JP2009229807A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタと被投影面との間の距離を変化させても投影領域を撮像領域に納めることが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。
【解決手段】フォーカス調整値から被投影面までの投影距離を算出し（ステップＳ１００２）、ズーム調整値を検出する（ステップＳ１００３）。投影距離及びズーム調整値について投影ユニット１００に対する撮像ユニット２００の相対位置を一対一に割り当てる割当テーブルを参照することで、撮像ユニット２００の移動方向及び移動量が、投影距離及びズーム調整値から決定される（ステップＳ１００４）。その決定された移動方向及び移動量に従って撮像ユニット２００が移動することで、撮像領域が投影領域に一致する（ステップＳ１００５）。
【選択図】 図７

Description

本発明は、投影画像を撮像する撮像部を備えるプロジェクタに関し、特に撮像部の視野角よりも投影部の画角が広い場合において、プロジェクタと被投影面との間の距離を変化させても投影領域と撮像領域とが一致するように撮像部を移動させることができるプロジェクタに関する。

投影部によって被投影面に投影された画像（以下、投影画像という）を撮像するために撮像部を搭載したプロジェクタが提案されている。その目的は、例えば投影画像上に照射されたレーザーポインタの位置を検出すること（特許文献１）、投影されたパターンを検出してフォーカス調整を行うこと（特許文献２）、などである。

従来のプロジェクタにおいて、搭載された撮像部を用いて投影画像を撮像することに困難性は無かった。なぜなら、一般的に従来のプロジェクタは、
（１）投影部の画角は、撮像部の視野角よりも小さい、
（２）被投影面から数メートル程度離して使用されるため、投影部と撮像部との視差は問題にはならない、
という特徴を持つからである。そのため、投影画像の画像光（以下、画像光）の中心軸と撮像部の光軸とが略平行であれば、もしプロジェクタと被投影面との距離を変化させても、投影画像は常に撮像部の視野内に収まる（例えば、特許文献２の図１参照）。
特開２００６−１８３７４号公報 特開２００５−２８３９５２号公報

近年、画角が大きく、被投影面への近接投影が可能なプロジェクタ（以下、広角プロジェクタ）が提案されている。この広角プロジェクタは、プロジェクタとスクリーン等の被投射面とを接近させることができるという利点を持つ。このため、家庭内や会議室内などの狭い空間でも従来のプロジェクタに比べて大きな投影画像を得ることができ、その利用シーンは今後益々拡大すると考えられる。

しかし、広角プロジェクタはその画角の広さ故に、従来のプロジェクタには存在しなかった様々な課題を生じ得る。その１つが、本発明者らによって新たに見出された、撮像部が広角プロジェクタに搭載された場合に生じる課題である。以下その課題を説明する。

広角プロジェクタは、従来のプロジェクタに比して広い投影部の画角を有する。一方、広角プロジェクタに搭載された撮像部の視野角は、従来のプロジェクタに搭載された撮像部の視野角と変わらない場合が多い。その結果、従来のプロジェクタにおいては、撮像部の視野角は投影部の画角に比べて十分広いが、広角プロジェクタにおいては、撮像部の視野角は投影部の画角と同程度である又は狭い場合が多い。ここで、画角は、投影部が投影する画像光の広がり角の意味であり、視野角は、撮像部が見込む視野の広がり角の意味である。また、ある距離に置かれた被投影面において、撮像部の撮像可能な領域を撮像領域と、投影画像によって占められる被投影面上の領域を投影領域と、それぞれ表現する。

撮像部の視野角が投影画像の画角と同程度の場合に生じる課題を、広角プロジェクタ１と画像が投影される被投影面２とを上から見た図である図１を参照して説明する。広角プロジェクタ１は、画角ＡＯＶを有する投影部１００と、投影部の画角ＡＯＶと同程度の視野角ＦＯＶを有する撮像部２００とを備える。図１（ａ）において、投影部１００は、広角プロジェクタ１からＤＳ１離れた被投影面２０に画像を投影し、撮像部２００は、被投影面２０に投影された画像を撮像する。投影部１００と撮像部２００との間には視差ＰＲＬが存在するので、被投影面２０において投影領域ＡＰ１が撮像領域ＡＩ１に納まるためには、撮像部２００の光軸ＬＡＸ２が投影部１００の投影光軸ＬＡＸ１と輻輳角ＡＣを持って交わる必要がある。しかし、図１（ｂ）の様に広角プロジェクタ１と被投影面２０との距離がＤＳ２（＞ＤＳ１）に広がった場合、輻輳角ＡＣを固定した状態では、投影領域ＡＰ２が、撮像領域ＡＩ２に納まらない。言い換えれば、広角プロジェクタ１と被投影面２０との距離が所定の大きさの場合（即ち、図１（ａ）の場合）のみ、撮像領域ＡＩ１は、投影領域ＡＰ１に一致する。

広角プロジェクタに搭載された撮像部の広視野化は、前記した課題を解決するために有効な方法である。撮像部を広視野化するためには、（１）レンズ系の焦点距離を短くする、（２）撮像素子の面積を大きくする、の2通りの方法が挙げられる。しかし、（１）はレンズ系の複雑化を招くため、（２）は大面積の受光素子ほど値段が高いため、どちらの方法も製造コストを増大させる。そのため、コスト面を考えると、撮像部の広視野化は実用上望ましくない。即ち、撮像部を広視野化する以外の方法を用いて、前述した課題の解決が望まれる。

本発明は、プロジェクタと被投影面との間の距離を変化させても投影領域を撮像領域に納めることが可能な、プロジェクタを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、画像情報に基づき被投影面に画像を投影する投影部と、その投影部を収容する筺体と、前記被投影面に投影された画像を撮像するために、前記投影部に対して移動可能に前記筺体に設けられ、前記投影部の画角よりも狭い視野角を有する撮像部と、前記被投影面に投影された画像全体が撮像されるように、前記撮像部の移動を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

ここで、移動とは、位置や配置等を変化させるという意味であり、平行移動と回動との両方の意味を持つ。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御部は、投影状態を検知する検知手段と、その検知手段の検知結果に応じて、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する決定手段と、その決定手段の決定に基づいて、前記撮像部を移動させる移動手段と、を有する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記投影部は、フォーカス調整可能に構成され、前記検知手段は、前記投影部のフォーカス調整値を検知し、前記決定手段は、前記検知された投影部のフォーカス調整値に応じて、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記決定手段は、前記投影部のフォーカス調整値に対して、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を一対一に割り当てる割当テーブル、を記憶するテーブル記憶手段を有し、前記決定手段は、前記テーブル記憶手段に記憶された前記割当テーブルを参照して、前記投影部のフォーカス調整値から前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する、ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記検知手段は、前記被投影面に投影された画像を前記撮像部が撮像したときに発生する撮像データから、前記投影された画像の投影領域の境界を検出し、前記決定手段は、前記検知された投影領域の境界から、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する、ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記検知手段は、前記投影領域の境界を検出するために、前記被投影面に投影される所定の画像パターンを記憶するパターン記憶手段を有し、前記検知手段は、前記撮像データから前記所定の画像パターンを検知することで、前記画像の境界を検出する、ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記撮像部は、前記投影部に対して水平方向にずらして配置されるように前記筺体に設けられる、ことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記撮像部は、前記投影部の投影光軸に対して鉛直方向にずらして配置されるように前記筺体に設けられる、ことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、前記移動手段は、前記撮像部を互いに直交する任意の２軸の回りに回動させる、ことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記移動手段は、前記撮像部を水平方向に平行な軸の回りに回動させる、ことを特徴とする。

プロジェクタに備えられた撮像部の視野角が投影部の画角よりも狭い場合、仮に撮像部及び投影部が筺体に固定されていると、前記した様に被投影面までの距離が所定の大きさの場合においてのみ、投影領域が撮像領域に納まる。しかし、請求項１に記載の発明では、撮像部が投影部に対して移動可能であるため、被投影面とプロジェクタとの任意の距離において投影領域を撮像領域に納めることが可能になる。

請求項２に記載の発明では、投影状態を検知する検知手段の検知結果に応じて、撮像部の適切な移動方向及び移動量が決定される。即ち、被投影面とプロジェクタとの距離が変化する等、投影状態が変化した場合、プロジェクタはその変化した投影状態を検知し、撮像部を適切な位置に移動させることができる。

プロジェクタから被投影面までの距離が変化すると、被投影面に焦点が合わなくなるとともに、投影領域が撮像領域に納まらなくなる。この場合、焦点を合わせるためにフォーカス調整が行われる。請求項３に記載の発明では、検知手段が投影部のフォーカス調整値を検知するので、その検知されたフォーカス調整値に応じて投影領域全体が撮像可能な位置に撮像部を移動させることで、フォーカス調整作業と投影領域を撮像領域に納める作業とを同時に行うことが可能になる。即ち、プロジェクタを使用するために必要な設定作業の手間が軽減される。

投影部と撮像部との視差は常に一定なので、プロジェクタから被投影面までの距離が与えられれば、投影領域全体を撮像可能な撮像部の移動位置は一意的に決定される。そして、プロジェクタから焦点面である被投影面までの距離は、フォーカス調整値に直接反映される。請求項４に記載の発明では、投影部のフォーカス調整値に対して撮像部の移動位置を一対一に割り当てる割当テーブルを参照することで、撮像部の移動方向及び移動量が、投影部のフォーカス調整値に基づいて決定される。従って、複雑な演算処理を行うことなく、撮像部の移動方向及び移動量を簡単に決定することが可能になる。

請求項５に記載の発明では、投影領域の境界を検知することで、撮像部の移動方向及び移動量が決定される。従って、プロジェクタの使用中、即ち画像を投影している最中であっても、投影領域を撮像領域に納めることが可能になる。

請求項６に記載の発明では、投影領域の境界を検出するために、所定の画像パターンを投影画像として用いる。所定の画像パターンを使用することにより、投影領域の境界の検出を正確且つ安定して行うことが可能になる。

請求項７に記載の発明では、撮像部が、投影部に対して水平方向に配置されるように前記筺体に設けられる。従って、被投影面とプロジェクタとの距離を変化させた場合、投影部と撮像部とは鉛直方向の視差が小さいので、投影領域を撮像領域内に納める際に、撮像部を鉛直方向に移動させる量が少なくて済む。さらに、プロジェクタにおいては、光学系設計の都合上水平方向に部品が配置される場合が多いので、撮像部が投影部に対して水平方向に配置される構成は、設計上の自由度を確保する上で有効である。

請求項８に記載の発明では、撮像部は、投影部に対して鉛直方向に配置されるように前記筺体に設けられる。従って、投影部と撮像部との水平方向の視差が小さいという利点がある。

請求項９に記載の発明では、移動手段が撮像部を任意の２軸の回りに回動させる。従って、撮像部は、任意の角度位置に移動することで、投影領域を撮像領域内に納めることが可能になる。

請求項１０に記載の発明では、移動手段が撮像部を水平方向に平行な軸の回りに回動させる。投影部と撮像部とは水平方向の視差が少ないので、撮像部は、水平方向に平行な軸回りに回動することで、投影領域を撮像領域内に納めることが可能になる。即ち、撮像部の駆動軸が１軸でよいため、移動手段が簡単な構成で済む。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳述する。

＜第１の実施形態＞
[全体斜視図]
図２は、本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ１の外形を示す斜視図である。筺体２には、投影画像を投影するための投影ユニット１００、投影画像を撮像するための撮像ユニット２００、使用者がプロジェクタ１を操作するための制御パネル３３及び赤色又は緑色に選択的に点灯可能なＬＥＤ２１が設けられる。投影ユニット１００の投影領域及び撮像ユニット２００の撮像領域はどちらも矩形である。撮像ユニット２００の視野角は、投影ユニット１００の画角よりも狭い。また、撮像ユニット２００の視野角は、投影領域と撮像領域とが一致した状態において、後述する調整用画像パターン調整用画像パターン４０（図８（ｂ））の四隅に配置された黒白パターン４１、緑白パターン４２、赤白パターン４３及び赤緑パターン４４を同時に撮像可能な広さである。尚、前記した筺体２、投影ユニット１００及び撮像ユニット２００が、それぞれ本発明の筺体、投影部及び撮像部の一例である。

プロジェクタ１が設置された状態において、投影光軸に平行な方向をＺ軸、水平方向をＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向をＹ軸と定義する。また、Ｘ軸の正方向を撮像ユニット２００から投影ユニット１００へ向かう方向、Ｙ軸の正方向を鉛直上向き方向、Ｚ軸の正方向を画像光の伝搬方向と定義する。さらに、Ｘ軸を中心とした回転であってＺ軸正方向からＹ軸正方向への回転角をφ、Ｙ軸を中心とした回転であってＺ軸正方向からＸ軸正方向への回転角をθと定義する。撮像ユニット２００の光軸が（θ，φ）＝（０，０）を向いている場合、撮像ユニット２００の光軸はＺ軸と平行になる。ここで、投影光軸とは、任意の距離における投影領域の中心点を繋いだものであり、投影ユニット１００の光学系の光軸とは一致しない。これは、一般にプロジェクタが画像を投影する際には、投影ユニットが備えるレンズの全体ではなく一部、多くの場合はレンズの中心より上の部分、が利用されるためである。

本実施形態において、撮像ユニット２００は、投影ユニット１００のＸ軸負方向側に配置されるように筺体２に設けられる。このとき、投影光軸と撮像ユニット２００の光軸とがＹ軸方向において一致する配置、即ち投影光軸と撮像ユニット２００の光軸との間にＹ軸方向の視差が存在しない配置が望ましい。仮に投影光軸と投影ユニット１００の光学系の光軸とが一致する場合、画像光がプロジェクタ１から出射する点を含むＸＹ平面上において投影光軸と撮像ユニット２００の光軸との間にＹ軸方向の視差が存在しなければ、プロジェクタ１と被投影面との距離を変化させても、投影領域と撮像領域とはＹ軸方向において常に一致する。しかし、本実施形態においては、前記した一般のプロジェクタと同様に、投影ユニットが備えるレンズの中心より上の部分を利用して画像投影が行われる。そのため、画像光がプロジェクタ１から出射する点を含むＸＹ平面上において投影光軸と撮像ユニット２００の光軸との間にＹ軸方向の視差が存在しないにもかかわらず、プロジェクタ１から離れた被投影面においては投影領域と撮像領域とはＹ軸方向のズレを生じる。しかしながら、このズレは僅かな量であるため、投影領域と撮像領域とを一致させるために撮像ユニット２００をＹ軸方向に移動させる量は少なくて済む。また、一般にプロジェクタにおいては、光学系設計の都合上水平方向に部品が配置される場合が多いので、本実施形態における投影ユニット１００と撮像ユニット２００との位置関係は、設計上の自由度を確保する上でも有効である。

[カメラ構成]
図３は、撮像ユニット２００の拡大図である。図３（ａ），（ｂ）は、Ｙ軸正方向側である図２における上方から，Ｘ軸正方向側である図２における左方から、撮像ユニット２００をそれぞれ見た図である。Ｙ軸に平行な第１の回動軸２２３は、筺体２に設けられた係合孔によって回動可能に支持される。第１のモーター２２０ａは、筺体２の内部に固定される。ギア２２２は第１の回動軸２２３に固定され、ギア２２１は第１のモーター２２０ａの回動軸に固定される。ギア２２１とギア２２２とが噛み合うことで、第１のモーター２２０ａが発生するトルクが第１の回動軸２２３に伝達される。フォーク２２４は、第１の回動軸２２３に固定される。第２のモーター２２０ｂは、フォーク２２４に固定される。Ｘ軸に平行な第２の回動軸２２７は、カメラ２３０に固定され、フォーク２２４に設けられた係合孔によって回動可能に支持される。ウォーム２２５は第２のモーター２２０ｂの回動軸に固定され、ウォームホイール２２６は第２の回動軸２２７に固定される。ウォーム２２５とウォームホイール２２６とが噛み合うことで、第２のモーター２２０ｂが発生するトルクが第２の回動軸２２７に伝達される。第１の回動軸２２３及び第２の回動軸２２７には、角度位置を検知するために、それぞれ光電方式のロータリーエンコーダーが設けられる。ここで、第１の回動軸２２３はＹ軸に平行で、第２の回動軸２２７はＸ軸に平行であるので、第１の回動軸２２３は第２の回動軸２２７に直交する。尚、前記した第１の回動軸２２３及び第２の回動軸２２７が本発明の互いに直交する任意の２軸の一例であり、第１のモーター２２０ａ及び第２のモーター２２０ｂが本発明の移動手段の一例である。

第１のモーター２２０ａが発生するトルクは、ギア２２１及びギア２２２を介して第１の回動軸２２３に伝達され、フォーク２２４をカメラ２３０と一体にθ方向に回動させる。第２のモーター２２０ｂが発生するトルクは、ウォーム２２５及びウォームホイール２２６を介して第２の回動軸２２７に伝達され、カメラ２３０をφ方向に回動させる。従って、カメラ２３０は、第１の回動軸２２３を中心としてθ方向に、第２の回動軸２２７を中心としてφ方向にそれぞれ回動することにより、投影ユニット１００に対して任意の相対位置に回動が可能である。そして、カメラ２３０の投影ユニット１００に対する相対位置は、角度位置θ，φで表わされる。

[制御回路構成]
図４は、本発明第１の実施形態に係る回路構成を示すブロック図である。図４において、プロジェクタ１の構成要素は、画像を投影するための手段である投影ユニット１００と、投影画像を撮像するための手段である撮像ユニット２００との２つに大きく分けられる。プロジェクタ１は入出力バス３１を備える。ＣＰＵ３２，制御パネル３３，ＲＯＭ３４，ＲＡＭ３５，画像処理回路１１１，フォーカス調整機構１１８，ズーム調整機構１１９及びカメラ制御部２１０は、その入出力バス３１に接続される。

ＣＰＵ３２は、入出力バス３１を介して制御パネル３３，ＲＯＭ３４，ＲＡＭ３５，画像処理回路１１１，フォーカス調整機構１１８，ズーム調整機構１１９及びカメラ制御部２１０との間で信号の送受信を行い、プロジェクタ１の全般的な制御及び操作に関する処理を実行する。例えば、ＣＰＵ３２は、プロジェクタ１の電源投入後に、ＲＯＭ３４に記憶された所定の起動処理を実行し、その起動処理の終了後、制御パネル３３からの操作信号に基づいて投影画像の調整や設定等を制御する。尚、前記したＣＰＵ３２が、本発明の決定手段の一例である。

ＲＯＭ３４は、例えば電源投入後の一連の起動処理や投影領域と撮像領域とを一致させるための一連の処理等、ＣＰＵ３２がプロジェクタ１を制御する処理に関するプログラムを記憶する。また、ＲＯＭ３４は、被投影面２０までの距離及びズーム調整値に対し、投影領域と撮像領域とを一致させるためにカメラ２３０が回動する方向θ，φ（単位は度）を与える図５に示す割当テーブルを記憶する。例えば、被投影面２０とプロジェクタ１との投影距離が５０ｃｍ且つズーム調整値が「０」の場合、カメラ２３０を角度位置（θ，φ）＝（２０．０，１５．０）に回動させることによって、投影領域と撮像領域とが一致する。尚、前記したＲＯＭ３４が、本発明におけるテーブル記憶手段の一例である。

制御パネル３３は、使用者がプロジェクタ１を操作するためのパネルである。制御パネル３３は、例えばプロジェクタ１の電源オン／オフの制御や、投影画像の調整を行うための操作部を有する。制御パネル３３から発せられた操作信号は、入出力バス３１を介してＣＰＵ３２に送信される。

画像信号入力回路１１０は、外部からの入力信号を画像処理回路１１１に送信する。画像処理回路１１１は、その画像信号をＣＰＵ３２からの制御信号に応じて投影用データに変換し、その投影用データをＲＡＭ３５に記憶する。画像処理回路１１１は、ＣＰＵ３２からの制御信号に応じて、ＲＡＭ３５に記憶された投影用データから画像信号を作成し、光変調素子ドライブ回路１１２にその画像信号を送信する。光変調素子ドライブ回路１１２は、後述する光変調素子１１６に変調信号を送信する。ここで、ＲＡＭ３５は、投影データを一時的に記憶する、所謂フレームバッファとして働く。しかし、これはあくまで一例で、例えば画像処理回路１１１が専用のフレームメモリを備える構成であってもよい。

[投影ユニット構成]
ランプ制御回路１１３は、ＣＰＵ３２からの制御信号に応じて、ランプ１１４の点灯、消灯、発光強度等を制御する。ランプ１１４は、超高圧水銀灯である。以下、ランプ１１４から出射され被投影面２０に至るまでの光の経路（図４の破線矢印）に従って、投影ユニット１００の構成を説明する。

ランプ１１４からの光は、照明光学系１１５に入射する。照明光学系１１５は、例えば、反射鏡、カラーホイール、レンズ等を含む。これらの光学要素は、プロジェクタ１内部の所定の位置に設けられる。反射鏡は、例えば反射面が球面，放物面，楕円面，双曲面等の凹面鏡である。ランプ１１４が反射鏡の焦点位置に設置されることによって、ランプ１１４から放射された光は集光し、カラーホイールに入射する。カラーホイールは、赤，緑，青に対応する波長の光を透過する３種類のフィルタを備える。回転するカラーホイールに入射する光は、入射する前は白色光であるが、カラーホイールを通過することで赤，緑，青の光に時分割で変換される。このカラーホイールを通過した光は、レンズによって集光された後に光変調素子１１６に入射する。

光変調素子ドライブ回路１１２からの変調信号に応じて駆動される光変調素子１１６は、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ（ＤＭＤ）素子を用いて構成される。ＤＭＤ素子は、マトリクス状に配置された微細なミラーを有し、この微細なミラーが各画素に相当する。ＤＭＤ素子の各ミラーの傾きは二値化されており、ＤＭＤ素子に入射した光のオン／オフ切り替え制御が可能である。即ち、ＤＭＤ素子は、入射光が結像光学系１１７へ反射するようにミラーを傾けたオンの状態と、入射光が結像光学系１１７へ反射しないようにミラーを傾けたオフの状態との、２つの状態を取ることが可能である。また、オン／オフの時間の比率によって、結像光学系１１７に入射する光の階調を変化させることができるので、画像データに基づいた階調表示が可能になる。光変調素子１１６によって変調された光は、画像光として結像光学系１１７に入射する。

結像光学系１１７は、画像光を所定の方向に向かって拡げるとともに、被投影面２０に画像光を結像させる。結像光学系１１７は、フォーカス及びズームの調整が可能な、可動レンズ群を有する。ＣＰＵ３２は、所定のフォーカス調整値を制御信号としてフォーカス調整機構１１８に送信し、フォーカス調整機構１１８は、その制御信号に応じて可動レンズ群を駆動し、フォーカスを調整する。また、ＣＰＵ３２は、所定のズーム調整値を制御信号としてズーム調整機構１１９に送信し、ズーム調整機構１１９は、この制御信号に応じて可動レンズ群を駆動し、投影画像を所定の大きさに拡大又は縮小して投影する。尚、フォーカス調整機構１１８は現在のフォーカス調整値を、ズーム調整機構１１９は現在のズーム調整値を、それぞれ結像光学系から検出し、それらの検出結果をＣＰＵ３２に送信可能に構成される。尚、前記したフォーカス調整機構１１８が、本発明の検知手段の一例である。

カメラ２３０は、少なくともフォーカス調整可能な撮像レンズ及びＣｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）を備え、カメラ制御部２１０からの撮像制御信号に応じて投影画像を撮像する。カメラ制御部２１０は、カメラ２３０への入射光が常にＣＣＤ上に結像するように、撮像レンズのフォーカスを自動的に調整する、所謂オートフォーカス機能を有する。ＣＣＤ上に結像した入射光は、カメラ制御部２１０によってＡ／Ｄ変換された後に、撮像データとしてＲＡＭ３５に送信される。第１のモーター２２０ａ及び第２のモーター２２０ｂは、カメラ制御部２１０からの駆動信号に応じて、投影領域が撮像領域に納まるように、カメラ２３０をθ方向及びφ方向に回動させる。カメラ制御部２１０は、第１の回動軸２２３及び第２の回動軸２２７に設けられたロータリーエンコーダーを含む。これらのロータリーエンコーダーは、第１の回動軸２２３及び第２の回動軸２２７の角度位置を検知し、その検知結果を位置信号としてＣＰＵ３２に送信する。

[投影領域と撮像領域とを一致させるための動作]
本実施形態において、投影領域と撮像領域とを一致させるためにＣＰＵ３２が実行する処理は、投影部のフォーカス調整値及びズーム調整値を利用する。以下図４から図７を参照して、本実施形態においてＣＰＵ３２が実行する一連の処理を説明する。

まず、図６を参照して、プロジェクタ１のメイン処理について説明する。プロジェクタ１の電源が投入された後に、ＣＰＵ３２は、ランプ１１４の点灯を開始するか否かを、例えば制御パネル３３からの操作信号の有無などによって判断する（ステップＳ１０１）。判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ３２は、ランプ制御回路１３３に、ランプ１１４を点灯させる旨の制御信号を送信する（ステップＳ１０２）。一方、判断がＮＯの場合、ＣＰＵ３２はランプ制御回路１３３に何の制御信号も送信せず、ランプ１１４は非点灯の状態に保たれる。ランプ１１４が点灯した後、投影距離及びズーム調整値からカメラ２３０の移動を制御するカメラ制御処理（ステップＳ１０３）が実行される。

カメラ制御処理（ステップＳ１０３）が実行された後、ＣＰＵ３２は、ランプ１１４の光量が安定しているか否か、即ちランプ１１４に印加されている電圧値及び流れる電流値が安定しているか否かの判断を行う（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ３２は、ランプ制御回路１１３に電圧値及び電流値を検出する旨の制御信号を送信する。その後ＣＰＵ３２は、ランプ制御回路１１３から電圧値及び電流値の検出結果を受信し、その検出結果をＲＡＭ３５に記憶する。ＣＰＵ３２は、この電圧値及び電流値を一定時間モニタリングすることで、この電圧値及び電流値の変動量が所定量に納まるかどうかを判断する。ランプ１１４の電圧値及び電流値が安定していない場合（ＮＯ）、ＣＰＵ３２は、所定時間経過後に再び同じ判断を行う。ランプ１１４の電圧値及び電流値が安定している場合（ＹＥＳ）、ＣＰＵ３２は、画像処理回路１１１に制御信号を送信することで、投影ユニット１００に画像を投影させる（ステップＳ１０５）。

ＣＰＵ３２は、カメラ制御部２１０に制御信号を送信することで、投影画像をカメラ２３０に撮像させる（ステップＳ１０６）。この制御信号は所定の時間間隔で繰り返し送信されるため、例えば特開２００６−１８３７４号公報に記載されているように、被投影面２０に照射されたレーザーポインタの軌跡を検出して投影画像の任意範囲を指定すること等が可能になる。入力画像の投影及び投影画像の撮像が行われた後に、ＣＰＵ３２は、フォーカス設定値及びズーム設定値の少なくとも一方が変更されたか否かの判断を行う（ステップＳ１０７）。フォーカス調整値及びズーム調整値の少なくとも一方が変更された場合（ステップＳ１０７がＹＥＳ）、ＣＰＵ３２は、前記したカメラ制御処理を再び実行することで、撮像領域を投影領域に一致させ（ステップＳ１０８）、再び画像の投影を行う（ステップＳ１０５）。フォーカス調整値及びズーム調整値の変更がない場合（ステップＳ１０７がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、画像の投影を終了するか否かを、例えば制御パネル３３からの操作信号の有無などによって判断する（ステップＳ１０９）。画像の投影を終了しない場合（ステップＳ１０９がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、再び画像の投影を行う（ステップＳ１０５）。画像の投影を終了する場合（ステップＳ１０９がＹＥＳ）、ＣＰＵ３２はカメラ制御部２１０に所定の時間間隔で送信していた制御信号の送信を中止し、カメラ２３０は撮像を停止する。ＣＰＵ３２は、ランプ制御回路１１３に終了の制御信号を送信し。ランプ制御回路１１３にランプ１１４を消灯させる（ステップＳ１１０）。

ここで、図７を参照して、プロジェクタ１のカメラ制御処理について詳細に説明する。ＣＰＵ３２は、図７に示される以下の一連の処理を行うことでカメラ２３０を制御し、投影領域と撮像領域とを一致させる。
（１）ＣＰＵ３２は、所定のフォーカス調整値を制御信号としてフォーカス調整機構１１８に送信し、そのフォーカス調整値をＲＡＭ３５に記憶する。フォーカス調整機構１１８は、その制御信号に基づいて結像光学系１１７のフォーカス調整を行う（ステップＳ１００１）。
（２）フォーカス調整値と被投影面２０までの投影距離とは一対一に対応するので、ＣＰＵ３２は、被投影面２０までの投影距離をＲＡＭ３５に記憶されているフォーカス調整値から所定の変換式を用いて算出し、その投影距離をＲＡＭ３５に記憶する（ステップＳ１００２）。
（３）ＣＰＵ３２は、ズーム調整機構１１９に現在のズーム調整値を検出する旨の制御信号を送信する。その後、ＣＰＵ３２は、ズーム調整機構１１９から現在のズーム調整値を受信し、そのズーム調整値をＲＡＭ３５に記憶する（ステップＳ１００３）。
（４）ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３４に記憶される割当テーブル（図５）を利用して、ＲＡＭ３５に記憶される投影距離及びズーム調整値からカメラ２３０の角度位置θ，φを決定する（ステップＳ１００４）。ＣＰＵ３２は、決定された角度位置θ，φをＲＡＭ３５に記憶する。
（５）ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３５に記憶されている角度位置θ，φに従って、カメラ制御部２１０に制御信号を送信する。カメラ制御部２１０は、その制御信号に従って第１および第２のモーター２２０ａ，２２０ｂ駆動信号を送信し、カメラ２３０を角度位置θ，φに回動させる（ステップＳ１００５）。
（６）ＣＰＵ３２は、カメラ制御部２１０のロータリーエンコーダーから送信される位置信号によって、カメラ２３０の位置決めが完了したか否かを判断する。位置決めが完了していない場合、即ちステップＳ１００４で決定した角度位置θ，φと現在の角度位置θ，φとが一致しない場合（ステップＳ１００６がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、再びカメラ制御部２１０に制御信号を送信し、カメラ２３０を回動させる（ステップＳ１００５）。
（７）カメラ２３０の位置決めが完了、即ちステップＳ１００４で決定した角度位置θ，φと現在の角度位置θ，φとが一致すると（ステップＳ１００６がＹＥＳ）、ＣＰＵ３２は、ＬＥＤ点灯回路３６に制御信号を送信することで、ＬＥＤ点灯回路３６にＬＥＤ２１を緑色に点灯させる（ステップＳ１００７）。これによって、使用者は投影領域と撮像領域とが一致したことを認識する。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、以下説明する。第２の実施形態の外観構成及び回路構成は、第１の実施形態の外観構成（図１）及び回路構成（図４）と同一の部分については、同一の番号を付して示される。第１の実施形態においてはＲＯＭ３４が図５に示される割当テーブルを記憶するが、本実施形態においてはＲＯＭが投影領域の境界を検出するために図８（ａ）に示す４種類の画像パターンを記憶する。この４種類の画像パターンは、黒と白との縦縞模様である黒白パターン４１、緑と白との縦縞模様である緑白パターン４２、赤と白との縦縞模様である赤白パターン４３及び赤と緑との縦縞模様である赤緑パターン４４、である。尚、前記したＲＯＭが、本発明のパターン記憶手段の一例である。また、本実施形態においてＣＰＵ３２は、本発明の決定手段の一例であると同時に検知手段の一例でもある。

[投影領域と撮像領域とを一致させるための動作]
本実施形態において、投影領域と撮像領域とを一致させるためにＣＰＵ３２が実行する処理は、被投影面２０に投影される図８（ｂ）に示す調整用画像パターン４０をカメラ２３０で撮像して得られる画像データを利用する。調整用画像パターン４０は、矩形状の画像であって、その左上に黒白パターン４１、その右上に緑白パターン４２、その左下に赤白パターン４３、その右下に赤緑パターン４４を有する。投影領域と撮像領域とが一致した場合、調整用画像パターン４０の四隅に配置されたこれらのパターンは、カメラ２３０の撮像領域に納まる。以下図４、図８及び図９を参照して、本実施形態においてＣＰＵ３２が実行する一連の処理を説明する。

プロジェクタ１の電源が投入された後に、ＣＰＵ３２は、ランプ１１４の点灯を開始するか否かを、例えば制御パネル３３からの操作信号の有無などによって判断する（ステップＳ２０１）。判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ３２は、ランプ制御回路１１３に、ランプ１１４を点灯させる旨の制御信号を送信する（ステップＳ２０２）。判断がＮＯの場合、ＣＰＵ３２はランプ制御回路１１３に何の制御信号も送信せず、ランプ１１４は非点灯の状態に保たれる。ランプ１１４が点灯した後、ＣＰＵ３２は、ランプ１１４の光量が安定しているか否かの判断を、第１実施形態と同様の方法によって行う（ステップＳ２０３）。ランプ１１４の光量が安定していない場合（ステップＳ２０３がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、所定時間経過後に再び同じ判断を行う。

ランプ１１４の光量が安定している場合（ステップＳ２０３がＹＥＳ）、ＣＰＵ３２は、ＲＯＭに記憶された黒白パターン４１、緑白パターン４２、赤白パターン４３及び赤緑パターン４４をＲＡＭ３５に送信し、これら４種類のパターンから調整用画像パターン４０を作成する。その後、ＣＰＵ３２は、画像処理回路１１１に制御信号を送信することで、投影ユニット１００にこの調整用パターン４０を投影させる（ステップＳ２０４）。調整用パターン４０が投影された後、ＣＰＵ３２は、所定のフォーカス調整値を制御信号としてフォーカス調整機構１１８に送信し、フォーカス調整機構１１８に結像光学系１１７のフォーカス調整を行わせる（ステップＳ２０５）。そして、ＣＰＵ３２は、カメラ制御部２１０に制御信号を所定時間毎に送信することで投影画像をカメラ２３０に所定時間毎に撮像させ、その撮像データをＲＡＭ３５に転送し記憶する（ステップＳ２０６）。

ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３５に記憶された撮像データと黒白パターン４１及び赤白パターン４３とを周知の画像認識方法を用いて比較することで、撮像データに黒白パターン４１及び赤白パターン４３の少なくとも一方が含まれるか否かを調べる。これによって、調整用画像パターン４０の左上及び左下の少なくとも一方、即ち投影領域の左境界が撮像領域に含まれるか否かが判断される（ステップＳ２０７）。撮像領域に投影領域の左境界が含まれない場合（ステップＳ２０７がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、撮像データに緑白パターン４２及び赤緑パターン４４の少なくとも一方が含まれるかをステップＳ２０７の手法を適用して調べることで、調整用画像パターン４０の右上及び右下の少なくとも一方、即ち投影領域の右境界が撮像領域に含まれるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。撮像領域に投影領域の右境界が含まれない場合（ステップＳ２０８がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、使用者にエラーを通知するために、ＬＥＤ点灯回路３６に制御信号を送信し、ＬＥＤ点灯回路３６にＬＥＤ２１を赤色に点灯させる（ステップＳ２０９）。その後、ＣＰＵ３２は、画像処理回路１１１に制御信号を送信することで、投影ユニット１００に画像を投影させる（ステップＳ２１８）。撮像領域に投影領域の右境界が含まれる場合（ステップＳ２０８がＹＥＳ）、ＣＰＵ３２は、カメラ２３０をθ負方向に所定量回動させる旨の制御信号をカメラ制御部２１０に送信する。これにより、撮像領域は左へ移動する（ステップＳ２１０）。撮像領域が左へ移動した後、ＣＰＵ３２は、新たに取得された撮像データに対して、投影領域の左境界が撮像領域に含まれるかの判断を再び行う（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０７、ステップＳ２０８及びステップＳ２１０から構成されるこのループは、投影領域の左境界が撮像領域に含まれるまで、即ちステップＳ２０７がＹＥＳになるまで繰り返される。

投影領域の左境界が撮像領域に含まれる場合（ステップＳ２０７がＹＥＳ）、ＣＰＵ３２は、Ｓ２０８と同様に、投影領域の右境界が撮像領域に含まれるかを判断する（ステップＳ２１１）。投影領域の右境界が撮像領域に含まれない場合（ステップＳ２１１がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、カメラ２３０をθ正方向に所定量回動させる旨の制御信号をカメラ制御部２１０に送信する。これにより、撮像領域は右へ移動する（ステップＳ２１２）。撮像領域が右へ移動した後、ＣＰＵ３２は、新たに取得された撮像データに対して、投影領域の右境界が撮像領域に含まれるかの判断を再び行う（ステップＳ２１１）。カメラ２３０は、調整用画像パターン４０の四隅に配置された４種類のパターンを同時に撮像可能な広さの視野角を有している。そのため、ステップＳ２０７で既に撮像領域に含まれていると判断された投影領域の左境界は、ステップＳ２１２で撮像領域が右へ移動し、投影領域の右境界が撮像領域に含まれるようになっても、撮像領域内に含まれる。従って、ステップＳ２１２の後に投影領域の左境界が含まれるか否かの判断（ステップＳ２０７）は不要である。ステップＳ２１１及びステップＳ２１２から成るこのループは、投影領域の右境界が撮像領域に含まれるまで、即ちステップＳ２１１がＹＥＳになるまで繰り返される。

ステップＳ２１１がＹＥＳの場合、投影領域の左右両方の境界が撮像領域に含まれる。このときＣＰＵ３２は、撮像データに黒白パターン４１及び緑白パターン４２が含まれるかをステップＳ２０７の手法を適用して調べることで、調整用画像パターン４０の左上及び右上、即ち投影領域の上境界が撮像領域に含まれるか否かを判断する（ステップＳ２１３）。調整用画像パターン４０の上境界が撮像領域に含まれない場合（ステップＳ２１３がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、カメラ２３０をφ正方向に所定量回動させる旨の制御信号をカメラ制御部２１０に送信する。これにより、撮像領域は上へ移動する（ステップＳ２１４）。撮像領域が上へ移動した後、ＣＰＵ３２は、新たに取得された撮像データに対して投影領域の上境界が撮像領域に含まれるかの判断を再び行う（ステップＳ２１３）。ステップＳ２１３及びステップＳ２１４から構成されるこのループは、投影領域の上境界が撮像領域に含まれるまで、即ちステップＳ２１３がＹＥＳになるまで繰り返される。

ステップＳ２１３がＹＥＳの場合、ＣＰＵ３２は、撮像データに赤白パターン４３及び赤緑パターン４４が含まれるかをステップＳ２０７の手法を適用して調べることで、調整用画像パターン４０の左下及び右下、即ち投影領域の下境界が撮像領域に含まれるかを判断する（ステップＳ２１５）。投影領域の下境界が撮像領域に含まれない場合（ステップＳ２１５がＮＯ）、ＣＰＵ３２は、カメラ２３０をφ負方向に所定量回動させる旨の制御信号をカメラ制御部２１０に送信する。これにより、撮像領域は下へ移動する（ステップＳ２１６）。撮像領域が下へ移動した後、ＣＰＵ３２は、新たに取得された撮像データに対して、投影領域の下境界が撮像領域に含まれるかの判断を再び行う（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１５及びステップＳ２１６から構成されるこのループは、投影領域の下境界が撮像領域に含まれるまで、即ちステップＳ２１５がＹＥＳになるまで繰り返される。

ステップＳ２１５がＹＥＳ、即ち投影領域と撮像領域とが一致した場合、ＣＰＵ３２は、画像処理回路１１１に制御信号を送信し、調整用画像パターン４０の投影を中止させる。ＣＰＵ３２は、カメラ２３０の駆動終了を使用者に通知するために、ＬＥＤ点灯回路３６に制御信号を送信し、ＬＥＤ２１を緑色に点灯させる（ステップＳ２１７）。そして、ＣＰＵ３２は、画像処理回路１１１に画像信号入力回路１１０に入力された画像を投影する旨の制御信号を送信し、画像が投影される（ステップＳ２１８）。ＣＰＵ３２は、画像の投影を終了するか否かを、例えば制御パネル３３からの操作信号の有無などによって判断する（ステップＳ２１９）。判断がＮＯの場合、入力画像の投影が継続される（ステップＳ２１９がＮＯ）。判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ３２は、カメラ制御部２１０に所定の時間間隔で送信していた制御信号の送信を中止し、カメラ２３０は撮像を停止する。ＣＰＵ３２は、ランプ制御回路１１３に終了の制御信号を送信する（ステップＳ２２０）。ランプ制御回路１１３は、この制御信号に従ってランプ１１４を消灯する。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、以下に説明する。第３の実施形態は、第１及び第２の実施形態と比較して、回路構成においてモーターが第１のモーター３２０ａ一個のみ存在する点を除いては同一であるが、その外観構成が大きく異なる。尚、投影領域と撮像領域とを一致させるためにＣＰＵ３２が行う一連の処理は、第１の実施形態における処理と第２の実施形態における処理とのいずれが適応されても良い。

[全体斜視図]
図１０は、第３の実施形態におけるプロジェクタ１１の外観構成を示す図である。本実施形態において、撮像ユニット３００は、投影ユニット１００のＹ軸正方向側に配置されるように筺体１２に設けられる。このとき、画像光がプロジェクタ１１から出射する点を含むＸＹ平面上において、投影光軸と撮像ユニット３００の光学系の光軸とがＸ軸方向において一致する配置、即ち投影光軸と撮像ユニット３００の光学系の光軸との間にＸ軸方向の視差が存在しない配置が望ましい。なぜならば、もし投影光軸と投影ユニット３００の光学系の光軸とがＸ軸方向において一致すれば、プロジェクタ１１と被投影面との距離を変化させても、投影領域と撮像領域とはＸ軸方向において常に一致するからである。従って、プロジェクタ１１と被投影面との距離に応じて撮像ユニット３００をφ方向に移動させることで、投影領域と撮像領域とを一致させることができる。

[カメラ構成]
図１１は、撮像ユニット３００をＹ軸正方向側である上方から見た図である。第１の回動軸３２１は、筺体１２に設けられた係合孔によって、Ｘ軸に平行且つ回動可能な状態に支持される。第１のモーター３２０ａは、筺体１２に固定される。ギア３２２は第１の回動軸３２１に固定され、ギア３２３は第１のモーター３２０ａの回動軸に固定される。カメラ２３０は、第１の回動軸３２１に固定される。従って、第１のモーター３２０ａが発生するトルクは、ギア３２２とギア３２３とが噛み合うことで第１の回動軸３２１に伝達され、カメラ２３０をφ方向に回動させる。第１の回動軸３２１には、角度位置を検知するために光電方式のロータリーエンコーダーが設けられる。尚、前記した第１の回動軸３２１及び第１のモーター３２０ａは、それぞれ本発明の水平方向に平行な軸及び移動手段の一例である。

[投影領域と撮像領域とを一致させるための動作]
本実施形態において、第１の実施形態における投影領域と撮像領域とを一致させるための一連の処理を適用する場合を考える。本実施形態では、処理の流れは前記した第１の実施形態（図６）と同一であるが、カメラ２３０はφ方向にのみ回動可能であるため、ＲＯＭが記憶する図１２に示す割当テーブルが異なる。即ち、本実施形態における割当テーブルは、ズーム調整値及び被投影面２０までの投影距離に対して、投影領域と撮像領域を一致させるためにカメラ２３０が回動するφ方向のみを角度位置として割り当てる。

図１３は、プロジェクタ１１において第２の実施形態における一連の処理を適用する場合に、ＣＰＵ３２が行う一連の処理を示したフローチャートである。本実施形態において、ランプ１１４の点灯を開始するか否かを判断する処理（ステップＳ３０１）からカメラ制御部２１０に制御信号を所定時間毎に送信することで投影画像をカメラ２３０に所定時間毎に撮像させる処理（ステップＳ３０６）までは、図９に示される第２の実施形態でＣＰＵ３２が行う処理（ステップＳ２０１からステップＳ２０６）に同一である。しかし、本実施形態では投影領域と撮像領域とがＸ軸方向において常に一致するので、左右方向の位置合わせが不要になる。そのため、第２の実施形態において左右方向の調整を行うステップＳ２０７からステップＳ２１１までに相当する処理は、本実施形態には存在しない。それに合わせ、本実施形態で用いられる調整用画像パターンは、投影領域の上境界と下境界との区別がつけば十分である。そのため、例えば黒白パターン４１を調整用画像パターンの右上及び左上に、緑白パターン４２を調整用画像パターンの右下及び左下にそれぞれ配置する等、用いられるパターンは２種類でも良い。本実施形態においてＣＰＵ３２は、カメラ２３０の撮像開始後に、撮像範囲の上下方向を調整するための処理（ステップＳ３０７からステップＳ３１０まで）を行う。これらの処理は、第２の実施形態において行われるステップＳ２１３からステップＳ２１６までの処理に同一である。その後にＣＰＵ３２が行うＬＥＤ２１の点灯（ステップＳ３１１）から終了する旨の制御信号の送信（ステップＳ３１４）までの処理も、第２の実施形態において行われるステップＳ２１７からステップＳ２２０までの処理に同一である。

＜変形例＞
本発明は、今までに述べた実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形・変更が可能である。以下にその変形の一例を述べる。

本発明において、撮像ユニット２００の視野角は、投影ユニット１００の画角よりも狭い構成である。しかし、撮像ユニット２００の視野角が投影ユニット１００の画角よりも若干広い若しくは両者が同程度であっても、前記したプロジェクタと被投影面の距離とを変化させた場合に投影領域と撮像領域とが一致しない問題が生じる。要は、この問題が生じる構成であれば、撮像ユニット２００の視野角が投影ユニット１００の画角よりも若干広い若しくは両者が同程度の構成であっても、本発明は適用可能である。

第１の実施形態においては、撮像ユニット２００は投影ユニット１００に対してＸ軸負方向側である右方に位置する。しかし、両者の位置関係が逆で、撮像ユニット２００が投影ユニット１００から見てＸ軸正方向側である左方に位置する構成であっても良い。同様に、第２の実施形態においては、撮像ユニット３００は投影ユニット１００に対してＹ軸正方向側である上方に位置する。しかし、両者の位置関係が逆で、撮像ユニット３００が投影ユニット１００に対してＹ軸負方向側である下方に位置する構成であっても良い。

第１の実施形態において、カメラ２３０は、Ｚ軸に平行な第１の回動軸２２３と、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に平行な第２の回動軸２２７との２軸を中心に回動する。しかし、回動軸の配置はこれ以外にもあり得る。例えば、カメラ２３０は、Ｘ軸に平行な回動軸と、Ｙ軸に平行な回動軸との２軸を中心に回動する構成であっても良い。要は、カメラ２３０が任意の角度方向を向くことが可能な構成であればよい。以下にその一例を示す。

図１４は、撮像ユニット４００の拡大図である。図１４（ａ），（ｂ）は、Ｙ軸正方向側である図２における上方から，Ｘ軸正方向側である図２における左方から、撮像ユニット４００をそれぞれ見た図である。第１の回動軸４２３は、筺体２に設けられた係合孔によって回動可能に支持される。第１のモーター４２０ａは、筺体２に固定される。ギア４２２は第１の回動軸４２３に固定され、ギア４２１は第１のモーター４２０ａの回動軸に固定される。ギア４２１とギア４２２とが噛み合うことで、第１のモーター４２０ａが発生するトルクが第１の回動軸４２３に伝達される。フォーク４２４は、第１の回動軸４２３に固定される。第２のモーター４２０ｂは、フォーク４２４に固定される。カメラ２３０に固定された第２の回動軸４２７は、フォーク４２４に設けられた係合孔によって回動可能に支持される。ウォーム４２５は第２のモーター４２０ｂの回動軸に固定され、ウォームホイール４２６は第２の回動軸４２７に固定される。ウォーム４２５とウォームホイール４２６とが噛み合うことで、第２のモーター４２０ｂが発生するトルクが第２の回動軸４２７に伝達される。第１の回動軸４２３及び第２の回動軸４２７には、角度位置を検知するために、それぞれ光電方式のロータリーエンコーダーが設けられる。第１の回動軸４２３はＺ軸に平行で、第２の回動軸４２７はＸ軸及びＹ軸を含む平面に平行である。即ち、第１の回動軸４２３は第２の回動軸４２７に直交する。

第１のモーター４２０ａが発生するトルクは、ギア４２１及びギア４２２を介して第１の回動軸４２３に伝達され、撮像ユニット４００全体を回動させる。第２のモーター４２０ｂが発生するトルクは、ウォーム４２５及びウォームホイール４２６を介して第２の回動軸４２７に伝達され、カメラ２３０をフォーク４２４に対して回動させる。従って、カメラ２３０は、第１の回動軸４２３及び第２の回動軸４２７の２軸を中心とした回動によって、投影ユニット１００に対して任意の相対位置に回動が可能である。

第３の実施形態において、カメラ２３０は、Ｘ軸に平行な第１の回動軸３２１を中心として回動する。撮像ユニット３００の視野角は、投影ユニット１００の画角よりも狭い。そのため、Ｘ軸に平行な第１の回動軸３２１を中心とした１軸回動では、投影領域全体と比較して僅かな領域であるが、投影領域の一部に撮像不可能な領域が出る。投影領域と撮像領域とが一致している場合、この撮像不可能な領域は投影領域の境界付近の僅かな領域であるため、実用上殆ど問題は生じない。しかし、あえてこの撮像不可能な領域を撮像するために、カメラ２３０が互いに直交する任意の２軸回りに回動するように構成されても良い。この場合、投影領域と撮像領域とを一致するためにＣＰＵ３２が行う一連の処理は、第１及び第２の実施形態のものと同一である。

前記した実施形態において、フォーカス調整機構１１８及びズーム調整機構１１９は、ＣＰＵ３２からの制御信号に応じてフォーカス調整及びズーム調整を行う。その制御信号に含まれるフォーカス調整値及びズーム調整値は、特に第１の実施形態において投影領域と撮像領域とを一致させるために不可欠な情報である。しかし、フォーカス調整機構１１８及びズーム調整機構１１９を備えずに、使用者がフォーカス及びズーム調整を手動で行う構成もありえる。この場合、フォーカス設定値及びズーム設定値を検出する検出手段が結像光学系１１７に設けられれば、その検出結果を基に投影領域と撮像領域とを一致させることが可能になる。

前記した実施形態において、結像光学系１１７はフォーカス及びズーム調整が可能に構成される。プロジェクタと被投影面との投影距離が変化することが前提の本発明においては、フォーカス調整は、画像光が被投影面に結像するために必須である。一方、ズームは投影領域を拡大又は縮小するためのものなので、プロジェクタと被投影面との距離を変化させてもズームを調整する必要はない。即ち、ズーム調整は本発明においては任意の構成要件である。

第２の実施形態において投影領域の４隅を検出するために用いられる４種類の画像パターンはあくまで例示であり、その種類を限定しない。例えば、縦縞模様の代わりに、横縞模様、斜め縞模様、市松模様等が用いられても良い。また、パターンを構成する色の種類も、互いに区別可能であれば他の色が用いられても良い。要は、互いに区別可能な色若しくは模様を有する４種類のパターンであれば何でも良い。

前記した投影ユニット１００の構成は、画像が投影可能であれば何でも良い。例えば、超高圧水銀灯の代わりに、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ等がランプ１１４として用いられても良い。また、ＤＭＤ素子の代わりに、反射型液晶素子や透過型液晶素子等が光変調素子１１６として用いられても良い。また、光変調素子１１６の枚数は１枚でも３枚でも良い、即ち単板方式でも３板方式でもどちらの構成でも良い。

プロジェクタ１と被投影面２０との距離を変化させた場合に、投影領域と撮像範囲とが一致しない状態を示す図。 本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ１の外観構成を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る撮像ユニット２００の拡大図。 プロジェクタ１の機能の概略を示すブロック図。 第１の実施形態における、プロジェクタ１と被投影面２０との距離及びズーム調整値（以下用語統一のこと）と、投影領域と撮像範囲とを一致させるためにカメラ２３０が向く方向との対応テーブル。 本発明の第１の実施形態において、ＣＰＵ３２が実行する一連のメイン処理を示すフローチャート。 本発明の第１の実施形態において、ＣＰＵ３２が投影領域と撮像範囲とを一致させるために実行するカメラ制御処理を示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態において、投影領域の境界を検知するために用いられる調整用画像パターンを示す図。 本発明の第２の実施形態において実行される、投影領域と撮像範囲とを一致させる一連のメイン処理のフローチャート。 本発明の第３の実施形態に係るプロジェクタ１１の外観構成を示す図。 本発明の第３の実施形態に係る撮像ユニット３００の拡大図。 第３の実施形態における、プロジェクタ１１と被投影面２０との投影距離及びズーム設定値と、投影領域と撮像範囲とを一致させるためにカメラ２３０が向く方向との対応テーブルを示す図。 本発明の第３の実施形態において実行される、投影領域と撮像範囲とを一致させる一連の処理のフローチャート。 互いに直交する任意の２軸を中心とした回動が可能な撮像ユニット４００の一例を示す図。

符号の説明

１，１１ 広角プロジェクタ
２，１２ 筺体
２０ 被投影面
２１ ＬＥＤ
３１ 入出力バス
３２ ＣＰＵ
３３ 制御パネル
３４ ＲＯＭ
３５ ＲＡＭ
３６ ＬＥＤ点灯回路
４０ 調整用画像パターン
４１ 黒白パターン
４２ 緑白パターン
４３ 赤白パターン
４４ 赤緑パターン
１００ 投影ユニット
１１０ 画像信号入力回路
１１１ 画像処理回路
１１２ 光変調素子ドライブ回路
１１３ ランプ制御回路
１１４ ランプ
１１５ 照明光学系
１１６ 光変調素子
１１７ 結像光学系
１１８ フォーカス調整機構
１１９ ズーム調整機構
２００，３００，４００ 撮像ユニット
２１０ カメラ制御部
２２０ａ，３２０ａ，４２０ａ 第１のモーター
２２０ｂ，４２０ｂ 第２のモーター
２２３，３２１，４２３ 第１の回動軸
２２１，２２２，３２２，３２３，４２１，４２２ ギア
２２４，４２４ フォーク
２２５，４２５ ウォーム
２２６，４２６ ウォームホイール
２２７，４２７ 第２の回動軸
２３０ カメラ
ＡＯＶ 投影画像画角
ＦＯＶ 撮像部視野
ＬＡＸ１ 投影光軸
ＬＡＸ２ 撮像部１２の光軸
ＡＩ１，ＡＩ２ 撮像領域
ＡＰ１，ＡＰ２ 投影領域
ＰＲＬ 投影部１１と撮像部１２との視差
ＤＳ１，ＤＳ２ 広角プロジェクタ１と被投影面２０との距離
ＡＣ 投影画像の中心軸ＬＡＸ１と撮像部１２の光軸ＬＡＸ２との成す輻輳角

Claims (10)

1. 画像情報に基づき被投影面に画像を投影する投影部と、
   その投影部を収容する筺体と、
   前記被投影面に投影された画像を撮像するために、前記投影部に対して移動可能に前記筺体に設けられ、前記投影部の画角よりも狭い視野角を有する撮像部と、
   前記被投影面に投影された画像全体が撮像されるように、前記撮像部の移動を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記制御部は、
   投影状態を検知する検知手段と、
   その検知手段の検知結果に応じて、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する決定手段と、
   その決定手段の決定に基づいて、前記撮像部を移動させる移動手段と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記投影部は、フォーカス調整可能に構成され、
   前記検知手段は、前記投影部のフォーカス調整値を検知し、
   前記決定手段は、前記検知された投影部のフォーカス調整値に応じて、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記決定手段は、前記投影部のフォーカス調整値に対して、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を一対一に割り当てる割当テーブル、を記憶するテーブル記憶手段を有し、
   前記決定手段は、前記テーブル記憶手段に記憶された前記割当テーブルを参照して、前記投影部のフォーカス調整値から前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記検知手段は、前記被投影面に投影された画像を前記撮像部が撮像したときに発生する撮像データから、前記投影された画像の投影領域の境界を検出し、
   前記決定手段は、前記検知された投影領域の境界から、前記撮像部の前記投影部に対する相対位置を決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
6. 前記検知手段は、前記投影領域の境界を検出するために、前記被投影面に投影される所定の画像パターンを記憶するパターン記憶手段を有し、
   前記検知手段は、前記撮像データから前記所定の画像パターンを検知することで、前記画像の境界を検出する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記撮像部は、前記投影部に対して水平方向にずらして配置されるように前記筺体に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
8. 前記撮像部は、前記投影部の投影光軸に対して鉛直方向にずらして配置されるように前記筺体に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
9. 前記移動手段は、前記撮像部を互いに直交する任意の２軸の回りに回動させる、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
10. 前記移動手段は、前記撮像部を水平方向に平行な軸の回りに回動させる、
    ことを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。