JP6679950B2 - プロジェクター、及びプロジェクターの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクター、及びプロジェクターの制御方法に関する。

一般に、プロジェクターは、壁や天井等の平坦な面に画像を投写（投影）することを前提として設計されることが多い。これに対し、曲面に画像を投写すべく、投写面の形状に起因する投写画像の歪を補正する近似式に基づいて投写画像の変形処理を行い、変形処理された投写画像を投写するプロジェクターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２０６６２号公報

しかし、従来の構成は、投写面の形状に起因する投写画像の歪を補正することはできるものの、投写面の形状に起因する投写距離の差によって生じる焦点のずれは解消されない。
そこで、本発明は、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、プロジェクターにおいて、光源と、前記光源から出射された光源光を変調する光変調装置と、前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、前記変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、焦点調整手段により変調光の領域毎に焦点を調整できるので、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。

また、本発明は、上記構成において、前記光変調装置は、複数の領域に分割され、
前記焦点調整手段は、分割された領域毎に焦点調整を行うことを特徴とする。
本発明によれば、光変調装置の分割された領域毎に焦点調整を行って投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記焦点調整手段は、前記光変調装置の画素毎に焦点調整を行うことを特徴とする。
本発明によれば、画素毎に焦点調整を行うので、投写画像の高品質化に有利である。

また、本発明は、上記構成において、前記焦点調整手段は、前記光変調装置と前記投写光学系の間に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、従来のプロジェクター等が有する光変調装置と投写光学系の間に空くスペースを利用して焦点調整手段を配置できる。

また、本発明は、上記構成において、複数の前記光変調装置と、前記複数の光変調装置で変調された変調光を合成する合成光学系とを備え、前記焦点調整手段は、前記合成光学系と前記投写光学系の間に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、従来のプロジェクター等が有する合成光学系と投写光学系の間に空くスペースを利用して焦点調整手段を配置できる。

また、本発明は、上記構成において、複数の前記光変調装置と、前記光変調装置のそれぞれに対応する複数の前記焦点調整部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、例えば３板式のプロジェクターにて、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。

また、本発明は、上記構成において、前記複数の光変調装置からの変調光を合成する合成光学系を有し、前記複数の焦点調整手段は、前記複数の光変調装置と、前記合成光学系の間に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、例えば３板式のプロジェクターにて、複数の光変調装置と合成光学系との間に空くスペースを利用して複数の焦点調整手段を配置できる。

また、本発明は、上記構成において、前記変調光の領域毎に、前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段により測定した前記離間距離に基づいて、前記焦点調整手段により前記変調光の領域毎に焦点調整を行わせる制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。
本発明によれば、変調光の領域毎に、変調光が投写される投写領域までの離間距離に基づいて焦点調整を行わせるので、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。

また、本発明は、上記構成において、前記制御手段は、前記距離測定手段により測定した前記離間距離に基づいて、前記投写光学系による焦点調整と、前記焦点調整手段による前記変調光の領域毎の焦点調整とにより、前記変調光の領域毎の焦点を前記投写領域にそれぞれ合わせることを特徴とする。
本発明によれば、投写光学系による焦点調整と、焦点調整手段による変調光の領域毎の焦点調整とにより、変調光の領域毎の焦点を投写領域にそれぞれ合わせるので、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。

また、本発明は、上記構成において、前記制御手段は、測定した前記離間距離に基づいて設定した基準距離に基づいて、前記投写光学系による焦点調整により、前記変調光の領域毎の焦点を、前記基準距離だけ離れた位置に合わせ、前記基準距離と、測定した前記離間距離との差に基づいて、前記焦点調整手段による前記変調光の領域毎の焦点調整により、前記変調光の領域毎の焦点を前記投写領域にそれぞれ合わせることを特徴とする。
本発明によれば、投写光学系による焦点調整と、焦点調整手段による焦点調整とを適切に組み合わせて、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制することができる。例えば、基準距離を、測定した離間距離のうちの最も短い距離に設定することにより、焦点調整手段による焦点調整が焦点を長くする側への調整だけで済む。

また、本発明は、上記構成において、前記焦点調整手段は、前記領域毎の焦点を調整する電気式焦点可変レンズを備えることを特徴とする。
本発明によれば、電気式焦点可変レンズを用いて投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制することができる。

また、本発明は、光源と、前記光源から出射された光源光を変調する光変調装置と、前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、前記変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整手段と、を備えるプロジェクターの制御方法であって、前記変調光の領域毎に、各領域の前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定し、測定した前記離間距離に基づいて、前記焦点調整手段により前記変調光の領域毎に焦点調整を行わせることを特徴とする。
本発明によれば、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。

本発明の実施形態に係るプロジェクターの光投写部の構成を示す図。 プロジェクターの焦点調整部の断面構造を示した図。 焦点調整部を液晶パネルと共に模式的に示した図。 焦点調整部を単独部品で形成した場合の一例を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）は周囲部品と一体に構成した場合の一例を示した図。 プロジェクターの機能構成を示したブロック図。 焦点調整動作を示すフローチャート。 （Ａ）及び（Ｂ）は焦点調整部に適用する液体レンズの説明に供する図。 焦点調整部を１つだけ備えた構成を示した図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るプロジェクター１０の光投写部１１の構成を示す図である。
このプロジェクター１０は、投写面ＳＣに画像を投写する光投写部１１を有し、投写面ＳＣに画像を表示する画像表示装置として機能する。このプロジェクター１０が投写可能な投写面ＳＣは、平面に限らず、曲面や凹凸面を含む様々な形状の面である。図１には投写面ＳＣが曲面の場合を示している。プロジェクター１０が投写する投写対象は、スクリーンや壁面であってもよいし、立体物の表面であってもよく、本実施形態では一例として、投写対象を曲面の投写面ＳＣとする。また、プロジェクター１０の設置状態は、投写面ＳＣの前方に床置きした床置き設置としてもよいし、天井から吊り下げた天吊り設置としてもよく、特に限定されない。
光投写部１１は、光源装置２１、変調部２３及び投写光学系２５を備えている。光投写部１１は、さらに、光源側光学系２７と、分離光学系２９と、リレー光学系３１と、合成光学系３３とを有する。

光源装置（光源）２１は、発光部２１Ａと、リフレクター２１Ｂとを有する。発光部２１Ａは、例えば、ハロゲンランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を利用できる。リフレクター２１Ｂは、例えば放物面鏡を含む。発光部２１Ａから出射された放射状の光は、リフレクター２１Ｂで反射して平行光に変換される。リフレクター２１Ｂは、発光部２１Ａからの光を光源側光学系２７に向けて放射する。なお、光源装置２１は、ランプに限定されず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）又はレーザー光源等の固体光源や、他の光源であってもよい。

変調部２３は、光源装置（光源）２１からの光（光源光）を変調する光変調装置として機能する液晶パネル５０を備える。液晶パネル５０は、透過型の液晶パネルであり、ＲＧＢの三原色の各色に対応して設けられる。つまり、液晶パネル５０は、赤色（Ｒ）の色光を変調する液晶パネル５０Ｒ、緑色（Ｇ）の色光を変調する液晶パネル５０Ｇ、及び青色（Ｂ）の色光を変調する液晶パネル５０Ｂを有する。なお、変調部２３としては、透過型の液晶パネルに限定されず、反射型の液晶パネルやデジタルミラーデバイス等、他の光変調装置を採用してもよい。また、複数の光変調装置を備えた構成に限定されず、光変調装置を１つだけ備える構成を採用してもよい。

以下の説明において、赤の色光を適宜、赤色光と称し、緑の色光を適宜、緑色光と称し、青の色光を適宜、青色光と称する。すなわち、液晶パネル５０Ｒは赤色光用の液晶パネルであり、液晶パネル５０Ｇは緑色光用の液晶パネルであり、液晶パネル５０Ｂは青色光用の液晶パネルである。また、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ及び５０Ｂを特に区別して説明する必要が無い場合、液晶パネル５０と表記する。

光源側光学系２７は、光源装置（光源）２１から入射した光（光源光）を均一な照度分布で出射する。この光源側光学系２７は、光源装置（光源）２１の光路上に配置される第１レンズ６１、第２レンズ６２、偏光変換素子６３、及び重畳レンズ６４を備える。
第１レンズ６１、及び第２レンズ６２は、複数のマイクロレンズをマトリックス状に配置したアレイレンズである。第１レンズ６１は、光源装置２１から出射された光を部分光束に分割して出射する。第２レンズ６２は、重畳レンズ６４とともに、第１レンズ６１の各マイクロレンズの像を、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのそれぞれに結像させる。

偏光変換素子６３は、第２レンズ６２と重畳レンズ６４との間に配置される。偏光変換素子６３は、第２レンズ６２から出射された二種類の偏光成分を含んだ光を、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにて変調可能な一種類の偏光光に変換する。これにより、偏光変換素子６３がなかった場合は熱として消費されてしまう一方の偏光光を、液晶パネル５０で変調可能な光として利用し、光の利用効率を高めている。

分離光学系２９は、光源側光学系２７からの光を、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の３色の光に分離する。本実施形態の分離光学系２９は、２つのダイクロイックミラー７１、７２と、反射ミラー７３とを有する。ダイクロイックミラー７１は、光源側光学系２７からの光のうち、赤色光及び緑色光を透過し、青色光を反射する。反射ミラー７３は、ダイクロイックミラー７１で反射した青色光を反射することによって、青色光を変調部２３の液晶パネル５０Ｂに導く。ダイクロイックミラー７２は、ダイクロイックミラー７１からの光のうち、赤色光を透過し、緑色光を反射することによって、緑色光を変調部２３の液晶パネル５０Ｇに導く。

リレー光学系３１は、入射側レンズ７５と、リレーレンズ７６と、反射ミラー７７、７８とを有し、ダイクロイックミラー７２を透過した赤色光を、赤色光用の液晶パネル５０Ｒに導く。なお、リレー光学系３１は、３つの色光のうちの赤色光を導く場合を説明したが、これに限らず、例えば、ダイクロイックミラー７１，７２の機能を変えることにより、青色光や緑色光を導く構成としても良い。

変調部２３は、入射した光を画像データ（画像信号）に基づいて変調する。この変調部２３は、分離光学系２９及びリレー光学系３１からの各光が入射する３つの入射側偏光板８１と、それら入射側偏光板８１の出射側に配置される３つの液晶パネル５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂとを有する。さらに、変調部２３は、各液晶パネル５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂの出射側に配置される３つの出射側偏光板８２を備える。

入射側偏光板８１は、分離光学系２９で分離された各光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、他の光を吸収する。出射側偏光板８２は、液晶パネル５０から出射された変調光のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、他の光を吸収する。入射側偏光板８１と出射側偏光板８２とは、互いの偏光軸の方向が直交するように配置される。入射側偏光板８１の入射側には、フィールドレンズ９１がそれぞれ配置される。
フィールドレンズ９１は、第２レンズ６２から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する光学作用を有している。つまり、分離光学系２９で分離された各光は、フィールドレンズ９１、入射側偏光板８１を通って、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのそれぞれに入射する。

液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）をスイッチング素子として用いたアクティブマトリックス型の透過型液晶パネルであり、ＴＦＴ液晶とも称する。液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、入射する各色光を、色光ごとの画像情報（信号）に応じて変調し、色光ごとの変調光を、出射側偏光板８２を介して合成光学系３３に入射させる。

合成光学系３３は、ダイクロイックプリズム３３Ａを有し、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから出射側偏光板８２を介して出射された３色の変調光を合成する。ダイクロイックプリズム３３Ａは、例えば、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に配置されたクロスダイクロイックプリズムである。
投写光学系２５は、合成光学系３３の出射側に不図示の投写レンズを備え、投写レンズを介して、合成光学系３３で合成されたフルカラーの光を拡大して投写面ＳＣに出射する。投写光学系２５は、投写レンズの位置を可変等することにより、焦点を調整することが可能である。

本実施形態のプロジェクター１０は、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと、合成光学系３３との間に、変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整部（焦点調整手段）１００を備えている。
焦点調整部１００は、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを通過する変調光の領域毎に、屈折率を可変可能なマイクロレンズを備えたレンズアレイであり、より具体的には、各マイクロレンズが液晶レンズに構成された液晶レンズアレイである。各マイクロレンズは、液晶パネル５０（５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）の数画素分を一区画としてマトリックス状に配列される。なお、各マイクロレンズを液晶パネル５０の一画素毎に設けても良い。

各マイクロレンズの屈折率を適宜に可変することによって、液晶パネル５０を通過する変調光に対し、この変調光が通過するマイクロレンズ毎に、焦点を可変することができる。本実施形態では、液晶パネル５０の上記数画素分の一区画毎に、マイクロレンズが配置されるので、上記一区画を通過する変調光毎に、焦点を調整可能である。換言すると、変調光を所定の複数領域に分割した時の領域毎に、各変調光の焦点を調整可能である。
なお、複数のマイクロレンズの屈折率を個々に可変する構成に限らず、マイクロレンズを複数のグループに割り振り、グループ毎にマイクロレンズの屈折率を制御して焦点を調整する構成としても良い。

なお、上記所定の複数領域は、本実施形態では、液晶パネル５０の水平方向と垂直方向に対応する２方向でマトリックス状に規則正しく分割した領域とされる。これによって、投写面ＳＣに対し、水平方向と垂直方向とに並ぶ領域毎に、焦点を調整することができる。

図２は、焦点調整部１００の断面構造を示した図である。
焦点調整部１００は、ガラス等の透明材料からなる一対の透明基板１１１，１１２（以下、一方の透明基板１１１を「第１基板１１１」、他方の透明基板１１２を「第２基板１１２」と言う）によって液晶層１１３が挟持された液晶パネル構造を有する。
第１基板１１１の内面には、各液晶パネル５０の水平方向に延在すると共に互いに平行に配置された複数の帯状電極からなるストライプ状の第１電極１１５が設けられる。第１電極１１５は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide, インジウム錫酸化物）等の透明導電膜から構成される。

第２基板１１２の内面の全域には、光透過性が高い樹脂からなるレンズ形状層１１６が設けられる。レンズ形状層１１６は液晶層１１３にレンズ形状を付与するものであり、第１基板１１１と第２基板１１２によって挟持された液晶層１１３が凸レンズ形状となるように、レンズ形状層１１６には湾曲面からなる複数の凹部１１６Ａが設けられる。
第２基板１１２上のレンズ形状層１１６の内面側には、液晶パネル５０の垂直方向に延在すると共に互いに平行に配置された複数の帯状電極からなるストライプ状の第２電極１１７が設けられる。第２電極１１７は、レンズ形状層１１６の凹部１１６Ａに沿って形成される。第２電極１１７も、第１電極１１５と同様に、ＩＴＯ等の透明導電膜から構成される。液晶層１１３を構成する液晶材料には、正の誘電率異方性を持つもの、又は、負の誘電率異方性を持つもののいずれも適用可能である。

上記構成により、第１電極１１５−第２電極１１７間に電圧を印加することにより、第１電極１１５と第２電極１１７とが交差する位置で液晶層１１３の配向状態を変更することができる。
これにより、図３に焦点調整部１００を模式的に示すように、焦点調整部１００を、液晶パネルの水平方向と垂直方向に対応する方向に分割した領域ＲＲ毎に、いわゆる単純マトリックス型の駆動により、各領域ＲＲの屈折率を可変させることができる。
なお、図３には、焦点調整部１００の各領域ＲＲを、液晶パネル５０の４画素（水平方向２画素、垂直方向２画素）に対応する領域毎に形成した場合を示している。なお、図３中、符号ＲＲ１が液晶パネル５０の一画素の領域を示す。

この焦点調整部１００は、電圧を印加していない場合（電圧無印加状態）、液晶層１１３の屈折率とレンズ形状層１１６の屈折率とが一致するように、液晶材料とレンズ形状層１１６の樹脂材料とが選択される。このため、変調光の領域ＲＲ毎に焦点を変える必要がない場合、電圧無印加状態とされることにより、液晶層１１３とレンズ形状層１１６との界面で光の屈折が生じず、焦点は変更されない。
一方、第１電極１１５−第２電極１１７間に電圧を印加した場合、印加する電圧に応じて液晶層１１３の配向状態が変化する。これにより、印加する電圧を調整することにより、液晶層１１３とレンズ形状層１１６との界面での屈折率を調整することができる。

なお、焦点調整部１００は、単独部品で形成しても良いし、周囲部品と一体の一体部品で構成しても良い。ここで、図４（Ａ）は焦点調整部１００を単独部品で形成した場合の一例を示し、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は周囲部品と一体に構成した場合の一例を示している。
焦点調整部１００を単独部品で形成した場合、図４（Ａ）に示すように、従来のプロジェクターの出射側偏光板８２とダイクロイックプリズム３３Ａとの間の隙間を利用して、焦点調整部１００を配置し易くなる。

図４（Ｂ）では、焦点調整部１００を出射側偏光板８２と一体に構成した場合を示している。また、図４（Ｂ）では、出射側偏光板８２についても液晶パネル５０の出射側の面に一体に構成している。このように、焦点調整部１００、出射側偏光板８２、及び液晶パネル５０を一体にすることにより、配置スペースを最小限にし、部品点数も削減できる。
図４（Ｃ）では、焦点調整部１００をダイクロイックプリズム３３Ａの入射側の面に一体に構成した場合を示している。この場合も、図４（Ａ）に示す場合と比べて配置スペースを削減できる。

図５は、プロジェクター１０の機能構成を示したブロック図である。
プロジェクター１０は、外部の画像供給装置２００が接続されるインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部２１０を備え、このＩ／Ｆ部２１０を介して各種の画像データ（画像信号を含む）を入力する。
画像供給装置２００は、ＤＶＤプレーヤー等の画像再生装置、デジタルテレビチューナー等の放送受信装置、ビデオゲーム機やパーソナルコンピューター等の画像出力装置である。また、画像供給装置２００は、パーソナルコンピューター等と無線通信して画像データを受信する通信装置等であっても良い。画像供給装置２００からプロジェクター１０に入力される画像データは、動画或いは静止画のいずれのデータ（信号）でも良い。また、プロジェクター１０が、プロジェクター１０内の記憶部２１１、又は外部接続される記憶媒体に記憶された画像データを読み出して、この画像データに基づき投写面ＳＣに画像を表示しても良い。

プロジェクター１０は、光投写部１１及び焦点調整部１００の他に、記憶部２１１、制御部（制御手段）２１２、入力部２１３、操作パネル２１４、リモコン２１５、画像処理部２１６、表示駆動部２１７、及び光源制御部２１８を備える。
記憶部２１１は、プロジェクター１０が処理する各種のデータやプログラム等を記憶する。記憶部２１１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスター、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）である。

制御部２１２は、記憶部２１１に記憶されたプログラムを実行することにより、プロジェクター１０の各部を制御する。入力部２１３は、操作パネル２１４及びリモコン２１５を介してユーザー指示を入力し、制御部２１２に通知する。つまり、制御部２１２は、ユーザー指示等に基づいてプロジェクター１０の各部を制御する。

画像処理部２１６は、制御部２１２の制御の下、入力した画像データへの画像処理を司る。例えば、画像処理部２１６は、画像データに対応する画像が投写面ＳＣに適正サイズ等で表示されるようにリサイズ処理、及び台形補正等を適宜に行う。また、画像処理部２１６は、上記画像処理を行った画像に基づき、光投写部１１が備える液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの各画素の階調を表す画像信号をＲＧＢ毎に出力する。
表示駆動部２１７は、画像処理部２１６が出力する画像信号に基づき、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを駆動して各画素の階調を設定し、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにフレーム（画面）単位で画像を描画する。
光源制御部２１８は、制御部２１２の制御の下、光源装置２１を点灯駆動し、また、光源装置２１の光量を制御する。

また、本実施形態のプロジェクター１０は、焦点調整部１００を駆動する焦点可変用駆動部２２０と、投写面ＳＣまでの距離を測定する距離測定部（距離測定手段）２２２とを備えている。
焦点可変用駆動部２２０は、制御部２１２の制御の下、焦点調整部１００を電圧駆動する。これにより、焦点可変用駆動部２２０は、液晶パネル５０を通過する変調光を、液晶パネル５０の水平方向と垂直方向とで分割した各領域ＲＲ（図３）の変調光毎に、焦点を可変させる。

距離測定部２２２は、制御部２１２の制御の下、各領域ＲＲの変調光が投写される投写領域までの距離を測定する。
本実施形態の距離測定部２２２は、レーザー距離計が適用され、投写領域毎に（投写面ＳＣにおける各領域ＲＲに対応する領域毎に）、プロジェクター１０との離間距離を測定する。なお、距離測定部２２２は、レーザー距離計に限らず、複数のカメラを用いて距離を測定する構成等の公知の距離測定装置を広く適用可能である。

図６に示すフローチャートを参照しながら焦点調整動作を説明する。
制御部２１２は、距離測定部２２２により、投写面ＳＣの全体をレーザー光でスキャンすることにより、変調光の領域ＲＲ毎に、各領域ＲＲの変調光が投写される投写領域までの離間距離Ｌｋをそれぞれ測定する（ステップＳ１）。ここで、値ｋは、１〜ｎまでの整数であり、値ｎは、各領域ＲＲの変調光が投写される投写領域の数であり、つまり、焦点を別々に調整可能な領域（領域ＲＲ）の数である。
制御部２１２は、測定した離間距離Ｌｋの情報を記憶部２１１に記憶させる。なお、離間距離Ｌｋは、各領域ＲＲの変調光が投写される投写領域内の複数箇所における離間距離の平均値でも良いし、投写領域内の代表位置（例えば、中心位置）の離間距離でも良い。

次いで、制御部２１２は、測定した離間距離Ｌｋに基づき焦点調整を開始する（ステップＳ２）。この焦点調整には、投写光学系２５の焦点調整と、焦点調整部の焦点調整とが含まれる。
まず、制御部２１２は、測定した離間距離Ｌｋのうち、最も短い離間距離Ｌｋを特定し、この最も短い離間距離Ｌｋ（以下、「基準距離Ｌ０」と表記する）に、投写光学系２５の焦点を調整する（ステップＳ３）。この場合、制御部２１２が投写光学系２５の焦点を自動調整する制御を行う。なお、ユーザーが手動で投写光学系２５の焦点を調整しても良い。この場合には、画像表示や音声により、最も短い離間距離Ｌｋに焦点を合わせるように案内を行うことが好ましい。

このように、投写面ＳＣの一番近い部分に、投写光学系２５の焦点を合わせるので、焦点調整部１００による焦点調整が、焦点を長くする側への調整だけで済む。この場合、ステップＳ２に示す投写光学系２５の焦点調整時に、焦点調整部１００を、焦点が最も短くなる状態（本構成では、電圧無印加状態であり、屈折を生じさせない状態）にしておくことで、焦点の調整範囲を広く確保することができる。

続いて、制御部２１２は、基準距離Ｌ０を基準として、焦点調整部１００の焦点調整を行う。具体的には、制御部２１２は、（離間距離Ｌｋ−基準距離Ｌ０）が焦点深度以下の条件を満たす場合、焦点が合っていると判断する。そして、制御部２１２は上記条件を満たす離間距離Ｌｋ（ｋ＝１〜ｎのうち該当する値）については、焦点調整部１００の焦点調整をスキップする（ステップＳ４）。
つまり、（離間距離Ｌｋ−基準距離Ｌ０）は焦点ずれを示し、この焦点ずれが、投写光学系２５の焦点深度の範囲に収まる場合には、焦点調整部１００の焦点調整は行わない。これにより、焦点調整部１００の焦点調整を省略でき、調整に要する時間を短縮化できる。

一方、制御部２１２は、（離間距離Ｌｋ−基準距離Ｌ０）＞焦点深度の条件を満たす場合、焦点が合っていないと判断し、その離間距離Ｌｋ（ｋ＝１〜ｎのうち該当する値）については、焦点調整部１００の焦点調整を行う（ステップＳ５）。すなわち、制御部２１２は、焦点深度を超える焦点ずれについてだけ、焦点調整部１００による焦点調整を行う。

焦点調整部１００による焦点調整を行う場合、制御部２１２は、焦点調整距離（離間距離Ｌｋ−基準距離Ｌ０−焦点深度）を求め、この焦点調整距離を調整するのに必要な電圧を特定する。そして、制御部２１２は、焦点可変用駆動部２２０により、焦点調整の対象領域に対応する所定の領域ＲＲに対し、特定した電圧を印加する。これによって、焦点が適切に調整される。

なお、焦点調整距離を調整するのに必要な電圧の特定は、例えば、焦点調整距離と電圧とを対応づけたテーブルデータを、記憶部２１１に予め記憶しておき、制御部２１２が、このテーブルデータに基づき電圧を特定するようにすれば良い。また、テーブルデータに代えて、焦点調整距離と電圧との関係を示す数式データに基づき電圧を特定することも可能である。以上が焦点調整動作である。
この焦点調整動作は、プロジェクター１０設置後に行われる所定の設定時に制御部２１２が自動的に開始しても良いし、ユーザー指示があった場合に制御部２１２が開始しても良い。

以上説明したように、本実施形態に係るプロジェクター１０は、光源装置２１と、光源装置２１から出射された光源光を変調する変調部２３と、変調部２３で変調された変調光を投写する投写光学系２５とを備える。さらに、プロジェクター１０は、変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整部１００を備える。これにより、投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。
また、変調部２３は、複数の領域に分割され、焦点調整部１００は、分割された領域毎に焦点調整を行う。これにより、変調部２３の分割された領域毎に焦点調整を行って投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制することができる。

また、焦点調整部１００は、変調部２３の分割された領域毎に焦点調整を行う液晶レンズを用いるので、液晶レンズを用いて投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制することができる。このため、公知の液晶レンズの技術を適用可能である。
また、焦点調整部１００は、変調部２３と投写光学系２５の間に配置されるので、変調部２３と投写光学系２５との間に空くスペースを利用して配置できる。つまり、変調部２３と投写光学系２５とを含む従来のプロジェクターの構成をそのまま利用して、焦点調整部１００を配置し易くなる。

また、本実施形態のプロジェクター１０は、複数の光変調装置として機能する液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと、各液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂからの変調光を合成する合成光学系３３を備える。そして、焦点調整部１００は、合成光学系３３と液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂとの間に配置されている。これにより、従来のプロジェクター等が有する複数の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと合成光学系３３の間に空くスペースを利用して焦点調整部１００を配置できる。

また、複数の液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのそれぞれに対応する複数の焦点調整部１００とを備える。これにより、いわゆる３板式のプロジェクターにて、投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。
しかも、各液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂからの変調光を合成する合成光学系３３を有し、複数の焦点調整部１００は、各液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂと合成光学系３３の間に配置される。従って、いわゆる３板式のプロジェクターの構成をそのまま利用して、焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。

また、焦点調整部１００は、複数のマイクロレンズを備えたレンズアレイに構成されている。これにより、各液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの数画素分を一区画として焦点調整を行う構成、或いは、各液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの画素毎に焦点調整を行う構成が可能である。従って、数画素単位、或いは一画素単位の高精度な焦点調整が可能であり、投写画像の高品質化に有利である。

また、プロジェクター１０は、距離測定部２２２と制御部２１２とを備える。距離測定部２２２は、変調部２３で変調された変調光の領域ＲＲ毎に、各領域ＲＲの変調光が投写される投写領域までの離間距離Ｌｋを測定する。そして、制御部２１２は、測定した離間距離Ｌｋに基づいて焦点調整部１００により変調光の領域ＲＲ毎に焦点調整を行わせる。これらにより、投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。
しかも、制御部２１２は、測定した離間距離Ｌｋに基づいて、投写光学系２５による焦点調整と、焦点調整部１００による変調光の領域ＲＲ毎の焦点調整とにより、変調光の領域ＲＲ毎の焦点を投写領域にそれぞれ合わせる。これにより、投写光学系２５による焦点調整と、焦点調整部１００による変調光の領域ＲＲ毎の焦点調整とにより、変調光の領域毎の焦点を投写領域にそれぞれ合わせるので、投写面の形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。
また、制御部２１２は、測定した離間距離Ｌｋに基づいて設定した基準距離Ｌ０に基づいて、投写光学系２５による焦点調整により、変調光の領域ＲＲ毎の焦点を、基準距離Ｌ０だけ離れた位置に合わせ、基準距離Ｌ０と、測定した離間距離Ｌｋとの差に基づいて、焦点調整部１００による変調光の領域ＲＲ毎の焦点調整により、変調光の領域ＲＲ毎の焦点を投写領域にそれぞれ合わせる。これにより、投写光学系２５による焦点調整と、焦点調整部１００による焦点調整とを適切に組み合わせて、投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制することができる。例えば、上記したように、基準距離Ｌ０を、測定した離間距離Ｌｋのうちの最も短い距離に設定することにより、焦点調整部１００による焦点調整が焦点を長くする側への調整だけで済む。

また、本実施形態では、プロジェクター１０の制御方法として、距離測定部２２２により、変調部２３で変調された変調光の領域ＲＲ毎に、各領域ＲＲの変調光が投写される投写領域までの離間距離Ｌｋを測定する。そして、制御部２１２により、測定した離間距離Ｌｋに基づいて、投写光学系２５による焦点調整と、焦点調整部１００による変調光の領域ＲＲ毎の焦点調整とを行う。これらにより、投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制し、曲面や凹凸面等に合焦した状態で投写可能になる。

また、上記の焦点調整として、制御部２１２は、測定した離間距離Ｌｋに基づいて設定した基準距離Ｌ０に基づいて、投写光学系２５による焦点調整により、変調光の領域ＲＲ毎の焦点を、基準距離Ｌ０だけ離れた位置に合わせる。そして、基準距離Ｌ０と、測定した離間距離Ｌｋとの差に基づいて、焦点調整部１００による変調光の領域ＲＲ毎の焦点調整により、変調光の領域ＲＲ毎の焦点を投写領域にそれぞれ合わせる。
これにより、投写光学系２５による焦点調整と、焦点調整部１００による焦点調整とを適切に組み合わせて、投写面ＳＣの形状等に起因する焦点ずれを抑制することができる。

なお、基準距離Ｌ０を、測定した離間距離Ｌｋのうちの最も短い距離に設定する場合を説明したが、これに限らない。例えば、基準距離Ｌ０を、測定した離間距離Ｌｋのうちの最も長い距離に設定し、焦点調整部１００による焦点調整を、焦点を短くする側への調整としても良い。また、基準距離Ｌ０を、測定した離間距離Ｌｋのうちの中間の距離に設定し、この中間の距離を基準にして、焦点調整部１００による焦点調整を行っても良い。

上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施形態では、焦点調整部１００として、電気式焦点可変レンズである液晶レンズを用いた構成の場合を説明したが、これに限らず、液体レンズ等の他の電気式焦点可変レンズであっても良い。

ここで、液体レンズは、曲率を可変可能なレンズであり、液体レンズを採用する場合、焦点調整部１００を、マトリックス状に配置されるマイクロレンズが液体レンズとされた液体レンズアレイで構成することが好ましい。この場合の液体レンズの構成例を図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を用いて説明する。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、液体レンズ３００は、凹部３０１が形成された透明材料からなる封止部材（容器）３１０を備える。封止部材３１０は、凹部３０１内の離間する内側面Ｍ１，Ｍ２に第１電極３１２及び第２電極３１４がそれぞれ形成される。第１電極３１２及び第２電極３１４の間には、各電極３１２，３１４に接触するように油滴３１６と、油滴３１６を覆う水性の電解液３１８が設けられる。
この封止部材３１０の凹部３０１の底面Ｍ３に対向する対向面Ｍ４には、透明電極３２０が設けられる。また、第１電極３１２、第２電極３１４及び透明電極３２０は、ＩＴＯ等の透明導電膜から構成される。第１電極３１２，第２電極３１４及び透明電極３２０には、焦点可変用駆動部２２０によって様々な電圧が印加される。なお、この電圧は、例えば、正弦波の波形で供給される。

焦点可変用駆動部２２０は、制御部２１２の制御の下、印加する電圧を可変することにより、電解液３１８を第１及び第２電極３１２，３１４間に引き込む。これにより、図７（Ａ）に示すように、油滴３１６の曲率を相対的に小さくしたり、図７（Ｂ）に示すように、油滴３１６の曲率を相対的に大きくしたりすることができる。この曲率の変化により、液体レンズの屈折率が変化し、焦点を調整することができる。
この液体レンズを用いた構成でも、上記実施形態と同様のレイアウトが可能であり、上記実施形態と同様の各種効果を得ることができる。なお、液体レンズについても、上記構成に限らず、公知の構成を広く適用可能である。
なお、焦点調整部１００には、液晶レンズや液体レンズ以外にも、ゲル可変レンズや電気光学結晶を用いたレンズ等、他の電気式焦点可変レンズも適用可能である。

上述した実施形態では、液晶パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのそれぞれに対応するように３つの焦点調整部１００を備えた構成を示したが、焦点調整部１００を１つだけ備えた構成としてもよい。その場合は、例えば、図８に示すように、ダイクロイックプリズム３３Ａと投写光学系２５の間に焦点調整部１００を配置すればよい。なお、焦点調整部１００の構成は、単独部品で形成しても良いし、ダイクロイックプリズム３３Ａと一体に構成しても良い。

上述した実施形態では、焦点調整部１００がプロジェクター１０の内部（投写光学系２５の入射側）に配置されている構成例を示したが、投写光学系２５に焦点調整部１００を配置しても良い。例えば、投写光学系２５の出射側（プロジェクター１０の外側）に焦点調整部１００を取り付け構成しても良いし、投写光学系２５の光学系内部に焦点調整部１００を備えた構成としても良い。

また、図５等に示したプロジェクター１０の構成は機能構成を示すものであり、具体的な実装形態を限定するものではない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現しても良い。

１０…プロジェクター、１１…光投写部、２１…光源装置（光源）、２３…変調部（光変調装置）、２５…投写光学系、２７…光源側光学系、２９…分離光学系、３１…リレー光学系、３３…合成光学系、１００…焦点調整部（焦点調整手段）、２１２…制御部（制御手段）、２２２…距離測定部（距離測定手段）、ＳＣ…投写面。

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光源光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、
   前記変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整手段と、
   前記変調光の領域毎に、前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定する距離測定手段と、
   前記距離測定手段により測定した前記離間距離に基づいて、前記焦点調整手段により前記変調光の領域毎に焦点調整を行わせる制御手段と、
   を備え、
   前記焦点調整手段は、前記光変調装置の画素毎に焦点調整を行うことを特徴とするプロジェクター。
2. 前記焦点調整手段は、前記光変調装置と前記投写光学系の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 複数の前記光変調装置と、前記複数の光変調装置で変調された変調光を合成する合成光学系とを備え、
   前記焦点調整手段は、前記合成光学系と前記投写光学系の間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
4. 光源と、
   前記光源から出射された光源光を変調する複数の光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、
   前記変調光の領域毎に焦点を調整可能で、前記複数の光変調装置のそれぞれに対応する複数の焦点調整手段と、
   前記変調光の領域毎に、前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定する距離測定手段と、
   前記距離測定手段により測定した前記離間距離に基づいて、前記焦点調整手段により前記変調光の領域毎に焦点調整を行わせる制御手段と、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。
5. 前記複数の光変調装置からの変調光を合成する合成光学系を有し、
   前記複数の焦点調整手段は、前記複数の光変調装置と、前記合成光学系の間に
   配置されていることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクター。
6. 光源と、
   前記光源から出射された光源光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、
   前記変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整手段と、
   前記変調光の領域毎に、前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定する距離測定手段と、
   前記距離測定手段により測定した前記離間距離に基づいて、前記焦点調整手段により前記変調光の領域毎に焦点調整を行わせる制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、測定した前記離間距離に基づいて設定した基準距離に基づいて、前記投写光学系による焦点調整により、前記変調光の領域毎の焦点を、前記基準距離だけ離れた位置に合わせ、
   前記基準距離と、測定した前記離間距離との差に基づいて、前記焦点調整手段による前記変調光の領域毎の焦点調整により、前記変調光の領域毎の焦点を前記投写領域にそれぞれ合わせることを特徴とするプロジェクター。
7. 光源と、
   前記光源から出射された光源光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、
   前記変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整手段と、
   前記変調光の領域毎に、前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定する距離測定手段と、
   前記距離測定手段により測定した前記離間距離に基づいて、前記焦点調整手段により前記変調光の領域毎に焦点調整を行わせる制御手段と、
   を備え、
   前記焦点調整手段は、前記領域毎の焦点を調整する電気式焦点可変レンズを備えることを特徴とするプロジェクター。
8. 光源と、
   前記光源から出射された光源光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、
   前記変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整手段と、
   前記変調光の領域毎に、前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定する距離測定手段と、を備えるプロジェクターの制御方法であって、
   前記変調光の領域毎に、前記距離測定手段により各領域の前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定させ、
   測定した前記離間距離に基づいて、前記焦点調整手段により前記変調装置光の画素毎に焦点調整を行わせることを特徴とするプロジェクターの制御方法。
9. 光源と、
   前記光源から出射された光源光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置で変調された変調光を投写する投写光学系と、
   前記変調光の領域毎に焦点を調整可能な焦点調整手段と、
   前記変調光の領域毎に、前記変調光が投写される投写領域までの離間距離を測定する距離測定手段と、を備えを備えるプロジェクターの制御方法であって、
   前記距離測定手段により測定した前記離間距離に基づいて設定した基準距離に基づいて、前記投写光学系による焦点調整により、前記変調光の領域毎の焦点を、前記基準距離だけ離れた位置に合わせ、
   前記基準距離と、測定した前記離間距離との差に基づいて、前記焦点調整手段による前記変調光の領域毎の焦点調整により、前記変調光の領域毎の焦点を前記投写領域にそれぞれ合わせることを特徴とするプロジェクターの制御方法。

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