JP2005331790A - 画像表示装置 - Google Patents
画像表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005331790A JP2005331790A JP2004151262A JP2004151262A JP2005331790A JP 2005331790 A JP2005331790 A JP 2005331790A JP 2004151262 A JP2004151262 A JP 2004151262A JP 2004151262 A JP2004151262 A JP 2004151262A JP 2005331790 A JP2005331790 A JP 2005331790A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- image display
- projection lens
- temperature
- barrel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
Abstract
【課題】 画像表示装置において、装置内部の温度変化により表示画像のピント移動を防止する。
【解決手段】 投射レンズの温度を、装置の電源入力直後に急速に所定の範囲内の温度とすることで、実使用時のピント移動量の軽減をはかる。
【選択図】 図1
【解決手段】 投射レンズの温度を、装置の電源入力直後に急速に所定の範囲内の温度とすることで、実使用時のピント移動量の軽減をはかる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プロジェクタ等の画像表示装置に関するものであり、投射画像のピント位置に関するものである。
液晶プロジェクタの装置内部の温度は、画像表示の光源として使用しているランプ及び電子素子の発熱の影響で時間経過とともに変化している。この温度変化によって装置の一部を構成する投射レンズの温度も変動し、投射レンズを構成する光学素子及び前記光学素子を保持する鏡筒類の温度が変化する。この温度変化により光学素子には屈折率変化と膨張収縮による形状変化が発生する。また、鏡筒は膨張収縮による形状変化が発生するので光学素子の位置変動をもたらす。これらの作用により投射レンズの性能は温度によって変化しており、特には温度変化によるピント位置の変動が問題視されている。
上記問題点を解消するために、特開平5-34815号公報において、投射レンズに正レンズと負レンズとを備え、温度変化による屈折率の変化を互いに相殺する構成とピント移動量を軽減している。
また、上記公報以外にも投射レンズの温度変化によるピント移動量をセンサにて検知し、その情報を元にあらかじめ設定している量だけ移動鏡筒もしくはマウント部等を移動させる等してピント補正を行なう手段を備えたものが見られる。
また、前記のピント補正方法以外では、装置の温度上昇を押さえてピント移動を抑制しているものも見られる。
特開平05−34815
しかしながら、上記の特開平5-34815号公報による温度変化によるピント位置補正方法では、正レンズと負レンズそれぞれの屈折率変化でピント変動を打ち消す構成であるのでレンズ構成及びレンズ設計の制約が大きい。更に、ズームレンズに対応するにはズーム域により敏感度が異なるので全てに対応する為には多大な制約が発生する。
また、センサを用いてピント移動量を検知し、その情報を元にピント移動を補正を行なう方法では、アクチュエイタ等のピント補正手段が必要となるので、コスト面及び補正手段を設けるスペースが必要となる点で不利となると言う問題点が有る。
また、装置の温度上昇抑制手段によりピント移動を軽減する方式では、抑制手段を設けるスペースが必要であるとともに、温度上昇を防ぐ為に常時抑制手段を駆動していなければならず駆動音による騒音や消費電力の増大と言った問題を抱えている。
以上に述べた従来技術の問題点を解消するために、プロジェクタ装置内部はランプ点灯直後、即ち使用開始直後からプロジェクタ装置内部に備えたランプ及び電子素子の発熱により温度上昇が始まり、プロジェクタ装置内部の温度が飽和状態となると、その後のプロジェクタ装置内部の温度は略一定となる性質を鑑みて、本発明では、プロジェクタ装置の使用開始直後の投射レンズの温度を強制的に上昇させることで使用開始直後の温度と温度飽和状態で略一定となった温度との温度差を抑制している。この様にプロジェクタ装置使用開始時直後に投射レンズを暖め温度飽和時との温度差を少なくすることで、ユーザが装置使用開始時直後にピント調整を行なった場合でも、その後ピント移動量を少なく押さえることが可能となる。
上述の通り、本発明ではプロジェクタ装置の投射レンズを構成する部品を電源ON直後に所定の範囲内の温度にし、その後投射レンズを構成する部品の温度が上昇した時との温度差を小さくする事で、ユーザが電源ON直後に投射画像のピント調整を行なった場合でも、その後の装置内部の温度上昇によるピント移動量を少なくすることが可能で、ユーザがピント再調整を行なう事無しに装置を使用することが可能となる。
本発明では、投射レンズの温度変化によるピント移動を補正する必要が無い為、投射レンズの設計制約が少なく済みと同時にピント移動量を投射レンズの全体または一部を移動する等して補正する必要も無いのでアクチュエイタ等の補正手段も必要無くスペース、コスト面で有利である。
図1は本発明の実施例のプロジェクタ1を示す上視図であり、この図1を参照しながら、その構成および作用を以下に説明する。
この光学系は、照明光学系30、色光分離光学系12、リレー光学系25、液晶パネル13R,13G,13B、色光合成のためのクロスダイクロイックプリズム14、および投射レンズ3などから構成されている。
照明光学系30は、ランプ11、リフレクタ31、インテグレータレンズを構成する第1および第2レンズアレイ32,34、光の進行方向を調整する反射ミラー33、および重畳レンズ35とを備えている。
第1レンズアレイ32は、略矩形状の輪郭を有する小レンズ321が縦横行列のマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズ321は、ランプ11から入射された平行な光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束を第2レンズアレイ34の近傍で結像させる。各小レンズ321の輪郭の形状は、液晶パネル13R,13G,13Bの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。
色光分離光学系12は、2枚のダイクロイックミラー41,42と反射ミラー43とを備え、照明光学系30の重畳レンズ35から出射される光を、赤、緑、青の3つの色光に分離する機能を有している。リレー光学系25は、ダイクロイックミラー42からの透過光に対応する光路で、入射側レンズ54、反射ミラー71,72、およびリレーレンズ73を備えている。
液晶パネル13R,13G,13Bは、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として用いたもので、クロスダイクロイックプリズム14の3側面と対向するように、クロスダイクロイックプリズム14に固定部材を介して接着固定されている。また、各液晶パネル13R,13G,13Bの光入出射面側には、入射側偏光板60R,60G,60Bが、そして光出射面側には出射側偏光板61R,61G,61Bがそれぞれ配置されている。
クロスダイクロイックプリズム14は、赤、緑,青の3色の色光を合成してカラー画像を形成するもので、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜とが、4つの直角プリズムの界面に沿って略X字状に形成され、これらの誘電体多層膜によって上記3つの色光が合成される。そして、クロスダイクロイックプリズム14の出射面側に、投射レンズ3が配置されている。投射レンズ3はフランジ部をプリズム14を保持しているプリズムベース4のマウント部に保持されている。
続いて、上記光学系の作用を説明する。ランプ11から射出された光はリフレクタ31で反射されて、第1および第2レンズアレイ32,34で構成されるインテグレータレンズに入る。インテグレータレンズは、第1レンズアレイ32の各レンズセルで形成される像を、第2レンズアレイ34および重畳レンズ35により各液晶パネル13R,13G,13Bの画像表示面に結像させることで、光の利用率を向上させかつ上記画像表示面の照明むらを改善する作用を果たす。重畳レンズ35を出た光は、続いて色光分離光学系12に入る。
色光分離光学系12の第1ダイクロイックミラー41では、照明光学系30から出射された光束の赤色光成分を反射するとともに、青色光成分と緑色光成分とを透過させる。第1ダイクロイックミラー41によって反射した赤色光は、反射ミラー43を介して、フィールドレンズ51に入り、さらに赤色光用の液晶パネル13Rに達する。このフィールドレンズ51は、各部分光束をその中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル13G,13Bの前に設けられたフィールドレンズ52,53も同様に作用する。
第1ダイクロイックミラー41を透過した青色光と緑色光のうちで、緑色光は第2ダイクロイックミラー42によって反射され、フィールドレンズ52を通って緑色光用の液晶パネル13Gに達する。一方、青色光は第2ダイクロイックミラー42を透過してリレー光学系25を通り、さらにフィールドレンズ53を通って青色光用の液晶パネル13Bに達する。
色光分離光学系12で分離された赤、緑、青の各色光は、液晶パネル13R,13G,13Bに入射するにあたり、入射側偏光板60R,60G,60Bで特定の偏光光のみとされる。この後、各偏光光は、各液晶パネル13R,13G,13Bにおいて画像処理回路13Aより与えられた画像情報に従って変調され、出射側備光板61R,61G,61Bに出射される。この出射側偏光板61R,61G,61Bにおいては、変調光のうちの特定の偏光光のみが透過し、クロスダイクロイックプリズム14に入射する。そして、各色光はクロスダイクロイックプリズム14で合成されて合成光となり、投射レンズ3からスクリーン25にカラー画像として拡大投射される。
また、ランプ11は点灯後次第に高温となるためファン5により空冷されている。
図2は投射レンズ3の断面図であり、この図を用いて投射レンズについての説明を行なう。
この図において、101は第1レンズ群を保持した1群鏡筒、102は第2レンズ群を保持した2群鏡筒、103は第3レンズ群を保持した3群鏡筒、104は第4レンズ群を保持した4群鏡筒、105は第5レンズ群を保持した5群鏡筒、106は第6レンズ群を保持した6群鏡筒、107は固定筒、109はカム環、110はヘリコイド筒、112はコロである。
第1レンズ群はフォーカス系レンズ群であり、1群鏡筒101の外周にヘリコイドネジが設けてあり、ヘリコイド筒110の内径に設けたヘリコイドネジと螺合されており、手動または電動により1群鏡筒101が光軸周りに回動されると光軸方向へ移動しフォーカシングを行なう。尚、ヘリコイド筒110は固定筒107に位置決めされた状態でビス等(図示せず)により固定される。
6群鏡筒106はリレー系レンズ群を保持しており、固定筒107にスラスト方向からビス(図示せず)により固定されている。
2群鏡筒102、3群鏡筒103、4群鏡筒104、5群鏡筒105はそれぞれズーム系のレンズ群を保持する鏡筒であり、それらは光軸方向へそれぞれ所定の距離だけ移動しズーミングを行なう。
その移動機構について説明を行なう。2群鏡筒102、3群鏡筒103、4群鏡筒104、5群鏡筒105それぞれには、ラジアル方向の120°毎の3方向からコロ112が取り付けられている。各鏡筒に取り付けられたコロ112は、固定筒107に設けたレンズ鏡筒用キー溝107A及びカム環109の外周に設けられた2群鏡筒用カムリフト109A、3群鏡筒用カムリフト109B、4群鏡筒用カムリフト109C、5群鏡筒用カムリフト109Dによりそれぞれガイドされており、固定筒107に対してバヨネット構造等により光軸方向への移動を規制されているカム環109が光軸周りに手動または電動により定位置回転することによって各群は各々のカムリフト軌跡に従い所定の距離を移動する。
以上が投射レンズ3の構成であるが、これを構成する光学素子は温度変化により屈折率が変化するとともに、膨張収縮による形状変化により光学性能が変化する。また、前記光学素子を保持する鏡筒等も温度変化による膨張収縮して光学素子の位置を変化させるので投射レンズを構成する部品が温度変化することにより光学性能が変化する。
次に、鏡筒類の膨張収縮によりピント移動が発生するメカニズムを温度上昇する場合を例に挙げて説明を行なう。
固定筒107はフランジ部を光軸方向からマウントにビスで取り付けられているので投射レンズ3の温度による膨張収縮を考える場合には光軸に平行な方向ではフランジ部が基準となる。
6群鏡筒106と固定筒101はフランジ近傍で結合されているので6群鏡筒106に保持されている光学素子は6群鏡筒106の膨張した分だけ液晶パネル13に近づく方向へ移動する。
2群鏡筒102は側面に取り付けられたコロ102がカム環109の2群鏡筒用のカム溝によりガイドされているので、2群鏡筒102に保持されている光学素子は2群鏡筒102のコロ112受け部と光学素子保持部間の延び、カム環109の2群鏡筒102用カム溝とバヨネット部109A間の延び及び固定筒107のバヨネット部107Aと固定筒109のフランジ部間の延びが加算された分だけ移動する。
同様に3群鏡筒103、4群鏡筒104、5群鏡筒105それぞれに保持されている光学素子らも、各鏡筒のコロ受け部と光学素子保持部間の延び、カム環の各群鏡筒用カム溝とバヨネット部109A間の延び及び固定筒107のバヨネット部107Aと固定筒109のフランジ部間の延びが加算された分だけ移動する。但し、光学素子の位置によっては、各鏡筒のコロ受け部と光学素子保持部間の延びが減算される場合も有る。
1群鏡筒101は固定筒107の先端近傍に設けられたヘリコイドネジ部にネジ螺合されているので、1群鏡筒101に保持されている光学素子は1群鏡筒101のヘリコイドネジ部と光学素子保持部間の膨張、固定筒107のマウント部とヘリコイドネジ部間の膨張を加算した量だけ移動する。
以上に示す通り、投射レンズ3を構成する該光学素子らは温度変化によりそれぞれ光軸に平行な方向へ移動し、投射レンズのピント移動を発生させる。固定筒、移動鏡筒等の鏡筒類が樹脂、カム環がアルミ等の金属の場合、一般的に線膨張率は樹脂>金属である為、樹脂の固定筒107の膨張収縮の影響を受ける1群鏡筒101とカム環109の膨張収縮の影響を受ける2群鏡筒102、3群鏡筒103、4群鏡筒104、5群鏡筒105とでは温度差による位置変動率が異なり、特に1群鏡筒101と2群鏡筒102の間隔は温度変動により影響を受け易い。本発明による投射レンズ3は1群鏡筒101がフォーカス系光学素子を保持しており光軸方向へ移動し2群鏡筒102で保持している光学素子との間隔を変動させることでピント調整する構成なので、1群鏡筒101と2群鏡筒102の間隔の変動が投射レンズ3のピント変動に直結する。
更に、最近は投射レンズを構成する光学素子の一部としてプラモールドレンズを使用する機会が増加している。プラモールドレンズはガラスレンズよりも屈折率が温度変化により変化しやすいので、温度変化による影響を受け易い傾向にある。
本実施例において、図1に示すファン5は、装置の電源ON後所定時間だけ投射レンズ3へ向けて送風し、その後回転方向を切り替えてランプ11及びリフレクタ31方向へ向けて送風し、ランプ11及びリフレクタ31を冷却する。従って、装置の電源ON後、所定時間はランプ発熱の排気を投射レンズ3に吹き付けるので、その間投射レンズ3の内外部温度は上昇する。また、装置の電源ON後、ランプ11の輝度が安定するまでの一定時間は液晶パネル13R、13G、13Bには外部ソースからの入力データでは無くブルーバック表示としている。そのため、一般的にユーザはブルーバック画面が終了して入力画像に切り替わった後にピント調整する場合が多い。
図3は本実施例のプロジェクタ装置における、電源ON後の経過時間と投射レンズ温度との関係を示す図であり、121は本実施例に示す通り投射レンズ3をランプ11の排熱で所定の時間暖めた時の温度曲線を示し、122は所定時間暖める行為を行なわない場合の温度曲線を示し、暖める時間を時間D、ユーザがピント調整するタイミングを時間Cとした。
外部ソースからの入力画像が投射された時点で、既に投射レンズ3はランプの排熱により暖められているので図3の温度曲線121に示す様に電源ON前からの温度上昇量は、暖めない場合の温度122より大きくなっているので、ユーザがピントを調整するタイミング(時間C)では初期値に対してピント位置が移動した状態となっており、その後投射レンズ3の温度が上昇した時及び温度飽和状態となり略一定温度となった時のピント位置との差(温度差A)を投射レンズを故意に暖め無い場合の温度差(温度差B)より小さくすることが可能となる。
上記の実施例では、装置の電源ON後所定の時間のみ投射レンズ3を故意に暖める制御としたが、プロジェクタ装置内部に温度センサを設けて温度をモニタしながらファンの回転方向を切り替えて投射レンズ3及びランプ11の温度をコントロールする方式としても良い。
図4は本発明の第2の実施例を示すプロジェクタ装置のレンズの断面図であり、図2とは虹彩絞りユニット131が追加されている点が異なる。
虹彩絞りユニット131は絞り羽根132を備え、絞り羽根132は電動により開口径が変化する。これにより、光線の遮光量が調整出来て、ユーザが投射画像の輝度及びコントラストを調整出来る構成となっている。
上記の構成において、絞り羽根132は光線を遮断しているので、装置のランプ点灯時には高温となる。更にその周辺の雰囲気温度を上昇させ投射レンズ3の温度を上昇させる。また、絞り羽根132の開放径が大きい状態より小さい状態の方が、より多くの光線を遮断するので温度上昇が著しい。
本発明による第2の実施例では、上記の特性を利用し、装置の電源ON直後に投射レンズ内部の温度を急速に上昇させる為に、電源ON後に一定時間表示するブルーバック表示の期間は絞り羽根132の開口部の径を最小として投射レンズ内部の温度上昇を促進する。
更に、電源ON直後の投射画像をブルーバック表示の青色系統の色では無く白色系統の色として温度上昇を促進しても良い。
3 投射レンズ
5 ファン
31 ランプ
107 固定筒
109 カム環
121 温度曲線
131 虹彩絞り
132 絞り羽根
5 ファン
31 ランプ
107 固定筒
109 カム環
121 温度曲線
131 虹彩絞り
132 絞り羽根
Claims (4)
- 光源、該光源を冷却するファン、前記光源からの光を変調する画像表示素子、該画像表示素子により変調された光を投射する投射レンズを備えた画像表示装置において、前記ファンの駆動方向を切り替えることで前記光源の排気熱を前記投射レンズに吹き付けて該投射レンズを所定範囲内の温度にすることを特徴とする画像表示装置。
- 前記排気熱の前記ファンによる前記投射レンズへの吹き付け時間を前記画像表示装置の電源ON直後の一定時間としたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記画像表示装置は温度センサを備え、該温度センサ出力が所定の範囲にあるときに前記排気熱の前記ファンによる前記投射レンズへの吹き付けを行なうことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 光源、該光源からの光を変調する画像表示素子、該画像表示素子により変調された光を投射し内部に虹彩絞りを設けた投射レンズを備えた画像表示装置において、前記画像表示装置の電源ON直後一定時間は前記虹彩絞りの開放径を小絞り側として該投射レンズを所定範囲内の温度にすることを特徴とする画像表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004151262A JP2005331790A (ja) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | 画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004151262A JP2005331790A (ja) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | 画像表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005331790A true JP2005331790A (ja) | 2005-12-02 |
Family
ID=35486489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004151262A Withdrawn JP2005331790A (ja) | 2004-05-21 | 2004-05-21 | 画像表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005331790A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9936174B2 (en) | 2015-03-31 | 2018-04-03 | Fujifilm Corporation | Projector and method of preventing image deterioration thereof |
CN109561252A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 佳能株式会社 | 控制设备、摄像设备和控制方法 |
-
2004
- 2004-05-21 JP JP2004151262A patent/JP2005331790A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9936174B2 (en) | 2015-03-31 | 2018-04-03 | Fujifilm Corporation | Projector and method of preventing image deterioration thereof |
CN109561252A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 佳能株式会社 | 控制设备、摄像设备和控制方法 |
US10887503B2 (en) | 2017-09-27 | 2021-01-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Control apparatus, image capturing apparatus, and control method |
CN109561252B (zh) * | 2017-09-27 | 2021-12-31 | 佳能株式会社 | 控制设备、摄像设备和控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9028073B2 (en) | Projection apparatus | |
JP6424282B2 (ja) | プロジェクタの投射レンズユニット及びプロジェクタ | |
US9992458B2 (en) | Projector and method of preventing image deterioration thereof | |
US9696614B2 (en) | Projection optical system and projection-type image display device | |
US20150029468A1 (en) | Projecting type image display apparatus | |
US6623123B2 (en) | Optical unit, image display apparatus, and illumination adjustment method in an image display optical unit the same | |
US8529074B2 (en) | Projector having projection optical system with inclined light blocking member | |
US20110234989A1 (en) | Projector | |
US7997740B2 (en) | Integrator unit | |
JP2005331790A (ja) | 画像表示装置 | |
US7347563B2 (en) | Apparatus for fixing a reflective or transmissive liquid-crystal display element to a prism member | |
JP2006003541A (ja) | 画像投射装置 | |
US8104897B2 (en) | Projection optical system having an angled opitcal part and an offset optical part | |
US8556434B2 (en) | Image projection apparatus having shutter mechanism for hiding projection image | |
KR100828352B1 (ko) | 화면 조정이 용이한 광학엔진 어셈블리 및 이를 채용한프로젝션 시스템 | |
US7984992B2 (en) | Projection optical system | |
JP4662161B2 (ja) | 導光装置及びプロジェクタ | |
JP2004354482A (ja) | 投写光学系、投写光学系の製造方法、および投写光学系を備えたプロジェクタ | |
JP2005266151A (ja) | 反射型光学系 | |
US20080024739A1 (en) | Projector | |
JP2011022498A (ja) | 投写レンズ装置及びプロジェクタ装置 | |
JP2006133655A (ja) | 投射型表示装置 | |
JP3766794B2 (ja) | 光源ユニットの製造方法 | |
JPH10104742A (ja) | 画像投影装置 | |
RU2339066C1 (ru) | Проекционная оптическая система |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |