(57)【要約】【課題】縦横比の異なる画像を、夫々の画面比率に応じて映写する場合において、高輝度を維持して装置の省電力化（光源の高効率化）を図ることができる画像映写装置を提供する。【解決手段】発光源を複数個配列した発光ユニットから成る光源部と、上記光源部よりの照明光束を集光させるコンデンサレンズ系と、上記コンデンサレンズ系よりの照明光束により画像を形成するライトバルブと、を有し、投影する画像の縦横比に対応して、上記ライトバルブの部分的な領域に映写画像を形成する画像映写装置であって、上記ライトバルブ上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように上記発光ユニットの配光分布特性を変える手段を有する構成となっている。【選択図】図６
2007226020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影する画像の縦横比に対応して像形成手段の部分的な領域に映写画像を形成する画像映写装置であって、
発光源を複数個配列した発光ユニットから成る光源部と、前記光源部より出射される照明光束を集光させるコンデンサレンズ系と、前記コンデンサレンズ系より出射される照明光束により画像を形成する像形成手段と、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットの配光分布特性を変える配光分布特性変化手段と、を備えることを特徴とする画像映写装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットの発光源の分布を変えることを特徴とする画像映写装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットを構成する複数の発光源のうち、点灯させる発光源を選択的に切り替えることを特徴とする画像映写装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットを構成する複数の発光源のうち、点灯させる発光源を選択的に切り替えると同時に、前記発光ユニットを発光方向と直交する方向に移動させることを特徴とする画像映写装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像映写装置において、前記光源部が、少なくとも２個以上の発光ユニットを有し、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニット間の相対位置を変えて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする画像映写装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットを発光方向と直交する方向に夫々移動させて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする画像映写装置。
【請求項７】
請求項５に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットを発光方向に平行な軸の廻りに夫々回転させて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする画像映写装置。
【請求項８】
請求項５に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットを発光方向に平行な軸の廻りに夫々回転させると同時に、発光方向と直交する方向に夫々移動させて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする画像映写装置。
【請求項９】
請求項１に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記発光ユニットの発光方向を変えて前記発光ユニットによって合成される配光分布の縦横比を変化させることを特徴とする画像映写装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットの発光方向を夫々光軸に向かう方向に傾けて前記各発光ユニットによって合成される配光分布の角度域を狭めることを特徴とする画像映写装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットの発光方向を夫々光軸より離れる方向に傾けて前記各発光ユニットによって合成される配光分布の角度域を広げることを特徴とする画像映写装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、傾斜の方向が夫々異なる屈折面をもつ複数の楔形プリズムを各発光ユニットの発光面の前に挿入することで、前記各発光ユニットの発光方向を夫々変えて前記各発光ユニットによって合成される配光分布の縦横比を変化させることを特徴とする画像映写装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像映写装置において、複数の楔形プリズムを挿入することで発光方向を収束させ、前記各発光ユニットによって合成される発光分布の角度域を狭めることを特徴とする画像映写装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の画像映写装置において、複数の楔形プリズムを挿入することで発光方向を発散させ、前記各発光ユニットによって合成される発光分布の角度域を広げることを特徴とする画像映写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像形成手段上の映像を投影レンズによってスクリーン等に映写する画像映写装置に関し、特に、縦横比の異なる画像を夫々の画面比率に応じて映写する映写画像の高輝度化、または装置の省電力化に適したビデオプロジェクタ等の画像映写装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶やマイクロミラーなどの像形成手段（ライトバルブ）上の映像を、投影レンズによってスクリーン等に映写する画像映写装置が知られており、縦横比の異なる画像を、夫々の画面比率に応じて映写する場合において、高輝度を維持して装置の省電力化（光源の高効率化）をいかにして図るかが課題となっていた。
なお、先行技術として、特許文献１には、光源部からの光束がコンデンサレンズによって中空部材（トンネル）よりなり光束密度の均一化を図るインテグレータの光入射端に集光され、光束は光出射端からリレーレンズを介し画像表示素子により光変調され、光束は投映レンズによりスクリーン上に拡大投写される技術が開示されている。
【０００３】
また特許文献２には、コアを覆うクラッドの外周部を、吸収体で覆うようにして構成し、入力端面の傾斜角度を、空気中からこのコアに入射した光が、クラッドとの境界面において全反射を生じないような角度に設定したファイバー光学プレートに関する技術が開示されている。
また特許文献３には、光源装置における反射鏡を回転楕円面鏡とし、その第１焦点付近に発光源を配設し、液晶パネル付近に第２焦点Ｆを設定することで、発光源が発する光の利用効率を高め得る上に、第２焦点へ向けて集光されることで絞り込まれる光束中に所謂インテグレータ光学系のレンズアレイを配設させる技術が開示されている。
【０００４】
なお、何れの先行文献においても、特定のアスペクト比でライトバルブを照射することだけを目的としており、投影画像に応じてライトバルブ上の照射範囲（照射形状）は変化させていない。
【特許文献１】特開２００３−２７９８８６公報
【特許文献２】特開平７−１７４９４７号公報
【特許文献３】特開２０００−３３０１９５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、縦横比の異なる画像を、夫々の画面比率に応じて映写する場合において、高輝度を維持して装置の省電力化（光源の高効率化）をいかにして図るかが課題となっていた。
以下図面を参照して縦横比の異なる画像を、夫々の画面比率に応じて映写する場合における課題ついて説明する。
各種の映像表示装置において、画面の横と縦の長さの比率はアスペクト比とも呼ばれ、横：縦の数値で表される。このため、横と縦の長さの比率は「横縦比」となるが本発明ではアスペクト比の同意語として慣例的な呼び方である「縦横比」を使用することとする。
【０００６】
図３８に示すように、従来からの標準ＴＶ放送やパソコン画面では比率が４：３だが、ワイドＴＶ放送では１６：９となっている。映画のスクリーンサイズでは、図３９に示すように、アスペクト比が１．３７：１の所謂スタンダード・サイズ（アカデミー・サイズとも呼ぶ）の他に、１．８５：１または１．６６：１の所謂ビスタ・サイズ、２．３９：１の所謂スコープ・サイズ（シネスコ・サイズとも呼ぶ）などの各種スクリーンサイズがある。
ＴＶ放送の標準サイズ（４：３）は映画のスタンダード・サイズに、ワイドサイズ（１６：９）は映画のビスタ・サイズに、夫々略対応する。ＤＶＤなどの映像ソフトでは、ビスタ・サイズやスコープ・サイズなどのワイド画面で制作された映画作品を収録する際に、画面の両端を切り取る、所謂トリミング処理により、４：３のアスペクト比に変更することがある。しかし最近では、映画作品を本来のサイズで鑑賞できるよう、制作時のスクリーンサイズのままで収録されたソフトが増えている。
【０００７】
パソコン画像、ＴＶ放送、ビデオ画像などを投影する画像映写装置では、投影画像を形成する液晶やマイクロミラー素子などのライトバルブは、図４０のように、４：３のアスペクト比で構成されている。図４１に示すようなワイドＴＶ放送やワイドサイズ（ビスタ及びスコープ）の映画作品を投影する際には、図４２（ａ）と図４２（ｂ）に示すように、ライトバルブの上下部分を使用せず、ワイド画像のアスペクト比に合わせた領域だけに投影画像を形成する。
【０００８】
光源やコンデンサレンズ（集光レンズ）などで構成され、ライトバルブを照射する照明光学系は、図４３に示すように、ライトバルブの最大作像領域である４：３の範囲を照射するよう設計されている。しかし、図４４に示すように、ワイド画像を投影するために、画像形成素子の一部のみを使用する場合は、未使用領域へ照射される光束が無駄となる。
逆にワイド画像用に設計された映像表示装置では、ライトバルブは、図４６のように、１６：９のアスペクト比で構成されていて、照明系も、図４７に示すように、ワイド画像領域に合わせて照射するようになっている。このような装置で、図４０に示したような標準ＴＶ放送などを投影する際には、図４８に示すように、ライトバルブの左右部分を使用せず、標準のアスペクト比に合わせた領域だけに投影画像を形成する。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、縦横比の異なる画像を、夫々の画面比率に応じて映写する場合において、高輝度を維持して装置の省電力化（光源の高効率化）を図ることができる画像映写装置を提供することである。
そのために、本発明では、ワイド画像を投影する際に、照明光学系の照射範囲を調整し、図４５に示すように、ライトバルブの必要な領域だけを照射し、光源の光束を有効に利用することを目的としている。
【００１０】
また、本発明では、標準画像を投影する際に、照明光学系の照射範囲を調整し、図４９に示すように、ライトバルブの必要な領域だけを照射し、光源の光束を有効に利用することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、投影する画像の縦横比に対応して像形成手段の部分的な領域に映写画像を形成する画像映写装置であって、発光源を複数個配列した発光ユニットから成る光源部と、前記光源部より出射される照明光束を集光させるコンデンサレンズ系と、前記コンデンサレンズ系より出射される照明光束により画像を形成する像形成手段と、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットの配光分布特性を変える配光分布特性変化手段と、を備えることを特徴とする。
また請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットの発光源の分布を変えることを特徴とする。
【００１２】
また請求項３記載の発明は、請求項２に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットを構成する複数の発光源のうち、点灯させる発光源を選択的に切り替えることを特徴とする。
また請求項４記載の発明は、請求項２に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記像形成手段上での照明光量分布を投影する画像の縦横比に合わせるように前記発光ユニットを構成する複数の発光源のうち、点灯させる発光源を選択的に切り替えると同時に、前記発光ユニットを発光方向と直交する方向に移動させることを特徴とする。
また請求項５記載の発明は、請求項１に記載の画像映写装置において、前記光源部が、少なくとも２個以上の発光ユニットを有し、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニット間の相対位置を変えて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする。
【００１３】
また請求項６記載の発明は、請求項５に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットを発光方向と直交する方向に夫々移動させて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする。
また請求項７記載の発明は、請求項５に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットを発光方向に平行な軸の廻りに夫々回転させて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする。
また請求項８記載の発明は、請求項５に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットを発光方向に平行な軸の廻りに夫々回転させると同時に、発光方向と直交する方向に夫々移動させて前記各発光ユニットによって合成される配光分布を変えることを特徴とする。
【００１４】
また請求項９記載の発明は、請求項１に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記発光ユニットの発光方向を変えて前記発光ユニットによって合成される配光分布の縦横比を変化させることを特徴とする。
また請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットの発光方向を夫々光軸に向かう方向に傾けて前記各発光ユニットによって合成される配光分布の角度域を狭めることを特徴とする。
また請求項１１記載の発明は、請求項９に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、前記各発光ユニットの発光方向を夫々光軸より離れる方向に傾けて前記各発光ユニットによって合成される配光分布の角度域を広げることを特徴とする。
【００１５】
また請求項１２記載の発明は、請求項９に記載の画像映写装置において、前記配光分布特性変化手段が、傾斜の方向が夫々異なる屈折面をもつ複数の楔形プリズムを各発光ユニットの発光面の前に挿入することで、前記各発光ユニットの発光方向を夫々変えて前記各発光ユニットによって合成される配光分布の縦横比を変化させることを特徴とする。
また請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載の画像映写装置において、複数の楔形プリズムを挿入することで発光方向を収束させ、前記各発光ユニットによって合成される発光分布の角度域を狭めることを特徴とする。
また請求項１４記載の発明は、請求項１２に記載の画像映写装置において、複数の楔形プリズムを挿入することで発光方向を発散させ、前記各発光ユニットによって合成される発光分布の角度域を広げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光ユニットの配光分布特性を変えることで、像形成手段上の必要な領域のみを照射し、照明系の光量を有効に利用できる。また、像形成手段上の照射範囲を変える手段を、比較的に小さな容量に収まる光源部分に設けることで、装置全体の小型が図れる。
また本発明によれば、発光源を選択的に点灯させることで目的を達成させるため、発光源の点灯を制御する電気回路のみで実現でき、装置全体としての小型化とコストダウンが図れる。
【００１７】
また、本発明によれば、移動後の発光ユニットの間隔を適宜に設定することで、照射範囲の縦横比を選択できる。このため、ビスタ・サイズやスコープ・サイズなどの異なるアスペクト比の映画作品を切り替えて映写する場合に効果を発揮する。
また、本発明によれば、発光ユニットを回転させることで配光分布を変えている。この方式では、回転前後の光源の配置に自由度を持たせることが可能で、標準画像とワイド画像の夫々に対して最適な配光分布を設定できる。
また、本発明によれば、ワイドサイズの画像を投影する時にのみ発光ユニットを傾けて配光分布を収束させている。標準サイズの投影では、性能が比較的に安定した基本配置のままとなる。このため、縦横比が標準サイズであるパソコン画像を専ら投影する映写装置に効果を発揮する。
【００１８】
また、本発明によれば、標準サイズの画像を投影する時にのみ発光ユニットを傾けて配光分布を発散させている。ワイドサイズの投影では、性能が比較的に安定した基本配置のままとなる。このため、ワイド画像の投影が多いＴＶやビデオ用の映写装置に効果を発揮する。
また、本発明によれば、発光ユニットの前面にプリズムを挿入することで発光方向を変えており、発光ユニット自体の移動・回転・傾斜などは行っていない。このため、光源の点灯に必要な配線などの電気部材に負担がかからない。また、光源部とコンデンサレンズとの距離を一定に保つことも容易となる。
【００１９】
また、本発明によれば、ワイドサイズの画像を投影する時にのみプリズムを挿入して配光分布を収束させている。標準サイズの投影では、プリズムを通さずに像形成手段を照射するため、光量ロスが起きない。このため、縦横比が標準サイズであるパソコン画像を専ら投影する映写装置に効果を発揮する。
また、本発明によれば、標準サイズの画像を投影する時にのみプリズムを挿入して配光分布を広げている。ワイドサイズの投影では、プリズムを通さずに像形成手段を照射するため、光量ロスが起きない。このため、ワイドサイズでの投影が多いＴＶやビデオ用の映写装置に効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
まず、本発明を実施した画像映写装置について説明する前に、本発明を実施した画像映写装置に適用される発光源よりなる発光ユニットの原理について説明する。
図１は、１個の発光源よりなる発光ユニット１の斜視図であり、図２は、図１に示した発光ユニット１における発光の様子を示す側面図である。
【００２１】
図１と図２（ａ）に矢印で示すように、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの固体発光素子からなる発光源よりなる発光ユニット１では、発光端面に垂直な方向に強く発光するが、図２（ｂ）に示すように、それ以外の方向にも発光する。図２（ｂ）では、夫々の矢印が、発光方向とその方向への発光強度を表している。
そして、図２（ｃ）に示すように、各方向への矢印の先端を曲線で結ぶと、図２（ｄ）に示すような発光特性（配光分布、角度特性とも呼ぶ）を表す曲線が描ける。ＬＥＤの発光方向に関わる特性を図示する場合には、図２（ａ）のような主たる発光方向を表す一本の矢印のみ、図２（ｄ）のような配光分布を表す発光特性曲線、図２（ｅ）のような矢印と曲線の組み合わせなどのうち、何れかが使われるが、以下の説明では、矢印のみ、または曲線のみで図示する。
【００２２】
図３は、複数の発光源を有する発光ユニット３の斜視図である。この発光ユニット３に配列された各発光源から発光させる発光状態を、図４（ａ）に発光方向を表す矢印で、さらに図４（ｂ）には発光特性を表す曲線で示している。
図４（ｂ）に示すように、複数の発光源からの光が合成される中央部分では像形成手段であるライトバルブ上の画像をスクリーンに映写するのに十分な光量が得られる。しかし、図４（ｃ）の中に引いた上下２本の直線の外側では、十分な光量が得られない。このような、合成された光量が許容レベルを満たす角度範囲を有効発光範囲とし、以降の説明では図４（ｄ）のように２本の直線で示す。
【００２３】
図５は、本発明を実施した画像映写装置に使用されるＬＥＤ等の複数の発光源６を２次元に配置した発光ユニット５の斜視図である。この発光ユニット５では、５×５列で合計２５個の発光源６が配列されている。
図６は、本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図であり、図５に示した発光ユニット５を用いている。
図６（ａ）の構成例では、発光ユニット５から有効範囲に発光され、コンデンサレンズ系７により集光された照明光束は、収束的にライトバルブ１１の作像部分を照射した後、投影レンズ９に入射し、ライトバルブ１１上に形成された画像が、この投影レンズによりスクリーン（図示せず）に結像される。このライトバルブ１１は、液晶パネルあるいはマイクロミラー素子などの画像を形成するライトバルブである。
【００２４】
ここで、使われているライトバルブ１１が、標準画像と同じ縦横比である場合、ワイド画像を映写する時には、図４４で示したように、ライトバルブ１１の作像されない部分も照射し、光量を無駄にする。この状態を光学系の側面図として図６（ｂ）に示す。
そこで、本実施形態では、発光ユニットの配光分布特性を変えることで、ライトバルブ上で実際に作像される領域のみを有効に照射するために、投影画像のアスペクト比に合わせて発光ユニット５の発光源６の分布を変えるようにしている。即ち、発光ユニット５に配列された複数の発光源６のうち、一部の発光源６ａを選択的に点灯させるように制御することで、発光ユニット５の発光源６の分布を変えるようにしている。
【００２５】
これを図面を参照して説明すると、図５に示した例の発光ユニット５で、５×５列の２５個全ての発光源６を点灯させた状態では、図６（ａ）（ｂ）に示したように、ライトバルブ１１全体を照射してしまう。そこで、この発光ユニット５で、図７に示すように、最上列と最下列を除く中央部分３×５列の１５個の発光源６ａのみを点灯させれば、図８及び図４５に示すように、ライトバルブ１１のワイド画像を作像する領域のみを有効に照射できる。
【００２６】
上記した本実施形態は本発明の基本をなすもので、発光ユニットの配光分布特性を変えることで、ライトバルブ上の必要な領域のみを照射し、照明系の光量を有効に利用できる。即ち、投影画像のアスペクト比に合わせて、ライトバルブ上の照射領域を変える方法としては、コンデンサレンズ系の収束率を縦横独立に変化させる方式もある。この方式では、縦横夫々の方向の焦点距離が異なるアナモフィック（回転非対称）レンズを複数枚使い、夫々のレンズを独立に移動させる手段が必要となる。コンデンサレンズ系は照明投影光学系の中で最も大きな容積部分を占める。このコンデンサレンズ系に移動手段を設けることは、装置全体の肥大化につながる。
【００２７】
そこで、上記した本実施形態では、ライトバルブ上の照射範囲を変える手段を、比較的に小さな容量に収まる光源部分に設けることで、装置全体の小型が図れる。また、映写装置における照明光学系のコンデンサレンズは、光源から発散的に発光された照明光束を、ライトバルブの作像部に収束的に照射するのが主な役目であるが、光源部の形状を投影レンズの入射瞳上に結像させる働きもある。このため、投影レンズの手前にある作像部にも、光源部とほぼ同じ形状で照射される。ライトバルブを所望の形状で照射するには、光源部がそれと同じ縦横比の形状であることが望ましい。
【００２８】
そこで、上記実施形態では、発光ユニットに配列された複数の発光源の分布を変えることで、光源部の発光形状を所望の縦横比としている。
また上記実施形態では、発光源を選択的に点灯させることで目的を達成させるため、発光源の点灯を制御する電気回路のみで実現でき、装置全体としての小型化とコストダウンを図ることができる。
【００２９】
次に、図９に示すような発光ユニット１３を図１０に示すような構成で用いた画像映写装置で、図１１で示すように、一部の発光源６の列を点灯しなかった場合の配光分布は、投影レンズ９やコンデンサレンズ７の中心を通る光軸（レンズ光軸）に対して非対称となる。ここで、光軸は、各光源６の発光方向と平行となっている。
そこで、この実施形態では、図１２に示すように、投影画像の縦横比が変化したときに、発光源６を部分的に点灯させると同時に、発光ユニット１３を発光方向（光軸）と直交する方向に移動させることで、光軸に付いて対称な配光分布となるようにしている。
上記実施形態では、発光ユニットを移動させることで、光軸に関しての対称性が保てる。この方式は、部分的に発光源を点灯したときに、配光分布が非対称となるような光源配列の発光ユニットで用いた装置の場合にとくに効果を発揮する。
【００３０】
次に、他の実施形態として、図１３〜図２４に示すように、複数の発光ユニットを有する装置で、各発光ユニット間の相対位置を変えることで、各発光ユニットによる合成の配光分布を、投影画像のアスペクト比に合わせるようにしている。
この実施形態では、各発光ユニット間の相対位置を変えることで配光分布を調整している。従って、この方法では、発光源の点数を変えない（発光点が減らない）ため、トータルの光量が落ちない等の利点がある。
ここで、各発光ユニット１３を発光方向と直交する方向に移動させることで、各発光ユニット１３による合成の配光分布を、所望の特性値に合わせるようにしても良い。
【００３１】
即ち、図１３に示すように複数の発光ユニット１５があり、図１４に示す構成のように配置した画像映写装置において、標準状態では、ライトバルブ１１上の標準サイズの画像領域を照射するよう、各発光ユニット１５の間隔が設定されている。そして、ワイド画像を映写するときに、図１５に示すように、各発光ユニット１５の間隔を狭める方向（各発光ユニット１５を発光方向と直交する方向）に移動させることで、図１６に示すように、ライトバルブ１１上でのワイド画像領域のみを有効に照射するよう、各発光ユニット１５による合成の配光分布を調整する。
この実施形態では、移動後の発光ユニットの間隔を適宜に設定することで、照射範囲の縦横比を選択できる。このため、ビスタ・サイズやスコープ・サイズなどの異なるアスペクト比の映画作品を切り替えて映写する場合に効果を発揮する。
【００３２】
また、各発光ユニット１７を発光方向と平行な軸の廻りに回転させることで、各発光ユニットによる合成の配光分布を、投影画像のアスペクト比に合わせるようにしても良い。
即ち、図１７に斜視図で示す例にように、複数の発光ユニット１７が配置され、この配置は、図１８に示すように、各発光ユニット１７の合成配光分布が標準画像のアスペクト比に合うようになっている。
【００３３】
そして、これらの発光ユニット１７を、図１９と図２０に正面図で示すように、発光方向（光軸）と平行な軸の廻りに回転させると、図２１に斜視図で示すような配置となる。この配置となった発光ユニット１７では、図２２に示すように、ライトバルブ１１上でのワイド画像領域のみを有効に照射するようになる。
この実施形態では、発光ユニットを回転させることで配光分布を変えている。この方式では、回転前後の光源の配置に自由度を持たせることが可能で、標準画像とワイド画像の夫々に対して最適な配光分布を設定できる。図２０では９０度回転させた例を示しているが、回転角度を適宜に設定することで、より効果を上げることもできる。
【００３４】
また、図１９と図２０で示したように、発光ユニット１７を回転させたあと、図２３に示すように、発光方向（光軸）と直交する方向に移動させる。この実施形態では、各発光ユニット１７の配置は、図２４に示すように、回転のみの図２１の状態に比べて広くなっている。
この実施形態では、発光ユニットの間隔の設定によって、照射範囲の縦横比を選択できる効果がある。
図２３と図２４に示した実施形態では、発光ユニット１７の間隔を広げる方向に移動させているが、投影する画像のアスペクト比に応じて、狭める方向に移動させるようにしても良い。
【００３５】
次に、他の実施形態として、複数の発光ユニットを有する装置で、各発光ユニットの発光方向を夫々異なる方向に変えることで、各発光ユニットによる合成の配光分布を、所望の投影画像のアスペクト比に合わせるようにしても良い。
上の説明にも書いたとおり、コンデンサレンズは光源部を投影レンズ中に結像させる働きがある。このため、照明系としての性能を維持するためには、発光ユニットとコンデンサレンズとの距離は正確に保つ必要がある。
この実施形態では、発光ユニットを移動させず、発光ユニットの発光方向を傾けている。一般に回転手段は、移動手段に比べて簡単な構造で実現できる。このため、光源部とコンデンサレンズとの距離を一定に保つことが容易となる。
【００３６】
ここで、発光方向を変える手段としては、発光ユニットを傾ける方法があり、図２５に斜視図を示すような発光ユニット１９では、図２６（ａ）に側面図を示すように、発光方向は発光源の端面に垂直な方向となる。このとき、単独の発光源による有効発光範囲は、図２６（ｂ）の側面図に示すように、光軸に対称な角度域となる。
そこで、この発光ユニット１９を、図２６（ｃ）に示すように、発光源の配列方向と平行な軸の廻りに回転させて傾けると、図２６（ｄ）に示すように、有効発光範囲は光軸に非対称な、偏りを持った角度域となる。
従って、この実施形態では、図２７に示すように、光軸を挟んで配置された複数の発光ユニット１９を、夫々の発光方向が光軸に向くよう傾けることで、各発光ユニット１９による合成の配光分布を狭めている。
【００３７】
即ち、各発光ユニット１９は、発光方向が光軸に平行となる状態で標準サイズの作像領域を照射するように配置されている。この各発光ユニット１９を、図２８に示すように、光軸方向に傾けて照明光束全体を収束させると、ワイド画像の領域のみを効果的に照射するようになる。
この実施形態では、ワイドサイズの画像を投影する時にのみ発光ユニットを傾けて配光分布を収束させている。標準サイズの投影では、性能が比較的に安定した基本配置のままとなる。このため、縦横比が標準サイズであるパソコン画像を専ら投影する映写装置に効果を発揮する。
【００３８】
次に、他の実施形態として、光軸を挟んで配置された複数の発光ユニット１９を、夫々の発光方向を光軸から離れる方向に傾けることで、各発光ユニット１９による合成の配光分布を広げるようにしても良い。即ち、図２９に示すように、各発光ユニット１９は、発光方向が光軸に平行となる状態でワイド画像の作像領域のみを照射するように配置されている状態で、この各発光ユニット１９を、図３０に示すように、光軸から離れる方向に傾けて照明光束全体を発散させると、標準サイズの領域を照射するようになる。
この実施形態では、標準サイズの画像を投影する時にのみ発光ユニットを傾けて配光分布を発散させている。ワイドサイズの投影では、性能が比較的に安定した基本配置のままとなる。このため、ワイド画像の投影が多いＴＶやビデオ用の映写装置に効果を発揮する。
【００３９】
次に、他の実施形態として、楔形のプリズムを用いて発光方向を変えることで、配光特性を画像サイズに合わせるようにしても良い。即ち、図３１（ａ）に斜視図で、図３１（ｂ）に側面図で示すような発光ユニット１９の発光面の前方に、図３２（ａ）に斜視図示すように、三角形の底辺が上となる向きで楔形プリズム２１を置くと、図３２（ｂ）に側面図で示すように、発光方向はプリズム２１で屈折して上方に偏向する。図３３（ａ）に斜視図示すように、三角形の底辺が下となる向きで楔形プリズムを置くと、図３３（ｂ）に側面図で示すように、発光方向はプリズムで屈折して下方に偏向する。
この実施形態では、発光ユニットの前面にプリズムを挿入することで発光方向を変えており、発光ユニット自体の移動・回転・傾斜などは行っていない。このため、光源の点灯に必要な配線などの電気部材に負担がかからない。また、光源部とコンデンサレンズとの距離を一定に保つことも容易となる。
【００４０】
次に、他の実施形態として、光軸を挟んで配置された複数の発光ユニットの発光方向が、夫々光軸に偏向するよう楔形プリズムを挿入することで、各発光ユニットによる合成の配光分布の角度域を狭めるようにしても良い。即ち、図３４に示すように、各発光ユニット１９は、発光方向が光軸に平行となる状態で標準サイズの作像領域を照射するように配置されている。この各発光ユニット１９の発光面の前方に、図３５に示すように、三角形の底辺が光軸方向を向くように配置した複数の楔形プリズム２１を挿入し、発光方向を夫々光軸方向に偏向させ、照明光束全体を収束させると、配光分布（有効発光範囲）が狭くなり、ワイド画像の領域のみを効果的に照射するようになる。
【００４１】
プリズムを使う場合のトレードオフとして、光線がプリズムを透過（屈折）するときに、散乱・吸収・反射などによって多少（通常は数パーセント）の光量ロスが起きる。この実施形態では、ワイドサイズの画像を投影する時にのみプリズムを挿入して配光分布を収束させている。標準サイズの投影では、プリズムを通さずにライトバルブを照射するため、光量ロスが起きない。このため、縦横比が標準サイズであるパソコン画像を専ら投影する映写装置に効果を発揮する。
【００４２】
次に、他の実施形態として、光軸を挟んで配置された複数の発光ユニットの発光方向が、夫々光軸から離れた方向に偏向するよう楔形プリズムを挿入することで、各発光ユニットによる合成の配光分布の角度域を広げるようにしても良い。即ち、図３６に示すように、各発光ユニット１９は、夫々の発光方向が光軸に平行となる状態でワイド画像の作像領域を照射するように配置されている状態で、この各発光ユニット１９の発光面の前方に、図３７に示すように、三角形の底辺が光軸とは反対の方向を向くように配置した複数の楔形プリズム２１を挿入し、発光方向を夫々光軸から離れる方向に偏向させて、照明光束全体を発散させ、有効発光範囲を広げると、標準サイズの領域を照射するようになる。
上記実施形態では、標準サイズの画像を投影する時にのみプリズムを挿入して配光分布を広げている。ワイドサイズの投影では、プリズムを通さずにライトバルブを照射するため、光量ロスが起きない。このため、ワイドサイズでの投影が多いＴＶやビデオ用の映写装置に効果を発揮する。
【００４３】
以上に述べたように、本発明による映写装置では、投影する画像のアスペクト比に合わせて、光源の発光分布特性の縦横比を変化させている。
そのため、ライトバルブの必要な領域だけを効率よく照射することで、光源の出力を下げても、スクリーン上での照度（明るさ）を保つことが出来るため、映写装置の消費電力を低減できる。あるいは、同じ光源の出力で、スクリーン上での照度を上げることができ、より明るい画像を鑑賞できる。特に、光源部の消費電力を節減できることは、持ち運び式の小型プロジェクタのように、バッテリ等の限られた容量の電源で駆動する映写装置で効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の原理を説明するための、１個の発光源よりなる発光ユニット１の斜視図である。
【図２】図１に示した発光ユニット１における発光の様子を示す側面図である。
【図３】複数の発光源を有する発光ユニット３の斜視図である。
【図４】図３に示した発光ユニット３における発光の様子を示す側面図である。
【図５】本発明を実施した画像映写装置に使用される複数の発光源６を２次元に配置した発光ユニット５の斜視図である。
【図６】図５に示した発光ユニット５を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図７】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット５の斜視図である。
【図８】図７に示した発光ユニット５を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図９】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１３の斜視図である。
【図１０】図９に示した発光ユニット１３を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図１１】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１３の斜視図である。
【図１２】図１１に示した発光ユニット１３を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図１３】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１５の斜視図である。
【図１４】図１３に示した発光ユニット１５を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図１５】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１５の斜視図である。
【図１６】図１５に示した発光ユニット１５を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図１７】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１７の斜視図である。
【図１８】図１７に示した発光ユニット１７を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図１９】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１７の斜視図である。
【図２０】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１７の正面図である。
【図２１】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１７の斜視図である。
【図２２】図２１に示した発光ユニット１７を用いて、本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図２３】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１７の正面図である。
【図２４】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１７の斜視図である。
【図２５】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１９の斜視図である。
【図２６】図２５に示した発光ユニット１９における発光の様子を示す側面図である。
【図２７】図２５に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図２８】図２５に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図２９】図２５に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図３０】図２５に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図３１】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１９の説明図である。
【図３２】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１９及びプリズム２１の説明図である。
【図３３】本発明による画像映写装置の他の実施形態に使用される発光ユニット１９及びプリズム２１の説明図である。
【図３４】図３１に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図３５】図３２に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図３６】図３１に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図３７】図３２に示した発光ユニット１９を用いて本発明を実施した画像映写装置の光学系の側面図である。
【図３８】各種スクリーンサイズの説明図である。
【図３９】各種スクリーンサイズの説明図である。
【図４０】ライトバルブの説明図である。
【図４１】ワイド画像の説明図である。
【図４２】ライトバルブの説明図である。
【図４３】画像の照射される領域の説明図である。
【図４４】画像の照射される領域の説明図である。
【図４５】画像の照射される領域の説明図である。
【図４６】画像の照射される領域の説明図である。
【図４７】画像の照射される領域の説明図である。
【図４８】画像の照射される領域の説明図である。
【図４９】画像の照射される領域の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、３、５、１３、１５、１７、１９…発光ユニット、６…発光源、７…コンデンサレンズ、９…投影レンズ、１１…ライトバルブ、２１…プリズム
【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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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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