画像投写装置
【課題】 画面の位置ずれとそれに伴う歪みに対して、画面の上端及び下端両方の位置ずれを補正するとともに、画面の歪みも補正できる調整機構を得ることを目的とする。
【解決手段】 投写レンズからスクリーンまでの光線の経路の短い方の光線４０ｂが反射する側、つまり、曲面ミラー１８における光線４０の角度変化に対する画面移動の感度の低い側に、先端が半球状の突起２１を設け、すり鉢状の受け部２２で支持して回動中心とするとともに、曲面ミラー１８の左右に独立した高さ調整機構を設けることにより、画面下端の位置ずれと歪みを補正する。また、曲面ミラー１８とは反対側に平面ミラー４の回動軸４１を設け、平面ミラー４の角度を調整ねじ１７で調整することによって、画面上端の画面の位置ずれを補正する。
【解決手段】 投写レンズからスクリーンまでの光線の経路の短い方の光線４０ｂが反射する側、つまり、曲面ミラー１８における光線４０の角度変化に対する画面移動の感度の低い側に、先端が半球状の突起２１を設け、すり鉢状の受け部２２で支持して回動中心とするとともに、曲面ミラー１８の左右に独立した高さ調整機構を設けることにより、画面下端の位置ずれと歪みを補正する。また、曲面ミラー１８とは反対側に平面ミラー４の回動軸４１を設け、平面ミラー４の角度を調整ねじ１７で調整することによって、画面上端の画面の位置ずれを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプロジェクタやプロジェクションテレビなど、歪みのない画像をスクリーンの正しい位置に投写するように補正できるミラーおよびその調整機構を有する画像投写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタやプロジェクションテレビなど、画像を拡大してスクリーンに投写する画像投写装置においては、画像を拡大する曲面ミラーに高い位置精度が要求される。そのため、曲面ミラー及びその他の光学部品の形状に誤差が生じたり、固定位置が正規の位置から少しでもずれると、スクリーンに投写される画面の位置がずれたり、画面が台形状になる歪みが発生するという問題があった。
【０００３】
従来のミラー調整機構では、投影光学手段が、屈折光学部から反射部へ光画像信号を反射する光路折曲手段を備え、反射部の光軸を含む水平面内で屈折光学部の光軸方向を適切な角度に折り曲げるようにしている。また、光軸を共通化して回転対称形で屈折光学部及び反射部が構成され、光軸近傍に設けられた凸部と、そのＶ溝に凸部を嵌るＶ溝支持体と、凸部の左右にその一端がそれぞれ固定され、反射部に対して引っ張り力を与える２つのスプリングと、長方形の下辺以外の辺に設けられ、第２の反射部取付け機構に対してスライド保持される第２のネジ留部と、長方形の下辺以外の辺に設けられ、第３の反射部取付け機構に対してスライド保持される第３のネジ留部とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の例として、スクリーンの下方に向かう光を反射する部分の曲率が、スクリーンの上方に向かう光を反射する部分の曲率よりも大きい、もしくはスクリーンの下方に向かう光を反射する部分が該光の反射方向に凸の形状を為し、スクリーンの上方に向かう光を反射する部分が光の反射方向に凹の形状を為す自由曲面ミラーと、この自由曲面ミラーを当該自由曲面ミラーの略中心を中心軸として回転可能にするための機構を備えるようにしものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、他の例として、投写エンジン部からの光を調整することにより画像を補正する補正部を有するとともに、投写エンジン部の移動及び回転の少なくとも一方を行うための駆動機構を備えるようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０７１６８号公報（段落００２６、００２９、００７２、図２３、図７３）
【特許文献２】特開２００６−２９２９００号公報（段落００１１〜００１２、図３、図８）
【特許文献３】特開２００８−７０６９４号公報（段落００１０〜００１１、図３、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１等により知られたミラー調整機構では、曲面ミラーの角度を調整する機構は備えるものの、投写レンズから曲面ミラーに向かう光線を反射する平面ミラーに調整機構が無いので、画面の歪みと光路長（光線の経路）が長い方の画面の位置ずれは補正できても、光路長の短い方の画面の位置ずれが残ってしまうという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２等により知られたミラー調整機構では、曲面ミラーの角度が調整できるようになっているが、前後方向に回動するだけなので、画面の歪みを左右別々に調整できない。また、曲面ミラーとスクリーンの間に平面ミラーを設けているが、角度調整機構が無いので画面の位置ずれが補正しきれないという問題があった。
【０００９】
さらに、特許文献３等により知られたミラー調整機構では、投写レンズと曲面ミラーとの間に平面ミラーを有する構造は同じだが、両ミラーに調整機構は無く、エンジン自体を回転または移動することによって画面の調整を行うので、正確で緻密な補正ができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画面の位置ずれとそれに伴う歪みに対して、画面の上端及び下端両方の位置ずれを補正するとともに、画面の歪みも補正できるミラーおよびその調整機構を装備した画像投写装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像投写装置は、光源を含む照明光学系と、画像信号が入力され、照明光学系からの光線を前記画像信号に応じて変調する光変調素子と、画像を表示するスクリーンに前記光変調素子からの変調光を拡大投写する投写光学系とを有し、前記投写光学系は、光線を前記スクリーンに斜めに投写するために、前記光変調素子に対して光軸をずらして配置され、前記光変調素子からの変調光を拡大投射する投写レンズと、前記投写レンズから出射された光線を反射し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の長い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する平面ミラーと、前記平面ミラーからの光線を反射して拡大し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の短い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する曲面ミラーと、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画面の上端及び下端両方の位置ずれを補正するとともに、画面の歪みも補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に示すミラー調整機構を含む投写光学系を表す断面図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に示すミラー調整機構を含む投写光学系を表す斜視図。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に示すミラー調整機構を含む投写光学系から投写された光線の経路を表す側面図。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーの調整機構を表す分解図。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーの調整機構の回動軸の保持部を表す断面図。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーの調整機構を表す断面図。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す斜視図。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す分解図。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す部分断面図。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す部分断面図。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの側面図。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面の再補正の状態を表す説明図。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面の再補正の状態を表す説明図。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態２に示す画像投写装置の構成図。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態３に示す画像投写装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、図面を用いて本発明の実施の形態１のミラー調整機構について説明する。図１は本実施の形態によるミラー調整機構を含む投写光学系１００の断面図、図２はその斜視図である。図１及び図２に示すように、投写光学系１００は、主要部品を保持するためのベース部材１と、光線４０を拡大する投写レンズ２と、投写レンズ２を保持してベース部材１に固定されるフランジ３と、投写レンズ２からの光線４０を反射して方向を変える平面ミラー４と、平面ミラー４の保持部材である平面ミラーホルダ５と、平面ミラーホルダ５が回動するときの中心軸である回動軸４１と、平面ミラー４を平面ミラーホルダ５側に付勢する板ばね６と、その板ばね６を固定するねじ７と、ベース部材１と平面ミラーホルダ５との間に挟まれ、平面ミラーホルダ５を上方に付勢するコイルばね（弾性部材）１２ａ、１２ｂと、平面ミラーホルダ５の上面に橋渡しされる平板１３と、平板１３を平面ミラーホルダ５に固定するねじ１４ａ、１４ｂと、平面ミラーホルダ５の上部に覆い被さるように配置されたストッパ１５と、ストッパ１５の左右の端部をベース部材１に固定するねじ１６ａ、１６ｂと、ストッパ１５に設けられたねじ穴に嵌合し、その半球状の先端部が平板１３に当接する調整ねじ１７と、平面ミラー４からの光線４０を反射してさらに拡大する曲面ミラー１８と、曲面ミラー１８を保持する曲面ミラーホルダ１９と、曲面ミラー１８の端部の中央に設けられた保持部２０と、保持部２０から曲面ミラーホルダ１９側に突出した先端が半球状の突起２１（第１球状突起）と、曲面ミラーホルダ１９に設けられ、突起２１の先端と当接するすり鉢状の面を有する受け部２２と、突起２１とは反対側に設けられたボス（第３凸部）２３と、ボス２３と嵌合し保持部２０の上面に当接するコイルばね（弾性部材）２４と、コイルばね２４の他端を押さえる押さえ部材２５と、投写レンズ２の光軸４２からシフトした位置に配置された反射型光変調素子５０により構成されている。
【００１５】
反射型光変調素子５０は、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）などの反射型の光変調素子で、各画素に対応する可動式のマイクロミラーを多数（例えば、数十万個）平面的に配列したものであり、画素情報に応じて各マイクロミラーの傾角（チルト）を変化させるように構成されている。なお、反射型光変調素子５０から光進行方向前方側を照明光学系、反射型光変調素子５０から光進行方向後方側を投写光学系とするので、反射型光変調素子５０は照明光学系と投写光学系のどちらに含めても良い。
【００１６】
次に、投写光学系１００における光線４０の経路について説明する。図１において、図示されない照明光学系から照射され、反射型光変調素子５０で反射された光線４０は、投写レンズ２の入口に斜めに入射する。投写レンズ２を出た光線４０は、光軸４２に対し斜め方向に出射され、平面ミラー４の反射面４ａにより、斜め下方に折り返すように反射される。光線４０はさらに、曲面ミラー１８の反射面１８ａで反射され、平面ミラーホルダ５との干渉を避け、その横を通過して上方へ向かう。また、図３は投写光学系１００から投写された光線４０の経路を示す図で、曲面ミラー１８で反射された光線４０は、上方へ向かう途中で交差し、交差後は広がりながらさらに上方に向かう。次に光線４０は、装置天面に設けられた天板ミラー２００で反射され、スクリーン３００の背面に投写されて画像が映し出される。なお、本実施の形態では、平面ミラー４を下向きに傾け、光線４０を縦方向に折り曲げたが、平面ミラー４を垂直に立てた状態で横方向に回動させ、光線４０を横方向に折り曲げる配置にしても良い。
【００１７】
説明のために、図１と図３の左側すなわちスクリーン３００がある側を投写光学系１００の前側、右側を投写光学系１００の後側とする。投写レンズ２から照射された光線４０の前側の光線４０ａは、平面ミラー４と曲面ミラー１８の前側で反射される。前側の光線４０ａは上方に向かう途中で後側の光線４０ｂと交差するために、天板ミラー２００の後側に反射してスクリーン３００の下端に投写される。また、投写レンズ２から照射された光線４０の後側の光線４０ｂは、平面ミラー４と曲面ミラー１８の後側で反射され、天板ミラー２００の前側に反射してスクリーン３００の上端に投写される。
【００１８】
本実施の形態では、反射型光変調素子５０に対して投写レンズ２の光軸を前側にずらして配置し、光線４０をスクリーン３００に斜めに投写するようにしたので、前側の光線４０ａの投写レンズ２からスクリーン３００までの経路、つまり光路長は、後側の光線４０ｂの光路長よりも長くなる。また、光路長が長い光線４０ａの方が、光路長が短い光線４０ｂよりもスクリーン３００に対する光線の入射角が大きくなる。光線の入射角が大きいということは、スクリーン３００に対して光線がより斜めに入射するということなので、光線の角度がずれた場合の画面の移動量も大きくなる。つまり、曲面ミラー１８の反射面１８ａにおける光線の角度変化に対する画面移動の感度は、光線４０ａの方が光線４０ｂよりも高いことになる。
【００１９】
曲面ミラー１８の前側で反射する光線４０ａは、反射面１８ａの角度変化に対する感度が高く、後側で反射する光線４０ｂは感度が低い。そのため、曲面ミラー１８の反射面１８ａの面精度が悪く、反射面１８ａの角度に誤差を生じた場合や、天板ミラー２００やスクリーン３００の角度が設計値からずれた場合、曲面ミラー１８の前側で反射した光線４０ａが投写されるスクリーン３００下端の画面の位置が大きくずれる。一方、曲面ミラー１８の後側で反射した光線４０ｂが投写されるスクリーン３００上端の画面位置のずれ量は小さい。スクリーン３００下端の画面の位置ずれを補正するためには、光線４０ｂの角度はなるべく変えずに光線４０ａの角度を変えたい。そこで、曲面ミラー１８の感度の低い後側の中央に、先端が半球状の突起２１を設け、その半球の中心を支点として曲面ミラー１８が枢動可能（周囲全方向に回動可能）に支持するようにして、曲面ミラー１８の角度を調整できるようにした。
【００２０】
このように、曲面ミラー１８の後側を回動中心とすることにより、曲面ミラー１８を回動させた際に、曲面ミラー１８の前側の高さが変わる。高さが変わることにより、反射面１８ａの光線４０ａを反射する位置も変わる。曲面ミラー１８は反射面１８ａが曲面であるため、反射する位置が変われば反射する角度も変わる。例えば、図１で曲面ミラー１８が時計回りに回動する場合、光線４０ａの反射位置は前側にずれるため光線４０ａは右側に傾く。曲面ミラー１８自体の角度が変わるのに加え、反射位置が変わることにより光線４０ａはさらに右に傾く。一方、曲面ミラー１８の後側は回動中心に近いため、高さがほとんど変わらない。高さが変わらないので、反射面１８ａで反射する光線４０ｂの反射位置は変わらず、反射面１８ａの角度が変わるだけなので角度の変化量は小さい。つまり、曲面ミラー１８の角度を変えると、光線４０ａの角度は大きく変わり、スクリーン３００下端の画面の位置は大きく移動するが、光線４０ｂの角度の変化は小さく、スクリーン３００上端の画面の位置はほとんど動かない。よって、スクリーン３００下端の画面の位置ずれを補正することが可能となる。
【００２１】
しかし、反射型光変調素子５０の面内方向の位置ずれや、投写レンズ２の光軸４２のずれ、及び曲面ミラー１８の回動中心の位置ずれなどにより、スクリーン３００上端の画面の位置がずれた場合、曲面ミラー１８の角度調整だけでは、画面の位置ずれを補正しきれない。そこで、平面ミラー４も角度調整ができるようにし、スクリーン３００上端の画面の位置を補正できるようにした。曲面ミラー１８では、スクリーン３００下端の画面の位置を補正するために、曲面ミラー１８の後側に回動中心を設けたが、平面ミラー４では、スクリーン３００上端の画面の位置を補正するために、曲面ミラー１８とは反対に、平面ミラー４の前側に回動軸４１を設けた。なお、曲面ミラー１８と同様に、平面ミラー４の後側に回動軸を設け、前側を回動させるようにした場合、スクリーン３００上端の画面位置はほとんど動かない。
【００２２】
平面ミラー４は、曲面ミラー１８のように光線４０を拡大する作用がないので、平面ミラー４の前側に回動軸４１を設けてもスクリーン３００上端の画面位置は大きくは動かないが、平面ミラー４の後側に回動軸を設けた場合に比べれば画面位置を動かすことができる。また、平面ミラー４の角度を調整すると、曲面ミラー１８に入射する光線４０の角度も変わるため、スクリーン３００上端の画面位置だけでなく下端の画面位置も動いてしまうが、その場合は、再度曲面ミラー１８の角度を調整して下端の画面位置を補正すればよい。
【００２３】
以上のように、曲面ミラー１８の光線感度の低い後側、つまり、スクリーン３００までの光路長が短い側に回動中心を設けたので、スクリーン３００下端に投写された画面の位置がずれても、曲面ミラー１８の角度を調整することにより、画面の位置を補正することができる。また、平面ミラー４の前側に回動軸４１を設けたので、スクリーン３００上端に投写された画面の位置がずれても、平面ミラー４の角度を調整することにより、画面の位置を補正することができる。
【００２４】
次に、平面ミラー４の調整機構の具体的な構造について説明する。図４は平面ミラー４の調整機構の分解図で、平面ミラー４は平面ミラーホルダ５に反射面４ａを下向きに乗せられ、上から板ばね６で押さえることにより保持される。板ばね６は平面ミラーホルダ５にねじ７で固定される。平面ミラーホルダ５の両側面には、回動軸となる２本の円柱形のボス（第１凸部及び第２凸部）８ａ、８ｂが同軸上に形成されており、ベース部材１に設けたＶ字溝９ａ、９ｂに嵌合する。ボス８ａ、８ｂは上方から板ばね（弾性部材）１０ａ、１０ｂにより押さえられ、板ばね１０ａ、１０ｂを、ねじ１１ａ、１１ｂでベース部材１の取付面１ａ、１ｂに固定することにより、回動可能に保持される。図５はボス８ｂの保持部を部分的に拡大した断面図で、ボス８ｂがＶ字溝９ｂに嵌合し、その上から板ばね１０ｂで押さえられる。ボス８ｂの外周の一部を、ベース部材１の取付面１ｂから少し突出するようにしているので、板ばね１０ｂをねじ１１ｂで固定する際に、板ばね１０ｂが撓んでボス８ｂをＶ字溝９ｂ側に付勢する。なお、反対側のボス８ａも同様の保持構造により保持されている。
【００２５】
また、組立時にコイルばね１２ａ、１２ｂをベース部材１と平面ミラーホルダ５との間に縮めた状態に挟み込むことによって、平面ミラーホルダ５を上方に回動させる付勢力が発生する。平面ミラーホルダ５の回動範囲を規制するために、平面ミラーホルダ５の上面に、平板１３をねじ１４ａ、１４ｂで固定し、その平板１３に被せるようにして、ストッパ１５をねじ１６ａ、１６ｂでベース部材１に固定する。ストッパ１５には、ねじ穴１５ａが設けられており、そこにねじ込まれた調整ねじ１７の半球状の先端が平板１３に当接する。
【００２６】
次に、平面ミラー４の調整機構の動作について説明する。図６は平面ミラー４の調整機構部分を拡大した断面図で、平面ミラーホルダ５は、ベース部材１との間に挟まれたコイルばね１２ａ（１２ｂは図示されず）の付勢力によって、ボス８ａ、８ｂによって形成される回動軸４１を中心に反時計回りに回動しようとする。これに対し、ストッパ１５に取付けられた調整ねじ１７の先端が平板１３に当接し、その動きを規制する。この状態で、調整ねじ１７を回すことにより平面ミラーホルダ５を回動させ、平面ミラーホルダ５に保持された平面ミラー４の角度を調整する。
【００２７】
以上のように、ボス８ａ、８ｂをＶ字溝９ａ、９ｂで受けるようにしたので、回動軸４１の位置がずれることがなく、平面ミラーホルダ５を安定して回動させることができる。また、角度調整の自由度を１軸に限定したことにより、調整機構の構造が簡単になるのでコストが低減できる。さらに、ミラーを平面ミラーとしたことにより、ミラーが面内方向にずれても光線の反射角度は変わらないので、スクリーン上の画面がずれることがない。また、平面ミラーホルダ５の左右端にコイルばね１２ａ、１２ｂを配置したので、平面ミラー４に入射する光線４０及び反射して曲面ミラー１８に向かう光線４０に干渉することがない。さらに、平面ミラーホルダ５を、コイルばね１２ａ、１２ｂで回動方向に付勢し、調整ねじ１７に当接させ位置を規制したので、ガタつきなく緻密な角度調整が可能であるとともに、平面ミラーホルダ５は常にコイルばね１２ａ、１２ｂで付勢されているので、調整後に別の方法で平面ミラーホルダ５の位置を固定する必要がない。
【００２８】
次に、曲面ミラー１８の調整機構の具体的な構造について説明する。図７は曲面ミラー１８の調整機構の斜視図で、図８はその分解図、図９は曲面ミラーホルダ１９だけ断面をとった部分断面図、図１０は反対側から見た部分断面図である。図８に示すように、曲面ミラー１８の外周には、４つの突出部が形成されている。曲面ミラー１８の上部中央に設けられた保持部２０と、左右の同じ位置に設けられた保持部２７ａ、２７ｂは、曲面ミラー１８を保持するために設けられたもので、それぞれの上面にはボス２３（第３凸部）とボス（第４凸部及び第５凸部）２９ａ、２９ｂが形成されている。また、図９と図１０に示すように、保持部２０の下面には先端が半球形状の突起（第１球状突起）２１が、保持部２７ａ及び保持部２７ｂの下面には同じく先端が半球形状の突起（第２球状突起）２８ａ及び突起（第３球状突起）２８ｂが形成されている。さらに、曲面ミラー４の下部中央には、位置決め用のボス（第６凸部）３３が形成されている。
【００２９】
一方、曲面ミラーホルダ１９側には、中央にねじ穴３７ａ、３７ｂが切られたブッシュ３６ａ、３６ｂが、ねじ３８ａ、３８ｂとねじ３８ｃ、３８ｄによって固定される。ブッシュ３６ａ、３６ｂには、曲面ミラーホルダ１９の裏側から、調整ねじ３９ａ、３９ｂがねじ込まれる。また、曲面ミラーホルダ１９の底部には、位置決め用のボス３３と嵌合するためのガイド３４ａ、３４ｂと、投写レンズ２からの光線４０が通過するための窓３５が設けられている。ガイド３４ａ、３４ｂは内側の面が平行で、ボス３３の外径とほぼ隙間なく嵌合する。なお、曲面ミラー１８が移動しても、ボス３３が曲面ミラーホルダ１９の底部に接触せず、かつガイド３４ａ、３４ｂの外側に出ないように、ボス３３と曲面ミラーホルダ１９の底部と[JA2]の間の標準的な距離とガイド３４ａ、３４ｂの長さを調整しておく。
【００３０】
組み立ては、まず、曲面ミラー１８を曲面ミラーホルダ１９に乗せる。このとき、曲面ミラー１８の突起２１を曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に当接させるとともに、位置決め用のボス３３をガイド３４ａ、３４ｂに挿入する。これにより、曲面ミラー１８の位置決めがなされ、曲面ミラー１８の左右の突起２８ａ、２８ｂは、調整ねじ３９ａ、３９ｂの先端に自動的に当接する。次に、コイルばね２４をボス２３に嵌合させ、押さえ部材２５でコイルばね２４を押さえながらねじ２６で曲面ミラーホルダ１９に固定する。これにより、突起２１の半球状の先端が、受け部２２のすり鉢状の面に付勢され、突起２１の半球の中心を支点として枢動可能（周囲全方向に回動可能）とするピボット機構が構成される。また、ピボット機構のボス２３の先端と押さえ部材２５との間隔を、突起２１が曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に入り込む長さよりも短くなるように設定した。そして、ピボット機構と同様に、コイルばね（弾性部材）３０ａ、３０ｂをボス２９ａ、２９ｂに嵌合させ、押さえ部材３１ａ、３１ｂで押さえてねじ３２ａ、３２ｂで固定する。これにより、曲面ミラー１８の角度を調整する調整機構が構成される。
【００３１】
図１１は、本実施の形態の曲面ミラー１８を示す側面図で、反射面１８ａが投写レンズ２の光軸４２と同軸の光軸４３を中心とした回転対称形になっている。また、ボス３３は外周の一部が軸に沿う平面にてカットされた円柱形を成し（円周方向に少なくとも１８０度以上の円柱形の曲面を有している）、その中心軸４４が、曲面ミラー１８の角度調整時の回動軸（突起２１の回動の支点を通る直線）４５とほぼ平行になるように配置されている。ここで、突起２８ｂ先端の半球と図示されない突起２８ａ先端の半球に接触し、突起２１の中心（支点）を通る平面と、曲面ミラー１８の中央を分割するようにこの平面に垂直方向に延びる面が交差してできる直線が、曲面ミラー１８の角度調整時の回動軸４５になる。なお、調整によって曲面ミラー１８の角度が変われば、回動軸４５の角度も若干変わるので、ボス３３の中心軸４４の方向を曲面ミラー１８の回動軸４５に常に合わせることはできない。
【００３２】
次に、曲面ミラー１８の調整機構の動作について説明する。図９と図１０において、曲面ミラー１８のピボット機構では、突起２１の中心が回動中心となり回動自在に支持されている。また、曲面ミラー１８左右の調整機構では、突起２８ａ、２８ｂの半球状の先端が、調整ねじ３９ａ、３９ｂの平面状の先端に当接している。これにより、曲面ミラー１８は、突起２１と突起２８ａ、２８ｂの３つの突起によって３点で支持される。この状態で、調整ねじ３９ａ、３９ｂを回し、曲面ミラー１８の左右の高さを個々に変えることにより、曲面ミラー１８の角度を自由に調整することができる。また、ボス３３がガイド３４ａ、３４ｂで左右方向に規制されているので、曲面ミラー１８が突起２１を中心に左右に回転してしまうことがない。
【００３３】
以上のように、曲面ミラー１８を３つの突起２１、２８ａ、２８ｂの３点で支持したので、曲面ミラー１８を乗せたときに、ガタつくようなことがなく安定して支持することができる。また、３つの突起２１、２８ａ、２８ｂの反対側にボス２３、２９ａ、２９ｂを形成し、コイルばね２４、３０ａ、３０ｂを嵌合させ、押さえ部材２５、３１ａ、３１ｂで押さえたので、曲面ミラー１８がどのような姿勢になったとしても脱落することがない。そして、曲面ミラー１８の突起２１の半球状の先端を曲面ミラーホルダ１９のすり鉢状の受け部２２に当接させピボット機構を構成した。つまり、突起２１の半球状の先端をすり鉢状の受け部２２に当接させることにより、曲面ミラー１８を、突起２１を支点として枢動可能に支持するようにした。これにより、曲面ミラー１８を、突起２１を中心に円周方向全方向に回動可能に支持することができる。加えて、曲面ミラー１８の基準となる回動中心の位置がずれることがないので、解像度や画質などの光学性能が確保される。
【００３４】
また、ピボット機構のボス２３の先端と押さえ部材２５との間隔は、突起２１が曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に入り込む長さよりも短くなるように設定されている。すなわち、ピボット機構のボス２３が進退動するストロークの長さが、突起２１が曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に入り込む長さよりも短くなるように設定されている。そのため、曲面ミラー１８が衝撃などにより浮き上がったときにも、ボス２３が押さえ部材２５に当接し突起２１が受け部２２から外れないので、曲面ミラー１８が脱落することがない。さらに、曲面ミラー１８の左右端に独立した高さ調整機構を設けたので、曲面ミラー１８の角度を自由に調整することができる。これにより、部品精度や組み立て精度が悪く、画面の位置がずれたり画面の外形が歪んだりしても、調整機構で補正することにより正規の位置と形状に近づけることができる。
【００３５】
また、曲面ミラー１８の反射面１８ａを、投写レンズ２の光軸４２と同軸の光軸４３を中心とした回転対称形にしたので、曲面ミラー１８の成型金型を製作する際に、光軸４３を中心にした回転加工が可能なため、反射面１８ａの面精度が確保しやすい。さらに、曲面ミラー１８の回動中心となる突起２１とは反対側にボス３３を設け、これを対向する平行な案間面を持つガイド３４ａ、３４ｂで挟み込み、曲面ミラー１８が左右方向に回転するのを防止したので、投写された画面が左右にずれることがない。また、ボス３３の中心軸４４を曲面ミラー１８の調整時の回動軸４５とほぼ平行にしたので、曲面ミラー１８の角度を調整する時に、ボス３３がガイド３４ａ、３４ｂの間で回転しながら上下するので、曲面ミラー１８の動きを妨げることがない。
【００３６】
次に、画面の調整方法について説明する。図１２と図１３は、画面の下端６１がずれた場合の調整の様子を示したもので、図３の左側からスクリーン３００に映し出された長方形の画像を見ている状態を表している。図１２では、点線の長方形で示した正規の画面位置６０に対し、画面の下端６１が大きく下側にずれるとともに、画面の左端６３と右端６４が傾いて画面が歪んでいる。本実施の形態の光学系では、曲面ミラー１８や天板ミラー２００、スクリーン３００の傾きによって画面の下端６１が下側にずれる場合、画面が拡大されるので下側に広がった台形の形になる。また、画面の下端６１に到達する光線は、曲面ミラー１８や天板ミラー２００、スクリーン３００の傾きに対する感度が高いため、正規の画面位置６０からのずれ量が大きくなる。これに対し、画面の上端６２に到達する光線は感度が低いため、画面の上端６２のずれ量は画面の下端６１のずれ量に比べ小さくなる。
【００３７】
画面の左下６１ａの位置を補正するには、図１０に示した曲面ミラー１８の右側の調整ねじ３９ｂを緩め、突起２８ｂを下げることで、曲面ミラー１８の反射面１８ａの角度が変わり、画面の左下６１ａが矢印の方向に移動する。曲面ミラー１８から天板ミラー２００に向かう光線４０は、前後に交差するとともに左右にも交差しているので、曲面ミラー１８の右側で反射された光線は、スクリーン３００の左側に投写される。そのため、曲面ミラー１８の右側の調整ねじ３９ｂを回すと、画面の右下６１ｂではなく画面の左下６１ａの位置が移動する。
【００３８】
画面の右下６１ｂの位置を補正するには、図９に示した曲面ミラー１８の左側の調整ねじ３９ａを緩め、突起２８ａを下げることで、曲面ミラー１８の反射面１８ａの角度が変わり、画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。曲面ミラー１８の調整ねじ３９ａ、３９ｂを緩めると、画面の下端６１は上側に移動しながら縮小するため、画面の下端６１の位置だけではなく、画面の左端６３と右端６４の傾きも補正される。また、図１２に示すように画面の下端６１が傾いていても、曲面ミラー１８の左右に独立した調整機構を設けたので、画面の左下６１ａと画面の右下６１ｂの位置を別々に補正することができる。
【００３９】
図１３は、画面の下端６１が正規の画面位置６０から上側にずれた場合を示している。画面の下端６１が上側にずれるとともに、画面の左端６３と右端６４が内側に倒れて画面が歪み、画面下側に狭まった台形の形になっている。画面の左下６１ａの位置を補正するには、図１０に示した調整ねじ３９ｂを締め、曲面ミラー１８の右側の突起２８ｂを上げることで、画面の左下６１ａが矢印の方向に移動する。画面の右下６１ｂの位置を補正するには、図９に示した調整ねじ３９ａを締め、曲面ミラー１８の左側の突起２８ａを上げることで、画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。曲面ミラー１８の調整ねじ３９ａ、３９ｂを締めると、画面の下端６１は下側に移動しながら拡大するため、画面の下端６１の位置だけではなく、画面の左端６３と右端６４の傾きも補正される。以上のように、曲面ミラー１８の左右に設けた調整機構により、画面の下端６１の位置ずれと、それに伴い発生する画面の歪みを補正することが可能となる。
【００４０】
次に、画面の上端６２がずれた場合の調整方法について説明する。図１４は、画面の上端６２が正規の画面位置６０から下側にずれた状態を示している。画面の上端６２の位置を補正するには、図６に示した調整ねじ１７を緩め、平面ミラー４を回動軸４１を中心に反時計回りに回動させる。平面ミラー４を反時計回りに回動させることで、画面の上端６２は上側に移動する。その結果、図１５に示すように、画面の上端６２は正規の位置に補正されるものの、画面の下端６１が拡大を伴い下側に移動してしまう。しかし、この状態は図１２と同様の状態であるため、曲面ミラー１８の角度を調整することで補正できる。曲面ミラー１８の調整機構の調整ねじ３９ｂと調整ねじ３９ａを緩めることで、画面の左下６１ａと画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。このとき、画面の上端６２に到達する光線は、曲面ミラー１８の角度変化に対する感度が低いのでほとんど動かない。
【００４１】
図１６は、画面の上端６２が正規の画面位置６０から上側にずれた状態を示している。画面の上端６２の位置を補正するには、図６に示した調整ねじ１７を締め、平面ミラー４を回動軸４１を中心に時計回りに回動させる。平面ミラー４を時計回りに回動させることで、画面の上端６２は下側に移動する。その結果、図１７に示すように、画面の上端６２は正規の位置に補正されるものの、画面の下端６１が縮小を伴い上側に移動してしまう。しかし、この状態は図１３と同様の状態であるため、曲面ミラー１８の角度を調整することで補正できる。曲面ミラー１８の調整機構の調整ねじ３９ｂと調整ねじ３９ａを締めることで、画面の左下６１ａと画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。以上のように、平面ミラー４の調整機構と曲面ミラー１８の調整機構を併用することにより、画面の上端６２の位置ずれを補正することが可能となる。
【００４２】
実施の形態２．
図１８は、本発明の実施の形態１に係るミラー調整機構を備えた画像投写装置５００の構成図である。画像投写装置５００は、スクリーン３００の後側から光線４０を投写し画像を映し出すリアプロジェクションテレビで、図において簡略表示された照明光学系１５０と、それに続く投写光学系１００と、投写光学系１００の上方に設けられた天板ミラー２００と、画像投写装置５００の前面に設けられ画像を映し出すスクリーン３００と、構成部品を収納する筐体４００から構成されている。
【００４３】
光源であるランプ５１から照射された光線５２をリレーレンズ５３で集光し、３枚のミラー５４、５５、５６で反射してＤＭＤなどの反射型光変調素子５０を照明する。反射型光変調素子５０で反射された光線４０は、実施の形態１で説明した投写光学系１００で拡大され上方へ照射される。上方へ照射された光線４０は、天板ミラー２００で反射されてスクリーン３００に投写される。なお、照明光学系１５０の光源には、ランプ５１ではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザ素子を用いても良い。
【００４４】
スクリーン３００の入射面はフレネルレンズになっており、スクリーン３００に斜めに入射した光線４０を曲げて水平方向（スクリーン３００に直交する方向）の光線に変換する。このとき、スクリーン３００の下端に投写される光線４０ａは、筐体４００の下側の枠４０１のすぐ上から出射し、スクリーン３００の上側に投写される光線４０ｂは、筐体４００の上側の枠４０２のすぐ下から出射されるのが好ましい。もし、光線４０ａ、４０ｂと枠４０１、４０２との間があいてしまうと、画像投写装置５００を正面から（図１８の右側から）見たとき、画面の外側に何も映らない部分ができてしまうので見栄えが悪い。
【００４５】
しかし、光線４０ａと光線４０ｂがスクリーン３００に投写される位置は、投写光学系１００内部の光学部品の面精度や取付け位置の問題、天板ミラー２００の設置角度の誤差、スクリーン３００の傾きなどにより、所望の位置からずれてしまうことが多い。例えば、光線４０ｂの投写位置が上側にずれてしまうと、光線４０ｂは枠４０２で遮られてしまうので、画面の上端部が欠けてしまうことになる。反対に下側にずれてしまうと、光線４０ｂと枠４０２との間に隙間ができてしまうので、見栄えが悪い。そこで、実施の形態１に表したミラー調整機構を投写光学系１００に採用し、スクリーン３００に投写される光線４０ａ、４０ｂの位置を調整できるようにした。
【００４６】
以上のように、画像投写装置５００の投写光学系１００に、実施の形態１に係るミラー調整機構を採用することにより、スクリーン３００に投写される光線４０ａ、４０ｂの位置を調整することが可能になったので、画面の外周が欠けることなく、筐体４００の枠４０１、４０２のすぐ内側から画面が始まる見栄えの良いリアプロジェクションテレビを得ることができる。
【００４７】
実施の形態３．
図１９は、本発明の実施の形態１に係るミラー調整機構を備えた画像投写装置５１０の構成図である。画像投写装置５１０は、スクリーン３１０に光線４０を直接投写し、画像を映し出すフロント方式のプロジェクタで、図において簡略表示された照明光学系１５１と、それに続く投写光学系１００と、画像投写装置５１０から投写された画像を映し出す反射型のスクリーン３１０と、構成部品を収納する筐体４１０と、筐体４１０の上面に設けられ、光線４０が通過する窓４１１から構成されている。本実施の形態では、実施の形態１と２に設けられていた天板ミラー２００は無く、光線４０は投写光学系１００から直接スクリーン３１０に投写される。
【００４８】
光源であるランプ５１から照射された光線５２をリレーレンズ５３で集光し、２枚のミラー５５、５６で反射してＤＭＤなどの反射型光変調素子５０を照明する。反射型光変調素子５０で反射された光線は、実施の形態１で説明した投写光学系１００で拡大され斜め上方へ照射される。斜め上方へ照射された光線４０は、スクリーン３１０に投写される。
【００４９】
なお、照明光学系１５１の光源には、ランプ５１ではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザ素子を用いても良い。また、本実施の形態では、スクリーン３１０は画像投写装置５１０と別体としたが、例えば、ホワイトボードなどにブラケットで画像投写装置５１０を取り付けても良い。
【００５０】
以上のように、画像投写装置５１０の投写光学系１００に、実施の形態１に係るミラー調整機構を採用することにより、スクリーン３１０に投写される画像の位置と歪みを調整することが可能になる。また、投写光学系１００は反射型光変調素子５０に対して投写レンズ２の光軸をずらして配置したシフト投写を採用するとともに、光線４０を曲面ミラー１８で斜め上方に拡大投写するため、画像投写装置５１０をスクリーン３１０から近い距離に、しかもスクリーン３００の下方に配置できる。そのため、本実施の形態の画像投写装置５１０では、一般的なフロント方式プロジェクタのように、机や台の上に置く必要がなく、床に直置きすることができる。これにより、机の上のスペースを占有することなく、邪魔にならないフロント方式のプロジェクタを得ることができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態の画像投写装置５１０は、一般的なフロント方式プロジェクタに比べ、光線４０のスクリーン３１０に対する入射角が非常に大きい。つまり、光線４０が斜め下方からスクリーン３１０に投写されるため、スクリーン３１０の前に人が立っても光線４０を遮ることがなく、投写された画像が影になりくい効果がある。
【符号の説明】
【００５２】
１ ベース部材
２ 投写レンズ
４ 平面ミラー
５ 平面ミラーホルダ
８ａ、８ｂ ボス（第１凸部及び第２凸部）
９ａ、９ｂ Ｖ字溝
１０ａ、１０ｂ 板ばね（弾性部材）
１２ａ、１２ｂ コイルばね（弾性部材）
１３ 平板
１７ 調整ねじ
１８ 曲面ミラー
１９ 曲面ミラーホルダ
２１ 突起（第１球状突起）
２２ 受け部
２３ ボス（第３凸部）
２４ コイルばね（弾性部材）
２５ 押さえ部材
２８ａ、２８ｂ 突起（第２球状突起及び第３球状突起）
２９ａ、２９ｂ ボス（第４凸部及び第５凸部）
３０ａ、３０ｂ コイルばね（弾性部材）
３１ａ、３１ｂ 押さえ部材
３３ ボス（第６凸部）
３４ａ、３４ｂ ガイド
３９ａ、３９ｂ 調整ねじ
４０ 光線
４０ａ 前側の光線（光路長が長い方の光線）
４０ｂ 後側の光線（光路長が短い方の光線）
４１ 回動軸（回動中心）
４２ 光軸
４３ 光軸
４４ 中心軸
４５ 回動軸
５０ 反射型光変調素子
１００ 投写光学系
１５０、１５１ 照明光学系
３００、３１０ スクリーン
４００、４１０ 筐体
５００、５１０ 画像投写装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプロジェクタやプロジェクションテレビなど、歪みのない画像をスクリーンの正しい位置に投写するように補正できるミラーおよびその調整機構を有する画像投写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタやプロジェクションテレビなど、画像を拡大してスクリーンに投写する画像投写装置においては、画像を拡大する曲面ミラーに高い位置精度が要求される。そのため、曲面ミラー及びその他の光学部品の形状に誤差が生じたり、固定位置が正規の位置から少しでもずれると、スクリーンに投写される画面の位置がずれたり、画面が台形状になる歪みが発生するという問題があった。
【０００３】
従来のミラー調整機構では、投影光学手段が、屈折光学部から反射部へ光画像信号を反射する光路折曲手段を備え、反射部の光軸を含む水平面内で屈折光学部の光軸方向を適切な角度に折り曲げるようにしている。また、光軸を共通化して回転対称形で屈折光学部及び反射部が構成され、光軸近傍に設けられた凸部と、そのＶ溝に凸部を嵌るＶ溝支持体と、凸部の左右にその一端がそれぞれ固定され、反射部に対して引っ張り力を与える２つのスプリングと、長方形の下辺以外の辺に設けられ、第２の反射部取付け機構に対してスライド保持される第２のネジ留部と、長方形の下辺以外の辺に設けられ、第３の反射部取付け機構に対してスライド保持される第３のネジ留部とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の例として、スクリーンの下方に向かう光を反射する部分の曲率が、スクリーンの上方に向かう光を反射する部分の曲率よりも大きい、もしくはスクリーンの下方に向かう光を反射する部分が該光の反射方向に凸の形状を為し、スクリーンの上方に向かう光を反射する部分が光の反射方向に凹の形状を為す自由曲面ミラーと、この自由曲面ミラーを当該自由曲面ミラーの略中心を中心軸として回転可能にするための機構を備えるようにしものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、他の例として、投写エンジン部からの光を調整することにより画像を補正する補正部を有するとともに、投写エンジン部の移動及び回転の少なくとも一方を行うための駆動機構を備えるようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０７１６８号公報（段落００２６、００２９、００７２、図２３、図７３）
【特許文献２】特開２００６−２９２９００号公報（段落００１１〜００１２、図３、図８）
【特許文献３】特開２００８−７０６９４号公報（段落００１０〜００１１、図３、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１等により知られたミラー調整機構では、曲面ミラーの角度を調整する機構は備えるものの、投写レンズから曲面ミラーに向かう光線を反射する平面ミラーに調整機構が無いので、画面の歪みと光路長（光線の経路）が長い方の画面の位置ずれは補正できても、光路長の短い方の画面の位置ずれが残ってしまうという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２等により知られたミラー調整機構では、曲面ミラーの角度が調整できるようになっているが、前後方向に回動するだけなので、画面の歪みを左右別々に調整できない。また、曲面ミラーとスクリーンの間に平面ミラーを設けているが、角度調整機構が無いので画面の位置ずれが補正しきれないという問題があった。
【０００９】
さらに、特許文献３等により知られたミラー調整機構では、投写レンズと曲面ミラーとの間に平面ミラーを有する構造は同じだが、両ミラーに調整機構は無く、エンジン自体を回転または移動することによって画面の調整を行うので、正確で緻密な補正ができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画面の位置ずれとそれに伴う歪みに対して、画面の上端及び下端両方の位置ずれを補正するとともに、画面の歪みも補正できるミラーおよびその調整機構を装備した画像投写装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像投写装置は、光源を含む照明光学系と、画像信号が入力され、照明光学系からの光線を前記画像信号に応じて変調する光変調素子と、画像を表示するスクリーンに前記光変調素子からの変調光を拡大投写する投写光学系とを有し、前記投写光学系は、光線を前記スクリーンに斜めに投写するために、前記光変調素子に対して光軸をずらして配置され、前記光変調素子からの変調光を拡大投射する投写レンズと、前記投写レンズから出射された光線を反射し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の長い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する平面ミラーと、前記平面ミラーからの光線を反射して拡大し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の短い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する曲面ミラーと、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画面の上端及び下端両方の位置ずれを補正するとともに、画面の歪みも補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に示すミラー調整機構を含む投写光学系を表す断面図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に示すミラー調整機構を含む投写光学系を表す斜視図。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に示すミラー調整機構を含む投写光学系から投写された光線の経路を表す側面図。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーの調整機構を表す分解図。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーの調整機構の回動軸の保持部を表す断面図。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーの調整機構を表す断面図。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す斜視図。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す分解図。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す部分断面図。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの調整機構を表す部分断面図。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーの側面図。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面の再補正の状態を表す説明図。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態１に示す平面ミラーによる画面補正の状態を表す説明図。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態１に示す曲面ミラーによる画面の再補正の状態を表す説明図。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態２に示す画像投写装置の構成図。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態３に示す画像投写装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、図面を用いて本発明の実施の形態１のミラー調整機構について説明する。図１は本実施の形態によるミラー調整機構を含む投写光学系１００の断面図、図２はその斜視図である。図１及び図２に示すように、投写光学系１００は、主要部品を保持するためのベース部材１と、光線４０を拡大する投写レンズ２と、投写レンズ２を保持してベース部材１に固定されるフランジ３と、投写レンズ２からの光線４０を反射して方向を変える平面ミラー４と、平面ミラー４の保持部材である平面ミラーホルダ５と、平面ミラーホルダ５が回動するときの中心軸である回動軸４１と、平面ミラー４を平面ミラーホルダ５側に付勢する板ばね６と、その板ばね６を固定するねじ７と、ベース部材１と平面ミラーホルダ５との間に挟まれ、平面ミラーホルダ５を上方に付勢するコイルばね（弾性部材）１２ａ、１２ｂと、平面ミラーホルダ５の上面に橋渡しされる平板１３と、平板１３を平面ミラーホルダ５に固定するねじ１４ａ、１４ｂと、平面ミラーホルダ５の上部に覆い被さるように配置されたストッパ１５と、ストッパ１５の左右の端部をベース部材１に固定するねじ１６ａ、１６ｂと、ストッパ１５に設けられたねじ穴に嵌合し、その半球状の先端部が平板１３に当接する調整ねじ１７と、平面ミラー４からの光線４０を反射してさらに拡大する曲面ミラー１８と、曲面ミラー１８を保持する曲面ミラーホルダ１９と、曲面ミラー１８の端部の中央に設けられた保持部２０と、保持部２０から曲面ミラーホルダ１９側に突出した先端が半球状の突起２１（第１球状突起）と、曲面ミラーホルダ１９に設けられ、突起２１の先端と当接するすり鉢状の面を有する受け部２２と、突起２１とは反対側に設けられたボス（第３凸部）２３と、ボス２３と嵌合し保持部２０の上面に当接するコイルばね（弾性部材）２４と、コイルばね２４の他端を押さえる押さえ部材２５と、投写レンズ２の光軸４２からシフトした位置に配置された反射型光変調素子５０により構成されている。
【００１５】
反射型光変調素子５０は、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）などの反射型の光変調素子で、各画素に対応する可動式のマイクロミラーを多数（例えば、数十万個）平面的に配列したものであり、画素情報に応じて各マイクロミラーの傾角（チルト）を変化させるように構成されている。なお、反射型光変調素子５０から光進行方向前方側を照明光学系、反射型光変調素子５０から光進行方向後方側を投写光学系とするので、反射型光変調素子５０は照明光学系と投写光学系のどちらに含めても良い。
【００１６】
次に、投写光学系１００における光線４０の経路について説明する。図１において、図示されない照明光学系から照射され、反射型光変調素子５０で反射された光線４０は、投写レンズ２の入口に斜めに入射する。投写レンズ２を出た光線４０は、光軸４２に対し斜め方向に出射され、平面ミラー４の反射面４ａにより、斜め下方に折り返すように反射される。光線４０はさらに、曲面ミラー１８の反射面１８ａで反射され、平面ミラーホルダ５との干渉を避け、その横を通過して上方へ向かう。また、図３は投写光学系１００から投写された光線４０の経路を示す図で、曲面ミラー１８で反射された光線４０は、上方へ向かう途中で交差し、交差後は広がりながらさらに上方に向かう。次に光線４０は、装置天面に設けられた天板ミラー２００で反射され、スクリーン３００の背面に投写されて画像が映し出される。なお、本実施の形態では、平面ミラー４を下向きに傾け、光線４０を縦方向に折り曲げたが、平面ミラー４を垂直に立てた状態で横方向に回動させ、光線４０を横方向に折り曲げる配置にしても良い。
【００１７】
説明のために、図１と図３の左側すなわちスクリーン３００がある側を投写光学系１００の前側、右側を投写光学系１００の後側とする。投写レンズ２から照射された光線４０の前側の光線４０ａは、平面ミラー４と曲面ミラー１８の前側で反射される。前側の光線４０ａは上方に向かう途中で後側の光線４０ｂと交差するために、天板ミラー２００の後側に反射してスクリーン３００の下端に投写される。また、投写レンズ２から照射された光線４０の後側の光線４０ｂは、平面ミラー４と曲面ミラー１８の後側で反射され、天板ミラー２００の前側に反射してスクリーン３００の上端に投写される。
【００１８】
本実施の形態では、反射型光変調素子５０に対して投写レンズ２の光軸を前側にずらして配置し、光線４０をスクリーン３００に斜めに投写するようにしたので、前側の光線４０ａの投写レンズ２からスクリーン３００までの経路、つまり光路長は、後側の光線４０ｂの光路長よりも長くなる。また、光路長が長い光線４０ａの方が、光路長が短い光線４０ｂよりもスクリーン３００に対する光線の入射角が大きくなる。光線の入射角が大きいということは、スクリーン３００に対して光線がより斜めに入射するということなので、光線の角度がずれた場合の画面の移動量も大きくなる。つまり、曲面ミラー１８の反射面１８ａにおける光線の角度変化に対する画面移動の感度は、光線４０ａの方が光線４０ｂよりも高いことになる。
【００１９】
曲面ミラー１８の前側で反射する光線４０ａは、反射面１８ａの角度変化に対する感度が高く、後側で反射する光線４０ｂは感度が低い。そのため、曲面ミラー１８の反射面１８ａの面精度が悪く、反射面１８ａの角度に誤差を生じた場合や、天板ミラー２００やスクリーン３００の角度が設計値からずれた場合、曲面ミラー１８の前側で反射した光線４０ａが投写されるスクリーン３００下端の画面の位置が大きくずれる。一方、曲面ミラー１８の後側で反射した光線４０ｂが投写されるスクリーン３００上端の画面位置のずれ量は小さい。スクリーン３００下端の画面の位置ずれを補正するためには、光線４０ｂの角度はなるべく変えずに光線４０ａの角度を変えたい。そこで、曲面ミラー１８の感度の低い後側の中央に、先端が半球状の突起２１を設け、その半球の中心を支点として曲面ミラー１８が枢動可能（周囲全方向に回動可能）に支持するようにして、曲面ミラー１８の角度を調整できるようにした。
【００２０】
このように、曲面ミラー１８の後側を回動中心とすることにより、曲面ミラー１８を回動させた際に、曲面ミラー１８の前側の高さが変わる。高さが変わることにより、反射面１８ａの光線４０ａを反射する位置も変わる。曲面ミラー１８は反射面１８ａが曲面であるため、反射する位置が変われば反射する角度も変わる。例えば、図１で曲面ミラー１８が時計回りに回動する場合、光線４０ａの反射位置は前側にずれるため光線４０ａは右側に傾く。曲面ミラー１８自体の角度が変わるのに加え、反射位置が変わることにより光線４０ａはさらに右に傾く。一方、曲面ミラー１８の後側は回動中心に近いため、高さがほとんど変わらない。高さが変わらないので、反射面１８ａで反射する光線４０ｂの反射位置は変わらず、反射面１８ａの角度が変わるだけなので角度の変化量は小さい。つまり、曲面ミラー１８の角度を変えると、光線４０ａの角度は大きく変わり、スクリーン３００下端の画面の位置は大きく移動するが、光線４０ｂの角度の変化は小さく、スクリーン３００上端の画面の位置はほとんど動かない。よって、スクリーン３００下端の画面の位置ずれを補正することが可能となる。
【００２１】
しかし、反射型光変調素子５０の面内方向の位置ずれや、投写レンズ２の光軸４２のずれ、及び曲面ミラー１８の回動中心の位置ずれなどにより、スクリーン３００上端の画面の位置がずれた場合、曲面ミラー１８の角度調整だけでは、画面の位置ずれを補正しきれない。そこで、平面ミラー４も角度調整ができるようにし、スクリーン３００上端の画面の位置を補正できるようにした。曲面ミラー１８では、スクリーン３００下端の画面の位置を補正するために、曲面ミラー１８の後側に回動中心を設けたが、平面ミラー４では、スクリーン３００上端の画面の位置を補正するために、曲面ミラー１８とは反対に、平面ミラー４の前側に回動軸４１を設けた。なお、曲面ミラー１８と同様に、平面ミラー４の後側に回動軸を設け、前側を回動させるようにした場合、スクリーン３００上端の画面位置はほとんど動かない。
【００２２】
平面ミラー４は、曲面ミラー１８のように光線４０を拡大する作用がないので、平面ミラー４の前側に回動軸４１を設けてもスクリーン３００上端の画面位置は大きくは動かないが、平面ミラー４の後側に回動軸を設けた場合に比べれば画面位置を動かすことができる。また、平面ミラー４の角度を調整すると、曲面ミラー１８に入射する光線４０の角度も変わるため、スクリーン３００上端の画面位置だけでなく下端の画面位置も動いてしまうが、その場合は、再度曲面ミラー１８の角度を調整して下端の画面位置を補正すればよい。
【００２３】
以上のように、曲面ミラー１８の光線感度の低い後側、つまり、スクリーン３００までの光路長が短い側に回動中心を設けたので、スクリーン３００下端に投写された画面の位置がずれても、曲面ミラー１８の角度を調整することにより、画面の位置を補正することができる。また、平面ミラー４の前側に回動軸４１を設けたので、スクリーン３００上端に投写された画面の位置がずれても、平面ミラー４の角度を調整することにより、画面の位置を補正することができる。
【００２４】
次に、平面ミラー４の調整機構の具体的な構造について説明する。図４は平面ミラー４の調整機構の分解図で、平面ミラー４は平面ミラーホルダ５に反射面４ａを下向きに乗せられ、上から板ばね６で押さえることにより保持される。板ばね６は平面ミラーホルダ５にねじ７で固定される。平面ミラーホルダ５の両側面には、回動軸となる２本の円柱形のボス（第１凸部及び第２凸部）８ａ、８ｂが同軸上に形成されており、ベース部材１に設けたＶ字溝９ａ、９ｂに嵌合する。ボス８ａ、８ｂは上方から板ばね（弾性部材）１０ａ、１０ｂにより押さえられ、板ばね１０ａ、１０ｂを、ねじ１１ａ、１１ｂでベース部材１の取付面１ａ、１ｂに固定することにより、回動可能に保持される。図５はボス８ｂの保持部を部分的に拡大した断面図で、ボス８ｂがＶ字溝９ｂに嵌合し、その上から板ばね１０ｂで押さえられる。ボス８ｂの外周の一部を、ベース部材１の取付面１ｂから少し突出するようにしているので、板ばね１０ｂをねじ１１ｂで固定する際に、板ばね１０ｂが撓んでボス８ｂをＶ字溝９ｂ側に付勢する。なお、反対側のボス８ａも同様の保持構造により保持されている。
【００２５】
また、組立時にコイルばね１２ａ、１２ｂをベース部材１と平面ミラーホルダ５との間に縮めた状態に挟み込むことによって、平面ミラーホルダ５を上方に回動させる付勢力が発生する。平面ミラーホルダ５の回動範囲を規制するために、平面ミラーホルダ５の上面に、平板１３をねじ１４ａ、１４ｂで固定し、その平板１３に被せるようにして、ストッパ１５をねじ１６ａ、１６ｂでベース部材１に固定する。ストッパ１５には、ねじ穴１５ａが設けられており、そこにねじ込まれた調整ねじ１７の半球状の先端が平板１３に当接する。
【００２６】
次に、平面ミラー４の調整機構の動作について説明する。図６は平面ミラー４の調整機構部分を拡大した断面図で、平面ミラーホルダ５は、ベース部材１との間に挟まれたコイルばね１２ａ（１２ｂは図示されず）の付勢力によって、ボス８ａ、８ｂによって形成される回動軸４１を中心に反時計回りに回動しようとする。これに対し、ストッパ１５に取付けられた調整ねじ１７の先端が平板１３に当接し、その動きを規制する。この状態で、調整ねじ１７を回すことにより平面ミラーホルダ５を回動させ、平面ミラーホルダ５に保持された平面ミラー４の角度を調整する。
【００２７】
以上のように、ボス８ａ、８ｂをＶ字溝９ａ、９ｂで受けるようにしたので、回動軸４１の位置がずれることがなく、平面ミラーホルダ５を安定して回動させることができる。また、角度調整の自由度を１軸に限定したことにより、調整機構の構造が簡単になるのでコストが低減できる。さらに、ミラーを平面ミラーとしたことにより、ミラーが面内方向にずれても光線の反射角度は変わらないので、スクリーン上の画面がずれることがない。また、平面ミラーホルダ５の左右端にコイルばね１２ａ、１２ｂを配置したので、平面ミラー４に入射する光線４０及び反射して曲面ミラー１８に向かう光線４０に干渉することがない。さらに、平面ミラーホルダ５を、コイルばね１２ａ、１２ｂで回動方向に付勢し、調整ねじ１７に当接させ位置を規制したので、ガタつきなく緻密な角度調整が可能であるとともに、平面ミラーホルダ５は常にコイルばね１２ａ、１２ｂで付勢されているので、調整後に別の方法で平面ミラーホルダ５の位置を固定する必要がない。
【００２８】
次に、曲面ミラー１８の調整機構の具体的な構造について説明する。図７は曲面ミラー１８の調整機構の斜視図で、図８はその分解図、図９は曲面ミラーホルダ１９だけ断面をとった部分断面図、図１０は反対側から見た部分断面図である。図８に示すように、曲面ミラー１８の外周には、４つの突出部が形成されている。曲面ミラー１８の上部中央に設けられた保持部２０と、左右の同じ位置に設けられた保持部２７ａ、２７ｂは、曲面ミラー１８を保持するために設けられたもので、それぞれの上面にはボス２３（第３凸部）とボス（第４凸部及び第５凸部）２９ａ、２９ｂが形成されている。また、図９と図１０に示すように、保持部２０の下面には先端が半球形状の突起（第１球状突起）２１が、保持部２７ａ及び保持部２７ｂの下面には同じく先端が半球形状の突起（第２球状突起）２８ａ及び突起（第３球状突起）２８ｂが形成されている。さらに、曲面ミラー４の下部中央には、位置決め用のボス（第６凸部）３３が形成されている。
【００２９】
一方、曲面ミラーホルダ１９側には、中央にねじ穴３７ａ、３７ｂが切られたブッシュ３６ａ、３６ｂが、ねじ３８ａ、３８ｂとねじ３８ｃ、３８ｄによって固定される。ブッシュ３６ａ、３６ｂには、曲面ミラーホルダ１９の裏側から、調整ねじ３９ａ、３９ｂがねじ込まれる。また、曲面ミラーホルダ１９の底部には、位置決め用のボス３３と嵌合するためのガイド３４ａ、３４ｂと、投写レンズ２からの光線４０が通過するための窓３５が設けられている。ガイド３４ａ、３４ｂは内側の面が平行で、ボス３３の外径とほぼ隙間なく嵌合する。なお、曲面ミラー１８が移動しても、ボス３３が曲面ミラーホルダ１９の底部に接触せず、かつガイド３４ａ、３４ｂの外側に出ないように、ボス３３と曲面ミラーホルダ１９の底部と[JA2]の間の標準的な距離とガイド３４ａ、３４ｂの長さを調整しておく。
【００３０】
組み立ては、まず、曲面ミラー１８を曲面ミラーホルダ１９に乗せる。このとき、曲面ミラー１８の突起２１を曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に当接させるとともに、位置決め用のボス３３をガイド３４ａ、３４ｂに挿入する。これにより、曲面ミラー１８の位置決めがなされ、曲面ミラー１８の左右の突起２８ａ、２８ｂは、調整ねじ３９ａ、３９ｂの先端に自動的に当接する。次に、コイルばね２４をボス２３に嵌合させ、押さえ部材２５でコイルばね２４を押さえながらねじ２６で曲面ミラーホルダ１９に固定する。これにより、突起２１の半球状の先端が、受け部２２のすり鉢状の面に付勢され、突起２１の半球の中心を支点として枢動可能（周囲全方向に回動可能）とするピボット機構が構成される。また、ピボット機構のボス２３の先端と押さえ部材２５との間隔を、突起２１が曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に入り込む長さよりも短くなるように設定した。そして、ピボット機構と同様に、コイルばね（弾性部材）３０ａ、３０ｂをボス２９ａ、２９ｂに嵌合させ、押さえ部材３１ａ、３１ｂで押さえてねじ３２ａ、３２ｂで固定する。これにより、曲面ミラー１８の角度を調整する調整機構が構成される。
【００３１】
図１１は、本実施の形態の曲面ミラー１８を示す側面図で、反射面１８ａが投写レンズ２の光軸４２と同軸の光軸４３を中心とした回転対称形になっている。また、ボス３３は外周の一部が軸に沿う平面にてカットされた円柱形を成し（円周方向に少なくとも１８０度以上の円柱形の曲面を有している）、その中心軸４４が、曲面ミラー１８の角度調整時の回動軸（突起２１の回動の支点を通る直線）４５とほぼ平行になるように配置されている。ここで、突起２８ｂ先端の半球と図示されない突起２８ａ先端の半球に接触し、突起２１の中心（支点）を通る平面と、曲面ミラー１８の中央を分割するようにこの平面に垂直方向に延びる面が交差してできる直線が、曲面ミラー１８の角度調整時の回動軸４５になる。なお、調整によって曲面ミラー１８の角度が変われば、回動軸４５の角度も若干変わるので、ボス３３の中心軸４４の方向を曲面ミラー１８の回動軸４５に常に合わせることはできない。
【００３２】
次に、曲面ミラー１８の調整機構の動作について説明する。図９と図１０において、曲面ミラー１８のピボット機構では、突起２１の中心が回動中心となり回動自在に支持されている。また、曲面ミラー１８左右の調整機構では、突起２８ａ、２８ｂの半球状の先端が、調整ねじ３９ａ、３９ｂの平面状の先端に当接している。これにより、曲面ミラー１８は、突起２１と突起２８ａ、２８ｂの３つの突起によって３点で支持される。この状態で、調整ねじ３９ａ、３９ｂを回し、曲面ミラー１８の左右の高さを個々に変えることにより、曲面ミラー１８の角度を自由に調整することができる。また、ボス３３がガイド３４ａ、３４ｂで左右方向に規制されているので、曲面ミラー１８が突起２１を中心に左右に回転してしまうことがない。
【００３３】
以上のように、曲面ミラー１８を３つの突起２１、２８ａ、２８ｂの３点で支持したので、曲面ミラー１８を乗せたときに、ガタつくようなことがなく安定して支持することができる。また、３つの突起２１、２８ａ、２８ｂの反対側にボス２３、２９ａ、２９ｂを形成し、コイルばね２４、３０ａ、３０ｂを嵌合させ、押さえ部材２５、３１ａ、３１ｂで押さえたので、曲面ミラー１８がどのような姿勢になったとしても脱落することがない。そして、曲面ミラー１８の突起２１の半球状の先端を曲面ミラーホルダ１９のすり鉢状の受け部２２に当接させピボット機構を構成した。つまり、突起２１の半球状の先端をすり鉢状の受け部２２に当接させることにより、曲面ミラー１８を、突起２１を支点として枢動可能に支持するようにした。これにより、曲面ミラー１８を、突起２１を中心に円周方向全方向に回動可能に支持することができる。加えて、曲面ミラー１８の基準となる回動中心の位置がずれることがないので、解像度や画質などの光学性能が確保される。
【００３４】
また、ピボット機構のボス２３の先端と押さえ部材２５との間隔は、突起２１が曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に入り込む長さよりも短くなるように設定されている。すなわち、ピボット機構のボス２３が進退動するストロークの長さが、突起２１が曲面ミラーホルダ１９の受け部２２に入り込む長さよりも短くなるように設定されている。そのため、曲面ミラー１８が衝撃などにより浮き上がったときにも、ボス２３が押さえ部材２５に当接し突起２１が受け部２２から外れないので、曲面ミラー１８が脱落することがない。さらに、曲面ミラー１８の左右端に独立した高さ調整機構を設けたので、曲面ミラー１８の角度を自由に調整することができる。これにより、部品精度や組み立て精度が悪く、画面の位置がずれたり画面の外形が歪んだりしても、調整機構で補正することにより正規の位置と形状に近づけることができる。
【００３５】
また、曲面ミラー１８の反射面１８ａを、投写レンズ２の光軸４２と同軸の光軸４３を中心とした回転対称形にしたので、曲面ミラー１８の成型金型を製作する際に、光軸４３を中心にした回転加工が可能なため、反射面１８ａの面精度が確保しやすい。さらに、曲面ミラー１８の回動中心となる突起２１とは反対側にボス３３を設け、これを対向する平行な案間面を持つガイド３４ａ、３４ｂで挟み込み、曲面ミラー１８が左右方向に回転するのを防止したので、投写された画面が左右にずれることがない。また、ボス３３の中心軸４４を曲面ミラー１８の調整時の回動軸４５とほぼ平行にしたので、曲面ミラー１８の角度を調整する時に、ボス３３がガイド３４ａ、３４ｂの間で回転しながら上下するので、曲面ミラー１８の動きを妨げることがない。
【００３６】
次に、画面の調整方法について説明する。図１２と図１３は、画面の下端６１がずれた場合の調整の様子を示したもので、図３の左側からスクリーン３００に映し出された長方形の画像を見ている状態を表している。図１２では、点線の長方形で示した正規の画面位置６０に対し、画面の下端６１が大きく下側にずれるとともに、画面の左端６３と右端６４が傾いて画面が歪んでいる。本実施の形態の光学系では、曲面ミラー１８や天板ミラー２００、スクリーン３００の傾きによって画面の下端６１が下側にずれる場合、画面が拡大されるので下側に広がった台形の形になる。また、画面の下端６１に到達する光線は、曲面ミラー１８や天板ミラー２００、スクリーン３００の傾きに対する感度が高いため、正規の画面位置６０からのずれ量が大きくなる。これに対し、画面の上端６２に到達する光線は感度が低いため、画面の上端６２のずれ量は画面の下端６１のずれ量に比べ小さくなる。
【００３７】
画面の左下６１ａの位置を補正するには、図１０に示した曲面ミラー１８の右側の調整ねじ３９ｂを緩め、突起２８ｂを下げることで、曲面ミラー１８の反射面１８ａの角度が変わり、画面の左下６１ａが矢印の方向に移動する。曲面ミラー１８から天板ミラー２００に向かう光線４０は、前後に交差するとともに左右にも交差しているので、曲面ミラー１８の右側で反射された光線は、スクリーン３００の左側に投写される。そのため、曲面ミラー１８の右側の調整ねじ３９ｂを回すと、画面の右下６１ｂではなく画面の左下６１ａの位置が移動する。
【００３８】
画面の右下６１ｂの位置を補正するには、図９に示した曲面ミラー１８の左側の調整ねじ３９ａを緩め、突起２８ａを下げることで、曲面ミラー１８の反射面１８ａの角度が変わり、画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。曲面ミラー１８の調整ねじ３９ａ、３９ｂを緩めると、画面の下端６１は上側に移動しながら縮小するため、画面の下端６１の位置だけではなく、画面の左端６３と右端６４の傾きも補正される。また、図１２に示すように画面の下端６１が傾いていても、曲面ミラー１８の左右に独立した調整機構を設けたので、画面の左下６１ａと画面の右下６１ｂの位置を別々に補正することができる。
【００３９】
図１３は、画面の下端６１が正規の画面位置６０から上側にずれた場合を示している。画面の下端６１が上側にずれるとともに、画面の左端６３と右端６４が内側に倒れて画面が歪み、画面下側に狭まった台形の形になっている。画面の左下６１ａの位置を補正するには、図１０に示した調整ねじ３９ｂを締め、曲面ミラー１８の右側の突起２８ｂを上げることで、画面の左下６１ａが矢印の方向に移動する。画面の右下６１ｂの位置を補正するには、図９に示した調整ねじ３９ａを締め、曲面ミラー１８の左側の突起２８ａを上げることで、画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。曲面ミラー１８の調整ねじ３９ａ、３９ｂを締めると、画面の下端６１は下側に移動しながら拡大するため、画面の下端６１の位置だけではなく、画面の左端６３と右端６４の傾きも補正される。以上のように、曲面ミラー１８の左右に設けた調整機構により、画面の下端６１の位置ずれと、それに伴い発生する画面の歪みを補正することが可能となる。
【００４０】
次に、画面の上端６２がずれた場合の調整方法について説明する。図１４は、画面の上端６２が正規の画面位置６０から下側にずれた状態を示している。画面の上端６２の位置を補正するには、図６に示した調整ねじ１７を緩め、平面ミラー４を回動軸４１を中心に反時計回りに回動させる。平面ミラー４を反時計回りに回動させることで、画面の上端６２は上側に移動する。その結果、図１５に示すように、画面の上端６２は正規の位置に補正されるものの、画面の下端６１が拡大を伴い下側に移動してしまう。しかし、この状態は図１２と同様の状態であるため、曲面ミラー１８の角度を調整することで補正できる。曲面ミラー１８の調整機構の調整ねじ３９ｂと調整ねじ３９ａを緩めることで、画面の左下６１ａと画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。このとき、画面の上端６２に到達する光線は、曲面ミラー１８の角度変化に対する感度が低いのでほとんど動かない。
【００４１】
図１６は、画面の上端６２が正規の画面位置６０から上側にずれた状態を示している。画面の上端６２の位置を補正するには、図６に示した調整ねじ１７を締め、平面ミラー４を回動軸４１を中心に時計回りに回動させる。平面ミラー４を時計回りに回動させることで、画面の上端６２は下側に移動する。その結果、図１７に示すように、画面の上端６２は正規の位置に補正されるものの、画面の下端６１が縮小を伴い上側に移動してしまう。しかし、この状態は図１３と同様の状態であるため、曲面ミラー１８の角度を調整することで補正できる。曲面ミラー１８の調整機構の調整ねじ３９ｂと調整ねじ３９ａを締めることで、画面の左下６１ａと画面の右下６１ｂが矢印の方向に移動する。以上のように、平面ミラー４の調整機構と曲面ミラー１８の調整機構を併用することにより、画面の上端６２の位置ずれを補正することが可能となる。
【００４２】
実施の形態２．
図１８は、本発明の実施の形態１に係るミラー調整機構を備えた画像投写装置５００の構成図である。画像投写装置５００は、スクリーン３００の後側から光線４０を投写し画像を映し出すリアプロジェクションテレビで、図において簡略表示された照明光学系１５０と、それに続く投写光学系１００と、投写光学系１００の上方に設けられた天板ミラー２００と、画像投写装置５００の前面に設けられ画像を映し出すスクリーン３００と、構成部品を収納する筐体４００から構成されている。
【００４３】
光源であるランプ５１から照射された光線５２をリレーレンズ５３で集光し、３枚のミラー５４、５５、５６で反射してＤＭＤなどの反射型光変調素子５０を照明する。反射型光変調素子５０で反射された光線４０は、実施の形態１で説明した投写光学系１００で拡大され上方へ照射される。上方へ照射された光線４０は、天板ミラー２００で反射されてスクリーン３００に投写される。なお、照明光学系１５０の光源には、ランプ５１ではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザ素子を用いても良い。
【００４４】
スクリーン３００の入射面はフレネルレンズになっており、スクリーン３００に斜めに入射した光線４０を曲げて水平方向（スクリーン３００に直交する方向）の光線に変換する。このとき、スクリーン３００の下端に投写される光線４０ａは、筐体４００の下側の枠４０１のすぐ上から出射し、スクリーン３００の上側に投写される光線４０ｂは、筐体４００の上側の枠４０２のすぐ下から出射されるのが好ましい。もし、光線４０ａ、４０ｂと枠４０１、４０２との間があいてしまうと、画像投写装置５００を正面から（図１８の右側から）見たとき、画面の外側に何も映らない部分ができてしまうので見栄えが悪い。
【００４５】
しかし、光線４０ａと光線４０ｂがスクリーン３００に投写される位置は、投写光学系１００内部の光学部品の面精度や取付け位置の問題、天板ミラー２００の設置角度の誤差、スクリーン３００の傾きなどにより、所望の位置からずれてしまうことが多い。例えば、光線４０ｂの投写位置が上側にずれてしまうと、光線４０ｂは枠４０２で遮られてしまうので、画面の上端部が欠けてしまうことになる。反対に下側にずれてしまうと、光線４０ｂと枠４０２との間に隙間ができてしまうので、見栄えが悪い。そこで、実施の形態１に表したミラー調整機構を投写光学系１００に採用し、スクリーン３００に投写される光線４０ａ、４０ｂの位置を調整できるようにした。
【００４６】
以上のように、画像投写装置５００の投写光学系１００に、実施の形態１に係るミラー調整機構を採用することにより、スクリーン３００に投写される光線４０ａ、４０ｂの位置を調整することが可能になったので、画面の外周が欠けることなく、筐体４００の枠４０１、４０２のすぐ内側から画面が始まる見栄えの良いリアプロジェクションテレビを得ることができる。
【００４７】
実施の形態３．
図１９は、本発明の実施の形態１に係るミラー調整機構を備えた画像投写装置５１０の構成図である。画像投写装置５１０は、スクリーン３１０に光線４０を直接投写し、画像を映し出すフロント方式のプロジェクタで、図において簡略表示された照明光学系１５１と、それに続く投写光学系１００と、画像投写装置５１０から投写された画像を映し出す反射型のスクリーン３１０と、構成部品を収納する筐体４１０と、筐体４１０の上面に設けられ、光線４０が通過する窓４１１から構成されている。本実施の形態では、実施の形態１と２に設けられていた天板ミラー２００は無く、光線４０は投写光学系１００から直接スクリーン３１０に投写される。
【００４８】
光源であるランプ５１から照射された光線５２をリレーレンズ５３で集光し、２枚のミラー５５、５６で反射してＤＭＤなどの反射型光変調素子５０を照明する。反射型光変調素子５０で反射された光線は、実施の形態１で説明した投写光学系１００で拡大され斜め上方へ照射される。斜め上方へ照射された光線４０は、スクリーン３１０に投写される。
【００４９】
なお、照明光学系１５１の光源には、ランプ５１ではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザ素子を用いても良い。また、本実施の形態では、スクリーン３１０は画像投写装置５１０と別体としたが、例えば、ホワイトボードなどにブラケットで画像投写装置５１０を取り付けても良い。
【００５０】
以上のように、画像投写装置５１０の投写光学系１００に、実施の形態１に係るミラー調整機構を採用することにより、スクリーン３１０に投写される画像の位置と歪みを調整することが可能になる。また、投写光学系１００は反射型光変調素子５０に対して投写レンズ２の光軸をずらして配置したシフト投写を採用するとともに、光線４０を曲面ミラー１８で斜め上方に拡大投写するため、画像投写装置５１０をスクリーン３１０から近い距離に、しかもスクリーン３００の下方に配置できる。そのため、本実施の形態の画像投写装置５１０では、一般的なフロント方式プロジェクタのように、机や台の上に置く必要がなく、床に直置きすることができる。これにより、机の上のスペースを占有することなく、邪魔にならないフロント方式のプロジェクタを得ることができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態の画像投写装置５１０は、一般的なフロント方式プロジェクタに比べ、光線４０のスクリーン３１０に対する入射角が非常に大きい。つまり、光線４０が斜め下方からスクリーン３１０に投写されるため、スクリーン３１０の前に人が立っても光線４０を遮ることがなく、投写された画像が影になりくい効果がある。
【符号の説明】
【００５２】
１ ベース部材
２ 投写レンズ
４ 平面ミラー
５ 平面ミラーホルダ
８ａ、８ｂ ボス（第１凸部及び第２凸部）
９ａ、９ｂ Ｖ字溝
１０ａ、１０ｂ 板ばね（弾性部材）
１２ａ、１２ｂ コイルばね（弾性部材）
１３ 平板
１７ 調整ねじ
１８ 曲面ミラー
１９ 曲面ミラーホルダ
２１ 突起（第１球状突起）
２２ 受け部
２３ ボス（第３凸部）
２４ コイルばね（弾性部材）
２５ 押さえ部材
２８ａ、２８ｂ 突起（第２球状突起及び第３球状突起）
２９ａ、２９ｂ ボス（第４凸部及び第５凸部）
３０ａ、３０ｂ コイルばね（弾性部材）
３１ａ、３１ｂ 押さえ部材
３３ ボス（第６凸部）
３４ａ、３４ｂ ガイド
３９ａ、３９ｂ 調整ねじ
４０ 光線
４０ａ 前側の光線（光路長が長い方の光線）
４０ｂ 後側の光線（光路長が短い方の光線）
４１ 回動軸（回動中心）
４２ 光軸
４３ 光軸
４４ 中心軸
４５ 回動軸
５０ 反射型光変調素子
１００ 投写光学系
１５０、１５１ 照明光学系
３００、３１０ スクリーン
４００、４１０ 筐体
５００、５１０ 画像投写装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を含む照明光学系と、
画像信号が入力され、照明光学系からの光線を前記画像信号に応じて変調する光変調素子と、
画像を表示するスクリーンに前記光変調素子からの変調光を拡大投写する投写光学系とを有し、
前記投写光学系は、
光線を前記スクリーンに斜めに投写するために、前記光変調素子に対して光軸をずらして配置され、前記光変調素子からの変調光を拡大投射する投写レンズと、
前記投写レンズから出射された光線を反射し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の長い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する平面ミラーと、
前記平面ミラーからの光線を反射して拡大し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の短い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する曲面ミラーと、を含む
ことを特徴とする画像投写装置。
【請求項２】
前記平面ミラーの回動中心が、前記スクリーンに平行な回動軸である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項３】
前記平面ミラーを保持する平面ミラーホルダと、前記平面ミラーホルダの両側部に同軸に突出し前記回動軸となる一対の円柱形の第１凸部及び第２凸部と、前記第１凸部及び第２凸部と嵌合するＶ字溝を有するベース部材と、前記第１凸部及び第２凸部を前記Ｖ字溝の方向に付勢する弾性部材とを備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投写装置。
【請求項４】
前記平面ミラーホルダに当接し回動方向に付勢する弾性部材と、前記平面ミラーホルダの回動を止める方向に、前記平面ミラーホルダもしくは前記平面ミラーホルダに取付けられた部品に当接する調整ねじとを備え、前記調整ねじを回すことで前記平面ミラーの角度を調整可能とする
ことを特徴とする請求項３に記載の画像投写装置。
【請求項５】
前記曲面ミラーの反射面が、前記投写レンズの光軸を中心とした回転対称形である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の画像投写装置。
【請求項６】
すり鉢状の受け部を有する曲面ミラーホルダを備え、
前記曲面ミラーに設けられた先端が球面形状の第１球状突起が前記受け部に当接し、前記曲面ミラーは前記第１球状突起を支点として当該支点を中心に全方向に回動可能に前記曲面ミラーホルダに支持されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の画像投写装置。
【請求項７】
前記曲面ミラーは、前記スクリーンまでの光線の経路が長い方の光線が反射する側に、前記曲面ミラーの反射面より外側で左右対称な位置に、先端が球面形状の第２球状突起及び第３球状突起を有し、前記第２球状突起及び前記第３球状突起のそれぞれの先端と当接する調整ねじの高さを調整することで、前記第１球状突起の支点中心を通る回転軸回りに前記曲面ミラーの角度を調整可能とする
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投写装置。
【請求項８】
前記第１球状突起、前記第２球状突起及び第３球状突起のそれぞれの位置に対応する前記曲面ミラーの裏側の位置にそれぞれ設けられた第３凸部、第４凸部及び第５凸部と、前記第３凸部、第４凸部及び第５凸部にそれぞれ対応して設けられ、前記曲面ミラーを前記曲面ミラーホルダ側に付勢する３つの弾性部材と、前記弾性部材を押さえる３つの押さえ部材を備えた
ことを特徴とする請求項７に記載の画像投写装置。
【請求項９】
前記第３凸部の進退動可能なストロークが、前記第１球状突起が対応する受け部に入り込む長さよりも短い
ことを特徴とする請求項８に記載の画像投写装置。
【請求項１０】
前記第１球状突起と反対側の前記曲面ミラーの端部中央に前記第１球状突起の中心を通る回転軸と略平行に凸状に設けられ、周方向に少なくとも１８０度以上の円柱形の外周を有する第６凸部と、前記第６凸部の円柱形の外周部分を左右方向から挟み込むガイドを備えた
ことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１つに記載の画像投写装置。
【請求項１】
光源を含む照明光学系と、
画像信号が入力され、照明光学系からの光線を前記画像信号に応じて変調する光変調素子と、
画像を表示するスクリーンに前記光変調素子からの変調光を拡大投写する投写光学系とを有し、
前記投写光学系は、
光線を前記スクリーンに斜めに投写するために、前記光変調素子に対して光軸をずらして配置され、前記光変調素子からの変調光を拡大投射する投写レンズと、
前記投写レンズから出射された光線を反射し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の長い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する平面ミラーと、
前記平面ミラーからの光線を反射して拡大し、前記投写レンズから前記スクリーンまでの光線の経路の短い方の光線が反射する側に回動中心が設けられ、この回動中心を中心に回動することにより前記光線の角度を調整する曲面ミラーと、を含む
ことを特徴とする画像投写装置。
【請求項２】
前記平面ミラーの回動中心が、前記スクリーンに平行な回動軸である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投写装置。
【請求項３】
前記平面ミラーを保持する平面ミラーホルダと、前記平面ミラーホルダの両側部に同軸に突出し前記回動軸となる一対の円柱形の第１凸部及び第２凸部と、前記第１凸部及び第２凸部と嵌合するＶ字溝を有するベース部材と、前記第１凸部及び第２凸部を前記Ｖ字溝の方向に付勢する弾性部材とを備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投写装置。
【請求項４】
前記平面ミラーホルダに当接し回動方向に付勢する弾性部材と、前記平面ミラーホルダの回動を止める方向に、前記平面ミラーホルダもしくは前記平面ミラーホルダに取付けられた部品に当接する調整ねじとを備え、前記調整ねじを回すことで前記平面ミラーの角度を調整可能とする
ことを特徴とする請求項３に記載の画像投写装置。
【請求項５】
前記曲面ミラーの反射面が、前記投写レンズの光軸を中心とした回転対称形である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の画像投写装置。
【請求項６】
すり鉢状の受け部を有する曲面ミラーホルダを備え、
前記曲面ミラーに設けられた先端が球面形状の第１球状突起が前記受け部に当接し、前記曲面ミラーは前記第１球状突起を支点として当該支点を中心に全方向に回動可能に前記曲面ミラーホルダに支持されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の画像投写装置。
【請求項７】
前記曲面ミラーは、前記スクリーンまでの光線の経路が長い方の光線が反射する側に、前記曲面ミラーの反射面より外側で左右対称な位置に、先端が球面形状の第２球状突起及び第３球状突起を有し、前記第２球状突起及び前記第３球状突起のそれぞれの先端と当接する調整ねじの高さを調整することで、前記第１球状突起の支点中心を通る回転軸回りに前記曲面ミラーの角度を調整可能とする
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投写装置。
【請求項８】
前記第１球状突起、前記第２球状突起及び第３球状突起のそれぞれの位置に対応する前記曲面ミラーの裏側の位置にそれぞれ設けられた第３凸部、第４凸部及び第５凸部と、前記第３凸部、第４凸部及び第５凸部にそれぞれ対応して設けられ、前記曲面ミラーを前記曲面ミラーホルダ側に付勢する３つの弾性部材と、前記弾性部材を押さえる３つの押さえ部材を備えた
ことを特徴とする請求項７に記載の画像投写装置。
【請求項９】
前記第３凸部の進退動可能なストロークが、前記第１球状突起が対応する受け部に入り込む長さよりも短い
ことを特徴とする請求項８に記載の画像投写装置。
【請求項１０】
前記第１球状突起と反対側の前記曲面ミラーの端部中央に前記第１球状突起の中心を通る回転軸と略平行に凸状に設けられ、周方向に少なくとも１８０度以上の円柱形の外周を有する第６凸部と、前記第６凸部の円柱形の外周部分を左右方向から挟み込むガイドを備えた
ことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１つに記載の画像投写装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−１８６４３４（Ｐ２０１１−１８６４３４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２２７２（Ｐ２０１０−２８２２７２）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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