JP2005333460A - 画像投影表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な調整機構を構成することなく設置時の面倒な調整作業を省略できる画像投影表示装置を提供する。
【解決手段】入力された調整用画像データに基づいた画像を表示する表示デバイス１８−１と、表示デバイス１８−１が表示した画像をスクリーン１７に対して投影する投影光学系２１と、画像の投影光のうち、スクリーン面で反射する光量を検出する光量センサ１５と、光量センサ１５が検出する光量に基づいて、投影光学系２１が投影する画像を制御するシステム制御部１０と、を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像投影表示装置に関するものである。

昨今、パーソナルコンピュータ、ＬＡＮシステムの普及によりオフィス環境が急速に電子化されてきている。それに伴って、電子ディスプレイの大画面化やプレゼンテーション資料を簡便に作成編集できるソフトフェアの普及などが加わり、会議でのプレゼンテーションをパーソナルコンピュータと電子ディスプレイを使って行なう場面が日常的になりつつある。

また、会議の場において、従来のホワイトボードに手書きで書き込むのではなく、パーソナルコンピュータに文字や図を直接入力し、それを同時に表示して参加メンバーが情報を共有しながら会議を進める形態も多くなってきている。

一方、家庭においてもＣＲＴ、ＰＤＰ、液晶ディスプレイの大画面化が進み始め、ホームシアターなどの大画面の表示装置を使って映像を楽しむと言う欲求も高まりつつある。

表示装置として、ＰＤＰ、液晶ディスプレイは薄型大画面が魅力的ではあるが、画面サイズの大型化を求めれば求めるほど装置サイズは必然的に大きくなり、設置場所も選ばざるを得なくなる。当然、表示サイズに比例してコストも高くなると言うのが現状である。それらに比べ、光源を表示デバイスで変調して画像を投影するプロジェクターは、装置サイズが小さい割には大画面を容易に作り出すことが可能であり、設置場所も柔軟に選べると言う利点を有し、その需要が拡大しつつある。

プロジェクターは装置の設置場所が柔軟に選べる反面、スクリーンに対して投影画像が適性になるように設置時に調整する必要がある。そのため自動的に投影画像が水平になるような水平バランス機構を装置内に備えたり、特開平５−４５７２７号公報のように投影画面からの反射光を検出し、その検出量を操作者が観察しながらスクリーン位置を調整するなどの工夫がなされている。この検出量の観察は、その検出量に応じてＬＥＤなどの発光手段の発光量が制御されるようなっており、発光手段の発光量が最大になったとき、即ちスクリーンからの反射光が最大に検出されたとき、スクリーン位置が最適な状態になっているという前提に基づいて投影画像の位置調整を行おうとしている。
特開平５−４５７２７号公報

プロジェクターの投影画像をスクリーン面に対して適性な位置、サイズ、形状になるように自動または半自動で調整できるようにしたいという欲求は高い。とりわけスクリーンとプロジェクターが固定設置タイプではないフロントプロジェクターにおいては、使用するたびに利用者が上記調整を強いられるので、面倒な設置作業を伴うという課題がある。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、単純な光量検出機構により投影画像のスクリーンからの反射光を検出することによって、スクリーン面に対して投影画像が適切な関係になるように自動調整ができる画像投影表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、画像投影表示装置であって、入力された調整用画像データに基づいた画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスが表示した画像をスクリーンに対して投影する投影光学手段と、前記画像の投影光のうち、前記スクリーン面で反射する光量を検出する光量センサと、前記光量センサが検出する光量に基づいて、前記投影光学手段が投影する画像を制御する投影画像制御手段と、を具備する。

また、第２の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記投影画像調整手段は、前記光量センサが検出する光量が最大値となるように前記投影光学手段が投影する画像を制御する。

また、第３の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記表示デバイスの表示面と前記光量センサの検出面とは光学的に共役な関係にある。

また、第４の発明は、第３の発明に係る画像投影表示装置において、前記表示デバイスと前記投影光学手段間、かつ前記光量センサと前記投影光学手段間の光路に設けられた移動可能なミラーを更に有し、前記移動可能なミラーは、全反射部とハーフミラー部を備え、前記光量センサが少なくとも前記スクリーン面で反射する光量を検出するときに、前記移動可能なミラーのハーフミラー部は前記光路上に移動する。

また、第５の発明は、第２の発明に係る画像投影表示装置において、前記投影画像調整手段は、前記光量センサが検出する光量が最大値となるように前記投影光学手段が投影する画像の位置を制御する。

また、第６の発明は、第５の発明に係る画像投影表示装置において、前記投影画像調整手段は、前記画像投影表示装置の載置面と平行な軸および垂直な軸の２軸に対して、前記投影光学手段が投影する画像の位置を移動し、この移動中に前記光量センサが検出する光量のうち所定値以上の光量分布の略中心位置での光量値を最大値とすると共に、前記２軸における略中心位置に前記投影光学手段が投影する画像の中心位置が一致するように制御する。

また、第７の発明は、第６の発明に係る画像投影表示装置において、前記画像投影表示装置を載置する際、載置面に接し基準位置となる基準位置保持部材と、前記基準位置に対する画像投影表示装置の位置を移動する移動車輪と、前記移動車輪と画像投影表示装置筐体との距離を制御する車輪保持アームとを更に有し、前記投影画像調整手段は、前記求めた位置に画像が投影されるように前記移動車輪および車輪保持アームを制御する。

また、第８の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記投影画像調整手段は、前記投影光学手段が投影する画像のズーム量を変動させ、このズーム量変動中に前記光量センサが検出する光量カーブのうち一定光量から光量が低下する屈曲点近傍の光量を最大光量とし、この最大光量に対応するズーム量となるように前記投影光学手段を制御する。

また、第９の発明は、第８の発明に係る画像投影表示装置において、前記屈曲点近傍とは、前記光量カーブの屈曲点から所定量（投影サイズの適正範囲）分、検出光量値が高い方へシフトしたズーム量位置である。

また、第１０の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記投影画像調整手段には、前記入力された調整用画像データに基づく画像の形状歪を調整する画像歪調整手段を有し、前記画像歪調整手段は、前記投影光学手段が投影する画像の形状歪の調整量を変動させ、この調整量変動中に前記光量センサが検出する光量カーブのうち一定光量から光量が低下する屈曲点近傍の光量を最大光量とし、この最大光量に対応する形状歪の調整量となるように前記画像歪調整手段を制御する。

また、第１１の発明は、第１０の発明に係る画像投影表示装置において、前記画像歪調整手段は、前記投影光学手段が投影する画像を構成する４辺について画像の形状歪の調整量を順次制御する。

また、第１２の発明は、第１１の発明に係る画像投影表示装置において、前記投影画像調整手段は、前記光量センサが検出する光量が最大値となるように前記投影光学手段が投影する画像を制御するにあたって、まず画像の位置を調整し、次に画像のズーム量を調整し、最後に画像の形状歪を調整する。

また、第１３の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記光量センサは、前記スクリーン面で反射する光量のうち、前記スクリーンの４辺に対応する領域からの反射光量を検出する４つのラインセンサからなる。

本発明によれば、投影画像のスクリーン反射光量を検出するという単純な方法により、投影画像の調整が可能となるため、複雑な調整機構を用いることなく設置時の面倒な調整作業を省略することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、例えばプロジェクタのような画像投影表示装置において、投影画像のスクリーン面における全反射光量を光量センサにより検出し、検出した光量に基づいて投影画像がスクリーン面に最適に収まる位置、サイズ、形状歪の自動調整を可能にすることを特徴とする。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像投影表示装置の構成を示す図である。図１において、反射面としてのスクリーン１７に投影するための投影画像を生成する投影画像生成部１８は、ＬＥＤ光源１８−４と、ＮＡ変換光学素子１８−３と、マルチＰＢＳ(Polarizing Beam Splitter)等で実現される偏光変換素子１８−２と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＤＭＤ(Digital Micromirror Device:登録商標)等で実現される表示デバイス１８−１とを備える。

投影画像生成部１８からの投影画像（投影光）２２をスクリーン１７上に投影可能な位置に投影光学系２１が配置されている。さらに、スクリーン１７からの反射光１６を投影光学系２１を介して検出可能な位置に光量センサ１５が光吸収材１４と共に並置されている。光量センサ１５は、スクリーン１７から反射されるすべての反射光を検出可能である。表示デバイス１８−１の表示面とスクリーン１７の反射面とは光学的に共役関係にある。

表示デバイス１８−１と投影光学系２１間、かつ光量センサ１５と投影光学系２１間の光路には、移動可能なスライドミラー１３が配置されている。このスライドミラー１３は、ハーフミラー１３−１と高能率反射ミラー１３−２とから構成される。

スライドミラー１３は、調整モード時に光量センサ１５がスクリーン１７からの反射光を検出するときにはスライドミラー１３のハーフミラー１３−１が前記光路上に移動（状態Ａ）し、表示デバイス１８−１からの投影画像２２をスクリーン１７に投影するときには、スライドミラー１３の高能率反射ミラー１３−２が前記光路上に移動（状態Ｂ）するようにその動作が制御される。なお、スライドミラー１３は単体であるが、図１では、スライドミラー１３がＡ、Ｂの２つの状態をとることが可能であることを示すためにそれぞれの状態にあるスライドミラーを図示している。また、ここでは投影画像２２及びスクリーン反射光１６ともに主要光線のみを記述している。

スライドミラー１３はミラー駆動部１１により、光量センサ１５は光量センサ駆動制御部１２により、投影画像生成部１８は投影駆動制御部１９により、投影光学系２１は投影光学系駆動制御部２０により駆動される。また、ミラー駆動部１１、光量センサ駆動制御部１２、投影駆動制御部１９、投影光学系駆動制御部２０はそれぞれシステム制御部１０によりその動作が制御される。

図２は、図１で説明した画像投影表示装置の機能ブロック図である。図２において、操作者が後述する調整モードの指示を与えるために調整モード切替指示部３１が設けられている。また、調整用画像データを蓄積するための調整用画像データ蓄積部３３が設けられている。調整モードの詳細については後述する。

画像データ入力部３０に入力された画像データは画像データ記憶部３２にいったん記憶される。投影データ処理部３４は、画像データを読み出し、これを投影用データとするために解像度を合わせたり、スケーリングなどの画像処理を行う。投影画像生成部１８は投影駆動制御部１９の制御のもとに投影画像を生成する。

画像データ入力部３０、画像データ記憶部３２、投影データ処理部３４、投影駆動制御部１９はそれぞれシステム制御部１０によりその動作が制御される。

スライドミラー１３、光量センサ１５、投影光学系２１については図１で説明したとおりである。姿勢制御部３５は装置本体を動かして投影画像の水平移動、回転動作を制御可能であり、そのために、回転モータＣ及びそれを制御する左右移動駆動制御部３５−１と、回転モータＲ及びそれを制御する右側上下駆動制御部３５−２と、回転モータＬ及びそれを制御する左側上下駆動制御部３５−３とを備えている。

図３は、投影画像の位置、サイズ、歪、回転の調整等を含む投影画像の調整を行う調整モードの基本動作を説明するためのフローチャートである。まず、操作者が調整モード切替指示部３１により調整モードを選択して調整動作の開始を指示する（ステップＳ１）。次に、システム制御部１０は、調整動作開始の指示を受けると、ミラー駆動部１１に命令してスライドミラー１３を状態Ａにセットする（ステップＳ２）。次に、システム制御部１０は、調整用画像データ蓄積部３３から画像データを読み取り、投影駆動制御部１９に入力する（ステップＳ３）。次に、投影駆動制御部１９は、入力された画像データを投影画像生成部１８に対して出力する。投影画像生成部１８は画像データから投影画像を生成してスクリーン１７に出力する（ステップＳ４）。次に、システム制御部１０は、調整モードが位置調整か否かを判断し（ステップＳ５）、ＹＥＳの場合、システム制御部１０は、位置制御モードの処理を実行して（ステップＳ６）、その後、ステップＳ１１に移行する。

一方、ステップＳ５の判断がＮＯの場合には、システム制御部１０は、次に調整モードはサイズ調整か否かを判断する（ステップＳ７）。ここでの判断がＹＥＳの場合、システム制御部１０は、サイズ制御モードの処理を実行して（ステップＳ９）、ステップＳ１１に移行する。また、ステップＳ７の判断がＮＯの場合には、システム制御部１０は、調整モードが形状歪調整か否かを判断する（ステップＳ８）。ここでの判断がＹＥＳの場合、システム制御部１０は、歪制御モードの処理を実行し（ステップＳ１０）、その後、ステップＳ１１に移行する。一方、ステップＳ８の判断がＮＯの場合にはただちにステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１において、システム制御部１０は、ミラー駆動部１１に対して命令して、スライドミラー１３を状態Ｂにセットする。システム制御部１０は、命令により、入力画像データを、画像データ記憶部３２及び投影データ処理部３４を介して投影駆動制御部１９に入力する（ステップＳ１２）。次に、投影画像生成部１８は、投影駆動制御部１９に入力された入力画像データから投影画像を生成する。投影画像は投影光学系２１によりスクリーン１７に投影される（ステップＳ１３）。以上が調整モードの基本動作フローである。

（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態を説明する。本発明の第２実施形態は、装置本体を動かして投影画面の位置調整を行う機構に関する。図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、機械的な筐体バランス機構としての姿勢制御機構５０を備えた画像投影表示装置の外観を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は背面図である。画像投影表示装置の本体４０−１には、投影光学系４０−２、姿勢制御機構４０−３、基準位置保持部材４０−４が取り付けられている。基準位置保持部材４０−４は、画像投影表示装置を載置する際、載置面４５に接し基準位置となる部材である。

図５（Ａ）、（Ｂ）は、姿勢制御機構４０−３の構成を示す図であり、図５（Ａ）は正面図であり、図５（Ｂ）は側面図である。姿勢制御機構４０−３は、基準位置保持部材４０−４により保持される基準位置に対する画像投影表示装置の位置を移動する移動車輪５０ａ、５０ｂと、この移動車輪５０ａ、５０ｂと装置筐体４０−１との距離を制御する車輪保持アーム５１ａ、５１ｂと、右側上下動用回転駆動ギア５３ａ、左側上下動用回転駆動ギア５３ｂと、左右移動用回転駆動ギア５４と、タイミングベルト５２ａ、５２ｂとを備えている。

左右移動用回転駆動ギア５４はギアボックス５５を介して左右移動用モータ５６に接続され、左側上下動用回転駆動ギヤ５３ｂは上下動用モータ５７（図２の回転モータＬに対応）に接続され、右側上下動用回転駆動ギア５３ａは図示せぬ上下動用モータ（図２の回転モータＲに対応）に接続されている。図において、矢印は移動方向を表わす。

なお、移動車輪５０ａ、５０ｂは回転軌道方向に対してやや傾きをもたせて取り付けられる。

（第３実施形態）
以下に、本発明の第３実施形態を説明する。本発明の第３実施形態は、表示画像を水平及び垂直方向に移動させて表示画像の位置を調整することを特徴とする。表示画像の移動は第２実施形態の位置調整機構を用いてもよいし、投影光学系に不図示のシフトレンズ機構を設けて位置の調整を行ってもよい。

図６は、投影画像１００をスクリーン面１０１に対して水平方向に移動させたときに取りうる各状態を示す図である。状態Ｈ１では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して水平左方向にシフトしている。状態Ｈ１から投影画像１００を水平右方向に移動させると状態Ｈ２になる。状態Ｈ２では、投影画像１００は、その全体がスクリーン面１０１内に入っている。状態Ｈ２から投影画像１００をさらに水平右方向に移動させると状態Ｈ３になる。状態Ｈ３では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して水平右方向にシフトしている。この状態Ｈ３から投影画像１００を水平左方向に移動させると再び状態Ｈ２になり、さらに投影画像１００を水平左方向に移動させると状態Ｈ１になる。図６において、ｈｐは投影画像１００の水平方向のシフト量を示す。

図７（Ａ）は、投影画像１００の水平方向のシフト量ｈｐの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。状態Ｈ１では、投影画像１００がスクリーン面１０１に占める割合がしだいに増加（または減少）するので検出光量は上昇（または低下）する。状態Ｈ２では、投影画像１００の全体がスクリーン面１０１に入るので検出光量は最大となる。状態Ｈ３では、投影画像１００がスクリーン面１０１に占める割合がしだいに減少（または増大）するので検出光量は低下（または上昇）する。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）での検出光量を投影画像の微小単位シフト量で割った値（差分値）の推移を示している。差分値は検出光量をアナログ的に処理する場合は微分値と等価である。この差分値が所定閾値よりも大きいか小さいかにより各状態を判定することができる。状態Ｈ１から状態Ｈ２に変化するところでは、差分値はほぼ一定の値からほぼゼロの値に推移する。この差分値の推移が所定の判定閾値と交わる点を変化点の位置Ａとすれば、図中の位置Ａの左右の領域で状態Ｈ１と状態Ｈ２を判定することができる。

同様にして状態Ｈ２と状態Ｈ３も変化点の位置Ｂにより判定することができる。位置Ａ及びＢが求まれば、ＡＢ間の距離をＨとすると、Ｈ／２の位置Ｃをスクリーン１７に対する投影画像の水平方向の適正位置とすることができる。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、シフト量ｈｐは可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

図８は、投影画像１００をスクリーン面１０１に対して垂直方向にシフトさせたときに取りうる各状態を示す図である。状態Ｖ１では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して垂直上方向にシフトしている。状態Ｖ１から投影画像１００を垂直下方向に移動させると状態Ｖ２になる。状態Ｖ２では、投影画像１００はその全体がスクリーン面１０１内に入っている。状態Ｖ２から投影画像１００をさらに垂直下方向に移動させると状態Ｖ３になる。状態Ｖ３では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して垂直下方向にシフトしている。この状態Ｖ３から投影画像１００を垂直上方向に移動させると再び状態Ｖ２になり、さらに投影画像１００を垂直上方向に移動させると状態Ｖ１になる。図８において、ｖｐは垂直方向の投影画像１００のシフト量を示す。

図９（Ａ）は、投影画像１００の垂直方向のシフト量ｖｐの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。状態Ｖ１では、投影画像１００がスクリーン面１０１に占める割合がしだいに増加（または減少）するので検出光量は上昇（または低下）する。状態Ｖ２では、投影画像１００の全体がスクリーン面１０１に入るので検出光量は最大となる。状態Ｖ３では、投影画像１００がスクリーン面１０１に占める割合がしだいに減少（または増大）するので検出光量は低下（または上昇）する。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の検出光量を投影画像の微小単位シフト量で割った値（差分値）の推移を示している。状態Ｖ１から状態Ｖ２に変化するところでは、差分値はほぼ一定の値からほぼゼロの値に推移する。この差分値の推移が所定の判定閾値と交わる点を変化点の位置Ａ’とすれば、図中の位置Ａ’の左右の領域で状態Ｖ１と状態Ｖ２を判定することができる。同様にして状態Ｖ２と状態Ｖ３も変化点の位置Ｂ’により判定することができる。位置Ａ’及びＢ’が求まれば、Ａ’Ｂ’間の距離をＶとすると、Ｖ／２の位置Ｃ’をスクリーン１７に対する投影画像の垂直方向の適正位置とすることができる。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、シフト量は可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

図１０、図１１は、投影画像のスクリーン面１０１に対する位置を調整する手順を説明するためのフローチャートである。まず、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像サイズが最小になるように制御し、投影する（ステップＳ２０）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、スクリーン面１０１から反射される光量を検出するために光量センサ１５を駆動する（ステップＳ２１）。次に、システム制御部１０は、検出された光量信号より、シフト量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ２２）。ここでの初期差分値はゼロである。

次に、検出された状態変化が状態Ｈ１と状態Ｈ２間の状態遷移であるか、状態Ｈ２と状態Ｈ３間の状態遷移であるかを判断する（ステップＳ２３）。状態変化が状態Ｈ１と状態Ｈ２間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、変化点の位置Ａを記憶して（ステップＳ２４−１）、ステップＳ２５に移行する。また、状態変化が状態Ｈ２と状態Ｈ３間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、変化点の位置Ｂを記憶して（ステップＳ２４−２）、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５において、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像を所定の水平方向に所定微小量だけシフトする（ステップＳ２５）。ここで、「所定の水平方向」とは、ステップ２４−１で位置Ａを記憶した場合には、位置Ｂを見つけられるであろう方向（図６では右側）を意味し、ステップ２４−２で位置Ｂを記憶した場合には、位置Ａを見つけられるであろう方向（図６では左側）を意味する。

この所定微小量シフトする方向の考え方は垂直方向も同様である。また、以降のフローチャートでも同様である。

次に、位置Ａ，Ｂが確定されているか否かを判断する（ステップＳ２６）。ここでの判断がＮＯの場合にはステップＳ２２に戻り、ＹＥＳの場合、システム制御部１０は、記憶された位置Ａ及び位置Ｂにより、その中間位置Ｃを算出する（ステップＳ２７）。次に、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、投影画像を水平方向にシフトさせて中間位置Ｃにセットする（ステップＳ２８）。

次に、システム制御部１０は、検出された光量信号より、シフト量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ２９）。次に、検出された状態変化が状態Ｖ１と状態Ｖ２間の状態遷移であるか、状態Ｖ２と状態Ｖ３間の状態遷移であるかを判断する（ステップＳ３０）。状態変化が状態Ｖ１と状態Ｖ２間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、位置Ａ’を記憶して（ステップＳ３１−１）、ステップＳ３２に移行する。また、状態変化が状態Ｖ２と状態Ｖ３間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、位置Ｂ’を記憶して（ステップＳ３１−２）、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２において、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像を所定の垂直方向に所定微小量だけシフトする（ステップＳ３２）。次に、位置Ａ’，Ｂ’が確定されているか否かを判断する（ステップＳ３３）。ここでの判断がＮＯの場合にはステップＳ２９に戻り、ＹＥＳの場合、システム制御部１０は、記憶された位置Ａ’及び位置Ｂ’により、その中間位置Ｃ’を算出する（ステップＳ３４）。次に、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、投影画像を垂直方向にシフトさせて中間位置Ｃ’にセットする（ステップＳ３５）。

次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、光量センサ１５の駆動を停止する（ステップＳ３６）。

（第４実施形態）
以下に、本発明の第４実施形態を説明する。本発明の第４実施形態は、表示画像に対して拡大縮小を行ってそのサイズを調整することを特徴とする。ここでの画像の拡大縮小は例えば、「電動ズーム機構」により実現するものとする。筐体自体を自動的に前後させる方法も考えられる。

図１２は、投影画像１００をスクリーン面１０１に対して拡大縮小したときに取りうる各状態を示す図である。ここでは、投影画像１００の大きさを示す拡大縮小率をズーム量として表現する。

状態Ｚ１では、投影画像１００はスクリーン面１０１を越えて拡大されている。状態Ｚ１から投影画像１００を所定のズーム量で縮小すると状態Ｚ２になる。状態Ｚ２では、投影画像１００はその全体がスクリーン面１０１に入っている。状態Ｚ２で投影画像１００をさらに縮小すると状態Ｚ３になる。この状態では投影画像１００の大きさがスクリーン面１０１と比較してかなり小さくなる。状態Ｚ３において、投影画像１００を今度は所定のズーム量で拡大すると状態Ｚ２になり、さらに拡大すると状態Ｚ１に戻る。

図１３（Ａ）は、投影画像１００に対するズーム量の推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。状態Ｚ１では、縮小（または拡大）により投影画像１００がスクリーン面１０１からはみ出す面積がしだいに小さく（または大きく）なるので、検出光量は上昇（または低下）する。状態Ｚ２では、投影画像１００の全体がスクリーン面１０１に入るので検出光量は最大となる。状態Ｚ３では、投影画像１００の全体がスクリーン面１０１に入っているので検出光量は変化しない。

図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の検出光量を投影画像の大きさの微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示している。この差分値が所定閾値よりも大きいか小さいかにより各状態を判定することができる。投影画像の大きさの微小単位変化量はズームによる拡大、縮小により与えられる。図の横軸のズーム量は縮小方向に推移するスケールとなっている。状態Ｚ１から状態Ｚ２に変化するところでは、差分値はほぼ一定の値からほぼゼロの値に推移する。この差分値が変化するズーム量推移が所定の判定閾値と交わる点のズーム量をＤ１とすれば、Ｄ１を境に左右の領域で状態Ｚ１と状態Ｚ２を判定することができる。従って、図１３（Ａ）に示すような光量カーブにおいて、その屈曲点Ｄ近傍の光量に対応するズーム量となるように投影光学系を制御すればよい。

なお、状態Ｚ３は状態Ｚ２の延長上の状態を示しており、状態Ｚ２はＤ１から所定のズーム量を加え調整した領域を示しているに過ぎない。これは、ズーム量Ｄ１のときの投影画像のサイズはスクリーンサイズとほぼ一致した状態を示すので、スクリーン１７に対し僅かに投影画像が縮小した状態を投影サイズの適正値（図ではＤ１とＤ２間の範囲）としても良いからである。調整する量は任意であり、観察者が見やすい状態になるよう経験値から求めても良い。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、ズーム量は可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

図１４は、投影画像のサイズを調整する手順を説明するためのフローチャートである。まず、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像サイズが最大（または最小）になるようにズーム制御する（ステップＳ４０）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、スクリーン面１０１から反射される光量を検出するために光量センサ１５を駆動する（ステップＳ４１）。次に、システム制御部１０は、検出された光量信号より、ズーム量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ４２）。ここでの初期差分値はゼロである。次に、検出した状態変化の種別を判断し、状態変化が状態Ｚ１であるか、あるいは状態Ｚ１または状態Ｚ２である場合にはステップＳ４４に進む。ステップＳ４４で、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像を所定微小量だけズーム調整する。その後、ステップＳ４２に戻る。

また、ステップＳ４３の判断が、状態Ｚ１と状態Ｚ２間の状態遷移であった場合には、ステップＳ４５に移行する。ステップＳ４５で、システム制御部１０は、ズーム量Ｄ１を記憶する。次に、システム制御部１０は、ズーム量Ｄ１に所定量を加えてＤ２として記憶する（ステップＳ４６）。次に、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、ズーム動作を停止させ、投影画像のサイズを固定する（ステップＳ４７）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、光量センサ１５の駆動を停止する（ステップＳ４８）。

（第５実施形態）
以下に、本発明の第５実施形態を説明する。本発明の第５実施形態は、投影画像の形状歪を調整することを特徴とする。

図１５は、投影画像の下部領域の水平方向の形状歪を補正するようすを示す図である。投影画像１００の下部領域に水平方向の形状歪がある場合（状態Ｈ１）に、当該下部領域を水平方向に引き伸ばすような補正処理を行うことにより、スクリーン面１０１に合致させることができる（状態Ｈ２）。図において、ｈｄは撮影画面１００の水平方向の形状歪の補正量を示す。実際は状態Ｈ１から状態Ｈ２を経て、当該下部領域を水平方向にさらに引き伸ばした状態Ｈ３にまで変化させ、状態Ｈ３から先に検出された状態Ｈ２に戻す補正動作をするのが適切なやり方である。

なお、投影画像の上部領域の水平方向の形状歪の調整についても同様に行えるのでここでの説明は省略する。

図１６（Ａ）は、投影画像１００の水平方向の形状歪の補正量ｈｄの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。状態Ｈ１では投影画像１００はその形状が変化するが投影画像１００はスクリーン面１０１内に入っているので検出光量は変化しない。これに対して状態Ｈ３では投影画像１００がスクリーン面１０１からはみだす度合いがしだいに大きく（または小さく）なるので検出光量は低下（または上昇）する。

図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示している。この差分値が所定閾値よりも大きいか小さいかにより各状態を判定することができる。この図は、投影画像１００の下部領域の水平方向を縮めるような画像処理を行っている。図の横軸のズーム量は縮小方向に推移するスケールとなっている。状態の推移は、状態Ｈ１から状態Ｈ２を経て状態Ｈ３に変化し、差分値はほぼゼロの値からほぼ一定の値に推移する。この差分値が変化する部分と所定の判定閾値とが交わる点の歪補正値をＥとすれば、Ｅを境に図中の左右の領域で状態Ｈ１と状態Ｈ３を判定することができる。ここで状態Ｈ１から状態Ｈ３に変化する途中の状態をＨ２と称し、歪補正値Ｅは状態Ｈ２の範囲にある。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、歪補正量は可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

次に、投影画像の左部領域の垂直方向の形状歪を補正する手順を説明する。

図１７は、投影画像の左部領域の垂直方向の形状歪を補正するようすを示す図である。投影画像１００の左部領域に垂直方向の形状歪がある場合（状態Ｖ１）に、当該左部領域を垂直方向に引き伸ばすような補正処理を行うことにより、スクリーン面１０１に合致させることができる（状態Ｖ２）。図において、ｖｄは撮影画面１００の垂直方向の形状歪の補正量を示す。実際は状態Ｖ１から状態Ｖ２を経て状態Ｖ３にまで変化させ、状態Ｖ３から先に検出された状態Ｖ２に戻す補正動作をするのが適切なやり方である。

なお、投影画像の右部領域の垂直方向の形状歪の調整についても同様に行えるのでここでの説明は省略する。

図１８（Ａ）は、投影画像１００の垂直方向の形状歪の補正量ｖｄの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。状態Ｖ１では投影画像１００はその形状が変化するがスクリーン面１０１内に収まっているので検出光量は変化しない。これに対して状態Ｖ３では投影画像１００がスクリーン面１０１からはみだす度合いがしだいに大きく（または小さく）なるので検出光量は低下（または上昇）する。

図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示している。基本的には図１６（Ｂ）と同様であり、差分値が所定閾値よりも大きいか小さいかにより各状態を判定することができる。この図は、投影画像１００の垂直左部領域の歪補正の状態を示している。Ｆは、投影画像１００の垂直方向の形状歪補正値である。

図１９は、投影画像の形状歪を調整する手順を説明するためのフローチャートである。まず、システム制御部１０は、調整用画像の投影画像の「位置調整処理」及び「サイズ調整処理」を実行する（ステップＳ５０）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、スクリーン面１０１から反射される光量を検出するために光量センサ１５を駆動する（ステップＳ５１）。

次に、システム制御部１０は、検出された光量信号より、歪補正量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ５２）。ここでの初期差分値はゼロである。次に、検出した状態変化の種別を判断し（ステップＳ５３）、状態Ｈ１である場合、あるいは状態Ｈ２または状態Ｈ３である場合にはステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、調整用画像の投影画像を水平方向に対して所定微小量の歪補正を行う。その後、ステップＳ５２に戻る。

一方、ステップＳ５３で状態変化が状態Ｈ１と状態Ｈ２間の状態遷移である場合、システム制御部１０は歪補正値Ｅを記憶する（ステップＳ５５）。次に、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、歪補正動作を停止させる（ステップＳ５６）。

次に、システム制御部１０は、検出された光量信号より、歪補正量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ５７）。このときの初期差分値はゼロである。次に、検出した状態変化の種別を判断し（ステップＳ５８）、状態Ｖ１である場合、あるいは状態Ｖ２または状態Ｖ３である場合にはステップＳ５９に移行する。ステップＳ５９では、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、調整用画像の投影画像を垂直方向に対して所定微小量の歪補正を行う。その後、ステップＳ５７に戻る。

一方、ステップＳ５８で状態変化が状態Ｖ１と状態Ｖ２間の状態遷移である場合、システム制御部１０は歪補正値Ｆを記憶する（ステップＳ６０）。次に、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、歪補正動作を停止させる（ステップＳ６１）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、光量センサ１５の駆動を停止する（ステップＳ６２）。

（第６実施形態）
以下に、本発明の第６実施形態を説明する。本発明の第６実施形態は、４分割センサにより投影画像の位置を調整することを特徴とする。図２０（Ａ）は、光量センサ１５周辺の構成を示す図であり、図２０（Ｂ）は、光量センサ１５の構成を示している。図２０（Ｂ）に示すように、光量センサ１５は、上部センサＳｕ、下部センサＳｄ、左部センサＳｌ、右部センサＳｒの４つのセンサを矩形状に配置した４分割センサである。この場合、各センサはリニアセンサである。

図２１は、４分割センサを構成する各センサがスクリーン１７上のどの領域からの反射光量を検出するかを示す図である。すなわち、投影部６０内に配置された光量センサ１５のうち、上部センサＳｕはスクリーン１７の上部領域１７−１を検出し、下部センサＳｄは下部領域１７−４を検出し、左部センサＳｌは左部領域１７−２を検出し、右部センサＳｒは右部領域１７−３を検出するようになっている。

以下に、上記した４分割センサを用いた投影画像の水平方向の位置合わせについて説明する。

図２２は、投影画像１００をスクリーン面１０１に対して水平方向にシフトさせたときに取りうる各状態を示す図である。状態Ｈ１では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して水平左方向にシフトしており、投影画像１００の左部領域１００−１はスクリーン面１０１の外にあり、右部領域１００−２のみがスクリーン面１０１内に入っている。状態Ｈ１から投影画像１００を水平右方向に移動させると状態Ｈ２になる。状態Ｈ２では、投影画像１００の左部領域１００−１と右部領域１００−２とが両方ともスクリーン面１０１内に入っている。状態Ｈ２から投影画像１００をさらに水平右方向に移動させると状態Ｈ３になる。状態Ｈ３では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して水平右方向にシフトしており、投影画像１００の右部領域１００−２はスクリーン面１０１の外にあり、左部領域１００−１のみがスクリーン面１０１内に入っている。

状態Ｈ３から投影画像１００を水平左方向に移動させると再び状態Ｈ２になり、さらに投影画像１００を水平左方向に移動させると状態Ｈ１になる。図２１において、ｈｐは水平方向の投影画像１００のシフト量を示す。

図２３（Ａ）は、投影画像１００の水平方向のシフト量ｈｐの推移に対して、撮像画像１００の左部領域及び右部領域に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。実線は左部センサＳｌから得られる光量であり、破線は右部センサＳｒから得られる光量である。状態Ｈ１では、投影画像１００の右部領域１００−２がスクリーン面１０１内に入っているので右部センサＳｒの検出光量が大きくなる。また、状態Ｈ２では、投影画像１００の左部領域１００−１と右部領域１００−２とがスクリーン面１０１内に入っているので左部センサＳｌ及び右部センサＳｒの検出光量が大きくなる。また、状態Ｈ３では、投影画像１００の左部領域１００−１がスクリーン面１０１内に入っているので左部センサＳｌの検出光量が大きくなる。

図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）の検出光量を投影画像の微小単位シフト量で割った値（差分値）の推移を示している。水平方向の位置調整に関しては、４分割センサのうち、左部センサＳｌと右部センサＳｒを用いる。左部センサＳｌが検出する光量は、状態Ｈ１から状態Ｈ２に変化するところのみで差分値がある値をもち、それ以外はほぼゼロを示す。同様に、右部センサＳｒが検出する光量は、状態Ｈ２から状態Ｈ３に変化するところのみで差分値がある値をもち、それ以外はほぼゼロを示す。したがって差分値が所定の閾値を超えたかどうかを判定すれば、状態がどのように変化したか知ることができる。状態Ｈ１から状態Ｈ２への変化点の位置Ｐ１、状態Ｈ２から状態Ｈ３への変化点の位置Ｐ３が求まれば、その２つの変化点の位置Ｐ１，Ｐ２間の距離をＨとすると、Ｈ／２の位置Ｐ２がスクリーン１７に対する投影画像の水平方向の適正位置となる。したがって、投影画像１００を位置Ｐ２に合せれば、スクリーン面１０１に対し水平方向において適正な位置に投影される。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、シフト量は可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

次に、上記した４分割センサを用いた投影画像の垂直方向の位置合わせについて説明する。

図２４は、投影画像１００をスクリーン面１０１に対して垂直方向にシフトさせたときに取りうる各状態を示す図である。状態Ｖ１では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して垂直上方向にシフトしており、投影画像１００の上部領域１００−３はスクリーン面１０１の外にあり、下部領域１００−４のみがスクリーン面１０１内に入っている。状態Ｖ１から投影画像１００を垂直下方向に移動させると状態Ｖ２になる。状態Ｖ２では、投影画像１００の上部領域１００−３と下部領域１００−４とが両方ともスクリーン面１０１内に入っている。状態Ｖ２から投影画像１００をさらに垂直下方向に移動させると状態Ｖ３になる。状態Ｖ３では、投影画像１００はスクリーン面１０１に対して垂直下方向にシフトしており、投影画像１００の下部領域１００−４はスクリーン面１０１の外にあり、上部領域１００−３のみがスクリーン面１０１内に入っている。

状態Ｖ３から投影画像１００を垂直上方向に移動させると再び状態Ｖ２になり、さらに投影画像１００を垂直上方向に移動させると状態Ｖ１になる。図２４において、ｖｐは垂直方向の投影画像１００のシフト量を示す。

図２５（Ａ）は、投影画像１００の垂直方向のシフト量ｖｐの推移に対して、撮像画像１００の上部領域１００−３及び下部領域１００−４に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。実線は上部センサＳｕから得られる光量であり、破線は下部センサＳｄから得られる光量である。状態Ｖ１では、投影画像１００の下部領域１００−４がスクリーン面１０１内に入っているので下部センサＳｄの検出光量が大きくなる。また、状態Ｖ２では、投影画像１００の上部領域１００−３と下部領域１００−４とがスクリーン面１０１内に入っているので下部センサＳｄ及び上部センサＳｕの検出光量が大きくなる。また、状態Ｖ３では、投影画像１００の上部領域１００−３がスクリーン面１０１内に入っているので上部センサＳｕの検出光量が大きくなる。

図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示している。基本的には図２３（Ｂ）と同様であるが、この場合は、投影画像の垂直方向の位置調整の場合の状態を示している。但し、垂直方向の位置調整に関しては、４分割センサのうち、上部センサＳｕと下部センサＳｄを用いる。

この場合も差分値が所定の閾値を超えたかどうかを判定すれば、状態がどのように変化したか知ることができる。状態Ｖ１から状態Ｖ２への変化点の位置Ｐ１’、状態Ｖ２から状態Ｖ３への変化点の位置Ｐ３’が求まれば、その２つの変化点の位置Ｐ１’，Ｐ２’間の距離をＶとすると、Ｖ／２の位置Ｐ２’がスクリーン１７に対する投影画像の垂直方向の適正位置となる。

図２６、図２７は、４分割センサを用いて投影画像の位置を調整する手順を説明するためのフローチャートである。まず、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像サイズが最小になるように制御し、投影する（ステップＳ７０）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、スクリーン面から反射される光量を検出するために光量センサＳｒ、Ｓｌ、Ｓｕ、Ｓｄを駆動する（ステップＳ７１）。次に、システム制御部１０は、Ｓｒ、Ｓｌより検出された光量信号より、シフト量に対する差分値をそれぞれ計算し、状態変化を検出する（ステップＳ７２）。ここでの初期差分値はゼロである。

次に、検出された状態変化が状態Ｈ１と状態Ｈ２間の状態遷移であるか、状態Ｈ２と状態Ｈ３間の状態遷移であるかを判断する（ステップＳ７３）。状態変化が状態Ｈ１と状態Ｈ２間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、位置Ｐ１を記憶して（ステップＳ７４−１）、ステップＳ７５に移行する。また、状態変化が状態Ｈ２と状態Ｈ３間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、位置Ｐ３を記憶して（ステップＳ７４−２）、ステップＳ７５に移行する。

ステップＳ７５において、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像を所定の水平方向に所定微小量だけシフトする。

次に、位置Ｐ１，Ｐ３が確定されているか否かを判断する（ステップＳ７６）。ここでの判断がＮＯの場合にはステップＳ７２に戻り、ＹＥＳの場合、システム制御部１０は、記憶された位置Ｐ１及び位置Ｐ３により、その中間位置Ｐ２を算出する（ステップＳ７７）。次に、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、投影画像を水平方向にシフトさせて中間位置Ｐ２にセットする（ステップＳ７８）。

次に、システム制御部１０は、Ｓｕ、Ｓｄにより検出された光量信号より、シフト量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ７９）。次に、検出された状態変化が状態Ｖ１と状態Ｖ２間の状態遷移であるか、状態Ｖ２と状態Ｖ３間の状態遷移であるかを判断する（ステップＳ８０）。状態変化が状態Ｖ１と状態Ｖ２間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、位置Ｐ１’を記憶して（ステップＳ８１−１）、ステップＳ８２に移行する。また、状態変化が状態Ｖ２と状態Ｖ３間の状態遷移である場合、システム制御部１０は、位置Ｐ３’を記憶して（ステップＳ８１−２）、ステップＳ８２に移行する。

ステップＳ８２において、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像を所定の垂直方向に所定微小量だけシフトする（ステップＳ８２）。次に、位置Ｐ１’，Ｐ３’が確定されているか否かを判断する（ステップＳ８３）。ここでの判断がＮＯの場合にはステップＳ７９に戻り、ＹＥＳの場合、システム制御部１０は、記憶された位置Ｐ１’及び位置Ｐ３’により、その中間位置Ｐ２’を算出する（ステップＳ８４）。次に、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、投影画像を垂直方向にシフトさせて中間位置Ｐ２’にセットする（ステップＳ８５）。

次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、光量センサ１５の駆動を停止する（ステップＳ８６）。

（第７実施形態）
以下に、本発明の第７実施形態を説明する。本発明の第７実施形態は、表示画像に対して拡大縮小によりサイズを調整することに関するが、ここでは４分割センサからの検出光量を用いて調整を行うことを特徴とする。

図２８は、投影画像１００をスクリーン面１０１に対して拡大縮小したときに取りうる各状態を示す図である。ここでは、投影画像１００の大きさを示す拡大縮小率をズーム量として表現する。投影画像１００は、４分割センサＳｌ、Ｓｒ、Ｓｕ、Ｓｄに対応して左部領域１００−１、右部領域１００−２、上部領域１００−３、下部領域１００−４の４つの領域を有する。

状態Ｚ１では、投影画像１００の左部領域１００−１、右部領域１００−２、上部領域１００−３、下部領域１００−４のいずれもがスクリーン面１０１からはみだして拡大されている。状態Ｚ１から投影画像１００を所定のズーム量で縮小すると状態Ｚ２になる。状態Ｚ２では、投影画像１００の左部領域１００−１、右部領域１００−２、上部領域１００−３、下部領域１００−４のいずれもがスクリーン面１０１内に入っている。状態Ｚ２で投影画像１００をさらに縮小すると状態Ｚ３になる。この状態では投影画像１００の大きさがスクリーン面１０１と比較してかなり小さくなるが、４つの領域１００−１、１００−２、１００−３、１００−４はすべてスクリーン面１０１内に入っていることは状態Ｚ２と同様である。

図２９（Ａ）は、投影画像１００に対するズーム量の推移に対して、撮像画像１００の左部領域１００−１、右部領域１００−２、上部領域１００−３、下部領域１００−４の各領域に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。状態Ｚ１では、上記４領域１００−１〜１００−４はすべてスクリーン面１０１の外にあるので４分割センサＳｕ、Ｓｄ、Ｓｒ、Ｓｌの検出光量はほぼゼロになる。状態Ｚ２では、４つの領域１００−１〜１００−４のいずれもがスクリーン面１０１内に入っているので、４分割センサＳｕ、Ｓｄ、Ｓｒ、Ｓｌの検出光量は最大となる。この検出光量は状態Ｚ３においても維持される。

図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）の検出光量を投影画像の大きさの微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示している。投影画像の大きさの微小単位変化量はズームによる拡大、縮小により与えられる。図の横軸のズーム量は縮小方向に推移するスケールとなっている。状態Ｚ１から状態Ｚ２に変化するところでは、差分値はほぼ一定の値からほぼゼロの値に推移する。この差分値が変化するズーム量推移を所定の判定閾値と交わる点のズーム量をＤ１とすれば、Ｄ１を境に左右の領域で状態Ｚ１と状態Ｚ２を判定することができる。状態Ｚ３は状態Ｚ２の延長上の状態を示しており、状態Ｚ２はＤ１から所定のズーム量を加え調整した領域を示しているに過ぎない。これは、ズーム量Ｄ１のときの投影画像のサイズはスクリーンサイズとほぼ一致した状態を示すので、スクリーン１７に対し僅かに投影画像が縮小した状態を投影サイズの適正値（図ではＤ１とＤ２間の範囲）としても良いからである。調整する量は任意であり、観察者が見やすい状態になるよう経験値から求めても良い。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、ズーム量は可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

図３０は、４分割センサを用いて投影画像のサイズを調整する手順を説明するためのフローチャートである。まず、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像サイズが最大（または最小）になるようにズーム制御する（ステップＳ９０）。次に、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、スクリーン面から反射される光量を検出するために、光量センサＳｕ、Ｓｄ、Ｓｒ、Ｓｌを駆動する（ステップＳ９１）。次に、システム制御部１０は、検出された光量信号より、ズーム量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ９２）。ここでの初期差分値はゼロである。次に、検出した状態変化の種別を判断し（ステップＳ９３）、状態変化が状態Ｚ１であるか、あるいは状態Ｚ２または状態Ｚ３である場合にはステップＳ９４に進む。ステップＳ９４で、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、調整用画像の投影画像を所定微小量だけズーム調整する。その後、ステップＳ９２に戻る。

また、ステップＳ９３の判断が、状態Ｚ１と状態Ｚ２間の状態遷移であった場合には、ステップＳ９５に移行する。ステップＳ９５で、システム制御部１０は、ズーム量Ｄ１を記憶する。次に、システム制御部１０は、ズーム量Ｄ１に所定量を加えてＤ２として記憶する（ステップＳ９６）。次に、システム制御部１０は、投影光学系駆動制御部２０に命令して、ズーム動作を停止させ、投影画像のサイズを固定する（ステップＳ９７）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、光量センサ１５の駆動を停止する（ステップＳ９８）。

（第８実施形態）
以下に、本発明の第８実施形態を説明する。本発明の第８実施形態は、４分割センサを用いて投影画像の形状歪を補正することを特徴とする。

図３１は、４分割センサを用いて投影画像１００の水平方向の形状歪を補正するようすを示している。投影画像１００の上辺である上部領域１００−３に対応するスクリーン面１０１からの反射光量を光量センサＳｕで検出し、水平方向に縮めるような補正処理を投影データ処理部３４（図２）で行ないつつ、補正処理された画像を随時投影する。上部領域の補正が完了すると、次に投影画像１００の下辺である下部領域１００−４の補正を行う。上部領域の補正と同様に、下部領域１００−４に対応するスクリーン面１０１からの反射光量を光量センサＳｄで検出し、水平方向に縮めるような補正処理を投影データ処理部３４で行ないつつ、補正処理された画像を随時投影することになる。これら２つの補正動作により水平方向の形状歪補正を完了する。ｈｄは撮影画面１００の上部領域１００−３の水平方向の形状歪の補正量を示し、ｈｄ’は撮影画面１００の下部領域１００−４の水平方向の形状歪の補正量を示す。

なお、投影画像１００の垂直方向の形状歪の補正についても同様に行えるが、この場合には、投影画像１００のそれぞれ左部領域と右部領域に対応するスクリーン面１０１からの反射光量を光量センサＳｌ及びＳｒにより検出して調整を行う。

図３２（Ａ）は、撮影画面１００の水平方向の形状歪の補正量ｈｄ（ｈｄ’）の推移に対して、撮像画像１００の上部領域１００−３、下部領域１００−４の各領域に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図である。状態Ｈ１では、投影画像１００の上部領域１００−３及び下部領域１００−４がスクリーン面１０１からはみだす度合いがしだいに小さくなるので検出光量はしだいに大きくなり状態Ｈ２に到達したときにほぼ最大となる。状態Ｈ２を過ぎた状態Ｈ３では、投影画像１００の上部領域１００−３及び下部領域１００−４はしだいにいずれもがスクリーン面１０１内に入った状態になるので最大の検出光量が維持される。

図３２（Ｂ）は、図３２（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示している。この図の場合、投影画像１００の上部領域１００−３または下部領域１００−４の水平方向を縮めるような画像処理を行っている。図の横軸のズーム量は縮小方向に推移するスケールとなっている。状態の推移は、状態Ｈ１から状態Ｈ２を経て状態Ｈ３に変化し、差分値はほぼ一定の値からほぼゼロの値に推移する。この差分値が変化する値と所定の判定閾値と交わる点の歪補正値をＥまたはＥ’（Ｅは上部領域、Ｅ’は下部領域の場合の値）とすれば、Ｅ（Ｅ’）を境に図中の左右の領域で状態Ｈ１と状態Ｈ３を判定することができる。ここで状態Ｈ１から状態Ｈ３に変化する途中の状態をＨ２と称し、歪補正値Ｅは状態Ｈ２（Ｅ’）の範囲にある。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、補正量は可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

図３３は、４分割センサを用いて投影画像の水平方向の形状歪を補正する手順を説明するためのフローチャートである。まず、システム制御部１０は、調整用画像の投影画像の「位置調整処理」及び「サイズ調整処理」を実行する（ステップＳ１００）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、スクリーン面１０１から反射される光量を検出するために光量センサＳｕ、Ｓｄを駆動する（ステップＳ１０１）。

次に、システム制御部１０は、光量センサＳｕにより検出された光量信号より、歪補正量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ１０２）。ここでの初期差分値はゼロである。次に、検出した状態変化の種別を判断し（ステップＳ１０３）、状態Ｈ１である場合、あるいは状態Ｈ２である場合にはステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４では、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、調整用画像の投影画像１００の上部領域１００−３を水平方向に対して所定微小量の歪補正を行う。その後、ステップＳ１０２に戻る。

一方、ステップＳ１０３で状態変化が状態Ｈ２であると判断された場合、システム制御部１０は歪補正値Ｅを記憶する（ステップＳ１０５）。次に、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、上部領域１００−３の歪補正動作を停止させる（ステップＳ１０６）。

次に、システム制御部１０は、Ｓｄにより検出された光量信号より、歪補正量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ１０７）。このときの初期差分値はゼロである。次に、検出した状態変化の種別を判断し（ステップＳ１０８）、状態Ｈ１である場合、あるいは状態Ｈ３である場合にはステップＳ１０９に移行する。ステップＳ１０９では、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、調整用画像の投影画像１００の下部領域１００−３を垂直方向に対して所定微小量の歪補正を行う。その後、ステップＳ５７に戻る。

一方、ステップＳ１０８で状態変化が状態Ｈ２であると判断された場合、システム制御部１０は、歪補正値Ｅ’を記憶する（ステップＳ１１０）。次に、システム制御部１０は、投影データ処理部３４（図２）に命令して、下部領域１００−４の歪補正動作を停止させる（ステップＳ１１１）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、光量センサ１５の駆動を停止する（ステップＳ１１２）。

図３４は、投影画像１００の回転角度の補正のようすを示す図である。投影画像１００がスクリーン面１０１に対し、回転して投影されている場合に回転角度を補正し、スクリーン面１０１に合わせる様子を示している。状態Ｒ１はスクリーン面１０１に対し、投影画像１００が反時計回りに角度θだけ回転して投影されている。この角度θを補正して、スクリーン面１０１に合致させた状態が状態Ｒ２である。さらに回転角度を増した状態が状態Ｒ３である。実際は状態Ｒ１から状態Ｒ２を経て状態Ｒ３に変化させ、状態Ｒ２を検出しておいて、状態Ｒ３から状態Ｒ２に戻す補正動作をするのが適切なやり方である。

図３５（Ａ）は、撮影画面１００の回転角度θの推移に対して、投影画像１００の左部領域１００−１、右部領域１００−２、上部領域１００−３、下部領域１００−４の各領域に対応するスクリーン面で反射される光量の変化を示している。実線は上部センサＳｕ、下部センサＳｄから得られる光量であり、破線は右部センサＳｒ、左部センサＳｌから得られる光量である。回転角θ＝Ｒを境にして、検出光量は増加傾向から減少傾向にある。

図３５（Ｂ）は、図３５（Ａ）の検出光量を回転角θの単位微小角で割った差分値の推移を示している。検出光量が増加傾向にあるときは、ほぼ一定の正の値を示し、減少傾向にあるときは、ほぼ一定の負の値を示すことになるので、差分値がゼロをになる回転角Ｒを検出すれば、状態の推移を判定することができる。従って、Ｒを回転補正値とすれば良い。図中のＲを境にして左の領域は状態Ｒ１を示し、右の領域は状態Ｒ３を示している。状態Ｒ２は状態Ｒ１と状態Ｒ３の中間の範囲にある状態と位置付けられる。

尚、初期の状態がどの状態にあるかは特定できないので、回転量は可能な範囲を全て変化させ、確実に状態の検出が可能にするように動作させる。

図３６は、投影画像１００の回転方向の調整を行う手順を説明するためのフローチャートである。まず、システム制御部１０は、調整用画像の投影画像の「位置調整処理」及び「サイズ調整処理」を実行する（ステップＳ１２０）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、スクリーン面１０１から反射される光量を検出するために光量センサＳｕまたはＳｒまたはＳｄまたはＳｌを駆動する（ステップＳ１２１）。

次に、システム制御部１０は、検出された光量信号より、回転補正量に対する差分値を計算し、状態変化を検出する（ステップＳ１２２）。ここでの初期差分値はゼロである。

次に、検出した状態変化の種別を判断し（ステップＳ１２３）、状態Ｒ１である場合、あるいは状態Ｒ３である場合にはステップＳ１２４に移行する。ステップＳ１２４では、システム制御部１０は、姿勢制御部に命令して、調整用画像の投影画像を回転方向に対して所定微小量の回転補正を行う（ステップＳ１２４）。

次に、システム制御部１０は、回転補正値Ｒを記憶する（ステップＳ１２５）。次に、システム制御部１０は、姿勢制御部に命令して、投影画像の回転補正動作を停止させる（ステップＳ１２６）。次に、システム制御部１０は、光量センサ駆動制御部１２に命令して、光量センサ１５の駆動を停止する（ステップＳ１２７）。

図３７は、投影画像の位置、サイズ、形状歪の一連の調整を全体的に行うときの手順を示すフローチャートである。

まず、操作者が調整モード切替指示部３１により調整モードを選択して調整動作開始を指示する（ステップＳ１３０）。次に、システム制御部１０は、調整動作開始の指示を受けて、ミラー駆動部１１に命令してスライドミラー１３を状態Ａにセットする（ステップＳ１３１）。次に、システム制御部１０は、調整用画像データ蓄積部３３から調整用画像データを読み取って投影駆動制御部１９に入力する（ステップＳ１３２）。次に、投影駆動制御部１９は、入力された画像データを投影画像生成部１８に対して出力する。投影画像生成部１８は、撮影画像１００を生成してスクリーン１７に出力する（ステップＳ１３３）。

次に、システム制御部１０は、位置調整処理を実行する（ステップＳ１３４）。次に、システム制御部１０は、サイズ調整処理を実行する（ステップＳ１３５）。次に、システム制御部１０は、形状歪調整処理または回転調整処理を実行する（ステップＳ１３６）。次に、投影画像１００は適正か否かを判断し（ステップＳ１３７）、ＮＯの場合にはステップＳ１３４に戻り、ＹＥＳの場合にはステップＳ１３８に移行する。ステップＳ１３８において、システム制御部１０は、ミラー駆動部１１に命令して、スライドミラー１３を状態Ｂにセットする。次に、システム制御部１０は、命令により、入力画像データを、画像データ記憶部３２及び投影データ処理部３４を介して投影駆動制御部１９に入力する（ステップＳ１３９）。次に、投影画像生成部１８は、投影駆動制御部１９に入力された入力画像データから投影画像を生成する。投影画像１００は投影光学系２１によりスクリーン１７に投影される（ステップＳ１４０）。

本発明の第１実施形態に係る画像投影表示装置の構成を示す図である。 図１で説明した画像投影表示装置の機能ブロック図である。 投影画像の調整を行う調整モードの基本動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態として、装置本体を動かして投影画面の位置調整を行う機構を示す図である。 図４に示す姿勢制御機構の詳細な構成を示す図である。 投影画像１００をスクリーン面１０１に対して水平方向に移動させたときに取りうる各状態を示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００の水平方向のシフト量ｈｐの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の微小単位シフト量で割った値の推移を示す図である。 投影画像１００をスクリーン面１０１に対して垂直方向にシフトさせたときに取りうる各状態を示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００の垂直方向のシフト量ｖｐの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の微小単位シフト量で割った値の推移を示す図である。 投影画像のスクリーン面に対する位置を調整する手順を説明するためのフローチャート（その１）である。 投影画像のスクリーン面に対する位置を調整する手順を説明するためのフローチャート（その２）である。 投影画像１００をスクリーン面１０１に対して拡大縮小したときに取りうる各状態を示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００に対するズーム量の推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の大きさの微小単位変化量で割った値の推移を示す図である。 投影画像のサイズを調整する手順を説明するためのフローチャートである。 投影画像の下側の水平方向の形状歪を補正するようすを示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００の水平方向の形状歪の補正量ｈｄの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示す図である。 投影画像１００の左側の垂直方向の形状歪を補正するようすを示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００の垂直方向の形状歪の補正量ｖｄの推移に対して、スクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示す図である。 投影画像の形状歪を調整する手順を説明するためのフローチャートである。 （Ａ）は、光量センサ１５周辺の構成を示す図であり、（Ｂ）は、光量センサが４分割センサであることを示す図である。 ４分割センサを構成する各センサがスクリーン１７上のどの領域からの反射光量を検出するかを示す図である。 投影画像１００をスクリーン面１０１に対して水平方向にシフトさせたときに取りうる各状態を示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００の水平方向のシフト量ｈｐの推移に対して、撮像画像１００の左部領域及び右部領域に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の微小単位シフト量で割った値（差分値）の推移を示す図である。 投影画像１００をスクリーン面１０１に対して垂直方向にシフトさせたときに取りうる各状態を示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００の垂直方向のシフト量ｖｐの推移に対して、撮像画像１００の上部領域及び下部領域に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示す図である。 ４分割センサを用いて投影画像の位置を調整する手順を説明するためのフローチャート（その１）である。 ４分割センサを用いて投影画像の位置を調整する手順を説明するためのフローチャート（その２）である。 投影画像１００をスクリーン面１０１に対して拡大縮小したときに取りうる各状態を示す図である。 （Ａ）は、投影画像１００に対するズーム量の推移に対して、撮像画像１００の各領域に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の大きさの微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示す図である。 ４分割センサを用いて投影画像のサイズを調整する手順を説明するためのフローチャートである。 ４分割センサを用いて投影画像１００の水平方向の形状歪を補正するようすを示す図である。 （Ａ）は、撮影画面１００の水平方向の形状歪の補正量ｈｄ（ｈｄ’）の推移に対して、撮像画像１００の各領域に対応するスクリーン面１０１で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を投影画像の歪補正量の微小単位変化量で割った値（差分値）の推移を示す図である。 ４分割センサを用いて投影画像の水平方向の形状歪を補正する手順を説明するためのフローチャートである。 投影画像１００の回転角度を補正するようすを示す図である。 （Ａ）は、撮影画面１００の回転角度θの推移に対して、投影画像１００の左部領域１００−１、右部領域１００−２、上部領域１００−３、下部領域１００−４の各領域に対応するスクリーン面で反射される光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の検出光量を回転角θの単位微小角で割った差分値の推移を示す図である。 投影画像１００の回転方向の調整を行う手順を説明するためのフローチャートである。 投影画像の位置、サイズ、形状歪の一連の調整を全体的に行うときの手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…システム制御部、１１…ミラー駆動部、１２…光量センサ駆動制御部、１３…スライドミラー、１３−１…ハーフミラー、１３−２…高効率反射ミラー、１４…光吸収部材、１５…光量センサ、１６…スクリーン反射光、１７…スクリーン、１８…投影画像生成部、１８−１…表示デバイス、１８−２…偏光変換素子、１８−３…ＮＡ変換光学素子、１８−４…ＬＥＤ光源、１９…投影駆動制御部、２０…投影光学系駆動制御部、２１…投影光学系、２２…投影光。

Claims (13)

1. 入力された調整用画像データに基づいた画像を表示する表示デバイスと、
   前記表示デバイスが表示した画像をスクリーンに対して投影する投影光学手段と、
   前記画像の投影光のうち、前記スクリーン面で反射する光量を検出する光量センサと、
   前記光量センサが検出する光量に基づいて、前記投影光学手段が投影する画像を制御する投影画像制御手段と、
   を具備することを特徴とする画像投影表示装置。
2. 前記投影画像調整手段は、前記光量センサが検出する光量が最大値となるように前記投影光学手段が投影する画像を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投影表示装置。
3. 前記表示デバイスの表示面と前記光量センサの検出面とは光学的に共役な関係にある
   ことを特徴とする請求項１記載の画像投影表示装置。
4. 前記表示デバイスと前記投影光学手段間、かつ前記光量センサと前記投影光学手段間の光路に設けられた移動可能なミラーを更に有し、前記移動可能なミラーは、全反射部とハーフミラー部を備え、前記光量センサが少なくとも前記スクリーン面で反射する光量を検出するときに、前記移動可能なミラーのハーフミラー部が前記光路上に移動することを特徴とする請求項３記載の画像投影表示装置。
5. 前記投影画像調整手段は、
   前記光量センサが検出する光量が最大値となるように前記投影光学手段が投影する画像の位置を制御する
   ことを特徴とする請求項２記載の画像投影表示装置。
6. 前記投影画像調整手段は、
   前記画像投影表示装置の載置面と平行な軸および垂直な軸の２軸に対して、前記投影光学手段が投影する画像の位置を移動し、この移動中に前記光量センサが検出する光量のうち所定値以上の光量分布の略中心位置での光量値を最大値とすると共に、前記２軸における略中心位置に前記投影光学手段が投影する画像の中心位置が一致するように制御する
   ことを特徴とする請求項５記載の画像投影表示装置。
7. 前記画像投影表示装置を載置する際、載置面に接し基準位置となる基準位置保持部材と、
   前記基準位置に対する画像投影表示装置の位置を移動する移動車輪と、
   前記移動車輪と画像投影表示装置筐体との距離を制御する車輪保持アームとを更に有し、
   前記投影画像調整手段は、前記求めた位置に画像が投影されるように前記移動車輪および車輪保持アームを制御する
   ことを特徴とする請求項６記載の画像投影表示装置。
8. 前記投影画像調整手段は、
   前記投影光学手段が投影する画像のズーム量を変動させ、このズーム量変動中に前記光量センサが検出する光量カーブのうち一定光量から光量が低下する屈曲点近傍の光量を最大光量とし、この最大光量に対応するズーム量となるように前記投影光学手段を制御することを特徴とする請求項１記載の画像投影表示装置。
9. 前記屈曲点近傍とは、
   前記光量カーブの屈曲点から所定量分、検出光量値が高い方へシフトしたズーム量位置である
   ことを特徴とする請求項８記載の画像投影表示装置。
10. 前記投影画像調整手段には、
    前記入力された調整用画像データに基づく画像の形状歪を調整する画像歪調整手段を有し、
    前記画像歪調整手段は、前記投影光学手段が投影する画像の形状歪の調整量を変動させ、
    この調整量変動中に前記光量センサが検出する光量カーブのうち一定光量から光量が低下する屈曲点近傍の光量を最大光量とし、
    この最大光量に対応する形状歪の調整量となるように前記画像歪調整手段を制御する
    ことを特徴とする請求項１記載の画像投影表示装置。
11. 前記画像歪調整手段は、
    前記投影光学手段が投影する画像を構成する４辺について画像の形状歪の調整量を順次制御する
    ことを特徴とする請求項１０記載の画像投影表示装置。
12. 前記投影画像調整手段は、
    前記光量センサが検出する光量が最大値となるように前記投影光学手段が投影する画像を制御するにあたって、まず画像の位置を調整し、次に画像のズーム量を調整し、最後に画像の形状歪を調整する
    ことを特徴とする請求項１１記載の画像投影表示装置。
13. 前記光量センサは、
    前記スクリーン面で反射する光量のうち、前記スクリーンの４辺に対応する領域からの反射光量を検出する４つのラインセンサからなる
    ことを特徴とする請求項１記載の画像投影表示装置。

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