JP2006285012A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 人間の目から見て合焦状態となる投影画像に自動でフォーカス調整できるプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタ1を構成する自動調整制御部742は、パターン画像情報記憶部751に記憶されたパターン画像情報に基づくパターン画像をDMD42に形成させ投射レンズ431を介してスクリーンScに拡大投射させることでスクリーンSc上に投影パターン画像を生成させるパターン画像生成部742Aと、撮像装置6にて撮像された画像に基づいて投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定する画像解析部742Dと、投影パターン画像が合焦状態であると判定されるまでレンズ駆動部432を駆動して投射レンズ431を構成する複数のレンズの相対位置を変更させるレンズ駆動制御部742Bとを備える。投影パターン画像は、緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像である。
【選択図】 図1
【解決手段】プロジェクタ1を構成する自動調整制御部742は、パターン画像情報記憶部751に記憶されたパターン画像情報に基づくパターン画像をDMD42に形成させ投射レンズ431を介してスクリーンScに拡大投射させることでスクリーンSc上に投影パターン画像を生成させるパターン画像生成部742Aと、撮像装置6にて撮像された画像に基づいて投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定する画像解析部742Dと、投影パターン画像が合焦状態であると判定されるまでレンズ駆動部432を駆動して投射レンズ431を構成する複数のレンズの相対位置を変更させるレンズ駆動制御部742Bとを備える。投影パターン画像は、緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プロジェクタに関する。
従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調素子と、光変調素子にて形成された光学像をスクリーン上に拡大投射する投射レンズとを備えたプロジェクタが知られている。
このようなプロジェクタにおいて、光学像がスクリーン上において結像するように、投射レンズのうちフォーカス調整に寄与するフォーカスレンズを光軸方向に移動させて自動でフォーカス調整(自動調整制御)を実施するプロジェクタが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、または特許文献3参照)。
このような自動調整制御では、先ず、所定のパターン画像をスクリーンに拡大投射してスクリーン上に投影パターン画像を生成する。次に、スクリーンの投射面を撮像装置にて撮像する。そして、撮像した画像(投影パターン画像)を解析し、投影パターン画像が合焦状態となる位置にフォーカスレンズを位置付ける。
そして、上記各特許文献に記載の自動調整制御では、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像が合焦状態となるようにフォーカス調整を実施している。このように白および黒のパターンを用いることで、明暗のコントラスト比を良好に認識することができ、すなわち、最適な合焦位置にフォーカスレンズを位置付けている。
このようなプロジェクタにおいて、光学像がスクリーン上において結像するように、投射レンズのうちフォーカス調整に寄与するフォーカスレンズを光軸方向に移動させて自動でフォーカス調整(自動調整制御)を実施するプロジェクタが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、または特許文献3参照)。
このような自動調整制御では、先ず、所定のパターン画像をスクリーンに拡大投射してスクリーン上に投影パターン画像を生成する。次に、スクリーンの投射面を撮像装置にて撮像する。そして、撮像した画像(投影パターン画像)を解析し、投影パターン画像が合焦状態となる位置にフォーカスレンズを位置付ける。
そして、上記各特許文献に記載の自動調整制御では、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像が合焦状態となるようにフォーカス調整を実施している。このように白および黒のパターンを用いることで、明暗のコントラスト比を良好に認識することができ、すなわち、最適な合焦位置にフォーカスレンズを位置付けている。
ところで、スクリーン上にカラーの投影画像を形成する際には、一般的に、複数の色光(例えば、R(赤),G(緑),B(青)の色光)を光変調素子にて変調して複数の色光で構成された各光学像を合成して投射レンズにて拡大投射することでスクリーン上にカラーの投影画像を形成している。
また、一般的な光学レンズは、波長(色)によって屈折率が異なるものである。すなわち、投射レンズの色収差の影響により、投射レンズを介した各色光(各光学像)は、各結像位置がそれぞれ異なる位置に形成されやすい。そして、上記各特許文献に記載の自動調整制御では、白および黒の各色成分を有する投影パターン画像が合焦状態となるようにフォーカス調整するため、各色光の結像位置の平均位置で合焦状態となるようにフォーカスレンズを位置付けることとなる。
一方、人間の目は、明るさが急激に変化する場所を輪郭と認識しやすい。特に、人間の目は、緑、赤、青の順に明るく感じる(緑を最も明るく感じる)性質がある。このため、各色光(各光学像)の結像位置がそれぞれ異なる位置に形成されている場合には、人間の目は、緑色光の光学像の結像位置で合焦状態となるようにフォーカスレンズを位置付けた場合に投影画像が合焦状態であると認識する。
したがって、上記各特許文献に記載の自動調整制御を実施した場合には、人間の目から見て焦点ぼけした投影画像となってしまう。
また、一般的な光学レンズは、波長(色)によって屈折率が異なるものである。すなわち、投射レンズの色収差の影響により、投射レンズを介した各色光(各光学像)は、各結像位置がそれぞれ異なる位置に形成されやすい。そして、上記各特許文献に記載の自動調整制御では、白および黒の各色成分を有する投影パターン画像が合焦状態となるようにフォーカス調整するため、各色光の結像位置の平均位置で合焦状態となるようにフォーカスレンズを位置付けることとなる。
一方、人間の目は、明るさが急激に変化する場所を輪郭と認識しやすい。特に、人間の目は、緑、赤、青の順に明るく感じる(緑を最も明るく感じる)性質がある。このため、各色光(各光学像)の結像位置がそれぞれ異なる位置に形成されている場合には、人間の目は、緑色光の光学像の結像位置で合焦状態となるようにフォーカスレンズを位置付けた場合に投影画像が合焦状態であると認識する。
したがって、上記各特許文献に記載の自動調整制御を実施した場合には、人間の目から見て焦点ぼけした投影画像となってしまう。
上述した問題は、光変調素子を単板で構成した場合、すなわち、1つの光変調素子のみで複数の色光を変調して複数の色光で構成された各光学像を形成する場合、および、光変調素子を複数(例えば、三板)で構成した場合、すなわち、複数の色光を複数の光変調素子でそれぞれ変調して複数の色光で構成された各光学像を各光変調素子で形成する場合の双方に生じることである。
また、光変調素子を複数で構成した場合には、投射レンズの色収差の影響の他、各光変調素子の配設位置の影響により上述した問題が生じることがある。
すなわち、一般的な光学レンズは、物体までの距離が近いほど遠くに結像し、物体までの距離が遠いほど近くに結像するものである。このため、複数の光変調素子の各配設位置と投射レンズとの各離間距離が同一でなく僅かにずれている場合には、複数の光変調素子で形成され投射レンズを介した各色光(各光学像)は、各結像位置がそれぞれ異なる位置に形成されることとなる。したがって、上記同様に、上記各特許文献に記載の自動調整制御を実施した場合には、人間の目から見て焦点ぼけした投影画像となってしまう。
また、光変調素子を複数で構成した場合には、投射レンズの色収差の影響の他、各光変調素子の配設位置の影響により上述した問題が生じることがある。
すなわち、一般的な光学レンズは、物体までの距離が近いほど遠くに結像し、物体までの距離が遠いほど近くに結像するものである。このため、複数の光変調素子の各配設位置と投射レンズとの各離間距離が同一でなく僅かにずれている場合には、複数の光変調素子で形成され投射レンズを介した各色光(各光学像)は、各結像位置がそれぞれ異なる位置に形成されることとなる。したがって、上記同様に、上記各特許文献に記載の自動調整制御を実施した場合には、人間の目から見て焦点ぼけした投影画像となってしまう。
本発明の目的は、人間の目から見て合焦状態となる投影画像に自動でフォーカス調整できるプロジェクタを提供することにある。
本発明のプロジェクタは、光源装置から射出された複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調して光学像を形成する光変調素子と、前記光学像をスクリーンに拡大投射して前記スクリーン上にカラー画像を形成する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、前記投射光学装置は、複数のレンズを有し前記複数のレンズを介して前記光学像をスクリーンに拡大投射する投射レンズと、前記スクリーンに拡大投射した投影画像のフォーカス調整を実施するために前記複数のレンズの相対位置を変更するレンズ駆動部とを備え、前記スクリーンの投射面を撮像する撮像装置と、前記フォーカス調整を実施するための所定のパターン画像に関するパターン画像情報を記憶するパターン画像情報記憶部と、前記投影画像が合焦状態となる合焦位置に前記複数のレンズの相対位置を変更する旨の自動調整情報を設定入力させる設定入力部と、前記自動調整情報に基づいて前記投影画像が合焦状態となるまで前記レンズ駆動部を駆動して前記複数のレンズの相対位置を変更させる自動調整制御を実施する自動調整制御部とを備え、前記自動調整制御部は、前記パターン画像情報に基づくパターン画像を前記光変調素子に形成させ前記投射レンズを介して前記スクリーンに拡大投射させることで前記スクリーン上に投影パターン画像を生成させるパターン画像生成部と、前記撮像装置にて撮像された画像に基づいて前記投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定する画像解析部と、前記レンズ駆動部を駆動して前記複数のレンズの相対位置を変更し前記投影パターン画像が合焦状態であると判定された合焦位置に前記複数のレンズの相対位置を位置付けるレンズ駆動制御部とを備え、前記投影パターン画像は、緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像であることを特徴とする。
本発明では、パターン画像生成部がスクリーン上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させ、画像解析部が撮像装置にて撮像された緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像が合焦状態となる合焦位置を判定し、レンズ駆動制御部が該合焦位置に複数のレンズの相対位置を位置付ける。
このため、例えば、投射レンズの色収差の影響により、投影画像を構成する赤、緑、青の光学像の結像位置にずれが生じている場合であっても、緑の光学像の結像位置で合焦状態となるように複数のレンズの相対位置を位置付けることができる。
また、例えば、光変調素子を複数で構成した場合で複数の光変調素子の各配設位置と投射レンズとの各離間距離が同一でなく僅かにずれが生じている影響により、投影画像を構成する赤、緑、青の光学像の結像位置にずれが生じている場合であっても、緑の光学像の結像位置で合焦状態となるように複数のレンズの相対位置を位置付けることができる。
したがって、緑を最も明るく感じる人間の目に合わせて投影画像を自動でフォーカス調整でき、自動調整制御により人間の目から見て合焦状態となる投影画像にフォーカス調整できる。
このため、例えば、投射レンズの色収差の影響により、投影画像を構成する赤、緑、青の光学像の結像位置にずれが生じている場合であっても、緑の光学像の結像位置で合焦状態となるように複数のレンズの相対位置を位置付けることができる。
また、例えば、光変調素子を複数で構成した場合で複数の光変調素子の各配設位置と投射レンズとの各離間距離が同一でなく僅かにずれが生じている影響により、投影画像を構成する赤、緑、青の光学像の結像位置にずれが生じている場合であっても、緑の光学像の結像位置で合焦状態となるように複数のレンズの相対位置を位置付けることができる。
したがって、緑を最も明るく感じる人間の目に合わせて投影画像を自動でフォーカス調整でき、自動調整制御により人間の目から見て合焦状態となる投影画像にフォーカス調整できる。
本発明のプロジェクタでは、前記光変調素子は、1つのみで構成され、前記光源装置から射出された複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調して前記複数の色光に対応した各光学像を形成することが好ましい。
本発明によれば、光変調素子が1つのみで構成されているので、例えば、光変調素子が複数で構成されている場合と比較して、複数の色光に対応する各光学像の結像位置を同一とするために複数の光変調素子の各配設位置と投射レンズとの各離間距離を考慮して各光変調素子を配設する必要がなく、光変調素子の配設を容易に実施でき、プロジェクタの製造を容易に実施できる。
本発明によれば、光変調素子が1つのみで構成されているので、例えば、光変調素子が複数で構成されている場合と比較して、複数の色光に対応する各光学像の結像位置を同一とするために複数の光変調素子の各配設位置と投射レンズとの各離間距離を考慮して各光変調素子を配設する必要がなく、光変調素子の配設を容易に実施でき、プロジェクタの製造を容易に実施できる。
本発明のプロジェクタでは、前記光源装置は、光束を射出する光源装置本体と、前記光源装置本体から射出された光束を所定の波長領域の光束に変換する複数のカラーフィルタを有し前記複数のカラーフィルタを切り替えて時分割形式で異なる波長領域の光束を射出するカラーホイールとを備え、前記パターン画像生成部は、前記光変調素子に前記パターン画像を形成させる際、前記カラーホイールを駆動して前記複数のカラーフィルタのうち透過する光束を緑の波長領域の光束に変換する緑色光カラーフィルタを前記光源装置本体から射出される光束の照射位置に位置付け、前記光源装置から前記緑の波長領域の光束を前記光変調素子に向けて射出させることが好ましい。
本発明では、光源装置は、光源装置本体およびカラーホイールで構成される。そして、パターン画像生成部は、カラーホイールの回転位置を所定位置に位置付けて、光源装置から緑の波長領域の光束のみが光変調素子に向けて射出されるように制御する。投影パターン画像をスクリーン上に生成させる際に、緑の波長領域の光束のみが光変調素子に向けて照射されるので、パターン画像情報記憶部に記憶されたパターン画像情報に基づくパターン画像が緑および黒の各色成分ではなく例えば白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像であっても、緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像をスクリーン上に生成できる。したがって、パターン画像情報記憶部に記憶させるパターン画像情報の自由度が向上し、利便性の向上が図れる。
本発明では、光源装置は、光源装置本体およびカラーホイールで構成される。そして、パターン画像生成部は、カラーホイールの回転位置を所定位置に位置付けて、光源装置から緑の波長領域の光束のみが光変調素子に向けて射出されるように制御する。投影パターン画像をスクリーン上に生成させる際に、緑の波長領域の光束のみが光変調素子に向けて照射されるので、パターン画像情報記憶部に記憶されたパターン画像情報に基づくパターン画像が緑および黒の各色成分ではなく例えば白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像であっても、緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像をスクリーン上に生成できる。したがって、パターン画像情報記憶部に記憶させるパターン画像情報の自由度が向上し、利便性の向上が図れる。
本発明のプロジェクタでは、前記光変調素子は、前記光源装置から射出される複数の色光に対応して複数で構成され、前記パターン画像生成部は、前記複数の光変調素子のうち緑の波長領域を有する光束を変調する緑色光用光変調素子のみに前記パターン画像を形成させることが好ましい。
本発明では、光変調素子が複数で構成され、パターン画像生成部が複数の光変調素子のうち緑色光用光変調素子のみにパターン画像を形成させる。すなわち、複数の光変調素子のうち他の色光用光変調素子を黒表示の状態とする。このため、例えば、光源装置から射出される複数の色光のうち緑の色光以外の他の色光を遮蔽することで緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像をスクリーン上に形成させる構成と比較して、簡単な構成で容易に緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像をスクリーン上に形成させることができる。
本発明では、光変調素子が複数で構成され、パターン画像生成部が複数の光変調素子のうち緑色光用光変調素子のみにパターン画像を形成させる。すなわち、複数の光変調素子のうち他の色光用光変調素子を黒表示の状態とする。このため、例えば、光源装置から射出される複数の色光のうち緑の色光以外の他の色光を遮蔽することで緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像をスクリーン上に形成させる構成と比較して、簡単な構成で容易に緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像をスクリーン上に形成させることができる。
本発明のプロジェクタでは、前記投影パターン画像は、緑および黒の各色成分が並列配置し、その並列方向に空間周波数が異なるパターン形状で形成されていることが好ましい。
本発明では、投影パターン画像が上述したパターン形状であるので、例えば、投影パターン画像が合焦状態でない場合には空間周波数の高い領域で緑の色成分と黒の色成分との境界が不明確となり、投影パターン画像が合焦状態である場合には空間周波数の高い領域で前記境界が明確となる。このため、投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定する際に、空間周波数の低い領域のみで判定するよりも、空間周波数の高い領域を含めて判定することで、前記境界が明確であるか不明確であるかを判定でき、すなわち、投影パターン画像が合焦状態となる合焦位置をより高精度に判定できる。また、投影パターン画像における空間周波数の低い領域のみで投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定したり、投影パターン画像における空間周波数の低い領域および高い領域で投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定したり、状況に応じて適宜、合焦状態の判定を使い分けることが可能となる。
本発明では、投影パターン画像が上述したパターン形状であるので、例えば、投影パターン画像が合焦状態でない場合には空間周波数の高い領域で緑の色成分と黒の色成分との境界が不明確となり、投影パターン画像が合焦状態である場合には空間周波数の高い領域で前記境界が明確となる。このため、投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定する際に、空間周波数の低い領域のみで判定するよりも、空間周波数の高い領域を含めて判定することで、前記境界が明確であるか不明確であるかを判定でき、すなわち、投影パターン画像が合焦状態となる合焦位置をより高精度に判定できる。また、投影パターン画像における空間周波数の低い領域のみで投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定したり、投影パターン画像における空間周波数の低い領域および高い領域で投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定したり、状況に応じて適宜、合焦状態の判定を使い分けることが可能となる。
[1.第1実施形態]
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
〔1-1.プロジェクタの構成〕
図1は、プロジェクタ1の概略構成を示すブロック図である。
プロジェクタ1は、光源から射出される複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーンSc(図1)上に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、図1に示すように、設定入力部としての操作部2と、電源部3と、画像形成部4と、回転位置検出部5と、撮像装置6と、制御装置7とで大略構成されている。
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
〔1-1.プロジェクタの構成〕
図1は、プロジェクタ1の概略構成を示すブロック図である。
プロジェクタ1は、光源から射出される複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーンSc(図1)上に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、図1に示すように、設定入力部としての操作部2と、電源部3と、画像形成部4と、回転位置検出部5と、撮像装置6と、制御装置7とで大略構成されている。
操作部2は、図示しないリモートコントローラや、プロジェクタ1に備えられたボタンやキーにより構成され、利用者による操作を認識して所定の操作信号を制御装置7に出力する。この操作部2は、図1に示すように、手動調整入力部21と自動調整入力部22等を備える。なお、図1では、操作部2におけるプロジェクタ1のON/OFFを実施する入力部、音量調整を実施する入力部、投影画像の画質調整を実施する入力部等の他の入力部については、図示を省略している。
手動調整入力部21は、スクリーンScに投影される投影画像のフォーカス調整を手動で調整する後述する手動調整制御を制御装置7に実施させるための入力ボタンであり、図1に示すように、ファーボタン211およびニアボタン212を備える。そして、手動調整入力部21は、利用者によるファーボタン211またはニアボタン212の押下を認識しその押下時間に応じた操作信号を制御装置7に出力する。
自動調整入力部22は、スクリーンScに投影される投影画像のフォーカス調整を自動で調整する後述する自動調整制御を制御装置7に実施させるための入力ボタンである。そして、自動調整入力部22は、利用者による押下を認識して自動調整情報としての操作信号を制御装置7に出力する。
手動調整入力部21は、スクリーンScに投影される投影画像のフォーカス調整を手動で調整する後述する手動調整制御を制御装置7に実施させるための入力ボタンであり、図1に示すように、ファーボタン211およびニアボタン212を備える。そして、手動調整入力部21は、利用者によるファーボタン211またはニアボタン212の押下を認識しその押下時間に応じた操作信号を制御装置7に出力する。
自動調整入力部22は、スクリーンScに投影される投影画像のフォーカス調整を自動で調整する後述する自動調整制御を制御装置7に実施させるための入力ボタンである。そして、自動調整入力部22は、利用者による押下を認識して自動調整情報としての操作信号を制御装置7に出力する。
電源部3は、外部から供給された電力をプロジェクタ1の各部に供給する。この電源部3は、図示は省略するが、外部から供給された電力をプロジェクタ1の各部に供給する主電源と、利用者による操作部2の操作により主電源がOFFした状態(スタンバイ状態)において、外部から供給された電力をプロジェクタ1の制御装置7等にのみ供給するサブ電源とで構成されている。
画像形成部4は、制御装置7による制御の下、光学像を形成してスクリーンScに拡大投射する。この画像形成部4は、図1に示すように、光源装置41と、光変調素子としてのDMD42と、投射光学装置43等を備える。
光源装置41は、制御装置7による制御の下、光束をDMD42に向けて射出する。この光源装置41は、光源装置本体としての光源ランプ411と、ランプ駆動部412と、カラーホイール413と、ホイール駆動部414等を備える。
光源ランプ411は、超高圧水銀ランプにて構成されている。なお、超高圧水銀ランプに限らず、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の他の放電発光型の光源ランプを採用してもよい。さらに、放電発光型の光源ランプに限らず、発光ダイオードや有機EL(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種自己発光素子を採用してもよい。
ランプ駆動部412は、制御装置7による制御の下、所定の駆動周波数にしたがって駆動信号を生成し、光源ランプ411を駆動する。
光源装置41は、制御装置7による制御の下、光束をDMD42に向けて射出する。この光源装置41は、光源装置本体としての光源ランプ411と、ランプ駆動部412と、カラーホイール413と、ホイール駆動部414等を備える。
光源ランプ411は、超高圧水銀ランプにて構成されている。なお、超高圧水銀ランプに限らず、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の他の放電発光型の光源ランプを採用してもよい。さらに、放電発光型の光源ランプに限らず、発光ダイオードや有機EL(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種自己発光素子を採用してもよい。
ランプ駆動部412は、制御装置7による制御の下、所定の駆動周波数にしたがって駆動信号を生成し、光源ランプ411を駆動する。
カラーホイール413は、光源ランプ411から射出される光束を赤、緑、青の波長領域の光束に変換する3つのカラーフィルタを備え、この3つのカラーフィルタを切り替えて時分割形式で異なる波長領域の光束を射出する。
図2は、カラーホイール413の構造を模式的に示す図である。具体的に、図2は、カラーホイール413を光軸方向から見た図である。
カラーホイール413は、図2に示すように、3つのカラーフィルタの切り替えを実施するため、平面視円盤形状を有し平面視中心位置を回転軸Bxとして回転可能に構成されている。そして、カラーホイール413は、図2に示すように、その回転軸Bxが光源ランプ411から射出される光束の照明光軸Axとずれた位置に配設され、光源ランプ411から射出された光束はカラーホイール413の円盤状の輪帯部分に照射される。また、カラーホイール413には、図2に示すように、該カラーホイール413の回転方向に沿って区切られた3つの扇型の領域にそれぞれ透過型カラーフィルタ413R,413G,413Bが形成されている。ここで、透過型カラーフィルタ413Rは、赤の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射または吸収することで赤色光のみを透過させる。同様に、透過型カラーフィルタ413G,413Bは、それぞれ緑、青の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射または吸収することで緑色光または青色光のみを透過させる。このような透過型カラーフィルタ413R,413G,413Bは、例えば、誘電体多層膜をスパッタ等の蒸着により形成できる。
カラーホイール413は、図2に示すように、3つのカラーフィルタの切り替えを実施するため、平面視円盤形状を有し平面視中心位置を回転軸Bxとして回転可能に構成されている。そして、カラーホイール413は、図2に示すように、その回転軸Bxが光源ランプ411から射出される光束の照明光軸Axとずれた位置に配設され、光源ランプ411から射出された光束はカラーホイール413の円盤状の輪帯部分に照射される。また、カラーホイール413には、図2に示すように、該カラーホイール413の回転方向に沿って区切られた3つの扇型の領域にそれぞれ透過型カラーフィルタ413R,413G,413Bが形成されている。ここで、透過型カラーフィルタ413Rは、赤の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射または吸収することで赤色光のみを透過させる。同様に、透過型カラーフィルタ413G,413Bは、それぞれ緑、青の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射または吸収することで緑色光または青色光のみを透過させる。このような透過型カラーフィルタ413R,413G,413Bは、例えば、誘電体多層膜をスパッタ等の蒸着により形成できる。
ホイール駆動部414は、一般的なモータ等で構成され、制御装置7による制御の下、回転軸Bxを中心として所定の周波数でカラーホイール413を回転させる。
なお、図示は省略したが、光源装置41は、カラーホイール413と光源ランプ411との間に光源ランプ411からの光束の面内照度分布を均一化するロッドインテグレータ等の均一照明光学系が配設されている。このような光学系の構成については、種々の一般的なプロジェクタの光学系の構成が利用可能である。
なお、図示は省略したが、光源装置41は、カラーホイール413と光源ランプ411との間に光源ランプ411からの光束の面内照度分布を均一化するロッドインテグレータ等の均一照明光学系が配設されている。このような光学系の構成については、種々の一般的なプロジェクタの光学系の構成が利用可能である。
DMD42は、入射光束を反射する多数のマイクロミラーを有し、制御装置7からの駆動信号に基づいて、入射光束の反射方向をマイクロミラーの傾きを変える(オン/オフ)ことによって選択し、入射光束に対して画像情報に基づく2次元的な変調を与える。そして、入射光束は投射される画素に対応する変調光となる。
例えば、このDMD42は、CMOSウェハープロセスを基にマイクロマシン技術により半導体チップ上に多数の可動マイクロミラーを集積して構成される。この可動マイクロミラーは、対角軸を中心に回転し、2つの所定角度(±θ)に傾斜した双安定状態をとる。この2つの状態間で4θの大きな光偏向角が得られ、S/N比の良好な光スイッチングを実施することができる。
そして、DMD42に入射する光束のうち、+2θ方向に偏向される光束(可動マイクロミラーがオン状態の時)は、投射光学装置43により画像光として投射され、−2θ方向に偏向される光束(可動マイクロミラーがオフ状態の時)は、不要光として、図示しない光吸収部材により吸収される。
なお、このDMD42は、例えば、ディジタル・マイクロミラー・デバイス(テキサス・インスツルメント社の商標)を採用できる。
例えば、このDMD42は、CMOSウェハープロセスを基にマイクロマシン技術により半導体チップ上に多数の可動マイクロミラーを集積して構成される。この可動マイクロミラーは、対角軸を中心に回転し、2つの所定角度(±θ)に傾斜した双安定状態をとる。この2つの状態間で4θの大きな光偏向角が得られ、S/N比の良好な光スイッチングを実施することができる。
そして、DMD42に入射する光束のうち、+2θ方向に偏向される光束(可動マイクロミラーがオン状態の時)は、投射光学装置43により画像光として投射され、−2θ方向に偏向される光束(可動マイクロミラーがオフ状態の時)は、不要光として、図示しない光吸収部材により吸収される。
なお、このDMD42は、例えば、ディジタル・マイクロミラー・デバイス(テキサス・インスツルメント社の商標)を採用できる。
投射光学装置43は、DMD42から射出された画像光をスクリーンScに向けて拡大投射する。この投射光学装置43は、投射レンズ431と、レンズ駆動部432とを備える。
図3は、投射レンズ431の要部を模式的に示す図である。具体的に、図3は、投射レンズ431の要部を光軸方向から見た図である。
投射レンズ431は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。そして、投射レンズ431は、前記複数のレンズを介してDMD42から射出された画像光をスクリーンScに向けて拡大投射する。
前記鏡筒は、複数の部材を接続することで構成され、複数の部材にて複数のレンズを支持している。
そして、前記鏡筒を構成する前記複数の部材のうち、フォーカスリング431Aは、図3に示すように、前記複数のレンズのうち投影画像のフォーカス調整に寄与するフォーカスレンズ431Bを支持する。なお、このフォーカスレンズ431Bとしては、単体のレンズで構成してもよく、あるいは、複数のレンズを有するレンズ群として構成してもよい。そして、フォーカスリング431Aは、フォーカスレンズ431Bのレンズ光軸Oを回転中心として他の部材に対して回転可能に構成され、回転することでフォーカスレンズ431Bを他のレンズに対して光軸方向に移動させて複数のレンズの相対位置を変更し、投影画像のフォーカス調整が実施される。
具体的には、矢印A1方向にフォーカスリング431Aを回転させることで、投影距離が短い場合に投影画像を合焦状態に調整可能とする近端側にフォーカスレンズ431Bが他のレンズに対して移動する。また、反対に矢印A2方向にフォーカスリング431Aを回転させることで、投影距離が長い場合に投影画像を合焦状態に調整可能とする遠端側にフォーカスレンズ431Bが他のレンズに対して移動する。
投射レンズ431は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。そして、投射レンズ431は、前記複数のレンズを介してDMD42から射出された画像光をスクリーンScに向けて拡大投射する。
前記鏡筒は、複数の部材を接続することで構成され、複数の部材にて複数のレンズを支持している。
そして、前記鏡筒を構成する前記複数の部材のうち、フォーカスリング431Aは、図3に示すように、前記複数のレンズのうち投影画像のフォーカス調整に寄与するフォーカスレンズ431Bを支持する。なお、このフォーカスレンズ431Bとしては、単体のレンズで構成してもよく、あるいは、複数のレンズを有するレンズ群として構成してもよい。そして、フォーカスリング431Aは、フォーカスレンズ431Bのレンズ光軸Oを回転中心として他の部材に対して回転可能に構成され、回転することでフォーカスレンズ431Bを他のレンズに対して光軸方向に移動させて複数のレンズの相対位置を変更し、投影画像のフォーカス調整が実施される。
具体的には、矢印A1方向にフォーカスリング431Aを回転させることで、投影距離が短い場合に投影画像を合焦状態に調整可能とする近端側にフォーカスレンズ431Bが他のレンズに対して移動する。また、反対に矢印A2方向にフォーカスリング431Aを回転させることで、投影距離が長い場合に投影画像を合焦状態に調整可能とする遠端側にフォーカスレンズ431Bが他のレンズに対して移動する。
レンズ駆動部432は、例えばパルスモータ等で構成され、制御装置7による制御の下、投射レンズ431のフォーカスリング431Aを回転駆動し、フォーカスレンズ431Bを他のレンズに対して移動させ、前記複数のレンズの相対位置を変更する。
なお、フォーカスリング431Aの回転は、レンズ駆動部432による駆動の他、手動にて回転自在となる構成としてもよい。
また、投射レンズ431は、投影画像のフォーカス調整に寄与するフォーカスレンズ431Bの他、投影画像のズーム調整に寄与するズームレンズを有する構成を採用してもよい。そして、フォーカスリング431Aと略同様に、前記ズームレンズを支持するズームリングを設け、前記ズームリングを回転することで前記ズームレンズを他のレンズに対して光軸方向に移動させ、投影画像のズーム調整を実施する構成を採用してもよい。
なお、フォーカスリング431Aの回転は、レンズ駆動部432による駆動の他、手動にて回転自在となる構成としてもよい。
また、投射レンズ431は、投影画像のフォーカス調整に寄与するフォーカスレンズ431Bの他、投影画像のズーム調整に寄与するズームレンズを有する構成を採用してもよい。そして、フォーカスリング431Aと略同様に、前記ズームレンズを支持するズームリングを設け、前記ズームリングを回転することで前記ズームレンズを他のレンズに対して光軸方向に移動させ、投影画像のズーム調整を実施する構成を採用してもよい。
回転位置検出部5は、投射レンズ431におけるフォーカスリング431Aの回転位置、および光源装置41におけるカラーホイール413の回転位置を検出する。この回転位置検出部5は、図1に示すように、フォーカス位置検出部51と、ホイール位置検出部52とを備える。
フォーカス位置検出部51は、例えばレンズ駆動部432のモータ軸に配設されるロータリーエンコーダ等で構成され、フォーカスリング431Aの回転位置を検出する。そして、フォーカス位置検出部51は、検出した回転位置に応じた信号を制御装置7に出力する。すなわち、フォーカス位置検出部51によるフォーカスリング431Aの回転位置の検出により、制御装置7は、フォーカスレンズ431Bの移動位置(投射レンズ431を構成する複数のレンズの相対位置)を認識することとなる。
フォーカス位置検出部51は、例えばレンズ駆動部432のモータ軸に配設されるロータリーエンコーダ等で構成され、フォーカスリング431Aの回転位置を検出する。そして、フォーカス位置検出部51は、検出した回転位置に応じた信号を制御装置7に出力する。すなわち、フォーカス位置検出部51によるフォーカスリング431Aの回転位置の検出により、制御装置7は、フォーカスレンズ431Bの移動位置(投射レンズ431を構成する複数のレンズの相対位置)を認識することとなる。
ホイール位置検出部52は、例えばホイール駆動部414のモータ軸に配設されるロータリーエンコーダ等で構成され、カラーホイール413の回転位置を検出する。そして、ホイール位置検出部52は、検出した回転位置に応じた信号を制御装置7に出力する。すなわち、ホイール位置検出部52によるカラーホイール413の回転位置の検出により、制御装置7は、光源ランプ411から射出された照明光軸Axに対する透過型カラーフィルタ413R,413G,413Bの位置を認識することとなる。
なお、回転位置検出部5は、フォーカスリング431Aおよびカラーホイール413の回転位置を検出可能に構成されていれば、上述したロータリーエンコーダをレンズ駆動部432およびホイール駆動部414におけるモータ軸以外の他の部分に配設してもよく、また、上述したロータリーエンコーダ以外の部材で構成してもよい。
なお、回転位置検出部5は、フォーカスリング431Aおよびカラーホイール413の回転位置を検出可能に構成されていれば、上述したロータリーエンコーダをレンズ駆動部432およびホイール駆動部414におけるモータ軸以外の他の部分に配設してもよく、また、上述したロータリーエンコーダ以外の部材で構成してもよい。
撮像装置6は、制御装置7による制御の下、スクリーンScの投射面を撮像する。すなわち、撮像装置6は、スクリーンSc上に拡大投射された投影画像(後述する投影パターン画像)を撮像する。この撮像装置6は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)を撮像素子としたエリアセンサを備えたCCDカメラで構成され、前記投影パターン画像を撮像して前記投影パターン画像に応じた電気信号を制御装置7に出力する。
制御装置7は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置を備え、所定のプログラムを実行して、電源部3、画像形成部4、回転位置検出部5、および撮像装置6等を制御する。そして、制御装置7は、外部機器等から入力した画像信号に応じた画像を画像形成部4に拡大投射させるとともに、操作部2からの操作信号に応じてスクリーンScの投影画像のフォーカス調整を実施する。なお、以下では、制御装置7による投影画像のフォーカス調整の制御構造を主に説明し、その他の制御構造については説明および図示を省略する。
制御装置7は、図1に示すように、信号入力部71と、DMD駆動制御部72と、フレームメモリ73と、フォーカス調整制御部74と、記憶部75とを備える。
信号入力部71は、各種外部機器から出力される画像信号等を入力し、DMD駆動制御部72にて処理可能な画像信号に変換して出力する。そして、信号入力部71から出力された画像信号(デジタル画像信号)は、フレームメモリ73に一時的に記録される。
制御装置7は、図1に示すように、信号入力部71と、DMD駆動制御部72と、フレームメモリ73と、フォーカス調整制御部74と、記憶部75とを備える。
信号入力部71は、各種外部機器から出力される画像信号等を入力し、DMD駆動制御部72にて処理可能な画像信号に変換して出力する。そして、信号入力部71から出力された画像信号(デジタル画像信号)は、フレームメモリ73に一時的に記録される。
DMD駆動制御部72は、ホイール駆動部414およびDMD42の動作制御を実施する。例えば、このDMD駆動制御部72は、ホイール位置検出部52から出力される信号に基づいてカラーホイール413の回転位置を認識しながら、信号入力部71を介して入力する画像信号の同期信号に同期してカラーホイール413を一定周波数で回転するようにホイール駆動部414を駆動制御する。このことにより、カラーホイール413に入射した光束は、時間的に順次、赤、緑、青色の光束として透過する。さらに、DMD駆動制御部72は、フレームメモリ73に順次記憶されるデジタル画像信号を適宜読み出して、読み出したデジタル画像信号に対して所定の処理を施した画像情報としての駆動信号をDMD42に出力し、カラーホイール413を回転させる周波数に同期して、赤・緑・青の各画素に対応した可動マイクロミラーのオン/オフを実施する。結果として、DMD42から赤、緑、青の光学像が射出され、これら各光学像が時間的に混合されて画像光(カラー画像)が得られる(所謂、フィールドシーケンシャルカラー方式)。
フォーカス調整制御部74は、操作部2を構成する手動調整入力部21または自動調整入力部22からの操作信号の入力に応じて、投射光学装置43のレンズ駆動部432を駆動してスクリーンScに表示された投影画像のフォーカス調整を実施する。このフォーカス調整制御部74は、図1に示すように、手動調整制御部741と、自動調整制御部742とを備える。
手動調整制御部741は、利用者による操作部2を構成する手動調整入力部21の入力操作(押下状態の継続時間)に応じた所定の制御信号をレンズ駆動部432に出力してレンズ駆動部432を駆動し、前記手動調整入力部21の押下状態の継続時間に応じた回転角度だけフォーカスリング431Aを回転させてフォーカスレンズ431Bを他のレンズに対して移動させる手動調整制御を実施する。
手動調整制御部741は、利用者による操作部2を構成する手動調整入力部21の入力操作(押下状態の継続時間)に応じた所定の制御信号をレンズ駆動部432に出力してレンズ駆動部432を駆動し、前記手動調整入力部21の押下状態の継続時間に応じた回転角度だけフォーカスリング431Aを回転させてフォーカスレンズ431Bを他のレンズに対して移動させる手動調整制御を実施する。
自動調整制御部742は、利用者による操作部2を構成する自動調整入力部22の入力操作により、投影画像が合焦状態となるまでレンズ駆動部432を駆動してフォーカスリング431Aを回転させてフォーカスレンズ431Bを他のレンズに対して移動させる自動調整制御を実施する。この自動調整制御部742は、パターン画像生成部742Aと、レンズ駆動制御部742Bと、撮像駆動制御部742Cと、画像解析部742Dとを備える。
パターン画像生成部742Aは、利用者による操作により自動調整入力部22から出力される操作信号に応じて、DMD駆動制御部72に所定の制御指令を出力し、記憶部75に記憶された後述するパターン画像情報に基づくパターン画像をDMD42に形成させるとともに、カラーホイール413の回転位置を所定位置に位置付ける制御をDMD駆動制御部72に実施させる。そして、パターン画像生成部742Aは、スクリーンSc上に緑および黒の色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させる。
レンズ駆動制御部742Bは、フォーカス位置検出部51から出力される信号に基づくフォーカスリング431Aの回転位置を認識しながら、レンズ駆動部432を駆動してフォーカスリング431Aを所定角度毎に回転させる(フォーカスレンズ431Bの位置を光軸方向に所定移動量毎に移動させる)制御を実施する。そして、レンズ駆動制御部742Bは、レンズ駆動部432を駆動してフォーカスリング431Aを所定角度毎に回転させる度に、撮像駆動制御部742Cに所定の信号を出力する。
撮像駆動制御部742Cは、レンズ駆動制御部742Bから出力される信号に応じて、撮像装置6を駆動してスクリーンScに投射された投影パターン画像を撮像させる。
画像解析部742Dは、フォーカス位置検出部51から順次出力される信号に基づくフォーカスリング431Aの回転位置、および撮像装置6から順次出力される信号に基づく前記投影パターン画像に基づいて、投影画像が合焦状態となるフォーカスリング431Aの合焦位置(回転位置)を判定する。そして、画像解析部742Dは、判定した合焦位置に応じた信号をレンズ駆動制御部742Bに出力する。
画像解析部742Dは、フォーカス位置検出部51から順次出力される信号に基づくフォーカスリング431Aの回転位置、および撮像装置6から順次出力される信号に基づく前記投影パターン画像に基づいて、投影画像が合焦状態となるフォーカスリング431Aの合焦位置(回転位置)を判定する。そして、画像解析部742Dは、判定した合焦位置に応じた信号をレンズ駆動制御部742Bに出力する。
記憶部75は、図1に示すように、パターン画像情報記憶部751と、解析情報記憶部752とを備える。
パターン画像情報記憶部751は、自動調整制御部742における自動調整制御を実施するためのパターン画像に関するパターン画像情報を記憶する。
図4は、パターン画像PFの一例を示す図である。
パターン画像PFは、図4に示すように、緑Gの縦ラインと黒Bの縦ラインとが交互に配列したストライプ状の画像である。より具体的には、このパターン画像PFは、図4に示すように、緑Gの縦ラインの幅G1および黒Bの縦ラインの幅B1が左右両端縁に向かうにしたがって小さくなるパターン形状を有している。すなわち、緑Gおよび黒Bの各色成分が並列方向に異なる空間周波数を有するパターン形状を有している。
そして、パターン画像情報記憶部751は、上述したパターン画像PFに関するパターン画像情報として、所定位置に形成する画素の色に関する情報、および幅G1,B1に関する情報を記憶する。
なお、パターン画像としては、図4に示すパターン画像PFの他、その他のパターン形状で形成されたパターン画像、例えば、緑Gおよび黒Bが横方向に延出し各横ラインが交互に配列したストライプ状の画像等を採用してもよい。
解析情報記憶部752は、画像解析部742Dから出力される情報を順次、記憶する。
パターン画像情報記憶部751は、自動調整制御部742における自動調整制御を実施するためのパターン画像に関するパターン画像情報を記憶する。
図4は、パターン画像PFの一例を示す図である。
パターン画像PFは、図4に示すように、緑Gの縦ラインと黒Bの縦ラインとが交互に配列したストライプ状の画像である。より具体的には、このパターン画像PFは、図4に示すように、緑Gの縦ラインの幅G1および黒Bの縦ラインの幅B1が左右両端縁に向かうにしたがって小さくなるパターン形状を有している。すなわち、緑Gおよび黒Bの各色成分が並列方向に異なる空間周波数を有するパターン形状を有している。
そして、パターン画像情報記憶部751は、上述したパターン画像PFに関するパターン画像情報として、所定位置に形成する画素の色に関する情報、および幅G1,B1に関する情報を記憶する。
なお、パターン画像としては、図4に示すパターン画像PFの他、その他のパターン形状で形成されたパターン画像、例えば、緑Gおよび黒Bが横方向に延出し各横ラインが交互に配列したストライプ状の画像等を採用してもよい。
解析情報記憶部752は、画像解析部742Dから出力される情報を順次、記憶する。
〔1-2.プロジェクタにおける自動調整制御〕
次に、上述したプロジェクタ1における投影画像の自動調整制御について説明する。
図5は、自動調整制御部742による自動調整制御を説明するフローチャートである。
先ず、自動調整制御部742は、自動調整入力部22からの操作信号を入力したか否か、すなわち、利用者により自動調整入力部22が操作されたか否かを常時監視する(処理S1)。
次に、上述したプロジェクタ1における投影画像の自動調整制御について説明する。
図5は、自動調整制御部742による自動調整制御を説明するフローチャートである。
先ず、自動調整制御部742は、自動調整入力部22からの操作信号を入力したか否か、すなわち、利用者により自動調整入力部22が操作されたか否かを常時監視する(処理S1)。
処理S1において、自動調整制御部742は、「Y」と判定した場合、すなわち、利用者により自動調整入力部22が操作されたと判定した場合には、図示しないメモリから所定のプログラムを読み出し、以下の処理を実施する。
パターン画像生成部742Aは、DMD駆動制御部72に所定の制御指令を出力し、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させる(処理S2)。
具体的に、先ず、DMD駆動制御部72は、ホイール位置検出部52から出力される信号に基づくカラーホイール413の回転位置を認識する(処理S2A)。
処理S2Aの後、DMD駆動制御部72は、認識したカラーホイール413の回転位置に基づいて、ホイール駆動部414を駆動し、カラーホイール413の透過型カラーフィルタ413Gが光源ランプ411から射出される光束の照明光軸Axに位置するようにカラーホイール413を回転させる(処理S2B)。この状態では、光源装置41からDMD42に向けて緑の波長領域の光のみが照射されることとなる。
処理S2Bの後、DMD駆動制御部72は、パターン画像情報記憶部751に記憶されたパターン画像情報を読み出して、読み出したパターン画像情報に基づく緑の画素位置に対応するDMD42の可動マイクロミラーをオンし、DMD42にパターン画像を形成させる(処理S2C)。DMD42に形成されたパターン画像は、投射レンズ431を介してスクリーンScに拡大投射され、スクリーンSc上に投影パターン画像が生成される。
パターン画像生成部742Aは、DMD駆動制御部72に所定の制御指令を出力し、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させる(処理S2)。
具体的に、先ず、DMD駆動制御部72は、ホイール位置検出部52から出力される信号に基づくカラーホイール413の回転位置を認識する(処理S2A)。
処理S2Aの後、DMD駆動制御部72は、認識したカラーホイール413の回転位置に基づいて、ホイール駆動部414を駆動し、カラーホイール413の透過型カラーフィルタ413Gが光源ランプ411から射出される光束の照明光軸Axに位置するようにカラーホイール413を回転させる(処理S2B)。この状態では、光源装置41からDMD42に向けて緑の波長領域の光のみが照射されることとなる。
処理S2Bの後、DMD駆動制御部72は、パターン画像情報記憶部751に記憶されたパターン画像情報を読み出して、読み出したパターン画像情報に基づく緑の画素位置に対応するDMD42の可動マイクロミラーをオンし、DMD42にパターン画像を形成させる(処理S2C)。DMD42に形成されたパターン画像は、投射レンズ431を介してスクリーンScに拡大投射され、スクリーンSc上に投影パターン画像が生成される。
図6は、スクリーンSc上に生成された投影パターン画像を示す図である。
処理S2により生成された投影パターン画像PFPは、図6に示すように、パターン画像PF(図4)と同様に、緑Gの縦ラインと黒Bの縦ラインとが交互に配列したストライプ形状を有し、緑Gの縦ラインの幅G1および黒Bの縦ラインの幅B1が左右両端縁に向かうにしたがって小さくなるパターン形状を有している。
処理S2により生成された投影パターン画像PFPは、図6に示すように、パターン画像PF(図4)と同様に、緑Gの縦ラインと黒Bの縦ラインとが交互に配列したストライプ形状を有し、緑Gの縦ラインの幅G1および黒Bの縦ラインの幅B1が左右両端縁に向かうにしたがって小さくなるパターン形状を有している。
処理S2の後、レンズ駆動制御部742Bは、所定の制御信号をレンズ駆動部432に出力し、所定角度毎にフォーカスリング431Aを回転させてフォーカスレンズ431Bの位置を移動する(処理S3)。そして、レンズ駆動制御部742Bは、撮像駆動制御部742Cに所定の信号を出力する。
処理S3の後、撮像駆動制御部742Cは、レンズ駆動制御部742Bから出力される信号に応じて、撮像装置6を駆動してスクリーンSc上に生成された投影パターン画像PFPを撮像させる(処理S4)。
処理S4の後、画像解析部742Dは、撮像装置6から出力される信号に基づいて、撮像された投影パターン画像PFPを認識し、投影パターン画像PFPの解析を実施する(処理S5)。
画像解析部742Dは、例えば、以下のように、投影パターン画像PFPの解析を実施する。
処理S3の後、撮像駆動制御部742Cは、レンズ駆動制御部742Bから出力される信号に応じて、撮像装置6を駆動してスクリーンSc上に生成された投影パターン画像PFPを撮像させる(処理S4)。
処理S4の後、画像解析部742Dは、撮像装置6から出力される信号に基づいて、撮像された投影パターン画像PFPを認識し、投影パターン画像PFPの解析を実施する(処理S5)。
画像解析部742Dは、例えば、以下のように、投影パターン画像PFPの解析を実施する。
図7は、投影パターン画像PFPの解析方法の一例を示す図である。なお、図7において、横軸は投影パターン画像PFPの水平方向の位置を示し、縦軸は輝度値を示している。また、図7では、投影パターン画像PFPが合焦状態である場合を示している。
先ず、画像解析部742Dは、図7に示すように、認識した投影パターン画像PFPにおける水平方向の輝度値を測定する。そして、画像解析部742Dは、図7に示すように、緑の色成分に対応する部分G2の各輝度値を積算して緑の総輝度値を算出する。また、画像解析部742Dは、図7に示すように、黒の色成分に対応する部分B2の各輝度値を積算して黒の総輝度値を算出する。そして、画像解析部742Dは、前記緑の総輝度値と前記黒の総輝度値との差をとることで、投影パターン画像PFPのコントラスト値を算出する。
この後、画像解析部742Dは、フォーカス位置検出部51から出力される信号に基づくフォーカスリング431Aの回転位置と、算出したコントラスト値とを関連付けた解析情報を解析情報記憶部752に記憶させる。
なお、画像解析部742Dにおける投影パターン画像PFPの解析は、上述した方法に限らず、その他の方法を採用してもよい。
先ず、画像解析部742Dは、図7に示すように、認識した投影パターン画像PFPにおける水平方向の輝度値を測定する。そして、画像解析部742Dは、図7に示すように、緑の色成分に対応する部分G2の各輝度値を積算して緑の総輝度値を算出する。また、画像解析部742Dは、図7に示すように、黒の色成分に対応する部分B2の各輝度値を積算して黒の総輝度値を算出する。そして、画像解析部742Dは、前記緑の総輝度値と前記黒の総輝度値との差をとることで、投影パターン画像PFPのコントラスト値を算出する。
この後、画像解析部742Dは、フォーカス位置検出部51から出力される信号に基づくフォーカスリング431Aの回転位置と、算出したコントラスト値とを関連付けた解析情報を解析情報記憶部752に記憶させる。
なお、画像解析部742Dにおける投影パターン画像PFPの解析は、上述した方法に限らず、その他の方法を採用してもよい。
処理S5の後、画像解析部742Dは、解析情報記憶部752に記憶された解析情報を読み出し、投影パターン画像PFPの合焦位置を判定可能か否かを判定する(処理S6)。
具体的に、処理S6では、画像解析部742Dは、解析情報記憶部752に記憶された解析情報に基づいて、フォーカスリング431Aの回転位置に対する算出したコントラスト値の関係を認識し、コントラスト値が最大値となるピークが生成されたか否かを判定する。
具体的に、処理S6では、画像解析部742Dは、解析情報記憶部752に記憶された解析情報に基づいて、フォーカスリング431Aの回転位置に対する算出したコントラスト値の関係を認識し、コントラスト値が最大値となるピークが生成されたか否かを判定する。
処理S6において、画像解析部742Dは、「N」と判定した場合、すなわち、投影パターン画像PFPの合焦位置を判定可能ではないと判定した場合には、再度、処理S3に戻り、処理S3〜S5を実施して、所定のフォーカスリング431Aの回転位置での投影パターン画像PFPを解析して解析情報を解析情報記憶部752に記憶させる。すなわち、処理S6において、画像解析部742Dが投影パターン画像PFPの合焦位置を判定可能であると判定するまで、処理S3〜S5を繰り返し実施する。
なお、上述した処理S3〜S5を繰り返し実施している際に、例えば、フォーカスリング431Aを矢印A1方向(図3)に回転させ、設計上の制限位置(フォーカスリング431Aを矢印A1方向にこれ以上回転できない位置)に達した場合には、レンズ駆動制御部742Bは、所定の制御信号をレンズ駆動部432に出力し、フォーカスリング431Aの回転方向を矢印A1から矢印A2方向(図3)に反転させる制御を実施する。また、同様に、フォーカスリング431Aを矢印A2方向に回転させ、設計上の制限位置(フォーカスリング431Aを矢印A2方向にこれ以上回転できない位置)に達した場合には、レンズ駆動制御部742Bは、所定の制御信号をレンズ駆動部432に出力し、フォーカスリング431Aの回転方向を矢印A2から矢印A1方向に反転させる制御を実施する。
なお、上述した処理S3〜S5を繰り返し実施している際に、例えば、フォーカスリング431Aを矢印A1方向(図3)に回転させ、設計上の制限位置(フォーカスリング431Aを矢印A1方向にこれ以上回転できない位置)に達した場合には、レンズ駆動制御部742Bは、所定の制御信号をレンズ駆動部432に出力し、フォーカスリング431Aの回転方向を矢印A1から矢印A2方向(図3)に反転させる制御を実施する。また、同様に、フォーカスリング431Aを矢印A2方向に回転させ、設計上の制限位置(フォーカスリング431Aを矢印A2方向にこれ以上回転できない位置)に達した場合には、レンズ駆動制御部742Bは、所定の制御信号をレンズ駆動部432に出力し、フォーカスリング431Aの回転方向を矢印A2から矢印A1方向に反転させる制御を実施する。
そして、処理S3〜S5を繰り返し実施した結果、処理S6において画像解析部742Dが「Y」と判定した場合、すなわち、投影パターン画像PFPの合焦位置を判定可能であると判定した場合には、画像解析部742Dは、投影パターン画像PFPの合焦位置を判定する(処理S7)。
具体的に、画像解析部742Dは、解析情報記憶部752に記憶された解析情報に基づいて、フォーカスリング431Aの回転位置に対するコントラスト値の関係において、コントラスト値が最大となるピーク位置に対応するフォーカスリング431Aの回転位置を合焦位置として判定する。
そして、画像解析部742Dは、判定した合焦位置に応じた信号をレンズ駆動制御部742Bに出力する。
具体的に、画像解析部742Dは、解析情報記憶部752に記憶された解析情報に基づいて、フォーカスリング431Aの回転位置に対するコントラスト値の関係において、コントラスト値が最大となるピーク位置に対応するフォーカスリング431Aの回転位置を合焦位置として判定する。
そして、画像解析部742Dは、判定した合焦位置に応じた信号をレンズ駆動制御部742Bに出力する。
処理S7の後、レンズ駆動制御部742Bは、画像解析部742Dから出力された信号に基づいて、合焦位置を認識し、レンズ駆動部432を駆動してフォーカスリング431Aの回転位置が前記合焦位置となるように回転させてフォーカスレンズ431Bを投影パターン画像PFPが合焦状態となる位置に移動させる(処理S8)。
以上説明した第1実施形態では、以下の効果がある。
図8は、第1実施形態における効果を説明するための図である。
投射レンズ431での屈折率は、波長(色)によって異なる。例えば、緑の波長領域における投射レンズ431での屈折率に対して、青の波長領域における投射レンズ431での屈折率は大きいものとなる。また、赤の波長領域における投射レンズ431での屈折率に対して、緑の波長領域における投射レンズ431での屈折率は大きいものとなる。このため、図8に示すように、投射レンズ431の投射方向に、青色光の光学像の結像位置BF、緑色光の光学像の結像位置GF、赤色光の光学像の結像位置RFがこの順で形成される。そして、例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を撮像して、該撮像した画像(白および黒の各色成分で構成された投影パターン画像)が合焦状態となるように自動でフォーカス調整した場合には、各色光の結像位置の平均位置AVFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けることとなる。
しかしながら、人間の目は、緑、赤、青の順に明るく感じる性質があるため、緑色光の光学像の結像位置GFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けた場合に投影画像が合焦状態であると認識する。このため、白および黒の各色成分で構成された投影パターン画像が合焦状態となるように自動でフォーカス調整した場合には、人間の目から見て焦点ぼけした投影画像となってしまう。
図8は、第1実施形態における効果を説明するための図である。
投射レンズ431での屈折率は、波長(色)によって異なる。例えば、緑の波長領域における投射レンズ431での屈折率に対して、青の波長領域における投射レンズ431での屈折率は大きいものとなる。また、赤の波長領域における投射レンズ431での屈折率に対して、緑の波長領域における投射レンズ431での屈折率は大きいものとなる。このため、図8に示すように、投射レンズ431の投射方向に、青色光の光学像の結像位置BF、緑色光の光学像の結像位置GF、赤色光の光学像の結像位置RFがこの順で形成される。そして、例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を撮像して、該撮像した画像(白および黒の各色成分で構成された投影パターン画像)が合焦状態となるように自動でフォーカス調整した場合には、各色光の結像位置の平均位置AVFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けることとなる。
しかしながら、人間の目は、緑、赤、青の順に明るく感じる性質があるため、緑色光の光学像の結像位置GFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けた場合に投影画像が合焦状態であると認識する。このため、白および黒の各色成分で構成された投影パターン画像が合焦状態となるように自動でフォーカス調整した場合には、人間の目から見て焦点ぼけした投影画像となってしまう。
本実施形態では、パターン画像生成部742AがDMD駆動制御部72に所定の制御指令を出力してスクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像PFPを生成し、画像解析部742Dおよびレンズ駆動制御部742Bが撮像装置6にて撮像された投影パターン画像PFPに基づいて投影パターン画像PFPが合焦状態となる合焦位置にフォーカスレンズ431Bを位置付ける。このため、投射レンズ431の色収差の影響により、投影画像を構成する赤、緑、青の光学像の各結像位置RF,GF,BFにずれが生じている場合であっても、緑の光学像の結像位置GFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けることができる。
したがって、緑を最も明るく感じる人間の目に合わせて投影画像を自動でフォーカス調整でき、自動調整制御により人間の目から見て合焦状態となる投影画像にフォーカス調整できる。
したがって、緑を最も明るく感じる人間の目に合わせて投影画像を自動でフォーカス調整でき、自動調整制御により人間の目から見て合焦状態となる投影画像にフォーカス調整できる。
ここで、光変調素子がDMD42で構成され、すなわち、単板式のプロジェクタ1であるので、例えば、光変調素子が3つで構成されて、すなわち、三板式のプロジェクタで構成した場合と比較して、R,G,Bの各色光に対応する各光学像の結像位置RF,GF,BFを同一とするために各光変調素子の各配設位置と投射レンズ431との各離間距離を考慮して各光変調素子を配設する必要がなく、DMD42の配設を容易に実施でき、プロジェクタ1の製造を容易に実施できる。
また、光源装置41は、光源ランプ411およびカラーホイール413を備える。そして、パターン画像生成部742Aは、DMD駆動制御部72に所定の制御指令を出力して、カラーホイール413の回転位置を所定位置に位置付けて、光源装置41から緑の波長領域の光束のみがDMD42に向けて射出されるように制御する。投影パターン画像PFPをスクリーンSc上に生成させる際に、緑の波長領域の光束のみがDMD42に向けて照射されるので、パターン画像情報記憶部751に記憶されたパターン画像情報に基づくパターン画像が緑および黒の各色成分ではなく例えば白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像であっても、緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像PFPをスクリーンSc上に生成できる。したがって、パターン画像情報記憶部751に記憶させるパターン画像情報の自由度が向上し、利便性の向上が図れる。
さらに、投影パターン画像PFPは、緑Gの縦ラインと黒Bの縦ラインとが交互に配列したストライプ形状を有し、緑Gの縦ラインの幅G1および黒Bの縦ラインの幅B1が左右両端縁に向かうにしたがって小さくなるパターン形状を有している。そして、画像解析部742Dは、投影パターン画像PFPにおける水平方向の輝度値を測定し、緑の色成分に対応する部分G2および黒の色成分に対応する部分B2の各総輝度値を算出し、各総輝度値の差をとることで投影パターン画像PFPのコントラスト値を算出する。投影パターン画像PFPが上述したパターン形状で形成されているので、例えば、投影パターン画像PFPが合焦状態でない場合には幅G1,B1の狭い領域で緑の色成分と黒の色成分との境界が不明確となり、投影パターン画像PFPが合焦状態である場合には幅G1,B1の狭い領域で前記境界が明確となる。このため、画像解析部742Dは、フォーカスレンズ431Bの位置を移動させた場合での投影パターン画像PFPのコントラスト値の変化を確実に認識でき、幅G1,B1の広い領域でのみ投影パターン画像PFPが合焦状態であるか否かを判定するよりも、投影パターン画像PFPが合焦状態となる合焦位置をより高精度に判定できる。また、画像解析部742Dに対して、投影パターン画像PFPにおける幅G1,B1の広い領域のみで投影パターン画像PFPが合焦状態であるか否かを判定させたり、投影パターン画像PFPにおける幅G1,B1の広い領域および狭い領域で投影パターン画像PFPが合焦状態であるか否かを判定させたり、状況に応じて適宜、合焦状態の判定を変更させることも可能となり、利便性の向上が図れる。
[2.第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
〔2-1.プロジェクタの構成〕
図9は、第2実施形態におけるプロジェクタ1´の概略構成を示すブロック図である。
前記第1実施形態では、光変調素子としてDMD42を用い、すなわち、1つのみの光変調素子(単板式)でプロジェクタ1が構成されている。
これに対して第2実施形態では、図9に示すように、光変調素子として3つのR色光用液晶ライトバルブ42R、G色光用液晶ライトバルブ42G、およびB色光用液晶ライトバルブ42Bで構成される液晶ライトバルブ42´を用い、すなわち、3つの光変調素子(三板式)でプロジェクタ1´が構成されている。また、これに伴い、光源装置41´および制御装置7´の構成が前記第1実施形態と異なるものである。光変調素子、光源装置41´、および制御装置7´以外の構成は、前記第1実施形態と同様のものとする。
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
〔2-1.プロジェクタの構成〕
図9は、第2実施形態におけるプロジェクタ1´の概略構成を示すブロック図である。
前記第1実施形態では、光変調素子としてDMD42を用い、すなわち、1つのみの光変調素子(単板式)でプロジェクタ1が構成されている。
これに対して第2実施形態では、図9に示すように、光変調素子として3つのR色光用液晶ライトバルブ42R、G色光用液晶ライトバルブ42G、およびB色光用液晶ライトバルブ42Bで構成される液晶ライトバルブ42´を用い、すなわち、3つの光変調素子(三板式)でプロジェクタ1´が構成されている。また、これに伴い、光源装置41´および制御装置7´の構成が前記第1実施形態と異なるものである。光変調素子、光源装置41´、および制御装置7´以外の構成は、前記第1実施形態と同様のものとする。
光源装置41´は、前記第1実施形態で説明した光源ランプ411およびランプ駆動部412を備えたものである。ここで、図示は省略したが、この光源装置41´は、光源ランプ411から射出された光束をR,G,Bの3色の光に分離する色光分離光学系を備えている。そして、前記色光分離光学系により、光源ランプ411から射出された光束がR,G,Bの3色の色光に分離されて、各色光が3つの各液晶ライトバルブ42´に照射される。このような光学系の構成については、種々の一般的なプロジェクタの光学系の構成が利用可能である。なお、前記色光分離光学系を用いずに光源装置41´からR,G,Bの3色の各色光を射出する構成としては、例えば、光源ランプ411として、R色光を射出する自己発光素子等のR色光用光源、G色光を射出する自己発光素子等のG色光用光源、およびB色光を射出する自己発光素子等のB色光用光源の3つで構成し、各光源から射出された各色光を3つの各液晶ライトバルブ42´に照射する。
また、プロジェクタ1´では、前記第1実施形態で説明したカラーホイール413およびホイール駆動部414を省略しているので、これに伴い、前記第1実施形態で説明したホイール位置検出部52も省略している。
また、プロジェクタ1´では、前記第1実施形態で説明したカラーホイール413およびホイール駆動部414を省略しているので、これに伴い、前記第1実施形態で説明したホイール位置検出部52も省略している。
3つの各液晶ライトバルブ42´は、透過型の液晶パネルであり、制御装置7´からの駆動信号に基づいて、液晶セル(図示略)に封入された液晶分子の配列を変化させ、光源装置41´から射出された光束を、透過若しくは遮断することにより画像情報に応じた各光学像を投射光学装置43に射出する。そして、R色光用液晶ライトバルブ42Rは、光源装置41´から射出されたR色光を画像情報に応じて変調してR色光の光学像を形成する。G色光用液晶ライトバルブ42Gは、光源装置41´から射出されたG色光を画像情報に応じて変調してG色光の光学像を形成する。B色光用液晶ライトバルブ42Bは、光源装置41´から射出されたB色光を画像情報に応じて変調してB色光の光学像を形成する。
なお、図9では図示は省略したが、各液晶ライトバルブ42´と投射レンズ431との間には、各液晶ライトバルブ42´にて形成された各色光の光学像を合成してカラー画像を表す画像光を生成する合成光学系を有している。
図10は、合成光学系の構造の一例を示す図である。
図10に示す例では、合成光学系としてクロスダイクロイックプリズム44を用いている。
このクロスダイクロイックプリズム44は、図10に示すように、4つの直角プリズム441を貼り合わせた平面視略正方形状をなす。このクロスダイクロイックプリズム44の各光束入射側端面442に対向するように、各液晶ライトバルブ42´が配設される。また、クロスダイクロイックプリズム44の光束射出側端面443に対向するように、投射レンズ431が配設される。そして、直角プリズム441同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜444A,444Bが形成されている。誘電体多層膜444Aは、液晶ライトバルブ42Rから射出された光束を反射し、液晶ライトバルブ42Gから射出された光束を透過する。また、誘電体多層膜444Bは、液晶ライトバルブ42Bから射出された光束を反射し、液晶ライトバルブ42Gから射出された光束を透過する。このようにして、各液晶ライトバルブ42´から射出された3つの色光の各画像光が合成される。
なお、合成光学系としては、クロスダイクロイックプリズム44の他、例えば、所定の波長領域の光束を透過若しくは反射し、他の波長流域の光束を反射若しくは透過するダイクロイックミラー等を複数組み合わせることで、合成光学系を構成してもよい。このような光学系の構成については、種々の一般的なプロジェクタの光学系の構成が利用可能である。
図10は、合成光学系の構造の一例を示す図である。
図10に示す例では、合成光学系としてクロスダイクロイックプリズム44を用いている。
このクロスダイクロイックプリズム44は、図10に示すように、4つの直角プリズム441を貼り合わせた平面視略正方形状をなす。このクロスダイクロイックプリズム44の各光束入射側端面442に対向するように、各液晶ライトバルブ42´が配設される。また、クロスダイクロイックプリズム44の光束射出側端面443に対向するように、投射レンズ431が配設される。そして、直角プリズム441同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜444A,444Bが形成されている。誘電体多層膜444Aは、液晶ライトバルブ42Rから射出された光束を反射し、液晶ライトバルブ42Gから射出された光束を透過する。また、誘電体多層膜444Bは、液晶ライトバルブ42Bから射出された光束を反射し、液晶ライトバルブ42Gから射出された光束を透過する。このようにして、各液晶ライトバルブ42´から射出された3つの色光の各画像光が合成される。
なお、合成光学系としては、クロスダイクロイックプリズム44の他、例えば、所定の波長領域の光束を透過若しくは反射し、他の波長流域の光束を反射若しくは透過するダイクロイックミラー等を複数組み合わせることで、合成光学系を構成してもよい。このような光学系の構成については、種々の一般的なプロジェクタの光学系の構成が利用可能である。
制御装置7´は、図9に示すように、前記第1実施形態で説明した信号入力部71、フレームメモリ73、および記憶部75の他、液晶パネル駆動制御部72´とフォーカス調整制御部74´とを備える。
液晶パネル駆動制御部72´は、信号入力部71から出力されフレームメモリ73に順次記憶されるデジタル画像信号を適宜読み出して、読み出したデジタル画像信号に対して所定の処理を施し、処理を施した画像に対応する画像情報としての駆動信号を各液晶ライトバルブ42´に出力して光学像をそれぞれ形成させる。この液晶パネル駆動制御部72´における前記所定の処理としては、例えば、拡大・縮小等の画像サイズ調整処理、台形歪補正処理、画質調整処理、ガンマ補正処理等がある。これらの各処理は、周知の技術であるので詳細な説明は省略する。
液晶パネル駆動制御部72´は、信号入力部71から出力されフレームメモリ73に順次記憶されるデジタル画像信号を適宜読み出して、読み出したデジタル画像信号に対して所定の処理を施し、処理を施した画像に対応する画像情報としての駆動信号を各液晶ライトバルブ42´に出力して光学像をそれぞれ形成させる。この液晶パネル駆動制御部72´における前記所定の処理としては、例えば、拡大・縮小等の画像サイズ調整処理、台形歪補正処理、画質調整処理、ガンマ補正処理等がある。これらの各処理は、周知の技術であるので詳細な説明は省略する。
フォーカス調整制御部74´は、図9に示すように、前記第1実施形態で説明した手動調整制御部741の他、自動調整制御部742´を備える。
自動調整制御部742´は、図9に示すように、前記第1実施形態で説明したレンズ駆動制御部742B、撮像駆動制御部742C、および画像解析部742Dの他、パターン画像生成部742A´を備える。
パターン画像生成部742A´は、利用者による操作により自動調整入力部22から出力される操作信号に応じて、液晶パネル駆動制御部72´に所定の制御指令を出力し、記憶部75に記憶されたパターン画像情報に基づくパターン画像をG色光用液晶ライトバルブ42Gのみに形成させる制御を液晶パネル駆動制御部72´に実施させる。そして、パターン画像生成部742A´は、スクリーンSc上に緑および黒の色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像PFPを生成させる。
自動調整制御部742´は、図9に示すように、前記第1実施形態で説明したレンズ駆動制御部742B、撮像駆動制御部742C、および画像解析部742Dの他、パターン画像生成部742A´を備える。
パターン画像生成部742A´は、利用者による操作により自動調整入力部22から出力される操作信号に応じて、液晶パネル駆動制御部72´に所定の制御指令を出力し、記憶部75に記憶されたパターン画像情報に基づくパターン画像をG色光用液晶ライトバルブ42Gのみに形成させる制御を液晶パネル駆動制御部72´に実施させる。そして、パターン画像生成部742A´は、スクリーンSc上に緑および黒の色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像PFPを生成させる。
〔2-2.プロジェクタにおける自動調整制御〕
次に、上述したプロジェクタ1´における投影画像の自動調整制御について説明する。
図11は、自動調整制御部742´による自動調整制御を説明するフローチャートである。
なお、本実施形態の自動調整制御は、前記第1実施形態で説明した投影パターン画像PFPの生成処理(S2)が異なるのみであり、以下では、投影パターン画像PFPの生成処理(S21)のみを説明する。その他の処理S1,S3〜S8は、前記第1実施形態と同様であり、説明を省略する。
処理S21において、パターン画像生成部742A´は、液晶パネル駆動制御部72´に所定の制御指令を出力し、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像PFP(図6)を生成させる。
具体的に、液晶パネル駆動制御部72´は、パターン画像情報記憶部751に記憶されたパターン画像情報を読み出し、G色光用液晶ライトバルブ42Gを駆動して(処理S21A)パターン画像情報に基づくパターン画像をG色光用液晶ライトバルブ42Gに形成させる(処理S21B)。すなわち、液晶パネル駆動制御部72´は、3つの液晶ライトバルブ42R,42G,42Bのうち、G色光用液晶ライトバルブ42Gのみを駆動し、他のR色光用液晶ライトバルブ42RおよびB色光用液晶ライトバルブ42Bを黒表示の状態とする。そして、G色光用液晶ライトバルブ42Gに形成されたパターン画像は、投射レンズ431を介してスクリーンScに拡大投射され、スクリーンSc上に投影パターン画像PFP(図6)が生成される。
次に、上述したプロジェクタ1´における投影画像の自動調整制御について説明する。
図11は、自動調整制御部742´による自動調整制御を説明するフローチャートである。
なお、本実施形態の自動調整制御は、前記第1実施形態で説明した投影パターン画像PFPの生成処理(S2)が異なるのみであり、以下では、投影パターン画像PFPの生成処理(S21)のみを説明する。その他の処理S1,S3〜S8は、前記第1実施形態と同様であり、説明を省略する。
処理S21において、パターン画像生成部742A´は、液晶パネル駆動制御部72´に所定の制御指令を出力し、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像PFP(図6)を生成させる。
具体的に、液晶パネル駆動制御部72´は、パターン画像情報記憶部751に記憶されたパターン画像情報を読み出し、G色光用液晶ライトバルブ42Gを駆動して(処理S21A)パターン画像情報に基づくパターン画像をG色光用液晶ライトバルブ42Gに形成させる(処理S21B)。すなわち、液晶パネル駆動制御部72´は、3つの液晶ライトバルブ42R,42G,42Bのうち、G色光用液晶ライトバルブ42Gのみを駆動し、他のR色光用液晶ライトバルブ42RおよびB色光用液晶ライトバルブ42Bを黒表示の状態とする。そして、G色光用液晶ライトバルブ42Gに形成されたパターン画像は、投射レンズ431を介してスクリーンScに拡大投射され、スクリーンSc上に投影パターン画像PFP(図6)が生成される。
以上説明した第2実施形態では、前記第1実施形態と略同様の効果の他、以下の効果がある。
図12は、第2実施形態における効果を説明するための図である。
一般的な光学レンズは、物体までの距離が近いほど遠くに結像し、物体までの距離が遠いほど近くに結像するものである。このため、図12に示すように、R色光用液晶ライトバルブ42Rと投射レンズ431との離間距離RL(RL1+L0)、G色光用液晶ライトバルブ42Gと投射レンズ431との離間距離GL(GL1+L0)、およびB色光用液晶ライトバルブ42Bと投射レンズ431との離間距離BL(BL1+L0)が、離間距離GL,BL,RLの順に長くなっている場合(離間距離RLが最も長くなっている場合)には、各液晶ライトバルブ42´で形成され投射レンズ431を介した3つの色光の各光学像は、投射レンズ431の投射方向に、赤色光の光学像の結像位置RF、青色光の結像位置BF、緑色光の光学像の結像位置GFがこの順で形成される。そして、例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を撮像して、撮像した画像(白および黒の各色成分で構成された投影パターン画像)が合焦状態となるように自動でフォーカス調整した場合には、前記第1実施形態で説明した図8と同様に、各色光の結像位置の平均位置AVFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けることとなる。
図12は、第2実施形態における効果を説明するための図である。
一般的な光学レンズは、物体までの距離が近いほど遠くに結像し、物体までの距離が遠いほど近くに結像するものである。このため、図12に示すように、R色光用液晶ライトバルブ42Rと投射レンズ431との離間距離RL(RL1+L0)、G色光用液晶ライトバルブ42Gと投射レンズ431との離間距離GL(GL1+L0)、およびB色光用液晶ライトバルブ42Bと投射レンズ431との離間距離BL(BL1+L0)が、離間距離GL,BL,RLの順に長くなっている場合(離間距離RLが最も長くなっている場合)には、各液晶ライトバルブ42´で形成され投射レンズ431を介した3つの色光の各光学像は、投射レンズ431の投射方向に、赤色光の光学像の結像位置RF、青色光の結像位置BF、緑色光の光学像の結像位置GFがこの順で形成される。そして、例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を撮像して、撮像した画像(白および黒の各色成分で構成された投影パターン画像)が合焦状態となるように自動でフォーカス調整した場合には、前記第1実施形態で説明した図8と同様に、各色光の結像位置の平均位置AVFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けることとなる。
本実施形態では、パターン画像生成部742A´が液晶パネル駆動制御部72´に所定の制御指令を出力してスクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像PFPを生成し、画像解析部742Dおよびレンズ駆動制御部742Bが撮像装置6にて撮像された投影パターン画像PFPに基づいて投影パターン画像PFPが合焦状態となる合焦位置にフォーカスレンズ431Bを位置付ける。このため、投射レンズ431の色収差の影響および/または各液晶ライトバルブ42´の各配設位置と投射レンズ431との各離間距離RL,GL,BLにずれが生じている影響により、投影画像を構成する赤、緑、青の光学像の各結像位置RF,GF,BFにずれが生じている場合であっても、前記第1実施形態と同様に、緑の光学像の結像位置GFで合焦状態となるようにフォーカスレンズ431Bを位置付けることができる。
したがって、光変調素子として3つの液晶ライトバルブ42´を採用した構成であっても、緑を最も明るく感じる人間の目に合わせて投影画像を自動でフォーカス調整でき、自動調整制御により人間の目から見て合焦状態となる投影画像にフォーカス調整できる。
したがって、光変調素子として3つの液晶ライトバルブ42´を採用した構成であっても、緑を最も明るく感じる人間の目に合わせて投影画像を自動でフォーカス調整でき、自動調整制御により人間の目から見て合焦状態となる投影画像にフォーカス調整できる。
ここで、パターン画像生成部742A´は液晶パネル駆動制御部72´に所定の制御指令を出力して、G色光用液晶ライトバルブ42Gのみにパターン画像を形成させる。すなわち、他のR色光用液晶ライトバルブ42RおよびB色光用液晶ライトバルブ42Gを黒表示の状態とする。このため、例えば、光源装置41´から射出される各色光のうち緑の色光以外の他の色光を遮蔽することで緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像をスクリーンSc上に形成させる構成と比較して、簡単な構成で容易に緑および黒の各色成分を有する投影パターン画像PFPをスクリーンSc上に形成させることができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態において、パターン画像生成部は、前記各実施形態で説明したパターン画像生成部742A,742A´の機能に限らず、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させる機能を有する構成であれば、いずれの構成を採用してもよい。
例えば、パターン画像生成部は、利用者による自動調整入力部22の設定入力が実施された後、画像形成部41に例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成されたパターン画像を形成させる。この後、パターン画像生成部は、投射レンズ431の光路前段または光路後段側に緑色光透過型カラーフィルタを位置付け、画像形成部41から射出されるパターン画像を、白および黒の各色成分から緑および黒の各色成分に変換させ、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させる。
前記各実施形態において、パターン画像生成部は、前記各実施形態で説明したパターン画像生成部742A,742A´の機能に限らず、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させる機能を有する構成であれば、いずれの構成を採用してもよい。
例えば、パターン画像生成部は、利用者による自動調整入力部22の設定入力が実施された後、画像形成部41に例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成されたパターン画像を形成させる。この後、パターン画像生成部は、投射レンズ431の光路前段または光路後段側に緑色光透過型カラーフィルタを位置付け、画像形成部41から射出されるパターン画像を、白および黒の各色成分から緑および黒の各色成分に変換させ、スクリーンSc上に緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された投影パターン画像を生成させる。
前記各実施形態では、撮像装置6をCCDカメラで構成したが、これに限らず、スクリーンScの投射面(投影パターン画像PFP)を撮像できれば、その他の構成、例えば、3CCDカメラや、MOS(Metal-Oxide Semiconductor)センサ等を採用してもよい。
前記各実施形態では、パターン画像PFは、緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像であったが、制御装置7,7´がスクリーンSc上に緑および黒の各色成分で構成された投影パターン画像PFPを生成するように制御すれば、その他の各色成分、例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成されたパターン画像としてもよい。
前記各実施形態では、パターン画像PFは、緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像であったが、制御装置7,7´がスクリーンSc上に緑および黒の各色成分で構成された投影パターン画像PFPを生成するように制御すれば、その他の各色成分、例えば、白および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成されたパターン画像としてもよい。
前記第1実施形態では、カラーホイール413は、回転方向に3つの扇型の領域に区切られていたが、透過型カラーフィルタ413R,413G,413Bの他、入射光束を透過する透光領域を有する4つの領域に区切った構成を採用してもよい。このような透光領域を設けることにより、投影画像中の輝度を上げることができ、投影画像の明るさを確保できる。
前記第1実施形態では、光変調素子としてDMD42を採用したが、DMD42に替えて前記第2実施形態で説明した液晶ライトバルブ42´を1つのみ採用する構成としてもよい。
前記第2実施形態では、光変調素子として透過型の液晶パネル(液晶ライトバルブ42´)を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよい。
前記第1実施形態では、光変調素子としてDMD42を採用したが、DMD42に替えて前記第2実施形態で説明した液晶ライトバルブ42´を1つのみ採用する構成としてもよい。
前記第2実施形態では、光変調素子として透過型の液晶パネル(液晶ライトバルブ42´)を採用していたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを採用してもよい。
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
本発明のプロジェクタは、人間の目から見て合焦状態となる投影画像に自動でフォーカス調整できるため、プレゼンテーションやホームシアタに用いられるプロジェクタとして有用である。
1,1´・・・プロジェクタ、2・・・操作部(設定入力部)、6・・・撮像装置、41,41´・・・光源装置、42・・・DMD(光変調素子)、42´,42R,42G,42B・・・液晶ライトバルブ(光変調素子)、43・・・投射光学装置、411・・・光源ランプ(光源装置本体)、413・・・カラーホイール、413R,413G,413B・・・カラーフィルタ、431・・・投射レンズ、432・・・レンズ駆動部、742,742´・・・自動調整制御部、742A,742A´・・・パターン画像生成部、742B・・・レンズ駆動制御部、742D・・・画像解析部、751・・・パターン画像情報記憶部、PF・・・パターン画像、PFP・・・投影パターン画像、Sc・・・スクリーン。
Claims (5)
- 光源装置から射出された複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調して光学像を形成する光変調素子と、前記光学像をスクリーンに拡大投射して前記スクリーン上にカラー画像を形成する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
前記投射光学装置は、複数のレンズを有し前記複数のレンズを介して前記光学像をスクリーンに拡大投射する投射レンズと、前記スクリーンに拡大投射した投影画像のフォーカス調整を実施するために前記複数のレンズの相対位置を変更するレンズ駆動部とを備え、
前記スクリーンの投射面を撮像する撮像装置と、
前記フォーカス調整を実施するための所定のパターン画像に関するパターン画像情報を記憶するパターン画像情報記憶部と、
前記投影画像が合焦状態となる合焦位置に前記複数のレンズの相対位置を変更する旨の自動調整情報を設定入力させる設定入力部と、
前記自動調整情報に基づいて前記投影画像が合焦状態となるまで前記レンズ駆動部を駆動して前記複数のレンズの相対位置を変更させる自動調整制御を実施する自動調整制御部とを備え、
前記自動調整制御部は、前記パターン画像情報に基づくパターン画像を前記光変調素子に形成させ前記投射レンズを介して前記スクリーンに拡大投射させることで前記スクリーン上に投影パターン画像を生成させるパターン画像生成部と、前記撮像装置にて撮像された画像に基づいて前記投影パターン画像が合焦状態であるか否かを判定する画像解析部と、前記レンズ駆動部を駆動して前記複数のレンズの相対位置を変更し前記投影パターン画像が合焦状態であると判定された合焦位置に前記複数のレンズの相対位置を位置付けるレンズ駆動制御部とを備え、
前記投影パターン画像は、緑および黒の各色成分が所定のパターン形状で形成された画像であることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記光変調素子は、1つのみで構成され、前記光源装置から射出された複数の色光を画像情報に応じてそれぞれ変調して前記複数の色光に対応した各光学像を形成することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
前記光源装置は、光束を射出する光源装置本体と、前記光源装置本体から射出された光束を所定の波長領域の光束に変換する複数のカラーフィルタを有し前記複数のカラーフィルタを切り替えて時分割形式で異なる波長領域の光束を射出するカラーホイールとを備え、
前記パターン画像生成部は、前記光変調素子に前記パターン画像を形成させる際、前記カラーホイールを駆動して前記複数のカラーフィルタのうち透過する光束を緑の波長領域の光束に変換する緑色光カラーフィルタを前記光源装置本体から射出される光束の照射位置に位置付け、前記光源装置から前記緑の波長領域の光束を前記光変調素子に向けて射出させることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記光変調素子は、前記光源装置から射出される複数の色光に対応して複数で構成され、
前記パターン画像生成部は、前記複数の光変調素子のうち緑の波長領域の光束を変調する緑色光用光変調素子のみに前記パターン画像を形成させることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記投影パターン画像は、緑および黒の各色成分が並列配置し、その並列方向に空間周波数が異なるパターン形状で形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
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-
2005
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