JP4646540B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明はプロジェクタに関し、特に合焦点動作やキーストン歪み補正等を行うための距離情報取得手段を備えたプロジェクタに関するものである。

従来、入力された電気信号に応じた画像を、投射レンズによってスクリーンに拡大投影するプロジェクタにおいて、距離情報取得手段によって得られたスクリーンとプロジェクタ間の距離情報に基づいて、投射レンズを光軸方向に駆動制御してピント調整や、キーストン歪み補正等をするための距離センサ装置を備えたプロジェクタが知られている。

このようなプロジェクタの距離情報取得手段としては、例えば、特許文献１には、発光素子からの光を受光した受光素子での受光強度の比較によって、スクリーンまでの距離を測定する測距機構が記載されている。この特許文献１における測距機構では、測距機構の光軸を変えるための調整機構として、電気制御される可変頂角プリズムや発光素子の上下平行移動、或いは発光素子とレンズを一体的に傾けるなどの光軸移動手段が用いられている。
また、他の例として、特許文献２では２個（以上）の超音波センサをプロジェクタの前面に配置してスクリーンの傾きを検知し、本体のねじれの自動補正を行う装置が記載されている。
特開平０６−０２７４３１号公報 特開平０２−２８２２９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の測距機構においては、上記したように測距機構の光軸を変えるための調整機構として、電気制御される可変頂角プリズムや発光素子の上下平行移動手段や、或いは発光素子とレンズを一体的に傾けるなどの光軸移動手段が用いられ、そのために電気的な制御とアクチュエーターが必要であり、装置が大掛かりとなってしまうこととなる。
また、上記特許文献２に記載のものにおいては、距離情報を複数の超音波センサを用いて取得することが必要となるため、コスト的に不利であり、また装置も大掛かりとなる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、小型化を図ることができ、信頼性が高く安価に構成することが可能となる距離情報取得手段を備えたプロジェクタを提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成したプロジェクタを提供するものである。
すなわち、本発明のプロジェクタは、画像投射面までの距離情報を得るための距離情報取得手段を備えたプロジェクタにおいて、
前記距離情報取得手段は、前記画像投射面における異なる領域に対応した距離情報取得のための、２つ以上の光軸が形成される光軸形成手段を有し、
前記光軸形成手段は、前記距離情報取得手段の測距センサ部の測距視野内に配置され、該測距センサ部の光軸を２つ以上の異なる方向に偏向する少なくとも１つの光軸偏向部によって構成されている。

本発明によれば、小型化を図ることができ、信頼性が高く安価に構成することが可能となる距離情報取得手段を備えたプロジェクタを実現することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１は、上記した本発明の距離情報取得手段を備えたプロジェクタの構成を、プロジェクタの合焦点動作を行うための距離センサ装置（距離情報取得手段）を備えたプロジェクタに適用したものである。
図１は本実施例における距離センサ装置を備えたプロジェクタの構成を示す概念図である。図１において、１はプロジェクタである。２は電気的に駆動されてピント調整出来るように光軸方向に移動可能な投射レンズ、３は液晶パネルによる表示素子、４は距離センサ装置であり、プロジェクタ１はこれらの各部材により構成されている。

また、５はスクリーンであり、図１に示すようにプロジェクタ１は、表示素子３に形成された電気信号に応じた画像を、前記投射レンズによりスクリーン５に拡大投影するように構成されている。そして、上記画像をスクリーン５に拡大投影するに際して、前記距離センサ装置４によって得たスクリーン５とプロジェクタ１間の距離情報に基づいて、前記拡大投影による像のピントが合うように、不図示の制御回路により決定された距離情報によって、前記投射レンズ２を電気的に光軸方向に駆動制御し、所望のピント調節を行うように構成されている。

ここで、前記距離センサ装置４は、一対のラインセンサで構成された受光部４ａ、４ｂと、これに対応する一対の収斂光学系で構成されたレンズ４ｃからなる測距センサ部４ｄと、該測距センサ部４ｄの測距視野内に配置された、光軸直交面に対して各面が異なる傾きを有する一対のプリズムによる、それぞれで異なる方向の光軸４ｆ、４ｇに偏向する機能を有する光学部材である光軸偏向部４ｅと、によって構成されている。

本実施例の距離センサ装置４の測距センサ部４ｄは、これ単独で１つの方向の領域が測距可能となっている。
また、同様に前記光軸偏向部４ｅは、これ単独では収斂や発散のパワーを持たずに単に光を通過する部分が２ヶ所あり、これらの部分を通過する光の方向を異なる２方向に偏向する作用を有している。なお、前記の距離センサ装置４の性能向上のために光軸偏向部４ｅに、例えば収斂や発散のパワーを持たせることも考えられる。その際には、最終的に前記測距センサ部４ｄを構成するラインセンサの受光部４ａ、４ｂに測距のための光線を適度に結像させるようにすればよい。例えば、前記測距センサ部４ｄを構成するレンズ４ｃの位置をずらせたり、収斂の度合いを変更すること、等により対応することが可能である。

ここで、前記距離センサ装置４は２つの光軸４ｆ、４ｇを有し、それぞれ光軸４ｆはスクリーン上の領域５ａに、また、光軸４ｇはスクリーン上の領域５ｂに対応している。
上記構成において、前記プロジェクタ１から領域５ａに投射された投影像を前記距離センサ装置４によって測距する場合は、領域５ａに対応する距離データが取得可能であり、また、領域５ｂに投射された投影像を前記距離センサ装置４によって測距する場合は、領域５ｂに対応する距離情報が取得可能である。したがって、前記距離センサ装置４によって測距する場合は、上記領域５ａ及び５ｂに対応する距離データによる上記２つのラインセンサの位相差により、スクリーンまでの距離情報を得ることができる。

［実施例２］
本発明の実施例２は、上記した本発明の距離情報取得手段を備えたプロジェクタの構成を、プロジェクタの合焦点動作を行うための距離センサ装置（距離情報取得手段）を備えたプロジェクタに適用したものである。
本実施例は実施例１とプロジェクタに具備された距離センサ装置の構成が異なるだけで、他の部分は実施例１と同じであるため、実施例１と重複する部分の説明は省略する。

図２は本実施例におけるプロジェクタに使用する距離センサの構成を説明する図である。図２において、１４は本実施例の距離センサ装置である。この距離センサ装置１４は、一対のラインセンサで構成された受光部１４ａ、１４ｂとこれに対応する一対の収斂光学系で構成されたレンズ１４ｃからなる測距センサ部１４ｄと、該測距センサ部１４ｄの測距視野内に配置されたハーフミラー１４ｅとミラー１４ｆとからなる。測距光軸は、図２に示すように、光軸１４ｇと光軸１４ｈの２つに分割される。

このような構成において、該距離センサ装置１４は、その測距光軸が図２に示すように、前記ハーフミラー１４ｅによって２分割されるので、ミラー１４ｆを適当な角度に設定する事で不図示のスクリーン上の異なる２つの領域の距離情報に対応することが可能となる。
本実施例による測距装置の場合には、２つの光軸１４ｇ、１４ｈに対応した領域に順次測距用の像を形成することで、スクリーン上の複数の領域の距離情報を得ることができる。

なお、本実施例２においては１個のハーフミラーと１個のミラーの２部品の光学部材を用いる実施例を示したが、本発明の趣旨からは、例えばハーフミラー面を含むプリズムで構成されていても良い。また、光軸分割のための光学部材として回折光学素子を用いても良い。この場合には光学部材として最低限１個の回折光学素子があれば良いこととなる。

［実施例３］
実施例３は、実施例２においては測距光軸の分割数が２個であったのに対して、光軸の分割数が３個とした点が異なるだけで、他の部分は実施例２と同じであるため、実施例２と重複する部分の説明は省略する。
図３は本実施例におけるプロジェクタに使用する距離センサの構成を説明する図である。図３において、２４は本実施例の距離センサ装置である。距離センサ装置２４は一対のラインセンサで構成された受光部２４ａ、２４ｂと、これに対応する一対の収斂光学系で構成されたレンズ２４ｃからなる測距センサ部２４ｄと、この測距センサ部２４ｄの測距視野内に配置されたハーフミラー２４ｅと、別のハーフミラー２４ｆと、２つのミラー２４ｇとからなる。測距光軸は図３に示すように、光軸２４ｈと光軸２４ｉと光軸２４ｊの３つに分割される．
このような構成において、該距離センサ装置２４は、その測距光軸が図３に示すように、前記ハーフミラー２４ｅと２４ｆによって３分割されるので、ミラー２４ｇを適当な角度に設定することで、不図示のスクリーン上の異なる３つの領域の距離情報に対応することが可能となる。
なお、ハーフミラー２４ｅは透過率と反射率を同程度に設定し、別のハーフミラー２４ｆは反射率を３分の１に設定すると共に透過率を３分の２に設定すると、３つの光軸２４ｈ，２４ｉ，２４ｊからの光量のバランスが良好となる。

本実施例による測距装置の場合には、３つの光軸２４ｈ，２４ｉ，２４ｊに対応した領域に、順次測距用の像を投射して形成することで、スクリーン上の複数の領域の距離情報を得ることが出来る。

［実施例４］
実施例４は、測距センサ部の測距視野内に配置された、プリズムの構成が実施例１と異なるだけで、他の部分は実施例１と同じであるため、実施例１と重複する部分の説明は省略する。
図４は本実施例における距離センサに用いる４つのプリズムを一体化した光学部材の説明図である。図４において、３４ｄは距離センサ装置３４における測距センサ部であり、３４ｅは光軸偏向部である。光軸偏向部３４ｅは光軸の分割数が４個となるように、光軸直交面に対して各面が異なる傾きを有する４つのプリズムを一体化した光学部材で形成されている。

上記した本発明の各実施例によれば、前記距離センサ装置はスクリーン上の異なる領域に対応した距離情報取得のため少なくとも２つ以上の光軸を有するように構成したため、例えばスクリーンが傾いていた場合の複数の測距データが、可動部を伴わない距離センサ装置により得ることが可能となり、距離センサ装置の信頼性や耐久性を向上させることができ、また小型化を図ることができる。
また、距離センサ装置は、距離情報取得のためのセンサ視野を有する距離センサ部と、該距離センサ部の視野に配置され、光軸を変える少なくとも１つの光軸偏向部を備えた光学部材で構成したことにより、測距センサ部を１つで構成することができ、コストの低減や小型化を図ることができる。
また、距離センサ装置によって、少なくとも２つ以上のそれぞれの光軸に対応したスクリーン上の領域に順次所定パターンを投影し、複数ヶ所の距離情報を取得可能に構成したことにより、それぞれの領域の距離データを確実に取得することができる。
また、前記測距パターンを前記投射レンズから投射されるように構成したため、測距のための投影像が簡単に作成可能となる。
また、実施例２あるいは実施例３のように、距離センサ部と、該距離センサ部の光軸を分割するためのハーフミラーを備えた光学部材で構成することにより、複数の光軸を自由に設定することが可能となる。

本発明の実施例１における距離センサ装置（距離情報取得手段）を備えたプロジェクタの構成を示す概念図である。 本発明の実施例２におけるプロジェクタに使用する距離センサの構成を説明する図である。 本発明の実施例３におけるプロジェクタに使用する距離センサの構成を説明する図である。 本発明の実施例４における距離センサに用いる４つのプリズムを一体化した光学部材の説明図。

符号の説明

１：プロジェクタ
２：投射レンズ
３：表示素子
４，１４：距離センサ装置（距離情報取得手段）
４ｄ，１４ｄ：測距センサ部
４ｅ：光軸偏向部
１４ｅ：ハーフミラー
５：スクリーン（画像投射面）

Claims (5)

1. 画像投射面までの距離情報を得るための距離情報取得手段を備えたプロジェクタにおいて、
   前記距離情報取得手段は、前記画像投射面における異なる領域に対応した距離情報取得のための、２つ以上の光軸が形成される光軸形成手段を有し、
   前記光軸形成手段は、前記距離情報取得手段の測距センサ部の測距視野内に配置され、該測距センサ部の光軸を２つ以上の異なる方向に偏向する少なくとも１つの光軸偏向部によって構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記光軸偏向部が、光軸直交面に対して各面が異なる傾きを有する複数のプリズムを一体化した光学部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 画像投射面までの距離情報を得るための距離情報取得手段を備えたプロジェクタにおいて、
   前記距離情報取得手段は、前記画像投射面における異なる領域に対応した距離情報取得のための、２つ以上の光軸が形成される光軸形成手段を有し、
   前記光軸形成手段は、前記距離情報取得手段の測距センサ部の測距視野内に配置され、該測距センサ部の光軸を２つ以上の異なる方向に分割するためのハーフミラーとミラーを備えた光学部材によって構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
4. 前記距離情報取得手段は、前記画像投射面の複数個所に投射された測距パターンに対応した距離情報を取得するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
5. 前記測距パターンが、プロジェクタの投射レンズから投射されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。

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