JP2007293195A

JP2007293195A - 自動輝度調整機構を有するプロジェクタと自動輝度調整方法

Info

Publication number: JP2007293195A
Application number: JP2006123484A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Naito; 充崇内藤
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-08
Also published as: EP1850173A2; CN101063793A; EP1850173A3; CN201188168Y; US20070252958A1

Abstract

【課題】投射面からの反射光の受光手段を必要とせずに、簡単な装置で自動的に投射光の輝度調整を行うことができる機構を有するプロジェクタを提供する。
【解決手段】フォーカスレンズ位置検出部２１は、フォーカスレンズの回転角度をフォーカスレンズ位置として検出して演算処理部２３に出力する。演算処理部２３はデータ記録装置２２に格納されているフォーカスレンズ位置と最適輝度との相関関係を示す相関テーブルを読み出して、フォーカスレンズ位置から最適輝度を演算して画像制御部２４に出力する。画像制御部２４は入力した映像情報を光源部１１の現在の光束の輝度に対して最適の輝度となるように制御して画像形成素子１３に出力する。画像形成素子１３は最適の輝度に調整された映像を光学エンジン１２から投写レンズ１４を経由してスクリーン４０に投射する。
【選択図】図１

Description

本発明は自動輝度調整機構を有するプロジェクタと自動輝度調整方法とに関し、特にフォーカスレンズ位置により最適な輝度を算出して投射光の輝度を調整する自動輝度調整機構を有するプロジェクタに関する。

近年、プロジェクタの小型化・高性能化が進む一方で、映像投射を目的とする投射型表示装置の用途も拡大し、家庭内での大型の投射型表示装置であるフロント・プロジェクタとしても注目されている。さらに、高解像度パネルによりハイビジョン映像のフルサイズ投射も可能になったことから、デジタルシネマ（ＤＬＰシネマ）用投射型表示装置として映画の映写用としてもその用途が拡大している。

これらの用途に対応するために光源の高出力化が進んでいるが、この場合予測される最も遠いスクリーンへの投射を前提として望ましい明度・輝度等の画質特性となるように光源の出力が選定される。使用される条件が常に一定している場合には問題ないが、予測される距離よりも近いスクリーンに投射する場合や投射環境の変化によっては投射される映像が明るすぎる場合も多々見られる。

通常、こうしたプロジェクタでは、輝度や明度の調整などを手動で行うことが可能となっているが、実際には操作が煩わしいので調整せずに使用されることが多い。

特許文献１には、ピンホールより入力した投射面からの反射光を光強度測定センサで測定して、投射輝度制御部で光源の投射光の輝度を自動的に調整するプロジェクタが開示されている。このプロジェクタでは光強度測定センサで測定した光強度により投影装置と投射面との距離を測定して自動的に焦点の調整も行っている。
特開２００５−１０１８２５号公報

特許文献１に記載のように、光強度測定センサによって投影装置と投射面との距離を測定して自動的に焦点の調整を行う場合には、投射面からの反射光を受光して解析する装置を有しているので、同時に光源の投射光の輝度を自動的に調整しても設備面での負担は大きくない。しかし、単に光源の投射光の輝度を自動的に調整するためだけに、投射面からの反射光を受光して解析する装置を設けることは設備面での負担が大きいので、手動での投射光の輝度調整手段を設けることが多い。しかし、この場合は上述のように操作が煩わしいので調整せずに使用することが多いという問題がある。

本発明の目的は、投射面からの反射光の受光手段を必要とせずに、簡単な装置で自動的に投射光の輝度調整を行うことができる機構を有するプロジェクタを提供することにある。

本発明の自動輝度調整機構を有するプロジェクタは、
フォーカスレンズを備えたプロジェクタであって、第１の態様では、フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出部と、フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するデータ記録部と、フォーカスレンズ位置検出部で検出されたフォーカスレンズ位置から、データ記録部に格納された相関テーブルを参照して最適輝度値を算出する演算処理部と、入力した画像信号を演算処理部で算出された最適輝度値に調整して出力画像信号とする画像制御部とを有することを特徴とする。

第２の態様では、フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出部と、フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するデータ記録部と、フォーカスレンズ位置検出部で検出されたフォーカスレンズ位置から、データ記録部に格納された相関テーブルを参照して最適輝度値を算出する演算処理部と、演算処理部で算出された最適輝度値に対応するように光源部の出力光の輝度を調整する光源輝度調整部とを有することを特徴とする。

フォーカスレンズのフォーカス調整は、投写レンズのフォーカスリングの回転によるレンズの移動によって行われ、フォーカスレンズ位置の検出はそのフォーカスリングの回転角度の検出によって行われてもよい。

本発明のプロジェクタの自動輝度調整方法は、
フォーカスレンズを備えたプロジェクタの自動輝度調整方法であって、第１の態様では、あらかじめ、プロジェクタのデータ記録部に、フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するステップと、プロジェクタよりスクリーンに画像を投写するステップと、フォーカス調整部で、フォーカスリングを操作してスクリーンと投射される画像の焦点とを一致させるステップと、フォーカスレンズ位置検出部で、フォーカスリングの回転角度からフォーカスレンズ位置を検出するステップと、演算処理部で、データ記録部からフォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを読み出し、フォーカスレンズ位置検出部で検出したフォーカスレンズ位置を基に最適輝度値を算出するステップと、画像制御部で、入力した画像信号を演算処理部で算出された最適輝度値に調整して出力画像信号とするステップと、画像形成素子で、最適輝度値に調整された出力画像信号により画像を生成して投写レンズを経由してスクリーンに投射するステップとを含むことを特徴とする。

第２の態様では、あらかじめ、プロジェクタのデータ記録部に、フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するステップと、プロジェクタよりスクリーンに画像を投写するステップと、フォーカス調整部で、フォーカスリングを操作してスクリーンと投射される画像の焦点とを一致させるステップと、フォーカスレンズ位置検出部で、フォーカスリングの回転角度からフォーカスレンズ位置を検出するステップと、演算処理部で、データ記録部からフォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを読み出し、フォーカスレンズ位置検出部で検出したフォーカスレンズ位置を基に最適輝度値を算出するステップと、光輝度調整部で、演算処理部で算出された最適輝度値に対応するように光源部の出力光の輝度を調整するステップと、画像形成素子で生成された画像を、最適輝度値に調整された光源部の投写光で、投写レンズを経由してスクリーンに投射するステップとを含むことを特徴とする。

投写レンズのフォーカスレンズ位置を検出して、あらかじめ格納されているフォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを参照して最適輝度値を算出し、画像形成素子の画像を制御し、あるいは光源の輝度を調整することにより投写距離に対して最適な輝度値で画像を投射することができる。

本発明は、投写レンズのフォーカスレンズ位置を検出して、あらかじめ格納されているフォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを参照して最適輝度値を算出し、画像形成素子の画像を制御し、あるいは光源の輝度を調整することにより最適な輝度値で画像を投射することができる。それによって、不必要な輝度の投射光を投射することがなくなり、光学デバイス耐用期間を延命することができるという効果がある。同時に投射光や投射画面も最適な輝度となるので使用者の視覚に過剰の負担を与えることがなく、使用者の視覚を保護できるという効果がある。

本発明のプロジェクタは、投射面からの反射光の画質特性を計測する測光センサなどの特別な装置を必要としないで、フォーカスレンズ位置によって最適な輝度となるように投射光束の輝度を自動的に調整できるとことを特徴とする。これはフォーカスレンズ位置と投射距離には相関があることを利用している。すなわち、フォーカスレンズ位置がワイド端にあるときは、スクリーンまでの投射距離が最も近くなり、テレ端にあるときは投射距離が最も遠くなる。テレ端にあるときは本来の輝度とし、ワイド端に近づくにつれて輝度を下げることにより、フォーカスレンズ位置によって最適な輝度となるように自動的に調整することができる。

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は本発明の第１の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。図１に示されるように本発明の第１の実施の形態のプロジェクタ１は、光源部１１と、画像形成装置１３を有する光学エンジン１２と、投写レンズ１４と、フォーカス調整部１５と、フォーカスレンズ位置検出部２１と、データ記録部２２と、演算処理部２３と、画像制御部２４と、全体の動作を制御する中央制御装置３０とを有する。

プロジェクタ１は光学エンジン１２の画像形成素子１３で形成された画像を、投写レンズ１４を経由して外部のスクリーン４０に投射する。本発明の第１の実施の形態では画像制御部２４を制御して、画像形成素子１３から出力する映像がそのフォーカスレンズ位置に対応した最適輝度となるように自動的に調整する。最適輝度とフォーカスレンズ位置との相関関係を示す相関テーブルがデータ記録部２２にあらかじめ格納されている。投写レンズ６４からスクリーン９０までの投射距離はスクリーン９０に焦点が一致したときの投写レンズ６４のフォーカスレンズ調整位置とは相関関係があり、また投射距離とその距離における投射光の最適輝度値とは相関関係があるので最適輝度とフォーカスレンズ位置との相関関係を示す相関テーブルが作成されているが、この相関関係はプロジェクタによって相違するので相関テーブルは生産工場においてあらかじめ設定されていることが望ましい。投写レンズが交換された場合にはフォーカスレンズ位置と最適輝度との相関関係を示す相関テーブルを交換する。

光源部１１は光源ランプとランプリフレクタとを有し、収束された光束を光学エンジン１２に投射する。光学エンジン１２は画像形成素子１３を有し、光源部１１から入射した光束を受けて、画像制御部２４の制御によって画像形成素子１３で形成された投写映像を投写レンズ１４に入射する。投写レンズ１４は投写映像のフォーカスやズーム、シフト角を調整して投射光線をスクリーン４０に投射する。

投写レンズ１４は焦点位置を調整するためのフォーカス調整部１５を有し、フォーカス調整部１５は投写レンズ１４のフォーカスリングを手動あるいは電動で回転させて焦点位置を調整して、スクリーン４０に焦点の合った画像が投射されるように位置に合わせを行う。

フォーカスレンズ位置検出部２１は、フォーカスレンズの回転角度をフォーカスレンズ位置として検出して演算処理部２３に出力する。演算処理部２３はデータ記録装置２２に格納されているフォーカスレンズ位置と最適輝度との相関関係を示す相関テーブルを読み出して、フォーカスレンズ位置から最適輝度を演算して画像制御部２４に出力する。画像制御部２４は入力した映像情報を光源部１１の現在の光束の輝度に対して最適の輝度となるように制御して画像形成素子１３に出力する。画像形成素子１３は最適の輝度に調整された映像を光学エンジン１２から投写レンズ１４を経由してスクリーン４０に投射する。

次に第１の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの自動輝度調整動作について説明する。図２は本発明の第１の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの自動輝度調整動作の模式的フローチャートである。

処理を開始すると（Ｓ１１）、プロジェクタ１からスクリーン４０への投射を開始する（Ｓ１２）。次にフォーカス調整を行うのであれば（Ｓ１３Ｙ）、フォーカスリングを手動あるいは電動で操作して焦点位置をスクリーン４０上に合わせるフォーカス調整を行う（Ｓ１４）。フォーカスレンズ位置検出部２１がフォーカスリングの回転角度からフォーカスレンズ位置を算出し、演算処理部２３に出力する（Ｓ１５）。演算処理部２３ではデータ記録部２２に格納されているフォーカスレンズ位置と最適輝度との相関関係を示す相関テーブルを読み出し、フォーカスレンズ位置から最適輝度を算出して画像制御部２４に出力する（Ｓ１６）。画像制御部２４では入力映像を最適輝度に調整し、画像形成素子１３から投写レンズ１４を経由してスクリーン４０に投射してステップＳ１８に進む（Ｓ１７）。ステップＳ１３でフォーカス調整を行わない場合もステップＳ１８に進む（Ｓ１３Ｎ）。この場合所定の時間フォーカス調整部１５に変化がなければフォーカス調整を行わないと判断してもよい。ステップＳ１８で処理終了でなければ（Ｓ１９Ｎ）、ステップＳ１３に戻って処理を繰り返し、ステップＳ１８で処理終了であれば（Ｓ１８Ｙ）、処理を終了する（Ｓ１９）。処理終了は終了ボタンの押圧等で指示してもよいが、通常プロジェクタを設置すると最初のフォーカス調整を行った後は殆どフォーカス調整を行はないので、ステップＳ１８を除いて、ステップＳ１７から直接ステップＳ１９に進むこととしてもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。図３は本発明の第２の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。第１の実施の形態では画像制御部２４で入力映像の輝度を調整して画像形成素子１３からの出力の輝度を調整したが、第２の実施の形態では、光源部６１の輝度を調整して画像形成素子１３からの出力の輝度を調整する。

図３に示されるようにプロジェクタ６は、光源部６１と、画像形成装置６３を有する光学エンジン６２と、投写レンズ６４と、フォーカス調整部６５と、フォーカスレンズ位置検出部７１と、データ記録部７２と、演算処理部７３と、画像制御部７４と、光源輝度調整部７５と、全体の動作を制御する中央制御装置８０とを有する。

プロジェクタ６は光学エンジン６２の画像形成素子６３で形成された画像を投写レンズ６４を経由して外部のスクリーン９０に投射する。本発明の第２の実施の形態では光源輝度調整部７５を制御して、光源部６１の光源ランプから出力する光束がそのフォーカスレンズ位置に対応した最適輝度となるように自動的に調整する。最適輝度とフォーカスレンズ位置との相関関係を示す相関テーブルが第１の実施の形態と同様にデータ記録部７２にあらかじめ格納されている。

光源部６１は光源ランプとランプリフレクタとを有し、収束された光束を光学エンジン６２に投射する。光学エンジン６２は画像形成素子６３を有し、光源部６１から入射した、輝度が調整された光束を受けて、画像制御部７４の制御によって画像形成素子６３で形成された投写映像を投写レンズ６４に出射する。投写レンズ６４は投写映像のフォーカスやズーム、シフト角を調整して投射光線をスクリーン９０に投射する。

投写レンズ６４は焦点位置を調整するためのフォーカス調整部６５を有し、フォーカス調整部６５は投写レンズ６４のフォーカスリングを手動あるいは電動で回転させて焦点位置を調整して、スクリーン９０に焦点の合った画像が投射されるように位置に合わせを行う。

フォーカスレンズ位置検出部７１は、フォーカスレンズの回転角度をフォーカスレンズ位置として検出して演算処理部７３に出力する。演算処理部７３はデータ記録装置７２に格納されているフォーカスレンズ位置と最適輝度との相関関係を示す相関テーブルを読み出して、フォーカスレンズ位置から最適輝度を演算して光源輝度調整部７５に出力する。光源輝度調整部７５は光源部６１の光源ランプの出力を最適の輝度となるように制御して画像形成素子６３に出力する。画像形成素子６３は最適の輝度に調整された映像を光学エンジン６２から投写レンズ６４を経由してスクリーン９０に投射する。

次に第２の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの自動輝度調整動作について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの自動輝度調整動作の模式的フローチャートである。

処理を開始すると（Ｓ６１）、プロジェクタ６からスクリーン９０への投射を開始する（Ｓ６２）。次にフォーカス調整を行うのであれば（Ｓ６３Ｙ）、フォーカスリングを手動あるいは電動で操作して焦点位置をスクリーン９０上に合わせるフォーカス調整を行う（Ｓ６４）。フォーカス位置検出部７１がフォーカスリングの回転角度からフォーカスレンズ位置を算出し、演算処理部７３に出力する（Ｓ６５）。演算処理部７３ではデータ記録部７２に格納されているフォーカスレンズ位置と最適輝度との相関関係を示す相関テーブルを読み出し、フォーカスレンズ位置から最適輝度を算出して光源輝度調整部７４に出力する（Ｓ６６）。光源輝度調整部７４では光源部６１の光源ランプの出力を最適輝度に調整し、画像形成素子６３から投写レンズ６４を経由してスクリーン９０に投射してステップＳ６８に進む（Ｓ６７）。ステップＳ６３でフォーカス調整を行わない場合もステップＳ６８に進む（Ｓ６３Ｎ）。この場合所定の時間フォーカス調整部６５の変化がなければフォーカス調整を行わないものとしてもよい。ステップＳ６８で処理終了でなければ（Ｓ６８Ｎ）、ステップＳ６３に戻って処理を繰り返し、ステップＳ６８で処理終了であれば（Ｓ６８Ｙ）、処理を終了する（Ｓ６９）。処理終了は終了ボタンの押圧等で指示してもよいが、通常プロジェクタを設置すると最初のフォーカス調整を行った後はフォーカス調整を行はないので、ステップＳ６８を除いて、ステップＳ６７から直接ステップＳ６９に進むこととしてもよい。

本発明の第１の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。本発明の第１の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの自動輝度調整動作の模式的フローチャートである。本発明の第２の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。本発明の第２の実施の形態の自動輝度調整機構を有するプロジェクタの自動輝度調整動作の模式的フローチャートである。

符号の説明

１、６プロジェクタ
１１、６１光源部
１２、６２光学エンジン
１３、６３画像形成素子
１４、６４投写レンズ
１５、６５フォーカス調整部
２１、７１フォーカスレンズ位置検出部
２２、７２データ記録部
２３、７３演算処理部
２４、７４画像制御部
３０、８０中央制御装置
４０、９０スクリーン
７５光源輝度調整部
Ｓ１１〜Ｓ１９、Ｓ６１〜Ｓ６９ステップ

Claims

フォーカスレンズを備えたプロジェクタであって、
フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出部と、
フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するデータ記録部と、
前記フォーカスレンズ位置検出部で検出されたフォーカスレンズ位置から、前記データ記録部に格納された相関テーブルを参照して最適輝度値を算出する演算処理部と、
入力した画像信号を前記演算処理部で算出された最適輝度値に調整して出力画像信号とする画像制御部と、を有することを特徴とする自動輝度調整機構を有するプロジェクタ。
フォーカスレンズを備えたプロジェクタであって、
フォーカスレンズの位置を検出するフォーカスレンズ位置検出部と、
フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するデータ記録部と、
前記フォーカスレンズ位置検出部で検出されたフォーカスレンズ位置から、前記データ記録部に格納された相関テーブルを参照して最適輝度値を算出する演算処理部と、
前記演算処理部で算出された最適輝度値に対応するように光源部の出力光の輝度を調整する光源輝度調整部と、を有することを特徴とする自動輝度調整機構を有するプロジェクタ。
前記フォーカスレンズのフォーカス調整は、投写レンズのフォーカスリングの回転によるレンズの移動によって行われ、前記フォーカスレンズ位置の検出はそのフォーカスリングの回転角度の検出によって行われる、請求項１または請求項２に記載の自動輝度調整機構を有するプロジェクタ。
フォーカスレンズを備えたプロジェクタの自動輝度調整方法であって、
あらかじめ、前記プロジェクタのデータ記録部に、フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するステップと、
前記プロジェクタよりスクリーンに画像を投写するステップと、
フォーカス調整部で、フォーカスリングを操作して前記スクリーンと投射される画像の焦点とを一致させるステップと、
フォーカスレンズ位置検出部で、前記フォーカスリングの回転角度からフォーカスレンズ位置を検出するステップと、
演算処理部で、前記データ記録部からフォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを読み出し、前記フォーカスレンズ位置検出部で検出したフォーカスレンズ位置を基に最適輝度値を算出するステップと、
画像制御部で、入力した画像信号を前記演算処理部で算出された最適輝度値に調整して出力画像信号とするステップと、
画像形成素子で、最適輝度値に調整された前記出力画像信号により画像を生成して投写レンズを経由してスクリーンに投射するステップと、を含むことを特徴とするプロジェクタの自動輝度調整方法。
フォーカスレンズを備えたプロジェクタの自動輝度調整方法であって、
あらかじめ、前記プロジェクタのデータ記録部に、フォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを格納するステップと、
前記プロジェクタよりスクリーンに画像を投写するステップと、
フォーカス調整部で、フォーカスリングを操作して前記スクリーンと投射される画像の焦点とを一致させるステップと、
フォーカスレンズ位置検出部で、前記フォーカスリングの回転角度からフォーカスレンズ位置を検出するステップと、
演算処理部で、前記データ記録部からフォーカスレンズ位置と最適輝度値との相関テーブルを読み出し、前記フォーカスレンズ位置検出部で検出したフォーカスレンズ位置を基に最適輝度値を算出するステップと、
光輝度調整部で、前記演算処理部で算出された最適輝度値に対応するように光源部の出力光の輝度を調整するステップと、
画像形成素子で生成された画像を、最適輝度値に調整された前記光源部の投写光で、投写レンズを経由してスクリーンに投射するステップと、を含むことを特徴とするプロジェクタの自動輝度調整方法。