JP2012042780A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】低温時と高温時のどちらにおいても投射光学装置の投射画像を鮮明に表示できるプロジェクターを提供する。
【解決手段】プロジェクターは、画像を投射する投射光学装置４と、稼働時間を計測する稼働時間計測手段（稼働時間計測ユニット）５と、前記稼働時間計測手段５により計測された稼働時間に対応して前記投射光学装置４を制御する制御手段（制御ユニット）７と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、光源装置と、当該光源装置から出射された光束を変調して、画像情報に応じた画像光を形成する光変調装置と、当該画像光をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクターが知られている。このような投射光学装置としては、鏡筒内にズームレンズ及びフォーカスレンズ等の複数のレンズが設けられた組レンズが採用されることが多い。
ところで、プロジェクターの使用時に、投射光学装置から投射される画像光に応じた画像を被投射面上で鮮明に表示する場合には、当該投射光学装置の焦点位置を調整する必要がある。これに対し、投射光学装置の焦点位置を自動的に調整するプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載のプロジェクター（投射型表示装置）では、投射光学装置（投射レンズ）とスクリーンとの距離を不可視光線で測距し、最適焦点位置に投射光学装置の焦点を自動的に調整することで、焦点調整の操作性及び正確性を図っている。

特開平３−１４９５３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクターでは、プロジェクターとスクリーンとの距離に基づいて、投射光学装置の焦点位置を調整しているため、温度によって生じる投射光学装置の焦点位置のずれを補正できないという問題がある。
詳述すると、プロジェクターの使用時には、投射光学装置の複数のレンズを画像光が透過するため、当該各レンズの温度が上昇する。ここで、当該複数のレンズには、温度に応じてレンズ特性（曲率及び屈折率等）が変化するものがあり、また、鏡筒の温度変化によりレンズ間距離が変化する場合がある。このような場合、投射光学装置全体の焦点位置が、低温時（例えば、使用開始時）と高温時（例えば、使用開始時から所定時間経過後）とで変化する。このため、前述の距離に基づいて設定された投射光学装置の焦点位置が、低温時と高温時とで変化してしまい、投射画像が鮮明に表示できないという問題があった。

本発明の目的は、低温時と高温時のどちらにおいても投射光学装置の投射画像を鮮明に表示できるプロジェクターを提供することにある。

本発明のプロジェクターは、画像を投射する投射光学装置を備えるプロジェクターであって、稼働時間を計測する稼働時間計測手段と、前記稼働時間計測手段により計測された稼働時間に対応して前記投射光学装置を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、稼働時間に応じて投射光学装置を制御することにより、前記投射光学装置の焦点位置を常に一定に保つことで、使用開始時から使用して温度が上昇しても投射画像を鮮明に表示することができる。

上記に記載された本発明のプロジェクターでは、前記投射光学装置は、複数のレンズ群を備え、前記制御手段は、前記稼働時間に応じて前記複数のレンズ群を駆動する為の制御情報を記憶する記憶手段をさらに備えることが好ましい。

ここで、レンズ群とは、所定の機能を有する１以上のレンズの区分を指す。
本発明によれば、記憶手段にある制御情報を用いることができるので、前記投射光学装置の焦点距離算出のための複雑な演算を行う必要がなくなる。

上記に記載された本発明のプロジェクターでは、前記非稼働時間を計測する非稼働時間計測手段をさらに備え、前記制御手段は前記非稼働時間と前記稼働時間に応じて前記投射光学装置を制御することが好ましい。

本発明によれば、前回稼働時に発熱した温度が完全に放熱していない状態で再稼働させた場合にも、投射光学装置の焦点位置がずれることがなく、投射画像を鮮明に表示することができる。

上記に記載された本発明のプロジェクターでは、画像が投射される被投射面との距離を検出する検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された距離と前記稼働時間計測手段により計測された稼働時間に応じて、前記投射光学装置を制御することが好ましい。

本発明によれば、画像が投射される被投射面との距離を用いて、前記投射光学装置を制御することで、手動によるフォーカス調整なしに投射画像を鮮明に表示できる。使用開始時から、使用を継続することで温度が上昇したとしても、投射画像を鮮明に表示することを、全自動で行うことができる。

上記に記載された本発明のプロジェクターでは、画像が投射される被投射面に投影された画像を検出する画像検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記画像検出手段により検出された画像に応じて、前記投射光学装置を制御し、その後前記稼働時間計測手段により計測された稼働時間に応じて前記投射光学装置を制御することが好ましい。

本発明によれば、画像が投射される被投射面に投影された画像を検出する画像検出手段をそなえることにより、稼働時間に応じて制御するための制御手段を用いて、手動によるフォーカス調整なしに投射画像を鮮明に表示できるオートフォーカスを実現できる。更に、オートフォーカスにより調整した後、一定の時間稼働して温度が高くなっても、投射光学装置の焦点位置を一定に保つことができる。

上記に記載された本発明のプロジェクターでは、外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された距離または前記画像検出手段により検出された画像と、前記外気温度検出手段により検出された外気温度とに応じて、前記投射光学装置を制御することが好ましい。

本発明によれば、外気温度と稼働時間の両方に応じて投射光学装置を制御するため、外気温度が大きく変化した場合にも、投射光学装置の焦点位置を一定に保ち、広い外気温度の範囲において投射画像を鮮明に表示することができる。稼働中に外気温度が変化し、外気温度が一定状態での温度に対して、稼働温度が変化した場合、稼働時間と外気温度を用いて前記投射光学装置を制御することで、投射画像を鮮明に表示することができる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。 実施形態における投射光学装置の構成を示す模式図。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクターの構成〕
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、内部に設けられた光源装置３１１から出射された光束を変調して、画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面Ｗ（図２参照）上に拡大投射するものである。このプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２、画像形成装置３、投射光学装置４、稼働時間計測ユニット５、被投射面Ｗとの距離を検出する検出ユニット６及び制御ユニット７を備える。
このうち、外装筐体２は、合成樹脂又は金属により全体を略直方体状に形成された筐体であり、前述の画像形成装置３、投射光学装置４、及び、稼働時間計測ユニット５、検出ユニット６、制御ユニット７等を内部に収納配置する。

〔画像形成装置の構成〕
画像形成装置３は、制御ユニット７による制御の下、画像情報に応じた画像光を形成する光学装置である。この画像形成装置３は、照明光学装置３１、色分離光学装置３２、リレー光学装置３３及び電気光学装置３４と、これら装置を、内部に設定された照明光軸Ａ上の所定位置に収納配置するほか、後述する投射光学装置４を支持する光学部品用筐体３５とを備える。

照明光学装置３１は、光源装置３１１、一対のレンズアレイ３１２，３１３、偏光変換素子３１４及び重畳レンズ３１５を備える。
色分離光学装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２及び反射ミラー３２３を備え、リレー光学装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３及び反射ミラー３３２，３３４を備える。
電気光学装置３４は、３つのフィールドレンズ３４１と、光変調装置としての３つの液晶パネル３４２（赤色光用、緑色光用及び青色光用の液晶パネルを、それぞれ３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂとする）と、それぞれ３つの入射側偏光板３４３、視野角補償板３４４及び出射側偏光板３４５と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム３４６とを備える。

このような画像形成装置３では、照明光学装置３１により照明領域内の照度が略均一化された光束が出射され、当該光束は、色分離光学装置３２により、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３つの色光に分離される。これら分離された各色光は、各液晶パネル３４２にて画像情報に応じてそれぞれ変調され、色光毎の画像が形成される。そして、当該色光毎の画像は、クロスダイクロイックプリズム３４６にて合成され、投射光学装置４により被投射面Ｗ（図２参照）上に拡大投射される。

〔投射光学装置の構成〕
図２は、投射光学装置４の構成を示す模式図である。
投射光学装置４は、画像形成装置３にて形成された画像を被投射面Ｗ上に結像させるとともに、当該画像を拡大投射する。この投射光学装置４は、図２に示すように、３つのレンズ群４１（被投射面Ｗに近接する側から第１レンズ群４１１、第２レンズ群４１２、及び第３レンズ群４１３とする）と、当該各レンズ群４１を内部に収納する鏡筒４２とを備える組レンズとして構成されている。なお、「レンズ群」とは、所定の機能を有する１以上のレンズの区分を指す。

〔稼働時間計測ユニット〕
稼働時間計測ユニット５は、本発明の稼働時間計測手段に相当し、プロジェクターの電源投入時からの稼働時間を計測している。プロジェクター１の電源投入時（低温時）から時間が経つにつれて、プロジェクター１の外装筐体２の内部に収納された電源装置や光源装置等により、外装筐体２内部の温度を上昇させる。したがって、稼働時間を計測することにより、投射光学装置４の温度上昇がわかる。

〔検出ユニット〕
被投射面Ｗとの距離を検出する検出ユニット６は、本発明の検出手段に相当し、例えば、赤外線を被投射面Ｗに向けて射出し、被投射面Ｗで反射して返ってくるまでの時間により距離を測定する。

〔制御ユニット〕
制御ユニット７は、本発明の制御手段に相当し、制御ユニット７には、稼働時間計測ユニット５により測定された稼働時間、及び検出ユニット６により検出された被投射面Ｗとの距離により投射光学装置４を制御するための制御情報を記憶する記憶手段としての記憶装置を備え、記憶装置に記憶された制御情報に基づいて投射光学装置４を制御する。

〔投射光学装置の焦点位置〕
投射光学装置４に補正しないと投射光学装置４の焦点位置は、各レンズ群４１１〜４１３のレンズ特性及びレンズ間距離は温度によって変動する。
詳述すると、図２に示すように、投射光学装置４の焦点位置は、投射光学装置４に温度変化が生じると、破線で示すように、低温時の焦点位置Ｐから、照明光軸Ａに沿って投射光学装置４に近づく方向（位置Ｐ１で示す位置）または遠ざかる方向（位置Ｐ２で示す位置）に変動する。このような場合、投射された画像に所謂ピントずれが生じる。
これに対し、本実施形態では、投射光学装置４の変動分を稼働時間に応じて補正することにより、前述のレンズ位置等が変化せず、投射光学装置４の焦点位置の調整前と調整後とで当該焦点位置が変動することを抑制できる。

以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果がある。
制御ユニット７は、稼働時間計測ユニット５によって計測された稼働時間と検出ユニット６によって検出された被投射面Ｗとの距離とに基づいて投射光学装置４を制御する。これによれば、使用開始時の低温状態から所定時間経過した高温状態における投射光学装置４の温度上昇による焦点位置の補正が行われることにより、投射光学装置４の焦点位置の変化を抑制できる。従って、画像を鮮明に表示できる。

［第２実施形態］
本実施形態では、被投射面Ｗとの距離に基づいて投射光学装置４を制御するのではなく、被投射面Ｗに投射された画像を投射画像検出ユニットによって検出し、検出された画像に応じて投射光学装置４を制御して、焦点位置を変更する。
そして、その後の稼働時間計測ユニット５において計測された稼働時間に応じて、制御ユニット７により投射光学装置４に補正を加えて、投射光学装置４の温度上昇による焦点位置の補正を行う。なお、上記に説明した投射画像検出ユニット以外の構成については、第１実施形態と同じため、説明は省略する。

［第３実施形態］
上述した第１実施形態では、自己発熱による投射光学装置４の温度変化について説明してきたが、外気温度によっても投射光学装置４の温度が変化する。このため、稼働時間と被投射面Ｗとの距離に加えて、外気温度を検出する外気温度検出ユニットを設けることにより、外気温度に応じても制御ユニット７により投射光学装置４を制御する。なお、上記に説明した外気温度検出ユニット以外の構成については、第１実施形態と同じため、説明は省略する。
これにより、外気温度が非常に高いときや低いときにおいても、画像を鮮明に表示できるようになる。

［第４実施形態］
本実施形態では、稼働時間計測ユニット５で稼働時間を計測することに加えて、現在の稼働に先立った前回の稼働期間の終了から現在の稼働期間の開始までの非稼働時間を計測する非稼働時間計測ユニットを備える。この非稼働時間計測ユニットで、稼働時間のみならず非稼働時間も計測し、制御ユニット７による投射光学装置４の制御をする。
このため、前回の稼働期間から時間を置かずに再度稼働期間が発生した場合のように、内部の温度が十分に下がっていない場合にも投射光学装置４の温度による焦点位置の補正を適正に行うことが出来るようになる。なお、上記に説明した非稼働時間計測ユニット以外の構成については、第１実施形態と同じため、説明は省略する。

〔実施形態の変形〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、稼働時間計測手段としての稼働時間計測ユニット５を１個使用しているが、複数個使用してもよく、これによれば、より良好なる効果が得られる。例えば、光学装置内に自己発熱量が異なる要素が複数個ある場合、各々に稼働時間計測手段を設けることにより、より正確な温度の算出が可能となる。

上記実施形態では光学装置の自己発熱及び外気温度による温度変化があった場合を説明したが、環境変化として湿度変化や気圧変化があった場合でも、それらの検出手段を設ければ前述した構成に付加して取り扱うことができる。また、このような環境変化の検出手段は複数個を光学装置内に設けることで、投射光学装置の焦点位置をより精密に補正することができる。

本発明は、形成された画像を投射する投射光学装置を有するプロジェクターに利用できる。

１…プロジェクター、４…投射光学装置、５…稼働時間計測ユニット（稼働時間計測手段）、６…制御ユニット（制御手段）、４１（４１１〜４１３）…レンズ群。

Claims (6)

1. 画像を投射する投射光学装置を備えるプロジェクターにおいて、
   稼働時間を計測する稼働時間計測手段と、前記稼働時間計測手段により計測された前記稼働時間に対応して前記投射光学装置を制御する制御手段を備えることを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターであって、
   前記投射光学装置は、複数のレンズ群を備え、
   前記制御手段は、前記稼働時間に応じて前記複数のレンズ群を駆動する為の制御情報を記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項１または請求項２に記載のプロジェクターであって、
   非稼働時間を計測する非稼働時間計測手段をさらに備え、
   前記制御手段は前記非稼働時間と前記稼働時間に応じて前記投射光学装置を制御することを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   画像が投射される被投射面との距離を検出する検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出された距離と前記稼働時間計測手段により計測された稼働時間に応じて、前記投射光学装置を制御することを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   画像が投射される被投射面に投影された画像を検出する画像検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記画像検出手段により検出された画像に応じて、前記投射光学装置を制御し、その後前記稼働時間計測手段により計測された稼働時間に応じて前記投射光学装置を制御することを特徴とするプロジェクター。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検出手段により検出された距離または前記画像検出手段により検出された画像と、前記外気温度検出手段により検出された外気温度とに応じて、前記投射光学装置を制御することを特徴とするプロジェクター。

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