JP2021089313A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素シフトが可能である一方、投射画像に関する調整を良好に行えるようにする。【解決手段】画像投射装置１００は、光源６２からの光を光変調素子６６により変調し、変調された光を投射光学系６８を介して被投射面に投射することで投射画像を表示する。画像投射装置は、光源と投射光学系との間に配置され、投射画像のうち少なくとも一部の対象画素を被投射面上でシフトさせる画素シフト手段６９と、画素シフト手段を制御する制御手段３０とを有する。制御手段は、投射画像に関する調整または投射画像の撮像が行われる際に、画素シフト手段による対象画素のシフトを停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、画素シフト機能を有する画像投射装置（以下、プロジェクタという）に関する。

プロジェクタにおいて、液晶パネル等の光変調素子と投射レンズとの間に配置された平板プリズムを光軸に直交する面に対して傾斜させることで投射画像の画素シフトを行い、表示解像度を向上させるものが特許文献１に開示されている。例えば、図３（ｂ）〜（ｅ）に示すように、１フレーム期間内に４方向に画素シフトを行うことで、光変調素子の解像度（画素数）の４倍の表示解像度を得ることが可能となる。また多くのプロジェクタは、投射画像に関する調整として、フォーカス調整、ズーム調整およびシフト（投射位置）調整や形状調整（歪み補正）等を行うことが可能である。

特開平１１−２９８８２９号公報

上記のような調整は、ユーザが投射画像の一部の画素を局所的に注目しながら行われることが多い。しかしながら、調整時に特許文献１にて開示されたプロジェクタのように画素シフトが行われると、注目画素の解像感が低下したりフリッカ（ちらつき）が見えたりする場合があり、調整精度が低下するおそれがある。また、上記調整を自動的に行うために投射画像を撮像して得られた撮像データが用いられる場合があるが、その撮像において画素シフトが行われていると、調整に適した撮像データが得られないおそれがある。

本発明は、画素シフトが可能である一方、投射画像に関する調整を良好に行えるようにした画像投射装置を提供する。

本発明の一側面としての画像投射装置は、光源からの光を光変調素子により変調し、変調された光を投射光学系を介して被投射面に投射することで投射画像を表示する。画像投射装置は、光源と投射光学系との間に配置され、投射画像のうち少なくとも一部の対象画素を被投射面上でシフトさせる画素シフト手段と、画素シフト手段を制御する制御手段とを有する。制御手段は、投射画像に関する調整または投射画像の撮像が行われる際に、画素シフト手段による対象画素のシフトを停止させることを特徴とする。

また本発明の他の一側面としての制御方法は、光源からの光を光変調素子により変調し、変調された光を投射光学系を介して被投射面に投射することで投射画像を表示する画像投射装置に適用される。該制御方法は、光源と投射光学系との間に配置された画素シフト手段を制御して、投射画像のうち少なくとも一部の対象画素を被投射面上でシフトさせるステップと、投射画像に関する調整または投射画像の撮像が行われる際に、画素シフト手段による対象画素のシフトを停止させるステップとを有することを特徴とする。なお、画像投射装置のコンピュータに、上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、投射画像の画素シフトが可能であり、かつ投射画像に関する調整を良好に行える画像投射装置を実現することができる。

本発明の実施例であるプロジェクタの構成を示すブロック図。 実施例において実行される処理を示すフローチャート。 液晶表示素子の時分割駆動を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例であるプロジェクタ（画像投射装置）１００の構成を示している。

画像処理部１０は、プロジェクタ１００の外部から画像（映像）信号の入力を受けるための端子を備えている。また、それらの端子を通じて入力された画像信号を受信するために必要なＡＤコンバータやレシーバＩＣ等も備えている。さらに画像処理部１０は、入力された画像信号に対して、ブライトネス調整、コントラスト調整、ＬＵＴによる色変換、解像度変換、鮮鋭化処理、平滑化処理、フレームレート変換およびＩＰ変換等の画像処理を行う。

ＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）重畳部２０は、画像処理部１０にて画像処理がなされた画像信号に対して、ＯＳＤ画像を重畳する。ＯＳＤ画像は、予め用意されたビットマップ等の画像データや、直線、矩形および画素単位の描画指示に基づいて生成された画像データも含む。

幾何歪補正部４０は、ＯＳＤ重畳部２０から出力された画像信号に対して、投射画像に生じた幾何学的な歪みを色ごとに独立して補正する変形処理（形状調整）を行う。この変形処理により、あおり投射、被投射面の湾曲および投射レンズの収差等によって生じた投射画像の歪みを低減することができる。

液晶駆動部５０は、幾何歪補正部４０による変形処理がなされた画像信号を液晶駆動信号に変換し、光学系６０内の液晶表示素子（光変調素子）６６を駆動する。また液晶駆動部５０は、画素単位での輝度調整や、液晶表示素子６６上で原画が形成される位置の調整や、複数のプロジェクタによるマルチ投射を行う際に投射画像間の重畳部分を目立たなくさせるためのエッジブレンド調整を行うこともできる。なお、液晶表示素子６６に代えて、デジタルマイクロミラーデバイス等の他の光変調素子を用いてもよい。

液晶駆動部５０は、後述する画素シフトデバイス６９の駆動と連動（同期）した液晶駆動信号を生成することができる。１フレーム期間（所定周期）内で、例えば図３（ａ）に示すように液晶表示素子６６の水平／垂直解像度の２倍の解像度を有する画像信号から、図３（ｂ）〜（ｅ）に示すように時分割で異なる液晶駆動信号を生成して液晶表示素子６６を駆動することで、液晶表示素子６６に１フレーム期間内で複数の原画を形成させることができる。このような液晶表示素子６６の時分割駆動と画素シフトデバイス６９の駆動による画素シフトとを併せて行うことで、液晶表示素子６６の画素数（解像度）を上回る表示解像度の投射画像を表示することができる。

光学系６０は、光源部６２、照明光学系６４、液晶表示素子６６および投射レンズ（投射光学系）６８を含む。光源部６２から出射した光は、照明光学系６４を通って液晶表示素子６６に到達する。液晶表示素子６６で画像変調された光は、投射レンズ６８によって不図示のスクリーン（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。レンズシフト機構９５は、モータ等のアクチュエータによって投射レンズ６８をその光軸に直交する方向に移動（シフト）させる機構である。

液晶表示素子６６は、液晶駆動部５０からの液晶駆動信号に応じて入射光を変調するよう駆動される。投射レンズ６８は、これを構成するレンズ素子や光学ユニットをモータ等のアクチュエータによって移動させることで、フォーカス調整およびズーム調整（投射画像の拡大／縮小）を行うことが可能である。フォーカス調整には、被投射面が平面であるときの投射画像全体のフォーカス調整と、被投射面が曲面（球面等）であるときの投射画像の周辺部や中央部といった部分的なフォーカス調整が含まれる。また上述したレンズシフト機構９５によって投射レンズ６８をシフトさせることで、シフト調整（投射画像の移動）を行うことが可能である。なお、投射レンズ６８は交換可能であってもよい。

また光源６２と投射レンズ６８との間、より具体的には液晶表示素子６６と投射レンズ６８との間には上述した画素シフトデバイス（画素シフト手段）６９が配置されている。画素シフトデバイス６９は、例えば特許文献１にて開示されているように平板プリズムを投射レンズ６８の光軸に直交する面に対して傾斜させるように駆動することが可能なデバイスである。画素シフトデバイス６９は、上述したように１フレーム期間内での異なる液晶駆動信号による液晶表示素子６６の駆動と連動（同期）して駆動される。この結果、１フレーム期間内で投射画像のうち少なくとも一部のシフト対象画素が１画素以下のシフト量で少なくとも１回シフトされる。このような画素シフトにより、投射画像の表示解像度を液晶表示素子６６の解像度よりも向上させることができる。

なお、画素シフトデバイス６９による画素シフトは、投射画像の表示解像度を向上させる目的だけでなく、投射画像における格子感の低減等の他の目的で行ってもよい。また画素シフトデバイス６９は、傾斜可能な平板プリズムを駆動するもの以外のデバイスであってもよく、液晶表示素子６６をシフトさせるデバイスであってもよい。また画素シフトデバイス６９は、光源６２と投射レンズ６８との間であればどこに配置されてもよい。光源６２と投射レンズ６８との間には、投射レンズ６８の内部も含まれる。

操作部７０は、ボタン等の操作部材に対するユーザ操作を操作信号に変換する回路や、ユーザ操作を受けたリモコンからの赤外線信号を受信して操作信号に変換する赤外線受光部を備えている。ユーザ操作には、各種設定を行うためのメニューの呼び出し、上下左右の方向指示、決定、キャンセル等がある。

通信部８０は、有線または無線での通信機能を有し、外部からのコマンドを受信したり、プロジェクタ１００から外部にコマンドを送信したりする。

センサ部８４は、投射画像を撮像するための撮像部（カメラ）やプロジェクタ１００の設置姿勢を検出するための姿勢センサを備えている。カメラにより得られた撮像画像データは、投射画像の位置、形状および色等の確認に用いられる。また姿勢センサにより得られた姿勢の情報は、幾何歪補正部４０による変形処理に用いられる。

メモリ部９０は、ユーザにより設定された各種設定値、プロジェクタ１００の工場出荷時の情報、プロジェクタ１００の使用時間やログ等の様々な情報を記憶する。また、メモリ部９０は、投射レンズ６８の状態や、エッジブレンド調整、変形処理およびレンズシフト範囲等に関する情報も記憶する。

制御手段としてのＣＰＵ部３０は、上述したプロジェクタ１００の各部を制御するマイクロコンピュータである。ＣＰＵ部３０は、操作部７０からの操作信号および通信部８０を通じて受信したコマンドに対応する制御や処理を行う。

図２のフローチャートは、ＣＰＵ部３０が行う画素シフトデバイス６９の制御処理（制御方法）を示している。この処理は、ＣＰＵ部３０がコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行する。ＣＰＵ部３０は、プロジェクタ１００の電源が投入されると、画素シフトデバイス６９の駆動、すなわち投射画像（シフト対象画素）の画素シフトを開始させるとともに、液晶表示素子６６の時分割駆動も開始させる。

ステップＳ１０では、ＣＰＵ部３０は、操作部７０からの操作信号または通信部８０からのコマンドが入力されたか否かを判断し、入力された場合はステップＳ２０に進み、そうでなければ本処理を終了する。

ステップＳ２０では、ＣＰＵ部３０は、ステップＳ１０で入力された操作信号またはコマンドが投射画像に関する調整の開始を指示するものであるか否かを判定する。投射画像に関する調整は、前述した投射画像のフォーカス調整、ズーム調整、投射レンズ６８のシフトによるシフト調整および変形処理だけでなく、投射画像の解像度調整、液晶表示素子６６上での原画の位置をシフトさせることで投射画像をシフトさせるデジタルシフト調整、レジストレーション調整（ＲＧＢの３色画像間の位置調整）およびエッジブレンド調整等も含まれる。これらの投射画像に関する調整は、ユーザが投射画像の特定画素の位置や解像感に注目しながら行われるものである。言い換えれば、投射画像に関する調整は、投射画像の特定画素の位置や解像感に注目しながら行われるものであれば、上に例示したものに限られない。ＣＰＵ部３０は、操作信号またはコマンドが投射画像に関する調整の開始を指示するものである場合はステップＳ３０に進み、そうでなければ本処理を終了する。

ステップＳ３０では、ＣＰＵ部３０は、画素シフトデバイス６９による画素シフトを停止させるとともに、液晶表示素子６６の時分割駆動も停止させる。この際、シフト対象画素が調整において注目される特定画素である場合に、該シフト対象画素の画素シフトを停止させてもよい。

次にステップＳ４０では、ＣＰＵ部３０は、ＯＳＤ重畳部２０に、前述した操作信号またはコマンドにより指示された調整に対応する調整用画像を入力画像信号に対応する投射画像に重畳するように投射表示させる。ユーザは、この調整用画像が表示されている状態で操作部７０又は通信部８０（リモコン）を介して調整を行う。

また前述したステップＳ２０において操作部７０又は通信部８０から調整をＣＰＵ部３０に自動で行わせる指示が入力された場合は、ＣＰＵ部３０はセンサ部８４のカメラに調整用画像が重畳された投射画像を撮像させ、該カメラから撮像画像データを取得し、該撮像画像データを用いて調整処理を実行する。こうして調整が終了すると、ＣＰＵ部３０はステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、ＣＰＵ部３０は、ステップＳ３０で停止した画素シフトデバイス６９による画素シフトと液晶表示素子６６の時分割駆動とを再開させる。そして本処理を終了する。

以上説明したように、本実施例では、被投射面上に表示される投射画像に関する調整が行われる際には画素シフトデバイス６９による画素シフトを停止させることで、調整時におけるユーザまたはカメラによる投射画像の視認性を向上させ、精度の高い調整を行えるようにすることができる。
（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ー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。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

３０ ＣＰＵ部
６２ 光源
６６ 液晶表示素子
６８ 投射レンズ
６９ 画素シフトデバイス
１００ プロジェクタ

Claims (8)

1. 光源からの光を光変調素子により変調し、変調された光を投射光学系を介して被投射面に投射することで投射画像を表示する画像投射装置であって、
   前記光源と前記投射光学系との間に配置され、前記投射画像のうち少なくとも一部の対象画素を前記被投射面上でシフトさせる画素シフト手段と、
   前記画素シフト手段を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記投射画像に関する調整または前記投射画像の撮像が行われる際に、前記画素シフト手段による前記対象画素のシフトを停止させることを特徴とする画像投射装置。
2. 前記調整は、前記投射画像のフォーカス調整、ズーム調整およびシフト調整のうち少なくとも１つ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。
3. 前記調整は、前記投射画像の形状調整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。
4. 前記調整は、前記投射画像の解像度調整、レジストレーション調整およびエッジブレンド調整のうち少なくとも１つ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。
5. 前記画素シフト手段は、前記対象画素を所定周期ごとに１画素以下のシフト量で少なくとも１回シフトさせることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像投射装置。
6. 前記制御手段は、前記調整または前記撮像が終了することに応じて前記画素シフト手段による前記対象画素のシフトを再開させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像投射装置。
7. 光源からの光を光変調素子により変調し、変調された光を投射光学系を介して被投射面に投射することで投射画像を表示する画像投射装置の制御方法であって、
   前記光源と前記投射光学系との間に配置された画素シフト手段を制御して、前記投射画像のうち少なくとも一部の対象画素を前記被投射面上でシフトさせるステップと、
   前記投射画像に関する調整または前記投射画像の撮像が行われる際に、前記画素シフト手段による前記対象画素のシフトを停止させるステップとを有することを特徴とする画像投射装置の制御方法。
8. 光源からの光を光変調素子により変調し、変調された光を投射光学系を介して被投射面に投射することで投射画像を表示する画像投射装置のコンピュータに、請求項７に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

Images