JP2014041225A - 液晶プロジェクタ及び液晶プロジェクタの投射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数映像を同時表示する際、光学的な拡大縮小に応じて実寸大表示対象の画像のみ表示面上の寸法を自動で一定に保つような投射を簡易に実現する事を課題とする。
【解決手段】 複数画面を同時表示する際どの画像が実寸大表示対象なのかユーザーが簡易に選択・設定した後に、光学的な拡大縮小に応じて実寸大表示対象の画像のみ表示面上の寸法を自動で一定に保つように投射装置が自動演算して電子的な拡大縮小率を演算する。そうする事で、光学的な拡大縮小に応じて、ポスターや印刷物などだけが拡大縮小し、相対的な大きさを確認するための実寸大表示された画像が一定に保たれる事で、ユーザビリティの向上を実現し、簡易な操作でより臨場感のある確認を、実現可能となる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、光学的な拡大縮小に応じて投射面上の表示サイズの大きさを変更可能な、液晶プロジェクタをはじめとする、映像投射装置に関する。

本発明は画像を電子的、光学的に拡大・縮小して投射面上に表示可能な映像投射装置、即ち、電子的な制御として液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＭｉｃｒｏＭｉｌｌｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたプロジェクタに関するものである。

映像投射装置は、表示サイズが製品設置環境（映像投射装置と表示面の距離）や、レンズの光学的なズーム比率などによって自由に拡大縮小させられる事が特徴である。
近年、この映像投射装置の特徴を用いて、プレゼンテーション中に表示画面内の物体を使用者が所望の大きさで表示するような用途がある。

このような用途に対応するために、後述する特許文献のような背景技術がある。

特許文献１に記載の背景技術を用いると、寸法固定させる対象となる映像を投射装置が判別する回路・機能や、対象となる画像に関する情報を投射装置内に保持する事で、投射された映像を所望のサイズ、または実寸大表示可能となる。

一方、特許文献２に記載の背景技術を用いると、投射面上における一部分をどの寸法で表示させるかユーザーが入力する手段を設けることで、投射された映像を簡易に所望のサイズ、または実寸大表示させることは可能である。

特開２００８−２３３４６２号公報 特開２００２−２９７１１９号公報

ポスターや広告物などの印刷物を印刷する前に、映像投射装置で表示し、印刷物の大きさのイメージを確認する事がある。

ポスターや広告物などはその対象となる画像のみならず、相対的な大きさを確認するために、広告物を添付する建築物や自動車、または人間などを、同一面上に併せて投射表示しながら大きさを確認する事がある。

相対的な大きさを把握するために表示しているもの（建築物、自動車、人間など）は実寸大で表示しつつ、ポスターや広告物などの大きさを確認すると、より臨場感のある確認が可能となる。

そうした投射状況において、相対的な大きさを把握するための映像は、ポスターや広告物などとは別の映像信号として取り扱いつつ、同一投射面に表示する必要がある。

また、一度実寸大表示指定した後、ユーザーが自由に表示サイズ全体の大きさを光学的に拡大縮小する事でポスターや広告物の表示サイズを変更しても、再度相対的な大きさ把握のための映像の投射寸法を実寸大に変更するための設定が必要となる。

従来技術では、複数映像を同時に表示する際、特定画像を実寸大表示指定した後、投射面とプロジェクタの距離を変更したり、プロジェクタのズーム比を変更する事で投射面の表示サイズを変更した場合、簡易に特定画像のみ寸法を一定に保つ事が困難である。

上記背景を踏まえ、複数映像を同時表示する際どの画像が実寸大表示対象なのかユーザーが簡易に選択・設定した後に、光学的な拡大縮小に応じて実寸大表示対象の画像のみ表示面上の寸法を自動で一定に保つような投射を簡易に実現する事を課題とする。

上記課題解決のために、本願の発明では、映像投射装置において、どの画像が実寸大表示対象なのか使用者が簡易に選択できる手段、複数画像を入力受け付ける際にある特定画像のみ電子的に拡大縮小するような手段、投射面への表示大きさを変更するような設定を使用者が行える手段を有する。これにより、使用者が複数表示している画像の中から、どの画像を実寸大表示したいのか簡易に選択し、表示寸法数値を簡易に指定する事ができる。

こうした指定を実現すべく投射装置設置環境、及び投射装置内部の光学的設定値をもとに、電子的に映像信号をどのように拡大縮小してパネル駆動を行うか演算する手段を有する。そして、指定された特定映像の特定箇所を指定寸法となるように表示可能となる。

そして、寸法指定した後にレンズのズーム比を変動された事により、光学的に投射面への表示大きさが変更された事を映像投射装置が把握する手段を有する。また、投射装置と投射面との距離をある一定期間毎に計測する手段、距離に変動があるか否か判別する手段を設ける事で、光学的に投射面への表示大きさが変更された事を映像投射装置が自動で把握する事も可能である。

以上の手段を有する事で、実寸大表示対象画像を、一度実寸大表示するようにユーザーが設定した後に、光学的な拡大縮小に応じて、該実寸大表示対象の画像のみ電子的に縮小拡大して表示面上の寸法を一定に保ちつつ、他の画像は光学的な拡大縮小に連動して表示面上の大きさを変える事が可能となる。

複数映像を同時表示する際どの映像が実寸大表示対象なのかユーザーが簡易に選択・設定した後に、光学的な拡大縮小に応じて実寸大表示対象の画像のみ表示面上の寸法を自動で一定に保つような投射を簡易に実現する。

そうする事で、光学的な拡大縮小に応じて、ポスターや印刷物などだけが拡大縮小し、相対的な大きさを確認するための実寸大表示された画像が一定に保たれる事で、ユーザビリティの向上を実現し、簡易な操作でより臨場感のある確認を、実現可能となる。

ブロック図 光学的特性説明図 寸法一定表示フローチャート 複数映像同一面表示 寸法固定映像選択 寸法固定箇所・数値指定 光学的な拡大縮小に伴う映像表示

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

本発明に係る投射型表示装置の第１の実施例を説明する。

本実施例の構成図を図１に記載する。構成図内の光学系に関連する内容の説明を図２に記載する。そして本実施例の特徴となる部分については、図３のフローチャート、などを用いて記載する。

図１のうち、１００が本実施例として説明する投射型液晶プロジェクタ装置である。内部の各ブロックについて説明する。

まず、電気的な映像信号処理について説明する。

１０１は装置内部の各種制御を行うためのＣＰＵである。前記ＣＰＵは１０２と記されたＲＯＭに格納されたプログラム、及び１０３不揮発性ＲＡＭに記載されたパラメータに応じて、装置内部の制御を行う。

１０４揮発性ＲＡＭは、１０１ＣＰＵが動作し、演算するための各種データやプログラム展開領域としての役割を担う。

１０５記されたＤ−ｓｕｂ１５ピンコネクタは外部装置との接続インターフェースである。１０６ケーブルを介してパソコンなどから１０５へ入力されるアナログＲＧＢ信号をディジタル信号に変換する回路である。そして、ディジタル信号は１１２映像信号処理回路へと送られる。以上の１０５、１０６と同様の処理を行うために、１０７Ｄ−ｓｕｂ１５ピンコネクタと１０８ＡＤコンバータが設けられている。

１０９と記されたＵＳＢコネクタも、１０５や１０７と同様に外部装置や外部記憶装置との接続インターフェースである。１１０ファイル処理回路では、ケーブルを介して外部装置や外部記憶装置からＪＰＥＧ・ビットマップ・ＰＤＦなどの電子ファイルデータを受け、ファイルを変換する処理を行う。そして、変換したデータをディジタル映像信号として１１２映像信号処理回路へ送る。１１１揮発性ＲＡＭは、ＳＤＲＡＭやＤＤＲ−ＳＤＲＡＭなどで構成されており、１１０ファイル処理回路経由でロードされた電子ファイル、及び電子ファイルを処理されたデータを格納するためのメモリ領域である。

１１２映像信号処理回路では、映像信号のフォーマットを変換したり、電子的な拡大縮小（スケーリング、リサイズ）を行う。なお、外部装置から入力される各インターフェースコネクタから別々に入力された映像信号を重畳して表示するための処理（ＰＩＰ、ＰＯＰ）を行う事で、複数映像信号を同一面上に表示可能となる。また、ユーザーによる制御を行うためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に関連する映像内容などを重畳する。１１３不揮発性メモリは、フラッシュメモリなどで構成されており、装置内部の設定値のうち、１１２映像信号処理回路に関連する内容を格納してある。１１４揮発性ＲＡＭはＳＤＲＡＭやＤＤＲ−ＳＤＲＡＭなどで構成されており、１１２映像信号回路における映像信号データを格納するためのメモリ領域である。

１１５パネル駆動処理回路では、１１２映像信号処理回路から伝送されたディジタル信号を、アナログ信号に変換する処理やパネル駆動用パルス信号供給などの処理を行い、電気的な制御により１１６液晶パネルの各液晶素子を一つづつ制御する。

１１６液晶パネルは１枚のみ図示されているが、ＲＧＢなど各色で電気的・光学的制御を行うため、３枚で構成されている。以上が映像信号の処理の流れである。

次に、光学的な処理について説明する。

１１７ランプ制御回路は、１０１ＣＰＵによって制御される。入力映像やユーザーの設定値などの状態を表示するＧＵＩなどを、投射する際に１１８ランプが点灯される。ランプからの光が１１９集光レンズを通じて集められて、ＲＧＢに色分離し、各種光学的な処理をすることによって、ＲＧＢ各色の光をＲＧＢパネルに投射する。そして、１１５液晶パネル上の各液晶素子によって光をＯＮ・ＯＦＦし、集光する事で、映像光を形成する。

前記映像光は、１２０ズームレンズ、１２１フォーカスレンズを通じ、１２３投射面（スクリーン）上に拡大して映像が投射表示される。なお、１１６ズームレンズ、１１７フォーカスレンズは１０１ＣＰＵにより、移動制御（光路方向での移動）され、投射光学系の特性値が変更されるものとする。ＣＰＵがエンコーダーやモーター（図示せず）を電気的に制御する事で、１２０ズームレンズ、１２１フォーカスレンズの移動が行われる。

以上が光学的な処理の流れである。

次に、投射面（スクリーン）との距離計測について記述する。

１２２測距回路部では、１００投射型液晶プロジェクタ本体から、１２３投射面までの距離を測定する機能を有する。１１９測距回路部は、発光素子と受光素子（図示せず）からなり、前記発行素子から射出され投射面上を反射して戻ってきた光を前記受光素子で受光する時間を計測する事で、距離を測定する。そして、測定された距離を１０１ＣＰＵへ伝達する。

次に、１００投射型液晶プロジェクタ本体と外部装置（ＰＣなど）との通信手段について記載する。

１２４と記されたＲＳ２２ＣコネクタはＤｓｕｂ９ピン角型コネクタであり、外部装置との接続インターフェースである。１２５信号変換処理回路では、ケーブルを介して外部装置と通信するための信号を、ＲＳ２３２Ｃ規格に準拠した電圧値と１０１ＣＰＵなどが処理可能な電圧値（３．３Ｖなど）とに双方向変換する回路である。前記１２４ＲＳ２３２Ｃコネクタや１２５信号変換処理回路を経由して、１０１ＣＰＵと外部装置とが電気的に信号をやり取り可能となる。例えば、ＰＣなどの外部装置経由で１００映像投射装置を制御（ズーム比を変更して投射面表示サイズの変更 など）の処理が可能となる。

以上が装置のブロック図をもとにした各ブロックの動作・制御方法である。

次に、図２をもとに、２００液晶パネル（図１の１１５）上の大きさＨ（ｍ）と、２０２投射面（図１の１２３）上の大きさＳ（ｍ）との相関関係を説明する。２０１は前記図１を元に説明した１２０ズームレンズ、１２１フォーカスレンズによって構成された投射光学系を示す模式図であり、２０１投射光学系は、特性値として焦点距離をＫ（ｍ）を有する。投射面が投射光軸に対して垂直にセットされている場合、２０１投射光学系を通過して２０２等斜面に画像が表示される。その時、２０１投射光学系と２０２投射面までの距離をＬ（ｍ）とすると、下式で表示される。
Ｓ＝（Ｌ／Ｋ）×Ｈ ・・・（１）
その表示される画像サイズの大きさＳ（ｍ）は、パネル表面に表示される物体なので平面的横、縦に分けて考えると図２の左下のようにＳｘ、Ｓｙ（ｍ）として表すことができる。また、Ｈも同様にＨｘ、Ｈｙ（ｍ）と表すことができる。すると、（１）式を元に、下式が成り立つ。
Ｓｘ＝（Ｌ／Ｋ）×Ｈｘ ・・・（２−１）
Ｓｙ＝（Ｌ／Ｋ）×Ｈｙ ・・・（２−２）
なお、Ｓｘ、Ｓｙ（ｍ）は、液晶パネル上で電子的に駆動される液晶素子数と、液晶素子一つあたりの物理的な大きさの積によって表現される。

前述の（２−１）、（２−２）から判るように、表示する映像信号を電子的に一定（Ｓｘ、Ｓｙ）にしている状態で、焦点距離Ｋを変更したり、投射装置と表示面の距離（Ｌに関連する距離）を変更する事で表示される映像は大きさを変更する事になる。本出願においては、このような表示映像の大きさ変更を光学的な拡大縮小と称する。なお、投射光学系は図１と前述の説明のとおり、１２０ズームレンズ、１２１フォーカスレンズに制御によって構成されており、投射装置の設置状況により変動するＬに応じてＫを制御するように１２０ズームレンズ、１２１フォーカスレンズを移動させる。

以上がパネル、投射光学系と表示される映像の大きさとの相関関係である。

次に、本実施例の特徴である、複数画像を表示しながら、一部画像の寸法指示・寸法表示固定させて、映像表示の大きさを光学的に拡大縮小させる際に特定画像のみ寸法を一定に保つ動作について説明する。

図３のフローチャートをもとに、動作・制御を説明する。

まずＳ３０１では、複数の映像信号を映像投射装置に入力して、内部で電子的に処理を行い、同一面上に重ねて表示させる。

本実施例では図４のように２つの映像を重ねて表示（ＰＩＰ：Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｉｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ）する。

図４では使用者が任意に、背景となる電車の映像と広告を重ねて表示させるように設定した状態である。この電子的な重畳は図１のブロック図のうち、１１２映像信号処理回路にて、処理を行い、且つ各映像の大きさをいくつに表示させるかの演算もこの１１２映像信号処理回路にて行う。

次にＳ３０２（Ｓ３１１〜Ｓ３１３）では複数画像のうちの特定画像を使用者が選択し、寸法指定させる。Ｓ３１１では、どちらを寸法固定表示させるか、使用者が把握しやすいように選択する際には、図４のようにユーザーが視覚的にどちらを選択するか判別容易なように、選択候補映像を視覚的に目立つように表示する。そして、もう一方の映像（選択候補でない映像）を目立たなく表示する。

次に、Ｓ３１２では寸法固定画像として選択された後、特定箇所・寸法を指示する。このＳ３１２の制御は、特許文献２と同様に使用者が指示するものとする。寸法箇所・大きさを指定する機能は、映像投射装置が有するものとし、図５のように表示させている映像の中の特定箇所を２点指定し、大きさを指定する。

次にＳ３１３では、表示される映像の特定箇所が指定された大きさになるように、電子的な処理を行う上での数値を演算する。Ｓ３１２で指定された箇所を指定された大きさで表示させるためには、投射装置と投射面の距離Ｌを測定し（図１の１１２測定回路部分）、この状態における投射装置のレンズ位置による焦点距離Ｋの設定値から、式（２−１）、（２−２）をもとに、パネル上の大きさＳｘ、Ｓｙ（ｍ）を算出する。そして、所望のＳｘ、Ｓｙ（ｍ）になるように電子的に拡大縮小（さらに必要であれば一部画像のみ切り取る）処理により、パネル駆動の数を制御する。レンズ群（１２０ズームレンズ、１２１フォーカスレンズ）の焦点距離Ｋと投射装置と投射面の距離Ｌ、さらには、使用者が設定した特定箇所の寸法設定値は図１の１１４揮発性ＲＡＭに格納される。

なお、本実施例では選択されていない方の画像は選択された画像の電子的拡大縮小にあわせて同じように拡大縮小して重ねて表示するものとする（図示せず）。

こうして、特定画像の寸法を指示通り表示させる事ができる。

次にＳ３０３にて、映像表示の大きさを光学的に拡大縮小するような制御有無を装置が判別する。前述のとおり、表示する映像信号を電子的に一定（Ｓｘ、Ｓｙ）にしている状態で、レンズの焦点距離Ｋを変更したり、投射装置と表示面の距離（Ｌに関連する距離）を変更する事で表示される映像は大きさを変更する事になる。そのため、映像表示の大きさを光学的に拡大縮小するような制御としては、使用者が投射装置のレンズ群（１２０ズームレンズ、１２１フォーカスレンズ）を操作して変更する場合、または使用者が装置と投射面の距離を変更する場合のいずれかである。前者は、電子的な制御により使用者がレンズズーム比を変更した時に変更されたと判別する。後者は、投射装置の制御として一定期間毎に投射装置と投射面の距離を測定して、Ｓ３１３で測定された距離と差異があるか否かで判別する。

このような手段により、光学的に拡大縮小されたと判別された場合にはＳ３０４へ進み、光学的に拡大縮小されていないと判別された場合はＳ３０５へ進む。

Ｓ３０４（Ｓ３２１〜Ｓ３２５）では、Ｓ３０２で指定された寸法なるように制御し、寸法固定された画像を電子的に拡大縮小する。

まず、Ｓ３２１では現在の、投射装置内部におけるレンズ群の焦点距離Ｋ’を揮発性メモリ１１４に保存する。次にＳ３２２で、投射装置と投射面の距離Ｌ’を測定し、この値も揮発性メモリ１１４に保存する。

そして、Ｓ３０２における焦点距離Ｋ、投射装置と投射面距離Ｌ、さらには使用者が設定した特定箇所の寸法設定値と、Ｓ３２１における現在の焦点距離Ｋ’、Ｓ３２２における投射装置と投射面の距離Ｌ’から、寸法指定映像の電子的拡大縮小値（さらに必要であればトリミング値）を算出し、寸法指定されていない画像は電子的には変更せずに重畳し、表示させる。すると、図７の下列のように一度寸法指定した後に光学的に拡大すると、寸法指定された方だけ電子的に縮小する事で投射面上の寸法が一定になり、他方の画像は大きくなる。

また、一度寸法指定した後に光学的に縮小されると、寸法指定された方だけ電子的に拡大、さらにはトリミングする事で投射面上の寸法が一定になり、他方の画像は小さくなる。

このように光学的な拡大縮小に応じて電子的に縮小拡大処理を行わない従来例の場合、図７の上列のような表示となる。

以上の構成、手段により、特定画像の寸法指定した後、光学的な拡大縮小をした際、特定画像のみ寸法を保ちながら表示可能となる。

実施例１では、本件について関連ある主要な機能のみ記載しているが、電源供給、音声の入出力を制御する機能、リモコンからの信号伝送を受信して装置内部を制御する機能、装置内部を冷却する機能、などを実現するための部品と基板の配線が追加されてもよい。

測距回路部として、発光素子及び受光素子で構成される手段を示したが、超音波の反射時間などで計測する手段であってもよい。

ＵＳＢコネクタ経由で複数の画像ファイルを投射装置に取り込み、複数の画像を同時表示してもよい。

外部装置との通信手段としてＲＳ２３２Ｃコネクタ経由での通信手段を示したが、ＬＡＮなどの通信手段であってもよい。

投射光学系を構成するレンズの一部が取り替え可能な構成であり、レンズの交換に応じて光学特性値Ｋを自動で判別する手段、及び特性値Ｋが格納されたメモリが前記レンズ交換内部に存在する場合に前記メモリからデータをロードするという構成であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 投射表示装置本体
１０１ 制御部 ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ１（プログラム格納）
１０３ 不揮発性ＲＡＭ１（設定値などの保持）
揮発性ＲＡＭ（プログラム展開）
Ｄ−ｓｕｂ１５ピンコネクタ
ＡＤコンバータ
Ｄ−ｓｕｂ１５ピンコネクタ
ＡＤコンバータ
ＵＳＢコネクタ
ファイル処理回路
揮発性ＲＡＭ
映像信号処理回路
不揮発性ＲＡＭ（各種パラメータ、ＧＵＩ用ビットマップデータなどの格納）
揮発性ＲＡＭ
パネル駆動処理回路
液晶パネル
ランプ制御回路
ランプ（投射光源）
集光レンズ
ズームレンズ
フォーカスレンズ
測距回路
投射面
ＲＳ２３２Ｃコネクタ
信号変換処理回路
液晶パネル
投射光学系摸式図
投射面上の投射映像

Claims (5)

1. 複数の映像信号を同時に投射表示する手段を有する映像投射装置において、
   特定画像の特定箇所の寸法を指定できる手段を有し、
   指定に則り投射面上の表示寸法を変更する手段を有し、
   特定画像の寸法を一度設定した後に投射表示全体の大きさを変更された際に、
   特定映像のみ表示寸法を一定に保つような手段を有する映像投射装置。
2. 投射表示されている複数の映像の中から、寸法指定させる特定映像をユーザーが選択し、寸法指定する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の映像投射装置。
3. 設置状況（映像投射装置と投射面との距離）、投射装置内の投射光学系の拡大率に応じて投射面上の映像表示の寸法を変更可能な手段を有し、映像投射中に、投射表示寸法を使用者が変更可能な手段を有し、映像表示時に、一度設定された後に設置状況や投射光学系の設定値が変更された際に、変更された事を識別する手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の映像投射装置。
4. 特定画像の寸法を設定された際の前記設置状況、及び前記投射光学系の設定値を保存し、投射面上の表示寸法を変更された際に、前記保存値と現在の設置状況、及び現在の投射光学系の設定値をもとに、投射面上の特定映像のみの投射表示の寸法を変更しないために電子的な拡大縮小率を自動で演算する手段を有し、演算手段の結果をもとに特定映像のみ電子的に拡大縮小する事で投射面上の表示寸法を一定に保つ手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の映像投射装置。
5. 表示寸法を一定に保つように指定された特定映像と、その他の映像の電気的重畳位置を、光学的な表示変更前後に応じて自動演算して重畳する手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の映像投射装置。