JP7000878B2 - 画像投影装置及び画像投影方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像投影装置及び画像投影方法に関する。

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。）等の光学素子をシフトさせて、投影する画像を高解像度化する方法が知られている。

そして、この方法において、ＤＭＤ等を備える可動部に設けられるホール素子と、可動部を移動可能に支持する固定部に設けられる駆動用の磁石とを対向させた構成の位置検出部でＤＭＤの位置を検出できる方法が知られている（例えば、特許文献１等）。

ほかには、曲面ミラー等の光学素子を振動させる装置において、センサ等が温度等の環境情報を検出して補正情報を保存し、振動において基準となる位置又は角度等が補正される方法が知られている（例えば、特許文献２等）。

さらに、ヘッドアップディスプレイにおける投影装置等で行われるレーザ光の出力のキャリブレーション（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）では、アパーチャーでキャリブレーション光を遮断し、レーザ光等を投影装置から射出させないようにする方法が知られている（例えば、特許文献３等）。

上記特許文献２に記載のように、従来の画像投影装置において、光学素子が取り付けられた可動部の位置を検出するセンサのキャリブレーションは、画像投影装置の使用時、すなわち、光源の点灯時に実行される。そして、光学素子が取り付けられた可動部の位置を検出するセンサのキャリブレーションを実行する場合には、例えば、可動部を長さが既知の可動範囲の一端から他端まで移動させ、その際のセンサの反応に補正が必要か否かを確認するが、光源が点灯しているために、キャリブレーション中に投影像の投影位置が動く様子がスクリーンに投影されてしまうという課題がある。上記特許文献３のようにキャリブレーション光を遮光する遮光部があれば、光源の点灯中のキャリブレーションであっても、投影像の投影位置が動く様子が投影されることはないが、遮光のための構成が必要となる。

本発明の一態様は、遮光部がなくとも、光学素子が取り付けられた可動部の位置を検出するセンサのキャリブレーション中に投影像の投影位置が動く様子が投影されることを防ぐことができる画像投影装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態による画像投影装置は、
光源部と、
前記光源部が発した光を変調して画像を形成する光学素子と、
前記光学素子が取り付けられ、移動可能に支持された可動部と、
前記可動部の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部で検出された前記位置を用いて所定の位置に形成された前記画像を投影する投影部と、
前記位置検出部のキャリブレーションを実行し、且つ、前記光源部の点灯状態に応じて、前記キャリブレーションの実行前に前記光源部を消灯すること、前記キャリブレーションの実行後に前記光源部を点灯することの少なくとも一方を実行する制御部と
を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態による画像投影装置は、遮光部がなくとも、光学素子が取り付けられた可動部の位置を検出するセンサのキャリブレーション中に投影像の投影位置が動く様子が投影されることを防ぐことができる。

実施形態による画像投影装置の一例を示す図である。 実施形態におけるプロジェクタのハードウェア構成を例示するブロック図である。 実施形態における光学エンジンの斜視図である。 実施形態における光学エンジンの内部構成を例示する概略図である。 実施形態における光学エンジンの内部構成を例示する概略図である。 実施形態における画像形成ユニットの一例を示す斜視図である。 実施形態における画像形成ユニットの一例を示す分解斜視図である。 実施形態における駆動力生成部の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における位置検出部の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における冷却部の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における画像形成ユニットの可動部分の構成例を示す分解斜視図である。 実施形態における全体処理の第１例を示すフローチャートである。 実施形態における全体処理の第２例を示すフローチャートである。 実施形態における全体処理の第３例を示すフローチャートである。 実施形態における画像投影装置の機能構成例を示す機能ブロック図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、実施形態は以下の記述によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下の説明において装置の第１可動板がある方を「上」又は「上方」、ヒートシンクがある方を「下」又は「下方」という場合がある。

＜画像投影装置例＞
以下、画像投影装置がプロジェクタである例で説明する。

図１は、実施形態による画像投影装置の一例を示す図である。この例では、プロジェクタ１は、出射窓２及び外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）３を有し、投影画像を生成する光学エンジンを有する。また、プロジェクタ１は、例えば、外部Ｉ／Ｆ３に接続されるパソコン（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）又はデジタルカメラ等の外部装置から画像データが送信されると、送信された画像データに基づいて、光学エンジンが投影画像を生成し、出射窓２からスクリーンＳに画像Ｐを投影する。

以下、図面において、Ｘ１‐Ｘ２方向（Ｘ軸方向）は、プロジェクタ１の幅方向とする。また、Ｙ１‐Ｙ２方向（Ｙ軸方向）は、プロジェクタ１の奥行き方向とする。さらに、Ｚ１‐Ｚ２方向（Ｚ軸方向）は、プロジェクタ１の高さ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ軸方向において、プロジェクタ１の出射窓２側を「上」、出射窓２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のハードウェア構成を例示するブロック図である。図示する例では、プロジェクタ１は、外部Ｉ／Ｆ３、電源４、メインスイッチ（ＳＷ）５、操作部６、システムコントロール１０、ファン２０及び光学エンジン２５を有する。

電源４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１が有する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１０、ファン２０又は光学エンジン２５等に給電する。

ＳＷ５は、使用者によるプロジェクタ１のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。具体的には、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、ＳＷ５がＯＮに操作されると、システムコントロール１０は、プロジェクタ１の各部への給電を開始する。一方で、ＳＷ５がＯＦＦに操作されると、システムコントロール１０は、プロジェクタ１の各部への給電を停止する。

操作部６は、使用者による各種操作を受け付けるボタン等である。例えば、操作部６は、プロジェクタ１の上面に設けられる。そして、操作部６は、例えば、投影画像の大きさ、色調及びピント調整等といった使用者による操作を受け付ける。次に、操作部６が受け付けた使用者による操作は、システムコントロール１０に送られる。

外部Ｉ／Ｆ３は、例えば、外部装置に接続される接続端子等である。そして、外部Ｉ／Ｆ３は、接続された外部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１０に出力する。

システムコントロール１０は、例えば、画像制御部１１及び駆動制御部１２等を有する。例えば、システムコントロール１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び記憶装置等である。また、システムコントロール１０の機能は、例えば、ＣＰＵがＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と協働して、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されているプログラムを実行することで実現される。

画像制御部１１は、外部Ｉ／Ｆ３から入力される画像データに基づいて光学エンジン２５が有するＤＭＤ５５１を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。

駆動制御部１２は、光学ユニット５５が有する第１可動板５５３等を駆動させる駆動部を制御し、ＤＭＤ５５１の位置を制御する。

ファン２０は、システムコントロール１０に制御されて回転し、光学エンジン２５のランプユニットである光源３０等を冷却する。

光学エンジン２５は、光源３０、投影される画像を表示する照明光学系ユニット４０、投影される画像を生成する画像形成ユニット５０及び画像を投影する投影光学系ユニット６０等を有する。また、光学エンジン２５は、システムコントロール１０による制御に基づいてスクリーンＳに画像を投影する。

例えば、照明部は、光源３０及び照明光学系ユニット４０等によって実現される。また、例えば、投影部は、投影光学系ユニット６０等によって実現される。

光源３０は、例えば、水銀高圧ランプ、キセノンランプ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を有する。例えば、光源３０は、システムコントロール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する。そして、照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を画像形成ユニット５０が有するＤＭＤ５５１に導く。

画像形成ユニット５０は、光学ユニット５５を有する。また、画像形成ユニット５０が有するＤＭＤ５５１は、システムコントロール１０が有する画像制御部１１によって制御され、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、複数の投影レンズ及びミラー等の光学部品を有する。そして、投影光学系ユニット６０は、画像形成ユニット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。

＜光学エンジン例＞
以下、光学エンジン２５の構成例を説明する。

図３は、実施形態における光学エンジン２５の斜視図である。図示する例では、光学エンジン２５は、プロジェクタ１の内部に設けられる。また、光学エンジン２５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像形成ユニット５０及び投影光学系ユニット６０等を有する。

図示する例では、光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２の方向に光を照射する。次に、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ある画像形成ユニット５０に導く。続いて、画像形成ユニット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。さらに、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、画像形成ユニット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、図示する例では、光学エンジン２５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が、画像が投影される方向は、上方に限られない。例えば、画像は、水平方向等に投影されてもよい。

図４は、実施形態における光学エンジン２５の内部構成を例示する概略図である。

図示するように、照明光学系ユニット４０は、カラーホイール４０１、平面ミラー４０５及び凹面ミラー４０６等を有する。

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）及びＢ（ブルー）の各色のフィルタが設けられる円盤等である。そして、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。

平面ミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、カラーホイール４０１によってＲＧＢ各色に時分割された光を画像形成ユニット５０が有するＤＭＤ５５１に反射する。また、カラーホイール４０１、平面ミラー４０５及び凹面ミラー４０６等は、基台４０３に支持される。そして、基台４０３は、プロジェクタ１の筐体内部に固定される。

なお、照明光学系ユニット４０には、例えば、カラーホイール４０１と平面ミラー４０５との間に、ライトトンネル又はリレーレンズ等が設けられてもよい。

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。そして、ＤＭＤ５５１によって生成された投影画像は、照明光学系ユニット４０を通って投影光学系ユニット６０に導かれる。

図５は、実施形態における光学エンジン２５の内部構成を例示する概略図である。

図４及び図５に図示するように、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及び曲面ミラー６０３等をケースの内部に有する。

投影レンズ６０１は、複数のレンズを有する。そして、投影レンズ６０１は、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。次に、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の外部にあるスクリーンＳ等に投影する。

＜画像形成ユニット例＞
図６は、実施形態における画像形成ユニット５０の一例を示す斜視図である。

以下、図示するように、光学素子が画像形成素子である光学ユニットを備える画像形成ユニットを例に説明する。この例は、ＤＭＤ５５１が画像形成素子である例となる。

画像投影装置は、例えば、図示するような画像形成ユニット５０を有し、画像形成ユニット５０が生成する画像をスクリーンＳ等に投影する。

また、画像形成ユニット５０は、ＤＭＤ５５１を例えば１画素の半分程度移動させる。このように、ＤＭＤ５５１を移動させると、画像投影装置は、投影画像の内に、中間画像を生成し、画像を高解像度化することができる。

画像形成ユニット５０は、例えば、以下のような構成である。

図７は、実施形態における画像形成ユニット５０の一例を示す分解斜視図である。

図示するように、画像形成ユニット５０は、例えば、駆動力生成部５０Ｐ１と、位置検出部５０Ｐ２と、冷却部５０Ｐ３とを含む構成である。以下、各部の詳細を順に説明する。

＜駆動力生成部の例＞
図８は、実施形態における駆動力生成部５０Ｐ１の構成例を示す分解斜視図である。

図示する例では、駆動力生成部５０Ｐ１は、ＤＭＤ５５１を移動させるアクチュエータとなる駆動磁石５３２Ｘ、駆動磁石５３２Ｙ、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙ等を有する。このように、駆動力生成部５０Ｐ１は、例えば、電磁アクチュエータ等を有する構成である。

また、図示する例では、駆動力生成部５０Ｐ１は、ＤＭＤ５５１へ動きを伝達させるため、第１可動板５５３及び第２可動板５５２等の可動板を有する。具体的には、まず、この例では、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙは、第１可動板５５３に設置される。

ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙに電流が流されると、駆動磁石５３２Ｘ及び駆動磁石５３２Ｙによって形成されている磁界により、駆動力となるローレンツ力が発生する。

そして、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙが生成する駆動力が第１可動板５５３に作用すると、第１可動板５５３は、第１固定板５２１、第２固定板５１３及び第３固定板５２３等の固定部分に対して相対的に移動する。

また、図示する例では、第１可動板５５３と、第１固定板５２１との間及び第２可動板５５２と、第２固定板５１３との間等に、ボール５２２及びボール支持部５２６等が設置される。このように、ボール５２２及びボール支持部５２６等があると、固定部分に対して可動部分が点接触する構成となる。そのため、ボール５２２及びボール支持部５２６等によって、駆動の際に発生する摩擦を低減できる。

さらに、図示する例では、第１固定板５２１、第２固定板５１３及び第３固定板５２３等の固定部分は、支柱５１８でつなげられる。また、図示する例では、ＤＭＤ５５１に対して、ＤＭＤカバー５５７が設置される。

以下、第２可動板５５２は、ＤＭＤ５５１が配置される基板とする。

＜位置検出部の例＞
図９は、実施形態における位置検出部５０Ｐ２の構成例を示す分解斜視図である。

図示する例では、位置検出部５０Ｐ２は、ＤＭＤ５５１の移動量等を検出するため、ホール素子５５８及び位置検出用磁石５３１等を有する。したがって、この例では、駆動力生成部５０Ｐ１を構成する第１可動板５５３及び第２可動板５５２と、ホール素子５５８とは、一体となって移動する。

そのため、この例では、位置検出部５０Ｐ２は、第１部分の例である第１部材５４１を有し、第１部材５４１には、第１可動板５５３及び第２可動板５５２等が取り付けられる構成である。

なお、図では、ホール素子５５８は、単体で記載しているが、ホール素子５５８は、位置検出用ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５６４上に実装される。そして、位置検出用ＦＰＣ５６４は、第３可動板５５５に取り付けられる。そのため、図示する例では、第３可動板５５５が移動すると、第３可動板５５５と一緒にホール素子５５８も移動する。なお、第３可動板５５５は、第４固定板５２４等の固定部分に対して相対的に移動する。

また、図示する例では、ホール素子５５８が実装された位置検出用ＦＰＣ５６４は、制御基板５３９に電気的に接続される。そして、ホール素子５５８は、磁気センサの一種であり、位置検出用磁石５３１の磁束変化を検出する。そこで、制御基板５３９は、ホール素子５５８が検出する位置検出用磁石５３１の磁束変化を移動量に変換する演算を行う。次に、制御基板５３９は、演算した移動量に基づいて、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙに供給する電流量等を決定する。

＜冷却部の例＞
図１０は、実施形態における冷却部５０Ｐ３の構成例を示す分解斜視図である。

図示する例では、冷却部５０Ｐ３は、ＤＭＤ５５１を冷却するため、放熱部材の例であるヒートシンク５５４等を有する。そして、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１に押し付けられると、ＤＭＤ５５１が発する熱は、ヒートシンク５５４から放熱される。

また、この例では、ヒートシンク５５４をＤＭＤ５５１に押し付けるため、段付きねじ５３４及び圧縮ばね５１９等の固定部材が用いられる。なお、固定部材は、段付きねじ５３４及び圧縮ばね５１９等に限られず、ヒートシンク５５４を取り付けられる機構部品であればよい。

また、この例では、ヒートシンク５５４は、可動である。そのため、ヒートシンク５５４は、第１可動板５５３に直接的又は間接的に接続する。具体的には、冷却部５０Ｐ３は、第２部分の例である第２部材５４２を有し、第２部材５４２が第１可動板５５３に取り付けられる。このような構成であると、第１可動板５５３が移動すると、第１可動板５５３の動きが第２部材５４２に伝わる。そして、第２部材５４２に取り付けられる段付きねじ５３４を介して、第１可動板５５３の動きがヒートシンク５５４に伝わる。

ヒートシンク５５４は、段付きねじ５３４及び圧縮ばね５１９等によってＤＭＤ５５１に押圧される。そのため、Ｚ軸におけるヒートシンク５５４の位置は、ＤＭＤ５５１の裏面の位置で定まる。一方で、Ｘ軸及びＹ軸におけるヒートシンク５５４の位置は、段付きねじ５３４のガタ分等の自由度がある。

図示する例では、段付きねじ５３４は、ヒートシンク５５４を貫通して、第２部材５４２に取り付けられる。そして、押圧となる力は、圧縮ばね５１９等によって発生する。具体的には、段付きねじ５３４の座面と、ヒートシンク５５４のベース面とで圧縮される圧縮ばね５１９の弾性力で、ヒートシンク５５４は、ＤＭＤ５５１に押圧される。

そして、図示する例は、圧縮ばね５１９の弾性力に対する反力が、第２部材５４２に作用する構成である。すなわち、このような構成であると、反力が直接ＤＭＤが実装された基板に伝わらない。したがって、第２部材５４２の剛性によって、ＤＭＤが実装された基板の撓みを少なくできる。

＜可動部分の例＞
図１１は、実施形態における画像形成ユニット５０の可動部分の構成例を示す分解斜視図である。図示する部分は、画像形成ユニット５０が有する構成のうち、可動する部分であって、図は、第１固定板５２１、第２固定板５１３、第３固定板５２３、支柱５１８、駆動磁石５３２Ｘ、駆動磁石５３２Ｙ、ボール５２２及びボール支持部５２６等の固定部分を非表示にして画像形成ユニット５０を示す。

図示するように、ボイスコイル５３３Ｘ及びボイスコイル５３３Ｙが発生させる駆動力は、まず、第１可動板５５３に作用する。

次に、第１可動板５５３には、第２部材５４２が取り付けられるため、第１可動板５５３の動きは、第２部材５４２に伝わる。そして、第２部材５４２には、第１部材５４１が取り付けられるため、第１可動板５５３の動きは、第１部材５４１に伝わる。

さらに、ＤＭＤ５５１が実装された第２可動板５５２及び第３可動板５５５が第１部材５４１に取り付けられるため、第１可動板５５３の動きによって、第２可動板５５２及び第３可動板５５５が移動し、ＤＭＤ５５１が移動する。

そして、ホール素子５５８が、第１可動板５５３による動きを検出する。

図示するような構成では、例えば、第１可動板５５３等が可動部の例となる。ただし、可動部は、ＤＭＤ５５１を移動させることができる部分であればよい。一方で、この構成では、第１固定板５２１等が固定部の例となる。

＜全体処理例＞
以下、キャリブレーションを行うタイミングを示す３例を説明する。

＜第１例＞
図１２は、実施形態における全体処理の第１例を示すフローチャートである。この例は、プロジェクタが使用中である場合にキャリブレーションを行う例である。

ステップＳ０１では、システムコントロール１０は、画像を投影する。すなわち、プロジェクタは、光源が点灯中であり、画像データに基づいて、画像を生成し、画像を投影する。このように、画像が投影されている状態等のプロジェクタが使用中に、例えば、使用者が、キャリブレーションを行うように指示するボタンを押す等の操作を行うとする。このような操作を受け付けた場合に、システムコントロール１０は、ステップＳ０２に進む。

ステップＳ０２では、システムコントロール１０は、光源が点灯中であることに応じて光源を消灯させる。

ステップＳ０３では、システムコントロール１０は、消灯が完了したか否かを判断する。ステップＳ０２及びステップＳ０３によって光源が消灯すると、プロジェクタでは、光源から光が供給されないため、画像が投影されなくなる。したがって、使用者は、画像が見えなくなる。

次に、消灯が完了したと判断すると（ステップＳ０３でＹＥＳ）、システムコントロール１０は、ステップＳ０４に進む。一方で、消灯が完了していないと判断すると（ステップＳ０３でＮＯ）、システムコントロール１０は、ステップＳ０３を繰り返し、消灯が完了するのを待つ。

ステップＳ０４では、システムコントロール１０は、キャリブレーションを行う。例えば、キャリブレーションは、可動部を駆動させて行われる。なお、キャリブレーションにおいて、可動部をどの程度移動させるか、すなわち、一定量は、あらかじめ設定される。具体的には、キャリブレーションでは、可動部は、長さが既知である可動範囲の一端から他端まで移動するように設定される。そして、可動部を一定量移動させた位置において、システムコントロール１０は、可動部の位置を検出する。続いて、システムコントロール１０は、例えば、位置を示す数値等が出荷時とほぼ同じ程度になるように調整する。具体的には、プロジェクタは、例えば、センサに係る感度等のパラメータ（以下「制御パラメータ」という。）を調整する。

出荷時に設定される感度であると、出荷後、位置検出に用いられる磁石が減磁していたり、又は、センサと、磁石との隙間が広がったりすると、可動部が同じ位置であっても、異なる検出結果になる場合が多い。そこで、このような場合には、例えば、感度を高めるように、システムコントロール１０は、制御パラメータを調整する。このような調整がされると、磁力が弱くなっても、感度が高いため、可動部の位置が出荷時とほぼ同様に検出できる。

なお、制御パラメータは、感度に限られず、検出される位置に応じた移動量等でもよい。

本実施形態のように、位置検出部を位置検出用磁石及びホール素子等で実現する場合には、磁力は、時間の経過、温度の変化又は外部から磁力を受ける等すると、いわゆる減磁が起こり、変化する場合がある。

ほかにも、衝撃等が加わり、位置検出用磁石及びホール素子の隙間が変化する場合がある。センサと、磁石との距離が変化すると、検出結果も変化する場合が多い。

これらの場合には、同じ位置に検出対象があっても、出荷時と異なる検出結果になる場合が多い。そこで、このような場合に、キャリブレーションが行われるのが望ましい。そして、キャリブレーションが行われると、制御パラメータ等が調整されるため、上記のような変化があっても、システムコントロール１０は、出荷時と同様の位置検出等ができる。

ステップＳ０５では、システムコントロール１０は、キャリブレーションが完了したか否かを判断する。

次に、キャリブレーションが完了したと判断すると（ステップＳ０５でＹＥＳ）、システムコントロール１０は、ステップＳ０６に進む。一方で、キャリブレーションが完了していないと判断すると（ステップＳ０５でＮＯ）、システムコントロール１０は、ステップＳ０５を繰り返し、キャリブレーションが完了するのを待つ。

ステップＳ０６では、システムコントロール１０は、光源を点灯させる。すなわち、プロジェクタは、画像を投影する準備等を行う。したがって、ステップＳ０６では、システムコントロール１０は、光源を点灯させる以外に、画像を投影させるための様々な処理を行ってもよい。

＜第２例＞
図１３は、実施形態における全体処理の第２例を示すフローチャートである。この例は、プロジェクタの使用が開始され、例えば、光源の消灯時に電源がＯＮとなる操作が行われる際にキャリブレーションを行う例である。

ステップＳ１１では、プロジェクタは、電源ＯＮ命令を受け付ける。例えば、使用者が電源をＯＮにするため、ＳＷ５をＯＮの状態にする。このような入力をシステムコントロール１０がＳＷ５から受け付けると、プロジェクタは、電源ＯＮ命令があったと判断する。

ステップＳ１２では、システムコントロール１０は、光源が消灯時であることに応じてキャリブレーションを行う。例えば、ステップＳ１２は、ステップＳ０４と同様の処理である。

ステップＳ１３では、システムコントロール１０は、キャリブレーションが完了したか否かを判断する。

次に、キャリブレーションが完了したと判断すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、システムコントロール１０は、ステップＳ１４に進む。一方で、キャリブレーションが完了していないと判断すると（ステップＳ１３でＮＯ）、システムコントロール１０は、ステップＳ１３を繰り返し、キャリブレーションが完了するのを待つ。

ステップＳ１４では、システムコントロール１０は、光源を点灯させる。すなわち、システムコントロール１０は、画像を投影する等の各処理をプロジェクタが行えるように準備を行う。したがって、ステップＳ１４では、システムコントロール１０は、光源を点灯させる以外に、各処理を実行する前に行われる、いわゆる前処理等を行ってもよい。

＜第３例＞
図１４は、実施形態における全体処理の第３例を示すフローチャートである。この例は、プロジェクタの使用が終了し、例えば、プロジェクタがシャットダウンされる際にキャリブレーションを行う例である。

ステップＳ２１では、プロジェクタは、シャットダウン命令を受け付ける。例えば、使用者が電源をＯＦＦにするため、ＳＷ５をＯＦＦの状態にする。このような入力をシステムコントロール１０がＳＷ５から受け付けると、プロジェクタは、シャットダウン命令があったと判断する。

ステップＳ２２では、システムコントロール１０は、光源が点灯していることに応じて光源を消灯させる。

ステップＳ２３では、システムコントロール１０は、消灯が完了したか否かを判断する。ステップＳ２２及びステップＳ２３によって光源が消灯すると、プロジェクタでは、光源から光が供給されないため、画像が投影されなくなる。したがって、使用者は、画像が見えなくなる。

次に、消灯が完了したと判断すると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、システムコントロール１０は、ステップＳ２４に進む。一方で、消灯が完了していないと判断すると（ステップＳ２３でＮＯ）、システムコントロール１０は、ステップＳ２３を繰り返し、消灯が完了するのを待つ。

ステップＳ２４では、システムコントロール１０は、キャリブレーションを行う。例えば、ステップＳ２４は、ステップＳ０４と同様の処理である。

ステップＳ２５では、システムコントロール１０は、キャリブレーションが完了したか否かを判断する。

次に、キャリブレーションが完了したと判断すると（ステップＳ２５でＹＥＳ）、システムコントロール１０は、ステップＳ２６に進む。一方で、キャリブレーションが完了していないと判断すると（ステップＳ２５でＮＯ）、システムコントロール１０は、ステップＳ２５を繰り返し、キャリブレーションが完了するのを待つ。

ステップＳ２６では、プロジェクタは、電源をＯＦＦにする。なお、ステップＳ２６では、システムコントロール１０は、システムコントロール１０が行う各処理を終了させたり、各ハードウェアの制御を終了させたりしてもよい。

＜機能構成例＞
図１５は、実施形態における画像投影装置の機能構成例を示す機能ブロック図である。例えば、図示するように、プロジェクタ１は、駆動力生成部５０Ｐ１、位置検出部５０Ｐ２、投影部５０Ｐ４、可動部５０Ｐ６、固定部５０Ｐ７、キャリブレーション部５０Ｐ８及び光源部５０Ｐ９等を備える機能構成である。

駆動力生成部５０Ｐ１は、可動部５０Ｐ６を駆動させる駆動力を生成する駆動力生成手順を行う。例えば、駆動力生成部５０Ｐ１は、システムコントロール１０及び図８に示す構成等で実現される。

位置検出部５０Ｐ２は、可動部５０Ｐ６の位置を検出する位置検出手順を行う。例えば、位置検出部５０Ｐ２は、図９に示す構成等で実現される。

投影部５０Ｐ４は、画像形成ユニット５０が形成する画像Ｐを投影する。例えば、投影部５０Ｐ４は、投影光学系ユニット６０等で実現される。

キャリブレーション部５０Ｐ８は、キャリブレーションを行う。例えば、キャリブレーション部５０Ｐ８は、システムコントロール１０等で実現される。

光源部５０Ｐ９は、光を発し、画像形成ユニット５０に光を供給する。例えば、光源部５０Ｐ９は、光源３０等で実現される。

まず、画像形成ユニット５０で光学素子５０Ｐ５によって画像Ｐが形成されると、光源部５０Ｐ９から供給される光を用いて、投影部５０Ｐ４は、画像Ｐを投影する。このように、プロジェクタ１の使用中に画像Ｐが投影されると、使用者は、画像Ｐを見ることができる。

そして、光学素子５０Ｐ５は、可動部５０Ｐ６及び固定部５０Ｐ７等の可動ユニットによって移動可能となる。具体的には、駆動力生成部５０Ｐ１が駆動力を生成し、可動部５０Ｐ６を駆動させることで、光学素子５０Ｐ５は、移動できる。このように、光学素子５０Ｐ５が移動できると、形成する画像をシフトさせ、高画質に投影すること等ができる。

そして、可動部５０Ｐ６の位置は、位置検出部５０Ｐ２によって検出される。この検出結果は、駆動力生成部５０Ｐ１にフィードバックされる。したがって、駆動力生成部５０Ｐ１は、位置検出部５０Ｐ２による検出結果に基づいて、可動部５０Ｐ６の位置等を把握し、可動部５０Ｐ６の位置を、画像を形成するべく予め設定された複数の位置に制御できる。

位置検出部５０Ｐ２は、制御パラメータＣＰに基づいて可動部５０Ｐ６の位置等を検出する。したがって、制御パラメータＣＰが可動部５０Ｐ６に合わない設定であると、位置検出部５０Ｐ２による検出に影響が出やすい。そのため、減磁等がある場合には、キャリブレーションを行い、制御パラメータＣＰを調整するのが望ましい。

キャリブレーション部５０Ｐ８は、光源部５０Ｐ９が消灯した状態でキャリブレーションを行う。例えば、駆動力生成部５０Ｐ１に対して、キャリブレーション用の位置に可動部５０Ｐ６を移動させるように命令し、移動した位置で位置検出部５０Ｐ２に可動部５０Ｐ６の位置等を検出させる。このようにすると、キャリブレーション部５０Ｐ８は、制御パラメータＣＰを現状に合った値等に更新できる。

＜効果＞
以上のような光源が消灯している状態において、プロジェクタは、キャリブレーションを行う。このようなタイミングでキャリブレーションを行うと、プロジェクタは、キャリブレーション中に画像が投影されるのを防ぐことができる。キャリブレーション中に画像が投影されると、キャリブレーションによって光学素子の移動等があるため、投影される画像が大きく動く場合が多い。このような画像は、使用者が意図していない画像であるため、使用者に見えてしまうと、使用者は、不快に感じる場合もある。

そこで、本実施形態のように、プロジェクタは、光源を消灯させた状態でキャリブレーションを行うことで、キャリブレーション中に画像が投影されないようにできる。このようにすると、プロジェクタは、キャリブレーション中に画像が投影されて使用者に不快感を与えるのを防ぐことができる。

また、上記第２例のように、電源がＯＮとなった場合等では、光源が点灯する前であるため、光源が消灯している状態がある。同様に、上記第３例のように、シャットダウンの際には、光源が消灯される場合が多い。これらの例のように、光源が消灯された後又は光源が点灯される前等に、キャリブレーションは、行われるのが望ましい。

さらに、例えば、特許文献３に記載のように、キャリブレーション光を遮断して、画像を見えなくするには、遮断させるための機構等がないと実現できない。また、この方法では、レーザ光のキャリブレーションであるため、光源を消灯させることができない構成である。一方で、本実施形態のように、光源を消灯させると、上記のような光を遮断させるための機構等が不要にできる。

＜画像の投影例＞
駆動制御部１２は、例えば、画像を投影中に、フレームレート等に基づく周期で、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、ＤＭＤ５５１の位置を制御する。そして、画像制御部１１は、センサによって検出された位置情報を用いて、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、駆動制御部１２は、Ｘ方向及びＹ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同士の間で、ＤＭＤ５５１を所定の周期で往復移動させる。そして、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倍にできる。ほかにも、ＤＭＤ５５１の移動位置を増やすと、投影画像の解像度をＤＭＤ５５１の２倍以上にすることもできる。

よって、駆動制御部１２がＤＭＤ５５１等をシフト動作させ、かつ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１の位置に応じた投影画像を生成させる。このように制御すると、ＤＭＤ５５１の解像度以上に高解像度化した画像を投影することが可能になる。

＜他の実施形態＞
なお、上記の冷却部等の構成は、必須ではない。例えば、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるため、ヒートシンク５５４と、ＤＭＤ５５１との間には、弾性変形可能な伝熱シート等があってもよい。このように、伝熱シートがあると、ヒートシンク５５４と、ＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ＤＭＤ５５１を冷却する効果が向上する。

また、可動板及び固定板等のうち、少なくともいずれか１つ以上は、例えば、ステンレス、アルミニウム又はマグネシウム合金等の導電性材料を含むのが好ましい。このような構成であると、例えば、ＤＭＤ５５１又はＤＭＤ５５１を実装した基板等において発生した電気的ノイズを導電性材料を通じて、例えば、筐体等に逃がすことができる。ゆえに、外部へのノイズ漏洩が低減できる。

本実施形態では、磁性材料の板を用いて、ヨーク板とする構成でもよい。このような構成であると、生じる磁束は、ヨーク板として機能する板に集中するため、磁束が漏出するのを少なくできる。

なお、画像投影装置は、１つの装置でなくともよい。すなわち、画像投影装置は、複数の装置で構成されるシステムでもよい。例えば、システムでは、複数の装置が、画像投影方法に係る処理を分散、冗長又は並列して行ってもよい。

また、画像投影方法に係る各手順は、プログラムによって実現されてもよい。すなわち、演算装置及び記憶装置等を有するコンピュータが、プログラムに基づいて画像投影方法に係る手順を行うことで画像投影方法が実行されてもよい。

以上、実施形態における一例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。すなわち、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（画像投影装置の例）
１０ システムコントロール
１１ 画像制御部
１２ 駆動制御部
２５ 光学エンジン
３０ 光源
４０ 照明光学系ユニット
６０ 投影光学系ユニット
５５１ ＤＭＤ
５０Ｐ１ 駆動力生成部
５０Ｐ２ 位置検出部
５０Ｐ３ 冷却部
５２２ ボール
５２１ 第１固定板
５１３ 第２固定板
５２３ 第３固定板
５２４ 第４固定板
５２６ ボール支持部
５３１ 位置検出用磁石
５３２Ｘ、５３２Ｙ 駆動磁石
５３３Ｘ、５３３Ｙ ボイスコイル
５５３ 第１可動板
５５２ 第２可動板
５５５ 第３可動板
５４１ 第１部材
５４２ 第２部材
５３４ 段付きねじ
５５８ ホール素子
５５４ ヒートシンク

特開２０１７‐１６７４９６号公報 特開２００８‐１５４５２号公報 特開２０１７‐８３６３１号公報

Claims (7)

1. 光源部と、
   前記光源部が発した光を変調して画像を形成する光学素子と、
   前記光学素子が取り付けられ、移動可能に支持された可動部と、
   前記可動部の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部で検出された前記位置を用いて所定の位置に形成された前記画像を投影する投影部と、
   前記位置検出部のキャリブレーションを実行し、且つ、前記光源部の点灯状態に応じて、前記キャリブレーションの実行前に前記光源部を消灯すること、前記キャリブレーションの実行後に前記光源部を点灯することの少なくとも一方を実行する制御部と
   を備えることを特徴とする画像投影装置。
2. 前記制御部は、前記光源部が消灯している時に前記画像投影装置の電源スイッチをオンにする操作がされた場合、前記キャリブレーションの実行後に、前記光源部を点灯させる請求項１に記載の画像投影装置。
3. 前記制御部は、前記光源部が点灯している時に前記画像投影装置の電源スイッチをオフにする操作がされた場合、前記光源部を消灯した後に前記キャリブレーションを実行する請求項１又は２に記載の画像投影装置。
4. 前記制御部は、前記キャリブレーションの実行後に前記光源部を点灯する請求項３に記載の画像投影装置。
5. 前記キャリブレーションは、前記可動部を一定量移動させた位置で、前記可動部の位置を検出して行われる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像投影装置。
6. 前記可動部は、電磁アクチュエータを有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像投影装置。
7. 光源部と、
   前記光源部が発する光を用いて投影される画像を形成する光学素子と、
   前記光学素子が取り付けられ、移動可能に支持された可動部と、
   前記可動部の位置を検出する位置検出部と
   を備える画像投影装置が行う画像投影方法であって、
   画像投影装置が、前記位置検出部で検出された前記位置を用いて所定の位置に形成された前記画像を投影する投影手順と、
   画像投影装置が、前記位置検出部のキャリブレーションを実行し、且つ、前記光源部の点灯状態に応じて、前記キャリブレーションの実行前に前記光源部を消灯すること、前記キャリブレーションの実行後に前記光源部を点灯することの少なくとも一方を実行する制御手順と
   を含むことを特徴とする画像投影方法。

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