(57)【要約】【課題】明るい環境において黒レベルが浮き上がることによるコントラストの低下を防ぎ高画質な投影像を実現するプロジェクターおよびスクリーン装置【解決手段】少なくとも１／４程度以下のデューティーのパルス発光光源を備えたプロジェクターおよびそれと組み合わせて用いられる前記プロジェクターからのパルス発光時に反射率が大、非発光時には反射率が小となるように制御されるスクリーンに投影することにより高画質化が可能となる。【選択図】図１
2007328209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を投影し表示するためにプロジェクターとスクリーンを組み合わせて用いる映像投影装置において、プロジェクターの光源を視覚的にちらつきを感じない繰り返し周期でパルス発光させ、前記プロジェクターの映像等を投影するスクリーンの反射率を前記プロジェクターの発光時に高くし、それ以外の時間において低くなるように制御し、しかもスクリーンの反射率が高くなる時間幅を前述したパルス発光の繰り返し周期の１／４以下となるように制御することを特徴としたパルス発光プロジェクターおよび反射率可変スクリーンを組み合わせて用いる映像投影装置。
【請求項２】
請求項１におけるプロジェクターからの出射光をスクリーンの背面もしくは周辺部に配置された１つないし複数の光センサーの出力信号によって行いプロジェクター光源の発光タイミングを検出しその信号に基づいて発光時に高く発光休止時に低くなるように反射率制御を行なうスクリーンと組み合わせた映像投影装置。
【請求項３】
請求項１におけるプロジェクターの発光タイミングをスクリーンの反射率制御装置へ伝えるための手段として発光タイミングを電波、光信号などに変換し本体からスクリーンに送出しスクリーン近傍に取り付けられた電波信号、光信号などの受信復調装置によって取り出した発光タイミング信号に基づいてスクリーンの反射率制御を行なう映像投影装置。
【請求項４】
請求項１の映像投影装置を複数近傍に配置しその各々の発光タイミングが一致しないよう制御する映像投影装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクターによって映像をスクリーンに投影する表示装置においてその装置の設置される環境が自然光、あるいは照明などで明るい場合においてもコントラスト比の大きい高品位な映像を映し出すとともに消費電力の低減を可能とするプロジェクターとスクリーンを組み合わせた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等によってスクリーンに映像を投影することは大画面の映像を映し出すための技術として例えば映画館における映写機とスクリーンを組み合わせ古くから利用されてきた。近年はフィルムに変わって映像信号を画像化する小型の液晶パネルあるいはディジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などを用いるプロジェクターが一般的に使われるようになっている。これらのプロジェクターの映像を投影するスクリーンは投影された光を効率良く乱反射させるために反射率の高い膜が使われている。映画館などでは映像の投影時は映写空間を十分暗くすることで高品質な映像を映し出すことが出来る。しかしながら映写環境の光量が多い場合にはプロジェクターからの投影画像の有無に関係なくスクリーン全体が環境光の反射のために明るくなり、その結果表示される画像のコントラスト比が下がり画像品質を損ねてしまう。コントラスト比を低下させないためにはプロジェクターからの出射光量を増加させる必要がある。
【０００３】
このような環境光が多い場合の画質向上を図るための手段としてスクリーン表面の反射率を一様な乱反射でなく反射する角度によって変える工夫を行い環境光の増加によるコントラストの低下を防ぐ方法などがあるがスクリーンの映像を見る範囲が狭くなるなどの弊害が避けられない。
【特許文献１】特開２００３−１２１９４３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６７２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
環境光のレベルが高い利用環境において十分なコントラストの投影像を実現しようとするとプロジェクターからの光量を増大させる必要があるが野外や明るい室内などで十分なコントラストを得るには光源に必要な消費電力が著しく増大するなどの問題がある。その上明るい場所で周辺の明るさに比べクリーン上の光量が著しく増えることによる画像の不自然さが新たな問題となる。その他プロジェクター光源を冷却するための空冷ファンから出る騒音の増加。光源の寿命が低下するなどの課題がある。
【０００５】
これらの問題を起こさないようにするためにプロジェクターを用いた投影システムは大画面表示可能なシステムとして比較的安価に実現できるにもかかわらず、利用環境が制限される事が最大の課題といえる。
【０００６】
さらに例えばプラネタリウムのような半空間や水平３６０度のパノラマ表示など一層大きな画像表示を行なおうとする場合には一般に複数のプロジェクターを組み合わせて実現するが、その場合投影画面そのものが環境光同様に作用し画面の一部が明るくなるとその反射光によってスクリーンの他の部分に映りこんでコントラストが下がってしまうなどの課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はプロジェクターの光源をパルス発光させるように制御し光量の平均出力を従来のプロジェクター同様あるいは低く設定したプロジェクターを用いしかも発光の繰り返し周波数を人がちらつきを感じないとされる少なくとも５０Hz程度以上とし動画像表示においては動画像のフレーム周波数の整数倍となるように設定する。プロジェクターを投影するスクリーンには一般に反射型ディスプレーとして用いられている表面反射率の制御が可能な構造のパネルあるいはシート状のスクリーンを用いスクリーン全体の反射率を同一のタイミングで変化させる。プロジェクター光源のディユーティー比は環境光がスクリーンに映りこむこと事にによるコントラスト低下を改善するために１／４以下に設定すると良い。スクリーンの反射率はプロジェクターからの出射光に呼応して発光時に高く、非発光時には低くなるように増減を行なう。
【０００８】
プロジェクターとスクリーンは投影サイズに依存するが室内で例えば１００インチ程度のスクリーンであっても数メートル離れその間の信号伝送をケーブルで行なうことは可能であるがそのための配線はあらかじめ室内の壁面内部に敷設されていない場合には美観を損なう問題がある。本願では反射率制御信号をワイアレス化することで簡便な設置を可能にする。
【０００９】
スクリーン反射率制御を行なう信号はプロジェクターの出射光の増減を直接検出するためにスクリーンの周辺部あるいはスクリーンの裏面側に取り付けられている光検出素子の出力を処理した上で得られたパルス信号によって駆動される。光検出用のデバイスとしては太陽電池、フォトダイオード、フォトトランジスターなどが用いられる。光検出用の素子はスクリーンの周辺部に用いる場合はあらかじめプロジェクターから投影される画像を検出素子が配置されている部分に対してはみ出すように投影し、しかもそのはみ出し部分の明るさが一定のレベル以上となるように対応する画像の一部を加工し投影する。この手法では簡便にスクリーンの反射率制御信号を生成することが出来る。
【００１０】
これに対してスクリーンの裏面に光検出素子を配置する方式はプロジェクターからの光がスクリーンを透過し光検出素子によって電気信号に変換されるが、映し出される映像に依存するなどパルス光源の時間変化だけでなく映像信号の影響を受けるためその影響を取り除いて発光タイミング検出を行なう信号処理回路を用いる。映像パターンによる影響を低減するためにスクリーン背面に例えば４箇所センサーを設置しそれらの出力を加算した出力を使い投影光の時間変化を検出する。
【００１１】
プロジェクターによる投影システムは空間の一部に大画面を表示するだけでなく複数用いることでプラネタリウムのように半球状にあるいは壁面全体３６０度にわたって投影する事が可能である。この場合には対になって動作するプロジェクターとスクリーンの組み合わせ毎の発光タイミングをそれぞれ一致しないようにずらす事によって単一のプロジェクター、スクリーンの組み合わせで得られる画質と同一な効果が全体にわたって得ることが出来る。
【発明の効果】
【００１２】
明るい環境においてプロジェクターから投影されている画像のコントラストが上がり高画質化が可能となる。プロジェクターから投影される画像の最大輝度を下げることによる低消費電力化。最大輝度を下げることにより発光素子の寿命向上。発光素子より発生する放熱量減少の結果、冷却に用いる空冷ファン等の動作音を下げられる。
【００１３】
しかもプロジェクターおよびスクリーン間を電線による接続を行なわないことにより設置が容易になる。
【００１４】
更に半球状あるいは水平３６０度などのように対向する映像面を持った大画面を実現するため複数のプロジェクターと複数のスクリーンを用いた場合においてもコントラクトの低下を防ぎ高画質化が可能となる。
【実施例１】
【００１５】
本発明実施形態の説明を図面を参照しおこなう。
図１および図２に第１の実施形態を示す。プロジェクターに入力された映像信号は液晶パネル駆動信号処理回路にて処理されパネル駆動信号となって液晶パネルを駆動する。映像信号のフレームごとに行なわれる液晶パネルの書き換え終了した時点の信号に基づいて光源駆動回路は発光素子の発光制御を行う。図２に示すようにプロジェクター光源はフレームの繰り返し周期に対し１／４よりも短い時間幅となるように発光させ。この発光タイミングを制御する信号を取り出しスクリーンの反射率変化駆動回路によりスクリーンの反射率を発光時のみ高くなるように制御する。それ以外の時間すなわち非発光時には反射率が低くなるよう制御を行なう。
【００１６】
このような反射率を変化させる機能を備えたスクリーンの構造の一例を図３に示す。スクリーンは二枚のガラス板、高分子材料などで作られた透明パネルが微小な間隔を隔てて対向しその対向面それぞれに透明電極を備えその隙間に二種類の微小粒子がそれぞれプラス、マイナスに帯電（エレクトレット）し、しかもそれぞれの粒子の表面反射率が一方は高く、一方は低くなるように作成されている。図３はプラスに帯電している微粒子は反射率の低い黒色で、マイナスに帯電している微粒子は白色の場合を示している。更に透明パネルの対抗面の透明電極間に電圧を加えることによりその電圧の極性に応じて図３に示すように黒、白の微粒子が静電気力により移動した結果パネル表面の反射率を増減することが可能となる。
【実施例２】
【００１７】
図４に第２の実施形態を示す。第２の実施形態では第１の実施形態でスクリーン駆動信号として直接取り出している信号を図３に示すように発光タイミング送信回路によって無線伝送する。スクリーン側はその電波信号を受信し発光タイミング信号を復調する回路発光タイミング受信回路を備えその出力信号に基づいてスクリーン駆動回路を介してスクリーンの反射率を第１の実施例同様に制御する。
【実施例３】
【００１８】
図５に第３の実施形態を示す。第３の実施形態ではプロジェクターによってスクリーンに投影された画像の光量の時間変化をスクリーンの裏面に１つないし複数配置した光センサーによって検出する。この場合用いられるスクリーンは表面に投影された光が一定量裏面に透過する必要がある。光センサーの出力の時間変化をに基づいてスクリーンの反射率制御をプロジェクターの発光タイミングに同期させる。
【実施例４】
【００１９】
図６に第４の実施形態を示す。第４の実施形態ではプロジェクターによってスクリーンに投影された画像の光量の時間変化をスクリーンの周辺に配置した光センサーによって検出する。この場合スクリーンへ投影された光の一部がスクリーンの周辺部にはみ出すことにより投影画像の一部の光量を直接光センサーによって検出することが出来る。光センサーの出力の時間変化をに基づいてスクリーンの反射率制御をプロジェクターの発光タイミングに同期させる。
【実施例５】
【００２０】
図７ａ、図７ｂに第５の実施形態を示す。本実施例では水平３６０度全体にわたる画像表示を行なうために４台のプロジェクターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を用いそれぞれのプロジェクターからの画像を投影するスクリーンとしてＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が使われる。それぞれのプロジェクターの発光時間が重ならないようにタイミング制御回路の出力が生成され各々のプロジェクターの発光タイミングは前記出力によってコントロールされる。各プロジェクターとスクリーンのタイミング制御は第１から第４までの実施例同様行なうことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明における映像信号とプロジェクター発光タイミング及びスクリーン反射率制御信号信号間のタイムチャートである。
【図３ａ】本発明で用いられる反射率可変スクリーンの一例としての模式的断面図で、スクリーン反射率が大である状態を示す。
【図３ｂ】本発明で用いられる反射率可変スクリーンの一例としての模式的断面図でスクリーン反射率が小である状態を示す。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を示す模式図である。
【図７ａ】本発明の第５の実施形態を示す模式的平面図である。
【図７ｂ】本発明の第５の実施形態を示す模式的鳥瞰図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  プロジェクター本体            １１  スクリーン
１２  プロジェクター光源            １３  透過型液晶パネル
１４  投影レンズ                    １５  発光タイミング信号
２０  透明基板（透明シート）        ２１  白色帯電粒子
２２  黒色帯電粒子                  ２３  透明導電膜
２４  スペーサー                    ２５  導電膜
２６  基板                          ２７  スクリーン投影面
２８  スクリーン投影面
３０  プロジェクターＰ１            ３１  プロジェクターＰ２
３２  プロジェクターＰ３            ３３  プロジェクターＰ４
３４  スクリーンＳ１                ３５  スクリーンＳ２
３６  スクリーンＳ３                ３７  スクリーンＳ４
【図１】
2007328209.tif 000003
【図２】
2007328209.tif 000004
【図３ａ】
2007328209.tif 000005
【図３ｂ】
2007328209.tif 000006
【図４】
2007328209.tif 000007
【図５】
2007328209.tif 000008
【図６】
2007328209.tif 000009
【図７ａ】
2007328209.tif 000010
【図７ｂ】
2007328209.tif 000011