(57)【要約】【課題】効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタを提供する。【解決手段】プロジェクタ１は、制御回路部の制御により光学ミラー７を移動させて、投写される画像の画素位置をブラックマトリクスの幅寸法と略同一寸法移動させている。これにより、周期的に投写画像を移動させて、時間積分して表示させると、各画素とブラックマトリクスとが合成されて、ブラックマトリクスを効率よく目立たなくさせることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を射出する照明光学系と、射出された光束を光変調する固定画素型の表示素子と、この表示素子から射出された光束が通過する光路上に配置されるとともに、光変調された光束を所定方向に反射させる光学ミラーと、前記光学ミラーにて反射された光束を投写させる投写光学系と、を備えたプロジェクタであって、
前記光学ミラーを可動させることで、前記投写された投写画像の画素位置を前記投写された投写画像の画素ピッチの２倍の範囲内で移動させる表示移動部を備えた
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記表示移動部は、前記光学ミラーの反射面の傾斜角度を保持したまま、前記光学ミラーを周期的に平行移動させる
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記表示移動部は、前記光学ミラーの反射面の傾斜角度を変化させ、前記光学ミラーを周期的に揺動させる
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項４】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記表示移動部は、前記光学ミラーの反射面の法線に対して傾斜する回転軸を中心として前記光学ミラーを回転させ、前記光学ミラーを周期的に揺動させる
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記光学ミラーは、前記投写光学系の内部に設けられた
ことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光束を投写するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子から投写される投写画像のブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載のものは、光源と、放物面鏡と、液晶表示素子と、投写レンズと、平行平板ガラスと、回転機構とを備えた投写型液晶表示装置である。この液晶表示装置では、液晶表示素子と投写レンズとの間に配置される平行平板ガラスを回転機構により光束に回転振動させて光軸を光束に平行移動させることで、ブラックマトリクスを目立たなくさせる構成が採られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１７９２５９号公報（第４頁ないし第６頁、図１ないし図４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載のような従来の投写型液晶表示装置では、ブラックマトリクスを目立たなくさせるために、投写レンズと液晶表示素子との間に回転振動される平行平板ガラスを新たに配置させている。このため、この平行平板ガラスを光が通過する必要があるため、平行平板ガラスでの光の表面反射や吸収により光量の損失が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑み、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせるプロジェクタを提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプロジェクタは、光束を射出する照明光学系と、射出された光束を光変調する固定画素型の表示素子と、この表示素子から射出された光束が通過する光路上に配置されるとともに、光変調された光束を所定方向に反射させる光学ミラーと、前記光学ミラーにて反射された光束を投写させる投写光学系と、を備えたプロジェクタであって、前記光学ミラーを可動させることで、前記投写された投写画像の画素位置を前記投写された投写画像の画素ピッチの２倍の範囲内で移動させる表示移動部、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、プロジェクタは、表示移動部にて固定画素型の表示素子から射出された光束が通過する光路上のどこかに配置される光学ミラーを可動させて、投写される画像の画素位置を画素ピッチの２倍の範囲以内で移動させている。これにより、表示移動部にて画素を周期的に移動させることで、ある時間においてブラックマトリクスが表示された位置に、次の時間において画素の一部が表示される。よって、これらの投写画像を時間積分して表示させると、各画素とブラックマトリクスとが合成されるので、ブラックマトリクスも色の濃さが薄くなり、目立たなくさせることができる。また、予め備えるプロジェクタを構成する光学ミラーを表示移動部にて移動させられれば、新たに光学部材を設ける必要がなく、構成を簡単にでき、光の損失も抑えることができる。従って、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
さらに、投写画像を移動する距離と表示のタイミングを適切に設定することによって、仮想的に解像度を高くすることができる。
【０００９】
また、本発明では、前記表示移動部は、前記光学ミラーの反射面の傾斜角度を保持したまま、前記光学ミラーを周期的に平行移動させることが好ましい。
この発明によれば、表示移動部は、光学ミラーの反射面の傾斜角度を保持したまま、工学ミラーを周期的に平行移動させている。このため、光束の入射角度および射出角度を維持したまま、光学ミラーを移動させることができる。これにより、光束の光軸方向が偏向しないので、投写画像の台形歪みが発生せず、画像の劣化を防止できる。
【００１０】
さらに、本発明では、前記表示移動部は、前記光学ミラーの反射面の傾斜角度を変化させ、前記光学ミラーを周期的に揺動させる構成としてもよい。
この発明によれば、表示移動部は、光学ミラーの反射面の傾斜角度を変化させ、光学ミラーを周期的に揺動させる。これにより、投写画像を一次元方向だけでなく、２次元方向に移動させることもできる。したがって、格子状の２次元方向のブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。よって、よりブラックマトリクスが目立たない投写画像を表示させることができる。
【００１１】
さらには、本発明では、前記表示移動部は、前記光学ミラーの反射面の法線に対して傾斜する回転軸を中心として前記光学ミラーを回転させ、前記光学ミラーを周期的に揺動させる構成としてもよい。
この発明によれば、表示移動部は、光学ミラーの反射面の法線に対して傾斜する回転軸を中心として光学ミラーを回転させ、光学ミラーを周期的に揺動させる。これにより、光学ミラーによって光束の光軸方向を傾斜方向に応じて偏向させることが可能となる。また、光学ミラーを回転駆動させるため、従来のような回転振動を利用した構成に比べて力学的に効率がよくなる。すなわち、光学ミラーを回転振動させる場合、一方向への運動から他方向への運動に運動方向が切り換わる際に多くの力学的エネルギーを必要とする。これに対して、本発明のように回転運動とすることで、回転方向に応じた一方向のみの運動でよいため、必要な力学的エネルギーを少なくできる。
【００１２】
本発明では、前記光学ミラーは、前記投写光学系の内部に設けられたことが好ましい。
この発明によれば、表示移動部は、投写光学系を構成する光学ミラーを移動させているため、従来のように新たに平行平板ガラスや平板プリズムを加える必要がない。従って、これらの平行平板ガラスや平板プリズムなどによる光の表面反射や吸収に伴う光の損失がなく、効率よくブラックマトリクスを目立たなくさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔第一の実施の形態〕
以下、本発明における第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略を模式的に示す図である。図２は、光学ミラーを駆動させない状態における投写画像の一部を模式的に示す図である。図３は、光学ミラーを平行移動（進退移動）させた際の投写画像であり、（Ａ）は、光学ミラーを光路に近接させる方向に移動させた状態での投写画像を示す図であり、（Ｂ）は、光学ミラーを光路から離隔させる方向に移動させた状態での投写画像を示す図である。図４は、時間積分された投写画像の一部を模式的に示す図である。
【００１４】
[プロジェクタの構成]
図１において、１は、本発明に係るプロジェクタであり、このプロジェクタ１は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調し、図示しないスクリーン等の投写面上に拡大投写する。このプロジェクタ１は、照明光学系としてのインテグレータ照明光学系２と、色分離光学系３と、リレー光学系４と、光学装置５と、投写光学系としての投写レンズ６と、光学筐体１０と、図示しない表示制御手段としても機能する制御回路部と、などを備えている。光学筐体１０は、インテグレータ照明光学系２、色分離光学系３、リレー光学系４、および光学装置５を内部に収納している。
【００１５】
制御回路部は、例えばプロジェクタ１に形成される図示しないコネクタなどの外部入力部、電源ボタンや再生ボタンなどを構成する図示しない制御ボタン、および図示しない電源供給部などに電気的に接続されている。そして、外部入力部や制御ボタンなどから入力される操作信号を認識し、電源供給部からの電力をインテグレータ照明光学系２や、光学装置５などに供給する。また、制御回路部は、例えば外部入力部から入力された画像信号に基づいて光学装置５を制御し、画像信号に基づいた画像を投写させる制御をする。さらに、制御回路部は、後述する光学ミラー７に接続される表示移動部を構成する圧電素子７１に印加する印加電圧を制御し、光学ミラー７の進退状態を適宜変化させる。
【００１６】
インテグレータ照明光学系２は、光源から射出された光束を照明光軸直交面内における照度を均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系２は、光源装置２１、第１レンズアレイ２２、第２レンズアレイ２３、偏光変換素子２４、及び重畳レンズ２５を備えて構成される。
【００１７】
光源装置２１は、光源ランプおよびリフレクタを備えている。そして、光源ランプから射出された放射状の光束は、リフレクタで反射されて略平行光束とされ、外部へと射出される。この光源ランプとしては、本実施の形態では高圧水銀ランプを例示するが、これに限らず、例えばメタルハライドランプやハロゲンランプ等をも利用できる。
【００１８】
第１レンズアレイ２２は、照明光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。各小レンズは、光源ランプから射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸方向に射出する。
【００１９】
第２レンズアレイ２３は、第１レンズアレイ２２と略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を具備する。この第２レンズアレイ２３は、重畳レンズ２５とともに、第１レンズアレイ２２の各小レンズの像を光学装置５の後述する固定画素型の表示素子としての液晶パネル５１上に結像させる機能を有する。
【００２０】
偏光変換素子２４は、第２レンズアレイ２３からの光を略１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置５での光の利用効率が高められている。具体的に、偏光変換素子２４によって略１種類の偏光光に変換された各部分光束は、重畳レンズ２５によって最終的に光学装置５の後述する液晶パネル５１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル５１を用いたプロジェクタでは、１種類の偏光光しか利用できないため、ランダムな偏光光を発する光源ランプからの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子２４を用いることにより、光源ランプから射出された光束を略１種類の偏光光に変換し、光学装置５における光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子２４は、例えば、特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。
【００２１】
色分離光学系３は、２枚のダイクロイックミラー３１，３２と、反射ミラー３３とを備える。インテグレータ照明光学系２から射出された複数の部分光束は、２枚のダイクロイックミラー３１，３２により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離される。
【００２２】
リレー光学系４は、入射側レンズ４１と、リレーレンズ４２と、反射ミラー４３，４４とを備える。このリレー光学系４は、色分離光学系３で分離された色光である青色光を光学装置５の後述する青色光用の液晶パネル５１まで導く機能を有している。
【００２３】
この際、色分離光学系３のダイクロイックミラー３１では、インテグレータ照明光学系２から射出された光束のうち、青色光成分と緑色光成分とは透過し、赤色光成分は反射する。ダイクロイックミラー３１によって反射した赤色光は、反射ミラー３３で反射し、フィールドレンズ４５を通って、後述する赤色光用の液晶パネル５１に到達する。このフィールドレンズ４５は、第２レンズアレイ２３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の緑色光、青色光用の液晶パネル５１の光入射側に設けられたフィールドレンズ４５も同様である。
【００２４】
また、ダイクロイックミラー３１を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー３２によって反射し、フィールドレンズ４５を通って、後述する緑色光用の液晶パネル５１に到達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー３２を透過してリレー光学系４を通り、さらにフィールドレンズ４５を通って、後述する青色光用の液晶パネル５１に到達する。
【００２５】
なお、リレー光学系４には、３つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、赤色光を通す構成としてもよい。
【００２６】
光学装置５は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像（光学像）を形成し、形成したカラー画像を拡大投写する。この光学装置５は、図１に示すように、３つの固定画素型の表示素子としての液晶パネル５１（赤色光用の液晶パネルを５１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを５１Ｇ、青色光用の液晶パネルを５１Ｂとする）と、これら液晶パネル５１の光束入射側および光束射出側にそれぞれ対向配置される入射側偏光板５２および光学変換板５３と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５４と、を備える。そして、これらのうち、３つの液晶パネル５１、３つの光学変換板５３、およびクロスダイクロイックプリズム５４は、図示しない保持枠および保持部材により一体化されて光学筐体１０に取り付けられている。
【００２７】
入射側偏光板５２は、偏光変換素子２４で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射され、入射された光束のうち、偏光変換素子２４で揃えられた光束の偏光軸と略同一方向（第１偏光方向）の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。この入射側偏光板５２は、図示を省略するが、透光性基板上に偏光膜が貼付された構成を有している。なお、透光性基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４５に貼り付ける構成を採用してもよい。
【００２８】
液晶パネル５１は、図示は省略するが、複数の矩形状のパネル部材を敷き詰めて構成されており、これらのパネル部材に電気光学物質である液晶が密閉封入されている。そして、前記制御回路部から出力される画像信号に応じて、各パネル部材の前記液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板５２から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。また、液晶パネルの各パネル部材は、例えば格子状の配線により囲まれており、この格子状の配線部では遮光されている。これにより、液晶パネル５１に光を透過させると、各パネル部材を透過して光変調された画像光により各画素８１（図２ないし図４参照）が形成され、これらの画素８１を囲うように、配線部で遮光された部分であるブラックマトリクス８２（図２ないし図４参照）が形成される。
【００２９】
光学変換板５３は、図示しない第１光学変換板と、図示しない第２光学変換板とから構成されている。
第１光学変換板は、前述の入射側偏光板５２と略同様の構成を有し、入射された光束のうち、所定方向（第２偏光方向）の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するものである。第２光学変換板は、液晶パネル５１から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収するとともに、液晶パネル５１から射出された光束の視野角を拡大する。
【００３０】
クロスダイクロイックプリズム５４は、光学変換板５３から入射される赤色光、青色光、および緑色光を合成してカラー画像を形成し、投写レンズ６に射出する。
【００３１】
投写レンズ６は、光学筐体１０の一面に設けられる開口に臨んで設けられる第一鏡筒部６１と、先端部分がプロジェクタ１の図示しない外装ケースから露出可能に配置されるとともに、第一鏡筒部６１に対して屈曲して設けられる第二鏡筒部６２とを備えている。そして、これらの第一および第二鏡筒部６１，６２の内部には、それぞれ光学レンズ６３が複数設けられ、組レンズ６４を構成している。また、第一鏡筒部６１および第二鏡筒部６２の間の屈曲部には、光路上に光学ミラー７が設けられている。この光学ミラー７は、第一鏡筒部６１の光学レンズ６３から出射された光束を反射し、第二鏡筒部６２の光学レンズ６３に向かって射出させる。
【００３２】
また、この光学ミラー７は、ミラー面の法線方向に沿って平行移動可能に設けられており、この光学ミラー７と投写レンズ６の内周壁面との間には、圧電素子７１が設けられている。この圧電素子７１は、制御回路部と電気的に接続されており、制御回路部から印加電圧により光学ミラー７を進退させる。すなわち、圧電素子７１は、制御回路部から正の電圧が印加されると、伸長して光学ミラー７を投写レンズ６の光路中心側に向かって移動させる。一方、圧電素子７１は、制御回路部から負の電圧が印加されると、縮小して光学ミラー７を投写レンズ６の内周面に近接させる方向、すなわち光路中心から離隔する方向に移動させる。これにより、光学ミラー７は、反射面の傾斜角度を保持したまま、周期的に平行移動される。
【００３３】
ここで、光学ミラー７が圧電素子７１により移動される移動距離は、液晶パネル５１の投写画像における配線部の幅寸法と略同寸法程度だけ投写画像が移動するように設定されている。これにより、投写画像の画素は、ブラックマトリクス８２と略同一寸法だけ移動される。つまり、投写された投写画像の画素ピッチの２倍の範囲内で、投写画像の画素位置が移動する。
【００３４】
[プロジェクタの動作および作用効果]
次にプロジェクタ１の動作および作用効果について図面に基づいて説明する。
【００３５】
プロジェクタ１を駆動させると、先ず、制御回路部はインテグレータ照明光学系２の光源装置２１を駆動させ、照明光を主光軸に沿って射出させる。そして、インテグレータ照明光学系２から射出された光は、色分離光学系３およびリレー光学系４により、赤色光、青色光、および緑色光の三色に分離され、光学装置５の液晶パネル５１に入射する。
ここで、制御回路部は、入力された画像信号に応じて適宜液晶パネル５１の各パネル部材の液晶の配向状態を変化させる。そして、液晶パネル５１にて光変調された光は、クロスダイクロイックプリズム５４に入射する。このクロスダイクロイックプリズム５４では、各色の液晶パネル５１から入射される各色光を合成して画像光を生成し、投写レンズ６に向かって射出する。
【００３６】
また、制御回路部は、圧電素子７１に印加する電圧を制御し、光学ミラー７を周期的にミラー面の法線方向に沿って平行移動させる。ここで、光学ミラー７の進退周期は、例えば６０Ｈｚの周期に設定されている。このように、光学ミラー７を平行移動させると、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、投写画像の各画素８１も移動する。すなわち、圧電素子７１に正の電圧を印加すると、図１中、−Ｘ方向および−Ｙ方向の合成ベクトル方向、すなわち投写レンズ６の光路中心側に向かって光学ミラー７を移動させる。これにより、光学ミラー７にて反射される光束がシフト移動され、図３（Ａ）に示すように、投写画像は−Ｙ方向に移動する。一方、圧電素子７１に負の電圧を印加すると、圧電素子７１が縮小して、図１中、＋Ｘおよび＋Ｙの合成ベクトル方向、すなわち、光路中心から離隔する方向に光学ミラー７を移動させる。これにより、光束が＋Ｙ方向にシフト移動され、投写画像は、図３（Ｂ）に示すように、＋Ｙ方向に移動する。ここで、上記したように、光学ミラー７は、例えば６０Ｈｚにて周期的に平行移動されるため、投写される画像を時間積分すると、各画素８１とブラックマトリクス８２とが合成され、図４に示すような、ブラックマトリクス８２が目立たない投写画像を表示させることができる。なお、本実施の形態では、光学ミラー７を周期的にミラー面の法線方向に沿って平行移動させているが、光学ミラー７の反射面の傾斜角度を保持したまま、図１のＹ軸方向やＸ軸方向のいずれかに沿って光学ミラー７を移動させる構成としてもよい。ただし、反射面を含む平面内で平行移動する場合を除く。また、投写レンズ６の像の結像関係により、投写画像の移動する方向が上記に示した方向と反転しても構わない。
【００３７】
また、上記のように、投写レンズ６を構成する光学ミラー７を平行移動させているため、光束の進行方向を変化させる他の光学部材などが不要であり、構成を簡単にできるとともに、光の損失をも防止することができる。
【００３８】
さらに、光学ミラー７をミラー面の法線方向に沿って進退移動させているため、光学ミラー７が進退しても光束の反射角度が変わらない。このため、投写画像の台形歪みが生じず、画像の劣化を防止することができる。
【００３９】
さらには、光学ミラー７にて光束を反射しているため、光束が屈折しないので色収差の発生を防止できる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、ブラックマトリクス８２を目立たなくさせる構成としたが、例えば投写画像を画素ピッチと略同一寸法だけ移動させて、かつ画像信号の入力周期（フレームレート）と光学ミラー７の移動周期とを同期させることにより、図１６のように擬似的に投写画像の解像度を向上させて、かつブラックマトリクスをも目立たなくさせる構成としてもよい。さらに、右眼用画像に関する右眼画像信号を図１６（Ａ）で表示し、左眼用画像に関する左眼用画像信号を図１６（Ｂ）で表示することにより、視差による立体画像を表示する表示装置に本プロジェクタを用いてもよい。
【００４１】
〔第二の実施の形態〕
次に、本発明の第二の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、前記第一実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。図５は、第二の実施の形態におけるプロジェクタの光学系の概略構成を模式的に示す図である。図６は、第二の実施の形態における光学ミラーの概略構成を模式的に示す斜視図である。図７は、圧電素子の印加電圧と、光学ミラーの傾斜状態との関係を示す図である。図８は、図７の各光学ミラーの傾斜状態に対する光束の光軸偏向方向を模式的に示す図である。図９は、図７における各光学ミラーの傾斜状態に対する投写画像の一部を模式的に示す図である。図１０は、時間積分された投写画像の一部を模式的に示す図である。
【００４２】
第二の実施の形態は、第一の実施の形態の光学ミラー７を変形したものであり、その他の構成は略同様であるため、これらの説明は省略または簡略する。
【００４３】
第二の実施の形態のプロジェクタ１Ａにおける光学ミラー７は、４つの表示移動部を構成する圧電素子７２（圧電素子７２Ａ，圧電素子７２Ｂ，圧電素子７２Ｃ，圧電素子７２Ｄ）を介して投写レンズ６の筒内周面に取り付けられている。これらの圧電素子７２は、それぞれ制御回路部に電気的に接続されており、制御回路部の制御により電圧が印加されると投写レンズ６の光路中心に向かって伸縮し、光学ミラー７を揺動させる。
【００４４】
これにより、図７の状態（Ａ）に示すように、４つの圧電素子７２のうち、圧電素子７２Ａおよび圧電素子７２Ｂに例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、圧電素子７２Ｃおよび圧電素子７２Ｄに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、圧電素子７２Ａ，７２Ｂが伸長して、圧電素子７２Ｃ，７２Ｄが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。したがって、この状態（Ａ）では、光学ミラー７にて反射される光束は、図８（Ａ）に示すように、光学ミラー７を移動させない状態、すなわち４つの圧電素子７２の全てに電圧を印加しない状態に比べて、−Ｚ側に光軸の方向が偏向される。したがって、投写画像も、図９（Ａ）に示すように、−Ｚ側に移動する。なお、図８において、矢印は、光束の光軸の偏向方向を示している。
【００４５】
次に、図７における状態（Ｂ）に示すように、圧電素子７２Ｂにのみ例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、その他の圧電素子７２Ａ，７２Ｃ，７２Ｄに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、光学ミラー７は、圧電素子７２Ｂが伸長して、圧電素子７２Ａ，７２Ｃ，７２Ｄが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。これにより、図８（Ｂ）に示すように、光束の光軸方向は、−Ｙ方向および−Ｚ方向の合成ベクトル方向に偏向される。したがって、図９（Ｂ）に示すように、投写画像も−Ｙ、−Ｚ方向に移動する。
次に、図７における状態（Ｃ）に示すように、圧電素子７２Ｂ，７２Ｃに例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、圧電素子７２Ａ，７２Ｄに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、圧電素子７２Ｂ，７２Ｃが伸長して、圧電素子７２Ａ，７２Ｄが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。これにより、図８（Ｃ）に示すように、光束の光軸方向は、−Ｙ方向に偏向される。したがって、図９（Ｃ）に示すように、投写画像も−Ｙ方向に移動する。
【００４６】
次に、図７における状態（Ｄ）に示すように、圧電素子７２Ｃにのみ例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、その他の圧電素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｄに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、圧電素子７２Ｃが伸長して、圧電素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｄが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。これにより、図８（Ｄ）に示すように、光束の光軸方向は、−Ｙ方向および＋Ｚ方向の合成ベクトル方向に偏向される。したがって、図９（Ｄ）に示すように、投写画像も−Ｙ、＋Ｚ方向に移動する。
次に、図７における状態（Ｅ）に示すように、圧電素子７２Ｃ，７２Ｄに例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、その他の圧電素子７２Ａ，７２Ｂに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、圧電素子７２Ｃ，７２Ｄが伸長して、圧電素子７２Ａ，７２Ｂが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。これにより、図８（Ｅ）に示すように、光束の光軸方向は、＋Ｚ方向に偏向される。したがって、図９（Ｅ）に示すように、投写画像も＋Ｚ方向に移動する。
次に、図７における状態（Ｆ）に示すように、圧電素子７２Ｄにのみ例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、その他の圧電素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、圧電素子７２Ｄが伸長して、圧電素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。これにより、図８（Ｆ）に示すように、光束の光軸方向は、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向の合成ベクトル方向に偏向される。したがって、図９（Ｆ）に示すように、投写画像も＋Ｙ、＋Ｚ方向に移動する。
次に、図７における状態（Ｇ）に示すように、圧電素子７２Ａ，７２Ｄに例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、その他の圧電素子７２Ｂ，７２Ｃに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、圧電素子７２Ａ，７２Ｄが伸長して、圧電素子７２Ｂ，７２Ｃが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。これにより、図８（Ｇ）に示すように、光束の光軸方向は、＋Ｙ方向に偏向される。したがって、図９（Ｇ）に示すように、投写画像も＋Ｙ方向に移動する。
次に、図７における状態（Ｈ）に示すように、圧電素子７２Ａにのみ例えば＋５Ｖの正の電圧を印加し、その他の圧電素子７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄに例えば−５Ｖの負の電圧を印加すると、圧電素子７２Ａが伸長して、圧電素子７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄが縮小する。これにより、光学ミラー７の反射面の傾斜角度が変化する。これにより、図８（Ｈ）に示すように、光束の光軸方向は、＋Ｙ方向および−Ｚ方向の合成ベクトル方向に偏向される。したがって、図９（Ｈ）に示すように、投写画像も＋Ｙ、―Ｚ方向に移動する。
【００４７】
以上により、表示移動部を構成する圧電素子７２は、光学ミラー７の反射面の傾斜角度を変化させ、光学ミラー７を周期的に揺動させることができる。また、光束の光軸の偏向する角度は、液晶パネル５１の投写画像における配線部の幅寸法と略同寸法程度だけ投写画像が移動するように設定されている。つまり、投写された投写画像の画素ピッチの２倍の範囲内で、投写画像の画素位置が移動していることになる。このような構成のプロジェクタ１Ａでは、制御回路部にて、図７の状態（Ａ）から状態（Ｈ）を、例えば６０Ｈｚの速度にて周期的に変化させて、切り換える。これにより、投写画像を時間積分すると、画素８１とブラックマトリクス８２とが合成されて、図１０に示すようなブラックマトリクス８２が目立たない画像を表示させることができる。
【００４８】
また、このような構成では、偏向された光束の主光軸の軌跡における断面が矩形になっている。つまり、光学ミラー７を制御することで、投写画像の画素を２次元で移動させているので、格子状のブラックマトリクス８２をより確実に目立たなくさせることができる。さらに、１つの光学ミラー７の駆動を制御するだけでよく、従来のように複数の光学部材を設ける必要がないため、構成を簡単にできる。
【００４９】
〔第三の実施の形態〕
次に、本発明の第三の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１１は、第三の実施の形態のおけるプロジェクタ１Ｂの光学系を模式的に示す図である。図１２は、第三の実施の形態における光学ミラーの概略構成を模式的に示す斜視図である。図１３は、第三の実施の形態における光学ミラーの動作を模式的に示す図である。図１４は、図１３の動作に対応した投写画像の一部を模式的に示す図である。図１５は、時間積分された投写画像の一部を模式的に示す図である。なお、図１３において、矢印は光束の光軸の偏向方向を示している。
【００５０】
第三の実施の形態のプロジェクタ１Ｂは、第一の実施の形態の光学ミラー７を変形したものであり、その他の構成は略同様であるため、これらの説明は省略または簡略する。
【００５１】
第三の実施の形態における光学ミラー７は、図１１および図１２に示すように、投写レンズ６の筒内周面に固定されて表示移動部を構成するモータ７３の回転軸７３Ａに取り付けられている。この時、光学ミラー７は、ミラー面の法線方向と、回転軸７３Ａとが所定角度θだけ傾斜するように、モータ７３に取り付けられている。このときの所定の角度は、後で詳しく説明するが、液晶パネル５１の投写画像における配線部の幅寸法と略同寸法程度だけ投写画像が移動するように設定されている。つまり、投写された投写画像の画素ピッチの２倍の範囲内で、投写画像の画素位置が移動するように設定されている。
【００５２】
そして、モータ７３は、制御回路部に電気的に接続されており、制御回路部の制御により、一定の速度で回転駆動する。これにより、光学ミラー７は、傾斜方向が変化し、第一鏡筒部６１から入射した光束を傾斜方向に応じて光軸方向を偏向させて第二鏡筒部６２に向かって射出させる。
【００５３】
ここで、図１１および図１２において、光学ミラー７のうち、モータ７３に近接する側の一端部をモータ近接端部７Ａとし、モータ近接端部７Ａの反対側の端部で光路中心側に突出する一端部を突出端部７Ｂとすると、光学ミラー７の回転状態に対応した光束の光軸偏向方向および投写画像の移動方向は以下のようになる。すなわち、モータ７３を駆動させて光学ミラー７を回転させると、図１３（Ａ）に示すように、光束の光軸方向は、−Ｚ方向に偏向される。これにより、投写画像も図１４（Ａ）に示すように、−Ｚ方向に移動する。また、モータ７３を駆動させて光学ミラー７を回転させると、図１３（Ｂ）に示すように、光束の光軸方向は、−Ｙ方向に偏向される。これにより、投写画像も図１４（Ｂ）に示すように、−Ｙ方向に移動する。さらに、モータ７３を駆動させて光学ミラー７を回転させると、図１３（Ｃ）に示すように、光束の光軸方向は、＋Ｚ方向に偏向される。これにより、投写画像も図１４（Ｃ）に示すように、＋Ｚ方向に移動する。さらには、モータ７３を駆動させて光学ミラー７を回転させると、図１３（Ｄ）に示すように、光束の光軸方向は、＋Ｙ方向に偏向される。これにより、投写画像も図１４（Ｄ）に示すように、−Ｚ方向に移動する。
【００５４】
以上により、表示移動部を構成するモータ７３は、光学ミラー７の反射面の法線に対して傾斜する回転軸を中心として光学ミラー７を回転させ、光学ミラー７を周期的に揺動させることができる。また、光束の光軸の偏向する角度は、液晶パネル５１の投写画像における配線部の幅寸法と略同寸法程度だけ投写画像が移動するように設定されている。つまり、投写された投写画像の画素ピッチの２倍の範囲内で、投写画像の画素位置が移動していることになる。このようなプロジェクタ１Ｂでは、制御回路部にてモータ７３の駆動状態を制御して、図１３（Ａ）から（Ｄ）に示すような状態を、例えば６０Ｈｚの速度にて周期的に変化させて時間積分すると、各画素８１とブラックマトリクス８２とが合成されて、図１５に示すようなブラックマトリクス８２が目立たない投写画像が表示させることができる。また、このような構成では、偏向された光束の主光軸の軌跡における断面が円形になっている。つまり、モータ７３により光学ミラー７を一方向に回転させるだけの構成であるため、例えば光学ミラー７を２方向に交互に回転振動させたり、往復進退移動させたりする場合などに比べて力学的エネルギーの損失を防止でき、力学的な効率を良好にすることができる。
【００５５】
[実施の形態の変形例]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５６】
例えば、上記実施の形態において、画像光が投写されるスクリーンについて、透過型や反射型のいずれの構成を用いてもよい。
【００５７】
また、プロジェクタ１，１Ａ，１Ｂに用いられる光源装置としては、上記のようなインテグレータ照明光学系２を用いてもよく、例えばレーザ光源によるレーザ光を射出する照明光学系を用いてもよい。
【００５８】
さらに、上記第一の実施の形態において、投写画像をＹ方向に移動させる構成を示したが、これに限定されず、例えばＺ方向に移動させる構成としてもよい。また、表示移動部とミラーを２組用いて、２次元方向に投写画像を移動させる構成としてもよい。
【００５９】
また、第二の実施の形態において、光学ミラー７を４つの圧電素子７２にて揺動駆動される構成を示したが、例えば５つ以上の圧電素子を用いる構成としてもよく、３つの圧電素子にて光学ミラー７を揺動駆動させる構成としてもよい。また、圧電素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの素子の大きさや加える電圧の最大値を異なるようにして、光束の光軸を偏向させる角度を、本発明を逸脱しない範囲で自由に設定してもよい。さらに、光学ミラー７を電磁石などにより揺動させる構成やモータおよびカムを用いて揺動させる構成としてもよい。
【００６０】
そして、第三の実施の形態において、光学ミラー７をモータ７３により直接回転駆動させる構成を示したが、モータ７３からの駆動を例えば他のギアを介して光学ミラー７に伝達させる構成などとしてもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態では、光学ミラー７を移動させることで、投写画像を投写画像のブラックマトリクス８２の幅寸法と略同一寸の法だけ移動させ、ブラックマトリクス８２を目立たなくさせる構成としたが、例えば投写画像を投写画像の画素ピッチと略同一寸法だけ移動させて、擬似的に投写画像の解像度を向上させて、かつブラックマトリクスをも目立たなくさせる構成としてもよい。また、この時、制御回路部に入力される画像信号の入力周期（フレームレート）と光学ミラー７の移動周期とを同期することにより、投写画像の解像度を向上させるとともに画像の劣化をも防止することができる。また、本実施の形態では、投写される画像を投写画像のブラックマトリクス８２の幅寸法と略同一寸法だけシフト移動させる構成を示したが、これに限らない。例えば、投写される画像の移動寸法としては、投写画像の画素ピッチの２倍以内の範囲であればよく、この範囲内で移動させることで、ブラックマトリクス８２を効率よく目立たなくさせることができる。つまり、画素ピッチの２倍以内の範囲内であれば、隣り合う画素同士の像の位置関係で時間積分しても完全に重なって見えることが無いので、隣り合う画素同士が干渉の影響画少なくして効果を出せる。また、第二の実施の形態において、縦横で画素ピッチが異なる場合は、縦横それぞれ２倍の画素ピッチ範囲内を考えればよい。さらに、ブラックマトリクス８２を目立たなくさせるのであれば、画像信号の入力周期（フレームレート）と光学ミラー７の移動周期とを同期する必要はない。したがって、本実施の形態では、表示移動部を６０Ｈｚで周期的に駆動して、投写される画像も６０Ｈｚで周期的に移動するようにしたが、投写される画像の移動は６０Ｈｚの周期に限らず変更しても構わない。しかしながら、一般に人間の目が知覚する場合に画像の動きによるちらつきを抑えたり、時間積分を十分に行ったりすることを考慮して、できる限り投写される画像の移動は高速な方が望ましいため、投写される画像の移動速度は可能であれば６０Hz以上の周波数となる速度が好ましい。また、表示移動部は常時可動しても構わないし、利用者の操作や表示画像によって表示移動部の停止と可動を選択することで、ブラックマトリクスを目立たせたり、目立たなくさせたりできるようにしても構わない。
【００６２】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。同時に、光学系や表示素子の種類に関しても本発明を逸脱しない範囲内で変更することができる。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、画像光をスクリーンに投写させるプロジェクタに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るプロジェクタの光学系の概略を模式的に示す図。
【図２】光学ミラーを駆動させない状態における投写画像の一部を模式的に示す図。
【図３】光学ミラーを進退移動させた際の投写画像であり、（Ａ）は、光学ミラーを光路に近接させる方向に移動させた状態での投写画像を示す図、（Ｂ）は、光学ミラーを光路から離隔させる方向に移動させた状態での投写画像を示す図。
【図４】時間積分された投写画像の一部を模式的に示す図。
【図５】第二の実施の形態におけるプロジェクタの光学系の概略構成を模式的に示す図。
【図６】第二の実施の形態における光学ミラーの概略構成を模式的に示す斜視図。
【図７】第二の実施の形態における圧電素子の印加電圧と、光学ミラーの傾斜状態との関係を示す図。
【図８】図７の各光学ミラーの傾斜状態に対する光束の光軸偏向方向を模式的に示す図。
【図９】図７における各光学ミラーの傾斜状態に対する投写画像の一部を模式的に示す図。
【図１０】時間積分された投写画像の一部を模式的に示す図。
【図１１】第三の実施の形態のおけるプロジェクタ１Ｂの光学系を模式的に示す図。
【図１２】第三の実施の形態における光学ミラーの概略構成を模式的に示す斜視図。
【図１３】第三の実施の形態における光学ミラーの動作を模式的に示す図。
【図１４】図１３の動作に対応した投写画像の一部を模式的に示す図。
【図１５】時間積分された投写画像の一部を模式的に示す図。
【図１６】時間積分された投写画像の一部を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ａ、１Ｂ…プロジェクタ、２…インテグレータ照明光学系、６…投写光学系、７…光学ミラー、５１…固定画素型の表示素子としての液晶パネル、７１…表示移動部を構成する圧電素子、７２…表示移動部を構成する圧電素子、７３…表示移動部を構成するモータ。
【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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