JP2009175174A - プロジェクタ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置筐体の傾きによらず投射画像の姿勢を一定に保持することができるプロジェクタ装置の提供。
【解決手段】プロジェクタ装置1は、画像生成部304で生成した矩形の投射用画像を投射光源302の光により投射する投射ユニット30と、装置筐体10の傾きを検出する傾きセンサ112と、傾きセンサ112の検出結果に基づいて画像生成部304を制御し、投射面に投射された画像の長手方向が常に水平方向と一致するように画像生成部304で生成される投射用画像の傾きを補正する制御部50,306とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、プロジェクタ装置に関する。
従来、携帯型のプロジェクタ装置として、プロジェクタ機能を備えたカメラが知られており(例えば、特許文献1参照)、撮影した画像をプロジェクタによって投影表示することができる。
特開2005−250392号公報
しかしながら、投射時にプロジェクタ装置が傾いていると、投射画像も傾いてしまうという問題が合った。特に、プロジェクタ装置を手持ちして投射を行う場合には、プロジェクタ装置を正確に水平に保持するのが難しい。
請求項1の発明によるプロジェクタ装置は、画像生成部で生成した矩形の投射用画像を投射光源の光により投射する投射ユニットと、装置筐体の傾きを検出する傾きセンサと、傾きセンサの検出結果に基づいて画像生成部を制御し、投射面に投射された画像の長手方向が常に水平方向と一致するように画像生成部で生成される投射用画像の傾きを補正する制御部とを備えたことを特徴とする。
請求項2の発明によるプロジェクタ装置は、画像生成部で生成した投射用画像を投射光源の光により投射する投射ユニットと、装置筐体の傾きを検出する傾きセンサと、傾きセンサの検出結果に基づいて画像生成部を制御し、投射面に投射された画像の天地方向が常に鉛直方向と一致するように画像生成部で生成される投射用画像の傾きを補正する制御部とを備えたことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載のプロジェクタ装置において、画像生成部は投射用画像を生成する矩形の画像生成領域を有し、傾きセンサにより装置筐体の傾きが検出されると、投射用画像の対角寸法が画像生成部の画像生成領域の短辺寸法と略同一となるサイズに投射用画像を縮小して生成させ、傾きセンサで検出される傾きの変動が所定値以下となったならば、縮小生成された投射用画像のサイズを画像生成領域に表示可能な最大サイズに変更するようにしたものである。
請求項4の発明によるプロジェクタ装置は、画像生成部で生成した投射用画像を投射光源の光により投射する投射ユニットと、投射ユニットをその光軸を中心として回転自在に保持し、投射ユニットを含む全体の重心位置が前記回転軸に対して偏心するように構成された保持部とを備えたことを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項4に記載のプロジェクタ装置において、保持部を高熱伝導部材で形成し、投射光源を保持部に接触するように設けたものである。
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置において、傾きセンサの検出値の時間的変化が所定値よりも大きい時には投射ユニットによる投射を停止し、傾きセンサの検出値の時間的変化が所定値以下となったならば投射ユニットによる投射を再開するように制御するものである。
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置において、傾きセンサにより第1の傾きが検出されると、第1の傾きに対応付けられた表示情報に関する投射用画像を画像生成部により生成させ、傾きセンサにより第2の傾きが検出されると、第2の傾きに対応付けられた表示情報に関する投射用画像を画像生成部により生成させる画像切り換え手段を備えたものである。
請求項8の発明は、請求項1〜7に記載のプロジェクタ装置において、被写体像を撮像する撮像素子と、撮像装置で撮像された撮像情報を記憶する記憶部とを備え、画像生成部は、記憶部に記憶された撮像情報に基づいて投射用画像を生成するものである。
本発明によれば、装置筐体の傾きによらず投射画像の姿勢を一定に保持することができる。
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
―第1の実施の形態―
図1は本発明によるプロジェクタ装置の第1の実施の形態を示すブロック図である。プロジェクタ装置1の筐体10内には、プロジェクタユニット30および制御回路50を主構成要素として備えている。制御回路50には、画像データを保持するためのメモリ60が接続されている他、メインスイッチ105、モード切替スイッチ106s、液晶表示器107、バッテリ111および角度センサ112が接続されている。制御回路50は、プロジェクタ装置全体の制御を行う。角度センサ112は筐体10の角度を検出し、その検出結果を制御回路50へと出力する。液晶表示器107には、装置操作に必要な情報が表示される。また、メモリ60の画像データに基づく画像を液晶表示器107に表示することもできる。
プロジェクタユニット30には、投影レンズ301、LED(発光ダイオード)302、集光レンズ303、反射型液晶パネル(LCOS)304、偏光ビームスプリッタ305、レンズ駆動回路300および投射制御回路306が設けられている。投射制御回路306は、LED302およびLCOS304を制御するとともに、レンズ駆動回路300を介して投影レンズ301を制御する。レンズ駆動回路300は、投射制御回路306から出力されるフォーカス調節信号に基づいて、投影レンズ301を構成するフォーカスレンズ(不図示)を駆動する。
LED302で発生した光は、集光レンズ303により略平行光とされて偏光ビームスプリッタ305に入射する。偏光ビームスプリッタ305は入射光の内のP偏光成分を透過し、S偏光成分を反射してLCOS304方向へと出射する。LCOS304に入射したS偏光成分は液晶層を進行し、LCOS304の反射面で反射された後、液晶層を逆方向に進行してLCOS304から偏光ビームスプリッタ305へと射出される。
LCOS304の液晶層は電圧が印加されると位相板として機能するので、偏光ビームスプリッタ305へ再度入射される光は、S偏光成分からP偏光成分へと変調された変調光とS偏光成分のままの非変調光との混合光となっている。変調光(P偏光成分)は偏光ビームスプリッタ305を透過した後、投影レンズ301により筐体10の外部へと投射される。一方、非変調光(S偏光成分)は、偏光ビームスプリッタ305により光源方向へと反射される。
本実施の形態では、画像を投影する際の投影形態が2種類あり、それらの切り替えはモード切替スイッチ106sにより行う。第1の投影形態は、図2の破線20で示すような通常の投影形態であり、筐体10の姿勢に応じてスクリーン上に投影された投影画像20の傾きが変化する。この第1の投影形態では、筐体10を水平に保持した場合には、横長の投影画像20が水平状態で投影されるが、例えば、図2(a)のように筐体10が光軸中心に角度θだけ傾くと、投影画像20も水平な画像21に対して角度θだけ傾いて投影される。
また、図2(b)のように筐体10を90°回転した状態では、投影画像20も90°回転することになる。特に、筐体10を手に持って投影する場合、安定した保持が難しく、投影画像20の傾きが変動して観察しにくいという問題が生じる。そのため、第1の投影形態は、手持ち状態ではなく、筐体10を机上等に載置して投影する場合に適している。
一方、第2の投影形態では、角度センサ112により筐体10の傾きを検出し、検出された傾きに応じて、投影画像20の傾き角度θがキャンセルされて水平となるようにLCOS304に表示される画像を所定の角度だけ回転して表示する。図3は、筐体10が傾いた場合の第1の投影形態における画像(投影画像20,表示画像40)と、第2の投影形態における画像(投影画像21,表示画像41)とを示したものである。
まず、図3(a)に示すように、LCOS304の表示領域全体に表示されている表示画像40を、対角寸法が表示領域の短辺に長さD以下となるように縮小表示する。画像41が縮小された表示画像であり、投影画像21も同様に縮小されて投影される。次いで、表示領域の中央(光軸)を中心として、表示画像41をLCOS304の表示領域内において(−θ)だけ回転する。図3(b)に示す例では、筐体10が反時計回りに回転するように角度θだけ傾いており、表示画像41を角度(−θ)だけ回転するとは、時計回りに角度θだけ回転することである。
ここでは説明の都合上、縮小と回転とを分けて順に説明したが、実際には、縮小処理と回転処理とは同時に行われ、縮小・回転された表示画像41がLCOS304に表示される。その結果、スクリーン上の矩形状の投影画像21は、その長手方向が水平方向と一致するように投影されることになる。例えば、図2(b)のように筐体10を垂直状態に立てた場合には、図3(c)のように表示画像41を90°回転する。
なお、傾きが常に不安定な状態、例えば、傾きの変動周波数が高すぎて傾き補正が十分機能しない場合には、傾き補正を停止し、さらに変動が大きい場合にはプロジェクタユニット30による投射を中止する。
ところで、撮影時のカメラの向きに応じて、そのカメラの方向コードを画像データのヘッダに書き込むものが知られている(例えば、特開平8−336069号公報参照)。そのような画像を再生表示する場合には、その方向コードを利用することにより天地方向が鉛直方向と一致した正立状態で画像を表示することができる。図3に示した投影形態では、投影画像21の長手方向が水平方向と一致するように投影したが、このように画像の天地方向を鉛直方向と一致させるように投影しても良い。
図4は、画像の天地方向と鉛直方向と一致させた場合の表示例(投影例)を示したものである。図4(a)では、画像の両長辺が天地に対応しているので、投影画像21の長手方向が水平方向と一致するように表示画像41を表示する。一方、図4(b)では、画像の両短辺が天地に対応しているので、投影画像21の長手方向が鉛直方向と一致するように表示画像41を表示する。
このように、本実施の形態では、角度センサ112で検出された筐体10の傾き角度に応じて、投影画像の傾きをキャンセルするように表示領域に対する表示画像41の角度を調整しているので、図3,4に示すように投影画像を常に正立状態で投影することができる。また、表示画像41の対角寸法を表示領域の短辺寸法D以下に設定することにより、筐体10の傾きがどのようなものであっても投影画像21の大きさは変化せず、不自然さを感じることがない。投影レンズ301がズーム光学系であれば、拡大表示をすることで、表示画像縮小による投影画像21の縮小をキャンセルすることができる。
もちろん、表示画像41の回転角度θに応じて縮小率を変え、傾いた表示画像41を表示領域ぎりぎりまで表示するようにしても良い。この場合、筐体10の位置(傾き)が固定されて、角度センサ112の検出値が一定または所定範囲以下となったと判定した後、画像サイズが最大になるように切り替えても良い。なお。所定範囲とは、例えば、観察者にとって投影画像の揺れが気にならない程度の角度範囲である。
―第2の実施の形態―
図5は、本発明の第2の実施の形態を示す図である。なお、本実施の形態ではプロジェクタユニットと撮影ユニットとを備えたデジタルカメラを例に説明する。図5はデジタルカメラ100の概略構成を示すブロック図である。筐体10内には、プロジェクタユニット30、撮影ユニット40および制御回路50を主構成要素として備えている。プロジェクタ機能に関係する構成は図1に示したプロジェクタ装置1の場合と同様であり、以下ではプロジェクタ装置1と異なる部分を中心に説明する。
制御回路50には、メモリ60が接続されている他、プロジェクタスイッチ71s、半押しスイッチ104a、全押しスイッチ104b、メインスイッチ105、モード切替スイッチ106sが接続されている。半押しスイッチ104aおよび全押しスイッチ104bは、それぞれレリーズボタンの押下操作に連動してオン信号もしくはオフ信号を制御回路50へ出力する。さらに制御回路50には、液晶表示器107、メモリカードインタフェース109、バッテリ111および角度センサ112が接続されている。
制御回路50は、制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ100を構成する各部から入力される信号に基づいて所定の演算を行ない、デジタルカメラ100の各部に対する制御信号を送出して、撮影動作および投影動作の制御を行なう。なお、制御プログラムは、制御回路50内の不図示の不揮発性メモリに格納されている。
メモリカードインタフェース109は、メモリカード110が着脱可能なインタフェースである。メモリカードインタフェース109は、制御回路50の制御に基づいて、画像ファイルをメモリカード110に書き込んだり、メモリカード110に記録されている画像ファイルを読み出したりするインタフェース回路である。メモリカード110はコンパクトフラッシュ(登録商標)やSDカードなどの半導体メモリカードである。
撮影ユニット40は、撮影レンズ101、撮像素子(イメージセンサ)402、レンズ駆動回路403、および撮影制御回路404を備える。イメージセンサ402としては、CCDやCMOS撮像素子などが用いられる。撮影制御回路404は、制御回路50からの指令によりイメージセンサ402およびレンズ駆動回路403を駆動制御するとともに、イメージセンサ402から出力される撮像信号(蓄積電荷信号)に対して所定の画像処理を行なう。画像処理は、ホワイトバランス処理やガンマ処理などである。
撮影レンズ101は、イメージセンサ402の撮像面上に被写体像を結像させる。撮影制御回路404は、撮影開始指示に応じてイメージセンサ402に撮像を開始させ、撮像終了後にイメージセンサ402から蓄積電荷信号を読出し、上記画像処理を施した上で画像データとして制御回路50へ送出する。レンズ駆動回路403は、撮影制御回路404から出力されるズーム調節信号に基づいて、撮影レンズ101を構成するズームレンズ(不図示)を光軸方向(テレ側もしくはワイド側)へ進退駆動する。
デジタルカメラ100は、プロジェクタユニット30により画像を投影する投影モードと、撮影ユニット40で画像を撮影するカメラモードとを動作モードとして有する。これらは、プロジェクタスイッチ71sの操作により切り替える。
図6は、デジタルカメラ100の断面図である。筐体10の中央には撮影ユニット40が設けられ、その右側にプロジェクタユニット30が配置され、左側にはバッテリ111が配置されている。プロジェクタユニット30を挟んでその上側にはフラッシュ発光部120が設けられ、下側にはフラッシュ用メインコンデンサ121が設けられている。プロジェクタユニット30は、カメラ筐体10の側面から右方向に投射光を出射する。
図7はプロジェクタユニット30を示す図であり、(a)は光軸Jに沿った断面図であり、(b)はA−A断面図である。図1に示すプロジェクタユニット30と異なる点は、バランサ308を設けたことと、プロジェクタユニット30全体を光軸Jに関して回転可能に設けたことである。投影レンズ301,LED302,集光レンズ303,LCOS304および偏光ビームスプリッタ305はユニットケース307に固定されている。そしてユニットケース207は高熱伝導性部材(例えば、金属部材)から成るバランサ308に固定されている。
その際、LED302の発熱部がバランサ308に密着するように取り付けられる。プロジェクタユニット30のLED302には高輝度タイプのLEDが用いられ、発熱量が大きく密閉されたカメラ筐体10内において高温となりやすい。しかし、バランサ308がヒートシンクとなり、LED302で発生した熱がバランサ308に放熱され、さらには、バランサ308の回転軸308aを介してカメラ筐体10へと放熱される。
プロジェクタユニット30は、バランサ308の回転軸308aに関して回転可能に設けられている。また、図7に示すプロジェクタユニット30の質量は、回転軸308aに関してバランサ側(図示下側)に偏っている。そのため、プロジェクタユニット30は、バランサ308が光軸Jに対して鉛直下側となるように回転移動する。図6のデジタルカメラ100はカメラ側方に投射光を出射するので、手持ちで画像投影を行う場合には、図2(a),(b)に示すような状態で保持される。そのとき、筐体10が角度θだけ傾くと、プロジェクタユニット30の全体が光軸Jを中心に角度(−θ)だけ回転するので、投影画像は長手方向が水平方向と一致する。
上述したように、第2の実施の形態では、プロジェクタユニット30全体が光軸Jを中心に回転できるような構成とし、かつ、バランサ308を設けて投影画像の長手方向が常に水平方向と一致するようにしたので、手持ち投影時の筐体姿勢の変化による投影画像の傾きを防止することができる。さらに、第1の実施の形態のように、投影レンズ30のズーム機能によって画像大きさを一定に保つ必要がない。また、バランサ308はLED302の放熱ユニットを兼ねているので、LED302の温度上昇を抑制できる。なお、ユニットケース307もバランサ308に接触しているので、LCOS304の放熱向上も図れる。
また、プロジェクタユニット30を初期位置に固定するストッパを設けて、回転可能状態と固定状態とを選択的に選べるようにしても良い。なお、本実施の形態では、バランサ308によって投影画像が水平に保たれるので、図1に示した筐体10の傾きを検出する角度センサ112を必要としない。
本実施の形態では筐体10が傾くと、バランサ308が鉛直下側となるようにプロジェクタユニット30が回転するが、プロジェクタユニット30の揺れは瞬時に停止するものではなく、停止までにはある程度の時間を要する。その間は、投影画像も揺れた状態になるので、観察には不向きである。そこで、回転途中および揺れが生じている過渡状態においてはLED302を消灯し、揺れが収まったならばLED302を点灯して画像投影を行うことで、バッテリ111の電力消費を抑えるようにする。例えば、プロジェクタユニット30の揺れ角度を検出するセンサを設けて、そのセンサで検出される角度変動が所定値より大きいときはLED302を消灯し、所定値以下となったならば揺れが収まったと判断してLED302を点灯する。
図8はプロジェクタユニット30の変形例を示す図であり、(a)は光軸Jに沿った断面図であり、(b)はA−A断面図である。この変形例では、ユニットケース307を円筒形状とした。そして、その円筒形ユニットケース307の側周の一部を肉厚とし、その肉厚部307aをバランサとして用いる。この場合には、ユニットケース307は高熱伝導部材で形成され、放熱ユニットとしても機能する。円筒の軸と光軸Jとは一致しており、円筒形ユニットケース307は回転軸307bを中心に回転することができる。
―第3の実施形態―
上述した第1の実施の形態では、筐体10の傾きを角度センサ112で検出し、その検出結果に基づいて投影画像の向きが一定となるように制御したが、以下に述べる第3の実施の形態では、プロジェクタ装置の傾き(姿勢)に応じて、投影するコンテンツを変更するようにした。なお、上述した第2の実施の形態における回転可能なプロジェクタユニット30の構造も同時に採用され、画像が不安定に揺れるのを防止するようにしている。
図9は第3の実施の形態を説明する図であり、以下では、プロジェクタ機能付き携帯電話を例に説明する。携帯電話50はカメラユニットも備えており、撮影した画像をプロジェクタユニットにより投影することができる。また、受信したメールの内容を画像として投影することもできる。これらの投影の切り替えは、携帯電話50に設けられた角度センサにより、携帯電話50の傾き角度を検出し、検出された角度により切り替える。
携帯電話50を裏返した状態にすると、図9(a)のように撮影された画像54が投影される。51はプロジェクタ機能をオンするためのボタンであり、図9(a)〜(c)のような投影を行う場合には、予めボタン51を押して投影モードに切り換える。また、図9(b)に示すように、表示部53や操作部52が表になるような姿勢を変えると、メール表示状態に切り替わり、表示部53に表示されている画像と同一のメール表示画像55が投影される。図9(c)はメール表示画像55を投影する他の形態を示したものであり、携帯電話50を横に立てた状態にするとメール表示状態に切り替わり、縦表示のメール表示画像55が表示される。
この場合も、第1の実施の形態のような画像傾きを補正する機能を付加してもよい。すなわち、図9(a)〜(c)に示す状態から所定角度範囲で携帯電話50の角度が変化した場合には、表示画像を傾けて表示することにより、常に図9(a)〜(c)に示す状態で表示されるように傾き補正する。図10は、他の例を示す図である。図10(a)のように携帯電話50を裏返した状態にすると撮影画像表示となり、図10(b)のように横に立てた状態にすると、ポインタ57を投影表示する。
ポインタ57を投影する場合、投影光学系によって光束を集光してスポット状にする。この場合、ポインタ57の輝度は撮影画像表示の場合に比べて高くなり注意が必要なので、携帯電話50の姿勢を変えたと同時にポインタ57が表示されるのではなく、ポインタ切り替えボタン58を押して切り替えた場合、または、ボタン58を押した状態の時にのみポインタ57が表示されるようにする。
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、手持ちができる携帯型のプロジェクタ装置を例に説明したが、据え置き型のプロジェクタ装置にも適用することができる。据え置き型プロジェクタ装置の場合、設置時の装置の傾き調整が不要となる。
本発明によるプロジェクタ装置の第1の実施の形態を示すブロック図である。 投影形態を説明する図である。 表示画像の表示形態を説明する図である。 画像の天地方向と鉛直方向と一致させた場合の表示例(投影例)を示す図である。 本発明の第2の実施の形態を説明するブロック図である。 デジタルカメラ100の断面図である。 プロジェクタユニット30を示す図であり、(a)はプロジェクタユニット30の光軸Jに沿った断面図であり、(b)はA−A断面図である。 プロジェクタユニット30の変形例を示す図であり、(a)は光軸Jに沿った断面図であり、(b)はA−A断面図である。 本発明の第3の実施の形態を説明する図である。 表示形態の切り替えの他の例を示す図である。
符号の説明
1:プロジェクタ装置、10:筐体、30:プロジェクタユニット、40:撮影ユニット、100:デジタルカメラ、112:角度センサ、300:レンズ駆動回路、302:LED、304:反射型液晶パネル(LCOS)、306:投射制御回路

Claims (8)

  1. 画像生成部で生成した矩形の投射用画像を投射光源の光により投射する投射ユニットと、
    装置筐体の傾きを検出する傾きセンサと、
    前記傾きセンサの検出結果に基づいて前記画像生成部を制御し、投射面に投射された画像の長手方向が常に水平方向と一致するように前記画像生成部で生成される前記投射用画像の傾きを補正する制御部とを備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
  2. 画像生成部で生成した投射用画像を投射光源の光により投射する投射ユニットと、
    装置筐体の傾きを検出する傾きセンサと、
    前記傾きセンサの検出結果に基づいて前記画像生成部を制御し、投射面に投射された画像の天地方向が常に鉛直方向と一致するように前記画像生成部で生成される前記投射用画像の傾きを補正する制御部とを備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
  3. 請求項1または2に記載のプロジェクタ装置において、
    前記画像生成部は前記投射用画像を生成する矩形の画像生成領域を有し、
    前記制御部は、前記傾きセンサにより装置筐体の傾きが検出されると、前記投射用画像の対角寸法が前記画像生成部の前記画像生成領域の短辺寸法と略同一となるサイズに前記投射用画像を縮小して生成させ、前記傾きセンサで検出される傾きの変動が所定値以下となったならば、前記縮小生成された投射用画像のサイズを前記画像生成領域に表示可能な最大サイズに変更することを特徴とするプロジェクタ装置。
  4. 画像生成部で生成した投射用画像を投射光源の光により投射する投射ユニットと、
    前記投射ユニットをその光軸を中心として回転自在に保持し、前記投射ユニットを含む全体の重心位置が前記回転軸に対して偏心するように構成された保持部とを備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
  5. 請求項4に記載のプロジェクタ装置において、
    前記保持部を高熱伝導部材で形成し、前記投射光源を前記保持部に接触するように設けたことを特徴とするプロジェクタ装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置において、
    前記制御部は、前記傾きセンサの検出値の時間的変化が所定値よりも大きい時には前記投射ユニットによる投射を停止し、前記傾きセンサの検出値の時間的変化が所定値以下となったならば前記投射ユニットによる投射を再開するように制御することを特徴とするプロジェクタ装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置において、
    前記傾きセンサにより第1の傾きが検出されると、前記第1の傾きに対応付けられた表示情報に関する投射用画像を前記画像生成部により生成させ、前記傾きセンサにより第2の傾きが検出されると、前記第2の傾きに対応付けられた表示情報に関する投射用画像を前記画像生成部により生成させる画像切り換え手段を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
  8. 請求項1〜7に記載のプロジェクタ装置において、
    被写体像を撮像する撮像素子と、
    前記撮像装置で撮像された撮像情報を記憶する記憶部とを備え、
    前記画像生成部は、前記記憶部に記憶された撮像情報に基づいて前記投射用画像を生成することを特徴とするプロジェクタ装置。
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