WO2013108359A1

WO2013108359A1 - プロジェクターおよびその制御方法

Info

Publication number: WO2013108359A1
Application number: PCT/JP2012/050787
Authority: WO
Inventors: 良治高橋; 芳久工藤
Original assignee: Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-07-25
Also published as: JPWO2013108359A1; JP5818279B2

Abstract

　入力された映像信号に示される映像を投射面に投射するプロジェクターであって、光源と、前記光源から出射された光を前記映像信号に応じて変調する変調素子と、前記変調素子により変調された光を前記投射面に向けて反射するミラーと、前記ミラーの変形量を検出し、検出結果を出力する検出部と、前記検出部の出力に示される前記ミラーの変形量に基づいて前記投射面に投射される映像の歪み量を特定し、該特定した歪み量に応じて前記映像信号を補正して前記変調素子に入力する補正部と、を有する。

Description

プロジェクターおよびその制御方法

　本発明は、映像信号に示される映像を投射するプロジェクターおよびその制御方法に関する。

　映像信号に示される映像を投射面に投射するプロジェクターとして、光源から出力された光を映像信号に応じて変調して映像光を生成し、映像光を非球面ミラーなどのミラーにより投射面に向けて拡大反射させて映像を投射するミラー反射型プロジェクターがある。ミラー反射型プロジェクターはレンズを用いたプロジェクターと比較すると拡大率が大きいため、短い投射距離で大画面表示が可能となる。

　ミラー反射型プロジェクターにおいては、ミラーによる投射映像の拡大率が大きいことから、ミラーと投射面との位置関係が投射映像に大きく影響する。このため、ミラーの位置が投射面に対して微小に変動しても投射映像に大きな歪みが生じる。

　特許文献１（特開２００３－２８００８９号公報）には、投射面に対する設置角度を調整可能なミラーを有するプロジェクターにおいて、ミラーの設置角度を検出し、検出結果に応じて映像信号を補正する技術が開示されている。この技術によれば、ミラーの設置角度に応じて生じる投射映像の歪みを抑制することができる。

特開２００３－２８００８９号公報

　ミラー反射型プロジェクターにおいては、ミラーへの照射光の大部分は反射されるが、一部の光はミラーで吸収される。光の吸収によりミラーの温度が上昇し、ミラーが変形することがある。上述したように、ミラーによる投射映像の拡大率が大きいため、ミラーの変形により投射映像に歪みが生じる。特許文献１に開示の技術は、ミラーの設置角度に応じた投射映像の歪みを抑制するものであり、ミラーの変形による投射映像の歪みを抑制することはできない。

　本発明の目的は、ミラーの変形による投射映像の歪みを抑制することができるプロジェクターおよびその制御方法を提供することにある。

　上記目的を達成するために本発明の第１のプロジェクターは、
　入力された映像信号に示される映像を投射面に投射するプロジェクターであって、
　光源と、
　前記光源から出射された光を前記映像信号に応じて変調する変調素子と、
　前記変調素子により変調された光を前記投射面に向けて反射するミラーと、
　前記ミラーの変形量を検出し、検出結果を出力する検出部と、
　前記検出部の出力に示される前記ミラーの変形量に基づいて前記投射面に投射される映像の歪み量を特定し、該特定した歪み量に応じて前記映像信号を補正して前記変調素子に入力する補正部と、を有する。

　上記目的を達成するために本発明の第２のプロジェクターは、
　入力された映像信号に示される映像を投射面に投射するプロジェクターであって、
　光源と、
　前記光源から出射された光を前記映像信号に応じて変調する変調素子と、
　前記変調素子により変調された光を前記投射面に向けて反射するミラーと、
　前記ミラーの変形量を検出し、検出結果を出力する検出部と、
　前記ミラーを加圧可能なアクチュエータと、
　前記アクチュエータによる前記ミラーの加圧状態を制御し、前記検出部の出力に示される前記ミラーの変形量が打ち消されるように、前記アクチュエータの駆動量を特定して該アクチュエータを駆動する補正部と、を有する。

　上記目的を達成するために本発明のプロジェクターの第１の制御方法は、
　光源と、入力された映像信号に応じて前記光源から出射された光を変調する変調素子と、前記変調素子により変調された光を投射面に向けて反射するミラーと、を有するプロジェクターの制御方法であって、
　前記ミラーの変形量を検出し、
　前記検出したミラーの変形量に基づいて前記投射面に投射される映像の歪み量を特定し、該特定した歪み量に応じて前記映像信号を補正して前記変調素子に入力する。

　上記目的を達成するために本発明のプロジェクターの第２の制御方法は、
　光源と、入力された映像信号に応じて前記光源から出射された光を変調する変調素子と、前記変調素子により変調された光を投射面に向けて反射するミラーと、前記ミラーを加圧可能なアクチュエータと、を有するプロジェクターの制御方法であって、
　前記ミラーの変形量を検出し、
　前記検出したミラーの変形量が打ち消されるように、前記アクチュエータの駆動量を特定して該アクチュエータを駆動する。

　本発明によれば、ミラー反射型プロジェクターにおけるミラーの変形による投射映像の歪みを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態のプロジェクターの構成を示すブロック図である。図１に示すミラーの正面図である。図１に示すミラーの側面図である。図１に示すプロジェクターの投射映像の変化を示す図である。図１に示す加圧センサーの取り付け状態の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態のプロジェクターの構成を示すブロック図である。図６に示す温度センサーの取り付け状態の一例を示す図である。本発明の第３の実施形態のプロジェクターの構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施形態のプロジェクターの構成を示すブロック図である。図９に示すアクチュエータの取り付け状態の一例を示す図である。

　以下に、本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。

　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態のプロジェクターの構成を示すブロック図である。

　図１に示すプロジェクター１０は、光源１０１と、表示素子１０２と、ミラー１０３と、加圧センサー１０４と、アンプ１０５と、Ａ／Ｄコンバータ１０６と、検出部１０７と、映像信号処理部１０８と、記憶部１０９と、補正部１１０と、フォーマット変換部１１１と、を有する。表示素子１０２は、変調素子の一例である。

　光源１０１は、表示素子１０２を照明する光を出射する。

　表示素子１０２は、映像信号を入力とし、入力された映像信号に応じて光源１０１から出射された光を変調し、映像光を出力する。なお、表示素子１０２の具体例としては、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。

　ミラー１０３は、表示素子１０２から出力された映像光を投射面２０に向けて拡大反射する。なお、ミラー１０３としては、通常、非球面ミラーが用いられる。

　加圧センサー１０４は、光の照射による線膨張によりミラー１０３が変形する際に生じる加圧変化を電位差の変化として検出し、検出結果をアンプ１０５に出力する。

　アンプ１０５は、加圧センサー１０４により検出された電位差をＡ／Ｄ変換が可能な電圧に増幅して出力する。

　Ａ／Ｄコンバータ１０６は、アンプ１０５から出力された電圧をデジタルデータに変換し、検出部１０７に出力する。

　検出部１０７は、Ａ／Ｄコンバータ１０６からの出力に応じてミラー１０３の変形量を検出し、検出結果を補正部１１０に出力する。

　映像信号処理部１０８は、外部の映像信号源から入力された映像信号を補正部１１０が処理可能な形式に変換し、補正部１１０に出力する。

　記憶部１０９は、ミラー１０３の変形量と、その変形量に応じた投射映像の歪み量と、を対応させて記憶する。なお、ミラー１０３の変形量に応じた投射映像の歪み量は、例えば、予め実験的に求められ、記憶部１０９に記憶される。

　補正部１１０は、検出部１０７の出力に示されるミラー１０３の変形量に対応して記憶部１０９に記憶されている投射映像の歪み量を特定し、その歪み量に応じて、映像信号処理部１０８から出力された映像信号を補正してフォーマット変換部１１１に出力する。

　フォーマット変換部１１１は、補正部１１０から出力された映像信号を表示素子１０２で表示可能な形式に変換し、表示素子１０２に入力する。

　図２は、ミラー１０３の正面図である。

　図２に示すように、本実施形態においては、ミラー１０３は、上辺、左辺および右辺が固定具２０１により固定されている。

　ミラー１０３に光が照射されると、光の吸収により光の照射部分が発熱し、ミラー１０３を構成する部材、例えば、プラスチックやそのプラスチックをコーティングする金属皮膜に線膨張が生じる。線膨張による力は、固定具２０１により固定されていないミラー１０３の下辺に向けて逃げるため、ミラー１０３の下辺の中央付近を中心として盛り上がるようにミラー１０３が変形する。

　図３は、ミラー１０３の側面図である。なお、図３は、プロジェクター１０から投射面２０に、上方向に向けて投射が行われている状態を示している。

　上述したように、ミラー１０３への光の照射により、図２に示すミラー１０３の下辺の中央付近を中心として盛り上がるようにミラー１０３が変形する。そのため、図３の点線で示される状態から実線で示される状態のように、入射光３０１に対するミラー１０３の角度が変化する。入射光３０１に対するミラー１０３の角度が変化すると、反射光３０２の投射面２０に対する角度が変化し、投射映像に歪みが生じる。

　上述したように、図３においては、プロジェクター１０から投射面２０に上方向に向けて投射が行われているため、ミラー１０３の上辺から投射面２０に投射される投射映像の上端までの距離の方が、ミラー１０３の下辺から投射面２０に投射される投射映像の下端までの距離よりも長い。そのため、反射光３０２の投射面２０に対する角度の変化の影響が、投射映像の上部に行くほど大きくなる。

　図４は、ミラー１０３の変形の前後での投射映像の変化を示す図である。

　図４において、点線は、ミラー１０３の変形前の投射映像４０１を示し、実線は、ミラー１０３の変形後の投射映像４０２を示す。

　上述したように、反射光３０２の投射面２０に対する角度の変化の影響は投射映像の上部に行くほど大きくなるので、投射映像４０２には、投射映像４０１に対して上方向および左右方向にずれる台形歪み（キーストーン歪み）が生じる。

　補正部１１０は、投射映像の台形歪みを抑制するように映像信号を補正して、フォーマット変換部１１１に出力する。ここで、投射映像の歪み量と、その歪み量を抑制するための映像信号の補正量と、が対応して予め記憶部１０９に記憶されており、補正部１１０は、検出部１０７の出力に示されるミラー１０３の変形量に対応する投射映像の歪み量を特定し、特定した歪み量に対応して記憶部１０９に記憶されている補正量で映像信号を補正する。

　図５は、加圧センサー１０４の取り付け状態の一例を示す図である。

　図５に示すように、ミラー１０３の下辺には、図３においては記載を省略した、例えば、ミラー１０３と同様の部材により構成される延在部５０１が延在している。また、加圧センサー１０４は、延在部５０１に接触する突起部５０２を有している。

　上述したように、ミラー１０３の下辺は固定具により固定されておらず、光の照射により、ミラー１０３の下辺付近が大きく変形する。ミラー１０３の変形により、延在部５０１の位置が点線で示される位置から太実線で示される位置に変化する。延在部５０１の位置が変わることで突起部５０２が加圧され、突起部５０２の位置が、一点鎖線の位置から変位する。突起部５０２の位置の変位はミラー１０３の変形量に対応している。

　加圧センサー１０４は、突起部５０２の位置の変位に基づいて、ミラー１０３の変形による突起部５０２への加圧変化を電位差として検出し、検出結果を出力する。なお、上述したように、ミラー１０３の下辺付近が大きく変形する。そのため、ミラー１０３の下辺から延在部５０１を延在させ、その延在部５０１の位置の変位による突起部５０２への加圧変化を検出することで、ミラー１０３における変形量が最も大きい部分の変形量を検出することができる。

　このように本実施形態によれば、プロジェクター１０は、ミラー１０３の変形量を検出し、その検出結果に基づいて投射映像の歪み量を特定し、特定した歪み量に応じて補正した映像信号に応じて光源１０２の出射光を変調して、映像を投射する。

　そのため、光の照射によりミラー１０３が変形した場合にも、投射映像の歪みを抑制することができる。

　（第２の実施形態）
　図６は、本発明の第２の実施形態のプロジェクター６０の構成を示す図である。図６において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

　本実施形態のプロジェクター６０は、第１の実施形態のプロジェクター１０と比較して、加圧センサー１０４を温度センサー６０１に変更した点と、検出部１０７を検出部６０２に変更した点と、が異なる。

　温度センサー６０１は、ミラー１０３の光の照射面の裏面に取り付けられ、ミラー１０３の温度変化を電位差として検出し、検出結果をアンプ１０５に出力する。温度センサー６０１の出力は、アンプ１０５により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０６によりＡ／Ｄ変換されて、検出部６０２に入力される。

　検出部６０２は、Ａ／Ｄコンバータ１０６の出力に応じてミラー１０３の変形量を検出し、検出結果を補正部１１０に出力する。ここで、ミラー１０３を構成する部材の熱膨張率は予め求めることができ、この熱膨張率とミラー１０３の温度とからミラー１０３の変形量を検出することができる。

　図７は、温度センサー６０１の取り付け状態の一例を示す図である。

　図７に示すように、温度センサー６０１は、ミラー１０３の裏面の中心部に取り付けられている。通常、ミラー１０３の光の照射面の中央付近に映像光が照射されるので、ミラー１０３の裏面の中心部に温度センサー６０１を取り付けることで、光の照射によるミラー１０３の温度変化を正確に検出することできる。

　このように本実施形態によれば、プロジェクター６０は、ミラー１０３の温度変化を検出し、検出結果に基づいて、ミラー１０３の変形量を検出する。

　なお、本実施形態においては、ミラー１０３の裏面の中心部に温度センサー６０１を取り付ける例を用いて説明したが、これに限られるものではない。例えば、投射映像の歪みとの相関性が高い位置に温度センサー６０１を取り付けてもよい。

　（第３の実施形態）
　図８は、本発明の第３の実施形態のプロジェクター８０の構成を示す図である。図８において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

　本実施形態のプロジェクター８０は、第１の実施形態のプロジェクター１０と比較して、映像信号処理部１０８を映像信号処理部８０１に変更した点と、検出部１０７を検出部８０２に変更した点と、加圧センサー１０４、アンプ１０５、および、Ａ／Ｄコンバータ１０６を削除した点と、が異なる。

　映像信号処理部８０１は、映像信号源から入力された映像信号を補正部１１０および検出部８０２が処理可能な形式に変換し、補正部１１０および検出部８０２に出力する。

　検出部８０２は、映像信号処理部８０１から入力された映像信号に示される映像の輝度値の平均輝度レベル（ＡＰＬ：Ａｖｅｒａｇｅ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｌｅｖｅｌ）を一定の周期で読み取り、所定期間におけるＡＰＬの積算を行う。また、検出部８０２は、所定期間におけるＡＰＬの積算値からミラー１０３の温度変化を検出し、その検出結果に基づいてミラー１０３の変形量を検出し、検出結果を補正部１１０に出力する。

　ここで、ミラー１０３への照射光のエネルギーは、映像信号のＡＰＬに応じて定まり、ＡＰＬが高いほど、照射光のエネルギーは高くなる。また、ミラー１０３の温度は、照射光のエネルギーとミラー１０３の放熱特性とにより定まる。つまり、映像信号のＡＰＬとミラー１０３の温度とには相関性がある。したがって、所定期間におけるＡＰＬの積算の積算値からミラー１０３の温度変化を検出することができる。

　このように本実施形態によれば、プロジェクター８０は、映像信号に示される映像のＡＰＬの所定期間における積算値からミラー１０３の温度変化を検出し、その検出結果に基づいてミラー１０３の変形量を検出する。

　そのため、第１の実施形態のプロジェクター１０あるいは第２の実施形態のプロジェクター６０のように、加圧センサー１０４あるいは温度センサー６０１、アンプ１０５やＡ／Ｄコンバータ１０６などを設ける必要がなくなるため、装置構成を簡素化し、部品点数の削減による低コスト化を図ることができる。

　（第４の実施形態）
　図９は、本発明の第４の実施形態のプロジェクター９０の構成を示すブロック図である。図９において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

　本実施形態のプロジェクター９０は、第１の実施形態のプロジェクター１０と比較して、アクチュエータ９０１を追加した点と、補正部１１０を補正部９０２に変更した点と、が異なる。

　アクチュエータ９０１は、ミラー１０３を加圧可能なデバイスである。

　補正部９０２は、検出部１０７の出力に示されるミラー１０３の変形量に応じて、アクチュエータ９０１によるミラー１０３への加圧状態を制御する。

　図１０は、アクチュエータ９０１の取り付け状態の一例を示す図である。図１０において、図５と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

　アクチュエータ９０１は、延在部５０１と連結された連結部９０３を有している。

　補正部９０２は、ミラー１０３の変形量を検出すると、ミラー１０３の変形量が打ち消されるように、延在部５０１の位置の変位方向とは逆方向である矢印９０４で示す方向に連結部９０３を介して加圧するアクチュエータ９０１の駆動量を特定して、アクチュエータ９０１を駆動する。ここで、ミラー１０３の変形量と、そのミラー１０３の変形量が打ち消されるアクチュエータ９０１の駆動量と、が対応して予め記憶部１０９に記憶されており、補正部９０２は、検出部１０７からの出力に示されるミラー１０３の変形量に対応して記憶部１０９に記憶されている駆動量でアクチュエータ９０１を駆動する。

　このように本実施形態によれば、プロジェクター９０は、ミラー１０３の変形量を検出し、そのミラー１０３の変形が打ち消されるように、ミラー１０３に加圧する。

　そのため、光の照射によるミラー１０３の変形を抑制し、投射映像の歪みの発生を抑制することができる。

　なお、本実施形態においては、加圧センサー１０７を用いてミラー１０３の変形量を検出する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、第２の実施形態のように、温度センサー６０１を用いてもよいし、第３の実施形態のように、映像信号に示される映像のＡＰＬを積算してミラー１０３の変形量を検出してもよい。

　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲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

　入力された映像信号に示される映像を投射面に投射するプロジェクターであって、
　光源と、
　前記光源から出射された光を前記映像信号に応じて変調する変調素子と、
　前記変調素子により変調された光を前記投射面に向けて反射するミラーと、
　前記ミラーの変形量を検出し、検出結果を出力する検出部と、
　前記検出部の出力に示される前記ミラーの変形量に基づいて前記投射面に投射される映像の歪み量を特定し、該特定した歪み量に応じて前記映像信号を補正して前記変調素子に入力する補正部と、を有することを特徴とするプロジェクター。
　請求項１記載のプロジェクターにおいて、
　前記ミラーの変形による加圧変化を検出し、検出結果を出力する加圧センサーを有し、
　前記検出部は、前記加圧センサーの出力に基づいて前記ミラーの変形量を検出することを特徴とするプロジェクター。
　請求項１記載のプロジェクターにおいて、
　前記ミラーの温度変化を検出し、検出結果を出力する温度センサーを有し、
　前記検出部は、前記温度センサーの出力に基づいて前記ミラーの変形量を検出することを特徴とするプロジェクター。
　請求項１記載のプロジェクターにおいて、
　前記検出部は、所定期間における前記映像信号に示される映像の平均輝度レベルを積算し、積算値に基づいて前記ミラーの変形量を検出することを特徴とするプロジェクター。
　請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
　前記ミラーの変形量と、該ミラーの変形量に応じた前記投射面に投射される映像の歪み量と、を対応させて記憶する記憶部を有し、
　前記補正部は、前記検出部の出力に示される前記ミラーの変形量に対応して前記記憶部に記憶されている歪み量を、前記投射面に投射される映像の歪み量として特定することを特徴とするプロジェクター。
　請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクターにおいて、
　前記投射面に投射される映像の歪み量と、該歪み量を補正する前記映像信号の補正量と、を対応させて記憶する記憶部を有し、
　前記補正部は、前記特定した歪み量に対応して前記記憶部に記憶されている補正量で前記映像信号を補正することを特徴とするプロジェクター。
　入力された映像信号に示される映像を投射面に投射するプロジェクターであって、
　光源と、
　前記光源から出射された光を前記映像信号に応じて変調する変調素子と、
　前記変調素子により変調された光を前記投射面に向けて反射するミラーと、
　前記ミラーの変形量を検出し、検出結果を出力する検出部と、
　前記ミラーを加圧可能なアクチュエータと、
　前記アクチュエータによる前記ミラーの加圧状態を制御し、前記検出部の出力に示される前記ミラーの変形量が打ち消されるように、前記アクチュエータの駆動量を特定して該アクチュエータを駆動する補正部と、を有することを特徴とするプロジェクター。
　光源と、入力された映像信号に応じて前記光源から出射された光を変調する変調素子と、前記変調素子により変調された光を投射面に向けて反射するミラーと、を有するプロジェクターの制御方法であって、
　前記ミラーの変形量を検出し、
　前記検出したミラーの変形量に基づいて前記投射面に投射される映像の歪み量を特定し、該特定した歪み量に応じて前記映像信号を補正して前記変調素子に入力することを特徴とするプロジェクターの制御方法。
　光源と、入力された映像信号に応じて前記光源から出射された光を変調する変調素子と、前記変調素子により変調された光を投射面に向けて反射するミラーと、前記ミラーを加圧可能なアクチュエータと、を有するプロジェクターの制御方法であって、
　前記ミラーの変形量を検出し、
　前記検出したミラーの変形量が打ち消されるように、前記アクチュエータの駆動量を特定して該アクチュエータを駆動することを特徴とするプロジェクターの制御方法。