JP2007019591A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 プロジェクタの横長配置／縦長配置の切換時に投影形状を補正することにより画像表示品質を向上させるようにした簡略化された構造のプロジェクタを提供する。
【解決手段】 投影レンズ光軸から所定角度だけ偏った投影位置に所定アスペクト比の投影画像を投影するプロジェクタ２０は、プロジェクタの横長配置／縦長配置を判定する縦横判定手段２と、縦横判定手段２の判定結果に基づいて、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異に応じて画像形状を補正する補正指令を発するＣＰＵ１と、ＣＰＵ１からの補正指令に基づいて補正した投影画像１１を形成するようにＤＭＤ８を制御する画像形成手段３と、ライトガイド７、ミラー９ａ，９ｂを経てＤＭＤ８に導いた点灯装置６のレンズ６ａの照明光により、画像形成手段３が形成した投影画像１１をスクリーンに投影する投影レンズ１０とを具備して成る。
【選択図】図１

Description

本発明は、投影レンズ光軸から所定角度だけ偏った投影位置に所定アスペクト比の投影画像を投影するように配置されるプロジェクタであって、特に、スクリーンや壁面に所定アスペクト比の画像を投影するいわゆるフロントプロジェクタに、投影画像を補正する改良を加えたプロジェクタに関するものである。

スクリーンや壁面に所定アスペクト比（４：３や１６：９）の投影画像を投影するプロジェクタとしては、一般的に、据置型プロジェクタや天井取付型プロジェクタが普及している。近年、小型化することによりモバイル性が増して取り扱いが容易になったプロジェクタが市場に出回っている。
このような「取り扱いが容易になったプロジェクタ」は、ユーザが手に持ったり、三脚に取り付けたりして、状況に応じて最適な投影方法を選択することができるので、例えばユーザがプロジェクタを机の上に配置する場合には、プロジェクタ横長配置（横置き）の方が良い状況と、プロジェクタ縦長配置（縦置き）の方が良い状況とが考えられる。

そこで、光学系を切り換えることにより、天井等への取り付けに適したプロジェクタ横長配置（横置き型プロジェクタ）と、配置スペースを少なくすることができるプロジェクタ縦長配置（縦置き型プロジェクタ）とに兼用可能なプロジェクタ（例えば特許文献１参照）が提案されている。

特開２００２−１６２６８８号公報

しかし、特許文献１記載のプロジェクタは、製品内部における位置精度の確保が重要な光学部品や電気部品を可動化する構造を採用しているため、構造が複雑化して製品自体が大型化してしまう上に、プロジェクタの縦置き／横置きの切換時に光学部品や電気部品が動くことにより位置精度の確保が難しいため、信頼性が低下するという問題がある。

本発明は、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置に対応する簡略化された構造のプロジェクタでありながら、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時に投影形状を補正することにより画像表示品質を向上させるようにしたプロジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の第１発明は、投影レンズ光軸から所定角度だけ偏った投影位置に所定アスペクト比の投影画像を投影するように配置されるプロジェクタであって、プロジェクタ配置が投影画面における投影画像が横長になるプロジェクタ横長配置であるか投影画面における投影画像が縦長になるプロジェクタ縦長配置であるかを判定する縦横判定手段と、前記縦横判定手段の判定結果に基づいて、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異に応じて、画像形状を補正する画像補正手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の第２発明は、前記画像補正手段による画像形状の補正は、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異を位置補正した後に残存する画像変形を解消するような補正であることを特徴とする。

請求項３に記載の第３発明は、前記画像補正手段による画像形状の補正は、投影レンズ光軸からの投影画像中心のずれ量に基づいて補正量を決定することを特徴とする。

請求項４に記載の第４発明は、前記画像補正手段による画像形状の補正は、投影レンズの焦点距離に基づいて補正量を決定することを特徴とする。

第１発明によれば、投影レンズ光軸から所定角度だけ偏った投影位置に所定アスペクト比の投影画像を投影するように配置されるプロジェクタでは、プロジェクタ配置が投影画面における投影画像が横長になるプロジェクタ横長配置であるか投影画面における投影画像が縦長になるプロジェクタ縦長配置であるかが縦横判定手段によって判定されると、該縦横判定手段の判定結果に基づいて、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異に応じて画像形状を補正する画像補正が画像補正手段によって行われるから、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時には切換後のプロジェクタ配置に適した画像形状になるように画像形状が補正されるので、画像表示品質が向上する。また、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時には、プロジェクタの光学部品や電気部品を動かすことなく、画像補正手段によって切換後のプロジェクタ配置に適した画像形状になるように画像形状を補正するから、プロジェクタ横長配置、プロジェクタ縦長配置の双方に対応し得る簡略化された構造のプロジェクタとなる。

第２発明によれば、前記画像補正手段による画像形状の補正は、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異を位置補正した後に残存する画像変形を解消するような補正であるから、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時に行われる画像形状の補正によってプロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換に伴う画像変形が解消されることになり、画像表示品質が向上する。

第３発明によれば、前記画像補正手段による画像形状の補正は、投影レンズ光軸からの投影画像中心のずれ量に基づいて補正量を決定するから、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時に行われる画像形状の補正における補正量が適切なものになり、画像表示品質が向上する。

第４発明によれば、前記画像補正手段による画像形状の補正は、投影レンズの焦点距離に基づいて補正量を決定するから、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時に行われる画像形状の補正における補正量が適切なものになり、画像表示品質が向上する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１（ａ）は本発明の第１実施形態のプロジェクタの全体構成を示す図である。本実施形態のプロジェクタは、図１（ａ）に示すように、ＣＰＵ１と、縦横判定手段２と、画像形成手段３と、入力手段５と、ランプ６ａを有する点灯装置６と、ライトガイド７と、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device ）８と、ミラー９ａおよびミラー９ｂと、投影レンズ１０等を具備して成り、図示しないスクリーン上の投影レンズ光軸から所定角度θ_０ だけ偏った投影位置に所定アスペクト比の投影画像１１を投影するように構成されている。

上記ＣＰＵ１は、入力手段５に対する画像信号の選択的入力指令や、画像形成手段３における画像形成方法（画像再生方法）の切換指令や、点灯装置６のランプ６ａの点灯指令／消灯指令および光量制御指令を含む、画像の投影や画像の補正等に関する各種指令を行うものであり、例えばマイクロコンピュータ（マイコン）によって構成されている。ＣＰＵ１はさらに、オンスクリーンメニュー方式の操作スイッチ１ａを有しており、ユーザによる操作スイッチ１ａの操作入力に応じて、ＤＭＤ８の画素を構成する微小ミラー群の各ミラー面の傾斜角度制御を介してＲ，Ｇ，Ｂ各色のカラーバランスや階調表現を調整したり、投影画像の電子ズームや台形補正等を行い得るように構成されている。なお、本実施形態では、ユーザによる操作スイッチ１ａの操作入力によって画像形成手段３における画像形成方法を切り換えるようにしているが、操作スイッチ１ａの操作入力に限定されるものではなく、傾きセンサ等から成る配置判定手段２の判定結果に基づいて画像形成手段３における画像形成方法を切り換えるようにしてもよい。

上記縦横判定手段２は、傾きセンサ等から成り、机等の水平面上に設置されるプロジェクタの配置が、投影画面における投影画像が横長になるプロジェクタ横長配置であるか、投影画面における投影画像が縦長になるプロジェクタ縦長配置であるかを判定するものである。この縦横判定手段２の判定結果に基づいて、本実施形態のプロジェクタでは、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異に応じて投影画像の投影形状を補正する画像補正を行うことになる。なお、本実施形態のプロジェクタでは、上記縦横判定手段２は、プロジェクタ配置を縦長配置から横長配置または横長配置から縦長配置に切り換える際に、「プロジェクタを投影レンズ光軸周りに９０°回転させたこと」を上記傾きセンサで検出するように構成されている。

上記画像形成手段３は、入力手段５によって選択的に入力された画像信号に基づいてＤＭＤ８に投影画像を形成させるものであり、具体的には、ＤＭＤ８の画素を構成する微小ミラー群の各ミラー面の傾斜角度をそれぞれ制御することにより所望の投影画像を形成させるように構成されている。
上記点灯装置６は、上記投影画像を投影する際の照明光を提供するものであり、光源となるランプ６ａを有している。
上記ライトガイド７は、図１（ａ）に示すように、点灯装置６のランプ６ａからの照明光をミラー９ａおよびミラー９ｂを経てＤＭＤ８に均一に照射するものである。

上記ＤＭＤ８は、所定の解像度（ＶＧＡ；６４０×４８０画素、ＳＶＧＡ；８００×６００画素、ＸＧＡ；１０２４×７６８画素等）が得られるように二次元的に配置された画素を構成する多数の微小ミラーより成る微小ミラー群を有しており、各微小ミラーの傾斜角度を調整してライトガイド７を経て入射した光を全反射する状態から全透過する状態までの間の任意の状態とすることにより、所望の投影画像を形成する。
上記ミラー９ａおよびミラー９ｂは、ライトガイド７が形成した均一な光が適正な光路長にてＤＭＤ８を照明するようにするために配置されたものである。なお、図１（ａ）中にはミラー９ａの反射面を記載しているが、ミラー９ｂは裏面から見た状態を示しているため反射面を記載していない。
上記投影レンズ１０は、入射された光を図示しないスクリーン上に拡大投影して投影画像１１を形成するものであり、図１（ａ）に示す投影画像１１は、実際には図示した面の裏面に形成される。その際、「ＤＭＤの幅Ｗ_０ が投影レンズ１０によって投影画像の幅Ｗ_１ になるように拡大されること」が本実施形態のプロジェクタの特徴である。
なお、ランプ６ａおよびＤＭＤ８間の光路に、図１（ａ）には図示していないＲ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルタを設けてそれらフィルタを切り換えて使用したり、あるいは、ランプ６ａをＬＥＤに置き換えてＲ，Ｇ，Ｂ各色を順次切り換えて出力したりしながら上記ＤＭＤ８の制御を行うようにすることにより、カラー画像の投影再生が可能になる。

上記本実施形態のプロジェクタでは、入力手段５によって所望の画像信号を入力したとき、画像形成手段３は、当該画像信号の部分毎の明暗分布に従ってＤＭＤ８の画素を形成する微小ミラー群の各ミラー面の傾斜角度を変化させ、それによりＤＭＤ８が図示しないスクリーン上に所望の投影画像１１を形成することになる。その際、点灯装置６のランプ６ａからライトガイド７およびミラー９ａ，９ｂを経て均一照射された光が投影レンズ１０に向かって反射するように制御された微小ミラーに対応する画素は、スクリーン上の投影画像における明るい部分を形成することになり、点灯装置６のランプ６ａからライトガイド７およびミラー９ａ，９ｂを経て均一照射された光が投影レンズ１０以外の方向に反射するように制御された微小ミラーに対応する画素は、スクリーン上の投影画像における暗い部分を形成することになる。

図１（ｂ）は、ＤＭＤ８と、投影レンズ１０と、ミラー９ｂと、スクリーン上の投影画像１１との位置関係を示す図である。ＤＭＤ８の微小ミラー群の各ミラーの傾斜角度の変化の制約もあって、ミラー９ｂによってＤＭＤ８に入射させる光の角度が限定されるので、投影レンズ１０の光軸とＤＭＤ８の中心軸線とは一致しない。両者のシフト分だけ投影画像はスクリーンの上方に移動するので、プロジェクタを設置した高さよりも高い位置に投影され、なおかつ、いわゆる台形補正を行わなくても、ＤＭＤ８の形状と相似形状の画像投影が行われる。これは、図１（ｂ）において、ミラー９ａからＤＭＤ８の下辺までの距離をｆ_１ とし、ＤＭＤ８の上辺から投影レンズ１０の中心までの距離をｆ_２ とし、投影レンズ１０の中心から投影画像１１の上辺、下辺までの距離をそれぞれｌ_１ 、ｌ_２ としたとき、ｆ_１ ：ｌ_１ ＝ｆ_２ ：ｌ_２ となることから明らかである。逆に、図１（ｃ）に示すように、ＤＭＤ８の中心軸線を真っ直ぐ前方に延長しようとすると、投影レンズ１０の中心から投影画像１１の上辺、下辺までの距離はｌ_３ 、ｌ_３ となり、ｌ_３ ：ｆ_１ ＜ｌ_３ ：ｆ_２ となるため、投影画像１１は図１（ｄ）に示すような上辺が短い台形になってしまう。このとき、下辺の幅をＷ_１ とすると、上辺の幅は、（ｆ_２ ／ｆ_１ ）×Ｗ_１ となる。

上記のような制約を考慮して、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、プロジェクタ２０を三脚２１に載せて、図２（ａ）のように横置きにしたり、図２（ｂ）のように縦置きにしたりした場合の状況を以下に説明する。
図２（ａ）は通常の画像投影シーンを想定したプロジェクタ横置きの場合を例示する図であり、上述したように、投影レンズ１０から投影画像１１の上辺側に投影する距離ｌ_１ および下辺側に投影する距離ｌ_２ の比ｌ_１ ：ｌ_２ がｆ_１ ：ｆ_２ と同一になっていれば、ＤＭＤ８と相似な形状（すなわち、上辺の長さＷ_１ および下辺の長さＷ_２ が一致する、長方形）の画像投影がなされる。このとき、投影画像１１の四隅をそれぞれＬＵ、ＲＵ、ＬＢ、ＲＢとし、縦方向の像の高さをｈ_１ とし、画像中心をＣ_１ とした。

上記プロジェクタ２０を９０°回転させて図２（ｂ）に示すようにプロジェクタ縦置きにして、ｈ_１ が横方向になるような縦長画像の投影をしようとすると、投影レンズ１０の光軸から偏った位置に画像が投影されるので、画像中心位置Ｃ_２ は、回転させた方向にシフトして、画像中心位置Ｃ_２ はＣ_１ とは異なる位置となる。
また、画像中心位置Ｃ_１ と画像中心位置Ｃ_２ とを高さ方向で合わせるために図２（ｃ）に示すようにプロジェクタ２０の前（図示奥側）を矢印のように上げてプロジェクタ２０の後（図示手前側）を矢印のように下げるように傾けていくと、投影画像１１の上辺および下辺に対する投影距離ｌ_３ 、ｌ_４ がアンバランスになっていくので、下辺の幅（図示せず）をｈ_２ とすると、上辺の幅ｈ_３ は、（ｌ_３ ／ｌ_４ ）ｈ_２ となってｈ_２ よりも広がり、投影画像は台形になってしまう。

上記台形化現象を図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
図２（ａ）に示すような画像の横長投影時には、図３（ａ）に示すように左右方向において各々の隅までの投影距離ｌ_Ｔ３が等しくなっていれば、投影レンズ１０の中心からＤＭＤ８の隅までの距離ｆ_３ が左右で等しくなるため、ｌ_Ｔ３：ｆ_３ が左右で等しくなって、台形化現象は発生しない。しかし、図２（ｂ）に示す投影状態から図２（ｃ）に示すように投影位置をずらしていくと、図３（ｂ）に示すように、投影レンズ１０の中心からＤＭＤ８の隅までの距離ｆ_３ は変化しないのに、投影画像１１の上辺および下辺に対する投影距離ｌ_３ 、ｌ_４ がｌ_３ ＞ｌ_４ となるため、上辺の長さｈ_３ および下辺の長さｈ_４ はｈ_３ ＞ｈ_４ となる。このとき、ｌ_３ およびｌ_４ の比がｈ_３ およびｈ_４ の比と一致することになる。

さらに、図２（ｄ）に示すように画像中心位置Ｃ_１ および画像中心位置Ｃ_２ の横方向の位置も一致させようとすると、図１（ｂ）、（ｃ）を用いて説明したように、本来光軸からシフトして画像が投影される設計のプロジェクタであるため、図１（ｄ）に示すような台形化現象が発生してしまう。このように、図２（ａ）の場合と同一の画像中心位置に縦画像を投影するように構成すると、上下左右で台形化現象が発生してしまうので、長方形の画像投影ができなくなってしまうことが分かる。

上述したように、ＤＭＤを利用したプロジェクタや、その他の光軸と画像形成面の中心とが一致していないプロジェクタを用いて、例えば縦構図の写真等を画面に大きく写そうとして、図２（ａ）に示す投影状態からプロジェクタを９０°回転させて図２（ｂ）に示す投影状態にして使用する場合には、スクリーンから画像の投影位置がずれてしまうので、正規の投影位置に合わせようと投影位置を微調整すると、投影画像の形状自体が歪んでしまう。

本実施形態のプロジェクタは、上述したような投影画像の歪みを補正して使いやすくすることを目的としている。以下、投影画像の歪みを算出する方法を説明する。
図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態のプロジェクタ２０を、横長画像投影となるように机２５上に設置した様子を示す側面図および平面図である。上述したように、投影レンズ１０の中心と、ＤＭＤ８の中心軸線とはシフトしているので、図４（ａ）に示すように、投影レンズ１０の光軸に対する偏向角度θ_０ で上方に画像が投影される。また、ＤＭＤ８の高さ方向寸法と、投影レンズ１０の焦点距離とから、投影レンズ１０の光軸を中心とする画角θ_ｈ が決定される。プロジェクタ２０からスクリーン１２までの距離をＬ_０ とすると、投影画像の中心の光軸からの移動量ｙ_１ は、
ｙ_１ ＝Ｌ_０ ｔａｎθ_０ （１）
となる。
また、図４（ａ）中の投影距離ｌ_０１、ｌ_０２は、同様に、
ｌ_０１＝Ｌ_０ ｔａｎ（θ_ｈ ＋θ_０ ） （２）
ｌ_０２＝Ｌ_０ ｔａｎ（θ_ｈ −θ_０ ） （３）
のようになる。また、図４（ｂ）に示すように、横方向における投影レンズ１０の光軸を中心とする画角をθ_Ｗ とすると、図４（ｂ）中の投影距離ｌ_０３は、同様に、
ｌ_０３＝Ｌ_０ ｔａｎθ_Ｗ （４）
となる。

次に、縦長画像投影の場合について説明する。図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態のプロジェクタ２０を、縦長画像投影となるように机２５上に設置した様子を示す側面図および平面図である。図５（ａ）に示すように、プロジェクタ２０を机２５の上に縦長画像投影となるように設置した場合、図４（ａ）のｙ_１ と同じ位置に中心をもってくるために、図４（ａ）の偏向角度θ_０ と同じ偏向角度θ_０ だけずれるようにプロジェクタ２０を光軸ごと矢印に示す方向にシフトさせると、上下にθ_Ｗ ずつ画角の広がりがあるので、上方向の投影距離ｌ_０４および下方向の投影距離ｌ_０５は、図４（ｂ）の場合の共通の投影距離ｌ_０３と比べると、上方向の投影距離ｌ_０４は長くなり、下方向の投影距離ｌ_０５は短くなって、ｌ_０４＞ｌ_０３＞ｌ_０５となるので、これらは、次式で表わされる。
ｌ_０４＝Ｌ_０ ｔａｎ（θ_Ｗ ＋θ_０ ） （５）
ｌ_０５＝Ｌ_０ ｔａｎ（θ_Ｗ −θ_０ ） （６）

一方、縦長画像投影の場合に図４（ｂ）の横長画像投影の場合のｘ_０ として示した位置に画像中心を合わせるためには、図２（ｄ）で説明したように、プロジェクタ２０を横方向にシフトさせる必要がある。
上述したように、図１（ｂ）の比ｆ_１ ：ｆ_２ と比ｌ_１ ：ｌ_２ とが等しい場合に正規の長方形の画像が投影されるが、図５（ｂ）の場合は、投影画像の左右の辺に対してｌ_０６＝ｌ_０６となるような位置調整がなされ、ｌ_０１＞ｌ_０６＞ｌ_０２となるので、投影画像は台形となってしまい、そのときの各辺の比率は、上記と同様のｆ_１ ：ｆ_２ となる。
なお、図４（ａ）の横長画像投影の場合と図５（ａ）の縦長画像投影の場合とを比較すると、投影レンズ１０の高さｙ_０ は、両者の間で厳密には異なるが、両者のｙ_０ の変位量は投影後のシフト量ｙ_１ に比べると無視できる量と見なせるので、本実施形態ではその変位量は上述した各式には含ませていない。また、図４（ｂ）の横長画像投影の場合と図５（ｂ）の縦長画像投影の場合とを比較すると、投影レンズ１０のｘ方向の位置ｘ_０ も変化しているが、上記と同様の理由で無視するようにしている。

次に、このような考え方によって縦長画像投影時／横長画像投影時の投影状況の相違に起因する画像歪みを自動補正する方法を図６のフローチャートに基づいて説明する。この画像歪みの自動補正は、図１のＣＰＵ１によって画像形成手段３を制御して、投影画像を予めＤＭＤ８上で変形させてからスクリーンに投影することによって実施する。その際、ユーザがスクリーン上の補正結果を見ながら、オンスクリーンメニュー方式の操作スイッチ１ａを操作することにより、補正後の画像形状が適正になるように調整することができる。なお、本実施形態のプロジェクタは、横長画像投影の場合に投影画像が正規の長方形になるように予め調整されているため、縦長画像投影の場合のみ投影画像の歪み補正が必要であるものとする。

まず、図６のステップＳ１では、縦長画像投影を行うプロジェクタ縦長配置であるか否かを判定する。このステップＳ１の縦横判定において、ＹＥＳ（縦長画像投影）であれば、補正が必要であるので処理をステップＳ２に進め、ＮＯ（横長画像投影）であれば、補正が不要であるのでステップＳ２〜ステップＳ４をスキップしてそのまま処理を終了する。ステップＳ２では、投影画像における上下の辺の比率を、画角θ_Ｗ および偏向角度θ_０ に基づいて、次式
ｔａｎ（θ_Ｗ ＋θ_０ ）／ｔａｎ（θ_Ｗ −θ_０ ） （７）
となるように補正する。このとき、画角θ_Ｗ は、ズームレンズの場合にはズーミング位置によって変化する。
次のステップＳ３では、投影画像における左右の辺の比率を、投影レンズ１０の焦点距離、すなわち図１（ｂ）に示す投影レンズ１０の中心からＤＭＤ８の上辺、下辺までの距離ｆ_２ 、ｆ_１ に基づいて、ｆ_１ ／ｆ_２ となるように補正する。

次のステップＳ４では、補正した投影画像を投影する。このように投影画像を変形させてから投影するようにすると、プロジェクタ横長配置の場合は勿論、プロジェクタ縦長配置の場合であっても、正規の長方形の投影画像が投影可能になる。なお、ズーム比の小さい投影レンズを用いる場合には、上記画角θ_Ｗ および距離ｆ_１ ，ｆ_２ として、ズームの中間値を一律採用するようにしてもよい。

図７（ａ）は図６のステップＳ１の縦横判定に用いる傾きセンサの構成を例示する図である。この傾きセンサは、プロジェクタ２０に搭載されており、４分割された電極２２とそれらの内部に設けられた金属球２３とから成り、重力によって移動する金属球２３が４分割された電極２２のどの電極を導通させたかを判定し、その判定結果に基づいて、図７（ａ）に示すようなプロジェクタ横長配置であるか図７（ｂ）に示すようなプロジェクタ縦長配置であるかを自動判定するようにしている。つまり、図７（ａ），（ｂ）の４分割された電極２２は、プロジェクタ２０の本体内部の４つの絶縁された金属部で構成されており、金属球２３が重力によって図７（ａ）の下側または図７（ｂ）の下側に移動して、４つの金属部の内の２つの金属部に接触すると、金属球２３を介して上記２つの金属部が導通し、この導通状態をＣＰＵ１によって検出すれば、どの電極が導通したかによって、図７（ａ）のようなプロジェクタ横置き状態か、図７（ｂ）のようなプロジェクタ縦置き状態かを判定することができる。
なお、上記傾きセンサを用いて縦横判定を行う代わりに、別途設けた縦横判定用のスイッチのスイッチ操作によって縦横判定を行うようにしたり、投影画像自体の形状によって縦横判定を行うようにしてもよい。

本実施形態のプロジェクタによれば、図６のステップＳ１の縦横判定結果に基づいて、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異による変形を解消するような図６のステップＳ２，ステップＳ３の画像形状の補正を行うから、これら補正により、プロジェクタ横長配置、プロジェクタ縦長配置の双方に適した画像形状になるので、画像表示品質が向上する。また、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時には、プロジェクタの光学部品や電気部品を動かすことなく、ＣＰＵ１および画像形成手段３によって切換後のプロジェクタ配置に適した画像形状になるように投影形状を補正するから、プロジェクタ横長配置、プロジェクタ縦長配置の双方に対応し得る簡略化された構造のプロジェクタを実現することができる。

また、本実施形態のプロジェクタによれば、上記画像形状の補正は、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異を位置補正した後に残存する画像変形を解消するような補正であり、その補正量は、投影レンズ１０の光軸からの投影画像中心のずれ量および投影レンズ１０の焦点距離にに基づいて決定するから、プロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換時に行われる適正な補正量による画像形状の補正によってプロジェクタ横長配置／プロジェクタ縦長配置の切換に伴う画像変形が解消されることになり、画像表示品質が向上する。

ところで、上記（１）式から明らかなように、プロジェクタ２０からスクリーン１２までの距離Ｌ_０ が遠くなるにつれて、投影画像の中心の光軸からの移動量ｙ_１ が大きくなるので、図８に示すように、近距離に設置したスクリーン１２に画像を投影する場合には、プロジェクタ配置の縦配置および横配置に対応する投影画像１１ａ，１１ｂの位置偏差は比較的小さな幅に収まるので、同一のスクリーン１２内に投影画像１１ａ，１１ｂを投影することができる。しかし、遠距離に設置したスクリーン１３に画像を投影する場合には、図８に示すように横配置に対応する投影画像１１ａがピッタリと収まるようにスクリーン１３を設置しておくと、縦長配置時の投影画像１１ｂは図８に点線で示すようにスクリーン１３から大きくずれてしまう。したがって、近距離に設置したスクリーン１２に画像を投影するシステム構成の場合には、図６に示す補正が不要になる場合もある。
以上を考慮して、近距離に設置したスクリーン１２に画像を投影するシステム構成の場合に、図６のフローチャートの代わりに図９のフローチャートを用いて、ステップＳ１１で近距離と判定された場合は補正を省略するようにしてもよい。なお、上記ステップＳ１１の近距離の判定は、投影レンズ１９のピント位置から判定するようにしても、プロジェクタに専用の距離計を内蔵して、その出力を利用して近距離か否かを判定するようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、プロジェクタ２０を三脚２１に取り付けて投影方向を切り換えることを想定しているが、使用する三脚２１としては、図１０に例示するような３つの方向に回動できるタイプの三脚を想定している。なお、プロジェクタ２０を三脚２１に固定する方法としては、プロジェクタ２０の筺体底面中央に設けられた三脚穴に三脚２１のネジ部をねじ込む方法を用るものとするが、プロジェクタ２０に三脚穴が無い場合は、別途用意した固定部材を用いてプロジェクタ２０を三脚２１に固定するものとする。

また、上記第１実施形態では、三脚２１によってプロジェクタの投影方向を切り換えるように構成しているが、代わりに、プロジェクタ２０を机の上に置いて、図１１（ａ）〜（ｃ）のようにプロジェクタに内蔵された足２４ａ，２４ｂ，２４ｃの高さを調整して、投影方向を切り換えるようにしてもよい。足２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、ネジのように回転させると図示の状態から出たり引っ込んだりして高さを調整できるので、横置きにする場合は図１１（ａ）に示す足２４ａを机上に配置し、縦置きにする場合は図１１（ｂ）に示す足２４ｂ、２４ｃを机上に配置することにより、プロジェクタの投影方向を切り換えることができる。なお、横置きにする場合は、図１１（ｃ）に示すようにプロジェクタの後方部分２５でしっかり支えられるので、足は１本でよいが、縦置きにする場合は、転倒を防止するために、２本の足で支えるように構成している。これによって、部品数の削減や、小型化が可能になる。さらに、このような足をプロジェクタに内蔵させる構成を採用した場合には、別途三脚を用いなくても、プロジェクタ配置の縦横切換に伴う画像投影位置の調整が可能になる。

（ａ）は本発明の第１実施形態のプロジェクタの全体構成を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は第１実施形態のプロジェクタのＤＭＤ、投影レンズ、ミラーおよびスクリーン上の投影画像の位置関係を示す図であり、（ｄ）は（ｃ）の場合に発生する投影画像の台形化現象を説明するための図である。 （ａ）は第１実施形態のプロジェクタの横置きの場合を例示する図であり、（ｂ）は第１実施形態のプロジェクタの縦置きの場合を例示する図であり、（ｃ）および（ｄ）は投影画像の台形化現象を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は第１実施形態のプロジェクタにおける投影画像の台形化現象を説明するための図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態のプロジェクタを横長画像投影となるように机上に設置した様子を示す側面図および平面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、第１実施形態のプロジェクタを縦長画像投影となるように机上に設置した様子を示す側面図および平面図である。 第１実施形態のプロジェクタにおける画像歪みの自動補正処理を示すフローチャートである。 （ａ）は縦横判定に用いる傾きセンサを搭載した第１実施形態のプロジェクタの横置き時の状態を示す図であり、（ｂ）は縦横判定に用いる傾きセンサを搭載した第１実施形態のプロジェクタの縦置き時の状態を示す図である。 第１実施形態のプロジェクタにおいてスクリーンを近距離に設置した場合および近距離に設置した場合におけるプロジェクタ縦置き時／プロジェクタ横置き時の投影画像を比較して示す図である。 第１実施形態のプロジェクタにおける画像歪みの自動補正処理の変形例を示すフローチャートである。 第１実施形態のプロジェクタ縦置き／横置きの切換に用いる三脚を例示する図である。 （ａ）〜（ｃ）は第１実施形態のプロジェクタに足を設けた変形例を示す図である。

符号の説明

１ ＣＰＵ
２ 縦横判定手段
３ 画像形成手段
５ 入力手段
６ 点灯装置
６ａ ランプ
７ ライトガイド
８ ＤＭＤ（Digital Micromirror Device ）
９ａ，９ｂ ミラー
１０ 投影レンズ
１１ 投影画像
１２，１３ スクリーン
２０ プロジェクタ
２１ 三脚
２２ 電極
２３ 金属球
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 足
２５ プロジェクタの後部

Claims (4)

1. 投影レンズ光軸から所定角度だけ偏った投影位置に所定アスペクト比の投影画像を投影するように配置されるプロジェクタであって、
   プロジェクタ配置が投影画面における投影画像が横長になるプロジェクタ横長配置であるか投影画面における投影画像が縦長になるプロジェクタ縦長配置であるかを判定する縦横判定手段と、
   前記縦横判定手段の判定結果に基づいて、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異に応じて、画像形状を補正する画像補正手段と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記画像補正手段による画像形状の補正は、プロジェクタ横長配置時の画像投影位置とプロジェクタ縦長配置時の画像投影位置との差異を位置補正した後に残存する画像変形を解消するような補正であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記画像補正手段による画像形状の補正は、投影レンズ光軸からの投影画像中心のずれ量に基づいて補正量を決定することを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
4. 前記画像補正手段による画像形状の補正は、投影レンズの焦点距離に基づいて補正量を決定することを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。

Images