JP2005124088A

JP2005124088A - 投射型画像表示装置

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Publication number: JP2005124088A
Application number: JP2003359762A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Takano; 裕宣高野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】モニタカメラを用いることなく、台形歪みが補正された所望のサイズの投射画面を得る。
【解決手段】記憶手段１０７に記憶された投射画面のサイズ情報と測距手段１０２により検出された距離とに基づいて、台形歪み補正処理前において該サイズ情報に対応した投射画面サイズが得られる投射レンズ１０１の第１の焦点距離を求める。次に、該第１の焦点距離と設置角検出手段１０３により検出された設置角とに基づいて台形歪み補正量を求める。さらに、該求めた台形歪み補正量に基づく台形歪み補正処理を行ったとしたときに上記サイズ情報に対応する投射画面サイズが得られる投射レンズの第２の焦点距離を求める。そして、投射レンズが第２の焦点距離となるように焦点距離変更手段を駆動するとともに上記求めた台形歪み補正量に基づいて台形歪み補正処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射型画像表示装置に関し、特に投射画面の大きさを自動的に調整する技術に関する。

投射型画像表示装置において、投射画面の大きさ（サイズ）を自動的に調整する技術については、従来、種々の方法が提案されている。以下に、その例を挙げる。

特許文献１にて提案の投射型画像表示装置では、スクリーンから任意の距離に設置された場合に、投射画面サイズをメニュー画面から選択するだけで簡便に希望するサイズの投射画面を設定できる。

具体的には、希望の投射画面サイズを入力すると、該入力サイズと検出したスクリーンまでの距離とから投射レンズのズーム比率を演算し、該演算結果に応じて投射レンズのズーム比率を制御する。

しかしながら、この投射型画像表示装置では、スクリーンに対して装置が正対していないとき、つまりスクリーンの法線とズームレンズの光軸とが互いに平行でない状態で設置される場合に生じるいわゆる台形歪みを補正する機能がないために、台形歪みを生じた投射画面を拡大投射してしまうという問題がある。

また、希望の投射画面のサイズをスクリーンの大きさとは無関係にメニュー画面から選択するので、枠のあるスクリーンに対しては、投射後に再度、設置者が手動で投射レンズをズーム操作する必要が生じる場合がある。さらに、任意の投射画面サイズに設定ができない。

これに対し、台形歪みやスクリーンサイズを考慮した投射画面の大きさを自動的に調整する技術も提案されている。

特許文献２にて提案の投射型画像表示装置は、フォーカス調整、スクリーン枠までのズーム調整・台形歪み調整等を自動的に行えるようにしたものである。この装置では、装置前面にモニタカメラを設置し、該モニタカメラにより投射したスクリーン上のテストパターンを撮像して、そのデータを解析し、解析結果によりフォーカス調整、ズーミング調整および台形歪み調整を自動的に行うものである。

しかしながら、この特許文献２では、装置前面にモニタカメラを設置しているので、投射画面の情報を取得する手段としては十分なものの、装置の大型化や高コスト化を招く。

これに対し、モニタカメラを使用せずに台形歪みやスクリーンサイズを考慮して投射画面の大きさを自動的に調整する技術も提案されている。

特許文献３にて提案の投射型画像表示装置は、台形歪みが生じている画面のいずれかの長辺の長さを一定に保ちながら台形歪み補正を行う。図９には、特許文献３にて提案の投射型画像表示装置の構成を示している。この装置では、図１０に示すように投射された台形画像のうち、長い方の長辺（上辺）を狭めて短い方の長辺（下辺）に合わせ、図１１に示すように矩形画像を形成する。

この装置は、図９に示すように、上記のような台形歪みを補正する台形歪み補正回路１１０３と、台形歪み補正回路１１０３により補正された画像（原画）が表示される液晶パネル１１０１と、液晶パネル１１０１を照明する光源１１０２と、液晶パネル１１０１の画像を拡大してスクリーン１１０７に投射するズームレンズである投射レンズ１１０４と、投射レンズ１１０４をズーム駆動する駆動回路１１０５と、スクリーン１１０７に投射される画像が、図１２に示すように、元の長い方の長辺の長さに対応したサイズの画像となるように駆動回路１１０５を制御する制御回路１１０６とで構成されている。

このように、一旦、狭められた長辺（上辺）が元の長辺と同じ長さになるように補正された画像を投射レンズ１１０４のズーム機能により拡大するので、台形補正をした後でも画面のサイズが小さくならない。
特開平１１−０９５３２４号公報（段落００１２〜００１３、図１，２，５等）特開２０００−２４１８７４号公報（段落００２２〜００３２、図２等）特開２００１−２４９４０１号公報（段落００１５〜００１９、図４等）

しかしながら、上記特許文献３にて提案の投射型画像表示装置では、台形歪み補正後に投射レンズの焦点距離を変更しているので、変更後に台形歪みが再度発生しまう。つまり、投射レンズの焦点距離によって台形歪みの補正量が異なることを考慮していない。

そこで、本発明は、モニタカメラを用いることなく、簡単な方法で、台形歪みが補正された所望のサイズの投射画面を得ることができるようにした投射型画像表示装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の投射型画像表示装置は、原画を形成する画像形成素子と、画像形成素子からの光を投射面に投射する投射レンズと、投射レンズの焦点距離を変更する焦点距離変更手段と、投射レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、該投射型画像表示装置の設置角を検出する設置角検出手段と、投射面までの距離を測定する測距手段とを有する。さらに、焦点距離変更手段を制御するとともに、投射面上での投射画面の台形歪みを補正するための台形歪み補正量を求め、該補正量に基づいて台形歪み補正処理を行う制御／処理手段と、投射面に表示される投射画面のサイズに関する情報を記憶する記憶手段とを有する。制御／処理手段は、焦点距離検出手段により検出された焦点距離と測距手段により検出された第１の距離とに基づいて投射画面のサイズ情報を求めて、記憶手段に記憶させる。次に、記憶手段に記憶されたサイズ情報と測距手段により新たに検出された第２の距離とに基づいて、台形歪み補正処理前において該サイズ情報に対応した投射画面サイズが得られる投射レンズの第１の焦点距離を求める。さらに、該第１の焦点距離と設置角検出手段により検出された設置角とに基づいて台形歪み補正量を求め、該求めた台形歪み補正量に基づく台形歪み補正処理を行ったとしたときに上記サイズ情報に対応する投射画面サイズが得られる投射レンズの第２の焦点距離を求める。そして、投射レンズが第２の焦点距離となるように焦点距離変更手段を駆動するとともに、上記求めた台形歪み補正量に基づいて台形歪み補正処理を行う。

なお、ここにいう「焦点距離」は、画角を含む広義の意味である。

以上説明したように、本発明によれば、モニタカメラを使用することなく、簡単な方法で、台形歪みが補正された所望のサイズの投射画面を得ることができる。より詳細には、前回の使用時と今回の使用時とで、投射面に対する迎角（設置角）や投射面までの距離が異なる場合でも、簡単に台形歪みが補正された所望のサイズの投射画面を得ることができる。したがって、投射型画像表示装置の設置時の煩雑さを解消することができる。

また、複数のサイズ情報から所望の画面サイズを選択できるようにすることにより、投射面の大きさ等に応じた所望のサイズの投射画面を得ることができ、投射型画像表示装置の使い勝手をより向上させることができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら、かつ本発明の前提となる技術を交えながら説明する。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の実施例１である投射型画像表示装置（以下、プロジェクタという）の構成を示している。

図１において、Ｓは投射面としてのスクリーンである。なお、図１ではスクリーンＳを垂直方向に対して角度θ傾けて示しているが、実際はプロジェクタがスクリーンＳに対して角度θの仰角をもって設置されている。

１２３は水銀ランプ等からなる光源ランプである。１２２は透過型又は反射型の液晶表示パネル（画像形成素子）であり、光源ランプ１２３からの照明光により照明される。本実施例では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）用の３枚の液晶表示パネルが使用されている。なお、透過型・反射型液晶表示パネルに代えて、ＤＭＤ、ＥＬ素子等の画像形成素子を用いてもよい。

１２１は３枚の液晶表示パネル１２２からの３色の表示光を合成するダイクロイックプリズムであり、１０１はダイクロイックプリズム１２１により色合成された表示光をスクリーンＳに投射するズームレンズとしての投射レンズである。投射レンズ１０１は、少なくともフォーカスレンズユニット１０１ａおよびズームレンズユニット１０１ｂを有する。

１０２はプロジェクタとスクリーンＳまでの距離を測定する測距回路であり、超音波を用いたものや赤外線を用いたもの等、距離を測定することができるものであれば何れのものでも使用することができる。

１０３は本プロジェクタの設置角を検出する設置角検出回路であり、角加速度センサ、角速度センサ、振動ジャイロの他、設置角を検出することができるものであれば何れのものでも使用することができる。

１０４ａは本プロジェクタに設けられた操作パネルであり、プロジェクタの各種機能に関わる操作を行う操作スイッチおよび操作状態を表示する液晶パネルが設けられている。１０４ｂは同様の操作スイッチを有するリモートコントロール装置（以下、リモコンという）である。リモコン１０４ｂは、赤外線若しくは微弱電波等により、プロジェクタに設けられた受信回路１０４ｃに対して、操作スイッチの操作に応じた信号の通信が可能である。

１０５は投射形状調整回路であり、操作パネル１０４ａ若しくはリモコン１０４ｂにおけるスイッチの操作に応じて入力された投射画面形状の調整指示値又は後述する台形歪み補正量演算回路１０８による演算結果に応じて、映像信号入力端子１２４から入力された映像信号に対しライン毎の間引きや補間処理等を行い、投射画面の形状（つまりは、液晶表示パネル１２２に形成される原画の形状）を調整する。

１０６は焦点距離検出回路１１１により検出された投射レンズ１０１の焦点距離又は投射形状調整回路１０５による調整値と測距回路１０２による測距値とに基づいて、スクリーンＳ上での投射画面の大きさ（サイズ）に関する情報（ここでは、投射画面の下辺の長さの情報。以下、画面サイズ情報という）を演算する演算回路である。焦点距離検出回路１１１は、ズームレンズユニット１０１ｂの位置情報を得て、これに基づいて投射レンズ１０１全体の焦点距離を検出する。なお、本実施例において、「焦点距離」は画角に置き換えることができる。

１０７は演算回路１０６による演算結果である画面サイズ情報を記憶する記憶回路である。

台形歪み補正量演算回路１０８は、設置角検出回路１０３による検出結果と焦点距離検出回路１１１により検出された投射レンズ１０１の焦点距離とに基づいて、投射画面の台形歪みを補正するための台形歪み補正量を演算する。

１０９は焦点距離情報算出回路であり、測距回路１０３による測距値と記憶回路１０７に記憶された画面サイズ情報とから、台形歪みを補正した後の投射画面が記憶回路１０７に記憶された画面サイズ情報に対応する（ほぼ一致する）サイズになるような投射レンズ１０１の焦点距離（画角換算値を含む）を算出する。

１１０は上記各回路の制御を司る制御回路である。なお、制御回路１１０、台形歪み補正量演算回路１０８、投射形状調整回路１０５および映像処理回路１２６により請求の範囲にいう制御／処理手段が構成されている。

さらに、１２４は、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオプレーヤ、テレビ等の映像信号供給装置２００からの映像信号が入力される映像信号入力端子である。１２５は映像信号入力端子１２４から入力されたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換回路である。

１２６は映像処理回路であり、デジタル信号に変換された映像信号を同期分離するデコーダとフレームメモリや、スキャンコンバータや、ブルーバック発生回路や、所定のキャラクタを液晶パネル１２２に表示させるＯＳＤ（オン・スクリーン・ディスプレイ）回路や、映像信号とブルーバック信号とを切り換える映像信号スイッチを含む。また、映像処理回路１２６は、映像信号の色彩補正等のデジタル処理も行う。

１２７は映像処理回路１２６からの信号を液晶パネル１２２に表示させるためのタイミング信号を生成するタイミングジェネレータである。

１２９はズームレンズユニット１０１ｂを駆動する駆動源としてのモータであり、１２８は制御回路１１０からの指令信号に応じてモータ１２９を駆動するモータドライバである。これらにより請求の範囲にいう焦点距離変更手段が構成されている。

１３０は同期信号を出力するクロック発生回路であり、１３１はクロック発生回路１３０から出力された同期信号をクロックや制御信号に同期分離する同期信号処理回路である。

１３５は操作パネル１０４ａの一部として又は操作パネル１０４ａとは別に設けられた自動画面調整スイッチであり、これをオンすることにより、後述する投射画面の自動調整処理が行われる。

図２から図４は、本実施例のプロジェクタにおける制御アルゴリズムを示すフローチャートである。

まず、図２を用いて、自動画面調整を実行するまでの制御回路１１０の動作を説明する。なお、図中の「Ｓ」はステップを意味する。

（Ｓ２０１）
プロジェクタの電源が投入されると、制御回路１１０は本フローチャートを開始する。

（Ｓ２０２）
制御回路１１０は、内部の各種設定を初期化する。

（Ｓ２０３）
制御回路１１０は、測距回路１０２を用いてプロジェクタからスクリーンＳまでの距離を測定する。

（Ｓ２０４）
制御回路１１０は、測距結果を測距値（第２の距離）Ｌn として取得する。

（Ｓ２０５）
制御回路１１０は、今回取得した測距値Ｌn が前回測距した際の測距値（第１の距離）Ｌn-1 と異なるか否かを判断する。なお、前回の測距値Ｌn-1 は、プロジェクタの前回の使用時に記憶回路１０７に記憶されたものである。

（Ｓ２０６）
今回の測距値Ｌn が前回の測距値Ｌn-1 と異なる場合、制御回路１１０は、今回の測距値Ｌn に基づいて、不図示の自動焦点調節回路に投射レンズ１０１のフォーカス調節を行わせ、同じ場合はＳ２０７へ進む。

（Ｓ２０７）
制御回路１１０は、設置角検出回路１０３を通じてプロジェクタの設置角を検出する。

（Ｓ２０８）
制御回路１１０は、Ｓ２０７での検出結果を設置角情報（第２の設置角）θn として取得する。

（Ｓ２０９）
制御回路１１０は、設置角情報θn が前回検出した際の設置角情報（第１の設置角）θn-1 と異なるか否かを判断する。なお、前回の設置角情報θn-1 は、プロジェクタの前回の使用時に記憶回路１０７に記憶されたものである。

ここで、本実施例では、設置角が前回と今回とで異なる場合に、以下のＳ２１０での台形歪み補正処理に進むようにしているが、スクリーンまでの距離（測距値）が前回と今回とで異なる場合もＳ２１０に進むようにしてもよい。つまり、設置角か測距値の少なくとも一方が前回と今回とで異なる場合にＳ２１０に進むようにしてもよい。

（Ｓ２１０）
今回の設置角情報θn が前回の設置角情報θn-1 と異なる場合、制御回路１１０は、焦点距離検出回路１１１により投射レンズ１０１の焦点距離を検出し、該検出結果とＳ２０８で取得した設置角情報θn とに基づいて台形歪み補正量を演算し、台形歪み補正処理を行う。

ここでの台形歪み補正処理は、演算した台形歪み補正量を投射形状調整回路１０５に送り、投射形状調整回路１０５が該補正量に応じて液晶パネル１２２に表示させる原画の形状を補正するよう映像処理回路１２６に入力された映像信号を処理することにより行う。なお、本実施例では、図１０に示したような台形画面の上辺をこれよりも短い下辺に合わせて図１１に示す矩形の画面を得る台形歪み補正処理を行う。

今回の設置角情報θn が前回の設置角情報θn-1 と同じ場合はＳ２１３へ進み、前回の情報に基づいて、後述する投射画面の自動調整処理を行う。

（Ｓ２１１）
制御回路１１０は、自動画面調整スイッチ１３５がオンされたか否かを判断する。

（Ｓ２１２）
自動画面調整スイッチ１３５がオンの場合は、制御回路１１０は、以下の投射画面の自動調整処理を行う。すなわち、まず画面サイズが既に設定されているか否か、つまりは記憶回路１０７に画面サイズ情報が記憶されているか否かを確認する。

（Ｓ２１３）
画面サイズ情報が設定されている場合、制御回路１１０は投射画面の自動調整処理を行う。ここで、図３に示すフローチャートを用いて、投射画面の自動調整処理について説明する。

まず、制御回路１１０は、焦点距離情報算出回路１０９に、Ｓ２０４で取得した測距値Ｌn と記憶回路１０７に記憶された画面サイズ情報とに基づいて、該画面サイズ情報に対応する投射画面サイズが得られる投射レンズ１０１の焦点距離（第１の焦点距離）を算出させる（Ｓ３０１）。なお、ここでは、台形歪み補正前の投射画面の下辺の長さが、画面サイズ情報としての下辺の長さにほぼ一致する投射画面が得られる第１の焦点距離が算出されることになる。

次に、算出した第１の焦点距離と設置角情報θn とに基づいて、第１の焦点距離で投射したときに投射画面にて生ずる台形歪みを補正するための台形歪み補正量δを算出する（Ｓ３０２）。

続いて、算出された台形歪み補正量δに基づいて台形歪み補正を行ったとした場合の投射画面サイズ（補正後投射画面サイズ）が記憶回路１０７に記憶された画面サイズ情報に対応するサイズとなる投射レンズ１０１の焦点距離（第２の焦点距離）を算出する（Ｓ３０３）。

そして、補正後投射画面サイズが所定範囲（概ね１：１とみなせる範囲）内に収まるか否かを判断する（Ｓ３０３）。所定範囲内である場合は、制御回路１１０は、モータドライバ１２８を通じてモータ１２９を駆動し、ズームレンズユニット１０１ｂを光軸方向に移動させるとともに、新たに演算された台形歪み補正量に基づいて台形歪み補正処理を行わせる。これにより、台形歪み補正後の投射画面がスクリーンＳに表示される（Ｓ３０４）。

一方、Ｓ３０３で補正後投射画面サイズが上記所定範囲内にない場合は、Ｓ３０１に戻り、所定範囲内に収まるように、第１の焦点距離（又は画角）とそのときの台形歪み補正量δを再度演算する。これにより、仮に補正後投射画面サイズが上記所定範囲内のサイズにならなかった場合でも、該画面サイズを上記所定範囲内のサイズに設定することができる。

こうして投射画面の自動調整処理を終了すると、Ｓ２０３へ戻る。

（Ｓ２１４）
Ｓ２１２において画面サイズ情報が設定されていない場合は、制御回路１１０は、映像処理回路１２６のＯＳＤ機能によって液晶パネル１２２に「error 」の文字と画面サイズ情報を設定するように促すメッセージを示す文字の原画を形成させ、スクリーンＳ上に該メッセージを表示させてＳ２１５へ進む。

（Ｓ２１５）
本フローチャートを終了する。

ここで、図６（ｂ）に示すスクリーンＳ上の投射画面を図１とともに参照しながら上述した図２のフローチャートのうちＳ２１０からの動作を説明する。

図６（ｂ）において、スクリーンＳ上の投射画面５０１は台形歪みを生じており、前述したような台形歪み補正処理を施すことにより、台形歪みが除去された投射画面５０２を得る（Ｓ２１０）。

この台形歪み補正後に、使用者が自動画面調整スイッチ１３５をオンすると（Ｓ２１１）、制御回路１１０は、自動画面調整後に得られる投射画面の目標サイズとなる画面サイズ情報が記憶回路１０７内に記憶されているか否かを判断する（Ｓ２１２）。記憶されていれば、これを希望画面サイズ情報として設定する。また、画面サイズ情報が記憶回路１０７内に無ければ、上述した「error 」等の文字表示を行う（Ｓ２１４）。

こうして希望投射画面サイズが設定されると、制御回路１１０は、Ｓ２１３の投射画面の自動調整処理に入る。

次に、図４のフローチャートを用いて、本実施例のプロジェクタにおける投射画面のサイズ情報（ここでは、スクリーンＳに対してほぼフルサイズとなる情報）を記憶回路１０７に記憶させる動作を説明する。

（Ｓ４０１）
プロジェクタの電源が投入されると、制御回路１１０は本フローチャートを開始する。

（Ｓ４０２）
制御回路１１０は、内部の各種設定を初期化する。

（Ｓ４０３）
制御回路１１０は、測距回路１０２を用いてプロジェクタからスクリーンＳまでの距離を測定する。

（Ｓ４０４）
制御回路１１０は、Ｓ４０３での測距結果を測距値（距離情報）として取得する。

（Ｓ４０５）
制御回路１１０は、Ｓ４０４で得た測距値に基づいて、不図示の自動焦点調節回路を通じて投射レンズ１０１のフォーカス調節を行う。

（Ｓ４０６）
制御回路１１０は、設置角検出回路１０３を用いて設置角θを検出する。

（Ｓ４０７）
制御回路１１０は、Ｓ４０６での検出結果を設置角θとして取得する。

（Ｓ４０８）
制御回路１１０は、焦点距離検出回路１１１により投射レンズ１０１の焦点距離（若しくは画角換算値）を検出し、該検出結果とＳ４０７で取得した設置角情報θn とに基づいて台形歪み補正量演算回路１０８に台形歪み補正量を演算させ、台形歪み補正処理を行う。

（Ｓ４０９）
ここで、使用者は、投射画面の下辺の両端がスクリーンＳの水平方向端に略一致するように投射レンズ１０１の焦点距離を調整する。具体的には、操作パネル１０４ａ又はリモコン１０４ｂのズームスイッチ（図示せず）を操作する。制御回路１１０はこのズームスイッチの操作に応じてモータ１２９を駆動し、投射レンズ１０１の焦点距離を変化させる。

（Ｓ４１０）
制御回路１１０は、変更された後の投射レンズ１０１の焦点距離を一旦記憶する。

（Ｓ４１１）
制御回路１１０は、不図示のサイズ記憶スイッチが操作されることに応じて、Ｓ４０４で取得した測距値とＳ４１０で記憶した投射レンズ１０１の焦点距離とに基づいて、投射画面の上辺の長さを演算する。

（Ｓ４１２）
制御回路１１０は、Ｓ４１１での演算結果を、画面サイズ情報として記憶回路１０７に記憶する。

（Ｓ４１３）
本フローチャートを終了する。

次に、図６（ａ）に示すスクリーンＳ上の投射画面を図１とともに参照しながら上述した図４のフローチャートに従う動作を説明する。

図６（ａ）において、投射レンズがテレ状態にあるときのスクリーンＳ上の投射画面は、５０１で示すように、上辺が下辺より長くなるように歪んだ状態、つまり台形歪みが生じた状態となる。これは、スクリーンＳの法線と投射レンズ１０１の光軸とが互いに平行でない場合に生じるものである。特に、本実施例の場合、プロジェクタがスクリーンＳを見上げた状態（仰角θをもった状態）で設置されているので、図６（ａ）のような台形歪みを生じる。

このように歪んだ投射画面５０１に対して台形歪み補正を施す（Ｓ４０８）。すなわち、焦点距離検出回路１１１で検出された投射レンズ１０１の焦点距離と設置角検出回路１０３で検出されたプロジェクタの設置角θとに基づいて、現在の台形歪みを補正するための補正量δを台形歪み補正量演算回路１０８が演算する。

そして、この補正量δに基づいて、投射形状調整回路１０５に、映像処理回路１２６に入力された映像信号に対する台形歪み補正処理を行わせる。

また、使用者が操作パネル１０４ａ又はリモコン１０４ｂに設けられた台形歪み補正スイッチ（図示せず）を操作した場合は、その操作量に基づいて、投射形状調整回路１０５に、映像処理回路１２６に入力された映像信号に対する台形歪み補正処理を行わせる。

台形歪み補正後の投射画面は、投射画面５０２のような正規のアスペクト比を有する画面となる。

次に、使用者は操作パネル１０４ａ又はリモコン１０４ｂに設けられたズームスイッチを操作して、投射画面５０２の上側の頂点をスクリーンＳの上側の角部近傍まで拡大する（図６（ａ）、（ｂ）の投射画面５０３参照）。制御回路１１０は、ズームスイッチの操作に応じてモータ１２９を駆動し、ズームレンズユニット１０１ｂを移動させる。

ここで、投射画面５０２を拡大（又は縮小）すると、すなわち投射レンズ１０１の焦点距離を変更すると、変更前とは台形歪みの補正量δが異なってしまうので、投射画面５０３には台形歪みが発生してしまう。

これを、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ），（ｂ）において、４０１は、投射レンズ１０１の焦点距離をテレ側に設定して投射した場合の投射画面の形状を表し、４０６は投射レンズ１０１の焦点距離をワイド側に設定して投射した場合の投射画面の形状を表している。投射画面４０１に対して、所定の台形歪み補正を施すと、投射画面は４０２に示す形状になる。この状態から、投射レンズ１０１の焦点距離をワイド側へ変更すると、変更後の投射画面は４０５で示す矩形にはならず、４０３で示すように台形歪みが生じた形状になる。

このことは、幾何学的な作図から簡単に求めることができ、投射レンズ１０１の焦点距離によって台形歪みの補正量δを変更しなければならないことを示している。

したがって、本実施例の場合、図４のＳ４０９では、台形歪みの補正量δを変更しないまま投射画面５０２を拡大してスクリーンＳのサイズに合わせるので、図６に示す投射画面５０３の下辺をスクリーンＳの端近傍に合わせるのが望ましい。

このようにして、投射画面５０３をスクリーンＳのサイズに合わせることにより、そのときの投射レンズ１０１の焦点距離と測距回路１０２の測距値とから投射画面のサイズ情報が演算回路１０６により演算され（図４のＳ４１１）、その演算結果が記憶回路１０７に記憶される（図４のＳ４１２）。以上が画面サイズ情報を記憶する手順の説明である。

こうして希望画面サイズの設定（記憶）を行った後は、図２および図３のフローチャートで示した投射画面の自動調整が行われ、図６（ｂ）に示すように、投射レンズ１０１のワイド状態における台形歪み補正後の投射画面５０４が得られる。

このように本実施例によれば、台形歪み補正後の投射画面をそのまま拡大することによって再度台形歪みが生じないように自動的に台形歪み補正を行いながら投射画面の拡大又は縮小を行うので、簡単かつ迅速に所望のサイズ（例えば、スクリーンサイズに対応したサイズ）の台形歪みのない投射画面を得ることができる。

次に、本発明の実施例２であるプロジェクタについて図面を参照しながら説明する。本実施例では、使用者が希望する投射画面の大きさを複数記憶させることができる場合について説明する。なお、本実施例のプロジェクタの構成は、実施例１と基本的に同じであり、共通する構成要素には実施例１と同符号を付して説明に代える。

図７のフローチャートは、複数の画面サイズ（目標画面サイズ）情報を記憶させる動作を行う場合の制御回路１１０の動作を示している。

（Ｓ６０１）
不図示のサイズ記憶スイッチが操作されることに応じて、制御回路１１０は本フローチャートを開始する。

（Ｓ６０２）
制御回路１１０は、内部の各種設定を初期化する。

（Ｓ６０３）
制御回路１１０は、測距回路１０２を用いてプロジェクタからスクリーンＳまでの距離を測定する。

（Ｓ６０４）
制御回路１１０は、Ｓ６０３での測距結果を測距値（距離情報）として取得する。

（Ｓ６０５）
制御回路１１０は、Ｓ６０４で得た測距値に基づいて、不図示の自動焦点調節回路を通じて投射レンズ１０１のフォーカス調節を行う。

（Ｓ６０６）
制御回路１１０は、設置角検出回路１０３を用いて設置角を検出する。

（Ｓ６０７）
制御回路１１０は、Ｓ６０６での検出結果を設置角情報θとして取得する。

（Ｓ６０８）
制御回路１１０は、焦点距離検出回路１１１により投射レンズ１０１の焦点距離（若しくは画角換算値）を検出し、該検出結果とＳ４０７で取得した設置角情報θn とに基づいて台形歪み補正量演算回路１０８に台形歪み補正量を演算させ、台形歪み補正処理を行わせる。

（Ｓ６０９）
ここで、使用者は、投射画面の下辺の両端がスクリーンＳの水平方向両端に略一致するように投射レンズ１０１の焦点距離を調整する。具体的には、操作パネル１０４ａ又はリモートコントロール装置１０４ｂのズームスイッチ（図示せず）を操作する。制御回路１１０はこのズームスイッチの操作に応じてモータ１２９を駆動し、投射レンズ１０１の焦点距離を変化させる。

（Ｓ６１０）
制御回路１１０は、変更された後の投射レンズ１０１の焦点距離を一旦記憶する。

（Ｓ６１１）
制御回路１１０は、Ｓ６０４で取得した測距値とＳ６１０で記憶した投射レンズ１０１の焦点距離とに基づいて、投射画面の下辺の長さを演算する。

（Ｓ６１２）
制御回路１１０は、Ｓ６１１での演算結果を、画面サイズ情報として記憶回路１０７に記憶する。

（Ｓ６１３）
制御回路１１０は、映像処理回路１２６のＯＳＤ機能によって液晶パネル１２２に他に希望する画面サイズがあるか否かを使用者に問うメッセージを示す文字の原画を形成させ、スクリーンＳ上にこの文字を表示させる。他に希望画面サイズがある場合は、使用者による操作パネル１０４ａ又はリモコン１０４ｂのサイズ記憶スイッチの操作に応じてＳ６０９に戻り、他の画面サイズ情報の記憶動作を実行する。

（Ｓ６１４）
Ｓ６１３で他に希望画面サイズがない場合（例えば、サイズ記憶スイッチを所定時間操作しなかった場合）は、本フローを終了する。

次に、図８（ａ）に示すスクリーンＳ上の投射画面を参照しながら上述した図７のフローチャートに従う動作を説明する。

図８（ａ）において、スクリーンＳ上の投射画面（投射レンズ１０１はテレ状態）は、７０１で示すように、上辺が下辺より長くなるように歪んだ状態、つまり台形歪みが生じた状態となる。これは、スクリーンＳの法線と投射レンズ１０１の光軸とが互いに平行でない場合に生じるものである。特に、本実施例の場合、プロジェクタがスクリーンＳを見上げた状態（仰角θをもった状態）で設置されているので、図８（ａ）のような台形歪みを生じる。

このように歪んだ投射画面７０１に対して台形歪み補正を施す（図７のＳ６０８）。すなわち、焦点距離検出回路１１１で検出された投射レンズ１０１の焦点距離と設置角検出回路１０３で検出されたプロジェクタの設置角θとに基づいて、現在の台形歪みを補正するための補正量δを台形歪み補正量演算回路１０８が演算する。

また、使用者が操作パネル１０４ａ又はリモコン１０４ｂに設けられた台形歪み補正スイッチ（図示せず）を操作した場合に、その操作量に基づいて、投射形状調整回路１０５に、映像処理回路１２６に入力された映像信号に対する台形歪み補正処理を行わせるようにしてもよい。

台形歪み補正後の投射画面は、投射画面７０２のような正規のアスペクト比を有する画面となる。

ここで、本実施例の場合、スクリーンＳの上側に装飾（カーテン等）Ｃが施されており、投射領域としてスクリーンＳの上側角部まで使用できない状況である。使用者は操作パネル１０４ａ又はリモコン１０４ｂに設けられたズームスイッチを操作して、投射画面７０２の上側頂点を装飾Ｃの近くで装飾Ｃにかからない位置（投射画面７０３）まで拡大する。制御回路１１０は、ズームスイッチの操作に応じてモータ１２９を駆動し、ズームレンズユニット１０１ｂを移動させる。

このようにして、投射画面７０２を希望画面サイズである投射画面７０３まで拡大することにより、そのときの投射レンズ１０１の焦点距離と測距回路１０２の測距値とから希望画面サイズに関する情報が演算回路１０６で演算され、その演算結果が記憶回路１０７に記憶される。

また、装飾ＣをスクリーンＳから取り外すことができる場合には、他の希望画面サイズとして実施例１にて説明したスクリーンＳのフルサイズに対応した画面サイズ情報も記憶回路１０７に記憶させておき、装飾Ｃの有無に応じて希望投射画面サイズを使用者が選択するようにすればよい。以上が投射画面のサイズに関する情報を記憶する手順の説明である。

こうして希望画面サイズの設定（記憶）を行った後は、実施例１にて図２および図３のフローチャートで示した投射画面の自動調整が行われ、図８（ｂ）に示すように、投射レンズ１０１のワイド状態における台形歪み補正後の投射画面７０５が得られる。

希望投射画面サイズ情報が記憶回路１０７内に複数個記憶されている場合は、操作パネル１０４ａに設けられた選択スイッチ１３６（図１中に点線で示す）又はリモコン１０４ｂに設けられた同等のスイッチを使用者が操作することにより、使用する画面サイズ情報が選択されるようにすればよい。

なお、上述した実施例１および実施例２では、スクリーンＳの大きさ又は希望画面サイズを設定する際に、投射レンズ１０１の焦点距離の変更が可能な範囲内で任意に設定できる場合について説明したが、投射レンズ１０１の焦点距離を所定の数に分割し、分割領域ごとに選択可能な焦点距離の代表値を予め決めておくことにより、分割された各焦点距離および設置角度θをパラメータとした台形歪み補正量を算出するようにしてもよい。この場合、実施例１，２に比べて、より迅速に台形歪み補正を伴った希望画面サイズの投射画面を得ることが可能となる。

本発明の実施例１であるプロジェクタの構成を示すブロック図。上記実施例１のプロジェクタにおける制御アルゴリズムを示すフローチャート。上記実施例１のプロジェクタにおける制御アルゴリズムを示すフローチャート。上記実施例１のプロジェクタにおける制御アルゴリズムを示すフローチャート。（ａ）は実施例１のプロジェクタと投射画面との関係を示す図、（ｂ）はスクリーン上での投射画面の形状を示した図。（ａ）は従来のプロジェクタにおいて投射画面をスクリーンの端近傍まで拡大する前後の様子を示した図、（ｂ）は上記実施例１のプロジェクタによる自動画面調整を実行した場合の投射画面を示した図。本発明の実施例２であるプロジェクタにおける制御アルゴリズムを示すフローチャート。（ａ）は従来のプロジェクタにおいて投射画面を所望のサイズまで拡大する前後の様子を示した図、（ｂ）は上記実施例２のプロジェクタによる自動画面調整を実行した場合の投射画面を示した図。従来のプロジェクタの構成を示すブロック図。台形歪みが生じた投射画面を示す図。台形歪みを補正した後の投射画面を示す図。所望のサイズの投射画面を示す図。

符号の説明

Ｓスクリーン
１０１投射レンズ
１０１ａフォーカスレンズユニット
１０１ｂズームレンズユニット
１０２測距回路
１０３設置角検出回路
１０４ａ操作回路
１０４ｂリモートコントロール装置
１０４ｃ受信回路
１０５投射形状調整回路
１０６演算回路
１０７記憶回路
１０８台形歪み補正量演算回路
１０９焦点距離情報算出回路
１１０制御回路
１１１焦点距離検出回路
１２１ダイクロイックミラー
１２２液晶パネル
１２３光源ランプ
１２４映像信号入力端子
１２５Ａ／Ｄ変換回路
１２６映像処理回路
１２７タイミングジェネレータ
１２８モータドライバ
１２９モータ
１３０クロック発生回路
１３１同期信号処理回路

Claims

原画を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子からの光を投射面に投射する投射レンズと、
前記投射レンズの焦点距離を変更する焦点距離変更手段と、
前記投射レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
該投射型画像表示装置の設置角を検出する設置角検出手段と、
前記投射面までの距離を測定する測距手段と、
前記焦点距離変更手段を制御するとともに、前記投射面上での投射画面の台形歪みを補正するための台形歪み補正量を求め、該台形歪み補正量に基づいて台形歪み補正処理を行う制御／処理手段と、
前記投射面に表示される投射画面のサイズに関する情報を記憶する記憶手段とを有し、
前記制御／処理手段は、
前記焦点距離検出手段により検出された焦点距離と前記測距手段により検出された第１の距離とに基づいて前記投射画面のサイズ情報を求めて、前記記憶手段に記憶させ、
その後、前記記憶されたサイズ情報と前記測距手段により新たに検出された第２の距離とに基づいて、前記台形歪み補正処理前において該サイズ情報に対応した投射画面サイズが得られる前記投射レンズの第１の焦点距離を求め、
該第１の焦点距離と前記設置角検出手段により検出された設置角とに基づいて前記台形歪み補正量を求め、
該台形歪み補正量に基づく前記台形歪み補正処理を行ったとしたときに前記サイズ情報に対応する投射画面サイズが得られる前記投射レンズの第２の焦点距離を求め、
前記投射レンズが前記第２の焦点距離となるように前記焦点距離変更手段を駆動するとともに前記台形歪み補正量に基づいて前記台形歪み補正処理を行うことを特徴とする投射型画像表示装置。
前記制御／処理手段は、
前記焦点距離検出手段により検出された焦点距離と前記第１の距離とに基づいて前記投射画面のサイズ情報を求め、該サイズ情報と前記設置角検出手段により検出された第１の設置角とを前記記憶手段に記憶させ、
その後、前記測距手段により新たに検出された第２の距離が前記第１の距離と異なるときに、前記記憶手段に記憶されたサイズ情報と前記第２の距離とに基づいて、前記台形歪み補正処理前において該サイズ情報に対応した投射画面サイズが得られる前記投射レンズの第１の焦点距離を求めることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
前記制御／処理手段は、
前記焦点距離検出手段により検出された焦点距離と前記第１の距離とに基づいて前記投射画面のサイズ情報を求め、該サイズ情報と前記設置角検出手段により検出された第１の設置角とを前記記憶手段に記憶させ、
その後、前記設置角検出手段により新たに検出された第２の設置角が前記第１の設置角と異なるときに、前記記憶手段に記憶されたサイズ情報と前記測距手段により新たに検出された第２の距離とに基づいて、前記台形歪み補正処理前において該サイズ情報に対応した投射画面サイズが得られる前記投射レンズの第１の焦点距離を求めることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
前記記憶手段に複数のサイズ情報の記憶が可能であり、
これら複数のサイズ情報から前記制御／処理手段で用いるサイズ情報を選択する選択手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の投射型画像表示装置。
前記制御／処理手段は、前記画像形成素子に入力される画像データを処理することにより前記台形歪み補正処理を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の投射型画像表示装置。