JPH08262565A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の液晶パネルの画素合わせを容易にする
ことや、見かけ上画素数が増えてなめらかな画像に見え
る画像投影装置を得ることを目的とする。 【構成】 画像投影装置において、画像表示手段である
液晶パネルに圧電素子を設け、圧電素子に印加する電気
信号を制御することにより、任意に液晶パネルを面内で
平行および回転移動させることを可能とする。 【効果】 ほとんどコストアップすることなく、複数の
液晶パネルの画素合わせが容易になり調整時間が短縮で
きるとともに、画素数の少ない液晶パネルを用いてもな
めらかな画像を投影することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＲＴや液晶パネルな
どに表示された画像をスクリーンなどに投影する画像投
影装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビやコンピュータの画面（特
にカラー画像）をスクリーンなどに拡大して投影する画
像投影装置が多く開発されている。画像投影装置として
は、次の２つに大別される。第一は、画像表示手段に表
示された画像を投影レンズを用いて被投影手段であるス
クリーンなどに直接投影する場合である。また第二は、
画像表示手段に表示された画像を光書込ライトバルブに
一旦記録し、その画像を読出してスクリーンなどに投影
する場合である。

【０００３】スクリーンに投影されるもとの画像を表示
する画像表示手段としては、ＣＲＴや液晶パネルなどを
用いることが多い。スクリーンにカラー画像を表示する
ために、これらＣＲＴや液晶パネルがカラー画像を表示
しており、このカラー画像を直接スクリーンに投影する
場合と、ＣＲＴや液晶パネルを各赤（Ｒ）緑（Ｇ）青
（Ｂ）色毎に用意して、各色の画像を合成して投影する
場合などがある。より明るくかつ高解像度なカラー画像
を投影することができることから、低価格の画像投影装
置を除いては、各ＲＧＢごとに画像表示手段を用意する
ことが多い。そして、ハイビジョン放送など高品位な映
像ソースが認知されるにつれ、より高精細な画像を投影
する要求が多くなってきていることから、画像表示手段
としてはより走査線の多いＣＲＴや画素数の多い液晶パ
ネルを用いることが多くなってきている。

【０００４】特に明るい画像を投影する場合には、ＣＲ
Ｔの画像を直接スクリーンに投影するにはＣＲＴの輝度
が小さいことや、ＴＦＴ方式の透過型液晶パネルは光書
込ライトバルブほど強い光を照射することができない等
の理由から、画像表示手段に表示された画像を直接スク
リーンに投影するのではなく、光書込ライトバルブに一
旦記録する方式が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の画像投影
装置、特に大きなスクリーンに拡大して投影する画像投
影装置においては、以下に示す課題があった。 （１）画像表示手段として用いるＣＲＴの走査線は５０
０本程度、液晶パネルの画素数はＶＧＡ対応の６４０×
４８０画素程度が一般的であり、この程度では画像表示
手段の精細度はまだ不十分であるという問題があった。
また、走査線の多いＣＲＴは輝度が低いことや、画素数
の多い液晶パネルは非常にコストが高いなど、画像表示
手段そのものの精細度を向上することにも問題があっ
た。

【０００６】（２）そこで、走査線や画素数を見かけ上
多くして高精細な画像を得るために、複数のＣＲＴや液
晶パネルを用いることが多い。例えばＲＧＢそれぞれの
液晶パネルの各画像を合成してカラーの投影画像を得る
カラー液晶プロジェクターの場合には、単板式より画素
数は３倍になる。しかし、きれいな投影画像を得るため
には各ＲＧＢそれぞれの画素を合わせる必要があるが、
通常その精度は約（１／２）画素以下で行われている。
画素ピッチが約３０μｍ程度とすると、１５μｍ以下で
合わせることになる。従来はこの作業を、スクリーンに
投影される画像を見ながら偏芯ピンなどを使って手作業
で合わせていた。そのため、この調整が非常に困難であ
るばかりでなく、非常に調整時間がかかるためコストア
ップの要因にもなっていた。

【０００７】（３）たとえメーカーでの製造時に複数の
画像表示手段の各画像の相対位置を合わせることができ
たとしても、運送や長期間の使用中に各画像の相対位置
が初期状態からずれてしまうことは起こりうる。しか
し、その場合再び相対位置を合わせることができないと
いう問題があった。

【０００８】（４）精細度とも関係するが、画像表示手
段がＣＲＴの場合には走査線、液晶パネルの場合には画
素が非常に目立って画像そのものが粗くなり、写真のよ
うになめらか画像をスクリーン上に得ることはできない
という問題があった。そこで、この発明の目的は、従来
のこのような課題を解決するため、高精細かつきれいな
投影画像を、容易かつ安価でしかも定常的に得ることの
できる画像投影装置を得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第一の構成では、少なくとも画像表示手
段と、投影レンズからなり、前記画像表示手段は前記投
影レンズの物体面に配置されており、前記画像表示手段
に表示された画像を直接被投影手段に投影する画像投影
装置において、少なくとも前記画像表示手段あるいは前
記投影レンズのいずれか一方を電気信号により微動させ
る電気微動手段を設けた。

【００１０】また、第二の構成では、少なくとも画像表
示手段と、光書込ライトバルブと、前記画像表示手段に
表示された画像を前記光書込ライトバルブに書き込む書
込手段と、光源と、前記光源からの光を前記光書込ライ
トバルブに照射する照明手段と、投影レンズからなり、
前記光書込ライトバルブは前記投影レンズの物体面に配
置されており、前記画像表示手段に表示された画像を前
記光書込ライトバルブに一旦記録し、前記光書込ライト
バルブに記録された画像を被投影手段に投影する画像投
影装置において、少なくとも前記画像表示手段あるいは
前記書込手段あるいは前記投影レンズのいずれかを電気
信号により微動させる電気微動手段を設けた。

【００１１】また、第三の構成では、上記第一の構成に
おいて、少なくとも前記画像表示手段あるいは前記投影
レンズのいずれか一方を電気信号により微動させる電気
微動手段の代わりに、前記画像表示手段から前記被投影
手段までの光路中に光路移動手段を有し、前記光路移動
手段を電気信号により微動させる電気微動手段を設け
た。

【００１２】また、第四の構成では、上記第二の構成に
おいて、少なくとも前記画像表示手段あるいは前記書込
手段あるいは前記投影レンズのいずれかを電気信号によ
り微動させる電気微動手段の代わりに、前記画像表示手
段から前記被投影手段までの光路中に光路移動手段を有
し、前記光路移動手段を電気信号により微動させる電気
微動手段を設けた。

【００１３】また、第五の構成では、上記第一乃至第４
の構成において、前記画像表示手段が複数個あり、前記
画像表示手段に表示された各画像が前記被投影手段に投
影される位置関係を計測する計測手段と、前記計測手段
からの信号により前記電気微動手段を動作させる制御手
段を設けた。

【００１４】また、第六の構成では、上記第一乃至第４
の構成において、前記電気微動手段により、前記被投影
手段に投影される画像は前記被投影手段面内で周期的に
微動可能であるとした。また、第七の構成では、上記第
六の構成において、前記被投影手段に投影される画像
は、前記被投影手段面内でそれぞれ独立な２軸方向に微
動可能であり、前記２軸方向の微動が周期的かつ一方の
微動の周期が他方の周期の整数倍とした。

【００１５】

【作用】以上のような構成にすると、画像表示手段、投
影レンズ、書込手段、光路移動手段のいずれかに電気微
動手段を設けているため、これらを微動させることがで
きる。

【００１６】結像状態にある光学系において、物体面と
結像面との結像状態を変更する（特に、結像面に結像さ
れた像を平行移動あるいは回転移動させる）方法として
は、物体面に置かれた元の像と結像するレンズとの光学
的な位置関係をずらせば良い。これは、元の像を表示す
る画像表示手段を微動させるか、結像するレンズである
投影レンズや書込手段を微動させるか、光路中に光路移
動手段を設けて光路そのものを微動させることにより可
能である。また、微動させる手段としては、圧電素子な
どを用いれば、電気信号により容易かつ任意に微動させ
ることができる。

【００１７】そこで、これらを画像調整時に微動させる
場合、電気信号により行うことができるため、スクリー
ン上に投影された複数の画像の相対位置を合わせること
が従来より容易にできるようになる。さらに、フィード
バック系を構成することにより、自動的に調整すること
も可能となる。また、投影された画像を見ているときに
微動させると、人間の目の反応速度の点から、画素や走
査線がより細かくなったように見えるため、従来よりな
めらかな画像を得ることができる。

【００１８】以上のことから、解像度の低い安価な画像
表示手段を用いることができ、またその調整時間が短縮
できるため、従来より高精細な画像をスクリーンへ投影
することのできる画像投影装置を安価に製造することが
可能となる。

【００１９】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。 （１）第一実施例 図１は、本発明の画像投影装置の第一実施例の構成図で
ある。図１は複数（図面では２つ）の画像表示手段上の
画像を直接被投影手段であるスクリーンに投影し、スク
リーン上の同一領域に重ね合わせる場合である。

【００２０】画像表示手段としては、光源が必要な液晶
パネル、自発光型のＣＲＴ、レーザースキャナーなどが
一般的に良く知られており、モノクロあるいはカラーの
何れであっても良い。以下の説明では簡単のため、液晶
パネルを用いた場合について述べる。また、簡単のため
液晶パネルを２枚用いた場合について示しているが、３
枚以上であっても基本的には同じであることは言うまで
もない。

【００２１】投影レンズとしては、１枚のレンズでも良
いし、ズーム機構を持つような多数のレンズ群であって
も良い。図１では、画像表示手段に表示した画像を直接
スクリーンに投影する場合であるから、投影レンズの物
体面に画像表示手段を配置すると、画像表示手段に表示
された画像は結像面に配置されたスクリーン上に結像さ
れる。

【００２２】電気微動手段としては、圧電素子、あるい
はステッピングモータとネジを組み合わせたメカ的機構
を有するものなど様々なものが考えられる。例えば、ス
テッピングモータとネジを組み合わせたものは、動作量
が大きくできると言うメリットはあるが、電気微動手段
全体が大きくなることや、応答速度が遅いというデメリ
ットがある。また、圧電素子は動作量はあまり大きくで
きないが、本発明で必要とする画像表示手段の分解能レ
ベルでの動作量は確保できる。その上、高速な応答速度
を有しているため、ビデオレート以上での動作が可能で
あり、電気微動手段全体を小さくできるなど本発明には
適している。そこで以下の説明では、圧電素子を用いた
場合について述べる。

【００２３】さて図１において、投影レンズ３の物体面
に配置された液晶パネル１上のｘ1ｙ1座標は、液晶パネ
ル１の後ろ側から光源で照明することにより、投影レン
ズ３の結像面に配置されたスクリーン５上のｘ'ｙ'座標
に結像される。同様に、液晶パネル２上のｘ2ｙ2座標は
投影レンズ４によって同一のｘ'ｙ'座標に投影される。
このような例としては、画像表示手段としてはＣＲＴを
用いているが、通常のＣＲＴプロジェクター等があげら
れる。このとき、鮮明で美しいカラー画像をスクリーン
上で得るためには、カラー画像に対応する各色の画素が
正確に一致している必要がある。

【００２４】もし、液晶パネル１上のｘ1ｙ1座標はｘ'
ｙ'座標に投影されているが、液晶パネル２上のｘ2ｙ2
座標は、ｘ'ｙ'座標がｘｙ面内で平行移動あるいはθ方
向に回転しているｘ2'ｙ2'座標に投影された場合には、
スクリーン５上で鮮明な画像は得られない。

【００２５】そこで、本実施例では、各液晶パネル１，
２をそれぞれｘ方向、ｙ方向に平行移動させる圧電素子
ｐｘ，ｐｙだけでなく、θ方向にも回転を可能にする圧
電素子ｐθを設けている。図２は、液晶パネルを圧電素
子により微動させる１例を示す構成図である。液晶パネ
ル１をｘ方向に平行移動させるために、液晶パネル１の
重心をｘ方向に微動させる圧電素子ｐｘと逆方向に引き
戻すバネ６を設けている。ｙ方向についても同様であ
る。θ方向については、液晶パネル１に回転モーメント
が加わる位置に圧電素子ｐθと逆モーメントを加えるバ
ネ６を設けている。電気微動手段としてステッピングモ
ーターとネジを使用した場合にはバネ６が必要となる
が、電気微動手段として圧電素子を用い、それを液晶パ
ネル１に接着している場合にはバネは特に必要ない。

【００２６】このように液晶パネル１，２にそれぞれ圧
電素子ｐｘ，ｐｙ、ｐθを設け、各圧電素子を動作させ
る電気信号の電圧を制御することにより、液晶パネル
１，２を面内のｘｙθ方向に意図した量だけ微動させる
ことが可能となる。そして、液晶パネル１，２の微動に
応じて、スクリーン５上での各画像をｘ'ｙ'面内で微動
させることができる。よって、従来のように偏芯ピンな
どを使って調整する技能を必要とせず、圧電素子に加え
る電気信号をコントロールするだけでよいため、従来よ
り非常にたやすく複数の液晶パネルの画素合わせができ
るようになった。カラー画像を表示するために３枚のＲ
ＧＢに対応した液晶パネルを用いる場合では、従来は各
色ごとの画素ズレが（１／２）画素以下で合わせていた
が、本発明により（１／４）画素以下での調整が容易に
なった。また、従来と同じ（１／２）画素以下での画素
調整では、調整時間が従来の約半分の時間で終わるよう
になった。

【００２７】図３は、複数の画像表示手段上の画像を直
接被投影手段であるスクリーンに投影し、各画像をスク
リーン上の別領域に結像する場合である。基本的構成は
図１で示した実施例と同じであるため、説明を簡略にす
る。２つの液晶パネル１，２上の各々のｘ1ｙ1座標とｘ
2ｙ2座標がスクリーン５上では異なるｘ1'ｙ1'座標とｘ
2'ｙ2'座標に対応する。このような例としては、各々で
異なる画像を表示するマルチ画面表示の場合や、複数の
画像を合成してより大きな１つの画像を表示する場合な
どがあげられる。特に、複数の画像を合成して大きな１
つの画像を表示する場合には、各画像の相対位置を正確
に合わせないと、画像のつなぎ目が非常に見苦しいもの
となる。このような場合でも、各液晶パネルをｘ方向、
ｙ方向、θ方向に移動可能な圧電素子ｐｘ，ｐｙ，ｐθ
を設けることにより、複数の画像を正確にかつ容易に合
わせることが可能となった。

【００２８】また、本実施例では複数（ｎ個）全ての画
像表示手段に電気微動手段を設けているが、ｎ個の画像
表示手段のうちの１個を基準とすることができれば、そ
の基準とした画像表示手段には電気微動手段を設けなく
ても良いため、残りの（ｎ−１）個の画像表示手段に電
気微動手段を設けるだけでよいことは言うまでもない。

【００２９】図４は複数の画像表示手段に対して１個の
投影レンズで結像する場合である。前述した図１と同様
の部分については説明を省略する。図１や図３では、複
数個の画像表示手段に対して同数の投影レンズを必要と
するが、このような例は画像表示手段がＣＲＴの場合の
プロジェクターに多く用いられている。ところが、画像
表示手段が液晶パネルの場合には、コストダウンを目的
として投影レンズを減らすために、図４の構成にするこ
とが多い。

【００３０】図４では、液晶パネル１，２と投影レンズ
３の間の光路中にビームスプリッター７を配置すること
により、液晶パネル１からの光軸と液晶パネル２からの
光軸を合成して、１個の投影レンズ３でスクリーン５に
投影している。図４では２枚の液晶パネル１，２の画像
を合成するだけであるが、液晶パネルの枚数が増加して
も同様の方法で合成していくことができる。例えば３板
式のプロジェクターのように、ＲＧＢ用の各液晶パネル
からの画像を合成してカラー画像を投影する場合には、
単純なビームスプリッター７の代わりに特定の波長域の
光を反射あるいは透過する色合成用のダイクロイックミ
ラーを複数個用いることにより、ＲＧＢの画像を合成す
る事ができる。

【００３１】（２）第二実施例 以上は画像表示手段上の画像を直接被投影手段であるス
クリーン上に投影する場合について説明してきたが、次
に画像表示手段に表示された画像を光書込ライトバルブ
に一旦記録し、その画像を読み出してスクリーンに投影
する場合について説明する。

【００３２】図５は、本発明の画像投影装置の第二実施
例の構成図である。光書込ライトバルブとしては、反射
型、透過型のものがある。使われている光変調材料とし
ては、ＢＳＯ等の結晶や液晶を用いたものなどが考えら
れ、いずれを用いても良いことは言うまでもない。しか
しここでは、良く知られている反射型で液晶を用いた光
書込ライトバルブを想定して説明する。

【００３３】書込手段である書込レンズ１３の物体面に
配置された液晶パネル１に表示された画像は、液晶パネ
ル１の後ろ側から光源で照明され、書込レンズ１３の結
像面に配置された光書込ライトバルブ１１の書込面上に
結像される。そして、光源１７から照射され、照明手段
である照明用レンズ１８によって略平行にされた読出光
は、偏光ビームスプリッター１５で反射して、偏光され
た読出光が光書込ライトバルブ１１の読出面（書込面と
反対側の面）を照射する。光書込ライトバルブ１１で反
射した読出光は、書込面から書き込まれた画像に応じて
偏光状態が変化している。よって反射した読出光は再び
偏光ビームスプリッター１５を透過することにより、光
書込ライトバルブ１１に書き込まれた画像が強度変調さ
れた像として読み出される。投影レンズ３の物体面に光
書込ライトバルブ１１を配置すると、光書込ライトバル
ブ１１から読み出された画像は、投影レンズ３によりそ
の結像面に配置されたスクリーン５上に投影される。以
上のことから、液晶パネル１に表示された画像が一旦光
書込ライトバルブ１１に記録された後、スクリーン５に
投影される。

【００３４】液晶パネル２に表示された画像も同様にし
て、書込レンズ１４により光書込ライトバルブ１２に書
き込まれた後、偏光ビームスプリッター１６を用いて読
み出されて、投影レンズ４によってスクリーン５に投影
される。そこで第一実施例で述べたと同様に、各画像表
示手段である液晶パネル１，２に圧電素子を設けて微動
させれば、画素調整が非常に容易かつ迅速にできる。よ
って、図では２枚しか描いていないが、３枚の液晶パネ
ルに各ＲＧＢに対応する画像を表示し、各光書込ライト
バルブを対応するＲＧＢの読出光で照明すれば、スクリ
ーン上に鮮明なカラー画像が得られる。

【００３５】以上では、複数の液晶パネルに表示された
画像を、それぞれ対応する光書込ライトバルブに一旦記
録する場合について述べた。ところが、複数の液晶パネ
ルに表示された画像を１枚の光書込ライトバルブに記録
してスクリーンに投影することも可能である。図６は、
複数の画像表示手段に表示された画像を１枚の光書込ラ
イトバルブに記録したのち投影する場合について示す。
結像レンズ１３，１４の物体面にそれぞれ液晶パネル
１，２を配置し、各結像レンズ１３，１４の結像面に１
枚の光書込ライトバルブ１１を配置する。他は図５と同
様なので説明を省略する。

【００３６】これは、液晶パネルの画素数に比較して光
書込ライトバルブの解像度が充分にあり、液晶パネルの
画素数以上に滑らかな画像を表示したい場合などに有効
である。例えば図６と同じ構成をＲＧＢ各々に用意すれ
ば、非常に精細なカラー画像を投影することができる。
また、液晶パネルや光書込ライトバルブの応答速度が、
投影したい画像に要求される応答速度より充分に速い場
合には、時分割的にＲＧＢの画像を順次液晶パネルや光
書込ライトバルブに表示して、時分割でＲＧＢに切り替
わる読出光によって読み出せば、カラー画像を投影する
ことも可能である。

【００３７】以上、書込手段としては書込レンズ１３，
１４を用いた場合について説明してきた。しかし他の書
込手段として、ファイバープレートなども用いても良い
ことは言うまでもない。例えば、ファイバープレートを
液晶パネル（あるいはＣＲＴ）と光書込ライトバルブで
サンドイッチして一体化した構造にすることにより、書
込レンズがなくても液晶パネルに表示された画像を光書
込ライトバルブ上に記録することができる。また、マイ
クロレンズアレイを用いても同様であることは言うまで
もない。

【００３８】（２）第三実施例 上記第一および第二実施例では、画像表示手段のみをｘ
ｙθ方向に微動させる構成について述べただけであっ
た。本実施例では、その他の微動方法について述べる。

【００３９】図７は、本発明の画像投影装置の第三実施
例の構成図である。図７（ａ）は第一および第二実施例
で述べたように画像表示手段を電気微動手段で微動させ
る場合、図７（ｂ）は投影レンズを電気微動手段で微動
させる場合、図７（ｃ）は光路移動手段を電気微動手段
で微動させる場合、図７（ｄ）は画像表示手段、投影レ
ンズ、結像面に配置されたスクリーンを光軸（ｚ）方向
に平行移動あるいは傾ける場合である。ここでは簡単の
ため、画像表示手段に表示された画像を直接スクリーン
に投影する場合について説明するが、光書込ライトバル
ブを用いた場合でも同様のことが行えることは言うまで
もない。

【００４０】画像表示手段に表示された画像を結像面で
移動させる手段としては、次の４つの方法が考えられ
る。まず第一の方法は、図７（ａ）や第一および第二実
施例で示すように、画像表示手段である液晶パネル１そ
のものをその面内で平行あるいは回転移動させる場合で
ある。これは既に述べているため、説明は省略する。

【００４１】第二の方法は、図７（ｂ）に示すように、
投影レンズ３を光軸に垂直な面（ｘｙ平面）内で平行移
動させる場合である。図２で述べた場合と同様に、液晶
パネル１の代わりに投影レンズ３をｘ方向、ｙ方向にそ
れぞれ微動させる圧電素子ｐｘ，ｐｙを設ける。この場
合は、結像面で画像の平行移動はできるが回転移動を行
うことはできない。

【００４２】第三の方法は、図７（ｃ）に示すように、
物体面と投影レンズ３あるいは投影レンズ３と結像面の
間に光路移動手段を挿入し、この光路移動手段を傾ける
場合である。光路移動手段としては、ガラス板などの透
明な平行平板８を透過で用い、その平行平板８を光軸に
垂直に挿入するのではなく、やや傾けて挿入し、その傾
き量を圧電素子ｐｚで変化させることにより光軸のシフ
ト量を調整できる特性を利用する。また平行平板８のよ
うな光路移動手段を透過で用いるだけでなく、ミラーの
反射を利用してその反射方向をわずかに変えることによ
り光軸の偏向量を調整することができることは言うまで
もない。このように微小量光軸を移動させる場合も、第
二の方法と同様に、結像面で画像の平行移動は可能だ
が、回転移動を行うことはできない。もし像の回転を行
う場合には、ダブプリズムなどを光路中に挿入する必要
があることは言うまでもない。

【００４３】第四の方法は、図７（ｄ）に示すように、
画像表示手段、投影レンズ、結像面に配置されたスクリ
ーンを光軸（ｚ）方向に平行移動させる場合や、あるい
はそれらを光軸方向に傾ける場合である。画像表示手段
や投影レンズ、結像面におかれたスクリーンを光軸方向
に移動させると、結像のフォーカス状態や結像倍率を変
化させることができる。結像倍率を変化させることは、
投影レンズがズーム機構をもっていれば平行移動させな
くとも可能であることは言うまでもない。また、画像表
示手段などを光軸方向に傾ける場合であるが、傾ける方
向により、ｘ方向の結像倍率とｙ方向の結像倍率を変え
ることができる。また、画像表示手段に液晶パネルを用
いている場合には、光軸に対して液晶パネルを傾けて配
置した方が視野角の点から液晶パネルのコントラストが
向上する場合があるので、わざと傾けて配置してコント
ラストを向上させる場合がある。

【００４４】（第四実施例）図１１は、本発明の画像投
影装置の第四実施例の構成図である。前述した図１の構
成において、フィードバック系を付け加えることによ
り、自動的に複数の画像の相対位置を調整する場合であ
る。よって、図１と同じ部分は説明を省略する。計測手
段はＣＣＤカメラ２１と画像解析手段２２からなり、Ｃ
ＣＤカメラ２１からの信号は画像解析手段２２を経て、
制御手段に入力される。制御手段は移動量決定手段２３
と信号発生手段２４からなり、計測手段から入力された
信号は順に移動量決定手段２３、信号発生手段２４を経
て、電気微動手段を駆動する。画像解析手段２２、移動
量決定手段２３、信号発生手段２４は通常コンピュータ
ーで処理することができるが、ＣＣＤカメラ２１の代わ
りにフォトディテクターを用いた場合などは、コンピュ
ータではなくアナログの電気回路でも同様のことが可能
である。

【００４５】スクリーン５上には液晶パネル１，２に表
示された画像がそれぞれ同一領域に投影されている。Ｃ
ＣＤカメラ２１でスクリーン５上に投影された画像を撮
影し、その画像を画像解析手段２２で解析し、液晶パネ
ル１，２に表示された画像がスクリーン５上でどのよう
な相対位置で投影されているかを計測する。その結果を
もとに、移動量決定手段２３において、液晶パネル１，
２をそれぞれどの方向にどれだけ移動させるかを決定す
る。そして、決定した移動量だけ液晶パネル１，２を動
かすための電気信号を信号発生手段２４で発生させて、
液晶パネル１，２に設けられている圧電素子を駆動す
る。このことにより、自動的かつ容易に各画像表示手段
上に表示された複数の画像の相対位置関係を調整するこ
とが可能となる。

【００４６】（第五実施例）以上は、三板式液晶カラー
プロジェクターにおける画素合わせなど、複数の画像の
相対位置を調整するために、画像表示手段や投影レンズ
などを電気微動手段を用いて微動させることについて述
べてきた。これは調整時に画像を微動させるが、実際に
投影された画像を見るときには、各々の画像のスクリー
ン上での位置は一定である。しかし本実施例では、投影
された画像を見るときに画像を微動させる場合について
説明する。

【００４７】装置の構成は今まで述べてきた実施例と同
じであるため、図７（ｂ）の構成を例にとり説明する。
図７（ｂ）では、投影レンズ３をｘｙ平面で移動させる
ために各ｘｙ方向各々に電気微動手段ｐｘ，ｐｙを設
け、各々を電気信号によりコントロールして微動させる
ことができる。このことにより、結像面での画像は、投
影レンズ３のｘｙ平面での微動に応じて移動する。

【００４８】ここで、ｘｙ方向の各々を微動させる電気
微動手段に対して、与えられる電気信号について考え
る。電気微動手段として圧電素子を用いた場合、移動量
をあまり大きくできないが、応答速度はかなり速くする
ことができる。そして、圧電素子に印加する電圧によ
り、投影レンズ３の微動量を制御することは容易である
ため、この投影レンズ３の微動に応じてスクリーン５上
に投影された画像を高速かつ任意に微動させることがで
きる。

【００４９】図８は、投影レンズのｘ方向、ｙ方向それ
ぞれの移動と合成した軌跡の一例を示す図である。図８
（ａ）は、ｘ方向の移動量と時間の関係、図８（ｂ）は
ｙ方向の移動量と時間の関係、図８（ｃ）は投影レンズ
がｘｙ平面を移動する軌跡を示す。この時、投影レンズ
の微動量が大きくない限り、投影レンズの軌跡とスクリ
ーン上での画像の軌跡とはほぼ相似と考えて良い。ｘ方
向に微動させる圧電素子ｐｘにより、投影レンズ３はｘ
方向に周期ｆのサイン波形状で微動している。また、ｙ
方向に微動させる圧電素子ｐｙにより、投影レンズ３は
ｙ方向に周期２ｆのサイン波形状で微動しているとす
る。この時、合成された投影レンズ３の微動する軌跡は
図８（ｃ）に示すようなリサージュ図形を描く。そし
て、スクリーン５上での投影画像も同様の軌跡を動く。
このとき、ｙ方向の周期がｆの整数倍であれば良いこと
は言うまでもない。

【００５０】ここで、投影レンズ３の微動によるスクリ
ーン５上での画像の移動量が±ｄ／４（ｄ：スクリーン
上での液晶パネルによる画素ピッチ）以下、周期ｆが３
０Ｈｚのビデオレートである場合、被投影手段であるス
クリーン５を観察している人間の目には、目の錯覚によ
りあたかも画像表示手段の解像度が向上し、より滑らか
な画像のように見えるという効果があった。

【００５１】このようなリサージュ図形を描く方法とし
ては、図８で示したサイン波形状だけでなく、様々な種
類がある。例えば、図９は投影レンズのｘ方向、ｙ方向
それぞれの移動と合成した軌跡の他の例を示す図であ
る。図９（ａ）、（ｂ）はｘ方向、ｙ方向の移動量と時
間の関係、図９（ｃ）は投影レンズがｘｙ平面を移動す
る軌跡を示す。圧電素子を電気微動手段として用いる
と、その応答速度が速いため、投影レンズ３をｘ方向、
ｙ方向にほぼ矩形波の様に移動させることが可能であ
る。その結果、図８（ｃ）に示すように合成された投影
レンズ３の軌跡は離散的になる。このように、軌跡を離
散的にして、その周波数をビデオレートより遅くして５
〜１０Ｈｚ程度にすると、もとは１画素であった点があ
たかも４画素あるかのように見える。その結果、画像表
示手段に画素数の少ない安価な液晶パネルを用いたとし
ても、実質的に高解像度の液晶パネルを用いた場合と同
様な、非常に解像度が高いなめらかな画像をスクリーン
上で得ることができる。

【００５２】また、図１０は投影レンズのｘ方向、ｙ方
向それぞれの移動と合成した軌跡を示す他の例である。
図１０（ａ）、（ｂ）はｘ方向、ｙ方向の移動量と時間
の関係、図１０（ｃ）は投影レンズがｘｙ平面を移動す
る軌跡を示す。ここでは、上述した２軸ではなく、１軸
方向（ｘ方向）のみ投影レンズが周期３０Ｈｚのサイン
波形状で微動する場合である。この場合、スクリーン５
上に投影された画像もｘ'方向のみに動くが、その移動
速度を考えると、最も大きく移動した部分での移動速度
は小さく、移動中心付近での移動速度は速くなる。その
結果、スクリーン５上では図１０（ｃ）に示すように、
移動速度の速い移動中心付近では画素は見えず、移動速
度の遅い両端部分で画素が確認できるようになる。つま
り、液晶パネル１の画素があたかもｘ方向に２倍になっ
たかのように、画素数が増えた鮮明な画像を得ることが
できる。

【００５３】このように、人間の目の反応速度により、
画像が高速に移動するとその部分ははっきり見えない
が、比較的ゆっくり動くとその部分は鮮明に見えるとい
う特徴がある。そこで、微動させる周波数について、蛍
光灯のインバータのように数ｋＨｚというかなり高い周
波数で微動させると、画素や走査線を完全になくしたな
めらかな画像を得ることができる。一方、視覚が反応可
能なやや遅い周波数（３０Ｈｚ以下）で微動させると、
画素や走査線は残るが、あたかも解像度が向上したかの
ような画像を得ることができる。

【００５４】ここで、ビデオレートやそれ以上という高
速に結像面上での画像を微動させるためには、微動させ
る物体の質量が小さい方が有利である。例えば、投影レ
ンズ３を微動させる場合には、ズーム機構がないなど、
より質量の小さいレンズ系の方が有利であることは言う
までもない。

【００５５】以上の実施例では投影レンズ３を微動させ
ていたが、図７で述べたように、画像表示手段や光路移
動手段を微動させても同様であることは言うまでもな
い。そして、いずれを微動させるにしても、上述したよ
うに質量の小さいものを微動させる方が有利であること
は言うまでもない。例えば、微動させるものが画像表示
手段の場合には、ＣＲＴより液晶パネルの方が質量の点
からも信頼性の点からも有利である。

【００５６】また、この実施例で述べたことは、光書込
ライトバルブを用いた構成でも同様であることは言うま
でもない。また、上記実施例では、各移動方向での移動
量を三角関数波あるいは矩形波形状で移動させた場合に
ついて述べたが、それらの周期を変えることやその他の
関数形状で移動させても良いことは言うまでもない。

【００５７】

【発明の効果】以上述べてきたことから、液晶パネルな
ど複数の画像表示手段の画像を、被照射手段であるスク
リーンなどの上で従来より正確に合わせることが可能と
なるとともに、その調整に要する時間も約半分に短縮で
きた。また、液晶パネルなど解像度の高い画像表示手段
は価格が高いが、安くて解像度の低い画像表示手段を用
いても見かけ上解像度が高くなめらかな画像が得ること
ができるため、大幅なコストダウンが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像投影装置の第一実施例の構成
図である。

【図２】液晶パネルを電気微動手段により微動させる一
例を示す構成図である。

【図３】複数の画像表示手段上の画像をスクリーン上の
別領域に結像する場合の構成図である。

【図４】複数の画像表示手段に対して１個の投影レンズ
で結像する場合の構成図である。

【図５】本発明による画像投影装置の第二実施例の構成
図である。

【図６】複数の画像表示手段に対して、１個の光書込ラ
イトバルブを用いる場合の構成図である。

【図７】本発明による画像投影装置の第三実施例の構成
図である。

【図８】投影レンズのｘ方向、ｙ方向それぞれの移動と
合成した軌跡の一例を示す図である。

【図９】投影レンズのｘ方向、ｙ方向それぞれの移動と
合成した軌跡の他の例を示す図である。

【図１０】投影レンズのｘ方向、ｙ方向それぞれの移動
と合成した軌跡の他の例を示す図である。

【図１１】本発明による画像投影装置の第四実施例の構
成図である。

【符号の説明】

１，２ 液晶パネル ３，４ 投影レンズ ５ スクリーン ６ バネ ７ ビームスプリッター １１，１２ 光書込ライトバルブ １３，１４ 書込レンズ １５，１６ 偏光ビームスプリッター １７ 光源 １８ 照明用レンズ ２１ ＣＣＤカメラ ２２ 画像解析手段 ２３ 移動量決定手段 ２４ 信号発生手段 ｐｘ，ｐｙ，ｐθ 圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 忠雄 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコー電子工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも画像表示手段と、 投影レンズからなり、 前記画像表示手段は前記投影レンズの物体面に配置され
   ており、 前記画像表示手段に表示された画像を直接被投影手段に
   投影する画像投影装置において、 少なくとも前記画像表示手段あるいは前記投影レンズの
   いずれか一方を電気信号により微動させる電気微動手段
   を有することを特徴とする画像投影装置。
2. 【請求項２】 少なくとも画像表示手段と、 光書込ライトバルブと、 前記画像表示手段に表示された画像を前記光書込ライト
   バルブに書き込む書込手段と、 光源と、 前記光源からの光を前記光書込ライトバルブに照射する
   照明手段と、 投影レンズからなり、 前記光書込ライトバルブは前記投影レンズの物体面に配
   置されており、 前記画像表示手段に表示された画像を前記光書込ライト
   バルブに一旦記録し、前記光書込ライトバルブに記録さ
   れた画像を被投影手段に投影する画像投影装置におい
   て、 少なくとも前記画像表示手段あるいは前記書込手段ある
   いは前記投影レンズのいずれかを電気信号により微動さ
   せる電気微動手段を有することを特徴とする画像投影装
   置。
3. 【請求項３】少なくとも画像表示手段と、 投影レンズからなり、 前記画像表示手段は前記投影レンズの物体面に配置され
   ており、 前記画像表示手段に表示された画像を直接被投影手段に
   投影する画像投影装置において、 前記画像表示手段から前記被投影手段までの光路中に光
   路移動手段を有し、 前記光路移動手段を電気信号により微動させる電気微動
   手段を有することを特徴とする画像投影装置。
4. 【請求項４】少なくとも前記画像表示手段と、 光書込ライトバルブと、 前記画像表示手段に表示された画像を前記光書込ライト
   バルブに書き込む書込手段と、 光源と、 前記光源からの光を前記書込ライトバルブに照射する照
   明手段と、 投影レンズからなり、 前記光書込ライトバルブは前記投影レンズの物体面に配
   置されており、 前記画像表示手段に表示された画像を前記光書込ライト
   バルブに一旦記録し、 前記光書込ライトバルブに記録された画像を被投影手段
   に投影する画像投影装置において、 前記画像表示手段から前記被投影手段までの光路中に光
   路移動手段を有し、 前記光路移動手段を電気信号により微動させる電気微動
   手段を有することを特徴とする画像投影装置。
5. 【請求項５】前記画像表示手段が複数個あり、 前記画像表示手段に表示された各画像が前記被投影手段
   に投影される位置関係を計測する計測手段と、 前記計測手段からの信号により前記電気微動手段を動作
   させる制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至
   ４に記載の画像投影装置。
6. 【請求項６】前記電気微動手段により、前記被投影手段
   に投影される画像は前記被投影手段面内で周期的に微動
   可能であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の画
   像投影装置。
7. 【請求項７】前記被投影手段に投影される画像は、前記
   被投影手段面内でそれぞれ独立な２軸方向に微動可能で
   あり、前記２軸方向の微動が周期的かつ一方の微動の周
   期が他方の周期の整数倍になっていることを特徴とする
   請求項６に記載の画像投影装置。