化も容易となる。
また、請求項１０記載の発明では、請求項２記載の発明において、格子状シャッタを駆動することにより、一方向の格子状に多数並列させた３角柱プリズムの傾斜屈折面に時分割的に選択入射させて光路を時分割的に分けることができるので、少ない電力で駆動することができるし、振動や騒音も少なくなる。また、偏向ユニットの小型化により装置の設計の自由度が増す。
また、請求項１１記載の発明では、請求項１０記載の発明において、格子状シャッタは、開口部と遮光部が多数並列配置され、それが往復振動する構成であるので、完全透過部と完全遮光部により光路の偏向がおこなわれることになり、偏向効果が高くなる。
また、請求項１２記載の発明では、請求項１０記載の発明において、格子状シャッタは、加電により透過と遮光の各状態に変化する液晶部材を備え、その各状態の液晶部材が交互に並列配置されている構成であるので、機械的な駆動部分をなくすことができ、その分、長寿命化が可能になる。
また、請求項１３記載の発明では、請求項１０記載の発明において、分離されたそれぞれの光路中に折り返しミラーが２枚以上設けられているので、分離の角度や距離を大きくすることができる。
また、請求項１４記載の発明では、請求項１３記載の発明において、折り返しミラーのうち、分離された光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面が凸面であるので、反射面が平面である場合に比べてそれぞれの光路における投影角度が大きくなり、よりワイドな映写が可能となる。
また、請求項１５記載の発明では、請求項１３記載の発明において、折り返しミラーのうち、分離された光路をプロジェクタ方向に折り返す折り返しミラーが上下方向に関して傾斜させて設置されるので、プロジェクタ本体の大きさに影響されずに大きな第２折り返しミラーを使える。
【００２２】
また、請求項１６記載の発明では、請求項１記載の発明において、半透過鏡により光路が分離され、分離された光路はそれぞれの光路中に設けられたシャッタにより相互に同期して異なる時間に開閉される構成であるので、分離の角度や距離を大きくすることが可能となる。
また、請求項１７記載の発明では、請求項１６記載の発明において、シャッタは、開口部と遮光部を持ち、回転する構成であるので、完全透過部と完全遮光部を持つシャッタで分離されることになり、分離効果が高くなる。
また、請求項１８記載の発明では、請求項１６記載の発明において、シャッタは、加電により透過と遮光の各状態に変化する液晶シャッタであるので、機械的な駆動部分をなくすことができ、その分、長寿命化が可能になる。
また、請求項１９記載の発明では、請求項１６記載の発明において、分離された光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面が凸面であるので、反射面が平面である場合に比べてそれぞれの光路における投影角度が大きくなり、よりワイドな映写が可能となる。
また、請求項２０記載の発明では、請求項１記載の発明において、偏光方向を時間的に変化させる偏光手段を用いて特定方向に偏光させ、その偏光方向に応じて光を反射させるか透過させることにより光路を分離させる構成であるので、分離の角度や距離を大きくすることが可能となる。
また、請求項２１記載の発明では、請求項２０記載の発明において、偏光手段は偏光方向の異なる偏光板を組み合わせ回転する構成であるので、偏光方向の分離効果を上げることができる。
また、請求項２２記載の発明では、請求項２０記載の発明において、偏光手段は加電により偏光方向が変化する液晶偏光部材であるので、機械的な駆動部分をなくすことができ、その分、長寿命化が可能になる。
また、請求項２３記載の発明では、請求項２０記載の発明において、偏光反射手段のうち、光路をスクリーン方向に折り返す折り返しミラーは水平断面の反射面が凸面であるので、反射面が平面である場合に比べて投影角度が大きくなり、よりワイドな映写が可能となる。
【００２３】
また、請求項２４記載の発明では、請求項１乃至請求項２３のいずれか１項に記載の発明において、投影画像を９０度回転させて投影することができるので、縦に長い比率の画面で投影し、垂直方向の解像度を高めることができる。
また、請求項２５記載の発明では、請求項２４記載の発明において、光路中に備えたイメージローテータにより投影画像を９０度回転させることができるので、プロジェクタを回転させることなく、投影画像を９０度回転させて投影することが可能になる。
また、請求項２６記載の発明では、請求項２４または請求項２５記載の発明において、９０度回転させた投影画像をプロジェクタ本体から出力させることができるので、プロジェクタ本体から出力された投影画像を９０度回転させても映写された画像が横向きにならないで済む。
また、請求項２７記載の発明では、請求項２４または請求項２５記載の発明において、プロジェクタ自身を９０度回転させて投影するので、垂直（上下）方向に長い投影が容易に可能となる。
また、請求項２８記載の発明では、請求項２４乃至請求項２７のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、光路切替え手段を９０度回転させて投影することができるので、さらに縦長の投影が可能になる。
また、請求項２９記載の発明では、請求項１乃至請求項２８のいずれか１項に記載の発明において、分離された画像のつなぎ合わせ部の一部分がスクリーン上で重なるように切り替えることができるので、スクリーン上における左右画像の間隙の発生を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施例のプロジェクタ本体を示す斜視図である。
【図２】本発明の各実施例のプロジェクタに係る説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図４】本発明の第１の実施例を示すプロジェクタに係る説明図である。
【図５】本発明の第１の実施例を示すプロジェクタに係る他の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施例を示すプロジェクタ要部の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図９】本発明の第１の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図１４】本発明の第４の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図１５】本発明の第５の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図１６】本発明の第５の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図１７】本発明の第６の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図１８】本発明の第６の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図１９】本発明の第６の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図２０】本発明の第７の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図２１】本発明の第８の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図２２】本発明の第８の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図２３】本発明の第８の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図２４】本発明の第８の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図２５】本発明の第８の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図２６】本発明の第９の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図２７】本発明の第９の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図２８】本発明の第１０の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図２９】本発明の第１０の実施例を示すプロジェクタ要部の斜視図である。
【図３０】本発明の第１１の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図３１】本発明の第１１の実施例を示すプロジェクタ要部の説明図である。
【図３２】本発明の第１１の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図３３】本発明の第１１の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図３４】本発明の第１１の実施例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図３５】本発明の第１２の実施例を示すプロジェクタの説明図である。
【図３６】従来技術の一例を示すプロジェクタの説明図である。
【図３７】従来技術の一例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【図３８】従来技術の一例を示すプロジェクタの他の説明図である。
【符号の説明】
１  プロジェクタ本体、２  プロジェクタ基部、３  投影レンズ、４  スクリーン、７  光路切替え部、８  ガルバノミラー、９  ガルバノモータ、１０  回転軸、１１  反射部材、１２  折り返しミラー、１３  折り返しミラー、１４  折り返しミラー、１５  くさび形反射部材、１６  ガルバノミラー、１７  平面ミラー、１８  屈折部材、１９  シャッタ、２０  半透過鏡、２１  シャッタ、２２  偏光部材、２３  偏光反射部材、２４  イメージローテータ、２５  オーバーラップ部分
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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