JP2018084686A - 画像投影装置および画像投影装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】画素ずらし制御を行う画像投影装置における台形補正時の画質を良好なものとする。【解決手段】光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、該画像表示素子を変位させる駆動手段と、を備え、駆動手段により画像表示素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、入力画像に基づいて画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部33と、該画像生成処理部33により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部34と、を備える。【選択図】図19
Description
本発明は、画像投影装置および画像投影装置の制御方法に関する。
パーソナルコンピュータなどの情報処理装置、DVDプレーヤーなどの映像再生機器、デジタルカメラなどの撮像装置等から送信される画像データ(映像データ)に基づいて、光源から照射される光を用いて画像表示素子(光学変調素子)が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等の被投影面に投影する画像投影装置(プロジェクタ)が知られている。
画像投影装置は、多人数に対するプレゼンテーション、会議、講演会、教育現場、映画鑑賞や、サイネージなどに広く用いられているとともに、高画質化が進んでいる。画像投影装置において投影画像を高解像度化する場合には、画像表示素子の画素密度を上げることが考えられるが、画像表示素子の製造コストが増大することとなる。
これに対し、画像投影装置において、画素をずらすために、その一部をシフトさせる制御(画素ずらし制御という)をするとともに、画素ずらし制御用の画像処理を行うことで、画像表示素子の画素密度を上げずに、より高精細な画像表示を可能とすることが知られている。
画素ずらし制御では、投射レンズの一部などの光学素子を動かす方式と画像を形成する画像表示素子を動かす方式が知られており、例えば、特許文献1には、画素シフト素子で光路をシフトさせることにより中間画像を形成して画素密度を増やす表示装置が開示されている。
また、特許文献2には、画像表示素子としてのデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を備える可動ユニットを、固定ユニットに対して移動可能とすることで、投影画像を高解像度化する画像投影装置が開示されている。
ところで、画像投影装置の投影時には、画像投影装置を被投影面に対して真正面に配置することができない場合が多く、被投影面に対して斜め方向から投影がなされることが多い。この場合、投影画像に歪みが生じてしまうため、一般に画像投影装置は、歪みを補正するための台形補正機能を有している。台形補正処理は、画像投影装置に入力された映像信号(元画像)に対して処理を実行することで、最も画像劣化の少ない画像を生成することができる。
台形補正機能に関し、例えば、特許文献3には、プロジェクタの脚部が載置面に設置されているか否かに応じて台形補正の実行可否を判断することで、台形補正の実行タイミングの適正化を図り、画面のちらつきや消費電力を抑えるプロジェクタが開示されている。
画素ずらし制御を行う画像投影装置では、光学素子や画像表示素子を動かすとともに、画像表示素子に画像を出力する前に、投影する元画像(1フレーム)を2枚の画像(2フレーム)に分ける画像処理を施して、2枚の画像を交互に出力する制御が必要となる。
しかしながら、この画素ずらし制御時の画像処理を、台形補正が施された画像に対して実行すると画質の劣化が大きくなり視認性が低下してしまうという問題があった。
そこで本発明は、画素ずらし制御を行う画像投影装置における台形補正時の画質を良好なものとする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。
かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投影装置は、光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、該画像表示素子を変位させる駆動手段と、を備え、前記駆動手段により前記画像表示素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、入力画像に基づいて前記画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部と、該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部と、を備えるものである。
本発明によれば、画素ずらし制御を行う画像投影装置における台形補正時の画質を良好なものとすることができる。
以下、本発明に係る構成を図1から図23に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
[第1の実施形態]
(画像投影装置の概要)
図1(A)は、画像投影装置1の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図1(B)は、画像投影装置1の側面図であって、被投影面であるスクリーンSへの投影状態を示した図である。
(画像投影装置の概要)
図1(A)は、画像投影装置1の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図1(B)は、画像投影装置1の側面図であって、被投影面であるスクリーンSへの投影状態を示した図である。
また、図2(A)は、画像投影装置1の外装カバー2を外した状態を示す斜視図である。また、図2(B)は図2(A)の丸囲み部分で示す光学エンジン3と光源ユニット4の拡大構成図である。
画像投影装置1は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動後は時間の経過と共に、装置の内部温度が上昇する。これは画像投影装置1の筐体サイズの小型化が進む昨今では顕著であり、このため、画像投影装置1には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口16および排気口17が設けられている。
また、図2に示すように、画像投影装置1は、光学エンジン3および光源ユニット4を備えている。また、図3は、照明装置である照明光学系ユニット40、投影光学系ユニット60、画像表示ユニット50、および光源ユニット4の上面から見た断面図である。光学エンジン3は、照明光学系ユニット40、画像表示ユニット50、および投影光学系ユニット60からなる。
図2に示すように、吸気口16、排気口17の内側には、それぞれ吸気ファン18、排気ファン19が設けられており、吸気ファン18から吸入した外気を排気ファン19から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。
画像投影装置1においては、光源ユニット4の光源からの光(白色光)が光学エンジン3の照明光学系ユニット40に照射される。照明光学系ユニット40内では、照射された白色光をRGBに分光した後、レンズ、ミラー等により画像表示ユニット50へ導き、変調信号に応じて画像形成する画像表示ユニット50とその画像を投影光学系ユニット60によりスクリーンSへ拡大投影する構成となっている。
光源ユニット4のランプ(光源30)としては、種々のランプを用いることができるが、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアークランプを用いることができる。例えば、高圧水銀ランプを用いることが好ましい。
また、光源ユニット4の側面の一方向側には光源を冷却する光源用ファン20が設けられている。光源用ファン20は、光源ユニット4の各部が設定された定格温度範囲内の温度となるように、その回転数が制御される。また、光源ユニット4からの光の出射方向と投影光学系ユニット60からの画像光の出射方向は、図3に示すように、略90°の関係となっている。
また、光学エンジン3の照明光学系ユニット40は、光源から照射された光を分光するカラーホイール5(回転色フィルター)と、カラーホイール5から出射した光を導くライトトンネル6と、リレーレンズ7、平面ミラー8および凹面ミラー9と、を備えている。また、照明光学系ユニット40内には、画像表示ユニット50が設けられる。
照明光学系ユニット40では、先ず、光源からの出射光である白色光が、円盤状のカラーホイール5で単位時間毎にRGBの各色が繰り返す光に変換され出射される。カラーホイール5から出射された色分離された光は、ライトトンネル6に導かれる。ライトトンネル6は、入射された光がその内部(内壁)で複数回反射され合成されることで均一化する照明均一変換光学部材である。
次いで、ライトトンネル6から出射された光は、2枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ7により、光の軸上色収差を補正しつつ集光される。また、リレーレンズ7から出射される光は、平面ミラー8および凹面ミラー9によって反射されて、画像表示ユニット50に集光される。画像表示ユニット50は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、画像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の画像を形成するように投影光を加工して反射する画像表示素子としてのDMD(Digital Micro-mirror Device)551を備えている。
画像表示ユニット50は、入力信号に応じてマイクロミラーのオンオフを切り替えることで投影ユニットへ光を出力する光を選別するとともに階調を表現する。すなわち、DMD551により、時分割で画像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投影レンズへ反射され、捨てる光はOFF光板へ反射される。画像表示ユニット50で使用する光は投影光学系ユニット60へ反射し、投影光学系ユニット60内の複数の投影レンズを通り拡大された画像光はスクリーンS上へ拡大投影される。
なお、照明光学系ユニット40内部のリレーレンズ7、平面ミラー8、凹面ミラー9、画像表示ユニット50、および投影光学系ユニット60の入射側は、各部品を覆うように図示しないハウジングにより保持されており、かつハウジングの合せ面はシール材にて密閉された防塵構造となっている。
(画像投影装置の機能構成(前提例))
図4は、本発明に係る画像投影装置1の前提となる構成例を示す機能ブロック図である。
図4は、本発明に係る画像投影装置1の前提となる構成例を示す機能ブロック図である。
画像投影装置1は、システム制御部10、ランプ制御部11、カラーホイール制御部12、DMD制御部13、ファン制御部15、リモコン受信部22、本体操作部23、入力端子24、映像信号制御部25、不揮発性メモリ26、電源ユニット27、温度センサ28、ファン29、光源30、傾き検知部31、照明光学系ユニット40、画像表示ユニット50、投影光学系ユニット60、等を備え、スクリーンSに画像を投影する画像投影装置である。また、遠隔操作手段としてのリモコン21を備えている。
システム制御部10は、画像投影装置1の全体の制御を行う主制御手段である。また、入力された映像信号(入力画像)に対して、コントラスト調整、明るさ調整、シャープネス調整、スケーリング処理、メニュー情報などの重畳画面(OSD:On Screen Display)の表示制御、その他各種制御をおこなう。
また、システム制御部10は、傾き検知部31で検知した傾き角度情報より算出された補正量を元に台形補正を行う。システム制御部10における台形補正の実行部を台形補正処理部10A(第二の台形補正処理部)と呼ぶ。
また、ランプ制御部11、カラーホイール制御部12、DMD制御部13、ファン制御部15、リモコン受信部22、本体操作部23、映像信号制御部25、不揮発性メモリ26、温度センサ28、傾き検知部31と接続されており、これらの各機能部を制御する。
システム制御部10等の各制御部は、例えば、マイクロコントローラ(マイコン)で構成され、CPU(中央演算処理ユニット)、RAM(ランダムアクセスメモリ)などの演算部および記憶部を有し、CPUがRAMと協働して記憶部(不揮発性メモリ26など)に記憶されているプログラム(制御プログラム)を実行することで、各部の機能が実現される。
入力端子24は、映像信号を入力するインタフェースであって、D−Subコネクタ等のVGA(Video Graphics Array)入力端子やHDMI(High-Definition Multimedia Interface)(登録商標)端子、S−VIDEO端子、RCA端子等のビデオ入力端子等である。入力端子24に接続されたケーブルを介してコンピュータやAV機器などの映像供給装置から映像信号を受信する。また、複数の入力端子24を備える場合もある。
映像信号制御部25は、入力端子24に入力された映像信号を処理するものであって、例えば、当該映像信号にシリアル−パラレル変換や電圧レベル変換などの種々の処理を施す。また、映像信号の解像度や周波数などを解析する信号判定機能を有する。
不揮発性メモリ26は、映像信号に対する画像処理やその他各種処理において、データを記憶する。不揮発性メモリ26としては、例えば、EPROMやEEPROM、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリを採用することができる。画像投影装置1は、電源オフ後も前回の設定内容(言語設定など)を保存しておくことができる。
本体操作部23は、画像投影装置1を操作するインタフェースであって、ユーザからの種々の操作要求を受け付ける。本体操作部23は、操作要求を受け付けると、当該操作要求をシステム制御部10に通知する。本体操作部23は、画像投影装置1の外面に設けられる操作キー(操作ボタン)等によって構成される。
リモコン受信部22は、リモコン21からの操作信号を受信する。リモコン受信部22は、操作信号を受信すると、当該操作信号をシステム制御部10に通知する。
ユーザは、本体操作部23またはリモコン21を操作することにより、各種設定等を行うことができる。例えば、画素ずらし制御のオンオフ設定、メニュー画面等の表示指示、画像投影装置1の設置状態の選択、投影画像のアスペクト比の変更要求、画像投影装置1の電源OFF要求、光源30の光量を変更するランプパワー変更要求、投影画像の画質(高輝度や標準、ナチュラル等)を変更する映像モード変更要求、投影画像を停止するフリーズ要求、などを実行することができる。
ファン制御部15は、温度センサ28で検知される画像投影装置1の内部温度を取得し、画像投影装置1の内部温度や光源30の温度が所定の温度となるようにファン29を制御する。
電源ユニット27は、画像投影装置1内の各デバイスに接続されており、コンセントなどから入力されたAC(交流)電源をDC(直流)に変換して、画像投影装置1内の各デバイスに電源を供給する。
温度センサ28は、画像投影装置1内の所定位置に設けられて、装置の内部温度を検知する温度検知手段であり、温度センサ28での検知結果(すなわち、内部温度)は、システム制御部10に入力される。
ファン29は、吸気ファン18、排気ファン19、光源用ファン20等で構成される。吸気ファン18から吸入した外気を排気ファン19から排出することで、画像投影装置1に気流を発生させて空冷がなされる。また、光源30の近傍には光源冷却手段としての光源用ファン20が設けられており、内部温度に基づいて光源用ファン20の回転量が制御される。
光源30は、例えば、一対の電極間の放電により発光物質が発光する高圧水銀ランプであって、照明光学系ユニット40に光を照射する。また、光源30として、キセノンランプ、LED等を用いることもできる。また、ランプ制御部11は、光源30のオン/オフや点灯パワーなどを制御する。
傾き検知部31は、画像投影装置1の傾きを検知する加速度センサなどの傾き検知手段であり、画像投影装置1の投影画像に対する垂直方向での傾きを検知する。画像投影装置1の水平方向での傾き検知については、他の実施形態で説明する。傾き検知部31での検知結果である傾き角度情報は、例えば、不揮発性メモリ26に記憶される。なお、傾き検知部31が撮像装置を備え、撮像装置により被投影面に投影されている投影画像を撮像し、撮像データに基づいて、台形補正に必要な補正量を算出してもよい。
光源30から放射された光は、照明光学系ユニット40における円盤状のカラーホイール5により単位時間毎に各色が繰り返す光に分光される。
カラーホイール制御部12は、カラーホイール5の回転駆動を制御する。
カラーホイール5から出射した光は、ライトトンネル6、リレーレンズ7、平面ミラー8および凹面ミラー9を介して、画像表示ユニット50における画像表示素子としてのDMD551に集光される。
DMD551は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投影光を加工して反射する画像表示素子である。また、DMD制御部13は、DMD551のマイクロミラーのオン/オフを制御する。
DMD551により、時分割で映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投影光学系ユニット60へ反射され、捨てる光はOFF光板へ反射される。使用する光は投影光学系ユニット60へ反射し、投影光学系ユニット60を通り拡大された映像光はスクリーンS上へ拡大投影される。
投影光学系ユニット60は、例えば複数の投影レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット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。
(画像投影装置の機能構成(第1の実施形態))
図5は、本実施形態に係る画像投影装置1の構成例を示す機能ブロック図である。図4に示した画像投影装置1と同様の点については説明を省略する。
図5は、本実施形態に係る画像投影装置1の構成例を示す機能ブロック図である。図4に示した画像投影装置1と同様の点については説明を省略する。
図5に示す画像投影装置1は、画素ずらし制御のための機構および画像処理部を備えている。具体的には、図4に示した構成に加え、可動ユニット制御部14、画素ずらし用画像処理部32、位置検知手段52、可動ユニット55を備えている。
画素ずらし用画像処理部32は、画素ずらし制御の際のフレーム生成などの画像処理を行うブロックであって、少なくともシステム制御部10とは独立した制御手段である。また、傾き検知部31で検知した傾き角度情報より算出された補正量を元に台形補正を行う。画素ずらし用画像処理部32は、例えば、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのプログラマブルロジックデバイス(PLD:Programmable Logic Device)で構成される。画素ずらし用画像処理部32の詳細は後述する。
画像表示ユニット50は、固定支持されている固定ユニット51(図6)、固定ユニット51に対して移動可能に設けられている可動ユニット55を有する。可動ユニット55は、DMD551を有し、可動ユニット制御部14によって固定ユニット51に対する位置が制御される。なお、可動ユニット制御部14は、システム制御部10と接続されており、システム制御部10により制御される。
可動ユニット55には、駆動手段としての電磁アクチュエータ(ボイスコイル、磁石)が設けられており、可動ユニット制御部14は、可動ユニット55の駆動手段に流すための電流量を制御してDMD551の移動量を制御する。なお、可動ユニット制御部14によるDMD551を往復移動させる制御(画素ずらし制御)は、本体操作部23またはリモコン21を操作することにより、オン/オフ可能となっている。DMD551を往復移動させる制御がオフに設定される場合は、DMD551を往復移動させる制御がされない通常の投影画面の表示となる。
また、可動ユニット55(すなわち、DMD551)の位置は、画像表示ユニット50に設けられた、光センサや磁気センサなどの位置検知手段52(位置センサ)により検知可能となっている。可動ユニット制御部14は、駆動手段に流した電流量(制御内容)と、位置検知手段52の検知結果(制御結果)に基づいて、可動ユニット55が目標位置にあるかどうか、すなわち、可動ユニット55が正常に動作しているか否かを検知しており、検知結果をシステム制御部10へ入力する。これにより、システム制御部10では、正常に画素ずらし制御が動作しているかを検知可能となっている。
(画像表示ユニット)
図6は、画像表示ユニット50を例示する斜視図である。また、図7は、画像表示ユニット50を例示する側面図である。
図6は、画像表示ユニット50を例示する斜視図である。また、図7は、画像表示ユニット50を例示する側面図である。
図6及び図7に示されるように、画像表示ユニット50は、固定支持されている固定ユニット51、固定ユニット51に対して移動可能に設けられている可動ユニット55を有する。
固定ユニット51は、第1固定板としてのトッププレート511、第2固定板としてのベースプレート512を有する。固定ユニット51は、トッププレート511とベースプレート512とが所定の間隙を介して平行に設けられている。
可動ユニット55は、DMD551、第1可動板としての可動プレート552、第2可動板としての結合プレート553、ヒートシンク554を有し、固定ユニット51に移動可能に支持されている。
可動プレート552は、固定ユニット51のトッププレート511とベースプレート512との間に設けられ、固定ユニット51によってトッププレート511及びベースプレート512と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。
結合プレート553は、固定ユニット51のベースプレート512を間に挟んで可動プレート552に固定されている。結合プレート553は、上面側にDMD551が固定して設けられ、下面側にヒートシンク554が固定されている。結合プレート553は、可動プレート552に固定されることで、可動プレート552、DMD551、及びヒートシンク554と共に固定ユニット51に移動可能に支持されている。
DMD551は、結合プレート553の可動プレート552側の面に設けられ、可動プレート552及び結合プレート553と共に移動可能に設けられている。DMD551は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。DMD551の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、DMD制御部13から送信される画像信号に基づいてON/OFF駆動される。
マイクロミラーは、例えば「ON」の場合には、光源30からの光を投影光学系ユニット60に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「OFF」の場合には、光源30からの光をOFF光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。
このように、DMD551は、DMD制御部13から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源30から照射されて照明光学系ユニット40を通った光を変調して投影画像を生成する。
ヒートシンク554は、拡大放熱部の一例であり、少なくとも一部分がDMD551に当接するように設けられている。ヒートシンク554は、移動可能に支持される結合プレート553にDMD551と共に設けられることで、DMD551に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態に係る画像投影装置1では、ヒートシンク554がDMD551の温度上昇を抑制し、DMD551の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。
[固定ユニット]
図8は、固定ユニット51を例示する斜視図である。また、図9は、固定ユニット51を例示する分解斜視図である。
図8は、固定ユニット51を例示する斜視図である。また、図9は、固定ユニット51を例示する分解斜視図である。
図8及び図9に示されるように、固定ユニット51は、トッププレート511、ベースプレート512を有する。
トッププレート511及びベースプレート512は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット55のDMD551に対応する位置に中央孔513,514が設けられている。また、トッププレート511及びベースプレート512は、複数の支柱515によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。
支柱515は、図9に示されるように、上端部がトッププレート511に形成されている支柱孔516に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート512に形成されている支柱孔517に挿入される。支柱515は、トッププレート511とベースプレート512との間に一定の間隔を形成し、トッププレート511とベースプレート512とを平行に支持する。
また、トッププレート511及びベースプレート512には、支持球体521を回転可能に保持する支持孔522,526がそれぞれ複数形成されている。
トッププレート511の支持孔522には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材523が挿入される。保持部材523は、支持球体521を回転可能に保持し、位置調整ねじ524が上から挿入される。ベースプレート512の支持孔526は、下端側が蓋部材527によって塞がれ、支持球体521を回転可能に保持する。
トッププレート511及びベースプレート512の支持孔522,526に回転可能に保持される支持球体521は、それぞれトッププレート511とベースプレート512との間に設けられる可動プレート552に当接し、可動プレート552を移動可能に支持する。
図10は、固定ユニット51による可動プレート552の支持構造を説明するための図である。また、図11は、図10に示されるA部分の概略構成を例示する部分拡大図である。
図10及び図11に示されるように、トッププレート511では、支持孔522に挿入される保持部材523によって支持球体521が回転可能に保持されている。また、ベースプレート512では、下端側が蓋部材527によって塞がれている支持孔526によって支持球体521が回転可能に保持されている。
各支持球体521は、支持孔522,526から少なくとも一部分が突出するように保持され、トッププレート511とベースプレート512との間に設けられる可動プレート552に当接して支持する。可動プレート552は、回転可能に設けられている複数の支持球体521により、トッププレート511及びベースプレート512と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。
また、トッププレート511側に設けられている支持球体521は、可動プレート552とは反対側で当接する位置調整ねじ524の位置に応じて、保持部材523の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ524がZ1方向に変位すると、支持球体521の突出量が減り、トッププレート511と可動プレート552との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ524がZ2方向に変位すると、支持球体521の突出量が増え、トッププレート511と可動プレート552との間隔が大きくなる。
このように、位置調整ねじ524を用いて支持球体521の突出量を変化させることで、トッププレート511と可動プレート552との間隔を適宜調整できる。
また、図8及び図9に示されるように、トッププレート511のベースプレート512側の面には、磁石531,532,533,534が設けられている。
図12は、トッププレート511を例示する底面図である。図12に示されるように、トッププレート511のベースプレート512側の面には、磁石531,532,533,534が設けられている。
磁石531,532,533,534は、トッププレート511の中央孔513を囲むように4箇所に設けられている。磁石531,532,533,534は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の2つの磁石で構成され、それぞれ可動プレート552に及ぶ磁界を形成する。
磁石531,532,533,534は、それぞれ可動プレート552の上面に各磁石531,532,533,534に対向して設けられているコイルとで、可動プレート552を移動させる移動手段を構成する。
なお、上記した固定ユニット51に設けられる支柱515、支持球体521の数や位置等は、可動プレート552を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。
[可動ユニット]
図13は、可動ユニット55を例示する斜視図である。また、図14は、可動ユニット55を例示する分解斜視図である。
図13は、可動ユニット55を例示する斜視図である。また、図14は、可動ユニット55を例示する分解斜視図である。
図13及び図14に示されるように、可動ユニット55は、DMD551、可動プレート552、結合プレート553、ヒートシンク554、保持部材555、DMD基板557を有し、固定ユニット51に対して移動可能に支持されている。
可動プレート552は、上記したように、固定ユニット51のトッププレート511とベースプレート512との間に設けられ、複数の支持球体521により表面に平行な方向に移動可能に支持される。
図15は、可動プレート552を例示する斜視図である。
図15に示されるように、可動プレート552は、平板状の部材から形成され、DMD基板557に設けられるDMD551に対応する位置に中央孔570を有し、中央孔570の周囲にコイル581,582,583,584が設けられている。
コイル581,582,583,584は、それぞれZ1Z2方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成され、可動プレート552のトッププレート511側の面に形成されている凹部に設けられてカバーで覆われている。コイル581,582,583,584は、それぞれトッププレート511の磁石531,532,533,534とで、可動プレート552を移動させる移動手段を構成する。
トッププレート511の磁石531,532,533,534と、可動プレート552のコイル581,582,583,584とは、可動ユニット55が固定ユニット51に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル581,582,583,584に電流が流されると、磁石531,532,533,534によって形成される磁界により、可動プレート552を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。
可動プレート552は、磁石531,532,533,534とコイル581,582,583,584との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット51に対して、XY平面において直線的又は回転するように変位する。
各コイル581,582,583,584に流される電流の大きさ及び向きは、可動ユニット制御部14によって制御される。可動ユニット制御部14は、各コイル581,582,583,584に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート552の移動(回転)方向、移動量や回転角度等を制御する。
本実施形態では、第1駆動手段として、コイル581及び磁石531と、コイル584及び磁石534とが、X1X2方向に対向して設けられている。コイル581及びコイル584に電流が流されると、図15に示されるようにX1方向又はX2のローレンツ力が発生する。可動プレート552は、コイル581及び磁石531と、コイル584及び磁石534とにおいて発生するローレンツ力により、X1方向又はX2方向に移動する。
また、本実施形態では、第2駆動手段として、コイル582及び磁石532と、コイル583及び磁石533とが、X1X2方向に並んで設けられ、磁石532及び磁石533は、磁石531及び磁石534とは長手方向が直交するように配置されている。このような構成において、コイル582及びコイル583に電流が流されると、図15に示されるようにY1方向又はY2方向のローレンツ力が発生する。
可動プレート552は、コイル582及び磁石532と、コイル583及び磁石533とにおいて発生するローレンツ力により、Y1方向又はY2方向に移動する。また、可動プレート552は、コイル582及び磁石532と、コイル583及び磁石533とで反対方向に発生するローレンツ力により、XY平面において回転するように変位する。
例えば、コイル582及び磁石532においてY1方向のローレンツ力が発生し、コイル583及び磁石533においてY2方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート552は、上面視で時計回り方向に回転するように変位する。また、コイル582及び磁石532においてY2方向のローレンツ力が発生し、コイル583及び磁石533においてY1方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート552は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。
また、可動プレート552には、固定ユニット51の支柱515に対応する位置に、可動範囲制限孔571が設けられている。可動範囲制限孔571は、固定ユニット51の支柱515が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により可動プレート552が大きく移動した時に支柱515に接触することで、可動プレート552の可動範囲を制限する。
以上で説明したように、本実施形態では、可動ユニット制御部14が、コイル581,582,583,584に流す電流の大きさや向きを制御することで、可動範囲内で可動プレート552を任意の位置に移動させることができる。
なお、移動手段としての磁石531,532,533,534及びコイル581,582,583,584の数、位置等は、可動プレート552を任意の位置に移動させることが可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。例えば、移動手段としての磁石は、トッププレート511の上面に設けられてもよく、ベースプレート512の何れかの面に設けられてもよい。また、例えば、磁石が可動プレート552に設けられ、コイルがトッププレート511又はベースプレート512に設けられてもよい。
また、可動範囲制限孔571の数、位置及び形状等は、本実施形態に例示される構成に限られない。例えば、可動範囲制限孔571は一つであってもよく、複数であってもよい。また、可動範囲制限孔571の形状は、例えば長方形や円形等、本実施形態とは異なる形状であってもよい。
固定ユニット51によって移動可能に支持される可動プレート552の下面側(ベースプレート512側)には、図13に示されるように、結合プレート553が固定されている。結合プレート553は、平板状部材から形成され、DMD551に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分が3本のねじ591によって可動プレート552の下面に固定されている。
図16は、可動プレート552が外された可動ユニット55を例示する斜視図である。
図16に示されるように、結合プレート553には、上面側にDMD551、下面側にヒートシンク554が設けられている。結合プレート553は、可動プレート552に固定されることで、DMD551、ヒートシンク554と共に、可動プレート552に伴って固定ユニット51に対して移動可能に設けられている。
DMD551は、DMD基板557に設けられており、DMD基板557が保持部材555と結合プレート553との間で挟み込まれることで、結合プレート553に固定されている。保持部材555、DMD基板557、結合プレート553、ヒートシンク554は、図14及び図16に示されるように、固定部材としての段付ねじ560及び押圧手段としてのばね561によって重ねて固定されている。
図17は、可動ユニット55のDMD保持構造について説明する図である。図17は、可動ユニット55の側面図であり、可動プレート552及び結合プレート553は図示が省略されている。
図17に示されるように、ヒートシンク554は、結合プレート553に固定された状態で、DMD基板557に設けられている貫通孔からDMD551の下面に当接する突出部554aを有する。なお、ヒートシンク554の突出部554aは、DMD基板557の下面であって、DMD551に対応する位置に当接するように設けられてもよい。
また、DMD551の冷却効果を高めるために、ヒートシンク554の突出部554aとDMD551との間に弾性変形可能な伝熱シートが設けられてもよい。伝熱シートによりヒートシンク554の突出部554aとDMD551との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク554によるDMD551の冷却効果が向上する。
上記したように、保持部材555、DMD基板557、ヒートシンク554は、段付きねじ560及びばね561によって重ねて固定されている。段付きねじ560が締められると、ばね561がZ1Z2方向に圧縮され、図17に示されるZ1方向の力F1がばね561から生じる。ばね561から生じる力F1により、ヒートシンク554はZ1方向に力F2でDMD551に押圧されることとなる。
本実施形態では、段付きねじ560及びばね561は4箇所に設けられており、ヒートシンク554にかかる力F2は、4つのばね561に生じる力F1を合成したものに等しい。また、ヒートシンク554からの力F2は、DMD551が設けられているDMD基板557を保持する保持部材555に作用する。この結果、保持部材555には、ヒートシンク554からの力F2に相当するZ2方向の反力F3が生じ、保持部材555と結合プレート553との間でDMD基板557を保持できるようになる。
段付きねじ560及びばね561には、保持部材555に生じる力F3からZ2方向の力F4が作用する。ばね561は、4箇所に設けられているため、それぞれに作用する力F4は、保持部材555に生じる力F3の4分の1に相当し、力F1と釣り合うこととなる。
また、保持部材555は、図17において矢印Bで示されるように撓むことが可能な部材で板ばね状に形成されている。保持部材555は、ヒートシンク554の突出部554aに押圧されて撓み、ヒートシンク554をZ2方向に押し返す力が生じることで、DMD551とヒートシンク554との接触をより強固に保つことができる。
可動ユニット55は、以上で説明したように、可動プレート552と、DMD551及びヒートシンク554を有する結合プレート553とが、固定ユニット51によって移動可能に支持されている。可動ユニット55の位置は、可動ユニット制御部14によって制御される。また、可動ユニット55には、DMD551に当接するヒートシンク554が設けられており、DMD551の温度上昇に起因する動作不良や故障といった不具合の発生が防止されている。
(画素ずらし制御)
上述のように、画像投影装置1において投影画像を生成するDMD551は、可動ユニット55に設けられており、可動ユニット制御部14によって可動ユニット55と共に位置が制御される。
上述のように、画像投影装置1において投影画像を生成するDMD551は、可動ユニット55に設けられており、可動ユニット制御部14によって可動ユニット55と共に位置が制御される。
可動ユニット制御部14は、例えば、画像投影時にフレームレートに対応する所定の周期で、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可動ユニット55の位置を制御する。このとき、画素ずらし用画像処理部32は、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成し、DMD制御部13を介してDMD551に画像信号を送信する。
可動ユニット制御部14は、X1X2方向及びY1Y2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第1位置と第2位置との間で、DMD551を所定の周期で往復移動させる。このとき、DMD制御部13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倍にすることが可能になる。
このように、可動ユニット制御部14が可動ユニット55と共にDMD551を所定の周期で移動させ、画素ずらし用画像処理部32およびDMD制御部13がDMD551に位置に応じた投影画像を生成させることで、DMD551の解像度以上の画像を投影することが可能になる。
図18は、画素ずらし制御にて半画素分シフトした画素の表示状態のイメージを示した説明図である。
図18(A)は、表示位置をシフトしない状態(シフト前の状態、第1位置)である各画素S1を示しており、各画素のサイズはXL×YLとなっている。また、図18(B)は、半画素分(XL/2,YL/2)シフトされた状態(第2位置)であるの各画素S2を示している。このように、斜め方向で2つの状態にシフトさせる方式を2way方式と呼ぶ。なお、ここでは、シフト量を半画素分としているが、シフト量は半画素分に限られるものではない。
そして、2つの画像を合成、すなわち、交互に各画素での映像を投影することにより、図18(C)に示すように、擬似的に高解像度することが可能となる。
(画素ずらし用画像処理部)
この画素ずらし制御の際には、可動ユニット制御部14にて可動ユニット55のDMD551を斜め方向に往復移動させて、図18(C)に示すように、半画素ずらした状態で投影する。また、画素ずらし用画像処理部32では、入力された映像信号(1フレーム)に対して、第1位置の画像と第2位置の画像との2つの画像(2つのフレーム)を生成する画像処理を行う(画素ずらし用の画像処理)。
この画素ずらし制御の際には、可動ユニット制御部14にて可動ユニット55のDMD551を斜め方向に往復移動させて、図18(C)に示すように、半画素ずらした状態で投影する。また、画素ずらし用画像処理部32では、入力された映像信号(1フレーム)に対して、第1位置の画像と第2位置の画像との2つの画像(2つのフレーム)を生成する画像処理を行う(画素ずらし用の画像処理)。
画素ずらし制御では、可動ユニット制御部14による可動ユニット55の制御と、画素ずらし用画像処理部32での画像生成を同期させ、高解像度化を実現する。例えば、入力画像の解像度がUHD(4K,3840×2160)の1枚の画像から、2枚のFHD(2K,1920×1080)の画像を生成し、この2枚の画像を交互に切り替えて表示させ、表示の切替タイミングと画素のシフトのタイミングを同期させて、高解像度化を実現するものである。
ところで、台形補正処理は、一般に画像投影装置1に入力された映像信号(元画像)に対して処理を実行することで、最も画像劣化の少ない画像を生成することができるため、これまで画素ずらし制御を行う画像投影装置では、システム制御部10の台形補正処理部10Aにて、画素ずらし制御用の画像処理が実行される前の画像に対して、台形補正処理を施し、この台形補正後の画像に基づいて2つの画像を生成されていた。
しかしながら、本願発明者らは、画素ずらし制御時の画像処理を、台形補正が施された画像に対して実行すると画質の劣化が大きくなり視認性が低下してしまうことを知見した。これは、台形補正処理後の画像は、台形補正処理前の元画像に比べ、画像の形状が変化する補正が施されていることによるものである。このような画像にさらに、画素ずらし用の画像処理を施すことで、画質の劣化が大きくなってしまう。また、画素ずらし制御用の画像処理においては、1つの画像から2つの画像を生成する際に、必要に応じて補正処理、例えば、画像を分割して解析して、その特性から補正を施す処理を実行する場合がある。このように画素ずらし制御用の画像処理として、画像を2枚生成する以外の補正を実行している場合、さらに台形補正を施すことで、画質の低下に繋がってしまう。
そこで、本実施形態に係る画像投影装置1は、光源(光源30)からの光を用いて画像を形成する画像表示素子(DMD551)と、該画像表示素子を変位させる駆動手段(可動ユニット55)と、を備え、駆動手段により画像表示素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、入力画像に基づいて画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部(画像生成処理部33)と、該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部(台形補正処理部34)と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
すなわち、これまでシステム制御部10(メインチップ)で実行していた台形補正処理部を、システム制御部10の後段に設けた画素ずらし用画像処理部32(システム制御部10からは独立したチップ)であって、画素ずらし制御用の画像を生成する画像生成処理部33の後段に配置したものである。
図19は、画素ずらし用画像処理部32の構成例を示す機能ブロック図である。画素ずらし用画像処理部32は、画像生成処理部33、台形補正処理部34、通信制御部35、およびスイッチ36,37を備えている。なお、図19(A)は画素ずらし制御がオンの場合、図19(B)は画素ずらし制御がオフの場合を示している。
画像生成処理部33は、1枚の画像から2枚の画像を生成する処理を行う。また、必要に応じて、補正処理を行うようにしてもよい。
台形補正処理部34(第1の台形補正処理部)は、傾き検知部31で検知した傾き角度情報より算出された補正量を元に台形補正を行う。台形補正処理部34での台形補正処理は、画像生成処理部33で画素ずらし用の画像処理がなされた画像に対してなされる点でシステム制御部10の台形補正処理部10Aでの台形補正処理と異なるが、処理自体は、システム制御部10の台形補正処理部10Aで実行するものと同処理である。
通信制御部35は、システム制御部10との通信IFを備え、システム制御部10から画素ずらし制御の設定がオンオフのいずれであるかの設定情報を受け付ける。
スイッチ36,37は、通信制御部35によりオンオフの切替制御がなされるスイッチであって、システム制御部10からの設定情報に基づいて、切替制御がなされる。画素ずらし制御の設定がオンである旨の通知を受けた場合は、スイッチ36,37は、画像の入力ラインを画像生成処理部33および台形補正処理部34が設けられている側のラインに切り替える(図19(A))。一方、画素ずらし制御の設定がオフである旨の通知を受けた場合は、スイッチ36,37は、画像の入力ラインを画像生成処理部33および台形補正処理部34が設けられていない側のラインに切り替える(図19(B))。
図19(A)に示す画素ずらし制御がオンの場合、システム制御部10から画素ずらし用画像処理部32へ入力される画像に基づいて、画像生成処理部33において、可動ユニット55と同期をとるための画素ずらし用の画像が生成される。すなわち、1枚の画像から2枚の画像を生成する処理がなされる。
次いで、台形補正処理部34は、画像生成処理部33において生成された画像に対して、傾き検知部31で検知した傾き角度情報に基づいて台形補正を実行する。なお、傾き角度情報と台形補正の補正量との関係は予め設定され記憶されているものであればよい。
台形補正が施された画像は、画素ずらし用画像処理部32からDMD制御部13へ出力される。
図19(B)に示す画素ずらし制御がオフの場合、システム制御部10から画素ずらし用画像処理部32へ入力される画像は、画素ずらし用画像処理部32では処理されず、そのままDMD制御部13へ出力される。画素ずらし制御がオフの場合は、システム制御部10の台形補正処理部10Aにて台形補正処理が施される。
画素ずらし制御がオフの場合には、画像生成処理部33と台形補正処理部34を待機状態(オフ)にすることができるため、消費電力の低減を図ることが可能である。
図20は、画像投影装置1の起動から投影開始までの処理を示すフローチャートである。画像投影装置1の電源がオンとなり起動すると(S100)、自動台形補正処理がオン/オフいずれの設定となっているかを判断する(S101)。この設定は、例えば、不揮発性メモリ26に記憶されている。なお、自動台形補正処理とは、画像投影装置1の起動時に、設置状態を検知して、画像の投影開始時には画像に台形補正処理を施したうえで投影する機能をいう。
自動台形補正処理がオンである場合は(S101:Yes)、傾き検知部31で画像投影装置1の傾きを検知する(S102)。次いで、検知した傾き角度情報は、不揮発性メモリ26などの記憶部に記憶される(S103)。自動台形補正処理がオフである場合は(S101:No)、S102およびS103の処理は実行しない。
次いで、画素ずらし制御(高解像度化機能)がオン/オフのいずれに設定されているかを判断する(S104)。
画素ずらし制御がオンの場合(S104:Yes)、可動ユニット55は、画素ずらし制御を行う場合の初期位置(例えば、センター位置)にセットされる(S105)。可動ユニット55は、起動するまでは固定されておらず、投影開始に最適な位置となっていないため、センタリングにより最適な初期位置とするものである。また、スイッチ36,37は、図19(A)に示す画像の入力ラインを画像生成処理部33および台形補正処理部34が設けられている側のラインに切り替える。
次いで、画像生成処理部33での画素ずらし制御用の画像処理(S106)、台形補正処理部34での台形補正処理(S107)が実行される。台形補正処理では、S103の処理にて不揮発性メモリ26に記憶されている傾き情報から補正値を算出し、該補正値に基づいて台形補正処理を実行する。DMD551には、画素ずらし制御用の画像処理および台形補正処理が施された画像が伝送される。
そして、可動ユニット55の半画素移動処理がオンとなり、画素ずらし用画像処理された画像と同期をとりながら高解像度化のための画素ずらし制御を開始する(S108)。
一方、画素ずらし制御がオフの場合(S104:No)、可動ユニット55は、画素ずらし制御を行わない場合の初期位置(例えば、センター位置)にセットされる(S105)。また、スイッチ36,37は、図19(B)に示す画像の入力ラインを画像生成処理部33および台形補正処理部34が設けられていない側のラインに切り替えて、画像生成処理部33での画素ずらし制御用の画像処理、および台形補正処理部34での台形補正処理をオフとする(S110)。画像生成処理部33および台形補正処理部34への電力供給を不要とすることで、消費電力が低減される。
画素ずらし制御がオフの場合は、システム制御部10の台形補正処理部10Aでの台形補正処理(S111)が実行される。台形補正処理では、S103の処理にて不揮発性メモリ26に記憶されている傾き情報から補正値を算出し、該補正値に基づいて台形補正処理を実行する。
S108またはS111の処理が完了し、投影準備の完了後、映像の投影が開始される(S112)。なお、画像投影装置1の起動(S101)から映像投影が開始(S112)されるまでは、入力画像の投影はミュートとなっているが、画像投影装置1のスタートアップ画面等の投影がなされてもよい。
次いで、画像投影中に画素ずらし制御(高解像度化機能)のオン/オフの設定を切り替える場合の処理を説明する。図21は、画像投影中に高解像度化機能のオン/オフの設定を切り替える場合の処理を示すフローチャートである。
先ず、高解像度化機能の設定の変更指示があったかどうかを判断する(S200)。変更指示がない場合(S200:No)は、本フローでの処理は実行されない。変更指示があった場合は、映像投影をオフとしてミュート状態とする(S201)。高解像度化機能のオンオフの切替時に画像が投影されていると、画像処理の切替により画像にブレなどが生じるため、ユーザがこれを視認しないようにするものである。
次いで、設定の切替がオンからオフであるか、オフからオンであるかを判断する(S202)。高解像度化機能の設定がオンからオフへの切替の場合(S202:Yes)、可動ユニット55の半画素移動処理をオフとする(S203)。また、スイッチ36,37を切り替えて、画像生成処理部33での画素ずらし制御用の画像処理、および台形補正処理部34での台形補正処理をオフとする(S204,S205)。
次いで、システム制御部10の台形補正処理部10Aでの台形補正処理をオンとし(S206)、台形補正処理部10Aにて台形補正処理を実行して、画像を生成する。
一方、高解像度化機能の設定がオフからオンへの切替の場合(S202:No)、システム制御部10の台形補正処理部10Aでの台形補正処理をオフとする(S207)。また、スイッチ36,37を切り替えて、画像生成処理部33での画素ずらし制御用の画像処理、および台形補正処理部34での台形補正処理をオンとし(S208,S209)、画素ずらし制御用の画像処理および台形補正処理が施された画像を生成する。
次いで、可動ユニット55の半画素移動処理がオンとして、画素ずらし用画像処理された画像と同期をとりながら高解像度化のための画素ずらし制御を開始する(S210)。
S206またはS210の処理が完了し、画像生成が完了したら、ミュートを解除して、映像の投影が再開される(S211)。
以上説明した本実施形態に係る画像投影装置によれば、画素ずらし処理により高解像度を図る画像投影装置1において、画素ずらし処理の実行時に台形補正処理を行う場合、画素ずらし制御用の画像処理がなされた画像に対して、台形補正処理を施すことで、台形補正処理による画像劣化を抑制し、台形補正処理時の画質を良好なものとすることができる。
また、画素ずらし処理を実行しない場合には、台形補正処理はシステム制御部10にて実行し、画像生成処理部33と台形補正処理部34を待機状態にすることができるため、消費電力の低減を図ることができる。
[第2の実施形態]
以下、本発明に係る画像投影装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
以下、本発明に係る画像投影装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
図22は、画素ずらし用画像処理部32の他の構成例を示す機能ブロック図である。図22(A)は画素ずらし制御がオンの場合、図22(B)は画素ずらし制御がオフの場合を示している。図19に示した例と同様に、画素ずらし用画像処理部32は、画像生成処理部33、台形補正処理部34、通信制御部35およびスイッチ36,37を備えているが、台形補正処理を画素ずらし制御がオンオフいずれの場合も、画素ずらし用画像処理部32にて実行する点において、図19に示した例と異なっている。
図22に示す構成例は、システム制御部10が台形補正処理部10Aを有していない場合の画素ずらし用画像処理部32の構成例である。近年、画像投影装置1のメインチップ(システム制御部10)として、テレビなどの他の装置で使用しているものを流用することが考えられている。この場合のシステム制御部10は、台形補正処理部10Aを備えていないため、図22に示すように、画素ずらし制御がオンオフいずれの場合も、画素ずらし用画像処理部32にて台形補正を実行する。
図22(A)に示す画素ずらし制御がオンの場合、システム制御部10から画素ずらし用画像処理部32へ入力される画像は、画像生成処理部33において、可動ユニット55と同期をとるための画素ずらし用の画像が生成される。すなわち、1枚の画像から2枚の画像を生成する処理がなされる。
次いで、台形補正処理部34は、画像生成処理部33において生成された画像に対して、傾き検知部31で検知した傾きに基づいて台形補正を実行する。台形補正が施された画像は、画素ずらし用画像処理部32からDMD制御部13へ出力される。
図22(B)に示す画素ずらし制御がオフの場合、システム制御部10から画素ずらし用画像処理部32へ入力される画像は、台形補正処理部34へ入力される。台形補正処理部34は、入力された画像に対して、傾き検知部31で検知した傾きに基づいて台形補正を実行する。台形補正が施された画像は、画素ずらし用画像処理部32からDMD制御部13へ出力される。
画素ずらし制御がオフの場合には、画像生成処理部33を待機状態にすることができるため、消費電力の低減を図ることが可能である。
[第3の実施形態]
第1の実施形態では、傾き検知部31は、画像投影装置1の垂直方向での傾きを検知する加速度センサ等であり、垂直方向の台形補正処理を実行する例について説明したが、本発明の制御は、水平方向での台形補正や、被投影面が平面でない場合の湾曲補正などの投影画像の形状が変化するような歪み補正を実行する場合に適用できる。
第1の実施形態では、傾き検知部31は、画像投影装置1の垂直方向での傾きを検知する加速度センサ等であり、垂直方向の台形補正処理を実行する例について説明したが、本発明の制御は、水平方向での台形補正や、被投影面が平面でない場合の湾曲補正などの投影画像の形状が変化するような歪み補正を実行する場合に適用できる。
すなわち、画像投影装置1は、水平方向での傾きを検知して、水平方向での台形補正処理も実行することが好ましい。
水平方向での台形補正処理の補正量を算出するための画像投影装置1の水平方向の傾きを検知する手段としては、公知または新規の傾き検知手段を用いることができる。例えば、画像投影装置1が撮像装置(カメラ)を備え、撮像装置で被投影面に投影されている画像を撮像し、撮像画像に基づいて、水平方向での台形補正処理を実行する。この場合、傾き検知部31は撮像装置を備えるものである。
また、画像投影装置1は、被投影面が平面でない場合に画像の湾曲を補正する湾曲補正処理も実行することが好ましい。
湾曲補正の補正量を算出するための手段としては、公知または新規の傾き手段を用いることができる。例えば、画像投影装置1が撮像装置(カメラ)を備え、撮像装置で被投影面に投影されている画像を撮像し、撮像画像に基づいて、湾曲補正を実行する。また、画像投影装置1が距離測定装置(距離センサ)を備え、被投影面までの距離に基づいて、湾曲補正を実行するものであってもよい。
画素ずらし処理により高解像度を図る画像投影装置1において、画素ずらし処理の実行時に、水平方向の台形補正処理、湾曲補正処理を行う場合も、垂直方向の台形補正処理と同様の問題が生じる。これに対し、第3の実施形態では、台形補正処理部10Aおよび台形補正処理部34は、台形補正とともに、傾き検知部31での検知結果に基づいて、水平方向の台形補正と湾曲補正についても実行する。これにより、画像劣化を抑制し、水平方向の台形補正処理時、湾曲補正処理時の画質についても良好なものとすることができる。
[第4の実施形態]
第1の実施形態では、画像投影装置1は、DLP(Digital Light Processing)方式のプロジェクタであって、画像表示素子を往復移動させる制御する場合の例について説明したが、本発明を適用可能な画像投影装置1はこれに限られるものではなく、画像表示素子を往復移動させる制御を行い高解像度化を図るものであれば他の方式によるものであって良い。
第1の実施形態では、画像投影装置1は、DLP(Digital Light Processing)方式のプロジェクタであって、画像表示素子を往復移動させる制御する場合の例について説明したが、本発明を適用可能な画像投影装置1はこれに限られるものではなく、画像表示素子を往復移動させる制御を行い高解像度化を図るものであれば他の方式によるものであって良い。
また、画像表示素子を制御させるものに限られず、例えば、特許文献1に示したような、光路における光学素子を往復移動させる制御することで中間画像を形成する方式であってもよい。例えば、DLP方式のプロジェクタにおいて、画像表示素子を往復移動させる制御させるのではなく、画像表示素子の後段の光学素子を往復移動させる制御するものであってもよい。
第4の実施形態では、液晶方式の画像投影装置の例を説明する。図23は、第4の実施形態に係る画像投影装置1の一例を示す機能ブロック図である。図23は液晶方式の画像投影装置1の例である。
本実施形態に係る画像投影装置1は、光源(光源30)からの光を用いて画像を形成する画像表示素子(液晶パネル部70)と、光路における画像表示素子の後段に配置される光学素子(可動レンズ72)と、該光学素子を変位させる駆動手段と、を備え、駆動手段により光学素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、入力画像に基づいて画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部(画像生成処理部33)と、該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部(台形補正処理部34)と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
画像投影装置1は、システム制御部10、ランプ制御部11、傾き検知部31、画素ずらし用画像処理部32、液晶パネル制御部71、可動レンズ制御部73、ファン制御部15、リモコン受信部22、本体操作部23、入力端子24、映像信号制御部25、不揮発性メモリ26、電源ユニット27、温度センサ28、ファン29、光源30、液晶パネル部70、可動レンズ72、投影光学系ユニット60、等を備え、スクリーンSに画像を投影する画像投影装置である。また、遠隔操作手段としてのリモコン21を備えている。以下、図5を参照して説明した画像投影装置1と異なる点について説明する。
液晶パネル部70はRGBの液晶パネルを備えており、液晶パネル制御部71で各液晶パネルを制御することで映像が作成される。光源30から液晶パネル部70に投射され、液晶パネル部70にて反射された投射光は、可動レンズ72に投射される。可動レンズ72には、該可動レンズ72を可動させる駆動手段が設けられており、可動レンズ制御部73は、投影画像が半画素シフトされるように、可動レンズ72の傾きを制御する。
また、可動レンズ72を動作させる場合、画素ずらし用画像処理部32において、入力された映像信号を画素ずらし制御用の所定の画像処理を施し、可動レンズ72の動作と同期させることで、投影画像を高解像度化をする。
また、可動レンズ72の位置は、可動レンズ72の近傍に設けられた、位置検知手段74(位置センサ)により検知可能となっている。可動レンズ制御部73は、位置検知手段74の検知結果に基づいて、可動レンズ72が目標位置にあるかどうか、すなわち、可動レンズ72が正常に動作しているか否かを検知しており、判定結果をシステム制御部10へ入力する。なお、位置検知手段74は、特に限られるものではなく、可動レンズ72が所望の動作となっているか否かを検知可能な手段であればよい。
画像投影装置1は、画素ずらし制御(高解像度化機能)のオン/オフを設定可能であり、オンの場合は可動レンズ72を駆動させ、オフの場合は可動レンズ72を駆動させないものである。第4の実施形態に係る画像投影装置では、第1の実施形態と同様に、画素ずらし制御(高解像度化機能)がオンの場合には、画素ずらし用画像処理部32の台形補正処理部34にて台形補正を実行し、オフの場合には、システム制御部10の台形補正処理部10Aにて台形補正処理を実行する。
第4の実施形態によれば、光学素子を往復移動させる制御をする画像投影装置においても、台形補正処理時の画質を良好なものとすることができる。
[第5の実施形態]
第4の実施形態では、液晶方式の画像投影装置において、画像表示素子(液晶パネル部70)の後段に配置される可動レンズ72を往復移動させることで画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置1について説明した。画像投影装置1の構成として、画像表示素子と投影光学系(投影レンズ部)との間に、複屈折性を有する光学部材を設ける構成(参考文献:特開2014−119472号公報)が知られている。
第4の実施形態では、液晶方式の画像投影装置において、画像表示素子(液晶パネル部70)の後段に配置される可動レンズ72を往復移動させることで画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置1について説明した。画像投影装置1の構成として、画像表示素子と投影光学系(投影レンズ部)との間に、複屈折性を有する光学部材を設ける構成(参考文献:特開2014−119472号公報)が知られている。
複屈折性を有する光学部材によれば、該光学部材に入射した光が2つの光線(通常光線と異常光線)に分けられるため、当該構成において画素ずらし制御用の画像処理を行うことで、画素ずらし制御を行うことが可能となる。
そこで、本実施形態に係る画像投影装置は、光源(光源30)からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、画像表示素子に表示された画像の投影像を投影する投影レンズ部と、画像表示素子と投影レンズ部との間に配置され、投影像の位置を移動させる光学素子(複屈折性を有する光学部材)とを備え、光学素子によって投影像の投影位置を往復移動させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、入力画像に基づいて画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部(画像生成処理部33)と、 該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部(台形補正処理部34)と、を備えるものである。
第5の実施形態によれば、複屈折性を有する光学部材を有する画像投影装置においても、台形補正処理時の画質を良好なものとすることができる。
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに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種々変形実施可能である。
例えば、上記実施形態では、水平置きのプロジェクタを例に説明したが、光学の反射を利用した縦置きの超短焦点型プロジェクタにおいても、本発明を適用することができる。
1 画像投影装置
2 外装カバー
3 光学エンジン
4 光源ユニット
5 カラーホイール
6 ライトトンネル
7 リレーレンズ
8 平面ミラー
9 凹面ミラー
10 システム制御部
10A 台形補正処理部
11 ランプ制御部
12 カラーホイール制御部
13 DMD制御部
14 可動ユニット制御部
15 ファン制御部
16 吸気口
17 排気口
18 吸気ファン
19 排気ファン
20 光源用ファン
21 リモコン
22 リモコン受信部
23 本体操作部
24 入力端子
25 映像信号制御部
26 不揮発性メモリ
27 電源ユニット
28 温度センサ
29 ファン
30 光源
31 傾き検知部
32 画素ずらし用画像処理部
33 画像生成処理部
34 台形補正処理部
35 通信制御部
36,37 スイッチ
40 照明光学系ユニット
50 画像表示ユニット
51 固定ユニット
52 位置検知手段
55 可動ユニット
551 DMD
60 投影光学系ユニット
70 液晶パネル部
71 液晶パネル制御部
72 可動レンズ
73 可動レンズ制御部
74 位置検知手段
S スクリーン
2 外装カバー
3 光学エンジン
4 光源ユニット
5 カラーホイール
6 ライトトンネル
7 リレーレンズ
8 平面ミラー
9 凹面ミラー
10 システム制御部
10A 台形補正処理部
11 ランプ制御部
12 カラーホイール制御部
13 DMD制御部
14 可動ユニット制御部
15 ファン制御部
16 吸気口
17 排気口
18 吸気ファン
19 排気ファン
20 光源用ファン
21 リモコン
22 リモコン受信部
23 本体操作部
24 入力端子
25 映像信号制御部
26 不揮発性メモリ
27 電源ユニット
28 温度センサ
29 ファン
30 光源
31 傾き検知部
32 画素ずらし用画像処理部
33 画像生成処理部
34 台形補正処理部
35 通信制御部
36,37 スイッチ
40 照明光学系ユニット
50 画像表示ユニット
51 固定ユニット
52 位置検知手段
55 可動ユニット
551 DMD
60 投影光学系ユニット
70 液晶パネル部
71 液晶パネル制御部
72 可動レンズ
73 可動レンズ制御部
74 位置検知手段
S スクリーン
Claims (10)
- 光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
該画像表示素子を変位させる駆動手段と、を備え、
前記駆動手段により前記画像表示素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、
入力画像に基づいて前記画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部と、
該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部と、を備えることを特徴とする画像投影装置。 - 光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
光路における前記画像表示素子の後段に配置される光学素子と、
該光学素子を変位させる駆動手段と、を備え、
前記駆動手段により前記光学素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、
入力画像に基づいて前記画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部と、
該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部と、を備えることを特徴とする画像投影装置。 - 光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
前記画像表示素子に表示された画像の投影像を投影する投影レンズ部と、
前記画像表示素子と前記投影レンズ部との間に配置され、前記投影像の位置を移動させる光学素子とを備え、
前記光学素子によって前記投影像の投影位置を往復移動させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置において、
入力画像に基づいて前記画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理部と、
該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理部と、を備えることを特徴とする画像投影装置。 - 前記画素ずらしモードを第一のモードとし、前記台形補正処理部を第一の台形補正処理部としたとき、
前記駆動手段により前記画像表示素子を変位させずに画像を投影させる第二のモードでの画像の投影が可能であって、
前記第二のモードにおいて、前記画像生成処理部の前段で前記入力画像に対して、台形補正処理を施す第二の台形補正処理部と、を備えることを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像投影装置。 - 前記第二のモードでは、
前記画像生成処理部と前記第一の台形補正処理部を待機状態にすることを特徴とする請求項4に記載の画像投影装置。 - 前記第二の台形補正処理部は、当該画像投影装置の主制御手段に設けられ、
前記画像生成処理部および前記第一の台形補正処理部は、前記主制御手段とは異なる制御手段に設けられることを特徴とする請求項4または5に記載の画像投影装置。 - 前記台形補正処理部は、
垂直方向での台形補正を施すとともに、
少なくとも水平方向での台形補正または投影画像の湾曲補正のいずれかの補正を施すことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像投影装置。 - 光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
該画像表示素子を変位させる駆動手段と、を備え、
前記駆動手段により前記画像表示素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置の制御方法において、
入力画像に基づいて前記画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理と、
該画像生成処理により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理と、を行うことを特徴とする画像投影装置の制御方法。 - 光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
光路における前記画像表示素子の後段に配置される光学素子と、
該光学素子を変位させる駆動手段と、を備え、
前記駆動手段により前記光学素子を往復移動させながら画像を投影させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置の制御方法において、
入力画像に基づいて前記画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理と、
該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理と、を行うことを特徴とする画像投影装置の制御方法。 - 光源からの光を用いて画像を形成する画像表示素子と、
前記画像表示素子に表示された画像の投影像を投影する投影レンズ部と、
前記画像表示素子と前記投影レンズ部との間に配置され、前記投影像の位置を移動させる光学素子とを備え、
前記光学素子によって前記投影像の投影位置を往復移動させる画素ずらしモードでの画像の投影をする画像投影装置の制御方法において、
入力画像に基づいて前記画素ずらしモード用の画像を生成する画像生成処理と、
該画像生成処理部により生成された画像に対して、台形補正を施す台形補正処理と、を行うことを特徴とする画像投影装置の制御方法。
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