(57)【要約】【課題】簡易な構成で台形歪みのない斜め投射を実現可能なプロジェクタを提供する。【解決手段】光源装置から出射された光をそのまま透過させてライトバルブ５０に照射させ、ライトバルブ５０によって反射された光を全反射面４１で反射して投射光学系６０に入射させる全反射プリズムが、Ｙ軸回り及びＺ軸回りに回転可能である。【選択図】図２
2005172918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光をライトバルブ側に透過させ、前記ライトバルブによって反射された光を全反射面で反射して投射光学系に入射させる全反射プリズムを有するプロジェクタであって、前記全反射プリズムが回転可能であるプロジェクタ。
【請求項２】
前記全反射プリズムが、前記全反射面の中心を回転中心として回転可能である請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記全反射プリズムが、前記全反射面に対して平行であり、かつ、前記投射光学系の光軸と直交するＹ軸を回転軸として回転可能である請求項１又は請求項２記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記全反射プリズムが、前記全反射面を貫き、かつ、前記投射光学系の光軸と直交するＺ軸を回転軸として回転可能である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項５】
光源から出射された光をライトバルブ側に透過させ、前記ライトバルブによって反射された光を全反射面で反射して投射光学系に入射させる全反射プリズムを有するプロジェクタであって、前記全反射プリズムが平行移動可能であるプロジェクタ。
【請求項６】
前記全反射プリズムが、前記全反射面に対して平行であり、かつ、前記投射光学系の光軸と直交するＹ軸に沿って平行移動可能である請求項５記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記全反射プリズムが、前記全反射面を貫き、かつ、前記投射光学系の光軸と直交するＺ軸に沿って平行移動可能である請求項５記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記全反射プリズムが、回転可能である請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記全反射プリズムが、前記Ｙ軸を回転軸として回転可能である請求項６記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記全反射プリズムが、前記Ｚ軸を回転軸として回転可能である請求項７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、全反射プリズム（ＴＩＲ（Total Inner Reflection）プリズム）を用いたプロジェクタに関するものである。より具体的には、光源から出射された光束を全反射プリズムを通してライトバルブに照射し、ライトバルブで反射された光を全反射プリズムで反射して投射光学系に入射させるプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、使用されているライトバルブの種類によって透過型と反射型に大別することができる。透過型とは、光源から出射された光を液晶パネルに代表される透過型のライトバルブにその背面側から照射することによって、画像光を形成し、形成された画像光を投射光学系を介して投写面に投射するタイプのプロジェクタである。一方、反射型とは、光源から出射された光をＤＭＤ（テキサス・インスツルメンツ・インコーポレーテツドの登録商標）に代表される反射型のライトバルブに照射して画像光を形成し、形成された画像光を投射光学系を介して投写面に投射するタイプのプロジェクタである。
【０００３】
上記２つのタイプのプロジェクタの何れに関しても、投写面と正対する特定の設置位置に恒常的に設置して使用する利用態様が通常であった。しかし、プロジェクタの普及や小型軽量化が進むに連れて、プロジェクタの利用態様も多岐にわたるようになってきた。例えば、プロジェクタを客先に持参し、客先の会議室等で使用するといったような利用態様が一般化しつつある。このような利用態様の下では、プロジェクタの設置環境が毎回異なり、場合によってはプロジェクタを投写面に正対する位置に設置できず、投写面に対して斜めに設置せざるを得ないこともある。
【０００４】
そこで、上記状況に鑑みて様々な工夫が施されたプロジェクタが開発されている。例えば、特許文献１には、投写レンズを用いて被投写画像をスクリーン上に拡大投写するようにした前面投写型表示装置であって、上記被投写画像と投写レンズの少なくとも一方を投写レンズの光軸に垂直な面内で移動させることによって、被投写画像と投写レンズの相対的位置を可変する相対位置可変機構を備えた前面投移型表示装置が開示されている。さらに特許文献１には、該前面投写型表示装置によれば、被投写画像と投写レンズの相対的位置を変えることによって、投射装置本体の設置位置を変えずに投写画像をスクリーン上の任意の位置に表示することができる旨が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、光源が固定されたシャーシと、シャーシに設けられて、シャーシがスクリーン面に直交する垂直面内にて傾いた状態にて、光源の光軸が投射レンズと液晶パネルの中心を通過するように、投射レンズ及び液晶パネルを傾ける調整機構を備えた液晶プロジェクタが開示されている。さらに特許文献２には、該液晶プロジェクタによれば、スクリーンの正面から上下方向にずれた箇所に画像を写すときでも、光源から発せられた光の光路を投射レンズと液晶パネルの中心付近に通すことができ、高輝度で台形歪みのない画像を写すことができる旨が記載されている。もっとも、特許文献２記載の液晶プロジェクタは、投光に俯角を付けることによって、スクリーンの比較的高い位置に画像を表示しようとする際に発生する台形歪みを解消せんとするものであり、上記斜め投射の実現を直接の目的とするものではない。
【０００６】
特許文献１及び２に開示されているプロジェクタは、双方とも透過型のプロジェクタであるが、反射型のプロジェクタについても、投射レンズを動かすことによって、投写画像を上下又は左右にシフトさせることを可能としたプロジェクタが知られている。
【特許文献１】特開平５−１９６８８８号公報
【特許文献２】特開平８−２４８３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の通り、投射レンズを動かすことによって、投写画像を上下又は左右にシフトさせることを可能としたプロジェクタは従来から存在している。しかし、投射レンズを動かすためには複雑な機構を必要とするだけでなく、投射レンズの移動スペースを確保する必要性から筐体が大型化してしまうといった課題あった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成によって投写画像を上下左右の双方又は一方にシフトさせることが可能であり、筐体の大型化を招くこともない、プロジェクタを提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成する本発明のプロジェクタは、光源から出射された光をライトバルブ側に透過させ、ライトバルブによって反射された光を投射光学系に向けて反射させる全反射プリズムを有するプロジェクタであって、全反射プリズムが全反射面の中心を回転中心として回転可能である。または、全反射プリズムが平行移動可能である。従って、全反射プリズムを一定範囲内で所望量だけ回転または移動させ、投射光学系に入射する光（ライトバルブによって形成された画像光）の光軸を投射光学系の光軸に対して上下左右のいずれかの方向にシフトさせることによって、投写画像を同方向にシフトさせることができる。さらに、全反射プリズムを回転させることによって投写画像をシフトさせる場合、全反射プリズムを回転可能とするためにプロジェクタの筐体内に確保する必要がある最大スペースは、全反射プリズムの対角線を直径とする球の容積と同等となる。また、複数のレンズが高精度に位置決めされ、場合によっては焦点合わせやズーム等のための機構を備える投射光学系を回転又は移動させるには複雑な機構が必要となるが、全反射プリズムの回転又は移動はより簡単な構成によって実現される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプロジェクタによれば、投写画像を上下方向と左右方向の双方又は一方にシフトさせることができるので、台形歪みのない斜め投射を簡易な構成によって実現することができ、プロジェクタの小型化にも好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、本発明のプロジェクタの実施形態の一例を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、本例のプロジェクタは、光源装置１０と、カラーホイール２０と、インテグレータ光学系３０と、全反射プリズム４０と、反射型のライトバルブ５０と、投射光学系６０とを有する。
【００１２】
光源装置１０は、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ等の光源１１と、光源１１から四方八方に放射される光をレンズ１２に入射させるためのリフレクタ１３とを備えている。レンズ１２は、入射した光をカラーホイール２０の表面において集光させる凸レンズである。もっとも、リフレクタ１３のみによって、光源から放射された光を効率よくカラーホイール２０に入射させることが可能な場合は、レンズ１２を省略することもできる。いずれにしてもカラーホイール２０は、入射した光を時分割でＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の３色の色光に分離する。
【００１３】
インテグレータ光学系３０は、光源装置１０から出射された光を高効率でライトバルブ５０に導くと共に、ライトバルブ５０に均一に照射するための光学系である。本例のインテグレータ光学系３０は、ライトトンネル３１と、第１コンデンサレンズ３２と、第２コンデンサレンズ（リレーレンズ３３）とから構成されている。ライトトンネル３１は、長手方向両端面が開口したガラス製の角筒である。カラーホイール２０によって分離された各色光は、ライトトンネル３１の一方の開口部からライトトンネル３１内に入射し、ライトトンネル３１内を全反射しながら進んで、他方の開口部から出射する。ライトトンネル３１に入射した光は、ライトトンネル３１内を全反射しながら進む間に角度分布が均一化され、輝度ムラが解消される。第１コンデンサレンズ３２は、ライトトンネル３１から出射した光を全てリレーレンズ３３に入射させる。リレーレンズ３３は、第１コンデンサレンズ３２の像をライトバルブ５０上に形成する。以上によって、光軸に垂直な平面内における輝度ムラが解消された光を高効率でライトバルブ５０に照射することができる。
【００１４】
全反射プリズム４０は、インテグレータ光学系３０から出射された光をそのまま透過させ、ライトバルブ５０によって反射された光（画像光）を投射光学系６０に向けて反射して、投射光学系６０に入射させる。
【００１５】
ライトバルブ５０はＤＬＰである。ＤＬＰは、投写画像の各素子に対応した数万から数十万個のマイクロミラーを有し、画像データに従って各マイクロミラーが個別に制御され、所望の画像を表す画像光が生成される。前述の通り、ＤＬＰによって生成された画像光は、全反射プリズム４０に入射し、全反射プリズム４０の全反射面４１によって反射されて投射光学系６０に入射する。もっとも、ライトバルブ５０は、ＤＬＰに限定されるものではなく、反射型液晶パネル等に変えることもできる。
【００１６】
本例では、全反射プリズム４０が不図示のステージ装置に搭載され、２つの回転軸回りに回転可能とされている。そこで、図２を参照しながら全反射プリズム４０の動きについて詳細に説明する。上記ステージ装置は、駆動源としての電動モータと、電動モータの回転駆動力を全反射プリズム４０が搭載されているステージに伝達する伝達機構と、電動モータを制御する制御部等を備えており、全反射プリズム４０を次の２つの方向に回転させることができる。一つは、全反射面４１に対して平行であり、かつ、全反射面４１の中心において投射光学系６０の光軸Ｘと直交するＹ軸を回転軸として矢印ａ方向及び矢印ｂ方向（以下「矢印ａ−ｂ方向」と呼ぶ場合もある）に回転させることができる。他の一つは、Ｙ軸と直交する軸Ｚを回転軸として矢印ｃ方向及び矢印ｄ方向（以下「矢印ｃ−ｄ方向」と呼ぶ場合もある）に回転させることができる。図示は省略してあるが、該プロジェクタの筐体表面には、全反射プリズム４０を矢印ａ−ｂ方向に回転させるための左右シフトボタンと、矢印ｃ−ｄ方向に回転させるための上下シフトボタンが設けられている。そして、操作者によって左右シフトボタンが押されると、制御部から命令に従って電動モータが作動し、ステージが図２の矢印ａ方向又は矢印ｂ方向に所定量だけ回転して全反射プリズム４０を同方向に所定量だけ回転させる。その後、ステージの回転方向が矢印ｂ方向又は矢印ａ方向に反転し、全反射プリズム４０を同方向に所定量だけ回転させる。ステージは、左右シフトボタンが押されている間、上記動作を繰り返し、全反射プリズム４０を矢印ａ−ｂ方向に往復回転させる。一方、上下シフトボタンが押された場合、ステージは矢印ｃ−ｄ方向に回転し、全反射プリズム４０を同方向に往復回転させる。尚、回転方向が異なるのみで、ステージ装置の具体的動作は左右シフトボタンが押されたときと実質的に同一なので、ここでは説明を省略する。
【００１７】
これまでは、左右シフトボタンと上下シフトボタンの２つのボタンを操作して全反射プリズム４０を矢印ａ−ｂ方向及び矢印ｃ−ｄ方向に回転させる構成を前提に本発明を説明した。しかし、左シフトボタン、右シフトボタン、上シフトボタン、下シフトボタンの４つを設け、左シフトボタンが押されている間、全反射プリズム４０が図２の矢印ａ方向に回転され、右シフトボタンが押されている間、矢印ｂ方向に回転され、上シフトボタンが押されている間、矢印ｃ方向に回転され、下シフトボタンが押されている間、矢印ｄ方向に回転されるようにすることもできる。
【００１８】
いずれにしても、全反射プリズム４０が図２の矢印ａ−ｂ方向及び矢印ｃ−ｄ方向に回転することによって、投写画像を上下左右にシフトさせることができる。図３（ａ）（ｂ）に、全反射プリズム４０が図２の矢印ａ方向に回転した場合を示す。また、図４（ａ）（ｂ）に、全反射プリズム４０が図２の矢印ｃ方向に回転した場合を示す。図３（ａ）から明らかなように、全反射プリズム４０が図２の矢印ａ方向（左側）に回転されると、ＤＬＰ５０によって生成され、全反射面４１によって反射される画像光の光軸が水平面内（Ｘ軸及びＺ軸を含む平面内）において投射光学系６０の光軸よりも左側に移動し、投写面７０上の投写画像が左方にシフトする。このとき、図３（ｂ）に示すように、垂直面内（Ｘ軸及びＹ軸を含む平面内）における画像光の光軸位置は、全反射プリズム４０の回転前後で変化しない。従って、いわゆる投写画像の打上げ角は変化しない。尚、本例では、画像光の光軸と投射光学系６０の光軸とが上記水平面内においてなす角度を０°〜７°の範囲内で変更できるように、全反射プリズム４０の矢印ａ−ｂ方向への回転量が設定されている。
【００１９】
一方、図４（ｂ）から明らかなように、全反射プリズム４０が図２の矢印ｃ方向（上側）に回転されると、ＤＬＰ５０によって生成され、全反射面４１によって反射される画像光の光軸が上記垂直面内において投射光学系６０の光軸よりも上側に移動し、投写面７０上の投写画像が上方にシフトする。このとき、図４（ａ）に示すように、上記水平面内における画像光の光軸位置は、全反射プリズム４０の回転前後で変化しない。尚、本例では、画像光の光軸と投射光学系６０の光軸とが垂直面内においてなす角度を０°〜７°の範囲内で変更できるように、全反射プリズム４０の矢印ａ−ｂ方向への回転量が設定されている。もっとも、水平面内及び垂直面内における全反射プリズム４０の回動量に関する上記０°〜７°という数値範囲は一例であり、全反射プリズムの回動量は、全反射条件が満たされる範囲内で任意に設定可能である。
【００２０】
（実施形態２）
実施形態１では、全反射プリズムの中心を変位させることなく、全反射プリズムを回転させる構成について説明した。しかし、本発明のプロジェクタでは、全反射プリズムが平行移動する（中心が変位する）構成を採用することもできる。ここで、全反射プリズムの平行移動には、図２に示すＹ軸に沿って平行移動する場合（上下移動する場合）と、Ｚ軸に沿って平行移動する場合（左右移動する場合）の双方が含まれる。全反射プリズムを上記のように平行移動させる方法としては、例えば、実施形態１で説明した回転用のステージ装置を別の平行移動用のステージ装置に搭載する方法（２つのステージ装置を用いる方法）や、実施形態１で説明した回転用のステージと、そのステージを平行移動させるための別のステージとを備えた単一のステージ装置を用いる方法等が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のプロジェクタの一例を示す構成概略図である。
【図２】図１に示す全反射プリズムを示す模式的拡大図である。
【図３】（ａ）は全反射プリズムが水平面内で回転した状態を示す平面的模式図であり、（ｂ）は側面的模式図である。
【図４】（ａ）は全反射プリズムが垂直面内で回転した状態を示す平面的模式図であり、（ｂ）は側面的模式図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  光源装置
１１  光源
１２  レンズ
１３  リフレクタ
２０  カラーホイール
３０  インテグレータ光学系
３１  ライトトンネル
３２  第１コンデンサレンズ
３３  リレーレンズ
４０  全反射プリズム
４１  全反射面
５０  ライトバルブ
６０  投射光学系
７０  投射面
【図１】
2005172918.tif 000003
【図２】
2005172918.tif 000004
【図３】
2005172918.tif 000005
【図４】
2005172918.tif 000006