JP2003204495A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶プロジェクターなどの投影画像における
台形歪みを装置の肥大化なく正確に検出するシステムを
提案する。 【解決手段】 投影光学系を通じてスクリーン画像を結
像させ、その画像によって合焦動作を行いスクリーンま
での距離を検出する。またスクリーン上に複数の特定パ
ターンを発生させて各々前述の合焦手段により側距を行
いスクリーンの傾斜角を検出し、そのデータをもとに投
影画像の歪み量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶プロジェクター
などの、画像情報をスクリーンに拡大投影する画像投影
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクターやフィルムプロジェ
クターなどの画像をスクリーンに投影する装置において
は、スクリーンに対する装置の位置関係によっては投影
画像が台形や平行四辺形に歪む。

【０００３】こうした歪みを補正すべく各種さまざまな
例が開示されている。たとえば特開平１０−２００８３
６では、特定パターン画像をスクリーンに投影し、その
画像を投影装置とは別に設けたカメラにて撮影・画像処
理し、特定基本パターンの変形の具合により歪量を測定
し、その歪み量に応じて投影画像を補正することでこう
した台形歪みを回避している。

【０００４】また、特開平０４−１８１９３５では投影
光学系からスクリーンまでの距離を複数カ所測距して、
その結果に応じて光源やレンズなどの光学系の一部を光
軸または光軸と直交する方向に動かすことで画像の歪み
を補正している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したシステムにお
いては、特開平１０−２００８３６では撮影系を投影装
置とは別に設けなくてはならず装置ならびにシステムの
肥大化を招くことになる。また特開平０４−１８１９３
５では画像歪みを補正するための測距装置と撮影光学系
とのパララックスによりスクリーンまでの距離を確実に
測定することは難しく、そのために正確な補正も難し
い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、投影
光学系を通してスクリーンまでの３点以上の距離を測距
してスクリーンの傾きを測定して画像の歪みを補正し
た。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を説明するための全
体のシステムを表した図である。１は画像を投影するた
めのスクリーン、２は投影光学系であり、ズームやフォ
ーカスのための光学ユニット２ａ、ビームスプリッター
２ｂ、リレーレンズ２ｃ、２ｅ、液晶パネル２ｄといっ
た各ユニットにより構成されている。

【０００８】３は投影光源である。通常は液晶パネル２
ｄと光源の間には偏向フィルタや熱線（赤外カット）フ
ィルタなどの光学フィルタが介されるがここでは図の簡
略化のために省略している。

【０００９】４は不図示のズームモーターの駆動ドライ
バー、５は不図示のフォーカスモーターの駆動ドライバ
ー、６はＣＣＤ、７は画像処理回路、８は液晶パネル駆
動回路、９はＣＰＵ、１０はパターン発生回路、１１は
インターフェイス、１２は外部機器である。

【００１０】上記構成において、光源３が点灯されると
液晶パネル２ｄに表示された画像が光学系２によりスク
リーン１に拡大投影される。液晶パネル２ｄへの画像表
示はパソコンやビデオなどの外部機器１２からの信号を
インターフィス１１を介してＣＰＵ９へ入力して処理し
液晶パネル駆動回路８を駆動することで実現する。

【００１１】一方、スクリーンを反射した画像は光学系
２ａを通りビームスプリッター２ｃに反射してリレーレ
ンズ２ｅを通りＣＣＤ６に結像される。このとき、スク
リーン上のピントがボケた状態であればＡＦモータード
ライバー５によりＡＦモーターを駆動し、ＣＣＤ６の画
像がもっとも鮮明になるようにフォーカスレンズを位置
させることができる。

【００１２】このためには例えばＴＶ−ＡＦ等の手法に
より行うことが考えられる。すなわち画像がボケた状態
からフォーカスレンズを後ピン側に動かし、そのときの
ＣＣＤ６からの画像信号の周波数成分を監視して高周波
成分が増大する方向であればピントが合う方向であり、
そうでなければ今度はフォーカスレンズを前ピン側に動
かして同じく画像信号を監視する。こうしてもっともピ
ントの合う状態を探すことができる。

【００１３】そして、このときのフォーカスレンズの絶
対位置によって投影レンズからスクリーンまでの距離を
測定することが可能である。またスクリーンに投影する
画像の大きさを変えるために投影レンズにズーム機能を
持たせた時も同様な操作でピントを合わせることが可能
であるが、ズーム倍率によってフォーカス位置の変わる
いわゆるバリフォーカルレンズの場合にはズームレンズ
の絶対位置とフォーカスレンズの絶対位置の双方の位置
関係からスクリーンまでの距離を推定することになる。

【００１４】また、パターン発生回路１０には複数のパ
ターンが記憶されておりＣＰＵ９からの指示によって液
晶パネル駆動回路８に信号が送られ液晶パネル２ｄが駆
動されて、特定パターンをスクリーンに投影することが
可能となっている。

【００１５】図２は上述した構成によりスクリーン上に
複数のパターンを投影した様子を示している。図２
（ａ）はスクリーン中央部にパターンを配した図であ
り、（ｂ）から（ｄ）にかけては順次スクリーン上の端
部へパターンを投影した様子をあらわしている。

【００１６】図３は各パターン投影をしつつ投影画像の
歪みを検出・補正するシステムのフローチャートであ
る。歪み検出・補正のトリガーがかかると、ステップ１
にてパターン１をスクリーン上に投影する。

【００１７】パターン１はスクリーン中央部に投影する
べく、光軸上にパターンを投影している。次にステップ
２にてステップ１で投影したパターンが合焦するように
ＡＦ動作を行う。そしてその情報をもとに光学系（など
の基準位置）からスクリーン上のパターン１までの距離
Ａを算出し、記憶する。

【００１８】次にステップ１，２と同様にスクリーン左
下のパターン２までの距離Ｂを算出・記憶する。さらに
スクリーン右下のパターン３、中央上のパターン４につ
いても同様に距離Ｃ、Ｄを算出・記憶する。

【００１９】プロジェクター光学系の光軸に垂直な面が
理想の投影面であるとすると、ステップ１〜８によりこ
の理想の投影面からのずれを把握することができる。ス
テップ９ではこのずれ量を把握する。

【００２０】この手法としてはたとえば距離Ａ、Ｃ、Ｄ
について図４の位置関係となることから理想の投影面か
らの傾きθを求めることになる。図４は２次元的に傾き
を求めているが、実際は３つのスクリーン端点までの距
離（Ｂ，Ｃ，Ｄ）より３次元的にこの傾きを求めること
になる。

【００２１】そしてステップ１０にて画像の歪みを補正
する。この補正方法には例えば特開平６−１８９２３
６、特開平６−１６４９６６、特開平６−３８１５２に
開示されているように画像信号を歪みをキャンセルさせ
るべく逆方向に歪ませる方法と、光学系の一部を移動さ
せてあおり補正を行ってひずみをキャンセルさせる方法
などが考えられる。

【００２２】(発明の実施形態の変形例)上述した発明の
実施形態の変形例について以下に述べる。上述の実施形
態では測距のためのフォーカスシステムにＴＶ−ＡＦを
用いていたが、瞳を分割してその位相差よりデフォーカ
ス量を検出するいわゆる位相差方式のＡＦ機構を用いた
手法も考えられる。

【００２３】また、スクリーン投影するパターンも前述
した実施例に限ったものではなく、さまざまなパターン
が考えられる。例えば、装置作成メーカーや製品名など
のロゴ表示、装置使用上の注意事項や案内、台形歪み検
出・補正中を操作者に理解させる内容の表示、また人気
キャラクターなどさまざまなものが考えられる。

【００２４】また、投影する特定パターンの数は垂直方
向のみあるいは水平方向のみの歪みを補正する場合には
最低２つで可能であり、垂直・水平両方向の歪みを補正
する場合には最低３つ必要になる。

【００２５】もちろん測定の精度を上げる目的でさらに
多くのパターンを投影して測距してスクリーン傾斜角の
検出をしても構わない。また、これら特定パターンの投
影位置も操作者が外部より任意に操作可能としても構わ
ない。

【００２６】すなわち、なんらかの理由で投影画像がス
クリーンからはみ出している場合などにあらかじめ設定
してある特定パターン位置がスクリーン上からはずれ、
誤ったスクリーン傾斜角を算出してしまう場合が考えら
れる。このような時、操作者が特定パターンがスクリー
ン上に配されるように位置を変更させることで確実に傾
斜角を算出させることが可能となる。

【００２７】これを実現させるために、装置外装部に上
下左右の４種のスイッチを設け、操作者がいずれかのス
イッチを押すことでパターンを移動させる。例えば、
「右」スイッチを一回押せば液晶パネルの一定画素分パ
ターン位置が右にずれるように設定したり、あるいは
「右」スイッチを押している時間を一定間隔で監視し、
押している間は一定速度でパターンが右方向にずれるよ
うに設定してもよい。

【００２８】もちろん「左、上、下」に関しても同様の
構成とすることで操作者が快適にパターンをスクリーン
上に配することが可能となる。

【００２９】さらに、台形歪み補正のトリガーとして
は、装置外装部に設けられたスイッチによる場合、電源
はＯＮとなった直後、装置自体を動かしたことを装置内
にセンサー（例えばジャイロなどの加速度センサーな
ど）を設けて検知した場合（例えばジャイロなどの加速
度センサーなど）、ズームやフォーカスなど光学系を動
作させた後、あるいは常時ＡＦを駆動しつつＡＦが動作
をした時（これによりスクリーンを移動させたときに対
応可能となる）、といった場合が考えられる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、液晶プロジェクター装
置を肥大化させることなく投影画像の歪みを補正するシ
ステムを構成することが可能となった。また投影光学系
を通してスクリーンまでの距離を測定しているので、パ
ララックスなどの測定誤差要因を排除でき、確実にスク
リーンの傾きを算出し適正な補正システムを構成するこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のシステム構成を表す図

【図２】 スクリーンにパターンを投影した様子をあら
わす図

【図３】 本発明のフローチャート

【図４】 スクリーンの傾きを算出する例を示した図

【符号の説明】

１ スクリーン ２ 投影光学系 ３ 投影光源 ４ ズームモーター駆動ドライバー ５ フォーカスモーター駆動ドライバー ６ ＣＣＤ ７ 画像処理回路 ８ 液晶パネル駆動回路 ９ ＣＰＵ １０ パターン発生回路 １１ インターフェイス １２ 外部機器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶パネルと、 前記液晶パネルを照射する発光部と、 前記液晶パネルを透過した光束をスクリーン上に結像さ
   せる第一の光学系と、 前記スクリーンに投影された画像を前記第一の光学系の
   一部を透過して結像させる第二の光学系と、 前記第二の光学系により結像された画像をもとにスクリ
   ーン上の投影画像が合焦状態となるように第一の光学系
   の一部を移動制御させる自動合焦装置と、 前記自動合焦装置の合焦動作によってスクリーンまでの
   距離を測定する測距装置と、 前記測距装置の測距結果を記憶する記憶装置と、 前記記憶装置に記憶されたデーターをもとにスクリーン
   の傾きを計算するスクリーン傾斜角計算手段と、 前記スクリーン傾斜角によって投影画像の歪みを補正す
   る、歪み補正装置と、 任意の特定パターンを前記スクリーンに投影可能な特定
   パターン発生装置と備えたことを特徴とする画像投影装
   置。
2. 【請求項２】前記特定パターン発生装置により、前記ス
   クリーン上の少なくとも異なる２カ所に特定パターンを
   投影し、それぞれのパターンの測距結果からスクリーン
   の傾斜角を算出することを特徴とする、請求項１に記載
   の画像投影装置。
3. 【請求項３】前記特定パターン発生装置により投影され
   た特定パターンを移動可能に制御する制御手段と、前記
   移動を操作するパターン移動操作手段を設けたことを特
   徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
4. 【請求項４】前記スクリーン傾斜角算出装置と前記歪み
   補正装置を起動するための起動操作手段を設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
5. 【請求項５】前記第一の光学系の一部の移動により自動
   的に前記スクリーン傾斜角算出装置と前記歪み補正装置
   を起動させることを特徴とする請求項１に記載の画像投
   影装置。
6. 【請求項６】装置自体の移動を監視するための装置移動
   検出装置を設け、前期装置移動検出装置の検出結果を元
   に自動的に前記スクリーン傾斜角算出装置と前記歪み補
   正装置を起動させることを特徴とする請求項１に記載の
   画像投影装置。
7. 【請求項７】前記自動合焦装置を常時動作状態として、
   合焦位置の変更があったときに自動的に前記スクリーン
   傾斜角算出装置と前記歪み補正装置を起動させることを
   特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。