(57)【要約】【課題】画面サイズが変わった場合に、焦点調整が操作性良くかつ短時間で行えるプロジェクタ装置を提供する。【解決手段】光源装置１から放射された照明光は画像形成素子２によって反射しこの画像形成素子２で生成した画像を結像光学系である４枚の非球面反射鏡３ａ〜３ｄで拡大し、スクリーン４上に大画面を再生する。焦点調整は反射鏡３ｃをテーブル６にのせ、駆動モータ５によって光軸方向に移動（繰り出し）し、結像光学系３と画像形成素子２との距離を変えることによって実行する。位置センサ７によって読み取ったテーブル６の位置と、反射鏡の繰り出し量（移動量）と画面サイズとの関係を記憶しているメモリ１１とからＣＰＵ１０は、最適の電圧を駆動モータ５に印加して回転数を変えて反射鏡３ｃの移動速度を画面サイズによって調整する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置から放射された照明光を画像形成素子によって反射し、この画像形成素子で生成した画像を結像光学系で拡大してスクリーンに投影するプロジェクタ装置において、前記結像光学系を複数の反射鏡を用いて構成し、焦点調整のために一つの反射鏡あるいは複数の反射鏡の移動速度を画面サイズに合わせて変化させる手段を備えることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
光源装置から放射された照明光を画像形成素子によって反射し、この画像形成素子で生成した画像を結像光学系で拡大してスクリーンに投影するプロジェクタ装置において、前記結像光学系を移動させる駆動モータと、この駆動モータに印加する電圧と結像光学系の繰り出し量との関係を記録しているメモリと、前記結像光学系の位置を検出する位置センサと、これら全体を制御するＣＰＵとを備え、前記位置センサで読み取った結像光学系の位置から、ＣＰＵがスクリーンの画面サイズに合わせて最適な電圧を前記メモリより読み出して駆動モータに印加して駆動モータの回転数を変えることによって反射鏡の移動速度を変化させることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記結像光学系は、複数の非球面反射鏡を用いて構成し、焦点調整のために少なくとも一つの非球面反射鏡の位置を変えて焦点位置の調整をすることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
光源装置から放射された照明光を画像形成素子によって反射し、この画像形成素子で生成した画像を結像光学系で拡大してスクリーンに投影するプロジェクタ装置において、焦点を調整するために前記結像光学系を移動させる手段と、前記結像光学系の移動速度をスクリーンの画面サイズに合わせて変化させる手段とを備えていることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項５】
前記結像光学系を移動させる手段は、前記結像光学系を駆動するモータと、このモータの駆動回路からなることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ装置。
【請求項６】
前記結像光学系は、複数の反射鏡から構成されており、前記反射鏡の少なくとも一つを前記駆動モータによって駆動することを特徴とする請求項４または５記載のプロジェクタ装置。
【請求項７】
前記結像光学系の移動速度をスクリーンの画面サイズに合わせて変化させる手段は、前記結像光学系の位置を検出する位置センサと、移動速度と画面サイズとの関係を記憶させたメモリと、これらを制御するＣＰＵとから成ることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ装置。
【請求項８】
前記結像光学系の移動速度をスクリーンの画面サイズに合わせて変化させる手段は、ノコギリ波発生回路と、前記結像光学系の位置を検出する位置センサと、前記ノコギリ波発生回路のノコギリ波信号と前記結像光学系の位置を検出する位置センサからの信号とを比較しモータ駆動回路にパルス幅変調信号を出力する比較回路とからなることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ装置に関し、特にスクリーンの画面サイズに合わせて焦点調整感度を調整でき操作性の向上を図ったプロジェクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のプロジェクタ市場ではＣＲＴプロジェクタにかわり、液晶プロジェクタあるいはＤＭＤプロジェクタで拡大投影する装置が現れ始めている。プロジェクタは家庭用への展開として、部屋が小さくても拡大投写できるようにする必要性が出てきている。
【０００３】
近距離投写および広画角化への対応として、従来、図８に示すような反射型結像光学系を用いたプロジェクタ装置が開示されている。図８において、画像形成素子２２からの光束２６がテーブル２４に載置し固定された非球面反射鏡２３ａ〜２３ｄによって反射され、スクリーンに投影される。迷光を除外する絞り２５を搭載している。テーブル２４を移動させることによって、テーブル２４に固定されている結像光学系（非球面反射鏡２３ａ〜２３ｄ）を光軸方向に移動させて焦点調整をおこなう。この従来例では送り速度は無作為であり、画面サイズに対する速度は不均一である。そのため操作性はかなり悪い（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来図９に示すように、投影画面のサイズを設定する操作スイッチ３９と、あらかじめメモリ３８に設定された投影画面のサイズに適合するように、投影光学系の合焦レンズ３３ａと変倍レンズ３３ｂを調整するモータ３４ａ、３４ｂおよびモータ駆動装置３６ａ、３６ｂと、これらを制御するＣＰＵユニット３７とを有し、スクリーンに適合した投影状態を容易に得られるようにしたプロジェクタ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、従来焦点調整手段を有する投写レンズと、この投写レンズの焦点調整を行う焦点調整機構と、ダイクロイックミラーと投写レンズの間に設置された可動反射鏡手段と、スクリーンからの反射光を可動反射鏡手段経由で受光し、受光出力信号に変換しかつ投射レンズとＬＣＤの光軸距離と等価位置に配置された受光素子と、この受光素子よりの受光出力信号によりスクリーンまでの焦点位置を検出演算し、焦点調整機構の駆動制御を行う焦点調整制御部と、焦点調整機構の調整位置を検出する位置検出器とで構成されるプロジェクタ装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５５３０６号公報（〔００１８〕、〔００１９〕、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１８０９５５号公報（〔００１０〕、図１）
【特許文献３】
特開平１１−１１９１８５号公報（〔００１２〕、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スクリーンの画面サイズに適合するように結像光学系を調整するプロジェクタ装置においては、結像光学系の繰り出し量（光軸方向への移動量）と画面サイズの関係をプロットしたグラフである図３に示すように、画面サイズと繰り出し量の関係は比例的なものではなく、一方では繰り出しに対して敏感であり、他方では鈍感になっている。すなわち画面サイズの小さいところでは繰り出し量に対して敏感であるが、画面サイズの大きいところでは繰り出し量に対して鈍感になっている。このような状態において、高速でテーブル、すなわち結像光学系を繰り出すと感度の敏感な箇所ではフォーカスをあわせづらい。低速でテーブル、すなわち結像光学系を繰り出すとフォーカスは合わせ易いが、操作に時間がかかってしまうという問題がある。このような問題点を解決するには、画面サイズによって結像光学系の移動速度を適合するように変えてやることが必要である。
【０００８】
しかるに、上記の特許文献１は、結像光学系を構成する４つの反射鏡をすべてテーブルに固定して、反射鏡の相対位置関係を固定したままテーブルを移動させて焦点の調整を行うようにしたプロジェクタ装置を開示しているが、焦点調整の際に結像光学系の移動速度を変えて操作性の向上を図るということについては全く記述していない。
【０００９】
また、上記特許文献２には、投影画面サイズを設定する手段と、設定された投影画面のサイズに適合するように結像光学系を調整する手段とを有し、スクリーンサイズに適合した投影状態が自動的に得られるようにしたプロジェクタ装置が記載されているが、結像光学系の移動速度を変えて調整感度を最適にすることについてはまったく考慮していない。
【００１０】
また、特許文献３は、焦点調整機構と、スクリーンまでの焦点位置を検出演算し、焦点調整機構の駆動制御を行う焦点調整制御部と、焦点調整機構の調整位置を検出する位置検出部とを有し、自動的に焦点調整を行うプロジェクタ装置が記載されているが、結像光学系の移動速度を画面サイズによって変えるという技術思想については全く開示していない。このように上記した特許文献１〜３に開示されているプロジェクタ装置には、操作性が悪く、焦点調整の時間が長くかかるという問題がある
したがって、本発明の目的は、複数枚の反射鏡により構成され、この内の任意の反射鏡を移動させることにより焦点調整をおこなう結像光学系をもつプロジェクタ装置において、スクリーンの画面サイズによって結像光学系を移動させる速度を変化させることができ、操作性の向上を図ったプロジェクタ装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数枚の反射鏡により構成され、この内の任意の反射鏡を移動させることにより焦点調整をおこなう結像光学系をもつプロジェクタ装置において、移動させる速度を変化させることのできる駆動装置と移動させる反射鏡の位置を検出するセンサによって構成され、スクリーンの画面サイズによる焦点調整感度を調整することにより、操作性の向上をはかるものである。
【００１２】
本発明によれば、光源装置から放射された照明光を画像形成素子によって反射し、この画像形成素子で生成した画像を結像光学系で拡大してスクリーンに投影するプロジェクタ装置において、結像光学系を複数の反射鏡を用いて構成し、焦点調整のために一つの反射鏡あるいは複数の反射鏡の移動速度を画面サイズに合わせて変化させる手段を備えるプロジェクタ装置が得られる。反射鏡としては、非球面反射鏡が適している。
【００１３】
また、本発明によれば、光源装置から放射された照明光を画像形成素子によって反射し、この画像形成素子で生成した画像を結像光学系で拡大してスクリーンに投影するプロジェクタ装置において、焦点を調整するために前記結像光学系を移動させる手段と、前記結像光学系の移動速度をスクリーンの画面サイズに合わせて変化させる手段とを備えたプロジェクタ装置が得られる。前記結像光学系を移動させる手段は、結像光学系を駆動するモータと、このモータの駆動回路から構成されている。前記結像光学系は、複数の反射鏡から構成されており、前記反射鏡の少なくとも一つを前記駆動モータによって駆動する。また、結像光学系の移動速度をスクリーンの画面サイズに合わせて変化させる手段は、結像光学系の位置を検出する位置センサと、移動速度と画面サイズとの関係を記憶させたメモリと、これらを制御するＣＰＵとから成る。さらに、結像光学系の移動速度をスクリーンの画面サイズに合わせて変化させる手段は、ノコギリ波発生回路と、結像光学系の位置を検出する位置センサと、ノコギリ波発生回路のノコギリ波信号と結像光学系の位置を検出する位置センサからの信号とを比較しモータ駆動回路にパルス幅変調信号を出力する比較回路とから構成することもできる
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態を表したブロック図である。光源装置１から放射された照明光は画像形成素子２によって反射し、この画像形成素子２で生成した画像を結像光学系３ａ〜３ｄで拡大し、スクリーン４上に大画面を再生する。結像光学系３ａ〜３ｄは例えば回転対称非球面形状を有する反射鏡を複数枚組み合わせて構成されている。図１では、非球面反射鏡を４枚組み合わせた場合を示している。焦点調整は、テーブル６に載置した反射鏡３ｃを駆動モータ５によって光軸方向に移動（繰り出し）し、結像光学系３と画像形成素子２との距離を変えることによって実行する。その他駆動モータ５を作動させるためのモータ駆動回路９、テーブル６の位置を検出するための位置センサ７、全体の動作を制御するＣＰＵ１０、反射鏡の繰り出し量（移動量）と画面サイズとの関係を記憶させるメモリ１１および焦点調整を行うための操作スイッチ（ＳＷ）１２を備えている。
【００１５】
図２は、反射鏡３ｃを画面サイズに合わせて焦点調整のために繰り出した様子を表した断面図である。図２の３０〜８０の数字は、画面サイズをインチ（ｉｎｃｈ）単位で表した数値である。図３は、繰り出し量と画面サイズの関係の一例をプロットしたグラフである。この軌跡は一般的なレンズでも同じであり、短焦点な光学系であるほど顕著になっている。図３に示すように、画面サイズと繰り出し量の関係は比例的なものではなく、一方（画面サイズの小さい方）では繰り出しに対して敏感であり、他方（画面サイズの大きい方）では鈍感になっている。たとえば、画面サイズが３０インチから４０インチに変化した場合、焦点を調整するには図３から反射鏡３ｃを約１ｍｍ繰り出すことによって焦点を合わせることができるが、画面サイズが７０インチから８０インチに変わった場合には、反射鏡の繰り出し量は約３ｍｍとなることが図３から分かる。このような状態において、高速でテーブル６、すなわち反射鏡３ｃを繰り出すと感度の敏感な箇所（画面サイズの小さい）ではフォーカスを合わせづらいし、一方低速でテーブル、すなわち反射鏡３ｃを繰り出すとフォーカスは合わせ易いが、焦点調整操作に時間がかかってしまう。
【００１６】
そこで本発明では、メモリ１１に図４に示すような繰り出し量と駆動モータ５に印加する電圧の関係を記憶させ、位置センサ７で読み取った位置に合わせＣＰＵ１０が最適な電圧をモータ駆動回路９に送り駆動モータ５の回転数を変えて、図５のような速度でテーブル６を移動させる。すなわち、図５に示すように、画面サイズが小さく繰り出し量の小さい部分では反射鏡の移動速度を小さくし、画面サイズの大きい繰り出し量の大きい部分では反射鏡の移動速度を大きくする。これにより画面サイズに合わせて最適な速度で反射鏡を移動させることが可能となる。なお、図１では反射鏡３ｃだけをテーブル６に載置して移動させる例を示したが、反射鏡３ａ〜３ｄの４個をテーブル６に載置して移動させるようにしてもよいし、複数個の反射鏡を組合わせたものを移動させるようにしてもよい。
【００１７】
つぎに、本発明の動作について説明する。まず、スクリーン４に対置させてプロジェクタ装置をセットする。電源を入れると光源装置１から放射された照明光は画像形成素子２によって反射し、この画像形成素子２で生成した画像は結像光学系３ａ〜３ｄで拡大され、スクリーン４上に投影される。この段階では、一般にスクリーン４上の画像の焦点は合っていないので焦点調整を行わなければならない。操作者は操作スイッチ１２をオンにし、ＣＰＵ１０を介して駆動モータ５によってテーブル６を移動させて、すなわち反射鏡３ｃを移動させて焦点調整を行う。このとき最初のテーブル６の位置は、位置センサ７によって検出されＣＰＵ１０に入力される。たとえば、最初のテーブル６の位置が７０ｉｎｃｈの画面サイズに合焦されていた場合、新しい８０インチの画面サイズに合焦されるには図３から約３ｍｍ反射鏡３ｃを繰り出してやる必要があり、一方、新しい画面サイズが５０ｉｎｃｈの場合には、約２ｍｍだけ繰り出し量を減少させてやることが必要となる。操作者は操作スイッチ１２によって繰り出し量を増大させる方向か減少させる方向かを選択する。一方、位置センサ７によってテーブル６の位置（すなわち反射鏡３ｃの位置）を読み取りＣＰＵ１０に入力する。メモリ１１には図４に示すように繰り出し量（画面サイズに依存する）と駆動モータに印加する電圧の関係が記憶されているので、ＣＰＵ１０は位置センサ７で読み取った位置に合わせて最適な電圧をメモリ１１から読み出しモータ駆動回路９に送り、駆動モータ５の回転数を変えてテーブル６の移動速度を図５に示すように変化させて移動させる。すなわち、繰り出し量の小さいところでは移動速度を小さくし、繰り出し量の大きいところでは移動速度を大きくなるようにする。操作者は、スクリーン４上の画面を見て焦点が合ったとき、操作スイッチ１２を切る。このようにして新しい画面サイズに対する焦点調整が終了する。
【００１８】
本実施の形態では、このように画面サイズが小さいときは、反射鏡３ｃの移動をゆっくりと行い、画面サイズが大きいときには移動を速く行い、スクリーンサイズによる焦点調整感度を調整しているので、操作性の向上をはかることができると共に、焦点調整に要する時間を短縮できる。
【００１９】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。本実施形態では、ＣＰＵおよびメモリを使用しない。電圧で駆動モータ５を制御せずにパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧で制御を行う。テーブル６の繰り出し量に合わせて電圧の変わるスライド抵抗などからなる位置検出センサ８からの入力信号Ａとノコギリ波発生回路１３からのノコギリ波信号Ｂの２つの信号を比較回路１４によって比較しＰＷＭ電圧波形を作成する。
【００２０】
ＰＷＭ波形を作る原理は一般的なものである。図７（ａ）に示すようなノコギリ波信号Ｂと入力信号Ａを比較し、入力信号Ａの方が高いときだけ出力されるＰＷＭ電圧波形をオンする。図７（ｂ）に示すように入力信号Ａの値が大きくなるほど出力されるＰＷＭ電圧波形の幅が大きくなる結果駆動モータ５が早く回転する。入力信号Ａの値が低くなるとＰＷＭ波形の幅が細くなりその結果駆動モータ５がゆっくりと回転する。これによりＣＰＵとメモリを使用することなく、入力信号Ａのカーブ特性によって、繰り出し量に合わせた最適な速度でテーブル６、すなわち反射鏡３ｃを移動させることができる。この実施形態では、ＣＰＵやメモリを使用しないので、第１の実施形態よりプロジェクタ装置の構造が簡単になるという利点がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、画面サイズが小さいときは反射鏡の移動をゆっくりと行い、画面サイズが大きいときには移動を速く行い、スクリーンの画面サイズによる焦点調整感度を調整しているので、操作性の向上をはかることができると共に、焦点調整に要する時間を短縮できるという効果がある。
【００２２】
また、通常は低速側に移動速度をあわせてしまうためフルストローク移動するのに時間がかかってしまうが、本発明では早くできる領域が多いので、トータル時間は短くなるから、簡単な構成でフルストロークにかかる移動時間を短縮させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明における反射鏡を画面のサイズに合わせて繰り出した様子を表した断面図である。
【図３】反射鏡の繰り出し量と画面サイズの関係をプロットしたグラフである。
【図４】反射鏡の繰り出し量とモータの駆動電圧の関係をプロットしたグラフである。
【図５】反射鏡の繰り出し量と移動速度の関係をプロットしたグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ位置検出センサからの入力信号Ａとノコギリ波形信号Ｂとを表すグラフ、ＰＷＭ波形とモータ回転数の関係を表すグラフである。
【図８】従来のプロジェクタ装置を示す断面図である。
【図９】従来の他のプロジェクタ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　光源装置
２　　画像形成素子
３　　結像光学系（反射鏡）
４　　スクリーン
５　　駆動モータ
６　　テーブル
７　　位置センサ
８　　位置検出センサ（スライド抵抗）
９　　モータ駆動回路
１０　　ＣＰＵ
１１　　メモリ
１２　　操作スイッチ
【図１】
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【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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【図９】
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