CN101063799A

CN101063799A - 图像投影装置

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Publication number: CN101063799A
Application number: CNA2007101023119A
Authority: CN
Inventors: 浅井宏美
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: CN101063799B; JP5247005B2; US20070252955A1; US7866823B2; JP2007298571A

Abstract

公开了一种能够校正由于由各种因素导致的投影透镜的温度变化导致的散焦的图像投影装置。该图像投影装置包括：用来自光源的光照亮的图像形成元件；包含聚焦透镜并将来自图像形成元件的光投射到投影面上的投影透镜；被设置在图像投影装置中的相互不同的位置上的多个温度检测器。该装置还包括基于由多个温度检测器得到的检测结果控制聚焦透镜的位置的控制器。

Description

图像投影装置

技术领域

本发明涉及诸如投影仪的图像投影装置，并且特别涉及具有用于其投影透镜的焦点校正功能的图像投影装置。

背景技术

诸如液晶投影仪的一些图像投影装置具有自动调整投影到屏幕上的图像的焦点的自动调焦功能。

但是，在投影仪中，投影透镜由于由来自光源的光导致的温度变化的影响膨胀和收缩。因此，即使执行自动调焦，也常引起由于温度导致的散焦(以下称为“温度散焦”)。

特别地，紧接着通电和紧接着投影模式的切换(以下只称为“投影图像的切换”)，投影图像的亮度的变化即投影光的量的变化较大，使得从光源发射的热和光的量以及通过液晶显示元件进入投影透镜的光的量变化很大。这迅速改变投影仪的温度和光学系统的温度，由此增加温度散焦的量。

另外，投影仪周围的环境(大气)温度的变化导致投影透镜的膨胀和收缩，使得导致温度散焦。

日本专利公开公报No.2000-244847公开了针对这些问题的技术，其中，在投影透镜(聚焦透镜)附近设置温度传感器，并基于来自温度传感器的输出的变化自动校正温度散焦。

并且，日本专利公开公报No.2004-264570公开了以这样一种状态强行加热投影透镜的技术，即，设置在投影仪的底盘上的用于冷却空气的排气口被关闭，以将投影透镜带入热稳定状态。这防止容易导致温度散焦。

但是，在日本专利公开公报No.2000-244847公开的技术中，由于仅在投影透镜附近设置1个温度传感器，因此温度传感器对由于投影图像的切换导致的投影透镜本身的温度的变化的响应较慢。因此，由于投影图像的切换导致的温度散焦不能被充分校正。

另一方面，在日本专利公开公报No.2004-264570中公开的技术可通过缩短通电后将投影透镜带入热稳定状态的时间迅速将投影透镜带入很难导致温度散焦的状态。但是，只有这种技术不能防止由于环境温度的变化和投影图像切换导致的温度散焦。

发明内容

本发明提供一种能够校正由于由各种因素导致的投影透镜的温度变化导致的散焦的图像投影装置以及包含该图像投影装置的图像显示系统。

本发明作为其一个方面提供一种图像投影装置，该图像投影装置包括：用来自光源的光照亮的图像形成元件；包含聚焦透镜并将来自图像形成元件的光投射到投影面上的投影透镜；被设置在图像投影装置中的相互不同的位置上的多个温度检测器；和基于由多个温度检测器得到的检测结果控制聚焦透镜的位置的控制器。

本发明作为其另一方面提供一种图像显示系统，该图像显示系统包括上述的图像投影装置和将图像信息供给到图像投影装置的图像供给装置。

从以下的说明和附图，本发明的其它目的和特征将变得十分明显。

附图说明

图1是表示作为本发明的实施例的投影仪的框图。

图2是表示实施例中的温度散焦校正的处理的流程图。

图3表示实施例中的温度系数表1。

图4表示实施例中的温度系数表2。

图5是表示实施例的投影仪中的温度传感器的安装位置的透视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的优选实施例。

图1表示作为本发明的实施例的液晶投影仪(图像投影装置)的配置。

在图1中，附图标记1表示投影仪的主体(底盘)。操作部分11包含用于打开(施加)和关闭(切断)电源的通/断电开关、用于激活自动调焦(AF)的AF开关和用于选择投影模式的模式开关等。

存储器12存储将在后面说明的温度散焦校正中使用的温度系数表和包含根据投影模式的操作参数的各种数据等。存储器12还存储用于导致将在后面说明的控制器10执行处理操作的计算机程序。

附图标记13表示从诸如个人计算机、DVD播放器和电视调谐器的图像供给装置100输入视频信号(图像信息)的输入部分。液晶投影仪和图像供给装置100构成图像显示系统。

图像处理器14对从输入部分13输入的视频信号执行同步分离处理以产生R、G和B视频信号。图像处理器14还执行诸如对于视频信号的色调校正的数字处理。

显示驱动器15产生与受到色调校正的R、G和B视频信号对应的驱动信号，并导致作为R、G和B的图像形成元件并位于颜色分离/组合光学系统17中的液晶面板28形成图像。

虽然图中仅示出一个液晶面板28，但在实际的投影仪中设置R、G和B颜色的三个液晶面板。

颜色分离/组合光学系统17对来自光源灯16的照明光进行色分离，以将分离的光分量引向R、G和B液晶面板28。颜色分离/组合光学系统17组合R、G和B图像光分量以将组合的光引向投影面板19。

颜色分离/组合光学系统17包含上述的液晶面板28、二向色镜(未示出)、诸如二向色棱镜和偏振分束器的棱镜元件(光学构件)27、和诸如偏振片和相位板的光学元件(未示出)。

投影透镜19包含变化透镜(variator lens)20和聚焦透镜21，并将从颜色分离/组合光学系统17进入的组合图像光投射到诸如屏幕的投影面上。

变化透镜20和聚焦透镜21通过驱动器18被致动器26驱动，以沿光轴的方向移动。变化透镜20的驱动改变投影透镜19的放大倍数。

并且，聚焦透镜21或另一透镜(未示出)的驱动与变化透镜20的驱动一起补偿与放大倍数的变化有关的像面的波动。换句话说，投影透镜19是能够改变其焦距的变焦透镜。

控制器10根据来自操作部分11的信号控制光源灯16、图像处理器14、显示驱动器15和驱动器18的操作。

控制器10通过使用取自AF传感器(AF检测器)22的光电转换信号的相差检测法或三角测距法测量从投影仪到诸如屏幕的投影面的距离(即，AF信息)。

为了精确执行距离测量，投影仪将包含与正常图像不同的某一图案的测距图像投射到投影面上。

控制器10对测量的距离计算投射对焦图像的焦点位置并将焦点位置信息发送到驱动器18。驱动器18基于焦点位置信息驱动投影透镜19中的聚焦透镜21。AF控制由此被执行。

在AF控制中，控制器10考虑由温度导致的投影透镜19的散焦(温度散焦)。特别地，控制器10将用于校正温度散焦的校正量添加到从由AF传感器22获得的测量的距离信息计算的焦点位置上以获得校正的焦点位置，并向校正的焦点位置移动聚焦透镜21。将在后面对获得校正的焦点位置的详细的方法进行说明。

AF传感器22具有距离预定基线长度的一对透镜和一对光接收元件(线传感器)，以执行上述距离测量。

但是，AF控制法不限于上述方法。可以使用这样一种方法，即，AF传感器(二维成像传感器)随着聚焦透镜21的移动拍摄投射到投影面上的构图图像，并将聚焦透镜21停在拍摄的图像(AF信息)的边缘最鲜锐的位置上。

作为温度检测器的温度传感器23、24和25被安装在底盘1中的相互不同的位置上。各个温度传感器检测其安装位置及其邻近区域的温度。所有的这些温度传感器23、24和25被用于校正投影透镜19的温度散焦。

图5表示各个温度传感器(温度检测器)23、24和25的安装位置。在图5中，给予与图1中所示的构成要素相同的构成要素相同的附图标记。

作为大气温度传感器的传感器23被安装在投影透镜19的前端部分(投影面侧端部分)并检测诸如使用本实施例的投影仪的室内的温度的所谓环境温度。由于在投影透镜19中出现的温度散焦还由于环境温度改变，因此使用来自大气温度传感器23的输出值以及来自其它温度传感器24和25的输出值使得能够更精确地校正温度散焦。

另外，大气温度传感器23被安装在AF传感器22附近。因此，由大气温度传感器23检测的温度可用于由AF传感器22得到的距离测量的结果的温度校正。

作为投影透镜温度传感器的传感器24被安装在投影透镜19的后端部分(色分离/组合光学系统侧部分)的外缘，并检测投影透镜19及其附近区域的温度。大气温度传感器23在本实施例中也被安装在投影透镜19附近，但是，与投影透镜温度传感器24相比其安装位置更接近设置冷却空气入口的底盘1的外面，使得大气温度传感器23适于检测环境温度。

作为棱镜温度传感器的传感器25被安装在临近构成色分离/组合光学系统17的一部分的棱镜元件27的位置上。在色分离/组合光学系统17包含多个棱镜元件的情况下，优选在临近将来自液晶面板28的图像光引向投影透镜19的棱镜元件的位置上安装棱镜温度传感器25。这种安装使得能够检测棱镜元件27的温度，该温度与根据投影模式等被切换的投影图像的亮度对应变化。当投射较亮的图像时，投影光的量比投射较暗的图像时大，使得棱镜元件27的温度增加。

注意，投影透镜温度传感器24可检测投影透镜19的温度。但是，投影透镜温度传感器24被安装在投影透镜19的外面，使得传感器24对与根据投影模式等被切换的投影图像的亮度对应的温度的升高或降低的响应需要一定的时间量。

相反，棱镜温度传感器25被安装在临近棱镜元件27的位置上，并且棱镜元件27将来自液晶面板28的图像光引向投影透镜19。

因此，使用棱镜温度传感器25使得能够在很短的时间内检测与投影图像的切换相关联出现温度的变化。

因此，与仅用投影透镜温度传感器24检测投影透镜19的温度的情况相比，可以执行更精确的温度散焦校正。

图2表示在本实施例的投影仪中执行的AF控制的处理。控制器10根据存储在存储器12中的计算机程序执行处理。

首先，在步骤201中，控制器10确定变化透镜20和聚焦透镜21中的至少一个是否处于被驱动状态。如果是，那么控制器10重复步骤201直到完成透镜驱动。如果不是，那么控制器10前进到步骤202。

在步骤202中，如果距离测量图像被投影，那么控制器10将其切换到正常图像。但是，如果正常图像已被投影，那么控制器10直接前进到步骤203。

在步骤203中，控制器10等待来自远程控制器或操作部分11的AF执行命令。如果AF执行命令没有被输入，那么控制器10前进到步骤201。另一方面，如果AF执行命令被输入，那么控制器10前进到步骤204以投影距离测量图像。

在步骤205中，控制器10取得大气温度传感器23的输出值T1、投影透镜温度传感器24的输出值T2和棱镜温度传感器25的输出值T3。

然后，在步骤206中，控制器10取得来自AF传感器22的距离测量信息，并在步骤207中基于距离测量信息计算焦点位置X。然后，在步骤208～213中，控制器10通过使用来自各个温度传感器的输出对于焦点位置X执行温度散焦的校正。

在步骤208中，控制器10从大气温度传感器23的输出值T1确定温度区m。在本实施例中，温度区被设定如下：温度比第一预定温度T11低的第一区(m＝1)；温度大于等于第一预定温度T11且小于第二预定温度T12(＞T11)的第二区(m＝2)；和温度大于等于第二预定温度T12的第三温度区(m＝3)。

设置这么多的温度区的原因在于，在投影透镜19中出现的温度散焦的量的变化不仅是由于投影透镜19的温度而且是由于环境温度。

然后，在步骤209中，控制器10通过未示出的变焦位置传感器检测当前的变化透镜位置，并确定当前的变焦区n。在本实施例中，在从广角端到摄远端的变焦范围中设定五个变焦区(第一至第五区：n＝1～5)。

设置这么多变焦区的原因在于，在投影透镜19中出现的温度散焦的量的变化不仅是由于投影透镜19的温度而且是由于其焦距。

然后，在步骤210和211中，控制器10确定温度系数α和温度系数β。温度系数α用于校正由于投影透镜19的温度变化导致的温度散焦，温度系数β用于校正由于投影图像的切换导致的温度散焦。

温度系数α和β分别由投影透镜温度传感器24的输出值T2的温度系数表1和棱镜温度传感器25的输出值T3的温度系数表2确定。这些温度系数表被存储在存储器12中。

例如，如果大气温度传感器23的输出值T1的温度区是第二区(T11≤T1＜T12)且变焦区是第三区即m＝2且n＝3时，温度系数α和β是α23和β23。

然后，在步骤212中，控制器10从存储器12读出作为在在工厂中组装和调整投影仪时(以下只称为“在调整时”)由投影透镜温度传感器24检测的温度的温度T2ADJ和作为在调整时由棱镜温度传感器25检测的温度的温度T3ADJ。

这些调整时的传感器输出值是在当时被存储在存储器12中的数据。

并且，控制器10通过使用下式从调整时的温度T2ADJ和T3ADJ、在步骤205中获得的传感器输出值T2和T3和在步骤210中确定的温度系数α和β计算温度散焦的校正量ΔX。

ΔX＝(T2-T2ADJ)×α+(T3-T3ADJ)×β

然后，在步骤213中，控制器10通过使用下式重新计算焦点位置以获得校正的焦点位置X′。

X′＝X+ΔX

然后，驱动器10通过驱动器18将聚焦透镜21驱动到在步骤213中计算的校正的焦点位置X′。

并且，在步骤214中，控制器10确定是否执行通/断电开关的关操作。如果是，那么控制器10结束AF控制处理，如果不是，控制器10返回步骤201。

如上所述，根据本实施例，能够基于来自大气温度传感器23和投影透镜温度传感器24的输出值校正与环境温度相关的温度散焦变化，并基于来自棱镜温度传感器25的输出值校正与投影图像相关的温度散焦。因此，可以比仅基于来自投影透镜温度传感器24的输出值执行温度散焦的校正的情况更好地(更精确地)执行温度散焦的校正。

换句话说，根据本实施例，能够通过使用由多个温度传感器得到的所有检测结果执行聚焦控制(即，温度散焦的校正)，这些温度传感器检测图像投影装置中的相互不同的位置或区域的温度。因此，由于诸如环境温度的变化和投影图像的切换的各种因素导致的温度散焦可被很好地校正。

并且，根据本实施例，能够很好地校正投影透镜19的与变焦区域(焦距)有关的温度散焦变化。

虽然上面说明了本发明的优选实施例，但其实施例不限于这些优选的实施例，在不背离本发明的范围的条件下，可以提出各种变化和变更方式。

例如，在上述实施例中，温度系数α和β从预存的温度系数表中被读出。相比之下，温度系数α和β可在各个情况下被算出。

并且，在上述实施例中，温度系数α和β从温度系数表中被读出，然后温度散焦的校正量通过将α和β代入计算式中被算出。相比之下，温度散焦的校正量可作为表数据被准备，然后与温度检测结果对应的值可从其中被读出。

并且，上述实施例中的三个温度传感器的安装位置是例子，并且三个温度传感器可被安装在与其不同的位置中。使用的温度传感器的数量不限于三个，即，可以为两个、四个或更多。

并且，上述实施例说明了执行包含温度散焦的校正的AF控制的情况。相比之下，用于校正温度散焦的聚焦控制和AF控制可被单独地执行。换句话说，由AF控制驱动的聚焦透镜可被移动以校正温度散焦。

本申请要求在2006年4月27日提交的日本专利申请No.2006-124278作为外国优先权，在此如这里全部阐述那样引入其全部内容作为参考。

Claims

1.一种图像投影装置，包括：

用来自光源的光照亮的图像形成元件；

包含聚焦透镜并将来自图像形成元件的光投射到投影面上的投影透镜；

被设置在图像投影装置中的相互不同的位置上的多个温度检测器；和

基于由多个温度检测器得到的检测结果控制聚焦透镜的位置的控制器。

2.根据权利要求1的装置，其中，控制器基于由多个温度检测器中的第一温度检测器得到的检测结果确定温度区，并基于温度区和由至少一个其它的温度检测器得到的检测结果获得用于控制聚焦透镜的位置的信息。

3.根据权利要求2的装置，其中，第一温度检测器检测装置周围的环境温度。

4.根据权利要求1的装置，还包括检测在投影透镜的自动调焦控制中使用的AF信息的AF检测器，

其中，多个温度检测器中的第一温度检测器还被用作用于与温度相关校正由AF检测器检测的AF信息的温度检测器。

5.根据权利要求1的装置，还包括将来自图像形成元件的光引向投影透镜的光学构件，

其中，多个温度检测器中的第二温度检测器检测光学构件或其附近区域的温度。

6.根据权利要求5的装置，其中，该装置包括多个图像形成元件，并且，

光学构件组合来自多个图像形成元件的光分量并将组合的光引向投影透镜。

7.根据权利要求1的装置，其中，多个温度检测器中的第三温度检测器检测投影透镜或其附近区域的温度。

8.根据权利要求1的装置，其中，投影透镜是能够改变其焦距的变焦透镜，并且，

控制器获得与投影透镜的焦距有关的信息作为用于控制聚焦透镜的位置的信息。

9.一种图像显示系统，包括：

根据权利要求1的图像投影装置；和

将图像信息供给到图像投影装置的图像供给装置。