JP4583221B2 - Display device - Google Patents
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Description
この発明は、表示装置に関し、特に、投射光軸の回りの方向への傾斜に基づく歪を補正して画像を投射する表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device, and more particularly to a display device that projects an image by correcting distortion based on an inclination in a direction around a projection optical axis.
従来、液晶ライトバルブおよびDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)等を利用した投射型表示装置が知られている。たとえば、光変調手段として透過型液晶パネル(液晶ライトバルブ)を用いた投射型表示装置は、光源から出射された白色光を3原色光に分離し、その分離した各色光を液晶ライトバルブで変調し、液晶ライトバルブを透過した光学像を投射レンズを介してスクリーンに投射するものである。 Conventionally, a projection display device using a liquid crystal light valve, a DMD (digital micromirror device), or the like is known. For example, a projection display device using a transmissive liquid crystal panel (liquid crystal light valve) as light modulation means separates white light emitted from a light source into three primary color lights, and modulates each separated color light with a liquid crystal light valve. The optical image transmitted through the liquid crystal light valve is projected onto the screen via the projection lens.
このような投射型表示装置において、投射レンズの中心よりも上方に画像を投射するあおり投射をした場合、スクリーンに投射された画像は、逆台形状に歪み、スクリーンの上端にいくほど、上方向に伸び、かつ、水平方向に広がる。そこで、このような「あおり投射」を垂直方向および水平方向にした場合の画像歪を補正することが行なわれている(特許文献1)。 In such a projection type display device, when tilt projection is performed to project an image above the center of the projection lens, the image projected on the screen is distorted in an inverted trapezoidal shape, and the upward direction is toward the upper end of the screen. And spread in the horizontal direction. Therefore, correction of image distortion when such “tilting projection” is performed in the vertical direction and the horizontal direction is performed (Patent Document 1).
そして、この画像歪を補正する方法は、投射型表示装置に垂直な方向の傾斜角を検出し、その検出した傾斜角に基づいて垂直方向の画像歪を補正し、ユーザ操作に応じて水平方向の画像歪を補正するというものである。
しかし、特許文献1に開示された画像歪を補正する方法では、表示装置が投射光軸の回りの方向へ傾斜したときの画像歪を補正することが困難であるという問題がある。 However, the method for correcting image distortion disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to correct image distortion when the display device is tilted in the direction around the projection optical axis.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、投射光軸の回りの方向への傾斜に基づく歪を補正して画像を投射する表示装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a display device that projects an image by correcting distortion based on inclination in a direction around the projection optical axis. It is.
この発明は、入力映像信号に基づいて形成された液晶パネル上の画像を前記液晶パネルへの照射光に基づいてスクリーン上に拡大表示する表示装置であって、当該表示装置が投射光軸の回りの方向へ傾斜している傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記検出された傾斜角に基づいて、入力映像信号の第1の画角を当該表示装置が前記投射光軸の回りの方向へ傾斜していないときの第2の画角に変換する画角変換手段と、を備え、前記入力映像信号をスクリーンに投射したときの前記第1の画角に対応する画面の輪郭を規定する第1の四角形の頂点座標をC0(0,0)、C1(0,y0)、C2(x0,y0)、C3(x0,0)とし、前記第1の四角形に2つの頂点が内接する前記第2の画角に対応する画面の輪郭を規定する第2の四角形の頂点座標をP0、P1、P2、P3とし、前記第2の四角形の短辺をA、長辺をB、対角線をC、とし、前記P2から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa1、前記P0から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa0とし、投射光の出射方向に向かって時計回りの傾斜を正方向として、前記算出された傾斜角θが0度<θ<90度の場合、前記画角変換手段は、下記の(a)〜(d)の式によりA、B、a0、a1を求め、求めたB、a0、a1および傾斜角θにより、第2の四角形の頂点座標を、下記の(e)〜(h)の式によりP0、P1、P2、P3を算出する表示装置。
B=C×cos(30°)=y0÷cos(60°-θ)×cos(30°) …(a)
A=y0÷cos(60°-θ)×sin(30°) …(b)
a0=y0÷cos(60°-θ)×cos(30°)×cosθ …(c)
a1=A×sinθ …(d)
P0((x0-a0-a1)÷2,B×sin(θ)) …(e)
P1((x0-a0-a1)÷2+A×sin(θ),y0) …(f)
P2((x0+a0+a1)÷2,A×cos(θ)) …(g)
P3((x0+a0-a1)÷2,0) …(h)
The present invention is a display device that enlarges and displays an image on a liquid crystal panel formed on the basis of an input video signal on a screen based on light applied to the liquid crystal panel, and the display device rotates around a projection optical axis. A tilt angle detecting means for detecting a tilt angle that is tilted in the direction of the first and second angles of view of the input video signal based on the detected tilt angle. An angle-of-view converting means for converting the angle of view into a second angle of view when the image is not inclined toward the screen, and defining an outline of the screen corresponding to the first angle of view when the input video signal is projected onto the screen The vertex coordinates of the first rectangle are C0 (0, 0), C1 (0, y0), C2 (x0, y0), and C3 (x0, 0), and the two vertices are inscribed in the first rectangle. Second square that defines the outline of the screen corresponding to the second angle of view Let P0, P1, P2, and P3 be the vertex coordinates, the short side of the second quadrangle is A, the long side is B, the diagonal is C, and the intersection of the perpendiculars from P2 to the side connecting C0 and C3 And P3 is a1, the distance from the intersection of the perpendicular from P0 to the side connecting C0 and C3 and the distance to P3 is a0, and the clockwise inclination toward the emission direction of the projection light is the positive direction. When the calculated inclination angle θ is 0 degree <θ <90 degrees, the angle-of-view conversion means obtains A, B, a0, a1 by the following formulas (a) to (d). A display device that calculates the vertex coordinates of the second quadrangle by B, a0, a1 and the inclination angle θ, and P0, P1, P2, and P3 by the following equations (e) to (h).
B = C × cos (30 °) = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × cos (30 °) (a)
A = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × sin (30 °) (b)
a0 = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × cos (30 °) × cosθ (c)
a1 = A × sinθ (d)
P0 ((x0-a0-a1) ÷ 2, B × sin (θ)) (e)
P1 ((x0-a0-a1) ÷ 2 + A × sin (θ), y0) (f)
P2 ((x0 + a0 + a1) ÷ 2, A × cos (θ)) (g)
P3 ((x0 + a0-a1) ÷ 2,0) (h)
この発明は、 入力映像信号に基づいて形成された液晶パネル上の画像を前記液晶パネルへの照射光に基づいてスクリーン上に拡大表示する表示装置であって、当該表示装置が投射光軸の回りの方向へ傾斜している傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記検出された傾斜角に基づいて、入力映像信号の第1の画角を当該表示装置が前記投射光軸の回りの方向へ傾斜していないときの第2の画角に変換する画角変換手段と、を備え、前記入力映像信号をスクリーンに投射したときの前記第1の画角に対応する画面の輪郭を規定する第1の四角形の頂点座標をC0(0,0)、C1(0,y0)、C2(x0,y0)、C3(x0,0)とし、前記第1の四角形に2つの頂点が内接する前記第2の画角に対応する画面の輪郭を規定する第2の四角形の頂点座標をP’0、P’1、P’2、P’3とし、前記第2の四角形の短辺をA、長辺をB、対角線をC、とし、前記P2から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa1、前記P0から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa0とし、投射光の出射方向に向かって反時計回りの傾斜を負方向として、前記算出された傾斜角θが−90度<θ<0度の場合、前記画角変換手段は、下記の(i)〜(l)の式によりA、B、a0、a1を求め、求めたB、a0、a1および傾斜角θにより、第2の四角形の頂点座標を、下記の(m)〜(p)の式によりP’0、P’1、P’2、P’3を算出する表示装置。
B=C×cos(30°)=y0÷cos(60°-θ)×cos(30°) …(i)
A=y0÷cos(60°-θ)×sin(30°) …(j)
a0=y0÷cos(60°-θ)×sin(30°)×sinθ …(k)
a1=B×cosθ …(l)
P’0((x0+a0-a1)÷2,0) …(m)
P’1((x0-a0-a1)÷2,A×cos(θ)) …(n)
P’2((x0-a0-a1)÷2+B×cos(θ),y0) …(o)
P’3((x0+a0+a1)÷2,B×sin(θ)) …(p)
The present invention provides a display device that enlarges and displays an image on a liquid crystal panel formed on the basis of an input video signal on a screen based on light applied to the liquid crystal panel, and the display device rotates around a projection optical axis. A tilt angle detecting means for detecting a tilt angle that is tilted in the direction of the first and second angles of view of the input video signal based on the detected tilt angle. An angle-of-view converting means for converting the angle of view into a second angle of view when the image is not inclined toward the screen, and defining an outline of the screen corresponding to the first angle of view when the input video signal is projected onto the screen The vertex coordinates of the first rectangle are C0 (0, 0), C1 (0, y0), C2 (x0, y0), and C3 (x0, 0), and the two vertices are inscribed in the first rectangle. Second square that defines the outline of the screen corresponding to the second angle of view The vertex coordinates of the shape are P′0, P′1, P′2, P′3, the short side of the second quadrangle is A, the long side is B, the diagonal is C, and P2 to C0, The distance from the intersection of the perpendicular to the side connecting C3 and the distance to P3 is a1, the distance from the intersection of the perpendicular to the side connecting P0 to C0 and C3 and the distance to P3 is a0, and it goes to the emission direction of the projection light. When the calculated counterclockwise tilt is negative and the calculated tilt angle θ is −90 degrees <θ <0 degrees, the angle-of-view conversion means calculates A by the following equations (i) to (l). , B, a0, a1 and the vertex coordinates of the second quadrangle by the calculated B, a0, a1 and the inclination angle θ, P′0, P′1 by the following equations (m) to (p): , P′2, and P′3.
B = C × cos (30 °) = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × cos (30 °) (i)
A = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × sin (30 °) (j)
a0 = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × sin (30 °) × sinθ (k)
a1 = B × cosθ (l)
P'0 ((x0 + a0-a1) ÷ 2,0) (m)
P'1 ((x0-a0-a1) ÷ 2, A × cos (θ)) (n)
P'2 ((x0-a0-a1) ÷ 2 + B × cos (θ), y0)… (o)
P'3 ((x0 + a0 + a1) ÷ 2, B × sin (θ)) (p)
この発明による表示装置においては、表示装置が投射光軸の回りに傾斜したときの傾斜角が検出され、その検出された傾斜角に基づいて、表示装置が投射光軸の回りに傾斜したことによって生じた歪が補正される。 In the display device according to the present invention, the tilt angle when the display device tilts around the projection optical axis is detected, and the display device tilts around the projection optical axis based on the detected tilt angle. The generated distortion is corrected.
したがって、この発明によれば、表示装置が投射光軸の回りに傾斜することによって生じた歪を補正してスクリーン上に表示装置が投射光軸の回りに傾斜していないときの画像を投射できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to correct distortion caused by tilting the display device around the projection optical axis and project an image when the display device is not tilted around the projection optical axis on the screen. .
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態による表示装置の概略ブロック図である。図1を参照して、この発明の実施の形態による表示装置10は、入力端子1と、ADC(Analog Digital Converter)回路2と、映像信号処理回路3と、ドライバ4と、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)5と、液晶パネル/光源部6と、光学系7と、加速度センサ8と、ADコンバータ9とを備える。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a display device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a
入力端子1は、アナログ信号からなる映像信号をビデオおよびパーソナルコンピュータ等から受けるための端子である。ADC回路2は、入力端子1から受けた映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、その変換した映像信号を映像信号処理回路3へ出力する。 The input terminal 1 is a terminal for receiving a video signal composed of an analog signal from a video and a personal computer. The ADC circuit 2 converts the video signal received from the input terminal 1 from an analog signal to a digital signal, and outputs the converted video signal to the video signal processing circuit 3.
映像信号処理回路3は、マイコン5からの命令によって映像信号の画角を変換し、その変換した映像信号をドライバ4へ出力する。より具体的には、映像信号処理回路3は、マイコン5からの命令に応じて、表示装置10が投射光軸の回りの方向へ傾斜したときの画像歪を後述する方法によって補正し、その画像歪を補正した映像信号にさらに台形歪補正を施してドライバ4へ出力する。
The video signal processing circuit 3 converts the angle of view of the video signal according to a command from the microcomputer 5 and outputs the converted video signal to the driver 4. More specifically, the video signal processing circuit 3 corrects image distortion when the
ドライバ4は、映像信号処理回路3から受けた映像信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するとともに、その変換した映像信号を液晶パネル/光源部6へ出力し、映像信号に基づく画像を液晶パネル/光源部6の液晶パネルに表示する。
The driver 4 converts the video signal received from the video signal processing circuit 3 from a digital signal to an analog signal, and outputs the converted video signal to the liquid crystal panel /
液晶パネル/光源部6は、液晶パネルの背面に存在する光源から出射された照射光により、液晶パネルに表示された画像を投射する。光学系7は、液晶パネル/光源部6からの投射光を変倍してスクリーン(図示せず)上に画像を投射する。
The liquid crystal panel /
加速度センサ8は、表示装置10に印加される加速度を検出し、その検出した加速度をADコンバータ9へ出力する。ADコンバータ9は、加速度センサ8からの加速度をアナログ電圧からデジタル電圧に変換してマイコン5へ出力する。
The
マイコン5は、加速度センサ8からの加速度に基づいて、表示装置10の傾斜角を検出し、その検出した傾斜角に基づいて画像歪補正を行なうための命令を映像信号処理回路3へ出力する。
The microcomputer 5 detects the tilt angle of the
図2は、図1に示す液晶パネル/光源部6の概略図である。図2を参照して、液晶パネル/光源部6は、光源61と、光分離部62と、液晶パネル63〜65と、光結合部66とを含む。
FIG. 2 is a schematic diagram of the liquid crystal panel /
光源61は、点灯すると、白色光を光分離部62に出射する。光分離部62は、光源61からの白色光を赤色の光LT1、緑色の光LT2および青色の光LT3に分離し、その分離した赤色の光LT1、緑色の光LT2および青色の光LT3をそれぞれ液晶パネル63〜65へ導く。
When the
液晶パネル63〜65の各々は、ドライバ4から映像信号を受け、その受けた映像信号に基づく画像を表面に表示する。そして、液晶パネル63は、その表示した画像を光分離部62からの赤色の光LT1によって投射し、その投射した赤色の投射光を光結合部66へ導く。また、液晶パネル64は、表面に表示した画像を光分離部62からの緑色の光LT2によって投射し、その投射した緑色の投射光を光結合部66へ導く。さらに、液晶パネル65は、表面に表示した画像を光分離部62からの青色の光LT3によって投射し、その投射した青色の投射光を光結合部66へ導く。
Each of the liquid crystal panels 63 to 65 receives a video signal from the driver 4 and displays an image based on the received video signal on the surface. The liquid crystal panel 63 projects the displayed image with the red light LT1 from the
光結合部66は、液晶パネル63〜65からそれぞれ赤色の投射光、緑色の投射光および青色の投射光を受け、その受けた赤色の投射光、緑色の投射光および青色の投射光を結合して光学系7へ導く。
The
図3は、図1に示す加速度センサ8によって検出される加速度の方向を示す図である。図3を参照して、加速度センサ8は、Y軸が投射光軸方向になり、Z軸が重力方向になり、X軸が投射光軸方向および重力方向に垂直な方向になるように設置される。
FIG. 3 is a diagram showing the direction of acceleration detected by the
表示装置10は、Y軸の−方向へ投射光を出射するものとする。また、表示装置10が投射光軸の回りの方向へ傾斜した場合、X軸の+方向からZ軸の−方向への傾斜(すなわち、Y軸の−方向に向かって時計回りの傾斜)を+θの傾斜とし、X軸の−方向からZ軸の−方向への傾斜(すなわち、Y軸の−方向に向かって反時計回りの傾斜)を−θの傾斜とする。
The
加速度センサ8は、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の加速度を検出し、その検出した加速度をADコンバータ9を介してマイコン5へ出力する。この場合、加速度センサ8は、加速度をアナログ電圧として出力する。ADコンバータ9は、加速度センサ8からのアナログ電圧をデジタル電圧に変換してマイコン5へ出力する。マイコン5は、次式により表示装置10の傾斜角θを検出する。
The
ΔV=Sg×sinθ・・・(1)
式(1)において、ΔVは、ADコンバータ9からマイコン5へ出力されるデジタル電圧であり、Sgは、感度である。この感度Sgは、重力加速度が変化した場合に調整値として用いられるものである。この発明においては、Sg=1とする。
ΔV = S g × sin θ (1)
In Expression (1), ΔV is a digital voltage output from the AD converter 9 to the microcomputer 5, and S g is sensitivity. This sensitivity Sg is used as an adjustment value when the gravitational acceleration changes. In the present invention, S g = 1.
したがって、マイコン5は、ADコンバータ9から受けたデジタル電圧ΔVと、Sg=1とを式(1)に代入して表示装置10の傾斜角θを演算する。
Therefore, the microcomputer 5 calculates the tilt angle θ of the
図4は、表示装置10の設置状態を示す図である。図4を参照して、表示装置10は、投射口11から投射光を出射する。そして、表示装置10は、投射光軸の回りに傾斜している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an installation state of the
この発明においては、図4に示すように、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜したときに、この傾斜角を加速度センサ8により検出し、その検出した傾斜角に基づいて画像歪を補正する。
In the present invention, as shown in FIG. 4, when the
図5は、表示装置10が0<θ<90度の範囲で投射光軸の回りへ傾斜したときの画像歪を補正する方法を説明するための図である。表示装置10が0<θ<90度の範囲で投射光軸の回りへ傾斜したとき、点C0〜C3によって囲まれる画像がスクリーン上に表示される。なお、点C0〜C3によって囲まれる画像は、横の長さ:縦の長さ=4:3のアスペクト比を有する画像である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of correcting image distortion when the
そして、点C0〜C3によって囲まれる画像を点P0〜P3によって囲まれる画像(表示装置10が投射光軸の回りへ傾斜していないときの画像)に補正する方法を説明する。三角形P1Q0P3において次式が成立する。
A method of correcting the image surrounded by the points C0 to C3 into an image surrounded by the points P0 to P3 (an image when the
C=y0÷cos(60°−θ)・・・(2)
また、三角形P1P2P3において次式が成立する。
C = y0 ÷ cos (60 ° −θ) (2)
Further, the following equation is established for the triangle P1P2P3.
B=C×cos(30°)=y0÷cos(60°−θ)×cos(30°)
・・・(3)
さらに、三角形P0P3Q2において次式が成立する。
B = C × cos (30 °) = y0 ÷ cos (60 ° −θ) × cos (30 °)
... (3)
Further, the following equation is established for the triangle P0P3Q2.
a0=B×cosθ・・・(4)
式(3)を式(4)へ代入すると、次式が成立する。
a0 = B × cos θ (4)
Substituting equation (3) into equation (4), the following equation is established.
a0=y0÷cos(60°−θ)×cos(30°)×cosθ・・・(5)
さらに、三角形P1P2P3において次式が成立する。
a0 = y0 ÷ cos (60 ° −θ) × cos (30 °) × cosθ (5)
Further, the following formula is established for the triangle P1P2P3.
A=C×sin(30°)
=y0÷cos(60°−θ)×sin(30°)・・・(6)
さらに、三角形P2P3Q1において次式が成立する。
A = C × sin (30 °)
= Y0 ÷ cos (60 ° −θ) × sin (30 °) (6)
Further, the following formula is established for the triangle P2P3Q1.
a1=A×sinθ・・・(7)
式(6)を式(7)に代入すると、次式が成立する。
a1 = A × sin θ (7)
Substituting equation (6) into equation (7), the following equation is established.
a1=y0÷cos(60°−θ)×sin(30°)×sinθ・・・(8)
したがって、画角を画面の中央の位置に置くための各点P0〜P3の座標は、次のようになる。
a1 = y0 ÷ cos (60 ° −θ) × sin (30 °) × sinθ (8)
Therefore, the coordinates of the points P0 to P3 for placing the angle of view at the center position of the screen are as follows.
P0((x0−a0−a1)÷2,B×sin(θ))
P1((x0−a0−a1)÷2+A×sin(θ),y0)
P2((x0+a0+a1)÷2,A×cos(θ))
P3((x0+a0−a1)÷2,0)
映像信号処理回路3は、表示装置10の投射光軸の回りへの傾斜角θをマイコン5から受け、その受けた傾斜角θを式(3),(5),(6),(8)に代入して点P0〜P3の各点の座標を演算する。そして、映像信号処理回路3は、点C0〜C3の座標と点P0〜P3の座標とを用いて、表示装置10が投射光軸の回りの方向へ傾斜したときの画角を表示装置10が投射光軸の回りへ傾斜していないときの画角に変換する。
P0 ((x0−a0−a1) ÷ 2, B × sin (θ))
P1 ((x0−a0−a1) ÷ 2 + A × sin (θ), y0)
P2 ((x0 + a0 + a1) / 2, A × cos (θ))
P3 ((x0 + a0−a1) ÷ 2,0)
The video signal processing circuit 3 receives an inclination angle θ around the projection optical axis of the
この場合、点P0〜P3によって囲まれた画像は、横の長さ:縦の長さ=4:3のアスペクト比を有する。したがって、映像信号処理回路3は、アスペクト比を保持して画角を変換する。 In this case, the image surrounded by the points P0 to P3 has an aspect ratio of horizontal length: vertical length = 4: 3. Therefore, the video signal processing circuit 3 converts the angle of view while maintaining the aspect ratio.
図6は、表示装置10が−90<θ<0度の範囲で投射光軸の回りへ傾斜したときの画像歪を補正する方法を説明するための図である。図6においても、点C’0〜C’3によって囲まれる画像を点P’0〜P’3によって囲まれる画像(表示装置10が投射光軸の回りへ傾斜していないときの画像)に補正する方法を説明する。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of correcting image distortion when the
三角形P’0Q’0P ’2において式(2)が成立する。また、三角形P’0P’2P ’3において式(6)が成立する。さらに、三角形P’0P’1Q ’2において次式が成立する。 Expression (2) is established in the triangle P′0Q′0P′2. Further, Expression (6) is established in the triangle P′0P′2P′3. Further, the following equation is established in the triangle P′0P′1Q′2.
a0=A×sinθ・・・(9)
式(6)を式(9)に代入すると、次式が成立する。
a0 = A × sin θ (9)
Substituting equation (6) into equation (9), the following equation is established.
a0=y0÷cos(60°−θ)×sin(30°)×sinθ・・・(10)
さらに、三角形P’0P’2P ’3において式(3)が成立する。
a0 = y0 ÷ cos (60 ° −θ) × sin (30 °) × sinθ (10)
Furthermore, Formula (3) is materialized in the triangle P′0P′2P′3.
さらに、三角形P’3P’0Q ’1において次式が成立する。 Further, the following equation is established for the triangle P′3P′0Q′1.
a1=B×cosθ・・・(11)
そして、式(3)を式(11)に代入すると、次式が得られる。
a1 = B × cos θ (11)
Substituting equation (3) into equation (11) yields the following equation:
a1=y0÷cos(60°−θ)×cos(30°)×cosθ・・・(12)
したがって、画角を画面の中央の位置に置くための各点P’0〜P’3の座標は、次のようになる。
a1 = y0 ÷ cos (60 ° −θ) × cos (30 °) × cosθ (12)
Accordingly, the coordinates of the points P′0 to P′3 for placing the angle of view at the center position of the screen are as follows.
P’0((x0+a0−a1)÷2,0)
P’1((x0−a0−a1)÷2,A×cos(θ))
P’2((x0−a0−a1)÷2+B×cos(θ),y0)
P’3((x0+a0+a1)÷2,B×sin(θ))
映像信号処理回路3は、表示装置10の投射光軸の回りへの傾斜角θをマイコン5から受け、その受けた傾斜角θを式(3),(6),(10),(12)に代入して点P’0〜P’3の各点の座標を演算する。そして、映像信号処理回路3は、点C’0〜C’3の座標と点P’0〜P’3の座標とを用いて、表示装置10が投射光軸の回りの方向へ傾斜したときの画角を表示装置10が投射光軸の回りへ傾斜していないときの画角に変換する。
P′0 ((x0 + a0−a1) ÷ 2,0)
P′1 ((x0−a0−a1) ÷ 2, A × cos (θ))
P′2 ((x0−a0−a1) ÷ 2 + B × cos (θ), y0)
P′3 ((x0 + a0 + a1) ÷ 2, B × sin (θ))
The video signal processing circuit 3 receives an inclination angle θ around the projection optical axis of the
この場合、点P’0〜P’3によって囲まれた画像は、横の長さ:縦の長さ=4:3のアスペクト比を有する。したがって、映像信号処理回路3は、アスペクト比を保持して画角を変換する。 In this case, the image surrounded by the points P′0 to P′3 has an aspect ratio of horizontal length: vertical length = 4: 3. Therefore, the video signal processing circuit 3 converts the angle of view while maintaining the aspect ratio.
上述したように、映像信号処理回路3は、表示装置10が投射光軸の回りの方向へ0<θ<90度または−90度<θ<0の範囲で傾斜したとき、その傾斜したときの画角を表示装置10が投射光軸の回りへ傾斜しないときの画角に変換する。
As described above, when the
この場合、映像信号処理回路3は、点P0〜P3(または点P’0〜P’3)によって囲まれた領域以外の領域を黒色の映像に変換するので、上述した方法によって画角を変換した場合、画像サイズは、縮小される。
In this case, the video signal processing circuit 3 converts the area other than the area surrounded by the
したがって、映像信号処理回路3は、アスペクト比を保持しつつ、画像サイズを縮小するように画角を変換する。 Therefore, the video signal processing circuit 3 converts the angle of view so as to reduce the image size while maintaining the aspect ratio.
そして、映像信号処理回路3は、上述した方法によって画角を変換した後、マイコン5からの命令に応じて、台形歪補正を行なう。この台形歪補正は、表示装置10が水平方向から上方へ向けて投射光を出射するために、スクリーン上では、下側よりも上側のサイズが大きくなるのを補正するものである。
Then, the video signal processing circuit 3 converts the angle of view by the above-described method, and then performs trapezoidal distortion correction in accordance with a command from the microcomputer 5. This trapezoidal distortion correction is to correct an increase in the size of the upper side on the screen from the lower side in order for the
したがって、この補正を行なうには、表示装置10のZ軸に対する傾斜角を求める必要がある。マイコン5は、加速度センサ8から受けたZ軸方向(重力方向)の加速度を示すデジタル電圧ΔVを式(1)に代入して表示装置10のZ軸方向の傾斜角θzを演算する。
Therefore, in order to perform this correction, it is necessary to obtain the tilt angle of the
そうすると、マイコン5は、その演算した傾斜角θzに基づいて、台形歪を補正するための画角を演算し、その演算した画角を映像信号処理回路3へ出力して台形歪補正を行なうように命令する。 Then, the microcomputer 5 calculates the angle of view for correcting the trapezoidal distortion based on the calculated inclination angle θz, and outputs the calculated angle of view to the video signal processing circuit 3 to perform the trapezoidal distortion correction. To order.
そして、映像信号処理回路3は、マイコン5からの命令に応じて、映像信号の画角を変換し、その変換した映像信号をドライバ4へ出力する。 Then, the video signal processing circuit 3 converts the angle of view of the video signal in accordance with a command from the microcomputer 5 and outputs the converted video signal to the driver 4.
図7は、表示装置10における動作を説明するためのフローチャートである。 一連の動作が開始されると、加速度センサ8は、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の加速度を検出し、その検出した加速度をアナログ電圧としてADコンバータ9へ出力する。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the
ADコンバータ9は、加速度センサ8からのアナログ電圧をデジタル電圧に変換してマイコン5へ出力する。マイコン5は、ADコンバータ9からのデジタル電圧を式(1)に代入して表示装置10が投射光軸の回りへ傾斜したときの傾斜角θを検出する(ステップS1)。
The AD converter 9 converts the analog voltage from the
その後、マイコン5は、その検出した傾斜角θを映像信号処理回路3へ出力する。映像信号処理回路3は、マイコン5から傾斜角θを受けると、上述した方法によって、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜したときの映像の画角を表示装置10が投射光軸の回りに傾斜しないときの映像の画角に変換する。すなわち、映像信号処理回路3は、傾斜角θに基づいて、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜したときの画像を補正する(ステップS2)。
Thereafter, the microcomputer 5 outputs the detected inclination angle θ to the video signal processing circuit 3. When the video signal processing circuit 3 receives the tilt angle θ from the microcomputer 5, the
引続いて、マイコン5は、ADコンバータ9からのデジタル電圧を式(1)に代入して表示装置10のZ軸方向の傾斜角θzを検出し(ステップS3)、その検出した傾斜角θzに基づいて、台形歪補正を行なうための画角を演算して映像信号処理回路3へ出力する。
Subsequently, the microcomputer 5 detects the tilt angle θz in the Z-axis direction of the
そして、映像信号処理回路3は、マイコン5から受けた画角に基づいて、映像信号の画角を変換して台形歪補正を行なう(ステップS4)。 Then, the video signal processing circuit 3 converts the angle of view of the video signal based on the angle of view received from the microcomputer 5 and performs trapezoidal distortion correction (step S4).
これによって、一連の動作が終了する。 As a result, a series of operations is completed.
上述したように、表示装置10は、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜したときの傾斜角θを検出する加速度センサ8およびマイコン5と、その検出された傾斜角θに基づいて、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜したことによって生じた歪を補正する映像信号処理回路3とを備えるので、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜することによって生じる歪を補正してスクリーン上に表示装置10が投射光軸の回りに傾斜していないときの画像を投射できる。
As described above, the
そして、表示装置10においては、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜したときの画像歪が補正された後、表示装置10がZ軸へ傾斜したことに基づく画像歪(台形歪)が補正される。この場合、表示装置10の投射光軸の回りへの傾斜角θおよび表示装置10のZ軸方向への傾斜角θzは、加速度センサ8によって検出されたX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の加速度に基づいて検出される。
In the
したがって、この発明によれば、表示装置10の投射光軸の回りへの傾斜角θを検出するためのセンサを新たに追加しなくても、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜することによって生じる歪を補正できる。
Therefore, according to the present invention, the
なお、上記においては、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜することによって生じる歪を補正するとき、元の画像サイズが縮小されると説明したが、この発明においては、これに限らず、元の画像サイズを維持したまま、表示装置10が投射光軸の回りに傾斜することによって生じる歪を補正するようにしてもよい。
In the above description, the original image size is reduced when correcting the distortion caused by the
この場合、点C0〜C3(または点C’0〜C’3)によって表される四角形が点P0〜P3(または点P’0〜P’3)によって表される四角形に2点で内接するように、上述した方法と同じ方法によって点P0〜P3(または点P’0〜P’3)の座標を演算する。 In this case, the quadrangle represented by the points C0 to C3 (or points C′0 to C′3) is inscribed at two points to the quadrangle represented by the points P0 to P3 (or points P′0 to P′3). Thus, the coordinates of the points P0 to P3 (or the points P′0 to P′3) are calculated by the same method as described above.
そして、元の画像サイズを維持して表示装置10が投射光軸の回りに傾斜することによって生じる歪を補正する場合、元の画像のアスペクト比も保持される。
When correcting the distortion caused by the
この発明においては、加速度センサ8およびマイコン5は、「傾斜角検出手段」を構成する。
In the present invention, the
また、マイコン5からの傾斜角θに基づいて、上述した方法によって、画角を変換する映像信号処理回路3は、「画角変換手段」を構成する。 The video signal processing circuit 3 that converts the angle of view by the above-described method based on the inclination angle θ from the microcomputer 5 constitutes “view angle converting means”.
さらに、台形歪補正を行なうマイコン5および映像信号処理回路3は、「歪補正手段」を構成する。 Furthermore, the microcomputer 5 and the video signal processing circuit 3 that perform trapezoidal distortion correction constitute “distortion correcting means”.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、投射光軸の回りの方向への傾斜に基づく歪を補正して画像を投射する表示装置に適用される。 The present invention is applied to a display device that projects an image by correcting distortion based on inclination in a direction around a projection optical axis.
1 入力端子、2 ADC回路、3 映像信号処理回路、4 ドライバ、5 マイコン、6 液晶パネル/光源部、7 光学系、8 加速度センサ、9 ADコンバータ、10 表示装置、11 投射口、61 光源、62 光分離部、63〜65 液晶パネル、66 光結合部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal, 2 ADC circuit, 3 Video signal processing circuit, 4 Driver, 5 Microcomputer, 6 Liquid crystal panel / light source part, 7 Optical system, 8 Acceleration sensor, 9 AD converter, 10 Display apparatus, 11 Projection port, 61 Light source, 62 light separation part, 63-65 liquid crystal panel, 66 light coupling part.
Claims (2)
当該表示装置が投射光軸の回りの方向へ傾斜している傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
前記検出された傾斜角に基づいて、入力映像信号の第1の画角を当該表示装置が前記投射光軸の回りの方向へ傾斜していないときの第2の画角に変換する画角変換手段と、を備え、
前記入力映像信号をスクリーンに投射したときの前記第1の画角に対応する画面の輪郭を規定する第1の四角形の頂点座標をC0(0,0)、C1(0,y0)、C2(x0,y0)、C3(x0,0)とし、前記第1の四角形に2つの頂点が内接する前記第2の画角に対応する画面の輪郭を規定する第2の四角形の頂点座標をP0、P1、P2、P3とし、前記第2の四角形の短辺をA、長辺をB、対角線をC、とし、前記P2から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa1、前記P0から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa0とし、投射光の出射方向に向かって時計回りの傾斜を正方向として、前記算出された傾斜角θが0度<θ<90度の場合、前記画角変換手段は、下記の(a)〜(d)の式によりA、B、a0、a1を求め、求めたB、a0、a1および傾斜角θにより、第2の四角形の頂点座標を、下記の(e)〜(h)の式によりP0、P1、P2、P3を算出する表示装置。
B=C×cos(30°)=y0÷cos(60°-θ)×cos(30°) …(a)
A=y0÷cos(60°-θ)×sin(30°) …(b)
a0=y0÷cos(60°-θ)×cos(30°)×cosθ …(c)
a1=A×sinθ …(d)
P0((x0-a0-a1)÷2,B×sin(θ)) …(e)
P1((x0-a0-a1)÷2+A×sin(θ),y0) …(f)
P2((x0+a0+a1)÷2,A×cos(θ)) …(g)
P3((x0+a0-a1)÷2,0) …(h) A display device that enlarges and displays an image on a liquid crystal panel formed based on an input video signal on a screen based on irradiation light to the liquid crystal panel,
An inclination angle detecting means for detecting an inclination angle at which the display device is inclined in a direction around the projection optical axis;
An angle-of-view conversion for converting the first angle of view of the input video signal into a second angle of view when the display device is not inclined in the direction around the projection optical axis based on the detected inclination angle. Means, and
C0 (0,0), C1 (0, y0), C2 () are the vertex coordinates of the first rectangle that defines the outline of the screen corresponding to the first angle of view when the input video signal is projected onto the screen. x0, y0), C3 (x0, 0), and the vertex coordinates of the second quadrangle defining the contour of the screen corresponding to the second angle of view in which two vertices are inscribed in the first quadrangle are P0, P1, P2, and P3, the short side of the second quadrangle is A, the long side is B, the diagonal is C, and the distance from the intersection of the perpendicular from P2 to the side connecting C0 and C3 to P3 A1, the intersection of the perpendicular from the P0 to the side connecting the C0 and C3 and the distance from the P3 to a0, and the clockwise inclination toward the emission direction of the projection light as the positive direction, the calculated inclination When the angle θ is 0 degree <θ <90 degrees, the angle-of-view conversion means performs the following (a ) To (d), A, B, a0, and a1 are obtained, and the vertex coordinates of the second quadrangle are expressed by the following (e) to (h) by the obtained B, a0, a1, and the inclination angle θ. A display device that calculates P0, P1, P2, and P3 by an equation.
B = C × cos (30 °) = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × cos (30 °) (a)
A = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × sin (30 °) (b)
a0 = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × cos (30 °) × cosθ (c)
a1 = A × sinθ (d)
P0 ((x0-a0-a1) ÷ 2, B × sin (θ)) (e)
P1 ((x0-a0-a1) ÷ 2 + A × sin (θ), y0) (f)
P2 ((x0 + a0 + a1) ÷ 2, A × cos (θ)) (g)
P3 ((x0 + a0-a1) ÷ 2,0) (h)
当該表示装置が投射光軸の回りの方向へ傾斜している傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
前記検出された傾斜角に基づいて、入力映像信号の第1の画角を当該表示装置が前記投射光軸の回りの方向へ傾斜していないときの第2の画角に変換する画角変換手段と、を備え、
前記入力映像信号をスクリーンに投射したときの前記第1の画角に対応する画面の輪郭を規定する第1の四角形の頂点座標をC0(0,0)、C1(0,y0)、C2(x0,y0)、C3(x0,0)とし、前記第1の四角形に2つの頂点が内接する前記第2の画角に対応する画面の輪郭を規定する第2の四角形の頂点座標をP’0、P’1、P’2、P’3とし、前記第2の四角形の短辺をA、長辺をB、対角線をC、とし、前記P2から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa1、前記P0から前記C0、C3を結ぶ辺への垂線の交点と前記P3までの距離をa0とし、投射光の出射方向に向かって反時計回りの傾斜を負方向として、前記算出された傾斜角θが−90度<θ<0度の場合、前記画角変換手段は、下記の(i)〜(l)の式によりA、B、a0、a1を求め、求めたB、a0、a1および傾斜角θにより、第2の四角形の頂点座標を、下記の(m)〜(p)の式によりP’0、P’1、P’2、P’3を算出する表示装置。
B=C×cos(30°)=y0÷cos(60°-θ)×cos(30°) …(i)
A=y0÷cos(60°-θ)×sin(30°) …(j)
a0=y0÷cos(60°-θ)×sin(30°)×sinθ …(k)
a1=B×cosθ …(l)
P’0((x0+a0-a1)÷2,0) …(m)
P’1((x0-a0-a1)÷2,A×cos(θ)) …(n)
P’2((x0-a0-a1)÷2+B×cos(θ),y0) …(o)
P’3((x0+a0+a1)÷2,B×sin(θ)) …(p) A display device that enlarges and displays an image on a liquid crystal panel formed based on an input video signal on a screen based on irradiation light to the liquid crystal panel,
An inclination angle detecting means for detecting an inclination angle at which the display device is inclined in a direction around the projection optical axis;
An angle-of-view conversion for converting the first angle of view of the input video signal into a second angle of view when the display device is not inclined in the direction around the projection optical axis based on the detected inclination angle. Means, and
C0 (0,0), C1 (0, y0), C2 () are the vertex coordinates of the first rectangle that defines the outline of the screen corresponding to the first angle of view when the input video signal is projected onto the screen. x0, y0), C3 (x0, 0), and the vertex coordinates of the second quadrangle defining the outline of the screen corresponding to the second angle of view in which two vertices are inscribed in the first quadrangle are P ′ 0, P′1, P′2, P′3, the short side of the second quadrangle is A, the long side is B, the diagonal is C, and the perpendicular line from P2 to the side connecting C0 and C3 And the distance from the intersection of the perpendicular to the side connecting P0 to C0 and C3 and the distance to P3 is a0, and the counterclockwise inclination toward the emission direction of the projection light is a1. When the calculated inclination angle θ is −90 degrees <θ <0 degrees as a negative direction, the field angle conversion means A, B, a0, a1 are obtained from the equations (i) to (l), and the vertex coordinates of the second quadrangle are expressed by the following (m) to (m) by the obtained B, a0, a1 and the inclination angle θ. A display device that calculates P′0, P′1, P′2, and P′3 by the equation p).
B = C × cos (30 °) = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × cos (30 °) (i)
A = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × sin (30 °) (j)
a0 = y0 ÷ cos (60 ° -θ) × sin (30 °) × sinθ (k)
a1 = B × cosθ (l)
P'0 ((x0 + a0-a1) ÷ 2,0) (m)
P'1 ((x0-a0-a1) ÷ 2, A × cos (θ)) (n)
P'2 ((x0-a0-a1) ÷ 2 + B × cos (θ), y0)… (o)
P'3 ((x0 + a0 + a1) ÷ 2, B × sin (θ)) (p)
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