JP5386883B2 - プロジェクタ、及びプロジェクタの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像を投写するプロジェクタに関する。

画像をスクリーン等の投写面に投写するプロジェクタにおいて、投写面に対してプロジェクタを傾けた状態で画像を投写した場合には、投写面に表示される画像が台形状に歪む現象（台形歪）が生じる。このため、プロジェクタの傾斜（設置角度）等を検出して、この傾斜に起因する台形歪を自動的に補正するプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなプロジェクタでは、多数の画素を含む画素領域にて画像を形成する際に、すべての画素領域のうち台形歪を相殺可能な形状の領域内に画像を形成するとともに、その領域外の画素を無効にすることによって、正規の形状（矩形）で画像を表示している。

ここで、投写面に対するプロジェクタの傾斜が大きい場合には、これに伴う台形歪も顕著となり、補正の際に無効とすべき画素が増えることになる。つまり、この場合には、画像の形成に利用可能な画素の数が減ることになるため、投写される画像の画質が著しく劣化する。このため、上記のようなプロジェクタでは、台形歪を補正可能な傾斜の範囲が制限されており、プロジェクタの傾斜がこの範囲内にある場合にのみ台形歪の補正を実施するようになっている。

特許文献２には、プロジェクタの傾斜角度を検出する角度センサを備え、検出された傾斜角度が所定の範囲から外れる場合には、所定の範囲内の傾斜角度のうち、検出された傾斜角度に最も近い傾斜角度に基づいて台形歪を補正するとともに、傾斜角度が所定の範囲外であることを通知するプロジェクタが提案されている。

特開２００３−２８３９６３号公報 特開２００５−１５１０２８号公報

しかしながら、傾斜角度が所定の範囲外であることを通知されたとしても、プロジェクタの取り扱いに不慣れなユーザにとっては、次にどのような対処を行えば台形歪を十分に解消できるのかを即座に判断することは困難である。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るプロジェクタは、画像を投写して、投写面に当該画像を表示する画像投写部と、前記投写面に対する前記プロジェクタの傾斜を検出する傾斜検出部と、前記傾斜検出部で検出された前記傾斜が所定の範囲内である場合に、前記傾斜に基づいて台形歪補正を行う台形歪補正部と、前記傾斜検出部で検出された前記傾斜が前記所定の範囲外である場合に、前記傾斜を前記所定の範囲内に収めるための案内を行う案内部と、を備えたことを特徴とする。

このプロジェクタによれば、傾斜検出部で検出されたプロジェクタの傾斜が所定の範囲（台形歪を補正可能な範囲）外である場合に、案内部が、範囲内に収めるための案内を行うため、台形歪を解消するためになすべき対処を容易に認識することが可能となる。

［適用例２］上記適用例に係るプロジェクタにおいて、前記案内部は、前記プロジェクタの動かすべき方向を案内することが望ましい。

このプロジェクタによれば、案内部は、プロジェクタの動かすべき方向を案内するため、プロジェクタをどの方向に動かせば台形歪を解消できるのかを容易に認識することが可能となる。

［適用例３］上記適用例に係るプロジェクタにおいて、前記案内部は、前記案内を行うための案内画像を、前記画像投写部から投写させることが望ましい。

このプロジェクタによれば、案内部は、画像投写部から投写される画像（案内画像）によって案内を行うため、ユーザは、この案内を容易に視認することが可能となる。

［適用例４］上記適用例に係るプロジェクタにおいて、前記台形歪補正部は、前記傾斜検出部で検出された前記傾斜が前記所定の範囲外である場合には、前記所定の範囲内の傾斜のうち前記傾斜検出部で検出された前記傾斜に最寄りの傾斜に基づいて前記台形歪補正を行うことが望ましい。

このプロジェクタによれば、プロジェクタの傾斜が所定の範囲外である場合に、台形歪補正部は、所定の範囲内の傾斜のうち最寄りの傾斜とした場合の台形歪を解消すべく画像を補正するため、補正を行わない場合に比べて台形歪を低減することが可能となり、案内画像の視認性を向上することが可能となる。

［適用例５］上記適用例に係るプロジェクタにおいて、前記案内画像には、台形歪が解消した場合に水平又は鉛直となる直線が含まれていることが望ましい。

このプロジェクタによれば、案内部が投写させる案内画像には、台形歪が解消した場合に水平又は鉛直となる直線が含まれているため、この直線が水平又は鉛直となるようにプロジェクタを動かすことによって台形歪を解消することが可能となる。つまり、表示された直線は、傾斜を所定の範囲内に収めるための目安として機能するため、台形歪を解消すべくプロジェクタを動かす際の利便性が向上する。

［適用例６］上記適用例に係るプロジェクタにおいて、前記案内画像には、前記案内を表すメッセージが含まれており、前記メッセージは、前記直線で構成された枠で囲まれていることが望ましい。

［適用例７］上記適用例に係るプロジェクタにおいて、前記傾斜検出部は、前記画像投写部が投写する画像を撮像可能な撮像部を備え、当該撮像部の撮像結果に基づいて前記傾斜を検出することが望ましい。

このプロジェクタによれば、傾斜検知部は、撮像部の撮像結果に基づいてプロジェクタの傾斜を検出するため、上下方向のみならず左右方向の傾斜も容易に検出することが可能となる。

以下、本実施形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
プロジェクタは、光源から射出された光を変調して、外部から入力される画像情報に基づく画像（以降、「入力画像」という。）を形成し、この画像をスクリーンやホワイトボード等の表面（以降、「投写面」という。）に投写する光学機器である。本実施形態のプロジェクタは、台形歪補正機能を有しており、投写面に対して斜め方向から画像を投写する場合に生じる台形歪を補正することができるようになっている。

図１は、プロジェクタ１の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、プロジェクタ１は、画像投写部１０、制御部２０、記憶部２１、入力操作部２２、撮像部２３、撮像データ処理部２４、画像情報入力部２５、画像処理部２６、ＯＳＤ処理部２７、台形歪補正部２８等を備えている。

画像投写部１０は、光源１１、光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ１２（１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ）、投写光学系としての投写レンズ１３、ライトバルブ駆動部１４等で構成されている。画像投写部１０は、表示部に相当するものであり、光源１１から射出された光を液晶ライトバルブ１２で変調して画像（画像光）を形成し、この画像を投写レンズ１３から拡大投写して、投写面Ｓに表示する。

光源１１は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等からなる放電型の光源ランプ１１ａと、光源ランプ１１ａが放射した光を略一定の方向に反射するリフレクタ１１ｂとを含んで構成されている。光源１１から射出された光は、図示しないインテグレータ光学系によって輝度分布が略均一な光に変換され、図示しない色分離光学系によって光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色光成分に分離された後、それぞれ液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ１２は、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネル等によって構成される。液晶ライトバルブ１２には、マトリクス状に配列された複数の画素１２ｐからなる矩形の画素領域１２ａが形成されており、液晶に対して画素１２ｐ毎に駆動電圧を印加可能になっている。ライトバルブ駆動部１４が、入力される画像情報に応じた駆動電圧を各画素１２ｐに印加すると、各画素１２ｐは、画像情報に応じた光透過率に設定される。このため、光源１１から射出された光は、この液晶ライトバルブ１２の画素領域１２ａを透過することによって変調され、画像情報に応じた画像が色光毎に形成される。

形成された各色の画像は、図示しない色合成光学系によって画素１２ｐ毎に合成されてカラー画像となった後、投写レンズ１３によって投写面Ｓに拡大投写される。投写レンズ１３には、画像の拡大率を変更するためのズーム機構（図示せず）が備えられており、ユーザは、このズーム機構によって画像の表示サイズを調整することができる。

なお、本明細書では、投写レンズ１３から投写される画像の全体を「投写画像」と呼ぶ。投写画像は、画素領域１２ａの全域で形成された画像が投写されたものであり、画素領域１２ａの全域又は一部の領域を黒色（光をほとんど透過しない状態）とした場合でも、この黒色の領域に対応する部位を含んだ範囲が投写画像となる。また、例えば、スクリーンに向けて画像を投写する際に、画像の一部がスクリーンからはみ出して後方の壁面等に投写された場合でも、はみ出した部位を含んだ範囲が投写画像となる。

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、各種データ等の一時記憶に用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）等（いずれも図示せず）を備え、記憶部２１に記憶されている制御プログラムに従って動作することによりプロジェクタ１の動作を統括制御する。つまり、制御部２０は、記憶部２１とともにコンピュータとして機能する。

記憶部２１は、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）や、フラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric RAM：強誘電体メモリ）等の不揮発性のメモリにより構成されている。記憶部２１には、プロジェクタ１の動作を制御するための制御プログラムや、プロジェクタ１の動作条件等を規定する各種設定データ等が記憶されている。

入力操作部２２は、ユーザがプロジェクタ１に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備えている。入力操作部２２が備える操作キーとしては、電源のオン・オフを切り換えるための電源キーや、台形歪の補正を指示するための台形歪補正キー、各種処理を確定させる際等に用いられる決定キー等がある。ユーザが入力操作部２２の各種操作キーを操作すると、入力操作部２２は、ユーザの操作内容に応じた操作信号を制御部２０に出力する。なお、入力操作部２２として、遠隔操作が可能なリモコン（図示せず）を用いた構成としてもよい。この場合、リモコンは、ユーザの操作内容に応じた赤外線の操作信号を発信し、図示しないリモコン信号受信部がこれを受信して制御部２０に伝達する。

撮像部２３は、プロジェクタ１の前方（画像の投写方向）を撮像するものであり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等からなる撮像素子や、撮像素子の前方に配置される撮像レンズ等を備えている。撮像部２３は、制御部２０の指示に基づいて、投写面Ｓの少なくとも投写画像を含む範囲を撮像し、その撮像結果として、撮像された画像（撮像画像）を表す画像データ（以降、「撮像データ」という。）を生成する。撮像部２３で生成された撮像データは、撮像データ処理部２４に出力される。

撮像データ処理部２４は、撮像部２３で生成された撮像データに基づいて、台形歪の補正に必要な各種処理を行う。具体的には、撮像データ処理部２４は、撮像画像内における投写面Ｓの縁取り（「スクリーン枠」ともいう。）の形状を認識する。そして、このスクリーン枠の形状に基づいて、投写面Ｓに対するプロジェクタ１の傾斜を求めるとともに、この傾斜に起因する台形歪を相殺可能な形状を導出し、その形状を表す形状情報を台形歪補正部２８に出力する。

画像情報入力部２５には、図示しない外部の画像出力装置と接続を行うための接続端子（図示せず）が備えられており、画像出力装置から各種形式の画像情報（画像信号）が入力される。画像情報入力部２５は、入力された画像情報を画像処理部２６に出力する。

画像処理部２６は、画像情報入力部２５から入力される各種形式の画像情報を、液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各画素１２ｐの階調を表す画像情報に変換する。ここで、変換された画像情報は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光別になっており、各液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのすべての画素１２ｐに対応する複数の画素値によって構成されている。画素値とは、対応する画素１２ｐの光透過率を定めるものであり、この画素値によって、各画素１２ｐから射出する光の強弱（階調）が規定される。また、画像処理部２６は、制御部２０の指示に基づき、変換した画像情報に対して、明るさ、コントラスト、シャープネス、色合い等を調整するための画質調整処理等を行い、処理後の画像情報をＯＳＤ処理部２７に出力する。

また、画像処理部２６は、制御部２０の指示に基づいて、所定の基準画像（例えば、白色無地の画像等）を投写するための画像情報（基準画像情報）を出力可能になっている。制御部２０が基準画像の投写を指示すると、画像処理部２６は、画像情報入力部２５から入力される画像情報の内容に拘わらず、指示に応じた画像情報を生成し、生成した画像情報をＯＳＤ処理部２７に出力する。例えば、白色無地の基準画像の投写が指示された場合には、画像処理部２６は、画素領域１２ａ内のすべての画素１２ｐの光透過率が最大となるような画像情報を生成して出力する。

ＯＳＤ処理部２７は、制御部２０の指示に基づいて、入力画像上にメニュー画像やメッセージ画像等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を重畳するための処理を行う。ＯＳＤ処理部２７は、図示しないＯＳＤメモリを備えており、ＯＳＤ画像を形成するための図形やフォント等を表す画像データを記憶している。制御部２０が、ＯＳＤ画像の重畳を指示すると、ＯＳＤ処理部２７は、必要な画像データをＯＳＤメモリから読み出して、指定されたＯＳＤ画像を形成するためのＯＳＤ画像情報を生成する。そして、入力画像上の所定の位置にＯＳＤ画像が重畳されるように、画像処理部２６から入力される画像情報にこのＯＳＤ画像情報を合成する。ＯＳＤ画像情報が合成された画像情報は、台形歪補正部２８に出力される。なお、制御部２０からＯＳＤ画像を重畳する旨の指示がない場合には、ＯＳＤ処理部２７は、画像処理部２６から入力される画像情報を、そのまま台形歪補正部２８に出力する。

台形歪補正部２８は、プロジェクタ１が投写面Ｓに対して斜め方向から画像を投写する場合に生じる台形歪を解消すべく、画像（画像情報）を補正する。具体的には、台形歪補正部２８は、液晶ライトバルブ１２の画素領域１２ａ内に、撮像データ処理部２４から入力される形状情報に基づく形状、即ち台形歪を相殺可能な形状の画像形成領域を設定する。そして、この画像形成領域内に入力画像が形成されるように、ＯＳＤ処理部２７から入力される画像情報を補正する。さらに、台形歪補正部２８は、画像形成領域の外側の領域を無効とすべく、画像形成領域外の画素１２ｐについては、黒色の画素値、つまり、光透過率が最小となる画素値に設定する。台形歪補正部２８は、上記のように補正した画像情報をライトバルブ駆動部１４に出力する。なお、制御部２０から台形歪を補正する旨の指示がない場合には、台形歪補正部２８は、ＯＳＤ処理部２７から入力される画像情報を、そのままライトバルブ駆動部１４に出力する。この場合には、ＯＳＤ処理部２７から入力される画像情報に基づく画像は、画素領域１２ａの全域で形成される。

ライトバルブ駆動部１４が、入力される画像情報に従って液晶ライトバルブ１２を駆動すると、液晶ライトバルブ１２は、この画像情報に応じた画像を形成し、投写レンズ１３から投写画像として投写面Ｓに投写される。

次に、プロジェクタ１の台形歪補正について、その概略を説明する。
図２及び図３は、台形歪を説明するための説明図であり、各図において（ａ）は、プロジェクタ１及び投写面Ｓを側方から見た側面図、（ｂ）は、プロジェクタ１及び投写面Ｓを上方から見た平面図、（ｃ）は、投写面Ｓを示す正面図である。なお、図２（ｃ）及び図３（ｃ）には、スクリーン枠Ｆが実線で示され、画素領域１２ａの全域で形成された投写画像Ａｏが破線で示されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、プロジェクタ１が投写面Ｓに対して傾斜していない状態、即ち、投写レンズ１３の光軸方向が投写面Ｓの法線方向と略同一となる状態では、図２（ｃ）に示すように、投写画像Ａｏに台形歪は生じず、投写画像Ａｏは、本来の形状（矩形状）で表示される。この場合には、画素領域１２ａの全域で入力画像を形成すればよいため、ユーザは、台形歪の補正を指示する必要はなく、例えば、投写面Ｓのスクリーン枠Ｆいっぱいに投写画像Ａｏが表示されるよう、ズーム調整や、プロジェクタ１の位置の微調整等を適宜行えばよい。

一方、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、プロジェクタ１が投写面Ｓに対して傾斜している状態、即ち、投写レンズ１３の光軸方向が投写面Ｓの法線方向とは異なる状態では、図３（ｃ）に示すように、投写画像Ａｏに台形歪が生じる。この場合には、ユーザは、入力操作部２２に備わる台形歪補正キーを操作することによって、台形歪の補正を指示することができる。なお、側面視（図３（ａ）参照）で投写レンズ１３の光軸と投写面Ｓの法線とのなす角度を、「上下方向の傾斜角θ」と呼び、平面視（図３（ｂ）参照）で投写レンズ１３の光軸と投写面Ｓの法線とのなす角度を、「左右方向の傾斜角φ」と呼ぶ。

図４は、台形歪を補正するための処理（台形歪補正処理）を説明するための説明図であり、（ａ）は、撮像部２３で撮像された撮像画像を示す図、（ｂ）は、画像を形成している状態の液晶ライトバルブ１２の画素領域１２ａを示す図、（ｃ）は、投写面Ｓを示す正面図である。
ユーザにより台形歪補正キーが操作されると、プロジェクタ１は、白色無地の基準画像を投写し、この状態で、撮像部２３により投写面Ｓを撮像する（図４（ａ）参照）。撮像データ処理部２４は、この撮像結果（撮像画像Ｐｃ）に基づいて、投写面Ｓに対するプロジェクタ１の傾斜、即ち傾斜角θ，φを求めるとともに、この傾斜に起因する台形歪を相殺可能な形状を導出して、この形状を表す形状情報を台形歪補正部２８に出力する。

台形歪補正部２８は、液晶ライトバルブ１２の画素領域１２ａ内に、入力された形状情報に基づく形状の画像形成領域１２ｅ（図４（ｂ）参照）を定め、ＯＳＤ処理部２７から入力される画像情報に基づく画像（入力画像Ｐｉ）を、この画像形成領域１２ｅ内に形成すべく画像情報を補正する。つまり、画素領域１２ａ内において、入力画像Ｐｉは、歪んだ形状で形成されることになる。さらに、台形歪補正部２８は、画像形成領域１２ｅの外側の領域（無効領域１２ｎ）の画素１２ｐを黒色の画素値に設定する。そして、ライトバルブ駆動部１４が補正された画像情報に基づいて液晶ライトバルブ１２を駆動すると、画像形成領域１２ｅ（入力画像Ｐｉ）の歪んだ形状は、台形歪によって相殺され、台形歪が補正された本来の形状（矩形状）で入力画像Ｐｉが表示される（図４（ｃ）参照）。

ここで、投写画像Ａｏの台形歪は、投写面Ｓに対するプロジェクタ１の傾斜が大きい場合ほど、即ち傾斜角θ，φの絶対値が大きい場合ほど顕著となり、画素領域１２ａ内に設定すべき画像形成領域１２ｅも大きく歪ませる必要が生じる。この結果、画像形成領域１２ｅに含まれる画素１２ｐの数、即ち入力画像Ｐｉを形成する画素１２ｐの数が減少するため、入力画像Ｐｉの解像度は低下し、画質が劣化してしまう。このことから、本実施形態では、プロジェクタ１の傾斜が所定の範囲内、即ち−α≦θ≦＋α、且つ−β≦φ≦＋β（図３（ａ）、（ｂ）参照）の場合には、傾斜に応じた台形歪補正処理を実施する一方で、プロジェクタ１の傾斜が所定の範囲外の場合には、プロジェクタ１の傾斜を所定の範囲内に収めるために、ユーザに対してプロジェクタ１の移動を案内するメッセージを表示するようにしている。なお、所定の範囲の限界値である傾斜角±α及び傾斜角±βのことを「限界傾斜角」とも呼ぶ。

図５は、台形歪補正キーが操作された際のプロジェクタ１の動作を詳細に説明するためのフローチャートである。ユーザにより、台形歪補正キーが操作されると、プロジェクタ１は、図５に示すフローに従って動作する。なお、プロジェクタ１の位置、傾斜及びズーム状態は、投写画像Ａｏが投写面Ｓのスクリーン枠Ｆを包含するように、ユーザにより大まかに調整されているものとする（図３（ｃ）参照）。

図５に示すように、ステップＳ１０１では、制御部２０は、画像処理部２６に指示をして、白色無地の基準画像を投写するための基準画像情報を出力させる。ライトバルブ駆動部１４がこの基準画像情報に基づいて液晶ライトバルブ１２を駆動すると、画素領域１２ａの全域で基準画像が形成され、この基準画像が投写画像Ａｏとして投写レンズ１３から投写される。この結果、投写面Ｓには、プロジェクタ１の傾斜に応じた台形歪が生じた状態で基準画像（投写画像Ａｏ）が表示される（図３（ｃ）参照）。

ステップＳ１０２では、制御部２０は、撮像部２３に指示をして、投写画像Ａｏを含む範囲を撮像させる。撮像部２３は、この指示に応じて撮像を行い、生成した撮像データを撮像データ処理部２４に出力する。この撮像データに基づく撮像画像Ｐｃには、投写画像Ａｏ及び投写面Ｓのスクリーン枠Ｆが含まれる（図４（ａ）参照）。ここで、撮像部２３に備わる撮像レンズの光軸と投写レンズ１３の光軸は、ともに前後方向に設定されており、両者は略平行であることから、撮像画像Ｐｃでは、投写画像Ａｏが略矩形で表される一方、スクリーン枠Ｆは、投写面Ｓに対するプロジェクタ１の傾斜に応じて歪んで表される。ただし、上記２つの光軸は、厳密には平行でないため、投写画像Ａｏもわずかに台形状に歪んでいる。制御部２０は、撮像部２３による撮像を終えた後、画像処理部２６に基準画像情報の出力を停止させ、入力画像Ｐｉを投写する状態に復帰させる。

ステップＳ１０３では、撮像データ処理部２４が、撮像部２３から入力された撮像データに基づいて撮像画像Ｐｃの解析（例えば、輪郭検出等）を行い、スクリーン枠Ｆの形状を認識する。そして、このスクリーン枠Ｆの形状（歪）に基づいて、プロジェクタ１の傾斜（傾斜角θ，φ）を導出する。ここで、撮像されたスクリーン枠Ｆの形状からプロジェクタ１の傾斜を導出する方法としては、例えば、スクリーン枠Ｆの４辺をそれぞれ延長して、その上辺と下辺との交点、及び左辺と右辺との交点の２つの交点（消失点）の位置を導出し、この消失点の位置に基づいて傾斜角θ，φを類推する方法等を用いることができる（例えば、特開２００６−６０４４７号公報参照）。

ステップＳ１０４では、撮像データ処理部２４は、投写面Ｓに対するプロジェクタ１の傾斜（導出した傾斜角θ，φ）が所定の範囲内（−α≦θ≦＋α、−β≦φ≦＋β）であるか否かを判断する。そして、２つの傾斜角θ，φが双方とも所定の範囲内である場合には、ステップＳ１０５に移行し、２つの傾斜角θ，φの少なくとも一方が所定の範囲外である場合には、ステップＳ１０７に移行する。

傾斜角θ，φが双方とも所定の範囲内であってステップＳ１０５に移行した場合には、撮像データ処理部２４は、導出した傾斜角θ，φに基づいて、画像形成領域１２ｅの形状を決定する。具体的には、傾斜角θ，φで画像を投写した場合に生じ得る台形歪を相殺可能とするために、画素領域１２ａに対する画像形成領域１２ｅの形状を、撮像画像Ｐｃ内（図４（ａ）参照）での投写画像Ａｏに対するスクリーン枠Ｆの形状に一致させる（図４（ｂ）参照）。なお、撮像画像Ｐｃにおいて、投写レンズ１３の光軸と撮像レンズの光軸のずれに起因する投写画像Ａｏの歪が、無視できない程度に大きい場合には、これを補償するための処理（射影変換等）を適宜行えばよい。撮像データ処理部２４は、決定した画像形成領域１２ｅの形状に応じた形状情報を台形歪補正部２８に出力するとともに、傾斜角θ，φが所定の範囲内であった旨を制御部２０に通知する。

ステップＳ１０６では、制御部２０は、台形歪補正部２８に指示をして、撮像データ処理部２４で決定された形状情報に基づく形状の画像形成領域１２ｅを画素領域１２ａ内に設定させる。そして、この画像形成領域１２ｅ内に入力画像Ｐｉを形成すべく画像情報の補正を開始させて、フローを終了する。台形歪補正部２８がこの指示に応じて画像情報の補正を開始すると、画像投写部１０から台形歪が補正された状態で入力画像Ｐｉが投写される（図４（ｃ）参照）。

一方、２つの傾斜角θ，φの少なくとも一方が所定の範囲外であってステップＳ１０７に移行した場合には、撮像データ処理部２４は、所定の範囲外となっている傾斜角θ，φの代わりに、この傾斜角θ，φの最寄りの限界傾斜角±α，±βを用いて画像形成領域１２ｅの形状を決定する。例えば、傾斜角θが所定の範囲内（−α≦θ≦＋α）であって、傾斜角φが限界傾斜角＋βよりも大きい場合には、撮像データ処理部２４は、傾斜角φの代わりに限界傾斜角＋βを用い、画像形成領域１２ｅの形状を、傾斜角θ，＋βで画像を投写した場合の台形歪を相殺可能な形状に決定する。また、傾斜角θが限界傾斜角＋αよりも大きく、傾斜角φが限界傾斜角−βよりも小さい場合には、傾斜角θ，φの代わりに限界傾斜角＋α，−βを用い、画像形成領域１２ｅの形状を、傾斜角＋α，−βで画像を投写した場合の台形歪を相殺可能な形状に決定する。撮像データ処理部２４は、決定した形状に応じた形状情報を台形歪補正部２８に出力するとともに、どの傾斜角がどの方向（＋側か−側か）に所定の範囲から外れているのかを、調整情報として制御部２０に通知する。なお、限界傾斜角±α，±βを用いて画像形成領域１２ｅの形状を決定する方法としては、例えば、プロジェクタ１が限界傾斜角±α，±βでスクリーン枠Ｆを撮像した場合の消失点の位置を導いて、この消失点を通る直線で画像形成領域１２ｅの輪郭を構成すればよい（例えば、特開２００６−６０４４７号公報参照）。

図６〜図９は、プロジェクタ１の傾斜が所定の範囲外である場合の一例を説明するための説明図である。図６において、（ａ）は、プロジェクタ１及び投写面Ｓを側方から見た側面図、（ｂ）は、プロジェクタ１及び投写面Ｓを上方から見た平面図、（ｃ）は、投写面Ｓを示す正面図であり、図７において、（ａ）は、撮像画像Ｐｃを示す図、（ｂ）は、液晶ライトバルブ１２の画素領域１２ａを示す図である。また、図８は、プロジェクタ１の傾斜が所定の範囲外である場合に重畳されるメッセージ画像を示す図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、このメッセージ画像が重畳された際の投写面Ｓを示す正面図である。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、この例では、上下方向の傾斜角θは、所定の範囲内（−α≦θ≦＋α）である一方、左右方向の傾斜角φは、所定の範囲内（−β≦φ≦＋β）に対して＋側に外れている。このため、図６（ｃ）に示すように、投写画像Ａｏは、傾斜角φが所定の範囲内である場合（図３（ｃ）参照）に比べて、傾斜角φに起因する台形歪が顕著に現れている。この場合には、撮像データ処理部２４は、撮像部２３により撮像した撮像画像Ｐｃ（図７（ａ）参照）に基づいて傾斜角θ，φを導出し、傾斜角φが限界傾斜角＋βよりも大きいことを導くとともに、画像形成領域１２ｅの形状を、傾斜角θ，＋βで画像を投写した場合の台形歪を相殺可能な形状に決定する（図７（ｂ）参照）。そして、撮像データ処理部２４は、傾斜角φが＋側に外れている旨の調整情報を制御部２０に出力する。

図５に戻って、ステップＳ１０８では、制御部２０は、プロジェクタ１の移動すべき方向、即ちプロジェクタ１をどの方向に移動すれば傾斜角θ，φがともに所定の範囲内に収まるのかをユーザに案内するために、撮像データ処理部２４から入力される調整情報に基づいて、ＯＳＤ処理部２７にメッセージを重畳表示させる。例えば、図６に示した例のように、左右方向の傾斜角φが＋側に外れていることを示す調整情報が撮像データ処理部２４から入力された場合、つまり、プロジェクタ１が投写面Ｓに対して右側から左向きに画像を投写している場合には、制御部２０は、ＯＳＤ処理部２７に指示をして、「プロジェクタを左に移動してください。」というメッセージを重畳させる（図８参照）。また、例えば、上下方向の傾斜角θが＋側に外れていることを示す調整情報が入力された場合、つまり、プロジェクタ１が投写面Ｓに対して下側から上向きに画像を投写している場合には、制御部２０は、ＯＳＤ処理部２７に指示をして、「プロジェクタを上に移動してください。」というメッセージを重畳させる。また、傾斜角θ，φがともに＋側に外れていることを示す調整情報が入力された場合には、上記の２つのメッセージを並べて重畳表示させる。ＯＳＤ処理部２７は、制御部２０からの指示に基づいて、図８に示すように、指示されたメッセージと、このメッセージを囲む枠（メッセージ枠Ｍｆ）とを含んだメッセージ画像Ｐｍを重畳表示すべくＯＳＤ画像情報を生成し、画像処理部２６から入力される画像情報にこのＯＳＤ画像情報を重畳する。ここで、メッセージ枠Ｍｆは、上辺、下辺、左辺及び右辺の４つの直線（線分）で構成されており、台形歪補正を行っていない状態で、上辺及び下辺は水平であり、左辺及び右辺は鉛直である。また、メッセージ枠Ｍｆは、画像形成領域１２ｅ（入力画像Ｐｉ）よりも小さいサイズに設定される。

ステップＳ１０９では、制御部２０は、台形歪補正部２８に指示をして、入力された形状情報に基づく形状、即ち撮像データ処理部２４で限界傾斜角±α，±βを用いて決定された形状の画像形成領域１２ｅを画素領域１２ａ内に設定させ（図７（ｂ）参照）、この画像形成領域１２ｅ内に入力画像Ｐｉを形成すべく画像情報の補正を開始させる。台形歪補正部２８がこの指示に応じて画像情報の補正を開始すると、画像投写部１０から、メッセージ画像Ｐｍが重畳された入力画像Ｐｉが投写される（図９（ａ）参照）。

ここで、ステップＳ１０７で決定された画像形成領域１２ｅは、所定の範囲外となっている傾斜角θ，φの代わりに、この傾斜角θ，φの最寄りの限界傾斜角±α，±βを用いて決定されたものであるため、入力画像Ｐｉの台形歪は十分に解消されておらず、入力画像Ｐｉ及びメッセージ画像Ｐｍ（メッセージ枠Ｍｆ）とも台形状に歪んで表示される。言い換えれば、所定の範囲外となっている傾斜角θ，φが最寄りの限界傾斜角±α，±βとなるようにプロジェクタ１を動かせば、入力画像Ｐｉ及びメッセージ枠Ｍｆは本来の形状（矩形状）で表示され、入力画像Ｐｉの輪郭及びメッセージ枠Ｍｆの上辺及び下辺は水平となり、左辺及び右辺は鉛直となる。つまり、ユーザは、メッセージに従ってプロジェクタ１を動かす際に、入力画像Ｐｉ及びメッセージ枠Ｍｆが矩形状となるまで動かすことにより、最小限の移動量で台形歪を解消することができる。

例えば、図６に示した例のように、傾斜角θが所定の範囲内であって、傾斜角φが所定の範囲内から外れている場合には、図９（ａ）に示すように、入力画像Ｐｉは、傾斜角θに起因する上下方向の台形歪に関しては補正される一方で、傾斜角φに起因する左右方向の台形歪に関しては、十分な補正がなされていない。この状態で、ユーザが、メッセージに従ってプロジェクタ１を左に移動しつつ、投写画像Ａｏがスクリーン枠Ｆに向けて投写されるようにプロジェクタ１をやや右向き（時計回り）に回転させると、入力画像Ｐｉ及びメッセージ枠Ｍｆは、傾斜角φが限界傾斜角＋βとなる位置で略矩形となり、台形歪が解消する（図９（ｂ）参照）。

ユーザは、プロジェクタ１を動かして台形歪を解消させた後、決定キーを操作することによって台形歪補正処理を完了することができる。つまり、ステップＳ１１０では、制御部２０は、ユーザにより決定キーが操作されたか否かを判断する。そして、決定キーが操作された場合には、ステップＳ１１１に移行し、決定キーが操作されていない場合には、操作されるまで本ステップを繰り返す。ステップＳ１１１では、制御部２０は、ＯＳＤ処理部２７に指示をしてメッセージ画像Ｐｍの重畳を停止させ、フローを終了する。この結果、投写面Ｓには、台形歪が解消された状態で入力画像Ｐｉが表示される。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のプロジェクタ１によれば、撮像データ処理部２４で導出されたプロジェクタ１の傾斜が所定の範囲（台形歪を補正可能な範囲）外である場合に、制御部２０は、ＯＳＤ処理部２７によってメッセージ画像Ｐｍを重畳表示させて、プロジェクタ１の傾斜を所定の範囲内に収めるための案内を行う。このため、ユーザは、台形歪を解消するためになすべき対処を容易に認識することが可能となる。

（２）本実施形態のプロジェクタ１によれば、ＯＳＤ処理部２７が重畳するメッセージ画像Ｐｍには、プロジェクタの傾斜を所定の範囲内に収めるために、プロジェクタ１の移動すべき方向を表記しているため、ユーザは、プロジェクタ１をどの方向に動かせば台形歪を解消できるのかを容易に認識することが可能となる。

（３）本実施形態のプロジェクタ１によれば、プロジェクタ１の傾斜を所定の範囲内に収めるための案内を、ＯＳＤ処理部２７が重畳するメッセージ画像Ｐｍによって、即ち画像投写部１０から投写する画像によって行っているため、ユーザは、この案内を容易に視認することが可能となる。

（４）本実施形態のプロジェクタ１によれば、プロジェクタ１の傾斜角θ，φが所定の範囲外である場合に、台形歪補正部２８は、この傾斜角θ，φの最寄りの限界傾斜角±α，±βで画像を投写した場合の台形歪を相殺すべく画像を補正するため、補正を行わない場合に比べて台形歪を低減することが可能となり、メッセージ画像Ｐｍの視認性を向上することが可能となる。

（５）本実施形態のプロジェクタ１によれば、メッセージ画像Ｐｍのメッセージ枠Ｍｆは、プロジェクタ１の傾斜が限界傾斜角±α，±βである場合に矩形となり、このとき、メッセージ枠Ｍｆを構成する直線（線分）は、水平又は鉛直となる。このため、メッセージ枠Ｍｆが矩形になるように、即ち上記の直線が水平又は鉛直となるようにプロジェクタ１を動かすことによって台形歪を解消することが可能となる。つまり、メッセージ枠Ｍｆは、プロジェクタ１の傾斜を所定の範囲内に収めるための目安として機能するため、台形歪を解消すべくプロジェクタ１を動かす際の利便性が向上する。なお、メッセージ枠Ｍｆは、入力画像Ｐｉよりも小さいサイズに設定されているため、入力画像Ｐｉがスクリーン枠Ｆからはみ出すように投写されている場合（図９（ａ）参照）であっても、メッセージ枠Ｍｆは、スクリーン枠Ｆの内側に投写される可能性が高まる。このため、メッセージ枠Ｍｆ及びその内側に表記されたメッセージを良好に視認することが可能となる。

（６）本実施形態のプロジェクタ１によれば、撮像部２３の撮像結果に基づいてプロジェクタ１の傾斜を検出する構成であるため、上下方向のみならず左右方向の傾斜も容易に検出することが可能となる。

なお、本実施形態では、撮像部２３及び撮像データ処理部２４が傾斜検出部に相当する。また、メッセージ画像Ｐｍは案内画像に相当し、メッセージ画像Ｐｍを重畳させる際の制御部２０及びＯＳＤ処理部２７が案内部に相当する。

（変形例）
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

上記実施形態では、上下方向及び左右方向の双方の台形歪を補正可能な構成を示しているが、いずれか一方の台形歪のみを補正可能なプロジェクタに適用することも可能である。

上記実施形態では、投写面Ｓに対するプロジェクタ１の傾斜を検出するために、撮像部２３の撮像結果（撮像画像Ｐｃ）を用いているが、プロジェクタ１の傾斜を検出するための手段はこれに限定されず、例えば、重力センサや光センサ等、他の検出手段を用いるようにしてもよい。

上記実施形態では、投写面Ｓを撮像する際に、白色無地の基準画像を投写しているが、投写すべき基準画像は白色無地の画像に限られず、他の基準画像を用いてもよい。また、複数の基準画像を用いて複数回の撮像を行い、撮像画像Ｐｃの解析の精度を向上させるようにしてもよい。

上記実施形態では、メッセージ画像Ｐｍ内に、プロジェクタ１の移動方向（移動すべき方向）のみを表記しているが、例えば、「プロジェクタを左に移動させて、少し右に向けてください。」のように、プロジェクタ１の回転方向（回転すべき方向）を併記するようにしてもよい。また、大きな壁面の一部に画像を投写する場合のように、所定のスクリーン枠Ｆ内に画像を納める必要がない場合には、回転方向のみを表記するようにしてもよい。

上記実施形態では、スクリーン等の投写面Ｓに対してプロジェクタ１をどの方向に動かせばよいのかをメッセージ画像Ｐｍによって案内しているが、位置や向きが固定されたプロジェクタ１の前方に移動式のスクリーン等を設置して画像を投写する場合には、例えば「スクリーンの左端を奥に動かしてください。」のように、スクリーンの動かし方（移動方向や回転方向等）を案内するメッセージを表示するようにしてもよい。

上記実施形態では、メッセージ画像Ｐｍを表示する際に、所定の範囲外となっている傾斜角θ，φの代わりに、限界傾斜角±α，±βを用いて決定した画像形成領域１２ｅによって投写画像Ａｏ（入力画像Ｐｉ）の台形歪を補正しているが、メッセージ画像Ｐｍにのみ部分的に台形歪補正を施して、その背景にある入力画像Ｐｉには台形歪補正を施さないようにしてもよい。この場合であっても、メッセージ枠Ｍｆが、プロジェクタ１を移動させる際の目安となるため、ユーザの利便性が向上する。また、メッセージ画像Ｐｍにさえも台形歪補正を施さない態様にすることも可能である。

上記実施形態では、メッセージ画像Ｐｍは、文字からなるメッセージと、メッセージ枠Ｍｆとで構成されているが、メッセージ枠Ｍｆは必須の構成ではない。また、メッセージの代わりに、或いはメッセージとともに、矢印やイラスト等の画像を含めるようにしてもよい。

上記実施形態では、メッセージ画像Ｐｍに含まれるメッセージ枠Ｍｆが、プロジェクタ１を動かす際の目安となっているが、水平及び／又は垂直な直線（線分）がメッセージ画像Ｐｍ内に含まれていれば、メッセージ枠Ｍｆと同等の効果を得ることができる。

上記実施形態では、プロジェクタ１の傾斜を所定の範囲内に収めるための案内を、ＯＳＤ処理部２７が投写画像Ａｏ内に重畳するメッセージ画像Ｐｍによって行っているが、この態様に限定されない。例えば、音声によって案内するようにしてもよいし、液晶表示装置等の表示手段をプロジェクタ１に備えて、この表示手段によってメッセージを表示するようにしてもよい。

上記実施形態では、光変調装置として３つの液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを用いた３板式のプロジェクタ１について説明したが、光変調装置の態様は、これに限定されない。例えば、各画素１２ｐの中にそれぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を透過可能なサブ画素を含んだ１つの液晶ライトバルブによって画像を形成する態様とすることも可能である。

上記実施形態では、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ１２を用いているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向を画素１２ｐとしてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源１１から射出した光を変調する微小ミラーアレイデバイス等を用いることもできる。

上記実施形態では、光源１１は、放電型の光源ランプ１１ａによって構成されているが、ＬＥＤ光源等の固体光源や、その他の光源を用いることもできる。

プロジェクタの概略構成を示すブロック図。 台形歪を説明するための説明図であり、（ａ）は、プロジェクタ及び投写面を側方から見た側面図、（ｂ）は、プロジェクタ及び投写面を上方から見た平面図、（ｃ）は、投写面を示す正面図。 台形歪を説明するための説明図であり、（ａ）は、プロジェクタ及び投写面を側方から見た側面図、（ｂ）は、プロジェクタ及び投写面を上方から見た平面図、（ｃ）は、投写面を示す正面図。 台形歪補正処理を説明するための説明図であり、（ａ）は、撮像部で撮像された撮像画像を示す図、（ｂ）は、画像を形成している状態の液晶ライトバルブの画素領域を示す図、（ｃ）は、投写面を示す正面図。 台形歪補正キーが操作された際のプロジェクタの動作を詳細に説明するためのフローチャート。 プロジェクタの傾斜が所定の範囲外である場合の一例を説明するための説明図であり、（ａ）は、プロジェクタ及び投写面を側方から見た側面図、（ｂ）は、プロジェクタ及び投写面を上方から見た平面図、（ｃ）は、投写面を示す正面図。 プロジェクタの傾斜が所定の範囲外である場合の一例を説明するための説明図であり、（ａ）は、撮像画像を示す図、（ｂ）は、液晶ライトバルブの画素領域を示す図。 プロジェクタの傾斜が所定の範囲外である場合に重畳されるメッセージ画像を示す図。 （ａ）、（ｂ）は、プロジェクタの傾斜が所定の範囲外である場合の一例を説明するための説明図であり、メッセージ画像が重畳された際の投写面を示す正面図。

符号の説明

１…プロジェクタ、１０…画像投写部、１１…光源、１２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…液晶ライトバルブ、１２ａ…画素領域、１２ｅ…画像形成領域、１２ｎ…無効領域、１２ｐ…画素、１３…投写レンズ、１４…ライトバルブ駆動部、２０…制御部、２１…記憶部、２２…入力操作部、２３…撮像部、２４…撮像データ処理部、２５…画像情報入力部、２６…画像処理部、２７…ＯＳＤ処理部、２８…台形歪補正部、Ａｏ…投写画像、Ｆ…スクリーン枠、Ｍｆ…メッセージ枠、Ｐｃ…撮像画像、Ｐｉ…入力画像、Ｐｍ…メッセージ画像、Ｓ…投写面。

Claims (7)

1. プロジェクタであって、
   画像を投写して、投写面に当該画像を表示する画像投写部と、
   前記投写面に対する前記プロジェクタの傾斜を検出する傾斜検出部と、
   前記傾斜検出部で検出された前記傾斜が所定の範囲内である場合に、前記傾斜に基づいて台形歪補正を行う台形歪補正部と、
   前記傾斜検出部で検出された前記傾斜が前記所定の範囲外である場合に、前記傾斜を前記所定の範囲内に収めるための案内を行う案内部と、
   を備え、
   前記案内部は、前記案内を行うための案内画像を、前記画像投写部から投写させ、
   前記台形歪補正部は、前記傾斜検出部で検出された前記傾斜が前記所定の範囲外である場合には、前記傾斜に相当する方向における、前記所定の範囲の限界値を用いて前記台形歪補正を行うことを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタであって、
   前記傾斜検出部は、複数の方向の前記プロジェクタの傾斜を検出し、
   前記台形歪補正部は、前記複数の方向の前記プロジェクタの傾斜に基づいて台形歪補正を行い、前記複数の方向の傾斜のうち前記傾斜が前記所定の範囲外である方向の傾斜に相当する方向について、前記所定の範囲の限界値を用いて前記台形歪補正を行うことを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１または２に記載のプロジェクタであって、
   前記案内部は、前記プロジェクタの動かすべき方向を案内することを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタであって、
   前記案内画像には、台形歪が解消した場合に水平又は鉛直となる直線が含まれていることを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項４に記載のプロジェクタであって、
   前記案内画像には、前記案内を表すメッセージが含まれており、前記メッセージは、前記直線で構成された枠で囲まれていることを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタであって、
   前記傾斜検出部は、前記画像投写部が投写する画像を撮像可能な撮像部を備え、当該撮像部の撮像結果に基づいて前記傾斜を検出することを特徴とするプロジェクタ。
7. 画像を投写して、投写面に当該画像を表示するプロジェクタの制御方法であって、
   前記プロジェクタが、前記投写面に対する当該プロジェクタの傾斜を検出し、
   検出された前記傾斜が所定の範囲内である場合に、前記プロジェクタが前記傾斜に基づいて台形歪補正を行い、
   検出された前記傾斜が前記所定の範囲外である場合に、前記プロジェクタが前記傾斜を前記所定の範囲内に収めるための案内を行い、
   前記案内を行うための案内画像を投写し、
   検出された前記傾斜が前記所定の範囲外である場合には、前記傾斜に相当する方向における、前記所定の範囲の限界値を用いて前記台形歪補正を行うことを特徴とするプロジェクタの制御方法。

Images