JP2011232474A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】画像をスクリーンに対して斜め方向から投写した時の画面全体のピンボケを修正することができるプロジェクタを提案する。
【解決手段】ＬＣＤに表示された画像をスクリーンに向けて投射する投射レンズ１５を姿勢自在に保持する姿勢調節装置１６を備える。姿勢調節装置１６は、投射レンズ１５を光軸４１と直交するＸ軸４２回りに回転自在に保持するＵ字形の保持枠３１と、保持枠３１に支持されてＸ軸４２を中心に回転する第１従動ギヤ３２と、第１モータ３３によって回転する第１駆動ギヤ３４と、保持枠３１と第１モータ３３とが固定されるとともに一端側に第２従動ギヤ３５が形成され、光軸４１とＸ軸４２とに直交するＹ軸４３を中心とする軸３６によって筐体に回転自在に取り付けられた回転支持板３７と、第２従動ギヤ３５と噛合する第２駆動ギヤ３８を備え、筐体に固定された第２モータ３９とから構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、スクリーンに斜め投写された画像のピント調節に関し、特に、四隅を含む画像全体のピンボケを補正するプロジェクタに関する。

ＬＣＤやＤＭＤなどの光変調装置によって画像が付与された光をスクリーンに向けて投射し、スクリーン上に画像を表示するプロジェクタが知られている。プロジェクタは、光源装置から出射された光（照明光）が、光変調装置（画像形成装置）によって画像信号（画像情報）に応じた画像が付与されて、画像光として投射レンズから出射され、画像がスクリーン上に投写される。投射レンズの光軸がスクリーンに対して垂直であれば、光変調装置に表示された画像がそのまま拡大されてスクリーン上に投写されるが、通常、スクリーンはプロジェクタより上方に配置されることが多く、そのため、投射レンズの光軸はスクリーンに対して斜め上方に傾き、投写された画像はスクリーン上で台形に写される。

プロジェクタがスクリーンに正対して置かれ斜め上方に向けて画像が投写された場合は矩形画像は等脚台形になる。下記特許文献１には、スクリーンに投写された台形画像から台形歪みの歪み量を計測し、計測した歪み量に相当する補正量に基づいて液晶パネル上の画像を補正、更に、この補正率（縮小率）に対応する拡大率で拡大して、長辺が元の台形画像と同じ大きさの矩形画像となるように補正してスクリーンに投写するプロジェクタが示されている。また、設置角度検出器によって投射角度を検出して台形補正を行なうプロジェクタが下記特許文献２に記載されている。下記特許文献３には、投写された台形の上辺を基準に自動補正するモードと投写された台形の下辺を基準に手動補正するモードとを切替選択できるプロジェクタが記載されている。

特開２００１−２４９４０１号公報 特開２００１−３３９６７１号公報 特開２００５−１１４９０６号公報

しかしながら、台形画像を補正してスクリーン上で矩形に写るようにしても、投射レンズからスクリーンまでの距離は画像の四隅で異なる。上方に投射した場合は、上辺と下辺とではピント位置が違うため、一方にピントを合わせれば他方はピンボケになってしまう。

本発明は上記問題点に鑑み、専用装置や複雑な装置を用いることなく簡単な操作で、あるいは自動的に、スクリーンに対して斜め方向から画像を投写した時のピンボケを修正することができるプロジェクタを提案する。

本発明によるプロジェクタは、画像が付与された光をスクリーンに投写して前記画像を表示させる投射レンズと前記画像が形成される画像形成面を有する画像形成装置とを備えたプロジェクタであって、前記投射レンズを、光軸と垂直で且つ互いに直交する２軸まわりにそれぞれ回転自在に保持するとともに、保持された前記投射レンズを回転させる姿勢調節装置を備えたことを特徴とする。前記姿勢調節装置は、筐体に設けられたあおり操作部材の操作に伴って前記投射レンズを回転させるようにすると良い。

前記画像形成面の中央と四隅に表示される５つの特定画像と、前記スクリーン上に表示された前記特定画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された前記特定画像のコントラストを検出するコントラスト検出回路と、前記コントラスト検出回路によって求められた前記５つの特定画像のコントラストの値が略同一となるように前記姿勢調節装置を駆動させる制御回路と、を備えるようにすると良い。赤外光を出射する光源装置を備え、前記特定画像を前記赤外光によって前記スクリーンに投写されるようにしても良い。

筐体に設けられた画面形状修正部材からの操作信号を受けて、前記画像形成装置の前記画像形成面に形成される画像の表示サイズを、前記投射レンズの回転方向に関して拡縮する画像補正回路を備えるようにしても良い。前記プロジェクタを携帯電話に搭載し、前記携帯電話の赤外線通信用光源を、前記特定画像を照射する光源装置として兼用するようにしても良い。

本発明によるプロジェクタ装置は、スクリーンに写された画像全体のピント合わせを簡単に行うことができるので、スクリーンに斜めから投写してもピンボケしていない画像を見ることができる。

本発明によるプロジェクタの構成を示す図である。 スクリーンに投写する説明図である。 光源装置の模式図である。 プロジェクタの構成を説明するブロック図である。 投射レンズを取り付けた姿勢調節装置の斜視図である。 投写レンズの回転を説明する図である。 矩形画像を示す図である。 台形画像を示す図である。 別の実施形態の構成を示すブロック図である。 別の光源装置の模式図である。 ＬＣＤを取り付けた姿勢調節装置の斜視図である。 投射レンズを撮影レンズと兼用する場合の構成を示す模式図である。 携帯電話の赤外通信用ＬＥＤをチャート表示用に兼用する場合の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本発明による超小型で携帯用のプロジェクタ１０は、略直方体をした筐体１１に、光源装置１３、液晶表示装置（画像形成装置）（以下、単にＬＣＤという）１４、投射レンズ１５、姿勢調節装置１６及び制御装置１７が収容され、筐体１１の上面には、ズームダイヤル２１、光量調節ダイヤル２２、フォーカスダイヤル２３、上下ピン調ダイヤル（あおり操作部材）２４、左右ピン調ダイヤル（あおり操作部材）２５、画面修正ダイヤル（画面形状修正部材）２６が設けられている。光源装置１３から出射された光は、画像形成面１８で画像が付与され投射レンズ１５から出射しスクリーン２０に投写される（図２参照）。

図３に示すように、光源装置１３はＲＧＢ３色の光をそれぞれ出射するＬＥＤ５１を有する。Ｒ（赤）のＬＥＤ５１の出射する光はダイクロイックミラー５２で反射され、Ｇ（緑）のＬＥＤ５１の出射する光はダイクロイックミラー５３で反射され、ダイクロイックミラー５２を透過する。Ｂ（青）のＬＥＤ５１の出射する光はダイクロイックミラー５２，５３を透過して、ＲＧＢ３色の光は同一光軸上に出射される。

図４に示すように、制御装置１７は、ＣＰＵ６３、ＲＡＭ６８と、フォーカス回路６５、モータ駆動回路６６、画像補正回路６７を備える。ＣＰＵ６３はＬＣＤ１４の画像形成面１８にＲＧＢ３色の画像を順次に表示させ、３色の画像に合わせて３色のＬＥＤ５１からそれぞれの光を同調させて出射させる。また、ズームダイヤル２１の操作信号を受けてスクリーン２０に投写される画像の大きさを調節したり、光量調節ダイヤル２２の操作信号を受けてスクリーン２０に投写される画像の明るさを調節したりする。フォーカス回路６５はフォーカスダイヤル２３の操作に伴って投射レンズ１５のピント調節機構（図示せず）を作動させ、スクリーン２０に投写された画像の中央部分のピント調節を行う。これらは周知技術であるから詳細説明は省略する。

図５に示すように、姿勢調節装置１６は、投射レンズ１５を光軸４１と直交するＸ軸４２回りに回転自在に保持するＵ字形の保持枠３１と、保持枠３１に支持されてＸ軸４２を中心に回転する第１従動ギヤ３２と、第１モータ３３によって回転する第１駆動ギヤ３４と、保持枠３１と第１モータ３３とが固定されるとともに一端側に第２従動ギヤ３５が形成され、光軸４１とＸ軸４２とに直交するＹ軸４３を中心とする軸３６によって筐体１１に回転自在に取り付けられた回転支持板３７と、第２従動ギヤ３５と噛合する第２駆動ギヤ３８が回転軸に取り付けられ筐体１１に固定された第２モータ３９と、から構成される。

第１モータ３３は上下ピン調ダイヤル２４の操作によって回転し、投射レンズ１５がＸ軸４２回りに回転して光軸４１の上下方向の傾きが調節される。また、第２モータ３９は左右ピン調ダイヤル２５によって回転し、投射レンズ１５をＹ軸４３回りに回転させる。第１モータ３３及び第２モータ３９による投射レンズ１５の回転方向及び回転角は、それぞれＲＡＭ６８に記録される。なお、前記実施形態におけるＬＣＤ１４はＤＭＤであっても良いし、他の画像形成装置であっても良い。

画像補正回路６７は、筐体に設けられた画面修正ダイヤル２６の操作に伴ってＬＣＤ１４の画像形成面１８に形成される画像の表示サイズを変更する。例えば、第１モータ３３によって投射レンズ１５がＸ軸４２回りに下向きに回転していることがＲＡＭ６８に記録されているときに、画面修正ダイヤル２６が回されると画像形成面１８に表示される画像の下辺が縮まり、スクリーン２０に投射された画像の上辺が縮まって表示される。また、投射レンズ１５がＹ軸４３回りに左向きに回転していることがＲＡＭ６８に記録されているときに、画面修正ダイヤル２６が回されると画像形成面１８に表示される画像の左辺が縮まり、スクリーン２０に投射された画像の右辺が縮まって表示される。

次に、本発明による作用について説明する。図２に示すように、机４７の上にスクリーン２０に正対して置かれたプロジェクタ１０は、スクリーン２０がプロジェクタ１０より上方にあることが多いため、本４８などを前側に挟んで画像の投写が行われる。ＬＣＤ１４の画像形成面１８に表示された矩形画像４４（図７参照）は、投射レンズ１５によってスクリーン２０に投写されるが、投射レンズ１５から投射された画像光はスクリーン２０に対して斜めに照射されるので、矩形画像４４は、下辺より遠方となる上辺が下辺より長く写って、台形画像４５（図８参照）となる。フォーカスダイヤル２３を回すとピント調節機構が作動して投射レンズ１５が光軸４１の方向に移動し、スクリーン２０に投写された画像の中央部分のピント調節が行われる。

図６に示すように、スクリーン２０に写った画像を見ながら上下ピン調ダイヤル２４を操作し、投射レンズ１５を上下方向に回転させる。スクリーン２０に写った画像の四隅のピンボケ状態が良くなったところで上下ピン調ダイヤル２４の操作を停止する。また、スクリーン２０に対して左右いずれかの方向から斜めに投写した場合は左右いずれかの辺が長い台形画像となるので、左右ピン調ダイヤル２５を操作して投射レンズ１５を左右いずれかの方向に回転させれば良い。また、画像形成面１８にピント調整用の解像チャート（特定画像）５５〜５９を表示し、スクリーンに写った解像チャート５５〜５９を見ながらフォーカスダイヤル２３や上下ピン調ダイヤル２４などを操作して、画面中央のピント合わせや画面全体のピント合わせを行うようにしても良い。

図９に示されるように、画面全体のピント合わせが済んだら、画面修正ダイヤル２６を操作してスクリーン２０に投写された画像を修正する。例えば、第１モータ３３によって投射レンズ１５がＸ軸４２回りに下向きに回転していることがＲＡＭ６８に記録されているときに、画面修正ダイヤル２６が回されると画像形成面１８に表示される画像のサイズが、画像形成面１８の上辺側を基準に下辺側に近づくにつれて連続的に縮小される。これに伴い、スクリーン２０上での画像サイズは下辺側を基準にして上辺側に向かうほど徐々に縮小されるから、画面修正ダイヤル２６の調整操作により画面全体の画像サイズがほぼ同じになるように整えることができる。

なお、上述の例で画像形成面１８上の画像サイズを変える際には、下辺側を基準に上辺側を拡大し、あるいは上辺側の拡大と並行して下変側を縮小することも可能である。また、投写レンズ１５がＹ軸４３回りに左向きに回転されたときには、画面修正ダイヤル２６の操作に連動して画像形成面１８上における画像サイズを右辺側を基準に左辺側ほど徐々に縮めるようにすれば、スクリーン２０上で左右方向での画像サイズを整えることができる。

次に、別の実施形態について説明するが、前記実施形態と同じものは同じ符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、プロジェクタ５０は、筐体１１に、光源装置７１、ＬＣＤ１４、投射レンズ１５、姿勢調節装置１６及び制御装置７０が収容され、ズームダイヤル２１、光量調節ダイヤル２２、フォーカスダイヤル２３（図１参照）を備える。図１１に示すように、光源装置７１はＲＧＢ３色の光をそれぞれ出射するＬＥＤ５１と赤外光（ＩＲ）を出射するＬＥＤ７２とを有する。Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のＬＥＤ５１の出射する光はダイクロイックミラー５２，５３，５４でそれぞれ反射され、ＬＥＤ７２から出射された赤外光（ＩＲ）はダイクロイックミラー５２，５３，５４を透過して、同一光軸上に出射される。

プロジェクタ５０の電源がオンされるとＬＥＤ７２から赤外光が出射され、ＬＣＤ１４の画像形成面１８に表示された矩形画像４４がスクリーン２０に投写される。図７に示されるように、矩形画像４４には中央と四隅の５ヶ所に解像チャート（特定画像）５５〜５９が表示される。矩形画像４４はスクリーン２０には、図８に示される台形画像４５のように（赤外光なので目には見えないが）写ってしまう。プロジェクタ５０は、スクリーン２０に投写された画像を撮影するカメラ（撮像装置）６０（図１０参照）を備え、カメラ６０の撮影レンズ６１によってスクリーン２０に投写された解像チャート５５〜５９をＣＣＤ６２に結像させる。

図１０に示すように、制御装置７０は、カメラ６０が撮像した画像の中から解像チャート５５〜５９のコントラストを検出するコントラスト検出回路６４を備える。ＣＰＵ７３はコントラスト検出回路６４によって検出された解像チャート５５の値をフォーカス回路６５に伝え、フォーカス回路６５は投射レンズ１５を光軸４１の方向に沿って駆動して、スクリーン２０に投写された画像の中央部分のピント調節を行う。ＣＰＵ７３は解像チャート５６〜５９のコントラストの値を監視しながらモータ駆動回路６６に指示を出し、第１モータ３３及び第２モータ３９を回転させて姿勢調節装置１６を駆動し、解像チャート５６〜５９のコントラストの値がベストになるように投射レンズ１５の姿勢を調節する。画面全体のピント合わせが済んだら、前記実施形態と同様に、画面修正ダイヤル２６を操作して画像形成面１８上での表示画像サイズを調整し、スクリーン２０に投写された画像のサイズを整えれば良い。

図１２に示すように、ＬＣＤ１４と投射レンズ１５との間にハーフミラー７５を配置して、投射レンズ１５をカメラ６０の撮影レンズとして兼用する構成にしても良い。なお、光源装置１３に赤外光を出射するＬＥＤ７２を設けて解像チャート５５〜５９の投写を赤外光で行うことで、画像の観察者が特別な注意を払うことなく画像の台形補正が行われるという効果があるが、ＬＥＤ７２を設けずに画像表示用のカラーＬＥＤ５１によって解像チャート５５〜５９を投写させるようにしても良い。その場合は、カメラ６０も赤外用である必要はない。

また、本発明によるプロジェクタを携帯電話に搭載しても良い。その場合は、図１３に示すように、赤外線通信用電源に用いる赤外ＬＥＤ７７を解像チャート５５〜５９の投写用に用いる構成にしても良い。光源装置８０に組み込まれた赤外ＬＥＤ７７の出射する赤外光を、解像チャート５５〜５９の投写用に用いるときは、可動ミラー８２を退避位置にしてＬＣＤ１４に照射させ、赤外線通信用電源として用いるときは、可動ミラー８２を反射位置に動かして赤外光を反射させ、更にミラー８３で反射させて携帯電話から出射させるようにすると良い。可動ミラー８２の代わりにハーフミラーを用いても良い。

１０，５０ プロジェクタ
１１ 筐体
１３，７１，８０ 光源装置
１４ ＬＣＤ（液晶表示装置、画像形成装置）
１５ 投射レンズ
１６ 姿勢調節装置
１７，７０ 制御装置
１８ 画像形成面
２０ スクリーン
２１ ズームダイヤル
２２ 光量調節ダイヤル
２３ フォーカスダイヤル
２４ 上下ピン調ダイヤル（あおり操作部材）
２５ 左右ピン調ダイヤル（あおり操作部材）
２６ 画面修正ダイヤル（画面形状修正部材）
３１ 保持枠
３２ 第１従動ギヤ
３３ 第１モータ
３４ 第１駆動ギヤ
３５ 第２従動ギヤ
３６ 軸
３７ 回転支持板
３８ 第２駆動ギヤ
３９ 第２モータ
４１ 光軸
４２ Ｘ軸
４３ Ｙ軸
４４ 矩形画像
４５ 台形画像
５１ ＬＥＤ（ＲＧＢ３色の光のいずれかを出射するＬＥＤ）
５２ ダイクロイックミラー（Ｒ光を反射）
５３ ダイクロイックミラー（Ｇ光を反射）
５４ ダイクロイックミラー（Ｂ光を反射）
５５〜５９ 解像チャート（特定画像）
６０ カメラ（撮像装置）
６１ 撮影レンズ
６２ ＣＣＤ
６３ ＣＰＵ
６４ コントラスト検出回路
６５ フォーカス回路
６６ モータ駆動回路
６７ 画像補正回路
６８ ＲＡＭ
７２ ＬＥＤ（赤外光（ＩＲ）を出射するＬＥＤ）
７３ ＣＰＵ（制御回路）
７５ ハーフミラー
７７ 赤外ＬＥＤ（携帯電話の赤外線通信用電源に用いる赤外ＬＥＤ）
８２ 可動ミラー
８３ ミラー

Claims (6)

1. 画像が付与された光をスクリーンに投写して前記画像を表示させる投射レンズと前記画像が形成される画像形成面を有する画像形成装置とを備えたプロジェクタにおいて、
   前記投射レンズを、その光軸と垂直で且つ互いに直交する２軸まわりにそれぞれ回転自在に保持するとともに、保持された前記投射レンズを回転させる姿勢調節装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記姿勢調節装置は、筐体に設けられたあおり操作部材の操作に伴って前記投射レンズを回転させることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記画像形成面の中央と四隅に表示される５つの特定画像と、
   前記スクリーン上に表示された前記特定画像を撮影する撮像装置と、
   前記撮像装置によって撮像された前記特定画像のコントラストを検出するコントラスト検出回路と、
   前記コントラスト検出回路によって求められた前記５つの特定画像のコントラストの値が略同一となるように前記姿勢調節装置を駆動させる制御回路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
4. 赤外光を出射する光源装置を備え、前記光源装置の出射する赤外光によって前記特定画像が前記スクリーンに投写されることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ。
5. 携帯電話に搭載され、前記携帯電話の赤外線通信用光源を前記光源装置として兼用したことを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
6. 筐体に設けられた画面形状修正部材の操作に伴って、前記画像形成面に形成された画像の表示サイズを、前記投射レンズの回転方向に関して拡縮する画像補正回路を備えたことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のプロジェクタ。

Images