JP2016143932A

JP2016143932A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2016143932A
Application number: JP2015016177A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　康雄; Yasuo Suzuki; 康雄鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-08-08

Abstract

【課題】レンズシフトやズーム機能を用いて、投射面上で微小な表示位置調整を行う際に、表示解像度に関わらず一定の微小駆動量(移動量)であると、操作性が好ましくない。具体的には、高解像度映像入力時で表示解像度が高い場合には移動量が大きすぎて精度が不十分である。また逆に低解像度映像入力(全体表示)時で表示解像度が低い場合には、移動量が細かすぎて多くの操作が必要になってしまい、操作が煩わしいということがある。
【解決手段】入力解像度情報、およびスケーリング設定情報から実際に投射されている表示解像度を算出する。その情報を用いて、表示解像度のピッチに対して所定の割合になるように設定された微小駆動移動量で制御される駆動モードを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射型表示装置に関し、特に投射サイズや投射位置の制御に関する。

近年プロジェクタは、複数台並べて投射し大きな一画面を形成するマルチプロジェクションシステムや、複数台同じ画面を重ね合わせて明るさを増大させるスタックシステムとしての応用が数多くされていている。このようなマルチプロジェクションシステムもしくはスタックシステムを設置する場合、プロジェクタの投射画面の投射サイズや投射位置の調整を、各々のプロジェクタ個別に対して高精度な位置合わせが必要となる。

これを実現するために、特許文献１に記載するような撮像素子などで投射面を撮影し、その結果に応じて自動的に投射サイズもしくは投射位置調整を行うシステムが提案されている。

しかし、このようなシステムは規模が大きくなることやシステムコストが膨大になることから、実際の位置合わせ作業では、設置者が手動で合わせる手法がいまだに数多く行われている。

このような背景から、レンズシフト駆動やズーム駆動の操作性に関しては、高精度な調整、且つ操作性の良さの両方が要求される。

近年の表示解像度の高解像度化に伴い、高精度な位置もしくはサイズ調整を行うためには、微小駆動操作時の駆動量の低減が要求されてきている。つまり、レンズシフト駆動やズーム駆動の微小駆動操作を行ったときの1ステップあたりの駆動量を小さくすることが要求されてきている。

このため、上記のようなレンズ駆動操作においては、例えば表示画素の0.2画素程度の最小駆動モードと、大きく駆動させる連続高速駆動モードの２つのモードを有する機器が一般的である。リモコン等の操作ボタンの1回押しで最小駆動モード、長押しで連続高速駆動モードに切り替わるのが一般的である。

特開２０００−１４７６９４号公報

しかしながら、前記のように微小駆動操作時における最小駆動モードの駆動量が小さいと、ある程度の量を移動させるのに多くの移動ステップが必要になり操作性が煩わしいということがある。逆に、長押しで連続高速駆動モードで操作すると移動量が多すぎて狙った位置に調整できない。

具体的には、入力信号の解像度が高解像度の場合には、微小駆動操作時の移動量が小さい方が都合が良いが、逆に入力映像が低解像度で画面全体表示(拡大表示)を行っている場合には、駆動量が小さすぎて入力映像の1画素分を移動させるのに駆動ステップ数が多すぎるということがある。

そこで、本発明の目的は、どのような入力信号解像度条件、拡大縮小表示設定条件においても、最適な駆動分解能（微小駆動移動量）で駆動を行うモードを有するズーム機能、レンズシフト機能を具備した投射型表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、
表示素子に表示された画像を投射面に拡大表示を行うプロジェクタにおいて、
投射位置を光学的に移動できるシフト手段、もしくは投射サイズを光学的に変更できるズーム手段の少なくともどちらかを含む光学投影手段と、
前記光学投影手段を複数の駆動分解能で電気的に駆動可能な光学投影部駆動手段と、
前記光学投影部駆動手段において前記複数の駆動分解能を選択する駆動制御手段と、
入力画像に対して拡大縮小処理を行う解像度変換処理手段と、
前記表示素子に表示されている解像度情報を取得する表示解像度取得手段と
を有し、
表示解像度取得手段の結果に応じて前記駆動分解能を決定する駆動制御手段を有することを特徴とする。

また、前記表示解像度取得手段は、
前記投射型表示装置に入力する入力信号の解像度情報を取得する入力解像度取得手段と、
前記解像度変換処理手段における設定情報を取得する解像度変換情報取得手段と、
を用いて前記表示素子の解像度情報を算出することを特徴とする。

また、前記駆動制御手段は、
前記表示解像度取得手段の結果に応じて変動的に前記駆動分解能を決定する第１の駆動モードと、前記表示解像度取得手段の結果にかかわらず一定の駆動分解能で駆動を行う第２の駆動モードとを含む少なくとも２つ以上の駆動モードを有し、
前記第1の駆動モードの駆動分解能は、前記駆動制御手段で決定されたものであり、
操作命令により前記駆動モードを切り替えることを可能とした駆動制御手段であることを特徴とする。

本発明によれば、どのような入力信号解像度条件、拡大縮小表示設定条件においても、その条件における最適な駆動分解能（微小駆動移動量）で駆動を行うモードを有するズーム機能、レンズシフト機能を具備した投射型表示装置を提供することができる。

本発明の実施例を示すブロック図レンズ駆動回路を示すブロック図本発明の実施例の処理を示すフローチャート入力信号解像度判定ブロックのブロック図およびフローチャートレンズ駆動パラメータ算出の一例入力信号解像度、スケーリングパラメータによる表示解像度の例駆動モードによるレンズシフト駆動ステップの例リモコンによる駆動モード切り替え方法の一例

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の実施例によるプロジェクタについて説明する。図１は本発明の実施形態にかかわるプロジェクタを示した図である。１は本発明の実施例を示したプロジェクタである。入力信号解像度判定部２は入力映像信号の解像度を検出し判定する。解像度変換処理部３はユーザーのスケーリング設定、キーストン設定に応じて拡大縮小パラメータを決定し解像度変換処理を行う。パネル駆動回路４は、パネル５を駆動するのに適した信号形態に変換しパネル５上に画像を表示させる。投射レンズ６は、パネル５上に表示された画像をスクリーンなどに拡大投射させる役割を持つ。

また、投射レンズ６には、投射画像を光学的に拡大縮小させる機能(光学ズーム機能)や、投射位置を上下左右に移動できる機能(光学シフト機能)を有しており、各々を電動で駆動するためのシフト駆動モーター１0やズーム駆動モーター１２を具備している。更に、位置を検出するためのシフトエンコーダ１１、ズームエンコーダ１３を具備している。

表示解像度判定部７は、入力信号解像度判定部２および解像度変換処理部３の情報からパネル５上に実際に表示されている表示解像度の情報を算出する。駆動分解能算出部８は表示解像度情報をもとに最適な駆動分解能を算出する。以下、表示解像度情報に応じて算出された最適な駆動分解能を「適応型駆動分解能」と呼ぶことにする。レンズ駆動制御部９は、ユーザーによるシフト／ズーム操作ボタン１２による操作指令によって、適応型駆動分解能もしくは最小駆動分解能など選択的に駆動制御をおこなう。

図２はシフト駆動のブロック詳細を示した図である。３０は水平シフト駆動モータ、３１は垂直シフト駆動モータであり、投射レンズ６を水平方向および垂直方向に駆動する。また、３２は水平シフトエンコーダ、３３は垂直シフトエンコーダであり、投射レンズ６の位置に応じて出力電圧が変化する機能を有する。

パルス幅算出部３８は要求駆動量に応じたパラメータを駆動パルス発生部３６に設定を行い、駆動パルス発生部３６はパルス幅：ｔｐの駆動パルスをモータドライバ３４に対して出力する。モータドライバ３４は、モータ３０もしくは３１に対して時間ｔｐだけ通電を行い駆動させる。エンコーダ３２、３３の値はＡＤ変換３５を介してエンコーダ値：ＳＨＩＦＴ＿ＥＮＣとしてパルス幅算出部３８に伝達する。パルス幅算出部３８はエンコーダ値（ＳＨＩＦＴ＿ＥＮＣ）の値を確認して想定通りの移動量かを判定し、想定移動量に対し乖離がある場合には駆動パルス幅に補正をかけていく。

以上のような動作により、要求駆動量にあったレンズの駆動を高精度に行うことができる。高精度なレンズ駆動方法は上記に限ったことではなく、別の方法でもよい。

次に、本発明の詳細処理手順に関して説明する。図３は本発明の代表的な処理フローを示したフローチャートである。このフローチャートに沿って処理手順を説明する。

[Ｓ１]
入力信号の解像度情報：InResを検出する。

検出構成および処理フローについて、以下に説明する。図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ、別の具体的構成および方法である。

図４（ａ）は入力信号のフォーマットを検出する方法である。

[Ｓ１１]
入力信号の水平同期信号（ＨＳ）、垂直同期信号（ＶＳ）の各パラメータ（周期、極性、パルス幅）情報を取得する。

[Ｓ１２]
上記ＨＳ、ＶＳの各パラメータが変化したかどうかを判定。変化した場合、入力信号フォーマットが変化したと判断し、[Ｓ１３]へ移行。

[Ｓ１３]
上記ＨＳ、ＶＳの各パラメータ情報から、あらかじめ具備しているテーブル情報をもとに、入力信号のフォーマット情報（水平、垂直有効画素）を算出する。InRes(H)=水平有効画素数、InRes(V)=垂直有効画素数とする。

図４（ｂ）は入力信号の画像の空間周波数成分を検出する方法である。

[Ｓ１５]
入力信号の有効画像領域のデータをフレーム単位で画像メモリに取り込む
[Ｓ１６]
画像メモリに保存されたフレーム画像データから、空間周波数成分を統計量データとして算出する。

[Ｓ１７]
上記空間周波数統計量の変化量が所定の閾値を超えた場合、入力画像の絵柄が大きく変化したと判断し、[Ｓ１８]へ移行。

[Ｓ１８]
上記空間周波数統計量をもとに、入力画像における実際の最小ピッチを表すパラメータに変換して入力画像解像度パラメータとする。InRes(H)=水平最小ピッチ、InRes(V)=垂直最小ピッチとする。

以上のような構成および処理を用いて、入力信号の解像度情報を取得する。

[Ｓ２]
ユーザー設定のスケーリングパラメータ：ScParamを取得する。

ScParamとは、スケーリングモード：ScModeとキーストンモード：KeyModeの両方の情報で構成され、
スケーリングモード(ScMode)＝OFF / フル表示 / アスペクト保持
キーストンモード(KeyMode)＝OFF / (水平・垂直)ｎ％の縮小率（n=50〜99）
のいずれかが設定される。

スケーリングモード：「OFF」は入力−出力が１対１の表示の場合である。「フル表示」は水平および垂直を画面全体まで拡大表示の場合である。「アスペクト保持」はアスペクトを保持した状態で水平もしくは垂直を画面全体まで拡大表示の場合である。

キーストンモード：「OFF」はキーストン補正なしの場合、「ｎ％の縮小率」はキーストン補正がかかっている場合であり、縮小率は補正値に応じて水平、垂直が縮小される割合を示す。

[Ｓ３]
[Ｓ１]で取得した入力信号解像度情報：InRes、[Ｓ２]で取得したスケーリングパラメータ：ScParamを用いて、表示パネルにおける表示解像度：DspResを算出する。

表示解像度とは、入力信号の１画素相当のデータが実際に表示パネル５では何画素相当に変換されているかを示す値である。

具体的な方法に関して、図６に沿って、表示パネルの解像度が３８４０×２１６０の場合を例にとって説明する。水平方向、垂直方向の表示解像度をそれぞれDspRes(H)、DspRes(V)とする。

ScParam_ScMode＝OFF、Param_KeyMode=OFFの場合は、図６の[ａ]に示すように拡大縮小信号処理が行われないため、
DspRes(H)＝１．００
DspRes(V)＝１．００
となる。

また、ScParam_ScMode＝フル表示、Param_KeyMode=OFF、且つ入力解像度が水平：１９２０、垂直：１２００の場合には、図６の[ｂ]に示すように、拡大処理が行われるため
DspRes(H)＝３８４０/１９２０＝２．０
DspRes(V)＝２１６０/１２００＝１．８
となる。

また、ScParam_ScMode＝アスペクト保持、Param_KeyMode=OFF、且つ入力解像度が水平：１０２４、垂直：７６８の場合には、図６の[ｃ]に示すように、拡大処理が行われるため
DspRes(H)＝３８４０/１０２４＝３．７であるがアスペクト保持のため＝２．８
DspRes(V)＝２１６０/７６８＝２．８
となる。

また、ScParam_ScMode＝OFF、Param_KeyMode=OFF、且つ入力解像度が水平：１９２０、垂直：１２００の場合には、図６の[ｄ]に示すように、拡大縮小処理が行われないため、
DspRes(H)＝１．０
DspRes(V)＝１．０
となる。

また、ScParam_ScMode＝フル表示、Param_KeyMode=水平８０％、且つ入力解像度が水平：１９２０、垂直：１２００の場合には、図６[ｅ]に示すように、拡大および縮小処理が行われるため
DspRes(H)＝３８４０/１９２０×０．８＝１．４
DspRes(V)＝２１６０/１２００＝１．８
となる。

上記に様々なInRes、およびScParamの組み合わせの際の表示解像度算出例を示したが、これに限ったことではない。

[Ｓ４]
[Ｓ３]で算出した表示解像度：DspResから適応型駆動分解能の決定、および目標駆動パルス値を決定する。

図５のａからｅは、様々な入力解像度：InRes、スケーリングパラメータ：ScParam の場合におけるDspResと、そこから算出された適応型駆動分解能（微小駆動移動量）：AdpDrvRes、および目標駆動パルス値：TgtDrvPlsの一例を示している。
AdpDrvRes ＝ａ×DspRes
TgtDrvPls ＝ｂ×AdpDrvRes ※ａ、ｂは所定の比例係数
のように、「適用型駆動分解能」は表示解像度：DspResとは比例関係になる。

一般的に微小駆動操作時における最適な移動量は画素の約２０〜３０％と言われているためこの例では２５％に設定しているが、これに限ったことではない。

[Ｓ５]
レンズシフト駆動命令を受信したか否かを判定する。受信した場合は駆動動作を行うため、[Ｓ６]に移行する。受信していない場合は、受信するまで繰り返す。

レンズシフト駆動命令は、操作パネルのボタンによる操作、もしくは図８に示すようなリモコンのボタンによる操作により行われる。

[Ｓ６]
レンズシフト駆動命令から駆動モードを判定する。駆動モードは、『駆動モード１』『駆動モード２』、『駆動モード３』を有する。

各駆動モードの切り替え方法の一例としては、図８（ｂ）に示すように、コマンドの持続時間により
コマンド持続時間：コマンド１回のみの場合 ⇒ 『駆動モード１』
コマンド持続時間：２秒以下の場合 ⇒ 『駆動モード２』
コマンド持続時間：２秒以上の場合 ⇒ 『駆動モード３』
と判定する。

実際には、例えば、リモコンや操作パネルのボタンの１回押し、長押し（２秒以下）、長押し（２秒以上）により駆動モードの切り替えを行う
『駆動モード１』の場合には[Ｓ７−１]、『駆動モード２』の場合には[Ｓ７−２]、
『駆動モード３』の場合には[Ｓ７−３]に移行する。

[Ｓ７−１]
『駆動モード１』は、表示解像度に関係なく微小駆動量一定のモードである。一般的には最小駆動量に設定される。

図７(１)(３)は実際に駆動した場合の投射画像位置の移動の様子を示した例である。このように、表示解像度に関係なく同じ駆動分解能(最小駆動量)で駆動される。

[Ｓ７−２]
『駆動モード２』は、表示解像度に応じて最適な駆動分解能(適応型駆動分解能)で駆動するモードである。駆動パラメータは、上記[Ｓ１]から[Ｓ４]で算出された適応型駆動分解能に設定される。

図７(２)(４)は実際に駆動した場合の投射画像位置の移動の様子を示した例である。このように、表示解像度に依存して駆動分解能を変えて駆動される。

[Ｓ７−３]
『駆動モード３』は、微小駆動ではなく連続高速駆動のモードである。大きな移動を行う場合にはこのモードが適している。

以上のような処理フローにより、実際に表示されている表示解像度に適したレンズシフト微小駆動モードを有し、且つユーザーがその駆動モードを任意に選択できるシフトレンズ駆動システムが実現できる。

ここでは、レンズシフト機能に関して具体的な実施例を示したが、ズーム駆動に関しても同様の処理フローにより実現することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１プロジェクタ、２入力信号解像度判定部、３解像度変換処理部、
４パネル駆動回路、５表示パネル、６投射レンズ、７表示解像度判定ブロック、
８駆動分解能算出ブロック、９レンズ駆動制御部、１０，１２モータ、
１１，１３エンコーダ

Claims

表示素子に表示された画像を投射面に拡大表示を行うプロジェクタにおいて、
投射位置を光学的に移動できるシフト手段、もしくは投射サイズを光学的に変更できるズーム手段の少なくともどちらかを含む光学投影手段と、
前記光学投影手段を複数の駆動分解能で電気的に駆動可能な光学投影部駆動手段と、
前記光学投影部駆動手段において前記複数の駆動分解能を選択する駆動制御手段と、
入力画像に対して拡大縮小処理を行う解像度変換処理手段と、
前記表示素子に表示されている解像度情報を取得する表示解像度取得手段と
を有し、
表示解像度取得手段の結果に応じて前記駆動分解能を決定する駆動制御手段を有することを特徴とする投射型表示装置。
前記表示解像度取得手段は、
前記投射型表示装置に入力する入力信号の解像度情報を取得する入力解像度取得手段と、
前記解像度変換処理手段における設定情報を取得する解像度変換情報取得手段と、
を用いて前記表示素子の解像度情報を算出することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
前記駆動制御手段は、
前記表示解像度取得手段の結果に応じて変動的に前記駆動分解能を決定する第１の駆動モードと、
前記表示解像度取得手段の結果にかかわらず一定の駆動分解能で駆動を行う第２の駆動モードと、
を含む少なくとも２つ以上の駆動モードを有し、
前記第1の駆動モードの駆動分解能は、前記駆動制御手段で決定されたものであり、
操作命令により前記駆動モードを切り替えることを可能とした駆動制御手段であることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。