JP3960384B2 - レンズシフト機能付プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明はプロジェクタに関し、特にレンズシフト機能付プロジェクタに関する。

液晶技術やＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、画像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置としても注目されている。また、プレゼンテーション用としても大型スクリーンへの投射が増加し、プロジェクタをスクリーンの中心線から離して設置する要求も生じ映像の歪を抑えながらその要求に対応するために種々の対案が考えられている。プロジェクタを低い位置において大きいスクリーンに投射する要求が多いことから投射レンズを投射光軸に鉛直な面内で垂直方向に手動でシフトする方法が開示されている（特許文献１参照）。また、このシフトを電動で行う方法も開示されている（特許文献２参照）。

さらにスクリーン上の映像の水平方向の位置合わせをプロジェクタ自体の移動で行うことは容易ではなく、スクリーンとプロジェクタが傾斜した場合には映像に台形歪を生ずるので投射レンズを二次元的に水平方向にも手動で移動させる方法が開示されている（特許文献３参照）。また、垂直方向および水平方向の移動を電動で行う構成も開示されている（特許文献４参照）。
特開平１０−１７１０４４号公報 特開平９−１３８３７７号公報 特開２００２−３６５７２５号公報 特開２００１−２１５６１０号公報

投射レンズをシフトした場合に、移動量が多いと投射レンズの一部が液晶表示部などのライトバルブ（光変調素子）の表示面から外れてスクリーンの映像画面に欠落が生ずるという問題がある。１方向のシフトだけの場合は、予めシフト量の制限を設定し、シフト量に対応して変化する可変抵抗を設けることによりシフト量を電圧値に変換しＡ／Ｄコンバータを介してＣＰＵが駆動モータを制御したり、機械的なリミッタを設けることによってこの欠落を防止したりできるが、垂直方向と水平方向の二次元的なシフトを行う場合は、斜め方向の動きは両方向の動きの合成された動きとなるので垂直方向・水平方向それぞれのシフト量の制限を設定するだけでは映像画面の欠落を防止することができない。特許文献４に記載の方法ではライトバルブの４隅に超音波や赤外線等を放射して対象物までの距離を測定する超音波センサや赤外線センサ等を用いた距離検出手段を設け、距離検出手段により測定された距離が投射レンズより離れた場合にシフトのためのモータ駆動の停止信号を発信することにより、映像画面の欠落が防止されている。

しかしこの場合は４個の距離検出手段を設ける必要があり、そのスペースを設ける必要があるとともにコストが上昇するという問題点がある。

本発明の目的は、垂直方向と水平方向の二次元的な投射レンズのシフトを行う場合であっても簡単な構成で斜め方向を含むシフト量を制限できるレンズシフト機能付プロジェクタを提供することにある。

本発明のレンズシフト機能付プロジェクタは、
表示部から投射レンズを介してスクリーンに映像を投射する投影装置と、投射レンズを垂直方向および水平方向にシフトさせるレンズシフト機構とを備えたレンズシフト機能付プロジェクタである。投射レンズの中心位置の表示部の中心位置からの垂直方向および水平方向のシフト量を、投射レンズの中心位置が表示部の中心位置にあるときを最大値とし、投射レンズの中心位置がシフトの限界位置にあるときをゼロとして、それぞれシフト量に対応する電圧の変化として出力できる垂直シフト位置検出部および水平シフト位置検出部と、垂直シフト位置検出部および水平シフト位置検出部からのそれぞれのシフト位置に対応して出力される出力電圧を加算して出力する電圧値加算手段と、電圧値加算手段の加算出力電圧値と表示部に対する投射レンズのシフト制限値に対応して予め設定された制限電圧値とを比較し、加算出力電圧値が制限電圧値以下となった場合には、レンズシフト機構による垂直方向および水平方向のシフト操作を制限する情報をレンズシフト機構に出力する比較制御手段とを備える。

垂直シフト位置検出部および水平シフト位置検出部においてシフト量に対応した電圧を出力する手段は、一端が接地していて投射レンズの垂直シフト位置および水平シフト位置に対応して摺動する可動接触子を有する垂直シフト用可動抵抗および水平シフト用可動抵抗であり、それぞれの可動抵抗の一端には定電流電源から一定電流値の電流が供給されており、それぞれの可動抵抗の他端が電圧値加算手段に接続していてもよい。

可動接触子は、投射レンズを移動させるための移動機構と機械的に接続し、投射レンズの垂直位置および水平位置に対応して移動してもよく、電気的に接続し、投射レンズの垂直位置および水平位置に対応して移動してもよい。

本発明は、レンズシフト機能付プロジェクタにおいて垂直方向と水平方向の二次元的な投射レンズのシフトを行う場合であっても、簡単な構成で斜め方向を含むシフト量を制限できるという効果がある。

これは、垂直方向と水平方向のそれぞれのレンズシフト量に対応して変化する可変抵抗を設けることによりそれぞれのレンズシフト量を電圧値に変換し、電気的な論理構成により斜め方向を含むシフト量を検出し、その結果によってレンズシフト量を制限できるからである。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態のレンズシフト機能付プロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図２は本発明の実施形態のレンズシフト機能付プロジェクタのレンズシフト量制限機構を説明するための模式図であり、（ａ）はレンズシフト量制限機構の模式的構成図であり、（ｂ）は左右シフト量および上下シフト量と電圧との関係の模式図、（ｃ）は二次元的なシフト量と電圧との関係の模式図、（ｄ）は（ｃ）を上から見た等電圧線の模式図である。

図１に示されるように、プロジェクタ１０は投射レンズ２１と投射レンズ二次元シフト部２２と表示部２３とを有する投影装置２０と、表示部２３の映像を制御する画像制御部２５と、垂直シフト操作部４１と、水平シフト操作部４２と、シフト駆動制御部４３と、垂直シフト駆動部４４と、水平シフト駆動部４５と、レンズシフト量制限機構５０と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備える。

画像制御部２５は中央処理装置７０の制御のもとに投影装置２０の表示部２３から映像を投射レンズ２１を通してスクリーンに投射する。

投射レンズ２１には投射レンズ２１を垂直方向および水平方向にシフトさせてスクリーン上の投影位置を調整する投射レンズ二次元シフト部２２が設けられている。投射レンズ二次元シフト部２２は図２（ａ）に示すように、投射レンズ２１を保持するレンズ台３１、レンズ台３１の雌ねじと螺合してレンズ台３１を垂直方向に移動させる垂直シフト用スクリュー３２、レンズ台３１と係合してレンズ台３１を垂直方向に摺動させる垂直シフト用レール３３、垂直シフト用スクリュー３２および垂直シフト用レール３３の一端の雌ねじと螺合してレンズ台３１を水平方向に移動させる水平シフト用スクリュー３４、垂直シフト用スクリュー３２および垂直シフト用レール３３の他端と係合してレンズ台３１を水平方向に摺動させる水平シフト用レール３５を備えている。

垂直シフト用スクリュー３２の一端には垂直シフト駆動部４４が接続され、水平シフト用スクリュー３４の一端には水平シフト駆動部４５が接続され、いずれもシフト駆動制御部４３を経由して垂直シフト操作部４１および水平シフト操作部４２の操作によってレンズ台３１が所望の位置になるように駆動される。

投射レンズ２１の二次元シフト機構はこれに限定されるものではなく、垂直シフト量および水平シフト量が機械的あるいは電気的に検出できる機構であれば本発明を適用できる。

レンズシフト量制限機構５０は、垂直シフト位置検出部５１と水平シフト位置検出部５２と合成シフト量算出部５３と制限シフト量設定部５４と比較制御部５５とを備えている。

図２（ａ）に示すように垂直シフト位置検出部５１と水平シフト位置検出部５２とには、それぞれ垂直シフト用スクリュー３２および水平シフト用スクリュー３４と連動して投射レンズ２１の垂直シフト位置および水平シフト位置に対応して摺動する可動接触子を有する垂直シフト用可動抵抗６２および水平シフト用可動抵抗６４が設けられ、それぞれの可動抵抗６２、６４の一端には定電流電源６１、６３から一定電流値の電流が供給されており、それぞれの可動抵抗６２、６４の他端は合成シフト量算出部５３の加算アンプ６５の２つの入力部のそれぞれに接続し、加算アンプ６５の出力は比較制御部５５の比較器６６の１つの入力部に接続し、比較器６６の他の入力部は制限シフト量設定部５４と接続して制限値が電圧値として入力し、比較器６６の出力はシフト駆動制御部４３に入力し、加算アンプ６５の電圧が制限値の電圧以下となった場合には垂直および水平のそれ以上のシフトを制限する。

図２（ａ）に示すように、垂直シフト用可変抵抗６２および水平シフト用可変抵抗６４は全長が投射レンズ２１の全シフト量に対応するように設けられており、投射レンズ２１の垂直位置および水平位置に対応して摺動し、他端が接地されている可動接触子は投射レンズ２１が中央の位置にあるときに可変抵抗６２、６４の中央位置に接触するように設けられているので、可変抵抗６２、６４のシフト量に対応した出力電圧は図２（ｂ）に示すように、投射レンズ２１が中央の位置にあるときに最大値となり両端では０となるような放物線を描く。

従って、加算アンプ６５の出力電圧を投射レンズ２１の全シフト方向のシフト量に対して三次元で表示すると図２（ｃ）の模式図のようになる。図２（ｄ）は図２（ｃ）を上から見た等電圧線の模式図であり、等電圧線は投射レンズ２１が中央の位置にあるときの最大値を１００％とすると図のようにほぼ同心円となる。このように投射レンズ２１のシフト量は全ての方向において加算アンプ６５の出力電圧とほぼ比例するので、予めシフト量の制限値を電圧値で設定しておけば図２（ｄ）の円形の等電圧線となり、比較制御部５５の比較器６６の出力がこの制限値の等電圧線の内部にあれば投射レンズのシフト量が制限値以内にあり、等電圧線より外部に出ればシフト量が制限値を超えたことが分かり、情報をシフト駆動制御部４３に出力することによって、垂直および水平のそれ以上のシフトを制限することが可能となる。

垂直シフト用可変抵抗６２、水平シフト用可変抵抗６４の可動接触子の動作は例えば垂直シフト用スクリュー３２、水平シフト用スクリュー３４の先端にそれそれぞれスクリューを設けスクリューの回転により螺合した可動接触子を機械的に摺動させてもよいし、垂直シフト駆動部４４、水平シフト駆動部４６の駆動信号を用いて円形状に配置された可変抵抗６２、６４の上を可動接触子を回転摺動させるような電気的な方法であってもよい。

本発明の実施形態のレンズシフト機能付プロジェクタの模式的ブロック構成図である。 本発明の実施形態のレンズシフト機能付プロジェクタのレンズシフト量制限機構を説明するための模式図である。（ａ）はレンズシフト量制限機構の模式的構成図である。（ｂ）は左右シフト量および上下シフト量と電圧との関係の模式図である。（ｃ）は二次元的なシフト量と電圧との関係の模式図である。（ｄ）は（ｃ）を上から見た等電圧線の模式図である。

符号の説明

１０ プロジェクタ
２０ 投影装置
２１ 投射レンズ
２３ 表示部
２５ 画像表示部
３０ 投射レンズ二次元シフト部
３１ レンズ台
３２ 垂直シフト用スクリュー
３３ 垂直シフト用レール
３４ 水平シフト用スクリュー
３５ 水平シフト用レール
４１ 垂直シフト操作部
４２ 水平シフト操作部
４３ シフト駆動制御部
４４ 垂直シフト駆動部
４５ 水平シフト駆動部
５０ レンズシフト量制限機構
５１ 垂直シフト位置検出部
５２ 水平シフト位置検出部
５３ 合成シフト量算出部
５４ 制限シフト量設定部
５５ 比較制御部
６１ 垂直シフト用定電流源
６２ 垂直シフト用可変抵抗
６３ 水平シフト用定電流源
６４ 水平シフト用可変抵抗
６５ 加算アンプ
６６ 比較器
７０ 中央処理装置

Claims (6)

1. 表示部から投射レンズを介してスクリーンに映像を投射する投影装置と、前記投射レンズを垂直方向および水平方向にシフトさせるレンズシフト機構とを備えた、レンズシフト機能付プロジェクタにおいて、
   前記投射レンズの中心位置の前記表示部の中心位置からの垂直方向および水平方向のシフト量を、前記投射レンズの中心位置が前記表示部の中心位置にあるときを最大値とし、前記投射レンズの中心位置がシフトの限界位置にあるときをゼロとして、シフト量に対応する電圧として出力する手段をそれぞれ備える垂直シフト位置検出部および水平シフト位置検出部と、
   前記垂直シフト位置検出部および前記水平シフト位置検出部からのそれぞれのシフト位置に対応して出力される出力電圧を加算して出力する電圧値加算手段と、
   前記電圧値加算手段の加算出力電圧値と、前記表示部に対する前記投射レンズのシフト制限値に対応して予め設定された制限電圧値とを比較し、前記加算出力電圧値が前記制限電圧値以下となった場合には、前記レンズシフト機構による垂直方向および水平方向のシフト操作を制限する情報を前記レンズシフト機構に出力する比較制御手段と、を備えたことを特徴とするレンズシフト機能付プロジェクタ。
2. 垂直シフト位置検出部および水平シフト位置検出部においてシフト量に対応した電圧を出力する手段は、一端が接地していて前記投射レンズの垂直シフト位置および水平シフト位置に対応して摺動する可動接触子を有する垂直シフト用可動抵抗および水平シフト用可動抵抗であり、それぞれの可動抵抗の一端には定電流電源から一定電流値の電流が供給されており、それぞれの可動抵抗の他端が前記電圧値加算手段に接続する、請求項１に記載のレンズシフト機能付プロジェクタ。
3. 前記可動接触子は、前記投射レンズを移動させるための移動機構と機械的に接続し、前記投射レンズの垂直位置および水平位置に対応して移動する、請求項２に記載のレンズシフト機能付プロジェクタ。
4. 前記投射レンズはレンズ台に固定され、前記固定台の一辺は垂直あるいは水平方向の第１のスクリューに係合して該第１のスクリューの駆動装置による回転によって垂直あるいは水平方向に移動し、該第１のスクリューの一端は直交する第２のスクリューに係合して該第２のスクリューの駆動装置の回転によって前記第１のスクリューの一端が水平あるいは垂直方向に移動することによって前記投射レンズは二次元的な移動が可能であり、
   前記垂直シフト位置検出部および前記水平シフト位置検出部は前記スクリューの回転に対応して前記可動接触子を前記垂直シフト用可動抵抗および前記水平シフト用可動抵抗上を摺動させる、請求項３に記載のレンズシフト機能付プロジェクタ。
5. 前記可動接触子は、前記投射レンズを移動させるための移動機構と電気的に接続し、前記投射レンズの垂直位置および水平位置に対応して移動する、請求項２に記載のレンズシフト機能付プロジェクタ。
6. 前記投射レンズはレンズ台に固定され、前記固定台の一辺は垂直あるいは水平方向の第１のスクリューに係合して該第１のスクリューの駆動装置による回転によって垂直あるいは水平方向に移動し、該第１のスクリューの一端は直交する第２のスクリューに係合して該第２のスクリューの駆動装置の回転によって水平あるいは垂直方向に移動することによって前記投射レンズは二次元的な移動が可能であり、
   前記垂直シフト位置検出部および前記水平シフト位置検出部は前記スクリューの駆動装置の駆動信号に対応して前記可動接触子を前記垂直シフト用可動抵抗および前記水平シフト用可動抵抗上を摺動させる、請求項５に記載のレンズシフト機能付プロジェクタ。

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