(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射光軸を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインを有するテストパターンを生成し、投射面に該テストパターンの投射が可能であり、移動可能に設置されるプロジェクタに用いるプロジェクタ用スクリーンであって、
投射面下端縁部の中央付近ならびに上端縁部の中央付近の少なくともいずれかに、取り付け部近傍の投射面に平行な反射面を有する反射板を具備する、プロジェクタ用スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタ用スクリーンに関し、特に投射レンズの光軸がスクリーンの水平方向に対して垂直となるように、プロジェクタの設置位置を容易に調整することができるプロジェクタ用スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタを設置するときには、スクリーンとプロジェクタとの相対的な位置関係が適切となるように調整する必要がある。プロジェクタは一般に投射レンズの中心線の延長方向（以下投射光軸と記す）を、スクリーンの投射面の水平方向および鉛直方向の断面に対して垂直となるように投射した場合に、正しい画像を得ることができる。このとき、垂直から外れた方向に投射すると、画像に上下あるいは左右が非対称な投射歪みが発生する。従来からプロジェクタの光軸をスクリーンの水平方向に対して垂直となる位置に設置調整するためには、紐やたこ糸を利用して、スクリーンの上下方向における中央部の左右端と投射レンズの中心との距離が等距離となるようにプロジェクタの位置を調整したり、メジャーを使用して左右端までの距離を測りそれらを同一としたりするようにして位置を調整していた。
【０００３】
図６は、従来例のスクリーンとプロジェクタとの相対的な位置関係が適切となるように調整する方法を示す模式的斜視図である。図６に示すように、投射光軸１２７を中心として鉛直方向と水平方向とに延びる直線状のテストパターン１７７、１７８を有する画像を、プロジェクタ１１０よりスクリーン１７０に投射し、テストパターンの中央横線１７８とスクリーン１７０の左端および右端との交点と、投写レンズ中心との距離１８１、１８２を計測し、左右の距離が同一となるようにプロジェクタ１１０を移動させることによって、投射光軸１２７がスクリーン１７０の水平方向の中心と一致するように調整していた。鉛直方向の調整は水平方向の調整後にプロジェクタ１１０のチルトフットを調整することや、プロジェクタ１１０を置き台の据付面に対し傾斜させることなどによって行なわれる。
【０００４】
特許文献１には、垂直方向傾斜センサと、ピンホールからの入射光の水平方向の光強度分布とにより、垂直方向と水平方向の傾斜角度を算定して、プロジェクタと接続されたパソコンの画像制御部の歪補正手段によって映像を補正して補正済映像情報を生成し、垂直方向および水平方向の傾斜角度に起因する台形歪を発生しないように投射するプロジェクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１５０８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のメジャーによる距離測定やたこ糸による設置調整方法では、調整のための特別の装置を必要としないが、手間が掛かりどうしても誤差が生じるという問題点がある。平面スクリーンの場合は、垂直方向から多少ずれても使用状況によっては投射歪みが許容される範囲にある可能性が高いが、円筒面等の曲面スクリーンの場合は幾何学的な歪みを補正する必要があるため、スクリーンに対して垂直に投射する必要性はより高くなる。その理由は、曲面スクリーンに対して垂直方向からずれた状態で投射すると、発生する投射画像の歪みは曲面スクリーンの形に起因する幾何学歪みに左右非対称な投射歪みが合成され、歪みの形が複雑になって調整が極めて困難になるためである。従って投射画像の歪みが許容限度内になるようにするためには、正確にスクリーンの左右端と投射レンズ中心までの距離を合わせる必要があり、設置調整に多大な労力を必要としていた。
【０００６】
また、特許文献１に記載されたような調整方法では、プロジェクタ自体の位置や傾斜を修正することなく自動的にひずみの補正が行われるが、傾斜の測定と調整を行うための装置が必要となり、プロジェクタ自体が大形で高価になるという問題点を有する。
【０００７】
本発明の目的は、極めて簡単な手法により、スクリーンの水平方向の中央部でスクリーン表面に対して光軸が垂直となるように、プロジェクタの設置位置の調整を可能にするプロジェクタ用スクリーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のプロジェクタ用スクリーンは、投射光軸を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインを有するテストパターンを生成し、投射面にテストパターンの投射が可能であり、移動可能に設置されるプロジェクタに用いられ、
投射面下端縁部の中央付近ならびに上端縁部の中央付近の少なくともいずれかに、取り付け部近傍の投射面に平行な反射面を有する反射板を具備する。
【００１３】
本発明のプロジェクタ用スクリーンに用いられるプロジェクタは、移動可能に設置され、投影装置の投射光軸を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインをテストパターンとして生成するテストパターン生成部を有し、画像制御部を経由して投影装置からスクリーンにテストパターンが投射される。一方、本発明のスクリーンは、スクリーンの下端あるいは上端、もしくは両方の中央付近に投射面に平行な反射面を有する反射板が設けられている。
【００１４】
反射板にテストパターンが入射するようにプロジェクタを回転させ、床面あるいは天井面に反射面からの反射光を結像させる。その結像点の鉛直方向が、プロジェクタの投射光軸と一致するように、プロジェクタを移動並びに回転させることによって、プロジェクタの投射光軸がスクリーンの水平方向の中央部でスクリーン表面と垂直になるように調整される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、投影装置の投射光軸を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインを、プロジェクタからテストパターンとしてスクリーンに投射することができ、スクリーンの下端あるいは上端の中央付近には、投射面に平行な反射面を有する反射板が設けられている。反射板にテストパターンが入射するようにプロジェクタを回転させ、床面あるいは天井面に結像した反射面からの反射光の結像点の鉛直方向が、プロジェクタの投射光軸と一致するように、プロジェクタを移動並びに回転させることによって、プロジェクタの光軸がスクリーンの水平方向の中央部で、スクリーン表面の水平線と垂直になるようにプロジェクタの設置位置を容易に調整できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの模式的ブロック構成図である。図２は本発明の第１の実施の形態のプロジェクタから本発明の実施の形態のスクリーンにテストパターンを投射した状態を示す模式的側面図であり、図３は本発明の第１の実施の形態のプロジェクタから本発明の実施の形態のスクリーンにテストパターンを投射した状態を示す模式的上面図である。
【００２１】
プロジェクタ１０は、投射レンズ２１と光束変調部２２と光源部２３とを有する投影装置２０と、光束変調部２２の画像を制御する画像制御部２４と、映像信号入力部２５と、テストパターン生成部２６と、全体の動作を制御するＣＰＵ５０とを備える。プロジェクタ１０の光束変調部２２は、液晶プロジェクタであっても、ＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング）プロジェクタであってもよい。
【００２２】
テストパターン生成部２６は、投影装置２０の投射光軸２７を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインをテストパターンとして生成し、そのテストパターンを、画像制御部２４を経由して投影装置２０から本発明の実施の形態のスクリーン７０に投射する。
【００２３】
画像制御部２４は、常時は映像信号入力部２５からの映像信号に基づいて光束変調部２２を制御し、映像信号に対応した映像をスクリーン７０に投射する。入力がテストパターン生成部２６からの信号に切り替わると、テストパターン生成部２６で生成された、投影装置２０の投射光軸２７を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインを、テストパターンとして光束変調部２２から投射レンズ２１を経由してスクリーン７０に投射する。
【００２４】
このときのテストパターンが投射されるスクリーンは、本発明の一態様の、下端および／または上端の縁部の中央付近の投射面７１に、投射面７１に平行な反射面を有する反射板７２、７３が設けられたスクリーン７０である。
【００２５】
また、プロジェクタ１０の投射レンズ２１は、光学ズームによって投射画像がスクリーン７０よりはみ出すように調整しておくことによって、テストパターンの高輝度ラインからの光を反射鏡７２、７３に確実に照射することが可能となる。また、プロジェクタ１０に光学シフト機構がある場合には、光学ズームの調整の代わりに光学シフトにより投射レンズを上下方に平行移動することによって、投射画像をスクリーン７０の上下部へはみ出すようにすることもできる。いずれの場合も、スクリーン７０に対してプロジェクタ１０を正しい位置と角度に設置調整を行った後には、光学ズームや光学シフト機構を再度調整してスクリーン内の適正な位置に投射して、必要に応じて幾何学歪みの補正調整を行う。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の、プロジェクタ１０の投射光軸２７がスクリーン７０の中央部でスクリーン投射面７１の水平方向と垂直になるように、プロジェクタ１０の位置を調整する方法について詳細に説明する。図２に側面図が、図３に上面図が示されるように、円筒形スクリーン７０の投射面７１に対して、画像中央に高輝度ラインである中央縦線７７を含むテストパターンがプロジェクタ１０から照射されている。ここでは、スクリーン７０の下部の枠部中央付近と、上部の枠部中央付近とに反射板７２と７３とが設置されている。スクリーンは理解を容易にするために円筒形スクリーン７０として説明するが、円筒形スクリーン７０に限定されるものではなく、曲面を有するスクリーンにも、平面のスクリーンに対しても適用できる。
【００２７】
また、ここではプロジェクタ１０の投射レンズ２１からの投射光は、光学ズームによって調整されて投射範囲の上限２８と投射範囲の下限２９との間に投射され、投射画像がスクリーン７０よりはみ出しているものとして説明する。これによって、テストパターンの高輝度ラインからの光を反射鏡７２、７３に確実に照射することが可能となる。しかし、本実施の形態における投射条件の調整は、１個の反射鏡からの反射光によっても可能なので、光学シフトによってテストパターンの高輝度ラインが１個の反射鏡のみを投射するように調整してもよい。あるいは、プロジェクタ１０を置き台６０上で鉛直方向に傾斜させてテストパターンの高輝度ラインを１個の反射鏡に向けて照射させ、調整完了後に傾斜を鉛直方向で戻してもよい。
【００２８】
投射面７１の下端縁部の中央付近ならびに上端縁部の中央付近の少なくともいずれかに、取り付け部近傍の投射面７１に平行な反射面を有する反射板７２、７３が設けられた、本発明のプロジェクタ用スクリーン７０を所定の位置に設置する。この場合通常のスクリーンを設置して、反射板７２、７３を投射面下端縁部の中央付近ならびに上端縁部の中央付近の少なくともいずれかに、反射面が取り付け部近傍の投射面に平行となるように取付けてもよい。反射板７２、７３は必ずしも鏡のような反射率の高い物体である必要はなく、鏡面仕上げの金属板や金属粒子を蒸着したテープのようなものでもよい。
【００２９】
次に、プロジェクタ１０のテストパターン生成部２６により、投影装置２０の投射光軸２７を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインをテストパターンとして生成させ、画像制御部２４を経由して投影装置２０からスクリーン７０に投射する。プロジェクタ１０から投射された画像が、できればスクリーン７０の投射面を超えるようにズーム光学系を調整し、あるいは画像が反射板７２、７３の少なくとも１個を照射するように光学系の位置を調整し、もしくはプロジェクタ１０の垂直方向の傾斜角度を調整する。
【００３０】
次に、スクリーン７０に投射されている、テストパターンの中央縦線７７である垂直な高輝度ラインが、反射板７２、７３の少なくとも何れかを直接照射するように、プロジェクタ１０を水平方向に回転または移動させる。それによって、反射板７２、７３で反射された高輝度ラインの反射光が床面あるいは天井に反射点を結び、例えば床に写った反射板からの反射光７５となる。プロジェクタ１０の投射光軸２７が、スクリーン７０の中央部投射面７１の水平方向に対して垂直方向から外れていると、床に写った反射板からの反射光７５は投射光軸２７の鉛直方向の床の投影線から外れた位置となる。逆に床に写った反射板からの反射光７５が投射光軸２７の鉛直方向の投影線と一致すると、プロジェクタ１０の投射光軸２７が、スクリーン７０の中央部投射面７１の水平方向に対して垂直となっている。床に写った反射板からの反射光７５が投射光軸２７の鉛直方向の投影線と一致しているか否かは、プロジェクタ１０の上方から垂直な高輝度ラインが一線に見える位置で、床に写った反射板からの反射光の結像点を見ることで容易に判定できる。
【００３１】
従って、テストパターンの中央縦線７７が、反射板７２、７３の少なくとも何れかを直接照射しながら、床に写った反射板からの反射光７５が投射光軸２７の鉛直方向の投影線と一致するようにプロジェクタ１０を回転ならびに移動させると、プロジェクタ１０の投射光軸２７が、スクリーン７０の中央部投射面７１の水平方向に対して垂直となり、調整の目的が達成できる。
【００３２】
このときスクリーン７０の位置が高く、従って反射板７２の位置も高い場合に、反射光が床に投射されないこともありうる。そのような場合は、置き台６０の前面に投射される反射光を利用してプロジェクタの設置位置を調整することができる。また、板状の物体をプロジェクタ１０の投写レンズの下部にかざして反射光の位置をみることができる。この板状の物体は投射画像を確認するためのものではなく、反射光の位置を確認するためのみの目的で使用するので、手のひら等で代用することも可能である。また、これまでは床の反射光の結像点で説明したが、反射光が天井に結像する場合は同様に天井の結像点を利用することもできる。
【００３３】
次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施の形態のプロジェクタの模式的ブロック構成図である。プロジェクタ１０に、水平方向傾斜角度表示装置３０が追加された以外は第1の実施の形態と同じなので、同じ構成と動作については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
水平方向傾斜角度表示装置３０は、１８０°近傍の画角を確保できる撮像レンズ３２と撮像素子３３とを有するデジタルカメラ３１、および画像解析受光点表示部３６を有する。画像解析受光点表示部３６は、撮像素子５２が撮像した画像の画素を解析して、スクリーン７０の反射板７２から反射された高輝度ラインの反射光の床面での受光点の座標を、投射光軸２７の床面への鉛直方向の投影線を基準線とした投影線に垂直方向の座標として、座標の基準線からの距離で画面に表示する。表示は基準線を中心とする左右のランプ列中の点灯位置や、棒グラフや、数値表示でもよく、受光点が基準線と一致したか、基準線から左あるいは右にどの程度離れているかが読み取れればよい。
【００３５】
次に第２の実施の形態の動作について説明する。プロジェクタ１０のテストパターン生成部２６により、投影装置２０の投射光軸２７を含み投射画像の垂直方向と平行な高輝度ラインをテストパターンとして生成させ、画像制御部２４を経由して投影装置２０から本発明のスクリーン７０に投射する。プロジェクタ１０から投射された画像が、できればスクリーン７０の投射面を超えるようにズーム光学系を調整し、あるいは画像が反射板７２、７３の少なくとも１個を照射するように光学系の位置を調整し、もしくはプロジェクタ１０の垂直方向の傾斜角度を調整する。
【００３６】
次に、スクリーン７０に投射されている、テストパターンの中央縦線７７である垂直な高輝度ラインが、反射板７２、７３の少なくとも何れかを直接照射するように、プロジェクタ１０を水平方向に回転または移動させる。それによって、反射板７２、７３で反射された高輝度ラインの反射光が床面あるいは天井に結像点を結び、図２、図３の床に写った反射板からの反射光７５となる。高輝度ラインが反射板を直接照射していない場合は、床面に受光点が発生しないのでデジタルカメラ３１で撮像されない。画像解析受光点表示部３６に受光点の座標が表示されない場合は、受光点の座標が表示されるまでプロジェクタ１０を回転あるいは移動させる。この動作はスクリーン７０上の反射板７２と高輝度ラインの関係を視認しながら行ってもよい。
【００３７】
画像解析受光点表示部３６に受光点の座標が表示されている状態を維持しながら、受光点が基準線に一致するようにプロジェクタ１０を回転ならびに移動させると、プロジェクタ１０の投射光軸２７が、スクリーン７０の投射面７１の中央部水平方向に対して垂直となり、調整の目的が達成できる。
【００３８】
第1の実施の形態では、床面には実際の投影線が表示されない投射光軸２７の鉛直方向の投影線と受光点との一致を視認で確認していたが、第２の実施の形態では、画像解析受光点表示部３６の表示で確認できるので調整が容易で確実となる。
【００３９】
次に本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。図５は本発明の第３の実施の形態のプロジェクタの模式的ブロック構成図である。プロジェクタ１０に投射方向調整装置４０が追加された以外は第２の実施の形態と同じなので、同じ構成と動作については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
投射方向調整装置４０は、プロジェクタ１０本体を置き台６０との間で保持して、置き台６０に対するプロジェクタ１０本体の回転と横スライドを可能とする装置である。ここでは投射方向調整装置４０は、上面に設けられプロジェクタ１０本体を回転と固定可能に保持する回転部４３と、下面に設けられ、投射方向調整装置４０を置き台６０上で投射光軸２７の左右方向に摺動ならびに固定を可能とする前後のスライドレール４１、４２とを有している。スライドレールに代えて車輪を使用してもよい。
【００４１】
第1および第２の実施の形態では、調整のためにプロジェクタ１０を置き台６０上で回転および移動をさせていたが、第３の実施の形態では投射方向調整装置４０を介してプロジェクタ１０を保持し、投射方向調整装置４０はスライドレール４１、４２を介して置き台６０上で左右にスライド可能であり、プロジェクタ１０本体は回転部４３を介して投射方向調整装置４０に保持されているので、少ない力でプロジェクタ１０の置き台６０に対する回転および横方向の移動を行うことができ、また、回転部４３およびスライドレール４１、４２を固定が可能とすることによって、プロジェクタ１０の本体は調整後の状態を安定的に保持することができる。
【００４２】
テストパターンの中央縦線７７が、反射板７２、７３の少なくとも何れかを直接照射している状態を保ちながら、床に写った反射板からの反射光７５が投射光軸２７の鉛直方向の投影線と一致するようにプロジェクタ１０を回転ならびに移動させると、プロジェクタ１０の投射光軸２７が、スクリーン７０の中央部水平方向の断面に対して垂直となり、調整の目的が達成できる。
【００４３】
ここでは、手動で回転と横方向の移動を行うこととしているが、画像解析受光点表示部３０から受光点の座標情報を受理して、駆動機構を用いて回転部４３およびスライドレール４１、４２の動作と制御を自動的に行うことも可能である。
【００４４】
本発明の第４の実施の形態は、プロジェクタ画像表示システムであり、図１から図５に示されるように、本発明の第1〜第３の実施の形態のプロジェクタと本発明の実施の形態のスクリーンとが組み合わさってプロジェクタ画像表示システムを構成している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のプロジェクタから本発明の実施の形態のスクリーンにテストパターンを投射した状態を示す模式的側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のプロジェクタから本発明の実施の形態のスクリーンにテストパターンを投射した状態を示す模式的上面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のプロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のプロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【図６】従来例のスクリーンとプロジェクタとの相対的な位置関係が適切となるように調整する方法を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、１１０    プロジェクタ
２０    投影装置
２１    投写レンズ
２２    光束変調部
２３    光源部
２４    画像制御部
２５    映像信号入力部
２６    テストパターン生成部
２７、１２７    投射光軸
２８    投射範囲の上限
２９    投射範囲の下限
３０    水平方向傾斜角度表示装置
３１    デジタルカメラ
３２    撮像レンズ
３３    撮像素子
３６    画像解析受光点表示部
４０    投射方向調整装置
４１、４２    スライドレール
４３    回転部
５０    ＣＰＵ
６０    置き台
７０、１７０    スクリーン
７１    投射面
７２、７３    反射板
７４    反射板からの反射光
７５    床に写った反射板からの反射光
７６    床に写ったテストパターンからの反射光
７７、１７７    テストパターンの中央縦線
１７８    テストパターンの中央横線
１８１    スクリーン左端までの距離
１８２    スクリーン右端までの距離
【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６】
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