JP2018021943A - プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法 - Google Patents

プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プロジェクターの利便性を損なわないように、投射画像の欠落による影響や不具合を、回避あるいは低減できるようにする。
【解決手段】プロジェクター100は、光源111と、画像を描画可能な描画領域を有し、描画領域に描画された画像によって光源111が発する光を変調する光変調部112と、投射レンズを有し、光変調部112により変調された画像光を投射する投射光学系113とを備える。プロジェクター100は、投射レンズを移動させるレンズシフト機構116と、光変調部112の描画を制御する制御部250と、を備え、制御部250は、投射レンズの位置に基づいて、光変調部112の描画領域に、画像光の光量を抑える抑制領域を設ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法に関する。
従来、投射レンズを移動させることにより、投射スクリーン上の投射画像の位置を移動させるプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のプロジェクターでは、レンズの移動量が多すぎると投射画面に欠落が生じる可能性がある。このため、特許文献1に記載のプロジェクターは、投射レンズの位置により液晶パネルの表示領域の全体が投射レンズに重ならなくなると、投射レンズの移動を停止させる。
特開2001−215610号公報
ところで、上述のように投射レンズを移動させた場合に、本体の構造や光学設計と、投射レンズの光軸との位置関係に起因して、投射画像の欠落を生じることがある。例えば、投射レンズから出射された投射光の一部が、プロジェクターの本体や付属物に遮られてスクリーンに到達せず、投射画像が欠落することがある。この現象はケラレとして知られる。また、例えば、画像光の一部が投射レンズのイメージサークルや投射可能範囲から外れることがある。この場合は投射レンズで投射画像の一部が欠落するケラレが発生する。上記のケラレが発生する場合は、画像が欠落してしまうだけでなく、遮った光による発熱等により、意図しない影響を及ぼす可能性がある。
この種の問題を回避するため、例えば特許文献1記載の装置は、投射レンズの移動を停止させる機能を持つ。しかしながら、投射レンズの移動を制限する場合、プロジェクターの使用方法を制限し、利便性を損なう可能性がある。例えば、投射画像が欠落した場合であっても、欠落していない範囲を利用して画像を投射できるが、このような使用方法は、投射レンズの移動を制限する場合は利用できない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、プロジェクターの利便性を損なわないように、投射画像の欠落による影響や不具合を、回避あるいは低減できるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、光源と、画像を描画可能な描画領域を有し、前記描画領域に描画された画像によって前記光源が発する光を変調する光変調部と、投射レンズを有し、前記光変調部により変調された画像光を投射する投射光学系と、前記投射レンズを前記投射レンズの光軸に垂直な方向に移動させるレンズシフト機構と、前記光変調部の描画を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記投射レンズの位置に基づいて、前記光変調部の描画領域に、前記画像光の光量を抑える抑制領域を設ける。
本発明によれば、本体の構造や光学設計と、投射レンズの光軸との位置関係に起因して投射画像の一部が欠落しても、欠落していない範囲を利用して画像を投射できる。さらに、光変調部によって、正常な方向に投射されない光の光量を抑えるので、これらの光による悪影響を回避あるいは低減できる。従って、プロジェクターの利便性を損なわないように、投射画像の欠落による影響や不具合を、回避あるいは低減できる。
また、本発明は、画像データを取得する取得部を備え、前記制御部は、前記取得部によって取得される前記画像データに基づく画像を、前記描画領域において前記抑制領域を避ける位置に描画させる。
本発明によれば、投射画像が欠落しない領域を利用して、画像を投射できる。
また、本発明は、前記制御部は、前記画像データに基づく画像以外の所定色を前記抑制領域に描画させる。
本発明によれば、光変調部において所定色を描画することによって、正常な方向に投射されない光の光量を抑えることができる。
また、本発明は、前記制御部は、前記描画領域において前記抑制領域以外の領域に、前記画像データに基づく画像の全体を描画させる。
本発明によれば、投射画像が欠落しない領域を利用して、画像データに基づく画像の全体を投射できる。
また、本発明は、前記投射レンズを取り外し可能に固定するレンズ装着部と、前記レンズ装着部に固定された前記投射レンズの種類を識別する識別部と、を備え、前記制御部は、前記投射レンズの位置、及び、前記識別部が判定した前記投射レンズの種類に基づいて、前記光変調部の描画領域に、前記画像光の光量を抑える抑制領域を設ける。
本発明によれば、投射レンズの種類に対応して抑制領域を設けることにより、正常な方向に投射されない光の光量を抑えることができる。これにより、例えば投射レンズを交換する場合に、本体の構造や光学設計と、投射レンズの光軸との位置関係に起因する投射画像の欠落に対処できる。
また、本発明は、前記投射光学系は、前記投射レンズのイメージサークルの中心が前記描画領域の中心に対して一方側にずれている。
本発明によれば、画像光が投射レンズのイメージサークルの中心に対し一方側を透過するよう設計された投射レンズを使用する場合に、正常な方向に投射されない光の光量を抑える。このため、いわゆる短焦点レンズなど、画像の欠落が発生しやすい構成において、正常な方向に投射されない光を抑えることにより、意図しない方向への光の照射を回避あるいは低減できる。
また、本発明は、前記投射レンズは、略円形の外形の一部が欠落した非円形のレンズまたはミラーを備え、前記投射レンズ及び前記投射レンズを収容する鏡筒を備えるレンズユニットを構成する。
本発明によれば、レンズのイメージサークルから逸脱する光を、光変調部によって抑制できる。このため、イメージサークルから逸脱した光がプロジェクターの内部や鏡筒の内部に照射されることによる影響を抑制でき、例えば、プロジェクターの内部や鏡筒の内部の昇温等を回避あるいは低減できる。
また、本発明は、少なくとも前記光源及び前記光変調部を収容する本体を備え、前記投射光学系は、前記本体の一方側から他方側に向けて前記画像光を照射し、前記制御部は、前記光変調部の描画領域において、前記投射光学系により前記本体の表面に照射される前記画像光に対応する位置に前記抑制領域を設け、前記抑制領域を避ける位置に前記画像を描画させる。
本発明によれば、投射光学系から出射された光の一部が本体に遮られてケラレが発生した場合に、本体により遮られる光の光量を抑え、本体により遮られない範囲に画像を投射できる。これにより、本体に反射する光による影響を抑えることができ、必要な画像を、本体で遮られることなく投射できる。
また、上記課題を解決するため、本発明は、光源と、画像を描画可能な描画領域を有し、前記描画領域に描画された画像によって前記光源が発する光を変調する光変調部と、投射レンズを有し、前記光変調部により変調された画像光を投射する投射光学系と、前記投射レンズを移動させるレンズシフト機構と、を有するプロジェクターを制御して、前記投射レンズの位置に基づいて、前記光変調部の描画領域に、前記画像光の光量を抑える抑制領域を設けるステップを有する。
本発明によれば、本体の構造や光学設計と、投射レンズの光軸との位置関係に起因して投射画像の一部が欠落しても、欠落していない範囲を利用して画像を投射できる。さらに、光変調部によって、正常な方向に投射されない光の光量を抑えるので、これらの光による悪影響を回避あるいは低減できる。従って、プロジェクターの利便性を損なわないように、投射画像の欠落による影響や不具合を、回避あるいは低減できる。
第1実施形態のプロジェクターの外観図。 プロジェクターの機能ブロック図。 記憶部が記憶するレンズ情報の模式図。 レンズユニットの構成例を示す要部断面図。 プロジェクターの投射状態の例を示す図。 プロジェクターの投射状態の例を示す図。 プロジェクターの投射状態の例を示す図。 レンズシフト機構の動作範囲を示す図。 光変調部において画像を描画する領域の構成例を示す模式図。 プロジェクターの投射状態の例を示す図。 プロジェクターの投射状態の例を示す図。 プロジェクターの投射状態の例を示す図。 プロジェクターの動作を示すフローチャート。 第2実施形態のプロジェクターの機能ブロック図。 プロジェクターの動作を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明を適用した第1実施形態に係るプロジェクター100の外観図である。プロジェクター100は、本体101と、本体101に対して着脱可能なレンズユニット115とを備える。図1は、レンズユニット115として、短焦点型のレンズユニット115Aを本体101に装着した構成例を示す。
本体101は略箱形であり、本体101の内部に、後述する投射部110(図2)及びその他の各部が収容される。本体101の長手方向における一方側の端部を端部101Aとし、他方側の端部を、端部101Bとする。本体101の上面102は、ほぼ平面に構成される。
本体101の端部101Aに、レンズマウント117(図2)が配置される。レンズマウント117(レンズ装着部)は、レンズユニット115を装着する装着部として機能する。図1に示すレンズユニット115Aは、本体101から端部101A側に出射される光を、端部101B側に出射する。
また、詳細は後述するが、レンズユニット115は交換可能である。レンズマウント117に装着するレンズユニット115を取り外して、他の種類のレンズユニット115を装着できる。
図2は、プロジェクター100の構成を示す機能ブロック図である。
プロジェクター100は、パーソナルコンピューターや各種映像プレーヤー等の外部の画像供給装置300に接続され、この画像供給装置300から供給される画像信号に基づく画像を投射対象に投射する。
画像供給装置300は、例えば、ビデオ再生装置や、DVD(Digital Versatile Disk)再生装置、テレビチューナー装置、CATV(Cable television)のセットトップボックス、ビデオゲーム装置等の映像出力装置、パーソナルコンピューター等である。
本実施形態では、スクリーンSCを投射対象とする。スクリーンSCは平面または幕で構成され、具体的形状は任意である。投射対象は、スクリーンSCのほかに、壁面、天井面、床面などの一様な平面であってもよい。また、建物の外壁のように、平らでない面を投射対象にしてもよい。
また、プロジェクター100の使用態様は、スクリーンSCに対して正面から画像光を投射するフロントプロジェクション型の投射方法、及び、スクリーンSCの背面に画像光を投射する背面投射型の投射方法のいずれでもよい。
プロジェクター100は、画像供給装置300に接続するインターフェース(I/F)部201を備える。インターフェース部201は、ケーブルを介して画像供給装置300に接続される有線インターフェース、及び/または、無線により画像供給装置300とデータを送受信する無線通信インターフェースである。例えば、インターフェース部201は、Ethernet(登録商標)、IEEE1394、USB、RS−232C等のデータ通信用のインターフェースであってもよい。また、例えば、インターフェース部201は、MHL(登録商標)、HDMI(登録商標)、DisplayPort等の画像データ用のインターフェースであってもよい。また、インターフェース部201は、画像供給装置300からアナログ画像信号が入力された場合に、このアナログ画像信号をデジタルデータに変換するA/D変換回路を備えてもよい。
インターフェース部201(取得部)は、画像供給装置300から入力される画像信号を、画像データに変換して画像処理部203に出力する。
プロジェクター100は、光学的な画像の形成を行う投射部110、及び、投射部110により表示される画像を電気的に処理する画像処理系を備える。
投射部110は、光源111、光変調部112及び投射光学系113を備える。
光源111は、キセノンランプや超高圧水銀ランプ等のランプ、或いは、LED(Light Emitting Diode)やレーザー光源等の固体光源を備える。光源111は、光源駆動部121に接続される。光源駆動部121は、バス180に接続され、同じくバス180に接続された制御部250の制御に従って、光源111への電源供給を制御し、光源111の光源を点灯及び消灯させる。
光源111が発する光は、光変調部112に入射する。光源111は、光源が発した光を光変調部112に導くリフレクターを備えてもよい。
光変調部112は、光源111が発した光を変調する変調素子を備える。本実施形態では、光変調部112は、R(赤),G(緑),B(青)の各色成分に対応する3つの液晶パネル112R、112G、112Bを備える。この構成では、光源111が射出する光は、ダイクロイックミラー(図示略)等の光学系によって分離され、R,G,Bの色光となって、光変調部112に入射する。光変調部112が有する液晶パネル112R、112G、112Bは、それぞれ、R,G,Bの各色光を変調する。光変調部112が変調した光は画像光となって、投射光学系113に向けて出射される。
光変調部112は、光変調部駆動部122に接続される。光変調部駆動部122は、バス180によって制御部250に接続され、制御部250の制御に従って液晶パネル112R、112G、112Bに画像を描画する。
光変調部駆動部122には、画像処理部203からR,G,Bの各原色に対応する画像データが入力される。光変調部駆動部122は、入力された画像データを液晶パネル112R、112G、112Bの動作に適したデータ信号に変換する。光変調部駆動部122は、変換したデータ信号に基づき、液晶パネル112R、112G、112Bの各画素に電圧を印加することにより、液晶パネル112R、112G、112Bに画像を描画する。
投射光学系113は、本体101の内部に配置される内部光学系114、及び、レンズユニット115を含む。内部光学系114は、光変調部112が変調した画像光を、レンズマウント117に装着されるレンズユニット115に導く。内部光学系114は、プリズム、ミラー、レンズアレイ、或いはその他の種類の光学素子を備える。
レンズマウント117は、レンズユニット115を固定する治具である。レンズマウント117にレンズユニット115が装着された状態で、レンズユニット115はレンズマウント117によって支持される。
具体的な構成例を挙げる。例えば、レンズユニット115及びレンズマウント117に、金属製のリング及び筒を備える構成とすることができる。この構成では、レンズユニット115の端部に金属製のリングが配置され、このリングに突起が形成される。レンズマウント117にはレンズユニット115のリングを収容する金属製の筒が設けられ、筒の内側に、レンズユニット115のリングの突起に嵌合する溝が形成される。この構成では、レンズユニット115のリングを、レンズマウント117の筒に収めることにより、レンズユニット115がレンズマウント117に保持される。また、レンズユニット115のリングの突起が、レンズユニット115の筒の溝に嵌合することで、レンズユニット115がレンズマウント117に固定される。なお、レンズユニット115をレンズマウント117に、着脱可能に固定する構造は任意であり、マグネットやボルトによりレンズユニット115をレンズマウント117に固定する構造としてもよい。また、樹脂製の部品を用いた構造とすることも勿論可能である。
レンズユニット115は、レンズユニット115の種類や個体を特定する情報を示す情報を記憶するレンズIDメモリー23を有する。レンズIDメモリー23は、書き換え可能に情報を記憶する記憶デバイスであってもよく、書き換え不能に情報が記録される記録媒体であってもよい。
レンズマウント117は、レンズIDメモリー23が記憶する、或いはレンズIDメモリー23に記録された情報を読み取り可能に構成される。詳細には、レンズマウント117に、レンズ情報取得部124が接続され、レンズ情報取得部124がレンズIDメモリー23から情報を読み取る処理を実行する。
レンズIDメモリー23は、例えば、半導体メモリーデバイスであってもよく、RFID(Radio Frequency IDentifier)等の非接触ICタグであってもよい。この場合、レンズマウント117は、レンズIDメモリー23の端子に導通する読取端子を備えてもよいし、レンズIDメモリー23から非接触データ読み取りを行うためのアンテナやインターフェース回路を備えてもよい。これらの読取端子やインターフェース回路はレンズ情報取得部124の一部を構成する。
また、レンズIDメモリー23は、形状や配列によりレンズユニット115の種類やIDを示す構造であってもよい。例えば、レンズIDメモリー23は、光を反射する金属片や樹脂片で構成されてもよい。また、例えば、レンズIDメモリー23は、レンズユニット115の種類やIDを示す穴が形成された金属片あるいは樹脂片であってもよい。この場合、レンズ情報取得部124は、レンズマウント117において、上記金属片または樹脂片の数、若しくは穴の数や配置を検出する光センサーを備えてもよい。
レンズマウント117は、レンズシフト機構116を介して本体101に支持される。レンズシフト機構116は、レンズマウント117をシフトさせる機構である。例えば、モーター或いはアクチュエーターと、モーター或いはアクチュエーターの動作によりレンズマウント117を移動させるギアーと、レンズマウント117をシフト可能に支持するレールとを備える。
レンズシフト機構116には投射光学系駆動部123が接続される。投射光学系駆動部123は、バス180によって制御部250に接続される。投射光学系駆動部123は、制御部250の制御に従ってレンズシフト機構116のモーター或いはアクチュエーターを動作させる。例えば、レンズシフト機構116は、ステッピングモーターを備える構成であってもよい。この場合、投射光学系駆動部123は、レンズシフト機構116のステッピングモーターを動かす駆動電力と、ステッピングモーターの動作量を指定する駆動パルスとをレンズシフト機構116に出力する構成であってもよい。
レンズシフト機構116の動作により、レンズマウント117が移動する。これにより、レンズユニット115の位置をシフトさせることができる。レンズユニット115のシフトの方向、すなわち、レンズマウント117の移動方向は、例えばスクリーンSCに投射される投射画像が左右方向(図5のX方向)、及び上下方向(図5のY方向)に移動させる方向である。
本体101は、操作パネル131を備える。操作パネル131は、本体101の表面において、ユーザーが操作可能な位置に配置される。操作パネル131は、ユーザーにより操作されるスイッチを備える。また、操作パネル131は、プロジェクター100の動作状態やスイッチ操作の内容を表示するインジケーターを備えてもよい。
操作パネル131は、操作検出部133に接続される。操作検出部133は、操作パネル131のスイッチの操作を検出し、操作されたスイッチに対応する操作信号を制御部250に出力する。また、操作検出部133は、制御部250の制御に従い、プロジェクター100の動作状態や設定状態に応じて操作パネル131のインジケーターランプを点灯、或いは点滅させる。
プロジェクター100は、ユーザーが使用するリモコン5を有する。リモコン5はユーザーが操作するスイッチやボタンを備え、これらのスイッチ、ボタンの操作に対応して赤外線信号を送信する。
本体101は、リモコン5が発する赤外線信号を受光するリモコン受光部132を備える。リモコン受光部132は、リモコン5が発する赤外線信号を受光して、デコードすることにより、リモコン5における操作内容を示す操作信号を生成し、制御部250に出力する。
プロジェクター100の画像処理系は、プロジェクター100を制御する制御部250を中心に構成される。画像処理系は、制御部250、画像処理部203、フレームメモリー205、記憶部207を備える。制御部250、画像処理部203及び記憶部207は、バス180に接続される。
画像処理部203は、制御部250の制御に従って、インターフェース部201から入力される画像データの属性を判定する。例えば、画像処理部203は、画像データに対し、画像サイズや解像度の判定、2D(平面)画像か3D(立体)画像かの判定、静止画像か動画像かの判定、フレームレートの判定等を行う。画像処理部203は、画像データをフレーム毎にフレームメモリー205に書き込み、書き込んだ画像に対して画像処理を実行する。
画像処理部203が実行する画像処理には、例えば、解像度変換(スケーリング)処理、フレームレート変換処理、形状補正処理、ズーム処理、色調補正処理、輝度補正処理、ガンマ補正処理等が含まれる。また、これらのうち複数の処理を組み合わせて実行することも勿論可能である。
解像度変換処理は、画像処理部203が、画像データの解像度を、制御部250により指定された解像度、例えば液晶パネル112R、112G、112Bの表示解像度に合わせて変換する処理である。
フレームレート変換処理は、画像処理部203が、画像データのフレームレートを、制御部250により指定されたフレームレートに変換する処理である。
形状補正処理は、画像処理部203が、制御部250から入力される補正パラメーターに従って画像データを変換して、スクリーンSCに投射する画像の形状を補正する処理である。
ズーム処理は、リモコン5あるいは操作パネル131の操作によりズームが指示された場合に、画像処理部203が、画像を拡大/縮小する処理である。
色調補正処理は、画像データの色調を変換する処理である。画像処理部203は、制御部250により指定された色調に合わせて画像データに含まれる各画素のデータを変更する。例えば、プロジェクター100は、色調補正処理によって、映画鑑賞に適した色調、スクリーンSCが明るい環境に設置された場合に適した色調、黒板などの非白色のスクリーンSCに投射する場合に適した色調等を実現する。画像処理部203は、色調補正処理に加え、コントラスト調整等を行ってもよい。
輝度補正処理は、画像処理部203が、画像データの輝度を補正する処理である。輝度補正処理により、画像データの輝度が、光源111の発光状態やプロジェクター100が設置された環境の明るさ等に対応した輝度に補正される。
画像処理部203が実行する上記の処理の内容、パラメーター、及び処理の開始、終了のタイミングは制御部250により制御される。画像処理部203が上記処理を実行する場合、フレームメモリー105に描画された画像の各画素のデータが更新される。
画像処理部203は、フレームメモリー105の各画素のデータで構成される画像データを読み出して、R,G,Bの各色の画像データに分離し、分離した画像データを光変調部駆動部122に出力する。これにより、光変調部駆動部122は、Rの画像データに基づき液晶パネル112Rに画像を描画(形成)し、Gの画像データに基づき液晶パネル112Gに画像を描画し、Bの画像データに基づき液晶パネル112Bに画像を描画する。
記憶部207は、各種データやプログラムを不揮発的に記憶する。例えば、記憶部207は、フラッシュROM、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性メモリーデバイスで構成される。記憶部207は、制御部250が処理するデータや、制御部250が実行する制御プログラムを記憶する。
また、記憶部207は、レンズ情報207A(図3)を記憶する。
図3は、記憶部207が記憶するレンズ情報207Aの一例を示す模式図である。
図3に例示するレンズ情報207Aは、レンズIDと、レンズIDに対応するレンズシフト範囲とを含む。レンズIDは、レンズIDメモリー23に記憶されレンズ情報取得部124により読取可能な情報である。レンズIDは、例えば、レンズユニット115の種類を示す情報、或いは、各々のレンズユニット115の個体を識別するIDであってもよい。レンズ情報207Aが含むレンズシフト範囲は、レンズマウント117を移動させることが適切な範囲として予め設定される範囲である。レンズシフト範囲は、レンズマウント117の位置の範囲ということもできる。また、レンズマウント117を動かすレンズシフト機構116の動作範囲ということもできる。
詳細は後述するが、レンズシフト機構116によりレンズマウント117を移動させることが可能な範囲において、レンズユニット115の種類によって不具合を招く場合がある。例えば、1つのレンズユニット115の形状が、他の種類のレンズユニット115と異なっているとすれば、レンズマウント117を移動させるとレンズユニット115と本体101とが干渉することがある。レンズユニット115の種類によって形状やサイズが異なる場合には、このような問題が起こり得る。レンズ情報207Aは、少なくともレンズユニット115の種類を特定可能な情報であるレンズIDに、適切なレンズマウント117の位置を、対応付けて含む。このため、制御部250は、後述するように、レンズマウント117の位置が適切な範囲内か否かを、レンズユニット115の種類に対応して判定できる。
制御部250は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のハードウェア(いずれも図示略)を備える。制御部250は、所定の制御プログラムをCPUによって実行することにより、プロジェクター100を制御する。ROMは、不揮発性の記憶装置であり、CPUが実行する制御プログラム、及び、この制御プログラムで処理されるデータを格納する。RAMは、CPUのワークエリアを構成する。CPUは、ROMや記憶部207から読み出した制御プログラムをRAMに展開し、展開された制御プログラムを実行してプロジェクター100の各部を制御する。
また、制御部250は、機能ブロックとして、投射制御部251、描画制御部252、レンズ識別部253、及び、レンズシフト制御部254を備える。これらの機能ブロックは、CPUが、ROMや記憶部207に記憶された制御プログラムを実行することで実現される。
投射制御部251は、画像処理部203を制御して、インターフェース部201を介して画像供給装置300から供給された画像データに基づいてフレームメモリー205に画像を描画させる。また、投射制御部251は、光変調部駆動部122を制御して、フレームメモリー205に描画された画像を液晶パネル112R、112G、112Bに描画させる。
描画制御部252は、光変調部駆動部122が液晶パネル112R、112G、112Bに描画する範囲を制御する。光変調部駆動部122は、画像処理部203から入力される画像データに基づき、液晶パネル112R、112G、112Bのそれぞれが有する画素の値(画素値)を決定することにより、描画を行う。描画制御部252は、光変調部駆動部122に対し、液晶パネル112R、112G、112Bで描画する範囲を指定する。光変調部駆動部122は、液晶パネル112R、112G、112Bにおいて指定された範囲に画像を描画する。この場合、指定された範囲外の画素は、描画されないため、画素値が定まらないが、光変調部駆動部122は、例えば指定された範囲外の画素の画素値を黒色(例えば、R,G,B=0,0,0)とすることができる。
レンズ識別部253(識別部)は、レンズ情報取得部124がレンズIDメモリー23から取得するレンズIDに基づき、レンズマウント117に装着されたレンズユニット115の種類を識別し、判定する。
レンズシフト制御部254は、投射光学系駆動部123を制御することにより、レンズシフト機構116のシフト量を設定する。レンズシフト制御部254は、操作パネル131あるいはリモコン5の操作により、レンズユニット115のレンズシフトが指示された場合、または、予めレンズシフト量が設定されている場合に、投射光学系駆動部123を制御する。レンズシフト制御部254は、レンズマウント117を移動させる移動量に基づき、レンズシフト機構116のモーターあるいはアクチュエーターの動作量を求め、求めた動作量をレンズシフト機構116に指示する。レンズシフト制御部254は、例えば、レンズマウント117の現在の位置と、レンズマウント117の移動後の位置とに基づいて、レンズシフト機構116の動作量を求めてもよい。また、レンズシフト制御部254は、操作パネル131またはリモコン5の操作によって指定される投射画像の移動量に基づき、レンズシフト機構116の移動量を求めてもよい。
図4は、レンズユニット115の構成例であるレンズユニット115Aの要部断面図である。
上述のように、レンズマウント117(図2)にはレンズユニット115を着脱可能であり、種類や構造が異なる複数のレンズユニット115のいずれかを選択して、レンズマウント117に装着できる。レンズユニット115の種類とは、例えば、レンズユニット115の光学特性の違いにより分類できる。この場合、レンズユニット115を交換することにより、プロジェクター100の光学特性を変更できる。
レンズユニット115の種類は、例えば、標準的な光学特性を有する標準レンズ、本体101からスクリーンSCまでの距離が短い場合に適した短焦点レンズ、及び、本体101からスクリーンSCまでの距離が長い場合に適した望遠レンズが挙げられる。例えば、これらの種類のレンズユニット115を、本体101からスクリーンSCまでの距離、及び/または、スクリーンSCのサイズに対応して交換することにより、スクリーンSCに、適切なサイズの投射画像を投射できる。また、台形歪みを補正した状態で投射画像を投射できる。
レンズユニット115Aは、レンズマウント117に装着可能なレンズユニット115の一種であり、短焦点型のレンズユニットである。
レンズユニット115Aの端部には、台座22が配置される。台座22は、例えば金属製のリングであり、レンズマウント117(図2)に嵌め込むことが可能である。台座22にはレンズIDメモリー23が取り付けられる。レンズIDメモリー23は、台座22がレンズマウント117に固定された状態で、レンズ情報取得部124によってレンズIDメモリー23を読取可能な位置に設置される。例えば、レンズマウント117に台座22が固定された位置で、レンズ情報取得部124がレンズIDメモリー23から情報を読み取るための端子がレンズIDメモリー23に接触する構成としてもよい。また、例えば、レンズマウント117に台座22が固定された位置で、レンズ情報取得部124がレンズIDメモリー23の金属片、樹脂片あるいは穴を検出する光センサーが、レンズIDメモリー23に向き合う構成としてもよい。
レンズユニット115Aは、レンズやミラーを含む複数の光学素子を内蔵する。レンズユニット115Aは、これらの光学素子を収容する中空の鏡筒21を有する。また、図4において、本体101内部の内部光学系114(図2)からレンズユニット115Aに入射する光束を入射光ILとして示す。
レンズユニット115Aの光学素子は、中継レンズ群25、方向変更光学素子26、27、及び、広角レンズ系28を含む。中継レンズ群25は複数のレンズで構成され、入射光ILを方向変更光学素子26に導く。方向変更光学素子26、27は、入射光ILの方向を変更する光学素子であり、ミラー、或いはプリズムを用いることができる。レンズユニット115Aを構成する各種レンズは、本発明の投射レンズに相当し、例えば、広角レンズ系28、及び、レンズ群28Aは、投射レンズに対応する。
方向変更光学素子26及び方向変更光学素子27を経た入射光ILは、広角レンズ系28に導かれ、広角レンズ系28により画像光LとしてスクリーンSCに投射される。広角レンズ系28の末端(出射端)側に位置するレンズ群28Aは径が大きいため、レンズ群28Aを構成するレンズは、光軸AXに対し一方側が切り落とされた、非円形の形状となっている。なお、レンズ群28Aは1枚のレンズで構成されてもよい。
図4に示したように、画像光Lは、広角レンズ系28で屈折し、レンズ群28Aを通ってスクリーンSC(図2)に向けて照射される。レンズ群28Aにおいて、画像光Lは、レンズ群28Aの光軸AXに対し一方側(図4では上側)を通る。このため、レンズ群28Aの一部、すなわちレンズ群28Aの光軸AXに対し他方側(図4では下側)を切り落としても、画像光Lの投射に影響を与えない。このため、図4に示すように、レンズ群28Aを、円形のレンズの一部を切り落とした形状とすることで、レンズユニット115Aの軽量化と小型化を実現できる。
また、レンズユニット115Aを、通常の焦点距離を有するレンズユニット115や、望遠レンズを有するレンズユニット115に交換することも可能である。これらのレンズユニット115は、方向変更光学素子26、27に相当する光学素子を備えず、直管形状とすることができる。この場合、内部光学系114(図2)が出射する画像光は、方向を変更せずにスクリーンSCに投射される。
図5は、プロジェクター100の投射状態の例を示す図である。図5は、レンズユニット115Aに代えて、直管状のレンズユニット115Bを本体101に装着した場合の投射状態を示す。
レンズユニット115Bは、レンズユニット115Aと同様にレンズマウント117に装着可能である。レンズユニット115Bは、内部光学系114(図2)が出射する画像光をスクリーンSCに投射するレンズ群を内蔵する。レンズユニット115Bは、レンズマウント117に装着された場合、本体101の端部101A側からスクリーンSCに画像光Lを投射する。
プロジェクター100が投射する画像光LがスクリーンSCに画像を投射(表示)可能な領域を、投射可能領域401として示し、投射可能領域401において実際に表示される画像を投射画像402とする。投射可能領域401は、画像光LがスクリーンSCに当たる範囲を示す。図5はスクリーンSCの正面にプロジェクター100が設置された例を示す。このため、投射可能領域401は矩形であるが、例えばプロジェクター100があおり投射をする場合は、投射可能領域401は、台形歪みにより変形する。
本実施形態では、プロジェクター100が備えるレンズシフト機構116は、レンズマウント117を、本体101に対して上下方向、及び、左右方向に移動させることができる。レンズマウント117が移動すると、本体101に対してレンズユニット115Bが移動する。これにより、内部光学系114(図2)からレンズユニット115Bに入射する画像光と、レンズユニット115Bのレンズ群の光軸との相対位置がシフトするので、スクリーンSCの投射可能領域401の位置が移動する。具体的には、レンズシフト機構116の動作によって、スクリーンSCの投射可能領域401は、図5に符号Xで示す横方向(水平方向)、及び、符号Yで示す縦方向(垂直方向)に移動する。
図5に、レンズシフト機構116の動作の下限位置ULを破線で示す。下限位置ULは、レンズシフト機構116によってレンズマウント117を最も下方に移動させた場合の位置である。下限位置ULは、レンズマウント117の位置と考えてもよいし、レンズユニット115の下限の位置と考えてもよい。
図6は、プロジェクター100の投射状態の別の例を示す図である。図6は、レンズユニット115Aを本体101に装着した場合の投射状態を示す。
レンズユニット115Aは、本体101の内部で内部光学系114(図2)が出射する画像光の方向を変更して、スクリーンSCに投射する。レンズユニット115Aは、端部101Aから端部101Bに向かう方向に画像光Lを投射する。このため、レンズユニット115Aを使用する場合は、プロジェクター100は、端部101BがスクリーンSCに近くなる向きに設置される。
図4を参照して説明したように、レンズユニット115Aは内部光学系114からの入射光ILの方向を変更するので、図6に示すように、端部101Aから端部101Bに向かう方向に画像光Lを投射できる。この設置状態では、レンズ群28AとスクリーンSCとの間に本体101が位置するので、レンズ群28AとスクリーンSCとの間に必要な距離を確保し、かつ、本体101をスクリーンSCに接近させることができる。このため、プロジェクター100の設置に要する面積を小さくすることができる。
図6の例においても、レンズシフト機構116がレンズマウント117を移動させることにより、内部光学系114(図2)からレンズユニット115Aに入射する入射光IL(図4)と、レンズユニット115Aのレンズ群の光軸との相対位置がシフトする。これにより、スクリーンSCの投射可能領域401の位置が、図中符号X、Yで示す方向に移動する。また、レンズシフト機構116によりレンズユニット115Aを移動可能な範囲の下限は、下限位置ULである。図6の状態では、レンズユニット115Bが下限位置ULよりも上に位置する。
図7は、プロジェクター100の投射状態の別の例を示す図である。図7は、レンズユニット115Aをプロジェクター100に装着し、図6に示した状態よりも、レンズユニット115Aを下方に移動させた例を示す。
レンズユニット115Aが下方に移動すると、レンズ群28Aが本体101の上面102に接近する。レンズ群28AからスクリーンSCに向けて投射される画像光Lの広がり、および、上面102とレンズ群28Aとの距離によって、画像光Lの照射範囲が上面102に重なる可能性がある。
レンズユニット115Aは、短焦点型のレンズを有するので、レンズ群28Aから画像光Lが照射される範囲は、例えばレンズユニット115Bに比較して広角である。また、レンズユニット115Aは端部101Aから端部101Bに向けて画像光Lを投射するので、画像光Lの照射範囲が上面102に重なる可能性が高い。
図7の例では、画像光Lの一部が上面102に当たる状態を示す。この状態では、画像光Lの一部が上面102によって遮られるので、投射可能領域401の一部に欠落部410が発生する。上面102が画像光Lを遮る現象は、ケラレ(mechanical vignetting、或いは、vignetting)として知られる。例えば、レンズから出射された光が、スクリーンSCまでの光路上に存在する物体により部分的に遮られることで、スクリーンSCの投射画像の一部が視認できなくなる現象といえる。ケラレに起因して発生する欠落部410は、スクリーンSCにおいて画像光Lが届かない部分、すなわち画像光Lが照射されない部分である。欠落部410が投射画像402に重なる場合は、投射画像402の一部が欠けてしまう。
この場合、投射画像402を正常に投射できないという不具合が生じる。また、上面102において画像光Lが反射するので、この反射光が、意図しない方向に反射することによる影響が懸念される。
また、レンズシフト機構116によりレンズマウント117を移動させることにより、レンズユニット115の内部で、画像光がレンズユニット115のイメージサークルから逸脱することも考えられる。
例えば、図4に示したレンズユニット115Aにおいて、レンズシフト機構116によってレンズユニット115Aが上下方向に移動すると、中継レンズ群25の光軸に対する入射光ILの相対的位置が、符号Y方向に移動する。これにより、広角レンズ系28(レンズ群28Aを含む)の光軸に対しても入射光ILの相対位置が移動する。
この場合、入射光ILが、中継レンズ群25及び/または広角レンズ系28のイメージサークルから逸脱することが考えられる。レンズユニット115Aは短焦点型のレンズユニットであり、広角のレンズを備える。このため、レンズ径に比べてイメージサークルが小さいので、イメージサークルからの画像光の逸脱が起きやすい。また、例えば、図4に示すレンズユニット115Aでは、レンズ群28Aが、光軸AXに対して一方側を切り落とした形状となっている。このため、レンズユニット115Aのレンズ位置のシフトによって、画像光がレンズ群28Aのイメージサークルから逸脱する可能性がある。
レンズユニット115を構成するレンズのイメージサークルから逸脱した光は、レンズユニット115のレンズの周囲に照射される。例えば、レンズユニット115A(図4)では、レンズのイメージサークルから逸脱した光が、鏡筒21の内面に照射される。このため、レンズのイメージサークルから逸脱した光量が大きい場合、鏡筒21の温度上昇を招くことがある。鏡筒21の温度上昇は好ましい事態ではなく、例えば、レンズユニット115Aが樹脂製のレンズを有する場合、極端な温度上昇は避けるべきである。
プロジェクター100は、レンズシフト機構116によってレンズユニット115の位置を移動(シフト)させる場合に、上面102によるケラレ、及び、イメージサークルから逸脱する光による影響を回避または抑制する処理を実行する。
図8は、レンズシフト機構116にシフトするレンズマウント117の位置を示す図である。図8には、レンズマウント117の位置を点P1で示し、この位置P1が移動可能な範囲を実線で示す。
本実施形態のプロジェクター100は、レンズマウント117を本体101に対して横方向(水平方向)、及び、縦方向(垂直方向)に移動させることができる。すなわち、レンズマウント117の移動方向は、図8に符号Xで示す横方向、及び、符号Yで示す縦方向である。位置P1は、レンズマウント117の位置を点で表し、例えば、レンズマウント117の中心の位置を示す。
移動範囲451の中心CEは、レンズマウント117の基準位置である。例えば、レンズマウント117に対しレンズユニット115を着脱する場合、レンズマウント117の位置P1が、基準位置である中心CEに位置することが推奨される。例えば、レンズユニット115を取り外す場合には、取り外しの前に、リモコン5または操作パネル131の操作に従って、レンズマウント117を、位置P1が中心CEに達するまで移動する動作が行われる。なお、レンズユニット115の光学特性や仕様により、レンズマウント117の位置P1が中心CEから外れた位置で、レンズユニット115を着脱できる構成としてもよい。
移動範囲451は、レンズマウント117を移動可能な範囲を示す。移動範囲451は、レンズシフト機構116及びレンズマウント117の機械的機構の制限、或いは仕様により設定される移動範囲である。換言すれば、レンズマウント117を移動可能な最大の範囲が移動範囲451に相当する。例えば、短焦点型及び望遠型を除く、通常型のレンズユニット115(例えば、レンズユニット115B)をプロジェクター100に装着する場合、レンズマウント117は、位置P1が移動範囲451内となる位置に移動できる。
例えば、短焦点型のレンズユニット115Aがレンズマウント117に装着される状態では、レンズマウント117を移動可能な範囲は、移動範囲451よりも狭い。具体的には、位置P1は、移動範囲453、455内に限られる。位置P1が、図8に斜線で示す移動範囲455内であれば、レンズユニット115Aが投射する画像光Lの100%を、スクリーンSCに投射できる。
従って、移動範囲451は、通常型のレンズユニット115に対して適切な位置P1の位置といえる。また、短焦点型のレンズユニット115Aに対して適切な位置P1の位置は、移動範囲455であるといえる。
また、移動範囲453はレンズユニットを交換する時に中心CEに移動させるための移動範囲である。そして、位置P1が移動範囲453内であれば、投射可能領域401(図6)の50%以上を、正常にスクリーンSCに投射できる。つまり、位置P1が、移動範囲455の外で、かつ、移動範囲453内の位置にある状態では、光変調部112で変調された画像光の少なくとも一部がスクリーンSCに投射されない。スクリーンSCに投射されない光は、具体的には、上面102、及び/または、広角レンズ系28の投射可能範囲からの入射光ILの逸脱によりケラレが発生し、最大で、投射可能領域401の50%に相当する。
レンズシフト機構116がレンズマウント117を移動させる場合の位置、及び移動量は、制御部250のレンズシフト制御部254が制御する。例えば、図8に例示する移動範囲451、453、455、及び中心CEを示すデータが記憶部207に記憶され、レンズシフト制御部254が、記憶部207が記憶するデータに基づきレンズシフト機構116を制御する。
移動範囲451、453、455は、レンズユニット115に対応し、レンズユニット115の使用時に適切なレンズマウント117の位置の範囲を示す。従って、記憶部207は、レンズユニット115に対応して、移動範囲451または移動範囲453または移動範囲455に関するデータを記憶することが好ましい。例えば、レンズユニット115のレンズIDに対応付けて、移動範囲のサイズ、位置、形状等を示すデータを記憶部207が記憶してもよい。また、レンズ情報207Aに、移動範囲のサイズ、位置、形状等を示すデータを含めてもよい。また、複数のレンズの種類或いはレンズIDについて、それぞれのレンズの種類或いはレンズIDに対応する移動範囲のサイズ、位置、形状等を示すデータを、例えばテーブル形式で記憶部207が記憶する構成としてもよい。これらの構成により、制御部250は、レンズユニット115のレンズIDメモリー23に記録されたレンズIDに基づき、このレンズユニット115に対応する移動範囲に関するデータを得ることができる。このため、制御部250は、レンズマウント117に装着されたレンズユニット115に対して、適切なレンズマウント117の位置(位置P1)の範囲を求めることができる。
例えば、上面102で発生するケラレに対応して移動範囲を設定する場合、この移動範囲は、ケラレの態様、すなわち、本体101の形状及びレンズユニット115が投射する画像光Lの角度の影響を受ける。また、広角レンズ系28のイメージサークルから画像光が逸脱することに対応して、移動範囲を設定する場合、移動範囲のサイズや形状はレンズのイメージサークルやレンズの焦点距離等の影響を受ける。
レンズシフト制御部254は、位置P1と、移動範囲451、453、455を比較することができ、例えば、位置P1が移動範囲451内にあるか否かを判定できる。同様に、レンズシフト制御部254は、位置P1が移動範囲455内にあるか否かを判定できる。
本実施形態のプロジェクター100は、レンズシフト制御部254により、レンズマウント117の位置P1が適切な位置であるか否かを判定する。そして、プロジェクター100は、位置P1が適切な位置でない場合に、上面102に反射する光や広角レンズ系28のイメージサークルから逸脱する光の影響を抑えるため、光変調部112における描画範囲を描画制御部252によって制御する。
図9は、光変調部112において画像を描画する領域の構成例を示す模式図であり、光変調部112が備える3つの液晶パネル112R、112G、112Bのうち、液晶パネル112Rを例示する。
液晶パネル112Rにおいて画素が配置された描画領域1121は、各画素に画素値(階調値)を設定して描画が可能であり、いわゆる描画可能領域に相当する。描画領域1121において、実際に画像が描画される画像領域1125は、画像の大きさ、解像度、画素数等に応じて決定される。また、図示はしないが、液晶パネル112G、112Bにおいても、描画領域1121と同様に描画可能領域が設けられ、画像を描画できる。
レンズシフト制御部254が、レンズマウント117の位置P1が適切な位置でないと判定した場合、描画制御部252は、画像領域1125の一部を、使用しない領域に設定して、画素値の階調を設定する。具体的には、描画制御部252は、描画領域1121に抑制領域1122を設定する。抑制領域1122は、液晶パネル112Rから出射される画像光(変調光)の光量を抑制する領域であり、例えば、抑制領域1122の画素の階調値は「0」である。液晶パネル112G、112Bにおいても同様に抑制領域1122を設けることができ、抑制領域1122に含まれる画素の階調値は「0」とされる。
抑制領域1122の画素値は描画制御部252により制御され、画像領域1125が抑制領域1122に重なる場合であっても、抑制領域1122の画素値は、画像光の光量を抑制するための値を保つ。
抑制領域1122の位置、サイズ、形状は、図9に示す例に限定されない。例えば、上面102により遮られる画像光に対応する位置、サイズ、及び形状の抑制領域1122を設定することが可能である。また、広角レンズ系28のイメージサークルと入射光IL(図4)との相対位置に対応して、イメージサークルから逸脱する光に対応する位置、サイズ、及び形状の抑制領域1122を設定することが可能である。
図10及び図11は、光変調部112に抑制領域1122を設定した場合のプロジェクター100の投射状態の例を示す図である。
図10の例では、上面102のケラレにより投射可能領域401が欠けてしまう領域、すなわち欠落部410(図7)に対応して、抑制領域1122が設定される。この場合、抑制領域1122では画像が黒一色となるので、スクリーンSC上には、抑制領域1122に対応する黒表示部411が現れる。黒表示部411ではスクリーンSCに光が照射されていない。このため、スクリーンSCに現れる投射画像402は、図7に示すように、欠落部410を有する状態と同様である。しかしながら、投射画像402に反射する光の光量や、広角レンズ系28のイメージサークルから逸脱する光の光量を抑えることができるので、不要な反射光による影響、レンズユニット115Aの過熱等を回避できる。
また、図11に示す例では、光変調部112の描画領域1121に、抑制領域1122を設定した上、画像領域1125を移動させた例を示す。画像領域1125が抑制領域1122に重なる場合、上述したように、抑制領域1122の階調は画像領域1125に関係なく設定される。つまり、抑制領域1122には画像を描画できないので、抑制領域1122を避ける位置に画像領域1125を設定すれば、画像を、欠けることなく描画できる。この場合、図11に示すように、投射可能領域401において黒表示部411を避ける位置に投射画像402が配置される。従って、投射画像402を欠けることなくスクリーンSCに結像させることができる。
プロジェクター100がスクリーンSCの正面に位置しない場合は、プロジェクター100の光軸とスクリーンSCとの角度により台形歪みが生じる。プロジェクター100は、幾何補正機能を有する構成であってもよい。この場合、プロジェクター100は、台形歪みを補正するため、液晶パネル112Rの画像領域1125を、投射画像402の歪みを補償する形状に変形する。例えば、制御部250は、描画領域1121に抑制領域1122を形成し、抑制領域1122を避ける位置に描画領域1121を配置する。これにより、台形歪みを補正する場合に、投射画像402を欠けることなくスクリーンSCに結像させることができる。
図7に示した欠落部410は矩形であるが、実際の欠落部410は、本体101の形状、レンズユニット115が投射する画像光Lの投射角度、及び、レンズ群28Aと上面102との間の距離等によって異なる。従って、欠落部410の形状は矩形とは限らず、欠落部410のサイズも様々である。黒表示部411は、欠落部410のサイズや形状に対応して形成されることが好ましい。このため、黒表示部411の形状、すなわち、抑制領域1122の形状も、矩形に限定されない。なお、黒表示部411は、欠落部410の全部、或いは、大部分を含むことが好ましい。黒表示部411が欠落部410を含んでもよく、黒表示部411が欠落部410以外の部分を含んでもよい。描画制御部252は、欠落部410に対応して抑制領域1122の位置、サイズ、及び形状を決定する。
図12は、光変調部112に抑制領域1122を設定した場合におけるプロジェクター100の投射状態の別の例を示す。
図12の例では、画像光Lの一部がレンズ群28Aのイメージサークルから逸脱したことが原因で、スクリーンSCの投射画像40の上部の隅に欠落部410Aを生じている。欠落部410Aは、レンズ群28Aのイメージサークルの縁に沿った形状となっているので、投射可能領域401の上部において左右の隅が円弧状に欠ける。
図12に例示した現象は、例えば、光変調部112の仕様に対してレンズユニット115Aのイメージサークルが小さい場合に、レンズユニット115Aがシフトすることにより発生し得る。このような場合、光変調部112とレンズユニット115Aの仕様が適正とはいえないが、部分的に画像を投射できる。プロジェクター100は、光変調部112の描画領域1121に、抑制領域1122を設定することにより、円弧状の欠落部410Aの発生に対処できる。
具体的には、欠落部410Aに円弧状の部分と、円弧状の部分に繋がる領域とを含む抑制領域1122を設定し、描画領域の形状を矩形とする。この場合、黒表示部411は、図12に示すように欠落部410A以外の部分を含み、投射画像402の形状は矩形となる。この処理によって、画像光Lがイメージサークルから部分的に逸脱することで投射可能領域401が矩形でなくなった場合であっても、矩形の投射画像402を投射できる。
上記の例では画像表示領域の1辺のみに黒表示部411を設けたが、黒表示部411を設ける位置、すなわち抑制領域1122を設定する位置は、この例に限定されない。例えば、1辺に交差する2辺も含めて黒表示部を設けることにより、アスペクト比が変わらないようにすることも可能となる。
また、図11の例で説明したように、光変調部112において、描画領域1121に抑制領域1122を設定した場合に、画像領域1125を移動させて、画像を、欠けることなく描画できる。このため、図12のように円弧状のケラレが生じた場合であっても、矩形の投射画像402を、欠けることなくスクリーンSCに結像させることができる。
描画制御部252は、レンズユニット115の種類と、予め記憶部207に記憶されるデータと、レンズユニット115の位置とに基づき、抑制領域1122の位置、サイズ、及び形状を決定する。レンズユニット115の位置は、本体101に対するレンズユニット115の相対位置であり、図8に示した位置P1に相当する。上述のように、上面102のケラレにより欠落部410が発生する場合、欠落部410の形状やサイズは本体101の形状等を反映する。
典型的な例としては、レンズユニット115の種類と位置P1とから、抑制領域1122の位置、サイズ、及び形状を求めるためのデータを、記憶部207が記憶する。このデータは、レンズユニット115の種類と位置P1とに基づく演算処理を行うための関数、パラメーター、行列式、プログラム等であってもよい。或いは、レンズユニット115の種類と位置P1とに対応する抑制領域1122の位置、サイズ、及び形状を含むテーブル形式のデータであってもよい。レンズユニット115の種類は、例えば、レンズ情報取得部124がレンズIDメモリー23から取得するレンズIDであってもよい。また、複数のレンズIDに対応して、抑制領域1122の位置、サイズ、及び形状を求めるための1のデータが記憶部207に記憶されてもよい。
図13は、プロジェクター100の動作を示すフローチャートである。
制御部250は、レンズマウント117にレンズユニット115が装着されているか否かを判定する(ステップS11)。例えば、制御部250は、レンズ情報取得部124によって、レンズマウント117に装着されたレンズユニット115のレンズIDを読み取り可能な否かに基づき、レンズユニット115の有無を判定する。レンズユニット115が装着されていない場合(ステップS11;No)、装着されるまで待機する。レンズユニット115が装着されていると判定した場合(ステップS11;Yes)、制御部250は、レンズ情報取得部124によってレンズIDメモリー23からレンズIDを取得する(ステップS13)。
制御部250は、レンズIDメモリー23から取得したレンズIDに対応するレンズ情報207Aを参照し、レンズ情報207Aに基づいて、レンズマウント117の位置として適切な範囲(シフト範囲)を決定する(ステップS13)。
ここで、制御部250は、リモコン5または操作パネル131の操作によりレンズユニット115のレンズシフトが指示されたか否かを判定する(ステップS14)。レンズシフトが指示された場合(ステップS14;Yes)、制御部250は、指示に従ってレンズシフト機構116を駆動してレンズマウント117を移動(シフト)させて(ステップS15)、ステップS16に移行する。また、レンズシフトの指示がない場合(ステップS14;No)、制御部250はステップS16に移行する。
ステップS16で、制御部250は、レンズマウント117の位置を検出する(ステップS16)。レンズマウント117の位置は、例えば、レンズシフト機構116の位置を検出する検出部(図示略)によって検出してもよいし、レンズシフト機構116の動作量に基づく演算処理により検出してもよい。検出部は、レンズシフト機構116のアクチュエーターやモーターの位置や駆動量を検出するセンサー、ロータリーエンコーダー等である。
制御部250は、ステップS16で検出したレンズマウント117の位置が、ステップS13で決定した適切な範囲を逸脱しているか否かを判定する(ステップS17)。適切な範囲内である場合(ステップS17;No)、制御部250は、後述するステップS24に移行する。
レンズマウント117の位置が適切な範囲を逸脱している場合(ステップS17;Yes)、制御部250は、報知を行うか否かを判定する(ステップS18)。制御部250は、例えば、投射画像402の欠落が生じる可能性があることを案内する画像やテキストを表示する方法、或いは、上記案内の音声を出力する方法、操作パネル131のインジケーターを点滅させる方法等により、報知を実行できる。報知を行うか否かは、例えば、事前の設定に従って判定してもよい。例えば、制御部250は、レンズ情報207Aに基づき、報知の要否を判定できる。この場合、レンズ情報207Aが、レンズIDに対応付けて、報知の要否を示す情報を含む構成であればよい。また、ステップS18で、報知を行うか否かについてユーザーによる指示を求めてもよい。
報知を行うと判定した場合(ステップS18;Yes)、制御部250は、上述した方法等による報知を行い(ステップS19)、ステップS20に移行する。また、報知を行わないと判定した場合は(ステップS18;No)、ステップS20に移行する。
ステップS20で、制御部250は、ステップS16で検出したレンズ位置に対応する抑制領域を決定する(ステップS20)。即ち、制御部250は、ステップS20で、抑制領域1122(図9)のように、光変調部112の描画領域において光量を抑制する領域の位置、サイズ、形状等を決定する。
制御部250は、ステップS20で決定した抑制領域に黒色を描画する処理を行う(ステップS21)。続いて、制御部250は、抑制領域を避けて画像を描画する処理を行うか否かを判定する(ステップS22)。この処理は、具体的には、図9で説明したように、抑制領域1122を避ける位置及びサイズで画像領域1125を描画する処理である。制御部250は、例えば、事前の設定に従って、或いは、リモコン5や操作パネル131による入力に従って、判定する。抑制領域を避けて画像を描画する処理を行うと判定した場合(ステップS22;Yes)、制御部250は、抑制領域を避けて画像を描画するように光変調部駆動部122に設定し(ステップS23)、ステップS24に移行する。また、上記処理を行わないと判定した場合(ステップS22;No)、制御部250は、ステップS24に移行する。
ステップS24で、制御部250は、レンズマウント117からレンズユニット115が取り外されたか否かを判定する(ステップS24)。レンズユニット115が取り外された場合は(ステップS24;Yes)、ステップS11に戻る。ここで、制御部250は、レンズマウント117の位置や抑制領域1122に関する設定等を初期化して、ステップS11に移行してもよい。
レンズユニット115が取り外されていない場合(ステップS24;No)、制御部250は、リモコン5または操作パネル131の操作によって、投射終了が指示されたか否かを判定する(ステップS25)。投射終了が指示された場合には(ステップS25;Yes)、本処理を終了する。また、投射終了が指示されていない場合(ステップS25;No)、制御部250はステップS14に戻る。
以上説明したように、本発明を適用した第1実施形態のプロジェクター100は、光源111と、画像を描画可能な描画領域1121を有し、描画領域1121に描画された画像によって光源111が発する光を変調する光変調部112とを有する。プロジェクター100は、レンズユニット115を有し、光変調部112により変調された画像光を投射する投射光学系113とを備える。また、プロジェクター100は、レンズユニット115の光軸、あるいはレンズユニット115が備えるレンズ等の光学部品の光軸に対し、垂直な方向に、レンズユニット115を移動させるレンズシフト機構116を備える。また、プロジェクター100は、光変調部112の描画を制御する制御部250を備える。制御部250は、レンズユニット115の位置に基づいて、光変調部112の描画領域1121に、画像光の光量を抑える抑制領域1122を設ける。プロジェクター100の構成あるいはプロジェクター100の制御方法によれば、本体101の構造や光学設計と、レンズユニット115の光軸との位置関係に起因して、投射画像の一部が欠落しても、欠落していない範囲を利用して画像を投射できる。例えば、上面102におけるケラレ、或いは、レンズのイメージサークルから画像光が逸脱することで、スクリーンSCの投射画像402の一部が、欠落部410となる。この場合に、欠落部410に対応する黒表示部411を形成することで、欠落部410に相当する画像光の光量を抑制する。このように、光変調部112によって、正常な方向に投射されない光の光量を抑えるので、これらの光による悪影響を回避あるいは低減できる。従って、プロジェクターの利便性を損なわないように、投射画像の欠落による影響や不具合を、回避あるいは低減できる。
プロジェクター100は、インターフェース部201を備え、制御部250は、インターフェース部201によって取得される画像データに基づく画像を、描画領域1121において抑制領域1122を避ける位置に描画させる。例えば、描画制御部252は、描画領域1121において、抑制領域1122を避けて画像領域1125を配置し、インターフェース部201で取得した画像データに基づき、画像領域1125に画像を描画できる。また、抑制領域1122以外の領域に画像領域1125を配置することで、画像処理部203がフレームメモリー105に描画した画像の全体を、欠けることなく投射できる。
制御部250は、画像データに基づく画像以外の所定色を抑制領域1122に描画させる。一例としては、抑制領域1122の各画素の階調値を0にする。本実施形態のプロジェクター100のように、R、G、Bの各色に対応する液晶パネルで階調値を0にすることで、抑制領域1122の各画素を黒色とすることができる。抑制領域1122の画素の画素値は0に限らず、予め設定された所定値よりも低い階調であればよい。これにより、正常な方向に投射されない光の光量を抑えることができる。
プロジェクター100は、レンズユニット115を取り外し可能に固定するレンズマウント117を備える。制御部250は、レンズマウント117に固定されたレンズユニット115の種類を識別するレンズ識別部253を備える。制御部250は、レンズユニット115の位置、及びレンズ識別部253が判定したレンズユニット115の種類に基づいて、光変調部112の描画領域1121に、画像光の光量を抑える抑制領域1122を設ける。これにより、正常な方向に投射されない投射レンズやプロジェクター本体や付属物等によってケラレる光の光量を抑えることができる。従って、ケラレた光による発熱等を抑制できる。さらに、抑制領域を避けて画像領域を配置することで、例えばレンズユニット115を交換する場合に、本体101の構造や光学設計と、レンズユニット115の光軸との位置関係に起因する投射画像の欠落に対処できる。
また、図4に示したように、プロジェクター100の構成では、レンズユニット115が備える広角レンズ系28のイメージサークルの中心が描画領域1121の中心に対して一方側にずれている。この場合、イメージサークルから画像光が逸脱する場合に、抑制領域1122を設けることで、逸脱する光の光量を抑えることができる。このように、いわゆる短焦点レンズなど、画像の欠落が発生しやすい構成において、正常な方向に投射されない光を抑えることにより、意図しない方向への光の照射を回避あるいは低減できる。
また、図4に示すように、レンズユニット115は、イメージサークルの一部を含む部分がカットされた非円形のレンズを含むレンズ群28Aを備える構成とすることができる。
この場合、レンズユニット115は、レンズを収容する鏡筒21を備える構成とすることができる。つまり、レンズユニット115を、略円形の外形の一部が欠落した非円形のレンズを備える構成とすることができる。この構成によれば、レンズのイメージサークルから逸脱する光を、光変調部112によって抑制でき、イメージサークルから逸脱した光が本体101の内部や鏡筒21の内部に照射されることによる影響を抑制できる。また、レンズユニット115が、略円形の外形の一部が欠落した非円形のミラーを備える構成とすることもできる。この場合も、ミラーの反射面から逸脱する光を、光変調部112によって抑制でき、光が本体101の内部や鏡筒21の内部において想定されていない位置に照射されることによる影響を抑制できる。
プロジェクター100は、少なくとも光源111及び光変調部112を収容する本体101を備える。投射光学系113は、本体101の一方側である端部101Aから他方側である端部101Bに向けて画像光を照射するレンズユニット115を備える構成とすることができる。この場合、制御部250は、光変調部112の描画領域1121において、投射光学系113により本体101の表面に照射される画像光に対応する位置に抑制領域1122を設ける構成とすることができる。この構成によれば、ケラレが発生した場合に、本体101により遮られる光の光量を抑え、本体101により遮られない範囲に画像を投射できる。
[第2実施形態]
図14は、本発明を適用した第2実施形態のプロジェクター100Aの機能ブロック図である。第2実施形態において、プロジェクター100(図2)と同様に構成される各部については、同符号を付し、説明を省略する。
プロジェクター100Aは、プロジェクター100と同様、画像供給装置300から供給される画像データに基づく画像をスクリーンSCに投射する。プロジェクター100Aは、光源111、光変調部112、及び、投射光学系113Aを含む投射部110Aを有する。投射光学系113Aは、投射光学系113(図2)と同様に構成されるが、レンズマウント117にレンズユニット115Aが固定されている点で、投射光学系113とは異なる。
レンズマウント117は、レンズユニット115Aを着脱不能に、或いは、取り外しされないことを前提に構成される。このため、プロジェクター100Aは、レンズ情報取得部124(図2)、及び、レンズIDメモリー23(図2)を備えない構成とすることができる。また、制御部250においてレンズ識別部253(図2)に相当する機能を実行しない。
この場合、プロジェクター100Aの使用方法は、レンズユニット115Aを使用して投射する場合に限定される。記憶部207は、レンズユニット115Aに対応するレンズ情報を記憶すればよい。具体的には、レンズ情報207A(図3)とは異なり、レンズIDを記憶部207が記憶する必要はない。この場合、記憶部207は、レンズユニット115Aに対応するレンズシフト範囲を記憶すればよい。また、描画制御部252は、レンズの種類等にかかわらず、レンズシフト機構116の位置に基づき、レンズマウント117の位置が適切か否かを判定できる。
図15は、第2実施形態のプロジェクター100Aの動作を示すフローチャートである。
例えば、リモコン5または操作パネル131の操作に従って、プロジェクター100Aが画像の投射を開始する場合に、制御部250は図15に示す動作を開始する。
制御部250は、リモコン5または操作パネル131の操作によりレンズシフトが指示されたか否かを判定する(ステップS31)。レンズシフトが指示された場合(ステップS31;Yes)、制御部250は、指示に従ってレンズシフト機構116を駆動してレンズマウント117を移動させ(ステップS32)、ステップS33に移行する。また、レンズシフトの指示がない場合(ステップS31;No)、制御部250はステップS33に移行する。
ステップS33で、制御部250は、レンズマウント117の位置を検出する(ステップS33)。レンズマウント117の位置は、例えば、レンズシフト機構116の位置を検出する検出部(図示略)によって検出してもよいし、レンズシフト機構116の動作量に基づく演算処理により検出してもよい。検出部は、レンズシフト機構116のアクチュエーターやモーターの位置や駆動量を検出するセンサー、ロータリーエンコーダー等である。
制御部250は、ステップS33で検出したレンズマウント117の位置が、適切な範囲を逸脱しているか否かを判定する(ステップS34)。適切な範囲内である場合(ステップS34;No)、制御部250は、後述するステップS41に移行する。
第2実施形態では、投射光学系113Aの仕様に合わせて、レンズマウント117の位置の適切な範囲が設定され、この適切な位置に関する情報がレンズ情報として記憶部207に記憶される。制御部250は、レンズユニット115の種類を識別することなく、記憶部207が記憶するレンズ情報に基づいて、レンズマウント117の位置に関して適切な位置を求めることができる。
レンズマウント117の位置が適切な範囲を逸脱している場合(ステップS34;Yes)、制御部250は、報知を行うか否かを判定する(ステップS35)。制御部250は、例えば、投射画像402の欠落が生じる可能性があることを案内する画像やテキストを表示する方法、或いは、上記案内の音声を出力する方法、操作パネル131のインジケーターを点滅させる方法等により、報知を実行できる。報知を行うか否かは、例えば、事前の設定に従って判定してもよい。例えば、制御部250は、記憶部207が記憶する設定情報等に基づき、報知の要否を判定できる。また、ステップS35で、報知を行うか否かについてユーザーによる指示を求めてもよい。さらに、あらかじめ報知が必要ないと考えられる場合には、後述するステップS36とともにステップS35を省略することができる。
報知を行うと判定した場合(ステップS35;Yes)、制御部250は、上述した方法等による報知を行い(ステップS36)、ステップS37に移行する。また、報知を行わないと判定した場合は(ステップS35;No)、ステップS37に移行する。
ステップS37で、制御部250は、ステップS33で検出したレンズ位置に対応する抑制領域を決定する(ステップS37)。即ち、制御部250は、ステップS37で、抑制領域1122のように、光変調部112の描画領域において光量を抑制する領域の位置、サイズ、形状等を決定する。
制御部250は、ステップS37で決定した抑制領域に黒色を描画する処理を行う(ステップS38)。続いて、制御部250は、抑制領域を避けて画像を描画する処理を行うか否かを判定する(ステップS39)。この処理は、例えば、ステップS21(図13)と同様の処理である。抑制領域を避けて画像を描画する処理を行うと判定した場合(ステップS39;Yes)、制御部250は、抑制領域を避けて画像を描画するように光変調部駆動部122に設定し(ステップS40)、ステップS41に移行する。また、上記処理を行わないと判定した場合(ステップS39;No)、制御部250は、ステップS41に移行する。
ステップS41で、制御部250は、リモコン5または操作パネル131の操作によって、投射終了が指示されたか否かを判定する(ステップS41)。投射終了が指示された場合には(ステップS41;Yes)、本処理を終了する。また、投射終了が指示されていない場合(ステップS41;No)、制御部250はステップS31に戻る。
以上説明したように、本発明を適用した第2実施形態のプロジェクター100Aによれば、レンズユニット115を交換可能でない構成において、第1実施形態で説明したプロジェクター100と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、プロジェクター100Aは、本体101の構造や光学設計と、レンズユニット115の光軸との位置関係に起因して、投射画像の一部が欠落しても、欠落していない範囲を利用して画像を投射できる。また、例えば、上面102におけるケラレ、或いは、レンズのイメージサークルから画像光が逸脱する現象が起きる場合のレンズシフト機構116の位置を、レンズユニット115Aの光学特性等を考慮して予め設定できる。このため、レンズユニット115の種類を識別せず、速やかに、レンズマウント117の位置が適切か否かを判定し、正常な方向に投射されない光の光量を抑え、これらの光による悪影響を回避あるいは低減できる。従って、プロジェクターの利便性を損なわないように、投射画像の欠落による影響や不具合を、回避あるいは低減できる。
なお、上述した実施形態及び変形例は本発明を適用した具体的態様の例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、異なる態様として本発明を適用することも可能である。例えば、上記各実施形態では、リモコン5または操作パネル131の操作に対応して、レンズシフト制御部254の制御により、レンズシフト機構116を動作させる例を説明した。本発明はこれに限定されるものではなく、プロジェクター100の動作状態に対応して、予め設定された位置までレンズシフト機構116を動作させてもよい。この場合、レンズシフト機構116の動作後のレンズシフト機構116の位置またはレンズマウント117の位置が、適正な範囲の外であってもよい。
また、上記各実施形態では、光変調部112が液晶パネル112R、112G、112Bを備える構成を例示した。液晶パネル112R、112G、112Bは、透過型の液晶パネルであってもよいし、反射型の液晶パネルであってもよい。また、光変調部112は、液晶パネル112R、112G、112Bに代えて、デジタルミラーデバイス(DMD)を用いた構成であってもよい。また、デジタルミラーデバイスとカラーホイールを組み合わせた構成としてもよい。また、光変調部112は、液晶パネルおよびDMD以外に、光源が発した光を変調可能な構成を採用しても良い。
また、図2、図15に示した各機能部は機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、プロジェクター100、100Aの他の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
5…リモコン、21…鏡筒、22…台座、23…レンズIDメモリー、28…広角レンズ系(投射レンズ)、28A…レンズ群(投射レンズ)、100、100A…プロジェクター、101…本体、101A…端部、101B…端部、102…上面、105…フレームメモリー、110、110A…投射部、111…光源、112…光変調部、112B、112G、112R…液晶パネル、113、113A…投射光学系、114…内部光学系、115…レンズユニット、115A…レンズユニット、115B…レンズユニット、116…レンズシフト機構、117…レンズマウント(レンズ装着部)、121…光源駆動部、122…光変調部駆動部、123…投射光学系駆動部、124…レンズ情報取得部、131…操作パネル、132…リモコン受光部、133…操作検出部、180…バス、201…インターフェース部(取得部)、203…画像処理部、205…フレームメモリー、207…記憶部、207A…レンズ情報、250…制御部、251…投射制御部、252…描画制御部、253…レンズ識別部(識別部)、254…レンズシフト制御部、300…画像供給装置、401…投射可能領域、402…投射画像、410…欠落部、411…黒表示部、451、453、455…移動範囲、1121…描画領域、1122…抑制領域、1125…画像領域、SC…スクリーン。

Claims (9)

  1. 光源と、
    画像を描画可能な描画領域を有し、前記描画領域に描画された画像によって前記光源が発する光を変調する光変調部と、
    投射レンズを有し、前記光変調部により変調された画像光を投射する投射光学系と、
    前記投射レンズを前記投射レンズの光軸に垂直な方向に移動させるレンズシフト機構と、
    前記光変調部の描画を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記投射レンズの位置に基づいて、前記光変調部の描画領域に、前記画像光の光量を抑える抑制領域を設けるプロジェクター。
  2. 画像データを取得する取得部を備え、
    前記制御部は、前記取得部によって取得される前記画像データに基づく画像を、前記描画領域において前記抑制領域を避ける位置に描画させる請求項1記載のプロジェクター。
  3. 前記制御部は、前記画像データに基づく画像以外の所定色を前記抑制領域に描画させる請求項2記載のプロジェクター。
  4. 前記制御部は、前記描画領域において前記抑制領域以外の領域に、前記画像データに基づく画像の全体を描画させる請求項2または3記載のプロジェクター。
  5. 前記投射レンズを取り外し可能に固定するレンズ装着部と、
    前記レンズ装着部に固定された前記投射レンズの種類を識別する識別部と、を備え、
    前記制御部は、前記投射レンズの位置、及び、前記識別部が判定した前記投射レンズの種類に基づいて、前記光変調部の描画領域に、前記画像光の光量を抑える抑制領域を設ける請求項1から4のいずれか一項に記載のプロジェクター。
  6. 前記投射光学系は、前記投射レンズのイメージサークルの中心が、前記描画領域の中心に対し一方側にずれている請求項1から5のいずれか一項に記載のプロジェクター。
  7. 前記投射レンズは、略円形の外形の一部が欠落した非円形のレンズまたはミラーを備え、前記投射レンズ及び前記投射レンズを収容する鏡筒を備えるレンズユニットを構成する請求項6記載のプロジェクター。
  8. 少なくとも前記光源及び前記光変調部を収容する本体を備え、
    前記投射光学系は、前記本体の一方側から他方側に向けて前記画像光を照射し、
    前記制御部は、前記光変調部の描画領域において、前記投射光学系により前記本体の表面に照射される前記画像光に対応する位置に前記抑制領域を設け、前記抑制領域を避ける位置に前記画像を描画させる請求項1から7のいずれか一項に記載のプロジェクター。
  9. 光源と、画像を描画可能な描画領域を有し、前記描画領域に描画された画像によって前記光源が発する光を変調する光変調部と、投射レンズを有し、前記光変調部により変調された画像光を投射する投射光学系と、前記投射レンズを移動させるレンズシフト機構と、を有するプロジェクターを制御して、
    前記投射レンズの位置に基づいて、前記光変調部の描画領域に、前記画像光の光量を抑える抑制領域を設けるステップを有するプロジェクターの制御方法。
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