JP5103969B2 - 投影装置、投影制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動合焦機能を有するプロジェクタ等に好適な投影装置、投影制御方法及びプログラムに関する。

従来、液例式の投写型表示装置で、冷却液の温度変化によりフォーカスずれが発生した場合に、そのフォーカスずれを自動的に補正して常に最良の投射画像を得るべく、冷却液の温度を温度センサにより検出し、検出した温度に応じてフォーカスレンズを駆動するモータの回転方向及び回転量を制御するようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
また、投射表示装置において、光源点灯後に時間が経過しても、計時に従ってフォーカスレンズ群を移動してピントずれが発生しないようにするべく、光源が点灯した時点で計時を開始し、以後、計時によるずれ量のタイムテーブルを基にフォーカス補正量を演算し、このフォーカス補正量にモード別の補正量を加えて校正した上で、フォーカスモータを駆動し、フォーカスレンズ群を移動させてピント補正を行なう技術が考えられている。（例えば、特許文献２）
特開２０００−２４４８４７号公報 特開２００６−１６３０６０号公報

上記特許文献１，２に記載された技術は、レンズの温度、あるいは光源ランプを点灯してからの時間を基準として、フォーカスレンズに生じている筈のずれ量を補正し、正確なフォーカス状態を維持するようにしたものである。

しかしながら、現実の製品では、各種センサや光学レンズ等で特性に個体毎のばらつきが大きいため、上記特許文献１，２に記載された原理的な補正に加えて、工場出荷前に各個体毎にキャリブレーションを施してフォーカス補正量を調整する必要があった。

しかるに、プロジェクタ装置がユーザに購入され、長期間にわたって使用に供されると、各種センサや光学レンズ系の経時変化、具体的には検出精度の劣化等に連れて初期のフォーカス精度を維持することができなくなり、徐々にフォーカス位置にずれを生じるようになる。

こうした経時変化等によるフォーカス状態のずれに関し、上記特許文献１，２に記載された技術では全く対処することができない。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、センサの経時変化による性能の劣化等を勘案し、長期間にわたって常に正確なフォーカス状態を維持することが可能な投影装置、投影制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明は、光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系により投影して投影対象面で結像させる投影手段と、上記投影手段のレンズ光学系の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段の検出結果に対応する補正値を設定したテーブルを記憶したテーブル記憶手段と、上記温度検出手段での検出結果に応じて上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルを参照し、得た上記検出結果に対応する補正値により上記投影手段のレンズ光学系中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御手段と、上記投影制御手段で補正した結像位置に対する上記特定のレンズ位置の微調整入力を受付ける微調整入力手段と、上記微調整入力手段で受付けた微調整入力に応じて上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルを更新設定させる更新手段とを具備し、上記更新手段は、上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルに対し、設定温度範囲両端での補正値を固定して受付けた微調整入力に伴う補間処理を実行することを特徴とする。

本発明によれば、センサの経時変化による性能の劣化等を勘案し、長期間にわたって常に正確なフォーカス状態を維持することが可能となる。

以下本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の電子回路の構成について示すものである。同図で、入出力コネクタ部１１より入力される各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介して画像変換部１３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影処理部１４へ送られる。

投影処理部１４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ１５に展開して記憶させた上でこのビデオＲＡＭ１５の記憶内容からビデオ信号を生成する。投影処理部１４は、このビデオ信号のフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子（ＳＯＭ）である例えばマイクロミラー素子１６を表示駆動する。

一方、リフレクタ１７内に配置された、例えば超高圧水銀灯を用いた光源ランプ１８が高輝度の白色光を出射する。光源ランプ１８の出射した白色光は、カラーホイール１９を介して時分割で原色に着色され、インテグレータ２０で輝度分布が均一な光束とされた後にミラー２１で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。

しかして、マイクロミラー素子１６での反射光で光像が形成され、形成された光像が光学レンズユニット２２を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

光学レンズユニット２２は、マイクロミラー素子１６で形成された光像を拡大してスクリーン等の対象に投影するものであり、合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。

このうち、特に合焦位置はフォーカスレンズ２２ａが図中に矢印Ａで示す如く光軸方向に沿って前後に移動することで制御されるもので、当該フォーカスレンズ２２ａはステッピングモータ（Ｍ）２３の回動駆動により移動する。

しかるに、上記光源ランプ１８の点灯駆動、及び上記カラーホイール１９を回転させるモータ（Ｍ）２４の回転駆動、及び上記ステッピングモータ２３の回動駆動等をいずれも投影光処理部２５が実行する。

この投影光処理部２５はまた、リフレクタ１７に取付けられて光源ランプ１８の温度を検出する温度センサ２６、及び光学レンズユニット２２のレンズ鏡筒の外周面の一部に取付けられてフォーカスレンズ２２ａを含む光学レンズユニット２２の温度を検出する温度センサ２７からのそれぞれ温度データを入力する。

上記各回路の動作すべてを制御部２８が制御する。この制御部２８は、ＣＰＵ、ワークメモリ等により構成され、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリでなるプログラムメモリ２９に固定記憶された動作プログラムや各種定型データ、後述する温度補正テーブル等を用いて制御動作を実行する。

上記制御部２８にはさらに、上記システムバスＳＢを介して測距処理部３０、及び音声処理部３１が接続される。

測距処理部３０は、このプロジェクタ装置１０の前面に上記光学レンズユニット２２と近接した、直交配置された２対の位相差センサからなる測距センサ３２を制御駆動し、それらの検出出力から任意の点位置までの距離を算出するもので、算出された距離値データを上記制御部２８へ送る。

音声処理部３１は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、プロジェクタ装置１０の本体ケーシングの例えば背面に設けられるスピーカ３３を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

なお、制御部２８に対して、キースイッチ部３４及びＩｒ受光部３５から直接ユーザのキー操作に応じた操作信号が入力される。
このキースイッチ部３４としては、例えば電源キー、ズームキー、フォーカスキー、入力選択キー、「Ｍｏｄｅ」キー、カーソル（「↑」「↓」「←」「→」）キー、「Ｅｎｔｅｒ」キー、「Ｃａｎｃｅｌ」キー等からなるもので、同様のキーがこのプロジェクタ装置１０の図示しないリモートコントローラにも配設されているものとする。

Ｉｒ受光部３５は、プロジェクタ装置１０の本体ケーシングの前面及び背面に設けられ、図示しないリモートコントローラからの赤外光変調信号を復調してコード信号化し、制御部２８に送出する。

次に上記実施の形態の動作について説明する。
図２は、このプロジェクタ装置１０の電源がオンされてから制御部２８が通常の投影動作と並行して実施する、光学レンズユニット２２のフォーカスレンズ２２ａの位置の補正に関する処理内容を示すものである。

その当初には、まず光源ランプ１８の点灯を開始する（ステップＳ０１）。併せて、光学レンズユニット２２のフォーカスレンズ２２ａを予め設定された初期位置に移動させる（ステップＳ０２）。

これと共に、以後自動的に温度補正処理を行なう周期を計時する、制御部２８内に設けた温度補正タイマの計時を開始させる（ステップＳ０３）。

その後、当該温度補正タイマの計時内容が所定の値となった否かにより、フォーカスレンズ２２ａの位置の温度補正を行なうタイミングとなったか否かを判断する（ステップＳ０４）。

ここでまだ温度補正タイマの計時内容が所定の値となっておらず、フォーカスレンズ２２ａの位置の温度補正を行なうタイミングではないと判断した場合には、次いでフォーカスレンズ２２ａの位置を手動で移動するためのフォーカスキーの操作がなされたか否かをキースイッチ部３４またはＩｒ受光部３５からの入力の有無により判断する（ステップＳ０５）。

このステップＳ０５でフォーカスキーの操作がなされていないと判断すると、上記ステップＳ０４からの処理に戻る。

以後ステップＳ０４，Ｓ０５の処理を繰返し実行することにより、フォーカスレンズ２２ａの位置の温度補正を行なうタイミングとなるか、またはユーザによりフォーカスキーが操作されるのを待機する。

しかして、フォーカスレンズ２２ａの位置の温度補正を行なうタイミングとなった場合、ステップＳ０４でこれを判断し、投影光処理部２５を介して温度センサ２７により光学レンズユニット２２の温度データを取得する（ステップＳ０６）。

次いで、取得した温度データを用い、プログラムメモリ２９に予め記憶している温度補正テーブルＬＴを参照して、フォーカスレンズ２２ａの補正量を取得する（ステップＳ０７）。

図３（Ａ）−１は、プログラムメモリ２９に記憶されている初期状態の温度補正テーブルＬＴの内容を例示するものである。同図は、温度センサ２７が検出した温度データの十の位を縦軸、一の位を横軸としてその組合せにより上記フォーカスレンズ２２ａの駆動位置を補正する前後（＋／−）ステップ数を補正値として読出す。

図３（Ａ）−２は、上記図３（Ａ）−１で示す初期状態の温度補正テーブルＬＴの内容をグラフ化したものであり、温度データによりフォーカスレンズ２２ａの補正量がリニアに変化するものとしている
こうして温度補正テーブルＬＴから読出した補正値に従い、投影光処理部２５、ステッピングモータ２３を介してその時点でのフォーカスレンズ２２ａの正規の駆動位置を移動させる（ステップＳ０８）。

その後、上記温度補正タイマの計時を再スタートさせた上で（ステップＳ０９）、上記ステップＳ０４からの待機処理に戻る。

また、上記ステップＳ０５でユーザによりフォーカスキーが操作されたと判断すると、次いでその時点でのフォーカスレンズ２２ａの位置を一時的に制御部２８内に保存した上で（ステップＳ１０）、ユーザに操作された通りにフォーカスレンズ２２ａを移動させ（ステップＳ１１）、フォーカスキーの操作が解除されたか否かを判断する（ステップＳ１２）。

ここで依然としてフォーカスキーが操作されている間は、その操作に従って上記ステップＳ１１でフォーカスレンズ２２ａを移動させる。

こうしてフォーカスキーが操作される間、ステップＳ１１，Ｓ１２の操作を繰返し実行し、フォーカスレンズ２２ａの移動を続行する。

そして、フォーカスキーの操作が解除された時点で、上記ステップＳ１２でこれを判断し、フォーカスレンズ２２ａの移動を停止させた上で、新たな移動後のフォーカスレンズ２２ａの位置を保持する（ステップＳ１３）。

しかるに、フォーカスレンズの移動前と移動後の各レンズ位置の差を算出し、その値が予め設定されている規定量以下であるか否かにより、上記フォーカスキーの操作が正確なフォーカス状態を得るための微調整であったか、あるいはプロジェクタ装置１０の設置位置変更等による新たな投影対象に基づく操作であったかを判断する（ステップＳ１４）。

ここで微調整のための操作ではないと判断した場合には、制御部２８内部に設ける、微調整のための操作時間をカウントするための再調整タイマをスタートさせた上で（ステップＳ２０）、上記ステップＳ０４からの待機処理に戻る。

また、上記ステップＳ１４でフォーカスレンズの移動前後のレンズ位置の差が規定量以下であり、上記フォーカスキーの操作が正確なフォーカス状態を得るための微調整であったと判断した場合には、微調整のための操作時間をカウントしている再調整タイマのカウント値を参照し（ステップＳ１５）、予め設定した規定時間以上をかけた微調整のためのフォーカスキー操作であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。

ここでフォーカスキー操作に要した時間が規定値未満であった場合には、フォーカスキーの操作は微調整のためではなく、プロジェクタ装置１０の設置位置変更等による新たな投影対象に基づく操作であったものとして、上記ステップＳ２０に進み、微調整のための操作時間をカウントするための再調整タイマをスタートさせた上で、上記ステップＳ０４からの待機処理に戻る。

また、上記ステップＳ１６でフォーカスキー操作に要した時間が規定値以上であり、微調整のための操作がなされたと判断した場合には、投影光処理部２５を介して温度センサ２７でその時点の光学レンズユニット２２の温度データを取得し（ステップＳ１７）、取得したフォーカスレンズ２２ａの温度データに対応したプログラムメモリ２９の温度補正テーブルＬＴの補正値を変更設定する（ステップＳ１８）。

図３（Ｂ）−１は、ユーザの微調整操作後のフォーカスレンズ２２ａの位置が「＋８」ステップで有り、その時点での光学レンズユニット２２の温度データが「４４°」であった場合の温度補正テーブルＬＴの変更設定後の内容を例例示するものであり、図３（Ｂ）−２はそれをグラフ化したものである。

ここでは、上記図３（Ａ）−１でも示した通り温度データが「４４°」のときに初期のフォーカスレンズ２２ａの位置が「＋４」ステップであるのに対し、ユーザの微調整操作により「＋８」ステップに移動され、その微調整操作を温度補正テーブルＬＴに反映させた場合を示している。

このようなユーザの微調整は、例えば温度センサ２７が長期間の使用により性能が劣化し、検出する温度データが実際の温度より低めになることなどに起因すると思われ、単に上記温度データが「４４°」の場合のみならず、温度補正テーブルＬＴ全体を補正する必要が生じるものである。

そこで本実施の形態では、上記ステップＳ１８で変更設定した内容に基づき、且つ温度補正テーブルＬＴで規定する設定温度範囲両端での補正値は変更せずに固定するものとして、全体の特性変化が滑らかとなるような補間処理を実行して、温度補正テーブルＬＴ全体を更新設定する（ステップＳ１９）。

図３（Ｃ）−１は、上記補間処理後の温度補正テーブルＬＴの内容を例示するものであり、図３（Ｃ）−２はそれをグラフ化したものである。図３（Ｃ）−２のグラフ中の実線で示す如く、上記ユーザのフォーカスの微調整の内容を反映した上で全体が滑らかな変化特性となるような補間処理を実行したことにより、次回からは温度センサ２７での温度データに対応するフォーカスレンズ２２ａの駆動位置の補正をより正確に実行することができ、結果として温度センサ２７の劣化等の影響を排除して、さらに長い期間にわたるフォーカスレンズ２２ａの位置の温度に基づく正確な補正を実現できる。

こうしてステップＳ１９での温度補正テーブルＬＴの補間処理による更新設定後、再び上記ステップＳ０４からの待機処理に戻る。

このように、例えば温度センサ２７の経時変化による性能の劣化、あるいはその他装置全体での不具合による温度補正の精度の低下を補償するべく、ユーザによるフォーカスレンズ２２ａの位置の微調整操作を反映して温度補正テーブルＬＴの内容を更新設定するものとしたので、長期間にわたって常に正確なフォーカス状態を維持することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、図３（Ｃ）−１，２でも説明したように、温度補正テーブルＬＴの更新設定に関し、設定温度範囲両端での補正値を固定した状態で、ユーザの微調整操作に伴う補間処理を実行するものとした。

これにより、フォーカスレンズ２２ａの位置の温度補正に際してその補正範囲が予め固定されているような制御を行なう場合にも容易に対応できる。

また、上記図３（Ｃ）−１，２で説明したような、設定温度範囲両端での補正値を固定する必要がない場合には、上記図３（Ｃ）−１，２のような更新設定に代えて、図４（Ａ），（Ｂ）に示すようにユーザによるフォーカスレンズ２２ａの位置の微調整操作を温度補正テーブルＬＴ全体に反映して、設定温度範囲内の補正値全体を一律にシフトするものとしてもよい。

このような更新設定を行なうものとすれば、上記上図３（Ｃ）−１，２で説明した補間処理を行なう必要がなく、制御部２８が温度補正テーブルＬＴをより簡単に更新設定することができ、設定温度範囲全体に渡ってユーザの微調整操作を反映させることができる。

なお、上記実施の形態では、フォーカスキーの操作の量と時間とによりユーザが微調整を行なっているのか否かを判断し、微調整を行なっていると判断した場合には即時その操作量とその時点での光学レンズユニット２２の温度により温度補正テーブルＬＴを更新設定するものとして説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば入出力コネクタ部１１に入力される画像信号により投影動作を実行するノーマルモードと、プログラムメモリ２９内に予め記憶されているフォーカシング位置補正用のテストチャート画像を投影してユーザの微調整操作を受付けるキャリブレーションモードとをモードキーの操作により切換えるものとし、キャリブレーションモードが設定されている状態でのみ、ユーザの微調整操作に基づく温度補正テーブルＬＴの更新設定を行なうものとしてもよい。

この場合、上述した如くキャリブレーションモードでは位置補正に適した専用のテストチャート画像を用いることで、より正確な温度補正内容の再設定を行なうことができることに加え、フォーカスキーの操作時間や操作量により微調整のための操作であるか否か等を制御部２８側で判断する必要がなく、特にノーマルモード下での制御部２８の処理を軽減できる。

加えて、プログラムメモリ２９に記憶する温度補正テーブルＬＴの内容を高い頻度で更新設定するのではなく、ユーザ自身が装置の性能をリニューアルしたい場合などにのみ、当該処理を実行するので、よりユーザの意志を反映したキャリブレーション動作が実現できる。

なお、上記実施の形態は、ＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限らず、投影光学系で自動合焦機能を搭載する投影装置であれば、透過型のカラー液晶パネルを表示素子として投影動作を実行する液晶方式のプロジェクタ装置、あるいは原色の光源を時分割でモノクロの液晶表示パネルに透過させるフィールドシーケンシャル駆動の液晶方式のプロジェクタ装置、あるいはスライド投影機やオーバヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）等でも同様に適用することが可能である。

その他、本発明は上述した実施の形態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種々に変形することが可能である。また、上述した実施の形態で実行される機能は可能な限り適宜組合わせて実施しても良い。上述した実施の形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件により適宜の組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の実施の一形態に係るプロジェクタ装置の電子回路の機能構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る電源オン時のフォーカスレンズの位置補正に関する処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る温度補正ルックアップテーブルの内容とその遷移状態とを例示する図。 同実施の形態に係る温度補正ルックアップテーブルの内容の他の遷移状態を例示する図。

符号の説明

１０…プロジェクタ装置、１１…入出力コネクタ部、１２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１３…画像変換部、１４…投影処理部、１５…ビデオＲＡＭ、１６…マイクロミラー素子、１７…リフレクタ、１８…光源ランプ、１９…カラーホイール、２０…インテグレータ、２１…ミラー、２２…光学レンズユニット、２２ａ…フォーカスレンズ、２３…ステッピングモータ（Ｍ）、２４…モータ（Ｍ）、２５…投影光処理部、２６…温度センサ、２７…温度センサ、２８…制御部、２９…プログラムメモリ、３０…測距処理部、３１…音声処理部、３２…測距センサ、３３…スピーカ、３４…キースイッチ部、３５…Ｉｒ受光部、ＬＴ…温度補正ルックアップテーブル、ＳＢ…システムバス。

Claims (4)

1. 光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系により投影して投影対象面で結像させる投影手段と、
   上記投影手段のレンズ光学系の温度を検出する温度検出手段と、
   上記温度検出手段の検出結果に対応する補正値を設定したテーブルを記憶したテーブル記憶手段と、
   上記温度検出手段での検出結果に応じて上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルを参照し、得た上記検出結果に対応する補正値により上記投影手段のレンズ光学系中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御手段と、
   上記投影制御手段で補正した結像位置に対する上記特定のレンズ位置の微調整入力を受付ける微調整入力手段と、
   上記微調整入力手段で受付けた微調整入力に応じて上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルを更新設定させる更新手段と
   を具備し、
   上記更新手段は、上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルに対し、設定温度範囲両端での補正値を固定して受付けた微調整入力に伴う補間処理を実行することを特徴とする投影装置。
2. 通常の投影動作を行なうモードと上記投影手段のレンズ光学系中の特定のレンズ位置の補正を行なうキャリブレーションモードとを切換設定するモード設定手段をさらに具備し、
   上記微調整入力手段及び更新手段は、上記モード設定手段により上記キャリブレーションモードが設定されている場合に有効となる
   ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系により投影して投影対象面で結像させる投影部を備えた投影装置の投影制御方法であって、
   上記投影部のレンズ光学系の温度を検出する温度検出工程と、
   上記温度検出工程での検出結果に対応する補正値を設定したテーブルを予め記憶するテーブル記憶工程と、
   上記温度検出工程での検出結果に応じて上記テーブル記憶工程で記憶したテーブルを参照し、得た上記検出結果に対応する補正値により上記投影部のレンズ光学系中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御工程と、
   上記投影制御工程で補正した結像位置に対する上記特定のレンズ位置の微調整入力を受付ける微調整入力工程と、
   上記微調整入力工程で受付けた微調整入力に応じて上記テーブルを更新設定させる更新工程と
   を有し、
   上記更新工程は、上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルに対し、設定温度範囲両端での補正値を固定して受付けた微調整入力に伴う補間処理を実行することを特徴とする投影制御方法。
4. 光源からの光を用いて光像を形成し、形成した光像を自動合焦機能を有するレンズ光学系により投影して投影対象面で結像させる投影部を備えた投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記投影部のレンズ光学系の温度を検出する温度検出ステップと、
   上記温度検出ステップでの検出結果に対応する補正値を設定したテーブルを予め記憶するテーブル記憶ステップと、
   上記温度検出ステップでの検出結果に応じて上記テーブル記憶ステップで記憶したテーブルを参照し、得た上記検出結果に対応する補正値により上記投影部のレンズ光学系中の特定のレンズ位置を移動させ、自動合焦機能による結像位置を補正する投影制御ステップと、
   上記投影制御ステップで補正した結像位置に対する上記特定のレンズ位置の微調整入力を受付ける微調整入力ステップと、
   上記微調整入力ステップで受付けた微調整入力に応じて上記テーブルを更新設定させる更新ステップと
   をコンピュータに実行させ、
   上記更新ステップは、上記テーブル記憶手段の記憶するテーブルに対し、設定温度範囲両端での補正値を固定して受付けた微調整入力に伴う補間処理を実行することを特徴とするプログラム。

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