JP2005148153A

JP2005148153A - Ｄｌｐプロジェクタ

Info

Publication number: JP2005148153A
Application number: JP2003381495A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Fukuda; 秀典福田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】スクリーンサイズ及び投射距離に関わらず投射映像全体に映りこむ外光を検知し、投射画像を最適化できるようにする。
【解決手段】ＤＬＰ素子４を構成するマイクロミラーは、映像信号に従って駆動され、投射レンズ６に向かって照明光を反射する位置と、不要光として側方に反射させる位置とをとる。そしてその不要光側に、シャッタ８及び光検知装置７を配置する。スクリーン上の外光を検出するときは、ランプ１を消灯させ、ＤＬＰ素子４からの出射光が不要光側になるよう黒の映像を表示させる。ＤＬＰ素子４には、投射レンズ６を通した外光のみが入射する。このときスクリーン９への投射映像の範囲は、投射レンズ６のズーム及びフォーカスにより設定されているので、スクリーン９上に映りこむ外光は、そのままＤＬＰ素子４への像となる。こうして、映像範囲の外光を高精度で検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＬＰ（Digital Light Processing）素子を用いて投射画像を投射するＤＬＰプロジェクタに関する。

液晶パネルによって生成した画像を投射レンズによって、スクリーン等に投射するフロント投射型の液晶プロジェクタが提供されている。このような液晶プロジェクタは、一般に、光源となるランプ、該ランプからの光をＴＮ型液晶パネルに入射させる光学系、液晶パネルに対する映像信号を生成する映像処理回路、その映像信号に応じてＴＮ液晶の各セルを駆動させる液晶駆動回路、液晶パネルで変調された光源光を投射する投射レンズ、を含んで構成されている。

上記のようなフロント投射型のプロジェクタにおいて、スクリーン上に投射する映像光以外のスクリーン上に映り込む外光を検知し、検知された外光の程度により、最適な投射映像を提供するシステムが提案されている。

上記のスクリーン上に映り込む外光を検出する手段として、例えば、プロジェクタ側に備えた照度計または光検出装置を用い、スクリーン上の外光の照度をその照度計や光検出装置の光学系により測定する方式が用いられている。この方式によると、スクリーンサイズが可変であるフロント投射型のプロジェクタでは、スクリーンの照度の測定範囲と、プロジェクタからスクリーンまでの投射距離とを予め設定し、測定された照度をその距離とスクリーンサイズに従って換算し、スクリーン全体の外光の量を算出する手法が採られる。

この他、例えば、特許文献１には、スクリーンからの反射光の光量だけを検出する光センサと、周囲の外光の明るさのみを検出する光センサとを用意し、これらの光センサの出力値の差が一定となるように光源の光量を制御するようにしたプロジェクタ自動調光装置が開示されている。

一方、液晶パネルではなくＤＬＰ（Digital Light Processing）素子を用いたＤＬＰプロジェクタが提供されている。ＤＬＰプロジェクタは、光源となるランプ、該ランプからの光をＲ，Ｇ，Ｂの３原色に時分割するカラーホイール、及び光学系からなる光学部と、光源光を時分割した３原色を入射させて投射画像を生成するＤＬＰ素子、入力された映像信号を処理する映像処理回路、及び該映像処理回路で処理された映像信号に従ってＤＬＰ素子を駆動するＤＬＰ駆動回路からなる電気回路部とを有している。

ＤＬＰプロジェクタにおいては、ランプから出力される光は、リフレクタまたはコンデンサレンズにより集光され、カラーホイールでＲ，Ｇ，Ｂの光に時分割で分離される。カラーホイールは、円盤上にＲ，Ｇ，Ｂの色分離フィルターを配したもので、カラーホイールが回転することにより入射光を時分割でＲ，Ｇ，Ｂの光に分離できる。そしてカラーホイールを通った光は、集光ロッドにて平行光にして、ＤＬＰ素子に入射させる。

ＤＬＰ素子は、米国のテキサス・インスツルメンツ社が開発したＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を利用した素子であり、画素を構成する微小なマイクロミラーを多数枚（例えば数十万枚）ワンチップに集積し、個々のマイクロミラーに対するデジタル入力信号をＯＮ／ＯＦＦにすることで、個々のマイクロミラーの向きを約１０°だけ傾け、光の反射方向を切り替えるものである。そしてこのマイクロミラーを毎秒数千回の速度で動作させることにより画像を描く。ＤＬＰプロジェクタは、液晶プロジェクタのように小型化が可能で、かつ光をマイクロミラーによって反射させるため、光の減衰が少なく高コントラストが得やすいという利点がある。
特開昭６３−２４３９３０号公報

上述したような、プロジェクタ側に備えられた照度計や光検出装置によって測定された照度に基づいて、スクリーン全体の外光の量を算出する方式は、投射映像のスクリーンサイズと投射距離に応じて照度を換算するため、処理が複雑になるという問題が生じる。また、照度計の検出値からスクリーン全体の外光量を換算するため、スクリーンの投射範囲内に映り込む外光を高精度に検出することができない。
また上記特許文献１の自動調光装置では、外光を検出して光源の光量を検出するが、同様にスクリーンの投射範囲に映り込む外光の光量を高精度に検出することはできないという問題がある。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、ＤＬＰ素子を使用したＤＬＰプロジェクタにおいて、スクリーンサイズ及び投射距離に関わらず投射映像全体に映りこむ外光を検知し、投射画像を最適化できるようにしたＤＬＰプロジェクタを提供することを目的とするものである。

第１の技術手段は、ＤＬＰ素子を有し、該ＤＬＰ素子によって生成した投射映像光を投射するＤＬＰプロジェクタにおいて、投射映像光の被投映面に移り込む該投射映像光以外の外光を検出する光検出手段を有し、該光検出手段の検出結果に従って最適な投射画像を投射するようにしたことを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記光検出手段は、前記ＤＬＰ素子から出射する、投射映像光として用いない不要光の光路上に配置されていることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記光検出手段は、前記不要光が前記光検出手段に到達するまでの光路上に配した開閉可能なシャッタを備えることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、該ＤＬＰプロジェクタは、前記ＤＬＰ素子を照明して投映画像光を生成するためのランプを有し、前記光検出手段によって外光を検出する際には、前記ランプを消灯させるとともに、前記ＤＬＰ素子からの出射光が不要光となるように全面が黒の映像を表示させ、前記シャッタを解放して前記外光の検出を行うことを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第３または第４の技術手段において、通常の投射状態においては、前記シャッタを閉状態とすることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１ないし第５のいずれか１の技術手段において、前記ＤＬＰ素子を駆動する映像信号を生成する映像処理回路と、前記光検出手段の検出結果に従って映像処理回路を制御する制御部とを有し、該制御部の制御によって外光に応じた最適な投射画像を投射することを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第６の技術手段において、前記ランプの光量を制御する光量制御手段とを有し、前記制御部は、前記光検出手段の検出結果に従って前記光量制御手段を制御することによって外光に応じた最適な投射画像を投射することを特徴としたものである。

本発明のＤＬＰプロジェクタによれば、スクリーンに投射される映像範囲の外光の量を距離及び投影面積に影響されることなく、投射レンズを通して直接高精度に検知することが可能となる。そしてスクリーン上の外光の量を高精度に検知することで、光源や画像の調整等、外光量に応じた最適な投射状態で投射を行うように制御することができ、これによって、環境に応じた最適な投射画像が得られるＤＬＰプロジェクタを提供することができる。

図１は、本発明のＤＬＰプロジェクタの一実施例を説明するための図で、図中、１は光源となるランプ、１ａはランプ１が有するリフレクタ、２はカラーホイール、３は集光ロッド、４はＤＬＰ素子、５ａは映像処理回路、５ｂはＤＬＰ駆動回路、６は投射レンズ、７は光検出装置、８はシャッタ、９はスクリーン、１０はＤＬＰプロジェクタである。

ＤＬＰプロジェクタ１０は、ランプ１から出射する光をリフレクタ１ａまたは図示しないコンデンサレンズにより集光し、カラーホイール２によってＲ，Ｇ，Ｂの三原色に時分割する。カラーホイール２は、図２に示すように、円盤上にＲ、Ｇ、Ｂの色分離フィルター２ｒ、２ｇ、２ｂを配してなり、この円盤を回転することで入射する光源光を時分割でＲ、Ｇ，Ｂの光に分離できる。

そしてカラーホイール２からの出射光を集光ロッド３によって平行光とし、これを照明光としてＤＬＰ素子４に入射させる。また、ＤＬＰプロジェクタ１０は、映像処理回路５ａ及びＤＬＰ駆動回路５ｂを有し、映像処理回路５ａにて入力された映像信号を処理し、ＤＬＰ駆動回路５ｂが映像処理回路５ａで処理された映像信号に従ってＤＬＰ素子４を駆動せしめる。

集光ロッド３から出射した照明光がＤＬＰ素子４に入射するとき、上記ＤＬＰ駆動回路５ｂによる駆動信号に従ってＤＬＰ素子４のマイクロミラーが駆動され、投射映像光が生成される。そして生成された投射映像光は、投射レンズ６を介してスクリーン９等の被投射面に投射される。

上述のように、ＤＬＰ素子４は、映像の画素をマイクロミラーにて構成し、各マイクロミラーの傾きを切り替えることにより、ふたつの方向のいずれかに向けて入射照明光を反射させる。このときの反射光の一方は、投射レンズ６に投射映像光として入射させるもので、他方は不要光として投射レンズ６の側方に反射させる。投射レンズ６によって投射される映像光の階調は、マイクロミラーのふたつの反射方向の時間比によって表現される。

本実施形態のＤＬＰプロジェクタは、上記ＤＬＰ素子のマイクロミラーで反射される不要光の反射光路上に、不要光の光量を検出する光検出装置７を備える。また光検出装置７の入射側には光検出装置７の入射光を遮断するシャッタ８が設けられている。シャッタ８は、光検出装置７と一体に設けてもよいが、不要光が光検出装置７に到達するまでの光路上に配置すればよい。

光検出装置７は、シャッタ８が開いたとき、ＤＬＰ素子４からの不要光となる反射光を受けてその光量に応じた電気信号を生成する。このシャッタ８は、通常の映像を投射する場合には不要光の強度が強いため、光検出装置７を保護する目的で閉じられている。

図１は、通常の映像を投射する状態を示すものであって、この場合はシャッタ８は閉じられ、光検出装置７は検出動作を行わない。このときにＤＬＰ素子４には、映像処理回路５ａより映像信号が供給されていて、ＤＬＰ素子４による投射映像を投射レンズ６によりスクリーン９上に結像させている。

図３は、本発明のＤＬＰプロジェクタにおいてスクリーン上の外光を検出する状態を説明するための要部概略図で、図中、図１と同じ要素には、同一の符号が付してある。
スクリーン９上の外光を検出する場合、ランプ１からの光源光は不要であるので、ランプ１は消灯させておく。ここでは、ランプ１からの光が無くなるため、通常の映像を投射する場合と異なり、ＤＬＰ素子４には、投射レンズ６を通した外光のみが入射する。また、通常動作でスクリーン９に投射した映像の投射範囲は、投射レンズ６のズーム及びフォーカスにより設定されているので、スクリーン９上の映像範囲に映り込む外光は、そのままＤＬＰ素子４への像となる。

ここで、映像処理回路５ａよりＤＬＰ素子４へ全黒の信号（映像範囲の全ての領域で黒となる映像信号）を出力すると、ＤＬＰ素子４のマイクロミラーは映像範囲の全ての領域で、不要光側へ傾くことになる。ここでシャッタ８を開くことにより、光検出装置７にスクリーン９上に映り込む外光を導くことができ、光検出装置７を動作してスクリーン９上の外光の量に応じた検出結果である電気信号を得る。そして光検出装置７の検出結果に従って、映像範囲の外光の光量を高精度で得ることができる。すなわち、光検出装置７は、投射映像光の被投映面であるスクリーン９上に映り込むその投射映像光以外の外光を検出する光検出手段として機能する。

図４は、光検出装置による検出結果に従って投射映像を最適制御するための構成例を説明するブロック図である。ＤＬＰプロジェクタは、ランプ１の光量を制御可能な光量制御手段である光量制御器１２を有している。
また、制御部１１は、光検出装置７による外光の検出結果に従って、投射映像の画質を調整したり、またランプ１の光量を調整することによって、環境に応じた最適な投射画像を投射させる。
例えば、明るい環境のもとでは外光の量が多く、スクリーン９への投射映像のコントラストが低下してしまうので、光量制御器１２を制御してランプ１の電力を上げたり、映像処理回路５ａとＤＬＰ駆動回路５ｂとにより、電気的に映像のガンマ調整を変えて明るい映像にして、外光によるコントラストの低下を抑えるようにする。また、逆に外光が弱い場合は、上記と反対の制御を行うようにすることもできる。なお、制御部１１は、上記のごとくのランプ光量制御と投射映像の画質制御とのいずれか一方のみを行うようにしてもよい。こうして、光検出装置７による検出結果に従って、環境に応じた最適な投射画像を投射させることができるようになる。

本発明のＤＬＰプロジェクタの一実施例を説明するための図である。本発明に適用するカラーホイールの構成例を説明するための図である。本発明のＤＬＰプロジェクタにおいてスクリーン上の外光を検出する状態を説明するための要部概略図である。光検出装置による検出結果に従って投射映像を最適制御するための構成例を説明するブロック図である。

符号の説明

１…ランプ、１ａ…リフレクタ、２…カラーホイール、２ｒ…Ｒの色分離フィルター、２ｇ…Ｇの色分離フィルター、２ｂ…Ｂの色分離フィルター、３…集光ロッド、４…ＤＬＰ素子、５ａ…映像処理回路、５ｂ…ＤＬＰ駆動回路、６…投射レンズ、７…光検出装置、８…シャッタ、９…スクリーン、１０…ＤＬＰプロジェクタ、１１…制御部、１２…光量制御器。

Claims

ＤＬＰ素子を有し、該ＤＬＰ素子によって生成した投射映像光を投射するＤＬＰプロジェクタにおいて、投射映像光の被投映面に移り込む該投射映像光以外の外光を検出する光検出手段を有し、該光検出手段の検出結果に従って最適な投射画像を投射するようにしたことを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
請求項１に記載のＤＬＰプロジェクタにおいて、前記光検出手段は、前記ＤＬＰ素子から出射する、投射映像光として用いない不要光の光路上に配置されていることを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
請求項２に記載のＤＬＰプロジェクタにおいて、前記光検出手段は、前記不要光が前記光検出手段に到達するまでの光路上に配した開閉可能なシャッタを備えることを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
請求項３に記載のＤＬＰプロジェクタにおいて、該ＤＬＰプロジェクタは、前記ＤＬＰ素子を照明して投映画像光を生成するためのランプを有し、前記光検出手段によって外光を検出する際には、前記ランプを消灯させるとともに、前記ＤＬＰ素子からの出射光が不要光となるように全面が黒の映像を表示させ、前記シャッタを解放して前記外光の検出を行うことを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
請求項３または４に記載のＤＬＰプロジェクタにおいて、通常の投射状態においては、前記シャッタを閉状態とすることを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
請求項１ないし５のいずれか１に記載のＤＬＰプロジェクタにおいて、前記ＤＬＰ素子を駆動する映像信号を生成する映像処理回路と、前記光検出手段の検出結果に従って映像処理回路を制御する制御部とを有し、該制御部の制御によって外光に応じた最適な投射画像を投射することを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
請求項６に記載のＤＬＰプロジェクタにおいて、前記ランプの光量を制御する光量制御手段とを有し、前記制御部は、前記光検出手段の検出結果に従って前記光量制御手段を制御することによって外光に応じた最適な投射画像を投射することを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。