JPH0682608A - 光学素子とそれを用いた光軸変更素子及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射光の光軸を高精度かつ容易に屈曲させる
ことのできる光学素子とそれを用いた光軸変更素子及び
投射型表示装置を提供する。 【構成】 本願発明の光学素子は、第１の媒質中に光軸
に沿って所定の間隔をおいて配列され、光軸に対する各
々の入射面の角度が互いに異なるように可変可能な複数
の透明板102a,102bと、透明板102a,102bにより挟まれる
領域を囲むように透明板間に設けられ、透明板の配列方
向に伸縮自在なる隔壁104と、複数の透明板102a,102bと
隔壁104により囲まれる領域に充填され、前記第１の媒
質と異なる屈折率を有する第２の媒質103とを備えたこ
とを特徴とする。また、光軸変更素子は、光軸に沿って
前記光学素子を複数配列したことを特徴とする。また、
投射型表示装置は、投射レンズの入射側または出射側の
少なくとも一方に、１個または複数の異なる光シフト素
子を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入射光の光軸を屈曲さ
せる光学素子とそれを用いた光軸変更素子及び投射型表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ライトバルブに表示された画像を
投射光学系によりスクリーン上に拡大投射する投射型表
示装置の開発が活発である。特に、ライトバルブに透過
型のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイパネル
（以下、ＴＦＴ・ＬＣＤと呼ぶ）を用いた投射型表示装
置（以下、プロジェクタと呼ぶ）が注目されているが、
これは、色再現性、コントラスト等画質が優れ、手軽に
迫力ある大画面が得られるという特徴があり、すでにＨ
ＤＴＶ表示が可能な液晶プロジェクタが実現している。

【０００３】図４８は、従来技術に係わるプロジェクタ
を示す概略構成図である。図において、１は光源、２は
光源１から発生する赤外線、紫外線をカットするフィル
ター、３は光学フィルター、４は光源１の集光性を高め
る集光レンズ、５はライトバルブ、６は投射レンズ、７
はスクリーンである。このプロジェクタでは、ライトバ
ルブ５に通常の液晶テレビと同様に画信号を入力し画像
を表示し、このライトバルブ５に表示された画像を投射
レンズ６によってスクリーン７上に投影表示する。ここ
で、ライトバルブ５自体は発光しないため、ライトバル
ブ５を後部光源１で照射し透過した照射光が投射レンズ
６に入射する。このプロジェクタでは、ライトバルブ５
に形成された表示画像を投射レンズ６により拡大投影す
るため大画面表示が可能である。

【０００４】このようなプロジェクタの構成で一層の解
像度を上げるには、ＴＦＴ・ＬＣＤの画素の高密度化あ
るいは表示面積の大型化により画素数を飛躍的に上げな
ければならず、画素の微細化、ＬＣＤの配線抵抗の低抵
抗化、ＴＦＴの駆動能力の向上を図る必要があるが、こ
の場合、製造歩留が低下する等の問題が生じ、製造が困
難となる。さらに、ＬＣＤを駆動するドライバＬＳＩの
超高速化など回路的にも困難となる。このため、従来よ
り高解像度化を図るために複数のプロジェクタからの投
射画像を互いに画素間を埋めるようにしてスクリーン上
で重ね合わせる投射光学系がとられていた（例えば、特
開昭６４−３５４７９号公報、特開平２−２８１２８７
号公報等参照）。

【０００５】この投射光学系の一例を図４９に示す。図
４９において、１１，１２は光源、２１，２２は光源１
１，１２から発生する赤外線及び紫外線をカットするフ
ィルター、３１，３２は光学フィルター、４１，４２は
集光レンズ、５１，５２はライトバルブ、６１，６２は
投射レンズ、７はスクリーン、ｍ１，ｍ２は投射レンズ
（プロジェクタ）の光軸である。図４９に示すように、
ライトバルブ５１，５２の画像は、スクリーン７上で重
畳されて一つの画像を形成する。このようなプロジェク
タで複数のライトバルブ５１，５２の画像がどのように
重畳するかを図５０を用いて説明する。

【０００６】図５０は、４個の画像を重畳する例であ
る。図５０において、画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはライトバル
ブであるＴＦＴ・ＬＣＤの概略図である。１つの画素は
光を透過する開口部と光遮蔽部からなる。従って、４個
の画像を約半画素ずらして開口部が他の画像の光遮蔽部
に重なるように投射すれば、縦横２倍の高精細な投射表
示が可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたような複数
の画像をスクリーン上で重畳して最大限の解像度を得る
ためには、画像の全ての画素の開口部が他の画像の画素
の光遮蔽部に重畳させる必要がある。従って、全ての投
射画像のピントが合うことはもちろん、大きさが同じ、
歪がない、スクリーン上の回転方向が同じ等の条件が全
て合致しなければならない。このため、図５１に示すよ
うな投射レンズの光軸に対してｘ軸，ｙ軸，ｚ軸，θｘ
軸，θｙ軸，θｚ軸の６軸でプロジェクタの投射位置を
精密に調整する必要がある。

【０００８】従来、このような調整は、光学実験に使用
するような精密な機械によるステージが用いられてい
る。プロジェクタは一般に数十ｋｇ以上と重いため、大
型で、堅牢な、極めて重いステージが用いられ、重量が
重くなるという問題があった。さらに、ステージが大型
で、重いため、ステップモータ等で調整するときには高
駆動能力のモータが必要となり、装置が大がかりになる
という問題があった。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、入射光の光軸を高精度かつ容易に屈曲させる
ことのできる光学素子とそれを用いた光軸変更素子及び
投射型表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光学素子とそれを用いた光軸変更
素子及び投射型表示装置を採用した。すなわち、請求項
１記載の光学素子は、光が透過する第１の媒質中に当該
光の光軸に沿って所定の間隔をおいて配列され、該光軸
に対する各々の入射面の角度が互いに異なるように可変
可能な複数の透明板と、これら透明板により挟まれる領
域を囲むように、これら透明板間に設けられ、これら透
明板の配列方向に伸縮自在なる隔壁と、前記複数の透明
板と隔壁により囲まれる領域に充填され、前記第１の媒
質と異なる屈折率を有する第２の媒質とを備えたことを
特徴としている。

【００１１】また、請求項２記載の光学素子は、請求項
１記載の光学素子において、前記透明板のいずれか一方
に、該透明板の入射面の角度を前記光軸に対して可変す
る駆動機構を設けたことを特徴としている。

【００１２】また、請求項３記載の光軸変更素子は、光
軸に沿って請求項１記載の光学素子を複数配列したこと
を特徴としている。

【００１３】また、請求項４記載の光軸変更素子は、請
求項３記載の光軸変更素子において、前記複数の光学素
子の、互いに隣接する側または互いに離間する側のいず
れかの各々の透明板に、これらの透明板を互いに平行を
保ちつつ各透明板の入射面の角度を前記光軸に対して可
変する駆動機構を設けたことを特徴としている。

【００１４】また、請求項５記載の光軸変更素子は、請
求項３記載の光軸変更素子において、前記複数の光学素
子の、光が入射する側または出射する側のいずれかの各
々の透明板に、これらの透明板を互いに逆向きに同一角
度で傾斜するように各透明板の入射面の角度を前記光軸
に対して可変する駆動機構を設けたことを特徴としてい
る。

【００１５】また、請求項６記載の投射型表示装置は、
ライトバルブに表示された画像を投射光学系によりスク
リーン上に拡大投影する複数の投射型表示モジュールの
投射画像を１つのスクリーンに重畳投射する投射型表示
装置において、前記投射光学系の投射レンズの入射側ま
たは出射側の少なくとも一方に、１個または複数の異な
る光シフト素子を設けたことを特徴としている。この光
シフト素子は、光軸の方向を屈曲または該光軸に対して
平行移動するものであり、本願発明の請求項１または２
記載の光学素子、請求項３，４または５記載の光軸変更
素子の他、１つ以上の平板状の透明基板、１つ以上のく
さび型の透明基板等を用いて構成される。

【００１６】また、請求項７記載の投射型表示装置は、
投射レンズを持たない複数の投射型表示モジュールと、
該複数の投射型表示モジュールの光を複数のミラーによ
り１つの投射レンズに入射して複数の投射型表示モジュ
ールからの投射画像を重畳合成し、１つのスクリーンに
拡大投射する手段とを有した投射型表示装置において、
前記複数の投射型表示モジュールと前記ミラーとの間に
光シフト素子を設けたことを特徴としている。この光シ
フト素子は、前記請求項６において述べられた光シフト
素子と同様の構成である。

【００１７】また、請求項８記載の投射型表示装置は、
請求項６または７記載の投射型表示装置において、前記
ライトバルブにテストデータを表示し、該テストデータ
を検出して前記ライトバルブの所定の位置からのずれを
算出する手段と、前記位置ずれを前記光学素子により光
学的に補正する手段とを設けたことを特徴としている。

【００１８】

【作用】本発明の請求項１記載の光学素子では、光軸に
対するこれら透明板各々の入射面の角度が互いに異なる
ように、各々の透明板の光軸に対する角度を可変する。
ここで、説明を簡単にするために入射側の透明板の入射
面を入射光の光軸に対して直角とすると、第１の媒質中
に入射した光は、入射側の透明板に入射した後に第２の
媒質に入射し、出射側の透明板の出射面から外方へ出射
する。入射側の透明板の入射面は入射光の光軸に対して
直角であるから、この場合、当該光が第２の媒質中を透
過するまでの光軸は入射時の光軸と一致する。また、当
該光が第２の媒質から出射側の透明板の入射面に入射
し、該透明板の出射面から外方へ出射する場合には、第
２の媒質と第１の媒質とでは屈折率が異なるので、当該
光が透明板の入射面に角度（入射角）θ1で入射したと
すると、該透明板の出射面から前記角度θ1と異なる角
度（屈折角）θ2で出射することとなる。したがって、
当該光の光軸が屈曲する。

【００１９】一般に、第１の媒質の屈折率をｎ1、第２
の媒質の屈折率をｎ2とすれば、入射角θ1と屈折角θ2
との間には ｓｉｎθ1／ｓｉｎθ2＝ｎ2／ｎ1＝ｎ12 の関係が成り立つ。但し、ｎ12は第２の媒質の第１の媒
質に対する相対屈折率である。したがって、第１の媒質
と第２の媒質を適宜選択することにより、入射光の光軸
の屈折角を最も好ましい範囲に限定することが可能にな
る。これより、入射光の光軸を所定の方向に高精度で容
易に屈曲させることが可能になる。

【００２０】また、請求項２記載の光学素子では、前記
透明板のいずれか一方に、該透明板の入射面の角度を前
記光軸に対して可変する駆動機構を設けたことにより、
各々の透明板の光軸に対する角度を、高精度で容易かつ
速やかに可変する。これにより、入射光の光軸を所定の
方向に高精度で容易かつ速やかに屈曲させることが可能
になる。

【００２１】また、請求項３記載の光軸変更素子では、
光軸に沿って請求項１記載の光学素子を複数配列する。
ここでは、簡単のために光学素子を２つ並べた場合を考
えると、入射側の第１の光学素子に入射した光の光軸は
該第１の光学素子により屈曲し、この屈曲した光の軸
は、出射側の第２の光学素子により再度屈曲する。この
光軸変更素子では、第１の媒質と、第１及び第２の光学
素子それぞれの第２の媒質を適宜選択することにより、
第１及び第２の光学素子それぞれの屈折率が変化し、そ
れぞれの光学素子に入射する光の入射角を調整すること
により、入射光の光軸が所定の方向に屈曲またはシフト
（光軸の平行移動）する。したがって、第１の媒質と第
２の媒質を適宜選択し、それぞれの光学素子に入射する
光の入射角を調整すれば、入射光の光軸を所定の方向に
屈曲またはシフトさせることが可能になる。これより、
入射光の光軸を所定の方向に高精度で容易に屈曲または
シフトさせることが可能になる。

【００２２】また、請求項４記載の光軸変更素子では、
前記複数の光学素子の、互いに隣接する側または互いに
離間する側のいずれかの各々の透明板に、これらの透明
板を互いに平行を保ちつつ各透明板の入射面の角度を前
記光軸に対して可変する駆動機構を設けたことにより、
前記透明板各々の光軸に対する角度を、高精度で容易か
つ速やかに可変する。これにより、入射光の光軸を所定
の方向に高精度で容易かつ速やかに屈曲またはシフトさ
せることが可能になる。

【００２３】また、請求項５記載の光軸変更素子では、
前記複数の光学素子の、光が入射する側または出射する
側のいずれかの各々の透明板に、これらの透明板を互い
に逆向きに同一角度で傾斜するように各透明板の入射面
の角度を前記光軸に対して可変する駆動機構を設けたこ
とにより、前記透明板各々の光軸に対する角度を、高精
度で容易かつ速やかに可変する。これにより、入射光の
光軸を所定の方向に高精度で容易かつ速やかに屈曲また
はシフトさせることが可能になる。

【００２４】また、請求項６記載の投射型表示装置で
は、前記投射光学系の投射レンズの入射側または出射側
の少なくとも一方に、１個または複数の異なる光シフト
素子を設けたことにより、光軸の方向を可変またはシフ
トし、スクリーン上の同一領域に複数のライトバルブに
表示されている画像の画素合わせを容易にかつ高精度に
実現する。この結果、使用するライトバルブの高密度化
及び大面積化を図ることなく、投射型表示装置の高解像
度化、高精細度化が可能となる。さらに、投影画像の高
品質化、高輝度化、容易な調整が可能となる。

【００２５】また、請求項７記載の投射型表示装置で
は、前記複数の投射型表示モジュールと前記ミラーとの
間に光シフト素子を設けたことにより、光軸の方向を可
変またはシフトし、スクリーン上の同一領域に複数のラ
イトバルブに表示されている画像の画素合わせを容易に
かつ高精度に実現する。この結果、使用するライトバル
ブの高密度化及び大面積化を図ることなく、投射型表示
装置の高解像度化、高精細度化が可能となる。さらに、
投影画像の高品質化、高輝度化、容易な調整が可能とな
る。

【００２６】また、請求項８記載の投射型表示装置で
は、前記ライトバルブにテストデータを表示し、該テス
トデータを検出して前記ライトバルブの所定の位置から
のずれを算出する手段と、前記位置ずれを前記光学素子
により光学的に補正する手段とを設けたことにより、ス
クリーン上の同一領域に複数のライトバルブに表示され
ている画像の画素合わせを高精度で容易かつ速やかに実
現する。この結果、使用するライトバルブの高密度化及
び大面積化を図ることなく、投射型表示装置の高解像度
化、高精細度化が可能となる。さらに、投影画像の高品
質化、高輝度化、容易かつ速やかな調整が可能となる。

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２８】（実施例１）図１は、本発明の投射型表示
装置の実施例１の構成を説明するための模式構成図であ
る。本実施例１は、前述の図５１に示すような投射レン
ズの光軸に対して、ｘ軸方向すなわちスクリーン面の左
右方向と、ｚ軸方向すなわちスクリーン面の上下方向
（紙面に対して垂直な方向）の位置調整のための構成で
あり、位置調整のための光シフト素子として平板透明基
板を用いたものである。以下、説明を簡単にするために
ｘ軸方向に限定して説明する。

【００２９】図１において、１１，１２は光源、２１，
２２は光源１１，１２から発生する紫外線、赤外線をカ
ットするフィルター、３１，３２は光学フィルター、４
１，４２は集光レンズ、５１，５２はライトバルブ、６
１，６２は投射レンズ、８１，８２はライトバルブ５
１，５２と投射レンズ６１，６２の間に配置した平板透
明基板である。また、７はスクリーン、ｍ１，ｍ２は投
射レンズの光軸である。

【００３０】ライトバルブ５１，５２の画像は、図４８
と同様の原理で投射レンズ６１，６２により拡大された
像がスクリーン７上に結像される。平板透明基板８１，
８２は、光軸ｍ１，ｍ２に対してｚ軸を中心に互いに逆
方向に回転する。従って、図１に示すように、平板透明
基板８１，８２を配置したときは、ライトバルブ５１，
５２からの光線は屈折して図１中の矢印の方向にシフト
する。従って、ライトバルブ５１，５２の中心は等価的
にそれぞれ光軸ｍ１１，ｍ２２にシフトしたことにな
る。このとき、ライトバルブ５１，５２の画像は、投射
レンズ６１，６２（凸レンズと等価とする）の結像原理
により、スクリーン７上では各々矢印と逆方向に移動す
る。スクリーン７上で結像される像の移動距離は、結像
の原理よりＳ倍（投射倍率）である。ここで、Ｓは光軸
ｍ１１，ｍ２２のシフト量である。

【００３１】（実施例２）図２は、本発明の投射型表示
装置の実施例２の構成を説明するための模式構成図であ
る。本実施例２は、前記実施例１と同様に、前述の図５
１に示すような投射レンズの光軸に対して、ｘ軸、ｚ軸
方向の位置調整のための構成であり、位置調整のための
光シフト素子として平板透明基板を用いたものである。
以下、説明を簡単にするために、ｘ軸方向に限定して説
明する。

【００３２】図２において、平板透明基板８１，８２
は、それぞれ投射レンズ６１，６２の前面に配置されて
おり、光軸ｍ１，ｍ２に対してｚ軸を中心に互いに逆方
向に回転する。平板透明基板８１，８２以外は、図１と
同様の構成である。平板透明基板８１，８２が図２のよ
うに配置されているときは，投射レンズ６１，６２から
の光線は、屈折して図中の矢印の方向にシフトする。従
って、投射レンズ６１，６２の光軸は、等価的にそれぞ
れｍ１１，ｍ２２にシフトしたことになる。このときの
光軸シフト量は、平板透明基板８１，８２による屈折だ
けで決まるＳである。

【００３３】（実施例３）図３は、本発明の投射型表示
装置の実施例３の構成を説明するための模式構成図であ
る。本実施例３は、投射レンズを持たない投射型表示モ
ジュールと、複数の投射型表示モジュールの光を複数の
ミラーにより１つの投射レンズに入射して複数の投射画
像をスクリーン上に重畳合成する投射型表示装置に位置
調整用の光シフト素子を用いたものである。図３では説
明を簡単にするため４台の投射型表示モジュールを用い
た例で説明する。

【００３４】図３において、２０１，２０２，２０３，
２０４は、前述の図４８で説明した投射型表示装置で投
射レンズ６を取り除いた投射型表示モジュールである。
２０５は４面が全反射ミラーである四角錘型のミラーで
あり、対向する面の角度は９０度である。２０６は投射
レンズである。８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄは光シ
フト素子であり、ミラー２０５とそれぞれの投射型表示
モジュール２０１，２０２，２０３，２０４との間に配
置される。光シフト素子８０ａ〜８０ｄの動作は後述す
るので，ここでは省略する。

【００３５】図４は、重畳投射の原理を説明するための
構成図であり、図３を横から見た図である。ミラー２０
５は投射レンズ２０６の光軸上に対して直角に配置す
る。投射レンズ２０６の光軸はミラー２０５の頂点で交
差するので、ミラー２０５の頂点を交差し紙面に直角な
面は、投射レンズ２０６の光軸と等価な面となる。従っ
て、この面にライトバルブ５１，５２，５３，５４を配
置すればスクリーン２０７で重畳合成される。

【００３６】図５は、前述の実施例１，２，３の光シフ
ト素子に使用する平板透明基板の作用を詳細に説明する
ための光路図である。８は平板透明基板であり、光軸に
対して角度θ１傾いているとする。また、この平板透明
基板８の厚さをｄ、屈折率をｎ１とする。以下の説明で
は、ｓｉｎθ≒θが成立する近軸領域とする。

【００３７】光軸に沿って平板透明基板８に入射した光
線は、法線１に対して角度θ１の入射角で入射し、平板
透明基板８で屈折する。屈折した光線は、平板透明基板
８の入射面と出射面が平行であれば、出射方向は入射方
向と同一方向であるが光軸よりＳだけシフトして出射す
る。このときのシフト量Ｓは屈折の法則より式（１）で
表わされる。 Ｓ＝ｄ・θ１・（ｎ１−１）／ｎ１ ……（１） 従って、平板透明基板８を図５１で示したようなｘ軸、
ｚ軸を中心に回転させればｘ−ｚの２軸で光軸をシフト
することができる。

【００３８】（実施例４）図６は、本発明の投射型表示
装置の実施例４の構成を説明するための模式構成図であ
る。本実施例４は、前述の実施例１，２，３の光シフト
素子に片面が斜面であるくさび型透明基板を２枚用いた
ものであり、前述の実施例１，２，３と同様に図５１に
示すような投射レンズの光軸に対して、ｘ軸、ｚ軸の２
軸方向の位置調整を行うための構成である。以下、説明
を簡単にするために、ｘ軸方向に限定して説明する。ま
た、光学系の構成は、図１、図２、図３と同様であるの
でその説明は省略する。

【００３９】図６において、９ａ及び９ｂはくさび型透
明基板であり、互いの斜面が図６のように間隔ｄの空気
層を挟んで平行になるように配置されている。くさび型
透明基板９ａ，９ｂの斜面の角度は互いに等しくθ１と
する。いま、くさび型透明基板９ａの入射面、くさび型
透明基板９ｂの出射面が光軸に対して直角であるとし、
光線が光軸に平行に入射するとする。光線はくさび型透
明基板９ａの斜面に法線１に対して角度θ１で入射し、
角度θ２で屈折して空気層に出射する。この出射した光
線は、くさび型透明基板９ｂに入射し、両斜面が平行で
あるので、角度θ１で再び屈折する。結局、くさび型透
明基板９ｂから出射した光線はくさび型透明基板９ａに
入射する入射光と平行に、かつ光軸に対してＳだけシフ
トして出射する。このときのシフト量Ｓは屈折の法則よ
り式（２）で表わされる。 Ｓ＝ｄ・θ１・（ｎ１−１） ……（２） 従って、くさび型透明基板９ａ，９ｂの間隔ｄを可変に
し、さらにｙ軸を中心に両基板を回転させれば、ｘ−ｚ
の２軸で光軸をシフトすることができる。

【００４０】（実施例５）図７は、本発明の投射型表示
装置の実施例５の構成を説明するための模式構成図であ
る。本実施例５は、前述の実施例１，２，３の光シフト
素子として面の角度が可変できる２つの光学素子からな
る光軸変更素子を用いた構成例であり、前述の実施例
１，２，３と同様に図５１に示すような投射レンズの光
軸に対して、ｘ軸、ｚ軸の２軸方方向の位置調整を連続
して任意に可変できる構成である。以下、説明を簡単に
するために、ｘ軸方向に限定して説明する。また、光学
系の構成は図１、図２、図３と同様であるのでその説明
は省略する。

【００４１】光学素子１００ａと光学素子１００ｂとは
同一の構成であり、光学素子１００ａは、平板透明基板
１０２ａ，１０２ｂ及び平板透明基板１０２ａ，１０２
ｂと同じ屈折率を有する透明液体（第２の媒質）１０３
で構成され、２枚の平板透明基板１０２ａ，１０２ｂに
より透明液体１０３が挟持され、例えば、収縮自在な蛇
腹構造のシール材（隔壁）１０４で封止されている。光
学素子１００ｂは平板透明基板１０２ｃ，１０２ｄ及び
平板透明基板１０２ｃ，１０２ｄと同じ屈折率を有する
透明液体１０３とで構成され、透明液体１０３は光学素
子１００ａと同様にシール材１０４で封止されている。

【００４２】光学素子１００ａ，１００ｂは、図７に示
すように、互いに隣接する平板透明基板１０２ｂ，１０
２ｃの対向する面同士が所定の間隔（ｄ）の空気層（第
１の媒質）を挟んで平行になるように、さらに、各面の
法線の角度が光軸ｍ１に対して互いに等しくθ１となる
ように配置され、また、平板透明基板１０２ａ，１０２
ｄは光軸に対して直角になるように固定されている。平
板透明基板１０２ａと１０２ｂ及び平板透明基板１０２
ｃと１０２ｄはシール材１０４を介して接続されるため
互いに自由に作動させることができる。すなわち、平板
透明基板１０２ｂと１０２ｃは、各々の両端を結合子１
０５ａと１０５ｂで連結し結合子１０５ａを、図７にお
いて、上下に移動させて平板透明基板１０２ｂ，１０２
ｃ同士の平行を保ちながらこれら平板透明基板１０２
ｂ，１０２ｃ各々の法線となす角度θ１を設定する。本
光学素子を用いた光学的作用は、実施例３で説明したく
さび型透明基板を２枚用いて構成したものと同様であ
る。すなわち、光学素子１００ａに入射した光線は、入
射光線の入射方向と平行にかつ光軸に対してＳだけシフ
トし、光学素子１００ｂから出射させることができる。
本実施例５においては、光軸に対する角度θ１を駆動器
１０８によって調整している。

【００４３】駆動器１０８は、結合子１０５、駆動アー
ム１０６、マイクロメーター１０７で構成される。図７
において、マイクロメーター１０７が左右方向に動作す
ると駆動アーム１０６を介して結合子１０５が上下方向
に連動し、接続された２枚の平板透明基板１０２ｂ，１
０２ｃは、平行を保ちながら光軸ｍ１に対して角度が変
化する。このため、光線ｍ１１のシフト量をマイクロメ
ータービクの作動距離に応じてシフトすることができ
る。マイクロメーター１０７の代替としては、圧電素
子、パルスモーター等が好適である。

【００４４】なお、本実施例５では、平板透明基板１０
２ｂ，１０２ｃ間の平行度を保持することが重要であ
り、両基板の間隔ｄは保持してもしなくても良い。ま
た、本実施例５では、平板透明基板１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄと透明液体１０３の屈折率を同
じとしたが、必ずしも正確に同じにする必要はない。た
だし、両者の屈折率に大きな差があると、平板透明基板
１０２と透明液体１０３との境界面で不要な光が反射し
て透過率を減少させ、またゴースト、カラーシフトなど
スクリーン画像の画質低下を起こす原因になるので好ま
しくない。

【００４５】図８は、本実施例５の変形実施例であっ
て、図５１に示すｘ軸、ｚ軸方向の２軸を連続して任意
に可変できる構成例を示す模式構成図である。図８にお
いて、駆動器１０８ａ，１０８ｂは図７の駆動器１０８
と同一の構成であり、駆動器１０８ａと１０８ｂをｘ
軸、ｚ軸に配置すれば、図７で説明した動作により光線
のシフト方向をＸ軸，Ｚ軸の２方向に独立して可変する
ことができる。駆動器１０８ａ，１０８ｂの個々の動作
については、図７と同様であるのでその説明は省略す
る。

【００４６】（実施例６）図９は、本発明の投射型表示
装置の実施例６の構成を説明するための模式構成図であ
る。本実施例６は、前述の実施例１，２，３の光シフト
素子に片面が斜面であるくさび型透明基板を用いた構成
例であり、前述の図５１に示すような投射レンズの光軸
に対して、θｘ軸、θｚ軸の２軸方向の位置調整を行う
ための構成である。以下説明を簡単にするために、θｘ
軸方向に限定して説明する。また、光学系の構成は、図
１、図２、図３と同様であるのでその説明は省略する。

【００４７】図９において、１０は前記図６に示すくさ
び型透明基板９ａと同様なくさび型透明基板であり、斜
面と対向する面は光軸に対して直角な面である。斜面の
角度は対向する面に対してθ１とする。いま、くさび型
透明基板１０の入射面が光軸に対して直角であるとし、
光線が光軸に平行に入射するとする。光線はくさび型透
明基板１０の斜面に法線１に対して角度θ１で入射し、
角度θ２で屈折して空気層に出射する。この出射光が光
軸となす角度θは屈折の法則より式（３）で表わされ
る。

【００４８】 θ＝θ２−θ１ ＝（ｎ１−１）・θ１ ……（３） このようなくさび型透明基板１０を、図１、図３に示し
たように、ライトバルブ５１，５２と投射レンズ６１，
６２の間に配置すると、ライトバルブ５１，５２の光軸
が等価的に角度θ曲がり、θｘ軸を回転軸としてライト
バルブ５１，５２が回転したことになる。同様にして、
図２のように、くさび型透明基板１０を投射レンズ６
１，６２の出射面に配置すると、投射レンズ６１，６２
の出射光がθｘで角度θ曲がり、θｘ軸を回転軸として
ライトバルブ５１，５２が回転したことになる。

【００４９】くさび型透明基板１０をｘ軸を中心として
回転させれば、角度θ１を可変することができ、また、
ｙ軸を中心として回転させれば、斜面の向きをｘ−ｚ面
で可変することができ、プロジェクタ間のライトバルブ
のθｘ軸、θｚ軸のあおりを調整することができる。

【００５０】（実施例７）図１０は、本発明の投射型表
示装置の実施例７の構成を説明するための模式構成図で
ある。本実施例７は、前述の実施例１，２，３の光シフ
ト素子に面の角度を可変することができる光軸変更素子
を用いた構成例であり、前述の図５１に示すような投射
レンズの光軸に対して、θｘ、θｚの２軸方向の位置調
整を行うための構成である。以下、簡単のためにθｘ軸
方向に限定して説明する。

【００５１】光学素子１００及び駆動器１０８は、前述
の図７で説明した光学素子１００ａ，１００ｂ及び駆動
器１０８と同一構成である。いま、平板透明基板（透明
ガラス）１０２ａの入射面が光軸に対して直角であると
し、光線が光軸に平行に入射するとする。光線は平板透
明基板（透明ガラス）１０２ｂの面に法線１に対して角
度θ１で入射し、前述の図９と同様に光軸に対して角度
θで屈折して空気中に出射する。平板透明基板１０２ｂ
は、駆動器１０８と接続しており、マイクロメーター１
０７の動作に応じて面の角度θを任意に可変することが
できる。また、駆動器１０８をｘ軸、ｚ軸それぞれに設
ければ、プロジェクタ間のライトバルブのθｘ軸、θｚ
軸のあおりを調整することができる。

【００５２】（実施例８）図１１は、本発明の投射型表
示装置の実施例８の構成を説明するための模式構成図で
ある。本実施例８は、前述の実施例１，２，３の光シフ
ト素子に片面が斜面であるくさび型透明基板を３枚用
い、実施例４と実施例６を組み合わせた構成例であり、
前述の図５１に示すような投射レンズの光軸に対して、
ｘ軸、ｚ軸、θｘ軸、θｚ軸の各々の方向の位置調整を
行うための構成である。以下、説明を簡単にするため
に、ｘ軸、θｘ軸方向に限定して説明する。また、光学
系の構成は、図１、図２、図３と同様であるのでその説
明は省略する。

【００５３】図１１において、くさび型透明基板９ａ，
９ｂは、図６のくさび型透明基板と同一であり、互いに
同一形状をしており、斜面の角度はθ１である。くさび
型透明基板９ａ，９ｂ各々の斜面を図６のように間隔ｄ
の空気層を挟んで平行に配置する。くさび型透明基板１
０は図９のくさび型透明基板と同一であり、角度θ３の
斜面を持ち、くさび型透明基板９ｂの出射面とくさび型
透明基板１０の斜面対向面が隣接するように配置されて
いる。

【００５４】いま、くさび型透明基板１０の斜面対向面
が図１１のように直角に配置されているとし、光線が光
軸に平行にくさび型透明基板９ａに入射するとする。光
線はくさび型透明基板９ａ，９ｂでは、図７で説明した
ように、入射位置に対してシフト量Ｓだけシフトして入
射方向と同じ方向に出射する。くさび型透明基板１０に
入射した光線は、図９で説明したように角度θ（＝（ｎ
１−１）・θ３）だけ屈折して出射する。従って、くさ
び型透明基板９ａに入射した光線は、入射位置に対して
Ｓだけシフトし、かつ入射方向に対して角度θ屈折して
くさび型透明基板１０から出射することになる。

【００５５】このようなくさび型透明基板９ａ，９ｂ，
１０を、図１に示したように、ライトバルブ５１，５２
と投射レンズ６１，６２の間に配置し、くさび型透明基
板９ａ，９ｂ間の間隔ｄを可変とし、さらに、ｙ軸を中
心に回転させ、基板１０をｘ軸、ｙ軸を中心にそれぞれ
独立に回転させれば、プロジェクタ間のライトバルブの
ｘ、ｚ軸方向の位置及びθｘ、θｚ軸のあおりを調整す
ることができる。同様にして、図２のようにくさび型透
明基板９ａ，９ｂ，１０を投射レンズ６１，６２の出射
面に配置すると、投射レンズ６１，６２の出射光がｘ軸
方向にＳだけシフトし、θｘ軸で角度θ曲がるので、前
述のような調整を行えばプロジェクタ間のｘ、ｚ軸方向
の位置及びθｘ，θｚ軸のあおりを調整することができ
る。

【００５６】（実施例９）図１２は、本発明の投射型表
示装置の実施例９の構成を説明するための模式構成図で
ある。本実施例９は、前述の実施例１，２，３の光シフ
ト素子に、一方の面の角度を可変することができる光学
素子と、両面の角度を可変することができる光学素子か
らなる光軸変更素子を用いた構成例であり、前述の実施
例８と同様に図５１に示すような投射レンズの光軸に対
して、ｘ軸、ｚ軸、θｘ軸、θｚ軸各々の方向の位置調
整を行うための構成である。以下説明を簡単にするため
に、ｘ軸、θｘ軸方向に限定する。また、光学作用は図
１１で説明した構成と同一であるのでその説明は省略す
る。

【００５７】図１２において、光学素子１００ａ、駆動
器１０８ａはそれぞれ図７で説明した光学素子１００
ａ、駆動器１０８と同一構成である。１００ｃは光学素
子であり、図７の光学素子１００ｂの平板透明基板１０
２ｄが光軸ｍ１に対して直角に固定されているのに対し
て、平板透明基板１０２ｄを光軸ｍ１に対して角度を可
変にできるようにしている。１０８ｂは平板透明基板１
０２ｄの光軸ｍ１に対する角度を可変にするための駆動
器であり、平板透明基板１０２ａは光軸に対して直角に
固定される。

【００５８】ここで、駆動器１０８ａのマイクロメータ
ー１０７を左右方向に動作させると、駆動アーム１０６
を介して結合子１０５ａが上下に連動し、接続された２
枚の平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃは、平行性を保ち
ながら光軸ｍ１に対する角度が変化する。一方、駆動器
１０８ｂのマイクロメーター１０７を左右方向に動作さ
せると駆動アーム１０６が回転し、平板透明基板１０２
ｂは光軸ｍ１に対する角度が変化する。

【００５９】このような構成であるから、光線ｍ１１が
平板透明基板１０２ａに直角に入射すれば平板透明基板
１０２ｂ，１０２ｃの角度に応じてＳだけ光軸ｍ１に対
してシフトし、さらに、平板透明基板１０２ｄの角度に
応じて光軸ｍ１に対して角度θ屈折する。このようにし
て、プロジェクタのｘ軸方向の位置及びθｘ軸のあおり
を調整することができる。また、駆動器１０８ａ，１０
８ｂをｘ軸、ｚ軸各々に設ければ、プロジェクタのｘ
軸、ｚ軸方向の位置及びθｘ軸、θｚ軸のあおりを調整
することができる。

【００６０】（実施例１０〜１４）図１３〜図１７は、
本発明の投射型表示装置の実施例１０〜１４の構成を説
明するための模式構成図である。本実施例１０〜１４
は、前述の図４９に示したような投射レンズを持つ複数
の投射型表示モジュールを用いて、複数の投射画像をス
クリーンに重畳合成する投射型表示装置において、投射
レンズの入射側及び出射側に異なる光シフト素子を配置
した構成例である。図１３〜図１７では、説明を簡単に
するため１台の投射型表示モジュールを示している。

【００６１】いずれの実施例もプロジェクタのｘ軸、ｚ
軸の位置及びθｘ軸、θｚ軸のあおりを調整する構成例
であり、以下の説明では、光学作用は、図５〜図１２の
光シフト素子と同様であるのでその説明は省略する。

【００６２】図１３は、図５で示された平板透明基板８
を投射レンズ６の入射側に、また、図９で示されたくさ
び型透明基板１０を投射レンズ６の出射側に、それぞれ
配置した構成例である。

【００６３】図１４は、図６で示されたくさび型透明基
板９ａ，９ｂを投射レンズ６の入射側に、また、図９で
示されたくさび型透明基板１０を投射レンズ６の出射側
に、それぞれ配置した構成例である。

【００６４】図１５は、図６で示されたくさび型透明基
板９ａ，９ｂのうち、くさび型透明基板９ａを投射レン
ズ６の入射側に、また、くさび型透明基板９ｂを出射側
にそれぞれ配置し、基板９ｂの出射側に図９で示された
くさび型透明基板１０を配置した構成例である。

【００６５】図１６は、図７で示された光学素子１００
ａ，１００ｂからなる光軸変更素子を投射レンズ６の入
射側に、図１０で示された光学素子１００を投射レンズ
６の出射側に、それぞれ配置した構成例である。

【００６６】図１７は、図１２で示された光学素子１０
０ａ，１００ｃのうち、光学素子１００ａを投射レンズ
６の入射側に、また、光学素子１００ｃを投射レンズ６
の出射側に、それぞれ配置した構成例である。

【００６７】（実施例１５）図１８は、本発明の投射型
表示装置の実施例１５の構成を説明するための模式構成
図である。本実施例１５は、前述の図５〜図１７の各実
施例の光シフト素子に像回転機能を付加した像回転素子
の構成例である。図１８では、説明を簡単にするため
に、図５１に示すような投射レンズの光軸に対してθｙ
軸方向の位置調整のみを行う場合について説明する。こ
こで、２１０は台形形状したプリズムの像回転素子であ
る。この像回転素子２１０の長軸方向が投射レンズの光
軸方向に平行となるように配置する。２１０ａは像回転
素子２１０の入射面、２１０ｂは同出射面である。ま
た、２１０ｃは像回転素子２１０の底面であり、入射面
２１０ａから入射した光が全反射するようにコーティン
グされているか、もしくは底面２１０ｃで光線が全反射
するように入射面２１０ａの角度が設定されている。ま
た、入射面２１０ａ及び出射面２１０ｂと底面２１０ｃ
とのなす角度は同じである。

【００６８】ここで、入射面２１０ａに光軸に対して平
行に光線が入射すると、当該光は入射面２０１ａで屈折
した後、底面２１１ｃで全反射し、出射面２１０ｂから
入射光と同一方向に光線が出射する。このような像回転
素子２１０に画像２１１が入射すると、底面２１０ｃで
全反射することにより画像２１１は上下反転される。し
たがって、出射面２１０ｂからは入射時と同じ方向であ
るが、像が上下反転した画像２１２が出射される。この
像回転素子２１０を光軸を中心に回転させれば、この回
転角の倍の角速度で画像２１２が回転することとなる。
従って、このような像回転素子２１０を図５〜図１７で
示された光シフト素子に付加すれば、プロジェクタのθ
ｙ軸の像回転を調整することができる。

【００６９】（実施例１６）図１９〜図２１は、本発明
の投射型表示装置の実施例１６の構成を説明するための
図である。本実施例１６は、図１、２、３の各実施例の
投射型表示装置において、スクリーンに位置調整用のテ
ストパタンを表示し、このテストパタンを検出してライ
トバルブの所定の位置からのずれを算出し、光シフト素
子のアクチュエータを制御することにより位置ずれの光
学的補正をする構成例である。

【００７０】図１９において、２２０はスクリーンであ
り、このスクリーン２２０の４辺にテストパタンを表示
するテストパタン表示領域２２０Ｎ，２２０Ｓ，２２０
Ｗ，２２０Ｅを設けている。

【００７１】図２０及び図２１は、投射型表示装置の位
置調整のためのアクチュエータを如何に駆動するかを説
明するための構成図である。説明を簡単にするために、
投射型表示装置が１台の場合について説明する。図２０
において、２２２は投射型表示装置であり、２２３，２
２５，２２６，２２８は各々前述した光シフト素子を調
整するためのアクチュエータであり、それぞれｘ軸、ｚ
軸、θｘ軸、θｚ軸の調整用である。また、２２４，２
２７はｙ軸、θｙ軸の調整用光学ステージのためのアク
チュエータである。

【００７２】投射型表示装置２２２は、スクリーン２２
０に位置調整用テストパタンを表示し、テストパタン表
示領域２２０Ｎ，２２０Ｓ，２２０Ｗ，２２０Ｅ各々に
表示されたパタンをイメージセンサ２２１Ｎ，２２１
Ｓ，２２１Ｗ，２２１Ｅで撮影する。２２９はイメージ
センサ２２１Ｎ，２２１Ｓで撮影されたテストパタンか
らＮ−Ｓ方向のピントを検出する回路であり、検出結果
をもとにアクチュエータ２２４，２２６を制御する。

【００７３】同様に、２３０はイメージセンサ２２１
Ｗ，２２１Ｅで撮影されたテストパタンからＷ−Ｅ方向
のピントを検出する回路であり、検出結果をもとにアク
チュエータ２２８を制御する。２３１はイメージセンサ
２２１Ｗ，２２１Ｅで撮影されたテストパタンからｘ軸
方向のずれを検出する回路であり、検出結果をもとにア
クチュエータ２２３を制御する。２３２はイメージセン
サ２２１Ｎ，２２１Ｓで撮影されたテストパタンからｚ
軸方向のずれを検出する回路であり、検出結果をもとに
アクチュエータ２２５を制御する。２３３はイメージセ
ンサ２２１Ｗ，２２１Ｅで撮影されたテストパタンから
θｙ軸方向の回転ずれを検出する回路であり、検出結果
をもとにアクチュエータ２２７を制御する。

【００７４】検出回路２２９，２３０によるピント検出
は、例えば、テストパタン領域に表示されたテストパタ
ンから画素の形状を抽出し、画素の縦と横のサイズを計
測し、この抽出された画素の形状が最小の大きさになる
ようにアクチュエータを制御することにより行うことが
できる。また、検出回路２３１，２３２によるずれ検出
は図２１に示すような方法により行うことができる。

【００７５】図２１はテストパタン表示領域２２０Ｎ，
２２０Ｓに表示された十字パタンを示したものである。
ｚ軸方向のずれは、図２１（ａ）に示すように、テスト
パタン表示領域２２０Ｎ（もしくは２２０Ｓ）に表示さ
れたパタンから検出する。すなわち、テストパタンと予
め設定した十字形の基準線の横方向の線のずれ量Ｓｚを
計測し、アクチュエータ２２３を制御する。また、ｘ軸
方向のずれは、図２１（ｂ）に示すようにテストパタン
表示領域２２０Ｗ（もしくは２２０Ｅ）に表示されたパ
タンから検出する。すなわち、テストパタンと予め設定
した基準線の縦方向の線のずれ量Ｓｘを計測し、アクチ
ュエータ２２５を制御する。

【００７６】また、検出回路２３３による光軸を中心と
した回転ずれ（θｙ軸）は、テストパタン表示領域２２
０Ｗ，２２０Ｅに表示された十字パタンの交点を結ぶ直
線と基準線の横線との角度を計測し、アクチュエータ２
２７を制御する。このように、１台の投射型表示装置の
調整を終えたら、この投射型表示装置の表示を基準とし
て、前述した方法により投射型表示装置間の位置調整を
行う。このようにして、複数の投射型表示装置各々の調
整を行うことができる。なお、本実施例において用いる
位置調整のアルゴリズムは図２０，図２１で説明した方
法に限定するものではない。

【００７７】（実施例１７）図２２は、本発明の投射型
表示装置の実施例１７の構成を説明するための模式構成
図であり、２３５，２３６，２３７は光シフト素子を具
備したプロジェクタ、７はスクリーンである。また、１
１，１２，１３は光源、２１，２２，２３は光源から発
生する赤外線、紫外線をカットするフィルター、３１，
３２，３３は光学フィルター、４１，４２，４３は集光
レンズ、５１，５２，５３はライトバルブ、６１，６
２，６３は投射レンズ、８１，８２，８３は平板透明基
板である。

【００７８】本実施例１７は、縦横比を標準３：４とは
異なる非常に横長の形状の大画面表示を提供するマルチ
プロジェクションシステムの構成例を示す。スクリーン
７の領域Ａには、プロジェクタ２３５の画面を投写し、
領域Ｂには、プロジェクタ２３６の画面を投写し、領域
Ｃにはプロジェクタ２３７の画面を投写して横長の連続
した大画面表示を行う。このため、スクリーン７上の各
領域の継ぎ目部は、画素毎の合わせ、すなわち、プロジ
ェクタ間の位置調整を行う必要がある。

【００７９】本実施例１７では、プロジェクタのｚ軸の
位置調整を行う場合について説明する。例えば、プロジ
ェクタ２３５の画面をスクリーン７の領域Ａに投写し、
画面右端がスクリーン７の領域Ｂにまたがって投写され
た場合、次の方法により画素合わせを行う。すなわち、
プロジェクタ２３５の平板透明基板８１を光軸ｍ１に対
してある角度傾斜させ、光路をｍ１１にシフトする。す
ると、プロジェクタ２３５の投写画像は紙面左方向へシ
フトし、画素合わせを行うことができる。また、ｘ軸，
ｚ軸，θｘ軸，θｙ軸，θｚ軸各々の調整については、
実施例１〜１７に示す光シフト素子を適用することによ
り実現することができる。これらの光学作用は図５〜図
１２の光シフト素子と同様であるので以下の説明を省
く。

【００８０】（実施例１８）図２３は、本発明の投射型
表示装置の実施例１８の構成を説明するための模式構成
図であり、前記図５１に示すｚ軸方向を連続して任意に
可変することができ、かつシフト量Ｓを任意に可変する
ことができる構成例である。駆動器１０８は、結合子１
０５、駆動アーム１０６、マイクロメーター１０７によ
り構成される。また、３００ａ，３００ｂ，３００ｃは
Ｙ字形の自在継手であり、Ｙ字のなす角度βが任意に可
変できる構成である。この投射型表示装置では、マイク
ロメーター１０７が図中左右方向に動作すると、駆動ア
ーム１０６を介して結合子１０５が連続して上下方向に
連動し、接続された２枚の平板透明基板１０２ｂ，１０
２ｃは平行を保ちながら図中の支点を中心に紙面に向か
って前後に作動し光線（光軸）ｍ１に対して角度が変化
する。したがって、光線（光軸）ｍ１１のシフト量をマ
イクロメーター１０７の作動距離に応じてシフトするこ
とができる。

【００８１】また、図において、３０２は回転シャフト
であり、該回転シャフト３０２により光学素子１００ａ
と１００ｂが連結されており、該回転シャフト３０２に
は、光学素子１００ａと１００ｂの中心を境に互いに逆
方向のネジが形成されている。 該回転シャフトを回転
させることにより、光学素子１００ａと１００ｂは互い
に逆方向に進む。すなわち、光学素子１００ａと１００
ｂを平行に保ちながら間隔ｄを任意に可変することがで
きる。このことにより、シフト量を任意に可変すること
ができる。光学素子の構成及びシフト量については、前
記実施例５に示す通りである。

【００８２】（実施例１９）図２４は、本発明の投射型
表示装置の実施例１９の構成を示す図であり、（ａ）は
側面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。本実施例１９
は、図７の実施例５において光線方向をｘ軸、ｚ軸方向
にシフトさせるための２軸の調整機構の他の実施例であ
る。

【００８３】図２４において、４００は平板透明基板１
０２ｂと１０２ｃを平行に保つためのスペーサである。
平板透明基板１０２ｂと１０２ｃは、スペーサ４００で
固定されている。４０１と４０２はスペーサ４００の回
転軸であり、それぞれｚ軸、ｘ軸の回転軸である。４０
３は平板透明基板１０２ａと１０２ｄを固定する支柱で
ある。４０４はスペーサ４００を支え、ｘ軸４０２を中
心に回転できる機構を持つ支柱である。４０５は支柱４
０４を支え、支柱４０４をｚ軸を中心に回転できる機構
を持つ支持台である。支持台４０５の回転機構はスペー
サ４００を直接駆動していないので、支柱４０４をｚ−
軸４０１を中心に回転させると、ｘ−軸４０２に影響を
与えることなくスペーサ４００がｚ軸を中心に回転す
る。

【００８４】図２４の（ｃ）は、スペーサ４００、支柱
４０４を回転させる機構を示す図であり、支柱４０４及
び支持台４０５に設けられている、４０６は駆動アーム
であり、矢印の方向に力を加えると支点４０７を中心に
回転する。４０８はスペーサ４００に接続されており、
回転角度を保持するために必要なばねである。したがっ
て、矢印の方向に力を加えるとスペーサ４００はｚ−軸
４０１を中心にして回転し、平板透明基板１０２ｂと１
０２ｃは平行を保ちながら、平板透明基板１０２ａに対
して傾斜する。これにより、入射光線はｘ軸とｚ軸の２
軸でシフトする。

【００８５】（実施例２０）図２５は、本発明の投射型
表示装置の実施例２０の構成を示す模式構成図でああ
り、実施例１，２，３の光シフト素子として、一方の面
の角度を可変できる光学素子と両面の角度を可変できる
光学素子からなる光軸変更素子を用いた構成例である。

【００８６】前記図１２に示す構成例では、平板透明基
板１０２ｄの角度をｘ軸，ｚ軸の両方を可変する構造で
あるが、図２５では、平板透明基板１０２ａ，１０２ｄ
の２枚の角度を互いに異なる１軸方向に可変にして、θ
ｘ，θｚ軸のあおりを調整する実施例を示す。すなわ
ち、平板透明基板１０２ｄは紙面に対して垂直な方向に
回転軸５０１を中心に回転する。平板透明基板１０２ａ
は紙面に対して水平な方向に回転軸５０２を中心に回転
する。１０６ｃは駆動アーム、１０７ｃはマイクロメー
ターである。マイクロメーター１０７ｃを左右方向に作
動すると駆動アームが上下方向に動作し連動して平板透
明基板１０２ａが回転軸５０２を中心に回転する。駆動
器１０８ａ，１０８ｂの動作及び光学作用については、
実施例９と同じであるので省略する。

【００８７】（実施例２１）図２６は、本発明の投射型
表示装置の実施例２１の構成を示す側面図、図２７は、
図２６の一部の拡大図、図２８は、図２６の回転軸６０
１，６０２からなる面での断面図である。

【００８８】本実施例２１の投射型表示装置は、図７の
実施例５において光線方向をｘ軸、ｚ軸方向にシフトさ
せるための２軸の調整機構の他の実施例である。また、
図２４の実施例１９の構成と異なる点は、スペーサと平
板透明基板の回転軸を異なる位置にしているという点に
ある。

【００８９】図２６，図２７，図２８において、６００
は平板透明基板１０２ｂと１０２ｃとを平行に保つため
のスペーサである。平板透明基板１０２ｂおよび１０２
ｃは、スペーサ６００とは実施例１９のように接着剤等
で固定されているのではなく、接触はしているがお互い
の面が滑るように構成されている。この接触面の摩擦力
を少なくするには、例えば、図２７のような構造があ
る。平板透明基板１０２ｂと１０２ｃに接触するスペー
サ６００の端面に金属球６１０を複数配列させて、平板
透明基板との接触面積を少なくして摩擦力を減らした構
造である。６０１と６０２はスペーサ６００の回転軸で
あり、それぞれｚ軸，ｘ軸の回転軸（図２８）である。

【００９０】６０４ｂ，６０４ｃはそれぞれ平板透明基
板１０２ｂ，１０２ｃを保持する枠である。６０３は回
転軸６０２上にある軸６０６ａと６０６ｂによりスペー
サ６００を支え、さらに、軸６０６ａと６０６ｂを軸に
スペーサ６００を回転することができる機構を持つ支柱
である。したがって、スペーサ６００は回転軸６０２を
中心に回転する。スペーサ６００が回転すると、平板透
明基板１０２ｂ，１０２ｃは回転駆動力を受けるが、平
板透明基板とスペーサとは固定されていないので、回転
軸６０２とは異なる回転軸で回転する。

【００９１】６０５は回転軸６０１上にある軸６０７に
より支柱６０３を支え、平板透明基板１０２ａ，１０２
ｄを保持する。さらに、軸６０７を軸に支柱６０３を回
転できる機構を持つ支柱である。したがって、スペーサ
６００は回転軸６０１を中心に回転する。このときも、
平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃは回転軸６０１とは異
なる回転軸で回転する。支柱６０５の回転機構はスペー
サ６００を直接駆動しないので、支柱６０３を回転軸６
０１を中心に回転させると、回転軸６０２に影響を与え
ることなくスペーサ６００がｚ軸を中心に回転する。

【００９２】逆に、スペーサ６００を回転軸６０２を中
心に回転させても、支柱６０３は回転しないので、スペ
ーサ６００の回転軸６０１での回転は起こらない。スペ
ーサ６００、支柱６０３の回転駆動は、例えば、図２４
の（ｃ）のような回転機構をそれぞれの側面に設置すれ
ばよい。実施例２１はこのような構成であるので、平板
透明基板１０２ｂと１０２ｃは平行を保持しながら、平
板透明基板１０２ａに対して２軸上で傾斜する。これに
より、入射光線はｘ軸とｚ軸の２軸でシフトする。

【００９３】なお、６０８，６０９は枠６０４ｂ，６０
４ｃを支えるバネである。通常、枠、平板透明基板、透
明液体各々の自重により枠が下方向へずれる。バネ６０
８，６０９は、このずれを打ち消すために設けられてい
る。枠の下方向へのずれは、透明液体１０３の容積が一
定であるので、スペーサ６００の面に沿って垂直にずれ
る。このずれにより、シール材１０４は変形しスペーサ
６００の回転軸６０２での回転駆動負荷が増加する。し
かしながら、この駆動負荷の増加が問題なければバネ６
０８と６０９は必要ない。尚、実施例２１では、θｘ，
θｚ軸のあおり機構は設けていないが、図２５に示した
ような駆動機構を平板透明基板１０２ａ，１０２ｄに設
ければよいことは明らかである。

【００９４】（実施例２２）図２９は、本発明の投射型
表示装置の実施例２２の構成を示す側面図、図３０は、
図２９の一部の拡大図、図３１は、図２９の回転軸から
なる断面図である。本実施例２２の投射型表示装置は、
図７の実施例５において光線方向をｘ軸、ｚ軸方向にシ
フトさせるための２軸の調整機構の他の実施例である。
また、図３０の実施例２１の構成と異なる点は、実施例
２１のスペーサが回転するのに対して、実施例２２では
平行移動するという点である。

【００９５】図２９、図３０、図３１において、７００
ａ，７００ｂ，７００ｃ，７００ｄは平板透明基板１０
２ｂと１０２ｃとを平行に保つためのスペーサであり、
７０４ｂ，７０４ｃはそれぞれ平板透明基板１０２ｂ，
１０２ｃを保持する枠である。スペーサ７００ａ，７０
０ｂ，７００ｃ，７００ｄは枠７０４ｂ，７０４ｃの４
隅に設けられており、平板透明基板１０２ｂおよび１０
２ｃとは実施例１９のように接着剤等で固定されている
のではなく、接触はしているが３次元座標内で自在に滑
るように構成されている。この接触面の構造として、例
えば、図３０のような構造がある。

【００９６】図３０はスペーサ７００ａと枠７０４ｂと
の接触面の拡大図である。スペーサ７００ａの端には７
０８ａのような先端が球状となっている取手が付いてお
り、この取手７０８ａが枠７０４ｂに設けられている穴
の中を自在に回転する。このような構造がスペーサ７０
０ａ，７００ｂ，７００ｃ，７００ｄの両端に設けられ
ている。７０１ａ，７０２ａは枠７０４ｂの回転軸であ
り、それぞれｚ軸、ｘ軸の回転軸（図３１）である。７
０１ｂと７０２ｂ（図示していない）は枠７０４ｃの回
転軸であり、それぞれｚ軸、ｘ軸の回転軸である。

【００９７】７０３ａは回転軸７０２ａ上にある軸７０
６ａと軸７０６ｂにより枠７０４ｂを支え、さらに、軸
７０６ａと軸７０６ｂを軸に枠７０４ｂを回転させるこ
とができる機構を持つ支柱である。また、支柱７０３ｂ
も支柱７０２ａと同様の構造である。したがって、平板
透明基板１０２ｂ，１０２ｃはそれぞれ回転軸７０２
ａ，７０２ｂを中心に回転する。通常、平板透明基板の
回転軸は回転駆動負荷が最小となる点に設定される。

【００９８】支柱７０５は回転軸７０１ａ上にある軸７
０７ａにより支柱７０３ａを支え、回転軸７０１ｂ上に
ある軸７０７ｂにより支柱７０３ｂを支える。さらに、
軸７０７ａを中心に支柱７０３ａを回転させることがで
き、軸７０７ｂを中心に支柱７０３ｂを回転させること
ができる機構を持つ支柱である。

【００９９】したがって、平板透明基板１０２ｂは回転
軸７０１ａを中心に、また、平板透明基板１０２ｃは回
転軸７０１ｂを中心にそれぞれ回転する。支柱７０５の
回転機構は、スペーサ７００ａ，７００ｂ，７００ｃ，
７００ｄが直接駆動しないので、支柱７０３ａもしくは
７０３ｂを回転軸７０１ａあるいは７０１ｂを中心に回
転させると、回転軸７０２ａ，７０２ｂに影響を与える
ことなく平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃがｚ軸を中心
に回転することができる。

【０１００】逆に、平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃを
回転軸７０２ａもしくは７０２ｂを中心に回転させて
も、支柱７０３ａ，７０３ｂは回転しないので平板透明
基板１０２ｂ，１０２ｃのｚ軸での回転は起こらない。
枠７０４ｂ，７０４ｃ，支柱７０３ａ，７０３ｂの回転
駆動は、例えば、図２４の（ｃ）のような回転機構をそ
れぞれの側面に設置すればよい。ただし、この回転機構
は、枠７０４ｂもしくは枠７０４ｃのいずれか一方の側
面でよく、同様に、支柱７０３ａもしくは支柱７０３ｂ
のいずれか一方でよい。

【０１０１】枠７０４ｂが回転軸７０２ａを中心に時計
方向に回転すると、スペーサ７００ａ，７００ｂは、図
２９で示したような矢印方向に、またスペーサ７００
ｃ，７００ｄはこれらと反対方向にそれぞれ移動し、枠
７０４ｃに回転駆動の力が伝播して枠７０４ｃは回転軸
７０２ｂを中心に回転する。このとき、回転半径となる
回転軸と枠の端面との長さが枠７０４ｂと枠７０４ｃと
で同じならば、スペーサ７００ａおよび７００ｂは、ス
ペーサ７００ｃおよび７００ｄと平行を保持しつつ移動
する。したがって、枠７０４ｂが回転軸７０２ａを中心
に回転すれば、平板透明基板１０２ｂと１０２ｃは平行
を保持しながら平板透明基板１０２ａに対して傾斜する
こととなる。

【０１０２】同様に、支柱７０３ａが回転軸７０１ａを
中心に回転すると、枠７０４ｂが回転軸７０１ａを中心
に回転する。スペーサ７００ａ，７００ｂ，７００ｃ，
７００ｄの端点は、図３０のように枠に対して自在に回
転できるので、枠７０４ｂの回転運動が枠７０４ｃに伝
播し、枠７０４ｂが回転軸７０１ｂを中心に回転する。
このような構成であるので、平板透明基板１０２ｂと１
０２ｃは平行を保持しながら、平板透明基板１０２ａに
対して２軸上で傾斜することができる。これにより、入
射光線はｘ軸とｚ軸の２軸でシフトすることができる。

【０１０３】なお、実施例２１では、θｘ，θｚ軸のあ
おり機構は設けていないが、図２５に示したような駆動
機構を平板透明基板１０２ａ，１０２ｄに設ければよい
ことは明らかである。

【０１０４】（実施例２３）図３２は、本発明の光軸変
更素子の他の実施例を示す構成図であり、図３３は図３
２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。この光軸変更素子
は、２つの光学素子８００ａ，８００ｂを空気層（第１
の媒質）を挟んで光軸上に配置し、互いに対向する平板
透明基板１０２ｂ，１０２ｃを平行を保持しながら個別
に駆動する構成例である。

【０１０５】この光学素子８００ａは、実施例５の光学
素子１００ａに以下に述べる駆動機構を設けたものであ
り、図において、８０１は光軸に対して垂直に配置され
平板透明基板１０２ａを保持する枠、８０２は平板透明
基板１０２ｂを保持し駆動アーム８０３により支持軸８
０４の中心を軸（ｘ軸）として回動自在の枠、８０６は
支持軸８０４を水平方向の軸線の回りに回動自在に支持
する外枠、８０７は外枠８０６の軸線に対して支持軸８
０４と直交する位置で外枠８０６に固定された支持軸、
８０８は外枠８０６を支持軸８０７の中心を軸（ｚ軸）
として回動させる駆動アームである。

【０１０６】また、光学素子８００ｂは、上記の光学素
子８００ａと同一の構成要素から構成され、平板透明基
板１０２ｃが光学素子８００ａの平板透明基板１０２ｂ
と互いに平行を保持するように対向配置されたものであ
り、図において、８０９は平板透明基板１０２ｄを保持
する枠、８１０は平板透明基板１０２ｃを保持し駆動ア
ーム８１１により支持軸８１２の中心を軸（ｘ軸）とし
て回動自在の枠、８１４は支持軸８１２を水平方向の軸
線の回りに回動自在に支持する外枠、８１５は外枠８１
４の軸線に対して支持軸８１２と直交する位置で外枠８
１４に固定された支持軸、８１６は外枠８１４を支持軸
８１５の中心を軸（ｚ軸）として回動させる駆動アーム
である。

【０１０７】この光学素子８００ａでは、例えば、枠８
０６を駆動アーム８０３により支持軸８０４の中心を軸
として回動させることにより、平板透明基板１０２ｂは
ｘ軸の回りに回動し光軸に対して傾斜する。また、外枠
８０６を駆動アーム８０８により支持軸８０７の中心を
軸（ｚ軸）として回動させることにより、平板透明基板
１０２ｂはｚ軸の回りに回動し光軸に対して傾斜する。
光学素子８００ｂの動作も上記と同様である。したがっ
て、平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃは、ｘ軸及びｚ軸
の２軸で傾斜させることができる。

【０１０８】この光軸変更素子では、例えば、駆動アー
ム８０３，８１１に各々図中矢印方向の力ｆを加える
と、図３４に示すように、平板透明基板１０２ｂ，１０
２ｃはｘ軸の回りに反時計回りに回転し光軸に対して傾
斜する。力ｆは、例えば、ステッピングモータの回転運
動を直進運動に変換するウオームギアにより発生させる
ことができる。ここでは、駆動アーム８０３，８１１各
々を動かす各ステッピングモータの回転運動を同じにす
れば、平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃ各々を光軸に対
して同一の角度で傾斜させることができる。したがっ
て、平板透明基板１０２ａに垂直に入射した光は光軸に
対して平行にシフトした状態で平板透明基板１０２ｄか
ら出射する。

【０１０９】また、駆動アーム８０３，８１１のいずれ
か一方に力ｆを加えると、平板透明基板１０２ｂ，１０
２ｃのうち力ｆの加わった方がｘ軸の回りに反時計回り
に回転し光軸に対して傾斜する。したがって、平板透明
基板１０２ａに垂直に入射した光は光軸に対してθxの
方向に屈曲し平板透明基板１０２ｄから出射する。ま
た、駆動アーム８０８，８１６のいずれか一方に力を加
えると、平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃのうち力の加
わった方がｚ軸の回りに時計回りに回転し光軸に対して
傾斜する。したがって、平板透明基板１０２ａに垂直に
入射した光は光軸に対してθzの方向に屈曲し平板透明
基板１０２ｄから出射する。

【０１１０】以上により、平板透明基板１０２ａに入射
した光を光軸に対して平行にシフトさせることができ、
また、光軸に対してθxの方向またはθzの方向に屈曲さ
せることができる。なお、平板透明基板１０２ａ〜１０
２ｄの軸心を透明液体１０３付近としたが、これら平板
透明基板１０２ａ〜１０２ｄの軸心は本実施例に限定さ
れることなく種々の構成が可能である。

【０１１１】（実施例２４）図３５は、本発明の光軸変
更素子の他の実施例を示す構成図であり、２つの光学素
子８２０ａ，８２０ｂを空気層を挟んで光軸上に配置
し、各々の外側の平板透明基板１０２ａ，１０２ｄを平
行を保持しながら個別に駆動する構成例である。この光
学素子８２０ａは、実施例２３の光学素子８００ａの平
板透明基板１０２ａに枠８０２を平板透明基板１０２ｂ
に枠８０１を各々設け、該平板透明基板１０２ａをｘ軸
及びｚ軸各々の回りに回動させて光軸に対して傾斜させ
る構成としたものであり、光学素子８２０ｂも該光学素
子８２０ａと同様の構成である。

【０１１２】この光学素子８２０ａでは、例えば、枠８
０６を駆動アーム８０３により支持軸８０４の中心を軸
として回動させることにより、平板透明基板１０２ａは
ｘ軸の回りに回動し光軸に対して傾斜する。また、外枠
８０６を駆動アーム８０８により支持軸８０７の中心を
軸（ｚ軸）として回動させることにより、平板透明基板
１０２ａはｚ軸の回りに回動し光軸に対して傾斜する。
光学素子８２０ｂの動作も上記と同様である。したがっ
て、平板透明基板１０２ａ，１０２ｄは、ｘ軸及びｚ軸
の２軸で傾斜させることができる。

【０１１３】この光軸変更素子では、例えば、駆動アー
ム８０３，８１１に各々図中矢印方向の力ｆを加える
と、図３６に示すように、平板透明基板１０２ａ，１０
２ｄはｘ軸の回りに時計回りに回転し光軸に対して傾斜
する。平板透明基板１０２ａ，１０２ｄ各々は光軸に対
して同一の角度で傾斜させることができ、したがって、
平板透明基板１０２ａに入射した光は光軸に対して平行
にシフトした状態で平板透明基板１０２ｄから出射す
る。

【０１１４】また、駆動アーム８０３，８１１のいずれ
か一方に力ｆを加えれば、入射光は光軸に対してθxの
方向に屈曲し、駆動アーム８０８，８１６のいずれか一
方に力を加えれば、入射光は光軸に対してθzの方向に
屈曲する。以上により、平板透明基板１０２ａに入射し
た光を光軸に対して平行にシフトさせることができ、ま
た、光軸に対してθxの方向またはθzの方向に屈曲させ
ることができる。

【０１１５】（実施例２５）図３７は、本発明の光軸変
更素子の他の実施例を示す構成図であり、上述した２つ
の光学素子８２０ａ，８００ｂを空気層を挟んで光軸上
に配置し、光学素子８２０ａ，８００ｂ各々の入射側の
平板透明基板１０２ａ，１０２ｃを互いに逆向きに同一
角度で傾斜するように個別に駆動する構成例である。こ
の光軸変更素子では、例えば、駆動アーム８０３，８１
１各々に互いに逆向きの力、すなわち図中矢印方向の力
ｆを加えると、図３８に示すように、平板透明基板１０
２ａはｘ軸の回りに反時計回りに回転し光軸に対して傾
斜し、一方、平板透明基板１０２ｃはｘ軸の回りに時計
回りに回転し光軸に対して傾斜する。

【０１１６】ここで、近似的にｓｉｎθ≒θが成り立つ
ような近軸領域を考える。平板透明基板１０２ａ，１０
２ｃを互いに逆向きに同一角度θ1傾けたとすると、光
軸に平行に平板透明基板１０２ａに入射した光は、屈折
の法則により屈折角θ2（＝θ1／ｎ）で曲がる。そし
て、平板透明基板１０２ｂから出射する際にさらに屈折
角θ3（＝ｎ（θ1−θ2））で曲がる。この光は平板透
明基板１０２ｃに角度θ1＋θ3で入射し、角度θ4（＝
（θ1＋θ3）／ｎ）で曲がる。これより、θ4＝θ1とな
り、したがって、光は光軸と平行になるので、平板透明
基板１０２ｄからはθ1に対応して平行にシフトした状
態で光軸と平行に出射される。

【０１１７】また、駆動アーム８０３，８１１のいずれ
か一方に力ｆを加えれば、入射光は光軸に対してθxの
方向に屈曲し、駆動アーム８０８，８１６のいずれか一
方に力を加えれば、入射光は光軸に対してθzの方向に
屈曲する。以上により、平板透明基板１０２ａに入射し
た光を光軸に対して平行にシフトさせることができ、ま
た、光軸に対してθxの方向またはθzの方向に屈曲させ
ることができる。

【０１１８】（実施例２６）図３９は、本発明の光軸変
更素子の他の実施例を示す構成図であり、上述した２つ
の光学素子８００ａ，８２０ｂを空気層を挟んで光軸上
に配置し、光学素子８００ａ，８２０ｂ各々の出射側の
平板透明基板１０２ｂ，１０２ｄを互いに逆向きに同一
角度で傾斜するように個別に駆動する構成例である。

【０１１９】この光軸変更素子の構成及び動作は、図３
９及び図４０に示すように、実施例２５の光軸変更素子
において入射側と出射側を逆にした関係であるから、実
施例２５の光軸変更素子と同一の動作を行うものであ
り、動作の説明を省略する。この光軸変更素子において
も、実施例２５の光軸変更素子と同様に、入射した光を
光軸に対して平行にシフトさせることができ、また、光
軸に対してθxの方向またはθzの方向に屈曲させること
ができる。

【０１２０】（実施例２７）図４１は、本発明の光軸変
更素子の他の実施例を示す構成図であり、２つの光学素
子８３０ａ，８３０ｂを空気層を挟んで光軸上に配置
し、互いに対向する平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃ及
び外側の平板透明基板１０２ａ，１０２ｄ各々を平行を
保持しながら各軸での回動を個別に駆動する構成例であ
る。この光学素子８３０ａは、実施例２３の光学素子８
００ａの枠８０１と外枠８０６とを一体化して枠８３１
とし、平板透明基板１０２ａをｚ軸の回りに回動させて
光軸に対して傾斜させ、平板透明基板１０２ｂをｘ軸の
回りに回動させて光軸に対して傾斜させる構成としたも
のであり、光学素子８３０ｂも枠８０９と外枠８１４と
を一体化して枠８３２とした構成である。

【０１２１】この光学素子８３０ａでは、例えば、枠８
０２を駆動アーム８０３により支持軸８０４の中心を軸
として回動させることにより、平板透明基板１０２ｂは
ｘ軸の回りに回動し光軸に対して傾斜する。また、枠８
３１を駆動アーム８０８により支持軸８０７の中心を軸
（ｚ軸）として回動させることにより、平板透明基板１
０２ａはｚ軸の回りに回動し光軸に対して傾斜する。光
学素子８３０ｂの動作も上記と同様である。したがっ
て、平板透明基板１０２ａ，１０２ｄ各々はｚ軸の回り
に回動し、平板透明基板１０２ｂ，１０２ｃはｘ軸の回
りに回動することができる。

【０１２２】この光軸変更素子では、例えば、駆動アー
ム８０３，８１１に各々図中矢印方向の力ｆを加える
と、図３４に示すように、平板透明基板１０２ｂ，１０
２ｃはｘ軸の回りに反時計回りに回転し光軸に対して傾
斜する。ここで、駆動アーム８０３，８１１各々を動か
す各ステッピングモータの回転運動を同じにすれば、平
板透明基板１０２ｂ，１０２ｃ各々を光軸に対して同一
の角度で傾斜させることができる。したがって、光軸に
平行に入射した光はｚ軸方向に対してシフトした状態で
平板透明基板１０２ｄから出射する。

【０１２３】また、駆動アーム８０８，８１６に各々力
を加えると、平板透明基板１０２ａ，１０２ｄはｚ軸の
回りに回転し光軸に対して傾斜する。したがって、光軸
に平行に入射した光はｘ軸方向に対してシフトした状態
で平板透明基板１０２ｄから出射する。また、駆動アー
ム８０３，８１１のいずれか一方に力ｆを加えれば、入
射光は光軸に対してθxの方向に屈曲し、駆動アーム８
０８，８１６のいずれか一方に力を加えれば、入射光は
光軸に対してθzの方向に屈曲する。以上により、平板
透明基板１０２ａに入射した光を光軸に対して平行にシ
フトさせることができ、また、光軸に対してθxの方向
またはθzの方向に屈曲させることができる。

【０１２４】（実施例２８）図４２は、本発明の光軸変
更素子の他の実施例を示す構成図であり、２つの光学素
子８４０ａ，８３０ｂを空気層を挟んで光軸上に配置
し、入射側の平板透明基板１０２ａ，１０２ｃ及び出射
側の平板透明基板１０２ｂ，１０２ｄ各々を互いに逆向
きに同一角度で傾斜するように各軸での回動を個別に駆
動する構成例である。この光学素子８４０ａは、実施例
２４の光学素子８２０ａの枠８０１と外枠８０６とを一
体化して枠８３１とし、平板透明基板１０２ａをｘ軸の
回りに回動させて光軸に対して傾斜させ、平板透明基板
１０２ｂをｚ軸の回りに回動させて光軸に対して傾斜さ
せる構成としたものである。

【０１２５】この光軸変更素子では、平板透明基板１０
２ａ，１０２ｃはｘ軸の回りに回動し光軸に対して傾斜
する。また、平板透明基板１０２ｂ，１０２ｄはｚ軸の
回りに回動し光軸に対して傾斜する。ここで、例えば、
駆動アーム８０３，８１１各々に互いに逆向きの力、す
なわち図中矢印方向の力ｆを加えると、図３８に示すよ
うに、平板透明基板１０２ａはｘ軸の回りに反時計回り
に回転し光軸に対して傾斜し、平板透明基板１０２ｃは
ｘ軸の回りに時計回りに回転し光軸に対して傾斜する。

【０１２６】ここで、実施例２５と同様に近似的にｓｉ
ｎθ≒θが成り立つような近軸領域を考えると、平板透
明基板１０２ａ，１０２ｃを互いに逆向きに同一角度だ
け傾けたとすると、光軸に平行に平板透明基板１０２ａ
に入射した光はｚ軸方向にシフトした状態で平板透明基
板１０２ｄから光軸と平行に出射される。同様に、平板
透明基板１０２ｂ，１０２ｄを互いに逆向きに同一角度
だけ傾けたとすると、光軸に平行に平板透明基板１０２
ａに入射した光はｘ軸方向にシフトした状態で平板透明
基板１０２ｄから光軸と平行に出射される。

【０１２７】また、駆動アーム８０３，８１１のいずれ
か一方に力ｆを加えれば、入射光は光軸に対してθxの
方向に屈曲し、駆動アーム８０８，８１６のいずれか一
方に力を加えれば、入射光は光軸に対してθzの方向に
屈曲する。以上により、平板透明基板１０２ａに入射し
た光を光軸に対して平行にシフトさせることができ、ま
た、光軸に対してθxの方向またはθzの方向に屈曲させ
ることができる。

【０１２８】（実施例２９）図４３は、本発明の光シフ
ト素子を用いた投射型表示装置の一実施例を示す構成図
であり、図において、９０１ａ〜９０１ｄは投影レンズ
を有するプロジェクタ、９０２は屋根型全反射表面鏡、
９０３は全反射表面鏡、７はプロジェクタ９０１ａ〜９
０１ｄの投射画面を表示するスクリーンである。

【０１２９】この投射型表示装置では、プロジェクタ９
０１ａ〜９０１ｄ各々から投射される投射光は屋根型全
反射表面鏡９０２により上方に反射され、全反射表面鏡
９０３により再度反射され、スクリーン７上で画像が拡
大されて表示される。このとき、図５０で説明したよう
に、プロジェクタ９０１ａ〜９０１ｄ各々の画像を半画
素ずらして互いの画素間に重畳するように投射して一つ
の画像を合成し、かつプロジェクタ９０１ａ〜９０１ｄ
各々の画像も互いに半画素ずらしてサンプリングした映
像信号を表示させれば、合成された画像は水平方向、垂
直方向共にプロジェクタ９０１ａ〜９０１ｄ各々の有す
る解像度の２倍の解像度を得ることができる。

【０１３０】この投射型表示装置では、４台のプロジェ
クタ９０１ａ〜９０１ｄ各々の投射画像を半画素ずらし
て重畳するため、ライトバルブを投影レンズの光軸に対
して偏心させる必要がある。図４４及び図４５は前記プ
ロジェクタ９０１ａ，９０１ｂ，…の構成を説明するた
めの模式構成図である。図において、１１ａ〜１１ｃは
光源、２１ａ〜２１ｃは光源１１ａ〜１１ｃから発生す
る赤外線、紫外線等の不要な光をカットするフィルタ
ー、４１ａ〜４１ｃは集光レンズ、５１ａ〜５１ｃはラ
イトバルブ、６１ａ〜６１ｃは投射レンズ、９０４ａ〜
９０４ｃは光シフト素子である。

【０１３１】図４４では、隣合ったプロジェクタ９０１
ａ，９０１ｂにおけるライトバルブ５１ａ，５１ｂの偏
心方向を示し、図４５では、屋根型全反射表面鏡９０２
を挟んで対向配置したプロジェクタ９０１ａ，９０１ｃ
におけるライトバルブ５１ａ，５１ｃの偏心方向を示し
ている。これらの図によれば、隣合ったプロジェクタ９
０１ａ，９０１ｂまたはプロジェクタ９０１ｃ，９０１
ｄでは、プロジェクタ間の間隔に応じた偏心量で互いに
逆方向に水平方向に偏心させる。また、屋根型全反射表
面鏡９０２を挟んで対向配置したプロジェクタ９０１
ａ，９０１ｃまたはプロジェクタ９０１ｂ，９０１ｄで
は、各々の投射レンズ６１ａ，６１ｃまたは投射レンズ
６１ｂ，６１ｄの光軸は屋根型全反射表面鏡９０２によ
り上方に反射され、全反射表面鏡９０３により再度反射
されるので、スクリーン７上では垂直方向にずれること
になる。そこで、ライトバルブ５１ａ，５１ｃでは、光
軸のずれ量に応じて互いに逆方向に垂直方向に偏心させ
る。

【０１３２】ここでは、光シフト素子９０４ａ，９０４
ｂ，…は、各々ライトバルブ５１ａ，５１ｂ，…と投射
レンズ６１ａ，６１ｂ，…との間に配置されているの
で、上述した各実施例において説明した様に、ライトバ
ルブ５１ａ，５１ｂ，…の画像がスクリーン７上で移動
することとなる。例えば、実施例２７の光軸変更素子を
用いた場合、投射画像をｘ軸及びｚ軸の２方向に移動す
ることができ、θx軸及びθz軸で傾けることができる。
なお、光シフト素子９０４ａ，９０４ｂ，…による画像
のシフト量は、スクリーン７上では投射レンズ６１ａ，
６１ｂ，…の拡大率に比例することは明白である。

【０１３３】（実施例３０）図４６は、本発明の光シフ
ト素子を用いた投射型表示装置の他の実施例を示す構成
図であり、図において、９０１ｅ〜９０１ｇは、例え
ば、それぞれ赤成分、緑成分、青成分の画像を拡大投射
するプロジェクタであり、スクリーン７上で一つのフル
カラー画像に合成するものである。この投射型表示装置
では、プロジェクタ９０１ｅ，９０１ｇのライトバルブ
５１ｅ，５１ｇは、上記実施例２９の投射型表示装置と
同様の原理により、各々投射レンズ６１ｅ，６１ｇに対
して互いに逆方向に水平方向に偏心させる。

【０１３４】ここでは、光シフト素子９０４ｅ〜９０４
ｇは、各々ライトバルブ５１ｅ〜５１ｇと投射レンズ６
１ｅ〜６１ｇとの間に配置されているので、上述した各
実施例において説明した様に、ライトバルブ５１ｅ〜５
１ｇの画像がスクリーン７上で移動することとなる。例
えば、実施例２７の光軸変更素子を用いた場合、投射画
像をｘ軸、ｚ軸、θx軸、θz軸の４軸により画面位置調
整することができる。

【０１３５】（実施例３１）図４７は、本発明の光シフ
ト素子を用いた投射型表示装置の他の実施例を示す構成
図であり、図において、９１１〜９１４はダイクロイッ
クミラー、９１５，９１６は表面鏡である。この投射型
表示装置は、光源１０の白色光をダイクロイックミラー
９１１，９１２を用いて赤色光、緑色光、青色光の３原
色に分解し各々のライトバルブ５１ａ〜５１ｃに入射
し、これらのライトバルブ５１ａ〜５１ｃから出射され
る各々の出射光をダイクロイックミラー９１３，９１４
を用いて赤色光、緑色光、青色光の３原色を合成し投射
レンズ６１で拡大投射するものである。

【０１３６】この投射型表示装置の動作について、さら
に詳しく説明する。光源１０から出射された白色光はダ
イクロイックミラー９１１によりそのうちの赤色光が反
射され、この赤色光は表面鏡９１５により再度全反射さ
れ、ライトバルブ５１ａに入射する。また、ダイクロイ
ックミラー９１１を透過したシアン色光はダイクロイッ
クミラー９１２によりそのうちの緑色光が反射され、ラ
イトバルブ５１ｂに入射する。一方、ダイクロイックミ
ラー９１２を透過した青色光はライトバルブ５１ｃに入
射する。ライトバルブ５１ａ〜５１ｃでは、各原色に対
応した映像信号が表示される。

【０１３７】ライトバルブ５１ａから出射した赤色光
は、光シフト素子９０４ａにより所定の光軸に調整され
た後、ダイクロイックミラー９１３を透過する。また、
ライトバルブ５１ｂから出射した緑色光は、光シフト素
子９０４ｂにより所定の光軸に調整された後、ダイクロ
イックミラー９１３で反射され、ライトバルブ５１ａか
ら出射した赤色光と合成される。また、ライトバルブ５
１ｃから出射した青色光は、光シフト素子９０４ｃによ
り所定の光軸に調整された後、表面鏡９１６により全反
射され、再度ダイクロイックミラー９１４で反射され、
ダイクロイックミラー９１３からの合成光と合成され、
投射レンズ６１で拡大投射される。

【０１３８】ここでは、光シフト素子９０４ａ〜９０４
ｃは、各々ライトバルブ５１ａ〜５１ｃと投射レンズ６
１との間に配置されているので、上述した各実施例にお
いて説明した様に、ライトバルブ５１ａ〜５１ｃの画像
がスクリーン７上で移動することとなる。例えば、実施
例２７の光軸変更素子を用いた場合、投射画像をｘ軸、
ｚ軸、θx軸、θz軸の４軸により画面位置調整すること
ができる。

【０１３９】以上、本発明を、前記実施例１〜３１に基
づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例１〜３
１に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において種々変更可能であることは勿論である。

【０１４０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の請求項
１記載の光学素子によれば、光が透過する第１の媒質中
に当該光の光軸に沿って所定の間隔をおいて配列され、
該光軸に対する各々の入射面の角度が互いに異なるよう
に可変可能な複数の透明板と、これら透明板により挟ま
れる領域を囲むように、これら透明板間に設けられ、こ
れら透明板の配列方向に伸縮自在なる隔壁と、前記複数
の透明板と隔壁により囲まれる領域に充填され、前記第
１の媒質と異なる屈折率を有する第２の媒質とを備えた
ので、入射光の光軸を所定の方向に高精度で容易に屈曲
させることができる。

【０１４１】また、請求項２記載の光学素子によれば、
前記透明板のいずれか一方に、該透明板の入射面の角度
を前記光軸に対して可変する駆動機構を設けたので、各
々の透明板の光軸に対する角度を、高精度で容易かつ速
やかに可変することができ、したがって、入射光の光軸
を所定の方向に高精度で容易かつ速やかに屈曲させるこ
とができる。

【０１４２】また、請求項３記載の光軸変更素子によれ
ば、光軸に沿って請求項１記載の光学素子を複数配列し
たので、入射光の光軸を所定の方向に高精度で容易に屈
曲またはシフトさせることができる。

【０１４３】また、請求項４記載の光軸変更素子によれ
ば、前記複数の光学素子の、互いに隣接する側または互
いに離間する側のいずれかの各々の透明板に、これらの
透明板を互いに平行を保ちつつ各透明板の入射面の角度
を前記光軸に対して可変する駆動機構を設けたので、入
射光の光軸を所定の方向に高精度で容易かつ速やかに屈
曲またはシフトさせることができる。

【０１４４】また、請求項５記載の光軸変更素子によれ
ば、前記複数の光学素子の、光が入射する側または出射
する側のいずれかの各々の透明板に、これらの透明板を
互いに逆向きに同一角度で傾斜するように各透明板の入
射面の角度を前記光軸に対して可変する駆動機構を設け
たので、入射光の光軸を所定の方向に高精度で容易かつ
速やかに屈曲またはシフトさせることができる。

【０１４５】また、請求項６記載の投射型表示装置によ
れば、ライトバルブに表示された画像を投射光学系によ
りスクリーン上に拡大投影する複数の投射型表示モジュ
ールの投射画像を１つのスクリーンに重畳投射する投射
型表示装置において、前記投射光学系の投射レンズの入
射側または出射側の少なくとも一方に、１個または複数
の異なる光シフト素子を設けたので、光軸の方向を可変
またはシフトし、スクリーン上の同一領域に複数のライ
トバルブに表示されている画像の画素合わせを容易にか
つ高精度に実現することができる。この結果、使用する
ライトバルブの高密度化及び大面積化を図ることなく、
投射型表示装置の高解像度化、高精細度化を実現するこ
とができ、さらに、投影画像の高品質化、高輝度化、容
易な調整を実現することができる。

【０１４６】また、請求項７記載の投射型表示装置によ
れば、投射レンズを持たない複数の投射型表示モジュー
ルと、該複数の投射型表示モジュールの光を複数のミラ
ーにより１つの投射レンズに入射して複数の投射型表示
モジュールからの投射画像を重畳合成し、１つのスクリ
ーンに拡大投射する手段とを有した投射型表示装置にお
いて、前記複数の投射型表示モジュールと前記ミラーと
の間に光シフト素子を設けたので、光軸の方向を可変ま
たはシフトし、スクリーン上の同一領域に複数のライト
バルブに表示されている画像の画素合わせを容易にかつ
高精度に実現することができる。この結果、使用するラ
イトバルブの高密度化及び大面積化を図ることなく、投
射型表示装置の高解像度化、高精細度化を実現すること
ができ、さらに、投影画像の高品質化、高輝度化、容易
な調整を実現することができる。

【０１４７】また、請求項８記載の投射型表示装置によ
れば、前記ライトバルブにテストデータを表示し、該テ
ストデータを検出して前記ライトバルブの所定の位置か
らのずれを算出する手段と、前記位置ずれを前記光学素
子により光学的に補正する手段とを設けたので、スクリ
ーン上の同一領域に複数のライトバルブに表示されてい
る画像の画素合わせを高精度で容易かつ速やかに実現す
ることができる。この結果、使用するライトバルブの高
密度化及び大面積化を図ることなく、投射型表示装置の
高解像度化、高精細度化を実現することができ、さら
に、投影画像の高品質化、高輝度化、容易かつ速やかな
調整を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投射型表示装置の実施例１の構成を説
明するための模式構成図である。

【図２】本発明の投射型表示装置の実施例２の構成を説
明するための模式構成図である。

【図３】本発明の投射型表示装置の実施例３の構成を説
明するための模式構成図である。

【図４】本実施例１，２，３の重畳投射の原理を説明す
る構成図である。

【図５】本実施例１，２，３の平板透明基板の作用を説
明する光路図である。

【図６】本発明の投射型表示装置の実施例４の構成を説
明するための模式構成図である。

【図７】本発明の投射型表示装置の実施例５の光軸変更
素子の構成を説明するための模式構成図である。

【図８】本発明の投射型表示装置の実施例５の光軸変更
素子の変形例の構成を説明するための模式構成図であ
る。

【図９】本発明の投射型表示装置の実施例６の構成を説
明するための模式構成図である。

【図１０】本発明の投射型表示装置の実施例７の光軸変
更素子の構成を説明するための模式構成図である。

【図１１】本発明の投射型表示装置の実施例８の構成を
説明するための模式構成図である。

【図１２】本発明の投射型表示装置の実施例９の構成を
説明するための模式構成図である。

【図１３】本発明の投射型表示装置の実施例１０の構成
を説明するための模式構成図である。

【図１４】本発明の投射型表示装置の実施例１１の構成
を説明するための模式構成図である。

【図１５】本発明の投射型表示装置の実施例１２の構成
を説明するための模式構成図である。

【図１６】本発明の投射型表示装置の実施例１３の構成
を説明するための模式構成図である。

【図１７】本発明の投射型表示装置の実施例１４の構成
を説明するための模式構成図である。

【図１８】本発明の投射型表示装置の実施例１５の構成
を説明するための模式構成図である。

【図１９】本発明の投射型表示装置の実施例１６の構成
を説明するための図である。

【図２０】本発明の投射型表示装置の実施例１６の構成
を説明するための構成図である。

【図２１】本発明の投射型表示装置の実施例１６の構成
を説明するための構成図である。

【図２２】本発明の投射型表示装置の実施例１７の構成
を説明するための模式構成図である。

【図２３】本発明の投射型表示装置の実施例１８の光軸
変更素子の構成を説明するための模式構成図である。

【図２４】本発明の投射型表示装置の実施例１９の構成
を示す図である。

【図２５】本発明の投射型表示装置の実施例２０の光軸
変更素子の構成を示す模式構成図である。

【図２６】本発明の投射型表示装置の実施例２１の構成
を示す側面図である。

【図２７】図２６の一部拡大図である。

【図２８】図２６の回転軸からなる断面図である。

【図２９】本発明の投射型表示装置の実施例２２の構成
を示す側面図である。

【図３０】図２９の一部拡大図である。

【図３１】図２９の回転軸からなる断面図である。

【図３２】本発明の実施例２３の光軸変更素子を示す構
成図である。

【図３３】図３２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３４】本発明の実施例２３の光軸変更素子の動作を
示す模式図である。

【図３５】本発明の実施例２４の光軸変更素子を示す構
成図である。

【図３６】本発明の実施例２４の光軸変更素子の動作を
示す模式図である。

【図３７】本発明の実施例２５の光軸変更素子を示す構
成図である。

【図３８】本発明の実施例２５の光軸変更素子の動作を
示す模式図である。

【図３９】本発明の実施例２６の光軸変更素子を示す構
成図である。

【図４０】本発明の実施例２６の光軸変更素子の動作を
示す模式図である。

【図４１】本発明の実施例２７の光軸変更素子を示す構
成図である。

【図４２】本発明の実施例２８の光軸変更素子を示す構
成図である。

【図４３】本発明の光軸変更素子を用いた実施例２９の
投射型表示装置を示す構成図である。

【図４４】本発明の光軸変更素子を用いた実施例２９の
プロジェクタ部分を示す模式構成図である。

【図４５】は本発明の光軸変更素子を用いた実施例２９
のプロジェクタ部分を示す模式構成図である。

【図４６】本発明の光軸変更素子を用いた実施例３０の
投射型表示装置を示す構成図である。

【図４７】本発明の光軸変更素子を用いた実施例３１の
投射型表示装置を示す構成図である。

【図４８】従来の投射型表示装置を示す概略構成図であ
る。

【図４９】従来の投射像を重ね合わせる機能を有する投
射型表示装置を示す概略構成図である。

【図５０】従来の４個の画像を重畳する原理を示す説明
図である。

【図５１】従来の調整方向を示す概略説明図である。

【符号の説明】

６，６１，６２，６３ 投射レンズ ７ スクリーン ８，８１，８２，８３ 平板透明基板 ９ａ，９ｂ，１０ くさび型透明基板 １１〜１３ 光源 ２１〜２３ フィルター ３１〜３３ 光学フィルター ４１〜４３ 集光レンズ ５１〜５４ ライトバルブ ８０ａ〜８０ｄ 光シフト素子 １００ａ〜１００ｃ 光学素子 １０２ａ〜１０２ｄ 平板透明基板 １０３ 透明液体（第２の媒質） １０４ シール材（隔壁） １０５ａ，１０５ｂ 結合子 １０６，１０６ａ〜１０６ｃ 駆動アーム １０７，１０７ａ〜１０７ｃ マイクロメーター １０８，１０８ａ〜１０８ｃ 駆動器（駆動機構） ２０１〜２０４ 投射型表示モジュール ２０５ ミラー ２０６ 投射レンズ ２０７ スクリーン ２１０ 像回転素子 ２２０ スクリーン ２２０Ｎ，２２０Ｓ，２２０Ｗ，２２０Ｅ テストパタ
ン表示領域 ２２１Ｎ，２２１Ｓ，２２１Ｗ，２２１Ｅ イメージセ
ンサ ２２２ 投射型表示装置 ２２３，２２５，２２６，２２８ アクチュエータ ２２４，２２７ アクチュエータ ２２９〜２３３ 回路 ２３５〜２３７ プロジェクタ ３０２ 回転シャフト ４００ スペーサ ４０１，４０２ 回転軸 ４０３，４０４ 支柱 ４０６ 駆動アーム ５０１，５０２ 回転軸 ６００ スペーサ ６０１，６０２ 回転軸 ６０３，６０５ 支柱 ６０４ｂ，６０４ｃ 枠 ６０６ａ，６０６ｂ，６０７ 軸 ７００ａ〜７００ｄ スペーサ ７０１ａ，７０１ｂ 回転軸 ７０２ａ，７０２ｂ 回転軸 ７０３ａ，７０３ｂ 支柱 ７０４ｂ，７０４ｃ 枠 ７０５ 支柱 ７０７ａ，７０７ｂ 軸 ８００ａ，８００ｂ 光学素子 ８０１，８０２，８０９，８１０ 枠 ８０３，８０８，８１１，８１６ 駆動アーム ８０４，８０７，８１２，８１５ 支持軸 ８０６，８１４ 外枠 ８２０ａ，８２０ｂ 光学素子 ８３０ａ，８３０ｂ 光学素子 ８３１，８３２ 枠 ８４０ａ 光学素子 ９０１ａ〜９０１ｇ プロジェクタ ９０２ 屋根型全反射表面鏡 ９０３ 全反射表面鏡 ９０４ａ〜９０４ｃ 光シフト素子 ９１１〜９１４ ダイクロイックミラー ９１５，９１６ 表面鏡 ｍ１，ｍ２ 光軸 ｍ１１，ｍ２２ 光線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光が透過する第１の媒質中に当該光の光
   軸に沿って所定の間隔をおいて配列され、該光軸に対す
   る各々の入射面の角度が互いに異なるように可変可能な
   複数の透明板と、 これら透明板により挟まれる領域を囲むように、これら
   透明板間に設けられ、 これら透明板の配列方向に伸縮自在なる隔壁と、 前記複数の透明板と隔壁により囲まれる領域に充填さ
   れ、前記第１の媒質と異なる屈折率を有する第２の媒質
   と、を備えたことを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光学素子において、 前記透明板のいずれか一方に、該透明板の入射面の角度
   を前記光軸に対して可変する駆動機構を設けたことを特
   徴とする光学素子。
3. 【請求項３】 光の光軸に沿って請求項１記載の光学素
   子を複数配列したことを特徴とする光軸変更素子。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光軸変更素子において、 前記複数の光学素子の、互いに隣接する側または互いに
   離間する側のいずれかの各々の透明板に、これらの透明
   板を互いに平行を保ちつつ各透明板の入射面の角度を前
   記光軸に対して可変する駆動機構を設けたことを特徴と
   する光軸変更素子。
5. 【請求項５】 請求項３記載の光軸変更素子において、 前記複数の光学素子の、光が入射する側または出射する
   側のいずれかの各々の透明板に、これらの透明板を互い
   に逆向きに同一角度で傾斜するように各透明板の入射面
   の角度を前記光軸に対して可変する駆動機構を設けたこ
   とを特徴とする光軸変更素子。
6. 【請求項６】 ライトバルブに表示された画像を投射光
   学系によりスクリーン上に拡大投影する複数の投射型表
   示モジュールの投射画像を１つのスクリーンに重畳投射
   する投射型表示装置において、前記投射光学系の投射レ
   ンズの入射側または出射側の少なくとも一方に、１個ま
   たは複数の異なる光シフト素子を設けたことを特徴とす
   る投射型表示装置。
7. 【請求項７】 投射レンズを持たない複数の投射型表示
   モジュールと、該複数の投射型表示モジュールの光を複
   数のミラーにより１つの投射レンズに入射して複数の投
   射型表示モジュールからの投射画像を重畳合成し、１つ
   のスクリーンに拡大投射する手段とを有した投射型表示
   装置において、前記複数の投射型表示モジュールと前記
   ミラーとの間に光シフト素子を設けたことを特徴とする
   投射型表示装置。
8. 【請求項８】 請求項６または７記載の投射型表示装置
   において、 前記ライトバルブにテストデータを表示し、該テストデ
   ータを検出して前記ライトバルブの所定の位置からのず
   れを算出する手段と、前記位置ずれを前記光学素子によ
   り光学的に補正する手段とを設けたことを特徴とする投
   射型表示装置。