(57)【要約】【課題】  投影画像に生じる画像の傾きを補正可能なプロジェクタ装置を提供する。【解決手段】  プロジェクタ装置２の傾斜により生じる投影レンズの光軸を中心とした回転角度と、回転方向（右回り、左回り）とを角度センサ３を用いて求める。制御回路５は、角度センサ３で求められた投影レンズの回転方向とは逆の回転方向に、投影レンズの光軸を中心とした回転角度だけ回転させた補正画像を生成する。この傾きを補正した画像を液晶パネルの有効画素エリアの一部分だけを使用して映像光に変換し、レンズを介してスクリーン１に投影する。液晶パネルの有効画素エリアの一部だけを使用して画像を投影しているため、元の画像に対して所定の角度だけ回転させた画像を投影させる際にも、この画像が液晶パネルからはみ出し、画像の全部が投影できないという問題を生じさせない。【選択図】        図１
2005130239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を検知する角度検知手段と、
前記角度検知手段の検知した傾斜角度に基づき、スクリーンに投影される画像の前記投影レンズの光軸回りの傾きを補正する制御手段と、を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記角度検知手段が検知した前記傾斜角度と前記投影レンズの光軸を中心とした回転方向とに基づき、該回転方向とは逆の回転方向に前記傾斜角度だけ元の画像を傾斜させた画像を生成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。
【請求項３】
光源からの光を画素エリアで画像に応じた投影光に加工し、該画素エリアからの映像光をレンズを介してスクリーンに投影する画像投影手段を有し、
前記傾きを補正した画像を前記スクリーンに投影する際には、前記画素エリアの一部を使用して画像を前記スクリーンに投影す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。
【請求項４】
前記制御手段は、前記角度検知手段により検知した傾斜角度を所定のしきい値と比較し、前記傾斜角度が前記所定のしきい値よりも小さい場合には、前記画素エリアのすべてを使用して傾きを補正前の画像を前記スクリーンに投影することを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
画像を投影するスクリーンまでの距離を測定し、距離情報に基づいて前記スクリーンとプロジェクタ装置との相対的な位置関係を算出して投影画像の台形歪みを補正する台形歪み補正工程と、
前記プロジェクタ装置の投影レンズ回りの傾斜角度を検知する傾斜角度検知工程と、
前記傾斜角度検知工程により検知した傾斜角度に基づき、前記スクリーンに投影される画像の前記投影レンズ回りの傾きを補正する画像補正工程と、を有することを特徴とする投影画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影画像に生じる画像の傾きを補正するプロジェクタ装置及び投影画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタ装置からスクリーン上に投影された画像に生じる歪みやずれを補正するさまざまな技術が提案されている。
【０００３】
台形歪みを補正する補正装置について開示した特許文献１では、図１２に示されるようにプロジェクタ装置本体１００の前面の異なる位置に２つのアクティブ距離センサ１０１、１０２を設けてプロジェクタ装置本体１００とスクリーン２００との距離をそれぞれ検出している。制御マイコン１０４は、これらのアクティブ距離センサ１０１、１０２の検出結果に基づき、スクリーン２００に対するプロジェクタ装置本体１００の傾斜角度を算出している。算出した傾斜角度に基づいて、液晶パネル１０３の投射画像光がプロジェクタ装置本体１００の傾斜角度に起因する投射画面の台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となるように、各ラインの画素データの間引き調整を映像回路１０５で行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２２６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１では、投影画像の垂直及び水平方向に生じる台形歪みの補正技術だけが開示され、投影画像の傾きについて補正する技術については一切考慮されていない。例えば、プロジェクタ装置を設置する台座が投影レンズの光軸回りに傾斜していた場合、図７（Ａ）に示されるようにスクリーンに投影される画像も台座の傾斜に応じて傾くことになる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、投影画像に生じる画像の傾きを補正可能なプロジェクタ装置及び投影画像補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために請求項１記載のプロジェクタ装置は、プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を検知する角度検知手段と、前記角度検知手段の検知した傾斜角度に基づき、スクリーンに投影される画像の前記投影レンズの光軸回りの傾きを補正する制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１記載の発明は、プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を角度検知手段で検知し、検知した傾斜角度に応じて投影する画像の傾きを補正する。従って、プロジェクタ装置が投影レンズの光軸回りに傾斜していても、傾きのない画像をスクリーンに投影することができる。
【０００９】
請求項２記載のプロジェクタ装置は、請求項１記載のプロジェクタ装置において、前記制御手段は、前記角度検知手段が検知した前記傾斜角度と前記投影レンズの光軸を中心とした回転方向とに基づき、該回転方向とは逆の回転方向に、前記傾斜角度だけ元の画像を傾斜させた画像を生成することを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、角度検知手段が検知した傾斜角度と投影レンズの光軸を中心とした回転方向とに基づき、該回転方向とは逆の回転方向に、傾斜角度だけ元の画像を傾斜させた画像を生成する。従って、投影レンズの光軸回りの傾斜角度に応じた角度だけ元の画像を傾斜させることができるので、プロジェクタ装置が傾斜していても傾きのない画像をスクリーンに投影することができる。
【００１１】
請求項３記載のプロジェクタ装置は、請求項１または２記載のプロジェクタ装置において、光源からの光を画素エリアで画像に応じた投影光に加工し、該画素エリアからの映像光をレンズを介してスクリーンに投影する画像投影手段を有し、前記傾きを補正した画像を前記スクリーンに投影する際には、前記画素エリアの一部を使用して画像を前記スクリーン上に投影することを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、傾きを補正した画像をスクリーンに投影する際に、画素エリアの一部を使用して画像をスクリーン上に投影している。従って、元の画像を傾斜させて画像の傾きを補正する際に、画像が画素エリアからはみ出して、投影できない部分が存在するといった問題の発生を防止することができる。
【００１３】
請求項４記載のプロジェクタ装置は、請求項３記載のプロジェクタ装置において、前記制御手段は、前記角度検知手段により検知した傾斜角度を所定のしきい値と比較し、前記傾斜角度が前記所定のしきい値よりも小さい場合には、前記画素エリアのすべてを使用して傾きを補正前の画像を前記スクリーンに投影することを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、プロジェクタ装置の傾斜角度を所定のしきい値と比較し、傾斜角度が所定のしきい値よりも小さい場合には、傾きを補正前の画像をスクリーンに投影する。従って、画像の補正を行わなくても画像の傾きが気にならない程度であった場合に、画像の傾きを補正せずに画素エリアを最大限使用して画像を投影することにより、投影画像を拡大して表示することができる。
【００１５】
請求項５記載の投影画像補正方法は、画像を投影するスクリーンまでの距離を測定し、距離情報に基づいて前記スクリーンとプロジェクタ装置との相対的な位置関係を算出して投影画像の台形歪みを補正する台形歪み補正工程と、前記プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を検知する傾斜角度検知工程と、前記傾斜角度検知工程により検知した傾斜角度に基づき、前記スクリーンに投影される画像の前記投影レンズの光軸回りの傾きを補正する画像補正工程と、を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明は、画像を投影するスクリーンの傾斜角度を算出して投影画像の台形歪みを補正し、台形歪みの補正後に、プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を求めて投影画像の傾きを補正している。従って、処理がやや複雑な台形歪み補正を矩型の原画像から行うことができる。また、台形補正と画像の傾き補正とを行うことで、スクリーン上にずれや歪みのない画像を投影することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は投影画像に生じる画像の傾きを補正可能なプロジェクタ装置及びその投影画像補正方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１９】
まず、図１を参照しながら本実施例のプロジェクタ装置２の構成について説明する。図１に示されるように本実施例のプロジェクタ装置２は、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光して、投影画像の焦点位置を判定するためのコントラスト値を算出する自動焦点検出装置２０と、プロジェクタ装置２からスクリーン１までの距離をスクリーン１の左右方向（水平方向）の複数ポイントで測距する第１パッシブ測距装置３０と、同じくプロジェクタ装置２からスクリーン１までの距離をスクリーン１の上下方向（垂直方向）の複数ポイントで測距する第２パッシブ測距装置４０と、図示しないパーソナルコンピュータ等の機器から画像を入力して、スクリーン１に投影する表示データを出力する投影画像生成部６と、投影レンズ光学系８へ表示データを出力する表示駆動部７と、表示駆動部７により出力された表示データをスクリーン１上に投影する投影レンズ光学系８と、投影レンズ光学系８の焦点距離を変更するために、光軸に沿って投影レンズ光学系８を移動させるステッピングモータ等からなる光学系駆動部９と、プロジェクタ装置２の構成に必要なデータや命令を記憶したメモリ部１０と、プロジェクタ装置２の傾きを検出する角度センサ３と、これら各部を制御する制御回路５とを有している。
【００２０】
角度センサ３は、ジャイロセンサ等の角度センサからなる。プロジェクタ装置２の投影レンズの光軸回りの傾斜角度、すなわち投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と、回転方向（右回り、左回り）とを求める。例えば、プロジェクタ装置２を設置した台座（不図示）が水平ではなく斜めに傾いていた場合、プロジェクタ装置２も斜めに傾くことになる。この傾斜により投影レンズ光学系８が光軸回りに傾斜することになり、スクリーン１に投影される画像も台座の傾きに応じて投影レンズの光軸回りに傾くことになる。
【００２１】
自動焦点検出装置２０は、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光する受光センサ２１と、受光センサ２１から出力される電気信号に演算を行い、画像のコントラスト値を算出する演算部２２とを有している。本実施例では、受光センサ２１としてＣＣＤラインセンサなどを適用することができる。
【００２２】
画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値は、投影された画像のピントがスクリーン上に合う合焦位置で最大となり、合焦位置から外れるに従ってコントラスト値が減少していくという特性を有している。この特性を利用して投影レンズ光学系８から投影される画像の投影光が、スクリーン１上に像を結ぶ時の投影レンズ光学系８の位置（合焦位置）を検出する。
【００２３】
図２には、図１に示したプロジェクタ装置２を正面から見た構成図が示されている。プロジェクタ装置２の正面には投影レンズが設けられている。投影レンズは投影レンズ光学系（コンデンサレンズを含んでいてもよい）８に含まれ、投影レンズを介してスクリーン１上へ画像が投影される。
【００２４】
図２に示されるように第１パッシブ測距装置３０は、プロジェクタ装置２の正面を構成する平面上で、水平方向に基線長ａだけ離間して配置された一対のレンズ３１ａ及び３１ｂを備えた撮像部３１を有している。同様に第２パッシブ測距装置４０は、図２に示されるようにプロジェクタ装置２の正面を構成する平面上で、垂直方向に基線長ｂだけ離間して配置された一対のレンズ４１ａ及び４１ｂを備えた撮像部４１を有している。なお、本実施例では、図２に示されるように撮像部３１の基線長ａに平行する方向をプロジェクタ装置２の第１基準方向と呼ぶ。また、撮像部４１の基線長ｂに平行する方向をプロジェクタ装置２の第２基準方向と呼ぶ。第１パッシブ測距装置３０は、図３（Ａ）に示すように第１基準方向（プロジェクタ装置２の水平方向）に対するスクリーン１の傾斜角度θ１を算出するために、スクリーン１の水平方向の複数の測距位置までの距離を測距する。第２パッシブ測距装置４０は、図３（Ｂ）に示すように第２基準方向（プロジェクタ装置２の垂直方向）に対するスクリーン１の傾斜角度θ２を算出するために、スクリーン１の垂直方向の複数の測距位置までの距離を測距する。なお、図３（Ａ）には、プロジェクタ装置２及びスクリーン１を上から見た上面図が示され、図３（Ｂ）には、プロジェクタ装置２及びスクリーン１を側方から見た側面図が示されている。
【００２５】
図４を参照しながら撮像部３１の構成について説明する。外部から入射した光を受光するレンズ３１ａの下には焦点距離ｆだけ離間されてラインセンサ３１ｃが配置されている。またレンズ３１ｂの下には焦点距離ｆだけ離間されてラインセンサ３１ｄが配置されている。これらのラインセンサ３１ｃ，３１ｄは、直線状に配列された複数の光検出素子を有する一対のラインＣＣＤまたはその他のライン型撮像素子からなる。なお、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄの構成については説明の便宜上後ほど詳述する。撮像部３１は、レンズ３１ａ及び３１ｂを介してラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像した画像について、図示しない出力部を介して画像の光量に応じた電気信号を直列的に出力する。なお、撮像部４１の構成は撮像部３１と同様であるため説明を省略する。
【００２６】
演算部３２は、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算する。演算部４２も同様にラインセンサ４１ｃ，４１ｄから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算する。
【００２７】
制御回路５は、角度センサ３により検出された投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度により、投影する画像を傾斜させて画像の傾きを補正するための制御信号を生成し、投影画像生成部６に通知する。
【００２８】
また、制御回路５は、第１パッシブ測距装置３０の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置２の第１基準方向に対するスクリーン１の傾斜角度を算出する。同様に第２パッシブ測距装置４０の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置２の第２基準方向に対するスクリーン１の傾斜角度を算出する。これらの傾斜角度情報を基に台形歪みの形状を求め、スクリーン１に投影された画像とは逆の台形歪みを発生するための制御信号を投影画像生成部６に通知する。
【００２９】
投影画像生成部６は、外部のパソコン等の画像データ出力部から出力される画像データを入力して図示しないメモリに登録し、制御回路５からの制御信号に基づいてメモリからの画像データの読み出しタイミングを調整する。詳細には、投影画像の傾きを補正する際には、角度センサ３により求めた投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度だけ、この回転方向とは逆の回転方向に画像を傾斜させた投影用画像が生成されるようにメモリからの画像データの読み出しタイミングを調整する。
【００３０】
また、投影画像生成部６は、台形歪みの補正の際には、水平方向の１ラインもしくは複数ラインのデータ読み出し開始時と終了時とに、台形歪みに応じた黒信号（無映像信号）が挿入されるようにメモリからの画像データの読み出しを制御する。このようにして投影画像に生じる台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となる画像データが生成される。なお、台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となるように画像データを間引く処理はキーストン補正と一般的に呼ばれている。
【００３１】
表示駆動部７は、画像歪み補正部として機能し、制御回路５が算出した第１基準方向および第２基準方向に対する傾斜角に基づき、不図示の投影レンズとしてのコンデンサレンズを含む投影レンズ光学系８を調整して、投影画像の台形歪みを補正する。また、表示駆動部７は、不図示の投影レンズのピント調整を自動的に行うオートフォーカス手段として機能する。投影レンズ光学系８は、所定の映像光をスクリーン１上に投影する。
【００３２】
次に、図４を参照しながら第１パッシブ測距装置（外光三角測距方式）３０の動作原理を説明する。図４は、第１パッシブ測距装置３０によりスクリーン１までの距離を測距する様子を示した図である。なお、第２パッシブ測距装置４０の動作原理も第１パッシブ測距装置３０と同様であるため説明を省略する。
【００３３】
図４（Ａ）において、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂが、プロジェクタ装置２の正面を構成する平面上に水平方向に延びた所定の基線長ａだけ離間して配置されている。プロジェクタ装置２の正面を構成する平面の下には、これら一対のレンズ３１ａ及び３１ｂからそれらの焦点距離ｆだけそれぞれ離間され、基線長ａ方向に延びた一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄが配置されている。ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄは、その中央部分がそれぞれレンズ３１ａ及び３１ｂの光軸３１ａｘ及び３１ｂｘ上にほぼ位置するように配置されている。これらラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に、それぞれ対応するレンズ３１ａ及び３１ｂを介して距離測定（測距）対象のスクリーン１上のある位置の画像Ｔが結像される。図４（Ａ）においては、スクリーン１上の測定位置Ｔが、異なる方向の光路Ａ及びＢを通って、それぞれのレンズ３１ａ及び３１ｂを介して、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像されている。
【００３４】
測定位置Ｔが無限遠の位置に存在すると仮定した場合、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂから焦点距離ｆにあるラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上には、測定位置Ｔがレンズ３１ａ及び３１ｂのそれぞれの光軸３１ａｘ及び３１ｂｘと交差する基準位置３１ｃｘ及び３１ｄｘに結像されることになる。ここで測定位置Ｔが無限遠位置からレンズ３１ａの光軸３１ａｘ上の方向Ａに沿って近づき、図４（Ａ）の位置、すなわち、レンズ３１ａからスクリーン１までの距離ＬＣに達すると、測定位置Ｔはラインセンサ３１ｃ上においては、基準位置３１ｃｘ上に結像されたままであるが、ラインセンサ３１ｄ上においては、レンズ３１ｂにより基準位置３１ｄｘから位相差（ずれ量）αだけずれた位置に結像される。
【００３５】
このとき、三角測距の原理から、測定位置Ｔまでの距離ＬＣは、ＬＣ＝ａｆ／αで求められる。ここで、基線長ａと焦点距離ｆは予め知られている既知の値であり、ラインセンサ３１ｄ上の基準位置３１ｄｘからの位相差（ずれ量）αを検出すれば、距離ＬＣを測定できる。すなわち、スクリーン１までの距離を検出できる。これが外光三角測距のパッシブ型ラインセンサ測距装置の動作原理である。位相差（ずれ量）αの検出及びＬＣ＝ａｆ／αの演算は、図１で示した演算部３２で実行される。
【００３６】
ラインセンサ３１ｄの基準位置３１ｄｘからの位相差（ずれ量）αの検出は、一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄから出力される一対の画像データ信号列ＩＬ及びＩＲからそれぞれ抽出した部分画像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎについて、演算部３２が相関演算を行なうことにより検出する。
【００３７】
上記相関演算の概略を説明する。図４（Ｂ）に示すように、相関演算は、部分画像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎを互いに重ねた時に最も一致度が高くなる領域を、重ね合わせる部分画像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎをラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上で相対的にずらしながら検出していく演算である。図４（Ｂ）においては、一方のラインセンサ３１ｃからの部分画像データ群ｉＬｍを基準位置３１ｃｘに位置を固定して、基準部として使用する。他方のラインセンサ３１ｄからの部分画像データ群ｉＲｎは参照部として位置を一画素ずつずらして行き、基準部と最も一致度の高い部分画像データ群ｉＲｎを探す。最も一致度の高い部分画像データ群ｉＲｎを発生するラインセンサ３１ｄ上の位置とそのラインセンサ３１ｄの基準位置３１ｄｘと間の間隔が位相差（ずれ量）αである。
【００３８】
ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各々は、所定数の光検出素子（画素）を所定長の直線上に配列した一対のラインＣＣＤで構成されているから、位相差（ずれ量）αは、部分画像データ群ｉＲｎの画像データ信号列ＩＲ内の画素位置と画素ピッチから容易に求めることができる。このようにして、レンズ３１ａの光軸３１ａｘと同じ方向Ａにある測定位置Ｔまでの距離ＬＣを、位相差（ずれ量）αを検出することにより測定できる。
【００３９】
次に、ラインセンサの構成について図５を参照しながら説明する。図５には、一対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄにて、複数方向の距離を検出する際のラインセンサの構成が示されている。図５に示すようにラインセンサ３１ｃ、３１ｄを複数に分割し、測距方向に応じて基準位置を複数設定することにより、１つの測距装置で複数方向の距離を検出することができる。すなわち、一対のラインセンサ３１ｃ，３１ｄで複数方向の測距を行う際には、図５に示したようにラインセンサ３１ｃ中に複数の測距方向（本例ではＲ（右）、Ｃ（中央）、Ｌ（左）とする）に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域（３１ｃＲ、３１ｃＣ、３１ｃＬ）を設ける。同様にラインセンサ３１ｄ中に複数の測距方向（Ｒ、Ｃ、Ｌ）に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域（３１ｄＲ、３１ｄＣ、３１ｄＬ）を設ける。そして、測距方向で対応する１対の測距演算領域（３１ｃＲと３１ｄＲ、３１ｃＣと３１ｄＣ、３１ｃＬと３１ｄＬ）中の部分映像データを使用して基準位置からのずれ量を求めることができる。
【００４０】
本実施例のプロジェクタ装置２は、ジャイロセンサ等の角度センサ３を備え、プロジェクタ装置２本体の投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向（右回り、左回り）とを求める。例えば、プロジェクタ装置２を設置した台座が水平ではなく斜めに傾いていた場合、プロジェクタ装置２自体も投影レンズの光軸回りに傾斜することになり、スクリーン１に投影される画像も台座の傾きに応じて傾くことになる。
【００４１】
角度センサ３により投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向とが求められると、求めた回転方向とは逆の回転方向に、傾斜角度と同じ角度だけ傾斜させた投影用画像を生成する。なお、本発明では、傾斜角度と同じ角度だけ投影レンズの光軸を中心として回転させた投影用画像を生成する。元画像を所定の角度だけ回転させた補正画像を投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影する。
【００４２】
画像を投影する投影レンズ光学系８には、光源からの光を画像に応じた映像光に変える液晶パネルが設けられている。この液晶パネルからの映像光を投影レンズで拡大することでスクリーン１に画像が拡大表示される。本実施例では、画像を投影する際に、この液晶パネルの有効画素エリア（最大エリア）をすべて使用するのではなく、有効画素エリアの一部分だけを使用して映像光を生成し、画像を投影する。図６には、有効画素エリアのすべてを使用して画像を投影した場合（図６に点線で示される領域）と、有効画素エリアの一部を使用して画像を投影した場合（図６に実線で示される領域）にスクリーン１上に投影される投影画像の範囲が示されている。このように液晶パネルの有効画素エリアの一部だけを使用することで、縮小された投影画像がスクリーン１に投影されることになる。
【００４３】
しかしながら液晶パネルの有効画素エリアの一部だけを使用して画像の投影を行うことで、元画像を所定の角度だけ回転させた補正画像の映像光を液晶パネルで生成する際に、補正画像が有効画素エリアからはみ出し、画像の一部がスクリーン１に投影できないという問題が生じない。
【００４４】
図７（Ａ）には、画像の傾きを補正前の投影画像が示されている。図７（Ａ）に点線で示す領域は、液晶パネルの有効画素エリアすべてを使用した場合に、スクリーン１に投影される画像範囲を示している。また、図７（Ａ）に実線で示す領域は、液晶パネルの有効画素エリアの一部だけを使用した場合に、スクリーン１に投影される画像範囲が示されている。このような画像を回転させて画像の傾きを補正する。補正後の投影画像を図７（Ｂ）、（Ｃ）に示す。図７（Ｂ）に斜線で示す領域は、有効画素エリアのすべてを使用して投影した画像（図７（Ａ）に点線で示される領域）を回転させた場合に、スクリーン１に投影される画像範囲を示す。図７（Ｂ）の点線範囲内にない画像は、液晶パネルの有効画素エリア内にないためスクリーン１に表示することができない。また、図７（Ｃ）に斜線で示す領域は、有効画素エリアの一部を使用して投影した画像（図７（Ａ）に実線で示される領域）を回転させた場合に、スクリーン１に投影される画像範囲を示す。有効画素エリアの一部を使用することで、画像に回転処理が施されても画像のすべてが有効画素エリア内に位置し、画像のすべてを表示することができる。
【００４５】
このようにして本実施例は、角度センサ３を設けてプロジェクタ装置２自体の傾斜角度を検出し、検出した傾斜角度に基づいて投影画像に傾きがなくなるように画像を補正して画像を投影することにより、自動的に画像の傾斜を補正することができる。
【００４６】
次に、図８に示されたフローチャートを参照しながら本実施例の動作手順を説明する。まず、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に位相差検出用の画像パターンを投影する（ステップＳ１）。第１パッシブ測距装置３０、及び第２パッシブ測距装置４０で位相差の検出が容易となるように、白と黒の縦縞の画像パターンが位相差検出用画像として使用される。スクリーン１上に投影された位相差検出用画像の反射光を第１パッシブ測距装置３０、および第２パッシブ測距装置４０で受光して、プロジェクタ装置２からスクリーン１上の複数の測定位置までの距離を測距する（ステップＳ２）。位相差検出用画像の反射光をラインセンサ３１ｃ，３１ｄ，４１ｃ，４１ｄでそれぞれ受光し、各ラインセンサの基準位置からのずれ量（位相差）を演算部３２、４２でそれぞれ検出して、測定対象（スクリーン１上の測定位置）までの距離を測距する。演算部３２は、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄから出力される一対の画像データ信号列からそれぞれ抽出した部分画像データ群について相関演算を行い、ずれ量を検出する。演算部４２についても同様に、ラインセンサ４１ｃ、４１ｄから出力される画像データに対して相関演算を行い、ずれ量を検出する。第１パッシブ測距装置３０、および第２パッシブ測距装置４０によって測距された測距データは、制御回路５に送信される。
【００４７】
次に、測距データを用いて角度演算を行う（ステップＳ３）。第１パッシブ測距装置３０の測距データを用いてスクリーン１の水平方向（第１基準方向）に対する傾斜角度θ１を求める。同様にして第２パッシブ測距装置４０の測距データを用いてスクリーン１の垂直方向（第２基準方向）に対する傾斜角度θ２を求める。以下では、第１パッシブ測距装置３０の測距データにより第１基準方向に対するスクリーン１の傾斜角度θ１を算出する方法を例に挙げて、角度演算について説明する。図９に示すように、第１パッシブ測距装置３０の第１基準方向（プロジェクタ装置２の水平方向）に対するスクリーン１の傾斜角度をθ１とし、測距位置１Ａに対して測距演算領域３１ｃＬを用いて測距演算された結果をＬｌ、測距位置１Ｂに対して測距演算領域３１ｃＲを用いて測距演算された結果をＬ２、測距位置１Ａと光軸Ｌとの距離をＬ１’、測距位置１Ｂと光軸Ｌとの距離をＬ２’とすると、傾斜角度θ１は、
ｔａｎθ１＝（Ｌ２−Ｌ１）／（Ｌ１’＋Ｌ２’）
で求められる。
【００４８】
ここで、三角形の相似により、Ｌ１：Ｌ１’＝ｆ：Ｐ（１ａ−ｋ）が成り立つ。これを展開すると、Ｌ１’＝ＰＬ１（１ａ−ｋ）／ｆとなる。ここで、１ａは測距演算領域３１ｃＬに結像した測距位置１Ａのコントラスト重心位置に相当する画素番号、ｋは光軸に相当するラインセンサの画素番号、Ｐはラインセンサの画素ピッチ、ｆは焦点距離である。同様に、Ｌ２’は、Ｌ２’＝ＰＬ２（１ｂ−ｋ）／ｆで表わせる。ここで、１ｂは測距演算領域３１ｃＲに結像した測距位置１Ｂのコントラスト重心位置に相当する画素番号である。なお、Ｐ及びｆは設計段階等で求められる定数であり、これらの値は制御回路５内に予め記憶しておく。なお、コントラスト重心位置の求め方については公知技術（例えば特開平８−７５９８５号参照）であるため、本実施例では、その説明を省略する。また、第２パッシブ測距装置４０の測距データに基づいて、第２基準方向に対するスクリーン１の傾斜角度θ２を算出する方法についても同様の方法を適用することができる。
【００４９】
次に、求めたスクリーン１の傾斜角度θ１、θ２から投影画像に生じる台形歪みを求め、キーストン補正を行う（ステップＳ４）。メモリ部１０には、求められた傾斜角度θ１、θ２により投影画像にどの程度の歪みが生じるのかが記録されている。制御回路５は、メモリ部１０を参照して水平方向、及び垂直方向の台形歪み形状を求め、求めた台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となる画像データを生成する。
【００５０】
垂直方向にＮライン、水平方向にＭラインの原画像から台形歪みを補正する画像を生成する例を説明する。図１０（Ａ）には、傾斜角度から判定される原画像上での台形歪み形状が示され、図１０Ｂ）には、図１０（Ａ）に示す台形歪み形状とは逆の台形歪み形状に変換した原画像が示されている。傾斜角度の情報から、例えば図１０（Ａ）に示すように下からＬ番目のラインの画像部分がＭ−２ｐ画素に歪み、その両端のｐ画素は台形歪みで画像が表示されていないと判定されたとする。この場合、制御回路５は、図１０（Ｂ）に示されるように下からＮ−Ｌ番目のラインでは、中央のＭ−２ｐ画素では画像が表示され、その両端のｐ画素の部分では黒信号（または無信号）が表示されるように制御信号を生成する。このようにして投影画像の台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となる画像データが生成される。
【００５１】
次に、角度センサ３を用いて投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向（右回り、左回り）とを求める（ステップＳ５）。プロジェクタ装置２を設置した台座が水平ではなく斜めに傾いていた場合、プロジェクタ装置２本体も投影レンズの光軸回りに傾斜することになる。
【００５２】
次に、角度センサ３で求めた傾斜角度だけ元の画像を回転させて補正画像を生成する（ステップＳ６）。角度センサ３で求められた回転方向とは逆の回転方向に、投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度だけ回転させた補正画像を生成する。この補正画像の投影光を液晶パネルによって生成し、生成した投影光を投影レンズを介してスクリーン１上に投影する。本実施例では、画像を投影する際に、液晶パネルの有効画素エリア（最大エリア）をすべて使用するのではなく、有効画素エリアの一部分だけを使用して映像光を生成し、画像をスクリーン１に投影している。このため角度センサ３で求めた傾斜角度だけ元の画像を回転させた補正画像であっても、補正後の画像が液晶パネルの有効画素エリアからはみ出すことがなく、補正後の画像のすべてをスクリーン１に投影することができる。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の第２実施例について説明する。本実施例は、角度センサ３により求めた投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と、予め設定された所定値との大小比較を行う。所定値は、傾き補正を行わなくても画像の傾きが気にならない角度に設定されている（好ましくは５度、またはこの前後の角度）。このような所定値と角度センサ３で求めた傾斜角度とを比較し、傾斜角度が所定値よりも小さい場合には、液晶パネルの一部を使用して行っている画像の投影を、液晶パネルの有効画素エリアすべてを使用して行う。なお、スクリーン１に投影される画像は、画像の傾きが補正されていない元の画像である。このようにして本実施例は、画像の傾き補正を行わない場合には、投影画像を拡大して投影することができる。
【００５４】
本実施例の動作手順を図１１のフローチャートに示す。図１１のフローチャートに示されるように角度センサ３で投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向（右回り、左回り）とを求め（ステップＳ１４）、求めた傾斜角度と所定値とを比較する（ステップＳ１５）。所定値よりも傾斜角度が小さい場合には（ステップＳ１５／ＹＥＳ）、液晶パネルの有効画素エリアをすべて使用し、投影画像のサイズを拡大する（ステップＳ１７）。なお、その他の手順は上述した実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００５５】
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、画像の傾きを画像を回転させる補正を行って修正していたが、プロジェクタ装置自体の姿勢を調整することで画像の傾きを修正してもよい。また、上述した実施例において、画像を回転させる際に、投影レンズの光軸を中心として回転させなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例のプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】プロジェクタ装置を正面から見た構成を示す図である。
【図３】（Ａ）はスクリーン１の水平方向に対する傾斜角度を説明するための図であり、（Ｂ）はスクリーン１の垂直方向に対する傾斜角度を説明するための図である。
【図４】パッシブ測距装置によりスクリーンを測距する様子を示した図である。
【図５】ラインセンサの構成を示す図である。
【図６】液晶パネルの使用エリアを変更した場合にスクリーン１に投影される画像の範囲を示した図である。
【図７】（Ａ）は投影画像に傾きが生じている場合を示す図であり、（Ｂ）は、画像の投影に液晶パネルのすべてを使用している場合に、回転補正後にスクリーンに投影される画像を示した図であり、（Ｃ）は、画像の投影に液晶パネルの一部を使用している場合に、回転補正後にスクリーンに投影される画像を示した図である。
【図８】実施例１の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】スクリーン１の傾斜角度の算出方法を説明するための図である。
【図１０】台形歪みを補正する方法を説明するための図である。
【図１１】実施例２の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】従来のプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  スクリーン                    ２  プロジェクタ装置
３  角度センサ                    ５  制御回路
６  投影画像生成部                ７  表示駆動部
８  投影レンズ光学系              ９  光学系駆動部
１０  メモリ部                    ２０  自動焦点検出装置
２１  受光センサ                  ２２  演算部
３０  第１パッシブ測距装置        ３１  撮像部
３１ａ、３１ｂ  レンズ            ３１ｃ、３１ｄ  ラインセンサ
３２  演算部                      ４０  第２パッシブ測距装置
４１  撮像部                      ４１ａ、４１ｂ  レンズ
４１ｃ、４１ｄ  ラインセンサ      ４２  演算部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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