JP5010202B2 - Projector and projection image adjustment method - Google Patents

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Description

本発明は、プロジェクタに関し、特に、スクリーンの代わりに壁などの構造体を使用して画像を投射するプロジェクタに関する。   The present invention relates to a projector, and more particularly to a projector that projects an image using a structure such as a wall instead of a screen.
レンズシフト機構やズーム機構を備える投射レンズを搭載したプロジェクタが提供されている(特許文献1参照)。レンズシフト機構は、投射レンズを光軸に垂直な方向にシフトする機構である。ズーム機構は、投射レンズを構成するズームレンズを光軸方向に移動することで投射レンズの画角を調整する機構である。この種のプロジェクタでは、レンズシフト機構やズーム機構を用いて投射画像の位置やサイズを適宜に調整することができる。   A projector equipped with a projection lens including a lens shift mechanism and a zoom mechanism is provided (see Patent Document 1). The lens shift mechanism is a mechanism that shifts the projection lens in a direction perpendicular to the optical axis. The zoom mechanism is a mechanism that adjusts the angle of view of the projection lens by moving the zoom lens constituting the projection lens in the optical axis direction. In this type of projector, the position and size of a projected image can be adjusted as appropriate using a lens shift mechanism and a zoom mechanism.
上記の他、スクリーンの端部を検出して、投射画像の大きさをスクリーンの大きさに合わせるようにしたプロジェクタも提案されている(特許文献2参照)。スクリーンは、その端部に沿って黒色領域の枠が設けられており、この黒色領域の枠内が、画像が投射される領域(白色領域)とされている。白色領域と黒領域における反射率の違いを利用して、黒領域を検出することで、スクリーンの端部を検出することができる。
特開2005−121689号公報 特開2005−181726号公報
In addition to the above, there has also been proposed a projector that detects the edge of the screen and matches the size of the projected image with the size of the screen (see Patent Document 2). The screen is provided with a black region frame along its edge, and the black region frame is a region (white region) on which an image is projected. The edge of the screen can be detected by detecting the black area using the difference in reflectance between the white area and the black area.
JP 2005-121689 A JP 2005-181726 A
しかしながら、特許文献1に記載されたようなプロジェクタにおいては、以下のような問題がある。   However, the projector described in Patent Document 1 has the following problems.
スクリーンの代わりに壁を利用して画像を投射する場合、プロジェクタの設置具合によっては、投射画像の一部が天井や他の壁などにかかる場合がある。図15に、投射画像の一部が天井にかかる状態を示す。   When an image is projected using a wall instead of a screen, a part of the projected image may be applied to the ceiling or other wall depending on the installation condition of the projector. FIG. 15 shows a state where a part of the projection image is applied to the ceiling.
図15を参照すると、プロジェクタ500は、前方に位置する壁402上に画像を投射するように机405上に配置されている。この例では、プロジェクタ500により投射された投射画像501の一部は、天井401にかかっているため、投射画像が見難い。このような場合、通常、使用者は、プロジェクタ500を再設置し、あるいは、レンズシフト機構やズーム機構を用いて投射画像の位置やサイズを調整する操作を手動により行う必要がある。このような再設置や調整操作は、使用者にとって非常に煩わしい。   Referring to FIG. 15, the projector 500 is disposed on the desk 405 so as to project an image on a wall 402 positioned in front. In this example, since a part of the projection image 501 projected by the projector 500 is on the ceiling 401, it is difficult to see the projection image. In such a case, the user usually needs to re-install the projector 500 or manually perform an operation of adjusting the position and size of the projected image using a lens shift mechanism or a zoom mechanism. Such re-installation and adjustment operations are very troublesome for the user.
特許文献2に記載のプロジェクタにおいては、スクリーンの端部を検出して、スクリーンの大きさに合わせて投射画像の大きさを調整するので、画像がスクリーン外に投射されることを防止することができる。しかしながら、この調整では、特殊なスクリーンを用いる必要があるため、スクリーンの代わりに壁を用いる形態に適用することは困難である。加えて、プロジェクタの設置の仕方によっては、投射画像の一部が、プロジェクタが設置された机の縁によって遮られてしまい、画像全体をスクリーン上に投射することができないこともある。   In the projector described in Patent Document 2, since the edge of the screen is detected and the size of the projected image is adjusted according to the size of the screen, it is possible to prevent the image from being projected outside the screen. it can. However, since this adjustment requires the use of a special screen, it is difficult to apply to a form using walls instead of the screen. In addition, depending on how the projector is installed, part of the projected image may be blocked by the edge of the desk on which the projector is installed, and the entire image may not be projected on the screen.
なお、特許文献2には、全体が白色領域とされるスクリーンを用い、このスクリーンと背後の構造体(例えば壁)との反射率の違いを利用してスクリーンの端部を検出することが記載されている。しかし、この場合も、スクリーンの代わりに壁を用いる形態に適用することは困難である。例えば、画像が投射される壁と、左右に隣接する壁との間で、反射率の違いを利用して、壁の境を検出することは困難である。   Note that Patent Document 2 describes that a screen having a white area as a whole is used, and an edge of the screen is detected by using a difference in reflectance between the screen and a structure behind the screen (for example, a wall). Has been. However, in this case as well, it is difficult to apply to a form in which a wall is used instead of a screen. For example, it is difficult to detect a wall boundary using a difference in reflectance between a wall on which an image is projected and a wall adjacent to the left and right.
本発明の目的は、上記問題を解決し、画像を壁などの構造体上に投射する際に、その投射画像が他の構造体にかかることがないように、投射画像の位置およびサイズを自動的に調整することのできるプロジェクタを提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above problems and automatically project the position and size of a projected image so that the projected image does not cover other structures when the image is projected onto a structure such as a wall. It is to provide a projector that can be adjusted automatically.
上記目的を達成するため、本発明は、画角の調整が可能な投射レンズを有するプロジェクタであって、前記投射レンズをその光軸と交差する方向にシフトするレンズシフト制御部と、前記投射レンズの画角を調整するズーム制御部と、第1の方向および該第1の方向と交差する第2の方向のそれぞれについて、前記投射レンズの最大画角より大きな所定の角度範囲内で測定対象までの距離を測定可能な可動式距離センサと、前記投射レンズによって構造体上に投射される画像の位置およびサイズを、前記レンズシフト制御部およびズーム制御部を通じて調整する制御部と、を有し、前記可動式距離センサは、前記制御部による制御に応じて、前記第1および第2の方向のそれぞれについて、前記所定の角度範囲内での測定角度を段階的に切り替えて測定を行い、前記制御部は、前記第1および第2の方向のそれぞれについて、前記可動式距離センサから供給されるそれぞれの角度における距離情報を含む距離データを取得し、前記第1の方向の前記距離データにおける、距離が最大となる角度と該角度の次に距離が最大となる角度とに基づいて、前記第1の方向に関して、前記画像を前記構造体上に投射可能な第1の角度範囲を取得し前記第2の方向の前記距離データにおける、距離が最大となる角度と該角度の次に距離が最大となる角度とに基づいて、前記第2の方向に関して、前記画像を前記構造体上に投射可能な第2の角度範囲を取得し前記第1の角度範囲の中間の値である第1の角度と前記第2の角度範囲の中間の値である第2の角度とに基づいて前記画像の位置を調整し、前記第1および第2の角度範囲に基づいて前記画像のサイズを調整する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a projector having a projection lens capable of adjusting an angle of view, the lens shift control unit for shifting the projection lens in a direction intersecting the optical axis thereof, and the projection lens. A zoom control unit that adjusts the angle of view, and a measurement target within a predetermined angle range greater than the maximum angle of view of the projection lens for each of the first direction and the second direction that intersects the first direction. And a control unit that adjusts the position and size of the image projected on the structure by the projection lens through the lens shift control unit and the zoom control unit, the movable distance sensor, in accordance with the control by the control unit, for each of said first and second directions, cut measurement angle within the predetermined angular range stepwise Ete was measured, the control unit is configured for each of the first and second directions to obtain the distance data including distance information in each of the angle supplied from the moving distance sensors, said first direction In the distance data, the first image capable of projecting the image on the structure with respect to the first direction based on the angle with the maximum distance and the angle with the maximum distance next to the angle . An angle range is acquired, and the image is obtained with respect to the second direction based on the angle with the maximum distance and the angle with the maximum distance next to the angle in the distance data in the second direction. A second angle range that can be projected onto the structure is acquired, and a first angle that is an intermediate value of the first angle range and a second angle that is an intermediate value of the second angle range adjusting the position of the image based on bets And, to adjust the size of the image based on the first and second angular range, characterized in that.
発明のプロジェクタにおいては、第1および第2の角度範囲に基づいて投射画像のサイズが自動的に調整され、第1および第2の角度に基づいて投射画像の位置が自動的に調整されることで、画像は、目的の壁上の中心位置を基準に、投射可能な範囲内に投射されることになる。よって、投射画像の一部が、天井や左右の壁、机の縁などにかかることはない。また、使用者が手動でそのような調整を行う必要もない。 In the projector of the present invention, the size of the projection image is automatically adjusted based on the first and second angle ranges, and the position of the projection image is automatically adjusted based on the first and second angles. Thus, the image is projected within a projectable range with reference to the center position on the target wall. Therefore, a part of the projection image does not cover the ceiling, the left and right walls, the edge of the desk, or the like. Also, there is no need for the user to make such adjustments manually.
本発明によれば、投射画像の一部が、天井や左右の壁、机の縁などにかかることはないので、良好な画像表示を提供することができる。   According to the present invention, since a part of the projection image does not cover the ceiling, the left and right walls, the edge of the desk, etc., it is possible to provide a good image display.
また、投射画像の位置およびサイズの調整は自動で行われるので、手動による調整の煩わしさを解消することができる。   In addition, since the adjustment of the position and size of the projected image is automatically performed, the troublesome manual adjustment can be eliminated.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態であるプロジェクタの主要部の構成を示すブロック図である。図1を参照すると、プロジェクタは、可動式距離センサ1、距離センサ制御部2、メモリ3、CPU4、フォーカス制御部5、縦レンズシフト制御部6、横レンズシフト制御部7、ズーム制御部8、専用スイッチ9、電源スイッチ10、および加速度センサ11を有する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a projector according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the projector includes a movable distance sensor 1, a distance sensor control unit 2, a memory 3, a CPU 4, a focus control unit 5, a vertical lens shift control unit 6, a horizontal lens shift control unit 7, a zoom control unit 8, It has a dedicated switch 9, a power switch 10, and an acceleration sensor 11.
プロジェクタは、上記の構成の他に、外部映像信号源から供給された映像信号に基づく画像を形成するための、映像処理回路、液晶パネルおよびその駆動回路や、その液晶パネルで形成された画像をスクリーンや壁などの構造体に向けて投射するための投射レンズを含む光学系などを有する。ここでは、画像が投射されるスクリーンや構造体(壁など)を画像投射用部材と呼ぶ。   In addition to the above-described configuration, the projector can display a video processing circuit, a liquid crystal panel and a driving circuit for forming an image based on a video signal supplied from an external video signal source, and an image formed by the liquid crystal panel. An optical system including a projection lens for projecting toward a structure such as a screen or a wall is included. Here, a screen or a structure (such as a wall) on which an image is projected is referred to as an image projecting member.
電源スイッチ10は、プロジェクタの電源をオンオフするためのスイッチである。専用スイッチ9は、プロジェクタに所定の動作を行わせるためのスイッチである。これら専用スイッチ9および電源スイッチ10は、プロジェクタ本体やプロジェクタを操作するためのリモートコントローラに配置される。ここで、所定の動作とは、例えば、画像を壁(目的の壁)に投射する場合に、投射画像が目的の壁と他の壁の境目や、目的の壁と天井や床の境目などに掛からないように、投射画像の位置およびサイズを調整し、調整後に、必要に応じてフォーカスを調整する動作をいう。以下、この動作に伴う処理を投射画像調整処理と呼ぶ。   The power switch 10 is a switch for turning on / off the power of the projector. The dedicated switch 9 is a switch for causing the projector to perform a predetermined operation. The dedicated switch 9 and the power switch 10 are disposed on a projector main body or a remote controller for operating the projector. Here, for example, when an image is projected onto a wall (target wall), the projected image is applied to the boundary between the target wall and another wall, or between the target wall and the ceiling or floor. This refers to an operation of adjusting the position and size of the projected image so as not to be hung, and adjusting the focus as necessary after the adjustment. Hereinafter, the process accompanying this operation is referred to as a projected image adjustment process.
可動式距離センサ1は、プロジェクタの、投射レンズが配置された側に設けられており、当該センサから測定対象までの距離を測定する。可動式距離センサ1は、X軸、Y軸の2軸方向において角度の調整が可能である。距離センサ制御部2は、可動式距離センサ1のX軸およびY軸を回転させるモーターの駆動を制御する。可動式距離センサ1の出力は、CPU4に供給されている。   The movable distance sensor 1 is provided on the side of the projector where the projection lens is disposed, and measures the distance from the sensor to the measurement target. The movable distance sensor 1 can adjust the angle in the two-axis directions of the X axis and the Y axis. The distance sensor control unit 2 controls driving of a motor that rotates the X axis and the Y axis of the movable distance sensor 1. The output of the movable distance sensor 1 is supplied to the CPU 4.
投射レンズは、フォーカス調整機構、レンズシフト機構、ズーム機構を備える。フォーカス調整機構は、フォーカスレンズが光軸に沿って前後に移動することでフォーカスを調整するものである。レンズシフト機構は、光軸と交差する第1の方向(縦方向)と、光軸と交差し、かつ、第1の方向(縦方向)と交差する第2の方向(横方向)との両方向に投射レンズを移動させる機構を備え、この機構により、第1または第2の方向もしくは両方向に投射レンズを移動させることで、画像投射用部材上に投射される画像の位置を調整する。ズーム機構は、ズームレンズが光軸に沿って前後に移動することで投射レンズの画角を調整するものである。   The projection lens includes a focus adjustment mechanism, a lens shift mechanism, and a zoom mechanism. The focus adjustment mechanism adjusts the focus by moving the focus lens back and forth along the optical axis. The lens shift mechanism has both a first direction (longitudinal direction) intersecting the optical axis and a second direction (lateral direction) intersecting the optical axis and intersecting the first direction (vertical direction). Is provided with a mechanism for moving the projection lens, and by this mechanism, the position of the image projected on the image projection member is adjusted by moving the projection lens in the first or second direction or both directions. The zoom mechanism adjusts the angle of view of the projection lens by moving the zoom lens back and forth along the optical axis.
フォーカス制御部5は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させるためのモーターの駆動を制御する。縦レンズシフト制御部6は、レンズシフト機構における投射レンズの縦方向への移動を行うためのモーターの駆動を制御する。横レンズシフト制御部7は、レンズシフト機構における投射レンズの横方向への移動を行うためのモーターの駆動を制御する。ズーム制御部8は、ズームレンズを光軸方向に移動させるためのモーターの駆動を制御する。   The focus control unit 5 controls driving of a motor for moving the focus lens in the optical axis direction. The vertical lens shift control unit 6 controls driving of a motor for moving the projection lens in the vertical direction in the lens shift mechanism. The lateral lens shift control unit 7 controls driving of a motor for moving the projection lens in the lateral direction in the lens shift mechanism. The zoom control unit 8 controls driving of a motor for moving the zoom lens in the optical axis direction.
加速度センサ11は、プロジェクタに加わる加速度を検出するものである。加速度センサ11として、例えば一軸の加速度センサや多軸の加速度センサを用いることができる。加速度センサ11の出力は、CPU4に供給されている。   The acceleration sensor 11 detects acceleration applied to the projector. As the acceleration sensor 11, for example, a uniaxial acceleration sensor or a multiaxial acceleration sensor can be used. The output of the acceleration sensor 11 is supplied to the CPU 4.
CPU4は、プロジェクタ全体の動作を制御するとともに、メモリ3に格納されたプログラムやデータに基づく処理(投射画像調整処理を含む)を実行する。CPU4は、加速度センサ11の出力に基づいて、プロジェクタの投射角度の調整作業を検知し、その作業の終了タイミングを判断することができる。CPU4は、専用スイッチ9または電源スイッチ10がオンされたタイミング、または、加速度センサ11の出力に基づく作業終了タイミングをきっかけとして、投射画像調整処理を実行する。このCPU4による投射画像調整処理は、距離センサ制御部2を制御して可動式距離センサ1の角度を変化させ、可動式距離センサ1の出力に基づいて境界を検出する境界検出処理と、縦レンズシフト制御部6および横レンズシフト制御部7を制御して投射位置を調整する投射位置調整処理と、ズーム制御部8を制御して投射画面サイズを調整する投射画面サイズ調整処理と、フォーカス制御部5を制御してフォーカスを調整するフォーカス調整処理とを含む。   The CPU 4 controls the operation of the entire projector and executes processing (including projection image adjustment processing) based on programs and data stored in the memory 3. The CPU 4 can detect the projection angle adjustment work of the projector based on the output of the acceleration sensor 11 and determine the end timing of the work. The CPU 4 executes the projection image adjustment process triggered by the timing when the dedicated switch 9 or the power switch 10 is turned on or the work end timing based on the output of the acceleration sensor 11. The projected image adjustment process by the CPU 4 includes a boundary detection process for controlling the distance sensor control unit 2 to change the angle of the movable distance sensor 1 and detecting a boundary based on the output of the movable distance sensor 1, and a vertical lens. Projection position adjustment processing for adjusting the projection position by controlling the shift control unit 6 and the lateral lens shift control unit 7, projection screen size adjustment processing for adjusting the projection screen size by controlling the zoom control unit 8, and a focus control unit 5 and a focus adjustment process for adjusting the focus.
次に、本実施形態のプロジェクタの動作を具体的に説明する。   Next, the operation of the projector of this embodiment will be specifically described.
まず、可動式距離センサ1の構成および動作を簡単に説明する。図2に、可動式距離センサ1の可動部の構成を示す。図2を参照すると、可動式距離センサ1は、互いの軸が交差するX軸回転用軸202およびY軸回転用軸203と、これら軸に支持された距離センサ部201とから構成される。X軸回転用軸202およびY軸回転用軸203のそれぞれは、不図示のモーターにより、それぞれの軸を中心にして回転する。X軸回転用軸202が回転することで、矢印A方向において距離センサ部201の角度を調整することができる(X軸回転)。Y軸回転用軸203が回転することで、矢印B方向において距離センサ部201の角度を調整することができる(Y軸回転)。距離センサ制御部2は、X軸回転用軸202およびY軸回転用軸203のそれぞれを回転させるモーターの駆動を制御する。   First, the configuration and operation of the movable distance sensor 1 will be briefly described. In FIG. 2, the structure of the movable part of the movable distance sensor 1 is shown. Referring to FIG. 2, the movable distance sensor 1 includes an X-axis rotation shaft 202 and a Y-axis rotation shaft 203 that intersect with each other, and a distance sensor unit 201 supported by these shafts. Each of the X-axis rotating shaft 202 and the Y-axis rotating shaft 203 is rotated around the respective axes by a motor (not shown). By rotating the X-axis rotation shaft 202, the angle of the distance sensor unit 201 in the arrow A direction can be adjusted (X-axis rotation). By rotating the Y-axis rotation shaft 203, the angle of the distance sensor unit 201 in the arrow B direction can be adjusted (Y-axis rotation). The distance sensor control unit 2 controls driving of a motor that rotates each of the X-axis rotating shaft 202 and the Y-axis rotating shaft 203.
図3に、可動式距離センサ1の距離センサ部201の構成を示す。図3を参照すると、距離センサ部201は光学式の距離センサであって、その主要部は、発光体204、受像デバイス205およびレンズ206、207からなる。   FIG. 3 shows the configuration of the distance sensor unit 201 of the movable distance sensor 1. Referring to FIG. 3, the distance sensor unit 201 is an optical distance sensor, and a main part thereof includes a light emitter 204, an image receiving device 205, and lenses 206 and 207.
発光体204は、半導体レーザーやLEDに代表される投光用光源である。発光体204からの光は、レンズ206を通って画像投射用部材の方向に出射される。受像デバイス205は、CMOSセンサやPSD(Position Sensitive Detector)など、受光素子がアレイ状に配置されたデバイスである。発光体204からの光のうち、画像投射用部材で反射された光が、レンズ207を通って受像デバイス205に入射する。受像デバイス205は、画像投射用部材からの反射光を受光することのできるものであれば、どのようなデバイスであってもよい。   The light emitter 204 is a light source for projection represented by a semiconductor laser or LED. The light from the light emitter 204 is emitted in the direction of the image projection member through the lens 206. The image receiving device 205 is a device in which light receiving elements are arranged in an array, such as a CMOS sensor or PSD (Position Sensitive Detector). Of the light from the light emitter 204, the light reflected by the image projecting member enters the image receiving device 205 through the lens 207. The image receiving device 205 may be any device as long as it can receive the reflected light from the image projecting member.
以下、図3を参照して、可動式距離センサ1による距離測定原理を簡単に説明する。ここでは、可動式距離センサ1からスクリーン208、209までの距離をそれぞれ測定する場合を例に挙げて説明する。   Hereinafter, the principle of distance measurement by the movable distance sensor 1 will be briefly described with reference to FIG. Here, the case where the distance from the movable distance sensor 1 to the screens 208 and 209 is measured will be described as an example.
スクリーン208の距離を測定する場合は、発光体204からの光がレンズ206を通じてスクリーン208に照射され、そのスクリーン208からの反射光が、レンズ207を通じて受像デバイス205に入射する。この場合、スクリーン208からの光は、受像デバイス305上のポイントAで受光される。   When measuring the distance of the screen 208, light from the light emitter 204 is irradiated onto the screen 208 through the lens 206, and reflected light from the screen 208 is incident on the image receiving device 205 through the lens 207. In this case, light from the screen 208 is received at a point A on the image receiving device 305.
一方、スクリーン208より後方に位置するスクリーン209の距離を測定する場合は、発光体204からの光がレンズ206を通じてスクリーン209に照射され、そのスクリーン209からの反射光が、レンズ207を通じて受像デバイス205に入射する。この場合、スクリーン209からの光は、受像デバイス305上のポイントBで受光される。受光ポイントBは、受光ポイントAに比べて受像デバイス305の中心部に近い位置にある。   On the other hand, when measuring the distance of the screen 209 positioned behind the screen 208, light from the light emitter 204 is irradiated onto the screen 209 through the lens 206, and reflected light from the screen 209 passes through the lens 207. Is incident on. In this case, light from the screen 209 is received at a point B on the image receiving device 305. The light receiving point B is closer to the center of the image receiving device 305 than the light receiving point A.
測定対象であるスクリーンがプロジェクタから遠ざかるほど、受光デバイス205上における受光ポイントが受光部の中心側に近づく。すなわち、受光デバイス205上における受光ポイントの移動量は、測定対象までの距離の変化に対応している。したがって、可動式距離センサ1の出力と、受光デバイス205上における受光ポイントの位置と、測定対象までの距離との3つのパラメータの関係を予め求めておけば、その関係に従って、可動式距離センサ1の出力から測定対象までの距離を求めることができる。   The farther the screen that is the object of measurement is, the closer the light receiving point on the light receiving device 205 is to the center of the light receiving unit. That is, the amount of movement of the light receiving point on the light receiving device 205 corresponds to a change in the distance to the measurement target. Therefore, if the relationship between the three parameters of the output of the movable distance sensor 1, the position of the light receiving point on the light receiving device 205, and the distance to the measurement object is obtained in advance, the movable distance sensor 1 is determined according to the relationship. The distance from the output to the object to be measured can be obtained.
また、上記のパラメータの関係には相関があるため、近似式にて算出することも可能である。具体的には、以下の近似式により求めることができる。   In addition, since there is a correlation in the relationship between the above parameters, it can be calculated by an approximate expression. Specifically, it can be obtained by the following approximate expression.
こで、aとbは、受光デバイス205の特性やレンズ207の特性等によって変化するパラメータである。上述の関係または式1に関する情報は、メモリ3に予め格納されており、CPU4は、その情報を用いて可動式距離センサ1の出力から測定対象までの距離を求める。 In here, a and b are parameters that vary depending on the characteristics such as the characteristics and the lens 207 of the light receiving device 205. The information related to the above relationship or Expression 1 is stored in the memory 3 in advance, and the CPU 4 obtains the distance from the output of the movable distance sensor 1 to the measurement object using the information.
次に、レンズシフト機構について簡単に説明する。図4に、プロジェクタの投射レンズ部分を側面側から見た場合の、縦方向(垂直方向)における投射レンズのシフト状態を模式的に示す。図4において、矢印Aは、投射レンズ12の上方向へのシフトを示し、矢印Bは投射レンズ12の下方向へのシフトを示す。   Next, the lens shift mechanism will be briefly described. FIG. 4 schematically shows a shift state of the projection lens in the vertical direction (vertical direction) when the projection lens portion of the projector is viewed from the side surface side. In FIG. 4, the arrow A indicates the upward shift of the projection lens 12, and the arrow B indicates the downward shift of the projection lens 12.
ダイクロイックプリズム13は、不図示のR用、B用、G用の各液晶パネルからの画像光を合成するものであって、ダイクロイックプリズム13で合成されたRGB画像光は、投射レンズ12によって画像投射用部材上に投射される。投射レンズ12は、不図示のモーターにより、矢印A、B方向への移動が可能とされている。   The dichroic prism 13 synthesizes image light from R, B, and G liquid crystal panels (not shown). The RGB image light synthesized by the dichroic prism 13 is projected by the projection lens 12. It is projected onto the member. The projection lens 12 can be moved in the directions of arrows A and B by a motor (not shown).
投射レンズ12がシフトされていない状態では、ダイクロイックプリズム13からの画像光の投射方向は、投射方向a0となる。投射レンズ12が矢印A方向(上方向)にシフトされた場合は、画像光の投射方向は、投射方向a1となる。投射方向a1は、投射方向a0に比べて上向きとなっている。投射レンズ12が矢印B方向(下方向)にシフトされた場合は、画像光の投射方向は、投射方向a2となる。投射方向a2は、投射方向a0に比べて下向きとなっている。このように投射レンズ12がシフトすると、画像投射用部材上に投射される画像の位置も、そのシフト量に応じてシフトすることになる。   When the projection lens 12 is not shifted, the projection direction of the image light from the dichroic prism 13 is the projection direction a0. When the projection lens 12 is shifted in the direction of arrow A (upward), the projection direction of the image light is the projection direction a1. The projection direction a1 is upward compared to the projection direction a0. When the projection lens 12 is shifted in the direction of arrow B (downward), the projection direction of the image light is the projection direction a2. The projection direction a2 is downward compared to the projection direction a0. When the projection lens 12 is shifted in this way, the position of the image projected on the image projection member is also shifted according to the shift amount.
図5に、レンズシフト機構による投射画像のシフト範囲を模式的に示す。プロジェクタ400は、図4に示したレンズシフト機構を有するプロジェクタである。図5において、矢印Cは、レンズシフト機構による投射画像のシフト範囲を示す。また、投射方向a11は、上方向へのレンズシフトの限界値における投射方向を示し、投射方向a21は、下方向へのレンズシフトの限界値における投射方向を示す。投射画像のシフト範囲(矢印C)は、投射方向a11で投射された画像の中心(中心線B)と投射方向a21で投射された画像の中心(中心線A)との間の距離で与えられる。   FIG. 5 schematically shows the shift range of the projected image by the lens shift mechanism. The projector 400 is a projector having the lens shift mechanism shown in FIG. In FIG. 5, an arrow C indicates a shift range of the projected image by the lens shift mechanism. The projection direction a11 indicates the projection direction at the limit value of the upward lens shift, and the projection direction a21 indicates the projection direction at the limit value of the downward lens shift. The shift range (arrow C) of the projected image is given by the distance between the center (center line B) of the image projected in the projection direction a11 and the center (center line A) of the image projected in the projection direction a21. .
次に、本実施形態のプロジェクタの特徴である、CPU4による投射画像調整処理について具体的に説明する。図6に、その投射画像調整処理の一手順を示す。以下、図1および図6を参照してCPU4の動作を説明する。   Next, the projection image adjustment processing by the CPU 4 that is a feature of the projector according to the present embodiment will be specifically described. FIG. 6 shows one procedure of the projection image adjustment process. Hereinafter, the operation of the CPU 4 will be described with reference to FIGS.
操作者が専用スイッチ9または電源スイッチを押下する、または、プロジェクタの角度を調整すると、その操作をきっかけとして、CPU4が、距離データ取得(ステップ100)、中心位置及びサイズの算出(ステップ101)、投射画像の位置合わせ(ステップ102)、サイズ合わせ(ステップ103)、フォーカス調整(ステップ104)を含む投射画像調整処理を実行する。以下に、具体的な実行手順を述べる。   When the operator depresses the dedicated switch 9 or the power switch or adjusts the angle of the projector, the CPU 4 is triggered by the operation to acquire distance data (step 100), calculate the center position and size (step 101), Projection image adjustment processing including alignment (step 102), size adjustment (step 103), and focus adjustment (step 104) of the projection image is executed. The specific execution procedure is described below.
(1)距離データ取得:
CPU4は、距離センサ制御部2を通じて、上下方向(図2のX方向)および左右方向(図2のY方向)のそれぞれについて、投射レンズの最大画角より大きな所定の角度範囲内で、可動式距離センサ1の角度を段階的に変化させ、それぞれの角度において、可動式距離センサ1の出力から、メモリ3に格納されている、前述のパラメータの関係または近似式に従って、測定対象までの距離データを取得する。測定対象は、所定の角度範囲内に位置する全ての構造体である。
(1) Distance data acquisition:
The CPU 4 is movable through the distance sensor control unit 2 within a predetermined angle range larger than the maximum field angle of the projection lens in each of the vertical direction (X direction in FIG. 2) and the horizontal direction (Y direction in FIG. 2). The distance sensor 1 changes the angle stepwise, and at each angle, the distance data from the output of the movable distance sensor 1 to the object to be measured is stored in the memory 3 according to the aforementioned parameter relationship or approximate expression. To get. The measurement object is all structures positioned within a predetermined angle range.
可動式距離センサ1の角度を変化させる幅を小さくすると、距離の測定精度が高くなるが、取得する距離データの量が膨大になるため、容量の大きなメモリ3を用いる必要があり、その場合、コストが高くなる。反対に、可動式距離センサ1の角度を変化させる幅を大きくすると、容量の小さなメモリ3を用いることができるので、コストを抑えることができるが、距離の測定精度は低下する。測定精度およびコストを考慮して角度の変化幅を決定することが望ましい。   If the width for changing the angle of the movable distance sensor 1 is reduced, the distance measurement accuracy increases. However, since the amount of distance data to be acquired becomes enormous, it is necessary to use a memory 3 having a large capacity. Cost increases. On the contrary, if the width for changing the angle of the movable distance sensor 1 is increased, the memory 3 having a small capacity can be used, so that the cost can be suppressed, but the distance measurement accuracy is lowered. It is desirable to determine the angle change width in consideration of measurement accuracy and cost.
(2)中心位置及びサイズの算出:
CPU4は、ステップ100で得られた距離データに基づいて、投射すべき画像の中心位置およびサイズを算出するとともに、投射画像の縦方向および横方向のどちらを優先するのかを決定する。
(2) Calculation of center position and size:
Based on the distance data obtained in step 100, the CPU 4 calculates the center position and size of the image to be projected, and determines whether to give priority to the vertical direction or the horizontal direction of the projected image.
(2a)上下方向(図2のX方向)の中心位置及び投射可能範囲(サイズ):
図7に、上下方向における可動式距離センサ1の測定範囲を模式的に示す。プロジェクタ400は、図1に示した構成を備える。図7中、網がけが施された領域が画像の投射範囲を示し、円弧状の矢印Aがプロジェクタ400に設けられた可動式距離センサ1の上下方向における測定範囲を示す。
(2a) Center position in the vertical direction (X direction in FIG. 2) and projectable range (size):
FIG. 7 schematically shows the measurement range of the movable distance sensor 1 in the vertical direction. The projector 400 has the configuration shown in FIG. In FIG. 7, the shaded area indicates the image projection range, and the arc-shaped arrow A indicates the measurement range in the vertical direction of the movable distance sensor 1 provided in the projector 400.
プロジェクタ400は、正面にある壁402に画像が投射されるように机405上に設置されている。図7には、プロジェクタ400を側面から見た状態が示されており、投射画像406の上部が天井401の一部にかかっている。可動式距離センサ1の測定範囲Aは、投射画像406の投射範囲を含む範囲であって、画像を投射したい壁402の上下方向における全領域と、この壁402に隣接する、床403および天井401の一部とを含む。   The projector 400 is installed on the desk 405 so that an image is projected onto the wall 402 on the front. FIG. 7 shows a state in which the projector 400 is viewed from the side, and the upper part of the projection image 406 covers a part of the ceiling 401. The measurement range A of the movable distance sensor 1 is a range including the projection range of the projection image 406, and the entire area in the vertical direction of the wall 402 on which the image is to be projected, and the floor 403 and the ceiling 401 adjacent to the wall 402. And part of.
図8に、測定範囲Aにおいて、可動式距離センサ1の角度を段階的に変化させて測定した距離データを示す。図8において、縦軸が測定対象物までの距離を示し、横軸が可動式距離センサ1の上下方向における角度を示す。可動式距離センサ1の角度を70°〜−70°の角度範囲において段階的に変化させた場合の、それぞれの角度における距離データがプロットされている。   FIG. 8 shows distance data measured in the measurement range A by changing the angle of the movable distance sensor 1 stepwise. In FIG. 8, the vertical axis indicates the distance to the measurement object, and the horizontal axis indicates the angle in the vertical direction of the movable distance sensor 1. The distance data at each angle when the angle of the movable distance sensor 1 is changed stepwise in the angle range of 70 ° to −70 ° is plotted.
角度60°、−10°のときに、それぞれピークP1、P2となる。ピークP1は、図7に示した壁402と天井401の境に対応する。ピークP2は、机405の縁(この縁により、投射画像406の下端における投射範囲が制限される)に対応する。可動式距離センサ1の角度が60°から徐々に小さくなると、距離データも、ピークP1から徐々に小さくなり、ポイントa1で最小となる。ポイントa1を過ぎると、距離データは徐々に増加してピークP2に達する。ポイントa1において、プロジェクタ400と壁402の距離が最も近くなる。ピークP1〜P2の範囲(角度60°〜−10°の範囲)が上下方向における画像投射可能な範囲b1(投射可能サイズ)である。ピークP1の角度をφa、ピークP2の角度をφbとすると、縦方向投射位置の中心Cは以下の式で算出することが可能である。   When the angles are 60 ° and −10 °, peaks P1 and P2 are obtained. The peak P1 corresponds to the boundary between the wall 402 and the ceiling 401 shown in FIG. The peak P2 corresponds to the edge of the desk 405 (the edge limits the projection range at the lower end of the projected image 406). When the angle of the movable distance sensor 1 gradually decreases from 60 °, the distance data also gradually decreases from the peak P1, and becomes minimum at the point a1. After the point a1, the distance data gradually increases and reaches the peak P2. At the point a1, the distance between the projector 400 and the wall 402 is the shortest. A range of peaks P1 to P2 (angle of 60 ° to −10 °) is a range b1 (projectable size) in which an image can be projected in the vertical direction. When the angle of the peak P1 is φa and the angle of the peak P2 is φb, the center C of the vertical projection position can be calculated by the following equation.
お、図7に示した状態において、縦方向投射位置の中心Cと壁402の一番近いところであるポイントa1とは、必ずしも一致しない。 Contact name in the state shown in FIG. 7, the most points a1 is close at the longitudinal projection position of the center C and the wall 402 do not necessarily agree.
(2b)左右方向(図2のY方向)の中心位置及び投射可能範囲(サイズ):
図9に、左右方向における可動式距離センサ1の測定範囲を模式的に示す。図9に示す状態は、図7に示した状態をプロジェクタ上面側から見たものである。図9中、円弧状の矢印Bは、プロジェクタ400に設けられた可動式距離センサ1の左右方向における測定範囲を示す。投射画像406の左右の部分がそれぞれ左右の壁404a、404bの一部にかかっている。可動式距離センサ1の測定範囲Bは、投射画像406の投射範囲を含む範囲であって、左右方向における壁402の全領域と、左右の壁404a、404bの一部とを含む。
(2b) Center position in the left-right direction (Y direction in FIG. 2) and projectable range (size):
FIG. 9 schematically shows the measurement range of the movable distance sensor 1 in the left-right direction. The state shown in FIG. 9 is the state shown in FIG. 7 as viewed from the upper surface side of the projector. In FIG. 9, an arc-shaped arrow B indicates a measurement range in the left-right direction of the movable distance sensor 1 provided in the projector 400. The left and right portions of the projection image 406 are respectively applied to parts of the left and right walls 404a and 404b. The measurement range B of the movable distance sensor 1 is a range including the projection range of the projection image 406, and includes the entire region of the wall 402 in the left-right direction and part of the left and right walls 404a, 404b.
図10に、測定範囲Bにおいて、可動式距離センサ1の角度を段階的に変化させて測定した距離データを示す。図10において、縦軸が測定対象物までの距離を示し、横軸が可動式距離センサ1の左右方向における角度を示す。可動式距離センサ1の角度を70°〜−70°の角度範囲において段階的に変化させ、それぞれの角度における距離データがプロットされている。   FIG. 10 shows distance data measured in the measurement range B by changing the angle of the movable distance sensor 1 stepwise. In FIG. 10, the vertical axis indicates the distance to the measurement object, and the horizontal axis indicates the angle in the left-right direction of the movable distance sensor 1. The angle of the movable distance sensor 1 is changed stepwise in the angle range of 70 ° to −70 °, and the distance data at each angle is plotted.
角度40°、−40°のときに、それぞれピークP3、P4となる。ピークP3は、壁402と壁404bの境に対応し、ピークP4は、壁402と壁404aの境に対応する。可動式距離センサ1の角度が40°から徐々に小さくなると、距離データも、ピークP3から徐々に小さくなり、ポイントa2で最小となる。ポイントa2を過ぎると、距離データは徐々に増加してピークP4に達する。ポイントa2において、プロジェクタ400と壁402の距離が最も近くなる。ピークP3〜P4の範囲(角度0°〜−0°の範囲)が左右方向における画像投射可能な範囲b2(投射可能サイズ)である。 When the angles are 40 ° and −40 °, peaks P3 and P4 are obtained, respectively. The peak P3 corresponds to the boundary between the wall 402 and the wall 404b, and the peak P4 corresponds to the boundary between the wall 402 and the wall 404a. When the angle of the movable distance sensor 1 gradually decreases from 40 °, the distance data also gradually decreases from the peak P3 and becomes the minimum at the point a2. After the point a2, the distance data gradually increases and reaches the peak P4. At the point a2, the distance between the projector 400 and the wall 402 is the shortest. In the range of peak P3~P4 (angle 4 0 ° ~- 4 0 range °) which can image projection in the lateral direction ranges b2 (projection can size).
上述の式2を用い、ピークP3の角度をφa、ピークP4の角度をφbとすることで、横方向投射位置の中心Cを算出することが可能である。図9に示した例では、左右の壁404a、404bにほぼ同じ幅だけ投射画像がかかっており、横方向投射位置の中心Cは0となる。この場合は、横方向投射位置の中心と壁402の一番近いところであるポイントa2は一致する。なお、左右の壁にかかる投射画像の幅が異なる場合は、横方向投射位置の中心と壁402の一番近いところのポイントa2は、必ずしも一致しない。   The center C of the lateral projection position can be calculated by using the above-described formula 2 and setting the angle of the peak P3 to φa and the angle of the peak P4 to φb. In the example shown in FIG. 9, projection images are applied to the left and right walls 404a and 404b by substantially the same width, and the center C of the lateral projection position is zero. In this case, the center of the lateral projection position and the point a2 closest to the wall 402 coincide. When the widths of the projection images on the left and right walls are different, the center of the horizontal projection position and the closest point a2 of the wall 402 do not necessarily match.
(3)投射画像の位置合わせ:
CPU4は、ステップ101で取得した、上下方向に関する投射位置中心および投射可能サイズb1と、左右方向に関する投射位置の中心および投射可能サイズb2とに基づいて、レンズシフトにより投射画像の位置を調整する。上下方向における位置調整は、縦レンズシフト制御部6を通じて行われ、左右方向における位置調整は、横レンズシフト制御部7を通じて行われる。図8に示した距離データを用いた位置調整においては、投射画像の中心(図5の中心線A、B)が上下方向に関する投射位置中心(25°)となるように投射レンズが上下方向にシフトされる。図10に示した距離データを用いた位置調整においては、左右方向に関する投射位置中心は0°であるので、レンズシフトは行われない。なお、左右の壁にかかる投射画像の幅が異なる場合は、投射画像の中心が取得した投射位置中心となるように投射レンズが左右方向にシフトされる。位置あわせは、上下方向および左右方向のいずれの方向を先に行ってもよい。
(3) Projection image alignment:
The CPU 4 adjusts the position of the projected image by lens shift based on the projection position center and the projectable size b1 in the vertical direction and the center of the projection position and the projectable size b2 in the horizontal direction acquired in step 101. Position adjustment in the vertical direction is performed through the vertical lens shift control unit 6, and position adjustment in the horizontal direction is performed through the horizontal lens shift control unit 7. In the position adjustment using the distance data shown in FIG. 8, the projection lens is moved in the vertical direction so that the center of the projected image (center lines A and B in FIG. 5) is the projection position center (25 °) in the vertical direction. Shifted. In the position adjustment using the distance data shown in FIG. 10, the center of the projection position with respect to the left-right direction is 0 °, and thus no lens shift is performed. When the widths of the projection images on the left and right walls are different, the projection lens is shifted in the left-right direction so that the center of the projection image is the center of the acquired projection position. The alignment may be performed first in either the vertical direction or the horizontal direction.
(4)サイズ調整:
CPU4は、ズーム制御部8を通じたズーム調整により、中心位置の調整がなされた投射画像のサイズを調整する。サイズ調整においては、まず、上下方向(縦方向)と左右方向(横方向)のいずれの方向を優先するかを決定する。優先する方向を決定する理由を、以下に説明する。
(4) Size adjustment:
The CPU 4 adjusts the size of the projected image whose center position has been adjusted by zoom adjustment through the zoom control unit 8. In the size adjustment, first, it is determined which of the vertical direction (vertical direction) and the horizontal direction (horizontal direction) is given priority. The reason for determining the priority direction will be described below.
図11は、横方向優先でサイズ合わせを行う必要がある画像に対して縦方向優先でサイズ合わせをした場合の投射画像の模式図である。この場合は、投射画像406の両端が左右の壁404a、404bにかかる。図12は、縦方向優先でサイズ合わせを行う必要がある画像に対して横方向優先でサイズ合わせをした場合の投射画像の模式図である。この場合は、投射画像406の上端が天井401にかかる。左右の壁や天井への投射画像のはみ出しが生じないようにするために、サイズ調整を行う際は、横方向および縦方向のうちのいずれの方向を優先するかを決定する必要がある。   FIG. 11 is a schematic diagram of a projected image when size adjustment is performed with priority in the vertical direction with respect to an image that needs size adjustment with priority in the horizontal direction. In this case, both ends of the projection image 406 are applied to the left and right walls 404a and 404b. FIG. 12 is a schematic diagram of a projected image when size adjustment is performed with priority in the horizontal direction with respect to an image that needs to be size adjustment with priority in the vertical direction. In this case, the upper end of the projection image 406 covers the ceiling 401. In order to prevent the projection image from projecting to the left and right walls and the ceiling, it is necessary to determine which of the horizontal direction and the vertical direction is prioritized when performing size adjustment.
優先方向決定処理において、CPU4は、メモリ3に予め格納されている、ズームの度合いと画像の大きさおよび投射距離(投射レンズから画像投射用部材までの距離)に関するレンズ特性情報を利用する。図13に、上下方向におけるレンズ特性情報を説明するための模式図である。図13において、間隔の狭い破線で示したものがワイド時投射画像を示し、間隔の広い破線で示したものがテレ時投射画像を示す。ワイド時において、投射画像の大きさは、投射距離に応じて一定の割合で増加する。同様に、テレ時においても、投射画像の大きさは、投射距離に応じて一定の割合で増加する。メモリ3には、上下方向におけるレンズ特性情報として、そのようなズームの度合い(倍率)と投射画像の大きさおよび投射距離の3つのパラメータに関する関係が格納される。   In the priority direction determination process, the CPU 4 uses lens characteristic information regarding the degree of zoom, the size of the image, and the projection distance (distance from the projection lens to the image projection member) stored in advance in the memory 3. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining lens characteristic information in the vertical direction. In FIG. 13, what is indicated by a broken line with a narrow interval indicates a wide-time projection image, and what is indicated by a broken line with a wide interval indicates a tele-time projection image. At the wide time, the size of the projected image increases at a constant rate according to the projection distance. Similarly, the size of the projected image increases at a constant rate according to the projection distance even during tele. The memory 3 stores, as lens characteristic information in the vertical direction, a relationship regarding three parameters such as the zoom degree (magnification), the size of the projected image, and the projection distance.
図13には示していないが、左右方向においても、ワイド時投射画像およびテレ時投射画像の大きさは、投射距離に応じて一定の割合で増加する。メモリ3には、左右方向におけるにおけるレンズ特性情報として、そのようなズームの度合い(倍率)と投射画像の大きさおよび投射距離の3つのパラメータに関する関係が格納される。   Although not shown in FIG. 13, also in the left-right direction, the size of the wide-time projection image and the tele-time projection image increases at a constant rate according to the projection distance. The memory 3 stores, as lens characteristic information in the left-right direction, a relationship regarding three parameters such as the degree of zoom (magnification), the size of the projected image, and the projection distance.
CPU4は、メモリ3に予め格納されている、上下方向および左右方向に関するレンズ特性情報と、可動式距離センサ1から取得した距離情報から得られる投射距離とから、投射画像の上下方向および左右方向における大きさを計算する。次いで、CPU4は、その計算した上下方向および左右方向における大きさと、ステップ101で取得した、投射可能サイズb1、b2に対応する画像の大きさとを比較する。そして、比較結果から、上下方向および左右方向のそれぞれについて、画像のはみ出しを生じるか否かを判断する。この判断において、投射画像の縦横比(4対3や16対9等)により、投射画像のサイズが上下方向および左右方向で異なることを考慮する。   The CPU 4 uses the lens characteristic information about the vertical direction and the horizontal direction stored in advance in the memory 3 and the projection distance obtained from the distance information acquired from the movable distance sensor 1 in the vertical direction and the horizontal direction of the projection image. Calculate the size. Next, the CPU 4 compares the calculated sizes in the vertical direction and the horizontal direction with the sizes of the images corresponding to the projectable sizes b1 and b2 acquired in step 101. Then, from the comparison result, it is determined whether or not the image protrudes in each of the vertical direction and the horizontal direction. In this determination, it is considered that the size of the projected image differs in the vertical direction and the horizontal direction depending on the aspect ratio (4: 3, 16: 9, etc.) of the projected image.
上下方向および左右方向のいずれかの方向で画像のはみ出しが生じる場合は、CPU4は、そのはみ出しを生じる方向を優先して画像のサイズ調整を行う。上下方向および左右方向のいずれもはみ出しを生じない場合は、画像のサイズ調整は行われない(この場合は、位置の調整のみが行われることになる)。上下方向および左右方向ともにはみ出しを生じた場合は、予め設定された方向、または、はみ出しの量の多い方向を優先する。   If the image protrudes in either the vertical direction or the horizontal direction, the CPU 4 adjusts the image size by giving priority to the direction in which the protrusion occurs. If neither the vertical direction nor the horizontal direction protrudes, the image size is not adjusted (in this case, only the position is adjusted). When protrusions occur in both the vertical direction and the horizontal direction, priority is given to a preset direction or a direction with a large amount of protrusion.
可動式距離センサ1からの距離データには、センサの角度情報と距離情報とが含まれており、CPU4は、これら情報に基づいて、以下の式3により、投射サイズを計算する。   The distance data from the movable distance sensor 1 includes sensor angle information and distance information, and the CPU 4 calculates the projection size according to the following expression 3 based on these information.
こで、θは優先方向における投射可能な範囲の角度(図8のb1や図10のb2)である。 In here, theta is the angle range of possible projection in the preferential direction (b2 in b1 and 10 of FIG. 8).
例えば、ステップ100で、図8に示した距離データを取得した場合で、上下方向を優先してサイズ合わせを行う場合は、次のようにして投射サイズが算出される。投射可能サイズb1は60°から−10°の角度範囲であることから角度θは70°とされる。また、ステップ102で、センター合わせがなされた状態であるので、投射センター距離は、ポイントa1における距離とされる。これらの角度θ(=70°)および投射センター距離を上記式3に代入することで、上下方向における投射サイズを算出する。そして、CPU4は、投射画像の上下方向におけるサイズがその算出した投射サイズになるように、ズーム制御部8を通じてズーム処理を実行する。   For example, when the distance data shown in FIG. 8 is acquired in step 100 and the size adjustment is performed with priority in the vertical direction, the projection size is calculated as follows. Since the projectable size b1 is in the angle range of 60 ° to −10 °, the angle θ is set to 70 °. Further, since the center alignment is performed in step 102, the projection center distance is the distance at the point a1. By substituting these angles θ (= 70 °) and the projection center distance into the above equation 3, the projection size in the vertical direction is calculated. Then, the CPU 4 executes zoom processing through the zoom control unit 8 so that the size of the projected image in the vertical direction becomes the calculated projection size.
また、ステップ100で、図10に示した距離データを取得した場合で、左右方向を優先してサイズ合わせを行う場合は、次のようにして投射サイズが算出される。投射可能サイズb2は40°から−40°の角度範囲であることから、角度θは80°とされる。また、ステップ102で、センター合わせがなされた状態であるので、投射センター距離は、ポイントa2における距離とされる。これらの角度θ(=80°)および投射センター距離を上記式3に代入することで左右方向における投射サイズを算出する。そして、CPU4は、投射画像の左右方向におけるサイズがその算出した投射サイズになるように、ズーム制御部8を通じてズーム処理を実行する。   When the distance data shown in FIG. 10 is acquired in step 100 and size adjustment is performed with priority in the left-right direction, the projection size is calculated as follows. Since the projectable size b2 is in the angle range of 40 ° to −40 °, the angle θ is set to 80 °. In step 102, since the center is adjusted, the projection center distance is the distance at the point a2. The projection size in the left-right direction is calculated by substituting these angles θ (= 80 °) and the projection center distance into Equation 3 above. Then, the CPU 4 executes zoom processing through the zoom control unit 8 so that the size of the projected image in the left-right direction becomes the calculated projection size.
なお、式3を用いた演算処理は、CPU4への負荷が高い。CPU4への負荷を軽減するために、例えば、可動式距離センサ1の角度を変化させるステップ幅を5°として、それぞれの角度における距離と投射サイズの関係を予め求め、その求めた関係(テーブル情報)をメモリ3に格納しておいてもよい。この場合は、CPU4は、メモリ3に格納されているテーブル情報に従って、投射サイズを取得する。   In addition, the calculation process using Formula 3 has a high load on the CPU 4. In order to reduce the load on the CPU 4, for example, the step width for changing the angle of the movable distance sensor 1 is set to 5 °, and the relationship between the distance and the projection size at each angle is obtained in advance, and the obtained relationship (table information ) May be stored in the memory 3. In this case, the CPU 4 acquires the projection size according to the table information stored in the memory 3.
また、上述したレンズ特性情報のパラメータである最小投射画像(テレ時投射画像)および最大投射画像(ワイド時投射画像)のサイズは、プロジェクタの機種により異なる。このため、レンズ特性情報は、プロジェクタの機種毎に取得する必要がある。   Further, the sizes of the minimum projection image (television projection image) and the maximum projection image (wide projection image), which are the parameters of the lens characteristic information described above, vary depending on the projector model. For this reason, it is necessary to acquire lens characteristic information for each projector model.
(5)フォーカス調整:
CPU4は、フォーカス制御部5を通じて、ステップ103で投射サイズの調整がなされた画像のフォーカスを調整する。投射センター位置は縦レンズシフト・横レンズシフトにより判明しており、かつ、投射センター位置までの距離も既に取得しているので、CPU4は、これら情報に基づいてフォーカス制御部5によるフォーカス調整を制御する。
(5) Focus adjustment:
The CPU 4 adjusts the focus of the image whose projection size has been adjusted in step 103 through the focus control unit 5. Since the projection center position is known by the vertical lens shift and the horizontal lens shift, and the distance to the projection center position has already been acquired, the CPU 4 controls the focus adjustment by the focus control unit 5 based on the information. To do.
図14に、フォーカス調整後の投射画像の状態を示す。図14の状態では、投射画像406は、天井401や左右の壁404a、404b、さらには机405の縁に、その画像の一部がかかることがなく、壁402上に投射されている。   FIG. 14 shows the state of the projected image after focus adjustment. In the state of FIG. 14, the projected image 406 is projected on the wall 402 without a part of the image being applied to the ceiling 401, the left and right walls 404 a and 404 b, and the edge of the desk 405.
なお、ズーム率を変化させると、フォーカスを再調整する必要がある場合と、ズーム率を変化させてもフォーカスの再調整が必要ない場合がある。前者の場合は、図6に示した処理をそのまま適用することができる。後者の場合は、図6に示した処理において、ステップ103とステップ104の処理を入れ替えることで適用可能となる。   Note that when the zoom rate is changed, there is a case where the focus needs to be readjusted, and there is a case where the focus does not need to be readjusted even when the zoom rate is changed. In the former case, the processing shown in FIG. 6 can be applied as it is. In the latter case, the processing shown in FIG. 6 can be applied by replacing the processing of step 103 and step 104.
以上説明した本実施形態のプロジェクタによれば、画像を構造体である壁402に投射する場合、所定の角度範囲内には、壁402全体と他の構造体(天井401、左右の壁404a、404b、床403、机405など)の一部が位置する。これら壁402と他の構造体は、可動式距離センサにより距離を測定すべき測定対象である。   According to the projector of the present embodiment described above, when an image is projected onto the wall 402 as a structure, the entire wall 402 and other structures (ceiling 401, left and right walls 404a, 404b, floor 403, desk 405, etc.) are partly located. These walls 402 and other structures are measurement objects whose distances should be measured by a movable distance sensor.
可動式距離センサ1による距離の測定は、上下方向および左右方向のそれぞれについて行われる。ここで、上下方向は、投射画像を縦方向(垂直方向)に横断する方向であり、左右方向は、投射画像を横方向(水平方向)に横断する方向である。可動式距離センサ1では、上下方向において、所定の角度範囲内で角度が段階的に切り替えられ、各角度において、測定対象との距離が測定される。同様に、左右方向において、所定の角度範囲内で角度が段階的に切り替えられ、各角度において、測定対象との距離が測定される。各角度における距離の測定において、壁402と他の構造体との境は、距離データのピーク値として現れる。すなわち、上下方向については、壁402と天井401の境および机405の縁(または、壁402と床403の境)が距離データのピーク値として現れ、左右方向については、壁402と左右の壁404a、404bとの境界が距離データのピーク値として現れる。したがって、これらピーク値に基づいて、上下方向に関する、画像を壁402に投射可能な第1の角度範囲と、左右方向に関する、画像を壁402に投射可能な第2の角度範囲とを算出することができる。こうして算出した第1および第2の角度範囲に基づいて投射画像のサイズを調整する。   The distance measurement by the movable distance sensor 1 is performed in each of the vertical direction and the horizontal direction. Here, the vertical direction is a direction that traverses the projection image in the vertical direction (vertical direction), and the left-right direction is a direction that traverses the projection image in the horizontal direction (horizontal direction). In the movable distance sensor 1, the angle is switched stepwise within a predetermined angle range in the vertical direction, and the distance to the measurement object is measured at each angle. Similarly, in the left-right direction, the angle is switched stepwise within a predetermined angle range, and the distance to the measurement object is measured at each angle. In measuring the distance at each angle, the boundary between the wall 402 and another structure appears as a peak value of the distance data. That is, in the vertical direction, the boundary between the wall 402 and the ceiling 401 and the edge of the desk 405 (or the boundary between the wall 402 and the floor 403) appear as peak values of the distance data, and in the horizontal direction, the wall 402 and the left and right walls The boundary between 404a and 404b appears as a peak value of the distance data. Therefore, based on these peak values, a first angle range that can project an image on the wall 402 in the up-down direction and a second angle range that can project an image on the wall 402 in the left-right direction are calculated. Can do. The size of the projection image is adjusted based on the first and second angle ranges thus calculated.
また、上記の各角度における距離の測定において、壁402の中心位置は、上下方向において、第1の角度範囲内の距離データの最小値として現れ、左右方向において、第2の角度範囲内の距離データの最小値として現れる。したがって、これら最小値に基づいて、上下左右方向に関する壁402の中心位置を示す第1および第2の角度を算出することができる。こうして算出した第1および第2の角度に基づいて投射画像の位置を調整する。   In the measurement of the distance at each angle, the center position of the wall 402 appears as the minimum value of the distance data in the first angle range in the vertical direction, and the distance in the second angle range in the left-right direction. Appears as the minimum value of the data. Therefore, based on these minimum values, the first and second angles indicating the center position of the wall 402 in the vertical and horizontal directions can be calculated. The position of the projection image is adjusted based on the first and second angles calculated in this way.
本実施形態のプロジェクタにおいては、第1および第2の角度範囲に基づいて投射画像のサイズが自動的に調整され、第1および第2の角度に基づいて投射画像の位置が自動的に調整されることで、画像は、壁402上の中心位置を基準に、投射可能な範囲内に投射されることになる。よって、投射画像の一部が、天井や左右の壁、机の縁などにかかることはない。また、使用者が手動でそのような調整を行う必要もない。したがって、良好な画像表示を提供することができ、手動による調整の煩わしさを解消することができる。   In the projector of this embodiment, the size of the projection image is automatically adjusted based on the first and second angle ranges, and the position of the projection image is automatically adjusted based on the first and second angles. Thus, the image is projected within a projectable range with reference to the center position on the wall 402. Therefore, a part of the projection image does not cover the ceiling, the left and right walls, the edge of the desk, or the like. Also, there is no need for the user to make such adjustments manually. Therefore, a good image display can be provided, and the troublesome manual adjustment can be eliminated.
以上説明したプロジェクタは、本発明の一例であり、その構成および動作は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。   The projector described above is an example of the present invention, and the configuration and operation thereof can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
本発明は、投射レンズによって画像が壁などの構造体上に投射されるプロジェクタ全般に適用することができる。   The present invention can be applied to all projectors in which an image is projected onto a structure such as a wall by a projection lens.
本発明の一実施形態であるプロジェクタの主要部の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a projector that is an embodiment of the present invention. FIG. 図1に示す可動式距離センサの可動部の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the movable part of the movable distance sensor shown in FIG. 図2に示す距離センサ部の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the distance sensor part shown in FIG. 投射レンズのレンズシフト機構を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the lens shift mechanism of a projection lens. レンズシフト機構による投射画像のシフト範囲を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the shift range of the projection image by a lens shift mechanism. 図1に示すプロジェクタにおいて行われる投射画像調整処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the projection image adjustment process performed in the projector shown in FIG. 図1に示す可動式距離センサの上下方向における測定範囲を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measurement range in the up-down direction of the movable distance sensor shown in FIG. 図7に示す上下方向の測定範囲において可動式距離センサの角度を段階的に変化させて測定した場合の距離データを示す図である。It is a figure which shows the distance data at the time of measuring by changing the angle of a movable distance sensor in steps in the up-down direction measurement range shown in FIG. 図1に示す可動式距離センサの左右方向における測定範囲を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measurement range in the left-right direction of the movable distance sensor shown in FIG. 図9に示す左右方向の測定範囲において可動式距離センサの角度を段階的に変化させて測定した場合の距離データを示す図である。It is a figure which shows the distance data at the time of measuring by changing the angle of a movable distance sensor in steps in the measurement range of the left-right direction shown in FIG. 横方向優先でサイズ合わせを行う必要がある画像に対して縦方向優先でサイズ合わせをした場合の投射画像の模式図である。It is a schematic diagram of a projected image when size adjustment is performed with priority in the vertical direction with respect to an image that needs to be size adjustment with priority in the horizontal direction. 縦方向優先でサイズ合わせを行う必要がある画像に対して横方向優先でサイズ合わせをした場合の投射画像の模式図である。It is a schematic diagram of a projection image when size adjustment is performed with priority in the horizontal direction with respect to an image that needs to be size adjustment with priority in the vertical direction. 上下方向におけるレンズ特性情報を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the lens characteristic information in an up-down direction. 図1に示すプロジェクタの投射画像の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the projection image of the projector shown in FIG. 一般的なプロジェクタにより投射された画像の表示状態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the display state of the image projected with the general projector.
符号の説明Explanation of symbols
1 可動式距離センサ
2 距離センサ制御部
3 メモリ
4 CPU
5 フォーカス制御部
6 縦レンズシフト制御部
7 横レンズシフト制御部
8 ズーム制御部
9 専用スイッチ
10 電源スイッチ
11 加速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable distance sensor 2 Distance sensor control part 3 Memory 4 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Focus control part 6 Vertical lens shift control part 7 Horizontal lens shift control part 8 Zoom control part 9 Dedicated switch 10 Power switch 11 Acceleration sensor

Claims (9)

  1. 画角の調整が可能な投射レンズを有するプロジェクタであって、
    前記投射レンズをその光軸と交差する方向にシフトするレンズシフト制御部と、
    前記投射レンズの画角を調整するズーム制御部と、
    第1の方向および該第1の方向と交差する第2の方向のそれぞれについて、前記投射レンズの最大画角より大きな所定の角度範囲内で測定対象までの距離を測定可能な可動式距離センサと、
    前記投射レンズによって構造体上に投射される画像の位置およびサイズを、前記レンズシフト制御部およびズーム制御部を通じて調整する制御部と、を有し、
    前記可動式距離センサは、前記制御部による制御に応じて、前記第1および第2の方向のそれぞれについて、前記所定の角度範囲内での測定角度を段階的に切り替えて測定を行い、
    前記制御部は、
    前記第1および第2の方向のそれぞれについて、前記可動式距離センサから供給されるそれぞれの角度における距離情報を含む距離データを取得し、
    前記第1の方向の前記距離データにおける、距離が最大となる角度と該角度の次に距離が最大となる角度とに基づいて、前記第1の方向に関して、前記画像を前記構造体上に投射可能な第1の角度範囲を取得し
    前記第2の方向の前記距離データにおける、距離が最大となる角度と該角度の次に距離が最大となる角度とに基づいて、前記第2の方向に関して、前記画像を前記構造体上に投射可能な第2の角度範囲を取得し
    前記第1の角度範囲の中間の値である第1の角度と前記第2の角度範囲の中間の値である第2の角度とに基づいて前記画像の位置を調整し、前記第1および第2の角度範囲に基づいて前記画像のサイズを調整する、ことを特徴とするプロジェクタ。
    A projector having a projection lens capable of adjusting the angle of view,
    A lens shift controller that shifts the projection lens in a direction intersecting the optical axis;
    A zoom control unit for adjusting the angle of view of the projection lens;
    A movable distance sensor capable of measuring a distance to a measurement object within a predetermined angle range larger than a maximum field angle of the projection lens for each of a first direction and a second direction intersecting the first direction; ,
    A control unit that adjusts the position and size of the image projected on the structure by the projection lens through the lens shift control unit and the zoom control unit, and
    The movable distance sensor performs measurement by gradually switching the measurement angle within the predetermined angle range for each of the first and second directions in accordance with control by the control unit,
    The controller is
    Obtaining distance data including distance information at each angle supplied from the movable distance sensor for each of the first and second directions ;
    The image is projected onto the structure with respect to the first direction on the basis of an angle at which the distance is maximum and an angle at which the distance is maximum next to the angle in the distance data in the first direction. get the first angle range as possible,
    The image is projected onto the structure with respect to the second direction based on the angle with the maximum distance and the angle with the maximum distance next to the angle in the distance data in the second direction. get the second angular extent possible
    Adjusting the position of the image based on the second angle is an intermediate value of the first angle and the second angle range is an intermediate value of the first angle range, the first and second A projector, wherein the size of the image is adjusted based on an angle range of 2.
  2. 前記制御部は、前記第1および第2の方向の一方において、前記画像の一部が他の構造体上に投射される場合に、該方向を優先して、前記画像のサイズを調整する、請求項1に記載のプロジェクタ。   In one of the first and second directions, the control unit adjusts the size of the image in preference to the direction when a part of the image is projected onto another structure. The projector according to claim 1.
  3. 前記制御部は、前記第1および第2の方向のそれぞれにおいて、前記画像の一部が他の構造体上に投射される場合に、前記第1および第2の方向のうちの、予め設定した方向を優先して、前記画像のサイズを調整する、請求項1に記載のプロジェクタ。   The control unit sets in advance one of the first and second directions when a part of the image is projected onto another structure in each of the first and second directions. The projector according to claim 1, wherein the size of the image is adjusted with priority on a direction.
  4. 前記制御部は、前記第1および第2の方向のそれぞれにおいて、前記画像の一部が他の構造体上に投射される場合に、前記第1および第2の方向のうち、前記他の構造体上に投射された画像部分の幅が大きな方を優先して、前記画像のサイズを調整する、請求項1に記載のプロジェクタ。   In the first and second directions, when the part of the image is projected onto another structure in the first and second directions, the control unit includes the other structure out of the first and second directions. The projector according to claim 1, wherein the size of the image is adjusted with priority given to a larger width of the image portion projected onto the body.
  5. 前記投射レンズを構成するズームレンズの特性情報として、ズーム倍率、投射距離、および投射画像の大きさの関係が予め格納されるメモリをさらに有し、
    前記制御部は、前記メモリに格納された特性情報を参照し、前記可動式距離センサから供給される、前記第1および第2の角度における距離情報に基づいて、前記構造体上に投射される投射画像の大きさを算出し、該投射画像の大きさと前記第1および第2の角度範囲から得られる前記第1および第2の方向の画像の大きさとを比較し、該比較結果に基づいて、前記第1および第2の方向における画像の前記他の構造体上へのはみ出しを判断する、請求項2から4のいずれか1項に記載のプロジェクタ。
    As the zoom lens characteristic information constituting the projection lens, the zoom lens, the projection distance, and a memory in which the relationship between the projection image sizes is stored in advance,
    The control unit refers to the characteristic information stored in the memory and is projected onto the structure based on the distance information at the first and second angles supplied from the movable distance sensor. The size of the projected image is calculated, the size of the projected image is compared with the size of the images in the first and second directions obtained from the first and second angle ranges, and based on the comparison result 5. The projector according to claim 2, wherein the projection in the first and second directions is determined to protrude from the other structure. 6.
  6. 前記投射レンズを構成するフォーカスレンズを移動して前記投射画像のフォーカスを調整するフォーカス制御部をさらに有し、
    前記制御部は、前記フォーカス制御部を通じて、前記可動式距離センサから供給される、前記第1および第2の角度における距離情報に基づいて、位置およびサイズの調整を施した前記画像のフォーカス調整を行う、請求項1からのいずれか1項に記載のプロジェクタ。
    A focus control unit that adjusts the focus of the projection image by moving a focus lens constituting the projection lens;
    The control unit adjusts the focus of the image after adjusting the position and size based on the distance information at the first and second angles supplied from the movable distance sensor through the focus control unit. performed, the projector according to any one of claims 1 to 5.
  7. 前記プロジェクタに加わる加速度を検出する加速度センサを、さらに有し、  An acceleration sensor for detecting an acceleration applied to the projector;
    前記制御部は、前記加速度センサの出力に基づいて、前記プロジェクタの投射角度の調整作業の終了タイミングを検知し、該終了タイミングで、前記画像の位置およびサイズの調整を行う、請求項1から6のいずれか1項に記載のプロジェクタ。  The control unit detects an end timing of an adjustment operation of a projection angle of the projector based on an output of the acceleration sensor, and adjusts the position and size of the image at the end timing. The projector according to any one of the above.
  8. 前記プロジェクタの電源をオンオフするための電源スイッチを、さらに有し、  A power switch for turning on and off the projector;
    前記制御部は、前記電源スイッチがオンされたタイミングで、前記画像の位置およびサイズの調整を行う、請求項1から6のいずれか1項に記載のプロジェクタ。  The projector according to claim 1, wherein the control unit adjusts a position and a size of the image at a timing when the power switch is turned on.
  9. 画角の調整が可能な投射レンズを有するプロジェクタの投射画像調整方法であって、
    第1の方向および該第1の方向と交差する第2の方向のそれぞれについて、前記投射レンズの最大画角より大きな所定の角度範囲内で、距離センサの角度を段階的に切り替えて測定対象までの距離を測定するステップと、
    前記第1および第2の方向のそれぞれについて、前記距離センサにて取得したそれぞれの角度における距離情報を含む距離データを取得し、該第1の方向の距離データにおける、距離が最大となる角度と該角度の次に距離が最大となる角度とに基づいて、前記第1の方向に関して、画像を構造体上に投射可能な第1の角度範囲を取得し、該第2の方向の距離データにおける、距離が最大となる角度と該角度の次に距離が最大となる角度とに基づいて、前記第2の方向に関して、前記画像を前記構造体上に投射可能な第2の角度範囲を取得するステップと、
    前記第1の角度範囲の中間の値である第1の角度と前記第2の角度範囲の中間の値である第2の角度とに基づいて、前記投射レンズをその光軸と交差する方向にシフトし、前記構造体上に投射される投射画像の位置を調整するステップと、
    記第1および第2の角度範囲に基づいて、前記投射レンズの画角を調整し、前記構造体上に投射される投射画像のサイズを調整するステップと、を有する、投射画像調整方法。
    A projection image adjustment method for a projector having a projection lens capable of adjusting the angle of view,
    For each of the first direction and the second direction that intersects the first direction, the angle of the distance sensor is switched stepwise within a predetermined angle range that is larger than the maximum angle of view of the projection lens, until the object to be measured Measuring the distance of
    For each of the first and second directions, distance data including distance information at each angle acquired by the distance sensor is acquired, and an angle at which the distance is maximum in the distance data in the first direction is obtained. Based on the angle having the maximum distance after the angle, a first angle range capable of projecting an image on the structure is obtained with respect to the first direction, and the distance data in the second direction is obtained. Obtaining a second range of angles capable of projecting the image on the structure with respect to the second direction based on an angle at which the distance is maximum and an angle at which the distance is maximum next to the angle. Steps,
    Based on a first angle that is an intermediate value in the first angle range and a second angle that is an intermediate value in the second angle range , the projection lens is set in a direction intersecting the optical axis. Shifting and adjusting the position of the projected image projected onto the structure;
    Before SL based on the first and second angle range, the adjusting the angle of the projection lens, and a step of adjusting the size of the projection image projected onto the structure, the projection image adjustment method.
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