JP6670388B2 - 投射レンズ及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、投射レンズ及びプロジェクタに関する。

近年、液晶表示素子やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の画像形成パネルを搭載したプロジェクタが広く普及し、かつ高性能化してきている。

特許文献１には、透過型の液晶パネルに光源からの光を照射し、投射レンズを介して液晶パネルに表示された画像をスクリーン面上に拡大投影する液晶プロジェクタが記載されている。特許文献１の液晶プロジェクタは、映像を投射する投射光学系に入射される被投射映像を含む映像光を反射する反射面をもつ反射部材を有し、映像光に対する反射面の傾斜角度を変更可能にしている。これにより、映像を投射する被投射面の位置の調整を簡単に行うことができる。

また、特許文献２の液晶プロジェクタは、投射レンズの前に光軸に対し４５°傾斜したミラーを選択的に配置し、液晶プロジェクタの本体位置を変えることなく、投射レンズから出射された光学像を水平方向と鉛直方向とに投射可能にしている。

特開２００７−２６４５５４号公報 特開２００９−２１７０２０号公報

プロジェクタは、本体にレンズシフト機能が無い場合には、プロジェクタ本体の上下が正規の向きである場合に、スクリーンに投射する画像がプロジェクタよりも上側に位置するように、投射レンズの光軸よりも上側に画面中心が投射される構成となっているのが一般的である。従って、投射レンズの光軸よりも下側に画面中心を投射したい場合には、プロジェクタ本体の上下を逆にして配置する必要がある。

また、特許文献１及び２のように反射部材を用いて投射方向を切り替えるものであっても、投射レンズの光軸よりも下側に画面中心を投射したい場合には、同様にプロジェクタ本体の上下を逆にして配置する必要がある。

しかし、プロジェクタ本体の上下を逆にして配置するには、専用の天吊り設備等が必要になる。また、プロジェクタ本体には、操作スイッチ類が上面にあることが多い。したがって、プロジェクタ本体の上下を逆さに配置した状態で使用する場合には、操作スイッチ類が下側に向いてしまい、操作が困難になる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、上下を逆にしてプロジェクタ本体を配置することなく、投射レンズの光軸に対して正規の向きとは逆側に画面中心を投射可能な投射レンズ及びプロジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の投射レンズは、画像形成パネルの画像を投射面に投射するものであって、画像形成パネル及び投射レンズの一方を光軸に直交する方向にシフトして配するプロジェクタに用いられる。投射レンズは、第２ミラーと、第１光学系と、第２光学系と、反転部とを備える。第２ミラーは、第２光軸を曲げて第３光軸とし、第２光軸を鉛直方向に沿わせた場合、第２光学系は、第１位置において第３光軸よりも鉛直方向の上方に光を投射し、第２位置において第３光軸よりも鉛直方向の下方に光を投射する。第１光学系は、光路において第２ミラーに対して画像形成パネル側に配され、第２光軸を含む。第２光学系は、第２ミラーと第３光軸を含み、光路において第１光学系より投射面側に配される。反転部は、第２光学系を第１光学系に対して第２光軸回りに、第１位置から、第１位置に対して１８０°反転した第２位置に移動する。

第１光学系は、光路上で第２ミラーよりも画像形成パネル側にある第１ミラーを含むことが好ましい。

反転部は、第１位置及び第２位置を検出するセンサを備えることが好ましい。反転部は、第１位置及び第２位置を表示する位置指標を有することが好ましい。反転部は、第１光学系に対して第２光学系を第２光軸回りに回動させて第１位置及び第２位置に切り替えることが好ましい。反転部は、クリック機構を有し、クリック機構は、ボールと、バネと、穴とを有し、第１位置と第２位置において、バネは、穴内でボールを付勢することが好ましい。

また、遮光部を有することが好ましい。遮光部は、第２光学系が第１位置および第２位置のいずれの位置にも配置されておらず、センサがＯＦＦとなる不検出状態の場合に、画像形成パネルからの光を遮る。第１ミラーは、第１光軸を曲げて第２光軸とし、第１光軸を含み、第１光学系より画像形成パネル側にある第３光学系を備え、第２光学系が第1位置にある場合に、第３光学系は、側面視において第１光学系に対して第２光学系と同じ側にあり、第２光学系が第２位置にあるときに、第３光学系は、側面視において第１光学系に対して第２光学系と反対側にあることが好ましい。第１光学系および第２光学系に配される複数のレンズのうち、最も投射面側に配されるレンズの径が最も大きく、かつプロジェクタの筐体から突出する構造であることが好ましい。

本発明のプロジェクタは、上記の投射レンズと、画像を表示する画像形成パネルと、画像形成パネルを照明する光源と、筐体とを備える。筐体は、画像形成パネルを収納し、画像形成パネル及び投射レンズの一方を第１光軸に直交する方向にシフトする。画像表示反転部を備えることが好ましい。画像表示反転部は、第２光学系の第１位置又は第２位置への切り替えに連動し、投射面の投射画像の向きを第１位置及び第２位置で合わせるべく、センサの信号に基づき画像を反転する。

なお、遮光部を有することが好ましい。遮光部は、第２光学系が第１位置および第２位置のいずれの位置にも配置されておらず、センサがＯＦＦとなる不検出状態の場合に、画像形成パネルからの光を遮る。遮光部は、投射レンズ内に設けても、投射レンズと画像形成パネルとの間に設けてもよい。また、投射レンズは筐体に着脱自在に取り付けられることが好ましい。

本発明によれば、上下を逆にしてプロジェクタ本体を配置することなく、投射レンズの光軸に対して正規の向きとは逆側に画面中心を投射可能な投射レンズ及びプロジェクタを提供することができる。

本発明のプロジェクタを示す斜視図である。 プロジェクタの縦断面図である。 反転部を示す図２における III−III 線に沿う要部断面図である。 第１位置である背面投射位置における背面打ち上げ投射を示す縦断面図である。 第２位置である正面投射位置における正面打ち下げ投射を示す縦断面図である。 クリック機構を示す要部の断面図である。 制御部における画像表示反転制御と遮光部の制御の手順を示すフローチャートである。 １個のミラーを用いた第２実施形態のプロジェクタを示す平面図である。 第２実施形態のプロジェクタの側面図である。 第１位置における第２実施形態のプロジェクタの正面図である。 第２位置における第２実施形態のプロジェクタの正面図である。 嵌合により第１位置に切り替えられた状態の第３実施形態の要部の断面図である。 嵌合により第２位置に切り替えられた状態の第３実施形態の要部の断面図である。 基準指標及び位置指標を示す要部の平面図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、本実施形態のプロジェクタ２は、投射レンズ１０と、プロジェクタ本体６０とを備える。図１では、プロジェクタ２をテーブル等の水平面に配置した場合を示している。

図２に示すように、投射レンズ１０は、第１光学系１１と、第２光学系１２と、第１ミラー１３と、第２ミラー１４と、第１保持部材１５と、第２保持部材１６と、反転部１７とを備える。第１保持部材１５、第２保持部材１６、及び反転部１７は、レンズ鏡筒１８を構成する。

第１光学系１１は、第１レンズ２１と第２レンズ２２と第３レンズ２３と第４レンズ２４と第１ミラー１３とで構成されている。第１レンズ２１、第２レンズ２２、及び第４レンズ２４は、図示を簡単にするために単体のレンズとして表示しているが、実際は複数のレンズ群で構成されている。第１レンズ２１及び第２レンズ２２は、画像形成パネル６７からの照明光を中間像として結像面２７に結像させる。

第１ミラー１３は、第２レンズ２２と第３レンズ２３との間に配されている。第１ミラー１３は、第１レンズ２１及び第２レンズ２２の第１光軸ＣＬ１を反射により折り曲げ、第１光軸ＣＬ１に対して９０°で交差する第２光軸ＣＬ２とする。

第１保持部材１５は、第１本体３０、第１レンズ枠３１、第１取付筒３２、第２取付筒３３、及び第３取付筒３４を有する。第１保持部材１５は、第１レンズ２１〜第４レンズ２４及び第１ミラー１３を一体に保持する。第１本体３０は、略直方体状の角筒から構成されている。第１本体３０の下板３０ａの一方の角部は斜めに切り取られて、斜面部３０ｂが形成されている。斜面部３０ｂの内側面には、第１ミラー１３が固定されている。

斜面部３０ｂに対面する入口側の正面板３０ｃには、第１光学系１１の第１取付孔３０ｄが形成されている。この第１取付孔３０ｄには第２取付筒３３の一端が固定されている。第１本体３０の上板３０ｅには、第２取付孔３０ｆが形成されている。第２取付孔３０ｆには第３取付筒３４の下端部が固定されている。第３取付筒３４は第２光軸ＣＬ２に沿って第３レンズ２３及び第４レンズ２４を保持している。

第２光学系１２は、第２ミラー１４、第５レンズ２５及び第６レンズ２６から構成されている。第２ミラー１４は第４レンズ２４と第５レンズ２５との間に配されている。第２ミラー１４は、第２光軸ＣＬ２を反射により折り曲げ、第２光軸ＣＬ２に対して９０°で交差する第３光軸ＣＬ３とする。第５レンズ２５及び第６レンズ２６は、図示を簡単にするために単体のレンズとして表示しているが、実際は複数のレンズ群で構成されている。第３レンズ２３〜第６レンズ２６は、第１レンズ２１及び第２レンズ２２により結像面２７に結像された中間像を投射対象物である例えばスクリーン２８に拡大して投射する。

第２保持部材１６は、第２本体４０、第２レンズ枠４２、及び第３レンズ枠４３を有する。第２保持部材１６は、第５レンズ２５及び第６レンズ２６及び第２ミラー１４を一体に保持する。第２本体４０は、略直方体状の角筒から構成されている。第２本体４０の上板４０ａの一方の角部は斜めに切り取られて、斜面部４０ｂが形成されている。斜面部４０ｂの内側面には第２ミラー１４が固定されている。

第２本体４０の斜面部４０ｂに水平方向で対面する端面には、取付フランジ４０ｃが形成されている。取付フランジ４０ｃには第３レンズ枠４３が固定されている。第３レンズ枠４３の一端には第２レンズ枠４２が第３光軸ＣＬ３方向で移動自在に取り付けられている。第２レンズ枠４２には第５レンズ２５が、第３レンズ枠４３には第６レンズ２６がそれぞれ固定されている。第２レンズ枠４２は図示を省略したレンズ移動機構により第３光軸ＣＬ３に沿って移動し、ピントを調節する。

なお、第１レンズ２１〜第６レンズ２６のレンズ構成は、例えば特願２０１５−０３５０８５、特願２０１５−０４５９８９等の「投写用光学系及び投写型表示装置」に詳しく説明されており、これらに記載の光学系を第１光学系１１、第２光学系１２として用いることができる。これらの投写用光学系及び投写型表示装置によれば、広角で諸収差が良好に補正された高い投射性能を有する光学系が得られる。

本実施形態では、第１レンズ２１及び第２レンズ２２の第１光軸ＣＬ１は、第１ミラー１３で反射されて９０°に曲げられ、第２光軸ＣＬ２となる。また、第３レンズ２３及び第４レンズ２４の第２光軸ＣＬ２は、第２ミラー１４で反射されて９０°に曲げられ、出射側の第３光軸ＣＬ３となる。第３光軸ＣＬ３は、第１光軸ＣＬ１と第２光軸ＣＬ２とを含む面内において、第１光軸ＣＬ１と平行である。

反転部１７は、第３取付筒３４の上端部と、第２本体４０の下板４０ｄとの間に配されている。反転部１７は、第１フランジ４５と、第２フランジ４６と、周溝４７と、ガイドピン４８と、第１センサ４９と、第２センサ５０とを有する。第１フランジ４５は、第３取付筒３４の上端部の外周面に、円盤状に形成されている。第２フランジ４６は、第２本体４０の下板４０ｄに、円盤状に形成されている。

図３に示すように、周溝４７は、第２光軸ＣＬ２を中心とする半円弧の溝であり、第２フランジ４６の下面に形成されている。図２に示すように、ガイドピン４８は、第１フランジ４５の上面から突出するように、第２光軸ＣＬ２と平行に設けられている。第１フランジ４５と第２フランジ４６とが合わされた状態で、ガイドピン４８の先端は周溝４７内に入る。図３に示すように、周溝４７は、第２光軸ＣＬ２を中心として１８０°の角度範囲で形成されている。従って、周溝４７に案内されるガイドピン４８は周溝４７の長さ範囲内で移動可能になる。これにより、第２本体４０を有する第２光学系１２が、第３取付筒３４を有する第１光学系１１に対して、１８０°の角度で回動が許容され、反転が可能になる。

図３に示すように、周溝４７の一方の端部にガイドピン４８が位置する時に、図４に示すように、第２光学系１２の第６レンズ２６が背面を向いた背面投射位置（第１位置に相当）になる。背面投射位置では、第２光学系１２により画像が背面に向けて投射される。そして、スクリーン２８に映る画像は、第３光軸ＣＬ３よりも上側に投射され、いわゆる打ち上げ投射となる。

一方、背面投射位置から第２光学系１２が１８０°反転して、周溝４７の他方の端部にガイドピン４８が位置する時に、図５に示すように、第２光学系１２は、第６レンズ２６が正面を向いた正面投射位置（第２位置に相当）になる。正面投射位置では、第２光学系１２により画像が正面に向けて投射される。そして、スクリーン２８に映る画像は、第３光軸ＣＬ３よりも下側に投射され、いわゆる打ち下げ投射となる。

図２及び図３に示すように、第２光学系１２の向きを検出するために、第１センサ４９及び第２センサ５０が第１フランジ４５に取り付けられている。第１センサ４９及び第２センサ５０には例えばフォトインタラプタが用いられる。第２フランジ４６の外周面には、径方向に突き出たＬ字型のセンサ板５７が取り付けられている。このセンサ板５７が第１センサ４９又は第２センサ５０の検出光を遮ることにより、第１センサ４９及び第２センサ５０がＯＮになる。第１センサ４９がＯＮになると、第２光学系１２が背面投射位置にセットされていることが検出される。また、第２センサ５０がＯＮになると、第２光学系１２が正面投射位置にセットされていることが検出される。一方、第２光学系１２が背面投射位置および正面投射位置のいずれの位置にも配置されていない場合は、第１センサ４９及び第２センサ５０がＯＦＦになる。以下、この状態を不検出状態という。

第１センサ４９及び第２センサ５０の信号は、後述するマウント部６１を介してプロジェクタ本体６０の制御部６９に送られる。反転時の固定側である第１フランジ４５に各センサ４９，５０が取り付けられているため、第２フランジ４６にセンサ４９，５０が取り付けられる場合に比べて、各センサ４９，５０への配線が容易になる。

図６に示すように、第１フランジ４５と第２フランジ４６の合わせ面には、クリック機構５１が設けられている。クリック機構５１は、係止穴５２、係止ボール５３、コイルバネ５４、バネ押さえネジ５５から構成されており、第２光学系１２を背面投射位置及び正面投射位置に位置決めする。係止穴５２は球面状の凹部からなり、例えば第１フランジ４５の合わせ面で、背面投射位置及び正面投射位置に対応する位置に形成されている。バネ押さえネジ５５は係止ボール収納穴５６にネジ止めされ、係止ボール５３及びコイルバネ５４を係止ボール収納穴５６に保持する。係止ボール５３は、コイルバネ５４により第１フランジ４５の合わせ面に接触するように付勢されている。

第１保持部材１５、第２保持部材１６は、個別に組み立てられる。図２に示すように、第１光学系１１の出射側の第２光軸ＣＬ２と、第２光学系１２の入射側の第２光軸ＣＬ２とが合わせられた状態で、反転部１７を介して第１保持部材１５と第２保持部材１６とが接合されてレンズ鏡筒１８が組み立てられる。このようにして組み立てられたレンズ鏡筒１８では、第２光軸ＣＬ２と、第２光軸ＣＬ２に対して９０°の角度を有する、第１光学系１１の入射側の第１光軸ＣＬ１と、第２光学系１２の出射側の第３光軸ＣＬ３とにより、Ｕ字状光路が形成される。

図１に示すように、投射レンズ１０は、マウント部６１を介してプロジェクタ本体６０に着脱自在に取り付けられる。プロジェクタ本体６０は、略直方体をした筐体６５を有する。筐体６５内には、光源６６、画像形成パネル６７、遮光部６８及び制御部６９が収納されている。

画像形成パネル６７には、例えば透過型液晶パネルが用いられる。光源６６は、画像形成パネル６７の裏面すなわち、画像形成パネル６７を基準として投射レンズ１０の逆側に配置される。光源６６は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色を同時に発光するＬＥＤ（light emitting diode）が用いられ、画像形成パネル６７を照明する。なお、ＬＥＤに代えて、白色光を発光するキセノンランプ、ハロゲンランプ又は超高圧水銀ランプ等を用いてもよい。投射レンズ１０は、光源６６で照明された画像形成パネル６７からの照明光を、投射面例えばスクリーン２８に投射する。

遮光部６８は、例えば画像形成パネル６７と第１レンズ２１との間に配されている。遮光部６８はシャッタを開閉するメカシャッタや、ＮＤフィルタを光路に選択的に挿入するものなどが用いられる。遮光部６８により、画像形成パネル６７からの投射光を遮断する遮光状態と、通過させる通過状態とに切り替えられる。なお、図２に二点鎖線で示すように、遮光部６８は、プロジェクタ本体６０側に設ける代わりに、投射レンズ１０側に設けてもよい。

制御部６９は、光源６６を点灯するとともに、光源６８と対向する面とは反対側の画像形成パネル６７の面である画像形成面６７ａにＲＧＢ３色の画像を表示させる。また、制御部６９は、画像表示反転部６９ａを有している。画像表示反転部６９ａは、各センサ４９，５０からの第２光学系１２の停止位置信号に基づき、画像を反転制御する。第１センサ４９がＯＮになっており、第２光学系１２が背面投射位置にあって背面打ち上げ投射状態の時には、通常の画像（正立像）を画像形成パネル６７に表示する。また、第２光学系１２が正面投射位置にあって正面打ち下げ投射状態の時には、画像の上下を反転させた反転画像（倒立像）を画像形成パネル６７に表示する。

制御部６９は、第２光学系１２が背面投射位置および正面投射位置のいずれの位置にも配置されておらず、第１センサ４９及び第２センサ５０がＯＦＦとなる不検出状態では、遮光部６８を作動させて、画像形成パネル６７からの投射光を遮光する。一方、制御部６９は、不検出状態以外には、遮光部６８を作動させて、画像形成パネル６７からの投射光を通過状態にする。

図７は、第１センサ４９及び第２センサ５０の信号に基づく制御部６９における画像表示反転制御と遮光部６８の制御の手順を示すフローチャートである。第１センサ４９がＯＮの時（ステップＳＴ１００でＹ、第２光学系１２が第１位置である背面投射位置に配置されている時）は、制御部６９は、遮光部６８を作動させて、画像形成パネル６７からの投射光を通過状態とし（ステップＳＴ１１０）、かつ画像表示反転部６９ａを制御して正立像を表示する（ステップＳＴ１２０）。これにより、スクリーン２８には、図４で示したように、第３光軸ＣＬ３よりも上側に画像が投射され、いわゆる打ち上げ投射となる。

一方、第２センサ５０がＯＮの時（ステップＳＴ１３０でＹ、第２光学系１２が第２位置である正面投射位置に配置されている時）は、制御部６９は、ステップＳＴ１１０と同じく、遮光部６８を作動させて、画像形成パネル６７からの投射光を通過状態とし（ステップＳＴ１４０）、かつ画像表示反転部６９ａを制御して倒立像を表示する（ステップＳＴ１５０）。これにより、スクリーン２８には、図５で示したように、第３光軸ＣＬ３よりも下側に画像が投射され、いわゆる打ち下げ投射となる。このように、画像表示反転部６９ａによって、第２光学系１２の背面投射位置又は正面投射位置への切り替えに連動し、スクリーン２８の投射画像の向きが、背面投射位置及び正面投射位置で合わせるべく、第１センサ４９及び第２センサ５０の信号に基づき切り替えられる。

第１センサ４９及び第２センサ５０がＯＦＦの時、すなわち不検出状態（ステップＳＴ１００、ステップＳＴ１３０でともにＮ）では、第２光学系１２が回動中であるので、制御部６９は、遮光部６８を作動させて、画像形成パネル６７からの投射光を遮光する（ステップＳＴ１６０）。この状態では、画像形成パネル６７からの投射光は、遮光部６８により遮られるため、第２光学系１２から画像が投射されることはない。以下、メインスイッチがＯＮであるうちは（ステップＳＴ１７０でＮ）上記処理が繰り返される。そして、メインスイッチがＯＦＦになると（ステップＳＴ１７０でＹ）、上記制御を終了する。

制御部６９は、他に以下の処理も行う。例えば投射レンズ１０に電動ズーム制御機能が盛り込まれている場合、ズームダイヤル７１（図１参照）の操作信号を受けると、スクリーン２８に投射される画像の大きさを調節する。また、制御部６９は、フォーカスダイヤル７３（図１参照）の操作信号を受けると、投射レンズ１０のピント調節機構（不図示）を作動させ、スクリーン２８に投射された画像のピントを調節する。

図２等に示すように、画像形成パネル６７は第１光軸ＣＬ１に対して下方にシフトして配置されており、例えば画像が第１光軸ＣＬ１の下側に表示される。対して、第１光学系１１、第２光学系１２を介して投射される画像は、スクリーン２８において第３光軸ＣＬ３の上側にシフトして表示される。これにより、図４で示したように、背面投射位置では、背面側に配されるスクリーン２８に対し、画像が第３光軸ＣＬ３よりも上側に照射される。

画像を第３光軸ＣＬ３よりも下側に投射したい場合には、第２本体４０を持って第２光学系１２を第２光軸ＣＬ２の回りに１８０°回転（反転）させる。これにより、図５で示したように、第６レンズ２６が正面側に向く。この状態では、第２ミラー１４による反射によって、スクリーン２８に投射される画像が第３光軸ＣＬ３よりも下側に位置する打ち下げ投射になる。

このように、プロジェクタ本体６０の上下を逆にすることなく、第２光学系１２を第２光軸ＣＬ２の回りに１８０°回転させるという簡単な操作で、打ち上げ照射と打ち下げ照射とを簡単に切り替えることができる。また、この切り替えに際して、画像表示反転部６９ａによって画像形成パネル６７に表示される画像の上下が反転される。従って、切り替えた後の画像の上下向きが逆になることもない。

また、切り替え途中である不検出状態では遮光部６８により投射光が遮断されるため、回動中の投射レンズ１０から投射光が投射されることがなく、切り替え中の違和感を無くすことができる。さらに、クリック機構５１により第２光学系１２が背面投射位置と正面投射位置とに位置決めされるため、第２光学系１２の反転を確実に行うことができる。

なお、反転部１７は、第３取付筒３４と第２本体４０とを第２光軸ＣＬ２を中心として１８０°回転可能な構造であればよく、各種の反転ガイド機構を用いることができる。例えば、第３取付筒３４の外周面に周溝を形成し、第３取付筒３４が取り付けられる第２本体４０の取付孔の内周面に、周溝に入るガイドピンを設け、周溝によりガイドピンを移動規制することにより、第２光学系１２を反転させる。また、手動により第２光学系１２を反転させるようにしたが、第２フランジ４６と一体に回動ギヤを設け、この回動ギヤをモータにより回転させて自動で反転させてもよい。この場合は筐体６５にモータを駆動させて第２光学系１２の位置を切り替えるための切り替えスイッチを設ける。

［第２実施形態］
第１実施形態では、２個のミラー１３，１４を用いたが、図８〜図１１に示す第２実施形態では、第１ミラー１３を無くして第２ミラー１４のみを用い、光軸をＬ字型にしている。この第２実施形態は、略直方体状の角筒からなる第１実施形態の第１本体３０に代えて円筒状の第１本体７５を設けている。第１本体７５はプロジェクタ本体６０内に収容されている。第２ミラー１４は、第１レンズ２１及び第２レンズ２２の第１光軸ＣＬ１（図示せず）を折り曲げ、第２光軸ＣＬ２とする。第１実施形態の第１ミラー１３を無くし第１本体７５を円筒状にした以外は、第１実施形態と同じ構成である。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。

第２実施形態では、１個のミラー１４を用いて、第１実施形態と同様に、第２光学系１２を反転部１７により第１光学系１１に対して１８０°回転することができる。従って、図１０に示すように、第２光軸ＣＬ２よりも上側に画像を表示する打ち上げ投射と、図１１に示すように、第２光軸ＣＬ２よりも下側に画像を表示する打ち下げ投射とが可能になる。第２実施形態では、図１０に示す第２光学系１２の位置が第１位置、図１１に示す第２光学系１２の位置が第２位置に相当する。この第２実施形態によっても、上下を逆にしてプロジェクタ本体６０を配置することなく、光軸ＣＬ３に対して正規の向きとは逆側に画面中心を投射可能である。

［第３実施形態］
第１及び第２実施形態では、第２光学系１２を第１光学系１１に接続した状態で、第２光学系１２を回転させる反転部１７を用いたが、図１２及び図１３に示す第３実施形態では嵌合方式による反転部８０を用いている。反転部８０は、２個のキー溝８２と１個のキー突起８４とを有する。キー溝８２は、第１光学系１１の第１フランジ８１に円周方向で１８０°離れた位置で、第２光軸ＣＬ２に平行に形成されている。キー突起８４は、第２光軸ＣＬ２と平行に延設された柱状の突起である。キー突起８４は、第２本体４０に形成された第２フランジ８３の下面から下方に突出し、第３取付筒３４の外周に配される。

第２光学系１２を第１光学系１１に組み付ける際には、キー突起８４を一方のキー溝８２又は他方のキー溝８２に入れることで、図１２および図１３に示すように、第１光学系１１に対する第２光学系１２の嵌合位置を切り替えることができる。キー溝８２に対応する位置で第３取付筒３４にはキーセンサ８５が取り付けられている。キーセンサ８５は例えばリミットスイッチから構成されており、キー突起８４を検出する。キーセンサ８５により第２光学系１２が第１位置か第２位置かを検出することができる。第３実施形態では、図１２に示す第２光学系１２の位置が第１位置、図１３に示す第２光学系１２の位置が第２位置に相当する。この第３実施形態によっても、上下を逆にしてプロジェクタ本体６０を配置することなく、光軸ＣＬ３に対して正規の向きとは逆側に画面中心を投射可能である。

上記各実施形態では、１個のミラー１４又は２個のミラー１３，１４を用いたが、ミラーは３個以上であってもよい。この場合には、光軸上で投射面であるスクリーン２８の最も近くに配される最射出側のミラーにより、第１光学系１１と第２光学系１２とが分けられる。因みに、上記第１実施形態における最射出側のミラーは第２ミラー１４である。

上記第１実施形態では、クリック機構５１を用いて第１位置である背面投射位置及び第２位置である正面投射位置に選択的に第２光学系１２を停止させるようにしたが、これに代えて又は加えて図１４に示すように、基準指標９０及び位置指標９１を用いて、第２光学系１２を第１位置及び第２位置に位置決めしてもよい。基準指標９０は、第２本体４０に形成された第２フランジ８９の上面の外周縁部に形成される。第２フランジ８９は第１実施形態の第２フランジ４６よりも外径が小さく形成されている。これにより、平面視において第２フランジ８９の外周縁から第１フランジ４５の外周縁部が露呈する。この露呈した第１フランジ４５の外周縁部の上面に対して、位置指標９１が形成されている。位置指標９１は、第１位置及び第２位置になった時に、基準指標９０と一直線に接続される。従って、第２光学系１２を回動して位置指標９１を基準指標９０に合わせることにより、第１光学系１１に対して第２光学系１２を第１位置及び第２位置に選択的に位置決めすることができる。

上記各実施形態では、画像形成パネル６７として透過型の液晶パネルを用いたが、反射型の液晶パネルを用いてもよい。この場合には、画像形成パネル６７の前面側に光源６６を配置してＲＧＢ３色の照射光を同時に照射する。また、画像形成パネル６７としてＤＭＤを用いる場合には、光源６６を画像形成パネル６７の前面側に配置し、ＤＭＤの３色画像の形成タイミングに同期させて、ＲＧＢ３色のＬＥＤを時分割発光させる。

上記各実施形態では、プロジェクタ２をテーブルに配置した状態で説明したが、プロジェクタ２を天井などから吊り下げて使用する場合にも本発明を適用することができる。また、スクリーン２８に像を投射する例で説明したが、投射面はスクリーン２８に限定されず、様々な投射面に対して投射するプロジェクタとして用いることができる。

上記各実施形態では、複数の光軸間の位置関係を表すために直交、平行などの用語を用い、あるいは９０°などの具体的な数値角度を用いて説明している。しかしながら、これらは光学系において要求される精度に応じた誤差で許容される範囲を含むものである。

上記第１実施形態では、マウント部６１を介して、投射レンズ１０が交換可能なプロジェクタ２について説明したが、投射レンズ１０がプロジェクタ本体６０に固定されたプロジェクタにも適用可能である。なお、交換可能な投射レンズ１０とする場合には、例えば第１光学系１１の一部のレンズ、例えば第１レンズ２１、第２レンズ２２をプロジェクタ本体に持たせ、投射レンズ１０側のレンズ数を減らしてもよい。

上記第１実施形態では、画像形成パネル６７を第１光軸ＣＬ１に対して下方にシフトしたが、これに代えて上方にシフトしてもよい。また、第１光軸ＣＬ１に直交する方向にシフトする対象は、画像形成パネル６７に代えて投射レンズ１０でもよく、更には画像形成パネル６７及び投射レンズ１０の両方をシフトして配置してもよい。

２ プロジェクタ
１０ 投射レンズ
１１ 第１光学系
１２ 第２光学系
１３ 第１ミラー
１４ 第２ミラー
１５ 第１保持部材
１６ 第２保持部材
１７ 反転部
１８ レンズ鏡筒
２１ 第１レンズ
２２ 第２レンズ
２３ 第３レンズ
２４ 第４レンズ
２５ 第５レンズ
２６ 第６レンズ
２７ 結像面
２８ スクリーン
３０ 第１本体
３０ａ 下板
３０ｂ 斜面部
３０ｃ 正面板
３０ｄ 第１取付孔
３０ｅ 上板
３０ｆ 第２取付孔
３１ 第１レンズ枠
３２ 第１取付筒
３３ 第２取付筒
３４ 第３取付筒
４０ 第２本体
４０ａ 上板
４０ｂ 斜面部
４２ 第２レンズ枠
４３ 第３レンズ枠
４５ 第１フランジ
４６ 第２フランジ
４７ 周溝
４８ ガイドピン
４９ 第１センサ
５０ 第２センサ
５１ クリック機構
５２ 係止穴
５３ 係止ボール
５４ コイルバネ
５５ バネ押さえネジ
５６ 係止ボール収納穴
５７ センサ板
６０ プロジェクタ本体
６１ マウント部
６５ 筐体
６６ 光源
６７ 画像形成パネル
６７ａ 画像形成面
６８ 遮光部
６９ 制御部
６９ａ 画像表示反転部
７１ ズームダイヤル
７３ フォーカスダイヤル
７５ 第１本体
８０ 反転部
８１ 第１フランジ
８２ キー溝
８３ 第２フランジ
８４ キー突起
８５ キーセンサ
８９ 第２フランジ
９０ 基準指標
９１ 位置指標
ＣＬ１ 第１光軸
ＣＬ２ 第２光軸
ＣＬ３ 第３光軸
ＳＴ１００〜ＳＴ１７０ ステップ

Claims (13)

1. 画像形成パネルの画像を投射面に投射する投射レンズであって、前記画像形成パネル及び前記投射レンズの一方を光軸に直交する方向にシフトして配するプロジェクタに用いられる投射レンズにおいて、
   第２ミラーと、
   光路において前記第２ミラーに対して前記画像形成パネル側に配され、第２光軸を含む第１光学系と、
   前記第２ミラーと第３光軸を含み、前記光路において前記第１光学系より前記投射面側に配される第２光学系と、
   前記第２光学系を前記第１光学系に対して前記第２光軸回りに、第１位置から、前記第１位置に対して１８０°反転した第２位置に移動する反転部と
   を備え、
   前記第２ミラーは、前記第２光軸を曲げて前記第３光軸とし、
   前記第２光軸を鉛直方向に沿わせた場合、
   前記第２光学系は、前記第１位置において前記第３光軸よりも前記鉛直方向の上方に光を投射し、前記第２位置において前記第３光軸よりも前記鉛直方向の下方に光を投射するに光を投射する投射レンズ。
2. 前記第１光学系は、前記光路上で前記第２ミラーよりも前記画像形成パネル側にある第１ミラーを含む請求項１記載の投射レンズ。
3. 前記反転部は、前記第１位置及び前記第２位置を検出するセンサを備える請求項１又は２記載の投射レンズ。
4. 前記反転部は、前記第１位置及び前記第２位置を表示する位置指標を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の投射レンズ。
5. 前記反転部は、前記第１光学系に対して前記第２光学系を前記第２光軸回りに回動させて前記第１位置及び前記第２位置に切り替える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の投射レンズ。
6. 前記反転部は、クリック機構を有し、
   前記クリック機構は、ボールと、バネと、穴とを有し、
   前記第１位置と前記第２位置において、前記バネは、前記穴内で前記ボールを付勢する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の投射レンズ。
7. 前記第２光学系が前記第１位置および前記第２位置のいずれの位置にも配置されておらず、前記センサがＯＦＦとなる不検出状態の場合に、前記画像形成パネルからの光を遮る遮光部を有する請求項３、または請求項３を引用する請求項４ないし６のいずれか１項に記載の投射レンズ。
8. 前記第１ミラーは、第１光軸を曲げて前記第２光軸とし、
   前記第１光軸を含み、前記第１光学系より前記画像形成パネル側にある第３光学系を備え、
   前記第２光学系が前記第1位置にある場合に、前記第３光学系は、側面視において前記第１光学系に対して前記第２光学系と同じ側にあり、
   前記第２光学系が前記第２位置にあるときに、前記第３光学系は、側面視において前記第１光学系に対して前記第２光学系と反対側にある、請求項２、または請求項２を引用する請求項３ないし７のいずれか１項に記載の投射レンズ。
9. 前記第１光学系および前記第２光学系に配される複数のレンズのうち、最も前記投射面側に配されるレンズの径が最も大きく、かつ前記プロジェクタの筐体から突出する構造である、請求項1ないし８のいずれか１項に記載の投射レンズ。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項記載の投射レンズと、
    前記画像を表示する前記画像形成パネルと、
    前記画像形成パネルを照明する光源と、
    前記画像形成パネルを収納し、前記画像形成パネル及び前記投射レンズの一方を前記第１光軸に直交する方向にシフトする筐体と、
    を備えるプロジェクタ。
11. 前記第２光学系の前記第１位置又は前記第２位置への切り替えに連動し、前記投射面の投射画像の向きを前記第１位置及び前記第２位置で合わせるべく、前記センサの信号に基づき前記画像を反転する画像表示反転部を備える請求項３を引用する請求項１０記載のプロジェクタ。
12. 前記第２光学系が前記第１位置および前記第２位置のいずれの位置にも配置されておらず、前記センサがＯＦＦとなる不検出状態の場合に、前記画像形成パネルからの光を遮る遮光部を、前記投射レンズと前記画像形成パネルとの間に有する請求項３を引用する１０又は１１記載のプロジェクタ。
13. 前記投射レンズは前記筐体に着脱自在に取り付けられる請求項１０から１２のいずれか1項に記載のプロジェクタ。

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