JP2018063421A - Lens device and image projection device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズ装置およびこれを用いた画像投射装置に関し、特に像面湾曲の調整により球面状のスクリーンにも投射画像をフィッティングするものである。 The present invention relates to a lens apparatus and an image projection apparatus using the lens apparatus, and particularly to fitting a projection image to a spherical screen by adjusting the curvature of field.
画像投射装置において、平面状のスクリーンだけでなく球面状のスクリーンにも画像を投射することがある。この場合、像面湾曲の調整により球面状のスクリーンに投射画像をフィッティングすることが知られる(特許文献1)。 In an image projection apparatus, an image may be projected not only on a flat screen but also on a spherical screen. In this case, it is known to fit a projected image onto a spherical screen by adjusting the curvature of field (Patent Document 1).
しかしながら、従来知られているような、試行錯誤的に像面湾曲の調整により球面状のスクリーンに投射画像をフィッティングするものでなく、より簡便に像面湾曲の調整により球面状のスクリーンに投射画像をフィッティングするものが望まれている。 However, it does not fit a projected image onto a spherical screen by adjusting the curvature of field by trial and error as is known in the past, but it is easier to project a projected image on a spherical screen by adjusting the curvature of field. What is fitting is desired.
本発明の目的は、像面湾曲の調整により球面状のスクリーンに投射画像をフィッティングすることを簡便に行うことができるレンズ装置およびこれを用いた画像投射装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a lens device that can easily fit a projected image onto a spherical screen by adjusting the curvature of field, and an image projection device using the lens device.
上記目的を達成するため、本発明に係るレンズ装置は、光軸方向の移動により像面湾曲を変化させる第1の光学系と、前記第1の光学系の前記光軸方向における位置と、前記像面湾曲の量との関係が予め記憶された状態で、前記像面湾曲の量として入力された所定量に基づいて特定される前記光軸方向における目標位置へ前記第1の光学系を移動させる制御部と、前記第1の光学系の前記光軸方向における基準位置を検出する位置検出部と、前記基準位置から前記目標位置への前記第1の光学系の前記光軸方向における移動量を検出する移動量検出部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a lens apparatus according to the present invention includes a first optical system that changes curvature of field by movement in the optical axis direction, a position of the first optical system in the optical axis direction, The first optical system is moved to a target position in the optical axis direction specified based on a predetermined amount input as the amount of field curvature, in a state where a relationship with the amount of field curvature is stored in advance. A control unit for detecting, a position detecting unit for detecting a reference position in the optical axis direction of the first optical system, and an amount of movement of the first optical system from the reference position to the target position in the optical axis direction And a movement amount detection unit for detecting.
また、本発明に係る画像投射装置は、画像を生成する画像生成手段と、上記レンズ装置を保持する保持部材と、を有することを特徴とする。 In addition, an image projection apparatus according to the present invention includes an image generation unit that generates an image, and a holding member that holds the lens device.
本発明によれば、像面湾曲の調整により球面状のスクリーンに投射画像をフィッティングすることを簡便に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to easily fit a projected image onto a spherical screen by adjusting the curvature of field.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
《第1の実施形態》
(画像投射装置)
本発明の実施形態に係るレンズ装置を投射光学系として用いた画像投射装置につき、図4に基づき説明する。なお、図4は画像投射装置を光学的に説明するものであり、図4は光学系ユニットを表すとも言える。
<< First Embodiment >>
(Image projection device)
An image projection apparatus using the lens apparatus according to the embodiment of the present invention as a projection optical system will be described with reference to FIG. FIG. 4 illustrates the image projection apparatus optically, and FIG. 4 can also be said to represent an optical system unit.
図4において、レンズ装置20は、後に詳述する像面湾曲調整が可能なレンズを備える。また、22は光源ランプ、23は光源ランプ22から発生した光のうち、紫外領域の波長帯域の光をカットするためのUVカットフィルタ、24a、24bは明るさムラのない光を反射型液晶パネル30の画像生成面に照射するためのフライアイレンズである。
In FIG. 4, the
25は偏光方向を揃えるためのPS変換素子、26は反射型液晶パネル30(30R、30G、30B)の画像生成面に光を合わせこむコンデンサレンズである。また、27は光源ランプ22、UVカットフィルタ23、フライアイレンズ24、PS変換素子25、コンデンサレンズ26を含む照明ユニットである。
28は緑色の波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射するダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー28を透過した光は、緑用プリズム29により反射されて、緑用の反射型液晶パネル30Gに入射する。そして、反射型液晶パネル30Gで反射された後、色合成用プリズム31に到達する。
また、ダイクロイックミラー28により反射された赤光はカラーセレクト32を透過し、青赤用プリズム33を透過して赤用の反射型液晶パネル30Rに入射した後、合成プリズム31に到達する。また、ダイクロイックミラー28により反射された青光はカラーセレクト32を透過して偏光方向を変え、青赤用プリズム33で反射して青用の反射型液晶パネル30Bに入射した後、合成プリズム31に到達する。そして、合成プリズム31に到達した赤青緑3色の光は、レンズシフトユニット21で保持される投射光学系であるレンズ装置20を介して不図示のスクリーンに投射される。
The red light reflected by the
(レンズシフトユニット21)
図4に示したレンズシフトユニット21については、図6で更なる概要を示す。レンズシフトユニット21はZ方向移動ダイヤル57を操作することで、Z方向移動板56と共にレンズ装置20をZY面のZ方向に移動させる。この際のZ方向移動板56の位置をZ方向位置検出センサ58にて検出する。レンズシフトユニット21は、Y方向移動ダイヤル60を操作することで、Y方向移動板59と共にレンズ装置20をZYのY方向に移動させる。この際のY方向移動板59の位置をY方向位置検出センサ61にて検出する。なお、図6で62a、62b、62c、62dはレンズ取付け部である。
(Lens shift unit 21)
The
(レンズ装置20)
以下、図4に示したレンズ装置20について、図1乃至図3を用いて説明する。1は像面湾曲調整群(第1の光学系)で、光軸15の方向に移動することで投射画面14の像面湾曲の度合いを14aや14b、14cのように変化させる。具体的には、像面湾曲調整群1は、像面湾曲調整用モータ70にて像面湾曲調整群1と一体となった像面湾曲調整群の位置検出用ギア19(図3(a))を回転させることで、光軸15方向に移動可能である。そして、像面湾曲調整群1と一体となった像面湾曲調整群の位置検出用ギア19を介して、位置検出手段としての像面湾曲調整群の位置検出センサ7(図1(b))に回転が与えられることで,像面湾曲調整群1の位置を検出できる。
(Lens device 20)
Hereinafter, the
そして、投射像面14を14aから、14c、14bとすることで球面状のスクリーンに対してフィッティングすることが可能となる。図1(a)で、2は光軸15の方向に移動することでピント位置を変化させるフォーカス調整群、3(3a、3b、3c、3d)は光軸15の方向に移動することで投射倍率を変化させるズーム調整群である。なお、固定群4は移動しない。
Then, by changing the projected image plane 14 from 14a to 14c, 14b, it is possible to fit to a spherical screen. In FIG. 1A, 2 is a focus adjustment group in which the focus position is changed by moving in the direction of the
また、5はフォーカス調整群2を光軸15の方向に移動させるためのフォーカス調整用カム環である。フォーカス調整群2は、フォーカス調整用モータ9(図1(b))の駆動力をフォーカス駆動用ギア16(図3(a))を介してフォーカス調整用カム環5に与えることで移動する。そして、フォーカス調整群2は、以下のようにして位置検出可能である。すなわち、フォーカス調整位置検出用端検出センサ11(図1(b))で初期位置を検出し、そこからの移動量をフォトインタラプタであるフォーカス調整群位置検出用回転検出センサ18(図3(b))により回転数を検出することで位置検出が可能である。
6はズーム調整用カム環で、ズーム調整群3を光軸15の方向に移動させる。具体的には、ズーム調整群3は、ズーム調整用モータ8(図3(b))の駆動力をズーム駆動用ギア17(図3(b))を介してズーム調整用カム環6に与えることで移動する。そして、ズーム調整群3は、ズーム調整位置検出用検出センサ12(図1(b))により位置検出が可能である。図2(a)はズームポジションがWIDEの場合、図2(b)はズームポジションがTELEの場合を示す。
A zoom
100は入力部としてのリモコンで、球面状のスクリーンにフィッティングするために像面湾曲の量(例えば像面湾曲面の曲率半径として球面状のスクリーンの曲率半径)をユーザが入力するために用いられる。そして、リモコン20により入力された値は、制御部としてのレンズ制御基板13(図1(b))における受信部で受信される。
(像面湾曲調整群1の光軸方向における位置と、像面湾曲の量との関係の記憶)
像面湾曲調整群1を光軸方向に移動することで、図1(a)に示す14a、14b、14cのように意図的に像面湾曲を発生させ、球面状のスクリーンに対してフィッティングすることができる。この際、像面湾曲の度合いがスクリーンに対してフィッティングしているかを確認するためには、スクリーン上でピントが合っているかどうか複数のポイントで測定する必要があり、精密にフィッティングしようとした場合、作業の難易度が高く、また煩雑である。
(Storage of the relationship between the position of the field
By moving the field
そこで、本実施形態は、図8に示すように、予め像面湾曲調整群1の光軸方向における位置と、像面湾曲の量(例えば像面湾曲面の曲率半径として球面状のスクリーンの曲率半径)との関係を制御部としてのレンズ制御基板13の記憶部に記憶させる。そして、ユーザ(使用者)は像面湾曲させたい量(たとえば球面状のスクリーンにおける曲率半径)をリモコン100を用いて入力する。すると、リモコン100に入力した入力値は、無線通信で制御部としてのレンズ制御基板13で受信される。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the position of the field
これにより、レンズ制御基板13では、入力値と、予め記憶した情報から像面湾曲調整群1の目標位置を特定し、図8に示すように目標位置へ向けて移動量を設定し像面湾曲調整用モータ70にて像面湾曲調整群1を移動させる。
As a result, the
また、図9では、位置検出部としてのアブソリュートエンコーダを備え、目標位置に至ったか否か、即ち検出位置が目標位置に一致するかを検出する。 In FIG. 9, an absolute encoder as a position detection unit is provided to detect whether the target position has been reached, that is, whether the detected position matches the target position.
以下、図9及び図10を用いて、前述のアブソリュートエンコーダ等の絶対位置検出センサを用いた場合と、移動量検出センサを用いた場合の像面湾曲調整に関する制御について説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 9 and FIG. 10, control relating to field curvature adjustment when the absolute position detection sensor such as the absolute encoder described above is used and when the movement amount detection sensor is used will be described.
(絶対位置検出センサを用いた場合)
図9を用いて絶対位置検出センサを用いた場合の像面湾曲調整について説明する。図9に示すフローチャートにおいて、まずはユーザがリモコン100を用いて像面湾曲調整値をプロジェクターへ入力する(S1)。次に、プロジェクターが予め記憶している像面湾曲調整量と像面湾曲調整群位置との関係に関する情報を閲覧し(S2)、ユーザが入力した入力した像面湾曲調整値となる像面湾曲調整群の位置(目標位置)を決定する(S3)。そして、絶対値検出センサによる検出結果が、S3で決めた像面湾曲調整群の位置と一致するまで像面湾曲調整群を移動させて像面湾曲調整を終了する(S4)。
(When using an absolute position detection sensor)
The field curvature adjustment when the absolute position detection sensor is used will be described with reference to FIG. In the flowchart shown in FIG. 9, first, the user inputs a field curvature adjustment value to the projector using the remote controller 100 (S1). Next, information regarding the relationship between the field curvature adjustment amount and the field curvature adjustment group position stored in advance by the projector is browsed (S2), and the field curvature that becomes the input field curvature adjustment value input by the user is displayed. The position (target position) of the adjustment group is determined (S3). Then, the field curvature adjustment group is moved until the detection result by the absolute value detection sensor matches the position of the field curvature adjustment group determined in S3, and the field curvature adjustment is finished (S4).
(移動量検出センサを用いた場合)
次に、図10を用いて移動量検出センサを用いた場合の像面湾曲調整について説明する。まずはユーザによるリモコン100の操作など像面湾曲調整が必要であることが検知されたら、像面湾曲調整群をセンサAに衝突するまで移動させて、センサAが像面湾曲調整群の衝突を検出することで、プロジェクターに基準位置を認識させる(S5)。センサAは、像面湾曲調整群の光軸方向における基準位置を検出する位置検出部として機能する、次に、S5で検出した基準位置から例えば像面がフラットになる位置まで像面湾曲調整群を移動させるためにモータを駆動させる(S6)。
(When using a movement detection sensor)
Next, the field curvature adjustment when the movement amount detection sensor is used will be described with reference to FIG. First, when it is detected that the field curvature adjustment is necessary, such as an operation of the
次に、ユーザがリモコン100を用いて像面湾曲調整値をプロジェクターへ入力する(S7)。そして、プロジェクターが予め記憶している像面湾曲調整量と像面湾曲調整群位置との関係に関する情報を閲覧し(S8)、ユーザが入力した入力した像面湾曲調整値となる像面湾曲調整群の位置(像面が目標の曲面となる目標位置)を決定する(S9)。 Next, the user inputs a field curvature adjustment value to the projector using the remote controller 100 (S7). Then, the information on the relationship between the field curvature adjustment amount and the field curvature adjustment group position stored in advance by the projector is browsed (S8), and the field curvature adjustment which becomes the input field curvature adjustment value input by the user. The position of the group (target position where the image plane becomes the target curved surface) is determined (S9).
そして、センサBによる検出結果が、S9で決めた像面湾曲調整群の位置と一致するまで像面湾曲調整群を移動させて像面湾曲調整を終了する(S10)。ここでいうセンサAは像面湾曲調整群がセンサAに衝突したかどうかを検出できるセンサであり、センサBはモータの回転量、つまり所定の位置からの像面湾曲調整群の移動量を検出できるセンサである。 Then, the field curvature adjustment group is moved until the detection result by the sensor B coincides with the position of the field curvature adjustment group determined in S9, and the field curvature adjustment is finished (S10). The sensor A here is a sensor that can detect whether or not the field curvature adjustment group collides with the sensor A, and the sensor B detects the amount of rotation of the motor, that is, the amount of movement of the field curvature adjustment group from a predetermined position. It is a sensor that can.
以上説明したように、本実施形態では、球面状のスクリーン上で測定を実施することなく、投射画像を像面湾曲させて球面状のスクリーンに簡便にフィッティングすることが可能となる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to easily fit the projection image to the spherical screen by curving the image plane without performing the measurement on the spherical screen.
《第2の実施形態》
本実施形態は、光軸方向の移動によりピント状態を変化させる第2の光学系を有し、制御部としてのレンズ制御基板13は、目標位置へ第1の光学系1を移動させるときのピント状態の変化を抑えるように第2の光学系を光軸方向に移動させる。他の点は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
The present embodiment has a second optical system that changes the focus state by moving in the optical axis direction, and the
本実施形態においては、予め第2の光学系としてのフォーカス調整群2の位置と、第1の光学系である像面湾曲調整群1の光軸方向における位置と、それに対する像面湾曲の量(例えば変化した像面湾曲面の曲率半径)をレンズ制御基板13に記憶させる。
In the present embodiment, the position of the
そして、ユーザ(使用者)は像面湾曲させたい量(例えば球面状のスクリーンにおける曲率半径)をリモコン100を用いて入力する。リモコン100で入力した入力値は無線通信でレンズ制御基板13で受信され、レンズ制御基板13では、使用者の入力値と、予め記憶した情報から像面湾曲調整群1を目標位置へ移動させると共に、フォーカス調整群2を移動させてピント状態の変化を抑える。このように、本実施形態においても、球面状のスクリーン上で測定を実施することなく、投射画像を像面湾曲させて球面状のスクリーンに簡便にフィッティングすることが可能となる。
Then, the user (user) inputs an amount of curvature of field (for example, a radius of curvature in a spherical screen) using the
《第3の実施形態》
本実施形態は、光軸方向の移動により倍率を変化させる第3の光学系を有し、制御部としてのレンズ制御基板13は、目標位置へ第1の光学系1を移動させるときの倍率変化を抑えるように第3の光学系を光軸方向に移動させることを特徴とする。他の点は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
<< Third Embodiment >>
The present embodiment has a third optical system that changes the magnification by moving in the optical axis direction, and the
本実施形態においては、予め第3の光学系としてのズーム調整群3の位置と、第1の光学系である像面湾曲調整群1の光軸方向における位置と、それに対する像面湾曲の量(例えば変化した像面湾曲面の曲率半径)をレンズ制御基板13に記憶させる。
In the present embodiment, the position of the zoom adjustment group 3 as the third optical system, the position of the field
そして、ユーザ(使用者)は像面湾曲させたい量(例えば球面状のスクリーンにおける曲率半径)をリモコン100を用いて入力する。リモコン100により入力した入力値は無線通信でレンズ制御基板13で受信され、レンズ制御基板13では、使用者の入力値と、予め記憶した情報から像面湾曲調整群1を目標位置へ移動させると共に、ズーム調整群3を移動させて倍率変化を抑える。このように、本実施形態においても、球面状のスクリーン上で測定を実施することなく、投射画像を像面湾曲させて球面状のスクリーンに簡便にフィッティングすることが可能となる。
Then, the user (user) inputs an amount of curvature of field (for example, a radius of curvature in a spherical screen) using the
なお、第2の実施形態と本実施形態とを併せて実施する形態とすることもできる。 In addition, it can also be set as the form implemented combining 2nd Embodiment and this embodiment.
《第4の実施形態》
本実施形態は、像面湾曲の調整により球面状のスクリーンの手前と奥(周辺部と中央部)での光軸方向の距離が変わることで像面内の明るさが変わることを抑制することを特徴とする。他の点は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
<< Fourth Embodiment >>
This embodiment suppresses the change in brightness in the image plane due to the change in the distance in the optical axis direction between the front and back of the spherical screen (peripheral part and central part) by adjusting the curvature of field. It is characterized by. Other points are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
図1(a)で、投射画像14を14aから14bにした場合、レンズ装置20から見て手前と奥(スクリーンの周辺部と中央部)では光軸15の方向における相対的な距離が異なり、レンズ装置20に近づくほど明るくなる。すなわち、14bのような形状のスクリーンでは手前側となるスクリーン外周円部が明るくなる。
In FIG. 1A, when the projection image 14 is changed from 14a to 14b, the relative distance in the direction of the
そこで、本実施形態では、予め像面湾曲調整群1の光軸方向における位置と、投射面上の場所による明るさ変動量(スクリーンの周辺部と中央部における明るさの差)をレンズ制御基板13に記憶させる。そして、像面湾曲調整群1を目標位置に移動した場合、予め記憶した明るさ変動量(スクリーンの周辺部と中央部における明るさの差)をキャンセルする(もしくは抑制する)ようにする。具体的には、制御部としてのレンズ制御基板13で、反射型液晶パネル30で作成する画像内の明るさの分布を調整する。これにより、本実施形態では、像面湾曲を調整した際の明るさムラを自動的に解消することができる。
Therefore, in the present embodiment, the lens control board is used to calculate the brightness fluctuation amount (brightness difference between the peripheral portion and the central portion of the screen) depending on the position of the field
ここで、像面湾曲を調整した際の明るさムラを抑制する照度変更部としては、画像を生成する画像生成部としての液晶パネル30の他、レンズ装置内に備わる絞り、液晶パネル30を照明する光源からの照明光の光路内に備わる絞りであっても良い。
Here, as an illuminance changing unit for suppressing brightness unevenness when adjusting the curvature of field, the
なお、更にレンズシフトユニット21の位置情報や、フォーカスポジション、ズームポジションなど、その他の位置情報を加味して、像面湾曲を調整した際の明るさムラを抑制するようにしても良い。
In addition, brightness unevenness when the curvature of field is adjusted may be suppressed by adding other position information such as the position information of the
《第5の実施形態》
本実施形態は、像面湾曲の調整によりバックフォーカスがずれてしまい、ズーム動作をしたときピントが合わなくなることを抑制することを特徴とする。他の点は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
<< Fifth Embodiment >>
The present embodiment is characterized in that the back focus shifts due to the adjustment of the field curvature, and the focus is prevented from being out of focus when the zoom operation is performed. Other points are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
図1(a)で、像面湾曲調整群1を光軸方向に移動させて投射画像14を変動させた場合、屈折率を有するレンズが移動する為、バックフォーカスが変動する。そこで、本実施形態では。像面湾曲調整群1の移動量に対するバックフォーカスの変動量は光学的に求められ、バックフォーカスの変動量をキャンセルする量をレンズ制御基板13に記憶させる。なお、部品公差や製造誤差などの個体差を反映させるために、製造工程で像面湾曲調整群1に対するバックフォーカスの変動量をキャンセルする量をレンズ制御基板13に記憶させても良い。
In FIG. 1A, when the field
像面湾曲調整を実施した場合、像面湾曲調整群の位置検出センサ7によって調整量を検知する。そして、予めレンズ制御基板13に記憶した像面湾曲群1の調整量に対するバックフォーカス変動量をキャンセルする量を求める。そして、求めた補正量だけ、距離変更部としてのレンズ伸縮ピン46(図5、図7)をレンズ伸縮ピンモータ74(図7)で回転させることで伸縮させる。このようにして、図4に示すようなレンズ20と液晶パネル30との間隔を変動させて、バックフォーカスを補正することができる。
When the field curvature adjustment is performed, the adjustment amount is detected by the
その結果、本実施形態では、バックフォーカスのずれが解消されるため、像面湾曲調整後もズーム全域においてピントずれが生じない画像投射装置を提供することができる。 As a result, in this embodiment, since the back focus shift is eliminated, it is possible to provide an image projection apparatus in which no focus shift occurs in the entire zoom range even after the field curvature adjustment.
《第6の実施形態》
本実施形態は、像面湾曲調整群1を光軸方向に移動させたときのズーム操作に伴うピントずれを抑えるようにしたものである。他の点は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
<< Sixth Embodiment >>
In the present embodiment, a focus shift associated with a zoom operation when the field
第5の実施形態で説明したように、図1(a)で像面湾曲調整群1を光軸方向に移動させて投射画像14を変動させた場合、屈折率を有するレンズが移動する為、バックフォーカスが変動する。バックフォーカスが変動した場合、ズームした際に投射画像がピントずれしてしまう。
As described in the fifth embodiment, when the projected image 14 is changed by moving the field
本実施形態では、像面湾曲調整群1を所定量移動させた場合に、所定のズーム位置においてピントずれ(ピント位置変動)が生じないようにするフォーカス調整群2の光軸方向における位置は光学的に求められる。そして、ピント位置変動に対応したフォーカス調整群2の補正量をレンズ制御基板13に記憶させる。なお、部品公差や製造誤差などの個体差を反映させるために、製造工程でフォーカス調整群2の補正量をレンズ制御基板13に記憶させても良い。
In this embodiment, when the field
像面湾曲調整を実施した場合、像面湾曲調整群の位置検出センサ7によって調整量を検知する。そして、ズーム調整位置検出用端検出センサ12によりズーム調整群3の位置を検出する。予めレンズ制御基板13に記憶した情報と検出結果から、フォーカス調整群2の補正量を求める。求めた補正量を、フォーカス調整用モータ9でフォーカス調整群2を移動する。このようにして、像面湾曲調整後もズーム全域においてピントずれが生じない画像投射装置を提供することができる。
When the field curvature adjustment is performed, the adjustment amount is detected by the
《第7の実施形態》
本実施形態は、レンズ装置20をレンズシフト及び傾き調整できるようにしたものである。他の点は、前述のいずれかの実施形態と同様であるため、説明を少なくとも一部省略する。
<< Seventh Embodiment >>
In the present embodiment, the
図11(a)及び図12(a)はレンズシフトを行っていない場合のレンズ装置20とピント面14との関係を示す図であり、前述のように像面湾曲調整を行うことでピント面が曲面形状のピント面14bとなっている。なお、図12(a)ではドーム状のピント面全体が図示されているが、図12(b)(c)においてはピント面の一部のみ(ピント面のうち実際にスクリーンに投射される投射画像に相当する部分)が図示されている。
FIGS. 11A and 12A are diagrams showing the relationship between the
ここで、後述の図4に示すような運転シミュレータ11では、プロジェクターを通常の設置姿勢から90度回転させて設置する場合がある。図11(b)及び図12(b)は図11(a)及び図12(a)に示す状態からプロジェクターを90度回転させて投射画像を90度回転させた場合のレンズ装置20とピント面14bとの関係を示す図である。また、プロジェクター用の投射レンズの中にはレンズシフト可能なものがあり、図11(c)及び図12(c)はレンズ装置20をレンズシフトさせた場合のレンズ装置20とピント面14cとの関係を示す図である。この場合、図12(a)で示すピント面14bにおいて、図11(b)及び図12(b)とは異なる部分を切り出すことになるので、ピント面14bとは異なるピント面14cとなる。図11(c)に示すようにレンズシフトを行った場合には、図13(a)に示すようにピント面14cとドーム状スクリーンSCとの形状を一致させることができるが、スクリーンSCの中心と投射画像の中心あるいはピント面の中心とがずれてしまう。そこで、図11(d)及び図13(b)に示すように、レンズ装置20を傾けることでスクリーンSCの形状とピント面14cとの形状を合わせつつ、スクリーンSCの中心と投射画像の中心とを合わせることもできる。
Here, in the driving
図14(a)及び(b)はレンズ装置20を照明光学系の光軸200に対して傾けた場合を示す図である。図6などでも説明したように、レンズシフトユニット21によって、レンズ装置20はその光軸と直交する方向に移動可能である。つまり、レンズシフトユニット21は、レンズ装置20をその光軸と直交する方向(図14におけるY方向及びZ方向)に移動可能なようにレンズ装置20を保持している。
14A and 14B are diagrams showing a case where the
前述の図5と同様に、図14(a)及び(b)において、43は合成プリズム、30は液晶パネル、45は合成プリズム43と液晶パネル30を保持する色合成ユニットであり、色合成ユニット45はレンズシフトユニット21に固定されている。
14A and 14B, 43 is a combining prism, 30 is a liquid crystal panel, 45 is a color combining unit that holds the combining
前述の図5においては、レンズ装置20とレンズユニットユニット21との間に伸縮ピン46が設けられていたが、本実施形態においては傾斜ピン460が設けられている。なお、伸縮ピン46が傾斜ピン460としての機能を兼ね備えていてもよいし、傾斜ピン460が伸縮ピン46としての機能を兼ね備えていてもよい。つまり、1種類のピンが伸縮ピン46と傾斜ピン460としての機能を兼ね備えていてもよい。
In FIG. 5 described above, the
図14(a)及び(b)に示すように、傾斜ピン460が伸縮することによって、レンズ装置20を照明光学系の光軸200に対して傾斜させることができ、前述の図11(d)に示す状態を実現することができる。傾斜ピン460を用いたレンズ傾倒機構は、前述の図7と同様の構成を採用してもよい。つまり、前述の図7において伸縮ピン46を傾斜ピン460とし、レンズ伸縮ピンモータ74の代わりにレンズ傾斜ピンモータを用いればよい。なお、前述の図7において、20aはレンズ装置20の一部であり、73はバネ、42aはレンズ取付け部である。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the
レンズ傾斜ピンモータを駆動させることでレンズ装置20とレンズ取付け部の間隔を変更することができる。その結果、例えば、図14(a)においては紙面上側にある傾斜ピン460を伸ばし、逆に紙面下側にある傾斜ピン460を縮める、あるいは伸ばさないことで図14(a)に示すように、レンズ装置20を紙面下方向に傾斜させることができる。なお、レンズ傾斜ピンモータには傾斜ピン460の伸縮量を検出するセンサが内蔵されていてもよい。
The distance between the
図15(a)は、運転シミュレータ110の例を示す図である。運転シミュレータ110は、複数のプロジェクター8で曲面スクリーン700に画像を投射し、操縦者800の操縦を検知してプロジェクター8の画像を変更するシステムである。その際、操縦者800の環境も操縦を検知して変動し、例えば運転シミュレータ110全体が傾いたり振動したりしてもよい。
FIG. 15A is a diagram illustrating an example of the driving
この様なシミュレータでは例えば、操縦者800の目線90の延長線上に曲面スクリーン700の中心が来るよう配置される。操縦者10の目の位置にプロジェクター8を設置できればよいが、通常は設置できないので、図15(a)に示すようにプロジェクター8を例えば天井に取り付け、図15(a)の紙面下方向にレンズシフトさせて投射画像が操縦者10で遮られないようにする。
In such a simulator, for example, the
図15(b)は合計7台のプロジェクター8を用い、曲面スクリーン700を領域14c1〜14c7に分割して曲面スクリーン700に画像を表示している状態を示す図である。図15(b)では、各プロジェクター8は像面湾曲を意図的に発生させ、かつ図15(a)に示すようなレンズシフトを行った状態のピント面を、図11(d)や図14(a)(b)に示したようにレンズ装置20を傾けることで曲面スクリーン700にフィッティングしている。像面湾曲を意図的に発生させるためには、図1(a)に示す像面湾曲調整群1を、図1(b)に示す像面湾曲調整用グリップ10を操作することで光軸方向に移動させればよい。
FIG. 15B is a diagram showing a state in which a total of seven
ここで、像面湾曲の度合い(例えば曲率半径)は、像面湾曲調整群1の位置によって計算して求めることができる。また、レンズシフトによって図12(a)のピント面14のどの領域を投射画像のピント面として切り出すかもレンズシフトユニット21のYZ平面座標位置によって計算して求めることができる。
Here, the degree of curvature of field (for example, the radius of curvature) can be obtained by calculation according to the position of the field
なお、図1(b)において説明の通り、像面湾曲調整群1の位置は、像面湾曲群用の位置検出センサ7により求めることができる。また、レンズシフトユニット21のYZ平面座標の位置は、図6において説明の通りZ方向位置検出センサ58、および、Y方向位置検出センサ61により求めることができる。
As described in FIG. 1B, the position of the field
レンズ制御基板27は、像面湾曲群用の位置検出センサ7、Y方向位置検出センサ61、Z方向位置検出センサ58の情報から投射画像のピント面として切り出す面(例えば図11(c))を算出可能な情報を記憶する。レンズ制御基板27は算出したピント面(例えば図11(c))を、レンズシフトを実施しない状態へ近づける為に、レンズ装置20を傾ける量(例えば図11(d))を算出可能な情報を記憶する。
The
投射画像のピント面として切り出した面を、レンズシフトを実施しない状態へ近づけるためには、図11(c)における画面四隅の光軸方向の位置の差を少なくするようにするとよい。算出したレンズ装置20の傾き量を実現するために、合計4か所あるレンズ傾斜ピンモータを任意量駆動してレンズ装置20を傾ける。
In order to bring the surface cut out as the focus surface of the projected image closer to the state where the lens shift is not performed, it is preferable to reduce the difference in the positions of the four corners of the screen in the optical axis direction in FIG. In order to realize the calculated tilt amount of the
上記の制御を行うことにより、像面湾曲調整、かつ、レンズシフト移動した際も正確に曲面スクリーンにピント面をフィッティングすることを可能にした投射表示装置を提供することができる。 By performing the control described above, it is possible to provide a projection display device that can adjust the curvature of field and accurately fit the focus surface to the curved screen even when the lens shift is performed.
なお、より厳密にレンズ装置20の傾き量を算出するためには構成部品の公差や、工場での組み立て誤差も加味することが望ましい。
In order to calculate the tilt amount of the
このため、像面湾曲群用の位置検出センサ7の検出位置に対する像面湾曲度合いを製造工程で測定し、レンズ制御基板に記憶させてもよい。また、Z方向位置検出センサ58、および、Y方向位置検出センサ61の検出位置に対して、投射画像のピント面として切り出す領域を製造工程で測定し、レンズ制御基板に記憶させてもよい。これらの情報から、前述のように算出したレンズ装置20の傾き量を実現するために、前述のように合計4か所あるレンズ傾斜ピンモータを任意量駆動してレンズ装置20を傾ける。
Therefore, the degree of field curvature relative to the detection position of the
なお、レンズ傾斜ピンの調整量を記憶する傾き量記憶部に格納されるのは調整量を記憶するのでも良く、また、調整量を算出するための情報を記憶し、検出値と記憶した情報から調整量を算出しても良い。 The tilt amount storage unit that stores the adjustment amount of the lens tilt pin may store the adjustment amount, or stores information for calculating the adjustment amount, and stores the detected value and the stored information. The adjustment amount may be calculated from
また、本実施形態においては、レンズ傾倒部としてレンズ傾斜ピンとレンズ傾斜ピンモータを備える構成を例示したが、レンズ傾倒部の構成はこのような構成に限定されるものではない。また、本実施形態においては、レンズ制御基板が傾き量記憶部としての機能も兼ね備えている構成を例示したが、レンズ制御基板とは別に傾き量記憶部を有する構成であってもよい。 Further, in the present embodiment, the configuration including the lens tilt pin and the lens tilt pin motor as the lens tilt portion is illustrated, but the configuration of the lens tilt portion is not limited to such a configuration. In the present embodiment, the configuration in which the lens control board also has a function as the tilt amount storage unit is illustrated, but a configuration having an tilt amount storage unit separately from the lens control board may be used.
(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(Modification)
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
(変形例1)
上述した実施形態では、像面湾曲の量をスクリーンの曲率半径によって決定したが、スクリーンの奥と手前(中央部と周辺部)の光軸方向の距離(間隔)を入力しても良く、像面湾曲の度合いを規定できれば、入力条件は特に限定されない。
(Modification 1)
In the embodiment described above, the amount of curvature of field is determined by the curvature radius of the screen, but the distance (interval) in the optical axis direction between the back and front of the screen (center and periphery) may be input. The input condition is not particularly limited as long as the degree of surface curvature can be defined.
(変形例2)
上述した実施形態では、球面状のスクリーンは画像投射装置側に凹面のものとしたが、これに限られず、画像投射装置側に凸面のものであっても良い。
(Modification 2)
In the embodiment described above, the spherical screen is concave on the image projection apparatus side, but is not limited thereto, and may be convex on the image projection apparatus side.
(変形例3)
上述した実施形態では、記憶部(レンズ制御基板13に備わる)、入力部(リモコン100)がレンズ装置に備わるとしたが、双方もしくは一方が画像投射装置として構成される部品としてレンズ装置に備わらなくても良い。
(Modification 3)
In the embodiment described above, the storage unit (provided in the lens control board 13) and the input unit (remote controller 100) are provided in the lens device. However, both or one of them is provided in the lens device as a component configured as an image projection device. It is not necessary.
(変形例4)
上述した実施形態では、レンズ保持部材(保持部材)に保持される投射光学系としてのレンズ装置20は画像投射装置本体に固定されるものとして説明したが、交換レンズとしてレンズ保持部材(保持部材)に対し着脱可能に設けられるものであっても良い。
(Modification 4)
In the above-described embodiment, the
1 像面湾曲調整群
13 レンズ制御基板
1 Field
Claims (15)
前記第1の光学系の前記光軸方向における位置と、前記像面湾曲の量との関係が予め記憶された状態で、前記像面湾曲の量として入力された所定量に基づいて特定される前記光軸方向における目標位置へ前記第1の光学系を移動させる制御部と、
前記第1の光学系の前記光軸方向における基準位置を検出する位置検出部と、
前記基準位置から前記目標位置への前記第1の光学系の前記光軸方向における移動量を検出する移動量検出部と、
を有することを特徴とするレンズ装置。 A first optical system that changes curvature of field by movement in the optical axis direction;
The relationship between the position of the first optical system in the optical axis direction and the amount of field curvature is stored in advance, and is specified based on a predetermined amount input as the amount of field curvature. A controller that moves the first optical system to a target position in the optical axis direction;
A position detector that detects a reference position of the first optical system in the optical axis direction;
A movement amount detector that detects a movement amount of the first optical system in the optical axis direction from the reference position to the target position;
A lens device comprising:
前記制御部は、前記目標位置へ前記第1の光学系を移動させるときのピント状態の変化を抑えるように前記第2の光学系を前記光軸方向に移動させることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ装置。 A second optical system that changes a focus state by movement in the optical axis direction;
The control unit moves the second optical system in the optical axis direction so as to suppress a change in a focus state when the first optical system is moved to the target position. Or the lens apparatus of 2.
前記制御部は、前記目標位置へ前記第1の光学系を移動させるときの倍率変化を抑えるように前記第3の光学系を前記光軸方向に移動させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレンズ装置。 Having a third optical system for changing the magnification by movement in the optical axis direction;
The control unit moves the third optical system in the optical axis direction so as to suppress a change in magnification when the first optical system is moved to the target position. The lens device according to any one of the above.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレンズ装置を保持する保持部材と、
を有することを特徴とする画像投射装置。 Image generating means for generating an image;
A holding member that holds the lens device according to any one of claims 1 to 5,
An image projection apparatus comprising:
該照度変更部は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレンズ装置に備わる絞り、画像を生成する画像生成手段、該画像生成手段を照明する光源からの照明光の光路内に備わる絞り、のいずれかであることを特徴とする請求項6または7に記載の画像投射装置。 In a state where the relationship between the position of the first optical system in the optical axis direction and the illuminance unevenness in the image plane is stored in advance, the illuminance unevenness in the image plane specified based on the target position is suppressed. As described above, it has an illuminance changing unit that changes the illuminance in the image plane,
The illuminance changing unit is provided in an optical path of illumination light from an aperture provided in the lens device according to any one of claims 1 to 5, an image generation unit that generates an image, and a light source that illuminates the image generation unit. The image projection apparatus according to claim 6, wherein the image projection apparatus is an aperture.
前記第1の光学系の位置とバックフォーカスの変動との関係が記憶された状態で、
前記制御部は、前記目標位置に基づいて特定される前記バックフォーカスの変動を減じるように前記距離変更部を制御することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の画像投射装置。 A distance changing unit for changing a distance in the optical axis direction between the lens device and the image generating unit;
In a state where the relationship between the position of the first optical system and the back focus variation is stored,
9. The image projection according to claim 6, wherein the control unit controls the distance changing unit so as to reduce a variation in the back focus specified based on the target position. 10. apparatus.
前記制御部は、
前記第1の光学系の位置とピント位置変動との関係が記憶された状態で、前記目標位置に基づいて特定される前記ピント位置変動を減じるように前記第2の光学系の移動を制御することを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の画像投射装置。 A second optical system that changes a focus state by movement in the optical axis direction;
The controller is
The movement of the second optical system is controlled so as to reduce the focus position fluctuation specified based on the target position in a state where the relationship between the position of the first optical system and the focus position fluctuation is stored. The image projection apparatus according to claim 6, wherein the image projection apparatus is an image projection apparatus.
前記レンズシフト部の位置を検出するシフト位置検出部と、
前記画像生成部に対して前記レンズ装置を傾かせることが可能なレンズ傾倒部と、
前記レンズシフト部の所定の位置と前記第1の光学系の位置における前記レンズ傾倒部の調整量を記憶する傾き量記憶部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記位置検出部及び前記移動量検出部による検出結果と、前記レンズシフト位置検出部による検出結果と、前記傾き量記憶部が記憶している前記調整量から前記レンズ傾倒部を駆動することを特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の画像投射装置。 A lens shift unit capable of moving the lens device according to any one of claims 1 to 5 in a direction perpendicular to the optical axis direction;
A shift position detection unit for detecting the position of the lens shift unit;
A lens tilting unit capable of tilting the lens device with respect to the image generating unit;
A tilt amount storage unit for storing an adjustment amount of the lens tilt unit at a predetermined position of the lens shift unit and the position of the first optical system;
The control unit determines the lens tilting unit from the detection result by the position detection unit and the movement amount detection unit, the detection result by the lens shift position detection unit, and the adjustment amount stored in the tilt amount storage unit. The image projection apparatus according to claim 6, wherein the image projection apparatus is driven.
前記第1の光学系の前記光軸方向における位置と、前記像面湾曲の量との関係が予め記憶された状態で、前記像面湾曲の量として入力された所定量に基づいて特定される前記光軸方向における目標位置へ前記第1の光学系を移動させる制御部と、
前記第1の光学系の前記光軸方向における位置を検出するアブソリュートエンコーダと、を有することを特徴とするレンズ装置。 A first optical system that changes curvature of field by movement in the optical axis direction;
The relationship between the position of the first optical system in the optical axis direction and the amount of field curvature is stored in advance, and is specified based on a predetermined amount input as the amount of field curvature. A controller that moves the first optical system to a target position in the optical axis direction;
A lens apparatus comprising: an absolute encoder that detects a position of the first optical system in the optical axis direction.
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