JP6559183B2 - 投射型表示装置およびレンズ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ装置を着脱することが可能な投射型表示装置及び投射型表示装置に着脱可能なレンズ装置に関する。
複数の投射型表示装置を用いることで、画面を並べて大画面として投射する、所謂マルチ投射や、画面を重ね合わせて高輝度画面として投射する、所謂スタック投射を行うことがある。この際、顕著な画質劣化なく画面同士を合わせるには、複数の投射型表示装置を用いて画面の大きさや位置を合わせる必要がある。画面の大きさを同一にするための調整(倍率の微調整)は、例えば、リモコンのズームボタンを短時間押すことで実施することが可能である。しかし、調整量が細か過ぎると調整が煩雑になる一方、調整量が粗すぎると調整ができない。このため、倍率の微調整量を適正にする必要がある。
特許文献1には、設置姿勢や、設置環境、製造時の部品公差などに起因する作動条件の違いによらず常に一定の微調整量を提供するため、所定範囲を駆動させた際の駆動時間から、微調整駆動時の駆動電圧または駆動時間を設定する投射型表示装置が開示されている。
特開2015−206855号公報
特許文献1に開示された投射型表示装置は、設置姿勢や、設置環境、製造時の部品公差などに起因する作動条件の違いをキャンセルし、常に一定の微調整量を提供することができる。
一方、例えば、微調整量を1/2画素単位で移動できる量と規定する場合、画像生成装置(液晶パネルやDMD)の1画素の大きさ(パネルピッチサイズ)に応じて、必要な微調整量が変動する。投射レンズは、投射型表示装置の本体に対して着脱可能な交換レンズとして構成される場合がある。この場合、パネルピッチサイズが異なる複数種類の投射型示装置の本体に対して、1つの投射レンズを着脱するシチュエーションが想定される。このような場合、投射型表示装置のパネルピッチサイズ情報を倍率変動手段の微調整量の算出に利用しない、特許文献1の投射型表示装置では、微調整量を変更することができない。
そこで本発明は、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面としての投射型表示装置は、レンズ装置記憶部を備えるレンズ装置が着脱可能な、画像を生成する画像生成部と表示装置記憶部とを備えた投射型表示装置であって、装着された前記レンズ装置の前記レンズ装置記憶部に保持された基準パネルピッチサイズに関する情報および当該基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件と、前記表示装置記憶部に保持された前記画像生成部のパネルピッチサイズに関する情報と、に基づいて、装着された前記レンズ装置の駆動条件を決定する制御部を有する。
本発明の他の側面としてのレンズ装置は、レンズ装置の駆動条件を決定する制御部を備えた投射型表示装置に着脱可能な当該レンズ装置であって、レンズを駆動するレンズ制御部と、前記レンズ制御部の駆動条件を決定するために用いられる、基準パネルピッチサイズに関する情報および当該基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件を保持するレンズ装置記憶部と、を有し、前記投射型表示装置に装着された際に、前記レンズ装置記憶部に保持される前記基準パネルピッチサイズに関する情報および前記基準駆動条件は、装着された前記投射型表示装置が備える表示装置記憶部に保持される、前記投射型表示装置の画像生成部のパネルピッチサイズに関する情報とともに、前記制御部で前記駆動条件を決定するために用いられる。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
本発明によれば、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することができる。
実施例1におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。 各実施例における投射レンズの斜視図である。 各実施例における投射レンズの斜視図である。 各実施例における投射レンズの断面図である。 各実施例における投射型表示装置のブロック図である。 実施例2におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図5を参照して、本実施形態における投射型表示装置の概略について説明する。図5は、本実施形態における投射型表示装置12のブロック図である。投射型表示装置12は、投射レンズ1が着脱可能(交換可能)である。光源(固体光源)13からの光は、照明光学系30に向けて出射する。照明光学系は、任意の画像を生成するための液晶パネル(画像生成部)20R、20G、20Bに均一な光を照射する。本実施形態において、照明光学系30は、フライアイレンズ14a、14b、UVカットフィルタ15、PS変換素子16、および、コンデンサレンズ17を備えて構成される。
光源13からの光は、液晶パネル20R、20G、20Bの照射面内でムラのない均一な光を生成するため、フライアイレンズ14a、14bに導かれる。フライアイレンズ14bからの光は、紫外領域の光を除外するため、UVカットフィルタ15に導かれる。UVカットフィルタ15からの光は、偏光方向をそろえるため、PS変換素子16に導かれる。PS変換素子16からの光は、液晶パネル20R、20G、20Bの照射領域に光束を合わせるため、コンデンサレンズ17に導かれる。
コンデンサレンズ17からの光は、色分離合成系40に向けて出射する。色分離合成系40は、光源13からの光を赤(R)、緑(G)、青(B)の三色に分離および合成する。本実施形態において、色分離合成系40は、ダイクロイックミラー18、緑用プリズム19、液晶パネル20R、20G、20B、カラーセレクト21、赤青用プリズム22、および、合成用プリズム23を備えて構成される。
コンデンサレンズ17からの光は、ダイクロイックミラー18に導かれる。ダイクロイックミラー18は、緑の波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射する。ダイクロイックミラー18を透過した光は、緑用プリズム19の反射面を経て、液晶パネル20Gに照射される。液晶パネル20Gにより生成された任意の画像は、緑用プリズム19の反射面を透過して、合成用プリズム23に到達する。
一方、ダイクロイックミラー18で反射した光は、青の波長帯域の光の偏光方向を変換するカラーセレクト21を経て、赤青用プリズム22に導かれる。赤青用プリズム22の反射面で反射した赤の波長帯域の光は、液晶パネル20Rに照射される。液晶パネル20Rにより生成された任意の画像は、赤青用プリズム22の反射面を透過して、合成用プリズム23に到達する。赤青用プリズム22の反射面を透過した青の波長帯域の光は、液晶パネル20Bに照射される。液晶パネル20Bで生成した任意の画像は赤青用プリズム22の反射面で反射して、合成用プリズム23に到達する。
合成用プリズム23に到達した赤、青、緑の光は、投射型表示装置12に対して着脱可能な投射レンズ(レンズ装置)1を介して、不図示のスクリーン面(被投射面)へ投射される。制御基板24は、マイコン(制御部)24aおよびメモリ(記憶部)24bを有し、投射型表示装置12の動作を制御する。制御基板24は、投射レンズ1に設けられたレンズ基板(レンズ制御部)9と電気的に接続されており、レンズ基板9と協働して投射レンズ1を制御する。レンズ基板9には、レンズマイコン(制御部)9aおよびメモリ(記憶部)9bが設けられている。
次に、図2乃至図4を参照して、本実施形態における投射レンズ1の構成について説明する。図2および図3は、投射レンズ1の斜視図である。図4は、投射レンズ1の断面図である。
投射レンズ1には、複数のレンズをそれぞれ保持する複数の鏡筒2a〜2gが設けられている。鏡筒2a、2bは、光軸OAに沿った方向(光軸方向)に移動してフォーカス調整を行う。鏡筒2a、2bは、フォーカスカム3aがフォーカスギア4aを介して回転することにより移動することが可能である。フォーカスモータ7aは、フォーカスギア4aに対して回転力を与える。フォトインタラプタ6は、フォーカスカム3aの回転位置を検出する。本実施形態において、フォトインタラプタ6は、フォーカスギア4aの一部が端検出スイッチ5に接した位置を基準位置とし、その基準位置からのモータ回転量を検出する。
鏡筒2c、2d、2e、2fは、光軸方向に移動してズーム調整を行う。鏡筒2c、2d、2e、2fは、ズームカム3bを、ズームギア4bを介して回転させることにより移動することが可能である。ズームモータ7bは、ズームギア4bに対して回転力を与える。リニアエンコーダ8は、ズームギア4bの一部に連動して移動することにより、ズームカム3bの回転位置を検出する。鏡筒2gは、光軸方向には移動しない固定鏡筒である。本実施形態において、鏡筒2c〜2f、ズームカム3b、ズームギア4b、および、ズームモータ7bは、投射画像を調整するズーム機構(画像調整部)を構成する。
フォーカスカム3aおよびズームカム3bは、固定筒10に覆われている。固定筒10は、マウント11に覆われている。投射レンズ1は、レンズマイコン9aおよびメモリ9bを備えたレンズ基板9を有する。レンズ基板9は、投射型表示装置12の制御基板24と電気的に接続されており、ズームレンズなどのレンズを駆動する。投射レンズ1は、ビス25a、25b、25c、25dを用いて投射型表示装置12と締結することにより、投射型表示装置12に対して機械的に着脱可能に固定される。
以下、各実施例のズーム駆動条件の設定方法について説明する。
まず、図1を参照して、本発明の実施例1におけるズーム駆動条件の設定方法について説明する。図1は、本実施例におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。図1の各ステップは、主に、投射型表示装置12の制御基板(制御部)24により実行される。また、図1の少なくとも一部のステップを投射レンズ1のレンズ基板(レンズ制御部)9により実行してもよい。
本実施例において、投射レンズ1に関して、予め、駆動(ズーム駆動)の基準となる液晶パネル20R、20G、20Bのパネルピッチサイズ(基準パネルピッチサイズ)を決定し、基準パネルピッチサイズに対応するズーム駆動条件をメモリ9bに記憶させておく。例えば、基準パネルピッチサイズを0.008mmとする。また、基準パネルピッチサイズの半分の0.004mmを単位駆動量(最小調整量または微調整駆動量)としてズーム動作を行うように、ズーム駆動条件として、投射レンズ1に対する駆動電圧および駆動時間をメモリ9bに記憶させておく。投射レンズ1の基準パネルピッチサイズと同じパネルピッチサイズの液晶パネルを備えた投射型表示装置12に対して投射レンズ1を取り付けて投射した場合、単位駆動量である0.004mmは0.5画素単位のズーム移動となる。
また本実施例において、投射型表示装置12に搭載される液晶パネル20R、20G、20Bのパネルピッチサイズを制御基板24のメモリ24bに予め記憶させておく。例えば、本実施例における液晶パネル20R、20G、20Bのパネルピッチサイズはそれぞれ0.004mmである。
まず、ステップS1において、投射レンズ1を投射型表示装置12に接続する。このとき、投射レンズ1のレンズ基板9と、投射型表示装置12の制御基板24とが電気的に接続される。続いてステップS2において、制御基板24(マイコン24a)は、レンズ基板9(メモリ9b)に記憶された基準パネルピッチサイズに関する情報(本実施例では0.008mm)を取得する。続いてステップS3において、マイコン24aは、メモリ24bに記憶された液晶パネル20R、20G、20Bのパネルピッチサイズに関する情報(本実施例では0.004mm)を、メモリ24bから取得する。
続いてステップS4において、マイコン24aは、メモリ9bに記憶された投射レンズ1の基準パネルピッチサイズ(0.008mm)と、メモリ24bに記憶された投射型表示装置12のパネルピッチサイズとが互いに一致しているか否かを判定する。投射レンズ1の基準パネルピッチサイズと投射型表示装置12のパネルピッチサイズとが互いに一致する場合、ステップS5へ進む。ステップS5において、マイコン24aは、ズーム動作時のズーム駆動条件として、投射レンズ1のマイコン9bに記憶されたズーム駆動条件(駆動電圧および駆動時間)を設定する。
一方、投射レンズ1の基準パネルピッチサイズと投射型表示装置12のパネルピッチサイズとが互いに一致しない場合、ステップS6へ進む。例えば、投射レンズ1の基準パネルピッチサイズが0.008mmであって、投射型表示装置12のパネルピッチサイズが0.004mmでる場合、これらは互いに不一致であると判定される。ステップS6において、マイコン24aは、投射レンズ1のマイコン9bに記憶されたズーム駆動条件(基準駆動条件)と、投射型表示装置12のパネルピッチサイズと、投射レンズ1の基準パネルピッチサイズとに基づいて、ズーム駆動条件を決定する。具体的には、マイコン24bは、マイコン9bに記憶されたズーム駆動条件に、メモリ24bに記憶されたパネルピッチサイズをメモリ9bに記憶された基準パネルピッチサイズで除算して得られた値である0.5を掛けた値を、ズーム駆動条件として設定する。
このように本実施例において、投射型表示装置12の制御部(マイコン24a)は、画像生成部(液晶パネル20R、20G、20B)の1画素の大きさ(パネルピッチサイズ)に応じて、レンズ装置(投射レンズ1)の駆動条件を設定する。好ましくは、制御部は、駆動条件として、レンズ装置の画像調整部(ズーム機構)の単位駆動量(最小調整量または微調整駆動量)を変更する。また好ましくは、制御部は、駆動条件として、レンズ装置の画像調整部の駆動電圧および駆動時間を変更する。また好ましくは、駆動条件は、画像調整部に関するズーム駆動条件である。また好ましくは、制御部は、投射型表示装置12に装着されたレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズおよび基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件と、液晶パネルのパネルピッチサイズと、に基づいて、駆動条件を設定する。より好ましくは、制御部は、パネルピッチサイズを基準パネルピッチサイズで除算した値に対して基準駆動条件を掛けた値を、駆動条件として設定する。
本実施例を適用しない場合、1画素単位でしか微調整駆動を行うことができないが、本実施例を適用することにより、0.5画素単位で微調整駆動を行うことが可能となる。このため本実施例によれば、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することができる。
次に、図6を参照して、本発明の実施例2におけるズーム駆動条件の設定方法について説明する。図6は、本実施例におけるズーム駆動条件の設定方法を示すフローチャートである。図6の各ステップは、主に、投射型表示装置12の制御基板(制御部)24により実行される。また、図6の少なくとも一部のステップを投射レンズ1のレンズ基板(レンズ制御部)9により実行してもよい。なお、図6は、ステップS7〜S10が付加されている点で、図1を参照して説明した実施例1のズーム駆動条件の設定方法とは異なる。他のステップは実施例1と共通するため、ここでの説明は省略する。
図6に示されるように、本実施例では、ステップS5またはステップS6の後、ステップS7へ進む。ステップS7において、マイコン24aは、より細かい微調整駆動量を設定するか否かを判定する。具体的には、マイコン24aは、画像の調整者(投射型表示装置12のユーザ)が、画像の微調整を行った後、より細かい微調整駆動量を必要とする場合、微調整駆動量設定モードを選択する。微調整駆動量設定モードが選択されていない場合、マイコン24aは、ステップS5またはステップS6にて設定されたズーム駆動条件を変更することなく、本フローを終了する。
一方、微調整駆動量設定モードが選択されている場合、ステップS8へ進む。ステップS8において、ユーザは、現在の微調整駆動量の分割数(すなわち、現在の微調駆動量を何分割したいか)を入力する。例えば、現在の微調整駆動量を2分割しようとする場合、分割数として「2」を入力する。ただし、あまりに細かい分割数を指定された場合、ハード的な問題で分割した微調整駆動量を実現できない可能性がある。このため、続くステップS9において、マイコン24aは、入力分割数が設定可能であるか否かを判定する。例えばマイコン24aは、入力された分割数が所定の分割数(閾値)よりも小さいか否かを判定する。
ステップS9にて入力分割数が設定可能であると判定された場合、マイコン24aは、現在の微調整駆動量を入力分割数で除算した値を、微調整駆動量として再設定する。そしてマイコン24aは、再設定された微調整駆動量に対応するズーム駆動条件(駆動電圧、駆動時間)を再設定する。マイコン24aは、例えば、現在の微調整駆動量である0.5画素を入力分割数「2」で除算した0.25画素となるように、ズーム駆動条件設定する。すなわち、ステップS6にて設定されたズーム駆動条件を2で除算した値を設定する。ステップS9にて、例えば分割数「100」が入力された場合など、入力分割数の設定が不可能であると判定された場合、マイコン24aは入力分割数よりも粗い分割数(上限以下の分割数)を設定するように表示するなどの指示を行い、ステップS8に戻る。
このように本実施例において、制御部は、ユーザの入力に応じて、画像生成部の1画素の大きさに関する分割数を設定し、分割数に基づいて駆動条件(ズーム駆動条件)を再設定する。本実施例を適用することにより、0.5画素単位よりも細かく微調整駆動を行うことが可能となる。このため本実施例によれば、投射型表示装置のパネルピッチサイズとレンズ装置に記憶された基準パネルピッチサイズとが異なる場合でも、より適切な微調整を実現することが可能な投射型表示装置およびレンズ装置を提供することができる。
なお各実施例において、微調整駆動量の設定は予め設定された値に対して実施されるが、投射型表示装置のパネルピッチサイズを算出し、算出したパネルピッチサイズに応じて微調整駆動量を設定することもできる。
また各実施例では、微調整駆動量として、ズーム調整の際のズーム駆動量を設定しているが、フォーカス調整の際のフォーカス駆動量を設定してもよい。例えば、フォーカス微調整駆動を同一方向に連続して実施する場合、焦点が合い始めてから合わなくなるまでフォーカス微調整駆動を例えば10回行うように設定する。投射型表示装置のパネルピッチサイズが異なると、投射レンズの被写界深度が変動する。このため、微調整駆動量を算出する際にパネルピッチサイズを考慮しない場合、パネルピッチサイズが異なる投射型表示装置に投射レンズを取り付けた際に、被写界深度内の移動を微調整駆動10回という設定を満足することができない。一方、各実施例を適用することにより、フォーカス調整の際に、より適切な微調整を実現することが可能となる。
また、被写界深度は投射レンズのFナンバーに応じて変動する。このため、フォーカスの微調整駆動量の算出過程にFナンバーを加えることで対応することができる。Fナンバーは、ズーム位置や投射レンズに設けられた絞り機構の開閉度合いなどの位置情報によっても変動する。このため、直接的にFナンバーを使用しなくても、位置情報を算出過程に加えることで対応することができる。
また各実施例において、画像生成部として液晶パネルを用いているが、これに限定されるものではなく、液晶パネルに代えてDMDなどの他の画像生成部を用いてもよい。
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
12 投射型表示装置
20R、20G、20B 液晶パネル(画像生成部)
24a マイコン(制御部)

Claims (12)

  1. レンズ装置記憶部を備えるレンズ装置が着脱可能な、画像を生成する画像生成部と表示装置記憶部とを備えた投射型表示装置であって、
    装着された前記レンズ装置の前記レンズ装置記憶部に保持された基準パネルピッチサイズに関する情報および当該基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件と、前記表示装置記憶部に保持された前記画像生成部のパネルピッチサイズに関する情報と、に基づいて、装着された前記レンズ装置の駆動条件を決定する制御部を有することを特徴とする投射型表示装置。
  2. 前記制御部は、前記パネルピッチサイズと前記基準パネルピッチサイズと、が一致する場合には、前記レンズ装置記憶部に保持された前記基準駆動条件を、前記レンズ装置の駆動条件として決定することを特徴とする請求項1に記載の投影型表示装置。
  3. 前記制御部は、前記パネルピッチサイズと前記基準パネルピッチサイズと、が一致しない場合には、前記レンズ装置記憶部に保持された前記基準パネルピッチサイズに関する情報および前記基準駆動条件と前記パネルピッチサイズに関する情報と、に基づいて、前記駆動条件を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の投射型表示装置。
  4. 前記制御部は、前記パネルピッチサイズと前記基準パネルピッチサイズと、が一致しない場合には、前記パネルピッチサイズを前記基準パネルピッチサイズで除した値に対して前記基準駆動条件をかけて得られた値を、前記駆動条件として決定することを特徴とする請求項3に記載の投射型表示装置。
  5. 前記制御部は、前記駆動条件として、前記レンズ装置の画像調整部の単位駆動量を決定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
  6. 前記制御部は、前記駆動条件として、前記レンズ装置の画像調整部の駆動電圧および駆動時間を決定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
  7. 前記駆動条件は、前記画像調整部に関するズーム駆動条件であることを特徴とする請求項5または6に記載の投射型表示装置。
  8. 前記制御部は、
    前記レンズ装置の駆動量を何分割したいかを示す分割条件が設定されている場合には、決定された前記駆動条件を前記分割条件の値で除算して得られた値を、駆動条件として再決定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
  9. 前記画像生成部は、液晶パネルであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
  10. レンズ装置の駆動条件を決定する制御部を備えた投射型表示装置に着脱可能な当該レンズ装置であって、
    レンズを駆動するレンズ制御部と、
    前記レンズ制御部の駆動条件を決定するために用いられる、基準パネルピッチサイズに関する情報および当該基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件を保持するレンズ装置記憶部と、を有し、
    前記投射型表示装置に装着された際に、前記レンズ装置記憶部に保持される前記基準パネルピッチサイズに関する情報および前記基準駆動条件は、装着された前記投射型表示装置が備える表示装置記憶部に保持される、前記投射型表示装置の画像生成部のパネルピッチサイズに関する情報とともに、前記制御部で前記駆動条件を決定するために用いられることを特徴とするレンズ装置。
  11. レンズを駆動するレンズ制御部と、レンズ装置記憶部と、を備えるレンズ装置が着脱可能な投射型表示装置であって、
    画像を生成する画像生成部と、
    前記画像生成部のパネルピッチサイズに関する情報を保持する表示装置記憶部と、を有し、
    前記レンズ装置が装着された際に、前記表示装置記憶部に保持される前記パネルピッチサイズに関する情報は、装着された前記レンズ装置の前記レンズ装置記憶部に保持される基準パネルピッチサイズに関する情報および当該基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件とともに、前記レンズ制御部でレンズの駆動条件を決定するために用いられることを特徴とする投射型表示装置。
  12. 画像を生成する画像生成部と、表示装置記憶部とを備えた投射型表示装置に着脱可能なレンズ装置であって、
    基準パネルピッチサイズおよび当該基準パネルピッチサイズに対応する基準駆動条件を保持するレンズ装置記憶部と、
    前記レンズ装置記憶部に保持された前記基準パネルピッチサイズおよび前記基準駆動条件と、装着された前記投射型表示装置の前記表示装置記憶部に保持される前記画像生成部のパネルピッチサイズに関する情報と、に基づいて、駆動条件を決定し、当該駆動条件を用いてレンズを駆動するレンズ制御部と、
    を有することを特徴とするレンズ装置。
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