JP5539422B2 - 投写レンズ装置、投写レンズ装置を有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、投写レンズ装置を有する光学機器に関する。
特に、測距手段によりオートフォーカスを行うと共に、測光手段により色味等の色情報や輝度を測定するようにした投写型画像表示装置に用いられる光学機器に関するものである。

画像表示素子からの画像を投写する投写型画像表示装置において、投写型画像表示装置に設けられた測距手段によってオートフォーカス（以下、ＡＦと記す）を行い、また測光手段によって色味等の色情報や輝度を測定するようにしたものが知られている。
この投写型画像表示装置の測光手段によって色味等の色情報や輝度を測定するものにおいては、例えば、特許文献１のように、入力された元画像の色情報等を基準として、投写する画像に補正をかけるようにした投写型液晶表示装置が提案されている。
この装置には、該投写型液晶表示装置からスクリーン等の被投写面に画像が投写された際に、画像の色味等の色情報や輝度を検出する測光手段が設けられている。この測光手段により測定された投写画像の色情報や輝度が、光源や画像表示素子の消耗または投写されるスクリーン等の色味などにより、投写型画像表示装置に入力された元画像の色味等の色情報や輝度と異なる場合が生じる。その際、この装置においては、投写型画像表示装置に入力された元画像の色情報等を基準として、投写する画像に補正をかけるように構成されている。

特開２０００−６６１６６号公報

しかしながら、上記従来例において、投写型画像表示装置の測距手段によりＡＦを行うもの、あるいは特許文献１のような測光手段を構成して投写する画像に補正をかけるようにしたものでは、つぎのような問題を有していた。
すなわち、画像表示素子からの画像を投写する投写型画像表示装置では、投写レンズの光軸に対して投写した画像をシフトした位置に形成するものが一般的である。このため、ＷＩＤＥからＴＥＬＥへ画角を変動させた際には、撮影レンズを用いた光学機器とは異なり画面の中心は画角によって変動してしまうこととなる。
したがって、投写型画像表示装置では、投写した画像内の画角に依存しない位置、例えば光軸位置で測距を行うよう測距手段が設置されている。
また、元画像の色情報等を基準として、投写する画像に補正を確実にかけるためには、投写した画像のなるべく広い範囲の測光を行う必要がある。その際、画角が変動すると投写した画像の大きさが変わることから、ある投影距離での一番画像が小さい状態、つまりＴＥＬＥ状態で投写画像のなるべく広い範囲を測光するように測光手段が設置されている。

しかしながら、実際の投写型画像表示装置では、投写レンズと測距手段及び測光手段との間には部品点数が多いことから、投写された画像に対しての部品公差の積み上げにより測距手段及び測光手段の測定位置に製品毎のバラツキが生じる。このようなことから、前記ＡＦを確実に行うためには、投写型画像表示装置に取り付けられた測距手段が、予め定めた光軸等の投写した画像内の画角に依存しない位置を常に測距するように、広い範囲を測距することが可能な測距手段を用いることが必要となる。
あるいは、投写レンズ及び測距手段組み立て後に測距手段の測距する位置を投写した画像に合わせ調整することが可能な機構を持たせることで投写型画像表示装置の投写された画像に対して測距手段が測定する位置の製品毎のバラツキに対応しなくてはならない。
しかし、このように広い範囲を測距すると、予め定めた測距したい位置以外の位置を誤って測定する危険性が高くなる。
また、調整機構を持たせた場合にも調整機構自体のコストだけでなく、調整作業の工数及びコストがかかってしまうという問題が生じる。

このような問題は、投写型画像表示装置に入力された元画像の色情報等を基準として、投写する画像に補正をかけるようにした上記従来例においても、上記した理由と同様の理由により生じる。
すなわち、元画像の色情報等を基準に投写する画像に補正を確実にかけるためには、測光手段が測光する範囲を狭くすることが必要となる。
あるいは投写レンズ及び測光手段の組み立て後に、測光手段の測光する位置を投写した画像に合わせ調整することが可能な機構を持たせることで、投写型画像表示装置の投写された画像に対して測光手段が測定する位置の製品毎のバラツキに対応しなくてはならない。しかしながら、狭い範囲を測光すると画像の色情報等を基準に投写する画像に補正かける際の精度は低下してしまうこととなる。
また、調整機構を持たせた場合にも調整機構自体のコストだけでなく、調整作業の工数及びコストがかかってしまうという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑み、部品点数を増やさず、測距手段及び測光手段の測定位置のバラツキを抑制でき、高精度で安価にＡＦ、あるいは元画像の色情報等を基準に画像補正が可能な投写レンズの保持部材を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、上記投写レンズを有する光学機器を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明の投写レンズ装置は、ズームレンズを用いて画像表示素子からの光を被投写面に投写することにより、前記被投写面上に画像を形成する投写レンズ装置であって、測距手段と、測光手段と、前記測距手段および前記測光手段を保持する保持部材と、を備えており、前記保持部材は、前記投写レンズ装置の本体部材に取りつけられており、前記ズームレンズのワイド端のとき及びテレ端のときの両者において、前記被投射面上の前記測距手段による検出位置と前記被投射面上の前記測光手段による検出範囲の中心とは、互いに異なる位置であることを特徴としている。
また、これらの投写レンズ装置を有する光学機器を提供するものである。

本発明によれば、部品点数を増やさず、測距手段及び測光手段の測定位置のバラツキを抑制でき、高精度で安価にオートフォーカス、あるいは元画像の色情報等を基準に画像補正が可能な投写レンズ装置実現することができる。
また、このような投写レンズ装置を有する光学機器を実現することができる。

本発明の実施例１におけるズームレンズにより構成した投写レンズ鏡筒の分解斜視図。 本発明の実施例１における投写レンズ鏡筒に測距手段及び測光手段を保持部材を介し保持して構成した投写レンズ鏡筒の斜視図。 本発明の実施例１における投写レンズ鏡筒に保持部材により保持された測距手段及び測光手段の測定位置を説明する図。 本発明の実施例２における投写レンズ鏡筒を備えた投射型画像表示装置の斜視図。

本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１において、本発明を適用して構成した投写型画像表示装置の投写レンズ鏡筒について説明する。
本実施例の投写レンズ鏡筒は一般的なズームレンズを用いて構成されるので、まず、一般的なズームレンズについて説明する。
図１に、一般的なズームレンズの分解斜視図を示す。
１０１は第１レンズ群を保持した１群鏡筒、１０２は第２レンズ群を保持した２群鏡筒、１０３は第３レンズ群を保持した３群鏡筒、１０４は第４レンズ群を保持した４群鏡筒である。
また、１０５は第５レンズ群を保持した５群鏡筒、１０６は第６レンズ群を保持した６群鏡筒、１０７は固定筒、１０８はカム環、１０９はカムフォロアである。

第１レンズ群はフォーカス系レンズ群であり、１群鏡筒１０１の外周にヘリコイドネジが設けてあり、固定筒１０７の内径に設けたヘリコイドネジと螺合されている。手動または電動により１群鏡筒１０１が光軸周りに回動されると光軸方向へ移動しフォーカシングを行う。
６群鏡筒１０６はリレー系レンズ群を保持しており、固定筒１０７にスラスト方向からビス（図示せず）により固定されている。
２群鏡筒１０２、３群鏡筒１０３、４群鏡筒１０４、５群鏡筒１０５はそれぞれズーム系のレンズ群を保持する鏡筒であり、それらは光軸方向へそれぞれ所定の量だけ移動しズーミングを行う。

つぎに、移動機構について説明をする。
２群鏡筒１０２、３群鏡筒１０３、４群鏡筒１０４、５群鏡筒１０５は、それぞれラジアル方向１２０°毎の３方向からカムフォロア１０９が取り付けられている。
各鏡筒に取り付けられたカムフォロア１０９は、固定筒１０７に設けたレンズ鏡筒用案内溝１０７Ａ及びカム環１０８の外周に設けられたつぎのそれぞれのカムによってガイドされている。すなわち、２群鏡筒用カム１０８Ａ、３群鏡筒用カム１０８Ｂ、４群鏡筒用カム１０８Ｃ、５群鏡筒用カム１０８Ｄによりそれぞれガイドされている。ここで、固定筒１０７に対して、バヨネット構造等により光軸方向への移動を規制されているカム環１０８が、光軸周りに手動または電動により定位置回転することによって、各群は各々のカム軌跡に従い所定の距離を移動する。

つぎに、本実施例における投写レンズ鏡筒について説明する。
図２に、本実施例における投写レンズ鏡筒自体に測距手段及び測光手段を保持部材を介し保持して構成した投写レンズ鏡筒の斜視図を示す。
図２において、１００はズームレンズにより構成した投写レンズ鏡筒、２０１は測距手段、２０２は測光手段、２０３はモーターユニット、２０４は測距手段および測光手段保持部材である。
本実施例においては、ズームレンズにより構成した投写レンズ鏡筒１００に、測距手段２０１及び測光手段２０２が、測距手段および測光手段保持部材２０４を介して保持されている。そして、この測距手段２０１により測定されたスクリーン等の被投写面までの距離情報により、モーターユニット２０３を介し、フォーカス系レンズ群を所定の位置まで回動させることでＡＦを行う。

また、測光手段２０２により測定された投写画像の色情報や輝度が、投写型画像表示装置に入力された元画像と色味等の色情報や輝度と異なった際には、投写型画像表示装置に入力された元画像の色情報を基準として、投写する画像に補正をかける。
この際に、測距手段２０１は光軸位置で測距が行えるように設置されている。さらに、測光手段２０２はＴＥＬＥ状態で投写画像のなるべく広い範囲を測光することができるように設置されている。

つぎに、上記測距手段及び測光手段による測定位置について説明する。
図３に、本実施例における投写レンズ鏡筒に保持部材を介し保持された測距手段及び測光手段の測定位置を説明する図を示す。
測距手段の測定位置２０１Ａは、ＷＩＤＥからＴＥＬＥへのズーミングから影響を受けない位置である光軸位置を示している。
また、測光手段の測定位置２０２Ａは、ある投影距離での一番画像が小さい状態の位置を示している。つまり、この位置はＴＥＬＥ状態で投写画像のなるべく広い範囲（斜線部）を測定する位置である。

このように前記測距手段と前記測光手段とは、被投写面に投写した画像の異なる位置および異なる範囲の測定が可能となるように、測定位置および測定範囲を定めることで、投写レンズに特有の問題である前述した画角を変動させた際に生じる問題を回避できる。つまり、測距手段と測光手段が被投写面に対して異なる方向を向くようにすることで、ＷＩＤＥからＴＥＬＥへ画角を変動させた際に、画面の中心が変動してしまうことからの影響を受けずに、ＡＦを行うことが可能となる。さらに、元画像の色情報を基準に投写する画像に補正をかけることが可能となる。

以上の本実施例の構成によれば、投写レンズ鏡筒に測距手段及び測光手段を保持部材を介し保持されるように構成したことにより、測距手段においては、広い範囲を測距する必要も、また調整機構の必要もなくなる。これにより高精度で安価にＡＦを行うことが可能となる。また、測光手段においても、狭い範囲を測光する必要も、また調整機構の必要もなくなる。したがって、高精度で安価に画像の色情報を基準に投写する画像に補正をかけることが可能となる。

［実施例２］
実施例２において、実施例１の投写レンズ鏡筒を備えた投射型画像表示装置について説明する。
図４に、本実施例における投写レンズ鏡筒を備えた投射型画像表示装置の斜視図を示す。図４において、１００は投写レンズ鏡筒、２０１は測距手段、２０２は測光手段、３００は投射型画像表示装置（プロジェクタ）である。
プロジェクタ３００の筐体内には、光源ランプ、照明系、色分解系、画像形成素子および色合成系等を内蔵した光学ボックスが収納されている。
光学ボックスの光射出部には、投写レンズ鏡筒１００が取り付けられる。
投写レンズ鏡筒１００によって、筐体の前面に形成された開口を通して不図示のスクリーンに画像を投写する。

本実施例においては、図２に示したように、測距手段２０１及び測光手段２０２は、それぞれの測定光学系の光軸を前記投写レンズ１００の光軸に対して所定の間隔を持つように配置されている。
前記所定の間隔を、測定位置および／または測定範囲に対する取り付け敏感度の高い測定手段である測距手段２０１の間隔をｄ_H、測光手段２０２をｄ_Lと定め、ｄ_H≦ｄ_Lとなるように配置する。
このことにより、測距手段２０１は前記取り付け敏感度が測光手段２０２よりも高く、測距手段および測光手段保持部材２０４の部品公差等により測定基準位置から外れてしまい易いという問題を抑制することが可能となる。
以上の本実施例の構成によって、より安価で高性能なＡＦ及び元画像の色情報を基準に投写する画像に補正をかけることが可能となる投射型画像表示装置を実現することができる。

２０１：測距手段
２０２：測光手段
２０４：測距手段および測光手段保持部材

Claims (7)

1. ズームレンズを用いて画像表示素子からの光を被投写面に投写することにより、前記被投写面上に画像を形成する投写レンズ装置であって、
   測距手段と、測光手段と、前記測距手段および前記測光手段を保持する保持部材と、を備えており、
   前記保持部材は、前記投写レンズ装置の本体部材に取りつけられており、
   前記ズームレンズのワイド端のとき及びテレ端のときの両者において、前記被投射面上の前記測距手段による検出位置と前記被投射面上の前記測光手段による検出範囲の中心とは、互いに異なる位置であることを特徴とする投写レンズ装置。
2. 前記測距手段は、投写画像のうち前記ズームレンズの光軸上の位置を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の投写レンズ装置。
3. 前記測距手段と前記測光手段は、前記被投写面に対して互いに異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１又は２に記載の投写レンズ装置。
4. 前記保持部材は、前記投写レンズ装置の光軸を法線とし、該投写レンズの片側のみに広がる平面部を有し、該平面部に前記測距手段と前記測光手段が固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投写レンズ装置。
5. 前記投写レンズ装置の光軸と前記測距手段と前記測光手段は、一方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投写レンズ装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投写レンズ装置を有することを特徴とする光学機器。
7. 前記光学機器が、投写型画像表示装置であることを特徴とする請求項６に記載の光学機器。

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