JP3216644B2 - 実像投影式映像再生装置及び該装置に適用するための制御信号形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、実像投影式映像再生装置、詳しくは、投影
光学系の光学要素の状態を変化せしめることのできる実
像投影式映像再生装置に関する。

［従来の技術］ 近年、ビデオプロジェクタが業務用を中心に普及期に
入ってきている。そして、現在では、CRTを用いた投射
管式プロジェクタの３管式のものが主流である。このプ
ロジェクタは、R,G,B対応の３つの投射管からの映像を
スクリーン上で色合成するものであって、３つの投射管
の光軸方向の結像位置のずれ（レジストレーション不
良）が生じないようにする必要があり、その調整が困難
であった。また、投射管の発熱が大きいために液冷式の
冷却装置を組み込む必要もあって装置の大型化が避けら
れなかった。

これに対して、近年、液晶式のカラープロジェクタが
開発され、特にその光学系構成が簡略化されたことから
コンパクトなプロジェクタシステムとして注目されてい
る。このシステムでは、被投影面が液晶の単板である
か、又は３板式の場合でも、機器の内部で光学系を用い
て色合成ができるので、その投影レンズに、前述の３管
式のプロジェクタのように複数のレンズを用いる必要は
なく単レンズを利用することができ、ズーム，フォーカ
ス，絞り，光源等のコントロールが非常に容易に行える
ものである。従って、この液晶プロジェクタシステムは
広い範囲で種々の応用がなされることが予想される。

なお、本発明に関連性のあるものとして、特開昭59−
146467号公報に開示の情報記録再生装置は、早送り、早
戻り、一時停止等の動作指示を行う情報信号を併せて記
録し、情報の再生に当って上記早送り等の情報が読出さ
れた場合には、その指示に基づいた再生動作を実行させ
ることを可能とする装置である。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、現状においては、まだ上記液晶プロジェク
タの具体的応用手段の提案は少なく、例えば、新しい映
像表現を生み出すなどには至っていない。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、実像投影式映
像再生装置において、制御信号に応じて投影光学系の光
学要素の状態を変化せしめ投影映像のコントロールを行
うようにして、該再生システムの投影系、即ち、投影レ
ンズ系のズーミングやフォーカシング、あるいは、絞り
系または照明系の自動制御という新しい概念及び手段に
基づいた映像表現を生み出すことを可能とする実像投影
式映像再生装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明による制御信号形成装置は、映像信号を可視映
像化するための映像再生手段と、上記映像再生手段によ
り再生された映像を実像として投影するための投影光学
系と、上記投影光学系を制御するための制御手段とを有
する実像投影式映像再生装置に適用するための制御信号
形成装置であって、当該映像信号を再生して投影する際
に、上記制御手段に入力して、上記投影光学系における
光学要素中、当該投影像に変化を与えるための所定の光
学要素の状態を変化せしめる制御信号を、該制御信号が
該映像信号と対応するように記録されている映像情報記
録媒体から読み出して出力する手段を具備してなること
を特徴とする。

本発明による実像投影式映像再生装置は、映像信号を
可視映像化するための映像再生手段と、上記映像再生手
段により再生された映像を実像として投影するための投
影光学系と、上記投影光学系を制御するための制御手段
とを有する実像投影式映像再生装置であって、上記制御
手段は、投影像倍率変化に応じて生じる投影像の輝度変
化を、上記投影光学系の光学要素である絞り装置によっ
て補正する手段を具備してなることを特徴とする。

本発明による他の制御信号形成装置は、映像信号を可
視映像化するための映像再生手段と、上記映像再生手段
により再生された映像を実像として投影するための投影
光学系と、上記投影光学系を制御するための制御手段と
を有する実像投影式映像再生装置に適用するための制御
信号形成装置であって、上記制御手段に入力して、上記
投影光学系における光学要素中、当該投影像に変化を与
えるための所定の光学要素の状態を変化せしめる制御信
号を生成すべく、制御情報を入力操作するための入力操
作手段と、上記入力操作手段により入力された制御情報
に基づいて生成された制御信号を、当該映像信号と対応
するように映像情報記録媒体に記録するための手段とを
具備してなることを特徴とする。

［実 施 例］ 以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す投影式映像再生
システムのブロック構成図である。本システムは、供給
される制御信号であるコントロール信号に基づいて各制
御要素を制御するシステムコントローラ１と、プロジェ
クタレンズ系２と、その駆動手段であるモータドライバ
回路10と、被投影像を生成するLCD部と、光源部によっ
て構成されている。そして、上記プロジェクタレンズ系
２は、このシステムの投影光学系における光学要素であ
って、マスタレンズ3,ズームレンズ4,フォーカスレンズ
５のレンズ群と上記各レンズ4,5をそれぞれ駆動するズ
ームモータ６およびフォーカスモータ７、上記レンズ４
または５の位置検出用のエンコーダ8,9で構成される。
また、LCD表示部は投影画像データとなる外部からのビ
デオ信号（例えば、NTSC信号）が入力されるビデオ信号
処理回路12と、その出力信号が入力されるLCDドライブ
回路13と、被投影像が表示されるLCD（液相ディスプレ
イ）14とによって構成されている。

更に、光源部は、このシステムの投影光学系の一つの
光学要素であって、商用のAC100Vの電源を用いる調光回
路15と、それによってその光量が調光されるハロゲンラ
ンプ16と、リフレクタ17およびコンデンサレンズ18とで
構成される。なお、システムコントローラ１に入力され
る上記コントロール信号（制御信号）は、本システム動
作を制御する信号であって、プロジェクタレンズ系２の
ズーミングまたはフォーカシングのためのモータドライ
ブ回路10を制御する信号、あるいは、ハロゲンランプ16
の光量の制御のための調光回路15を制御する信号であ
る。なお、本システムは、動画用のものとして説明する
が、後述するようにスチル画用の投影システムとして適
用することも可能である。

以上のように構成された本システムの動作は、まず、
外部からのビデオ信号による画像がLCD14上に表示さ
れ、その画像が光源部の光によって、プロジェクタレン
ズ系２を介してスクリーン（図示せず）上に投影され
る。本システムの場合は、上記ビデオ信号による画像の
内容・種類・変化、即ち、各シーンの状態に基づいてプ
ロジェクタレンズ系２のズーミングあるいはフォーカシ
ング、更には、光源部の光量を変化させるための上記コ
ントロール信号がシステムコントローラ１に入力され、
スクリーン上の投影像がコントロールされる。なお、従
来の投影システムにおいては、上記ズーミングあるいは
フォーカシング等は映写前に外部より調整され映写中は
支障のない限り変化させないものであった。

次に、第２図を用いて、本システムの各映像シーンの
変化に対する再生動作を具体的に説明する。なお、図に
示されるズーミングの画角に関して、Ｍが画角標準、Ｌ
が画角最大、Ｓが画角最小のズーミングを示し、それぞ
れの場合の投影画枠は模式的に第３図に示させる。ま
た、第２図に示されるフォーカシングINが合焦状態、OU
Tが非合焦状態を示す。更に、シーンＡ〜Ｅは、それぞ
れ入力される動画の映像シーンを示すものとする。

まず、ビデオ信号処理回路12に、映像シーンＡのビデ
オ信号から順次入力され、同時に、各シーンに対応した
コントロール信号がシステムコントローラに入力され
る。そして、映像シーンがＡ〜Ｅのように変化して行っ
た場合、各シーンの映出効果を上げるため、あるいは、
シーンに適した投影画面が映出されるべく、第２図に示
されるようにコントロールされる。即ち、投影開始時に
はフォーカシングは非合焦状態（OUT）、ズーミングは
標準画角Ｍに設定されている。なお、投影開始時に上記
フォーカシングを合焦状態に設定することは勿論可能で
あるが、映出効果を上げるため非合焦状態からスタート
させる。そして、シーンＡの投影が開始されると、フォ
ーカシングが徐々に合焦状態に変化する。合焦状態にな
った時点でズーミング、即ち、投影画角を標準Ｍから最
大Ｌに徐々に変化させる。最大の画角になった時点で、
シーンがＢに移される。そして、シーンＢの終了に先立
って、次のシーンＣに移行する準備としてズーミングを
画角最小のＳに変化させる。なお、該シーンＣでは画枠
を小さくして投影したが、これはその方がその映像に適
しているという場合の例を示している。そして、シーン
Ｃが画角最小の状態で投影され、シーンＣの後のシーン
Ｄは画面暗黒の期間であるので、シーンＣの終了に関連
してフォーカシングを徐々に非合焦状態（OUT）に変化
させる。同時に調光回路15を介して、ハロゲンランプ16
の光量を減じてフェードアウト動作を実行させる。後続
のシーンＥに移行するに先立って、再度、ズーミングを
画角最大のＬに設定すると共に、光量は通常値に戻して
おく（シーンＤは暗黒の期間なのでこのようにしてもシ
ーンＤの間はスクリーンには暗黒が表示されている）。
そしてシーンＥの開始と同時にフォーカシングをOUTか
らINに、即ち、合焦状態になるまで徐々に変化させ、映
出効果をもたせるものとする。

以上のように本システムはその映出される映像シーン
に対応して上記ズーム，フォーカス等のコントロールを
実施させることによって、従来のように投影され、ある
いは製作される映像そのものの変化に基づいた表現しか
できなかったシステムに比較して、より効果的な新しい
映像表現を可能とするものである。

なお、本実施例においては、上記LCD14は単板式のも
のを用いたが、R,G,Bの３原色用の独立した３枚のLCDを
用い、本体内部で正確に３原色を重ね合わせて、一本の
レンズで投射するようなシステムにも本発明を容易に適
用することが可能である。また、制御系が複雑化するけ
れども、上記３原色の重ね合わせをスクリーン上で行
う、LCD表示を用いない通常の３管式の前面投射型にも
適用することは可能である。また、本システムは外部の
ビデオ信号を取込むものとしたが、システム内部のビデ
オ信号を再生するようなシステムにも適用できる。

また、本実施例のシステムは動画の投影用に適用した
ものであるが、スチル画の投影用にも同様の構成で適用
できる。この場合、ズーム，フォーカス，光量のコント
ロールを各スチル画を行うことになる。なお、このスチ
ル画投影は所定のインターバルで順次投影されるものと
する。このようなスチル画の投影システムで得られるズ
ーミングあるいはフォーカシングされた映像は従来のス
チル映像では得ることができない映像であってスチル画
の、より新しい再生表現システムを提供するものであ
る。

なお、上述の第１実施例を示す第１図のブロック構成
図においては、音声再生系が示されていないが、必要に
応じて併設することは勿論可能である。また、本実施例
のシステムの別の用途として、テレビゲームの映像シス
テムにも応用できる。この場合、ズーミングを振動的に
行って（縮少拡大の繰返し）、ゲームの激突シーン（ク
ラッシング）等の効果的な強調が可能となり、音声によ
る効果とを併用すれば更に臨場感を高めることができ
る。

次に本発明の第２実施例を示す投影式映像再生システ
ムの制御信号形成装置である記録再生装置について第４
図のブロック構成図によって説明する。この制御信号形
成装置は、前述の第１実施例に示した映像再生システム
に供給するレンズ駆動（ズーム、フォーカス）や映像輝
度の制御信号であるコントロール信号を映像情報記録媒
体のビデオ信号に同期させて記録、または、再生するも
のである。従って、記録再生増幅回路22、混合分離回路
22およびコントロール信号エンコーダ26、可変抵抗器27
a,27b,27c等は上記制御信号の形成および出力のための
手段となる。

第４図において、ビデオテープ用の録再デッキ部20に
はビデオ信号用の録再ヘッド20aと音声信号用の録再ヘ
ッド20bが設けられ、そして、上記ヘッド20a,20bに対し
てビデオ用および音声用の記録再生増幅回路21,22がそ
れぞれ接続されている。上記ビデオ用増幅回路21はビデ
オ系処理回路23を介して再生時にはビデオ信号を前述の
映像システムに出力し、記録時には、外部の映像情報記
録媒体からのビデオ信号を取込み、録再ヘッド20aに出
力する。また、上記音声用増幅回路22は、混合分離回路
24にも接続される。そして、記録時には上記回路24は混
合回路として作用し、上記ビデオ信号と同期して、コン
トロール信号エンコーダ26から前記各映像に合わせたコ
ントロール信号を取込み、入出力増幅回路25を介して入
力される音声信号とを混合分離回路24に入力し混合処理
を行う。その重畳信号は増幅回路22を介して録再ヘッド
20bに入力され記録用テープに書込まれる。また、再生
時には、記録テープよりビデオ出力信号と同期した上記
コントロール信号と音声信号の重畳再生信号を分離回路
として作用する混合分離回路24でコントロール信号と音
声信号に分離する。そして、音声信号は入出力増幅回路
25を介して、また、コントロール信号は直接、前記映像
システム（音声系を有するシステム）に入力される。

なお、上記コントロール信号エンコーダ26には可変抵
抗器27a,27b,27cを介してコントロール値が入力される
が、可変抵抗器27aはズームコントロール信号用，可変
抵抗器27bはフォーカスコントロール信号用および可変
抵抗器27cは調光用、即ち、輝度コントロール信号用に
それぞれ該当させる。

以上のように構成された本実施例の録再装置の動作
は、まず、記録時には、他のビデオ信号出力装置からの
ビデオ信号を記録するが、それと同期して、その映像シ
ーンの映出効果を考慮したズーミング等のコントロール
信号をエンコーダ26を介して音声信号に重畳して入力し
記録する。一方、再生時は、前記第１実施例に示した映
像再生システムにビデオ信号、音声信号およびコントロ
ール信号の各系統を接続して利用するものであって、投
影される各シーンに対してレンズ系がコントロールさ
れ、また、投射輝度もコントロールされ、より効果的な
映像シーンの投影が行われる。

なお、上記コントロール信号の記録動作に関して、本
実施例では音声信号と重畳して、即ち、多重化して記録
するようにしたが、音声記録トラックを複数トラック有
するものにあっては、音声信号とコントロール信号とを
重畳する必要はなく、独立したトラックに記録すること
も可能である。この場合、アフレコ（after recordidn
g）機能を用いてコントロール信号を記録することもで
きる。また、例えば、VHS−HiFi規格のVTRのように、Hi
Fi音声用の記録チャンネル（映像多重）とノーマル音声
用の記録チャンネル（音声専用トラック，アフレコ機能
使用可能）とをあわせもつようなシステムに対しては、
HiFiチャンネルに音声を、ノーマルチャンネルに上記コ
ントロール信号を記録することも好ましい例のひとつと
なる。勿論、上述のように音声の記録機能を利用する例
に限らず、映像記録に多重したり、コントロール専用の
トラックを新設しても良い。

また、本実施例の制御信号再生装置は、投影式映像シ
ステム外に設けられるものとしたが、上記システムに内
蔵するようにしてもよい。また、本実施例の装置は動画
用のビデオ録再機のみならずスチル画用の録再機に適用
してもよい。

次に、本発明の第３実施例を示す投影式映像再生シス
テムの制御信号形成装置であるスチルビデオ再生プログ
ラムコントローラ（以下、SVコントローラと称す）につ
いて第５図のブロック構成図によって説明する。本実施
例は、フロッピディスクであるスチル画用映像情報記録
媒体を用いる投影式映像再生システムに対するプログラ
ムコントローラであって、レンズ駆動（ズーム・フォー
カス）や再生時間等の制御信号であるコントロール信号
を上記フロッピディスクのトラック番号指定動作などの
再生制御動作に関して形成し、また、再生時にはそのコ
ントロール信号を出力して、各トラック番号のスチル画
に対して投射時のレンズ駆動制御等を行うものである。

第５図において、SVコントロール30はCPUを内蔵し、
スチル画像が記録されているフロッピディスクのトラッ
ク番号と、そのトラック番号に対応したレンズ駆動用コ
ントロール信号、更に、各画面の再生時間等を入力する
ためのキー列30aと、トラック番号等を表示する表示部3
0bが設けられている。SV再生機31は、上記コントロール
30で指示されたトラック番号のスチル画像データを再生
して投影式映像再生システム32のLCD部35に出力する。
その再生時間にも上記コントロール30により指定され
る。プロジェクタレンズ系33は、そのズームおよびフォ
ーカス位置がレンズ駆動部34により駆動されるが、その
制御はSVコントローラ30からのコントロール信号に基づ
く。そして、光源部36からの光によってLCD35上のスチ
ル画像はレンズ系33を介してスクリーン（図示せず）上
に投影される。

以上のように構成された本実施例のSVコントローラ30
の動作は、上記コントロール信号を予め各トラック番
号、あるいは、スチル画像に対応して登録することによ
って、その再生に関しては各画像に対するズーミング等
のコントロールおよび投射時間がSVコントローラ30によ
って制御され、従来にない新しい映写効果のあるスチル
画の投影再生がなされる。

上記の第３実施例のSVコントローラ30はスチルビデオ
再生機に対して分離されたものであるが、その変形例と
して、上記コントローラがスチルビテオ記録再生機に内
蔵されるものも提案できる。投影式映像再生システム内
に記録再生機およびSVコントローラを内蔵することも可
能である。この変形例におけるレンズ駆動等のレンズコ
ントロール信号（再生時間も含む）は第６図の「トラッ
ク番号と記録内容」に示すようにスチル画像は映像デー
タ（１），（２），……として奇数番トラックにスキッ
プ記録される。そして、上記各スチル画に対応する各コ
ントロール信号は後続の偶数番トラックにレンズコント
ロールデータ（１），（２），……として記録される。
そして、再生投影時には、再生画に対して常に後続する
トラックのコントロールデータを読出し、プロジェクシ
ョンレンズ系をコントロールし、その再生投影時間を定
める。この変形例によると、別途にコントローラを設け
る必要もなく、コンパクトにしかも安価にスチル画の投
影式映像再生システム等を構成することができる。

また、上記変形例の記録に対する別の方法として、上
記レンズコトロールデータ（１），（２），……をフロ
ッピディスクのキュートラック（第52トラック）に書き
込むことも考えられ、また、スチル画の映像データに重
畳してレンズコントロールデータを書き込むことも可能
である。この場合、記録再生規格の改訂等の問題があ
る。また、そのコントロールデータに投射の輝度データ
を加えてもよい。なお、上述の第３実施例および変形例
は記録媒体にフロッピディスクを用いたものであるが、
フロッピディスクに替えて固体メモリカードを利用した
スチルビデオ再生機あるいは記録再生機に適用すること
も可能である。

次に、本発明の第４実施例を示す投射式映像システム
の制御信号形成装置について説明する。本実施例の装置
は、光学要素中の一つの光学要素、例えば、ズームレン
ズのズーム状態と関連付けて他の所定の光学要素、例え
ば、光源の明るさの状態を制御するためのコントロール
信号を形成し、更に、このコントロール信号を映像に同
期して出力する手段、例えば、第４図のブロック構成図
に示されるような記録再生増幅回路22、混合分離回路24
（但し、コントロール信号を独立したトラックに記録す
るものであってはこの回路は不要とする）、コントロー
ル信号エンコーダ26および可変抵抗器27a,27b,27cなど
で構成される記録再生手段を具備する記録再生装置であ
る。

投影式映像システムにおいてズーミングを行うと、一
般には第７図（Ａ）に示すように画角Ｌでは投影像の輝
度が落ち、逆に画角Ｓでは輝度が上がり、映像として好
ましくない。そこで、本実施例の装置はその補正を行う
コントロール信号を出力するものであって、それぞれの
ズーミング状態に対応して第７図（Ｂ）に示されるよう
な輝度補正を行うコントロール信号をコントロール信号
エンコーダ26を介して入力し、記録する。そして、その
再生投影時においては上記ズーミングのコントロール信
号に対応した輝度補正のコントロール信号が出力され、
結果的には、第７図（Ｃ）に示されるように各ズーム状
態に対して総合投射輝度が一定の見やすい映像を投影す
るように映像再生システムの調光回路（第７図参照）に
よってランプの光量がコントロールされる。

なお、投射輝度は、必ずしも一定にコントロールされ
る必要はなく、観察上、不都合が生じない程度に輝度を
抑圧してコントロールしてもよい。またこの輝度調節を
プロジェクションレンズ系に設けられる絞り装置あるい
はフィルタのコントロールで代用してもよい。また、上
述のようにランプの輝度をコントロールすることによっ
て色温度が変化するが、これを補正するために記録また
は再生時にビデオ系処理回路（第４図参照）において色
温度補正操作を行っても良い。また、本発明のプロジェ
クションシステムは、反射型スクリーンを用いた前面投
射型および透過型スクリーンを用いた背面投射型の別を
問わず適用可能であることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の実像投影式映像再生装置
は、制御信号に応じて投影光学系の光学要素の状態を変
化せしめ投影映像のコントロールを行うようにしたの
で、本発明によれば、該再生システムの投影系、即ち、
投影レンズ系のズーミングやフォーカシング、あるい
は、絞り系または照明系の自動制御という新しい概念及
び手段に基づいた映像表現を生み出すことを可能とし、
今後の映像表現を更に広い分野に適用できるなど顕著な
効果を有する実像投影式映像再生装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す投影式映像再生シ
ステムのブロック構成図、 第２図は、上記第１図の投影式映像再生システムの映像
再生時のコントロール状態を示す図、 第３図は、上記第１図の投影式映像再生システムにおけ
るズームコントロール時の画枠を模式的に示す図、 第４図は、本発明の第２実施例または第４実施例の制御
信号形成装置のブロック構成図、 第５図は、本発明の第３実施例を示す制御信号形成装置
と投影式映像再生システムの概略のブロック構成図、 第６図は、上記第５図の第３実施例に対する変形例を示
す制御信号形成装置における映像データとレンズコント
ロールデータのトラックに対する記録状態を示す図、 第７図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ上記第４図
の第４実施例の制御信号形成装置を適用した投影式映像
再生システムにおけるズーム時の輝度変化に関するデー
タを示し、（Ａ）は映像による輝度、（Ｂ）は補正輝
度、（Ｃ）は総合投写輝度を変化をそれぞれ示してい
る。２ ……プロジェクタレンズ系（光学要素） 16……ハロゲンランプ（光学要素） 10……モータドライブ回路（駆動手段） 15……調光回路（駆動手段） 22……記録再生増幅回路（制御信号の形成および出力手
段） 24……混合分離回路（制御信号の形成および出力手段） 26……コントロール信号エンコーダ（制御信号の形成お
よび出力手段） 27a,27b,27c……可変抵抗器（制御信号の形成および出
力手段）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】映像信号を可視映像化するための映像再生
   手段と、上記映像再生手段により再生された映像を実像
   として投影するための投影光学系と、上記投影光学系を
   制御するための制御手段とを有する実像投影式映像再生
   装置に適用するための制御信号形成装置であって、 当該映像信号を再生して投影する際に、上記制御手段に
   入力して、上記投影光学系における光学要素中、当該投
   影像に変化を与えるための所定の光学要素の状態を変化
   せしめる制御信号を、該制御信号が該映像信号と対応す
   るように記録されている映像情報記録媒体から読み出し
   て出力する手段を具備してなることを特徴とする制御信
   号形成装置。
2. 【請求項２】映像信号を可視映像化するための映像再生
   手段と、上記映像再生手段により再生された映像を実像
   として投影するための投影光学系と、上記投影光学系を
   制御するための制御手段とを有する実像投影式映像再生
   装置であって、 上記制御手段は、投影像倍率変化に応じて生じる投影像
   の輝度変化を、上記投影光学系の光学要素である絞り装
   置によって補正する手段を具備してなることを特徴とす
   る実像投影式映像再生装置。
3. 【請求項３】映像信号を可視映像化するための映像再生
   手段と、上記映像再生手段により再生された映像を実像
   として投影するための投影光学系と、上記投影光学系を
   制御するための制御手段とを有する実像投影式映像再生
   装置に適用するための制御信号形成装置であって、 上記制御手段に入力して、上記投影光学系における光学
   要素中、当該投影像に変化を与えるための所定の光学要
   素の状態を変化せしめる制御信号を生成すべく、制御情
   報を入力操作するための入力操作手段と、上記入力操作
   手段により入力された制御情報に基づいて生成された制
   御信号を、当該映像信号と対応するように映像情報記録
   媒体に記録するための手段とを具備してなることを特徴
   とする制御信号形成装置。