JP4328576B2 - プロジェクタ装置および液晶パネル - Google Patents

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本発明は、例えば、投射レンズとスクリーン等の投射面との間の投射距離を検出して焦点距離を調整するためや、投射面上での傾斜を検出して歪みを調整するためのテストパターン検出手段を備えるプロジェクタ装置、およびこのプロジェクタ装置が備える液晶パネルに関する。
従来の液晶プロジェクタとしては、投射面上にテストパターンを赤外光で照射し、投射面上に照射されたテストパターンを撮像素子で撮影することによって、投射レンズと投射面との間の投射距離を検出して焦点を調整するための自動焦点調整や、投射面上での画像の傾斜を検出して歪みを調整するための自動歪み補正等を行う構成が提案されている。
この種の従来の液晶プロジェクタは、自動焦点調整を行うために、投射面に近赤外光によるテストパターンを照射するテストパターン照射部と、このテストパターン照射部によって投射面上に照射されたテストパターンを検出するテストパターン検出部とを備えている。
また、従来の3板方式の液晶プロジェクタは、投射面上に画像を投射するための投射装置を備えている。この投射装置は、例えば図5に示すように、投射面上に画像を投射するための投射レンズ111と、投射する画像を表示する液晶表示部112と、この液晶表示部112に赤(R)、緑(G)、青(B)の各光をそれぞれ投射するための光学系113とを備えている。
液晶表示部112は、RGBの各光にそれぞれ対応して設けられたB光用液晶パネル121、G光用液晶パネル122、R光用液晶パネル123と、各液晶パネル121,122,123を透過した各光を合成するための合成プリズム124とを有している。
光学系113は、白色光を出射するランプ131と、白色光から紫外光および赤外光である不可視光を除去する不可視光除去フィルタ132と、白色光からR光のみを透過して分離するR光用分離ミラー133と、このR光用分離ミラー133によって透過されたR光を全反射してR光用液晶パネル121に導光する反射ミラー134とを有している。
また、この光学系113は、R光用分離ミラー133によってそれぞれ反射されたG光およびB光からB光のみを透過して分離するB光用分離ミラー135と、このB光用分離ミラー135を透過されたB光を全反射する反射ミラー136と、この反射ミラー136に全反射されたB光を集光するための集光レンズ137と、この集光レンズ137によって集光されたB光を全反射してB用液晶パネル122に導光する反射ミラー138とを有している。したがって、光学系113は、可視光に特化されて構成されている。
また、従来の液晶表示部が有する各液晶パネル121,122,123は、図6に示すように、画像を表示するための画素を有し可視光の透過光量を調整可能な表示領域126と、この表示領域126の外周側に設けられて光を全く透過させない遮光用のブラックマスク127と、このブラックマスク127を覆うように設けられたフレーム128とを有している。
また、従来の液晶プロジェクタが備えるフォーカス調整装置としては、液晶パネルに受光領域を設けて、投射面からの反射光によってフォーカス調整を行う構成が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−197014号公報(図1)
上述したように、可視光による画像を投射面上に投射する従来の液晶プロジェクタでは、近赤外光によってテストパターンを投射する方法として、外部にダイオード等の発光素子を設ける構成が簡単な方法として考えられるが、この構成は製造コストが嵩むという不都合がある。
また、従来の液晶プロジェクタは、発光素子を有するテストパターン照射装置を備えるスペースを確保する必要があるため、液晶プロジェクタ全体の小型化を図ることが困難である。
そこで、本発明は、装置全体の小型化を図り、生産コストを低減することができるプロジェクタ装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明に係るプロジェクタ装置は、投射面上に投射される画像を表示する表示領域の外周側に、近赤外光を透過してテストパターンを投射面上に投射するための近赤外光透過領域が設けられた液晶パネルを有する液晶表示部と、
白色光を出射する光源と、この光源から出射された白色光から紫外光および遠赤外光を除去する除去フィルタと、この除去フィルタを透過した近赤外光を液晶パネルの近赤外光透過領域に導くための光学要素とを有する光学系と、
近赤外光によって投射面上に照射されたテストパターンを撮像する撮像素子を有するテストパターン検出手段とを備える。そして、近赤外光透過領域は、近赤外光のみを透過する。
以上のように構成した本発明に係るプロジェクタ装置は、液晶パネルに近赤外光透過領域が設けられることで、投射面上に近赤外光によるテストパターンが照射される。したがって、本発明のプロジェクタ装置によれば、投射面上に画像を投射するための光源を有する光学系を利用して近赤外光によるテストパターンを照射することが可能になるため、別途にテストパターンを照射するためのテストパターン照射手段を独立して設ける必要がなくなる。
なお、本発明における光学要素とは、反射ミラーや、任意の波長を選択的に透過させる分離ミラーや、レンズ等を指しており、これら光学要素によって光路を構成する。
また、本発明に係る液晶パネルは、画像を表示する液晶表示部と、この液晶表示部に表示された画像を投射面上に投射するための光学系とを有するプロジェクタ装置に用いられる液晶パネルであって、画像を表示する表示領域の外周側に、近赤外光を透過してテストパターンを投射面上に投射するための近赤外光透過領域が設けられる。そして、近赤外光透過領域は、近赤外光のみを透過する。
上述したように本発明によれば、投射面上に投射される画像を表示する表示領域の外周側に、近赤外光を透過してテストパターンを投射面上に投射するための近赤外光透過領域が設けられた液晶パネルを有する液晶表示部を備え、近赤外光透過領域が近赤外光のみを透過することによって、近赤外光によるテストパターンを投射面上に照射することが可能になるため、プロジェクタ装置全体の小型化を図り、生産コストを低減することができる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示すように本実施形態の液晶プロジェクタは、3枚の液晶パネルを備える、いわゆる3板方式の液晶プロジェクタである。
図1に実施形態の液晶プロジェクタの模式図を示す。図2に液晶プロジェクタの正面図を示す。
図1に示すように、液晶プロジェクタ1は、スクリーン等の投射面上に画像を投射するための投射レンズ11を有する投射装置5と、投射レンズ11と投射面との間の投射距離を検出するためのテストパターン検出装置6と、これら投射装置5およびテストパターン検出装置6をそれぞれ制御するためのCPU(Central Processing Unit)7と、各装置5,6、CPU7を覆う筐体8とを備えている。
投射装置5は、投射面上に画像を投射するための投射レンズ11と、投射する画像を表示する液晶表示部12と、この液晶表示部12に赤(R)、緑(G)、青(B)の各光をそれぞれ投射するためのランプ31を有する光学系13と、液晶表示部12に表示する画像を制御する画像制御部14とを有している。図2に示すように、投射レンズ11は、筐体8の四角形をなす一側面に設けられている。なお、投射レンズ11は、図示しないが、複数のレンズや光学要素によって構成されてもよい。
図3に、投射装置が有する各液晶パネルおよび光学系の模式図を示す。また、図4に、近赤外光透過領域が設けられた液晶パネルの正面図を示す。
液晶表示部12は、図3に示すように、投射レンズ11に隣接する位置に配設されており、光の三原色であるRGBの各光にそれぞれ対応して設けられたB光用液晶パネル21、G光用液晶パネル22、R光用液晶パネル23と、各液晶パネル21,22,23を透過した各光を合成するための合成プリズム24とを有している。
各B光用液晶パネル21、G光用液晶パネル22およびR光用液晶パネル23は、画像を表示する表示領域26と、この表示領域26の外周側に設けられた遮光マスク27と、この遮光マスク27を覆うように設けられたフレーム28とを有している。遮光マスク27は、光学系13から入射する可視光および近赤外光を遮る。
そして、R用液晶パネル23は、図4に示すように、表示領域26の外周部に、近赤外光Irのみを透過する近赤外光透過領域30が設けられている。この近赤外光透過領域30は、四角形をなす枠状に形成されており、光学系13によって近赤外光Irが入射されることで、この近赤外光Irを透過して、投射面上に枠状のテストパターンが表示される。
近赤外光透過領域30は、表示領域26の外周側に近赤外光透過フィルタ(不図示)を設けて、この近赤外光透過フィルタを遮光マスク27で覆うとともに、遮光マスク27の一部を枠状に切り欠くことによって、近赤外光透過フィルタを枠状に露出させて構成されている。
また、近赤外光透過領域30は、例えば、フレーム28に設けられたスリット(不図示)に近赤外光透過フィルタ(不図示)が設けられるように構成されてもよい。
さらに、R光用液晶パネル23の表示領域26の外周部に近赤外光透過領域30を設ける具体的な他の構成としては、例えばディスプレイ規格がXGA(eXtended Graphics Array)の液晶パネルを用いる場合、1024×768ドットからなる表示領域の上下左右にそれぞれ2ドットずつの予備用の画素が設けられており、実際には、1028×772ドットの表示可能領域を有している。したがって、これら予備用の画素によって構成される2ドットの枠状の領域に、近赤外光Irによるテストパターンが表示されるように構成してもよい。
合成プリズム24は、各B光用液晶パネル21、G光用液晶パネル22およびR光用液晶パネル23に一体に設けられており、R光、G光、B光の各光および近赤外光Irを反射して合成する反射面を有している。
光学系13は、図3に示すように、白色光を出射するランプ31と、白色光から紫外光および遠赤外光を除去する除去フィルタ32と、白色光からR光および近赤外光Irをそれぞれ透過して分離するR光用分離ミラー33と、このR光用分離ミラー33によって透過されたR光および近赤外光Irをそれぞれ全反射してR光用液晶パネル21に導光する反射ミラー34とを有している。
また、この光学系13は、R光用分離ミラー33によってそれぞれ反射されたG光およびB光からB光のみを透過して分離するB光用分離ミラー35と、このB光用分離ミラー35を透過されたB光を全反射する反射ミラー36と、この反射ミラー36に全反射されたB光を集光するための集光レンズ37と、この集光レンズ37によって集光されたB光を全反射してB用液晶パネル22に導光する反射ミラー38とを有している。
ところで、光学系13は、R光用液晶パネル23の表示領域26に近赤外光Irが到達することで、R光用液晶パネル23の温度を上昇させることになる。この対策として、R光用液晶パネル23の前段に位置する反射ミラー34には、反射面上に、近赤外光Irを反射しない反射防止領域が部分的に設けられている。この反射防止領域は、例えば、反射防止膜や反射減衰膜等を被覆することによって設けられている。このように、近赤外光透過領域30に選択的に近赤外光Irを照射させることで、R光用液晶パネル23の温度上昇が最小限に抑えられている。また、液晶プロジェクタ1は、図示しないが、筐体8内の温度を制御するための冷却機構を備えており、CPU7によって温度が監視され、筐体8内が所定の温度に制御されている。このため、R光用液晶パネル23は、近赤外光Irによる温度上昇の悪影響を受けることなく、冷却機構によって良好に空冷されている。
以上のように構成された光学系13について、ランプ31から照射された白色光に含まれる各光の光路をそれぞれ説明する。
ランプ31から出射された白色光は、除去フィルタ32によって紫外光および遠赤外光が除去されて、R光、G光、B光および近赤外光IrがR光用分離ミラー33に入射され、G光およびB光と、R光および近赤外光Irとに分離される。
R光用分離ミラー33によって分離されたR光および近赤外光Irは、反射ミラー34によって全反射されて、R光がR光用液晶パネル23の表示領域26に照射され、近赤外光IrがR光用液晶パネル23の近赤外光透過領域30に照射される。表示領域26に照射されたR光は、合成プリズム24の反射面によって反射されて、他のG光およびB光と合成され、投射レンズ11に入射されて投射面上に投射される。近赤外光Irは、近赤外光透過領域30に入射されて、合成プリズム24によって反射され、投射レンズ11に入射されて投射面上に投射される。
また、R光用分離ミラー33によって反射されたG光は、B光用分離ミラー35によって反射されて、G光用液晶パネル22の表示領域26に照射される。表示領域26に照射されたG光は、合成プリズム24によって他のB光およびR光と合成され、投射レンズ11に入射されて投射面に投射される。
また、B光用分離ミラー35によって透過されたB光は、反射ミラー36によって全反射されて、集光レンズ37によって集光されて、反射ミラー38に照射される。反射ミラー38によって全反射されたB光は、B光用液晶パネル21の表示領域26に照射される。表示領域26に照射されたB光は、合成プリズム24によって他のG光およびR光と合成され、投射レンズ11に入射されて投射面に投射される。
したがって、光学系13では、上述した従来の光学系113の不可視光除去フィルタ132を除去フィルタ32に差し替えることで、不可視光除去フィルタ132で遮られていた近赤外光IrをR光用液晶パネル23まで導いている。
そして、液晶プロジェクタ1によれば、投射装置5によって、投射面上に可視光による画像を投射した際、画像の外周側に近赤外光によるテストパターンが常時投射される。
テストパターン検出装置6は、図1に示すように、自動焦点調整を行うために設けられており、投射装置5によって投射面上に照射されたテストパターンを撮像するための撮像部41と、この撮像部41によって撮像されたテストパターンによって投射距離を算出するための距離算出部42とを有している。
撮像部41は、図1に示すように、撮像レンズ46を有する光学系45と、撮像素子47とを有している。撮像素子47としては、例えばCCD(Charge-Coupled Device)センサ等が適用される。そして、撮像素子47は、近赤外光Irによるテストパターンをそれぞれ検出し、受光領域上の各テストパターンの位置に基づいて、距離算出部42によって投射距離が算出される。
また、図2に示すように、筐体8の一側面には、撮像レンズ46および投射レンズ11がそれぞれ設けられている。
また、液晶プロジェクタ1は、図示しないが、テストパターン検出装置6によって検出された投射距離に基づいて、自動焦点調整を行うための自動焦点調整部を備えている。
以上のように構成された液晶プロジェクタ1について、テストパターン検出装置6が投射距離を検出する状態を説明する。
液晶プロジェクタ1が備えるテストパターン検出装置6は、投射距離を検出する際に、投射装置5のランプ31から出射された近赤外光Irによる枠状のテストパターンを投射面上に照射し、このテストパターンを撮像素子47によって撮像する。
テストパターン検出装置6では、撮像素子47が、画角内に進入した近赤外光Irによって投射面上に照射されたテストパターンを受光する受光領域上の位置を検出し、この位置に基づいて距離算出部42が投射距離を算出する。そして、液晶プロジェクタ1では、距離算出部42によって算出された投射距離に応じて、自動焦点調整が行われる。
上述したように、液晶プロジェクタ1によれば、テストパターンである近赤外光Irを透過する近赤外光透過領域30が設けられたR光用液晶パネル23と、このR光用液晶パネル23に近赤外光Irを導くための光路をなす光学系13とを備えることによって、投射装置5と別途に、テストパターンを照射するためのテストパターン照射装置を独立して設ける必要がなくなるため、液晶プロジェクタ1全体の小型化を図ることが可能になり、生産コストを低減することができる。
なお、本発明に係る液晶プロジェクタ1では、テストパターン検出装置が、テストパターンによって投射距離を検出するように構成されたが、投射面上での画像の傾斜を検出して歪みを調整するように構成されてもよいことは勿論である。この構成の場合、例えば、投射面の水平方向に離間した2点および垂直方向に離間した2点に、近赤外光による点状のテストパターンを投射することで、投射面上での画像の傾斜を検出することが可能になる。具体的には、R光用液晶パネル23の3つのコーナ部の計3点や、R光用液晶パネル23の垂直方向に対する上方の2点および下方の2点の計4点に近赤外光透過領域30を配設するように構成される。
また、本発明に係る液晶プロジェクタ1は、3板方式が採られたが、単板方式が採用されてもよく、この場合、R光用分離ミラー33,B光用分離ミラー35等の光学要素が不要になる。
本発明に係る液晶プロジェクタを示す模式図である。 前記液晶プロジェクタを示す正面図である。 液晶パネルおよび光学系を示す模式図である。 前記液晶パネルを示す正面図である。 従来の液晶プロジェクタが備える液晶パネルおよび光学系を示す模式図である。 従来の液晶パネルを示す正面図である。
符号の説明
1 液晶プロジェクタ
5 投射装置
6 テストパターン検出装置
7 CPU
8 筐体
11 投射レンズ
12 液晶表示部
13 光学系
14 画像制御部
21 B光用液晶パネル
22 G光用液晶パネル
23 R光用液晶パネル
24 合成プリズム
26 表示領域
27 遮光マスク
28 フレーム
30 近赤外光透過領域
31 ランプ
32 除去フィルタ
33 R光用分離ミラー
35 B光用分離ミラー
37 集光レンズ

Claims (5)

  1. 投射面上に投射される画像を表示する表示領域の外周側に、近赤外光を透過してテストパターンを前記投射面上に投射するための近赤外光透過領域が設けられた液晶パネルを有する液晶表示部と、
    白色光を出射する光源と、前記光源から出射された白色光から紫外光および遠赤外光を除去する除去フィルタと、前記除去フィルタを透過した近赤外光を前記液晶パネルの前記近赤外光透過領域に導くための光学要素とを有する光学系と、
    近赤外光によって前記投射面上に照射されたテストパターンを撮像する撮像素子を有するテストパターン検出手段と
    を備え
    前記近赤外光透過領域は、近赤外光のみを透過するプロジェクタ装置。
  2. 前記液晶表示部は、前記液晶パネルを含む3つの液晶パネルを備える請求項に記載のプロジェクタ装置。
  3. 前記近赤外光透過領域は、近赤外光によって点状、直線状、四角形をなす枠状のいずれかの前記テストパターンを前記投射面上に照射する請求項1または2に記載のプロジェクタ装置。
  4. 画像を表示する液晶表示部と、前記液晶表示部に表示された画像を投射面上に投射するための光学系とを有するプロジェクタ装置に用いられる液晶パネルであって、
    画像を表示する表示領域の外周側に、近赤外光を透過してテストパターンを前記投射面上に投射するための近赤外光透過領域が設けられ
    前記近赤外光透過領域は、近赤外光のみを透過することを特徴とする液晶パネル。
  5. 前記近赤外光透過領域は、近赤外光によって点状、直線状、四角形をなす枠状のいずれかのテストパターンを前記投射面上に照射する請求項に記載の液晶パネル。
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