(57)【要約】      （修正有）【課題】投影方向又は投影距離を変更した場合にも高品質の画像を投影する投影システムを提供する。【解決手段】投影装置１０と、投影装置１０の載置場所を変更可能にする支持装置２０とを備え、投影状態に関するスローレシオをＴｒとしたときに、条件式１．０＜Ｔｒを満たすように投影装置１０に投影を行わせる。【選択図】図１
2016178556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影装置と、
前記投影装置の載置場所を変更可能にする支持装置と、
を備え、
投影状態に関するスローレシオをＴｒとしたときに、以下の条件式を満たすように前記投影装置に投影を行わせることを特徴とする投影システム。
１．０＜Ｔｒ
【請求項２】
前記投影装置は、投影距離を測定する位置センサーを有し、
前記支持装置は、前記支持装置を動作させる駆動装置を有し、
前記支持装置を移動させることにより投影距離を変更することを特徴とする請求項１に記載の投影システム。
【請求項３】
前記支持装置は、前記投影装置による投影方向を変更可能であることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項４】
前記投影装置は、複数の投影方向にそれぞれ対応する画像補正データを有し、投影方向を変更した際に、自動的に画像補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の投影システム。
【請求項５】
投影方向が変更された際に、スローレシオを算出し、
スローレシオが前記条件式に対応する所定値よりも大きい場合に、前記支持装置の移動により投影距離を変化させることを特徴とする請求項３及び４のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６】
前記投影装置は、投影光学系による投影倍率を変更するレンズ駆動部と、画像表示部における表示領域を変更する表示領域変更機能との少なくとも１つを有し、投影方向が変更された際に、スローレシオを算出して投影倍率又は表示領域を調整する請求項３から５までのいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項７】
スローレシオが前記条件式に対応する所定値よりも大きい場合に、投影距離を変化させただけでは画面サイズの維持に不十分であるとき、投影倍率又は表示領域を変化させることを特徴とする請求項６に記載の投影システム。
【請求項８】
前記投影装置は、投影光学系による投影倍率を変更するレンズ駆動部と、画像表示部における表示領域を変更する表示領域変更機能との少なくとも１つを有し、投影距離が変更された際に、スローレシオを算出して投影倍率又は表示領域を調整する請求項１及び２のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項９】
スローレシオが前記条件式を満たす所定値を超えることを許容するとともに、スローレシオが前記条件式を満たす所定値を超えた場合、警告を表示することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１０】
以下の条件式を満たすように前記投影装置に投影を行わせることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に記載の投影システム。
１．５≦Ｔｒ＜３．０
【請求項１１】
前記投影装置を２台以上備えることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１２】
撮像装置を備えることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１３】
画像表示部と、
投影光学系とを備えるとともに、
前記投影光学系による投影倍率を変更するレンズ駆動部と、前記画像表示部における表示領域を変更する表示表域変更機能との少なくとも１つを有し、
投影状態に関するスローレシオをＴｒとしたときに、以下の条件式を満たすように投影を行うことを特徴とする投影装置。
１．０＜Ｔｒ
【請求項１４】
スローレシオが前記条件式を満たす所定値を超えることを許容するとともに、スローレシオが前記条件式を満たす所定値を超えた場合、警告を表示することを特徴とする請求項１３に記載の投影装置。
【請求項１５】
以下の条件式を満たすように投影を行うことを特徴とする請求項１３及び１４のいずれか一項に記載の投影装置。
１．５≦Ｔｒ＜３．０
【請求項１６】
撮像装置を備えることを特徴とする請求項１３から１５までのいずれか一項に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影する投影システム及び投影装置に関し、特に投影方向又は投影距離を変更可能な投影システム及び画面サイズを変更可能な投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示素子に表示された画像を、投影光学系によってスクリーン上に拡大投影する投影装置として、スローレシオが１．０以下となるような短焦点型の投影装置がある（例えば、特許文献１及び２参照）。このようなスローレシオが小さい短焦点型の投影装置は、投影装置からスクリーンまでの距離を長く確保できない場所でも設置することができ、大画面を得ることができる。また、投影距離を縮めることができるため、プレゼンテーション等で発表者がスクリーンと投影装置との間に立つ必要がない。そのため、発表者の影がスクリーンに映り込まず、また、発表者の目に投影装置からの投影光が入らず眩しくならない。
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び２のようなスローレシオが比較的小さい短焦点型の投影装置の場合、投影光はスクリーンに対して非常に大きな角度を持って斜めに入射することになるため、スクリーンの位置の僅かな変動でも投影画像が大きく歪んだり、ピントが合わなくなったりする可能性がある。また、投影装置の僅かな振動や、取付け向きの変動によっても投影画像が大きく歪んだり、ピントが合わなくなったりするため、高品質の画質を保つように投影装置を設置することが非常に困難である。さらに、スクリーンや壁に投影する場合には、投影装置を置くための台が必要であり、投影方向の変更や投影装置本体の設置場所に制約がある。特に、特許文献３及び４のように、会議の内容や参加者に応じて会議室のレイアウトを変更したいという要望に適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６１６０４号公報
【特許文献２】特開２０１４−９８７５０号公報
【特許文献３】特開２０１４−５２３９３号公報
【特許文献４】特開２０１１−１７０２７９号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、投影方向又は投影距離を変更した場合にも高品質の画像を投影する投影システムを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、画面サイズを変更可能ながら高品質の画像を投影できる投影装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る投影システムは、投影装置と、投影装置の載置場所を変更可能にする支持装置と、を備え、投影状態に関するスローレシオをＴｒとしたときに、以下の条件式を満たすように投影装置に投影を行わせる。
１．０＜Ｔｒ
ここで、スローレシオとは、投影装置から投影面までの距離（投影距離）と投影画像の画面サイズの横幅との比率である。
なお、支持装置を利用して投影装置の載置場所を変更することによって、投影装置の投影方向、投影距離等が変化する。
【０００８】
上記投影システムでは、投影方向や投影距離等のような投影装置と投影面との物理的関係の変化に応じて、上記条件式を満たすようにスローレシオを調整することができる。これにより、スローレシオの変動が抑えられ、投影面の歪みや投影面に対する投影装置の姿勢で生じる台形歪み等の画質変動が同等又は近似したものになり、画像補正がしやすくなる。その結果、投影場所をある程度の自由度で変更しても高品質の画質を確保することができる。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、上述の投影システムにおいて、投影装置は、投影距離を測定する位置センサーを有し、支持装置は、支持装置を動作させる駆動装置を有し、支持装置を移動させることにより投影距離を変更する。この場合、支持装置の動作によって投影距離を調整することにより、光学ズーム機構等を持たない投影装置でもスローレシオの変動を抑えることができる。
【００１０】
本発明の別の側面では、支持装置は、投影装置による投影方向を変更可能である。この場合、支持装置を動作させることによって投影方向を設定することができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、投影装置は、複数の投影方向にそれぞれ対応する画像補正データを有し、投影方向を変更した際に、自動的に画像補正を行う。この場合、投影方向の変更に合わせて手作業で画像の補正を行う必要がなくなり、画像補正にかかる時間を短縮することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、投影方向が変更された際に、スローレシオを算出し、スローレシオが上記条件式に対応する所定値よりも大きい場合に、支持装置の移動により投影距離を変化させて、スローレシオを適正な範囲に収めることを優先できる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、投影装置は、投影光学系による投影倍率を変更するレンズ駆動部と、画像表示部における表示領域を変更する表示領域変更機能との少なくとも１つを有し、投影方向が変更された際に、スローレシオを算出して投影倍率又は表示領域を調整する。これにより、支持装置の動作によって投影方向を変更した場合において、スローレシオを配慮しつつ投影画像の画面サイズを維持することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、投影装置は、スローレシオが上記条件式に対応する所定値よりも大きい場合に、投影距離を変化させただけでは画面サイズの維持に不十分であるとき、投影倍率又は表示領域を変化させる。この場合、スローレシオが比較的大きく変動するものの、画面サイズの維持がより容易になる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、投影装置は、投影方向の変更を前提とするものでなく、投影光学系による投影倍率を変更するレンズ駆動部と、画像表示部における表示領域を変更する表示領域変更機能との少なくとも１つを有し、投影距離が変更された際に、スローレシオを算出して投影倍率又は表示領域を調整する。これにより、支持装置の動作によって投影距離を変更した場合において、スローレシオを配慮しつつ投影画像の画面サイズを維持することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、スローレシオが上記条件式を満たす所定値を超えることを許容するとともに、スローレシオが上記条件式を満たす所定値を超えた場合、警告を表示する。ここで、所定値は、原則として下限値を意味するが、上限値を超えた場合に警告を表示させることもできる。このように所定値を超えた場合に警告を表示することにより、オペレーター又はユーザーにスローレシオが画質の劣化を生じさせやすい状態であることを認識させることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、上述の投影システムは、以下の条件式を満たすように投影装置に投影を行わせる。
１．５≦Ｔｒ＜３．０
この場合、投影面の歪み等が画像の歪みに対してより影響しにくくなる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、上述の投影システムは、投影装置を２台以上備える。この場合、タイリング投影すれば、広い画面を見ることができる。また、対向する方向に投影すれば、互いに向かい合ったまま着席してもそれぞれの方向で同じ画面を見ることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、上述の投影システムは、撮像装置を備える。この場合、投影画像上に書かれた文字や図を撮像することができるとともに、画面サイズを確認することも可能になる。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明に係る投影装置は、画像表示部と、投影光学系とを備えるとともに、投影光学系による投影倍率を変更するレンズ駆動部と、画像表示部における表示領域を変更する表示領域変更機能との少なくとも１つを有し、投影状態に関するスローレシオをＴｒとしたときに、以下の条件式を満たすように投影を行う。
１．０＜Ｔｒ
【００２１】
上記投影装置では、ズーム機能を用いることで、投影装置と投影面との物理的関係を変更しなくても画面サイズを変更することができ、上記条件式を満たすようにスローレシオを調整することができる。これにより、スローレシオの変動が抑えられ、投影面の歪みや投影面に対する投影装置の姿勢で生じる台形歪み等の画質変動が同等又は近似したものになり、画像補正がしやすくなる。
【００２２】
本発明の別の側面では、上述の投影装置において、スローレシオが上記条件式を満たす所定値を超えることを許容するとともに、スローレシオが上記条件式を満たす所定値を超えた場合、警告を表示する。
【００２３】
本発明のさらに別の側面では、上述の投影装置は、以下の条件式を満たすように投影を行う。
１．５≦Ｔｒ＜３．０
【００２４】
本発明のさらに別の側面では、投影装置は、撮像装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の投影装置を備える投影システムを説明する概念図である。
【図２】図１に示す投影システムの使用状態の一例を説明する概念図である。
【図３】投影システムが満たす条件式について説明する図である。
【図４】投影システムのうち制御部を説明するブロック図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、投影システムの使用状態の一例を説明する概念図であり、（Ａ）は、部屋の四方全体を見た図であり、（Ｂ）は、部屋の壁面を見た図である。
【図６】投影システムの動作の一例を説明するフローチャートである。
【図７】投影システムの動作の一例を説明するフローチャートである。
【図８】投影システムの動作の別の例を説明するフローチャートである。
【図９】図８の変形例を説明するフローチャートである。
【図１０】第２実施形態の投影システムを説明する概念図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、第３実施形態の投影システムを説明する概念図である。
【図１２】第４実施形態の投影システムを説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明に係る投影システム及び投影装置の第１実施形態について説明する。
【００２７】
図１及び図２に示すように、投影システム１００は、投影装置１０と、支持装置２０と、レール３０とを有する。投影装置１０は、支持装置２０に支持されて例えば天井ＣＥ付近に配置されている。これにより、投影装置１０の設置の自由度を高めつつ、ユーザーの利用の妨げとならないように画像を投影することができる。
【００２８】
投影装置１０は、投影光学系１１、照明光学系１２、偏光ビームスプリッター１３、反射型液晶素子１４、画像駆動部１５、位置センサー１６、及び制御装置１７を備える。投影装置１０は、スローレシオをＴｒとしたときに、投影面ＳＣまでの投影距離、投影光学系１１による投影倍率、投影装置１０における表示領域等を適宜調整することによって、以下の条件式（１）を満たすように投影を行うことができる。
１．０＜Ｔｒ    …    （１）
ここで、スローレシオとは、投影装置１０から投影面ＳＣまでの距離（投影距離Ｄ）と画面サイズ（投影画像の画面サイズの横幅Ｗ）との比率である（図５（Ａ）参照）。なお、投影距離Ｄは、位置センサー１６を利用して投影面ＳＣの法線方向に関して投影面ＳＣから投影装置１０までの距離を測定することで得る。画面サイズの横幅Ｗは、例えば投影光学系１１のズーム状態に関する情報等から得ることができる。
【００２９】
なお、投影装置１０は、以下の条件式（１）'を満たすように投影することがより好ましい。
１．５≦Ｔｒ＜３．０    …    （１）'
この場合、投影面ＳＣの歪み等が画像の歪みに対してより影響しにくくなる。
【００３０】
以下、スローレシオと画面サイズにおける変動との関係について説明する。
一般的に、スローレシオが小さいほど短焦点化し、近距離で大画面を得ることができるが、投影面ＳＣへの入射角度が大きくなり、投影面ＳＣの平滑度合や傾きの影響を強く受けることとなる。ここで、投影面ＳＣであるスクリーン等に投影画像を投影することを想定し、投影画像の画面サイズを８０インチとすると、画面サイズの横幅は１７７１ｍｍ、高さは９９６ｍｍとなる。スクリーンの位置が前後に動く場合、投影画像が縦方向に動く。天井からつるしたスクリーンは空調の影響で前後に揺れることが多く、揺れの程度は１０〜２０ｍｍ程度である。スクリーン面のうねりによっても画面位置のずれが生じ、画像の歪みが大きく出るため、ユーザーにとって煩わしいものとなる。
図３は、スローレシオとスクリーンの移動量との関係をグラフ化したものである。図３の横軸はスローレシオであり、縦軸は画面上端における、高さ方向の意図しない変動量Δｈの画面縦寸法に対する割合である。スローレシオ１．０以下ではスクリーン面のうねりの影響が大きくなる。特にスローレシオ０．５以下での影響が大きく投影場所に制約が生じる。局所的な歪みは±１％以内に抑えることが望ましく、スローレシオが１．０より大きければ、ある程度の歪みを抑えることができる。スローレシオが大きいということは、投影距離を長くする必要があるということであり、会議室等の限られた空間ではできるだけスローレシオは小さい方が望ましい。一方、画面の品質を保つためには一定以上のスローレシオが必要である。スローレシオが３．０で投影面ＳＣを８０インチとした場合、投影距離は約５ｍとなるため、中・小規模な会議室においては投影距離を確保することが難しくなる。この場合、スローレシオを例えば１．５以上、３．０未満に抑えておくとスクリーンや壁等の凹凸の影響を抑えつつ、任意の投影方向に投影しやすくなる。
【００３１】
図１及び図２に戻って、投影光学系１１は、画像表示部（画像表示素子）である反射型液晶素子１４から得られる像を拡大して投影面ＳＣに投影する。投影光学系１１は、複数のレンズを有し、制御装置１７の制御下で動作するレンズ駆動部１１ａによって複数のレンズのうち一部のレンズを光軸方向に移動させることにより、フォーカシングや変倍（光学ズーム）を可能にする。レンズ駆動部１１ａは、フォーカス状態や投影倍率を制御装置１７に出力する。これにより、投影装置１０の投影方向や投影距離を変更しても、簡易に同じ画面サイズの投影画像を投影することができる。なお、投影画像の画面サイズの調整は、後述する画像駆動部１５の表示領域変更機能（デジタルズーム機能）を利用することによっても行うことができる。また、本実施形態において、投影光学系１１は、上記のような光学ズーム機能を有していなくてもよい。この場合、投影装置１０は、例えば投影装置１０の配置の変更（投影方向及び投影距離の変更）のみ、又は投影装置１０の配置の変更及びデジタルズーム機能によって投影状態を変更することができる。
【００３２】
照明光学系１２は、光源や均一化光学系等を備える。均一化光学系は、光源から射出された光の分割及び重畳によって、反射型液晶素子１４上に照射される光の照度を光軸に垂直な断面に関して２次元的に均一化する。
【００３３】
偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１３は、一対の直角プリズムを貼り合わせたものであり、貼合わせ面において、一方の直角プリズムの斜面には、照明光学系１２から入射した所定方向の直線偏光を反射させる偏光分離膜からなる偏光分離面が形成されている。これにより、照明光学系１２から射出された照明光を反射させ、後述する反射型液晶素子１４に入射させることができる。また、この反射型液晶素子１４から射出された変調光を透過させ、投影光学系１１に入射させることができる。
【００３４】
反射型液晶素子１４は、映像光を形成する画像表示素子又は画像表示部であり、特に空間的な反射率を変化させることによって照明光から映像光を形成する点で光変調素子と言える。反射型液晶素子（画像表示部）１４は、板状の電子部品である画像表示パネルからなる。この反射型液晶素子１４は、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）とも称されるマイクロディスプレイであり、シリコンチップの表面に直接回路が形成され対向基板との間に液晶層を挟み込んだものである。
【００３５】
画像駆動部１５は、画像信号に基づいて反射型液晶素子１４を動作させる回路部分である。画像駆動部１５は、後述する制御装置１７からの制御信号に基づいて動作し、反射型液晶素子１４に画像信号に対応する駆動信号を出力し画像の表示動作を行わせる。
【００３６】
位置センサー１６は、位置情報を取得するための距離センサーであり、投影装置１０と投影面ＳＣとの間の距離（投影距離Ｄ）を測定する。位置センサー１６は、投影装置１０から投影面ＳＣまでの距離を計測するレーザー測距装置とすることができるが、支持装置２０から移動量等の情報を受け取ることによって距離情報を得るようなものであってもよい。位置センサー１６によって測定された投影距離Ｄのデータは、制御装置１７においてスローレシオの算出に用いられる。
【００３７】
制御装置１７は、これに組み込まれたプログラムや不図示の操作部からの指示に基づいて、投影装置１０や後述する支持装置２０等を適宜動作させることができる。制御装置１７の全部又は一部は、図示の例では投影装置１０内に設けられているが、投影装置１０や支持装置２０から離れた位置にコントロールパネルとして設置することもできる。
【００３８】
図４に具体的に示すように、制御装置１７は、表示部７１と、入力部７２と、記憶部７３と、画像処理部７５と、インターフェース部７６と、主制御部７７とを有する。
【００３９】
表示部７１は、ディスプレイ等から構成され、主制御部７７からの出力信号に基づいて、オペレーターに提示すべき表示を行う。オペレーターに提示すべき表示には、投影装置１０の動作に関する入力の要求、操作に関する案内、動作に関連する警告等が含まれる。
【００４０】
入力部７２は、キーボードやタッチパネル等から構成され、オペレーターからの指示を主制御部７７に出力する。なお、入力部７２は、オペレーターが遠隔操作するためのリモートコンローラーを含み、リモートコンローラーは、投影装置１０とは物理的に別体となる。
【００４１】
記憶部７３は、制御装置１７を動作させるプログラム、位置センサー１６で測定した投影距離データ、主制御部７７で算出されたスローレシオデータ等を記憶している。
【００４２】
画像処理部７５は、外部から入力された画像信号に対して必要な画像処理を施した後、処理後の画像信号を駆動信号としてインターフェース部７６を介して画像駆動部１５（図１参照）に出力する。画像処理部７５は、入力された画像信号に対して階調の補正、台形補正その他の歪み補正を含む空間変換処理、文字又は図形情報の追加又は重畳、各種フィルタリング等を行うことができる。
この際、画像処理部７５は、画像駆動部１５の動作を制御して反射型液晶素子１４において画像を表示させる領域を調整することができる。つまり、画像処理部７５は、投影画像の画面サイズを増減調整する機能を有する。具体的には、反射型液晶素子１４には、矩形の表示領域が設けられており、画像処理部７５は、反射型液晶素子１４の表示領域の外枠サイズを制御装置１７の制御下で行う画像処理によって増減することができ、画像処理部７５に設けたサイズ切替え部７５ａによって増減された外枠サイズに合わせて表示画像のサイズ（つまり表示領域の表示サイズ）を相似変形する画像処理を行うことができる。画像処理部７５のこのような画面サイズに関する増減機能は、表示領域変更機能（デジタルズーム機能）とも呼ばれる。
また、画像処理部７５は、投影装置１０の投影方向を変更した際に、自動的に画像補正を行うことができる。つまり、画像処理部７５は、投影方向に適合させるような条件で、歪み補正、輝度分布補正等を含む各種補正処理を一括して行う。このため、画像処理部７５は、投影装置１０の複数の投影方向にそれぞれ対応する画像補正データをそれ自体に有し、或いは記憶部７３に記憶させる。これにより、画像補正にかかる時間を短縮することができる。
【００４３】
インターフェース部７６は、主制御部７７と、投影装置１０内の他の構成要素とのデータ通信を可能にする。また、インターフェース部７６は、主制御部７７と、投影装置１０外の支持装置２０とのデータ通信を可能にする。
【００４４】
主制御部７７は、表示部７１、入力部７２、記憶部７３、画像処理部７５と、インターフェース部７６との間で相互にデータの授受が可能になっている。主制御部７７は、オペレーターが操作する入力部７２からの指示やプログラムに基づいて、入力部７２、記憶部７３等を介して入力されたデータを処理し投影装置１０や支持装置２０等の他の装置を動作させる。また、主制御部７７は、入力部７２からの指示やプログラムに基づいて、インターフェース部７６を介して入手した投影距離データ等を処理する。また、制御装置１７は、例えば外部から入力されたビデオ信号その他の信号に基づいて駆動信号や画像信号を出力し、画像駆動部１５を介して反射型液晶素子１４に表示動作を行わせる。
主制御部７７は、位置センサー１６で測定された投影距離データと、その際の投影画像の画面サイズデータとを用いてスローレシオを算出する。具体的には、スローレシオは、投影距離Ｄを投影画像の画面サイズの横幅Ｗで除算することで得る。投影画像の画面サイズデータは、様々な手法によって得ることができるが、例えばレンズ駆動部１１ａから得た投影光学系１１の投影倍率と投影距離とから算出することができる。
主制御部７７は、例えば投影装置１０の投影方向が変更された際に、現状のスローレシオを算出することができ、画面サイズの維持を前提するスローレシオを算出することもできる。主制御部７７は、スローレシオの算出結果に基づき、投影装置１０や支持装置２０の動作を制御する。例えば変化後の投影距離が変化前の投影距離よりも短い場合、支持装置２０の移動により上記条件式（１）を満たすようにする。つまり、投影装置１０による投影距離を優先的に増加させることで、上記条件式（１）を満たすようにスローレシオの増加を防止しつつ、後述する手法で画面サイズを維持することができる。また、投影方向又は投影距離の変化により、投影画像の画面サイズが小さくなった場合において、投影装置１０による投影距離の増加では表示サイズを完全に達成できないとき、次の手段として投影光学系１１の投影倍率を拡大する。
主制御部７７は、投影装置１０の投影方向が変更された際に投影距離を見積もることにより、画面サイズが維持されるような投影距離の修正量を計算することができる。つまり、主制御部７７は、投影方向の変更に伴う投影距離の変動を相殺するために必要な投影装置１０又は支持装置２０の移動方向及び移動量を見積もることができる。同様に、主制御部７７は、投影装置１０の投影方向が変更された際に投影距離を見積もることにより、画面サイズが維持されるような投影倍率の修正量を計算することができる。つまり、主制御部７７は、投影方向の変更に伴う投影距離の変動を相殺するために必要な投影光学系１１の投影倍率の増減量、すなわちレンズ駆動部１１ａの駆動量を見積もることができる。同様に、主制御部７７は、投影装置１０の投影方向が変更された際に投影距離を見積もることにより、画面サイズが維持されるような画像サイズの修正量を計算することができる。つまり、主制御部７７は、投影方向の変更に伴う投影距離の変動を相殺するために必要な反射型液晶素子１４の表示領域の増減量、すなわち画像処理部７５によるデジタルズームの倍率調整量を見積もることができる。なお、投影方向の変更に伴う投影装置１０の移動、投影光学系１１における倍率調整、画像処理部７５による倍率調整等は、個別に独立して行うこともできるが、これらを組み合わせて結果的に投影方向を変更しても画面サイズが維持されるようにしてもよい。具体的には、例えば投影装置１０による投影距離を優先的に変化させて投影距離の変動を補償することができ、投影距離の修正による最大限の補償で不十分な場合、投影倍率や画像サイズの修正による補助的な補償を行って、画面サイズを維持するような補償動作を行うことができる。
【００４５】
支持装置２０は、投影装置１０の載置場所、具体的には投影装置１０の投影方向及び投影距離を変更するためのものである。支持装置２０は、投影装置１０を支持して投影装置１０の姿勢を変更する支持台２５と、支持台２５を案内してレール３０に沿って移動させる移動部２６とを有する（図２参照）。支持台２５は、支持装置２０を動作させる駆動制御部２１を有する。駆動制御部２１は、例えば投影装置１０に設けられた制御装置１７の制御下で動作する。駆動制御部２１は、支持台２５を介して投影装置１０を移動させること、或いは支持台２５を介して投影装置１０の姿勢を変化させることにより投影距離Ｄを変更する。投影距離Ｄを調整することにより、光学ズーム機能やデジタルズーム機能を持たない投影装置１０でもスローレシオの変動を抑えることができる。支持装置２０は、水平方向に回転する第１回転軸ＡＸ１と、第１回転軸ＡＸ１に直交する第２回転軸ＡＸ２とを有する。投影装置１０は、駆動制御部２１を動作させることにより、少なくとも第１及び第２回転軸ＡＸ１，ＡＸ２のいずれかの回転軸を中心に回転して投影方向を変更する。これにより、投影場所の範囲が広がる。
【００４６】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）を参照して、支持装置２０を案内するレール３０について説明する。レール３０は、移動部２６を介して支持装置２０を支持するとともに案内する。レール３０は、矩形の外枠部３１中に対向辺間を渡すように一本の直線部３２を設けた構成となっている。この場合、投影装置１０は、水平方向（ＸＹ方向）の移動及び第１回転軸ＡＸ１まわりの回転によって部屋ＲＭの四方の被投影体ＳＢ１（投影面ＳＣ１，ＳＣ２）に投影場所を変更することができ、第２回転軸ＡＸ２まわりの回転によって机ＤＫ上の被投影体ＳＢ２（投影面ＳＣ３）に投影場所を変更することができる。また、同一方向の被投影体ＳＢ１であっても、例えば直線部３２を利用することにより投影距離Ｄを変更することができる。また、投影装置１０が上記条件式（１）を満たすように強制的に移動させるようなレール３０を設置すれば、スローレシオの調整を簡単にすることができる。具体的には、投影装置１０から投影対象の投影面ＳＣ１〜ＳＣ３やスクリーンまでの距離が一定に保たれるようなレールであれば、投影装置１０の移動によって複数の投影面やスクリーンを切り換えてもスローレシオが一定に保たれ、投影装置１０のスローレシオが常に上記条件式（１）を満たすようになる。
【００４７】
以下、図６、図７、及び図８を参照しつつ、投影システム１００の動作について説明する。具体的な例として、投影装置１０の投影方向を変更する場合と、投影画像の画面サイズを変更する場合とについて説明する。以下の説明では、投影装置１０が投影光学系１１による投影倍率を変更するレンズ駆動部１１ａと、反射型液晶素子１４における表示領域を変更するサイズ切替え部７５ａとを有するとして説明する。投影方向の変更の処理と、画面サイズの変更の処理とは、独立に行ってもよいし、組み合わせて一連の処理として行ってもよい。
【００４８】
〔投影方向の変更の処理〕
本処理において、投影方向の変更前後において、投影画像の画面サイズの維持を前提としている。
まず、図６及び図７に示すように、オペレーターの指示等により、制御装置１７の制御下で支持装置２０を動作させ、投影装置１０の投影方向を変化させる。具体的には、支持装置２０は、駆動制御部２１を動作させることにより第１及び／又は第２回転軸ＡＸ１，ＡＸ２まわりに投影装置１０を回転させることで、投影装置１０の投影方向を変化させる。この場合、投影装置１０の方向変化が検出される（ステップＳ１１）。投影方向は、例えば支持台２５の回転角度又は傾斜角度によって定まる。また、投影方向は、投影装置１０又は支持装置２０に角度センサー等を設けることで計測してもよい。なお、投影方向による画像補正データを用いて自動的に画像補正を行わない場合には、投影距離だけを基準に調整を行えば足り、投影方向の検出を行わなくてもよい。
【００４９】
次に、投影装置１０から投影面ＳＣまでの距離（投影距離Ｄ）を測定する（ステップＳ１２）。具体的には、制御装置１７の主制御部７７は、位置センサー１６を動作させ、投影距離Ｄを測定し、記憶部７３に投影距離データとして記憶する。
【００５０】
次に、現在のスローレシオを算出する（ステップＳ１３）。具体的には、制御装置１７の主制御部７７において、ステップＳ１２で得た投影距離Ｄを投影画像の画面サイズの横幅Ｗで除算することでスローレシオの値Ｔｒを得る。
【００５１】
スローレシオが３．０以上であり（ステップＳ１４のＹ）、投影画像の画面サイズを一定に保つ場合、すなわち方向又は距離の変化前後で画面サイズを変更しない場合（ステップＳ１５のＹ）、投影装置１０を所定距離移動させる（ステップＳ１６）。具体的には、制御装置１７の制御下で支持装置２０を動作させ、投影装置１０を移動させる。この際、制御装置１７の主制御部７７において、画面サイズを一定にするためのスローレシオが算出される。なお、投影画像の画面サイズを一定に保たない場合、すなわち方向又は距離の変化後の画面サイズのままで表示する場合（ステップＳ１５のＮ）、制御装置１７においてフォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ２１）、投影装置１０の調整処理を終了させる。ステップＳ２１において、投影装置１０の投影方向を変更したことに対応させて、新たな被投影体ＳＢ１，ＳＢ２に投影すべき画像について自動的に画像補正を行うことができる。具体的には、制御装置１７の画像処理部７５において、記憶部７３から投影方向に対応する画像補正データを読み出し、投影方向に適合させるような条件で、歪み補正等を含む各種補正処理を一括して行う。この際、レンズ駆動部１１ａ、制御装置１７等にオートフォーカス機能を組み込んでおけば、自動的にフォーカスを調整することができる（以下同様）。
【００５２】
次に、最大の移動量でもまだスローレシオが３．０以上であり、投影画像の画面サイズが大きい場合（ステップＳ１７のＹ）、投影倍率を小さくする（ステップＳ１８）。また、最大の移動量でもまだスローレシオが３．０以上であり、投影画像の画面サイズが小さい場合（ステップＳ１７のＹ）、投影倍率を大きくする（ステップＳ１８）。なお、投影画像の画面サイズが一定に保たれる目標値である場合（ステップＳ１７のＮ）、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ２１）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００５３】
ステップＳ１８の処理後、最小の倍率でもまだスローレシオが３．０以上であり、投影画像の画面サイズが大きい場合（ステップＳ１９のＹ）、デジタルズームの画像処理により画面サイズを縮小する（ステップＳ２０）。なお、投影画像の画面サイズが一定に保たれる目標値である場合（ステップＳ１９のＮ）、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ２１）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００５４】
ステップＳ２０の処理後、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ２１）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００５５】
ステップＳ１４においてスローレシオが３．０未満であると判断され（ステップＳ１４のＮ）、スローレシオが１．５以上であり（ステップＳ３１のＹ）、投影画像の画面サイズを一定に保つ場合（ステップＳ３２のＹ）、投影装置１０を所定距離移動させる（ステップＳ３３）。なお、投影画像の画面サイズを一定に保たない場合（ステップＳ３２のＮ）、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ２１）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００５６】
ステップＳ３３の処理後、最大の移動量でもまだスローレシオが１．５以上であり、投影画像の画面サイズが小さい場合（ステップＳ３４のＹ）、投影倍率を大きくする（ステップＳ３５）。また、最大の移動量でもまだスローレシオが１．５以上であり、投影画像の画面サイズが大きい場合（ステップＳ３４のＹ）、投影倍率を小さくする（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理後、ステップＳ２０のようにデジタルズームの縮小つまり表示領域の変更を行ってもよい。なお、投影画像の画面サイズが一定に保たれる目標値である場合（ステップＳ３４のＮ）、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ２１）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００５７】
このように投影倍率や表示領域を調整する場合のうち、特に投影倍率を拡大したり表示領域を大きくしたりする場合に、上記条件式（１）を満たさなくなるとき、或いはこれに準じた状態（スローレシオが所定値１．５未満の状態）になるとき、主制御部７７は、レンズ駆動部１１ａ等の動作を強制的に停止させて、投影光学系１１による投影のスローレシオが所定値１．５以上に維持されるように画面サイズの調整を制限することもできる。この場合、レンズ駆動部１１ａの動作を直ちに強制的に停止させるのではなく、表示部７１を利用してオペレーターに画面サイズの維持を再確認することもできる。具体的には、画面サイズを元のままに維持しようとすると、投影距離が近すぎて画質等を維持することが容易でない旨の警告表示を行い、敢えて画面サイズを維持する指示があれば、スローレシオが所定値１．５未満となっても画面サイズの維持を再確認するようにレンズ駆動部１１ａ等を動作させて目標値まで投影倍率を拡大する。
【００５８】
ステップＳ３１においてスローレシオが１．５未満であると判断され（ステップＳ３１のＮ）、投影画像の画面サイズを一定に保つ場合（ステップＳ４１のＹ）、ステップＳ３３以降の処理を行う。この際、ステップＳ３３において、スローレシオが１．５以上になるよう調整されることが好ましい。なお、投影画像の画面サイズを一定に保たない場合（ステップＳ４１のＮ）、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ２１）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００５９】
〔投影画像の画面サイズの変更の処理〕
本処理を独立して行う場合、投影方向を変更せずに画面サイズを変更する。本処理において、画面サイズは、基本的にスローレシオの状態に依存させない。つまり、スローレシオに関係なく原則として投影装置１０の性能上可能な限りの調整を行う。なお、画面サイズを変更する場合、投影システム１００は、スローレシオが上記条件式（１）を満たす所定値を超えることを許容するが、スローレシオが上記条件式（１）を満たす所定値を超えた場合（例えばスローレシオが小さすぎる場合（具体的には１．０以下））は、投影距離が近すぎることをオペレーター又はユーザーに知らせる警告表示等を行う。ここで、所定値は、原則として下限値を意味するが、上限値を超えた場合に警告を表示させることもできる。
【００６０】
まず、オペレーターにより所望の画面サイズが制御装置１７の入力部７２に入力される。その後、図８に示すように、オペレーターが投影距離の変更による画面サイズの変更を指定する場合（ステップＳ５１のＹ）、制御装置１７の制御下で支持装置２０を動作させ、投影距離を変更して画面サイズを変更する（ステップＳ５２）。投影距離は、オペレーターの指定によって自動的に任意に変更されるが、オペレーターの手動によっても変更可能である。ステップＳ５１の処理後、制御装置１７はフォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ５７）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００６１】
ステップＳ５１において投影距離の変更により画面サイズを変更しない場合（ステップＳ５１のＮ）であって、投影倍率による画面サイズの変更が指示されている場合（ステップＳ５３のＹ）、制御装置１７は、投影倍率により画面サイズを変更する（ステップＳ５４）。ステップＳ５４の処理後、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ５７）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００６２】
ステップＳ５３において投影倍率の変更により画面サイズを変更しない場合（ステップＳ５３のＮ）であって、表示領域による画面サイズの変更が指示されている場合（ステップＳ５５のＹ）、制御装置１７は、反射型液晶素子１４の表示領域により画面サイズを変更する（ステップＳ５６）。ステップＳ５６の処理後、フォーカス調整及び歪み補正を行い（ステップＳ５７）、投影装置１０の調整処理を終了させる。
【００６３】
その後、主制御部７７は、現在のスローレシオを算出して、スローレシオが１．０以下であるか否かを判断する（ステップＳ５８）。スローレシオが１．０以下である場合（ステップＳ５８のＹ）、主制御部７７は、表示部７１に対して、スローレシオが規定外の状態であることの警告、例えば距離が近すぎて画質の劣化や振動の影響が大きくなる旨の警告表示を行わせる（ステップＳ５９）。
【００６４】
図９は、図８に示す動作の変形例を説明する。ステップＳ５３において投影倍率の変更により画面サイズを変更する場合（ステップＳ５３のＹ）、変更後のスローレシオを予測する演算を行い、予測された変更後のスローレシオが１．０以下であるか否かを判断する（ステップＳ６１）。変更後のスローレシオが１．０より大きい場合（ステップＳ６１のＮ）、制御装置１７は、投影倍率により指定通り画面サイズを変更する（ステップＳ６２）。一方、変更後のスローレシオが１．０以下の場合（ステップＳ６１のＹ）、制御装置１７は、変更後のスローレシオが１．０となるような制限された範囲内で、投影倍率により画面サイズを変更する（ステップＳ６３）。
なお、フォーカス調整及び歪み補正（ステップＳ５７）後に、主制御部７７は、表示部７１に対して、スローレシオが規定内に強制的に維持されたことの警告、例えば画質の劣化や振動の影響が大きくなるので投影倍率の増加を強制的に制限した旨の警告表示を行わせる（ステップＳ１５９）。
また、図９の例では、表示領域による画面サイズの変更を省略しているが、投影倍率による画面サイズの変更と同様に表示領域による画面サイズの変更を行うことができる。
【００６５】
以上で説明した本実施形態の投影システム１００等は、投影方向や投影距離等のような投影装置１０と投影面ＳＣとの物理的関係の変化に応じて、上記条件式（１）を満たすようにスローレシオを調整することができる。投影状態においてスローレシオが上記条件式（１）を満たすことにより投影面ＳＣの法線に対して入射角度が小さくなる。そのため、投影面の反射・拡散特性の影響を受けにくく、画面全体が均一な明るさになり、画面の歪みも抑えることができる。以上により、スローレシオの変動が抑えられ、投影面ＳＣの歪みや投影面ＳＣに対する投影装置１０の姿勢で生じる台形歪み等の画質変動が同等又は近似したものになり、画像補正がしやすくなる。その結果、投影場所をある程度の自由度で変更しても高品質の画質を確保することができる。
【００６６】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る投影システム等について説明する。なお、第２実施形態の投影システム等は第１実施形態の投影システム等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００６７】
図１０に示すように、本実施形態において、支持装置２０は、直交する少なくとも２方向（ＸＹ方向）に関して独立に移動する。この場合、投影装置１０が２方向の可動領域に囲まれた平面内を自由に移動できるため、スローレシオの調整範囲が広がり、投影面ＳＣへの自由度が高くなる。
【００６８】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る投影システム等について説明する。なお、第３実施形態の投影システム等は第１実施形態の投影システム等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００６９】
図１１（Ａ）〜１１（Ｃ）に示すように、本実施形態において、投影システム１００は、投影装置１０を２台以上備える。この場合、図１１（Ａ）に示すように、同じ方向の投影面ＳＣにタイリング投影すれば、広い画面を見ることができる。また、図１１（Ｂ）に示すように、対向する方向の投影面ＳＣに投影すれば、互いに向かい合ったまま着席してもそれぞれの方向で同じ画面を見ることができる。また、図１１（Ｃ）に示すように、投影画像の画面サイズを大きくしたい場合に一方の投影装置１０の投影範囲に入らない場所に他方の投影装置１０を待機させてもよい。この場合、使用中の１つ以上の投影装置１０のスローレシオの変動を抑制して適正な範囲に設定することができる。また、複数の投影装置１０を用いることで投影倍率の範囲を狭くできるため、投影光学系１１の構造を簡易にすることができるだけでなくスローレシオが小さくなる投影状態の発生を防止できる。
【００７０】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る投影システム等について説明する。なお、第４実施形態の投影システム等は第１実施形態の投影システム等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００７１】
図１２に示すように、本実施形態において、投影システム１００は、撮像装置４０を備える。撮像装置４０は、投影装置１０に付随して組み付けられてもよいし、投影装置１０内に設けられてもよい。この場合、投影画像上に書かれた文字や図を撮像することができる。なお、投影画像の横に文字や図も含めて撮像する場合、投影画像よりも広い範囲を撮像することができる。
【００７２】
撮像装置４０は、投影面ＳＣ及びその周辺（矩形の外側領域）を撮影するものであり、撮像レンズ４１と、撮像素子４２とを有する。撮像レンズ４１は、複数のレンズで構成される。
【００７３】
撮像素子４２は、投影体像を検出するＣＭＯＳ型のイメージ位置センサーである。撮像素子４２の光電変換部又は撮像面上には、撮像レンズ４１によって形成された像が投影される。つまり、撮像素子４２の撮像面上には、ホワイトボードその他の被投影体ＳＢ（図２参照）の画像が縮小投影される。なお、撮像素子４２は、上述のＣＭＯＳ型のイメージ位置センサーに限るものでなく、ＣＣＤ等の他のものを適用したものであってもよい。
【００７４】
本実施形態において、制御装置１７は、撮像装置４０の制御も行う。また、制御装置１７は、インターフェース７６を介して撮像装置４０と通信可能に接続されており、撮像装置４０の撮像駆動回路を動作させて撮像装置４０に撮像動作を行わせることができるとともに、制御信号や画像データの授受が可能となっている。制御装置１７は、撮像装置４０による撮像後には、撮像装置４０からインターフェース７６を介して画像信号を受け取る。この画像信号は、投影画像だけでなく、例えば手書き文字等の追加画像を含む。制御装置１７は、受け取った画像信号から投影画像の状態を最適化することができるだけでなく、追加画像を抽出することができ、その抽出によって投影画像に追加画像を重畳させて記録することができる。
なお、制御装置１７は、撮像装置４０を利用してスローレシオを算出することもできる。すなわち、主制御部７７は、撮影された投影画像の画角情報等を用いてスローレシオを算出することができる。
【００７５】
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係る投影システム等について説明する。なお、第５実施形態の投影システム等は第１実施形態の投影システム等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００７６】
本実施形態において、図１に示す投影システム１００から支持装置２０を省略したものとなっている。投影装置１０は、投影光学系１１による投影倍率を変更するレンズ駆動部１１ａと、画像表示部である反射型液晶素子１４における表示領域を変更するサイズ切替え部７５ａとの少なくとも１つを有する。本実施形態の投影システム１００においても、投影装置１０は、投影状態におけるスローレシオが第１実施形態で説明した条件式（１）を満たすように投影を行う。投影システム１００は、光学又はデジタルのズーム動作のみを行い、図８、９で説明した投影画像の画面サイズの変更の処理と同様の処理を行う。ただし、ステップＳ５１の投影距離の変更の処理は行わない。
【００７７】
本実施形態の投影システム及び投影装置では、ズーム機能を用いることで、投影装置１０と投影面ＳＣとの物理的関係を変更しなくても画面サイズを変更することができ、上記条件式（１）を満たすようにスローレシオを調整、或いはスローレシオが規定外であることを警告することができる。これにより、スローレシオの変動が抑えられ、投影面ＳＣの歪みや投影面ＳＣに対する投影装置１０の姿勢で生じる台形歪み等の画質変動が同等又は近似したものになり、画像補正がしやすくなる。
【００７８】
以上、実施形態に係る投影装置１０について説明したが、本発明に係る投影システム及び投影装置は、上記のものには限られない。上記実施形態で説明した投影システムの動作は例示であり、例えば、第１実施形態において、投影方向の変更に伴い投影距離が変化するが、投影方向を変更しても投影距離が変化しない場合もある。また、投影方向を変化させず、投影距離を変更してスローレシオを調整してもよい。また、投影装置１０を真下に投影する等、投影方向を変化させた後、投影距離の変更に制限がある場合もある。また、図６〜図９で説明した処理で、支持装置２０の構造や設置条件に依存する制限によって省略される処理があってもよい。なお、第１実施形態において、ズーム機能を用いないで投影距離だけ調節する場合、投影装置１０はレンズ駆動部１１ａやサイズ切替え部７５ａを省略することができる。
【００７９】
また、上記実施形態において、投影装置１０を天井に設けたが、投影面ＳＣの下側、例えば床や机上に設けてもよい。また、支持装置２０をレール３０上に設けたが、投影装置１０をアーム等に載置して２次元的或いは３次元的に移動させてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態において、投影システム１００の動作におけるスローレシオの判断値を３．０及び１．５或いは１．０としたが、判断値又は閾値は上記条件式（１）を満たす範囲で適宜変更することができる。
【００８１】
また、上記実施形態において、画像表示素子としては、ＬＣＯＳ等の反射型液晶素子１４に限らず、マイクロミラーからなるマイクロミラーデバイス、透過型のＬＣＤ等を用いることができる。この場合、偏光ビームスプリッター１３は、それぞれに適合する光学系に変更する。
【符号の説明】
【００８２】
１０…投影装置、  １１…投影光学系、  １１ａ…レンズ駆動部、  １４…反射型液晶素子、  １６…位置センサー、  １７…制御装置、  ２０…支持装置、  ２１…駆動制御部、  ２５…支持台、  ２６…移動部、  ３０…レール、  ４０…撮像装置、  ７５…画像処理部、  ７５ａ…サイズ切替え部、  ７７…主制御部、  １００…投影システム、  ＡＸ１，ＡＸ２…回転軸、  ＳＢ，ＳＢ１，ＳＢ２…被投影体、  ＳＣ，ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３…投影面
【図１】
2016178556.tif 000003
【図２】
2016178556.tif 000004
【図３】
2016178556.tif 000005
【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】
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【図１０】
2016178556.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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