JP2006235073A - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】投影画像に発生する輝度むらを回避し、画質をより高める。
【解決手段】光を発生する光源ランプ29、リフレクタ28、カラーホイール30、インテグレータ31を含む光源系と、光源系からの光で投影表示を行なう空間的光変調素子27、投影レンズ12を含む投影系と、投影対象面との距離及び角度を検出する測距センサ13及び測距処理部37と、対象面との距離及び角度により投影系で投影する画像を投影面上で矩形に合焦させ、矩形に合焦された投影画像を撮影レンズ14、ＣＣＤ41及びプロセス回路38で撮影させてその輝度分布を検出し、得た輝度分布に応じて光源ランプ29で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを投影光処理部35及び電磁石34ａ〜34ｄを介して付与させる制御部36とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に台形補正機能を有する機種に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。

従来より、透過型の液晶パネルやマイクロミラー素子等を表示素子として用いるプロジェクタ装置において、投影対象となるスクリーンに対し、例えば斜め下方向に装置を設置して画像を投影しながら、スクリーン投影面上では画像が正確なアスペクト比の矩形となるように、表示素子における画像を予め逆方向に変形させる、所謂「台形補正」機能を有したものがある。

図９は、一般的な台形補正の機能を例示するもので、図９（Ａ）はプロジェクタ装置Ｐと投影対象となるスクリーンＳとの相対的な位置関係、及び投影される画像の形状を示す。

プロジェクタ装置Ｐが、スクリーンＳの左下寄りの点位置Ｉの正面に位置し、且つその投影光軸をスクリーンＳに対して右方向に角度ｈ、上方向に角度ｖだけそれぞれ斜めに向けて設置することで、本来であれば矩形となる画像範囲が、図示する如く右上方向により大きく伸びた四角形ａｂｃｄとしてスクリーンＳ上で投影されることになる。

ここで、このスクリーンＳ上での四角形ａｂｃｄの変形の度合いをなんらかの手段で検出し、予めその変形を勘案して逆方向に変形した画像を表示素子で生成して投影するものとする。

図９（Ｂ）は、プロジェクタ装置Ｐの表示素子で出力される元の画像範囲ａｂｃｄと台形補正後の画像範囲ｐｑｒｓを重ねて示すものである。こうした台形補正補実行することで、結果的に図９（Ｃ）に示すようにスクリーンＳ上では正しいアスペクト比の矩形ｐｑｒｓが投影表示されるようになる。

こうした台形補正機能により、プロジェクタ装置Ｐが投影対象であるスクリーンＳに正対しておらず、斜めに投影画像を照射するような場合でも、相対的な位置関係による歪みを排除し、正確な矩形の画像を投影表示させることができる。

しかしながら、上記台形補正機能は、投影表示する画像の形、バランスは正しく補正することができるものの、例えば上記図９（Ｃ）で示した矩形ｐｑｒｓの角ｒに近い側がプロジェクタ装置Ｐとの距離が最も近く、輝度も高くなる反面、角ｐに近い側はプロジェクタ装置Ｐとの距離が最も遠く、輝度も低くなるなど、表示される画像の輝度分布は一様ではなく「むら」のあるものとなる。

ところで、表示素子にカラー液晶パネルを用いた液晶投射装置において、例えば、メタルハライドランプ等の光源部分の構造を改良することで高輝度化を図るようにしたものが考えられている。（例えば、特許文献１）
特開平０９−１４８０６５号公報

上記した特許文献１に係る技術は、光源ランプの高輝度化することを目的としたものであり、投影表示される画像全体の輝度は向上するかもしれないが、上述した如く台形補正を施した場合等に生じる輝度の不均一に対処することはできない。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、投影画像に発生する輝度むらを回避し、より画質の高い投影表示を行なうことが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、光を発生する光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、この投影手段で投影する対象面との角度を検出する投影面検出手段と、この投影面検出手段で得た対象面との角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、この輝度分布取得手段で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、光を発生する光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、装置の設置されている角度を検出する角度検出手段と、この角度検出手段で得た角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、この輝度分布取得手段で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記光源は、アーク放電により発光するランプとこのランプの一部を包囲する凹面反射部材とを有し、上記光源制御手段は、上記ランプまたは凹面反射部材に取り付けた電磁石の磁力により上記ランプ内で発生するアーク放電を曲げることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記投影面検出手段は、投影面の複数個所に対して測距する位相差センサで構成することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記輝度分布取得手段は、上記投影手段により投影した画像を撮影する撮影し、得た画像データから輝度分布を取得することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記輝度分布取得手段は、予め装置の設置角度に対応した輝度分布をテーブルとして記憶しておき、上記角度検出手段で得た角度により上記テーブルから対応する輝度分布を読出すことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、光を発生する光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、この投影手段で投影される画像を台形補正させる指示を入力するための入力手段と、この入力手段からの入力に基づいて、前記投影手段の投影方向と対象面との角度を算出する投影角度算出手段と、この投影角度算出手段で得た前記投影手段の投影方向と対象面との角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、この輝度分布取得手段で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置での投影方法であって、上記投影部で投影する対象面との距離及び角度を検出する投影面検出工程と、この投影面検出工程で得た対象面との角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得工程と、この輝度分布取得工程で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置での投影方法であって、上記投影装置の設置されている角度を検出する角度検出工程と、この角度検出工程で得た角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得工程と、この輝度分布取得工程で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、光を発生する光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、上記投影部で投影する対象面との角度を検出する投影面検出ステップと、この投影面検出ステップで得た対象面との角度により上記投影部で投影する画像を投影面上で矩形に合焦させる合焦台形補正ステップと、この合焦台形補正ステップで投影面上で矩形に合焦された投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得ステップと、この輝度分布取得ステップで得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、光を発生する光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、上記投影装置の設置されている角度を検出する角度検出ステップと、この角度検出ステップで得た角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得ステップと、この輝度分布取得ステップで得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、投影画像の輝度むらの発生を確実に回避し、投影対象面の状態に対応した、より画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、投影画像の輝度むらの発生を回避し、画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、上記請求項１または２記載の発明の効果に加えて、この種の装置で光源として一般に多く用いられているアーク放電により発光するランプに対し、電磁石の磁力を調整することでアーク放電の向きを曲げて光束に輝度むらを生じさせるものとしたので、制御が容易で微調整がきき、画像全体の輝度の均一度をより向上させることができる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、投影面の複数個所をそれぞれピンポイントで測距するため、より迅速に投影面までの距離と傾きを検出することができる。

請求項５記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、投影範囲を面として認識した上でその輝度分布を検出できるため、例えば投影面の一部に画鋲が刺さっていて部分的に反射による高い輝度が得られるような場合でも、その影響を排除して面全体の輝度分布の傾向を正確に把握することができ、画像全体の輝度の均一度をより一層向上させることができる。

請求項６記載の発明によれば、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、装置の設置されている傾き角度から対応する輝度分布を取得して補正するものとしたので、制御が容易で装置の構成を簡易化し、より迅速に対処できる。

請求項７記載の発明によれば、輝度分布のむらに対応する制御がきわめて容易で装置の構成を簡易化しながらも、投影画像の輝度むらの発生を回避し、投影対象面の状態に対応した、より画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

請求項８記載の発明によれば、投影画像の輝度むらの発生を確実に回避し、投影対象面の状態に対応した、より画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

請求項９記載の発明によれば、投影画像の輝度むらの発生を回避し、画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

請求項１０記載の発明によれば、投影画像の輝度むらの発生を確実に回避し、投影対象面の状態に対応した、より画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

請求項１１記載の発明によれば、投影画像の輝度むらの発生を回避し、画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

（第１の実施の形態）
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の外観構成を示すもので、主として筐体前面及び上面の構成を示す。同図に示すように、直方体状の本体ケーシング１１の前面の一部、向かって右側に投影レンズ１２、測距センサ１３、及び撮影レンズ１４が埋設される。また、本体ケーシング１１の同じく前面、左端側にはＩｒ受信部１５が配設される。

投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光変調素子で形成された光像をスクリーン等の対象に投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。

測距センサ１３は、２対の位相差センサの一方が水平方向、他方が垂直方向となるように互いに直交する方向に配置され、それぞれ被写体像に対する視差から三角測距の原理に基づいて所定の明暗パターンまでの距離を一次元的な検出ラインに沿って測定する。

この測距センサ１３と投影レンズ１２を挟んで反対側に設けられた撮影レンズ１４は、上記投影レンズ１２により投影表示される画像を撮影するためのものであり、この撮影レンズ１４も合焦位置及びズーム位置を可変可能で、特にズーム位置は上記投影レンズ１２のズーム位置に連動して制御され、常に投影レンズ１２より投影される画像の大きさに対応した撮影範囲となるように制御されるものとする。

Ｉｒ受信部１５は、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光（Ｉｒ）信号を受信する。

また、本体ケーシング１１の上面には、キースイッチ部１６、及びスピーカ１７が配設される。
キースイッチ部１６は、装置の電源のオン／オフ、入力切換、自動合焦、自動台形補正等を指示する各種キースイッチよりなる。

スピーカ１７は、入力された音声信号及び動作時のビープ音等を拡声放音する。

また、図示はしないが本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部、上記Ｉｒ受信部１５と同様のＩｒ受信部、及びＡＣアダプタ接続部が配設される。
入出力コネクタ部は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置との接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のＲＧＢミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。

ＡＣアダプタ接続部は、電源となる図示しないＡＣアダプタからのケーブルを接続する。

次に図２により上記プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成について説明する。
図中、入出力コネクタ部２１より入力された各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、システムバスＳＢを介して画像変換部２３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影エンコーダ２４へ送られる。

投影エンコーダ２４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して投影駆動部２６に出力する。

この投影駆動部２６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば例えば１２０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動で空間的光変調素子（ＳＯＭ）２７である例えばマイクロミラー素子を表示駆動する。

この空間的光変調素子２７に対して、リフレクタ２８内に配置された高圧水銀灯でなる光源ランプ２９が出射する高輝度の白色光を、カラーホイール３０を介して適宜原色に着色し、インテグレータ３１で輝度分布を均一化するようにした光束に揃え、ミラー３２を介して照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ１２を介してここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

しかるに、光源ランプ２９の点灯駆動と、カラーホイール３０を回転駆動するモータ（Ｍ）３３の回転駆動、及び上記リフレクタ２８に取付けられた電磁石３４ａ〜３４ｄの駆動をいずれも投影光処理部３５が実行する。

上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部３６である。この制御部３６は、ＣＰＵと、後述する投影動作、撮影動作の処理を含む該ＣＰＵで実行される動作プログラムを記憶した不揮発性メモリ、及びワークメモリ等により構成される。

この制御部３６にはまた、システムバスＳＢを介して測距処理部３７、プロセス回路３８、画像記録部３９、及び音声処理部４０が接続される。

測距処理部３７は、上記２対の位相差センサからなる測距センサ１３を制御駆動し、それらの検出出力から任意の点位置までの距離を算出するもので、算出された距離値データは上記制御部３６へ送られる。

プロセス回路３８は、上記撮影レンズ１４の撮影光軸後方にあって撮影レンズ１４で結像される光像を光電変換する、撮像素子としてのＣＣＤ４１の出力を受け、このＣＣＤ４１からのアナログ値の画像信号をデジタル化し、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を実施した上でデジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒを生成し、システムバスＳＢを介して上記画像変換部２３に出力する。

画像変換部２３は、輝度及び色差信号をＡＤＣＴ、ハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮し、得た画像データを、このプロジェクタ装置１０の記録媒体として装着される画像記録部３９に書込む。画像記録部３９は、例えばフラッシュメモリ等でなり、撮影により得た画像データを記憶する。

音声処理部４０は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１７を駆動して拡声放音し、あるいは必要によりビープ音を発生させる。

なお、上記キースイッチ部１６における各キー操作信号が直接制御部３６に入力されると共に、Ｉｒ受信部４２からの信号も直接入力される。このＩｒ受信部４２は、上記Ｉｒ受信部１５及び本体ケーシング１１の背面側に設けられるＩｒ受信部を含み、その赤外光受信信号をコード信号化して制御部３６に送出する。

次いで、図３により上記電磁石３４ａ〜３４ｄとリフレクタ２８及び光源ランプ２９の具体的な構成を示す。図３（Ａ）はリフレクタ２８と光源ランプ２９をその左側面から見た図であり、図３（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印γから見た同正面図である。

図示する如く、凹面反射鏡であるリフレクタ２８の略焦点位置に光源ランプ２９が配置され、この光源ランプ２９より上記矢印γとは逆の方向が投影光軸となるもので、この光源ランプ２９を中心位置とし、且つ該投影光軸と直交する円周平面上に均等配置するものとして、リフレクタ２８の外周面に４つの電磁石３４ａ〜３４ｄを取り付ける。

この場合、上記投影レンズ１２より投影表示する画像は例えば３：４のアスペクト比を有する横長の矩形であり、それらに併せて図３（Ｂ）に示すようにリフレクタ２８も若干横長の楕円状の開口を有するものとする。

ここで付け加えるならば、このリフレクタ２８の開口及び配光形状に応じて、カラーホイール３０で着色後の原色光を輝度分布を均一化させるようにした光束に揃えるインテグレータ３１の断面形状も、例えば３：４のアスペクト比を有する横長の矩形となる。

しかして、上記一対の電磁石３４ａ，３４ｂをリフレクタ２８の上下、もう一対の電磁石３４ｃ，３４ｄをリフレクタ２８の左右に各９０°間隔で配置し、上下の電磁石３４ａ，３４ｂにそれぞれ流す電流値、及び左右の電磁石３４ｃ，３４ｄにそれぞれ流す電流値を共に投影光処理部３５が制御することにより、光源ランプ２９内で発生するアーク放電の向きと量を必要に応じて可変する。

このアーク放電を曲げる方向とその量の調整により、このリフレクタ２８から出射される光束の輝度分布に意図的な偏りを付与することで、上記インテグレータ３１によって光束の輝度分布均一化を図ってもなおその輝度分布の偏りを意図的に残すようにする。

次に上記実施との形態の動作について説明する。
投影レンズ１２の投影範囲が投影対象となるスクリーンの所望の位置となるようにプロジェクタ装置１０を設置して電源投入その他を整えた状態でユーザは、キースイッチ部１６または図示しないリモートコントローラの自動合焦と自動台形補正とを指示する「ＡＦＫ」キーを操作する。

図４は、この「ＡＦＫ」キー等の操作に対して制御部３６が実行する動作プログラムの一部の具体的な処理内容を示すものである。

その当初に制御部３６は、当該キーの操作があるのを待機し（ステップＡ０１）、操作がなされたと判断した時点で、予め画像記録部３９に記録されているチャートパターン画像を読出して空間的光変調素子２７の全面を使用して投影レンズ１２より投影表示させ（ステップＡ０２）、測距センサ１３とその出力を受ける測距処理部３７により所定の複数ポイント、例えば投影範囲の中央とその上下左右の計５ポイント位置までの距離を測定させる（ステップＡ０３）。

この時点で、上記チャートパターン画像の投影を停止すると共に（ステップＡ０４）、上記計測結果から投影対象となるスクリーンまでの距離と、傾きの方向及び角度とを算出する（ステップＡ０５）。

この算出結果に基づき、自動台形補正機能により空間的光変調素子２７で形成する画像範囲を変形させ、合わせて各原色成分ともフル階調となるように表示駆動することで光源ランプ２９からの光を所定範囲に限って全反射させ、投影レンズ１２より白一色の画像がスクリーン上で正しい矩形となるように投影させる（ステップＡ０６）。

この状態で、撮影レンズ１４を上記投影レンズ１２のズーム角に連動させてズームさせて投影範囲が撮影画角内に収まるようにし、上記ステップＡ０３で得たスクリーンの投影面までの距離を元に白一色の投影画像に合焦してその画像を撮影させる（ステップＡ０７）。

次いで、この撮影により得た白一色の画像の輝度分布を求める（ステップＡ０８）。
この場合、撮影した矩形の画像全体で、輝度が減衰している一次元的な方向及びその度合いを検出するもので、検出した結果に基づいて投影光処理部３５が電磁石３４ａ〜３４ｄへの各電流値制御を実行することで、電磁石３４ａ〜３４ｄの発生する磁力により光源ランプ２９でのアーク放電を任意の方向及び量だけ曲げて、光源の輝度分布を意図的に偏向させる（ステップＡ０９）。

図５は、電磁石３４（３４ａ〜３４ｄ）による光源ランプ２９でのアーク放電への影響を示すもので、図５（Ａ）は電磁石３４への通電はせず、なんら電磁石３４ａ〜３４ｄに読め磁力が発生していないために、光源ランプ２９の陰極２９ａから陽極２９ｂへアークＡがまっすぐに飛んでいる状態を示す。

これに対して、図５（Ｂ）に示す如く電磁石３４に通電して磁界Ｍを発生させた場合、その磁力Ｈによって光源ランプ２９の陰極２９ａから発生したアークＡは電磁石３４に引きつけられながら陽極２９ｂに至る。

そのため、リフレクタ２８の外周面に等間隔で配置した４つの電磁石３４ａ〜３４ｄそれぞれへの通電の有無と通電する場合の電流値の制御を投影光処理部３５により行なわせることで、光源ランプ２９内で陰極２９ａから陽極２９ｂへ至るアークＡを曲げる方向とその度合いを任意に調整することができ、インテグレータ３１を出射した後の光束に輝度分布の意図的な偏りを付与することができる。

したがって、上記ステップＡ０８で検出した撮影画像の輝度分布とは画像平面上で１８０°逆の方向となる同程度の偏りを付与することにより、プロジェクタ装置１０とスクリーンとの相対位置関係によって当画像では輝度の分布の偏りが相殺され、結果として投影表示される画像は全く輝度むらのない、全面均一な輝度を有したものとなる。

このような、台形補正により正確な矩形とし、且つ輝度むらも全面白色の画像を表示させた上で、以下入出力コネクタ部２１より入力される画像信号に応じた投影表示を行なう通常の投影モードに移行設定し（ステップＡ１０）、以上で「ＡＦＫ」キーの操作に対する制御部３６による一連の処理を終え、上記ステップＡ０１に戻って投影動作を実行しながら、次に「ＡＦＫ」キーの操作が再び操作されるのを待機する。

以上に動作を説明した如く、台形補正が必要なプロジェクタ装置１０とスクリーンとの相対的な位置関係により、台形補正処理を実行することに伴って必然的に生じる投影画像の輝度むらを補正し、且つ現実の投影対象面の状態に対応して、より画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

なお、上記実施の形態では、この種のプロジェクタ装置で光源として一般に多く用いられているアーク放電により発光する高圧水銀灯等の光源ランプ２９に対し、電磁石３４ａ〜３４ｄで発生する各磁力を調整することで、アーク放電を任意の向きに任意の程度だけ曲げて、意図的に光束に輝度むらを生じさせるものとしたので、制御が容易で微調整がきき、画像全体の輝度の均一度をより向上させることができる。

また、投影対象となるスクリーンの複数ポイントに対し、チャートパターン画像を投影して測距センサ１３でそれら各ポイントまでの各距離を測定するものとしたので、より迅速に投影面までの距離と傾きを検出することができる。

さらに、台形補正を施した投影範囲の輝度分布を検出するのに際しては、撮影レンズ１４、ＣＣＤ４１、及びプロセス回路３８を含む撮影系により投影画像範囲を撮影してその撮影した画像データから輝度分布を算出するものとしたため、投影範囲を面として認識した上でその輝度分布を検出できるため、例えば投影面の一部に金属製の画鋲が刺さっていて局所的に反射による高い輝度が得られるような場合でも、その影響を排除して面全体の輝度分布の傾向を正確に把握することができ、画像全体の輝度の均一度をより一層向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、電磁石３４ａ〜３４ｄで発生させる磁力により光源ランプ２９のアーク放電の向きを曲げることで、光源からの光が輝度分布均一化された後も輝度分布に偏りを生じさせるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば上記電磁石３４ａ〜３４ｄを設ける代わりに、光源ランプ２９に対するリフレクタ２８の向きを機械的に変位させる手段や、光源から投影に至る光路中に、１枚のフィルタ面上で無減衰の部分から最大の減衰部分まで無段階に減衰量が１次元的に変化するようなＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタをその挿入方向及び挿入量をそれぞれ調整して挿入する手段等、他の手段を採るものとしてもよい。

しかしながら、輝度分布の偏向調整後も光源の発光量を光路中で減じてしまうことがなく、発光量を効率的に活用できる点、及び偏向の度合いを微調整できる点で、上記電磁石３４ａ〜３４ｄを用いた手段は上記他の手段等に比して、より有効であると思われる。

また、上記実施の形態は、キースイッチ部１６または図示しないリモートコントローラの自動合焦と自動台形補正とを指示する「ＡＦＫ」キーの操作により自動的に台形補正を行なうものとして説明したが、本発明はこれに限らず、ユーザが手動操作により台形補正処理を行なった場合であっても、当然ながらその後の輝度調整を行なうことができるものである。

（第２の実施の形態）
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、その外観構成については上記図１に示したものと一部を除いてほぼ同様であるので、同一部分には同一符号を使用するものとしてその図示及び説明を省略する。

しかして、プロジェクタ装置１０の直方体状の本体ケーシング１１の前面には、向かって右側に投影レンズ１２、及び測距センサ１３を、同左側にＩｒ受信部１５を配設し、上記図１に示した撮影レンズ１４は設けないものとする。

また、プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成についても、撮影レンズ１４、ＣＣＤ４１、及びプロセス回路３８がない点を除いて上記図２に示したものと同様であり、併せて電磁石３４ａ〜３４ｄとリフレクタ２８及び光源ランプ２９の具体的な構成も上記図３と同様であるものとし、それぞれ同一部分には同一符号を使用するものとしてそれらの図示及び説明を省略する。
さらに制御部３６内部のメモリには、測距センサ１３の計測結果から算出された投影対象となるスクリーンまでの距離と、傾きの方向及び角度に対応した輝度分布の係数を示すテーブルが予め固定的に記憶されており、それに基づき投影画像の輝度分布の偏りの度合いが数値化できるものとする。

次に上記実施との形態の動作について説明する。
投影レンズ１２の投影範囲が投影対象となるスクリーンの所望の位置となるようにプロジェクタ装置１０を設置して電源投入その他を整えた状態でユーザは、キースイッチ部１６または図示しないリモートコントローラの自動合焦と自動台形補正とを指示する「ＡＦＫ」キーを操作する。

図６は、この「ＡＦＫ」キー等の操作に対して制御部３６が実行する動作プログラムの一部の具体的な処理内容を示すものである。

その当初に制御部３６は、当該キーの操作があるのを待機し（ステップＢ０１）、操作がなされたと判断した時点で、予め画像記録部３９に記録されているチャートパターン画像を読出して空間的光変調素子２７の全面を使用して投影レンズ１２より投影表示させ（ステップＢ０２）、測距センサ１３とその出力を受ける測距処理部３７により所定の複数ポイント、例えば投影範囲の中央とその上下左右の計５ポイント位置までの距離を測定させる（ステップＢ０３）。

この時点で、上記チャートパターン画像の投影を停止すると共に（ステップＢ０４）、上記計測結果から投影対象となるスクリーンまでの距離と、傾きの方向及び角度とを算出する（ステップＢ０５）。

この算出結果に基づき、自動台形補正機能により空間的光変調素子２７で形成する画像範囲を変形させ、併せて、上記検出した傾きの方向及び角度に対応して投影光処理部３５により電磁石３４ａ〜３４ｄへの各電流値制御を実行させることで、電磁石３４ａ〜３４ｄの発生する磁力により光源ランプ２９でのアーク放電を任意の方向及び量だけ曲げて、光源の輝度分布を意図的に偏向させる（ステップＢ０６）。

この場合、リフレクタ２８の外周面に等間隔で配置した４つの電磁石３４ａ〜３４ｄそれぞれへの通電の有無と通電する場合の電流値の制御を投影光処理部３５により行なわせることで、光源ランプ２９内で陰極２９ａから陽極２９ｂへ至るアークを曲げる方向とその度合いを任意に調整し、インテグレータ３１を出射した後の光束に輝度分布の意図的な偏りを付与させる。

したがって、上記ステップＢ０５で算出した投影面の傾きの方向と角度に応じ、プロジェクタ装置１０とスクリーンとの距離が最も遠くなる側の輝度を高く、最も近くなる側の輝度を低くするような輝度分布の偏りを付与することにより、プロジェクタ装置１０とスクリーンとの相対位置関係によって投影面上の画像では輝度の分布の偏りが相殺され、結果として投影表示される画像は台形補正が施された上に全く輝度むらのない、全面均一な輝度を有したものとなる。

このように、投影画像を台形補正により正確な矩形とし、且つ輝度むらも補正した表示状態とした上で、以下入出力コネクタ部２１より入力される画像信号に応じた投影表示を行なう通常の投影モードに移行設定し（ステップＢ０７）、以上で「ＡＦＫ」キーの操作に対する制御部３６による一連の処理を終え、上記ステップＢ０１に戻って投影動作を実行しながら、次に「ＡＦＫ」キーの操作が再び操作されるのを待機する。

以上に動作を説明した如く、台形補正が必要なプロジェクタ装置１０とスクリーンとの相対的な位置関係により、台形補正処理を実行することに伴って必然的に生じる投影画像の輝度むらをその相対的な位置関係に基づいて簡易に補正し、より画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

（第３の実施の形態）
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、その外観構成については上記図１に示したものと一部を除いてほぼ同様であるので、同一部分には同一符号を使用するものとしてその図示及び説明を省略する。

しかして、プロジェクタ装置１０の直方体状の本体ケーシング１１の前面には、向かって、向かって右側に投影レンズ１２のみを、同左側にＩｒ受信部１５を配設し、上記図１に示した測距センサ１３及び撮影レンズ１４はいずれも設けないものとする。

また、図７はプロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成を示すものであるが、測距センサ１３、測距処理部３７、撮影レンズ１４、ＣＣＤ４１、及びプロセス回路３８がない点を除いて上記図２に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を使用するものとしてその説明を省略する。
なお、５１は本体ケーシング１１内に設けられ、該本体ケーシング１１の設置角度を検出する加速度センサである。この加速度センサ５１は、本体ケーシング１１が水平に置かれている状態では出力が「０（ゼロ）」であるが、本体ケーシング１１が傾くと重力がかかってそれに伴う信号を出力する。

ここでは、投影レンズ１２の対向する投影方向（仰角）が上下するように本体ケーシング１１を傾けることでこの加速度センサ５１の出力信号も変化し、したがって加速度センサ５１の出力信号から本体ケーシング１１の設置角度、特に投影レンズの投影対象に対する仰角を検出することができるものとする。

これに応じて制御部３６内部のメモリには、加速度センサ５１の出力信号レベルから換算される設置角度に対応した輝度分布の係数を示すテーブルが予め固定的に記憶されており、加速度センサ５１の出力信号レベルから、投影対象のスクリーンが垂直に張設されていると仮定して、投影画像の輝度分布の偏りの度合いが数値化できるものとしている。

加えて、電磁石３４ａ〜３４ｄとリフレクタ２８及び光源ランプ２９の具体的な構成も上記図３と同様であるものとし、同一部分には同一符号を使用するものとしてその図示及び説明を省略する。

次に上記実施との形態の動作について説明する。
投影レンズ１２の投影範囲が投影対象となるスクリーンの所望の位置となるようにプロジェクタ装置１０を設置して電源投入その他を整えた状態でユーザは、キースイッチ部１６または図示しないリモートコントローラの輝度むらの補正を指示する「ＡＫ」キーを操作する。

図８は、この「ＡＫ」キー等の操作に対して制御部３６が実行する動作プログラムの一部の具体的な処理内容を示すものである。

その当初に制御部３６は、当該キーの操作があるのを待機し（ステップＣ０１）、操作がなされたと判断した時点で、加速度センサ５１の出力信号レベルから本体ケーシング１１の設置角度を検出する（ステップＣ０２）。

次いでこの検出した設置角度に対応する輝度分布の係数を内部のメモリに予め記憶しているテーブルより読出し（ステップＣ０３）、読出した輝度分布の係数に基づいて投影光処理部３５により電磁石３４ａ〜３４ｄへの各電流値制御を実行させることで、電磁石３４ａ〜３４ｄの発生する磁力により光源ランプ２９でのアーク放電を任意の方向及び量だけ曲げて、光源の輝度分布を意図的に偏向させる（ステップＣ０４）。

この場合、リフレクタ２８の外周面に等間隔で配置した４つの電磁石３４ａ〜３４ｄそれぞれへの通電の有無と通電する場合の電流値の制御を投影光処理部３５により行なわせることで、光源ランプ２９内で陰極２９ａから陽極２９ｂへ至るアークを曲げる方向とその度合いを任意に調整し、インテグレータ３１を出射した後の光束に輝度分布の意図的な偏りを付与させる。

したがって、上記ステップＣ０２で加速度センサ５１から得たこのプロジェクタ装置１０の設置角度に応じて、その度合いを加減した輝度分布の偏りを付与することにより、プロジェクタ装置１０とスクリーンとの相対位置関係によって投影面上の画像では輝度の分布の偏りが相殺され、結果として投影表示される画像はほぼ輝度むらのない、全面均一な輝度を有したものとなる。

このように、投影画像の輝度むらを補正した表示状態とした上で、以下入出力コネクタ部２１より入力される画像信号に応じた投影表示を行なう通常の投影モードに移行設定し（ステップＣ０５）、以上で「ＡＫ」キーの操作に対する制御部３６による一連の処理を終え、上記ステップＣ０１に戻って投影動作を実行しながら、次に「ＡＫ」キーの操作が再び操作されるのを待機する。

以上に動作を説明した如く、プロジェクタ装置１０とスクリーンとの相対的な位置関係により、ある程度の仰角を持って投影することで必然的に生じる投影画像の輝度むらをその設置角度に基づいて簡易に補正し、より画質の高い投影表示を行なうことが可能となる。

また、この第３の実施の形態においても、上記第１及び第２の実施の形態のように加速度センサ５１により検出された設置角度により、上下方向の自動台形補正を行なうようにしてもよい。

この第３の実施の形態の場合、制御部３６の内部メモリに予めプロジェクタ装置１０の設置角度に対応した輝度分布をテーブルとして記憶しておき、加速度センサ５１の出力信号レベルにより上記テーブルから対応する輝度分布を読出すものとしたので、輝度分布のむらに対応する制御がきわめて容易で装置の構成を簡易化し、より迅速に対処することができる。

また、この第３の実施の形態においては、加速度センサ５１により検出された設置角度により、光源の輝度分布を偏向させているが、加速度センサ５１を備えずに光源の輝度分布を偏向させるようにしてもよい。

この場合には、プロジェクタ装置はマニュアルでの台形補正機能を有するものとし、ユーザがキースイッチ部１６または図示しないリモートコントローラの上下左右方向キーの操作により台形補正を行なうものとする。その場合、ユーザのキー操作により補正量が決まり、この補正量から投影方向と対象面との角度を算出する。この算出した角度に対応する輝度分布の係数を内部のメモリに予め記憶しているテーブルより読出し、読出した輝度分布の係数に基づいて投影光処理部３５により電磁石３４ａ〜３４ｄへの各電流値制御を実行させることで、電磁石３４ａ〜３４ｄの発生する磁力により光源ランプ２９でのアーク放電を任意の方向及び量だけ曲げて、光源の輝度分布を意図的に偏向させることができる。

よってマニュアルでの台形補正機能を有し、加速度センサ５１等のセンサを備えないプロジェクタ装置においても光源の輝度分布を偏向させることができるので、輝度分布のむらに対応する制御がきわめて容易で装置の構成を簡易化できる。

なお、上記第１乃至第３の実施の形態はいずれもマイクロミラー素子等の空間的光変調素子２７を用いたプロジェクタ装置１０について説明したものであるが、本発明はカラー液晶表示パネルを光像形成に用いる形式のプロジェクタ装置でも同様に適用可能となることは勿論である。

その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図。 同実施の形態に係る電子回路の機能構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る光源部分の具体構成を例示する図。 同実施の形態に係る「ＡＦＫ」キー操作に対応した処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る光源部分での電磁石によるアーク放電への影響を説明する図。 本発明の第２の実施の形態に係る「ＡＦＫ」キー操作に対応した処理内容を示すフローチャート。 本発明の第３の実施の形態に係る電子回路の機能構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る「ＡＫ」キー操作に対応した処理内容を示すフローチャート。 従来のプロジェクタ装置での自動台形補正に伴う輝度分布の偏りを説明するための図。

符号の説明

１０…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３…測距センサ、１４…撮影レンズ、１５…Ｉｒ受信部、１６…キースイッチ部、１７…スピーカ、２１…入出力コネクタ部、２２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２３…画像変換部、２４…投影エンコーダ、２５…ビデオＲＡＭ、２６…投影駆動部、２７…空間的光変調素子（ＳＯＭ）、２８…リフレクタ、２９…光源ランプ、２９ａ…陰極、２９ｂ…陽極、３０…カラーホイール、３１…インテグレータ、３２…ミラー、３３…モータ（Ｍ）、３４ａ〜３４ｄ…電磁石、３５…投影光処理部、３６…制御部、３７…測距処理部、３８…プロセス回路、３９…画像記録部、４０…音声処理部、４１…ＣＣＤ、４２…Ｉｒ受信部、５１…加速度センサ、Ａ…アーク、Ｈ…磁力、Ｍ…磁界、ＳＢ…システムバス。

Claims (11)

1. 光を発生する光源と、
   この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、
   この投影手段で投影する対象面との角度を検出する投影面検出手段と、
   この投影面検出手段で得た対象面との角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
   この輝度分布取得手段で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
2. 光を発生する光源と、
   この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、
   装置の設置されている角度を検出する角度検出手段と、
   この角度検出手段で得た角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
   この輝度分布取得手段で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
3. 上記光源は、アーク放電により発光するランプとこのランプの一部を包囲する凹面反射部材とを有し、
   上記光源制御手段は、上記ランプまたは凹面反射部材に取り付けた電磁石の磁力により上記ランプ内で発生するアーク放電を曲げる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
4. 上記投影面検出手段は、投影面の複数個所に対して測距する位相差センサで構成することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
5. 上記輝度分布取得手段は、上記投影手段により投影した画像を撮影する撮影し、得た画像データから輝度分布を取得することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
6. 上記輝度分布取得手段は、予め装置の設置角度に対応した輝度分布をテーブルとして記憶しておき、上記角度検出手段で得た角度により上記テーブルから対応する輝度分布を読出すことを特徴とする請求項２記載の投影装置。
7. 光を発生する光源と、
   この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、
   この投影手段で投影される画像を台形補正させる指示を入力するための入力手段と、
   この入力手段からの入力に基づいて、前記投影手段の投影方向と対象面との角度を算出する投影角度算出手段と、
   この投影角度算出手段で得た前記投影手段の投影方向と対象面との角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
   この輝度分布取得手段で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
8. 光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置での投影方法であって、
   上記投影部で投影する対象面との角度を検出する投影面検出工程と、
   この投影面検出工程で得た対象面との距離及び角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得工程と、
   この輝度分布取得工程で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御工程と
   を有したことを特徴とする投影方法。
9. 光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置での投影方法であって、
   上記投影装置の設置されている角度を検出する角度検出工程と、
   この角度検出工程で得た角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得工程と、
   この輝度分布取得工程で得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御工程と
   を有したことを特徴とする投影方法。
10. 光を発生する光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
    上記投影部で投影する対象面との角度を検出する投影面検出ステップと、
    この投影面検出ステップで得た対象面との距離及び角度により上記投影部で投影する画像を投影面上で矩形に合焦させる合焦台形補正ステップと、
    この合焦台形補正ステップで投影面上で矩形に合焦された投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得ステップと、
    この輝度分布取得ステップで得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御ステップと
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
11. 光を発生する光源と、この光源からの光を用い、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影部とを有する投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
    上記投影装置の設置されている角度を検出する角度検出ステップと、
    この角度検出ステップで得た角度により投影画像の輝度分布を取得する輝度分布取得ステップと、
    この輝度分布取得ステップで得た輝度分布に応じて上記光源で発生される光束に方向と大きさを制御した輝度の偏りを付与する光源制御ステップと
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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