JP2006047334A - プロジェクタ装置およびズーム制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影環境の変化に応じてズーム倍率等を適切な設定に自動的に変更することができるプロジェクタ装置を実現する。
【解決手段】 投影光学系３０が投影したスクリーン面上の画像部分から反射する表示光量と、スクリーン面上の画像以外の部分から反射する環境光量とを検出するエリアセンサー２１を備え、該検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値となるように、投影光学系３０のズーム倍率を変動させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクタ装置およびズーム制御方法に関する。

従来のプロジェクタ装置では、投影環境の明るさに対して投影画像のコントラストが直接的に影響を受けるために、スクリーンの周囲が明るくなると投影画像のコントラストが低下して見辛くなる。このため、使用者がプロジェクタ装置のズーム倍率を適宜変更して投影画像を小画面化することにより、コントラストを上げている。そして、電動ズームを備えたプロジェクタ装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。また、ズーム倍率以外にもランプ光量や絞り等の画像に影響する他の調整項目があり、適宜調整する必要がある。それらの調整項目の設定を簡易に行うための従来技術として、ＮＥＣビューテクノロジー社のデジタルシネマ用プロジェクタ装置に備わる「レンズメモリ機能」と呼ばれるものが知られている。この「レンズメモリ機能」では、レンズシフト、ズームおよびフォーカスのレンズ状態を映像入力信号に対応させて予め調整しておくことにより、種々の映像ソース（画面アスペクト、解像度等）に応じてレンズ状態を即座に切り替えている。
特開２００２−１３１６０４号公報 特開２００１−１９４５７２号公報

しかし、上述した従来の電動ズームを備えたプロジェクタ装置では、使用者が投影環境の変化に応じて、適宜、リモコン等を操作してズーム倍率を調整しているので、作業負担が大きい。さらに、ズーム倍率と共にランプ光量や絞り等の他の調整項目を併せて個別に調整しているので、調整に時間がかかる。また、周囲環境が比較的暗い中でリモコンを操作すること自体が不便で非常に難しい。また、上記した「レンズメモリ機能」では、投影する映像ごとに、予め調整項目別に設定内容を登録しておく必要があるので、実際の投影環境の変化に対して適切な設定となるとは限らず、投影環境の変化に対応する目的には不向きである。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、投影環境の変化に応じてズーム倍率等を適切な設定に自動的に変更することができるプロジェクタ装置およびズーム制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタ装置は、入力される画像情報に応じた画像をスクリーンに対して投影するプロジェクタ装置において、照明光を射出する光源手段と、前記光源手段が射出した照明光を、入力された画像情報に応じて変調し投影光を生成する空間変調手段と、前記空間変調手段で生成された投影光を投影する投影光学手段と、前記投影光学手段が投影したスクリーン面上の画像部分から反射する表示光量と、スクリーン面上の画像以外の部分から反射する環境光量とを検出する光量検出手段と、前記投影光学手段が画像を投影する際のズーム倍率を変動させるズーム変動手段とを有し、前記ズーム変動手段は、前記光量検出手段で検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値となるように、前記投影光学手段のズーム倍率を変動させることを特徴としている。

本発明に係るプロジェクタ装置においては、前記ズーム変動手段は、環境光が明るくなった場合、または、投影光が暗くなった場合に、ズーム倍率を縮小方向に変動させることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタ装置においては、前記ズーム変動手段は、環境光が暗くなった場合、または、投影光が明るくなった場合に、ズーム倍率を拡大方向に変動させることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタ装置においては、前記光量検出手段はエリアセンサーであり、前記ズーム変動手段は、前記エリアセンサーによって投影画像の境界部分を少なくとも撮像して、コントラストを検出することを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタ装置においては、前記ズーム変動手段の動作開始を操作者が指示することが可能なキャリブレーションスイッチを更に有し、前記ズーム変動手段は、前記キャリブレーションスイッチが押下された後に前記投影光学手段のズーム倍率を変動させることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタ装置においては、前記投影光学手段が投影する投影光の光束を制限可能な絞り制御手段と、前記光源手段が射出する照明光の光量を制御可能な光量制御手段と、前記光量検出手段で検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値となるように、前記ズーム変動手段と前記絞り制御手段と前記光源制御手段とを連係して動作させる制御手段とを更に有することを特徴とする。

本発明に係るズーム制御方法は、請求項１または５に記載のプロジェクタ装置におけるキャリブレーションに係るズーム制御方法であって、前記光源手段を消灯する第１のステップと、前記光源手段が消灯した状態でスクリーン面から反射する第１の光量を前記光量検出手段で測定する第２のステップと、前記光源手段を点灯する第３のステップと、前記光源手段が点灯した状態で前記投影光学手段が投影したスクリーン面上の画像部分から反射する第２の光量を、前記光量検出手段で測定する第４のステップと、前記検出した第１の光量と第２の光量との比からコントラスト値を求める第５のステップと、前記第５のステップで求めたコントラスト値が所定の範囲内の値より小さい場合には、前記ズーム変動手段によって前記投影光学手段のズーム倍率を縮小する方向に変動させ、前記第５のステップで求めたコントラスト値が所定の範囲内の値より大きい場合には、前記ズーム変動手段によって前記投影光学手段のズーム倍率を拡大する方向に変動させる第６のステップとを含むことを特徴としている。

本発明に係るズーム制御方法においては、前記第１から第６のステップは、前記プロジェクタ装置の電源が投入された後に動作することを特徴とする。

本発明に係るズーム制御方法においては、前記所定の範囲内の値は、電源投入後に前記第５のステップで求めたコントラスト値であることを特徴とする。

本発明に係るズーム制御方法においては、前記第１から第６のステップは、前記キャリブレーションスイッチが投入された後に動作することを特徴とする。

本発明に係るズーム制御方法においては、前記光量検出手段で検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値と等しくなるまで、前記第１から第６のステップを繰り返すことを特徴とする。

本発明に係るズーム制御方法は、請求項６に記載のプロジェクタ装置におけるキャリブレーションに係るズーム制御方法であって、前記コントラスト値が所定の範囲内となるように前記ズーム変動手段を動作させる第１のステップと、前記第１のステップで前記コントラスト値が所定の範囲内にならなかった場合に、前記コントラスト値が所定の範囲内となるように前記絞り制御手段を動作させる第２のステップと、前記第２のステップでも前記コントラスト値が所定の範囲内にならなかった場合に、前記コントラスト値が所定の範囲内となるように前記光源制御手段を動作させる第３のステップとを含むことを特徴としている。

本発明によれば、投影環境の変化に応じてズーム倍率等を適切な設定に自動的に変更することができる。これにより、使用者の負担が減少する。

また、ズーム倍率、照明光量及び投影系絞りを連動して変更するので、効率良くコントラストを調整することができる。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタシステムの光学系の構成を示す断面図である。本プロジェクタ装置１は、色面順次表示方式のプロジェクタであり、また、光変調素子に透過型ＬＣＤを用いた単板方式の光学系を備える。
図１において、プロジェクタ装置１は、照明光学系１０と投影光学系３０を有している。照明光学系１０において、ランプ１１はＲ、Ｇ、Ｂの波長成分を含む白色の光源である。ランプ１１で発生した光束は、ＩＲカットミラー１２によって赤外成分を除去された後に光路の方向を変え、コンデンサーレンズ１３を介することによりカラーホイール１４まで伝送される。次いで、カラーホイール１４に備わる色フィルターにより画像のフレームに同期して時分割で分光処理される。

カラーホイール１４で分光処理された、赤色、青色または緑色の各フレームの光は、インテグレーターロッド１５およびリレーレンズ１６を介することにより拡散処理されて面ムラが除去された後、照明系絞り１７によって光線の角度が制約される。照明系絞り１７を通過した光は、偏光変換素子１８により偏光処理された後、光変調素子である透過型ＬＣＤ１９に到達する。透過型ＬＣＤ１９は、画素単位で透過率を変調することにより、透過する光の明暗を制御する。透過型ＬＣＤ１９を透過した光は、ミラー部２０に備わる全反射ミラー２０ａ或いはハーフミラー２０ｂで反射され、投影光学系３０に出射される。また、ミラー部２０を境にして投影方向とは反対の方向に、反射光量検出用のエリアセンサー２１が設けられている。

投影光学系３０において、照明光学系１０から入射された光は、ズームレンズ３２およびフォーカスレンズ３３を有する投影レンズ群を通過し、スクリーン４１に結像される。投影レンズ群では各レンズ位置を調整することでズーム倍率の調整や合焦位置の調整が行われる。また、投影系絞り３１を有し、投影光量を調整すると共に、光線角の制約を行うことによって迷光により生じるフレアの低減を行う。

上記ミラー部２０において、全反射ミラー２０ａとハーフミラー２０ｂは隣り合って設けられており、全反射ミラー２０ａ或いはハーフミラー２０ｂのいずれかを光路上に配置するように、スライド動作が可能となっている。全反射ミラー２０ａが光路上に挿入されている場合は、透過型ＬＣＤ１９からの全ての照明光が投影される通常の投影状態である。一方、光路上にハーフミラー２０ｂが挿入されている場合は、透過型ＬＣＤ１９からの照明光のほぼ半分の光が投影されると共に、投影レンズ群を経由して戻ってくるスクリーン４１の面からの反射光のほぼ半分の光がエリアセンサー２１に結像する。エリアセンサー２１は、その到達した光量を検出する。

エリアセンサー２１とミラー部２０間の距離は、透過型ＬＣＤ１９とミラー部２０間と同等である。これにより、投影レンズ群を経由して戻ってくるスクリーン４１からの反射光がエリアセンサー２１上で結像可能となっている。

図２は、上記したプロジェクタ装置１の電気構成を示すブロック図である。
図２において、システム制御マイクロコンピュータ１０１（以下、制御部１０１）は、プロジェクタ装置１内の各部を制御する。交流電力入力部１０２は、商用電源から交流電力を入力する。この交流電力は昇圧回路１０３によって昇圧された後、定電流駆動回路１０４へ供給される。定電流駆動回路１０４は、ランプ１１に駆動電流を供給するものであり、制御部１０１からの制御信号に基づき、ランプ１１に供給する駆動電流を制御する。この駆動電流に応じた光量がランプ１１により発生される。

カラーホイール駆動機構１０５は、カラーホイール１４を回転駆動するモータを有し、制御部１０１からの制御信号に基づき、カラーホイール１４の駆動制御を行う。カラーホイールフィルター位相検出機構１０６は、カラーホイール１４に備わる色フィルターの位相を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、このセンサ出力信号に基づき、色フィルターの位相を検出する。色フィルターの位相により、照明光中のＲ、Ｇ、Ｂの各位相が検出される。

照明系絞り駆動機構１０７は、照明系絞り１７を開閉駆動するモータを有し、制御部１０１からの制御信号に基づき、照明系絞り１７の駆動制御を行う。照明系絞り開口量検出機構１０８は、照明系絞り１７の開口量を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、このセンサ出力信号に基づき、照明系絞り１７の開口量を検出する。照明光の光量は、照明系絞り１７の開口量に応じて変動する。

ミラー駆動機構１０９は、ミラー部２０をスライド駆動するモータを有し、制御部１０１からの制御信号に基づき、ミラー部２０の駆動制御を行う。ミラースライド位置検出機構１１０は、ミラー部２０のスライド位置を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、このセンサ出力信号に基づき、全反射ミラー２０ａ又はハーフミラー２０ｂのいずれが光路上に挿入されているのかを検出する。

投影系絞り駆動機構１１１は、投影系絞り３１を開閉駆動するモータを有し、制御部１０１からの制御信号に基づき、投影系絞り３１の駆動制御を行う。投影系絞り開口量検出機構１１２は、投影系絞り３１の開口量を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、このセンサ出力信号に基づき、投影系絞り３１の開口量を検出する。投影系絞り３１の開口量に応じて、投影光の光量が変動すると共に投影光の光線角が制約される。

ズームレンズ駆動機構１１３は、ズームレンズ３２をスライド駆動するモータを有し、制御部１０１からの制御信号に基づき、ズームレンズ３２の駆動制御を行う。ズームレンズ位置検出機構１１４は、ズームレンズ３２の位置を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、このセンサ出力信号に基づき、ズーム倍率を検出する。ズーム倍率は、ズームレンズ３２の位置に応じて変動する。

フォーカスレンズ駆動機構１１５は、フォーカスレンズ３３をスライド駆動するモータを有し、制御部１０１からの制御信号に基づき、フォーカスレンズ３３の駆動制御を行う。フォーカスレンズ位置検出機構１１６は、フォーカスレンズ３３の位置を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、このセンサ出力信号に基づき、合焦位置を検出する。合焦位置は、フォーカスレンズ３３の位置に応じて変動する。

エリアセンサー（投影画面光量検出機構）２１は、光量を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、このセンサ出力信号に基づき、スクリーン４１の面からの反射光の光量を検出する。
環境光量検出機構１２０は、光量を検出するセンサを有し、センサ出力信号を制御部１０１に出力する。この環境光量検出機構１２０は、本プロジェクタシステムの周辺の光量を検出するためのものである。制御部１０１は、該センサ出力信号に基づき、環境光の光量を検出する。なお、本実施形態では、エリアセンサー２１が、投影画面光量検出機構と環境光量検出機構１２０とを兼ねている。

図３は、エリアセンサー２１による光量検出を説明するための説明図である。図３に示されるように、スクリーン４１の面上には、プロジェクタ装置１からの投影光が照射されるスクリーン投影部分と、プロジェクタ装置１の照明投影画角外であるスクリーン無投影部分とが含まれる。エリアセンサー２１は、そのスクリーン投影部分からの反射光の光量を検出する範囲（表示光量レベル検出範囲）と、スクリーン無投影部分からの反射光の光量を検出する範囲（環境光量レベル検出範囲）とを有する。したがって、本エリアセンサー２１によれば、１回の測定で、スクリーン投影部分からの反射光の光量（表示光量）と、スクリーン無投影部分からの反射光の光量（環境光量）とを同時に検出することができる。なお、表示光量は、投影光および環境光による反射光量となり、（１）式で表される。
表示光量＝投影光量＋環境光量 ・・・（１）

上記エリアセンサー２１は画素単位で光量を検出する。制御部１０１は、表示光量レベル検出範囲にある画素の光量検出値を平均して表示光量を算出する。同様に、環境光量レベル検出範囲にある画素の光量検出値を平均して環境光量を算出する。

キャリブレーション・スイッチ１３０は、本プロジェクタシステムのキャリブレーションの実行を指示するためのスイッチであり、使用者によって操作される。このスイッチ信号は制御部１０１に出力される。

図４〜図７はスクリーン４１での反射輝度のレベルを説明するための図である。図４には、暗黒中でプロジェクタ装置１から投影した光による反射光の輝度レベルが、スクリーン４１上の表示位置に対応付けて示されている。図５には、周囲が明るく、プロジェクタ装置１からは何も投影していないときの環境光による反射光の輝度レベルが、スクリーン４１上の表示位置に対応付けて示されている。図５に示されるように、周囲が明るく、環境光がスクリーン４１に到達するときには、黒レベルが浮いてしまう黒浮き現象が発生する。

次に、図６には、周囲が明るい中でプロジェクタ装置１から投影した光による反射光の輝度レベルが、スクリーン４１上の表示位置に対応付けて示されている。図６に示されるように、図５に示された環境光による黒レベルの浮きの上に、図４の暗時投影画像による反射輝度が加算された反射輝度レベルとなっている。この状態では、投影画像の白い部分の反射輝度は黒浮きにより上がるが、投影画像の黒い部分の反射輝度も同様に上がるため、コントラストを意味する白い部分の反射輝度と黒い部分の反射輝度の比率は結果的に低下する。

図７には、図６に示される投影画像をズーム倍率の変更により縮小して投影した光による反射光の輝度レベルが、スクリーン４１上の表示位置に対応付けて示されている。図７に示されるように、環境光による黒浮きのレベルは変わらないが、縮小ズームによる集光効果によって投影画像の白い部分の反射輝度レベルが上がるため、図６の状態よりもコントラストが高くなる。これにより、投影画像は小さくなるが、コントラストのアップにより図６の状態よりも見やすくなる。

次に、上述したプロジェクタ装置１のコントラスト補正に係る動作を説明する。
図８は、本実施形態に係るプロジェクタ装置１の制御部１０１が行うコントラスト補正シーケンスのメインフロー図である。
図８において、制御部１０１は、コントラスト補正シーケンスの起動条件が合致しているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。コントラスト補正シーケンスの起動条件は、ユーザによって予め選択されている起動モードが自動モードか手動モードかによって異なる。自動モードが選択されている場合、制御部１０１は、プロジェクタ装置１の電源が投入されたとき、映像入力ソースが変わったとき又はある一定時間間隔で環境光量を検出して前回の検出光量から著しく変化したときに、コントラスト補正シーケンスを開始する。一方、手動モードが選択されている場合、制御部１０１は、キャリブレーション・スイッチ１３０が使用者によって押されたときに、コントラスト補正シーケンスを開始する。

コントラスト補正シーケンスの起動条件が合致していない場合は、全反射ミラー２０ａを光路に挿入するようにスライドさせて処理を終了する（ステップＳ１０２）。

コントラスト補正シーケンスの起動条件が合致している場合、制御部１０１は、コントラスト補正シーケンスを開始する（ステップＳ１０３）。次いで、制御部１０１は、初期設定を行う（ステップＳ１０４）。この初期設定では、ランプ光量と照明系絞りに係る基準値が、使用者によって予め選択的に設定されている画像トーンに関するモード（リビングモード；明るさ優先、シネマモード；黒浮き防止優先）に基づき設定される。具体的には、コントラスト補正シーケンスの起動時点において、明るさ優先の場合、ランプ光量を上げ、照明系絞りを開けるように各制御値が設定されている。一方、黒浮き防止優先の場合にはランプ光量を下げ、照明系絞りを絞り込むように各制御値が設定されている。このコントラスト補正シーケンス起動時点での各制御値をランプ光量と照明系絞りの各基準値とする。

また、エリアセンサー２１が、投影光学系３０を介してスクリーン４１からの反射輝度を検出できるように、投影系絞り３１を初期設定する。この初期値には、前回使用時の最終設定値、例えば画像トーンに関するモードに応じた値或いは使用者の意図により設定された値を使用する。また、ズーム倍率およびフォーカス制御値は、コントラスト補正シーケンスの起動時点で設定されている値、具体的には使用者によって設定済みの暗時状態での設定値を基準とする。

次いで、制御部１０１は、ミラー駆動機構１０９に制御信号を出力し、光路上にハーフミラー２０ｂを挿入する（ステップＳ１０５）。

次いで、制御部１０１は、図９に示されるコントラスト計測シーケンスを起動する（ステップＳ１０６）。

図９において、制御部１０１は、先ず、照明系絞り１７の現状の制御値をメモリに保存する（ステップＳ２０１）。保存した制御値は、現状に復帰させるときに使用する。次いで、照明系絞り１７を全閉に駆動する（ステップＳ２０２）。この状態では照明光は遮光されており、プロジェクタ装置１からは何も光を投影していない状態になっている。

次いで、制御部１０１は、非表示部について図１０に示される投影画面光量の検出処理を行う（ステップＳ２０３）。図１０の処理では、カラーホイールフィルター位相検出機構１０６によりカラーホイール１４に備わる色フィルターの位相を検出し、これにより、照明光中のＲ、Ｇ、Ｂの各位相の検出を行う。この位相検出信号に基づいてエリアセンサー２１からの出力を取り込み、Ｒ、Ｇ、Ｂの各位相ごとにスクリーン４１の面からの反射光の光量を検出する。先ず、Ｒの位相を検出した時に（ステップＳ３０１）、Ｒの光量が検出される（ステップＳ３０２）。次いで、Ｇの位相を検出した時に（ステップＳ３０３）、Ｇの光量が検出される（ステップＳ３０４）。次いで、Ｂの位相を検出した時に（ステップＳ３０５）、Ｂの光量が検出される（ステップＳ３０６）。次いで、それら検出したＲ、Ｇ、Ｂの各光量から輝度信号値を計算する（ステップＳ３０７）。この輝度信号値は、環境光量に相当する。

図９に戻り、制御部１０１は、該輝度信号値を環境光量測定値としてメモリに保存する（ステップＳ２０４）。次いで、上記ステップＳ２０１で保存しておいた照明系絞り１７の制御値をメモリから読み出し、この読み出した制御値に基づき照明系絞り１７の状態を以前の状態に戻す（ステップＳ２０５）。

次いで、制御部１０１は、表示部についての投影画面光量の検出処理を行う（ステップＳ２０６）。この処理では、スクリーン４１の面上に均一な白色を表示するように、透過型ＬＣＤ１９を駆動制御する。そして、上記した図１０の処理により輝度信号値を計算する。この輝度信号値は、表示光量に相当する。次いで、制御部１０１は、該輝度信号値を表示光量測定値としてメモリに保存する（ステップＳ２０７）。

図８に戻り、制御部１０１は、図１１に示されるコントラスト値計算処理を行う（ステップＳ１０７）。図１１の処理では、先ず、環境光量測定値および表示光量測定値をメモリから読み出す（ステップＳ４０１、Ｓ４０２）。次いで、（２）式によりコントラスト値を計算する（ステップＳ４０３）。
コントラスト計算値Ｃ＝表示光量測定値／環境光量測定値 ・・・（２）

図８に戻り、制御部１０１は、該コントラスト計算値が目標許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。この判断の結果、目標許容範囲内にあれば、ステップＳ１０２に進み、全反射ミラー２０ａを光路に挿入するようにスライドさせて処理を終了する。一方、目標許容範囲内になければ、図１２に示されるコントラスト調整制御シーケンスを起動する（ステップＳ１０９）。

図１２において、制御部１０１は、先ず、コントラスト計算値が目標許容最大値より大きいか否かを判断する（ステップＳ５０１）。この判断の結果、目標許容最大値より大きい場合には、図１３に示されるコントラストダウン調整制御シーケンスを起動し（ステップＳ５０２）、コントラストを下げるための調整を行う。

図１３において、コントラストダウン調整制御シーケンスでは、制御部１０１は、先ず、ズーム倍率が拡大限界になっているか否かを判断する（ステップＳ６０１）。この判断の結果、拡大限界とはなっていない場合には、ズーム倍率が拡大する側に、ズームレンズ３２を１ステップ分駆動する（ステップＳ６０２）。これにより、ズーム倍率が１ステップ分拡大し、その分投影光が暗くなるので、コントラストが下がる。

一方、ズーム倍率が拡大限界である場合には、ランプ光量が最小光量になっているか否かを判断する（ステップＳ６０３）。この判断の結果、最小光量とはなっていない場合には、ランプ１１の発光量が減少する側に、定電流駆動回路１０４を１ステップ分駆動する（ステップＳ６０４）。これにより、ランプ光量が１ステップ分減少し、その分投影光が暗くなるので、コントラストが下がる。

一方、ランプ光量が最小光量である場合には、投影系絞り３１が絞り切りになっているか否かを判断する（ステップＳ６０５）。この判断の結果、絞り切りとはなっていない場合には、投影系絞り３１が閉じる側に１ステップ分駆動する（ステップＳ６０６）。これにより、投影系絞り３１が１ステップ分小絞りとなり、その分投影光が暗くなるので、コントラストが下がる。

一方、投影系絞り３１が絞り切りである場合には、これ以上、コントラストを下げることができないので、コントラストの制御範囲外であることを使用者に報知するための表示を行う。例えば、表示用ＬＥＤを点灯する（ステップＳ６０７）。次いで、全反射ミラー２０ａを光路に挿入するようにスライドさせて処理を終了する（ステップＳ６０８）。

上記ステップＳ６０２、Ｓ６０４、Ｓ６０６の処理後には、制御部１０１は、リターン処理により、図１２のコントラスト調整制御シーケンスもリターンして図８に戻り、ステップＳ１０６のコントラスト計測シーケンスを起動してコントラストの再計測を行う。

上記したようにコントラスト計算値が目標値許容範囲より大きい場合、図１３のコントラストダウン調整制御シーケンスにより、先ず、ズーム倍率が拡大限界に達するまで、１ステップずつズーム倍率を拡大させながらコントラストの計測を繰り返し、コントラスト計算値が目標値許容範囲内に入れば調整完了とする。しかし、ズーム倍率を拡大限界にしてもまだコントラスト計算値が目標値許容範囲より大きい場合は、次にランプ光量が最小になるまで、１ステップずつランプ光量を減少させながらコントラストの計測を繰り返し、コントラスト計算値が目標値許容範囲内に入れば調整完了とする。これでもまだコントラスト計算値が目標値許容範囲より大きい場合は、最後に投影系絞りが絞り切りになるまで、１ステップずつ投影系絞りを絞りながらコントラストの計測を繰り返し、コントラスト計算値が目標値許容範囲内に入れば調整完了とする。

他方、上記図１２のステップＳ５０１の判断の結果、コントラスト計算値が目標許容最大値より大きくない場合（つまり、コントラスト計算値が目標値許容範囲より小さい場合）には、図１４に示されるコントラストアップ調整制御シーケンスを起動し（ステップＳ５０３）、コントラストを上げるための調整を行う。

図１４において、コントラストアップ調整制御シーケンスでは、制御部１０１は、先ず、投影系絞り３１が開放になっているか否かを判断する（ステップＳ７０１）。この判断の結果、開放とはなっていない場合には、投影系絞り３１が開く側に１ステップ分駆動する（ステップＳ７０２）。これにより、投影系絞り３１が１ステップ分大絞りとなり、その分投影光が明るくなるので、コントラストが上がる。

一方、投影系絞り３１が開放である場合には、ランプ光量が最大光量になっているか否かを判断する（ステップＳ７０３）。この判断の結果、最大光量とはなっていない場合には、ランプ１１の発光量が増大する側に、定電流駆動回路１０４を１ステップ分駆動する（ステップＳ７０４）。これにより、ランプ光量が１ステップ分増大し、その分投影光が明るくなるので、コントラストが上がる。

一方、ランプ光量が最大光量である場合には、ズーム倍率が縮小限界になっているか否かを判断する（ステップＳ７０５）。この判断の結果、縮小限界とはなっていない場合には、ズーム倍率が縮小する側に、ズームレンズ３２を１ステップ分駆動する（ステップＳ７０６）。これにより、ズーム倍率が１ステップ分縮小し、その分投影光が明るくなるので、コントラストが上がる。

一方、ズーム倍率が縮小限界である場合には、これ以上、コントラストを上げることができないので、コントラストの制御範囲外であることを使用者に報知するための表示を行う。例えば、表示用ＬＥＤを点灯する（ステップＳ７０７）。次いで、全反射ミラー２０ａを光路に挿入するようにスライドさせて処理を終了する（ステップＳ７０８）。

上記ステップＳ７０２、Ｓ７０４、Ｓ７０６の処理後には、制御部１０１は、リターン処理により、図１２のコントラスト調整制御シーケンスもリターンして図８に戻り、ステップＳ１０６のコントラスト計測シーケンスを起動してコントラストの再計測を行う。

上記したようにコントラスト計算値が目標値許容範囲より小さい場合、図１４のコントラストアップ調整制御シーケンスにより、先ず、投影系絞りが開放になるまで、１ステップずつ投影系絞りを開きながらコントラストの計測を繰り返し、コントラスト計算値が目標値許容範囲内に入れば調整完了とする。しかし、投影系絞りを開放にしてもまだコントラスト計算値が目標値許容範囲より小さい場合は、次にランプ光量が最大になるまで、１ステップずつランプ光量を増大させながらコントラストの計測を繰り返し、コントラスト計算値が目標値許容範囲内に入れば調整完了とする。これでもまだコントラスト計算値が目標値許容範囲より小さい場合は、最後にズーム倍率が縮小限界に達するまで、１ステップずつズーム倍率を縮小させながらコントラストの計測を繰り返し、コントラスト計算値が目標値許容範囲内に入れば調整完了とする。

次いで、制御部１０１は、上記したコントラストのアップ／ダウン調整および計測を繰り返し、コントラスト計算値が目標許容範囲内に入ればステップＳ１０２に進み、全反射ミラー２０ａを光路に挿入するようにスライドさせて処理を終了する。

なお、上記したコントラスト値に係る目標許容範囲は、予めプロジェクタ装置１に設定しておいてもよく、或いは、プロジェクタ装置１の電源投入後に、表示光量および環境光量を測定して上記した（２）式により算出したコントラスト計算値に基づき、自動的に設定するようにしてもよい。

上述したように本実施形態によれば、スクリーン面上の画像部分から反射する表示光量と、スクリーン面上の画像以外の部分から反射する環境光量とを検出し、該検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値となるように、コントラストダウンまたはコントラストアップさせる調整を行う。この調整はズーム倍率、ランプ光量または投影系絞りを変動させる。これにより、投影環境の変化に応じてズーム倍率等を適切な設定に自動的に変更することができ、使用者の負担が減少する。

また、コントラスト調整の際には、ズーム倍率、ランプ光量及び投影系絞りを連動して変更するので、効率良く調整することができる。

また、照明光源の光量（ランプ光量）の調整のみでなく、投影時のズーム倍率を変えることにより、投影環境が明るいときには小さな画面サイズとして投影画面の明るさ及びコントラストを上げ、一方、投影環境が暗いときには大きな画面サイズとして投影画面の明るさ及びコントラストを下げることができる。これにより、対応可能な投影環境の範囲が広くなり、大きな環境変化にも柔軟に対応することができる優れたプロジェクタ装置を提供することが可能となる。

なお、上述した実施形態では、上記（２）式に示されるように、スクリーン４１上の投影部分の白のレベルと無投影部分の黒のレベルの比でコントラスト計算値を表したが、黒のレベルとしてプロジェクタ装置１からの投影による黒色表示を用い、投影時のフレア等による黒浮き成分をコントラスト計算値に含めるようにしてもよい。

また、投影画面光量検出機構および環境光量検出機構として、フォトダイオードなどを利用してもよい。フォトダイオードの場合は、プロジェクタ装置１から照明光を投影しないことで環境光量を測定し、また、照明光を投影することで表示光量を測定することができる。また、環境光量検出機構は、投影画面光量検出機構と分けて別途用意しても良い。環境光量検出機構を別途装備すれば、投影画像を切り替えることなく環境の変化を常時監視することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタシステムの光学系の構成を示す断面図である。 同実施形態に係るプロジェクタ装置１の電気構成を示すブロック図である。 エリアセンサー２１による光量検出を説明するための説明図である。 スクリーン４１での反射輝度のレベルを説明するための図である。 スクリーン４１での反射輝度のレベルを説明するための図である。 スクリーン４１での反射輝度のレベルを説明するための図である。 スクリーン４１での反射輝度のレベルを説明するための図である。 図２に示すプロジェクタ装置１の制御部１０１が行うコントラスト補正シーケンスのメインフロー図である。 コントラスト計測シーケンスのフロー図である。 投影画面光量の検出処理のフロー図である。 コントラスト値計算処理のフロー図である。 コントラスト調整制御シーケンスのフロー図である。 コントラストダウン調整制御シーケンスのフロー図である。 コントラストアップ調整制御シーケンスのフロー図である。

符号の説明

１…プロジェクタ装置、１０…照明光学系、１１…ランプ、１２…ＩＲカットミラー、１３…コンデンサーレンズ、１４…カラーホイール、１５…インテグレーターロッド、１６…リレーレンズ、１７…照明系絞り、１８…偏光変換素子、１９…透過型ＬＣＤ、２０…ミラー部、２０ａ…全反射ミラー、２０ｂ…ハーフミラー、２１…エリアセンサー、３０…投影光学系、３１…投影系絞り、３２…ズームレンズ、３３…フォーカスレンズ、４１…スクリーン、１０１…システム制御マイクロコンピュータ（制御部）、１０２…交流電力入力部、１０３…昇圧回路、１０４…定電流駆動回路、１０５…カラーホイール駆動機構、１０６…カラーホイールフィルター位相検出機構、１０７…照明系絞り駆動機構、１０８…照明系絞り開口量検出機構、１０９…ミラー駆動機構、１１０…ミラースライド位置検出機構、１１１…投影系絞り駆動機構、１１２…投影系絞り開口量検出機構、１１３…ズームレンズ駆動機構、１１４…ズームレンズ位置検出機構、１１５…フォーカスレンズ駆動機構、１１６…フォーカスレンズ位置検出機構、１２０…環境光量検出機構、１３０…キャリブレーション・スイッチ。

Claims (12)

1. 入力される画像情報に応じた画像をスクリーンに対して投影するプロジェクタ装置において、
   照明光を射出する光源手段と、
   前記光源手段が射出した照明光を、入力された画像情報に応じて変調し投影光を生成する空間変調手段と、
   前記空間変調手段で生成された投影光を投影する投影光学手段と、
   前記投影光学手段が投影したスクリーン面上の画像部分から反射する表示光量と、スクリーン面上の画像以外の部分から反射する環境光量とを検出する光量検出手段と、
   前記投影光学手段が画像を投影する際のズーム倍率を変動させるズーム変動手段と、を有し、
   前記ズーム変動手段は、
   前記光量検出手段で検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値となるように、前記投影光学手段のズーム倍率を変動させることを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 前記ズーム変動手段は、
   環境光が明るくなった場合、または、投影光が暗くなった場合に、ズーム倍率を縮小方向に変動させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
3. 前記ズーム変動手段は、
   環境光が暗くなった場合、または、投影光が明るくなった場合に、ズーム倍率を拡大方向に変動させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
4. 前記光量検出手段はエリアセンサーであり、
   前記ズーム変動手段は、
   前記エリアセンサーによって投影画像の境界部分を少なくとも撮像して、コントラストを検出することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
5. 前記ズーム変動手段の動作開始を操作者が指示することが可能なキャリブレーションスイッチを更に有し、
   前記ズーム変動手段は、
   前記キャリブレーションスイッチが押下された後に前記投影光学手段のズーム倍率を変動させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
6. 前記投影光学手段が投影する投影光の光束を制限可能な絞り制御手段と、
   前記光源手段が射出する照明光の光量を制御可能な光量制御手段と、
   前記光量検出手段で検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値となるように、前記ズーム変動手段と前記絞り制御手段と前記光源制御手段とを連係して動作させる制御手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
7. 請求項１または５に記載のプロジェクタ装置におけるキャリブレーションに係るズーム制御方法であって、
   前記光源手段を消灯する第１のステップと、
   前記光源手段が消灯した状態でスクリーン面から反射する第１の光量を前記光量検出手段で測定する第２のステップと、
   前記光源手段を点灯する第３のステップと、
   前記光源手段が点灯した状態で前記投影光学手段が投影したスクリーン面上の画像部分から反射する第２の光量を、前記光量検出手段で測定する第４のステップと、
   前記検出した第１の光量と第２の光量との比からコントラスト値を求める第５のステップと、
   前記第５のステップで求めたコントラスト値が所定の範囲内の値より小さい場合には、前記ズーム変動手段によって前記投影光学手段のズーム倍率を縮小する方向に変動させ、
   前記第５のステップで求めたコントラスト値が所定の範囲内の値より大きい場合には、前記ズーム変動手段によって前記投影光学手段のズーム倍率を拡大する方向に変動させる第６のステップと、
   を含むことを特徴とするズーム制御方法。
8. 前記第１から第６のステップは、前記プロジェクタ装置の電源が投入された後に動作することを特徴とする請求項７に記載のズーム制御方法。
9. 前記所定の範囲内の値は、電源投入後に前記第５のステップで求めたコントラスト値であることを特徴とする請求項８に記載のズーム制御方法。
10. 前記第１から第６のステップは、前記キャリブレーションスイッチが投入された後に動作することを特徴とする請求項７に記載のズーム制御方法。
11. 前記光量検出手段で検出した表示光量と環境光量との比であるコントラスト値が所定の範囲内の値と等しくなるまで、前記第１から第６のステップを繰り返すことを特徴とする請求項７に記載のズーム制御方法。
12. 請求項６に記載のプロジェクタ装置におけるキャリブレーションに係るズーム制御方法であって、
    前記コントラスト値が所定の範囲内となるように前記ズーム変動手段を動作させる第１のステップと、
    前記第１のステップで前記コントラスト値が所定の範囲内にならなかった場合に、前記コントラスト値が所定の範囲内となるように前記絞り制御手段を動作させる第２のステップと、
    前記第２のステップでも前記コントラスト値が所定の範囲内にならなかった場合に、前記コントラスト値が所定の範囲内となるように前記光源制御手段を動作させる第３のステップと、
    を含むことを特徴とするズーム制御方法。
    
    

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