(57)【要約】【課題】被投射面上に形成された投射画像の投射位置を、フォーカスをずらすことなく調整することが可能な画像投射装置を提供すること。【解決手段】映像信号を投射し、被投射面に投射画像を形成する画像投射装置であって、前記投射画像の投射位置をシフトさせるシフト手段と、前記投射画像のフォーカス位置を調整するフォーカス手段と、前記被投射面の状態を取得する状態取得手段と、前記シフト手段によってシフトが行われた際に、シフト量と、前記状態取得手段によって取得した状態と、に基づき、前記フォーカス手段によりフォーカス位置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を投射し、被投射面に投射画像を形成する画像投射装置であって、
前記投射画像の投射位置をシフトさせるシフト手段と、
前記投射画像のフォーカス位置を調整するフォーカス手段と、
前記被投射面の状態を取得する状態取得手段と、
前記シフト手段によってシフトが行われた際に、シフト量と、前記状態取得手段によって取得した状態と、に基づき、前記フォーカス手段によりフォーカス位置を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記投射画像の特定位置のフォーカスが前記被投射面に合うようフォーカス位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記特定位置を設定するための位置設定手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記フォーカス位置が前記投射画像の平均投射深度と一致するよう制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項５】
幾何学歪みを補正する補正手段を有し、前記状態取得手段は、前記補正手段の補正量に基づき被投射面の傾斜状態を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像投射装置は、液晶パネル等の光変調素子（画像形成素子ともいう）によって変調された光を、投射光学系によりスクリーン等の被投射面に投射することで投射画像を表示する。ユーザーが被投射面における所望の領域に投射画像を表示するためには、画像投射装置の向きや傾き等の投射条件を調整したり、投射光学系を調整して投射サイズや投射位置を調整したりすることが必要である。
【０００３】
特許文献１は、集光レンズと投射レンズとを、表示パネルの画像表示面の高さ方向に平行移動させる機構を備えたレンズシフト機構を開示している。また、特許文献２は、あおり投射を行った際に生じる画面歪みを抑制するために、レンズシフト量に応じて画像歪みを補正する投射型表示装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−０２７３２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法を使用すれば、画像投射装置の向きや位置を変更しなくても、投射位置を調整することが可能である。また、特許文献２の方法を使用すれば、あおり投射を行った場合に生じる画像歪みを補正している状態でレンズシフトを行っても、画像歪みを正しく補正し続けることが可能である。
【０００６】
しかし、特許文献１及び特許文献２の方法では、投射位置を調整した後にフォーカス位置の再調整が必要な場合について考慮されていないため、投射位置を調整すると操作者の意図しない位置にフォーカスがずれてしまう場合がある。
【０００７】
本発明は、被投射面上に形成された投射画像の投射位置を、フォーカスをずらすことなく調整することが可能な画像投射装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の一側面としての画像投射装置は、
映像信号を投射し、被投射面に投射画像を形成する画像投射装置であって、前記投射画像の投射位置をシフトさせるシフト手段と、前記投射画像のフォーカス位置を調整するフォーカス手段と、前記被投射面の状態を取得する状態取得手段と、前記シフト手段によってシフトが行われた際に、シフト量と、前記状態取得手段によって取得した状態と、に基づき、前記フォーカス手段によりフォーカス位置を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の一側面として画像投射装置は、請求項１に記載の画像投射装置であって、前記制御手段は、前記投射画像の特定位置のフォーカスが前記被投射面に合うようフォーカス位置を調整することを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の一側面として画像投射装置は、請求項２に記載の画像投射装置であって、前記特定位置を設定するための位置設定手段を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の一側面として画像投射装置は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像投射装置において、前記制御手段は、前記フォーカス位置が前記投射画像の平均投射深度と略一致するよう制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の一側面として画像投射装置は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像投射装置において、幾何学歪みを補正する補正手段を有し、前記状態取得手段は、前記補正手段の補正量に基づき被投射面の傾斜状態を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被投射面上に形成された投射画像の投射位置を、フォーカスをずらすことなく調整することが可能な画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態における処理のフローチャート
【図３】プロジェクタが映像を投射している状況を示す図
【図４】プロジェクタが投射位置を調整した状況を示す図
【図５】本発明の実施形態におけるプロジェクタ１００が行うフォーカス補正の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
［実施例］
まず、図３及び図４を参照して、本実施例において解決される課題である「投射位置を調整するとフォーカスがずれてしまう」ことについて説明する。
【００１７】
図３はプロジェクタの投射位置を調整する前の様子を示す図である。
【００１８】
図３において、プロジェクタ１００はスクリーンＳに正対していない状態で映像を投射している。プロジェクタ１００は投射位置の調整を行っておらず、投射画像の中心は光軸（破線）と一致しており、投射画像の中心がスクリーンＳ上に形成される点ｏで合焦するようにフォーカスは調整されている。すなわち、プロジェクタ１００と点ｏの距離ｚに合焦するようフォーカスが設定されており、二重鎖線で示された面Ｆが合焦面となる。
【００１９】
次に、図４は図３から投射位置を調整（図左側にシフト）した後の様子を示す図である。
【００２０】
図３に対して投射位置が左側にシフトしているため、投射画像の中心は光軸（破線）から左側に傾いた点線に変化しており、投射画像の中心はスクリーンＳ上の点ｏ´に形成されている。一方で、投射位置を調整しても、フォーカス位置は変わらないため、合焦面は面Ｆのままである。
【００２１】
このため、投射画像の中心に着目すると、投射位置の調整をしたらフォーカスが画面の中心からずれてしまっているように見える。このように、投射位置を調整する機能は一般的に、プロジェクタとスクリーンが正対していることを前提としているため、被投射面がプロジェクタと正対していなかったり平面でなかったりすると、フォーカスが操作者の意図しない位置にずれてしまう場合がある。
【００２２】
次に、図１を参照して、本実施例における画像投射装置であるプロジェクタ１００の概略構成について説明する。
【００２３】
映像処理部１０には、コンポジット端子やＨＤＭＩ（登録商標）端子等の映像信号を入力するための端子と、それらの端子を通じて入力された映像信号を受信するためのレシーバＩＣ等が設けられている。映像処理部１０は、入力した映像信号に対して、ブライトネス補正やコントラスト補正、ガンマ変換、色変換、解像度変換、鮮鋭処理、ＩＰ変換等の画像処理を施した映像信号を生成する。
【００２４】
ＯＳＤ重畳部２０は、映像処理部１０から出力される映像信号に対して、ＯＳＤ画像の重畳を行う。ＯＳＤ画像は、予め用意されたビットマップ等の画像データだけでなく、直線や矩形、或いは画素単位の描画指示に基づいて生成することも可能である。幾何歪補正部４０は、ＯＳＤ重畳部２０から出力される映像信号に対して、投射画像に生じた幾何学的な歪みを補正するような変形処理を行う。幾何歪補正部４０で適切な変換を行えば、あおり投射等によって生じた投射画像の歪みを抑制することができる。
【００２５】
液晶駆動部５０は、幾何歪補正部４０に接続され、幾何歪補正部４０により補正された画像信号を液晶駆動信号に変換し、光学系６０の液晶表示素子６６を駆動する。光学系６０は、ランプ６２、照明光学系６４、液晶表示素子６６、投射光学系６８を有する。ランプ６２から出た光は、照明光学系６４を通り、液晶表示素子６６で変調された後で投射光学系（投射レンズ）６８を通して投射画像としてスクリーンに投射される。液晶表示素子６６は、液晶駆動部５０に接続され、液晶駆動部５０からの液晶駆動信号に基づいて入射光束を変調する。また、投射光学系６８は、レンズやユニットをモーターにより動かすことで、光学ズーム（投射画像の拡大及び縮小）や、光学シフト（投射位置の移動）、フォーカス位置の調整を行うことが可能である。
【００２６】
操作部７０は、ユーザーが操作を入力するための釦や、リモコンからの赤外線を受信するための赤外線受光部を備え、入力された操作を電気信号に変換する。操作の種類には、決定やキャンセル、各種設定を行うためのメニューの呼び出し、上下左右の方向指示、電源制御等がある。
【００２７】
ＣＰＵ部３０は、映像処理部１０とＯＳＤ重畳部２０、幾何歪補正部４０、操作部７０、投射光学系６８に接続されている。ＣＰＵ部３０は、液晶プロジェクタ１００の各部の電源や状態の制御を行ったりするマイクロコンピュータ（処理部）である。また、操作部７０からは、ユーザーの操作入力を受け付けて、その操作に従った制御等も行う。例えば、ＯＳＤ重畳部２０を制御してメニュー画面を表示したり、映像処理部１０や幾何歪補正部４０、投射光学系６８の制御を行ったり、各部の状態や機能の制御、状態の取得等を行ったりする。さらに、ＣＰＵ部３０は、操作部７０から受け付けた投射画像のシフトの指示に対して、シフトと連動してフォーカス位置を補正し、投射光学系６８に設定する。
【００２８】
図２は本実施例のＣＰＵ部３０によって制御される、投射光学系６８によるフォーカス位置の補正の動作を説明するためのフローチャートを示している。この処理は、ＣＰＵ部３０がコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行する。ここで、図２に示すフローは、一定時間（例えば１ミリ秒）毎に開始されるものとする。
【００２９】
処理が開始されると、ステップＳ１０において、ＣＰＵ部３０は、操作部７０に投射画像のシフト操作情報（向きとシフト量を含む）が入力されたか否かを判定する。操作が入力されている場合はステップＳ２０に進み、それ以外の場合は本フローを終了する。
【００３０】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ部３０は、幾何歪補正部４０から現在の補正設定を取得する。補正が有効の場合はステップＳ３０に進み、無効の場合はステップＳ４０に進む。
【００３１】
ステップＳ３０において、ＣＰＵ部３０は、操作部７０から入力されたシフト操作情報に基づいてフォーカス位置の補正量を求め、補正したフォーカス位置を投射光学系６８に設定する（モーターの制御等を行う）。
【００３２】
ステップＳ４０において、ＣＰＵ部３０は、投射光学系６８に対して、光学シフトの設定を行う。ここで行う設定は操作部７０から入力されたシフト操作情報に基づいて行わる。そして、投射光学系６８に対する光学シフトの設定を終えた後、本フローを終了する。
【００３３】
以下、図５を用いながらステップＳ３０で行われる補正について説明する。
【００３４】
図５はプロジェクタの投射位置を調整してフォーカスがずれた図４に対して、フォーカスを補正した場合の様子を示す図である。
【００３５】
図５において、フォーカスは、投射位置を調整した後の投射画像の中心ｏ´とスクリーンＳの交点にフォーカスが合うように補正されている。すなわち、ここで行われる補正とは、光軸とフォーカス補正後の合焦面Ｆ´の交点ｏ´´に対して、プロジェクタとの距離ｚ´を求めて、ｚからｚ´への投射距離の変化に追従するようフォーカス位置を再調整することを意味している。投射位置の調整で投射画像の中心が左側へ角度α傾いた（すなわち、点ｏ・プロジェクタ１００・点ｏ´が成す角がα）、とすると、ｚ´は下記式［数１］で求めることができる。
【００３６】
【数１】
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【００３７】
ここで、θ及びαは０°より大きく４５°より小さいものとする。なお、θについては、幾何歪補正部４０に設定されている補正量と角度は対応（例えば設定値の＋１は０．５°に相当）しており、補正量を取得することで求めることが可能である。
【００３８】
なお、幾何学歪み補正機能が、例えば投射画像の四隅の点を指定し、その形状に投射画像を射影変換するような機能であった場合でも、投射画像がスクリーン上で長方形を成すという前提で考えれば、四隅の位置と、画角、投射位置の情報から角度を求めることが可能である。
【００３９】
以上のように、本実施例では、ステップＳ３０の補正により、投射位置を調整しても、合焦面Ｆが調整後の投射画像の中心ｏ´とスクリーンＳの交点に合うようフォーカス位置が補正される。このため、操作者が投射位置を調整した際に、意図せずフォーカスがずれることを防ぐことができる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００４１】
上記実施形態では、投射画像の中心位置にフォーカスが合うよう補正する例について説明した。しかし、フォーカスを合わせる位置は投射画像の中心位置以外でも良く、操作者が設定した特定位置にフォーカスが合うよう補正しても良いし、幾何学歪み補正後の投射画像の中心であっても良い。また、画面上の特定の位置に限らず、投射面の平均深度にフォーカスが合うよう補正しても良い。
【００４２】
また、上記実施形態では、フォーカス補正後に投射位置の調整を行うフローについて説明した。しかし、フォーカス補正を行うタイミングはこれ以外でも良く、投射位置の調整と並列で行っても良いし、投射位置の調整後に行っても良い。また、投射面の何れの位置にもフォーカスが合わなくなった場合に初めて補正動作を開始する構成としても良い。
【００４３】
また、上記実施形態では、被投射面の形状が平面の場合について説明した。しかし、被投射面の形状はこれ以外でも良く、湾曲面であったり、凹凸であったり、屈折面であったりしても良いし、それらを複合した状態であっても良い。また、上記実施形態では、被投射面の状態を幾何学歪み補正の補正量から判断する場合について説明した。しかし、被投射面の状態はこれ以外の情報から判断しても良く、使用者に空間情報を入力させ、その情報に基づいて判断する構成としても良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、投射位置の調整について、操作部７０に対する操作入力に基づいてシフトを行う場合について説明した。しかし、投射位置の調整を行う条件はこれ以外でも良く、あらかじめプログラムされたシフト動作に対して補正を行っても良い。また、上記実施形態では、シフトは投射光学系６８による光学シフトを行う場合について説明した。しかし、シフトは他の手段で行っても良く、液晶表示素子６６自体の移動や、液晶駆動部５０で液晶表示素子６６に映像を描画する位置の移動、若しくはそれらの組み合わせ、等で行っても良い。
【００４５】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  映像処理部、２０  ＯＳＤ重畳部、３０  ＣＰＵ部、４０  幾何歪補正部、
５０  液晶駆動部、６０  光学系、６２  ランプ、６４  照明光学系、
６６  液晶表示素子、６８  投射光学系、１００  液晶プロジェクタ
【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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