JP7214443B2 - 画像投射装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、投射レンズの交換およびシフトが可能な画像投射装置（以下、プロジェクタ）に関する。

投射レンズをシフトさせてスクリーン上での投射画像を移動させることが可能なプロジェクタでは、投射レンズのシフト位置が液晶パネル等の光変調素子に対して正しく調節されていないと、光変調素子からの画像光が投射レンズによりけられる。これにより、投射画像の周辺部が暗くなったり欠けたりする。

特許文献１には、装着された投射レンズからその投射レンズの識別情報を取得して、交換前の識別情報と異なる場合に投射レンズを基準（リセット）位置にシフトさせるプロジェクタが開示されている。特許文献２には、交換された投射レンズのユーザ操作に応じたシフト許容範囲（有効イメージ表示領域）外へのシフトを制限するプロジェクタが開示されている。

特許第５９１１２８５号公報 特許第５７４４５６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたプロジェクタでは、基準位置へのシフト前の投射レンズのシフト位置にかかわらず、すなわち画像投射において問題ないシフト位置であるにもかかわらず、投射レンズが基準位置にシフトされる（リセット駆動される）。この結果、リセット駆動された投射レンズをユーザ希望のシフト位置までシフトさせる必要がある。このため、投射レンズの交換から正常な画像投射を開始するまでの時間が長くなる。

また、特許文献２に開示されたプロジェクタでは、投射レンズの交換時にその投射レンズのシフト位置がシフト許容範囲外である場合に対応することができない。

本発明は、投射レンズユニットの交換時における投射レンズユニットのシフト位置がシフト許容範囲外である場合に短時間で良好な画像投射を開始することができるようにしたプロジェクタを提供する。

入射光を変調して画像光を生成する光変調ユニットを有し、画像光を被投射面に投射する投射レンズユニットの交換が可能である。該画像投射装置は、投射レンズユニットを光変調ユニットに対してシフトさせるシフト手段と、投射レンズユニットを光変調ユニットに対するシフト許容範囲内でシフトさせるようにシフト手段を制御する制御手段とを有する。制御手段は、投射レンズユニットが画像投射装置に装着されたときに投射レンズユニットがシフト許容範囲外に位置した場合は、投射レンズユニットを、シフト許容範囲内のうち投射レンズユニットのシフト量が最短となる位置であるか否かに関わらず投射ユニットレンズの移動に要する時間が最短となる位置にシフトさせて停止させるように、シフト手段を制御することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、入射光を変調して画像光を生成する光変調ユニットを有し、画像光を被投射面に投射する投射レンズユニットの交換が可能な画像投射装置に適用される。画像投射装置は、投射レンズユニットを光変調ユニットに対してシフトさせるシフト手段を有する。制御方法は、投射レンズユニットを光変調ユニットに対するシフト許容範囲内でシフトさせるようにシフト手段を制御するステップと、投射レンズユニットが画像投射装置に装着されたときに投射レンズユニットがシフト許容範囲外に位置した場合は、投射レンズユニットを、シフト許容範囲内のうち投射レンズユニットのシフト量が最短となる位置であるか否かに関わらず投射ユニットレンズの移動に要する時間が最短となる位置にシフトさせて停止させるように、シフト手段を制御するステップとを有することを特徴とする。

なお、上記画像投射装置のコンピュータに、上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明におれば、投射レンズユニットの交換時に短時間で良好な画像投射を開始することができる。

本発明の実施例１であるプロジェクタの構成を示すブロック図。 実施例１における投射レンズ交換時の処理を示すフローチャート。 実施例１における光路を説明する図。 実施例１における投射レンズのイメージサークルを説明する図。 実施例１において画像光が投射レンズを通過する領域を算出する方法を説明する図。 実施例１における投射レンズの目標レンズシフト位置を決定する方法を説明する図。 実施例１における投射レンズの目標レンズシフト位置へのシフト後の画像光を説明する図。 本発明の実施例２であるプロジェクタの構成を示すブロック図。 実施例２におけるレンズ指定メニューを示す図。 実施例２において投射画像を所定光量以上で投射可能な範囲を説明する図。 実施例の変形例として、画像光通過範囲がレンズ有効範囲外にはみ出ているか否かの判定方法を説明する図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１である画像投射装置としてのプロジェクタ１００の構成を示している。プロジェクタ１００には、投射レンズユニット（以下、単に投射レンズ）という１６０が着脱可能（交換可能）に装着される。

プロジェクタ１００は、光源ユニット１２０、画像形成部１３０、シフト手段としてのレンズシフト機構１４０、制御手段としての制御部１５０および操作部１０１を有する。光源ユニット１２０は、光源と光源駆動回路を含む。光源としては、キセノンランプや高圧水銀ランプ等の放電ランプが用いられてもよいし、ＬＥＤやレーザダイオード（ＬＤ）等の半導体光源が用いられてもよい。光源駆動回路は、制御部１５０による制御に応じて光源の点灯／消灯制御や明るさ制御を行う。光源ユニット１２０から出射した照明光は、不図示の光学系を介して画像形成部１３０内の光変調パネル１３４に導かれる。

画像形成部１３０は、光変調ユニットとしての光変調パネル１３４に加えて、信号処理部１３１、画像処理部１３２およびパネル制御部１３３を有する。信号処理部１３１は、外部からの入力映像信号ＶＳに対して同期分離やＡ／Ｄ変換等の信号処理を行う。映像信号ＶＳは、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤおよびテレビチューナ等の画像供給装置から出力されるＨＤＭＩ（登録商標）信号、ＤＶＩ信号およびＶＧＡ信号等の各種映像信号である。また、画像処理部１３２は、信号処理部１３１から出力された信号処理後の映像信号に対して、インターレース・プログレッシブ変換、フレームレート変換、アスペクト変換、色補正および解像度変換等の画像処理を行う。パネル制御部１３３は、画像処理部１３２から出力された画像処理後の映像信号に応じて光変調パネル１３４を駆動する。これにより、光変調パネル１３４に導かれた照明光（入射光）が映像信号に応じて変調されて画像光が生成される。光変調パネル１３４は、反射型または透過型の液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス等である。光変調パネル１３４からの画像光は、投射レンズ１６０内のレンズ部（投射光学系）１６３を介して不図示のスクリーン等の被投射面に投射される。これにより、被投射面上に投射画像が表示される。

操作部１０１は、プロジェクタ１００に設けられたボタン等の操作部材のユーザによる操作やリモートコントローラからの操作信号を受け付けて、制御部１５０に制御指示を出力する。制御部１５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータにより構成されている。制御部１５０は、上記制御指示に応じて又はＲＯＭに予め記録されているコンピュータプログラムに従ってＲＡＭをワークメモリとして用いて光源ユニット１２０、画像形成部１３０およびレンズシフト機構１４０を制御する。また制御部１５０は、投射レンズ１６０内のレンズマイクロコンピュータ（以下、レンズマイコンという）１６１との通信を行う。

レンズシフト機構１４０は、レンズマウント１４１、シフト駆動部１４２および位置検出手段としてのシフト位置検出部１４３を有する。レンズマウント１４１は、プロジェクタ１００のうち投射レンズ１６０が着脱可能に装着される部分であり、装着された投射レンズ１６０を機械的に保持するとともにプロジェクタ１００（制御部１５０）と電気的に接続する。レンズシフト機構１４０は、レンズマウント１４１、つまりはここに装着された投射レンズ（一方のユニット）１６０を、光変調パネル（他方のユニット）１３４に対してレンズ部１６３の光軸に直交するシフト方向にシフトさせる機構である。投射レンズ１６０をシフトさせることで、被投射面上での投射画像の位置（画像光の投射位置）を移動させることができる。シフト駆動部１４２は、ＤＣモータやステッピングモータ等のシフトアクチュエータとその駆動回路を含み、シフトアクチュエータの駆動力によってレンズマウント１４１をシフト方向に駆動する。

シフト位置検出部１４３は、光変調パネル１３４の中心位置と投射レンズ１６０（レンズ部１６３）の光軸位置とのずれ量に応じた電気信号を出力可能な可変抵抗器により構成されている。シフト位置検出部１４３は、光変調パネル１３４の中心位置に対する投射レンズ１６０の光軸位置のシフト方向でのずれ量が０となるレンズマウント１４１および投射レンズ１６０の位置を基準位置（第１の位置）とする。そして、該基準位置からのレンズマウント１４１および投射レンズ１６０のシフト方向（水平方向および垂直方向）ごとのシフト量をシフト方向ごとのシフト位置（以下、レンズシフト位置という）として検出する。

制御部１５０は、投射レンズ１６０を目標レンズシフト位置にシフトさせる際に、シフト位置検出部１４３により検出したレンズシフト位置と目標レンズシフト位置との差が小さく（０に）なるようにシフトアクチュエータをシフト駆動部１４２を介して制御する。

なお、シフト位置検出部１４３は、シフト駆動部１４２のシフトアクチュエータの駆動量（例えばステッピングモータに印加する駆動パルス数）からレンズシフト位置を検出してもよいし、エンコーダ等の可変抵抗器以外の位置センサを用いてレンズシフト位置を検出してもよい。

また本実施例では、投射レンズ１６０（レンズ部１６３）全体をシフトさせて投射画像の位置を移動させる場合について説明するが、レンズ部１６３に含まれる一部のレンズをシフトさせることで被投射面上の投射画像の位置を移動させてもよい。また、光変調パネル（一方のユニット）１３４を投射レンズ（他方のユニット）１６０に対してシフトさせて投射画像の位置を移動させてもよい。つまり、投射レンズ１６０（の少なくとも一部）と光変調パネル１３４とが相対シフトすればよい。

制御部１５０は、レンズ情報記憶部１５１、レンズ交換検出部１５２、レンズシフト制御部１５３、判定部１５４およびパネルサイズ記憶部１５５を有する。一方、投射レンズ１６０は、上述したレンズ部１６３およびレンズマイコン１６１に加えて、記憶手段としてのレンズメモリ１６２を有する。

レンズ情報記憶部１５１は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発メモリにより構成され、プロジェクタ１００に装着されている投射レンズ１６０のレンズ情報（１６２Ａ）を記憶している。レンズ交換検出部１５２は、投射レンズ１６０がプロジェクタ１００に装着された際に、レンズマイコン１６１との通信によりレンズメモリ１６２に記憶されている該投射レンズ１６０のレンズ情報１６２Ａを取得してレンズ情報記憶部１５１に記憶させる。

レンズ情報１６２Ａは、投射レンズ１６０を識別するための情報であり、投射レンズ１６０の機種、名称、型番およびシリアルナンバー等を意味する。レンズ情報１６２Ａとして、レンズ部１６３の焦点距離、Ｆナンバー等の光学情報や後述する有効範囲情報を用いてもよい。また、レンズマウント１４１と投射レンズ１６０のそれぞれに複数の電気接点を設け、レンズマウント１４１の複数の電気接点のそれぞれが電気的にオープン状態かショート状態かにより投射レンズ１６０を識別してもよい。さらに、レンズメモリ１６２をＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）等の非接触ＩＣタグにより構成してこれにレンズ情報を記憶させ、プロジェクタ１００が非接触ＩＣタグとの無線によりレンズ情報を取得するようにしてもよい。

レンズ交換検出部１５２は、現在の投射レンズ１６０が取り外されて新たな投射レンズがプロジェクタ１００に装着されると、新たに装着された投射レンズからそのレンズ情報を取得する。そして、この新たに取得したレンズ情報とレンズ情報記憶部１５１に記憶されている投射レンズ１６０のレンズ情報とを比較し、両者が不一致であれば、投射レンズ１６０とは異なる投射レンズ１６０′が装着された（レンズ交換が行われた）ことを検出してこれをレンズシフト制御部１５３に通知する。

以下の説明において、新たに装着された投射レンズ１６０′にも、レンズ部１６３、レンズマイコン１６１およびレンズメモリ１６２が設けられているものとする。さらにレンズメモリ１６２には、投射レンズ１６０′のレンズ情報１６２Ａと有効範囲情報１６２Ｂが記憶されているものとする。

パネルサイズ記憶部１５５は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発メモリにより構成され、光変調パネル１３４のサイズを記憶している。ここにいう光変調パネル１３４のサイズは、光変調パネル１３４の対角長とアスペクト比、長辺と短辺の長さ、面積と一辺の長さ等のうち少なくとも１つであればよい。また上記サイズは、光変調パネル１３４において実際に照明光を変調する有効変調領域やそれよりもマージン分だけ内側に設定した領域のサイズであってもよい。
判定部１５４は、パネルサイズ記憶部１５５から光変調パネル１３４のサイズを読み出すとともに、シフト位置検出部１４３により検出されたレンズシフト位置を取得する。さらに判定部１５４は、レンズマイコン１６１との通信によってレンズメモリ１６２から有効範囲情報１６２Ｂを取得する。

有効範囲情報１６２Ｂは、投射レンズごとの固有の情報であり、その投射レンズのレンズ部１６３のうち有効範囲（以下、レンズ有効範囲という）を示す。レンズ有効範囲は、レンズ部１６３のうち最も光変調パネル側のレンズの位置にて該レンズ部１６３の光軸に直交する平面（以下、レンズ入射平面という）上の範囲である。そして、レンズ有効範囲は、そこに光変調パネル１３４からのすべての画像光が入射することで被投射面上に、欠けがない（所定量より少ない）良好な投射画像が表示される範囲である。

判定部１５４は、上述したレンズ入射平面において光変調パネル１３４からの画像光が通過する範囲（以下、画像光通過範囲という）を算出する。そして判定部１５４は、算出した画像光通過範囲と有効範囲情報１６２Ｂが示すレンズ有効範囲とを比較する。画像光通過範囲がレンズ有効範囲内にあれば、光変調パネル１３４からのすべての画像光がレンズ部１６３を通過して被投射面に到達し、良好な投射画像が表示される。一方、画像光通過範囲のうち少なくとも一部がレンズ有効範囲外にはみ出ていれば、光変調パネル１３４からの画像光のうち少なくとも一部がレンズ部１６３に入射しないこと又はレンズ部１６３内でレンズやミラー等の光学素子を保持する鏡筒（つまりは遮光部材）による遮光によってケラレることで被投射面に到達しない。この結果、被投射面上に表示される投射画像に所定量を超える欠けが生ずる。

また、レンズ部１６３が樹脂製のレンズを含む場合に、鏡筒による画像光のケラレによって鏡筒の温度が上昇すると、鏡筒や光学素子が熱変形するおそれがある。このように投射画像の欠けだけでなく、投射レンズ１６０を保護する観点からも、画像光のケラレが生じないようにレンズ有効範囲を設定する必要がある。

本実施例では、制御部１５０は、画像光通過範囲の全体がレンズ有効範囲内に入るレンズシフト位置の範囲であるシフト許容範囲内で投射レンズ１６０の光変調パネル１３４（からの画像光）に対するシフトを制御（許容）する。すなわち、投射レンズ１６０のシフトをシフト許容範囲内で制御するとは、レンズ有効範囲の位置を画像光通過範囲の全体を含むように制御すると同義である。また、有効範囲情報１６２Ｂは、投射レンズ１６０をシフト許容範囲内に位置させるために用いられる情報である。

判定部１５４は、画像光通過範囲の少なくとも一部がレンズ有効範囲外にある（つまりはレンズシフト位置がシフト許容範囲外に位置する）と判定すると、これをレンズシフト制御部１５３に通知する。画像光通過範囲とレンズ有効範囲との関係および判定部１５４による判定方法については後に詳しく説明する。

なお、レンズ有効範囲は、上述したように投射画像に欠けがほとんど生じない（画像光がほとんどケラレない）範囲だけでなく、投射画像に生ずる歪み、色収差および周辺部の明るさ低下等の量が所定量より少なくなる範囲であってもよい。また、投射画像のうち少なくとも特定の一部（例えば、中心領域）において所定の明るさが得られる範囲でもよい。また、投射画像のうち最も暗い部分において所定の明るさが得られる範囲であってもよい。このように、レンズ有効範囲は、投射画像の欠け、歪み、色収差および明るさ等の画質に関する条件に従って決められる。レンズ有効範囲は、光源ユニット１２０の発光量やレンズシフト機構１４０の駆動限界範囲等のプロジェクタ１００の特性に応じた範囲であってもよい。

レンズシフト制御部１５３は、シフト駆動部１４２を制御してマウント１４１をシフト駆動させる。レンズシフト制御部１５３は、レンズ交換検出部１５２によりレンズ交換が行われたことが検出され、判定部１５４により有効範囲外であるとの判定がなされると、画像光到達範囲がレンズ有効範囲内に入るように、すなわち投射レンズがシフト許容範囲内に入るようにシフト駆動部１４２を制御する。この制御の詳細については後述する。

画像光がケラレることなくレンズ部１６３を通過することが可能な範囲は、レンズ部１６３のイメージサークルと似ており、その形状もイメージサークルの形状に近似している。本実施例では、レンズ有効範囲をレンズ部１６３のイメージサークルとし、このイメージサークル内を画像光が通過できるようにレンズシフト位置を調整する。レンズ部１６３のイメージサークルは、レンズ部１６３における最も光変調パネル側のレンズの径またはレンズ部１６３内の絞り口径により決まる。

図２のフローチャートは、レンズ交換時に制御部１５０が行う処理を示している。制御部１５０は、操作部１０１におけるユーザ操作に応じてプロジェクタ１００が画像投射を開始する前に、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。

ステップＳ２０１では、制御部１５０は、レンズ交換検出部１５２によりレンズ交換が検出されたか否かを判定する。レンズ交換が検出された場合は、制御部１５０はステップＳ２０２に進み、検出されない場合は本処理を終了する。

ステップＳ２０２では、制御部１５０は、レンズマイコン１６１との通信によってレンズ交換後に装着されている投射レンズ１６０′の有効範囲情報１６２Ｂを取得する。制御部１５０は、レンズ情報記憶部１５１に、投射レンズ１６０′のレンズ情報１６２Ａと有効範囲情報１６２Ｂを記憶させる。

ステップＳ２０３では、制御部１５０（判定部１５４）は、パネルサイズ取得部１５５から読み出した光変調パネル１３４のサイズとシフト位置検出部１４３より検出されたレンズシフト位置とを用いて画像光通過範囲を算出する。

図３は、本実施例における光源ユニット１２０から被投射面３０３までの光路を示している。光源ユニット１２０から出射した照明光は、光変調パネル１３４によって変調されて画像光３０１となり、レンズ部１６３を通過して被投射面３０３上に投射画像３０４を形成する。レンズ部１６３は実際には複数のレンズを含むが、図３では１つのレンズで示している。レンズ部１６３は、入射した画像光３０１が許容される以上の投射画像の欠けや周辺部の明るさ低下、歪みおよび色収差をほとんど生じさせることなくレンズ部１６３の内部を通過することができるレンズ有効範囲としてのイメージサークルを有する。

図４は、レンズ入射平面上での互いに異なる２機種の投射レンズのレンズ部１６３のイメージサークル４００Ａ，４００Ｂを示している。イメージサークル４００Ａがレンズ交換前にプロジェクタ１００に装着されていた投射レンズのイメージサークルであり、イメージサークル４００Ｂがレンズ交換により装着された投射レンズのイメージサークルである。これらイメージサークル４００Ａ，４００Ｂはともに、レンズ部１６３の光軸３００を中心とする円形の範囲である。矩形の実線枠は、レンズ入射平面上で図３に示した画像光３０１が通過する画像光通過範囲３０５を示している。

レンズ交換前は、画像光通過範囲３０５の全体がイメージサークル４００Ａの内側にあるため、光変調パネル１３４からの画像光はケラレることなくレンズ部１６３を通過して被投射面に到達する。一方、レンズ交換後は、画像光通過範囲３０５の一部４０１がイメージサークル４００Ｂ外にはみ出ているため、画像光の一部がケラレて被投射面に到達しない。制御部１５０は、一点鎖線枠で示すように画像光通過範囲３０５の全体がイメージサークル４００Ｂの内側に位置するようにレンズシフト機構１４０（レンズシフト位置）を制御する。この際、制御部１５０は、光変調パネル１３４に対する基準位置である第１の位置（ホーム位置またはリセット位置）までのシフト量よりも短いシフト量で到達可能な第２の位置に投射レンズがシフトして停止するようにレンズシフト機構１４０を制御する。

図５を用いて、画像光通過範囲３０５の算出方法について説明する。図５では、レンズ入射平面上の光軸３００の位置を原点О（０，０）とし、上下方向をｙ軸方向とし、左右方向をｘ軸方向としている。シフト位置検出部１４３は、画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）を検出する。制御部１５０がパネルサイズ記憶部１５５から取得した光変調素子１３４のサイズから算出した画像光通過範囲３０５の幅をＨとし、高さをＶとする。矩形の画像光通過範囲３０５の４つの頂点を、右上の頂点から反時計回りにＰ_ｎ（ｎ＝１，２，３，４）と定義する。ステップＳ２０３において、判定部１５４は、頂点Ｐｎの座標を画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）、幅Ｈおよび高さＶを用いて以下の式（１）により算出する。

次にステップＳ２０４では、判定部１５４は、画像光通過範囲３０５の少なくとも一部がレンズ有効範囲であるイメージサークル４００外にあるか否かを判定する。図５に示すイメージサークル４００は、原点Оを中心とした半径Ｒの円である。判定部１５４は、ステップＳ２０３で求めた頂点Ｐｎがイメージサークル４００外に位置するか否かを以下の式（２）を満足するか否かにより判定することができる。

式（２）の条件が、ｎ＝１，２，３，４のうちいずれかにおいて満足される、すなわち画像光通過範囲３０５の少なくとも一部がイメージサークル４００外にはみ出ている場合は、制御部１５０は、ステップＳ２０５に進み、そうでない（画像光通過範囲３０５の全体がイメージサークル４００内にある）場合は本処理を終了する。

ステップＳ２０５では、制御部１５０は、画像光通過範囲３０５に対するイメージサークル４００の移動先を決定する。具体的には、制御部１５０は、現在のレンズシフト位置とイメージサークル４００の原点Ｏおよび半径Ｒとから、最短のシフト量で画像光通過範囲３０５の全体がイメージサークル４００内に入るレンズシフト位置を算出し、その位置を第２の位置としての目標レンズシフト位置とする。これにより、レンズ交換後の投射レンズを前述したホーム位置にシフトさせる場合に比べて短時間でレンズ有効範囲内に画像光通過範囲３０５の全体を入れることができ、レンズ交換から良好な投射画像を表示可能となるまでの時間を短縮することができる。

図６は、目標レンズシフト位置の算出方法を示している。なお、実際は投射レンズがシフトすることでイメージサークルが画像光通過範囲３０５に対して移動するが、ここでは画像光通過範囲３０５がイメージサークルに対して移動するように説明する。

まず制御部１５０は、イメージサークルから画像光通過範囲３０５がはみ出ないように画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）が位置することが可能な目標範囲６００を求める。画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）がレンズ部１６３の光軸３００と一致しているときの画像光通過範囲３０５の４つの頂点を右上の頂点から反時計回りにＰ_ｎ（ｎ＝１，２，３，４）と定義する。また、図６中の各点の座標をＰ_ｎ′（ｘ_ｎ′，ｙ_ｎ′）と定義する。さらに点Ｐ_１′を中心とした半径Ｒの円を円４０１と定義し、同様に点Ｐ_２′、Ｐ_３′、Ｐ_４′を中心とした半径Ｒの円をそれぞれ、円４０２、円４０３、円４０４と定義する。

図６では円４０１～４０４の内側の領域が重なり合う領域を斜線で示しており、この領域が上述した目標範囲６００である。点Ｐ_ｎ′の座標（ｘ_ｎ′，ｙ_ｎ′）は以下の式（３）により表され、目標範囲６００の境界は以下の式（４）で表される。

次に制御部１５０は、目標範囲６００内のうち投射レンズの最短のシフト量で画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）が位置することが可能な目標位置を求める。画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）とレンズ部１６３の光軸３００が位置する原点Ｏとを結ぶ直線６１０は以下の式（５）で表される。

直線６１０と目標範囲６００の境界との交点のうち画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）に最も近い点が目標位置６０５となる。ここでは、投射レンズが原点Ｏに対してｘ_ｐ≧０、ｙ_ｐ≧０となる第１象限にシフトしている場合における目標位置６０５の算出方法について説明する。投射レンが第２～第４象限にシフトしている場合であっても、画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐ（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）、光変調パネル１３４のサイズおよび式（３）～（５）を用いて同様に目標位置を算出することができる。投射レンズが第１象限にシフトしている場合の目標位置６０５の座標（ｘ_ｓ，ｙ_ｓ）は以下の式（６）で表される。

こうして目標位置６０５を算出した制御部１５０は、該目標位置６０５をレンズシフト制御部１５３に通知する。図６には、目標位置６０５を中心位置とする画像光通過範囲３０５′を点線で示している。以上のステップＳ２０５での処理が完了すると、制御部１５０はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、レンズシフト制御部１５３は、図７に示すように画像光通過範囲３０５′の中心位置Ｐ′を目標位置６０５に位置させるための目標レンズシフト位置を算出する。具体的には、画像光通過範囲３０５の中心位置Ｐから画像光通過範囲３０５′の中心位置Ｐ′までの方向と距離を示す－Δｘおよび－Δｙを算出し、これらの符号を逆にした＋Δｘおよび＋ΔｙをステップＳ２０３で検出した現在のレンズシフト位置に加算することで目標レンズシフト位置を算出する。そして、レンズシフト制御部１５３は、シフト駆動部１４２を制御して投射レンズを目標レンズシフト位置にシフトさせる。これにより、投射レンズの最短のシフト量で画像光通過範囲３０５′の全体をイメージサークル４００内に入れることができる。

本実施例によれば、レンズ交換から良好な投射画像を表示することができるまでの時間を短くすることができる。

図８は、本発明の実施例２であるプロジェクタ１００Ａの構成を示している。本実施例のプロジェクタ１００Ａの構成要素のうち実施例１のプロジェクタ１００の構成要素と同じものについては、実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例のプロジェクタ１００Ａは、記憶手段としてのレンズ情報入力部１７０を有する。レンズ情報入力部１７０は、プロジェクタ１００Ａに装着可能な複数機種の投射レンズのレンズ情報１６２Ａと有効範囲情報１６２Ｂを記憶している。レンズ情報入力部１７０は、上記複数機種の投射レンズのうちユーザがプロジェクタ１００Ａに装着する投射レンズを、ユーザによるボタン操作、タッチパネル操作およびリモコン操作により入力できる機能を有する。この際、プロジェクタ１００Ａに設けられたモニタやプロジェクタにより投射されるＯＳＤにより投射レンズの入力画像を表示してもよい。

図９は、投射レンズの入力画面（レンズ選択メニュー）を示している。レンズ選択メニューには、複数機種の投射レンズとして、「広角レンズ１」、「広角レンズ２」、「ズームレンズ１」および「ズームレンズ２」が表示されている。図９では、ユーザが「広角レンズ０１」を入力した状態を示している。

本実施例では、投射レンズ１６０Ａに実施例１のようにレンズ情報１６２Ａと有効範囲情報１６２Ｂを記憶したレンズメモリ１６２は設けられておらず、制御部１５０とレンズマイコン１６１は通信を行わない。

レンズ情報記憶部１５１は、レンズ交換前に装着されている投射レンズのレンズ情報１６２Ａを記憶している。レンズ情報入力部１７０は、ユーザによりレンズ交換後に装着された投射レンズ（図９では「広角レンズ１」）が入力されると、該投射レンズのレンズ情報１６２Ａをレンズ交換検出部１５２に通知し、有効範囲情報１６２Ｂを判定部１５４に通知する。レンズ交換検出部１５２は、レンズ情報記憶部１５１に記憶されたレンズ情報１６２Ａとレンズ情報入力部１７０から通知されたレンズ情報１６２Ａとを比較して、これらが不一致か否かによってレンズ交換が行われたか否かを判定する。

ユーザによるレンズ交換後に使用する投射レンズの入力は、上述したようにレンズ交換後であってもよいし、レンズ交換前であってもよい。レンズ交換後に使用する投射レンズをレンズ交換前に入力する場合は、ユーザがレンズ交換を行うことを操作部１０１を通じて制御部１５０に通知する。この通知を受けた制御部１５０は、レンズ情報記憶部１５１から現に装着されている投射レンズのレンズ情報１６２Ａを読み出してレンズ交換検出部１５２に通知する。またレンズ交換後に使用する投射レンズをユーザがレンズ情報入力部１７０にて入力すると、レンズ情報入力部１７０は、レンズ交換後に使用する投射レンズのレンズ情報１６２Ａをレンズ交換検出部１５２に通知する。レンズ交換検出部１５２は、現に装着されている投射レンズのレンズ情報１６２Ａとレンズ交換後に使用する投射レンズのレンズ情報１６２Ａとを比較して、これらが不一致の場合は現に装着されている投射レンズとは異なる機種の投射レンズに交換されると判定する。この場合は、レンズ情報入力部１７０は、レンズ交換後に使用される投射係数分布レンズの有効範囲情報１６２Ｂを判定部１５４に通知する。

また、プロジェクタ１００のレンズマウント１４１などに投射レンズ１６０の脱着を検出するインターロックスイッチを設け、該インターロックスイッチにより投射レンズの交換を検出した場合、投射レンズのレンズ選択メニューを表示するようにしてもよい。

判定部１５４により有効範囲外判定がなされた場合のレンズシフト機構１４０の制御は、実施例１と同様である。
（変形例）
実施例１では、レンズ有効範囲がレンズ部１６３のイメージサークルである場合について説明した。しかし、レンズ有効範囲はイメージサークルの内側に設定された範囲であってもよい。

図１０は、光軸３００に直交するレンズ入射平面上のイメージサークル４００の内側に おいて、投射画像の明るさが所定の明るさ以上となる範囲１０００を示している。本実施 例では、この範囲１０００をレンズ有効範囲とする。

画像光通過範囲３０５は、その一部がレンズ有効範囲１０００、さらにはイメージサーク ル４００外にはみ出ている。

図１１は制御部１５０（判定部１５４）が、画像光通過範囲３０５がレンズ有効範囲１０００外にはみ出ているか否かの判定方法を示している。ここでは、レンズ有効範囲１０００を示す多角形の頂点をＳ_ｎ（ｘ_ｓｎ，ｙ_ｓｎ）［ｎ＝１，２，３，４，５，６］と定義する。これらの頂点は、右上の頂点から反時計周りで配置されている。Ｓ_１から延びる全ての対角線により三角形に分割したときの各三角形をＴ_ｍ［ｍ＝１，２，３，４］とする。

三角形Ｔ_ｍの頂点をｔ_ｍＮ（ｘ_ｔｍＮ，ｙ_ｔｍＮ）［Ｎ＝１，２，３］と定義する。これらの頂点は、Ｓ_１を起点として反時計回りに配置されている。また、画像光通過範囲３０５を右上の頂点から反時計回りにＰ′_Ｍ（ｘ′_Ｍ，ｙ′_Ｍ）［Ｍ＝１，２，３，４］と定義する。Ｔ_ｍの頂点ｔ_ｍＮと画像光通過範囲３０５の頂点の１点Ｐ′_Ｍとが成すベクトルは次の式（７）で表される。

また、ｔ_ｍＮの反時計回りに隣りの１点ｔ_ｍａ（ただし、ａはＮ＝１，２のときａ＝Ｎ＋１であり、Ｎ＝３のときａ＝１である）が成すベクトルは次の式（８）で表される。

の外積のｚ成分は次の式（９）で表される。

このとき画像光通過範囲３０５の頂点Ｐ′_Ｍが三角形Ｔ_ｍの外にはみ出ているかは、少なくとも１つのＮで次の式（１０）が成り立てばよい。

式（１０）を用いて画像光通過範囲３０５の少なくとも１つの頂点Ｐ′_Ｍがすべての三角形Ｔ_ｍの外にはみ出ていると判定することで、画像光通過範囲３０５の少なくとも一部がレンズ有効範囲１０００外にはみ出ていると判定することができる。例えば、Ｐ′_１はすべての三角形Ｔ_ｍについて少なくとも１つのＮで式（１０）が成り立つので、画像光通過範囲３０５の少なくとも一部がレンズ有効範囲１０００外にはみ出ていると判定することができる。

また、実施例１では、制御部１５０が最短のシフト量で移動可能な目標レンズシフト位置を算出する場合について説明した。しかし、レンズシフト機構１４０における水平シフトと垂直シフトでのシフト速度が異なる場合や、制御部１５０の処理能力によって目標レ ンズシフト位置の算出に時間を要する場合等には、最短のシフト量であっても最短時間で目標レンズシフト位置に到達できない場合がある。例えば、レンズシフト機構１４０の垂直シフトでのシフト速度が水平シフトでのシフト速度より遅い場合である。この場合は、 制御部１５０は、レンズ有効範囲１０００のうち最短の垂直シフト量（＝０）、すなわち水平シフトのみで到達できる目標レンズシフト位置を算出する。

図１０には、最短のシフト量で到達できる目標レンズシフト位置に対応する画像光通過範囲３０５′と、水平シフトのみで到達できる目標レンズシフト位置に対応する画像光通過範囲３０５″とを示している。

投射レンズを水平シフトのみで到達できる目標レンズシフト位置にシフトさせることで、シフト量は最短でなくても、最短時間で投射レンズを目標レンズシフト位置にシフトさせることがでる。この結果、レンズ交換から良好な投射画像を表示できるまでの時間をより短くすることができる。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１００，１００Ａ プロジェクタ
１３４ 光変調パネル
１４０ レンズシフト機構
１４３ シフト位置検出部
１５０ 制御部
１６０，１６０Ａ 投射レンズ
４００，４００Ａ，４００Ｂ イメージサークル

Claims (14)

1. 入射光を変調して画像光を生成する光変調ユニットを有し、前記画像光を被投射面に投射する投射レンズユニットの交換が可能な画像投射装置であって、
   前記投射レンズユニットを前記光変調ユニットに対してシフトさせるシフト手段と、
   前記投射レンズユニットを前記光変調ユニットに対するシフト許容範囲内でシフトさせるように前記シフト手段を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記投射レンズユニットが前記画像投射装置に装着されたときに前記投射レンズユニットが前記シフト許容範囲外に位置した場合は、前記投射レンズユニットを、前記シフト許容範囲内のうち前記投射レンズユニットのシフト量が最短となる位置であるか否かに関わらず前記投射ユニットレンズの移動に要する時間が最短となる位置にシフトさせて停止させるように、前記シフト手段を制御することを特徴とする画像投射装置。
2. 前記シフト許容範囲は、前記画像光の少なくとも一部が前記投射レンズユニットの有効範囲外に出ない範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記シフト許容範囲は、前記画像光により前記被投射面に形成される投射画像の欠けが所定量より少なくなる範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
4. 前記シフト許容範囲は、前記画像光により前記被投射面に形成される投射画像の全体または特定の一部が所定の明るさより明るくなる範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
5. 前記シフト許容範囲は、前記画像光により前記被投射面に形成される投射画像のうち最も暗い部分が所定の明るさより明るくなる範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
6. 前記シフト許容範囲は、前記被投射面に到達する前記画像光の色収差が所定量より少なくなる範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
7. 前記シフト許容範囲は、前記画像光により前記被投射面に形成される投射画像の歪みが所定量より少なくなる範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
8. 前記シフト許容範囲は、前記画像光が通過する範囲が前記投射レンズユニットの有効範囲に入る範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
9. 前記制御手段は、前記投射レンズユニットを前記シフトに要する時間が最短となる位置までシフトさせて停止させた後に前記画像光を投射することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像投射装置。
10. 前記画像光が通過する範囲は四角形の形状であり、前記シフト許容範囲は円形または、前記画像光が通過する範囲の形状とは異なる多角形であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の画像投射装置。
11. 前記制御手段は、前記投射レンズユニットを前記シフト許容範囲内に位置させるために用いられる情報を記憶した記憶手段を有する前記投射レンズユニットから、通信により前記情報を取得することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像投射装置。
12. 前記画像投射装置に対して交換可能な複数の投射レンズユニットのそれぞれを前記シフト許容範囲内に位置させるために用いられる情報を記憶した記憶手段を有し、
    前記制御手段は、前記複数の投射レンズユニットのうち前記画像投射装置に装着される投射レンズユニットに対する前記情報を前記記憶手段から取得することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の画像投射装置。
13. 入射光を変調して画像光を生成する光変調ユニットを有し、前記画像光を被投射面に投射する投射レンズユニットの交換が可能な画像投射装置の制御方法であって、
    前記画像投射装置は、前記投射レンズユニットを前記光変調ユニットに対してシフトさせるシフト手段を有し、
    前記投射レンズユニットを前記光変調ユニットに対するシフト許容範囲内でシフトさせるように前記シフト手段を制御するステップと、
    前記投射レンズユニットが前記画像投射装置に装着されたときに前記投射レンズユニットが前記シフト許容範囲外に位置した場合は、前記投射レンズユニットを、前記シフト許容範囲内のうち前記投射レンズユニットのシフト量が最短となる位置であるか否かに関わらず前記投射ユニットレンズの移動に要する時間が最短となる位置にシフトさせて停止させるように、前記シフト手段を制御するステップとを有することを特徴とする画像投射装置の制御方法。
14. 入射光を変調して画像光を生成する光変調ユニットと、被投射面における前記画像光の投射位置を移動させるように、前記画像光を前記被投射面に投射する投射レンズユニットを前記光変調ユニットに対してシフトさせるシフト手段とを有し、前記投射レンズユニットの交換が可能な画像投射装置のコンピュータに、請求項１３に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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