JP4542112B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投射型表示装置に関する。

スクリーン上の投射画像をＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）センサにそれぞれ取込み、その出力からスクリーンまでの距離に対応する情報（距離情報）を求めて投射レンズのピント合わせを行うプロジェクタの技術が提案されている。この例では、ＡＦセンサを２つのラインセンサで構成し、各ラインセンサに取込んだ画像データの一方を他方と比較しながら両データのずれ量を検出し、このずれ量から距離情報を求めている。ところで、投射レンズは温度によって光学特性が変化する。このため、投射レンズの温度が異なる場合には、ＡＦセンサから求めたずれ量が同じ値であったとしても、投射レンズのピントのずれ量は異なることになる。そこで、ＡＦセンサと相関のある温度センサの出力値に基づき、ＡＦセンサの出力値に温度補整処理を行うのが一般的である。

しかし、プロジェクタでは強力な光源ランプによる熱の影響を受けやすい。このため、プロジェクタの使用状況によっては、ＡＦセンサと温度センサの出力値の相関が取れず、正確な温度補正処理ができない場合がある。例えば、一旦電源オフをした後、十分に冷え切っていないプロジェクタを再起動させた場合、筐体内部での急激な温度変化により、図５のようにＡＦセンサと温度センサとに温度差が生じる場合がありうる。このため、従来はＡＦセンサと温度センサを気密性の高い筐体で囲み、熱の影響を受けないようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
特開２００５−２３３８８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、正確な距離情報が得られる反面、気密性の高い筐体が必要なため、コストアップし、組み立ても複雑になる。

そこで、本発明の例示的な目的は、気密性の高い筐体を使用しなくても、正確なオートフォーカスを行うことを可能にした投射型表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の例示的な投写型表示装置は、画像を投射する投射レンズと、フォーカスセンサと、温度センサと、フォーカスセンサ及び温度センサの出力を用いて、投射レンズ中のフォーカスレンズを駆動制御する制御ユニットを備えている。更に、この制御ユニットは、投射型表示装置の起動の時点での温度センサの出力値と、起動より後の第１の時点での温度センサの出力値との変化量により、温度センサの出力値の補整の要否を決定し、投射型表示装置の起動の時点での温度センサの出力値と、第１の時点より後の第２の時点での温度センサの出力値との変化量に応じて補整値を決定し、補整値で補整した温度センサの出力値を用いて前記フォーカスレンズを駆動制御する。

本発明によれば、正確なオートフォーカスが可能な投射型表示装置が実現できる。

以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、液晶プロジェクタ（投射型表示装置）の構成を示している。

図１において、１は液晶プロジェクタである。１０は制御部（制御ユニット）である。１１は操作部である。１２は入力部である。１３は画像処理回路である。１４は表示駆動部である。１５は液晶パネル（表示ユニット）である。１６は光源ランプである。１７は投射レンズ系である。１８は温度センサである。１９はＡＦセンサ（フォーカスセンサ）である。２０は駆動部（駆動ユニット）である。２３は記憶部（記憶ユニット）である。制御部１０は、操作部１１、表示駆動部１４、温度センサ１８、ＡＦセンサ１９、駆動部２０、記憶部２３と電気的に接続されている。

操作部１１は電源のオン、オフを行うための電源スイッチ、ＡＦ動作を行うためのＡＦスイッチ等を有する。入力部１２は映像信号をプロジェクタ装置１内に入力させる。画像処理回路１３は、入力部１２から入力された映像信号が入力され、この映像信号をデコーダによって同期分離し映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを生成し、映像信号の色彩補整等のデジタル処理を行う。

表示駆動部１４は、階調補整された各色の画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに応じた駆動信号を液晶パネル１５に入力し、液晶パネル１５に液晶画像を表示させるタイミングジェネレータである。液晶パネル１５はＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応して画像処理後の映像信号を表示する。液晶パネル１５は、光源ランプ１６で照射される。投射レンズ系１７は、液晶パネル１５に表示された映像をスクリーンに向けて投射する。投射レンズ系１７は、複数のレンズユニット２１，２２を含むズームレンズである。レンズユニット２２はピント合わせ（フォーカシング）のために移動するフォーカスレンズである。

温度センサ１８は、ＡＦセンサ１９の近傍に配置され、温度を検出するためのものである。ＡＦセンサ１９は、三角測距の原理に基づき被写体までの距離、ここでは投射画像（スクリーン）までの距離を算出するための画像データを出力するものである。駆動部２０は、フォーカスレンズ２２を駆動する。フォーカスレンズを駆動する量は、ＡＦセンサ１９から取込んだ画像データから制御部１０で算出する。記憶部２３は、温度センサ出力値を補整するための温度センサ補整テーブル等、各種設定値が記憶されている。

制御部１０はこれらの処理を実行するマイクロコンピュータから構成される制御回路である。制御部１０は、操作部１１の各スイッチの操作に応じて電源のオフ、オン、ＡＦ動作、光源ランプ１６の点灯及び消灯等の照明制御、起動時からの経過時間の計測を行う。また、映像表示タイミングやＡＦセンサ１９から取込んだ画像データからずれ量を演算し、記憶部２３の温度センサ補整テーブルの内容を参照し、温度センサ１８で検出された温度の補整及びずれ量に対し温度補整をかけ、距離情報を算出する。更に、この距離情報から投射レンズ系１７におけるフォーカスレンズ２２の目標とするピント位置を算出し、目標位置までフォーカスレンズ２２を駆動するよう駆動部２０を制御する。

次に図２を用いて本実施例のＡＦ動作について説明する。

まず、ステップＳ２０１で制御部１０は、電源キーが操作されたか否かを繰り返し判断し、電源キーが操作されるのを待機する。

電源キーが操作されると、ステップＳ２０２で制御部１０は、温度勾配を予測する際に使用する温度勾配判断時間を０とする。ステップＳ２０３で制御部１０は、温度センサ１８を用いて電源オン時（起動の時点）の温度を計測する。そしてステップＳ２０４で制御部１０は、補整判断時間（第１の時点）まで待機する。補整判断時間になった場合には、ステップＳ２０５で制御部１０は、温度センサ１８を用いて補整判断時間における補整判断温度を計測する。ステップＳ２０６で制御部１０は、ＡＦ操作を有効にする。

そしてステップＳ２０７で制御部１０は、温度勾配判断時間であるか否かを判断する。温度勾配判断時間（第２の時点）の場合には、ステップＳ２０８で制御部１０は、温度センサ１８を用いて温度勾配判断温度を計測する。それ以外の場合はステップＳ２０９へ進む。ステップＳ２０９では制御部１０は、フォーカスレンズ２２の駆動が終了したか否かを判断する。レンズ駆動中であれば制御部１０は、ステップＳ２０７へ戻ってレンズ停止まで待機する。レンズ停止中であれば制御部１０は、ステップ２１０で投射画像をプロジェクタ装置１に外部から入力されている映像信号に切替える。なお、予め映像信号が投射されている場合はそのままとする。

ステップＳ２１１では、制御部１０は、操作部１１からＡＦ操作がされたか否かを判断する。操作されない場合にはステップＳ２０７へ戻り、操作部１１の入力によりＡＦ動作が実行されるとステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２では制御部１０は、投射画像を測距用の投射画像に切替える。ステップＳ２１３では、制御部１０は、温度センサの出力を補整するか否か、すなわち十分冷え切っていない状態での再点灯であるか否かを判断する。補整をする場合にはステップＳ２１４で制御部１０は、温度センサの出力値に対し補整を行う。ステップＳ２１５では制御部１０は、ＡＦセンサ１９の出力値からずれ量を算出し、そのずれ量にステップＳ２１４で決定した温度センサ出力値の補整後の温度を用いて温度補整をかけ、距離情報の算出をする。そして、制御部１０は、その距離に基づいたレンズ位置を算出し、駆動部２０にフォーカスレンズ２２を駆動するよう命令する。

ステップＳ２１６では、制御部１０は、電源オフ操作がされたか否かを判断する。操作された場合には光源ランプ１６を消灯してステップＳ２０１に戻り、電源オフされない場合にはステップＳ２０７に戻る。

次に図３を用いて本実施例の温度センサ出力値補整について説明する。

まず、ステップＳ３０１で制御部１０は、起動時からの経過時間が最大補整時間（第３の時点）より短いかどうかを判断する。最大補整時間を経過した場合には、温度センサ出力値補整をせず処理を終える。温度センサ出力値補整をする場合には、ステップＳ３０２で制御部１０は、温度センサ１８を用いて現在温度を計測する。ステップＳ３０３で制御部１０は、起動時からの経過時間を計測する。そして、ステップＳ３０４で制御部１０は、ステップ３０２における温度センサ出力値と温度勾配判断時間での温度センサの出力値との温度差から、温度センサ補整テーブルにおける温度勾配ゾーンｍを判断する。

ステップＳ３０５では、制御部１０は、起動時からの経過時間より補整時間ゾーンｎを判断する。ステップＳ３０６では制御部１０は、温度勾配ゾーンｍと補整時間ゾーンｎに基づき、記憶部２３に記憶された温度センサ補整テーブル（図６）から補整値ｖを決定し、温度センサ出力値に対して補整量ｖだけ補整をかける。

次に図４、５、６を用いて温度センサの出力値の補整方法を説明する。

一般に液晶プロジェクタ１は、電源オフしてしばらくした後、光源ランプ１６を消灯し、冷却用のファンを停止させる。つまり、光源ランプ１６の熱を完全に除いてからファンを停止するわけではないため、光源ランプ１６の熱がファン停止後しばらくは筐体内部にこもることになる。このため、各電気部品は電源オン時、すなわちランプ点灯中よりも温度が上がる。そして、再び電源オンすなわちランプを再点灯をすると、ファンが回転し筐体内部にこもった熱を一気に排気することになる。このとき各電気部品の温度も急激に下がるが、初期温度によってその下がり方は異なってくる。そのためＡＦセンサ１９と温度センサ１８の初期温度が異なる場合、例えば図５のように電源オンから一定時間は温度の相関がとれない場合がある。

そこで、本実施例では、ＡＦセンサ１９と温度センサ１８の相関がとれない電源オン時からの一定時間、最大補整時間までの間だけ、温度センサ１８の出力値を補整することとする。補整値は、ＡＦセンサと温度センサの温度勾配は電源オフから電源オンまでの時間により初期温度が異なるため、数種類の温度勾配ゾーンを考える。例えば、ＴＣＯＭＰ０，ＴＣＯＭＰ１，ＴＣＯＭＰ２の３種類の温度勾配ゾーンを考える。ここで、温度勾配ゾーンＴＣＯＭＰ０，ＴＣＯＭＰ１，ＴＣＯＭＰ２の名称は、各ゾーンの最も小さい温度勾配で表しており、ＴＣＯＭＰ０＞ＴＣＯＭＰ１＞ＴＣＯＭＰ２＞０である。具体的には、図４、５に示すように、電源オン時の時間ｔ０と温度補整判断時間ｔ１での温度センサ出力値の変化量△Ｔ１＝Ｔ０−Ｔ１により、温度センサ１８の出力値の補整の要否を決定する。補整判断変化量をＴＣＯＭＰ２とすると、△Ｔ１＞ＴＣＯＭＰ２、すなわち温度が一定値以上下がった場合に十分に冷え切っていない状態での再点灯であると判断して補整を行う。

補整を行う場合には、ＡＦセンサ１９の温度勾配を判断するため電源オン時の時間ｔ０と温度勾配判断時間ｔ２での温度センサ出力値の変化量△Ｔ２＝Ｔ０−Ｔ２により、温度勾配判断時間ｔ２以降のＡＦセンサ１９と温度センサ１８の温度勾配ゾーンｍを判断する。次に、それ以降、最大補整時間ｔ３までの時間を何分割かにし（図５ではｔ３０、ｔ３１、ｔ３２の３分割とする）、起動時からの経過時間に基づいて補整時間ゾーンｎを判断する。そして、ｍ、ｎから得られるＡＦセンサ１９と温度センサ１８の差分の温度（図５におけるｖ００、ｖ０１、ｖ０２）だけ以下のように温度センサ出力値を補整する。
Ｔ’＝Ｔ＋Ｖｍｎ
ここで、Ｔ’は補整後の温度センサの出力値、Ｔは補整前の温度センサの出力値、Ｖｍｎは温度勾配ゾーンｍ、補整時間ゾーンｎでの補整値である。

例えば、起動時からの経過時間ｔでの温度センサ出力値Ｔに対し、ＴＣＯＭＰ２＞△Ｔ２＞ＴＣＯＭＰ１、すなわち△Ｔ２が温度勾配ゾーンＴＣＯＭＰ１内にある場合であって、経過時間ｔが補整時間ゾーンｔ３１内にある場合、ｍ＝１、ｎ＝１となる。したがって、以下のように補整を行う。
Ｔ′＝Ｔ＋ｖ１１
なお、ｔ１＜ｔ＜ｔ２の場合にはｔ２における測定値がまだないため、初期値ｍ＝０，ｎ＝０として補正値を決定する。したがって、以下のように補正を行う。
Ｔ′＝Ｔ＋ｖ００
つまり、温度勾配が予測できていないｔ１＜ｔ＜ｔ２の場合には固定値ｖ００とする。記憶部２３はこれらの補整値を備えた図６のような温度センサ補整テーブルを有し、制御部１０ではこの温度センサ補整テーブルを記憶部２３から取得し、上記温度センサ補整を行う。

温度センサ補整テーブルの補整値は実験的に得られたＡＦセンサ１９と温度センサ１８の温度勾配から各補整時間ゾーンにおける平均値から補整量を決定し、記憶部２３に設定する。これによりいかなる環境においてもほぼ正確なＡＦセンサ１９の温度が得られ、測距誤差を減らすことができ、結果、使用状況にかかわらずＡＦ時に合焦させることができる。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

液晶プロジェクタの構成を示す図である。 ＡＦ動作全体のフローチャートである。 温度センサ出力値補整のフローチャートである。 温度センサ出力値補整での判断時間と温度の関係を示すフローチャートである。 温度センサ出力値補整での時間ゾーンと補整量を示すフローチャートである。 温度センサ補整テ−ブルである。

符号の説明

１ 液晶プロジェクタ
１０ 制御部
１１ 操作部
１２ 入力部
１３ 画像処理回路
１４ 表示駆動部
１５ パネル
１６ 光源ランプ
１７ 投射レンズ系
１８ 温度センサ
１９ ＡＦセンサ
２０ 駆動部
２１ レンズユニット
２２ レンズユニット（フォーカスレンズ）
２３ 記憶部

Claims (3)

1. フォーカシングに際して移動するフォーカスレンズを含む投射レンズと、フォーカスセンサと、温度センサと、前記フォーカスセンサ及び前記温度センサに対して電気的に接続され、前記フォーカスセンサ及び前記温度センサの出力を用いて前記フォーカスレンズを駆動制御する制御ユニットとを有する投射型表示装置であって、
   前記制御ユニットは、前記投射型表示装置の起動の時点での前記温度センサの出力値と、起動より後の第１の時点での前記温度センサの出力値との変化量により、前記温度センサの出力値の補整の要否を決定し、前記投射型表示装置の起動の時点での前記温度センサの出力値と、前記第１の時点より後の第２の時点での前記温度センサの出力値との変化量に応じて補整値を決定し、該補整値で補整した温度センサの出力値を用いて前記フォーカスレンズを駆動制御することを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記制御ユニットは、前記投射型表示装置の起動の時点からの経過時間に応じて補整値を変更することを特徴とする請求項１の投射型表示装置。
3. 前記制御ユニットは、前記投射型表示装置の起動の時点からの経過時間が、前記第２の時点より後の第３の時点までの時間より短い場合に、前記温度センサの出力値の補整を行うことを特徴とする請求項１の投射型表示装置。

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