JP2005348242A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射画像の状態を変更するための処理を容易、かつ正確に行うことができる画像投射装置を提供する。
【解決手段】 画像を投射する画像投射装置であって、投射光学系（５）と、基準方向に対する該画像投射装置の傾き角度を検出する検出手段（９）と、該検出手段（９）による検出結果に基づいて投射画像の状態を変更するための処理を行う制御手段（８）とを有し、検出手段（９）は、基準方向が投射光学系（５）の光軸に対して傾きを持つように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射映像の上下反転切替え処理と、台形歪補正を備える画像投射装置に関する。

従来、画像投射装置（プロジェクタ）では、通常の設置状態（比較的低い位置に設置してスクリーン等に下から投射する状態）のほかに、天地反転の設置状態（比較的高い位置に設置してスクリーン等に上から投射する状態）に対応するために、手動による操作で投射映像の上下関係を反転させる機能（所謂、天吊り設定機能）を有した装置が知られている。

通常、この変更操作は、画像投射装置本体についているキーの操作か、赤外線リモコンのキー操作によりメニュー画面を表示させ、その中で天吊り設置機能の選択操作によって実施される。

さらに、スクリーン等への投射を煽って行った場合に発生する台形歪に対する補正手段として、デジタル画像信号処理によるデジタルキーストン補正を手動設定により行えるように構成した画像投射装置が知られている。

図６に台形歪補正を自動で行うために、傾斜センサ９を投射光軸に対して並行（水平）に実装している画像投射装置を示す。この画像投射装置は、傾斜センサ９の検出値出力をコントローラに読み込ませることによって台形歪補正を自動的に行っている。（特許文献１参照）。
特開２００１−１８６５３８号公報（段落００２６〜００３６、図１等）

しかしながら、従来の画像投射装置は、上下反転切替えや台形歪補正の設定や調整を手動で行わなければならず、具体的に以下の問題を有している。

天吊り設定において上下反転設置しようとする場合、まず画像投射装置を逆さ状態にして所定の位置に設置後、電源を投入して映像を投射するが、この状態での投射映像は上下逆さになっているので、赤外線リモコン等を用いてメニュー画面を表示させ、設定項目の中から天吊り設定の項目を選択し、設定を行わなければならない。よって、上下反転した画面を見ながら設定を行って、はじめて上下が正しい状態の画面に設定される。

また、台形歪補正では、設置場所において理想的には、スクリーンに対して投射光軸が直角になるように配置し、長方形になるようにすべきであるが、設置位置の制約があって、多くの場合は投射画面が台形に歪んでしまい、台形歪補正の行う必要がある。この場合、従来の画像投影装置では台形歪補正の機能を選択して、スクリーン上の投射画面を見ながら手動で補正量の調整を行わなければならない。

さらに、図８に示した従来例では、台形歪補正は自動化されているものの、天地反転の設置においては台形歪補正の補正方向（プラス補正かマイナス補正か）を逆に設定する必要があり、設定操作が煩雑であった。

本発明の目的は、頻雑な設定操作を必要とせず、かつ上下反転処理と台形歪補正を同時に処理することができる画像投射装置を提供するものである。

本発明の画像投射装置は、画像を投射する画像投射装置であって、投射光学系と、基準方向に対する該画像投射装置の傾き角度を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて投射画像の状態を変更するための処理を行う処理手段とを有する。そいて、検出手段は基準方向が投射光学系の光軸に対して傾きを持つように配置されている。

本発明によれば、検出手段を投射光学系の光軸に対して傾きを持つように配置することで上下反転処理と台形歪補正の両方を１つの検出手段により機能させることができ、頻雑な設定操作をせずに上下反転検出及び台形歪補正を同時に行うことができる画像投射装置を実現できる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例１における画像投射装置の構成ブロック図である。

１は映像入力回路であり、アナログ映像入力信号１１をＡＤ変換することによって、所定形式のデジタル信号を得る。そして、得られたデジタル映像信号はデジタル信号処理回路２に出力され、解像度変換処理と台形歪補正処理が施される。

デジタル信号処理回路２の出力は表示駆動回路３に出力され、表示パネル（液晶表示素子）４の駆動信号を生成する。この表示駆動回路３は映像駆動信号を表示パネル４に出力すると同時に、表示パネル４に映像信号を書き込む順序を制御する制御信号やタイミングパルスを生成し、この制御信号の出力によって正転表示と反転表示を切り替えることができる。

デジタル信号処理回路２及び表示駆動回路３はマイクロコンピュータで構成される制御手段であるコントローラ８の制御下にあり、映像入力回路１、表示パネル４への入出力その他機能を制御している。

７は光源ランプであり、超高圧水銀ランプやハロゲンランプ等の白熱光源でもＬＥＤ等の半導体光源でもよい。

５は投射光学系を構成する投射レンズであり、表示パネル４を透過した光を集光し、表示パネル４面上に形成された映像を、スクリーン６上に結像させる機能を有する。

９は画像投射装置の傾きを検出する傾斜センサであり、その検出信号はアナログ信号としてコントローラ８に出力され、コントローラ８内部のＡＤ変換回路（不図示）によってデジタル値に変換される。

ここで、台形歪補正処理と解像度変換処理について説明する。

まず、台形歪補正処理について図５（ａ）を用いて説明する。図５（ａ）はデジタル信号処理回路２を詳細に表した図で、フレームメモリ２２とアドレス生成回路２５によって構成されている。映像入力信号２１はフレームメモリ２２に一旦格納されるが、この書込みアドレスはアドレス生成回路２５で生成される。そのタイミングは映像入力信号２１の解像度（ＶＧＡ、ＸＧＡ等）とフレーム周波数（６Ｈｚ等）の値によって設定され、同期信号２４によってタイミングが取られる。この動作によって、繰り返し入力される映像入力信号２１は常にフレームメモリの同じ領域に繰り返し書き込まれることになる。

一方、映像出力信号２３は、映像入力信号２１とは異なる方法で生成されたアドレスによって読み出される。この読出しのアドレス値とタイミングは、表示パネル４の解像度とその表示周期と台形歪の補正量によって設定される。そして、このアドレス生成回路２５の諸設定はコントローラ８が制御している。

続いて、図５（ｂ）、（ｃ）を用いて映像の上下反転処理について説明する。

図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、一つの液晶パネルである。通常の設置状態では、時系列に伝送されてくる映像信号に対して、図５（ｂ）に示すように紙面の左から右に水平走査を行い、上から下に垂直走査を行う。

天吊り設置の場合は、液晶パネルのＨレジスタ駆動方向の設定と、Ｖレジスタ駆動方向の設定を各々変更することにより、図５（ｃ）に示すように右から左に水平走査を行い、下から上に垂直走査を行うようになる。

次に、図３を参照して本実施例の傾斜センサ９の検出原理について簡単に説明する。

本実施例の傾斜センサ９は、重力加速度を検出するものであり、これが実装された機器の設置角度を精確に検出することができる。このセンサとしては、例えばＡＤＸＬ２０２（アナログデバイセズ社製）が知られており、ＭＥＭＳ技術によって加工された検出部のたわみ量を電気的に計測することによって、水平状態を基準にした場合の検出軸の傾きをプラス９０度〜マイナス９０度の範囲で検出することができる。このセンサの出力信号は、傾き角度の正弦関数に比例した値となり、三角関数の計算により、角度情報を得ることができる。図３のその状態を示しており、検出値ｙと傾斜角度θの間には、
ｙ＝ｋ・ｓｉｎθ ・・・・（１）
の関係がある。ただし、ｋは定数であり、−ｋ≦ｙ≦ｋ となっている。

続いて、傾斜センサ９を用いた上下反転処理と台形歪補正について説明する。図２は本発明の実施例１における画像投射装置の概略図であり、図２（ａ）は画像投射装置を水平面に通常状態で設置し、投射光軸Ｌと該スクリーンとが直交している状態を示している。

本実施例における傾斜センサ９は、投射光軸Ｌに対して前かがみにθ＝２０°傾斜させて実装されている。したがって、初期状態において検出値は傾斜角度θ＝＋２０°に対応した値となっている。

図２（ｂ）は、画像投射装置を水平面において上下反対に、つまり天吊り状態で設置し、スクリーンに対して投射光軸が直交した状態を示している。このとき、検出値の初期値は傾斜角度θ＝−２０°に対応した値となる。

よって、画像投射装置の投射光軸Ｌに対して傾斜センサ９の検出軸ｌを傾けて該傾斜センサ９を実装しているので、その検出値の極性を調べる事によって、画像投射装置の設置状態が通常であるか上下反転であるかを容易に判断することが可能となる。

図２（ｃ）は、画像投射装置の角度調整機構（前足）を操作して、投射光軸Ｌを上向きに８°だけ傾けて投射している（上方チルト角α＝８°）状態を示している。

この状態の傾斜センサ９の検出値は、画像投射装置が水平面に設置されていたときの傾斜角度θ＝＋２０度に対し、画像投射装置本体が上方に８°傾斜しているので、その分を差し引いて、傾斜角度θ＝＋１２°に対応した値になる。

すなわち、画像投射装置が水平面に設置されているときの傾斜センサ９の傾斜角度θ＝＋２０°が予め分かっている数値なので、この定数から＋１２°を差し引いた結果の８°という数値を逆算することによって、実際の画像投射装置の傾き角度を求めることができる。

また、本実施例では台形歪の補正可能な角度βを±１５°としている。そして、傾斜センサ９の実装角度θ（＝２０°）は、この台形歪の補正角度βよりも少し大きい値を設定しているため、以下に説明する台形補正処理が可能となる。

まず、通常設置状態での場合を考える。通常設置状態の場合、補正角度β＝±１５°の範囲において画像投射装置を傾けて投射する場合は、傾斜センサ９の検出値は傾斜角度θ＝＋３５°〜＋５°の範囲に入る。これは±１５°に対して＋２０°のオフセットを持たせてあるためである。従って、この場合は２０°から検出角度を減ずることによって、必要な台形歪の補正量に対応する角度を算出することができる。なお、上向きの場合の補正値がプラスで、下向きの場合の補正値がマイナスである。

次に天吊り設置状態での場合を考える。天吊り設置状態の場合、同様に補正角度β＝±１５°の範囲において画像投射装置を傾けて投射すると、傾斜センサ９の検出値は傾斜角度θ＝−５°〜−３５°の範囲に入る。この場合は検出角度に２０°を加えることによって、必要な台形歪の補正量に対応する角度を算出することが出来る。

このように本実施例では、傾斜センサ９により検出された検出値の数値（又は極性）によって通常設置か天吊り設置かをまず判断し、この検出値（角度）を用いて実際の投射画像の傾き量を算出しているので、上下反転処理と台形歪補正の両方を１つの検出手段により機能させることができる。

なお、上下反転かどうかだけを調べるには、本実施例のように投射光軸Ｌに対する検出軸ｌの傾斜角が２０°である必要はなく、望ましくは投射光軸Ｌに対して直角に、即ち傾斜センサ９の検出軸ｌを地球の中心に向けて構成しておけば、より的確に上下反転を検出することが可能となる。しかし、本実施例は、傾斜センサ９を投射光軸Ｌ対して傾斜させて画像投射装置に実装することで、上下反転処理と台形歪補正の両方を１つの傾斜センサ９により機能させ、上下反転検出及び台形歪補正を同時に処理している。

次に、図４を参照し、本実施例の画像投射装置の動作フローをコントローラ８による制御プログラム手順に従って説明する。

まず、傾斜センサ９から画像投射装置の現在の検出値（θ）を読み出す（Ｓ１）。そして、検出値（θ）が傾斜角度θ＝＋５°〜＋３５°の範囲であるかどうかを判別し（Ｓ２）、検出値が該範囲内にある場合は、通常の状態（天吊り状態）であるためステップ７に進み、該範囲にない場合はステップ３に進む
ステップ３では、検出値（θ）が傾斜角度θ＝−５°〜−３５°の範囲であるかどうかを判別し、該範囲の場合はステップ４に進み、そうでなければその他の処理に進む（Ｓ９）。なお、その他の処理としては、例えば異常検出とみなして、ランプを消灯させるなどの処理としてもよい。

そして、ステップ４で上下反転処理を行い、検出した傾斜角度θに２０°を加え、新たなθ１（＝θ＋２０）とし（Ｓ５）、同時に算出されたこの傾斜角度θ１に基づいて台形歪補正を実施する。

一方、ステップ２において検出値（θ）が傾斜角度θ＝＋５°〜＋３５°の範囲の範囲にないと判断された場合は、ステップ７において上下非反転処理を行い（上下反転処理を行わない処理を行い）、２０°から検出した傾斜角度θを差し引き、新たなθ２とするとともに（Ｓ８）、ステップ６に進んで傾斜角度θ２に基づいて台形歪補正を実施する。

このように本実施例では、傾斜センサ９を投射光軸Ｌ対して傾斜させて画像投射装置に実装することで、上下反転処理と台形歪補正の両方を１つの傾斜センサ９により機能させ、上下反転検出及び台形歪補正を同時に処理している。

よって、上下反転検出及び台形歪補正の自動化が実現でき、手動による頻雑な操作や設定を行わずとも、正確な処理を行うことができる。

本発明の実施例１における画像投射装置の構成ブロック図である。 本発明の実施例１における傾斜センサの説明図である。 本発明の実施例１における傾斜センサの検出原理の説明図である。 本発明の実施例１における画像投射装置の動作フローチャートである。 本発明の実施例１における画像投射装置の台形歪補正及び上下反転処理の説明図である。 従来例における画像投射装置のブロック図である。

符号の説明

５ 投射光学系（投射レンズ）
８ 制御手段（コントローラ）
９ 検出手段（傾斜センサ）

Claims (5)

1. 画像を投射する画像投射装置であって、
   投射光学系と、
   基準方向に対する該画像投射装置の傾き角度を検出する検出手段と、
   該検出手段による検出結果に基づいて投射画像の状態を変更するための処理を行う制御手段とを有し、
   前記検出手段は、前記基準方向が前記投射光学系の光軸に対して傾きを持つように配置されていることを特徴とする画像投射装置。
2. 前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記投射画像の上下反転処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記上下反転処理と前記投射画像の台形歪みの補正処理とを行うことを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
4. 前記基準方向の前記光軸に対する傾き角度が、前記補正処理による前記台形歪みの補正が可能な該画像投射装置の最大傾き角度よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項３に記載の画像投射装置。
5. 前記制御手段は、前記検出手段により検出された傾き角度に基づいて前記上下反転処理を行い、かつ前記検出された傾き角度と前記基準方向の前記光軸に対する傾き角度とに基づいて前記補正処理を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像投射装置。
   
   
   

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