(57)【要約】【課題】台形歪み補正を行う際でも、観察用画像を良好に観察させることができるプロジェクターを提供する。【解決手段】プロジェクター１は、光源装置３１、光源装置３１から出射された光束を変調する光変調装置３６、及び光変調装置３６にて変調された光束を被投射面に投射する投射光学装置３９を有する画像投射装置３と、被投射面を撮像する撮像装置と、撮像装置にて撮像された撮像画像に基づいて、光変調装置３６を制御し、被投射面に投射された投射画像の形状を校正する制御装置とを備える。画像投射装置３は、入射した光束のうち赤外線のみを除去する赤外除去領域を一部に有し、投射画像の形状を校正するための校正パターンを生成する第１フィルター６を備え、校正パターンを含む光束を被投射面に投射する。【選択図】図１
2013213971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置、前記光源装置から出射された光束を変調する光変調装置、及び前記光変調装置にて変調された光束を被投射面に投射する投射光学装置を有する画像投射装置と、
前記被投射面を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置にて撮像された撮像画像に基づいて、前記光変調装置を制御し、前記被投射面に投射された投射画像の形状を校正する制御装置とを備え、
前記画像投射装置は、
入射した光束のうち赤外線のみを除去する赤外除去領域を一部に有し、前記投射画像の形状を校正するための校正パターンを生成する第１フィルターを備え、前記校正パターンを含む光束を前記被投射面に投射する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記光変調装置は、液晶パネルで構成され、
前記画像投射装置は、
前記光変調装置の光入射側に配設される入射側偏光板を備え、
前記第１フィルターは、
前記入射側偏光板及び前記光変調装置の間に配設されている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記光変調装置は、液晶パネルで構成され、
前記画像投射装置は、
前記光変調装置の光出射側に配設される出射側偏光板を備え、
前記第１フィルターは、
前記光変調装置及び前記出射側偏光板の間に配設されている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記画像投射装置は、
前記光源装置から前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換する照明光学装置を備え、
前記照明光学装置は、
２次元的に配列された複数の小レンズを有するレンズアレイを備え、
前記レンズアレイの一部には、
入射した光束のうち赤外線のみを除去する第２フィルターが取り付けられている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記画像投射装置は、
前記光源装置から前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換する照明光学装置を備え、
前記照明光学装置は、
２次元的に配設された複数の第１小レンズを有し、前記光源装置から出射された光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、２次元的に配列された複数の第２小レンズを有し、前記第１レンズアレイの光出射側に配置された第２レンズアレイとを備え、
前記第１フィルターは、
前記複数の第１小レンズのうちいずれかに取り付けられている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
請求項５に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１フィルターが取り付けられた第１小レンズを除く他の前記第１小レンズには、
入射した光束のうち赤外線のみを除去する第２フィルターが取り付けられている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項７】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記光変調装置は、
複数のマイクロミラーを有する反射型光変調素子で構成され、
前記画像投射装置は、
前記光源装置から前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換するロッドインテグレーターを備え、
前記第１フィルターは、
前記ロッドインテグレーターの光出射面に取り付けられている
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記撮像装置は、
入射した光束のうち赤外線のみを透過させる第３フィルターと、
前記第３フィルターを介した赤外線を検出する撮像素子とを備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターにおいて、スクリーン等の被投射面を撮像する撮像装置を備え、当該撮像装置にて撮像された撮像画像に基づいて、被投射面に投射された投射画像の形状を校正する（台形歪み補正を行う）技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の技術では、先ず、投射中の画像（観察者に観察させる画像（以下、観察用画像）に所定形状の第１校正画像を合成した第１重畳画像を被投射面に投射するとともに、撮像装置にて被投射面（第１重畳画像）を撮像して第１撮像画像を得る。
【０００３】
次に、観察用画像（第１重畳画像に含まれる観察用画像と同一の画像）に第２校正画像（第１校正画像とは画像の性質が異なり、少なくとも形状の一部が重なる所定形状の画像）を合成した第２重畳画像を被投射面に投射するとともに、撮像装置にて被投射面（第２重畳画像）を撮像して第２撮像画像を得る。
そして、第１，第２撮像画像の各画素の画素値の差分によって表される測定用画像を生成し、当該測定用画像に基づいて、台形歪み補正を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２８１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の技術では、観察用画像の他、校正用の画像（第１，第２校正画像）についても、可視光で構成されるものである。
すなわち、観察用画像に校正用の画像が重畳された投射画像を表示して台形歪み補正を行う際、観察者は、観察用画像を観察しながら、校正用の画像を視認してしまう。
そして、校正用の画像によって観察用画像の一部の観察が妨げられることとなるため、観察用画像を良好に観察させることができない、という問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、台形歪み補正を行う際でも、観察用画像を良好に観察させることができるプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプロジェクターは、光源装置、前記光源装置から出射された光束を変調する光変調装置、及び前記光変調装置にて変調された光束を被投射面に投射する投射光学装置を有する画像投射装置と、前記被投射面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置にて撮像された撮像画像に基づいて、前記光変調装置を制御し、前記被投射面に投射された投射画像の形状を校正する制御装置とを備え、前記画像投射装置は、入射した光束のうち赤外線のみを除去する赤外除去領域を一部に有し、前記投射画像の形状を校正するための校正パターンを生成する第１フィルターを備え、前記校正パターンを含む光束を前記被投射面に投射することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、画像投射装置は、上述した第１フィルターを備え、校正パターンを含む光束を被投射面に投射する。そして、制御装置は、撮像装置にて撮像された撮像画像（投射画像（校正パターンを含む光束）に基づいて、光変調装置を制御し、台形歪み補正を行う。
ここで、被投射面に投射された投射画像は、可視光により構成された観察用画像（光変調装置にて変調された光束）と、非可視光である赤外線により構成された校正パターンとが重畳した画像となる。
このため、観察用画像に校正パターンが重畳した場合であっても、校正パターンが非可視光により構成されているため、校正パターンによって観察用画像の一部の観察が妨げられることがない。
したがって、台形歪み補正を行う際でも、観察用画像を良好に観察させることができる。
【０００９】
本発明のプロジェクターでは、前記光変調装置は、液晶パネルで構成され、前記画像投射装置は、前記光変調装置の光入射側に配設される入射側偏光板を備え、前記第１フィルターは、前記入射側偏光板及び前記光変調装置の間に配設されていることが好ましい。
本発明では、第１フィルターは、入射側偏光板及び光変調装置の間、言い換えれば、光変調装置に近接した位置に配設されている。
このことにより、第１フィルターにて生成される校正パターンが被投射面上でフォーカスずれを起こすことを抑制できる。すなわち、撮像装置にて撮像された撮像画像中の校正パターンが鮮明なものとなるため、当該撮像画像に基づいて、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００１０】
また、第１フィルターは、光変調装置の光入射側に配設されている。
このことにより、入射側偏光板を介した光束のうち、一部の赤外線は、第１フィルターの赤外除去領域にて除去される。そして、第１フィルターにて一部の赤外線が除去された後の光束が光変調装置に入射することとなるので、光変調装置への赤外線の照射量を低減させることができ、光変調装置の劣化を抑制できる。
【００１１】
本発明のプロジェクターでは、前記光変調装置は、液晶パネルで構成され、前記画像投射装置は、前記光変調装置の光出射側に配設される出射側偏光板を備え、前記第１フィルターは、前記光変調装置及び前記出射側偏光板の間に配設されていることが好ましい。
本発明では、第１フィルターは、光変調装置及び出射側偏光板の間、言い換えれば、光変調装置に近接した位置に配設されている。
このことにより、上記同様に、第１フィルターにて生成される校正パターンが被投射面上でフォーカスずれを起こすことを抑制でき、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００１２】
本発明のプロジェクターでは、前記画像投射装置は、前記光源装置から前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換する照明光学装置を備え、前記照明光学装置は、２次元的に配列された複数の小レンズを有するレンズアレイを備え、前記レンズアレイの一部には、入射した光束のうち赤外線のみを除去する第２フィルターが取り付けられていることが好ましい。
【００１３】
ところで、光源装置から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換する照明光学装置としては、複数の第１小レンズを有する第１レンズアレイと、複数の第２小レンズを有する第２レンズアレイとを備えた構成が知られている。そして、当該照明光学装置は、光源装置から出射された光束を複数の第１小レンズにより複数の部分光束に分割し、第２レンズアレイを利用して、複数の部分光束を光変調装置に重畳させる。
ここで、本発明における上述したレンズアレイとしては、第１，第２レンズアレイのいずれであっても構わない。
【００１４】
本発明では、レンズアレイの一部には、上述した第２フィルターが取り付けられている。
例えば、複数の小レンズのうち、１つの小レンズには第２フィルターが取り付けられておらず、他の小レンズの全てに第２フィルターがそれぞれ取り付けられている。
すなわち、光源装置から出射され、照明光学装置により分割された複数の部分光束のうち、１つの部分光束に赤外線が含まれ、他の部分光束に赤外線が含まれないこととなる。
このため、光源装置から出射された光束に含まれる赤外線の光量を低減させることができる。
したがって、照明光学装置の光出射側に配設される光学部品（光変調装置等）への赤外線の照射量を低減させることができ、当該光学部品の劣化を抑制できる。
【００１５】
本発明のプロジェクターでは、前記画像投射装置は、前記光源装置から前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換する照明光学装置を備え、前記照明光学装置は、２次元的に配列された複数の第１小レンズを有し、前記光源装置から出射された光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、２次元的に配列された複数の第２小レンズを有し、前記第１レンズアレイの光出射側に配置された第２レンズアレイとを備え、前記第１フィルターは、前記複数の第１小レンズのうちいずれかに取り付けられていることが好ましい。
【００１６】
ところで、第１レンズアレイは、一般的に、光変調装置（被投射面）に対して光学的に共役となる結像関係を有する位置に配設されるものである。
本発明では、第１フィルターは、第１レンズアレイにおける複数の第１小レンズのうちいずれかに取り付けられている。言い換えれば、第１フィルターは、光変調装置に対して光学的に共役となる結像関係を有する第１レンズアレイに取り付けられている。
このことにより、上記同様に、第１フィルターにて生成される校正パターンが被投射面上でフォーカスずれを起こすことを抑制でき、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００１７】
本発明のプロジェクターでは、前記第１フィルターが取り付けられた第１小レンズを除く他の前記第１小レンズには、入射した光束のうち赤外線のみを除去する第２フィルターが取り付けられていることが好ましい。
本発明では、第１レンズアレイにおいて、１つの第１小レンズには第１フィルターが取り付けられ、他の第１小レンズには上述した第２フィルターが取り付けられている。
このため、光源装置から出射された光束に含まれる赤外線の光量を第１，第２フィルターにて低減させることができる。
したがって、照明光学装置の光出射側に配設される光学部品（光変調装置等）への赤外線の照射量を低減させることができ、当該光学部品の劣化を抑制できる。
【００１８】
本発明のプロジェクターでは、前記光変調装置は、複数のマイクロミラーを有する反射型光変調素子で構成され、前記画像投射装置は、前記光源装置から前記光変調装置に至る光束の光路中に配設され、前記光源装置から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換するロッドインテグレーターを備え、前記第１フィルターは、前記ロッドインテグレーターの光出射面に取り付けられていることが好ましい。
【００１９】
ところで、ロッドインテグレーターは、一般的に、光出射面が光変調装置（被投射面）に対して光学的に共役となる結像関係を有する位置となるように配設されるものである。
本発明では、第１フィルターは、ロッドインテグレーターの光出射面に取り付けられている。言い換えれば、第１フィルターは、光変調装置に対して光学的に共役となる結像関係を有するロッドインテグレーターの光出射面に配設されている。
このことにより、上記同様に、第１フィルターにて生成される校正パターンが被投射面上でフォーカスずれを起こすことを抑制でき、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００２０】
本発明のプロジェクターでは、前記撮像装置は、入射した光束のうち赤外線のみを透過させる第３フィルターと、前記第３フィルターを介した赤外線を検出する撮像素子とを備えることが好ましい。
本発明では、撮像装置は、上述した第３フィルター及び撮像素子を備えた所謂、赤外線カメラで構成されている。
すなわち、撮像装置にて撮像された撮像画像は、可視光により構成された観察用画像が含まれず、赤外線により構成された校正パターンが主に検出された画像となる。
このことにより、台形歪み補正を行う際に、特許文献１に記載の技術のように、投射中である投射状態を一旦、フリーズして観察用画像を静止画像とする必要がない。すなわち、投射中である投射画像が動画像であっても、投射状態を一旦、フリーズせずに、動画像を引き続き表示させながら、台形歪み補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態におけるプロジェクターの制御構造を示すブロック図。
【図３】第１実施形態における第１フィルターの取付位置を説明するための図。
【図４】第１実施形態における第１フィルターの取付位置を説明するための図。
【図５】第１実施形態における撮像装置の構成を模式的に示す図。
【図６】第１実施形態におけるプロジェクターの動作を示すフローチャート。
【図７】第１実施形態におけるプロジェクターの動作を説明するための図。
【図８】第１実施形態におけるプロジェクターの動作を説明するための図。
【図９】第２実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す図。
【図１０】第２実施形態における第２フィルターの取付位置を説明するための図。
【図１１】第３実施形態における第１，第２フィルターの取付位置を説明するための図。
【図１２】第４実施形態における光学ユニットの構成を示す図。
【図１３】第４実施形態における制御装置の構成を示すブロック図。
【図１４】各実施形態の変形例を示す図。
【図１５】各実施形態の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクターの構成〕
図１は、プロジェクター１の概略構成を示す図である。
図２は、プロジェクター１の制御構造を示すブロック図である。
プロジェクター１は、被投射面としてのスクリーンＳｃ（図２）上に投射画像を表示する。
そして、このプロジェクター１は、図１または図２に示すように、外装筐体２（図１）内部に収納される画像投射装置としての光学ユニット３、撮像装置４（図２）、及び制御装置５（図２）を備える。
【００２３】
〔光学ユニットの構成〕
光学ユニット３は、図１に示すように、発光管３１１及びリフレクター３１２を有する光源装置３１と、第１，第２レンズアレイ３２１，３２２、偏光変換素子３２３、及び重畳レンズ３２４を有する照明光学装置３２と、ダイクロイックミラー３３１，３３２、及び反射ミラー３３３を有する色分離光学装置３３と、入射側レンズ３４１、リレーレンズ３４３、及び反射ミラー３４２，３４４を有するリレー光学装置３４と、３つの入射側偏光板３５と、光変調装置としての３つの液晶パネル３６と、３つの出射側偏光板３７と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム３８と、投射光学装置としての投射レンズ３９と、第１フィルター６とを備える。
【００２４】
そして、光学ユニット３では、上述した構成により、光源装置３１から出射され照明光学装置３２を介した光束は、色分離光学装置３３にて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの色光に分離される。また、分離された各色光は、各液晶パネル３６にてそれぞれ変調される。変調された各色光は、プリズム３８にて合成され、投射レンズ３９にてスクリーンに投射される。
なお、上述した各光学部品３１〜３９については、一般的なプロジェクターで利用されているため、以下では、第１フィルター６について詳細に説明する。
【００２５】
〔第１フィルターの構成〕
図３及び図４は、第１フィルター６の取付位置を説明するための図である。具体的に、図３は、液晶パネル３６を光入射側から見た斜視図である。図４は、入射側防塵ガラス７Ａを光出射側から見た斜視図である。
先ず、第１フィルター６の構成を説明する前に、液晶パネル３６の構成を説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、赤色光側に配設される液晶パネル３６Ｒ（図１）の構成のみを説明する。他の緑，青色光側に配設される液晶パネル３６Ｇ，３６Ｂ（図１）の構成も同様である。
液晶パネル３６Ｒは、図３に示すように、ガラスなどからなる平面視矩形状の一対の基板３６１，３６２に液晶が密閉封入された構成を有している。
このうち、基板３６１は、液晶を駆動するための駆動基板である。すなわち、基板３６１は、互いに平行に配列形成される複数のデータ線と、複数のデータ線と直交する方向に配列形成される複数の走査線と、走査線及びデータ線の交差に対応してマトリクス状に配列形成される画素電極と、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子等を有している。
【００２６】
また、基板３６２は、基板３６１の光入射側において、基板３６１に対して所定間隔を空けて対向配置される対向基板である。すなわち、基板３６２は、所定の電圧Ｖcomが印加される共通電極を有している。
そして、制御装置５から駆動信号を入力することで、所定の前記画素電極及び前記共通電極の間に電圧が印加され、当該画素電極及び共通電極間に介在する液晶の配向状態が制御され、入射した光束が変調される。
なお、液晶パネル３６Ｒの光入射側及び光出射側には、図３に示すように、各基板３６２，３６１と略同一の形状をそれぞれ有する入射側防塵ガラス７Ａ及び出射側防塵ガラス７Ｂが取り付けられている。
これら入射側防塵ガラス７Ａ及び出射側防塵ガラス７Ｂは、熱伝導性の高い材料、例えば水晶等の透光性基板で構成されている。
【００２７】
そして、第１フィルター６は、図４に示すように、液晶パネル３６Ｒの光入射側に取り付けられる入射側防塵ガラス７Ａの光出射面に取り付けられている。
すなわち、本実施形態では、第１フィルター６は、図１に示すように、入射側偏光板３５及び液晶パネル３６Ｒの間に配設されている。
なお、図１では、説明の便宜上、各防塵ガラス７Ａ，７Ｂの図示を省略している。
また、本実施形態では、図１に示すように、第１フィルター６は、赤色光側にのみ配設され、緑，青色光側には配設されていない。
【００２８】
この第１フィルター６は、図４に斜線で示したように、入射した光束のうち赤外線等の長波長領域の光束を除去し、可視光を含む他の波長領域の光束を透過させる赤外除去領域Ａｒ１を一部に有する。
そして、第１フィルター６において、赤外除去領域Ａｒ１以外の領域Ａｒ２（以下、赤外透過領域Ａｒ２）は、入射した光束の略全て（赤外線及び可視光を含む略全ての波長領域の光束）を透過させる。
この赤外透過領域Ａｒ２は、図４に示すように、３本の縦線と３本の横線とが交差する格子状のパターンとなるように形成されている。
そして、第１フィルター６は、入射した光束のうち赤外線のみを赤外除去領域Ａｒ１にて除去することで、後述する台形歪み補正を行う際に用いる校正パターン（赤外透過領域Ａｒ２の格子状のパターン）を生成する。
【００２９】
〔撮像装置の構成〕
図５は、撮像装置４の構成を模式的に示す図である。
撮像装置４は、制御装置５による制御の下、スクリーンＳｃを撮像し、撮像した撮像画像に応じた信号を制御装置５に出力する。
この撮像装置４は、図５に示すように、集光レンズ４１と、第３フィルター４２と、撮像素子としての赤外ＣＣＤ（Charge Coupled Device）４３とを備える。
集光レンズ４１は、外部からの光束を赤外ＣＣＤ４３に集光する。
第３フィルター４２は、集光レンズ４１及び赤外ＣＣＤ４３の間に配設され、入射した光束のうち赤外線等の長波長領域の光束のみを透過させ、可視光を含む他の波長領域の光束を除去する。
赤外ＣＣＤ４３は、赤外線等の長波長領域にピーク波長が存在する検出感度を有し、第３フィルター４２を介した赤外線等の長波長領域の光束を電気信号に変換して制御装置５に出力する。
すなわち、撮像装置４は、赤外線等の長波長領域の光束を主に検出する所謂、赤外線カメラで構成されている。
【００３０】
〔制御装置の構成〕
制御装置５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含んで構成される主制御部５１を備え、メモリー５２に記憶された制御プログラムにしたがって、プロジェクター１全体を制御する。
この制御装置５は、図２に示すように、主制御部５１及びメモリー５２の他、表示制御部５３等を備える。
表示制御部５３は、主制御部５１からの制御指令に応じて液晶パネル３６の動作を制御するものであり、図２に示すように、画像処理部５３１と、３つの駆動部５３２とを備える。
なお、図２では、説明の便宜上、３つの液晶パネル３６及び３つの駆動部５３２については、１つのみを図示している。
【００３１】
画像処理部５３１は、入力した画像信号に対して種々の画像処理を施す。
例えば、画像処理部５３１は、主制御部５１にて設定された係数を用いて、入力した画像信号の画素位置の情報（座標）に対して、３次元のベクトル演算を行うことで、入力した画像信号に対して台形歪み補正を施す。
３つの駆動部５３２は、画像処理部５３１にて画像処理が施された画像信号に基づく駆動信号を各液晶パネル３６にそれぞれ出力し、所定の画像を各液晶パネル３６に形成させる。
【００３２】
主制御部５１は、メモリー５２に記憶された制御プログラムにしたがって、表示制御部５３等に制御指令を出力する。
この主制御部５１は、図２に示すように、撮像画像取得部５１１と、三次元測量部５１２と、投射角算出部５１３と、係数算出部５１４等を備える。
撮像画像取得部５１１は、撮像装置４の動作を制御し、撮像装置４にスクリーンＳｃを撮像させる。そして、撮像画像取得部５１１は、撮像装置４から出力される信号に基づいて撮像画像を取得する。
三次元測量部５１２は、スクリーンＳｃを含む平面に近似する近似平面の式を算出する。
投射角算出部５１３は、三次元測量部５１２にて算出された近似平面と、光学ユニット３から投射された光束の光軸との角度である投射角を算出する。
係数算出部５１４は、投射角算出部５１３にて算出された投射角に基づいて、表示制御部５３での台形歪み補正に用いられる上述した係数を算出する。
【００３３】
〔プロジェクターの動作〕
図６は、プロジェクター１の動作を示すフローチャートである。
図７及び図８は、プロジェクター１の動作を説明するための図である。
次に、上述したプロジェクター１の動作について説明する。
なお、以下では、台形歪み補正を行う際の主制御部５１及び表示制御部５３の処理を主に説明し、その他の処理については説明を省略する。
上述したように、光源装置３１から出射された光束の光路中には、第１フィルター６が配設されている。このため、プロジェクター１が動作している状態（液晶パネル３６に形成させた画像を投射している状態）では、スクリーンＳｃ上には、図７に示す投射画像Ｆｇ０が表示される。
【００３４】
この投射画像Ｆｇ０は、液晶パネル３６に形成させた可視光により構成される観察用画像Ｆｇ１（図７の例では、車の画像）に対して、赤外線により構成される校正パターンＦｇ２（赤外透過領域Ａｒ２の格子状のパターン）が重畳された画像である。
なお、校正パターンＦｇ２は、第１フィルター６が上述した位置に配設されているため、投射画像Ｆｇ０中に常時、含まれることとなる。
そして、プロジェクター１の姿勢（投射角）に応じて図７の破線で示したように投射画像Ｆｇ０が台形状に歪んでいる場合に、台形歪み補正が行われる。
例えば、主制御部５１や表示制御部５３は、外装筐体２外部に露出して設けられた操作パネル（図示略）やリモートコントローラーが観察者により操作された場合や、プロジェクター１の姿勢を検知するジャイロセンサー等の検知状態が変化した場合等に、以下に示す処理の実行を開始する。
【００３５】
先ず、主制御部５１は、撮像装置４の動作を制御し、撮像装置４にスクリーンＳｃを撮像させ、撮像画像Ｆｇ３を取得する（ステップＳ１）。
上述したように、撮像装置４は、赤外線カメラで構成されている。
このため、撮像装置４にて撮像された撮像画像Ｆｇ３は、図８（Ａ）に示すように、可視光により構成される観察用画像Ｆｇ１が含まれず、赤外線により構成される校正パターンＦｇ２が主に検出された画像となる。
【００３６】
ステップＳ１の後、主制御部５１は、撮像画像Ｆｇ３に基づいて、スクリーンＳｃを含む平面に近似する近似平面を算出する三次元測量処理を実行する（ステップＳ２）。
具体的に、主制御部５１は、微分フィルターやラプラシアンフィルター等の輪郭抽出フィルター処理により撮像画像Ｆｇ３中の校正パターンＦｇ２の輪郭を抽出し、図８（Ｂ）に示すように、校正パターンＦｇ２の縦線と横線の９つの交点を測定点Ｐとして算出する。
また、主制御部５１は、９つの測定点Ｐのうち同一直線上に位置しない（スクリーンＳｃを含む平面の定義が可能な）３つの測定点Ｐを選択する。
【００３７】
そして、主制御部５１は、投射レンズ３９を構成するズームレンズ（図示略）と撮像装置４との視差を利用し、三角測量の原理により、上記３つの測定点Ｐのレンズ座標系における三次元座標を検出する。
なお、レンズ座標系とは、上記ズームレンズの主点を原点とする三次元座標系である。
以上のように３つの測定点Ｐの三次元座標を算出した後、主制御部５１は、当該三次元座標に基づいて、スクリーンＳｃを含む平面に近似する近似平面の式を算出する。
【００３８】
ステップＳ２の後、主制御部５１及び表示制御部５３は、台形歪み補正処理を実行する（ステップＳ３）。
具体的に、主制御部５１は、ステップＳ２で算出したスクリーンＳｃを含む平面に近似する近似平面と光学ユニット３から投射された光束の光軸との成す投射角を算出する。
なお、本実施形態では、近似平面の法線と光学ユニット３から投射された光束の光軸とがなす角度を投射角として算出している。
そして、主制御部５１は、近似平面に対して投射角が垂直となる測定点Ｐの目標座標を算出するとともに、測定点Ｐの座標を目標座標に変換する係数を算出し、当該係数を表示制御部５３に設定する。
以上のように表示制御部５３に係数が設定されると、表示制御部５３は、当該係数を用いて、入力した画像信号の画素位置の情報に対して３次元ベクトル演算を行うことで、入力した画像信号に対して台形歪み補正を施す。
そして、当該台形歪み補正が施されることで、図７の破線で示したように台形状に歪んだ投射画像Ｆｇ０は、図７の実線で示したような矩形状の投射画像Ｆｇ０に校正される。
【００３９】
上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、光学ユニット３は、第１フィルター６を備え、校正パターンＦｇ２を含む光束をスクリーンＳｃに投射する。そして、制御装置５は、撮像装置４にて撮像された撮像画像Ｆｇ３に基づいて、液晶パネル３６を制御し、台形歪み補正を行う。
ここで、投射画像Ｆｇ０は、可視光により構成された観察用画像Ｆｇ１（液晶パネル３６にて変調された光束）と、非可視光である赤外線により構成された校正パターンＦｇ２とが重畳した画像となる。
このため、観察用画像Ｆｇ１に校正パターンＦｇ２が重畳した場合であっても、校正パターンＦｇ２が非可視光により構成されているため、校正パターンＦｇ２によって、観察用画像Ｆｇ１の一部の観察が妨げられることがない。
したがって、台形歪み補正を行う際でも、観察用画像Ｆｇ１を良好に観察させることができる。
【００４０】
また、第１フィルター６は、入射側偏光板３５及び液晶パネル３６Ｒの間、言い換えれば、液晶パネル３６Ｒに近接した位置に配設されている。
特に、本実施形態では、第１フィルター６は、液晶パネル３６Ｒの光入射側に取り付けられる入射側防塵ガラス７Ａの光出射面に取り付けられているため、液晶パネル３６Ｒに極めて近接した位置に配設されている。
このことにより、第１フィルター６にて生成される校正パターンＦｇ２がスクリーンＳｃ上でフォーカスずれを起こすことを抑制できる。すなわち、撮像装置４にて撮像された撮像画像Ｆｇ３中の校正パターンＦｇ２が鮮明なものとなるため、撮像画像Ｆｇ３に基づいて、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００４１】
さらに、第１フィルター６は、液晶パネル３６Ｒの光入射側に配設されている。
このことにより、入射側偏光板３５を介した光束のうち、一部の赤外線は、第１フィルター６の赤外除去領域Ａｒ１により除去される。そして、第１フィルター６にて一部の赤外線が除去された後の光束が液晶パネル３６Ｒに入射することとなるので、液晶パネル３６Ｒの劣化を抑制できる。
【００４２】
また、撮像装置４は、赤外線カメラで構成されている。
すなわち、撮像装置４にて撮像された撮像画像Ｆｇ３は、可視光により構成された観察用画像Ｆｇ１が含まれず、赤外線により構成された校正パターンＦｇ２が主に検出された画像となる。
このことにより、台形歪み補正を行う際に、特許文献１に記載の技術のように、投射中である投射状態を一旦、フリーズして観察用画像を静止画像とする必要がない。すなわち、投射中である投射画像が動画像であっても、投射状態を一旦、フリーズせずに、動画像を引き続き表示させながら、台形歪み補正を行うことができる。
【００４３】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構成及び同一部材には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図９は、第２実施形態におけるプロジェクター１の概略構成を示す図である。
前記第１実施形態では、第１フィルター６は、入射側偏光板３５及び液晶パネル３６Ｒの間に配設されていた。
これに対して第２実施形態では、前記第１実施形態に対して、図９に示すように、第１フィルター６の配設位置が異なるとともに、第２フィルター８（図１０参照）が設けられている点が異なるのみである。
その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４４】
〔第１フィルターの配設位置〕
本実施形態では、第１フィルター６は、具体的な図示は省略したが、液晶パネル３６の光出射側に取り付けられた出射側防塵ガラス７Ｂの光入射面に取り付けられている。
すなわち、第１フィルター６は、図９に示すように、液晶パネル３６Ｒ及び出射側偏光板３７の間に配設されている。
なお、図９では、図１と同様に、各防塵ガラス７Ａ，７Ｂの図示を省略している。
【００４５】
〔第２フィルターの構成〕
図１０は、第２実施形態における第２フィルター８の取付位置を説明するための図である。具体的に、図１０は、第１レンズアレイ３２１を光入射側から見た図である。
先ず、第２フィルター８の構成を説明する前に、照明光学装置３２について説明する。
照明光学装置３２は、光源装置３１から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換する。
具体的に、光源装置３１から出射された光束は、第１レンズアレイ３２１にて複数の部分光束に分割される。また、分割された複数の部分光束は、第２レンズアレイ３２２を介して偏光変換素子３２３に入射し、略１種類の直線偏光に変換される。そして、略１種類の直線偏光に変換された複数の部分光束は、重畳レンズ３２４を介して、液晶パネル３６上に重畳される。
【００４６】
そして、第１，第２レンズアレイ３２１，３２２は、以下に示すように構成されている。
第１レンズアレイ３２１は、図１０に示すように、光軸Ａｘ（図９）に沿う方向から見て略矩形状の輪郭を有する第１小レンズ３２１Ａがマトリクス状に配列されている。
本実施形態では、行を横一並びの要素、列を縦一並びの要素とすると、複数の第１小レンズ３２１Ａは、図１０に示すように、６行×４列（光入射側から見て上方側から順に第１行〜第６行、左側から順に第１列〜第４列）でマトリクス状に配列されている。
【００４７】
そして、各第１小レンズ３２１Ａは、光源装置３１から出射された光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束を第２レンズアレイ３２２の近傍で集光させる。
以上説明した第１レンズアレイ３２１は、液晶パネル３６に対して光学的に共役となる結像関係を有する位置に配設されている。
第２レンズアレイ３２２は、第１レンズアレイ３２１の光出射側に配置され、第１レンズアレイ３２１と同様に、光軸Ａｘに沿う方向から見て略矩形状の輪郭を有する第２小レンズ３２２Ａ（図９）が６行×４列でマトリクス状に配列されている。
【００４８】
そして、第２フィルター８は、第１レンズアレイ３２１の一部に取り付けられている。
具体的に、第２フィルター８は、図１０に斜線で示したように、複数の第１小レンズ３２１Ａのうち、第１行目で第１列目の第１小レンズ３２１Ａを除く他の第１小レンズ３２１Ａに取り付けられている。
この第２フィルター８は、第１フィルター６における赤外除去領域Ａｒ１と同様に、入射した光束のうち赤外線等の長波長領域の光束を除去し、可視光を含む他の波長領域の光束を透過させるフィルターである。
【００４９】
上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、第１フィルター６は、液晶パネル３６Ｒ及び出射側偏光板３７の間、言い換えれば、液晶パネル３６Ｒに近接した位置に配設されている。
特に、本実施形態では、第１フィルター６は、液晶パネル３６Ｒの光出射側に取り付けられる出射側防塵ガラス７Ｂの光入射面に取り付けられているため、前記第１実施形態と同様に、液晶パネル３６Ｒに極めて近接した位置に配設されている。
このことにより、前記第１実施形態と同様に、第１フィルター６にて生成される校正パターンＦｇ２がスクリーンＳｃ上でフォーカスずれを起こすことを抑制でき、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００５０】
また、第１レンズアレイ３２１の一部（第１行目で第１列目の第１小レンズ３２１Ａを除く他の第１小レンズ３２１Ａ）には、第２フィルター８が取り付けられている。
すなわち、光源装置３１から出射され、第１レンズアレイ３２１により分割された複数の部分光束のうち、１つの部分光束（第１行目で第１列目の第１小レンズ３２１Ａにて分割された部分光束）に赤外線が含まれ、他の部分光束に赤外線が含まれないこととなる。
このため、光源装置３１から出射された光束に含まれる赤外線の光量を低減させることができる。
したがって、第１レンズアレイ３２１の光出射側に配設される光学部品（入射側偏光板３５及び液晶パネル３６等）への赤外線の照射量を低減させることができ、当該光学部品の劣化を抑制できる。
【００５１】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第２実施形態と同様の構成及び同一部材には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第２実施形態では、第１フィルター６は、液晶パネル３６Ｒ及び出射側偏光板３７の間に配設されていた。
これに対して第３実施形態では、前記第２実施形態に対して、第１フィルター６の配設位置が異なるのみである。
その他の構成は、前記第２実施形態と同様である。
【００５２】
〔第１，第２フィルターの配設位置〕
図１１は、第３実施形態における第１，第２フィルター６，８の取付位置を説明するための図である。具体的に、図１１は、図１０と同様に、第１レンズアレイ３２１を光入射側から見た図である。
本実施形態では、第１フィルター６は、図１１に示すように、複数の第１小レンズ３２１Ａのうち、第２フィルター８が取り付けられていない第１行目で第１列目の第１小レンズ３２１Ａに取り付けられている。
【００５３】
上述した第３実施形態によれば、前記第２実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、第１フィルター６は、第１レンズアレイ３２１（第１行目で第１列目の第１小レンズ３２１Ａ）に取り付けられている。言い換えれば、第１フィルター６は、液晶パネル３６に対して光学的に共役となる結像関係を有する第１レンズアレイ３２１に取り付けられている。
このことにより、前記第２実施形態と同様に、第１フィルター６にて生成される校正パターンＦｇ２がスクリーンＳｃ上でフォーカスずれを起こすことを抑制でき、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００５４】
また、第１レンズアレイ３２１に第１，第２フィルター６，８の双方が取り付けられているため、光源装置３１から出射された光束に含まれる赤外線の光量を大幅に低減させることができる。
したがって、第１レンズアレイ３２１の光出射側に配設される光学部品（入射側偏光板３５及び液晶パネル３６等）への赤外線の照射量をより低減させることができ、当該光学部品の劣化をより一層、抑制できる。
【００５５】
[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構成及び同一部材には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施形態では、前記第１実施形態に対して、画像投射装置としての光学ユニット３Ａの構成、及び当該光学ユニット３Ａの制御構造（制御装置５Ａによる制御構造）が異なるのみである。
その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００５６】
〔光学ユニットの構成〕
図１２は、第４実施形態における光学ユニット３Ａの構成を示す図である。
光学ユニット３Ａは、前記第１実施形態で説明した光源装置３１、投射レンズ３９、及び第１フィルター６の他、ロッドインテグレーター８１と、カラーホイール８２と、リレー光学装置８３と、光変調装置としての反射型光変調素子８４とを備える。
【００５７】
〔ロッドインテグレーターの構成、及び第１フィルターの配設位置〕
ロッドインテグレーター８１は、四角柱状に形成され、図１２に示すように、光源装置３１に対して光出射側に配設される。そして、ロッドインテグレーター８１は、リフレクター３１２にて集束された光束を内部に導入し、当該光束を内部で多重反射させる。すなわち、ロッドインテグレーター８１は、光源装置３１から出射された光束を均一な強度分布を有する光束に変換する。
そして、ロッドインテグレーター８１における光出射面８１Ａ近傍において、反射型光変調素子８４を照射する光源面を形成する。このため、ロッドインテグレーター８１における光出射面８１Ａの形状は、反射型光変調素子８４の画像形成面と略同一のアスペクト比で形成されている。
本実施形態では、第１フィルター６は、図１２に示すように、ロッドインテグレーター
８１の光出射面８１Ａに取り付けられている。
【００５８】
〔カラーホイールの構成〕
カラーホイール８２は、ロッドインテグレーター８１の光出射側に配設され、ロッドインテグレーター８１から出射された光束を赤、緑、青の各色光に変換する。
このカラーホイール８２は、具体的な図示は省略したが、円盤形状を有し、当該円盤形状の中心位置を中心として回転可能に構成されている。
そして、カラーホイール８２は、図１２に示すように、円盤状の輪帯部分がロッドインテグレーター８１の光出射面８１Ａに対向するように配設されている。
また、前記輪帯部分には、赤色光を透過させるカラーフィルター、緑色光を透過させるカラーフィルター、及び青色光を透過させるカラーフィルターが設けられている。
そして、カラーホイール８２は、回転することで、３つのカラーフィルターを順次、切り替えて、ロッドインテグレーター８１から出射された光束を赤色光、緑色光、青色光に順次、変換する。
【００５９】
〔リレー光学装置の構成〕
リレー光学装置８３は、図１２に示すように、カラーホイール８２の光出射側に配設され、第１，第２結像レンズ８３１，８３３と、反射ミラー８３２とを備える。
そして、リレー光学装置８３は、ロッドインテグレーター８１から出射され、カラーホイール８２を介した光束を反射型光変調素子８４の画像形成面上に結像させる。
なお、リレー光学装置８３は、ロッドインテグレーター８１の光出射面８１Ａと反射型光変調素子８４とが光学的に共役となる結像関係となるように設計されている。
【００６０】
〔反射型光変調素子の構成〕
反射型光変調素子８４は、具体的な図示は省略したが、入射した光束を反射させる多数のマイクロミラーを有し、制御装置５Ａからの駆動信号に基づいて、マイクロミラーの傾きを変える（オン／オフ）ことで、入射した光束を変調する。
そして、マイクロミラーがオンの時には、当該マイクロミラーで反射された光束は、投射レンズ３９によりスクリーンＳｃに向けて投射される。また、マイクロミラーがオフの時には、当該マイクロミラーで反射された光束は、不要光として、光吸収部材（図示略）により吸収される。
なお、反射型光変調素子８４としては、例えば、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用できる。
【００６１】
〔制御装置の構成〕
図１３は、制御装置５Ａの校正を示すブロック図である。
制御装置５Ａは、前記第１実施形態で説明した主制御部５１、メモリー５２、及び表示制御部５３の他、ホイール駆動部５４を備える。
ホイール駆動部５４は、主制御部５１からの制御指令に応じて、カラーホイール８２を回転させる。
具体的に、ホイール駆動部５４は、入力した画像信号の同期信号に同期させて、カラーホイール８２を一定周波数で回転させる。
また、本実施形態では、表示制御部５３は、入力した画像信号に対して前記第１実施形態で説明した画像処理（台形歪み補正等）と同様の画像処理を施し、画像処理を施した画像信号に基づく駆動信号を反射型光変調素子８４に出力する。そして、表示制御部５３は、カラーホイール８２を回転させる周波数に同期させて、赤、緑、青の各画素に対応したマイクロミラーのオン／オフを実施する。
結果として、反射型光変調素子８４から赤、緑、青の画像光が出射され、これら各画像光が時間的に混合されてカラー画像が得られる（所謂、フィールドシーケンシャルカラー方式）。
【００６２】
上述した第４実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、光変調装置として反射型光変調素子８４を採用している。そして、反射型光変調素子８４を採用したことに伴い、第１フィルター６を、反射型光変調素子８４に対して光学的に共役となる結像関係を有するロッドインテグレーター８１の光出射面８１Ａに取り付けている。
このことにより、前記第１実施形態と同様に、第１フィルター６にて生成される校正パターンＦｇ２がスクリーンＳｃ上でフォーカスずれを起こすことを抑制でき、台形歪み補正を良好に行うことができる。
【００６３】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
図１４及び図１５は、前記各実施形態の変形例を示す図である。
前記各実施形態において、第１フィルター６における赤外除去領域Ａｒ１の形状等については、前記各実施形態で説明した形状等に限らず、例えば、図１４や図１５に示す形状等を採用しても構わない。
例えば、図１４に示す例では、赤外除去領域Ａｒ１は、矩形状の赤外透過領域Ａｒ２が３行×３列でマトリクス状に配列するように形成されている。
また、例えば、図１５に示す例では、赤外除去領域Ａｒ１は、赤外透過領域Ａｒ２が４本の縦線と３本の横線とが交差する格子状のパターンとなるように形成されている。
【００６４】
前記各実施形態において、第１フィルター６の配設位置は、前記各実施形態で説明した配設位置に限らず、第１フィルター６を投射レンズ３９における光出射面に取り付けた構成を採用しても構わない。
前記第１，第２実施形態では、第１フィルター６は、入射側防塵ガラス７Ａや出射側防塵ガラス７Ｂに取り付けられていたが、これに限らず、入射側偏光板３５及び液晶パネル３６Ｒの間や、液晶パネル３６Ｒ及び出射側偏光板３７の間であれば、いずれの位置に配設しても構わない。
前記第１実施形態において、前記第２，第３実施形態で説明した第２フィルター８を第１レンズアレイ３２１に取り付けた構成を採用しても構わない。
【００６５】
前記第２，第３実施形態において、第２フィルター８の取付位置は、前記第２，第３実施形態で説明した取付位置に限らず、その他の取付位置を採用しても構わない。
すなわち、６行×４列の計２４個の第１小レンズ３２１Ａのうち、２３個の第１小レンズ３２１Ａに第２フィルター８が取り付けられていたが、第２フィルター８が取り付けられる第１小レンズ３２１Ａの数は、いずれの数でも構わない。また、第２フィルター８が取り付けられる第１小レンズ３２１Ａの位置も、いずれの位置でも構わない。
さらに、第１レンズアレイ３２１に第２フィルター８が取り付けられていたが、これに限らず、第２レンズアレイ３２２に取り付けた構成を採用しても構わない。
同様に、前記第３実施形態において、第１フィルター６の取付位置は、前記第２，第３実施形態で説明した取付位置（第１行目で第１列目の第１小レンズ３２１Ａ）に限らず、その他の第１小レンズ３２１Ａに取り付けた構成を採用しても構わない。
【００６６】
前記第１〜第３実施形態では、液晶パネル３６は、３つ設けられていたが、その数は３つに限らず、１つ、２つ、あるいは、４つ以上であっても構わない。
同様に、前記第４実施形態では、反射型光変調素子８４は、１つのみ設けられていたが、その数は、１つに限らず、２つ以上であっても構わない。
また、前記第１〜第３実施形態では、液晶パネル３６は、透過型の液晶パネルで構成されていたが、これに限らず、反射型の液晶パネルで構成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、プレゼンテーションやホームシアターに用いられるプロジェクターに利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・プロジェクター、３，３Ａ・・・光学ユニット（画像投射装置）、４・・・撮像装置、５，５Ａ・・・制御装置、６・・・第１フィルター、８・・・第２フィルター、３１・・・光源装置、３２・・・照明光学装置、３５・・・入射側偏光板、３６・・・液晶パネル（光変調装置）、３７・・・出射側偏光板、３９・・・投射レンズ（投射光学装置）、４２・・・第３フィルター、４３・・・赤外ＣＣＤ（撮像素子）、８１・・・ロッドインテグレーター、８１Ａ・・・光出射面、８４・・・反射型光変調素子（光変調装置）３２１・・・第１レンズアレイ、３２１Ａ・・・第１小レンズ、３２２・・・第２レンズアレイ、３２２Ａ・・・第２小レンズ、Ａｒ１・・・赤外除去領域、Ｆｇ０・・・投射画像、Ｆｇ２・・・校正パターン、Ｆｇ３・・・撮像画像、Ｓｃ・・・スクリーン（被投射面）。
【図１】
2013213971.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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