(57)【要約】【課題】適切な投射画像を容易に得られるようにする。【解決手段】ドラム部が回転されることにより、画像データを光に変換して投射する投射部の投射方向が変更される。測距部は、距離センサの出力に基づき投射部が光を投射する被投射媒体までの距離を測定する。測距部は、投射部の少なくとも２以上の投射方向で測定された距離に基づき、被投射媒体に対して垂直な第１方向を取得する。画像処理部は、投射部により投射する画像データに対して、投射部の投射方向を第１方向を用いて補正した第２方向に応じた画像処理を施す。【選択図】図４
2014150380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを光に変換して投射する投射部の投射方向を変更する投射方向変更部と、
前記投射部が光を投射する被投射媒体までの距離を測定する測距部と、
前記測距部により前記投射部の少なくとも２以上の投射方向で測定された距離に基づき、前記被投射媒体に対して垂直な第１方向を取得する取得部と、
前記投射部により投射する前記画像データに対して、前記投射部の投射方向を前記第１方向を用いて補正した第２方向に応じた画像処理を施す画像処理部と
を有する
ことを特徴とする投射装置。
【請求項２】
前記取得部は、
前記投射方向変更部により前記投射部の投射方向を変更させながら前記測距部により測定された距離の変化における下に凸の第１変曲点を検出し、該第１変曲点に対応する投射方向を前記第１方向として取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
【請求項３】
前記取得部は、
前記測距部により投射方向の所定間隔毎に測定された距離の変化における上に凸の第２変曲点をさらに検出し、
前記画像処理部は、
前記画像データに対して予め定められた補正係数に従い歪補正処理を施し、前記第１の変曲点に対応する投射方向の前後、ならびに、前記第２の変曲点に対応する投射方向の前後で、該補正係数を第１補正係数と第２補正係数とで切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記測距部は、
前記被投射媒体の第１面に投射する第１投射方向および第２投射方向でそれぞれ第１距離および第２距離を測定し、
前記取得部は、
前記第１距離と、前記第２距離と、前記第１投射方向および前記第２投射方向がなす角度とを用いて前記第１方向を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
【請求項５】
前記画像データに対して予め定められた補正係数に従い歪補正処理を施す画像処理部をさらに有し、
前記測距部は、
前記第１面と交差する第２面に投射する第３投射方向および第４投射方向でそれぞれ第３距離および第４距離をさらに測定し、
前記取得部は、
前記第３距離と、前記第４距離と、前記第３投射方向および前記第４投射方向がなす角度とを用いて他の前記第１方向を取得すると共に、前記第１距離および前記第２距離がそれぞれ測定された前記第１面上の第１点および第２点と、前記第３距離および前記第４距離がそれぞれ測定された前記第２面上の第３点および第４点とに基づき該第１面と該第２面との交線を取得し、
前記画像処理部は、
前記画像データに対して予め定められた補正係数に従い歪補正処理を施し、前記第１方向の前後、前記交線に対応する方向の前後、ならびに、他の前記第１方向の前後で、該補正係数を第１補正係数および第２補正係数とで切り替える
ことを特徴とする請求項４に記載の投射装置。
【請求項６】
画像データを光に変換して投射する投射部の投射方向を変更する投射方向変更ステップと、
前記投射部が光を投射する被投射媒体までの距離を測定する測距ステップと、
前記測距ステップにより前記投射部の少なくとも２以上の投射方向で測定された距離に基づき、前記被投射媒体に対して垂直な第１方向を取得する取得ステップと、
前記投射部により投射する前記画像データに対して、前記投射部の投射方向を前記第１方向を用いて補正した第２方向に応じた画像処理を施す画像処理ステップと
を有する
ことを特徴とする投射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を被投射媒体に投射する投射装置および投射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、入力された画像信号に基づき表示素子を駆動して、その画像信号に係る画像をスクリーンや壁面といった被投射媒体に投射する投射装置が知られている。このような投射装置では、被投射媒体の投射面に対して垂直に投射光を射出することで、最適な投射画像を得ることができる。そのため、一般的に、投射装置には、投射光の角度を調整するための調整機構が設けられている。特許文献１には、プロジェクタの投射角を調整するプロジェクタ投射角調整装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、ユーザが手動で投射角を調整して適切な投射画像を得ることは、困難であるという問題点があった。例えば、ユーザは、適切な投射画像を得るために、投射装置の姿勢や被投射媒体の設置状態、被投射媒体に対して投射装置から投射された投射画像などを目視で確認しながら、投射角を手動で調整する必要があった。この方法で適切な投射画像を得るためには、多くの時間を要すると共に、ユーザの技術も必要となる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適切な投射画像を容易に得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像データを光に変換して投射する投射部の投射方向を変更する投射方向変更部と、投射部が光を投射する被投射媒体までの距離を測定する測距部と、測距部により投射部の少なくとも２以上の投射方向で測定された距離に基づき、被投射媒体に対して垂直な第１方向を取得する取得部と、投射部により投射する画像データに対して、投射部の投射方向を第１方向を用いて補正した第２方向に応じた画像処理を施す画像処理部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、適切な投射画像を容易に得ることができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、各実施形態に適用可能なプロジェクタ装置の一例の外観を示す略線図である。
【図２】図２は、各実施形態に係る、ドラム部を回転駆動するための一例の構成を示す略線図である。
【図３】図３は、各実施形態に係る、ドラム部の各姿勢を説明するための略線図である。
【図４】図４は、各実施形態に係る、回路部および光学エンジン部の一例の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、各実施形態に係る、メモリに格納される画像データの切り出し処理を概略的に示す略線図である。
【図６】図６は、各実施形態に係る、ドラム部が初期位置の場合の切り出し領域指定の例を示す略線図である。
【図７】図７は、各実施形態に係る、投射角θに対する切り出し領域の設定について説明するための略線図である。
【図８】図８は、各実施形態に係る、光学ズームを行った場合の切り出し領域の指定について説明するための略線図である。
【図９】図９は、各実施形態に係る、画像の投射位置に対してオフセットが与えられた場合について説明するための略線図である。
【図１０】図１０は、各実施形態に係る、メモリのアクセス制御について説明するための略線図である。
【図１１】図１１は、各実施形態に係る、メモリのアクセス制御について説明するための略線図である。
【図１２】図１２は、各実施形態に係る、メモリのアクセス制御について説明するための略線図である。
【図１３】図１３は、各実施形態に係る、メモリのアクセス制御について説明するための略線図である。
【図１４】図１４は、各実施形態に係るキーストン補正について概略的に説明するための図である。
【図１５】図１５は、各実施形態に係るキーストン補正について概略的に説明するための図である。
【図１６】図１６は、各実施形態に係るキーストン補正について概略的に説明するための図である。
【図１７】図１７は、各実施形態に係る、垂直な面に対して投射される画像について説明するための図である。
【図１８】図１８は、各実施形態に係る、垂直な面に対して投射される画像について説明するための図である。
【図１９】図１９は、キーストン補正を行わない場合の投射角θの変化に伴う投射画像の変化を説明するための図である。
【図２０】図２０は、第１の実施形態による測距処理を説明するための図である。
【図２１】図２１は、第１の実施形態に係る、投射角θに対する距離ｒの変化を概略的に示す図である。
【図２２】図２２は、第１の実施形態が複数の境界が含まれる場合にも対応できることを説明するための図である。
【図２３】図２３は、第１の実施形態に係る、ドラム部に複数の距離センサを設けた例を示す図である。
【図２４】図２４は、第２の実施形態による測距処理を説明するための図である。
【図２５】図２５は、第２の実施形態による、壁と天井との境界に対する投射角を算出する方法について説明するための図である。
【図２６】図２６は、各実施形態に適用可能な、プロジェクタ装置における画像投射の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照しながら、本発明に係る投射装置の好適な実施形態を説明する。係る実施形態に示す具体的な数値および外観構成などは、本発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本発明に直接関係のない要素は詳細な説明および図示を省略している。
【００１０】
＜投射装置の外観＞
図１は、本発明の各実施形態に適用可能な投射装置（プロジェクタ装置）１の外観の例を示す図である。図１（ａ）は、プロジェクタ装置１を操作部が設けられる第１面側から見た斜視図、図１（ｂ）は、プロジェクタ装置１を操作部と対向する側の第２面側から見た斜視図である。プロジェクタ装置１は、ドラム部１０と基台２０とを備える。ドラム部１０は基台２０に対して回転駆動が可能な回転体である。そして、基台２０がそのドラム部１０を回転可能に支持する支持部や、ドラム部１０の回転駆動制御や画像処理制御などの各種制御を行う回路部を有する。
【００１１】
ドラム部１０は、基台２０の一部である側板部２１ａおよび２１ｂの内側に設けられた、ベアリングなどからなる、図示しない回転軸によって回転駆動可能に支持される。ドラム部１０の内部には、光源と、光源から射出された光を画像データに従い変調する表示素子と、表示素子を駆動する駆動回路と、表示素子で変調された光を投射レンズ１２から外部に投射する光学系を含む光学エンジン部とが設けられている。光学エンジン部は、投射レンズ１２から被投射媒体に投射された画像の焦点を調整する焦点調整機構を備える。
【００１２】
ドラム部１０には、窓部１１および１３が設けられる。窓部１１は、投射レンズ１２から投射された光が外部に照射されるように設けられる。窓部１３は、例えば赤外線を利用して被投射媒体までの距離を導出する測距処理を行うための距離センサが設けられる。距離センサは、例えば、所定に変調された赤外線を射出し、射出された赤外線の被投射媒体による反射光を受光して、射出光と反射光との差分を検出した検出信号を出力する。この検出信号に基づき、被投射媒体までの距離を測定することができる。
【００１３】
なお、距離センサは、赤外線に限らず、レーザ光線を用いたものでもよい。また、距離センサは、赤外線やレーザ光を用いた光学式のセンサに限らず、超音波を用いた方式でもよい。
【００１４】
基台２０の内部には、回路部の各種基板や電源部、ドラム部１０を後述するように回転駆動するためのドラム駆動部などが設けられている。基台２０の第１面側には、ユーザがこのプロジェクタ装置１を制御するために各種操作を入力するための操作部１４と、ユーザが図示しないリモートコントロールコマンダを使用してこのプロジェクタ装置１を遠隔制御する際の、リモートコントロールコマンダから送信された信号を受信する受信部１５とが設けられている。操作部１４は、ユーザの操作入力を受け付ける各種操作子や、このプロジェクタ装置１の状態を表示するための表示部などを有している。
【００１５】
ドラム部１０には、ファンによる放熱のための吸排気を行う吸排気口１６ａ、１６ｂ、１７および２２ａを備えている。吸排気口１６ａおよび１６ｂは、回転駆動されてドラム部１０の吸排気口２２ａが基台２０側を向いた姿勢をとっている場合でも、ドラム部１０内の放熱効率を低下させないよう、吸気又は排気に用いられる。
【００１６】
＜ドラム部の回転駆動＞
図２は、基台２０に設けられたドラム駆動部３２によるドラム部１０の回転駆動について説明するための図である。図２（ａ）は、ドラム部１０のカバーなどを取り去った状態のドラム３０と、基台２０に設けられたドラム駆動部３２の構成を示す図である。ドラム３０には、上述の窓部１１に対応する窓部３４と、窓部１３に対応する窓部３３とが設けられている。ドラム３０は回転軸３６を有し、この回転軸３６により、支持部３１ａおよび３１ｂに設けられた、ベアリングを用いた軸受け３７に対して回転駆動可能に取り付けられる。
【００１７】
ドラム３０の一方の面には、円周上にギア３５が設けられている。支持部３１ｂに設けられたドラム駆動部３２により、ギア３５を介してドラム３０が回転駆動される。ギア３５の内周部の突起４６ａおよび４６ｂは、ドラム３０の回転動作の始点ならびに終点を検出するために設けられる。
【００１８】
図２（ｂ）は、ドラム３０および基台２０に設けられたドラム駆動部３２の構成をより詳細に示すための拡大図である。ドラム駆動部３２は、モータ４０を有すると共に、モータ４０の回転軸により直接駆動されるウォームギア４１、ウォームギア４１による回転を伝達するギア４２ａおよび４２ｂ、ならびに、ギア４２ｂから伝達された回転をドラム３０のギア３５に伝達するギア４３を含むギア群を有する。このギア群によりモータ４０の回転をギア３５に伝達することで、ドラム３０をモータ４０の回転に応じて回転させることができる。モータ４０としては、例えば駆動パルスにより所定角度毎の回転制御を行うステッピングモータを適用することができる。
【００１９】
支持部３１ｂに対して、フォトインタラプタ５１ａおよび５１ｂが設けられる。フォトインタラプタ５１ａおよび５１ｂは、それぞれ、ギア３５の内周部に設けられる突起４６ｂおよび４６ａを検出する。フォトインタラプタ５１ａおよび５１ｂの出力信号は、後述する回転制御部１０４に供給される。この例では、フォトインタラプタ５１ａに突起４６ｂが検出されることで、回転制御部１０４は、ドラム３０の姿勢が回転動作の終点に達した姿勢であると判断する。また、フォトインタラプタ５１ｂに突起４６ａが検出されることで、回転制御部１０４は、ドラム３０の姿勢が回転動作の始点に達した姿勢であると判断する。
【００２０】
以下、フォトインタラプタ５１ｂに突起４６ａが検出される位置から、フォトインタラプタ５１ａに突起４６ｂが検出される位置まで、ドラム３０の円周における長さが大きい方の弧を介してドラム３０が回転する方向を、正方向とする。すなわち、ドラム３０の回転角は、正方向に向けて増加する。
【００２１】
この例では、フォトインタラプタ５１ｂが突起４６ａを検出する検出位置と、フォトインタラプタ５１ａが突起４６ｂを検出する検出位置との間の回転軸３６を挟む角度が２７０°になるように、フォトインタラプタ５１ａおよび５１ｂ、ならびに、突起４６ａおよび４６ｂがそれぞれ配される。
【００２２】
例えば、モータ４０としてステッピングモータを適用した場合、フォトインタラプタ５１ｂによる突起４６ａの検出タイミングと、モータ４０を駆動するための駆動パルス数とに基づきドラム３０の姿勢を特定し、投射レンズ１２による投射角を求めることができる。
【００２３】
なお、モータ４０は、ステッピングモータに限らず、例えばＤＣモータを適用することもできる。この場合、例えば、図２（ｂ）に示されるように、ギア４３に対して同一軸上にギア４３と共に回転するコードホイール４４を設けると共に、支持部３１ｂに対してフォトリフレクタ５０ａおよび５０ｂを設け、ロータリエンコーダを構成する。
【００２４】
コードホイール４４は、例えば、半径方向に位相が異ならされる透過部４５ａおよび反射部４５ｂが設けられる。フォトリフレクタ５０ａおよび５０ｂにより、コードホイール４４からのそれぞれの位相の反射光を受光することで、ギア４３の回転速度と回転方向とを検出できる。そして、これら検出されたギア４３の回転速度および回転方向に基づいてドラム３０の回転速度および回動方向が導出される。導出されたドラム３０の回転速度および回動方向と、フォトインタラプタ５１ａによる突起４６ｂの検出結果とに基づき、ドラム３０の姿勢を特定し、投射レンズ１２による投射角を求めることができる。
【００２５】
上述のような構成において、ドラム部１０の初期姿勢を、投射レンズ１２による投射方向が鉛直方向を向いている姿勢とする。したがって、初期状態では、投射レンズ１２が完全に基台２０に隠れている。図３（ａ）は、初期姿勢のドラム部１０の様子を示す。この例では、この初期姿勢においてフォトインタラプタ５１ｂに突起４６ａが検出され、後述する回転制御部１０４により、ドラム３０が回転動作の始点に達していると判定される。
【００２６】
なお、図３（ａ）、ならびに、後述する図３（ｂ）、図３（ｃ）および図３（ｄ）に例示されるように、窓部１３に対応して距離センサ６０が設けられる。距離センサ６０は、投射レンズ１２による投射方向と同一方向に向けて赤外線を射出するように構成される。上述したように、この距離センサ６０から出力される検出信号に基づき、被投射媒体までの距離を求める。
【００２７】
なお、以下では、特に記載のない限り、「ドラム部１０の方向」および「ドラム部１０の角度」がそれぞれ「投射レンズ１２による投射方向」および「投射レンズ１２による投射角」と同義であるものとする。
【００２８】
プロジェクタ装置１が例えば起動されると、投射レンズ１２による投射方向が第１面側を向くように、ドラム駆動部３２がドラム部１０の回転を開始する。その後、ドラム部１０は、例えば、ドラム部１０の方向すなわち投射レンズ１２による投射方向が第１面側において水平になる位置まで回転し、回転を一旦停止したとする。この、投射レンズ１２による投射方向が第１面側において水平になった場合の投射レンズ１２の投射角を、投射角０°と定義する。図３（ｂ）に、投射角０°のときの、ドラム部１０（投射レンズ１２）の姿勢の様子を示す。以下、この投射角０°の姿勢のときを基準として、投射角θとなるドラム部１０（投射レンズ１２）の姿勢を、θ姿勢と呼ぶ。
【００２９】
例えば、０°姿勢において画像データが入力され、光源が点灯されたとする。ドラム部１０において、光源から射出された光が、駆動回路により駆動された表示素子により画像データに従い変調されて光学系に入射される。そして、画像データに従い変調された光が、投射レンズ１２から水平方向に投射され、スクリーンや壁面などの被投射媒体に照射される。
【００３０】
ユーザは、操作部１４などを操作することで、画像データによる投射レンズ１２からの投射を行ったまま、回転軸３６を中心に、ドラム部１０を回転させることができる。例えば、０°姿勢から正方向にドラム部１０を回転させて回転角を９０°として（９０°姿勢）、投射レンズ１２からの光を基台２０の底面に対して垂直上向きに投射させることができる。図３（ｃ）は、投射角θが９０°のときの姿勢、つまり９０°姿勢のドラム部１０の様子を示す。
【００３１】
ドラム部１０は、９０°姿勢からさらに正方向に回転させることができる。この場合、投射レンズ１２の投射方向は、基台２０の底面に対して垂直上向きの方向から、上記第２面側の方向に変化していく。図３（ｄ）は、ドラム部１０が図３（ｃ）の９０°姿勢からさらに正方向に回転され、投射角θが１８０°のときの姿勢、つまり１８０°姿勢となった様子を示す。各実施形態に係るプロジェクタ装置１では、この１８０°姿勢においてフォトインタラプタ５１ａに突起４６ｂが検出され、後述する回転制御部１０４により、ドラム３０の回転動作の終点に達したと判断される。
【００３２】
ドラム部１０が回転され投射方向が変更されている間も、投射レンズ１２から射出された光が被投射媒体に投射され、画像データに従った画像が、投射位置が移動されながら被投射媒体に投射される。また、投射方向が変更されている間にも、距離センサ６０から出力される検出信号を用いた測距処理、ならびに、測距処理の結果に基づく焦点調整処理が実行される。
【００３３】
なお、この例では、プロジェクタ装置１は、投射を行ったまま、例えば図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示されるようにしてドラム部１０を回転させることで、投射レンズ１２による投射角に応じて、画像データにおける投射領域を変化（移動）させることができる。これにより、投射された画像の内容および当該投射された画像の被投射媒体における投射位置の変化と、入力された画像データに係る全画像領域における投射する画像として切り出された画像領域の内容および位置の変化とを対応させることができる。したがって、ユーザは、入力画像データに係る全画像領域中のどの領域が投射されているかを、投射された画像の被投影媒体における位置に基づき直感的に把握することができると共に、投射された画像の内容を変更する操作を直感的に行うことができる。
【００３４】
ユーザがプロジェクタ装置１による投射画像の投射を終了し、操作部１４に対してプロジェクタ装置１の停止を指示する操作を行いプロジェクタ装置１を停止させると、先ず、ドラム部１０が初期姿勢に戻るように回転制御される。ドラム部１０が鉛直方向を向き、初期姿勢に戻ったことが検出されると、光源が消灯され、光源の冷却に要する所定時間の後、電源がＯＦＦとされる。ドラム部１０を鉛直方向に向けてから電源をＯＦＦとすることで、非使用時に投射レンズ１２面が汚れるのを防ぐことができる。
【００３５】
＜プロジェクタ装置１の内部構成＞
次に、上述したような、各実施形態に係るプロジェクタ装置１の動作を実現するための構成について説明する。図４は、プロジェクタ装置１において、基台２０内に設けられる回路部、ならびに、ドラム部１０内に設けられる光学エンジン部１１０の一例の構成を示す。
【００３６】
光学エンジン部１１０は、光源１１１、表示素子１１４、投射レンズ１２および距離センサ６０を含む。光源１１１は、例えばそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）を発光する３のＬＥＤ(Light  Emitting  Diode)を含む。光源１１１から射出されたＲＧＢ各色の光束は、それぞれ図示されない光学系を介して表示素子１１４に照射される。
【００３７】
以下の説明において、表示素子１１４は、透過型液晶表示素子であり、例えば水平１２８０画素×垂直８００画素のサイズを有するものとする。勿論、表示素子１１４のサイズはこの例に限定されるものではない。表示素子１１４は、図示されない駆動回路によって駆動され、ＲＧＢ各色の光束を画像データに従いそれぞれ変調して射出する。表示素子１１４から射出された、画像データに従い変調されたＲＧＢ各色の光束は、図示されない光学系を介して投射レンズ１２に入射され、プロジェクタ装置１の外部に投射される。
【００３８】
なお、表示素子１１４は、透過型液晶表示素子を用いた構成に限定されない。例えば、表示素子１１４として、ＬＣＯＳ(Liquid  Crystal  on  Silicon)を用いた反射型液晶表示素子、あるいは、ＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）で構成してもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系および駆動回路でプロジェクタ装置１を構成するものとする。
【００３９】
投射レンズ１２は、組み合わされた複数のレンズと、制御信号に応じてレンズを駆動するレンズ駆動部とを有する。例えば、レンズ駆動部は、窓部１３に設けられた距離センサ６０からの出力信号に基づき測距された結果に従い投射レンズ１２に含まれるレンズを駆動して、フォーカス制御を行う。また、レンズ駆動部は、後述する画角制御部１０６から供給されるズーム命令に従いレンズを駆動して画角を変化させ、光学ズームの制御を行う。
【００４０】
上述したように、光学エンジン部１１０は、回転機構部１０５により３６０°の回動を可能とされたドラム部１０内に設けられる。回転機構部１０５は、図２を用いて説明した駆動部３２と、ドラム部１０側の構成であるギア３５とを含み、モータ４０の回転を利用してドラム部１０を所定に回転させる。すなわち、この回転機構部１０５によって、投射レンズ１２の投射方向が変更されることになる。
【００４１】
プロジェクタ装置１の回路部は、画像切り出し部１００と、メモリ１０１と、画像処理部１０２と、画像制御部１０３と、回転制御部１０４と、画角制御部１０６と、測距部１０７と、ＣＰＵ１２０とを含む。
【００４２】
ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)１２０は、それぞれ図示を省略するＲＯＭ(Read  Only  Memory)およびＲＡＭ(Random  Access  Memory)が接続され、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして用いて、投射画像の投射、投射角の変更、画像の切り出しといった、プロジェクタ装置１の各種処理を統括的に制御する。
【００４３】
例えば、ＣＰＵ１２０は、ユーザ操作に応じて操作部１４から供給された制御信号に基づき、プログラムに従いこのプロジェクタ装置１の各部を制御する。これにより、ユーザ操作に従ったプロジェクタ装置１の動作が可能となる。これに限らず、ＣＰＵ１２０は、例えば図示されないデータ入力部から入力されたスクリプトに従いプロジェクタ装置１の各部を制御する。これにより、プロジェクタ装置１の動作の自動制御が可能となる。
【００４４】
静止画像または動画像の画像データがプロジェクタ装置１に入力され、画像切り出し部１００に供給される。画像切り出し部１００は、供給された画像データをメモリ１０１に格納する。メモリ１０１は、画像データを画像単位で格納する。すなわち、画像データが静止画像データの場合は１枚の静止画像毎に、動画像データの場合は当該動画像データを構成するフレーム画像毎に、対応するデータを格納する。メモリ１０１は、例えば、デジタルハイビジョン放送の規格に対応し、１９２０画素×１０８０画素のフレーム画像を１または複数枚格納可能とされている。画像切り出し部１００は、メモリ１０１に格納された画像データに係るフレーム画像の全領域から、画像制御部１０３が指定した画像領域を切り出して（抽出して）画像データとして出力する。
【００４５】
なお、入力画像データは、メモリ１０１における画像データの格納単位に対応したサイズに整形されて、プロジェクタ装置１に入力されると好ましい。この例では、入力画像データは、予め１９２０画素×１０８０画素に画像サイズを整形されてプロジェクタ装置１に入力される。これに限らず、任意のサイズで入力された画像データを１９２０画素×１０８０画素のサイズの画像データに整形する画像整形部を、プロジェクタ装置１の画像切り出し部１００の前段に設けてもよい。
【００４６】
測距部１０７は、距離センサ６０から出力された検出信号が入力されると共に、後述する回転制御部１０４から、ドラム部１０の角度すなわち投射レンズ１２による投射方向を示す角度情報が入力される。測距部１０７は、検出信号に基づき測距処理を行い、角度情報に示される投射方向における距離センサ６０から被投射媒体までの距離を導出する。
【００４７】
また、測距部１０７は、導出した距離に基づき、被投射媒体に対して垂直な投射方向を算出する。この、算出された被投射媒体に対して垂直な投射方向の、投射角０°に対する角度を、投射角θref（第１方向）とする。
【００４８】
後述する画像処理部１０２および画像制御部１０３などにおける処理は、この投射角θrefに基づき行われる。すなわち、この投射角θrefを用いて投射角θを補正することで、プロジェクタ装置１における水平方向（投射角０°）が被投射媒体の投射面に対して垂直ではない場合でも、画像処理部１０２や画像制御部１０３において、投射角θに依存する処理を適切に実行することが可能となる。投射角θrefの算出方法については、後述する。
【００４９】
画像処理部１０２に対して、画像切り出し部１００から出力された画像データと、測距部１０７で取得された投射角θrefとが供給される。画像処理部１０２は、画像処理を施した画像データを、図示されないタイミングジェネレータから供給される垂直同期信号ＶＤに示されるタイミングに基づいて出力する。
【００５０】
画像処理部１０２は、例えば図示されないメモリを用いて、供給された画像データに対して画像処理を施す。例えば、画像処理部１０２は、画像切り出し部１００から供給された画像データに対して、サイズが表示素子１１４のサイズに合致するようにサイズ変換処理を施す。画像処理部１０２は、それ以外にも様々な画像の処理を施すことが出来る。例えば、画像データに対するサイズ変換処理を、一般的な線形変換処理を用いて行うことができる。なお、画像切り出し部１００から供給された画像データのサイズが表示素子１１４のサイズと合致している場合は、当該画像データをそのまま出力してもよい。
【００５１】
さらに、画像処理部１０２は、投射される画像に対し、所謂キーストン補正に関する処理を施すことができる。後述するが、キーストン補正においては、水平方向の歪み補正のための水平補正係数と、垂直方向の歪み補正のための垂直補正係数とを用いる。
【００５２】
画像処理部１０２は、画像データに対して、画像のアスペクト比を一定にして補間（オーバーサンプリング）することにより所定の特性の補間フィルタ処理を施して、画像の一部または全部を大きくすることができる。また、画像処理部１０２は、折り返し歪みを取るために、画像データに対して縮小率に応じたローパスフィルタ処理を施して間引き（サブサンプリング）処理を行うことにより、画像の一部または全部を小さくすることもできる。勿論、画像処理部１０２は、画像データに対してフィルタ処理を施さずにそのままの大きさで出力することもできる。
【００５３】
また、画像処理部１０２は、画像データに対して、ラプラシアンオペレータなどのオペレータを用いたエッジ強調処理を施すことができる。画像処理部１０２が施すエッジ強調処理は、２次微分であるラプラシアンオペレータを用いた処理に限らず、例えば水平方向と垂直方向とに１次元フィルタ処理を施す処理であってもよい。画像データに対してエッジ強調処理を施すことにより、例えば画像が斜め方向に投射された場合に周辺部でフォーカスがずれて画像が暈けてしまう事態が防がれる。すなわち、エッジ強調処理により、上述の周辺部の暈けた画像部分のエッジが強調される。
【００５４】
さらに、画像処理部１０２は、投射画像に対する適応的な輝度調整処理を行うことができる。これにより、上述したキーストン補正などにより投射サイズ（面積）が変更されることで、画面全体の明るさが変化してしまうことが防がれる。さらにまた、画像処理部１０２は、画像データに対して局所的なハーフトーン混入処理や、局所的なローパスフィルタ処理を施すことができる。例えば、画像処理部１０２は、投射される画像テクスチャの周辺部が斜め線を含むような場合に、画像データに対してこれら局所的なハーフトーン混入処理やローパスフィルタ処理を施すことで、エッジジャギが暈され、斜め線がギザギザな線として観察されるのが防がれる。
【００５５】
画像処理部１０２から出力された画像データは、表示素子１１４に供給される。実際には、この画像データは、表示素子１１４を駆動する駆動回路に供給される。駆動回路は、供給された画像データおよび垂直同期信号ＶＤに基づいて表示素子１１４を駆動する。例えば駆動回路は、表示素子１１４による表示を、図示されないタイミングジェネレータから供給される垂直同期信号ＶＤのタイミングに従い更新する。
【００５６】
回転制御部１０４は、例えば操作部１４に対するユーザ操作に応じたＣＰＵ１２０からの命令に従い、ステッピングモータであるモータ４０を駆動するための所定のパルス幅の駆動パルスを生成し、回転機構部１０５に供給する。回転制御部１０４は、図示されないタイミングジェネレータから供給される垂直同期信号ＶＤに対して同期的に駆動パルスを生成する。
【００５７】
回転機構部１０５は、上述したドラム駆動部３２と、フォトインタラプタ５１ａおよび５１ｂとを含む。回転機構部１０５において、ドラム駆動部３２は、回転制御部１０４から供給される駆動パルスに従いモータ４０を駆動して、ドラム部１０（ドラム３０）の回転動作を制御する。
【００５８】
一方、回転制御部１０４に対して、回転機構部１０５から上述したフォトインタラプタ５１ａおよび５１ｂの出力が供給される。回転制御部１０４は、例えばカウンタを有し、駆動パルスのパルス数を計数する。回転制御部１０４は、フォトインタラプタ５１ｂの出力に基づき突起４６ａの検出タイミングを取得し、カウンタに計数されたパルス数を、この突起４６ａの検出タイミングでリセットする。回転制御部１０４は、カウンタに計数されたパルス数に基づき、ドラム部１０（ドラム３０）の角度を逐次的に求めることができ、ドラム部１０の姿勢（角度）を取得できる。ドラム部１０の角度を示す角度情報は、測距部１０７および画像制御部１０３に供給される。
【００５９】
画角制御部１０６は、例えば操作部１４に対するユーザ操作に応じたＣＰＵ１２０からの命令に従い、投射レンズ１２に対してズーム指示、つまり画角の変更指示を出す。投射レンズ１２のレンズ駆動部は、このズーム指示に従いレンズを駆動し、ズーム制御を行う。画角制御部１０６は、ズーム指示、及びそのズーム指示に係るズーム倍率等から導出された画角に関する情報を画像制御部１０３に供給する。
【００６０】
画像制御部１０３は、回転制御部１０４から供給される角度に関する情報と、測距部１０７から供給される投射角θrefと、画角制御部１０６から供給される画角に関する情報とに基づき、画像切り出し部１００による画像切り出し領域を指定する。
【００６１】
このとき、画像制御部１０３は、画像データにおける切り出し領域を、投射レンズ１２の変更の前後の投射方向間の角度に応じたライン位置に基づき指定する。画像制御部１０３は、画像切り出し部１００に対して画像切り出し領域の指定を行う。さらに、画像制御部１０３は、画像切り出し部１００に対して、指定した画像切り出し領域からの画像データの読み出しを、図示されないタイミングジェネレータから供給された垂直同期信号ＶＤと同期して指示する。
【００６２】
なお、上述では、画像切り出し部１００、画像処理部１０２、画像制御部１０３、回転制御部１０４、画角制御部１０６および測距部１０７がそれぞれ別個のハードウェアであるかのように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、これら各部は、ＣＰＵ１２０上で動作するプログラムのモジュールにより実現されてもよい。
【００６３】
＜画像データの切り出し処理＞
次に、各実施形態に係る、画像切り出し部１００による、メモリ１０１に格納される画像データの切り出し処理について説明する。図５は、メモリ１０１に格納される画像データの切り出し処理を説明するための概念図である。図５（ａ）を参照し、メモリ１０１に格納される画像データ１４０から指定された切り出し領域の画像データ１４１を切り出す例について説明する。また、以下の図６〜９を用いた説明では、説明を簡易にするため、画像データに対して幾何学的歪み補正が行われない場合であり、また、画像データの水平方向の画素サイズが表示素子１１４の水平方向画素サイズに一致している場合を前提に説明する。
【００６４】
メモリ１０１は、例えば垂直方向にライン単位、水平方向に画素単位でアドレスが設定され、ラインのアドレスは、画像（画面）の下端から上端に向けて増加し、画素のアドレスは、画像の左端から右端に向けて増加するものとする。
【００６５】
補正制御部１０８は、画像切り出し部１００に対して、メモリ１０１に格納されるＱライン×Ｐ画素の画像データ１４０の切り出し領域として、垂直方向にラインｑ0およびラインｑ1をアドレス指定し、水平方向に画素ｐ0およびｐ1をアドレス指定する。画像切り出し部１００は、このアドレス指定に従い、メモリ１０１から、ラインｑ0〜ｑ1の範囲内の各ラインを、画素ｐ0〜ｐ1にわたって読み出す。このとき、読み出し順は、例えば各ラインは画像の上端から下端に向けて読み出され、各画素は画像の左端から右端に向けて読み出されるものとする。メモリ１０１に対するアクセス制御の詳細については、後述する。
【００６６】
画像切り出し部１００は、メモリ１０１から読み出した、ラインｑ0〜ｑ1、ならびに、画素ｐ0〜ｐ1の範囲の画像データ１４１を画像処理部１０２に供給する。画像処理部１０２では、供給された画像データ１４１による画像のサイズを表示素子１１４のサイズに合わせる、サイズ変換処理を行う。一例として、表示素子１１４のサイズがＲライン×Ｓ画素である場合、下記の式（１）および式（２）を共に満たす、最大の倍率ｍを求める。そして、画像処理部１０２は、画像データ１４１をこの倍率ｍで拡大し、図５（ｂ）に例示されるように、サイズ変換された画像データ１４１’を得る。
ｍ×(ｐ1−ｐ0)≦Ｓ    …（１）
ｍ×(ｑ1−ｑ0)≦Ｒ    …（２）
【００６７】
次に、各実施形態による、投射角に応じた切り出し領域の指定（更新）について説明する。図６は、ドラム部１０が０°姿勢、すなわち、投射角０°の初期状態の場合の切り出し領域指定の例を示す。
【００６８】
なお、上述した図５では、メモリ１０１に格納されるＱライン×Ｐ画素の画像データ１４０の１ラインの画素の中で一部範囲の画素ｐ0〜ｐ1の範囲の画像データ１４１を切り出す場合を例にあげて説明した。以下に示す図６から図８の例でも、実際には、メモリ１０１に格納される画像データ１４０の１ラインのうち一部の範囲の画素を切り出すことができる。しかしながら、投射角に応じた切り出し領域の指定（更新）の説明を簡単にするため、以下に示す図６から図８の例では、１ラインの全部の画素を切り出すものとして説明する。
【００６９】
プロジェクタ装置（ＰＪ）１において、画角αの投射レンズ１２で、スクリーンなどの被投射媒体である投射面１３０に対して、投射角０°で画像１３１0を投射した場合の投射位置を、投射レンズ１２から投射される光の光束中心に対応する位置Ｐｏｓ0とする。また、投射角０°では、メモリ１０１に格納される画像データの、投射角０°の姿勢で投射を行うように予め指定された領域の下端のラインＳから、ラインＬまでの画像データによる画像が投射されるものとする。ラインＳからラインＬの領域には、ライン数ｌｎのラインが含まれるものとする。
【００７０】
なお、ライン数ｌｎは、表示素子１１４の最大の有効領域のライン数である。また、画角αは、表示素子１１４において表示が有効とされている垂直方向の有効領域が最大値を取るときに画像を投射した場合、すなわち、ライン数ｌｎの画像を投射した場合の、投射画像を投射レンズ１２から垂直方向に見込む角である。
【００７１】
画角αおよび表示素子１１４の有効領域について、より具体的な例を用いて説明する。表示素子１１４は、垂直方向のサイズが７２０ラインであるとする。例えば、投射画像データの垂直方向のサイズが７２０ラインであり、表示素子１１４の全てのラインを用いて投射画像データの投射を行う場合、表示素子１１４の垂直方向の有効領域が最大値の７２０ライン（＝ライン数ｌｎ）となる。画角αは、この場合に投射レンズ１２から投射画像の１〜７２０ラインを見込む角となる。
【００７２】
また、投射画像データの垂直方向のサイズが６００ラインであり、表示素子１１４の７２０ライン（＝ライン数ｌｎ）のうち６００ラインのみを用いて投射画像データの投射を行う場合も考えられる。このとき、表示素子１１４の垂直方向の有効領域が６００ラインとなる。この場合は、画角αの、有効領域の最大値に対する投射画像データによる有効領域の部分のみが投射される。
【００７３】
補正制御部１０８は、画像切り出し部１００に対して、メモリ１０１に格納される画像データ１４０のラインＳからラインＬまでを切り出して読み出すように指示する。なお、ここでは、水平方向には、画像データ１４０の左端から右端までを全て読み出すものとする。画像切り出し部１００は、補正制御部１０８の指示に従い、画像データ１４０のラインＳ〜Ｌの領域を切り出し領域に設定し、設定された切り出し領域の画像データ１４１を読み出して画像処理部１０２に供給する。図６の例では、投射面１３０には、画像データ１４０のラインＳからラインＬまでの、ライン数ｌｎの画像データ１４１0による画像１３１0が投射される。この場合、画像データ１４０の全領域のうち、ラインＬから上端のラインまでに係る領域の画像データ１４２による画像は、投射されないことになる。
【００７４】
次に、例えば操作部１４に対するユーザ操作によりドラム部１０が回転され、投射レンズ１２の投射角が角度θとなった場合について説明する。各実施形態では、ドラム部１０が回転され投射レンズ１２による投射角が変化した場合に、投射角θに応じて画像データ１４０のメモリ１０１からの切り出し領域が変更される。
【００７５】
投射角θに対する切り出し領域の設定について、図７を用いてより具体的に説明する。例えばドラム部１０を、投射レンズ１２による投射位置が０°姿勢から正方向に回転させ、投射レンズ１２の投射角が角度θ（＞０°）になった場合について考える。この場合、投射面１３０に対する投射位置が、投射角０°の投射位置Ｐｏｓ0に対して上方の投射位置Ｐｏｓ1に移動する。このとき、補正制御部１０８は、画像切り出し部１００に対して、メモリ１０１に格納される画像データ１４０に対する切り出し領域を、次の式（３）および式（４）に従い指定する。式（３）は、切り出し領域の下端のラインＲSを示し、式（４）は、切り出し領域の上端のラインＲLを示す。
【００７６】
ＲS＝θ×(ｌｎ／α)＋Ｓ    …（３）
ＲL＝θ×(ｌｎ／α)＋Ｓ＋ｌｎ    …（４）
【００７７】
なお、式（３）および式（４）において、値ｌｎは、投射領域内に含まれるライン数（例えば表示素子１１４のライン数）を示す。また、値αは投射レンズ１２の画角、値Ｓは、図６を用いて説明した、０°姿勢における切り出し領域の下端のラインをそれぞれ示す。
【００７８】
式（３）および式（４）において、(ｌｎ／α)は、画角αがライン数ｌｎを投射する場合の、単位画角当たりのライン数（投射面の形状によって変化する略平均化されたライン数の概念を含む）を示す。したがって、θ×(ｌｎ／α)は、プロジェクタ装置１における、投射レンズ１２による投射角θに対応するライン数を表す。これは、投射角が角度Δθだけ変化するとき、投射画像の位置が、投射画像におけるライン数｛Δθ×(ｌｎ／α)｝分の距離だけ移動することを意味する。したがって、式（３）および式（４）は、投射角が角度θの場合の投射画像の、画像データ１４０における下端および上端のライン位置をそれぞれ示す。これは、投射角θにおけるメモリ１０１上の画像データ１４０に対する読み出しアドレスに対応する。
【００７９】
このように、各実施形態においては、メモリ１０１から画像データ１４０を読み出す際のアドレスが、投射角θに応じて指定される。これにより、メモリ１０１から、画像データ１４０の、投射角θに応じた位置の画像データ１４１1が読み出され、読み出された画像データ１４１1に係る画像１３１1が、投射面１３０の投射角θに対応する投射位置Ｐｏｓ1に投射される。
【００８０】
そのため、各実施形態によれば、表示素子１１４のサイズよりも大きいサイズの画像データ１４０を投射する場合に、投射される画像内の位置と、画像データ内の位置との対応関係が保たれる。また、ドラム３０を回転駆動するためのモータ４０の駆動パルスに基づき投射角θを求めているため、ドラム部１０の回転に対して略遅延の無い状態で投射角θを得ることができると共に、投射画像や周囲の環境に影響されずに投射角θを得ることが可能である。
【００８１】
次に、投射レンズ１２による光学ズームを行った場合の切り出し領域の設定について説明する。既に説明したように、プロジェクタ装置１の場合、レンズ駆動部が駆動され投射レンズ１２の画角αが増加または減少されることで、光学ズームが行われる。光学ズームによる画角の増加分を角度Δとし、光学ズーム後の投射レンズ１２の画角を画角(α＋Δ)とする。
【００８２】
この場合、光学ズームにより画角が増加しても、メモリ１０１に対する切り出し領域は変化しない。換言すれば、光学ズーム前の画角αによる投射画像に含まれるライン数と、光学ズーム後の画角(α＋Δ)による投射画像に含まれるライン数は、同一である。したがって、光学ズーム後は、光学ズーム前に対して単位角度当たりに含まれるライン数が変化することになる。
【００８３】
光学ズームを行った場合の切り出し領域の指定について、図８を用いてより具体的に説明する。図８の例では、投射角θの状態で、画角αに対して画角Δ分を増加させる光学ズームを行っている。光学ズームを行うことで、投射面１３０に投射される投射画像は、例えば投射レンズ１２に投射される光の光束中心（投射位置Ｐｏｓ2）を共通として、画像１３１２として示されるように、光学ズームを行わない場合に対して画角Δ分拡大される。
【００８４】
画角Δ分の光学ズームを行った場合、画像データ１４０に対して切り出し領域として指定されるライン数をｌｎラインとすると、単位角度当たりに含まれるライン数は、｛ｌｎ／(α＋Δ)｝で表される。したがって、画像データ１４０に対する切り出し領域は、次の式（５）および式（６）により指定される。なお、式（５）および式（６）における各変数の意味は、上述の式（３）および式（４）と共通である。
ＲS＝θ×｛ｌｎ／(α＋Δ)｝＋Ｓ    …（５）
ＲL＝θ×｛ｌｎ／(α＋Δ)｝＋Ｓ＋ｌｎ    …（６）
【００８５】
画像データ１４０から、この式（５）および式（６）に示される領域の画像データ１４１2が読み出され、読み出された画像データ１４１2に係る画像１３１2が、投射レンズ１２により、投射面１３０の投射位置Ｐｏｓ2に対して投射される。
【００８６】
このように、光学ズームを行った場合には、単位角度当たりに含まれるライン数が光学ズームを行わない場合に対して変化し、投射角θの変化に対するラインの変化量が、光学ズームを行わない場合に比べて異なったものとなる。これは、メモリ１０１に対する投射角θに応じた読み出しアドレスの指定において、光学ズームにより増加した画角Δ分のゲインが変更された状態である。
【００８７】
各実施形態においては、メモリ１０１から画像データ１４０を読み出す際のアドレスは、投射角θと投射レンズ１２の画角αに応じて指定される。これにより、光学ズームを行った場合であっても、投射すべき画像データ１４１2のアドレスを、メモリ１０１に対して適切に指定することができる。したがって、光学ズームを行った場合であっても、表示素子１１４のサイズよりも大きいサイズの画像データ１４０を投射する場合に、投射される画像内の位置と、画像データ内の位置との対応関係が保たれる。
【００８８】
次に、画像の投射位置に対してオフセットが与えられた場合について、図９を用いて説明する。プロジェクタ装置１の使用に際して、必ずしも０°姿勢（投射角０°）が投射位置の最下端になるとは限らない。例えば図９に例示されるように、所定の投射角θofstによる投射位置Ｐｏｓ3を、最下端の投射位置にする場合も考えられる。この場合、画像データ１４１3による画像１３１3は、オフセットが与えられない場合に比べて、投射角θofstに対応する高さだけ上にずれた位置に投射されることになる。この、画像データ１４０の最下端のラインを最下端とする画像を投射する際の投射角θを、オフセットによるオフセット角θofstとする。
【００８９】
この場合、例えば、このオフセット角θofstを投射角０°と見做して、メモリ１０１に対する切り出し領域を指定することが考えられる。上述した式（３）および式（４）に当て嵌めると、下記の式（７）および式（８）のようになる。なお、式（７）および式（８）における各変数の意味は、上述の式（３）および式（４）と共通である。
【００９０】
ＲS＝(θ−θofst)×(ｌｎ／α)＋Ｓ    …（７）
ＲL＝(θ−θofst)×(ｌｎ／α)＋Ｓ＋ｌｎ    …（８）
【００９１】
＜メモリ制御について＞
次に、図１０〜図１３を用いて、メモリ１０１のアクセス制御について説明する。画像データは、垂直同期信号ＶＤ毎に、画面上水平方向に各ライン毎に画像の左端から右端に向けて各画素が順次伝送され、各ラインは、画像の上端から下端に向けて順次伝送される。なお、以下では、画像データは、デジタルハイビジョン規格に対応した、水平１９２０画素×垂直１０８０画素（ライン）のサイズをもつ場合を例として説明する。
【００９２】
以下では、メモリ１０１が、それぞれ独立してアクセス制御が可能な、４つのメモリ領域１０１Ｙ1、１０１Ｙ2、１０１Ｔ1および１０１Ｔ2を含む場合のアクセス制御の例について説明する。すなわち、図１０に示されるように、メモリ１０１は、それぞれ水平１９２０画素×垂直１０８０画素（ライン）のサイズで画像データの書き込み・読み出しに用いられるメモリ領域１０１Ｙ1および１０１Ｙ2と、それぞれ水平１０８０画素×垂直画素１９２０（ライン）のサイズで画像データの書き込み・読み出しに用いられるメモリ領域１０１Ｔ1および１０１Ｔ2とがそれぞれ設けられている。以下、各メモリ領域１０１Ｙ1、１０１Ｙ2、１０１Ｔ1および１０１Ｔ2を、それぞれメモリ領域Ｙ1、メモリ領域Ｙ2、メモリ領域Ｔ1およびメモリ領域Ｔ2として説明する。
【００９３】
図１１は、画像切り出し部１００によるメモリ１０１に対するアクセス制御を説明するためのタイムチャートの一例である。図１１（ａ）は、投射レンズ１２の投射角θ、図１１（ｂ）は、垂直同期信号ＶＤを示す。また、図１１（ｃ）は、画像切り出し部１００に入力される画像データＤ1、Ｄ2、…の入力タイミング、図１１（ｄ）〜図１１（ｇ）は、それぞれメモリ領域Ｙ1、Ｔ1、Ｙ2およびＴ2に対する画像切り出し部１００からのアクセスの例を示す。なお、図１１（ｄ）〜図１１（ｇ）において、「Ｒ」が付されているブロックは、読み出しを示し、「Ｗ」が付されているブロックは、書き込みを示す。
【００９４】
画像切り出し部１００に対して、垂直同期信号ＶＤ毎に、それぞれ１９２０画素×１０８０ラインの画像サイズを持つ画像データＤ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5、Ｄ6、…が入力される。各画像データＤ1、Ｄ2、…は、垂直同期信号ＶＤに同期して、垂直同期信号ＶＤの後から入力される。また、各垂直同期信号ＶＤに対応する投射レンズ１２の投射角を、それぞれ投射角θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、…とする。投射角θは、このように垂直同期信号ＶＤ毎に取得される。
【００９５】
先ず、画像切り出し部１００に対して、画像データＤ1が入力される。各実施形態に係るプロジェクタ装置１は、上述したように、ドラム部１０を回転させることで投射レンズ１２による投射角θを変化させて投射画像の投射位置を移動させると共に、投射角θに応じて画像データに対する読み出し位置を指定する。そのため、画像データは、垂直方向により長いと都合がよい。一般的には、画像データは、水平方向のサイズが垂直方向のサイズよりも大きいことが多い。そこで例えば、ユーザがカメラを９０°回転させて撮像を行い、この撮像で得られた画像データをプロジェクタ装置１に入力することが考えられる。
【００９６】
すなわち、画像切り出し部１００に入力される画像データＤ1、Ｄ2、…による画像は、図１２（ａ）にイメージとして示される画像１６０のように、画像の内容から判断して正しい向きの画像から９０°回転された、横向きの画像とされている。
【００９７】
画像切り出し部１００は、入力された画像データＤ1を、先ず、メモリ領域Ｙ1に対して、画像データＤ1の入力タイミングに対応したタイミングＷＤ1で書き込む（図１１（ｄ）のタイミングＷＤ1）。画像切り出し部１００は、画像データＤ1を、図１２（ｂ）の左側に示されるように、水平方向に向けてライン順にメモリ領域Ｙ1に対して書き込む。図１２（ｂ）の右側に、こうしてメモリ領域Ｙ1に書き込まれた画像データＤ1による画像１６１をイメージとして示す。画像データＤ1は、入力時の画像１６０と同じイメージの画像１６１として、メモリ領域Ｙ1に書き込まれる。
【００９８】
画像切り出し部１００は、図１２（ｃ）に示されるように、メモリ領域Ｙ1に書き込んだ画像データＤ1を、当該画像データＤ1を書き込んだ垂直同期信号ＶＤの次の垂直同期信号ＶＤの開始と同時のタイミングＲＤ1で、メモリ領域Ｙ1から読み出す（図１１（ｄ）のタイミングＲＤ1）。
【００９９】
このとき、画像切り出し部１００は、画像データＤ1を、画像の左下隅の画素を読み出し開始画素として、垂直方向に順次ラインを跨いで画素毎に読み出していく。画像の上端の画素を読み出すと、次は、垂直方向の読み出し開始位置の画素の右隣の画素を読み出し開始画素として、垂直方向に各画素を読み出す。この動作を、画像の右上隅の画素の読み出しが終了するまで、繰り返す。
【０１００】
換言すれば、画像切り出し部１００は、ライン方向を画像の下端から上端に向けた垂直方向として、メモリ領域Ｙ1からの画像データＤ1の読み出しを、当該垂直方向のライン毎に、画像の左端から右端に向けて画素毎に順次読み出す。
【０１０１】
画像切り出し部１００は、このようにしてメモリ領域Ｙ1から読み出した画像データＤ1の画素を、図１３（ａ）の左側に示されるように、メモリ領域Ｔ1に対して、ライン方向に向けて画素毎に順次書き込んでいく（図１１（ｅ）のタイミングＷＤ1）。すなわち、画像切り出し部１００は、メモリ領域Ｙ1から例えば１画素を読み出す毎に、読み出したこの１画素をメモリ領域Ｔ1に書き込む。
【０１０２】
図１３（ａ）の右側は、こうしてメモリ領域Ｔ1に書き込まれた画像データＤ1による画像１６２のイメージを示す。画像データＤ1は、水平１０８０画素×垂直１９２０画素（ライン）のサイズとしてメモリ領域Ｔ1に書き込まれ、入力時の画像１６０が時計回りに９０°回転されて水平方向と垂直方向とが入れ替えられた画像１６２とされる。
【０１０３】
画像切り出し部１００は、メモリ領域Ｔ1に対して画像制御部１０３に指定された切り出し領域のアドレス指定を行い、当該切り出し領域として指定された領域の画像データをメモリ領域Ｔ1から読み出す。この読み出しのタイミングは、図１１（ｅ）にタイミングＲＤ1として示されるように、画像データＤ1が画像切り出し部１００に入力されたタイミングに対して、２垂直同期信号ＶＤの分だけ遅延することになる。
【０１０４】
各実施形態によるプロジェクタ装置１は、上述したように、ドラム部１０を回転させることで投射レンズ１２による投射角θを変化させて投射画像の投射位置を移動させると共に、投射角θに応じて画像データに対する読み出し位置を指定する。例えば、画像データＤ1が、投射角θ1のタイミングで画像切り出し部１００に入力される。この画像データＤ1による画像を実際に投射するタイミングにおける投射角θは、投射角θ1から、投射角θ1と異なる投射角θ3に変化していることが有り得る。
【０１０５】
そのため、メモリ領域Ｔ1から画像データＤ1を読み出す際の切り出し領域は、この投射角θの変化分を見込んで、投射される画像に対応する画像データの領域よりも大きい範囲で読み出すようにする。
【０１０６】
図１３（ｂ）を用いてより具体的に説明する。図１３（ｂ）の左側は、メモリ領域Ｔ1に格納される画像データＤ1による画像１６３のイメージを示す。この画像１６３において、実際に投射される領域を投射領域１６３ａとし、他の領域１６３ｂは、非投射領域であるとする。この場合、画像制御部１０３は、メモリ領域Ｔ1に対して、投射領域１６３ａの画像に対応する画像データの領域よりも、少なくとも、２垂直同期信号ＶＤの期間で投射レンズ１２による投射角θが最大に変化した場合の変化分に相当するライン数分大きい切り出し領域１７０を指定する。
【０１０７】
画像切り出し部１００は、画像データＤ1をメモリ領域Ｔ1に書き込んだ垂直同期信号ＶＤの次の垂直同期信号ＶＤのタイミングで、この切り出し領域１７０からの画像データの読み出しを行う。こうして、投射角θ3のタイミングで、投射を行う画像データがメモリ領域Ｔ1から読み出され、後段の画像処理部１０２を経て表示素子１１４に供給され、投射レンズ１２から投射される。
【０１０８】
画像切り出し部１００に対し、画像データＤ1が入力された垂直同期信号ＶＤの次の垂直同期信号ＶＤのタイミングで、画像データＤ2が入力される。このタイミングでは、メモリ領域Ｙ1は画像データＤ1が書き込まれている。そのため、画像切り出し部１００は、画像データＤ2をメモリ領域Ｙ2に書き込む（図１１（ｆ）のタイミングＷＤ2）。このときの、画像データＤ2のメモリ領域Ｙ2への書き込み順は、上述の画像データＤ1のメモリ領域Ｙ1への書き込み順と同様であり、イメージも同様である（図１２（ｂ）参照）。
【０１０９】
すなわち、画像切り出し部１００は、画像データＤ2を、画像の左下隅の画素を読み出し開始画素として、垂直方向に順次ラインを跨いで画素毎に画像の上端の画素まで読み出し、次に垂直方向の読み出し開始位置の画素の右隣の画素を読み出し開始画素として、垂直方向に各画素を読み出す（図１１（ｆ）のタイミングＲＤ2）。この動作を、画像の右上隅の画素の読み出しが終了するまで、繰り返す。画像切り出し部１００は、このようにしてメモリ領域Ｙ2から読み出した画像データＤ2の画素を、メモリ領域Ｔ2に対して、ライン方向に向けて画素毎に順次書き込んで（図１１（ｇ）のタイミングＷＤ2）いく（図１３（ａ）左側参照）。
【０１１０】
画像切り出し部１００は、メモリ領域Ｔ2に対して画像制御部１０３に指定された切り出し領域のアドレス指定を行い、当該切り出し領域として指定された領域の画像データを、図１３（ｇ）のタイミングＲＤ2でメモリ領域Ｔ2から読み出す。このとき、上述したように、画像制御部１０３は、メモリ領域Ｔ2に対して、投射角θの変化分を見込んだ、投射される画像に対応する画像データの領域よりも大きい領域を切り出し領域１７０として指定する。
【０１１１】
画像切り出し部１００は、画像データＤ2をメモリ領域Ｔ2に書き込んだ垂直同期信号ＶＤの次の垂直同期信号ＶＤのタイミングで、この切り出し領域１７０からの画像データの読み出しを行う。こうして、投射角θ2のタイミングで画像切り出し部１００に入力された画像データＤ2における切り出し領域１７０の画像データが、投射角θ4のタイミングでメモリ領域Ｔ2から読み出され、後段の画像処理部１０２を経て表示素子１１４に供給され、投射レンズ１２から投射される。
【０１１２】
以降、同様にして、画像データＤ3、Ｄ4、Ｄ5、…に対して、メモリ領域Ｙ1およびＴ1の組と、メモリ領域Ｙ2およびＴ2の組とを交互に用いて順次処理していく。
【０１１３】
上述のように、各実施形態では、メモリ１０１に対して、水平１９２０画素×垂直１０８０画素（ライン）のサイズで画像データの書き込み読み出しに用いられるメモリ領域Ｙ1、Ｙ2の領域と、水平１０８０画素×垂直１９２０（画素ライン）のサイズで画像データの書き込み読み出しに用いられるメモリ領域Ｔ1、Ｔ2の領域とをそれぞれ設けている。これは、一般に、画像メモリに用いられるＤＲＡＭ(Dynamic  Random  Access  Memory)は、水平方向のアクセスに対して、垂直方向のアクセスの方がアクセス速度が遅いためである。他の、水平方向と垂直方向とで同等のアクセス速度を得られる、ランダムアクセス容易なメモリを用いる場合、画像データに応じた容量のメモリを２面用いる構成としてもよい。
【０１１４】
＜キーストン補正＞
図１４〜図１８を用いて、キーストン補正について概略的に説明する。図１４および図１５は、プロジェクタ装置１の投射レンズ１２のスクリーン１４０１に対する投射方向と、被投射媒体であるスクリーン１４０１上に投射される投射画像との関係を示す。図１４に示すように、投射角が０°で、投射レンズ１２の光軸がスクリーン１４０１に対して垂直になっている場合には、投射画像１４０２は、プロジェクタ装置１から投射される画像データの形状と同一の矩形状となり、投射画像１４０２に歪みは生じない。
【０１１５】
一方、図１５に示すように、スクリーン１４０１に対して傾斜させて画像データを投射する場合には、矩形状となるべき投射画像１５０２が台形状に歪むという、いわゆる台形歪みが発生する。
【０１１６】
このため、投射対象の画像データに対して、スクリーンなどの被投射媒体上の投射画像に生じる台形歪みと逆向きの台形状に変換する台形歪み補正（キーストン補正）などの幾何学的歪み補正を行う。この台形歪み補正により、図１６に示すように、被投射媒体上に投射される投射画像は、歪みが抑制された矩形状の画像１６０１となる。
【０１１７】
台形歪み補正は、投射画像の水平方向の歪を補正するための水平補正係数と、垂直方向の歪を補正するための垂直補正係数とを用いて行われる。
【０１１８】
水平方向の歪み補正について、概略的に説明する。図１５に示したように、投射レンズ１２の投射方向がスクリーン１４０１に対して傾斜しており、投射方向が被投射媒体の投射面に対して垂直ではない場合に、矩形画像による投射画像の下辺の長さと上辺の長さとが異なる。すなわちこの場合、投射画像の各ラインの長さが、スクリーン１４０１上の位置に応じて異なる。水平方向の歪み補正では、この投射画像の各ラインの長さが均一になるように、補正を行う。水平歪の補正を行うための水平補正係数は、画角と投射角θと各ラインの画像データにおける垂直方向の位置との関数になる。
【０１１９】
垂直方向の歪み補正について、概略的に説明する。図１７および図１８を用いて、垂直な面に対して投射される画像について説明する。図１７において、位置Ｂをドラム部１０の回転軸３６の位置として、位置Ｂから距離ｒだけ離れた投射面Ｗに、投射レンズ１２から画像を投射する場合について考える。
【０１２０】
上述の円筒モデルでは、位置Ｂを中心とする半径ｒの弧Ｃを投射面として投射画像が投射される。弧Ｃの各点は、位置Ｂから等距離であり、投射レンズ１２から投射される光の光束中心は、弧Ｃを含む円の半径となる。したがって、投射角θを０°のθ0からθ1、θ2、…と増加させても、投射画像は常に同じサイズで投射面に対して投射される。
【０１２１】
一方、垂直な面である投射面Ｗに対して投射レンズ１２から画像を投射する場合、投射角θをθ0からθ1、θ2、…と増加させると、投射レンズ１２から投射された光の光束中心が投射面Ｗに照射される位置が、正接関数の特性に従い角度θの関数にて変化する。したがって、投射画像は、投射角θが大きくなるに連れ、下記の式（９）に示される比率Ｍに従い、上方向に伸びる。
Ｍ＝(180×tanθ)／(θ×π)    …（９）
【０１２２】
式（９）によれば、例えば投射角θ＝４５°の場合、約１．２７倍の比率で投射画像が伸びることになる。また、投射面Ｗが半径ｒの長さに対してさらに高く、投射角θ＝６０°での投射が可能である場合、投射角θ＝６０°においては、約１．６５倍の比率で投射画像が伸びることになる。また、投射面Ｗ上の投射画像におけるライン間隔も、図１８に例示されるように、投射角θが大きくなるに連れ広くなる。この場合、１つの投射画像内における投射面Ｗ上の位置に応じて、上述の式（９）に従いライン間隔が広くなることになる。
【０１２３】
このように、投射角θが大きくなるに連れ、投射画像が垂直方向へ伸びると共にライン間隔が広がることで、垂直方向の歪が発生する。そこで、画像処理部１０２は、投射レンズ１２の投射角θに従って、上述の式（９）の逆数の比率で、投射を行う画像の画像データに対して縮小処理を行う。より具体的には、画像処理部１０２は、式（９）の逆数の比率に基づく垂直補正係数に従い、投射画像の上端側に近付くに連れ間引くラインの数を増やす、ライン間引き処理を行う。この場合、垂直補正係数は、画角と投射角θと表示素子１１４の総ライン数との関数となる。
【０１２４】
ここで、上述のキーストン補正を行わない場合の、投射角θの変化に伴う投射画像の変化について、図１９を用いて説明する。図１９は、水平な台座２に設置されたプロジェクタ装置１のドラム部１０を図中に矢印Ａで示される回転方向で回転させ、投射レンズ１２（図示しない）の投射角θを、−９０°から増加させる例を示す。このとき、床６および天井４は台座２に対して水平であり、壁３は、台座２に対して垂直であるものとする。すなわち、ドラム部１０の投射角θ＝０°および９０°のときに、投射レンズ１２の投射方向が、壁３および天井４に対してそれぞれ垂直なるものとする。
【０１２５】
この場合、投射角−９０°では、投射レンズ１２の投射方向が床６に対して垂直であり、歪の無い投射画像１６０ａが得られる。投射角θを−９０°から増加させていくと、投射画像１６０ｂおよび１６０ｃのように、投射角θの増加方向に向けて順次奥側の辺が手前側の辺よりも長くなると共に縦のサイズも伸び、投射角θの増加に従い歪が大きくなる。
【０１２６】
投射角θをさらに増加させて、投射方向が床６と壁３との境界７を超えると、それまでとは逆に、投射角θの増加に従い歪みが小さくなる（投射画像１６０ｄおよび１６０ｅ）。そして、投射角θ＝０°になると、歪の無い投射画像１６０ｅが得られる。投射角θを０°から増加させると、投射画像１６０ｆおよび１６０ｇのように、投射角θの増加に従い歪が大きくなる。
【０１２７】
投射角θをさらに増加させて、投射方向が壁３と天井４との境界５を超えると、それまでとは逆に、投射角θの増加に従い歪みが小さくなる（投射画像１６０ｈおよび１６０ｉ）。そして、投射角θ＝９０°で歪の無い投射画像１６０ｊとなり、さらに投射角θを増加させると、投射角θの増加に従い歪みが大きくなる（投射画像１６０ｋ）。
【０１２８】
このように、投射角θの単調な増加に対して、所定の投射方向（θ＝−９０°、９０°および０°、ならびに、壁３と天井４および床６との境界５および７）を境界として、歪の増加方向が変化する。これらの投射方向のうち、投射角θ＝−９０°、９０°および０°は、投射方向が被投射媒体の投射面に対して垂直になる投射方向であリ、これらの投射方向の前後で、投射角θの変化の方向に対する投射レンズ１２から被投射媒体までの距離の変化の方向が切り替わる。また、境界５および７は、被投射媒体の面が不連続になる部分であって、この場合も、これらの投射方向の前後で、投射角θの変化の方向に対する投射レンズ１２から被投射媒体までの距離の変化の方向が切り替わる。
【０１２９】
したがって、これらの、投射角θの変化の方向に対する投射レンズ１２から被投射媒体までの距離の変化の方向が切り替わる投射方向の前後で、キーストン補正による水平補正係数および垂直補正係数を、投射方向に応じて切り替える必要がある。以下では、水平補正係数および垂直補正係数を纏めて歪補正係数と呼ぶ。
【０１３０】
すなわち、補正係数として、投射画像の水平および垂直方向の歪を抑制する度合い（以下、歪抑制度合いと呼ぶ）が投射角θの増加に従い大きくなる第１歪補正係数と、歪抑制度合いが投射角θの増加に従い小さくなる第２歪補正係数とを予め用意する。画像処理部１０２は、投射角θに応じてこれら第１および第２歪補正係数を切り替えて、投射する画像データに対してキーストン補正を施す。
【０１３１】
具体的には、例えばドラム部１０の回転が投射角θ＝−９０°から開始されるものとして、画像処理部１０２は、投射角θ＝−９０°から境界７の間では第１歪補正係数を選択し、境界７から投射角θ＝０°の間では第２歪補正係数を選択する。次に、投射角θ＝０°から境界５の間では第１歪補正係数を選択し、境界５から投射角θ＝９０°の間では第２歪補正係数を選択する。さらに、投射角θ以降、次の天井と壁の境界までの間では、第１歪補正係数を選択する。
【０１３２】
上述のようにして投射角θに応じて第１および第２歪補正係数を選択する場合、プロジェクタ装置１における投射角θ＝−９０°、０°および９０°での投射方向が、被投射媒体である床６、壁３および天井４に対してそれぞれ垂直である必要がある。一方、プロジェクタ装置１がドラム部１０の回転方向に対して傾いて設置されている場合、これらの投射方向が床６、壁３および天井４に対して垂直にならない。この場合、第１および第２歪補正係数に含まれる投射角θのパラメータとしてプロジェクタ装置１における投射角θを用いると、実際の投射方向に対して施されるべき補正とは異なった補正が行われてしまうことになる。
【０１３３】
各実施形態においては、距離センサ６０を用いて測定した、プロジェクタ装置１から被投射媒体までの距離に基づき、投射レンズ１２の投射方向が被投射媒体に対して垂直になる投射角θ（＝投射角θref）を取得する。また、当該距離に基づき、例えば壁３および天井４のような、互いに交差する２の被投射媒体の交線の投射角θを取得する。画像処理部１０２は、取得されたこれらの投射角θの前後で第１および第２歪補正係数を切り替えてキーストン補正を行う。
【０１３４】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、距離センサ６０による被投射媒体との間の距離の測定を、ドラム部１０を回転させながら行い、投射角θに応じた距離の変化を取得する。測距部１０７は、この距離の変化の変曲点に基づき、被投射媒体に対して垂直な投射方向と、互いに交差する２の被投射媒体の交線に対する投射方向とを求め、これらの投射方向の投射角θを取得する。
【０１３５】
図２０を用いて説明する。図２０は、プロジェクタ装置１が設置される台座２が水平に対して、ドラム部１０の回転の負方向に傾いている場合を示している。このような状態において、例えばプロジェクタ装置１のドラム部１０を、投射角θ＝０°から反時計回りに回転させながら、被投射媒体である壁３および天井４までの距離を距離センサ６０で測定する。測距部１０７は、距離センサ６０から出力される検出信号と、回転制御部１０４から供給される角度情報とに基づき、各投射角θにおける距離ｒを取得する。図２０の例では、投射角θ＝０°において距離ｒstが取得されたことが示されている。
【０１３６】
図２０において、距離ｒ0は、投射方向が壁３に垂直な場合の距離、距離ｒ1は、投射方向が天井４に垂直な場合の距離である。また、距離ｒMは、境界５における距離である。図２０から分かるように、プロジェクタ装置１がドラム部１０の回転の負方向に傾いているため、距離ｒstは、距離ｒ0に対して長い距離となっている。また、投射角θ＝０°の場合の投射方向と、壁３に垂直な投射方向とがなす角度を、角度θrefとし、投射角θMにおいて、投射方向が境界５と一致するものとする。
【０１３７】
例えば、測距部１０７は、回転制御部１０４から供給される角度情報が示す角度（投射角θ）の所定間隔毎に、距離センサ６０から出力される検出信号を取り込んで、取り込んだ検出信号から距離ｒを算出する。そして、算出した距離ｒの、投射角θに応じた変化の変曲点を求める。図２０の例では、壁３に対する距離ｒは、投射角θに対して、概略的にはｃｏｓθの逆数に従い変化する。また、天井に対する距離ｒは、投射角θに対して、概略的にはｓｉｎθの逆数に従い変化する。
【０１３８】
図２１は、図２０の例における投射角θに対する距離ｒの変化を概略的に示す。距離ｒは、ｃｏｓθの逆数に従い投射角θ＝０から徐々に減少し、投射方向が壁３に対して垂直になる点で壁３に対する距離ｒが最短（距離ｒ0）となリ、それ以降では距離ｒが増加する。したがって、この投射方向が距離ｒの変化の変曲点となる。この変曲点は、下に凸の変曲点である。測距部１０７は、この下に凸の変曲点を距離ｒの変化に基づき検出し、検出した変曲点に対応する投射角θrefを取得する。
【０１３９】
当該変曲点から投射角θを増加させると、距離ｒの壁３に対する測定点が上方向に移動し、壁３と天井４との境界５に到達する。この境界５において距離ｒの変化の方向が変わり、さらに投射角θを増加させると、距離ｒがｓｉｎθの逆数に従い徐々に減少する。したがって、投射方向が境界５と対応する投射角θMが、距離ｒの変曲点となる。この変曲点は、上に凸の変曲点である。測距部１０７は、この上に凸の変曲点を距離ｒの変化に基づき検出し、検出した変曲点に対応する投射角θMを取得する。
【０１４０】
境界５以降、投射角θの増加に伴い距離ｒが徐々に減少し、投射方向が天井４に対して垂直になる点で天井４に対する距離ｒが最短（距離ｒ1）になリ、それ以降では距離ｒが増加する。したがって、この投射方向が距離ｒの変化の変曲点となる。この変曲点は、上述した投射角θrefにおける変曲点と同様に、下に凸の変曲点である。測距部１０７は、この下に凸の変曲点を距離ｒの変化に基づき検出する。壁３と天井４とがなす角度が９０°であれば、ここで検出された下に凸の変曲点に対応する投射角θは、９０°＋θrefとなる。
【０１４１】
以上のように、測距部１０７は、ドラム部１０の回転に伴いなされた測距結果に基づき、２の下に凸の変曲点と、１の上に凸の変曲点とを検出し、それぞれに対応する投射角θを取得する。例えば、測距部１０７は、プロジェクタ装置１の起動時における初期動作として上述の変曲点検出動作を実行し、各変曲点における投射角θを予め取得する。これに限らず、操作部１４に対するユーザ操作に従い上述の変曲点検出動作を実行することもできる。
【０１４２】
測距部１０７は、実際の画像データによる画像の投射の際には、例えば、回転制御部１０４から出力される角度情報に示される角度を、予め取得した投射角θrefを用いて補正して、投射方向を示す投射角θ’（第２方向）として画像処理部１０２に渡す。また、測距部１０７は、この投射角θ’と共に、回転制御部１０４から出力される角度情報に示される角度と、予め取得した各変曲点に対応する投射角θとに基づき、第１および第２歪補正係数のうち何れを用いるかを示す情報を画像処理部１０２に渡す。画像処理部１０２は、投射角θ’と、第１および第２歪補正係数のうち何れを用いるかを示す情報とに基づき、画像データに対してキーストン補正を施す。
【０１４３】
また、測距部１０７は、上述の投射角θ’を、画像制御部１０３にも渡す。画像制御部１０３は、この投射角θ’に従い、画像切り出し部１００に対して切り出す画像領域を指定する。
【０１４４】
このように、本第１の実施形態においては、例えばプロジェクタ装置１の初期動作などにおいてドラム部１０を投射角θの所定の角度範囲内で回転させながら測距を行うことで、投射方向が壁３や天井４などの被投射媒体に対して垂直になる投射角θrefを取得することができ、ユーザは、プロジェクタ装置１自体の傾きを意識すること無く、適切な投射画像を楽しむことができる。
【０１４５】
また、上述の測距の結果に基づき、第１および第２の歪補正係数が切り替わる投射角θを取得することができるため、例えば壁３および天井４の境界５などの投射角θを手動で設定すること無く、ドラム部１０の回転の各状態において適切にキーストン補正を実行することができる。
【０１４６】
なお、上述では、壁３と天井４との境界５が１つだけの例について説明したが、本第１の実施形態によれば、図２２に例示される、境界５ａ、５ｂおよび５ｃのように複数の境界が含まれる場合にも対応できる。例えば距離ｒの投射角θに対する変化を微分することで、投射方向が被投射媒体に対して垂直になる投射角θに対応する変曲点と、各境界５ａ、５ｂおよび５ｃに対応する変曲点とを区別することができる。
【０１４７】
また、上述では、ドラム部１０に１の距離センサ６０が設けられているが、これはこの例に限定されない。すなわち、図２３に例示されるように、ドラム部１０に対して、複数の距離センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄを設けてもよい。図２３の例では、ドラム部１０に対し、４の距離センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが９０°の角度間隔で設けられ、各距離センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄに対応して窓部１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄが設けられている。上述の１の距離センサ６０のみを用いた場合には、各変曲点の検出の際には、ドラム部１０を、例えば初期状態の投射角θ＝−９０°から投射角θ＝１８０°まで、２７０°の角度範囲で回転させる必要がある。これに対して、図２３の例では、ドラム部１０の高々９０°の角度範囲の回転で３６０°全周の測距をカバーでき、各変曲点をより高速に取得可能である。勿論、距離センサ６０の個数は４に限らず、２若しくは３、または、５以上でもよく、各距離センサ６０の間隔も、９０°に限られない。
【０１４８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本第２の実施形態では、距離センサ６０により、被投射媒体上の任意の２点に対する距離をそれぞれ測定する。そして、測定された２点の各距離と、当該２点に対する各投射方向がなす角度とに基づき、投射方向が被投射媒体に対して垂直になる投射角θref0を求める。
【０１４９】
図２４を用いて、より具体的に説明する。プロジェクタ装置１の設置状態などは、上述した図２０と同様とする。先ず、測距部１０７は、投射方向が壁３に向かう適当な投射角θ1において、距離センサ６０の検出信号に基づき距離ａを測定する。次に、測距部１０７は、投射角θ1とは異なる投射角θ2において、距離ｂを測定する。さらに、測距部１０７は、投射角θ1と投射角θ2との差分の角度Δθを算出する。
【０１５０】
なお、投射角θ1およびθ2とするためのドラム部１０の回転は、例えば、ユーザが投射方向を確認しながら操作部１４を操作して、指定する。これに限らず、初期動作など所定のタイミングで測距部１０７が指定してもよい。
【０１５１】
測距部１０７は、取得された距離ａおよびｂ、ならびに、角度Δθを用いて、投射角θ2と投射方向が被投射媒体に対して垂直になる投射角θref0（第１方向）との差分の角度ψを求める。
【０１５２】
先ず、投射角θref0における被投射媒体（壁３）までの距離をｒ0とすると、距離ａおよびｂについて、下記の式（１０）および式（１１）が成り立つ。
ｒ0＝a・cosψ    …（１０）
ｒ0＝b・cos(Δθ＋ψ)    …（１１）
【０１５３】
a・cosψ＝b・cos(Δθ＋ψ)とおいて、右辺に対して加法定理を適用し、次式（１２）を得て、式（１２）を距離ａについて解いて式（１３）を得る。
a・cosψ＝b(cosΔθ・cosψ−sinΔθ・sinψ)    …（１２）
a＝b・cosΔθ−b・sinΔθ・tanψ    …（１３）
【０１５４】
この式（１３）から、次式（１４）により、角度ψが求められる。そして、式（１５）に示すように、距離ａを測定した投射角θ2からこの角度ψを減ずることで、投射角θref0が算出される。
ψ＝arctan(cotΔθ−(a／b)cscΔθ)    …（１４）
θref0＝θ2−ψ    …（１５）
【０１５５】
測距部１０７は、さらに、天井４に対しても、同様にして任意の２点で距離ｃおよびｄを測定する。また、距離ｃおよびｄを測定した各投射角θ3およびθ4とから、距離ｃおよびｄを測定した各投射方向の差分の角度Δθ’を取得する。そして、測距部１０７は、取得された距離ｃおよびｄ、ならびに、角度Δθ’を用いて、投射角θ3と、投射方向が被投射媒体に対して垂直になる投射角θref90との差分の角度φを求める。求めた角度φと投射角θ3とを加算することで、投射角θref90（他の第１方向）が算出される。この、投射角θref90の算出方法は、式（１０）〜式（１５）を用いて説明した方法と同様なので、ここでの説明を省略する。
【０１５６】
測距部１０７は、さらに、壁３と天井４との境界５に対応する投射角ωを求める。図２５を用いて、投射角ωを算出する方法について、概略的に説明する。座標系として、プロジェクタ装置１の投射角θ＝０°の投射方向をＸ軸とし、投射角θ＝９０°の投射方向をＹ軸とした座標系を用いる場合、投射角ωは、図２５における壁３を示す第１の線と、天井４を示す第２の線との交点の座標(α，β)を求めることで、下記の式（１６）および（１７）に従い算出できる。なお、式（１６）および式（１７）において、値γは、座標系の原点（ドラム部１０の回転中心）から座標(α，β)までの距離を示す。
γ2＝α2＋β2    …（１６）
ω＝arccos(α／γ)    …（１７）
【０１５７】
ここでは、第１の線を、投射角θ＝０°の投射方向と第１の線の交点の第１の座標と、第１の線に対して垂直な投射角θref0の投射方向と第１の線の交点の第２の座標とに基づき求める。すなわち、第１および第２の座標は、次式（１８）および（１９）により表される。なお、下記において、投射角θref0を角度σとして表す。
第１の座標＝(r0／cosσ,０)    …（１８）
第２の座標＝(r0・cosσ,ｒ0・sinσ)    …（１９）
【０１５８】
第１の線は、一次関数であり、第１の線を通る２点の座標が分かっているので、一次関数の二点標準形に当て嵌めると、第１の線は次式（２０）で表される。なお、距離ｒ0は、上述した式（１０）〜式（１４）にて求められる。
y＝−x・cotσ＋r0／sinσ    …（２０）
【０１５９】
同様に、第２の線を、投射角θ＝９０°の投射方向と第２の線の第３の座標と、第２の線に対して垂直な投射角θref90の投射方向と第２の線の交点の第４の座標に基づき求める。すなわち、第３および第４の座標は、次式（２１）および（２２）により表される。なお、下記において、投射角θref90を角度εとして表す。
第３の座標＝(０,r1／cosε)    …（２１）
第４の座標＝(r1・sinε,r1・cosε)    …（２２）
【０１６０】
第２の線は、一次関数であり、第２の線を通る２点の座標が分かっているので、一次関数の二点標準形に当て嵌めると、第２の線は次式（２３）で表される。なお、距離ｒ1は、説明は省略したが、投射角θref90の算出の際に、上述の式（１０）〜式（１４）と同様な手法にて求められる。
y＝−x・tanε＋r1／cosε    …（２３）
【０１６１】
したがって、上述の式（２０）および式（２３）から、第１および第２の線の交点の座標(α，β)における値αおよび値βは、次式（２４）および（２５）として求められる。この式（２４）および（２５）で求めた値αと値βとを上述の式（１６）および（１７）に適用して、境界５に対応する投射方向の投射角ωを求める。
α＝−(r1・sinσ−r0・cosε)／cos(σ＋ε)    …（２４）
β＝｛cosσ・(r1・sinσ−ｒ0・cosε)｝／｛sinσ・cos(σ＋ε)｝＋r0／sinσ    …（２５）
【０１６２】
以上のように、本第２の実施形態によっても、投射方向が被投射媒体に対して垂直になる投射角θref0およびθref90と、２の被投射媒体の境界に対応する投射方向の投射角ωを取得することができる。この第２の実施形態では、少ない測定動作でこれらの角度を取得することができるので、より高速に測定動作を完了することができる。
【０１６３】
なお、これら投射角θref0およびθref90と、投射角ωとを用いてキーストン補正の第１および第２歪補正係数を選択する方法や、画像切り出し領域の指定方法などは、上述の第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１６４】
＜画像データの投射を行う処理の流れ＞
次に、各実施形態に適用可能な、プロジェクタ装置１における画像投射の処理の流れについて、図２６のフローチャートを用いて説明する。
【０１６５】
先ず、ステップＳ１００で、測距部１０７は、上述した第１の実施形態または第２の実施形態の方法に従い、投射方向が被投射媒体に対して垂直になる投射角θrefまたは投射角θref0を、投射の際の基準角度として取得する。また、このとき、測距部１０７は、被投射媒体の境界に対応する投射方向の投射角θMまたは投射角ωも取得する。このステップＳ１００の動作は、例えばプロジェクタ装置１の初期動作として実行される。以下では、これら基準角度などを、第１の実施形態の方法に従い取得するものとして説明する。
【０１６６】
次のステップＳ１０１で、画像データの入力に伴い、当該画像データによる画像の投射に係る各種設定値がプロジェクタ装置１に入力される。入力された各種設定値は、例えばＣＰＵ１２０に取得される。ここで取得される各種設定値は、例えば、画像データによる画像を回転させるか否か、すなわち、当該画像の水平方向と垂直方向とを入れ替えるか否かを示す値、画像の拡大率、投射の際のオフセット角θofstを含む。各種設定値は、プロジェクタ装置１に対する画像データの入力に伴い、データとしてプロジェクタ装置１に入力してもよいし、操作部１４を操作することで入力してもよい。
【０１６７】
次のステップＳ１０２で、プロジェクタ装置１に対して、１フレーム分の画像データが入力され、画像切り出し部１００により、入力された画像データが取得される。取得された画像データは、メモリ１０１に書き込まれる。
【０１６８】
次のステップＳ１０３で、画像制御部１０３は、オフセット角θofstを取得する。次のステップＳ１０４で、画像制御部１０３は、切り出しサイズすなわち入力された画像データにおける切り出し領域のサイズを取得する。画像制御部１０３は、切り出し領域のサイズを、ステップＳ１００で取得された設定値から取得してもよいし、操作部１４に対する操作に応じて取得してもよい。次のステップＳ１０５で、画像制御部１０３は、投射レンズ１２の画角αを取得する。画像制御部１０３は、投射レンズ１２の画角αを、例えば画角制御部１０６から取得する。
【０１６９】
さらに、次のステップＳ１０６で、測距部１０７は、投射レンズ１２の投射角θを、例えば回転制御部１０４から取得する。測距部１０７は、取得した投射角θを、ステップＳ１００で取得した基準角度である投射角θrefを用いて補正し、投射角θ’を得る。この投射角θ’は、画像処理部１０２および画像制御部１０３に渡される。
【０１７０】
次のステップＳ１０７で、画像制御部１０３は、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０６で取得されたオフセット角θofstと、切り出し領域のサイズと、画角αと、測距部１０７で補正された投射角θ’とに基づき、上述した式（３）〜式（８）を用いて、入力された画像データに対する切り出し領域を求める。画像制御部１０３は、画像切り出し部１００に対して、求めた切り出し領域からの画像データの読み出しを指示する。画像切り出し部１００は、画像制御部１０３からの指示に従い、メモリ１０１に記憶される画像データから切り出し領域内の画像データを読み出し、画像データの切り出しを行う。画像切り出し部１００は、メモリ１０１から読み出した切り出し領域の画像データを画像処理部１０２に供給する。
【０１７１】
ステップＳ１０８で、画像処理部１０２は、画像切り出し部１００から供給された画像データに対して、例えば上述した式（１）および式（２）に従いサイズ変換処理を施す。さらに、画像処理部１０２は、当該画像データに対して、測距部１０７で補正された投射角θ’に従いキーストン補正を施す。このとき、画像処理部１０２は、測距部１０７から供給される、第１および第２歪補正係数のうち何れを用いるかを示す情報に従い歪補正係数を選択し、キーストン補正を行う。
【０１７２】
画像処理部１０２でサイズ変換処理やキーストン補正を施された画像データは、表示素子１１４に供給される。表示素子１１４は、光源１１１からの光を画像データに従い変調して射出する。射出されたこの光は、投射レンズ１２から投射される。
【０１７３】
次のステップＳ１０９で、ＣＰＵ１２０は、上述のステップＳ１０１で入力された画像データの次のフレームの画像データの入力があるか否かを判定する。若し、次のフレームの画像データの入力があると判定された場合、ＣＰＵ１２０は、処理をステップＳ１０２に戻し、当該次のフレームの画像データに対して上述したステップＳ１０２〜ステップＳ１０８の処理を行う。すなわち、このステップＳ１０２〜ステップＳ１０８の処理は、例えば画像データの垂直同期信号ＶＤに従い、画像データのフレーム単位で繰り返される。したがって、プロジェクタ装置１は、投射角θの変化に対して、フレーム単位で各処理を追随させることができる。
【０１７４】
一方、ステップＳ１０９で、次のフレームの画像データが入力されないと判定した場合、ＣＰＵ１２０は、プロジェクタ装置１における画像の投射動作を停止させる。例えば、ＣＰＵ１２０は、光源１１１をオフにするように制御すると共に、回転機構部１０５に対してドラム部１０の姿勢を初期姿勢に戻すように命令を出す。そして、ＣＰＵ１２０は、ドラム部１０の姿勢が初期姿勢に戻った後、光源１１１などを冷却するファンを停止させる。
【０１７５】
以上の通り、プロジェクタ装置１によれば、画像データの有する解像度を保持しながら、ユーザが、入力された画像データに係る画像における投射された被写体画像の位置を把握しやすい画像投射を行うことができる。
【符号の説明】
【０１７６】
１  プロジェクタ装置
２  台座
３  壁
４  天井
６  床
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，７  境界
１０  ドラム部
１２  投射レンズ
１４  操作部
２０  基台
３０  ドラム
６０  距離センサ
１００  画像切り出し部
１０１  メモリ
１０２  画像処理部
１０３  画像制御部
１０４  回転制御部
１０５  回転機構部
１０７  測距部
１１０  光学エンジン部
１１４  表示素子
１２０  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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