JP2010060884A - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置起動時の光源からの熱の影響を極力排除し、正確なフォーカス状態を迅速に実現する。
【解決手段】光源部17，18からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を投影レンズ部23により拡大して投影する投影部13〜32と、投影レンズ部23の温度を検出する温度センサ31と、投影レンズ部を冷却する冷却ファン29及びファンモータ30と、温度センサ25の検出内容が予め設定した温度値に達した場合に冷却ファン29及びファンモータ30により投影レンズユニット23を冷却させるＣＰＵ33，メインメモリ34及びプログラムメモリ35とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特にオートフォーカス機能を有するデータプロジェクタ装置に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。

プロジェクタにおいて、駆動開始後のランプの温度上昇速度を上げ、ランプが駆動開始してから定常駆動状態になるまでのウォームアップ期間を短縮するために、該ウォームアップ期間期間中はランプを冷却するためのブロアファンの回転数を定常時より抑えるようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
特開２００７−３２８００５号公報

上記特許文献に記載された技術を含めて、プロジェクタ起動時に光源となるランプの温度管理を行なう技術は比較的多く提案されている。

ところで近時のプロジェクタでは、投影画像を自動的にスクリーン上で合焦させる、所謂ＡＦ（オートフォーカス）機能が必須となっている。フォーカス位置を制御するためには、投影レンズ光学中のフォーカスレンズの位置を投影光軸に沿って正確に移動させる必要がある。

このフォーカスレンズの位置に関しても、プロジェクタの起動時には光源ランプからの熱の影響により本来の位置から偏倚し、結果として投影画像で正しいフォーカス状態が得られず、ピントのぼけたものとなる。したがって、変化する温度によってフォーカスレンズの位置を随時補正する必要があり、そのための制御が大変煩雑であるという不具合があった。

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、装置起動時に光源からの熱の影響を極力排除し、正確なフォーカス状態を迅速に実現することが可能な投影装置、投影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、光源部からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を投影レンズ部により拡大して投影する投影手段と、上記投影レンズ部の温度を検出する第１の温度検出手段と、上記投影レンズ部を冷却する第１の冷却手段と、上記第１の温度検出手段の検出内容が予め設定した温度値に達した場合に上記第１の冷却手段により上記投影レンズ部を冷却させる温度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、上記光源部の温度を検出する第２の温度検出手段と、上記光源部を冷却する第２の冷却手段とをさらに具備し、上記温度制御手段は、上記第２の温度検出手段の検出内容が予め設定した温度値に達した場合、上記第１の冷却手段により上記投影レンズ部の冷却が行なわれていない状態では上記第２の冷却手段により第１段階の冷却能力で、上記第１の冷却手段により上記投影レンズ部の冷却が行なわれている状態では上記第２の冷却手段により上記第１段階の冷却能力より高い第２の冷却能力で、上記光源部を冷却させ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、上記温度制御手段は、上記投影レンズ部を構成する少なくとも一部の光学レンズ部材の温度値に対応した位置補正情報を示すテーブル情報を記憶し、上記第１の冷却手段による上記投影レンズ部の冷却と併せて上記テーブル情報に基づく上記少なくとも一部の光学レンズ部材の位置補正を行なうことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、光源部からの光を用いて光像を形成し、冷却部を有する投影レンズ部により、形成した光像を拡大して投影する投影部を備えた装置での投影方法であって、上記投影レンズ部の温度を検出する第１の温度検出工程と、上記第１の温度検出工程での検出内容が予め設定した温度値に達した場合に上記冷却部で上記投影レンズ部を冷却させる温度制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、光源部からの光を用いて光像を形成し、冷却部を有する投影レンズ部により、形成した光像を拡大して投影する投影部を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記投影レンズ部の温度を検出する第１の温度検出ステップと、上記第１の温度検出ステップでの検出内容が予め設定した温度値に達した場合に上記冷却部で上記投影レンズ部を冷却させる温度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、装置起動時に光源からの熱の影響を極力排除し、正確なフォーカス状態を迅速に実現することが可能となる。

以下本発明を、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０の概略機能構成を示すブロック図である。

１１は入出力コネクタ部であり、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）コネクタを含む。

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は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介し、一般にスケーラとも称される画像変換部１３に入力される。画像変換部１３は、入力された画像信号を投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一し、適宜表示用のバッファメモリであるビデオＲＡＭ１４に記憶した後に、投影画像処理部１５へ送る。

この際、ＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じてビデオＲＡＭ１４で画像信号に重畳加工され、加工後の画像信号が投影画像処理部１５へ送られる。

投影画像処理部１５は、送られてきた画像信号に応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば３０［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。この光源ランプ１８は、バラスト回路１９からの電力により交流駆動される。光源ランプ１８の出射した白色光は、マイクロミラー素子１６での表示に同期して高速回転するカラーホイール２０を介して時分割で原色に着色され、インテグレータ２１で輝度分布が均一な光束とされた後にミラー２２で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。

そして、マイクロミラー素子１６での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット２３を介して、投影対象となるスクリーン（図示せず）に投影される。

投影レンズユニット２３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。

すなわち、投影レンズユニット２３を構成する図示しない光学レンズ系のうち、フォーカスレンズ及びズームレンズは共に光軸方向に沿って前後に移動することで制御されるもので、それらレンズはステッピングモータ（Ｍ）２４の回動駆動により移動する。

また、上記光源ランプ１８を点灯させるためのバラスト回路１９への電力供給、リフレクタ１７の光源ランプ１８近傍に装着された温度センサ２５からの温度情報の検出、光源ランプ１８冷却用の冷却ファン２６を回転駆動するファンモータ（Ｍ）２７の回転駆動、上記カラーホイール２０用のモータ（Ｍ）２８の回転駆動、投影レンズユニット２３冷却用の冷却ファン２９を回転駆動するファンモータ（Ｍ）３０の回転駆動、上記ステッピングモータ２４の回動駆動、及び投影レンズユニット２３の図示しないフォーカスレンズ近傍に装着された温度センサ３１からの温度情報の検出をいずれも投影光処理部３２が実行する。

なお、上記投影画像処理部１５は、マイクロミラー素子１６で表示する色成分毎の画像の切換タイミングに同期したランプ同期信号を上記バラスト回路１９及び投影光処理部３２へ出力する。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ３３が制御する。このＣＰＵ３３は、ＤＲＡＭで構成されたメインメモリ３４、動作プログラムや、後述する投影レンズユニット２３のフォーカスレンズ補正用テーブルを含む各種定型データ等を記憶した電気的書換可能な不揮発性メモリで構成されたプログラムメモリ３５を用いてこのデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

上記ＣＰＵ３３は、操作部３６からの操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部３６は、データプロジェクタ装置１０の筐体本体に設けられたキー操作部と、このデータプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外線変調信号を受信する赤外線受信部とを含み、ユーザがキー操作部またはリモートコントローラを介して操作したキーに基づくキーコード信号をＣＰＵ３３へ直接出力する。

上記ＣＰＵ３３はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３７及び無線ＬＡＮインタフェース（Ｉ／Ｆ）３８と接続される。

音声処理部３７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、スピーカ部３９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。

無線ＬＡＮインタフェース３８は、無線ＬＡＮアンテナ４０を介し、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格に則って２．４［ＧＨｚ］帯の電波でパーソナルコンピュータを含む複数の外部機器とのデータの送受を行なう。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、上記プログラムメモリ３５には、上記投影レンズユニット２３を構成するフォーカスレンズ個体の位置補正データがテーブルとして記憶されているものとする。
すなわち、投影レンズユニット２３及びその一部のフォーカスレンズが予め設定された温度しきい値ＴｈＬ以上となった時点での、各温度に対応したフォーカスレンズの位置の補正量がテーブル化されてこのデータプロジェクタ装置１０個体毎に製造工場出荷前にプログラムメモリ３５内に記憶されている。

図２は、データプロジェクタ装置１０の電源投入直後から、光源ランプ１８及び投影レンズユニット２３内のフォーカスレンズの温度がそれぞれ予め設定された値となってウォームアップ処理を終了し、通常の投影動作に移行するまでの間の処理内容を示すフローチャートである。
この図２の動作は、ＣＰＵ３３がプログラムメモリ３５から読出した動作プログラムや各種データ等をメインメモリ３４に展開して実施することで制御される。

まず、電源投入直後にＣＰＵ３３は、投影光処理部３２、バラスト回路１９を介してリフレクタ１７内の光源ランプ１８を点灯させる（ステップＳ１０１）。

次いで、温度センサ２５より光源ランプ１８での温度ｔＲを検出させ、検出したランプ温度ｔＲが、予め設定されている光源ランプ１８の温度しきい値ＴｈＲ以上となったか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

ここで光源ランプ１８の温度ｔＲがまだしきい値ＴｈＲ以下であると判断した場合には、次いで温度センサ３１より投影レンズユニット２３での温度ｔＬを検出させ、検出した投影レンズユニット２３のランプ温度ｔＬが、予め設定されている投影レンズユニット２３の温度しきい値ＴｈＬ以上となったか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

この投影レンズユニット２３の温度しきい値ＴｈＬは、特にこのデータプロジェクタ装置１０の起動時に投影レンズユニット２３が光源ランプ１８からの熱の影響を受けて随時上昇する温度ｔＬが、ようやく安定して大きな変化を示さなくなると判断される温度値として、プログラムメモリ３５に予め設定されているものとする。

ここで、投影レンズユニット２３の温度ｔＬがそのしきい値ＴｈＬ以下であると判断すると、以後上記ステップＳ１０２からの処理に戻る。

こうして上記ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を繰返し実行することで、光源ランプ１８の温度ｔＲ、投影レンズユニット２３の温度ｔＬがそれぞれ予め設定されたしきい値ＴｈＲ，ＴｈＬ以上となるのを待機する。

光源ランプ１８の温度が上昇するに連れて、光源ランプ１８の温度ｔＲがしきい値ＴｈＲ以上となると、上記ステップＳ１０２でそれを判断し、ファンモータ２７を通常の投影動作時より低い所定の回転速度で回転させ、冷却ファン２６からにより光源ランプ１８を低い冷却性能で冷却させるよう設定した後（ステップＳ１０４）、再び上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

こうして光源ランプ１８をより低い冷却性能で冷却しながら、投影レンズユニット２３の温度ｔＬがしきい値ＴｈＬ以上となるのを待機する。

その後、温度センサ３１が検出する投影レンズユニット２３の温度ｔＬがしきい値ＴｈＬ以上となると、ステップＳ１０３でそれを判断し、投影レンズユニット２３の一部を構成するフォーカスレンズの位置を取得する（ステップＳ１０５）。

次いで、その時点の温度値に基づいたフォーカスレンズの位置補正量をテーブルを参照して読出し、読出した位置補正量を用いてステッピングモータ２４を訂正量だけ回動駆動することにより、上記取得したフォーカスレンズの位置を補正する（ステップＳ１０６）。

その後、ファンモータ２７を通常の投影動作時の強い回転速度で回転させ、冷却ファン２６により光源ランプ１８を定常の冷却性能で冷却させるよう設定させる（ステップＳ１０７）。

併せて、ファンモータ３０も通常の投影動作時の回転速度で回転させ、冷却ファン２９によりフォーカスレンズを含む投影レンズユニット２３を定常の冷却性能で冷却させるよう設定させる（ステップＳ１０８）。

この段階でデータプロジェクタ装置１０に接続される外部機器からの画像信号の投影を行なうべく、有線接続であれば入出力コネクタ部１１を介して、無線接続であれば無線ＬＡＮアンテナ４０を介して入力される画像信号を投影するよう適宜設定を行ない（ステップＳ１０９）、以上でこの図２の動作を終了すると共に、通常の投影動作に移行する。

なお、通常の投影動作に移行した後も随時、温度センサ３１より投影レンズユニット２３での温度ｔＬを検出させると共に、投影レンズユニット２３の一部を構成するフォーカスレンズの位置を取得し、その時点の投影レンズユニット２３の温度値に基づいたフォーカスレンズの位置補正量をプログラムメモリ３５の記憶するテーブルから読出して、読出した位置補正量を用いてステッピングモータ２４を訂正量だけ回動駆動することにより、上記取得したフォーカスレンズの位置を補正する。

以上詳記した如く本実施形態によれば、装置起動時の光源ランプ１８による熱の影響を極力排除し、正確なフォーカス状態を迅速に実現することが可能となる。

また、上記実施形態では、起動直後のウォームアップ動作時に光源ランプ１８の温度を検出し、検出した温度が所定のしきい値ＴｈＲ以上となった時点で、ファンモータ２７及び冷却ファン２６により、通常の投影動作時より低い回転数で冷却を開始するものとした。

これにより、光源ランプ１８が過度に温度上昇するのを抑制しながらも、投影レンズユニット２３側の温度が所定のしきい値となるまではフォーカスレンズの位置補正を行なわず、安定した状態でフォーカスレンズの位置補正を行なうことが可能となる。

さらに、上記実施形態では、投影レンズユニット２３のフォーカスレンズに関する温度とその温度に対応する位置補正量とを、予めプログラムメモリ３５にテーブルとして記憶されているものとした。

これにより、投影レンズユニット２３の一部を構成するフォーカスレンズが個体差の大きい光学部材であっても、その個体に応じた補正データをテーブル化してこのデータプロジェクタ装置１０の製造工場出荷前にプログラムメモリ３５内に記憶させておくことで、個体差の影響を排除して常に正確なフォーカス制御を実現できる。

なお、上記実施形態では、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置１０について説明したが、本発明はデータプロジェクタ装置の投影方式等を限定するものではなく、投影画像のフォーカス位置を制御することが可能な投影装置であれば、いずれにも適用可能となる。

その他、本発明は上述した実施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、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施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る適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施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。

本発明の一実施の形態に係るデータプロジェクタ装置の電子回路の概略構成を示すブロック図。 同実施形態に係る電源投入当初のＣＰＵによる投影レンズユニットの温度制御の処理内容を示すフローチャート。

符号の説明

１０…データプロジェクタ装置、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…ビデオＲＡＭ、１５…投影画像処理部、１６…マイクロミラー素子（ＳＯＭ）、１７…リフレクタ、１８…光源ランプ、１９…バラスト回路、２０…カラーホイール、２１…インテグレータ、２２…ミラー、２３…投影レンズユニット、２４…ステッピングモータ（Ｍ）、２５…温度センサ、２６…冷却ファン、２７…ファンモータ（Ｍ）、２８…モータ（Ｍ）、２９…冷却ファン、３０…ファンモータ（Ｍ）、３１…温度センサ、３２…投影光処理部、３３…ＣＰＵ、３４…メインメモリ、３５…プログラムメモリ、３６…操作部、３７…音声処理部、３８…無線ＬＡＮインタフェース（Ｉ／Ｆ）、３９…スピーカ部、４０…無線ＬＡＮアンテナ、ＳＢ…システムバス。

Claims (5)

1. 光源部からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を投影レンズ部により拡大して投影する投影手段と、
   上記投影レンズ部の温度を検出する第１の温度検出手段と、
   上記投影レンズ部を冷却する第１の冷却手段と、
   上記第１の温度検出手段の検出内容が予め設定した温度値に達した場合に上記第１の冷却手段により上記投影レンズ部を冷却させる温度制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
2. 上記光源部の温度を検出する第２の温度検出手段と、
   上記光源部を冷却する第２の冷却手段と
   をさらに具備し、
   上記温度制御手段は、上記第２の温度検出手段の検出内容が予め設定した温度値に達した場合、上記第１の冷却手段により上記投影レンズ部の冷却が行なわれていない状態では上記第２の冷却手段により第１段階の冷却能力で、上記第１の冷却手段により上記投影レンズ部の冷却が行なわれている状態では上記第２の冷却手段により上記第１段階の冷却能力より高い第２の冷却能力で、上記光源部を冷却させる
   ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 上記温度制御手段は、上記投影レンズ部を構成する少なくとも一部の光学レンズ部材の温度値に対応した位置補正情報を示すテーブル情報を記憶し、上記第１の冷却手段による上記投影レンズ部の冷却と併せて上記テーブル情報に基づく上記少なくとも一部の光学レンズ部材の位置補正を行なうことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
4. 光源部からの光を用いて光像を形成し、冷却部を有する投影レンズ部により、形成した光像を拡大して投影する投影部を備えた装置での投影方法であって、
   上記投影レンズ部の温度を検出する第１の温度検出工程と、
   上記第１の温度検出工程での検出内容が予め設定した温度値に達した場合に上記冷却部で上記投影レンズ部を冷却させる温度制御工程と
   を有したことを特徴とする投影方法。
5. 光源部からの光を用いて光像を形成し、冷却部を有する投影レンズ部により、形成した光像を拡大して投影する投影部を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記投影レンズ部の温度を検出する第１の温度検出ステップと、
   上記第１の温度検出ステップでの検出内容が予め設定した温度値に達した場合に上記冷却部で上記投影レンズ部を冷却させる温度制御ステップと
   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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