JP2014032266A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源を消灯させずに投影表示を一時停止したときの騒音を抑制することができる画像投影装置を提供する。
【解決手段】回転することによってランプ１６などの光源からの照射光を時分割で互いに異なる色に色分離するカラーホイール１５を備え、カラーホイール１５を通過した照射光を用いてスクリーン１７などの投影面に投影画像を生成する画像投影装置１００において、光源を消灯しないで、投影面への投影画像の生成を一時停止させる一時停止手段を備え、上記投影面への投影画像の生成を一時停止しているとき、上記カラーホイール１５の回転を停止または減速する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プロジェクタなどの画像投影装置に関するものである。

特許文献１、２には、光源からの光を回転するカラーホイールにて時分割に色分割し、画像表示素子にＲ・Ｇ・Ｂの色を順次に照射し、画像表示素子にて変調された光を投写光学系にてスクリーンなどの投影面に投写する画像投影装置が記載されている。また、特許文献１、２に記載の画像投影装置においては、光源として高圧水銀灯などの非常に高温下で高輝度となる光源を用いている。

上記のような光源は、点灯してから必要な照度が得られるようになるまで時間がかかり、一時的に投影面への投影画像の生成を停止させるときに、光源を消灯すると、再表示にまで時間がかかる。このため、特許文献１、２に記載の画像投影装置においては、装置本体に対して開閉自在に取り付けられ、閉状態で投影レンズを覆う一時停止手段としてのレンズカバーを備えている。レンズカバーを閉じて投影レンズを覆うことで、レンズを通過する投影画像を遮断することができ、光源を消灯させずに投影面への投影画像の生成を一時停止することができる。

しかし、特許文献１、２に記載の画像投影装置においては次のような課題があった。すなわち、レンズカバーを閉じて、投影面への投影画像の生成を一時停止したとき、カラーホイールをそのまま高速で回転させた状態であると、投影表示を一時停止しているときに、カラーホイールの風切音や、カラーホイールを回転駆動するモータの動作音などの騒音が装置内から生じ使用者に不快な思いをさせてしまうという課題である。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光源を消灯させずに投影表示を一時停止したときの騒音を抑制することができる画像投影装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光源と、回転することによって上記光源からの照射光を時分割で互いに異なる色に色分離するカラーホイールとを備え、上記カラーホイールを通過した照射光を用いて投影面に投影画像を生成する画像投影装置において、上記光源を消灯しないで、上記投影面への投影画像の生成を一時停止させる一時停止手段を備え、上記投影面への投影画像の生成を一時停止しているとき、上記カラーホイールの回転を停止または減速することを特徴とするものである。

本発明によれば、投影面への投影画像の生成を一時停止しているとき、カラーホイールの回転を停止または減速するので、投影表示を一時的に停止しているときにカラーホイールが高速回転することで生じる騒音を防止することができる。

画像投影装置の構成例を示すブロック図。 ランプからスクリーンまでの光路を模式的に示した図。 カラーホイールを示す図。 スクリーンへの投影画像の生成を一時停止するときの制御フロー図。 擬似信号発生手段を備えた画像投影装置の要部ブロック図 スクリーンへの投影画像の生成を一時停止するときの制御フローの変形例を示す図。

以下、本発明に係る画像投影装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像投影装置の構成例を示すブロック図である。
図１において、画像投影装置１００は、光源としてのランプ１６、カラーホイール１５、画像生成素子としてのＤＭＤ１４、画像をスクリーン１７に投影する投射レンズ１３、画像投影装置全体を制御するシステム制御部３などを備えている。また、画像投影装置１００は、コンピュータやビデオプレイヤーなどの外部装置から入力された映像信号の解像度や周波数などを解析する映像信号制御部１、ＤＭＤ１４に備えられているミラーのオン／オフを制御するＤＭＤ制御部９、カラーホイール１５の回転を制御するカラーホイール制御部１０、カラーホイール１５の回転状態を検出する回転検出部１１なども備えている。また、ランプ１６のオン／オフや点灯パワーを制御するランプ制御部１２、ランプ１６や装置内の温度が所定の温度となるようにファン８を制御するファン制御部７、映像信号に対する画像処理やその他各種処理で使用するメモリ４、プロジェクターを操作する操作部２なども備える。システム制御部３は、入力された映像信号に対してのスケーリング処理などの画像処理を実施したり、その他各種制御を司ったりする。また、画像投影装置１００は、リモコン受信部６も備えており、リモコン５からの遠隔操作も可能である。

図２は、ランプからスクリーン１７までの光路を模式的に示した図である。
図２に示すように、ランプ１６から出射される照射光２０は、カラーホイール１５に照射される。図３に示すように、カラーホイール１５は、赤色光のみを透過させ、その他の色光を反射又は吸収する赤色フィルタＲ、緑色光のみを透過させ、その他の色光を反射又は吸収する緑色フィルタＧ、青色光のみを透過させ、その他の色光を反射又は吸収する青色フィルタＢが円周方向に沿って配列形成された円盤として構成されている。カラーホイール１５は、先の図１に示したカラーホイール制御部１０によって制御される不図示の駆動モータによって高速回転されるようになっている。このカラーホイール１５の回転により、ランプ１６から照射された照射光２０の光路に各色フィルタが順次挿入され、カラーホイール１５に照射された照射光２０が赤色光、緑色光、青色光の各単色光に時分割で色分離される。そして、分離された各単色光は、不図示のライトバルブを通って反射ミラー２１に反射されて、ＤＭＤ１４に照射される。

ＤＭＤ１４は極微少なミラー複数を備え、それぞれのミラーは１画素に相当する。これらミラーを傾斜させてＤＭＤ１４へ入射する照射光２０の出射角度を変えることでオンオフ制御する。オンの場合は投射レンズ１３からスクリーン１７に投影するように光を反射させ、オフの場合は光吸収板２２に反射させて光を外に出さないように制御する。

これらミラーのＯＮ／ＯＦＦ制御は、先の図１に示したＤＭＤ制御部９により制御される。ＤＭＤ制御部９は、コンピュータやビデオプレイヤーなどの外部装置から入力された映像信号に従ってＤＭＤ１４の各ミラーそれぞれを制御する。具体的には、入力された映像信号に従ってＤＭＤ１４の各ミラーをＯＮまたはＯＦＦさせることによって、照射された単色光を画素単位で反射して光変調を行い、画像光を形成する。形成された画像光は、投射レンズ１３に入射し、その投射レンズ１３によって不図示のスクリーン等に拡大投射される。

本実施形態では、画像生成素子として、光反射面の傾きが制御可能な多数のマイクロミラーを光源の光が照射されるようにマトリックス状に配置したＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device：登録商標）を用いているが、これに限られるものではなく、例えば透過型または反射型の液晶マイクロディスプレイであってもよい。

ここで、上記のような構成を有する画像投影装置１００では、カラーホイール１５による色分離のタイミングとＤＭＤ１４による光変調のタイミングとを同期させる必要がある。本実施形態においては、カラーホイール１５の回転周期を検出する回転検出部１１を備えている。一例を挙げると、回転検出部１１は、カラーホイール１５に貼り付けられた反射率の高い反射マーカと、カラーホイール１５の近傍に配置された反射型フォトインタラプタとで構成される。この反射型フォトインタラプタは、発光素子と受光素子とが一体化されたセンサであり、カラーホイール１５が１回転する度に、上記発光素子から出射されている光が反射マーカに当たって反射され、その反射光が上記受光素子によって受光され、受光素子から信号が出力される。受光素子から出力された信号は、システム制御部３によって検出される。システム制御部３は、回転検出部１１からの信号に基づいて、カラーホイール制御部１０を制御し、カラーホイール１５のＲ，Ｇ，Ｂの切り替えが映像信号のＲ，Ｇ，Ｂの画像信号の切り替えと同期するような所定の回転数（以下、同期回転数という）で回転するよう制御する。また、システム制御部３は、カラーホイール１５が、同期回転数で回転していることを検知したら、回転検出部１１からの信号に基づいて、同期信号をＤＭＤ制御部９に送信する。ＤＭＤ制御部９は、受信した同期信号に基づいて、ＤＭＤ１４の駆動の制御を開始する。これにより、カラーホイール１５による色分離のタイミングとＤＭＤ１４による光変調のタイミングとの同期が取られる。

また、カラーホイール１５の回転に異常が発生して回転周期に乱れが発生した場合、カラーホイール１５による色分離のタイミングとＤＭＤ１４による光変調のタイミングと同期が取れなくなり、投影される映像が乱れてしまうなどの不具合となる。そのため、システム制御部３は、回転検出部１１から出力された信号を定期的に監視し、回転に異常が発生した場合はエラーとしてシステムの動作を終了させ、プロジェクターをオフさせる。

操作部２やリモコン５には、画像の投写を一時的に停止する不図示の画像ミュートボタンが設けられている。ユーザーが操作部２やリモコン５を操作して不図示の画像ミュートボタンが押されると、システム制御部３に投影一時停止要求信号が送信され、投影一時停止モードが実行される。具体的には、システム制御部３は、操作部２やリモコン５から投影一時停止要求信号を受信したら、ＤＭＤ制御部９に全黒画面表示信号を送信する。ＤＭＤ制御部９は、全黒画面表示信号を受信したら、ＤＭＤ１４の全ミラーをＯＦＦにする。これにより、ランプ１６から入射する光線は全て光吸収板２２に反射されて投射レンズ１３方向に光が行かないため、スクリーン１７には何も投影されてない状態となる。これにより、ランプを消灯させずに、スクリーン１７への投影画像の生成を一時停止することができる。また、投影一時停止モードにおいて、ランプ１６の出力を抑えたり、ファン８の回転数を低下させたりしてもよい。

ところで、従来の画像投影装置においては、投影一時停止モードのとき、カラーホイール１５を高速回転させている。そのため、投影一時停止中もカラーホイール１５を回転駆動する駆動モータなどの騒音が発生する。特に、上述のように投影一時停止時にファン８の回転数抑えるようにした場合は、このカラーホイール１５の回転による騒音が際立ってしまう。また、カラーホイール１５を回転駆動する駆動モータとして騒音が抑えられたモータを用いることも考えられる。しかし、カラーホイール１５を高速で回転させている以上は、例えば、カラーホイール１５の風切り音など、ある程度の回転騒音は発生してしまう。また、上記のような騒音対策が施されたモータは、そのような対策が施されていないモータに比べて高価であり、装置のコストアップに繋がってしまう。

そこで、本実施形態においては、投影画像一時停止のときは、カラーホイール１５の回転を停止するようにした。

図４は、本実施形態におけるスクリーン１７への投影画像の生成を一時停止するときの制御フロー図である。
図４に示すように、ＤＭＤ１４の全ミラーをＯＦＦにするに全黒画面表示に切り替え（Ｓ１００）たら、カラーホイール１５の回転を非同期モードに切り替える（Ｓ１０１）。具体的には、回転検出部１１の出力に基づいて、カラーホイール１５が上記同期回転数で回転するように、カラーホイール１５を回転駆動させる駆動制御を停止するのである。これにより、カラーホイール１５の回転を停止することができる。次に、カラーホイール１５回転エラー無視モードに切り替える（Ｓ１０２）。具体的には、回転検出部１１から出力される信号の監視を停止するのである。そして、カラーホイール１５の回転を停止する（Ｓ１０３）。

このように、投影画像一時停止のときは、カラーホイール１５の回転を停止するので、投影一時停止モードのとき、装置本体からカラーホイール１５回転駆動により生じる騒音が発生しない。これにより、投影一時停止のときにおける装置の騒音を抑制することができる。また、カラーホイール１５の回転を停止することで、投影画像一時停止のときの消費電力を抑えることができる。また、カラーホイール１５の回転を停止するに際して、回転検出部１１から出力される信号の監視を停止するので、カラーホイール１５の回転に異常が発生したとしてシステムの動作を終了させるエラー処理が実行されるのを防止することができる。

また、上述では、回転検出部１１から出力される信号の監視を停止することで、エラー処理が実行されるのを防止しているが、システム制御部３に擬似信号を出力して、エラー処理が実行されるのを防止してもよい。

図５は、擬似信号発生手段３２を備えた画像投影装置の要部ブロック図である。
図５に示すように、擬似信号発生手段３２は、カラーホイール１５が上記同期回転数で回転しているときに、回転検出部１１がシステム制御部３に送信する信号と同じ周波数の信号をシステム制御部３に送信するものである。また、システム制御部３に入力する回転検出部１１からの信号を、擬似信号発生手段からの信号に切り替えるスイッチ３１が設けられている。擬似信号発生手段３２は、例えばＧＰＩＯ（General Purpose Input/Output）などの汎用入出力ポートを使用し、ソフトウェア制御で一定周期毎に信号をオン／オフさせることにより期待の周波数の信号を発生させることができる。

図６は、スクリーン１７へ投影画像の生成を一時停止するときの制御フローの変形例を示す図である。
先の図４に示制御フローと同様に、ＤＭＤ１４の全ミラーをＯＦＦにするに全黒画面表示に切り替え（Ｓ２００）たら、カラーホイール１５の回転を非同期モードに切り替える（Ｓ２０１）。次に、ＳＷ３１を切り替えて、システム制御部３に入力される信号を、回転検出部１１からの信号から、擬似信号発生手段からの入力信号に切り替える（Ｓ２０３）。そして、カラーホイール制御部１０を制御して、カラーホイール１５の回転を停止する。

このように、システム制御部３に擬似信号が送信されることで、カラーホイールの回転に異常が発生していない状態を擬似的に発生させることができる。これにより、投影の一時停止時に、カラーホイール１５の回転を停止してもエラーと判定されず、システムの動作を終了させるエラー処理が実行されるのを防止することができる。

本実施形態においては、投影一時停止時にカラーホイール１５の回転を停止しているが、カラーホイール１５の回転を低速回転に変更するようにしてもよい。このように、低速回転とすることで、投影一時停止が解除されたとき、カラーホイール１５を停止した場合に比べて、カラーホイール１５を上記同期回転数にすばやく立ち上げることができる。これにより、一時停止状態からスクリーン１７に投影画像を再表示するまでのタイムラグを短縮することができる。

また、本実施形態においては、操作部２やリモコン５の操作により投影の一時停止が行われるものであるが、例えば、投射レンズを覆うレンズカバーを備え、このレンズカバーが操作されて、レンズカバーによりレンズが覆われたことを検知したら、投影の一時停止モードに移項して、カラーホイール１５の回転を停止または低速回転に変更してもよい。

また、上述では、カラーホイール１５と映像信号との同期を取るための回転検出部１１からの信号を用いて、カラーホイール１５の回転異常も検知しているが、カラーホイール１５を回転駆動する駆動モータの回転を定期的に監視してカラーホイール１５の回転異常の検知するようにしてもよい。この場合も上述と同様に、一時停止モードが実行されたら、駆動モータの回転の監視を停止したりして、エラー処理が実行されるのを防止する。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の（１）〜（４）態様毎に特有の効果を奏する。
（１）
ランプ１６などの光源と、回転することによって上記光源からの照射光を時分割で互いに異なる色に色分離するカラーホイール１５とを備え、上記カラーホイール１５を通過した照射光を用いてスクリーン１７などの投影面に投影画像を生成する画像投影装置１００において、上記光源を消灯しないで、上記投影面への投影画像の生成を一時停止させる一時停止手段（本実施形態においては、操作部２、システム制御部３などで構成）を備え、上記投影面への投影画像の生成を一時停止しているとき、上記カラーホイール１５の回転を停止または減速する。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、投影一時停止時におけるカラーホイール１５の回転による騒音を防止することができる。

（２）
上記（１）に記載の態様の画像投影装置１００において、カラーホイール１５が所定の回転数で回転しているか否かを検知する回転検知手段（本実施形態では、回転検出部１１とシステム制御部３とで構成）と、上記回転検知手段が、上記カラーホイール１５が所定の回転数で回転していないことを検知したら、エラー処理を実行する手段（本実施形態ではシステム制御部３）とを備え、上記一時停止により上記カラーホイール１５の回転を停止または減速するとき、上記回転検知手段の検知結果を無視するモードに切り替える。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、一時停止によりカラーホイール１５の回転を停止または減速するときに、エラー処理が実行されてしまうのを防止することができる。

（３）
また、上記（１）に記載の態様の画像投影装置において、上記カラーホイール１５が所定の回転数で回転しているか否かを検知する回転検知手段（本実施形態では、回転検出部１１とシステム制御部３とで構成）と、上記カラーホイール１５が所定の回転数で回転していないことを上記回転検知手段が検知したら、エラー処理を実行する手段（本実施形態ではシステム制御部３）とを備え、上記一時停止により上記カラーホイール１５の回転を停止または減速するとき、上記回転検知手段に擬似信号を入力するモードに切り替えてから、上記カラーホイールの回転を停止または減速する。
かかる構成を備えることでも、実施形態で説明したように、一時停止によりカラーホイール１５の回転を停止または減速するときに、エラー処理が実行されてしまうのを防止することができる。

（４）
また、上記（１）乃至（３）いずれかに記載の態様の画像投影装置１００において、カラーホイール１５を通過した照射光を変調して投影画像を生成するＤＭＤ１４などの画像生成素子を備え、上記一時停止により上記カラーホイール１５の回転を停止または減速するとき、上記カラーホイール１５により色分離のタイミングと画像形成素子の光変調のタイミングとの同期を取る制御を停止する。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、一時停止において、カラーホイール１５の回転を停止または減速することができる。

１：映像信号制御部
２：操作部
３：システム制御部
４：メモリ
５：リモコン
６：リモコン受信部
７：ファン制御部
８：ファン
９：ＤＭＤ制御部
１０：カラーホイール制御部
１１：回転検出部
１２：ランプ制御部
１３：投射レンズ
１５：カラーホイール
１６：ランプ
１７：スクリーン
２０：照射光
２１：反射ミラー
２２：光吸収板
３１：スイッチ
３２：擬似信号発生手段
１００：画像投影装置

特許第４７４８５１号公報 特開２０１１−１００１６４号公報

Claims (4)

1. 光源と、
   回転することによって上記光源からの照射光を時分割で互いに異なる色に色分離するカラーホイールとを備え、上記カラーホイールを通過した照射光を用いて投影面に投影画像を生成する画像投影装置において、
   上記光源を消灯しないで、上記投影面への投影画像の生成を一時停止させる一時停止手段を備え、
   上記投影面への投影画像の生成を一時停止しているとき、上記カラーホイールの回転を停止または減速することを特徴とする画像投影装置。
2. 請求項１の画像投影装置において、
   上記カラーホイールが所定の回転数で回転しているか否かを検知する回転検知手段と、
   上記回転検知手段が、上記カラーホイールが所定の回転数で回転していないことを検知したら、エラー処理を実行する手段とを備え、
   上記一時停止により上記カラーホイールの回転を停止または減速するとき、上記回転検知手段の検知結果を無視するモードに切り替えることを特徴とする画像投影装置。
3. 請求項１の画像投影装置において、
   上記カラーホイールが所定の回転数で回転しているか否かを検知する回転検知手段と、
   上記カラーホイールが所定の回転数で回転していないことを上記回転検知手段が検知したら、エラー処理を実行する手段とを備え、
   上記一時停止により上記カラーホイールの回転を停止または減速するとき、上記回転検知手段に擬似信号を入力するモードに切り替えることを特徴とする画像投影装置。
4. 請求項１乃至３いずれかの画像投影装置において、
   上記カラーホイールを通過した照射光を変調して投影画像を生成する画像生成素子を備え、
   上記一時停止により上記カラーホイールの回転を停止または減速するとき、上記カラーホイールによる色分離のタイミングと画像形成素子の光変調のタイミングとの同期を取る制御を停止することを特徴とする画像投影装置。

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