JP5029444B2 - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の反射型画像形成素子や透過型液晶素子等の透過型画像形成素子により形成された画像を拡大投射する投射型画像表示装置に関し、特に、投影中のピントずれを補正する機能を有する投射型画像表示装置に関する。

従来、例えばプロジェクタやリアプロジェクションテレビ等の投射型画像表示装置が普及している。投射型画像表示装置には、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の反射型画像形成素子や透過型液晶素子等の透過型画像形成素子により形成された画像を投射する投射レンズが備えられる。投射型画像表示装置が備える投射レンズは、通常、レンズ保持枠に保持された状態で装置内に備えられる。

このような投射型画像表示装置においては、投影中に、光源からの光によるエネルギーによって、投射レンズやそれを保持するレンズ保持枠の温度が上昇することがある。その影響として、例えば投射レンズの屈折率が変化したり、レンズ保持枠が熱膨張して投射レンズの位置がずれたりする場合がある。このような場合、スクリーンに表示される画像のピントずれが発生するために問題となる。特に、高い解像度が求められるプロジェクタ等では、熱による屈折率変化の大きい異常分散ガラスを投射レンズに使用することが多く、上述のピントずれが大きくなる傾向がある。

温度変化によるレンズのピントずれに対する対策は、従来報告されている。例えば、特許文献１には、温度を検出してそれに対応した信号を生ずる手段を備えることにより、温度によってピント変化が生じないようにする構成が提案されている。この構成は、例えば図８に示すような構成とされる。

図８において、１０１は投射レンズ群、１０２は投射レンズ群１０１近傍の温度を検知し、検知した温度に対応した信号を出力する温度検知機構、１０３は温度検知機構によって検知された温度に基づいてピントの補正量を決定するピント補正量算出手段、１０４はピント補正量算出手段１０３によって決定された補正量に基づいて投射レンズ群１０１のピント調整を行うピント補正部材駆動機構である。

また、温度変化によるレンズのピントずれに対する対策の他の例として、例えば特許文献２に、光源の点灯時間を計測する計測手段と、該計測手段による計測結果に基づいてフォーカス補正量を決定する補正量決定手段と、前記フォーカス補正量に基づいて投射光学系のフォーカス調整を行う調整手段と、を備える構成が提案されている。
特開昭５９−１３７９１７号公報 特開２００６−１６３０６０号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２の構成には、以下のような問題がある。特許文献１のように温度を検知してピントの補正を行う構成では、正確にピントずれの補正を行うためには、投射レンズの光が通過する箇所の温度を測定する必要がある。しかし、光路上に配置されるレンズの温度を直接測定するのは容易ではない。このために、通常は、例えばレンズ周辺やレンズ保持枠等、レンズから離れた位置の温度を測定することとなる。

この場合、レンズ自身、レンズと空気との間、或いはレンズとレンズ保持枠との間における熱伝達の影響で、測定される温度は目的位置の実温度とずれを生じる場合があり、ピント補正の精度が低下する。このような場合でも、光路上のレンズの温度変化について予測可能であれば補正（予測補正）可能である。しかし、投影時においては光路を通る光の量が映像ソースに応じてランダムに変化するのが一般的で、温度変化の予測が困難で、前述の予測補正は困難である。そして、特に、投影する映像の明暗の変化が大きい場合には、実温度とのずれによる影響が出易く、ピント補正が適切に行われない場合があった。

また、上述したように、投影時においては光路を通る光の量が映像ソースに応じてランダムに変化するのが一般的である。この点を考慮すると、特許文献２のように、単に光源の点灯からの時間を計測し、その計測結果に基づいてピントの補正量を決定する構成では、光路上のレンズの温度とは対応しない補正を行う場合があり、ピント補正の精度が必ずしも良くなかった。

以上の点を鑑みて、本発明の目的は、投影中のピントずれを適切に補正して画像を表示できる投射型画像表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、光源と、前記光源からの照射光を映像ソースに基づいて変調し画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子により形成された画像をスクリーンに投射する投射光学系と、前記投射光学系のフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、を備える投射型画像表示装置であって、映像ソースから得られる情報に基づいて、前記フォーカス調整手段を駆動して前記投射光学系のフォーカス補正を実行するフォーカス補正部を設けたことを特徴としている。

本構成によれば、映像ソースから得られる情報に基づいて投射光学系のフォーカス補正を行う構成となっている。映像ソースから得られる情報を用いると投射光学系を構成するレンズを通る光の量を正確に把握することが可能である。このために、高い精度でレンズの温度推定を行うことが可能となる。また、映像ソースから得られる情報に基づくと、レンズを通る光の量を瞬時に把握できるために、適切なタイミングで補正することが可能となる（補正の時間軸遅れが発生しないようにできる）。したがって、投影中のピントずれを適切に補正して画像を表示できる投射型画像表示装置を提供できる。

上記構成の投射型画像表示装置において、映像ソースから得られる情報に基づいて前記投射光学系のフォーカスの補正量を導出する補正量導出部を更に備え、前記フォーカス補正部は、前記補正量導出部で導出された前記補正量に基づいて前記投射光学系のフォーカス補正を実行することとしてもよい。

本構成によれば、投射型画像表示装置は、映像ソースから得られる情報に基づいて前記投射光学系のフォーカスの補正量を導出する補正量導出部を備える。このために、様々な映像ソースに対して適切なフォーカス補正を実行でき、ユーザの使い勝手が良い。

上機構の投射型画像表示装置の具体的な構成として、前記補正量導出部は、前記映像ソースからフレーム毎の輝度を算出し、前記フレーム毎の輝度を所定の期間積算した結果に基づいて前記補正量を導出することとできる。更に、前記所定の期間は、前記フレーム毎の輝度の積算値が予め決められた閾値を超えるまでの期間とされる場合があることとしてもよい。

上記構成の投射型画像表示装置において、前記投射光学系の近傍に配置される温度検知手段を更に備え、前記補正量導出部は、前記温度検知手段からの情報を加味して前記補正量を導出することとしてもよい。この構成によれば、温度検知手段による温度検知結果も加味してフォーカス補正を実行するために、補正の精度を高められる。

上記構成の投射型画像表示装置において、前記光源の使用による劣化について検知する光源劣化状況検知部を更に備え、前記補正量導出部は、前記光源劣化状況検知部からの情報を加味して前記補正量を導出することとしてもよい。この構成によれば、光源が劣化しても適切なフォーカス補正を行え、補正の精度を高められる。

上記構成の投射型画像表示装置において、装置の使用モードによって前記投射光学系に入射する光量を変化させる光量制御部を更に備え、前記補正量導出部は、前記使用モードの違いによる光量変化を加味して前記補正量を導出することとしてもよい。この構成によれば、使用モードの違いによって投射光学系に入射する光量が変化しても適切なフォーカス補正を行え、補正の精度を高められる。

上記構成の投射型画像表示装置において、前記光源が点灯してから所定期間待機した後、前記フォーカス補正部の補正が開始されることとするのが好ましい。光源は点灯してから放射光量が安定するまでに一定の時間を要する。従って、本構成によれば、光源が点灯して即座にフォーカス補正部による補正を開始する場合に比べて、適切なフォーカス補正を行える。

上記構成の投射型画像表示装置において、前記光源が点灯してから所定期間が経過すると、そのことを使用者に伝達する伝達手段が更に設けられることとしてもよい。これによれば、使用者の利便性を向上できる。

本発明によれば、投影中のピントずれを適切に補正して画像を表示できる投射型画像表示装置を提供できる。

以下、本発明の投射型画像表示装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下、第１から第４実施形態の投射型画像表示装置について順に説明する。なお、以下に示す実施形態は例示に過ぎず、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１実施形態の投射型画像表示装置１は、光源１１と、画像形成素子１２と、投射レンズ群１３と、レンズ保持枠１４と、フォーカス調整機構１５と、映像信号処理部２１と、補正量導出部２２と、光源劣化状況検知部２３と、フォーカス補正部２４と、を備える。

光源１１は、例えば超高圧水銀ランプを用いた放電ランプからなる。光源１１からの照明光は、図示しない照明光学系を通過して画像形成素子１２へと至る。なお、照明光学系には、例えば、円周上に赤、青、緑の色光をそれぞれ透過するカラーフィルタが配置され、回転することで入射する光を時分割で色分解するカラーホイールと、直方体のガラスロッドで形成され、カラーホイールを通過した光をロッド内面で全反射させて重ね合わせることで射出面から均一な強度分布を持つ光束を出射するインテグラーロッドと、インテグラーロッドから出射された光を画像形成素子１２へと導くレンズ群と、を備える。

画像形成素子１２は、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）から成る。ＤＭＤは、入射する光を反射する方向によって空間的に変調する画像形成素子である。ＤＭＤの構成は公知であるが簡単に説明すると、多数の微小なマイクロミラーを２次元的に配置して成るミラー面を備え、個々のマイクロミラーは反射角度を独立して２方向に切り替えることが可能となっている。個々のマイクロミラーは、スクリーン３０上に投射される画像の画素に対応している。

反射角度が２方向のうち一方に設定されたマイクロミラーはオン状態となって、照明光学系からの光を反射し、投射レンズ群１３を介してスクリーン３０上へと導く。一方、反射角度が２方向のうちの他方に設定されたマイクロミラーはオフ状態となって、照明光学系からの光を反射して投射レンズ群１３とは異なる場所に導く。そして、この場合には、スクリーン３０上には黒い点が表示されることになる。

なお、本実施形態では画像形成素子１２を、ＤＭＤのような反射型画像形成素子としているが、これに限定される趣旨ではない。すなわち、例えば、液晶素子のような透過型画像形成素子としても勿論構わない。

投射レンズ群１３は、投射光学系を構成し、画像形成素子１２からの光をスクリーン３０に向けて拡大投射する。本実施形態の投射レンズ群１３は複数のレンズから構成されるが、レンズの枚数や組み合わせるレンズの形状等は、目的に応じて適宜設計変更されるものである。

投射レンズ群１３は、レンズ保持枠１４に保持された状態となっている。レンズ保持枠１４は、その全体或いは一部が可動するように構成されている。これにより、投射光学系を構成する投射レンズ群１３の全部或いは一部のレンズを可動して、投射光学系から出射される光のフォーカス（ピント）調整を行えるようになっている。

フォーカス調整機構１５は、可動式のレンズ保持枠１４を移動して投射光学系から出射される光のフォーカス調整を可能とする機構である。このような機構は、例えば、ステッピングモータと、ステッピングモータの出力軸に取り付けられる出力ギアと、出力ギアと噛み合うようにレンズ保持枠１４に形成されるギア溝（いずれも図示せず）と、から成る構成とできる。

映像信号処理部２１は、映像ソースから送られてきた映像信号を処理して画像形成に必要な信号を生成し、画像形成素子１２へと出力する。この映像信号処理部２１では、映像ソースから送られてきた映像信号を処理して、三原色であるＲ、Ｇ、Ｂの各信号が生成される。Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号は、画像形成素子１２のみならず、補正量導出部２２にも出力される。

補正量導出部２２は、投射型画像表示装置１において画像表示中（上映中）に発生するピントずれ（フォーカスずれ）を補正するために設けられる。上述のように、光の照射により投射光学系を構成する投射レンズ群１３の温度は変動し、スクリーン３０に投影される画像のピントがずれる。補正量導出部２２は、映像ソースから輝度情報を得て、ピントが合った状態とするために必要となるフォーカスの補正量を導出する。

補正量導出部２２には、詳細には、輝度積算部２２１と、温度換算部２２２と、レンズ移動量算出部２２３と、メモリ２２４と、が備えられる。これにより、映像ソースから得られる輝度情報に基づいて、フォーカス補正を行う構成となっている。これら各部の作用の詳細については後述する。

光源劣化状況検知部２３は、光源１１が使用によって劣化しているかどうかを判断して、その情報を補正量導出部２２に出力する。光源１１の劣化が進むと、光源１１から出射される光の量が変動する。この場合、同一の映像ソースを用いているにもかかわらず、投射レンズ群１３を通過する光の量が変動し、ピントのずれ量が変わってくる。このため、本実施形態の投射型画像表示装置１では、光源１１の劣化状況を補正量導出部２２に伝達し、補正量導出部２２は、光源１１の劣化状況を加味してフォーカスの補正量を導出するようになっている。

なお、光源劣化状況検知部２３は、例えば、光源１１の使用時間をカウントしており、これにより光源１１の劣化状況を判断するような構成としても良い。また、別の形態として、光源１１の光量を測定するモニタ部（例えばフォトダイオードから成る）を設けておいて、それに基づいて劣化状況を判断する構成等としても構わない。

フォーカス補正部２４は、補正量導出部２２で得られた補正量に基づいて投射光学系のフォーカス補正が実行されるように、フォーカス調整機構１５を制御する。これにより、本実施形態の投射型画像表示装置１の使用時において、スクリーン３０に投影される画像のピントは常に合った状態となる。

以上のように構成される第１実施形態の投射型画像表示装置１のフォーカス補正に関わる動作について、図２を参照しながら説明する。なお、図２は、第１実施形態の投射型画像表示装置１におけるフォーカス補正のフローを示すフローチャートである。

フォーカス補正を開始するにあたっては、まず、光源１１が点灯されてから所定期間が経過したか否かが確認される（ステップＳ１）。光源１１は、点灯から所定期間が経過するまでは光量が一定とならない。このような状態で補正量導出部２２によって補正量を導出し、フォーカス補正部２４による補正を開始すると、補正が正しく行われない可能性があるために、所定期間が経過するまでフォーカス補正を行わないようにしている。

所定期間が経過したか否かの確認は、光源１１点灯後、内蔵タイマによって時間を計測し、計測時間が、予めメモリ等に記憶しておいた所定期間を超えたか否かで確認すればよい。所定期間が経過すると、例えば投射型画像表示装置１の操作パネルにその旨が表示される。すなわち、操作パネルは、光源１１点灯後、所定期間が経過したことを伝達する伝達手段の一形態である。この伝達手段の他の形態として、例えば所定期間が経過したことを知らせるランプが装置本体のいずれかの位置で発光するようにしてもよい。これにより、使用者は光源１１点灯後、所定期間が経過したことを知ることができる。

光源１１点灯後、所定期間が経過すると、使用者によって、初期のフォーカス調整が行われる（ステップＳ２）。本実施形態においては、補正量導出部２２は映像ソースに基づいて投射レンズ群１３における温度変化を予測し、予測された温度変化に基づいて基準位置から、フォーカス調整を行うために用いられるレンズの位置をどの程度ずらすかを判断する構成となっている。このステップＳ２のフォーカス調整におけるレンズ（フォーカス調整を行うために用いられるレンズを指す）の位置が、前述の基準位置に該当する。

なお、例えば、投射型画像表示装置１を一定位置に配置して使用することが決まっている場合（例えば映画館での上映に使用される場合）等、ピントが合う状態のレンズ位置が決まっているような場合には、装置本体の電源オンと同時に、フォーカス位置が所定位置となるようにフォーカス駆動機構１５を用いて自動調整することも可能である。この場合には、上記ステップＳ２は省略することができる。

初期のフォーカス位置調整が終わると、映像ソースから映像信号が送られ上映が開始される。そして、それと共に補正量導出部２２による補正量の導出、及び、フォーカス補正部２４によるフォーカス補正が以下の手順で開始される。まず、輝度積算部２２１において、１フレームにおける、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号がそれぞれ足し合わされる。この足し合わされた各信号について、色毎に決定された係数を用いて、以下の式（１）で示される１フレーム毎の輝度Ｙを求める。そして、式（１）で求められた１フレーム毎の輝度Ｙの積算（積算値をＳＵＭ（Ｙ）と表す）が開始される（ステップＳ３）。
Ｙ＝ｋ１・ΣＲ＋ｋ２・ΣＧ＋ｋ３・ΣＢ （１）
ｋ１、ｋ２、ｋ３は係数である。

なお、各色が温度変化にどの程度寄与するかは、投射型画像表示装置の装置構成に影響されるものであることから、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３については装置構成に応じて（或いは装置毎に）、例えば実験やシミュレーションによって求める必要がある。

上述の輝度積算が始まると、所定期間が経過したか否かが確認される（ステップＳ４）。期間の確認は、ステップＳ１の場合と同様、内蔵タイマを用いた計測によればよい。所定期間は、例えば投射光学系の温度に対するフォーカス変化の度合いによって決定される。温度変化に対して大きくフォーカス状態が変化する場合には、期間を短くする必要があり、フォーカス変化が小さい場合は、期間が長くても良い。また、所定期間はレンズの焦点深度を考慮して決定しても良い。すなわち、レンズの焦点深度が深い場合には、温度変化が大きくない場合にはレンズを動かす必要がない。一方、レンズの焦点深度が浅い場合には、小さな温度変化でレンズを動かす必要がある。このために、焦点深度を考慮して所定期間の長さを決めるのが好ましい。

輝度積算が開始されて所定期間が経過すると、輝度積算が終了する（ステップＳ５）。なお、本実施形態では所定期間が経過した場合にのみ、輝度積算を終了する構成としているが、この構成に限定される趣旨ではない。すなわち、温度が急激に変化する場合があり得、所定期間の経過を待っていてはピント調整のタイミングが遅くなってしまう場合もあり得る。このような場合を考慮して、例えば輝度の積算値ＳＵＭ（Ｙ）が所定の閾値を越えた場合には、その時点で所定期間が経過したものと見なして、輝度積算を終了して次のステップへと進む構成等としても構わない。

その後、温度換算部２２２において、輝度の積算値ＳＵＭ（Ｙ）と、メモリ２２４に記憶される温度換算テーブル２２５と、を用いて輝度の積算値を温度変化量ΔＴに換算する（ステップＳ６）。ここでいう温度換算テーブル２２５は、実機を用いて実験をすることによって得た結果を換算表として作成したものであっても良いし、実験によって求めた結果から得られる近似式であっても良い。また、フォーカス調整を行うために用いられるレンズの熱放射率や吸収率等を用いて経験則にしたがって算出した近似式でも良い。なお、温度変化量は、例えば映像ソースを上映する前をゼロとして、それに対する変化量として求められる。

なお、複数のレンズを動かして投射光学系のフォーカス調整を行う構成である場合には、上述の温度換算テーブルをレンズの種類ごとに作成し、それぞれについて温度変化量ΔＴを求めて、後述の補正量をそれぞれ算出する構成とすれば良い。

次に、補正量導出部２２は、光源劣化状況検知部２３から情報を得て、使用している光源１１の劣化状況を確認する（ステップＳ７）。これは、光源１１の劣化状況に応じて、輝度の積算値ＳＵＭ（Ｙ）と、温度変化量ΔＴと、の関係が異なることを考慮するものである。このため、必要に応じて、先に求めた温度変化量ΔＴが補正される。

なお、本実施形態では、輝度の積算値を温度変化量ΔＴに換算した後に、光源１１の劣化状況に応じて求めたΔＴを補正する構成としている。しかし、例えば、温度換算テーブルを光源１１の劣化状況に合わせて複数作成しておき、光源劣化状況検知部２３から得られた情報にしたがって温度換算テーブルを選択して、輝度の積算値を温度変化量ΔＴに換算する構成としても構わない。

次に、レンズ移動量算出部２２３において、得られた温度変化量ΔＴと、移動量換算テーブルとを用いて、フォーカス調整を行うために用いられるレンズ（投射光学系が備えるレンズ）のステップＳ２で合わせたフォーカス位置（基準位置）からの移動量が算出される（ステップＳ８）。なお、ここで求めた移動量が、投射光学系のフォーカスの補正量に該当する。

移動量換算テーブル２２６は、実機を用いて実験をすることによって得た結果を換算表として作成したものであっても良いし、実験によって求めた結果から得られる近似式であっても良い。また、フォーカス調整を行うために用いられるレンズの屈折率変化やレンズ保持枠１４の熱膨張率等から経験則にしたがって算出した近似式でも良い。なお、投射レンズ群１３がズームレンズの構成である場合には、焦点距離によってピント変化量が異なるために、焦点距離によって各々異なる移動量換算テーブルを持たせる構成とすればよい。

フォーカス補正部２４は、補正量導出部２２で得られた補正量（レンズ移動量）に基づいて、投射光学系のフォーカス補正を行う（ステップＳ９）。その後、例えば補正量導出部２２によって、上映が終了するか否かが確認される（ステップＳ１０）。これは、例えば映像ソースからの映像信号が映像信号処理部２１へと出力されているか否かを確認すればよい。そして、上映が終了でない場合にはステップＳ３〜Ｓ１０のフローが繰り返される。なお、２回目以降の補正時においては、得られた補正量が先の補正量と同じ場合には、フォーカス調整を行うために用いられるレンズの位置が移動されないような場合もある。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の投射型画像表示装置について説明する。図３は、第２実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、第２実施形態の投射型画像表示装置２は、第１実施形態の投射型画像表示装置１と同様の構成であり、温度検知機構１６を備える点でのみ相違する。以下では、この相違点についてのみ説明することとし、第１実施形態の構成と同一の部分については、同一の符号を付して、特に必要な場合を除いてその説明を省略する。

温度検知機構１６は、投射レンズ群１３の近傍の温度を測定するために設けられる。温度検知機構１６は、例えば、熱電対や測温抵抗体等の温度計を用いて形成される。温度センサは、例えばレンズ保持枠１４に保持される状態で取り付けられる。温度検知機構１６によって得られた情報は、補正量導出部２２に出力される。

図４は、第２実施形態の投射型画像表示装置２におけるフォーカス補正のフローを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、図２に示す第１実施形態の投射型画像表示装置１の場合とほぼ同様である。相違点は、温度検出機構１６で検出された温度情報（投射レンズ群１３周辺の温度に関する情報）を補正量導出部２２において確認（ステップＳ１７）し、輝度情報に基づいて換算された温度変化量ΔＴを補正する構成となっている点である。

例えば、投射レンズ群１３の周辺の温度状況によっては、輝度の積算値（ＳＵＭ（Ｙ））を温度換算テーブル２２５に従って得た結果が不適切となる場合がある。このような場合には、温度検知機構１６で得られた温度情報を用いて、輝度情報に基づいて得られた温度変化ΔＴを補正すると、より精度の高いフォーカス補正が可能となる。温度変化ΔＴの補正は、例えば、予め実機を用いて実験することによって得られた補正テーブルを用いる構成としてもよいし、実験によって得られた近似式を用いる構成等としてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の投射型画像表示装置について説明する。図５は、第３実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、第３実施形態の投射型画像表示装置３は、第１実施形態の投射型画像表示装置１と同様の構成であるが、次の点で異なっている。なお、以下では、第１実施形態の構成と同一の部分については、同一の符号を付して、特に必要な場合を除いてその説明を省略する。

第３実施形態の投射型画像表示装置３は、照明光学系と投射光学系とに、各々絞り１７ａ或いは絞り１７ｂが配置された構成となっている。絞り１７ａ、１７ｂは、絞り制御部２５によってその開口を制御される。また、第３実施形態の投射型画像表示装置３は、光源１１の光量を適宜調整できるように光源制御部２６を備える。絞り制御部２５及び光源制御部２６は、投射型画像表示装置３が備える使用モードを選択するボタン（図示せず）と連動する形で、それぞれの制御を実行するようになっている。

以上のような使用モードを選択できる構成を備える点において、第３実施形態の投射型画像表示装置３は、第１実施形態の投射型画像表示装置１と相違する。なお、このような構成とするのは、例えば、使用者の好みに応じて明るさを変化できる絞りモードを備える構成とすることや、消費電力を少なくするためのエコモードを備える構成とすることを狙ったものである。

第３実施形態の構成の場合、絞り１７ａ、１７ｂの状態や、光源制御部２６の設定状態によって、同一の映像ソースを用いているにもかかわらず、投射レンズ群１３を通過する光量が変化する。このために、補正量導出部２２は、絞り１７ａ、１７ｂの状態や光源制御部２６の設定状態を加味して、フォーカス補正の補正量を導出する必要がある。このために、図５に示すように、絞り制御部２５から絞り１７ａ、１７ｂの状態に関する情報が、光源制御部２６から光源１１から出射される光量情報が、補正量導出部２２へと出力される構成となっている。

図６は、第３実施形態の投射型画像表示装置３におけるフォーカス補正のフローを示すフローチャートである。図６に示すように、輝度情報を温度変化量ΔＴに換算した後に、光量設定状況を確認する（ステップＳ３７）構成となっている。この光量設定状況の確認は、上述の絞り制御部２５からの絞り１７ａ、１７ｂの状態と、光源制御部２６の設定状態との確認が該当する。そして、この確認により、投射レンズ群１３を通過する光量を確認し、輝度情報から換算された温度変化量ΔＴを補正する。

なお、第３実施形態の投射型画像表示装置３は、温度検知機構を設けない構成となっているが、勿論温度検知機構を設ける構成としても構わない。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の投射型画像表示装置について説明する。説明にあたって、第１実施形態の構成と同一の部分については、同一の符号を付して、特に必要な場合を除いてその説明を省略する。

図７は、第４実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。図７に示すように、第４実施形態の投射型画像表示装置４は、第１から第３実施形態の投射型画像表示装置１、２、３に備えられる補正量導出部２２を有していない。ただし、フォーカス補正部２４は有しており、映像ソースから得られる情報に基づいて、フォーカス調整機構１５を駆動して投射光学系のフォーカス補正を実行できるようになっている。

フォーカス補正部２４は、例えば光ディスクやハードディスク等の記憶媒体（図示せず）から補正量情報を取得し、それに基づいてフォーカス調整機構１５を駆動する構成となっている。なお、記憶媒体や記憶媒体から情報を読み出す装置は、投射型画像表示装置が備える構成としてもよいし、外付けとする構成としてもよい。

補正量情報は、例えば、パソコン等の情報処理装置を用いて、映像ソースを再生しながら、上述した補正量導出部２２と同様の情報処理を行い、時間毎のレンズ位置（フォーカス調整を行うためのレンズ）を求め、その結果を記憶した情報である。なお、例えば、第１から第３実施形態として示した投射型画像表示装置１、２、３のいずれかを用いて映像ソースを上映し、その際のフォーカス調整を行うためのレンズ位置の時間変化を記憶して、それを上述の補正量情報としてもよい。

第４実施形態の投射型画像表示装置４は、映像ソースの上映時間に合わせて上述の補正量情報を読み出してフォーカス補正を行う。このために、投射レンズ群１３の温度変化によるピントずれを適切に補正することができる。例えば、映画館で使用される場合のように、同じ映像ソースを繰り返し上映する場合には、第４実施形態の投射型画像表示装置４のように、自身は補正量を導出できない構成であっても有効である。

（その他）
以上に示した第１から第４実施形態においては、輝度を所定期間積算し、得られた輝度の積算値に応じてフォーカスの補正量を求める構成となっている。しかし、本発明はこのような構成に限定される趣旨ではない。すなわち、例えば輝度の積算値が所定の閾値に達した場合に、一定量のフォーカス補正を行う構成としてもよい。この構成の場合、例えば、輝度の積算値が所定の閾値に達した時点でフォーカス補正を行うとともに、輝度の積算値を一旦リセットして新たな積算を開始することとし、このような動作を繰り返すことで撮影中のピントずれを適切に補正できる。

なお、輝度の積算値が所定の閾値に達した場合に一定量のフォーカス補正を行う構成において、所定の時間内に輝度の積算値が所定の閾値に達しなかった場合には、レンズの放熱等を考慮して、例えば次のような動作を行うようにしてもよい。すなわち、所定の時間内に輝度の積算値が所定の閾値に達しなかった場合に、輝度の積算値をリセットして再度輝度の積算をやり直すようにしてもよいし、或いは、これまでに得られた輝度の積算値に対して所定の値（予め実験等によって得ておいた値）を減じて輝度の積算を続けるようにしてもよい。

本発明の投射型画像表示装置によれば、投影中のピントずれを適切に抑制できる。したがって、本発明は、例えばプロジェクタやリアプロジェクションテレビ等に好適に適用できる。

は、第１実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。 は、第１実施形態の投射型画像表示装置におけるフォーカス補正のフローを示すフローチャートである。 は、第２実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。 は、第２実施形態の投射型画像表示装置におけるフォーカス補正のフローを示すフローチャートである。 は、第３実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。 は、第３実施形態の投射型画像表示装置におけるフォーカス補正のフローを示すフローチャートである。 は、第４実施形態の投射型画像表示装置の構成を示すブロック図である。 は、温度変化によるレンズのピントずれを防止する従来の構成を示す図である。

符号の説明

１、２、３、４投射型画像表示装置
１１ 光源
１２ 画像形成素子
１３ 投射レンズ群
１４ レンズ保持枠
１５ フォーカス調整機構
１６ 温度検知機構
１７ａ、１７ｂ 絞り
２２ 補正量導出部
２３ 光源劣化状況検知部
２４ フォーカス補正部
２５ 絞り制御部（光量制御部）
２６ 光源制御部（光量制御部）
３０ スクリーン

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源からの照射光を映像ソースに基づいて変調し画像を形成する画像形成素子と、
   前記画像形成素子により形成された画像をスクリーンに投射する投射光学系と、
   前記投射光学系のフォーカス調整を行うフォーカス調整手段と、
   映像ソースから得られる情報に基づいて前記投射光学系のフォーカスの補正量を導出する補正量導出部と、
   前記補正量導出部で導出された前記補正量に基づいて、前記フォーカス調整手段を駆動して前記投射光学系のフォーカス補正を実行するフォーカス補正部と、
   を備えることを特徴とする投射型画像表示装置。
2. 前記補正量導出部は、前記映像ソースからフレーム毎の輝度を算出し、前記フレーム毎の輝度を所定の期間積算した結果に基づいて前記補正量を導出することを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
3. 前記所定の期間は、前記フレーム毎の輝度の積算値が予め決められた閾値を超えるまでの期間とされる場合があることを特徴とする請求項２に記載の投射型画像表示装置。
4. 前記投射光学系の近傍に配置される温度検知手段を更に備え、
   前記補正量導出部は、前記温度検知手段からの情報を加味して前記補正量を導出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の投射型画像表示装置。
5. 前記光源の使用による劣化について検知する光源劣化状況検知部を更に備え、
   前記補正量導出部は、前記光源劣化状況検知部からの情報を加味して前記補正量を導出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の投射型画像表示装置。
6. 装置の使用モードによって前記投射光学系に入射する光量を変化させる光量制御部を更に備え、
   前記補正量導出部は、前記使用モードの違いによる光量変化を加味して前記補正量を導出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の投射型画像表示装置。
7. 前記光源が点灯してから所定期間待機した後、前記フォーカス補正部の補正が開始されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の投射型画像表示装置。
8. 前記光源が点灯してから所定期間が経過すると、そのことを使用者に伝達する伝達手段が更に設けられることを特徴とする請求項７に記載の投射型画像表示装置。

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