JP5168783B2 - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ズーム機能や自動台形補正機能を有するプロジェクタ装置に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。

近時、パーソナルコンピュータを用いたプレゼンテーションやホームシアター等でプロジェクタ装置が広く一般に使用されるようになっており、より手軽に扱うことのできる機種が各社から多数製品化されている。

この種のプロジェクタ装置で、各種センサにより装置と被投影対象となるスクリーンとの間の距離を測定して投影画像をスクリーン上に正確に合焦させる、所謂オートフォーカス機能や、投影光軸がスクリーン面との垂直な軸方向に対して傾いている際に、本来は矩形である筈の投影画像が台形状に投影されてしまうのを補正する台形補正機能を搭載しているものも多い。

それらの便利な機能を有しているにしても、装置の動作当初にはいずれにしても設置位置の決定、投影方向の位置決め等を始めとする各種のセッティング操作が必要であり、そのための操作がユーザにとっては大変煩雑なものとなっていた。

そこで、一部の操作を簡略化するための技術として、例えば、スクリーンの位置と形状に合わせて画像を変形して投影する装置が考えられている。（例えば、特許文献１）
特開２００５−０７２８８８号公報

しかしながら、上記特許文献に記載された技術も、スクリーンを装置が認識して調整を行なった後に、ユーザが自らの目的等に応じて投影図面の位置やサイズなどを再調整しなくてはならない点にかわりはなく、より使い勝手の良い装置が望まれていた。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ユーザ個々の使用方法を勘案して設定を簡略化することが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、光投影画角を可変するズーム機能を有し、被投影対象に向けて画像を投影する投影手段を備える投影装置であって、上記投影装置の電源切断時に、上記投影手段による上記被投影対象上での投影サイズを示す情報を不揮発的に記憶する記憶手段と、上記投影装置から上記被投影対象までの距離を測定する距離測定手段と、上記投影装置の電源投入時に、上記距離測定手段で得た上記投影装置の電源投入時の距離情報と上記記憶手段に記憶される上記被投影対象上での投影サイズを示す情報とにより、上記投影手段のズーム倍率を算出する演算手段と、上記投影装置の電源投入時に、上記投影手段のズーム機能で実現できる最大のズーム倍率と上記演算手段で算出したズーム倍率とを比較し、上記演算手段で算出したズーム倍率で投影できると判断した場合、上記演算手段で算出したズーム倍率に基づいて、上記投影手段のズーム機能を用いて上記被投影対象に前回投影を行なった際の投影サイズで投影する投影制御手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、装置の電源の切断と次の投入により自動的に投影サイズの再現動作を行ない、前回投影を行なった際のサイズを自動的に再現するため、特に同一の投影内容を複数回に渡って投影する際などに装置設置時の初期設定が簡略化でき、ユーザの負担を軽減できる。

以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の主として筐体前面及び上面の外観構成を示すものである。同図に示すように、直方体状の本体ケーシング１１の前面に、投影レンズ１２、測距センサ１３、及びＩｒ受信部１４が配設される。

投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子でなる空間的光変調素子で形成された光像を拡大してスクリーン等の対象に投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム倍率（投影画角）を任意に可変できるものとする。

測距センサ１３は、２対の位相差センサの一方が水平方向、他方が垂直方向となるように互いに直交する方向に配置され、それぞれ被写体像に対する視差から三角測距の原理に基づいて投影対象までの距離を一次元的な検出ラインに沿って測定する。

Ｉｒ受信部１４は、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光（Ｉｒ）信号を受信する。

また、本体ケーシング１１の上面には、キースイッチ部１５及びスピーカ１６が配設される。
キースイッチ部１５は、例えば電源キー、ＡＦＫ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ／ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｋｅｙ−ｓｔｏｎｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：自動合焦／自動台形補正）キー、ズームキー、入力選択キー、カーソル（「↑」「↓」「←」「→」）キー、「Ｅｎｔｅｒ」キー等からなるもので、同様のキーがこのプロジェクタ装置１０の図示しないリモートコントローラにも配設されるものとする。

スピーカ１６は、入力された音声信号及び動作時のビープ音等を拡声放音する。
また、図示はしないが本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部、Ｉｒ受信部、及びＡＣアダプタ接続部が配設される。

入出力コネクタ部は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置との接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。

Ｉｒ受信部は、上記Ｉｒ受信部１４と同様に、図示しないリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光（Ｉｒ）信号を受信する。
ＡＣアダプタ接続部は、電源となる図示しないＡＣアダプタからのケーブルを接続する。

次に図２により上記プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成について説明する。
図中、入出力コネクタ部２１より入力された各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、システムバスＳＢを介して画像変換部２３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影エンコーダ２４へ送られる。

投影エンコーダ２４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して投影駆動部２６に出力する。

この投影駆動部２６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば１２０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動で空間的光変調素子（ＳＯＭ）である例えばマイクロミラー素子２７を表示駆動する。

このマイクロミラー素子２７に対して、リフレクタ２８内に配置された、例えば超高圧水銀灯を用いた光源ランプ２９が出射する高輝度の白色光を、カラーホイール３０を介して適宜原色成分毎に時分割で透過させ、ライトトンネル３１で輝度分布が均一な光束とした後にミラー３２で全反射して照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ１２を介してここでは図示しない被投影対象となるスクリーンに投影表示される。

しかるに、光源ランプ２９の点灯駆動と、カラーホイール３０を回転駆動するモータ（Ｍ）３３はいずれも投影光処理部３４からの供給電圧値に基づいて動作する。

上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部３５である。この制御部３５は、ＣＰＵと、投影動作時に該ＣＰＵで実行される動作プログラムや各種データ等を記憶する不揮発性メモリ、及びワークメモリ等により構成される。

この制御部３５にはまた、上記システムバスＳＢを介して測距処理部３６及び音声処理部３７が接続される。

測距処理部３６は、上記２対の位相差センサからなる測距センサ１３を制御駆動し、それらの検出出力から任意の点位置までの距離を算出するもので、算出された距離値データは上記制御部３５へ送られる。

音声処理部３７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１６を駆動して拡声放音し、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

なお、上記キースイッチ（ＳＷ）部１５における各キー操作信号が直接制御部３５に入力されると共に、Ｉｒ受信部３８からの信号も直接制御部３５に入力される。このＩｒ受信部３８は、上記Ｉｒ受信部１４及び本体ケーシング１１の背面側に設けられるＩｒ受信部を含み、リモートコントローラからの赤外光受信信号をコード信号化して制御部３５に送出する。

次に上記実施の形態の動作について説明する。
図３は、投影動作を随時実行可能な電源がオンされている状態から、キースイッチ部１５またはこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラの電源キーの操作により電源オフが指示された場合に実行する処理内容を示すもので、その制御はすべて制御部３５が、内蔵している不揮発性メモリに記憶された動作プログラムに基づいて実行するものとする。

その処理当初には、光源ランプ２９の消灯とアフタークーリングと称される一定時間の図示しないファンの回転駆動による光源ランプ２９のクールダウンを含む電源オフ処理を開始する（ステップＥ０１）。

これと共に、上記測距センサ１３によりその時点で被投影対象のスクリーンまでの距離を測定させる（ステップＥ０２）。
ここでは、例えばスクリーン上の投影範囲となる矩形の各コーナー部計４点までの距離を測定し、その平均値を算出して、その距離値のデータを取得するものとする。

次いで、その時点での投影レンズ１２中の特にズームレンズの位置に基づいてよりズーム倍率（投影画角）を取得する（ステップＥ０３）。

加えて、その時点で上記キースイッチ部１５またはリモートコントローラのＡＦＫキー操作による自動台形補正の機能が実行されているか否かを判断する（ステップＥ０４）。

ここで、自動台形補正の機能が実行されていないと判断した場合には、上記ステップＥ０２で取得したスクリーンまでの距離データとステップＥ０３で取得したズーム倍率とにより、スクリーン上で投影されている筈の実際の画面のサイズを算出する（ステップＥ０５）。

また、上記ステップＥ０４で自動台形補正の機能を実行中であると判断した場合には、スクリーン上で発生する投影画像の台形歪みを補正するべく、マイクロミラー素子２７で形成する光像を該台形歪みの発生方向とは反対の方向に縮小していることになるので、ステップＥ０２で取得したスクリーンまでの距離データ、ステップＥ０３で取得したズーム倍率に加えて、その縮小率を勘案してスクリーン上で投影されている筈の実際の画面のサイズを算出する（ステップＥ０７）。

その後、上記ステップＥ０５またはＥ０７で算出した投影画像のサイズのデータを制御部３５内の不揮発性メモリに記憶させた上で（ステップＥ０８）、以上で図３による上記電源キーの操作に伴う電源オフ処理を終了する。

なお、電源オフ処理に伴って撮影画像のサイズを算出しているが、投影動作中において任意のタイミングでユーザのキースイッチ部15またはリモートコントローラの操作により、制御部３５内の不揮発性メモリに算出した投影画像のサイズのデータを記憶するようにしてもよい。

次いで図４を用い、キースイッチ部１５またはリモートコントローラの電源キーの操作により電源をオンした際に実行する初期設定中において、上記図３の処理で記憶した投影画像のサイズを読出してこれを再現する際の処理について説明する。

すなわち、電源キー間操作により電源がオンされると、まず光源ランプ２９の点灯とその冷却のためのファンモータの回転駆動を始めとする一連の電源オン処理が開始される（ステップＳ０１）。

これと共に、制御部３５の内部に記憶されている投影画像のサイズを読出す一方で（ステップＳ０２）、その時点でプロジェクタ装置１０が設置されている位置から被投影対象となるスクリーンがあるであろう方向までの距離を上記測距センサ１３により測定する（ステップＳ０３）。
ここでは、例えばスクリーン方向で投影レンズ１２を最大ズーム倍率、すなわち最も投影画角が広くなるようにした場合の投影範囲となる矩形の各コーナー部計４点までの距離を測定するものとする。

次いで、この測定した計４点までの距離データにより投影光軸がスクリーン平面に対して垂直に位置しているか否かにより、台形補正を行なう必要があるか否かを判断する（ステップＳ０４）。

投影光軸がスクリーン平面に対して垂直には位置しておらず、そのままでは投影画像に台形歪みが発生すると判断した場合には、その４つの距離データのバランスによりスクリーン上で投影画像が正確なアスペクト比の矩形となる台形補正条件を算出する（ステップＳ０５）。

そして、上記ステップＳ０３で取得した距離データと上記ステップＳ０２で読出した投影画像のサイズ、及び上記ステップＳ０５で算出した台形補正条件により、台形補正を行なった状態でスクリーン上に所望のサイズが得られる投影レンズ１２でのズーム倍率を算出する（ステップＳ０６）。

また、上記ステップＳ０４で投影光軸がスクリーン平面に対してほぼ垂直に位置しており、投影画像に台形歪みが発生すると判断した場合には、あえて台形補正を行なう必要がないので、そのまま上記ステップＳ０３で取得した距離データと上記ステップＳ０２で読出した投影画像のサイズとにより、スクリーン上に所望のサイズが得られる投影レンズ１２でのズーム倍率を算出する（ステップＳ０７）。

上記ステップＳ０６またはＳ０７でのズーム倍率の算出後、実際に投影レンズ１２で実現できる最大のズーム倍率が算出したズーム倍率以上であるか否かにより、前回の投影画像のサイズを再現できるか否かを判断する（ステップＳ０８）。

ここで、投影レンズ１２の最大ズーム倍率が算出したズーム倍率以上であった場合には、前回の電源オフ時の投影画像のサイズを今回の電源オンに際しても再現できることになるので、算出したズーム倍率に従って投影レンズ１２中のズームレンズ位置を移動させる（ステップＳ０９）。

また、上記ステップＳ０８で投影レンズ１２の最大ズーム倍率が算出したズーム倍率未満であり、前回の電源オフ時の投影画像のサイズを今回の電源オンに際しては再現できないと判断した場合には、投影レンズ１２のズームレンズを最大のズーム倍率となるように移動させた上で（ステップＳ１０）、前回の投影画像のサイズを再現することができなかったことを示す文字列、例えば
「前回よりもスクリーンが近いため、
投影サイズを再現できません」
のようなエラーメッセージの画像をマイクロミラー素子２７で表示させて投影させる（ステップＳ１１）。

しかして、上記ステップＳ０９またはＳ１１での投影処理後、今度は上記ステップＳ０３で得た距離データに基づき、投影範囲の中央に正確に合焦させるべく投影レンズ１２中のフォーカスレンズを移動させ（ステップＳ１２）、以上で図４による上記電源キーの操作に伴う電源オン処理を終了し、通常の投影動作に移行する。

このように、電源オンの操作に伴って前回投影を行なった際のサイズを自動的に再現するため、特に同一の投影内容を複数回に渡って投影する際などに初期設定が簡略化でき、ユーザの負担を大幅に軽減できる。

さらに、制御部３５の内部に記憶されている投影画像のサイズは複数記憶でき、読出す時にユーザが複数の投影画像のサイズの中から選択できるようにしてもよい。

加えて上記実施の形態では、直接投影サイズそのものを示す情報を制御部３５内に不揮発的に記憶しておくことで、該情報を他の装置との間で共用化するなど、機構の異なる他の装置との互換性をも考慮した機能が実現できる。

また、上記実施の形態とは別に、投影レンズ１２での投影画角を示すズーム倍率と測距による被投影対象となるスクリーンまでの距離を少なくとも投影サイズを示す情報として記憶するものとしてもよい。

さらに、自動台形補正の機能を実行中である場合は、台形補正のデータも投影サイズを示す情報として記憶するものとしてもよい。

このように装置の機構に対応した形式で投影サイズを示す情報を記憶しておくことで、特に同一の設置環境を多用する場合などでは、再現時の制御がより容易となり、且つ迅速に実行することができる。

さらに上記実施の形態では、プロジェクタ装置１０が自動台形補正の機能も有するものとし、台形補正機能による投影サイズの縮小を考慮した上で被投影対象での投影サイズを再現するものとしたので、装置の設置環境等による影響を受けず、常に等しいアスペクト比の矩形で投影画像のサイズを再現できる。

なお、本実施の形態は、装置の電源キーの操作による電源オフ時と次の電源オン時に投影画像のサイズの再現動作を実行するものとしたが本発明はこれに限ることなく、キースイッチ部１５またはリモートコントローラに備えられる特定キーの操作により随時投影画像のサイズの再現動作を実行するものとしてもよい。

また、上記実施の形態は、プロジェクタ装置１０としてマイクロミラー素子を用いるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用し、被投影対象までの測距を位相差センサを用いて行なう場合について説明したが、本発明は投影方式や測距センサの種類を限定するものではなく、その他の方式、センサなどでも同様に実施することが可能である。

その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の実施の一形態に係るプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図。 同実施の形態に係る電子回路の機能構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る電源オフ時の投影サイズ情報の記憶に関する処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る電源オン時の投影サイズ情報の読出しと投影系の設定に関する処理内容を示すフローチャート。

符号の説明

１０…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３…測距センサ、１４…Ｉｒ受信部、１５…キースイッチ部、１６…スピーカ、２１…入出力コネクタ部、２２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２３…画像変換部、２４…投影エンコーダ、２５…ビデオＲＡＭ、２６…投影駆動部、２７…マイクロミラー素子、２８…リフレクタ、２９…光源ランプ、３０…カラーホイール、３１…ライトトンネル、３２…ミラー、３３…モータ（Ｍ）、３４…投影光処理部、３５…制御部、３６…測距処理部、３７…音声処理部、３８…Ｉｒ受信部、ＳＢ…システムバス。

Claims (8)

1. 投影画角を可変するズーム機能を有し、被投影対象に向けて画像を投影する投影手段を備える投影装置であって、
   上記投影装置の電源切断時に、上記投影手段による上記被投影対象上での投影サイズを示す情報を不揮発的に記憶する記憶手段と、
   上記投影装置から上記被投影対象までの距離を測定する距離測定手段と、
   上記投影装置の電源投入時に、上記距離測定手段で得た上記投影装置の電源投入時の距離情報と上記記憶手段に記憶される上記被投影対象上での投影サイズを示す情報とにより、上記投影手段のズーム倍率を算出する演算手段と、
   上記投影装置の電源投入時に、上記投影手段のズーム機能で実現できる最大のズーム倍率と上記演算手段で算出したズーム倍率とを比較し、上記演算手段で算出したズーム倍率で投影できると判断した場合、上記演算手段で算出したズーム倍率に基づいて、上記投影手段のズーム機能を用いて上記被投影対象に前回投影を行なった際の投影サイズで投影する投影制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
2. 上記記憶手段は、上記投影装置の電源切断時の上記投影手段による投影画角と上記被投影対象までの距離を少なくとも投影サイズを示す情報として記憶することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 上記記憶手段は、上記投影装置の電源切断時の上記投影手段による投影画角と上記被投影対象までの距離を少なくとも用いて投影サイズを算出して記憶することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
4. 上記投影手段は、上記被投影対象上で矩形の投影画像の台形歪みを補正する台形補正機能を有し、
   上記投影制御手段は、台形補正機能による投影サイズの縮小要素を考慮して上記被投影対象での前回投影を行なった際の投影サイズで投影する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の投影装置。
5. 上記投影制御手段はさらに、装置の電源投入時に上記演算手段で算出したズーム倍率で投影できないと判断した場合には、上記投影画角を最大にした状態で、上記投影手段を用いて画像を上記被投影対象に向けて投影することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の投影装置。
6. 上記投影制御手段はさらに、装置の電源投入時に上記演算手段で算出したズーム倍率で投影できないと判断した場合には、上記投影サイズでは投影できないことを報知することを特徴とする請求項1乃至５の何れかに記載の投影装置。
7. 投影画角を可変するズーム機能を有し、被投影対象に向けて画像を投影する投影装置での投影方法であって、
   上記投影装置の電源切断時に、上記被投影対象上での投影サイズを示す情報を不揮発的に記憶する記憶工程と、
   上記投影装置から上記被投影対象までの距離を測定する距離測定工程と、
   上記投影装置の電源投入時に、上記距離測定工程で得た上記投影装置の電源投入時の距離情報と上記記憶工程で記憶される上記被投影対象上での投影サイズを示す情報とにより、上記投影手段のズーム倍率を算出する演算工程と、
   上記投影装置の電源投入時に、上記ズーム機能で実現できる最大のズーム倍率と上記演算工程で算出したズーム倍率とを比較し、上記演算工程で算出したズーム倍率で投影できると判断した場合、上記演算工程で算出したズーム倍率に基づいて、上記ズーム機能を用いて上記被投影対象に前回投影を行なった際の投影サイズで投影する投影制御工程と
   を有したことを特徴とする投影方法。
8. 投影画角を可変するズーム機能を有し、被投影対象に向けて画像を投影する投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記投影装置の電源切断時に、上記被投影対象上での投影サイズを示す情報を不揮発的に記憶する記憶ステップと、
   上記投影装置から上記被投影対象までの距離を測定する距離測定ステップと、
   上記投影装置の電源投入時に、上記距離測定ステップで得た上記投影装置の電源投入時の距離情報と上記記憶ステップで記憶される上記被投影対象上での投影サイズを示す情報とにより、上記投影手段のズーム倍率を算出する演算ステップと、
   上記投影装置の電源投入時に、上記ズーム機能で実現できる最大のズーム倍率と上記演算ステップで算出したズーム倍率とを比較し、上記演算ステップで算出したズーム倍率で投影できると判断した場合、上記演算ステップで算出したズーム倍率に基づいて、上記ズーム機能を用いて上記被投影対象に前回投影を行なった際の投影サイズで投影する投影制御ステップと
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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