(57)【要約】【課題】画像投射装置が画像を投射していない状態で、投射位置を確認することができる画像投射装置を提供する。【解決手段】光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子１０ａと、画像表示素子１０ａによって形成された画像を投射する投射ユニット３ｂと、備えた画像投射装置において、画像表示素子１０ａと投射ユニット３ｂとの間に設けられ、投射ユニット３ｂの光軸に対して所定の角度で傾いた状態で配置されるミラー２０と、ミラー２０によって折り返される光を外部から視認可能な視認部３０，３１が配置される。【選択図】図５
2017151182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
前記画像表示素子によって形成された画像を投射する投射光学系と、備えた画像投射装置において、
前記画像表示素子と前記投射光学系との間に設けられ、前記投射光学系の光軸に対して所定の角度で傾いた状態で配置されるミラーと、
前記ミラーによって折り返される光を外部から視認可能な視認部が配置されていることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記視認部を遮光する遮光部材と、
該遮光部材を、前記視認部を遮光する第１の位置と、前記視認部を遮光しない第２の位置との間で変位させる遮光部材駆動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記遮光部材駆動手段は、
該画像投射装置からの画像の投射時に前記遮光部材を前記第１の位置とし、
該画像投射装置からの画像の非投射時に前記遮光部材を前記第２の位置とすることを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記ミラーは、ハーフミラーであって、該ハーフミラーが固設されていることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記ミラーを、前記画像表示素子から前記投射光学系への光線を遮らない第１の位置と、前記投射光学系の光軸上の第２の位置との間で変位させるミラー駆動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記ミラー駆動手段は、
該画像投射装置からの画像の投射時に前記ミラーを前記第１の位置とし、
該画像投射装置からの画像の非投射時に前記ミラーを前記第２の位置とすることを特徴とする請求項５に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記ミラーの傾きが前記投射光学系の光軸に対して略４５度で配置されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記視認部は、接眼レンズを含む複数の光学素子を有するファインダー光学系であることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータなどの情報処理装置、ＤＶＤプレーヤーなどの映像再生機器等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて画像表示素子（光変調素子、画像変調素子ともいう）が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等の被投射面に投射する画像投射装置（プロジェクタ）が知られている。
【０００３】
近年、画像投射装置は、会議や映画鑑賞の際の映像投影のみでなく、プロジェクションマッピングやビジュアルジョッキー（visual  jockey）などの映像を素材としたイベントにおいても広く用いられている。
【０００４】
画像投射装置による画像投射においては、事前に画像の投射位置を調整することが重要である。また、プロジェクションマッピングやビジュアルジョッキーなどのように、複数の画像投射装置からの映像を組み合わせる場合、事前の投射位置合わせは特に重要となる。投射位置合わせは、実際に使用する映像や元から組み込まれている画像を投射表示させて、目視で調整を行うことが一般的である。
【０００５】
しかしながら、画像投射装置をネジなどにより固定することができない場合や、人的接触が起きる場所に画像投射装置を設置しなくてはならない場合は、事前に調整していた投射位置と、実際の使用時の投射位置がずれてしまうおそれがある。
【０００６】
投射位置の調整に関し、特許文献１には、スクリーン上の投射画像を撮像する撮像手段と、その撮像画像よりプロジェクタが設置されている位置を検出する検出手段と、検出結果に従いどのようにプロジェクタを移動させれば最適な位置に設置可能かを示す画像を発生する設置位置調整支援画像発生手段と、を備える投射型画像表示装置の設置調整システムが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来、投射位置の調整を行うためには、実際に画像投射装置が画像を投射していることが必要であった。
【０００８】
そこで本発明は、画像投射装置が画像を投射していない状態で、投射位置を確認することができる画像投射装置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】
【０００９】
かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投射装置は、光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投射する投射光学系と、備えた画像投射装置において、前記画像表示素子と前記投射光学系との間に設けられ、前記投射光学系の光軸に対して所定の角度で傾いた状態で配置されるミラーと、前記ミラーによって折り返される光を外部から視認可能な視認部が配置されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像投射装置が画像を投射していない状態で、投射位置を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像投射装置の一実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】画像投射装置の側面図であって、被投射面への投射状態を示した図である。
【図３】（Ａ）画像投射装置の外装カバーを外した状態を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）の丸囲み部分の拡大構成図である。
【図４】照明ユニット、投射ユニット、画像表示素子ユニット、および光源ユニットの断面図である。
【図５】投射ユニットおよび画像表示素子の説明図である。
【図６】遮光部材を備えた視認部の説明図である。
【図７】ミラーがハーフミラーである場合の説明図である。
【図８】ミラー駆動手段を備えたミラーの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る構成を図１から図８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（画像投射装置構成）
先ず、本発明に係る画像投射装置の前提となる構成例について図１〜図４を参照して説明する。図１は、画像投射装置１の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図２は、画像投射装置１の側面図であって、被投射面であるスクリーン１５への投射状態を示した図である。
【００１４】
画像投射装置１は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置やビデオカメラなどの撮像装置等から入力される映像データを基に映像を生成し、その映像をスクリーン１５に投影表示する装置（プロジェクタ）である。
【００１５】
画像投射装置１は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動時には、装置の内部温度が上昇する。このため、画像投射装置１には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口１１および排気口１２が設けられている。
【００１６】
図３（Ａ）は、画像投射装置１の外装カバー２を外した状態を示す斜視図である。また、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の丸囲み部分で示す光学エンジン３と光源ユニット４の拡大構成図である。図３に示すように、画像投射装置１は、光学エンジン３および光源ユニット４を備えている。また、図４は、照明装置である照明ユニット３ａ（照明光学系）、投射ユニット３ｂ（投射光学系）、画像表示素子ユニット１０、および光源ユニット４の上面から見た断面図である。光学エンジン３は、照明ユニット３ａ、画像表示素子ユニット１０、および投射ユニット３ｂからなる。
【００１７】
図３に示すように、吸気口１１、排気口１２の内側には、それぞれ吸気ファン１３、排気ファン１４が設けられており、吸気ファン１３から吸入した外気を排気ファン１４から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。
【００１８】
画像投射装置１においては、光源ユニット４の光源からの光（白色光）が光学エンジン３の照明ユニット３ａに照射される。照明ユニット３ａ内では、照射された白色光を分光した後、光学部材により画像表示素子ユニット１０へ導き、変調信号に応じて画像形成する画像表示素子ユニット１０とその画像を投射ユニット３ｂによりスクリーン１５へ拡大投射する構成となっている。
【００１９】
光源ユニット４の光源であるランプ１７としては、種々のランプを用いることができるが、例えば、一対の電極間の放電により発光物質が発光する高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアークランプを用いることができる。本実施形態では、高圧水銀ランプを例に説明する。
【００２０】
また、光源ユニット４の側面の一方向側には光源冷却手段としてのランプファン１６が設けられている。ランプファン１６は、光源ユニット４の各部が設定された定格温度範囲内の温度となるように、その回転数が制御される。また、光源ユニット４からの光の出射方向と投射ユニット３ｂからの映像光の出射方向は、図４に示すように、略９０°の関係となっている。
【００２１】
光学エンジン３の照明ユニット３ａは、光源から照射された光を時分割によって分光する色分割素子としてのカラーホイール５と、カラーホイール５から出射した光を導くライトトンネル６と、リレーレンズ７、平面ミラー８および凹面ミラー９と、を備えている。また、照明ユニット３ａ内には、画像表示素子ユニット１０が設けられる。
【００２２】
照明ユニット３ａでは、先ず、光源からの出射光である白色光が、防爆ガラスを透過し、次いで、円盤状のカラーホイール５で単位時間毎にＲＧＢ等の各色が繰り返す光に変換され出射される。
【００２３】
カラーホイール５から出射された色分離された光は、ライトトンネル６に導かれる。カラーホイール５は、回転モータの回転周上に複数のカラーフィルタを固定した部材である。カラーフィルタは、カラーホイール５の回転中心からずらした位置に配置される形状を有しており、回転モータの駆動により、例えば、１２０Ｈｚで高速回転し、ランプ１７から発光された光が回転中のカラーフィルタを順に透過する。カラーホイール５を透過した光は、順次各色のセグメントが切り替わるため、肉眼では全てのセグメントの色が積算された映像として目視することができる。
【００２４】
ライトトンネル６は、入射された光がその内部（内壁）で複数回反射され合成されることで均一化する照明均一変換光学部材である。ライトトンネル６は、例えば、ガラス板に銀コート、誘電体多層膜など蒸着した反射コート面を内側にして４面または多面で対向するように配置されている。
【００２５】
次いで、ライトトンネル６から出射された光は、２枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ７により、光の軸上色収差を補正しつつ集光される。また、リレーレンズ７から出射される光は、平面ミラー８および凹面ミラー９によって反射されて、画像表示素子ユニット１０に集光される。画像表示素子ユニット１０は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投射光を加工して反射する画像表示素子１０ａ（ＤＭＤ（Digital  Micro-mirror  Device））を備えている。
【００２６】
画像表示素子１０ａとしてのＤＭＤは、例えば、１辺が１０μｍ程度のマイクロミラーが５０万〜１０００万程度配列されてなり、各マイクロミラーは、±１２°傾斜可能となっている。
【００２７】
画像表示素子ユニット１０は、入力信号に応じてマイクロミラーのオンオフを切り替えることで投射ユニット３ｂへ光を出力する光を選別するとともに階調を表現する。また、時分割された各色の映像を重畳させることで、一つのカラー画像を生成する。
【００２８】
すなわち、画像表示素子１０ａにより、時分割で映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投射レンズへ反射され、捨てる光（オフ光）は光学エンジン３内に吸収される。画像表示素子ユニット１０で使用する光は投射ユニット３ｂへ反射し、投射ユニット３ｂ内の複数の投射レンズを通り拡大された映像光はスクリーン１５上へ拡大投影される。
【００２９】
（投射位置調整）
画像投射装置において投射位置の調整を行うためには、従来、画像投射装置の電源がオンとなり、実際に画像投射装置が画像を投射していることが必要であった。
【００３０】
しかしながら、投射位置を調整した場合も、画像投射装置が固定されていない場合等には、事前に調整していた投射位置と、実際の使用時の投射位置がずれてしまうことがある。
【００３１】
例えば、プロジェクションマッピングやビジュアルジョッキーなどのイベントでは、イベント前の投射位置合わせが入念に実施されている。この際、画像投射装置が、天吊りや埋め込みなどの状態で固設されている場合は、事前に調整した位置と、イベント開演後の投射位置がずれることは考えにくいが、画像投射装置をイベント会場に持ち込み、ネジなどにより固定を行えない場合や、人的接触が起きる場所に画像投射装置を設置しなくてはならない場合は、事前に調整していた投射位置とイベント開演時の投射位置がずれてしまうおそれがある。
【００３２】
また、実際に投射を開始してから位置の異なりを正す場合は、投射された映像を見ながら調整することが可能であるが、開演直前の位置確認や、投射した瞬間の位置の異なりを防ぎたい場合も、実際に画像投射装置を投射する以外の確認方法がなく、イベントなどで観客が入った状態で画像を投射し、投射位置の再確認をしなくてはならなかった。
【００３３】
そこで、本実施形態に係る画像投射装置は、光源（ランプ１７）からの光を用いて画像を形成する画像表示素子（画像表示素子１０ａ）と、画像表示素子によって形成された画像を投射する投射光学系（投射ユニット３ｂ）と、備えた画像投射装置（画像投射装置１）において、画像表示素子と投射光学系との間に設けられ、投射光学系の光軸に対して所定の角度で傾いた状態で配置されるミラー（ミラー２０）と、ミラーによって折り返される光を外部から視認可能な視認部（視認部３０，３１）が配置されているものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【００３４】
これにより、画像投射装置が画像を投射していない状態で、投射位置を確認することを可能としている。以下に詳細を説明する。
【００３５】
図５は、本実施形態に係る画像投射装置１の光学エンジン３の投射ユニット３ｂ（投射光学系）、および画像表示素子１０ａ（ＤＭＤ）の説明図である。
【００３６】
図５に示すように、画像表示素子１０ａと投射ユニット３ｂの間の光軸上に、ミラー２０が設けられており、ミラー２０は、投射ユニット３ｂ内の光学系の光軸に対して所定の角度で傾いた状態で配置されている。例えば、ミラー２０は、投射ユニット３ｂ内の光学系の光軸に対して、略４５度傾いた状態で配置されることが好ましい。
【００３７】
また、ミラー２０によって折り返される光軸上に、外部からミラー２０を視認可能な視認部３０が配置されている。視認部３０は、光学エンジン３の筐体に設けられている。視認部３０は、光学エンジン３内部への塵埃の侵入を防ぐため、光学エンジン３外部とは密閉されている。
【００３８】
また、画像投射装置１の筐体２の視認部３０に相当する位置も、同様に、外部から視認可能な視認部３１となっており、視認部３１は、開口しているか、または、外部から視認可能に透明ガラス、フィルム等で構成される。
【００３９】
そして、ユーザ４０は、画像投射装置１の外部から視認部３０，３１を覗き込むことで、ミラー２０を視認することが可能となっている。ここで、ミラー２０は、投射ユニット３ｂと画像表示素子１０ａの間の光軸上に配置されているため、投射範囲１８の情報が投射ユニット３ｂの光学系を通り、ミラー２０で折り返されることによって視認部３０，３１に届く。すなわち、ミラー２０は、スクリーン１５の投射範囲１８に相当する部分を反射しており、ユーザ４０は、画像投射装置１の電源が入っていなくとも、画像投射装置１の外部から視認部３０，３１を覗き込んでミラー２０を視認することで、投射範囲１８の位置および範囲を確認することができ、所望の投射範囲１８となっているか否かを確認することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、画像投射装置１の外部から視認部３０，３１を覗き込むことで、ミラー２０を直接、視認可能な例を示したが、ミラー２０で折り返された光を、さらに他の光学系（他のミラー）で反射して、該他のミラーを視認部３０，３１から視認可能としてもよい。
【００４１】
また、視認部３０，３１は、ユーザ４０の眼で結像する接眼レンズを備えた複数の光学素子から成るファインダー光学系で構成されることが好ましい。これにより、ユーザ４０は、ミラー２０が写している投射範囲１８をクリアに視認することが可能となる。
【００４２】
また、ミラー２０に替えて撮像素子を備え、投射ユニット３ｂを通った光を撮像素子で受光し、その像を視認部としての液晶パネルに表示させる構成とすることもできる。この場合は、画像投射装置１の電源がオフの場合にも、撮像素子および液晶パネルを駆動させるための電力供給手段（蓄電池など）を備えていればよい。
【００４３】
図６は、遮光部材３２を備えた視認部３０の説明図である。画像投射装置１の電源がオンとなり、各部が通電するとともに、ランプ１７が点灯し、投射ユニット３ｂから光が投射されると、視認部３０，３１を介して、光線が画像投射装置１の筐体外に漏れ出してしまう可能性がある。このため、図６に示すように、視認部３０を遮光する遮光部材３２を備えることが好ましい。
【００４４】
遮光部材３２は、遮光部材駆動手段３３により、視認部３０を遮光する第１の位置（図中の符号３２ａで示す位置）と、視認部３０を遮光しない第２の位置（図中の符号３２
ｂで示す位置）との間で変位することが可能となっている。
【００４５】
遮光部材駆動手段３３は、画像投射装置１の制御部により制御され、例えば、画像投射装置１の電源がオン（すなわち、画像の投射時）になる際に、遮光部材３２を第２の位置から第１の位置に移動させ、画像投射装置１の電源がオフ（すなわち、画像の非投射時）になる際に、遮光部材３２を第１の位置から第２の位置に移動させることが好ましい。これにより、画像投射装置１の電源がオンの状態では、視認部３０は遮光部材３２によって塞がれ、視認部３０からの光線漏れを防ぐことができる。
【００４６】
なお、遮光部材駆動手段３３の構成は、特に限られるものではないが、例えば、遮光部材３２に当接するカムと、該カムを回転させるモータを備え、モータの駆動により、カムを介して、遮光部材３２を第１の位置と第２の位置との間で変位させるものとすることができる。
【００４７】
次に、ミラー２０の構成例について説明する。図７は、ミラー２０がハーフミラー２１である場合の説明図である。図７に示す例では、ミラー２０は、画像表示素子１０ａ側からの光を透過するハーフミラー２１で構成されている。
【００４８】
図７の例では、ハーフミラー２１は、画像表示素子１０ａと投射ユニット３ｂの間の光軸上に固設されている。ハーフミラー２１は、画像表示素子１０ａ側からの光を透過可能であるため、画像表示素子１０ａを含む光学エンジン３から投影される光線を遮らない。また、ハーフミラー２１で反射した光を吸収する位置に設けられたオフ光板１９により、迷光を吸収し、投射範囲１８へ投射されることを防止している。
【００４９】
図８は、ミラー駆動手段２２を備えたミラー２０の説明図である。図８（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示すように、ミラー２０は、ミラー駆動手段２２により、画像表示素子１０ａから投射ユニット３ｂへの光線を遮らない第１の位置（図中の実線で示す）と、光軸上の第２の位置（図中の点線で示す）との間で変位することが可能となっている。なお、ミラー駆動手段２２の構成は、特に限られるものではなく、ミラー２０を第１の位置と第２の位置との間で変位可能なアクチュエータであればよい。また、ミラー２０は、図８（Ａ）に示すように、一旦側を回転中心として、回動することにより変位するものであっても、図８（Ｂ）に示すように、ミラー２０全体を変位させるものであってもよい。
【００５０】
ミラー駆動手段２２は、画像投射装置１の制御部により制御され、例えば、画像投射装置１の電源がオンになる際に、ミラー２０を第２の位置から第１の位置に移動させ、画像投射装置１の電源がオフになる際に、ミラー２０を第１の位置から第２の位置に移動させる。これにより、画像投射装置１の電源がオンの状態では、ミラー２０は、画像表示素子１０ａ側からの光線を遮らない位置に移動し、画像投射装置１の電源がオフの状態では、視認部３０からミラー２０により投射範囲１８を確認することができる。
【００５１】
以上説明した本実施形態に係る画像投射装置１によれば、画像投射装置１の電源がオフの状態、すなわち、画像投射装置１のランプ１７が点灯しておらず、光学エンジン３が通電していない画像の非投射時に、ユーザ４０が視認部３０，３１を確認することで、投射範囲１８の位置を確認することが可能となる。したがって、例えば、イベントなどにおいて、観客の入場後に、画像投射装置１で実際に画像を投射することなく投射位置の確認および投射位置の調整することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態では、画像投射装置として、ＤＭＤを利用したＤＬＰ（Digital  Light  Processing）（登録商標）方式の画像投射装置を例に説明したが、画像投射装置の方式は特に限られるものではなく、本発明は他の方式の画像投射装置に適用可能であることは勿論である。
【００５３】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  画像投射装置
２  外装カバー
３  光学エンジン
３ａ  照明ユニット
３ｂ  投射ユニット
４  光源ユニット
５  カラーホイール
６  ライトトンネル
７  リレーレンズ
８  平面ミラー
９  凹面ミラー
１０  画像表示素子ユニット
１０ａ  画像表示素子（ＤＭＤ）
１１  吸気口
１２  排気口
１３  吸気ファン
１４  排気ファン
１５  スクリーン
１６  ランプファン
１７  ランプ
１８  投射範囲
１９  オフ光板
２０  ミラー
２１  ハーフミラー
２２  ミラー駆動手段
３０  視認部
３１  視認部
３２  遮光部材
３３  遮光部材駆動手段
４０  ユーザ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開２００５−１５１３１０号公報
【図１】
2017151182.tif 000003
【図２】
2017151182.tif 000004
【図３】
2017151182.tif 000005
【図４】
2017151182.tif 000006
【図５】
2017151182.tif 000007
【図６】
2017151182.tif 000008
【図７】
2017151182.tif 000009
【図８】
2017151182.tif 000010