JP2017010057A - プロジェクター、及び、プロジェクターにおける発光制御方法 - Google Patents
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また、従来、LEDやレーザー等、PWM(パルス幅変調)制御により輝度を調整することができる光源を用いたプロジェクターが知られている(例えば、特許文献2参照)。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、複数の光源からの投射光のホワイトバランスを適切に調整できるプロジェクター、及び、プロジェクターにおける発光制御方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、複数の光源の階調値を変化させたことにより変調光のホワイトバランスが変化しても、予め光源の階調値に関連づけて記憶した調整値に基づいて、変調光のホワイトバランスを適切に調整することができ、高品位の画像を投射できる。
本発明によれば、入力された光源の階調値で光源を発光させる場合に、階調値に関連づけて記憶した調整値に基づいて光源の発光量を調整することにより、光源の発光量に対応してホワイトバランスを適切に調整することができる。
本発明によれば、ホワイトバランスの調整値が少なくても様々な階調値に対応してホワイトバランスの調整を行える。また、多数の調整値を必要としないので、調整値の取得に要する時間を短縮できる。
本発明によれば、光源の階調値と、その階調値でのホワイトバランスの調整値とを関連づけて記憶させておくことにより、光源の発光量に対応してホワイトバランスを適切に調整することができる。
本発明によれば、色変換及び/又は分光により1つの光源から複数の色光を生成する構成において、各光源の発光量に対応してホワイトバランスを適切に調整できる。
本発明によれば、複数の光源が発する光を合成して投射する場合に、検出手段の検出値に基づいて、各光源の発光量ホワイトバランスを適切に調整することができる。
本発明によれば、プロジェクターの外部で測定された測定値と検出手段の検出値とに基づいて、光源の階調値が特定の値となったときの調整値を速やかに取得できる。
本発明によれば、複数の光源の階調値を変化させたことにより変調光のホワイトバランスが変化しても、予め光源の階調値に関連づけて記憶した調整値に基づいて、変調光のホワイトバランスを適切に調整することができ、高品位の画像を投射できる。
図1は、実施形態に係るプロジェクター1の機能的構成を示すブロック図である。スクリーンSC(投射面)に画像を投射する表示装置としてのプロジェクター1は、PC等のコンピューターや各種画像プレーヤー等の外部の画像供給装置(図示略)に、I/F(インターフェイス)11を介して接続され、インターフェイス11に入力されるデジタル画像データに基づく画像をスクリーンSCに投射する。
投射部20は、光源部21、光変調装置(変調手段)22、及び投射光学系23を備えている。光源部21は、LEDやレーザー光源等のパルス信号により輝度をPWM制御可能な光源を備えている。本実施形態では、青色レーザー光を発する2つの青色半導体レーザー素子を用いたレーザー光源42、43を備えた構成を例示する。なお、レーザー光源42、43は複数の半導体素子を備え、複数のレーザー光を発するものであってもよい。
投射光学系23は、図示は省略するが、光変調装置22で変調された変調光23a,23b,23cをスクリーンSC上に投射して結像させるためのレンズ群である投射レンズと、投射レンズの絞りの状態、ズームの状態、シフト位置等の投射光学系23の状態を変化させる各種機構が設けられている。また、投射光学系23は、投射光学系23の状態を変化させる機構を制御し駆動する投射光学系駆動部(光学系調整手段)34に接続されている。
レーザー光源42は、レーザー光源ドライバー40によって駆動されて青色レーザー光42aを発し、この青色レーザー光42aは拡散板44を経て拡散される。拡散されたレーザー光は青色光20aとして光変調装置22の液晶パネル22aに入射し、液晶パネル22aによって変調される。一方、レーザー光源43はレーザー光源ドライバー41によって駆動され、レーザー光源42と同様に青色レーザー光を発する。レーザー光源43が発した青色レーザー光は、蛍光体ホイール45の蛍光体に当たって黄色光45aに変換され、分光部46に入射する。分光部46は、黄色光45aを波長成分により分離し、分離された赤色光20b及び緑色光20cは、それぞれ液晶パネル22b及び液晶パネル22cに入射する。つまり、蛍光体ホイール45及び分光部46は、光源部21において、レーザー光源43が発する光から複数の色光を生成する色光変換手段としての機能を備える。
レーザー光源ドライバー40、41は、パルス信号S2、S3のパルスがオンに立ち上がるとレーザー光源42、43を点灯させ、パルスがオフに下がるとレーザー光源42、43を消灯させる。
ここで、インターフェイス11は、例えば、デジタル映像信号が入力されるDVI(Digital Visual Interface)インターフェイス、USBインターフェイス及びLANインターフェイスや、NTSC、PAL及びSECAM等のコンポジット映像信号が入力されるS映像端子、コンポジット映像信号が入力されるRCA端子、コンポーネント映像信号が入力されるD端子、HDMI(登録商標)規格に準拠したHDMIコネクター等、VESA(Video Electronics Standards Association)が策定したDisplayPort(商標)規格に準拠したコネクター等を有する。また、映像入力部12は、インターフェイス11にアナログ映像信号が入力された場合に、このアナログ映像信号をデジタル画像データに変換するA/D変換回路を有する構成としてもよい。なお、インターフェイス11に、無線通信インターフェイスを設けても良い。
制御部10は、記憶部15に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、プロジェクター1の各部を制御する。制御部10は、入力処理部16から入力される操作情報に基づいて、ユーザーが行った操作の内容を検出し、この操作に応じて画像処理部31、液晶パネルドライバー33、投射光学系駆動部34及びPWM信号生成部50を制御して、スクリーンSCに画像を投射させる。
投射制御部17は、入力処理部16が検出した操作に従って、プロジェクター1の各部を初期化するとともに、PWM信号生成部50を制御してレーザー光源42、43を点灯させ、画像処理部31及び液晶パネルドライバー33を制御して、液晶パネル22a、22b、22cに画像を描画させて、画像を投射させる。また、投射制御部17は、投射光学系駆動部34を制御して、投射光学系23の状態を変化させる。投射光学系駆動部34は、投射光学系23の絞りの状態と、レンズシフトの位置と、ズームの状態と、を制御する。なお、投射制御部17は、さらに光路上に存在する図示しないシネマフィルタやアナモフィックレンズの状態、または液晶パネルに照射される光の量を調整する照明絞りの状態等を制御しても良い。
発光制御部(制御手段)18は、投射を開始する際及び投射中に、制御信号S1を生成して、PWM信号生成部50に出力する。この制御信号S1は、レーザー光源ドライバー40、41に入力されるパルス信号S2、S3のパルス幅と、パルス周期またはパルスがオフになる期間とを指定する。発光制御部18は、パルス幅、及び、パルス周期またはパルスがオフになる期間を変更することにより、レーザー光源42、43の発光量を調整する。
プロジェクター1は、2つのレーザー光源42,43によって、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光を発する構成となっている。このため、レーザー光源42が発する青色レーザー光42aは、青色光20aとなるが、レーザー光源43が発する青色レーザー光43aは、黄色光45aに変換された後、赤色光20bと緑色光20cに分光される。例えば、レーザー光源42とレーザー光源43とが同出力であり、かつ、拡散板44及び蛍光体ホイール45が全反射(反射率100%)であり、さらに、分光部46が光量を1/2にするものである場合に、赤色光20bと緑色光20cが同じ光量であるとすれば、レーザー光源42、43を同じ輝度で発光させた場合に、赤色光20bと緑色光20cの光量は、いずれも青色光20aの光量の半分である。言い換えれば、青色光20a、赤色光20b、緑色光20cの各色光の光量を同一にするならば、レーザー光源42の輝度を、レーザー光源43の輝度の半分にする必要がある。従って、プロジェクター1では、青色光20a、赤色光20b、及び緑色光20cの各色光の光量を好適なバランスにするために、レーザー光源42とレーザー光源43を、異なる輝度で発光させる。
また、青色光20a、赤色光20b及び緑色光20cの光量の比は、レーザー光源42,43の出力、蛍光体ホイール45によって青色レーザー光43aを黄色光45aに変換する変換効率、拡散板44における拡散の状態、分光部46の分光特性、液晶パネル22a,22b,22cの状態等の各種条件によって影響を受けることがある。
このような影響を踏まえて、プロジェクター1は、正確な白色が再現できるように、ホワイトバランスが調整されている。
また、プロジェクター1は、ユーザーによる入力に基づいて、レーザー光源42、43の階調値を変更することができるように構成されている。ユーザーは、レーザー光源42、43の階調値を変更する操作を行うことで、投射画像の明るさを段階的に変更できる。しかしながら、レーザー光源42,43の階調値と発光量との関係の個体差や、蛍光体ホイール45、分光部46、または拡散板44による影響、または、各レーザー光源42、43から投射光学系23までの光路差の影響により、レーザー光源42、43の階調値を変更した際には、変調光28のR:G:Bの光量比がくずれてしまう。このように、変調光28のR:G:Bの光量の比がくずれた場合には、スクリーンSCに投射される投射画像のホワイトバランスが乱れてしまい、正確な白を再現することができなくなる。2つのレーザー光源42,43を備えたプロジェクター1では、上述した様々な要因によりホワイトバランスが複雑に変化する。
図2は、プロジェクター1の製造工程において、レーザー光源42,43の階調値を変更させた際のホワイトバランスの調整値を記憶部15に記憶させる手順を示すフローチャートである。この図2を参照して、プロジェクター1の製造工程においてレーザー光源42,43の階調値に関連付けてホワイトバランスの調整値を記憶部15に記憶する手順について説明する。
まず、作業者のレーザー光源42,43の階調値を最大値に設定する操作に基づいて、制御部10は、発光制御部18の機能により、PWM信号生成部50を制御し、レーザー光源42,43の発光量を最大にして変調光28を投射する(ステップS1)。
なお、ホワイトバランスを適正化するために発光量を調整する際には、レーザー光源42,43の発光量を最大にして投射した(ステップS1)の後に、外部センサーで投射画像のRGB比を測定し、発光出力が最も小さい色光に合わせて他の色光の発光出力を下げてRGB比を調整する構成であっても良い。例えば、図3(A)に示したように、レーザー光源42,43を最大発光量で発光させたときの外部センサーの測定値が、R:G:B=120:110:100であった場合、制御部10は、発光制御部18の機能により、測定値が最も低い青色光Bに合わせて赤色光R及び緑色光Gの発光出力を下げる調整をする。そうして、外部センサーの測定値が、図3(B)に示すように、R:G:B=100:100:100となるようにレーザー光源42,43の発光量をそれぞれ調整する。
例えば、図3(B)に示すように、レーザー光源42,43の階調値が100%の場合にホワイトバランスが適正となるカラーセンサー14の検出値は、R:G:B=98:97:100であり、この検出値が、階調値100%のときの調整値として記憶部15に記憶される。
続いて、調整値取得部38は、外部センサーの測定値が100:100:100となったときの、カラーセンサー14の検出値R:G:B=85:92:90を、レーザー光源42,43の階調値が80%のときの調整値として記憶部15に記憶する(ステップS8)。
緑色光Gの発光出力を基準として、レーザー光源42,43の階調値を60%に変更する場合には、上記に例示した階調値を80%に変更する場合と同様に、まず、基準となる緑色光Gの発光出力を90*0.6=54に変更する(ステップS5)。そして、緑色光Gの発光出力=54に固定した状態で、外部センサーの測定値がR:G:B=100:100:100となるようにレーザー光源42,43の発光量を調整する(ステップS6)。そして、外部センサーの測定値が、R:G:B=100:100:100となったときのカラーセンサー14の検出値を取得し(ステップS7)、この検出値をレーザー光源42,43の階調値が60%のときの調整値として記憶部15に記憶する(ステップS8)。
次に、レーザー光源42,43の特定の階調値に基づいてホワイトバランスを調整する際のプロジェクター1の動作について図4のフローチャートを用いて説明する。
レーザー光源42,43の階調値が、記憶部15にホワイトバランスの調整値が予め記憶されている特定の値ではないと判定した場合(ステップS11:No)、制御部10は、調整値取得部38の機能により、記憶部15に記憶されている特定の階調値と、特定の階調値に関連付けられて記憶されている調整値と、からホワイトバランスを現在設定されている階調値に対して適切に調整するための推定値を算出する(ステップS13)。
上述した例に基づいて説明すると、記憶部15には、レーザー光源42,43の階調値が、100%、80%、60%、40%、20%のときの5つの特定の階調値について、ホワイトバランスの調整値が関連付けられて記憶されている。現在設定されている階調値が、記憶部15に予め記憶されている階調値ではないと判定した場合(ステップS11:No)、制御部10は、設定されている階調値に対応するホワイトバランスを調整するための推定値を、記憶部15に記憶された特定の階調値と、この特定の階調値での調整値とに基づいて直線補間、2次関数補間、またはスプライン補間等の補間方法を用いて算出する。
R=(98+85)÷2=91.5
G=(97+92)÷2=94.5
B=(100+90)÷2=95
図1に示したプロジェクター1の各機能部は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的構成を含み、その具体的な実装形態は特に制限されない。その他、プロジェクター1の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
また、本実施形態のプロジェクター1は、青色光Bを変調する液晶パネル22a、赤色光Rを変調する液晶パネル22b、及び、緑色光Gを変調する液晶パネル22cを備えた液晶プロジェクターである構成としたが、これに限らず、デジタルミラーデバイス(DMD)を用いたプロジェクターであってもよい。
また、本実施形態では、変調光28のホワイトバランスを正確な白、つまり、R:G:Bが100:100:100となるように調整する構成としたが、これに限らず、投射画面を青みがかった画面や赤みがかった画面に設定すべく、変調光の色光のバランスは、任意の色に設定可能である構成としても良い。
また、投射環境に応じて最適な色になるように変調光28のバランスを調整してもよい。この場合、プロジェクター1は環境光を測定する照度センサーまたはカメラを備え、測定した環境光に応じて適切な色になるように変調光28のバランスを調整すればよい。
Claims (7)
- 複数の光源と、
前記複数の光源が発する複数の色光を変調する変調手段と、
前記変調手段で変調された変調光を投射する投射部と、
前記投射部から投射される変調光の状態を検出する検出手段と、
前記複数の光源の複数の階調値について、前記複数の光源の階調値と、前記投射部から投射される変調光のホワイトバランスを整えるための各々の前記光源の発光量の調整値と、を関連付けて記憶する記憶手段と、
入力された前記複数の光源の階調値に対応する調整値を、前記記憶手段に記憶された調整値をもとに得る調整値取得手段と、
前記検出手段が検出する変調光の状態と、前記調整値取得手段により得られる調整値とに基づいて各々の前記光源の発光量を調整する発光量調整手段と、を備え、
前記記憶手段に記憶される複数の調整値は、前記複数の光源が発する光を予め設定された割合で含む変調光を前記投射部により投射し、投射された変調光の状態を前記検出手段により検出して得られる検出値であり、投射された変調光に含まれる前記複数の色光の光量比を示す値であることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターであって、
前記複数の光源を駆動する光源駆動手段を備え、
前記発光量調整手段は、前記検出手段が検出する変調光の状態と、前記調整値取得手段により得られる調整値とに基づいて、前記光源駆動手段を制御することにより、前記光源の発光量を調整することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターであって、
前記調整値取得手段は、入力された前記複数の光源の階調値が前記記憶手段に記憶された階調値である場合に、前記記憶手段に記憶された調整値に基づいて前記発光量調整手段により前記光源の発光量を調整し、入力された前記複数の光源の階調値が前記記憶手段に記憶された階調値以外の階調値である場合には、前記記憶手段に記憶された調整値から算出される推定値に基づいて前記発光量調整手段により前記光源の発光量を調整することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3に記載のプロジェクターであって、
前記調整値取得手段は、前記複数の光源の階調値をいずれかの階調値とし、前記複数の光源が発する光を予め設定された割合で含む変調光を前記投射部により投射し、投射された変調光の状態を前記検出手段により検出して、前記変調光のホワイトバランスを整える調整値を取得し、前記光源の階調値と前記調整値とを関連付けて前記記憶手段に記憶させることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項3または4に記載のプロジェクターであって、
いずれかの前記光源の光から色変換及び/又は分光により複数の色光を生成する色光変換手段を備え、
前記変調手段は、前記色光変換手段により生成された前記複数の色光を変調し、
前記調整値取得手段は、前記光源の階調値に基づいて、前記記憶手段に記憶された調整値または前記記憶手段に記憶された調整値から算出される推定値から、各々の前記色光の光量の調整値を求め、さらに各々の前記光源の調整値を求めて前記発光量調整手段により前記光源の発光量を調整することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1から5のいずれかに記載のプロジェクターであって、
前記調整値取得手段は、前記変調光のホワイトバランスを、前記プロジェクターの外部で測定した測定値と、前記検出手段により検出された検出値とに基づいて、前記調整値を取得することを特徴とするプロジェクター。 - 複数の光源と、前記複数の光源が発する複数の色光を変調する変調手段と、前記変調手段で変調された変調光を投射する投射部と、前記投射部から投射される変調光の状態を検出する検出手段と、前記複数の光源の複数の階調値について、前記複数の光源の階調値と、前記投射部から投射される変調光のホワイトバランスを整えるための各々の前記光源の発光量の調整値とを関連付けて記憶する記憶手段と、を備えるプロジェクターにおける発光制御方法であって、
入力された前記複数の光源の階調値に対応する調整値を、前記記憶手段に記憶された調整値をもとに得るステップと、
前記投射部から投射される変調光の状態を前記検出手段により検出するステップと、
前記検出手段により検出される変調光の状態と、前記記憶手段に記憶された調整値をもとに得られた調整値とに基づいて各々の前記光源の発光量を調整するステップと、を備え、
前記記憶手段に記憶される複数の調整値は、前記記憶手段に記憶される複数の調整値は、前記複数の光源が発する光を予め設定された割合で含む変調光を前記投射部により投射し、投射された変調光の状態を前記検出手段により検出して得られる検出値であり、投射された変調光に含まれる前記複数の色光の光量比を示す値であることを特徴とするプロジェクターにおける発光制御方法。
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