JP2019134205A - 投影装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタにおいてレジストレーションずれをＰＴＺカメラを用いて検知し、調整する。【解決手段】プロジェクタ１００は、光源と、前記光源から発せられた光を色成分毎に画像信号に基づいて変調する複数のパネルと、前記各パネルに表示する画像を色成分の画素ごとに位置調整をする画像投影位置調整手段と、投影画像の任意の位置ごとに特定のパターンを生成し表示させるパターン生成手段と、前記特定パターンが撮像できるようにパン・チルト・ズームを調整する撮像領域制御手段と、撮像画像から色成分ごとの位置情報を取得する画素位置検出手段からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、容易にレジストレーション調整を行える投影装置およびその制御方法に関する。

３板式のプロジェクタでは、Ｒ／Ｇ／Ｂの各色の液晶パネルをダイクロイックミラーやプリズムなどからなる光分離・合成ブロックへ固着する。しかし固着時や、経時変化や、色収差などによって、投影面上でＲ／Ｇ／Ｂの各色の画像がずれるレジストレーションずれが発生してしまうという問題があった。

図４にレジストレーションずれがある投影画像と、ずれが無い投影画像を示す。（ａ）はレジストレーションずれが無い投影画像を示しており、例えば文字が白、背景が黒の場合には文字のエッジははっきりしており、色付きは無い。（ｂ）はレジストレーションずれがある投影画像を示しており、文字の輪郭がぼけてしまい色付きも発生してしまう。このようにレジストレーションずれは、プロジェクタの投影画像において画質品位の劣化を招いてしまう。

この問題に対して、１画素単位でパネル上の表示位置を変更して位置調整する方法と、幾何変形の画像処理によって１画素以下のずれを調整する方法がある。

前者の方法は液晶パネルの駆動タイミングの調整や画像メモリからの読み出しタイミングの調整により上下左右方向のシフトを行う。表示領域を画素単位でずらすため、画質の劣化がない半面、１画素以下のずれの位置調整はできない。

後者の方法は画像全体をシフトすることに加え、１画素以下の位置調整や回転方向の補正や倍率色収差の補正を行うことができる。画像処理にて位置調整を行うため、仮想画素位置に隣接する画素間を輝度分配することによって１画素以下の調整をできる半面、Ｒ／Ｇ／Ｂ各色で変形量に応じて画質が劣化する。

これらの調整を組みあわせて位置調整することによって、Ｒ／Ｇ／Ｂ各色のレジストレーションずれをほぼ合わせることができる。ただし、レジストレーションずれの調整は操作者の手動調整で行われることが多く、ユーザビリティの向上が求められる。例えば、特許文献１では、格子状のレジストレーションずれ調整用のテストパターンを投射し、レジストレーションずれを調整させている。

特開２００９−３１４４２公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術においても、調整のための工数は依然として多く発生し、操作者の手間を掛けさせることには変わりない。また、レジストレーションずれの要因の一つである倍率色収差などの収差によるものでは、投影画像全体の中で場所によってレジストレーションずれの方向や発生量が異なるために、投影画面の領域ごとにそれぞれレジストレーションずれの調整を実施しなくてはならない。

図５に光学系の倍率色収差によるレジストレーションずれを示す。倍率色収差とは投影光学系においてＲ／Ｇ／Ｂの波長の屈折率が異なるために発生するものであり、一般的に光軸から離れるほど収差が大きくなる。

ここでこの図は投影画像を示しており、５０１は光軸に直交する投影面位置である。３板の光変調素子の画像合成を行う光学ボックスにおけるレジストレーション調整が理想的に行われているとき、投影光学系の光軸に直交する投影面位置５０１では、レジストレーションずれは発生しない。そのためＲ／Ｇ／Ｂの３つの光変調素子による画素にずれはない。ここで光軸から距離Ｄだけ離れた位置である５０２、５０３、５０４でのレジストレーションずれについて説明する。先に述べたように倍率色収差は光軸から離れるほど大きくなるが、５０２、５０３、５０４では光軸から等距離である。

しかし光軸からの方向が異なるために、レジストレーションずれの発生する方向もそれぞれ異なる。そのため、投影画像においても、光軸からの距離や方向によってレジストレーションずれの発生量やずれの発生する方向が異なることが分かる。そのため、投影画像の領域ごとにレジストレーションの調整をしなくてはならないため、多くの工数が発生してしまう。

またレジストレーションずれの調整では最終的には投影画像におけるＲ／Ｇ／Ｂの各画素のずれを観察しなくてはならないため投影面に近づいて細かい画素のチェックが必要となり操作者の疲労にもつながってしまう。操作者の疲労の軽減のために、操作者に投影面を直接観察させるのではなく、カメラなどに拡大撮影させてその撮像画像を観察しながらレジストレーションずれを調整させる手段も考えられる。しかしその場合でも、カメラで拡大撮影が必要なために投影画面中の調整領域ごとにカメラの設置と調整が必要となり、新たな工数が発生してしまう。

ビデオカメラにはパン・チルト・ズーム機能を持ついわゆるＰＴＺカメラがある。このＰＴＺカメラならば投影画面中の各調整領域の方向にカメラを指向させて、ズーム機能により拡大撮影させることができる。そのため、ＰＴＺカメラは一回設置すれば、投影画面における調整する領域ごとにカメラを移動して設置、設定の手間が掛からない。しかし各調整領域の方向にカメラを指向させて、ズーム率を設定し、撮像した画像からレジストレーションを検出し、それら検出したレジストレーションずれを調整するための工数が発生することには変わりは無く、工数は却って増えてしまう。

そこで、本発明の目的は、レジストレーションずれの調整においてＰＴＺカメラを用いて、操作者の手間が少なくなるような調整手段を持つ投影装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、光源と、前記光源から発せられた光を色成分毎に画像信号に基づいて変調する複数のパネルと、前記各パネルに表示する画像を色成分の画素ごとに位置調整をする画像投影位置調整手段と、投影画像の任意の位置ごとに特定のパターンを生成し表示させるパターン生成手段と、前記特定パターンが撮像できるようにパン・チルト・ズームを調整する撮像領域制御手段と、撮像画像から色成分ごとの位置情報を取得する画素位置検出手段からなる。

本発明によれば、レジストレーションずれの検出をＰＴＺカメラを用いて行い、その検出結果からレジストレーション調整を行うことにより、操作者の手間を少なくする投影装置を提供することができる。

本発明のプロジェクタのブロック図 本発明のＰＴＺカメラのブロック図 本実施例のプロジェクタの基本動作の制御を説明するためのフロー図 レジストレーションずれを説明する図 倍率色収差によるレジストレーションずれを説明する図 本実施例のプロジェクタのレジストレーション調整制御を説明するためのフロー図 プロジェクタとＰＴＺカメラと投影面との配置図 投影面と投影画像を表した図 ＰＴＺカメラの撮像画像と、撮像投影画像を表した図 レジストレーション検出領域の配置の一例を表した図 テストパターンを表した図 ＰＴＺカメラでテストパターンの投影画面を撮像したときの解像の状態を説明する図

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

［実施例］
本実施例では、投影装置の一例として、液晶素子を用いたプロジェクタについて説明する。

＜全体構成＞
まず、図１と図２を用いて、本実施例のフロントプロジェクタの全体構成を説明する。図１は、本実施例のフロントプロジェクタ１００の全体の構成を示す図である。

本実施例のフロントプロジェクタ１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２、操作部１１３、画像入力部１３０、投影画像処理部１４０を有する。また、フロントプロジェクタ１００は、さらに、液晶制御部１５０、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂ、光源制御部１６０、光源１６１、色分離部１６２、色合成部１６３、光学系制御部１７０、投影光学系１７１を有する。また、フロントプロジェクタ１００は、さらに、記録再生部１９１、記録媒体１９２、通信部１９３、撮像部１９４、表示制御部１９５、表示部１９６を有していてもよい。

ＣＰＵ１１０は、フロントプロジェクタ１００の各動作ブロックを制御するものあり、ＲＯＭ１１１は、ＣＵＰ１１０の処理手順を記述した制御プログラムを記憶するためのものであり、ＲＡＭ１１２は、ワークメモリとして一時的に制御プログラムやデータを格納するものである。また、ＣＰＵ１１０は、記録再生部１９１により記録媒体１９２から再生された静止画データや動画データを一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムを用いて、それぞれの画像や映像を再生したりすることもできる。

また、ＣＰＵ１１０は、通信部１９３より受信した静止画データや動画データを一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムを用いて、それぞれの画像や映像を再生したりすることもできる。また、撮像部１９４により得られた画像や映像を一時的にＲＡＭ１１２に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムを用いて、静止画データや動画データに変換して記録媒体１９２に記録させることもできる。

また、操作部１１３は、ユーザの指示を受け付け、ＣＰＵ１１０に指示信号を送信するものであり、例えば、スイッチやダイヤル、表示部１９６上に設けられたタッチパネルなどからなる。また、操作部１１３は、例えば、リモコンからの信号を受信する信号受信部（赤外線受信部など）で、受信した信号に基づいて所定の指示信号をＣＰＵ１１０に送信するものであってもよい。また、ＣＰＵ１１０は、操作部１１３や、通信部１９３から入力された制御信号を受信して、フロントプロジェクタ１００の各動作ブロックを制御する。

ここで、外部装置は、映像信号を出力できるものであれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機など、どのようなものであってもよい。

投影画像処理部１４０は、映像入力部１３０から受信した映像信号にフレーム数、画素数、画像形状などの変更処理を施して、液晶制御部１５０に送信するものであり、例えば画像処理用のマイクロプロセッサからなる。また、投影画像処理部１４０は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が投影画像処理部１４０と同様の処理を実行しても良い。投影画像処理部１４０は、フレーム間引き処理、フレーム補間処理、解像度変換（スケーリング）処理、歪み補正処理（キーストン補正処理）といった機能を実行することが可能である。また、投影画像処理部１４０は、映像入力部１３０から受信した映像信号以外にも、ＣＰＵ１１０によって再生された画像や映像に対して前述の変更処理を施すこともできる。

液晶制御部１５０は、投影画像処理部１４０で処理の施された映像信号に基づいて、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂの画素の液晶に印可する電圧を制御して、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂの透過率を調整する。

液晶素子１５１Ｒは、赤色に対応する液晶素子であって、光源１６１から出力された光のうち、色分離部１６２で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離された光のうち、赤色の光の透過率を調整するためのものである。液晶素子１５１Ｇは、緑色に対応する液晶素子であって、光源１６１から出力された光のうち、色分離部１６２で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離された光のうち、緑色の光の透過率を調整するためのものである。液晶素子１５１Ｂは、青色に対応する液晶素子であって、光源１６１から出力された光のうち、色分離部１６２で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離された光のうち、青色の光の透過率を調整するためのものである。

光源制御部１６０は、光源１６１のオン／オフを制御や光量の制御をするものであり、制御用のマイクロプロセッサからなる。また、光源制御部１６０は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が光源制御部１６０と同様の処理を実行しても良い。また、光源１６１は、不図示のスクリーンに画像を投影するための光を出力するものであり、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプなどであっても良い。また、色分離部１６２は、光源１６１から出力された光を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離するものであり、例えば、ダイクロイックミラーやプリズムなどからなる。

なお、光源１６１として、各色に対応するＬＥＤ等を使用する場合には、色分離部１６２は不要である。また、色合成部１６３は、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂを透過した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を合成するものであり、例えば、ダイクロイックミラーやプリズムなどからなる。そして、色合成部１６３により赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の成分を合成した光は、投影光学系１７１に送られる。このとき、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂは、投影画像処理部１４０から入力された画像に対応する光の透過率となるように、液晶制御部１５０により制御されている。そのため、色合成部１６３により合成された光は、投影光学系１７１によりスクリーンに投影されると、投影画像処理部１４０により入力された画像に対応する画像がスクリーン上に表示されることになる。

光学系制御部１７０は、投影光学系１７１を制御するものであり、制御用のマイクロプロセッサからなる。また、光学系制御部１７０は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が光学系制御部１７０と同様の処理を実行しても良い。また、投影光学系１７１は、色合成部１６３から出力された合成光をスクリーンに投影するためのものであり、複数のレンズ、レンズ駆動用のアクチュエータからなり、レンズをアクチュエータにより駆動することで、投影画像の拡大、縮小、焦点調整などを行うことができる。

投影系通信部１８０は、後述するＰＴＺカメラ２００と通信し、ＰＴＺカメラ２００の制御コマンドの送受信と撮像した撮像画像を受け取る。撮像画像処理部１８１は、投影系通信部１８０から受け取った撮像画像から各種画像情報を検出する。レジストレーション調整部１８２は、前記撮像画像処理部１８１が検出した撮像画像の楽手画像情報を基に投影画像のレジストレーションずれを調整する。

記録再生部１９１は、記録媒体１９２から静止画データや動画データを再生したり、また、撮像部１９４により得られた画像や映像の静止画データや動画データをＣＰＵ１１０から受信して記録媒体１９２に記録したりするものである。また、通信部１９３より受信した静止画データや動画データを記録媒体１９２に記録しても良い。記録再生部１９１は、例えば、記録媒体１９２と電気的に接続するインタフェースや記録媒体１９２と通信するためのマイクロプロセッサからなる。また、記録再生部１９１には、専用のマイクロプロセッサを含む必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が記録再生部１９１と同様の処理を実行しても良い。

また、記録媒体１９２は、静止画データや動画データ、その他、本実施例のフロントプロジェクタに必要な制御データなどを記録することができるものであり、磁気ディスク、光学式ディスク、半導体メモリなどのあらゆる方式の記録媒体であってよく、着脱可能な記録媒体であっても、内蔵型の記録媒体であってもよい。

通信部１９３は、外部機器からの制御信号や静止画データ、動画データなどを受信するためのものであり、例えば、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、ＵＳＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などであってよく、通信方式を特に限定するものではない。また、画像入力部１３０の端子が、例えばＨＤＭＩ（登録商標）端子であれば、その端子を介してＣＥＣ通信を行うものであっても良い。ここで、外部装置は、フロントプロジェクタ１００と通信を行うことができるものであれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機、リモコンなど、どのようなものであってもよい。

撮像部１９４は、本実施例のフロントプロジェクタ１００の周辺を撮像して画像信号を取得するものであり、投影光学系１７１を介して投影された画像を撮影（スクリーン方向を撮影）することができる。撮像部１９４は、得られた画像や映像をＣＰＵ１１０に送信し、ＣＰＵ１１０は、その画像や映像を一時的にＲＡＭ１１２に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムに基づいて、静止画データや動画データに変換する。

撮像部１９４は、被写体の光学像を取得するレンズ、レンズを駆動するアクチュエータ、アクチュエータを制御するマイクロプロセッサ、レンズを介して取得した光学像を画像信号に変換する撮像素子、撮像素子により得られた画像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部などからなる。また、撮像部１９４は、スクリーン方向を撮影するものに限られず、例えば、スクリーンと逆方向の視聴者側を撮影しても良い。

表示制御部１９５は、フロントプロジェクタ１００に備えられた表示部１９６にフロントプロジェクタ１００を操作するための操作画面やスイッチアイコン等の画像を表示させるための制御をするものであり、表示制御を行うマイクロプロセッサなどからなる。また、表示制御部１９５専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が表示制御部１９５と同様の処理を実行しても良い。また、表示部１９６は、フロントプロジェクタ１００を操作するための操作画面やスイッチアイコンを表示するものである。

表示部１９６は、画像を表示できればどのようなものであっても良い。例えば、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイであって良い。また、特定のボタンをユーザに認識可能に掲示するために、各ボタンに対応するＬＥＤ等を発光させるものであってもよい。

なお、本実施例の投影画像処理部１４０、液晶制御部１５０、光源制御部１６０、光学系制御部１７０、記録再生部１９１、表示制御部１９５は、これらの各ブロックと同様の処理を行うことのできる単数または複数のマイクロプロセッサあっても良い。または、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が各ブロックと同様の処理を実行しても良い。

図２はパンチルトズームカメラを表した図である。ここでＰＴＺカメラ２００はカメラ部２０１と雲台２０２からなる。撮像光学系２１０は不図示のフォーカス光学系とズーム光学系からなり、投影画像を撮像して結像する。この撮像光学系２１０は撮像光学系制御部２１１により制御される。撮像光学系２１０で結像した投影画像は撮像部２１２で撮像されて映像信号に変換される。撮像系通信部２１３は投影系通信部１８０と通信し、ＰＴＺカメラ２００の制御や撮像画像のやり取りなどを行う。

撮像制御手段２１４は内部バス２１５に接続され、カメラ部２０１や雲台２０２の各ブロックと通信し制御を行う。パン方向モータドライバ２２０は内部バス２１５を通じて撮像制御手段に制御されてパン方向駆動モータ２２１を駆動する。それによりカメラ部２０１をパン方向に駆動する。チルト方向モータドライバ２２３は内部バス２１５を通じて撮像制御手段に制御されてチルト方向駆動モータ２２４を駆動する。それによりカメラ部２０１をチルト方向に駆動する。パン方向駆動モータ２２１とチルト方向駆動モータ２２４はそれぞれ不図示の位置エンコーダを持ち、それぞれの駆動位置をパン方向位置情報、チルト方向位置情報として出力する。

＜基本動作＞
次に、図１、図３を用いて、本実施例のフロントプロジェクタ１００の基本動作を説明する。

図３は、本実施例のフロントプロジェクタ１００の基本動作の制御を説明するためのフロー図である。図２の動作は、基本的にＣＰＵ１１０が、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムに基づいて、各機能ブロックを制御することにより実行されるものである。図２のフロー図は、操作部１１３や不図示のリモコンによりユーザがフロントプロジェクタ１００の電源のオンを指示した時点をスタートとしている。

操作部１１３や不図示のリモコンによりユーザがフロントプロジェクタ１００の電源のオンを指示すると、ＣＰＵ１１０は、不図示の電源部からプロジェクタ１００の各部に不図示の電源回路から電源を供給が供給する。

次に、ＣＰＵ１１０は、ユーザによる操作部１１３やリモコンの操作により選択された表示モードを判定する（Ｓ３１０）。本実施例のプロジェクタ１００の表示モードの一つは、画像入力部１３０より入力された映像を表示する「入力画像表示モード」である。また、本実施例のプロジェクタ１００の表示モードの一つは、記録再生部１９１により記録媒体１９２から読み出された静止画データや動画データの画像や映像を表示する「ファイル再生表示モード」である。

また、本実施例のプロジェクタ１００の表示モードの一つは、通信部１９３から受信した静止画データや動画データの画像や映像を表示する「ファイル受信表示モード」である。なお、本実施例では、ユーザにより表示モードが選択される場合について説明するが、電源を投入した時点での表示モードは、前回終了時の表示モードになっていてもよく、また、前述のいずれかの表示モードをデフォルトの表示モードとしてもよい。その場合には、Ｓ３１０の処理は省略可能である。

ここでは、Ｓ３１０で、「入力画像表示モード」が選択されたものとして説明する。「入力画像表示モード」が選択されると、ＣＰＵ１１０は、画像入力部１３０から映像が入力されているか否かを判定する（Ｓ３２０）。入力されていない場合（Ｓ３２０でＮｏ）には、入力が検出されるまで待機し、入力されている場合（Ｓ３２０でＹｅｓ）には、制御部は、投影処理（Ｓ３３０）を実行する。

ＣＰＵ１１０は、投影処理として、画像入力部１３０より入力された映像を投影画像処理部１４０に送信し、投影画像処理部１４０に、映像の画素数、フレームレート、形状の変形を実行させ、処理の施された１画面分の画像を液晶制御部１５０に送信する。そして、ＣＰＵ１１０は、液晶制御部１５０に、受信した１画面分の画像の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色成分の階調レベルに応じた透過率となるように、液晶パネル１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂの透過率を制御させる。

そして、ＣＰＵ１１０は、光源制御部１６０に光源１６１からの光の出力を制御させる。色分離部１６２は、光源１６１から出力された光を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離し、それぞれの光を、液晶パネル１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂに供給する。液晶パネル１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂに供給された、各色の光は、各液晶パネルの画素毎に透過する光量が制限される。そして、液晶パネル１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂを透過した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）それぞれの光は、色合成部１６３に供給され再び合成される。そして、色合成部１６３で合成された光は、投影光学系１７１を介して、不図示のスクリーンに投影される。

この投影処理は、画像を投影している間、１フレームの画像毎に順次、実行されている。なお、このとき、ユーザにより投影光学系１７１の操作をする指示が指示部１１１から入力されると、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０に、投影画像の焦点を変更したり、光学系の拡大率を変更したりするように投影光学系１７１のアクチュエータを制御させる。

この表示処理実行中に、ＣＰＵ１１０は、ユーザにより表示モードを切り替える指示が指示部１１１から入力されたか否かを判定する（Ｓ３４０）。ここで、ユーザにより表示モードを切り替える指示が指示部１１１から入力されると（Ｓ３４０でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、再びＳ３１０に戻り、表示モードの判定を行う。このとき、ＣＰＵ１１０は、投影画像処理部１４０に、表示モードを選択させるためのメニュー画面をＯＳＤ画像として送信し、投影中の画像に対して、このＯＳＤ画面を重畳させるように投影画像処理部１４０を制御する。ユーザは、この投影されたＯＳＤ画面を見ながら、表示モードを選択するのである。

一方、表示処理実行中に、ユーザにより表示モードを切り替える指示が指示部１１１から入力されない場合は（Ｓ３４０でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ユーザにより投影終了の指示が指示部１１１から入力されたか否かを判定する（Ｓ３５０）。ここで、ユーザにより投影終了の指示が指示部１１１から入力された場合には（Ｓ３５０でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、プロジェクタ１００の各ブロックに対する電源供給を停止させ、画像投影を終了させる。一方、ユーザにより投影終了の指示が指示部１１１から入力された場合には（Ｓ３５０でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、Ｓ３２０へ戻り、以降、ユーザにより投影終了の指示が指示部１１１から入力されるまでの間Ｓ３２０からＳ３５０までの処理を繰り返す。

以上のように、本実施例のフロントプロジェクタ１００は、スクリーンに対して画像を投影する。

なお、「ファイル再生表示モード」では、ＣＰＵ１１０は、記録再生部１９１に、記録媒体１９２から静止画データや動画データのファイルリストや各ファイルのサムネイルデータを読み出させ、ＲＡＭ１１２に一時的に記憶する。そして、ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムに基づいて、ＲＡＭ１１２に一時記憶されたファイルリストに基づく文字画像や各ファイルのサムネイルデータに基づく画像を生成し、投影画像処理部１４０に送信する。そして、ＣＰＵ１１０は、通常の投影処理（Ｓ３３０）と同様に、投影画像処理部１４０、液晶制御部１５０、投影制御部１６０を制御する。

次に、投影画面上において、記録媒体１９２に記録された静止画データや動画データにそれぞれ対応する文字や画像を選択する指示が指示部１１１を通して入力される。そうすると、ＣＰＵ１１０は、選択された静止画データや動画データを記録媒体１９２から読み出すように記録再生部１９１を制御する。そして、ＣＰＵ１１０は、読み出された静止画データや動画データをＲＡＭ１１２に一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１記憶されたプログラムに基づいて、静止画データや動画データの画像や映像を再生する。

そして、ＣＰＵ１１０は、例えば再生した動画データの映像を順次、投影画像処理部１４０に送信し、通常の投影処理（Ｓ３３０）と同様に、投影画像処理部１４０、液晶制御部１５０、投影制御部１６０を制御する。また、静止画データを再生した場合には、再生した画像を投影画像処理部１４０に送信し、通常の投影処理（Ｓ３３０）と同様に、投影画像処理部１４０、液晶制御部１５０、投影制御部１６０を制御する。

また、「ファイル受信表示モード」では、ＣＰＵ１１０は、通信部１９３から受信した静止画データや動画データをＲＡＭ１１２に一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１記憶されたプログラムに基づいて、静止画データや動画データの画像や映像を再生する。そして、ＣＰＵ１１０は、例えば再生した動画データの映像を順次、投影画像処理部１４０に送信し、通常の投影処理（Ｓ３３０）と同様に、投影画像処理部１４０、液晶制御部１５０、投影制御部１６０を制御する。また、静止画データを再生した場合には、再生した画像を投影画像処理部１４０に送信し、通常の投影処理（Ｓ３３０）と同様に、投影画像処理部１４０、液晶制御部１５０、投影制御部１６０を制御する。

次に本実施例の特徴的な構成について詳しく説明する。図６は本実施例のフロー図であり、このフロー図に沿って動作を説明する。

動作を開始し、Ｓ６０１では、プロジェクタ１００のＣＰＵ１１０は投影画像処理部１４０に対して白のラスター画像を出力させ投影する。Ｓ６０２では、操作者はＰＴＺカメラ２００を投影面に向けて設置する。図７はプロジェクタ１００とＰＴＺカメラ２００の設置状態を表した図であり、このように操作者はプロジェクタ１００が投影している画像を撮像するようにＰＴＺカメラ２００を設置する。

Ｓ６０３では、ＰＴＺカメラ２００において投影画像８１０の四隅が撮像範囲内にあるかどうか判別する。まずＰＴＺカメラ２００は撮像を開始し、投影画像８１０の検出を行う。具体的にはプロジェクタ１００のＣＰＵ１１０は内部バス１９９を通じて投影系通信部１８０から、不図示のネットワークもしくは通信ケーブルを通じてＰＴＺカメラ２００の撮像系通信部２１３に撮像を行うようにコマンドを送信する。コマンドを受信したＰＴＺカメラ２００では、撮像制御手段２１４が撮像光学系制御部２１１に撮像光学系２１０のズーム光学系を広角に設定させて撮像を行う。

図９はＰＴＺカメラの撮像画像と、撮像投影画像を表した図である。ここでＣＰＵ１１０は投影画像処理部１４０に対してＳ６０１で投影させたラスター画像による投影画像８１０をＰＴＺカメラ２００に撮像させる。ＰＴＺカメラ２００が取得した撮像画像９００を撮像系通信部２１３より送信し、プロジェクタ１００の投影系通信部１８０から受信して撮像画像処理部１８１に取り込む。次にＣＰＵ１１０は投影画像処理部１４０に対して投影画像８１０として全黒画像を投影させる。

そしてＣＰＵ１１０は先と同様にＰＴＺカメラ２００に投影画像８１０を撮像させ、取得した撮像画像９００を撮像系通信部２１３より送信し、プロジェクタ１００の投影系通信部１８０から受信して撮像画像処理部１８１に取り込む。撮像画像処理部１８１ではこれら取り込んだ二つの撮像画像９００の差分を計算することにより、撮像投影画像９１０を検出する。そして撮像画像９００において、例えば角を検出する方法として知られているＨｏｕｇｈ変換で直線を抽出し、交点を持つ直線の組を検出する方法などにより撮像投影画像９１０の４つの角の位置を検出する。検出した４つの角の位置情報は、ＲＡＭ１１２に記憶させる。

ここでもしＰＴＺカメラ２００の位置が投影面７００に近すぎて、撮像画像９００から撮像投影画像９１０がはみ出るなどして４つの角を検出できなかった場合には、Ｓ６０４に進む。Ｓ６０３で撮像投影画像９１０の４つの角の位置情報が検出できた場合には、Ｓ６０５に進む。

Ｓ６０４では、操作者にＰＴＺカメラ２００を投影面７００から離れた場所に再設置させる。そして再度Ｓ６０３で撮像投影画像９１０の４つの角の位置情報検出を行う。Ｓ６０５では、Ｓ６０３で位置情報を取得した撮像投影画像９１０の４つの角について、撮像光学系２１０を望遠に設定して、画素レベルまで拡大撮影できるか確認する。まずＣＰＵ１１０はＳ６０３で取得した投影画像８１０の４つの角の位置情報をＲＡＭ１１２から読み出す。

そして読み出したそれぞれ位置情報に基づいて、投影系通信部１８０とＰＴＺカメラ２００の撮像系通信部２１３を通じ、撮像制御部２１４に対して順に撮像投影画像９１０の４つの角がＰＴＺカメラ２００における撮像画像９００の中心となるように制御する。ＰＴＺカメラ２００では、パン方向モータドライバ２２０を通じてパン方向駆動モータ２２１を駆動し、またチルト方向モータドライバ２２３を通じてチルト方向駆動モータ２２４を駆動することにより、カメラ部２０１をパン・チルト駆動する。

そしてＣＰＵ１１０は投影画像処理部１４０に対して、Ｒ／Ｇ／Ｂの各色のうち１色分だけ１画素ごとに１００％点灯と０％点灯すなわち消灯による縦方向と横方向のライン画像を出力させる。図１１にテストパターンを示す。ここで（ａ）は縦方向ラインによるものであり、（ｂ）は横方向ラインによるものである。それらがＰＴＺカメラ２００において解像されて撮像されていれば、画素レベルまで解像されて撮影できていると判断できる。Ｓ６０４で取得した撮像投影画像９１０の４つの角の位置情報を元に、ＰＴＺカメラ２００のカメラ部を雲台２０２に内蔵されたパン方向駆動モータ２２１とチルト方向駆動モータ２２４で駆動して順に４隅の投影画像を撮像する。

その際に撮像光学系制御部２１１が撮像光学系２１０のズーム光学系を操作して望遠に設定するようＣＰＵ１１０は投影系通信部１８０と撮像系通信部２１３を通じて制御する。図１２はＰＴＺカメラ２００で前記の縦ラインもしくは横ラインによる投影画面８１０を撮像したときの、解像の状態を説明する図である。ここで（ａ）はＰＴＺカメラ２００において投影画像８１０が解像されて撮影できている状態を示している。ここで「撮像素子上に結像した撮像投影画像」とは、ＰＴＺカメラ２００の撮像部２１２の不図示の撮像素子上に結像した１ライン分の撮像投影画像９１０を表している。

「撮像素子の画素」は、前記の撮像投影画像９１０の画素と同じスケールで表している。そして「撮像素子の画素値」は、撮像素子の画素上に結像した撮像投影画像９１０を、画素値として読み出したものである。ここで前述の通りＳ６０５においてＰＴＺカメラ２００の撮像光学系２１０を望遠側に設定されており、設置位置が投影面７００に十分近いときには、ＰＴＺカメラ２００の撮像素子の画素が撮像素子上に結像する撮像投影画像９１０よりも十分ピッチが狭く解像度が高いために、２つの消灯画素を解像できていることが分かる。

（ｂ）はＰＴＺカメラ２００において投影画像８１０が解像されず撮影されている状態を示している。ここ設置位置が投影面７００から遠いときには、ＰＴＺカメラ２００の撮像素子の画素よりも、撮像素子の画素上に結像した撮像投影画像９１０の方がピッチが狭く、２つの消灯画素を解像できないことが分かる。実際にはサンプリング理論により、撮像素子上に結像した撮像投影画像９１０の画素ピッチより、撮像素子の画素ピッチが２倍以上細かいと、十分解像して撮像できていると判断できる。ここでは撮像素子より出力される信号レベルにより、２つのラインである消灯画素が解像されているかどうかで判断する。これにより、解像されず撮影されている場合にはＳ６０６へ行く。解像されて撮像されている場合にはＳ６０７へ行く。

Ｓ６０６では、前記Ｓ６０５において現在設置されている位置では投影面７００での投影画像８１０がＰＴＺカメラ２００では画素レベルで解像されていないと判断し、操作者に対してＰＴＺカメラ２００を投影面７００に近づけるよう指示する。そしてＳ６０４３へ行く。

Ｓ６０７では、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１１よりレジストレーションずれ検出用のテストパターンを読み出し、投影画像処理部１４０に投影させる。このレジストレーションずれ検出用のテストパターンとは、前記Ｓ６０５で用いた１画素ごとに１００％点灯と０％点灯すなわち消灯による縦方向と横方向のストライプ画像をそのまま用いる。

Ｓ６０８では、撮像投影画像９１０における複数のレジストレーション検出領域１０００において、まだレジストレーションずれが未検出の領域が残っているかどうか判別する。ここでレジストレーション検出・調整領域１０００の配置の一例を図１０に示す。レジストレーションのずれは液晶パネルと光学系の間で発生する場合には水平・垂直方向のずれだけであれば面一様となるために、レジストレーションのずれの検出は投影画像８１０のどの領域で行っても良い。しかし回転方向や、投影光学系１７１における倍率色収差などの収差によるレジストレーションずれは、回転軸や光軸から離れるほど大きくなる。

そのため、理想的には投影画像８１０全ての領域でレジストレーションずれを検出すべきである。しかしここでは手間と効果から鑑みて、投影画像８１０に離散的にレジストレーション検出・領域１０００を配置した。初回ではまだどのレジストレーション検出領域１０００でもレジストレーションずれを検知していないので、Ｓ６０９へ行く。既に複数回レジストレーションを検知し、まだ未検知のレジストレーション検知領域１０００が残っているときも同様にＳ６０９へ行く。もし全てのレジストレーション検知領域１０００においてレジストレーションずれの検知を行った場合には、Ｓ６１１へ行く。

Ｓ６０９では、ＲＡＭ１１２より未検出のレジストレーション検出領域１０００の位置情報を読み出して、ＰＴＺカメラ２００のカメラ部２０１を指向させる。具体的には、ＣＰＵ１１０は撮像制御手段２１４に対して指定されたレジストレーション検出領域１０００に対してＰＴＺカメラ２００のカメラ部２０１を向けるようにパン方向駆動モータ２２１とチルト方向駆動モータ２２４を駆動して指向させる。

Ｓ６１０では、撮像した撮像投影画像９１０の指定されたレジストレーション検出領域１０００について、撮像画像処理部１８１においてレジストレーションずれを検出する。

ここではまず縦ストライプ画像で水平方向の各色の画素位置を検出し、そして次に横ストライプ画像で垂直方向の各色の画素位置を検出する。各色の画素位置を検出するには、Ｓ６０５で撮像投影画像９１０が解像されているかどうか判断したときと同様の方法を用いる。すなわち始めにＲ／Ｇ／Ｂ各色のうちの一色の画素だけでストライプを表示する。そしてレジストレーション検出領域１０００を撮像した画像の輝度重心から、ＰＴＺカメラ２００から見たときのその色の画素の位置を算出する。

これを各色で繰り返し、一つのレジストレーション検出領域１０００においてＲ／Ｇ／Ｂ各色の画素の位置情報を取得する。そして取得した各色の画素位置情報において、ある色を基準位置としてそれ以外の色の画素の相対的な位置をレジストレーションずれとして算出する。レジストレーションずれの調整時には１画素以下の調整では画質が劣化するため、画質劣化が一番影響するＧのレジストレーション調整を避けるため、Ｇの画素位置を基準とする。すなわちＧとＲの画素位置の差異をＲの画素のレジストレーションずれとする。

またＧとＢの画素位置の差異をＢの画素のレジストレーションずれとする。そして算出したＲ画素とＢ画素のレジストレーションずれをＲＡＭ１１２に記憶する。そしてＳ６０８に進む。ここでＧの画素位置を基準としたが、別の方法としてＲ／Ｇ／Ｂの画素のレジストレーションずれにおいて、一番重心に近い画素を基準とする考え方などもあり、基準画素をＧに限定するものではない。

Ｓ６１１では、ＣＰＵ１１０はＲＡＭ１１２より各レジストレーションずれ検出領域１０００のレジストレーションずれ情報から、投影画像８１０用の全ての画素のレジストレーションずれ情報を補間して生成する。そしてＲＡＭ１１２に記憶させる。

Ｓ６１２では、ＣＰＵ１１０の指示でレジストレーション調整部１８２はＲＡＭ１１２のデータからレジストレーションを調整する。Ｓ６１１ではＧ画素の画素位置を基準として、Ｒ画素とＢ画素の画素位置の差異を算出し、それぞれのレジストレーションずれとした。そのためレジストレーションずれの調整では、この差異を０としてＧの画素に対するＲの画素位置と、Ｂの画素位置が重なるように調整することを目的とする。レジストレーション調整部１８２では、ＲＡＭ１１２より各画素のＲ画素とＢ画素のレジストレーションずれ情報を読み出す。

レジストレーションずれが０．５画素以上ある場合には１画素単位で表示画像をシフトさせる。そして残りの０．５画素未満のレジストレーションずれについては、輝度分配による重心位置で調整する。例えばレジストレーションずれが０．３画素の場合には、隣接する画素の画素値に対して一方には０．７、もう一方には０．３の利得をかける輝度分配を行う。それにより重心がこれらの画素間の０．３画素分の位置になることにより、１画素以下のレジストレーションずれの調整を実現する。そして調整が終わったら終了する。

ここで本発明のプロジェクタ１００において、操作者が投影光学系１７１における不図示のズーム光学系やシフト光学系を調整した場合には、再度本発明の制御を開始させる。これは投影光学系１７１におけるズーム光学系やシフト光学系を調整すると、レジストレーションずれにおける光学要因も変化し、レジストレーションずれの発生も変化するためである。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ フロントプロジェクタ
１１０ ＣＰＵ
１１１ ＲＯＭ
１１２ ＲＡＭ
１１３ 操作部
１３０ 画像入力部
１４０ 投影画像処理部

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源から発せられた光を色成分毎に画像信号に基づいて変調する複数のパネルと、
   前記各パネルに表示する画像を色成分の画素ごとに位置調整をする画像投影位置調整手段と、
   投影画像の任意の位置ごとに特定のパターンを生成し表示させるパターン生成手段と、
   前記特定パターンが撮像できるようにパン・チルト・ズームを調整する撮像領域制御手段と、
   撮像画像から色成分ごとの位置情報を取得する画素位置検出手段からなり、
   投影装置は前記の画素位置検出手段が検出した投影面における画素の色成分ごとの位置情報から、前記の画像投影位置調整手段を制御することを特徴とする投影装置。
2. 請求項１に記載の投影装置において、画像投影位置調整手段はお互い隣接する調整ポイント間の画素について、周辺の調整値を補間して調整値を算出することを特徴とする投影装置。
3. 請求項１に記載の投影装置において、投射光学系は調整検知手段を持ち、投射光学系において調整が検知されたときには、前記の画素位置検出手段を制御することを特徴とする投影装置。
4. 光源と、前記光源から発せられた光を色成分毎に画像信号に基づいて変調する複数のパネルと、を有する投影装置の制御方法であって、
   前記各パネルに表示する画像を色成分の画素ごとに位置調整をする画像投影位置調整工程と、
   投影画像の任意の位置ごとに特定のパターンを生成し表示させるパターン生成工程と、
   前記特定パターンが撮像できるようにパン・チルト・ズームを調整する撮像領域制御工程と、
   撮像画像から色成分ごとの位置情報を取得する画素位置検出工程からなり、
   前記画素位置検出工程が検出した投影面における画素の色成分ごとの位置情報から、前記画像投影位置調整工程を制御することを特徴とする投影装置の制御方法。