(57)【要約】【課題】コントラストを向上させることのできる画像投射装置を提供する。【解決手段】色が異なる光を色別に時分割して順次繰り返し出力するランプ光源１１、カラーホイール１３、ライトトンネル１４、リレーレンズ１５と、これら出力される光を入射する光変調素子２０と、この光変調素子２０によって反射された反射光を入射してスクリーンに投影する投射光学系３０とを備え、光変調素子２０は、各色の画像データに基づいて必要な光だけをオン光として反射して投射光学系３０に入射させ、不要な光をオフ光として投射光学系３０に入射しない第１方向へ反射させる画像投射装置であって、スクリーンに黒画面を投影した際、光変調素子２０を移動させて、投射光学系３０に対して第１方向より遠い第２方向へ反射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色が異なる光を色別に時分割して順次繰り返し出力する色発光出力装置と、この色発光出力装置から出力される光を入射する光変調素子と、この光変調素子によって反射された反射光を入射してスクリーンに投影する投射光学系とを備え、前記光変調素子は、各色の画像データに基づいて必要な光だけをオン光として反射して前記投射光学系に入射させ、不要な光をオフ光として前記投射光学系に入射しない第１方向へ反射させる画像投射装置であって、
前記スクリーンに黒画面を投影した際、前記光変調素子を移動させて、前記投射光学系に対して第１方向より遠い第２方向へ反射させることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記黒画面が一定時間投影されたとき、前記光変調素子を移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
画像信号の信号レベルが一定以下の場合、前記光変調素子を移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項４】
画像信号の信号レベルが一定以下であって、且つ、その一定以下が所定時間以上継続したとき、前記光変調素子を移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項５】
内部に保存された特定パターンを前記スクリーンに投影する際、前記光変調素子を移動させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記光変調素子は、アクチュエータによって移動させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記光変調素子の移動は、該光変調素子を傾斜させることであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
移動前の前記光変調素子のオフ光の反射方向と垂直線とのなす角度をαとし、
移動後の前記光変調素子のオフ光の反射方向と垂直線とのなす角度をβとし、
β＞αの関係になることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スクリーンに画像を投影する画像投射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転するカラーホイールを通過させることにより、光源ランプからの光を時分割で異なる色の光を光変調素子に投射する画像投射装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる画像投射装置は、光変調素子で反射された光を入射してスクリーンに画像を投影する投影光学系を備えている。
【０００４】
光変調素子は、各色の画像データに基づいて必要な光だけを所定方向へ反射させて投影光学系に入射させ、不要な光を投影光学系に入射しない方向へ反射させている。これにより、スクリーン上に所定のカラー画像を形成するようになっている。
【０００５】
そして、画像投射装置のコントラストは、全画面に白画像を投影したときのスクリーンの明るさと、全画面に黒画像を投影したときの明るさの比として定義されている。全画面に白画像を投影した時の明るさを一定にしながら、全画面に黒画像を投影したときの明るさを暗くすることでコントラストを向上させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような画像投射装置にあっては、全画面に黒画像を投影したとき、光変調素子で反射された反射光の一部が投影光学系に入射してしまい、コントラストが低下してしまう問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、コントラストを向上させることのできる画像投射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、色が異なる光を色別に時分割して順次繰り返し出力する色発光出力装置と、この色発光出力装置から出力される光を入射する光変調素子と、この光変調素子によって反射された反射光を入射してスクリーンに投影する投射光学系とを備え、前記光変調素子は、各色の画像データに基づいて必要な光だけをオン光として反射して前記投射光学系に入射させ、不要な光をオフ光として前記投射光学系に入射しない第１方向へ反射させる画像投射装置であって、
前記スクリーンに黒画面を投影した際、前記光変調素子を移動させて、前記投射光学系に対して第１方向より遠い第２方向へ反射させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、コントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る画像投射装置の実施例の構成の主要部を示した説明図である。
【図２】光変調素子によるオン光とオフ光の反射方向を示した説明図である。
【図２Ａ】光変調素子をスライド移動させるアクチュエータの構成を概略的に示した説明図である。
【図２Ｂ】光変調素子を傾斜させるアクチュエータの構成を概略的に示した説明図である。
【図３】光変調素子を傾斜させた場合のオン光とオフ光の反射方向を示した説明図である。
【図４】画像投射装置の動作処理を示したフロー図である。
【図５】第２実施例のカラーホイールを示した説明図である。
【図６】第２実施例の画像投射装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図７】各色の区画部分の領域範囲を示す角度と、カラーホイールの各色が光路に挿入されるタイミング時間との関係を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る画像投射装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１に示す画像投射装置１０は、ランプ光源１１と防爆ガラス１２とカラーホイール１３とライトトンネル１４とリレーレンズ１５とシリンダミラー１６と凹面ミラー１７と光変調素子２０と投射光学系３０とを備えている。そして、ランプ光源１１と防爆ガラス１２とカラーホイール１３とライトトンネル１４とリレーレンズ１５等とで、色が異なる光を色別に時分割して順次繰り返し出力する色発光出力装置が構成される。
【００１３】
ランプ光源１１からの出射光は、防爆ガラス１２を透過してカラーホイール１３に達する。カラーホイール１３は少なくとも３つの色であるＲＧＢの色に周方向に沿って区画され、カラーホイール１３が高速回転することによって、このカラーホイール１３を透過する光が３つの色の光に時分割される。そして、時分割された光がライトトンネル１４の一端に入射する。
【００１４】
ライトトンネル１４は、一端に入射した光をムラのないようにして他端から射出する。
【００１５】
ライトトンネル１４の他端から射出された光は、リレーレンズ１５を透過した後、シリンダミラー１６で反射されて凹面ミラー１７に入射する。凹面ミラー１７に入射した光は、図２に示すように、光変調素子２０に向けて反射される。
【００１６】
光変調素子２０は、画像情報に応じて画素単位で光のオン・オフ制御を行って時分割でＲＧＢ成分毎の色画像を形成し、この色画像の色のみの光を反射させて投射光学系３０へ入射させるようになっている。すなわち、光変調素子２０は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）が使用され、１辺１０μｍ前後のマイクロミラーが５０万〜１００万程度配列されたものであり、各マイクロミラーは±１２°に傾斜できるようになっている。各マイクロミラーの傾斜を制御することにより、オン光（色画像に必要な光）とオフ光（色画像に不必要な光）とに振り分け、オン光（反射光）が投射光学系３０に入射する方向に反射される。オフ光は投射光学系３０へ入射しない方向（第１方向）、すなわち矢印Ｐ１の方向へ反射される。
【００１７】
また、光変調素子２０は、図２Ａ,２Ｂに示すようにアクチュエータ４０,５０によって移動または傾斜されるようになっている。
【００１８】
アクチュエータ４０は、例えば図２Ａに示すように、固定プレート４１に設けた磁石４２と、光変調素子２０の上面に取り付けた可動プレート４３に下面に設けたボイスコイル４４とを有する。このボイスコイル４４に電流を流すことによって可動プレート４３を左右方向に移動させるようにしたものである。なお、４５はローラである。
【００１９】
アクチュエータ５０は、例えば図２Ｂに示すように、光変調素子２０を取り付けた回動プレート５１と、保持板５３と、保持板５３に設けたボイスコイル４４と、固定板５５と、この固定板５５に設けた磁石４２とを有している。回動プレート５１の一端がベース板５２に回動可能に設けられており、この回動プレート５１の他端部に保持板５３が固定されている。この保持板５３に対向して固定板５５がベース板５２に立設されている。
【００２０】
そして、ボイスコイル４４に電流を流すことによって、回動プレート５１を鎖線で示すように回動させ、この回動によって光変調素子２０を傾斜させるものである。
【００２１】
光変調素子２０の傾斜(移動後)により、図３に示すように、この光変調素子２０のオフ光の反射方向（第２方向）は矢印Ｐ２で示す方向となる。すなわち、垂直線Ｈに対する矢印Ｐ２の反射方向の角度はβとなり、傾斜する前（移動前）のオフ光の反射方向の垂直線Ｈに対する角度はαであり、β＞αとなる。
【００２２】
そして、回動プレート５１と磁石４２とボイスコイル４４とでアクチュエータ５０が構成される。
［動  作］
次に、上記のように構成される画像投射装置１０の動作を図４に示すフロー図を参照しながら説明する。
【００２３】
図１に示すように、ランプ光源１１からの出射光は、防爆ガラス１２を透過してカラーホイール１３に達し、このカラーホイール１３によって、３つの色の光に時分割されてライトトンネル１４の一端に入射する。ライトトンネル１４を入射した光はその他端から射出されてリレーレンズ１５を透過した後、シリンダミラー１６で反射されて凹面ミラー１７に入射する。凹面ミラー１７に入射した光は、図２に示すように、光変調素子２０に向けて反射される。
【００２４】
光変調素子２０は、各色の画像データに基づいて必要な光だけ、すなわちオン光を所定方向へ反射させて投射光学系３０に入射させ、不要な光すなわちオフ光を図２に示す破線方向へ反射させる。これにより、オフ光は投射光学系３０に入射しないことになり、スクリーン上には所定のカラー画像が投影される。
【００２５】
すなわち、ステップ１では、光変調素子２０は各色の画像データに基づいて通常の動作を行う。
【００２６】
ステップ２では、画像信号の信号レベルを検出する。
【００２７】
ステップ３では、信号レベルが一定値以下か否かが判断される。すなわち、黒画面であるか否かが判断される。ノーであればステップ１へ戻り、イエスであればすなわち黒画面であればステップ４へ進む。
【００２８】
ステップ４では、光変調素子２０をアクチュエータ４０またはアクチュエータ５０によってスライド移動または傾斜させる。
【００２９】
図３は、光変調素子２０をアクチュエータ５０によって傾斜させた場合を示す。
【００３０】
光変調素子２０が図３に示すように傾斜されると、光変調素子２０によるオフ光の反射方向の傾斜角度はβであり、光変調素子２０が傾斜される前のオフ光の反射方向の傾斜角度αより大きくなっている。このため、光変調素子２０で反射されたオフ光は、筺体内で発生する乱反射などにより投射光学系３０に入射してしまうことが抑制される。また、光変調素子２０のマイクロミラーとマイクロミラーとの間に入った光による回折光は光変調素子２０に垂直な方向に発生するため、投射光学系３０に入射する光量を抑制することができる。
【００３１】
このため、スクリーンに投影される画像のコントラストを向上させることができる。
【００３２】
ちなみに、オフ光の反射方向の傾斜角度がαの場合、筺体内で発生する乱反射などや、光変調素子２０で発生する回折光が投射光学系３０に入射してしまい、この結果、スクリーンに投影される画像のコントラストが低下してしまう。しかし、光変調素子２０を傾斜させることによって、これら問題を解消することができる。
【００３３】
光変調素子２０をスライド移動させた場合も上記と同様な効果を得ることができる。
【００３４】
ステップ５では、画像信号の信号レベルが検出される。
【００３５】
ステップ６では、画像信号の信号レベルが一定値以下か否かが判断される。すなわち、黒画面であるか否かが判断され、ノーであればステップ８へ進む。
【００３６】
ステップ８では、光変調素子２０の移動（傾斜またはスライド移動）を中止してステップ１へ戻る。
【００３７】
ステップ６でイエスと判断されると、すなわち黒画面であると判断されるとステップ７へ進む。
【００３８】
ステップ７では、光変調素子２０の移動（傾斜またはスライド移動）は継続されて、ステップ５へ戻る。
【００３９】
光変調素子２０に画像データが入力している間、上記の処理動作が繰り返し行われることになる。
【００４０】
上記実施例では、黒画面である場合に光変調素子２０を移動させているが、この黒画面が一定時間以上投影される場合に、その一定時間経過後つまり一定時間投影されたときに光変調素子２０を移動させてもよい。
【００４１】
また、ＡＶmuteボタン等が押されたとき、内部に保存（記憶）された特定パターン（黒画面や案内画面：画像を送っていないことを表示する画面）を
表示する場合、光変調素子２０を移動させてもよい。
［第２実施例］
図５は第２実施例のカラーホイール１１３を示す。このカラーホイール１１３は、赤色Ｒ、白色Ｗ、シアンＣｙ、青色Ｂ、緑色Ｇ、黄色Ｙ、マゼンタＭの各色に着色されるとともに各色毎に区画された透明な円板１１４を有する。なお、白色Ｗの区画部分は無色透明なものとなっている。
【００４２】
この円板１１４は筒部材１１５に連結部材により固定され、筒部材１１５はカラーホイール用ステッピングモータによって回転される。つまり、カラーホイール用ステッピングモータによって、筒部材１１５及び円板１１４が一体となって回転されていくことになる。円板１１４の回転により、光路に赤色Ｒ、白色Ｗ、シアンＣｙ、青色Ｂ、緑色Ｇ、黄色Ｙ、マゼンタＭの順に挿入されていき、時分割された各色の光が出力される。
【００４３】
筒部材１１５には、マーカー１１５Ｍが記されており、このマーカー１１５Ｍを検出するフォトセンサ１２０が設けられている。
【００４４】
フォトセンサ１２０がマーカー１１５Ｍを検出する位置を回転基準とするものであり、この回転基準の位置を基準にして、後述するメイン制御部２１０はカラーホイール用ステッピングモータＳＰＭを制御する。
【００４５】
図６は、第２実施例の画像投射装置２００の制御系の構成を示す。画像投射装置２００は、カラーホイール用ステッピングモータＳＰＭと、光変調素子２０を制御する光変調素子制御部２０１を制御するメイン制御部２１０を有している。メイン制御部２１０は、フォトセンサ１２０がマーカー１１５Ｍを検出した時点（回転基準の位置）を基準にして、カラーホイール用ステッピングモータＳＰＭを制御する。これにより、所定の色である赤色Ｒ、白色Ｗ、シアンＣｙ、青色Ｂ、緑色Ｇ、黄色Ｙ、マゼンタＭの各区画部分を光路に挿入させる。
【００４６】
また、メイン制御部２１０は、ランプ光源１１を制御するランプ制御部２０２を制御する。
【００４７】
図７は、各色の区画部分の領域範囲を示す角度と、カラーホイール１１３が矢印方向（図５参照）へ１２０Ｈzで回転している場合の各色が光路に挿入されるタイミング時間との関係を示すものである。すなわち、フォトセンサ１２０がマーカー１１５Ｍを検出する時点（０）から各色が光路に挿入されるまでの時間を示すものである。これら時間に基づいてカラーホイール用ステッピングモータＳＰＭを制御すれば、所定の色の区画部分を光路に挿入させることができる。
【００４８】
例えば、フォトセンサ１２０がマーカー１１５Ｍを検出する時点から４.８６ms経過した時点で、カラーホイール用ステッピングモータＳＰＭを停止させる。この停止により、カラーホイール１１３の緑色Ｇの区画部分が光路に挿入されて停止されることになる。
【００４９】
ところで、ランプ光源１１としてＵＨＰランプ（超高圧水銀灯）を使用する場合がある。このＵＨＰランプは、点灯直後では、内管の封入水銀の蒸気圧が低いため、直ぐに明るくならず、通常の明るさになるまで点灯してから１０秒程度時間がかかる。このため、点灯直後ではスクリーンの投影画像が非常に暗いものとなり、ユーザは電源が投入されたか否かが判断できない問題があった。この問題を第２実施例で解決するものである。
【００５０】
例えば、フォトセンサ１２０がマーカー１１５Ｍを検出する時点から１.８５ms経過した時点で、カラーホイール用ステッピングモータＳＰＭを停止させると、カラーホイール１１３の白色Ｗの区画部分が光路に挿入されて停止される。停止時間は例えば１０秒程度である。この１０秒間の間、ＵＨＰランプで発光した光の全てがスクリーンに投影されるので、画像信号に基づいて時分割で色画像をスクリーンに投影した場合に比較してスクリーンは明るくなる。このため、ユーザは電源が投入されたことを認識することができ、従来のように、電源が投入されたか否かが判断できなくなるという問題は生じない。
【００５１】
第２実施例では、カラーホイール１１３の白色Ｗの区画部分を光路に挿入させてカラーホイール１１３の回転を停止させる場合について説明したがこれに限らない。例えば、明るい緑色の区画部分を光路に挿入させてカラーホイール１１３を停止させても上記と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【符号の説明】
【００５３】
１０            画像投射装置
１１            ランプ光源
１３            カラーホイール
１４            ライトトンネル
１５            リレーレンズ
２０            光変調素子
３０            投射光学系
４０            アクチュエータ
５０            アクチュエータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２０１５-７６９４号公報
【図１】
2017032766.tif 000003
【図２】
2017032766.tif 000004
【図２Ａ】
2017032766.tif 000005
【図２Ｂ】
2017032766.tif 000006
【図３】
2017032766.tif 000007
【図４】
2017032766.tif 000008
【図５】
2017032766.tif 000009
【図６】
2017032766.tif 000010
【図７】
2017032766.tif 000011