(57)【要約】【課題】投射光学像の方向を調整できる、投射レンズのシフト機構を備えた場合、装置の適切な設置位置を見つけだすことが困難である。【解決手段】投射レンズは、映像表示素子に対する投射レンズの位置を表す目盛りを備えた調整ダイアルを含んで構成される投射角度の調整機構を有する。更に、投射光学像に目盛りに対応したスケールを自動的に表示する表示手段や、調整機構によって移動する投射レンズの光軸位置を、投射光学像上に表示する手段を有して構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系からの光束を映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系で拡大して投射して表示する投射型表示装置であって、
前記投射光学系は、前記映像表示素子に対する前記投射光学系の位置を表す目盛りを備えた投射角度の調整機構を有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
照明光学系からの光束を映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系で拡大して投射して表示する投射型表示装置であって、
前記投射光学系は、前記映像表示素子に対する前記投射光学系の位置を表す目盛りを備えた調整ダイアルを含んで構成される投射角度の調整機構を有ることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
前記目盛りの間隔は、投射光学像の大きさに対応した移動量を示すことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
照明光学系からの光束を映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系で拡大して投射して表示する投射型表示装置であって、
前記投射光学系は、前記映像表示素子に対する前記投射光学系の位置を表す目盛りを備えた投射角度の調整機構と、
該調整機構を用いて投射角度を調整する際に、投射光学像に目盛りに対応したスケールを表示する表示手段とを有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】
照明光学系からの光束を映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系で拡大して投射して表示する投射型表示装置であって、
前記投射光学系は、前記映像表示素子に対する前記投射光学系の位置を表す目盛りを備えた投射角度の調整機構と、
該調整機構による投射角度の調整時に、投射光学像に目盛りに対応したスケールを自動的に表示する表示手段とを有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項６】
前記調整機構に調整中心位置を示すクリック機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記調整機構は回転機構により構成され、該回転機構の最大回転量が３６０度以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
照明光学系からの光束を映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系で拡大して投射して表示する投射型表示装置であって、
前記投射光学系は、前記映像表示素子に対する前記投射光学系の位置を表す目盛りを備えた投射角度の調整機構と、
該調整機構によって移動する前記投射光学系の光軸位置を、投射光学像上に表示する手段とを有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】
照明光学系からの光束を映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系で拡大して投射して表示する投射型表示装置であって、
前記投射光学系の光軸位置を、投射光学像上に表示する手段を有することを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルやＤＭＤ素子等の映像表示素子で形成した光学像を一つの投射手段で拡大投射する投射型表示装置に係わり、特に、投射手段の位置を移動させてスクリーン上の映像光投射範囲の位置を可変できるようにするシフト機構を備えた投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネル等の映像表示素子に、光源からの光を当てて、液晶パネル上の画像を拡大投射する液晶プロジェクタ等の投射型表示装置が知られている。近年、透過型あるいは反射型の映像表示素子は、素子自体の小型化が進むとともに、解像度等の性能も向上している。これに伴い、ビデオ映像の表示やコンピュータ映像の表示等の幅広い使用形態の投射型表示装置が具体化されている。
【０００３】
このような投射型表示装置には、小型であること、高輝度であること、画面の輝度が均一であること、さらにコントラストが高い映像表示が可能であることが求められる。
【０００４】
また一般的に投射型表示装置は装置の前方に投射のためのスクリーンを置くことになるが、視聴者から画面を見る際に装置が画面をさえぎらないことが要求される。そのため、例えば下記特許文献１、下記特許文献２に記載のように、映像表示素子に対して投射光学系を構成する投射レンズの光軸を例えば上側に平行に適切な量ずらした装置が提案されている。投射レンズをずらした方向に、ずらした量に比例して投射映像の位置が移動することにより、視聴者から見て装置が画面をさえぎることが少なくなり使い勝手が向上する。
【０００５】
さらに、投射映像の位置の自由度を向上するために投射光学系を連続的に任意の移動量を設定できる投射レンズのシフト機構を備えたものも製品化されている。このような投射レンズのシフト機構は、等で開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１７１０４４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１５６１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
映像表示素子に対する投射レンズの位置を任意に移動できるシフト機構を備えた従来の投射型表示装置においては、その移動量に応じて投射映像の位置が移動することになり、スクリーンに対して投射型表示装置を設置するときに、シフト機構を用いて、台形歪が生じないようにするための投射レンズの光軸とスクリーンの面の垂直度の合わせ込みと、投射型表示装置からの映像光投射範囲をスクリーン上の所望の位置に合わせる合わせ込みの両方を同時に満足させるためには、試行錯誤を繰り返さなければならない。特に、投射レンズの移動方向が上下方向のみならず、左右方向にも移動できるシフト機構とした場合、上下左右の投射レンズの移動量に応じた、スクリーンに対する適切な位置に投射型表示装置を設置することは非常に困難である。
【０００８】
本発明は、上記した課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、上記課題を解決し、設置時に画面をさえぎることなく、しかも、スクリーン上の所望の位置に台形歪を生じることなく投影できる適切な位置への設置を簡略化する使い勝手を向上させた投射型表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、照明光学系からの光束を映像表示素子で光強度変調して光学像を形成し、該光学像を投射光学系で拡大して投射して表示する投射型表示装置であって、前記投射光学系は、前記映像表示素子に対する前記投射光学系の位置を表す目盛りを備えた投射角度の調整機構を有するように構成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、以下で述べる各図において、同一な機能を有する部分には同一符号を付して示し、一度述べたものについては、煩雑さを避けるために、その繰り返した説明を省略する。
【００１１】
本発明は、投射レンズに、投射レンズの位置を移動させてスクリーンに対する映像光投射範囲の位置を可変できるようにするシフト機構を設け、該シフト機構にスクリーン上での所定移動量に略対応したステップの目盛を設けることにより、スクリーンに対する投射型表示装置の映像光投射範囲の位置を調整する場合、この目盛を用いて、スクリーン上での必要な移動量を、スクリーンに対する投射型表示装置の設置位置に合わせたシフト機構の移動量に略換算できるようにして、容易に調整できるようにしたことを特徴にしている。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態である投射型表示装置の光学ユニットの上面図である。図１において、１は投射レンズ、２は投射レンズ１の位置を移動させてスクリーン（図示せず）上の映像光投射範囲の位置を可変できるようにするシフト機構、３は投射レンズ１の位置を図紙面に垂直な方向（以下上下方向という）に移動させる移動量を調整するシフト機構２の上下方向移動ダイヤル、４は投射レンズ１の位置を図紙面左右方向に移動させる移動量を調整するシフト機構２の左右方向移動ダイヤル、２３は上下方向移動ダイヤル３の現在位置（即ち投射レンズの位置）を示すシフト機構２上に設けられた基準線、２４は左右方向移動ダイヤル４の現在位置（即ち投射レンズの位置）を示すシフト機構２上に設けられた基準線、６は光源であるランプ、５は光源であるランプ６からの光を映像表示素子に照射する照明光学系、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂはそれぞれ入射する色光を光強度変調して映像となる光学像を形成するＲＧＢの３原色に対応する映像表示素子、８は各映像表示素子で形成された光学像を合成する合成プリズムである。
【００１３】
図１のように構成された投射型表示装置の光学ユニットは、ランプ６の光を照明光学系５で映像表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに照射し、各映像表示素子で形成された映像を合成プリズム８によって合成し、投射レンズ１で図示しないスクリーン上に拡大投影する。
【００１４】
投射型表示装置からの図示しないスクリーン上の映像光投射範囲の位置は、投射レンズ１の位置を上下左右方向に移動させるシフト機構２を用いて調整する。
即ち、シフト機構２は図３で後述するように各映像表示素子７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに対する投射レンズ１の位置関係を変化させ、スクリーン（図示せず）に対する投影位置を調節（移動）するものである。投射レンズ１の上下方向の移動量を調整する上下方向移動ダイヤル３、および投射レンズ１の左右方向の移動量を調整する左右方向移動ダイヤル４には、移動量を読み取ることができる目盛１２が刻んである。移動量０すなわち、投射レンズ１の位置が映像表示素子７の中央に位置する状態に対応する目盛は図示のごとく太くなっており、映像表示素子７から見たスクリーン（図示せず）に対する投射方向が投射レンズから正面の方向にあることを示している。
【００１５】
図２は各移動ダイヤルの操作と投射レンズの移動の関係を示す図である。図２を用いて各移動ダイヤル操作時の投射レンズ１の移動について説明する。図２において、上下方向移動ダイヤル３を回転すると、（ｂ）図のように投射レンズ１が対応して図紙面の縦方向である上下方向に移動する。また、左右方向移動ダイヤル４を回転すると、（ａ）図のように投射レンズ１が図紙面の横方向である左右方向に移動する。このときのスクリーン上における映像光投射範囲位置の動き量は各ダイヤルの目盛に対応している。すなわち、上下方向においては上下方向移動ダイヤル３を一目盛分だけ回転すると、投射レンズ１は映像表示素子の縦方向サイズの１０分の１（スクリーン上では映像光投射範囲の縦方向サイズの１０分の１（この距離を縦方向分割単位距離と称する））に相当する距離だけ移動する。また左右方向においては左右方向移動ダイヤル４を一目盛分だけ回転すると、投射レンズ１は映像表示素子の横方向サイズの１０分の１（スクリーン上では映像光投射範囲の横方向サイズの１０分の１（この距離を横方向分割単位距離と称する））に相当する距離だけ移動する。
【００１６】
次に、図３を用いて映像表示素子と投射レンズ１の位置関係の変化による映像表示素子から見た投影方向の変化を説明する。図３において、映像表示素子７の正面に投射レンズ１が配置された場合は、（ａ）図のように、映像の投射方向も投射レンズの真正面になり、映像表示素子７の光軸１３上のａ点はスクリーン１０上の映像光投射範囲を図紙面縦方向に２分するＡ点に対応する。また、映像表示素子７に対して投射レンズ１を例えば図紙面縦方向の上側にＬＵ１シフトした場合、（ｂ）図のように、映像の投射方向も上側にＬＵ１０シフトし、映像表示素子７の光軸１２上のａ点はスクリーン１０上でＡ点が上側にＬＵ１０シフトしたＡ’点に投射される。逆に投射レンズ１を例えば図紙面縦方向の下側にＬＤ１シフトした場合は、（ｃ）図のように、映像の投射方向は下側にＬＤ１０シフトし、映像表示素子７の光軸１２上のａ点はスクリーン１０上でＡ点が下側にＬＤ１０シフトしたＡ”点に投射される。このとき、スクリーン１０上の投射映像の移動量Ｌ１０は投射レンズ１の移動量Ｌ１に比例する。投射レンズ１の移動量はシフト機構２の上下方向移動ダイヤル３の目盛に対応しているため、すなわち映像のシフト量が上下方向移動ダイヤル３の目盛に対応していることになる。
【００１７】
本発明では、上下方向移動ダイヤル３を１目盛移動すると、投射映像は映像の縦方向のサイズの１０分の１に相当する距離（縦方向分割単位距離）だけ移動するようにしている。１目盛に対する移動量を小さくするとその分細かく移動させることができるが、スクリーン１０上の上下方向の映像光投射範囲を目測で１０分の１以上に細分化するのは困難であり、本実施形態では上記のように１０分の１としている。
【００１８】
また左右方向移動ダイヤル４を１目盛移動すると、上記と同様に、投射映像は映像の横方向のサイズの１０分の１に相当する距離（横方向分割単位距離）だけ移動する。
【００１９】
実際の映像の投射においては、まず、スクリーン１０に対して投射型表示装置を正対するように設置、即ち投射レンズの光軸がスクリーン面に対して垂直となるように設置して、台形歪が生じないようにする。そして、その位置関係のずれを、即ち、スクリーン中央とスクリーン上での投射型表示装置の投射レンズ光軸点との間で、投射レンズ光軸点を基点として、かつ、縦方向分割単位距離および横方向分割単位距離を上下方向移動ダイヤル３および左右方向移動ダイヤル４の各目盛の一目盛分と置き換えて換算して、スクリーン面内の上下方向と左右方向での換算ずれ量を測定し、この換算ずれ量の分だけシフト機構の目盛を見ながら投射レンズを移動することにより正しいシフト量の投影を実現できる。目盛の回転方向は、例えばスクリーン中央が投射レンズ光軸点を基点として縦方向である上下方向で上側に、そして横方向である左右方向で左側にあれば、上下方向移動ダイヤル３を現在位置からスクリーン側の前方向に回転させて投射レンズ１を上方に移動させ、左右方向移動ダイヤル４を左側に回転させて投射レンズ１を左方向に移動させる。このようにして、スクリーン上の所望の位置に台形歪を生じることなく投影できる適切な位置へ投射型表示装置を容易に設置することができる。
【００２０】
また、各方向移動ダイヤル上の目盛に加えて数字を記入することにより、移動量を数値目盛からそのまま読み取ることが可能になる。即ち、シフト機構２上の各基準線（２３，２４）に一致している各方向移動ダイヤル（３，４）上の現在目盛数値に換算移動量分だけ加算または減算し、その算出数値目盛の位置を各基準線（２３，２４）に一致させるようにすればよい。このとき、各方向移動ダイヤルの最大の回転量を３６０度以下にしておくことにより、読み取った数値目盛の値を投射映像の移動量と１対１の関係で対応させることが可能である。ダイヤルを何周も回して調整する場合は、回した量と投射映像の移動量の対応がわかりにくくなってしまうが、回した量と投射映像の移動量が１対１の関係で対応していることにより、これを解決している。
【００２１】
さらに、シフト機構２の中心位置を明示するために、各方向移動ダイヤル（３，４）にクリック機構を設ける場合もある。このクリック機構により、シフト機構２が中心位置にあることが操作感覚でわかるようになる。なお、クリック機構は自体は公知の技術であり、詳述しない。
【００２２】
また、前記スクリーン面内の上下左右のずれの測定を簡略化するために、スクリーンに対する投射型表示装置の位置調整時にスクリーン上にスケールを表示することができる。図４は画面に表示するスケール１４の映像の１例である。図４に示すように、スケール１４は画面を縦方向横方向それぞれに１０分割する格子状のパターンで構成されており、その１ますが上記した縦方向分割単位距離，横方向分割単位距離であり、シフト機構２の各方向移動ダイヤル（３，４）の１目盛にそれぞれ対応している。スクリーン中央とスクリーン上での投射型表示装置の投射レンズ光軸点のずれ量を測定する際に、投影した格子状のスケールと比較することによりダイヤルの必要な送り量を判断できる。
【００２３】
図７はスケール表示を行うブロック構成図の一実施形態である。図７において、スケールの映像は投射型表示装置のメモリ２４に記憶されており、例えばスケール表示ボタン２３の操作により、例えばマイクロコンピュータなどの演算制御手段（以下マイコンと称する）２２ａは上記メモリ２４からスケール表示を読み出し、このスケール表示を表示駆動回路２１を介して光学ユニット１００の映像表示素子７に送り、スクリーン１０上に表示できるようになっている。なお、スケール表示ボタン２３をもう一度操作するとスケール表示はオフとなる。
【００２４】
さらに、シフト機構２を操作したことを自動的に検出するシフト機構動作検出手段を備え、操作検出に対応してスケールを自動的に表示することも可能である。この自動検出は、例えば移動ダイヤル３または４の回転を検出することで可能である。スケールを表示させるための特別の操作をしなくても、シフト機構２の調整を始めただけで、スケールを自動的に表示するため操作が簡略化されている。
【００２５】
図８は自動的なシフト機構動作検出手段を用いた場合のスケール表示ブロック構成図の一実施形態である。図８において、シフト機構２の操作をシフト機構内に備えた例えば移動ダイヤル３または４の操作で回転角度に応じたパルスを出力するエンコーダ２５により、装置内のマイコン２２ｂはパルス発生でシフト機構２の動作を自動的に検出し、これに伴い、メモリ２４からスケール表示を読み出し、表示駆動回路２１を介して映像表示素子７に送り、スケールを表示するものである。シフト機構２の操作が５秒以上なかった場合は、マイコン２２ｂがスケール表示を自動的に終了するようになっている。本実施形態では、エンコーダ２５とマイコン２２ｂでシフト機構２の動作を検出するシフト機構動作検出手段を構成している。
【００２６】
また、図９は別の実施例を示している。図９において、本実施例の投射型表示装置は、投射レンズ１のシフト機構２に加えて、例えば移動ダイヤル３または４の操作で回転角度に応じたパルスを出力するエンコーダ２５により、装置内のマイコン２２ｃは回転角度に応じたパルスでシフト機構２の上下方向や左右方向の位置を算出し、そして、シフト機構２の中央位置からの移動量に応じて、シフト機構２の中央位置における投射レンズ光軸位置に対する投射レンズ１の光軸の移動量を算出し、表示駆動回路２１を介して映像表示素子７上の投射画面内の対応する位置に、投射レンズ１の光軸位置１１を十字線表示する機能を有している。その結果、投射レンズ１の移動前（シフト機構２は中心位置）はスクリーン上の映像光投射範囲の中央に位置していた投射レンズ１の光軸位置を示す十字線が、シフト機構の操作による投射レンズ１の移動に伴い、投射映像内で移動するようになっている。この表示された光軸位置１１は設置時、投射レンズ１の光軸の延長上にあるべきポイントであり、スクリーン１０上の表示された位置の正面に投射レンズ１が位置するように投射型表示装置を設置することにより、さらに、簡単に台形歪を生じさせることのない装置の正しい配置が可能となる。なお、本実施形態では、エンコーダ２５とマイコン２２ｃでシフト機構２の位置を検出するシフト機構位置検出手段を構成している。
【００２７】
図５は実際に装置を設置したときのスクリーン１０、表示された光軸位置１１、装置の設置位置の関係を示している。装置は、シフト機構２による投射レンズ１の移動量に応じて光軸位置１１が投射映像内で中心から移動している。この光軸位置１１の正面に装置がくるように装置の位置を調整し、最終的に図５のように、光軸位置１１の正面に装置が設置された状態に追い込むことにより、台形歪を生じさせることのない正しい設置が可能になっている。光軸位置１１の投射映像内への表示がない場合は、設置位置がどちら側にずれているかがわかりにくかったが、これを解決している。
【００２８】
また別の実施例においては、投射型表示装置は特に投射レンズのシフト機構を持っていないが、前述の投射レンズの光軸位置を必要時にスクリーンに表示する機能を備えている。シフト機構を持たない投射型表示装置においても、スクリーンに対する投射型表示装置の設置時に、スクリーン上に表示された光軸位置の正面にセットをおくことにより、スクリーンに対して装置を設置すべきポイントを簡単に見つけだすことができる。
【００２９】
また図６に示した別の実施例では、シフト機構２の目盛を、上下方向や左右方向の移動ダイヤルではなく投射型表示装置本体と投射レンズ１に備えていることを特徴としている。この場合、上下方向や左右方向の移動ダイヤルの回転移動量が３６０度以上であっても、読み取った目盛の値を投射映像の移動量と１対１の関係で対応させることが可能である。この場合は、投射レンズのシフト機構を持ち、かつ、フリーストップで投射レンズが移動できる装置などで、移動ダイヤルを持たない場合にも有効である。なお、本実施形態でも、最初の実施形態と同様に、スクリーン上の映像光投射範囲の各方向分割単位距離とシフト機構２上の各方向移動目盛の一目盛分とがそれぞれ１：１に対応していることはいうまでもない。
【００３０】
以上のように、スクリーン上の映像光投射範囲の所定の分割単位距離と、シフト機構に備えられた投射レンズの移動量を示す目盛の一目盛を、１：１に対応させることにより、スクリーン上の所望の位置に台形歪を生じることなく投影できる適切な位置へ容易に設置できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、使い勝手を向上させた投射型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す投射型表示装置の光学ユニットの上面図である。
【図２】本発明による移動ダイヤルの操作と投射レンズの移動の関係を示す図である。
【図３】投射レンズの移動と投射映像の位置関係を示す図である。
【図４】画面に表示するスケールの映像の１実施例である。
【図５】スクリーン、表示された光軸位置、装置の設置位置の関係を示す図である。
【図６】装置本体と投射レンズに目盛りを備えて場合の実施例である。
【図７】スケール表示を行うブロック構成図である。
【図８】シフト機構動作検出手段を用いた場合のスケール表示ブロック構成図である。
【図９】投射レンズの光軸位置表示ブロック構成図である。
【符号の説明】
１…投射レンズ、２…シフト機構、３…上下方向移動ダイヤル、４…左右方向移動ダイヤル、５…照明光学系、６…ランプ、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ…映像表示素子、８…合成プリズム、９…装置本体、１０…スクリーン、１１…表示された光軸位置、１２…目盛、１３…光軸、１４…スケール、２１…表示駆動回路、２２…マイコン、２３…スケール表示ボタン、２４…メモリ、２５…エンコーダ。
【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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