JP2006145613A - 投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射装置に対するスクリーンの相対的な傾き角に対応して台形歪補正を行う投射装置において、投射距離およびスクリーンの傾き角の度合いに応じて発生する問題を的確にユーザーに知らせることを目的とする。
【解決手段】表示パネルを投射光学系によりスクリーン上に投射しかつ投射光学系に対するスクリーンの相対的な傾きにより発生する台形歪を補正する機能を有する投射装置において、スクリーンに投射された画像内の投射距離差が投射深度巾を越えた時、投射画像が前記投射深度外であることを警告することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は液晶プロジェクターなど表示パネルをスクリーンに投射する投射装置に関し、特に投射装置に対し相対的なスクリーンの傾きにより発生する台形歪の自動的補正に関わる警告表示に関するものである。

近年、パソコンが普及するにしたがい、パソコンで作成した資料でプレゼンテーションすることが多い。その際、液晶プロジェクターで画像をスクリーンに投射してプレゼンテーションすることが一般的になっている。

近年液晶プロジェクターは軽量小型になりつつあるので、プレゼンテーションする小会議室に液晶プロジェクターを運んで投射する場合が多くなってきた。このため設置場所を変えるたびにプレゼンテーションの状況に合わせて投射サイズを決め、ピント合わせをする必要がある。現状ではピント合わせは手動で行うため投射できるまで時間がかかっている。そのため自動的に焦点調節する装置が望まれる。

さらに投射装置を設置する場所に制約を受けるため、投射装置をスクリーンに対して傾けた状態で投射することが多い。そのため投射画像に台形歪が発生し、手動で台形歪補正を行うのに時間がかかっている。

投射装置に傾き検知センサーを組み込み、投射装置に対するスクリーンの相対的な傾き角を検知し自動的に台形歪補正することが望まれている。なお焦点調節と傾き調節の両方の機能を有する例として特許文献１が挙げられる。

台形歪は自動的に行えるがスクリーンの相対的な傾きが大きくなるとスクリーン画面全体でクリアな画像を確保できない場合が生じてくる。また、ある投射画像はある大きさを越えると通常の会議室では画像上端が天井に投射されるので台形歪の補正は意味のないものになる。
特開２０００−２４１８７４号公報

本発明は投射装置に対するスクリーンの相対的な傾き角に対応して台形歪補正を行う投射装置において、投射距離およびスクリーンの傾き角の度合いに応じて発生する問題を的確にユーザーに知らせることを目的とする。

本発明は、表示パネルを投射光学系によりスクリーン上に投射しかつスクリーンの傾きにより発生する台形歪を自動的に補正する機能を有する投射装置において、スクリーンに投射された画像端の間の投射距離差が投射深度巾を越えた時、前記投射深度外であることを投射画面内に表示することを特徴とする。

さらに本発明は、表示パネルを投射光学系によりスクリーン上に投射しかつスクリーンの傾きにより発生する台形歪を自動的に補正する機能を有する投射装置において、スクリーンに投射された画像の上端部がある高さを越える時台形歪を行わないことを投射画面内に表示することを特徴とする。

さらに本発明は、表示パネルを投射光学系によりスクリーン上に投射しかつスクリーンの傾きにより発生する台形歪を自動的に補正する機能を有する投射装置において、投射距離がある距離を越えた時、あるいは投射倍率がある値を越えた時、台形歪補正行わないことを投射画面内に表示することを特徴とする。

本発明によれば、台形歪補正に付随する画像の劣化を明確に警告することによって、スクリーンに投射する画像は常に良好な画像性能を状態に維持することができるという効果がある。さらに、台形歪補正が不可あるいは不要の場合、台形歪補正を省略することを画像内に表示することによって投射装置に無駄な演算をさせないという効果がある。

以下図面を用いて本発明の詳細を説明する。

図１は本発明の第１実施例を説明する投射光学系の構成図である。図中、１は液晶プロジェクター、２は投射レンズ、Ｐは液晶パネル、５は伸縮可能な支柱、６はスクリーン、２１はテーブル面である。また図中、６ｏ，６ｃ，６Ｕ，６Ｌはそれぞれスクリーン６上の投射レンズの光軸位置、画像中心位置、画像上端位置、画像下端位置、θは液晶プロジェクター１の傾き角、θ０は投射レンズ２の光軸基準におけるスクリーン６上の投射画像中心６ｃを見込む画角、Ｄは画像中心６ｃを通り投射レンズ光軸に垂直な面における６ｃから画像上端６Ｕまでの高さ、ΔＤは画像中心６ｃを通り投射レンズ光軸に垂直な面における６ｏから６ｃまでの高さ、Δｂは投射レンズ２の光軸方向の画像上端６Ｕと画像下端６Ｌの距離、Ｓ１ｏ，Ｓ１ｃは投射レンズ光軸方向の投射レンズ２からスクリーン上の６ｏおよび６ｃまでの距離、Ｓｋは投射レンズ２から液晶パネルＰまでの距離である。

図２は図１の光学系を投射レンズ２の光軸が水平になるように配置し直した図である。図２では図１に対しｄ、Δｄの２つ記号を追加している。図中、ｄ、Δｄはスクリーン側のＤ、ΔＤの液晶パネルＰ上の共役な像の高さである。投射状況に合わせてユーザーが支柱５を調節した結果、スクリーン６に対し液晶プロジェクター１がθ傾いたことを表している。

図１において液晶プロジェクター１は水平状態でテーブルに設置した場合でもテーブル面２１より上側に画像を投射する必要があるため投射レンズ２の光軸が投射画像の下端近傍に設定される。したがって投射画像中心６ｃは投射レンズ２の光軸に対し像の高さΔＤ、画角θｏで投射されている。スクリーン６上の焦点が合う画面位置は画面全体の平均的な位置として液晶パネルＰと共役な６ｃを通り投射レンズ光軸に垂直な面近傍である。したがってスクリーン６上の画像上端６Ｕと画像下端６Ｌにおいては距離Δｂのほぼ半分の量がピント外れ量となる。この量は近似的に次式で求められる。ここで投射レンズの焦点距離をｆ、βを投射倍率とする。

β＝Ｓｋ／Ｓ１ｃ≒ｆ／Ｓ１ｃのため
Δｂ＝２＊Ｄ＊ｔａｎθ＝２＊ｄ＊（１／β）＊ｔａｎθ
≒２＊ｄ＊（Ｓ１ｃ／ｆ）＊ｔａｎθ
このピント外れ量は投射距離Ｓ１ｃ、投射レンズの焦点距離ｆ、スクリーン傾き角θによって決まる量であることがわかる。

これに対しスクリーン深度±Δｓは近似的に次式で求められる。ここで投射レンズのＦナンバーをＦ、液晶パネルの画素ピッチをｐｐとする。

Δｓ＝（２＊ｐｐ＊Ｆ）＊（１／β）＾２
≒（２＊ｐｐ＊Ｆ）＊（Ｓ１ｃ／ｆ）＾２
スクリーン深度±Δｓは投射距離Ｓ１ｃ，投射レンズの焦点距離ｆによって決まることがわかる。

したがって画像上下端の距離Δｂがスクリーン深度２＊Δｓを越えた場合投射画像によって画像上下端でボケが感じられるようになる。このボケが生じるか否かは、上記２式の比較から投射距離Ｓ１ｃ、投射レンズの焦点距離ｆ、スクリーン傾き角θが検知できればおおよそ判定できる。投射距離が近距離のなるほどスクリーン深度が浅くなっていくのでスクリーンが傾くと画像のボケが発生しやすくなる。

一方、スクリーン６が投射装置に対し相対的に傾いて配置された場合、スクリーン上の投射画像に台形歪が発生するがその歪率Ｋｃは投射距離Ｓ１ｃ、スクリーン傾斜角θ、投射レンズの焦点距離ｆが検知できれば近似的に次式で計算できる。

Ｋｃ（％）＝（（Ｓ１ｃ＋Δｂ／２）／（Ｓ１ｃ−Δｂ／２）−１）＊１００
＝（（ｆ＋ｄ＊ｔａｎθ）／（ｆ−ｄ＊ｔａｎθ）−１）＊１００

上式から台形歪の歪率は投射距離に依存せず、投射レンズの焦点距離ｆとスクリーンの傾き角θにのみ依存することがわかる。したがってスクリーン６が相対的に傾いて設定された場合、台形歪の補正は投射距離に依存せず常に補正できるが、画像のボケは投射距離に依存して発生する場合があることがわかる。しかし、上記に示したようにスクリーンの傾き角、投射距離が検知できれば、画像にボケが発生する条件か否かが判定できるので、ユーザーに投射装置の設定状況を知らせることができる。以下に詳細を説明するが、図６の投射装置により必要な情報を得て、その情報に基づき図３のシステムにより設定状況を表示させることができる。

図６は上記の画像の投射距離、投射装置の傾き角を検知できる投射装置の構成を示す。図中、１は液晶プロジェクター、２は投射レンズ、３は測距センサーユニット、４は傾斜センサーユニット、６はスクリーン、６ｓは測距センサーユニット３内のラインセンサー（不図示）のスクリーン６上の共役像である。測距センサーユニット３によってスクリーンに形成された画像下端部の距離を検知できる。また、傾斜センサーユニット４によって投射装置１の傾き角を検知できる。投射レンズの焦点距離ｆが検知できると、投射画角と画像下端部の距離とスクリーン傾斜角から画像中心６ｃの投射距離Ｓ１ｃが求められる。

図３は投射画像がボケを発生する条件にあるか否かを投射画面内に表示するシステムを説明する回路ブロック図である。図中、１１は距離検知回路、１２はズーム位置検知回路、１３は傾き角検知回路、１４はスクリーン深度演算回路、１５は画像上下端距離演算回路、１６は深度判別回路、１７は警告発生回路である。測距センサーユニット３から出力された信号に基づいて距離検知回路１１により出力された画像下端の距離値が出力され、ズーム位置検知回路１２から投射レンズの焦点距離が出力され、傾きセンサーユニット４から出力された信号に基づいて傾き検知回路１３から投射装置１の傾き値が出力される。

上記距離値、焦点距離に基づいてスクリーン深度演算回路１４からスクリーン深度が出力される。また上記距離値、焦点距離、傾き角に基づいて画像上下端距離演算回路１５から画像上下端の距離差が出力される。上記スクリーン深度と画像上下端の距離差に基づいて深度判定回路１６から画像上下端の画像がボケを発生する条件か否かを出力する。深度判定回路１６からの出力が深度外との信号が出力された場合のは警告発生回路１７から投射画面内に警告表示する世信号が出力される。

図４は投射画面内の警告表示例を示したものである。図中、６Ｐｏはスクリーン６が傾いている時のスクリーン６上に投射された台形歪補正前の画面の形状、６Ｐｃは台形歪補正された画面形状、６Ｋは画面内の警告表示である。警告表示回路１７から投射画像上下端の距離差がスクリーン深度外の場合、投射画面６Ｐｃ上に警告表示６Ｋが表示される。

上述したように近距離投射になるほどスクリーン深度Δｂが狭くなるのである距離Ｓ１ｃから近距離では画像上下端は深度から外れピントが甘くなってくる。上記の警告表示システムにより、スクリーン６が傾いた状態でも良好な画質で投射画像を見ることができるように深度を外れた場合には投射画像内に警告を表示してユーザーが気付くことができるようになる。ユーザーはこの警告表示をみて画像のボケが少なくなるように投射装置１の傾き角を少なくするように調整することができる。

なお上記実施例では投射画像の上下方向にスクリーンが傾く例を示したが、左右方向にスクリーンが傾く場合でも傾きが検知できれば同様なシステムでスクリーン深度内か否かを判別できる。

次に具体例でスクリーン深度巾と画像上下端の距離差との比較および台形歪率を示す。なお投射レンズは次のように想定する。数値をみると広角端（ｆ＝３７）の距離１．６ｍで画像上下端が深度巾から外れることがわかる。

投射レンズ 焦点距離 ３７−４８ｍｍ（１．３倍ズーム）
Ｆナンバー １：１．７−２．２
液晶パネル上下方向サイズ １３．８２４ｍｍ
投射距離 １．６−６ｍ
投射装置傾き角 ２０度

投射装置の投射倍率が大きい場合、あるいはスクリーンの相対傾きが大きい場合、通常の会議室では投射画像が天井にかかるようになる。図５は投射画像が天井にかかる状況を示した図である。図中、２２は天井を示し、他の番号は図２と同様のものを示す。このような状況では正常な投射画像が得られないので台形歪補正する意味がなくなる。そこで投射画像上端がある高さ以上になる場合には台形歪補正不可領域として投射画像に警告を表示するのがよい。画面上端の床面からの高さは投射距離、投射画角、スクリーン傾き角が検知できれば計算される。図６の構成から所望の数値が得られるので投射画像の上端の高さを求めることができ、画像内に警告表示が可能となる。

投射距離が遠距離になるほどあるいは投射倍率が大きくなるほど投射装置を傾けると画像が上部に投射されることになるので投射装置を傾ける必要がなくなってくる。傾けた場合でも、投射装置の傾き角は小さく台形歪補正の必要性は薄れる。したがって遠距離投射、高倍率投射では台形歪補正は省略してよい。そこで投射距離値、投射レンズの焦点距離に基づいて遠距離投射、高倍率投射では、台形歪補正を省略していることを表示するのがよい。

本発明の第１実施例を説明する構成図 図１の光学系を抜粋した図 本発明の第１実施例のシステムを説明する回路ブロック図 本発明の警告を画像内に表示した例を示す図 本発明の第２実施例を説明する構成図 本発明の構成に必要な測距系を説明する図

符号の説明

１ 液晶プロジェクター
２ 投射レンズ
３ 測距センサーユニット
４ 傾斜センサーユニット
５ 支柱
６ スクリーン
１１ 距離検知回路
１２ ズーム位置検知回路
１３ 傾き角検知回路
１４ スクリーン深度演算回路
１５ 画像上下端距離演算回路
１６ 深度判定回路
１７ 警告発生回路

Claims (3)

1. 表示パネルを投射光学系によりスクリーン上に投射しかつスクリーンの傾きにより発生する台形歪を自動的に補正する機能を有する投射装置において、スクリーンに投射された画像端の間の投射距離差が投射深度巾を越えた時、前記投射深度外であることを投射画面内に表示することを特徴とする投射装置。
2. 表示パネルを投射光学系によりスクリーン上に投射しかつスクリーンの傾きにより発生する台形歪を自動的に補正する機能を有する投射装置において、スクリーンに投射された画像の上端部がある高さを越える時台形歪を行わないことを投射画面内に表示することを特徴とする投射装置。
3. 表示パネルを投射光学系によりスクリーン上に投射しかつスクリーンの傾きにより発生する台形歪を自動的に補正する機能を有する投射装置において、投射距離がある距離を越えた時、あるいは投射倍率がある値を越えた時、台形歪補正行わないことを投射画面内に表示することを特徴とする投射装置。

Images