JP2014232167A - 画像投射装置および画像投射装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時の画像投射装置の状態を判断して適切なフォーカス補正を行う。【解決手段】光源の点灯時間を計測する計時手段（全体制御部１０）と、内部側温度を計測する内部側温度センサ１１と、外気側温度を計測する外気側温度センサ１２と、起動時における内部側温度センサ１１と外気側温度センサの計測結果、および計時手段の計測結果に基づいて、フォーカス補正量を決定する補正量決定手段（全体制御部１０）と、該フォーカス補正量に基づいて投射光学系のフォーカス調整を行うフォーカス駆動部１４と、を備える画像投射装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、画像投射装置および画像投射装置の制御方法に関する。さらに詳述すると、画像投射装置の投射光学系のフォーカス調整に関する。

画像投射装置として広く知られたプロジェクタは、近来、液晶パネルの高解像化、光源ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化などが進んでいる。また、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を利用した小型軽量な画像投射装置が普及し、オフィスや学校のみならず家庭においても広くこれら画像投射装置が利用されるようになってきている。特に、フロントタイプのプロジェクタは携帯性が向上し、数人規模の小会議にも使われるようになってきている。

このようなプロジェクタにおいて、温度によって、光学素子やその保持部材が熱膨張等することにより、投射レンズの特性、レンズ間の距離が変化し、例えば、低温時（使用開始直後）と高温時（使用開始時から所定時間経過後）で焦点位置が変化し、使用開始時にフォーカスをあわせても時間の経過と共にフォーカスがずれていってしまうことが知られている。

これに対し、投射レンズや鏡筒の近傍に温度検出手段を設け、当該温度検出手段の検知に基づいてフォーカス調整をすることが考えられるが、投射レンズや鏡筒の近傍に温度検出手段を設けることは、構成部品点数が多くなりコストアップにつながってしまうとともに、設計上困難が伴うことも考えられる。

この問題に関し、特許文献１には、光源の点灯時間を計測する計時手段を備え、計時手段の計測結果に基づいてフォーカス調整を行う投射表示装置が開示されている。

ここで、画像投射装置の電源をオフにして、その直後に再び電源をオンにした場合などは、画像投射装置の温度は十分に下がっていない状態である。しかしながら、特許文献１の技術では、このような場合でも、光源の点灯時間を基準にフォーカス調整を行うこととなるので、投射表示装置が低温の状態から起動した場合と同様のフォーカス補正がなされることとなり、適切なフォーカス補正がなされないという問題が生じてしまう。

また、特許文献２には、画像を投射する投射光学装置と、稼働時間を計測する稼働時間計測手段と、計測された稼働時間に対応して投射光学装置を制御する制御手段と、を備えたプロジェクタが開示されている。また、この特許文献２には、プロジェクタの非稼働時間（オフ時間）を計測して、プロジェクタを制御することで、プロジェクタの電源をオフにして、直後に電源をオンにした場合にも適切なフォーカス補正を可能とすることが開示されている。

しかしながら、特許文献２のように、画像投射装置のオフ時間を計測するためには、画像投射装置のオフ時間を計測するために制御部（制御ボード）などに設けられる計時手段の電源をオンのままにしておく必要がある。この場合、ＡＣコンセントを抜いてしまった場合には、制御部への給電がなされず時間を計測することができなくなり、適切なフォーカス補正ができなくなるという問題があった。

そこで本発明は、起動時の画像投射装置の状態を判断して適切なフォーカス補正を行うことができる画像投射装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投射装置は、光源からの照射光を用いて、表示素子上に表示された画像を、投射光学系を介して被投射面上に投射する画像投射装置において、前記光源の点灯時間を計測する計時手段と、当該画像投射装置の内部側温度を計測する内部側温度センサと、当該画像投射装置の外気側温度を計測する外気側温度センサと、当該画像投射装置の起動時における前記内部側温度センサと前記外気側温度センサの計測結果、および前記計時手段の計測結果に基づいて、フォーカス補正量を決定する補正量決定手段と、該フォーカス補正量に基づいて前記投射光学系のフォーカス調整を行う調整手段と、を備えるものである。

本発明によれば、起動時の画像投射装置の状態を判断して適切なフォーカス補正を行うことができる。

本発明に係る画像投射装置の一実施形態であるプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。 ランプ点灯からの経過時間とフォーカス補正量の対応を示す第１補正量テーブル（Ｃｏｌｄ起動テーブル）である。 ランプ点灯からの経過時間とフォーカス補正量の対応を示す第２補正量テーブル（Ｈｏｔ起動テーブル）である。 起動時における補正量テーブルの選択処理を示すフローチャートである。 フォーカス補正処理を示す処理フローチャートである。

以下、本発明に係る構成を図１から図５に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る画像投射装置（プロジェクタ１）は、光源（ランプ１８）からの照射光を用いて、表示素子上に表示された画像を、投射光学系（投射レンズ）を介して被投射面上に投射する画像投射装置において、光源の点灯時間を計測する計時手段（全体制御部１０）と、当該画像投射装置の内部側温度を計測する内部側温度センサ（内部側温度センサ１２）と、当該画像投射装置の外気側温度を計測する外気側温度センサ（外気側温度センサ１３）と、当該画像投射装置の起動時における内部側温度センサと外気側温度センサの計測結果、および計時手段の計測結果に基づいて、フォーカス補正量を決定する補正量決定手段（全体制御部１０）と、該フォーカス補正量に基づいて投射光学系のフォーカス調整を行う調整手段（フォーカス駆動部１４）と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

［画像投射装置の構成］
図１は、本発明に係る画像投射装置の一実施形態であるプロジェクタの概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、プロジェクタ１は、全体制御部１０、設定情報保存部１１、内部側温度センサ１２、外気側温度センサ１３、フォーカス駆動部１４、鏡筒１５、操作パネル１６、ランプ制御部１７、光源であるランプ１８等を備えている。

全体制御部１０は、例えば、ＣＰＵなどのハードウェアにより実現されており、装置全体の制御を行う。具体的には、内部側温度センサ１２からプロジェクタ内部の温度を取得することや、外気側温度センサ１３からプロジェクタ外気側の温度を取得することや、これらの温度検知結果に基づいて、設定情報保存部１１に記憶された補正量テーブルを選択することや（補正量決定手段）、補正量テーブルから取得したフォーカス補正量に基づいてフォーカス駆動部１４の制御等をするものである。また、ランプ点灯開始からの時間を計測するタイマを備え、計時手段として機能する。

設定情報保存部１１は、各種の設定情報を記憶する記憶部であって、ランプ点灯からの経過時間とフォーカス補正量との対応を関連付けた補正量テーブルとして、第１起動テーブル（Ｃｏｌｄ起動テーブル）と第２起動テーブル（Ｈｏｔ起動テーブル）を記憶している。

内部側温度センサ１２は、プロジェクタ１の装置内部温度の測定を行う。上述したように、鏡筒１５内の投射レンズ間の距離変動等を把握するためには、鏡筒１５の内部や近傍において温度検知を図ることが好ましい。しかしながら、鏡筒１５の内部や近傍に温度センサを設けるためには、部品点数の増加を伴うとともに、装置設計上、困難な場合も多い。

そこで、本実施形態では、内部側温度センサ１２は、プロジェクタ１の内部において、ランプ１８の点灯によりランプ１８の熱により十分に温度が上昇するいずれかの場所に設けられているものであればよい。

内部側温度センサ１２は、例えば、全体制御部１０等が設けられるプロジェクタ１の制御ボード上に設けられるものであればよい。また、内部側温度センサ１２として、専用に温度センサを設けても良いが、プロジェクタ１の内部に設けられ、プロジェクタ１の電源がオンとなり、ランプ点灯後に温度が上昇する位置に予め温度センサが設けられている場合は、これを利用することが好ましい。

例えば、プロジェクタ１にはキーストーン補正（台形の歪み補正）のために、角度センサを備えることが一般的であり、この角度センサには温度特性があり温度センサが内蔵されているものが多い。そこで、内部側温度センサ１２として、当該角度センサに設けられた温度センサを用いることが好ましい。この構成によれば、新たに温度センサを追加することなく、既存の構成を用いて内部側温度の検出が可能となる。

外気側温度センサ１３は、プロジェクタ１の外気側温度の測定を行う。ここで外気側温度とは、プロジェクタ１の本体（筺体）の外部の外気温度またはプロジェクタ１の本体の内部であって外気の温度に近い温度となる計測位置（吸気口近傍など）での温度をいうものとする。すなわち、プロジェクタ１の筺体外部または内部において、ランプ１８の熱の影響を受けた温度上昇がない（ほとんど影響を受けないことを含む）いずれかの場所に設けられているものであればよい。したがって、外気側温度は、プロジェクタ１が設置された環境温度と略同等となる。

外気側温度センサ１３として、プロジェクタ１の筺体外部等に専用の温度センサを用意してもよいが、例えば、プロジェクタ１が、吸気ファン制御のために吸気温度を温度センサで測定する構成を備えている場合、この吸気温度センサを外気側温度センサ１３として用いることが好ましい。この構成によれば、新たに温度センサを追加することなく、既存の構成を用いて外気側温度の検出が可能となる。

フォーカス駆動部１４は、全体制御部１０によって決定された駆動量、補正量に基づいて、鏡筒１５内の投射レンズのフォーカスの駆動を制御する。また、ランプ制御部１７は、全体制御部１０によって決定されたランプパワーの値に基づいてランプ１８を制御する。また、操作パネル１６は、プロジェクタ１の各種のステータスの表示や各種の操作、設定入力を指示する表示操作部である。

［補正量テーブル］
図２および図３は、設定情報保存部１１に記憶されている補正量テーブルを示している。図２は、ランプ点灯からの経過時間（時間）とフォーカス補正量の対応を示す第１補正量テーブル（Ｃｏｌｄ起動テーブル）であり、図３は、ランプ点灯からの経過時間とフォーカス補正量の対応を示す第２補正量テーブル（Ｈｏｔ起動テーブル）である。

上述のように、プロジェクタ１の電源をオフにして、すぐに再度オンした場合は、プロジェクタ１の温度はまだ下がっていない状態である。本実施形態に係るプロジェクタ１は、プロジェクタ１の電源オン時に、プロジェクタ１が十分に冷えた状態から起動したか、または、電源オフの後すぐに（温まった状態から）再度起動されたかを判断して、プロジェクタ１が十分に冷えた状態から起動した場合は、第１補正量テーブル（Ｃｏｌｄ起動テーブル）に基づいて、電源オフの後すぐに再度オンにされた場合は、第２補正量テーブル（Ｈｏｔ起動テーブル）に基づいて、フォーカス制御量を補正するものである。

例えば、図２に示す第１補正量テーブルは、プロジェクタ１が十分に冷えた状態から起動した場合に用いられる。この場合、プロジェクタ１は時間の経過とともに、低温から高温になっていく。このため、例えば、ランプ点灯の１０分後までで適切なフォーカス位置が１ｍｍずれ（すなわち、１ｍｍの補正が必要）、１０分後から２０分後までで１．５ｍｍずれ、２０分後から３０分後までで３．５ｍｍずれることをあらわしている。この例では、３０分でプロジェクタ１の温度は高温で安定し、ずれ（補正量）は収束することを示している。

また、図３に示す第２補正量テーブルは、プロジェクタ１が温まった状態から起動した場合に用いられる。この場合、プロジェクタ１は起動時にすでに高温であるため、ランプ点灯の１０分後までで適切なフォーカス位置が１ｍｍずれ、１０分でプロジェクタ１の温度は高温で安定し、ずれ（補正量）は収束することを示している。

なお、投射光学系は、複数の光学素子の組み合わせからなり、通常そのフォーカス補正は、一体として所定量の調整がなされる。この際、各光学素子の補正量はそれぞれ異なる場合もあるが、ここでは、基準となる光学素子の補正量を示しているものとする。

［画像投射装置の制御］
図４は、本実施形態に係るプロジェクタ１が実行する処理フローチャートである。図４では、プロジェクタ１の起動後において、起動時の内部側温度と外気側温度との差異に基づいて、補正量テーブルを選択した後、ランプを点灯させるまでの処理を示している。

先ず、プロジェクタ１の電源がオンとなり起動すると、全体制御部１０は、内部側温度センサ１２で測定されたプロジェクタ１の内部側温度Ｔｉ［℃］を取得するとともに（Ｓ１０１）、外気側温度センサ１３で測定されたプロジェクタ１の外気側温度Ｔｏ［℃］を取得する（Ｓ１０２）。なお、Ｓ１０１およびＳ１０２の処理順序は限られるものではなく、同時になされるものでも良い。

次いで、全体制御部１０は、内部側温度Ｔｉと外気側温度Ｔｏとを比較する（Ｓ１０３）。図４の例では、内部側温度Ｔｉと外気側温度Ｔｏとの差が閾値αより大きい値であるか否かの判断を行うものである。

ここで、プロジェクタ１の内部側温度Ｔｉと外気側温度Ｔｏとの差が大きい（αより大きい）の場合は、プロジェクタ１が温まった状態、つまり前回の電源オフから時間が経過していない（使用直後）と判断することができ、プロジェクタ１の内部側温度Ｔｉと外気側温度Ｔｏとの差が小さい（α以下）の場合は、プロジェクタ１が外気温度に近い状態、つまり前回の電源オフから十分な時間が経過していると判断することがきる。なお、閾値αは、予め設定情報保存部１１に記憶されている値であって、設計時に温度特性等に基づいて決定される値であれば良い。

比較の結果、Ｔｉ−Ｔｏ＞αである場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）は、第２補正量テーブル（Ｈｏｔ起動テーブル）を読み出し（Ｓ１０４）、一方、Ｔｉ−Ｔｏ≦αである場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）は、第１補正量テーブル（Ｃｏｌｄ起動テーブル）を読み出す（Ｓ１０５）。

なお、本実施形態では、内部側温度Ｔｉと外気側温度Ｔｏとの差と、閾値αとの比較に応じて２つの補正量テーブルからいずれかの補正量テーブルを選択している（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）が、補正量テーブルを３以上設けておき、内部側温度Ｔｉと外気側温度Ｔｏとの差の大きさに応じて、適当な補正量テーブルを選択するようにしても良い。また、補正量テーブルの選択は、内部側温度Ｔｉおよび外気側温度Ｔｏに基づいてなされるものであればよく、内部側温度Ｔｉと外気側温度Ｔｏとの差に基づくことには限られるものではない。

以上のようにして、いずれかの補正量テーブルを選択した後、全体制御部１０は、ランプ制御部１７を制御してランプ１８を点灯させる（Ｓ１０６）。また、全体制御部１０は、ランプ１８の点灯時間の計測を開始する。

図５は、本実施形態に係るプロジェクタ１が実行する処理フローチャートである。図５では、ランプ点灯後、選択された補正量テーブルに基づいて、フォーカス補正を実行する処理を示している。

全体制御部１０は、ランプ点灯（図４のＳ１０６）から所定時間が経過したか判断し（Ｓ２０１）、所定時間経過している場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）は、起動時において選択された補正量テーブルを参照し、経過時間に対応したフォーカス補正量を取得する（Ｓ２０２）。一方、所定時間経過していない場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）は、処理は終了する。なお、この処理は、予め設定された時間毎（例えば、１秒毎）に実行されるものであればよい。また、所定時間は、例えば、１０分おきに起動後３０分経過までのように設定され、補正処理の実行間隔を短くすることで、より短い時間間隔で精度の高いフォーカス補正が可能となる。

次いで、全体制御部１０は、フォーカス駆動部１４に対して、選択した補正量テーブルから取得した補正量のフォーカス駆動を要求し（Ｓ２０３）、これを受けたフォーカス駆動部１４は、当該補正量で投射レンズのフォーカスを調整するものである。

以上説明した本実施形態に係る画像投射装置によれば、画像投射装置の起動時において、画像投射装置の内部側温度と、外気側温度を計測して、この値に基づいて、前回の電源オフの直後であって装置が温まった状態であるのか、十分な時間が経過して装置が外気と同等の温度まで冷えた状態となっているのかを判断し、当該判断結果に基づいて、時間の経過とともに適切なフォーカス補正を実施することができる。

したがって、画像投射装置のオフ時間を計測する必要がないため、画像投射装置の電源をオフにしたり、ＡＣコンセントを抜いたりして、画像投射装置への給電をオフにした状態であっても、次の起動時には、適切なフォーカス補正を行うことができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ プロジェクタ
１０ 全体制御部
１１ 設定情報保存部
１２ 内部側温度センサ
１３ 外気側温度センサ
１４ フォーカス駆動部
１５ 鏡筒
１６ 操作パネル
１７ ランプ制御部
１８ ランプ

特開２００６−１６３０６０号公報 特開２０１２−４２７８０号公報

Claims (6)

1. 光源からの照射光を用いて、表示素子上に表示された画像を、投射光学系を介して被投射面上に投射する画像投射装置において、
   前記光源の点灯時間を計測する計時手段と、
   当該画像投射装置の内部側温度を計測する内部側温度センサと、
   当該画像投射装置の外気側温度を計測する外気側温度センサと、
   当該画像投射装置の起動時における前記内部側温度センサと前記外気側温度センサの計測結果、および前記計時手段の計測結果に基づいて、フォーカス補正量を決定する補正量決定手段と、
   該フォーカス補正量に基づいて前記投射光学系のフォーカス調整を行う調整手段と、
   を備えることを特徴とする画像投射装置。
2. キーストーン補正用の角度センサを備え、
   前記内部側温度センサは、前記角度センサが備える温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 吸気ファン制御用の吸気温度センサを備え、
   前記外気側温度センサは、前記吸気温度センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
4. 前記補正量決定手段は、前記内部側温度センサと前記外気側温度センサの計測値の差に基づいてフォーカス補正量を決定することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の画像投射装置。
5. 前記計時手段で計測される点灯時間と、点灯時間毎のフォーカス補正量とを対応付けた補正量テーブルであって、点灯時間毎のフォーカス補正量が異なる２以上の補正量テーブルを記憶し、
   前記補正量決定手段は、前記内部側温度センサと前記外気側温度センサの計測結果に基づいて、いずれかの補正量テーブルを選択して、フォーカス補正量を決定することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の画像投射装置。
6. 光源からの照射光を用いて、表示素子上に表示された画像を、投射光学系を介して被投射面上に投射する画像投射装置の制御方法において、
   前記光源の点灯時間を計測する処理と、
   当該画像投射装置の内部側温度を計測する処理と、
   当該画像投射装置の外気側温度を計測する処理と、
   当該画像投射装置の起動時における内部側温度と外気側温度の計測結果、および点灯時間の計測結果に基づいて、フォーカス補正量を決定する処理と、
   該フォーカス補正量に基づいて前記投射光学系のフォーカス調整を行う処理と、行うようにしたことを特徴とする画像投射装置の制御方法。