JP5982787B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、自動的な台形歪み補正機能を有するプロジェクタに関する。

従来より、映像を投射するプロジェクタにおいて、自動台形歪み補正機能（オートキーストン機能）を有するものが普及している。この種のプロジェクタでは、スクリーンに投射された映像が上下方向の台形歪みを生じていることを検知して、映像の形状をプロジェクタの設置角度に応じて自動的に補正するようになっている。

この種のプロジェクタは、例えば、投射部と、重力加速度センサと、台形補正部とを備えている。そして、重力加速度センサによりプロジェクタの設置角度（傾き角）を検出して、台形補正部により映像の台形歪みを補正し、投射部により台形歪み補正後の映像をスクリーンに投射するようになっている。

ここで、重力加速度センサは、重力加速度（静的加速度）だけでなく、振動や衝撃（動的加速度）をも検出する。このため、プロジェクタが置かれた机に僅かな振動や衝撃が加わったときでも、プロジェクタは台形歪み補正を頻繁に繰り返してしまい、一時的にスクリーンの映像の品質が大きく低下するという問題があった。

これを解決するために、重力加速度センサの出力信号を複数回取得して、その中で出現頻度が最も高い値に基づき台形歪み補正を行うようにしたプロジェクタが開発されている（例えば、特許文献１参照）。このプロジェクタによれば、プロジェクタに突発的な大きな振動が加わった場合でも、台形歪み補正を行わないことにより、スクリーンの映像の品質低下を抑制することができる。

ところで、プロジェクタの上面部には、操作部として電源スイッチおよび各種の調整ボタンが設けられている。調整ボタンとしては、例えば、映像のズームボタン、映像の歪み補正ボタン、映像のフォーカスボタンなどがある。ユーザは、プロジェクタの利用中に操作部を操作して、プロジェクタに所定の動作指令を与える。

しかしながら、上述したプロジェクタにあっては、出現頻度の高い振動角度に基づいて台形歪み補正を行っているので、例えば、ユーザが操作部を操作することでプロジェクタを微小に振動させた場合にも映像の台形歪み補正を行ってしまう。ユーザが操作部を操作することによりプロジェクタは若干揺れが生じ、例えば、操作部が重力加速度センサと同一の基板に実装されている場合などは、プロジェクタは例えば１度程度傾斜することもある。これにより、ユーザが操作部を操作する度に映像の自動台形歪み補正が行われ、スクリーンの映像の品質が低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ユーザによる操作部の操作により傾斜した場合に、台形歪み補正の実行を抑制して必要以上に映像の台形歪み補正を行わないようにするプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明に係るプロジェクタは、画像を投射光学系からスクリーンに向けて投射するプロジェクタであって、前記プロジェクタの設置角度を検出する角度検出部と、前記角度検出部により検出された情報に基づき、前記スクリーンに投射される画像の台形歪み補正を行う台形歪み補正部と、前記プロジェクタの操作が行える操作部とを有し、前記台形歪み補正部は、前記操作部が操作されている場合に、前記画像に対して台形歪み補正を行わないことを特徴とするものである。

この構成により、ユーザにより操作部が操作されている場合には、台形歪み補正部により台形歪み補正が行われないようになる。これにより、操作部の操作によりプロジェクタに傾斜が生じても台形歪み補正が実行されないので、従来のように出現頻度の高い振動角度に基づいて台形歪み補正を行う場合に比べて、必要以上の台形歪み補正によるスクリーンの映像の品質低下を抑制できる。

本発明によれば、ユーザによる操作部の操作により傾斜した場合に、台形歪み補正の実行を抑制して必要以上に映像の台形歪み補正を行わないようにするプロジェクタを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るプロジェクタの全体を示す概略のブロック図である。 本発明の実施の形態に係るプロジェクタにおいて、液晶ライトバルブの画像形成部に形成される画像とスクリーンに表示された画像との関係を示す説明図であり、（ａ）は画像形成部に長方形の画像が形成された場合、（ｂ）はスクリーンに台形の画像が表示された場合、（ｃ）は画像形成部に補正後の画像が形成された場合、（ｄ）はスクリーンに補正後の画像が表示された場合を示す。 本発明の実施の形態に係るプロジェクタの設置角度検出の原理を示す説明図であり、（ａ）はプロジェクタを水平に設置した場合、（ｂ）はプロジェクタを傾斜角Ｘで設置した場合を示す。 本発明の実施の形態に係るプロジェクタにおける処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るプロジェクタの最低角αと投射距離Ｌ０との関係を示す説明図であり、（ａ）はスクリーンに表示された画像の正面図、（ｂ）はスクリーンに表示された画像の側面図を示す。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず、本発明の実施の形態に係るプロジェクタ１の構成について説明する。
ここでは、プロジェクタの構成として、液晶ライトバルブを用いた液晶表示方式のものを採用している。しかしながら、プロジェクタとしては、液晶表示方式に限られるものではなく、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）を用いた投射方式、すなわち、ＤＬＰ（Digital Light Processing）方式のものを採用してもよいのは勿論である。

図１に示すように、プロジェクタ１は、投射部８０と、画像入力部４０と、台形歪み補正部５０と、操作部６０と、角度検出部７０とを備えている。
投射部８０は、光源部１０と、液晶ライトバルブ２０と、投射光学系３０とを備えている。

光源部１０は、図示しない光源ランプと、光源ランプから射出された光を直線偏光光に変換する図示しない偏光素子とを備えている。光源ランプとしては、例えばハロゲンランプを適用している。ただし、光源ランプとしてはハロゲンランプには限られず、例えばメタルハライドランプや高圧水銀ランプ、あるいはレーザやＬＥＤなどの固体光源を適用してもよい。

液晶ライトバルブ２０は、画像形成部２１を備えている。液晶ライトバルブ２０は、台形歪み補正部５０から出力された情報に基づき、画像形成部２１に画像２２を形成するようになっている。液晶ライトバルブ２０では、台形歪み補正部５０による補正がなければ、画像入力部４０から入力された画像がそのままの状態で画像形成部２１に形成されるようになっている。

投射光学系３０は、レンズ系３１と、スクリーン２に表示された映像３のフォーカスを調整するフォーカス調整部３２と、映像３の拡大縮小を行うズーム調整部３３とを備えている。

光源部１０から射出された照射光は、液晶ライトバルブ２０の画像形成部２１を透過し、画像形成部２１に形成された画像２２を照射する。照射された画像２２は投射光学系３０から外部に向けて投射され、スクリーン２に映像３として表示される。すなわち、投射部８０は、略鉛直なスクリーン２に映像３を投射して表示するようになっている。

画像入力部４０は、ＰＣ４などの画像出力装置から出力された画像を入力するようになっている。画像出力装置としては、ＰＣ４の他に、例えば、ＤＶＤプレーヤや、ビデオデッキや、テレビなどを適用することができる。また、画像入力部４０には、ネットワークにより配信される画像を入力するようにしてもよい。

台形歪み補正部５０は、制御ユニットにより構成されている。制御ユニットは、ＣＰＵ（Central processing unit）と、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ（Read only memory）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random access memory）と、バックアップメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えている。

ＲＯＭには、台形歪み補正部５０により台形歪み補正を実行するためのプログラムが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として実行することにより、角度検出部７０から入力した角度情報あるいは操作部６０からの補正指示に基づいて補正量を調整し、画像入力部４０から入力した画像に対して台形歪み補正を施すようになっている。

台形歪み補正部５０は、重力加速度センサ７１により検出された投射部８０の上下方向の傾斜角Ｘに基づき、スクリーン２に表示された映像３の台形歪み補正を自動的に行うようになっている。台形歪み補正部５０は、傾斜角Ｘの検出を例えば１００ｍ秒ごとに行うようになっている。

図２（ａ）に示すように、液晶ライトバルブ２０の画像形成部２１に長方形の画像２２を形成した場合、この画像２２をスクリーン２にあおり投射すると、図２（ｂ）に示すように、台形状に歪んだ映像３となる。このような台形歪みを補正するため、台形歪み補正部５０は、プロジェクタ１の設置角度に応じて、図２（ｃ）に示すように、液晶ライトバルブ２０の画像形成部２１での画像２２の周囲部（図中のハッチング部分）２２ａを黒色に設定する。この画像２２をスクリーン２にあおり投射すると、図２（ｄ）に示すように、映像３の周囲部３ａが長方形の映像３の周囲の余分な部分を占めるようになり、歪みのない長方形の映像３を表示することができるようになる。

台形歪み補正部５０では、補正を行うべき最小傾斜角度を最小角αとして予め設定しておく。そして、プロジェクタ１が最小角αよりも大きく傾斜した場合に、台形歪み補正部５０は、原則としては映像３を補正するようになっている。最小角αを何度に設定するかは、投射距離Ｌ０によって異なる。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、台形歪み補正部５０で補正可能な最小角αは、以下の関係式に基づいて、台形歪み補正部５０により算出されるようになっている。ここで、図５（ａ）中、符号Ｖは鉛直線を示す。また、図５（ｂ）中、符号Ｈは水平線を示す。
ｔａｎβ＝（Ｗｔ−Ｗｂ）／（Ｌ０×（ｔａｎ（θ＋α）−ｔａｎα））
但し、α：最小角、β：映像歪み角、Ｗｔ：映像３の上辺長の１／２、Ｗｂ：映像３の下辺長の１／２、θ：映像投影角、Ｌ０：投射距離

例えば、上辺長２Ｗｔと下辺長２Ｗｂの比率（Ｗｔ／Ｗｂ）が１％発生した場合に台形補正を１段行う必要があると仮定すると、その時の映像歪み角βは０．５度になる。投射距離Ｌ０＝４００ｍｍの場合、β＝０．５度における最小角αは約０．３度と算出される。また、投射距離Ｌ０＝１２００ｍｍの場合、β＝０．５度における最小角αは約０．７度と算出される。

また、台形歪み補正部５０は、操作部６０の状況を検出し、操作部６０の操作が行われているか否かを判断するようになっている。ここでは、操作部６０のスイッチ類のいずれかが押し下げられたオンオフ状態にあることを検出した場合に、操作部６０が操作されているものと台形歪み補正部５０により判断するようにしている。台形歪み補正部５０は、操作部６０が操作されていると判断した場合に、映像３の台形歪み補正を行わないようになっている。

また、台形歪み補正部５０は、待機時間タイマを備えるとともに、待機時間タイマの稼働と停止とを制御可能になっている。この制御は、待機時間タイマフラグのオンオフに連動させるようになっている。このため、台形歪み補正部５０は、待機時間タイマフラグを検出することにより、待機時間タイマが稼働中であるか否かを判断するようになっている。

台形歪み補正部５０は、操作部６０の操作が終了した直後に待機時間タイマをスタートさせ、予め設定した所定の待機時間の間、映像３の台形歪み補正を行わないようになっている。ここでの所定の待機時間は、例えば２秒としている。

図１に示すように、操作部６０は、プロジェクタ１の上面部に形成された電源スイッチおよび各種の調整ボタン６１を備えている。調整ボタン６１としては、例えば、映像３のズームボタン、映像３の歪み補正ボタン、映像３のフォーカスボタンなどがある。画像の台形歪み補正は、台形歪み補正部５０により自動的に行われるだけでなく、ユーザによる手動操作によっても行われ得るようになっている。例えば、映像３が台形歪み補正部５０により自動的に補正された後、ユーザは映像３に対して微調整を施すことが可能となる。操作部６０は、プロジェクタ１の上面部のみならず、図示しないリモートコントローラにも設けられるようにしてもよい。

角度検出部７０は、重力加速度センサ７１を備えている。重力加速度センサ７１によりプロジェクタ１の設置角度が検出されるようになっている。角度検出部７０により検出された角度情報は、台形歪み補正部５０に出力される。また、重力加速度センサ７１の分解能性能は、台形歪み補正部５０で設定される最小角αの最低値より小さい角度、例えば０．１度としている。

重力加速度センサ７１は、例えば出力形態がアナログ電圧出力で検出軸数が１軸のものを採用している。ただし、重力加速度センサ７１としては、１軸アナログ電圧出力型に限られないのは勿論であり、例えば出力形態はデューティ出力としたり、検出軸数は２〜３軸型としてもよい。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、重力加速度センサ７１は、プロジェクタ１の内部に実装されている。重力加速度センサ７１は、プロジェクタ１の前後軸１ａに沿って作用する加速度を検出するようになっている。

図３（ａ）に示すように、プロジェクタ１を設置する机５の上面が水平である場合は、重力加速度センサ７１への重力加速度は鉛直下向き方向に作用する。このため、プロジェクタ１の前後方向に加速度は生じないため、重力加速度センサ７１の出力は０になる。

図３（ｂ）に示すように、机５が水平線Ｈに対して傾斜した場合は、プロジェクタ１はあおり投射を行うようになる。このときの傾斜角度をＸとすると、プロジェクタ１の後方への加速度成分は、ｇ・ｓｉｎＸとなる。重力加速度センサ７１は、この加速度成分の大きさに応じた電圧を出力する。角度検出部７０は、重力加速度センサ７１から出力された電圧値に基づいて、プロジェクタ１の設置角度を検出するようになっている。

次に、本実施の形態のプロジェクタ１における台形歪み補正の処理を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

補正処理に先立ち、台形歪み補正部５０で補正可能な最小角αは、以下の関係式に基づいて、台形歪み補正部５０により算出され、ＲＡＭに記憶される。
ｔａｎβ＝（Ｗｔ−Ｗｂ）／（Ｌ０×（ｔａｎ（θ＋α）−ｔａｎα））
但し、α：最小角、β：映像歪み角、Ｗｔ：映像３の上辺長の１／２、Ｗｂ：映像３の下辺長の１／２、θ：映像投影角、Ｌ０：投射距離

台形歪み補正部５０は、操作部６０の操作状況を検出して、操作部６０が操作中か否かを判断する（ステップＳ１）。台形歪み補正部５０により操作部６０は操作中でないと判断された場合は（ステップＳ１；ＮＯ）、台形歪み補正部５０は、待機時間タイマが稼働中であるか否かを判断する（ステップＳ２）。この判断は、台形歪み補正部５０が待機時間タイマフラグを検出することにより実行される。

台形歪み補正部５０により待機時間タイマが稼働中でないと判断された場合は（ステップＳ２；ＮＯ）、台形歪み補正部５０は、待機時間タイマをスタートさせる（ステップＳ３）。

待機時間タイマをスタートさせた後（ステップＳ３）、または台形歪み補正部５０により待機時間タイマが稼働中であると判断された場合は（ステップＳ２；ＹＥＳ）、台形歪み補正部５０は、待機時間タイマが待機時間内であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここでは、待機時間は２秒間としている。

台形歪み補正部５０により待機時間タイマが待機時間内でないと判断された場合は（ステップＳ４；ＮＯ）、台形歪み補正部５０は、待機時間タイマを停止する（ステップＳ５）。

さらに、角度検出部７０は、重力加速度センサ７１によりプロジェクタ１の傾斜角Ｘを検出する（ステップＳ６）。角度検出部７０で得られた傾斜角Ｘは、台形歪み補正部５０に入力される（ステップＳ７）。台形歪み補正部５０は、入力された傾斜角Ｘに基づいて台形歪み補正を実行する（ステップＳ８）。台形歪み補正の方法としては、液晶ライトバルブ２０の画像形成部２１での画像２２を台形歪み補正部５０により補正するための公知の手法を適用することができる。台形歪み補正の実行後は、台形歪み補正部５０は処理をメインルーチンに戻す。

一方、台形歪み補正部５０により操作部６０は操作中であると判断された場合は（ステップＳ１；ＹＥＳ）、台形歪み補正部５０は台形歪み補正処理を行うことなく、処理をメインルーチンに戻す。同様に、台形歪み補正部５０により待機時間タイマが待機時間内であると判断された場合は（ステップＳ４；ＹＥＳ）、台形歪み補正部５０は台形歪み補正処理を行うことなく、処理をメインルーチンに戻す。

したがって、ユーザが操作部６０を操作している間、および操作部６０の操作終了後２秒間は、台形歪み補正部５０は映像３の台形歪み補正を行わないようになっている。

以上のように、本実施の形態に係るプロジェクタ１によれば、ユーザにより操作部６０が操作されている場合には、台形歪み補正部５０により台形歪み補正が行われないようになる。これにより、操作部６０の操作によりプロジェクタ１に傾斜が生じても台形歪み補正が実行されないので、従来のように出現頻度の高い振動角度に基づいて台形歪み補正を行う場合に比べて、必要以上の自動台形歪み補正によるスクリーン２の映像３の品質低下を抑制できる。

また、本実施の形態に係るプロジェクタ１によれば、台形歪み補正部５０は、操作部６０の操作が終了した後、予め設定した所定の待機時間の間、映像３の台形歪み補正を行わないようになっている。このため、ユーザが操作部６０の操作を終えて手指を離した直後の基板やケーシングの撓みなどに起因してプロジェクタ１に振動が生じても、台形歪み補正部５０はその振動に対して台形歪み補正を行わないようになる。したがって、必要以上の台形歪み補正によるスクリーン２の映像３の品質低下を抑制できる。

特に本実施の形態に係るプロジェクタ１では、所定の待機時間を２秒間としているので、ユーザが操作部６０の操作を終えて手指を離した直後の基板やケーシングの撓みなどがほぼ消失するまでは、台形歪み補正が行われない。また、基板やケーシングの撓みなどが消失した後は、通常の処理により台形歪み補正が行われる。このため、必要以上の自動的な台形歪み補正を抑制しつつ、映像３の品質を低下させない範囲では自動的に台形歪み補正を行って操作性を向上することができる。

また、本実施の形態に係るプロジェクタ１によれば、最小角αは、以下の関係式
ｔａｎβ＝（Ｗｔ−Ｗｂ）／（Ｌ０×（ｔａｎ（θ＋α）−ｔａｎα））
但し、α：最小角、β：映像歪み角、Ｗｔ：映像の上辺長の１／２、Ｗｂ：映像の下辺長の１／２、θ：映像投影角、Ｌ０：投射距離
により算出される。

このため、投射距離Ｌ０に応じて適切な最小角αが設定されるので、投射距離Ｌ０に関わらず常に最適な条件でスクリーン２の映像３の品質低下を抑制できる。投射距離Ｌ０＝０〜８００ｍｍの超短焦点プロジェクタおよび投射距離Ｌ０＝８００〜１２００ｍｍの短焦点プロジェクタにおいては、投射距離Ｌ０の違いが映像投影角θに大きく影響する。このため、特に超短焦点プロジェクタおよび短焦点プロジェクタにおいて、必要以上の台形歪み補正の抑制効果は大きくなる。

本実施の形態では、操作部６０の操作が終了した後、映像３の台形歪み補正を行わない待機時間を２秒間にしている。しかしながら、本発明のプロジェクタにおいては、待機時間は２秒間に限られるものではない。待機時間としては、僅かでもあればよく、例えば１〜３秒程度に設定することが好ましく、２秒が最も好ましい。いずれの場合も、基板やケーシングの撓みなどに起因してプロジェクタ１に振動が生じても、台形歪み補正部５０はその振動に対して台形歪み補正を行わないようにできる。

また、本実施の形態では、台形歪み補正部５０は、操作部６０の操作が終了した後、待機時間の間、映像３の台形歪み補正を行わないようにしている。しかしながら、本発明のプロジェクタにおいては、待機時間の間、映像３の台形歪み補正を行わないことに限られるものではない。すなわち、操作部６０の操作が終了した後は、映像３の台形歪み補正を制限することなく通常通り行うようにしてもよい。例えば、操作部６０が基板やケーシングに影響を与えにくい場合、あるいは基板やケーシングが振動しにくい場合は、操作部６０の操作が終了した後は振動が生じにくくなる。この場合、操作部６０の操作が終了した後は、映像３の台形歪み補正を制限することなく通常通り行うようにすることで、操作部６０の操作終了後の台形歪み補正を自動化して操作性を向上することができるとともに、制御を簡易にすることができる。

また、本実施の形態では、台形歪み補正部５０の傾斜角Ｘの検出頻度は１００ｍ秒ごとにしている。しかしながら、本発明のプロジェクタにおいては、検出頻度はこれに限られない。傾斜角Ｘの検出頻度としては、適宜設定することができ、例えば５０〜２００ｍ秒ごとが好ましく、１００ｍ秒が最も好ましい。

また、本実施の形態では、プロジェクタ１の投射方式として液晶ライトバルブ２０を用いた液晶表示方式を採用した。しかしながら、本発明のプロジェクタにおいては、液晶表示方式に限られるものではなく、他の方式を採用してもよい。例えば、ＤＭＤを用いた投射方式、すなわち、ＤＬＰ方式としてもよい。このＤＬＰ方式は白色に光るランプの光をレンズで集光してＤＭＤに当て、ＤＭＤの個々のミラーがオン状態に傾いているときの光を他のレンズで拡大し、スクリーンに投影する方式であり、本発明はこのような方式のプロジェクタにも適用することができる。

１ プロジェクタ
２ スクリーン
３ 映像
１０ 光源部
２０ 液晶ライトバルブ
３０ 投射光学系
４０ 画像入力部
５０ 台形歪み補正部
６０ 操作部
６１ 操作ボタン
７０ 角度検出部
７１ 重力加速度センサ
８０ 投射部
Ｘ 傾斜角
α 最小角

特開２００５−７９９３９号公報

Claims (2)

1. 画像を投射光学系からスクリーンに向けて投射するプロジェクタであって、
   前記プロジェクタの設置角度を検出する角度検出部と、
   前記角度検出部により検出された情報に基づき、前記スクリーンに投射される画像の台形歪み補正を行う台形歪み補正部と、
   前記プロジェクタの操作が行える操作部とを有し、
   前記台形歪み補正部は、前記操作部が操作されている場合に、前記画像に対して台形歪み補正を行わないことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記台形歪み補正部は、前記操作部の操作が終了した後、予め設定した所定の待機時間の間、前記画像の台形歪み補正を行わないことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。

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