JP4429026B2 - 左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明はプロジェクタに関し、特に左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタに関する。

液晶技術やＤＬＰ（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、プロジェクタは軽量で移動可能なところに特長があり、スクリーンに対する位置が固定されていないことが多く、設置の都度、スクリーンに対する画像投射位置も調整する必要があり、通常は人間の手によって投射された画像を見ながらスクリーンもしくは壁に対して垂直になるように設置されていた。

スクリーンに対する上下角度の調整については、前側足部の下方突出長をモータ駆動機構により可変とすることで投射映像位置の上下角度調整を行うことができる投射型映像表示装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開平４−５１１２８号公報

投射映像位置の上下角度調整は、電動でなくとも脚部の長さをねじ機構などで調整することにより比較的容易に調整できるが、左右角度の調整を行うにはプロジェクタを持ち上げる必要があり、調整者の負担になっていた。

本発明の目的は、投影装置の投射光軸がスクリーン上の水平線に対して常に垂直になるように左右の投射方向を自動的に調整できるプロジェクタを提供することにある。

本発明の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタは、
投影装置の投射光軸と投射面上の水平線との間で形成される傾斜角度を算定する傾斜角度測定装置によって算定された傾斜角度に従って、投射光軸が投射面上の水平線に対して垂直になるようにプロジェクタを回転させる左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタである。傾斜角度測定装置は、テストパターン生成部と、デジタルカメラと、画像解析傾斜角度算定部とを備え、テストパターン生成部は、投影装置から投射レンズを通して水平な直線状のテストパターンを投射面に投射し、デジタルカメラは投射レンズの上方垂直方向に離れて配置されて、投射面のテストパターンを撮像素子で撮像し、画像解析傾斜角度算定部は、撮像素子の撮像画面からテストパターンの横方向の差分画素数についての差分画素数情報を取得して投影装置の投射光軸と投射面上の水平線との間で形成される傾斜角度を算定し、左右投射方向自動調整装置は、プロジェクタの前脚に設けられた左右の車輪と、それぞれの車輪を駆動する駆動モータと、その駆動モータの回転を制御する駆動モータ制御部とを有し、駆動モータ制御部は、画像解析傾斜角度算定部で算定された投射光軸と投射面上の水平線との間で形成される傾斜角度に基づいて、その傾斜角度が垂直となるように左右の車輪の回転駆動を制御してプロジェクタを水平方向に回転させる。

前脚の左右の車輪は、投射光軸の方向と平行方向に回転可能であり、駆動モータ制御部は左右の車輪を互いに逆方向に回転させ、あるいは一方を停止させた状態で他方を回転させることによりプロジェクタを水平方向に回転させ、プロジェクタの後端には、そのプロジェクタが設置される置き台の表面に対してプロジェクタを摺動可能とする後端支持部が設けられていてもよい。

前脚の左右の車輪は、投射光軸の方向と垂直方向に回転可能であり、駆動モータ制御部は左右の車輪の両方あるいは一方を所定の方向に回転させることにより、後脚を中心にプロジェクタを回転させ、プロジェクタの後端には、そのプロジェクタが設置される置き台の表面に対してプロジェクタを回転可能とする後端支持部が設けられていてもよい。

本発明は、プロジェクタの投影装置の投射光軸がスクリーン上の水平線に対して常に垂直になるように左右の投射方向を自動的に調整できるという効果がある。

これは、投影装置から投射レンズを通して水平な直線状のテストパターンを投射面に投射し、投射面のテストパターンを投射レンズの垂直方向上方に離れて配置されたデジタルカメラの撮像素子で撮像し、傾斜角度測定装置の画像解析傾斜角度算定部が、撮像素子の撮像画面から横方向の差分画素数についての差分画素数情報を取得して投影装置の投射光軸と投射面上の水平線とにより形成される傾斜角度を算定し、得られた水平方向傾斜角度に基づいて左右投射方向自動調整装置が前脚の右車輪と左車輪とを回転させることにより、投影装置の光軸をスクリーン上の水平線に対して常に垂直になるように自動的に調整するからである。

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は本発明の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有する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の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタの模式的外形図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図３は本発明の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタの傾斜角度測定装置を説明するための模式的説明図であり、（ａ）はテストパターン投射状態を示す模式的上面図、（ｂ）は投射面が水平方向に傾斜していない場合のテストパターン投射状態を示す模式的側面図、（ｃ）は投射面が水平方向に傾斜している場合のテストパターン投射状態を示す模式的側面図、（ｄ）は投射面が水平方向に傾斜していない場合のデジタルカメラの撮像画面の模式図、（ｅ）は投射面が水平方向に傾斜している場合のデジタルカメラの撮像画面の模式図である。

プロジェクタ１０は、ここでは液晶プロジェクタとして説明するがＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング）プロジェクタに対しても同様に適用できる。

プロジェクタ１０は、投射レンズ２１と液晶表示部２２とを有する投影装置２０と、液晶表示部２２の画像を制御する画像制御部２３と、傾斜角度測定装置３０と、左右投射方向自動調整装置４０と、全体の動作を制御するＣＰＵ６０とを備える。

傾斜角度測定装置３０は、撮像レンズ５１と撮像素子５２とを有するデジタルカメラ５０、撮像素子５２が撮像した画像の画素を解析して投射面７１に対する投影装置２０の水平方向の傾斜を算出して左右投射方向自動調整装置４０に出力する画像解析傾斜角度算定部５３、およびテストパターン生成部５４を備える。

左右投射方向自動調整装置４０は、前脚である投射光軸２７と平行方向に回転する右車輪４１と左車輪４２、右駆動モータ４３と左駆動モータ４４、右駆動機構４５と左駆動機構４６、および駆動モータ制御部４７を備えており、傾斜角度測定装置３０が算出した投射面７１に対する投影装置２０の水平方向の傾斜に対応して、傾斜を修正するように駆動モータ制御部４７が右駆動モータ４３および左駆動モータの回転を制御して、それぞれ右駆動機構４５および左駆動機構４６を経由して右車輪４１および左車輪４２の前進あるいは後退動作を行わせる。ここでは前脚に車輪を設けることとしているが、後脚に設けてもよい。また車輪に変えて無限軌道状の走行部であってもよい。

プロジェクタ１０は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すようにスクリーン７０や壁などの投射面７１に映像が投射されるように配置される。この場合プロジェクタ１０の投影装置２０の投射光軸２７と投射面７１ａ上の水平線とが直交する状態で投影が行われると液晶表示部２２の画面がそのまま投射面７１ａに拡大して投影されるが、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７１ｂとが傾斜する場合は直交する場合と比較して位置によって投射レンズ２１からの距離が変化し、例えば離れた位置では画面が拡大するので投影された画面に台形歪を生ずるという問題が生ずる。この場合投影装置２０の投射光軸２７と投射面７１上の水平線との傾斜角度が正確に把握できれば、駆動モータ制御部４７によって、右車輪４１か左車輪４２、あるいは両車輪を所定の方向に回転させることによって投射光軸２７をスクリーン７０の投射面７１上の水平線に対して直角方向にすることができ、投射面７１に投射された映像を正しい状態に修正することができ、その際の右車輪４１か左車輪４２あるいは両車輪の回転角度は傾斜角度から数値的に求めることができる。

投影装置２０の投射光軸２７と投射面７１上の水平線との傾斜角度は傾斜角度測定装置３０により測定される。傾斜角度測定装置３０では、図２（ｂ）に示すように、投影装置２０の投射レンズ２１から垂直方向上方に離れて撮像素子５２を有するデジタルカメラ５０の撮像レンズ５１が配置されている。

傾斜角度測定モードでは、傾斜角度測定装置３０のテストパターン生成部５４が画像制御部２３を制御して液晶表示部２２から投射レンズ２１を経由して水平な直線状のテストパターン８１を投射面７１に投射する。図３（ｄ）、（ｅ）は投射面７１上のテストパターン８１をデジタルカメラ５０の撮像素子５２で撮像したときの撮像画面８０であり、投射光軸２６と投射面７１ａ上の水平線とが直交していれば、図３（ｄ）に示すように垂直方向の傾斜に関わりなくテストパターン８１ａは水平に表示される。投射面７１ｂの向かって右側が水平面上で投射レンズ２１から離れる方向に傾斜していると、投射レンズ２１から垂直に離れた方向に配置された撮像レンズ５１で撮像した撮像素子５２の撮像画像８０では、図３（ｅ）に示すように右側が上に傾いた状態で表示される。図示されていないが、投射面７１ｂの向かって左側が水平面上で投射レンズ２１から離れる方向に傾斜していると、左側が上に傾いた状態で表示される。

画素解析傾斜角度算定部５３では、テストパターン８１ｂの画素を解析して傾斜角度を算定してもよいが、例えば撮像画面８０の両端とテストパターン８１ｂとの交点の画素の画素数の差を算出して予め作成してある差分画素数と傾斜角度を関連付けたテーブルによって傾斜角度を算定してもよい。

図４は画素解析傾斜角度算定部５３で算出された差分画素数から右車輪４１、左車輪４２を前進・後退させる過程を示す模式的流れ図である。画像解析傾斜角度算定部５３が、撮像素子５２の撮像画面８０からテストパターン８１ｂの横方向の差分画素数８７についての差分画素数情報を取得し（ステップＳ１）、これを基に投影装置２０の投射光軸２７と投射面７１との水平方向傾斜角度を算定し（ステップＳ２）、算定した傾斜角度を受けて駆動モータ制御部４７は、傾斜角度に対応して左右車輪４１、４２を駆動して傾斜を修正する（ステップＳ３）。この場合、右側が離れる方向に傾斜していれば右車輪４１を前進させながら左車輪４２を後退させ、左側が離れる方向に傾斜していれば右車輪４１を後退させながら左車輪４２を前進させ、傾斜がなくなれば両車輪とも停止させる。

ここで、傾斜が少なくなれば片方の車輪だけを駆動して移動度を減少させてもよい。両方の駆動モータ４３、４４にブレーキ機能を持たせればより正確に位置決めが可能となる。また、この車輪の動作によって後端支持部４９は左右に摺動するので後端支持部４９の置き台との接触面は摺動可能な構造であることが望ましい。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。図５は本発明の第２の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタの模式的外形図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態では投射光軸２７と平行方向に回転していた前脚の左右の車輪４１、４２が、投射光軸２７と垂直方向に回転する以外は第１の実施の形態と同じ構成と機能なので、同じ構成については第１の実施の形態と同じ符号を付して説明を省略し、右車輪１４１と左車輪１４２の動作を中心に説明する。

右車輪１４１と左車輪１４２は、不図示の駆動モータ制御部の制御により、右駆動モータ１４３、および左駆動モータ１４４から右駆動機構１４５、および右駆動機構１４６を経由して駆動される。第１の実施の形態では右車輪４１と左車輪４２は反対方向に回転していたが、第２の実施の形態では右車輪１４１と左車輪１４２は同じ方向に回転する。従って、右駆動モータ１４３と左駆動モータ１４４および右駆動機構１４５と右駆動機構１４６は１組で共用させてもよい。この場合片方の車輪のみが回転駆動され他の車輪はフリーとなっていてもこの目的は達成される。

右側が離れる方向にプロジェクタ１０が傾斜している場合は、プロジェクタ１０の前部が左側に移動する方向に右車輪１４１と左車輪１４２とを回転させ、左側が離れる方向にプロジェクタ１０が傾斜している場合は、プロジェクタ１０の前部が右側に移動する方向に右車輪１４１と左車輪１４２とを回転させる。この場合プロジェクタ１０は後端支持部１４９を中心に回転するので、後端支持部１４９の置き台との接触面とプロジェクタ１０本体は回転可能になっていることが望ましい。

本発明の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有する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の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタの模式的外形図である。（ａ）は側面図である。（ｂ）は正面図である。 本発明の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタの傾斜角度測定装置を説明するための模式的説明図である。（ａ）はテストパターン投射状態を示す模式的上面図である。（ｂ）は投射面が水平方向に傾斜していない場合のテストパターン投射状態を示す模式的側面図である。（ｃ）は投射面が水平方向に傾斜している場合のテストパターン投射状態を示す模式的側面図である。（ｄ）は投射面が水平方向に傾斜していない場合のデジタルカメラの撮像画面の模式図である。（ｅ）は投射面が水平方向に傾斜している場合のデジタルカメラの撮像画面の模式図である。 画素解析傾斜角度算定部で算出された差分画素数から右車輪、左車輪を前進・後退させる過程を示す模式的流れ図である。 本発明の第２の実施の形態の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタの模式的外形図である。（ａ）は側面図である。（ｂ）は正面図である。

符号の説明

１０ プロジェクタ
２０ 投影装置
２１ 投射レンズ
２２ 液晶表示部
２３ 画像制御部
２７ 投射光軸
３０ 傾斜角度測定装置
４０ 左右投射方向自動調整装置
４１、１４１ 右車輪
４２、１４２ 左車輪
４３、１４３ 右駆動モータ
４４、１４４ 左駆動モータ
４５、１４５ 右駆動機構
４６、１４６ 左駆動機構
４７ 駆動モータ制御部
４９、１４９ 後端支持部
５０ デジタルカメラ
５１ 撮像レンズ
５２ 撮像素子
５３ 画像解析傾斜角度算定部
５４ テストパターン生成装置
６０ ＣＰＵ
７０ スクリーン
７１、７１ａ、７１ｂ 投射面
８０ 撮像画面
８１ａ、８１ｂ テストパターン
８２ 画素ライン
８７ 横差分画素数
Ｓ１〜Ｓ３ ステップ

Claims (5)

1. 投影装置の投射光軸と投射面上の水平線との間で形成される傾斜角度を算定する傾斜角度測定装置によって算定された傾斜角度に従って、前記投射光軸が前記投射面上の水平線に対して垂直になるようにプロジェクタを回転させる左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタであって、
   前記傾斜角度測定装置は、テストパターン生成部と、デジタルカメラと、画像解析傾斜角度算定部とを備え、
   前記テストパターン生成部は、前記投影装置から投射レンズを通して水平な直線状のテストパターンを前記投射面に投射し、
   前記デジタルカメラは前記投射レンズの上方垂直方向に離れて配置されて、前記投射面のテストパターンを撮像素子で撮像し、
   前記画像解析傾斜角度算定部は、前記撮像素子の撮像画面からテストパターンの横方向の差分画素数についての差分画素数情報を取得して前記投射光軸と前記投射面上の水平線との間で形成される傾斜角度を算定し、
   前記左右投射方向自動調整装置は、前記プロジェクタの前脚に設けられた左右の車輪と、それぞれの車輪を駆動する駆動モータと、該駆動モータの回転を制御する駆動モータ制御部とを有し、
   前記駆動モータ制御部は、前記画像解析傾斜角度算定部で算定された前記投射光軸と前記投射面上の水平線との間で形成される傾斜角度に基づいて、該傾斜角度が垂直となるように前記左右の車輪の回転駆動を制御してプロジェクタを水平方向に回転させる、左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタ。
2. 前記前脚の左右の車輪は、前記投射光軸の方向と平行方向に回転可能であり、前記駆動モータ制御部は前記左右の車輪を互いに逆方向に回転させ、あるいは一方を停止させた状態で他方を回転させることにより前記プロジェクタを水平方向に回転させる、請求項１に記載の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタ。
3. 前記プロジェクタの後端には、該プロジェクタが設置される置き台の表面に対して該プロジェクタを摺動可能とする後端支持部が設けられている、請求項２に記載の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタ。
4. 前記前脚の左右の車輪は、前記投射光軸の方向と垂直方向に回転可能であり、前記駆動モータ制御部は前記左右の車輪の両方あるいは一方を所定の方向に回転させることにより、後脚を中心に前記プロジェクタを回転させる、請求項１に記載の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタ。
5. 前記プロジェクタの後端には、該プロジェクタが設置される置き台の表面に対して該プロジェクタを回転可能とする後端支持部が設けられている、請求項４に記載の左右投射方向自動調整装置を有するプロジェクタ。
   
   
   

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