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大きな画面で動画映像を見るための光学機器、プロジェクタです。映像機器、光学機器のプロジェクタについて現状を紹介します。

16:34 2018/08/20

プロジェクタ (projector) とはディスプレイ装置の一種です。
近年家庭用でも大型画面で動画映像などを楽しむことが行われるため、用途があります。

画像や映像を一旦小型で高性能、高輝度の液晶画面や、CRT面上に結像して、
それを光学的に拡大投影して大型スクリーンなどに
映し出すことにより表示する装置です。

プロジェクタには色々な種類がありますが、現在では、小型で高性能結像画面
にDLPや液晶を使い、
画像を拡大して投影する装置のことを指すのが一般的です。

特徴と使用することの利点は、画面を大きく出来ることです。
会議やプレゼンテーションの時広い会場で画像を示して、
説明するときなどに使用されています。


** 歴史的な背景と方式の変遷

歴史的名原型はスライドにみられます。また映画の放映技法はプロジェクター
の原型と考えられます。1990年台には光源の上に図面を描いた半透明のフィルムを置いて
それを工学的に反射、投影するOHP(オーバーヘッドプロジェクタ)が使われていました。
その後2000年台には展示会などに行くと、今の方式のプロジェクタが展示されていて
盛んに宣伝されました。

成り立ちから考えると、スライドは静止画、映画は動画を投影できますが、
これらのプロジェクタの機能はすごく画期的に進んで、パソコンの画面画像をそのまま
静止画、動画問わず投影できます。

** 現在どんな状況でしょうか。

ここ1-2年の間にテレビでプロジェクターを使った、アート的な話題が放映されました。
何百平方メートルもある床に色々な魚、植物、動物の映像を投影して、
人がその中を移動できる感じのものや、建物の壁面にアート的な画像を
映し出すものなどです。ここ1年で3-4回のニュースを見たような気がします。

このほかIT関係のニュースを見ると色色な方面に活用方法が広がっています。


      ( アート的な映像表現 )
プロジェクタの映像例シンガポール博物館題

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** 動作方式から説明します。

表示デバイスに表示された画像を投影する装置について述ます。

初期のプロジェクタとしては、油膜を使い、油膜に電子ビームで画像を書き込み、
油膜上の濃淡を表示させる物がありました。

1: CRTを利用するプロジェクタは、1973年に発売されているが、単管式のものであった。
3管式(赤、緑、青の3個の管)のものは1978年に発売され、画質や明るさが向上したため
一般に使われるようになった。

これは、カラーテレビの前に拡大鏡(レンズ)を置いて、前の壁に拡大投射させる考え方です。
原理的に明るい画像を投影するには限界があります。

当初は高輝度ブラウン管の光量の問題から、周囲をほとんど光の無い環境(真っ暗闇)
にする必要性がありました。次第に大画面に投射可能な製品が発売されました。
 
2: 1990年台は液晶パネルに光を透過させて投射するタイプが開発されました。

液晶プロジェクタと呼ばれる形式です。これは、液晶上の画素を直接電気的に制御して、
カラーフィルムを透過させて、画面を表示させるものです。
液晶パネルの製造技術向上に伴い低価格化と高輝度化、また投射されるスクリーンも
高機能化が進んだ結果、やや照明を落とした程度のホールでも利用できるようになってきています。

液晶プロジェクタは、液晶パネルの製造技術向上と低価格化の結果、
一般家庭においても普及が進み、ホームシアター用のプロジェクタとして
よく利用される様になりました。

** 各方式の長所、短所、信号形式など

2012年現在のプロジェクタは、デジタルTV受像機等で一般的なHDMIだけでなく、
パソコンで用いられているDVIやVGAでの入力・投射可能なものもある。

一般的にPCを接続することでプレゼンテーションソフトの資料をPCの画面に表示させ、
そのままで投影することができるため、会議や講演会等においてアニメーション効果などを持つ
リッチなプレゼンテーションを行うために利用される。

また、家庭においてにはゲーム機やPCを接続することで大画面でゲームを楽しむ事も可能です。

** 現在の製品の性能、スクリーンの性能

プロジェクタの性能の光の強さ、量はルーメン(光束)を単位とする数値で示されます、
プロジェクタにより投射される光の量を表し、カタログなどで見ると
10000ルーメンが実現しています。
これには光源の性能が大きく影響してきます。

この値は投影サイズが同一の条件下で考えます。
当然ルーメン値が大きいほど、より明るい環境においても投影画像を明瞭に観察可能です。

投影可能なスクリーンサイズは機種毎に異なり、またスクリーンも色々な種類があり
特殊な効能を持つものも実現しています。

** ここまで一般的な性能の説明 ** 

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** CRTプロジェクタの詳しい説明

以前は単管式も使われましたが、今は3管式が主流です。
高輝度で発光している表示装置に表示された画像を、レンズを使って投影する方式です。
通常は3原色分のCRTを用意し、それぞれからの映像をスクリーン上で合成します。
光量を確保するため、一つの色に複数のCRTを当てる方法も採用されています。

一方OHPのガラス板の上に置くフィルムを高機能化して、動画も表示できるように
したものがライトバルブ方式(あまり使われていない)と液晶方式です。

行楽施設や企業向けといった限られた用途に利用されています。

走査線を利用した安価な光線銃・ライトペンが利用できるメリットから
2010年程度まではゲームセンターの50インチ前後の大画面ゲーム機に多く採用されました。

背面投射型のプロジェクタは、家庭用の大型テレビの1つとして利用されています。
リアプロとも略される。リアプロも、CRTから液晶への移行が進んでいるため、
全体として、CRTプロジェクタは衰退の方向に有ります。

CRT方式の利点。

1.動きが滑らかで残像も少ない
2.画面が発光しているため、明るい部分の輝きがよい
3.解像度を変更しても画面にギザギザがでることがない

CRT方式の欠点。
 
1.CRTの焼き付きが発生する
2.蛍光体や電子銃の寿命がある
3.構造上大きくなり、重い
4.消費電力が大きい

機械的に光源の位置精度が大きく影響して、画面が大きく取れる利点があるとは言え、
液晶テレビのような、高精細で安定した画像を得ることは難しいと言えます。

この現象は構造が大雑把になるため、精細な制御はむずかくなります。

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大型のプロジェクタは、ブラウン管が地磁気の影響を受けることから、
設置する場所や方角が変わるたびに各発光管の映像調整をする必要がある上に、
数十万円~数百万円(当然、明るい映像を投射できるものほど高価である)という価格のため、
一般家庭にはほとんど普及していません。

*** 液晶プロジェクタ、その原理からくる特徴、短所などについて

この方式の原理は、液晶パネルを内蔵し、放電光を利用した非常に明るい光源ランプからの
光を透過させ、これをレンズを使ってスクリーン上に拡大投射する。
CRT三管式プロジェクタのように複雑な調整を必要とせず、大抵はスライド映写機のように
ズームとピントさえ調整すればすぐさま利用できるようになっています。

** 原理的な短所

これについては、原理的な短所があり、液晶パネルの光の透過率の低さや、
温度変化によって液晶の反応が変化するほか、パネルや光源ランプ、
偏光板の寿命が短いことから、映画等の長時間視聴には向かず、
短時間の使用に限定されていたが、この問題は最近の機種では解消している。

* 光源に高圧水銀灯などの放電光を利用するため、光源が厳密には固定されておらず、
微妙に位置が揺らぐ(アークジャンプ)ことがあります。

一般にはリフレクタ、フライアイレンズ、インテグレータレンズなどの工夫で
技術的に改善して、目立たなくしているが、揺らぎが大きくなると映像の明暗となって現れ、
画質劣化の原因となる。ランプの寿命は比較的短く、寿命内であっても色調が変化します。
LCDパネルは、ランプよりも長寿命であるものの、(主に偏光板の)劣化により色調が変化し、
それが寿命となります。 


* 構造的な短所

また、液晶のマトリックス構造の画素数が制限されるための、信号上の制限も有ります。
パソコンからの映像信号や一般のテレビ放送やビデオ・DVD等に利用されるNTSC、
さらには外国のテレビ受像機に利用されているSECAM/PAL、またハイビジョン等といった
広範囲にわたる画面解像度の変更によって生じる差は苦手とするところです。

ですが、これらは一般家庭ではそれらの解像度変更を求める機会がまずないため、
あまり気にする必要がないともいえます。

* 液晶の製造の欠陥による問題

液晶プロジェクタにはまれにドット欠けが見られることがあります。
通常の液晶ディスプレイと同様に、一部の画素が一定の色に常時点灯しているのが
画素欠けしたプロジェクタでは映し出されることがあります。 
< 参照元 ウキペディア >

*** DLPプロジェクタについて

「DLP」とは「デジタル・ライト・プロセッシング」の頭文字をとった略語で、
DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いて映画やテレビなどの映像を
表示するためのシステムを指す(米国 Texas Instruments 社の登録商標)。

1987年、同社のラリー・ホーンベック博士が開発したDMDは、
半導体上に独立して動く極小のミラーが約48万~200万個敷き詰められており、
このアリの足の大きさにも満たない超極小ミラーにランプ光をあて、
鏡に反射した光をレンズを通してプロジェクタのスクリーン、投影する仕組みになっています。

このニュースは2000年ごろ業界紙「日経エレクトロニクス」などに掲載されました。
実際にTI社が画像をスクリーン上に映し出したのです。

当時かなり 、目新しい技術で、MEMS技術(MicroElectroMechnicalSystem)の延長上で
微小なミラーをシリコンチップ上に多数集積して、そのミラーの角度を電子的に制御して
反射光をスクリーン上に投射して画像を表示するものです。

DLPの特徴として、「画像の信頼性・高精細性」「焼きつきや色あせがない」
「深みのある濃厚な色彩」「非常に高いコントラスト比」などが挙げられ、
スポーツやライブ・アトラクションなど動きの速い動画を高画質再生できます。

** 現状で製造している主なメーカ

1 : エプソン
2 : BenQ
3 : ソニー
4 : カシオ ETC

など国内外の電気メーカ、光学機器メーカが製造販売しています。

** 用途別に分類すると次のようなものが挙げられます。

モバイル、学校の授業用、さまざまなビジネスの―シーンで使えるビジネス用
家庭用ホームプロジェクター、格安プロジェクター、ゲーム用プロジェクター

などに分けられます。

** 機能別に分類して考えるた場合

家庭用3D対応、LED光源プロジェクター、レーザー光源プロジェクター、短焦点プロジェクター
接続方法でWi-Fi対応、海洋プロジェクター、WiDi対応プロジェクター、4K対応プロジェクター

などに分けられます。



       ( レンタル する場合の製品例 )

プロジェクタレンタル例0題

DLPもあります。



         ( 購入する場合の製品例 )
プロジェクタ販売例0題


LEDとは光源にLEDを使用したものです。

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** 接続方法( Windowsパソコンとの接続 )

3種類の接続方法を解説しますが、基本的にはHDMIケーブルを使用した方法が一番確実で、


* HDMIケーブルで接続する方法

* VGAケーブルで接続する方法

* Wi-Fiを使用して接続(ワイヤレス接続)

一般的にプロジェクター本体側に各コネクターが準備されているので、
それを利用します。Wi-Fi機能も内蔵されています。
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       ( 接続する場合の様子 )
プロジェクタ接続0題

パソコンとプロジェクター本体を接続するときに使用する
本体画像です。

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** ワイヤレスでiPhoneとプロジェクターを接続する方法


近年のi―Phoneの普及に伴って、
ワイヤレスでi―Phoneとプロジェクターを接続する方法も存在します。

iPhoneの「AirPlay(画面ミラーリング)」やプロジェクターメーカーの
専用アプリを使用して接続を行います。

この場合次の操作が必要です。

* AirPlay対応プロジェクターを使用する
* おすすめのAirPlay対応プロジェクター 「タイセイテック / Smart Beam Laser」
* エプソン専用アプリ「Epson iProjection」を使用する
* Apple TVを使用する

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*** スクリーンについて

スクリーンは投影された映像が表示される部分で性能を左右する大切な要素です。
最初は白い壁や紙、キャンバス布などが代用されていました。
最近は瞬間調光フィルムが使用される場合などがあります。

各スクリーンの性能は、主にスクリーンゲイン(反射輝度)と反射特性(視野角特性)で示されます。
スクリーンゲインとは、投射光に対する反射光の輝度を比率で表したもので、
標準白板と呼ばれる純白の板での輝度比を1としています。

スクリーンゲインの値が高いほど画面が明るくなります。

近年液晶パネルが盛んに研究開発された結果、様々な効能性樹脂が作られています。

例えば、樹脂フィルムに、多面体の結晶を埋め込んだものは、点光源からの光を
拡散する機能があり、液晶パネルの表面に貼り付けます。

また樹脂フィルムに、小さな樹脂のプリズム状のものを並べて、視野角の改善に
活用したり、樹脂フィルムに小さな球状のボールを埋め込んで、
表面の反射を強くしたり色々なものが使われます。

これらの技術を活用した高機能スクリーンが製造販売されています。

** スクリーンは光学的な特性によって主に拡散型、反射型、回帰型、透過型の4種類に分けられます。

それではその各々の方式を説明します。

** 拡散型

マットスクリーン最も一般的で比較的安価なスクリーン。
表面は白色または淡いグレーだが、白色のものは単にホワイトスクリーンとも呼ばれます。

** 反射型

パールスクリーンスクリーン表面にパール系樹脂が塗布されているスクリーンで、
スクリーンゲインはマットスクリーンより高いです。
表面に細かなエンボス加工が施されているので、ある程度の視野角も確保されています。
正反射の性質があり、プロジェクタが天吊の場合に明るい画面を得られやすいです。

** 回帰型

ビーズスクリーンスクリーン表面に極少の光学レンズガラス球が塗布されている比較的高価なスクリーン。
投射光と同じ方向に反射光が戻る性質(再帰性反射)があります。

** 透過型

透過スクリーン別名リアスクリーン、リアタイプスクリーン、リアプロジェクションスクリーン。
ビニールやアクリル、ガラス等で出来た半透明のスクリーンです。
瞬間調光フィルムが使用される場合などです。
スクリーン背面に映像を投射し前面から視聴する。
スクリーン裏側にプロジェクタや反射ミラー等を設置する空間が必要で、
コントラストを上げる為には裏側空間を暗所にする必要があります。

** 特殊なスクリーン

サウンドスクリーンはスクリーン面に微細な穴が無数に開いている音響透過型スクリーン。
拡散型と反射型を使用したものがあります。スピーカーをスクリーン背面に設置する場合に使用する。
スクリーン面があたかも音源であるかのように映像と音が一体となった定位感を得られることから、
ほぼ全ての商用映画館がサウンドスクリーンを使用しているます。

< 参照元 ウキペディア >


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