JP2009284311A

JP2009284311A - 携帯型プロジェクタ装置

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Publication number: JP2009284311A
Application number: JP2008135454A
Authority: JP
Inventors: 文彦 ▲濱▼田; Fumihiko Hamada
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-23
Also published as: JP5193681B2

Abstract

【課題】携帯型プロジェクタ装置において容易に投射部の投射方向を揃え、且つ設置位置を維持し、２台以上の携帯型プロジェクタ装置から投射される映像を好適に重ね合わすことができるようにすることを課題とする。
【解決手段】携帯型プロジェクタ装置を相互に接続する接続部と、該接続部により接続されていることを検知する接続検知手段と、２台以上の携帯型プロジェクタ装置を支持する支持手段と、該支持手段によって携帯型プロジェクタ装置が支持されていることを検知する支持検知手段と、拡大投射される投射面と投射レンズとの相対位置を検知する位置検知手段と、を備え、前記接続検知手段と前記支持検知手段と前記位置検知手段との検知結果に基づき、投射レンズからの映像を他方から投射される映像に重畳すると共に、前記光源の光量を制御する手段を備えることによるものである。
【選択図】図６

Description

プロジェクション機能を備えた携帯電話等の電子装置において、２台以上の投射映像を重ね合わせる手法に関する。

従来、２台のプロジェクタの映像を重ね合わせる技術に関しては特許文献１記載の構成が知られている。

特許文献１記載の内容は、検査パターンを夫々の映像に数フレームだけ割り込ませ２台のプロジェクタからスクリーン上に映像投写させる。この検査パターンが投写される検査パターンのフレームとイメージセンサとを同期させ、イメージセンサで２台のプロジェクタからの検査パターンを識別可能にする。夫々の検査パターンの位置をイメージセンサで検出し、変位量解析部において２台のプロジェクタの投写映像位置の位置ずれを画像処理等により変位量として算出する。

この投写位置の変位量に応じて表示位置調整機構部にフィードバックして、その位置ずれを光学的、機械的に自動的に補正する。これにより、高精細化を図るための複数プロジェクタの画素合わせを高精度に行えるようにする。
特開平８−１６８０３９号公報

しかしながら、前記構成では、２台のプロジェクタを設置する際に光学的、機械的に補正できる範囲で夫々の投射部の投射方向をスクリーンへ向ける必要があった。すなわち無作為に２台のプロジェクタを設置可能な前記構成では、投射部の投射方向をスクリーンへ向けなければ重ねあわせができなかった。

さらに、携帯型プロジェクタ装置よりも大型な通常の前記プロジェクタであれば安定して２台を設置することができたが、通常の前記プロジェクタよりも小さく不安定な携帯型プロジェクタ装置では継続的に設置位置を維持することが困難であり、軽微な衝撃でも２台の携帯型プロジェクタ装置の設置位置が変化することは容易に想像でき、映像の重ね合わせにズレが生じる可能性がある。

従って、本発明は、携帯型プロジェクタ装置において容易に投射部の投射方向を揃え、且つ設置位置を維持し、２台以上の携帯型プロジェクタ装置から投射される映像を好適に重ね合わすことができるようにすることを課題とする。

上記課題を解決する為の第１の手段は、光源と、該光源からの光を映像信号に基づいて光変調する光変調部と、光変調された光源の光を映像として投射面へ拡大投射する投射レンズと、を備える携帯型プロジェクタ装置において、前記携帯型プロジェクタ装置を相互に接続する接続部と、該接続部により接続されていることを検知する接続検知手段と、２台以上の携帯型プロジェクタ装置を支持する支持手段と、該支持手段によって携帯型プロジェクタ装置が支持されていることを検知する支持検知手段と、拡大投射される投射面と投射レンズとの相対位置を検知する位置検知手段と、を備え、前記接続検知手段と前記支持検知手段と前記位置検知手段との検知結果に基づき、投射レンズからの映像を他方から投射される映像に重畳すると共に、前記光源の光量を制御する手段を備えることによるものである。

また、前記第１の実施形態において、前記位置検知手段の検知結果に基づき、前記投射レンズから投射される映像をキーストン補正する手段を備えてもよい。

携帯型プロジェクタ装置において容易に投射部の投射方向を揃え、且つ設置位置を維持し、２台以上の携帯型プロジェクタ装置から投射される映像を好適に重ね合わすことができる。

（実施例）
以下、本発明の一実施例に係る携帯型プロジェクタ装置を図１乃至図１０を参照して説明する。

尚、本発明の図に関しては模式的な図であり、詳細な形状、寸法、比率は異なることに留意すべきである。また図面相互間においても詳細な形状、寸法、比率は異なる部分が含まれている。

図１は、本実施例に係る携帯型プロジェクタ装置に具備される超小型の投射型映像表示装置１の投射光学系を概念図として示した図である。

高輝度ＬＥＤから構成されるＬＥＤランプ２は、超小型の投射型映像表示装置１から投射される映像の光源として用いられ、電力を制御する事により輝度レベルを変更することが可能であり、出射される光は光学系３へと導かれる。

光学系３は、ＬＥＤランプ２からの光において、存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する機能、偏光方向を変更する機能、光路の進行方向を変更させる機能、等から成されており、ＬＥＤランプ２からの光を変調し、液晶パネル４へと導く。

液晶パネル４は、液晶を封入して成る光学素子であり、映像信号に基づき、液晶パネル４に導かれた光を変調し、投射レンズ５へと導き、投射レンズ５から後述する投射面３１等に前記変調された光が拡大投射される。

図２は、本実施例に係る携帯型プロジェクタ装置におけるプロジェクション機能付き携帯電話機（以下、ＰＪ携帯電話）の外観を示す図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は背面図を示している。

図２（ａ）に示すように、ＰＪ携帯電話１１は、筐体１２により全体像が略直方体で形成されており、前面にはＴＶ電話用カメラ１３と、音声信号を音声へ変換するスピーカ１４と、表示情報を表示する液晶モニタ１５と、テンキー１６ａ、方向キー１６ｂ、決定キー１６ｃ、アプリケーションキー１６ｄ、投射キー１６ｅなどを含む諸キー群１６と、音声を音声信号へ変換するマイク１７と、が設けられている。

投射キー１６ｅは、ユーザーとのインターフェースを担うものであり、ユーザーが押下する度に後述する投射部１８からの映像投射をＯＮ−ＯＦＦできる。

図２（ｂ）に示すように、ＰＪ携帯電話１１の背面には投射映像を投射する前記超小型の投射型映像表示装置１から成る投射部１８と、投射部１８が配される同一面上にあり、オートフォーカス機能でフォーカスを調整し、投射部１８が投射する方向と略同一方向を撮像することができるメインカメラ１９と、内蔵バッテリー２０と、が設けられている。

また図示しないがメインカメラ１９は、複数の球面または非球面レンズ群と、レンズ群により取り込まれた映像を映像信号へ変換する撮像素子と、で構成されている。レンズ群の近傍には、反射受光型のＰＲ(Photo Reflector)センサまたは無反射受光型のＰＩ(Photo Interruptor)センサ等が配され、レンズ群の位置を検出することが出来る。

また、内蔵バッテリー２０は、充電可能で、略直方体の形状を成しており、ＰＪ携帯電話１１を持ち運ぶ時など、固定電源から電力を供給することが出来ないときに、ＰＪ携帯電話１１の各電子部品に対して電力を供給することが出来る。

次に、メインカメラ１９のフォーカス合焦位置を検出するにはさまざまな方法があるが、一般にコントラスト検出タイプと呼ばれている本実施例のオートフォーカス方法とそのオートフォーカス方法により映像を投射する投射面３１までの距離と傾きを検知する方法に関して説明する。

コントラスト検出タイプは、メインカメラ１９に内蔵されているフォーカスレンズを光軸と同一方向へ微小量ずつ移動させながら都度撮像素子出力から映像信号を作成し、この映像信号の輝度信号をハイパスフィルタに通し、高周波成分を抜き出した信号成分を取得する。該信号成分は、隣り合う画素のコントラスト変化が大きな場所が多いほど値が大きくなり、都度得られる画像の信号成分の１フレーム分の加算値を評価値として算出する。すなわちフォーカスが合っている状態では映像の中で色味が変わる箇所でコントラスト変化が大きくなり、結果として評価値が大きくなる。逆にフォーカスが合っていない状態では映像の中で色味が変わる箇所であってもボケが発生しているためコントラスト変化が小さく、結果として評価値が小さくなる。

図３は、フォーカスレンズを光軸と同一方向へ移動させたときに非合焦状態から合焦状態さらに非合焦状態へ推移していく評価値のグラフを示した図である。このグラフの評価値が最も大きくなっている箇所が前述したように合焦状態であり、ピントが最も合っている状態であることを指し示している。

次に、メインカメラ１９が取得する映像を基に、フォーカスレンズ位置から投射面３１までの距離へ変換する方法を説明する。

まず反射型のＰＲセンサや透過型のＰＩセンサ等により、メインカメラ１９のフォーカスレンズの原点位置が検出される。次に、フォーカスレンズの駆動用モータの送り量をパルス制御し、間接的にフォーカスレンズの移動量を検出するか、またはフォーカスレンズが移動するのに伴い軸に配された羽が回転し、その回転量を光素子で検知するパルスエンコーダーにより直接的にフォーカスレンズの移動量を検出することにより、前記原点位置からフォーカスレンズまでの移動量をデジタル検知させることができる。

前述したフォーカス移動量の取り得る全ての値に対して、メインカメラ１９から投射面３１までの距離へ変換した時の変換値を変換表として、内部メモリに予め記憶されており、例えば図４のグラフに示す「フォーカスレンズ移動量に対する投射面３１までの距離等のデータ」で示されるデータ分布を持つ。

次にメインカメラ１９が取得する映像を基に、投射面３１とＰＪ携帯電話１１の傾きを測定する方法を図５を用いて説明する。

図５は、ＰＪ携帯電話１１を上面方向から見た図であり、投射面３１は、傾斜して配置されている。メインカメラ１９の撮像範囲３２内にある投射面３１において、任意の２点を決定し、オートフォーカスすることにより、２点の距離の差Ａを算出することが出来る。（ここでは任意の２点としてｐとｑを採用している）また、ｐとｑの距離Ｂは撮像素子の検出する位置とイメージサイズより算出することができる。この結果により、ＰＪ携帯電話１１と投射面３１の傾き量θ１を算出することが出来る。

尚、図５に関しては、ＰＪ携帯電話１１を上面方向から見ているため、算出した前記傾き量は水平方向の傾きであるが、同様の方法で垂直方向を計測することも可能である。

従って、投射面３１の傾き量を計測することにより、投射部１８から投射される光が投射面３１上でどのような歪を生じながら映し出されるかがわかり、一定のアスペクト比を保持した長方形で最大の投射エリアを確保する投射映像のキーストン補正を行うことが出来る。

図６は、本実施例に係る携帯型プロジェクタ装置を示した図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は上面図を夫々示している。

ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂは、投射部１８ａ、１８ｂを投射面３１へ向けるように配され、台座４１に対してはθ２の角度を持って支持されている。また、ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂは接続部４２により、電気的に繋がるようにされており、データ、電力の送受信が可能である。また接続部４２は、ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂの相対位置が変化しないように、硬質素材で成されており、図示しない差込口には、意図せず外れないようにロック機構が具備されている。

投射部１８ａ、１８ｂは、前述の様に投射映像を生成し、投射光路４３ａ、４３ｂを通り投射面３１へ映像４４のように重ね合わせて投射する。

支持検知センサ４５ａ、４５ｂは、ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂと電気的に繋がっており、ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂが台座４１に設置されているか否かを検知するためのセンサである。

支持検知センサ４５ａ、４５ｂは、光センサ、磁気センサ、機構的センサなどが使用できる。

次に、２台のＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂの投射映像を重ね合わせる手法を図７を用いて説明する。

図７は、２台のＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂを互いに接続して上面から見た図であり、投射面３１と正対している状態である。
まず、ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂに具備されているメインカメラ１９ａや１９ｂにより撮像範囲３２ａ、３２ｂの中心ｃａ、ｃｂを取得する。またメインカメラ１９ａ、１９ｂと投射部１８ａ、１８ｂとの距離Ａａ、Ａｂは既知であるため、投射部１８ａ、１８ｂの投射中心点ｄａ、ｄｂを算出し、さらに、ｄａとｄｂの中点ｅもまた算出する。

ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂの映像を重ね合わせる場合に前記中点ｅが投射中心となるように投射部１８ａ、１８ｂを調整することにより、映像の重ねあわせが可能となる。（図８参照）
尚、図７及び図８に関しては、ＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂを上面方向から見ているため、算出した前記中点ｅは水平方向の投射中心であるが、同様の方法で垂直方向の投射中心を算出することも可能であり、映像を正確に重ね合わせることが可能である。

図９は、本実施例に係る携帯型プロジェクタ装置における構成をブロック図で示した図である。

接続検知センサ５１は、接続部４２により２台のＰＪ携帯電話１１が接続されていることを検知する（センサＯＮ）と制御部５２へ情報を伝送する。

支持検知センサ５３は、台座４１にＰＪ携帯電話１１が設置されていることを検知する（センサＯＮ）と制御部５２へ情報を伝送する。

投射キー１６ｅは、ユーザーが押下する度に制御部へ押下信号が伝送される。

制御部５２は、接続検知センサ５１と支持検知センサ５３の検知結果、及び投射キー１６ｅの前記押下信号に基づき、映像記憶部５４に記憶されている投射すべき映像をＬＥＤランプ２、光学系３、液晶パネル４からなる光変調部５５へ伝送させ、光変調部５５へは、ＰＪ携帯電話１台の時に投射する光量の時よりも低い光量になるようにＬＥＤランプ２の電力量を減少させる。また、メインカメラドライバ５６へメインカメラ１９がオートフォーカスをするよう指令を行う。

光変調部５５は、映像記憶部５４より伝送される映像信号に基づき光変調し、制御部５２より指示される電力量で光源の電力を制御し、投射レンズ５より映像を投射する。

演算部５７は、メインカメラ１９がオートフォーカスした結果に基づいて、投射面３１までの距離と投射面３１の傾き量を算出し、その結果に基づいて投射レンズ５の移動量を決定する。

投射レンズドライバ５８は、演算部が算出した投射レンズ移動量に基づいて投射レンズを光軸に対して垂直にシフトさせ、投射部１８から投射されている映像をシフトさせることができる。

尚、図９で説明したことに関しては、接続部４２によって２台のＰＪ携帯電話は電気的に繋がっているため、接続された２台のＰＪ携帯電話どちらを操作しても動作に支障はなく、映像記憶部５４に記憶されている投射すべき映像もどちらのＰＪ携帯電話に記憶されていても、２台のＰＪ携帯電話から同時に投射することが可能である。

図１０は、本実施例に係る携帯型プロジェクタ装置における制御方法をフローチャートで示した図である
まず、ＰＪ携帯電話１１に記憶されている映像の内、投射させたい映像をキー群１６を用いてユーザーが選択する（Ｓ１）。

次に、２台のＰＪ携帯電話１１が接続部４２により接続されているか否かを接続検知センサ５１により検知し（Ｓ３）、接続されていない（Ｓ３のＮＯ）場合は、映像の重ね合わせを行わない。また、接続がされている（Ｓ３のＹＥＳ）場合は、ＰＪ携帯電話１１が台座４１に設置されているか否かを支持検知センサ５３により検知する（Ｓ５）。

Ｓ５において、設置されていない（Ｓ５のＮＯ）場合は、映像の重ね合わせを行わない。また設置されている（Ｓ５のＹＥＳ）場合は、投射キー１６ｅからの押下信号があるか否かを検知する。（Ｓ７）。

Ｓ７において、投射キー１６ｅからの押下信号がない場合（Ｓ７のＮＯ）映像の重ね合わせを行わない。また押下信号がある場合（Ｓ７のＹＥＳ）、投射部１８より投射されている光量を半分に低減させる。（Ｓ９）
Ｓ９の後、メインカメラ１９のオートフォーカス結果から演算部５７が、投射レンズ５のシフト量を算出する（Ｓ１１）。

Ｓ１１の後、投射レンズドライバにより、投射レンズを前記算出された結果だけシフトさせる（Ｓ１３）。

Ｓ１３の後、再び、２台のＰＪ携帯電話１１が接続部４２により接続されているか否かを検知し（Ｓ１５）、接続されていない（Ｓ１５のＮＯ）場合は、映像の重ね合わせを中止する。また、接続がされている（Ｓ１５のＹＥＳ）場合は、ＰＪ携帯電話１１が台座４１に設置されているか否かを検知する（Ｓ１７）。

Ｓ１７において、設置されていない（Ｓ１７のＮＯ）場合は、映像の重ね合わせを中止する。また設置されている（Ｓ１７のＹＥＳ）場合は、Ｓ１１へ戻る。

この様に、２台のＰＪ携帯電話を接続させ、夫々から投射される映像を重ね合わせ、夫々のＰＪ携帯電話の投射にかかる電力量を低減させることができるために、携帯プロジェクタ１台の時と投射される映像の輝度が同等レベルでよい場合、本発明の携帯型プロジェクタ装置を合体させれば、携帯プロジェクタ１台の時よりも長時間投射を行えることができる。

尚、本実施例では、ＰＪ携帯電話を支持する支持手段として台座４１を例にして説明を行ったが同様な作用をもたらす、ＰＪ携帯電話１１の筐体１２から突起することができる支持脚を設け、該支持脚を使用していることを検知する支持検知手段を用いても良いものとする。

また、本実施例では、接続部４２を台座４１とは別に設けたが、２台のＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂをその間の相対位置が変化しないように台座４１のみで保持し、２台のＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂの間でデータ、及び電力の送受信を行う接続部４２を台座４１に一体的に設けるようにしても良い。その場合、２台のＰＪ携帯電話１１ａ、１１ｂを接続するために接続部４２を別途設ける必要がなくなる。

また、本実施例では接続部４２により接続されるＰＪ携帯電話は２台としたが、接続部４２を筐体１２の両側面に設け、２台以上のＰＪ携帯電話を接続させ、投射映像を重ね合わせても良い。

また、本実施例では、映像を重ね合わせる際に、投射部１８より投射されている光量を半分に低減させたが、低減量を任意に調整できるようにしても良い。

また、本実施例は、液晶表示パネル４を用いた超小型の投射型映像表示装置１を示したが、これに限定されるものではなく他の映像光生成系を備える投射型映像表示装置においても本発明を適用でき、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ）社の登録商標）方式、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）方式でも適用することができる。

本発明の一実施例に係る超小型の投射型映像表示装置の光学系概念図である。本発明の一実施例に係るＰＪ携帯電話の概念図である。本発明の一実施例に係るフォーカスレンズ移動量に対するフォーカス合焦の評価値のグラフを示す図である。本発明の一実施例に係る投射面３１との距離に対するフォーカスレンズ移動量のグラフである。本発明の一実施例に係る投射面３１傾斜時の計測方法概要図である。本発明の一実施例に係るＰＪ携帯電話の側面図と上面図である。本発明の一実施例に係る２台のＰＪ携帯電話映像の重ね合わせ方法概要図である。本発明の一実施例に係る２台のＰＪ携帯電話映像の重ね合わせ図である。本発明の一実施例に係るＰＪ携帯電話の構成を示すブロック図である。本発明の一実施例に係る制御フローチャートである。

符号の説明

_{２・・・光源（ＬＥＤランプ）、５５・・・光変調部、３１・・・投射面、５・・・投射レンズ、１１・・・携帯型プロジェクタ装置（ＰＪ携帯電話）、４２・・・接続部、５１・・・接続検知手段（接続検知センサ）、４１・・・支持手段（台座）、５３・・・支持検知手段（支持検知センサ）、１９・・・位置検知手段（メインカメラ）}

Claims

光源と、該光源からの光を映像信号に基づいて光変調する光変調部と、光変調された光源の光を映像として投射面へ拡大投射する投射レンズと、を備える携帯型プロジェクタ装置において、前記携帯型プロジェクタ装置を相互に接続する接続部と、該接続部により接続されていることを検知する接続検知手段と、２台以上の携帯型プロジェクタ装置を支持する支持手段と、該支持手段によって携帯型プロジェクタ装置が支持されていることを検知する支持検知手段と、拡大投射される投射面と投射レンズとの相対位置を検知する位置検知手段と、を備え、前記接続検知手段と前記支持検知手段と前記位置検知手段との検知結果に基づき、投射レンズからの映像を他方から投射される映像に重畳する制御手段を備えることを特徴とする携帯型プロジェクタ装置。
前記位置検知手段の検知結果に基づき、前記投射レンズから投射される映像をキーストン補正する手段を備えた請求項１記載の携帯型プロジェクタ装置