JP2012199772A - プロジェクター及びプロジェクターの設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な設置によって台形歪みの抑制された画像投射を可能とし、また、複数台用いる場合に、複数の投影画像を繋ぎ合わせた１つの大きな投影画像を形成できるプロジェクター及びプロジェクターの設置方法を提供すること。
【解決手段】主制御部１６０及び画像処理回路１２０によって、投射像のズレを補正するために必要なプロジェクター本体の移動量が算出され表示されるので、プロジェクターの設置をする者は、表示された移動量に応じてプロジェクター本体を動かすだけで、プロジェクター５０の適切な設置が比較的容易にでき、歪みの抑制された画像投射ができる。また、例えば投影位置を設定するための型紙を用いることで、プロジェクター５０を複数台用いて、各プロジェクター５０において歪みの抑制された投影画像を形成し、これらを繋ぎ合わせた１つの大きな投影画像を形成することが比較的容易である。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクリーンに向けて画像投射し、当該スクリーンに投影画像を映し出すプロジェクター及びプロジェクターの設置方法に関する。

スクリーン上に投影画像を映し出すプロジェクターとして、斜め投射によって発生する台形歪みに対して、キーストーン補正を行うものが知られている（特許文献１参照）。

また、キーストーン補正の機能とは別の機能として、複数のプロジェクターによる投影画像を互いに繋ぎ合わせた状態で投射を行うものが知られている（特許文献２，３参照）。

例えば、固定式のプロジェクターの場合、台形歪みが発生しないように、設置時に予めスクリーンに対するプロジェクターの向きや位置が最適な状態になっていることが望ましいが、的確にプロジェクターを配置することは難しく、一般には設置をする者の経験や勘等に頼っているのが実情である。これに対して、設置時のプロジェクターの向きや位置のズレによって発生した台形歪みを上記特許文献１のようなキーストーン補正によって修正することが考えられる。しかしながら、台形歪みが大きくなる、すなわちキーストーン補正による画像の変形量が大きくなると、これに伴ってスクリーン上での投影画像のサイズも少なからず縮小することになる。この場合、補正が不完全又は不十分になりやすく、画質にかなりの劣化が生じる可能性がある。

また、例えば、複数の個別のプロジェクターを並列して投射させる場合に、プロジェクターごとに投影画像のサイズや位置が大きく異なり台形歪みが大きいと、上記特許文献２，３の手法を用いても補正が不完全又は不十分になりやすく、これらの投影画像を繋ぎ合わせて１つの大きな投影画像を形成することは困難になり、補正できても各投影画像間の画質に著しい差が生じやすい。

特開２００６−６０４４７号公報 特開２００６−２２９４００号公報 特開２００９−１３０５６９号公報

本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な設置によって台形歪みの抑制された画像投射を可能とし、また、複数台用いる場合に、複数の投影画像を繋ぎ合わせた１つの大きな投影画像を比較的容易に形成できるプロジェクター及びプロジェクターの設置方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、（ａ）画像光を形成する画像光形成部と、（ｂ）画像光形成部で形成された画像光を、被照射面に投射する投射光学系と、（ｃ）被照射面に投射すべき投射像のズレを補正するために、被照射面に形成した参照パターンを撮像する画像撮像部と、（ｄ）画像撮像部で撮像された参照パターンのパターン画像を分析して処理する画像処理部と、を備えるプロジェクターであって、（ｅ）画像処理部が、パターン画像に基づいて投射像のズレの度合を示すズレ情報を取得し、取得したズレ情報に基づいて投射像のズレを補正するために画像光形成部及び投射光学系を含むプロジェクター本体の移動量を算出し、算出された当該移動量を表示する。ここで、参照パターンを被照射面に形成する場合については、スクリーンの設置位置を決めるために型紙を用意して、その型紙中に参照パターンとなるべき枠を設けるような場合に限らず、プロジェクター自身が参照パターンを照射する場合も含まれる。

上記プロジェクターでは、画像処理部によって、投射像のズレを補正するために必要なプロジェクター本体の移動量が算出され表示されるので、プロジェクターの設置をする者は、表示された移動量に応じてプロジェクター本体を動かすだけで、当該プロジェクターを比較的容易に適切に設置でき、歪みの抑制された画像投射ができる。また、例えば投影位置を設定するための型紙を用いることで、本願発明のプロジェクターを複数台用いて、各プロジェクターにより歪みの抑制された投影画像を形成して、これらを継ぎ目が目立たないように繋ぎ合わせた１つの大きな投影画像を形成することが比較的容易になる。

本発明の具体的な側面では、画像処理部が、参照パターンの縁部分の基準線に基づいてズレ情報を算出し、プロジェクター本体の移動量を、被照射面に対する移動距離で示す。この場合、プロジェクターの設置に精通していない者であっても比較的容易に設置のための位置調整ができる。

本発明の別の側面では、画像光形成部と投射光学系とが、画像処理部で算出されたプロジェクター本体の移動量を表示する移動量表示部として機能する。この場合、新たな表示部材を設けることなく簡易に移動量に関する表示動作を行わせることができる。

本発明のさらに別の側面では、プロジェクターが、プロジェクター本体を位置調整可能な状態で壁掛け又は天吊りする取付部材をさらに有する。この場合、移動量の表示に基づくプロジェクター本体の位置調整が容易になり、上方からの斜方投射ができ、特に近接投射が可能となる。

本発明のさらに別の側面では、画像処理部が、被照射面に表示される画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部としても機能する。この場合、キーストーン補正部によってさらに投射画像の歪を抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、参照パターンが、被照射面の設置位置に対応して貼られる型紙によって形成される、もしくはプロジェクター本体から投射される。この場合、正確な投射位置の決定をより簡易に行うことができる。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターの設置方法は、（ａ１）画像光を形成する画像光形成部と、（ａ２）画像光形成部で形成された画像光を被照射面に投射する投射光学系と、（ａ３）被照射面に投射すべき投射像のズレを補正するために被照射面に形成した参照パターンを撮像する画像撮像部と、を備える（ａ）プロジェクターの設置方法であって、（ｂ）被照射面に参照パターンを形成するとともに、プロジェクターを参照パターンに向けて投射可能な状態に配置するプロジェクター準備工程と、（ｃ）参照パターンを画像撮像部で撮像してパターン画像を生成するパターン画像生成工程と、（ｄ）パターン画像生成工程において生成されたパターン画像に基づいて、投射像のズレの度合を示すズレ情報を取得するズレ情報取得工程と、（ｅ）ズレ情報取得工程において取得したズレ情報に基づいて投射像のズレを補正するために画像光形成部及び投射光学系を含むプロジェクター本体の移動量を算出する移動量算出工程と、（ｆ）移動量算出工程において算出された当該移動量を表示する移動量表示工程と、を有する。

上記プロジェクターの設置方法では、移動量算出工程において、投射像のズレを補正するために必要なプロジェクター本体の移動量が算出され、移動量表示工程において算出された当該移動量が表示されるので、プロジェクターの設置をする者は、表示された移動量に応じてプロジェクター本体を動かすだけで、比較的容易に当該プロジェクターを歪みの抑制された画像投射を投射可能となるように設置できる。

本発明の具体的な側面では、プロジェクター準備工程において、プロジェクターを複数台用意して、各プロジェクターにそれぞれ対応する複数の参照パターンを形成する。この場合、プロジェクターを複数台用いて、各投影画像を繋ぎ合わせた１つの大きな投影画像を比較的容易に形成できる。

第１実施形態に係るプロジェクターの設置状態の一例を示す図である。 プロジェクターの構成を概略的に示すブロック図である。 プロジェクターの設置全体の処理を示すフローチャートである。 プロジェクターの位置調整の処理を示すフローチャートである。 投射光の投射角度について説明するための図である。 撮像部で撮像された画像の基準枠について示す平面図である。 プロジェクターの設置のための型紙を示す平面図である。 プロジェクターの他の設置状態の一例を示す図である。 並列して投射を行うプロジェクターについて示す図である。 第２実施形態に係るプロジェクターの設置方法を説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター及びプロジェクターの設置方法について説明する。

〔Ａ．プロジェクターの設置態様〕
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター５０は、室内の壁に壁掛け支持された状態でスクリーンＳＣに近接して設置されている。この場合、プロジェクター５０による投射は、上側からの近接投射すなわちＹ方向に偏った−Ｚ方向への近接投射となる。このため、プロジェクター５０は、本来のプロジェクターとしての機能部分を有するプロジェクター本体５０ｘのほかに、壁掛け支持のための支持部ＳＳを有するものとなっている。この支持部ＳＳは、その一端で取付部材ＡＰを介してＸＹ面に平行な壁面に取り付けられ、かつ、Ｚ方向に延びる部材であり、プロジェクター本体５０ｘを上方側すなわち＋Ｙ側から支持している。また、支持部ＳＳは、調整機構５０ａを有している。この調整機構５０ａは、プロジェクター本体５０ｘをＸＹＺ方向あるいは略これに近い方向に並進移動可能とし、さらに、投射角度を調整するためにプロジェクター本体５０ｘをＸ方向及びＹ方向或いはこれに近い方向を軸方向として回転させることで傾斜姿勢を調整可能とする。

スクリーンＳＣは、壁面に取り付けられ、図中水平方向すなわちＸ方向を長手方向とし、垂直方向すなわちＹ方向を短手方向とする横長の長方形状を有する。スクリーンＳＣは、その正面上方側に設置されたプロジェクター５０からの画像光ＰＬを、正面側に反射光として射出させる反射型スクリーンである。より具体的には、プロジェクター５０から斜め下方に射出される画像光ＰＬがスクリーンＳＣのＸＹ面に平行な主面１ａに向けて投射され、主面１ａ上で反射されることで、正面側にいる観察者の眼ＥＹによって投影画像が認識される。なお、プロジェクター５０による投射は近接投射であるため、プロジェクター５０からスクリーンＳＣの各点に入射する画像光ＰＬの入射角βのうち、スクリーンＳＣの中心すなわちスクリーン中心点である原点Ｏへの画像光ＰＬの入射角βは、比較的大きいものとなっている。なお、スクリーンＳＣは壁面に取り付けられているとしているが、壁面そのものがスクリーンＳＣであっても構わない。

上記のような固定式のプロジェクター５０の場合、台形歪みが発生しないように、最適な向きや位置で設置されることが望ましいが、特に上方から角度のついた状態で画像光ＰＬを射出させるような設置を的確に行うことは極めて難しい。これに対して、本実施形態では、プロジェクター５０を最適な位置に設置するために、プロジェクター５０が自身の位置のズレ量を算出し、かつ、ユーザー（設置をする者等）に対してプロジェクター本体５０ｘを移動させるべき量を表示できる構造を有することで、プロジェクター５０の正確な設置を比較的簡易なものとしている。

〔Ｂ．プロジェクターの構造〕
以下、図２を参照して、プロジェクターの構造の詳細について説明する。図２に示すように、プロジェクター５０は、画像を表す画像光を投射して、スクリーンＳＣなどのスクリーン上に画像を表示させる。プロジェクター５０は、信号入力部１１０と、画像処理回路１２０と、画像光形成部である液晶パネル１３０と、液晶パネル駆動部１３２と、照明光学系１４０と、投射光学系１５０と、主制御部１６０と、リモコン制御部１７０と、リモコン１７２と、撮像部１８０と、撮影画像メモリー１８２とを備えている。画像処理回路１２０と、液晶パネル駆動部１３２と、主制御部１６０と、リモコン制御部１７０と、撮影画像メモリー１８２とは、バス１０２を介して互いに接続されている。

信号入力部１１０は、図示しないパソコンやＤＶＤプレーヤーなどからケーブル３００を介して入力された入力画像信号を内部処理に適するデジタル画像信号に変換して出力する。

画像処理回路１２０には、各種の画像処理を行うコンピュータプログラムを格納するとともに、信号入力部１１０から出力されたデジタル画像信号に対して、画像の表示状態（例えば、輝度、コントラスト、同期、トラッキング、色の濃さ、色合い等）の調整を行い、液晶パネル駆動部１３２へと出力する。画像処理回路１２０は、各種の画像処理を行う部分として、外周線検出部１２３と、補正後画像形成領域算出部１２４と、キーストーン補正部１２７と、ＯＳＤＣ部１２８とを含んでいる。外周線検出部１２３は、スクリーンＳＣの外周線の各辺を算出する。補正後画像形成領域算出部１２４は、外周線検出部１２３による検出結果に基づき、液晶パネル１３０に対応する元の画像形成領域内における補正後の画像形成領域を算出する。キーストーン補正部１２７は、これらの算出された結果に基づいて上記補正後の画像形成領域内に収まるように画像の補正を行い、スクリーンＳＣ上に表示される画像の台形歪みを補正する。この画像処理回路１２０は、外周線検出部１２３及び補正後画像形成領域算出部１２４の機能によって得られるキーストーン補正のための補正量を算出する算出機能をプロジェクター５０自体の設置のために利用することができる。つまり、プロジェクター本体５０ｘの設置位置のズレを調整可能としている。なお、ＯＳＤＣ部１２８は、文字情報等を含む各種表示情報を有し、動作状態等に関する各種データを画像情報として画面上に表示する。

液晶パネル駆動部１３２は、画像処理回路１２０を経て入力されたデジタル画像信号に基づいて、液晶パネル１３０を駆動する。

液晶パネル１３０は、照明光学系１４０から照射された照明光を変調することにより画像光を形成する画像光形成部である。なお、例えば、ＯＳＤＣ部１２８として機能する場合の画像処理回路１２０は、外部画像信号と直接関係のない文字、図形等を含む各種情報に相当する光変調を、液晶パネル駆動部１３２を介して液晶パネル１３０に行わせる。

投射光学系１５０は、プロジェクター５０の筐体の前面に取り付けられており、液晶パネル１３０によって画像光へと変調された光を拡大投射する。

リモコン制御部１７０は、リモコン１７２を通じたユーザーからの指示を受信し、バス１０２を介してその指示を主制御部１６０に伝える。なお、本実施例では、プロジェクター５０は、ユーザーからの指示を、リモコン１７２およびリモコン制御部１７０を通じて受け取る。

主制御部１６０は、必要なプログラムを読み出して各種動作を実行することにより、スクリーンＳＣ上に画像を投射等、プロジェクター５０内の各部の動作を制御する。

撮像部１８０は、ＣＣＤカメラを有しており、撮影画像を生成する。撮像部１８０により生成された画像は、画像処理回路１２０内に格納される。また、撮像部１８０の撮像位置と、投射光学系１５０の投射位置とは、一致しないが、三角測量等によりこれらの位置関係は常に対応付けられるものとする。つまり、撮像部１８０での撮像位置の情報から換算して、投射光学系１５０の投射位置の状態を把握できるものとなっているものとする。

〔Ｃ．プロジェクターの設置方法〕
以下、図３等を参照して、プロジェクターの設置方法の詳細について説明する。図３は、プロジェクター５０の設置全体の処理を示すフローチャートの図であり、図４は、プロジェクター５０の設置のうち主要な工程であるプロジェクター５０の位置調整の処理を示すフローチャートの図である。具体的には、図３のステップＳ２の処理を説明するものである。

図５は、プロジェクター５０の位置調整の際における投射角度の状態を示す図であり、プロジェクター５０とスクリーンＳＣとの位置関係を示している。ここでは、スクリーンＳＣ上において矩形の参照パターンＲＰが形成されており、プロジェクター５０の投射像は、この参照パターンＲＰの矩形領域上に投射されるように調整されるものとする。また、参照パターンＲＰの縁部分を形成する枠を基準枠ＳＦとする。

図６は、設置された位置におけるプロジェクター５０のスクリーンＳＣへの投射の状態を確認するために、撮像部１８０で撮像した撮像画像ＣＣの様子を示す平面図である。図示の状態では、撮像画像ＣＣ中において参照パターンＲＰが矩形ではなく歪んだ状態となって撮像されている。このことから、撮像部１８０延いてはプロジェクター本体５０ｘがスクリーンＳＣの面に対してどの程度傾いているかが分かる。

図７は、プロジェクター５０の設置に際して、スクリーンＳＣを配置すべき位置に配置される型紙ＦＰを示す図である。型紙ＦＰには矩形に印刷された枠ＦＦが描かれており、この枠ＦＦを参照パターンＲＰの基準枠ＳＦとするように型紙ＦＰを壁に貼り付ける。言い換えると、型紙ＦＰを貼り付けることが、スクリーンＳＣ上に参照パターンＲＰを形成することに相当する。また、型紙ＦＰには、＋Ｙ側にプロジェクター５０すなわち支持部ＳＳの壁への取付け位置を示す矩形部分ＰＰも印刷されている。つまり、矩形部分ＰＰは、プロジェクター５０の取付部材ＡＰの取付位置を示している。従って、型紙ＦＰにより、プロジェクター５０とスクリーンＳＣとのおおよその取り付け位置の関係が定められる。

まず、プロジェクター５０の位置調整のための前提として、ユーザーがプロジェクター５０をスクリーンＳＣに略対応する大まかな位置に目視で設置する（プロジェクター準備工程）。つまり、図７に示す型紙ＦＰを用いて、プロジェクター５０及びスクリーンＳＣを設置する位置を定め、型紙ＦＰの矩形部分ＰＰが対応する位置の壁に支持部ＳＳを組み付け、型紙ＦＰの参照パターンＲＰに向けてプロジェクター５０を投射可能な状態とする。さらに、ユーザーは、プロジェクター５０の電源（不図示）を入れ、リモコン１７２を適宜操作して位置調整モードとする選択をする。以上により、プロジェクター５０の位置調整が始められる状態となる。なお、位置調整モードとは、台形補正に関しては常に手動による調整が優先されるモードを意味し、位置調整モードが選択されている場合、キーストーン補正が自動的に始まることのないようにしている。なお、位置調整モードからキーストーン補正モードに切り替わると、キーストーン補正が自動的に行われるものとする。

以上により、位置調整が始められる状態になると、図３に示すように、まず、主制御部１６０は、リモコン制御部１７０を介したユーザーからの指令として位置調整モードである旨の指令を受けとり（ステップＳ１）、画像処理回路１２０にプロジェクター５０の位置調整処理を開始させる（ステップＳ２）。つまり、主制御部１６０及び画像処理回路１２０は、画像処理部として機能する。

次に、図４に示すように、主制御部１６０は、位置調整処理（図３のステップＳ２）の最初のステップとして、プロジェクター５０による画像光の投射距離の入力をユーザーから受け付ける（ステップＳ２０１）。これにより、プロジェクター５０の機種に応じた投射されるべきサイズ等が決定される。主制御部１６０は、ステップＳ２０１で当該投射距離の入力を確認すると、撮像部１８０にスクリーンＳＣを撮像させて、撮像画像ＣＣを取得する。次に、主制御部１６０の指令のもと、画像処理回路１２０は、撮像画像ＣＣを画像データ化し、スクリーンＳＣ上の参照パターンＲＰ（図５参照）を、取得した撮像画像ＣＣ中から画像データ化されたパターン画像ＧＧ（図６参照）として生成する（ステップＳ２０２のパターン画像生成工程）。

次に、画像処理回路１２０は、外周線検出部１２３として、ステップＳ２０２において得たパターン画像ＧＧから、さらに参照パターンＲＰの基準枠ＳＦのデータを抽出する（ステップＳ２０３）。次に、主制御部１６０は、撮像部１８０から見た参照パターンＲＰの基準枠ＳＦのデータがプロジェクター５０の位置補正をすべき量を算出するのに十分なものであることを検出する（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０４において、主制御部１６０が必要な基準枠ＳＦのデータを検出したと判断すると（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、画像処理回路１２０は、補正後画像形成領域算出部１２４として、パターン画像ＧＧにおける基準枠ＳＦの形状から、現状の設置状態でのプロジェクター５０の位置及び角度がどの程度ずれており、補正した後に画像形成領域である参照パターンＲＰに投射像を向いた状態となるには、プロジェクター５０の位置等をどの程度移動させる必要があるかを算出する。このため、まず、画像処理回路１２０は、基準枠ＳＦの形状の矩形形状に対するズレの程度をズレ情報として取得し（ズレ情報取得工程）、さらに、当該ズレ情報に基づいてプロジェクター５０の位置及び角度のズレを算出する（ステップＳ２０５）。

一方、ステップＳ２０４において、主制御部１６０が基準枠ＳＦを検出しなかったと判断する（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、すなわち取得したデータから補正をすべき量を算出するのに必要となるズレ情報が得られないと判断した場合、主制御部１６０は、プロジェクター５０の設置位置がスクリーンＳＣの参照パターンＲＰを検出できないほど外れた位置に投射を行っているものとし、その旨をユーザーに知らせプロジェクター本体５０ｘ又はプロジェクター５０全体を再設置すべきことを表示する（ステップＳ２０６）。なお、再設置の表示の方法としては、適宜種々の方法が考えられるが、例えばランプ等で警告してもよい。ステップＳ２０６の指示に従い、ユーザーが再設置をすると、主制御部１６０は、再びステップＳ２０２〜Ｓ２０４の動作を行う。

ステップＳ２０５において、最適位置及び角度に対する現状のプロジェクター５０の位置及び角度のズレが算出されると、主制御部１６０は、このズレが許容範囲以内のものであるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。例えば、このズレが計算上スクリーンＳＣ上の画像ズレとして±１ｃｍ程度であれば、許容範囲であると認め（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、プロジェクター５０の位置調整を終了する旨を表示する（ステップＳ２０８）。すなわち、図３のステップＳ２の処理を終了する。一方、ステップＳ２０７において、主制御部１６０は、ズレが許容範囲になく、まだある程度以上に大きなズレがあるものと認めると（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、画像処理回路１２０は、ステップＳ２０５で求めたズレの量から、プロジェクター本体５０ｘを移動させるべき量を移動距離として算出し（ステップＳ２０９の移動距離算出工程すなわち移動量算出工程）、主制御部１６０は、これをユーザーに対して表示する（ステップＳ２１０の移動距離表示工程すなわち移動量表示工程）。

ここで、ステップＳ２０９におけるプロジェクター本体５０ｘの移動は、例えばプロジェクター本体５０ｘをＸＹＺ方向に並進移動させること等によって行う。なお、詳しくは後述するが、プロジェクター５０を軸回転させて、投射角度を調整することも可能である。また、ステップＳ２１０での移動距離の表示としては、例えば既述のＯＳＤＣ部１２８から適宜情報を読み出して、液晶パネル１３０及び投射光学系１５０を用いて行うことができる。つまり、画像光形成部である液晶パネル１３０と投射光学系１５０とを、プロジェクター本体５０ｘの移動量を表示する移動量表示部として機能させることで、表示動作が行える。

ステップＳ２１０での表示に従い、ユーザーがプロジェクター本体５０ｘを移動させると、主制御部１６０は、再びステップＳ２０２のパターン画像生成の処理等を開始する。つまり、まず、撮像画像ＣＣを取得して、撮像画像ＣＣ中の参照パターンＲＰをデータ化したパターン画像ＧＧを生成する。さらに、主制御部１６０は、パターン画像ＧＧからズレ情報を取得するといったその後の一連の動作を繰り返す。すなわち、主制御部１６０は、ステップＳ２０２〜Ｓ２０７の動作を、プロジェクター５０の設置位置が許容範囲となる（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）まで繰り返す。主制御部１６０は、ステップＳ２０８のプロジェクター５０の位置調整を終了する旨を表示すると、ステップＳ２の動作を終了する。

図３に戻って、ステップＳ２の動作を経ると、主制御部１６０は、さらにキーストーン補正を行うか否かを判断する（ステップＳ３）。すなわち、ユーザーがリモコン１７２を操作して、位置調整モードからキーストーン補正モードへの切替えを行ったか否かを判断する。ユーザー側から考えると、上記ステップＳ１及びＳ２での位置調整に加え、さらに位置の微調整を行いたい場合には、キーストーン補正モードへ切り替えて、キーストーン補正を行わせることができるものとなっている。

主制御部１６０は、キーストーン補正モードが選択されていないと判断すると、キーストーン補正を行うことなくプロジェクター５０の位置調整の動作を終了する。

主制御部１６０は、キーストーン補正モードが選択されていると判断すると、キーストーン補正のための補正量算出処理を画像処理回路１２０に行わせる（ステップＳ４）。なお、ステップＳ４での画像処理回路１２０による補正量算出処理Ａ１は、図４におけるステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理と同等の処理となる。つまり、画像処理回路１２０は、パターン画像ＧＧに基づいて、今度はキーストーン補正のための補正量の算出を行う。しかし、行う処理としては、上記と同様のものとなる。つまり、画像処理回路１２０による補正量算出処理Ａ１の動作は全く同じ機構で行うことができる。ステップＳ４において、補正量が算出されると、画像処理回路１２０は、キーストーン補正部１２７として、キーストーン補正を自動的に行う。すなわち、ステップＳ４での補正量に対応して、液晶パネル１３０の表示状態を調整する（ステップＳ５）。この場合、ステップＳ２での位置調整において、すでに画像のズレは許容範囲以内に抑えられているので、ステップＳ５でのキーストーン補正による補正量はわずかな微調整程度で済むものとなっている。つまり、キーストーン補正に伴う画像の変形量が抑えられ、変形に伴う画像の歪といった画質の劣化を抑制しつつ、所望の画像サイズを所望の位置に設定することが可能となる。また、ステップＳ４での補正量算出処理Ａ１として図４において繰り返されるステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理のうち最後の処理で得られたデータを利用してキーストーン補正を行うこともできる。この場合、迅速な処理が可能である。

なお、ステップＳ３での位置調整モードからキーストーン補正モードへの切替えについては、ステップＳ２０８のプロジェクター５０の位置調整終了の表示とともにユーザーに切り替えるか否かを促す表示を行うことで、ユーザーに判断の機会を与えることができる。

以下、図５等により、プロジェクター５０におけるスクリーンＳＣに対する角度のズレ量の算出に関して説明する。プロジェクター５０の位置調整には、ＸＹＺ方向への移動による調整に加え、投射角度の調整も必要な場合がある。従って、以下では、スクリーンＳＣに対する角度のズレを算出する方法について説明する。

既述のように、図５は、投射角度を示す説明図である。図５においての座標系は、プロジェクター５０すなわち撮像部１８０側を基準とするものであり、原点ＡＡを撮像部１８０のＣＣＤの中心点にとり、投射光の中心軸ＬＬは、原点ＡＡから矢印ＡＲの方向に延びているものとする。Ｙ_Ｃ軸の方向をスクリーンＳＣのＹ方向に延びる右辺および左辺に平行な方向にとり、Ｚ_Ｃ軸の方向をＹ_Ｃ軸に垂直で投射光の中心軸ＬＬを射影したすなわち撮像部１８０のＣＣＤの光軸を射影した方向にとり、Ｘ_Ｃ軸の方向をＹ_Ｃ軸及びＺ_Ｃ軸に垂直な方向にとる。通常これらＸ_Ｃ，Ｙ_Ｃ，Ｚ_Ｃ軸の方向は、上記のＸ，Ｙ，Ｚ方向に略一致するが、設置環境等によって多少ずれる可能性がある。このようなズレがプロジェクター５０の位置調整を必要とする原因となる。以上において、撮像部１８０のＣＣＤの光軸とＸ_Ｃ−Ｚ_Ｃ平面との角度θを縦方向の投射角度（以下「縦投射角度θ」と呼ぶ）とし、スクリーンＳＣとＸ_Ｃ−Ｙ_Ｃ平面との角度φを横方向の投射角度（以下「横投射角度φ」と呼ぶ）とする。プロジェクター５０の設置位置を適切なものに補正するためには、プロジェクター５０の並進移動のほか、これらの角度についても修正する必要となる場合がある。

画像処理回路１２０は、投射角度θ，φを、上述の基準枠ＳＦのパターン画像ＧＧにおける位置および傾きに基づいて算出する。

図６では、パターン画像ＧＧにおける基準枠ＳＦの各辺についての直線の式がそれぞれ示されている。図６の座標系は、パターン画像ＧＧにおける座標系であり、パターン画像ＧＧの中心点を原点Ｏとし、横方向にＸｃ軸を、縦方向にＹｃ軸をそれぞれとっている。また、Ｘｃ軸およびＹｃ軸に沿って、撮像部１８０のＣＣＤの画角で±４５度方向の点の座標値をそれぞれ±１と設定している。図６に示す基準枠ＳＦの各辺のうち、例えば上辺及び下辺は、

と表される。

これらＡ〜Ｄの値が、パターン画像ＧＧの分析から判明しているとき、縦投射角度θは、上式（１）、（２）より、

と表される。

また、このとき、横投射角度φは、

と表される。なお、上記では、一例として、上辺及び下辺の式が判明しているものと仮定し、これらの値から投射角度θおよびφを求めるものとしているが、例えば左辺や右辺の式等から算出することもできる。具体的には、先行技術である特開２００６−６０４４７号公報においてキーストーン補正の内容として詳細に開示されておりこれを適用すればよい。

以上のようにして求められた値を、投射角度θについては、図１に示す入射角βに対応するようにし、投射角度φについては、０°となるようにプロジェクター５０の移動量を算出することで、プロジェクター５０の適切な移動量をユーザーに示すことができる。

ここでは、一例として、得られた算出結果から、さらにプロジェクター５０の移動量をスクリーンＳＣに対する移動距離で示すものとする。つまり、スクリーンＳＣ上でのプロジェクター５０の投射像の移動距離で示すものとする。具体的には、図３のステップＳ２０９において上記投射角度θおよびφから逆算した補正量であるプロジェクター５０の回転角度を求め、この値と図３のステップＳ２０１で求めた投射距離とから、スクリーンＳＣ上でのＹ方向及びＸ方向への投射像の移動距離を算出する。また、この値をステップＳ２１０において当該移動距離を表示させることができる。

一般に、プロジェクター５０のように近接した斜め投射のように、投射角度の調整を必要とする設置は、設置作業を熟知した者でないと難しいと考えられる。これに対して、上記のように、スクリーンＳＣ上での投射像の移動距離として示す場合、例えば、位置調整時において、プロジェクター５０の投射光学系１５０から投射像の一部或いは全部の領域を投射し、スクリーンＳＣ上の当該投射像を目視しながらプロジェクター５０を軸回転させることで、当該投射像を指示された移動距離だけＹ方向又はＸ方向へ動かせば適正に投射角度の調整ができる。つまり、プロジェクターの設置に精通していない者であっても比較的容易に位置調整ができる。なお、図７に一例として示すように、型紙ＦＰに方眼（例えば５ｍｍ間隔の格子状の眼）を設けておけば、移動距離に対応する距離だけ動かすための目安にできる。なお、型紙ＦＰの形状等はこれに限らず、参照パターンＲＰとして機能できるものであれば、種々のタイプの型紙が適用できる。

また、上述のプロジェクター５０は、壁掛け支持されて近接投射するものとしているが、本願発明のプロジェクター及びプロジェクターの設置方法は、このようなプロジェクターには限られず、例えば、図８に示すように、壁ではなく天井に天吊り支持されるための取付部材ＡＰ１とプロジェクター本体２５０ｘとを有し、近接ではないタイプのプロジェクター２５０の設置にも適用可能である。

図９は、個別の複数のプロジェクター５０を並列して各投影画像Ｇ１を繋ぎ合わせて大きな投影画像ＧＡを形成する様子を模式的に示したものである。一般に、複数台を１組として投射を行うことを前提としない別々のプロジェクターを並べて投影し１つの大きな画像を形成することは容易ではない。しかし、本実施形態の場合、上述のようにして、個々のプロジェクター５０の設置を比較的簡易にかつ正確なものとすることができる。従って、例えば、上記のような型紙ＦＰ（図７参照）を複数用意し、各参照パターンＲＰを繋げあうように形成し、各型紙ＦＰにそれぞれ対応して複数のプロジェクター５０をそれぞれ設置することで、単独でも投射可能な個別のプロジェクター５０を複数並列させた状態として１つの画像を形成させることが可能になる。なお、図示では、２つのプロジェクター５０を横方向に並列させているが、３つ以上のプロジェクターを配列することもできる。また壁掛けや天吊りの場合に限らず、例えばプロジェクターを縦方向に並列させたり、マトリクス状に並べたりするときにも利用することが可能である。これにより、投影画像を繋ぎ合わせて１つの大きな投影画像を形成することができる。なお、個々のプロジェクター５０の設置は、１つずつ個別に行うことも複数台纏めて行うことも可能である。

以上のように、本実施形態に係るプロジェクター５０では、画像処理部である主制御部１６０及び画像処理回路１２０によって、投射像のズレを補正するために必要なプロジェクター本体５０ｘの移動量が算出され表示されるので、プロジェクターの設置をする者は、表示された移動量に応じてプロジェクター本体５０ｘを動かすだけで、プロジェクター５０の適切な設置が比較的容易にでき、歪みの抑制された画像投射ができる。また、例えば投影位置を設定するための型紙ＦＰを用いることで、プロジェクター５０を複数台用いて、各プロジェクター５０において歪みの抑制された投影画像Ｇ１を形成し、これらを繋ぎ合わせた１つの大きな投影画像ＧＡを形成することが比較的容易である。

〔第２実施形態〕
以下、図１０により、第２実施形態に係るプロジェクター及びプロジェクターの設置方法について説明する。なお、本実施形態に係るプロジェクター及びプロジェクターの設置方法は、第１実施形態のプロジェクター５０及びプロジェクター５０の設置方法の変形例であり、プロジェクターの構成は同様であるので、プロジェクターの設置方法についてのみフローチャートによって説明し、全体の図示等を省略する。

本実施形態のプロジェクターの設置方法では、参照パターンＲＰを決定するための型紙ＦＰの設置をせず、プロジェクター５０が参照パターンＲＰを自ら投射する。このため、第１実施形態の各工程（図３及び４参照）と比較して、ステップＳ２のプロジェクター位置調整の処理の１つである補正量算出処理Ａ１が異なっている。具体的には、ステップＳ２０１で当該投射距離の入力を確認した後、プロジェクター本体５０ａは、自ら参照パターンＲＰをスクリーンＳＣ上に向けて投射する参照パターン投射の処理を行う（ステップＳ２０２ａ）。ステップＳ２０２ａの後、ＣＰＵ１６０は、投射された参照パターンＲＰを撮像部１８０にスクリーンＳＣを撮像させて、撮像画像ＣＣを取得し、以後の位置調整の処理（ステップＳ２０２等）を第１実施形態の場合と同様に行う。

なお、本実施形態の場合、型紙ＦＰを設置する場合のように参照パターンＲＰが固定された位置にあるものとはならず、プロジェクター本体５０ａを移動させるごとに参照パターンＲＰの状態が異なる。従って、算出される移動距離は、絶対的なものとはならず、ステップＳ２０７において許容範囲であると認められるために、何回かプロジェクター本体５０ａの移動を繰り返す必要が生じる可能性がある。ただし、型紙ＦＰの設置が不要である点において、より簡易なプロジェクター５０の設置方法である。

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記の説明では、一例として、プロジェクター５０の位置調整において、許容範囲であると認められるズレの量を、スクリーンＳＣ上の画像ズレとして±１ｃｍ程度としているが、許容範囲はこれに限られない。プロジェクター５０の位置調整は、投射距離と角度によってその精度が大きく異なり、例えば投射距離が長いとちょっとした移動でも画像の移動は非常に大きくなる。つまり、どの程度の精度で位置調整が可能であるかについては、調整角度がどこまで細かく出来るか等の調整精度に依存する。従って、許容範囲は、調整精度に応じて適宜定めるものとすればよい。

上記の説明では、プロジェクター５０の移動量の算出の一例として、基準枠ＳＦの上辺及び下辺が検出され、数式（１）〜（４）によって縦投射角度θ等のズレ情報の算出を行っているが、このほかの辺が求まる場合には、これらの情報からズレ情報を算出してもよい。また、上記のような基準枠ＳＦの各辺の情報に限らず、例えば、パターン画像ＧＧの四隅の点の情報等種々の情報から必要なズレ情報を取得する方法が考えられる。

また、プロジェクター５０は、鉛直方向からの傾きを検出することにより、撮像部１８０のＣＣＤ光軸が水平面となす傾き角度を検出することができるＧセンサーを有していてもよい。この場合、スクリーンＳＣが完全に垂直であれば、Ｇセンサーによって検出した傾き角度から、縦投射角度θを算出するものとしてもよい。

また、プロジェクター５０は、液晶パネル１３０を画像光形成部としているが、液晶パネル１３０に限らず種々のものを画像光形成部として適用可能であり、例えばカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイスとを組み合わせたものとを用いることにより、画像光を形成することもできる。

また、プロジェクター５０は、撮像部１８０を内蔵するものとしているが、カメラ等で構成される撮像部を外付けにするものであってもよい。

５０，２５０…プロジェクター、 ５０ｘ，２５０ｘ…プロジェクター本体、 ＳＳ…支持部、 ＡＰ，ＡＰ１…取付部材、 ５０ａ…調整機構、 １１０…信号入力部、 １２０…画像処理回路（画像処理部）、 １２３…外周線検出部、 １２４…補正後画像形成領域算出部、 １２７…キーストーン補正部、 １２８…ＯＳＤＣ部、 １３０…液晶パネル（画像光形成部）、 １３２…液晶パネル駆動部、 １４０…照明光学系、 １５０…投射光学系、 １６０…主制御部（画像処理部）、 １７０…リモコン制御部、 １７２…リモコン、 １８０…撮像部、 １８２…撮影画像メモリー、 １０２…バス、 ＲＰ…参照パターン、 ＣＣ…撮像画像、 ＧＧ…パターン画像、 ＳＦ…基準枠、 ＥＹ…眼、 ＰＬ…画像光、 ＳＣ…スクリーン、 β…入射角、 θ…縦投射角度、 φ…横投射角度

Claims (8)

1. 画像光を形成する画像光形成部と、
   前記画像光形成部で形成された前記画像光を、被照射面に投射する投射光学系と、
   前記被照射面に投射すべき投射像のズレを補正するために、前記被照射面に形成した参照パターンを撮像する画像撮像部と、
   前記画像撮像部で撮像された前記参照パターンのパターン画像を分析して処理する画像処理部と、
   を備えるプロジェクターであって、
   前記画像処理部は、前記パターン画像に基づいて前記投射像のズレの度合を示すズレ情報を取得し、取得した前記ズレ情報に基づいて前記投射像のズレを補正するために前記画像光形成部及び前記投射光学系を含むプロジェクター本体の移動量を算出し、算出された当該移動量を表示する、プロジェクター。
2. 前記画像処理部は、前記参照パターンの縁部分の基準枠に基づいて前記ズレ情報を算出し、前記プロジェクター本体の移動量を、前記被照射面に対する移動距離で示す、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記画像光形成部と前記投射光学系とは、前記画像処理部で算出された前記プロジェクター本体の移動量を表示する移動量表示部として機能する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
4. 前記プロジェクター本体を位置調整可能な状態で壁掛け又は天吊りする取付部材をさらに有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記画像処理部は、前記被照射面に表示される画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部としても機能する、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記参照パターンは、前記被照射面の設置位置に対応して貼られる型紙によって形成される、もしくはプロジェクター本体から投射される、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
7. 画像光を形成する画像光形成部と、前記画像光形成部で形成された前記画像光を被照射面に投射する投射光学系と、前記被照射面に投射すべき投射像のズレを補正するために前記被照射面に設けた参照パターンを撮像する画像撮像部と、を備えるプロジェクターの設置方法であって、
   前記被照射面に前記参照パターンを形成するとともに、前記プロジェクターを前記参照パターンに向けて投射可能な状態に配置するプロジェクター準備工程と、
   前記参照パターンを前記画像撮像部で撮像して前記パターン画像を生成するパターン画像生成工程と、
   前記パターン画像生成工程において生成された前記パターン画像に基づいて、前記投射像のズレの度合を示すズレ情報を取得するズレ情報取得工程と、
   前記ズレ情報取得工程において取得した前記ズレ情報に基づいて前記投射像のズレを補正するために前記画像光形成部及び前記投射光学系を含むプロジェクター本体の移動量を算出する移動量算出工程と、
   前記移動量算出工程において算出された当該移動量を表示する移動量表示工程と、
   を有するプロジェクターの設置方法。
8. 前記プロジェクター準備工程において、前記プロジェクターを複数台用意して、各プロジェクターにそれぞれ対応する複数の前記参照パターンを形成する、請求項７に記載のプロジェクターの設置方法。

Images