JP2016102946A - Image projection device, image projection method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像投射装置、画像投射方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an image projection apparatus, an image projection method, and a program.
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射装置(典型的にはプロジェクタ)が知られている。このような画像投射装置の設置時の調整を容易にするために、光源からの光を画像信号に基づき変調する光変調素子と、光変調素子を透過した光を投射する投射光学系との相対位置を変更する技術が知られている。 Based on image data transmitted from a personal computer or a digital camera, the image generation unit generates an image using light emitted from a light source, and the generated image is transferred to a screen or the like through an optical system including a plurality of lenses. An image projection apparatus (typically a projector) that projects an image is known. In order to facilitate adjustment at the time of installation of such an image projection apparatus, a relative relationship between a light modulation element that modulates light from a light source based on an image signal and a projection optical system that projects light transmitted through the light modulation element A technique for changing the position is known.
例えば特許文献1には、プロジェクタの設置時の調整を容易にする目的で、装置本体の姿勢の変化が検出された場合に、投射画像の底辺の中心と投射光の光軸とが一致するように、光変調素子と投射光学系との相対位置を変更する相対移動機構を駆動する構成が開示されている。 For example, in Patent Document 1, when a change in the posture of the apparatus main body is detected for the purpose of facilitating the adjustment at the time of installation of the projector, the center of the bottom of the projection image and the optical axis of the projection light coincide with each other. A configuration for driving a relative movement mechanism that changes the relative position between the light modulation element and the projection optical system is disclosed.
しかしながら、従来においては、光変調素子に対して照射される照明光は、光変調素子が回転可能な範囲の全域を照明する必要があるため、光変調素子以外の領域(本来であれば照明が不要な領域)にも照明光が照射されることになり、照明光の照明効率が低下するという問題がある。 However, conventionally, the illumination light applied to the light modulation element needs to illuminate the entire range in which the light modulation element can rotate. Illumination light is also irradiated to unnecessary areas), and there is a problem that illumination efficiency of the illumination light is lowered.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源から照射された光を用いて画像を生成する光変調素子を有する画像生成手段と、前記光源から照射された光を前記画像生成手段へ導くための1以上の光学素子を有する照明光学手段と、前記画像生成手段により生成された画像を投影する投影手段と、を備えた画像投射装置であって、前記照明光学手段に対して回転可能な前記画像生成手段を回転させる制御を行う第1の制御手段と、前記画像生成手段の回転量に応じて、前記照明光学手段によって前記画像生成手段へ導かれた光が照明する領域を示す照明領域を回転させる制御を行う第2の制御手段と、を備える画像投射装置である。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an image generation unit having a light modulation element that generates an image using light emitted from a light source, and the light emitted from the light source. An image projection apparatus comprising: illumination optical means having one or more optical elements for guiding to an image generation means; and projection means for projecting an image generated by the image generation means. A first control unit that performs control to rotate the image generation unit that can rotate, and light guided to the image generation unit by the illumination optical unit illuminates according to a rotation amount of the image generation unit. And a second control unit that performs control to rotate the illumination area indicating the area.
本発明によれば、光変調素子に対して照射される照明光の照明効率を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illumination efficiency of the illumination light irradiated with respect to a light modulation element can be improved.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
<画像投射装置の構成>
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。
<Configuration of image projection apparatus>
FIG. 1 is a diagram illustrating a projector 1 in the embodiment.
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。
The projector 1 is an example of an image projection apparatus, has an
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。
In the drawings shown below, the X1X2 direction is the width direction of the projector 1, the Y1Y2 direction is the depth direction of the projector 1, and the Z1Z2 direction is the height direction of the projector 1. In the following description, the
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。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the projector 1 in the embodiment.
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を有する。
As shown in FIG. 2, the projector 1 includes a power supply 4, a main switch SW <b> 5, an operation unit 7, an external I /
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。
The power source 4 is connected to a commercial power source, converts voltage and frequency for the internal circuit of the projector 1, and supplies power to the
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。 The main switch SW5 is used for ON / OFF operation of the projector 1 by the user. When the main switch SW5 is turned on while the power supply 4 is connected to a commercial power supply via a power cord or the like, the power supply 4 starts supplying power to each part of the projector 1, and the main switch SW5 is turned off. Then, the power supply 4 stops power supply to each part of the projector 1.
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。
The operation unit 7 is a button or the like for receiving various operations by the user, and is provided on the upper surface of the projector 1, for example. The operation unit 7 accepts user operations such as the size, color tone, and focus adjustment of the projected image. The user operation accepted by the operation unit 7 is sent to the
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。
The external I /
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、照明領域制御部13を有する。説明の便宜上、ここでは本発明に係る機能を主に例示しているが、システムコントロール部10が有する機能はこれらに限られるものではない。本実施形態では、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、システムコントロール部10の各部の機能(画像制御部11、移動制御部12、照明領域制御部13)が実現される。なお、これに限らず、例えばシステムコントロール部10の各部の機能(画像制御部11、移動制御部12、照明領域制御部13)のうちの少なくとも一部が専用のハードウェア回路(半導体集積回路等)により実現される形態であってもよい。
The
なお、本実施形態のシステムコントロール部10で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)、USB(Universal Serial Bus)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよいし、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、各種プログラムを、ROM等の不揮発性の記録媒体に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
Note that the program executed by the
画像制御部11は、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。ここでは、DMD551は、光変調素子の一例であり、後述の光源30から照射された光を用いて画像を生成する。また、画像表示ユニット50は、画像生成手段の一例である。より具体的な内容については後述する。
The
移動制御部12は、第1の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。詳しくは後述するが、この例では、画像表示ユニット50は、後述の照明光学系ユニット40に対して回転可能であり、移動制御部12は、画像表示ユニット50を回転させる制御を行う。
The
照明領域制御部13は、第2の制御手段の一例であり、画像表示ユニット50の回転量に応じて、後述の照明光学系ユニット40によって画像表示ユニット50へ導かれた光が照明する領域を示す照明領域を回転させる制御を行う。より具体的な内容については後述する。
The illumination
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。
The
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。
The
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。
The
照明光学系ユニット40は、照明光学手段の一例であり、光源30から照射された光を画像表示ユニット50へ導くための1以上の光学素子を有する。詳しくは後述するが、本実施形態では、照明光学系ユニット40は、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。
The illumination
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、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。
The
投影光学系ユニット60は、投影手段の一例であり、画像表示ユニット50により生成された画像を投影する。例えば投影光学系ユニット60は、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。
The projection
<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。
<Configuration of optical engine>
Next, the configuration of each part of the
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。
FIG. 3 is a perspective view illustrating the
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。
The
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。
Note that the
[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。
[Illumination optical system unit]
FIG. 4 is a diagram illustrating the illumination
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。また、駆動手段の一例として、ライトトンネル402を回転させるためのアクチュエータ410を有する。アクチュエータ410は、システムコントロール部10の照明領域制御部13によって制御される。照明領域制御部13による制御(照明領域の回転制御)の具体的な内容については後述する。
As shown in FIG. 4, the illumination
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。
The
ライトトンネル402は、第1の光学素子の一例であり、光源30から照射された光の輝度分布を均一化するための筒状の光学部品である。より具体的には、ライトトンネル402は、板ガラスを内面に貼り合わせた四角筒状の光学部品である。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。
The
リレーレンズ403,404は、第2の光学素子の一例であり、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。
The
シリンダミラー405及び凹面ミラー406は、第3の光学素子の一例であり、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。
The
[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。
[Projection optical system unit]
FIG. 5 is a diagram illustrating the internal configuration of the projection
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。
As shown in FIG. 5, the projection
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。
The
[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。
[Image display unit]
FIG. 6 is a perspective view illustrating the
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。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
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。
The fixed
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
For example, when the micromirror is “ON”, the tilt angle is controlled so that the light from the
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。
As described above, the
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。
The
(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。
(Fixed unit)
FIG. 8 is a perspective view illustrating the fixed
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。
As shown in FIGS. 8 and 9, the fixing
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。
The
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。
As shown in FIG. 9, the
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。
The
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。
A cylindrical holding
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。
The
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。
FIG. 10 is a view for explaining a support structure of the
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。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the
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。
Each
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。
Further, the amount of protrusion of the
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。
As described above, the distance between the
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。
8 and 9,
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。
FIG. 12 is a bottom view illustrating the
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。
The
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。
The
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。
Note that the number, position, and the like of the
(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。
(Movable unit)
FIG. 13 is a perspective view illustrating the
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。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
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。
As described above, the
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。
FIG. 15 is a perspective view illustrating the
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、DMD基板557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。
As shown in FIG. 15, the
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。
The
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。
The
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。つまり、移動制御部12は、照明光学系ユニット40に対して回転可能な画像表示ユニット50を回転させる制御を行うことができる。
The magnitude and direction of the current flowing through each of the
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。
In the present embodiment, as the first driving means, a
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。
In the present embodiment, as the second driving means, a
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。
The
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。
For example, when a Lorentz force in the Y1 direction is generated in the
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。
The
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。
As described above, in the present embodiment, the
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。
It should be noted that the number, position, etc. of the
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。
Further, the number, position, shape, and the like of the movable
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。
As shown in FIG. 13, a
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。
FIG. 16 is a perspective view illustrating the
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。
As shown in FIG. 16, the
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、固定手段としての段付きねじ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。
The
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。
FIG. 17 is a diagram illustrating the DMD holding structure of the
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。
As shown in FIG. 17, the
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。
In order to enhance the cooling effect of the
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。
As described above, the holding
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。
In the present embodiment, the stepped
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。
A force F4 in the Z2 direction acts on the stepped
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。
The holding
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。
As described above, the
<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。
<Image projection>
As described above, in the projector 1 according to this embodiment, the
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。
The
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。
For example, the
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。
As described above, the
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。
In the projector 1 according to the present embodiment, the
以上に説明したように、本実施形態に係るプロジェクタ1では、DMD551が移動可能に構成されることで、投影画像の高解像度化が可能になっている。また、DMD551を冷却するヒートシンク554が、DMD551と共に可動ユニット55に搭載されていることで、DMD551に当接してより効率的に冷却することが可能になり、DMD551の温度上昇が抑制されている。したがって、プロジェクタ1では、DMD551の温度上昇に起因して発生する動作不良や故障といった不具合が低減される。
As described above, in the projector 1 according to this embodiment, the
<照明領域の回転制御>
ここで、本実施形態では、システムコントロール部10の照明領域制御部13は、画像表示ユニット50の回転量に応じて、照明光学系ユニット40によって画像表示ユニット50へ導かれた光が照明する領域を示す照明領域を回転させる制御を行う。より具体的には、照明領域制御部13は、回転後の照明領域が回転後の画像表示ユニット50におけるDMD551に重なるよう、照明領域を回転させる制御を行う。これにより、照明領域のサイズを、DMD551が回転可能な範囲の全域に相当するサイズに設定する必要は無く(DMD551と同等のサイズで足りる)、DMD551以外の領域(本来であれば照明が不要な領域)に照明光が照射されることを抑制できる。したがって、本実施形態によれば、DMD551に対して照射される照明光の照明効率を向上させることができる。
<Rotation control of illumination area>
Here, in the present embodiment, the illumination
この例では、照明領域制御部13は、画像表示ユニット50の回転量に応じてライトトンネル402を回転させる制御を行う。より具体的には、照明領域制御部13は、画像表示ユニット50の回転量と同じ回転量だけライトトンネル402を回転させる制御を行う。
In this example, the illumination
この例では、照明領域制御部13は、画像表示ユニット50の回転量に応じてライトトンネル402が回転するよう、アクチュエータ410を制御する。例えば照明領域制御部13は、可動プレート552の回転方向、回転角度等を制御するための制御信号を移動制御部12から取得し、その取得した制御信号からDMD551(画像表示ユニット50)の回転量および回転方向を検知して、回転後の照明領域が回転後のDMD551に重なるために必要なライトトンネル402の回転量および回転方向(この例では画像表示ユニット50の回転量および回転方向と同一の回転量および回転方向となる)を計算する。そして、照明領域制御部13は、ライトトンネル402が、その計算した回転方向に計算した回転量だけ回転するよう、アクチュエータ410を制御する。アクチュエータ410は、DMD551の中心を回転軸として回転する動作に対応するため、ライトトンネル402の直方空間の中心軸を回転軸としてライトトンネル402を回転させるように構成されている。
In this example, the illumination
以上に説明したように、本実施形態によれば、DMD551が回転しても照明効率を低下させること無く、均一に照明することができ、同じランプ入力で比較すると輝度低下を招かずにDMD551を回転(すなわち投射姿勢を回転)させることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, even if the
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本発明は、上述の実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the above-mentioned embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
1 プロジェクタ(画像投射装置)
10 システムコントロール部
11 画像制御部
12 移動制御部(第1の制御手段)
13 照明領域制御部(第2の制御手段)
30 光源
40 照明光学系ユニット(照明光学手段)
50 画像表示ユニット(画像生成手段)
60 投影光学系ユニット(投射手段)
401 カラーホイール
402 ライトトンネル(第1の光学素子)
403,404 リレーレンズ(第2の光学素子)
405 シリンダミラー
406 凹面ミラー
410 アクチュエータ(駆動手段)
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(光変調素子)
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
1 Projector (image projection device)
DESCRIPTION OF
13 Illumination area control unit (second control means)
30
50 Image display unit (image generating means)
60 Projection optical system unit (projection means)
401
403, 404 Relay lens (second optical element)
405
511 Top plate (first fixed plate)
512 Base plate (second fixed plate)
515
581,582,583,584 Coil (drive means)
551 DMD (Light Modulation Element)
552 Movable plate (first movable plate)
553 Coupling plate (second movable plate)
554 heat sink (heat dissipation means)
560 Stepped screw (fixing means)
561 Spring (Pressing means)
571 Movable range restriction hole
Claims (9)
前記光源から照射された光を前記画像生成手段へ導くための1以上の光学素子を有する照明光学手段と、
前記画像生成手段により生成された画像を投影する投影手段と、を備えた画像投射装置であって、
前記照明光学手段に対して回転可能な前記画像生成手段を回転させる制御を行う第1の制御手段と、
前記画像生成手段の回転量に応じて、前記照明光学手段によって前記画像生成手段へ導かれた光が照明する領域を示す照明領域を回転させる制御を行う第2の制御手段と、を備える、
画像投射装置。 An image generating means having a light modulation element that generates an image using light emitted from a light source;
Illumination optical means having one or more optical elements for guiding light emitted from the light source to the image generating means;
Projecting means for projecting an image generated by the image generating means, and an image projecting apparatus comprising:
First control means for performing control to rotate the image generation means that is rotatable with respect to the illumination optical means;
Second control means for performing control to rotate an illumination area indicating an area illuminated by light guided to the image generation means by the illumination optical means according to a rotation amount of the image generation means,
Image projection device.
請求項1に記載の画像投射装置。 The second control unit performs control to rotate the illumination region so that the illumination region after rotation overlaps the light modulation element in the image generation unit after rotation.
The image projection apparatus according to claim 1.
前記光源から照射された光の輝度分布を均一化するための筒状の光学部品である第1の光学素子と、
前記第1の光学素子から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する第2の光学素子と、
前記第2リレーレンズから出射された光を前記画像生成手段へ反射する第3の光学素子と、を有し、
前記第2の制御手段は、前記画像生成手段の回転量に応じて前記第1の光学素子を回転させる制御を行う、
請求項1または2に記載の画像投射装置。 The illumination optical means includes
A first optical element that is a cylindrical optical component for uniformizing the luminance distribution of light emitted from the light source;
A second optical element that collects light while correcting axial chromatic aberration of light emitted from the first optical element;
A third optical element that reflects the light emitted from the second relay lens to the image generating means,
The second control unit performs control to rotate the first optical element according to a rotation amount of the image generation unit.
The image projection apparatus according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の画像投射装置。 The second control unit performs control to rotate the first optical element by the same rotation amount as the rotation amount of the image generation unit.
The image projection apparatus according to claim 3.
前記第2の制御手段は、前記画像生成手段の回転量に応じて前記第1の光学素子が回転するよう、前記駆動手段を制御する、
請求項3または4に記載の画像投射装置。 Drive means for rotating the first optical element;
The second control unit controls the driving unit so that the first optical element rotates in accordance with a rotation amount of the image generation unit.
The image projection apparatus according to claim 3 or 4.
請求項5に記載の画像投射装置。 The drive means is an actuator;
The image projection apparatus according to claim 5.
請求項3乃至6のうちの何れか1項に記載の画像投射装置。 The first optical element is a rectangular cylindrical optical component in which a plate glass is bonded to the inner surface.
The image projection apparatus of any one of Claims 3 thru | or 6.
前記光源から照射された光を前記画像生成手段へ導くための1以上の光学素子を有する照明光学手段と、
前記画像生成手段により生成された画像を投影する投影手段と、を備えた画像投射装置による画像投射方法であって、
前記照明光学手段に対して回転可能な前記画像生成手段を回転させる制御を行う第1の制御ステップと、
前記画像生成手段の回転量に応じて、前記照明光学手段によって前記画像生成手段へ導かれた光が照明する領域を示す照明領域を回転させる制御を行う第2の制御ステップと、を含む、
画像投射方法。 An image generating means having a light modulation element that generates an image using light emitted from a light source;
Illumination optical means having one or more optical elements for guiding light emitted from the light source to the image generating means;
A projection unit that projects an image generated by the image generation unit, and an image projection method by an image projection apparatus comprising:
A first control step for performing control to rotate the image generation means that can rotate with respect to the illumination optical means;
A second control step of performing control to rotate an illumination area indicating an area illuminated by light guided to the image generation means by the illumination optical means in accordance with a rotation amount of the image generation means,
Image projection method.
前記光源から照射された光を前記画像生成手段へ導くための1以上の光学素子を有する照明光学手段と、
前記画像生成手段により生成された画像を投影する投影手段と、を備えた画像投射装置に、
前記照明光学手段に対して回転可能な前記画像生成手段を回転させる制御を行う第1の制御ステップと、
前記画像生成手段の回転量に応じて、前記照明光学手段によって前記画像生成手段へ導かれた光が照明する領域を示す照明領域を回転させる制御を行う第2の制御ステップと、を実行させるためのプログラム。 An image generating means having a light modulation element that generates an image using light emitted from a light source;
Illumination optical means having one or more optical elements for guiding light emitted from the light source to the image generating means;
A projection unit that projects the image generated by the image generation unit;
A first control step for performing control to rotate the image generation means that can rotate with respect to the illumination optical means;
A second control step for performing control to rotate an illumination area indicating an area illuminated by light guided to the image generation means by the illumination optical means in accordance with a rotation amount of the image generation means; Program.
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