JP2004163876A - Image reading method, image adjusting method and dlp projector - Google Patents

Image reading method, image adjusting method and dlp projector Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that it is difficult to realize easy, high-quality and inexpensive image reading and projected image adjustment because a dedicated measuring instrument and expertise are required to read and adjust a screen image in a DLP projector. <P>SOLUTION: The screen image is read by an image reading means (image sensor) arranged on the central optical axis of an incident optical path when turning off an optical switch on a reflection type optical switch panel by utilizing the constitution and the action of the reflection type optical switch panel and a projection lens in the DLP projector. Then, projection adjusting processing (processing for correcting the projected image and the update of setting or the like) is performed in an image signal processing part based on read image information, and the read image information is outputted as monitor or is utilized as data. By contriving the projected image (test pattern or the like), processing for simultaneously processing image projection and image reading is realized. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DMD等の反射型光スイッチパネルを用いて構成されるDLPプロジェクタ、並びに、プロジェクタのスクリーン画像についての画像読み取り方法及びプロジェクタの投射画像についての画像調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、プロジェクタ(投射型表示装置、投影装置)として、DLPプロジェクタが開発されている。DLPプロジェクタは、DLP(Digital Light Processing:ディジタルライトプロセッシング)方式のプロジェクタであり、DMD(Digital Micro mirror Device:ディジタルマイクロミラーデバイス)等の反射型光スイッチパネルを用いて構成される光反射型のプロジェクタである。
【0003】
まず、DLPプロジェクタについて以下簡単に説明する。DLP(ディジタルライトプロセッシング技術)は、DMD等の反射型光スイッチパネルを用いてディジタルの光変調を行う技術である。DMDは約50万〜130万個の極小サイズの鏡(マイクロミラー)がマトリクス状(アレイ状)に敷き詰められた構造の半導体デバイスである。画像フレームにおける画素と、パネルにおけるマイクロミラーが対応するものであり、パネル面(マイクロミラー)に対し光源ランプ光を照射し、マイクロミラーでの反射光を投影レンズを通してスクリーン(画像投影面)に投影する。DMDチップ(DMDパネル)における各マイクロミラーの傾斜角度が駆動データ(イメージ符号)に応じてON/OFF制御される。小型プロジェクタではこのDMDチップが1個使用され、大型プロジェクタでは3個使用されている。
【0004】
図11は、DLPプロジェクタ(DMD1チップ型の場合)の主要部の構造と投射光路について示す説明図である。DMDにおけるマイクロミラーは、駆動データ(投射画像データ=イメージ符号)に応じて、静電引力により各々が所定角度例えば±10度(ON時に+10度、OFF時に−10度)に傾くようになっている。マイクロミラーはディジタルで制御され、毎秒数千回等のハイスピードで切り替えされる。マイクロミラーにランプ光が当たると、+10度の傾き状態(ON時)のミラーに反射した光は投影レンズを通過してスクリーンに投射され画像を映し出す(出力画素がオン=白くなる)。また、−10度の傾き状態(OFF時)のミラーに反射した光は投影レンズ方向には向かわず例えばアブソーバ(吸収板)に吸収される(出力画素がオフ=黒くなる)。所定周期におけるマイクロミラーON/OFFの回数を調整すること(黒と光(白)の回数比の調整)によって濃度(階調)表現が行われる。図中で単位マイクロミラー拡大部分に示すように、マイクロミラーは、駆動データに応じたON/OFFによりDMDパネル面に対し±10度に傾く動作をする。図中の矢印(黒実線)は、DLPプロジェクタからスクリーンへの画像投射の際の投射光路(以下、単に「投射光路」とする)を示すものであり、マイクロミラーのON/OFFでの光路切り替わりを示している。
【0005】
図12は、従来のDLPプロジェクタのシステム構成を示す図である。DLPプロジェクタは、DVD(Digital Versatile Disk)やディジタルビデオ、BSディジタル放送などから映像源となるビデオ信号を、デコーダ、A/D変換部等を含むビデオフロントエンド部に入力してデコード、アナログからディジタルへA/D変換等を行い、メモリチップ、ビデオプロセッサ、DSP(ディジタルシグナルプロセッサ)等により構成される画像信号処理部(制御部)によりスケーリング、γ補正などの必要な画像処理を施し、処理されたディジタルの出力画像データ(=イメージ符号)をDMDに出力してマイクロミラーを駆動させる。
【0006】
DMDでは、画像信号処理部(フレームメモリ)から供給されるイメージ符号に従って、毎秒数千回の速度でマイクロミラーを±10度にON/OFFさせる動作が行われる。DMD1チップ型のDLPプロジェクタの場合、DMDにおけるマイクロミラーに対し、光源ランプからの出射光を、R(赤)・G(緑)・B(青)のフィルタを有するカラーホイールでの色切り替えを通して照射する。光源部からDMDパネル面に対して当たる光のうち、ON時のマイクロミラー(+10度の傾き状態)部分に反射した光は投影レンズを通じてスクリーンに映し出され、OFF時のマイクロミラー(−10度の傾き状態)部分に反射した光はアブソーバに吸収されるなどして投影レンズ方向には向かわない。マイクロミラーの配置間隔は極めて狭くまた高速で動作するため、非常に滑らかに動く映像として知覚される。
【0007】
図13は、1チップ型(単板式)のDLPプロジェクタの基本構造について示す図である。光源ランプ→カラーホイール→DMDマイクロミラー→投影レンズの順に経由する投射光路を通じて画像がスクリーンに投影される。1チップ型の場合では、DMD1チップでR・G・Bの各信号を切り替えてカラー映像の投影を行う。DMDにおけるマイクロミラーのON/OFFは毎秒数千回等で高速に実行されるので動画も滑らかとなる。
【0008】
図14は、3チップ型(3板式)のDLPプロジェクタの基本構造について示す図である。3チップ型の場合では、R・G・Bの各色の信号用に1つのDMDチップが割り当てられている。各色ごとに独立したDMDが動作することにより、よりパワフルで優れた大画面の映像を実現することができる。色分離合成光学系として所定のダイクロイックプリズムユニット等が使用される(図中おけるカラースプリッティングプリズムによる構成)。
【0009】
次に、図15は、従来における、DLPプロジェクタとそのスクリーンの設置・調整のための測定器の配置の様子について示す。プロジェクタの設置にあたっては、機器設置環境(スクリーン特性、室内照明の影響等)による投射画質の差異を少なくして適切な画像投射を行うために所定の調整作業を行う必要がある。
図中に示すように、従来、プロジェクタを実使用する際に、設置調整の段階で、照度計や色温度計等の専用の測定器及び専門技術を使用してスクリーン画像を測定し、画質の確認や調整作業を行っているが、スクリーン画像の読み取り(検出)に際して外乱の影響を避けるために測定器のセンサ部をスクリーンに近づけることが必要になる(スクリーンから離すとスクリーン画面外の余分な情報を読み取ってしまう)。その結果、スクリーンにおける投射画像範囲のうち一部の領域の画像情報しか検出できない、また、測定器とプロジェクタ本体が離れてしまう等、スクリーン画像の正確な読み取りが難しく、プロジェクタ設置・調整に多大な工数を要している。よって一般ユーザがプロジェクタ機器に関してスクリーン及び室内照明等の違いを調整することは、高価な測定器の入手と専門技術を要することから実際上不可能に近いのが現状である。
【0010】
また、プロジェクタ設置段階での調整作業だけでなく、保守作業として、プロジェクタの経時変化の把握を行って部品交換や位置ズレ調整作業等を行うことが必要あるいは望ましいが、上記と同様にスクリーン画像情報の読み取りが簡単でないことから手間やコストがかかってしまう。
【0011】
従来のDLPプロジェクタにおける、スクリーンの違いや室内照明の影響等のプロジェクタ設置・使用環境による画質の違いの較正、補正等の調整処理に関しては、スクリーンに投影された画像を見ながら輝度、コントラスト、カラーバランス等の画質調整を手動で行うことしかできなかった。
【0012】
従来のDLPプロジェクタは、画像をスクリーンに投射しながら同時にそのスクリーン画像を読み取る機能を持っていない。投射画質(輝度、色むら等)の経時変化を検出することが非常に困難であり、再調整や保守点検等が効率的に行えない。
【0013】
また、プロジェクタから壁面や天井へ画像を直接投射する場合に、スクリーンとなる壁面等の影響により高品位の画像投射ができないという現状もある。壁面等への直接投射を行う際の投射画質を較正、補正するに足るだけのスクリーン画像情報を読み取ることが同様に容易でない。
【0014】
上記のように、DLPプロジェクタにおけるスクリーン画像を正確、高品位に読み取るための手段が不十分であるという現状があるが、プロジェクタ投射画質を適正で高品位なものとするために、プロジェクタ設置環境における実使用状態において簡単かつ高品位に低コストでスクリーン画像情報を読み取る手段の実現が望まれる。
【0015】
一方、DMDを用いて構成されたDLPプロジェクタにおいて、スクリーン画像(スクリーンでの反射光)が投影レンズを介してプロジェクタに入射しDMDパネル面上に結像していることが従来から知られていた。しかしながら、その入射光は投射光路上にあるため投射画像に影響を与えることなくその情報を読み取ることはできないというのが常識であった。そのため、その入射光(スクリーン画像)を読み取って利用するということについて今まで考えられたことがなかった。
【0016】
図16は、DLPプロジェクタの主要部構造及びDLPプロジェクタにおけるスクリーン側からの入射光路について示す図である。図中の矢印(黒実線)は、スクリーン方向からDLPプロジェクタへの入射光(投影レンズを介してDMDパネル面に結像するスクリーン画像)の入射光路(以下、単に「入射光路」とする)を示すものであり、マイクロミラーのON/OFFでの光路切り替わりを示している。図に示すように、入射光路は投射光路と重なっている。入射光であるスクリーン画像は、プロジェクタからの投射画像にスクリーン特性や室内照明の影響等が反映されたものである。
【0017】
なお、マイクロミラーを用いて光変調を行う装置として、特許文献1記載の技術がある。特許文献1記載の技術「マイクロミラー式画像形成装置及びその管理方法」は、マイクロミラーの動作状態を知るために、またマイクロミラーの欠陥を検出するために、マイクロミラーの角度を無効反射状態に設定し、その光軸上にある除去光路にスポット光を測光する受光素子を配置している。この技術では、3色LEDにより構成された光源からの出射光を、マイクロミラーを利用しての画像形成用(有効反射状態)とマイクロミラー検査用(無効反射状態)とに使い分けている。
【0018】
また、特許文献2記載の技術「画像入出力装置」は、単一の装置で被写体の画像入力と撮像信号による画像出力とをマイクロミラーを追加することで実現させている技術であるが、本発明のように、投影レンズと反射型光スイッチをそのまま利用してスクリーン画像情報の読み取りを実現するものではない。また、本発明では、画像出力時に撮像動作を停止する、スクリーン等に投影する時に入出力光路変更ミラーを設ける、カラー画像の入出力を行うために光路上にカラーフィルタを設ける等の必要も無い。
【0019】
上記のような特許文献他に参照されるような従来技術では、課題を解決するために新たにマイクロミラーを設置したり、新たなマイクロミラー角度を設定したり等を行うが、本発明ではそのようなことは必要ない。スクリーン側から投影レンズを介してプロジェクタに入射する光(スクリーン画像)について、反射型光スイッチパネルの光スイッチ(マイクロミラー)OFF時の光路を利用して読み取る技術は従来存在しなかった。
【0020】
【特許文献1】
特開平9−229818号公報
【特許文献2】
特開平11−164183号公報
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来ではDLPプロジェクタにおけるスクリーン画像(投射画質調整のために必要十分なスクリーン画像情報)を簡単かつ高品位に低コストで読み取ることが難しいため、スクリーン特性や室内照明の影響等のプロジェクタ設置・使用環境に応じた出力画像の違いを少なくする調整や、プロジェクタの経時変化等の状況把握が難しいという問題がある。また、壁面や天井をスクリーンとしてプロジェクタから画像を直接投射する場合にも同様にそのスクリーン画像情報を読み取ることが難しいため高品位の画像投射が行えないという問題がある。
【0022】
DLPプロジェクタの設置・調整、保守、及び操作を簡単にする為には、機器の実使用状態において投射画質の較正や補正等の調整処理が簡単かつ確実に実施できることが望ましく、機器の設置現場においてスクリーン画像情報を簡単かつ高品位に読み取ることのできる測定(画像読み取り)手段や、読み取ったスクリーン画像情報をプロジェクタの画像処理回路に反映させて投射画像の調整を行う画像調整手段等の実現が望まれる。
【0023】
本発明は、これらの問題を解決し、DLPプロジェクタに関して、スクリーン画像情報を簡単かつ高品位にまた低コストで読み取ることのできる画像読取方法を提供すること、また、スクリーン画像情報を用いて投射画質の調整を行って適正で高品位な画像投射を行うことのできる画像調整方法を提供すること、及びこれら方法の処理機能を備え利用性を大きく高めたDLPプロジェクタを提供することが目的である。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明では、DLPプロジェクタに関して、スクリーン画像の読み取り方法として、スクリーン方向から投影レンズに入射して反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、反射型光スイッチパネルの光スイッチOFF時の光路の中心光軸上に配置した画像読取手段(イメージセンサ)により読み取る。また画像調整方法として、上記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報を利用して画像調整処理を行う。また、読み取り画像情報をモニタ出力する。
また、光スイッチのフルOFF動作でスクリーン画像の撮像を行い、データとしての利用等を行う。また投射画像としてテストパターン画像を工夫して反射型光スイッチパネルの光スイッチを部分的に画像投射と画像読み取りとに使い分け、画像投射と画像読み取りを同時に処理すること等を行う。
【0025】
本発明は、スクリーン画像情報の読み取りに際して、反射型光スイッチOFF時の入射光路を利用して投射画像に影響を与えることなく入射光(スクリーン画像)を読み取る。本発明の構成では、反射型光スイッチパネルと投影レンズによる画像投射の機構に対応した画像読取手段により、丁度、スクリーンにおける画像投射範囲(投射サイズ)分の画像情報を読み取る。
【0026】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるDLPプロジェクタにおけるスクリーン画像について読み取る画像読取方法であって、投影レンズを介してスクリーン方向から入射し反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチOFF時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取ることにより、スクリーン面におけるDLPプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴としている。
【0027】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、投影レンズと反射型光スイッチパネルの光スイッチOFF時の入射光路の中心光軸上に画像読取手段として配置されたイメージセンサによりスクリーン画像を読み取ることを特徴としている。
【0028】
請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、画像フレーム内で反射型光スイッチパネルにおける複数の光スイッチをON/OFFで画像投射用と画像読取用とに使い分けるテストパターン画像をスクリーンに投射することにより、画像投射と投射画像を含んだスクリーン画像情報の読み取りとを同時に処理することを特徴としている。
【0029】
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、RGBカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う1チップ型のDLPプロジェクタにおける画像読取方法であって、画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングをカラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴としている。
【0030】
請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の発明において、画像投射と画像読取の同時実行時に、投影レンズの焦点をスクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って光スイッチON部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整し、光スイッチOFF部分で光スイッチON部分の画像情報を読み取ることを特徴としている。
【0031】
請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の発明において、反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルOFFにして画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、その画像データを出力することを特徴としている。
【0032】
請求項7記載の発明は、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるDLPプロジェクタの投射画像の調整を行う画像調整方法であって、投影レンズを介してスクリーン方向から入射し反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチOFF時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取り、読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部にて投射画像の調整処理を行うことを特徴としている。
【0033】
請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これをもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴としている。
【0034】
請求項9記載の発明は、ランプ等から成る光源部と、光源部からの出射光を反射する光スイッチがマトリクス状に配置された構造の反射型光スイッチパネルと、入力ビデオ信号に基づき、光スイッチの反射状態をON/OFF制御するイメージ符号データを生成、出力する画像信号処理部と、光スイッチがON時に反射した光をスクリーン面に投影する投影レンズと、光スイッチがOFF時に投影レンズを介してスクリーン方向から入射するスクリーン画像の光路を利用してそのスクリーン画像を読み取る画像読取手段と、を有し、これによりスクリーン面における当該DLPプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴としている。
【0035】
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、投影レンズと反射型光スイッチパネルの光スイッチOFF時の入射光路の中心光軸上に画像読取手段としてイメージセンサが配置され、イメージセンサによりスクリーン画像情報の読み取りを行うことを特徴としている。
【0036】
請求項11記載の発明は、請求項9または10に記載の発明において、画像フレームにおける光スイッチON/OFFの使い分けのパターンを有するテストパターン画像の投射を行う手段を有し、テストパターン画像の投射時に画像読取手段によりスクリーン画像情報として光スイッチON部分の画像情報を光スイッチOFF部分で読み取ることを特徴としている。
【0037】
請求項12記載の発明は、請求項9から11のいずれか1項に記載の発明において、RGBカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う1チップ型のDLPプロジェクタであって、画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングをカラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴としている。
【0038】
請求項13記載の発明は、請求項9から12のいずれか1項に記載の発明において、画像投射と画像読取の同時実行時に、投影レンズの焦点をスクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って光スイッチON部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整する手段を有し、光スイッチOFF部分で光スイッチON部分の画像情報を読み取ることを特徴としている。
【0039】
請求項14記載の発明は、請求項9から13のいずれか1項に記載の発明において、反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルOFFにして画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、その画像データを出力する手段を有することを特徴としている。
【0040】
請求項15記載の発明は、請求項9から14のいずれか1項に記載の発明において、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部内で投射画像の調整処理を行う調整部を有することを特徴としている。
【0041】
請求項16記載の発明は、請求項15記載の発明において、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これら情報をもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴としている。
【0042】
請求項17記載の発明は、請求項1、2、3、4、6のいずれか1項に記載の発明において、前記投影レンズの直前に測定用スクリーンを設置して前記光スイッチON部分により前記測定用スクリーンに投射した画像を前記光スイッチOFF部分で読み取ることを特徴としている。
【0043】
請求項18記載の発明は、請求項17に記載の発明において、前記測定用スクリーンとして前記投影レンズ用レンズキャップを使用することを特徴としている。
【0044】
請求項19記載の発明は、請求項9、10、11、12、14のいずれか1項に記載の発明において、前記投影レンズの直前に設置される測定用スクリーンを備えることを特徴としている。
【0045】
請求項20記載の発明は、請求項19に記載の発明において、前記測定用スクリーンとしての前記投影レンズ用レンズキャップを備えることを特徴としている。
【0046】
請求項21記載の発明は、請求項20に記載の発明において、前記投影レンズ用レンズキャップは、内側に設置されたスクリーン体を備えることを特徴としている。
【0047】
請求項22記載の発明は、光源部と、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと、投影レンズと、画像読取手段と、を備え、前記光スイッチON部分により前記光源部の光を反射して前記投影レンズから投射し、前記光スイッチOFF部分により前記投影レンズに入射する光を反射して前記画像読取手段に入力することを特徴としている。
【0048】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。構成要素には記号を付与して区別する。図1は、本発明の実施の形態における画像読取方法及び画像調整方法での処理機能を備えた本発明の実施の形態におけるDLPプロジェクタのシステム構成を示す図である。
【0049】
図1において、本実施形態のDLPプロジェクタは、光源部(照明系)1、反射型光スイッチパネル2、投影レンズ3、イメージセンサ(撮像素子)4、アブソーバ(吸収板)5、ビデオフロントエンド部6、画像信号処理部7、及び調整部8(画像信号処理部7に含まれる)等を有して構成される。本DLPプロジェクタは特にスクリーン画像情報の読み取り手段としてイメージセンサ4を設け、また、画像調整処理(投射調整処理)を行う手段として調整部8を設けている。
DLPプロジェクタからの投射画像は、所定のスクリーン9に投影される。
【0050】
本実施形態では、光スイッチ(マイクロミラー)の傾斜角度として±10度で切り替わるDMDチップを使った1チップ型のDLPプロジェクタを例に採り説明するが、本発明は、異なる切り替え角度を有する反射型光スイッチパネルでも、また3チップ型、2チップ型のプロジェクタにおいても同様に適用可能である。DMD1チップ型、DMD3チップ型のそれぞれの場合の基本構成は図13、図14に示している。
【0051】
本発明の画像読取方法は、DMD等の反射型光スイッチパネルを用いて構成されるDLPプロジェクタにおいて、光スイッチ(=マイクロミラー)のOFF時には投射光とスクリーンからの入射光との光路が重ならない(別になる)ことに着目し、その性質を利用して、またプロジェクタの備える投影レンズと反射型光スイッチパネルの機構をそのまま共用(画像投射の機能と共用)して、光スイッチOFF時の入射光路の中心光軸上に配設したスクリーン画像情報読み取り手段としてのイメージセンサ(4)によってスクリーン画像情報の読み取り(検出、測定)を行うものである。
【0052】
また、本発明の画像調整方法は、上記スクリーン画像情報読取手段(イメージセンサ等)にて読み取ったスクリーン画像情報を用いて画像信号処理部7(調整部8)で投射画像の調整処理(較正、補正等)を行うものである。本発明のDLPプロジェクタは、これら方法の処理を実行する機能及び対応する構成部品を内蔵したプロジェクタである。
【0053】
図2は、本実施形態のDLPプロジェクタにおける画像読取手段たるイメージセンサ4の配置位置を示す図である。図16に示したように、スクリーン方向から投影レンズ3に入射してくるスクリーン画像(反射光)の光路はマイクロミラーのON/OFFで切り替わる。本実施形態では、投影レンズ3と反射型光スイッチ2の光スイッチOFF時に形成される入射光路の中心光軸上にイメージセンサ(撮像素子)4を設置しており、これにより、投射画像に全く影響を与えることなく反射型光スイッチパネル2(DMD)上に結像しているスクリーン画像を読み取る(=撮像する)ことができる。画像フレームにおける光スイッチOFF相当部分でスクリーン画像を読み取ることになる。
【0054】
図3は、本DLPプロジェクタにおける反射型光スイッチパネル(DMD)2での光スイッチ(マイクロミラー)ON/OFFに応じた光路(投射光路/入射光路)の切り替わりについて示す図であり、特に光スイッチOFF時の投射光路(実線矢印)と入射光路(点線矢印)について示している。図中に示すように、光スイッチOFF時の投射光路と入射光路とは別の光路となっており、これを利用して入射光(スクリーン画像)をイメージセンサ4にて読み取る。反射型光スイッチパネル2における光スイッチのON/OFFに応じた投射光路の切り替わり及び入射光路の切り替わりについては、図11、図16に示したのと同様である。
【0055】
図3に示すように、本DLPプロジェクタでは、投影レンズ3を介して反射型光スイッチパネル2上に結像したスクリーン画像を、OFF時の光スイッチでの反射を通じてイメージセンサ4で読み取る。そして、図1に示すように、イメージセンサ4にて読み取ったスクリーン画像情報を画像信号処理部7及び調整部8にフィードフォワードして投射画像の調整処理を行ったりあるいはモニタ出力したり等を行う。
【0056】
以下、本DLPプロジェクタの各部の機能について説明する。光源部(照明系)1は、ランプ11、カラーホイール12、インテグレータロッド13等から構成され、反射型光スイッチパネル2の光スイッチ(マイクロミラー)に対して光を照射する。DMD1チップ型の構成の場合、色切り替えされるカラーホイール(R・G・Bのカラーフィルタを有した回転盤)12を通過させてR・G・Bの各色を形成する。
【0057】
反射型光スイッチパネル2は、DMD等のデバイスであり、極小サイズの光スイッチがマトリクス状(アレイ状)に配置されたパネルである。特にDMDは、極小サイズのマイクロミラーが配置されたパネルであり、各マイクロミラーの傾斜が駆動データ(投射画像データ=イメージ符号)に応じてON/OFF制御されることにより、所定の傾斜角度におけるマイクロミラーでの反射光が投影レンズ3を介してスクリーン9に投影されることにより映像を形成する。各マイクロミラーが画像フレームにおける画素に対応する。マイクロミラーON/OFFの回数の調整により濃度表現が行われる。図面では反射型光スイッチパネル2及び光スイッチとしてDMD及びマイクロミラーの場合について示す。
【0058】
投影レンズ3は、反射型光スイッチパネル2における光スイッチ(マイクロミラー)ON時の反射光をスクリーン9に対して投影するレンズである。また同時に、投影レンズ3は、スクリーン9方向からの光(スクリーン画像)を入射している。入射光は光スイッチ(マイクロミラー)OFF時の反射を通じて後述のイメージセンサ4に対して入力される。
【0059】
イメージセンサ4は、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子であり、本発明に特徴的な画像読取手段の主要部を構成する。イメージセンサ4は、反射型光スイッチパネル2の光スイッチOFF時の入射光路の中心光軸上に配設されている。イメージセンサ4は、投影レンズ3を介して反射型光スイッチパネル2面に結像するスクリーン画像について、OFF時の光スイッチでの反射光を受光することにより読み取る(=撮像する)。イメージセンサ4にて読み取ったスクリーン画像データは、ディジタル形式の情報としてメモリに一旦格納される。読み取ったスクリーン画像情報は画像信号処理部7(の調整部8)に入力されて画像調整処理等に使用される。イメージセンサ4の解像度は、画像調整処理等に必要なだけの解像度に構成・設定すれば良いが、プロジェクタの解像度と同等の解像度のイメージセンサであれば十分大きな効果を実現することができる。
【0060】
アブソーバ(吸収板)5は、光源部1からの出射光で反射型光スイッチパネル2の光スイッチ(マイクロミラー)がOFF時に反射される光(画素オフ=黒くなる)について吸収する役割を持つ。なお、プロジェクタとしてはアブソーバを設けないタイプもある。アブソーバ5を設けることにより、光スイッチOFF時の反射光を吸収し、プロジェクタ装置内で光スイッチOFF時の反射光が乱反射して投影映像に影響するのを防ぎ、映像の品質を高める効果がある。
【0061】
ビデオフロントエンド部6は、投影対象の映像情報であるビデオ信号等の入出力を処理するインタフェース部分であり、デコーダ、A/D変換部等から構成される。ビデオ信号は、垂直/水平方向の同期信号(V/Hsync)と共にビデオフロントエンド部6に入力され、A/D変換、デコード等され、ディジタル化された映像信号(画像信号)が画像信号処理部7に入力される。
【0062】
画像信号処理部7は、メモリチップ、ビデオプロセッサ、DSP等で構成されるプロジェクタ主制御部であり、ビデオフロントエンド部6からディジタルの画像信号を入力して、スケーリング、γ補正等の投影のために必要な各種画像処理を施し、処理された画像データ(投射画像データ=イメージ符号)をフレームメモリに蓄積する。イメージ符号は、画像信号処理部7におけるフレームメモリから反射型光スイッチパネル2に対し出力され、このイメージ符号に基づき反射型光スイッチパネル2における各マイクロミラーのON/OFFが制御される。また、画像信号処理部7は、本発明に特徴的な処理を行う調整部(画像調整機能)8を含む。
【0063】
調整部8は、イメージセンサ4で読み取られたスクリーン画像情報をもとに画像調整処理(キャリブレーション処理(出力特性を考慮してシステム全体として正しい画像を出力表示できるように調整する)、オリジナル画像に正す較正処理、経時変化の補正等の各種補正処理等)を行う。これによりスクリーン画像(ユーザが見る映像)を適正、高品位なものに調整する。調整処理として特に、投射画像データに対し画質調整のための画像処理を施したり、投射処理に関わる設定値変更・更新等を実行する。イメージセンサ4にて読み取ったスクリーン画像情報から画質とともに環境特性・状態を認識できるから、これをもとに、画像信号処理部7での制御量を目標値に一致するように調整する等の制御を行う。また、このようなスクリーン画像情報の取得に基づく調整処理を、操作命令入力に基づく任意タイミングで実行する、あるいは設定に応じて所定タイミングで自動的に実行する(例えばプロジェクタ起動時ごとに自動実行など)。
【0064】
図4は、特に、イメージセンサ4にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部7及び調整部8により投射の調整処理を行う場合のシステム構成を示す。イメージセンサ4にて読み取られメモリに一旦格納されたスクリーン画像情報を画像信号処理部7及び調整部8にフィードフォワードして投射画像の較正、補正等の調整処理を行う。この投射調整処理により投射画像を高品位にすることができる。投射調整処理を所定タイミングで自動で実行するように設定・制御することができる。
【0065】
調整部8による画像調整処理の具体例としては例えば、イメージセンサ4にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像フレームにおける色ムラを検出した場合に、投射画像データの該当領域に対して色ムラ部分とは逆特性となるように補正を加えてやれば、投射されたスクリーン画像において色ムラを消去することができる。
【0066】
図3他に示すように、本DLPプロジェクタでは、反射型光スイッチパネル2における光スイッチON部分で画像を投射し、同時に、光スイッチOFF部分でスクリーン画像を読み取るように機能的に使い分けており、これにより、プロジェクタからの投射画像をモニタできる。また、特に反射型光スイッチパネル2の全ての光スイッチをOFF(フルOFF)にすれば、画像フレームにおける画素が全て画像読み取りの機能状態となるので、他の光源(室内照明等)の反射光によるスクリーン画像を読み取ることができる。
【0067】
本構成では、画像投射の機構と画像読み取りの機構とで構成部(投影レンズ3及び反射型光スイッチパネル2)を共用して機能的に使い分け、あるいは連動させ、プロジェクタ自体によるスクリーン画像読み取りを行っている。このため、スクリーン画像情報として、丁度、スクリーン9への投射画像範囲(投射サイズ)分の画像情報をイメージセンサ4にて読み取ることになり、これが本発明の大きな特徴となっている。従来、スクリーン画像について一部しか読み取れなかったりあるいは余分な外部情報を読み取ったりしていたのとは大きく異なり、画像調整等に必要なスクリーン画像情報を効果的に読み取ることができる。また投射画像サイズでのスクリーン画像読み取りを実現していることから、後述するようにスクリーンにおける画像情報をこのサイズで読み取ってデータ利用すること(高精度なディジタルカメラとしての利用)が可能である。
【0068】
上記のように、イメージセンサ4により、投影レンズ3を介して反射型光スイッチパネル2面上に結像したスクリーン画像情報を受光して読み取るが、ここで、読み取られるスクリーン画像は、プロジェクタからの画像投射が無い場合は室内照明等の他の光源によるスクリーン反射光となり、プロジェクタからの画像投射が有る場合はその投射画像にスクリーン特性や室内照明の影響等が反映された画像である。
【0069】
図10は、本実施形態のDLPプロジェクタでの、光スイッチ(マイクロミラー)OFF時における各コンポーネントの配置の相対角度について示す図である。DMDにおけるマイクロミラーの傾き角度の設定は、±10°である。マイクロミラーOFF時の面に垂直なライン(図中の1点鎖線)を中心に考えて、その左右に10°で投影レンズ3とイメージセンサ4の中心光軸が位置する。また左右に30°で光源部1とアブソーバ5の中心光軸が位置する。マイクロミラーの傾き角度の設定が違えば各コンポーネント間の配置角度も変化することとなるが同様である。
【0070】
次に、本発明の第2の実施形態の画像読取方法及び画像調整方法及びDLPプロジェクタでは、上記のように反射型光スイッチパネル2における光スイッチON部分で画像投射、OFF部分でスクリーン画像読み取り、と機能的に使い分けると共に、投射画像を工夫することでプロジェクタからの画像投射とスクリーン画像読み取りとを同時に行って投射画質等の把握を行う。画像投射と画像読取の同時処理を行う際の投射画像として図5に示すような各種のテストパターン画像を設ける。第2の実施形態のDLPプロジェクタは、これらテストパターン画像の投射機能を備える。図中で、画像フレームにおいて、白は画素オン(=光スイッチON)、黒は画素オフ(=光スイッチOFF)を示す。所定のテストパターン画像をスクリーン9に投射してイメージセンサ4にて画像読み取りを行うことにより、所定の映像特性(輝度、コントラスト、カラーバランス等)あるいは環境特性等を測定することができる。図示したのはテストパターン画像の一例である。
【0071】
本DLPプロジェクタでは、所定タイミングでこのようなテストパターン画像を投射し、テストパターン画像の投射時にイメージセンサ4にてスクリーン画像情報を読み取って、調整部8で画質及びスクリーン条件、室内照明の影響等を検出、算出でき、これをもとに投射調整処理を行う。映像特性の検出として、例えば画像フレームにおける色ムラを検出することもできる。またスクリーンの傾きを検出することもできる。また、繰り返しスクリーン画像読み取り処理を行うことで経時変化も検出できる。例えば、光源ランプの照度の経時変化等を検出することもできる。
【0072】
図5に示したようなテストパターン画像として、特に左上の格子のパターン(画素において白黒(ON/OFF)交互配置したパターン)では、光スイッチON部分とOFF部分が交互に配置され、OFF部分を通じた画像読み取りによりON部分による画像投射成分を読み取ることができ、画像投射と画像読み取りの同時処理を効率良く行える画像パターンとなっている。
【0073】
図6は、画像投射と画像読み取りを同時実行する場合の説明図である。下(b)は、テストパターン画像として上記の白黒(ON/OFF)交互配置した格子縞パターンについて示す。上(a)は、そのパターンの投射の際の反射型光スイッチパネル(DMD)2におけるマイクロミラーの状態について示す。画像フレームの隣接画素において、OFF部分でその周辺のON部分による画像情報を読み取ることができる。
【0074】
さらに、本発明の他の実施形態として、上述の画像読取手段(イメージセンサ4等)によるスクリーン画像情報の読み取りの精度を高めるための構成を示す。
図7は、本発明の第3の実施形態の画像読取方法及びこの方法での処理機能を備えるDLPプロジェクタの構成を示す図である。前述のイメージセンサ4によるスクリーン画像読み取りの解像度を上げるために、1チップ型DLPプロジェクタの場合において、イメージセンサ4の画像読み取り動作タイミングをカラーフィルタ同期信号(Vsync)に同期させつまり投射における色切り替えのタイミングに同期させて、R・G・Bの各色画像を読み取る構成である。
【0075】
1チップ型のDLPプロジェクタの場合に、色切り替えのためにカラーホイール12に対してカラーフィルタ同期信号(Vsyncに基づく)が供給されており、これをイメージセンサ4に対しても供給して同期させる。イメージセンサ4では、R・G・Bの色切り替えと同時タイミングでスクリーン画像情報を各色画像として読み取る。これにより、3チップ型の場合と同等の読み取り解像度を得ることができる。
【0076】
また、スクリーン画像情報の読み取り精度を高めるための他の実施形態として、本発明の第4の実施形態では、スクリーン9への画像投射とスクリーン画像読み取りとの同時処理時に、投影レンズ3の焦点の調整を行って、光スイッチON部分による画像を光スイッチOFF部分で効率的に読み取るようにする。図8は、第4の実施形態の画像読取方法及びDLPプロジェクタにおける画像読み取りについての説明図である。この画像読取方法では、スクリーン9上の画像(光スイッチON部を通じた投射画像)を光スイッチOFF部を通じてイメージセンサ4で読み取るために、投影レンズ3による投影の焦点をスクリーン面から前後に少し外す(ずらす)フォーカス調整を行って画像投射を行う。また逆に焦点をスクリーン面に合わせるフォーカス調整の時には、イメージセンサ4での読み取り信号出力が最小になるようにすればよい。
【0077】
図8において、左(a)は、通常時における、投影レンズ3の焦点がスクリーン9面に合致している場合を示す。例として、上述の画像フレームにおいて光スイッチ(マイクロミラー)ON/OFFを交互に配置するテストパターン画像の場合について示している(ON部分を実線、OFF部分を点線)。光スイッチON部に対応する画素がスクリーン9面で白くなる(図中における白線部)。中央(b)、右(c)は、投影レンズ3の焦点調整を行って焦点をスクリーン9面から手前にずらした様子を示している。中央(b)は、単一のマイクロミラーON部についての焦点の移動を示す。この焦点の移動により、光スイッチON部分の表示画素の大きさあるいは表示位置をOFF部分相当表示位置(図中における黒線部)に重なるように変換する。この実施形態では、元の画素(マイクロミラー)に比して1±0.5程度となるように変換した場合を示しており、これにより、隣接のOFF部分画素の位置に画像が重なるため、右(c)に示すように、OFF部分においてその周辺のON部分の画像情報が重なり、イメージセンサ4にて効率良く光スイッチON部分による投射画像情報を読み取ることができ、モニタや投射調整処理等を行うことができる。
【0078】
また、図1に示したように、本DLPプロジェクタでは、イメージセンサ4から得られるスクリーン画像情報をモニタ出力することができる。このモニタ出力を参照することでスクリーン画像あるいはそれをもとにして算出された投射画質情報やスクリーン特性、室内照明の影響等の情報を確認することができる。また、このモニタ出力機能を備えるDLPプロジェクタをネットワークに接続し、遠隔地からプロジェクタにアクセスすれば、遠隔地からモニタ出力を参照することができる。これによりスクリーン画像情報やプロジェクタ状態等を把握できるので、保守作業等に有効である。
【0079】
また、特に前述のフルOFFの場合(=投射画像フレームにおいて全画素オフ=反射型光スイッチパネル2において全ての光スイッチがOFF)、スクリーン9における投射画像範囲そのままのサイズでスクリーン画像(投射画像は無し)を読み取ることができるから、これを利用して、スクリーン9面における投射画像以外の情報をディジタルカメラ機能のように撮像することができる。
【0080】
図9は、本発明の第5の実施形態のDLPプロジェクタ及びこれを含んだシステムとして、スクリーン画像撮像と撮像したスクリーン画像のデータ利用を行う場合のシステム構成を示す。例えば、スクリーン9としてホワイトボードを用いて電子黒板システムとして使用することができる。スクリーン9としてのホワイトボード面にプロジェクタからの画像投射を行えると同時に、ボード上に描かれた手書きの情報や貼り付けられた資料等を、反射型光スイッチパネル2の光スイッチフルOFF時のイメージセンサ4での画像読み取りにより撮像し、撮像した画像データをメモリに格納する。撮像のサイズは、スクリーンへの画像投射サイズである。撮像したスクリーン画像データを、カードI/F及びPCMCIAカード等の情報記憶媒体14などのI/Fを介してパソコン等のコンピュータ15に転送する。パソコン15では、プロジェクタでの画像投射対象のプレゼンテーションデータ(ビデオ信号)をビデオフロントエンド部6に入力している。パソコン15において、元のプレゼンテーションデータに対し、撮像したスクリーン画像データ(手書き情報、資料等)を添付あるいは貼り付ける等のデータ加工を施すことができる。このような電子黒板システムとしての利用に限らず、スクリーン面における画像を画像投射サイズで撮像できデータ利用できる。
【0081】
なお、従来では、反射型光スイッチパネルたるDMDに関し、マイクロミラーの傾き角度についてON時の角度(例えば、+10度)については投射画質保証の為に品質が厳密に管理されているものであったが、マイクロミラーOFF時の傾き角度については、さほど厳密な管理を求められることがなくあるいは事実上厳密に管理されているものではなかった。一方、本発明のスクリーン画像読み取り/調整機構内蔵のDLPプロジェクタは、光スイッチOFF時の傾き角度の品質についても厳密に管理されたDMDチップを使用してマイクロミラーOFF時の光路を積極的に利用することが有効となる。それによりスクリーン画像の読み取り・映像調整をより高品位に行えるようになる。
【0082】
以上、本実施形態では、光スイッチが傾斜角度±10度で切り換わるタイプのDMDチップを使用した1チップ型のDLPプロジェクタを例に説明したが、異なる切り換え角度を持つ反射型光スイッチパネルでも同様に適用可能であり、また、3チップ型、2チップ型のDLPプロジェクタにおいても、同様の概念で反射型光スイッチOFF時の入射光路の中心光軸上に画像読取手段(イメージセンサ他)を配置すれば、反射型光スイッチパネル面上に結像したスクリーン画像が読み取れることは同様である。
【0083】
次に本発明の第6の実施の形態のDLPプロジェクタの構成について図17を参照して説明する。図17は、本発明の第6の実施の形態のDLPプロジェクタの構成図である。図17に示す本発明の第6の実施の形態のDLPプロジェクタの構成と図1に示す構成との相違部分は、投影レンズ3からスクリーン9に対し画像を投射するのではなく、投影レンズ3から投影レンズ3の直前に位置して設置された測定用スクリーン19を備えるように変更した部分のみであって、他の構成部分は同一であるため、図17に示す構成と図1に示す構成との同一構成部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
【0084】
本実施の形態は、測定用スクリーン19にテストパターンを投射して、その投射画像を読み取ることにより、測定用スクリーン19に対する投射の照度特性を測定するための構成である。
【0085】
図17に示すように、本発明の第6の実施の形態のDLPプロジェクタは、ランプ11、カラーホイール12、インテグレータロッド13等から構成された光源部(照明系)1、反射型光スイッチパネル2、投影レンズ3、イメージセンサ(撮像素子)4、アブソーバ(吸収板)5、ビデオフロントエンド部6、画像信号処理部7及び調整部8(画像信号処理部7に含まれる)等を備え、さらに、投影レンズ3からの投射画像が投影される小型の測定用スクリーン19を備えている。
【0086】
また、図18に示すように、測定用スクリーン19は、プロジェクタ本体18が有する投影レンズ3の直前に位置して中心光軸に対し垂直に設置される。また、測定用スクリーン19は、投影レンズ3を挟んで反射型光スイッチパネル2とは反対側に設置され、投影レンズ3と測定用スクリーン19との間隔は所定の値である。測定用スクリーン19は、プロジェクタ本体18とは分離されたものであってもよく、プロジェクタ本体18に接続部材を用いて連結された構造を有していてもよい。測定用スクリーン19を蝶番を介してプロジェクタ本体18に設置すれば、通常使用時には測定用スクリーン19を投影レンズ3から回動させて離し、照度測定時には測定用スクリーン19を投影レンズ3の前部に回動させることができ、通常使用と照度測定との切替を短時間で行うことができる。
【0087】
また、図19(a)に示すように、測定用スクリーン19として、投影レンズ3及び内部の光学系を保護するためのレンズキャップ20を使用することができる。従来のレンズキャップは、遮光性の材質で形成され或いは塗装が施されているため、レンズキャップ20の投影レンズ3側の表面は、スクリーン面として機能するように投射光を反射するように、たとえば白色となっているが、図19(b)に示すように、レンズキャップ20の投影レンズ3側の表面に個別のスクリーン体21を接着などにより固着する構造にすることもできる。
【0088】
次に照度測定の方法を説明する。測定用スクリーン19の照度測定は、図20に示すように、測定用スクリーン19の9分割測定ポイントの各照度を測定する。また、照度を測定することにより、光束、周辺照度比、コントラストなどを求めることができる。
【0089】
光束は、本実施の形態のDLPプロジェクタに白100%(R:255、G:255、B:255、8ビット映像信号の場合)の信号を入力して9ポイントの照度を測定し、光束(ANSIルーメン)=9ポイントの平均照度(ルクス)×測定用スクリーン19の面積(平方メートル)として求められる。周辺照度比は、9ポイントのうちの4隅のポイントの各照度を平均して中央の照度で除算して求められる。コントラストは、本実施の形態のDLPプロジェクタに黒100%(R:0、G:0、B:0)の信号を入力して9ポイントの照度を測定し、コントラスト=白の9ポイントの平均照度(ルクス)÷黒の9ポイントの平均照度(ルクス)として求められる。
【0090】
次に動作について説明する。光源部1からの光は、反射型光スイッチパネル2における光スイッチON部分で反射され、投影レンズ3を介して測定用スクリーン19にテストパターン画像が投射され、同時に、測定用スクリーン19における投射画像が投影レンズ3を介して反射型光スイッチパネル2に入射して、反射型光スイッチパネル2における光スイッチOFF部分で反射され、イメージセンサ4に入力されて読み取られる。
【0091】
画像投射と画像読取の同時処理を行うための投射画像としては、図21(a)に示すような白黒の市松模様状に配列したテストパターンが適用できる。図中、白は画素オン(=光スイッチON)、黒は画素オフ(=光スイッチOFF)を示す。
【0092】
本実施の形態のDLPプロジェクタは、所定タイミングで図21(a)に示すテストパターン画像を測定用スクリーン19に投射し、測定用スクリーン19上の投射画像をイメージセンサ4により読み取って、画像信号処理部7により測定用スクリーン19全体の照度が算出される。
【0093】
ここで、測定用スクリーン19が投影レンズ3の直前に配置されるため、投影レンズ3の焦点は、測定用スクリーン19の位置からずれることになり、光スイッチON部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整し、光スイッチOFF部分で光スイッチON部分の画像情報を読み取ることにより、光スイッチON部分による投射画像即ち測定用スクリーン19の照度は、光スイッチOFF部分を介してイメージセンサ4により読み取られた画像情報を画像信号処理部7により9分割測定ポイント毎に画像処理してANSIルーメンを算出する。
【0094】
また、図21(b)に示すように、9分割された測定用スクリーン19の各領域に1対1に対応するように9分割された白黒の市松模様状に配列したテストパターンを適用し、そして、測定用スクリーン19上の9分割テストパターンの画像読取をそれに1対1に対応する領域のイメージセンサ4のセンサ部分で行えばANSIルーメンを算出できる。これらテストパターンは、例えば、図21(b)の左上のパターンから右下のパターンまで順次切り替えて画像投射とイメージセンサ4による画像読取とが繰り返される。
【0095】
さらに、上記の照度測定を所定時間をおいて繰り返して行うことにより、例えば、ランプ11の輝度の経時変化を検出することもできる。
【0096】
以上のように、本発明の第6の実施の形態のDLPプロジェクタによれば、投影レンズ3の直前に配置された測定用スクリーン19を備える構成としたことにより、周囲の明るさなどの外部環境に影響されることなく、プロジェクタ自体で画像投射と画像読取の同時処理により照度を正確に測定することができるようになり、較正された専用の照度測定サイトを使用しなくて済むという効果が得られる。
【0097】
特に、プロジェクタの製造段階や設置段階での調整作業のみならず、保守作業としてプロジェクタの経時変化の把握を行って部品交換や位置ズレ調整作業等を行う場合にもプロジェクタ自体で照度を正確に測定することができるようになるという効果が得られる。
【0098】
以上のように、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【0099】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、従来のDLPプロジェクタの構成及び動作の特徴(投影レンズと反射型光スイッチパネル、投射光路及び入射光路等)を踏まえ、投影レンズと反射型光スイッチパネルの機構をそのまま有効に利用して反射型光スイッチOFF時の入射光路上に画像読取手段(イメージセンサ)を配置しており、これによりDLPプロジェクタ自体によるスクリーン画像情報の高品位な読み取り(プロジェクタの解像度と同等)を実現した。特に、スクリーン画像についてスクリーン面における丁度画像投射範囲(投射サイズ)分の画像情報(画像投射範囲の一部でなくまた外部情報を含むのでもない)を正確に読み取ることが実現された。読み取り画像情報をもとに有効に効率良く画像調整を行うことができ、高品位な画像投射を実現できる。
【0100】
本発明では、従来必要としていた専用の測定器及び専門技術を必要とすることなくスクリーン画像の簡単かつ高品位な読み取り(測定)を実現し、また投射画質の経時変化や調整ズレを検出できるようになったので投射画質の較正や補正、キャリブレーション等の調整処理を実現でき映像品質を高めることができる。投射画質の較正・補正等の調整処理により、実使用時のスクリーン表面(色、模様、凹凸、傷、ゴミ、室内照明の反射光等)の違いが投射画質に与える影響を解消させて設置・投射環境が大きく異なる場合でも投射画質の均一化を実現できる。
実使用時のスクリーン画像を高精度で把握できるようになったのでプロジェクタ設置・調整及び保守作業等を容易なものにする。スクリーン画像情報の読み取り及び画像調整機能により、特に壁面や天井に直接画像を投射する場合においても専用スクリーンを使用した場合に近い高品位な投射画像が実現できる。
【0101】
更には、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報を画像信号処理部にフィードフォワードして画像調整を行うことによる投射調整処理の自動化が可能になる。プロジェクタ起動時など所定タイミングで自動でスクリーン画像読み取り及び画質調整処理等を行わせることにより従来必要としていた調整作業の手間が大きく削減され常に高品位な画像投射を維持できる。調整の自動化により経時変化(ランプの輝度、光学系の調整ずれ等)が投射画質に与える影響を軽減させることができる。
【0102】
また本発明では、スクリーン画像のモニタ出力を可能としており、これにより例えば本プロジェクタをネットワークに接続して遠隔地からアクセスしてプロジェクタの状態(画質、経時変化や故障症状等)を認識、監視すること等が可能となり、保守作業等の面でも有効である。
【0103】
また、本発明のDLPプロジェクタは、スクリーン画像の調整のため以外にも、スクリーン面における画像を画像読取手段にて丁度画像投射範囲分のサイズで撮像してデータとして利用することが可能であり、例えば電子黒板システムとして利用すること等が可能である。電子黒板システムとして利用する場合、プロジェクタによる画像投射だけでなくスクリーン(ホワイトボード等)における手描き画像や貼り付け資料等が撮影できる。スクリーンとして使用されたボードに描きこまれた手描き画像等を画像読取手段にて読み取り、そのデータを画像投射によるプレゼンテーションに使ったデータに貼り付ける等の利用ができる。
【0104】
本発明では、スクリーン画像情報の読み取りのために新たに光スイッチ(マイクロミラー)を設置したり、新たな光スイッチの角度の設定・制御による光路切り替えを行う等の必要が無く、従来存在する機構を有効に利用して画像読取手段(イメージセンサ)をプロジェクタ本体内部に配置しただけでスクリーン画像情報の読み取りを実現している。従来のプロジェクタでは投影レンズ及び反射型光スイッチパネルはあくまで画像投射のための単方向の利用であったが、本発明では双方向の利用にして入射光路を利用したスクリーン画像読み取りを行うという転換がなされている。これにより、スクリーン画像読み取りの品質という点では、高解像度(プロジェクタの解像度と同等)のディジタルカメラを内蔵させたのと同等あるいはそれ以上の効果が期待できる。
【0105】
特に請求項4、12記載の発明では、画像読取手段の動作をカラーフィルタの色切り替え動作に同期させることによりスクリーン画像読み取りの品質をより高めることができる。
【0106】
特に請求項5、13記載の発明では、画像投射と画像読み取りの同時実行の際に投影レンズの焦点調整を行って画像フレームにおける光スイッチOFF部分で光スイッチON部分の読み取りをより効率良く行えるように制御するのでスクリーン画像読み取りの品質をより高めることができる。
【0107】
特に請求項6、14記載の発明では、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチフルOFFの動作での画像読み取りにより、スクリーン画像を画像投射サイズで撮像してデータ利用することができる。
【0108】
以上の効果により、DLPプロジェクタの設置・調整及び保守やユーザによる操作を簡単で手間のかからないものにし、利用性を大きく向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるDLPプロジェクタのシステム構成を示す図である。
【図2】イメージセンサの設置位置を示す概念図である。
【図3】本実施形態のDLPプロジェクタにおける光スイッチOFF時の投射光路、入射光路について示す図である。
【図4】スクリーン画像情報を画像信号処理部にフィードフォワードして画像調整処理を行う場合のシステム構成を示す概念図である。
【図5】テストパターン画像の例について示す図である。
【図6】本発明の第2の実施形態としての画像投射と画像読み取りの同時処理について説明するための図であり、特に、テストパターン画像として白黒交互配置の画像投射を行う場合の図である。
【図7】本発明の第3の実施形態として、色切り替えに同期して画像読み取りを行う場合のシステム構成を示す図である。
【図8】本発明の第4の実施形態として、投影レンズの焦点調整制御を行う際の説明図である。
【図9】本発明の第5の実施形態として、スクリーン画像の撮像と撮像した画像のデータ利用を行う場合のシステム構成を示す図である。
【図10】DLPプロジェクタのDMDのミラーOFF時の各コンポーネントの配置の相対角度を示す図である。
【図11】1チップ型DLPプロジェクタのDMDのミラーON/OFF時の投射光路を示す概念図である。
【図12】従来のDLPプロジェクタのシステム構成を示す図である。
【図13】1チップ型DLPプロジェクタの構造を示す概念図である。
【図14】3チップ型DLPプロジェクタの構造を示す概念図である。
【図15】専用の測定器等を使用してプロジェクタを設置調整する様子を示す図である。
【図16】1チップ型DLPプロジェクタのDMDのミラーON/OFF時の入射光路を示す概念図である。
【図17】本発明の第6の実施の形態のDLPプロジェクタの構成図である。
【図18】測定用スクリーンの説明図である。
【図19】レンズキャップの説明図である。
【図20】照度測定の説明図である。
【図21】照度測定用テストパターンの説明図である。
【符号の説明】
1 光源部
11 ランプ
12 カラーホイール
13 インテグレータロッド
2 反射型光スイッチパネル(DMD等)
3 投影レンズ
4 イメージセンサ
5 アブソーバ
6 ビデオフロントエンド部
7 画像信号処理部
8 調整部
9 スクリーン
14 カードI/F及びカード(情報記憶媒体)
15 パソコン等のコンピュータ
18 プロジェクタ本体
19 測定用スクリーン
20 レンズキャップ
21 スクリーン体
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a DLP projector configured using a reflection type optical switch panel such as a DMD, an image reading method for a screen image of the projector, and an image adjusting method for a projection image of the projector.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a DLP projector has been developed as a projector (projection display device, projection device). The DLP projector is a DLP (Digital Light Processing) type projector, and is a light reflection type projector configured using a reflection type optical switch panel such as a DMD (Digital Micro mirror Device). It is.
[0003]
First, the DLP projector will be briefly described below. DLP (Digital Light Processing Technology) is a technology for performing digital optical modulation using a reflective optical switch panel such as a DMD. The DMD is a semiconductor device having a structure in which about 500,000 to 1.3 million micro-sized mirrors (micromirrors) are spread in a matrix (array). The pixels in the image frame correspond to the micromirrors in the panel. The panel surface (micromirror) is irradiated with light from a light source lamp, and the light reflected by the micromirror is projected on a screen (image projection surface) through a projection lens. I do. ON / OFF control of the tilt angle of each micro mirror in the DMD chip (DMD panel) is performed according to the drive data (image code). One DMD chip is used in a small projector, and three DMD chips are used in a large projector.
[0004]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a structure of a main part of a DLP projector (in the case of a DMD one-chip type) and a projection optical path. The micromirrors in the DMD are each inclined at a predetermined angle, for example, ± 10 degrees (+10 degrees when ON and -10 degrees when OFF) by electrostatic attraction in accordance with drive data (projected image data = image code). I have. The micromirrors are digitally controlled and switched at high speeds, such as thousands of times per second. When the lamp light shines on the micromirror, the light reflected on the mirror in a tilted state of +10 degrees (when ON) passes through a projection lens and is projected on a screen to project an image (the output pixel is turned on = white). Further, the light reflected by the mirror in a tilted state of -10 degrees (when OFF) is not directed toward the projection lens but is absorbed by, for example, an absorber (absorbing plate) (the output pixel is turned off = black). The density (gradation) expression is performed by adjusting the number of times the micromirror is turned on / off in a predetermined cycle (adjustment of the ratio of the number of times black and light (white)). As shown in the enlarged portion of the unit micromirror in the figure, the micromirror performs an operation of tilting ± 10 degrees with respect to the DMD panel surface by ON / OFF according to the drive data. An arrow (solid black line) in the figure indicates a projection optical path (hereinafter, simply referred to as “projection optical path”) when an image is projected from the DLP projector to the screen, and the optical path is switched by turning on / off the micromirror. Is shown.
[0005]
FIG. 12 is a diagram showing a system configuration of a conventional DLP projector. A DLP projector inputs a video signal as a video source from a DVD (Digital Versatile Disk), digital video, BS digital broadcast, or the like to a video front end unit including a decoder, an A / D conversion unit, etc., decodes the signal, and decodes the signal from analog to digital. A / D conversion or the like is performed, and necessary image processing such as scaling and γ correction is performed by an image signal processing unit (control unit) including a memory chip, a video processor, a DSP (digital signal processor), and the like. The digital output image data (= image code) is output to the DMD to drive the micromirror.
[0006]
In the DMD, an operation of turning on / off the micromirror to ± 10 degrees at a speed of several thousand times per second is performed according to an image code supplied from an image signal processing unit (frame memory). In the case of a DMD one-chip type DLP projector, light emitted from a light source lamp is emitted to a micro mirror in the DMD through color switching by a color wheel having R (red), G (green), and B (blue) filters. I do. Of the light that strikes the DMD panel surface from the light source unit, the light reflected on the micromirror in the ON state (in a tilted state of +10 degrees) is projected onto the screen through the projection lens, and the micromirror in the OFF state (−10 degrees). The light reflected on the (tilted state) portion is not directed toward the projection lens because it is absorbed by the absorber. Since the arrangement intervals of the micromirrors are extremely narrow and operate at a high speed, they are perceived as a very smooth moving image.
[0007]
FIG. 13 is a diagram showing a basic structure of a one-chip type (single-plate type) DLP projector. An image is projected on a screen through a projection optical path in the order of a light source lamp → a color wheel → a DMD micromirror → a projection lens. In the case of a one-chip type, each of the R, G, and B signals is switched by one DMD chip to project a color image. The ON / OFF operation of the micromirror in the DMD is performed at high speed, for example, several thousand times per second, so that the moving image becomes smooth.
[0008]
FIG. 14 is a diagram showing a basic structure of a three-chip (three-panel) DLP projector. In the case of the three-chip type, one DMD chip is assigned for each of the R, G, and B signals. By operating an independent DMD for each color, a more powerful and superior large-screen image can be realized. A predetermined dichroic prism unit or the like is used as a color separation / synthesis optical system (a configuration using a color splitting prism in the figure).
[0009]
Next, FIG. 15 shows a conventional arrangement of a DLP projector and a measuring instrument for setting and adjusting the screen thereof. When installing a projector, it is necessary to perform a predetermined adjustment operation in order to reduce a difference in projection image quality due to an equipment installation environment (screen characteristics, influence of indoor lighting, etc.) and perform appropriate image projection.
As shown in the figure, conventionally, when actually using a projector, at the stage of installation adjustment, a screen image is measured using a special measuring instrument such as an illuminometer or a color thermometer and a specialized technique, and the image quality is improved. Although confirmation and adjustment work is being performed, it is necessary to bring the sensor section of the measuring instrument closer to the screen to avoid the influence of disturbance when reading (detecting) the screen image. Read the information). As a result, it is difficult to accurately read the screen image, for example, only the image information of a part of the area of the projected image on the screen can be detected, and the measuring instrument and the projector body are separated from each other. It takes man-hours. Therefore, at present, it is almost impossible for a general user to adjust the difference between the screen and the interior lighting of the projector device because of the acquisition of expensive measuring instruments and specialized skills.
[0010]
In addition, it is necessary or desirable not only to perform the adjustment work at the stage of installing the projector but also to perform a part replacement or a position shift adjustment work by grasping the temporal change of the projector as a maintenance work. Since it is not easy to read a document, it takes time and effort.
[0011]
In conventional DLP projectors, calibration, correction, etc., of image quality differences due to projector installation and use environment such as differences in screens and the effects of indoor lighting, etc. are performed on brightness, contrast, and color while adjusting the image projected on the screen. It was only possible to manually adjust the image quality such as balance.
[0012]
A conventional DLP projector does not have a function of simultaneously reading an image on a screen while projecting the image on the screen. It is very difficult to detect a temporal change in the projected image quality (brightness, uneven color, etc.), and readjustment, maintenance and inspection cannot be performed efficiently.
[0013]
In addition, when an image is directly projected from a projector onto a wall surface or a ceiling, there is a current situation in which high-quality image projection cannot be performed due to the effect of a wall surface serving as a screen. Similarly, it is not easy to read screen image information enough to calibrate and correct the projected image quality when directly projecting onto a wall or the like.
[0014]
As described above, there is a current situation that the means for reading a screen image in a DLP projector accurately and with high quality is insufficient. It is desired to realize a means for reading screen image information easily, with high quality and at low cost in an actual use state.
[0015]
On the other hand, in a DLP projector configured using a DMD, it has been conventionally known that a screen image (reflected light on a screen) enters the projector via a projection lens and forms an image on a DMD panel surface. . However, since the incident light is on the projection optical path, it has been common sense that the information cannot be read without affecting the projected image. Therefore, there has never been considered about reading and using the incident light (screen image).
[0016]
FIG. 16 is a diagram showing a main structure of the DLP projector and an incident light path from the screen side in the DLP projector. The arrow (solid black line) in the figure indicates the incident light path (hereinafter, simply referred to as “incident light path”) of the incident light (the screen image formed on the DMD panel surface via the projection lens) from the screen direction to the DLP projector. The optical path switching is performed when the micromirror is turned on / off. As shown, the incident light path overlaps the projection light path. The screen image, which is the incident light, is a projection image from a projector in which the characteristics of the screen, the influence of indoor lighting, and the like are reflected.
[0017]
As a device for performing light modulation using a micromirror, there is a technique described in Patent Document 1. The technology described in Patent Document 1 “Micromirror-type image forming apparatus and its management method” is to change the angle of the micromirror to an invalid reflection state in order to know the operation state of the micromirror and to detect a defect of the micromirror. A light receiving element for measuring the spot light is set on the removal optical path on the optical axis. In this technology, light emitted from a light source constituted by three-color LEDs is selectively used for image formation using a micromirror (effective reflection state) and for micromirror inspection (ineffective reflection state).
[0018]
Also, the technology “image input / output device” described in Patent Document 2 is a technology that realizes image input of a subject and image output by an imaging signal by adding a micromirror with a single device. Unlike the invention, reading of screen image information is not realized by using the projection lens and the reflection type optical switch as they are. Further, in the present invention, there is no need to stop the imaging operation at the time of image output, provide an input / output optical path changing mirror when projecting onto a screen or the like, or provide a color filter on the optical path for inputting / outputting a color image. .
[0019]
In the prior art as referred to in the patent documents and the like as described above, a new micromirror is installed to solve the problem, a new micromirror angle is set, and the like. No such thing is necessary. There has not been a technique for reading light (screen image) incident on the projector from the screen side via the projection lens by using an optical path when the optical switch (micromirror) of the reflective optical switch panel is OFF.
[0020]
[Patent Document 1]
JP-A-9-229818
[Patent Document 2]
JP-A-11-164183
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, conventionally, it is difficult to easily read a screen image (sufficient and sufficient screen image information for adjusting the projection image quality) in a DLP projector at a low cost with high quality. There is a problem in that it is difficult to make adjustments to reduce the difference between output images according to the installation and use environment of the projector, and to grasp the status of the projector over time. Also, when an image is directly projected from a projector using a wall surface or a ceiling as a screen, similarly, it is difficult to read the screen image information, so that there is a problem that high-quality image projection cannot be performed.
[0022]
In order to simplify the installation, adjustment, maintenance, and operation of the DLP projector, it is desirable that adjustment processing such as calibration and correction of the projection image quality can be easily and reliably performed in the actual use state of the equipment. It is desirable to realize a measurement (image reading) unit that can easily read screen image information with high quality, and an image adjustment unit that adjusts a projected image by reflecting the read screen image information on an image processing circuit of a projector. It is.
[0023]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves these problems and provides an image reading method for a DLP projector capable of reading screen image information simply, with high quality, and at low cost. It is an object of the present invention to provide an image adjustment method capable of performing proper and high-quality image projection by performing the above adjustment, and to provide a DLP projector which has processing functions of these methods and greatly enhances usability.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, as for a DLP projector, as a method of reading a screen image, an optical path of the reflective optical switch panel when the optical switch is OFF is set for a screen image incident on the projection lens from the screen direction and imaged on the reflective optical switch panel surface. The image is read by image reading means (image sensor) arranged on the central optical axis of. As an image adjustment method, an image adjustment process is performed using the screen image information read by the image reading unit. Also, the read image information is output to the monitor.
In addition, a screen image is captured by the full OFF operation of the optical switch, and is used as data. By devising a test pattern image as a projection image, the optical switches of the reflection type optical switch panel are partially used for image projection and image reading, and image projection and image reading are simultaneously processed.
[0025]
According to the present invention, when reading screen image information, incident light (screen image) is read without affecting the projected image by using the incident optical path when the reflection type optical switch is OFF. In the configuration of the present invention, the image information corresponding to the image projection range (projection size) on the screen is just read by the image reading means corresponding to the image projection mechanism by the reflection type optical switch panel and the projection lens.
[0026]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an image reading method for reading a screen image in a DLP projector including a reflection type optical switch panel in which reflection type optical switches are arranged in a matrix and a projection lens. A screen image that is incident from the screen direction via the projection lens and forms an image on the reflective optical switch panel surface by using the incident optical path when the optical switch in the reflective optical switch panel is OFF, and is read by the image reading means. Is characterized in that screen image information is read at the image projection size of the DLP projector on the screen surface.
[0027]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a screen image is provided by an image sensor arranged as image reading means on the central optical axis of an incident optical path when the optical switch of the reflection type optical switch panel is turned off. It is characterized by reading.
[0028]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the test pattern according to the first or second aspect, wherein a plurality of optical switches in the reflection type optical switch panel are selectively used for image projection and image reading by ON / OFF in the image frame. By projecting an image on a screen, image projection and reading of screen image information including the projected image are simultaneously processed.
[0029]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the image reading method according to any one of the first to third aspects, wherein the one-chip type DLP projector includes an RGB color filter circuit and performs color switching control. It is characterized in that the timing of the reading operation of the screen image by the reading means is synchronized with the color switching operation of the color filter circuit.
[0030]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, when the image projection and the image reading are simultaneously performed, the focus adjustment control for slightly shifting the focus of the projection lens forward and backward of the screen surface is performed. Then, the image corresponding to the optical switch ON portion is enlarged or adjusted, and the image information of the optical switch ON portion is read at the optical switch OFF portion.
[0031]
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical switch of the reflection type optical switch panel is fully turned off, and the image reading means captures screen image information. It is characterized by outputting image data.
[0032]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image adjustment method for adjusting a projection image of a DLP projector including a reflection type optical switch panel in which reflection type optical switches are arranged in a matrix and a projection lens. Screen image that is incident from the screen direction and forms an image on the reflective optical switch panel surface using an incident optical path when the optical switch in the reflective optical switch panel is OFF, is read by image reading means, and the read screen image information is read. It is characterized in that a projection image adjustment process is performed by an image signal processing unit based on this.
[0033]
According to an eighth aspect of the present invention, based on the screen image information read by the image reading means, the projection image quality, the screen characteristics, the effect of indoor lighting, the state of the projector components, and the like are determined. It is characterized in that a change over time and an adjustment deviation are detected, and an image signal processing unit performs an adjustment process such as calibration, correction, and calibration of projection image data or a projection setting change process based on the detection.
[0034]
According to a ninth aspect of the present invention, a light source unit comprising a lamp or the like, a reflection type optical switch panel having a structure in which optical switches for reflecting light emitted from the light source unit are arranged in a matrix, and a light source based on an input video signal. An image signal processing unit for generating and outputting image code data for ON / OFF-controlling the reflection state of the switch, a projection lens for projecting the light reflected when the optical switch is ON to a screen surface, and a projection lens for projecting the light when the optical switch is OFF. Image reading means for reading the screen image using the optical path of the screen image incident from the screen direction via the DLP projector, whereby the screen image information is read at the image projection size of the DLP projector on the screen surface. And
[0035]
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, an image sensor is disposed as image reading means on a central optical axis of an incident optical path when the optical switch of the projection lens and the reflection type optical switch panel is OFF. Is used to read screen image information.
[0036]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the ninth or tenth aspect, there is provided a means for projecting a test pattern image having a pattern for selectively using ON / OFF of an optical switch in an image frame, and projecting the test pattern image. The image reading means sometimes reads the image information of the optical switch ON portion as the screen image information by the optical switch OFF portion.
[0037]
A twelfth aspect of the present invention is the one-chip DLP projector according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein the one-chip type DLP projector includes an RGB color filter circuit and controls color switching. It is characterized in that the image reading operation timing is synchronized with the color switching operation of the color filter circuit.
[0038]
According to a thirteenth aspect, in the invention according to any one of the ninth to twelfth aspects, the focus adjustment control for slightly shifting the focus of the projection lens forward and backward of the screen surface when simultaneously executing image projection and image reading is performed. The optical switch is provided with means for enlarging or adjusting the position of the image corresponding to the optical switch ON portion, and the image information of the optical switch ON portion is read at the optical switch OFF portion.
[0039]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the ninth to thirteenth aspects, the optical switch of the reflection-type optical switch panel is set to full OFF, and screen image information is captured by image reading means. It is characterized by having means for outputting image data.
[0040]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the ninth to fourteenth aspects, the projection image is adjusted in the image signal processing unit based on the screen image information read by the image reading means. It is characterized by having an adjusting unit.
[0041]
According to a sixteenth aspect of the present invention, based on the screen image information read by the image reading means, a projection image quality, a screen characteristic, an influence of indoor lighting, a state of a projector component, and the like are provided. It is characterized in that a change with time and an adjustment deviation are detected, and based on such information, an adjustment process such as calibration, correction, and calibration of projection image data or a projection setting change process is performed by an image signal processing unit.
[0042]
The invention according to claim 17 is the invention according to any one of claims 1, 2, 3, 4, and 6, wherein a measurement screen is installed immediately before the projection lens and the optical switch is turned on by the optical switch ON portion. The image projected on the measurement screen is read at the optical switch OFF portion.
[0043]
The invention according to claim 18 is the invention according to claim 17, wherein the projection screen lens cap is used as the measurement screen.
[0044]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in any one of the ninth, tenth, eleventh, twelfth and fourteenth aspects, a measurement screen is provided immediately before the projection lens.
[0045]
According to a twentieth aspect, in the invention according to the nineteenth aspect, the projection lens cap as the measurement screen is provided.
[0046]
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the twentieth aspect, the projection lens cap includes a screen body installed inside.
[0047]
The invention according to claim 22, comprising a light source unit, a reflection type optical switch panel in which reflection type optical switches are arranged in a matrix, a projection lens, and an image reading unit, wherein the light source is turned on by the optical switch ON portion. The light of the section is reflected and projected from the projection lens, and the light incident to the projection lens is reflected by the optical switch OFF portion and input to the image reading means.
[0048]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The components are distinguished by giving symbols. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a DLP projector according to an embodiment of the present invention having a processing function in the image reading method and the image adjusting method according to the embodiment of the present invention.
[0049]
In FIG. 1, a DLP projector according to the present embodiment includes a light source unit (illumination system) 1, a reflective optical switch panel 2, a projection lens 3, an image sensor (imaging element) 4, an absorber (absorption plate) 5, a video front end unit. 6, an image signal processing unit 7, an adjustment unit 8 (included in the image signal processing unit 7), and the like. This DLP projector is particularly provided with an image sensor 4 as a means for reading screen image information, and an adjusting unit 8 as a means for performing image adjustment processing (projection adjustment processing).
A projection image from the DLP projector is projected on a predetermined screen 9.
[0050]
In the present embodiment, a one-chip type DLP projector using a DMD chip that switches at an inclination angle of an optical switch (micromirror) of ± 10 degrees will be described as an example. The present invention is similarly applicable to an optical switch panel and a three-chip type or two-chip type projector. The basic configuration of each of the DMD one-chip type and the DMD three-chip type is shown in FIGS.
[0051]
According to the image reading method of the present invention, in a DLP projector configured using a reflective optical switch panel such as a DMD, when an optical switch (= micromirror) is turned off, the optical paths of the projected light and the incident light from the screen do not overlap. Attention is paid to the fact that the optical switch is turned off when the optical switch is turned off by taking advantage of this property and sharing the mechanism of the projection lens and the reflective optical switch panel of the projector as they are (shared with the image projection function). The screen image information is read (detected and measured) by an image sensor (4) serving as screen image information reading means disposed on the central optical axis of the optical path.
[0052]
In the image adjustment method of the present invention, the image signal processing unit 7 (adjustment unit 8) uses the screen image information read by the screen image information reading means (image sensor or the like) to adjust the projection image (calibration, Correction, etc.). The DLP projector of the present invention is a projector that incorporates functions for executing the processes of these methods and corresponding components.
[0053]
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement position of the image sensor 4 as an image reading unit in the DLP projector according to the present embodiment. As shown in FIG. 16, the optical path of the screen image (reflected light) incident on the projection lens 3 from the screen direction is switched by ON / OFF of the micro mirror. In the present embodiment, the image sensor (imaging element) 4 is installed on the central optical axis of the incident optical path formed when the optical switch of the projection lens 3 and the reflection type optical switch 2 is turned off. A screen image formed on the reflection-type optical switch panel 2 (DMD) can be read (= imaged) without any influence. The screen image is read at a portion corresponding to the light switch OFF in the image frame.
[0054]
FIG. 3 is a diagram showing switching of an optical path (projection optical path / incident optical path) according to ON / OFF of an optical switch (micromirror) in a reflection type optical switch panel (DMD) 2 in the present DLP projector. The projection optical path (solid arrow) and the incident optical path (dotted arrow) when OFF are shown. As shown in the figure, the projection optical path and the incident optical path when the optical switch is OFF are different optical paths, and the incident light (screen image) is read by the image sensor 4 using this. The switching of the projection optical path and the switching of the incident optical path according to ON / OFF of the optical switch in the reflection type optical switch panel 2 are the same as those shown in FIGS.
[0055]
As shown in FIG. 3, in the present DLP projector, a screen image formed on the reflective optical switch panel 2 via the projection lens 3 is read by the image sensor 4 through reflection by the optical switch when OFF. Then, as shown in FIG. 1, the screen image information read by the image sensor 4 is fed forward to the image signal processing unit 7 and the adjustment unit 8 to perform the adjustment processing of the projected image or output to the monitor. .
[0056]
Hereinafter, the function of each unit of the DLP projector will be described. The light source unit (illumination system) 1 includes a lamp 11, a color wheel 12, an integrator rod 13, and the like, and irradiates light to an optical switch (micro mirror) of the reflective optical switch panel 2. In the case of the DMD one-chip type configuration, each color of R, G, and B is formed by passing through a color wheel (rotary disk having R, G, and B color filters) 12 that switches colors.
[0057]
The reflection type optical switch panel 2 is a device such as a DMD, and is a panel in which ultra-small size optical switches are arranged in a matrix (array). In particular, the DMD is a panel on which micro mirrors of an extremely small size are arranged, and the inclination of each micro mirror is ON / OFF controlled in accordance with drive data (projected image data = image code), so that a predetermined angle of inclination is obtained. An image is formed by projecting the light reflected by the micromirror onto the screen 9 via the projection lens 3. Each micromirror corresponds to a pixel in the image frame. The density expression is performed by adjusting the number of times the micromirror is turned ON / OFF. The drawings show the case where the reflection type optical switch panel 2 and the optical switch are a DMD and a micro mirror.
[0058]
The projection lens 3 is a lens that projects the reflected light when the optical switch (micromirror) in the reflective optical switch panel 2 is ON, onto the screen 9. At the same time, the projection lens 3 is receiving light (screen image) from the direction of the screen 9. The incident light is input to an image sensor 4 described later through reflection when the optical switch (micromirror) is turned off.
[0059]
The image sensor 4 is an image sensor such as a CCD sensor or a CMOS sensor, and forms a main part of an image reading unit characteristic of the present invention. The image sensor 4 is disposed on the central optical axis of the incident optical path when the optical switch of the reflective optical switch panel 2 is turned off. The image sensor 4 reads (= images) a screen image formed on the surface of the reflection type optical switch panel 2 via the projection lens 3 by receiving the reflected light from the optical switch in the OFF state. The screen image data read by the image sensor 4 is temporarily stored in a memory as digital information. The read screen image information is input to (the adjustment unit 8 of) the image signal processing unit 7 and used for image adjustment processing and the like. The resolution of the image sensor 4 may be configured and set to a resolution necessary for image adjustment processing or the like. However, a sufficiently large effect can be realized with an image sensor having the same resolution as that of the projector.
[0060]
The absorber (absorption plate) 5 has a role of absorbing light (pixel off = black) reflected by the light emitted from the light source unit 1 when the optical switch (micromirror) of the reflective optical switch panel 2 is turned off. Some projectors do not have an absorber. The provision of the absorber 5 has an effect of absorbing the reflected light when the optical switch is OFF, preventing the reflected light when the optical switch is OFF from being irregularly reflected in the projector apparatus and affecting the projected image, and improving the image quality. .
[0061]
The video front end unit 6 is an interface unit that processes input and output of a video signal or the like, which is video information to be projected, and includes a decoder, an A / D conversion unit, and the like. The video signal is input to a video front end unit 6 together with a vertical / horizontal synchronization signal (V / Hsync), and is subjected to A / D conversion, decoding, and the like, and a digitized video signal (image signal) is converted to an image signal processing unit. 7 is input.
[0062]
The image signal processing unit 7 is a main control unit of a projector including a memory chip, a video processor, a DSP, and the like. The image signal processing unit 7 receives a digital image signal from the video front end unit 6 and performs projection for scaling, γ correction, and the like. , And stores the processed image data (projected image data = image code) in the frame memory. The image code is output from the frame memory in the image signal processing unit 7 to the reflection type optical switch panel 2, and ON / OFF of each micro mirror in the reflection type optical switch panel 2 is controlled based on the image code. Further, the image signal processing unit 7 includes an adjustment unit (image adjustment function) 8 that performs processing characteristic of the present invention.
[0063]
The adjustment unit 8 performs image adjustment processing (calibration processing (adjustment to output and display a correct image as a whole system in consideration of output characteristics)) based on screen image information read by the image sensor 4, and an original image Calibration processing, various correction processing such as correction of aging, etc.). This adjusts the screen image (the image viewed by the user) to be appropriate and high-quality. In particular, as the adjustment processing, image processing for adjusting the image quality is performed on the projection image data, and setting values related to the projection processing are changed and updated. Since the environmental characteristics and state can be recognized together with the image quality from the screen image information read by the image sensor 4, control such as adjusting the control amount in the image signal processing unit 7 to match the target value based on the image characteristics can be recognized. I do. Further, the adjustment processing based on the acquisition of the screen image information is executed at an arbitrary timing based on the input of the operation command, or is automatically executed at a predetermined timing according to the setting (for example, automatically executed every time the projector is started up. ).
[0064]
FIG. 4 shows a system configuration particularly when the image signal processing unit 7 and the adjustment unit 8 perform projection adjustment processing based on screen image information read by the image sensor 4. The screen image information read by the image sensor 4 and temporarily stored in the memory is fed forward to the image signal processing unit 7 and the adjustment unit 8 to perform adjustment processing such as calibration and correction of the projected image. The projection image can be made high quality by the projection adjustment processing. It can be set and controlled so that the projection adjustment processing is automatically executed at a predetermined timing.
[0065]
As a specific example of the image adjustment processing by the adjustment unit 8, for example, when color unevenness in an image frame is detected based on screen image information read by the image sensor 4, color unevenness is detected for a corresponding area of the projection image data. If a correction is made so as to have a characteristic opposite to that of the portion, color unevenness can be eliminated from the projected screen image.
[0066]
As shown in FIG. 3 and others, in the present DLP projector, an image is projected at an optical switch ON portion of the reflection type optical switch panel 2, and at the same time, a screen image is read at an optical switch OFF portion. Thereby, the image projected from the projector can be monitored. In particular, if all the optical switches of the reflection type optical switch panel 2 are turned OFF (full OFF), all the pixels in the image frame are in the image reading function state, so that the reflected light of another light source (such as indoor lighting) is obtained. Screen image can be read.
[0067]
In this configuration, the components (the projection lens 3 and the reflection type optical switch panel 2) are shared and functionally used for the image projection mechanism and the image reading mechanism, or are interlocked, and the screen image is read by the projector itself. ing. For this reason, as the screen image information, the image information corresponding to the range of the projected image (projection size) on the screen 9 is read by the image sensor 4, which is a major feature of the present invention. This is significantly different from the conventional method in which only a part of a screen image can be read, or that extraneous information is read, and screen image information necessary for image adjustment and the like can be effectively read. Further, since the screen image reading at the projected image size is realized, it is possible to read the image information on the screen at this size and use the data (use as a highly accurate digital camera) as described later.
[0068]
As described above, the image sensor 4 receives and reads the screen image information formed on the surface of the reflection type optical switch panel 2 via the projection lens 3, and the read screen image is transmitted from the projector. When there is no image projection, the reflected light is screen reflected light by another light source such as indoor lighting. When there is image projection from a projector, the projected image reflects the screen characteristics and the influence of indoor lighting.
[0069]
FIG. 10 is a diagram showing a relative angle of arrangement of each component when the optical switch (micromirror) is OFF in the DLP projector of the present embodiment. The setting of the tilt angle of the micro mirror in the DMD is ± 10 °. The center optical axis of the projection lens 3 and the image sensor 4 is located at 10 ° to the left and right of a line perpendicular to the surface when the micromirror is OFF (dotted line in the figure). The central optical axes of the light source unit 1 and the absorber 5 are located at 30 ° to the left and right. If the setting of the tilt angle of the micromirror is different, the arrangement angle between the components also changes, but the same is true.
[0070]
Next, in the image reading method, the image adjusting method, and the DLP projector according to the second embodiment of the present invention, as described above, an image is projected at an optical switch ON portion of the reflective optical switch panel 2, and a screen image is read at an OFF portion. In addition to the functional use, the projection image is devised to perform the image projection from the projector and the screen image reading at the same time to grasp the projection image quality and the like. Various test pattern images as shown in FIG. 5 are provided as projection images when performing simultaneous processing of image projection and image reading. The DLP projector according to the second embodiment has a function of projecting these test pattern images. In the figure, in an image frame, white indicates a pixel on (= optical switch ON) and black indicates a pixel off (= optical switch OFF). By projecting a predetermined test pattern image onto the screen 9 and reading the image with the image sensor 4, it is possible to measure predetermined video characteristics (brightness, contrast, color balance, etc.) or environmental characteristics. What is illustrated is an example of a test pattern image.
[0071]
In this DLP projector, such a test pattern image is projected at a predetermined timing, screen image information is read by the image sensor 4 at the time of projecting the test pattern image, and the image quality and screen conditions are adjusted by the adjustment unit 8, and the influence of indoor lighting, etc. Can be detected and calculated, and the projection adjustment processing is performed based on this. As the detection of the video characteristics, for example, color unevenness in an image frame can be detected. In addition, the inclination of the screen can be detected. Further, a change over time can be detected by repeatedly performing the screen image reading process. For example, it is possible to detect a change with time in the illuminance of the light source lamp.
[0072]
As a test pattern image as shown in FIG. 5, especially in a grid pattern at the upper left (a pattern in which pixels are alternately arranged in black and white (ON / OFF)), ON portions and OFF portions of the optical switches are alternately arranged. By reading the image, the image projection component of the ON portion can be read, and the image pattern can be efficiently processed simultaneously with image projection and image reading.
[0073]
FIG. 6 is an explanatory diagram of a case where image projection and image reading are performed simultaneously. The lower part (b) shows the above-described black and white (ON / OFF) alternately arranged grid pattern as a test pattern image. The upper part (a) shows the state of the micro mirror in the reflection type optical switch panel (DMD) 2 when the pattern is projected. In an adjacent pixel of an image frame, image information of an ON portion around the OFF portion can be read.
[0074]
Further, as another embodiment of the present invention, a configuration for improving the accuracy of reading the screen image information by the above-described image reading means (such as the image sensor 4) will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an image reading method according to a third embodiment of the present invention and a DLP projector having a processing function according to the method. In order to increase the resolution of the above-described screen image reading by the image sensor 4, in the case of a one-chip DLP projector, the image reading operation timing of the image sensor 4 is synchronized with the color filter synchronization signal (Vsync), that is, the color switching in the projection is performed. In this configuration, R, G, and B color images are read in synchronization with timing.
[0075]
In the case of a one-chip type DLP projector, a color filter synchronization signal (based on Vsync) is supplied to the color wheel 12 for color switching, and the color filter synchronization signal is also supplied to the image sensor 4 for synchronization. . The image sensor 4 reads the screen image information as each color image at the same time as the R, G, B color switching. As a result, a reading resolution equivalent to that of the three-chip type can be obtained.
[0076]
As another embodiment for improving the reading accuracy of the screen image information, in the fourth embodiment of the present invention, the focus of the projection lens 3 is set at the same time when the image projection on the screen 9 and the screen image reading are simultaneously performed. The adjustment is performed so that the image at the optical switch ON portion is efficiently read at the optical switch OFF portion. FIG. 8 is an explanatory diagram of an image reading method according to the fourth embodiment and image reading by a DLP projector. In this image reading method, in order to read the image on the screen 9 (the image projected through the optical switch ON unit) by the image sensor 4 through the optical switch OFF unit, the focal point of the projection by the projection lens 3 is slightly shifted back and forth from the screen surface. (Shift) Adjust focus and perform image projection. Conversely, at the time of focus adjustment for adjusting the focus to the screen surface, the read signal output from the image sensor 4 may be minimized.
[0077]
In FIG. 8, the left part (a) shows a case where the focal point of the projection lens 3 coincides with the screen 9 in a normal state. As an example, a case of a test pattern image in which optical switches (micromirrors) ON / OFF are alternately arranged in the above-described image frame is shown (ON portions are solid lines, and OFF portions are dotted lines). The pixel corresponding to the optical switch ON portion becomes white on the screen 9 (white line portion in the figure). The center (b) and the right (c) show how the focus of the projection lens 3 is adjusted and the focus is shifted from the screen 9 to the near side. The center (b) shows the movement of the focal point for a single micromirror ON section. By this movement of the focal point, the size or display position of the display pixel in the ON portion of the optical switch is converted so as to overlap the display position corresponding to the OFF portion (black line portion in the figure). In this embodiment, the case where conversion is performed so as to be about 1 ± 0.5 as compared with the original pixel (micromirror) is shown, whereby the image overlaps the position of the adjacent OFF partial pixel. As shown in the right part (c), the image information of the ON portion in the vicinity of the OFF portion overlaps the OFF portion, and the image sensor 4 can efficiently read the projection image information by the optical switch ON portion, and can monitor and adjust the projection and the like. It can be performed.
[0078]
Further, as shown in FIG. 1, the present DLP projector can output screen image information obtained from the image sensor 4 to a monitor. By referring to the monitor output, it is possible to confirm information such as a screen image or projection image quality information calculated based on the screen image, screen characteristics, and the influence of indoor lighting. Also, if a DLP projector having this monitor output function is connected to a network and the projector is accessed from a remote location, the monitor output can be referenced from a remote location. As a result, screen image information, projector status, and the like can be grasped, which is effective for maintenance work and the like.
[0079]
In particular, in the case of the full OFF described above (= all pixels OFF in the projected image frame = all optical switches in the reflective optical switch panel 2), the screen image (the projected image is No) can be read, and by using this, information other than the projected image on the screen 9 can be captured like a digital camera function.
[0080]
FIG. 9 shows a DLP projector according to a fifth embodiment of the present invention and a system configuration in which a screen image is captured and data of the captured screen image is used as a system including the DLP projector. For example, a whiteboard can be used as the screen 9 to be used as an electronic blackboard system. The image from the projector can be projected on the white board surface as the screen 9 and the handwritten information drawn on the board and the pasted data can be used as the image when the optical switch of the reflective optical switch panel 2 is fully OFF. The image is taken by reading the image with the sensor 4 and the taken image data is stored in the memory. The imaging size is the size of the image projected on the screen. The captured screen image data is transferred to a computer 15 such as a personal computer via an I / F such as a card I / F and an information storage medium 14 such as a PCMCIA card. In the personal computer 15, presentation data (video signal) to be projected by the projector is input to the video front end unit 6. In the personal computer 15, the original presentation data can be subjected to data processing such as attaching or pasting captured screen image data (handwritten information, materials, etc.). Not limited to use as such an electronic blackboard system, an image on a screen surface can be captured at an image projection size and data can be used.
[0081]
Heretofore, regarding the DMD as the reflection type optical switch panel, the quality of the angle at the time of ON (for example, +10 degrees) of the inclination angle of the micromirror is strictly controlled in order to guarantee the projection image quality. However, the inclination angle when the micromirror is OFF is not required to be so strictly controlled, or is not strictly controlled in practice. On the other hand, the DLP projector with a built-in screen image reading / adjustment mechanism of the present invention uses a DMD chip whose quality of the tilt angle when the optical switch is OFF is strictly controlled, and actively uses the optical path when the micromirror is OFF. It is effective to do. As a result, it becomes possible to read the screen image and adjust the image with higher quality.
[0082]
As described above, in the present embodiment, the one-chip type DLP projector using the DMD chip in which the optical switch switches at an inclination angle of ± 10 degrees has been described as an example, but the same applies to a reflection type optical switch panel having a different switching angle. In a three-chip type and two-chip type DLP projector, an image reading means (image sensor and the like) is arranged on the central optical axis of the incident optical path when the reflection type optical switch is turned off in the same concept. This is the same as reading a screen image formed on the reflective optical switch panel surface.
[0083]
Next, a configuration of a DLP projector according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a configuration diagram of a DLP projector according to the sixth embodiment of the present invention. The difference between the configuration of the DLP projector according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 17 and the configuration shown in FIG. 1 is that the image is not projected from the projection lens 3 onto the screen 9 but is projected from the projection lens 3. Only the part changed so as to include the measurement screen 19 located just before the projection lens 3 and the other components are the same, so that the configuration shown in FIG. 17 and the configuration shown in FIG. The same reference numerals are given to the same components and their detailed description is omitted.
[0084]
This embodiment is a configuration for measuring the illuminance characteristics of the projection on the measurement screen 19 by projecting a test pattern on the measurement screen 19 and reading the projected image.
[0085]
As shown in FIG. 17, a DLP projector according to a sixth embodiment of the present invention includes a light source unit (illumination system) 1 including a lamp 11, a color wheel 12, an integrator rod 13, and the like, and a reflective optical switch panel 2. , A projection lens 3, an image sensor (imaging element) 4, an absorber (absorption plate) 5, a video front end unit 6, an image signal processing unit 7, an adjustment unit 8 (included in the image signal processing unit 7), and the like. And a small measuring screen 19 on which a projection image from the projection lens 3 is projected.
[0086]
As shown in FIG. 18, the measurement screen 19 is located immediately before the projection lens 3 of the projector main body 18 and is installed perpendicular to the central optical axis. The measurement screen 19 is installed on the opposite side of the reflection type optical switch panel 2 with the projection lens 3 interposed therebetween, and the distance between the projection lens 3 and the measurement screen 19 is a predetermined value. The measurement screen 19 may be separated from the projector main body 18 or may have a structure connected to the projector main body 18 using a connection member. If the measurement screen 19 is installed on the projector main body 18 via the hinge, the measurement screen 19 is rotated away from the projection lens 3 during normal use, and the measurement screen 19 is placed in front of the projection lens 3 during illuminance measurement. It can be rotated, and switching between normal use and illuminance measurement can be performed in a short time.
[0087]
Further, as shown in FIG. 19A, a lens cap 20 for protecting the projection lens 3 and the internal optical system can be used as the measurement screen 19. Since the conventional lens cap is formed of a light-shielding material or painted, the surface of the lens cap 20 on the side of the projection lens 3 reflects projection light so as to function as a screen surface, for example. Although it is white, as shown in FIG. 19B, it is also possible to adopt a structure in which an individual screen body 21 is fixed to the surface of the lens cap 20 on the side of the projection lens 3 by bonding or the like.
[0088]
Next, a method of measuring the illuminance will be described. As shown in FIG. 20, the illuminance of the measurement screen 19 is measured at each of nine divided measurement points on the measurement screen 19. Further, by measuring the illuminance, the luminous flux, the peripheral illuminance ratio, the contrast, and the like can be obtained.
[0089]
As the light flux, a signal of 100% white (R: 255, G: 255, B: 255, 8-bit video signal) is input to the DLP projector of the present embodiment, the illuminance at 9 points is measured, and the light flux ( ANSI lumen) = average illuminance (lux) of 9 points × area (square meter) of the measurement screen 19. The peripheral illuminance ratio is obtained by averaging the illuminances of the four corner points among the nine points and dividing the average by the central illuminance. The contrast was measured by inputting a signal of 100% black (R: 0, G: 0, B: 0) to the DLP projector of the present embodiment, measuring 9 points of illuminance, and measuring the average illuminance of 9 points of contrast = white. (Lux) ÷ is obtained as the average illuminance (lux) of 9 points of black.
[0090]
Next, the operation will be described. Light from the light source unit 1 is reflected by an optical switch ON portion of the reflection type optical switch panel 2, and a test pattern image is projected on the measurement screen 19 via the projection lens 3, and at the same time, a projected image on the measurement screen 19 Is incident on the reflection type optical switch panel 2 via the projection lens 3, is reflected by the optical switch OFF portion of the reflection type optical switch panel 2, is input to the image sensor 4, and is read.
[0091]
As a projected image for performing simultaneous processing of image projection and image reading, a test pattern arranged in a black and white checkerboard pattern as shown in FIG. In the figure, white indicates a pixel on (= optical switch ON), and black indicates a pixel off (= optical switch OFF).
[0092]
The DLP projector according to the present embodiment projects the test pattern image shown in FIG. 21A on the measurement screen 19 at a predetermined timing, reads the projected image on the measurement screen 19 by the image sensor 4, and performs image signal processing. The illuminance of the entire measurement screen 19 is calculated by the unit 7.
[0093]
Here, since the measurement screen 19 is disposed immediately before the projection lens 3, the focus of the projection lens 3 is shifted from the position of the measurement screen 19, and the image corresponding to the optical switch ON portion is enlarged or the position is enlarged. By adjusting and reading the image information of the optical switch ON portion at the optical switch OFF portion, the projected image by the optical switch ON portion, that is, the illuminance of the measurement screen 19 was read by the image sensor 4 via the optical switch OFF portion. The image information is image-processed by the image signal processing unit 7 for each of the nine measurement points to calculate the ANSI lumen.
[0094]
Further, as shown in FIG. 21 (b), a test pattern arranged in a black and white checkerboard pattern divided into nine parts so as to correspond one-to-one to each area of the measurement screen 19 divided into nine parts is applied, The ANSI lumen can be calculated by reading the image of the 9-division test pattern on the measurement screen 19 at the sensor portion of the image sensor 4 in the area corresponding to the 9-division test pattern. For example, these test patterns are sequentially switched from the upper left pattern to the lower right pattern in FIG. 21B, and image projection and image reading by the image sensor 4 are repeated.
[0095]
Further, by repeatedly performing the above-described illuminance measurement after a predetermined time, for example, a temporal change in the luminance of the lamp 11 can be detected.
[0096]
As described above, according to the DLP projector of the sixth embodiment of the present invention, the configuration including the measurement screen 19 disposed immediately before the projection lens 3 allows the external environment such as the ambient brightness to be improved. Irradiance can be accurately measured by simultaneous processing of image projection and image reading by the projector itself, without the need for a dedicated illuminance measurement site that is calibrated. Can be
[0097]
In particular, the projector itself accurately measures the illuminance not only when performing adjustment work during the manufacturing and installation stages of the projector, but also when performing maintenance work, such as grasping changes over time of the projector and replacing parts or adjusting misalignment. The effect that it becomes possible to do it is acquired.
[0098]
As described above, several embodiments of the present invention have been described. However, each of the embodiments described above is an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto. However, various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0099]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the present invention, the projection lens and the reflection type optical switch are considered based on the configuration and operation characteristics of the conventional DLP projector (projection lens and reflection type optical switch panel, projection optical path and incident optical path, etc.). An image reading means (image sensor) is disposed on the incident optical path when the reflection type optical switch is turned off by effectively using the panel mechanism as it is, so that high quality reading of screen image information by the DLP projector itself (projector Resolution). In particular, accurate reading of image information (not a part of the image projection range or including the external information) of the screen image just for the image projection range (projection size) on the screen surface has been realized. Image adjustment can be performed effectively and efficiently based on the read image information, and high-quality image projection can be realized.
[0100]
The present invention realizes a simple and high-quality reading (measurement) of a screen image without the need for a dedicated measuring device and specialized technology that have been required in the past, and can detect a temporal change or an adjustment deviation of the projection image quality. Therefore, adjustment processing such as calibration and correction of the projection image quality and calibration can be realized, and the image quality can be improved. Adjustment processing such as calibration and correction of the projection image quality eliminates the effects of differences in the screen surface (color, pattern, irregularities, scratches, dust, reflected light from indoor lighting, etc.) on the projected image quality during actual use. Even when the projection environments are significantly different, it is possible to realize uniform projection image quality.
Since the screen image at the time of actual use can be grasped with high accuracy, the projector installation / adjustment, maintenance work, and the like are simplified. With the screen image information reading and image adjustment functions, it is possible to realize a high-quality projected image close to the case where a dedicated screen is used, even when an image is projected directly on a wall surface or a ceiling.
[0101]
Further, it is possible to automate the projection adjustment process by performing the image adjustment by feed-forwarding the screen image information read by the image reading unit to the image signal processing unit. By automatically performing screen image reading, image quality adjustment processing, and the like at a predetermined timing such as when the projector is started, the labor required for adjustment work conventionally required is greatly reduced, and high-quality image projection can always be maintained. By automating the adjustment, it is possible to reduce the influence of a change over time (brightness of the lamp, misalignment of the optical system, etc.) on the projected image quality.
[0102]
Further, according to the present invention, a monitor output of a screen image is made possible. For example, the projector is connected to a network and accessed from a remote place to recognize and monitor the state of the projector (image quality, temporal change, failure symptom, etc.). And so on, which is also effective in terms of maintenance work and the like.
[0103]
In addition, the DLP projector of the present invention can be used as data by capturing an image on the screen surface with a size corresponding to the image projection range by the image reading means, in addition to adjusting the screen image, For example, it can be used as an electronic blackboard system. When used as an electronic blackboard system, not only an image projected by a projector but also a hand-drawn image on a screen (such as a whiteboard) or a pasted document can be taken. A hand-drawn image or the like drawn on a board used as a screen is read by image reading means, and the data can be pasted on data used for a presentation by image projection.
[0104]
In the present invention, there is no need to install a new optical switch (micromirror) for reading screen image information or to switch the optical path by setting and controlling the angle of a new optical switch. The screen image information can be read simply by arranging the image reading means (image sensor) inside the projector main body by effectively utilizing the information. In the conventional projector, the projection lens and the reflection type optical switch panel were used only in one direction for image projection. However, in the present invention, the conversion to use the bidirectional use and perform screen image reading using the incident optical path has been changed. Has been done. As a result, in terms of the quality of screen image reading, an effect equivalent to or higher than that of incorporating a high-resolution (equivalent to the resolution of a projector) digital camera can be expected.
[0105]
In particular, according to the fourth and twelfth aspects of the invention, the quality of the screen image reading can be further improved by synchronizing the operation of the image reading means with the color switching operation of the color filter.
[0106]
In particular, in the fifth and thirteenth aspects of the present invention, the focus adjustment of the projection lens is performed at the same time when the image projection and the image reading are performed simultaneously, so that the optical switch ON part in the image frame can be read more efficiently in the optical switch ON part. , The quality of screen image reading can be further improved.
[0107]
In particular, according to the sixth and fourteenth aspects of the present invention, it is possible to capture a screen image at an image projection size and use the data by reading an image in the optical switch full OFF operation in the reflection type optical switch panel.
[0108]
With the above effects, installation, adjustment and maintenance of the DLP projector and operation by the user can be made simple and hassle-free, and usability can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a DLP projector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an installation position of an image sensor.
FIG. 3 is a diagram showing a projection optical path and an incident optical path when an optical switch is turned off in the DLP projector of the embodiment.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a system configuration in a case where image adjustment processing is performed by feeding screen image information to an image signal processing unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a test pattern image.
FIG. 6 is a diagram for describing simultaneous processing of image projection and image reading as a second embodiment of the present invention, and particularly, a case where black and white alternating image projection is performed as a test pattern image. .
FIG. 7 is a diagram illustrating a system configuration in a case where an image is read in synchronization with color switching as a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram when performing focus adjustment control of a projection lens as a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a system configuration in a case where a screen image is captured and data of the captured image is used as a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a relative angle of arrangement of each component when a DMD mirror of a DLP projector is turned off.
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a projection optical path when a mirror of a DMD of a one-chip DLP projector is turned ON / OFF.
FIG. 12 is a diagram showing a system configuration of a conventional DLP projector.
FIG. 13 is a conceptual diagram showing the structure of a one-chip DLP projector.
FIG. 14 is a conceptual diagram showing a structure of a three-chip DLP projector.
FIG. 15 is a diagram showing how a projector is installed and adjusted using a dedicated measuring instrument and the like.
FIG. 16 is a conceptual diagram showing an incident optical path when a mirror of a DMD of a one-chip DLP projector is turned on / off.
FIG. 17 is a configuration diagram of a DLP projector according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is an explanatory view of a measurement screen.
FIG. 19 is an explanatory diagram of a lens cap.
FIG. 20 is an explanatory diagram of illuminance measurement.
FIG. 21 is an explanatory diagram of an illuminance measurement test pattern.
[Explanation of symbols]
1 Light source
11 lamp
12 color wheel
13 Integrator rod
2 Reflective optical switch panel (DMD, etc.)
3 Projection lens
4 Image sensor
5 Absorber
6 Video front end
7 Image signal processing unit
8 Adjustment unit
9 screen
14. Card I / F and card (information storage medium)
15 Computers such as personal computers
18 Projector body
19 Screen for measurement
20 Lens cap
21 Screen body

Claims (22)

反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるDLPプロジェクタにおけるスクリーン画像について読み取る画像読取方法であって、前記投影レンズを介して前記スクリーン方向から入射し前記反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、前記反射型光スイッチパネルにおける光スイッチOFF時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取ることにより、前記スクリーン面におけるDLPプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴とする画像読取方法。An image reading method for reading a screen image in a DLP projector including a reflection type optical switch panel in which reflection type optical switches are arranged in a matrix and a projection lens, wherein the reflection type light switch is incident from the screen direction through the projection lens and the reflection is performed. The image projection size of the DLP projector on the screen surface is read by reading the screen image formed on the surface of the optical switch panel by the image reading means using the incident light path when the optical switch in the reflection type optical switch panel is OFF. An image reading method, wherein screen image information is read by a computer. 前記投影レンズと前記反射型光スイッチパネルの光スイッチOFF時の入射光路の中心光軸上に前記画像読取手段として配置されたイメージセンサにより前記スクリーン画像を読み取ることを特徴とする請求項1記載の画像読取方法。2. The screen image is read by an image sensor arranged as the image reading means on a central optical axis of an incident optical path of the reflection type optical switch panel when an optical switch of the reflection type optical switch panel is turned off. Image reading method. 画像フレーム内で前記反射型光スイッチパネルにおける複数の光スイッチをON/OFFで画像投射用と画像読取用とに使い分けるテストパターン画像をスクリーンに投射することにより、画像投射と該投射画像を含んだスクリーン画像情報の読み取りとを同時に処理することを特徴とする請求項1または2に記載の画像読取方法。In the image frame, a plurality of optical switches in the reflection type optical switch panel are turned ON / OFF to project a test pattern image for use for image projection and image reading for the image reading, and the image projection and the projection image are included. 3. The image reading method according to claim 1, wherein reading of the screen image information is simultaneously performed. RGBカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う1チップ型のDLPプロジェクタにおける画像読取方法であって、前記画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングを前記カラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像読取方法。What is claimed is: 1. An image reading method for a one-chip DLP projector having an RGB color filter circuit and performing color switching control, wherein a timing of a screen image reading operation by said image reading means is synchronized with a color switching operation of said color filter circuit. The image reading method according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記画像投射と画像読取の同時実行時に、前記投影レンズの焦点を前記スクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って前記光スイッチON部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整し、前記光スイッチOFF部分で光スイッチON部分の画像情報を読み取ることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像読取方法。When the image projection and the image reading are simultaneously performed, focus adjustment control is performed to slightly defocus the projection lens before and after the screen surface, thereby enlarging or adjusting the position of the image corresponding to the optical switch ON portion. 5. The image reading method according to claim 1, wherein image information of an optical switch ON portion is read at an OFF portion. 前記反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルOFFにして前記画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、該画像データを出力することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像読取方法。6. The image switch according to claim 1, wherein the optical switch of the reflective optical switch panel is set to a full OFF state, the image reading unit captures screen image information, and outputs the image data. 7. Image reading method. 反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるDLPプロジェクタの投射画像の調整を行う画像調整方法であって、前記投影レンズを介して前記スクリーン方向から入射し前記反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、前記反射型光スイッチパネルにおける光スイッチOFF時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取り、読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部にて投射画像の調整処理を行うことを特徴とする画像調整方法。An image adjustment method for adjusting a projection image of a DLP projector including a reflection type optical switch panel in which reflection type optical switches are arranged in a matrix and a projection lens, wherein the reflection type optical switch is incident from the screen direction through the projection lens. A screen image formed on the reflective optical switch panel surface is read by an image reading unit using an incident optical path when the optical switch in the reflective optical switch panel is OFF, and an image is formed based on the read screen image information. An image adjustment method, wherein a signal processing unit performs a projection image adjustment process. 前記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これをもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴とする請求項7記載の画像調整方法。Based on the screen image information read by the image reading means, the projection image quality, the screen characteristics, the influence of indoor lighting, the state of the components of the projector, and their temporal changes and adjustment deviations are detected. 8. The image adjustment method according to claim 7, wherein the signal processing unit performs an adjustment process such as calibration, correction, and calibration of the projection image data or a projection setting change process. ランプ等から成る光源部と、前記光源部からの出射光を反射する光スイッチがマトリクス状に配置された構造の反射型光スイッチパネルと、入力ビデオ信号に基づき、前記光スイッチの反射状態をON/OFF制御するイメージ符号データを生成、出力する画像信号処理部と、前記光スイッチがON時に反射した光をスクリーン面に投影する投影レンズと、前記光スイッチがOFF時に前記投影レンズを介してスクリーン方向から入射するスクリーン画像の光路を利用して該スクリーン画像を読み取る画像読取手段と、を有し、これにより前記スクリーン面における当該DLPプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴とするDLPプロジェクタ。A light source unit composed of a lamp or the like, a reflective optical switch panel having a structure in which optical switches for reflecting light emitted from the light source unit are arranged in a matrix, and a reflection state of the optical switch being turned on based on an input video signal. An image signal processing unit for generating and outputting image code data to be controlled / off controlled, a projection lens for projecting light reflected when the optical switch is on to a screen surface, and a screen via the projection lens when the optical switch is off. Image reading means for reading the screen image by using the optical path of the screen image incident from the direction, whereby the screen image information is read at the image projection size of the DLP projector on the screen surface. DLP projector. 前記投影レンズと前記反射型光スイッチパネルの光スイッチOFF時の入射光路の中心光軸上に前記画像読取手段としてイメージセンサが配置され、該イメージセンサにより前記スクリーン画像情報の読み取りを行うことを特徴とする請求項9記載のDLPプロジェクタ。An image sensor is arranged as the image reading means on the central optical axis of the incident optical path when the optical switch of the projection lens and the reflection type optical switch panel is OFF, and the screen image information is read by the image sensor. The DLP projector according to claim 9, wherein 画像フレームにおける光スイッチON/OFFの使い分けのパターンを有するテストパターン画像の投射を行う手段を有し、該テストパターン画像の投射時に前記画像読取手段によりスクリーン画像情報として前記光スイッチON部分の画像情報を前記光スイッチOFF部分で読み取ることを特徴とする請求項9または10に記載のDLPプロジェクタ。Means for projecting a test pattern image having a pattern for selectively using ON / OFF of an optical switch in an image frame, and image information of the ON portion of the optical switch as screen image information by the image reading means when projecting the test pattern image 11. The DLP projector according to claim 9, wherein the light is read by the optical switch OFF portion. RGBカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う1チップ型のDLPプロジェクタであって、前記画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングを前記カラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載のDLPプロジェクタ。A one-chip DLP projector having an RGB color filter circuit and performing color switching control, wherein a timing of a screen image reading operation by the image reading means is synchronized with a color switching operation of the color filter circuit. Item 12. The DLP projector according to any one of Items 9 to 11. 前記画像投射と画像読取の同時実行時に、前記投影レンズの焦点を前記スクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って前記光スイッチON部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整する手段を有し、前記光スイッチOFF部分で光スイッチON部分の画像情報を読み取ることを特徴とする請求項9から12のいずれか1項に記載のDLPプロジェクタ。Means for enlarging or adjusting the position of the image corresponding to the optical switch ON portion by performing focus adjustment control to slightly defocus the projection lens before and after the screen surface during simultaneous execution of the image projection and image reading. The DLP projector according to any one of claims 9 to 12, wherein image information of an optical switch ON portion is read by the optical switch OFF portion. 前記反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルOFFにして前記画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、該画像データを出力する手段を有することを特徴とする請求項9から13のいずれか1項に記載のDLPプロジェクタ。14. The image processing apparatus according to claim 9, further comprising a unit that turns off an optical switch of the reflection type optical switch panel, captures screen image information with the image reading unit, and outputs the image data. The DLP projector according to the item. 前記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部内で投射画像の調整処理を行う調整部を有することを特徴とする請求項9から14のいずれか1項に記載のDLPプロジェクタ。The DLP according to any one of claims 9 to 14, further comprising an adjustment unit configured to perform a projection image adjustment process in an image signal processing unit based on the screen image information read by the image reading unit. projector. 前記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これら情報をもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴とする請求項15記載のDLPプロジェクタ。Based on the screen image information read by the image reading means, the projection image quality, the screen characteristics, the influence of the indoor lighting, the state of the projector components, and their temporal changes and adjustment deviations are detected, and based on these information, 16. The DLP projector according to claim 15, wherein the image signal processing unit performs an adjustment process such as calibration, correction, and calibration of the projection image data or a projection setting change process. 前記投影レンズの直前に測定用スクリーンを設置して前記光スイッチON部分により前記測定用スクリーンに投射した画像を前記光スイッチOFF部分で読み取ることを特徴とする請求項1、2、3、4、6のいずれか1項に記載の画像読取方法。The measurement screen is installed immediately before the projection lens, and an image projected on the measurement screen by the optical switch ON portion is read by the optical switch OFF portion. 7. The image reading method according to any one of 6. 前記測定用スクリーンとして前記投影レンズ用レンズキャップを使用することを特徴とする請求項17に記載の画像読取方法。18. The image reading method according to claim 17, wherein the projection lens cap is used as the measurement screen. 前記投影レンズの直前に設置される測定用スクリーンを備えることを特徴とする請求項9、10、11、12、14のいずれか1項に記載のDLPプロジェクタ。The DLP projector according to any one of claims 9, 10, 11, 12, and 14, further comprising a measurement screen provided immediately before the projection lens. 前記測定用スクリーンとしての前記投影レンズ用レンズキャップを備えることを特徴とする請求項19に記載のDLPプロジェクタ。20. The DLP projector according to claim 19, further comprising the projection lens cap as the measurement screen. 前記投影レンズ用レンズキャップは、内側に設置されたスクリーン体を備えることを特徴とする請求項20に記載のDLPプロジェクタ。21. The DLP projector according to claim 20, wherein the projection lens cap includes a screen body installed inside. 光源部と、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと、投影レンズと、画像読取手段と、を備え、前記光スイッチON部分により前記光源部の光を反射して前記投影レンズから投射し、前記光スイッチOFF部分により前記投影レンズに入射する光を反射して前記画像読取手段に入力することを特徴とするDLPプロジェクタ。A light source unit, a reflection type optical switch panel in which reflection type optical switches are arranged in a matrix, a projection lens, and image reading means, wherein the light from the light source unit is reflected by the optical switch ON part and A DLP projector which projects light from a projection lens, reflects light incident on the projection lens by the optical switch OFF portion, and inputs the light to the image reading means.
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