JP2020160121A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シフト調整手段とティルト調整手段を有する投射型表示装置において、シフト調整手段による調整またはティルト調整手段による調整が行われても被投射面上のピントのずれを低減することができる仕組みを提供する。【解決手段】フォーカスレンズを駆動しフォーカス調整を行うフォーカス調整手段８１と、投射レンズユニット１３０の光軸を他の光学系の光軸に対して傾くように、投射レンズユニットを傾けるティルト調整手段８４と、投射レンズユニットを他のレンズの光軸方向に対して直交する方向に移動させて、投射画像の位置をシフトさせるシフト調整手段８３とを有する投射表示装置５００において、シフト調整手段による調整またはティルト調整手段による調整が行われた際に、レンズ１００等の位置に応じてフォーカス調整が行われるように制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、投射型表示装置に関するものである。

液晶パネルやＤＭＤ等の各種光変調素子によって光源からの光を画像に変換し、複数の光学素子で構成された投射レンズユニットによって画像をスクリーンなどの被投写面上に焦点を合わせて拡大投写するプロジェクタ等の投射型表示装置が知られている。近年、このような投射型表示装置の使用方法の拡大に伴い、さまざまな位置に設けられた被投射面に画像を投射することが要求される。この要求を達成するために投射型表示装置には、投射レンズを光軸に対して直交する平面に対して上下左右方向にずらす機能（シフト機能）や投射レンズの光軸を傾ける機能（ティルト機能）などの機能が知られている。

特許文献１には、投射レンズユニットにシフト機構およびティルト機構を持たせて、投写画像を移動させ傾ける技術が開示されている。また、特許文献２には、投射レンズユニット内の光学素子群を少なくとも２つに分け、シフト機構によって移動する群と当該群の移動に連動してもう１つの群を移動させることで光学性能変化を回避する技術が開示されている。

特開平８−１６０４８８号公報 特開昭６０−２６４５号公報

上述のように投射画像装置と正対しない位置に設けられた被投射面に投射する際に、シフト機能とティルト機能とを用いながら位置調整を行うと、一度スクリーン上にピントが合致していたとしても、位置調整によりピントが大きくずれることが生じる。これは、ティルト機構の回転中心が投射レンズユニット付近に設けられているためであり、シフト機能が行われた状態でティルト機能が用いられたり、ティルト機能が用いられた状態でシフト機能が用いられる際に顕著に発生する可能性がある。そのため従前は、投射画面全域でピントが大きくずれないように、シフト機能とティルト機能を交互に微量ずつ調整し、所望の投射位置まで少しずつ追い込んでいくということが必要であり、無用な手間がかかり使い勝手の悪いものであった。また最近の投射型表示装置は、４Ｋ等の高解像度化に伴って光学素子の画素ピッチが狭くなり、投射画像の被写界深度が浅くなっている。そのため、調整量をさらに少なくしなければならず、さらに使い勝手が悪くなっている。

このような課題を鑑み、シフト調整手段とティルト調整手段を有する投射型表示装置において、シフト調整手段による調整またはティルト調整手段による調整が行われても被投射面上のピントのずれを低減することができる仕組みを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る投射型表示装置を用いた仕組みでは、投射レンズユニット内のフォーカスレンズを駆動しフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、前記投射レンズユニットの光軸を、入力された画像信号に応じて光源から照射された光を変調する光変調素子から前記投射レンズユニットへと導く他の光学系の光軸に対して傾くように、前記投射レンズユニットを傾けるティルト調整手段と、前記投射レンズユニットを、前記他のレンズの光軸方向に対して直交する方向に移動させて、投射画像の位置をシフトさせるシフト調整手段と、前記ティルト調整手段の位置、前記シフト調整手段の位置、及び、前記投射レンズユニット内のレンズの位置のいずれか１つを少なくとも取得する取得手段と、前記シフト調整手段による調整または前記ティルト調整手段による調整が行われた際に、前記取得手段で取得された位置に応じて、前記フォーカスレンズのフォーカス調整が行われるように前記フォーカス調整手段を制御する制御手段と、を有している。

このように、フォーカス調整を行うことで、シフト調整手段による調整またはティルト調整手段による調整が行われても被投射面上のピントのずれを低減することができる。

投射型表示装置の外観図である。 投射型表示装置の機能構成を示すブロック図である。 投射レンズユニット（投射光学系）の分解斜視図である。 モータユニットの分解外観図である。 シフトユニットの外観図である。 （ａ）投射レンズユニットがシフトする様子を説明する図である。（ｂ）投射レンズユニットがティルトする様子を説明する図である。 ティルト駆動がなされた際に行われる処理の流れを示すフローチャートである。 シフト駆動がなされた際に行われる処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１、本発明の投射型表示装置としてのプロジェクタ装置の外観図である。図２は、投射型表示装置の機能構成を示すブロック図である。

プロジェクタ５００の筐体内には、図３に示す投射レンズユニット１３０（投射光学系）、図５に示すシフトユニット３００が収納されている。プロジェクタ５００は、光学筐体に収容された光源１０を有する照明光学系と光変調素子２０を含む色合成光学系２１０を有している。さらに、プロジェクタ５００は、後述するフォーカスレンズ群、ズームレンズ群、像面湾曲レンズ群等からなる投射レンズ１００とレンズ駆動部８０を含む投射レンズユニット１３０（投射光学系）と、を有して設けられている。さらにプロジェクタ５００は、画像信号入力部３０と、画像処理部４０、操作部５０、制御部６０、レンズ駆動部８０から各調整手段の位置情報を取得する位置情報取得手段７０を有している。

操作部５０は、ユーザが操作するボタン（入力部）や、リモコンからの赤外線を受信するための赤外線受信部等を備え、入力された操作を制御部６０に通知することができ、シフト調整やティルト調整やフォーカス調整などの各種指示を受け付けることができる。

光変調素子２０は、光源１０から照射される光を入力される画像信号に応じて変調する。このような光変調素子２０としては、反射型液晶表示素子や透過型液晶表示素子やＤＭＤ素子（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いることができる。そしてこのような光変調素子２０で変調された光は、光変調素子２０が複数ある場合には光学筐体に設けられた色合成光学系２１０で合成されてから投射レンズユニット１３０に入射されスクリーン９０（被投射面）へと投射される。

画像信号入力部３０は、各種の画像信号を入力するための端子と、それらの端子を通じて入力された画像信号を受信するためのレシーバ等が設けられている。画像処理部４０は、画像信号入力部３０により入力された画像信号に対して、色むら補正、ガンマ補正、コントラスト補正、色変換、アスペクト比の変換等の画像処理を施した画像信号を生成する。また、制御部６０からの命令に応じて、生成された画像信号に対して各種処理を行うこともできる。

レンズ駆動部８０は、投射画像のピントを合わせるために用いられ、投射レンズ１００内のフォーカスレンズを駆動しフォーカス調整を行うフォーカス調整手段８１、投射画像の大きさを変更するズーム調整手段８２を備えている。さらに、レンズ駆動部８０には、シフトユニット３００による投射画像のシフトを調整するシフト調整手段８３、ティルト機構による投射画像の像面を傾けるティルト調整手段８４が設けられている。さらにレンズ駆動部８０には、投射画像の中心と外周部とでフォーカス状態を調整し像面を湾曲する像面湾曲量調整手段８５も設けられている。

位置情報取得手段７０は、フォーカス調整手段８１、ズーム調整手段８２、シフト調整手段８３、ティルト調整手段８４、像面湾曲量調整手段８５などの位置情報を取得することで、制御部６０は、レンズ駆動部８０の各調整手段による調整量を取得できる。なお、調整量の取得方法は、絶対位置情報として取得してもよいし、相対的位置情報として取得してもよい。

さらに、制御部６０は、レンズ駆動部８０の各調整手段の調整量に応じて、フォーカス調整手段８１による補正量を決定し、当該補正量に応じてフォーカス調整が行われるようにフォーカス調整手段８１を制御することができる。

（投射レンズユニット）
図３は、本実施形態の投射レンズユニット１３０の分解斜視図を示す。投射レンズユニット内には、第１レンズ群〜第１０レンズ群のレンズが設けられている。そして、１０１は第１レンズ群を保持する第１鏡筒である。１０２は第２レンズ群を保持する２群鏡筒である。１０３は第３レンズ群を保持する第３鏡筒である。１０４は第４レンズ群を保持する第４鏡筒、１０５は第５レンズ群を保持する第５鏡筒である。１０６は第６レンズ群を保持する第６鏡筒である。１０７は第７レンズ群を保持する第７鏡筒である。１０８は第８レンズ群を保持する第８鏡筒である。１０９は第９レンズ群を保持する第９鏡筒である。１１０は第１０レンズ群を保持する第１０鏡筒である。

１１２は固定筒である。固定筒１１２には、シフトユニット３００にビス止めされるマウント部（フランジ部）１２２がマウントピン１２３によって、マウントピン１２３を中心として回転可能に取り付けられる。マウントピン１２３の外周にはギア部が設けられている。このマウントピン１２３及びギア部がティルト機構として用いられ、ティルト調整手段によりギア部が駆動されることで、像面のティルトを行うことができる。

１１３は固定筒１１２の外周のうちマウント部よりも後ろ側（第１０鏡筒側）の領域に配置され、光軸中心で回転する第１の回転環としてのカム環である。１１４は固定筒１１２の外周のうちマウント部よりも前側（第１鏡筒側）の領域に配置され、光軸中心で回転する第２の回転環としてのフォーカス環である。１１５は固定筒１１２の前側（第１鏡筒側）の端に取り付けられる、第２の固定筒である。１１６は第２の固定筒１１５の外周に配置され、光軸中心で回転する第３の回転環としての像面湾曲調整環である。１１１は第１〜第９鏡筒１０１〜１０９にビスで取り付けられたカムフォロアである。前記カムフォロア１１１は、第１〜第９鏡筒１０１〜１０９に外周における周方向１２０°毎の３箇所に取り付けられる。第１鏡筒１０１に取り付けられたカムフォロア１１１は像面湾曲調整環１１６の外周における周方向１２０°毎の３箇所に配置されたカム溝と第２の固定筒１１５の外周における周方向１２０°毎の３箇所に配置された直進溝に係合する。第２、３鏡筒１０２、１０３に取り付けられたカムフォロア１１１はフォーカス環１１４の外周における周方向１２０°毎の３箇所に配置されたカム溝と固定筒１１２の外周における周方向１２０°毎の３箇所に配置された直進溝にそれぞれ係合する。第４〜９鏡筒１０４〜１０９に取り付けられたカムフォロア１１１はカム環１１３の外周における周方向１２０°毎の３箇所に配置されたカム溝と固定筒１１２の外周における周方向１２０°毎の３箇所に配置された直進溝にそれぞれ係合する。１１７はギア部を有し像面湾曲調整環１１６に取り付けられるギア環ですある。１１８はギア部を有し第２の固定筒１１５の外周に配置され取り付けられる第２のギア環ですある。第２のギア環１１８とフォーカス環１１４は不図示の連結部材を介して一体で動く。カム環１１３にはギア部が設けられている。

また、像面湾曲調整環１１６、フォーカス環１１４およびカム環１１３は、固定筒１１２および第２の固定筒１１５に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が規制された状態で光軸中心の回転のみ可能に取り付けられる。

１１９（１１９−１、１１９−２、１１９−３、１１９−４）は固定筒１１２に取り付けられる板金に保持されたアクチュエータとしてのモータユニットである。モータユニット１１９は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ等のモータ本体と、モータ本体の回転を減速して出力する減速ギアボックスを含んでいる。さらにモータユニット１１９は、モータの駆動を回転角として表す為のパルス板と回転角の検出結果をパルス信号として出力する為のフォトインタラプタを保持した基板とを含む。モータユニット１１９−１は像面湾曲レンズとして機能するレンズを調整する像面湾曲量調整手段８５の像面湾曲調整駆動源である。モータユニット１１９−２はフォーカスレンズとして機能するレンズを調整するフォーカス調整手段８１のフォーカス駆動源として用いられる。モータユニット１１９−３はズームレンズとして機能するレンズを調整するズーム調整手段８２のズーム駆動源、モータユニット１１９−４はティルト調整手段８４のティルト駆動源として用いられる。

１２０（１２０ａ、１２０ｂ）は固定筒１１２に取り付けられる板金に保持された像面湾曲調整環１１６およびフォーカス環１１４が光軸周りに回転した際のフォーカスレンズの位置を検出する為のスイッチである。さらに、１２０ｃは、投射レンズユニット１３０がマウントピン１２３を中心して回転駆動する際のティルト駆動時の回転角を検出する為のスイッチである。１１９（１１９−１、１１９−２、１１９−３、１１９−４）および１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の板金部はビスにより固定筒１１２に固定される。

ギア環１１７と噛み合ったモータユニット１１９−１を駆動すると、像面湾曲調整環１１６が回転駆動する。像面湾曲調整環１１６が回転すると、カム溝部および直進溝とカムフォロア１１１との係合作用によって、第１鏡筒１０１が光軸方向に移動する。この移動により、像面湾曲調整を電動駆動することができる。さらに、第２のギア環１１８と噛み合ったモータユニット１１９−２を駆動すると、フォーカス環１１４が回転駆動する。フォーカス環１１４が回転すると、カム溝部および直進溝とカムフォロア１１１との係合作用によって、第２、３鏡筒１０２、１０３が光軸方向に移動する。この移動によって、フォーカシングが電動駆動で行われる。

第１０鏡筒１１０は、第１０レンズ群としてのリレー系レンズを保持しており、固定筒１１２の後端部に固定される。第４鏡筒１０４，第５鏡筒１０５，第６鏡筒１０６，第７鏡筒１０７，第８鏡筒１０８および第９鏡筒１０９はそれぞれ、第４〜第９レンズ群としての変倍系レンズを保持する。

カム環１１３のギアと噛み合ったモータユニット１１９−３を駆動すると、カム環１１３が回転駆動する。カム環１１３が回転すると、カム溝部および直進溝とカムフォロア１１１との係合作用によって、第４鏡筒１０４，第５鏡筒１０５，第６鏡筒１０６，第７鏡筒１０７，第８鏡筒１０８および第９鏡筒１０９が光軸方向に移動する。前記移動によって、ズーミング（変倍）が電動駆動で行われる。

また、マウントピン１２３のギア部と噛み合ったモータユニット１１９−４を駆動すると、マウントピン１２３を中心としてマウント部（フランジ部）１２２が回転駆動するため投射レンズユニット１３０が回転駆動する。この回転駆動によって、ティルト駆動が電動で行わる。

（モータユニット）
次に、像面湾曲量調整手段８５の像面湾曲調整駆動源、フォーカス調整手段８１のフォーカス駆動源、ティルト調整手段８４のティルト駆動源等として用いられるモータユニットの動作について図４を用いて説明する。図４は、モータユニットの分解外観図である。

モータユニット１１９は、モータ本体１１９Ａと、モータ本体の回転を減速して出力する減速ギアボックス１１９Ｂと、モータの駆動を回転角で表すパルス板１１９Ｃと回転角をパルス信号として検出するフォトインタラプタを保持した基板１１９Ｄで構成される。モータ本体１１９Ａの出力ギアと減速ギアボックス１１９Ｂの入力ギアは噛み合い取り付けられている。これによりモータ本体１１９Ａの出力トルクおよび回転速度は減速ギアボックス１１９Ｂで意図する出力トルクおよび回転速度に変換されて、ギア環１１７、第２のギア環１１８およびカム環１１３へと伝達される。また、モータ本体１１９Ａの出力軸には円板形状で周方向に一定の位相毎に切り欠きを有するパルス板１１９Ｃが取り付けられている。モータ本体１１９Ａが駆動するとパルス板１１９Ｃも回転する。パルス板１１９Ｃの前記切り欠きを有する径の任意１点を見ることで、切り欠きの有無からモータ本体１１９Ａの回転角を検出することが出来る。減速ギアボックス１１９Ｂには前記切り欠きの有無を読み取るフォトインタラプタを有する基板１１９Ｄが取り付けられており、基板１１９Ｄはフォトインタラプタによって切り欠きの有無をパルス信号として出力する。

本実施形態の投射レンズユニット１３０は、任意のタイミングでスイッチ１２０が作動するまで像面湾曲量調整手段８５の像面湾曲調整駆動源、フォーカス調整手段８１のフォーカス駆動源、ティルト調整手段８４のティルト駆動源を駆動する。スイッチ１２０が作動した位置からのモータユニット１１９の回転を基板１１９Ｄがパルス信号として出力する。この出力結果から像面湾曲量調整手段８５、フォーカス調整手段８１、ティルト調整手段８４の絶対位置情報を検出する。これにより、像面湾曲調整群（像面湾曲レンズ群）として用いられる第１鏡筒１０１の位置、フォーカス群（フォーカスレンズ群）として用いられる第２、３鏡筒１０２、１０３の位置、マウント部（フランジ部）１２２の位置を検出できる。これにより直接検出するよりも高精度に像面湾曲調整およびフォーカスの絶対位置を検出できる。

また、ボリュームエンコーダ１２１はカム環１１３に設けたカムに係合しているため、ズーム調整手段８２のズーム調整群（ズームレンズ群）の絶対位置を検出することが出来る。

（シフト調整手段）
次に、図５を用いて投射画像のシフトを調整するシフト調整手段について説明を行う。図５は、シフトユニット３００の外観図である。

シフトユニット３００は、プロジェクタ本体に取り付け固定される固定板３７０と、固定板３７０に対して上下方向（Ｚ方向）にシフトする第１のシフト板３７１と、左右方向（Ｙ方向）にシフトする第２のシフト板３７２から構成される。第１のシフト板３７１および第２のシフト板３７２にはそれぞれ投射レンズユニット１３０を差し込む開口部３７３および３７４が設けられており、投射レンズユニット１３０は第２のシフト板３７２に取り付けられる。

第１のシフト板３７１には固定板３７０に形成された軸３７５に挿通する位置に上下方向の長穴３７６が形成されており、第１のシフト板３７１は固定板３７０に対して上下方向にシフト可能となる様に保持されている。また、第２のシフト板３７２には第１のシフト板７１に設けられた軸３７７に挿通する位置に左右方向の長穴３７８が形成されており、第２のシフト板３７２は固定板３７０に対して左右方向にシフト可能となる様に保持されている。

上記の様にシフトユニット３００を構成する事によって、投射レンズユニット１３０は当該投射レンズ１００の光軸１００ａに対して直交する平面でシフト可能となる様に保持される（詳細は後述する）。

次に、本実施例のシフトユニット３００のシフト駆動について説明する。固定板３７０には第１のシフト板３７１を上下にシフトするための第１のモータ３７９が不図示のモータ保持板金によって取り付けられる。第１のモータ３７９の回転は第１の歯車機構３８０を介して所定の回転数に減速され第１の送りねじ軸３８１に伝達される。第１の送りねじ軸３８１にはねじ部が形成されており、ねじ部には第１のナット部材３８２が螺合している。第１のナット部材３８２はシフト板３７１に設けられた第１の座部３８３に嵌入される。第１のモータ３７９が駆動すると第１の送りねじ軸３８１が回転し、第１のナット部材３８２は第１の座部３８３に当接した状態で上下方向にシフトする。従って、第１のシフト板３７１は第１のナット部材３８２の移動方向と同一方向にシフトすることとなる。

また第１のシフト板３７１には第２のシフト板３７２を左右にシフトするための第２のモータ３８４が不図示のモータ保持板金によって取り付けられる。第２のモータ３８４の回転は第２の歯車機構３８５を介して所定の回転数に減速され第２の送りねじ軸３８６に伝達される。第２の送りねじ軸３８６にはねじ部が形成されており、ねじ部には第２のナット部材３８７が螺合している。第２のナット部材３８７はシフト板３７２に設けられた第２の座部３８８に嵌入される。第２のモータ３８４が駆動すると第２の送りねじ軸３８６が回転し、第２のナット部材３８７は第２の座部３８８に当接した状態で左右方向にシフトする。従って、第２のシフト板３７２は第２のナット部材３８７の移動方向と同一方向にシフトすることとなる。

次に、本発明によるシフトユニット３００の端部検出について説明する。固定板３７０には第１のボリュームエンコーダ３８９が第１のエンコーダ保持板金３９０によって取り付けられ、第１のシフト板３７１の上下方向の絶対位置を検出する。また、第１のシフト板３７１には第２のボリュームエンコーダ３９１が第２のエンコーダ保持板金３９２によって取り付けられ、第２のシフト板３７２の左右方向の絶対位置を検出する。

（シフト機能及びティルト機能）
次にプロジェクタシフト機能及びティルト機能について模式的に示した図６を用いてこのような機能を用いた際の課題を説明する。図６（ａ）は、投射レンズ１００の光軸１００ａが色合成光学系２１０の光軸２１０ａに対してシフト調整手段を用いてシフトされた状態を示す図である。すなわち本実施形態のシフト調整手段８３は、投射レンズ１００の光軸１００ａを、色合成光学系２１０の光軸２１０ａに対して直交する平面上でシフトすることで、光出射部２１の中心位置に対して上下にシフトさせることで投射画像の位置を調整することができる。すなわち、シフト調整手段でプロジェクタの筐体に対して投射レンズ１００をシフトさせることで、初期の投射画像の位置９１をシフトする位置９２へ移動させることができる。

図６（ｂ）は色合成光学系２１０の光軸２１０ａに対してマウントピン１２３を中心として、投射レンズ１００がティルトされた状態を示す図である。すなわち本実施形態のティルト調整手段８４は、色合成光学系２１０の光軸２１０ａに対して、投射レンズ１００の光軸１００ａを斜めにすることで角度を持たせ、投射画像の位置を調整することができる。なお、光変調素子２０が１つのプロジェクタの場合には、色合成光学系２１０が設けられない場合もある。その場合には光変調素子の中心から出射される光の光軸に対して、投射レンズ１００の光軸１００ａを斜めにすることで角度を持たせ、投射画像の位置を調整することができる。すなわち、投射レンズ１００の光軸１００ａを、光変調素子２０から投射光学系へと導く他の光学系の光軸に対して斜めにすることで初期の投射画像の位置９１を位置９３へと移動させることができる。なお、ティルト調整手段８４による調整が行われていない初期位置は、投射レンズ１００の光軸１００ａと色合成光学系２１０の光軸２１０ａのなす角度がゼロとなっている状態である。

ところで、このような機能はそれぞれ個別に調整することができる。そのため、スクリーン９０上で投射画像のピントが合致していた状態で、ティルト機能を用いたティルト調整やシフト機能を用いたシフト調整を行うことができる。しかしこのように調整を行うと、すでに行われている他の調整の状態によっては、ピントが投射画像の全面にわたってずれてしまうということが生じる。これは、上述のようにティルト調整が、マウントピン１２３を中心軸として行われるものであり、色合成光学系２１０の光軸２１０ａに対して、投射レンズ１００の光軸１００ａを斜めとなるためである。つまりシフト機能が行われた状態でティルト機能が用いられたり、ティルト機能が用いられた状態でシフト機能が用いられると、投射画面全域でピントずれが生じる可能性が高くなる。このようなピントずれが生じると再度フォーカス調整を行う必要があり、調整に時間がかかることになる。そのため、従前は投射画面全域でピントが大きくずれないように、シフト機能とティルト機能を交互に微量ずつ調整し、所望の投射位置まで少しずつ追い込んでいくということが必要であり、無用な手間がかかり使い勝手の悪いものであった。また、最近の投射型表示装置は、４Ｋ等の高解像度化に伴って光学素子の画素ピッチが狭くなり、投射画像の被写界深度が浅くなっている。そのため、調整量をさらに少なくしなければならず、さらに使い勝手が悪くなっている。

そこで本実施形態は以下のフローチャートで説明するように、ティルト駆動がなされた場合（図７）やシフト駆動がなされた場合（図８）に、自動でフォーカスの補正駆動を行うことでピントずれを低減する。

次に、図７のフローチャートを用いて、新たにティルト駆動がなされた場合のフォーカスの補正駆動制御について説明する。図７のフローチャートに示す処理は、制御部６０を制御手段として機能させることにより達成できる。なお、このような処理は、プロジェクタ５００と正対しないスクリーンの投射面の位置に調整する際において、あらかじめ投射画面内のあらかじめ定めた位置のピントをフォーカス駆動によって調整した後に行われる処理である。あらかじめ行うフォーカス駆動の際には、コントラストＡＦ（テレビＡＦ）、位相差ＡＦ、撮像面位相差ＡＦなどの自動ＡＦ方式を用いてもよいし、ユーザが手動で行うフォーカス調整のいずれであってもよい。

Ｓ７０１では、制御部６０は、ユーザの操作などによってティルト調整手段８４によるティルト駆動がなされたどうかを判断する。ティルト調整手段８４によるティルト駆動が行われたと判断された場合には、Ｓ７０２に進む。Ｓ７０２で制御部６０は、位置情報取得手段７０によって像面湾曲量調整手段８５、フォーカス調整手段８１、ズーム調整手段８２、ティルト調整手段８４の絶対位置情報及びシフト調整手段のシフト位置情報といった投射光学系の位置を取得させる。一方、Ｓ７０１でティルト駆動が行われていないと判断された場合には、処理を終了する。

Ｓ７０３では、制御部６０は、Ｓ７０２で取得したシフト位置情報からすでに行われているシフト調整量が予め定めた所定量以上であるかを判断する。この所定量は、投射画像全域でピントがずれてしまうような値をあらかじめ定めておくことができ、例えば投射面上の投射位置の端が投射画像のサイズに対して１０％ずれる際の量とすることができる。

Ｓ７０３でシフト調整量が所定量以上であると判断された場合には、Ｓ７０４に進む。Ｓ７０４で制御部６０は、新たに行われたティルト駆動の駆動量（Ｓ７０１）と、すでに行われていた各調整手段による調整量とを加味して、フォーカスの補正駆動を行う際に用いる補正量を特定する。具体的には、Ｓ７０２で取得された像面湾曲量調整手段８５、フォーカス調整手段８１、ズーム調整手段８２、ティルト調整手段８４の絶対位置情報及びシフト調整手段のシフト位置情報を用いることができる。すなわち、各調整手段による調整量と予め用意しているテーブルや係数や数式などを用いて、新たに行われたティルト駆動の駆動量で生じるであろうピントずれを低減するようなフォーカス補正量を算出する。ここで行われるフォーカス補正は、例えば被投射面が平面であったときにティルト後の投射画像の被投射面上の中心付近のピントが合うような補正であることが好ましい。なお、被投射面の形状を受け付け、その種類に応じてテーブルや係数や数式を調整し、被投射面の形状に応じた補正となるように調整してもよい。一方、Ｓ７０３で所定量以上であると判断されなかった場合には、処理を終了する。

Ｓ７０５では、制御部６０は、Ｓ７０４で求めたフォーカスの補正量の分フォーカス環１１４が駆動されるようにフォーカス補正駆動制御をフォーカス調整手段８１に行わせる。

以上のような投射光学系の位置に応じたフォーカス補正駆動を行うことで、新たにティルト駆動が行われた場合であっても、スクリーン上の投影画像のピントがずれることを低減できる。

なお、図７のフローチャートでは、ティルト駆動がなされた際に、シフト調整量が所定未満の場合にはフォーカスレンズの補正駆動を行わない例を用いて説明したが、ティルト駆動がなされた際に常にフォーカスレンズの補正駆動が行われるように制御してもよい。

次に、図８のフローチャートを用いて、新たにシフト駆動がなされた場合のフォーカスの補正駆動制御について説明する。図８のフローチャートに示す処理は、制御部６０を制御手段として機能させることにより達成できる。なお、このような処理は、プロジェクタ５００と正対しないスクリーンの投射面の位置に調整する際において、あらかじめ投射画面内のあらかじめ定めた位置のピントをフォーカス駆動によって調整した後に行われる処理である。

Ｓ８０１では、制御部６０は、ユーザの操作などによってシフト調整手段８３によるシフト駆動がなされたどうかを判断する。シフト調整手段８３によるシフト駆動が行われた場合には、Ｓ８０２に進む。Ｓ８０２で制御部６０は、位置情報取得手段７０によって像面湾曲量調整手段８５、フォーカス調整手段８１、ズーム調整手段８２、ティルト調整手段８４の絶対位置情報及びシフト調整手段のシフト位置情報といった位置を取得させる。一方Ｓ８０１でシフト駆動が行われていないと判断された場合には処理を終了する。

Ｓ８０３では、制御部６０は、Ｓ８０２で取得したティルト位置情報からすでに行われているティルト調整量が予め定めた所定量以上であるかを判断する。この所定量は、投射画像全域でピントがずれてしまうような値をあらかじめ定めておくことができ、例えば投射レンズ１００の初期位置の光軸１００ａに対する、投射レンズ１００の光軸１００ｂとの角度が０．１７度とすることができる。

Ｓ８０３でティルト調整量が所定量以上であると判断された場合には、Ｓ８０４に進む。Ｓ８０４で制御部６０は、新たに行われたシフト駆動の駆動量（Ｓ８０１）と、すでに行われていた各調査手段による調整量とを加味して、フォーカスの補正駆動を行う際に用いる補正量を特定する。具体的には、Ｓ８０２で取得された像面湾曲量調整手段８５、フォーカス調整手段８１、ズーム調整手段８２、ティルト調整手段８４の絶対位置情報及びシフト調整手段のシフト位置情報を用いることができる。すなわち、各調整手段による調整量と予め用意しているテーブルや係数や数式などを用いて、新たに行われたシフト駆動の駆動量で生じるであろうピントずれを低減するようなフォーカス補正量を算出する。一方Ｓ８０３でティルト調整量が所定量以上であると判断されなかった場合には、処理を終了する。

Ｓ８０５では、制御部６０は、Ｓ８０４で求めたフォーカスの補正量の分フォーカス環１１４が駆動されるようにフォーカス補正駆動制御をフォーカス調整手段８１に行わせる。

このようにフォーカス補正駆動を行うことで、新たにシフト駆動が行われた場合であっても、スクリーン上の投影画像のピントがずれることを低減できる。

なお、本実施形態では像面湾曲調整手段が設けられている例を用いて説明したが、像面湾曲調整手段を有していないプロジェクタにも適用可能である。その場合には、フォーカスレンズ補正量特定の際に、フォーカス調整手段８１、ズーム調整手段８２、ティルト調整手段８４の絶対位置情報及びシフト調整手段のシフト位置情報等を用いて補正量を特定する。なお、各調整手段の調整量のすべてを補正量特定時に用いる必要はなく、ピントずれ量に大きく影響を与える調整量を用い、ピントの位置ずれが低減できる補正量が算出できればよい。

また、本実施形態では、ティルト駆動がなされた場合の処理（図７）とシフト駆動がなされた場合（図８）の処理を説明したが、両方の処理が行われなくてもよい。すなわち、シフト機能とティルト機能の両方の機能を持っていたとしても、どちらか一方の補正処理が行えればよい。

さらに各調整手段の位置情報取得方法は、本実施形態で説明した手法に限られず、像面湾曲量調整手段８５およびフォーカス調整手段８１の絶対位置検出にボリュームエンコーダを用いることができる。また、ズーム調整手段８２およびシフト調整手段８３の絶対位置検出にパルス板とフォトインタラプタを用いても良い。

また、本発明に係る投射レンズユニットは交換できない形態であってもよいし、プロジェクタから投射レンズユニットを取り外すことが可能であり、別の投射レンズユニットへと交換可能なプロジェクタのいずれにも適用することができる。

１０ 光源
２０ 光変調素子
６０ 制御部
７０ 位置情報取得手段
８０ レンズ駆動部
１００ 投射レンズ
１３０ 投射レンズユニット
５００ プロジェクタ

Claims (9)

1. 投射レンズユニット内のフォーカスレンズを駆動しフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、
   前記投射レンズユニットの光軸を、入力された画像信号に応じて光源から照射された光を変調する光変調素子から前記投射レンズユニットへと導く他の光学系の光軸に対して傾くように、前記投射レンズユニットを傾けるティルト調整手段と、
   前記投射レンズユニットを、前記他のレンズの光軸方向に対して直交する方向に移動させて、投射画像の位置をシフトさせるシフト調整手段と、
   前記ティルト調整手段の位置、前記シフト調整手段の位置、及び、前記投射レンズユニット内のレンズの位置のいずれか１つを少なくとも取得する取得手段と、
   前記シフト調整手段による調整または前記ティルト調整手段による調整が行われた際に、前記取得手段で取得された位置に応じて、前記フォーカスレンズのフォーカス調整が行われるように前記フォーカス調整手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記制御手段は、前記取得手段で取得された位置に応じて、前記フォーカス調整手段による補正量を決定し、当該補正量に応じて前記フォーカス調整手段を制御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. 前記制御手段は、前記ティルト調整手段による調整が行われた際に、前記取得手段で取得された前記シフト調整手段の位置に応じて、フォーカス調整を行うか判断し、
   フォーカス調整を行うと判断した際に、前記取得手段で取得された位置に応じて、前記フォーカスレンズのフォーカス調整が行われるように制御し、
   フォーカス調整を行わないと判断した際には、前記フォーカスレンズのフォーカス調整は行わないように制御する、
   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. 前記制御手段は、前記ティルト調整手段による調整が行われた際に、前記取得手段で取得された位置から前記シフト調整手段のすでに行われた調整量が所定量以上である場合に、前記フォーカスレンズのフォーカス調整を行うと判断することを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
5. 前記制御手段は、前記シフト調整手段による調整が行われた際に、前記取得手段で取得された前記ティルト調整手段の位置に応じて、フォーカス調整を行なうかを判断し、
   フォーカス調整を行うと判断した際に、前記取得手段で取得された位置に応じて、前記フォーカスレンズのフォーカス調整が行われるように制御し、
   フォーカス調整を行わないと判断した際には、前記前記フォーカスレンズのフォーカス調整は行わないように制御する
   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. 前記制御手段は、前記シフト調整手段による調整が行われた際に、前記取得手段で取得された前記シフト調整手段の位置から前記シフト調整手段のすでに行われた調整量が所定量以上である場合に、前記フォーカスレンズのフォーカス調整を行うと判断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. 前記取得手段は、ズーム調整に用いられる前記投射レンズユニット内のズームレンズの位置、及び、前記フォーカスレンズの位置を取得し、
   前記制御手段は、前記フォーカス調整手段による補正量を、前記フォーカスレンズと前記シフト調整手段の位置と前記ティルト調整手段の位置と前記ズームレンズの位置の少なくとも１つを用いて決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
8. 被投射面上の投射画像の像面湾曲量を調整する像面湾曲調整手段をさらに有し、
   前記取得手段は、前記像面湾曲調整手段として用いられる像面湾曲レンズの位置も取得でき、
   前記制御手段は、前記像面湾曲レンズの位置も用いてフォーカス調整することを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
9. 投射レンズユニット内のフォーカスレンズを駆動しフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、前記投射レンズユニットの光軸を、入力された画像信号に応じて光源から照射された光を変調する光変調素子から前記投射レンズユニットへと導く他の光学系の光軸に対して傾くように、前記投射レンズユニットを傾けるティルト調整手段と、前記投射レンズユニットを、前記他のレンズの光軸方向に対して直交する方向に移動させて、投射画像の位置をシフトさせるシフト調整手段と、を有する投射型表示装置の制御方法であって、
   前記ティルト調整手段の位置、前記シフト調整手段の位置、及び、前記投射レンズユニット内のレンズの位置のいずれか１つを少なくとも取得する取得工程と、
   前記シフト調整手段による調整または前記ティルト調整手段による調整が行われた際に、前記取得工程で取得された位置に応じて、前記フォーカスレンズのフォーカス調整が行われるように前記フォーカス調整手段を制御する制御工程と、
   を有することを特徴とする。

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