JP4616092B2 - プロジェクタ - Google Patents
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Description
このような「取り扱いが容易になったプロジェクタ」は、ユーザが手に持ったり、三脚に取り付けたりして、状況に応じて最適な投影方法を選択することができるので、例えばユーザがプロジェクタを机の上に配置する場合には、プロジェクタ横長配置(横置き)の方が良い状況と、プロジェクタ縦長配置(縦置き)の方が良い状況とが考えられる。
投影すべき画像を形成する画像形成面を有する表示素子と、
前記画像形成面の画像を投影画面上に拡大投影する投影レンズと、
プロジェクタ配置が前記投影画面における投影画像が横長になるプロジェクタ横長配置であるか前記投影画面における投影画像が縦長になるプロジェクタ縦長配置であるかを判定する縦横判定手段と、
前記縦横判定手段の判定結果に基づいて、前記画像形成面に形成される画像の画像形状を補正する画像補正手段と、を備え、
前記投影レンズは、プロジェクタ横長配置の状態で、前記画像形成面に形成された画像の投影方向が該投影レンズの光軸に対して偏向角度θ 0 で上方に偏向するように配置され、
前記画像補正手段は、前記縦横判定手段によりプロジェクタ縦長配置であると判定された場合は、前記画像形成面に形成される画像の、前記投影画面における前記投影画像の上辺及び下辺に対応する2つの辺の長さの比率を、
tan(θ W +θ 0 )/tan(θ W −θ 0 )
となるように補正し、且つ、前記画像形成面に形成される前記画像の、前記投影画像の左辺および右辺に対応する2つの辺の長さの比率を、f 1 /f 2 となるように補正し、ここにおいて、θ w はプロジェクタ横配置の場合の光軸を中心とする投影画像の横方向の画角であり、f 1 およびf 2 はそれぞれ前記投影レンズの中心から前記プロジェクタ横長配置における前記画像形成面の下辺および上辺までの距離であり、
前記プロジェクタ横長配置においては、長方形の投影画像を投影し、前記プロジェクタ縦長配置においては、投影位置を調整することにより生じる歪みを補正して、長方形の投影画像を投影するように構成されたことを特徴とするものである。
図1(a)は本発明の第1実施形態のプロジェクタの全体構成を示す図である。本実施形態のプロジェクタは、図1(a)に示すように、CPU1と、縦横判定手段2と、画像形成手段3と、入力手段5と、ランプ6aを有する点灯装置6と、ライトガイド7と、DMD(Digital Micromirror Device )8と、ミラー9aおよびミラー9bと、投影レンズ10等を具備して成り、図示しないスクリーン上の投影レンズ光軸から所定角度θ0 だけ偏った投影位置に所定アスペクト比の投影画像11を投影するように構成されている。
上記点灯装置6は、上記投影画像を投影する際の照明光を提供するものであり、光源となるランプ6aを有している。
上記ライトガイド7は、図1(a)に示すように、点灯装置6のランプ6aからの照明光をミラー9aおよびミラー9bを経てDMD8に均一に照射するものである。
上記ミラー9aおよびミラー9bは、ライトガイド7が形成した均一な光が適正な光路長にてDMD8を照明するようにするために配置されたものである。なお、図1(a)中にはミラー9aの反射面を記載しているが、ミラー9bは裏面から見た状態を示しているため反射面を記載していない。
上記投影レンズ10は、入射された光を図示しないスクリーン上に拡大投影して投影画像11を形成するものであり、図1(a)に示す投影画像11は、実際には図示した面の裏面に形成される。その際、「DMDの幅W0 が投影レンズ10によって投影画像の幅W1 になるように拡大されること」が本実施形態のプロジェクタの特徴である。
なお、ランプ6aおよびDMD8間の光路に、図1(a)には図示していないR,G,B各色のカラーフィルタを設けてそれらフィルタを切り換えて使用したり、あるいは、ランプ6aをLEDに置き換えてR,G,B各色を順次切り換えて出力したりしながら上記DMD8の制御を行うようにすることにより、カラー画像の投影再生が可能になる。
図2(a)は通常の画像投影シーンを想定したプロジェクタ横置きの場合を例示する図であり、上述したように、投影レンズ10から投影画像11の上辺側に投影する距離l1 および下辺側に投影する距離l2 の比l1 :l2 がf1 :f2 と同一になっていれば、DMD8と相似な形状(すなわち、上辺の長さW1 および下辺の長さW2 が一致する、長方形)の画像投影がなされる。このとき、投影画像11の四隅をそれぞれLU、RU、LB、RBとし、縦方向の像の高さをh1 とし、画像中心をC1 とした。
また、画像中心位置C1 と画像中心位置C2 とを高さ方向で合わせるために図2(c)に示すようにプロジェクタ20の前(図示奥側)を矢印のように上げてプロジェクタ20の後(図示手前側)を矢印のように下げるように傾けていくと、投影画像11の上辺および下辺に対する投影距離l3 、l4 がアンバランスになっていくので、下辺の幅(図示せず)をh2 とすると、上辺の幅h3 は、(l3 /l4 )h2 となってh2 よりも広がり、投影画像は台形になってしまう。
図2(a)に示すような画像の横長投影時には、図3(a)に示すように左右方向において各々の隅までの投影距離lT3が等しくなっていれば、投影レンズ10の中心からDMD8の隅までの距離f3 が左右で等しくなるため、lT3:f3 が左右で等しくなって、台形化現象は発生しない。しかし、図2(b)に示す投影状態から図2(c)に示すように投影位置をずらしていくと、図3(b)に示すように、投影レンズ10の中心からDMD8の隅までの距離f3 は変化しないのに、投影画像11の上辺および下辺に対する投影距離l3 、l4 がl3 >l4 となるため、上辺の長さh3 および下辺の長さh4 はh3 >h4 となる。このとき、l3 およびl4 の比がh3 およびh4 の比と一致することになる。
図4(a),(b)はそれぞれ、第1実施形態のプロジェクタ20を、横長画像投影となるように机25上に設置した様子を示す側面図および平面図である。上述したように、投影レンズ10の中心と、DMD8の中心軸線とはシフトしているので、図4(a)に示すように、投影レンズ10の光軸に対する偏向角度θ0 で上方に画像が投影される。また、DMD8の高さ方向寸法と、投影レンズ10の焦点距離とから、投影レンズ10の光軸を中心とする画角θh が決定される。プロジェクタ20からスクリーン12までの距離をL0 とすると、投影画像の中心の光軸からの移動量y1 は、
y1 =L0 tanθ0 (1)
となる。
また、図4(a)中の投影距離l01、l02は、同様に、
l01=L0 tan(θh +θ0 ) (2)
l02=L0 tan(θh −θ0 ) (3)
のようになる。また、図4(b)に示すように、横方向における投影レンズ10の光軸を中心とする画角をθW とすると、図4(b)中の投影距離l03は、同様に、
l03=L0 tanθW (4)
となる。
l04=L0 tan(θW +θ0 ) (5)
l05=L0 tan(θW −θ0 ) (6)
上述したように、図1(b)の比f1 :f2 と比l1 :l2 とが等しい場合に正規の長方形の画像が投影されるが、図5(b)の場合は、投影画像の左右の辺に対してl06=l06となるような位置調整がなされ、l01>l06>l02となるので、投影画像は台形となってしまい、そのときの各辺の比率は、上記と同様のf1 :f2 となる。
なお、図4(a)の横長画像投影の場合と図5(a)の縦長画像投影の場合とを比較すると、投影レンズ10の高さy0 は、両者の間で厳密には異なるが、両者のy0 の変位量は投影後のシフト量y1 に比べると無視できる量と見なせるので、本実施形態ではその変位量は上述した各式には含ませていない。また、図4(b)の横長画像投影の場合と図5(b)の縦長画像投影の場合とを比較すると、投影レンズ10のx方向の位置x0 も変化しているが、上記と同様の理由で無視するようにしている。
tan(θW +θ0 )/tan(θW −θ0 ) (7)
となるように補正する。このとき、画角θW は、ズームレンズの場合にはズーミング位置によって変化する。
次のステップS3では、投影画像における左右の辺の比率を、投影レンズ10の焦点距離、すなわち図1(b)に示す投影レンズ10の中心からDMD8の上辺、下辺までの距離f2 、f1 に基づいて、f1 /f2 となるように補正する。
なお、上記傾きセンサを用いて縦横判定を行う代わりに、別途設けた縦横判定用のスイッチのスイッチ操作によって縦横判定を行うようにしたり、投影画像自体の形状によって縦横判定を行うようにしてもよい。
以上を考慮して、近距離に設置したスクリーン12に画像を投影するシステム構成の場合に、図6のフローチャートの代わりに図9のフローチャートを用いて、ステップS11で近距離と判定された場合は補正を省略するようにしてもよい。なお、上記ステップS11の近距離の判定は、投影レンズ19のピント位置から判定するようにしても、プロジェクタに専用の距離計を内蔵して、その出力を利用して近距離か否かを判定するようにしてもよい。
2 縦横判定手段
3 画像形成手段
5 入力手段
6 点灯装置
6a ランプ
7 ライトガイド
8 DMD(Digital Micromirror Device )
9a,9b ミラー
10 投影レンズ
11 投影画像
12,13 スクリーン
20 プロジェクタ
21 三脚
22 電極
23 金属球
24a,24b,24c 足
25 プロジェクタの後部
Claims (1)
- 投影位置に所定アスペクト比の投影画像を投影するように配置されるプロジェクタであって、
投影すべき画像を形成する画像形成面を有する表示素子と、
前記画像形成面の画像を投影画面上に拡大投影する投影レンズと、
プロジェクタ配置が前記投影画面における投影画像が横長になるプロジェクタ横長配置であるか前記投影画面における投影画像が縦長になるプロジェクタ縦長配置であるかを判定する縦横判定手段と、
前記縦横判定手段の判定結果に基づいて、前記画像形成面に形成される画像の画像形状を補正する画像補正手段と、を備え、
前記投影レンズは、プロジェクタ横長配置の状態で、前記画像形成面に形成された画像の投影方向が該投影レンズの光軸に対して偏向角度θ 0 で上方に偏向するように配置され、
前記画像補正手段は、前記縦横判定手段によりプロジェクタ縦長配置であると判定された場合は、前記画像形成面に形成される画像の、前記投影画面における前記投影画像の上辺及び下辺に対応する2つの辺の長さの比率を、
tan(θ W −θ 0 )/tan(θ W +θ 0 )
となるように補正し、且つ、前記画像形成面に形成される前記画像の、前記投影画像の左辺および右辺に対応する2つの辺の長さの比率を、f 1 /f 2 となるように補正し、ここにおいて、θ w はプロジェクタ横配置の場合の光軸を中心とする投影画像の横方向の画角であり、f 1 およびf 2 はそれぞれ前記投影レンズの中心から前記プロジェクタ横長配置における前記画像形成面の下辺および上辺までの距離であり、
前記プロジェクタ横長配置においては、長方形の投影画像を投影し、前記プロジェクタ縦長配置においては、投影位置を調整することにより生じる歪みを補正して、長方形の投影画像を投影するように構成されたことを特徴とするプロジェクタ。
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2005
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