JP4339087B2 - 自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明はプロジェクタに関し、特に使用するプロジェクタの投影装置の投射光軸とスクリーンとの傾斜角度を算定して映像の台形歪を自動的に補正するための自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタに関する。

液晶技術やＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、画像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置としても注目されている。

しかし、プロジェクタはディスプレイ型テレビと違って映像面がスクリーンであったり壁であったりするためにプロジェクタの投射光軸とスクリーンとの相対関係によって映像に歪を生ずるという問題点がある。液晶プロジェクタの据付角度の検出手段と液晶プロジェクタと投射対象との間の距離を検出する距離検出手段を有し、両検出結果から算出された角度によって液晶表示ユニットの角度を調整する方法が開示されている（特許文献１参照）。この場合液晶表示ユニットの角度を機械的に調整する必要がある。

一方、スクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜がわかればプロジェクタのフレームメモリの座標を変換したりすることによって歪のない映像をスクリーンに投影する技術は実用化されている。このため特に歪みの原因となりやすい垂直方向の傾斜を測定するために、スクリーンが垂直に設置されているという前提でプロジェクタの垂直の傾きを重力センサで検知し、その傾きに見合った歪補正を行うプロジェクタは既に開示されて発売されている（特許文献２参照）。
特開平９−２８１５９７号公報 特開２００３−５２７８号公報

しかし、特許文献２に記載の方法はスクリーンが垂直に設置されているという前提であり、スクリーンが垂直に設置されていない場合やプロジェクタの投射光軸に対し水平方向に傾斜している場合には正確な歪補正を行うことができないという問題がある。本発明者は、映像の歪補正のためにスクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜角度をレーザポインタと撮像素子を有するデジタルカメラとを用いて正確に測定できる傾斜角度測定装置を有するプロジェクタを発明して特願平２００３−１４３５０１号で出願した。特願平２００３−１４３５０１号の傾斜角度測定装置はスクリーンに対するプロジェクタの角度を正確に取得する手段としては非常に優れているが、その構成機器に撮像素子を有するデジタルカメラを用いるためにコストが高くなっている。

さらにプロジェクタの用途の拡大に伴って台形補正が低コストでかつ自動的に行われることに対する要求が高まっている。

投影装置の投射レンズから均一輝度光をスクリーンに投射し、スクリーンからの反射光をプロジェクタ筐体の前面に設けた１個の導光部を経由して筐体内部に傾斜角度を計測する基準面に平行な基準線上に設けられた３個の光強度測定センサで受光し、３箇所の光強度測定センサの光強度測定結果から、基準線を横軸とし光強度を縦軸としたときの測定された各位置における光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ近似二次曲線を算出し、その二次曲線の頂点の横軸上の位置と基準線の投射光軸を含み基準面に垂直な面との交点との間の距離を求め、その距離と傾斜角度との間の予め設定された相関関係から、基準面上での傾斜角度を算定して表示部の出力映像を制御する方法が検討されている。

この方法は、安いコストで自動台形歪補正ができる方法として実用化も進んでいるが、アルミ蒸着スクリーンなどの高ゲインスクリーンに対しては傾斜角度が大きい場合に近似二次曲線の頂点が計測範囲内で求められずスクリーンに対する投射光軸の角度を求めることができないことがある。

図１０は従来例の投影装置からスクリーンに投射された均一輝度光の反射光の状態を示す模式図であり、（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態であり、（ｂ）は第１の傾斜角の場合であり、（ｃ）は第１の傾斜角よりも小さい第２の傾斜角の場合である。

図１１は、従来例の横軸を基準線として示した光強度測定センサの位置と、縦軸を光強度測定センサの計測した光強度測定値としたときの光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ二次曲線を示す模式図であり、（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態であり、（ｂ）は第１の傾斜角の場合であり、（ｃ）は第２の傾斜角の場合であり、（ｄ）は第２の傾斜角でスクリーンが高ゲインスクリーンの場合である。

プロジェクタの投射レンズ１２１から投射された均一輝度光はスクリーン７０で反射され投射レンズ１２１の上方に設けられたピンホール１５１を経由してプロジェクタ内に一列に設けられた３個の光強度測定センサ１５２Ｌ、１５２Ｃ、１５２Ｒに入射する。

通常のスクリーンの場合、図１０（ａ）に示すように投射光軸３７がスクリーン７０と直交していれば、中央の光強度測定センサ１５２Ｃの光強度が最も強くなり、左右の光強度測定センサ１５２Ｌ、１５２Ｒが中央の光強度測定センサ１５２Ｃを中心に対称に配置されているとすれば、左右の光強度測定センサ１５２Ｌ、１５２Ｒの光強度測定値は同じ値で中央の光強度測定センサ１５２Ｃよりも弱くなる。基準線２９を横軸としそれぞれの光強度測定値を縦軸として表示すると図１１（ａ）となる。

図１０（ｂ）に示すように投射光軸３７がスクリーン７０と第１の角度αで交差しており、仮に左の光強度測定センサ１５２Ｌとピンホール１５１を結ぶ反射光３２とスクリーン７０とのなす角度と中央の光強度測定センサ１５２Ｃとピンホール１５１を結ぶ反射光３２とスクリーン７０とのなす角度とが同じと仮定すれば、中央の光強度測定センサ１５２Ｃの光強度測定値と左の光強度測定センサ１５２Ｌの光強度測定値が同じとなり、右の光強度測定センサ１５２Ｒの光強度測定値がそれよりも弱くなる。基準線２９を横軸としそれぞれの光強度測定値を縦軸として表示すると図１１（ｂ）となる。

図１０（ｃ）に示すように投射光軸３７がスクリーン７０と第１の角度αよりも少ない第２の角度βで交差し、左の光強度測定センサ１５２Ｌにスクリーン７０からの主反射光３３が入射しているとすれば、左の光強度測定センサ１５２Ｌの光強度測定値が最も強く、中央の光強度測定センサ１５２Ｃの光強度測定値がそれよりも弱く、右の光強度測定センサ１５２Ｒの光強度測定値がそれよりもさらに弱くなる。基準線２９を横軸としそれぞれの光強度測定値を縦軸として表示すると図１１（ｃ）となる。

中央と両端との３箇所の光強度測定センサ１５２の光強度測定結果から、例えばラグランジュの補完公式により図１１に示すように基準線２９を横軸とし光強度測定値を縦軸としたときの測定された各位置の光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ二次曲線１８１を算出すると、その二次曲線１８１の頂点１８２の横軸上の位置が求められ、頂点１８２の横軸、即ち基準線２９上の位置からそれぞれのスクリーンと投射光軸との傾斜角度が算出できる。

しかしスクリーンがアルミ蒸着スクリーンなどの高ゲインスクリーンの場合には、図１０（ａ）、図１０（ｂ）のようにスクリーンと投射光軸との傾斜角度が小さい場合は通常のスクリーンと余り違わないが、図１０（ｃ）のように傾斜角度が大きい場合は図１０（ｄ）に示すように実光強度１８３は点線で示した値となり各位置の光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ二次曲線１８１の頂点１８２は求められずスクリーンに対するプロジェクタの投射光軸との傾斜角度を求めることができなくなる。

本発明の目的は、スクリーンの種類に拘らず映像の台形歪補正のためにプロジェクタの投射光軸に対するスクリーンの垂直方向および／または水平方向の傾斜角度を低コストで測定できる自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタを提供することにある。

本発明の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタは、
表示部と投射レンズとを有しスクリーンに映像を投射する投影装置を備え、その投影装置の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度を算定する傾斜角度測定装置および算定された傾斜角度に従って表示部の出力映像を制御することによりスクリーンに投射された映像の台形の歪を補正する画像制御部とからなる自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタである。

投影装置は、該投影装置の投射レンズから均一な輝度の光である均一輝度光をスクリーンに投射する均一輝度光出力手段を有し、
傾斜角度測定装置は、プロジェクタの筐体壁面に、傾斜角度が算定される面である投射光軸を含む基準面に対してその投射光軸から垂直方向に所定の間隔をおいて設けられた１個の導光部と、プロジェクタの筐体内部に、導光部を通過する均一輝度光のスクリーンからの反射光を受光するように、基準面に平行な面と投射光軸に垂直な面との交線である基準線上に一列に設けられ、受光している反射光の光強度を測定する少なくとも４個の光強度測定センサと、少なくとも４個の光強度測定センサの光強度測定結果から、光強度測定値の大きい順に３個の光強度測定値を選択し、選択された３個の光強度測定値の基準線上の位置を横軸とし、その位置における光強度を縦軸としたときの、各位置で測定された光強度の棒グラフの先端を結ぶ近似二次曲線を算出し、その二次曲線の頂点の基準線上の位置とその基準線の投射光軸を含み基準面に垂直な面との交点との間の距離を求め、その距離と傾斜角度との間の予め設定された相関関係から、基準面上での傾斜角度を算定して画像制御部に出力する受光強度解析傾斜角度算定部と、を有することを特徴とする。

基準面が水平方向の面であり、導光部が投射光軸に対し垂直方向に配置されていてもよく、さらに、傾斜角度測定装置はプロジェクタの投射光軸を含む垂直面上における投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサを有し、その垂直方向傾斜センサで検出された垂直面上の傾斜角度と光強度測定センサを用いて算定された水平面上の傾斜角度とを組み合わせて表示部の出力映像が制御されてもよい。

基準面が垂直方向の面であり、導光部は、投射光軸から水平方向に配置されていてもよく、基準面が水平方向および垂直方向の面であり、導光部が投射光軸に対し垂直方向および水平方向にそれぞれ配置され、それぞれに対して光強度測定センサが設けられていてもよい。

均一輝度光出力手段は、投影装置の表示部の光源とライトバルブであり、均一輝度光は投射映像光であっても、赤外線であってもよい。

均一輝度光の光源は高圧水銀灯であっても、ＬＥＤであってもよく、光強度測定センサがフォトトランジスタであってもよく、導光部が投射装置の壁面に設けられたピンホールであっても、光学レンズであってもよい。

本発明は、スクリーンの種類に拘わらず容易に投影装置の投射光軸とスクリーンとの垂直方向および／または水平方向の傾斜角度を算出できるので、表示部の映像の画素への配置を移動させることによって台形歪を補正し、スクリーンに投射された画像を正しい状態に修正することができるという効果がある。

これは、投影装置の投射レンズから均一な輝度の光をスクリーンに投射し、傾斜角度が測定される投射光軸を含む基準面に垂直方向に投射光軸から所定の間隔をおいてプロジェクタの前壁面に設けられた１個の導光部を通して、プロジェクタ内部の基準面に平行な基準線上に一列に配置された少なくとも４箇所の光強度測定センサで反射光を受光し、受光強度解析傾斜角度算定部が光強度測定値の強い順に３箇所を選択し、３箇所の光強度測定センサの光強度測定結果から、基準線を横軸とし光強度測定値を縦軸としたときの測定された各位置の光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ近似二次曲線を算出し、その二次曲線の頂点の基準線上の位置とその基準線の投射光軸を含み基準面に垂直な面との交点との間の距離を求め、その距離と傾斜角度との間の予め設定された相関関係から、基準面上での傾斜角度を算定して画面の歪をなくするように表示部を制御できるからであり、光強度測定値の強い順に３箇所を選択することによって傾斜角度とスクリーンの種類に関わらず二次曲線の頂点と光強度の最も強い位置との誤差を少なくすることができるからである。

また、本発明の傾斜角度測定装置は低いコストで構成できるという効果がある。これはコストの高い撮像素子を有するデジタルカメラを使用せずコストの安い光強度測定センサを４個以上使用すれば測定可能な構成となっているからである。

次に、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図２は本発明の第１の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式図であり（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図であり、図３は投影装置からスクリーンに投射された均一な輝度の光の反射光の状態を示す模式図であり（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態、（ｂ）は第１の傾斜角αの場合、（ｃ）は第１の傾斜角よりも小さい第２の傾斜角βの場合であり、（ｄ）はスクリーンに対する光線の入射角度と反射光線の反射角度による光強度の分布であり、図４はスクリーンが高ゲインスクリーンの場合の横軸を基準線として示した光強度測定センサの位置と、縦軸を光強度測定センサの計測した光強度測定値としたときの選択された光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ二次曲線を示す模式図であり、（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態、（ｂ）は第１の傾斜角の場合、（ｃ）は第２の傾斜角の場合である。ここでは導光部をピンホールとして説明するが、後述のように光学レンズであってもよい。

図１に示されるように、プロジェクタ１０は投射レンズ２１と表示部２２を有する投影装置２０と、表示部２２の映像を制御する画像制御部２３と、傾斜角度測定装置３０と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備え、傾斜角度測定装置３０が算定した傾斜角度に従って表示部２２の出力映像を制御することによりスクリーン７０の映像の歪が補正される。映像の歪の補正は中央処理装置６０によって所定の手順で自動的に行われる。

投影装置２０は、傾斜角度測定時に投射レンズ２１から最高輝度の白となるような均一な輝度の光である均一輝度光を映像としてスクリーン７０に投射する均一輝度光出力手段を有している。均一輝度光は通常光源となる高圧水銀ランプの出力光をライトバルブで制御することによって均一輝度光として投射されるが、光源はＬＥＤ（発光ダイオード）であってもよい。また均一輝度光は可視光をカットした赤外線であってもよく、この場合スクリーン面自体を高輝度とすることなく光強度重心位置を計測することができる。

傾斜角度測定装置３０は、傾斜角度が算定される面である投射光軸２７を含む基準面２８から垂直方向に所定の間隔をおいてプロジェクタ１０の筐体の前面に設けられたピンホール５１と、そのピンホール５１を通過するスクリーン７０からの均一輝度光の反射光３２を受光するようにプロジェクタ１０の内部に基準面２８に平行で投射光軸２７に垂直な面との交線である基準線２９上に一列に設けられ、基準面２８に対し投射光軸２７の垂直上方にある中央、並びに両側各２個所の５箇所に配置された光強度測定センサ５２（５２Ｃ、５２Ｒ１、５２Ｒ２、５２Ｌ１、５２Ｌ２）と、受光強度解析傾斜角度算定部５３とを備えている。

受光強度解析傾斜角度算定部５３は、５箇所の光強度測定センサ５２の光強度測定結果から、光強度測定値の大きい順に３個の光強度測定値を選択し、選択された３個の光強度測定値の光強度測定センサ５２について、基準線２９を横軸とし光強度測定値を縦軸としたときの測定された各位置の光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ近似二次曲線８１を算出し、その二次曲線８１の頂点８２の基準線２９上の位置とその基準線２９上の投射光軸２７を含み基準面２８に垂直な面との交点との間の距離を求め、その距離と傾斜角度との間の予め設定された相関関係から、基準面上での傾斜角度を算定して画面の歪をなくするように表示部２２の出力映像を制御する。

その二次曲線８１の頂点８２の基準線２９上の位置とピンホール５１とを結ぶ直線と基準線に直角にピンホール５１とを結ぶ直線とのなす角度は、基準面２８上でのスクリーン７０と投射光軸２７に垂直な面との傾斜角度と近似するので計算で傾斜角度を算定してもよく、あるいは実測値に基づいてテーブルを作成しテーブルを参照して傾斜角度を算定してもよい。光強度測定センサ５２としては例えばフォトトランジスタが使用される。

プロジェクタ１０は液晶プロジェクタでもＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）方式のプロジェクタであっても本発明は適用でき、液晶プロジェクタの場合の表示部２２は液晶表示部となり、ＤＬＰ方式のプロジェクタの場合の表示部２２はＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）表示部、カラーホイール、光源を備える。

図２に示されるようにピンホール５１は、傾斜角度が算定される面である投射光軸２７を含む基準面２８に対して垂直方向に投射光軸２７から所定の間隔をおいてプロジェクタ１０の筐体の前壁面に設けられ、光強度測定センサ５２は、プロジェクタ１０の筐体の内部に、ピンホール５１を通過する高輝度の投射光３１のスクリーン７０からの反射光３２を受光するように、基準面２８に平行な面と投射光軸２７に垂直な面との交線である基準線２９上に一列に設けられ、基準面２８に対し投射光軸２７の垂直上方にある中央、並びに左右両側の各２箇所の計５箇所に配置されている。この実施の形態では光強度測定センサ５２を５個として説明するが、４個以上であればよく、多いほど精度は向上するがコストも増加する。また、光強度測定センサ５２は基準線２９上の位置が確定されていればよい。

図３（ｄ）の左側に示すように、投射光３１の方向とスクリーン７０とが直交していれば入射方向で最も強い反射光３２が得られ、反射角度に対応して光強度は減少する。図３（ｄ）の右側に示すように、投射光３１の方向とスクリーン７０とが傾斜していればスクリーン７０に対しスクリーン７０に垂直な方向に対して投射光３１と対称な方向で最も強い主反射光３３が得られこの方向からの乖離に対応して光強度は減少する。従って光軸２７の方向と主反射光３３の方向との間の角度が特定できれば、この角度が基準面２８上の光軸２７に垂直な面とスクリーン７０と間の傾斜角となる。

従って、図３（ａ）に示すように投射光軸３７がスクリーン７０と直交していれば、中央の光強度測定センサ５２Ｃの光強度測定値が最も強くなり、左の光強度測定センサ５２Ｌ１、５２Ｌ２と右の光強度測定センサ５２Ｒ１、５２Ｒ２とが中央の光強度測定センサ５２Ｃを中心に対称に配置されているとすれば、左右の光強度測定センサ５２Ｌ１、５２Ｒ１の光強度測定値および５２Ｌ２、５２Ｒ２の光強度測定値はそれぞれ同じ値で中央の光強度測定センサ５２Ｃよりも離れるに従って弱くなる。スクリーンが高ゲインスクリーンの場合について基準線２９を横軸としそれぞれの光強度測定値を縦軸として表示すると図４（ａ）となる。ここで光強度測定値の強い順に選択すると実線で示される５２Ｃ、５２Ｌ２、５２Ｒ２となり、二次曲線８１はこの３点の光強度測定値を経由する二次曲線である。ここで点線は基準線２９上の実光強度８３であるが両端部を除いては二次曲線８１と一致しており、頂点８２の位置も一致している。

図３（ｂ）に示すように投射光軸３７がスクリーン７０と第１の角度αで交差しており、仮に左端の光強度測定センサ５２Ｌ１とピンホール５１を結ぶ反射光３２とスクリーン７０とのなす角度と中央の光強度測定センサ５２Ｃとピンホール５１を結ぶ反射光３２とスクリーン７０とのなす角度とが同じと仮定すれば、中央の光強度測定センサ５２Ｃの光強度測定値と左端の光強度測定センサ５２Ｌ１の光強度測定値が同じとなり、光強度測定センサ５２Ｌ２の光強度測定値はそれよりも強くなる。右の光強度測定センサ５２Ｒ２、Ｒ１の光強度測定値がそれよりも順に弱くなる。スクリーンが高ゲインスクリーンの場合について基準線２９を横軸としそれぞれの光強度測定値を縦軸として表示すると図４（ｂ）となる。ここで光強度測定値の強い順に選択すると光強度測定センサ５２Ｌ２、５２Ｃ、５２Ｌ１となり、二次曲線８１はこの３点を経由する二次曲線である。ここで点線は基準線２９上の実光強度であるが右側を除いては二次曲線８１と一致しており、頂点８２の位置も一致している。

図３（ｃ）に示すように投射光軸３７がスクリーン７０と第１の角度αよりも少ない第２の角度βで交差し、左端の光強度測定センサ５２Ｌ１にスクリーン７０からの主反射光３３が入射しているとすれば、左端の光強度測定センサ５２Ｌ１の光強度測定値が最も強く、光強度測定センサ５２Ｌ２がそれに次ぎ、中央の光強度測定センサ５２Ｃの光強度測定値がそれよりも弱く、右の光強度測定センサ５２Ｒ２、５２Ｒ１の光強度測定値がそれよりも順に弱くなる。スクリーンが高ゲインスクリーンの場合について基準線２９を横軸としそれぞれの光強度測定値を縦軸として表示すると図４（ｃ）となる。ここで光強度測定値の強い順に選択すると５２Ｌ２、５２Ｌ１、５２Ｃとなり、二次曲線８１はこの３点を経由する二次曲線である。ここで点線は基準線２９上の実光強度であるが中央より右側では二次曲線８１と乖離しており、これが従来例の場合に問題を生じた原因であるが、本発明では傾斜角との相関性の高い３箇所を選択して頂点を求めるので高ゲインスクリーンで傾斜の大きい場合にも正しい頂点８２、即ち実光強度８３の最も強い点を求めることができる。

受光強度解析傾斜角度算定部５３は、光強度測定値の強い順に選択した３箇所の光強度測定センサ５２の光強度測定結果から、例えばラグランジュの補完公式により図４に示すように基準線２９を横軸とし光強度測定値を縦軸としたときの測定された各位置の光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ二次曲線８１を算出し、その二次曲線８１の頂点８２の横軸上の位置を求める。図３に示されるようにピンホール５１を経由する反射光３２が投射光３１と一致する、即ち投射光３１とスクリーン７０とが直交するときに反射光３２は最大になる。従って二次曲線８１の頂点８２の横軸、すなわち基準線２９上の位置とピンホール５１とを結ぶ反射光３２、即ち投射光３１とスクリーン７０とが直交しているので、横軸、すなわち基準線２９上の頂点８２の位置とピンホール５１とを結ぶ直線と基準線２９に直角にピンホール５１とを結ぶ直線とのなす角度は基準面２８上でのスクリーン７０と投射光軸２７に垂直な面との傾斜角度と近似するので計算で傾斜角度を算定するか、あるいは実測値に基づいてテーブルを作成しテーブルを参照して傾斜角度を算定して、画像制御部２３によって表示部２２の出力映像を制御する。

図５は複数の光強度測定センサ５２の光強度測定値から表示部２２の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。受光強度解析傾斜角度算定部５３が、５点の光強度測定センサ５２の光強度測定値から光強度測定値の大きい順に３点を選択し（ステップＳ１）、選択した３点の光強度測定値を通る二次曲線を生成し（ステップＳ２）、中央の光強度測定センサ５２Ｃの位置、即ち投射光軸２７の上方の位置と二次曲線の頂点の位置とのずれを算出し（ステップＳ３）、これを基に演算またはテーブル参照により投影装置２０の光軸とスクリーン７０との傾斜角度を生成し（ステップＳ４）、生成した傾斜角度を受けて画像制御部２３はＬＳＩ制御パラメータを生成し（ステップＳ５）、プロジェクタ用画像処理ＬＳＩを制御することにより（ステップＳ６）、入力映像２４が修正されて表示部２２で出力映像２５となる。この出力映像２５はスクリーン７０に投射されると入力映像２４と相似の映像となる。この方法はスクリーン７０が均一な明るさで照射されていることが望ましいが、実際には中心部ほど明るく照射される傾向にあるので、その分の補正も含めてステップＳ４では演算による角度算出よりもテーブルによる角度算出が望ましい。

これまでの説明では、水平方向の傾斜角度を測定することで説明してきたが、ピンホール５１ならびに光強度測定センサ５２の位置を投射光軸２７を中心に９０°回転させることにより垂直方向の傾斜角度を測定することが可能である。

また、ここでは導光部をピンホールとして説明したが、光学レンズであっても同様の測定を行うことができる。図６は導光部として凸レンズ５６を使用した場合のスクリーン７０からの反射光３２の光強度測定センサ５２への入光状態を示す模式図である。凸レンズ５６を使用した場合においても、スクリーン７０からの反射光３２はピンホール５１を使用した場合のスクリーン７０からの反射光３２と同じに光強度測定センサ５２に入力する。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。第２の実施の形態では傾斜角度測定装置３０に、機械の据付の心出しなどにも利用されている加速度検出素子を用いた傾斜センサ（Ｇセンサ）であって、重力の方向に対する傾斜角度を精密に測定し数値データとして出力する垂直方向傾斜センサ５４が設けられている以外は第１の実施の形態と構成も動作も同じなので、同じ構成要素には同じ符号を付し同一の部分についての説明を省略する。

垂直方向傾斜センサ５４が検出した垂直方向の傾斜角度は受光強度解析傾斜角度算定部５３に入力され、受光強度解析傾斜角度算定部５３では光強度測定センサ５２で測定された光強度測定値により水平方向の傾斜角度を算出するとともに、垂直方向傾斜センサ５４が検出した垂直方向の傾斜角度と合わせて画像制御部２３に出力し、画像制御部２３は水平方向と垂直方向の傾斜を加味してＬＳＩ制御パラメータを生成する。この場合も受光部がピンホール５１に代えて凸レンズ５６であっても第１の実施の形態で説明したように同様の処理が行われる。

次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図８は本発明の第３の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図９は本発明の第３の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式図であり（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。

第３の実施の形態では、第１の実施の形態では水平方向の傾斜角度測定用のみであったピンホール５１、５個の光強度測定センサ５２に加えて、垂直方向の傾斜角度測定用のピンホール５１’、５個の光強度測定センサ５２’を有し、それぞれが受光強度解析傾斜角度算定部５３に接続されている以外は第１の実施の形態と構成も動作も同じなので、同じ構成要素には同じ符号を付し同一の部分についての説明を省略する。

垂直方向の傾斜角度測定用の５個の光強度測定センサ５２’が測定した光強度測定値も受光強度解析傾斜角度算定部５３に入力され、受光強度解析傾斜角度算定部５３では光強度測定センサ５４で測定された光強度測定値より水平方向の傾斜角度を算出するとともに、光強度測定センサ５４’で測定された光強度測定値より垂直方向の傾斜角度を算出し、水平方向の傾斜角度と垂直方向の傾斜角度とを合わせて画像制御部２３に出力し、画像制御部２３は水平方向と垂直方向の傾斜を加味してＬＳＩ制御パラメータを生成する。この場合も受光部がピンホール５１に代えて凸レンズ５６であっても第１の実施の形態で説明したように同様の処理が行われる。

本発明の第１の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 本発明の第１の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式図である。（ａ）は正面図である。（ｂ）は側面図である。（ｃ）は上面図である。 投影装置からスクリーンに投射された均一輝度光の反射光の状態を示す模式図である。（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態である。（ｂ）は第１の傾斜角の場合である。（ｃ）は第１の傾斜角よりも小さい第２の傾斜角の場合である。（ｄ）はスクリーンに対する光線の入射角度と反射光線の反射角度による光強度測定値の分布である。 スクリーンが高ゲインスクリーンの場合の横軸を基準線として示した光強度測定センサの位置と、縦軸を光強度測定センサの計測した光強度測定値としたときの選択された光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ二次曲線を示す模式図である。（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態である。（ｂ）は第１の傾斜角の場合である。（ｃ）は第２の傾斜角の場合である。 複数の光強度測定センサの光強度測定値から表示部の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。 導光部として凸レンズを使用した場合のスクリーンからの反射光の光強度測定センサへの入光状態を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 本発明の第３の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 は本発明の第３の実施の形態の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式図である。（ａ）は正面図である。（ｂ）は側面図である。（ｃ）は上面図である。 従来例の投影装置からスクリーンに投射された均一輝度光の反射光の状態を示す模式図である。（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態である。（ｂ）は第１の傾斜角の場合である。（ｃ）は第１の傾斜角よりも小さい第２の傾斜角の場合である。 従来例の横軸を基準線として示した光強度測定センサの位置と、縦軸を光強度測定センサの計測した光強度測定値としたときの光強度測定値の棒グラフの先端を結ぶ二次曲線を示す模式図である。（ａ）は投射光軸とスクリーンとの傾斜角度が９０°の状態である。（ｂ）は第１の傾斜角の場合である。（ｃ）は第２の傾斜角の場合である。（ｄ）は第２の傾斜角でスクリーンが高ゲインスクリーンの場合である。

符号の説明

１０ プロジェクタ
２０ 投影装置
２１、１２１ 投射レンズ
２２ 表示部
２３ 画像制御部
２４ 入力映像
２５ 出力映像
２７ 投射光軸
２８ 基準面
２９ 基準線
３０ 傾斜角度測定装置
３１ 投射光
３２ 反射光
３３ 主反射光
５１、５１’、１５１ ピンホール
５２、５２Ｌ１、５２Ｌ２、５２Ｃ、５２Ｒ１、５２Ｒ２、５２’、５２’Ｌ、５２’Ｃ、５２’Ｒ、１５２、１５２Ｌ、１５２Ｃ、１５２Ｒ 光強度測定センサ
５３ 受光強度解析傾斜角度算定部
５４ 垂直方向傾斜センサ
５６ 凸レンズ
６０ 中央処理装置
７０ スクリーン
８１ 二次曲線
８２ 頂点
８３ 実光強度
Ｓ１〜Ｓ６ ステップ

Claims (12)

1. 表示部と投射レンズとを有しスクリーンに映像を投射する投影装置を備え、該投影装置の投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度を算定する傾斜角度測定装置および算定された傾斜角度に従って前記表示部の出力映像を制御することにより前記スクリーンに投射された映像の台形の歪を補正する画像制御部とからなる自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタにおいて、
   前記投影装置は、該投影装置の投射レンズから均一な輝度の光である均一輝度光を前記スクリーンに投射する均一輝度光出力手段を有し、
   前記傾斜角度測定装置は、
   前記プロジェクタの筐体壁面に、前記傾斜角度が算定される面である前記投射光軸を含む基準面に対して該投射光軸から垂直方向に所定の間隔をおいて設けられた１個の導光部と、
   前記プロジェクタの筐体内部に、前記導光部を通過する前記均一輝度光の前記スクリーンからの反射光を受光するように、前記基準面に平行な面と前記投射光軸に垂直な面との交線である基準線上に一列に設けられ、受光している前記反射光の光強度を測定する少なくとも４個の光強度測定センサと、
   少なくとも４個の前記光強度測定センサの光強度測定結果から、光強度測定値の大きい順に３個の光強度測定値を選択し、選択された３個の光強度測定値の前記基準線上の位置を横軸とし、その位置における光強度を縦軸としたときの、各位置で測定された光強度の棒グラフの先端を結ぶ近似二次曲線を算出し、該二次曲線の頂点の前記基準線上の位置と該基準線の前記投射光軸を含み前記基準面に垂直な面との交点との間の距離を求め、該距離と前記傾斜角度との間の予め設定された相関関係から、前記基準面上での前記傾斜角度を算定して前記画像制御部に出力する受光強度解析傾斜角度算定部と、を有することを特徴とする自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
2. 前記基準面が水平方向の面であり、前記導光部が前記投射光軸に対し垂直方向に配置されている、請求項１に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
3. さらに、前記傾斜角度測定装置は前記プロジェクタの前記投射光軸を含む垂直面上における前記投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサを有し、該垂直方向傾斜センサで検出された垂直面上の傾斜角度と、前記光強度測定センサを用いて算定された水平面上の傾斜角度とを組み合わせて前記表示部の出力映像が制御される、請求項２に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
4. 前記基準面が垂直方向の面であり、前記導光部は、前記投射光軸から水平方向に配置されている、請求項１に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
5. 前記基準面が水平方向および垂直方向の面であり、
   前記導光部が前記投射光軸に対し垂直方向および水平方向にそれぞれ配置され、それぞれに対して前記光強度測定センサが設けられている、請求項１に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
6. 前記均一輝度光出力手段は、前記投影装置の表示部の光源とライトバルブであり、前記均一輝度光は投射映像光である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
7. 前記均一輝度光出力手段は、前記投影装置の表示部の光源とライトバルブであり、前記均一輝度光は赤外線である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
8. 前記均一輝度光の光源は高圧水銀灯である、請求項６または請求項７に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
9. 前記均一輝度光の光源はＬＥＤである、請求項６または請求項７に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
10. 前記光強度測定センサがフォトトランジスタである、請求項１から請求項９の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
11. 前記導光部が投射装置の壁面に設けられたピンホールである、請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
12. 前記導光部が投射装置の壁面に設けられた光学レンズである、請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。

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