JP6064150B2 - 投影装置 - Google Patents

Description

本開示は、映像を投影する投影装置に関する。

特許文献１は、プロジェクタなどにより映像出力を行う出力装置を開示する。特許文献１の出力装置は、出力制御装置から割当てられた仮想画面の領域と、プロジェクタ装置の表示領域を記憶手段に保存する。さらに、出力装置は、画面状態制御装置から画面状態制御命令を取得して画面状態を更新し、画面更新命令に基づいて仮想画面を設定してコンテンツを取得する。そして、出力装置は、出力制御装置からの命令により仮想画面の中の設定された表示領域のみ描画し、表示する。特許文献１の出力装置は、公共空間において、多くの人物がいる場合でも、個人やグループの動作に応じて投影映像の出力位置、及びサイズを制御する。

特開２００５−１５７１３５号公報

本開示は、投影映像のサイズを変化させる場合であっても、投影映像の画質を確保することができる投影装置を提供する。

本開示における投影装置は、投影部と、制御部とを備える。投影部は、所定のオブジェクトを示す映像信号に基づいて、所定の投影面上に、設定された画角で画像の投影映像を投影する。制御部は、画像におけるオブジェクトの位置またはサイズを変更する映像信号処理を行い、投影面上のオブジェクトの投影映像の位置またはサイズを制御する。制御部は、映像信号処理によって画像におけるオブジェクトの位置またはサイズを変更しようとする場合に、変更したオブジェクトの投影映像の解像度が所定値を下回るとき、オブジェクトの投影映像の解像度が所定値以上となるように、投影部を制御して画角を狭めるとともに、映像信号処理によって画像におけるオブジェクトのサイズを設定する。

本開示にかかる投影装置によれば、投影映像のサイズを変化させる場合であっても、投影映像の画質を確保することができる。

図１は、実施の形態１におけるプロジェクタ装置が壁に映像を投影する状態を示す図である。 図２は、プロジェクタ装置がテーブルに映像を投影する状態を示す図である。 図３は、プロジェクタ装置の電気的構成を示すブロック図である。 図４Ａは、距離検出部の電気的構成を示すブロック図である。 図４Ｂは、距離検出部により撮像された赤外画像を説明するための図である。 図５は、プロジェクタ装置の光学的構成を示すブロック図である。 図６Ａは、プロジェクタ装置に対して近い位置に人がいる状態を示す図である。 図６Ｂは、図６Ａの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図６Ｃは、図６Ｂから遠ざかる人に対する映像信号処理で提示される画像を示す模式図である。 図６Ｄは、図６Ａからプロジェクタ装置に対して遠い位置に人が移動した状態を示す図である。 図６Ｅは、図６Ｄの映像信号処理より提示される画像を示す模式図である。 図７Ａは、図６Ｄに引続き、プロジェクタ装置に対して遠い位置に人がいる状態を示す図である。 図７Ｂは、図７Ａの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図７Ｃは、図７Ｂから近づいてくる人に対する映像信号処理で提示される画像を示す模式図である。 図７Ｄは、図７Ａからプロジェクタ装置に対して近い位置に人が移動した状態を示す図である。 図７Ｅは、図７Ｄの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図８は、実施の形態１におけるプロジェクタ装置の動作の流れを示すフローチャートである。 図９は、図８に続くプロジェクタ装置の動作の流れを示すフローチャートである。 図１０は、駆動部による投影方向の変更を説明するための図である。 図１１Ａは、プロジェクタ装置の光軸に垂直な投影面に投影する場合の投影可能領域の一例を示す図である。 図１１Ｂは、プロジェクタ装置の光軸に垂直な投影面に投影する場合の表示領域の一例を示す図である。 図１２Ａは、光学ズーム値を固定して投影位置までの距離を変化させた場合の投影映像の解像度を示すグラフである。 図１２Ｂは、図１２Ａに示す投影映像の解像度を確保するように光学ズーム値を切替えた状態を示すグラフである。 図１３Ａは、投影サイズの縮小操作に応じた投影動作の表示例を示す図である。 図１３Ｂは、図１３Ａに続く縮小操作に応じた投影動作の表示例を示す図である。 図１３Ｃは、図１３Ｂに続く縮小操作に応じた投影動作の表示例を示す図である。 図１３Ｄは、図１３Ａの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図１３Ｅは、図１３Ｂの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図１３Ｆは、図１３Ｃの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図１４Ａは、投影位置の移動操作に応じた投影動作の表示例を示す図である。 図１４Ｂは、図１４Ａに続く投影位置の移動操作に応じた投影動作の表示例を示す図である。 図１４Ｃは、図１４Ｂに続く投影位置の移動操作に応じた投影動作の表示例を示す図である。 図１４Ｄは、図１４Ａの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図１４Ｅは、図１４Ｂの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図１４Ｆは、図１４Ｃの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。 図１５は、実施の形態２におけるプロジェクタ装置の動作の流れを示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
本開示にかかる投影装置の具体的な実施例として、プロジェクタ装置１００を説明する。図１及び図２を用いて、プロジェクタ装置１００による映像投影動作の概要を説明する。図１は、プロジェクタ装置１００が壁１４０に映像を投影する状態を示す図である。図２は、プロジェクタ装置１００がテーブル１５０に映像を投影する状態を示す図である。

図１及び図２に示すように、プロジェクタ装置１００は、駆動部１１０とともに筐体１２０に固定されている。プロジェクタ装置１００及び駆動部１１０を構成する各部と電気的に接続される配線は、筐体１２０及び配線ダクト１３０を介して電源と接続される。これにより、プロジェクタ装置１００及び駆動部１１０に対して電力が供給される。プロジェクタ装置１００は、開口部１０１を有している。プロジェクタ装置１００は、開口部１０１を介して映像の投影を行う。

駆動部１１０は、プロジェクタ装置１００の投影方向を変更するよう駆動することができる。駆動部１１０は、図１に示すようにプロジェクタ装置１００の投影方向を壁１４０の方向になるよう駆動することができる。これにより、プロジェクタ装置１００は、壁１４０に対して映像１４１を投影することができる。同様に、駆動部１１０は、図２に示すようにプロジェクタ装置１００の投影方向をテーブル１５０の方向になるよう駆動することができる。これにより、プロジェクタ装置１００は、テーブル１５０に対して映像１５１を投影することができる。駆動部１１０は、ユーザのマニュアル操作に基づいて駆動してもよいし、所定のセンサの検出結果に応じて自動的に駆動してもよい。また、壁１４０に投影する映像１４１と、テーブル１５０に投影する映像１５１とは、内容を異ならせてもよいし、同一のものにしてもよい。

プロジェクタ装置１００は、ユーザインターフェース装置２００を搭載している。これにより、プロジェクタ装置１００は、人の操作或いは、人の立ち位置に応じた、投影映像に対する各種制御を実行することが可能となる。

以下、プロジェクタ装置１００の構成及び動作について詳細を説明する。

＜１．プロジェクタ装置の構成＞
図３は、プロジェクタ装置１００の電気的構成を示すブロック図である。プロジェクタ装置１００は、ユーザインターフェース装置２００と、投影部２５０とを備えている。ユーザインターフェース装置２００は、制御部２１０、メモリ２２０、距離検出部２３０を備えている。投影部２５０は、光源部３００と、画像生成部４００と、投影光学系５００とを備えている。以下、順にプロジェクタ装置１００を構成する各部の構成について説明する。

制御部２１０は、プロジェクタ装置１００全体を制御する半導体素子である。すなわち、制御部２１０は、ユーザインターフェース装置２００を構成する各部（距離検出部２３０、メモリ２２０）及び、光源部３００、画像生成部４００、投影光学系５００の動作を制御する。また、制御部２１０は、投影画像を映像信号処理により縮小・拡大するデジタルズーム制御を行うことができる。制御部２１０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組合せることにより実現してもよい。

メモリ２２０は、各種の情報を記憶する記憶素子である。メモリ２２０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで構成される。メモリ２２０は、プロジェクタ装置１００を制御するための制御プログラム等を記憶する。また、メモリ２２０は、制御部２１０から供給された各種の情報を記憶する。更に、メモリ２２０は、投影映像を表示させたい投影サイズの設定や、投影対象までの距離情報に応じたフォーカス値のテーブルなどのデータを記憶している。

距離検出部２３０は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ）センサから構成され、対向する面までの距離を直線的に検出する。距離検出部２３０が壁１４０又は、テーブル１５０と対向しているときは、距離検出部２３０から壁１４０又は、テーブル１５０までの距離を検出する。

図４Ａは、距離検出部２３０の電気的構成を示すブロック図である。図４Ａに示すように、距離検出部２３０は、赤外検出光を照射する赤外光源部２３１と、対向する面で反射した赤外検出光を受光する赤外受光部２３２と、それらを制御するセンサ制御部２３３とから構成される。赤外光源部２３１は、開口部１０１を介して、赤外検出光を周囲一面に拡散されるように照射する。赤外光源部２３１は、例えば、８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長の赤外光を、赤外検出光として用いる。制御部２１０は、赤外光源部２３１が照射した赤外検出光の位相をメモリ２２０に記憶しておく。対向する面が距離検出部２３０から等距離になく、傾きや形状を有する場合、赤外受光部２３２の撮像面上に配列された複数の画素は、それぞれ別々のタイミングで反射光を受光する。別々のタイミングで受光するため、赤外受光部２３２で受光する赤外検出光は、各画素で位相が異なってくる。制御部２１０は、赤外受光部２３２が各画素で受光した赤外検出光の位相をメモリ２２０に記憶する。

制御部２１０は、赤外光源部２３１が照射した赤外検出光の位相と、赤外受光部２３２が各画素で受光した赤外検出光の位相とをメモリ２２０から読出す。制御部２１０は、距離検出部２３０が照射した赤外検出光と、受光した赤外検出光との位相差に基づいて、距離検出部２３０から対向する面までの距離を測定することができる。

図４Ｂは、距離検出部２３０（赤外受光部２３２）により取得された距離情報を説明するための図である。距離検出部２３０は、受光した赤外検出光による赤外画像を構成する画素の一つ一つについて距離を検出する。これにより、制御部２１０は、距離検出部２３０が受光した赤外画像の画角全域に対する距離の検出結果を画素単位で得ることができる。以下の説明では、図４Ｂに示すように、赤外画像の横方向にＸ軸をとり、縦方向にＹ軸をとる。そして、検出した距離方向にＺ軸をとる。制御部２１０は、距離検出部２３０の検出結果に基づいて、赤外画像を構成する各画素について、ＸＹＺの三軸の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を取得できる。すなわち、制御部２１０は、距離検出部２３０の検出結果に基づいて、距離情報を取得できる。

上記では、距離検出部２３０としてＴＯＦセンサを例示したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、ランダムドットパターンのように、既知のパターンを投光してそのパターンのズレから距離を算出するものであっても良いし、ステレオカメラによる視差を利用したものであってもよい。

続いて、光源部３００、画像生成部４００、投影光学系５００の構成について、図５を用いて説明する。図５は、プロジェクタ装置１００の光学的構成を示すブロック図である。図５に示すように、光源部３００は、投影画像を生成するために必要な光を、画像生成部４００に対して供給する。画像生成部４００は生成した映像を投影光学系５００に供給する。投影光学系５００は、画像生成部４００から供給された映像に対してフォーカシング、ズーミング等の光学的変換を行う。投影光学系５００は、開口部１０１と対向しており、開口部１０１から映像が投影される。

まず、光源部３００の構成について説明する。図５に示すように、光源部３００は、半導体レーザー３１０、ダイクロイックミラー３３０、λ／４板３４０、蛍光体ホイール３６０などを備えている。

半導体レーザー３１０は、例えば、波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍのＳ偏光の青色光を発光する固体光源である。半導体レーザー３１０から出射されたＳ偏光の青色光は、導光光学系３２０を介してダイクロイックミラー３３０に入射される。

ダイクロイックミラー３３０は、例えば、波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍのＳ偏光の青色光に対しては９８％以上の高い反射率を有する一方、波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍのＰ偏光の青色光及び、波長４９０ｎｍ〜７００ｎｍの緑色光〜赤色光に対しては偏光状態に関わらず９５％以上の高い透過率を有する光学素子である。ダイクロイックミラー３３０は、半導体レーザー３１０から出射されたＳ偏光の青色光を、λ／４板３４０の方向に反射する。

λ／４板３４０は、直線偏光を円偏光に変換又は、円偏光を直線偏光に変換する偏光素子である。λ／４板３４０は、ダイクロイックミラー３３０と蛍光体ホイール３６０との間に配置される。λ／４板３４０に入射したＳ偏光の青色光は、円偏光の青色光に変換された後、レンズ３５０を介して蛍光体ホイール３６０に照射される。

蛍光体ホイール３６０は、高速回転が可能なように構成されたアルミ等の平板である。蛍光体ホイール３６０の表面には、拡散反射面の領域であるＢ領域と、緑色光を発光する蛍光体が塗付されたＧ領域と、赤色光を発光する蛍光体が塗付されたＲ領域とが複数形成されている。

蛍光体ホイール３６０のＢ領域に照射された円偏光の青色光は拡散反射されて、円偏光の青色光として再びλ／４板３４０に入射する。λ／４板３４０に入射した円偏光の青色光は、Ｐ偏光の青色光に変換された後、再びダイクロイックミラー３３０に入射する。このときダイクロイックミラー３３０に入射した青色光は、Ｐ偏光であるためダイクロイックミラー３３０を透過して、導光光学系３７０を介して画像生成部４００に入射する。

蛍光体ホイール３６０のＧ領域又はＲ領域上に照射された青色光は、Ｇ領域又はＲ領域上に塗付された蛍光体を励起して緑色光又は赤色光を発光させる。Ｇ領域又はＲ領域上から発光された緑色光又は赤色光は、ダイクロイックミラー３３０に入射する。このときダイクロイックミラー３３０に入射した緑色光又は赤色光は、ダイクロイックミラー３３０を透過して、導光光学系３７０を介して画像生成部４００に入射する。

蛍光体ホイール３６０は高速回転しているため、光源部３００から画像生成部４００へは、青色光、緑色光、赤色光が時分割されて出射する。

画像生成部４００は、制御部２１０から供給される映像信号に応じた投影画像を生成する。画像生成部４００は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｍｉｒｒｏｒ−Ｄｅｖｉｃｅ）４２０などを備えている。ＤＭＤ４２０は、多数のマイクロミラーを平面に配列した表示素子である。ＤＭＤ４２０は、制御部２１０から供給される映像信号に応じて、配列したマイクロミラーのそれぞれを偏向させて、入射する光を空間的に変調させる。ＤＭＤ４２０は、導光光学系４１０を介して、時分割に出射されてくる青色光、緑色光、赤色光を順に繰返し受光する。ＤＭＤ４２０は、それぞれの色の光が出射されてくるタイミングに同期して、マイクロミラーのそれぞれを偏向させる。これにより、画像生成部４００は、映像信号に応じた投影画像を生成する。ＤＭＤ４２０は、映像信号に応じて、投影光学系５００に進行させる光と、投影光学系５００の有効範囲外へと進行させる光とにマイクロミラーを偏向させる。これにより、画像生成部４００は、生成した投影画像を、投影光学系５００に対して供給することができる。

投影光学系５００は、ズームレンズ５１０やフォーカスレンズ５２０などの光学部材と、光学部材を駆動するレンズ駆動部５０１とを備える。レンズ駆動部５０１は例えばモータなどで構成される。投影光学系５００は、画像生成部４００から入射した光を拡大して投影面へ投影する。制御部２１０は、レンズ駆動部５０１を駆動制御してズームレンズ５１０の位置を調整することで、所望のズーム値になるよう投影対象に対して投影領域を制御できる。ズーム値を大きくする場合、制御部２１０は、ズームレンズ５１０の位置を画角が狭くなる方向（テレ側）へ移動させて、投影領域を狭くする。一方、ズーム値を小さくする場合、制御部２１０は、ズームレンズ５１０の位置を画角が広くなる方向（ワイド側）に移動させて、投影領域を広くする。また、制御部２１０は、ズームレンズ５１０の移動に追従するよう、所定のズームトラッキングデータに基づきフォーカスレンズ５２０の位置を調整することで、投影映像のフォーカスを合わせることができる。

上記では、プロジェクタ装置１００の一例として、ＤＭＤ４２０を用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ―Ｌｉｇｈｔ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式による構成を説明したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、プロジェクタ装置１００として、液晶方式による構成を採用しても構わない。

上記では、プロジェクタ装置１００の一例として、蛍光体ホイール３６０を用いた光源を時分割させた単板方式による構成を説明したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、プロジェクタ装置１００として、青色光、緑色光、赤色光の各種光源を備えた三光源方式による構成を採用してもよいし、ＤＭＤをＲＧＢの各色別に備える三板方式による構成を採用しても構わない。

上記では、投影映像を生成するための青色光の光源と、距離を測定するための赤外光の光源とを別ユニットとする構成を説明したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、投影映像を生成するための青色光の光源と、距離を測定するための赤外光の光源とを統合したユニットとしても構わない。三光源方式を採用するのであれば、各色の光源と赤外光の光源とを統合したユニットとしても構わない。

＜２．動作＞
２−１．ユーザインターフェース装置の動作
次に、プロジェクタ装置１００に搭載されたユーザインターフェース装置２００の動作について説明する。ユーザインターフェース装置２００は、距離検出部２３０と制御部２１０とメモリ２２０とを備え、光源部３００、画像生成部４００、および投影光学系５００からなる投影部２５０を制御する。

距離検出部２３０は、投影対象までの距離や、投影範囲に位置する人等の物体までの距離を検出し、距離情報として制御部２１０に出力する。制御部２１０は、距離検出部２３０から取得した距離情報に基づいて、光学ズーム値やフォーカス値を算出する。

制御部２１０は、投影映像の映像信号を生成する映像信号処理を行う。また、制御部２１０は、距離検出部２３０から取得した距離情報に基づいて、映像信号処理においてデジタルズームを行い、投影映像の投影サイズを調整する。制御部２１０は、投影映像の投影サイズの変更指示に応じて、デジタルズームにより投影画像を補正して、画像生成部４００に補正した投影映像を出力する。これに合わせて、制御部２１０は、変更後の投影サイズに応じた光学ズーム値に基づいて、レンズ駆動部５０１にズームレンズ５１０を移動させる。そして、制御部２１０は、所定のズームトラッキングデータに基づいて、フォーカスレンズ５２０を移動させる。

２−２．プロジェクタ装置の投影動作
次に、プロジェクタ装置１００の投影動作について説明する。プロジェクタ装置１００は、上記のユーザインターフェース装置２００の動作により、距離情報を用いて、利用者などの特定の人を検出し、検出した人の動きに追従して、その人の近傍に所定の投影映像を投影する。プロジェクタ装置１００は、例えば廊下や通路などに設置され、壁や床などの投影面において、通過する人に追従して投影映像を投影する。投影映像は静止画であってもよいし、動画であってもよい。

ここで、投影映像のサイズを変化させる場合においては、投影映像の画質が変動することにより、利用者にとって投影映像が見辛くなってしまう。特許文献１では、投影映像のサイズを変化させる場合に投影映像の画質の変動に対処する手段を開示していない。本実施形態では、投影映像の画質を確保するために、以下のように映像信号処理及び光学ズームの制御を行う。

まず、投影面の近傍に位置する人の移動（人の立ち位置）に応じて、投影映像の投影位置を変化させる場合の投影動作について、図６Ａ〜図６Ｅ及び図７Ａ〜図７Ｅを用いて説明する。図６Ａ〜図６Ｅは、人の立ち位置に応じた投影制御を説明するための図である。図７Ａ〜図７Ｅは、図６Ａ〜図６Ｅに続く投影制御を説明するための図である。

まず、図６Ａ〜図６Ｅを用いて、追従対象の人がプロジェクタ装置１００から遠ざかる場合の投影動作について説明する。図６Ａは、プロジェクタ装置１００に対して近い位置（手前の位置）に人がいる状態を示す図である。図６Ｂ及び図６Ｃは、図６Ａの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。図６Ｄは、プロジェクタ装置１００に対して遠い位置（奥の位置）に人が移動した状態を示す図である。図６Ｅは、図６Ｄの映像信号処理より提示される画像を示す模式図である。

図６Ａ、図６Ｄに示すように、プロジェクタ装置１００に対して近い位置（手前の位置）から入ってきた人が、遠い位置（奥の位置）へと移動した場合において、プロジェクタ装置１００は、その人の移動に追従して投影映像Ｇ２０を投影位置６２０から投影位置６２１へ移動させる。ここでは、図６Ａに示す状態において、プロジェクタ装置１００に比較的近い位置である投影位置６２０には、予め指定された投影サイズにおいて十分な解像度を有する投影映像が投影されているとする。また、平面状の壁面を投影面６００とする。

プロジェクタ装置１００は、光学ズームの制御により、投影面６００に映像を投影することが可能な領域である投影可能領域６１０を設定している。プロジェクタ装置１００は、投影可能領域６１０に応じた画角の画像Ｄ１（図６Ｂ、図６Ｃ）内で、投影映像Ｇ２０を示すオブジェクトＤ２０をシフトする映像信号処理を行うことにより、投影可能領域６１０の範囲内で投影映像Ｇ２０を人に追従させる。なお、図６Ｂ、図６Ｃでは、幾何補正等は省略して、映像信号処理における映像信号上の画像Ｄ１を模式的に図示している。他の映像信号処理より提示される画像を示す模式図についても同様である。

この場合、プロジェクタ装置１００から遠ざかる人に投影映像Ｇ２０を追従させるため、映像信号処理において画像Ｄ１内のオブジェクトＤ２０の位置を、オブジェクトＤ２０のサイズを一定のままでシフトすると、投影面６００上の投影サイズは、プロジェクタ装置１００から遠ざかるにつれて大きくなる。一般的なプロジェクタ装置の特性として、光学ズーム値を一定、つまり、画角を一定に保った場合、映像を投影する投影位置が遠くなるに従って、投影映像の投影サイズは大きくなるからである。プロジェクタ装置１００は、映像信号処理において投影サイズを一定に維持するために、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、画像Ｄ１内のオブジェクトを縮小するデジタルズームを行う。

その後、プロジェクタ装置１００に対してより遠い位置（奥の位置）へ人が移動するに従って、プロジェクタ装置１００は、図６Ｄに示すように、プロジェクタ装置１００からさらに遠い位置に映像を投影させていくことになる。このとき、映像信号処理において投影サイズを一定に保つために、デジタルズームを用いて投影サイズを小さくし続けると、投影サイズ内に含まれる画素数が少なくなる。そのため、投影面６００上での投影映像Ｇ２０の解像度が悪化してしまう。

そこで、本開示にかかるプロジェクタ装置１００は、投影映像をそれから遠ざかる人に追従させる場合に、デジタルズームを用いて投影サイズを小さくすると解像度の低下が著しいときには、光学ズーム値を大きくして画角を狭める制御を行う。この制御により、プロジェクタ装置１００の投影可能領域を、図６Ａに示す投影可能領域６１０から、図６Ｄに示す投影可能領域６１１へと狭める。それとともに、狭めた投影可能領域６１１に対応する画像Ｄ１’上で映像信号処理を行う（図６Ｅ）。これにより、図６Ｅに示すように、画像Ｄ１’上で投影サイズを表すオブジェクトＤ２１内に含まれる画素数の減少を抑え、投影映像の解像度を保持することができる。

次に、図７Ａ〜図７Ｅを用いて、追従対象の人がプロジェクタ装置１００に近づいてくる場合の投影動作について説明する。図７Ａは、図６Ｄに示す状況に引続いた状態で、プロジェクタ装置１００に対して遠い位置（奥の位置）に人がいる状態を示す図である。図７Ｂ及び図７Ｃは、図７Ａの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。図７Ｄは、図７Ａに示す状態からプロジェクタ装置１００に対して近い位置（手前の位置）に人が移動した状態を示す図である。図７Ｅは、図７Ｄの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。

図７Ａ、図７Ｄに示すように、プロジェクタ装置１００に対して遠い位置（奥の位置）にいる人が、近い位置（手前の位置）へと移動した場合において、プロジェクタ装置１００は、その人の移動に追従して投影映像Ｇ２２を投影位置６２２から投影位置６２３へと移動させる。プロジェクタ装置１００に対して遠い位置（奥の位置）に人がいる場合（図７Ａ）、プロジェクタ装置１００は、投影位置６２２の投影映像Ｇ２２が所定の解像度を維持できるように、投影可能領域６１１を設定している。プロジェクタ装置１００は、投影可能領域６１１に応じた画角の画像Ｄ２（図７Ｂ、図７Ｃ）上で、投影映像Ｇ２２を示すオブジェクトＤ２２を移動する映像信号処理を行う。投影可能領域６１１には映像信号上の画像Ｄ２全体の投影映像が投影されていることになる。画像Ｄ２上の映像信号処理により、投影可能領域６１１の範囲内の投影位置６２２から投影位置６２２’へと、投影映像Ｇ２２を人に追従させることができる。

プロジェクタ装置１００に対して近い位置(手前の位置)へ人が移動するに従って、プロジェクタ装置１００は、プロジェクタ装置１００から近い位置に投影映像Ｇ２２を移動させていくことになる。この場合、映像信号処理において、画像Ｄ２内のオブジェクトＤ２２が画像Ｄ２の境界からはみ出すと、投影面６００上では投影映像Ｇ２２が欠けて表示されてしまう。

また、図７Ｄに示すような人がプロジェクタ装置１００に近い位置にいるときの投影位置６２３は、プロジェクタ装置１００に対して人が遠い位置にいたときに設定されていた投影可能領域６１１の範囲外である。そのため、このままではプロジェクタ装置１００は、投影位置６２３に対して映像を投影することができない。

そこで、本実施形態にかかるプロジェクタ装置１００は、映像信号においては投影映像Ｇ２２が投影可能領域６１１に収まらないときに、光学ズーム値を小さくして画角を拡げる制御を行う。この制御により、図７Ｄに示すように投影可能領域６１１を投影可能領域６１０に拡げて、投影位置６２３が投影可能領域６１０の範囲内に位置するようにする。そして、プロジェクタ装置１００は、図７Ｅに示すように、拡げた投影可能領域６１０に対応する画像Ｄ２’内で、オブジェクトＤ２３を移動する映像信号処理を行うことで、投影位置６２３に対して投影映像を投影することができる。このように、プロジェクタ装置１００は、光学ズームを調整して投影可能領域を拡げることにより所望の投影位置に投影映像を欠けることなく表示させることができる。

また、上記のように光学ズームには、画角を広げる制御が必要になることもあり、例えば図６Ｄに示す人がプロジェクタ装置１００からさらに遠ざかる場合には、光学ズームの制御では解像度の確保が困難となり得る。そこで、本実施形態では、そのような場合には、投影映像の投影方向を変更するように駆動部１１０を駆動する。駆動部１１０の駆動制御より、投影可能領域をプロジェクタ装置１００から遠ざかる方に移動でき、より広範囲に投影映像を表示させることができる。

２−３．投影動作のフロー
上記の動作の流れについて、図６〜図１０を参照して説明する。図８及び図９は、プロジェクタ装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。図１０は、駆動部１１０による投影方向の変更を説明するための図である。

本フローは、プロジェクタ装置１００の制御部２１０によって実行される。

まず、制御部２１０は、距離検出部２３０を制御して、追従対象の人の位置と移動方向を検出する（Ｓ７００）。具体的に、距離検出部２３０は投影面近傍の空間における距離情報を検出し、制御部２１０はこの距離情報を取得する。制御部２１０は、人の形状の特徴を示す特徴情報を予めメモリ２２０に格納しておき、メモリ２２０から特徴情報を読出して、特徴情報が示す人の形状と距離情報に基づく形状と比較を行う。制御部２１０は、この比較結果に基づいて、人を認識して位置を検出する。

また、制御部２１０は、例えばプロジェクタ装置１００の設置時に壁や床までの距離を示す距離情報を予め測定してメモリ２２０に格納しておき、人が存在したときの距離情報の差分に基づいて、人の位置を検出してもよい。もしくは、人以外に動く物体がないような状況であれば、制御部２１０は、距離情報を定期的に取得して、随時距離が変化する部分を検出して、その動体を人として認識してもよい。また、制御部２１０は、定期的に取得した距離情報の変化に基づいて、人の移動方向を検出してもよい。

次に、制御部２１０は、ステップＳ７００の人の位置と移動方向の検出結果に基づいて、投影面６００においてオブジェクトの投影映像の投影位置を決定する（Ｓ７０１）。移動する人に見やすく表示させるために、例えば、制御部２１０は、検出した人の位置から移動方向へ所定間隔、離れた位置を算出して、投影位置を決定する。これにより、移動する人の視線の向きにあり、見やすいところに投影映像を表示することができる。このように、人の位置と移動方向を検出することで、より適切に投影映像の投影位置を決定することができる。

また、制御部２１０は、人の位置から投影面への垂線の足の位置を算出して、算出した位置の付近に投影位置を決定してもよい。この場合には、ステップＳ７００において人の移動方向を検出せずに、人の位置の情報のみによって投影位置を決定しても構わない。

次に、制御部２１０は、距離検出部２３０からの距離情報に基づいて、プロジェクタ装置１００から投影位置までの距離を検出する（Ｓ７０２）。ステップＳ７０２において取得される距離情報は、後続の処理において、特定の光学ズーム値の場合の投影映像の画像上のサイズや、フォーカス値を決定する処理において使用するパラメータとなる。

次に、制御部２１０は、ステップＳ７００〜Ｓ７０２の処理によって取得した情報に基づいて、投影面における投影映像の表示領域と、投影可能領域とを算出する（Ｓ７０３）。表示領域は、追従対象の人に応じた投影位置に所望の投影サイズで表示される投影映像が、投影面において占める領域である。制御部２１０は、ステップＳ７０１の処理で決定した投影位置と、ステップＳ７０２の処理で検出された距離情報と、メモリ２２０に記憶された所望の投影サイズとに基づいて、投影面上の表示領域を算出する。

投影可能領域は、投影面においてプロジェクタ装置１００が画像を投影することが可能な範囲を示す領域であり、プロジェクタ装置１００と投影面６００との間の距離と、画角（光学ズーム値）とによって規定される。制御部２１０は、ステップＳ７０２の処理で検出された投影位置までの距離を示す情報と、現在の状態の光学ズーム値とに基づいて、投影可能領域を算出する。光学ズーム値と画角とは一対一に対応するため、制御部２１０は、光学ズーム値と距離情報から投影可能領域を算出することができる。投影可能領域の算出方法の詳細については後述する。

次に、制御部２１０は、算出した表示領域が、投影可能領域の範囲内に収まるか否かを判定する（Ｓ７０４）。ステップＳ７０４の判定処理は、例えば図７Ａに示すように、投影可能領域６１１の境界近傍に表示された投影映像Ｇ２２’を移動させる場合に、投影映像Ｇ２２’の表示領域が、移動後に投影可能領域６１１からはみ出すことを防止するために行われる。

例えば、図６Ａに示すように、プロジェクタ装置１００の近くにいた人がプロジェクタ装置１００から遠ざかる場合、制御部２１０は、表示領域が投影可能領域の範囲内に収まると判定し（Ｓ７０４でＹＥＳ）、ステップＳ７０５の処理に進む。一方、図７Ａに示すように、投影可能領域６１１の境界近傍に表示された投影映像Ｇ２２’を、その境界を越えて移動させる場合、制御部２１０は、表示領域が投影可能領域の範囲内に収まらないと判定し（Ｓ７０４でＮＯ）、ステップＳ７１０の処理に進む。ステップＳ７１０以降の処理については後述する。

制御部２１０は、表示領域が投影可能領域の範囲内に収まると判定した場合（Ｓ７０４でＹＥＳ）、投影面上の表示領域に投影されることとなる映像の解像度を算出する（Ｓ７０５）。

次に、制御部２１０は、ステップＳ７０５において算出した解像度が、所定の解像度の下限値以上であるか否かを判定する（Ｓ７０６）。ステップＳ７０６の判定処理は、例えば図６Ａ、図６Ｄに示すように、プロジェクタ装置１００から離れていく人に追従する場合に、デジタルズームで生じる投影映像の解像度の低下に対して、画質を確保するために行われる。

制御部２１０は、投影映像の解像度が下限値以上であると判定した場合（Ｓ７０６でＹＥＳ）、現在の状態の光学ズーム値を決定値として確定する（Ｓ７０７）。

次に、制御部２１０は、確定した光学ズーム値に基づいて、デジタルズームを含む映像信号処理を行う（Ｓ７０８）。ステップＳ７０８の処理において、制御部２１０は、確定した光学ズーム値と表示領域の投影サイズに基づいて、デジタルズーム値を決定する（Ｓ７０８）。制御部２１０は、映像信号処理により提示される画像上で、ステップＳ７０１で決定した投影位置に対応する座標に位置し、ステップＳ７０３で算出した表示領域に対応するサイズを有するオブジェクトを示す映像信号を生成する。また、制御部２１０は、距離検出部２３０からの距離情報に基づいて、投影面６００の向き等に応じた幾何補正を行う。制御部２１０は、生成した映像信号に基づいて、画像生成部４００を制御する。

例えば、図６Ａに示すように、投影映像Ｇ２０を投影位置６２０から投影位置６２０’に移動させる場合に、制御部２１０は、移動後の投影映像の解像度が下限値以上であると判断する（Ｓ７０６でＹＥＳ）。制御部２１０は、光学ズーム値を変更せず（Ｓ７０７）、ステップＳ７０８の映像信号処理においてデジタルズームを行って、投影サイズを維持して投影映像Ｇ２０を移動させる。デジタルズームによって、図６Ｂに示す画像Ｄ１内でオブジェクトＤ２０はシフトされるとともに縮小されるが、縮小されたオブジェクトＤ２０’（図６Ｃ）は、下限値以上の解像度で生成されることとなる。

制御部２１０は、算出した解像度が下限値よりも小さいと判定した場合（Ｓ７０６でＮＯ）、光学ズームの画角を狭める制御により、投影映像の解像度を下限値以上にできるか否かを判定する（Ｓ７２０）。ステップＳ７２０の判定処理は、例えば図６Ａ及び図６Ｄに示すように、追従対象の人がプロジェクタ装置１００から離れていき、デジタルズームでは下限値以上の解像度を確保できない場合に、光学ズームの制御が有効か否かを確認するために行われる。

具体的には、制御部２１０は、ズームレンズ５１０の調整可能範囲内で、下限値以上の解像度に到達するまで、光学ズーム値を大きくすることができるか否かを判定する。ズームレンズ５１０の調整可能範囲は、ズームレンズ５１０の機械特性等とともに、例えば、ステップＳ７０３において算出した表示領域が、光学ズーム値を変更した場合の投影可能領域内に収まるように設定される。

制御部２１０は、光学ズームの画角を狭める制御により解像度を下限値以上にできると判定した場合（Ｓ７２０でＹＥＳ）、解像度が下限値以上になる光学ズーム値を算出して、決定値として確定する（Ｓ７２１）。算出される光学ズーム値は、解像度が下限値に一致する値でもよいし、解像度が下限値に一致する値よりも所定幅だけ大きい値であってもよい。制御部２１０は、確定した光学ズーム値に基づいて、レンズ駆動部５０１を制御し、ズームレンズ５１０の位置を調整する。制御部２１０は、算出後の光学ズーム値に基づいて、ステップＳ７０８の映像信号処理を行う。

ズームレンズ５１０の位置調整は、例えば、光学ズーム値（画角）とズームレンズ５１０の位置の関係を示すデータテーブルをあらかじめメモリ２２０に格納しておき、制御部２１０がそのデータテーブルを読出して行う。また、データテーブルではなく、光学ズーム値（画角）とズームレンズ５１０の位置の関係を導き出す方程式を示す情報をメモリ２２０に記憶させておき、制御部２１０がその方程式の演算を実行して、ズームレンズ５１０の位置調整を行ってもよい。

例えば、図６Ｄに示すように投影位置６２１の表示領域Ｒ２１に投影する場合、投影可能領域６１０では解像度が下限値より小さいと判断され（Ｓ７０６でＮＯ）、光学ズームの変更により解像度を下限値以上にできると判断される（Ｓ７２０でＹＥＳ）。ステップＳ７０６では、例えば、制御部２１０は、投影可能領域６１０に対応する画像Ｄ１内で、表示領域Ｒ２１に対応する画素数が、下限値の画素数よりも小さいことを判断する。ステップＳ７２０では、例えば、まず制御部２１０は、投影可能領域６１０から画角を狭めて、表示領域Ｒ２１がはみ出さない投影可能領域６１１を算出する。そして、制御部２１０は、投影可能領域６１１に対応する画像Ｄ１’（図６Ｅ）上で、表示領域Ｒ２１に対応する画素数を計算し、計算した画素数が下限値以上であることを判断する。これにより、ステップＳ７０８の映像信号処理において、下限値以上の解像度を有するオブジェクトＤ２１の映像信号が生成される。

一方、画角を狭める光学ズームの変更により、解像度を下限値以上にできないと判定した場合（Ｓ７２０でＮＯ）、制御部２１０は、プロジェクタ装置１００の光軸が投影位置に近づくように、駆動部１１０を駆動制御する（Ｓ７３０）。制御部２１０は、ステップＳ７３０の処理の後にステップＳ７００に戻り、一連のフローを再度、実行する。

例えば、図６Ｄに示す追従対象の人が、さらにプロジェクタ装置１００から離れる場合、ステップＳ７２０において、光学ズームの変更によって解像度を下限値以上にできないと判定される（Ｓ７２０でＮＯ）。この場合、制御部２１０は、ステップＳ７３０において図１０に示すように駆動部１１０を駆動して、その後、ステップＳ７００以降の処理を再度行う。移動後の投影可能領域６１１’では、プロジェクタ装置１００の光軸が投影位置６２１に近づいているＳ７００以降の処理において、投影映像の解像度が向上する。

以下、図９を用いて、ステップＳ７１０以降の処理について説明する。ステップＳ７１０の以降の処理は、例えば図７Ａに示すように、投影可能領域６１１の境界近傍に表示された投影映像Ｇ２２’を、その境界を越えて移動させる場合など、ステップＳ７０４において表示領域が投影可能領域の範囲内に収まらないと判定された場合に行われる。

ステップＳ７１０において、制御部２１０は、表示領域が投影可能領域の範囲内に入るように、画角を拡大する光学ズーム値を算出する。ステップＳ７１０において、制御部２１０は、ステップＳ７０３において算出した投影可能領域から画角を求めることができる。これにより、制御部２１０は、光学ズーム値を設定することができる。

制御部２１０は、ステップＳ７１０において画角を拡大する光学ズーム値を算出すると、算出した光学ズーム値を用いて投影された場合の投影映像の解像度を算出する（Ｓ７０５Ａ）。次に、制御部２１０は、ステップＳ７０６と同様に、ステップＳ７０５Ａにおいて算出した解像度が、下限値以上であるか否かを判定する（Ｓ７０６Ａ）。

制御部２１０は、ステップＳ７０５Ａにおいて算出した解像度が下限値以上であると判定した場合（Ｓ７０６ＡでＹＥＳ）、ステップＳ７１０において算出した光学ズーム値を決定値として確定し、画角を拡げるようにレンズ駆動部５０１を制御する（ステップＳ７０７Ａ）。

次に、制御部２１０は、ステップＳ７０８以降の処理を順次行う。例えば、図７Ａに示す投影映像Ｇ２２’を図７Ｄに示す表示領域Ｒ２３に移動させる場合に、ステップＳ７０７Ａにより画角が拡がり、表示領域Ｒ２３がはみ出さない投影可能領域６１０に対応する画像Ｄ２’（図７Ｅ）において映像信号処理が行われる。

図７Ａの例では、制御部２１０は、ステップＳ７１０で算出した光学ズーム値に基づいて、ズームレンズ５１０を制御し、光学ズームを小さくして画角を拡げる（ステップＳ７０７Ａ）。これにより、図７Ｄに示すように表示領域Ｒ２３がはみ出ないように投影可能領域６１０が設定される。

一方、制御部２１０は、ステップＳ７０５Ａにおいて算出した解像度が下限値以上でないと判定した場合（Ｓ７０６ＡでＮＯ）、駆動部１１０を駆動制御して（Ｓ７３０）、ステップＳ７００の処理に戻る。つまり、このフローでは、解像度が下限値以上となる光学ズーム値が、ステップＳ７１０で算出した光学ズーム値よりも大きくなる場合には、光学ズームの制御では投影映像の解像度を確保できないと判定される。なお、ステップＳ７１０において、例えば光学ズーム値が既に最大値で、表示領域が投影可能領域の範囲内に入る光学ズーム値を算出できなかった場合にも、駆動部１１０を駆動制御して（Ｓ７３０）、ステップＳ７００の処理に戻ってもよい。

図８に戻り、最後に、制御部２１０は、メモリ２２０に記憶されたズームトラッキングデータに基づいて、フォーカス値を決定し、フォーカスレンズ５２０を駆動制御する（Ｓ７０９）。制御部２１０は、以上の処理を所定の周期で繰返す。

以上のフローにより、投影映像のサイズが変化して、デジタルズームのみでは解像度が確保できない場合であっても、光学ズームを制御してその後の微調整をデジタルズームで行うことにより、所望の投影サイズで所望の解像度を維持することができる。そのため、ユーザにとって視認しやすい投影装置を提供できる。

２−４．投影映像の解像度について
以下、プロジェクタ装置１００による投影映像の解像度について説明する。

まず、投影可能領域の算出方法（図８のステップＳ７０３）について、図１１Ａを用いて説明する。図１１Ａは、プロジェクタ装置１００の光軸に垂直な投影面８００に投影する場合の投影可能領域の一例を示す。図１１Ａにおいて、プロジェクタ装置１００のＸ方向の画角はプロジェクタ装置１００の光軸を中心とするθｘであり、投影面８００までの距離はｄである。この場合、投影可能領域８０１のＸ方向のサイズＳ１ｘは、次式で算出される。
（数１）
Ｓ１ｘ＝２×ｄ×ｔａｎ（θｘ／２） （１）
また、投影可能領域８０１のＹ方向のサイズＳ１ｙに関しても、Ｙ方向の画角θｙに基づいて、数式１と同様に算出される。図８のフローのステップＳ７０３において、制御部２１０は、画角（θｘ，θｙ）と投影面８００までの距離ｄに基づいて、数式１などを演算することにより、投影可能領域８０１を算出する。なお、Ｘ方向の画角θｘとＹ方向の画角θｙとは同一であってもよい。

次に、投影映像の解像度の算出方法（図８のステップＳ７０５）について、図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ｂは、プロジェクタ装置１００の光軸に垂直な投影面８００に投影する場合の表示領域の一例を示す。図１１Ｂでは、図１１Ａの投影面８００の縦横を代えて、投影面８００の横方向（紙面の裏から表へ向かう方向）をＸ方向、投影面８００の縦方向（紙面の下から上へ向かう方向）をＹ方向とする。

図１１Ｂにおいて、それぞれＸ方向及びＹ方向において、プロジェクタ装置１００によって投影可能領域８０１の全体に画像を投影した場合の投影面８００における解像度を（Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙ）、投影面８００における表示領域８０２のサイズを（Ｓ２ｘ、Ｓ２ｙ）とする。この場合、投影面８００において、画像内のオブジェクトを投影する投影映像の解像度（Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙ）は、投影可能領域８０１と表示領域８０２のサイズの比で定まることとなる。具体的には、次式で算出される。
（数２）
Ｐ２ｘ＝Ｐ１ｘ×Ｓ２ｘ／（２×ｄ×ｔａｎ（θｘ／２）） （２ｘ）
Ｐ２ｙ＝Ｐ１ｙ×Ｓ２ｙ／（２×ｄ×ｔａｎ（θｙ／２）） （２ｙ）
図８のステップＳ７０５において、制御部２１０は、実際に投影映像の映像信号を生成することなく、数式２に基づいて解像度を算出することができる。

また、図８のステップＳ７０８の映像信号処理において、制御部２１０は、投影可能領域８０１のサイズと表示領域８０２のサイズとの比率と、プロジェクタ装置１００による画像全体の解像度（Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙ）の積（数式２）に基づいて、デジタルズームにより所望の投影サイズに変更するために必要な画素数を算出できる。これにより、制御部２１０は、映像信号処理において、入力画像におけるオブジェクトを適切な投影サイズに縮小／拡大することができる。

次に、投影映像の解像度と投影位置までの距離の関係について、図１２Ａ、図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａは、光学ズーム値を固定して投影位置までの距離を変化させた場合の投影映像の解像度を示すグラフである。図１２Ｂは、図１２Ａに示す投影映像の解像度を確保するように光学ズーム値を切替えた状態を示すグラフである。図１２Ａ、図１２Ｂにおいて、投影映像の投影サイズを一定にした場合の投影映像に含まれる画素数を、投影映像の解像度としている。

図１２Ａ、図１２Ｂにおいて、図１１に示すプロジェクタ装置１００からの距離ｄを変化させた場合の投影映像の解像度を示す。この場合の投影映像の解像度は、光学ズーム値及び投影サイズを一定にすると、図１２Ａに示すように投影位置までの距離ｄに反比例する。また、一般的なプロジェクタ装置の特性として、光学ズーム値を一定、つまり画角を一定に保った場合、映像を投影する投影位置が遠くなるに従って、投影映像の投影サイズは大きくなる。この場合、１画素当たりの投影サイズは、投影位置が遠くなるにつれて大きくなる。そのため、デジタルズームで画像上のサイズを小さくするのに伴って、図１２Ａに示すように、投影映像の解像度が悪化してしまう。

これに対して、本実施形態では、図１２Ｂに示すように、デジタルズームでは投影映像の解像度が下がり過ぎる場合に、光学ズーム値を上げる制御を行う。図１２Ｂにおいて、解像度の下限値を６０ｄｏｔとしており、投影位置までの距離ｄを１０００ｍｍから遠くしていく場合に、距離ｄが３０００ｍｍのところで投影映像の解像度が下限値に一致し、光学ズーム値を２倍に上げる制御が行われている。これにより、１画素当たりの投影サイズが縮小した画像上での映像信号処理により、投影映像の解像度が確保される。

＜３．効果等＞
以上のように、本実施の形態において、プロジェクタ装置１００は、投影部２５０と、制御部２１０とを備える。投影部２５０は、所定のオブジェクトＤ２０を含む画像Ｄ１の画角を示す映像信号に基づいて、所定の投影面６００上に、設定された画角で画像Ｄ１の投影映像を投影する。制御部２１０は、画像Ｄ１におけるオブジェクトＤ２０の位置またはサイズを変更する映像信号処理を行い、投影面６００上のオブジェクトＤ２０の投影映像Ｇ２０の位置またはサイズを制御する。制御部２１０は、映像信号処理によって画像Ｄ１におけるオブジェクトＤ２０の位置またはサイズを変更しようとした場合に、変更したオブジェクトＤ２０’の投影映像の解像度が所定値を下回るとき、投影映像の解像度が所定値以上となるように、投影部２５０を制御して画角を狭めるとともに、映像信号処理によって画像Ｄ１’におけるオブジェクトＤ２１のサイズを設定する。

本実施形態に係るプロジェクタ装置１００によれば、投影映像Ｇ２０の位置またはサイズを変化させる場合であっても、投影映像Ｇ２０の解像度に応じて、画角を狭めて映像信号処理を行うことにより投影映像Ｇ２１の画質を確保することができる。

制御部２１０は、映像信号処理によってオブジェクトＤ２０’のサイズを変更すると、変更したサイズのオブジェクトを示す投影映像の解像度が所定値を下回る場合、画角を狭めるように投影部２５０を制御してもよい。この場合、制御部２１０は、狭めた画角の画像においてオブジェクトＤ２１のサイズを設定するように映像信号処理を行う。

これにより、投影映像のサイズが変化して、映像信号処理のみでは解像度が確保できない場合に、狭めた画角の画像において映像信号処理により投影映像のサイズが設定される。これにより、所望の投影サイズで所望の解像度を維持することができる。そのため、ユーザにとって視認しやすい投影装置を提供できる。

（実施の形態２）
以下、図面を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態１にかかるプロジェクタ装置では、ユーザインターフェース装置２００によって人の動き（人の立ち位置）を検出して、投影映像の移動を制御した。本実施形態にかかるプロジェクタ装置１００では、ユーザインターフェース装置２００によって、投影面にタッチして行うジェスチャ操作を検出して、投影映像の移動を制御する。

以下、実施形態１に係るプロジェクタ装置と同様の構成、動作の説明は適宜、省略して、本実施形態に係るプロジェクタ装置を説明する。

本実施形態にかかるプロジェクタ装置１００は、実施の形態１にかかるプロジェクタ装置１００と同様に構成される（図１〜図５参照）。以下、図１３、図１４を参照して、本実施形態における投影動作の概要について説明する。図１３Ａ〜図１３Ｆは、投影映像の縮小操作に応じた投影動作を説明するための図である。図１４Ａ〜図１４Ｆは、投影映像のシフト操作に応じた投影動作を説明するための図である。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、投影サイズの縮小操作に応じた投影動作の一連の表示例を示す。図１３Ｄ〜図１３Ｆは、それぞれ図１３Ａ〜図１３Ｃの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。図１３Ａにおいて、投影映像Ｇ３０は、所定の画角に対応する投影可能領域Ｒ３５内に投影されている。図１３Ａに示すように、ユーザが投影面にタッチする指の間隔を狭めるジェスチャ操作に基づいて、プロジェクタ装置１００は投影映像を図１３Ｂに示すように縮小する。この場合、光学ズームを変化させずに、デジタルズームによって、図１３Ｄ、図１３Ｅに示すように画像Ｄ３内のオブジェクトＤ３０を縮小することにより、良好な応答速度で投影映像Ｇ３０を縮小表示できる。しかし、デジタルズームによって投影映像Ｇ３０’を縮小し過ぎると、映像信号処理により提示される画像Ｄ３内でオブジェクトＤ３０’の画素数が減り過ぎるので、デジタルズームのみによるサイズ変更では、投影映像Ｇ３０’の解像度を確保できない。そこで、デジタルズームで投影映像を縮小すると解像度の低下が著しいとき、図１３Ｃに示すように光学ズームを大きくして画角を狭める制御を行う。それとともに、狭めた画角の投影可能領域Ｒ３６に対応する画像Ｄ３’内で、オブジェクトＤ３１のサイズを拡大する。これにより、投影映像Ｇ３１の解像度を確保することができる。

図１４Ａ〜図１４Ｃは、投影位置の移動操作に応じた投影動作の一連の表示例である。図１４Ｄ〜図１４Ｆは、それぞれ図１４Ａ〜図１４Ｃの映像信号処理により提示される画像を示す模式図である。図１４Ａの表示例において、プロジェクタ装置１００は、投影面のタッチ位置をずらすジェスチャ操作に基づいて、投影可能領域Ｒ４０内で投影映像Ｇ３２を移動させる（図１４Ｂ）。この場合には、画角を変えずにデジタルズームを行うことで、良好な応答速度が得られる。一方、図１４Ｂに示すように投影可能領域Ｒ４０外に投影映像Ｇ３２’の表示を移動させる場合、図１４Ｃに示すように、光学ズームを小さくする制御で画角を拡げて、表示領域Ｒ３３を投影可能領域Ｒ４１内に収めることにより、オブジェクトＤ３３全体の投影映像Ｇ３３を表示することができる。

次に、本実施形態におけるプロジェクタ装置１００の投影動作について、図１５を参照して説明する。図１５は、本実施形態におけるプロジェクタ装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。本フローは、プロジェクタ装置１００の制御部２１０によって実行される。

本フローでは、図８に示すフローのステップＳ７００，Ｓ７０１の処理に代えて、ステップＳ７４０〜Ｓ７４２の処理を行い、投影面近傍のユーザの指によるジェスチャ操作を検出する。

まず、制御部２１０は、距離検出部２３０の距離情報に基づいて、投影面上のユーザの指の位置及びタッチ操作におけるジェスチャを検出する（Ｓ７４０）。例えば、図１３Ａに示すように、投影映像Ｇ３０の縮小を指示するための、指の間隔を狭めるジェスチャを検出する。

次に、制御部２１０は、検出した指の位置及びジェスチャに基づいて、投影映像の移動後の投影位置を決定する（Ｓ７４１）。例えば、図１４Ａに示すように移動する指の位置に応じて投影位置を移動させる。

次に、制御部２１０は、検出したジェスチャに基づいて、ジェスチャの指示内容に応じた拡大縮小および／または回転を行った後の投影映像の表示領域を決定する（Ｓ７４２）。例えば、指の間隔を狭めるジェスチャにおいて狭めた指の間隔に応じて投影サイズを決定する。また、制御部２１０は、ステップＳ７０３に代えて、ステップＳ７０３Ａでは投影可能領域を算出する。そのため、ステップＳ７０４の判定処理では、ステップＳ７４２で決定された表示領域とステップＳ７０３Ａで算出された投影可能領域を用いる。

本実施形態において、ステップＳ７０４の判定処理は、例えば図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、ユーザのジェスチャ操作によって投影映像をシフトしたり、回転や拡大させたりする場合に、移動後の表示領域が表示可能領域からはみ出すことを防止するために行われる。

例えば、図１４Ａに示す投影映像Ｇ３２を図１４Ｂに示す投影位置に移動させる場合、制御部２１０は、移動後の表示領域が投影可能領域Ｒ４０内に収まると判断する（Ｓ７０４でＹＥＳ）。そのため、画角を拡げることなく、ステップＳ７０８の映像信号処理において、画像Ｄ４内で図１４Ａの投影映像に対応するオブジェクト（図１４Ｄ）を図１４Ｅに示すように移動することにより、図１４Ｂに示す投影映像Ｇ３２’が表示される。

一方、図１４Ｂに示す投影映像Ｇ３２’を、さらに図１４Ｃに示す投影位置にまで移動させる場合、制御部２１０は、移動後の表示領域が投影可能領域Ｒ４０内に収まらないと判断する（Ｓ７０４でＮＯ）。この場合、ステップＳ７１０において画角を拡大する光学ズーム値が算出され、光学ズームの制御で投影可能領域が拡大されるとともに（図１４Ｃ）、拡大後の投影可能領域Ｒ４１に対応する画像Ｄ４’上のデジタルズームが行われる（図１４Ｆ）。

また、本実施形態において、ステップＳ７０６の判定処理は、例えば図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、ジェスチャ操作に応じて投影映像の投影サイズを縮小する場合に、デジタルズームで生じる投影映像の解像度の低下に対して、画質を確保するために行われる。

例えば、図１３Ａに示す投影映像Ｇ３０を図１３Ｂに示す投影サイズに縮小する場合、制御部２１０は、縮小後の投影映像の解像度が下限値以上であると判断する（Ｓ７０６でＹＥＳ）。そのため、画角を狭めることなく、ステップＳ７０８の映像信号処理において、画像Ｄ３上で図１３Ａの投影映像Ｇ３０に対応するオブジェクトＤ３０（図１３Ｄ）を、図１３Ｅに示すように縮小することによって、図１３Ｂに示す投影映像Ｇ３０’が表示される。

一方、図１３Ｂに示す投影映像Ｇ３０’を、さらに図１３Ｃに示す投影サイズにまで縮小させる場合、制御部２１０は、縮小後の投影映像の解像度が下限値を下回ると判断する（Ｓ７０６でＮＯ）。この場合、ステップＳ７２０において画角を狭める光学ズーム値が算出され、光学ズームの制御で投影可能領域が縮小されるとともに（図１３Ｃ）、縮小後の投影可能領域に対応する画像Ｄ３’上でデジタルズームが行われる（図１３Ｆ）。

以上のように、投影面にタッチするユーザのジェスチャ操作の場合であっても、実施の形態１と同様の構成のプロジェクタ装置１００により、投影映像のサイズを変化させたときでも、解像度を確保することができる。そのため、ユーザにとって視認しやすい投影装置を提供することができる。

（その他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１，２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組合せて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、追従対象の人を検出して、投影映像の投影位置を、人の位置に追従させた。投影映像を追従させる追従対象は人に限らず、例えば動物や自動車などであってもよい。この場合、距離検出部は動物や自動車などの移動体の位置を検出し、制御部は、投影面においてオブジェクトの投影映像の投影位置を、検出した移動体の位置に追従させる。

実施の形態２では、ユーザインターフェース装置２００の距離検出部２３０により、ユーザが投影面にタッチして行うジェスチャ操作を検出して、投影映像の移動を制御したが、検出するユーザの操作はこれに限らない。例えば、タッチできない遠隔に存在する投影面上の投影映像を、タッチによる操作に代えて、手や身体全体のジェスチャ操作や音声操作を検出して、投影映像の移動を制御してもよい。この場合も実施形態２と同様に、デジタルズームと光学ズームの制御により解像度を確保することができ、視認しやすい投影装置を提供できる。

上記の実施形態では、プロジェクタ装置１００は、距離検出部２３０を備えたが、これに代えて、又はこれに加えて、ＣＣＤカメラなどの可視光（ＲＧＢ）による画像を撮像する撮像部を備えてもよい。例えば、制御部２１０は、撮像部によって撮影された撮像画像を画像解析することによって、人物を認識してもよい。

上記の実施形態では、プロジェクタ装置１００は、投影方向を変更する駆動部１１０を備えたが、投影装置は駆動部を備えなくてもよい。例えば、プロジェクタ装置１００は、投影面における所定の領域内においてのみ投影動作を行う場合に、投影動作を行う投影面全体への投影を賄うように最大の画角の投影可能領域を設定することで、駆動部を省略できる。

上記の実施形態において、投影映像に含まれる画素数を投影映像の解像度とした（図１２Ａ、図１２Ｂ）。投影映像の解像度の定義はこれに限らず、例えば、１画素当たりの投影サイズで規定されてもよい。このように規定された解像度は、投影位置までの距離が変わる場合に投影サイズに関わらず、投影映像の画質を表すことができる。また、投影映像の解像度は、画像上のオブジェクト毎に含まれる画素数で規定されてもよい。また、投影映像の解像度下限値をオブジェクト毎に設定してもよい。

上記の実施形態において、プロジェクタ装置１００の制御部２１０は、投影面上の投影映像の移動を制御した。制御部２１０が制御する投影映像の移動は、投影面上でのシフト（並進）に限らず、並進や回転、及びこれらの組合せを含む。また、制御部２１０は、オブジェクトの投影映像の並進や回転などの移動に代えて、又はこれに加えて、オブジェクトのサイズの拡大や縮小を行ってもよい。

上記の実施形態では、プロジェクタ装置１００は、平面状の投影面６００に投影映像を投影したが、これに限らず、湾曲部を有する面や凸凹部を有する面などの任意の面を投影面としてもよい。例えば、投影動作の対象となる壁面に、凹凸形状が形成されているとする。その形状に合わせて幾何補正を行う際に、形状次第では、投影位置に応じて投影サイズが変化することとなる。例えば、プロジェクタ装置１００の光軸に対して垂直でない壁に投影した場合、投影映像が歪み、プロジェクタ装置１００から遠くなるほど投影サイズが大きくなる。投影サイズが大きくなった分、投影映像を縮小する必要があるが、上記の実施の形態と同様にデジタルズームと光学ズームを合わせて制御することで、投影面上の解像度を確保することができる。

上記の実施形態では、オブジェクトの移動によって、投影可能領域内に収まらない場合、画角を拡大することについて説明したが、オブジェクトの拡大によって、投影可能領域内に収まらない場合も同様に、画角を拡大することによって、オブジェクトを投影可能領域内に収まるように制御してもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において、種々の変更、置換、付加、省略などを行うことができる。

本開示における投影装置は、投影面へと映像を投影する種々の用途に適用可能である。

１００ プロジェクタ装置
１０１ 開口部
１１０ 駆動部
１２０ 筐体
１３０ 配線ダクト
１４０ 壁
１４１，１５１ 映像
１５０ テーブル
２００ ユーザインターフェース装置
２１０ 制御部
２２０ メモリ
２３０ 距離検出部
２３１ 赤外光源部
２３２ 赤外受光部
２３３ センサ制御部
２５０ 投影部
３００ 光源部
３１０ 半導体レーザー
３２０，３７０，４１０ 導光光学系
３３０ ダイクロイックミラー
３４０ λ／４板
３５０ レンズ
３６０ 蛍光体ホイール
４００ 画像生成部
４２０ ＤＭＤ
５００ 投影光学系
５０１ レンズ駆動部
５１０ ズームレンズ
５２０ フォーカスレンズ
６００ 投影面
６１０，６１１，６１１’，８０１ 投影可能領域
６２０，６２０’，６２１，６２２，６２２’，６２３ 投影位置
８００ 投影面
８０２ 表示領域
ｄ 投影面までの距離
Ｄ１，Ｄ１’，Ｄ２，Ｄ２’，Ｄ３，Ｄ３’，Ｄ４，Ｄ４’ 画像
Ｄ２０，Ｄ２０’，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ３０，Ｄ３０’，Ｄ３１，Ｄ３３ オブジェクト
Ｇ２０，Ｇ２２，Ｇ２２’，Ｇ３０，Ｇ３０’，Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３２’，Ｇ３３ 投影映像
Ｐ１ｘ，Ｐ１ｙ 投影面における解像度
Ｒ２１，Ｒ２３，Ｒ３３ 表示領域
Ｒ３５，Ｒ３６，Ｒ４０，Ｒ４１ 投影可能領域
Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ 投影可能領域のサイズ
Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ 表示領域のサイズ
θｘ，θｙ 画角

Claims (8)

1. 所定のオブジェクトを含む画像を示す映像信号に基づいて、所定の投影面上に、設定された画角で前記画像の投影映像を投影する投影部と、
   前記画像におけるオブジェクトの位置またはサイズを変更する映像信号処理を行い、前記投影面上の前記オブジェクトの投影映像の位置またはサイズを制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記映像信号処理によって前記画像におけるオブジェクトの位置またはサイズを変更しようとした場合に、変更したオブジェクトの投影映像の解像度が所定値を下回るとき、
   前記オブジェクトの投影映像の解像度が所定値以上となるように、前記投影部を制御して前記画角を狭めるとともに、前記映像信号処理によって前記画像におけるオブジェクトのサイズを設定する
   投影装置。
2. 前記制御部は、
   前記映像信号処理によって前記画像においてオブジェクトを移動しようとした場合に、移動したオブジェクトが前記画像からはみ出すとき、
   移動したオブジェクトが前記画像の範囲内に入り、かつ前記オブジェクトの投影映像の解像度が所定値以上となるように、前記投影部を制御して前記画角を拡げるとともに、前記映像信号処理によって前記画像においてオブジェクトを移動する
   請求項１に記載の投影装置。
3. 前記制御部は、
   前記映像信号処理によって前記画像においてオブジェクトのサイズを拡大しようとした場合に、サイズを拡大したオブジェクトが前記画像からはみ出すとき、
   サイズを拡大したオブジェクトが前記画像の範囲内に入り、かつ前記オブジェクトの投影映像の解像度が所定値以上となるように、前記投影部を制御して前記画角を拡げるとともに、前記映像信号処理によって前記画像においてオブジェクトを移動する
   請求項１に記載の投影装置。
4. 前記投影装置を駆動して投影映像の投影方向を変更する駆動部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記映像信号処理によって前記画像におけるオブジェクトのサイズの変更、または移動をしようとした場合に、サイズの変更または移動後のオブジェクトの投影映像の解像度が所定値を下回り、かつ、前記画角を制御しても、投影映像の解像度が所定値以上とならないとき、
   前記駆動部を駆動し、前記オブジェクトの投影映像の投影位置を変更させる
   請求項１に記載の投影装置。
5. 前記投影装置と前記投影面との距離を示す距離情報を検出する距離検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記距離検出部によって検出された距離情報に基づいて、前記オブジェクトの投影映像の移動を制御する
   請求項１に記載の投影装置。
6. 前記距離検出部は、移動体の位置を検出し、
   前記制御部は、前記距離検出部によって検出された移動体の位置に基づいて、前記投影面において、前記オブジェクトの投影映像の投影位置を、検出した移動体の位置に追従させる
   請求項５に記載の投影装置。
7. 前記距離検出部は、ユーザのジェスチャを検出し、
   前記制御部は、前記距離検出部によって検出されたユーザのジェスチャに基づいて、前記オブジェクトの投影映像の移動を制御する
   請求項５に記載の投影装置。
8. 前記投影面を撮像する撮像部をさらに備え、
   前記制御部は、前記撮像部によって撮像された撮像画像に基づいて、前記オブジェクトの投影映像の移動を制御する
   請求項１に記載の投影装置。

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