JP2000244847A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却液の温度変化による屈折率変化や周囲温
度変化によりフォーカスずれが発生した場合に、そのフ
ォーカスずれを自動的に補正して常に最良の投射画像を
得る。 【解決手段】 フォーカス調整用レンズ３ａには、モー
タ７ａ等の駆動作用にて該レンズのフォーカス調整を可
能にする自動調整機構７が装着されている。またプロジ
ェクタ３Ａを構成するカップリング５内には、温度セン
サ８が設けられ、該温度センサ８はカップリング５内に
封入された冷却液の温度を検出し温度検出結果８ａをモ
ータ制御部９に与える。モータ制御部９はこの温度検出
結果８ａから冷却液の温度変化に伴い生じるフォーカス
ずれを補正するための駆動制御信号９ａを生成し、生成
した駆動制御信号９ａに基づき自動調整機構７のモータ
７ａにおける回転方向及び回転量を制御する。これによ
り、常時フォーカスずれを自動補正することができるの
で、冷却液が温度変化した場合でも常に良好な投射画像
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクション
テレビ（以下、ＰＪＴＶと称す）等の、ＣＲＴを用いた
ＣＲＴ投射型表示装置に関し、特にカップリングに装填
された冷却液の温度上昇に伴うドリフトによって生じる
レンズフォーカスずれを自動的に補正して良好な投射画
像を得ることのできる投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＣＲＴ（投射管ともいう）を
用いたＣＲＴ投射型表示装置が幅広く普及している。Ｃ
ＲＴを用いることにより、高画質の点で有効ではある
が、ユーザの強い要望に伴い、さらなる高品位化、高輝
度化が望まれている。

【０００３】一般にＣＲＴ投射型表示装置には、例えば
ＣＲＴを内蔵した背面投射型表示装置や、ＣＲＴを内蔵
せずにＣＲＴとスクリーンとでシステムを構成し、この
スクリーンに対して前面投射することにより拡大投影す
る前面投射型表示装置などがある。

【０００４】前者の内蔵型の表示装置の場合には、一般
に、例えばＲ・Ｇ・Ｂの３原色毎に設けられたＣＲＴに
よって各色の画像光を得、これらの画像光を投射レンズ
等の光学系を介して投射し、本体背面に設けられた反射
手段を介してスクリーンに照射することにより、スクリ
ーンの所定領域上に映像ソースとしての入力映像信号に
基づく画像が拡大表示される。一方、後者の前面投射型
表示装置は、各ＣＲＴによって得られた画像光を投射レ
ンズ等の光学系を介して、前方方向に設けられたスクリ
ーンに対して拡大投射することにより、スクリーンには
同様に入力映像信号に基づく画像が拡大表示される。

【０００５】このような投射型表示装置の内、背面投射
型表示装置の一例を図３に示す。

【０００６】図３は背面投射型表示装置の構成例を示す
もので、該装置に採用された光学系システムを説明する
ための概略構成図である。

【０００７】図３に示すように背面投射型表示装置は、
本体（筐体）内に収容され、投射管４、フォーカス調整
レンズ３ａ等で構成されたプロジェクタ３と、該プロジ
ェクタ３からの投射画像光を反射する反射ミラー２と、
反射ミラー２からの投射画像光を映出するためのスクリ
ーン１等で構成されている。

【０００８】上記構成においては、一般に、例えばＲ・
Ｇ・Ｂの３原色毎に設けられたＣＲＴによって各色の画
像光を得、これらの画像光をフォーカス調整レンズ３ａ
等の投射レンズを介して投射し、本体背面に設けられた
反射ミラー２を介してスクリーン１に照射することによ
り、スクリーン１の所定領域上に画像が拡大表示され
る。このように反射ミラー２を設けた光学経路を形成す
ることにより、該表示装置の本体の奥行きをコンパクト
化することができるという利点がある。

【０００９】ところで、このような投射型表示装置にお
いては、その表示性能を確保するために各ＣＲＴに設け
られた光学系部材に改良が施されたものがある。

【００１０】図４及び図５は上述したように表示性能を
確保するための改良がなされたプロジェクタのオプトカ
ップリングを説明するためのもので、図４はプロジェク
タの概略構成を示す斜視図であり、図５は該システムを
背面側から見た斜視図である。

【００１１】図４に示すように、一般の投射型表示装置
に用いられるプロジェクタ３では、通常投射管４がオプ
トカップリングによってフォーカス調整レンズ３ａと結
合されて構成している。フォーカス調整レンズ３ａに
は、そのレンズフォーカスを調整するためのレンズフォ
ーカス調整レバ６がその外周部に設けられており、フォ
ーカスずれが生じた場合には、該レンズフォーカス調整
レバ６をスライド溝６ａに沿って適宜スライド調整する
ことで、該レンズ３ａと投射管４との距離を変えること
により、その光学系経路に適した焦点距離が得られ、光
学的にフォーカスを合致させるようにしている。このと
き、フォーカス調整レバ６に設けられた止めネジを螺合
し固定することで、そのフォーカス状態を保持すること
ができるようになっている。

【００１２】なお、投射管４とカップリング５との取付
状態は、図５に示すように、投射管４の蛍光面がカップ
リング５内に装着されるようになっている。

【００１３】拡大投影する場合には、前述したように投
射管４の蛍光画面に表示された画像を画像光としてフォ
ーカス調整レンズ３ａを介してスクリーン１（図３参
照）に拡大投射する。

【００１４】オプトカップリングシステムでは、カップ
リングブロック５（図４参照）内にガラスと略同じ屈折
率を有する冷却液を封入することにより、例えば空気が
有る場合に、投射管４のパネルガラスと空気との屈折率
との差によって境界面で生じていた光の反射を抑制し、
明るさやコントラストの向上化を図るようにしている。
また、高輝度化のための投射管４の蛍光面電力によりパ
ネル温度が上昇し、この温度上昇に起因して輝度低下や
パネルクラックが生じてしまうことも考えられるが、上
記冷却液を設けたことによって、投射管４のパネルを含
むカップリング５周辺部を冷却することにより、これら
の不都合を防止するようにしている。

【００１５】ところが、このような冷却手段を備えた投
射型表示装置では、カップリング５内の冷却液によって
投射管４の蛍光面、あるいはその周辺部を冷却するよう
にしているが、例えば長時間使用した場合にはその冷却
液自体の温度が上昇する場合も考えられる。このような
場合、冷却液は屈折率が温度によって変化する特性を有
していることから、温度が上昇すると、屈折率が低下し
てしまうことになる。つまり、冷却液の屈折率が低下す
ると、レンズのフォーカスがスクリーンの手前で結ぶこ
とになり、フォーカスずれが発生することで最良な投射
画像が得られない。

【００１６】また、冷却液の温度が上昇し安定したとこ
ろで、フォーカス調整したとすると、機器の電源を切
り、冷却液の温度が下がったところで再び機器の電源を
投入した場合には、上述の温度上昇時とは逆のフォーカ
スずれが発生してしまう。つまりこれは、相対的に冷却
液の屈折率が高くなるため、スクリーンの外側でレンズ
のフォーカスが結ばれることになり、この場合も最良な
投射画像が得られない。

【００１７】さらに、フォーカス調整用レンズ３ａは周
囲温度の影響を受けやすいので、種々様々な環境化にお
いては、常に安定したフォーカス性能を保持することが
できず、つまり常に最良な投射画像を得ることが困難で
あった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の投
射型表示装置では、表示装置の表性能の確保あるいは高
輝度化のためにオプトカップリングを採用しているが、
このオプトカップリングでは、使用される冷却液の温度
変化によって、屈折率が変化してしまうため、レンズフ
ォーカスずれが生じてしまい、これをレンズ調整レバを
用いて補正したとしても、温度変化に伴うフォーカスず
れを補正することができず、常に最良の投射画像を得る
ことが出来ないという問題点があった。また、周囲温度
の影響を受けやすいフォーカス調整用レンズを用いてい
るので、どんな環境化においても、常に最良な投射画像
が得られないという問題点もあった。

【００１９】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、冷却液の温度変化による屈折率変化や周囲
温度変化により生じていたフォーカスずれを自動的に補
正する構成とすることで、常に最良の投射画像を得るこ
とのできる投射型表示装置の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の投射型表示装置
は、ＣＲＴを用いて映像信号に基づく画像光を、フォー
カス調整可能なフォーカス調整レンズを介してスクリー
ンに拡大投影するとともに、該ＣＲＴとフォーカス調整
レンズとをオプトカップリングを介して結合した投射型
表示装置において、前記オプトカップリング内に設けら
れた冷却液の温度を検出する温度検出手段と、前記フォ
ーカス調整レンズに装着され、モータ駆動によって該フ
ォーカス調整レンズとＣＲＴ間の距離を調整可能に構成
された自動調整機構と、前記温度検出手段の検出結果に
基づき、前記モータを制御し前記冷却液の温度変化に伴
い生じるフォーカスずれを自動補正する制御手段と、を
設けたことを特徴とするものである。

【００２１】本発明によれば、温度検出手段、自動調整
機構及び制御手段とを設けたことにより、前記冷却液の
温度変化に伴い生じるフォーカスずれを自動補正するこ
とが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図１は本発明に係る投射型表示装置
の一実施の形態を示し、該装置に搭載されたプロジェク
タの主要部分の構成を説明するための構成図である。

【００２３】なお、図１に示す装置は、図４又は図５に
示すプロジェクタと同様の構成要素には同一符号を付し
ている。

【００２４】本実施の形態では、投射型表示装置に搭載
されたプロジェクタ３Ａにおいて、フォーカス調整用レ
ンズ３ａの調整を機械的に行うための自動調整機構７
と、オプトカップリング内に設けられた温度検出手段８
からの検出結果に応じて常に最適なフォーカスとなるよ
うに前記自動調整機構７を制御する制御手段９とを設け
たことによって、冷却液の温度変化による屈折率変化や
周囲温度変化により生じていたフォーカスずれを自動的
に補正するようにしている。

【００２５】本実施の投射型表示装置の全体構成として
は、本体（筐体）内に収容された投射管４、フォーカス
調整レンズ３ａ等で構成されたプロジェクタ３Ａと、該
プロジェクタ３Ａからの投射画像光を反射する反射ミラ
ー２と、反射ミラー２からの投射画像光を映出するため
のスクリーン１等で構成され、図３と同様である。

【００２６】上記構成においては、一般に、例えばＲ・
Ｇ・Ｂの３原色毎に設けられたＣＲＴによって各色の画
像光を得、これらの画像光をフォーカス調整レンズ３ａ
等の投射レンズを介して投射し、本体背面に設けられた
反射ミラー２を介してスクリーン１に照射することによ
り、スクリーンの所定領域上に映像ソースとしての入力
映像信号に基づく画像が拡大表示される。

【００２７】また、本実施の形態の投射型表示装置のプ
ロジェクタ３Ａには、図４及び図５にて説明したよう
な、従来技術と同様のオプトカップリングが採用されて
おり、カップリングブロック５内にはガラスと略同じ屈
折率を有する冷却液が封入されている。

【００２８】ところで、上記オプトカップリングでは、
冷却液の温度変化によって、屈折率が変化してしまうた
め、レンズフォーカスずれが生じてしまう欠点がある。

【００２９】そこで、本実施の形態では、図１に示すよ
うにフォーカス調整用レンズ３ａに、モータ等の駆動部
によってそのレンズ調整レバ６を機械的に駆動しフォー
カス調整するための自動調整機構７を設けている。ま
た、カップリング５内には、図示はしないがカップリン
グ５内の冷却液の温度を検出する温度検出手段としての
温度センサ８が装着されている。

【００３０】この温度センサ８は、上記カップリング５
内の冷却液の温度を検出し、温度検出結果８ａをモータ
制御部９に与える。

【００３１】モータ制御部９は、前記温度センサ８から
の温度検出結果８ａに基づき、最適なフォーカスを得る
ための駆動制御信号９ａを生成し、この駆動制御信号９
ａを用いて前記自動調整機構７による駆動を制御する。
なお、このモータ制御部９は、投射型表示装置全体の制
御を行う制御部に含んで構成しても良く、あるいは別部
材として設けて構成するようにしても良い。

【００３２】図２は上記自動調整機構の具体的構成例を
示す構成図であり、主要部分のみが示されている。

【００３３】図２を用いて自動調整機構７の構成を説明
すると、フォーカス調整用レンズ３ａには、該レンズの
フォーカス調整を行うためのレンズフォーカス調整レバ
６が設けられている。

【００３４】このレンズフォーカス調整レバ６の把持部
近傍には、ネジ穴が設けられており、このネジ穴に螺合
するフォーカス調整用ネジ７ｂには、該フォーカス調整
用ネジ７ｂを回転軸として回転力を伝達するモータ７ａ
が設置されている。つまり、フォーカス調整用ネジ７ｂ
とモータ７ａの軸とは、軸架可能に接続固定されてい
る。なお、これら部材間の接続は、変速機構等を介して
接続固定するように構成しても良い。

【００３５】モータ７ａは、フォーカス調整用レンズ３
ａ又はカップリング５に固定部材等を介して固定されて
おり、このため、回転駆動時には、振動等が生じること
もなく、確実にその回転力をフォーカス調整用ネジ７ｂ
に伝達することができ、フォーカス調整用レバ６のスラ
イド動作を円滑に行えるようになっている。

【００３６】したがって、上記構成によれば、常時カッ
プリング５内の温度センサ８によってその内部の冷却液
の温度が検出され、この温度検出結果８ａをモータ制御
部９に与えることにより、モータ制御部９は、供給され
た温度検出結果８ａから最適なフォーカスとなるような
駆動制御信号９ａを生成し、且つこの駆動制御信号９ａ
に基づき上記構成のモータ７ａの回転方向及び回転量を
制御することが可能となる。つまり、モータ７ａの回転
方向及び回転量が制御されるため、フォーカス調整用ネ
ジ７ｂ、ネジ穴を介してレンズフォーカス調整レバ７に
よる左右のスライド方向及びスライド量も連動して制御
されることになり、該レンズフォーカス調整レバ６によ
るフォーカス調整を最適に行うことができる。

【００３７】なお、モータ制御部９によるモータ７ａの
回転数の制御は、温度検出結果８ａのみだけではなく、
例えば冷却液の温度変化とフォーカスの変化の度合い
や、変速機構を設けた場合には該変速機構の比等に基づ
き、制御されるようになっている。この場合の冷却液の
温度変化とフォーカスの変化との度合いを示す情報は、
例えば制御部内に設けられたメモリ等の記憶手段に予め
記憶して置き、適宜読み出して最適なフォーカス調整す
るのに必要な駆動制御信号９ａを決定するように構成し
ても良く、あるいはフォーカス調整用レンズ３ａのフォ
ーカス値を検出する検出手段を設け、この検出手段から
のフォーカス値を用いて上記同様に最適なフォーカス調
整するのに必要な駆動制御信号９ａを決定するように構
成しても良い。

【００３８】次に、上記モータ制御部によるフォーカス
補正制御動作を詳細に説明する。

【００３９】いま、図１に示すプロジェクタ３Ａ内の投
射管４のパネル温度が上昇したものとする。

【００４０】すると、カップリング５内の冷却液自体の
温度が上昇することになる。このため、冷却液の屈折率
が低下し、この屈折率の低下により、レンズのフォーカ
スがスクリーン１（図３参照）の手前で結ぶことにな
り、フォーカスずれが発生することになる。

【００４１】このとき、温度センサ８はこの温度上昇を
検出し、温度検出結果８ａとしてモータ制御部９に与え
る。

【００４２】すると、モータ制御部９は、冷却液の温度
が上昇すると、供給された温度検出結果８ａ等から最適
なフォーカスとなるように駆動制御信号９ａを生成し、
該駆動制御信号９ａに基づき自動調整機構７のモータ７
ａの回転方向及び回転量（回転数）を制御する。自動調
整機構７の駆動に伴いレンズフォーカス調整レバ６をス
ライドさせることにより、フォーカス調整レンズ３ａが
投射管４方向へと近づくことになり、その結果、結像す
る距離が伸ばされ、スクリーン１上でフォーカスが合致
することになる。即ち、スクリーン１上の投射画像はフ
ォーカス補正された良好なものとなる。

【００４３】逆に、投射型表示装置の電源を切り、冷却
液自体の温度が低下したものとする。このとき、温度上
昇時で最良なフォーカス調整が行われていると、冷却自
体の温度の低下に起因して再度屈折率が変化することに
なるので、今度はレンズのフォーカスがスクリーン１
（図３参照）の外側で結ぶことになり、やはりフォーカ
スずれが発生することになる。

【００４４】このとき、温度センサ８はこの温度低下を
検出し、温度検出結果８ａとしてモータ制御部９に与え
る。

【００４５】すると、モータ制御部９は、冷却液の温度
が低下すると、供給された温度検出結果８ａ等から最適
なフォーカスとなるように駆動制御信号９ａを生成し、
該駆動制御信号９ａに基づき自動調整機構７のモータ７
ａの回転方向及び回転量（回転数）を制御する。自動調
整機構７の駆動に伴いレンズフォーカス調整レバ６をス
ライドさせることにより、フォーカス調整レンズ３ａを
投射管４方向から遠ざけることになり、その結果、結像
する距離が短くなり、その結果スクリーン１上でフォー
カスが合致することになる。即ち、このような場合でも
投射画像はフォーカス補正された良好なものとなる。

【００４６】したがって、本実施の形態によれば、投射
型表示装置のプロジェクタ３Ａに自動調整機構７、温度
センサ８及びモータ制御部９を設けたことにより、オプ
トカップリングに使用した冷却液の温度変化や周囲温度
の変化によって、その屈折率が変化し、フォーカスずれ
が生じた場合でも、常に最良なフォーカスとなるように
自動的にフォーカス補正を行うことができるので、常時
最良な画像を得ることが可能となり、投射画像の高品位
化に大きく寄与する。

【００４７】尚、本実施の形態において、ＣＲＴ投射型
プロジェクタを搭載した背面投射型表示装置について説
明したが、これに限定されるものではなく、前面投射型
表示装置におけるプロジェクタにも適用することも可能
であり、上記実施の形態と同様に効果が得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
冷却液の温度変化による屈折率変化や周囲温度変化によ
りフォーカスずれが発生した場合、そのフォーカスずれ
を自動的に補正して常に最良の投射画像を得ることので
きる投射型表示装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投射型表示装置の一実施の形態を示
し、該装置の搭載されたプロジェクタの概略構成を示す
構成図。

【図２】図１のプロジェクタに設けられた自動調整機構
の具体例を示す構成図。

【図３】背面投射型表示装置の構成例を説明するための
構成図。

【図４】従来の投射型表示装置のプロジェクタに採用さ
れたオプトカップリングの概略構成斜視図。

【図５】図４のプロジェクタを背面側からみた構成斜視
図。

【符号の説明】

１…スクリーン、 ２…反射ミラー、 ３…プロジェクタ（ＣＲＴ）、 ３ａ…フォーカス調整用レンズ、 ４…投射管、 ５…カップリング、 ６…レンズフォーカス調整レバ、 ６ａ…案内溝、 ７…自動調整機構、 ７ａ…モータ、 ７ｂ…フォーカス調整用ネジ、 ８…温度センサ（温度検出手段）、 ９…モータ制御部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＲＴを用いて映像信号に基づく画像光
   を、フォーカス調整可能なフォーカス調整レンズを介し
   てスクリーンに拡大投影するとともに、該ＣＲＴとフォ
   ーカス調整レンズとをオプトカップリングを介して結合
   した投射型表示装置において、 前記オプトカップリング内に設けられた冷却液の温度を
   検出する温度検出手段と、 前記フォーカス調整レンズに装着され、モータ駆動によ
   って該フォーカス調整レンズとＣＲＴ間の距離を調整可
   能に構成された自動調整機構と、 前記温度検出手段の検出結果に基づき、前記モータを制
   御し前記冷却液の温度変化に伴い生じるフォーカスずれ
   を自動補正する制御手段と、 を設けたことを特徴とする投射型表示装置。
2. 【請求項２】 前記自動調整機構は、前記フォーカス調
   整レンズの外周に設けられたフォーカス調整可能な調整
   レバーと、該調整レバーに設けられたネジ穴に螺合する
   フォーカス調整用ネジと、該フォーカス調整用ネジを回
   転軸として軸架されたモータとで構成したことを特徴と
   する請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記温度検出手段によ
   る温度検出結果から前記自動調整機構におけるモータの
   回転方向及び回転量を決定し、前記モータの駆動制御を
   行うことにより、フォーカスずれを自動補正することを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投射型表示装
   置。