JP2005347790A - 台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】映像の歪補正のためにプロジェクタの投射光軸に対する投射面の水平方向および垂直方向の傾斜角度を、投射面の壁面とそれに交差する面との交差線の撮像画像を基に単純な機構で測定できる台形歪み補正装置を備えたプロジェクタを提供する。
【解決手段】画像取込部３１がイメージセンサ５０から画像情報を取り込み、傾斜検出部で画像の正面の壁の映像と天井の映像との交差線を取得して左右の基準線との交点を取得して座標を付与し、垂直方向の２交点間の距離、撮像範囲限界線の位置、撮像範囲の開き角度から２交点の光軸に平行な方向の距離を算出し、２交点の水平方向の距離と撮像範囲の水平方向の開き角度から水平方向の傾斜角度を算出し、垂直方向傾斜センサ５４の垂直方向傾斜角度と併せて画像歪み補正回路３３で画像の台形歪みを補正する。
【選択図】図１４

Description

本発明はプロジェクタに関し、特に撮像した投射面となる壁面とその壁面と交差する面との交差線から投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度とを算定するための傾斜角度測定装置を有するプロジェクタに関する。

固定画素型の表示デバイス技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、映像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置としても注目されている。

しかし、プロジェクタはディスプレイ型テレビと違って映像面がスクリーンであったり壁であったりするためにプロジェクタの投射光軸と投射面との相対関係によって映像に歪を生ずるという問題点がある。特許文献１には液晶プロジェクタの据付角度の検出手段と液晶プロジェクタと投射対象との間の距離を検出する距離検出手段を有し、両検出結果から算出された角度によって液晶表示ユニットの角度を調整する方法が開示されている（特許文献１参照）。この場合液晶表示ユニットの角度を機械的に調整する必要がある。また、特許文献２には角度制御可能なレーザポインタの光点を曲面のスクリーンに投影し、一方、計測用点画像を生成してプロジェクタからスクリーンに投影し、カメラで撮影して光点と点画像との位置計測を行って点画像を移動しながら両点が一致したときに点画像のフレームメモリ上の画素座標を光点の入力画像上の座標に置換して座標変換パラメータメモリに設定する歪補正方法が開示されている（特許文献２参照）。この場合レーザポインタの角度を制御する必要があり、構造が複雑となる。

また、投射レンズからスクリーンまでの距離を検出し、この検出結果から傾斜角を算出し、歪み補正を自動的に行うことが可能なプロジェクタ装置も開示されている（特許文献３、４および５参照）。

また、特に歪みの原因となりやすい垂直方向の傾斜を測定するために、スクリーンが垂直に設置されているという前提でプロジェクタの垂直の傾きを重力センサで検知し、その傾きに見合った歪み補正を行うプロジェクタは既に開示されて発売されている（特許文献６参照）。

一方、スクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜がわかればプロジェクタのフレームメモリの座標を変換したりすることによって歪みのない映像をスクリーンに投影する技術は実用化されている。
特開平９−２８１５９７号公報 特開２００１−１６９２１１号公報 特開平４−３５５７４０号公報 特開２０００−８１５９３号公報 特開２０００−１２２６１７号公報 特開２００３−５２７８号公報

しかし、スクリーンまでの距離を検出する方法では測距装置をプロジェクタ本来の機能とは独立に備えており、投射映像などを利用するなどの方法は取られていない。スクリーンのすぐ外側に枠などが存在し手前方向に飛び出している場合や、スクリーン自身が奥まっている場合など、測距装置の測定位置とスクリーン位置とが必ずしも一致するとは限らないという問題がある。

特許文献６に記載の方法はスクリーンが垂直に設置されているという前提であり、スクリーンが垂直に設置されていない場合やプロジェクタの投射光軸に対し水平方向に傾斜している場合には正確な歪み補正を行うことができないという問題がある。映像の歪補正のためにスクリーンの液晶プロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜角度をレーザポインタと撮像素子を有するデジタルカメラを用いて正確に測定できる傾斜角度測定装置を有する液晶プロジェクタも検討されており、スクリーンに対するプロジェクタの角度を正確に取得する手段としては非常に優れているが、その構成機器としてレーザポインタと二次元配列撮像素子を有するデジタルカメラを用いる必要がある。

本発明の目的は、映像の歪補正のためにプロジェクタの投射光軸に対する投射面の水平方向および垂直方向の傾斜角度を、投射面の壁面とそれに交差する面との交差線の撮像画像を基に単純な機構で測定できる台形歪み補正装置を備えたプロジェクタを提供することにある。

本発明の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタは、
プロジェクタの投射方向の投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得する交差線位置情報取得手段と、取得された交差線の位置情報に基づいてプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定する傾斜検出手段と、その傾斜検出手段が算定した傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正手段とを有する。

交差線位置情報取得手段が、プロジェクタによる投射画像を含む所定の撮像範囲の撮像面を有する撮像素子および撮像レンズを有するイメージセンサであり、傾斜検出手段が、撮像素子における撮像画像から、投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線を検出し、その交差線と撮像範囲内に設定した基準線との交点の位置情報に基づいてプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定する傾斜検出部であり、画像歪み補正手段が、傾斜検出部が算定した傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正回路であってもよい。

投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線は、プロジェクタの正面の壁と天井および床面の如き水平方向の平面との交差線であり、投影装置の光軸と正面の壁との水平方向の傾斜角度が算定されてもよく、プロジェクタの正面の壁と横壁の如き鉛直方向の平面との交差線であり、投影装置の光軸と正面の壁との垂直方向の傾斜角度が算定されてもよく、プロジェクタの正面の壁と天井および床面の如き水平方向の平面との交差線、およびプロジェクタの正面の壁と横壁の如き鉛直方向の平面との交差線であり、投影装置の光軸と正面の壁との水平方向および鉛直方向の傾斜角度が算定されてもよい。

他の態様では、プロジェクタの投射方向の投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得する交差線位置情報取得手段と、プロジェクタの投射光軸を含む垂直面上における投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜角度取得手段と、取得された水平方向の交差線の位置情報に基づいてプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との水平方向の傾斜角度を算定する傾斜検出手段と、その傾斜検出手段が算定した水平方向傾斜角度と垂直方向傾斜角度取得手段が取得した垂直方向傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正手段とを有する。

交差線位置情報取得手段は、プロジェクタによる投射画像を含む所定の撮像範囲の撮像面を有する撮像素子および撮像レンズを有するイメージセンサであり、垂直方向傾斜角度取得手段は、プロジェクタの投射光軸を含む垂直面上における投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサであり、傾斜検出手段は、撮像素子における撮像画像から、プロジェクタの正面の壁と天井および床面の如き水平方向の平面との交差線を検出し、その交差線と撮像範囲内に設定した基準線との交点の位置情報に基づいてプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との水平方向の傾斜角度を算定し、垂直方向傾斜センサから投影装置の光軸と投射面との垂直方向の傾斜角度を取得する傾斜検出部であり、画像歪み補正手段は、傾斜検出部が算定した水平方向および垂直方向の傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正回路であってもよい。

交差線と撮像範囲内に設定した基準線との交点の位置情報に基づいて行なわれる傾斜検出部におけるプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との水平方向の傾斜角度の算定は、垂直方向の２交点間の距離と、イメージセンサの光軸とそのイメージセンサの撮像範囲限界線との垂直方向の距離と、撮像範囲の垂直方向の開き角度とから２交点の光軸に平行な方向の距離を三角関数を用いて算出し、２交点の光軸に平行な方向の距離と、２交点の水平方向の距離と、撮像範囲の水平方向の開き角度とから三角関数を用いて算出されてもよく、予め光軸と投射面との水平方向の傾斜角度と位置情報から得られる変数との関係について設定されたテーブルに基づいて算定されてもよい。

撮像素子における撮像画像からの投射面となる平面とその平面と交差する面との交差線の検出が、撮像画像に入射した外部光線の照度の変化する位置を検出することによって行なわれてもよく、投影装置より投射された垂直方向および水平方向のいずれかの２本以上の直線のテストパターンの反射光の撮像画像上に現れる屈折点を取得して、その屈折点を結んだ直線を算出し、その直線を投射面となる平面とその平面と交差する面との交差線としてもよい。

交差線位置情報取得手段が、プロジェクタによる投射画像を含む所定の範囲の任意の位置にレーザ光を投射可能であって指定した位置の仮想画面上の位置情報を取得可能なレーザ測位装置であり、傾斜検出手段が、レーザ測位装置によって指定された仮想画面上の位置情報から、投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線を検出し、その交差線と仮想画面上に設定された所定の基準線との交点の位置情報に基づいてプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定する傾斜検出部であり、画像歪み補正手段が、傾斜検出部が算定した傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正回路であってもよい。

本発明のプロジェクタの台形歪み補正方法は、
プロジェクタの投射方向の投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得するステップと、取得された交差線の位置情報に基づいてプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定するステップと、その傾斜検出手段が算定した傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像における台形の歪みを補正するステップとを有する。

他の態様では、プロジェクタの投射方向の投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得するステップと、垂直方向傾斜角度取得手段がプロジェクタの投射光軸を含む垂直面上における投射光軸の傾斜角度を検出するステップと、傾斜検出手段が取得された水平方向の交差線の位置情報に基づいてプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との水平方向の傾斜角度を算定するステップと、傾斜検出手段が算定した水平方向傾斜角度と垂直方向傾斜角度取得手段が取得した垂直方向傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像における台形の歪みを補正するステップとを有する。

本発明は、基本的に鉛直に配置されている投射面の壁面とそれに交差する面との交差線の位置情報を基に、プロジェクタの投射光軸に対する投射面の水平方向および垂直方向の傾斜角度を算定できるので、簡単な機構で映像の台形歪を補正することができるという効果がある。

垂直方向傾斜センサと組み合わせた場合は、イメージセンサの撮像範囲に入りやすい正面の壁と天井との交差線から水平方向の傾斜角度が取得すればよいので適用範囲が広くなり、容易にプロジェクタの水平および垂直方向の傾斜に起因する台形歪みを補正できるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図２は本発明の第１の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式図であり（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。

プロジェクタ１０は、投射レンズ２１と表示部２２とを有する投影装置２０と、表示部２２の映像を制御する画像制御部２３と、台形歪み補正装置３０と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備える。台形歪み補正装置３０では投射面７０である正面の壁とプロジェクタ１０の傾斜角度を算定して入力した映像の画像歪みを補正し、画像制御部２３が表示部２２の出力映像を制御することにより投射面７０の映像の歪みが補正される。映像の歪みの補正は中央処理装置６０によって所定の手順で自動的に行われる。

第１の実施の形態では、台形歪み補正装置３０は、プロジェクタ１０の前面に設けられて所定の方向の光軸と撮像範囲を有する撮像レンズ５１と、撮像レンズ５１を透過する光を受光して撮像画像の所望の位置情報を出力するように撮像レンズ５１の光軸と垂直になるように設けられて撮像面が撮像レンズの撮像範囲に対応した受像範囲となる撮像素子５３とを有するイメージセンサ５０、撮像素子５３の画像を情報として取り込む画像取込部３１、取り込んだ画像の位置情報の解析から正面壁とプロジェクタ１０の傾斜角度を算定する傾斜検出部３２、投影装置２０で投射するための映像情報が入力する映像入力部４１、傾斜検出部３２で算定された傾斜角度に基づいて映像入力部４１の映像の台形歪みの補正を行って画像制御部２３へ出力する画像歪み補正回路３３とを備えている。撮像素子５３は画像を画素として出力できる撮像管やＣＣＤなどの２次元固体撮像素子である。

本発明の第１の実施の形態では、イメージセンサ５０の撮像素子５３で取得された投射面７０となる壁面とその壁面と交差する天井あるいは床面との水平方向の交差線、または投射面７０となる壁面とその壁面と交差する横の壁面との垂直方向の交差線の画面上の位置情報に基づいて、プロジェクタ１０の投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０との水平方向および／または垂直方向の傾斜角度を算定することを特徴とする。

交差線の位置情報の取得には色々な方法があるが、撮像素子５３を用いた画像上の交差線の位置情報の取得には２つの方法がある。第１の方法では、プロジェクタ１０の正面側の投射面７０を含む反射面から、撮像レンズ５１を通過して撮像素子５３に入力した全反射光の撮像画像上の照度の変化線を境界線として取得する。この場合交差線はイメージセンサ５０の撮像範囲に含まれている必要がある。撮像レンズ５１と撮像素子５３との組合せはデジタルカメラなので通常境界線は照度の変化点として認識でき、相応の照度の差があれば画素の解析により位置情報を得ることができる。投射面７０となる壁面とその壁面と交差する壁面、天井、床面の撮像レンズの光軸となす角度は交差線を境界として変化するので通常は撮像素子５３での交差線の確認は反射光の照度の変化によって可能である。明確な境界線を取得するために適宜フイルタ処理を行うなどの操作を行ってもよい。

第２の方法は投影装置２０の投射範囲を十分に大きく天井や床あるいは横壁にかかるように拡大できる場合の方法であり、投影装置２０より投射面７０を含む前方の面に垂直方向または水平方向の２本以上の直線のテストパターンを投射し、テストパターンからの反射光の撮像画面上に現れる屈折点を取得して、その屈折点を結んだ直線を算出し、その直線を投射面となる平面とその平面と交差する面との交差線とする、
例えば、投射面７０となる壁面とその壁面と交差する天井に、複数の鉛直方向のテストパターンを投射すると、壁面が投影装置２０の投射光軸２７に対して傾斜しているので、壁面から天井にかけ屈折したテストパターンの映像が生じ、その反射光がプロジェクタ１０の撮像レンズ５１を透過して撮像素子５３の撮像画面にテストパターン画像として入射する。従ってテストパターン画像は交差線の位置に対応する交点を有する２本の直線から構成される。交差する２本の直線のそれぞれに２点の検出点の座標を設定して直線方程式によりそれぞれの直線を求め、その交点として直線の交点を求めることができる。２本のテストパターンから直線の交点が２点得られると、それぞれの座標から交差線を直線方程式で求めることができる。プロジェクタ１０は固定画像型の表示デバイスであれば本発明は適用できる。

次に、本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの台形歪み補正装置における投射光軸と投射面との傾斜角度の算定方法について説明する。ここでは投射レンズ２１の投射光軸２７と撮像レンズ５１の光軸とは平行であるとして説明するが、投射レンズ２１の投射光軸２７と撮像レンズ５１の光軸とが平行でない場合は、既知である投射レンズ２１の投射光軸２７と撮像レンズ５１の光軸との関係に基づいて投射レンズ２１の投射光軸２７と投射面７０との傾斜角度を算定する。

図３はイメージセンサの撮像範囲が正面の壁を含み隣接する壁、天井、床面まで広がるようにプロジェクタを設置した場合の投射映像範囲とイメージセンサ撮像範囲を示す断面模式図であり、（ａ）は上から見た上面断面模式図、（ｂ）は横から見た側面断面模式図であり、図４は図３におけるイメージセンサの撮像素子の画像の模式図である。

ここで投射映像範囲７１は投射レンズ２１から投射された映像が表示される範囲であり、イメージセンサ撮像範囲７２はイメージセンサ５０の映像撮像範囲である。プロジェクタ１０は正面の壁６１に対して水平方向ではほぼ中央に正対して配置されて映像の投射が行われており、鉛直方向では、通常プロジェクタが、若干の打ち上げ角度をもって設計されているため、プロジェクタ１０の前後方向の水平線よりも、投射映像が若干上方向を向いている。イメージセンサ５０の映像の撮像範囲は、プロジェクタの投射映像範囲よりも広く取られており、図３、図４の設置状態では、正面の壁６１、右の横壁６２、左の横壁６３、天井６４、床面６５などが撮像範囲に含まれている。

一方、水平方向にプロジェクタ１０を傾斜させて、正面の壁６１に対してプロジェクタ１０の投射光軸２７が傾斜するようにして映像を投射することは、昨今ではよく行われている。これは、垂直方向のみならず、水平方向の台形歪みを補正する機能がプロジェクタ１０に備わったことによる。図５は正面の壁に対してプロジェクタの投射光軸が水平に傾斜するように映像を投射した場合の投射映像範囲とイメージセンサ撮像範囲を示す断面模式図であり、（ａ）は上から見た上面断面模式図、（ｂ）は横から見た側面断面模式図であり、図６は図５におけるイメージセンサの撮像素子の画像の模式図である。

しかしながら、これまでの水平方向の台形歪みを補正するための調整は、調整用のバーや、投射する位置をポインタにて指定する方法などによって手動で調整を行う必要があった。別の方法として、スクリーンが壁に設置されている場合は、スクリーンの枠などを検出して、自動的に補正する方法もあったが、スクリーンが設置されていない壁に投射表示する場合は、相変わらず手動による調整が必要となっていた。

さて、図５に示すような、水平方向のみに傾斜を設けた投射形態の場合、イメージセンサ５０の撮像素子５３の撮像画像は図６のようになる。正面の壁６１と天井６４、正面の壁６１と床面６５が交差する交差線の映像は、図４に示される撮像画像と異なって、傾斜をもった状態で撮像されている。

台形歪測定装置３０の傾斜検出部３２は、画像取込部３１が取り込んだイメージセンサ５０の撮像素子５３の画像から上述の方法でこの交差線を検出し、画像補正のためのパラメータを生成して画像歪み補正回路３３に出力する。

傾斜検出部３２の動作について説明する。図７は、図４の撮像画像から正面の壁と天井との交差線を検出した状態を示す模式図であり、図８は、図６の撮像画像から正面の壁と天井との交差線を検出した状態を示す模式図であり、（ａ）は画像の模式図、（ｂ）は撮像画像における交差線の位置情報を特定するために、撮像画像の中心点を原点として水平方向および鉛直方向の所定の位置に基準線を仮想線として設けた状態を示す模式図である。ここで検出された正面の壁と天井とで形成された交差線は太い線によって示されている。

図７、図８を比較して明らかなように、プロジェクタ１０本体が水平方向に傾斜をもって正面の壁６１に投射表示されるときは、投射レンズ２１の近傍に設置されたイメージセンサ５０もそれに伴って正面の壁６１に対して水平方向の傾斜を持ち、その結果交差線は撮像画面上で傾斜をもった状態で認識される。

このとき、プロジェクタ１０本体が正面の壁６１に対して水平方向のみに傾いていると仮定すると、図８における正面の壁の映像６１ｂと天井の映像６４ｂとの交差線６６ｂの撮像画像上の傾斜角度を、イメージセンサ５０に認識された位置情報によって特定することにより、正面の壁６１とプロジェクタ１０本体との傾斜角度を特定することができる。

正面の壁６１とプロジェクタ１０本体との傾斜角度を特定する方法の一例を説明する。正面の壁６１は鉛直方向に設けられており、天井６４は水平方向に設けられており、従って正面の壁６１と天井６４とは互いに垂直に接しており、接した部分によって構成される交差線は重力方向に直交しているとしたときに、プロジェクタ１０が正面の壁６１に対して水平方向のみに傾斜している場合は、図８に示すような交差線６６ｂが上述の方法によってイメージセンサ５０の撮像画像から検出される。ここで交差線６６ｂは太い線で示されている。

図８（ｂ）では、中心点Ｃより左右に所定の間隔で左鉛直基準線Ｖ１、右鉛直基準線Ｖ２が設けられ、交差線６６ｂと左鉛直基準線Ｖ１、右鉛直基準線Ｖ２との交点をそれぞれａ０、ａ１とし、中心点Ｃを通る中央鉛直基準線Ｖ０と交差線６６ｂの交点を通る水平線を第１水平基準線Ｈ１としたものである。ここで交点ａ０、ａ１の位置情報は中心点Ｃを原点とするｘ、ｙの２次元座標で表すことができる。ここでは交差線６６ｂの交点ａ０−ａ１間が太い線で示されている。

プロジェクタ１０の投射光軸２７が正面の壁６１に対して水平方向のみの傾斜であれば、イメージセンサ５０の撮像素子５３上に撮像された正面の壁の映像６１ｂと右の横壁の映像６２ｂとで構成される交差線６７ｂについては、画像上でも垂直な線を維持する。交差線６６ｂのａ０−ａ１のラインは、イメージセンサ５０における撮像画像上では水平に見えないが、実際の正面の壁６１と天井６４の交差線の物理的な位置は、水平な状態を維持しているのは明らかである。

図９は、図５における実際の正面の壁と天井との交差線とプロジェクタの撮像素子の画像における交差線の映像との関係を説明するための模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図９において符号Ｖで示される破線はプロジェクタの撮像素子の画像面を説明するための仮想面であり、仮想面Ｖは撮像素子５３の画像面の中心点Ｃと撮像レンズ５１の中心５２を結ぶ光軸５５に垂直な面であり、この仮想面Ｖと平行な撮像素子５３の画像面にはこの仮想面Ｖが縮小されて表示される。

図９において図８（ｂ）の交差線６６ｂと左鉛直基準線Ｖ１、右鉛直基準線Ｖ２との交点ａ０、ａ１は、仮想面Ｖを交点ａ０を通る面と仮定すると、交点ａ１は仮想面Ｖ上ではａ１’となる。ここでａ１と仮想面Ｖとの距離をＬ、仮想面Ｖと撮像レンズ中心５２との光軸５５に平行な距離をＬ０、ａ１とａ１’の光軸５５に平行な水平面上で光軸５５に垂直方向の距離をＷＣ、仮想面Ｖ上での交点ａ０とａ１’との水平方向の距離をＷＴ、水平面上での撮像レンズ中心５２と交点ａ１とを結ぶ線と光軸５５とのなす角度をβ、水平面上でのイメージセンサ撮像範囲７２の限界線と光軸５５とのなす角度をβ０、水平面上での交差線６６ｂと仮想線Ｖとのなす角度をφ、光軸５５を含む水平面から交点ａ０までの垂直距離をＨａ０、光軸５５を含む水平面から交点ａ１’までの垂直距離をＨａ１、光軸５５を含む水平面からイメージセンサ撮像範囲７２の限界線と仮想面Ｖとの交点までの垂直距離をＨ０、垂直面上での撮像レンズ中心５２と交点ａ１とを結ぶ線と光軸５５とのなす角度をθ、垂直面上でのイメージセンサ撮像範囲７４の限界線と光軸５５とのなす角度をθ０とする。

側面図である図９（ｂ）において、横方向から交差線６６ｂのａ０−ａ１のラインを観察すると、実際の交点は水平に並んだａ０、ａ１となるが、イメージセンサ５０の撮像画像は、３次元的に放射状の撮像範囲７２を持っており、具体的には、イメージセンサ５０の撮像範囲の角度θ０×２に対して、ａ１の点はθで表せる角度で撮像される。イメージセンサ５０の２次元撮像画像は、例えば図９（ｂ）において、仮想面Ｖにそれぞれの点を投影したものと相似となる。従って、交点ａ１についても、仮想面Ｖ上の点ａ１’に投影された形で見えることになる。

イメージセンサ５０の光軸５５とイメージセンサ撮像範囲７２の限界線との角度をθ０、撮像レンズの中心５２と点ａ１’を結ぶ線と光軸５５との間の角度をθとすると、ａ１と仮想面Ｖとの距離Ｌは次の式で求められる。

ｔａｎθ０＝Ｈ０／Ｌ０ Ｌ０＝Ｈ０／ｔａｎθ０
ｔａｎθ＝Ｈａ１／Ｌ０ Ｌ０＝Ｈａ１／ｔａｎθ
Ｈ０／ｔａｎθ０＝Ｈａ１／ｔａｎθ ｔａｎθ＝ｔａｎθ０×Ｈａｌ／Ｈ０
ここで、ｔａｎθ０は既知であり、Ｈａｌ、Ｈ０の位置情報は撮像素子５３の撮像画面より求められるので、ｔａｎθ、従って、θを求めることができる。三角形ａ０、ａ１、ａ１’において、
Ｌ＝（Ｈａ０−Ｈａ１）／（ｔａｎ^-1θ）
が成り立つのでＬを求めることができる。

また、上面図である図９（ａ）において、上方向から交差線６６ｂのａ０−ａ１のラインを観察すると、交差線６６ｂ上のａ０−ａ１のラインは仮想面Ｖに対して傾斜していることが分かる。図９（ｂ）で説明したのと同様に、イメージセンサ５０の撮像画像は、３次元的に放射状の撮像範囲７２を持っており、実際の点ａ１は、仮想面Ｖにおいてａ１’の点に位置するように見える。この時、本来求めたいイメージセンサ５０の光軸５５に垂直な面に対する正面の壁６１の傾斜角度は、図中φで表された角度である。本図において、イメージセンサ撮像範囲７２の広がり角β０は既知であり、また、仮想的に定めたａ０、ａ１の位置情報も図８に示す撮像素子５３の撮像画像から求められるので以下の式によって、角度φを求めることが可能である。

ｔａｎβ０＝Ｗ０／２Ｌ０ Ｌ０＝Ｗ０／２ｔａｎβ０
ｔａｎβ＝ＷＴ／２Ｌ０ Ｌ０＝ＷＴ／２ｔａｎβ
Ｗ０／２ｔａｎβ０＝ＷＴ／２ｔａｎβ ｔａｎβ＝ｔａｎβ０×ＷＴ／Ｗ０
ここで、ｔａｎβ０は既知であり、ＷＴ、Ｗ０の位置情報は図８に示す撮像素子５３の撮像画面より求められるので、ｔａｎβを求めることができる。また、
ＷＣ＝Ｌｔａｎβ
である。従って、
φ＝ｔａｎ^-1[Ｌ／（ＷＣ＋ＷＴ）]
であり、Ｌ、ＷＣ、ＷＴは算出できるので、傾斜角φを求めることができる。

この演算は上述の通り三角関数を扱う演算であるため、プロジェクタに搭載されているＣＰＵでは非常に重い処理となる。従って高能力のＣＰＵを必要とするので、予め光軸２７と投射面７０との水平方向の傾斜角度と位置情報から得られる変数との関係のテーブルを設定して、そのテーブルを参照して求めてもよいが、高能力のＣＰＵで演算してもよい。なお、ｔａｎθ／ｔａｎθ０ はθ／θ０ と近似しているので、
θ＝θ０×Ｈａｌ／Ｈ０
と近似計算してＬを求めても大きな違いはない。

さらに、ＣＰＵによる計算を省略するための手段として、上述の三角関数値を予めメモリなどにデータとして記憶して読み出すことは一般に行なわれている。また、例えば図８におけるａ０，ａ１両点をイメージセンサ上のｘｙ座標にて表し、その座標をそれぞれ（ｘａ０、ｙａ０）、（ｘａ１、ｙａ１）とし、それらの座標そのものを入力数値として、角度、または最終的な画像変換のための必要データを予めメモリに記憶しておくなどすれば、大幅に計算量を削減できる。

また、イメージセンサのレンズは、通常歪みを持っており、本発明において、正確な位置情報を算出するためにもこの歪みを考慮することが必要な場合が多い。各種演算を開始する以前に、イメージセンサからの位置情報を、例えばレンズの歪み補正情報を考慮するために、入力画像の位置情報（ｘ０、ｙ０）を歪み補正を適用した（ｘ０’、ｙ０’）に変換するテーブルなどを適用することで補正が可能となる。

上述したイメージセンサｘｙ座標そのものを用いて角度、または最終的な画像変換のための必要データをメモリに記憶しておく方法において、イメージセンサのレンズの歪み補正を予め適用したデータとして用意しておけば、別なステップとしてイメージセンサのレンズの歪み補正を行う必要がなくなる。

これにより特定された傾斜角度より、画像歪み補正回路３３が公知の方法で画像台形歪み補正の補正パラメータを生成して、入力した映像に適用することで入力した映像の自動台形歪み補正が可能となる。

同様に、プロジェクタ１０本体を正面の壁６１に対して垂直方向のみに傾斜させた場合は、図１０の様な映像がイメージセンサ５０によって撮影される。図１０はプロジェクタ本体を正面の壁に対して垂直方向のみに傾斜させた場合のイメージセンサの撮像素子の画像の模式図である。この場合も水平方向に傾斜させた場合と同様に、正面壁の映像６１ｃと右横壁の映像６２ｃとで構成される交差線６７ｃの傾斜の計算を上述の方法と同様に行えば、プロジェクタ１０本体の正面の壁６１に対する垂直方向の傾斜角度が算定でき自動台形歪み補正が可能となる。

次に、プロジェクタ１０本体が正面の壁６１に対して水平および垂直方向に傾いたと仮定したときについての傾斜角度の算定方法について説明する。正面の壁６１に対してプロジェクタ１０が水平および垂直方向に同時に傾いている時は、図１１に示されるような画像が、イメージセンサによって撮影できる。図１１はプロジェクタ本体を正面の壁に対して水平および垂直方向に傾斜させた場合のイメージセンサの撮像素子の画像であり（ａ）は画像の模式図、（ｂ）は交差線のみを強調して表示した画像の模式図である。図１１において、正面の壁の映像６１ｄと天井の映像６４ｄとの交差線６６ｄおよび正面の壁の映像６１ｄと右の横壁の映像６２ｄとの交差線６７ｄとを抽出し、交差線６６ｄと交差線６７ｄとの交点をｅ０、交差線６６ｄの映像内の左側の終点をｅ１、交差線６７ｄの撮像範囲の限界線との交点をｅ２とし、画像中心点Ｃを原点として中央鉛直基準線Ｖ０、中央水平基準線Ｈ０、交点ｅ０を通る右側鉛直基準線Ｖ３、第２水平基準線Ｈ２を想定し、交点ｅ０、終点ｅ１、交点ｅ２のｘ、ｙ、ｚ座標を算出する。

線分ｅ０−ｅ１および線分ｅ０−ｅ２は、交点ｅ０のイメージセンサ撮像画像上の座標(ｘ、ｙ、ｚ)と、それぞれの線分がイメージセンサ撮像画像上の水平線、垂直線となす角度φｈ、φｖ、並びにそれぞれの線分がなす角度φｃによって、固有な状態を表すことができる。

図１２は、プロジェクタに対して正面の壁が正対しているときと傾斜した場合のプロジェクタと正面の壁との関係を説明するための模式図であり、（ａ）はプロジェクタを固定とした場合の正面の壁の回転を示す模式図、（ｂ）はイメージセンサ撮像範囲内で線分が回転したときの状態を説明するための模式図である。（ｂ）には壁に対応する線分Ｓが支点Ｃｒ０を中心としてイメージセンサ５０から見て、前後方向に回転している様子を上方向より観察した状態が示されている。この時、重力に対して鉛直な壁を示すＳ面の端にあたる注目点ｄ０はＣｒ０を中心に回転することによってｄ１ならびにｄ２の様に位置が変化する。

イメージセンサ撮像画像上で注目点ｄ０の変化する位置を特定できるのは、イメージセンサ５０から見て、ｄ２の様に支点Ｃｒ０と同じ位置になった場合(この場合は、イメージセンサ５０から見て、壁が同一方向に見えるまで回転していることを意味し、通常それはあり得ない)から、イメージセンサ５０から引いた放射状の仮想線とＳとが直角の角度となるｄ１点に位置する場合(この場合、イメージセンサから見て、壁の右側が手前方向に回転していることを意味する)までの間である角度ψの範囲である。このように仮想面Ｖを回転させることにより交差線の映像に対応する注目点の位置は移動する。プロジェクタ１０の正面の壁に対する傾斜角度が０となれば図４に示されるように交差線は水平あるいは鉛直となるので、仮想面Ｖをｘ軸周りとｙ軸周りに回転させて交点ｅ０、ｅ１、ｅ２の座標回転を行い、線分ｅ０−ｅ１、線分ｅ０−ｅ２がそれぞれ水平ならびに垂直となる回転角度を求めることによりプロジェクタ１０の正面の壁に対する傾斜角度を求めることができる。

また、イメージセンサ５０から観察して上記図１１（ｂ）のｅ０（ｘ、ｙ、ｚ）、φｈ、φｖ、φｃを特定することにより、プロジェクタが映像を投射表示すべき正面壁の傾斜が特定できる。同時に、イメージセンサそのものの回転角度も特定が可能である。このことから、プロジェクタ１０本体の重力方向などに対する傾斜角度についても検出が可能となる。上記の方法によって、検出されたプロジェクタ１０本体の壁面に対する回転に伴う傾斜角度に基づいて、台形歪み補正装置３０の傾斜検出部３２によって、画像を表示すべき位置、形状などを示すパラメータを算出し、画像歪み補正回路３３に適用することで、自動的に壁面に対して適切な形状に画像を表示することが可能となる。

また、この時、同時に交差線の位置をも検出できることになる。通常、投射表示される画像は、正面壁のみに投射表示され、天井や横の壁には投写されないよう設置する。本検出の結果得られた交差線の位置に対して、正面壁のみに映像を投射表示するよう、画像形状を設定することも可能となる。

これまで、正面の壁とそれに接する面と間の交差線を利用してプロジェクタと正面の壁との傾斜角度を取得することとしていたが、正面の壁とそれに接する水平な机との接触面なども交差線として利用することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態のプロジェクタの台形歪み補正装置における投射光軸と投射面との傾斜角度の算定方法について説明する。図１３は本発明の第２の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。第２の実施の形態では台形歪み補正装置３０に、機械の据付の心出しなどにも利用されている加速度検出素子を用いた傾斜センサ（Ｇセンサ）であって、重力の方向に対する傾斜角度を精密に測定し数値データとして出力する垂直方向傾斜センサ５４が設けられている以外は第１の実施の形態と構成も動作も同じなので、同じ構成要素には同じ符号を付し同一の部分についての説明を省略する。

第１の実施の形態では、イメージセンサ５０の撮像画像からの情報のみで、画像の台形歪み補正を行ってきたが、プロジェクタ１０の正面の壁６１に対する水平方向および垂直方向の傾斜角度を取得するためには、正面の壁６１と天井６４との交差線６６のような水平方向の交差線と、正面の壁６１と右側の横壁６２との交差線６７のような鉛直方向の交差線とがイメージセンサ撮像範囲に含まれている必要がある。映像は一般に壁の上の方に投射されることが多いので正面の壁６１と天井６４との交差線６６はイメージセンサ撮像範囲７２に含まれることが多いが、映像は一般に壁の中央部の上の方に投射されることが多いので、正面の壁６１と横壁６２、６３との交差線６７はイメージセンサ撮像範囲７２に含まれないことが多い。

この場合正面の壁６１と天井６４とで構成される交差線６６一つのみで画像補正を行おうとすると、垂直方向の傾斜に対する補正が行われないのでプロジェクタ１０本体が水平におかれている必要があり、垂直方向の傾斜がある場合は良好な歪み補正を行うことができなかった。

第２の実施の形態では、垂直方向傾斜センサ５４が検出した垂直方向の傾斜角度は傾斜検出部３２に入力され、傾斜検出部３２では撮像素子５３の画像を取り込んだ画像取込部３１の正面の壁６１と天井６４との交差線６６の位置情報により水平方向の傾斜角度を算出するとともに、垂直方向傾斜センサ５４が検出した垂直方向の傾斜角度と合わせて画像歪み補正回路３３に出力し、画像歪み補正回路３３はＬＳＩ制御パラメータを生成して映像入力部４１から入力する映像の垂直方向と水平方向の台形歪み補正を行って画像制御部２３へ出力する。

ここでは垂直方向傾斜センサ５４は、重力の方向を利用した加速度センサ/重力センサで説明したがこれに限定されるものではなく、例えばプロジェクタ１０本体のチルト機構の角度を知る手段であってもよい。

図１４は第２の実施の形態においてイメージセンサの撮像画像の壁面と天井との交差線の位置情報から水平方向の傾斜角を取得し、垂直方向傾斜センサより垂直方向の傾斜角を取得して表示部の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。画像取込部３１がイメージセンサ５０の撮像素子５３から画像情報を取得し（ステップＳ１）、傾斜検出部３２が、画像情報から正面の壁の映像６１ｂと天井の映像６４ｂとの交差線６６ｂを取得し（ステップＳ２）、画像の左右の基準線Ｖ１、Ｖ２と交差線６６ｂとの交点ａ０、ａ１を取得し（ステップＳ３）、交点ａ０、ａ１に座標を付与し（ステップＳ４）、垂直方向の２交点間の距離と、光軸５５と画像の撮像範囲限界線との垂直方向の距離と、撮像範囲の垂直方向の開き角度θ０から２交点の光軸に平行方向の距離を算出し（ステップＳ５）、２交点の光軸に平行方向の距離と、２交点の水平方向の距離と、撮像範囲の水平方向の開き角度β０からプロジェクタの水平方向の傾斜角度を算出し（ステップＳ６）、垂直方向傾斜センサ５４からプロジェクタの垂直方向の傾斜角度を取得して（ステップＳ７）、画像歪み補正回路３３に出力し、画像歪み補正回路３３ではＬＳＩ制御パラメータを生成し（ステップＳ８）、プロジェクタ用画像処理ＬＳＩを制御することにより（ステップＳ９）、入力映像２４が修正されて表示部２２で出力映像２５となる（ステップＳ１０）。この出力映像２５は投射面７０に投射されると入力映像２４と相似の映像となる。

次に、本発明の第３の実施の形態のプロジェクタの台形歪み補正装置における投射光軸と投射面との傾斜角度の算定方法について説明する。図１５は本発明の第３の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。

第１と第２の実施の形態では、イメージセンサ５０と画像取込部３１とによって投射面となる平面とその平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得していたが、第３の実施の形態では、プロジェクタによる投射画像を含む所定の範囲の任意の位置に、レーザ光を投射可能なレーザポインタ１５１を用いて所望の位置を指定できるレーザ測位装置１５０と、所望の位置を投射面である平面と他の平面と交差線上の２箇所以上の点であるとしたときに仮想画面上の位置情報を取得可能な位置取得部１３１を用いて交差線の仮想画面上の交差線の位置情報を取得して傾斜検出部３２に出力する。傾斜検出部３２は第１、第２の実施の形態では画像取込部３１から取得した位置情報と同様にこの位置情報を処理することによりプロジェクタ１０の投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０との傾斜角度を算出する。

イメージセンサ５０と画像取込部３１がレーザ測位装置１５０と位置取得部１３１に代わった以外は第１の実施の形態と構成も動作も同じなので同じ符号を付して説明を省略する。レーザ測位装置１５０による交差線の位置情報の入力方法は色々あるが、ここではレーザ光の投射方向が任意に制御でき入光位置が投射面である平面と交差する平面との交差線と一致したときに入力された信号によって仮想画面上での位置が設定できるレーザ測位装置１５０を例として説明する。

図１６はレーザ測位装置の構成と動作を説明するための模式図であり、（ａ）はレーザポインタの動作を示す模式図、（ｂ）はレーザポインタの動作規制方法の模式図、（ｃ）はレーザ測位装置の取り付け状態を示す模式図である。例えば、図１６（ａ）に示すような支点１５２を中心に上下左右に可動であるレーザポインタ１５１を有するレーザ測位装置１５０を用意し、図１６（ｂ）に示すようなＨ型の孔を持ったＨ孔プレート１５４などにこのレーザポインタ１５１の筒部分を通すことによりレーザポインタ１５１から投射されるレーザ光が孔に沿った方向に移動可能となる。ここで支点１５２には垂直方向ならびに水平方向についての移動量(角度)を測定する不図示の移動量取得部を設けておき、レーザポインタ１５１は手動にて移動させるものとする。

レーザ測位装置１５０はプロジェクタ１０の投射レンズ２１の近傍に図１６（ｃ）に示すように設置され、図１７（ａ）のようにレーザポインタ１５１を上下左右に移動させてレーザ光１５３を壁と壁との交差線にポイントさせ、識別のためにボタンを押すなどによってその位置を位置取得部１３１の仮想画面に位置情報として出力できる。図１７（ｂ）に示すように位置取得部１３１の仮想画面上にａ０、ａ１の２点が取得できると、図８、図９を参照して第１の実施の形態で説明した方法でプロジェクタ１０の投射光軸２７の投射面７０に対する傾斜角度が取得できる。図１７は投射面である正面の壁と上部で接する天井との交差線を取得する方法を説明する模式図であり、（ａ）は室内を側面から見た側面断面模式図、（ｂ）は位置取得部の仮想画面上にａ０、ａ１の２点が取得できた状態である。

本発明の第１の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 本発明の第１の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式図である。（ａ）は正面図である。（ｂ）は側面図である。（ｃ）は上面図である。 イメージセンサの撮像範囲が正面の壁を含み隣接する壁、天井、床面まで広がるようにプロジェクタを設置した場合の投射映像範囲とイメージセンサ撮像範囲を示す断面模式図である。（ａ）は上から見た上面断面模式図である。（ｂ）は横から見た側面断面模式図である。 図３におけるイメージセンサの撮像素子の画像の模式図である。 正面の壁に対してプロジェクタの投射光軸が水平に傾斜するように映像を投射した場合の投射映像範囲とイメージセンサ撮像範囲を示す断面模式図である。（ａ）は上から見た上面断面模式図である。（ｂ）は横から見た側面断面模式図である。 図５におけるイメージセンサの撮像素子の画像の模式図である。 図４の撮像画像から正面の壁と天井との交差線を検出した状態を示す模式図である。 図６の撮像画像から正面の壁と天井との交差線を検出した状態を示す模式図である。（ａ）は画像の模式図である。（ｂ）は撮像画像における交差線の位置情報を特定するために、撮像画像の中心点を原点として水平方向および鉛直方向の所定の位置に基準線を仮想線として設けた状態を示す模式図である。 図５における実際の正面の壁と天井との交差線とプロジェクタの撮像素子の画像における交差線の映像との関係を説明するための模式図である。（ａ）は上面図である。（ｂ）は側面図である。 プロジェクタ本体を正面の壁に対して垂直方向のみに傾斜させた場合のイメージセンサの撮像素子の画像の模式図である。 プロジェクタ本体を正面の壁に対して水平および垂直方向に傾斜させた場合のイメージセンサの撮像素子の画像である。（ａ）は画像の模式図である。（ｂ）は交差線のみを強調して表示した画像の模式図である。 プロジェクタに対して正面の壁が正対しているときと傾斜した場合のプロジェクタと正面の壁との関係を説明するための模式図である。（ａ）はプロジェクタを固定とした場合の正面の壁の回転を示す模式図である。（ｂ）はイメージセンサ撮像範囲内で線分が回転したときの状態を説明するための模式図である。 本発明の第２の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 第２の実施の形態においてイメージセンサの撮像画像の壁面と天井との交差線の位置情報から水平方向の傾斜角を取得し、垂直方向傾斜センサより垂直方向の傾斜角を取得して表示部の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。 本発明の第３の実施の形態の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 レーザ測位装置の構成と動作を説明するための模式図である。（ａ）はレーザポインタの動作を示す模式図である。（ｂ）はレーザポインタの動作規制方法の模式図である。（ｃ）はレーザ測位装置の取り付け状態を示す模式図である。 投射面である正面の壁と上部で接する天井との交差線を取得する方法を説明する模式図である。（ａ）は室内を側面から見た側面断面模式図である。（ｂ）は位置取得部の仮想画面上にａ０、ａ１の２点が取得できた状態である。

符号の説明

１０ プロジェクタ
２０ 投影装置
２１ 投射レンズ
２２ 表示部
２３ 画像制御部
２４ 入力映像
２５ 出力映像
２７ 投射光軸
３０ 台形歪み補正装置
３１ 画像取込部
３２ 傾斜検出部
３３ 画像歪み補正回路
４１ 映像入力部
５０ イメージセンサ
５１ 撮像レンズ
５２ 撮像レンズ中心
５３ 撮像素子
５４ 垂直方向傾斜センサ
５５ 光軸
６０ 中央処理装置
６１ 正面の壁
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｆ、６１ｇ 正面の壁の映像
６２ 右の横壁
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ 右の横壁の映像
６３ 左の横壁
６３ａ、６３ｃ、６３ｄ 左の横壁の映像
６４ 天井
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ 天井の映像
６５ 床面
６５ａ、６５ｂ 床面の映像
６６ａ、６６ｂ、６６ｄ、６７ｂ、６７ｄ 交差線
７０ 投射面
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ 投射映像範囲
７２ イメージセンサ撮像範囲
１３１ 位置取得部
１５０ レーザ測位装置
１５１ レーザポインタ
１５２ 支点
１５３ レーザ光
１５４ Ｈ孔プレート
１６１ 正面の壁の部分
１６２ 右の壁の部分
１６４ 天井の部分
１６５ 床の壁の部分
Ｃ 中心点
Ｈ０ 中央水平基準線
Ｈ１ 第１水平基準線
Ｈ２ 第２水平基準線
Ｖ 仮想面
Ｖ０ 中央鉛直基準線
Ｖ１ 左鉛直基準線
Ｖ２ 右鉛直基準線
Ｓ１〜Ｓ１０ ステップ

Claims (14)

1. プロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定して該投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する台形歪み補正装置を備えたプロジェクタであって、
   前記プロジェクタの投射方向の投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得する交差線位置情報取得手段と、
   取得された交差線の位置情報に基づいて前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との傾斜角度を算定する傾斜検出手段と、
   該傾斜検出手段が算定した傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正手段とを有する、台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
2. 前記交差線位置情報取得手段が、前記プロジェクタによる投射画像を含む所定の撮像範囲の撮像面を有する撮像素子および撮像レンズを有するイメージセンサであり、
   前記傾斜検出手段が、前記撮像素子における撮像画像から、前記投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線を検出し、該交差線と前記撮像範囲内に設定した基準線との交点の位置情報に基づいて前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との傾斜角度を算定する傾斜検出部であり、
   前記画像歪み補正手段が、前記傾斜検出部が算定した傾斜角度に従って前記投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正回路である、請求項１に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
3. 前記投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線は、前記プロジェクタの正面の壁と天井および床面の如き水平方向の平面との交差線であり、前記投影装置の光軸と前記正面の壁との水平方向の傾斜角度が算定される、請求項１または請求項２に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
4. 前記投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線は、前記プロジェクタの正面の壁と横壁の如き鉛直方向の平面との交差線であり、前記投影装置の光軸と前記正面の壁との垂直方向の傾斜角度が算定される、請求項１または請求項２に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
5. 前記投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線は、前記プロジェクタの正面の壁と天井および床面の如き水平方向の平面との交差線、および前記プロジェクタの正面の壁と横壁の如き鉛直方向の平面との交差線であり、前記投影装置の光軸と前記正面の壁との水平方向および鉛直方向の傾斜角度が算定される、請求項１または請求項２に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
6. プロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定して該投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する台形歪み補正装置を備えたプロジェクタであって、
   前記プロジェクタの投射方向の投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得する交差線位置情報取得手段と、
   前記プロジェクタの前記投射光軸を含む垂直面上における前記投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜角度取得手段と、
   取得された水平方向の交差線の位置情報に基づいて前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との水平方向の傾斜角度を算定する傾斜検出手段と、
   該傾斜検出手段が算定した水平方向傾斜角度と前記垂直方向傾斜角度取得手段が取得した垂直方向傾斜角度に従って前記投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正手段とを有する、台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
7. 前記交差線位置情報取得手段は、前記プロジェクタによる投射画像を含む所定の撮像範囲の撮像面を有する撮像素子および撮像レンズを有するイメージセンサであり、
   前記垂直方向傾斜角度取得手段は、前記プロジェクタの前記投射光軸を含む垂直面上における前記投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサであり、
   前記傾斜検出手段は、前記撮像素子における撮像画像から、前記プロジェクタの正面の壁と天井および床面の如き水平方向の平面との交差線を検出し、該交差線と前記撮像範囲内に設定した基準線との交点の位置情報に基づいて前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との水平方向の傾斜角度を算定し、前記垂直方向傾斜センサから前記投影装置の光軸と前記投射面との垂直方向の傾斜角度を取得する傾斜検出部であり、
   前記画像歪み補正手段は、前記傾斜検出部が算定した水平方向および垂直方向の傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正回路である、請求項６に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
8. 前記交差線と前記撮像範囲内に設定した基準線との交点の位置情報に基づいて行なわれる前記傾斜検出部における前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との水平方向の傾斜角度の算定は、
   垂直方向の前記２交点間の距離と、前記イメージセンサの光軸と該イメージセンサの撮像範囲限界線との垂直方向の距離と、撮像範囲の垂直方向の開き角度とから前記２交点の前記光軸に平行な方向の距離を三角関数を用いて算出し、
   前記２交点の前記光軸に平行な方向の距離と、前記２交点の水平方向の距離と、撮像範囲の水平方向の開き角度とから三角関数を用いて算出される、請求項３または請求項７に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
9. 前記交差線と前記撮像範囲内に設定した基準線との交点の位置情報に基づいて行なわれる前記傾斜検出部における前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との水平方向の傾斜角度の算定は、予め光軸と投射面との水平方向の傾斜角度と前記位置情報から得られる変数との関係について設定されたテーブルに基づいて算定される、請求項３または請求項７に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
10. 前記撮像素子における撮像画像からの前記投射面となる平面と該平面と交差する面との交差線の検出が、撮像画像に入射した外部光線の照度の変化する位置を検出することによって行なわれる、請求項２から請求項５および請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
11. 前記撮像素子における撮像画像から前記投射面となる平面と該平面と交差する面との交差線の検出が、前記投影装置より投射された垂直方向および水平方向のいずれかの２本以上の直線のテストパターンの反射光の撮像画像上に現れる屈折点を取得して、該屈折点を結んだ直線を算出し、該直線を前記投射面となる平面と該平面と交差する面との交差線とする、請求項２から請求項５および請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
12. 前記交差線位置情報取得手段が、前記プロジェクタによる投射画像を含む所定の範囲の任意の位置にレーザ光を投射可能であって指定した位置の仮想画面上の位置情報を取得可能なレーザ測位装置であり、
    前記傾斜検出手段が、前記レーザ測位装置によって指定された仮想画面上の位置情報から、前記投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線を検出し、該交差線と前記仮想画面上に設定された所定の基準線との交点の位置情報に基づいて前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との傾斜角度を算定する傾斜検出部であり、
    前記画像歪み補正手段が、前記傾斜検出部が算定した傾斜角度に従って前記投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する画像歪み補正回路である、請求項１に記載の台形歪み補正装置を備えたプロジェクタ。
13. プロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定して該投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正する、プロジェクタの台形歪み補正方法であって、
    前記プロジェクタの投射方向の投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得するステップと、
    取得された交差線の位置情報に基づいて前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との傾斜角度を算定するステップと、
    該傾斜検出手段が算定した傾斜角度に従って投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正するステップとを有する、プロジェクタの台形歪み補正方法。
14. プロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定して該投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正するプロジェクタの台形歪み補正方法であって、
    前記プロジェクタの投射方向の投射面となる平面と該平面と交差する平面との交差線の位置情報を取得するステップと、
    垂直方向傾斜角度取得手段によって前記プロジェクタの前記投射光軸を含む垂直面上における前記投射光軸の傾斜角度を検出するステップと、
    傾斜検出手段によって、取得された水平方向の交差線の位置情報に基づいて前記プロジェクタの前記投影装置の光軸と前記投射面との水平方向の傾斜角度を算定するステップと、
    前記傾斜検出手段が算定した水平方向傾斜角度と前記垂直方向傾斜角度取得手段が取得した垂直方向傾斜角度に従って前記投影装置の表示部の出力映像を制御することにより前記投射面の画像における台形の歪みを補正するステップとを有する、プロジェクタの台形歪み補正方法。

Images