JP6906133B2 - 投写型映像表示装置の調整方法、および投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶パネルなどの表示素子によって形成された画像を、投写レンズを介して投写するプロジェクタに関し、特に当該プロジェクタの投写条件の設定を簡易化する技術に関するものである。

プロジェクションマッピングなどの大規模で複数の機器を組み合わせた映像投影を行う場合、あらかじめ、３次元仮想空間にプロジェクタやスクリーンを配置し、最適なプロジェクタの台数やその向き、スローレシオ（投写距離をスクリーンに投写される映像の水平方向サイズで割った値）をシミュレーションで検討して決めている。その結果を基に、実際にプロジェクションマッピングを行う場所ではプロジェクタの配置や投写条件の調整を行う。機材手配や投写対象の都合で、会場では投写条件の調整時間が十分には確保できない場合が多く、シミュレーションで求めた最適な設定を現場で迅速に再現することが求められている。

特許文献１は、投写条件の調整を簡易化する技術を開示する。この技術によれば受付手段により受け付けた投写条件によって制御パラメーターが自動的に決定され、それにしたがってレンズ駆動手段が駆動されるので、調整者が主導で面倒な調整をする必要がなくなり、迅速な設置および調整が可能となる。この特許文献１に記載の技術では、駆動モーターとしてステッピングモーターを使用し、その駆動パルス数により制御しており、投写レンズ調整量テーブルに基づいて自動調整処理を行っている。しかし、ステッピングモーターの代わりに価格が安いＤＣモーターが搭載されているレンズも多く、その場合、駆動パルス数による駆動モーターの駆動量調整はできないため、調整量テーブルに基づいた自動調整処理はできない。

特開２０００−８１６０１号公報

本開示は、ＤＣモーターのように駆動パルス数による駆動量調整ができない場合においても、所望のスローレシオで投影する投写型映像表示装置の調整方法を提供する。

本開示はズームレンズを有する投写レンズによって被投写面に投写する投写型映像表示装置の調整方法であって、最大スローレシオに相当する第１のレンズ位置にズームレンズを移動するステップと、第１のレンズ位置を記憶するステップと、最小スローレシオに相当する第２のレンズ位置にズームレンズをタイムカウントしながら移動するステップと、タイムカウントの値を、第２のレンズ位置として記憶するステップと、第１のレンズ位置、第２のレンズ位置、最小スローレシオ、最大スローレシオから、ズームレンズの位置とスローレシオの関係式を算出するステップと、ユーザーが入力した所望のスローレシオ値から、関係式に基づき、スローレシオ値に対応したズームレンズの位置を算出するステップと、算出したズームレンズの位置に前記ズームレンズを移動するステップとを有する。

本開示における投写型映像表示装置の調整方法は、設置におけるズーム操作の負担を軽減し、迅速な設置調整が実現できる。

本開示の実施の形態の投写型映像表示装置の調整方法を実施する際のシステムの概略構成図 本開示の実施の形態の投写型映像表示装置のブロック図 本開示の実施の形態の投写型映像表示装置のキャリブレーション動作を示すフローチャート 本開示の実施の形態の投写型映像表示装置のズームカウントとスローレシオの関係をグラフとして表した図 本開示の実施の形態の変形例に係るキャリブレーション動作を示すフローチャート

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、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる投写型映像表示装置の調整方法を実施する際の概略構成図である。本実施の形態では、投写型映像表示装置として、プロジェクタを例に説明する。

本実施の形態の投写型映像装置の調整方法では、プロジェクタ１０１と、プロジェクタの投写レンズを制御するための制御装置１０２、および画像を表示する被投写面である投影対象１０３から構成されたシステムにて行われる。制御装置１０２は、プロジェクタ１０１とＲＳ２３２ＣやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信回線で接続されている。制御装置１０２は、通常のパーソナルコンピュータでもよいし、プロジェクタを制御するための特別な制御装置でも良い。本実施の形態では、制御装置１０２に接続されるプロジェクタ１０１は１台としているが、複数台接続されていてもよい。

図２は、本実施の形態のプロジェクタ１０１の内部構成を示すブロック図である。

このプロジェクタ１０１は、主に制御系１０１ａ、画像表示系１０１ｂおよび投写レンズ系１０１ｃとからなる。

制御系１０１ａは外部の制御装置１０２と通信するためのＲＳ２３２Ｃ ＩＦ２０１とマイクロコンピュータ２０２とデータメモリ２０３により構成される。制御装置１０２からＲＳ２３２Ｃを介して指示をプロジェクタ１０１に送信すると、通信はＲＳ２３２Ｃ ＩＦ２０１で受信され、マイクロコンピュータ２０２に送信される。マイクロコンピュータ２０２は、受信した通信の指示に基づき、投写レンズ系１０１ｃの各駆動部や、画像表示系１０１ｂの表示素子を制御する。加えて、マイクロコンピュータ２０２はズームレンズを駆動させた場合、テレからワイド方向にズームレンズを移動させる場合は駆動（移動）させた時間分カウントアップし、ワイドからテレの方向にズームレンズを駆動させる間、移動させた時間分カウントダウンするカウンタの機能を備える。このカウント結果はデータメモリ２０３に保存される。このカウント数を以下の説明において「ズームカウント」と呼ぶこととする。ここで、マイクロコンピュータ２０２は制御部の一例である。

画像表示系１０１ｂは、光源２０４、集光レンズ２０５、表示素子２０６、この表示素子２０６を駆動するための信号合成・表示素子駆動回路２０９、調整用のパターンや入力画面を発生させて画面上に他の画像に重ねてＯＳＤ（オン・スクリーン・ディスプレイ）表示させるためのＯＳＤ信号発生回路２０７、テストパターン発生回路２０８、外部から入力されたビデオ信号を再生させるための映像入力ＩＦ２１１、信号処理部２１０を備える。

表示素子２０６は、本実施の形態では、透過型のカラー液晶パネルを使用しているが、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）などを用いても良い。この表示素子２０６を外部のビデオ信号により駆動する回路構成は、公知のものであり、図２に示しているのはその一例である。外部の端末、例えばビデオプレーヤーから映像入力はＩＦ２１１を介して信号処理部２１０へ入力されると、信号処理部２１０で拡大、縮小等の信号処理が行なわれ、信号合成・表示素子駆動回路２０９へ送られる。信号合成・表示素子駆動回路２０９は、このビデオ信号に従って表示素子２０６を駆動して、画像を表示させる。

一方、光源２０４から射出された光線は、集光レンズ２０５により集光されて表示素子２０６の画像表示面に入射し、その透過像が投写レンズ系１０１ｃの投写レンズ２１２を介して被投写面であるスクリーン２２２に上に投影される。投写レンズ系１０１ｃは、ズームレンズ２２３を有する投写レンズ２１２と、この投写レンズ２１２を、垂直、水平、および光軸方向に移動（シフト）可能なレンズ保持部２１３と、このレンズ保持部２１３に設けられた垂直シフト用駆動モーター２１８、水平シフト用駆動モーター２１９、フォーカス用駆動モーター２２０およびズームレンズ２２３を駆動するズーム用駆動モーター２２１をそれぞれ駆動するための垂直シフト駆動部２１４、水平シフト駆動部２１５、フォーカス駆動部２１６、ズーム駆動部２１７からなる。

本実施の形態では垂直シフト用駆動モーター２１８、水平シフト用駆動モーター２１９、フォーカス用駆動モーター２２０はステッピングモーターを使用し、その駆動パルス数により制御する。ズーム用駆動モーター２２１はＤＣモーターを使用する。ＤＣモーターはステッピングモーターに比べ、低価格だが、ステッピングモーターのように回転量をパルス数で制御することはできない。そのため、調整量テーブルなどを用いて、任意のスローレシオに自動調整することはできない。そこで本開示ではキャリブレーションを行い、ズームカウントとスローレシオの関係式を算出し、ユーザーがズーム倍率やスローレシオを指定できるようにする。スローレシオは、スクリーンに投写された映像の水平方向サイズに対する投写距離の比である。

次に図３のフローチャートに基づき、本実施の形態の調整方法を以下に詳細に説明する。

使用者（ユーザー）から制御装置１０２に対してキャリブレーションの指示が出されると、制御装置１０２はＲＳ２３２Ｃ経由でマイクロコンピュータ２０２に指示を出し、現在のズームカウント値をデータメモリ２０３から読み出して制御装置１０２内に記憶しておく（ステップ１：Ｓ１）。

次にズーム駆動部を動作させて、タイムカウントしながらズームレンズを望遠端（テレ端）まで移動させる（ステップ２：Ｓ２）。このステップ２の処理動作は最大スローレシオに相当する第１のレンズ位置（テレ端）にズームレンズを移動するステップである。

次にステップ３（Ｓ３）において、テレ端のズームカウントを読み込み、制御装置１０２内の記憶装置に保存しておく。このステップ３の処理動作は第１のレンズ位置（テレ端）を最小レンズ位置として記憶するステップである。

次にステップ４（Ｓ４）において、ズーム駆動部を動作させて、タイムカウントしながらズームレンズを広角端（ワイド端）まで駆動させる。このステップ４の処理動作は、最小スローレシオに相当する第２のレンズ位置（ワイド端）にズームレンズを移動するステップである。

次にステップ５（Ｓ５）において、ステップ４で得られた第２のレンズ位置（ワイド端）のズームカウント値を制御装置１０２内の記憶装置に保存する。その後、ステップ６（Ｓ６）において、ステップ１で記憶したズームカウント値を参照し、レンズキャリブレーション開始前のズームカウントになるまでズームを動かし、元の位置に戻す。

この時ズームカウントＺｃとスローレシオＴｒの関係を表した式は、ワイド端のスローレシオをｔｒｗ、テレ端のスローレシオｔｒｔ、ワイド端のズームカウントをｚｃｗ、テレ端のズームカウントをｚｃｔとすると下記の式（１）のようになる。

この関係式（１）を算出することにより所望のスローレシオにするためにはズームカウントをいくつにすればよいかがわかる。

本キャリブレーション後は、制御装置１０２より使用者がスローレシオを入力すると、制御装置１０２内で式（１）よりズームカウントを計算し、ＲＳ２３２Ｃ経由でマイクロコンピュータに指示を出し、ズーム駆動部を動作させ、所望のズームカウントまでズームレンズを移動させる。すなわち、この処理動作は、ユーザーが入力した所望のスローレシオ値から、関係式（１）に基づき、スローレシオ値に対応したズームレンズの位置を算出する処理動作及び、算出したズームレンズの位置にズームレンズを移動させるステップである。ワイド端のスローレシオとテレ端のスローレシオは、レンズの仕様書からユーザーが制御装置１０２より入力しても良いし、制御装置１０２にあらかじめ記憶しておいても良い。この方法に代えて、ワイド端のスローレシオとテレ端のスローレシオは、データメモリ２０３内に記憶しておいても良いし、投写レンズ２１２にデータメモリを搭載し記憶しておき、制御装置１０２が必要に応じて読み出して使用しても良い。この結果、所望のスローレシオに設定することができる。

キャリブレーション結果は、制御装置１０２内のデータメモリ内に保存しておくことで次回以降はキャリブレーションをすることなく、スローレシオの指定ができる。

以上、説明したように本開示の投写型映像表示装置の調整方法によれば、スローレシオを指定してズーム調整ができるようになり、迅速な設置調整を行うことができるようになる。

本開示の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことはもちろんであり、たとえば以下のような変形例が考えられる。

（１）上記の実施の形態では、テレ端からワイド端にズームを移動させて関係式を算出したが、ワイド端からテレ端にズームを移動させて関係式を算出しても良い。

図５のフローチャートに基づき、この変形例の調整方法を以下に説明する。

使用者（ユーザー）から制御装置１０２に対してキャリブレーションの指示が出されると、制御装置１０２はＲＳ２３２Ｃ経由でマイクロコンピュータ２０２に指示を出し、現在のズームカウント値をデータメモリ２０３から読み出して制御装置１０２内に記憶しておく（ステップ１１：Ｓ１１）。

次にズーム駆動部を動作させて、タイムカウントしながらズームレンズを広角端（ワイド端）まで移動させる（ステップ１２：Ｓ１２）。このステップ１２の処理動作は最小スローレシオに相当する第１のレンズ位置（ワイド端）にズームレンズを移動するステップである。

次にステップ１３（Ｓ１３）において、ワイド端のズームカウントを読み込み、制御装置１０２内の記憶装置に保存しておく。このステップ１３の処理動作は第１のレンズ位置（ワイド端）を最大レンズ位置として記憶するステップである。

次にステップ１４（Ｓ１４）において、ズーム駆動部を動作させて、タイムカウントしながらズームレンズを望遠端（テレ端）まで駆動させる。このステップ１４の処理動作は、最大スローレシオに相当する第２のレンズ位置（テレ端）にズームレンズを移動するステップである。

次にステップ１５（Ｓ１５）において、ステップ１４で得られた第２のレンズ位置（テレ端）のズームカウント値を制御装置１０２内の記憶装置に保存する。その後、ステップ１６（Ｓ１６）において、ステップ１１で記憶したズームカウント値を参照し、レンズキャリブレーション開始前のズームカウントになるまでズームを動かし、元の位置に戻す。

この時ズームカウントＺｃとスローレシオＴｒの関係を表した式は、ワイド端のスローレシオをｔｒｗ、テレ端のスローレシオｔｒｔ、ワイド端のズームカウントをｚｃｗ、テレ端のズームカウントをｚｃｔとすると下記の式（２）のようになる。

この関係式（２）を算出することにより所望のスローレシオにするためにはズームカウントをいくつにすればよいかが分かる。

本キャリブレーション後は、制御装置１０２より使用者がスローレシオを入力すると、制御装置１０２内で式（２）よりズームカウントを計算し、ＲＳ２３２Ｃ経由でマイクロコンピュータに指示を出し、ズーム駆動部を動作させ、所望のズームカウントまでズームレンズを移動させる。すなわち、この処理動作は、ユーザーが入力した所望のスローレシオ値から、関係式（２）に基づき、スローレシオ値に対応したズームレンズの位置を算出する処理動作及び、算出したズームレンズの位置にズームレンズを移動させるステップである。

（２）上記の実施の形態、変形例では、テレ端からワイド端、もしくはワイド端からテレ端のどちらか一方向にズームレンズを移動させて関係式を算出したが、ズームモーターの回転方向がワイド端からテレ端方向とテレ端からワイド端方向でわずかに回転量が異なり、同じズームカウント分だけ駆動させてもスローレシオの変化量が異なる場合がある。その場合、テレ端からワイド端とワイド端からテレ端の双方向にズームを移動させてテレ端からワイド端用とワイド端からテレ端用の２つの関係式を算出し、ユーザーから指示されたスローレシオと現在のスローレシオを比較し、可動方向に応じてどちらの方向用の関係式を用いるかを制御装置１０２が決定し判断して決定し、ズームカウントの算出に使用し、ユーザーが入力した所望のスローレシオになるようにレンズ位置を移動させるようにすればよい。

（３）上記の実施の形態では、レンズを交換した場合、再度キャリブレーションをしなくてはいけない。投写レンズにデータメモリを搭載し、シリアル番号を登録しておき、プロジェクタもデータメモリにシリアル番号を記録しておく。制御装置１０２はキャリブレーション時に双方のシリアル番号に紐づけしてキャリブレーション結果を保存しておき、再度使用する際に該当するデータを用いることで、一度キャリブレーションしたレンズとプロジェクタの組み合わせであれば、キャリブレーションプロセスを省くことでより迅速に設置調整ができるようにしても良い。

（４）上記の実施の形態ではユーザーがスローレシオを指定しなくてはいけないが、あらかじめ前記制御装置上で３次元仮想空間にプロジェクタやスクリーンを配置し、最適なプロジェクタの台数やその向き、スローレシオをシミュレーションで検討して決めている場合、その結果を基に、ユーザーが指定しなくても、シミュレーション上で決定したスローレシオに制御装置がプロジェクタ１０１を調整するようにしてもよい。

（５）ここでは、プロジェクタと制御装置を接続する規格として、ＲＳ２３２Ｃを用いた例について説明したが、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や無線ＬＡＮでもよく、これらに限るものではない。

（６）上記実施の形態では、制御装置を外部に持つ構成を説明したが、制御装置の機能をプロジェクタ内に設けてもよい。このようにすることにより、投写型映像表示装置の調整がより容易にできる。

本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置の設置調整に利用できる。

１０１ プロジェクタ
１０２ 制御装置
１０３ 投影対象
１０１ａ 制御系
１０１ｂ 画像表示系
１０１ｃ 投写レンズ系
２０１ ＲＳ２３２Ｃ ＩＦ
２０２ マイクロコンピュータ
２０３ データメモリ
２０４ 光源
２０５ 集光レンズ
２０６ 表示素子
２０７ ＯＳＤ信号発生回路
２０８ テストパターン発生回路
２０９ 信号合成・表示素子駆動回路
２１０ 信号処理部
２１１ 映像入力ＩＦ
２１２ 投写レンズ
２１３ レンズ保持部
２１４ 垂直シフト駆動部
２１５ 水平シフト駆動部
２１６ フォーカス駆動部
２１７ ズーム駆動部
２１８ 垂直シフト用駆動モーター
２１９ 水平シフト用駆動モーター
２２０ フォーカス用駆動モーター
２２１ ズーム用駆動モーター
２２２ スクリーン
２２３ ズームレンズ

Claims (3)

1. ズームレンズを有する投写レンズによって被投写面に投写する投写型映像表示装置の調整方法であって、
   最大スローレシオに相当する第１のレンズ位置にズームレンズを移動するステップと、
   前記第１のレンズ位置を記憶するステップと、
   最小スローレシオに相当する第２のレンズ位置に前記ズームレンズをタイムカウントしながら移動するステップと、
   前記タイムカウントの値を、前記第２のレンズ位置として記憶するステップと、
   前記第１のレンズ位置、前記第２のレンズ位置、前記最小スローレシオ、前記最大スローレシオから、前記ズームレンズの位置とスローレシオの関係式を算出するステップと、
   ユーザーが入力した所望のスローレシオ値から、前記関係式に基づき、前記スローレシオ値に対応した前記ズームレンズの位置を算出するステップと、
   前記算出したズームレンズの位置に前記ズームレンズを移動するステップと、
   を有する、投写型映像表示装置の調整方法。
2. ズームレンズを有する投写レンズによって被投写面に投写する投写型映像表示装置の調整方法であって、
   最小スローレシオに相当する第１のレンズ位置にズームレンズを移動するステップと、
   前記第１のレンズ位置を記憶するステップと、
   最大スローレシオに相当する第２のレンズ位置に前記ズームレンズをタイムカウントしながら移動するステップと、
   前記タイムカウントの値を、前記第２のレンズ位置として記憶するステップと、
   前記第１のレンズ位置、前記第２のレンズ位置、前記最小スローレシオ、前記最大スローレシオから、前記ズームレンズ位置とスローレシオの関係式を算出するステップと、
   ユーザーが入力した所望のスローレシオ値から、前記関係式に基づき、前記スローレシオ値に対応した前記ズームレンズの位置を算出するステップと、
   前記算出したズームレンズの位置に前記ズームレンズを移動するステップと、
   を有する、投写型映像表示装置の調整方法。
3. ズームレンズを有する投写レンズによって被投写面に投写する投写型映像表示装置であって、前記投写型映像表示装置は外部の制御装置と通信可能に接続された制御部を備え、前記制御部は請求項１もしくは請求項２に記載の調整方法によってユーザーが外部の制御装置から入力した所望のスローレシオになるように前記ズームレンズの位置を移動する投写型映像表示装置。

Images