(57)【要約】  投写型映像表示装置は、光源部と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部と、光源部からの光を映像生成部へ導く導光光学系と、映像生成部により生成された映像光を投写する投写光学系と、映像生成部、導光光学系及び投写光学系を制御する制御部とを備える。制御部は、映像光を投写する映像モードと、光源部からの光を照明光として出射する照明モードとを有している。制御部は、映像モードのときは、投写光学系からの照明光が投写面（１８５）上に結像され、照明モードのときは、投写光学系からの照明光が投写面（１８５）と異なる位置に結像されるように、投写光学系（８２）を制御する。
2014171134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部と、
前記光源部からの光を前記映像生成部へ導く導光光学系と、
前記映像生成部により生成された前記映像光を投写する投写光学系と、
前記映像生成部、前記導光光学系及び前記投写光学系を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記映像光を投写する映像モードと、前記光源部からの光を照明光として出射する照明モードとを有しており、
前記映像モードのときは、前記投写光学系からの照明光が投写面上に結像され、
前記照明モードのときは、前記投写光学系からの照明光が前記投写面と異なる位置に結像されるように、前記投写光学系を制御する
投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記照明モードのとき、前記投写光学系からの照明光が、前記投写光学系から見て前記投写面よりも遠い位置において結像するように前記投写光学系を制御する
請求項１記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明機能と映像表示機能とを備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、様々な映像などをスクリーンに拡大投写する投写型映像表示装置としてプロジェクタが広く普及している。プロジェクタは、映像信号に応じて、光源から出射された光を、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、または、液晶表示素子といった空間光変調素子によって変調させ、スクリーン上に投写する。【０００３】
天井に設置され、床面や壁面に映像を投写するプロジェクタも種々開発されている。天井に設置されて使用されるプロジェクタにおいては、専用の保持具や配線工事の必要性、収納方法、装置の小型化、作業の容易性、使い勝手、美感等、種々の検討すべき問題がある。【０００４】
例えば、特許文献１では、これらの問題を考慮して、照明配線器具に取り付け可能なコネクタを備え、筐体の床面に対応する面に照明装置を備えた投写型映像表示装置が提案されている。【０００５】
また、スポットライトなどの照明光を出射する照明機能と、映像を投写する映像表示機能との双方を備えた投写型映像装置も開発されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８-１８５７５７号公報
【特許文献２】特開２００７-０９４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
照明光は、動画や静止画を表示する映像光とは異なり、一般的には空間的にムラのない均一な光であることが好ましい。【０００８】
本開示は、照明機能と映像表示機能とを備えた投写型映像表示装置であって、より品質のよい照明光を出射可能な投写型映像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の投写型映像表示装置は、光源部と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部と、光源部からの光を映像生成部へ導く導光光学系と、映像生成部により生成された映像光を投写する投写光学系と、映像生成部、導光光学系及び投写光学系を制御する制御部とを備える。制御部は、映像光を投写する映像モードと、光源部からの光を照明光として出射する照明モードとを有している。制御部は、映像モードのときは、投写光学系からの照明光が投写面上に結像され、照明モードのときは、投写光学系からの照明光が投写面と異なる位置に結像されるように、投写光学系を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、照明モードにおいては投写面からずれた位置にフォーカスすることで、空間的にムラのない均一な光を照射することができ、品質のよい照明光を出射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示に係る投写型映像表示装置の外観斜視図である。
【図２】投写型映像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】投写型映像表示装置の光学的な構成を説明する模式図である。
【図４】光源部の光学的な構成を説明する模式図である。
【図５】ダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフである。
【図６】投写型映像表示装置の使用例１を説明する模式図である。
【図７】投写型映像表示装置の使用例２を説明する模式図である。
【図８】投写型映像表示装置の使用例３を説明する模式図である。
【図９】投写型映像表示装置の使用例４を説明する模式図である。
【図１０】投写型映像表示装置の制御部の構成を説明する図である。
【図１１】照明モード及び映像モードのユーザインターフェースを例示する模式図である。
【図１２】表示モード切替時の設定項目の切替えを説明するための図である。
【図１３】投写型映像表示装置におけるＲＧＢ輝度バランス調整方法を説明する説明図である。
【図１４】投写型映像表示装置における輝度バランス調整方法を説明するフローチャートである。
【図１５】投写型映像表示装置における各表示モードのレンズ調整について説明した図である。
【図１６】各表示モードの平滑化フィルタの係数を例示した図である。
【図１７】投写型映像表示装置の角度調整用ガイドを説明した図である。
【図１８】投写型映像表示装置のスイング角度による投写映像の変化を説明するための図である。
【図１９】投写型映像表示装置における投写歪を補正する処理を説明するフローチャートである。
【図２０】歪補正の補正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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、これらによって特許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。
【００１４】
〔第１実施形態〕
１．投写型映像表示装置の概要
投写型映像表示装置について、以下に図を用いて説明する。図１は、投写型映像表示装置の外観斜視図である。投写型映像表示装置１００は、光源部等を収納する第１の筐体１０１と、天井に設けられた配線ダクト９０１に接続する第２の筐体１０２と、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２を連結する支持部１０３とを含む。
【００１５】
図２は、投写型映像表示装置１００の内部構成を示すブロック図である。投写型映像表示装置１００は、光を出射する光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０から映像生成部１６０へ光を導く導光光学系１４０と、生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写光学系１８０と、光源部１１０や映像生成部１６０などの制御を行う制御部１９０とを備える。
【００１６】
本開示の光源部１１０は、半導体レーザを有しており、半導体レーザからの光を励起光として、蛍光体を発光させる。導光光学系１４０は、各種レンズ、ミラーあるいはロッドなどの光学部材を含み、光源部１１０から出射した光を映像生成部１６０へ導く。映像生成部１６０は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下「ＤＭＤ」と称す）や液晶パネルなどの素子を用いて、映像信号に応じて光を空間変調する。投写光学系１８０は、レンズやミラーなどの光学部材を含み、空間変調された光を拡大してスクリーン（投写面）へ投写する。
【００１７】
２．投写型映像表示装置の光学的な構成
図３は、投写型映像表示装置１００の光学的な構成を説明する模式図である。
【００１８】
投写型映像表示装置１００は、光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０から映像生成部１６０へ光を導く導光光学系１４０と、生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写光学系１８０とを有する。
【００１９】
図４は、光源部１１０の詳細な構成を示した図である。光源部１１０は、図４に示すように、固体光源ユニット１２と、固体光源ユニット１２からの平行な光束を集光する凸面のレンズ１４と、レンズ１４からの光を再び平行光に変換する凹面のレンズ１６と、凸面のレンズ１４と凹面のレンズ１６との間に挿入されたミラー２４とを備える。さらに、光源部１１０は、レンズ１６からの並行光の光路を変更するダイクロイックミラー１８と、蛍光体ホイール２０と、平行光を蛍光体ホイール２０に集光するレンズ２２とを有する。ダイクロイックミラー１８は、レンズ１６からの平行光の光軸に対して５５°の傾斜を持って配置されている。このように配置される理由についは後述する。さらに、光源部１１０は、凹面のレンズ１６の後段に配置された偏光特性を維持しつつ干渉性を低減させる拡散板２６と、ダイクロイックミラー１８とレンズ２２との間に挿入されたλ／４板２８とを有する。
【００２０】
固体光源ユニット１２は、１２個の半導体レーザ３０と、各半導体レーザ３０に対向するように配置された集光レンズ３４とを含む。半導体レーザ３０は、放熱板３２上に一定の間隔で３行×４列のマトリクス状に配置される。ヒートシンク３６は、固体光源ユニット１２を冷却するためのものである。半導体レーザ３０は、４４０ｎｍ〜４５５ｎｍの波長幅を有しかつ直線偏光の青色光を出射する。各半導体レーザ３０は、出射する光の偏光方向が、ダイクロイックミラー１８の入射面に対して、Ｓ偏光となるように配置される。
【００２１】
固体光源ユニット１２から出射した光は、凸面のレンズ１４と凹面のレンズ１６とによって小径化され、拡散板２６に入射する。ミラー２４は、小径化された光束が、後段のダイクロイックミラー１８に５５°の入射角で入射するように、光路を変更する。拡散板２６を出射した光は、ダイクロイックミラー１８に入射する。
【００２２】
図５に、本開示に係るダイクロイックミラー１８の分光特性（５５°度入射）を示す。図５では、分光特性として、波長に対する透過率を示している。曲線ＰはＰ偏光の光に対する特性であり、曲線ＳはＳ偏光の光に対する特性である。ダイクロイックミラー１８の分光特性によれば、波長４４０ｎｍ〜４４５ｎｍのＰ偏光の光は約９４％以上透過する。同様に、波長４４０ｎｍ〜４４５ｎｍのＳ偏光の光を９８％以上の高い反射率で反射させる。波長４９０ｎｍ〜７００ｎｍの緑色光〜赤色光は、Ｐ偏光、Ｓ偏光ともに９５％以上の高い透過率で透過する。Ｐ偏光とＳ偏光の透過率が５０％となる波長分離幅は約３０ｎｍある。この波長分離幅は、入射角が４５°である場合（約２０ｎｍ）に比べ長くなっており、より高い、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光の分離能力が得られ、光利用効率を向上させることができる。本実施形態では、ダイクロイックミラー１８を入射角が５５°となるように配置することで、光利用効率を向上させつつ、光源部１１０の小型化、特に、図４における上下方向の距離を小さくすることができる。すなわち、光源部１１０のダイクロイックミラー１８を、通常の４５°配置ではなく、光路に対して４５°より大きな角度（ここでは５５°）を持って配置することにより、光源部１１０の小型化を図ることができる。ダイクロイックミラー１８の設置角度は、４５°より大きければ良く、特に小型化には５０°以上が良い。一方、Ｐ偏光とＳ偏光とを分離するためには７０°より小さい角度である必要があり、特に６０°以下が、効率が良い。
【００２３】
ダイクロイックミラー１８によって反射された青の色光は、λ／４板２８によって、直線偏光から円偏光に変換される。円偏光の青の色光は、レンズ２２によって集光され、１〜２ｍｍのスポット径で蛍光体ホイール２０に照射される。
【００２４】
蛍光体ホイール２０は、アルミ平板で構成され、拡散反射面（図示せず）の領域であるＢ領域と、緑の色光を発光する蛍光体が塗布されたＧ領域と、赤の色光を発光する蛍光体が塗布されたＲ領域とが複数形成されている。
【００２５】
蛍光体ホイール２０に照射された光は各領域で青、緑および赤の色光に変換され、各色光はレンズ２２側へ出射する。各色光はレンズ２２によって、再び、平行光化されてλ／４板２８に入射する。λ／４板２８を再び透過することによって、青の色光は、円偏光からＰ偏光に変換されて、ダイクロイックミラー１８に戻る。このため、λ／４板２８を再び透過した青の色光は、緑および赤の色光とともにダイクロイックミラー１８を透過することができる。これにより、光源部１１０からは、青、緑および赤の色光が時分割で出射することになる。
【００２６】
図３に戻り、光源部１１０を出射した光は、複数のレンズ素子から構成される一対のフライアイレンズに入射する。第１のレンズアレイ板４２に入射した光束は、多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、第２のレンズアレイ板４４に収束する。第１のレンズアレイ板４２のレンズ素子は、映像生成部１６０のＤＭＤ６２と相似形の開口形状である。第２のレンズアレイ板４４のレンズ素子は、第１のレンズアレイ板４２とＤＭＤ６２とが略共役関係となるように、その焦点距離が定められている。第２のレンズアレイ板４４から出射した光は、レンズ４６に入射する。レンズ４６は、第２のレンズアレイ板４４の各レンズ素子から出射した光を、ＤＭＤ６２上に重畳するためのレンズである。レンズ４６からの光は、ミラー４８によって反射された後、レンズ６４を透過して、全反射プリズム６６に入射する。
【００２７】
全反射プリズム６６は２つのプリズム６８、７０から構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層７２を形成している。空気層７２は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。レンズ６４を介して全反射プリズム６６に入射した光は、全反射面を透過してＤＭＤ６２に入射する。ＤＭＤ６２は、映像信号に応じて、投写レンズ８２に入射する光と、投写レンズ８２の有効範囲外へ進む光とにマイクロミラーを偏向させる。ＤＭＤ６２によって反射された光は、空気層７２に臨界角以上の角度で入射するため、反射して、投写レンズ８２に入射する。このようにして、ＤＭＤ６２によって形成された映像光が、スクリーン（不図示）上に投写される。
【００２８】
３．投写型映像表示装置の使用例
３．１  使用例１
図６〜図９を参照して、投写型映像表示装置１００の使用例について説明する。
【００２９】
図６の例では、投写型映像表示装置１００は、美術館や博物館などの壁面９０２に、展示物を説明する情報（テキスト、画像）の投写、および、照明光のスポット投写を行っている。投写空間の天井９０３には配線ダクト９０１が設置されている。配線ダクト９０１上には、複数台の投写型映像表示装置１００が接続される。各投写型映像表示装置１００は、配線ダクト９０１上を移動させることができ、また固定させることもできる。
【００３０】
投写型映像表示装置１００は、鉛直方向の軸を中心とする回転（ロール）と、水平方向の軸（ここでは配線ダクト９０１の長手方向に平行な軸）を中心とした１８０度のスイングとが可能である。それぞれの回転軸に対する回転角を調整することで、壁面９０２または床面９０４への投写が可能である。投写型映像表示装置１００の設置位置や投写角度の調整はユーザが手動で行える。
【００３１】
投写型映像表示装置１００は、外部記憶装置（例えばＵＳＢメモリ）が接続可能であり、外部記憶装置に蓄えられた映像データを読み込んで表示する。外部記憶装置に所望のデータを記憶させ投写型映像表示装置１００に接続することで、種々の映像の表示を実現できる。投写光量や投写形状、投写歪補正は、リモコンからの赤外線などの外部制御信号により調整することができる。
【００３２】
投写型映像表示装置１００は、配線ダクト９０１だけでなく、カーテンレールに接続されても良い。または、既存のレールを使用せずに専用のレールを天井９０３に設置し、それに投写型映像表示装置１００を接続しても良い。レールを壁面に取り付け、投写型映像表示装置１００を壁面上に配置して、床面に説明を投写するようにしても良い。これは、彫刻など付近に投影面が無い場合に有効である。
【００３３】
投写型映像表示装置１００の投写方向や姿勢を制御するために、配線ダクト９０１との接続部にモータを備え、外部からの信号でモータを駆動して、設置位置や投写角度を制御しても良い。これにより、設置を行うユーザの手間を省くことができる。
【００３４】
表示する映像の更新については、配線ダクト９０１を利用して、投写型映像表示装置１００と外部の映像発生装置（例えばＰＣ）をケーブルで接続し、投写型映像表示装置１００に蓄積されている映像データを更新するようにしても良い。または、投写型映像表示装置１００は、ケーブルを介して映像発生装置から映像データを受信し、表示するようにしても良い。また、投写型映像表示装置１００は、無線受信部を備え、無線により外部から映像データを受信し、蓄積されている映像データの更新を行っても良い。投写空間内に人感センサを設置し、人が近づいた場合のみ映像を表示させるようにしてもよい。これにより、鑑賞者展示物の鑑賞に集中できる環境を生成することが可能である。
【００３５】
３．２  使用例２
図７は、投写型映像表示装置１００の別の使用例を説明した図である。
【００３６】
図７の例では、投写型映像表示装置１００は、レストランにおいて、机上面２０１にメニューを投写している。投写型映像表示装置１００は、客による遮光が少なくなるよう、通路スペースの天井に設置された配線ダクト９０１に設置されている。机上面２０１には圧力センサが配置されており、客の指の操作を検知できる。各机の投写型映像表示装置１００および圧力センサは、システム制御装置と接続しており、投写型映像表示装置１００は、システム制御装置から入力される映像を表示する。客の表示開始のアクションを検知すると、システム制御装置は対象の机の投写型映像表示装置１００にメニュー画面を送信し、投写型映像表示装置１００は、それを机上面に投写する。客は、机上面２０１において指でメニューを操作し、表示状態の調整（回転・拡大縮小など）や内容の確認、注文を行うことができる。
【００３７】
システム制御装置は、検知した操作に応じて、表示映像の補正や厨房への注文通知を行う。料理が届いた後は、引き続き映像表示しても良いし、映像を表示させず照明光を照射する照明モードに切り替え、落ち着いて食事ができる空間演出にしても良い。この照明モードの際にも、客が明るさや色、形状などを操作できるよう、操作インターフェースは表示される。
【００３８】
メニュー操作時は、操作中の指や腕による遮光で可読性が低下することが考えられるため、１つの机に対し２個の投写型映像表示装置１００を配置しても良い。また、客によるメニュー操作は、机上面２０１の圧力センサによる指操作ではなく、可視光検知センサと赤外線センサを組み合わせた３次元センサを用いたゼスチャーによる操作でも良い。
【００３９】
映像を３Ｄで表示してもよい。これにより、より臨場感やアミューズメント感を高めることができる。この場合、システムは、２つの投写型映像表示装置１００と、制御装置（例えばＰＣ）と、３Ｄメガネとで構成される。２個の投写型映像表示装置１００に一方は左目用映像を、他方は右目用映像を表示する。制御装置は、２つの投写型映像表示装置１００からの映像出力が時間的に交互に表示されるように投写型映像表示装置１００を制御する。３Ｄメガネは、偏光またはシャッター駆動により、映像の視認者の左目に対しては左目用映像を視認させ、右目に対しては右目用映像を視認させるように構成されている。客は３Ｄメガネを着用することで３Ｄ表示を視聴できる。
【００４０】
３．３  使用例３
図８は、投写型映像表示装置１００のさらに別の使用例を説明した図である。
【００４１】
投写型映像表示装置１００は、円柱状の投写面３０１に広告を投写している。投写空間内において、複数の投写型映像表示装置１００が天井の配線ダクト９０１に接続されており、各々異なる投写面９０６に映像を投写する。複数の投写映像は連動しており、広範囲かつ立体的な表示を行う。
【００４２】
複数の投写型映像表示装置１００は、一つのシステム制御装置（図示せず）と接続している。複数の投写型映像表示装置１００は、内部の記憶部に同じ映像データを持つ。システム制御装置は、複数の投写型映像表示装置１００の位置情報および投写面情報を元に、表示情報（映像同期信号、映像の切り出し位置、表示補正情報）を投写型映像表示装置１００に送信する。
【００４３】
投写型映像表示装置１００は、受信した表示情報を基に、映像データに対して、出力タイミング調整、映像トリミング、台形補正、曲面投写補正を行い、表示面に投写する。この補正は、円柱型の投写面に限らず、任意の非平面の投写面に対しても適用可能である。そのため、投写型映像表示装置１００は、映像をあらゆる物体の表面（例えば、マネキンの表面など）に投写しても良い。
【００４４】
３．４  使用例４
図９は、投写型映像表示装置１００の使用例について説明する模式図である。
【００４５】
図９の例では、投写型映像表示装置１００は壁面９０５に設置され、床面９０７に対し映像を投写している。投写映像は、複数の投写型映像表示装置１００から投写される映像をブレンディングしたものであり、広い投写サイズで高解像度になっている。
【００４６】
複数の投写型映像表示装置１００は、通行する人によって映像光が遮断されない高さに設置される。投写型映像表示装置１００は、設置時に、（１）台形歪補正用パラメータ算出、（２）投写型映像表示装置間の明るさ・色調整、（３）ブレンディング投写用の姿勢調整、を行う。（１）〜（３）の処理は具体的には下記のように実施される。
（１）各投写型映像表示装置１００から、台形歪を検出するテスト映像（例えばクロスハッチ映像）を投写する。ユーザ（調整者）は、投写されたテスト映像を見ながら、歪補正パラメータを調整する。
（２）投写型映像表示装置１００から、全白映像を投写する。次に、分光放射輝度計を用いて各々の映像光の輝度および色度を取得する。取得されたこれらの値から投写型映像表示装置１００間の差を解消するため、ＲＧＢの輝度バランスを調整するパラメータおよび映像信号のレンジを調整するパラメータを取得する。
（３）台形歪補正を適用した状態で隣接する投写型映像表示装置１００からの投写映像と一部が重なるよう、投写角度を手動で調整する。
【００４７】
投写型映像表示装置１００は、すべての投写型映像表示装置１００を制御する一つのシステム制御装置（図示せず）に接続されている。システム制御装置は、投写する映像を投写型映像表示装置１００に送信する。投写型映像表示装置１００は、送信された投写映像を投写映像に対し、台形歪補正、明るさ・色補正を施して投写する。
【００４８】
投写する映像内容は、全ての投写型映像表示装置１００からの映像をブレンドした一つの巨大な映像でも良いし、その内の複数台をブレンドした映像でも良い。また、カメラシステムを用いて通行人の年齢や性別などを認識し、それによって内容を変えても良い。また、通行人の動きを追尾するような映像表示をしても良い。また、映像だけでなく照明として壁面または床面に照明光を照射しても良い。
【００４９】
４．投写型映像表示装置の制御
第１実施形態の投写型映像表示装置１００は、映像を投写する装置として用いる場合に設定される映像モードと、照明装置として用いる場合に設定される照明モードとを有する。映像モードは、映像信号に基づいて映像生成部１６０で生成された動画や静止画を示す映像光を投写するモードである。照明モードは、光源部１１０からの光を映像生成部１６０により変調せずに照明光として出射するモードである。なお、照明モードにおいて、映像生成部１６０により変調されて生成された空間的に均一または略均一でかつ時間的にも変化がない画像を示す光を照明光として出射してもよい。この場合、照明光の色、明るさ、色温度等を任意に変化させることができる。映像モードと照明モードとは、必要とする機能や操作方法が異なる。そのため、モード切替時には、各モードでスムーズに調整できるよう、投写型映像表示装置１００におけるユーザインターフェースや調整項目を変更する必要がある。
【００５０】
４．１  投写型映像表示装置の制御部の構成
図１０は、投写型映像表示装置１００の制御部１９０の処理について説明するための図である。投写型映像表示装置１００の制御部１９０は、メインマイコン９１と、映像処理部９２と、機構制御部９３と、光源制御部９４とを有する。メインマイコン９１は、映像処理部９２と、機構制御部９３と、光源制御部９４とを制御する。メインマイコン９１は、ユーザによるユーザインターフェース上での操作または外部スイッチからの制御信号を受け、映像のＲＧＢ輝度バランス、フォーカス設定などの調整を行う。
【００５１】
４．２  ユーザインターフェース
図１１は、投写型映像表示装置１００における映像モードおよび照明モードのユーザインターフェース（Ｕ／Ｉ）について例示した図である。図１１（ａ）は、投写型映像表示装置１００における照明モード時に表示されるユーザインターフェースの例を示し、図１１（ｂ）は、映像モード時に表示されるユーザインターフェースの例を示す。図１１（ａ）に示すように、照明モード時では、映像モードと比較して、より簡易でより直感的な調整ガイドを表示する。具体的には、照明モード時のユーザインターフェースにおいては、投写型映像表示装置１００の専門知識が無くても操作できるよう、照明装置として必要な「明るさ」「色温度」「投写位置」「投写調整」「投写形状」の基本的な項目のみをグラフィカルに画面中央に表示している。
【００５２】
ここで、「投写位置」とは、投写型映像表示装置１００の姿勢が決定された後の、デジタルシフト量の調整を指す。「投写調整」とは、水平垂直の台形補正に関する手動による調整を指す。「投写形状」とは、照明光の形状の選択を表している。ユーザは「投写形状」の項目において、正方形、長方形、円形、その他マスキングを利用した複雑な投写形状、の中から選択する。
【００５３】
一方、映像モード時は、通常の投写型映像表示装置と同様の画質調整項目を表示する。このように照明モード時は映像モード時よりも簡易なユーザインターフェースを提供する。すなわち、照明モード時の設定項目の数は、映像モード時の設定項目の数よりも少ない。また、照明モード時において表示されるユーザインターフェースの階層の数も、映像モード時の階層の数よりも少ない。
【００５４】
各項目の設定は、専用の操作リモコンで操作する。ただし、投写画面上で操作を行う場合には、投写画面が歪んでいる場合には、判読が困難となる。よって、外部の制御装置（例えば、ＰＣ）やモバイル機器（例えば、スマートフォン）と連動させても良い。具体的には、スマートフォンのアプリケーションとして、同様のユーザインターフェースをスマートフォン上で操作し、投写型映像表示装置１００の本体に送信する。その際、本体は無線信号受信装置を備えている。一方で、投写型映像表示装置１００の本体が操作パネルを備える場合には、そこで設定した項目も、機能に反映させる。例えば、投写型映像表示装置１００の本体に外部スイッチやボリュームを設置し、明るさを設定した場合、それらの設定を反映させる。
【００５５】
図１２は、モード間での設定の切替えを説明するための図である。明るさ、ＲＧＢ輝度バランスなどの映像信号の調整に関する設定は、各モードにおいてモード切替直前に保存しておく。そして、モード切替時において、切替後のモードについてモード切替直前に設定されていた設定に戻す。一方で、投写角度・位置など投写関連の調整は、モードが切り替わっても、モード間でその設定を共有する。
【００５６】
図１３は、モードの切替時のＲＧＢ輝度バランス（色バランス）の調整方法を説明した図である。ＲＧＢ輝度バランスとは、例えば、一般的に色温度と呼ばれる、全白映像を表現する際のＲＧＢの輝度比を表す。
【００５７】
ＲＧＢ各色の出力は、光源からの光出力値および表示素子による光変調量によって決まる。水銀ランプなどの高速応答ができない光源を使用する場合や１種類の色の固体光源を使用する場合などは、光変調量による制御が好ましいく（図１３（ａ）参照）。それ以外の複数色の固体光源を個別に制御可能な場合は、光源出力を制御した方が良い（図１３（ｂ）参照）。例えば、Ｇ光の出力を５００ｌｍから４００ｌｍへ変更したい場合、図１３（ａ）の例では、光変調量を制御し、表示素子への制御信号値を８０％に抑える。光源からの出力は変わらないので、投写型映像表示装置からのＧ光の出力光量を４００ｌｍにすることができる。光源の出力を細かく変化させることはコストアップ、信頼性の低下、につながるので、細かい階調表現が求められないシステムであれば、光変調量を制御する方が好ましい。
【００５８】
一方、図１３（ｂ）の例では、光源への投入電流値を抑えて、光源出力を５００ｌｍから４００ｌｍに抑える。光変調量は、１００％のまま変更しないことで、投写型映像表示装置からのＧ光の出力光量を４００ｌｍにすることができる。
【００５９】
複数色の固体光源を制御できるシステムの場合、制御方法の選択として、色温度の変化の際に輝度低下が最も少なくなるよう光源とゲインのどちらを選択するかを自動で判別しても良い。
【００６０】
４．３  輝度バランス調整
図１４は、複数色の光源を個別に制御できるシステムにおいて、輝度低下が最も少なくなるよう、光源出力の制御と光変調量の制御を組み合わせた輝度バランス調整方法のフローを示した図である。まず、ＲＧＢ光量倍率算出ステップ（Ｓ１）では、設定された目標の輝度バランスと現在の輝度バランスから、式（１）によりＲＧＢ各色の変化率（光量倍率）を算出する。
【００６１】
【数１】
2014171134.tif 000003
【００６２】
ここで、Ｌ＿ｇａｉｎ（）は光量倍率、Ｒ＿ｔａｒｇｅｔ（）は設定された目標輝度バランス、Ｒ＿ｎｏｗ（）は現在の輝度バランスである。
【００６３】
次に、限界倍率算出ステップ（Ｓ２）では、ＲＧＢ各色の限界光量倍率を算出する。限界光量倍率は、現在のＲＧＢ各色の投入電流値および限界投入電流値から式（２）により算出する。
【００６４】
【数２】
2014171134.tif 000004
【００６５】
ここで、Ｇ＿ｌｉｍｉｔ（）は限界光量倍率、Ｌ＿ｌｉｍｉｔ（）は限界投入電流値、Ｌ＿Ｎｏｗ（）は現在の投入電流値である。
【００６６】
基準倍率算出ステップ（Ｓ３）では、ステップＳ１で算出したＲＧＢの光量倍率のうち１．０以上の値、および、１．０以上の光量倍率を持つ色の限界光量倍率のうちで、最も小さい値を基準倍率とする。
【００６７】
印加電流値決定ステップ（Ｓ４）では、ステップＳ３で決定した基準倍率に現在のＲＧＢ各色の投入電流値を乗じて、式（３）により各色の印加電流値を決定する。
【００６８】
【数３】
2014171134.tif 000005
【００６９】
ここで、Ｉｎ（）は印加電流値、Ｇａｉｎは基準倍率である。
【００７０】
信号ゲイン算出ステップ（Ｓ５）では、ＲＧＢ各色で上記の光量倍率に近づくように、式（４）により信号値のゲインを算出する。
【００７１】
【数４】
2014171134.tif 000006
【００７２】
ここで、Ｓ＿Ｇａｉｎ（）は、後段の信号値に乗算する信号値ゲインである。
【００７３】
信号値補正ステップ（Ｓ６）では、ステップＳ５で算出した信号値ゲインを元信号に乗じて出力信号値とする。このとき、信号の限界を超える場合には限界値でクリップする。このように、光源の出力と信号値ゲインを制御することで、所望の輝度バランスを実現することができる。
【００７４】
４．４  レンズ位置制御
投写型映像表示装置１００は、表示モード（映像モード／照明モード）に応じて投写光学系１８０のレンズの位置を自動で切り替える機能を有する。図１５は、各モードにおけるレンズ調整について説明した図である。図１５（ａ）は、照明モード時のレンズ調整を説明した図であり、図１５（ｂ）は、映像モード時のレンズ調整を説明した図である。投写光学系１８０は、投写レンズ８２と、投写レンズ８２を光軸方向に移動させるレンズ調整機構８４とを含む。映像モードが選択された場合、図１５（ａ）に示すように、レンズ調整機構８４によって、投写面１８５上で結像するように投写レンズ８２の位置を動かし鮮明な映像を表示する。
【００７５】
一方、照明モードが選択された場合、図１５（ｂ）に示すように、レンズ調整機構８４によって、投写面１８５からずれた位置で結像するよう投写レンズ８２の位置を動かす。これにより通常の照明光と同様のムラの少ない柔らかな光による照明が実現される。特に、本例では、投写レンズ８２から見たときの合焦位置を投写面１８５の後方に設定している。こうすることで、投写型映像表示装置１００と投写面１８５の間に物体が存在した場合でも、その物体上に結像することを防止できる。なお、合焦位置を投写レンズ８２の手前に位置するようにしても、柔らかな光による照明が実現される。
【００７６】
投写型映像表示装置１００は、レンズ位置調整を行うための投写面１８５の想定位置に関する情報として、一般的な投写装置で適視距離と言われる距離に関する情報を予めメモリに記憶しておいても良い。または、ユーザにより指定された設定値をメモリに記憶しても良い。
【００７７】
または、投写型映像表示装置１００は撮像装置を組み込み、撮像装置を用いてコントラストＡＦにより投写光学系１８０のレンズの合焦位置を検出してもよい。投写型映像表示装置１００は検出した合焦位置に基づいて図１５（ａ）、（ｂ）に示すようなレンズ位置調整を行ってもよい。または、測距センサを投写型映像表示装置１００に設け、測距センサによって投写面までの距離を測定し、測定した距離に基づき投写光学系１８０のレンズの合焦位置を判断して図１５（ａ）、（ｂ）に示すようなレンズ位置調整を行ってもよい。
【００７８】
図１６は、映像信号に対する平滑化フィルタの係数を示している。このフィルタは、投写光学系１８０におけるレンズの位置の調整機構（レンズ駆動部）が無い場合に、映像信号に対して適用するフィルタである。このようなフィルタを用いることにより、レンズ駆動部によるレンズ位置の調整と同様の効果を得る。図１６（ａ）は映像モード時のフィルタを、図１６（ｂ）は照明モード時のフィルタをそれぞれ示す。照明モード時のフィルタは、一般的な平滑化フィルタであり、表示映像の高周波成分がなくなる。これにより照明光のように滑らかな表示となる。一方、映像モードでは、フィルタを適用せず周波数成分を保持した鮮明な表示となる。
【００７９】
以上のように、投写型映像表示装置１００は、光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０からの光を映像生成部１６０へ導く導光光学系１４０と、映像生成部１６０により生成された映像光を投写する投写光学系１８０と、映像生成部１６０、導光光学系１４０及び投写光学系１８０を制御する制御部１９０とを備える。制御部１９０は、映像光を投写する映像モードと、光源部１１０からの光を照明光として出射する照明モードとを有している。制御部１９０は、映像モードのときは、投写光学系１８０からの照明光が投写面上に結像され、照明モードのときは、投写光学系１８０からの照明光が投写面と異なる位置に結像されるように、投写光学系１８０を制御する。これにより通常の照明光と同様のムラの少ない柔らかな光による照明が実現される。
【００８０】
以上のように、映像モードと照明モードの切替の際に、各モードにおいて最適な設定を自動的に切り替えることで、都度の操作項目が減少し、操作性を向上させることができる。
【００８１】
４．５  表示補正
上述の投写型映像表示装置１００は、一般的な照明装置のように、様々な姿勢で投写することができる。投写姿勢として、配線ダクトに沿ったシフト、投写型映像表示装置１００と配線ダクトとの接続部を通る鉛直方向の軸でのロールおよびスイングの３項目を調整することが可能である。ロールによる変位は、水平方向の投写歪に影響を与える。また、スイングによる変位は、垂直方向の投写歪に影響を与え、更に鉛直方向を境界として投写の天地が反転する。特に映像モードの場合は、投写歪や天地反転で映像が破綻するため、これらを補正する投写歪補正が必要である。
【００８２】
４．６  角度調整ガイド
投写型映像表示装置１００は角度調整用ガイドを備える。以下、角度調整用ガイドについて図を用いて説明する。図１７は、投写型映像表示装置１００のスイング方向の角度調整用ガイドについて説明した図である。
【００８３】
投写型映像表示装置１００は、第１の筐体１０１の保持部分近傍に角度調整用ガイド５０１を備えている。角度調整用ガイド５０１は、第１の筐体１０１の中心線を示す指針５０２と、映像光の出射角度を示す指針５０３と、角度表示面５０４とで構成されている。第１の筐体１０１の中心線を示す指針５０２および映像光の出射角度を示す指針５０３は各々第１の筐体１０１に固定されており、第１の筐体１０１とともに移動する。すなわち、第１の筐体１０１を支持部１０３に対して鉛直方向に回転させたとき、指針５０２および５０３は第１の筐体１０１とともに回転する。
【００８４】
角度表示面５０４は支持部１０３に固定されている。角度表示面５０４には、鉛直方向を０度として、−９０度から９０度までの目盛りが表示されている。０度〜９０度までは映像の天地が反転しない角度であり、−９０度〜０度までは映像の天地が反転する。ユーザは、筐体１０１の中心線を示す指針５０２および映像光の出射角度を示す指針５０３が鉛直方向となす角度から、現在のスイング方向の姿勢を取得する。この姿勢をメモリ等に記憶しておくことにより、姿勢の再現が容易となる。また、投写光学系１８０内のレンズなどを変更し、映像光の光路が変化した場合は、指針５０２、５０３を動かして修正する。
【００８５】
４．７  映像表示における天地反転補正
投写型映像表示装置１００における天地反転補正について、以下に図を用いて説明する。図１８は、投写型映像表示装置１００のスイング角度による投写映像の変化について説明する説明図である。
【００８６】
投写型映像表示装置１００は、水平方向を軸としてスイングするため、軸を境界として映像表示が天地反転される。この反転を補正し、どのスイング角度でも破綻の無い映像を表示するため天地反転補正を適用する。投写型映像表示装置１００は、ユーザからのスイング角度（映像光の出射角度）入力を受け付け、反転投写が必要か否かを反転する。反転投写が必要な場合は、映像データを保持するフレームメモリからのラインアドレスを反転させて読出し、ＤＭＤ６２へ伝送する。
【００８７】
４．８  投写歪補正
投写型映像表示装置１００における投写歪補正の全体の流れについて説明する。投写型映像表示装置１００は、ロール角度およびスイング角度に応じて発生する投写歪を補正し、スイング角度の絶対値ごとに同じ位置、サイズでの映像を投写する。
【００８８】
具体的には、（１）天地反転を補正する。標準的な使用シチュエーションとして、投写型映像表示装置１００が天井にそった配線ダクト９０１に取り付けられ、床面に垂直な壁面に投写する場合を想定する。このとき、垂直斜め方向からの投写となり映像が垂直方向に歪む。また、ロールにより水平方向にも歪が発生するので、（２）台形歪を補正する。そして、投写面までの距離が同じ場合でも、スイング角度が正負反転した際、筐体の中心と映像光の出射角度のずれにより、投写位置が両者の間で異なる。また、投写距離も変わるため、投写サイズも異なる大きさとなるので、（３）垂直シフト／投写サイズを調整する。同様に、スイング角度が正負反転する場合としない場合で明るさが変化するので、（４）明るさを補正する。
【００８９】
これらの投写歪をスイング角度およびロール角度の入力のみで自動で調整する。図１９は、投写歪補正の処理フローを示す図である。
【００９０】
角度取得ステップ（Ｓ３１）では、角度調整用ガイド５０１から取得した映像光の出射角度およびロール角度を設定する。自動歪補正ステップ（Ｓ３２）では、投写面が配線ダクトと平行で床面に対して直立している状態として、歪補正を適用する。手動歪補正ステップ（Ｓ３３）では、投写面の設置状態がＳ３２と異なる場合に、ユーザによる手動歪補正を実施する。
【００９１】
切り取り補正ステップ（Ｓ３４）では、投写面までの距離を設定し、歪補正後の映像切り取り位置を算出する。配線ダクトからの投写の場合、スイング角度の絶対値が等しい条件において、通常投写のサイズは、天地反転投写に比べて小さくなる。よって、通常投写で最も大きく切り取れるサイズを基準とし、同じ投写位置と大きさになるよう、天地反転投写の場合の切り取り位置を算出する。
【００９２】
明るさ補正ステップ（Ｓ３５）では、投写サイズの比から投写後の明るさ比を算出し、光源への入力電流値を制御する。具体的には、天地反転投写は通常投写と比較して投写サイズが大きいため、その分単位面積当たりの照度が下がる。よって、通常投写の際には、投写サイズの比率分だけ、光源への電流値を下げる。
【００９３】
図２０は、歪補正の補正方法を示した図である。映像光平面Ｓは、投写型映像表示装置１００の映像光が進む方向を＋Ｚ方向とした平面で表現されている。また、投写面平面Ｐは映像光平面Ｓと共通の座標系で投写平面を表現したものである。歪補正後の画素位置は式（５）により算出される。
【００９４】
【数５】
2014171134.tif 000007
【００９５】
ステップＳ３２の自動歪補正では、投写面平面の３個の係数が固定させる。一方、ステップＳ３３の手動歪補正では、投写面平面の３個の係数を変動させる。
【００９６】
本制御では、ステップＳ３１において、角度の取得をユーザによる手動の場合を示したが、角度センサを用いて自動取得しても良い。また、スイング角度ごとに投写位置やサイズを一意に決める例を示したが、ユーザに所望の投写画面の４隅をしてもらいそれに合わせ込んでも良い。このとき、天地反転投写の場合において、見た目の指定位置と内部映像データ上の位置とは天地が逆となっている。よって、補正処理では、４点のｙ座標（縦）を逆にする必要がある。
【００９７】
スイング角度およびロール角度に応じて自動で投写歪補正を行ってもよい。これにより、ユーザによる投写調整の負荷を軽減することができる。
【００９８】
〔その他の実施形態〕
上述の実施形態では、動作モードとして、照明モードと映像モードの２つの場合を例示したが、動作モードの数は２つに限らず、各々のモードにおいて更に細かいモードを設定しても良い。
【００９９】
上述の実施形態では、投写姿勢による補正項目として投写位置、サイズ、明るさについての補正方法を例示したが、補正項目はこれらに限定されるものではない。さらに、ガンマ補正や色補正などを含めても良い。また、複数の投写型表示装置を組み合わせて使用する場合には、機器間の個体差を補正する処理を含めても良い。
【０１００】
以上のように、添付図面および詳細な説明によって、ベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に適用できる。
【図１】
2014171134.tif 000008
【図２】
2014171134.tif 000009
【図３】
2014171134.tif 000010
【図４】
2014171134.tif 000011
【図５】
2014171134.tif 000012
【図６】
2014171134.tif 000013
【図７】
2014171134.tif 000014
【図８】
2014171134.tif 000015
【図９】
2014171134.tif 000016
【図１０】
2014171134.tif 000017
【図１１】
2014171134.tif 000018
【図１２】
2014171134.tif 000019
【図１３】
2014171134.tif 000020
【図１４】
2014171134.tif 000021
【図１５】
2014171134.tif 000022
【図１６】
2014171134.tif 000023
【図１７】
2014171134.tif 000024
【図１８】
2014171134.tif 000025
【図１９】
2014171134.tif 000026
【図２０】
2014171134.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月22日(2015.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部と、
前記光源部からの光を前記映像生成部へ導く導光光学系と、
前記映像生成部により生成された前記映像光を投写する投写光学系と、
前記映像生成部、前記導光光学系及び前記投写光学系を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記映像光を投写する映像モードと、前記光源部からの光を照明光として出射する照明モードとを有しており、
前記映像モードのときは、前記投写光学系からの照明光が投写面上に結像され、
前記照明モードのときは、前記投写光学系からの照明光が前記投写面と異なる位置に結像されるように、前記投写光学系を制御する
投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記照明モードのとき、前記投写光学系からの照明光が、前記投写光学系から見て前記投写面よりも遠い位置において結像するように前記投写光学系を制御する
請求項１記載の投写型映像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明機能と映像表示機能とを備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、様々な映像などをスクリーンに拡大投写する投写型映像表示装置としてプロジェクタが広く普及している。プロジェクタは、映像信号に応じて、光源から出射された光を、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、または、液晶表示素子といった空間光変調素子によって変調させ、スクリーン上に投写する。
【０００３】
天井に設置され、床面や壁面に映像を投写するプロジェクタも種々開発されている。天井に設置されて使用されるプロジェクタにおいては、専用の保持具や配線工事の必要性、収納方法、装置の小型化、作業の容易性、使い勝手、美感等、種々の検討すべき問題がある。
【０００４】
例えば、特許文献１では、これらの問題を考慮して、照明配線器具に取り付け可能なコネクタを備え、筐体の床面に対応する面に照明装置を備えた投写型映像表示装置が提案されている。
【０００５】
また、スポットライトなどの照明光を出射する照明機能と、映像を投写する映像表示機能との双方を備えた投写型映像装置も開発されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８-１８５７５７号公報
【特許文献２】特開２００７-０９４４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
照明光は、動画や静止画を表示する映像光とは異なり、一般的には空間的にムラのない均一な光であることが好ましい。
【０００８】
本開示は、照明機能と映像表示機能とを備えた投写型映像表示装置であって、より品質のよい照明光を出射可能な投写型映像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の投写型映像表示装置は、光源部と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部と、光源部からの光を映像生成部へ導く導光光学系と、映像生成部により生成された映像光を投写する投写光学系と、映像生成部、導光光学系及び投写光学系を制御する制御部とを備える。制御部は、映像光を投写する映像モードと、光源部からの光を照明光として出射する照明モードとを有している。制御部は、映像モードのときは、投写光学系からの照明光が投写面上に結像され、照明モードのときは、投写光学系からの照明光が投写面と異なる位置に結像されるように、投写光学系を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、照明モードにおいては投写面からずれた位置にフォーカスすることで、空間的にムラのない均一な光を照射することができ、品質のよい照明光を出射することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示に係る投写型映像表示装置の外観斜視図である。
【図２】投写型映像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】投写型映像表示装置の光学的な構成を説明する模式図である。
【図４】光源部の光学的な構成を説明する模式図である。
【図５】ダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフである。
【図６】投写型映像表示装置の使用例１を説明する模式図である。
【図７】投写型映像表示装置の使用例２を説明する模式図である。
【図８】投写型映像表示装置の使用例３を説明する模式図である。
【図９】投写型映像表示装置の使用例４を説明する模式図である。
【図１０】投写型映像表示装置の制御部の構成を説明する図である。
【図１１】照明モード及び映像モードのユーザインターフェースを例示する模式図である。
【図１２】表示モード切替時の設定項目の切替えを説明するための図である。
【図１３】投写型映像表示装置におけるＲＧＢ輝度バランス調整方法を説明する説明図である。
【図１４】投写型映像表示装置における輝度バランス調整方法を説明するフローチャートである。
【図１５】投写型映像表示装置における各表示モードのレンズ調整について説明した図である。
【図１６】各表示モードの平滑化フィルタの係数を例示した図である。
【図１７】投写型映像表示装置の角度調整用ガイドを説明した図である。
【図１８】投写型映像表示装置のスイング角度による投写映像の変化を説明するための図である。
【図１９】投写型映像表示装置における投写歪を補正する処理を説明するフローチャートである。
【図２０】歪補正の補正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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、これらによって特許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。
【００１４】
〔第１実施形態〕
１．投写型映像表示装置の概要
投写型映像表示装置について、以下に図を用いて説明する。図１は、投写型映像表示装置の外観斜視図である。投写型映像表示装置１００は、光源部等を収納する第１の筐体１０１と、天井に設けられた配線ダクト９０１に接続する第２の筐体１０２と、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２を連結する支持部１０３とを含む。
【００１５】
図２は、投写型映像表示装置１００の内部構成を示すブロック図である。投写型映像表示装置１００は、光を出射する光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０から映像生成部１６０へ光を導く導光光学系１４０と、生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写光学系１８０と、光源部１１０や映像生成部１６０などの制御を行う制御部１９０とを備える。
【００１６】
本開示の光源部１１０は、半導体レーザを有しており、半導体レーザからの光を励起光として、蛍光体を発光させる。導光光学系１４０は、各種レンズ、ミラーあるいはロッドなどの光学部材を含み、光源部１１０から出射した光を映像生成部１６０へ導く。映像生成部１６０は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下「ＤＭＤ」と称す）や液晶パネルなどの素子を用いて、映像信号に応じて光を空間変調する。投写光学系１８０は、レンズやミラーなどの光学部材を含み、空間変調された光を拡大してスクリーン（投写面）へ投写する。
【００１７】
２．投写型映像表示装置の光学的な構成
図３は、投写型映像表示装置１００の光学的な構成を説明する模式図である。
【００１８】
投写型映像表示装置１００は、光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０から映像生成部１６０へ光を導く導光光学系１４０と、生成された映像光をスクリーン（不図示）へ投写する投写光学系１８０とを有する。
【００１９】
図４は、光源部１１０の詳細な構成を示した図である。光源部１１０は、図４に示すように、固体光源ユニット１２と、固体光源ユニット１２からの平行な光束を集光する凸面のレンズ１４と、レンズ１４からの光を再び平行光に変換する凹面のレンズ１６と、凸面のレンズ１４と凹面のレンズ１６との間に挿入されたミラー２４とを備える。さらに、光源部１１０は、レンズ１６からの並行光の光路を変更するダイクロイックミラー１８と、蛍光体ホイール２０と、平行光を蛍光体ホイール２０に集光するレンズ２２とを有する。ダイクロイックミラー１８は、レンズ１６からの平行光の光軸に対して５５°の傾斜を持って配置されている。このように配置される理由についは後述する。さらに、光源部１１０は、凹面のレンズ１６の後段に配置された偏光特性を維持しつつ干渉性を低減させる拡散板２６と、ダイクロイックミラー１８とレンズ２２との間に挿入されたλ／４板２８とを有する。
【００２０】
固体光源ユニット１２は、１２個の半導体レーザ３０と、各半導体レーザ３０に対向するように配置された集光レンズ３４とを含む。半導体レーザ３０は、放熱板３２上に一定の間隔で３行×４列のマトリクス状に配置される。ヒートシンク３６は、固体光源ユニット１２を冷却するためのものである。半導体レーザ３０は、４４０ｎｍ〜４５５ｎｍの波長幅を有しかつ直線偏光の青色光を出射する。各半導体レーザ３０は、出射する光の偏光方向が、ダイクロイックミラー１８の入射面に対して、Ｓ偏光となるように配置される。
【００２１】
固体光源ユニット１２から出射した光は、凸面のレンズ１４と凹面のレンズ１６とによって小径化され、拡散板２６に入射する。ミラー２４は、小径化された光束が、後段のダイクロイックミラー１８に５５°の入射角で入射するように、光路を変更する。拡散板２６を出射した光は、ダイクロイックミラー１８に入射する。
【００２２】
図５に、本開示に係るダイクロイックミラー１８の分光特性（５５°度入射）を示す。図５では、分光特性として、波長に対する透過率を示している。曲線ＰはＰ偏光の光に対する特性であり、曲線ＳはＳ偏光の光に対する特性である。ダイクロイックミラー１８の分光特性によれば、波長４４０ｎｍ〜４４５ｎｍのＰ偏光の光は約９４％以上透過する。同様に、波長４４０ｎｍ〜４４５ｎｍのＳ偏光の光を９８％以上の高い反射率で反射させる。波長４９０ｎｍ〜７００ｎｍの緑色光〜赤色光は、Ｐ偏光、Ｓ偏光ともに９５％以上の高い透過率で透過する。Ｐ偏光とＳ偏光の透過率が５０％となる波長分離幅は約３０ｎｍある。この波長分離幅は、入射角が４５°である場合（約２０ｎｍ）に比べ長くなっており、より高い、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光の分離能力が得られ、光利用効率を向上させることができる。本実施形態では、ダイクロイックミラー１８を入射角が５５°となるように配置することで、光利用効率を向上させつつ、光源部１１０の小型化、特に、図４における上下方向の距離を小さくすることができる。すなわち、光源部１１０のダイクロイックミラー１８を、通常の４５°配置ではなく、光路に対して４５°より大きな角度（ここでは５５°）を持って配置することにより、光源部１１０の小型化を図ることができる。ダイクロイックミラー１８の設置角度は、４５°より大きければ良く、特に小型化には５０°以上が良い。一方、Ｐ偏光とＳ偏光とを分離するためには７０°より小さい角度である必要があり、特に６０°以下が、効率が良い。
【００２３】
ダイクロイックミラー１８によって反射された青の色光は、λ／４板２８によって、直線偏光から円偏光に変換される。円偏光の青の色光は、レンズ２２によって集光され、１〜２ｍｍのスポット径で蛍光体ホイール２０に照射される。
【００２４】
蛍光体ホイール２０は、アルミ平板で構成され、拡散反射面（図示せず）の領域であるＢ領域と、緑の色光を発光する蛍光体が塗布されたＧ領域と、赤の色光を発光する蛍光体が塗布されたＲ領域とが複数形成されている。
【００２５】
蛍光体ホイール２０に照射された光は各領域で青、緑および赤の色光に変換され、各色光はレンズ２２側へ出射する。各色光はレンズ２２によって、再び、平行光化されてλ／４板２８に入射する。λ／４板２８を再び透過することによって、青の色光は、円偏光からＰ偏光に変換されて、ダイクロイックミラー１８に戻る。このため、λ／４板２８を再び透過した青の色光は、緑および赤の色光とともにダイクロイックミラー１８を透過することができる。これにより、光源部１１０からは、青、緑および赤の色光が時分割で出射することになる。
【００２６】
図３に戻り、光源部１１０を出射した光は、複数のレンズ素子から構成される一対のフライアイレンズに入射する。第１のレンズアレイ板４２に入射した光束は、多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、第２のレンズアレイ板４４に収束する。第１のレンズアレイ板４２のレンズ素子は、映像生成部１６０のＤＭＤ６２と相似形の開口形状である。第２のレンズアレイ板４４のレンズ素子は、第１のレンズアレイ板４２とＤＭＤ６２とが略共役関係となるように、その焦点距離が定められている。第２のレンズアレイ板４４から出射した光は、レンズ４６に入射する。レンズ４６は、第２のレンズアレイ板４４の各レンズ素子から出射した光を、ＤＭＤ６２上に重畳するためのレンズである。レンズ４６からの光は、ミラー４８によって反射された後、レンズ６４を透過して、全反射プリズム６６に入射する。
【００２７】
全反射プリズム６６は２つのプリズム６８、７０から構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層７２を形成している。空気層７２は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。レンズ６４を介して全反射プリズム６６に入射した光は、全反射面を透過してＤＭＤ６２に入射する。ＤＭＤ６２は、映像信号に応じて、投写レンズ８２に入射する光と、投写レンズ８２の有効範囲外へ進む光とにマイクロミラーを偏向させる。ＤＭＤ６２によって反射された光は、空気層７２に臨界角以上の角度で入射するため、反射して、投写レンズ８２に入射する。このようにして、ＤＭＤ６２によって形成された映像光が、スクリーン（不図示）上に投写される。
【００２８】
３．投写型映像表示装置の使用例
３．１  使用例１
図６〜図９を参照して、投写型映像表示装置１００の使用例について説明する。
【００２９】
図６の例では、投写型映像表示装置１００は、美術館や博物館などの壁面９０２に、展示物を説明する情報（テキスト、画像）の投写、および、照明光のスポット投写を行っている。投写空間の天井９０３には配線ダクト９０１が設置されている。配線ダクト９０１上には、複数台の投写型映像表示装置１００が接続される。各投写型映像表示装置１００は、配線ダクト９０１上を移動させることができ、また固定させることもできる。
【００３０】
投写型映像表示装置１００は、鉛直方向の軸を中心とする回転（ロール）と、水平方向の軸（ここでは配線ダクト９０１の長手方向に平行な軸）を中心とした１８０度のスイングとが可能である。それぞれの回転軸に対する回転角を調整することで、壁面９０２または床面９０４への投写が可能である。投写型映像表示装置１００の設置位置や投写角度の調整はユーザが手動で行える。
【００３１】
投写型映像表示装置１００は、外部記憶装置（例えばＵＳＢメモリ）が接続可能であり、外部記憶装置に蓄えられた映像データを読み込んで表示する。外部記憶装置に所望のデータを記憶させ投写型映像表示装置１００に接続することで、種々の映像の表示を実現できる。投写光量や投写形状、投写歪補正は、リモコンからの赤外線などの外部制御信号により調整することができる。
【００３２】
投写型映像表示装置１００は、配線ダクト９０１だけでなく、カーテンレールに接続されても良い。または、既存のレールを使用せずに専用のレールを天井９０３に設置し、それに投写型映像表示装置１００を接続しても良い。レールを壁面に取り付け、投写型映像表示装置１００を壁面上に配置して、床面に説明を投写するようにしても良い。これは、彫刻など付近に投影面が無い場合に有効である。
【００３３】
投写型映像表示装置１００の投写方向や姿勢を制御するために、配線ダクト９０１との接続部にモータを備え、外部からの信号でモータを駆動して、設置位置や投写角度を制御しても良い。これにより、設置を行うユーザの手間を省くことができる。
【００３４】
表示する映像の更新については、配線ダクト９０１を利用して、投写型映像表示装置１００と外部の映像発生装置（例えばＰＣ）をケーブルで接続し、投写型映像表示装置１００に蓄積されている映像データを更新するようにしても良い。または、投写型映像表示装置１００は、ケーブルを介して映像発生装置から映像データを受信し、表示するようにしても良い。また、投写型映像表示装置１００は、無線受信部を備え、無線により外部から映像データを受信し、蓄積されている映像データの更新を行っても良い。投写空間内に人感センサを設置し、人が近づいた場合のみ映像を表示させるようにしてもよい。これにより、鑑賞者が展示物の鑑賞に集中できる環境を生成することが可能である。
【００３５】
３．２  使用例２
図７は、投写型映像表示装置１００の別の使用例を説明した図である。
【００３６】
図７の例では、投写型映像表示装置１００は、レストランにおいて、机上面２０１にメニューを投写している。投写型映像表示装置１００は、客による遮光が少なくなるよう、通路スペースの天井に設置された配線ダクト９０１に設置されている。机上面２０１には圧力センサが配置されており、客の指の操作を検知できる。各机の投写型映像表示装置１００および圧力センサは、システム制御装置と接続しており、投写型映像表示装置１００は、システム制御装置から入力される映像を表示する。客の表示開始のアクションを検知すると、システム制御装置は対象の机の投写型映像表示装置１００にメニュー画面を送信し、投写型映像表示装置１００は、それを机上面に投写する。客は、机上面２０１において指でメニューを操作し、表示状態の調整（回転・拡大縮小など）や内容の確認、注文を行うことができる。
【００３７】
システム制御装置は、検知した操作に応じて、表示映像の補正や厨房への注文通知を行う。料理が届いた後は、引き続き映像表示しても良いし、映像を表示させず照明光を照射する照明モードに切り替え、落ち着いて食事ができる空間演出にしても良い。この照明モードの際にも、客が明るさや色、形状などを操作できるよう、操作インターフェースは表示される。
【００３８】
メニュー操作時は、操作中の指や腕による遮光で可読性が低下することが考えられるため、１つの机に対し２個の投写型映像表示装置１００を配置しても良い。また、客によるメニュー操作は、机上面２０１の圧力センサによる指操作ではなく、可視光検知センサと赤外線センサを組み合わせた３次元センサを用いたゼスチャーによる操作でも良い。
【００３９】
映像を３Ｄで表示してもよい。これにより、より臨場感やアミューズメント感を高めることができる。この場合、システムは、２つの投写型映像表示装置１００と、制御装置（例えばＰＣ）と、３Ｄメガネとで構成される。２個の投写型映像表示装置１００に一方は左目用映像を、他方は右目用映像を表示する。制御装置は、２つの投写型映像表示装置１００からの映像出力が時間的に交互に表示されるように投写型映像表示装置１００を制御する。３Ｄメガネは、偏光またはシャッター駆動により、映像の視認者の左目に対しては左目用映像を視認させ、右目に対しては右目用映像を視認させるように構成されている。客は３Ｄメガネを着用することで３Ｄ表示を視聴できる。
【００４０】
３．３  使用例３
図８は、投写型映像表示装置１００のさらに別の使用例を説明した図である。
【００４１】
投写型映像表示装置１００は、円柱状の投写面９０６に広告を投写している。投写空間内において、複数の投写型映像表示装置１００が天井の配線ダクト９０１に接続されており、各々異なる投写面９０６に映像を投写する。複数の投写映像は連動しており、広範囲かつ立体的な表示を行う。
【００４２】
複数の投写型映像表示装置１００は、一つのシステム制御装置（図示せず）と接続している。複数の投写型映像表示装置１００は、内部の記憶部に同じ映像データを持つ。システム制御装置は、複数の投写型映像表示装置１００の位置情報および投写面情報を元に、表示情報（映像同期信号、映像の切り出し位置、表示補正情報）を投写型映像表示装置１００に送信する。
【００４３】
投写型映像表示装置１００は、受信した表示情報を基に、映像データに対して、出力タイミング調整、映像トリミング、台形補正、曲面投写補正を行い、表示面に投写する。この補正は、円柱型の投写面に限らず、任意の非平面の投写面に対しても適用可能である。そのため、投写型映像表示装置１００は、映像をあらゆる物体の表面（例えば、マネキンの表面など）に投写しても良い。
【００４４】
３．４  使用例４
図９は、投写型映像表示装置１００の使用例について説明する模式図である。
【００４５】
図９の例では、投写型映像表示装置１００は壁面９０５に設置され、床面９０７に対し映像を投写している。投写映像は、複数の投写型映像表示装置１００から投写される映像をブレンディングしたものであり、広い投写サイズで高解像度になっている。
【００４６】
複数の投写型映像表示装置１００は、通行する人によって映像光が遮断されない高さに設置される。投写型映像表示装置１００は、設置時に、（１）台形歪補正用パラメータ算出、（２）投写型映像表示装置間の明るさ・色調整、（３）ブレンディング投写用の姿勢調整、を行う。（１）〜（３）の処理は具体的には下記のように実施される。
（１）各投写型映像表示装置１００から、台形歪を検出するテスト映像（例えばクロスハッチ映像）を投写する。ユーザ（調整者）は、投写されたテスト映像を見ながら、歪補正パラメータを調整する。
（２）投写型映像表示装置１００から、全白映像を投写する。次に、分光放射輝度計を用いて各々の映像光の輝度および色度を取得する。取得されたこれらの値から投写型映像表示装置１００間の差を解消するため、ＲＧＢの輝度バランスを調整するパラメータおよび映像信号のレンジを調整するパラメータを取得する。
（３）台形歪補正を適用した状態で隣接する投写型映像表示装置１００からの投写映像と一部が重なるよう、投写角度を手動で調整する。
【００４７】
投写型映像表示装置１００は、すべての投写型映像表示装置１００を制御する一つのシステム制御装置（図示せず）に接続されている。システム制御装置は、投写する映像を投写型映像表示装置１００に送信する。投写型映像表示装置１００は、送信された投写映像を投写映像に対し、台形歪補正、明るさ・色補正を施して投写する。
【００４８】
投写する映像内容は、全ての投写型映像表示装置１００からの映像をブレンドした一つの巨大な映像でも良いし、その内の複数台をブレンドした映像でも良い。また、カメラシステムを用いて通行人の年齢や性別などを認識し、それによって内容を変えても良い。また、通行人の動きを追尾するような映像表示をしても良い。また、映像だけでなく照明として壁面または床面に照明光を照射しても良い。
【００４９】
４．投写型映像表示装置の制御
第１実施形態の投写型映像表示装置１００は、映像を投写する装置として用いる場合に設定される映像モードと、照明装置として用いる場合に設定される照明モードとを有する。映像モードは、映像信号に基づいて映像生成部１６０で生成された動画や静止画を示す映像光を投写するモードである。照明モードは、光源部１１０からの光を映像生成部１６０により変調せずに照明光として出射するモードである。なお、照明モードにおいて、映像生成部１６０により変調されて生成された空間的に均一または略均一でかつ時間的にも変化がない画像を示す光を照明光として出射してもよい。この場合、照明光の色、明るさ、色温度等を任意に変化させることができる。映像モードと照明モードとは、必要とする機能や操作方法が異なる。そのため、モード切替時には、各モードでスムーズに調整できるよう、投写型映像表示装置１００におけるユーザインターフェースや調整項目を変更する必要がある。
【００５０】
４．１  投写型映像表示装置の制御部の構成
図１０は、投写型映像表示装置１００の制御部１９０の処理について説明するための図である。投写型映像表示装置１００の制御部１９０は、メインマイコン９１と、映像処理部９２と、機構制御部９３と、光源制御部９４とを有する。メインマイコン９１は、映像処理部９２と、機構制御部９３と、光源制御部９４とを制御する。メインマイコン９１は、ユーザによるユーザインターフェース上での操作または外部スイッチからの制御信号を受け、映像のＲＧＢ輝度バランス、フォーカス設定などの調整を行う。
【００５１】
４．２  ユーザインターフェース
図１１は、投写型映像表示装置１００における映像モードおよび照明モードのユーザインターフェース（Ｕ／Ｉ）について例示した図である。図１１（ａ）は、投写型映像表示装置１００における照明モード時に表示されるユーザインターフェースの例を示し、図１１（ｂ）は、映像モード時に表示されるユーザインターフェースの例を示す。図１１（ａ）に示すように、照明モード時では、映像モードと比較して、より簡易でより直感的な調整ガイドを表示する。具体的には、照明モード時のユーザインターフェースにおいては、投写型映像表示装置１００の専門知識が無くても操作できるよう、照明装置として必要な「明るさ」「色温度」「投写位置」「投写調整」「投写形状」の基本的な項目のみをグラフィカルに画面中央に表示している。
【００５２】
ここで、「投写位置」とは、投写型映像表示装置１００の姿勢が決定された後の、デジタルシフト量の調整を指す。「投写調整」とは、水平垂直の台形補正に関する手動による調整を指す。「投写形状」とは、照明光の形状の選択を表している。ユーザは「投写形状」の項目において、正方形、長方形、円形、その他マスキングを利用した複雑な投写形状、の中から選択する。
【００５３】
一方、映像モード時は、通常の投写型映像表示装置と同様の画質調整項目を表示する。このように照明モード時は映像モード時よりも簡易なユーザインターフェースを提供する。すなわち、照明モード時の設定項目の数は、映像モード時の設定項目の数よりも少ない。また、照明モード時において表示されるユーザインターフェースの階層の数も、映像モード時の階層の数よりも少ない。
【００５４】
各項目の設定は、専用の操作リモコンで操作する。ただし、投写画面上で操作を行う場合には、投写画面が歪んでいる場合には、判読が困難となる。よって、外部の制御装置（例えば、ＰＣ）やモバイル機器（例えば、スマートフォン）と連動させても良い。具体的には、スマートフォンのアプリケーションとして、同様のユーザインターフェースをスマートフォン上で操作し、投写型映像表示装置１００の本体に送信する。その際、本体は無線信号受信装置を備えている。一方で、投写型映像表示装置１００の本体が操作パネルを備える場合には、そこで設定した項目も、機能に反映させる。例えば、投写型映像表示装置１００の本体に外部スイッチやボリュームを設置し、明るさを設定した場合、それらの設定を反映させる。
【００５５】
図１２は、モード間での設定の切替えを説明するための図である。明るさ、ＲＧＢ輝度バランスなどの映像信号の調整に関する設定は、各モードにおいてモード切替直前に保存しておく。そして、モード切替時において、切替後のモードについてモード切替直前に設定されていた設定に戻す。一方で、投写角度・位置など投写関連の調整は、モードが切り替わっても、モード間でその設定を共有する。
【００５６】
図１３は、モードの切替時のＲＧＢ輝度バランス（色バランス）の調整方法を説明した図である。ＲＧＢ輝度バランスとは、例えば、一般的に色温度と呼ばれる、全白映像を表現する際のＲＧＢの輝度比を表す。
【００５７】
ＲＧＢ各色の出力は、光源からの光出力値および表示素子による光変調量によって決まる。水銀ランプなどの高速応答ができない光源を使用する場合や１種類の色の固体光源を使用する場合などは、光変調量による制御が好ましい（図１３（ａ）参照）。それ以外の複数色の固体光源を個別に制御可能な場合は、光源出力を制御した方が良い（図１３（ｂ）参照）。例えば、Ｇ光の出力を５００ｌｍから４００ｌｍへ変更したい場合、図１３（ａ）の例では、光変調量を制御し、表示素子への制御信号値を８０％に抑える。光源からの出力は変わらないので、投写型映像表示装置からのＧ光の出力光量を４００ｌｍにすることができる。光源の出力を細かく変化させることはコストアップ、信頼性の低下、につながるので、細かい階調表現が求められないシステムであれば、光変調量を制御する方が好ましい。
【００５８】
一方、図１３（ｂ）の例では、光源への投入電流値を抑えて、光源出力を５００ｌｍから４００ｌｍに抑える。光変調量は、１００％のまま変更しないことで、投写型映像表示装置からのＧ光の出力光量を４００ｌｍにすることができる。
【００５９】
複数色の固体光源を制御できるシステムの場合、制御方法の選択として、色温度の変化の際に輝度低下が最も少なくなるよう光源とゲインのどちらを選択するかを自動で判別しても良い。
【００６０】
４．３  輝度バランス調整
図１４は、複数色の光源を個別に制御できるシステムにおいて、輝度低下が最も少なくなるよう、光源出力の制御と光変調量の制御を組み合わせた輝度バランス調整方法のフローを示した図である。まず、ＲＧＢ光量倍率算出ステップ（Ｓ１）では、設定された目標の輝度バランスと現在の輝度バランスから、式（１）によりＲＧＢ各色の変化率（光量倍率）を算出する。
【００６１】
【数１】
2014171134.tif 000028
【００６２】
ここで、Ｌ＿ｇａｉｎ（）は光量倍率、Ｒ＿ｔａｒｇｅｔ（）は設定された目標輝度バランス、Ｒ＿ｎｏｗ（）は現在の輝度バランスである。
【００６３】
次に、限界倍率算出ステップ（Ｓ２）では、ＲＧＢ各色の限界光量倍率を算出する。限界光量倍率は、現在のＲＧＢ各色の投入電流値および限界投入電流値から式（２）により算出する。
【００６４】
【数２】
2014171134.tif 000029
【００６５】
ここで、Ｇ＿ｌｉｍｉｔ（）は限界光量倍率、Ｌ＿ｌｉｍｉｔ（）は限界投入電流値、Ｌ＿Ｎｏｗ（）は現在の投入電流値である。
【００６６】
基準倍率算出ステップ（Ｓ３）では、ステップＳ１で算出したＲＧＢの光量倍率のうち１．０以上の値、および、１．０以上の光量倍率を持つ色の限界光量倍率のうちで、最も小さい値を基準倍率とする。
【００６７】
印加電流値決定ステップ（Ｓ４）では、ステップＳ３で決定した基準倍率に現在のＲＧＢ各色の投入電流値を乗じて、式（３）により各色の印加電流値を決定する。
【００６８】
【数３】
2014171134.tif 000030
【００６９】
ここで、Ｉｎ（）は印加電流値、Ｇａｉｎは基準倍率である。
【００７０】
信号ゲイン算出ステップ（Ｓ５）では、ＲＧＢ各色で上記の光量倍率に近づくように、式（４）により信号値のゲインを算出する。
【００７１】
【数４】
2014171134.tif 000031
【００７２】
ここで、Ｓ＿Ｇａｉｎ（）は、後段の信号値に乗算する信号値ゲインである。
【００７３】
信号値補正ステップ（Ｓ６）では、ステップＳ５で算出した信号値ゲインを元信号に乗じて出力信号値とする。このとき、信号の限界を超える場合には限界値でクリップする。このように、光源の出力と信号値ゲインを制御することで、所望の輝度バランスを実現することができる。
【００７４】
４．４  レンズ位置制御
投写型映像表示装置１００は、表示モード（映像モード／照明モード）に応じて投写光学系１８０のレンズの位置を自動で切り替える機能を有する。図１５は、各モードにおけるレンズ調整について説明した図である。図１５（ａ）は、照明モード時のレンズ調整を説明した図であり、図１５（ｂ）は、映像モード時のレンズ調整を説明した図である。投写光学系１８０は、投写レンズ８２と、投写レンズ８２を光軸方向に移動させるレンズ調整機構８４とを含む。映像モードが選択された場合、図１５（ａ）に示すように、レンズ調整機構８４によって、投写面１８５上で結像するように投写レンズ８２の位置を動かし鮮明な映像を表示する。
【００７５】
一方、照明モードが選択された場合、図１５（ｂ）に示すように、レンズ調整機構８４によって、投写面１８５からずれた位置で結像するよう投写レンズ８２の位置を動かす。これにより通常の照明光と同様のムラの少ない柔らかな光による照明が実現される。特に、本例では、投写レンズ８２から見たときの合焦位置を投写面１８５の後方に設定している。こうすることで、投写型映像表示装置１００と投写面１８５の間に物体が存在した場合でも、その物体上に結像することを防止できる。なお、合焦位置を投写面１８５の手前に位置するようにしても、柔らかな光による照明が実現される。
【００７６】
投写型映像表示装置１００は、レンズ位置調整を行うための投写面１８５の想定位置に関する情報として、一般的な投写装置で適視距離と言われる距離に関する情報を予めメモリに記憶しておいても良い。または、ユーザにより指定された設定値をメモリに記憶しても良い。
【００７７】
または、投写型映像表示装置１００は撮像装置を組み込み、撮像装置を用いてコントラストＡＦにより投写光学系１８０のレンズの合焦位置を検出してもよい。投写型映像表示装置１００は検出した合焦位置に基づいて図１５（ａ）、（ｂ）に示すようなレンズ位置調整を行ってもよい。または、測距センサを投写型映像表示装置１００に設け、測距センサによって投写面までの距離を測定し、測定した距離に基づき投写光学系１８０のレンズの合焦位置を判断して図１５（ａ）、（ｂ）に示すようなレンズ位置調整を行ってもよい。
【００７８】
図１６は、映像信号に対する平滑化フィルタの係数を示している。このフィルタは、投写光学系１８０におけるレンズの位置の調整機構（レンズ駆動部）が無い場合に、映像信号に対して適用するフィルタである。このようなフィルタを用いることにより、レンズ駆動部によるレンズ位置の調整と同様の効果を得る。図１６（ａ）は映像モード時のフィルタを、図１６（ｂ）は照明モード時のフィルタをそれぞれ示す。照明モード時のフィルタは、一般的な平滑化フィルタであり、表示映像の高周波成分がなくなる。これにより照明光のように滑らかな表示となる。一方、映像モードでは、フィルタを適用せず周波数成分を保持した鮮明な表示となる。
【００７９】
以上のように、投写型映像表示装置１００は、光源部１１０と、映像入力信号に応じて映像光を生成する映像生成部１６０と、光源部１１０からの光を映像生成部１６０へ導く導光光学系１４０と、映像生成部１６０により生成された映像光を投写する投写光学系１８０と、映像生成部１６０、導光光学系１４０及び投写光学系１８０を制御する制御部１９０とを備える。制御部１９０は、映像光を投写する映像モードと、光源部１１０からの光を照明光として出射する照明モードとを有している。制御部１９０は、映像モードのときは、投写光学系１８０からの照明光が投写面上に結像され、照明モードのときは、投写光学系１８０からの照明光が投写面と異なる位置に結像されるように、投写光学系１８０を制御する。これにより通常の照明光と同様のムラの少ない柔らかな光による照明が実現される。
【００８０】
以上のように、映像モードと照明モードの切替の際に、各モードにおいて最適な設定を自動的に切り替えることで、都度の操作項目が減少し、操作性を向上させることができる。
【００８１】
４．５  表示補正
上述の投写型映像表示装置１００は、一般的な照明装置のように、様々な姿勢で投写することができる。投写姿勢として、配線ダクトに沿ったシフト、投写型映像表示装置１００と配線ダクトとの接続部を通る鉛直方向の軸でのロールおよびスイングの３項目を調整することが可能である。ロールによる変位は、水平方向の投写歪に影響を与える。また、スイングによる変位は、垂直方向の投写歪に影響を与え、更に鉛直方向において投写の天地が反転する。特に映像モードの場合は、投写歪や天地反転で映像が破綻するため、これらを補正する投写歪補正が必要である。
【００８２】
４．６  角度調整ガイド
投写型映像表示装置１００は角度調整用ガイドを備える。以下、角度調整用ガイドについて図を用いて説明する。図１７は、投写型映像表示装置１００のスイング方向の角度調整用ガイドについて説明した図である。
【００８３】
投写型映像表示装置１００は、第１の筐体１０１の保持部分近傍に角度調整用ガイド５０１を備えている。角度調整用ガイド５０１は、第１の筐体１０１の中心線を示す指針５０２と、映像光の出射角度を示す指針５０３と、角度表示面５０４とで構成されている。第１の筐体１０１の中心線を示す指針５０２および映像光の出射角度を示す指針５０３は各々第１の筐体１０１に固定されており、第１の筐体１０１とともに移動する。すなわち、第１の筐体１０１を支持部１０３に対して鉛直方向に回転させたとき、指針５０２および５０３は第１の筐体１０１とともに回転する。
【００８４】
角度表示面５０４は支持部１０３に固定されている。角度表示面５０４には、鉛直方向を０度として、−９０度から９０度までの目盛りが表示されている。０度〜９０度までは映像の天地が反転しない角度であり、−９０度〜０度までは映像の天地が反転する。ユーザは、筐体１０１の中心線を示す指針５０２および映像光の出射角度を示す指針５０３が鉛直方向となす角度から、現在のスイング方向の姿勢を取得する。この姿勢をメモリ等に記憶しておくことにより、姿勢の再現が容易となる。また、投写光学系１８０内のレンズなどを変更し、映像光の光路が変化した場合は、指針５０２、５０３を動かして修正する。
【００８５】
４．７  映像表示における天地反転補正
投写型映像表示装置１００における天地反転補正について、以下に図を用いて説明する。図１８は、投写型映像表示装置１００のスイング角度による投写映像の変化について説明する説明図である。
【００８６】
投写型映像表示装置１００は、水平方向を軸としてスイングするため、軸を境界として映像表示が天地反転される。この反転を補正し、どのスイング角度でも破綻の無い映像を表示するため天地反転補正を適用する。投写型映像表示装置１００は、ユーザからのスイング角度（映像光の出射角度）入力を受け付け、反転投写が必要か否かを判断する。反転投写が必要な場合は、映像データを保持するフレームメモリからのラインアドレスを反転させて読出し、ＤＭＤ６２へ伝送する。
【００８７】
４．８  投写歪補正
投写型映像表示装置１００における投写歪補正の全体の流れについて説明する。投写型映像表示装置１００は、ロール角度およびスイング角度に応じて発生する投写歪を補正し、スイング角度の絶対値ごとに同じ位置、サイズでの映像を投写する。
【００８８】
具体的には、（１）天地反転を補正する。標準的な使用シチュエーションとして、投写型映像表示装置１００が天井にそった配線ダクト９０１に取り付けられ、床面に垂直な壁面に投写する場合を想定する。このとき、垂直斜め方向からの投写となり映像が垂直方向に歪む。また、ロールにより水平方向にも歪が発生するので、（２）台形歪を補正する。そして、投写面までの距離が同じ場合でも、スイング角度が正負反転した際、筐体の中心と映像光の出射角度のずれにより、投写位置が両者の間で異なる。また、投写距離も変わるため、投写サイズも異なる大きさとなるので、（３）垂直シフト／投写サイズを調整する。同様に、スイング角度が正負反転する場合としない場合で明るさが変化するので、（４）明るさを補正する。
【００８９】
これらの投写歪をスイング角度およびロール角度の入力のみで自動で調整する。図１９は、投写歪補正の処理フローを示す図である。
【００９０】
角度取得ステップ（Ｓ３１）では、角度調整用ガイド５０１から取得した映像光の出射角度およびロール角度を設定する。自動歪補正ステップ（Ｓ３２）では、投写面が配線ダクトと平行で床面に対して直立している状態として、歪補正を適用する。手動歪補正ステップ（Ｓ３３）では、投写面の設置状態がＳ３２と異なる場合に、ユーザによる手動歪補正を実施する。
【００９１】
切り取り補正ステップ（Ｓ３４）では、投写面までの距離を設定し、歪補正後の映像切り取り位置を算出する。配線ダクトからの投写の場合、スイング角度の絶対値が等しい条件において、通常投写のサイズは、天地反転投写に比べて小さくなる。よって、通常投写で最も大きく切り取れるサイズを基準とし、同じ投写位置と大きさになるよう、天地反転投写の場合の切り取り位置を算出する。
【００９２】
明るさ補正ステップ（Ｓ３５）では、投写サイズの比から投写後の明るさ比を算出し、光源への入力電流値を制御する。具体的には、天地反転投写は通常投写と比較して投写サイズが大きいため、その分単位面積当たりの照度が下がる。よって、通常投写の際には、投写サイズの比率分だけ、光源への電流値を下げる。
【００９３】
図２０は、歪補正の補正方法を示した図である。映像光平面Ｓは、投写型映像表示装置１００の映像光が進む方向を＋Ｚ方向とした平面で表現されている。また、投写面平面Ｐは映像光平面Ｓと共通の座標系で投写平面を表現したものである。歪補正後の画素位置は式（５）により算出される。
【００９４】
【数５】
2014171134.tif 000032
【００９５】
ステップＳ３２の自動歪補正では、投写面平面の３個の係数が固定させる。一方、ステップＳ３３の手動歪補正では、投写面平面の３個の係数を変動させる。
【００９６】
本制御では、ステップＳ３１において、角度の取得をユーザによる手動の場合を示したが、角度センサを用いて自動取得しても良い。また、スイング角度ごとに投写位置やサイズを一意に決める例を示したが、ユーザに所望の投写画面の４隅を指定してもらいそれに合わせ込んでも良い。このとき、天地反転投写の場合において、見た目の指定位置と内部映像データ上の位置とは天地が逆となっている。よって、補正処理では、４点のｙ座標（縦）を逆にする必要がある。
【００９７】
スイング角度およびロール角度に応じて自動で投写歪補正を行ってもよい。これにより、ユーザによる投写調整の負荷を軽減することができる。
【００９８】
〔その他の実施形態〕
上述の実施形態では、動作モードとして、照明モードと映像モードの２つの場合を例示したが、動作モードの数は２つに限らず、各々のモードにおいて更に細かいモードを設定しても良い。
【００９９】
上述の実施形態では、投写姿勢による補正項目として投写位置、サイズ、明るさについての補正方法を例示したが、補正項目はこれらに限定されるものではない。さらに、ガンマ補正や色補正などを含めても良い。また、複数の投写型表示装置を組み合わせて使用する場合には、機器間の個体差を補正する処理を含めても良い。
【０１００】
以上のように、添付図面および詳細な説明によって、ベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に適用できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014171134.tif 000033
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014171134.tif 000041
【図１０】
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【図１１】
2014171134.tif 000043
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014171134.tif 000048
【図１７】
2014171134.tif 000049
【図１８】
2014171134.tif 000050
【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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