JP2018205339A - 投射型表示装置およびレンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも、より適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置を提供する。
【解決手段】レンズ装置（１）が着脱可能な投射型表示装置（１２）であって、画像を生成する画像生成部（２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ）と、画像生成部の１画素の大きさに応じて、レンズ装置の駆動条件を設定する制御部（２４ａ）とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ装置を着脱することが可能な投射型表示装置及び投射型表示装置に着脱可能なレンズ装置に関する。

複数の投射型表示装置を用いることで、画面を並べて大画面として投射する、所謂マルチ投射や、画面を重ね合わせて高輝度画面として投射する、所謂スタック投射を行うことがある。この際、顕著な画質劣化なく画面同士を合わせるには、複数の投射型表示装置を用いて画面の大きさや位置を合わせる必要がある。画面の大きさを同一にするための調整（倍率の微調整）は、例えば、リモコンのズームボタンを短時間押すことで実施することが可能である。しかし、調整量が細か過ぎると調整が煩雑になる一方、調整量が粗すぎると調整ができない。このため、倍率の微調整量を適正にする必要がある。

特許文献１には、設置姿勢や、設置環境、製造時の部品公差などに起因する作動条件の違いによらず常に一定の微調整量を提供するため、所定範囲を駆動させた際の駆動時間から、微調整駆動時の駆動電圧または駆動時間を設定する投射型表示装置が開示されている。

特開２０１５−２０６８５５号公報

特許文献１に開示された投射型表示装置は、設置姿勢や、設置環境、製造時の部品公差などに起因する作動条件の違いをキャンセルし、常に一定の微調整量を提供することができる。

一方、例えば、微調整量を１／２画素単位で移動できる量と規定する場合、画像生成装置（液晶パネルやＤＭＤ）の１画素の大きさ（パネルピッチサイズ）に応じて、必要な微調整量が変動する。投射レンズは、投射型表示装置の本体に対して着脱可能な交換レンズとして構成される場合がある。この場合、パネルピッチサイズが異なる複数種類の投射型示装置の本体に対して、１つの投射レンズを着脱するシチュエーションが想定される。このような場合、投射型表示装置のパネルピッチサイズ情報を倍率変動手段の微調整量の算出に利用しない、特許文献１の投射型表示装置では、微調整量を変更することができない。

そこで本発明は、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての投射型表示装置は、レンズ装置が着脱可能な投射型表示装置であって、画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部の１画素の大きさに応じて、前記レンズ装置の駆動条件を設定する制御部とを有する。

本発明の他の側面としてのレンズ装置は、画像生成部を有する投射型表示装置に着脱可能なレンズ装置であって、レンズを駆動するレンズ制御部と、前記画像生成部の基準パネルピッチサイズに関する情報を記憶する記憶部とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することができる。

実施例１におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。 各実施例における投射レンズの斜視図である。 各実施例における投射レンズの斜視図である。 各実施例における投射レンズの断面図である。 各実施例における投射型表示装置のブロック図である。 実施例２におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図５を参照して、本実施形態における投射型表示装置の概略について説明する。図５は、本実施形態における投射型表示装置１２のブロック図である。投射型表示装置１２は、投射レンズ１が着脱可能（交換可能）である。光源（固体光源）１３からの光は、照明光学系３０に向けて出射する。照明光学系は、任意の画像を生成するための液晶パネル（画像生成部）２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに均一な光を照射する。本実施形態において、照明光学系３０は、フライアイレンズ１４ａ、１４ｂ、ＵＶカットフィルタ１５、ＰＳ変換素子１６、および、コンデンサレンズ１７を備えて構成される。

光源１３からの光は、液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの照射面内でムラのない均一な光を生成するため、フライアイレンズ１４ａ、１４ｂに導かれる。フライアイレンズ１４ｂからの光は、紫外領域の光を除外するため、ＵＶカットフィルタ１５に導かれる。ＵＶカットフィルタ１５からの光は、偏光方向をそろえるため、ＰＳ変換素子１６に導かれる。ＰＳ変換素子１６からの光は、液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの照射領域に光束を合わせるため、コンデンサレンズ１７に導かれる。

コンデンサレンズ１７からの光は、色分離合成系４０に向けて出射する。色分離合成系４０は、光源１３からの光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色に分離および合成する。本実施形態において、色分離合成系４０は、ダイクロイックミラー１８、緑用プリズム１９、液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ、カラーセレクト２１、赤青用プリズム２２、および、合成用プリズム２３を備えて構成される。

コンデンサレンズ１７からの光は、ダイクロイックミラー１８に導かれる。ダイクロイックミラー１８は、緑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１８を透過した光は、緑用プリズム１９の反射面を経て、液晶パネル２０Ｇに照射される。液晶パネル２０Ｇにより生成された任意の画像は、緑用プリズム１９の反射面を透過して、合成用プリズム２３に到達する。

一方、ダイクロイックミラー１８で反射した光は、青の波長帯域の光の偏光方向を変換するカラーセレクト２１を経て、赤青用プリズム２２に導かれる。赤青用プリズム２２の反射面で反射した赤の波長帯域の光は、液晶パネル２０Ｒに照射される。液晶パネル２０Ｒにより生成された任意の画像は、赤青用プリズム２２の反射面を透過して、合成用プリズム２３に到達する。赤青用プリズム２２の反射面を透過した青の波長帯域の光は、液晶パネル２０Ｂに照射される。液晶パネル２０Ｂで生成した任意の画像は赤青用プリズム２２の反射面で反射して、合成用プリズム２３に到達する。

合成用プリズム２３に到達した赤、青、緑の光は、投射型表示装置１２に対して着脱可能な投射レンズ（レンズ装置）１を介して、不図示のスクリーン面（被投射面）へ投射される。制御基板２４は、マイコン（制御部）２４ａおよびメモリ（記憶部）２４ｂを有し、投射型表示装置１２の動作を制御する。制御基板２４は、投射レンズ１に設けられたレンズ基板（レンズ制御部）９と電気的に接続されており、レンズ基板９と協働して投射レンズ１を制御する。レンズ基板９には、レンズマイコン（制御部）９ａおよびメモリ（記憶部）９ｂが設けられている。

次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態における投射レンズ１の構成について説明する。図２および図３は、投射レンズ１の斜視図である。図４は、投射レンズ１の断面図である。

投射レンズ１には、複数のレンズをそれぞれ保持する複数の鏡筒２ａ〜２ｇが設けられている。鏡筒２ａ、２ｂは、光軸ＯＡに沿った方向（光軸方向）に移動してフォーカス調整を行う。鏡筒２ａ、２ｂは、フォーカスカム３ａがフォーカスギア４ａを介して回転することにより移動することが可能である。フォーカスモータ７ａは、フォーカスギア４ａに対して回転力を与える。フォトインタラプタ６は、フォーカスカム３ａの回転位置を検出する。本実施形態において、フォトインタラプタ６は、フォーカスギア４ａの一部が端検出スイッチ５に接した位置を基準位置とし、その基準位置からのモータ回転量を検出する。

鏡筒２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆは、光軸方向に移動してズーム調整を行う。鏡筒２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆは、ズームカム３ｂを、ズームギア４ｂを介して回転させることにより移動することが可能である。ズームモータ７ｂは、ズームギア４ｂに対して回転力を与える。リニアエンコーダ８は、ズームギア４ｂの一部に連動して移動することにより、ズームカム３ｂの回転位置を検出する。鏡筒２ｇは、光軸方向には移動しない固定鏡筒である。本実施形態において、鏡筒２ｃ〜２ｆ、ズームカム３ｂ、ズームギア４ｂ、および、ズームモータ７ｂは、投射画像を調整するズーム機構（画像調整部）を構成する。

フォーカスカム３ａおよびズームカム３ｂは、固定筒１０に覆われている。固定筒１０は、マウント１１に覆われている。投射レンズ１は、レンズマイコン９ａおよびメモリ９ｂを備えたレンズ基板９を有する。レンズ基板９は、投射型表示装置１２の制御基板２４と電気的に接続されており、ズームレンズなどのレンズを駆動する。投射レンズ１は、ビス２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを用いて投射型表示装置１２と締結することにより、投射型表示装置１２に対して機械的に着脱可能に固定される。

以下、各実施例のズーム駆動条件の設定方法について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例１におけるズーム駆動条件の設定方法について説明する。図１は、本実施例におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。図１の各ステップは、主に、投射型表示装置１２の制御基板（制御部）２４により実行される。また、図１の少なくとも一部のステップを投射レンズ１のレンズ基板（レンズ制御部）９により実行してもよい。

本実施例において、投射レンズ１に関して、予め、駆動（ズーム駆動）の基準となる液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのパネルピッチサイズ（基準パネルピッチサイズ）を決定し、基準パネルピッチサイズに対応するズーム駆動条件をメモリ９ｂに記憶させておく。例えば、基準パネルピッチサイズを０．００８ｍｍとする。また、基準パネルピッチサイズの半分の０．００４ｍｍを単位駆動量（最小調整量または微調整駆動量）としてズーム動作を行うように、ズーム駆動条件として、投射レンズ１に対する駆動電圧および駆動時間をメモリ９ｂに記憶させておく。投射レンズ１の基準パネルピッチサイズと同じパネルピッチサイズの液晶パネルを備えた投射型表示装置１２に対して投射レンズ１を取り付けて投射した場合、単位駆動量である０．００４ｍｍは０．５画素単位のズーム移動となる。

また本実施例において、投射型表示装置１２に搭載される液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのパネルピッチサイズを制御基板２４のメモリ２４ｂに予め記憶させておく。例えば、本実施例における液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのパネルピッチサイズはそれぞれ０．００４ｍｍである。

まず、ステップＳ１において、投射レンズ１を投射型表示装置１２に接続する。このとき、投射レンズ１のレンズ基板９と、投射型表示装置１２の制御基板２４とが電気的に接続される。続いてステップＳ２において、制御基板２４（マイコン２４ａ）は、レンズ基板９（メモリ９ｂ）に記憶された基準パネルピッチサイズに関する情報（本実施例では０．００８ｍｍ）を取得する。続いてステップＳ３において、マイコン２４ａは、メモリ２４ｂに記憶された液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのパネルピッチサイズに関する情報（本実施例では０．００４ｍｍ）を、メモリ２４ｂから取得する。

続いてステップＳ４において、マイコン２４ａは、メモリ９ｂに記憶された投射レンズ１の基準パネルピッチサイズ（０．００８ｍｍ）と、メモリ２４ｂに記憶された投射型表示装置１２のパネルピッチサイズとが互いに一致しているか否かを判定する。投射レンズ１の基準パネルピッチサイズと投射型表示装置１２のパネルピッチサイズとが互いに一致する場合、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５において、マイコン２４ａは、ズーム動作時のズーム駆動条件として、投射レンズ１のマイコン９ｂに記憶されたズーム駆動条件（駆動電圧および駆動時間）を設定する。

一方、投射レンズ１の基準パネルピッチサイズと投射型表示装置１２のパネルピッチサイズとが互いに一致しない場合、ステップＳ６へ進む。例えば、投射レンズ１の基準パネルピッチサイズが０．００８ｍｍであって、投射型表示装置１２のパネルピッチサイズが０．００４ｍｍでる場合、これらは互いに不一致であると判定される。ステップＳ６において、マイコン２４ａは、投射レンズ１のマイコン９ｂに記憶されたズーム駆動条件（基準駆動条件）と、投射型表示装置１２のパネルピッチサイズと、投射レンズ１の基準パネルピッチサイズとに基づいて、ズーム駆動条件を決定する。具体的には、マイコン２４ｂは、マイコン９ｂに記憶されたズーム駆動条件に、メモリ２４ｂに記憶されたパネルピッチサイズをメモリ９ｂに記憶された基準パネルピッチサイズで除算して得られた値である０．５を掛けた値を、ズーム駆動条件として設定する。

このように本実施例において、投射型表示装置１２の制御部（マイコン２４ａ）は、画像生成部（液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ）の１画素の大きさ（パネルピッチサイズ）に応じて、レンズ装置（投射レンズ１）の駆動条件を設定する。好ましくは、制御部は、駆動条件として、レンズ装置の画像調整部（ズーム機構）の単位駆動量（最小調整量または微調整駆動量）を変更する。また好ましくは、制御部は、駆動条件として、レンズ装置の画像調整部の駆動電圧および駆動時間を変更する。また好ましくは、駆動条件は、画像調整部に関するズーム駆動条件である。また好ましくは、制御部は、投射型表示装置１２に装着されたレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズおよび基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件と、液晶パネルのパネルピッチサイズと、に基づいて、駆動条件を設定する。より好ましくは、制御部は、パネルピッチサイズを基準パネルピッチサイズで除算した値に対して基準駆動条件を掛けた値を、駆動条件として設定する。

本実施例を適用しない場合、１画素単位でしか微調整駆動を行うことができないが、本実施例を適用することにより、０．５画素単位で微調整駆動を行うことが可能となる。このため本実施例によれば、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することができる。

次に、図６を参照して、本発明の実施例２におけるズーム駆動条件の設定方法について説明する。図６は、本実施例におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。図６の各ステップは、主に、投射型表示装置１２の制御基板（制御部）２４により実行される。また、図６の少なくとも一部のステップを投射レンズ１のレンズ基板（レンズ制御部）９により実行してもよい。なお、図６は、ステップＳ７〜Ｓ１０が付加されている点で、図１を参照して説明した実施例１のズーム駆動条件の設定方法とは異なる。他のステップは実施例１と共通するため、ここでの説明は省略する。

図６に示されるように、本実施例では、ステップＳ５またはステップＳ６の後、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７において、マイコン２４ａは、より細かい微調整駆動量を設定するか否かを判定する。具体的には、マイコン２４ａは、画像の調整者（投射型表示装置１２のユーザ）が、画像の微調整を行った後、より細かい微調整駆動量を必要とする場合、微調整駆動量設定モードを選択する。微調整駆動量設定モードが選択されていない場合、マイコン２４ａは、ステップＳ５またはステップＳ６にて設定されたズーム駆動条件を変更することなく、本フローを終了する。

一方、微調整駆動量設定モードが選択されている場合、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８において、ユーザは、現在の微調整駆動量の分割数（すなわち、現在の微調駆動量を何分割したいか）を入力する。例えば、現在の微調整駆動量を２分割しようとする場合、分割数として「２」を入力する。ただし、あまりに細かい分割数を指定された場合、ハード的な問題で分割した微調整駆動量を実現できない可能性がある。このため、続くステップＳ９において、マイコン２４ａは、入力分割数が設定可能であるか否かを判定する。例えばマイコン２４ａは、入力された分割数が所定の分割数（閾値）よりも小さいか否かを判定する。

ステップＳ９にて入力分割数が設定可能であると判定された場合、マイコン２４ａは、現在の微調整駆動量を入力分割数で除算した値を、微調整駆動量として再設定する。そしてマイコン２４ａは、再設定された微調整駆動量に対応するズーム駆動条件（駆動電圧、駆動時間）を再設定する。マイコン２４ａは、例えば、現在の微調整駆動量である０．５画素を入力分割数「２」で除算した０．２５画素となるように、ズーム駆動条件設定する。すなわち、ステップＳ６にて設定されたズーム駆動条件を２で除算した値を設定する。ステップＳ９にて、例えば分割数「１００」が入力された場合など、入力分割数の設定が不可能であると判定された場合、マイコン２４ａは入力分割数よりも粗い分割数（上限以下の分割数）を設定するように表示するなどの指示を行い、ステップＳ８に戻る。

このように本実施例において、制御部は、ユーザの入力に応じて、画像生成部の１画素の大きさに関する分割数を設定し、分割数に基づいて駆動条件（ズーム駆動条件）を再設定する。本実施例を適用することにより、０．５画素単位よりも細かく微調整駆動を行うことが可能となる。このため本実施例によれば、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも、より適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することができる。

なお各実施例において、微調整駆動量の設定は予め設定された値に対して実施されるが、投射型表示装置のパネルピッチサイズを算出し、算出したパネルピッチサイズに応じて微調整駆動量を設定することもできる。

また各実施例では、微調整駆動量として、ズーム調整の際のズーム駆動量を設定しているが、フォーカス調整の際のフォーカス駆動量を設定してもよい。例えば、フォーカス微調整駆動を同一方向に連続して実施する場合、焦点が合い始めてから合わなくなるまでフォーカス微調整駆動を例えば１０回行うように設定する。投射型表示装置のパネルピッチサイズが異なると、投射レンズの被写界深度が変動する。このため、微調整駆動量を算出する際にパネルピッチサイズを考慮しない場合、パネルピッチサイズが異なる投射型表示装置に投射レンズを取り付けた際に、被写界深度内の移動を微調整駆動１０回という設定を満足することができない。一方、各実施例を適用することにより、フォーカス調整の際に、より適切な微調整を実現することが可能となる。

また、被写界深度は投射レンズのＦナンバーに応じて変動する。このため、フォーカスの微調整駆動量の算出過程にＦナンバーを加えることで対応することができる。Ｆナンバーは、ズーム位置や投射レンズに設けられた絞り機構の開閉度合いなどの位置情報によっても変動する。このため、直接的にＦナンバーを使用しなくても、位置情報を算出過程に加えることで対応することができる。

また各実施例において、画像生成部として液晶パネルを用いているが、これに限定されるものではなく、液晶パネルに代えてＤＭＤなどの他の画像生成部を用いてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１２ 投射型表示装置
２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ 液晶パネル（画像生成部）
２４ａ マイコン（制御部）

本発明の一側面としての投射型表示装置は、レンズ装置記憶部を備えるレンズ装置が着脱可能な、画像を生成する画像生成部と表示装置記憶部とを備えた投射型表示装置であって、装着された前記レンズ装置の前記レンズ装置記憶部に保持された基準画素情報と、前記表示装置記憶部に保持された前記画像生成部の画素情報と、に基づいて、前記レンズ装置の駆動条件を決定する制御部を有する。

本発明の他の側面としてのレンズ装置は、レンズ装置の駆動条件を決定する制御部を備えた投射型表示装置に着脱可能な当該レンズ装置であって、レンズを駆動するレンズ制御部と、前記投射型表示装置に装着された際に、前記制御部で前記レンズ制御部の駆動条件を決定するために用いられる基準画素情報を保持するレンズ装置記憶部を有し、前記基準画素情報は、前記投射型表示装置が備える表示装置記憶部に保持される、前記投射型表示装置の画像生成部の画素情報とともに、前記制御部で前記駆動条件を決定するために用いられる。

Claims (13)

1. レンズ装置が着脱可能な投射型表示装置であって、
   画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部の１画素の大きさに応じて、前記レンズ装置の駆動条件を設定する制御部と、を有する
   ことを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記制御部は、前記駆動条件として、前記レンズ装置の画像調整部の単位駆動量を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記制御部は、前記駆動条件として、前記レンズ装置の画像調整部の駆動電圧および駆動時間を変更する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
4. 前記駆動条件は、前記画像調整部に関するズーム駆動条件である
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の投射型表示装置。
5. 前記画像生成部は液晶パネルであり、
   前記制御部は、前記投射型表示装置に装着された前記レンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズおよび前記基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件と、前記液晶パネルのパネルピッチサイズと、に基づいて、前記駆動条件を設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
6. 前記制御部は、前記パネルピッチサイズを前記基準パネルピッチサイズで除算した値に対して前記基準駆動条件を掛けた値を、前記駆動条件として設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
7. 前記制御部は、
   前記基準パネルピッチサイズと前記パネルピッチサイズとが一致する場合、前記基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件を前記駆動条件として設定し、
   前記基準パネルピッチサイズと前記パネルピッチサイズとが一致しない場合、前記パネルピッチサイズを前記基準パネルピッチサイズで除算した値に対して前記基準駆動条件を掛けた値を、前記駆動条件として設定する
   ことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
8. 前記制御部は、
   ユーザの入力に応じて、前記画像生成部の１画素の大きさに関する分割数を設定し、
   前記分割数に基づいて前記駆動条件を再設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
9. 前記画像生成部の１画素の大きさに関する情報を記憶する記憶部を更に有し、
   前記制御部は、前記記憶部から前記画像生成部の１画素の大きさに関する前記情報を取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
10. 画像生成部を有する投射型表示装置に着脱可能なレンズ装置であって、
    レンズを駆動するレンズ制御部と、
    前記画像生成部の基準パネルピッチサイズに関する情報を記憶する記憶部と、を有する
    ことを特徴とするレンズ装置。
11. 前記レンズ制御部は、前記画像生成部のパネルピッチサイズに応じて、前記レンズの駆動条件を設定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のレンズ装置。
12. 前記レンズ制御部は、前記基準パネルピッチサイズと、前記基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件と、前記画像生成部の前記パネルピッチサイズとに基づいて、前記駆動条件を設定する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の投射型表示装置。
13. 前記画像生成部は液晶パネルであることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のレンズ装置。