WO2020045168A1 - 投写型表示装置 - Google Patents

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optical system
display device
projection display
projection
roll direction
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山本　力
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富士フイルム株式会社
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    • G03B21/28—Reflectors in projection beam
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present disclosure relates to a projection display device.
  • a projection display device provided with a light valve such as a liquid crystal display element or a DMD (Digital Micromirror Device) display element has been proposed (for example, Japanese Patent No. 6280063).
  • a light valve such as a liquid crystal display element or a DMD (Digital Micromirror Device) display element
  • Japanese Patent No. 6280063 discloses a small projection type display device provided with two reflecting members for bending an optical axis by 90 ° in an imaging optical system.
  • a projection display device when the installation position of the device and / or the projection angle of the projection light with respect to the screen are not appropriate, there is a problem that an image is projected with an inclination with respect to the horizontal direction. Therefore, a projection display device capable of correcting the inclination of an image is desired.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a projection display device capable of correcting the inclination of an image.
  • a projection display apparatus including a light valve that modulates light based on image data and emits the light, and an imaging optical system that projects an optical image formed by the light modulated by the light valve onto a projection surface.
  • the imaging optical system includes a first optical system including at least one lens on the most enlarged side along the optical path, and the optical axis is sequentially reduced from the enlarged side along the optical path on the reduced side of the first optical system.
  • a projection display device comprising a drive unit configured to be integrally rotatable in the roll direction with the optical axis between the rotation axis and the rotation axis as a rotation axis, and driving the front part to rotate in the roll direction.
  • ⁇ 2> The projection display device according to ⁇ 1>, wherein the first reflection member and / or the second reflection member bends the optical axis by 90 °.
  • ⁇ 3> The projection display apparatus according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the entire imaging optical system is integrally rotatable in the roll direction.
  • ⁇ 4> The projection display device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the imaging optical system is a relay optical system that forms an intermediate image.
  • ⁇ 5> The projection display device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the entire angle of view of the imaging optical system is 90 ° or more.
  • a first control unit that controls the amount of rotation of the preceding stage in the roll direction by the driving unit based on the shape of the optical image projected on the projection surface is any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>.
  • Projection display device
  • a first detection unit that detects information related to the shape of the optical image projected on the projection surface, wherein the first control unit controls the information based on the information related to the shape of the optical image detected by the first detection unit ⁇ 6>
  • the projection display device according to ⁇ 6>, wherein the driving unit controls the amount of rotation of the preceding stage in the roll direction.
  • the first control unit further controls the amount of rotation of the front part in the roll direction by the driving unit based on the installation angle of the projection display device with respect to the horizontal direction. Display device.
  • a second detection unit that detects information about an installation angle of the projection display device with respect to the horizontal direction is provided, and the first control unit is configured to detect information about the installation angle of the projection display device with respect to the horizontal direction detected by the second detection unit.
  • the projection display device according to any one of ⁇ 6> to ⁇ 8>, wherein the driving unit controls the amount of rotation of the preceding stage in the roll direction by the driving unit.
  • the first optical system and the first reflection member are configured to be integrally rotatable in the yaw direction about the optical axis between the first reflection member and the second reflection member as a rotation axis.
  • the projection display device according to any one of ⁇ 9>.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention. Explanatory drawing of the projection state of the projection type display apparatus shown in FIG. Explanatory drawing of the projection state of the projection type display apparatus shown in FIG. Explanatory drawing of the projection state of the projection type display apparatus shown in FIG. Explanatory drawing of the projection state of the projection type display apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention.
  • the screen 20 side is described as an enlarged side in the optical path order.
  • a projection display apparatus 1 modulates light based on image data and emits the light, and an optical image formed by the light modulated by the light valve 11 on a screen (projection). (Front surface) 20 and an image forming optical system for projecting the image onto the surface 20.
  • the image display element used for the light valve 11 may be any image display element such as a liquid crystal display element, a DMD (Digital Micromirror Device) (registered trademark) display element, or an LED (Light Emitting Diode) display element.
  • the light source may be appropriately configured corresponding to the system of the image display device.
  • a method in which the pixel itself emits light that is, a method in which the image display element and the light source are integrally configured may be used.
  • the light valve 11 When the light valve 11 has a multi-plate configuration in which image display elements are provided for each of the RGB colors, the light valve 11 includes a mirror, a prism, and the like for synthesizing light of each color. In such a case, the light valve 11 is regarded as a portion where light of all colors is combined and a light beam constituting an image is emitted. That is, the reflection member included in the light valve 11 is not considered as a reflection member of the imaging optical system.
  • the imaging optical system includes a first optical system G1 including at least one lens on the most enlarged side along the optical path, and the optical axis Z is sequentially arranged from the enlarged side along the optical path on the reduced side of the first optical system G1. And a second reflecting member R2 that bends the optical axis Z by 90 °.
  • the imaging optical system includes a first optical system G1 including at least one lens, and a first reflecting member R1 that bends the optical axis Z by 90 ° in order from the magnification side along the optical path,
  • the second optical system G2 includes at least one lens, a second reflecting member R2 that bends the optical axis Z by 90 °, and a third optical system G3 that includes at least one lens.
  • the first optical system G1 includes a lens group L1.
  • the second optical system G2 includes a lens group L2a and a lens group L2b in the order from the magnification side on the optical path.
  • the third optical system G3 includes, in order from the magnification side on the optical path, a lens group L3 and an optical member S assuming a filter or the like.
  • Each lens group in the first optical system G1, the second optical system G2, and the third optical system G3 is not limited to the configuration including a plurality of lenses, and may be configured to include only one lens.
  • the bending angle of the optical axis of the first reflecting member R1 and the second reflecting member R2 is not limited to 90 °, and is not limited as long as an optical image by the light modulated by the light valve 11 can be normally projected. The angle may be used.
  • the entire imaging optical system can be made compact. It is preferable that the bending angle of the optical axis of the reflecting member R2 be in a range of 90 ° ⁇ 5 °, which is an error range caused by a mechanical error or the like, with reference to 90 °.
  • the first optical system in the imaging optical system is configured to be integrally rotatable in the roll direction with the optical axis Z between the second reflection member R2 and the light valve 11 as the rotation axis R, and Is provided with a drive unit 12 for rotationally driving the roller in the roll direction.
  • the drive unit 12 may use various known mechanisms such as a motor.
  • the first optical system G1 When the optical axis Z between the first reflecting member R1 and the second reflecting member R2 is a rotation axis Y, and the direction of rotation about the rotation axis Y is rotation in the yaw direction, the first optical system G1
  • the first reflection member R1 is configured to be integrally rotatable in the yaw direction with the optical axis Z between the first reflection member R1 and the second reflection member R2 as the rotation axis Y.
  • the second optical system G2 may also be integrally rotated.
  • FIGS. 2 to 4 are explanatory views of the projection state of the projection display device 1.
  • FIG. In the projection display 1 of the present embodiment, a rectangular image 21 is projected on a screen 20 as an optical image formed by light modulated by the light valve 11.
  • the former part of the imaging optical system from the first optical system G1 to the second reflecting member R2 is By rotating the image 21 in the roll direction about the rotation axis R, the inclination of the image 21 in the horizontal direction can be optically corrected.
  • they may be integrally rotated. That is, by rotating the entire imaging optical system integrally in the roll direction, it is possible to prevent mechanical displacement within the imaging optical system during rotation, and thus it is possible to increase the adjustment accuracy.
  • the projection is performed in a state where the optical axis Z from the first reflecting member R1 to the first optical system G1 is inclined by 90 ° with respect to the optical axis Z from the light valve 11 to the second reflecting member R2.
  • the former part from the first optical system G1 to the second reflecting member R2 in the imaging optical system is rotated by the rotation axis.
  • an input unit such as a cross key may be provided to rotate based on a user's instruction input, or the control unit 13 that controls the driving unit 12 may be used. It may be provided and automatically rotated.
  • the control unit 13 of the present embodiment functions as a first control unit that controls the amount of rotation of the preceding stage in the roll direction by the driving unit 12 based on the shape of the image 21 projected on the screen 20.
  • ⁇ the angle between the normal line N1 of the first reflection member R1 and the normal line N2 of the second reflection member R2 in the same plane.
  • the hardware configuration of the control unit 13 is not particularly limited, and an IC (Integrated Circuit), a processor, an ASIC (Application Specific) Integrated Circuit, an FPGA (Field-Programmable Gate Array), a memory, and the like are appropriately combined by an FPGA (Field-Programmable Gate Array). Can be realized.
  • a program for realizing all or a part of the function of the control unit 13 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by a computer system and executed to execute processing. May be performed.
  • the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • ⁇ The“ computer system ” also includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • a "computer-readable recording medium” refers to a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short time.
  • a program that holds a program for a certain period of time such as a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, is included.
  • the above-mentioned program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, or may be for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
  • the controller 13 controls the amount of rotation in the roll direction of the preceding stage by the drive unit 12, for example, a camera (first detection unit) 14 that takes an image of the vicinity of the screen 20 is provided, and the projection is performed on the screen 20.
  • the image 21 is photographed, and the shape of the image 21 is measured using a known image recognition technique. Based on this shape, the rotation driving amount of the preceding part in the roll direction is reduced so that the image 21 is not inclined with respect to the horizontal direction. May be controlled.
  • a posture detection sensor (second detection unit) 15 that detects the installation state of the projection display apparatus 1 is provided, and the orientation of the projection display apparatus 1 in the horizontal direction is adjusted in accordance with the inclination of the image 21 detected by the camera 14. It is preferable to control the amount of rotational drive in the roll direction of the preceding stage based on the installation angle with respect to the horizontal direction so that the image 21 does not tilt in the horizontal direction.
  • an acceleration sensor and / or a gyro sensor can be used as the posture detection sensor 15.
  • the correction amount of the inclination of the image 21 with respect to the rotation of the preceding stage in the roll direction changes according to the angle ⁇ formed by the normal line N2 in the same plane.
  • control unit 13 controls the rotational speed of the preceding part in the roll direction by the driving part based on the angle ⁇ , whereby the preceding part is rotated based on a user's instruction input, or In any case where the former part is automatically rotated by the control unit 13, the change speed of the inclination of the image 21 at the time of rotation correction can be constant.
  • the first optical system G1 and the first reflecting member R1 are configured to be integrally rotatable in the yaw direction about the rotation axis Y, the rotation of the front part in the roll direction, the first optical system G1 and the first Depending on the state of rotation of the one reflecting member R1 in the yaw direction, the image 21 cannot be displayed normally.
  • the control unit 13 sets the rotation angle in the roll direction of the preceding stage to ⁇ , the rotation correction angle of the image 21 projected on the screen 20 to ⁇ , and the normal line N1 of the first reflection member R1 and the second reflection member R2.
  • the angle formed by the normal line N2 in the same plane is ⁇ , it is preferable to control the amount of rotational driving of the former stage in the roll direction by the driving unit so as to satisfy Expression (1).
  • the image 21 due to the light emitted from the light valve 11 can be projected on the screen 20 without breaking down.
  • ⁇ ⁇ ( ⁇ ⁇ 0.5) / (cos ( ⁇ ) ⁇ 1) (1)
  • the imaging optical system is preferably a relay optical system that forms the intermediate image M.
  • This configuration is advantageous for widening the angle of the imaging optical system. Further, by using a relay optical system as the imaging optical system, it becomes easy to insert a reflecting member into the imaging optical system, and among the projection light emitted from the projection display device 1, light rays on the projection display device 1 side Can be made closer to the horizontal of the housing of the projection display device 1, so that the installation of the projection display device 1 can be improved.
  • the projection display apparatus 1 can be closer to the screen 20 while maintaining the projection size of the image, and the ease of installation of the projection display apparatus 1 can be improved.
  • the total angle of view of the optical system is preferably 90 ° or more.
  • the trapezoidal distortion that occurs when the installation position of the projection display apparatus 1 and / or the projection angle of the projection light is not appropriate with respect to the screen 20 becomes larger as the total angle of view becomes wider.
  • the inclination of the image 21 in the horizontal direction can be corrected by rotating only the imaging optical system without moving the projection display 1. Therefore, even when the entire angle of view is as wide as 90 ° or more, an image with good image quality can be projected without affecting trapezoidal distortion.
  • Some projection display devices have an adjustable foot attached to the housing so that the height of the foot can be adjusted so that the installation angle of the device can be adjusted.
  • the inclination of the housing in the direction orthogonal to the light projection direction cannot be adjusted, for example, when only one leg is provided on the light projection side of the housing, only the adjustment of the installation state of the housing is performed. Cannot correct the inclination of the projected image.
  • the inclination of the projected image is caused by the rotation of the former stage from the first optical system G1 to the second reflecting member R2 in the imaging optical system. Can be corrected.
  • the imaging optical system in the embodiment described above, the aspect in which the first optical system and the first reflecting member can be integrally rotated in the yaw direction has been described, but the first optical system and the first reflecting member can be rotated in the yaw direction. It is good also as a mode which does not rotate.
  • the present invention is not limited to the front projection type display device, but may be applied to a rear projection type display device.

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Abstract

画像の傾きを補正可能な投写型表示装置を提供する。投写型表示装置（１）において、結像光学系は、光路に沿って最も拡大側に第１光学系（Ｇ１）を備え、第１光学系（Ｇ１）の縮小側において光路に沿って拡大側から順に、光軸を９０°折り曲げる第１反射部材（Ｒ１）と光軸を９０°折り曲げる第２反射部材（Ｒ２）との２つの反射部材を備え、結像光学系における第１光学系（Ｇ１）から第２反射部材（Ｒ２）までの前段部分は、第２反射部材（Ｒ２）からライトバルブ（１１）までの間の光軸を回転軸としてロール方向に一体的に回転可能に構成され、前段部分をロール方向に回転駆動させる駆動部（１２）を備える。

Description

投写型表示装置
　本開示は、投写型表示装置に関する。
　近年、液晶表示素子またはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）表示素子等のライトバルブを備えた投写型表示装置が提案されている（例えば、特許第６２８００６３号公報）。
　特許第６２８００６３号公報では、結像光学系において光軸を９０°折り曲げる反射部材を２枚備えた、小型の投写型表示装置が開示されている。このような投写型表示装置においては、スクリーンに対して装置の設置位置および／または投写光の投写角度が適切でない場合、画像が水平方向に対して傾いて投写されてしまう問題がある。そのため、画像の傾きを補正可能な投写型表示装置が望まれている。
　本開示は、上記事情に鑑み、画像の傾きを補正可能な投写型表示装置を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞　画像データに基づいて光を変調して出射するライトバルブと、ライトバルブにより変調された光による光学像を投写面上に投写する結像光学系とを備えた投写型表示装置であって、結像光学系は、光路に沿って最も拡大側に少なくとも１枚のレンズを備える第１光学系を備え、第１光学系の縮小側において光路に沿って拡大側から順に、光軸を折り曲げる第１反射部材と光軸を折り曲げる第２反射部材との２つの反射部材を備え、結像光学系における第１光学系から第２反射部材までの前段部分は、第２反射部材からライトバルブまでの間の光軸を回転軸としてロール方向に一体的に回転可能に構成され、前段部分をロール方向に回転駆動させる駆動部を備える投写型表示装置。
＜２＞　第１反射部材および／または第２反射部材は、光軸を９０°折り曲げる＜１＞の投写型表示装置。
＜３＞　結像光学系全体がロール方向に一体的に回転可能に構成されている＜１＞または＜２＞の投写型表示装置。
＜４＞　結像光学系は、中間像を形成するリレー光学系である＜１＞から＜３＞のいずれかの投写型表示装置。
＜５＞　結像光学系の全画角は、９０°以上である＜１＞から＜４＞のいずれかの投写型表示装置。
＜６＞　投写面上に投写された光学像の形状に基づいて、駆動部による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する第１制御部を備える＜１＞から＜５＞のいずれかの投写型表示装置。
＜７＞　投写面上に投写された前記光学像の形状に関する情報を検出する第１検出部を備え、第１制御部は、第１検出部が検出した光学像の形状に関する情報に基づいて、駆動部による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する＜６＞の投写型表示装置。
＜８＞　第１制御部は、さらに、投写型表示装置の水平方向に対する設置角度に基づいて、駆動部による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する＜６＞または＜７＞の投写型表示装置。
＜９＞　投写型表示装置の水平方向に対する設置角度に関する情報を検出する第２検出部を備え、第１制御部は、第２検出部が検出した投写型表示装置の水平方向に対する設置角度に関する情報に基づいて、駆動部による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する＜６＞から＜８＞のいずれかの投写型表示装置。
＜１０＞　第１光学系および第１反射部材は、第１反射部材から第２反射部材までの間の光軸を回転軸としてヨー方向に一体的に回転可能に構成されている＜１＞から＜９＞のいずれかの投写型表示装置。
＜１１＞　第１反射部材の法線と第２反射部材の法線が同一平面内でなす角度をβとした場合、角度βに基づいて、駆動部による前段部分のロール方向の回転速度を制御する第２制御部を備える＜１０＞の投写型表示装置。
＜１２＞　前段部分のロール方向の回転角度をα、投写面上に投写される光学像の回転補正角をθ、第１反射部材の法線と前記第２反射部材の法線が同一平面内でなす角度をβとした場合、
　　α＝－（θ×０．５）／（ｃｏｓ（β）－１）　（１）
で表される式（１）を満足するように、駆動部による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する第３制御部を備える＜１０＞または＜１１＞の投写型表示装置。
　本開示によれば、画像の傾きを補正可能な投写型表示装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図 図１に示す投写型表示装置の投写状態の説明図 図１に示す投写型表示装置の投写状態の説明図 図１に示す投写型表示装置の投写状態の説明図
　以下、本発明の投写型表示装置の第１の実施形態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の実施形態にかかる投写型表示装置の概略構成図である。図１においては、光路順にスクリーン２０側が拡大側となるように記載している。
　図１に示すように、本実施形態の投写型表示装置１は、画像データに基づいて光を変調して出射するライトバルブ１１と、ライトバルブ１１により変調された光による光学像をスクリーン（投写面）２０上に投写する結像光学系とを備えた正面投射型の投写型表示装置である。
　ライトバルブ１１に用いられる画像表示素子は、液晶表示素子、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）表示素子、またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）表示素子等、どのような画像表示素子を用いてもよい。なお、液晶表示素子またはＤＭＤ表示素子のように、画像表示素子と光源とが個別に設けられる方式の場合、光源は画像表示素子の方式に対応して適宜構成すればよい。また、ＬＥＤ表示素子のように、画素自体が発光する方式、すなわち、画像表示素子と光源とが一体的に構成された方式としてもよい。
　なお、ライトバルブ１１が、例えばＲＧＢの色毎に画像表示素子が設けられた多板式の構成となっている場合、ライトバルブ１１内において各色の光を合成するためのミラーおよびプリズム等が含まれることがあるが、その場合には、全色の光が合成されて、画像を構成する一本の光束を出射する部分までをライトバルブ１１とみなす。すなわち、ライトバルブ１１に含まれる反射部材は、結像光学系の反射部材とはみなさない。
　結像光学系は、光路に沿って最も拡大側に少なくとも１枚のレンズを備える第１光学系Ｇ１を備え、第１光学系Ｇ１の縮小側において光路に沿って拡大側から順に、光軸Ｚを９０°折り曲げる第１反射部材Ｒ１と光軸Ｚを９０°折り曲げる第２反射部材Ｒ２との２つの反射部材を備える。
　一例として、本実施形態における結像光学系は、光路に沿って拡大側から順に、少なくとも１枚のレンズを備える第１光学系Ｇ１と、光軸Ｚを９０°折り曲げる第１反射部材Ｒ１と、少なくとも１枚のレンズを備える第２光学系Ｇ２と、光軸Ｚを９０°折り曲げる第２反射部材Ｒ２と、少なくとも１枚のレンズを備える第３光学系Ｇ３とから構成されている。
　第１光学系Ｇ１は、レンズ群Ｌ１を備えている。また、第２光学系Ｇ２は、光路上において拡大側から順に、レンズ群Ｌ２ａと、レンズ群Ｌ２ｂとを備えている。また、第３光学系Ｇ３は、光路上において拡大側から順に、レンズ群Ｌ３と、フィルタ等を想定した光学部材Ｓとを備えている。
　第１光学系Ｇ１、第２光学系Ｇ２、および第３光学系Ｇ３における各レンズ群は、複数のレンズからなる構成に限らず、１枚のみのレンズからなる構成としてもよい。
　第１反射部材Ｒ１および第２反射部材Ｒ２としては、ミラーまたはプリズム等の反射面を有する光学素子を用いることができる。なお、第１反射部材Ｒ１および第２反射部材Ｒ２の光軸の折り曲げ角度は、９０°に限らず、ライトバルブ１１により変調された光による光学像が正常に投写可能な範囲で、どのような角度としてもよい。なお、第１反射部材Ｒ１および第２反射部材Ｒ２の光軸の折り曲げ角度を９０°とすることによって、結像光学系全体を小型に構成することができるため、第１反射部材Ｒ１および第２反射部材Ｒ２の光軸の折り曲げ角度は、９０°を基準として、機械的誤差等に起因する誤差範囲である９０°±５°の範囲とすることが好ましい。
　第２反射部材Ｒ２からライトバルブ１１までの間の光軸Ｚを回転軸Ｒとし、この回転軸Ｒを中心として回転する方向をロール方向の回転とした場合、結像光学系における第１光学系Ｇ１から第２反射部材Ｒ２までの前段部分は、第２反射部材Ｒ２からライトバルブ１１までの間の光軸Ｚを回転軸Ｒとしてロール方向に一体的に回転可能に構成されており、前段部分をロール方向に回転駆動させる駆動部１２を備える。駆動部１２は、例えばモーター等の公知の種々の機構を用いることができる。
　また、第１反射部材Ｒ１から第２反射部材Ｒ２までの間の光軸Ｚを回転軸Ｙとし、この回転軸Ｙを中心として回転する方向をヨー方向の回転とした場合、第１光学系Ｇ１および第１反射部材Ｒ１は、第１反射部材Ｒ１から第２反射部材Ｒ２までの間の光軸Ｚを回転軸Ｙとしてヨー方向に一体的に回転可能に構成されている。なお、第１光学系Ｇ１および第１反射部材Ｒ１をヨー方向に一体的に回転させる場合、第２光学系Ｇ２も合わせて一体的に回転させてもよい。
　図２～４は、上記投写型表示装置１の投写状態の説明図である。本実施形態の投写型表示装置１においては、ライトバルブ１１により変調された光による光学像として、矩形の画像２１がスクリーン２０上に投写される。
　このとき、スクリーン２０に対して投写型表示装置１の設置位置および／または投写光の投写角度が適切でない場合、画像２１が水平方向に対して傾いて投写されてしまう問題がある。
　図２に示すように、スクリーン２０上に投写された画像２１が、水平方向に対して傾いている場合、結像光学系における第１光学系Ｇ１から第２反射部材Ｒ２までの前段部分を、回転軸Ｒを中心としてロール方向に回転させることによって、画像２１の水平方向に対する傾きを光学的に補正することができる。
　このとき、図３に示すように、結像光学系における第１光学系Ｇ１から第２反射部材Ｒ２までの前段部分だけでなく、第２反射部材Ｒ２から縮小側の第３光学系Ｇ３まで含めて一体的に回転させるようにしてもよい。すなわち、結像光学系全体をロール方向に一体的に回転させることによって、回転時に結像光学系内で機械的ずれが生じるのを防ぐことができるため、調整精度を高めることができる。
　また、図４に示すように、ライトバルブ１１から第２反射部材Ｒ２までの光軸Ｚに対して第１反射部材Ｒ１から第１光学系Ｇ１までの光軸Ｚを９０°傾けた状態で投写した場合において、スクリーン２０上に投写された画像２１が、水平方向に対して傾いている場合も、結像光学系における第１光学系Ｇ１から第２反射部材Ｒ２までの前段部分を、回転軸Ｒを中心としてロール方向に回転させることによって、画像２１の水平方向に対する傾きを光学的に補正することができる。
　ここで、駆動部１２による前段部分のロール方向の回転については、十字キー等の入力部を設けてユーザーの指示入力に基づいて回転させてもよいし、駆動部１２を制御する制御部１３を設けて自動的に回転させてもよい。
　本実施形態の制御部１３は、一例として、スクリーン２０上に投写された画像２１の形状に基づいて、駆動部１２による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する第１制御部としての機能と、第１反射部材Ｒ１の法線Ｎ１と第２反射部材Ｒ２の法線Ｎ２が同一平面内でなす角度をβとした場合、角度βに基づいて、駆動部による前段部分のロール方向の回転速度を制御する第２制御部としての機能と、前段部分のロール方向の回転角度をα、スクリーン２０上に投写される画像２１の回転補正角をθ、第１反射部材Ｒ１の法線Ｎ１と第２反射部材Ｒ２の法線Ｎ２が同一平面内でなす角度をβとした場合、式（１）を満足するように、駆動部による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する第３制御部としての機能を備えている。なお、角度βについて、図４に示すように、第１反射部材Ｒ１の法線Ｎ１と第２反射部材Ｒ２の法線Ｎ２とが交差しない場合には、いずれかの法線を平行移動させて同一平面内で２つの法線が交差する状態とした場合の交差角とする。
　　α＝－（θ×０．５）／（ｃｏｓ（β）－１）　（１）
　制御部１３のハードウェアの構成は特に限定されるものではなく、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、プロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、およびメモリなどを適宜組み合わせることによって実現することができる。
　また、制御部１３の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
　また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
　また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
　さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
　また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
　制御部１３により、駆動部１２による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御する場合、例えば、スクリーン２０付近の撮影を行うカメラ（第１検出部）１４を設け、スクリーン２０上に投写された画像２１の撮影を行い、公知の画像認識技術を用いて画像２１の形状を測定し、この形状に基づいて、画像２１の水平方向に対する傾きが無くなるように、前段部分のロール方向の回転駆動量を制御すればよい。
　ただし、カメラ１４を用いて上記制御を行う場合は、投写型表示装置１を基準として画像２１の傾きの制御が行われるため、投写型表示装置１が水平方向に対して傾いて設置されている場合には、画像２１の水平方向に対する傾きを無くすことはできない。
　そのため、例えば、投写型表示装置１の設置状態を検出する姿勢検出センサー（第２検出部）１５を設け、カメラ１４により検出された画像２１の傾きと合わせて、投写型表示装置１の水平方向に対する設置角度に基づいて、画像２１の水平方向に対する傾きが無くなるように、前段部分のロール方向の回転駆動量を制御することが好ましい。なお、姿勢検出センサー１５としては、加速度センサーおよび／またはジャイロセンサー等を用いることができる。
　また、第１光学系Ｇ１および第１反射部材Ｒ１を、回転軸Ｙを中心にヨー方向に一体的に回転可能に構成した場合、第１反射部材Ｒ１の法線Ｎ１と第２反射部材Ｒ２の法線Ｎ２が同一平面内でなす角度βに応じて、前段部分のロール方向の回転に対する画像２１の傾きの補正量が変化する。
　そのため、制御部１３は、角度βに基づいて、駆動部による前段部分のロール方向の回転速度を制御することが好ましく、これによって、前段部分をユーザーの指示入力に基づいて回転させる場合、または、前段部分を制御部１３により自動的に回転させる場合のいずれであっても、回転補正時の画像２１の傾きの変化速度を一定とすることができる。
　また、第１光学系Ｇ１および第１反射部材Ｒ１を、回転軸Ｙを中心にヨー方向に一体的に回転可能に構成した場合、前段部分のロール方向の回転と、第１光学系Ｇ１および第１反射部材Ｒ１のヨー方向の回転の状態によっては、画像２１を正常に表示させることができなくなってしまう。
　そのため、制御部１３は、前段部分のロール方向の回転角度をα、スクリーン２０上に投写される画像２１の回転補正角をθ、第１反射部材Ｒ１の法線Ｎ１と第２反射部材Ｒ２の法線Ｎ２が同一平面内でなす角度をβとした場合、式（１）を満足するように、駆動部による前段部分のロール方向の回転駆動量を制御することが好ましい。ライトバルブ１１から出射された光による画像２１を破綻させることなく、スクリーン２０上に投写することができる。
　　α＝－（θ×０．５）／（ｃｏｓ（β）－１）　（１）
　本実施形態の投写型表示装置１において、結像光学系は、中間像Ｍを形成するリレー光学系であることが好ましい。このような構成とすることによって、結像光学系を広角化するのに有利となる。また、結像光学系をリレー光学系とすることによって、結像光学系内に反射部材を挿入し易くなり、投写型表示装置１から出射される投写光のうち投写型表示装置１側の光線を、投写型表示装置１の筐体と水平に近づけることができるため、投写型表示装置１の設置性を向上させることができる。
　また、全画角が広い程、画像の投写サイズを維持したまま、投写型表示装置１をスクリーン２０に近づけることができ、投写型表示装置１の設置性を向上させることができるため、結像光学系の全画角は、９０°以上であることが好ましい。
　ただし、全画角が広くなる程、スクリーン２０に対して投写型表示装置１の設置位置および／または投写光の投写角度が適切でない場合に生じる台形歪みが顕著になるという問題がある。しかしながら、本実施の形態の投写型表示装置１においては、投写型表示装置１を動かすことなく、結像光学系部分のみを回転させることによって、画像２１の水平方向に対する傾きを補正することができるため、全画角を９０°以上と広角にした場合であっても、台形歪みに影響を与えることなく、良好な画質の画像を投写することができる。
　また、投写型表示装置においては装置の設置角度を調整できるように、足の高さを調整可能な調整足が筐体に取り付けられているものがある。しかしながら、例えば、筐体の光投写側において足が１本のみしかない場合のように、光投写方向に対して直交する方向の筐体の傾きが調整できない場合、筐体の設置状態の調整だけでは、投写画像の傾きを補正することができない。
　このような場合であっても、本実施形態の投写型表示装置１であれば、結像光学系における第１光学系Ｇ１から第２反射部材Ｒ２までの前段部分の回転により、投写画像の傾きを補正することができる。
　以上、本発明の投写型表示装置の実施形態についていくつか説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
　例えば、結像光学系について、上記実施形態では第１光学系および第１反射部材がヨー方向に一体的に回転可能な態様を説明したが、第１光学系および第１反射部材がヨー方向に回転しない態様としてもよい。
　また、正面投射型の投写型表示装置に限らず、背面投射型の投写型表示装置に適用してもよい。
　上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。
　２０１８年８月３１日に出願された日本出願特願２０１８－１６４０００の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (12)

  1. 　画像データに基づいて光を変調して出射するライトバルブと、
    　前記ライトバルブにより変調された光による光学像を投写面上に投写する結像光学系とを備えた投写型表示装置であって、
    　前記結像光学系は、光路に沿って最も拡大側に少なくとも１枚のレンズを備える第１光学系を備え、前記第１光学系の縮小側において光路に沿って拡大側から順に、光軸を折り曲げる第１反射部材と光軸を折り曲げる第２反射部材との２つの反射部材を備え、
    　前記結像光学系における前記第１光学系から前記第２反射部材までの前段部分は、前記第２反射部材から前記ライトバルブまでの間の光軸を回転軸としてロール方向に一体的に回転可能に構成され、
    前記前段部分を前記ロール方向に回転駆動させる駆動部を備える投写型表示装置。
  2. 　前記第１反射部材および／または前記第２反射部材は、光軸を９０°折り曲げる
    　請求項１記載の投写型表示装置。
  3. 前記結像光学系全体が前記ロール方向に一体的に回転可能に構成されている
    　請求項１または２記載の投写型表示装置。
  4. 前記結像光学系は、中間像を形成するリレー光学系である
    　請求項１から３のいずれか１項記載の投写型表示装置。
  5. 前記結像光学系の全画角は、９０°以上である
    請求項１から４のいずれか１項記載の投写型表示装置。
  6. 前記投写面上に投写された前記光学像の形状に基づいて、前記駆動部による前記前段部分の前記ロール方向の回転駆動量を制御する第１制御部を備える
    請求項１から５のいずれか１項記載の投写型表示装置。
  7. 前記投写面上に投写された前記光学像の形状に関する情報を検出する第１検出部を備え、
    前記第１制御部は、前記第１検出部が検出した前記光学像の形状に関する情報に基づいて、前記駆動部による前記前段部分の前記ロール方向の回転駆動量を制御する
    請求項６記載の投写型表示装置。
  8. 前記第１制御部は、さらに、前記投写型表示装置の水平方向に対する設置角度に基づいて、前記駆動部による前記前段部分の前記ロール方向の回転駆動量を制御する
    請求項６または７記載の投写型表示装置。
  9. 前記投写型表示装置の水平方向に対する設置角度に関する情報を検出する第２検出部を備え、
    前記第１制御部は、前記第２検出部が検出した前記投写型表示装置の水平方向に対する設置角度に関する情報に基づいて、前記駆動部による前記前段部分の前記ロール方向の回転駆動量を制御する
    請求項６から８のいずれか１項記載の投写型表示装置。
  10. 　前記第１光学系および前記第１反射部材は、前記第１反射部材から前記第２反射部材までの間の光軸を回転軸としてヨー方向に一体的に回転可能に構成されている
    　請求項１から９のいずれか１項記載の投写型表示装置。
  11. 　前記第１反射部材の法線と前記第２反射部材の法線が同一平面内でなす角度をβとした場合、
    　角度βに基づいて、前記駆動部による前記前段部分の前記ロール方向の回転速度を制御する第２制御部を備える
    請求項１０記載の投写型表示装置。
  12. 　前記前段部分の前記ロール方向の回転角度をα、
    　前記投写面上に投写される前記光学像の回転補正角をθ、
    　前記第１反射部材の法線と前記第２反射部材の法線が同一平面内でなす角度をβとした場合、
    　　α＝－（θ×０．５）／（ｃｏｓ（β）－１）　（１）
    で表される式（１）を満足するように、前記駆動部による前記前段部分の前記ロール方向の回転駆動量を制御する第３制御部を備える
    請求項１０または１１記載の投写型表示装置。
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