JP2004163876A - 画像読取方法及び画像調整方法並びにｄｌｐプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＬＰプロジェクタに関し、スクリーン画像の読み取りや調整のために専用の測定器や専門技術を必要としており、簡単、高品位、低コストな読み取り及び投射画像調整が難しい。
【解決手段】ＤＬＰプロジェクタにおける反射型光スイッチパネル及び投影レンズの構成及び動作を利用し、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に配置した画像読取手段（イメージセンサ）でスクリーン画像を読み取る。また、読み取った画像情報をもとに画像信号処理部で投射の調整処理（投射画像補正処理、設定更新等）を行ったり、モニタ出力やデータ利用を行う。また、投射画像を工夫して（テストパターン等）、画像投射と画像読み取りを同時に処理する等を行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＭＤ等の反射型光スイッチパネルを用いて構成されるＤＬＰプロジェクタ、並びに、プロジェクタのスクリーン画像についての画像読み取り方法及びプロジェクタの投射画像についての画像調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プロジェクタ（投射型表示装置、投影装置）として、ＤＬＰプロジェクタが開発されている。ＤＬＰプロジェクタは、ＤＬＰ（Digital Light Processing：ディジタルライトプロセッシング）方式のプロジェクタであり、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device：ディジタルマイクロミラーデバイス）等の反射型光スイッチパネルを用いて構成される光反射型のプロジェクタである。
【０００３】
まず、ＤＬＰプロジェクタについて以下簡単に説明する。ＤＬＰ（ディジタルライトプロセッシング技術）は、ＤＭＤ等の反射型光スイッチパネルを用いてディジタルの光変調を行う技術である。ＤＭＤは約５０万〜１３０万個の極小サイズの鏡（マイクロミラー）がマトリクス状（アレイ状）に敷き詰められた構造の半導体デバイスである。画像フレームにおける画素と、パネルにおけるマイクロミラーが対応するものであり、パネル面（マイクロミラー）に対し光源ランプ光を照射し、マイクロミラーでの反射光を投影レンズを通してスクリーン（画像投影面）に投影する。ＤＭＤチップ（ＤＭＤパネル）における各マイクロミラーの傾斜角度が駆動データ（イメージ符号）に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御される。小型プロジェクタではこのＤＭＤチップが１個使用され、大型プロジェクタでは３個使用されている。
【０００４】
図１１は、ＤＬＰプロジェクタ（ＤＭＤ１チップ型の場合）の主要部の構造と投射光路について示す説明図である。ＤＭＤにおけるマイクロミラーは、駆動データ（投射画像データ＝イメージ符号）に応じて、静電引力により各々が所定角度例えば±１０度（ＯＮ時に＋１０度、ＯＦＦ時に−１０度）に傾くようになっている。マイクロミラーはディジタルで制御され、毎秒数千回等のハイスピードで切り替えされる。マイクロミラーにランプ光が当たると、＋１０度の傾き状態（ＯＮ時）のミラーに反射した光は投影レンズを通過してスクリーンに投射され画像を映し出す（出力画素がオン＝白くなる）。また、−１０度の傾き状態（ＯＦＦ時）のミラーに反射した光は投影レンズ方向には向かわず例えばアブソーバ（吸収板）に吸収される（出力画素がオフ＝黒くなる）。所定周期におけるマイクロミラーＯＮ／ＯＦＦの回数を調整すること（黒と光（白）の回数比の調整）によって濃度（階調）表現が行われる。図中で単位マイクロミラー拡大部分に示すように、マイクロミラーは、駆動データに応じたＯＮ／ＯＦＦによりＤＭＤパネル面に対し±１０度に傾く動作をする。図中の矢印（黒実線）は、ＤＬＰプロジェクタからスクリーンへの画像投射の際の投射光路（以下、単に「投射光路」とする）を示すものであり、マイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦでの光路切り替わりを示している。
【０００５】
図１２は、従来のＤＬＰプロジェクタのシステム構成を示す図である。ＤＬＰプロジェクタは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）やディジタルビデオ、ＢＳディジタル放送などから映像源となるビデオ信号を、デコーダ、Ａ／Ｄ変換部等を含むビデオフロントエンド部に入力してデコード、アナログからディジタルへＡ／Ｄ変換等を行い、メモリチップ、ビデオプロセッサ、ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）等により構成される画像信号処理部（制御部）によりスケーリング、γ補正などの必要な画像処理を施し、処理されたディジタルの出力画像データ（＝イメージ符号）をＤＭＤに出力してマイクロミラーを駆動させる。
【０００６】
ＤＭＤでは、画像信号処理部（フレームメモリ）から供給されるイメージ符号に従って、毎秒数千回の速度でマイクロミラーを±１０度にＯＮ／ＯＦＦさせる動作が行われる。ＤＭＤ１チップ型のＤＬＰプロジェクタの場合、ＤＭＤにおけるマイクロミラーに対し、光源ランプからの出射光を、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）のフィルタを有するカラーホイールでの色切り替えを通して照射する。光源部からＤＭＤパネル面に対して当たる光のうち、ＯＮ時のマイクロミラー（＋１０度の傾き状態）部分に反射した光は投影レンズを通じてスクリーンに映し出され、ＯＦＦ時のマイクロミラー（−１０度の傾き状態）部分に反射した光はアブソーバに吸収されるなどして投影レンズ方向には向かわない。マイクロミラーの配置間隔は極めて狭くまた高速で動作するため、非常に滑らかに動く映像として知覚される。
【０００７】
図１３は、１チップ型（単板式）のＤＬＰプロジェクタの基本構造について示す図である。光源ランプ→カラーホイール→ＤＭＤマイクロミラー→投影レンズの順に経由する投射光路を通じて画像がスクリーンに投影される。１チップ型の場合では、ＤＭＤ１チップでＲ・Ｇ・Ｂの各信号を切り替えてカラー映像の投影を行う。ＤＭＤにおけるマイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦは毎秒数千回等で高速に実行されるので動画も滑らかとなる。
【０００８】
図１４は、３チップ型（３板式）のＤＬＰプロジェクタの基本構造について示す図である。３チップ型の場合では、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色の信号用に１つのＤＭＤチップが割り当てられている。各色ごとに独立したＤＭＤが動作することにより、よりパワフルで優れた大画面の映像を実現することができる。色分離合成光学系として所定のダイクロイックプリズムユニット等が使用される（図中おけるカラースプリッティングプリズムによる構成）。
【０００９】
次に、図１５は、従来における、ＤＬＰプロジェクタとそのスクリーンの設置・調整のための測定器の配置の様子について示す。プロジェクタの設置にあたっては、機器設置環境（スクリーン特性、室内照明の影響等）による投射画質の差異を少なくして適切な画像投射を行うために所定の調整作業を行う必要がある。
図中に示すように、従来、プロジェクタを実使用する際に、設置調整の段階で、照度計や色温度計等の専用の測定器及び専門技術を使用してスクリーン画像を測定し、画質の確認や調整作業を行っているが、スクリーン画像の読み取り（検出）に際して外乱の影響を避けるために測定器のセンサ部をスクリーンに近づけることが必要になる（スクリーンから離すとスクリーン画面外の余分な情報を読み取ってしまう）。その結果、スクリーンにおける投射画像範囲のうち一部の領域の画像情報しか検出できない、また、測定器とプロジェクタ本体が離れてしまう等、スクリーン画像の正確な読み取りが難しく、プロジェクタ設置・調整に多大な工数を要している。よって一般ユーザがプロジェクタ機器に関してスクリーン及び室内照明等の違いを調整することは、高価な測定器の入手と専門技術を要することから実際上不可能に近いのが現状である。
【００１０】
また、プロジェクタ設置段階での調整作業だけでなく、保守作業として、プロジェクタの経時変化の把握を行って部品交換や位置ズレ調整作業等を行うことが必要あるいは望ましいが、上記と同様にスクリーン画像情報の読み取りが簡単でないことから手間やコストがかかってしまう。
【００１１】
従来のＤＬＰプロジェクタにおける、スクリーンの違いや室内照明の影響等のプロジェクタ設置・使用環境による画質の違いの較正、補正等の調整処理に関しては、スクリーンに投影された画像を見ながら輝度、コントラスト、カラーバランス等の画質調整を手動で行うことしかできなかった。
【００１２】
従来のＤＬＰプロジェクタは、画像をスクリーンに投射しながら同時にそのスクリーン画像を読み取る機能を持っていない。投射画質（輝度、色むら等）の経時変化を検出することが非常に困難であり、再調整や保守点検等が効率的に行えない。
【００１３】
また、プロジェクタから壁面や天井へ画像を直接投射する場合に、スクリーンとなる壁面等の影響により高品位の画像投射ができないという現状もある。壁面等への直接投射を行う際の投射画質を較正、補正するに足るだけのスクリーン画像情報を読み取ることが同様に容易でない。
【００１４】
上記のように、ＤＬＰプロジェクタにおけるスクリーン画像を正確、高品位に読み取るための手段が不十分であるという現状があるが、プロジェクタ投射画質を適正で高品位なものとするために、プロジェクタ設置環境における実使用状態において簡単かつ高品位に低コストでスクリーン画像情報を読み取る手段の実現が望まれる。
【００１５】
一方、ＤＭＤを用いて構成されたＤＬＰプロジェクタにおいて、スクリーン画像（スクリーンでの反射光）が投影レンズを介してプロジェクタに入射しＤＭＤパネル面上に結像していることが従来から知られていた。しかしながら、その入射光は投射光路上にあるため投射画像に影響を与えることなくその情報を読み取ることはできないというのが常識であった。そのため、その入射光（スクリーン画像）を読み取って利用するということについて今まで考えられたことがなかった。
【００１６】
図１６は、ＤＬＰプロジェクタの主要部構造及びＤＬＰプロジェクタにおけるスクリーン側からの入射光路について示す図である。図中の矢印（黒実線）は、スクリーン方向からＤＬＰプロジェクタへの入射光（投影レンズを介してＤＭＤパネル面に結像するスクリーン画像）の入射光路（以下、単に「入射光路」とする）を示すものであり、マイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦでの光路切り替わりを示している。図に示すように、入射光路は投射光路と重なっている。入射光であるスクリーン画像は、プロジェクタからの投射画像にスクリーン特性や室内照明の影響等が反映されたものである。
【００１７】
なお、マイクロミラーを用いて光変調を行う装置として、特許文献１記載の技術がある。特許文献１記載の技術「マイクロミラー式画像形成装置及びその管理方法」は、マイクロミラーの動作状態を知るために、またマイクロミラーの欠陥を検出するために、マイクロミラーの角度を無効反射状態に設定し、その光軸上にある除去光路にスポット光を測光する受光素子を配置している。この技術では、３色ＬＥＤにより構成された光源からの出射光を、マイクロミラーを利用しての画像形成用（有効反射状態）とマイクロミラー検査用（無効反射状態）とに使い分けている。
【００１８】
また、特許文献２記載の技術「画像入出力装置」は、単一の装置で被写体の画像入力と撮像信号による画像出力とをマイクロミラーを追加することで実現させている技術であるが、本発明のように、投影レンズと反射型光スイッチをそのまま利用してスクリーン画像情報の読み取りを実現するものではない。また、本発明では、画像出力時に撮像動作を停止する、スクリーン等に投影する時に入出力光路変更ミラーを設ける、カラー画像の入出力を行うために光路上にカラーフィルタを設ける等の必要も無い。
【００１９】
上記のような特許文献他に参照されるような従来技術では、課題を解決するために新たにマイクロミラーを設置したり、新たなマイクロミラー角度を設定したり等を行うが、本発明ではそのようなことは必要ない。スクリーン側から投影レンズを介してプロジェクタに入射する光（スクリーン画像）について、反射型光スイッチパネルの光スイッチ（マイクロミラー）ＯＦＦ時の光路を利用して読み取る技術は従来存在しなかった。
【００２０】
【特許文献１】
特開平９−２２９８１８号公報
【特許文献２】
特開平１１−１６４１８３号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来ではＤＬＰプロジェクタにおけるスクリーン画像（投射画質調整のために必要十分なスクリーン画像情報）を簡単かつ高品位に低コストで読み取ることが難しいため、スクリーン特性や室内照明の影響等のプロジェクタ設置・使用環境に応じた出力画像の違いを少なくする調整や、プロジェクタの経時変化等の状況把握が難しいという問題がある。また、壁面や天井をスクリーンとしてプロジェクタから画像を直接投射する場合にも同様にそのスクリーン画像情報を読み取ることが難しいため高品位の画像投射が行えないという問題がある。
【００２２】
ＤＬＰプロジェクタの設置・調整、保守、及び操作を簡単にする為には、機器の実使用状態において投射画質の較正や補正等の調整処理が簡単かつ確実に実施できることが望ましく、機器の設置現場においてスクリーン画像情報を簡単かつ高品位に読み取ることのできる測定（画像読み取り）手段や、読み取ったスクリーン画像情報をプロジェクタの画像処理回路に反映させて投射画像の調整を行う画像調整手段等の実現が望まれる。
【００２３】
本発明は、これらの問題を解決し、ＤＬＰプロジェクタに関して、スクリーン画像情報を簡単かつ高品位にまた低コストで読み取ることのできる画像読取方法を提供すること、また、スクリーン画像情報を用いて投射画質の調整を行って適正で高品位な画像投射を行うことのできる画像調整方法を提供すること、及びこれら方法の処理機能を備え利用性を大きく高めたＤＬＰプロジェクタを提供することが目的である。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＤＬＰプロジェクタに関して、スクリーン画像の読み取り方法として、スクリーン方向から投影レンズに入射して反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、反射型光スイッチパネルの光スイッチＯＦＦ時の光路の中心光軸上に配置した画像読取手段（イメージセンサ）により読み取る。また画像調整方法として、上記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報を利用して画像調整処理を行う。また、読み取り画像情報をモニタ出力する。
また、光スイッチのフルＯＦＦ動作でスクリーン画像の撮像を行い、データとしての利用等を行う。また投射画像としてテストパターン画像を工夫して反射型光スイッチパネルの光スイッチを部分的に画像投射と画像読み取りとに使い分け、画像投射と画像読み取りを同時に処理すること等を行う。
【００２５】
本発明は、スクリーン画像情報の読み取りに際して、反射型光スイッチＯＦＦ時の入射光路を利用して投射画像に影響を与えることなく入射光（スクリーン画像）を読み取る。本発明の構成では、反射型光スイッチパネルと投影レンズによる画像投射の機構に対応した画像読取手段により、丁度、スクリーンにおける画像投射範囲（投射サイズ）分の画像情報を読み取る。
【００２６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるＤＬＰプロジェクタにおけるスクリーン画像について読み取る画像読取方法であって、投影レンズを介してスクリーン方向から入射し反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチＯＦＦ時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取ることにより、スクリーン面におけるＤＬＰプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴としている。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、投影レンズと反射型光スイッチパネルの光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に画像読取手段として配置されたイメージセンサによりスクリーン画像を読み取ることを特徴としている。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、画像フレーム内で反射型光スイッチパネルにおける複数の光スイッチをＯＮ／ＯＦＦで画像投射用と画像読取用とに使い分けるテストパターン画像をスクリーンに投射することにより、画像投射と投射画像を含んだスクリーン画像情報の読み取りとを同時に処理することを特徴としている。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、ＲＧＢカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う１チップ型のＤＬＰプロジェクタにおける画像読取方法であって、画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングをカラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴としている。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、画像投射と画像読取の同時実行時に、投影レンズの焦点をスクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って光スイッチＯＮ部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整し、光スイッチＯＦＦ部分で光スイッチＯＮ部分の画像情報を読み取ることを特徴としている。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルＯＦＦにして画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、その画像データを出力することを特徴としている。
【００３２】
請求項７記載の発明は、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるＤＬＰプロジェクタの投射画像の調整を行う画像調整方法であって、投影レンズを介してスクリーン方向から入射し反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチＯＦＦ時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取り、読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部にて投射画像の調整処理を行うことを特徴としている。
【００３３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これをもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴としている。
【００３４】
請求項９記載の発明は、ランプ等から成る光源部と、光源部からの出射光を反射する光スイッチがマトリクス状に配置された構造の反射型光スイッチパネルと、入力ビデオ信号に基づき、光スイッチの反射状態をＯＮ／ＯＦＦ制御するイメージ符号データを生成、出力する画像信号処理部と、光スイッチがＯＮ時に反射した光をスクリーン面に投影する投影レンズと、光スイッチがＯＦＦ時に投影レンズを介してスクリーン方向から入射するスクリーン画像の光路を利用してそのスクリーン画像を読み取る画像読取手段と、を有し、これによりスクリーン面における当該ＤＬＰプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴としている。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、投影レンズと反射型光スイッチパネルの光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に画像読取手段としてイメージセンサが配置され、イメージセンサによりスクリーン画像情報の読み取りを行うことを特徴としている。
【００３６】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０に記載の発明において、画像フレームにおける光スイッチＯＮ／ＯＦＦの使い分けのパターンを有するテストパターン画像の投射を行う手段を有し、テストパターン画像の投射時に画像読取手段によりスクリーン画像情報として光スイッチＯＮ部分の画像情報を光スイッチＯＦＦ部分で読み取ることを特徴としている。
【００３７】
請求項１２記載の発明は、請求項９から１１のいずれか１項に記載の発明において、ＲＧＢカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う１チップ型のＤＬＰプロジェクタであって、画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングをカラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴としている。
【００３８】
請求項１３記載の発明は、請求項９から１２のいずれか１項に記載の発明において、画像投射と画像読取の同時実行時に、投影レンズの焦点をスクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って光スイッチＯＮ部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整する手段を有し、光スイッチＯＦＦ部分で光スイッチＯＮ部分の画像情報を読み取ることを特徴としている。
【００３９】
請求項１４記載の発明は、請求項９から１３のいずれか１項に記載の発明において、反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルＯＦＦにして画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、その画像データを出力する手段を有することを特徴としている。
【００４０】
請求項１５記載の発明は、請求項９から１４のいずれか１項に記載の発明において、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部内で投射画像の調整処理を行う調整部を有することを特徴としている。
【００４１】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の発明において、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これら情報をもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴としている。
【００４２】
請求項１７記載の発明は、請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の発明において、前記投影レンズの直前に測定用スクリーンを設置して前記光スイッチＯＮ部分により前記測定用スクリーンに投射した画像を前記光スイッチＯＦＦ部分で読み取ることを特徴としている。
【００４３】
請求項１８記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、前記測定用スクリーンとして前記投影レンズ用レンズキャップを使用することを特徴としている。
【００４４】
請求項１９記載の発明は、請求項９、１０、１１、１２、１４のいずれか１項に記載の発明において、前記投影レンズの直前に設置される測定用スクリーンを備えることを特徴としている。
【００４５】
請求項２０記載の発明は、請求項１９に記載の発明において、前記測定用スクリーンとしての前記投影レンズ用レンズキャップを備えることを特徴としている。
【００４６】
請求項２１記載の発明は、請求項２０に記載の発明において、前記投影レンズ用レンズキャップは、内側に設置されたスクリーン体を備えることを特徴としている。
【００４７】
請求項２２記載の発明は、光源部と、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと、投影レンズと、画像読取手段と、を備え、前記光スイッチＯＮ部分により前記光源部の光を反射して前記投影レンズから投射し、前記光スイッチＯＦＦ部分により前記投影レンズに入射する光を反射して前記画像読取手段に入力することを特徴としている。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。構成要素には記号を付与して区別する。図１は、本発明の実施の形態における画像読取方法及び画像調整方法での処理機能を備えた本発明の実施の形態におけるＤＬＰプロジェクタのシステム構成を示す図である。
【００４９】
図１において、本実施形態のＤＬＰプロジェクタは、光源部（照明系）１、反射型光スイッチパネル２、投影レンズ３、イメージセンサ（撮像素子）４、アブソーバ（吸収板）５、ビデオフロントエンド部６、画像信号処理部７、及び調整部８（画像信号処理部７に含まれる）等を有して構成される。本ＤＬＰプロジェクタは特にスクリーン画像情報の読み取り手段としてイメージセンサ４を設け、また、画像調整処理（投射調整処理）を行う手段として調整部８を設けている。
ＤＬＰプロジェクタからの投射画像は、所定のスクリーン９に投影される。
【００５０】
本実施形態では、光スイッチ（マイクロミラー）の傾斜角度として±１０度で切り替わるＤＭＤチップを使った１チップ型のＤＬＰプロジェクタを例に採り説明するが、本発明は、異なる切り替え角度を有する反射型光スイッチパネルでも、また３チップ型、２チップ型のプロジェクタにおいても同様に適用可能である。ＤＭＤ１チップ型、ＤＭＤ３チップ型のそれぞれの場合の基本構成は図１３、図１４に示している。
【００５１】
本発明の画像読取方法は、ＤＭＤ等の反射型光スイッチパネルを用いて構成されるＤＬＰプロジェクタにおいて、光スイッチ（＝マイクロミラー）のＯＦＦ時には投射光とスクリーンからの入射光との光路が重ならない（別になる）ことに着目し、その性質を利用して、またプロジェクタの備える投影レンズと反射型光スイッチパネルの機構をそのまま共用（画像投射の機能と共用）して、光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に配設したスクリーン画像情報読み取り手段としてのイメージセンサ（４）によってスクリーン画像情報の読み取り（検出、測定）を行うものである。
【００５２】
また、本発明の画像調整方法は、上記スクリーン画像情報読取手段（イメージセンサ等）にて読み取ったスクリーン画像情報を用いて画像信号処理部７（調整部８）で投射画像の調整処理（較正、補正等）を行うものである。本発明のＤＬＰプロジェクタは、これら方法の処理を実行する機能及び対応する構成部品を内蔵したプロジェクタである。
【００５３】
図２は、本実施形態のＤＬＰプロジェクタにおける画像読取手段たるイメージセンサ４の配置位置を示す図である。図１６に示したように、スクリーン方向から投影レンズ３に入射してくるスクリーン画像（反射光）の光路はマイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦで切り替わる。本実施形態では、投影レンズ３と反射型光スイッチ２の光スイッチＯＦＦ時に形成される入射光路の中心光軸上にイメージセンサ（撮像素子）４を設置しており、これにより、投射画像に全く影響を与えることなく反射型光スイッチパネル２（ＤＭＤ）上に結像しているスクリーン画像を読み取る（＝撮像する）ことができる。画像フレームにおける光スイッチＯＦＦ相当部分でスクリーン画像を読み取ることになる。
【００５４】
図３は、本ＤＬＰプロジェクタにおける反射型光スイッチパネル（ＤＭＤ）２での光スイッチ（マイクロミラー）ＯＮ／ＯＦＦに応じた光路（投射光路／入射光路）の切り替わりについて示す図であり、特に光スイッチＯＦＦ時の投射光路（実線矢印）と入射光路（点線矢印）について示している。図中に示すように、光スイッチＯＦＦ時の投射光路と入射光路とは別の光路となっており、これを利用して入射光（スクリーン画像）をイメージセンサ４にて読み取る。反射型光スイッチパネル２における光スイッチのＯＮ／ＯＦＦに応じた投射光路の切り替わり及び入射光路の切り替わりについては、図１１、図１６に示したのと同様である。
【００５５】
図３に示すように、本ＤＬＰプロジェクタでは、投影レンズ３を介して反射型光スイッチパネル２上に結像したスクリーン画像を、ＯＦＦ時の光スイッチでの反射を通じてイメージセンサ４で読み取る。そして、図１に示すように、イメージセンサ４にて読み取ったスクリーン画像情報を画像信号処理部７及び調整部８にフィードフォワードして投射画像の調整処理を行ったりあるいはモニタ出力したり等を行う。
【００５６】
以下、本ＤＬＰプロジェクタの各部の機能について説明する。光源部（照明系）１は、ランプ１１、カラーホイール１２、インテグレータロッド１３等から構成され、反射型光スイッチパネル２の光スイッチ（マイクロミラー）に対して光を照射する。ＤＭＤ１チップ型の構成の場合、色切り替えされるカラーホイール（Ｒ・Ｇ・Ｂのカラーフィルタを有した回転盤）１２を通過させてＲ・Ｇ・Ｂの各色を形成する。
【００５７】
反射型光スイッチパネル２は、ＤＭＤ等のデバイスであり、極小サイズの光スイッチがマトリクス状（アレイ状）に配置されたパネルである。特にＤＭＤは、極小サイズのマイクロミラーが配置されたパネルであり、各マイクロミラーの傾斜が駆動データ（投射画像データ＝イメージ符号）に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されることにより、所定の傾斜角度におけるマイクロミラーでの反射光が投影レンズ３を介してスクリーン９に投影されることにより映像を形成する。各マイクロミラーが画像フレームにおける画素に対応する。マイクロミラーＯＮ／ＯＦＦの回数の調整により濃度表現が行われる。図面では反射型光スイッチパネル２及び光スイッチとしてＤＭＤ及びマイクロミラーの場合について示す。
【００５８】
投影レンズ３は、反射型光スイッチパネル２における光スイッチ（マイクロミラー）ＯＮ時の反射光をスクリーン９に対して投影するレンズである。また同時に、投影レンズ３は、スクリーン９方向からの光（スクリーン画像）を入射している。入射光は光スイッチ（マイクロミラー）ＯＦＦ時の反射を通じて後述のイメージセンサ４に対して入力される。
【００５９】
イメージセンサ４は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子であり、本発明に特徴的な画像読取手段の主要部を構成する。イメージセンサ４は、反射型光スイッチパネル２の光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に配設されている。イメージセンサ４は、投影レンズ３を介して反射型光スイッチパネル２面に結像するスクリーン画像について、ＯＦＦ時の光スイッチでの反射光を受光することにより読み取る（＝撮像する）。イメージセンサ４にて読み取ったスクリーン画像データは、ディジタル形式の情報としてメモリに一旦格納される。読み取ったスクリーン画像情報は画像信号処理部７（の調整部８）に入力されて画像調整処理等に使用される。イメージセンサ４の解像度は、画像調整処理等に必要なだけの解像度に構成・設定すれば良いが、プロジェクタの解像度と同等の解像度のイメージセンサであれば十分大きな効果を実現することができる。
【００６０】
アブソーバ（吸収板）５は、光源部１からの出射光で反射型光スイッチパネル２の光スイッチ（マイクロミラー）がＯＦＦ時に反射される光（画素オフ＝黒くなる）について吸収する役割を持つ。なお、プロジェクタとしてはアブソーバを設けないタイプもある。アブソーバ５を設けることにより、光スイッチＯＦＦ時の反射光を吸収し、プロジェクタ装置内で光スイッチＯＦＦ時の反射光が乱反射して投影映像に影響するのを防ぎ、映像の品質を高める効果がある。
【００６１】
ビデオフロントエンド部６は、投影対象の映像情報であるビデオ信号等の入出力を処理するインタフェース部分であり、デコーダ、Ａ／Ｄ変換部等から構成される。ビデオ信号は、垂直／水平方向の同期信号（Ｖ／Ｈsync）と共にビデオフロントエンド部６に入力され、Ａ／Ｄ変換、デコード等され、ディジタル化された映像信号（画像信号）が画像信号処理部７に入力される。
【００６２】
画像信号処理部７は、メモリチップ、ビデオプロセッサ、ＤＳＰ等で構成されるプロジェクタ主制御部であり、ビデオフロントエンド部６からディジタルの画像信号を入力して、スケーリング、γ補正等の投影のために必要な各種画像処理を施し、処理された画像データ（投射画像データ＝イメージ符号）をフレームメモリに蓄積する。イメージ符号は、画像信号処理部７におけるフレームメモリから反射型光スイッチパネル２に対し出力され、このイメージ符号に基づき反射型光スイッチパネル２における各マイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦが制御される。また、画像信号処理部７は、本発明に特徴的な処理を行う調整部（画像調整機能）８を含む。
【００６３】
調整部８は、イメージセンサ４で読み取られたスクリーン画像情報をもとに画像調整処理（キャリブレーション処理（出力特性を考慮してシステム全体として正しい画像を出力表示できるように調整する）、オリジナル画像に正す較正処理、経時変化の補正等の各種補正処理等）を行う。これによりスクリーン画像（ユーザが見る映像）を適正、高品位なものに調整する。調整処理として特に、投射画像データに対し画質調整のための画像処理を施したり、投射処理に関わる設定値変更・更新等を実行する。イメージセンサ４にて読み取ったスクリーン画像情報から画質とともに環境特性・状態を認識できるから、これをもとに、画像信号処理部７での制御量を目標値に一致するように調整する等の制御を行う。また、このようなスクリーン画像情報の取得に基づく調整処理を、操作命令入力に基づく任意タイミングで実行する、あるいは設定に応じて所定タイミングで自動的に実行する（例えばプロジェクタ起動時ごとに自動実行など）。
【００６４】
図４は、特に、イメージセンサ４にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部７及び調整部８により投射の調整処理を行う場合のシステム構成を示す。イメージセンサ４にて読み取られメモリに一旦格納されたスクリーン画像情報を画像信号処理部７及び調整部８にフィードフォワードして投射画像の較正、補正等の調整処理を行う。この投射調整処理により投射画像を高品位にすることができる。投射調整処理を所定タイミングで自動で実行するように設定・制御することができる。
【００６５】
調整部８による画像調整処理の具体例としては例えば、イメージセンサ４にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像フレームにおける色ムラを検出した場合に、投射画像データの該当領域に対して色ムラ部分とは逆特性となるように補正を加えてやれば、投射されたスクリーン画像において色ムラを消去することができる。
【００６６】
図３他に示すように、本ＤＬＰプロジェクタでは、反射型光スイッチパネル２における光スイッチＯＮ部分で画像を投射し、同時に、光スイッチＯＦＦ部分でスクリーン画像を読み取るように機能的に使い分けており、これにより、プロジェクタからの投射画像をモニタできる。また、特に反射型光スイッチパネル２の全ての光スイッチをＯＦＦ（フルＯＦＦ）にすれば、画像フレームにおける画素が全て画像読み取りの機能状態となるので、他の光源（室内照明等）の反射光によるスクリーン画像を読み取ることができる。
【００６７】
本構成では、画像投射の機構と画像読み取りの機構とで構成部（投影レンズ３及び反射型光スイッチパネル２）を共用して機能的に使い分け、あるいは連動させ、プロジェクタ自体によるスクリーン画像読み取りを行っている。このため、スクリーン画像情報として、丁度、スクリーン９への投射画像範囲（投射サイズ）分の画像情報をイメージセンサ４にて読み取ることになり、これが本発明の大きな特徴となっている。従来、スクリーン画像について一部しか読み取れなかったりあるいは余分な外部情報を読み取ったりしていたのとは大きく異なり、画像調整等に必要なスクリーン画像情報を効果的に読み取ることができる。また投射画像サイズでのスクリーン画像読み取りを実現していることから、後述するようにスクリーンにおける画像情報をこのサイズで読み取ってデータ利用すること（高精度なディジタルカメラとしての利用）が可能である。
【００６８】
上記のように、イメージセンサ４により、投影レンズ３を介して反射型光スイッチパネル２面上に結像したスクリーン画像情報を受光して読み取るが、ここで、読み取られるスクリーン画像は、プロジェクタからの画像投射が無い場合は室内照明等の他の光源によるスクリーン反射光となり、プロジェクタからの画像投射が有る場合はその投射画像にスクリーン特性や室内照明の影響等が反映された画像である。
【００６９】
図１０は、本実施形態のＤＬＰプロジェクタでの、光スイッチ（マイクロミラー）ＯＦＦ時における各コンポーネントの配置の相対角度について示す図である。ＤＭＤにおけるマイクロミラーの傾き角度の設定は、±１０°である。マイクロミラーＯＦＦ時の面に垂直なライン（図中の１点鎖線）を中心に考えて、その左右に１０°で投影レンズ３とイメージセンサ４の中心光軸が位置する。また左右に３０°で光源部１とアブソーバ５の中心光軸が位置する。マイクロミラーの傾き角度の設定が違えば各コンポーネント間の配置角度も変化することとなるが同様である。
【００７０】
次に、本発明の第２の実施形態の画像読取方法及び画像調整方法及びＤＬＰプロジェクタでは、上記のように反射型光スイッチパネル２における光スイッチＯＮ部分で画像投射、ＯＦＦ部分でスクリーン画像読み取り、と機能的に使い分けると共に、投射画像を工夫することでプロジェクタからの画像投射とスクリーン画像読み取りとを同時に行って投射画質等の把握を行う。画像投射と画像読取の同時処理を行う際の投射画像として図５に示すような各種のテストパターン画像を設ける。第２の実施形態のＤＬＰプロジェクタは、これらテストパターン画像の投射機能を備える。図中で、画像フレームにおいて、白は画素オン（＝光スイッチＯＮ）、黒は画素オフ（＝光スイッチＯＦＦ）を示す。所定のテストパターン画像をスクリーン９に投射してイメージセンサ４にて画像読み取りを行うことにより、所定の映像特性（輝度、コントラスト、カラーバランス等）あるいは環境特性等を測定することができる。図示したのはテストパターン画像の一例である。
【００７１】
本ＤＬＰプロジェクタでは、所定タイミングでこのようなテストパターン画像を投射し、テストパターン画像の投射時にイメージセンサ４にてスクリーン画像情報を読み取って、調整部８で画質及びスクリーン条件、室内照明の影響等を検出、算出でき、これをもとに投射調整処理を行う。映像特性の検出として、例えば画像フレームにおける色ムラを検出することもできる。またスクリーンの傾きを検出することもできる。また、繰り返しスクリーン画像読み取り処理を行うことで経時変化も検出できる。例えば、光源ランプの照度の経時変化等を検出することもできる。
【００７２】
図５に示したようなテストパターン画像として、特に左上の格子のパターン（画素において白黒（ＯＮ／ＯＦＦ）交互配置したパターン）では、光スイッチＯＮ部分とＯＦＦ部分が交互に配置され、ＯＦＦ部分を通じた画像読み取りによりＯＮ部分による画像投射成分を読み取ることができ、画像投射と画像読み取りの同時処理を効率良く行える画像パターンとなっている。
【００７３】
図６は、画像投射と画像読み取りを同時実行する場合の説明図である。下（ｂ）は、テストパターン画像として上記の白黒（ＯＮ／ＯＦＦ）交互配置した格子縞パターンについて示す。上（ａ）は、そのパターンの投射の際の反射型光スイッチパネル（ＤＭＤ）２におけるマイクロミラーの状態について示す。画像フレームの隣接画素において、ＯＦＦ部分でその周辺のＯＮ部分による画像情報を読み取ることができる。
【００７４】
さらに、本発明の他の実施形態として、上述の画像読取手段（イメージセンサ４等）によるスクリーン画像情報の読み取りの精度を高めるための構成を示す。
図７は、本発明の第３の実施形態の画像読取方法及びこの方法での処理機能を備えるＤＬＰプロジェクタの構成を示す図である。前述のイメージセンサ４によるスクリーン画像読み取りの解像度を上げるために、１チップ型ＤＬＰプロジェクタの場合において、イメージセンサ４の画像読み取り動作タイミングをカラーフィルタ同期信号（Ｖsync）に同期させつまり投射における色切り替えのタイミングに同期させて、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色画像を読み取る構成である。
【００７５】
１チップ型のＤＬＰプロジェクタの場合に、色切り替えのためにカラーホイール１２に対してカラーフィルタ同期信号（Ｖsyncに基づく）が供給されており、これをイメージセンサ４に対しても供給して同期させる。イメージセンサ４では、Ｒ・Ｇ・Ｂの色切り替えと同時タイミングでスクリーン画像情報を各色画像として読み取る。これにより、３チップ型の場合と同等の読み取り解像度を得ることができる。
【００７６】
また、スクリーン画像情報の読み取り精度を高めるための他の実施形態として、本発明の第４の実施形態では、スクリーン９への画像投射とスクリーン画像読み取りとの同時処理時に、投影レンズ３の焦点の調整を行って、光スイッチＯＮ部分による画像を光スイッチＯＦＦ部分で効率的に読み取るようにする。図８は、第４の実施形態の画像読取方法及びＤＬＰプロジェクタにおける画像読み取りについての説明図である。この画像読取方法では、スクリーン９上の画像（光スイッチＯＮ部を通じた投射画像）を光スイッチＯＦＦ部を通じてイメージセンサ４で読み取るために、投影レンズ３による投影の焦点をスクリーン面から前後に少し外す（ずらす）フォーカス調整を行って画像投射を行う。また逆に焦点をスクリーン面に合わせるフォーカス調整の時には、イメージセンサ４での読み取り信号出力が最小になるようにすればよい。
【００７７】
図８において、左（ａ）は、通常時における、投影レンズ３の焦点がスクリーン９面に合致している場合を示す。例として、上述の画像フレームにおいて光スイッチ（マイクロミラー）ＯＮ／ＯＦＦを交互に配置するテストパターン画像の場合について示している（ＯＮ部分を実線、ＯＦＦ部分を点線）。光スイッチＯＮ部に対応する画素がスクリーン９面で白くなる（図中における白線部）。中央（ｂ）、右（ｃ）は、投影レンズ３の焦点調整を行って焦点をスクリーン９面から手前にずらした様子を示している。中央（ｂ）は、単一のマイクロミラーＯＮ部についての焦点の移動を示す。この焦点の移動により、光スイッチＯＮ部分の表示画素の大きさあるいは表示位置をＯＦＦ部分相当表示位置（図中における黒線部）に重なるように変換する。この実施形態では、元の画素（マイクロミラー）に比して１±０．５程度となるように変換した場合を示しており、これにより、隣接のＯＦＦ部分画素の位置に画像が重なるため、右（ｃ）に示すように、ＯＦＦ部分においてその周辺のＯＮ部分の画像情報が重なり、イメージセンサ４にて効率良く光スイッチＯＮ部分による投射画像情報を読み取ることができ、モニタや投射調整処理等を行うことができる。
【００７８】
また、図１に示したように、本ＤＬＰプロジェクタでは、イメージセンサ４から得られるスクリーン画像情報をモニタ出力することができる。このモニタ出力を参照することでスクリーン画像あるいはそれをもとにして算出された投射画質情報やスクリーン特性、室内照明の影響等の情報を確認することができる。また、このモニタ出力機能を備えるＤＬＰプロジェクタをネットワークに接続し、遠隔地からプロジェクタにアクセスすれば、遠隔地からモニタ出力を参照することができる。これによりスクリーン画像情報やプロジェクタ状態等を把握できるので、保守作業等に有効である。
【００７９】
また、特に前述のフルＯＦＦの場合（＝投射画像フレームにおいて全画素オフ＝反射型光スイッチパネル２において全ての光スイッチがＯＦＦ）、スクリーン９における投射画像範囲そのままのサイズでスクリーン画像（投射画像は無し）を読み取ることができるから、これを利用して、スクリーン９面における投射画像以外の情報をディジタルカメラ機能のように撮像することができる。
【００８０】
図９は、本発明の第５の実施形態のＤＬＰプロジェクタ及びこれを含んだシステムとして、スクリーン画像撮像と撮像したスクリーン画像のデータ利用を行う場合のシステム構成を示す。例えば、スクリーン９としてホワイトボードを用いて電子黒板システムとして使用することができる。スクリーン９としてのホワイトボード面にプロジェクタからの画像投射を行えると同時に、ボード上に描かれた手書きの情報や貼り付けられた資料等を、反射型光スイッチパネル２の光スイッチフルＯＦＦ時のイメージセンサ４での画像読み取りにより撮像し、撮像した画像データをメモリに格納する。撮像のサイズは、スクリーンへの画像投射サイズである。撮像したスクリーン画像データを、カードＩ／Ｆ及びＰＣＭＣＩＡカード等の情報記憶媒体１４などのＩ／Ｆを介してパソコン等のコンピュータ１５に転送する。パソコン１５では、プロジェクタでの画像投射対象のプレゼンテーションデータ（ビデオ信号）をビデオフロントエンド部６に入力している。パソコン１５において、元のプレゼンテーションデータに対し、撮像したスクリーン画像データ（手書き情報、資料等）を添付あるいは貼り付ける等のデータ加工を施すことができる。このような電子黒板システムとしての利用に限らず、スクリーン面における画像を画像投射サイズで撮像できデータ利用できる。
【００８１】
なお、従来では、反射型光スイッチパネルたるＤＭＤに関し、マイクロミラーの傾き角度についてＯＮ時の角度（例えば、＋１０度）については投射画質保証の為に品質が厳密に管理されているものであったが、マイクロミラーＯＦＦ時の傾き角度については、さほど厳密な管理を求められることがなくあるいは事実上厳密に管理されているものではなかった。一方、本発明のスクリーン画像読み取り／調整機構内蔵のＤＬＰプロジェクタは、光スイッチＯＦＦ時の傾き角度の品質についても厳密に管理されたＤＭＤチップを使用してマイクロミラーＯＦＦ時の光路を積極的に利用することが有効となる。それによりスクリーン画像の読み取り・映像調整をより高品位に行えるようになる。
【００８２】
以上、本実施形態では、光スイッチが傾斜角度±１０度で切り換わるタイプのＤＭＤチップを使用した１チップ型のＤＬＰプロジェクタを例に説明したが、異なる切り換え角度を持つ反射型光スイッチパネルでも同様に適用可能であり、また、３チップ型、２チップ型のＤＬＰプロジェクタにおいても、同様の概念で反射型光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に画像読取手段（イメージセンサ他）を配置すれば、反射型光スイッチパネル面上に結像したスクリーン画像が読み取れることは同様である。
【００８３】
次に本発明の第６の実施の形態のＤＬＰプロジェクタの構成について図１７を参照して説明する。図１７は、本発明の第６の実施の形態のＤＬＰプロジェクタの構成図である。図１７に示す本発明の第６の実施の形態のＤＬＰプロジェクタの構成と図１に示す構成との相違部分は、投影レンズ３からスクリーン９に対し画像を投射するのではなく、投影レンズ３から投影レンズ３の直前に位置して設置された測定用スクリーン１９を備えるように変更した部分のみであって、他の構成部分は同一であるため、図１７に示す構成と図１に示す構成との同一構成部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
【００８４】
本実施の形態は、測定用スクリーン１９にテストパターンを投射して、その投射画像を読み取ることにより、測定用スクリーン１９に対する投射の照度特性を測定するための構成である。
【００８５】
図１７に示すように、本発明の第６の実施の形態のＤＬＰプロジェクタは、ランプ１１、カラーホイール１２、インテグレータロッド１３等から構成された光源部（照明系）１、反射型光スイッチパネル２、投影レンズ３、イメージセンサ（撮像素子）４、アブソーバ（吸収板）５、ビデオフロントエンド部６、画像信号処理部７及び調整部８（画像信号処理部７に含まれる）等を備え、さらに、投影レンズ３からの投射画像が投影される小型の測定用スクリーン１９を備えている。
【００８６】
また、図１８に示すように、測定用スクリーン１９は、プロジェクタ本体１８が有する投影レンズ３の直前に位置して中心光軸に対し垂直に設置される。また、測定用スクリーン１９は、投影レンズ３を挟んで反射型光スイッチパネル２とは反対側に設置され、投影レンズ３と測定用スクリーン１９との間隔は所定の値である。測定用スクリーン１９は、プロジェクタ本体１８とは分離されたものであってもよく、プロジェクタ本体１８に接続部材を用いて連結された構造を有していてもよい。測定用スクリーン１９を蝶番を介してプロジェクタ本体１８に設置すれば、通常使用時には測定用スクリーン１９を投影レンズ３から回動させて離し、照度測定時には測定用スクリーン１９を投影レンズ３の前部に回動させることができ、通常使用と照度測定との切替を短時間で行うことができる。
【００８７】
また、図１９（ａ）に示すように、測定用スクリーン１９として、投影レンズ３及び内部の光学系を保護するためのレンズキャップ２０を使用することができる。従来のレンズキャップは、遮光性の材質で形成され或いは塗装が施されているため、レンズキャップ２０の投影レンズ３側の表面は、スクリーン面として機能するように投射光を反射するように、たとえば白色となっているが、図１９（ｂ）に示すように、レンズキャップ２０の投影レンズ３側の表面に個別のスクリーン体２１を接着などにより固着する構造にすることもできる。
【００８８】
次に照度測定の方法を説明する。測定用スクリーン１９の照度測定は、図２０に示すように、測定用スクリーン１９の９分割測定ポイントの各照度を測定する。また、照度を測定することにより、光束、周辺照度比、コントラストなどを求めることができる。
【００８９】
光束は、本実施の形態のＤＬＰプロジェクタに白１００％（Ｒ：２５５、Ｇ：２５５、Ｂ：２５５、８ビット映像信号の場合）の信号を入力して９ポイントの照度を測定し、光束（ＡＮＳＩルーメン）＝９ポイントの平均照度（ルクス）×測定用スクリーン１９の面積（平方メートル）として求められる。周辺照度比は、９ポイントのうちの４隅のポイントの各照度を平均して中央の照度で除算して求められる。コントラストは、本実施の形態のＤＬＰプロジェクタに黒１００％（Ｒ：０、Ｇ：０、Ｂ：０）の信号を入力して９ポイントの照度を測定し、コントラスト＝白の９ポイントの平均照度（ルクス）÷黒の９ポイントの平均照度（ルクス）として求められる。
【００９０】
次に動作について説明する。光源部１からの光は、反射型光スイッチパネル２における光スイッチＯＮ部分で反射され、投影レンズ３を介して測定用スクリーン１９にテストパターン画像が投射され、同時に、測定用スクリーン１９における投射画像が投影レンズ３を介して反射型光スイッチパネル２に入射して、反射型光スイッチパネル２における光スイッチＯＦＦ部分で反射され、イメージセンサ４に入力されて読み取られる。
【００９１】
画像投射と画像読取の同時処理を行うための投射画像としては、図２１（ａ）に示すような白黒の市松模様状に配列したテストパターンが適用できる。図中、白は画素オン（＝光スイッチＯＮ）、黒は画素オフ（＝光スイッチＯＦＦ）を示す。
【００９２】
本実施の形態のＤＬＰプロジェクタは、所定タイミングで図２１（ａ）に示すテストパターン画像を測定用スクリーン１９に投射し、測定用スクリーン１９上の投射画像をイメージセンサ４により読み取って、画像信号処理部７により測定用スクリーン１９全体の照度が算出される。
【００９３】
ここで、測定用スクリーン１９が投影レンズ３の直前に配置されるため、投影レンズ３の焦点は、測定用スクリーン１９の位置からずれることになり、光スイッチＯＮ部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整し、光スイッチＯＦＦ部分で光スイッチＯＮ部分の画像情報を読み取ることにより、光スイッチＯＮ部分による投射画像即ち測定用スクリーン１９の照度は、光スイッチＯＦＦ部分を介してイメージセンサ４により読み取られた画像情報を画像信号処理部７により９分割測定ポイント毎に画像処理してＡＮＳＩルーメンを算出する。
【００９４】
また、図２１（ｂ）に示すように、９分割された測定用スクリーン１９の各領域に１対１に対応するように９分割された白黒の市松模様状に配列したテストパターンを適用し、そして、測定用スクリーン１９上の９分割テストパターンの画像読取をそれに１対１に対応する領域のイメージセンサ４のセンサ部分で行えばＡＮＳＩルーメンを算出できる。これらテストパターンは、例えば、図２１（ｂ）の左上のパターンから右下のパターンまで順次切り替えて画像投射とイメージセンサ４による画像読取とが繰り返される。
【００９５】
さらに、上記の照度測定を所定時間をおいて繰り返して行うことにより、例えば、ランプ１１の輝度の経時変化を検出することもできる。
【００９６】
以上のように、本発明の第６の実施の形態のＤＬＰプロジェクタによれば、投影レンズ３の直前に配置された測定用スクリーン１９を備える構成としたことにより、周囲の明るさなどの外部環境に影響されることなく、プロジェクタ自体で画像投射と画像読取の同時処理により照度を正確に測定することができるようになり、較正された専用の照度測定サイトを使用しなくて済むという効果が得られる。
【００９７】
特に、プロジェクタの製造段階や設置段階での調整作業のみならず、保守作業としてプロジェクタの経時変化の把握を行って部品交換や位置ズレ調整作業等を行う場合にもプロジェクタ自体で照度を正確に測定することができるようになるという効果が得られる。
【００９８】
以上のように、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、従来のＤＬＰプロジェクタの構成及び動作の特徴（投影レンズと反射型光スイッチパネル、投射光路及び入射光路等）を踏まえ、投影レンズと反射型光スイッチパネルの機構をそのまま有効に利用して反射型光スイッチＯＦＦ時の入射光路上に画像読取手段（イメージセンサ）を配置しており、これによりＤＬＰプロジェクタ自体によるスクリーン画像情報の高品位な読み取り（プロジェクタの解像度と同等）を実現した。特に、スクリーン画像についてスクリーン面における丁度画像投射範囲（投射サイズ）分の画像情報（画像投射範囲の一部でなくまた外部情報を含むのでもない）を正確に読み取ることが実現された。読み取り画像情報をもとに有効に効率良く画像調整を行うことができ、高品位な画像投射を実現できる。
【０１００】
本発明では、従来必要としていた専用の測定器及び専門技術を必要とすることなくスクリーン画像の簡単かつ高品位な読み取り（測定）を実現し、また投射画質の経時変化や調整ズレを検出できるようになったので投射画質の較正や補正、キャリブレーション等の調整処理を実現でき映像品質を高めることができる。投射画質の較正・補正等の調整処理により、実使用時のスクリーン表面（色、模様、凹凸、傷、ゴミ、室内照明の反射光等）の違いが投射画質に与える影響を解消させて設置・投射環境が大きく異なる場合でも投射画質の均一化を実現できる。
実使用時のスクリーン画像を高精度で把握できるようになったのでプロジェクタ設置・調整及び保守作業等を容易なものにする。スクリーン画像情報の読み取り及び画像調整機能により、特に壁面や天井に直接画像を投射する場合においても専用スクリーンを使用した場合に近い高品位な投射画像が実現できる。
【０１０１】
更には、画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報を画像信号処理部にフィードフォワードして画像調整を行うことによる投射調整処理の自動化が可能になる。プロジェクタ起動時など所定タイミングで自動でスクリーン画像読み取り及び画質調整処理等を行わせることにより従来必要としていた調整作業の手間が大きく削減され常に高品位な画像投射を維持できる。調整の自動化により経時変化（ランプの輝度、光学系の調整ずれ等）が投射画質に与える影響を軽減させることができる。
【０１０２】
また本発明では、スクリーン画像のモニタ出力を可能としており、これにより例えば本プロジェクタをネットワークに接続して遠隔地からアクセスしてプロジェクタの状態（画質、経時変化や故障症状等）を認識、監視すること等が可能となり、保守作業等の面でも有効である。
【０１０３】
また、本発明のＤＬＰプロジェクタは、スクリーン画像の調整のため以外にも、スクリーン面における画像を画像読取手段にて丁度画像投射範囲分のサイズで撮像してデータとして利用することが可能であり、例えば電子黒板システムとして利用すること等が可能である。電子黒板システムとして利用する場合、プロジェクタによる画像投射だけでなくスクリーン（ホワイトボード等）における手描き画像や貼り付け資料等が撮影できる。スクリーンとして使用されたボードに描きこまれた手描き画像等を画像読取手段にて読み取り、そのデータを画像投射によるプレゼンテーションに使ったデータに貼り付ける等の利用ができる。
【０１０４】
本発明では、スクリーン画像情報の読み取りのために新たに光スイッチ（マイクロミラー）を設置したり、新たな光スイッチの角度の設定・制御による光路切り替えを行う等の必要が無く、従来存在する機構を有効に利用して画像読取手段（イメージセンサ）をプロジェクタ本体内部に配置しただけでスクリーン画像情報の読み取りを実現している。従来のプロジェクタでは投影レンズ及び反射型光スイッチパネルはあくまで画像投射のための単方向の利用であったが、本発明では双方向の利用にして入射光路を利用したスクリーン画像読み取りを行うという転換がなされている。これにより、スクリーン画像読み取りの品質という点では、高解像度（プロジェクタの解像度と同等）のディジタルカメラを内蔵させたのと同等あるいはそれ以上の効果が期待できる。
【０１０５】
特に請求項４、１２記載の発明では、画像読取手段の動作をカラーフィルタの色切り替え動作に同期させることによりスクリーン画像読み取りの品質をより高めることができる。
【０１０６】
特に請求項５、１３記載の発明では、画像投射と画像読み取りの同時実行の際に投影レンズの焦点調整を行って画像フレームにおける光スイッチＯＦＦ部分で光スイッチＯＮ部分の読み取りをより効率良く行えるように制御するのでスクリーン画像読み取りの品質をより高めることができる。
【０１０７】
特に請求項６、１４記載の発明では、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチフルＯＦＦの動作での画像読み取りにより、スクリーン画像を画像投射サイズで撮像してデータ利用することができる。
【０１０８】
以上の効果により、ＤＬＰプロジェクタの設置・調整及び保守やユーザによる操作を簡単で手間のかからないものにし、利用性を大きく向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるＤＬＰプロジェクタのシステム構成を示す図である。
【図２】イメージセンサの設置位置を示す概念図である。
【図３】本実施形態のＤＬＰプロジェクタにおける光スイッチＯＦＦ時の投射光路、入射光路について示す図である。
【図４】スクリーン画像情報を画像信号処理部にフィードフォワードして画像調整処理を行う場合のシステム構成を示す概念図である。
【図５】テストパターン画像の例について示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態としての画像投射と画像読み取りの同時処理について説明するための図であり、特に、テストパターン画像として白黒交互配置の画像投射を行う場合の図である。
【図７】本発明の第３の実施形態として、色切り替えに同期して画像読み取りを行う場合のシステム構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態として、投影レンズの焦点調整制御を行う際の説明図である。
【図９】本発明の第５の実施形態として、スクリーン画像の撮像と撮像した画像のデータ利用を行う場合のシステム構成を示す図である。
【図１０】ＤＬＰプロジェクタのＤＭＤのミラーＯＦＦ時の各コンポーネントの配置の相対角度を示す図である。
【図１１】１チップ型ＤＬＰプロジェクタのＤＭＤのミラーＯＮ／ＯＦＦ時の投射光路を示す概念図である。
【図１２】従来のＤＬＰプロジェクタのシステム構成を示す図である。
【図１３】１チップ型ＤＬＰプロジェクタの構造を示す概念図である。
【図１４】３チップ型ＤＬＰプロジェクタの構造を示す概念図である。
【図１５】専用の測定器等を使用してプロジェクタを設置調整する様子を示す図である。
【図１６】１チップ型ＤＬＰプロジェクタのＤＭＤのミラーＯＮ／ＯＦＦ時の入射光路を示す概念図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態のＤＬＰプロジェクタの構成図である。
【図１８】測定用スクリーンの説明図である。
【図１９】レンズキャップの説明図である。
【図２０】照度測定の説明図である。
【図２１】照度測定用テストパターンの説明図である。
【符号の説明】
１ 光源部
１１ ランプ
１２ カラーホイール
１３ インテグレータロッド
２ 反射型光スイッチパネル（ＤＭＤ等）
３ 投影レンズ
４ イメージセンサ
５ アブソーバ
６ ビデオフロントエンド部
７ 画像信号処理部
８ 調整部
９ スクリーン
１４ カードＩ／Ｆ及びカード（情報記憶媒体）
１５ パソコン等のコンピュータ
１８ プロジェクタ本体
１９ 測定用スクリーン
２０ レンズキャップ
２１ スクリーン体

Claims (22)

1. 反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるＤＬＰプロジェクタにおけるスクリーン画像について読み取る画像読取方法であって、前記投影レンズを介して前記スクリーン方向から入射し前記反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、前記反射型光スイッチパネルにおける光スイッチＯＦＦ時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取ることにより、前記スクリーン面におけるＤＬＰプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴とする画像読取方法。
2. 前記投影レンズと前記反射型光スイッチパネルの光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に前記画像読取手段として配置されたイメージセンサにより前記スクリーン画像を読み取ることを特徴とする請求項１記載の画像読取方法。
3. 画像フレーム内で前記反射型光スイッチパネルにおける複数の光スイッチをＯＮ／ＯＦＦで画像投射用と画像読取用とに使い分けるテストパターン画像をスクリーンに投射することにより、画像投射と該投射画像を含んだスクリーン画像情報の読み取りとを同時に処理することを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取方法。
4. ＲＧＢカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う１チップ型のＤＬＰプロジェクタにおける画像読取方法であって、前記画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングを前記カラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取方法。
5. 前記画像投射と画像読取の同時実行時に、前記投影レンズの焦点を前記スクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って前記光スイッチＯＮ部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整し、前記光スイッチＯＦＦ部分で光スイッチＯＮ部分の画像情報を読み取ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取方法。
6. 前記反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルＯＦＦにして前記画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、該画像データを出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像読取方法。
7. 反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと投影レンズとを備えるＤＬＰプロジェクタの投射画像の調整を行う画像調整方法であって、前記投影レンズを介して前記スクリーン方向から入射し前記反射型光スイッチパネル面に結像するスクリーン画像について、前記反射型光スイッチパネルにおける光スイッチＯＦＦ時の入射光路を利用して画像読取手段にて読み取り、読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部にて投射画像の調整処理を行うことを特徴とする画像調整方法。
8. 前記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これをもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴とする請求項７記載の画像調整方法。
9. ランプ等から成る光源部と、前記光源部からの出射光を反射する光スイッチがマトリクス状に配置された構造の反射型光スイッチパネルと、入力ビデオ信号に基づき、前記光スイッチの反射状態をＯＮ／ＯＦＦ制御するイメージ符号データを生成、出力する画像信号処理部と、前記光スイッチがＯＮ時に反射した光をスクリーン面に投影する投影レンズと、前記光スイッチがＯＦＦ時に前記投影レンズを介してスクリーン方向から入射するスクリーン画像の光路を利用して該スクリーン画像を読み取る画像読取手段と、を有し、これにより前記スクリーン面における当該ＤＬＰプロジェクタの画像投射サイズでスクリーン画像情報を読み取ることを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。
10. 前記投影レンズと前記反射型光スイッチパネルの光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に前記画像読取手段としてイメージセンサが配置され、該イメージセンサにより前記スクリーン画像情報の読み取りを行うことを特徴とする請求項９記載のＤＬＰプロジェクタ。
11. 画像フレームにおける光スイッチＯＮ／ＯＦＦの使い分けのパターンを有するテストパターン画像の投射を行う手段を有し、該テストパターン画像の投射時に前記画像読取手段によりスクリーン画像情報として前記光スイッチＯＮ部分の画像情報を前記光スイッチＯＦＦ部分で読み取ることを特徴とする請求項９または１０に記載のＤＬＰプロジェクタ。
12. ＲＧＢカラーフィルタ回路を備え色切り替え制御を行う１チップ型のＤＬＰプロジェクタであって、前記画像読取手段によるスクリーン画像の読み取り動作タイミングを前記カラーフィルタ回路の色切り替え動作と同期させることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のＤＬＰプロジェクタ。
13. 前記画像投射と画像読取の同時実行時に、前記投影レンズの焦点を前記スクリーン面の前後に少し外す焦点調整制御を行って前記光スイッチＯＮ部分に対応する画像を拡大あるいは位置調整する手段を有し、前記光スイッチＯＦＦ部分で光スイッチＯＮ部分の画像情報を読み取ることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載のＤＬＰプロジェクタ。
14. 前記反射型光スイッチパネルの光スイッチをフルＯＦＦにして前記画像読取手段にてスクリーン画像情報を撮像し、該画像データを出力する手段を有することを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載のＤＬＰプロジェクタ。
15. 前記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに画像信号処理部内で投射画像の調整処理を行う調整部を有することを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載のＤＬＰプロジェクタ。
16. 前記画像読取手段にて読み取ったスクリーン画像情報をもとに、投射画質、スクリーン特性、室内照明の影響、プロジェクタ構成部品状態、及びそれらの経時変化や調整ズレを検出し、これら情報をもとに画像信号処理部にて投射画像データの較正、補正、キャリブレーション等の調整処理あるいは投射設定変更処理を行うことを特徴とする請求項１５記載のＤＬＰプロジェクタ。
17. 前記投影レンズの直前に測定用スクリーンを設置して前記光スイッチＯＮ部分により前記測定用スクリーンに投射した画像を前記光スイッチＯＦＦ部分で読み取ることを特徴とする請求項１、２、３、４、６のいずれか１項に記載の画像読取方法。
18. 前記測定用スクリーンとして前記投影レンズ用レンズキャップを使用することを特徴とする請求項１７に記載の画像読取方法。
19. 前記投影レンズの直前に設置される測定用スクリーンを備えることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１４のいずれか１項に記載のＤＬＰプロジェクタ。
20. 前記測定用スクリーンとしての前記投影レンズ用レンズキャップを備えることを特徴とする請求項１９に記載のＤＬＰプロジェクタ。
21. 前記投影レンズ用レンズキャップは、内側に設置されたスクリーン体を備えることを特徴とする請求項２０に記載のＤＬＰプロジェクタ。
22. 光源部と、反射型光スイッチがマトリクス状に配置された反射型光スイッチパネルと、投影レンズと、画像読取手段と、を備え、前記光スイッチＯＮ部分により前記光源部の光を反射して前記投影レンズから投射し、前記光スイッチＯＦＦ部分により前記投影レンズに入射する光を反射して前記画像読取手段に入力することを特徴とするＤＬＰプロジェクタ。

Images