(57)【要約】【課題】どのような投射環境においても、確実に投射先の障害物環境を検出することが可能とした投射型表示装置を提供すること。【解決手段】投射可能な領域を自動判別する機能を有する投射型表示装置であって、投射光学系と、前記投射光学系によって画像を投射するために表示を行う表示手段と、投射領域内における複数箇所の距離情報もしくは合焦情報取得を行う測距制御手段と、を有し、前記測距手段の結果から前記投射領域内における投射可能領域を解析する投射可能領域解析手段を有することを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
2015145894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射可能な領域を自動判別する機能を有する投射型表示装置であって、 
投射光学系と、
前記投射光学系によって画像を投射するために表示を行う表示手段と、
投射領域内における複数箇所の距離情報もしくは合焦情報取得を行う測距制御手段と、 
を有し 
前記測距手段の結果から前記投射領域内における投射可能領域を解析する投射可能領域解析手段を有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型表示装置において、 
投射領域内における複数箇所の距離情報もしくは合焦情報取得を行う測距制御手段と、 
光学ズーム、光学シフトで前記投射領域、および前記測距手段の領域を変化させる投射領域変化手段と、 
前記測距制御手段の結果から前記投射領域内における複数箇所の距離情報もしくは合焦情報を合成する合成手段と、 
を有し、 
前記合成手段は、前記投射領域変化手段にて変化させながら実行する前記測距手段の結果を合成するものであり、
前記合成手段の結果を用いて、投射可能領域を判定する制御をおこなうことを特徴とする投射可能領域解析手段 。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の投射型表示装置において、 
前記測距手段における複数箇所は、前記表示手段の表示有効領域によって決定、もしくは変更、選択されることを特徴とする測距制御手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関し、特に表示サイズや表示位置の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年プロジェクタは小型化が進み、会議等で持ち込んでその都度設置して使用するケースが多い。その場合、必ずしもスクリーンが設置されている理想的環境にて投射できるとは限らなく、比較的広く確保できる壁などに向けて投射して使用することがほとんどである。
【０００３】
そのようにして使用するとき、投射先の確保できる壁の広さや、プロジェクタ本体が設置できる位置には制限があり、且つ投射先の障害物などが原因で、実際に使用できるズームやレンズシフトの可動範囲が制限されてしまうことがある。
【０００４】
従来、そのような場合には、投影画像を見ながら投射先の障害物を回避するように、手動でズームやシフト駆動を行わなければならず、操作が容易でない、という問題があった。
【０００５】
上記のような問題を解消する方法の1つとして、特許文献１では、スクリーンまでの距離やスクリーンの位置、本体の位置を入力すると、自動でズーム調整もしくはOSDでユーザーに移動指示を出す、という技術が開示されている。
【０００６】
また特許文献２では、カメラなどのエリアセンサにて投射先の環境を撮像して障害物の検出を行い、その結果から自動的にレンズ駆動(ズーム/フォーカス/シフト)を行う、という技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２４４１３８号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、ユーザーがスクリーン位置や本体位置などの情報を入力しなければならず、操作が容易でないという点では改善されていない。更にユーザーが正確な情報を入力しないと、最適な結果にならない、という問題もある。
【０００９】
一方、特許文献２に開示された従来技術では、カメラで撮像した画像にて障害物の検出を行う方式であるため、例えばコントラストが低い障害物やエッジが存在しないなだらかな壁などが投射先にあった場合には、検出できない可能性がある、という問題がある。
【００１０】
本来、投射先の障害物で投射画像品質に大きく影響を与えるものは、同一面にある模様等や仕切り線ではなく、手前にある荷物や奥にある出窓のような距離が異なる障害物に関するものである。また、本来別の目的でカメラなどのエリアセンサを具備している表示装置であれば問題ないが、障害物検出のためだけにエリアセンサを具備するには高価なシステムとなる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、どのような投射環境においても、確実に投射先の障害物環境を検出することが可能とした投射型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、投射可能な領域を自動判別する機能を有する投射型表示装置であって、投射光学系と、前記投射光学系によって画像を投射するために表示を行う表示手段と、投射領域内における複数箇所の距離情報もしくは合焦情報取得を行う測距制御手段と、を有し 前記測距手段の結果から前記投射領域内における投射可能領域を解析する投射可能領域解析手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投射先がどのような環境であっても、確実に投射先の障害物環境を自動検出することを可能にした投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態における投射型表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における測距ポイントを示した図である。
【図３】本発明の実施形態における自動投射領域検出方法を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態における有効表示領域と測距ポイントの関係を示した図である。
【図５】本発明の実施形態における複数の測距結果を合成する説明図である。
【図６】本発明の実施形態における自動投射領域検出方法を具体的に示した図である。
【図７】本発明の実施形態におけるレンズ駆動量算出を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態における投射可能領域解析の詳細を説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわるプロジェクタを示した図である。
【００１６】
［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の第1の実施例によるプロジェクタについて説明する。
【００１７】
映像信号処理回路１４は、入力された映像信号に対して解像度変換や輝度/色調変換などの各種画像処理を行う。パネル駆動回路１５は、パネル１２を駆動するのに適した信号形態に変換をし、パネル１２上に画像を表示させる。投射レンズ１３は、パネル１２上に表示された画像をスクリーンなどに拡大投射させる役割を持つ。更に、投射レンズ１３には、投射画像を光学的に拡大縮小させる機能(光学ズーム機能)、焦点を合わせる機能(フォーカス機能)や、投射位置を上下左右に移動できる機能(光学シフト機能)を有している。また、それぞれの機能を電動で実現させるため、図示しないズームモーター、フォーカスモータ、シフトモーター、およびそれらのモータを駆動する投射レンズ駆動回路１８を具備している。
【００１８】
レンズエンコーダ１７は、投射レンズ１３のズーム位置やフォーカス位置、更にシフト位置を検出する装置である。ＭＰＵ２２はレンズエンコーダ１７の出力を監視しながら投射レンズ駆動回路１８の制御を行うことで、任意の所定の位置にズームレンズ、フォーカスレンズ、光学シフトを動作させることができる。
【００１９】
ＡＦセンサ１６は、ＴＴＬ位相差方式のフォーカスセンサである。ＡＦセンサ１６は、図２(a)に示すように、プロジェクタが投射する投射面内の複数点のフォーカス情報を取得する機能を有する。フォーカス情報とは、ピントがどの方向(ＮＥＡＲ/ＦＡＲ)にどれだけずれているか、の情報である。つまり間接的に距離情報に相当する。
【００２０】
ＡＦ制御部１９は、ＡＦセンサ１６からの複数点のフォーカス情報(ＡＦＰＲＤ)、パネル駆動回路１５からの有効表示領域情報（ＶａｒｉｄＤｉｓｐＡｒｅａ）から有効投射面内におけるフォーカス情報を算出し、投射可能領域解析部２１に転送する。また、ＡＦ制御部１９は、ズームレンズの駆動と同期して測距動作の制御、フォーカス情報の取得を複数回行う。
【００２１】
投射可能領域解析部２１は、ＡＦ制御部１９により送付される複数回実行された測距結果（フォーカス情報）を所定の方法で合成し、その結果から投射可能領域を算出する。
【００２２】
レンズ駆動制御部２０は、投射可能領域解析部２１が算出した投射可能領域と、現在の投射状況（ズーム位置、フォーカス位置、シフト位置）から、ズーム、フォーカス、光学シフトの移動量を算出し、レンズ駆動回路１８に対して制御を行う。
【００２３】
ＭＰＵ２２は、ＡＦ制御部１９、レンズ駆動制御部２０、投射可能領域解析部２１を含んだマイクロプロセッサである。
【００２４】
まず最初に、ＡＦセンサ１６を用いて複数点の測距を行う方法に関して、図２に沿って説明する。
【００２５】
図２（ａ）は、投射領域内における測距ポイントを示した図である。ここでは、投射領域内均等に２５箇所の測距を行う例を示している。また、本実施例で示している測距方式は、ＴＴＬ位相差方式であるため、
・各測距ポイントにおけるフォーカス情報として、どの方向(ＮＥＲＡ/ＦＡＲ)にどれだけずれているかの情報を得ることができる。
【００２６】
・投射レンズで光学ズームを行うと、投射領域の拡大/縮小に応じて、測距領域も拡大/縮小する。
という特徴がある。
【００２７】
図２（ｂ）は、光学ズームを行ったときの測距ポイントを示した図である。３１はＴＥＬＥ端の測距ポイントを示したものであり、３０はＷＩＤＥ端の測距ポイントを示したものである。この図のように、光学ズームを変化させて複数回の測距を行うことで、ＡＦセンサ１６が具備している測距ポイントよりも多くの測距が可能となる。
【００２８】
ここでは、ＴＥＬＥ端とＷＩＤE端の2箇所で測距を行う例を示したが、これに限ったことではなく、ＴＥＬＥ−ＷＩＤＥ間を複数に分割して複数回の測距を行ってもよい。
【００２９】
次に、ＭＰＵ２２が実行する自動投射領域検出方法の具体的な処理フローについて、図３のフローチャートをもとに説明する。
【００３０】
＜Ｓ１１＞
ズームレンズ、シフトレンズを所定位置に移動する。
ズームレンズは、ＺｏｏｍＰｏｓｉｔｉｏｎ＝ＷＩＤＥ(広角)端
シフトレンズは、ＬｅｎｓＳｈｉｆｔ＝０％（光軸と画面中央が一致）
を所定の位置とする。
【００３１】
＜Ｓ１２＞
パネル駆動回路１５から、パネル１２に実際に表示している有効表示領域情報（ＶａｒｉｄＤｉｓｐＡｒｅａ）を取得する。
【００３２】
＜Ｓ１３＞
有効表示領域情報（ＶａｒｉｄＤｉｓｐＡｒｅａ）からＡＦ測距ポイント：ＡＦＭ（ｉ，ｊ）を決定する。
ＡＦ測距ポイントを決定する具体的な方法を、図４にしたがって説明する。
【００３３】
図４（ａ−１）および（ａ−２）は、有効表示領域情報の一例を示したものである。図４（ａ−１）は、パネル全体に表示している「Ｆｕｌｌｓｃｒｅｅｎ」を示している。図４（ａ−２）は、アスペクト４：３のパネルにアスペクト１６：９の画像を表示して上下部分が黒表示になっている「１６：９モード」を示している。実際に図４（ａ−２）に示す有効表示領域で投影している場合、上下の黒表示の部分は画像を表示しない部分であるので、障害物等あっても構わない。よってこの部分は測距するポイントから除外することができる。
【００３４】
図４（ｂ−１）および（ｂ−２）は、有効表示領域によって測距ポイントを切り替える例を示した図である。●部分が測距を行うポイント、×部分が測距を行わないポイントである。図４（ｂ−１）は、有効表示領域情報が「Ｆｕｌｌｓｃｒｅｅｎ」の場合、図４（ｂ−２）は、有効表示領域情報が「１６：９モード」の場合の測距ポイントを示した例である。
【００３５】
また、図（ｃ−１）（ｃ−２）は、投射画像と測距ポイントを重ね合わせた図である。この図からも、パネル領域に表示している有効表示領域に応じて、ＡＦセンサ１６が具備している測距ポイントを選択実行する有効性が明らかである。
【００３６】
ここでは、有効表示領域のみの結果に応じて測距ポイントを決定する例を示したが、これに限ったものではなく、測距ポイントを有効表示領域およびズーム位置に応じて動的に変える方法であってもよい。
【００３７】
＜Ｓ１４＞
ＡＦ制御部１９がＡＦセンサ１６に対して、＜Ｓ１３＞で決定したＡＦ測距ポイント：ＡＦＭ（ｉ，ｊ）における測距動作を命令する。具体的な測距方法は、一般的なＴＴＬ位相差方式と同じであるため、ここでは詳細説明は省略する。
【００３８】
＜Ｓ１５＞
ＡＦ制御部１９が、ズーム位置kにおける、ＡＦ測距ポイント：ＡＦＭ（ｉ，ｊ）のフォーカス情報：ＡＦＰＲＤ_k(ｉ，ｊ)を算出する。フォーカス情報：ＡＦＰＲＤ_k（ｉ，ｊ）とは、どの方向(ＮＥＡＲ／ＦＡＲ)にどの程度ピントがずれているかを示す情報であり、具体的には、ＮＥＡＲ側を負の値、ＦＡＲ側を正の値、値の大きさがピントのずれ量を示す値である。
【００３９】
＜Ｓ１６＞
所定の回数、測距を実行したかを判断する。
本実施例では、ズーム位置がＷＩＤＥ端とＴＥＬＥ端の２か所にて測距を実施する方法を記載しているので、
Ｎ＝２
である。
【００４０】
２回実施（ＷＩＤＥ端とＴＥＬＥ端）した場合には、＜Ｓ１８＞へ、１回しか実施（ＷＩＤＥ端のみ）していない場合には、＜Ｓ１７＞へ移行する。
【００４１】
＜Ｓ１７＞
ズーム位置をＴＥＬＥ側に所定量移動する。本実施例では、Ｎ＝２であるので、ＴＥＬＥ端まで移動する。Ｎ＞２の場合には、ＷＩＤＥ端のズーム位置をＺＰＷ、ＴＥＬＥ端のズーム位置をＺＰＴとすると、
ΔＺＰ＝｜ＺＰＷ−ＺＰＴ｜／（Ｎ−１）
の量だけ、ＴＥＬＥ側へ移動する制御をすればよい。
ズーム移動後、＜Ｓ１４＞へ移行する。
【００４２】
＜Ｓ１８＞
複数のズーム位置におけるフォーカス情報：ＡＦＰＲＤ_k(ｉ，ｊ)  [k=0,Ｎ-1]を合成して、合成後のフォーカス情報：ＣＭＰＡＦＰＲＤ（ｉ，ｊ）を生成する。本実施例では、ズーム位置は２か所（ＷＩＤＥ端、ＴＥＬＥ端）であるので、それぞれのズーム位置におけるフォーカス情報を、ＡＦＰＲＤ_0(ｉ，ｊ)、ＡＦＰＲＤ_１(ｉ，ｊ)とする。
ＡＦ制御部１９は、上記フォーカス情報：ＡＦＰＲＤ_0(ｉ，ｊ)、ＡＦＰＲＤ_１(ｉ，ｊ)を実際の空間的配置に沿って、１つの投射領域内におけるフォーカス情報として合成する。
【００４３】
図５は、ＡＦＰＲＤ_0(ｉ，ｊ)、ＡＦＰＲＤ_１(ｉ，ｊ)から合成後のフォーカス情報：ＣＭＰＡＦＰＲＤ（ｉ，ｊ）を生成する方法を示した図である。図2（ｂ）に示す実際の空間的配置を考慮して、ＡＦＰＲＤ_0(ｉ，ｊ)およびＡＦＰＲＤ_１(ｉ，ｊ)が実際に測距したポイントの位置関係が正しくなるように合成を行う。この合成手法を用いることにより、実際のＡＦセンサ１６が具備している測距ポイント数よりも、さらに多くの測距ポイントを増やすことができる。
【００４４】
ＡＦ制御部１９は投射可能領域解析部２１に対して、合成フォーカス情報：ＣＭＰＡＦＰＲＤ（ｉ，ｊ）を送信する。
【００４５】
＜Ｓ１９＞
投射可能領域解析部２１は、ＡＦ制御部１９より送付されてきた合成フォーカス情報：ＣＭＰＡＦＰＲＤ（ｉ，ｊ）から、
・投射可能領域の判定
・上記判定領域に画像を投射させるための、レンズ駆動パラメータ（ズーム位置、シフト位置、フォーカス位置）の算出
・上記レンズ駆動パラメータをレンズ駆動制御部へ送信
を行う。
【００４６】
具体的な投射可能領域解析の方法を、図6の概念図、および図8のフローチャートに沿って説明する。
【００４７】
＜Ｓ３１＞
投射領域解析部２１がＡＦ制御部１９から、合成フォーカス情報：ＣＭＰＡＦＰＲＤ（ｉ，ｊ）を取得する。
【００４８】
＜Ｓ３２＞
上記合成フォーカス情報：ＣＭＰＡＦＰＲＤ（ｉ，ｊ）において、 
・値がある範囲内で同一の領域
且つ 
・一番大きな面積を確保できる領域(アスペクトを確保した長方形領域) 
の条件          ----------  (条件１)
に合致する領域を算出し、この領域を投射可能領域とする。
【００４９】
具体的な一例を図６に示す
図６（ａ）は投射領域（投射先）の実際の光景に、合成フォーカス情報：ＣＭＰＡＦＰＲＤ（ｉ，ｊ）を重ね合わせた図である。記載してある数字はフォーカス情報であり、正の値がＦＡＲ側、負の値がＮＡＥＲ側、値の大きさがピントのずれ量を示したものである。この図では、投射先に存在する均一壁面より少し前に合焦位置がある例を示している。つまり、手前に置かれている障害物はＮＥＡＲ側のフォーカス情報（負の値）となり、均一壁面は多少ＦＡＲ側のフォーカス情報（正の値）となっている例である。
【００５０】
図６（ｂ）は、上記（条件１）に合致する領域を示した図である。”＋５“の領域が、同一で、且つ面積を大きく確保できる領域であるため、この領域を投射可能領域４１と判定している。
【００５１】
＜Ｓ３３＞
現在の投射領域と上記算出した投射可能領域から、レンズ駆動パラメータを決定する。図７は、ズーム移動量、シフト移動量、フォーカス移動量の具体的な算出方法を示した図である。
【００５２】
５１は現在の投射領域、５２は投射可能領域を示している。ここから、以下の算出式に基づき、レンズ駆動パラメータを決定する。
【００５３】
ズーム倍率＝Ｗ／Ｗｏ
シフト上下移動量＝Ｓ＿ＵＤ
シフト左右移動量＝Ｓ＿ＲＬ
フォーカス移動量＝−５
＜Ｓ３４＞
投射可能領域解析部２１がレンズ駆動制御部２０に対して、＜Ｓ３３＞で決定したレンズ駆動パラメータ（ズーム倍率、シフト上下移動量、シフト左右移動量、フォーカス移動量）を送信する。
【００５４】
以上のような処理手順を用いて投射可能領域を算出する。
【００５５】
＜Ｓ２０＞
レンズ駆動制御部２０は、＜Ｓ１９＞で算出されたレンズ駆動パラメータをもとに、レンズ駆動回路１８を用いて所定の位置にレンズを駆動する。この動作により、投射先の障害物等を避けた領域（＝投射可能領域）に画像を投射することができる。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１０：光源、１１：照明光学系、１２：液晶パネル、１３：投射レンズ、１４：映像信号処理回路、１５：パネル駆動回路、１６：ＡＦセンサ、１７：レンズエンコーダ（Ｚｏｏｍ/Ｆｏｒｃｕｓ/Ｓｈｉｆｔ）、１８：レンズ駆動回路（Ｚｏｏｍ/Ｆｏｒｃｕｓ/Ｓｈｉｆｔ）、１９：ＡＦ制御部、２０：レンズ駆動制御部、２１：投射可能領域解析部、２２：ＭＰＵ
【図１】
2015145894.tif 000003
【図３】
2015145894.tif 000004
【図５】
2015145894.tif 000005
【図８】
2015145894.tif 000006
【図２】
2015145894.tif 000007
【図４】
2015145894.tif 000008
【図６】
2015145894.tif 000009
【図７】
2015145894.tif 000010