JP2007067495A

JP2007067495A - プロジェクタ装置

Info

Publication number: JP2007067495A
Application number: JP2005247364A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yajima; 謙一矢島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2007-03-15
Also published as: US20070046902A1; CN1924693A

Abstract

【課題】オートキーストンを行う上で検出可能傾斜角が狭くかつ測距時間もかかるという大きな性能上の問題を緩和したプロジェクタ装置を提供する。
【解決手段】投射映像の台形歪み補正機能を有するプロジェクタ装置において、スクリーンまでの距離及び傾斜角を求める測距センサと、投射映像を投射する鏡筒と、前記鏡筒に装着されたズーム環とを備え前記ズーム環の位置に基づいて前記測距センサからの前記スクリーンへの照射位置を変え前記スクリーンの傾斜角検出精度を保つことを特徴とするプロジェクタ装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、プロジェクタ装置に係り、特に投射映像の台形歪み補正機能を備えたプロジェクタ装置に関する。

投射映像の台形歪み補正機能を備えたプロジェクタ装置が実用化されている。投射映像を写すスクリーンが投射映像の投射方向に垂直でないときには、投射映像が台形に歪むのでそれを長方形に補正する機能を有するものである。補正の方法には、マニュアルとオートキーストン（自動台形歪み補正）とがある。後者では、スクリーンまでの距離及び投射映像の投射方向に対するスクリーンの傾斜角を求める測距センサが用いられている。

例えば特開２００４−１３４９０８号公報（特許文献１）によるものは、測距センサを−２０度〜＋２０度まで回転し、１度毎に測距する方式のものであった。しかし、１度毎にセンサを停止させるために計４１箇所もの回転角度検出素子（フォトインタラプタ等）を設置しており、機構的に大掛かりとなり従ってコストも高い。また測距時間がかかることと、更にはこの方法では測距センサの回転角（±２０度）以上の傾斜角の検出は不可能であるという制約があった。即ちオートキーストンを行う上で検出可能傾斜角が狭くかつ測距時間もかかるという大きな性能上の問題があった。
特開２００４−１３４９０８号公報

本発明は、オートキーストンを行う上で検出可能傾斜角が狭くかつ測距時間もかかるという大きな性能上の問題を緩和したプロジェクタ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のプロジェクタ装置は、投射映像の台形歪み補正機能を有するプロジェクタ装置において、スクリーンまでの距離及び傾斜角を求める測距センサと、投射映像を投射する鏡筒と、前記鏡筒に装着されたズーム環とを備え前記ズーム環の位置に基づいて前記測距センサからの前記スクリーンへの照射位置を変え前記スクリーンの傾斜角検出精度を保つことを特徴とする。

本発明によれば、オートキーストンを行う上で検出可能傾斜角が狭くかつ測距時間もかかるという大きな性能上の問題を緩和したプロジェクタ装置が得られる。

以下、本発明の実施例を説明する。

本発明によるプロジェクタ装置の実施例１を図１乃至図５を参照して説明する。オートキーストンは、通常水平方向と垂直方向とが実施対象としてあるが、本実施例では、水平方向のオートキーストンを対象としている。

図１は本発明によるプロジェクタ装置の実施例１の概略ブロック図である。プロジェクタ１はスクリーン２への映像投射のために、装置全体を制御するマイコン１０１により、３種のモータを個別に制御するモータドライバ１０２、台形歪補正処理を行う信号処理部１０３を制御している。赤外線の照射方向を変えるための測距センサ用モータ１０４は、赤外線方式の測距センサ１０５を回転させる。

またプロジェクタ１は、信号処理部１０３からの映像信号をスクリーン２に投射する表示素子１０６、測距センサ１０５の回転角度検出素子１０７〜１１３、フォーカス環制御モータ１１４、ズーム環制御モータ１１５、フォーカス位置を検出する素子１１６、ズーム位置を検出する素子１１７、フォーカス環制御モータ１１４とズーム環制御モータ１１５とを装着した鏡筒１１８で構成されている。ズーム環１１９はユーザ又はプロジェクタ装置によるズーム操作手段であり、鏡筒１１８は投射映像を投射する光学系手段である。

次に図１における動作を説明する。赤外線方式の測距センサ１０５は、マイコン１０１からの指示に従って赤外線をスクリーン２に向けて照射する。そして、スクリーンに投影された赤外光を１０５内の受光素子で受光し、スクリーンまでの距離を求め、結果をマイコン１０１に返す。尚、受光素子としてはＰＳＤ(Position Sensitive Device)が一般的であるが、その他の素子でも構わない。

プロジェクタ１の電源オン後、マイコン１０１は、検出素子１１０を使って測距センサ１０５を鏡筒１１８の光軸と平行の向き（即ちセット正面で回転角度は０度）にセットする。検出素子としては透過型のフォトインタラプタを使用するのが一般的であり、その一方法を図２に示す。即ち、測距センサ１０５の前面に回転角度検出用の棒を装着する。この棒はセンサ１０５と同じ向きに装着されている。センサ１０５が鏡筒１１８の光軸と平行の向きになると、検出素子１１０内のＬＥＤ発光部と受光部の間にこの棒が入り込み、上述の平行の向きになった事が検出される。マイコン１０１は上記信号を割込みとして受信することにより、センサ１０５が上述の方向になった事が判断でき、この時点でモータ１０４を停止する。その他の検出素子１０７〜１０９、及び１１１〜１１３も同様の仕組みで実現可能である。

また、その他の検出素子１０７〜１０９、及び１１１〜１１３は以下に示すように設置されている。まず、素子１０９と１１３は、ズーム環がテレ端（最大望遠側）に移動しても、投射映像の画枠の内側ギリギリに赤外光が照射される位置に設置される（図３参照）。この時のセンサ１０５の回転角度を±Θ１とする。例えば、検出素子１１３が測距センサ下部の棒を検出した時、センサは鏡筒１１８の光軸に対して＋Θ１度傾いている事になる。同様に、検出素子１０９が検出した時は、センサは光軸に対して−Θ１度傾いている事になる。同様に、検出素子１０８と１１２は、ズーム環がワイド端（最大広角側）とテレ端の中間に移動した時に、投射映像の画枠内に赤外光が照射される位置に設置される。この角度を±Θ２とする。最後に、検出素子１０７と１１１は、ズーム環がワイド端に移動した時に、投射影像の画枠内ギリギリに赤外光が照射される位置に設置される。この角度を±Θ３とする。従って、上記角度には｜±Θ１｜＜｜±Θ２｜＜｜±Θ３｜の関係が成り立つ事になる（０＜Θ１＜Θ２＜Θ３）。

また、マイコン１０１はユーザからの指示に従って、モータドライバ１０２経由でズームモータ１１５を回転し、ズーム環１１９を移動する。モータ回転中は、ズーム位置検出素子１１７経由でマイコン１０１が回転方向及び回転数をカウントするにより、ズーム環１１９の位置を監視できる。これにより、マイコン１０１はズーム環１１９の位置を常に把握できており、結果は内蔵のＲＡＭに保持される。尚、検出素子１１７は、通常、デフォルト位置（通常ワイド端）を検出する反射型フォトインタラプタと、回転方向及び回転数を検出する２相の透過型フォトインタラプタの組み合わせで実現される。フォーカス位置検出素子１１６も同じ構成となる。

以下、本実施例でのオートフォーカス・オートキーストンの動作のフローチャートについて説明する（図５参照）。ユーザがリモコンもしくはプロジェクタ１上のキーで、オートフォーカス・オートキーストンの実行を指示すると、又は事前の設定によりプロジェクタ１の電源ONの後、マイコン１０１は測距センサ１０５に測距を指示する。当該センサは、デフォルト状態では光軸に対して平行（すなわち回転角は０度）にセットされており、図４のＬに相当する距離を求め、結果をマイコン１０１に返す．この結果をＡとする。

次に、マイコン１０１はＲＡＭから現在のズーム環の位置を読み出す。仮にワイド端からテレ端に移動した時の検出素子１１７の検出範囲（すなわちズーム環の移動範囲）が０〜３００の値だとする（ワイド端は０、テレ端は３００とする）。上記ＲＡＭから読み出した値が０〜１００ならばワイド端側と判断し、測距センサ１０５を±Θ３度回転させ，両端の距離を測定する。具体的には、検出素子１０７がセンサ１０５の下部に設置された棒を検出するまで、モータ１０４を制御してセンサ１０５を回転させる。センサ１０７が検出したらモータ１０４を停止し、センサ１０５に測距を指示する。これで図３のｌ１に相当する距離が求められる。次に、モータ１０４を制御して、検出素子１１１が上記棒を検出するまでセンサ１０５を回転させる。素子１１１が棒を検出したらモータ１０４を停止し、センサ１０５に測距を指示する。これで図４のｌ２に相当する距離が求められる。もし、上記ＲＡＭから読み出したズーム位置が１０１〜２００までなら、検出素子１０８と１１２を使ってセンサ１０５を±Θ２度回転させ，スクリーンまでの距離ｌ１とｌ２を求める。同様に、ズーム位置が２０１以上ならテレ端側と判断し、検出素子１０９と１１３を使ってセンサ１０５を±Θ１度回転させ、両端の距離を測定する。

上記ｌ１とｌ２が得られたら、検出素子１１０を使ってセンサ１０５を光軸と平行の向きに戻した後、以下の演算式を使ってスクリーンの傾斜角αを求める。
tanα＝(l2*cosΘ − l1*cosΘ) / (l1*sinΘ + l2*sinΘ) （１）
式（１）において，Θとしてはズーム環の位置に従って上記Θ１〜Θ３のいずれかが適用される。
理論的にはΘ１〜Θ３のいずれが適用されても、得られる傾斜角度αは同じ筈であるが、実際にはセンサ１０５の測距結果には誤差が含まれる為、特にスクリーンの傾斜角度が小さい場合、この誤差によってｌ１とｌ２の差分が埋もれてしまい、傾斜角度の検出精度が不十分の可能性が高い。この対策として、上記Θを可能な限り大きく取ればｌ１とｌ２の距離差が大きくなるので検出精度は向上するが、赤外光の照射位置がスクリーンを外れる可能性も高まる。そこで、上述の通りズーム環の位置によってΘを変えれば、上述の問題を解消できる。なぜなら、ユーザはスクリーン上に投射映像が収まるようにズーム環を調整して視聴するのが普通だからである。

上記（１）式によってスクリーンの傾斜角度αが得られれば、以下の演算式によって図３のＬに相当する距離（映像中央部までの距離）が得られる。
L＝l1*(cosΘ + sinΘ*tanα) （２）
上記（２）式によって得られた距離ＬをＢとする。
次に，上記ＡとＢの結果を比較する。もし、いずれの赤外光もスクリーン上に照射されていれば、値はほぼ一致する筈である。もしこの値が大きく異なっていれば、投射映像の両端に照射した赤外光がスクリーンを外れていたと判断できる。この場合、マイコン１０１は上記Ａの結果を使って適性なフォーカス量を求めた後、フォーカスモータ１１６を制御してオートフォーカスを実行した後、赤外光がスクリーンの外側に照射されて傾斜角度が正しく求められなかった事をＯＳＤ等でユーザに通知する。逆に上記ＡとＢがほぼ一致していれば，オートフォーカスした後、上記（１）式で得られた検出角度に従って信号処理部１０３を制御してオートキーストンを行う。

本実施例では、プロジェクタ１の装置内に測距センサを１個設置して、これを回転させてスクリーン上の３点を測距する為、従来の測距時間と検出可能傾斜角において大きな制約があるという問題をクリアできる。例えば、Θ１≒11度、Θ２≒13度、Θ３≒15度とすると、傾斜角度αとしては４０度〜４５度まで検出可能である。また、次の効果も期待できる。

１．通常、ユーザは投射映像がスクリーンに収まるようにズーム環を調整する。そこで、ズーム環の位置に応じて測距センサからの赤外光照射位置を変える事で、赤外光がスクリーン外に照射され、スクリーンの傾斜角度を間違える可能性を減らしながら、角度の検出精度を向上させるという効果が得られる。

２．スクリーン上の投射映像の両端２点、及び映像中央部までの計３点を測距する事で、両端に照射された赤外光のいずれか一方もしくは両方がスクリーンを外れたか否かを検出できる為、誤った傾斜角度に従って台形補正する事を防ぎ、前記映像中央部までの距離を使ってオートフォーカスのみを実行し、適切なメッセージをユーザに通知できるという効果が得られる。電源オン直後、投射映像がまだ見えない状態でオートフォーカス・オートキーストンを実行する際に特にこの効果はある。

本実施例では水平方向のオートキーストンのみとなっているが、測距センサ１０５及び角度検出素子１０７〜１１３を垂直方向に回転するよう設置すれば，垂直方向のオートキーストンも可能となる。

また、水平方向は本実施例と同一構成とし、垂直方向は加速度センサで実現する方法も考えられる。例えば、ユーザがプロジェクタ１を上下に動かしその動きが止まったとセンサが感じたときにオートキーストンを行うやり方である。

また、本実施例では回転角度を３段階（Θ１〜３）で切り換えているが、装置の都合に合わせて任意の段階に設定してもよい。また、本実施例ではセンサに赤外光を用いたが、超音波等を用いる変形もあり得る。

本発明によるプロジェクタ装置の実施例１の概略ブロック図。プロジェクタ装置の実施例１の測距センサの向きを検出する方法の説明図。プロジェクタ装置の実施例１の測距センサの回転角と赤外光の照射位置の説明図。プロジェクタ装置の実施例１のスクリーン傾斜角の演算方法の説明図。プロジェクタ装置の実施例１の動作フローチャート。

符号の説明

１・・プロジェクタ，２・・スクリーン，１０１・・制御マイコン，１０２・・モータドライバ，１０３・・信号処理部（台形歪補正処理部），１０４・・測距センサ用モータ，１０５・・測距センサ，１０６・・表示素子，１０７〜１１３・・測距センサの回転角度検出素子，１１４・・フォーカスモータ，１１５・・ズームモータ，１１６・・フォーカス位置検出素子，１１７・・ズーム位置検出素子．１１８・・鏡筒，１１９・・ズーム環，１２０・・フォーカス環．

Claims

投射映像の台形歪み補正機能を有するプロジェクタ装置において、
スクリーンまでの距離を求める測距センサと、
投射映像を投射する光学系手段と、
前記距離に基づいて前記スクリーンの投射映像の投射方向からの傾斜角を求める手段と、
前記光学系手段に装着されたズーム操作手段とを
備え前記測距センサからの前記スクリーンへの照射範囲として前記スクリーン上の投射映像の両端２点と中央の計３点とし両端いずれかの赤外光が前記スクリーン外に照射された事を検出した場合にこのスクリーン外に照射された事をユーザに通知することを特徴とするプロジェクタ装置。
前記測距センサによる前記３点の照射ポイントのうち、中央をまず照射し次に両端を照射することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
投射映像の台形歪み補正機能を有するプロジェクタ装置において、
スクリーンまでの距離を求める測距センサと、
投射映像を投射する光学系手段と、
前記距離に基づいて前記スクリーンの投射映像の投射方向からの傾斜角を求める手段と、
前記光学系手段に装着されたズーム操作手段とを
備え前記ズーム操作手段の位置に基づいて前記測距センサからの前記スクリーンへの照射範囲を設定することを特徴とするプロジェクタ装置。
前記ズーム操作手段がテレ端側にある時は照射範囲が投射画面の画枠に入るよう測距センサの回転角度を小さくし、前記ズーム操作手段がワイド端側にある時は照射位置が投射画面の画枠を満たすよう測距センサの回転角度をより大きくすることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ装置。
投射映像の台形歪み補正機能を有するプロジェクタ装置において、
スクリーンまでの距離を求める測距センサと、
投射映像を投射する光学系手段と、
前記距離に基づいて前記スクリーンの投射映像の投射方向からの傾斜角を求める手段と、
前記光学系手段に装着されたズーム操作手段とを
備え前記測距センサからの前記スクリーンへの照射範囲として前記スクリーン上の投射映像の両端２点と中央の計３点とし両端いずれかの赤外光が前記スクリーン外に照射された事を検出した場合にこのスクリーン外に照射された事をユーザに通知すること及び前記ズーム操作手段の位置に基づいて前記測距センサからの前記スクリーンへの照射範囲を設定することを特徴とするプロジェクタ装置。
投射映像の台形歪み補正機能を有するプロジェクタ装置において、
制御用マイコンと、
前記マイコンに制御されるモータドライバと、
前記モータドライバに駆動されるモータと、
前記モータにより回動してスクリーンまでの距離を求める測距センサと、
投射映像を投射する光学系手段と、
前記距離に基づいて前記スクリーンの投射映像の投射方向からの傾斜角を求める手段と、
前記光学系手段に装着されたズーム操作手段とを
備え前記測距センサからの前記スクリーンへの照射範囲として前記スクリーン上の投射映像の両端２点と中央の計３点とし両端いずれかの赤外光が前記スクリーン外に照射された事を検出した場合にこのスクリーン外に照射された事をユーザに通知すること及び前記ズーム操作手段の位置に基づいて前記測距センサからの前記スクリーンへの照射範囲を設定することを特徴とするプロジェクタ装置。