(57)【要約】【課題】  マルチ投影において個々の画像投影装置が投影画像の位置を変更する場合においても、マルチ投影画像全体としての違和感を低減することが可能な画像投影装置を提供すること。【解決手段】  原画を表示する画像表示素子と、前記原画を投影像として投影する投影光学系と、を備える画像投影装置であって、前記原画と前記投影像との相対的な位置を変化させることができる変更手段と、他の画像投影装置からの情報に基づいて、前記変更手段を制御する制御手段と、を備える構成とした。【選択図】  図１
2017215474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画を表示する画像表示素子と、
前記原画を投影像として投影する投影光学系と、を備える画像投影装置であって、
前記原画と前記投影像との相対的な位置を変化させることができる変更手段と、
他の画像投影装置からの情報に基づいて、前記変更手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記他の画像投影装置は、他の変更手段、及び他の制御手段を有しており、
前記制御手段は、前記他の制御手段による前記他の変更手段への制御と同期させて、前記変更手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記情報は、前記変更手段を制御するタイミングを示す情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記画像投影装置の振動を検出する振動検出手段を有し、
前記情報は、検出した前記振動の情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記変更手段は、前記投影光学系の光軸と垂直な方向に前記画像表示素子を移動させる
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記変更手段は、前記投影光学系の一部のレンズを光軸と垂直な方向に移動させる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記変更手段は、前記画像表示素子の前記原画の画像形成領域をシフトさせる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像投影装置。
【請求項８】
原画を表示する画像表示素子と、前記原画を投影像として投影する投影光学系と、前記原画と前記投影像との相対的な位置を変化させることができる変更手段を備える画像投影装置の制御方法であって、
他の画像投影装置からの情報に基づいて、前記変更手段を制御する制御ステップを
を有することを特徴とする画像投影装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関し、特にマルチ投影時の投影像の位置を変更することが可能な画像投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクションマッピングに代表されるような、複数のプロジェクタを組み合わせて１つの映像を構成する映像表現が広く普及している。
【０００３】
一方、モバイル端末に小型のプロジェクタが搭載された製品が発表されている。これらの製品は手持ち状態での投影も可能であるため、投影画像の振れを防止するためのシステムが搭載され、製品を固定設置しないでも振れを抑えた良好な映像を投影することができる。
【０００４】
例えば特許文献１には、小型液晶プロジェクタを搭載した携帯端末の手振れ補正として、加速度センサーやジャイロセンサーを使用してプロジェクタ本体の振動量と方向を計測し、液晶パネル上で投影する画像をシフトさせる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０２０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、イベント会場において、複数台のプロジェクタを用いたマルチ投影を行う場合を想定する。もし携帯端末ではなく通常の大きさのプロジェクタを用いていたとしても、イベント会場近くを通行する自動車や電車、空調設備、あるいは人の雑踏による振動によって、個々のプロジェクタの投影画像が振れてしまう場合がある。
【０００７】
そこで、上述の特許文献１のプロジェクタを複数用いてマルチ投影した場合、個々のプロジェクタが個別に振れ補正を行なうため、特に投影画像が重なる部分において必ずしも最適な投影画像にならない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、マルチ投影において個々の画像投影装置が投影画像の位置を変更する場合においても、マルチ投影画像全体としての違和感を低減することが可能な画像投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、原画を表示する画像表示素子と、前記原画を投影像として投影する投影光学系と、を備える画像投影装置であって、前記原画と前記投影像との相対的な位置を変化させることができる変更手段と、他の画像投影装置からの情報に基づいて、前記変更手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マルチ投影において個々の画像投影装置が投影画像の位置を変更する場合においても、マルチ投影画像全体としての違和感を低減することが可能な画像投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態（外形）
【図２】実施例１のブロック図
【図３】実施例１の振れ補正の模式図
【図４】実施例１、実施例２の実施形態の構成図
【図５】実施例１のフローチャート
【図６】実施例２のブロック図
【図７】実施例２のフローチャート
【図８】マルチ投影時の画像振れ効果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例における画像投影装置としてのプロジェクタである。上面図（ａ）、図中の矢印の方向から見た各側面図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を示したものである。なお、本実施例では防振機能を有した単板式の透過型液晶プロジェクタを例として説明する。
【００１４】
図１（ａ）において、１０１はプロジェクタ本体、１０２は投影レンズ（投影光学系）である。投影レンズ１０２は複数のレンズから成り、ズーム機構がついているため、投影像を任意の大きさで投影できる。１０３は電源ボタン、１０４は設定画面を呼び出すためのメニューボタン、１０５は映像信号の入力先を選択するボタン、１０６はメニュー画面で選択決定を行なうボタンである。１０７〜１１０はＯＳＤ画面上で上下左右方向にメニュー選択をするためのボタンである。
【００１５】
図１（ｂ）において、１１１はデジタル映像信号入力端子、１１２はアナログ映像信号入力端子である。１１３は外部のネットワーク（ＬＡＮ）と有線で接続するためのネットワーク通信端子である。１１４は外部機器接続端子であり、カメラやセンサー機器など外部の機器を接続できる。１１５は音声信号入力端子、１１６は外部機器への音声信号出力端子である。図１（ｃ）において、１１７はプロジェクタ内部を冷却するための外気の取り込み口である。図１（ｄ）において、１１９はＡＣインレットであり、外部の商用電源とケーブルで接続する。１１９はプロジェクタ内部の熱を排気するための大型の排気口であり、排気方向を調整するためのフィンが設けられている。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１について図２乃至図５、図８を用いて説明する。
【００１７】
図２は本発明の実施例１におけるプロジェクタのブロック図である。
【００１８】
映像信号処理マイコン２０１は、外部の映像信号出力機器からアナログまたはデジタルのフォーマットで入力された映像信号をプロジェクタの液晶パネルの解像度にスケーリング処理や色補正するためのワンチップ型のマイコンである。
【００１９】
映像信号処理マイコン２０１は、デジタル映像入力端子１１１、アナログ映像入力端子１１２、ネットワーク通信端子１１３からの映像入力を検知すると、入力された映像信号をデジタル信号の場合はデコード、アナログ信号の場合はＡ／Ｄ変換を行う。映像入力信号の解像度判定をした上で、液晶パネル２０７に適した表示解像度になるように解像度変換（スケーリング）を行ない、液晶パネルドライバ２１３に所定のフォーマットで映像データを伝送する。また、上記以外に色補正や台形補正を処理することもできる。
【００２０】
液晶パネル（画像表示素子）２０７は、液晶パネルドライバ２１３より映像データ信号、制御信号を受信し、映像（原画）を表示するデバイスである。
【００２１】
制御マイコン２０３は、操作ボタン１０３〜１１０、冷却ファン２１４、ランプ２１７を点灯制御するランプ制御回路２１５、筐体内の温度を検知する温度センサー２１６など、プロジェクタ内蔵のセンサー、およびアクチュエータ全体を制御する。
【００２２】
制御マイコン２０３は、操作ボタン１０３〜１１０からズーム制御の指示を受けるとモータドライバ回路２１２を制御し、ズームモータ２２０を駆動して投影レンズ１０２を制御する。
【００２３】
フォーカスモータ２１１は、投影レンズ１０２のフォーカスレンズを駆動するためのモータである。制御マイコン２０３がＡＦセンサー２１０の出力値から駆動量を算出し、モータドライバ２１２を制御して、フォーカスモータ２１１を駆動してする。
【００２４】
温度センサー２１６は、ランプ２１７周辺部に取り付けられている温度センサーであり、制御マイコン２０３が温度センサーからの出力値を判定して、複数の冷却ファン２１４を制御し風量を調整する。
【００２５】
ネットワーク制御マイコン２０２は、ネットワーク通信端子１１３からの信号を処理し、映像信号処理マイコン２０１、プロジェクタ制御マイコン２０３で処理できる信号に変換する。通信端子１１３を通じて、パソコンなどの制御機器や他のプロジェクタ、映像出力機器と通信可能である。
【００２６】
ＡＣ電源２１９は、プロジェクタ１０１のＡＣ−ＤＣ電源変換するための電源であり、商用電源からプロジェクタ１０１で使用するＤＣ電源を生成する。ランプ制御回路２１５は、制御マイコン２０３からの制御により、ランプ２１７の点灯に必要な高電圧を生成する。不揮発性メモリ２０５、不揮発性メモリ２２１は、例えばフラッシュメモリなどであり、それぞれ接続先のマイコンのプログラム、および設定用のデータなどを格納している。
【００２７】
揮発性メモリ２０６、揮発性メモリ２２２は、例えばＤＲＡＭなどであり、投影画像のフレームバッファや、それぞれ接続先のマイコンの演算用バッファとして使用される。
【００２８】
音声処理部２０４は、音声入力端子１１５から入力された音声信号や映像信号処理マイコン２０１からの音声信号を、スピーカ２１８や音声出力端子に出力する。
【００２９】
加速度センサー（振動検出手段）２２３は、プロジェクタ１０１の設置面に対して、水平、垂直方向の振動を検出する。圧電素子（変更手段）２０８は、制御マイコン２０３の制御に基づいて、液晶パネル２０７を設置面に対してそれぞれ水平、垂直方向に移動させる。即ち、投影レンズの光軸と垂直な平面で液晶パネル２０７を移動させることが可能である。換言すると、液晶パネル２０７に表示している原画と投影レンズによる投影像との相対的な位置を変化させることができる。
【００３０】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）に投影画像の振れ補正の原理を模式的に示す。図３（ａ）、（ｂ）はプロジェクタの投影光学系に関わる部分のみを抜粋した図である。なお、３００はスクリーン面である。
【００３１】
図３（ａ）に振れ補正をしないときの模式図を示す。ランプ２１７から出射した光は液晶パネル２０７を経て投影レンズ１０２へ入射する。投影レンズ１０２は内部にレンズを複数枚有している。プロジェクタ１０１が水平方向にΔｘ、垂直方向にΔｙだけ振れた場合、液晶パネル２０７上の任意の点に対応するスクリーン上の点αも水平方向にΔｘ、垂直方向にΔｙだけ振れたα’に移動してしまう。
【００３２】
図３（ｂ）に振れ補正をしたときの模式図を示す。図３（ａ）と同様に、プロジェクタ１０１が水平方向にΔｘ、垂直方向にΔｙだけ振れた場合、その振れを加速度センサー２２３で検出する。検出された振れ量に応じて、圧電素子２０８をその振れを打ち消す方向にΔｘ、Δｙだけ液晶パネル２０７を移動させる。従って、プロジェクタ１０１が振れても、スクリーン上での像振れの影響を抑制することができる。
【００３３】
ここで、図４にプロジェクタを複数台使用しマルチ投影した場合を示す。
【００３４】
プロジェクタ４０４〜４０８の４台を組み合わせて、１つの投影画面を構成している。各プロジェクタ４０４〜４０８に対応する投影画像の領域がそれぞれ４０１〜４０３であり、各投影領域は所定の重なり合う領域４０９〜４１３を設けている。
【００３５】
４０８はネットワークハブであり、プロジェクタ４０４〜４０７はそれぞれが有するネットワーク通信端子１１３と通信ケーブルで接続され、各プロジェクタは相互に通信が可能な状態になっている。設定により他のプロジェクタに制御情報を送信可能なホストモードと、他のプロジェクタから制御情報を受信可能なスレーブモードで動作可能である。
【００３６】
本実施例では、ホストモードで動作しているプロジェクタを４０４、スレーブモードで動作しているプロジェクタを４０５〜４０７とする。
【００３７】
ここで、例えばプロジェクタ４０６が振動の影響により垂直方向に振れた場合、投影画像４０２が垂直方向にずれる。即ち、投影画像領域４００と４０２が重なり合う領域４０９、投影画像領域４０２と４０３が重なり合う領域４１０、投影画像領域４００〜４０３が重なり合う領域４１１で、投影領域４０２とその他の投影領域４００、４０１、４０３にズレが生じる。
【００３８】
ズレが生じたときの一例を拡大図４１２に示す。太実線の内側の領域が重なり合う領域４０９を示しており、投影画像４００と投影画像４０２のお互いの２画素が重なっている。また、実線が投影領域４００、点線が投影領域４０２を示している。拡大図４１２に示すように、投影領域４０２が垂直方向の画素ピッチＹに対して、振動の影響により垂直方向にΔｙだけズレが生じている例である。このようなズレが大きくなると、視認できるレベルとなり画像劣化の原因となる。
【００３９】
そこで、各プロジェクタが４０４〜４０７がそれぞれ防振を行うが、プロジェクタ４０４〜４０７がそれぞれ非同期で振れ補正動作を行なうと、振動による画像劣化を抑制できない場合がある。それを図８（ａ）により説明する。各プロジェクタは所定の制御間隔で振れ補正ができるものとする。
【００４０】
図８（ａ）は、プロジェクタ４０４〜４０７のある時刻における振れ量と補正量の関係を示している。図の縦軸がプロジェクタの振れ量、横軸に４台のプロジェクタそれぞれの振れ量と補正量、これに単位時間毎の遷移状態を奥行き方向に並べている。７０１に代表される白色の矢印は各プロジェクタのある時刻のときの振れ量、７０２に代表される灰色の矢印はある時刻のときの補正量を示す（図中の同色の矢印についてはすべて同じ意味を持つ）。つまり、個々のプロジェクタはある時刻の振れ量に応じて、それを相殺する向きに同じ量の補正を行なうことで像振れを抑えていることを示している。
【００４１】
ここで、図中の時刻Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２を見た場合、必ずしもすべてのプロジェクタがその各時刻において振れ補正動作を行っていない。例えば、時刻Ｔ１のとき、振れ補正動作を行っているのはプロジェクタ４０６のみであり、他のプロジェクタは振れ補正動作を行なっていない。即ち、時刻Ｔ１のとき、前述の拡大図４１２に示すようなずれが生じる。従って、個々のプロジェクタが振れ補正機能を有していても、マルチ投影時には良好な振れ補正とならないことがある。
【００４２】
そこで、マルチ投影の際、各プロジェクタの像ぶれ補正動作のタイミングを同期させる。
【００４３】
図５のフローチャートを用いて本実施例の制御マイコン２０３の動作を説明する。本処理は、ＣＰＵやＩＣ等のコンピュータとして構成された制御部マイコン２０３により、コンピュータプログラムであるプロジェクタ制御プログラムに従って実行される。
【００４４】
ホストモードで動作しているプロジェクタ４０４の制御部２０３は、Ｓ５０１〜Ｓ５０３のフローとＳ５２１〜Ｓ５２３で、スレーブモードで動作しているプロジェクタ４０５〜４０７は、Ｓ５１１〜からＳ５１３のフローとＳ５２１〜Ｓ５２３で動作する。
【００４５】
最初にＳ５０１〜Ｓ５０３のフローを説明する。
【００４６】
Ｓ５０１は、像ぶれ補正動作を行うタイミング情報を生成する。例えば、像ぶれ補正を開始するタイミングを示すパルス信号を生成する。
【００４７】
Ｓ５０２は、スレーブモードで動作しているプロジェクタにタイミング情報を送信する。
【００４８】
Ｓ５０３は、タイミング情報に従って、像ぶれ補正動作を行う。例えば、パルス信号の場合、信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化したとき、Ｓ５２１に遷移し、像ぶれ補正動作を開始する。
【００４９】
次に、Ｓ５１１〜Ｓ５１３のフローを説明する。
【００５０】
Ｓ５１１は、ホストモードで動作しているプロジェクタからの通信があったか否かを確認する。通信があった場合、Ｓ５１２へ遷移し、通信がない場合、引き続き、ホストモードで動作しているプロジェクタからの通信があったか否かを確認する。
【００５１】
Ｓ５１２は、ホストモードで動作しているプロジェクタからタイミング情報を受信する。
【００５２】
Ｓ５１３は、タイミング情報に従って、像ぶれ補正動作を行う。Ｓ５０３と同様にパルス信号の場合、信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化したとき、Ｓ５２１に遷移し、像ぶれ補正動作を開始する。
【００５３】
次に、Ｓ５２１〜Ｓ５２３のフローを説明する。
【００５４】
Ｓ５２１は、加速度センサー２２３から鉛直方向の振れ量Δｘ、およびΔｙを取得する。
【００５５】
Ｓ５２２は、取得した振れ量に応じて、液晶パネル２０７を移動させる補正量を演算する。
【００５６】
Ｓ５２３は、補正量に基づいて圧電素子２０８を制御し、液晶パネル２０７を移動させる。
【００５７】
ここで、本実施例の効果について図８（ｂ）により説明する。本図においても、図の見方、および７０４、７０５に代表される白色、灰色の矢印の意味は前述の図８（ａ）の矢印７０１、７０２と同様である。
【００５８】
本実施例では、ホストモードで動作しているプロジェクタ４０４が、その他のスレーブモードで動作しているプロジェクタ４０５〜４０７に対して、振れ補正を行うためのタイミング情報を通知する。そのため、時刻Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のタイミングで、すべてのプロジェクタが同期して振れ補正が行われる。即ち、他のプロジェクタからの情報に基づいて圧電素子を制御することで、振れ補正を同期させることができる。
【００５９】
従って、マルチ投影において個々の画像投影装置が投影画像の位置を変更する場合においても、マルチ投影画像全体としての違和感を低減することが可能となる。
【００６０】
本実施例において、タイミング情報はパルス信号として説明したが、所定の時間を送信し、所定の時間経過後、振れ補正を開始してもよい。
【００６１】
また、タイミング情報を所定の時間毎に送受信するようにしてもよい。
【実施例２】
【００６２】
本発明の実施例に２について図４、図６、図７、図８を用いて説明する。
【００６３】
図６は本発明の実施例２におけるプロジェクタのブロック図である。尚、実施例１と同じ動作を行う構成要素については同一の符号とし、その説明を省略する。
【００６４】
実施例１との差異は、圧電素子２０８が投影レンズ１０２内の一部のレンズを投影レンズ１０２の光軸と垂直な平面内で移動させることができる点である。
【００６５】
また、実施例１と同様にプロジェクタを複数台使用しマルチ投影した状態である。
【００６６】
図７のフローチャートを用いて本実施例の制御マイコン２０３の動作を説明する。本処理は、実施例１と同様に、制御マイコン２０３により、コンピュータプログラムであるプロジェクタ制御プログラムに従って実行される。
【００６７】
ホストモードで動作しているプロジェクタ４０４の制御部２０３は、Ｓ６０１〜Ｓ６０４のフローで、スレーブモードで動作しているプロジェクタ４０５〜４０７は、Ｓ６１１〜からＳ６１３のフローで動作する。
【００６８】
Ｓ６０１は、加速度センサー２２３から鉛直方向の振れ量Δｘ、およびΔｙを取得する。
【００６９】
Ｓ６０２は、取得した振れ量に応じて、投影レンズ１０２内の一部のレンズを移動させる補正量を演算する。
【００７０】
Ｓ６０３は、タイミング情報として演算した補正量をスレーブモードで動作しているプロジェクタへ送信する。
【００７１】
Ｓ６０４は、補正量に基づいて圧電素子２０８を制御し、投影レンズ１０２内の一部のレンズを移動させる。
【００７２】
次に、Ｓ６１１〜Ｓ６１３のフローを説明する。
【００７３】
Ｓ６１１は、ホストモードで動作しているプロジェクタからの通信があったか否かを確認する。通信があった場合、Ｓ６１２へ遷移し、通信がない場合、引き続き、ホストモードで動作しているプロジェクタからの通信があったか否かを確認する。
【００７４】
Ｓ６１２は、ホストモードで動作しているプロジェクタからタイミング情報である補正量を受信する。補正量を受信したら、Ｓ６１３に遷移する。
【００７５】
Ｓ６１３は、Ｓ６０４と同様に、補正量に基づいて圧電素子２０８を制御し、投影レンズ１０２内の一部のレンズを移動させる。
【００７６】
本実施例では、ホストモードで動作しているプロジェクタ４０４が振動を検出し、スレーブモードで動作しているプロジェクタ４０５〜４０７に対して、タイミング情報として振れ補正を行うための補正量を通知する。
【００７７】
従って、ホストモードで動作しているプロジェクタは補正量を送信したタイミングで、スレーブモードで動作しているプロジェクタは補正量を受信したタイミングで、像ぶれ補正を行うことができ、像ぶれ補正のタイミングを同期させることができる。即ち、図７（ｂ）に示すように時刻Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２のタイミングで、すべてのプロジェクタが同期して振れ補正が行われ、また、同一の補正量で像ぶれ補正が行われる。即ち、他のプロジェクタからの情報に基づいて圧電素子を制御することで、振れ補正を同期させることができる。
【００７８】
従って、マルチ投影において個々の画像投影装置が投影画像の位置を変更する場合においても、マルチ投影画像全体としての違和感をさらに低減することが可能となる。
【００７９】
本実施例において、タイミング情報は補正量として説明したが、加速度センサー２２３の振れ量を送受信してもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
例えば、透過型液晶パネルとして説明したが、反射型液晶パネルやＤｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅなどを用いることもできる。
【００８２】
また、単板式の透過型プロジェクタとして説明したが、表示デバイスが複数あってもよい。
【００８３】
また、画像表示素子上の画像形成領域をシフトし、像ぶれ補正を行うこともできる。更には、像ぶれ補正（防振）ではなく、画像表示素子や、画像表示素子上の画像形成領域や、レンズやミラーを移動させる（位置を変更する）ことにより、投影像の位置を積極的に変更させても良い。例えば、マルチ投影において、全ての投影像の位置を同期して変更する（全ての投影像を同じ方向に同期して移動させてもよいし、互いに異なる方向に移動させてもよい）ように、本実施例の装置を制御してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０２  投影レンズ
２０１  映像信号処理マイコン
２０７  液晶パネル
２０８  圧電素子
【図１】
2017215474.tif 000003
【図２】
2017215474.tif 000004
【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】
2017215474.tif 000009
【図８】
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