(57)【要約】【課題】  本発明は、投射型表示装置に伝わる振動と、拡大投射した画像の揺れの位相とが異なる場合であっても、拡大投射した画像の揺れを低減する投射型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の投射型表示装置は、画像を表示する投射型表示装置であって、光変調素子と、前記光変調素子からの光を被投射面に投射する投射光学系によって、前記被投射面に投射された画像の振動に関する情報を取得する取得部と、前記投射された画像の振動に関する情報に基づいて、前記投射光学系によって前記被投射面に投射される画像を補正する補正部と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する投射型表示装置であって、
光変調素子と、
前記光変調素子からの光を被投射面に投射する投射光学系によって、前記被投射面に投射された画像の振動に関する情報を取得する取得部と、
前記投射された画像の振動に関する情報に基づいて、前記投射光学系によって前記被投射面に投射される画像を補正する補正部と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記取得部は、前記被投射面に投射された画像を検出する検出手段により検出された前記画像の振動に関する情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記投射光学系に含まれる偏心ユニットを有しており、
前記投射された画像の振動に関する情報に基づいて、前記被投射面における前記画像の振動を低減するように前記偏心ユニットを移動させ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。
【請求項４】
前記補正部は、前記偏心ユニットを移動させる際、原画を変形させる、ことを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記偏心ユニットを移動させる量に従って、前記原画を変形させる量を変化させる、ことを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記補正部は、前記取得部によって取得された前記画像の振動に関する情報に基づいて、前記光変調素子において形成される原画を形成する位置を変化させる、
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記原画の形成する位置の変化させる際、前記原画を変形させる、ことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記原画の形成する位置を変化させる量に従って、前記原画を変形させる量を変化させる、ことを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記補正部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記取得部によって取得された前記画像の振動に関する情報に基づいて、前記補正部を制御することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記投射型表示装置に伝わる振動を検出する振動検出手段を備え、
前記補正部は、前記取得部によって取得された前記画像の振動に関する情報、および前記振動検出手段によって検出された振動に基づいて、前記投射光学系によって投射される画像を補正することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光を液晶パネルやＤＭＤ等の各種光変調素子によって画像に変換し、画像をレンズユニットによってスクリーン等の被投射面に拡大投射させる投射型表示装置（投射型表示装置）が知られている。近年、４Ｋ解像度に代表される高解像度化に対応するため、投射型表示装置のレンズユニットの偏心敏感度は非常に高くなっている。このため、従来問題とならなかった僅かな振動であっても投射型表示装置に振動が伝わると拡大投射した画像に揺れが生じてしまう。
【０００３】
この問題に対して、投射型表示装置が振動を検知し拡大投射した画像の揺れを回避する技術が知られている。例えば、特許文献１の投射型表示装置は、投射型表示装置に加速度検出手段を備え、加速度検出手段で振動を検出する。そして、加速度検出手段の検出結果に応じてレンズユニット移動させることで拡大投射した画像の揺れを低減する方法が提案されている。また、特許文献２の投射型表示装置は、投射型表示装置に加速度検出手段を備え、加速度検出手段で振動を検知する。そして、加速度検出手段の検出結果に応じて投射型表示装置を移動させることで拡大投射した画像の揺れを低減する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−４７８５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
投射型表示装置に伝わった振動と、拡大投射した画像に生じている揺れの振幅や位相が異なることがある。これは、投射型表示装置のレンズユニットが片持ちで構成されていると撓み等でレンズの先端では振動の振幅や位相にずれが生じることや、レンズユニットの光学敏感度の影響で振動と拡大投射した画像の揺れの位相にずれが生じることなどが原因で発生する。
【０００６】
このように、投射型表示装置に伝わった振動と、拡大投射した画像の揺れの振幅や位相が異なる場合には、特許文献１および２を用いて投射型表示装置の揺れを検出しても、拡大透写した画像の揺れを低減することができない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、投射型表示装置に伝わる振動と、拡大投射した画像の揺れの位相とが異なる場合であっても、拡大投射した画像の揺れを低減する投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の投射型表示装置は、画像を表示する投射型表示装置であって、光変調素子と、前記光変調素子からの光を被投射面に投射する投射光学系によって、前記被投射面に投射された画像の振動に関する情報を取得する取得部と、前記投射された画像の振動に関する情報に基づいて、前記投射光学系によって前記被投射面に投射される画像を補正する補正部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、投射型表示装置に伝わる振動と、拡大投射した画像の揺れの位相とが異なる場合であっても、拡大投射した画像の揺れを低減する投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の投射型表示装置を示した図である。
【図２】本実施形態のレンズユニットを示した分解図である。
【図３】本実施形態のレンズユニットと光学ボックスを示した分解図である。
【図４】本実施形態の投射型表示装置と外部の検出手段を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の投射型表示装置５００（プロジェクタ）を示した図である。本実施形態の投射型表示装置５００は、レンズユニット１００、光学ボックス２００、振動検出手段３００、外部の検出手段６００からの情報を取得する取得部４００を備えている。さらに、本実施形態の投射型表示装置５００は、各部の動作を制御する制御部８００を備えている。
【００１３】
レンズユニット１００（投射光学系）は、投射型表示装置５００の前面に形成された開口を通して、スクリーンや壁等の被投射面に画像を投射する。図２は、本実施形態のレンズユニット１００を示した分解図である。
【００１４】
レンズユニット１００は、複数のレンズを保持するレンズ鏡筒を備える。レンズユニット１００は、第１レンズ群を保持する第１鏡筒１０１、第２レンズ群を保持する第２鏡筒１０２、第３レンズ群を保持する第３鏡筒１０３を備える。さらにレンズユニット１００は、第４レンズ群を保持する第４鏡筒１０４、第５レンズ群を保持する第５鏡筒１０５、第６レンズ群を保持する第６鏡筒１０６、これら複数の鏡筒を格納する筐体本体である固定筒１０７を備える。
【００１５】
固定筒１０７には、投射光学系の光軸方向後端部（第６鏡筒１０６側の端部）の位置に、光学ボックス２００にビス止めされるマウント部１０７Ｂ（フランジ部）が形成されている。固定筒１０７には、その内周のうちマウント部１０７Ｂよりも光軸方向の前側（第１鏡筒１０１側）の領域に、光軸回りで回転する第１回転環としてのカム環１０８を備える。固定筒１０７には、その外周のうちマウント部１０７Ｂよりも光軸方向の前側（第１鏡筒１０１側）の領域に、光軸回りで回転する第２回転環としてのフォーカス環１１０を備える。
【００１６】
第１鏡筒１０１、第２鏡筒１０２、第３鏡筒１０３、第４鏡筒１０４、第５鏡筒１０５のそれぞれには、ビスで取り付けられたカムフォロア１０９を備える。第１鏡筒１０１は、固定筒１０７の端部（光軸方向の前側）にカムフォロア１０９を介して固定される。カムフォロア１０９が取り付けられた第２鏡筒１０２は、フォーカス環１１０に形成されたカム溝に係合する。それぞれカムフォロア１０９が取り付けられた第３鏡筒１０３、第４鏡筒１０４、第５鏡筒１０５は、カム環１０８に形成されたカム溝に係合する。カム環１０８には、第１鏡筒１０１側にギア部有するズーム環１１１が取り付けられている。
【００１７】
レンズユニット１００は、レンズを保持する鏡筒を駆動させるアクチュエータとしてモータユニット１１２、フォーカス環１１０が光軸周りに回転した際の焦点位置の基準を検出する為のスイッチ１１４を備える。また、モータユニット１１２およびスイッチ１１４を保持する保持部材１１３を備える。モータユニット１１２およびスイッチ１１４はビスにより保持部材１１３に固定される。そして、保持部材１１３はビスにより固定筒１０７に固定される。モータユニット１１２は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ等のモータ本体と、モータ本体の回転を減速して出力する減速ギアボックスと、モータの駆動を回転角として表す為のパルス板を有する。さらにモータユニット１１２は、回転角の検出結果をパルス信号として出力する為のフォトインタラプタを保持した基板とを含む。モータユニット１１２はフォーカス駆動源およびズーム駆動源である。
【００１８】
ここで、フォーカス駆動機構について説明する。第２鏡筒１０２はフォーカスレンズであり、第２鏡筒１０２の外周に沿って１２０°毎の３箇所に、カムフォロア１０９が取り付けられている。第２鏡筒１０２に取り付けられたカムフォロア１０９は、固定筒１０７に光軸方向に延びるように形成された案内溝１０７Ａに係合する。さらに、フォーカス環１１０に形成されたカム溝部にも係合する。
【００１９】
また、フォーカス環１１０は、固定筒１０７に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で、光軸回りに回転可能となっている。フォーカス環１１０と噛み合ったモータユニット１１２を駆動すると、フォーカス環１１０が回転駆動される。フォーカス環１１０が回転すると、カム溝部とカムフォロア１０９との係合作用によって、第２鏡筒１０２が光軸方向に移動する。これにより、電動フォーカス駆動が行われる。
【００２０】
第２鏡筒１０２、第３鏡筒１０３、第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５はそれぞれ、第２〜第５レンズ群としての変倍系レンズを保持する。第２鏡筒１０２、第３鏡筒１０３、第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５が光軸方向に移動することで、変倍（ズーム）が行われる。第６鏡筒１０６は、第６レンズ群としてのリレー系レンズを保持しており、固定筒１０７の後端部にスラスト方向からビス（不図示）により固定される。
【００２１】
ここで、ズーム駆動機構について説明する。第２鏡筒１０２、第３鏡筒１０３、第４鏡筒１０４および第５鏡筒１０５の外周に沿って１２０°毎の３箇所に、カムフォロア１０９が取り付けられている。第２鏡筒１０２、第３鏡筒１０３、第４鏡筒１０４に設けられたカムフォロア１０９は、固定筒１０７に光軸方向に延びるように形成された案内溝１０７Ａに係合する。さらに、カムフォロア１０９は、カム環１０８に形成された第２カム溝部１０８Ａ、第３カム溝部１０８Ｂ、第４カム溝部１０８Ｃにも係合する。
【００２２】
また、カム環１０８の端部（第１鏡筒１０１側）には、これと一体回転可能にズーム環１１１が取り付けられている。カム環１０８は、固定筒１０７に対してバヨネット結合構造等によって光軸方向への移動が阻止された状態で光軸回りにのみ回転可能となっている。ズーム環１１１と噛み合ったモータユニット１１２を駆動すると、ズーム環１１１が回転駆動される。ズーム環１１１が回転すると、これと一体的にカム環１０８が固定筒１０７に対して光軸回りで定位置回転する。カム環１０８が回転すると、第２カム溝部１０８Ａ、第３カム溝部１０８Ｂ、第４カム溝部１０８Ｃとカムフォロア１０９との係合作用によって、第２鏡筒１０２、第３鏡筒１０３および第４鏡筒１０４が光軸方向に移動する。これにより、電動ズーム駆動が行われる。
【００２３】
投射型表示装置５００は、床、机上、天井等に設置して使用されるため、床、机上、天井等が振動すると投射型表示装置に振動が伝わり拡大投射した画像に揺れが生じてしまう問題がある。この問題に対して、前記投射型表示装置自体を堅牢にすることで投射画像の揺れを抑制する方法や、投射型表示装置で発生する振動に応じて被投射面に投射される画像を振動（移動）させる方法が知られている。
【００２４】
そのため、本実施形態の第４鏡筒１０４には、被投射面に投射された画像（投射画像）を移動させる偏心ユニット有している。偏心ユニットはアクチュエータを有しており、アクチュエータを用いて第４鏡筒１０４に保持されたレンズ（光学素子）を移動させることができる。投射型表示装置５００は、第４鏡筒１０４に保持されたレンズを偏心ユニットで移動させることにより、投射画像をレンズユニットの光軸と垂直な面で平行移動させることができる。
【００２５】
例えば、投射型表示装置５００に振動検出手段３００が備えられている場合には、振動検出手段３００が検出した振動による投射画像の振動を打ち消すように、偏心ユニットを駆動させることにより投射画像の振動を低減することができる。振動検出手段３００は、投射型表示装置５００に備えられており、投射型表示装置５００の振動を検出することができる。このように、鏡筒に保持された光学素子を移動させる偏心ユニットが、投射画像の投射位置を補正する（投射画像を補正する、投射位置の変化量を低減する、振動が投射位置に与える影響を低減する機能を持つ）補正部として機能する。この投射画像の投射位置の変化量を低減する機能を持つ補正部は、ここでは偏心ユニット（偏心可能なレンズユニット）としたが、この限りではない。例えば、回動可能なミラーであっても良いし、偏心ではなくチルト可能なレンズユニットでも良い。更には、レンズユニットやミラーといった光学素子を移動させるのではなく、光変調素子上の原画の位置を変更しても構わない。
【００２６】
しかし、この方法では回避すべき拡大投射された投射画像の振動を直接検出していないため、高精度に拡大投射された投射画像の振動を低減することは困難な場合がある。また、投射型表示装置５００に備えられた振動検出手段３００によって検出される振動の振幅が、被投射面に投射される投射画像の振幅が異なる場合がある。
【００２７】
本実施形態の偏心ユニットは、取得部４００によって取得された投射画像の振動の情報に基づいて、投射光学系によって投射される画像の位置を補正する。取得部４００は、カメラなどの検出手段６００と通信するための通信手段とすることができる。投射型表示装置５００と検出手段６００との通信手段は、有線でもよいし無線でもよい。
【００２８】
光学ボックス２００は、光源、照明光学系、色分離合成部（ここでは光変調素子を含む）を備える。光学ボックス２００の光源から出射された光は、照明光学系を介し、所定の偏光方向を有する光に変換され、色分離合成部に入射する。色分離合成部には、ダイクロイックミラー、λ／２板、偏光ビームスプリッタ、液晶パネル等の光変調素子、校正用ビームスプリッタ等を備える。光学ボックス２００の光が射出する部分には、上述のレンズユニット１００が取り付けられている。ここで、光変調素子は、前述の液晶パネル（反射型液晶パネル、透過型液晶パネル）や、マイクロミラーデバイス（小さいミラー群の集合体）や、或いは自発光素子や、その他原画を形成することが可能な素子と置き換えても良い。
【００２９】
図３は、本実施形態の投射型表示装置５００に備えられたレンズユニット１００と光学ボックス２００の分解図である。図３に示すように、レンズユニット１００のマウント部１０７Ｂが光学ボックス２００に固定される。
【００３０】
図４は、本実施形態の投射型表示装置５００と外部の検出手段６００を示した図である。図４は、本実施形態の投射型表示装置５００の使用状態を示している。投射型表示装置５００が被投射面（スクリーン）に投射した投射画像７００は、検出手段６００によって検出される。検出手段６００は、被投射面に投射された投射画像７００の揺れ（振動）を検出することができる。検出手段６００は、投射画像７００の振動以外にも投射画像７００の明るさなどの情報を検出してもよい。
【００３１】
このように検出手段６００は、例えば、投射型表示装置５００が設置された床から伝わる振動によって生じる投射画像７００の振動を検出することができる。投射型表示装置５００の振動は、投射型表示装置５００が机上や天井などに設置されるため、床から伝わる振動以外にも天井を介して伝わる振動や投射型表示装置５００内の各部の動作によって生じる振動がある。検出手段６００は、投射画像７００を撮像するカメラなどである。検出手段６００の検出結果は、投射型表示装置５００に有する取得部４００（通信手段）によって取得される。例えば、本実施形態の投射型表示装置５００は、検出手段６００としてのカメラによって撮像された投射画像７００を、取得部としての通信手段によって取得する。投射型表示装置５００と検出手段６００の連携は、有線（ＵＳＢ等）でもよいし、無線通信でもよい。
【００３２】
投射型表示装置５００には、制御部８００を備える。投射型表示装置５００の制御部８００は、取得部によって取得された投射画像７００から投射画像７００の振動を求める（例えば振幅や周期など）。そして、投射型表示装置５００の制御部８００は、求めた投射画像７００の振動に基づいて、レンズユニット１００に設けられた偏心ユニットの移動量や周期を決定する。投射型表示装置５００の制御部８００は、決定した移動量や周期に基づいてレンズユニット１００の偏心ユニットを制御する。このようにすることで、本実施形態の投射型表示装置５００は、検出手段６００によって検出された投射画像７００を取得することにより、投射画像７００の振動に基づいて補正部としての偏心ユニットを制御して、投射画像７００の振動を低減する。
【００３３】
検出手段６００による投射画像７００の検出は、少なくとも投射画像７００が振動している場合に行えばよい。そのため、投射型表示装置５００は、レンズユニット１００の偏心ユニットを制御することにより、投射画像７００の振動を抑えた後に、検出手段６００に対して投射画像７００の振動の検出を停止させてもよい。また、投射型表示装置５００は、検出手段６００による投射画像７００の振動の検出を停止させた後、投射型表示装置５００に設けられた振動検出手段３００が新たな振動を検出した際には、検出手段６００に投射画像７００の振動検出を再開させてもよい。
【００３４】
上述の本実施形態の投射型表示装置は、光変調素子として反射型の液晶パネルを用いた場合について説明した。しかしながら、本発明の投射型表示装置は、光変調素子としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の他の光変調素子を用いてもよい。
【００３５】
本実施形態においては、被投射面上における画像（投射画像）の位置の変化を低減させるために、投射光学系内の光学素子（偏心ユニット）を移動させたり傾けたりする例や、光変調素子内の原画の位置を変更する例を開示してきた。しかしながら、被投射面上における画像の位置の変化を低減させるためには、投射画像の外枠部分に影響を与える歪曲収差の変化も低減することが望ましい。具体的には、投射光学系内の光学素子を移動させたり傾けたりした際には、それによる投射光学系の歪曲収差の変化量に基づいて、光変調素子上での原画の形状を変形させることが望ましい。尚、光変調素子上で原画の位置を変更させる際にも、投射光学系内の光の通過位置が変化するため、上記と同様に歪曲収差量が変化してしまう。そこで、この場合も変化する歪曲収差量に基づいて原画を変形させることが望ましい。つまり、被投射面上の画像の振動に関する情報を取得して、その情報に基づいて、原画の形状を変化させることが望ましい（投射光学系により原画に与えられる歪曲収差の影響が変化してしまうため）。また、この際、レンズユニットやミラーといった偏心ユニットを偏心させる（或いはチルトさせる）量や、原画の位置を移動させる（変化させる）量に従って、原画の形状を変化させる量も変更した方が望ましい。なぜなら、投射光学系による歪曲収差の大きさが変わるためである。
【００３６】
このように、本発明の投射型表示装置は、検出手段による投射画像の振動に基づいて、例えば投射型表示装置の本体が振動することで生じる投射画像の振動を低減することができる。本実施形態の構成とすることで、投射型表示装置が設置される床や天井を介して振動が伝わるばあいであっても、投射画像に揺れが生じない高性能で高品位な投射型表示装置を提供できるようになる。
【００３７】
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。
【符号の説明】
【００３８】
１００  レンズユニット
２００  光学ボックス
３００  振動検出手段
４００  取得部
５００  投射型表示装置
６００  検出手段
８００  制御部
【図１】
2019101328.tif 000003
【図２】
2019101328.tif 000004
【図３】
2019101328.tif 000005
【図４】
2019101328.tif 000006