JP2016040566A - プロジェクタ装置及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタ装置から投射されるスクリーンを観る観視者に対して適切な輝度が得られること。【解決手段】光を発生する光源と、サーバからの画像信号に基づいて光源からの光を投射用の画像に変換してスクリーンへ投射する投射手段と、スクリーンが設置された室内の広さを測定する測距手段と、スクリーンを観る観視者の人数及び分布を測定する人数分布測定手段と、測距手段で検出された室内規模情報及び人数分布測定手段で検出された人数分布情報を参照し、観視者にとって最適な輝度になるように光源の輝度を調整する調整手段と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、プロジェクタ装置及びシステムに関する。

一般に、プロジェクタ装置を用いてスクリーンに投射された投射画像は、コントラストが鮮明であるほど、スクリーンを観る観視者にとって見やすい投射画像となる。このコントラストは、投射画像の輝度と、スクリーン周辺の明るさと、スクリーンと観視者との間の距離に大いに関係する。例えば、スクリーン周辺が暗い場合には、投射画像の輝度が低くても投射画像のコントラストは十分鮮明であり観視者にとって見やすい投射画像となる。これとは逆に、スクリーン周辺が明るい場合には、投射画像の輝度が低いと投射画像のコントラストが不鮮明となり、観視者にとって見にくい投射画像となる。
そこで、スクリーン周辺の明るさの変化に応じて、自動的に投射画像の輝度を制御可能にすることによって、観視者に対してスクリーンの投射画像の見づらさを感じさせないようにする技術が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、今までの輝度調整システムは、輝度の調整に関与するパラメータがスクリーン周辺の明るさに限定されており、スクリーンと観視者との間の距離は考慮されていない。従って、スクリーンと観視者との距離が短くなる５ｍ×５ｍ程度の比較的狭い室内でプロジェクタ装置を利用する場合、スクリーンから近い位置に居る観視者にとっては投射画像の輝度が高過ぎるという問題があった。同様に、スクリーンと観視者との間の距離が数十ｍ程度の長さの比較的広い室内でプロジェクタ装置を利用する場合、スクリーンから遠い位置に居る観視者にとっては投射画像の輝度が低過ぎるという問題があった。

特許文献１に記載の発明は、スクリーン周辺の明るさに応じて、観視者にとって適切なスクリーン輝度となるようにプロジェクタ装置の出力を調整することを目的とするものである。特許文献１には、照度センサと映像光出力制御回路とを搭載し、スクリーン周辺の明るさに応じて投射画像の輝度が適切になるようにプロジェクタ装置の映像出力を調整する輝度調整システムについて開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、観視者にとって見やすい画像とするためには、スクリーンの投射画像の輝度とスクリーン周辺の明るさに加え、スクリーンと観視者との間の距離も考慮しなければならないという問題は解消できていない。

そこで、本発明の目的は、プロジェクタ装置から投射されるスクリーンを観る観視者に対して適切な輝度が得られることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光を発生する光源と、サーバからの画像信号に基づいて前記光源からの光を投射用の画像に変換してスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンが設置された室内の広さを測定する測距手段と、前記スクリーンを観る観視者の人数及び分布を測定する人数分布測定手段と、前記測距手段で検出された室内規模情報及び前記人数分布測定手段で検出された人数分布情報を参照し、前記観視者にとって最適な輝度になるように前記光源の輝度を調整する調整手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、プロジェクタ装置から投射されるスクリーンを観る観視者に対して適切な輝度が得られる。

プロジェクタ装置の一例を示す側面図である。 図１に示したプロジェクタ装置10のII−II線断面図である。 図１に示したプロジェクタ装置10と電子会議装置36との関係を示すネットワークの模式図の一例である。 図１に示したプロジェクタ装置10の動作が開始してから輝度調整が行われるまでを説明するためのフローチャートの一例である。 プロジェクタ装置からスクリーンに画像を投射する室内が広い場合の説明図である。 図１に示したプロジェクタ装置10とPC37との関係を示す模式図の一例である。

＜概 要＞
本発明の実施の形態を説明する。本発明は、照度センサと測距センサとを用いた輝度調整システムに際して、以下の特徴を有する。
要するに、画面の見やすさは、スクリーンの投射画像の輝度とスクリーン周辺の明るさに加え、スクリーンとスクリーンを観る者（以下、観視者という）との間の距離によっても変化することが特徴になっている。
本発明の特徴について、以下に図面を用いて詳細に解説する。

＜構 成＞
図１は、プロジェクタ装置の一例を示す側面図であり、図２は、図１に示したプロジェクタ装置10のII−II線断面図である。
図１に示すプロジェクタ装置10は、投射ユニット11、照度センサ12、測距センサ13、及びカメラ14を有する。

図２に示したプロジェクタ装置10は、DLP(Digital Light Processing：登録商標)方式を用いた装置であり、光学エンジン25は、照明ユニット17、及び投射ユニット11を備える。投射ユニット11は、カラーホイール21、ライトトンネル24、リレーレンズ19,20、平面ミラー16、及び凹面ミラー15を備えている。これらの各部材は、光学エンジン25の本体部内に設けられている。また、光学エンジン25には、画像形成部18が設けられている。
画像形成部18は、後述するスクリーン35への投射用の画像を形成する画像形成素子であるDMDにより構成されている。尚、23は部品を押さえるための板バネである。DMDはDigital Micro mirror Device（デジタルマイクロミラーデバイス）の略であり、多数の微小鏡面を平面に配列した表示素子の一種である。画像形成部18は、複数のマイクロミラーからなる矩形状のミラー面を有し、画像信号に基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の画像をスクリーン上に形成するように光源22からの投射光を画像に加工して反射する。画像としてはスライドのような静止画であっても、ストリーミング画像のような動画であってもよい。

カラーホイール21は円盤状に形成されており、光源22から出射された白色光を単位時間毎にＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色が繰り返す光に変換してライトトンネル24に向けて出射する。ライトトンネル24は、矩形の板ガラスを張り合わせて角筒状に構成されたものであり、カラーホイール21から出射された光をリレーレンズ19,20へと導出する。リレーレンズ19,20は、１対のレンズ部である２枚のリレーレンズ19,20を組み合わせて構成したものであり、ライトトンネル24から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する。リレーレンズ19,20は、光源22から出射された光が画像を形成する画像形成素子へと至る光路上に位置している。平面ミラー16、及び凹面ミラー15は、リレーレンズ19,20により出射される光を反射して、画像形成部18へと案内して、集光させる。

また、光源22は、例えば、高圧水銀ランプを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザダイオードを用いてもよい。光源22は光学エンジン25の照明ユニット17に向けて白色光を照射する。照明ユニット17内においては、光源22から照射された白色光がRGBに分光され、画像形成部18へと導出される。そして、画像形成部18は、変調信号に応じて画像形成を行い、投射ユニット11によって形成された画像を拡大投射する。

また、図２に示される画像形成部18の図中手前側となる鉛直方向上方には、画像形成部18に入射した光のうち、投射光としては使用しない不要な光を受光するオフ光板が設けられている。ここで、オフ光板は、光を吸収する部材、例えば黒色塗料が塗布されたステンレス板やアルミ板等の金属板が挙げられる。
画像形成部18に光が入射すると、DMDの機能により時分割で画像信号に基づいて多数のマイクロミラーが作動する。マイクロミラーによって投射に使用する光は投射レンズ３へと反射され、投射に使用しない不要な光はオフ光板へと反射される。画像形成部18では、投射画像に使用する光は投射ユニット11へと反射され、複数の投射レンズ３を通って拡大され、後述するスクリーン35に画像の光が投射される。
投射手段50は、投射ユニット11、凹面ミラー15、平面ミラー16、画像形成部18、リレーレンズ19,20、カラーホイール21、及びライトトンネル24を含む。

図３は、図１に示したプロジェクタ装置10と電子会議装置36との関係を示すネットワークの模式図の一例である。
図３に示す電子会議装置36は、プロジェクタ装置10と、PC(Personal Computer)37、サーバ38と、サーバ38経由でプロジェクタ装置10に画像信号を送るためのタブレット型端末39とに通信回線を介して接続される。
電子会議装置36は、PC37、プロジェクタ装置10に画像信号を送るサーバ38、タブレット型端末39が接続されるLAN(Local Area Network)等のネットワーク40に接続される。
電子会議装置36は、USB(Universal Serial Bus)ケーブル41を介してサーバ38とタブレット型端末39が接続される。電子会議装置100にはRGB(Red Green Blue)/DVI(Digital Visual Interface)ケーブル42を介してプロジェクタ装置10が接続される。尚、電子会議装置36と個々の機器との相互間の接続は無線であってもよい。

プロジェクタ装置10は、I/O26、光源駆動部27、光源22、画像形成部18、及び輝度調整手段としての輝度制御部34を有し、スクリーン35に画像を形成する。
輝度制御部34は、CPU28、RAM29、ROM30、照度センサ制御部31、測距センサ制御部32、カメラ制御部33、照度センサ12、測距センサ13、及びカメラ14を有する。
尚、CPUはCentral Processing Unitの略であり、RAMはRandom Access Memoryの略であり、ROMはRead Only Memoryの略である。

I/O26は、外部の回路、すなわち電子会議装置36とプロジェクタ装置10とを接続するためのインターフェースである。
光源駆動部27は、光源22に駆動電圧を印加する回路である。
CPU28は、プロジェクタ装置10を統括制御するデバイスである。
ROM30は、プロジェクタ装置10の制御プログラムを記憶するデバイスである。
RAM29は、一時的に取得情報を記憶するデバイスである。
照度センサ12は、スクリーン周辺の明るさを測る受光素子であり、例えば、フォトダイオードが挙げられる。
照度センサ12は、図では一つであるが、本発明は、これに限定されるものではなく、少なくとも２個であって、少なくとも１個の照度センサは、スクリーンの照度測定用であり、他の照度センサは、スクリーン以外の環境の照度測定用であってもよい。
照度センサ制御部31は、受光素子からの信号を電流増幅し、照度を検出する回路である。照度センサ12の測定時間間隔は、照度センサ制御部31の設定により調整可能である。

測距センサ(距離センサ、変位センサとも言う)13は、室内の広さを測る装置であり、光学式や超音波式が挙げられる。
光学式の測距センサ13は、発光素子と、発光素子から照射された光、例えば赤外線を、壁にあてて反射させ、反射した光を受光する受光素子とを有する。これに対して、超音波式の測距センサ13は、送波器から壁に向け超音波を発信し、その反射波を受波器で受信する。超音波の発信から受信までに要した時間と音速との関係を演算することで距離を算出する。測距センサ13の測定時間間隔は、測距センサ制御部32の設定により調整可能である。
測距センサ13は、図では１個であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも２個であって、少なくとも１個の測距センサは、プロジェクタ装置の前面方向測距用であり、他の測距センサは、プロジェクタ装置の背面方向測距用であってもよい。
測距センサ制御部32は、測距センサ13からの信号に基づいて一定時間毎（例えば、60秒毎）に演算するが、本発明はこれに限定されるものではない。
人数分布測定手段としてのカメラ14は、スクリーン35を観る観視者の室内での人数及び分布を測る装置であり、例えばデジタルカメラが挙げられる。カメラ14による人数及び分布の測定及び人数分布情報の取得は、顔認識アプリケーションを利用して行われる。カメラ14による測定時間間隔は設定により調整可能である。
輝度制御部34は、測距センサ13で検出された室内規模情報及びカメラ14で検出された人数分布情報を参照し、観視者にとって最適な輝度になるように光源22の輝度を調整する。最適な輝度とは例えばスクリーンサイズが0〜80型で、室内サイズが４〜６人の場合には3000lmが挙げられ、スクリーンサイズが100〜120型で、室内サイズが30〜40人の場合には4000lmが挙げられる。
また、プロジェクタ装置10は、接続されたサーバもしくはPCの設定画面で室内の広さを手動入力することによって輝度の調整が可能である。

尚、この実施形態で説明するプロジェクタ装置と、サーバとが接続されたシステム構成は一例であり、用途や目的に応じて様々なシステム構成があることは言うまでもない。

＜動 作＞
図４は、図１に示したプロジェクタ装置10の動作が開始してから輝度調整が行われるまでを説明するためのフローチャートの一例である。
動作の主体は、CPU28（図３参照）である。
まずスクリーン35周辺の照度を検出し(ステップS1)、照度情報を取得する(ステップS2)。
次に室内の広さを測距し(ステップS3)、室内規模情報を取得する(ステップS3)。
室内規模情報から室内が広いか否かの判断を行い(ステップS5)、室内が小さい場合(ステップS5/Yes)、輝度調整に進む(ステップS9)。
ここで、室内が広いか否かは例えば、投射画面から室内後方の壁Wまでの距離10mとしている。
室内が広い場合はカメラ14を起動し(ステップS6)、人数及び分布の測定を行い(ステップS7)、人数分布情報を取得する(ステップS8)。その後、輝度調整に進む(ステップS9)。

＜室内が広い場合＞
図５は、プロジェクタ装置からスクリーンに画像を投射する室内が広い場合の説明図である。
室内が広い場合を考えると、後方に居る人間のために輝度を初期設定値より上げることによって、前方に居る人間にとってはスクリーン35の画像が見づらい状態となってしまう。
そこで、観視者の分布から前方・後方に居る人間の人数比を割り出し、人数が多い方を優先して、見えやすい画像となるように輝度の調整を行う。具体的には、プロジェクタ装置10の設置位置をXとし、室内後方の壁Wの位置をX＋Lとしたとき、判定位置をL/2とする。L/2は、プロジェクタ装置10と室内後方の壁Wとの中心部を意味する。判定位置前後の人数比より、人数が多い方を優先して、見えやすい画像となるように輝度の調整を行う。
このように構成することで、プロジェクタ装置10から投射されるスクリーン35を観る観視者に対して適切な輝度が得られる。
尚、図ではプロジェクタ装置10が天井に吊り下げられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、テーブルの上や室内の側壁に配置されていてもよい。

＜変形例＞
図６は、図１に示したプロジェクタ装置10とPC37との関係を示す模式図の一例である。
図６に示すシステムと図３に示したシステムとの相違点は、プロジェクタ装置10にサーバとしてのPCを接続した点である。
図６に示したシステムは、PC37で生成した画像データを、プロジェクタ装置10を用いてスクリーン35に投射するものである。PC37はネットワークに接続して得られた画像データやDVD(Digital Versatile Disc)の画像データをスクリーン35に投射してもよい。但し、DVDを再生する場合にはPC37はDVDを再生するための光学読み取り装置及び光学読み取りソフトウェアを備えている必要がある。
このように構成しても、プロジェクタ装置10から投射されるスクリーン35を観る観視者に対して適切な輝度が得られる。

＜作用効果＞
画面の見やすさは、スクリーンに投射された画像の輝度とスクリーン周辺の明るさに加え、スクリーンとスクリーンを観る観視者との間の距離によっても変化する。この結果、プロジェクタ装置及びスクリーンを設置する室内が広い場合、輝度を初期設定値より上げることで、観視者にとって見やすい画像にすることができる。また、プロジェクタ装置及びスクリーンを設置する室内が狭い場合、輝度を初期設定値より下げることで、観視者にとって見やすい画像にすることに加え、プロジェクタ装置の使用電力を下げることができる。

＜プログラム＞
以上で説明した本発明に係るプロジェクタ装置は、コンピュータで処理を実行させるプログラムによって実現されている。コンピュータとしては、例えばマイクロプロセッサ等の汎用的なものが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。よって、一例として、プログラムにより本発明の機能を実現する場合の説明を以下で行う。

例えば、
光源、投射手段、測距手段、人数分布測定手段、及び調整手段を備えたプロジェクタ装置のコンピュータに、
光源が光を発生する手順、
投射手段が、サーバからの画像信号に基づいて光源からの光を投射用の画像に変換してスクリーンへ投射する手順、
測距手段が、スクリーンが設置された室内の広さを測定する手順、
人数分布測定手段が、スクリーンを観る観視者の人数及び分布を測定する手順、
調整手段が、測距手段で検出された室内規模情報及び人数分布測定手段で検出された人数分布情報を参照し、観視者にとって最適な輝度になるように光源の輝度を調整する手順、
を実行させるためのプログラムが挙げられる。

このようなプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記憶されていてもよい。

＜記憶媒体＞
ここで、記憶媒体としては、例えばCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体、フラッシュメモリ、RAM、ROM、FeRAM等の半導体メモリやHDDが挙げられる。

CD-ROMは、Compact Disc Read Only Memoryの略である。フレキシブルディスクは、Flexible Disk：FDを意味する。CD-Rは、CD Recordableの略である。RAMは、Random-Access Memoryの略である。ROMは、Read-Only Memoryの略である。FeRAMは、Ferroelectric RAMの略で、強誘電体メモリを意味する。HDDは、Hard Disc Driveの略である。

尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。例えば、本実施の形態では、画像形成素子としてDMDを用いたDLP(登録商標)方式の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、光源からの光を赤、緑、青の三原色に分解し、三原色の光を、３つのLCD(Liquid Crystal Display)が張り合わされたプリズムを用いて合成し、レンズを通してスクリーンに投射する3LCD方式を用いても良い。

１０ プロジェクタ装置
１１ 投射ユニット
１２ 照度センサ
１３ 測距センサ
１４ カメラ
１５ 凹面ミラー
１６ 平面ミラー
１７ 照明ユニット
１８ 画像形成部
１９、２０ リレーレンズ
２１ カラーホイール
２２ 光源
２３ 板バネ
２４ ライトトンネル
２５ 光学エンジン
２６ Ｉ／Ｏ
２７ 光源駆動部
２８ ＣＰＵ
２９ ＲＡＭ
３０ ＲＯＭ
３１ 照度センサ制御部
３２ 測距センサ制御部
３３ カメラ制御部
３４ 輝度制御部
３５ スクリーン
３６ 電子会議装置
３７ ＰＣ
３８ サーバ
３９ タブレット型端末
４０ ネットワーク
４１ ＵＳＢケーブル
４２ ＲＧＢケーブル
５０ 投射手段

特開２００２−３４１４３７号公報

Claims (8)

1. 光を発生する光源と、
   サーバからの画像信号に基づいて前記光源からの光を投射用の画像に変換してスクリーンへ投射する投射手段と、
   前記スクリーンが設置された室内の広さを測定する測距手段と、
   前記スクリーンを観る観視者の人数及び分布を測定する人数分布測定手段と、
   前記測距手段で検出された室内規模情報及び前記人数分布測定手段で検出された人数分布情報を参照し、前記観視者にとって最適な輝度になるように前記光源の輝度を調整する調整手段と、
   を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 前記調整手段は、前記スクリーン周辺の明るさを検出する照度検出手段によって、前記観視者にとって見やすい画面となるように輝度を調整することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
3. 少なくとも２個の照度センサを有し、少なくとも１個の照度センサは、前記スクリーンの照度測定用であり、他の照度センサは、前記スクリーン以外の環境の照度測定用であることを特徴とする請求項１または２記載のプロジェクタ装置。
4. 少なくとも２個の測距センサを有し、少なくとも１個の測距センサは、プロジェクタ装置の前面方向測距用であり、他の測距センサは、プロジェクタ装置の背面方向測距用であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のプロジェクタ装置。
5. 前記室内の広さを測るカメラを備えたことを特徴とする請求項１または２記載のプロジェクタ装置。
6. 前記スクリーン周辺の明るさ、前記室内の広さ、前記人数及び分布の測定時間間隔は設定により調整可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のプロジェクタ装置。
7. 前記室内の広さを設定画面で手動入力することによって輝度の調整が可能であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
8. 画像信号を発生する手段と、
   光を発生する手段と、前記画像信号に基づいて前記光を投射用の画像に変換してスクリーンに投射する手段と、
   前記スクリーンに画像を投射する手段に画像のデータを送る手段と、
   を備えたシステムであって、
   前記スクリーンが設置された室内の広さを測定する手段と、
   前記スクリーンを観る観視者の人数及び分布を測定する人手段と、
   検出された室内規模情報及び検出された人数分布情報を参照し、前記観視者にとって最適な輝度になるように前記光の輝度を調整する手段と、
   を備えたことを特徴とするシステム。

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