投射型映像表示システム
【課題】投射映像に歪などを発生せず、簡単に装置の設置位置を変更できる（設置位置の自由度を向上した）、使い勝手に優れた投射型映像表示装置を提供する。
【解決手段】光源ユニットからの光を拡大して表示部へ投射する拡大投射光学ユニットを備えた投射型映像表示装置では、拡大投射光学ユニットは、映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズや自由曲面からなる反射面を備えた反射ミラーとを備え、そして、映像表示素子は、拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合に当該表示部よりも大きな表示面を有しており、そして、映像表示素子の表示面上の映像は、映像表示素子の表示面内において、拡大投射光学ユニットを介して前記表示部上に投射して表示した場合に表示部に適合する部分を選択的に投射して表示するように移動可能であり、もって、投射型映像表示装置の表示部に対する設置位置を移動可能とした。
【解決手段】光源ユニットからの光を拡大して表示部へ投射する拡大投射光学ユニットを備えた投射型映像表示装置では、拡大投射光学ユニットは、映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズや自由曲面からなる反射面を備えた反射ミラーとを備え、そして、映像表示素子は、拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合に当該表示部よりも大きな表示面を有しており、そして、映像表示素子の表示面上の映像は、映像表示素子の表示面内において、拡大投射光学ユニットを介して前記表示部上に投射して表示した場合に表示部に適合する部分を選択的に投射して表示するように移動可能であり、もって、投射型映像表示装置の表示部に対する設置位置を移動可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の映像表示素子を使用してスクリーン上に映像を投影する投射型映像表示装置に関するものであり、特に、当該装置の設置性（設置位置の自由度）を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、透過型の液晶パネル等の映像表示素子上に映像を表示し、当該映像表示素子に光源からの光を照射して変調した光を、投射レンズなどを含む、所謂、拡大投射光学系によってスクリーンなどの表示部へ投影する投射型映像表示装置は、既に、種々のものが知られており、また、各種の用途に広く利用されてきている。
【０００３】
かかる投射型映像表示装置は、一般に、当該装置をスクリーンなどの近傍に設置されて使用される。そのため、かかる映像表示装置においては、スクリーン上で充分な大きさの拡大映像を得つつ、同時に、その投射距離を短縮することが要求されている。これを実現する手段の一つが、投射レンズの広角化であり、また、その他の手段としては、スクリーンに対して斜め方向から拡大投射する構成の投射レンズを用いる斜投射方式が既に知られている。なお、特に後者の斜投射方式は、例えば、以下の特許文献１や２などおいて、既に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２７９１２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、投射型映像表示装置は、投射される映像の拡大に伴ってその用途も広がっており、特に、学校の教室や会社の会議室等において、多数の人間に対して映像情報を提示するために利用されることも多く、その場合、例えば、発表者が指示棒を握る利き腕（右利き又は左利き）やその立つ位置などにより、しばしば、装置の設置位置を変更したい場合がある。
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術になる投射型映像表示装置では、当該装置の設置位置の変更に伴い、斜投射方式で発生する台形歪や各種の収差が発生してしまいそのため、再度、良好の映像を得るために多くの時間が必要となり、当該装置の使い勝手が悪いという問題が指摘されていた。
【０００７】
そこで、本発明では、上記従来技術における問題点を解消し、即ち、設置位置の変更にも拘わらず、表示画面上に台形歪や各種の収差が発生することなく、そのため、簡単に装置の設置位置を変更することが可能な（設置位置の自由度を向上した）、使い勝手に優れた投射型映像表示装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記の目的を達成するために、まず、表面に投射される画像を表示する映像表示素子と、当該映像表示素子に光を照射する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光を拡大して表示部へ投射する拡大投射光学ユニットと、そして、前記映像表示素子上に表示される画像の位置を、当該素子上の表示面内で移動する表示制御部とを備えた投射型映像表示装置であって、前記拡大投射光学ユニットは、更に、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズと、前記映像表示素子側から順に、同じ光軸上に配置され、少なくとも１枚の自由曲面を有するレンズを含む、レンズ群と、前記レンズ群と前記表示部との間に配置され、自由曲面からなる反射面を備えた反射ミラーとを備えており、そして、前記表示制御部は、前記映像表示素子の表示面内において、前記拡大投射光学ユニットを介して前記表示部上に投射して表示した場合に前記表示部に適合する部分を選択的に投射して表示するように、前記映像表示素子の表示面上の映像を移動可能とし、もって、当該投射型映像表示装置の前記表示部に対する設置位置を移動可能とした投射型映像表示装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、前記投射型映像表示装置において、前記投射型映像表示装置は、前記表示部に対し、その垂直方向に固定であると共に、その水平方向に移動可能であることが好ましく、更には、前記映像表示素子は、前記拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合、前記表示部よりも水平方向に大きな表示面を有していることが好ましい。加えて、本発明によれば、前記投射型映像表示装置において、前記映像表示素子をＷＸＧＡ対応の液晶表示素子により構成し、他方、前記表示部をアスペクト比が４：３の面とすることが好ましく、更には、当該装置には、水平方向に移動可能とするための移動機構が取り付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上述した本発明によれば、設置位置の変更にも拘わらず、表示画面上に台形歪や各種の収差が発生することなく、簡単に装置の設置位置の調整が実現可能であり、そのため、その設置性に優れた使い勝手のよい投射型映像表示装置を提供することを可能にするという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の投射型映像表示装置における装置の設置位置の自由度を向上するための原理について説明するための図である。
【図２】上記図１と同様、本発明の投射型映像表示装置における装置の設置位置の自由度を向上するための原理について説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例になる投射型映像表示装置における光学系の全体構成と、レンズ構成を含む詳細な構成を示す図である。
【図４】上記本発明の一実施例になる投射型映像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】上記投射型映像表示装置における映像表示素子と、その表面上に映像を投射するスクリーンとの関係を説明する図である。
【図６】上記投射型映像表示装置の外形とその利用形態の一例について説明する図である。
【図７】上記投射型映像表示装置の他の利用形態について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、共通な機能を有する要素には同一の符号を付して示すと共に、一旦説明したものについては、その重複を避けるため、適宜、その説明を省略する。
【００１３】
なお、以下に示す実施の形態において投射型映像表示装置として採用され、その構造が示されるのは、同発明者により提案され、かつ、既に出願された日本特許出願、特願２００６−１６６４３４号（米国特許出願、２００７年６月１５日出願の第１１／７６３，４６５号：ＥＰ出願番号０７２５２４０１．０号）にも示されるように、その拡大投射のための光学系（拡大投射光学系）として、自由曲面を有するレンズと共に、やはり自由曲面を有する反射ミラーを利用することにより、例えば、複数の（ＲＧＢ用の３枚）透過型液晶パネルにより変調されたカラー映像を、表示部であるスクリーン上に、台形歪や各種の収差が発生することなく表示することが可能な表示装置である。
【００１４】
また、本発明者等により、かかる投射型映像表示装置における特徴的な拡大投射光学系を利用して、種々行われた実験や試行によれば、スクリーン上に合焦した拡大投射映像を得る場合、その垂直方向における画角を拡大するためには、特に、短い投射距離でも十分に大きな画像を得るための斜投射方式の投射レンズにおける条件、所謂、シャインプル条件を満たす必要があり、一定の限界がある。しかし、一方、水平方向における画角を拡大は、比較的容易に十分に大きさまで確保することが可能であることが分かった。
【００１５】
そこで、本発明では、装置の設置位置を移動可能にしてその自由度を向上するため、以下にも詳細に述べるように、上述した拡大投射光学系の特性を利用するものであり、即ち、そのより詳細について説明すると、当該拡大投射光学系によって台形歪や各種の収差が発生することなく得られる本来の映像を、スクリーンよりも拡大して設定しておき、特に、その水平方向に拡張して表示するようにし、他方、スクリーン上に実際に表示される映像を、当該映像の変調画像を表面上に表示する透過型液晶パネル上で調整することにより、スクリーンのサイズに適合して表示するものである。
【００１６】
以上にも述べた、本発明の要点である、投射型映像表示装置における、当該設置の自由度を向上するための原理について、添付の図１（Ａ）と（Ｂ）及び図２（Ａ）と（Ｂ）を参照しながら、以下に説明する。
【００１７】
図１（Ａ）には、その表面に映像が投射される表示部であるスクリーンＳと共に、本来、当該表示装置により映像を表示することが可能な映像、即ち、映像表示素子である透過型の液晶パネルの全体を投射して表示した場合の映像Ｐ（以下、「本来の映像」とも言う）と、その一部に表示されて、実際にスクリーンＳ上に表示される映像Ｐ’（以下、「実際の映像」とも言う）が図示されている。そして、本発明では、図１（Ｂ）にも明らかなように、液晶パネルの表示画面上において、実際の映像Ｐ’を、本来の映像Ｐの範囲内において移動し、もって、適宜、スクリーンＳに適合する位置に配置するものである。
【００１８】
例えば、図２（Ａ）にも示すように、投射型映像表示装置の設置位置の移動により、液晶パネルの全体を投射表示した本来の映像ＰがスクリーンＳに対して右側に移動した場合（図の矢印参照）には、本来の映像Ｐの範囲内のより小さな実際の映像Ｐ’を左側に移動する（矢印参照）。他方、図２（Ｂ）にも示すように、投射型映像表示装置の設置位置の移動により、液晶パネルの全体を投射表示した本来の映像ＰがスクリーンＳに対して左側に移動した場合（図の矢印参照）には、実際の映像Ｐ’を右側に移動する（矢印参照）こととなる。これによれば、投射型映像表示装置の設置位置を変更、特に、水平方向に移動した場合にも、上記液晶パネル上の実際の映像Ｐ’を移動するだけの簡単な操作により、再び、実際の映像Ｐ’をスクリーンＳに適合する位置に配置することが可能となり、スクリーンＳ上の表示画面上に台形歪や各種の収差が発生することなく、もって、良好な表示状態を維持することが出来ることとなる。
【実施例】
【００１９】
次に、上記に説明した原理により、装置の設置位置の移動を可能にした、即ち、設置位置の自由度を確保した投射型映像表示装置の詳細について、添付の図３（Ａ）と（Ｂ）を、更には、図４を参照しながら説明する。
【００２０】
先ず、図３（Ａ）と（Ｂ）は、本実施例によにおける斜投射方式の投射レンズを含む拡大投射光学系の構成例を示しており、特に、その図３（Ａ）はその全体を、そして、図３（Ｂ）は、特に、投射レンズの詳細構成を示す。
【００２１】
図３（Ａ）にも示すように、拡大投射光学系は、例えば、上述した透過型の液晶パネルからなる映像表示素子２（但し、この図では、１枚だけを示す）と、投射光学系である投射レンズ１と、スクリーン３と、折り返しミラーである反射ミラー２２とを含んでおり、この折り返しミラーである反射ミラー系２２を介して、所謂、斜投射光学系を構成している。なお、以下で用いる光軸とは、各レンズのローカル座標における光軸を指すものとする。
【００２２】
続いて、図３（Ｂ）にも示すように、投射レンズ１は、複数のレンズからかる屈折レンズ系２１と、反射ミラー２２とから構成されており、そして、当該屈折レンズ２１は映像表示素子２の側に配置され、そして当該屈折レンズ系２１の内部には、その光軸に対して偏心した偏心絞りＳＴ１が設けられている。
【００２３】
なお、上記の反射ミラー２２は、例えば、投射型映像表示装置に本実施形態を適用した場合に、スクリーンと装置との間の距離を出来る限り小さくするため、映像表示素子２からの映像光をスクリーン３側に折り返すものである。勿論、これに限定されるものではない。ここでは、反射ミラー２２は自由曲面ミラーとしている。
【００２４】
ところで、上記の斜投射光学系では、所謂、台形歪が生じる。そこで、この台形歪については、同発明者により提案され、既に出願された特許出願の公開公報である、前記特許文献２においても開示しているように、反射ミラー系２２を構成する自由曲面ミラーの収差補正能力を用いて補正している。さらに、本実施例では、屈折レンズ系２１に含まれる自由曲面レンズ（後述）でも台形歪補正を行う。なお、上記特許文献２で開示された投射レンズでは、台形歪や他の諸収差の補正能力に優れた自由曲面ミラーを２枚用いていることと、斜投射角度が４０度とまだ小さく、投射レンズに対して映像表示素子を斜めに配置するには至ってない。
【００２５】
次に、再び、図３（Ｂ）を参照すると共に、以下の表１〜５を用いながら、上記投射レンズ１の具体的な数字実施例について、以下に説明する。なお、以下の表１〜５に示すレンズデータの数値は、物面上１３．２×９．９の範囲の映像を像面上１６２５．６×１２１９．２の大きさに投射する場合の一例である。
【００２６】
また、これらレンズの面番号は、図３（Ｂ）に示すように、映像表示素子２の表示面（物面）をＳ０とし、順次、符号Ｓ０〜Ｓ２３により示されている。具体的には、映像表示素子２の表示面（物面）Ｓ０の次に配置されたクロスプリズム１１１（後述）の入射面をＳ１、その出射面をＳ２、その次に配置された屈折レンズ系２１を構成する第1レンズの入射面をＳ３、その出射面をＳ４、…、偏心絞りＳＴ１の面をＳ１１、…、反射ミラー系２２の反射面をＳ２２、スクリーン３の面（像面）をＳ２３としている。
【００２７】
また、レンズデータは、それぞれのローカル座標で順に表示しているが、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸の概略方向が分かるように、代表して、開口絞り面Ｓ１１でのローカル座標を図３（Ｂ）に示している。
【００２８】
続いて、以下の表１において、Ｒｄは各面の曲率半径であり、図の中で面の右側に曲率の中心がある場合は正の値で、逆の場合は負の値で表わしている。また、ＴＨは面間距離であり、そのレンズ面の頂点から次のレンズ面の頂点までの距離を示す。あるレンズ面に対して、次のレンズ面が右側に位置するときには面間距離は正の値、左側に位置する場合は負の値で表している。更に、面Ｓ５，Ｓ６，Ｓ１２，Ｓ１３は回転対称な非球面であり、表１では面番号の横に＊を付けて示している。
【００２９】
【表１】
【００３０】
なお、回転対称な非球面の面形状は、下記の式（数１）で表され、そして、上記４つの非球面における式の係数を以下の表２に示している。
【００３１】
【数１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
また、面Ｓ１８から面Ｓ２１は自由曲面レンズの各屈折面であり、面Ｓ２２は自由曲面ミラーの反射面であって、面番号の横に＃を付けて示している。これら５つの自由曲面の形状は下記の式（数２）で表され、下記において、各ｍ、ｎの値に対する係数Ｃ（ｍ，ｎ）の値を以下の表３に示す。なお、２枚の自由曲面レンズは、反射ミラー系２２の自由曲面ミラーと連携して、斜投射によって生じる台形歪を補正するものである。
【００３４】
【数２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
なお、以上の表３においては、係数の名称と値を左右に並べて枠の組で表示しており、右側が係数の値であり、左側が名称で括弧内のカンマで区切った２組の数値は式２に示したｍとｎの値を示している。
【００３７】
続いて、本実施例における、各面のローカル座標系の傾き又は偏心の様子を、以下の表４に示す。なお、ここで、面の傾きは、前のレンズの主平面に対する傾斜角度で表され、偏心は、前のレンズの光軸に対する偏心量で表される。この表４において、ＡＤＥは図の断面と平行な面内での傾きの大きさで、傾きの方向は図３（Ｂ）の断面内で時計回りに回転する方向を正とし、単位は度である。また、ＹＤＥは偏心の大きさであり、偏心は図の断面内でかつ光軸に垂直な方向で設定され、図３（Ｂ）の断面において下側への偏心を正とし、単位はｍｍである。なお、ここで、レンズデータはそれぞれのローカル座標系を基準に順に表示しているが、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の概略の方向が分かるように、代表して、開口絞り面Ｓ１１でのローカル座標系を図３（Ｂ）に示している。
【００３８】
【表４】
【００３９】
以上の表４に示した傾き又は偏心において、面Ｓ３は面Ｓ２を基準に偏心・倒れ量を定義しており、同様に、面Ｓ２２は面Ｓ２１を基準に偏心・倒れ量を定義している。
【００４０】
ところで、レンズ面が透過面である場合、順次、前のレンズ面を基準に偏心・倒れを定義することで、光学系を構成できる。しかしながら、レンズ面が反射面の場合、反射面をθ傾けると、光線（即ち、次の光軸）は２θ傾くことになる。さらに、面Ｓ２２は光軸上でも面に勾配を有することが可能な自由曲面ミラーであり、且、偏心量も設定しているので、面Ｓ２２の後に設定するローカル光軸と実際の光線には、ずれが生じる。そこで、面Ｓ２２で反射した後のローカル光軸を定義するダミー面（図示せず）を面Ｓ２２の位置で面Ｓ２１を基準に＋５９．８度傾けて設定した。この角度は、面Ｓ２２の傾き２６．４９５度の２倍となる５２．９９度からずれているが、この理由は先に説明したように、偏心した自由曲面ミラーの影響である。
【００４１】
そして、面Ｓ２３（スクリーン面）は、このダミー面の光軸に対して−５０度傾けて配置している。なお、面Ｓ２３（スクリーン面）においても、光軸と実際の光線の位置には差があり、先に定義した投射レンズの投射軸に対しては図１に示した様に−５５．６度の傾きとなる。
【００４２】
更に、以下の表５は、投射距離の変化に対応して移動するレンズについて、移動するレンズ間の面間距離の変化を示している。表５のＳｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ３に対応する欄の値は、各々、画面サイズが８０インチ、１００インチ、６０インチとなるスクリーン位置に対応するレンズ間隔を示している。
【００４３】
【表５】
【００４４】
上記の図３（Ｂ）において、偏心絞りＳＴ１は、投射レンズ１の屈折レンズ系２１の中で、屈折レンズ系２１の光軸に対して、やや左上方に１．７５ｍｍ偏心して配置している。
【００４５】
続いて、添付の図４を参照しながら、投射型映像表示装置の全体構成について説明する。なお、この図４において、光源ユニット１０１から出射した光束は、ＵＶカットフィルタ１０２によりその紫外線成分がカットされ、インテグレータとしての一対のマルチレンズアレイ１０３ａ、１０３ｂに入射する。なお、通常、紫外線カットは、他の光学素子でも行うが、赤外線カットも含め、本発明の要点ではないので詳しい記載を省略する。
【００４６】
マルチレンズアレイ１０３ａ、１０３ｂには、凸レンズ（セル）が二次元状に配置されており、マルチレンズアレイ１０３ａに入射した光束は、マルチレンズアレイ１０３ｂの各セルに光源像を二次元状に形成する。それぞれ集光した光源像は、偏光変換素子１０４で自然光は振動方向が一定方向の直線偏光に変換される。これは、後述する映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃが、振動方向が一定方向の直線偏光のみしか通過させないからである。マルチレンズアレイ１０３ａ、１０３ｂで二次元状に分割された光源像は、重畳作用を有する重畳レンズ１０５により、映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃの映像表示面に重畳される。なお、重畳レンズ１０５と映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃの間にある色分解光学系で、赤色・緑色・青色の３色に分解される。
【００４７】
次に、重畳レンズ１０５を通って全反射ミラー１０６ａで光路を偏向された光束は、先ず、第１のダイクロイックミラー１０７ａによって、青色の光束が透過し、赤色と緑色が反射される。青色の光束は全反射ミラー１０６ｂで偏向されコンデンサレンズ１０８ｂを経て青色用の映像表示素子２ｂに照射される。赤色と緑色は、第２のダイクロイックミラー１０７ｂによって、緑色の光束が反射し、赤色が透過する。緑色の光束はコンデンサレンズ１０８ａを経て緑色用の映像表示素子２ａに照射される。赤色の光束は、全反射ミラー１０６ｃ、１０６ｄで偏向されコンデンサレンズ１０８ｃを経て赤色用の映像表示素子２ｃに照射される。なお、赤色の光路はその光路長が青色や緑色より長いので、リレーレンズ１０９、１１０を用いてさらに写像されている。
【００４８】
青色用の映像表示素子２ｂと、緑色用の映像表示素子２ａと、赤色用の映像表示素子２ｃに照射された各光束は、クロスプリズム１１１により色合成され、投射レンズ１に入射する構成となっている。そして、これらの映像表示素子の一例としては、特に好ましくは、例えば、幅広の（アスペクト比、１６：９）透過型の液晶パネル（ＷＸＧＡ対応型）を用いることが考えられる。
【００４９】
そして、例えば、添付の図５（Ａ）〜（Ｃ）にも示すように、この幅広の液晶パネルにより得られる映像（本来の映像）Ｐの範囲内において、一般に広く用いられている、例えばアスペクト比、４：３の映像（実際の映像）Ｐ’を投射する（但し、双方の垂直方向の寸法は一致させる）。このことによれば、幅広（アスペクト比、１６：９）の本来の映像Ｐの範囲内において、実際の映像Ｐ’を、水平方向において自在に移動することできることから、投射型映像表示装置の設置位置の水平方向での移動・調整を、設置位置の変更を原因とする台形歪や各種の収差の発生を伴うことなく、簡単に実現することが可能となる。
【００５０】
なお、かかる幅広の液晶パネル（本来の映像Ｐ）の映像表示面内における実際の映像Ｐ’の表示（即ち、ＲＧＢ用の３枚の映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃの表示制御）は、例えば、装置の外部から入力される映像信号に基づいて映像を液晶パネル上に形成するための制御素子によって構成される、所謂、液晶表示制御部１２０によって行われる。また、装置の設置位置を変更した後における映像（実際の映像）Ｐ’の移動は、例えば、当該装置の一部や別体のリモートコントローラに設けた、スクロールキー等の移動用キーを介して操作者から入力される映像移動入力に従って実行される。又は、これに代えて、投射型映像表示装置の一部などに上記スクリーン３の位置を検出するセンサーを設け、当該センサーからの検出出力に基づいて、装置自体が自動的に上述した表示制御を行うようにしてもよい。
【００５１】
なお、以上の説明では省略したが、所定の偏光光線以外の光線をカットする偏光板や、各色の偏光光線の振動方向を制御する位相差板を配置している。しかしながら、かかる構成は本発明の要点をなすものではないことから、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
更に、以上にその内部詳細を述べた投射型映像表示装置についてのより具体的な利用形態を含め、添付の図６（Ａ）と（Ｂ）、及び、図７を参照しながら、以下に説明する。
【００５３】
まず、図６（Ａ）には、上述した投射型映像表示装置２００の外観が示されており、略箱形状の本体筐体２０１の一部には上記の反射ミラー２２が回転して収納可能（図の矢印）に取り付けられている。また、図６（Ｂ）には、当該装置２００を上下逆転して、例えば、教室の天井面Ｃに、移動可能に設置し、その映像をホワイトボード又はインタラクティブボード上に投射する利用形態が示されている。なお、図において、符号２１０は、予め上記天井面Ｃ上に取り付けた、例えば、レール、又は、ガイド等、装置を摺動可能にするための移動機構であり、この移動機構２１０の下方には、当該装置が上下逆転して固定されており、もって、上記投射型映像表示装置２００は矢印方向に移動可能になっている。なお、ここで、インタラクティブボードとは、パソコン画面をボード上に投射すると共に、ボード面上でアプリケーションの操作を可能にし、更には、ボード面上に書き込んだ文字や図形の取り込みなどを可能にするものである。これによれば、先生や生徒の立ち位置などにより、その位置を適宜変更することが可能となる。
【００５４】
更に、添付の図７は、やはり、ホワイトボードやインタラクティブボードと一体化して構成し、もって、当該ホワイトボード２２０の表面２２１（Ｓ）に大画面を投影する投写型映像表示システムとして構成することも可能である。なお、この場合、投写型映像表示装置２００を、当該ホワイトボード２２０の枠体の一部、特に、その上辺枠２２２の略中央部に、やはり、上記のような移動機構（この例では、図示しないが、上辺枠２２１に予め移動機構を取り付け、これに「Ｌ」字型の固定具で装置２００を固定する）を介して取り付け、もって、当該装置２００をホワイトボード２２０の表面２２１に対して水平方向に移動可能にすることが好ましい。これによれば、上記の利用形態と同様に、発表者などにより投射装置２００の設置位置を、適宜、変更することを可能とし、もって、投射映像が遮られることのない、優れた映像の表示が可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１…投射レンズ、２ａ、２ｂ、２ｃ…映像表示素子、３…スクリーン（表示部）、１１…凸レンズ群、１２…凹レンズ群、２１…屈折レンズ系、２２…反射ミラー系、１０１…光源ユニット、１０２…ＵＶカットフィルタ、１０３…マルチレンズアレイ、１０４…偏光変換素子、１０５…重畳レンズ、１０６…全反射ミラー、１０７…ダイクロイックミラー、１０８…コンデンサレンズ、１０９、１１０…リレーレンズ、１１１…クロスプリズム、…１２０液晶表示制御部、２００…投射型映像表示装置、Ｓ…スクリーン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の映像表示素子を使用してスクリーン上に映像を投影する投射型映像表示装置に関するものであり、特に、当該装置の設置性（設置位置の自由度）を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、透過型の液晶パネル等の映像表示素子上に映像を表示し、当該映像表示素子に光源からの光を照射して変調した光を、投射レンズなどを含む、所謂、拡大投射光学系によってスクリーンなどの表示部へ投影する投射型映像表示装置は、既に、種々のものが知られており、また、各種の用途に広く利用されてきている。
【０００３】
かかる投射型映像表示装置は、一般に、当該装置をスクリーンなどの近傍に設置されて使用される。そのため、かかる映像表示装置においては、スクリーン上で充分な大きさの拡大映像を得つつ、同時に、その投射距離を短縮することが要求されている。これを実現する手段の一つが、投射レンズの広角化であり、また、その他の手段としては、スクリーンに対して斜め方向から拡大投射する構成の投射レンズを用いる斜投射方式が既に知られている。なお、特に後者の斜投射方式は、例えば、以下の特許文献１や２などおいて、既に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２７９１２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、投射型映像表示装置は、投射される映像の拡大に伴ってその用途も広がっており、特に、学校の教室や会社の会議室等において、多数の人間に対して映像情報を提示するために利用されることも多く、その場合、例えば、発表者が指示棒を握る利き腕（右利き又は左利き）やその立つ位置などにより、しばしば、装置の設置位置を変更したい場合がある。
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術になる投射型映像表示装置では、当該装置の設置位置の変更に伴い、斜投射方式で発生する台形歪や各種の収差が発生してしまいそのため、再度、良好の映像を得るために多くの時間が必要となり、当該装置の使い勝手が悪いという問題が指摘されていた。
【０００７】
そこで、本発明では、上記従来技術における問題点を解消し、即ち、設置位置の変更にも拘わらず、表示画面上に台形歪や各種の収差が発生することなく、そのため、簡単に装置の設置位置を変更することが可能な（設置位置の自由度を向上した）、使い勝手に優れた投射型映像表示装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記の目的を達成するために、まず、表面に投射される画像を表示する映像表示素子と、当該映像表示素子に光を照射する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光を拡大して表示部へ投射する拡大投射光学ユニットと、そして、前記映像表示素子上に表示される画像の位置を、当該素子上の表示面内で移動する表示制御部とを備えた投射型映像表示装置であって、前記拡大投射光学ユニットは、更に、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズと、前記映像表示素子側から順に、同じ光軸上に配置され、少なくとも１枚の自由曲面を有するレンズを含む、レンズ群と、前記レンズ群と前記表示部との間に配置され、自由曲面からなる反射面を備えた反射ミラーとを備えており、そして、前記表示制御部は、前記映像表示素子の表示面内において、前記拡大投射光学ユニットを介して前記表示部上に投射して表示した場合に前記表示部に適合する部分を選択的に投射して表示するように、前記映像表示素子の表示面上の映像を移動可能とし、もって、当該投射型映像表示装置の前記表示部に対する設置位置を移動可能とした投射型映像表示装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、前記投射型映像表示装置において、前記投射型映像表示装置は、前記表示部に対し、その垂直方向に固定であると共に、その水平方向に移動可能であることが好ましく、更には、前記映像表示素子は、前記拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合、前記表示部よりも水平方向に大きな表示面を有していることが好ましい。加えて、本発明によれば、前記投射型映像表示装置において、前記映像表示素子をＷＸＧＡ対応の液晶表示素子により構成し、他方、前記表示部をアスペクト比が４：３の面とすることが好ましく、更には、当該装置には、水平方向に移動可能とするための移動機構が取り付けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上述した本発明によれば、設置位置の変更にも拘わらず、表示画面上に台形歪や各種の収差が発生することなく、簡単に装置の設置位置の調整が実現可能であり、そのため、その設置性に優れた使い勝手のよい投射型映像表示装置を提供することを可能にするという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の投射型映像表示装置における装置の設置位置の自由度を向上するための原理について説明するための図である。
【図２】上記図１と同様、本発明の投射型映像表示装置における装置の設置位置の自由度を向上するための原理について説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例になる投射型映像表示装置における光学系の全体構成と、レンズ構成を含む詳細な構成を示す図である。
【図４】上記本発明の一実施例になる投射型映像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】上記投射型映像表示装置における映像表示素子と、その表面上に映像を投射するスクリーンとの関係を説明する図である。
【図６】上記投射型映像表示装置の外形とその利用形態の一例について説明する図である。
【図７】上記投射型映像表示装置の他の利用形態について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、共通な機能を有する要素には同一の符号を付して示すと共に、一旦説明したものについては、その重複を避けるため、適宜、その説明を省略する。
【００１３】
なお、以下に示す実施の形態において投射型映像表示装置として採用され、その構造が示されるのは、同発明者により提案され、かつ、既に出願された日本特許出願、特願２００６−１６６４３４号（米国特許出願、２００７年６月１５日出願の第１１／７６３，４６５号：ＥＰ出願番号０７２５２４０１．０号）にも示されるように、その拡大投射のための光学系（拡大投射光学系）として、自由曲面を有するレンズと共に、やはり自由曲面を有する反射ミラーを利用することにより、例えば、複数の（ＲＧＢ用の３枚）透過型液晶パネルにより変調されたカラー映像を、表示部であるスクリーン上に、台形歪や各種の収差が発生することなく表示することが可能な表示装置である。
【００１４】
また、本発明者等により、かかる投射型映像表示装置における特徴的な拡大投射光学系を利用して、種々行われた実験や試行によれば、スクリーン上に合焦した拡大投射映像を得る場合、その垂直方向における画角を拡大するためには、特に、短い投射距離でも十分に大きな画像を得るための斜投射方式の投射レンズにおける条件、所謂、シャインプル条件を満たす必要があり、一定の限界がある。しかし、一方、水平方向における画角を拡大は、比較的容易に十分に大きさまで確保することが可能であることが分かった。
【００１５】
そこで、本発明では、装置の設置位置を移動可能にしてその自由度を向上するため、以下にも詳細に述べるように、上述した拡大投射光学系の特性を利用するものであり、即ち、そのより詳細について説明すると、当該拡大投射光学系によって台形歪や各種の収差が発生することなく得られる本来の映像を、スクリーンよりも拡大して設定しておき、特に、その水平方向に拡張して表示するようにし、他方、スクリーン上に実際に表示される映像を、当該映像の変調画像を表面上に表示する透過型液晶パネル上で調整することにより、スクリーンのサイズに適合して表示するものである。
【００１６】
以上にも述べた、本発明の要点である、投射型映像表示装置における、当該設置の自由度を向上するための原理について、添付の図１（Ａ）と（Ｂ）及び図２（Ａ）と（Ｂ）を参照しながら、以下に説明する。
【００１７】
図１（Ａ）には、その表面に映像が投射される表示部であるスクリーンＳと共に、本来、当該表示装置により映像を表示することが可能な映像、即ち、映像表示素子である透過型の液晶パネルの全体を投射して表示した場合の映像Ｐ（以下、「本来の映像」とも言う）と、その一部に表示されて、実際にスクリーンＳ上に表示される映像Ｐ’（以下、「実際の映像」とも言う）が図示されている。そして、本発明では、図１（Ｂ）にも明らかなように、液晶パネルの表示画面上において、実際の映像Ｐ’を、本来の映像Ｐの範囲内において移動し、もって、適宜、スクリーンＳに適合する位置に配置するものである。
【００１８】
例えば、図２（Ａ）にも示すように、投射型映像表示装置の設置位置の移動により、液晶パネルの全体を投射表示した本来の映像ＰがスクリーンＳに対して右側に移動した場合（図の矢印参照）には、本来の映像Ｐの範囲内のより小さな実際の映像Ｐ’を左側に移動する（矢印参照）。他方、図２（Ｂ）にも示すように、投射型映像表示装置の設置位置の移動により、液晶パネルの全体を投射表示した本来の映像ＰがスクリーンＳに対して左側に移動した場合（図の矢印参照）には、実際の映像Ｐ’を右側に移動する（矢印参照）こととなる。これによれば、投射型映像表示装置の設置位置を変更、特に、水平方向に移動した場合にも、上記液晶パネル上の実際の映像Ｐ’を移動するだけの簡単な操作により、再び、実際の映像Ｐ’をスクリーンＳに適合する位置に配置することが可能となり、スクリーンＳ上の表示画面上に台形歪や各種の収差が発生することなく、もって、良好な表示状態を維持することが出来ることとなる。
【実施例】
【００１９】
次に、上記に説明した原理により、装置の設置位置の移動を可能にした、即ち、設置位置の自由度を確保した投射型映像表示装置の詳細について、添付の図３（Ａ）と（Ｂ）を、更には、図４を参照しながら説明する。
【００２０】
先ず、図３（Ａ）と（Ｂ）は、本実施例によにおける斜投射方式の投射レンズを含む拡大投射光学系の構成例を示しており、特に、その図３（Ａ）はその全体を、そして、図３（Ｂ）は、特に、投射レンズの詳細構成を示す。
【００２１】
図３（Ａ）にも示すように、拡大投射光学系は、例えば、上述した透過型の液晶パネルからなる映像表示素子２（但し、この図では、１枚だけを示す）と、投射光学系である投射レンズ１と、スクリーン３と、折り返しミラーである反射ミラー２２とを含んでおり、この折り返しミラーである反射ミラー系２２を介して、所謂、斜投射光学系を構成している。なお、以下で用いる光軸とは、各レンズのローカル座標における光軸を指すものとする。
【００２２】
続いて、図３（Ｂ）にも示すように、投射レンズ１は、複数のレンズからかる屈折レンズ系２１と、反射ミラー２２とから構成されており、そして、当該屈折レンズ２１は映像表示素子２の側に配置され、そして当該屈折レンズ系２１の内部には、その光軸に対して偏心した偏心絞りＳＴ１が設けられている。
【００２３】
なお、上記の反射ミラー２２は、例えば、投射型映像表示装置に本実施形態を適用した場合に、スクリーンと装置との間の距離を出来る限り小さくするため、映像表示素子２からの映像光をスクリーン３側に折り返すものである。勿論、これに限定されるものではない。ここでは、反射ミラー２２は自由曲面ミラーとしている。
【００２４】
ところで、上記の斜投射光学系では、所謂、台形歪が生じる。そこで、この台形歪については、同発明者により提案され、既に出願された特許出願の公開公報である、前記特許文献２においても開示しているように、反射ミラー系２２を構成する自由曲面ミラーの収差補正能力を用いて補正している。さらに、本実施例では、屈折レンズ系２１に含まれる自由曲面レンズ（後述）でも台形歪補正を行う。なお、上記特許文献２で開示された投射レンズでは、台形歪や他の諸収差の補正能力に優れた自由曲面ミラーを２枚用いていることと、斜投射角度が４０度とまだ小さく、投射レンズに対して映像表示素子を斜めに配置するには至ってない。
【００２５】
次に、再び、図３（Ｂ）を参照すると共に、以下の表１〜５を用いながら、上記投射レンズ１の具体的な数字実施例について、以下に説明する。なお、以下の表１〜５に示すレンズデータの数値は、物面上１３．２×９．９の範囲の映像を像面上１６２５．６×１２１９．２の大きさに投射する場合の一例である。
【００２６】
また、これらレンズの面番号は、図３（Ｂ）に示すように、映像表示素子２の表示面（物面）をＳ０とし、順次、符号Ｓ０〜Ｓ２３により示されている。具体的には、映像表示素子２の表示面（物面）Ｓ０の次に配置されたクロスプリズム１１１（後述）の入射面をＳ１、その出射面をＳ２、その次に配置された屈折レンズ系２１を構成する第1レンズの入射面をＳ３、その出射面をＳ４、…、偏心絞りＳＴ１の面をＳ１１、…、反射ミラー系２２の反射面をＳ２２、スクリーン３の面（像面）をＳ２３としている。
【００２７】
また、レンズデータは、それぞれのローカル座標で順に表示しているが、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸の概略方向が分かるように、代表して、開口絞り面Ｓ１１でのローカル座標を図３（Ｂ）に示している。
【００２８】
続いて、以下の表１において、Ｒｄは各面の曲率半径であり、図の中で面の右側に曲率の中心がある場合は正の値で、逆の場合は負の値で表わしている。また、ＴＨは面間距離であり、そのレンズ面の頂点から次のレンズ面の頂点までの距離を示す。あるレンズ面に対して、次のレンズ面が右側に位置するときには面間距離は正の値、左側に位置する場合は負の値で表している。更に、面Ｓ５，Ｓ６，Ｓ１２，Ｓ１３は回転対称な非球面であり、表１では面番号の横に＊を付けて示している。
【００２９】
【表１】
【００３０】
なお、回転対称な非球面の面形状は、下記の式（数１）で表され、そして、上記４つの非球面における式の係数を以下の表２に示している。
【００３１】
【数１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
また、面Ｓ１８から面Ｓ２１は自由曲面レンズの各屈折面であり、面Ｓ２２は自由曲面ミラーの反射面であって、面番号の横に＃を付けて示している。これら５つの自由曲面の形状は下記の式（数２）で表され、下記において、各ｍ、ｎの値に対する係数Ｃ（ｍ，ｎ）の値を以下の表３に示す。なお、２枚の自由曲面レンズは、反射ミラー系２２の自由曲面ミラーと連携して、斜投射によって生じる台形歪を補正するものである。
【００３４】
【数２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
なお、以上の表３においては、係数の名称と値を左右に並べて枠の組で表示しており、右側が係数の値であり、左側が名称で括弧内のカンマで区切った２組の数値は式２に示したｍとｎの値を示している。
【００３７】
続いて、本実施例における、各面のローカル座標系の傾き又は偏心の様子を、以下の表４に示す。なお、ここで、面の傾きは、前のレンズの主平面に対する傾斜角度で表され、偏心は、前のレンズの光軸に対する偏心量で表される。この表４において、ＡＤＥは図の断面と平行な面内での傾きの大きさで、傾きの方向は図３（Ｂ）の断面内で時計回りに回転する方向を正とし、単位は度である。また、ＹＤＥは偏心の大きさであり、偏心は図の断面内でかつ光軸に垂直な方向で設定され、図３（Ｂ）の断面において下側への偏心を正とし、単位はｍｍである。なお、ここで、レンズデータはそれぞれのローカル座標系を基準に順に表示しているが、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の概略の方向が分かるように、代表して、開口絞り面Ｓ１１でのローカル座標系を図３（Ｂ）に示している。
【００３８】
【表４】
【００３９】
以上の表４に示した傾き又は偏心において、面Ｓ３は面Ｓ２を基準に偏心・倒れ量を定義しており、同様に、面Ｓ２２は面Ｓ２１を基準に偏心・倒れ量を定義している。
【００４０】
ところで、レンズ面が透過面である場合、順次、前のレンズ面を基準に偏心・倒れを定義することで、光学系を構成できる。しかしながら、レンズ面が反射面の場合、反射面をθ傾けると、光線（即ち、次の光軸）は２θ傾くことになる。さらに、面Ｓ２２は光軸上でも面に勾配を有することが可能な自由曲面ミラーであり、且、偏心量も設定しているので、面Ｓ２２の後に設定するローカル光軸と実際の光線には、ずれが生じる。そこで、面Ｓ２２で反射した後のローカル光軸を定義するダミー面（図示せず）を面Ｓ２２の位置で面Ｓ２１を基準に＋５９．８度傾けて設定した。この角度は、面Ｓ２２の傾き２６．４９５度の２倍となる５２．９９度からずれているが、この理由は先に説明したように、偏心した自由曲面ミラーの影響である。
【００４１】
そして、面Ｓ２３（スクリーン面）は、このダミー面の光軸に対して−５０度傾けて配置している。なお、面Ｓ２３（スクリーン面）においても、光軸と実際の光線の位置には差があり、先に定義した投射レンズの投射軸に対しては図１に示した様に−５５．６度の傾きとなる。
【００４２】
更に、以下の表５は、投射距離の変化に対応して移動するレンズについて、移動するレンズ間の面間距離の変化を示している。表５のＳｃ１、Ｓｃ２、Ｓｃ３に対応する欄の値は、各々、画面サイズが８０インチ、１００インチ、６０インチとなるスクリーン位置に対応するレンズ間隔を示している。
【００４３】
【表５】
【００４４】
上記の図３（Ｂ）において、偏心絞りＳＴ１は、投射レンズ１の屈折レンズ系２１の中で、屈折レンズ系２１の光軸に対して、やや左上方に１．７５ｍｍ偏心して配置している。
【００４５】
続いて、添付の図４を参照しながら、投射型映像表示装置の全体構成について説明する。なお、この図４において、光源ユニット１０１から出射した光束は、ＵＶカットフィルタ１０２によりその紫外線成分がカットされ、インテグレータとしての一対のマルチレンズアレイ１０３ａ、１０３ｂに入射する。なお、通常、紫外線カットは、他の光学素子でも行うが、赤外線カットも含め、本発明の要点ではないので詳しい記載を省略する。
【００４６】
マルチレンズアレイ１０３ａ、１０３ｂには、凸レンズ（セル）が二次元状に配置されており、マルチレンズアレイ１０３ａに入射した光束は、マルチレンズアレイ１０３ｂの各セルに光源像を二次元状に形成する。それぞれ集光した光源像は、偏光変換素子１０４で自然光は振動方向が一定方向の直線偏光に変換される。これは、後述する映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃが、振動方向が一定方向の直線偏光のみしか通過させないからである。マルチレンズアレイ１０３ａ、１０３ｂで二次元状に分割された光源像は、重畳作用を有する重畳レンズ１０５により、映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃの映像表示面に重畳される。なお、重畳レンズ１０５と映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃの間にある色分解光学系で、赤色・緑色・青色の３色に分解される。
【００４７】
次に、重畳レンズ１０５を通って全反射ミラー１０６ａで光路を偏向された光束は、先ず、第１のダイクロイックミラー１０７ａによって、青色の光束が透過し、赤色と緑色が反射される。青色の光束は全反射ミラー１０６ｂで偏向されコンデンサレンズ１０８ｂを経て青色用の映像表示素子２ｂに照射される。赤色と緑色は、第２のダイクロイックミラー１０７ｂによって、緑色の光束が反射し、赤色が透過する。緑色の光束はコンデンサレンズ１０８ａを経て緑色用の映像表示素子２ａに照射される。赤色の光束は、全反射ミラー１０６ｃ、１０６ｄで偏向されコンデンサレンズ１０８ｃを経て赤色用の映像表示素子２ｃに照射される。なお、赤色の光路はその光路長が青色や緑色より長いので、リレーレンズ１０９、１１０を用いてさらに写像されている。
【００４８】
青色用の映像表示素子２ｂと、緑色用の映像表示素子２ａと、赤色用の映像表示素子２ｃに照射された各光束は、クロスプリズム１１１により色合成され、投射レンズ１に入射する構成となっている。そして、これらの映像表示素子の一例としては、特に好ましくは、例えば、幅広の（アスペクト比、１６：９）透過型の液晶パネル（ＷＸＧＡ対応型）を用いることが考えられる。
【００４９】
そして、例えば、添付の図５（Ａ）〜（Ｃ）にも示すように、この幅広の液晶パネルにより得られる映像（本来の映像）Ｐの範囲内において、一般に広く用いられている、例えばアスペクト比、４：３の映像（実際の映像）Ｐ’を投射する（但し、双方の垂直方向の寸法は一致させる）。このことによれば、幅広（アスペクト比、１６：９）の本来の映像Ｐの範囲内において、実際の映像Ｐ’を、水平方向において自在に移動することできることから、投射型映像表示装置の設置位置の水平方向での移動・調整を、設置位置の変更を原因とする台形歪や各種の収差の発生を伴うことなく、簡単に実現することが可能となる。
【００５０】
なお、かかる幅広の液晶パネル（本来の映像Ｐ）の映像表示面内における実際の映像Ｐ’の表示（即ち、ＲＧＢ用の３枚の映像表示素子２ａ、２ｂ、２ｃの表示制御）は、例えば、装置の外部から入力される映像信号に基づいて映像を液晶パネル上に形成するための制御素子によって構成される、所謂、液晶表示制御部１２０によって行われる。また、装置の設置位置を変更した後における映像（実際の映像）Ｐ’の移動は、例えば、当該装置の一部や別体のリモートコントローラに設けた、スクロールキー等の移動用キーを介して操作者から入力される映像移動入力に従って実行される。又は、これに代えて、投射型映像表示装置の一部などに上記スクリーン３の位置を検出するセンサーを設け、当該センサーからの検出出力に基づいて、装置自体が自動的に上述した表示制御を行うようにしてもよい。
【００５１】
なお、以上の説明では省略したが、所定の偏光光線以外の光線をカットする偏光板や、各色の偏光光線の振動方向を制御する位相差板を配置している。しかしながら、かかる構成は本発明の要点をなすものではないことから、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
更に、以上にその内部詳細を述べた投射型映像表示装置についてのより具体的な利用形態を含め、添付の図６（Ａ）と（Ｂ）、及び、図７を参照しながら、以下に説明する。
【００５３】
まず、図６（Ａ）には、上述した投射型映像表示装置２００の外観が示されており、略箱形状の本体筐体２０１の一部には上記の反射ミラー２２が回転して収納可能（図の矢印）に取り付けられている。また、図６（Ｂ）には、当該装置２００を上下逆転して、例えば、教室の天井面Ｃに、移動可能に設置し、その映像をホワイトボード又はインタラクティブボード上に投射する利用形態が示されている。なお、図において、符号２１０は、予め上記天井面Ｃ上に取り付けた、例えば、レール、又は、ガイド等、装置を摺動可能にするための移動機構であり、この移動機構２１０の下方には、当該装置が上下逆転して固定されており、もって、上記投射型映像表示装置２００は矢印方向に移動可能になっている。なお、ここで、インタラクティブボードとは、パソコン画面をボード上に投射すると共に、ボード面上でアプリケーションの操作を可能にし、更には、ボード面上に書き込んだ文字や図形の取り込みなどを可能にするものである。これによれば、先生や生徒の立ち位置などにより、その位置を適宜変更することが可能となる。
【００５４】
更に、添付の図７は、やはり、ホワイトボードやインタラクティブボードと一体化して構成し、もって、当該ホワイトボード２２０の表面２２１（Ｓ）に大画面を投影する投写型映像表示システムとして構成することも可能である。なお、この場合、投写型映像表示装置２００を、当該ホワイトボード２２０の枠体の一部、特に、その上辺枠２２２の略中央部に、やはり、上記のような移動機構（この例では、図示しないが、上辺枠２２１に予め移動機構を取り付け、これに「Ｌ」字型の固定具で装置２００を固定する）を介して取り付け、もって、当該装置２００をホワイトボード２２０の表面２２１に対して水平方向に移動可能にすることが好ましい。これによれば、上記の利用形態と同様に、発表者などにより投射装置２００の設置位置を、適宜、変更することを可能とし、もって、投射映像が遮られることのない、優れた映像の表示が可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１…投射レンズ、２ａ、２ｂ、２ｃ…映像表示素子、３…スクリーン（表示部）、１１…凸レンズ群、１２…凹レンズ群、２１…屈折レンズ系、２２…反射ミラー系、１０１…光源ユニット、１０２…ＵＶカットフィルタ、１０３…マルチレンズアレイ、１０４…偏光変換素子、１０５…重畳レンズ、１０６…全反射ミラー、１０７…ダイクロイックミラー、１０８…コンデンサレンズ、１０９、１１０…リレーレンズ、１１１…クロスプリズム、…１２０液晶表示制御部、２００…投射型映像表示装置、Ｓ…スクリーン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部へ投射される画像を表示する映像表示素子と、
当該映像表示素子に光を照射する光源ユニットと、
前記表示部へ前記光源ユニットからの光を拡大して投射する拡大投射光学ユニットと、
前記映像表示素子上に表示される画像の位置を、当該素子上の表示面内で移動する表示制御部とを備えた投射型映像表示装置であって、
前記拡大投射光学ユニットは、更に、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズと、前記映像表示素子側から順に、同じ光軸上に配置され、少なくとも１枚の自由曲面を有するレンズを含む、レンズ群と、前記レンズ群と前記表示部との間に配置され、自由曲面からなる反射面を備えた反射ミラーとを備えており、
前記映像表示素子は、前記拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合、前記表示部よりも大きな表示面を有しており、
前記表示制御部は、前記映像表示素子の表示面内において、前記拡大投射光学ユニットを介して前記表示部上に投射して表示した場合に前記表示部に適合する部分を選択的に投射して表示するように、前記映像表示素子の表示面上の映像を移動可能とし、もって、当該投射型映像表示装置の前記表示部に対する設置位置を移動可能としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載された投射型映像表示装置において、前記投射型映像表示装置は、前記表示部に対し、その垂直方向に固定であると共に、その水平方向に移動可能であることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載された投射型映像表示装置において、前記映像表示素子は、前記拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合、前記表示部よりも水平方向に大きな表示面を有していることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載された投射型映像表示装置において、前記映像表示素子をＷＸＧＡ対応の液晶表示素子により構成し、他方、前記表示部をアスペクト比が４：３の面としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項５】
前記請求項２に記載された投射型映像表示装置において、当該装置には、水平方向に移動可能とする移動機構が取り付けられていることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項１】
表示部へ投射される画像を表示する映像表示素子と、
当該映像表示素子に光を照射する光源ユニットと、
前記表示部へ前記光源ユニットからの光を拡大して投射する拡大投射光学ユニットと、
前記映像表示素子上に表示される画像の位置を、当該素子上の表示面内で移動する表示制御部とを備えた投射型映像表示装置であって、
前記拡大投射光学ユニットは、更に、前記映像表示素子の画像を拡大投射する投射レンズと、前記映像表示素子側から順に、同じ光軸上に配置され、少なくとも１枚の自由曲面を有するレンズを含む、レンズ群と、前記レンズ群と前記表示部との間に配置され、自由曲面からなる反射面を備えた反射ミラーとを備えており、
前記映像表示素子は、前記拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合、前記表示部よりも大きな表示面を有しており、
前記表示制御部は、前記映像表示素子の表示面内において、前記拡大投射光学ユニットを介して前記表示部上に投射して表示した場合に前記表示部に適合する部分を選択的に投射して表示するように、前記映像表示素子の表示面上の映像を移動可能とし、もって、当該投射型映像表示装置の前記表示部に対する設置位置を移動可能としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載された投射型映像表示装置において、前記投射型映像表示装置は、前記表示部に対し、その垂直方向に固定であると共に、その水平方向に移動可能であることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載された投射型映像表示装置において、前記映像表示素子は、前記拡大投射光学ユニットを介してその全体を前記表示部上に投射して表示した場合、前記表示部よりも水平方向に大きな表示面を有していることを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載された投射型映像表示装置において、前記映像表示素子をＷＸＧＡ対応の液晶表示素子により構成し、他方、前記表示部をアスペクト比が４：３の面としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項５】
前記請求項２に記載された投射型映像表示装置において、当該装置には、水平方向に移動可能とする移動機構が取り付けられていることを特徴とする投射型映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３４２０３（Ｐ２０１２−２３４２０３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７３５０５（Ｐ２０１２−１７３５０５）
【出願日】平成２４年８月６日（２０１２．８．６）
【分割の表示】特願２００８−５９４３３（Ｐ２００８−５９４３３）の分割
【原出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月６日（２０１２．８．６）
【分割の表示】特願２００８−５９４３３（Ｐ２００８−５９４３３）の分割
【原出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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