JP5213078B2 - プロジェクタ、投射画像輝度調整方法及びプログラム - Google Patents

プロジェクタ、投射画像輝度調整方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、画像を投射するプロジェクタ、投射画像輝度調整方法及びプログラムに関する。
近年、プレゼンテーション等を行う場合、プレゼンテーション等で説明に使用する画像を、多くの人で共有できるように、プロジェクタからスクリーン等の投射対象物に投射することが多くなってきている。
プロジェクタは、プロジェクタから投射した光を投射対象物で拡散及び反射させることにより、投射対象物に画像を表示させる装置である。ここで、投射対象物に表示される投射画像の見た目の明るさである輝度はプロジェクタから投射する光の光量によって変化する。そして、この光の光量は、通常、プロジェクタが備える光源ランプの出力値に依存する。
この光源ランプの出力値は、それぞれのプロジェクタにおいて、例えば220Wや300Wというように予め決められていることが多い。そのため、プロジェクタと投射対象物との間の投射距離やズーム比等のプロジェクタを使用する環境により、投射画像の輝度が大きく変化してしまう。例えば、プロジェクタと投射対象物との間の投射距離が近いほど、投射画像の輝度が高くなり、また、ズーム比を小さく絞るほど、投射画像の輝度が高くなる。
このように、プロジェクタを使用する環境によって投射画像の輝度が変化することとなり、投射画像の輝度が高くなり過ぎたり、低くなり過ぎたりすることがあった。
そこで、プロジェクタを使用する環境によらず、投射画像の輝度を一定にするための技術が求められ、それを可能にする技術が例えば、特開2003−241311号公報に開示されている。
特開2003−241311号公報に開示されている技術では、プロジェクタと投射対象物との間の投射距離やズーム比に応じてプロジェクタから投射する光の光量を調整できるようにすることにより、プロジェクタを使用する環境が異なる場合でも投射画像の輝度が高くなり過ぎたり、低くなり過ぎたりすることがないようにしている。
ここで、投射画像の輝度は、投射距離やズーム比以外に、投射対象物の反射率によっても変化する。
投射対象物の反射率は、投射対象物の種類や色によって異なるため、投射対象物の種類や色が異なると、投射画像の輝度を一定にすることができないという問題点がある。
本発明は、投射距離、ズーム比及び投射対象物が異なる場合でも、投射画像の輝度を一定にすることができるプロジェクタ、投射画像輝度調整方法及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
光源ランプから発光される光を用いて投射対象物へ画像を投射するプロジェクタであって、
前記投射対象物への投射距離と、前記投射対象物からの反射光の反射光量とを測定する調光用センサーと、
ズーム比を検知するズーム位置センサーと、
前記調光用センサーによって測定された測定投射距離及び測定反射光量と、前記ズーム位置センサーによって検知された検知ズーム比とに基づいて前記光源ランプからの発光量を調整することにより、前記投射対象物に表示される投射画像の輝度を一定にする制御部と、を有する。
また、光源ランプから発光される光を用いて投射対象物へ画像を投射するプロジェクタにおける投射画像輝度調整方法であって、
前記投射対象物への投射距離と、前記投射対象物からの反射光の反射光量とを測定する処理と、
ズーム比を検知する処理と、
測定された測定投射距離及び測定反射光量と、検知された検知ズーム比とに基づいて前記光源ランプからの発光量を調整することにより、前記投射対象物に表示される投射画像の輝度を一定にする処理と、を有する。
また、光源ランプから発光される光を用いて投射対象物へ画像を投射するプロジェクタに、
前記投射対象物への投射距離と、前記投射対象物からの反射光の反射光量とを測定する機能と、
ズーム比を検知する機能と、
測定された測定投射距離及び測定反射光量と、検知された検知ズーム比とに基づいて前記光源ランプからの発光量を調整することにより、前記投射対象物に表示される投射画像の輝度を一定にする機能と、を実現させる。
本発明は、以上説明したように構成されているので、投射距離、ズーム比及び投射対象物が異なる場合でも、投射画像の輝度を一定にすることができる。
本発明のプロジェクタの実施の一形態の構成を示すブロック図である。 図1に示したプロジェクタが光を投射する様子を示す図である。 図1及び図2に示した調光用センサーがプロジェクタとスクリーンとの間の投射距離の測定する動作を説明するための図である。 図1及び図2に示した調光用センサーへ戻る反射赤外線光の光量と、スクリーンに投射されている投射画像の輝度との関係を説明するための図である。 図1に示したレンズ部の構成を示す図である。 図1〜図5に示したプロジェクタにおいて光源ランプの出力値を制御する動作を説明するためのフローチャートである。 図1に示した制御部が光源ランプの出力値を算出するために用いる各種の特性を表すグラフである。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明のプロジェクタの実施の一形態の構成を示すブロック図である。
本実施形態のプロジェクタ1は図1に示すように、制御部10と、調光用センサー11と、ズーム位置センサー12bを有するレンズ部12と、電圧変換部13と、アナログ/デジタルコンバーター14と、ランプ制御部15と、光源ランプ16とを備えている。
図1に示したプロジェクタ1は、プロジェクタ1から投射した光を投射対象物で拡散及び反射させることにより、投射対象物に画像を表示させる。
図2は、図1に示したプロジェクタ1が光を投射する様子を示す図である。
図1に示したプロジェクタ1は図2に示すように、光源ランプ16の出力値に応じた光量の光をレンズ部12を介してスクリーン2へ投射する。
プロジェクタ1からスクリーン2へ投射された光は、スクリーン2で拡散及び反射し、スクリーン2を見ている人の目に届く。ここで、プロジェクタ1からスクリーン2へ投射される光は、スクリーン2によって全反射されるのではなく拡散されている。
また、図1に示した調光用センサー11は図2に示すように、スクリーン2に対して直角ではなく斜めになるように設けられており、プロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離等の測定のために赤外線100をスクリーン2へ照射している。調光用センサー11の動作の詳細については後述する。
以下に図1に示したプロジェクタ1の各部の機能について説明する。
制御部10は、基準環境における光源ランプ16の出力値を、実際にプロジェクタ1が画像を投射している実環境を示す実環境データに基づき、各種の特性を用いて補正することにより、実環境における光源ランプ16の出力値を算出する。そして、算出した光源ランプ16の出力値をランプ制御部15へ出力する。なお、本実施形態において実環境データとは、調光用センサー11によって測定されたプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離を示す投射距離データ、調光用センサー11からスクリーン2へ赤外線100(図2参照)を照射することにより、スクリーン2から調光用センサー11へ戻る赤外線100の拡散光を集めた反射赤外線光の光量を示す光量データ、及びズーム位置センサー12bが検出するズーム比を示すズーム比データである。また、本実施形態において基準環境とは、ある反射率を有し、その反射率に応じた光量の反射赤外線光が戻る「基準スクリーン」を基準投射対象物とし、テレ端を基準のズーム比である基準ズーム比とする環境のことである。なお、テレ端とは、最大望遠状態のことである。また、制御部10が光源ランプ16の出力値を算出するために用いる各種の特性については後述する動作フローで説明する。
調光用センサー11は、赤外LED(Light Emitting Diode)-PSD(Position Sensitive Device)方式を利用してプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離と、反射赤外線光の光量とを測定する。そして、測定した投射距離を示す投射距離データをアナログ/デジタルコンバーター14へ出力するとともに、測定した反射赤外線光の光量を示す電流値を電圧変換部13へ出力する。この電流値については後述する。
以下に、図1及び図2に示した調光用センサー11がプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離と、反射赤外線光の光量とを測定する方法について説明する。
まず、図1及び図2に示した調光用センサー11がプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離を測定する方法について説明する。
図3は、図1及び図2に示した調光用センサー11がプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離の測定する動作を説明するための図である。
図1及び図2に示した調光用センサー11は図3に示すように、位置検出部11aと、電極11b,11cとを備えている。
図3に示すように調光用センサー11では、スクリーン2へ赤外線100(図2参照)を照射することによってスクリーン2から調光用センサー11へ戻る赤外線100の拡散光を集めた反射赤外線光101を位置検出部11aで受ける。そして、反射赤外光101を受けた位置検出部11aの位置に基づき、以下に示す方法によってプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離が測定される。
図3において、反射赤外線光101を受けた位置から電極11bまでの距離をL1とし、反射赤外線光101を受けた位置から電極11cまでの距離をL2とする。このとき、電極11bから距離L1に応じた電流I1が取り出され、電極11cから距離L2に応じた電流I2が取り出される。ここで、距離L1,L2と電流I1,I2と関係は、「L1:L2=I2:I1」となっている。そして、「L1:L2=I2:I1」の関係から電流の比(I1/I2)がわかり、距離L1と距離L2との比率が算出できる。そして、この距離L1と距離L2との比率に基づいてプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離が算出される。
このように調光用センサー11では、位置検出部11a上で反射赤外線光101を受けた位置に応じて電極11b,11cから取り出される電流(I1/I2)の比により、プロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離を測定するため、スクリーン2から戻る反射赤外線光101の光量に依存することなく距離が測定できる。
次に、図1及び図2に示した調光用センサー11が反射赤外線光101の光量を測定する方法について説明する。
調光用センサー11が採用している赤外LED−PSD方式では、位置検出部11aで反射赤外線光101を受けることによる光起電力で電流I1及び電流I2を取り出している。そのため、反射赤外線光101の光量によって光起電力も変化する。つまり、図3に示した電流I1と電流I2との合計値により、調光用センサー102へ戻る反射赤外線光101の光量がわかる。
図4は、図1及び図2に示した調光用センサー11へ戻る反射赤外線光の光量と、スクリーン2に投射されている投射画像の輝度との関係を説明するための図である。
図4に示す調光用センサー11へ戻る反射赤外線光101の光量と、スクリーン2を見ている人が感じる投射画像の輝度との間には相関関係がある。具体的には、調光用センサー11に戻る反射赤外線光101の光量が「多い」場合、スクリーン2の拡散光102の反射率が「高い」ことを示しており、スクリーン2を見ている人の目3にはスクリーン2に投射されている投射画像が「明るく」映る。つまり、投射画像の輝度が高くなる。
一方、調光用センサー11に戻る反射赤外線光101の光量が「少ない」場合には、スクリーン2の拡散光102の反射率が「低い」ことを示しており、スクリーン2を見ている人の目3にはスクリーン2に投射されている投射画像が「暗く」映る。つまり、投射画像の輝度が低くなる。
レンズ部12は、光源ランプ16によって発光された光をズーム比に応じてスクリーン2へ投射する。
図5は、図1に示したレンズ部12の構成を示す図である。
図1に示したレンズ部12は図4に示すように、ズームレバー12aと、ズーム位置センサー12bとを備えている。
ズームレバー12aは、プロジェクタ1のユーザーがズーム比を設定するために利用される。
ズーム位置センサー12bは、プロジェクタ1のユーザーがズームレバー12aを操作することによって設定したズーム比を検知し、検知したズーム比を示すズーム比データをアナログ/デジタルコンバーター14へ出力する。
電圧変換部13は、調光用センサー11から出力された電流の合計値を電圧値に変換してアナログ/デジタルコンバーター14へ出力する。
アナログ/デジタルコンバーター14は、調光用センサー11から出力された投射距離データと、ズーム位置センサー12bから出力されたズーム比データと、電圧変換部13から出力された電圧値とをデジタルデータに変換して制御部10へ出力する。
ランプ制御部15は、制御部10から出力された光源ランプ16の出力値に応じて光源ランプ16を駆動させる。
光源ランプ16は、ランプ制御部15の指示によって駆動して発光する。
以下に、上記のように構成されたプロジェクタ1において、光源ランプ16の出力値を制御する動作について説明する。
図6は、図1〜図5に示したプロジェクタ1において光源ランプ16の出力値を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
制御部10は、調光用センサー11にプロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離の算出と、反射赤外線光101(図3及び図4参照)の光量の測定及び出力を指示する(ステップS1)。
制御部10から投射距離及び反射赤外線光101の光量の測定の指示を受けた調光用センサー11は、まず、スクリーン2へ赤外線100(図2及び図4参照)を照射することにより、スクリーン2から調光用センサー11へ戻る赤外線100の拡散光を集めた反射赤外線光101を位置検出部11a(図3参照)で受ける(ステップS2)。
次に、調光用センサー11は、位置検出部11a上で反射赤外線光101を受けた位置に応じて電極11b(図3参照)及び電極11cから取り出された電流値に基づき、プロジェクタ1とスクリーン2との間の投射距離を算出する。そして、算出された投射距離を示す投射距離データをアナログ/デジタルコンバーター14へ出力する(ステップS3)。なお、ここでは、この算出された投射距離をAとする。
また、調光用センサー11は、位置検出部11a上で反射赤外線光101を受けた位置に応じて電極11b及び電極11cから取り出された電流の合計値を電圧変換部13へ出力する(ステップS4)。
調光用センサー11から出力された投射距離データを受けたアナログ/デジタルコンバーター14は、出力を受けた投射距離データをデジタルデータへ変換し、変換した投射距離データを制御部10へ出力する。
ここで、制御部10が光源ランプ16の出力値を算出するために用いる各種の特性について説明する。
図7は、図1に示した制御部10が光源ランプ16の出力値を算出するために用いる各種の特性を表すグラフであり、(a)は基準環境における投射距離と、投射距離に応じて投射画像の輝度を一定にするための光源ランプ16の出力値との関係を表すグラフ、(b)はズーム比と、基準ズーム比からの差分の大きさに応じて投射画像の輝度を一定にするための光源ランプ16の出力値の補正量との関係を表すグラフ、(c)は基準スクリーンを投射対象物とした場合における投射距離と、投射距離に応じた反射赤外線光101の光量との関係を表すグラフ、(d)は実環境におけるスクリーンと基準スクリーンとの反射赤外線光101の光量差と、光量差の大きさに応じて投射画像の輝度を一定にするための光源ランプ16の出力値の補正量との関係を表すグラフである。
なお、図7(b)において原点は、テレ端である基準ズーム比である。また、図7(b)において出力値の補正量とは、例えば、スクリーン2に投射画像を大きく表示させることによって投射画像の輝度が低くなるのを補うための光源ランプ16の出力値の上昇量のことである。
また、図7(d)において、図中横軸の「光量(I1+I2)の基準スクリーンとの差分」が0というのは、基準スクリーンであることを意味しており、基準スクリーンであれば光源ランプ16の出力値の補正は必要ないことから、この場合、図中縦軸の出力値補正量も0となる。
アナログ/デジタルコンバーター14から出力された投射距離データを受信した制御部10は、図7(a)のグラフに表した、基準環境における投射距離と、投射距離に応じて投射画像の輝度を一定にするための光源ランプ16の出力値との関係に基づき、投射距離がAである場合の基準環境における光源ランプ16の出力値である基準出力値を算出する(ステップS5)。ここでは、図7(a)に示すように、この算出された基準出力値をW1とする。
次に、制御部10は、現在のズーム比を検知してアナログ/デジタルコンバーター14へ出力するようにズーム位置センサー12bへ指示する(ステップS6)。
制御部10からズーム比の出力の指示を受けたズーム位置センサー12bは、現在のズーム比を示すズーム比データをアナログ/デジタルコンバーター14へ出力する(ステップS7)。なお、ここでは、検知されたズーム比をBとする。
ズーム比位置センサー12からズーム比データの出力を受けたアナログ/デジタルコンバーター14は、出力を受けたズーム比データをデジタルデータへ変換し、変換したズーム比データを制御部10へ出力する。
アナログ/デジタルコンバーター14から出力されたズーム比データを受信した制御部10は、図7(b)のグラフに表した、ズーム比と、基準ズーム比からの差分の大きさに応じて投射画像の輝度を一定にするための光源ランプ16の出力値の補正量との関係に基づき、ズーム比がBの場合の光源ランプ16の出力値の補正量である第1の出力値補正量を算出する(ステップS8)。図7(b)に示すように、この算出された第1の出力値補正量をW2とする。
次に、制御部10は、図7(c)のグラフに表した、基準スクリーンを投射対象物とした場合における投射距離と、投射距離に応じた反射赤外線光101の光量との関係に基づき、プロジェクタ1と基準スクリーンとの間の距離がAの場合の反射赤外線光101の光量である基準反射光量を算出する(ステップS9)。図7(c)に示すように、この算出された基準反射光量をP1とする。
次に、ステップS4において調光用センサー11から電流の合計値の出力を受けた電圧変換部13は、出力を受けた電流の合計値に応じた電圧値に変換してアナログ/デジタルコンバーター14へ出力する(ステップS10)。
電圧変換部13から電圧値の出力を受けたアナログ/デジタルコンバーター14は、出力を受けた電圧値をデジタルデータへ変換し、光量データとして制御部10へ出力する(ステップS11)。この光量データが示す光量をP2とする。
次に、制御部10は、ステップS9において算出した基準光量P1と、ステップS11において出力を受けた光量P2とから「P1−P2」の計算を行うことにより、投射距離がAの場合における、基準スクリーンとスクリーン2との反射赤外線光101の光量の差を算出する(ステップS12)。この算出された光量差をPとする。
次に、制御部10は、図7(d)のグラフに表した、実環境におけるスクリーンと基準スクリーンとの反射赤外線光101の光量差と、光量差に応じて投射画像の輝度を一定にするための光源ランプ16の出力値の補正量との関係に基づき、投射距離がAで基準スクリーンとスクリーン2との光量差がPの場合の出力値の補正量である第2の出力値補正量を算出する(ステップS13)。図7(d)に示すように、この算出した第2の出力値補正量をW3とする。
次に、制御部10は、ステップS5で算出した基準出力値W1と、ステップS8で算出した第1の出力値補正量W2と、ステップS13で算出した第2の出力値補正量W3とから「W1+W2+W3」の計算を行う。この計算によって実環境に応じた光源ランプ16の出力値が算出される(ステップS14)。この算出された出力値をWとする。
次に、制御部10は、ステップS14において算出された出力値Wをランプ制御部15に出力する(ステップS15)。
制御部10から出力値Wの出力を受けたランプ制御部15は、出力値Wが示す出力で光源ランプ16から光を発光させる。
このように本実施形態においては、投射距離やズーム比だけではなく、投射対象物の反射率の違いも考慮して光源ランプの出力値を決定するため、投射距離やズーム比に加えて投射対象物が異なる場合でも投射画像の輝度を一定することができる。
なお、本実施形態においては、調光用センサーを使用したAuto Focus機能も構築することができる。既にAuto Focus機能を備えたプロジェクタにとっては、コストアップ無しで本実施形態の機能を盛り込むことが可能となる。
また、上述した実施の形態では、光源ランプの出力値(光源の明るさ)を制御することによって投射画像の輝度を変えられるようにしたが、光源ランプの出力値以外でも投射画像の輝度を制御することができる。例えば、光路内の絞りを制御したり、電気的なブライトやコントラストを制御したりすることによって投射画像の輝度を変えることができる。
また、投射画像の輝度に影響を与える要因として、周囲の照度(外光の影響)もある。この周囲の照度も考慮して投射画像の輝度を調整する場合、周囲の照度を感知できる照度センサーをプロジェクタ1に取り付け、上述した実施形態と同様に、光源ランプ16の出力値等を制御するようにする。これにより、周囲照度にも依存せず、投射画像の輝度を一定にすることができる。
また、本発明においては、プロジェクタ内の処理は上述の専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムをプロジェクタにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをプロジェクタに読み込ませ、実行するものであっても良い。プロジェクタにて読取可能な記録媒体とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、DVD、CDなどの移設可能な記録媒体の他、プロジェクタに内蔵されたHDDなどを指す。
以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

Claims (7)

  1. 光源ランプから発光される光を用いて投射対象物へ画像を投射するプロジェクタであって、
    前記投射対象物への投射距離と、前記投射対象物からの反射光の反射光量とを測定する調光用センサーと、
    ズーム比を検知するズーム位置センサーと、
    前記調光用センサーによって測定された測定投射距離及び測定反射光量と、所定の反射率を有する投射対象物を基準投射対象物とし、所定のズーム比を基準ズーム比とする基準環境での、前記基準投射対象物からの前記測定投射距離における反射光量である基準反射光量と、前記ズーム位置センサーによって検知された検知ズーム比とに基づいて前記光源ランプからの発光量を調整することにより、前記投射対象物に表示される投射画像の輝度を一定にする制御部と、を有するプロジェクタ。
  2. 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
    前記制御部は、前記光源ランプの出力値を制御するプロジェクタ。
  3. 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
    前記制御部は、前記光源ランプの出力値を制御する際の基準となる前記基準環境で前記投射画像の輝度を一定にするための前記光源ランプの出力値である基準出力値に、前記測定投射距離、前記測定反射光量及び前記検知ズーム比に基づいて補正をした値を前記光源ランプの出力値とするプロジェクタ。
  4. 請求項3に記載のプロジェクタにおいて、
    前記制御部は、
    前記光源ランプの出力値を制御する際の基準となる前記基準ズーム比で前記基準投射対象物へ画像を投射する場合の投射距離と、該投射距離に応じて前記投射画像の輝度を一定にする前記光源ランプの出力値との関係に基づき、前記測定投射距離における前記光源ランプの出力値である基準出力値を算出し、
    前記基準ズーム比と前記検知ズーム比との差分と、該差分の大きさに応じて前記投射画像の輝度を一定にするための前記光源ランプの出力値の補正量との関係に基づき、前記検知ズーム比における前記光源ランプの出力値の補正量である第1の出力値補正量を算出し、
    前記基準反射光量を、前記基準投射対象物への投射距離と、該投射距離に応じた前記反射光量との関係に基づき算出し、
    前記基準反射光量と前記測定反射光量との差分と、該差分の大きさに応じて前記投射画像の輝度を一定にするための前記光源ランプの出力値の補正量との関係に基づき、前記測定反射光量における前記光源ランプの出力値の補正量である第2の出力値補正量を算出し、
    前記第1の出力値補正量及び前記第2の出力値補正量によって前記基準出力値を補正した値を前記光源ランプの出力値とするプロジェクタ。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプロジェクタにおいて、
    前記調光用センサーは、前記投射対象物へ赤外線を照射し、該照射した赤外線の反射光である反射赤外線光を受けることにより、前記投射距離及び前記反射光量を測定するプロジェクタ。
  6. 光源ランプから発光される光を用いて投射対象物へ画像を投射するプロジェクタにおける投射画像輝度調整方法であって、
    前記投射対象物への投射距離と、前記投射対象物からの反射光の反射光量とを測定する処理と、
    ズーム比を検知する処理と、
    測定された測定投射距離及び測定反射光量と、所定の反射率を有する投射対象物を基準投射対象物とし、所定のズーム比を基準ズーム比とする基準環境での、前記基準投射対象物からの前記測定投射距離における反射光量である基準反射光量と、検知された検知ズーム比とに基づいて前記光源ランプからの発光量を調整することにより、前記投射対象物に表示される投射画像の輝度を一定にする処理と、を有する投射画像輝度調整方法。
  7. 光源ランプから発光される光を用いて投射対象物へ画像を投射するプロジェクタに、
    前記投射対象物への投射距離と、前記投射対象物からの反射光の反射光量とを測定する機能と、
    ズーム比を検知する機能と、
    測定された測定投射距離及び測定反射光量と、所定の反射率を有する投射対象物を基準投射対象物とし、所定のズーム比を基準ズーム比とする基準環境での、前記基準投射対象物からの前記測定投射距離における反射光量である基準反射光量と、検知された検知ズーム比とに基づいて前記光源ランプからの発光量を調整することにより、前記投射対象物に表示される投射画像の輝度を一定にする機能と、を実現させるためのプログラム。
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