JP2006313201A - 画像プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像プロジェクタ装置の作動時に、その内部に発生する熱により生じる投射画像の結像状態の劣化を目立たなくする画像投射をすることができる画像プロジェクタ装置を提供すること。
【解決手段】画像プロジェクタ装置に、エネルギー供給手段によるエネルギー供給の際に発生する熱により生じる投射光学系の光学特性変化を打ち消すように光学画像を投射する画像投射制御手段を具備させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像を投射して再生する画像プロジェクタ装置に関し、特に装置内の発熱による光学的な性能変化を対策する機能を有する画像プロジェクタ装置に関する。

画像プロジェクタ装置において、作動時における装置内部の温度上昇は、投射光学系の光学特性を変化させる。したがって、画像プロジェクタ装置においては、高輝度光源等が発生する熱が、その周辺部材に与える影響を無視することは出来ない。

通常、画像プロジェクタ装置には、高輝度光源の発熱を対策するために、空冷ファンが設けられている。
しかしながら、空冷ファンによる冷却では、高輝度光源の温度上昇における最高温度を抑える程度の作用しかない。したがって、画像プロジェクタ装置の作動時における、経時的な装置内部の温度上昇による投射光学系の光学特性の変化（例えば投射画像の結像状態の劣化）を対策するような技術が望まれていた。

上記事情に鑑み、以下に示すような技術が提案されている。

例えば特許文献１には、フォーカスパターンをスクリーンに投射することで、ピント調整を簡略化したプロジェクタ装置が開示されている。

また、特許文献２には、レンズ鏡筒及びレンズの温度情報を参照して、ピントずれや画角ずれを補正するレンズ交換式プロジェクタの焦点位置・画角調整装置が開示されている。
特開平６−３１３８４３号公報 特開２００３−１６１８６９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたプロジェクタ装置では、装置内部の温度上昇による、投射画像の経時的な結像状態の変化を考慮した技術ではない。したがって、簡略化されたピント調整ではあるが、頻繁にピント調整を行わなければならない。

また、上記特許文献２に開示されたレンズ交換式プロジェクタの焦点位置・画角調整装置では、装置構成の複雑化及びコストアップが避けられない。

本発明は、当該画像プロジェクタ装置の作動時に、その内部に発生する熱により生じる投射画像の結像状態の劣化を目立たなくする画像投射をすることができる画像プロジェクタ装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による画像プロジェクタ装置は画像再生用のエネルギーを供給するエネルギー供給手段と、上記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより形成した光学画像を投射スクリーン上に投射するための投射光学系と、上記エネルギー供給手段によるエネルギー供給の際に発生する熱に起因する上記投射光学系の光学特性変化を打ち消すように上記光学画像を投射する画像投射制御手段と、を具備することを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様による画像プロジェクタ装置は、画像再生用のエネルギーを供給するエネルギー供給手段と、上記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより形成した光学画像を投射スクリーン上に投射するための投射光学系と、上記エネルギー供給手段によるエネルギー供給の際に発生する熱により、上記投射光学系の光学特性を変化させる熱変化部材と、上記熱変化部材による上記投射光学系における光学特性であるピント位置の変化を打ち消すようにピントを調整するピント調整手段と、を具備することを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第３の態様による画像プロジェクタ装置は、発光時に発熱を伴う高輝度光源と、投射スクリーン上に光学画像を投射するための投射光学系と、上記高輝度光源の発熱により上記投射光学系の温度が上昇する場合に、上昇する温度が飽和したとみなせる時点における上記投射スクリーン上に結像されている光学画像の結像状態が、所定の許容ボケ範囲内の結像状態となるように調整するためのピントテストパターンを投射表示するピントテストパターン表示手段と、を具備することを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第４の態様による画像プロジェクタ装置は、発光時に発熱を伴う高輝度光源と、投射スクリーン上に光学画像を投射するための投射光学系と、上記高輝度光源の発熱により上記投射光学系の温度が上昇する場合に、上記投射光学系の上昇する温度が飽和したとみなせる時点における上記投射スクリーン上に結像される光学画像のディストーションが、所定の許容範囲内となるように調整するためのテストパターンを表示するテストパターン表示手段と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、当該画像プロジェクタ装置の作動時に、その内部に発生する熱により生じる投射画像の結像状態の劣化を目立たなくする画像投射をすることができる画像プロジェクタ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像プロジェクタ装置におけるピント合わせ制御の概念について模式的に説明する。

同図（ａ）は、画像形成用回路を含む像形成手段２から発せられる強い光の明暗である像信号が、投影レンズ４を介してスクリーン６上に正しくピントのあった画像として結像している様子を示す図である。

このような状態にて、例えば投影レンズ４が、同図（ｂ）に示すようにΔＺ１だけスクリーン６側へシフトした場合、ピント位置が同図に示すようにΔｄ１だけ像形成手段２側へシフトする。したがって、この時、スクリーン６上の投射画像は、ピント外れ状態となる。

ここで、このような投影レンズ４の位置のズレの原因としては、画像プロジェクタ装置内部の発熱による温度上昇が挙げられる。そして、この発熱による温度上昇の原因としては、画像プロジェクタ装置内の光源（図１では不図示）、上記像形成手段２、及びそれらを駆動する回路（図１では不図示）が挙げられる。

なお、画像プロジェクタ装置を作動時の、作動開始後経過時間と該画像プロジェクタ装置における投影レンズ４を保持する投影レンズ保持枠（熱変化部材）８付近の温度（以降、この温度を画像プロジェクタ装置の温度と略称する）との相関関係は、図２のようである。同図から分かる通り、作動開始後から急速に該画像プロジェクタ装置の温度は上昇していき、一定時間経過後、温度上昇は飽和状態となる。

図３は、画像プロジェクタ装置の温度が上昇した場合に生じる変化を模式的に示した図である。同図に示すように、画像プロジェクタ装置の温度が上昇すると、投影レンズ保持枠（熱変化部材）８が加熱され、該投影レンズ保持枠８が熱膨張を起こす。この投影レンズ保持枠８の熱膨張により、図１（ｂ）に示すように、投影レンズ４の位置が例えばΔＺ１だけ変化する。なお、投影レンズ保持枠８を保持する別の部材（熱変化部材）が加熱されて熱膨張することで、同様の変化が起こることもある。

このように、画像プロジェクタ装置の温度上昇に起因する投影レンズ４の位置変化が起こると、画像投射当初はスクリーン６上にピントの合った画像を投射できていたにも拘わらず、その画像の結像状態が劣化してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、図４を参照して、本実施形態のピント制御概念を説明する。

図４の実線で示されるグラフのように、投影当初にピント位置を正確にスクリーン６の位置に合わせると、上述したような経時的な画像プロジェクタ装置の温度上昇により、所定時間経過後には、上記ピント位置が、スクリーン６の位置からズレていき、最終的にはスクリーン６にピントの合う画像を投射できる上記ピント位置の許容範囲（言い換えれば、ピントの合う画像をスクリーン６に投射できる焦点深度範囲（以下、単に許容範囲と略称する））から外れてしまう。

そこで、本実施形態においては、投影当初のピント位置を、一点鎖線に示すグラフのように、上記許容範囲の境界値付近（例えば当該画像プロジェクタ装置からみて遠距離側）にシフトさせておく。これにより、画像プロジェクタ装置の温度上昇に起因する投影レンズ４の位置変化が起こった場合であっても、ピント位置は、上記許容範囲内から出ることはない。したがって、投射中の画像の結像状態の劣化が見られない為、画像投射中に、わざわざユーザーがピント合わせを行う必要がなくなる。

具体的には、図１（ｃ）に示すように、予め投影レンズ４を例えばΔＺ２だけ、上記ΔＺ１の位置変化が起こるのとは逆方向にスライドさせておく。なお、ΔＺ２とは、ピント位置を、上記許容範囲の境界値付近（例えば当該画像プロジェクタ装置からみて遠距離側）へ移動させるのに要する距離である。これにより、ピント位置は、スクリーン６よりも例えばΔｄ２だけスクリーン６の奥側へスライドする。

このように設定しておくことで、画像プロジェクタ装置の温度上昇による、投影レンズ４のΔＺ１だけの位置変化が起こり、同図に示すΔｄ１だけピント位置のズレが生じた場合でも、上記Δｄ２との相殺により、ユーザーが投射画像の結像状態の劣化を感じないような画像投射を行うことができる。

言い換えれば、図１（ｃ）に示すように設定しておくことで、画像プロジェクタ装置の温度上昇に起因する投影レンズ４の位置変化が起こり、投影レンズ４の位置がΔＺ１だけ変化して、ピント位置がΔｄ１だけ像形成手段２側（近距離側）にスライドした場合でも、図１（ｄ）に実線で示される位置から図１（ｅ）に実線で示される位置へスライドするだけであり、いずれも上記許容範囲内である。つまり、ユーザーに投射画像の結像状態の劣化を感じさせない画像投射を行うことができる。

しかしながら、ユーザーが、仮に上述のようなピントの調整を行うことを思いついたとしても、従来のように、スクリーンに投射された画像を見ながらのピント合わせでは、上述のようなピントの調整を行うのは不可能であった。

そこで、このようなピント合わせを行う為に、本実施形態では色収差、又は歪曲収差を利用する。

まず、色収差を利用してピント調整を行う場合を説明する。
光は波長によって屈折率が異なり、短い波長の光ほど屈折率が大きい（強く屈折する）。そのため、光の波長によって焦点の位置が異なる現象が生じる。これを色収差と言う。具体的には、図５（ａ）に示すように、上述した色収差によって、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の光の各波長に対し、結像特性（本実施形態で言うピント位置）が異なる。

色収差を利用してのピント調整を行う場合、例えばスクリーン６よりも像形成手段２から見て奥側へ少しスライドした位置にピント位置を合わせたい場合には、スクリーン６よりも像形成手段２方向へ少しスライドした位置がピント位置となる色の光の調整用パターンを投射し、ユーザーがその調整用パターンを見ながらピント合わせをするようにすればよい。

以下、上記色収差を利用して行うピント調整の理論概念を説明する。

まず、光学系の温度特性が、上記図４に示すような傾向の場合、グレースケールで表現されるモノクロチャートでピントの調整を行うと、図８（ａ）に示すように、画像プロジェクタ装置の温度がほぼ一定値となる高温安定状態では、ピント位置が、スクリーン６の位置から大きくずれしまう。言い換えれば、モノクロチャートでピントの調整を行うと、上記高温状態においては、結像状態が劣化した画像を投射することになる。

そこで、本実施形態では最初に例えば青チャートでピントの調整を行う（図８（ｂ）参照）。すると、同図に示すように、上記高温安定状態になったときに、ピント位置が、スクリーン６の位置からあまりずれない。言い換えれば、上記高温安定状態時に、投射画像の結像状態の劣化が非常に小さくなる。

なお、光学系の温度特性が上記図４に示す特性と逆の特性である場合（つまり時間経過と共にピント位置が後ピン側へシフトする場合）、モノクロチャートでピントの調整を行うと、図９（ａ）に示すように、高温安定状態では、ピント位置が、スクリーン６の位置から大きくずれてしまう。

そこで、そのような特性の場合には、本実施形態では例えば最初に赤チャートでピントの調整を行う（図９（ｂ）参照）。すると、同図に示すように、高温安定状態においても、ピント位置が、スクリーン６の位置からあまりずれない。言い換えれば、上記高温安定状態時に、投射画像の結像状態の劣化が非常に小さくなる。

次に、歪曲収差を利用してピント調整を行う場合を説明する。
歪曲収差とは、ディストーションとも呼ばれ、画像が撮影対象と相似形にならずに、直線が歪んで写る収差をいう。具体的に言うと、図５（ｂ）に示すように（同図において上側がスクリーン６上部側）、ピント位置が投影レンズ４の光軸中心上である場合、厳密には投射画像の上部は、スクリーン６よりも像形成手段２側（手前側）にピントが合っている。言い換えれば、スクリーン６に投射された画像のうちスクリーン６上部の画像については、スクリーン６中央部付近の画像に比べて、投影レンズ４に近いところにピント位置がくる。このように、投射画像のスクリーン６上における位置によっても、ピント位置はシフトする。

以下、上記歪曲収差を利用して行うピント調整の理論概念を説明する。

図６は、投影レンズ４を介して像形成手段２における画像をスクリーン６に投射する場合において、該スクリーン６に合わせたピント位置を一点鎖線にて、またピント位置の上記許容範囲を２本の破線にて示した図である。したがって、この破線にて示される許容範囲内にピント位置があれば、人間の目には、スクリーン６の投射画像は問題の無い結像状態で見える。

そこで、ここでは例えばピント合わせの為の調整用パターンを、スクリーン６における上部に投射する（図７参照）。この調整用パターンを見ながら、ユーザー１０は、画像プロジェクタ装置１における投影レンズ４のピント調整を行う。すると、上述した歪曲収差により、必然的に、画面中央部付近の投射画像は、スクリーン６よりも奥側の位置に結像する。なお、この位置は、上記許容範囲内に入るよう上記調整用パターンを制御するために、画像投射当初のスクリーン６上の投射画像の結像状態は、人間の目で見て何ら問題ない。

したがって、その後投射時間が経過し、画像プロジェクタ装置の温度上昇に起因する投影レンズ４の位置変化が起こり、投影レンズ４の位置が変化して、ピント位置が像形成手段２側（近距離側）にスライドした場合でも、あらかじめ、遠距離側にピント位置がシフトしているため、ピント位置は、上記許容範囲内に留まる。つまり、ユーザー１０に投射画像の結像状態の劣化を感じさせない画像投射を行うことができる。

なお、画像プロジェクタ装置の温度上昇に起因する投影レンズ４の位置変化によるピント位置の変化は、必ずしも像形成手段２側（近距離側）へのスライドとは限らないが、どちら側へ変化した場合であっても、上述した色収差及び歪曲収差を利用するピントの調整により、対応可能であることは言うまでもない。

以下、本実施形態に係る画像プロジェクタ装置の内部構成を、図１０を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る画像プロジェクタ装置では、光源として、Ｒ−ＬＥＤ（赤色発光ダイオード）１４ａ，Ｇ−ＬＥＤ（緑色発光ダイオード）１４ｂ，Ｂ−ＬＥＤ（青色発光ダイオード）１４ｃが使用される。上記Ｒ−ＬＥＤ１４ａ，Ｇ−ＬＥＤ１４ｂ，Ｂ−ＬＥＤ１４ｃは、光源制御回路１２を介して、マイクロコンピュータ等からなるＣＰＵ１１の制御により電力を供給される。なお、このＣＰＵ１１にはスイッチ１１ａが設けられ、ユーザーによる該スイッチ１１ａの操作は、ＣＰＵ１１により検出され、該操作に従った制御がなされる。

そして、光源である上記Ｒ−ＬＥＤ１４ａ，上記Ｇ−ＬＥＤ１４ｂ，上記Ｂ−ＬＥＤ１４ｃからの光は、プリズム１６により混色される。さらに、光学系１８により光の照射範囲が均一化される。

光学系１８を経た後、光はミラー１８ａにより反射され、像形成手段２に入射する。ここで、像形成手段２は、例えばＤＭＤである。

ＤＭＤとは、解像度分の微小ミラー（以下、画素ミラーと称する）を物理的にデバイス上に並べ、それを静電引力によって例えば＋１０度、あるいは−１０度に傾けられる構造の素子である。そして、一方をＯＮポジション、他方をＯＦＦポジションとして、このＯＮのポジションあるいはＯＦＦのポジションのときの光の反射の仕方によって、０または１というような、光でのスイッチング動作を持たせている。つまり、画素ミラーは、ＯＮポジションにおいて、光源から入射してきた光線の方向を投影レンズ４の方向に向けたり、ＯＦＦポジションにおいて投影レンズ４と異なる方向に偏向させたりできるように構成されている。これら画素ミラーは、画素制御をする表示制御回路２０によって、表示データに応じて個別に制御される。各画素を構成する個々の微小ミラーの傾き制御の頻度を制御することで明るさを制御できる。すなわち、ある一定時間内に何度も投影レンズ側に光を反射した画素は明るくなり、逆に反射回数を減少させた画素は暗くなる。

上述のような構成により、Ｒ−ＬＥＤ１４ａ，Ｇ−ＬＥＤ１４ｂ，Ｂ−ＬＥＤ１４ｃは、光源制御回路１２を介したＣＰＵ１１の制御により、順次発光制御されつつ、それに同期させて、表示制御回路２０により像形成手段２における各微少ミラーの角度が制御されることで、上記Ｒ−ＬＥＤ１４ａ，Ｇ−ＬＥＤ１４ｂ，Ｂ−ＬＥＤ１４ｃの各色について像の明暗が制御され、鑑賞者の目の中で残像として混色されることで、カラー表示の投射画像が可能となる。

他方、像形成手段２は、像形成手段固定部２ａにより固定される。そして、投影レンズ４を保持する投影レンズ保持枠８は、この像形成手段固定部２ａに支えられる枠である。上記像形成手段固定部２ａ、投影レンズ保持枠８が熱の影響を受けると、上記ピント位置が変化してしまう。

また、上記投影レンズ保持枠８は、アクチュエータ２２により可動制御可能な構成とすれば、オートフォーカス仕様の画像プロジェクタ装置１とすることができる。

そして、同図に示すように、温度センサ２４を設けて、画像プロジェクタ装置１内の温度変化をモニタできるようにする。この温度センサ２４により、画像プロジェクタ装置の温度変化を予測しての調整用パターンの切り換えを行うことができる（詳しくは後述する）。

なお、図７にて示したように、ピントの調整時に、ピント合わせのための調整用パターンをスクリーン６に投射したが、この調整用パターンは、メモリ２６に記録されており、画像切り替え手段２８を介したＣＰＵ１１の制御により読み出され、表示制御回路２０により表示制御され、像形成手段２及び投影レンズ４を介してスクリーン６に投射される。

さらに、スクリーン６上での投射画像からの反射光は、レンズ３０を介して光センサ３２によって受光され、該光センサ３２のセンシング結果が画像判定手段３４にて判定され、その判定結果に従ってのＣＰＵ１１による自動的なピントの調整も可能である。

そして、外部入力端子２８ｂに接続された、例えばＤＶＤ２９からの映像信号は、上記画像切り換え手段２８に入力され、表示制御回路２０により表示制御され、像形成手段２及び投影レンズ４を介してスクリーン６に投射される。

以下、ＣＰＵ１１によるピント合わせの為の調整用パターンの投射に関する動作制御を、図１１のフローチャートを参照して説明する。なお、画像プロジェクタ装置１の各構成要素の詳細な動作制御は、図１０を参照して上述した通りであるので、ここでは、動作制御の流れを中心に説明する。

また、ここでは、例えば図１（ｃ）及び（ｄ）に示すような、スクリーン６より奥側（遠距離位置）にピント位置が来るようなピントの調整を行う場合を例に説明する。

まず、ユーザーによるスイッチ１１ａの操作で画像プロジェクタ装置１による投射動作がスタートすると、不図示のタイマーカウンタにタイマーカウントを開始させる（Ｓ１）。

次に、ピント合わせの為の調整用パターンとして、遠距離位置結像調整用パターンＰ１を、メモリ２６から読み出してスクリーン６に投射させる（Ｓ２）。ここで、ユーザーにより、上記遠距離位置結像調整用パターンＰ１を見ながらのピントの調整が為される。

つづいて、ピントの調整が完了したか否かを判断する（Ｓ３）。なお、この判断は、上記レンズ３０を介して上記光センサ３２によるセンシング結果から画像判定手段３４による判定結果をＣＰＵ１１が判断することで行っても良いし、ユーザーがスイッチ１１ａを操作することで、ピントの調整が完了したとの判断を行っても良い。

上記Ｓ３にて、ピントの調整が完了していないとの判断をした場合には、上記タイマーカウンタ（不図示）によるタイマーカウントが、所定の時間であるｔ１を超えたか否かを判断する（Ｓ５）。
このＳ５は、経時的なピント位置の変化（図４参照）を考慮したピントの調整を行う為のステップである。これは、ピント合わせの為の調整用パターンは、投射を開始してからの経過時間によって変化させた方が好ましい為であり、なぜなら図４に示したように、画像プロジェクタ装置の温度上昇に起因する投影レンズ４の位置変化によるピント位置の変化は、経過時間と共に次第に小さくなっていくからである。

そこで、上記Ｓ５にて所定の時間であるｔ１以上時間経過したと判断した場合は、上記遠距離位置結像調整用パターンＰ１よりも、図１（ｃ）及び（ｄ）におけるΔｄ２の値を小さくするような遠距離位置結像調整用パターンＰ２をメモリ２６から読み出して投射させる（Ｓ６）。そして、ユーザーにより、上記遠距離位置結像調整用パターンＰ２を見ながらのピントの調整が行われる。そして、上記Ｓ３へ戻る。

他方、上記Ｓ５にて、所定の時間であるｔ１以上時間が経過していないと判断した場合には、ユーザーによる上記遠距離位置結像調整用パターンＰ１を見ながらの、ピントの調整が続行される。

上記Ｓ３において、ピントの調整が完了したと判断した場合は、例えば上記外部入力端子２８ｂに入力された映像信号を、スクリーン６上に投射させる（Ｓ４）。

なお、本実施形態に係る画像プロジェクタ装置においては、調整用パターン投射と共に、オートフォーカスの制御を行わせることができる。オートフォーカスの制御を行わせるには、本実施形態に係る画像プロジェクタ装置の構成において、図１０に示す光センサ３２の代わりに撮像素子を用いることで、スクリーン６における上記調整用パターンの反射光から、そのコントラストを、画像判定手段３４を介してＣＰＵ１１が判定する方式が考えられる。

また、他の方式としては、図１３（ａ）に示すような方式が考えられ、以下、同図を参照して説明する。

上記像形成手段２にて、上記スクリーン６に投射する光の位置を切り換え、スクリーン６上における調整用パターン位置を変化させ、該調整用パターン位置の反射光を、レンズ３０を介して光センサ３２でセンシングし、該センシング結果に基づいて画像判定手段３４内の受光量判定回路３４ａにてその受光量を判定する。

ここで、スクリーン６に投射される調整用パターンのピントが合っている場合は、図１３（ｂ）に実線で示すグラフのように、スクリーン６上における位置変化に伴う光量の変化は急峻となる。一方、スクリーン６に投射される調整用パターンのピントがずれている場合は、該調整用パターンがぼやけている為、同図に破線で示すグラフのように、スクリーン６上における位置変化に伴う光量の変化は、なだらかなものとなる。上述のような原理を利用することで、オートフォーカスの制御が可能となる。

以下、図１２に示すフローチャートを参照して、上記オートフォーカスの制御の流れを説明する。なお、本実施形態に係る画像プロジェクタ装置における各構成要素の詳細な動作制御は、既に詳述しているので、ここでは、動作制御の流れを中心に説明する。

まず、例えば図１３（ａ）にスポット光４０ａ，４０ｂとして示したように、像形成手段２を制御することで、スクリーン６上において、スポット光をスキャンする（Ｓ１１）。

ここで、同図において、スポット光４０ａでは、その反射光は上記光センサ３２に光が入射するが、スポット光４０ｂでは、その反射光は一部上記光センサ３２から外れる為に、この光センサ３２での受光量は減少する。

図１３（ｂ）は、スクリーン６上における位置（スポット光４０ａの位置）と、それぞれの位置におけるスポット光からの反射光を光センサ３２が受光した受光量との相関関係を示すグラフである。ここで、スクリーン６上への投射画像のピントが合っている場合は、図１３（ｂ）に実線で示すような急峻のグラフとなる。他方、スクリーン６上への投射画像のピントが合っていない場合は、図１３（ｂ）に破線で示すような緩やかなグラフとなる。

上記Ｓ１１において、スクリーン６上において、スポット光をスキャンした後、スクリーン６上における位置（スポット光４０ａの位置）と、それぞれの位置におけるスポット光からの反射光を光センサ３２が受光した受光量との相関関係を判定する（受光光量分布を判定する）（Ｓ１２）。

つづいて、上記Ｓ１２における判定結果に基づいて、スクリーン６にピントが合っている画像を投射できているか否かを判定する（Ｓ１３）。

上記Ｓ１３において、スクリーン６にピントが合っている画像の投射ができていないと判定した場合には、投影レンズ４のピント合わせの位置を切り換え（Ｓ１５）、上記Ｓ１１へ戻る。

そして、上記Ｓ１３において、スクリーン６にピントが合っている画像を投射できていると判定した場合には、そのときのレンズ位置をセッティングする（Ｓ１４）。上述のようにして、オートフォーカス制御によるピントの調整が終了する。

図１２に示すフローチャートの制御の流れを視覚的に表現したのが、図１４（ａ）乃至（ｃ）である。上述のオートフォーカス制御によるピントの調整は、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、スポット光４０ａの位置を切り換えていき（上記Ｓ１１乃至Ｓ１２に相当）、これらスポット光からの反射光から、上記受光光量分布を判定することでピントの合焦程度を判定し（上記Ｓ１３に相当）、ピントの調整を終えた後、図１４（ｃ）に示すように実際の画像投射を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、画像プロジェクタ装置の作動時に、その内部に発生する熱により生じる投射画像の結像状態の劣化を目立たなくする画像投射をすることができる画像プロジェクタ装置を提供することができる。

したがって、本実施形態によれば、画像プロジェクタ装置作動中に、ユーザーは、煩わしいピントの調整のやり直しをする必要がなくなり、純粋に投射画像の鑑賞に専念することができるので、快適な鑑賞を楽しむことができる画像プロジェクタ装置を提供することができる。

また、本実施形態に係る画像プロジェクタ装置では、画像プロジェクタ装置の経時的な温度上昇によるピント位置の変化を考慮したピントの調整を行うので、熱変化の少ない高価な材料を使うことなく画像プロジェクタ装置の設計ができるので、低コストにて実際の製品を提供することができる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。

例えば、図１１に示すフローチャートでは、画像プロジェクタ装置による投射を開始してからの経過時間によって、投射する調整用パターンの切り換えを行ったが、経過時間によってではなく、画像プロジェクタ装置の温度変化を予測しての調整用パターンの切り換えを行っても勿論よい。そのようにする場合、図１０に示す温度センサ２４の出力をＣＰＵ１１が検出して、これが熱平衡状態の温度から比べて低い場合には、ピント調整の為にピント位置をシフトさせる量を大きくし、既に熱平衡状態の温度に近い温度になっている場合には、ピント調整の為にピント位置をシフトさせる量を少なくすればよい。

また、本実施形態においては、画像プロジェクタ装置の作動時に、その内部に発生する熱により生じる投射画像の結像状態の劣化を対策する場合で説明したが、その他の原因（例えばディストーション等）による投射画像の結像状態の劣化を対策する場合にも、本実施形態の制御理論及び方法を適用することができるのは勿論である。

さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置におけるピント合わせ制御の概念を模式的に示した図。 本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置の作動時における作動開始後経過時間と該画像プロジェクタ装置の温度との相関関係を示すグラフ。 本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置の温度が上昇した場合に生じる変化を模式的に示した図。 本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置における光学系の温度特性の一例を示すグラフ。 （ａ）は、色収差によって、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の光の各波長に対し、結像特性（本実施形態で言うピント位置）が異なることを示す図。（ｂ）は、歪曲収差によって、結像特性が変化することを示す図。 投影レンズを介して像形成手段における画像をスクリーンに投射する場合において、該スクリーンに合わせたピント位置を一点鎖線にて、またスクリーンにピントの合う画像投射ができるようなピント位置の許容範囲を２本の破線にて示した図。 ピント合わせの為の調整用パターンを、スクリーンにおける上部に投射し、この調整用パターンを見ながら、ユーザーが、画像プロジェクタ装置における投影レンズのピント調整を行っている様子を示す図。 光学系の温度特性が、図４に示すような傾向の場合において、（ａ）は、モノクロチャートでピントの調整を行う場合、（ｂ）は、青チャートでピントの調整を行う場合のピント位置の経時的な変化を示すグラフ。 光学系の温度特性が、図４に示すような傾向と逆の傾向である場合において、（ａ）は、モノクロチャートでピントの調整を行う場合、（ｂ）は、赤チャートでピントの調整を行う場合のピント位置の経時的な変化を示すグラフ。 本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置の内部構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置における、ピント合わせの為の調整用パターンの投射に関する動作制御のフローチャート。 本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置における、オートフォーカスの制御のフローチャート。 本発明の一実施形態に係る画像プロジェクタ装置における、オートフォーカスの制御の一方式を示す図。 図１２に示すフローチャートの制御の流れを視覚的に表現した図。

符号の説明

１…画像プロジェクタ装置、 ２…像形成手段、 ２ａ…像形成手段固定部、 ４…投影レンズ、 ６…スクリーン、 ８…投影レンズ保持枠、 １０…ユーザー、 １１…ＣＰＵ、 １１ａ…スイッチ、 １２…光源制御回路、 １４ａ…Ｒ−ＬＥＤ、 １４ｂ…Ｇ−ＬＥＤ、 １４ｃ…Ｂ−ＬＥＤ、 １６…プリズム、 １８…光学系、 １８ａ…ミラー、 ２０…表示制御回路、 ２２…アクチュエータ、 ２４…温度センサ、 ２６…メモリ、 ２８…画像切り換え手段、 ２８ｂ…外部入力端子、 ３０…レンズ、 ３２…光センサ、 ３４…画像判定手段、 ３４ａ…受光量判定回路、 ４０ａ，４０ｂ…スポット光、 Ｐ１，Ｐ２…遠距離位置結像調整用パターン。

Claims (10)

1. 画像再生用のエネルギーを供給するエネルギー供給手段と、
   上記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより形成した光学画像を投射スクリーン上に投射するための投射光学系と、
   上記エネルギー供給手段によるエネルギー供給の際に発生する熱に起因する上記投射光学系の光学特性変化を打ち消すように上記光学画像を投射する画像投射制御手段と、
   を具備することを特徴とする画像プロジェクタ装置。
2. 上記光学特性変化は、投射される上記光学画像の結像位置の変化であることを特徴とする請求項１に記載の画像プロジェクタ装置。
3. 上記画像プロジェクタ装置は、上記光学画像を投射するための光源、及び上記光学画像を形成するための画像形成用回路を含み、
   上記エネルギー供給手段により供給されるエネルギーは、上記光源及び上記画像形成用回路のうち少なくとも何れか１つで消費されることを特徴とする請求項１に記載の画像プロジェクタ装置。
4. 上記結像位置の変化方向が、上記投射スクリーンから見て上記画像プロジェクタ装置側への方向である場合には、上記画像投射制御手段は、上記光学画像を結像させる位置を、上記変化方向とは逆側の方向へスライドさせる制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像プロジェクタ装置。
5. 上記画像投射制御手段は、色収差及び歪曲収差のうち少なくとも何れか１つを利用して、上記光学画像の上記結像位置を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像プロジェクタ装置。
6. 画像再生用のエネルギーを供給するエネルギー供給手段と、
   上記エネルギー供給手段により供給されたエネルギーにより形成した光学画像を投射スクリーン上に投射するための投射光学系と、
   上記エネルギー供給手段によるエネルギー供給の際に発生する熱により、上記投射光学系の光学特性を変化させる熱変化部材と、
   上記熱変化部材による上記投射光学系における光学特性であるピント位置の変化を打ち消すようにピントを調整するピント調整手段と、
   を具備することを特徴とする画像プロジェクタ装置。
7. 発光時に発熱を伴う高輝度光源と、
   投射スクリーン上に光学画像を投射するための投射光学系と、
   上記高輝度光源の発熱により上記投射光学系の温度が上昇する場合に、上昇する温度が飽和したとみなせる時点における上記投射スクリーン上に結像されている光学画像の結像状態が、所定の許容ボケ範囲内の結像状態となるように調整するためのピントテストパターンを投射表示するピントテストパターン表示手段と、
   を具備することを特徴とする画像プロジェクタ装置。
8. 上記ピントテストパターンは、上記投射光学系の軸上色収差に依存して結像位置が異なる複数の色からなるピントテストパターンであることを特徴とする請求項７に記載の画像プロジェクタ装置。
9. 発光時に発熱を伴う高輝度光源と、
   投射スクリーン上に光学画像を投射するための投射光学系と、
   上記高輝度光源の発熱により上記投射光学系の温度が上昇する場合に、上記投射光学系の上昇する温度が飽和したとみなせる時点における上記投射スクリーン上に結像される光学画像のディストーションが、所定の許容範囲内となるように調整するためのテストパターンを表示するテストパターン表示手段と、
   を具備することを特徴とする画像プロジェクタ装置。
10. 上記テストパターンは、投射光軸の中心部とその周辺部との結像状態の相違を利用したテストパターンであることを特徴とする請求項９に記載の画像プロジェクタ装置。

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