JP2008233550A - 投影装置、投影制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の環境条件等に起因するフォーカスレンズ位置のずれを的確に補正し、常に正確なフォーカス状態を維持する。
【解決手段】リフレクタ17内の光源ランプ18と、光源ランプ18からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有する光学レンズユニット22により投影して投影対象面位置で結像させる投影系(14〜16，19〜22)と、光源ランプ18の温度を検出する温度センサ26と、光学レンズユニット22の温度を検出する温度センサ27と、温度センサ26，27の各検出結果に応じて光学レンズユニット22のフォーカスレンズ22ａの位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する制御部28とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動合焦機能を有するプロジェクタ等に好適な投影装置、投影制御方法及びプログラムに関する。

プロジェクタ等の投影装置では、現在までに著しく性能が向上している。その中でも、特に投射映像のフォーカス感に関してはエンドユーザの見た目にも一目瞭然となるため、各社様々な方式を搭載して緻密な合焦位置の制御を行なうものとしている。

そのうちでも特にプロジェクタでは、光源として非常に高温となる高圧水銀灯などのランプを用いているため、ランプの温度上昇に伴ってフォーカスがぼけてくる兆候がある。このランプの発熱によるフォーカスぼけを補正するものとして、以下に示すような技術が考えられていた。（例えば、特許文献１）また、レンズ付近の温度を検出し、フォーカスのぼけを補正することも考えられている。
特開２００６−１６３０６０号公報

上記特許文献１に係る技術は、投影装置の電源をオンしてからの投影時間を計測し、その経過時間からフォーカスの補正量を求め、求めた補正量分をその時点でのフォーカス位置より移動させることで補正動作を実行するものとしている。このような動作を行なった場合、補正すべき量は上述した如く投影を監視してからの経過時間のみであり、例えばランプ等の熱源からの余熱など、投影装置の電源をオンしたときの周囲の環境条件等によってはフォーカスのぼけを完全に解消することができないという不具合があった。

また、レンズの温度を検出して補正する場合は、光を透過している部分の温度検出が困難であるため、レンズ付近の温度検出を行なうことになり、ランプからの光束やランプの発熱等が影響するため、レンズ自体の正確な温度検出はできなかった。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、周囲の環境条件等に起因するフォーカスレンズ位置のずれを的確に補正し、常に正確なフォーカス状態を維持することが可能な投影装置、投影制御方法及びプログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、光源と、上記光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系ユニットにより投影して投影対象面位置で結像させる投影手段と、上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度を検出する第１の温度検出手段と、上記投影手段のレンズ光学系ユニット以外の温度を検出する第２の温度検出手段と、上記第１及び第２の温度検出手段の各検出結果に応じて上記投影手段のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記第１及び第２の温度検出手段の各検出結果の差に対応する補正値を設定したテーブルを記憶するテーブル記憶手段をさらに備え、上記投影制御手段は、上記第１及び第２の温度検出手段の各検出結果の差を算出し、算出した差により上記テーブル記憶手段を参照し、対応する補正値を読出した上で上記投影手段のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記第２の温度検出手段は、上記光源の温度を検出することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記第１の温度検出手段は、電源がオンされている間は、一定時間経過後に上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度の検出を繰返すことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、光源と、上記光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系ユニットにより投影して投影対象面位置で結像させる投影部とを有する投影装置での投影制御方法であって、上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度を検出する第１の温度検出工程と、上記投影手段のレンズ光学系ユニット以外の温度を検出する第２の温度検出工程と、上記第１及び第２の温度検出工程での各検出結果に応じて上記投影部のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、光源と、上記光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系ユニットにより投影して投影対象面位置で結像させる投影部とを有する投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度を検出する第１の温度検出ステップと、上記投影手段のレンズ光学系ユニット以外の温度を検出する第２の温度検出ステップと、上記第１及び第２の温度検出ステップでの各検出結果に応じて上記投影部のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、周囲の環境条件等に起因するフォーカスレンズ位置のずれを的確に補正し、常に正確なフォーカス状態を維持することが可能となる。

以下本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の電子回路の構成について示すものである。同図で、入出力コネクタ部１１より入力される各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介して画像変換部１３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影処理部１４へ送られる。

投影処理部１４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ１５に展開して記憶させた上でこのビデオＲＡＭ１５の記憶内容からビデオ信号を生成する。投影処理部１４は、このビデオ信号のフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子（ＳＯＭ）である例えばマイクロミラー素子１６を表示駆動する。

一方、リフレクタ１７内に配置された、例えば超高圧水銀灯を用いた光源ランプ１８が高輝度の白色光を出射する。光源ランプ１８の出射した白色光は、カラーホイール１９を介して時分割で原色に着色され、インテグレータ２０で輝度分布が均一な光束とされた後にミラー２１で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。しかして、マイクロミラー素子１６での反射光で光像が形成され、形成された光像が光学レンズユニット２２を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

光学レンズユニット２２は、マイクロミラー素子１６で形成された光像を拡大してスクリーン等の対象に投影するものであり、合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。

このうち、特に合焦位置はフォーカスレンズ２２ａが図中に矢印Ａで示す如く光軸方向に沿って移動することで制御されるもので、当該フォーカスレンズ２２ａはステッピングモータ（Ｍ）２３の回動駆動により移動する。

しかるに、上記光源ランプ１８の点灯駆動、及び上記カラーホイール１９を回転させるモータ（Ｍ）２４の回転駆動、及び上記ステッピングモータ２３の回動駆動等をいずれも投影光処理部２５が実行する。

この投影光処理部２５はまた、リフレクタ１７に取付けられて光源ランプ１８の温度を検出する温度センサ２６（第２の温度検出手段）、及び光学レンズユニット２２のレンズ鏡筒の外周面の一部に取付けられてフォーカスレンズ２２ａを含む光学レンズユニット２２の温度を検出する温度センサ２７（第１の温度検出手段）からのそれぞれ温度データを入力する。

上記各回路の動作すべてを制御部２８が制御する。この制御部２８は、ＣＰＵ、ワークメモリ等により構成され、不揮発性メモリでなるプログラムメモリ２９に固定記憶された動作プログラムや各種定型データ等を用いて制御動作を実行する。

図２は、上記プログラムメモリ２９に動作プログラム等と共に固定記憶され、必要により制御部２８に読出される温度補正ルックアップテーブルＬＴの内容を例示するものである。

同図は、後述する如く上記温度センサ２６，２７がそれぞれ検出した温度の差、具体的には小数点以下を切り捨てた温度差値の十の位を縦軸、一の位を横軸としてその組合せにより上記フォーカスレンズ２２ａの駆動位置を補正する前後（＋／−）ステップ数を読出す。

上記制御部２８にはさらに、上記システムバスＳＢを介して測距処理部３０、及び音声処理部３１が接続される。

測距処理部３０は、このプロジェクタ装置１０の前面に上記光学レンズユニット２２と近接して直交配置された、２対の位相差センサからなる測距センサ３２を制御駆動し、それらの検出出力から任意の点位置までの距離を算出するもので、算出された距離値データを上記制御部２８へ送る。

音声処理部３１は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、プロジェクタ装置１０の本体ケーシングの例えば背面に設けられるスピーカ３３を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

なお、制御部２８に対して、キースイッチ部３４及びＩｒ受光部３５から直接ユーザのキー操作に応じた操作信号が入力される。
このキースイッチ部３４としては、例えば電源キー、ＡＦＫ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｏｃｕｓ／ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｋｅｙ−ｓｔｏｎｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：自動合焦／自動台形補正）キー、ズームキー、入力選択キー、カーソル（「↑」「↓」「←」「→」）キー、「Ｅｎｔｅｒ」キー、「Ｃａｎｃｅｌ」キー等からなるもので、同様のキーがこのプロジェクタ装置１０の図示しないリモートコントローラにも配設されているものとする。

Ｉｒ受光部３５は、プロジェクタ装置１０の本体ケーシングの前面及び背面に設けられ、図示しないリモートコントローラからの赤外光変調信号を復調してコード信号化し、制御部２８に送出する。

次に上記実施の形態の動作について説明する。
図３は、このプロジェクタ装置１０の電源がオンされている時点で常時制御部２８が通常の投影動作と並行して実施する、光学レンズユニット２２のフォーカスレンズ２２ａの位置の補正に関する処理内容を示すものである。

電源オン当初には、まず温度センサ２６により光源ランプ１８の温度を計測する一方で、温度センサ２７により光学レンズユニット２２の温度を計測する（ステップＳ０１）。

計測により得た光源ランプ１８の温度ＴＨ１と光学レンズユニット２２の温度ＴＨ２とにより、余熱係数演算を次式
ＴＨ２−(ＴＨ１／ｋ) …(1)
（但し、ｋ：予め設定された定数。）
の通り算出し、その算出結果をオフセット値ＯＳとして保持する（ステップＳ０２）。

なお、上記（１）式におけるｋ＝１とし、実質係数ｋによる影響を勘案しないものとしてもよい。

その後、あらためて投影光処理部２５により光源ランプ１８を点灯駆動させる一方で（ステップＳ０３）、上記算出したオフセット値ＯＳにしたがって上記図２で示した温度補正ルックアップテーブルＬＴを参照し、上記フォーカスレンズ２２ａの駆動位置を補正する前後（＋／−）ステップ数を読出して投影光処理部２５へ送出し、ステッピングモータ２３によりフォーカスレンズ２２ａの位置を補正値分だけ移動させる（ステップＳ０４）。

例えば、このプロジェクタ装置１０が前回の使用時からしばらく使用されていなかった場合、プロジェクタ装置１０内はほぼ同等の冷却状態となっており、光源ランプ１８の温度と光学レンズユニット２２の温度との差もほぼ同値となるので、オフセット値ＯＳも「０(ゼロ)」に近い値となる。

一方で、プロジェクタ装置１０が前回使用されてから時間をあけずに再度使用するべく電源をオンした場合、熱源である光源ランプ１８と光学レンズユニット２２とでは冷却条件に差異があり、上記ステップＳ０２で算出したオフセット値ＯＳは大きい値となる。

したがって、オフセット値ＯＳが大きいほど余熱分によるフォーカスのぼけ量も大きいものとなるので、対応する補正値を温度補正ルックアップテーブルＬＴから読出して、フォーカスレンズ２２ａの位置を移動させることで、正確に投影対象面である図示しないスクリーン上で合焦させることができる。

その後、制御部２８は内部に設定した温度補正タイマにより一定時間、例えば１分間の計時を開始し（ステップＳ０５）、以後設定した時間が経過するのを待機する（ステップＳ０６）。

しかして、設定した時間が経過したと判断した時点で、温度センサ２７により光学レンズユニット２２の温度を計測する（ステップＳ０７）。

計測により得た光学レンズユニット２２の温度ＴＨ２から上記保持していたオフセット値ＯＳを減算することでその差を算出して新たなオフセット値ＯＳとし、上記算出したオフセット値ＯＳにしたがって上記図２で示した温度補正ルックアップテーブルＬＴを参照し、上記フォーカスレンズ２２ａの駆動位置を補正する前後ステップ数をフォーカス補正値として取得する（ステップＳ０８）。

そして、取得したフォーカス補正値、すなわち前後ステップ数を投影光処理部２５へ送出し、ステッピングモータ２３によりフォーカスレンズ２２ａの位置を補正値分だけ移動させる（ステップＳ０９）。

以後、電源がオンされている間はステップＳ０５〜Ｓ０９の処理を周期的に実行することで、以後も光源ランプ１８の温度と光学レンズユニット２２の双方の温度差に基づいたフォーカスレンズ２２ａの位置補正を実施する。

このように、電源をオンした当初とそれ以後において、光源ランプ１８の温度と光学レンズユニット２２の温度の双方の温度差からフォーカスレンズ２２ａの位置を補正して移動させるものとしたので、周囲の環境条件等に起因するフォーカスレンズ２２ａの位置のずれを的確に補正し、投影対象であるスクリーン面上で常に正確なフォーカス状態を維持することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、フォーカスレンズ２２ａの補正値を算出するにあたって、上記図２に示したような温度補正ルックアップテーブルＬＴをプログラムメモリ２９に記憶させておき、光源ランプ１８の温度と光学レンズユニット２２の温度との差に応じて温度補正ルックアップテーブルＬＴからフォーカスレンズ２２ａの補正値を直接読出すものとした。

このような構成とすることで、プロジェクタ装置１０の機種固有の構造、特に光源ランプ１８の位置と光学レンズユニット２２との位置との関係、及びその周囲の他の構造物との関係に起因した温度特性等を考慮した温度補正ルックアップテーブルＬＴを予め記憶しておくことにより、フォーカスレンズ２２ａの位置の正確な補正値を簡単な処理で迅速に求めることができ、さらには制御を行なう制御部２８の負担を軽減できる。

上記実施の形態は、光源ランプ１８の温度と光学レンズユニット２２の温度の計測としたが、光源ランプ１８ではなく、他の場所の温度を計測するものとしてもよい。さらに、光源ランプ１８の温度と光学レンズユニット２２の温度の計測だけでなく、他にも温度の計測箇所を増やしてもよい。

また、上記実施の形態は、ＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限らず、投影光学系で自動合焦機能を搭載する投影装置であれば、透過型のカラー液晶パネルを表示素子として投影動作を実行する液晶方式のプロジェクタ装置、あるいは原色の光源を時分割でモノクロの液晶表示パネルに透過させるフィールドシーケンシャル駆動の液晶方式のプロジェクタ装置等でも同様に適用することが可能である。

その他、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施の形態で実行される機能は可能な限り適宜組合わせて実施しても良い。上述した実施の形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件により適宜の組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の実施の一形態に係るプロジェクタ装置の電子回路の機能構成を示すブロック図。 図１のプログラムメモリに動作プログラムと共に固定記憶される温度補正ルックアップテーブルの内容を例示する図。 同実施の形態に係る電源オン時のフォーカスレンズの位置補正に関する処理内容を示すフローチャート。

符号の説明

１０…プロジェクタ装置、１１…入出力コネクタ部、１２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１３…画像変換部、１４…投影処理部、１５…ビデオＲＡＭ、１６…マイクロミラー素子、１７…リフレクタ、１８…光源ランプ、１９…カラーホイール、２０…インテグレータ、２１…ミラー、２２…光学レンズユニット、２２ａ…フォーカスレンズ、２３…ステッピングモータ（Ｍ）、２４…モータ（Ｍ）、２５…投影光処理部、２６…温度センサ、２７…温度センサ、２８…制御部、２９…プログラムメモリ、３０…測距処理部、３１…音声処理部、３２…測距センサ、３３…スピーカ、３４…キースイッチ部、３５…Ｉｒ受光部、ＬＴ…温度補正ルックアップテーブル、ＳＢ…システムバス。

Claims (6)

1. 光源と、
   上記光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系ユニットにより投影して投影対象面位置で結像させる投影手段と、
   上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度を検出する第１の温度検出手段と、
   上記投影手段のレンズ光学系ユニット以外の温度を検出する第２の温度検出手段と、
   上記第１及び第２の温度検出手段の各検出結果に応じて上記投影手段のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
2. 上記第１及び第２の温度検出手段の各検出結果の差に対応する補正値を設定したテーブルを記憶するテーブル記憶手段をさらに備え、
   上記投影制御手段は、上記第１及び第２の温度検出手段の各検出結果の差を算出し、算出した差により上記テーブル記憶手段を参照し、対応する補正値を読出した上で上記投影手段のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 上記第２の温度検出手段は、上記光源の温度を検出することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
4. 上記第１の温度検出手段は、電源がオンされている間は、一定時間経過後に上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度の検出を繰返すことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
5. 光源と、上記光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系ユニットにより投影して投影対象面位置で結像させる投影部とを有する投影装置での投影制御方法であって、
   上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度を検出する第１の温度検出工程と、
   上記投影手段のレンズ光学系ユニット以外の温度を検出する第２の温度検出工程と、
   上記第１及び第２の温度検出工程での各検出結果に応じて上記投影部のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御工程と
   を有したことを特徴とする投影制御方法。
6. 光源と、上記光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系ユニットにより投影して投影対象面位置で結像させる投影部とを有する投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記投影手段のレンズ光学系ユニットの温度を検出する第１の温度検出ステップと、
   上記投影手段のレンズ光学系ユニット以外の温度を検出する第２の温度検出ステップと、
   上記第１及び第２の温度検出ステップでの各検出結果に応じて上記投影部のレンズ光学系ユニット中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御ステップと
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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