JP2010186150A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】解像度低下、寿命低下、照明効率低下を抑制し、アスペクト比の切り替え機構が簡単であり、アスペクト比を自由に変更可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクター１は、光源５と、入力画像信号による画像の水平方向、垂直方向のいずれか一方へのアスペクト比の伸張処理を行う画像処理部（画像処理コントローラー２６）と、光源からの光を変調して伸張処理後の画像を形成する光変調素子（液晶パネル７）と、光変調素子により形成された画像を被投写面上に投写する投写光学系（マスターレンズ１０）と、水平方向、垂直方向のうち、画像処理部において伸張処理を行った側の方向とは異なる方向に対する画像の拡大の倍率を変更可能とされたアナモフィックズーム光学系１１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

一般に、プロジェクターには様々なアスペクト比（画像の水平寸法と垂直寸法との比）の画像信号が入力されるが、画像を形成する液晶パネルのサイズが一定なため、入力される画像信号のアスペクト比と液晶パネルのアスペクト比とが一致しない、という問題が発生する。

入力画像信号のアスペクト比と液晶パネルのアスペクト比とが一致しない場合、プロジェクターで入力画像信号を表示するには以下の方法が知られている。一般的な方法（従来例１）として、画面の上下あるいは左右にブランク部（黒表示部）を設ける方法がある。例えば、１６：９のアスペクト比を持つ液晶パネルに対して４：３のアスペクト比を持つ画像信号を表示する場合には、画面の左右にブランク部を表示する。

この方法では、上下あるいは左右にブランク部を設けることで液晶パネルの全表示領域を使用できないことになり、解像度の低下を招く。具体的には、アスペクト比１６：９の液晶パネルに対してアスペクト比４：３の画像信号を表示した場合は、水平解像度が約２５％低下する。逆に、アスペクト比４：３の液晶パネルに対してアスペクト比１６：９の画像信号を表示した場合は、垂直解像度が約２５％低下する。さらに、ブランク部に相当する箇所にも常に照明光が照射されることから、液晶パネルの寿命が低下しやすい、という課題を抱えていた。また、ブランク部の存在によって照明効率が低下する、という課題も抱えていた。

そこで、上記の課題を解決すべく、アスペクト比１６：９の画像を水平方向に圧縮してアスペクト比４：３の液晶パネルに表示し、アナモフィックレンズを介して一旦圧縮された画像をアスペクト比１６：９の画像に復元して投写レンズで投写するプロジェクターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このプロジェクターでアスペクト比４：３の画像を表示する際には、アナモフィックレンズと投写レンズとの間に設置された平面ミラーを光路から退避させることにより、アナモフィックレンズを通さずに投写レンズで画像を投写している。このような平面ミラーの切り替えによりアスペクト比が異なる２種類の画像を表示している。

また、入力信号のアスペクト比に基づいて、設定が可能な２種類のアスペクト比から最適なアスペクト比を選択し、それに応じてアナモフィックレンズを回転させることにより、表示画像の２種類のアスペクト比の切り替えを実現したプロジェクターが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−１７０１７８号公報 特開平６−２５３２４２号公報

特許文献１に記載のプロジェクターにおいては、従来例１のような解像度の低下は生じないものの、アナモフィックレンズと通常の投写レンズとを平面ミラーで切り替える機構が必要であり、構造が複雑になる、という課題がある。

また、特許文献２に記載のプロジェクターにおいては、特許文献１に記載のものと比べて切り替え機構が簡単なものの、２種類のアスペクト比にしか対応できない上、切り替えるアスペクト比によって液晶パネルのサイズが制約を受けるため、設計の自由度が著しく低下する、という課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、解像度の低下、寿命の低下、照明効率の低下が生じることなく、アスペクト比の切り替え機構が簡単であり、アスペクト比を自由に変えることができるプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光源と、入力される画像信号により形成される前記画像の水平方向、垂直方向のいずれか一方の方向へのアスペクト比の伸張処理を行う画像処理部と、前記光源からの光を変調して前記伸張処理が施された画像を形成する光変調素子と、前記光変調素子により形成された前記画像を被投写面上に投写する投写光学系と、前記水平方向、前記垂直方向のうち、前記画像処理部において伸張処理を行った側の方向とは異なる方向に対する前記画像の拡大の倍率を変更可能とされたアナモフィックズーム光学系と、を備えたことを特徴とする。

本発明のプロジェクターによれば、画像処理部が画像の水平方向、垂直方向のいずれか一方の方向へのアスペクト比の伸張処理を行い、アナモフィックズーム光学系が水平方向、垂直方向のうち、画像処理部にてアスペクト比の伸張処理を行った側の方向とは異なる方向に対する画像の拡大の倍率を変更できるため、画面の上下や左右にブランク部を設けることなく画面全体に画像を表示でき、解像度の低下、寿命の低下、照明効率の低下をそれぞれ抑制できる。また、アスペクト比を切り替えるための平面ミラー等が不要であるため、切り替え構造が複雑になることがない。さらに、アナモフィックズーム光学系により画像の拡大倍率を変更できるため、異なるアスペクト比を持つ画像信号が入力されても、それに対応した高解像度の表示が可能なプロジェクターを提供できる。
なお、本発明の上記の表現では、あくまでも画像の水平方向、垂直方向のいずれか一方の方向への「アスペクト比」の伸張処理を行うのであって、解像度の観点から言えば、例えば光変調素子の全表示領域に画像を表示するためには水平方向、垂直方向の双方への「画像」の伸張処理を行ったり、入力される画像信号によっては「画像」の圧縮処理を行ったりする場合もある。

本発明のプロジェクターにおいて、入力される画像信号のアスペクト比を検出するアスペクト比検出部を備え、前記画像処理部が、前記アスペクト比検出部によるアスペクト比検出結果に対して伸張処理後の画像のアスペクト比と前記光変調素子のアスペクト比とが一致するように前記画像の伸張処理を行う構成としても良い。
この構成によれば、光変調素子の表示領域の全体を用いて表示を行うため、最も効率が良く、画像処理部が、入力される画像信号の情報に基づいて最適な拡大率で画像の伸張処理を行う構成を実現できる。

あるいは、前記アナモフィックズーム光学系を構成するレンズの移動量に基づいて前記アナモフィックズーム光学系の倍率を算出するアナモフィック倍率算出部を備え、前記画像処理部が、前記アナモフィック倍率算出部による前記倍率の算出結果に基づいて前記画像の伸張処理を行う構成としても良い。
この構成によれば、例えば使用者が強制的にアナモフィックズーム光学系の倍率を変更した場合などに対応でき、そのアナモフィックズーム光学系の倍率に応じた最適な拡大率で画像の伸張処理を行う構成を実現できる。

本発明のプロジェクターにおいて、前記投写光学系、前記アナモフィックズーム光学系の各々が、前記画像のフォーカスを調整するためのフォーカス駆動部を備えることが望ましい。
この構成によれば、投写光学系、アナモフィックズーム光学系の双方のフォーカス駆動部の作用により被投射面上での画像のフォーカスが調整されるため、鮮明な画像が得られる。

本発明のプロジェクターにおいて、前記投写光学系、前記アナモフィックズーム光学系の各々を構成するレンズの位置を検出するレンズ位置検出部を備え、前記フォーカス駆動部の各々が、前記レンズ位置検出部による前記レンズ位置の検出結果に基づいて前記フォーカスの調整を行う構成としても良い。
この構成によれば、プロジェクターが内蔵するレンズ位置検出部からの検出結果を用い、投写光学系のフォーカス駆動部とアナモフィックズーム光学系のフォーカス駆動部とを連動させることができ、高精細なプロジェクターを実現できる。

あるいは、前記被投写面上に投写された画像を撮像する撮像部を備え、前記フォーカス駆動部の各々が、前記撮像部による前記画像の撮像結果に基づいて前記フォーカスの調整を行う構成としても良い。
この構成によれば、例えば、投射光学系やアナモフィックズーム光学系のズーム機構が複雑で、互いを連動させることが難しい場合でも、撮像部の撮像結果に基づいて双方のフォーカスを自動的に合わせることが可能となり、高精細なプロジェクターを実現できる。

本発明のプロジェクターにおいて、前記アナモフィックズーム光学系が、自身の光軸を中心として回転可能とされていても良い。またその場合、前記光変調素子のアスペクト比が１：１であることが望ましい。
この構成によれば、アナモフィックズーム光学系を回転させることによって、１種類のアナモフィックズーム光学系を用いるだけで水平方向、垂直方向のいずれにも倍率を変化させることができる。したがって、画像信号と光変調素子との組み合わせによってアナモフィックズーム光学系の倍率を１以下にしたい場合にも対応でき、種々の画像信号が入力されたときの対応性が向上する。このとき、光変調素子のアスペクト比が１：１であれば、プロジェクターを縦置きにしても横置きにしても同じ倍率を実現でき、設置方向に依存しない自由度の高いプロジェクターを提供できる。

本発明のプロジェクターにおいて、前記画像処理部が、前記被投写面の形状に応じて予め設定された補正量分だけ前記画像の歪曲を補正する構成としても良い。
この構成によれば、入力信号の種類や用途に応じて画像の歪曲を適宜補正することができ、幅広い種類の入力信号に対応可能なプロジェクターを実現できる。

本発明の第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 アナモフィックズーム光学系のレンズ構成を示す図である。 アスペクト比を検出する一方法を説明するための図である。 伸張処理の過程を説明するための図である。 入力画像信号優先モードの処理工程を示すフローチャートである。 アナモフィックズーム優先モードの処理工程を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 フォーカス合わせの一方法を説明するためのフローチャートである。 マスターレンズとアナモフィックズーム光学系との位置関係を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第1実施形態のプロジェクターについて、図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光変調素子として液晶パネルを採用した液晶プロジェクターの一例である。
図１は本実施形態のプロジェクターの概略構成を示すブロック図である。図２は同プロジェクターのアナモフィックズーム光学系のレンズ構成を示す図である。図３はアスペクト比を検出する一方法を説明するための図である。図４は伸張処理の過程を説明するための図である。図５は入力画像信号優先モードの処理工程を示すフローチャートである。図６は、アナモフィックズーム優先モードの処理工程を示すフローチャートである。

本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、投写レンズ部２、エンジン部３、制御回路部４を備えている。実際には、この他に光源電源部等も備えているが、本発明に関係しないため、図示および説明を省略する。
エンジン部３は、光源５、均一・色分離照明系６、透過型の液晶パネル７（光変調素子）、色合成光学系８を備えている。均一・色分離照明系６は、例えばフライアイレンズもしくはロッドレンズ、ダイクロイックミラー等から構成されている。色合成光学系８は、例えばダイクロイックプリズム等から構成されている。

光源５から射出された光が、均一・色分離光学系６を経ることにより強度分布が均一化されるとともに、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色光に分離される。そして、液晶パネル７に各色光が入射され、制御回路部４から入力された画像信号に基づいて各色光が変調されて画像が形成される。したがって、エンジン部３は実際には３枚の液晶パネル７を備えているが、図１では１枚の液晶パネル７のみを図示する。各液晶パネル７で変調された色光は色合成光学系８で合成され、投写レンズ部２に向けて射出される。以上の構成は従来一般の液晶プロジェクターと同一であるため、詳細な説明は省略する。

投写レンズ部２は、マスターレンズ１０（投射光学系）、アナモフィックズーム光学系１１を備えており、本実施形態ではアナモフィックズーム光学系１１がマスターレンズ１０に対してスクリーン１２側に配置されている。ここで言うマスターレンズ１０とは、従来一般のプロジェクターのズームレンズや固定焦点レンズに相当し、これ単独でも投写レンズとして機能する。また、アナモフィックズーム光学系１１は、Ｘ軸（水平軸）とＹ軸（垂直軸）の倍率が異なるズーム光学系のことである。

図２を用いて、アナモフィックズーム光学系１１について説明する。
ここではアナモフィックズーム光学系１１が２枚のレンズ、マスターレンズ１０が１枚のレンズで構成されるものとし、図２における符号Ｌ１，Ｌ２がアナモフィックズームレンズ、Ｍがマスターレンズを示す。図２（ａ）、図２（ｂ）はある特定の平面で切断したときの断面図、図２（ｃ）、図２（ｄ）は前記特定の平面に直交する平面で切断したときの断面図である。また、図２（ａ）、図２（ｃ）が広角側、図２（ｂ）、図２（ｄ）が望遠側のレンズ配置を示す。

図２から判るように、アナモフィックズームレンズＬ１，Ｌ２はシリンドリカルな面を有しており、ある特定の軸方向についてはマスターレンズＭの画角よりも光を広げることができるが、ある特定の軸と直交する方向についてはマスターレンズＭの画角のままである。アナモフィックズームレンズＬ１，Ｌ２はアフォーカルな関係になっており、マスターレンズＭの像面を移動させることなく、一方向のみ拡大することが可能になる。なお、図２はあくまでも基本構成を示しただけのものであって、実際には広角側、望遠側の双方でアナモフィックズームレンズＬ１，Ｌ２をアフォーカルな関係にするには、レンズＬ１，Ｌ２のそれぞれを複数枚のレンズからなる構成とし、個別に移動させる必要がある。

図１に戻り、マスターレンズ１０は、フォーカス駆動部１４を備えている。フォーカス駆動部１４は、制御回路部４から出力されたフォーカス移動量指示信号に基づいて、フォーカス駆動部ドライバー１５を通じてフォーカス移動に必要なレンズを移動させる。このとき、レンズの移動量は、レンズ機構部（図示せず）に取り付けられたエンコーダー等の位置検出器によりフォーカス駆動部１４から出力され、フォーカス移動量カウンター１６（レンズ位置検出部）にてフォーカス現在位置信号として制御回路部４に出力される。

また、アナモフィックズーム光学系１１は、アナモフィックフォーカス駆動部１７、アナモフィックズーム駆動部１８を備えている。マスターレンズ１０側と同様、アナモフィックフォーカス駆動部１７は、制御回路部４から出力されたアナモフィックフォーカス移動量指示信号に基づいて、アナモフィックフォーカス駆動部ドライバー１９を通じてフォーカス移動に必要なレンズを移動させる。このとき、レンズの移動量は、レンズ機構部に取り付けられたエンコーダー等の位置検出器によりアナモフィックフォーカス駆動部１７から出力され、アナモフィックフォーカス移動量カウンター２０（レンズ位置検出部）にてアナモフィックフォーカス現在位置信号として制御回路部４に出力される。

同様に、アナモフィックズーム駆動部１８は、制御回路部４から出力されたアナモフィックズーム移動量指示信号に基づいて、アナモフィックズーム駆動部ドライバー２１を通じてズームに必要なレンズを移動させる。このとき、レンズの移動量は、レンズ機構部に取り付けられたエンコーダー等の位置検出器によりアナモフィックズーム駆動部１８から出力され、アナモフィックズーム移動量カウンター２２（レンズ位置検出部）にてアナモフィックズーム現在位置信号として制御回路部４に出力される。

制御回路部４は、画像信号変換部２４、アスペクト比検出部２５、画像処理コントローラー２６（画像処理部）、パネルドライバー２７、マイクロプロセッサー２８、モードセレクター２９を備えている。画像信号変換部２４は、テレビジョン、ビデオプレーヤー、パーソナルコンピューター等から入力される画像信号をデジタル処理するためのものである。アスペクト比検出部２５は、入力される画像信号のアスペクト比を検出するものである。画像処理コントローラー２６は、検出されたアスペクト比に基づいて画像を伸張処理するためのものである。パネルドライバー２７は、伸張処理された画像を液晶パネルに表示するための駆動信号を出力するものである。

マイクロプロセッサー２８は、アスペクト比検出部２５から入力されたアスペクト比信号に応じて、アナモフィックズーム光学系１１、マスターレンズ１０の各種ドライバーに信号を送る処理モード（第１の処理モード）、およびアナモフィックズーム光学系１１、マスターレンズ１０の各種カウンターから出力されるレンズの現在位置信号からアスペクト比信号を算出し、画像処理コントローラー２６に送る処理モード（第２の処理モード）を司る。モードセレクター２９は、上記の第１の処理モード、第２の処理モードを切り替える手段である。

次に、具体的な処理の流れについて説明する。
上述したように、本実施形態のプロジェクター１は、２つの処理モードを備えている。第１の処理モードは、入力される画像信号のアスペクト比に応じてアナモフィックズーム光学系１１のアナモフィックレンズＬ１，Ｌ２を駆動し、スクリーン１２上に最適な画像を表示するモードである。第２の処理モードは、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２を強制的に手動で移動させて倍率変更した際に、その倍率に最適な画像を液晶パネル７上に表示することでスクリーン上に最適な画像を投写するモードである。

第１の処理モードについて、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。
第１の処理モードが選択された場合、図１におけるモードセレクター２９は、破線の矢印の経路が有効であり、実線の矢印の経路が無効であるものとする。
最初に、テレビジョンやブルーレイディスクプレーヤー、パーソナルコンピューター（ＰＣ）等から出力された画像信号が画像信号変換部２４に入力される。次いで、デジタル信号に変換された画像信号はアスペクト比検出部２５に入力される。アスペクト比検出部２５では、以下に説明する２種類の方法で画像信号のアスペクト比を検出する（図５のステップＳ１）。

第１の方法は、入力した画像信号自身のアスペクト比を検出する方法である。
［表１］に示すように、一般的に、画像信号の種類に応じて、アスペクト比は４：３、１６：９、…等、複数種類が有る。ここでは、アスペクト比＝水平寸法Ｘｉ：垂直寸法Ｙｉと表現する。

［表１］においては信号全域を有効表示領域としてアスペクト比を検出しているが、映像信号の中には、信号の一部にブランク領域（黒表示領域）を設け、残りの部分を有効表示領域としているものがある。この有効表示領域のみでアスペクト比を検出しようとするのが第２の方法である。
図３は有効表示領域の例を示している。図３（ａ）の場合は画面全域を有効表示領域Ｙとしてアスペクト比を検出すればよいが、図３（ｂ）、図３（ｃ）の場合は中央の有効表示領域Ｙ以外はブランク領域Ｂとして無信号（あるいは黒信号）で収録されており、ブランク領域Ｂを除く有効表示領域Ｙのみでアスペクト比を検出する必要がある。したがって、図３（ｂ）、図３（ｃ）の場合、アスペクト比検出部２５は、有効表示領域Ｙのみを検出してアスペクト比とする。

入力信号全域のアスペクト比と有効表示領域のアスペクト比（収録アスペクト比）とが異なる場合の例を［表２］に示す。特に、［表２］に示すような映像系の画像信号の場合、メディアや放送波の規格で画像信号が入力されることが多い。そのため、アスペクト比を検出する第２の方法は必須となる。

ここで、図４（ｂ）に示すように、画像を表示する液晶パネル７のアスペクト比Ｘｐ：Ｙｐは予め判っているので、マイクロプロセッサー２８はアスペクト比検出部２５で検出されたアスペクト比Ｘｉ：Ｙｉと液晶パネル７のアスペクト比Ｘｐ：Ｙｐとを比較する（図５のステップＳ２）。
ここで、画像信号のアスペクト比Ｘｉ：Ｙｉと液晶パネル７のアスペクト比Ｘｐ：Ｙｐとが等しい場合（図５のステップＳ３）には、伸張処理を行うことなく、液晶パネル７にそのまま画像を表示する（図５のステップＳ７）。

一方、画像信号のアスペクト比Ｘｉ：Ｙｉと液晶パネル７のアスペクト比Ｘｐ：Ｙｐとが異なる場合（図５のステップＳ４）には、アスペクト比検出部２５は画像信号のアスペクト比係数ａｒを、ａｒ＝Ｘｉ／Ｙｉとして算出する（図５のステップＳ５）。アスペクト比係数ａｒも合わせて、前出の［表１］、［表２］に示した。また、液晶パネル７のアスペクト比係数ｐａｒは、ｐａｒ＝Ｘｐ／Ｙｐとして予め記憶されている。また、アスペクト比検出部２５は、算出した画像信号のアスペクト比係数ａｒを、モードセレクター２９を介してマイクロプロセッサー２８に送る。

アスペクト比検出部２５により画像信号のアスペクト比係数ａｒが算出されると、画像処理コントローラー２６は、画像信号のアスペクト比係数ａｒが液晶パネル７のアスペクト比係数ｐａｒと等しくなるように画像の伸張処理を行う（図５のステップＳ６）。画像信号のアスペクト比係数ａｒと液晶パネル７のアスペクト比係数ｐａｒとを一致させることによって、液晶パネル７の全域に画像が表示されることになる。

図４は伸張処理の過程を説明するための図であり、図４（ａ）は画像信号自体から得られる画像、図４（ｂ）は液晶パネル７を示す図であり、図４（ｃ）は従来の表示画像を示す図、図４（ｄ）は本実施形態の伸張処理後の画像を示す図である。
図４（ａ）の画像信号による画像Ｇ１を図４（ｂ）の液晶パネル７に表示する場合、液晶パネル７よりも画像Ｇ１の方が横長のため、画像信号のアスペクト比係数ａｒと液晶パネル７のアスペクト比係数ｐａｒとの関係はａｒ＞ｐａｒである。

この場合、従来の表示方法では、図４（ｃ）に示すように、液晶パネル７の上下にブランク領域Ｂを設けて横長の画像Ｇｘを表示していた。これに対して、本実施形態の表示方法では、画像信号のアスペクト比係数ａｒと液晶パネル７のアスペクト比係数ｐａｒとの関係がａｒ＝ｐａｒとなるように、図４（ｄ）に示すように、水平寸法Ｘｉに対して垂直寸法Ｙｉが相対的に大きくなるように画像信号を垂直方向に伸張し、画像Ｇ２を表示する。画像処理コントローラー２６は、このように伸張処理を行った画像信号を、パネルドライバー２７を介して液晶パネル７に出力し、液晶パネル７が表示を行う（図５のステップＳ７）。

すなわち、図４（ｄ）に示す本実施形態の表示方法によれば、図４（ｃ）に示す従来の表示方法のようにブランク領域Ｂを設けないため、液晶パネル７に照射される光を有効に利用することができる。また、図４（ｃ）に示す従来の方法においてブランク領域Ｂに相当する領域が、図４（ｄ）に示す本実施形態の方法では光を吸収しないため、耐久性が向上し、液晶パネル７の信頼性が向上する。さらに、ブランク領域Ｂに相当する領域も表示に利用するため、従来に比べて解像度を向上することができる。しかも、ブランク領域Ｂの黒浮きの問題も解消できるため、黒のしまった画像を実現できる。

次に、マイクロプロセッサー２８は、アスペクト比検出部２５から入力された画像信号のアスペクト比係数ａｒに基づいて、アスペクト比係数ａｒの逆数の倍率（以下、アナモフィック倍率と称する）で一方向に拡大するためにズーム駆動に必要な駆動信号を、アナモフィックズーム駆動部ドライバー２１を介してアナモフィックズーム駆動部１８に送る。アナモフィックズーム駆動部１８はその駆動信号を受け、アナモフィック倍率に見合う量だけアナモフィックレンズを移動させ、図４（ｄ）のように伸張処理された画像Ｇ２を水平方向に拡大し、図４（ａ）のような元のアスペクト比に戻す（図５のステップＳ８）。

次に、マイクロプロセッサー２８は、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２の移動に伴ってずれるフォーカスを合わせるために、アナモフィックズーム光学系１１、マスターレンズ１０の各々のフォーカス駆動部１７，１４に信号を送る。具体的には、予めマイクロプロセッサー２８内にプリセットされたアナモフィック倍率とフォーカスとの関係から、アナモフィックフォーカス駆動部ドライバー１９とマスターレンズ１０のフォーカス駆動部ドライバー１５とに信号を送り、アナモフィックズーム光学系１１、マスターレンズ１０の各フォーカス駆動部１７，１４がフォーカス合わせに必要なレンズを移動させる（図５のステップＳ９，Ｓ１０）。このとき、図１に示すように、アナモフィックフォーカス移動量カウンター２０、フォーカス移動量カウンター１６を用いて現在のレンズ位置をカウントして、マイクロプロセッサー２８でフィードバックしつつレンズを駆動するのが望ましい。

なお、マスターレンズ１０、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２がカム機構等を用いて連動する構成としても良い。その場合、アナモフィックフォーカス駆動部１７、マスターレンズ１０のフォーカス駆動部１４のいずれか一方は不要になる。
以上の過程を経て、第１の処理モードによる画像表示が完了し、スクリーン１２上に最適な画像を表示することができる。

第２の処理モードについて、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。
第２の処理モードは、例えば、使用者がアナモフィックレンズを手動で強制的に移動させ、画像の倍率を変えたときに、その倍率に最適な画像を液晶パネル７に表示することでスクリーン１２上に最適な画像を投写するモードである。
第２の処理モードが選択された場合、図１におけるモードセレクター２９は、実線の矢印の経路が有効であり、破線の矢印の経路が無効であるものとする。

第２の処理モードでは、第１の処理モードで既に画像が投写されている場合、もしくは、プロジェクター１の電源をオンした際に電源オフ時のアナモフィック倍率が記憶されている状態から開始となる。このモードは、使用者が強制的にアナモフィックレンズＬ１，Ｌ２を動かしたときに機能するモードである。その場合、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２の移動量がアナモフィックズーム駆動部１８を経てアナモフィックズーム移動量カウンター２２に送られる。そして、アナモフィックズーム移動量カウンター２２でのカウント値に基づいて、マイクロプロセッサー２８（アナモフィック倍率算出部）はアナモフィック倍率を割り出し、アナモフィック倍率の逆数である画像のアスペクト比係数ａｒを算出し、モードセレクター２９を通じてアスペクト比係数ａｒを画像処理コントローラー２６に出力する（図６のステップＳ１）。

ここで、画像処理コントローラー２６は、マイクロプロセッサー２８から入力されたアスペクト比係数ａｒを優先的に採用し、そのアスペクト比係数ａｒが液晶パネル７のアスペクト比係数ｐａｒと等しくなるように画像の伸張処理を行う（図６のステップＳ２）。画像処理コントローラー２６は、このように伸張処理を行った画像信号を、パネルドライバー２７を介して液晶パネル７に出力し、液晶パネル７は画像として表示する（図６のステップＳ３）。

一方、マイクロプロセッサー２８は、即座に、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２の移動に伴ってずれるフォーカスを合わせるために、アナモフィックズーム光学系１１、マスターレンズ１０の各々のフォーカス駆動部１７，１４に信号を送る。具体的には、予めマイクロプロセッサー２８内にプリセットされたアナモフィック倍率とフォーカスとの関係から、アナモフィックフォーカス駆動部ドライバー１９とマスターレンズ１０のフォーカス駆動部ドライバー１５とに信号を送り、アナモフィックズーム光学系１１、マスターレンズ１０の各フォーカス駆動部１７，１４がフォーカス合わせに必要なレンズを移動させる（図６のステップＳ４，Ｓ５）。この処理モードの場合も、第１の処理モードと同様、アナモフィックフォーカス移動量カウンター２０、フォーカス移動量カウンター１６を用いて現在のレンズ位置をカウントして、マイクロプロセッサー２８でフィードバックしつつレンズを駆動するのが望ましい。

なお、マスターレンズ１０、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２がカム機構等を用いて連動する構成としても良い。その場合、アナモフィックフォーカス駆動部１７、マスターレンズ１０のフォーカス駆動部１４のいずれか一方は不要になる。
以上の過程を経て、第２の処理モードによる画像表示が完了し、スクリーン１２上に最適な画像を表示することができる。

第２の処理モードは、アスペクト比に規格がある映像系の画像信号が入力された場合には自動的に適用されない構成とすることが望ましい。その理由は、この種の画像信号に対して強制的にアスペクト比を変更しても、元の画像が歪むだけだからである。したがって、第２の処理モードは、例えばパーソナルコンピューターのように、デスクトップのサイズが自由に設定できる画像信号に対して適用するのが望ましい。図１では図示を省略しているが、マイクロプロセッサー２８から出力されるアスペクト比係数ａｒをパーソナルコンピューター上のデスクトップの解像度値に変換し、ＵＳＢ等のシリアルバス、ＬＡＮ等を通じてパーソナルコンピューターに送り込むことで、アナモフィック倍率と連動する構成としても良い。この構成によれば、スクリーン上の画像サイズの変化に連動してパーソナルコンピューター上のデスクトップサイズを変化させることもでき、非常に柔軟性の高いパーソナルコンピューターのデスクトップを実現できる。

以上、２つの処理モードについて説明したが、例えばモードセレクター２９をスイッチ等の入力手段からの信号で制御し、使用者が２つの処理モードを自由に選択できる構成としても良い。あるいは、入力された画像信号が映像系の信号であるか、パーソナルコンピューターの信号であるかを判別し、制御回路部４が２つの処理モードを自動的に選択する構成としても良い。あるいは、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２が強制的に動かされたことを検出する検出手段を備えておき、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２の強制移動が検出されたときに自動的に第２の処理モードに移行する構成としても良い。

本実施形態のプロジェクター１によれば、画像処理コントローラー２６が、例えば図４（ｂ）に示したように、画像の垂直方向への伸張処理を行うとともに、アナモフィックズーム光学系１１が、液晶パネル７上で垂直方向に伸張された画像を水平方向に拡大してスクリーン上に投写するため、ブランク領域を設けることなく画面全体に画像を表示でき、解像度の低下、液晶パネル寿命の低下、照明効率の低下をそれぞれ抑制できる。また、アスペクト比を切り替えるための平面ミラー等が不要であるため、切り替え構造が複雑にならず、装置の大型化を抑えることができる。さらに、アナモフィックズーム光学系１１により画像の拡大倍率を変更できるため、種々の画像信号に対応して高解像度の画像の表示が可能なプロジェクターを提供できる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図７、図８を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と全く同様であり、撮像素子を備えた点のみが異なっている。
図７は本実施形態のプロジェクターの概略構成を示すブロック図である。図７において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。

本実施形態のプロジェクター３１は、図７に示すように、スクリーン１２上の画像を撮像するための撮像素子３２を備えており、撮像素子３２が捉えた画像データがマイクロプロセッサー２８に入力される構成となっている。マイクロプロセッサー２８は、この画像データに基づいてマスターレンズ１０、アナモフィックズーム光学系１１のフォーカス調整を行う。

図８を用いて、本実施形態のフォーカス調整方法について説明する。
アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２は画像のズーム方向に大きな収差を持っているので、最初にズーム方向と平行な方向に延在する直線を表示し（図８のステップＳ１）、マスターレンズ１０のフォーカス合わせを行う。ズーム方向と平行な方向の直線を表示したら、撮像素子３２によりその直線を撮像し、マイクロプロセッサー２８にてコントラスト比を算出する（図８のステップＳ２）。次いで、マスターレンズ１０を移動させてフォーカスを合わせた後（図８のステップＳ３）、撮像素子３２により直線を撮像し、フォーカスを合わせる、…という手順をコントラスト比が最大となるまで繰り返す。

次に、ズーム方向と直交する方向に延在する直線を表示し（図８のステップＳ４）、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２のフォーカス合わせを行う。ズーム方向と垂直な方向の直線を表示したら、撮像素子３２によりその直線を撮像し、マイクロプロセッサー２８にてコントラスト比を算出する（図８のステップＳ５）。次いで、アナモフィックレンズＬ１，Ｌ２を移動させてフォーカスを合わせた後（図８のステップＳ６）、撮像素子３２により直線を撮像し、フォーカスを合わせる、…という手順をコントラスト比が最大となるまで繰り返す。

本実施形態においても、解像度の低下、寿命の低下、照明効率の低下が生じることなく、アスペクト比の切り替え機構が簡単であり、入力される画像信号に応じて高解像度の表示が可能なプロジェクターを提供できる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに本実施形態の場合、マスターレンズ１０やアナモフィックズーム光学系１１のズーム機構が複雑で、互いを連動させることが難しい場合でも、撮像素子３２の撮像結果に基づいて双方のフォーカスを自動的に合わせることが可能となり、高精細なプロジェクターを実現できる。

［変形例１］
上記実施形態のプロジェクターに付加する構成として、画像コントローラーが、スクリーンの形状に応じて予め設定された補正量分だけ画像の歪曲を補正する機能を有していても良い。

例えばアナモフィックレンズを使用した場合、一般に、投写画像に糸巻き型の歪曲が発生する。パーソナルコンピューターからの画像信号を表示する際にはこの歪曲を補正することが望ましい。しかしながら、映像系の画像信号を表示する場合には、例えば映画館等にあるようなカーブスクリーンを用いるのであれば、むしろ歪曲を補正しない方が良いケースがある。特に、入力画像信号がシネマスコープ（アスペクト比２．３５：１、２０世紀ＦＯＸ社の登録商標）の画像信号である場合、歪曲を残したままで画像を投写することで画面の隅々まで高精細な画像を実現できる。したがって、パーソナルコンピューターからの画像信号等、歪曲補正が必要な画像信号を入力する場合には、予め装置に記憶されている設計値である歪曲補正プリセット量を簡単に選択できる構成とすることで、幅広い種類の入力信号に最適に対応可能なプロジェクターを実現できる。

［変形例２］
また、アナモフィックズーム光学系が、自身の光軸を中心としてマスターレンズに対して回転可能に構成されていても良い。

例えば図２に示すレンズ構成の場合、ある特定の方向に対しては画像を拡大することが可能であるが、特定の方向に直交する方向に対しては画像を拡大することができない。２つの方向に対応可能なアナモフィックレンズの設計も可能であるが、レンズ構成が複雑化してしまい、実用上はあり得ない。また、液晶パネルのアスペクト比よりも小さなアスペクト比を持つ画像信号が入力された場合、アナモフィック倍率を１以下にする必要があるが、アナモフィックレンズのズーム比を大きく取る必要があり、設計が困難になる。そこで、アナモフィックズーム光学系が自身の光軸を中心として回転可能な構成とすれば、アナモフィックレンズとしての性能を維持したまま、縦横ズーム比を大きく取ることができ、自由度が向上する。

このようにアナモフィックズーム光学系が自身の光軸を中心として回転できる構成とした場合、液晶パネルのアスペクト比を１：１にするのが好ましい。この構成によれば、プロジェクターの使用時に縦置きにしても、横置きにしても同じアナモフィック倍率を持つことができ、プロジェクターの姿勢に依存せずに自由なアスペクト比を持つプロジェクターを実現できる。例えばアナモフィックズーム光学系を回転させる手段として、アナモフィックズーム光学系に錘などを取り付けておけば、プロジェクターの設置姿勢を変えた場合でもアナモフィックズーム光学系が自動的に回転し、同じアスペクト比を実現できる。

なお、アナモフィックズーム光学系を回転させると、アナモフィック倍率が回転前の逆数となるため、アナモフィックズーム光学系が回転したことを知らせる回転検知信号をマイクロプロセッサーに送信し、画像処理コントローラーによる伸張処理を補正する必要がある。

あるいは、入力された画像信号に応じてアナモフィックズーム光学系を自動的に回転させる回転駆動部を設けた構成としても良い。回転駆動部を設けた場合、例えば第１の処理モードに従ってアナモフィック倍率を算出した結果、アナモフィック倍率が１以下になったときに、アナモフィックズーム光学系を自動的に９０度回転させてアナモフィック倍率を１以上とする構成が実現できる。この構成によれば、アナモフィックズーム光学系が対応し得るアナモフィック倍率の範囲を狭くでき、コスト的、設計的、性能的にも有利になる。

［変形例３］
また、アナモフィックズーム光学系とマスターレンズとの位置関係は、以下の３通りを採用できる。
図９（ａ）は上記実施形態と同様、液晶パネル７に近い側からマスターレンズ１０、アナモフィックズーム光学系１１を順に配置したフロントコンバーター方式、図９（ｂ）は、液晶パネル７に近い側からアナモフィックズーム光学系１１、マスターレンズ１０を順に配置したリアコンバーター方式、図９（ｃ）は、マスターレンズ１０を構成するレンズ群の中にアナモフィックズーム光学系１１を配置した内蔵方式、である。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、３板式の透過型液晶パネルを用いたプロジェクターの例を示したが、この構成に代えて、３板式の反射型液晶パネルやＤＭＤ（Digital MicroMirror Device）等を光変調素子に用いたプロジェクターに本発明を採用することもでき、エンジン部は特に限定されるものではない。その他、装置の詳細な構成については適宜変更が可能である。

１，３１…プロジェクター、２…投写レンズ部、３…エンジン部、４…制御回路部、５…光源、７…液晶パネル（光変調素子）、１０…マスターレンズ（投写光学系）、１１…アナモフィックズーム光学系、１６…フォーカス移動量カウンター（レンズ位置検出部）、２０…アナモフィックフォーカス移動量カウンター（レンズ位置検出部）、２２…アナモフィックズーム移動量カウンター（レンズ位置検出部）、２５…アスペクト比検出部、２６…画像処理コントローラー（画像処理部）、２８…マイクロプロセッサー（アナモフィック倍率算出部）、３２…撮像素子（撮像部）。

Claims (9)

1. 光源と、
   入力される画像信号により形成される前記画像の水平方向、垂直方向のいずれか一方の方向へのアスペクト比の伸張処理を行う画像処理部と、
   前記光源からの光を変調して前記伸張処理が施された画像を形成する光変調素子と、
   前記光変調素子により形成された前記画像を被投写面上に投写する投写光学系と、
   前記水平方向、前記垂直方向のうち、前記画像処理部において伸張処理を行った側の方向とは異なる方向に対する前記画像の拡大の倍率を変更可能とされたアナモフィックズーム光学系と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
2. 入力される画像信号のアスペクト比を検出するアスペクト比検出部を備え、
   前記画像処理部が、前記アスペクト比検出部によるアスペクト比検出結果に対して伸張処理後の画像のアスペクト比と前記光変調素子のアスペクト比とが一致するように前記画像の伸張処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記アナモフィックズーム光学系を構成するレンズの移動量に基づいて前記アナモフィックズーム光学系の倍率を算出するアナモフィック倍率算出部を備え、
   前記画像処理部が、前記アナモフィック倍率算出部による前記倍率の算出結果に基づいて前記画像の伸張処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記投写光学系、前記アナモフィックズーム光学系の各々が、前記画像のフォーカスを調整するためのフォーカス駆動部を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記投写光学系、前記アナモフィックズーム光学系の各々を構成するレンズの位置を検出するレンズ位置検出部を備え、
   前記フォーカス駆動部の各々が、前記レンズ位置検出部による前記レンズ位置の検出結果に基づいて前記フォーカスの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載のプロジェクター。
6. 前記被投写面上に投写された画像を撮像する撮像部を備え、
   前記フォーカス駆動部の各々が、前記撮像部による前記画像の撮像結果に基づいて前記フォーカスの調整を行うことを特徴とする請求項４に記載のプロジェクター。
7. 前記アナモフィックズーム光学系が、自身の光軸を中心として回転可能とされたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のプロジェクター。
8. 前記光変調素子のアスペクト比が１：１であることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクター。
9. 前記画像処理部が、前記被投写面の形状に応じて予め設定された補正量分だけ前記画像の歪曲を補正することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のプロジェクター。

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