JP2008216663A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でスクリーンまでの間の距離を求めることのできるプロジェクタを得る。
【解決手段】入力映像信号に基づく出力映像信号を生成する映像信号処理部３２と、出力映像信号に基づいて映像を投射する投射部と、投射部のフォーカスを調整するフォーカス調整部と、映像信号処理部３２及び投射部の動作を制御する制御部２１と、フォーカス調整部のフォーカス調整位置を検出する検出部６２と、を備え、制御部２１は、検出部６２の検出結果に基づき、投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーンまでの距離を自動的に求める機能を備えたプロジェクタに関するものである。

従来、『投射レンズと投射面との間の投射距離の検出精度を向上する。』ことを目的とした技術として、『投射レンズ１１と投射面との間の投射距離を検出するためのテストパターンを照射するテストパターン照射部２１と、投射面上に照射されたテストパターンを撮像するための撮像部２２とを有しこの撮像部２２によって撮像されたテストパターンから投射距離を検出するための距離検出装置６を備える。また、撮像部２２は、テストパターンを撮像するための撮像素子２８と、テストパターンを撮像素子２８に導くための光学系２６とを有する。そして、光学系２６の中心位置が、撮像素子２８の受光面の中心位置よりも、受光面に平行な方向に対して、テストパターン照射部２１の光軸に近づけて設けられる。』というものが提案されている（特許文献１）。

特開２００５−１６９７０号公報（要約）

上記特許文献１に記載の技術では、スクリーンに投射したテストパターンを撮像することにより、プロジェクタとスクリーンの間の距離を求めている。しかし、テストパターンを撮像するためにＣＣＤカメラ等を別途設ける必要があるため、コストや設置面積等の観点からの課題がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成でスクリーンまでの間の距離を求めることのできるプロジェクタを得ることを目的とする。

本発明に係るプロジェクタは、入力映像信号に基づく出力映像信号を生成する映像信号処理部と、前記出力映像信号に基づいて映像を投射する投射部と、前記投射部のフォーカスを調整するフォーカス調整部と、前記映像信号処理部及び前記投射部の動作を制御する制御部と、前記フォーカス調整部のフォーカス調整位置を検出する検出部と、を備え、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める。
そのため、フォーカス調整位置を検出することにより、投射距離を自動的に算出することができる。また、投射距離の算出により、輝度の自動調整や投射倍率の自動算出など、種々の処理を自動的に行うことができる。

また、本発明に係るプロジェクタは、前記フォーカス調整部のフォーカス調整位置と、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離との関係を保持するテーブルを格納した記憶手段を備え、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき前記テーブルを参照し、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める。
そのため、フォーカス調整位置と投射距離との関係を詳細に設定することができるので、プロジェクタの特性や想定利用環境に合わせて、投射距離を適切に算出することが可能となる。

また、本発明に係るプロジェクタにおいて、前記フォーカス調整部は、フォーカス調整位置を設定するための設定手段を備え、前記テーブルは、前記設定手段の設定位置と、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離との関係を保持しており、前記検出部は、前記設定手段の設定位置を検出し、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき前記テーブルを参照し、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める。
そのため、設定手段の設定位置と投射距離との関係を詳細に設定することができるので、プロジェクタの特性や想定利用環境に合わせて、投射距離を適切に算出することが可能となる。

また、本発明に係るプロジェクタにおいて、前記投射部はフォーカスレンズを備えており、前記フォーカス調整部は、前記フォーカスレンズの位置を調整することにより前記投射部のフォーカスを調整し、前記テーブルは、前記フォーカスレンズの位置と、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離との関係を保持しており、前記検出部は、前記フォーカスレンズの位置を検出し、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき前記テーブルを参照し、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める。
そのため、フォーカスレンズの位置と投射距離との関係を詳細に設定することができるので、プロジェクタの特性や想定利用環境に合わせて、投射距離を適切に算出することが可能となる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタ１の機能ブロック図である。
図１のプロジェクタ１は、光源１３、液晶ライトバルブ駆動部１４、液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、及び１５Ｂ、投射光学系１６、スクリーンＳＣ、制御部２１、映像入力部３１、映像信号処理部３２、フレームメモリ３３、操作パネル４１、操作信号処理部４２、記憶部５１、フォーカスリング６１、検出部６２を備える。

光源１３は、最終的にユーザへ表示する映像のための光源供給部であり、液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、及び１５Ｂに向けて光を射出する。
液晶ライトバルブ駆動部１４は、映像信号処理部３２が出力する出力映像信号に基づいて、液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、及び１５Ｂを駆動する。
液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、及び１５Ｂは、複数の図示しない画素がマトリクス状に形成されており、液晶ライトバルブ駆動部１４により各画素の透過率が調整されることにより、光源１３から射出された光を変調し、投射光学系１６に向けて射出する。
液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、及び１５Ｂから射出された光は、投射光学系１６によってスクリーンＳＣ上に拡大投射される。
投射光学系１６は、投写光の焦点を変更可能なフォーカスレンズを備える。
本発明における「投射部」は、光源１３、液晶ライトバルブ駆動部１４、液晶ライトバルブ１５Ｒ、１５Ｇ、及び１５Ｂ、及び投射光学系１６がこれに該当する。

また、プロジェクタ１は、投射光学系１６のフォーカスレンズの駆動機構（図示せず）を有し、フォーカスレンズを光軸方向に移動させることにより、フォーカス状態を調整することが可能になっている。
この駆動機構は、本実施の形態１における「フォーカス調整部」に相当する。

制御部２１は、映像信号処理部３２の動作を制御するための信号を、映像信号処理部３２に出力する。また、操作信号処理部４２より受け取った操作信号に基づき、対応する制御動作を実行する。
制御部２１は、例えばマイコンやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような演算装置で構成することができる。

映像入力部３１は、プロジェクタ１の外部機器等から与えられる映像信号を受け取り、アナログ映像信号であればデジタル映像信号に変換するなどの処理を施して、映像信号処理部３２に出力する。
映像信号処理部３２は、映像入力部３１からの入力映像信号を１フレーム（１画面）毎にフレームメモリ３３に記憶させるとともに、フレームメモリ３３に記憶された映像（以下、フレーム映像ともいう）を読み出す機能を有し、入力映像信号と制御部２１の指示に基づいてデジタルの出力映像信号を生成して液晶パネル駆動部１１に出力する。
映像信号処理部３２は、マイクロプロセッサ等により構成され、内蔵したプログラムを実行することにより、上記の処理を行う。

操作パネル４１は、プロジェクタ１の本体筐体の外面に設けられ、ユーザの操作情報を受け付けるためのものである。
ユーザが操作パネル４１に配置されたキーを押下等すると、それに対応した操作信号が操作信号処理部４２に出力される。
また、リモコンＲＣも操作パネル４１と同様にユーザの操作情報を受け付け、それに対応した操作信号を無線通信により操作信号処理部４２に出力する。
操作信号処理部４２は、操作パネル４１やリモコンＲＣが出力した操作信号を受け取り、デジタル信号に変換するなどの処理を施して、制御部２１に出力する。

記憶部５１は、プロジェクタ１の動作に必要な種々のデータを格納する。
記憶部５１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）等の記憶装置により構成される。

フォーカスリング６１は、投射光学系１６のフォーカスレンズの駆動機構と連動し、フォーカス調整位置を可変できるように構成されている。ユーザは、フォーカスリング６１の設定位置を調整することにより、投写映像のフォーカス状態を調整することができる。
また、フォーカスリング６１の設定位置は、検出部６２により検出可能である。
検出部６２は、ロータリエンコーダ等の回転角度を検出するセンサ、電気抵抗値の変化により設定位置を検知するものなど、任意の構成を用いることができる。また、フォーカスリング６１の設定位置はレンズ位置と連動しているため、検出部６２をレンズ位置センサとして用いることもできる。

図２は、投射距離に応じてフォーカスリング６１の設定位置を調整する様子を説明するものである。
ユーザは、プロジェクタ１とスクリーンＳＣの間の距離（投射距離）に応じてフォーカスリング６１の設定位置を調整し、投写映像のピントを調整する。即ち、投写映像のピントが合っている前提の下、投射距離とフォーカスリング６１の設定位置との間には、一定の関数関係があることが分かる。
したがって、その関数関係があらかじめ判明していれば、フォーカスリング６１の設定位置を検出することにより、投射距離を逆算することが可能である。

一般に、投射距離に関して、次式（１）が成立する。
（１／Ｌ）＋（１／Ｖ）＝（１／ｆ） ・・・（１）
ただし、ｆ：レンズの焦点距離
Ｌ：投射距離
Ｖ：液晶パネルとレンズの間の距離
焦点距離ｆはレンズの特性により一意に定まる。また、液晶パネルとレンズの間の距離Ｖは、投射光学系１６のフォーカスレンズの駆動機構で可変するものであるため、フォーカスリング６１の設定位置より容易に求めることができる。
したがって、フォーカスリング６１の設定位置を検出部６２により検出することにより、上記式（１）を用いて、投射距離を算出することができる。
上記式（１）に表される関係は、投射光学系１６の設計によって異なる場合があるため、その場合は式（１）に代えて適切な演算式を用いる。

なお、検出部６２は、フォーカスリング６１の設定位置を検出して制御部２１に出力してもよいし、さらに液晶パネルとレンズの間の距離Ｖを求めた上で制御部２１に出力してもよい。
あるいは、検出部６２に代えて、投射光学系１６のフォーカスレンズの駆動機構にレンズ位置検出のためのセンサ等を設け、これよりレンズ位置を直接取得してもよい。
制御部２１は、いずれの値を受け取るかに応じて、適切に演算を行う。

投射距離を算出することにより、その後の種々の処理を自動的に行うことができる。例えば、以下のようなものが考えられる。

（１）輝度の自動調整
投射距離が近い場合には輝度を自動的に下げ、遠い場合には輝度を自動的に上げることにより、投射距離によらず、視覚的に同じ明るさの映像をユーザに自動的に提供することが可能である。
（２）投射倍率の自動算出
ユーザの指示により投写映像を拡大・縮小する際、拡大・縮小に伴う投射倍率は投射距離により異なるため、あらかじめ投射距離を算出しておくことにより、投射倍率を自動算出することができる。

なお、本発明の適用対象は、特許文献１に記載の技術のように、投射距離を検出するために設けられた専用の機能部を備えていないプロジェクタであることを付言しておく。

以上のように、本実施の形態１によれば、フォーカスリング６１の設定位置を検出することにより、投射距離を自動的に算出することができる。また、投射距離の算出により、輝度の自動調整や投射倍率の自動算出など、種々の処理を自動的に行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、フォーカスリング６１の設定位置を検出し、フォーカスリング６１の設定位置と投射距離との関係を（間接的に）表す式（１）により投射距離を算出する構成について説明した。
本発明の実施の形態２に係るプロジェクタ１では、フォーカスリング６１の設定位置と投射距離との関係をテーブルにあらかじめ格納しておき、そのテーブルを参照することにより投射距離を求める構成について説明する。
本実施の形態２に係るプロジェクタ１の構成は、後述の図３で説明する距離テーブル５１ａを除き実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
なお、本実施の形態２における「設定手段」は、フォーカスリング６１がこれに相当する。

図３は、本実施の形態２に係るプロジェクタ１の記憶部５１が格納している距離テーブル５１ａの構成とデータ例を示すものである。
距離テーブル５１ａは、「リング位置」列、「投射距離」列を有する。
「リング位置」列には、フォーカスリング６１の設定位置を表す値が格納される。ここでいう設定位置は、例えばフォーカスリング６１の基準位置の角度（０°〜３６０°）を任意の刻み幅で格納すればよい。
「投射距離」列には、フォーカスリング６１の設定位置が「リング位置」列の値であり、かつ投写映像のピントが合っている場合における投射距離の値が格納される。
本テーブルを参照することにより、フォーカスリング６１の設定位置と投射距離との関係が分かる。

次に、本実施の形態２に係るプロジェクタ１の投射距離算出動作について説明する。
（１）検出部６２は、フォーカスリング６１の設定位置を検出し制御部２１に出力する。
（２）制御部２１は、検出部６２より受け取ったフォーカスリング６１の設定位置に基づき、該当するエントリを距離テーブル５１ａから検索する。
（３）制御部２１は、ステップ（２）で検索した距離テーブル５１ａのエントリの「投射距離」列の値を読み取り、投射距離を得る。

以上のように、本実施の形態２によれば、フォーカスリング６１の設定位置と投射距離との関係を保持する距離テーブル５１ａを設けたので、実施の形態１で説明した式（１）を用いなくとも、投射距離を算出することができる。
これにより、フォーカスリング６１の設定位置と投射距離との関係を詳細に設定することができるので、プロジェクタ１の特性や想定利用環境に合わせて、投射距離を適切に算出することが可能となる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、レンズ位置と投射距離の関係を保持するテーブルを設け、同テーブルを参照することにより投射距離を求める構成について説明する。
本実施の形態３に係るプロジェクタ１の構成は、後述の図４で説明する距離テーブル５１ｂを除き実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

図４は、本実施の形態３に係るプロジェクタ１の記憶部５１が格納している距離テーブル５１ｂの構成とデータ例を示すものである。
距離テーブル５１ａは、「リング位置」列、「投射距離」列を有する。
「レンズ位置」列には、投射光学系１６のフォーカスレンズの位置を表す値が格納される。ここでいう位置は、例えばある基準位置からのフォーカスレンズの距離を任意の刻み幅で格納すればよい。
「投射距離」列には、フォーカスレンズの位置が「レンズ位置」列の値であり、かつ投写映像のピントが合っている場合における投射距離の値が格納される。
本テーブルを参照することにより、フォーカスレンズの位置と投射距離との関係が分かる。

次に、本実施の形態３に係るプロジェクタ１の投射距離算出動作について説明する。
（１）検出部６２は、フォーカスレンズの位置を検出し、制御部２１に出力する。
（２）制御部２１は、検出部６２より受け取ったフォーカスレンズの位置に基づき、該当するエントリを距離テーブル５１ｂから検索する。
（３）制御部２１は、ステップ（２）で検索した距離テーブル５１ｂのエントリの「投射距離」列の値を読み取り、投射距離を得る。

なお、検出部６２がフォーカスレンズの位置を検出する際には、フォーカスリング６１の設定位置を検出してその値よりフォーカスレンズの位置を算出してもよいし、検出部６２自身をフォーカスレンズの位置センサとして構成してもよい。

以上のように、本実施の形態３によれば、フォーカスレンズの位置と投射距離との関係を保持する距離テーブル５１ｂを設けたので、実施の形態１で説明した式（１）を用いなくとも、投射距離を算出することができる。
これにより、フォーカスレンズの位置と投射距離との関係を詳細に設定することができるので、プロジェクタ１の特性や想定利用環境に合わせて、投射距離を適切に算出することが可能となる。

実施の形態１に係るプロジェクタ１の機能ブロック図である。 フォーカスリング６１の設定位置を調整する様子を説明するものである。 距離テーブル５１ａの構成とデータ例を示すものである。 距離テーブル５１ｂの構成とデータ例を示すものである。

符号の説明

１ プロジェクタ、１３ 光源、１４ 液晶ライトバルブ駆動部、１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ 液晶ライトバルブ、１６ 投射光学系、ＳＣ スクリーン、２１ 制御部、３１ 映像入力部、３２ 映像信号処理部、３３ フレームメモリ、４１ 操作パネル、４２ 操作信号処理部、５１ 記憶部、５１ａ 距離テーブル、５１ｂ 距離テーブル、６１ フォーカスリング、６２ 検出部。

Claims (4)

1. 入力映像信号に基づく出力映像信号を生成する映像信号処理部と、
   前記出力映像信号に基づいて映像を投射する投射部と、
   前記投射部のフォーカスを調整するフォーカス調整部と、
   前記映像信号処理部及び前記投射部の動作を制御する制御部と、
   前記フォーカス調整部のフォーカス調整位置を検出する検出部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記検出部の検出結果に基づき、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める
   ことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記フォーカス調整部のフォーカス調整位置と、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離との関係を保持するテーブルを格納した記憶手段を備え、
   前記制御部は、
   前記検出部の検出結果に基づき前記テーブルを参照し、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記フォーカス調整部は、
   フォーカス調整位置を設定するための設定手段を備え、
   前記テーブルは、
   前記設定手段の設定位置と、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離との関係を保持しており、
   前記検出部は、
   前記設定手段の設定位置を検出し、
   前記制御部は、
   前記検出部の検出結果に基づき前記テーブルを参照し、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める
   ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記投射部はフォーカスレンズを備えており、
   前記フォーカス調整部は、
   前記フォーカスレンズの位置を調整することにより前記投射部のフォーカスを調整し、
   前記テーブルは、
   前記フォーカスレンズの位置と、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離との関係を保持しており、
   前記検出部は、
   前記フォーカスレンズの位置を検出し、
   前記制御部は、
   前記検出部の検出結果に基づき前記テーブルを参照し、前記投射部の設置位置から映像投写位置までの距離を求める
   ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。

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