JP2012047850A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
防振機構を有する投射型表示装置において、操作性と防振制御を両立する。
【解決手段】
加速度センサ（１０９）は、プロジェクタ（１００）に加わる振動の加速度を検出する。ＣＰＵ（１０６）は、加速度センサ（１０９）の出力からプロジェクタ（１００）の変位量と方向を計算する。一定以上の変位量の場合、ＣＰＵ（１０６）は、その変位を打ち消すように、レンズシフト部（１１２）を制御してシフトレンズ（１１３）を駆動させる。これにより、被投射面への投射画像の表示位置を静止状態に保つ。プロジェクタ（１００）を位置合わせするモードをユーザが操作部（１１４）で選択した場合、ＣＰＵ（１０６）は、この防振動作をオフにするか弱める。
【選択図】 図２

Description

本発明は、防振手段を有する投射型表示装置に関する。

特開２００１−２２１６４１号公報 特開２００３−１４９７２９号公報 特開２００５−１８９７３３号公報

近年、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置が普及している。投射型表示装置は、スクリーン等の被投射面に映像を拡大投射して表示する装置であり、プレゼンテーションや映像鑑賞に好適である。

このような投射型表示装置の設置場所としては、頑丈な床や台の上、又は天井等が好適である。しかし、建物や環境の制約が存在し、投射型表示装置をこのような好適な条件で設置することが不可能な場合には、頑丈でない場所に設置することもある。

また、近年は片手で持てるほど小型の投射型表示装置が普及しつつある。手持ちの投射型表示装置の場合、本体に加えられる振動や手ぶれが投射画像の視認性に大きく影響する。すなわち、本体が振動していると、その投射画像も本体の動きに応じて振動してしまい、鑑賞者はその振動を感知して不快感を生じたり、映像の解像感が低下したように知覚したりする。

特許文献１には、投射レンズの出射側に配置される可変頂角プリズムの頂角を、本体の振れを検出する角速度検出手段の検出結果に従い、投射画像の位置が変化しないように制御する技術が記載されている。

特許文献２には、外部から液晶プロジェクタ本体に対して加えられた振動の加速度を検出し、脚部の伸縮、光学素子の位置変更又は画像形成領域の画像表示位置変更により振動を打ち消す技術が記載されている。

特許文献３には、液晶プロジェクタの振れを検出する振れセンサからの振れ信号に基づいて、振れによって生じる投射画像の投射面上での移動の量を低減する振れ補正技術が記載されている。

従来技術では、防振制御を強くかけてしまうと、意図的に投射型表示装置を動かして投射位置を微調整したい場合にも、防振制御により投射位置が変化しないという問題が生じる。これを防ぐために防振強度を弱くすると、今度は、望ましい防振性能が得られない。

本発明は、操作性と防振効果を両立した投射型表示装置を提示することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る投射型表示装置は、画像を被投射面に投射して表示する投射型表示装置であって、前記画像を前記被投射面に投射する投射手段と、前記投射型表示装置に加わる振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段で検出した振動量に基づき、前記振動により生じる前記被投射面に投射される前記画像の投射位置の変化を低減させる防振手段と、動作モードを選択するモード選択手段と、前記防振手段を制御する制御手段であって、前記モード選択手段で選択される前記動作モードが前記投射型表示装置の移動を伴うモードである場合に、前記防振手段による防振動作を弱くする制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、利用状態に応じた防振制御を行う。これにより、ユーザは、操作性と防振制御を両立させることが可能となる。

本発明の一実施例の利用形態を示す図である。 本実施例の概略構成ブロック図である。 本実施例の防振制御の動作説明図である。 本実施例の防振制御動作のフローチャートである。 本実施例のメニュー表示例を示す図である。 本実施例の振動検出閾値を説明する図である。 本実施例の液晶プロジェクタに対する操作状態を示す図である。 本実施例の別の防振制御動作のフローチャートである。 図８に示す防振制御動作を適用するスタックモードの投射例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る投射型表示装置の一実施例である液晶プロジェクタの使用構成例を示す。

１００は本実施例の液晶プロジェクタである。液晶プロジェクタ１００は、内部に保持する映像データ又は外部入力の映像データに従う画像をスクリーン１に投射する。２は投射された画像である。３はユーザの手、４は設置台である。このように液晶プロジェクタ１００は、ユーザによる手持ち又は設置台４に設置された状態で画像を投射する。

図２（ａ）は、液晶プロジェクタ１００の概略構成ブロック図を示す。１０１は映像入力端子、１０２はＡＤコンバータ、１０３は映像処理部、１０４は液晶ドライバである。１０５は電源ボタンである。１０６は液晶プロジェクタ１００全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、１０７はＲＯＭ（Read Only Memory）、１０８はＲＡＭ（Random Access Memory）である。１０９は振動検出手段としての加速度センサ、１１０は光源、１１１は液晶パネル、１１２はレンズシフト部、１１３はシフトレンズ、１１４は操作部である。

液晶プロジェクタ１００が、映像入力端子１０１に入力する映像信号に応じた画像をスクリーンに投射して表示する動作を説明する。

図示しないビデオケーブルを介して映像信号が映像入力端子１０１に入力する。ＡＤコンバータ１０２が、入力された映像信号をデジタル映像信号に変換する。このＡＤ変換の際のサンプリングパラメータ（周波数及び位相等）は、ＣＰＵ１０６により事前に設定される。入力映像信号がデジタル映像信号である場合、ＡＤコンバータ１０２は不要である。ＡＤコンバータ１０２は、デジタル映像信号を映像処理部１０３に供給する。ＲＯＭ１０７又はＲＡＭ１０８に記憶されるデジタル映像信号を映像処理部１０３に供給することも可能である。

図２（ｂ）は、映像処理部１０３の概略構成ブロック図である。図２（ｂ）において、１２０は解像度変換回路、１２１は映像調整回路、１２２はＯＳＤ回路である。解像度変換回路１２０は、映像処理部１０３に入力された映像信号に拡大縮小及びクリッピング処理を行い、入力時の解像度から後述する液晶パネルの解像度に変換する。映像調整回路１２１は、解像度変換回路１２０からの映像信号にコントラスト、ブライトネス、シャープネス及びガンマ補正等の各種映像調整を施す。映像調整回路１２１から出力された映像信号は、ＯＳＤ（On Screen Display）回路１２２に入力される。

ＯＳＤ回路１２２は、映像調整回路１２１から出力された映像信号にＯＳＤ画像を重畳する。ＯＳＤ画像は、後述するメニューや入力信号の状態等を示すような、使用者に通知すべき情報を含む画像である。解像度変換回路１２０及び映像調整回路１２１での映像調整のパラメータ、並びにＯＳＤ画像は、ＣＰＵ１０６により設定される。ＣＰＵ１０６はまた、映像処理部１０３の動作を制御する。

液晶ドライバ１０４は、映像処理部１０３から出力される映像信号を、液晶パネル１１１を駆動するに好適な信号に変換する。

液晶パネル１１１は液晶画素がマトリクス状に配置されて構成されたパネルであり、入力信号に基づいた画像を形成する。光源１１０は、投射画像光の源となる照明光を発生する。光源１１０から射出された照明光は、非図示の照明光学系により平行光束化されて液晶パネル１１１に入射する。液晶パネル１１１は、形成した画像で光源１１０からの照明光の強度を変調する。液晶パネル１１１で変調された照明光は、液晶パネル１１１で形成された画像を搬送する投射画像光であり、シフトレンズ１１３及び非図示の投射光学系により外部に投射される。

レンズシフト部１１２は、ＣＰＵ１０６の指示に従い、シフトレンズ１１３の位置を変更させるアクチュエータである。レンズシフト部１１２は、液晶パネル１１１を透過する照明光の光軸に対し垂直な平面上（即ち、図２（ａ）において上下方向と紙面に対し垂直方向）で、シフトレンズ１１３位置を変更可能である。シフトレンズ１１３の位置変更に応じて、投射される投射画像光の光路が変更され、被投射面上の投射画像は、光軸と垂直の面内で移動する。また、シフトレンズ１１３の代わりに、同様に光路を変更し投射画像をシフトさせ得る他の部材を用いても良い。

電源ボタン１０５は、使用者によるボタン押下に基づく液晶プロジェクタ１００の起動と終了の指示を受ける操作部材である。この指示はＣＰＵ１０６に入力する。

ＣＰＵ１０６は、液晶プロジェクタ１００の起動及び終了の管理と、光源１１０、ＡＤコンバータ１０２及び映像処理部１０３等の各部の制御を行い、後述する防震の制御を行う。

加速度センサ１０９は、１軸以上について液晶プロジェクタ１００に加わる加速度を計測し、計測結果をＣＰＵ１０６に通知する。

ＲＯＭ１０７は、ＣＰＵ１０６を動作させるためのコード及びデータを記憶する。ＲＡＭ１０８は、ＣＰＵ１０６を動作させるためのワーク領域となる。ＲＯＭ１０７およびＲＡＭ１０８にデジタル映像信号を格納しておくことも可能である。

本実施例の防振制御動作を説明する。液晶プロジェクタ１００を手持ちしている場合、設置している設置台４の剛性が不足していた場合、又は、振動源が付近に存在していた場合でも、表示画像が振動するのを防止又は軽減できる。図３を参照して、本実施例の防振動作を説明する。図３は、液晶プロジェクタ１００が投射方向に直交する横方向に振動で移動した場合でも、投射画像の表示位置が維持される様子を示す。

図３に示すように、液晶プロジェクタ１００が、微小時間において（ａ）に示す位置から（ｂ）に示す位置まで変位量ｘだけ変位したとする。ＣＰＵ１０６は、この変位量と方向を、加速度センサ１０９で計測される加速度の計測値にフィルタリング及び積分等の演算を行なうことにより算出する。この変位量ｘが所定の振動検出閾値ｘｔよりも小さい場合、すなわちｘ＜ｘｔの場合、ＣＰＵ１０６は、打ち消すべき振動であるとみなし、防振制御を始動する。変位量ｘが振動検出閾値ｘｔ以上、即ちｘ≧ｘｔの場合、ＣＰＵ１０６は、液晶プロジェクタ１００が意図的に移動されたとみなし、防振制御を始動しない。

防振制御では、ＣＰＵ１０６は、変位量ｘと方向に基づく被投射面上での投射画像のシフトを打ち消すような、シフトレンズ１１３の移動量ｙ及び方向を算出し、レンズシフト部１１２にその移動量及び方向を指示する。レンズシフト部１１２はＣＰＵ１０６により指示された移動量及び方向にシフトレンズ１１３を移動させる。シフトレンズ１１３の位置の変更により、投射される画像の光路が変更され、被投射面上での投射画像の表示位置が維持される。すなわち、液晶プロジェクタ１００の変位にかかわらず、表示画像２は静止又はほぼ静止する。レンズシフト部１１２及びシフトレンズ１１３が、プロジェクタ１００に加わる振動により生じる投射画像の投射位置変化を低減させる防振手段として機能する。

以上の微小時間での処理を繰り返し実施することにより、液晶プロジェクタ１００が振動したとしてもスクリーン１上の投射画像は、振動していない場合とほぼ同一の位置にある。液晶プロジェクタ１００が振動しても、鑑賞者にとって不快感や解像感の低下感が減少する。

ＣＰＵ１０６は、液晶プロジェクタ１００の振動検出閾値ｘｔとシフトレンズ１１３の移動量ｙを制御することで、防振の感度と強度を制御できる。本実施例では、ＣＰＵ１０６は、投射モードに応じて振動検出閾値ｘｔを制御する。

図４は、ＣＰＵ１０６が投射モードに応じて振動検出閾値を制御する動作のフローチャートを示す。

ステップＳ４０１では、ＣＰＵ１０６は、操作部１１４に対する操作情報を受信したかを判定する。操作情報を受信した（操作が行われた）場合は、ステップＳ４０２に進み、操作情報を受信していない場合は、受信するまでループ状態を保つ。

ステップＳ４０２では、ＣＰＵ１０６は、受信したユーザ操作に応じて液晶プロジェクタ１００のモードを遷移する。操作部１１４は、プロジェクタ１００の動作モードを選択するモード選択手段として機能する。液晶プロジェクタ１００は、入力画像を投射する画像表示モード、メニューを表示して液晶プロジェクタ１００の各種設定を行うメニュー表示モード、並びに、フォーカス及び色などを自動調節する調整モードを有する。

ステップＳ４０３では、ＣＰＵ１０６は、ステップＳ４０２におけるモード遷移によりメニュー表示モードに入っているか否かを判定する。メニュー表示モード時の投射画像の例を図５に示す。メニュー表示モードでは、図５に示すように液晶プロジェクタ１００の各種設定のメニュー画像を表示し、ユーザは投射されたメニュー表示を確認しながら操作部１１４を操作する。

メニュー表示モードの場合は、ステップＳ４０４に進み、その他のモードの場合は、ステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０４では、ＣＰＵ１０６は、液晶プロジェクタ本体の操作ボタンを直接操作されたのか、不図示のリモコンによって操作されたのかを判断する。液晶プロジェクタ本体の操作ボタンを直接操作された場合は、ステップＳ４０５に進み、リモコンで操作された場合は、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０５、Ｓ４０６では、ＣＰＵ１０６は、振動検出閾値ｘｔを決定する。

図６は、振動検出閾値の一例を示す。図６（ａ）は、メニュー表示モードにおける振動検出閾値を示し、図６（ｂ）は標準的な振動検出閾値を示す。ｘｔ＿ｖ０は垂直方向の振動検出閾値の標準値であり、ｘｔ＿ｈ０は水平方向の振動検出閾値の標準値である。メニュー表示モードの場合、ＣＰＵ１０６は、垂直方向の振動検出閾値ｘｔ＿ｖを標準値ｘｔ＿ｖ０よりも大きいｘｔ＿ｖ１に設定する（ｘｔ＿ｖ１＞ｘｔ＿ｖ０）。一方、ＣＰＵ１０６は、水平方向の振動検出閾値ｘｔ＿ｈを標準状態と同じｘｔ＿ｈ０に設定する。

ステップＳ４０６では、すなわち、リモコン操作の場合には、ＣＰＵ１０６は、振動検出閾値ｘｔを図６（ｂ）に示す標準値ｘｔ＿ｖ０、ｘｔ＿ｈ０に設定する。

直接操作（Ｓ４０５）とリモコン操作（Ｓ４０６）とで振動検出閾値を異ならせる理由を説明する。メニュー表示状態において、ユーザが液晶プロジェクタ本体を直接操作すると、液晶プロジェクタ本体の垂直方向の動きが大きくなる。この状態を示したのが図７である。図７において、１１６は操作部であり、７０１はユーザの指である。図７に示すようにユーザが指７０１で液晶プロジェクタ１００の操作部１１６を押下すると、下向きの力が加わり、通常状態よりも垂直方向の動きが大きくなる。そこで、垂直方向の振動検出閾値ｘｔ＿ｖを大きくし、大きな動きに対しても防振が働くように制御する。一方、メニュー表示モードでない場合、操作部１１６に対する物理的な操作が行われないので、通常状態で振動と判断される標準的な振動検出閾値を採用する。

ステップＳ４０５、４０６で振動検出閾値を設定した後、ステップＳ４０７では、ＣＰＵ１０６は、防振制御を実行する。即ち、ＣＰＵ１０６は、検出したカメラの変位量ｘ（＜ｘｔ）を打ち消すようなシフトレンズ１１３の移動量ｙ及び方向を算出し、その移動量及び方向をレンズシフト部１１２に指示する。レンズシフト部１１２は指示された移動量及び方向にシフトレンズ１１３を移動させる。

以上、説明したように、本実施例では、投射モードに応じて防振の制御を変更するので、利用ケースに応じた防振を行うことができる。これにより、液晶プロジェクタの操作性が向上する。

本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

上記実施例では、メニュー表示モードの際に振動検出閾値を大きくしたが、振動検出閾値を制御するモードは、メニュー表示モードに限定されない。操作部１１４に対して直接の操作を要求するモードに対して、振動検出閾値を大きくすることが、防振上、有効である。

操作部１１４の取り付け位置に応じて、振動検出の閾値を変更しても良い。例えば、操作部１１４が液晶プロジェクタの側面に取り付けられている場合は、水平方向の振動検出閾値ｘｔ＿ｈを大きくする。

本実施例は、液晶プロジェクタを手持ちしている場合、操作部１１４に対する操作によって大きく液晶プロジェクタ本体が動くので、特に効果的である。そこで、手持ち状態か据え置き状態かを判定し、手持ちのときのみに上記した防振制御を有効にしても良い。手持ち状態か据え置き状態かの判定は、画像投射時の振動の挙動で判定できる。一般的に、手持ち時の方が振動量が大きいことが予想される。

図８及び図９を参照して、本発明の第２実施例を説明する。本実施例では、スタック投射モードか否かにより防振をオン／オフ制御する。

図８は、投射モードに応じて防振を制御する本実施例のフローチャートであり、ＣＰＵ１０６により実行される。

ステップＳ８０１では、ＣＰＵ１０６は、操作部１１４に対する操作情報を受信したかを判定する。操作情報を受信した（操作が行われた）場合は、ステップＳ８０２に進み、操作情報を受信していない場合は、受信するまでループ状態を保つ。

ステップＳ８０２では、ＣＰＵ１０６は、受信したユーザ操作に応じて液晶プロジェクタのモードを遷移する。本実施例では、液晶プロジェクタのモードとして、入力画像を表示する画像表示モードと、後述するスタック投射を行うスタックモードがあるものとする。また、スタックモードには、スタック投射モードと、スタック位置合わせモードの２種類が存在する。

図９を参照して、本実施例のスタック投射を説明する。スタック投射とは、２台以上の液晶プロジェクタを用いて一つの画像を投射する投射方法である。図９は、２台の液晶プロジェクタ１００が同じ画像を被投射面１の同じ位置に投射している様子を示す。図９（ａ）はスタック投射モード時の画像投射の様子を示す。図９（ａ）に示したスタック投射モードでは、２台の液晶プロジェクタが通信を行い、輝度及び色味が同じになるように映像処理部１０３の映像調整回路１２１の設定を変更する。そして、２台の液晶プロジェクタで画像調整した画像を被投射面の同じ位置に投射する。同じ画像を投射するので、２台の液晶プロジェクタの投射位置が正確にあっている必要があり、そのためのスタック位置合わせモードを具備する。

図９（ｂ）は、スタック位置合わせモード時の投射状態を示している。スタック位置合わせモードでは、ユーザが２台の液晶プロジェクタの投射画像が一致するように投射位置を合わせる作業を支援する。具体的には、図９（ｂ）に示すように、２台の液晶プロジェクタで格子状の画像を表示し、ユーザが２つの液晶プロジェクタの位置や向きを物理的に調整して２台の液晶プロジェクタの投射画角を合わせる。

ステップＳ８０３では、ＣＰＵ１０６は、ステップＳ８０２におけるモード遷移によりスタックモードに入っているか判定する。スタックモードに入っている場合はステップＳ８０４に進み、スタックモードでない（画像表示モード）の場合は、ステップＳ８０６に進む。

ステップＳ８０４では、ＣＰＵ１０６は、スタック位置合わせモードであるか判定する。スタック位置合わせモードに入っている場合は、ステップＳ８０５に、スタック投射モードの場合はステップＳ８０６に進む。

ステップＳ８０４では、ＣＰＵ１０６は、スタック位置合わせモードであるか判定する。スタック位置合わせモードの場合は、ＣＰＵ１０６は、防振制御をＯＦＦにする（Ｓ８０５）。即ち、ＣＰＵ１０６は、加速度センサ１０９の信号に基づく振動検出およびレンズのシフト制御を行わない。スタック位置合わせモードで防振を有効にすると、ユーザによる位置合わせ操作を妨害してしまうからである。

ステップＳ８０６では、ＣＰＵ１０６は、通常の防振制御を行う。即ち実施例１で述べたように、ＣＰＵ１０６は、加速度センサ１０９からの出力により変位量ｘを算出し、変位量ｘを打ち消すレンズシフト量ｙを求め、レンズをシフトする。ただし、変位量ｘを算出する際の振動検出閾値ｘｔを、通常投射ｘｔ＿ｖ０、ｘｔ＿ｈ０よりも小さくする。振動検出閾値を小さくする理由は、本実施例では、手持ちでのスタック投射を想定していないので、設置台４で生じると思われる微小な振動のみを振動として検出するためである。

スタック投射での位置合わせモードで防振制御をオフする実施例を説明したが、防振制御をオフにするのは、スタック位置合わせモードに限定されない。例えば、液晶プロジェクタを振って操作するようなゲームモードがある場合に、そのモードのときに防振制御をオフにする。また、１枚の画像を２分割し、２台の液晶プロジェクタで分担して投射するマルチ投射の場合の位置合わせモードでも、同様に防震制御をオフにする。

防震制御をオフにする代わりに、防振効果を弱めてもよい。例えば、振動検出閾値ｘｔ又はレンズシフト量ｙを他のモードよりも小さくすることで、防震効果を弱めることができる。また、液晶プロジェクタ１００に撮像部を設け、撮像部により撮像された投影方向の画像に同時に投射されるべき画像がばらばらに表示されている状態であるか否かを解析し、位置合わせ中であるか否かを判定しても良い。たとえば、スタック投射の場合には、撮像した画面内に、自プロジェクタが投影している画像と同様の画像が離れた位置に投影されているか否かをＣＰＵ１０６が解析して判別する。また、マルチ投射の場合には、自プロジェクタが投影している画像の残り半分の画像が離れた位置に投影されているか否かをＣＰＵ１０６が解析して判別する。このようにすることにより、離れている場合には、調整中であるとして、防新レベルを下げたり、オフにしたりするようにしても良い。

Claims (5)

1. 画像を被投射面に投射して表示する投射型表示装置であって、
   前記画像を前記被投射面に投射する投射手段と、
   前記投射型表示装置に加わる振動を検出する振動検出手段と、
   前記振動検出手段で検出した振動量に基づき、前記振動により生じる前記被投射面に投射される前記画像の投射位置の変化を低減させる防振手段と、
   動作モードを選択するモード選択手段と、
   前記防振手段を制御する制御手段であって、前記モード選択手段で選択される前記動作モードが前記投射型表示装置の移動を伴うモードである場合に、前記防振手段による防振動作を弱くする制御手段
   とを具備することを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記投射型表示装置の移動を伴うモードが、ユーザ操作を要求するモード、及び、前記投射型表示装置を位置合わせするモードの何れかを含むことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記制御手段は、前記モード選択手段により選択されたモードに応じて、前記振動検出手段が検出する振動の感度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の投射型表示装置。
4. 前記制御手段は、前記モード選択手段により選択されたモードがユーザ操作を要求するモードの場合、前記振動検出手段の感度を、より大きな振れも検出できるように変更することを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
5. 前記制御手段は、前記モード選択手段で選択される前記動作モードが前記投射型表示装置の移動を伴うモードである場合に、前記防振手段による防振動作をオフにすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の投射型表示装置。

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