(57)【要約】【課題】どのような環境下においてもレンズの移動に伴って発生する光軸ズレを正確に補正可能にしたレンズ装置を提供すること。【解決手段】光軸方向に移動可能なレンズを１つ以上有するレンズユニットと、前記のレンズの位置を検出するためのレンズ位置検出手段と、投射画像の投射位置を移動させることが可能な画像移動手段を有する投射表示装置において、レンズの位置とその際の光軸のズレ補正量を記録する光軸ズレ補正量記憶手段を有し、レンズを移動させた際に、前記レンズ位置検出手段と光軸ズレ補正量記憶手段とから、前記画像移動手段を移動させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動可能なレンズを１つ以上有するレンズユニットと、
前記のレンズの位置を検出するためのレンズ位置検出手段と、
投射画像の投射位置を移動させることが可能な画像移動手段を有する投射表示装置において、
レンズの位置とその際の光軸のズレ補正量を記録する光軸ズレ補正量記憶手段を有し、
レンズを移動させた際に、前記レンズ位置検出手段と光軸ズレ補正量記憶手段とから、
前記画像移動手段を移動させることを特徴とする投射表示装置。
【請求項２】
前記画像移動手段が前記レンズユニットを保持し、光軸と平行な面内で前記レンズユニットを移動可能とするレンズシフト機構により構成されることを特徴とする請求項１に記載の投射表示装置。
【請求項３】
前記画像移動手段が映像信号に応じた光学像を形成する光学変調素子の画像生成領域を移動させるデジタルシフト手段により構成されることを特徴とする請求項１に記載の投射表示装置。
【請求項４】
前記画像移動手段が、前記レンズユニット内に配置され、画像のズレを補正するための防振機構により構成されることを特徴とする請求項１に記載の投射表示装置。
【請求項５】
レンズの移動前後での光軸ズレ量を減少させるよう前記画像移動手段を移動させた後、
前記画像移動手段の移動範囲の再設定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投射表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射表示装置に関し、特にレンズ装置の駆動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スクリーンとの設置距離を近づける為に、自由曲面ミラーを用いて画像を反射させる投射表示装置が増加している。
【０００３】
また、近年、プロジェクションマッピングが盛んに行われている。プロジェクションマッピングでは投影中にレンズ装置（投射レンズ）を用いて画像を拡大、縮小する画像表現手法も考えられる。
【０００４】
レンズ装置は、公差等により各レンズに傾きや平行偏芯等が発生する。その為、フォーカシングやズーミングにより、内部のレンズが光軸の前後方向に移動すると、レンズ装置の光軸が微小に変動する。例えば、投射表示装置においては、ズーミングやフォーカシングにより投影画像の中心位置（光軸）が微小に変動する。しかし、これらの現象が許容できないことがある。
【０００５】
自由曲面ミラーを用いた投射表示装置では、レンズ装置（投射レンズ）の光軸中心と反射ミラーとの位置敏感度が高く、相対的な位置関係がずれた場合、特に画像上側周辺部の光学性能の劣化が大きくなることが多い。
【０００６】
プロジェクションマッピングでは通常、複数の投射表示装置の投影画像を重ね合わせて輝度を向上させるが、それぞれのレンズ装置（投射レンズ）で変動の方向や量が異なる場合、設置時に画素単位で合わせ込んだ画像がずれて、画像劣化を発生させる。また、投射表示装置を単体で使用する際も、画像が揺れる現象として視認される。
【０００７】
そこで、ズーミングやフォーカシングによりレンズを移動させた際に、光軸の変動（投影画像の位置変化）を補正する手法が望まれている。
【０００８】
特許文献１には、スクリーンと投射表示装置の相対位置情報を検出し、結果に基づいてシフト機構、ズーム機構、フォーカス機構、装置傾き調整機構を作動させて投影画像をスクリーンの有効領域に近づける提案が開示されている。
【０００９】
特許文献２には、撮像手段からの情報によりスクリーン位置を予測し、投影画像をスクリーンに一致させる提案が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３４１０２９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１３９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術で、撮像情報をフィードバックする場合、投影画像が変動した後に調整が行われる為、投影中の変動自体をなくすことはできない。また、投影対象が凹凸がある場合やスクリーン枠がない場合は位置情報を正確に検知することが困難である。
【００１２】
更には、自由曲面ミラーを介して投射された画像は、光軸と自由曲面ミラーとの関係がずれた場合、劣化度合いはズレ方向や量により一定ではない為、得られた撮像情報から補正量を正確に予測することが難しい。また、スクリーンとの距離が近い為に、位置情報の測定誤差が及ぼす補正量への影響度が大きくなり、補正が難しい。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、どのような環境下においてもレンズの移動に伴って発生する光軸ズレを正確に補正可能にしたレンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明に係る投射表示装置は、
光軸方向に移動可能なレンズを１つ以上有するレンズユニットと、
前記のレンズの位置を検出するためのレンズ位置検出手段と、
投射画像の投射位置を移動させることが可能な画像移動手段を有する投射表示装置において、
レンズの位置とその際の光軸のズレ補正量を記録する光軸ズレ補正量記憶手段を有し、
レンズを移動させた際に、前記レンズ位置検出手段と光軸ズレ補正量記憶手段とから、
前記画像移動手段を移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、どのような環境下においてもレンズの移動に伴って発生する光軸ズレを正確に補正可能にしたレンズ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の制御フローを示したフローチャート
【図２】本発明を説明する投射表示装置の概略図
【図３】本発明を説明する投射レンズのユニット外観図
【図４】本発明を説明する投射レンズの断面図
【図５】本発明を説明するシフト機構のユニット概略図
【図６】本発明を説明する画像生成手段（液晶パネル）のユニット図
【図７】本発明を説明する画像生成手段の画像生成領域を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施形態にかかわる制御フローを示したフローチャートである。図２は本発明を説明する投射表示装置の概略図である。
【００１９】
１は生成された画像を拡大、縮小して投影するための投射レンズ。２は投射レンズ１を保持し、投射レンズの光軸に対して垂直な面に移動可能とするレンズシフト機構。４は任意の画像を生成するための画像生成装置としての液晶パネル。３は光源からの光を赤、青、緑の三色に分離し、液晶パネル４で生成した赤、青、緑の３色の画像を合成するための色分離合成光学系。５は光源からの光を液晶パネル４に均一に照射するための照明光学系。８は画像を投影するためのスクリーン。６は光を発生させる光源。７は投射レンズ１、シフト機構２、色分離合成光学系３、液晶パネル４、照明光学系５、光源ランプ６を内部に格納する投射表示装置外装筺体。
【００２０】
図３は本発明を説明する投射レンズのユニット外観図である。図４は本発明を説明する投射レンズの断面図で図３のＡ−Ａ断面を示す。
【００２１】
１５は回転することによりフォーカス群を光軸方向に所定量移動可能とするフォーカスカム環。フォーカス環１２をモータを用いて回転させることでフォーカスカム環１５も回転する。１１はフォーカス群の位置を検知するためのフォーカス位置検知センサ。１６は回転することによりズーム群を光軸方向に所定量移動可能とするズームカム環。ズーム環１３をモータを用いて回転させることでズームカム環１６も回転する。１４はズーム群の位置を検知するためのズーム位置検知センサ。１７は投射レンズ１内に配置され、図４矢印方向に移動することにより、投射レンズ１の光軸を移動させることが可能なＩＳ駆動群。ＩＳ駆動群１７を移動することで投影画像を投射レンズの光軸に対して垂直な面に移動可能とする。
【００２２】
図５は本発明を説明するシフト機構のユニット概略図である。
【００２３】
２６は投射レンズ１を保持し、投射レンズの光軸に垂直で図面Ｘ方向（紙面横方向）へ移動させる横方向駆動板。横方向駆動板２６は横方向駆動機構２４に接続される。横方向駆動機構２４内には移動量が検知できる移動量検知センサが内蔵される。横方向駆動機構２４は図示せぬモータからの駆動力を伝達する横方向駆動ギア２３と接続される。２５は横方向駆動板２６を保持し、投射レンズの光軸に垂直で図面Ｙ方向（紙面縦方向）へ移動させる縦方向駆動板。縦方向駆動板２５は縦方向駆動機構２２に接続される。縦方向駆動機構２２内には移動量が検知できる移動量検知センサが内蔵される。縦方向駆動機構２２は図示せぬモータからの駆動力を伝達する横方向駆動ギア２１と接続される。
【００２４】
図６は本発明を説明する画像生成手段（液晶パネル４）のユニット図である。図７は本発明を説明する画像生成手段（液晶パネル４）の画像生成領域を示す図である。
【００２５】
４２は光が照射され任意の画像が生成可能な領域である画像生成可能領域。４１は画像生成可能領域４２内に存在し、投影画像を生成する画像生成領域。画像生成領域４１は画像生成可能領域４２内であれば移動可能である（図７  ４１１、４１２参照）。４１１と４１２は、画像生成可能領域内４２での異なる画像生成領域を示す。画像生成領域４１を移動することで投射画像は液晶パネル４の１画素単位で投影画像を投射レンズの光軸に対して垂直な面に移動することが可能である。
【００２６】
投射表示装置は３つのシフト手段をもつ。一つ目は投射レンズ１を保持し、光軸の垂直方向に移動可能なシフト機構２。２つ目は投射レンズ１内に配置され、図４矢印方向に移動することで投影画像の位置を変動させるＩＳ群１７。３つめは液晶パネル４内の画像生成可能領域内４２において、画像生成領域を移動することによって（図７参照）投影画像を１画素単位で移動させるデジタルシフト。
【実施例１】
【００２７】
以下、図１、２、３、４、５を参照して、本発明の第１の実施例による、投射レンズの光軸補正フローについて説明する。
【００２８】
レンズ装置は内部のレンズ（移動群）がフォーカシングやズーミングで移動することにより光軸が微小に変動する。この変動量や変動方向は部品公差や組立て、調整等を原因とするため、一つ一つのレンズ装置ごとに異なる傾向を示す。投射表示装置におけるレンズ装置である投射レンズ１も同様である。
【００２９】
そこで製造時に投射レンズ１ごとに光軸のズレを記録し、レンズ（移動群）の位置と光軸のズレの情報を図示せぬ記憶装置に記憶しておく。ここでレンズ（移動群）の位置とはフォーカス位置、ズーム位置と同じ意味を持つ。
【００３０】
初めにｓｔｅｐ１にて、使用者がフォーカス動作、もしくはズーム動作の少なくともどちらかの動作を行う。
【００３１】
次にｓｔｅｐ２にて、フォーカス位置検知センサ１１とズーム位置検知センサ１４を介してフォーカス位置情報とズーム位置情報を読み込む。
【００３２】
次にｓｔｅｐ３にて、製造時に記憶しておいた移動群の位置による光軸ズレ補正量情報を参照し、フォーカシング、もしくはズーミングにより発生する光軸ズレ量を補正するための補正量を選択する。
【００３３】
次にｓｔｅｐ４にて、フォーカシング、もしくはズーミングにより発生した光軸ズレをｓｔｅｐ３にて選択した補正量をシフト機構２を用い、投射レンズ１を移動することで減じる。
【００３４】
シフト機構２が上下、左右方向の所定位置までの移動が指定できる投射表示装置の場合、上記の補正によりシフト機構２を移動させると同時に、所定位置を再設定することが好ましい。ここで所定位置とは製品スペック等で謳われる、例えば「シフト上下左右０％」、「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」であり、物理的な端ではなく、ソフトで移動量を規制する所定位置とする。
【００３５】
シフト機構２のソフトで規制する所定位置は、物理的に衝突する端に対して余裕を持って内側に設定さる。つまり、（ソフト端位置）＋（余裕シロ）＝（物理的に衝突する端）となる。つまり、上記補正による移動量が余裕シロを超えない限りは、シフト機構２でのシフト範囲の変更が可能である。
【００３６】
上記補正による移動量が余裕シロを超える場合は、２つの手段を用いてシフト可動範囲を拡大する。１つめは、液晶パネル４の画像生成可能領域４２で画像生成領域４１の位置を変動させるデジタルシフト。２つめはＩＳ群１７を駆動させ初期状態（投射表示装置に対して振動の入力がなされない状態）で画像をシフトさせるＩＳシフト動作。
【００３７】
光軸ズレ補正量分だけ、光軸ズレ補正方向に投影画像のシフト範囲を変更する。
【００３８】
次にｓｔｅｐ５にて、投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令があるかどうかを判断する。ない場合はｓｔｅｐ１にもどり、投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令があるまでｓｔｅｐ１からｓｔｅｐ５を繰り返す。
【００３９】
投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令がある場合は動作を終了する。
【実施例２】
【００４０】
以下、図１、２、３、４、６、７を参照して、本発明の第２の実施例による、投射レンズの光軸補正フローについて説明する。
【００４１】
製造時に投射レンズ１ごとに光軸のズレを記録し、レンズ（移動群）の位置と光軸のズレの情報を図示せぬ記憶装置に記憶しておく。
【００４２】
初めにｓｔｅｐ１にて、使用者がフォーカス動作、もしくはズーム動作の少なくともどちらかの動作を行う。
【００４３】
次にｓｔｅｐ２にて、フォーカス位置検知センサ１１とズーム位置検知センサ１４を介してフォーカス位置情報とズーム位置情報を読み込む。
【００４４】
次にｓｔｅｐ３にて、製造時に記憶しておいた移動群の位置による光軸ズレ補正量情報を参照し、フォーカシング、もしくはズーミングにより発生する光軸ズレ量を補正するための補正量を選択する。
【００４５】
次にｓｔｅｐ４にて、フォーカシング、もしくはズーミングにより発生した光軸ズレをｓｔｅｐ３にて選択した補正量を液晶パネル４を用いて減じる。具体的には画像生成可能領域４２内において画像生成領域を変更することにより投影画像を移動する。
【００４６】
シフト機構２が上下、左右方向の所定位置までの移動が指定できる投射表示装置の場合、上記の補正と同時に、所定位置を再設定することが好ましい。ここで所定位置とは製品スペック等で謳われる、例えば「シフト上下左右０％」、「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」であり、物理的な端ではなく、ソフトで移動量を規制する所定位置とする。
【００４７】
シフト機構２のソフトで規制する所定位置は、物理的に衝突する端に対して余裕を持って内側に設定さる。つまり、（ソフト端位置）＋（余裕シロ）＝（物理的に衝突する端）となる。つまり、上記補正による移動量が余裕シロを超えない限りは、シフト機構２でのシフト範囲の変更が可能である。
【００４８】
上記補正による移動量が余裕シロを超える場合は、２つの手段を用いてシフト可動範囲を拡大する。１つめは、液晶パネル４の画像生成可能領域４２で画像生成領域４１の位置を変動させるデジタルシフト。２つめはＩＳ群１７を駆動させ初期状態（投射表示装置に対して振動の入力がなされない状態）で画像をシフトさせるＩＳシフト動作。
光軸ズレ補正量分だけ、光軸ズレ補正方向に投影画像のシフト範囲を変更する。
【００４９】
次にｓｔｅｐ５にて、投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令があるかどうかを判断する。ない場合はｓｔｅｐ１にもどり、投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令があるまでｓｔｅｐ１からｓｔｅｐ５を繰り返す。
【００５０】
投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令がある場合は動作を終了する。
【実施例３】
【００５１】
以下、図１、２、３、４を参照して、本発明の第３の実施例による、投射レンズの光軸補正フローについて説明する。
【００５２】
製造時に投射レンズ１ごとに光軸のズレを記録し、レンズ（移動群）の位置と光軸のズレの情報を図示せぬ記憶装置に記憶しておく。
【００５３】
初めにｓｔｅｐ１にて、使用者がフォーカス動作、もしくはズーム動作の少なくともどちらかの動作を行う。
【００５４】
次にｓｔｅｐ２にて、フォーカス位置検知センサ１１とズーム位置検知センサ１４を介してフォーカス位置情報とズーム位置情報を読み込む。
【００５５】
次にｓｔｅｐ３にて、製造時に記憶しておいた移動群の位置による光軸ズレ補正量情報を参照し、フォーカシング、もしくはズーミングにより発生する光軸ズレ量を補正するための補正量を選択する。
【００５６】
次にｓｔｅｐ４にて、フォーカシング、もしくはズーミングにより発生した光軸ズレをｓｔｅｐ３にて選択した補正量をＩＳ群１７を用いて減じる。具体的にはＩＳ群１７を駆動させ初期状態（投射表示装置に対して振動の入力がなされない状態）で画像をシフトさせて投影画像を移動する。
【００５７】
シフト機構２が上下、左右方向の所定位置までの移動が指定できる投射表示装置の場合、上記の補正と同時に、所定位置を再設定することが好ましい。ここで所定位置とは製品スペック等で謳われる、例えば「シフト上下左右０％」、「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」であり、物理的な端ではなく、ソフトで移動量を規制する所定位置とする。
【００５８】
シフト機構２のソフトで規制する所定位置は、物理的に衝突する端に対して余裕を持って内側に設定さる。つまり、（ソフト端位置）＋（余裕シロ）＝（物理的に衝突する端）となる。つまり、上記補正による移動量が余裕シロを超えない限りは、シフト機構２でのシフト範囲の変更が可能である。
【００５９】
上記補正による移動量が余裕シロを超える場合は、２つの手段を用いてシフト可動範囲を拡大する。１つめは、液晶パネル４の画像生成可能領域４２で画像生成領域４１の位置を変動させるデジタルシフト。２つめはＩＳ群１７を駆動させ初期状態（投射表示装置に対して振動の入力がなされない状態）で画像をシフトさせるＩＳシフト動作。
光軸ズレ補正量分だけ、光軸ズレ補正方向に投影画像のシフト範囲を変更する。
【００６０】
次にｓｔｅｐ５にて、投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令があるかどうかを判断する。ない場合はｓｔｅｐ１にもどり、投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令があるまでｓｔｅｐ１からｓｔｅｐ５を繰り返す。
【００６１】
投射表示装置の電源をＯＦＦとする指令がある場合は動作を終了する。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、製造時に投射表示装置の設置方法（天井に吊下げて設置する場合、机に設置する場合、上向きで投射する場合等）ごとの投射レンズ姿勢における光軸ズレ量を記憶して、投射レンズ１の姿勢差による光軸変動の違いも細かく補正することもできる。また、画像生成手段として液晶パネルでの説明を行ったが、ＤＭＤ等の画像生成手段でも同様の効果を得ることができる。
さらには実施例１、２、３のシフト機構、液晶パネル、ＩＳ群の３つの補正手段を組み合わせて光軸補正を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  投射レンズ、１１  フォーカス位置検知センサ、１２  フォーカス環、
１３  ズーム環、１４  ズーム位置検知センサ、１５  フォーカスカム環、
１６  ズームカム環、１７  ＩＳ群、２  シフト機構、２１  高さ方向駆動ギア、
２２  高さ方向駆動機構、２３  横方向駆動ギア、２４  横方向駆動機構、
２５  縦方向駆動板、２６  横方向駆動板、３  色分離合成光学系、４  液晶パネル、
４１  画像生成領域、４２  画像生成可能領域、４１１  画像生成領域その１、
４１２  画像生成領域その２、５  照明光学系、６  光源ランプ、
７  投射表示装置外装筺体、８  スクリーン
【図１】
2018013652.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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