JP2016081008A - 画像投影装置及び投影面状態検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの画像パターンで投影面全体の状態を検出することが可能な画像投影装置を提供すること。
【解決手段】移動可能に設けられ、光源から照射された光を用いて画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された画像を投影面に投影する投影手段と、前記投影面に投影された画像を含む領域を撮影する撮像手段と、前記画像生成手段を移動させることで投影位置を制御する移動制御手段と、前記移動制御手段が検出パターンを生成する前記画像生成手段を移動させ、複数の投影位置で投影された前記検出パターンの前記撮像手段による撮像結果に基づいて、前記投影面の状態を検出する検出手段と、を有する画像投影装置。
【選択図】図２０

Description

本発明は、画像投影装置及び投影面状態検出方法に関する。

パソコンやデジタルカメラ等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて画像生成部が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等に画像を投影する画像投影装置が知られている。

このような画像投影装置にスクリーンに投影される画像を撮影する撮像装置を設け、スクリーンに縦縞等のパターン画像を投影して、撮像装置によるパターン画像の撮像結果に基づいてフォーカス調整をアシストする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記したように画像投影装置に撮像装置を設け、スクリーンに投影されるパターン画像を撮像し、撮像結果に基づいてフォーカス調整や歪み補正を行い、さらに凹凸や汚れといったスクリーン状態を検出することが考えられる。

ここで、例えばスクリーン状態を検出する場合には、１つのパターン画像では画像の背後に凹凸や汚れ等が隠れて検出できない可能性があるため、異なる複数のパターン画像が必要になる。したがって、スクリーン状態の検出に時間がかかり、必要なメモリ容量が増大するという問題が生じる可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、１つの画像パターンで投影面全体の状態を検出することが可能な画像投影装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の画像投影装置によれば、移動可能に設けられ、光源から照射された光を用いて画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された画像を投影面に投影する投影手段と、前記投影面に投影された画像を含む領域を撮影する撮像手段と、前記画像生成手段を移動させることで投影位置を制御する移動制御手段と、前記移動制御手段が検出パターンを生成する前記画像生成手段を移動させ、複数の投影位置で投影された前記検出パターンの前記撮像手段による撮像結果に基づいて、前記投影面の状態を検出する検出手段と、を有する。

本発明の実施形態によれば、１つの画像パターンで投影面全体の状態を検出することが可能な画像投影装置が提供される。

実施形態における画像投影装置を例示する図である。 実施形態における画像投影装置の機能構成を例示するブロック図である。 実施形態における画像投影装置の光学エンジンを例示する斜視図である。 実施形態における照明光学系ユニットを例示する図である。 実施形態における投影光学系ユニットの内部構成を例示する図である。 実施形態における画像表示ユニットを例示する斜視図である。 実施形態における画像表示ユニットを例示する側面図である。 実施形態における固定ユニットを例示する斜視図である。 実施形態における固定ユニットを例示する分解斜視図である。 実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する図である。 実施形態における固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する部分拡大図である。 実施形態におけるトップカバーを例示する底面図である。 実施形態における可動ユニットを例示する斜視図である。 実施形態における可動ユニットを例示する分解斜視図である。 実施形態における可動プレートを例示する斜視図である。 実施形態における可動プレートが外された可動ユニットを例示する斜視図である。 実施形態における可動ユニットのＤＭＤ保持構造について説明する図である。 実施形態におけるスクリーン検出処理のフローチャートを例示する図である。 実施形態におけるスクリーン検出パターンを例示する図である。 実施形態におけるスクリーン検出処理について説明するための図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

＜画像投影装置の構成＞
図１は、実施形態におけるプロジェクタ１を例示する図である。

プロジェクタ１は、画像投影装置の一例であり、出射窓３、外部Ｉ／Ｆ９を有し、投影画像を生成する光学エンジンが内部に設けられている。プロジェクタ１は、例えば外部Ｉ／Ｆ９に接続されるパソコンやデジタルカメラから画像データが送信されると、光学エンジンが送信された画像データに基づいて投影画像を生成し、図１に示されるように出射窓３からスクリーンＳに画像を投影する。

なお、以下に示す図面において、Ｘ１Ｘ２方向はプロジェクタ１の幅方向、Ｙ１Ｙ２方向はプロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１Ｚ２方向はプロジェクタ１の高さ方向である。また、以下では、プロジェクタ１の出射窓３側を上、出射窓３とは反対側を下として説明する場合がある。

図２は、実施形態におけるプロジェクタ１の機能構成を例示するブロック図である。

図２に示されるように、プロジェクタ１は、電源４、メインスイッチＳＷ５、操作部７、外部Ｉ／Ｆ９、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５、カメラ７０を有する。

電源４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１の内部回路用に電圧及び周波数を変換して、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５等に給電する。

メインスイッチＳＷ５は、ユーザによるプロジェクタ１のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。電源４が電源コード等を介して商用電源に接続された状態で、メインスイッチＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を開始し、メインスイッチＳＷ５がＯＦＦに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を停止する。

操作部７は、ユーザによる各種操作を受け付けるボタン等であり、例えばプロジェクタ１の上面に設けられている。操作部７は、例えば投影画像の大きさ、色調、ピント調整等のユーザによる操作を受け付ける。操作部７が受け付けたユーザ操作は、システムコントロール部１０に送られる。

外部Ｉ／Ｆ９は、例えばパソコン、デジタルカメラ等に接続される接続端子を有し、接続された機器から送信される画像データをシステムコントロール部１０に出力する。

システムコントロール部１０は、画像制御部１１、移動制御部１２、カメラ制御部１３、スクリーン検出部１４、記憶部１６を有する。システムコントロール部１０は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含み、ＣＰＵがＲＡＭと協働してＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、各部の機能が実現される。

画像制御部１１は、画像制御手段の一例であり、外部Ｉ／Ｆ９から入力される画像データに基づいて光学エンジン１５の画像表示ユニット５０に設けられているデジタルマイクロミラーデバイスＤＭＤ（Digital Micromirror Device（以下、単に「ＤＭＤ」という））５５１を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。

移動制御部１２は、移動制御手段の一例であり、画像表示ユニット５０において移動可能に設けられている可動ユニット５５を移動させ、可動ユニット５５に設けられているＤＭＤ５５１の位置を制御する。

カメラ制御部１３は、カメラ７０を制御してプロジェクタ１によりスクリーンＳに投影される画像を含む領域を撮影させ、カメラ７０により撮影された画像を取得する。

スクリーン検出部１４は、検出手段の一例であり、カメラ７０によって撮影された画像に基づいて、投影面であるスクリーンＳの凹凸や汚れ等の状態を検出する。

記憶部１６は、スクリーン検出部１４によるスクリーン状態の検出に用いられるパターン画像や、カメラ７０によって撮影された画像を記憶する。

ファン２０は、システムコントロール部１０に制御されて回転し、光学エンジン１５の光源３０を冷却する。

光学エンジン１５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、システムコントロール部１０に制御されてスクリーンＳに画像を投影する。

光源３０は、例えば水銀高圧ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等であり、システムコントロール部１０により制御され、照明光学系ユニット４０に光を照射する。

照明光学系ユニット４０は、例えばカラーホイール、ライトトンネル、リレーレンズ等を有し、光源３０から照射された光を画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に導く。

画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１を有し、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって固定ユニット５１に対する位置が制御される。ＤＭＤ５５１は、画像生成手段の一例であり、システムコントロール部１０の画像制御部１１により制御され、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を変調して投影画像を生成する。

投影光学系ユニット６０は、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成される画像を拡大してスクリーンＳに投影する。

カメラ７０は、撮像手段の一例であり、例えばＣＣＤ，ＣＭＯＳ等のイメージセンサを備えるデジタルカメラである。カメラ７０は、システムコントロール部１０のカメラ制御部１３により制御され、プロジェクタ１によってスクリーンＳに投影される画像を含む領域を撮影する。

＜光学エンジンの構成＞
次に、プロジェクタ１の光学エンジン１５の各部の構成について説明する。

図３は、実施形態における光学エンジン１５を例示する斜視図である。光学エンジン１５は、図３に示されるように、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、プロジェクタ１の内部に設けられている。

光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２方向に光を照射する。照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を、下部に設けられている画像表示ユニット５０に導く。画像表示ユニット５０は、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を用いて投影画像を生成する。投影光学系ユニット６０は、照明光学系ユニット４０の上部に設けられ、画像表示ユニット５０によって生成された投影画像をプロジェクタ１の外部に投影する。

なお、本実施形態に係る光学エンジン１５は、光源３０から照射される光を用いて上方に画像を投影するように構成されているが、水平方向に画像を投影するような構成であってもよい。

［照明光学系ユニット］
図４は、実施形態における照明光学系ユニット４０を例示する図である。

図４に示されるように、照明光学系ユニット４０は、カラーホイール４０１、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３，４０４、シリンダミラー４０５、凹面ミラー４０６を有する。

カラーホイール４０１は、例えば周方向の異なる部分にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色のフィルタが設けられている円盤である。カラーホイール４０１は、高速回転することで、光源３０から照射される光を、ＲＧＢ各色に時分割する。

ライトトンネル４０２は、例えば板ガラス等の貼り合わせによって四角筒状に形成されている。ライトトンネル４０２は、カラーホイール４０１を透過したＲＧＢ各色の光を、内面で多重反射することで輝度分布を均一化してリレーレンズ４０３，４０４に導く。

リレーレンズ４０３，４０４は、ライトトンネル４０２から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する。

シリンダミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、リレーレンズ４０３，４０４から出射された光を、画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に反射する。ＤＭＤ５５１は、凹面ミラー４０６からの反射光を変調して投影画像を生成する。

［投影光学系ユニット］
図５は、実施形態における投影光学系ユニット６０の内部構成を例示する図である。

図５に示されるように、投影光学系ユニット６０は、投影レンズ６０１、折り返しミラー６０２、曲面ミラー６０３がケースの内部に設けられている。

投影レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成された投影画像を、折り返しミラー６０２に結像させる。折り返しミラー６０２及び曲面ミラー６０３は、結像された投影画像を拡大するように反射して、プロジェクタ１の外部のスクリーンＳ等に投影する。

［画像表示ユニット］
図６は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する斜視図である。また、図７は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する側面図である。

図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。

固定ユニット５１は、第１固定板としてのトッププレート５１１、第２固定板としてのベースプレート５１２を有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１とベースプレート５１２とが所定の間隙を介して平行に設けられており、照明光学系ユニット４０の下部に固定される。

可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としての可動プレート５５２、第２可動板としての結合プレート５５３、ヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

可動プレート５５２は、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、固定ユニット５１によってトッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。

結合プレート５５３は、固定ユニット５１のベースプレート５１２を間に挟んで可動プレート５５２に固定されている。結合プレート５５３は、上面側にＤＭＤ５５１が固定して設けられ、下面側にヒートシンク５５４が固定されている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、可動プレート５５２、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に固定ユニット５１に移動可能に支持されている。

ＤＭＤ５５１は、結合プレート５５３の可動プレート５５２側の面に設けられ、可動プレート５５２及び結合プレート５５３と共に移動可能に設けられている。ＤＭＤ５５１は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。ＤＭＤ５５１の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、システムコントロール部１０の画像制御部１１から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

マイクロミラーは、例えば「ＯＮ」の場合には、光源３０からの光を投影光学系ユニット６０に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「ＯＦＦ」の場合には、光源３０からの光を不図示のＯＦＦ光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。

このように、ＤＭＤ５５１は、画像制御部１１から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源３０から照射されて照明光学系ユニット４０を通った光を変調して投影画像を生成する。

ヒートシンク５５４は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ５５１に当接するように設けられている。ヒートシンク５５４は、移動可能に支持される結合プレート５５３にＤＭＤ５５１と共に設けられることで、ＤＭＤ５５１に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制し、ＤＭＤ５５１の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。

（固定ユニット）
図８は、実施形態における固定ユニット５１を例示する斜視図である。また、図９は、実施形態における固定ユニット５１を例示する分解斜視図である。

図８及び図９に示されるように、固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２を有する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１３，５１４が設けられている。また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、複数の支柱５１５によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。

支柱５１５は、図９に示されるように、上端部がトッププレート５１１に形成されている支柱孔５１６に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート５１２に形成されている支柱孔５１７に挿入される。支柱５１５は、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１とベースプレート５１２とを平行に支持する。

また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２には、支持球体５２１を回転可能に保持する支持孔５２２，５２６がそれぞれ複数形成されている。

トッププレート５１１の支持孔５２２には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材５２３が挿入される。保持部材５２３は、支持球体５２１を回転可能に保持し、位置調整ねじ５２４が上から挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６は、下端側が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。

トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６に回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を移動可能に支持する。

図１０は、実施形態における固定ユニット５１による可動プレート５５２の支持構造を説明するための図である。また、図１１は、図１０に示されるＡ部分の概略構成を例示する部分拡大図である。

図１０及び図１１に示されるように、トッププレート５１１では、支持孔５２２に挿入される保持部材５２３によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。また、ベースプレート５１２では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。

各支持球体５２１は、支持孔５２２，５２６から少なくとも一部分が突出するように保持され、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接して支持する。可動プレート５５２は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、トッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。

また、トッププレート５１１側に設けられている支持球体５２１は、可動プレート５５２とは反対側で当接する位置調整ねじ５２４の位置に応じて、保持部材５２３の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ５２４がＺ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減り、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＺ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増え、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。

このように、位置調整ねじ５２４を用いて支持球体５２１の突出量を変化させることで、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。

また、図８及び図９に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。

図１２は、実施形態におけるトッププレート５１１を例示する底面図である。図１２に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。

磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、トッププレート５１１の中央孔５１３を囲むように４箇所に設けられている。磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の２つの磁石で構成され、それぞれ可動プレート５５２に及ぶ磁界を形成する。

磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ可動プレート５５２の上面に各磁石５３１，５３２，５３３，５３４に対向して設けられているコイルとで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。

なお、上記した固定ユニット５１に設けられる支柱５１５、支持球体５２１の数や位置等は、可動プレート５５２を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。

（可動ユニット）
図１３は、実施形態における可動ユニット５５を例示する斜視図である。また、図１４は、実施形態における可動ユニット５５を例示する分解斜視図である。

図１３及び図１４に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、可動プレート５５２、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７を有し、固定ユニット５１に対して移動可能に支持されている。

可動プレート５５２は、上記したように、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、複数の支持球体５２１により表面に平行な方向に移動可能に支持される。

図１５は、実施形態における可動プレート５５２を例示する斜視図である。

図１５に示されるように、可動プレート５５２は、平板状の部材から形成され、結合プレート５５３に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５７０を有し、中央孔５７０の周囲にコイル５８１，５８２，５８３，５８４が設けられている。

コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれＺ１Ｚ２方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成され、可動プレート５５２のトッププレート５１１側の面に形成されている凹部に設けられてカバーで覆われている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれトッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４とで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。

トッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４と、可動プレート５５２のコイル５８１，５８２，５８３，５８４とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４に電流が流されると、磁石５３１，５３２，５３３，５３４によって形成される磁界により、可動プレート５５２を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。

可動プレート５５２は、磁石５３１，５３２，５３３，５３４とコイル５８１，５８２，５８３，５８４との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対して、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。

各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流される電流の大きさ及び向きは、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。移動制御部１２は、各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート５５２の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。

本実施形態では、第１駆動手段として、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とが、Ｘ１Ｘ２方向に対向して設けられている。コイル５８１及びコイル５８４に電流が流されると、図１５に示されるようにＸ１方向又はＸ２のローレンツ力が発生する。可動プレート５５２は、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向又はＸ２方向に移動する。

また、本実施形態では、第２駆動手段として、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とが、Ｘ１Ｘ２方向に並んで設けられ、磁石５３２及び磁石５３３は、磁石５３１及び磁石５３４とは長手方向が直交するように配置されている。このような構成において、コイル５８２及びコイル５８３に電流が流されると、図１５に示されるようにＹ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。

可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向又はＹ２方向に移動する。また、可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とで反対方向に発生するローレンツ力により、ＸＹ平面において回転するように変位する。

例えば、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ１方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ２方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で時計回り方向に回転するように変位する。また、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ２方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ１方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。

また、可動プレート５５２には、固定ユニット５１の支柱５１５に対応する位置に、可動範囲制限孔５７１が設けられている。可動範囲制限孔５７１は、固定ユニット５１の支柱５１５が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により可動プレート５５２が大きく移動した時に支柱５１５に接触することで、可動プレート５５２の可動範囲を制限する。

以上で説明したように、本実施形態では、システムコントロール部１０の移動制御部１２が、コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさや向きを制御することで、可動範囲内で可動プレート５５２を任意の位置に移動させることができる。

なお、移動手段としての磁石５３１，５３２，５３３，５３４及びコイル５８１，５８２，５８３，５８４の数、位置等は、可動プレート５５２を任意の位置に移動させることが可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。例えば、移動手段としての磁石は、トッププレート５１１の上面に設けられてもよく、ベースプレート５１２の何れかの面に設けられてもよい。また、例えば、磁石が可動プレート５５２に設けられ、コイルがトッププレート５１１又はベースプレート５１２に設けられてもよい。

また、可動範囲制限孔５７１の数、位置及び形状等は、本実施形態に例示される構成に限られない。例えば、可動範囲制限孔５７１は一つであってもよく、複数であってもよい。また、可動範囲制限孔５７１の形状は、例えば長方形や円形等、本実施形態とは異なる形状であってもよい。

固定ユニット５１によって移動可能に支持される可動プレート５５２の下面側（ベースプレート５１２側）には、図１３に示されるように、結合プレート５５３が固定されている。結合プレート５５３は、平板状部材から形成され、ＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分が３本のねじ５９１によって可動プレート５５２の下面に固定されている。

図１６は、可動プレート５５２が外された可動ユニット５５を例示する斜視図である。

図１６に示されるように、結合プレート５５３には、上面側にＤＭＤ５５１、下面側にヒートシンク５５４が設けられている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、ヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている。

ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５７に設けられており、ＤＭＤ基板５５７が保持部材５５５と結合プレート５５３との間で挟み込まれることで、結合プレート５５３に固定されている。保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４は、図１４及び図１６に示されるように、固定部材としての段付ねじ５６０及び押圧手段としてのばね５６１によって重ねて固定されている。

図１７は、実施形態における可動ユニット５５のＤＭＤ保持構造について説明する図である。図１７は、可動ユニット５５の側面図であり、可動プレート５５２及び結合プレート５５３は図示が省略されている。

図１７に示されるように、ヒートシンク５５４は、結合プレート５５３に固定された状態で、ＤＭＤ基板５５７に設けられている貫通孔からＤＭＤ５５１の下面に当接する突出部５５４ａを有する。なお、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａは、ＤＭＤ基板５５７の下面であって、ＤＭＤ５５１に対応する位置に当接するように設けられてもよい。

また、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるために、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間に弾性変形可能な伝熱シートが設けられてもよい。伝熱シートによりヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク５５４によるＤＭＤ５５１の冷却効果が向上する。

上記したように、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、ヒートシンク５５４は、段付きねじ５６０及びばね５６１によって重ねて固定されている。段付きねじ５６０が締められると、ばね５６１がＺ１Ｚ２方向に圧縮され、図１７に示されるＺ１方向の力Ｆ１がばね５６１から生じる。ばね５６１から生じる力Ｆ１により、ヒートシンク５５４はＺ１方向に力Ｆ２でＤＭＤ５５１に押圧されることとなる。

本実施形態では、段付きねじ５６０及びばね５６１は４箇所に設けられており、ヒートシンク５５４にかかる力Ｆ２は、４つのばね５６１に生じる力Ｆ１を合成したものに等しい。また、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２は、ＤＭＤ５５１が設けられているＤＭＤ基板５５７を保持する保持部材５５５に作用する。この結果、保持部材５５５には、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２に相当するＺ２方向の反力Ｆ３が生じ、保持部材５５５と結合プレート５５３との間でＤＭＤ基板５５７を保持できるようになる。

段付きねじ５６０及びばね５６１には、保持部材５５５に生じる力Ｆ３からＺ２方向の力Ｆ４が作用する。ばね５６１は、４箇所に設けられているため、それぞれに作用する力Ｆ４は、保持部材５５５に生じる力Ｆ３の４分の１に相当し、力Ｆ１と釣り合うこととなる。

また、保持部材５５５は、図１７において矢印Ｂで示されるように撓むことが可能な部材で板ばね状に形成されている。保持部材５５５は、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａに押圧されて撓み、ヒートシンク５５４をＺ２方向に押し返す力が生じることで、ＤＭＤ５５１とヒートシンク５５４との接触をより強固に保つことができる。

可動ユニット５５は、以上で説明したように、可動プレート５５２と、ＤＭＤ５５１及びヒートシンク５５４を有する結合プレート５５３とが、固定ユニット５１によって移動可能に支持されている。可動ユニット５５の位置は、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。また、可動ユニット５５には、ＤＭＤ５５１に当接するヒートシンク５５４が設けられており、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因する動作不良や故障といった不具合の発生が防止されている。

＜画像投影＞
上記したように、本実施形態に係るプロジェクタ１において、投影画像を生成するＤＭＤ５５１は、可動ユニット５５に設けられており、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって可動ユニット５５と共に位置が制御される。

移動制御部１２は、例えば、画像投影時にフレームレートに対応する所定の周期で、ＤＭＤ５５１の複数のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた複数の位置の間を高速移動するように可動ユニット５５の位置を制御する。このとき、画像制御部１１は、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１に画像信号を送信する。

例えば、移動制御部１２は、Ｘ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向にＤＭＤ５５１のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた位置Ｐ１と位置Ｐ２との間で、ＤＭＤ５５１を所定の周期で往復移動させる。このとき、画像制御部１１が、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１を制御することで、投影画像の解像度を、ＤＭＤ５５１の解像度の約２倍にすることが可能になる。また、ＤＭＤ５５１の移動位置を増やすことで、投影画像の解像度をＤＭＤ５５１の２倍以上にすることもできる。

このように、移動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を所定の周期で移動させ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１に位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上の画像を投影することが可能になる。

また、本実施形態に係るプロジェクタ１では、移動制御部１２がＤＭＤ５５１を可動ユニット５５と共に回転するように制御することで、投影画像を縮小させることなく回転させることができる。例えばＤＭＤ５５１等の画像生成手段が固定されているプロジェクタでは、投影画像を縮小させなければ、投影画像の縦横比を維持しながら回転させることはできない。これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１を回転させることができるため、投影画像を縮小させることなく回転させて傾き等の調整を行うことが可能になっている。

（スクリーン状態検出）
次に、本実施形態に係るプロジェクタ１において、投影面であるスクリーンＳの凹凸や汚れ等の状態を検出する方法について説明する。

図１８は、実施形態におけるスクリーン検出処理のフローチャートを例示する図である。

本実施形態に係るプロジェクタ１において、ユーザによってメインスイッチＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４から各部への電源供給が開始され、図１８に示されるように、ステップＳ１０１にてカメラ７０が起動する。

次にステップＳ１０２では、システムコントロール部１０のスクリーン検出部１４が、スクリーン検出モードがＯＮになっているか否かを判断する。スクリーン検出のＯＮ／ＯＦＦは、予めユーザによって設定され、例えばプロジェクタ１の起動時等に実行するように設定される。また、スクリーン検出は、プロジェクタ１の起動後に任意のタイミングで実行されてもよい。

スクリーン検出がＯＮになっている場合には、ステップＳ１０３にて、画像制御部１１が、ＤＭＤ５５１等を制御して記憶部１６に記憶されているスクリーン検出パターンをスクリーンＳに投影させる。

図１９は、スクリーンＳにスクリーン検出パターンとして格子パターン２００が投影されている様子を例示する図である。図１９に示される格子パターン２００は、検出パターンの一例であり、それぞれ同じ大きさで矩形の無色部２００ａと本実施形態では黒色の有色部２００ｂとが縦横に交互に配列されることで形成されている。

図１８のフローチャートに戻り、ステップＳ１０４では、カメラ７０が、カメラ制御部１３に制御されて、スクリーンＳに投影されている格子パターン２００を含む画像を撮影する。

次にステップＳ１０５では、スクリーン検出部１４が、カメラ７０によって撮影された画像に基づいて、スクリーンＳの凹凸や汚れ等の状態を検出する。スクリーン検出部１４は、例えば、記憶部１６に記憶されている格子パターン２００の画像データと、カメラ７０によって撮影された画像との輝度差に基づいて、スクリーンＳの凹凸や汚れ等を検出する。

さらにスクリーン検出を継続する場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７にて、移動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を移動させることで、スクリーンＳにおける格子パターン２００の投影位置を変更する。

移動制御部１２は、例えば図２０に示されるように、格子パターン２００の格子幅Ｗに相当する距離だけ幅方向に移動するように、ＤＭＤ５５１を変位させる。このように、スクリーンＳにおける格子パターン２００の投影位置が移動した状態で、ステップＳ１０３にて、画像制御部１１が引き続きＤＭＤ５５１等を制御して同じ格子パターン２００をスクリーンＳに投影させる。

また、ステップＳ１０４にて、カメラ７０が、スクリーンＳの異なる位置に投影されている格子パターン２００を含む画像を撮影する。ステップＳ１０５では、スクリーン検出部１４が、カメラ７０によって撮影された格子パターン２００の投影位置が異なる画像に基づいて、スクリーンＳの凹凸や汚れ等を検出する。

格子パターン２００が格子幅Ｗに相当する距離移動したことで、例えば移動前には格子パターン２００の有色部２００ｂに隠れていた汚れ２１０が、無色部２００ａに現れることとなる。したがって、スクリーン検出部１４は、画像データと撮影された画像との輝度差に基づいて、無色部２００ａに現れた汚れ２１０を検出できる。また、凹凸についても汚れ２１０と同じ様に輝度差となって現れるため、同様の処理により検出できる。

このように、スクリーンＳにおける格子パターン２００の投影位置を変えてスクリーン状態検出を実行することで、スクリーンＳ全体における凹凸や汚れ等を漏れなく検出できるようになる。

格子パターン２００の投影位置を変えてスクリーン状態検出を実行し、スクリーンＳ全体の状態検出が終了した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、処理を終了する。

なお、スクリーン検出パターンは、図１９に示される格子パターン２００に限られず、異なる画像パターンであってもよい。異なる画像パターンであっても、投影位置を変えてスクリーン状態検出を実行することで、スクリーンＳ全体における凹凸や汚れ等を検出できる。また、スクリーン検出パターンの投影位置は、図２０に示されるように横方向への移動に限られず、縦方向や斜め方向への移動であってもよく、回転するように制御されてもよい。

また、例えば、画像制御部１１が、スクリーン検出部１４によって検出されたスクリーンＳの凹凸や汚れ等の状態に応じて、スクリーンＳの凹凸や汚れ等に対応する部分の画像が見易くなるように投影画像に画像処理を施してもよい。また、例えば、画像制御部１１が、汚れ等があることをユーザに通知するように、スクリーンＳにメッセージを投影させてもよい。

以上で説明したように、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１が移動することで複数位置で投影されるスクリーン検出パターンの撮像結果から、スクリーンＳ全体における凹凸や汚れ等を漏れなく検出できる。本実施形態に係るプロジェクタ１によれば、ＤＭＤ５５１を移動させて投影位置を変更できるため、複数のスクリーン検出パターンを用いることなく、１つのスクリーン検出パターンで、スクリーンＳ全体の状態を検出することが可能になっている。

以上、実施形態に係る画像投影装置及び投影面状態検出方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１ プロジェクタ（画像投影装置）
１０ システムコントロール部
１１ 画像制御部（画像制御手段）
１２ 移動制御部（移動制御手段）
１３ カメラ制御部
１４ スクリーン検出部（検出手段）
３０ 光源
４０ 照明光学系ユニット
５０ 画像表示ユニット
６０ 投影光学系ユニット
７０ カメラ
５１１ トッププレート（第１固定板）
５１２ ベースプレート（第２固定板）
５１５ 支柱
５２１ 支持球体
５２２，５２６ 支持孔
５２４ 位置調整ねじ
５３１，５３２，５３３，５３４ 磁石（駆動手段）
５８１，５８２，５８３，５８４ コイル（駆動手段）
５５１ ＤＭＤ（画像生成手段）
５５２ 可動プレート（第１可動板）
５５３ 結合プレート（第２可動板）
５５４ ヒートシンク（放熱手段）
５６０ 段付きねじ（固定手段）
５６１ ばね（押圧手段）
５７１ 可動範囲制限孔

特開２０１２−８５２２号公報

Claims (10)

1. 移動可能に設けられ、光源から照射された光を用いて画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段により生成された画像を投影面に投影する投影手段と、
   前記投影面に投影された画像を含む領域を撮影する撮像手段と、
   前記画像生成手段を移動させることで投影位置を制御する移動制御手段と、
   前記移動制御手段が検出パターンを生成する前記画像生成手段を移動させ、複数の投影位置で投影された前記検出パターンの前記撮像手段による撮像結果に基づいて、前記投影面の状態を検出する検出手段と、を有する
   ことを特徴とする画像投影装置。
2. 前記検出パターンは、無色部と有色部とが交互に配列された格子パターンであり、
   前記移動制御手段は、前記投影面に投影される前記格子パターンが、前記格子パターンの格子幅に相当する距離移動するように、前記画像生成手段を移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
3. 固定支持されている第１固定板と、
   前記第１固定板に対して間隙を介して平行に固定支持されている第２固定板と、
   前記第１固定板と前記第２固定板との間に設けられ、前記第１固定板及び前記第２固定板と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている第１可動板と、
   前記第２固定板を間に挟んで前記第１可動板に固定されている第２可動板と、
   前記移動制御手段により制御され、前記第１可動板及び前記第２可動板を移動させる移動手段と、を有し、
   前記画像生成手段は、前記第２可動板に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。
4. 前記第２可動板の前記第２固定板とは反対側の面に設けられ、前記画像生成手段に当接する放熱手段と、
   前記画像生成手段を前記第２可動板の前記第２固定板側の面との間に挟み込んで保持する保持部材と、
   前記第２可動板、前記保持部材、及び前記放熱手段を重ねて固定する固定部材と、
   前記放熱手段を前記画像生成手段に押圧する押圧手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
5. 前記移動手段は、それぞれ磁石及び前記磁石に対向して設けられて電流が流されるコイルを含み、前記第１可動板及び前記第２可動板を移動させる駆動力を発生する複数の駆動手段を有する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像投影装置。
6. 前記複数の駆動手段は、
   前記第１可動板の表面に平行な第１方向の駆動力を発生する第１駆動手段と、
   前記第１可動板の表面に平行且つ前記第１方向に直交する第２方向の駆動力を発生する第２駆動手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像投影装置。
7. 前記第１固定板及び前記第２固定板は、それぞれ複数の支持孔を有し、
   それぞれ前記複数の支持孔の何れかに回転可能に保持されて前記第１可動板に当接する複数の支持球体を有する
   ことを特徴とする請求項３から６の何れか一項に記載の画像投影装置。
8. 前記支持孔に挿入され、前記支持球体に当接する位置調整ねじを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像投影装置。
9. 前記第１固定板と前記第２固定板との間に支柱を有し、
   前記第１可動板は、前記支柱が挿入されて可動範囲を制限する可動範囲制限孔を有する
   ことを特徴とする請求項３から８の何れか一項に記載の画像投影装置。
10. 移動可能に設けられ、光源から照射された光を用いて画像を生成する画像生成手段と、
    前記画像生成手段により生成された画像を投影面に投影する投影手段と、
    前記投影面に投影された画像を含む領域を撮影する撮像手段と、
    前記画像生成手段を移動させることで投影位置を制御する移動制御手段と、を有する画像投影装置における投影面状態検出方法であって、
    前記画像生成手段が検出パターンを生成し、前記投影手段が前記検出パターンを前記投影面に投影する投影ステップと、
    前記移動制御手段が前記画像生成手段を移動させることで投影位置を変位させる投影位置移動ステップと、
    前記撮像手段が複数の投影位置で投影された前記検出パターンを撮像する撮像ステップと、
    前記撮像ステップにおける撮像結果に基づいて、前記投影面の状態を検出する検出ステップと、を有する
    ことを特徴とする投影面状態検出方法。