JP2019184804A

JP2019184804A - 画像投射装置およびプログラム

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Publication number: JP2019184804A
Application number: JP2018075098A
Authority: JP
Inventors: 恵輔小林; Keisuke Kobayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-10
Also published as: JP7080701B2; US10983424B2; US20190313066A1

Abstract

【課題】投射光学系を交換した際に違和感なく使用可能な画像投射装置およびプログラムを提供すること。【解決手段】画像投射装置は、像面の湾曲量を調整可能な像面湾曲光学系を備える投射光学系が交換可能に取り付けられ、投射光学系を介して被投射面に投射画像を投射可能な画像投射装置であって、ユーザーの指示を受信する操作入力部と、投射光学系の交換を検出する交換検出部と、交換検出部により投射光学系の交換が検出された場合、または操作入力部によりユーザーの指示を受信した場合、像面湾曲光学系を投射光学系に応じた基準位置に移動させる駆動制御部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、像面湾曲量を調整可能な画像投射装置およびプログラムに関する。

プロジェクタ等の画像投射装置では、変調された光（画像光）をスクリーンに投射することで投射画像を表示し、投射画像のピントを合わせるためにピント調整が行われる。通常、画像投射装置をフラットなスクリーンに対して正対させた場合に投射画像全体のピントが合うように、投射光学系は像面がフラットになるように設計されている。しかしながら、製造誤差等により像面が湾曲してしまう場合がある。そのため、ユーザーによる調整にて像面の湾曲を低減させる像面湾曲調整機能を有する画像投射装置が提案されている。近年では、フラットなスクリーンのみならず凹面や凸面などの曲率を有するスクリーンに対して、意図的に像面を湾曲させることで投射画像全体のピントを合わせる用途でも像面湾曲調整機能が用いられている。特許文献１では、レンズ群の間隔を変化させることで像面湾曲調整を行うプロジェクタを開示している。

特開２０１１−１４５５８０号公報

投射光学系の交換が可能な画像投射装置では、前回使用時に像面湾曲調整された投射光学系が再度取り付けられる場合がある。その場合、像面が湾曲した状態から投射が開始されるため、ユーザーの混乱を招くとともに、ユーザーが像面湾曲調整を行う必要がある。また、投射光学系と画像投射装置本体との組み合わせによっては投射光学系と表示パネルとの相対位置が製造誤差や組み付け誤差等などにより期待値からずれて、像面が湾曲してしまうことがある。特許文献１には、このような問題に対する対策について何ら開示されていない。

本発明は、投射光学系を交換した際に違和感なく使用可能な画像投射装置およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての画像投射装置は、像面の湾曲量を調整可能な像面湾曲光学系を備える投射光学系が交換可能に取り付けられ、前記投射光学系を介して被投射面に投射画像を投射可能な画像投射装置であって、ユーザーの指示を受信する操作入力部と、前記投射光学系の交換を検出する交換検出部と、前記交換検出部により前記投射光学系の交換が検出された場合、または前記操作入力部によりユーザーの指示を受信した場合、前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させる駆動制御部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としてのプログラムは、像面の湾曲量を調整可能な像面湾曲光学系を備える投射光学系が交換可能に取り付けられ、前記投射光学系を介して被投射面に投射画像を投射可能な画像投射装置で用いられるプログラムであって、ユーザーの指示を受信するステップと、前記投射光学系の交換を検出するステップと、前記投射光学系の交換が検出された場合、またはユーザーの指示を受信した場合、前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させるステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、投射光学系を交換した際に違和感なく使用可能な画像投射装置およびプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る画像投射装置としてのプロジェクタのブロック図である。投射光学系の像面変化を示す図である。プロジェクタを側面から見た図である。制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像投射装置としてのプロジェクタ１００のブロック図である。プロジェクタ１００は、映像信号入力部１１０、操作入力部１２０、情報処理部１３０、光源１４０、表示パネル１５０およびレンズ装着部１７０を有する。プロジェクタ１００には、投射光学系１６０が取り付けられている。プロジェクタ１００は、レンズ装着部１７０を介して、異なる種類の投射光学系が交換可能に取り付け可能に構成されている。

映像信号入力部１１０は、有線通信により信号を受信する端子群や無線通信により信号を受信する受信器を有し、コンポジット映像信号、ＤＶＩ映像信号およびＨＤＭＩ(登録商標）映像信号等の入力映像信号（入力画像信号）を外部から受信する。映像信号入力部１１０に入力された入力映像信号は、情報処理部１３０に送られる。

操作入力部１２０は、ユーザーにより操作されるボタン等の操作部材およびプロジェクタ１００を遠隔操作するためのリモコンからの光信号（リモコン信号）を受信するリモコン受信部を有し、ユーザー操作またはリモコン信号の受信に応じて操作信号を出力する。操作信号により、電源のオン／オフ、投射モードの選択および投射画像のシフト方向（上下左右）等が指示される。

情報処理部１３０は、制御部１３１、映像信号処理部１３２および記憶部（レンズ情報記憶部、基準位置記憶部）１３３を有する。制御部１３１は、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行する制御プログラムを格納するメモリと、を含み、操作入力部１２０からの操作信号に応じてプロジェクタ１００の様々な動作を制御可能である。また、制御部１３１は、交換検出部として機能し、投射光学系１６０の交換を検出する。例えば、制御部１３１は、レンズ装着部１７０から交換信号を受信することで交換を検出してもよい。また、投射光学系１６０から読み出された識別情報（レンズ情報）と記憶部１３３に記憶されている識別情報とが異なるかどうかを判定することで交換を検出してもよい。レンズ記憶部１６４が投射光学系１６０の識別情報を記憶している場合、制御部１３１はレンズ記憶部１６４から識別情報を読み出せばよい。なお、制御部１３１は、プロジェクタ１００が使用される（プロジェクタ１００の電源が投入される）ごとに、投射光学系１６０から識別情報を読み出し、読み出された識別情報を記憶部１３３に記憶させる。また、投射光学系１６０側でレンズの種類に応じて電気接点を短絡または解放させる場合、制御部１３１は電気接点の情報を確認することで識別情報を取得すればよい。映像信号処理部１３２は、入力映像信号に対してブライトネス補正、コントラスト補正、ガンマ変換、色変換および解像度変換等の画像処理を行う。また、映像信号処理部１３２は、画像処理後の映像信号から表示パネル１５０に対するパネル駆動信号を生成する。記憶部１３３は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリにより構成され、プロジェクタ１００の動作に必要な種々の情報を記憶している。

光源１４０は、ランプ、レーザダイオードまたはＬＥＤ等により構成され、白色光を発する。白色光は、不図示の色分解光学系によりＲ、ＧおよびＢ光に分離されて表示パネル１５０に導かれる。また、時分割的にＲ、ＧおよびＢ光に分離してもよい。

表示パネル１５０は、例えば、１９２０×１０８０個（フルＨＤ）の変調画素を有し、Ｒ、ＧおよびＢ光に対応する３枚の液晶パネル（透過型または反射型液晶パネル）により構成され、パネル駆動信号を受けて各変調画素に入射したＲ、ＧおよびＢ光を変調する。変調されたＲ、ＧおよびＢ光は、不図示の色合成光学系により合成された後、投射光学系１６０を介してスクリーン（被投射面）に投射される。これにより、スクリーン上に投射画像が表示される。また、時分割的にＲ、ＧおよびＢ光を分離する場合、１枚の表示パネルを時分割的に制御する構成でもよい。

投射光学系１６０は、フォーカス調整群１６１、像面湾曲調整群（像面湾曲光学系）１６２、ズーム調整群１６３およびレンズ記憶部１６４を有する。フォーカス調整群１６１、像面湾曲調整群１６２およびズーム調整群１６３は、１つ以上のレンズで構成されるレンズ群である。各レンズ群は、モーターおよびエンコーダ（位置検出部）に接続され、制御部１３１からの駆動信号に基づいて駆動する。すなわち、制御部１３１は、駆動制御部として機能する。フォーカス調整群１６１を駆動させることで、投射画像のピントが合う面（像面）の位置を投射光学系１６０の光軸に沿って移動させるフォーカス調整を実行することができる。本実施形態では、投射光学系１６０に基づく被写界深度の中心位置を含む面を像面として説明する。被写界深度とは、合焦している位置に対し、その前後の位置において同時に焦点が合っていると見なすことのできる許容範囲のことである。像面湾曲調整群１６２を駆動させることで、投射光学系１６０の光軸を中心として凹型または凸型に像面を湾曲させ、その湾曲度合い（湾曲量）を調整可能な像面湾曲調整を実行することができる。像面湾曲調整では、像面の湾曲を打ち消すことで像面をフラットに調整することも可能である。ズーム調整群１６３を駆動させることで、投射光の画角を変更しスクリーンに表示される投射画像を光学的に変倍（拡大または縮小）するズーム調整を実行することができる。なお、本実施形態では、ズーム調整群１６３をズーム調整手段として機能させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、投射画像を電子的に変倍するズーム調整を行う構成をズーム調整手段として機能させてもよい。具体的には、表示パネル１５０による変調領域の変更や、映像信号処理部１３２によって投射画像のサイズを変更させることが可能である。レンズ記憶部１６４は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリにより構成され、投射光学系１６０に関する種々の情報を記憶している。

レンズ装着部１７０は、投射光学系１６０が交換（着脱）可能に取り付けられるレンズマウント機構である。投射光学系１６０を交換することで、画角や解像性能などを用途に応じて変更することができる。

以下、像面湾曲調整について説明する。図２は、プロジェクタ１００を側面から見た図であり、投射光学系１６０の像面変化を示している。プロジェクタ１００は、投射光学系１６０を介して投射光２００を投射可能である。投射光２００は変調された光、すなわち画像光であり、スクリーンに投射されることでスクリーン上に投射画像が表示される。像面４００ａは投射画像のピントが合う面を示しており、像面４００ａに沿った位置に平面のスクリーンがある場合、投射画像３００ａがスクリーン上に投射画像全体のピントが合った状態で表示される。像面４００ａとスクリーンとの位置のずれが大きい場合、投射画像はピントがぼけて表示される。

投射光学系の像面は、一般的に、平面のスクリーンに対して投射画像のピントを合わせられるように、フラットに設計される。しかしながら、製造誤差や組み付け誤差等によりレンズが設計位置からずれ、像面が湾曲してしまう場合がある。その場合、像面は期待しているフラットな像面４００ａに対して像面４００ｂや像面４００ｃのように凹型や凸型に湾曲してしまい、投射画像の周辺部までピントが合わない場合がある。像面４００ｂや像面４００ｃは、実際にはお椀型に湾曲した曲面である。このような場合、像面の湾曲を打ち消すように像面湾曲調整を実行することで、像面４００ｂや像面４００ｃを像面４００ａに変化させ、投射画像全体のピントを合わせることができる。また、ドーム型等の湾曲したスクリーンに対して投射画像のピントを合わせる場合、像面がフラットな面であると、投射画像の一部しかピントを合わせることができない。このとき、像面を意図的に湾曲させる像面湾曲調整を実行することで、投射画像のより広い領域でピントを合わせることができる。

以下、本実施形態の投射光学系１６０を交換する場合のプロジェクタ１００の動作概要について説明する。図３は、プロジェクタ１００を側面から見た図である。投射光学系１６０が前回使用された際に像面湾曲調整が実行されていた場合、像面湾曲調整群１６２の位置は、前回調整された位置、すなわち像面を湾曲させる位置のままである場合がある。仮に、その状態で平面のスクリーンにプロジェクタ１００の投射が開始されると、像面が湾曲した（平面のスクリーンの一部にしかピントが合わない）状態となっているため、ユーザーの混乱を招いてしまう。また、像面をフラットにするためには、ユーザーが像面湾曲調整を行う必要がある。

そこで、本実施形態では、制御部１３１は、投射光学系の交換を検出すると、像面をフラットにする像面湾曲調整群１６２の位置（基準位置）に関する情報を取得し、像面湾曲調整群１６２を基準位置に移動させる。これにより、投射光学系１６０を交換した場合であっても、像面がフラットな状態で投射を開始することができるため、ユーザーは違和感なくプロジェクタ１００を使用することが可能である。基準位置は投射光学系ごとに異なり、基準位置に関する情報とは、具体的には、基準位置を示す情報である。例えば、像面湾曲調整群１６２が基準位置にあるときのエンコーダの値であってもよいし、基準となる物理位置（例えば、像面湾曲調整群１６２の駆動限界位置）からの制御量であってもよい。基準位置に関する情報は、本実施形態では、レンズ記憶部１６４に保存されている。

本実施形態では、制御部１３１は、投射光学系１６０の交換を検出した際に、像面湾曲調整群１６２を基準位置に移動させるが、本発明はこれに限定されない。例えば、プロジェクタ１００の設定メニューに像面湾曲調整の初期化設定を追加し、制御部１３１はユーザーにより指示されたタイミングで像面湾曲調整群１６２を基準位置に移動させてもよい。これにより、ユーザーは、投射画像のピントを目視で確認せずに、像面をフラットにすることができる。ユーザーの指示により像面湾曲調整群１６２を基準位置に移動させる場合、投射光学系１６０の交換を検出する必要が無くなり、より簡易な構成で像面をフラットにすることができる。

また、本実施形態では、基準位置に関する情報は、レンズ記憶部１６４に保存されているが、記憶部１３３に保存されていてもよい。この場合、記憶部１３３は複数の投射光学系ごとの光学設計時に導出される設計値をあらかじめ記憶し、制御部１３１は投射光学系１６０から識別情報のみ取得し、識別情報に基づいて記憶部１３３から基準位置を取得すればよい。レンズ記憶部１６４は、設計値を記憶してもよいが、より精度良く像面をフラットにするために、個体ごとの測定値（基準位置）を記憶しておくことが望ましい。測定値は、例えば組立時に、投射光学系を基準となるマスタープロジェクタに装着した状態で、像面がフラットになる位置を計測すればよい。

投射光学系１６０が交換可能に取り付けられるプロジェクタ１００では、製造誤差や組み付け誤差によりレンズ装着部１７０と表示パネル１５０との距離（フランジバック）が設計値からずれることがある。その場合、バックフォーカスや表示パネル１５０と像面湾曲調整群１６２との距離も設計値からずれるため、上述したように像面湾曲調整群１６２を基準位置に移動させても像面湾曲が発生してしまうことがある。この場合、像面をフラットにするために、ユーザーが目視で像面をフラットにする必要がある。

そこで、本実施形態では、記憶部１３３に、プロジェクタ１００に起因する、像面湾曲に関する補正情報を保存しておき、制御部１３１は補正情報に基づいて像面湾曲調整群１６２の移動量を算出する。これにより、投射光学系１６０を交換した場合に、プロジェクタ１００の製造誤差等に関係なく、像面がフラットな状態で投射を開始することができる。補正情報とは、プロジェクタ１００に起因する設計値からのずれ量、具体的には、フランジバックの設計置からのずれ量などのプロジェクタ１００各部の設計値からのずれ量であってもよいし、ずれ量に対応する像面湾曲調整群１６２の移動量であってもよい。記憶部１３３は、組立時にプロジェクタ１００にマスターレンズを装着して測定された、像面湾曲調整群１６２の移動量と像面湾曲の低減量との関係を記憶していることが望ましい。これにより、簡易に各部の製造誤差等を考慮して像面湾曲を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態では、投射光学系１６０を交換した場合に、投射光学系１６０およびプロジェクタ１００に起因する像面湾曲を精度よく低減することができるため、ユーザーは違和感なくプロジェクタ１００を使用することが可能である。

以下、図４を参照して、制御部１３１により実行される制御処理について説明する。図４は、制御処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１では、制御部１３１は、投射光学系１６０が交換されたかどうかを判定する。投射光学系１６０が交換された場合、ステップＳ１０２に進み、投射光学系１６０が交換されていない場合、本処理を終了する。

ステップＳ１０２では、制御部１３１は、レンズ記憶部１６４から基準位置に関する情報を取得する。

ステップＳ１０３では、制御部１３１は、記憶部１３３から、プロジェクタ１００に応じた像面湾曲に関する補正情報を取得する。

ステップＳ１０４では、制御部１３１は、ステップＳ１０２で取得された基準位置に関する情報とステップＳ１０３で取得された補正情報とに基づいて、像面湾曲調整群１６２の移動量を算出する。

ステップＳ１０５では、制御部１３１は、ステップＳ１０４で算出された補正量に基づいて像面湾曲調整群１６２を移動させる。

以上の処理により、投射光学系１６０が交換された場合に、精度よく像面湾曲を低減させる（像面をフラットにする）ことができるため、ユーザーは違和感なくプロジェクタ１００を使用することが可能である。

なお、ステップＳ１０１では、投射光学系１６０の交換をトリガにして像面湾曲の低減を行っているが、本発明はこれに限定さない。フォーカス調整やズーム調整時にそれぞれに対応する各レンズ群を移動させた場合、投射光学系１６０とプロジェクタ１００との組み合わせや製造誤差等に起因して像面湾曲が発生することがある。そこで、フォーカス調整やズーム調整時の各レンズ群の位置変化をトリガにして像面湾曲の低減を行ってもよい。この場合、エンコーダにより取得された各レンズ群の位置に応じた像面湾曲を低減させるために必要な補正情報をレンズ記憶部１６４に格納しておき、ステップＳ１０４の移動量の算出の際に考慮すればよい。算出された移動量だけ像面湾曲調整群１６２を移動させることで、各レンズ群の位置が変化しても像面湾曲を低減することができる。また、ユーザーの指示をトリガにして、像面湾曲の低減を行ってもよい。ユーザーの指示により像面湾曲調整群１６２を移動させる場合、投射光学系１６０の交換を検出する必要が無くなり、より簡易な構成で像面をフラットにすることができる。

また、投射光学系１６０の温度または像面湾曲調整群１６２の温度の少なくとも一方が変化した場合、光学特性が変化し、像面湾曲が発生することがある。そこで、投射光学系１６０の温度または像面湾曲調整群１６２の温度の少なくとも一方の変化をトリガにして像面湾曲の低減を行ってもよい。具体的には、投射光学系１６０内に投射光学系１６０の温度または像面湾曲調整群１６２の温度の少なくとも一方を検出する温度検出部を設け、温度検出部により検出された検出結果に応じて像面湾曲の低減を行えばよい。この場合、投射光学系１６０の温度または像面湾曲調整群１６２の温度の少なくとも一方の変化に応じた像面湾曲を低減させるために必要な補正情報をレンズ記憶部１６４に格納しておき、ステップＳ１０４の移動量の算出の際に考慮すればよい。算出された移動量だけ像面湾曲調整群１６２を移動させることで投射光学系１６０の温度または像面湾曲調整群１６２の温度の少なくとも一方が変化しても像面湾曲を低減することができる。

また、ステップＳ１０３において、制御部１３１は、補正情報を取得しているが、必ずしも補正情報を取得する必要はない。その場合でもステップＳ１０２で取得された基準位置に像面湾曲調整群１６２を移動させることで、投射光学系１６０が交換された場合でも、精度よく像面湾曲を低減させることができる。

また、ステップＳ１０４において、制御部１３１は、各レンズ群に接続されたエンコーダから各レンズ群の位置を取得し、各レンズ群の位置情報に基づいて像面湾曲調整群１６２の移動量を算出してもよい。制御部１３１は、投射光学系１６０内に設けられた、投射光学系１６０の温度または像面湾曲調整群１６２の温度の少なくとも一方を検出する温度検出部の検出結果に基づいて像面湾曲調整群１６２の移動量を算出してもよい。

また、本実施形態では、像面湾曲調整群１６２を基準位置に移動させる制御部１３１は、プロジェクタ１００に設けられているが、投射光学系１６０内に設けられてもよい。
［その他の実施例]
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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。

１００プロジェクタ（画像投射装置）
１２０操作入力部
１３１制御部（交換検出部、駆動制御部）
１６０投射光学系
１６２像面湾曲調整群（像面湾曲光学系）

Claims

像面の湾曲量を調整可能な像面湾曲光学系を備える投射光学系が交換可能に取り付けられ、前記投射光学系を介して被投射面に投射画像を投射可能な画像投射装置であって、
ユーザーの指示を受信する操作入力部と、
前記投射光学系の交換を検出する交換検出部と、
前記交換検出部により前記投射光学系の交換が検出された場合、または前記操作入力部によりユーザーの指示を受信した場合、前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させる駆動制御部と、を有することを特徴とする画像投射装置。
前記投射光学系に応じた基準位置は、像面をフラットにする前記像面湾曲光学系の位置であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
レンズ情報を記憶する記憶部を有し、
前記交換検出部は、前記投射光学系から取得されたレンズ情報と前記記憶部に保存されているレンズ情報とが異なる場合、前記投射光学系の交換を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
複数の投射光学系ごとの基準位置に関する情報を記憶する記憶部を有し、
前記駆動制御部は、前記記憶部から前記投射光学系に応じた基準位置に関する情報を取得し、取得された情報に基づいて前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
前記駆動制御部は、前記投射光学系から前記投射光学系に応じた基準位置に関する情報を取得し、取得された情報に基づいて前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
前記駆動制御部は、前記投射光学系に応じた基準位置に関する情報および前記画像投射装置に応じた補正情報に基づいて、前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像投射装置。
前記画像投射装置に応じた補正情報を記憶する記憶部を有し、
前記駆動制御部は、前記記憶部から前記画像投射装置に応じた補正情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の画像投射装置。
前記駆動制御部は、前記像面湾曲光学系の位置を検出する位置検出部により前記像面湾曲光学系の位置の変化が検出された場合、前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像投射装置。
前記駆動制御部は、前記投射光学系または前記像面湾曲光学系の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部からの検出結果に基づいて、前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像投射装置。
像面の湾曲量を調整可能な像面湾曲光学系を備える投射光学系が交換可能に取り付けられ、前記投射光学系を介して被投射面に投射画像を投射可能な画像投射装置で用いられるプログラムであって、
ユーザーの指示を受信するステップと、
前記投射光学系の交換を検出するステップと、
前記投射光学系の交換が検出された場合、またはユーザーの指示を受信した場合、前記像面湾曲光学系を前記投射光学系に応じた基準位置に移動させるステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。