(57)【要約】【課題】出荷後に発生する投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと、投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとのかい離を補正可能なレンズシフト装置を提供すること。【解決手段】画像を拡大、縮小して投射するレンズ手段と、投射画像を前記レンズ手段の光軸に対して垂直な面で、特定の位置を指定して移動が可能なシフト手段と、投射画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の情報から投射画像の位置を認識し、前記シフト手段の補正移動量を算出する演算手段と、を有する投射表示装置において、前記レンズ手段を用いて投射画像を拡大、縮小した際の投射画像の位置変動を前記撮像手段を用いて撮影し、投射画像を拡大、縮小した際に投射画像の中心位置の移動量が減じる箇所を前記演算手段を用いて移動縮小箇所として算出し、前記レンズ手段の光軸と前記移動縮小箇所とが一致するよう前記シフト手段を用いて前記レンズ手段を移動させることを特徴とする。【選択図】図１
2018004845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を拡大、縮小して投射するレンズ手段と、
投射画像を前記レンズ手段の光軸に対して垂直な面で、特定の位置を指定して移動が可能なシフト手段と、
投射画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の情報から投射画像の位置を認識し、前記シフト手段の補正移動量を算出する演算手段と、を有する投射表示装置において、
前記レンズ手段を用いて投射画像を拡大、縮小した際の投射画像の位置変動を前記撮像手段を用いて撮影し、
投射画像を拡大、縮小した際に投射画像の中心位置の移動量が減じる箇所を前記演算手段を用いて移動縮小箇所として算出し、
前記レンズ手段の光軸と前記移動縮小箇所とが一致するよう前記シフト手段を用いて前記レンズ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】
前記レンズ手段の拡大度合いを入力する拡大率入力手段を有し、前記レンズ手段の光軸と前記移動縮小箇所とが一致するよう前記シフト手段を用いて前記レンズ手段を移動させた後、前記拡大率入力手段への入力拡大率での画像中心位置を前記撮像手段を用いて撮影し、前記レンズ手段の光軸と前記拡大率入力手段への入力拡大率での画像中心位置とが一致するよう前記シフト手段を用いて前記レンズ手段を移動させ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】
前記特定の位置を複数有し、前記レンズ手段の光軸と前記移動縮小箇所とを一致させた後、前記演算手段を用いて移動縮小箇所から前記特定の位置までの移動必要量を再計算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投射表示装置。
【請求項４】
前記シフト手段を複数有し、前記移動必要量の再計算時に前記複数のシフト手段の少なくとも２つ以上の移動を組み合わせて移動必要量を算出することを特徴とする請求項３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、投射表示装置のレンズシフト装置の位置制御に関し、特にシフト位置補正制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射表示装置において、投射レンズを保持し、投射レンズの光軸に対して垂直な面内に移動することで投射画像の位置を移動させるレンズシフト装置が知られている。
【０００３】
レンズシフト装置は、投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションや、製品カタログ上で記載される可動範囲（シフト範囲）の端等の特定のシフトポジションを認識可能なものがある。
【０００４】
例えば、ゼロポジションを設定するボタンを押すと、自動でレンズシフト装置を投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するシフトポジションまで移動させる投射表示装置がある。
【０００５】
投射レンズの光軸は部品公差などによりそれぞれ個々に異なる為、実際の投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するゼロポジションと、投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとを調整し、一致させて出荷する。これにより、製品カタログ上で記載される可動範囲の端等の特定のポジションも正しく一致する。
【０００６】
しかし、レンズシフト装置は、投射レンズの保持面の形状が高温環境で微小に変形する場合がある（成型時の内部応力が開放される為）。
【０００７】
また、レンズシフト装置の構成部材は、振動落下や耐久によって部品の摩耗等が発生する場合がある。
【０００８】
また、投射表示装置の設置姿勢が変動すると、重力方向が変化することに伴う部品の移動が発生する。
【０００９】
更には、交換レンズ可能な投射表示装置においてはレンズ交換時の取り付け誤差等が発生する。
【００１０】
これらの結果として、保持する投射レンズの光軸が変動し、出荷時に調整した投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと、投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとの間にかい離が発生する。かい離が発生した場合、使用者が所定のポジションを設定すると、レンズシフト装置を自動で所定のポジションまで移動させる、という機能が正確にユーザーに提供できなくなる。
【００１１】
特許文献１に開示された従来技術では、レンズシフト装置の移動からシフトポジションを認識する。そのため、出荷後に発生する投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとのかい離を補正することはできない。
【００１２】
更に特許文献２に開示された従来技術では、出荷後に発生する出荷後に発生する投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとのかい離を補正する手段は示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−８５７９８号公報
【特許文献２】特開２００５−９９５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の従来技術においては出荷後に発生するこれらのかい離を補正する思想はなく、これらを補正する手段が求められている。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、出荷後に発生する投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと、投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとのかい離を補正可能なレンズシフト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、
画像を拡大、縮小して投射するレンズ手段と、
投射画像を前記レンズ手段の光軸に対して垂直な面で、特定の位置を指定して移動が可能なシフト手段と、
投射画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の情報から投射画像の位置を認識し、前記シフト手段の補正移動量を算出する演算手段と、を有する投射表示装置において、
前記レンズ手段を用いて投射画像を拡大、縮小した際の投射画像の位置変動を前記撮像手段を用いて撮影し、
投射画像を拡大、縮小した際に投射画像の中心位置の移動量が減じる箇所を前記演算手段を用いて移動縮小箇所として算出し、
前記レンズ手段の光軸と前記移動縮小箇所とが一致するよう前記シフト手段を用いて前記レンズ手段を移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出荷後に発生する投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと、投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとのかい離を補正可能なレンズシフト装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】本発明を説明するレンズシフト装置のユニット概略図
【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
【図８】本発明の第２の実施形態の制御フローを示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
１は生成された画像を拡大、縮小して投射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装置。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は画像を投射するためのスクリーン。９は投射画像を撮影する撮像手段であるカメラ。１００は投射表示装置内において判断や演算、記憶等を行う演算手段であるコントロールシステム。６は光源で光を発生させる。７は投射レンズ１、レンズシフト装置２、色分離合成光学系３、液晶パネル４、証明光学系５、光源ランプ６、カメラ９、コントロールシステム１００を内部に格納する投射表示装置外装筺体。
【００２２】
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。
【００２３】
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光軸補正レンズ群。光軸補正レンズ群１７を移動することで投射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。
【００２４】
図５は本発明を説明するレンズシフト装置のユニット概略図である。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、投射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の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画素単位で投射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。
【００２８】
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レンズシフト装置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射画像の位置を変動させる光軸補正レンズ群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）投射画像を１画素単位で移動させるデジタルシフト。
【００２９】
下記の実施例ではゼロポジションと、上下、左右方向の端位置までの移動が指定できるレンズシフト装置２を有する投射表示装置について説明する。ここで端位置とは製品スペック等で謳われる、例えば「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」であり、ゼロポジションからの所定位置を指し、物理的な端ではなく、ソフトで移動量を規制する端とする。例えば「シフト上６０％」は、投射画像の上下方向の長さを１００％とした場合、投射画像をゼロポジションから上方向に６０％の距離移動させた箇所にできるレンズシフト装置２のポジションである。
【００３０】
ソフトで規制する端位置は、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。
【００３１】
投射レンズ１を光学的な光軸中心において投射画像の拡大、縮小を行っても、投射画像の中心位置は移動しない。しかし、光学的な光軸中心からレンズシフト装置等でシフトした位置において、投射画像の拡大、縮小を行った場合、投射画像の中心位置が移動する。
【実施例１】
【００３２】
以下、図１、２、３、４、５、６、７を参照して、本発明の第１の実施例による、シフト補正方法について説明する。
【００３３】
初めにｓｔｅｐ１にて、使用者は出荷後に発生する投射画像の中心と投射表示装置のシステム上認識するゼロポジションとのかい離を補正するシフト補正モードを選択する。
【００３４】
次にｓｔｅｐ２にて、現時点で投射表示装置のシステム上認識するゼロポジションへレンズシフト装置を移動させる。
【００３５】
次にｓｔｅｐ３にて、コントロールシステム１００からの指令により投射レンズ１のズーム動作を行い、ＴＥＬＥ端への移動、ＷＩＤＥ端への移動をして、投射画像を拡大、縮小する。
【００３６】
次にｓｔｅｐ４にて、前記の拡大、縮小が行われる投射画像をカメラ９にて撮影し、投射画像の中心位置移動をコントロールシステム１００に記録する。
【００３７】
次にｓｔｅｐ５にて、コントロールシステム１００にて投射画像の中心位置移動があるかないかを判定する。ｓｔｅｐ５にて、投射画像の中心位置移動があると判定された場合は、ｓｔｅｐ６にて、投射画像の中心移動軌跡の中心位置を投射レンズの光軸として投射表示装置のシステム上認識するゼロポジションとして再設定する。その後、ｓｔｅｐ２に戻り、ｓｔｅｐ４の判断にて投射画像の中心位置移動がなくなるまで繰り返す。ｓｔｅｐ５にて、投射画像の中心位置移動がないと判定された場合は、ｓｔｅｐ７にて、新たに設定した投射表示装置のシステム上認識するゼロポジション（投射レンズの光軸と一致）より「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」まで移動させる。
【００３８】
次にｓｔｅｐ８にて、所定のシフト範囲（「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」  以下の表記は省略）があるかどうかを、横方向駆動機構２４と縦方向駆動機構２５内の移動量検知センサにて検知し、コントロールシステム１００で判定する。判定はあらかじめコントロールシステム１００に記憶された移動量と、移動量検知センサの検出する移動量とを比較し、移動量が一致するかどうかを判定する。ｓｔｅｐ８にて、所定のシフト範囲がないと判定される理由は、２つの理由が考えられる。１つ目はゼロポジションの移動量があらかじめ設定した余裕シロを超えた場合。２つめは出荷後の変動によりシフト範囲が変動し（（背景にて説明した理由等により）、余裕シロが少なくなったことを起因として、ゼロポジションの移動量が余裕シロを超えた場合である。ｓｔｅｐ８にて、所定のシフト範囲がないと判定された場合は、２つのシフト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つめは光軸補正レンズ群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。
【００３９】
次にｓｔｅｐ１０にて、コントロールシステム１００で、どのシフト手段をどのように組み合わせてカタログ上で謳われる「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」を満たすかを決定する。例えば上方向のシフトの場合、シフト０％から５８％まではレンズシフト装置による駆動、５８％から５９％まではデジタルシフト、５９％から６０％まではＩＳシフト動作による駆動というように決定する。
【実施例２】
【００４０】
以下、図２、３、４、５、６、７、８を参照して、本発明の第２の実施例による、シフト補正方法について説明する。
【００４１】
投射レンズ１は部品公差や製造時の調整などにより、微小ではあるがズーム動作によって光軸が変動する場合がある。この場合、例えば投射レンズ１に入射する光線光軸に対してレンズシフト装置２を用いて投射レンズ１の光軸を合わせたとしても、投射画像の光軸中心はズーム動作によって移動してしまう、という問題がある。そこで、使用者が利用するズーム倍率での画像において、投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと、投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとを一致させる方法が図８のフローチャートである。
【００４２】
初めにｓｔｅｐ１にて、使用者は投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸とが一致するいわゆるゼロポジションと、投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションを一致させるシフト補正モードを選択する。
【００４３】
次にｓｔｅｐ２にて、現時点で装置が認識するレンズシフト装置のゼロポジションへレンズシフト装置を移動させる。
【００４４】
次にｓｔｅｐ３にて、コントロールシステム１００からの指令で投射レンズ１のズーム動作を行い、ＴＥＬＥ端への移動、ＷＩＤＥ端への移動をして、投射画像を拡大、縮小する。
【００４５】
次にｓｔｅｐ４にて、前記の拡大、縮小が行われる投射画像をカメラ９にて撮影し、投射画像の中心位置移動をコントロールシステム１００に記録する。
【００４６】
次にｓｔｅｐ５にて、コントロールシステム１００にて投射画像の中心位置移動があらかじめ設定した所定量以下かを判定する。ｓｔｅｐ５にて、投射画像の中心位置移動があらかじめ設定した所定量以下でない判定された場合は、ｓｔｅｐ６にて、投射画像の中心移動軌跡の中心位置を投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとして再設定する。その後、ｓｔｅｐ２に戻り、ｓｔｅｐ５の判断にて投射画像の中心位置変動があらかじめ設定した所定量以下と判定されなくなるまで繰り返す。ｓｔｅｐ５にて、投射画像の中心位置移動があらかじめ設定した所定量以下であると判定された場合、ｓｔｅｐ７にて、使用者により使用するズームポジション（ズーム倍率）を入力されて投射レンズ１を入力ズーム倍率に移動する。
【００４７】
次にｓｔｅｐ８にて、ズームポジションの決定時の拡大、もしくは縮小が行われる投射画像をカメラ９にて撮影し、投射画像の中心位置の移動をコントロールシステム１００に記録する。次にｓｔｅｐ８においてコントロールシステム１００にて投射画像の中心位置移動が所定量以上であるかないかを判定する。この場合、所定量はゼロとしてもよい。
【００４８】
ｓｔｅｐ９にて、投射画像の中心位置移動があらかじめ設定した量以上あると判定された場合は、ｓｔｅｐ１０にて、使用するズームポジションにおける投射画像の中心位置を投射表示装置がシステム上認識するゼロポジションとして再設定する。なお、ｓｔｅｐ９の設定量はｓｔｅｐ５の設定量よりも小さい。ｓｔｅｐ９にて、投射画像の中心位置移動が所定量以上でないと判定された場合は、ｓｔｅｐ１１にて、新たに設定した投射表示装置がシステム上認識するゼロポジション（光学的な光軸と一致）より所定のシフト量「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」まで移動させる。
【００４９】
次にｓｔｅｐ１２にて、カタログ上で謳われる所定のシフト範囲があるかどうかを、横方向駆動機構２４と縦方向駆動機構２５内の移動量検知センサにて検知し、コントロールシステム１００で判定する。判定はあらかじめコントロールシステム１００に記憶された移動量と、移動量検知センサの検出する移動量とを比較し、移動量が一致するかどうかを判定する。ｓｔｅｐ１２にて、カタログ上で謳われる所定のシフト範囲がないと判定される理由は、２つの理由が考えられる。１つ目はゼロポジションの移動量があらかじめ設定した余裕シロを超えた場合。２つめは出荷後の変動によりシフト範囲が変動し（（背景にて説明した理由等により）、余裕シロが少なくなったことを起因として、ゼロポジションの移動量が余裕シロを超えた場合である。ｓｔｅｐ８にて、所定のシフト範囲がないと判定された場合は、２つのシフト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つめは光軸補正レンズ群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。
【００５０】
次にｓｔｅｐ１３にて、コントロールシステム１００で、どのシフト手段をどのように組み合わせてカタログ上で謳われる「シフト上６０％」、「シフト下１０％」、「シフト左右１０％」を満たすかを決定する。例えば上方向のシフトの場合、シフト０％から５８％まではレンズシフト装置による駆動、５８％から５９％まではデジタルシフト、５９％から６０％まではＩＳシフト動作による駆動というように決定する。
【００５１】
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。
【００５２】
実施例では投射レンズに入射する光軸と、投射レンズの光軸との位置補正をレンズシフト装置の移動だけで行っているが、光軸補正レンズ群やデジタルシフト等のシフト手段のどれを用いて補正してもよい。
【００５３】
また、実施例ではゼロポジションの補正を行う特別なモードを説明したが、例えば投射毎に自動で補正動作を行ってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
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  光軸補正レンズ群、２  レンズシフト装置、
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、
９  カメラ、１００  コントロールシステム
【図１】
2018004845.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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【図８】
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