(57)【要約】【課題】多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することにある。【解決手段】ズーム状態検出部２１７は、プロジェクタ１のズーム状態Ｚを検出する。投影距離算出部２３０は、ズーム状態Ｚ、及び合成画像の投影に用いる投影レンズ２００の焦点距離ｆに基づいて、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを算出する。投影サイズ算出部２３１は、ズーム状態Ｚ、焦点距離ｆ、及び投影距離Ｌに基づいて、スクリーン１３０に投影された全画面についての投影サイズを算出する。画面分割数算出部２３２は、投影サイズに基づいて、最適な画面分割数Ｎを算出する。操作表示部２５は、最適な画面分割数Ｎを表示する。【選択図】図７
2017118177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力画像を１つの画面内の夫々異なる位置に配置した合成画像を生成する画像合成装置から、前記合成画像を受信して投影面に投影する画像投影装置であって、
自画像投影装置のズーム状態を検出するズーム状態検出手段と、
前記ズーム状態、及び前記合成画像の投影に用いる投影レンズの焦点距離に基づいて、前記自画像投影装置から前記投影面までの投影距離を算出する投影距離算出手段と、
前記ズーム状態、前記焦点距離、及び前記投影距離に基づいて、前記投影面に投影された全画面についての投影サイズを算出する投影サイズ算出手段と、
前記投影サイズに基づいて、最適な画面分割数を算出する画面分割数算出手段と、
前記最適な画面分割数を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記最適な画面分割数を前記画像合成装置に送信する送信手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記自画像投影装置のフォーカス状態を検出するフォーカス状態検出手段を備え、
前記投影距離算出手段は、前記フォーカス状態、前記ズーム状態、及び前記焦点距離に基づいて、前記自画像投影装置から前記投影面までの前記投影距離を算出することを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
【請求項４】
複数の入力画像を１つの画面内の夫々異なる位置に配置した合成画像を生成する画像合成装置から、前記合成画像を受信して投影面に投影する画像投影装置による画像投影方法であって、
自画像投影装置のズーム状態を検出するズーム状態検出ステップと、
前記ズーム状態、及び前記合成画像の投影に用いる投影レンズの焦点距離に基づいて、前記自画像投影装置から前記投影面までの投影距離を算出する投影距離算出ステップと、
前記ズーム状態、前記焦点距離、及び前記投影距離に基づいて、前記投影面に投影された全画面についての投影サイズを算出する投影サイズ算出ステップと、
前記投影サイズに基づいて、最適な画面分割数を算出する画面分割数算出ステップと、
前記最適な画面分割数を表示する表示ステップと、を備えたことを特徴とする画像投影方法。
【請求項５】
請求項４記載の画像投影方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置、画像投影方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の端末機器に表示された表示画面の画像をそれぞれネットワークに接続された１台のプロジェクタに送信しておき、このプロジェクタにおいて複数の画像を１つの画面内の異なる位置に分割して表示する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、ネットワーク接続された複数の端末機器における表示画面を、ネットワークに対応した表示装置の表示画面上に多画面表示するという技術が開示されている。
この技術により、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface)規格などの有線インターフェースに比べて格段に多くの端末を多画面表示できるようになるため、９分割や１６分割などこれまで以上の分割数での投影が可能となった。
特許文献２には、複数の入力映像を表示する際に、有効表示領域を効率的に用いて、コンテンツ毎の提示優先度に応じた表示を行うことで、ユーザが見やすく、快適な表示を提供することを目的として、入力映像に重みづけを行い、画面分割数、レイアウトを分割数テーブルに則って決定する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来技術にあっては、多画面投影の際に選択可能な分割画面のパターンが多くなるため、１画面当たりの画面サイズが小さくなりすぎる場合があり、視認性が低下するという問題があった。例えば６０インチのスクリーンに対して１６分割で多画面表示すると、一画面当たり１５インチの表示画面となり、視認性が低下するといった問題があった。
特許文献２にあっては、１画面当たりの画面サイズが変化したときに、視認性が低下するという問題は解消できていない。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、複数の入力画像を１つの画面内の夫々異なる位置に配置した合成画像を生成する画像合成装置から、前記合成画像を受信して投影面に投影する画像投影装置であって、自画像投影装置のズーム状態を検出するズーム状態検出手段と、前記ズーム状態、及び前記合成画像の投影に用いる投影レンズの焦点距離に基づいて、前記自画像投影装置から前記投影面までの投影距離を算出する投影距離算出手段と、前記ズーム状態、前記焦点距離、及び前記投影距離に基づいて、前記投影面に投影された全画面についての投影サイズを算出する投影サイズ算出手段と、前記投影サイズに基づいて、最適な画面分割数を算出する画面分割数算出手段と、前記最適な画面分割数を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、プロジェクタの投影サイズに基づいて、最適な画面分割数を算出して表示できるので、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像投影システムの概略構成図である。
【図２】図１に示すプロジェクタの外観を示す斜視図である。
【図３】図１に示すプロジェクタの外装カバーを外した状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す斜視図の丸囲み部分Ｒを拡大した図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ断面における断面図である。
【図６】図１に示すプロジェクタの投影ユニットの概略構成を示すブロック図である。
【図７】図１に示すプロジェクタの特徴的な機能構成を示すブロック図である。
【図８】プロジェクタ１の機能ブロック図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１の主制御部３０による最適分割数判定処理について説明するためのフローチャートである。
【図１０】投影サイズ−画面分割数テーブルを示す図である。
【図１１】図８に示す操作表示部２５の特徴的な構成の変形例を示す図であり、（ａ）は操作表示部２５の上面図であり、（ｂ）は操作表示部２５の回路構成図である。
【図１２】（ａ）は電子ペン５０の一例としてインタラクティブペンの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は電子ペン５０に抗力が発生する原理について説明するための図である。
【図１３】電子ペン５０の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】電子ペン５０による抗力発生処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
本発明は、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止するために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明の画像投影装置は、複数の入力画像を１つの画面内の夫々異なる位置に配置した合成画像を生成する画像合成装置から、合成画像を受信して投影面に投影する画像投影装置であって、自画像投影装置のズーム状態を検出するズーム状態検出手段と、前記ズーム状態、及び合成画像の投影に用いる投影レンズの焦点距離に基づいて、自画像投影装置から投影面までの投影距離を算出する投影距離算出手段と、ズーム状態、焦点距離、及び投影距離に基づいて、投影面に投影された全画面についての投影サイズを算出する投影サイズ算出手段と、投影サイズに基づいて、最適な画面分割数を算出する画面分割数算出手段と、最適な画面分割数を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、プロジェクタの投影サイズに基づいて、最適な画面分割数を算出して表示できるので、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することができる。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。
【０００８】
＜画像投影システム＞
以下、本発明の第１実施形態に係る画像投影システムについて説明する。
図１は、本実施形態における画像投影システム１００の概略構成図である。
画像投影システム１００は、プロジェクタ１、コンピュータ１１０、画像合成装置１２０、電子ペン５０などを備えている。
なお、映像供給装置１１０ａ〜１１０ｎは、ノート型ＰＣ、デスクトップ型ＰＣ、タブレット型ＰＣなどといったコンピュータや、スマートフォンなど、映像信号を供給可能な情報処理装置であればよい。
また、画像投影システム１００は、プロジェクタ１に複数の映像供給装置を接続する構成であってもよい。この場合、プロジェクタ１に画像合成装置１２０に相当する機能構成を内蔵する必要がある。
【０００９】
プロジェクタ１と画像合成装置１２０とは、ケーブル１１５によって接続されている。ケーブル１１５は、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルなどの通信インターフェースに準拠したケーブルである。
なお、プロジェクタ１と画像合成装置１２０との接続を、ケーブル１１５に代えて無線通信により行うように構成してもよい。また、電子ペン５０とコンピュータ１１０ａとの間で無線通信による接続を行うように構成してもよい。
電子ペン５０とプロジェクタ１とはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）などの無線通信プロトコルに準拠した無線通信によりやり取りがなされる。
【００１０】
コンピュータ１１０ａ〜１１０ｎは、プロジェクタ１が投影すべき画像を提供する装置である。
画像合成装置１２０は、ミラキャスト（登録商標）（Miracast）により構成され、コンピュータ１１０ａ〜１１０ｎが提供する夫々の映像信号を異なる分割位置に配置し、１画面内の異なる位置に配置された合成映像を生成して、プロジェクタ１に出力する。
ミラキャストは、Ｗｉ−Ｆｉ  Ａｌｌｉａｎｃｅが策定した規格に準拠し、Ｗｉ−Ｆｉ接続により１対１で簡単に画像や映像を転送（ミラーリング）する通信技術を採用し、スマートフォンやタブレット、パソコンなどの画面に映し出された各種コンテンツを無線通信によって転送し、そのままプロジェクタで再生することができる。
プロジェクタ１は、画像合成装置１２０が提供する映像信号に基づいて映像を生成し、スクリーン１３０等の被投影面に投影する。
図１では、スクリーン１３０上にプロジェクタ１から投影画像１４０が投影されている。電子ペン５０は、スクリーン１３０上または離間した位置から投影画像１４０に向けて操作することで、画像投影システム１００における種々の操作を実行することができる。
【００１１】
＜プロジェクタの外観＞
図２は、プロジェクタ１の外観を示す斜視図である。
プロジェクタ１は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動時には、装置の内部温度が上昇する。このため、図２に示すように、プロジェクタ１には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口１１および排気口１２が設けられている。
【００１２】
＜プロジェクタの内部状態＞
図３は、プロジェクタ１の外装カバー２を外した内部状態を示す斜視図である。
図３に示すように、プロジェクタ１は、光学エンジン３および光源ユニット４などを備えている。吸気口１１、排気口１２（図２参照）の内側には、それぞれ吸気ファン１３、排気ファン１４が設けられており、吸気ファン１３から吸入した外気を排気ファン１４から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。
【００１３】
＜光学エンジン＞
図４は、図３の丸囲み部分Ｒを拡大した図である。
図４に示すように、光学エンジン３は、照明ユニット３ａおよび投影手段としての投影ユニット３ｂからなる。
【００１４】
＜光源ユニット＞
図５は、図３のＡ−Ａ断面における断面図である。
図５に示すように、プロジェクタ１においては、光源ユニット４の光源からの光（白色光）が光学エンジン３の照明ユニット３ａに照射される。照射された白色光は、照明ユニット３ａ内でＲＧＢの各色に分光される。
そして、分光された光が、投影レンズ、ミラー等により画像表示素子ユニット１０へと導かれる。画像表示素子ユニット１０では、変調信号に応じて画像形成する。投影ユニット３ｂは、画像表示素子ユニット１０で形成された画像をスクリーン１３０に拡大投影する。
【００１５】
光源ユニット４の光源であるランプ１５としては、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプなど種々のランプを用いることができるが、高圧水銀ランプを用いることが好ましい。光源ユニット４の一方の側面には、光源を冷却するファン１６が設けられている。光源ユニット４の各部が定格温度範囲内の温度になるよう、ファン１６の回転数が制御される。また、光源ユニット４から出射される光の向きと投影ユニット３ｂから出射される画像光の向きとは、略９０°の角度をなすように構成されている。
【００１６】
＜照明ユニット＞
照明ユニット３ａは、光源から照射された光を分光するカラーホイール５（回転色フィルター）、カラーホイール５から出射した光を導くライトトンネル６、リレーレンズ７、平面ミラー８、凹面ミラー９などを備えている。また、照明ユニット３ａ内には、画像表示素子ユニット１０が設けられている。
【００１７】
照明ユニット３ａでは、先ず、光源からの出射光である白色光が、円盤状のカラーホイール５で単位時間毎にＲＧＢの各色の光に変換され出射される。カラーホイール５で分光され出射された光は、照明均一変換光学部材としてのライトトンネル６へと導かれる。ライトトンネル６では、入射した光が内壁で複数回反射され合成されることによって均一化される。ライトトンネル６から出射された光は、二枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ７により、光の軸上色収差が補正されながら集光される。リレーレンズ７から出射された光は、平面ミラー８および凹面ミラー９によって反射され、画像表示素子ユニット１０へと集光される。
【００１８】
＜画像表示素子ユニット＞
画像表示素子ユニット１０は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を備えている。また、画像表示素子ユニット１０は、画像データに基づく入力信号に応じて各マイクロミラーを時分割駆動させることで、所定の投影画像になるように投影光を加工して出射する画像表示素子（光変調素子）としてのＤＭＤ素子１０ａを備えている。
【００１９】
画像表示素子ユニット１０では、画像データに基づく入力信号に応じてマイクロミラーのオン／オフを切り替えて投影ユニットへと出力する光を選別する。つまり、ＤＭＤ素子１０ａが、画像データに基づく入力信号に応じて複数のマイクロミラーを時分割駆動させ、使用する光は投影レンズ２００へと反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へと反射されるようにする。投影ユニット３ｂへと出射された光は、投影ユニット３ｂ内の複数の投影レンズを通り拡大された画像光はスクリーン１３０上へ拡大投影される。
【００２０】
＜投影ユニット＞
図６は、図４及び図５に示す投影ユニット３ｂの概略構成を示すブロック図である。
図６に示すように、投影ユニット３ｂには、投影レンズを駆動させることで投影画像の寸法を変更するレンズ駆動部２０１が設けられている。
レンズ駆動部２０１は、フォーカス状態変更部（図７）としてのフォーカスリング２０２およびズーム状態変更部（図７）としてのズームリング２０３を備えている。
【００２１】
フォーカスリング２０２は、投影レンズ２００の光軸を回転中心とし、手動操作、又はフォーカス用モータの回転により回転可能に構成されている。ユーザがフォーカスリング２０２を操作して回転させることで、投影レンズ２００のフォーカス状態を変更させ投影画像のフォーカス調整を行うことができる。
ズームリング２０３も、フォーカスリング２０２と同様に、投影レンズ２００の光軸を回転中心とし、手動操作、又はズーム用モータの回転により回転可能に構成されている。ユーザがズームリング２０３を操作して回転させることで、投影レンズ２００のズーム状態（ズーム比）を変更させて投影画像のズーム調整を行うことができる。
【００２２】
＜特徴的な機能構成＞
図７は、プロジェクタ１の特徴的な機能構成について説明するための図である。
プロジェクタ１は、フォーカス状態変更部２１２とズーム状態変更部２１３を備えたレンズ駆動部２１４を備え、このレンズ駆動部２１４を作動させることで画像形成部２１５は投影画像を調整することができる。
またレンズ駆動部２１４の状態は、フォーカス状態検出部２１６とズーム状態検出部２１７を備えた回転位置検出部２１８で知ることができ、フォーカスとズームがどのような状態にあるかを把握する。
プロジェクタ１による投影画像のフォーカスが合わさった状態にある場合、プロジェクタ１の投影に係る投影レンズ２００の固有の値である焦点距離ｆ、操作に応じて可変されるフォーカス状態Ｆ、操作に応じて可変されるズーム状態Ｚの３つが判明すると、投影サイズを決定できることが知られている（特許文献３）。
そのため、プロジェクタ１はユーザがフォーカス状態変更部２１２を手動で調整してフォーカスを合わせると、光学制御部２４は回転位置検出部２１８の情報に基づいて、投影画像のインチサイズを判定することができる。
【００２３】
回転位置検出部２１８は、投影レンズ２００におけるフォーカスリング２０２およびズームリング２０３の回転位置を検出する。この回転位置検出部２１８は、図７に示すように、フォーカス状態検出部２１６と、ズーム状態検出部２１７とを備える。
フォーカス状態検出部２１６は、フォーカス状態変更部２１２のフォーカス用モータであるステッピングモータの回転軸に配設されるロータリーエンコーダ等で構成され、フォーカスリング２０２の回転位置を検出する。そして、フォーカス状態検出部２１６は、検出した回転位置に応じた信号を光学制御部２４に出力する。
上述したようにフォーカスリング２０２の回転位置がフォーカス状態に対応しているため、フォーカス状態検出部２１６によるフォーカスリング２０２の回転位置の検出により、光学制御部２４は、フォーカス状態を認識できる。
【００２４】
ズーム状態検出部２１７は、ズーム状態変更部２１３のズーム用モータであるステッピングモータの回転軸に配設されるロータリーエンコーダ等で構成され、ズームリング２０３の回転位置を検出する。そして、ズーム状態検出部２１７は、検出した回転位置に応じた信号を光学制御部２４に出力する。上述したようにズームリング２０３の回転位置がズーム状態に対応しているため、ズーム状態検出部２１７によるズームリング２０３の回転位置の検出により、光学制御部２４は、ズーム状態を認識できる。
【００２５】
＜主制御部＞
図７に示す主制御部３０は、投影距離算出部２３０、投影サイズ算出部２３１、画面分割数算出部２３２、画面分割数送信部２３３を備えている。
投影距離算出部２３０は、ズーム状態、及び合成画像の投影に用いる投影レンズ２００の焦点距離に基づいて、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離を算出する。
投影サイズ算出部２３１は、ズーム状態、焦点距離、及び投影距離に基づいて、スクリーン１３０に投影された全画面についての投影サイズを算出する。
画面分割数算出部２３２は、投影サイズに基づいて、最適な画面分割数を算出する。
画面分割数送信部２３３は、最適な画面分割数をケーブル１１５を介して画像合成装置１２０に送信する。
【００２６】
＜プロジェクタの機能ブロック＞
図８は、プロジェクタ１の機能ブロック図である。
図８に示すように、プロジェクタ１は、入力画像受付手段としての映像入力端子部２０、画像処理手段としての映像音声処理部２１、ランプ制御部２３、光学制御部２４、入出力インターフェース２８、主制御部３０を備えている。また、プロジェクタ１は、音声出力ユニット２２、操作表示部２５、操作受付部２７、無線通信部２９、ファン制御部３５なども備えている。
【００２７】
映像入力端子部２０では、画像合成装置１２０からの映像信号の受け付けるもので、ＨＤＭＩ（登録商標）端子、ビデオ端子、ＲＧＢ端子などのケーブル１１５を介して画像合成装置１２０と接続するための端子を備える。
映像音声処理部２１は、映像入力端子部２０が受け付けた映像信号に、変倍などの処理を施して投影信号へと変換し、上記投影信号を主制御部３０へと転送するものである。
また、映像音声処理部２１では、映像入力端子部２０や主制御部３０から入力された音声データをＤ／Ａ変換してスピーカーなどの音声出力ユニット２２に出力している。
撮像部３１は、電子ペン５０により投影画像１４０上のある部分に光照射された状態の投影画像を撮像するものである。
【００２８】
主制御部３０は、メインプロセッサとしてのＣＰＵ、制御プログラムなどを記憶させるＲＯＭ、各処理におけるデータを一時的に格納しておくＳＤＲＡＭなどのメモリデバイス、電源ＯＦＦ時にも設定情報等を記録しておく不揮発性メモリであるＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）などがバスで接続されている。ＮＶＲＡＭに替えて、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の種々の不揮発性メモリを用いてもよい。
【００２９】
主制御部３０は、映像音声処理部２１より転送されてくるＲＧＢ映像データを表示すべく、ランプ制御部２３および光学制御部２４を制御する。主制御部３０による制御に基づいて、ランプ制御部２３が光源としてのランプ１５を制御する。
同様に、主制御部３０による制御に基づいて、光学制御部２４が光学エンジン３、画像表示素子ユニット１０を制御し、ファン制御部３５がファン１６を制御する。
【００３０】
操作表示部２５は、プロジェクタ１の外面に設けられた、各種設定や選択を行うためのメニューを表示させる画面やキーボタン（本体キー）などを備え、ユーザからの種々の操作要求を受け付ける。操作表示部２５では、操作要求を受け付けると、当該操作要求を主制御部３０に通知する。操作要求としては、メニュー画面等のＯＳＤ（On Screen Display）の表示指示、投影している画像のアスペクト比の変更要求、プロジェクタ１の電源ＯＦＦ要求、ランプ１５の光量を変更するランプパワー変更要求、などがある。
操作表示部２５は、主制御部３０から出力された画面分割数Ｎを表示する。
【００３１】
リモコン２６は、操作表示部２５と同様のキーボタンが備えられており、遠隔操作によって操作表示部２５と同様の操作が可能である。リモコン２６からの操作要求は、赤外線データで操作受付部２７に送信され、操作受付部２７は、リモコン２６からの信号を受信すると、主制御部３０へ通知する。
【００３２】
無線通信部２９では、クリック情報、加速度情報などの情報を受信して、これを主制御部３０に通知する。入出力インターフェース２８は、コンピュータ１１０と接続するための通信インターフェースで、例えば、ＵＳＢなどの通信インターフェースである。上記クリック情報および上記加速度情報に基づいて生成されるマウス情報などが、入出力インターフェース２８を介してプロジェクタ１からコンピュータ１１０ａに送信される。
【００３３】
＜第１実施形態＞
＜動作フロー＞
図９は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１の主制御部３０による最適分割数判定処理について説明するためのフローチャートである。
プロジェクタ１に電源が投入されると、ステップＳ５では、主制御部３０は、各部に対して初期化処理を行う。
この際に、主制御部３０は、レンズ駆動部２０１に対して初期化処理を行う。すなわち、レンズ駆動部２０１は、フォーカス用モータを駆動させてフォーカス状態変更部（図７）としてのフォーカスリング２０２をデフォルト状態の位置に移動する。同様に、レンズ駆動部２０１は、ズーム用モータを駆動させてズーム状態変更部２１３（図７）としてのズームリング２０３をデフォルト状態の位置に移動する。
【００３４】
＜プロジェクタの基本動作＞
ここで、図１〜図８を参照して、プロジェクタ１の基本動作について説明する。
プロジェクタ１は、画像合成装置１２０から映像入力端子部２０を介して映像データを取り込む。取り込んだ映像データについては映像音声処理部２１がＲＧＢの映像データの形式に調整して主制御部３０に転送し、音声データについては映像音声処理部２１が音声出力ユニット２２を制御し、音声出力がなされる。
主制御部３０は、映像音声処理部２１からＲＧＢの映像データが転送されてくると、これスクリーン１３０上に投影するために、ＳＤＲＡＭの一部に設けた画像メモリに映像データを展開し、光学制御部２４に制御信号を与える。
制御信号を受信した光学制御部２４は、カラーホイール５とＤＭＤ素子１０ａとを駆動制御して、画像メモリに展開された映像データに従った投影画像をＤＭＤ素子１０ａに生成する。
つまり投影しようとする映像データに基づいてＤＭＤ素子１０ａが備える個々のマイクロミラーを時分割駆動する。
【００３５】
より詳細には、カラーホイール５の回転に同期させて、このカラーホイール５によって選択されているＲＧＢのうちの一色に対応する画素（ＤＭＤ素子１０ａのマイクロミラー）に対応するオン・オフ信号を映像データに基づいて生成し、個々のマイクロミラーの向きを切り替える。
この動作をＲＧＢの順に繰り返すことで、ＤＭＤ素子１０ａには映像データに基づく時分割された投影画像が生成される。
照明ユニット３ａでは、カラーホイール５の回転によって繰り返し生成される個々のＲＧＢの光は、ライトトンネル６からリレーレンズ７に入射されてＤＭＤ素子１０ａに集光される。そして映像データに従った色の画素（ＤＭＤ素子１０ａのマイクロミラー）の反射光のみが画像表示素子ユニット１０に入射され、投影レンズ２００によってスクリーン上に拡大投影される。これがＲＧＢの色ごとに繰り返されることで、映像データに基づく完全な投影画像が投射画像としてスクリーン１３０上に投影される。
【００３６】
このとき、スクリーン１３０上に投影されている投影画像に対して、ユーザがズームリング２０３、フォーカスリング２０２を手動操作し、投影画像の拡大／縮小調整、合焦調整等の操作を行ったこととする。
【００３７】
図９に戻り、ステップＳ１０では、主制御部３０は、フォーカス状態検出部２１６からフォーカス状態Ｆを取得し、且つズーム状態検出部２１７からズーム状態Ｚを取得する。
次いで、ステップＳ１５では、主制御部３０は、ステップＳ１０において取得したフォーカス状態Ｆ、且つズーム状態Ｚに取得時刻ｔを付加してメモリに記憶する。
次いで、ステップＳ２０では、主制御部３０は、メモリからフォーカス状態Ｆ、且つズーム状態Ｚを読み出し、それぞれ今回の値と前回の値を比較し、少なくとも一方の値が変化したか否かを判断する。
ここで、フォーカス状態Ｆ、ズーム状態Ｚの少なくとも一方の値が変化した場合にはステップＳ２５に進む。一方、変化がない場合にはステップＳ１０に戻る。
【００３８】
次いで、ステップＳ２５では、主制御部３０は、フォーカス状態Ｆ、ズーム状態Ｚ、焦点距離ｆに基づいて、プロジェクタ１とスクリーン１３０との間の投影距離Ｌを算出する。なお、フォーカスが合っていると仮定すれば、投影距離Ｌはズーム状態Ｚ、焦点距離ｆに基づいて算出することができる。
なお、特許文献３には、投影距離Ｌの算出手法が開示されている。
次いで、ステップＳ３０では、主制御部３０は、今回のズーム状態Ｚ、焦点距離ｆ、投影距離Ｌに基づいて、スクリーン１３０に投影された全画面についての投影サイズＳｉを算出する。
なお、焦点距離ｆは、プロジェクタ１の設計により決められた値なので、レンズ２００のフォーカス状態Ｆおよびズーム状態Ｚを把握することにより投影サイズＳｉを算出できる。
なお、特許文献３には、投影サイズＳｉの算出手法が開示されている。
【００３９】
次いで、ステップＳ３５では、ステップＳ３０において算出した投影サイズＳｉに基づいて、「投影サイズ−最適分割数テーブル」から画面分割数Ｎを算出し、画面分割数Ｎに取得時刻ｔを付加してメモリに記憶する。
次いで、ステップＳ４０では、メモリから画面分割数Ｎを読み出し、今回の値と前回の値を比較し、画面分割数Ｎが変化したか否かを判断する。
ここで、画面分割数Ｎが変化した場合にはステップＳ４５に進む。一方、画面分割数Ｎが変化していない場合はステップＳ１０に戻り、上述した処理を繰り返す。
次いで、ステップＳ４５では、主制御部３０は、画面分割数Ｎを操作表示部２５に表示する。
次いで、ステップＳ５０では、主制御部３０は、画像合成装置１２０に画面分割数Ｎを送信する。
プロジェクタ１から、画面分割数Ｎを受信した画像合成装置１２０は、受信した画面分割数Ｎに基づいて、画面分割数を変更する。
【００４０】
＜投影サイズ−画面分割数テーブル＞
図１０は、投影サイズ−画面分割数テーブルを示す図である。投影サイズ−画面分割数テーブルは予めＲＯＭに記憶されている。
図１０において、投影サイズＳｉ、画面分割数Ｎ、分割後の各画面のサイズＤｉ、分割イメージの順に配列されている。
（１）投影サイズＳｉが６０インチ以下の場合には、画面分割数Ｎを１とし、分割後の各画面のサイズＤｉが６０インチ以下になる。
（２）投影サイズＳｉが６０インチより大きく、且つ９０インチ以下の範囲である場合には、画面分割数Ｎを４とし、分割後の各画面のサイズＤｉが３０インチより大きく、且つ４５インチ以下の範囲になる。（３）投影サイズＳｉが９０インチより大きく、且つ１２０インチ以下の範囲である場合には、画面分割数Ｎを９とし、分割後の各画面のサイズＤｉが３０インチより大きく、且つ４０インチ以下の範囲になる。（４）投影サイズＳｉが１２０インチより大きい範囲である場合には、画面分割数Ｎを１６とし、分割後の各画面のサイズＤｉが３０未満となる。  
【００４１】
例えば、投影サイズ−画面分割数テーブルにあっては、分割後の各画面のサイズＤｉが３０インチを下回ると、ユーザの視認性が低下することと定義し、分割後の各画面のサイズＤｉが３０インチを下回らないように分割数Ｎを変化させる。
例えば、投影サイズＳｉが９０＜Ｓｉ≦１２０インチの範囲である場合は９分割でも分割後のサイズＤｉは３０＜Ｄｉ≦４０インチの範囲になる。しかしながら、投影サイズＳｉがＳｉ≦９０インチの範囲となる場合には分割後の各画面のサイズＤｉはＤｉ≦３０インチの範囲に入り、分割後の各画面サイズが小さくなるため、画面分割数Ｎを４に変更し、分割後のサイズＤｉを３０＜Ｄｉ≦４５インチの範囲に変更する。
【００４２】
これにより、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌにおいて、最適な画面分割数Ｎを算出して表示するので、ユーザは画像合成装置１２０にこの最適な画面分割数Ｎを設定することができ、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することができる。
これにより、最適な画面分割数Ｎを画像合成装置１２０に送信するので、画像合成装置１２０にこの最適な画面分割数Ｎを設定することができ、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することができる。
これにより、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを正確に算出することができる。
【００４３】
＜変形例＞
＜操作表示部＞
図１１は、図８に示す操作表示部２５の特徴的な構成の変形例を示す図である。図１１（ａ）は操作表示部２５の上面図であり、図１１（ｂ）は操作表示部２５の回路構成図である。
図１１（ａ）に示すように、操作表示部２５の上面には、フォーカス状態を可変するボリュームＶＲ１のツマミ、ズーム状態を可変するボリュームＶＲ２のツマミ、フーカスの合焦状態を確認したことを指示するスイッチＳＷ１、画面分割数を表すディスプレイＤＩＳＰ１が配置されている。
図１１（ｂ）に示すように、操作表示部２５は、ＶＲ１、Ｒ１、ＶＲ２、Ｒ２、Ｒ３、ＳＷ１、Ａ／Ｄ変換器２５１、Ａ／Ｄ変換器２５２、サブＣＰＵ２５３、ディスプレイＤＩＳＰ１を備えている。
フォーカス状態を可変するツマミを回転操作すると、電源に抵抗Ｒ１を介してプルアップアップされているボリュームＶＲ１のセンター端子の電圧Ｖ１が変化し、この電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換器２５１に出力する。Ａ／Ｄ変換器２５１ではアナログ信号である電圧Ｖ１をサンプリングして量子化し、デジタルデータであるフォーカス状態Ｄｆに変換し、このフォーカス状態ＤｆをサブＣＰＵ２５３に出力する。
【００４４】
同様に、ズーム状態を可変するツマミを回転操作すると、ボリュームＶＲ２のセンター端子の電圧Ｖ２が変化し、この電圧Ｖ２をＡ／Ｄ変換器２５２に出力する。Ａ／Ｄ変換器２５２で電圧Ｖ１をサンプリングして量子化し、ズーム状態Ｄｚに変換し、このズーム状態ＤｚをサブＣＰＵ２５３に出力する。
ユーザがフーカス合焦状態であることを確認した際に、スイッチＳＷ１を押し下げると、電源に抵抗Ｒ３を介してプルアップアップされているスイッチＳＷ１の電圧Ｖ３が０Ｖに変化し、この電圧Ｖ３をサブＣＰＵ２５３に出力する。
サブＣＰＵ２５３は、フォーカス状態を表すフォーカス状態Ｄｆを変換テーブルを用いて±符号付きのパルス数に変換し、このパルス数をレンズ駆動部２０１に出力する。レンズ駆動部２０１はサブＣＰＵ２５３から受け付けたパルス数をパルス信号に変換してレンズ駆動部２０１に設けられたフォーカス用モータに与え、フォーカス用モータを駆動することで、フォーカス状態を可変する。
また、サブＣＰＵ２５３は、ズーム状態を表すズーム状態Ｄｚを変換テーブルを用いて±符号付きのパルス数に変換し、このパルス数をレンズ駆動部２０１に出力する。レンズ駆動部２０１はサブＣＰＵ２５３から受け付けたパルス数をパルス信号に変換してレンズ駆動部２０１に設けられたズーム用モータに与え、ズーム用モータを駆動することで、ズーム状態を可変する。
【００４５】
ユーザがフーカス合焦状態であることを確認した際に、スイッチＳＷ１が押し下げられ、電圧Ｖ３が例えば５Ｖから０Ｖに変化する。サブＣＰＵ２５３は、この電圧Ｖ３が０Ｖになった場合に割り込み信号を発生させて主制御部３０に出力する。
プロジェクタ１に電源が投入されると、主制御部３０は、図９に示すステップＳ５〜Ｓ４０の各処理を行っていることとする。
主制御部３０は、サブＣＰＵ２５３から割り込み信号ＩＮＴを受け付けると、図９に示すステップＳ２５にジャンプするように構成すれば、ユーザがフーカス合焦状態であることを確認した後に、最適な画面分割数Ｎを算出することができる。この際、主制御部３０が算出した画面分割数ＮをサブＣＰＵ２５３に出力すれば、サブＣＰＵ２５３は画面分割数ＮをディスプレイＤＩＳＰ１に表示する。
【００４６】
＜第２実施形態＞
＜電子ペン＞
図１２（ａ）は、電子ペン５０の一例としてインタラクティブペンの構成を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は、電子ペン５０に抗力が発生する原理について説明するための図である。
図１２（ａ）において、電子ペン５０は、筒状のケース側面に配置された第２ボタン５２、筒状のケースの端部に配置されたファン５３を備えている。
図１２（ｂ）に示すように、電子ペン５０がユーザの手５５に把持された状態において、質量ｍ［ｇ］の電子ペン５０は、第２ボタン５２を押すとファン５３の羽根が回転周波数ｎ［Ｈｚ］で回転し、描画方向とは逆方向Ａに加速度αを発生させる。
ユーザは、空中描画を開始する際に、第２ボタン５２を押下し、スクリーン１３０に線を描画することができる。
第２ボタン５２が押下され、ファン５３が回転を開始すると、電子ペン５０にはペン先とは逆方向に抗力ｍα［Ｎ］が発生する。この抗力によってユーザの手５５にはあたかも壁面に描画しているかのような抗力を与え、電子ペン５０を用いて安定した描画が可能になる。
【００４７】
＜電子ペンの機能構成＞
図１３は、電子ペン５０の機能構成を示すブロック図である。
図１３に示すように、電子ペン５０は、第１ボタン５１、第２ボタン５２、発光部５３、電子ペン操作受付部５４、加速度検出部５５、電子ペン無線通信部５７、電子ペン制御部６０、ファン６１などを備えている。電子ペン５０により、投影画像１４０上の位置指定および指定された位置での各種のクリックが可能となっている。
【００４８】
発光部５３は、第１ボタン５１または第２ボタン５２が押されたときに点灯制御信号が与えられ、レーザー光をスポット照射する。電子ペン操作受付部５４は、第１ボタン５１、第２ボタン５２が押下されたことを検知して、これを電子ペン制御部６０へ通知する。
【００４９】
ここでは、第１ボタン５１がマウスの左ボタン、第２ボタン５２がマウスの右ボタンに割り当てられているものとする。ダブルクリックは、第１ボタン５１が連続で押下されることで実行されるものとする。なお、ボタンの数および機能の割り当てについては、特に限られるものではない。
【００５０】
加速度検出部５５は、電子ペン５０の加速度を検知するものであって、例えば、加速度センサ（Ｇセンサ）である。電子ペン無線通信部５７では、プロジェクタ１またはコンピュータ１１０ａに対して、クリック情報、加速度情報の各情報を送信する。
【００５１】
電子ペン制御部６０は、例えば、マイクロコントローラで構成され、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの演算回路および記憶回路を備えている。電子ペン制御部６０では、電子ペン無線通信部５７を介して、加速度検出部５５で検出される加速度情報を所定の時間間隔で継続的にプロジェクタ１へと送信している。また、電子ペン制御部６０では、いずれかのボタンがクリックされたとの情報を電子ペン操作受付部５４から受けたときには、電子ペン無線通信部５７を介して、上記クリックされたとの情報をプロジェクタ１へと送信する。
電子ペン制御部６０は、第２ボタン５２が押されたときにファン６１に電池からの電力を供給する。
【００５２】
＜電子ペンによる抗力発生処理＞
図１４は電子ペン５０による抗力発生処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１０５では、電子ペン制御部６０は、第２ボタン５２が押下され、ユーザにより描画を開始したことを検知すると、ステップＳ１１０に進む。
ステップＳ１１０では、電子ペン制御部６０は、ファン６１への電力供給を開始してファン６１が回転を開始すると、電子ペン５０に描画方向とは逆方向Ａに抗力ｍαが発生する。
この結果、抗力ｍαがユーザの手６５に伝達されるので、ユーザは安定した書き心地を感受することができる。
その後、ステップＳ１１５では、電子ペン制御部６０は、第２ボタン５２の押下が解除され描画操作が終わると、ステップＳ１２０に進む。
ステップＳ１２０では、電子ペン制御部６０は、ファン６０への電力の供給を停止する。この結果、ファン６１は回転を停止し、電子ペン５０に働く抗力は０となる。
本実施形態によれば、非接触描画を可能とする電子ペンの描画処理に際して、空中への描画時に壁面描画と同様の抗力を擬似的に発生させることにより、安定した書き心地を実現することができる。
【００５３】
＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様のプロジェクタ１（画像投影装置）は、複数の入力画像を１つの画面内の夫々異なる位置に配置した合成画像を生成する画像合成装置１２０から、合成画像を受信してスクリーン１３０に投影するプロジェクタ１であって、プロジェクタ１のズーム状態Ｚを検出するズーム状態検出部２１７と、ズーム状態Ｚ、及び合成画像の投影に用いる投影レンズ２００の焦点距離ｆに基づいて、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを算出する投影距離算出部２３０と、ズーム状態Ｚ、焦点距離ｆ、及び投影距離Ｌに基づいて、スクリーン１３０に投影された全画面についての投影サイズを算出する投影サイズ算出部２３１と、投影サイズに基づいて、最適な画面分割数Ｎを算出する画面分割数算出部２３２と、最適な画面分割数Ｎを表示する操作表示部２５と、を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、ズーム状態検出部２１７は、プロジェクタ１のズーム状態Ｚを検出する。投影距離算出部２３０は、ズーム状態Ｚ、及び合成画像の投影に用いる投影レンズ２００の焦点距離ｆに基づいて、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを算出する。投影サイズ算出部２３１は、ズーム状態Ｚ、焦点距離ｆ、及び投影距離Ｌに基づいて、スクリーン１３０に投影された全画面についての投影サイズを算出する。画面分割数算出部２３２は、投影サイズに基づいて、最適な画面分割数Ｎを算出する。操作表示部２５は、最適な画面分割数Ｎを表示する。
これにより、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌにおいて、最適な画面分割数Ｎを算出して表示するので、ユーザは画像合成装置１２０にこの最適な画面分割数Ｎを設定することができ、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することができる。
【００５４】
＜第２態様＞
本態様のプロジェクタ１は、最適な画面分割数Ｎを画像合成装置１２０に送信する画面分割数送信部２３３を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、画面分割数送信部２３３は、最適な画面分割数Ｎを画像合成装置１２０に送信する。
これにより、最適な画面分割数Ｎを画像合成装置１２０に送信するので、画像合成装置１２０にこの最適な画面分割数Ｎを設定することができ、多画面投影の際に１画面当たりの画面サイズが変化した場合でも、視認性が低下することを防止することができる。
【００５５】
＜第３態様＞
本態様のプロジェクタ１（画像投影装置）は、プロジェクタ１のフォーカス状態を検出するフォーカス状態検出部２１６を備え、
投影距離算出部２３０は、フォーカス状態、ズーム状態Ｚ、及び焦点距離ｆに基づいて、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを算出することを特徴とする。
本態様によれば、フォーカス状態検出部２１６は、プロジェクタ１のフォーカス状態を検出する。投影距離算出部２３０は、フォーカス状態、ズーム状態Ｚ、及び焦点距離ｆに基づいて、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを算出する。
これにより、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを正確に算出することができる。
【００５６】
＜第４態様＞
本態様の画像投影方法は、複数の入力画像を１つの画面内の夫々異なる位置に配置した合成画像を生成する画像合成装置１２０から、合成画像を受信してスクリーン１３０に投影するプロジェクタ１による画像投影方法であって、プロジェクタ１のズーム状態Ｚを検出するズーム状態検出ステップ（ステップＳ１０）と、ズーム状態Ｚ、及び合成画像の投影に用いる投影レンズ２００の焦点距離ｆに基づいて、プロジェクタ１からスクリーン１３０までの投影距離Ｌを算出する投影距離算出ステップ（ステップＳ２５）と、ズーム状態Ｚ、焦点距離ｆ、及び投影距離Ｌに基づいて、スクリーン１３０に投影された全画面についての投影サイズを算出する投影サイズ算出ステップ（ステップＳ３０）と、投影サイズに基づいて、最適な画面分割数Ｎを算出する画面分割数算出ステップ（ステップＳ３５）と、最適な画面分割数Ｎを表示する表示ステップ（ステップＳ４５）と、を備えたことを特徴とする。
第４態様の作用、及び効果は第１態様と同様であるので、その説明を省略する。
【００５７】
＜第５態様＞
本態様のプログラムは、第４態様記載の画像投影方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とするプログラム。
本態様によれば、各ステップをプロセッサに実行させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…プロジェクタ、１０…画像表示素子ユニット、２０…映像入力端子部、２４…光学制御部、２５…操作表示部、３０…主制御部、５０…電子ペン、５３…ファン、１００…画像投影システム、１１０ａ…コンピュータ、１１５…ケーブル、１２０…画像合成装置、１３０…スクリーン、１４０…投影画像、２００…投影レンズ、２０１…レンズ駆動部、２０２…フォーカスリング、２０３…ズームリング、２１２…フォーカス状態変更部、２１３…ズーム状態変更部、２１４…レンズ駆動部、２１５…画像形成部、２１６…フォーカス状態検出部、２１７…ズーム状態検出部、２１８…回転位置検出部、２３０…投影距離算出部、２３１…投影サイズ算出部、２３２…画面分割数算出部、２３３…画面分割数送信部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】特許第４０１０１９９号公報
【特許文献２】特許第４７２０３２１号公報
【特許文献３】特開２００６−３１７５４６公報
【図１】
2017118177.tif 000003
【図２】
2017118177.tif 000004
【図３】
2017118177.tif 000005
【図４】
2017118177.tif 000006
【図５】
2017118177.tif 000007
【図６】
2017118177.tif 000008
【図７】
2017118177.tif 000009
【図８】
2017118177.tif 000010
【図９】
2017118177.tif 000011
【図１０】
2017118177.tif 000012
【図１１】
2017118177.tif 000013
【図１２】
2017118177.tif 000014
【図１３】
2017118177.tif 000015
【図１４】
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