CN102202200A - 投影装置以及投影装置的投影方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够容易且适当地进行梯形变形校正后的投影图像的位置调节的投影装置以及投影装置的投影方法。投影装置的特征在于，具有：光调制元件(液晶光阀34)，其根据图像信号调制来自光源部的光；投影部，其将通过光调制元件的有效区域(50)的面内的可显示区域(54)调制后的调制光投影到投影面(30)；梯形变形校正部，其利用作为光调制元件的有效区域内的一部分区域的校正后图像区域(51)投影可显示区域的光调制图像(100)，由此校正投影到投影面的投影图像(200)的梯形变形；以及位置调整部，其通过在保持校正后图像区域的尺寸和形状的状态下使校正后图像区域在有效区域的面内移动，调整投影到投影面的投影图像的位置。

Description

投影装置以及投影装置的投影方法

技术领域

本发明涉及具有对投影到投影面的投影图像的梯形变形进行校正的梯形变形校正功能的投影装置以及投影装置的投影方法。

背景技术

以往，作为这种投影装置，公知有如下投影装置：通过对调制来自光源的光的光调制元件的可显示区域的图像进行校正，对投影到投影面的投影图像的梯形变形进行校正(参照专利文献1)。

该投影装置在使从光调制元件整个面投影的整体投影区域扩大为覆盖投影面(屏幕)的状态下，结合与投影面的轮廓对应的光调制元件的校正后图像区域对光调制元件的可显示区域的图像进行缩小校正，从而校正投影图像的梯形变形。此时，缩小校正可显示区域的图像而不再投影显示图像的光调制元件的各像素被控制成为全黑图像显示，以不使来自光源的光透射。

专利文献1：日本特开2006-005534号公报

但是，作为调节投影到投影面的投影图像的位置的方法，可考虑变焦镜头的镜头移动功能，或改变投影装置本身的设置角度的方法。但是，在这种方法中，相对于投影面的投影光轴变化，从而在投影图像产生显著的梯形变形。由此，在梯形变形校正后进行投影图像的位置调节时，需要再次重复上述那样的梯形变形校正的处理，存在处理烦杂的问题。此外，这种机械式调节方法还存在细微位置调节比较困难，不能如使用者希望那样进行调节的问题。

发明内容

本发明鉴于上述方面，其课题在于，提供一种能够容易且适当地进行梯形变形校正后的投影图像的位置调节的投影装置以及投影装置的投影方法。

本发明的投影装置的特征在于，具有：光调制元件，其根据图像信号调制来自光源部的光；投影部，其将通过光调制元件的有效区域的面内的可显示区域调制后的调制光投影到投影面；梯形变形校正部，其利用作为光调制元件的有效区域内的一部分区域的校正后图像区域投影基于可显示区域的光调制图像，由此校正投影到投影面的投影图像的梯形变形；以及位置调整部，其通过在保持校正后图像区域的尺寸和形状的状态下使校正后图像区域在有效区域的面内移动，调整投影到投影面的投影图像的位置。

本发明的投影装置的投影方法，该投影装置具有根据图像信号调制来自光源部的光的光调制元件，并将通过光调制元件的有效区域的面内的可显示区域调制后的调制光投影到投影面，其特征在于，该投影方法执行以下步骤：梯形变形校正步骤，利用作为光调制元件的有效区域内的一部分区域的校正后图像区域投影基于可显示区域的光调制图像，由此校正投影到投影面的投影图像的梯形变形；以及位置调整步骤，通过在保持校正后图像区域的尺寸和形状的状态下使校正后图像区域在有效区域的面内移动，调整投影到投影面的投影图像的位置。

根据上述结构，通过位置调整部移动校正后图像区域，因此能够在不改变相对于投影面的投影光轴的情况下调节投影图像的位置。由此，不会在位置调节后的投影图像产生大的梯形变形，因此在位置调节后不需要重复梯形变形校正，能够简化图像处理。此外，在保持光调制元件上的校正后图像区域的尺寸和形状的状态下使校正后图像区域在有效区域内移动，因此伴随位置调节的图像处理变得容易，并且，能够进行光调制元件的像素单位的移动，能够进行投影图像的细微位置调节。并且，能够有效利用光调制元件的有效区域中的校正后图像区域以外的未使用像素。

此时，优选位置调整部在使校正后图像区域的至少两处角部与有效区域内接的状态下使校正后图像区域移动。

根据上述结构，校正后图像区域能够在有效区域内占据最大面积，因此能够最大限度地有效利用光调制元件。

此外，优选还具有操作部，该操作部用于在投影图像的投影后，调节校正后图像区域在有效区域内的移动量，位置调整部依照操作部的操作，调整投影图像的位置。

根据上述结构，能够依照用户的操作，将投影图像的位置调整用户期望的量。

此时，优选操作部具有在由梯形变形校正部进行纵向的梯形变形校正时操作的纵向用操作部、和在由梯形变形校正部进行横向的梯形变形校正时操作的横向用操作部。

根据上述结构，能够通过纵向用操作部和横向用操作部这两个操作部，用直观的操作来调整投影图像的位置。

此时，优选操作部由按照手柄的位移量调节校正后图像区域的移动量的手柄移动式操作件构成。

根据上述结构，能够按照手柄的位移量进行调节，因此能够连续地调整投影图像的位置。另外，手柄移动式操作件可以是使手柄沿直线方向移动(滑动)的直线式手柄、和使手柄旋转的旋转式手柄中的任意一种。

此外，优选操作部由按照杆的倾斜方向和倾斜量调节校正后图像区域的移动方向和移动量的杆式操作件构成。

根据上述结构，能够按照杆的倾斜方向和倾斜量进行调节，因此能够直观且连续地调整投影图像的位置。另外，作为杆式操作件，可以举出操纵杆或十字杆等。

附图说明

图1是示出投影装置的控制结构的框图。

图2的(a)是示出梯形变形校正处理前的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图，图2的(b)是示出梯形变形校正处理后的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图。

图3的(a)是操作面板的主视图，图3的(b)是位置调节用手柄的放大立体图。

图4是示意性示出投影装置的遥控器的立体图。

图5是示出投影装置的投影处理的流程图。

图6的(a)是示出纵向的位置调整处理前的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图，图6的(b)和图6的(c)是示出位置调整处理后的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图。

图7的(a)是示出横向的位置调整处理前的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图，图7的(b)和图7的(c)是示出位置调整处理后的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图。

图8的(a)是示出纵向横向的位置调整处理前的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图，图8的(b)和图8的(c)是示出位置调整处理后的光调制元件的可显示区域的图像和投影图像的图。

标号说明

1：投影装置；12：图像处理部；16：操作部；21：梯形变形校正部；22：位置调整部；34液晶光阀；50：有效区域；51：校正后图像区域；52：图像遮盖区域；53：投影遮盖区域；54：可显示区域；63：位置调节用手柄；72：位置调节用操作杆；100：光调制图像；200：投影图像。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的一个实施方式的投影装置以及投影装置的投影方法。图1是示出投影装置1的结构的框图。如该图所示，投影装置1具有信号输入部11、图像处理部12、投影控制部13、投影光学系统14、摄像部15、操作部16以及对这些部件进行统一控制的中央控制部17。

信号输入部11从个人计算机或视频记录装置等外部设备10输入图像信号。即，信号输入部11通过接收从个人计算机输出的RGB信号或从视频记录装置输出的复合信号的接口实现。另外，在本实施方式中，设为从外部设备10经由信号输入部11输入图像信号，但是也可以是检测是否已插入记录介质(USB存储器或SD存储卡)，从该记录介质读出图像信号的结构。

图像处理部12针对由信号输入部11输入的图像信号，根据预先存储的图像处理程序执行预定的处理。通过该预定的处理从图像信号生成光调制图像数据，并根据该光调制图像数据，从后述的液晶光阀34(光调制元件)投影光调制图像100(可显示区域的图像)。另外，将与光调制图像100对应的光调制元件上的区域设为可显示区域54。

图像处理部12具有进行梯形变形校正处理的梯形变形校正部21、和进行图像的位置调整处理的位置调整部22。此外，图像处理部12还具有进行除此以外的处理(例如画面尺寸调节处理、画质调整处理、γ校正处理以及图像合成处理等)的各处理部(省略图示)。

梯形变形校正部21在投影到投影面30的投影图像200产生梯形变形的情况下，通过校正光调制图像数据，进行梯形变形校正处理。具体而言，对通过后述的摄像部15送出的摄像数据进行处理，针对投影面30的投影框(屏幕框)计算投影图像200的4个顶点的位置偏移量，由此判断是否产生了梯形变形。其后，为了将投影图像200的梯形形状设为矩形形状，通过从作为液晶光阀34的有效区域50内的一部分区域的校正后图像区域51投影光调制图像100(可显示区域54)，校正投影图像200的梯形变形(参照图2)。另外，也可以构成为不自动进行梯形变形校正处理，而是由用户对操作部16进行操作，从而执行梯形变形校正。

位置调整部22在利用梯形变形校正部21进行的梯形变形校正处理结束后，在液晶光阀34的有效区域50内移动上述校正后图像区域51，由此进行投影图像200的投影位置调整。此时，位置调整部22在保持校正后图像区域51的尺寸和形状的状态下使其移动(参照图6至图8)。

投影控制部13根据由图像处理部12生成的光调制图像数据，计算液晶光阀34(光调制元件)的与各像素对应的灰度值，根据全部像素的灰度值进行投影控制。

投影光学系统14将投影图像200投影到投影面30上，具有灯驱动部31、光阀驱动部32、光源部33、与三原色对应的液晶光阀34(34R、34G、34B)以及投影透镜35。

各液晶光阀34由在一对透明基板之间封入了液晶的液晶面板等构成。在各透明基板的内表面，将能够针对液晶按照每个微小区域施加驱动电压的透明电极作为像素而形成为矩阵状。光阀驱动部32对液晶光阀34的各像素施加与光调制图像数据(全部像素的灰度值)对应的驱动电压，由此设定各像素的光透射率，显示光调制图像100。

光源部33能够应用卤素灯、金属卤化物灯或高压水银灯。此外，也可以替代这些灯而使用激光器或LED等固体光源。灯驱动部31根据来自投影控制部13的亮灯指令，使光源部33亮灯。

从光源部33射出的照明光通过未图示的光分离光学系统被分离为R、G、B的色光后，透射各色用的液晶光阀34进行调制，调制后的调制光(光调制图像100)通过未图示的光合成光学系统(二向棱镜等)按照每个像素进行合成而成为彩色图像，通过投影透镜35投影该成为彩色图像的彩色图像光，由此将彩色的投影图像200显现在投影面30上。

另外，还能够应用不采用上述液晶显示方式而采用其他方式的投影光学系统14。具体而言，是使用了DMD(Digital Micro mirror Device：数字微镜器件)的投影方式，即所谓的DLP(Digital LightProcessing：数字光处理)方式。即，DLP方式是用透镜会聚发出白色光的灯的光而会聚到DMD，用其他透镜放大DMD的各个镜倾斜成打开状态时的光并投影到屏幕的方式，本发明也能够应用于这种方式的投影仪。

摄像部15由CCD照相机等构成，拍摄投影到投影面30的投影图像200。拍摄到的摄像数据被送出至图像处理部12，通过梯形变形校正部21根据该摄像数据进行梯形变形校正处理。

操作部16供用户进行各种设定和操作，由投影装置1主体具有的操作面板41、遥控器受光器42以及遥控器43构成。在操作面板41上设置有用于调节投影图像200的位置的位置调节用手柄63(参照图3)。另一方面，在遥控器43上设置有位置调节用操作杆72(参照图4)。

中央控制部17由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等构成(均省略图示)，对整个投影仪进行控制。另外，中央控制部17的具体处理(投影处理)将在后面描述。

在此，参照图2说明图像的梯形变形校正处理。该图示出了显示在液晶光阀34的有效区域50上的光调制图像100(可显示区域54)、和将光调制图像100投影到投影面30而得到的投影图像200。如该图的(a)所示，在投影光调制图像100而得到的投影图像200产生梯形变形(在图示中为纵梯形变形)。如该图的(b)所示，梯形变形校正部21校正光调制图像数据，使光调制图像100以成为补偿投影图像200的梯形变形的形状的方式进行变形。由此，投影图像200从梯形形状变为矩形形状，从而消除梯形变形。此时，梯形变形校正部21以在有效区域50中变形后的光调制图像100(可显示区域54)的面积成为最大的方式校正光调制图像数据。显示有变形后的光调制图像100(可显示区域54)的区域是校正后图像区域51。

但是，在梯形变形校正处理后的液晶光阀34的有效区域50中，作为可显示区域54以外的区域的图像遮盖区域52通过与偏振片的组合降低光透射率，以不使投影光透射的方式显示黑图像。当然，在投影面30上，也存在投影图像遮盖区域52的黑图像而得到的投影遮盖区域53。图像遮盖区域52是由于为了补偿投影图像200的梯形变形使光调制图像100的至少一部分缩小而产生的像素区域，实际上是可显示图像的区域。由此，投影遮盖区域53也是能够投影图像的区域。本发明的位置调整部22利用该图像遮盖区域52，使校正后图像区域51移动来进行投影图像200的位置调整。

接着，参照图3和图4，说明投影装置1的操作部16中的、投影图像200的位置调节操作功能。图3的(a)示出了设置于投影装置1主体的操作面板41。操作面板41具有电源按钮61、进行各种操作的按钮组62、以及用于调节投影图像200的投影位置的位置调节用手柄63。

位置调节用手柄63具有沿纵向(上下方向)操作投影图像200的纵操作用手柄63a、和沿横向(左右方向)操作投影图像200的横操作用手柄63b。纵操作用手柄63a和横操作用手柄63b是所谓的手柄移动式操作件，如图3的(b)所示，具有用户捏住操作的手柄部64、与手柄部64连接的滑动部65、以及供滑动部65滑动移动的滑动槽66。用户使手柄部64在滑动槽66的范围内滑动，从而调节投影图像200的投影位置。另一方面，图像处理部12的位置调整部22根据滑动部65的位移量，调整光调制图像100(校正后图像区域51)的移动量。另外，也可以不这样用使手柄沿直线方向移动(滑动)的直线式手柄，而用使手柄旋转的旋转式手柄构成位置调节用手柄63。

图4示出了用于远程操作投影装置1的遥控器43。遥控器43具有进行与操作面板41同样的各种操作的遥控器按钮组71、和用于调节投影图像200的投影位置的位置调节用操作杆72(杆式操作件)。位置调节用操作杆72是所谓的操纵杆，用户使操作杆部73沿上下左右、倾斜方向倾斜来进行投影图像200的位置调节。另一方面，图像处理部12的位置调整部22用操作杆部73的倾斜方向和倾斜量来调整光调制图像100(校正后图像区域51)的移动方向和移动量。另外，也可以用沿上下方向、左右方向倾斜操作操作杆的十字杆，或与上、下、左、右对应，可根据按下时间改变调节量的十字按钮构成位置调节用操作杆72。

通过这样在操作部16设置投影图像的位置调节操作功能，能够依照用户的操作，将投影图像200的位置调节用户期望的量。此外，能够利用位置调节用手柄63和位置调节用操作杆72，直观且连续地调整投影图像200的投影位置。另外，也可以将位置调节用操作杆72设置于操作面板41，将位置调节用手柄63设置于遥控器43。

此外，操作部16也可以由搭载于一般的笔记本电脑的触摸板、或静电电容式的触摸面板构成。根据该结构，能够节省操作部16的空间，并且，使用者能够更直观地进行投影图像200的位置调节。尤其是能通过使用可检测多个点的触摸面板，同时检测面板上的2点，由此能够用捏紧动作进行缩小和放大动作，能够一次操作投影图像的纵向移动、横向移动以及放大、缩小，从而操作性提高。

接着，参照图5，说明投影装置1的投影处理(投影方法)。投影装置1(中央控制部17)在通过信号输入部11输入图像信号后(S01)，通过图像处理部12对图像信号实施预定的处理来生成光调制图像数据(S02)。接着，通过投影控制部13在液晶光阀34显示基于光调制图像数据的光调制图像100(S03)。通过投影光学系统14将该光调制图像100投影到投影面30(S04)。接着通过摄像部15拍摄投影到投影面30的投影图像200(S05)，将拍摄到的摄像数据送出至图像处理部12，判别投影图像200是否产生了梯形变形(S06)。

在没有产生梯形变形的情况下(S06：否)，不进行梯形变形校正处理和位置调整处理图像处理而结束处理。另一方面，在投影图像200产生了梯形变形的情况下，通过梯形变形校正部21执行梯形变形校正处理(S07)。其后，在通过操作部16进行了位置调节操作的情况下(S08：是)，通过位置调整部22执行位置调整处理(S09)，并结束投影处理。此外，在没有进行位置调节操作的情况下(S08：否)，直接结束投影处理。

接着，参照图6至图8，说明图像的位置调整处理。图6示出了校正投影图像200的纵梯形变形后的投影图像200和光调制图像100。如该图的(a)所示，显示在液晶光阀34的有效区域50的光调制图像100(校正后图像区域51)在上方存在图像遮盖区域52，因此能够朝上方移动。位置调整部22根据用户对操作部16的操作校正光调制图像数据，使光调制图像100(校正后图像区域51)在有效区域50沿上下方向移动。通过该光调制图像100的移动，投影图像200也如图所示沿上下方向移动。此时，位置调整部22在有效区域50内与2顶点(点A1和点B1)内接的状态下，并且在保持尺寸和形状的状态下移动光调制图像100。另外，实际上，如图6所示，在使2顶点与有效区域50内接的状态下使光调制图像100朝上方移动时，投影图像200被稍微放大(参照图6的(b)和图6的(c))。

图7示出了校正投影图像200的横梯形变形后的投影图像200和光调制图像100。如该图的(a)所示，光调制图像100(校正后图像区域51)在右方存在图像遮盖区域52，因此能够朝右方移动。位置调整部22根据用户对操作部16的操作校正光调制图像数据，使光调制图像100(校正后图像区域51)在有效区域50沿左右方向移动。通过该光调制图像100的移动，投影图像200也如图所示沿左右方向移动。此时，位置调整部22在有效区域50内与2顶点(点A2和点B2)内接的状态下，并且在保持尺寸和形状的状态下移动光调制图像100。另外，实际上，如图7所示，在使2顶点与有效区域50内接的状态下使光调制图像100朝右方移动时，投影图像200被稍微放大(参照图7的(b)和图7的(c))。

图8示出了校正投影图像200的纵横梯形变形后的投影图像200和光调制图像100。图示的光调制图像100能够朝右方移动。位置调整部22根据用户对操作部16的操作校正光调制图像数据，使光调制图像100(校正后图像区域51)在有效区域50沿左右方向移动。通过该光调制图像100的移动，投影图像200也如图所示沿左右方向移动。此时，位置调整部22在有效区域50内与2顶点(点A3和点B3)内接的状态下，并且在保持尺寸和形状的状态下移动光调制图像100。另外，实际上，如图8所示，在使2顶点与有效区域50内接的状态下使光调制图像100朝右方移动时，投影图像200被稍微放大(参照图8的(b)和图8的(c))。

如以上说明那样，根据本实施方式的投影装置1，校正光调制图像数据来进行投影图像200的位置调整，因此能够在不使位置调整后的投影图像200再次产生大的梯形变形的情况下容易地进行图像的位置调整。此外，能够进行像素单位的移动，能够进行正确且微小的位置调整。此外，利用有效区域50内的图像遮盖区域52，使光调制图像100(校正后图像区域51)移动，因此能够有效利用液晶光阀34的像素。此外，在使光调制图像(校正后图像区域51)100的2顶点与有效区域50内接的状态下使光调制图像100在有效区域50内移动，因此，能够在液晶光阀34的有效区域50中将光调制图像100的面积始终保持最大，能够防止与光调制图像100对应的像素数的减少，能够防止投影图像200的劣化。此外，在保持光调制图像100的尺寸和形状的状态下使光调制图像100在有效区域50内移动，因此伴随位置调节的图像处理也变得容易。

另外，在上述实施方式中，记载有通过位置调整部22进行的校正后图像区域51的移动，投影图像200的尺寸被稍微放大，但是也可以按照在调整前和调整后投影图像200的尺寸相同的方式进行光调制图像100的缩小处理。即，位置调整部22为了在投影面30上将画面尺寸保持在相同面积的状态下进行位置调整，也可以按照如下方式进行调整：在根据操作部16的操作移动光调制图像100后，进一步校正光调制数据使光调制图像100(校正后图像区域51)在维持图像位置的状态下朝内侧缩小，从而移动前的投影画面200和移动后的投影画面200为相同面积。此外，也可以在校正后图像区域51的移动后或光调制图像100的缩小处理时，再次利用梯形变形校正部21进行梯形变形校正处理。

另外，能够将上述实施方式所示的投影装置的各结构要素作为程序来提供。此外，还能够将该程序存储到各种记录介质(CD-ROM、闪存等)来提供。即，用于使计算机作为投影装置的各结构要素发挥功能的程序、和记录有该程序的记录介质也包含在本发明的权利要求范围内。此外，能够在不脱离本发明主旨的范围内适当进行变更。

Claims (7)

1.一种投影装置，其特征在于，该投影装置具有：

光调制元件，其根据图像信号调制来自光源部的光；

投影部，其将通过所述光调制元件的有效区域的面内的可显示区域调制后的调制光投影到投影面；

梯形变形校正部，其利用作为所述光调制元件的有效区域内的一部分区域的校正后图像区域投影基于所述可显示区域的光调制图像，由此校正投影到所述投影面的投影图像的梯形变形；以及

位置调整部，其通过在保持所述校正后图像区域的尺寸和形状的状态下使所述校正后图像区域在所述有效区域的面内移动，调整投影到所述投影面的投影图像的位置。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述位置调整部在使所述校正后图像区域的至少两处角部与所述有效区域内接的状态下使所述校正后图像区域移动。

3.根据权利要求1或2所述的投影装置，其特征在于，

该投影装置还具有操作部，该操作部用于在所述投影图像的投影后，调节所述校正后图像区域在所述有效区域内的移动量，

所述位置调整部依照所述操作部的操作，调整所述投影图像的位置。

4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述操作部具有在由所述梯形变形校正部进行纵向的梯形变形校正时操作的纵向用操作部、和由所述梯形变形校正部进行横向的梯形变形校正时操作的横向用操作部。

5.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述操作部由按照手柄的位移量调节所述校正后图像区域的移动量的手柄移动式操作件构成。

6.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述操作部由按照杆的倾斜方向和倾斜量调节所述校正后图像区域的移动方向和移动量的杆式操作件构成。

7.一种投影装置的投影方法，该投影装置具有根据图像信号调制来自光源部的光的光调制元件，并将通过所述光调制元件的有效区域的面内的可显示区域调制后的调制光投影到投影面，其特征在于，该投影方法执行以下步骤：

梯形变形校正步骤，利用作为所述光调制元件的有效区域内的一部分区域的校正后图像区域投影基于所述可显示区域的光调制图像，由此校正投影到所述投影面的投影图像的梯形变形；以及

位置调整步骤，通过在保持所述校正后图像区域的尺寸和形状的状态下使所述校正后图像区域在所述有效区域的面内移动，调整投影到所述投影面的投影图像的位置。

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