CN104956665B - 投射装置及图像校正方法 - Google Patents

投射装置及图像校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104956665B
CN104956665B CN201480006141.2A CN201480006141A CN104956665B CN 104956665 B CN104956665 B CN 104956665B CN 201480006141 A CN201480006141 A CN 201480006141A CN 104956665 B CN104956665 B CN 104956665B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
image data
projection
value
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480006141.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104956665A (zh
Inventor
绵贯克己
福富弘敦
西间亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2013013552A external-priority patent/JP6146025B2/ja
Priority claimed from JP2013017507A external-priority patent/JP6146028B2/ja
Priority claimed from JP2013026529A external-priority patent/JP6146038B2/ja
Priority claimed from JP2013076025A external-priority patent/JP6070375B2/ja
Application filed by JVCKenwood Corp filed Critical JVCKenwood Corp
Publication of CN104956665A publication Critical patent/CN104956665A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104956665B publication Critical patent/CN104956665B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/147Optical correction of image distortions, e.g. keystone
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/001Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • G09G3/002Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to project the image of a two-dimensional display, such as an array of light emitting or modulating elements or a CRT
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/142Adjusting of projection optics
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/16Cooling; Preventing overheating
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3179Video signal processing therefor
    • H04N9/3185Geometric adjustment, e.g. keystone or convergence
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/06Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0693Calibration of display systems
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2340/00Aspects of display data processing
    • G09G2340/04Changes in size, position or resolution of an image
    • G09G2340/045Zooming at least part of an image, i.e. enlarging it or shrinking it
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2340/00Aspects of display data processing
    • G09G2340/04Changes in size, position or resolution of an image
    • G09G2340/0492Change of orientation of the displayed image, e.g. upside-down, mirrored
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2340/00Aspects of display data processing
    • G09G2340/14Solving problems related to the presentation of information to be displayed

Abstract

投射装置包括:投射部,包括第一方向的像素行沿第二方向排列的显示元件以及投射来自所述显示元件的光的光学系统;第一校正部,校正与各像素行对应的图像数据中的各行数据的比例尺;第二校正部,校正由所述第一校正部校正后的图像数据中的各像素数据在所述第二方向的比例尺;以及图像切出部,切出由所述第二校正部校正后的图像数据中的从所述投射部投射的区域的图像数据,并输入到所述投射部。

Description

投射装置及图像校正方法
技术领域
本发明涉及投射装置、图像校正方法以及计算机可读取的记录介质。
背景技术
公知根据所输入的图像信号来驱动显示元件,将该图像信号所涉及的图像投射到屏幕、壁面等被投射介质的被投射面上的投影仪装置等投射装置。在这样的投射装置中,在不是以投射透镜的光轴与投射面垂直的状态对投射图像进行投射,而是以投射透镜的光轴相对于投射面倾斜的状态进行投射的情况下,原来以大致矩形的形状投射的投射图像在该投射面上失真成梯形形状地显示,产生所谓的梯形失真的问题。
因此,一直以来,针对作为投射对象的图像,进行转换成与在被投射面上显示的投射图像所产生的梯形失真反向的梯形形状的梯形失真校正(梯形校正,keystonecorrection),从而在被投射面上显示没有失真的大致矩形的形状的投射图像。
例如,在专利文献1中,公开了一种在投影仪中用于即使投射面处于壁面和天花板中的任一个上也将适当地进行了梯形失真校正的良好的影像放映到投射面上的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-77545号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在这样的现有技术中,在进行梯形失真校正(梯形校正)时,将图像变换成与根据投射方向而在投射图像中产生的梯形失真反向的梯形形状,并输入到显示设备而进行梯形校正。由此,在显示设备上,与原来该显示设备能够显示的像素数相比更少的像素数的图像被输入到反向的梯形上,投射图像在被投射到的投射面上以大致矩形的形状来显示。
在上述这种现有技术中,对于原来的大致矩形的形状的投射图像被投射而成的投射图像的周围的区域,即在未校正的情况下的投射图像的区域与校正后的投射图像的区域的差分的区域的投射面不进行显示,因此在显示设备上输入相当于黑色的图像数据,或者进行不驱动显示设备的控制。因此,存在显示设备的像素区域未被有效地利用这样的问题。另外,也存在实际的投影区域的亮度降低的情况。
另一方面,近年来,由于高分辨率的数码相机等的普及,影像内容的分辨率提高,有时超过显示设备的分辨率。例如,在对于分辨率为1280像素×720像素的显示设备,而支持1920像素×1080像素的全HD的输入图像的投影仪等投射装置中,在显示设备的前级对输入图像进行缩放而实现分辨率的匹配,以使输入图像的整体能够显示于显示设备,或者,不进行这样的缩放,而与显示设备的分辨率相应地切出输入图像的一部分的区域来显示于显示设备。
在这样的情况下,在以投射透镜的光轴相对于投射面倾斜的状态进行投射的情况下产生梯形失真,因此也需要进行梯形失真校正,此时产生相同的问题。
本发明鉴于上述情况而完成,其目的在于,提供一种能够容易地得到适当的投射图像的投射装置、图像校正方法以及计算机可读取的记录介质。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题并实现目的,本发明所涉及的投射装置包括:投射部,包括显示元件以及光学系统,并根据所输入的图像数据来投射图像,在所述显示元件中,由沿第一方向排列的多个像素构成的像素行在与所述第一方向垂直的第二方向上排列有多个,所述光学系统投射从所述显示元件发出的光;第一校正部,根据所述显示元件中的各像素行在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正与各像素行对应的图像数据中的各行数据的比例尺;第二校正部,根据所述显示元件中的各像素在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正由所述第一校正部校正后的图像数据中的各像素数据在所述第二方向的比例尺;以及图像切出部,切出由所述第二校正部校正后的图像数据中的从所述投射部投射的区域的图像数据,并输入到所述投射部。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够有效地利用显示设备中的可显示的像素区域的投射装置、图像校正方法以及计算机可读取的记录介质。
附图说明
图1A是示出在各实施方式中能够共用的投影仪装置的一例的外观的示意图。
图1B是示出在各实施方式中能够共用的投影仪装置的一例的外观的示意图。
图2A是示出在各实施方式中能够共用的用于旋转驱动鼓部的一例的结构的示意图。
图2B是示出在各实施方式中能够共用的用于旋转驱动鼓部的一例的结构的示意图。
图3是用于说明各实施方式中共用的鼓部的各姿势的示意图。
图4是示出在各实施方式中能够共用的投影仪装置的功能性结构的框图。
图5是用于说明在各实施方式中能够共用的存储到图像存储器中的图像数据的切出处理的概念图。
图6是示出在各实施方式中能够共用的鼓部处于初始位置的情况下的切出区域指定的例子的示意图。
图7是用于对在各实施方式中能够共用的切出区域相对于投射角θ的设定进行说明的示意图。
图8是用于说明在各实施方式中能够共用的在进行了光学变焦的情况下的切出区域的指定的示意图。
图9是用于说明在各实施方式中能够共用的相对于图像的投射位置施加了偏移的情况的示意图。
图10是用于说明在各实施方式中能够共用的存储器的访问控制的示意图。
图11是用于说明在各实施方式中能够共用的存储器的访问控制的示意图。
图12A是用于说明在各实施方式中能够共用的存储器的访问控制的示意图。
图12B是用于说明在各实施方式中能够共用的存储器的访问控制的示意图。
图12C是用于说明在各实施方式中能够共用的存储器的访问控制的示意图。
图13A是用于说明在各实施方式中能够共用的存储器的访问控制的示意图。
图13B是用于说明在各实施方式中能够共用的存储器的访问控制的示意图。
图14是示出在各实施方式中能够共用的投射方向与被投射到屏幕上的投射图像的关系的图。
图15是示出在各实施方式中能够共用的投射方向与被投射到屏幕上的投射图像的关系的图。
图16A是用于说明以往的梯形失真校正的图。
图16B是用于说明以往的梯形失真校正的图。
图17是用于说明各实施方式的对垂直面投射的图像的图。
图18是用于说明各实施方式的对垂直面投射的图像的图。
图19是示出第一实施方式的投影仪装置的功能性结构的框图。
图20A是用于说明输入图像数据的一部分的区域的图像的切出的图。
图20B是用于说明输入图像数据的一部分的区域的图像的切出的图。
图21A是用于说明输入图像数据的一部分的区域的图像的切出的图。
图21B是用于说明输入图像数据的一部分的区域的图像的切出的图。
图22是示出第一实施方式中的从所输入的图像数据切出而剩余的未使用的区域的图像的图。
图23是用于说明第一实施方式中的进行了几何学失真校正的情况下的投射图像的图。
图24是示出第一实施方式中的被投射面的主要的投射方向与投射角的图。
图25是示出第一实施方式中的投射角与校正系数的关系的图表。
图26是用于说明第一实施方式中的校正系数的计算的图。
图27是用于说明第一实施方式中的从上边到下边的行的长度的计算的图。
图28是用于说明第一实施方式中的第二校正系数的计算的图。
图29是示出第一实施方式中的垂直坐标与第二校正系数的关系的图表。
图30A是示出第一实施方式中的投射角为0°的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图30B是示出第一实施方式中的投射角为0°的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图30C是示出第一实施方式中的投射角为0°的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图30D是示出第一实施方式中的投射角为0°的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图31A是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且未进行几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图31B是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且未进行几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图31C是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且未进行几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图31D是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且未进行几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图32A是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行以往的梯形失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图32B是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行以往的梯形失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图32C是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行以往的梯形失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图32D是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行以往的梯形失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图33A是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行本第一实施方式的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图33B是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行本第一实施方式的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图33C是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行本第一实施方式的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图33D是示出第一实施方式中的投射角大于0°的情况下并且进行本第一实施方式的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图34是示出第一实施方式的图像投射处理的步骤的流程图。
图35是示出第一实施方式的图像数据切出以及几何学失真校正处理的步骤的流程图。
图36是示出第一实施方式的变形例的图像数据切出以及几何学失真校正处理的步骤的流程图。
图37A是示出在投射角大于0°的情况下并且进行第一实施方式的变形例的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图37B是示出在投射角大于0°的情况下并且进行第一实施方式的变形例的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图37C是示出在投射角大于0°的情况下并且进行第一实施方式的变形例的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图37D是示出在投射角大于0°的情况下并且进行第一实施方式的变形例的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件上的图像数据以及投射图像的例子的图。
图38是用于说明在未进行梯形校正的情况下的与投射角θ的变化相伴的投射图像的变化的图。
图39是示出在对发生了梯形失真的投射图像实施梯形失真校正的情况下的例子的图。
图40是示出投射图像的垂直方向的尺寸的与投射角θ相应的一例的变化的图。
图41是用于说明第二实施方式的投射图像的短边的长度的计算方法的图。
图42是用于说明第二实施方式的投射图像的短边的长度的计算方法的图。
图43是示出第二实施方式中的电路部以及光学引擎部的一例的结构的框图。
图44是示出第二实施方式中能够应用的投影仪装置中的图像投射的处理的流程的流程图。
图45是示出基于第二实施方式的梯形校正以及缩小处理的流程的流程图。
图46A是用于更具体地说明基于第二实施方式的梯形校正以及缩小处理的图。
图46B是用于更具体地说明基于第二实施方式的梯形校正以及缩小处理的图。
图47是示出基于第二实施方式的变形例的梯形校正以及缩小处理的流程的流程图。
图48A是用于更具体地说明基于第二实施方式的变形例的梯形校正以及缩小处理的图。
图48B是用于更具体地说明基于第二实施方式的变形例的梯形校正以及缩小处理的图。
图49是用于说明第二实施方式以及第二实施方式的变形例中能够共用的第一距离测定方法的图。
图50是概略地示出第二实施方式以及第二实施方式的变形例中能够共用的距离r相对于投射角θ的变化的图。
图51是用于说明第二实施方式以及第二实施方式的变形例中能够共用的第一距离测定方法在包括多个边界的情况下也能够应对的图。
图52是示出第二实施方式以及第二实施方式的变形例中能够共用的第一距离测定方法所涉及的在鼓部设置有多个距离传感器的例子的图。
图53是用于说明第二实施方式以及第二实施方式的变形例中能够共用的第二距离测定方法的图。
图54是用于说明第二实施方式以及第二实施方式的变形例中能够共用的基于第二距离测定方法来计算相对于壁与天花板的边界的投射角的方法的图。
图55是用于说明第三实施方式中能够应用的投影仪装置中的图像投射的处理的流程的流程图。
图56是示出第四实施方式的投影仪装置的电路部以及光学引擎部的一例的结构的框图。
图57是示出第四实施方式的射出光学系统的一例的结构的框图。
图58是示出第四实施方式的透镜控制部的一例的结构的框图。
图59是用于概略地说明第四实施方式中的由焦点调整部进行的焦点调整的控制的图。
图60是示出第四实施方式中的基于判定部的寄存器的控制方法的一例的流程图。
图61是示出第四实施方式中的基于判定部的寄存器的控制方法的其他例子的流程图。
具体实施方式
下面参照附图,详细说明投射装置、图像校正方法以及计算机可读取的记录介质的实施方式。所涉及的实施方式所示出的具体数值以及外观结构等只不过是用于使理解本发明变得容易的示例,除了特别说明的情况之外,并非限定本发明。此外,对于与本发明没有直接关系的要素,省略详细的说明以及图示。
(各实施方式中共用的结构)
<投射装置的外观>
图1A以及图1B是示出在各实施方式中能够共用的投射装置(投影仪装置)1的外观的例子的图。图1A是从设置有操作部的第一面侧观察投影仪装置1的立体图,图1B是从与操作部相对的一侧的第二面侧观察投影仪装置1的立体图。投影仪装置1具备鼓部10和基座20。鼓部10是能够相对于基座20旋转驱动的旋转体。然后,基座20具有将该鼓部10支撑为能够旋转的支撑部、进行对鼓部10的旋转驱动控制和图像处理控制等各种控制的电路部。
通过在作为基座20的一部分的侧板部21a以及21b的内侧设置的由轴承件(bearing)等构成的未图示的旋转轴来可旋转驱动地支撑鼓部10。在鼓部10的内部设置有光源、按照图像数据对从光源射出的光进行调制的显示元件、驱动显示元件的驱动电路、包括将通过显示元件调制的光投射到外部的光学系统在内的光学引擎部以及用于冷却光源等的基于风扇等的冷却构件。
在鼓部10设置有窗部11以及13。窗部11设置为供从上述的光学系统的投射透镜12投射的光照射到外部。窗部13设置有利用例如红外线、超声波等来求导出到被投射介质为止的距离的距离传感器。另外,在鼓部10具有进行基于风扇的用于散热的吸气排气的吸排孔22a。
在基座20的内部设置有电路部的各种基板、电源部、用于旋转驱动鼓部10的驱动部等。此外,关于由该驱动部进行的鼓部10的旋转驱动,将在后面叙述。在基座20的上述第一面侧设置有供用户为了控制该投影仪装置1而输入各种操作的操作部14,以及接收用户使用未图示的遥控指令器来远程控制该投影仪装置1时的从遥控指令器发送的信号的接收部15。操作部14具有受理用户的操作输入的各种操作件、用于显示该投影仪装置1的状态的显示部等。
在基座20的上述第一面侧以及上述第二面侧分别设置吸排孔16a以及16b,在进行旋转驱动而成为鼓部10的吸排孔22a朝向基座20侧的姿势的情况下,也可以进行吸气或者排气,使得鼓部10内的散热效率不会降低。另外,设置在框体的侧面的吸排孔17进行用于使电路部散热的吸气排气。
<鼓部的旋转驱动>
图2A以及图2B是用于说明在各实施方式中能够共用的由设置在基座20上的驱动部32进行的鼓部10的旋转驱动态的图。图2A是示出卸除了鼓部10的盖等的状态下的鼓30以及设置在基座20上的驱动部32的结构的图。在鼓30设置有与上述的窗部11对应的窗部34以及与窗部13对应的窗部33。鼓30具有旋转轴36,通过该旋转轴36,鼓30可旋转驱动地安装于在支撑部31a以及31b中设置的使用轴承件的轴承37。
在鼓30的一个面,在圆周上设置有齿轮35。通过设置在支撑部31b的驱动部32,经由齿轮35而旋转驱动鼓30。齿轮35的内周部的突起46a以及46b是为了检测鼓30的旋转动作的起点以及终点而设置的。
图2B是用于更详细地示出在鼓30以及基座20设置的驱动部32的结构的放大图。驱动部32具有电动机40,并且具有齿轮组,该齿轮组包括由电动机40的旋转轴直接驱动的蜗轮41、传递蜗轮41的旋转的齿轮42a和42b以及将从齿轮42b传递来的旋转向鼓30的齿轮35传递的齿轮43。通过该齿轮组将电动机40的旋转传递到齿轮35,从而能够使鼓30与电动机40的旋转相应地旋转。作为电动机40,例如能够应用通过驱动脉冲来进行每个预定角度的旋转控制的步进电动机。
光遮断器51a以及51b设置于支撑部31b。光遮断器51a以及51b分别检测在齿轮35的内周部设置的突起46b以及46a。光遮断器51a以及51b的输出信号被供给到后述的旋转控制部104。在实施方式中,通过由光遮断器51a检测到突起46b,旋转控制部104判断为鼓30的姿势是到达旋转动作的终点的姿势。另外,通过由光遮断器51b检测到突起46a,旋转控制部104判断为鼓30的姿势是到达旋转动作的起点的姿势。
以下,将鼓30从由光遮断器51b检测到突起46a的位置到由光遮断器51a检测到突起46b的位置为止经由鼓30的圆周上的长度较大的弧进行旋转的方向,设为正方向。即,鼓30的旋转角朝向正方向增加。
此外,在实施方式中,以使得在光遮断器51b检测突起46a的检测位置与光遮断器51a检测突起46b的检测位置之间的夹着旋转轴36的角度为270°的方式,分别配置光遮断器51a和51b以及突起46a和46b。
例如,在应用步进电动机40作为电动机的情况下,根据光遮断器51b对突起46a的检测定时以及用于驱动电动机40的驱动脉冲数,能够确定鼓30的姿势,求出投射透镜12的投射角。
此外,电动机40不限于步进电动机,例如也能够应用DC电动机。在这种情况下,例如,如图2B所示,在齿轮43设置在相同轴上与齿轮43一起旋转的编码盘44,并且在支撑部31b设置光反射器50a以及50b,构成旋转编码器。
编码盘44例如设置在半径方向上相位不同的透射部45a以及反射部45b。通过光反射器50a以及50b接收来自编码盘44的各个相位的反射光,从而能够检测齿轮43的旋转速度与旋转方向。然后,根据这些检测到的齿轮43的旋转速度以及旋转方向,来求导出鼓30的旋转速度以及转动方向。根据求导出的鼓30的旋转速度以及转动方向和由光遮断器51a得到的突起46b的检测结果,能够确定鼓30的姿势,求出投射透镜12的投射角。
在上述这样的结构中,将投射透镜12的投射方向朝向竖直方向且投射透镜12完全隐藏于基座20的状态称为收纳状态(或者收纳姿势)。图3是用于说明鼓部10的各姿势的图。在图3中,状态500示出收纳状态的鼓部10的情形。在实施方式中,在该收纳状态下,由光遮断器51b检测到突起46a,通过后述的旋转控制部104判断为鼓30到达旋转动作的起点。
此外,下面,只要没有特别记载,则将“鼓部10的方向”以及“鼓部10的角度”设为分别与“投射透镜12的投射方向”以及“投射透镜12的投射角”同义。
例如,当启动投影仪装置1时,驱动部32开始鼓部10的旋转,使得投射透镜12的投射方向朝向上述第一面侧。然后,鼓部10例如旋转到鼓部10的方向即投射透镜12的投射方向在第一面侧成为水平的位置,使旋转暂时停止。将这种投射透镜12的投射方向在第一面侧成为水平的情况下的投射透镜12的投射角定义为投射角0°。在图3中,状态501示出投射角0°时的鼓部10(投射透镜12)的姿势的情形。以下,将该投射角0°的姿势的时候作为基准,将成为投射角θ时的鼓部10(投射透镜12)的姿势称为θ姿势。另外,将投射角0°的姿势(即,0°姿势)的状态称为初始状态。
例如,在0°姿势下设为输入图像数据,并点亮光源。在鼓部10中,从光源射出的光通过由驱动电路驱动的显示元件来按照图像数据进行调制并入射到光学系统。然后,按照图像数据调制后的光从投射透镜12沿水平方向投射,并照射到屏幕、壁面等被投射介质的被投射面上。
用户通过对操作部14等进行操作,能够在进行基于图像数据的来自投射透镜12的投射的同时,以旋转轴36为中心使鼓部10旋转。例如,使鼓部10从0°姿势向正方向旋转而使旋转角成为90°(90°姿势),从而能够使来自投射透镜12的光相对于基座20的底面垂直向上地投射。在图3中,状态502示出投射角θ为90°时的姿势即90°姿势的鼓部10的情形。
鼓部10能够从90°姿势起进一步地向正方向旋转。在这种情况下,投射透镜12的投射方向从相对于基座20的底面垂直向上的方向,向上述第二面侧的方向变化。在图3中,状态503示出鼓部10从状态502的90°姿势进一步地向正方向旋转而成为投射角θ为180°时的姿势即180°姿势的情形。在实施方式的投影仪装置1中,在该180°姿势下,由光遮断器51a检测到突起46b,通过后述的旋转控制部104判断为到达鼓30的旋转动作的终点。
详细内容在后面叙述,本实施方式的投影仪装置1在进行图像的投射的同时,例如,如状态501~503所示地使鼓部10旋转,从而能够根据投射透镜12的投射角来使图像数据中的投射区域变化(移动)。由此,能够使被投射的图像的内容以及该被投射的图像在被投射介质上的投射位置的变化,与所输入的图像数据的整个图像区域中的作为投射的图像而被切出的图像区域的内容以及位置的变化相对应。因此,用户能够根据被投射的图像的在被投射介质上的位置来直观地把握图像被投射到输入图像数据的整个图像区域中的哪个区域,并且能够直观地进行变更被投射的图像的内容的操作。
另外,光学系统具备光学变焦机构,通过对操作部14的操作,能够对投射图像投射到被投射介质时的大小进行放大、缩小。此外,以下,有时将基于该光学系统的投射图像投射到被投射介质时的大小的放大、缩小仅称为“变焦”。例如,在光学系统进行变焦的情况下,投射图像以进行该变焦的时刻的光学系统的光轴为中心进行放大、缩小。
如果用户结束由投影仪装置1进行的投射图像的投射,并针对操作部14进行指示投影仪装置1的停止的操作而使投影仪装置1停止,则首先进行旋转控制,使得鼓部10返回到收纳状态。如果检测到鼓部10朝向竖直方向并且返回到收纳状态,则使光源熄灭,在光源的冷却所需的预定时间之后,将电源设为断开。通过在使鼓部10朝向竖直方向之后将电源设为断开,能够防止在不使用时投射透镜12面被污染。
<投影仪装置的功能性结构>
接着,说明上述的用于实现各实施方式的投影仪装置1的各功能及动作的结构。图4是示出投影仪装置1的功能性结构的框图。
如图4所示,投影仪装置1主要具备光学引擎部110、图像处理控制部90、驱动系统控制部91、整体控制部120以及操作部14。在这里,光学引擎部110设置在鼓部10内部。另外,图像处理控制部90、驱动系统控制部91以及整体控制部120作为电路部搭载在基座20的基板上。
光学引擎部110包括光源111、显示元件114以及投射透镜12。光源111包括例如分别发出红色(R),绿色(G)以及蓝色(B)的光的三个LED(Light Emitting Diode,发光二极管)。从光源111射出的RGB各色的光束分别经由未图示的光学系统而照射到显示元件114。
在以下的说明中,显示元件114设为透射型液晶显示元件,并具有例如水平1280像素×垂直720像素的尺寸。当然,显示元件114的尺寸不限定于该例子。显示元件114通过未图示的驱动电路来驱动,按照图像数据分别调制RGB各色的光束并射出。从显示元件114射出的按照图像数据被调制的RGB各色的光束经由光学系统而入射到投射透镜12,并被投射到投影仪装置1的外部。
此外,显示元件114也可以通过例如使用LCOS(Liquid Crystal on Silicon,硅上液晶)的反射型液晶显示元件或者DMD(Digital Micromirror Device,数字微镜设备)构成。在这种情况下,设为通过与应用的显示元件相应的光学系统以及驱动电路来构成投影仪装置。
投射透镜12具有组合的多个透镜以及根据控制信号来驱动透镜的透镜驱动部。例如,透镜驱动部按照根据来自设置在窗部13的距离传感器的输出信号来进行测距而得到的结果,驱动投射透镜12中包含的透镜,进行聚焦控制。另外,透镜驱动部按照从后述的驱动系统控制部91所包含的视场角控制部106供给的变焦指令来驱动透镜并使视场角变化,进行光学变焦的控制。
如上所述,光学引擎部110设置在能够通过旋转机构部105进行360°的转动的鼓部10内。旋转机构部105包括使用图2来说明的驱动部32以及作为鼓部10侧的结构的齿轮35,利用电动机40的旋转而使鼓部10按预定进行旋转。即,通过该旋转机构部105来变更投射透镜12的投射方向。
在投影仪装置1的电路部中,整体控制部120例如包括CPU(Central ProcessingUnit,中央处理单元)、ROM(Read Only Memory,只读存储器)以及RAM(Random AccessMemory,随机存取存储器)。在整体控制部120中,CPU按照预先存储在ROM中的程序,将RAM用作工作存储器,集中地控制投射图像的投射、投射角的变更、图像的切出这样的投影仪装置1的各种处理。
例如,整体控制部120基于根据用户操作从操作部14供给的控制信号,按照程序控制该投影仪装置1的各部分。由此,能够实现按照用户操作的投影仪装置1的动作。不限于此,整体控制部120例如按照从未图示的数据输入部输入的脚本,来控制投影仪装置1的各部分。由此,能够实现投影仪装置1的动作的自动控制。
将静态图像或者动态图像的图像数据92输入到投影仪装置1,供给到图像处理控制部90。图像处理控制部90将所供给的图像数据92存储到图像存储器101。图像存储器101以图像为单位存储图像数据92。即,图像存储器101在图像数据92是静态图像数据的情况下针对每张静态图像来存储对应的数据,在动态图像数据的情况下针对构成该动态图像数据的每帧图像来存储对应的数据。图像存储器101设为例如与数字高清广播的标准对应,能够存储一张或者多张1920像素×1080像素的帧图像。
此外,关于图像数据92,优选预先将尺寸整形为与图像存储器101中的图像数据的存储单位对应的尺寸之后,输入到投影仪装置1。在该例子中,关于图像数据92,预先将图像尺寸整形为1920像素×1080像素并输入到投影仪装置1。不限于此,在投影仪装置1中,图像处理控制部90也可以在针对以任意的尺寸输入的图像数据92进行整形为1920像素×1080像素的尺寸的图像数据的图像整形处理之后,将该图像数据存储到图像存储器101。
图像处理控制部90包括图像切出部,该图像切出部针对图像存储器101中存储的图像数据所涉及的帧图像的整个区域,指定将图像数据切出的区域。图像处理控制部90通过图像切出部从图像存储器101所存储的图像数据中切出所指定的图像区域,针对切出的图像数据实施图像处理。
例如,图像处理控制部90针对从图像存储器101所存储的图像数据中切出指定图像区域的图像数据,实施尺寸转换处理,使得尺寸与显示元件114的尺寸一致。例如,图像处理控制部90能够使用通常的线性变换处理来进行针对图像数据的尺寸转换处理。在这种情况下,在该图像数据的尺寸与显示元件114的尺寸一致的情况下,能够省略尺寸转换处理。
除此之外,在图像处理控制部90中,也能够实施各种图像的处理。例如,图像处理控制部90也能够针对投射的图像实施与所谓的梯形校正(几何学失真校正)相关的处理。
另外,图像处理控制部90也可以是,通过使图像的纵横尺寸比为恒定地进行插补(过采样)来施加预定的特性的插值滤波而使图像的一部分或者全部变大,或者为了取得重叠失真而通过施加与缩小率相应的低通滤波而进行间拔(亚采样)来使图像的一部分或者全部变小,或者不施加滤波而保持原样的大小。
另外,图像处理控制部90为了防止在图像沿倾斜方向投射时在周边部焦点偏离而图像变模糊,通过进行基于拉普拉斯算子等运算符(或者在水平方向和竖直方向实施一维滤波)的边缘增强处理,能够增强投射的上述模糊的图像部分的边缘。
进而,图像处理控制部90为了防止由于利用上述的梯形校正等变更投射尺寸(面积)而使画面整体的亮度变化,也能够进行适当的亮度调整,以均匀地保持亮度。而且,图像处理控制部90在被投射的图像纹理的周边部包含斜线的情况下,为了不使边缘锯齿显眼,混入局部性的半色调,或者实施局部性的低通滤波,而使边缘锯齿模糊,由此,也能够防止斜线作为锯齿状的线被观察到。
从图像处理控制部90输出的图像数据被供给到显示元件114。实际上,该图像数据被供给到驱动显示元件114的驱动电路。驱动电路按照所供给的图像数据来驱动显示元件114。
驱动系统控制部91包括旋转控制部104以及上述的视场角控制部106。旋转控制部104例如接收与针对操作部14的用户操作相应的指令,按照与该用户操作对应的指令,对旋转机构部105发出指示。旋转机构部105包括上述的驱动部32以及光遮断器51a以及51b。旋转机构部105按照从旋转控制部104供给的指示来控制驱动部32,控制鼓部10(鼓30)的旋转动作。例如,旋转机构部105按照从旋转控制部104供给的指示而生成驱动脉冲,驱动例如是步进电动机的电动机40。旋转控制部104例如针对从未图示的定时发生器供给的垂直同步信号VD而同步地生成驱动脉冲。
另一方面,针对旋转控制部104,从旋转机构部105供给上述的光遮断器51a以及51b的输出以及驱动电动机40的驱动脉冲。旋转控制部104例如具有计数器,对驱动脉冲的脉冲数进行计数。旋转控制部104根据光遮断器51b的输出来取得突起46a的检测定时,在该突起46a的检测定时下重置由计数器计数的脉冲数。旋转控制部104能够根据由计数器计数的脉冲数,依次地求出鼓部10(鼓30)的角度,能够取得鼓部10的姿势(即,投射透镜12的投射角)。投射透镜12的投射角被供给到驱动系统控制部91。这样一来,旋转控制部104在变更了投射透镜12的投射方向的情况下,能够求出变更前的投射方向与变更后的投射方向之间的角度。
在驱动系统控制部91中,视场角控制部106例如按照与针对操作部14的用户操作对应的指令,针对投射透镜12发出变焦指示即视场角的变更指示。投射透镜12的透镜驱动部按照该变焦指示驱动透镜,进行变焦控制。视场角控制部106将根据变焦指示以及该变焦指示所涉及的变焦倍率等求出的与视场角相关的信息供给到图像处理控制部90。
图像处理控制部90根据从旋转控制部104供给的与角度相关的信息以及从视场角控制部106供给的与视场角相关的信息,来指定进行图像存储器101中存储的图像数据的切出的图像切出区域。此时,图像控制部103根据与投射透镜12的变更前后的投射方向之间的角度对应的行位置来指定图像数据中的切出区域。
此外,在上述内容中,以图像处理控制部90以及驱动系统控制部91是各自独立的硬件的方式进行了说明,但不限定于该例子。例如,这些各部分也可以通过在整体控制部120所包含的CPU上进行动作的程序的模块来实现。
<图像数据的切出处理>
接着,说明各实施方式的由图像处理控制部90进行的对图像存储器101所存储的图像数据的切出处理。图5是用于说明各实施方式的图像存储器101所存储的图像数据的切出处理的概念图。参照图5的左侧的图,说明从图像存储器101所存储的图像数据140中切出所指定的切出区域的图像数据141的例子。
此外,在以下的使用图6~图9的说明中,为了简化说明,以针对图像数据未进行几何学失真校正的情况并且图像数据的水平方向的像素尺寸与显示元件114的水平方向像素尺寸一致的情况为前提来进行说明。
作为图像存储器101中存储的Q行×P像素的图像数据140的切出区域,图像处理控制部90在垂直方向上对行q0以及行q1进行地址指定,在水平方向上对像素p0以及p1进行地址指定。图像处理控制部90按照该地址指定,从图像存储器101中在像素p0~p1范围内读取行q0~q1的范围内的各行。此时,关于读取顺序,例如设为各行从图像的上端向下端读取,各像素从图像的左端向右端读取。关于针对图像存储器101的访问控制的详细情况,在后面叙述。
图像处理控制部90针对从图像存储器101中读取的行q0~q1以及像素p0~p1的范围的图像数据141进行图像处理。图像处理控制部90进行使基于所供给的图像数据141的图像的尺寸与显示元件114的尺寸一致的尺寸转换处理。作为一例,在显示元件114的尺寸为V行×H像素的情况下,求出同时满足下述的式(1)以及式(2)的最大的倍率m。然后,图像处理控制部90以该倍率m放大图像数据141,如图5的右侧的图所示例的那样,得到尺寸转换后的图像数据141’。
m×(p1-p0)≦H…(1)
m×(q1-q0)≦V…(2)
接着,说明各实施方式的与投射角对应的切出区域的指定(更新)。图6示出在鼓部10为0°姿势即投射角0°的情况下的切出区域指定的例子。
此外,在上述的图5中,将在图像存储器101中存储的Q行×P像素的图像数据140的一行的像素中切出一部分范围的像素p0~p1的范围的图像数据141的情况作为例子来进行说明。在下面所示的图6到图8的例子中,实际上,也能够切出图像存储器101所存储的图像数据140的一行中的一部分的范围的像素。然而,为了简化与投射角对应的切出区域的指定(更新)的说明,在下面所示的图6到图8的例子中,设为切出一行的全部像素来进行说明。
在投影仪装置(PJ)1中,将通过视场角α的投射透镜12,针对屏幕等被投射介质即投射面130,以投射角0°投射了图像1310的情况下的投射位置,设为与从投射透镜12投射的光的光束中心对应的位置Pos0。另外,在投射角为0°的情况下,设为投射基于如下图像数据的图像,即图像存储器101所存储的图像数据中的被预先指定为以投射角0°的姿势进行投射的区域的从下端的第S行的行到第L行的行的图像数据。在从第S行的行到第L行的行的区域中,设为包括行数ln的行。另外,表示第S行、第L行这样的行位置的值例如设为,以显示元件114的下端的行作为第0行而从显示元件114的下端向上端增加的值。
此外,行数ln是显示元件114的最大的有效区域的行数。另外,视场角α是当在显示元件114中有效显示的垂直方向的有效区域取最大值时对图像进行投射的情况即在对行数ln的图像进行投射的情况下,从投射透镜12在垂直方向上观察投射图像的角。
关于视场角α以及显示元件114的有效区域,使用更具体的例子来说明。将显示元件114设为垂直方向的尺寸是800行。例如,在投射图像数据的垂直方向的尺寸是800行并且使用显示元件114的全部的行来进行投射图像数据的投射的情况下,显示元件114的垂直方向的有效区域是作为最大值的800行(=行数ln)。视场角α在这种情况下为从投射透镜12观察投射图像的1~800行的角。
另外,还考虑投射图像数据的垂直方向的尺寸是600行,并且仅使用显示元件114的800行(=行数ln)中的600行来进行投射图像数据的投射的情况。此时,显示元件114的垂直方向的有效区域为600行。在这种情况下,仅视场角α的、相对于有效区域的最大值的由投射图像数据确定的有效区域的部分被投射。
图像处理控制部90进行切出并读取图像存储器101中存储的图像数据140的第S行的行至第L行的行的处理。此外,在这里,在水平方向上,设为将图像数据140的左端至右端全部读取。图像处理控制部90将图像数据140的第S行的行至第L行的行的区域设定成切出区域,读取所设定的切出区域的图像数据141。在图6的例子中,向投射面130投射图像数据140的第S行的行至第L行的行为止的基于行数ln的图像数据1410确定的图像1310。在这种情况下,不投射图像数据140的整个区域中的基于第L行的行至上端的行所涉及的区域的图像数据142的图像。
接着,说明例如通过针对操作部14的用户操作,使鼓部10旋转而使投射透镜12的投射角成为角度θ的情况。在各实施方式中,在使鼓部10旋转而使投射透镜12的投射角变化的情况下,根据投射角θ来变更图像数据140的来自图像存储器101的切出区域。
关于针对投射角θ的切出区域的设定,使用图7来更具体地说明。例如考虑使鼓部10从投射透镜12的投射位置从0°姿势起向正方向旋转且投射透镜12的投射角成为角度θ(>0°)的情况。在这种情况下,针对投射面130的投射位置,从投射角0°的投射位置Pos0移动到上方的投射位置Pos1。此时,图像处理控制部90按照下面的式(3)以及式(4)指定针对图像存储器101中存储的图像数据140的切出区域。式(3)表示切出区域的下端的第RS行的行,式(4)表示切出区域的上端的第RL行的行。
RS=θ×(ln/α)+S…(3)
RL=θ×(ln/α)+S+ln…(4)
此外,在式(3)以及式(4)中,值ln表示投射区域内包括的行数(例如显示元件114的行数)。另外,值α表示投射透镜12的视场角,值S表示使用图6来说明的表示0°姿势下的切出区域的下端的行位置的值。
在式(3)以及式(4)中,(ln/α)表示在视场角α对行数ln进行投射的情况下的、每单位视场角的行数(包括根据投射面的形状而变化的大致平均化的行数的概念)。因此、θ×(ln/α)表示投影仪装置1中的与投射透镜12的投射角θ对应的行数。这意味着,在投射角变化了角度Δθ时,投射图像的位置移动了与投射图像中的行数{Δθ×(ln/α)}相应的距离。因此,式(3)以及式(4)分别表示在投射角为角度θ的情况下的投射图像的图像数据140中的下端以及上端的行位置。这与针对投射角θ下的图像存储器101上的图像数据140的读取地址对应。
这样一来,在各实施方式中,根据投射角θ来指定从图像存储器101读取图像数据140时的地址。由此,例如在图7的例子中,从图像存储器101读取图像数据140的与投射角θ对应的位置的图像数据1411,所读取的图像数据1411涉及的图像1311被投射到投射面130的与投射角θ对应的投射位置Pos1
因此,根据各实施方式,在投射尺寸比显示元件114的尺寸大的图像数据140的情况下,保持被投射的图像内的位置与图像数据内的位置的对应关系。另外,根据用于旋转驱动鼓30的电动机40的驱动脉冲来求出投射角θ,因此能够在相对于鼓部10的旋转大致没有延迟的状态下得到投射角θ,并且能够在不受投射图像和周围的环境影响的情况下得到投射角θ。
接着,说明在进行基于投射透镜12的光学变焦的情况下的切出区域的设定。如已说明的那样,在投影仪装置1的情况下,通过驱动透镜驱动部而使投射透镜12的视场角α增加或者减少,从而进行光学变焦。将基于光学变焦的视场角的增量设为角度Δ,将光学变焦后的投射透镜12的视场角设为视场角(α+Δ)。
在这种情况下,即使通过光学变焦而使视场角增加,针对图像存储器101的切出区域也没有变化。换而言之,基于光学变焦前的视场角α的投射图像所包含的行数与基于光学变焦后的视场角(α+Δ)的投射图像所包含的行数相同。因此,在光学变焦后,相对于光学变焦前,每单位角度所包含的行数变化。
使用图8来更具体地说明在进行了光学变焦的情况下的切出区域的指定。在图8的例子中,在投射角θ的状态下,进行相对于视场角α而增加视场角Δ量的光学变焦。通过进行光学变焦,被投射到投射面130的投射图像例如共用被投射到投射透镜12的光的光束中心(投射位置Pos2),如作为图像1312所示的那样,相对于未进行光学变焦的情况扩大了视场角Δ量。
在进行了视场角Δ量的光学变焦的情况下,如果将针对图像数据140而被指定为切出区域的行数设为ln行,则每单位角度所包含的行数通过{ln/(α+Δ)}来表示。因此,通过下面的式(5)以及式(6)来指定针对图像数据140的切出区域。此外,式(5)以及式(6)中的各变量的含义与上述的式(3)以及式(4)相同。
RS=θ×{ln/(α+Δ)}+S…(5)
RL=θ×{ln/(α+Δ)}+S+ln…(6)
从图像数据140中读取以该式(5)以及式(6)所示的区域的图像数据1412,通过投射透镜12,对投射面130的投射位置Pos2投射所读取的图像数据1412所涉及的图像1312
这样一来,在进行了光学变焦的情况下,每单位角度所包含的行数相对于未进行光学变焦的情况发生变化,与未进行光学变焦的情况相比,针对投射角θ的变化的行的变化量不同。这是在针对图像存储器101的与投射角θ对应的读取地址的指定中,通过光学变焦而增加的视场角Δ量的增益变更的状态。
在本实施方式中,从图像存储器101读取图像数据140时的地址根据投射角θ和投射透镜12的视场角α来指定。由此,即使在进行了光学变焦的情况下,也能够针对存储器101适当地指定应该进行投射的图像数据1412的地址。因此,即使在进行了光学变焦的情况下,在对尺寸大于显示元件114的尺寸的图像数据140进行投射的情况下,也能够保持被投射的图像内的位置与图像数据内的位置的对应关系。
接着,使用图9来说明相对于图像的投射位置施加了偏移的情况。在使用投影仪装置1时,并不限于0°姿势(投射角0°)为投射位置的最下端的情况。例如,如图9所示例的那样,也考虑将基于预定的投射角θofst的投射位置Pos3设为最下端的投射位置的情况。在这种情况下,基于图像数据1413的图像1313与未施加偏移的情况相比,被投射到向上偏离了与投射角θofst对应的高度的位置。将上述对将图像数据140的最下端的行设为最下端的图像进行投射时的投射角θ,设为基于偏移的偏移角θofst
在这种情况下,例如,考虑将该偏移角θofst视作投射角0°,而指定针对存储器101的切出区域。如果应用于上述的式(3)以及式(4),则得到下述的式(7)以及式(8)。此外,式(7)以及式(8)中的各变量的含义与上述的式(3)以及式(4)相同。
RS=(θ-θofst)×(ln/α)+S…(7)
RL=(θ-θofst)×(ln/α)+S+ln…(8)
根据图像数据140,读取该式(7)以及式(8)所示的区域的图像数据1413,通过投射透镜12,将所读取的图像数据1413所涉及的图像1313投射到投射面130的投射位置Pos3
<关于存储器控制>
接着,说明图像存储器101的访问控制。图像数据按照每个垂直同步信号VD,在画面上的水平方向上针对各行中的每行从图像的左端向右端依次传送各像素,各行从图像的上端向下端依次传送。此外,以下,图像数据以具有与数字高清标准对应的水平1920像素×垂直1080像素(行)的尺寸的情况为例来进行说明。
下面,说明在图像存储器101包括能够分别独立地访问控制的4个存储器区域的情况下的访问控制的例子。即,如图10所示,图像存储器101分别设置有各自尺寸为水平1920像素×垂直1080像素(行)且用于图像数据的写入读取的存储器区域101Y1和101Y2的各区域以及各自尺寸为水平1080像素×垂直1920像素(行)且用于图像数据的写入读取的存储器区域101T1和101T2的各区域。以下,分别将各存储器区域101Y1、101Y2、101T1以及101T2,作为存储器Y1、存储器Y2、存储器T1以及存储器T2来说明。
图11是用于说明各实施方式的由图像处理控制部90进行的针对图像存储器101的访问控制的时序图的一例。在图11中,图表210表示投射透镜12的投射角θ,图表211表示垂直同步信号VD。另外,图表212表示输入到图像处理控制部90的图像数据D1、D2、…的输入定时,图表213~图表216分别表示针对存储器Y1、Y2、T1以及T2的来自图像处理控制部90的访问的例子。此外,在图表213~图表216中,附加“R”的块表示读取,附加了“W”的块表示写入。
针对图像处理控制部90,按照每个垂直同步信号VD,分别输入具有1920像素×1080行的图像尺寸的图像数据D1、D2、D3、D4、D5、D6、…。各图像数据D1、D2、…与垂直同步信号VD同步地从垂直同步信号VD之后输入。另外,将与各垂直同步信号VD对应的投射透镜12的投射角分别设为投射角θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6,…。这样能够按照每个垂直同步信号VD来取得投射角θ。
首先,对图像处理控制部90输入图像数据D1。各实施方式的投影仪装置1如上所述,通过使鼓部10旋转,来使投射透镜12的投射角θ变化而移动投射图像的投射位置,并且根据投射角θ来指定针对图像数据的读取位置。因此,如果图像数据在垂直方向上更长的话则更适合。一般来说,图像数据的水平方向的尺寸大于垂直方向的尺寸的情况较多。因此,例如考虑用户使摄像机旋转90°而进行摄像,将通过该摄像得到的输入图像数据到投影仪装置1。
即,基于输入到图像处理控制部90的图像数据D1、D2、…的图像如在图12A中作为成像示出的图像160那样,设为从根据图像的内容判断是从正确朝向的图像旋转了90°而得到的横向的图像。
图像处理控制部90首先针对存储器Y1,在与图像数据D1的输入定时对应的定时WD1写入所输入的图像数据D1(图表213的定时WD1)。如图12B的左侧所示,图像处理控制部90朝向水平方向地按行的顺序向存储器Y1写入图像数据D1。在图12B的右侧,将基于这样写入到存储器Y1的图像数据D1的图像161示为成像。图像数据D1作为与输入时的图像160相同成像的图像161,被写入到存储器Y1
如图12C所示,图像处理控制部90在与写入了该图像数据D1的垂直同步信号VD的下一个垂直同步信号VD的开始相同的定时RD1,从存储器Y1读取被写入到存储器Y1的图像数据D1(图表213的定时RD1)。
此时,图像处理控制部90将图像的左下角的像素作为读取开始像素,在垂直方向上依次跨越行地针对每个像素来读取图像数据D1。如果读取图像的上端的像素,则接下来将垂直方向的读取开始位置的像素的右侧相邻的像素作为读取开始像素,在垂直方向上读取各像素。重复该动作,直到图像的右上角的像素的读取结束。
换而言之,图像处理控制部90将行方向作为从图像的下端向上端的垂直方向,针对该垂直方向的每行,从图像的左端向右端针对每个像素依次从存储器Y1读取图像数据D1
图像处理控制部90如图13A的左侧所示,对存储器T1,朝向行方向地按照每个像素依次写入这样从存储器Y1读取的图像数据D1的像素(图表214的定时WD1)。即,图像处理控制部90每当从存储器Y1读取例如一个像素时,则将读取的该一个像素写入到存储器T1
图13A的右侧表示基于以上述方式写入到存储器T1的图像数据D1的图像162的图像。图像数据D1以水平1080像素×垂直像素1920(行)的尺寸写入到存储器T1,被设为输入时的图像160顺时针地旋转90°而调换了水平方向和垂直方向的图像162。
图像处理控制部90针对存储器T1进行所指定的切出区域的地址指定,从存储器T1读取该被指定为切出区域的区域的图像数据。如在图表214中作为定时RD1所示的那样,相对于图像数据D1被输入到图像处理控制部90的定时,该读取的定时延迟了两个垂直同步信号VD的量。
各实施方式的投影仪装置1如上所述,通过使鼓部10旋转,来使投射透镜12的投射角θ变化而移动投射图像的投射位置,并且根据投射角θ来指定针对图像数据的读取位置。例如,图像数据D1在投射角θ1的定时下输入到图像处理控制部90。实际地投射基于该图像数据D1的图像的定时下的投射角θ有可能从投射角θ1变化到与投射角θ1不同的投射角θ3
因此,关于从存储器T1读取图像数据D1时的切出区域,预计该投射角θ的变化量,在大于与被投射的图像对应的图像数据的区域的范围内进行读取。
使用图13B来更具体地说明。图13B的左侧表示基于存储器T1中存储的图像数据D1的图像163的图像。在该图像163中,将实际被投射的区域设为投射区域163a,将其他区域163b设为被投射区域。在这种情况下,图像处理控制部90针对存储器T1,指定至少比与投射区域163a的图像对应的图像数据的区域大出与在两个垂直同步信号VD的期间内投射透镜12的投射角θ最大地变化了的情况下的变化量相当的行数量的切出区域170。
图像处理控制部90在将图像数据D1写入到存储器T1的垂直同步信号VD的下一个垂直同步信号VD的定时,从该切出区域170读取图像数据。这样一来,在投射角θ3的定时,从存储器T1读取进行投射的图像数据,在后级根据需要来实施图像处理并供给到显示元件114,从投射透镜12进行投射。
在输入图像数据D1的垂直同步信号VD的下一个垂直同步信号VD的定时,对图像处理控制部90输入图像数据D2。在该定时,图像数据D1被写入存储器Y1。因此,图像处理控制部90将图像数据D2写入到存储器Y2(图表215的定时WD2)。此时的图像数据D2向存储器Y2的写入顺序与上述的图像数据D1向存储器Y1的写入顺序相同,成像也相同(参照图12B)。
即,图像处理控制部90将图像的左下角的像素作为读取开始像素,在垂直方向上依次跨行地针对每个像素读取图像数据D2,直到图像的上端的像素,接着将垂直方向的读取开始位置的像素的右侧相邻的像素作为读取开始像素,在垂直方向上读取各像素(图表215的定时RD2)。重复该动作,直到图像的右上角的像素的读取结束。图像处理控制部90针对存储器T2,朝向行方向地按照每个像素依次写入以上述方式从存储器Y2读取的图像数据D2的像素(图表216的定时WD2)(参照图13A左侧)。
图像处理控制部90针对存储器T2进行所指定的切出区域的地址指定,在图表216的定时RD2从存储器T2读取该被指定为切出区域的区域的图像数据。此时,如上所述,图像处理控制部90针对存储器T2,将如下区域指定为切出区域170,即预计投射角θ的变化量的大于与被投射的图像对应的图像数据的区域的区域。
图像处理控制部90在将图像数据D2写入到存储器T2的垂直同步信号VD的下一个垂直同步信号VD的定时,从该切出区域170读取图像数据。这样一来,在投射角θ2的定时,输入到图像处理控制部90的图像数据D2中的切出区域170的图像数据在投射角θ4的定时从存储器T2被读取,在后级根据需要来实施图像处理并供给到显示元件114,从投射透镜12进行投射。
之后,同样地,针对图像数据D3、D4、D5、…,交替地使用存储器Y1和T1的组以及存储器Y2和T2的组来依次进行处理。
如上所述,在各实施方式中,针对图像存储器101,分别设置有尺寸为水平1920像素×垂直1080像素(行)且用于图像数据的写入读取的存储器Y1、Y2的区域以及尺寸为水平1080×垂直1920(像素行)且用于图像数据的写入读取的存储器T1、T2的区域。这是由于,通常,对于用于图像存储器的DRAM(Dynamic Random Access Memory,动态随机存取存储器)来说,相对于水平方向的访问,垂直方向的访问的访问速度更慢。在使用其他在水平方向和垂直方向上能够获得相同的访问速度的容易进行随机访问的存储器的情况下,也可以采用两面使用与图像数据对应的容量的存储器的结构。
<几何学失真校正>
接着,说明由本实施方式的投影仪装置1进行的针对图像数据的几何学失真校正。
图14以及图15是示出投影仪装置1的投射透镜12对屏幕1401的投射方向与被投射到被投射面即屏幕1401上的投射图像的关系的图。如图14所示,在投射角为0°且投射透镜12的光轴垂直于屏幕1401的情况下,投射图像1402成为与从投影仪装置1投射的图像数据的形状相同的矩形形状,在投射图像1402中不产生失真。
但是,如图15所示,在相对于屏幕1401倾斜地投射图像数据的情况下,发生所谓的梯形失真,即应该成为矩形形状的投射图像1502失真为梯形形状。
因此,以往针对投射对象的图像数据,进行转换成与屏幕等被投射面上的投射图像所产生的梯形失真反向的梯形形状的梯形失真校正(梯形校正)等几何学失真校正,由此,如图16A以及图16B所示,在被投射面上显示在被投射面上没有失真的矩形形状的投射图像。图16A示出针对投射图像的图像数据实施几何学失真校正前的投射图像的例子。
图16B示出针对图16A的投射图像的图像数据实施几何学失真校正之后的投射图像的例子。在以往的梯形失真校正中,不显示进行了校正的投射图像1601的周围的区域1602,即不显示未校正的情况下的投射图像的区域1603与校正后的投射图像1601的区域的差分的区域1602,因此在显示设备上输入相当于黑色的图像数据,或者进行不驱动显示设备的控制。
但是,利用上述式(3)以及式(4)进行的切出区域的指定方法基于假定进行投射透镜12的投射的投射面130是以鼓部10的旋转轴36为中心的圆筒的圆筒模型。然而,实际上,认为投射面130是相对于投射角θ=0°呈90°角的垂直面(以下,仅称为“垂直面”)的情况较多。在从图像数据140切出相同的行数的图像数据而投射到垂直面的情况下,随着投射角θ变大,被投射到垂直面的图像在纵向上延伸。因此,在切出部之后,在图像处理部中实施如下的图像处理。
使用图17以及图18,说明对垂直面投射的图像。在图17中,考虑将位置201设为鼓部10的旋转轴36的位置,并从投射透镜12对从位置201隔开了距离r的投射面204投射图像的情况。
在上述的圆筒模型中,将以位置201为中心的半径r的弧202作为投射面来对投射图像进行投射。弧202的各点与位置201距离相等,从投射透镜12投射的光的光束中心成为包括弧202的圆的半径。因此,即使投射角θ从0°的角度θ0起增加到角度θ1、角度θ2,…,投射图像也始终以相同尺寸投射到投射面上。
另一方面,在从投射透镜12对作为垂直面的投射面204投射图像的情况下,如果使投射角θ从角度θ0起增加到角度θ1、角度θ2、…,则从投射透镜12投射的光的光束中心照射到投射面204的位置按照正切函数的特性以角度θ的函数进行变化。因此,投射图像随着投射角θ变大,按照下述的式(9)所示的比率M,向上方延伸。
M=(180×tanθ)/(θ×π)…(9)
根据式(9),在例如投射角θ=45°的情况下,投射图像以约1.27倍的比率延伸。另外,在投射面W相对于半径r的长度进一步地增高而能够进行以投射角θ=60°进行投射的情况下,在投射角θ=60°下投射图像以约1.65倍的比率延伸。
另外,如图18所示例的那样,投射面204上的投射图像中的行间隔205也随着投射角θ变大而变宽。在这种情况下,根据1个投射图像内的投射面204上的位置,按照上述的式(9),行间隔205变宽。
因此,投影仪装置1按照投射透镜12的投射角θ,以上述的式(9)的倒数的比率,针对进行投射的图像的图像数据进行缩小处理。该缩小处理优选比根据圆筒模型来切取的图像数据稍大。即,取决于作为垂直面的投射面204的高度,在投射角θ=45°的情况下,投射图像以约1.27倍的比率延伸,因此要缩小到其倒数的约78%左右。
作为一例,图像处理控制部90在将输入到投影仪装置1的图像数据存储到图像存储器101时,针对该图像数据,使用上述的式(9)的倒数的比率,按照投射图像数据时的图像的每一行,针对该图像数据预先实施缩小处理。缩小处理以取决于投射角θ的缩小率,通过有几个抽头(tap)的低通滤波器,针对行(垂直方向的像素)来实施低通滤波处理而对行进行间拔。准确地说,低通滤波处理优选低通滤波器的频带的限制值也取决于投射角θ而变更。不限于此,能够利用以与最大的投射角θ对应的缩小率均匀地确定滤波器的特性,或者以与最大的投射角θ的大致1/2对应的缩小率均匀地确定滤波器的特性这样的一般性的直线插补。另外,在该滤波处理之后,在间拔的行中,优选取决于画面内的投射角θ而进行亚抽样。
不限于此,也能够进行以与最大的投射角θ对应的缩小率均匀地进行间拔,以与最大的投射角θ的大致1/2对应的缩小率均匀地进行间拔这样的处理。在更准确地进行低通滤波处理以及间拔处理的情况下,将图像数据在行方向上分割成几个区域并针对每个分割的区域均匀地实施处理,从而能够得到更好的特性。
此外,在各实施方式中,利用该式(9)的图像处理在图像处理控制部90将图像数据存储到图像存储器101时进行,但不限定于此。例如,也可以构成为,使利用式(9)的图像处理针对从图像存储器101读取的图像数据来进行。
此外,在实际使用投影仪装置1的环境中,考虑到在较多的情况下,对投射面204的高度有限制,在某个高度的位置200处折回90°而形成面203。该面203也能够用作投影仪装置1的投射面。在这种情况下,被投射到投射面203的图像随着进一步地增大投射角θ而使投射位置越过位置200朝向正上方(投射角θ=90°),以与上述的被投射到投射面204的图像相反的特性缩小。
因此,在以投射角0°以及90°投射基于图像数据的图像的情况下不进行针对投射的图像数据的使用式(9)的缩小处理。另外,在投射面204的长度(高度)与投射面203的长度大致相等的情况下,在从投射角0°到投射面W的最上部的位置200的缩小处理与从位置200到投射角90°的缩小处理中,作为对称的处理而执行针对投射的图像数据的使用式(9)的缩小处理。由此,能够降低图像处理控制部90中的针对该缩小处理的负载。
在上述的例子中,设想相对于投射角θ=0°而呈90°的角的垂直面而进行说明。根据鼓部10的旋转角,还考虑投射到相对于投射角θ=0°呈180°的角的平面的情况。在从图像数据140切出相同的行数的图像数据并投射到该面上的情况下,随着投射角θ变大,被投射的图像在纵向上缩小。因此,针对从图像存储器101读取的图像数据,实施与上述的说明相反的图像处理。
即,如果使投射角θ从角度θ0起增加角度θ1、角度θ2、…,则以从投射部到投射面的距离变小的方式变化。因此,投影仪装置1按照投射透镜12的投射角θ,与上述的说明相反地,针对进行投射的图像的图像数据进行放大处理。
如上所述,投影仪装置1的图像切出部在随着投射方向从第一投射方向变化到第二投射方向,从投射透镜12到投射面的距离变小的情况下,也可以针对切出图像数据的每个像素,实施基于投射角θ的放大处理。
<第一实施方式>
接着,说明第一实施方式。图19是示出第一实施方式的投影仪装置1a的功能性结构的例子的框图。此外,在图19中,对与上述的图4共用的部分标注相同的标号,并省略详细说明。
本第一实施方式的投影仪装置1a的外观以及结构与使用图1A、图1B、图2A以及图2B来说明的投影仪装置1的外观以及结构相同。
在图19中,图4所示的图像处理控制部90包括几何学失真校正部100、图像存储器101、图像控制部103以及扩展功能控制部109。另外,输入控制部119将来自操作部14的用户操作输入作为事件来受理。输入控制部119例如是整体控制部120的功能的一部分。
图像控制部103输入图像数据,并以所指定的输出分辨率保存到图像存储器101中。如图19所示,图像控制部103具备输出分辨率控制部1031以及存储器控制器1032。
输出分辨率控制部1031从几何学失真校正部100经由扩展功能控制部109而接收分辨率,将所接收到的分辨率作为输出分辨率而输出到存储器控制器1032。
存储器控制器1032输入静态图像或者动态图像的1920像素×1080像素的图像数据1035,将所输入的1920像素×1080像素的图像数据1035,以从输出分辨率控制部1031输入的输出分辨率保存到图像存储器101中。
此外,也可以在存储器控制器1032的前级设置图像整形部,该图像整形部将以任意的尺寸输入的图像数据1035整形为1920像素×1080像素的尺寸的图像数据。
几何学失真校正部100对几何学失真的水平方向(第一方向)的梯形失真校正所涉及的第一校正系数以及垂直方向(第二方向)的由迟缓导致的几何学失真校正所涉及的第二校正系数进行计算,求出切出范围,从图像存储器101中保存的图像数据将切出范围的区域的图像切出,进行几何学失真校正、图像处理并输出到显示元件114。此外,在以下的说明中,在不区分第一校正系数与第二校正系数的情况下,或者,在无需区分的情况下,仅称为校正系数。
如图19所示,几何学失真校正部100具备校正控制部108、存储器控制器107以及图像处理部102。此外,从视场角控制部106对几何学失真校正部100供给根据变焦指示以及该变焦指示所涉及的变焦倍率等而导出的视场角1042。
校正控制部108从旋转控制部104输入投射角1041,从视场角控制部106输入视场角1042。然后,校正控制部108根据所输入的投射角1041视场角1042,来计算用于消除根据投射方向而在投射图像中可能产生的几何学失真的第一校正系数以及第二校正系数,将第一校正系数以及第二校正系数输出到存储器控制器107。
另外,校正控制部108根据投射角1041、视场角1042、第一校正系数以及第二校正系数,以使几何学失真校正后的图像数据的尺寸包含显示元件114所能够显示的尺寸的方式,确定自图像数据1035切出的切出范围,将所确定的切出范围输出到存储器控制器107和扩展功能控制部109。此时,校正控制部108根据投射透镜12的投射方向的角度来指定图像数据中的切出区域。
存储器控制器107从图像存储器101中存储的图像数据所涉及的帧图像的整个区域,切出由校正控制部108确定的切出范围的图像区域(提取)并作为图像数据输出。
另外,存储器控制器107针对从图像存储器101切出的图像数据使用第一校正系数以及第二校正系数来进行几何学失真校正,将几何学失真校正后的图像数据输出到图像处理部102。在这里,关于第一校正系数、第二校正系数、几何学失真校正的详细情况,在后面叙述。
将从存储器控制器107输出的图像数据供给到图像处理部102。图像处理部102例如使用未图示的存储器来针对所供给的图像数据实施图像处理,并作为1280像素×720像素的图像数据1036而输出到显示元件114。例如,图像处理部102针对从存储器控制器107供给的图像数据,实施尺寸转换处理,使得尺寸与显示元件114的尺寸一致。
除此之外,在图像处理部102中,也能够实施在图4的图像处理控制部90中说明的基于通常的线性变换处理的尺寸转换处理、插补处理、间拔处理、边缘增强处理、低通滤波处理、半色调混入处理等各种图像处理。
将从图像处理部102输出的图像数据1036供给到显示元件114。实际上,将该图像数据供给到驱动显示元件114的驱动电路。驱动电路按照所供给的图像数据来驱动显示元件114。
扩展功能控制部109从校正控制部108输入切出范围,将含有切出范围的分辨率作为输出分辨率而输出到输出分辨率控制部1031。
但是,如已使用图16B来说明地,在以往的梯形失真校正(梯形校正)中,不显示进行了校正的投射图像1601的周围的区域1602即不显示未校正的情况下的投射图像的区域1603与校正后的投射图像1601的区域的差分的区域1602,因此在显示设备上输入相当于黑色的图像数据,或者进行不驱动显示设备的控制。因此,无法有效地利用显示设备的像素区域,成为实际的投射区域的亮度降低的原因。
近年来,由于高分辨率的数码相机等的普及,存在影像内容的分辨率提高而超过显示设备的分辨率的情况。例如,在针对分辨率为1280像素×720像素的显示设备,作为输入图像而支持直到1920像素×1080像素的全HD的投影仪装置中,在显示设备的前级对输入图像进行缩放,为了能够将输入图像的整体显示于显示设备,谋求分辨率的匹配。
另一方面,也可以是,不进行这样的缩放,而如图20A以及图20B所示地切出输入图像数据的一部分的区域的图像而显示于显示设备。例如,从图20A所示的1920像素×1080像素的输入图像数据,切出如图20B所示的与输出设备的分辨率对应的1280像素×720像素的区域的图像并显示于显示设备。在这样的情况下,如果使投射透镜倾斜,则也会图21A所示地在投射图像中产生梯形失真,因此如果进行梯形失真校正(梯形校正),则如图21B所示,不显示未校正的情况下的投射图像的区域与校正后的投射图像的区域的差分的区域,因此在显示设备上输入相当于黑色的图像数据,或者进行不驱动显示设备的控制。因此,成为未有效地利用显示设备的像素区域的状态。其中,在这种情况下,如图20A以及图20B所示,输出的投射图像是输入图像数据的一部分。
因此,在本第一实施方式的投影仪装置1a中,将如图22所示的原来从所输入的图像数据切出而剩余的未使用的区域的图像,用于上述的校正后的图像数据的周围的区域1602,例如,如图23所示,全部切出所输入的图像数据,以使投射图像的垂直方向的中心与未进行几何学失真校正的投射的图像一致的方式显示投射图像,填补在周围的区域1602中缺少的信息量。由此,在本第一实施方式中,通过有效地利用未使用的区域的图像,能够实现显示区域的有效利用。如果比较图23与图21B,则可知图23中的周围的区域的面积减少,能够表现(有效利用)更多的信息量。下面,说明这样的几何学失真校正的详细情况,首先针对用于进行几何学失真校正的校正系数的计算进行说明,接着针对补偿信息量的方法进行说明。
如上所述,几何学失真校正部100的校正控制部108根据投射角1041与视场角1042,来计算第一校正系数与第二校正系数。在这里,第一校正系数是用于进行图像数据的水平方向的校正的校正系数,第二校正系数是用于进行图像数据的垂直方向的校正的校正系数。校正控制部108也可以采用针对构成切出范围的图像数据(切出图像数据)的每行而计算第二校正系数的结构。
另外,校正控制部108针对切出范围的图像数据的上边到下边的各行,根据第一校正系数,计算每行的线性缩小率。
说明投射角1041与校正系数的关系以及根据投射角1041来计算的校正系数与针对梯形失真的校正量的详细情况。图24是示出第一实施方式中的被投射面的主要的投射方向与投射角θ的图。
在这里,投射角θ是从投射透镜12射出的投射光的光轴相对于水平方向的倾斜角度。下面,将投射光的光轴为水平方向的情况下设为0°,将使包括投射透镜12的鼓部10向上侧转动的情况即仰角侧设为正,将使鼓部10向下侧转动的情况即俯角侧设为负。此时,投射透镜12的光轴朝向正下方的地板面222的收纳状态为投射角(-90°),投射方向朝向壁面220的正面的水平状态为投射角(0°),朝向正上方的天花板221的状态为投射角(+90°)。
投射方向231是相邻的两个被投射面即壁面220与天花板221的边界的方向。投射方向232是在壁面220的投射图像中上边与边界大致一致的情况下的投射透镜12的投射方向,所述上边相当于与投射图像的移动方向即上下方向垂直的方向的一对边中的第一边。
投射方向233是在下边与边界大致一致的情况下的投射透镜12的投射方向,所述下边相当于天花板221的投射图像的上述一对边中的第二边。投射方向234是投影仪装置1a的正上方的天花板221的方向,是投射透镜12的光轴与天花板221呈直角的状态。此时的投射角为90°。
在图24的例子中,投射方向230时的投射角θ为0°,投射方向232时的投射角为35°,投射方向231时的投射角θ为42°,投射方向233时的投射角θ为49°。
投射方向235是从投射透镜朝向正下方(-90°)的状态起使投射透镜转动而开始由投影仪装置1a进行的投射的方向,此时的投射角θ为-45°。投射方向236是在地板面222的投射图像中上边与地板面222和壁面220的边界大致一致的情况下的投射透镜的投射方向,所述上边相当于与投射图像的移动方向垂直的方向的一对边中的第一边。将此时的投射角θ称为第二边界开始角度,第二边界开始角度为-19°。
投射方向237是相邻的两个被投射面即地板面222和壁面220的边界的方向。将此时的投射角θ称为第二边界角度,第二边界角度为-12°。
投射方向238是在下边与地板面222和壁面220的边界大致一致的情况下的投射透镜的投射方向,所述下边相当于壁面220的投射图像的上述一对边中的第二边。将此时的投射角θ称为第二边界结束角度,第二边界结束角度为-4°。
以下,说明几何学失真校正(将梯形失真校正作为例子)的一例。图25是示出第一实施方式中的投射角与第一校正系数的关系的图表。在图25中,横轴是投射角θ,纵轴是第一校正系数。
第一校正系数取正的值和负的值,在第一校正系数为正的情况下,表示压缩图像数据的梯形的上边的长度的校正方向,在第一校正系数为负的情况下,表示压缩图像数据的梯形的下边的长度的校正方向。另外,如上所述,在第一校正系数为1以及-1的情况下,针对梯形失真的校正量为零,梯形失真校正完全解除。
另外,在图25中,将图24所示的投射方向235、236、237、238、230、232、231、233、234与各个投射角对应地示出。如图25所示,在从投射方向235上的投射角(-45°)到投射方向237上的投射角(-12°)的范围260内,投射透镜对地板面222进行投射。
另外,如图25所示,在从投射方向237上的投射角(-12°)到投射方向230上的投射角(0°)的范围261内,投射透镜向下地对壁面220进行投射。另外,如图25所示,在从投射方向230上的投射角(0°)到投射方向231上的投射角(42°)的范围262内,投射透镜向上地对壁面220进行投射。
另外,如图25所示,在从投射方向231上的投射角(42°)到投射方向234上的投射角(90°)的范围263内,投射透镜对天花板221进行投射。
校正控制部108根据与在图25中用实线所示的各投射角θ对应的第一校正系数,计算梯形失真校正量,根据计算出的校正量来针对图像数据进行梯形失真校正。即,校正控制部108计算与从旋转控制部104输出的投射角对应的第一校正系数。另外,校正控制部108根据投射角,来判定投射透镜12的投射方向是朝向壁面上的投射方向、朝向天花板面的投射方向、朝向壁面下的投射方向以及朝向地板的投射方向中的哪一个投射方向,根据该投射方向来导出针对图像数据的梯形失真校正的校正方向。
校正控制部108根据与在图25中用实线所示的各投射角θ对应的校正系数来计算梯形失真校正量,根据计算出的校正量来针对图像数据进行梯形失真校正。即,校正控制部108计算与从旋转控制部104输出的投射角1041对应的第一校正系数。另外,校正控制部108根据投射角θ,来判定投射透镜12的投射方向是相对于壁面220向上的投射方向、朝向天花板221的面的投射方向、相对于壁面220向下的投射方向以及朝向地板面222的投射方向中的哪一个投射方向,根据该投射方向来导出针对图像数据的梯形失真校正的校正方向。
在这里,如图25所示,在从投射方向235时的投射角(-45°)到投射方向236时的投射角θ即第二边界开始角度(-19°)之间以及从投射方向230时的投射角(0°)到投射方向232时的投射角即第一边界开始角度(35°)之间,校正系数为正且逐渐地减少,针对梯形失真的校正量逐渐地增大。此外,这期间的校正系数或校正量用于将被投射到被投射面的投射图像的形状维持为矩形。
另一方面,如图25所示,在从投射方向236时的投射角θ即第二边界开始角度(-19°)到投射方向237时的投射角θ即第二边界角度(-12°)之间以及在从投射方向232的投射角θ即第一边界开始角度(35°)到投射方向231时的投射角θ即第一边界角度(42°)之间,校正系数为正且以与“1”的差逐渐变小的方式增加,成为减弱梯形失真的校正的程度的方向(解除梯形失真的校正的方向)。在本第一实施方式的投影仪装置1a中,如上所述,校正系数为正并且逐渐地增加,针对梯形失真的校正量逐渐地变小。此外,该增加即使不是线性地逐渐增加,只要在这期间连续地逐渐增加,则也可以是指数函数的增加或者几何级数的增加。
另外,如图25所示,在从投射方向237时的投射角θ即第二边界角度(-12°)到投射方向238时的投射角θ即第二边界结束角度(-4°)之间以及在从投射方向231时的投射角θ即第一边界角度(42°)到投射方向233时的投射角θ即第一边界结束角度(49°)之间,校正系数为负并且逐渐地增加,针对梯形失真的校正量逐渐地增大。在本第一实施方式的投影仪装置1a中,如上所述,校正系数为负并且逐渐地增加,针对梯形失真的校正量逐渐地增大。此外,该增加即使不是线性地逐渐增加,只要在这期间连续地逐渐增加,则也可以是指数函数的增加或者几何级数的增加。
另一方面,如图25所示,在投射方向238时的投射角θ即第二边界结束角度(-4°)到投射方向230时的投射角(0°)之间以及从投射方向233的投射角θ即第一边界结束角度(49°)到投射方向234时的投射角(90°)之间,校正系数为负并且逐渐地减少,梯形失真校正量逐渐地变小。此外,这期间的校正系数或校正量用于将被投射到被投射面的投射图像的形状维持为矩形。
在这里,说明校正系数的计算方法。此外,在以下的说明中,例示从投影仪装置1a正对着被投射介质的投射面的状态起,使该投射方向朝向垂直方向上方偏移的情况。此外,也能够同样地计算从投影仪装置1a正对着被投射介质的投射面的状态起,使该投射方向向水平方向偏移的情况下的校正系数。
图26是用于说明第一校正系数的计算的图。在图26中,将从投影仪装置1a的显示元件114的上端(或者左端)射出的光到达投射面250为止的投射距离设为a1,将从显示元件114的下端(或者右端)起,到该下端(或者右端)射出的光到达投射面250为止的投射距离设为a2。在图26中,投射距离a1为最长距离,投射距离a2为最短距离。另外,在图26中,将视场角α的1/2的角度设为β。进而,将顶角设为视场角α,并将斜边的长度设为a1的等腰三角形的底边的长度设为b1,将顶角同样地设为2β,并将斜边的长度设为a2的等腰三角形的底边的长度设为b2。另外,显示元件114下端(或者右端)的垂直坐标dy(或者水平坐标dx)设为0,上端(或者左端)的垂直坐标(或者水平坐标)设为Y_SIZE(或者X_SIZE)。另外,箭头251表示垂直方向。
第一校正系数是被投射到被投射介质并显示的投射图像的上边与下边之比的倒数(或者左侧边与右侧边之比的倒数),与图26中的b2/b1相等。因此,在梯形失真校正中将图像数据的上边或者下边(或者,左侧边或者右侧边)缩小到b2/b1倍。
在这里,如图26所示,b2/b1使用投射距离a1以及a2而通过下面的式(10)来表示。
[数学式1]
然后,在图26中,如果将θ设为投射角,将n设为从投影仪装置1a到投射面250的最短距离,则下面的式(11)成立。其中,设为0°≦θ<90°。此外,表示从投影仪装置1a到投射面250的最短的投射距离n的直线是相对于投射面250的垂线。
[数学式2]
n=a1cos(θ+β)=a2cos(θ-β)…(11)
通过对该式(11)进行变形,作为下面的式(12)而得到第一校正系数。
[数学式3]
这样一来,第一校正系数根据视场角α的1/2的角度β与投射角θ来确定。根据该式(12)可知,在投射角θ为0°即与投射面250垂直地将投射图像投射的情况下,第一校正系数为1,梯形失真校正量为零。
另外,根据式(12),第一校正系数随着投射角θ增加而变小。根据该第一校正系数的值,梯形失真校正量增大,因此能够适当地校正随着投射角θ增加而变得显著的投射图像的梯形失真。
此外,在将投射图像投射到天花板的情况下调换梯形失真校正的校正方向,因此校正系数为a1/a2。而且,如上所述,第一校正系数的符号也为负。
在本实施方式中,校正控制部108在投射角θ处于上述的从投射方向235时的投射角(-45°)到为投射方向236时的投射角即第二边界开始角度(-19°)之间、从投射方向230时的投射角(0°)到投射方向232时的投射角即第一边界开始角度(35°)之间、从投射方向238时的投射角即第二边界结束角度(-4°)到投射方向230时的投射角(0°)之间以及从投射方向233的投射角即第一边界结束角度(49°)到投射方向234时的投射角(90°)之间的情况下,根据式(12)来计算第一校正系数。
另一方面,校正控制部108在投射角处于从投射方向236时的投射角即第二边界开始角度(-19°)到投射方向237时的投射角即第二边界角度(-12°)之间以及从投射方向232的投射角即第一边界开始角度(35°)到投射方向231时的投射角即第一边界角度(42°)之间的情况下,不按照式(12),而向解除校正程度的方向计算第一校正系数。
另外,校正控制部108在投射角θ处于从投射方向237时的投射角即第二边界角度(-12°)到投射方向238时的投射角即第二边界结束角度(-4°)之间以及从投射方向231时的投射角即第一边界角度(42°)到投射方向233时的投射角即第一边界结束角度(49°)之间的情况下,也不按照式(12),而向增强校正程度的方向计算第一校正系数。
此外,并非限定于这样的第一校正系数的计算,也可以将校正控制部108构成为针对全部的投射角θ都根据式(12)来计算第一校正系数。
另外,校正控制部108如下面的式(13)那样,通过对图像数据的上边的行的长度Hact乘以式(12)所示的第一校正系数k(θ,β),来计算校正后的上边的行的长度Hact(θ)。
[数学式4]
Hact(θ)=k(θ,β)×Hact…(13)
进而,除了图像数据的上边的长度Hact(θ)之外,校正控制部108还计算从上边的行到下边的行的范围内的各行的长度的缩小率。图27是用于说明从上边到下边的行的长度的计算的图。
如图27所示,校正控制部108以线性的方式通过下面的式(14)来计算图像数据的上边到下边的各行的长度hact(dy)。在这里,Y_SIZE是图像数据的高度即行数。因此,式(14)是从下边起的dy的位置处的行的长度hact(dy)的计算式。
[数学式5]
在式(14)中,中括号{}内的部分是每行的缩小率。因此,缩小率kH(dy)由下面的式(15)表示。这样一来,缩小率取决于投射角θ、视场角α(=2β)而求出。
[数学式6]
说明第一校正系数的其他计算方法。第一校正系数也可以根据投射角0°的投射图像的边的长度与投射角θ的投射图像的边的长度之比来计算。在这种情况下,图像数据的上边到下边的各行的长度hact(dy)能够由下面的式(16)表示。
[数学式7]
接着,说明第二校正系数的计算。图28是用于说明第二校正系数的计算的图。基于上述的式(3)以及式(4)进行的切出区域的指定方法基于假设为进行投射透镜12的投射的投射面是以鼓部10的旋转轴36为中心的圆筒的圆筒模型。然而,实际上认为,投射面是相对于投射角θ=0°成90°的角的垂直面(以下,仅称为“垂直面”)的情况较多。在从图像数据140中切出相同的行数的图像数据而投射到垂直面的情况下,随着投射角θ变大,被投射到垂直面的图像在纵向上延伸。因此,校正控制部108如下所述地,计算第二校正系数,通过存储器控制器107中使用该第二校正系数来对图像数据进行几何学失真校正。
图28所示的投射空间与图26所示的投射空间相同。在第二校正系数的计算中,首先,通过使用下面的式(17),来将显示元件114上的垂直坐标dy变换成,将视场角α的中心设为0的角度dα。在这种情况下,角度dα如下面的式(17)所示,可以取得-β到+β的值。
[数学式8]
在这里,每个垂直坐标dy的垂直方向的缩小系数kV(dα)都能够通过下面的式(18)求出。
[数学式9]
kV(dα)=cos(θ)-sin(θ)tan(dα)…(18)
因此,根据上述的式(17)以及式(18),第二校正系数kV(dy)通过以下的式(19)求出。
[数学式10]
这样一来,校正控制部108按照投射透镜12的投射角θ,根据上述的式(19)来计算第二校正系数,对从存储器控制器107读取的图像数据乘以与行的高度(垂直坐标dy)对应的第二校正系数,从而针对投射的图像数据进行缩小处理。由此,校正投射图像中的垂直方向的几何学失真。
另外,也可以使用上述的式(19)来针对每个垂直坐标而使用第二校正系数,也可以针对特定的垂直线,根据使用上述的式(19)求出了的第二校正系数通过直线插补等来求出。
图29是示出垂直坐标与第二校正系数的关系的示图。此外,图29示出设Y_SIZE=800、将投射角θ设为60°、并将1/2视场角β设为28°的情况。在图29中,特性线L1表示由式(19)求出的值(第二校正系数:理论值),特性线L2表示针对图像数据的上下端(dy=0,dy=Y_SIZE),根据由式(19)求出的两点的值(第二校正系数:理论值)通过直线插补得到的第二校正系数,特性线L3表示对针对图像数据的上下端以及等间隔地位于它们之间的1个以上的垂直坐标(在图29中为dy=200,dy=400,dy=600这3点)而将由式(19)分别求出的值(第二校正系数:理论值)进行直线插补,从而得到的第二校正系数。这样一来,通过直线插补求出第二校正系数而校正图像中的垂直方向的几何学失真,从而能够减轻校正控制部108中的处理负载。
另外,校正控制部108根据如上所述地计算出的第一校正系数、缩小率、第二校正系数,求出图像数据的切出范围,并输出到扩展功能控制部109和存储器控制器107。
例如,在视场角α为10°、投射角θ为30°的情况下,投射图像呈梯形形状地失真,梯形的上边的长度约为下边的长度的1.28倍。因此,校正控制部108为了校正水平方向的失真,将第一校正系数计算为1/1.28,以使图像数据的上边的第一行缩小为1/1.28倍且最终行为1倍的缩放的方式线性地设定各行的缩小率。即,通过使图像数据的输出的第一行的像素数从1280像素缩小到1000像素(1280/1.28=1000),从而进行梯形失真校正。
但是,在该状态下,如上所述,在第一行,280个像素(1280-1000=280)的图像数据不被投射,有效的投射像素数减少。因此,为了进行图23所示的信息量的补偿,存储器控制器107在第一行从图像存储器101读取图像数据的水平分辨率的1.28倍的信号,以针对各行实施该处理的方式,使校正控制部108确定图像数据的切出范围。
扩展功能控制部109起到将图像控制部103与几何学失真校正部100建立关联的作用。即,以往,通过几何学失真校正,在图像数据的输出被全部涂黑的区域,显示图像数据的信息。因此,扩展功能控制部109根据从校正控制部108输入的切出范围来对输出分辨率控制部1031进行设定,以使输出分辨率大于图像数据输出时的分辨率1280像素×720像素。在上述的例子中,缩放率为1倍,因此扩展功能控制部109将输出分辨率设定成1920像素×1080像素。
由此,图像控制部103的存储器控制器1032将所输入的图像数据以1920像素×1080像素的分辨率保存到图像存储器101,能够由几何学失真校正部100的存储器控制器107,切出进行了图23所示的信息量的补偿的状态下的切出范围内的图像数据。
另外,存储器控制器107使用如上所述地计算出的第一校正系数、缩小率、第二校正系数,如下所述地进行几何学失真校正。即,存储器控制器107将第一校正系数与切出范围的图像数据的上边相乘,并且,针对切出范围的图像数据的从上边到下边的各行乘以缩小率。另外,存储器控制器107根据构成切出范围的图像数据的行的图像数据,基于第二校正系数,生成与显示像素数对应的行。
接着,与以往进行比较,说明由本实施方式的几何学失真校正部100进行的图像数据的切出和几何学失真校正的例子。在上述的图23中,说明了全部切出所输入的图像数据,以使投射图像的垂直方向的中心与未进行几何学失真校正的投射的图像一致的方式显示投射图像的例子。以下,使用图30A~图30D、图31A~图31D、图32A~图32D、图33A~图33D,来说明如下的例子,即根据显示元件114的像素数来切出所输入的图像数据,将还包括根据投射方向而在投射图像中可能产生的几何学失真的区域在内的切出范围,作为切出图像数据来进行几何学失真校正。
图30A~图30D是示出在投射角为0°的情况下的图像数据的切出、显示元件114上的图像数据、投射图像的例子的图。在投射角为0°的情况下,在输入了1920像素×1080像素的图像数据2700的情况下(图30A),存储器控制器107从该图像数据中切出显示元件114的分辨率即1280像素×720像素的范围(图30B的图像数据2701)。此外,为了说明的方便,设为将中央部切出(以下相同)。然后,存储器控制器107不进行几何学失真校正(图30C的图像数据2702),而如图30D所示地作为投射图像2703而投射到被投射面上。
图31A~图31D是示出在投射角大于0°的情况下并且在不进行几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件114上的图像数据、投射图像的例子的图。
在投射角大于0°的情况下,在输入了1920像素×1080像素的图像数据2800的情况下(图31A),从该图像数据中切出显示元件114的分辨率即1280像素×720像素的范围(图31B的图像数据2801)。然后,不进行几何学失真校正(梯形失真校正)(图31C的图像数据2802),因此如图31D所示,将产生梯形失真的投射图像2803投射到被投射面。即,在水平方向上,根据投射角而呈梯形形状地失真,在垂直方向上,根据投射角而投射面的距离不同,因此产生行的高度向垂直上方向扩大的垂直方向失真。
图32A~图32D是示出在投射角大于0°的情况下并且进行以往的梯形失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件114上的图像数据、投射图像的例子的图。
在投射角大于0°的情况下,在输入了1920像素×1080像素的图像数据2900的情况下(图32A),从该图像数据中切出显示元件114的分辨率即1280像素×720像素的范围(图32B的图像数据2901)。然后,针对所被切出的范围的图像数据,进行以往的梯形失真校正(图32C的图像数据2902)。具体地说,在水平方向上,根据投射角而如图32C所示地呈梯形形状地校正,在垂直方向上,进行使行的高度向垂直下方向放大的失真校正。然后,将校正后的图像数据投射到被投射面,如图32D所示,显示矩形形状的投射图像2903。此时,虽然投射图像在水平方向、垂直方向上均校正了失真,但产生对显示没有帮助的像素。
图33A~图33D是示出在投射角大于0°的情况下并且进行本第一实施方式的几何学失真校正(梯形失真校正)的情况下的图像数据的切出、显示元件114上的图像数据、投射图像的例子的图。
在投射角大于0°的情况下,在输入了1920像素×1080像素的图像数据3000的情况下(图33A),存储器控制器107从图像存储器101且从该图像数据切出与投射角对应的切出范围的梯形形状的区域量的范围的图像数据(图33B的图像数据3001)。在这里,关于切出范围,通过校正控制部108,将水平下边设为1280像素,将水平上边计算为对1280像素乘以与投射角度对应的第一校正系数的倒数而得到的值,将垂直方向的范围计算为对输入图像数据的高度乘以第二校正系数的倒数而得到的值。
然后,存储器控制器107针对被切出的范围的图像数据进行几何学失真校正。具体地说,存储器控制器107在水平方向上,根据投射角来校正为图33C所示梯形形状,在垂直方向上,进行使行的高度向垂直下方向扩大的失真校正。在这里,如图33B所示,存储器控制器107切出与投射角对应的梯形区域量的像素,因此在显示元件114上,展开1280像素×720像素的图像,如在图33D中作为投射图像3003示出地,切出的区域在不缩小的情况下被投射。
如图33A~图33D的例子所示,将原来从所输入的图像数据中切出而剩余的未使用的区域的图像,用于几何学失真校正(梯形失真校正)后的图像数据的周围的区域而显示投射图像,来补偿在水平方向以及垂直方向的周围的区域缺少的信息量,因此与图32A~图32D所示的以往的方法相比,有效地利用以往未使用的区域的图像,实现几何学失真校正(梯形失真校正)后的可显示区域的有效利用。
<图像数据的投射处理>
接着,说明在投影仪装置1a中对基于图像数据的图像进行投射时的处理的流程。图34是示出第一实施方式的图像投射处理的步骤的流程图。
在步骤S100中,伴随着图像数据的输入,将基于该图像数据的图像的投射所涉及的各种设定值输入到投影仪装置1a。所输入的各种设定值例如由输入控制部119等取得。在这里,所取得的各种设定值例如包括表示是否使基于图像数据的图像旋转即是否调换该图像的水平方向与垂直方向的值、图像的放大率、投射时的偏移角θofst。各种设定值既可以伴随着针对投影仪装置1a的图像数据的输入,作为数据而输入到投影仪装置1a,也可以通过操作操作部14来输入。
在接下来的步骤S101中,针对投影仪装置1a输入一帧量的图像数据,通过存储器控制器1032来取得所输入的图像数据。将所取得的图像数据写入到图像存储器101。
在接下来的步骤S102中,图像控制部103取得偏移角θofst。在接下来的步骤S103中,校正控制部108从视场角控制部106取得视场角α。进而,在接下来的步骤S104中,校正控制部108从旋转控制部104取得投射透镜12的投射角θ。
在接下来的步骤S105中,进行图像数据切出以及几何学失真校正处理。在这里,说明图像数据切出以及几何学失真校正处理的详细情况。图35是示出第一实施方式的图像数据切出以及几何学失真校正处理的步骤的流程图。
首先,在步骤S301中,校正控制部108根据式(12)来计算第一校正系数。在接下来的步骤S302中,校正控制部108根据式(15)来计算图像数据的上边(第一边)到下边(第二边)的各行的缩小率。进而,在步骤S303中,校正控制部108根据上述的式(19)求出每行的第二校正系数。
然后,接着在步骤S304中,校正控制部108根据第一校正系数、第二校正系数如上所述地求出切出范围。
接着,在步骤S305中,存储器控制器107从图像存储器101的图像数据中将切出范围的图像数据切出。然后,在步骤S306中,存储器控制器107针对切出范围的图像数据,使用第一校正系数、缩小率、第二校正系数来进行上述的几何学失真校正,结束处理。
返回到图34,如果在步骤S105中图像数据切出以及几何学失真校正处理完成,则在步骤S106中,整体控制部120判定是否存在在上述的步骤S101中被输入的图像数据的下一帧的图像数据的输入。
如果在判定为存在下一帧的图像数据的输入的情况下,则整体控制部120使处理返回到步骤S101,针对该下一帧的图像数据进行上述的步骤S101~步骤S105的处理。即,该步骤S101~步骤S105的处理例如按照图像数据的垂直同步信号VD,以图像数据的帧为单位重复进行。因此,投影仪装置1a能够针对投射角θ的变化,以帧为单位追随各处理。
另一方面,在步骤S106中,在判定为未输入下一帧的图像数据的情况下,整体控制部120使投影仪装置1a中的图像的投射动作停止。例如,整体控制部120进行控制以关断光源111,并且针对旋转机构部105发出使鼓部10的姿势返回到收纳状态的指令。然后,整体控制部120在鼓部10的姿势回到收纳状态之后,使冷却光源111等的风扇停止。
这样一来,在本第一实施方式中,在针对图像数据进行几何学失真校正的情况下,将原来从所输入的图像数据切出而剩余的未使用的区域的图像,用于几何学失真校正后的图像数据的周围的区域而显示投射图像,来补偿在水平方向以及垂直方向的周围的区域缺少的信息量。因此,根据本第一实施方式,与现有技术相比,通过有效地利用未使用的区域的图像,能够在实施对于投影图像的内容的几何学失真校正的同时,得到有效地利用了可显示区域的高质量的投射图像。
特别是,在使用本第一实施方式的投影仪装置1a来例如投射天空、星空等环境影像的情况下,即使在投射图像被显示为梯形形状的情况下,如果能够显示的信息量多,则能够更有效地获得临场感。另外,在通过本实施方式的投影仪装置1a投射地图图像等的情况下,与以往的方法相比,能够以更宽范围对周边的信息进行投射。
<第一实施方式的变形例>
在第一实施方式的投影仪装置1a中,通过几何学失真校正来消除根据投射角而产生的投射图像的水平方向的失真与垂直方向的失真,并且在水平方向的区域垂直方向的区域这两者的区域补偿了信息量,但在该第一实施方式的变形例中,通过几何学失真校正来消除水平方向的失真并且在水平方向的区域补偿信息量,而针对垂直方向不进行失真校正。
在本第一实施方式的变形例中,能够应用上述的第一实施方式的投影仪装置1a的外观、结构以及功能性结构。
在本第一实施方式的变形例中,校正控制部108根据从旋转控制部104输入的投射角以及从视场角控制部106输入的视场角,通过上述的式(12)来计算用于校正水平方向的失真的第一校正系数,通过式(15)来计算每行的缩小率,不计算用于校正垂直方向的失真的第二校正系数。
另外,校正控制部108根据投射角、视场角、第一校正系数,来确定来自所输入的图像数据的切出范围,以使得几何学失真校正后的图像数据包含显示设备可显示的尺寸,并将所确定的切出范围输出到存储器控制器107与扩展功能控制部109。
存储器控制器107从图像存储器101中存储的图像数据所涉及的帧图像的整个区域,切出(提取)由校正控制部108确定的切出范围的图像区域,并作为图像数据输出。
另外,存储器控制器107针对从图像存储器101切出的图像数据,使用第一校正系数来进行几何学失真校正,并将几何学失真校正后的图像数据输出到图像处理部102。
第一实施方式的变形例中的图像数据的投射处理的流程与使用图34来说明的第一实施方式相同地进行。在第一实施方式的变形例中,在图34的步骤S105中的图像数据切出以及几何学失真校正处理与第一实施方式不同。图36是示出第一实施方式的变形例的图像数据切出以及几何学失真校正处理的步骤的流程图。
首先,在步骤S401中,校正控制部108通过式(12)来计算第一校正系数。在接下来的步骤S402中,校正控制部108通过式(15)来计算图像数据的上边(第一边)到下边(第二边)的各行的缩小率。
然后,接着在步骤S403中,校正控制部108根据第一校正系数如上所述地求出切出范围。
接着,在步骤S404中,存储器控制器107从图像存储器101的图像数据将切出范围的图像数据切出。然后,在步骤S405中,存储器控制器107针对切出范围的图像数据,使用第一校正系数、缩小率来进行上述的几何学失真校正,结束处理。
接着,说明本第一实施方式的变形例的基于几何学失真校正部100的图像数据的切出与几何学失真校正的例子。
图37A~图37D是示出在投射角大于0°的情况下并且进行本实施方式的几何学失真校正的情况下的图像数据的切出、显示元件114上的图像数据、投射图像的例子的图。
在投射角大于0°的情况下,在输入了1920像素×1080像素的图像数据3400的情况下(图37A),存储器控制器107从图像存储器101且从该图像数据3400切出与投射角对应的切出范围的梯形形状的区域量的范围的图像数据3401(图37B)。在这里,关于切出范围,通过校正控制部108,将水平下边设为1280像素,将水平上边计算为对1280像素乘以与投射角度对应的第一校正系数的倒数而得到的值。
然后,存储器控制器107针对被切出的范围的图像数据3401进行几何学失真校正(图37C)。具体地说,存储器控制器107在水平方向上,根据投射角如图37C中作为图像数据3402所示的那样校正为梯形形状。在这里,如图37B所示,存储器控制器107切出与投射角对应的梯形区域量的像素,因此在显示元件114上展开1280像素×720像素的图像,如在图37D中作为投射图像3403所示出的那样,切出的区域在不缩小的情况下被投射。
这样一来,在本第一实施方式的变形例中,通过几何学失真校正来消除水平方向的失真,并且在水平方向的区域补偿信息量,针对垂直方向不进行几何学失真校正,因此除了起到与第一实施方式相同的效果之外,还能够减轻校正控制部108的处理负担。
此外,在第一实施方式以及第一实施方式的变形例中说明了在投射面的范围内,以一边投射一边移动上述投射图像的方式,使上述投射部的投射方向变化而导出投射角,计算用于消除与该投射角对应的几何学失真的校正量的方法,但投射方向的变化不需要是动态的。即,如图14、图15所示,也可以使用在静止的状态下固定的投射角来计算校正量。
进而,校正量的计算以及检测方法不限制于在本实施例中记载的方法,也能够根据校正量来确定还包括除了校正后的上述图像数据区域以外的区域在内的切出范围。
第一实施方式以及第一实施方式的变形例的投影仪装置1a构成为具备CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)等控制装置、ROM(Read Only Memory,只读存储器)和RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)等存储装置、以及HDD(Hard DiskDrive,硬盘驱动器)、操作部14等硬件。
另外,第一实施方式以及第一实施方式的变形例的作为投影仪装置1a的电路部而安装的旋转控制部104、视场角控制部106、图像控制部103(及其各部)、扩展功能控制部109、几何学失真校正部100(及其各部)、输入控制部119、整体控制部120除了由硬件构成之外,也可以构成为由软件实现。
在由软件实现的情况下通过第一实施方式以及第一实施方式的变形例的投影仪装置1a来执行的图像投射程序(包括图像校正程序)被预先嵌入到ROM等并作为计算机程序产品而提供。
通过第一实施方式以及第一实施方式的变形例的投影仪装置1a来执行的图像投射程序也可以构成为以可安装的形式或者可执行的形式的文件而记录到CD-ROM(CompactDisk-ROM,只读光盘)、软盘(FD)、CD-R(Compact Disk-R,可记录光盘)、DVD(DigitalVersatile Disk,数字通用光盘)等可由计算机读取的记录介质中而提供。
进而,也可以构成为将通过第一实施方式以及第一实施方式的变形例的投影仪装置1a来执行的图像投射程序存储到与因特网等网络连接的计算机上,通过网络路径来下载而提供。另外,也可以构成为经由因特网等网络路径提供或者分发通过第一实施方式以及第一实施方式的变形例的投影仪装置1a来执行的图像投射程序。
通过第一实施方式以及第一实施方式的变形例的投影仪装置1a来执行的图像投射程序为包括上述的各部(旋转控制部104、视场角控制部106、图像控制部103(及其各部)、扩展功能控制部109、几何学失真校正部100(及其各部)、输入控制部119、整体控制部120)的模块结构,作为实际的硬件,通过CPU从上述ROM读取图像投射程序并执行,来将上述各部加载到主存储装置上,使得旋转控制部104、视场角控制部106、图像控制部103(及其各部)、扩展功能控制部109、几何学失真校正部100(及其各部)、输入控制部119、整体控制部120在主存储装置上生成。
<第二实施方式>
接着,说明第二实施方式。在上述的投影仪装置1以及1a中,如果使投射角从与被投射介质垂直的角度偏移,则被投射到被投射介质的投射图像的尺寸不同于在使投射角与被投射介质垂直的情况下的尺寸。由此,有可能无法得到预期中所期待的投射图像。第二实施方式的目的在于,提供一种能够抑制在变更了投射角的情况下的投射图像的尺寸的变化的投影仪装置。
在这里,使用图38来说明在未进行上述的梯形失真校正(梯形校正)的情况下的伴随着投射角θ的变化的投射图像的变化。图38示出使设置于水平的基座2上的投影仪装置1b的鼓部10按图中箭头302所示的旋转方向旋转,并使投射透镜12的投射角θ从投射角θ=-90°起增加的例子。此时,地板6以及天花板4设为相对于基座2呈水平,壁3设为与基座2垂直。即,在投射角θ=0°、90°以及-90°时,设为投射透镜12的投射方向分别垂直于壁3以及天花板4。
在这种情况下,在投射角-90°时,投射透镜12的投射方向与地板6垂直,得到没有失真的投射图像300a。如果使投射角θ从-90°起增加,则如投射图像300b以及300c那样,在投射图像中产生梯形失真。即,投射图像朝向投射角θ的增加方向而逐渐使近前侧的边变长,并且内侧的边与近前侧的边相比进一步变长,并且纵向的尺寸也朝向投射角θ的增加方向而延伸。
如果使投射角θ进一步地增加而使投射方向超过地板6和壁3的边界7,则与之前相反地,随着投射角θ的增加,失真变小,投射图像的尺寸也变小(投射图像300d以及300e)。然后,如果投射角θ=0°,则得到没有失真的投射图像300e。此外,在图38中,与从投影仪装置1b到投射图像300a的距离相比,从投影仪装置1b到投射图像300e的距离更大。因此,投射图像300e以比投射图像300a大的尺寸被投射。如果使投射角θ从0°起增加,则如投射图像300f以及300g那样,随着投射角θ的增加,失真增大,投射图像的尺寸也增大。
使投射角θ进一步地增加而使投射方向超过壁3和天花板4的边界5,则与之前相反地,随着投射角θ的增加,失真变小,投射图像的尺寸也变小(投射图像300h以及300i)。然后,在投射角θ=90°时成为没有失真的投射图像300j,如果进一步地使投射角θ增加,则随着投射角θ的增加,失真增大,投射图像的尺寸也增大(投射图像300k)。
图39示出针对如图38所示地发生了梯形失真的投射图像,实施基于现有技术的梯形失真校正(梯形校正)的情况下的例子。在现有技术的梯形校正中,以投射图像根据投射角θ而变形的梯形形状的上底以及下底中的较短的边(以下,称为短边)作为基准,以维持原图像的纵横尺寸比的方式进行校正。如图38所示,发生了梯形失真的投射图像的短边根据投射角θ而变化。因此,实施了梯形校正的投射图像也根据投射角θ而尺寸变化。
在图39的例子中,例如在投射方向为投射角θ=-90°到边界7的方向之间,按照未进行梯形校正的投射图像300a~300c的短边的长度的变化,被校正的投射图像301a、301b以及301c的尺寸随着投射角θ的增加而增大。从边界7的方向到边界5的方向之间,按照未进行校正的投射图像300d~300g的短边的长度的变化,被校正的投射图像301d~301g的尺寸发生变化。具体地说,投射图像301d~301g的尺寸随着投射角θ的增加,在从边界7的方向到投射角θ=0°之间变小,在从投射角θ=0°到边界5之间增大。进而,同样地,在边界5之后的方向上,按照未进行校正的投射图像300h~300k的短边的长度的变化,被校正的投射图像301h~301k的尺寸发生变化。
图40示出投射图像的垂直方向的尺寸的与投射角θ对应的一例的变化。在图40中,线303通过相对于在朝向针对被投射介质的投射方向的距离最短的情况下的投射图像的高度H0的比率,来表示与投射角θ对应的高度H的变化的例子。在该例子中,在投射方向与被投射介质垂直的投射角θ=0°以及90°中,在投射角θ=90°即投射方向与天花板4垂直的情况下,朝向针对被投射介质的投射方向的距离最短。将该朝向针对被投射介质的投射方向的距离最短的投射角θ设为投射角θMIN
如图40所示例的那样,在投射角θ=90°的情况下最小的投射图像的高度H随着投射角θ减少,投射方向接近于天花板4与壁3的边界5而变高。在该例子中,投射角θ=30°对应于边界5的投射方向。在与该边界5对应的投射方向上,被投射介质相对于投射方向的角度变得不连续,与此相伴地,高度H相对于投射角θ的变化变得不连续。
这样一来,如果被投射介质上的投射图像的尺寸根据投射角θ而变化,则在使鼓部10旋转时,存在对用户提示与预期的投射图像不同的尺寸的投射图像而使用户感到不愉快的可能性。为了消除这一情况,在本第二实施方式中以使被投射介质上的投射图像的尺寸在各投射角θ下恒定的方式,针对投射的图像数据实施针对垂直以及水平方向的缩小处理。
本第二实施方式的在后述的图43中示出功能性结构所示的投影仪装置1b针对各投射角θ下的投射图像进行梯形校正。然后,在第二实施方式中投影仪装置1b针对梯形校正前的图像数据实施缩小处理,以使得被梯形校正后投射到被投射介质上的投射图像的高度H以及短边的长度W,与投射角θMIN下的投射图像的高度H(设为高度H0)以及短边的长度W(设为长度W0)一致。
在这里,在将相对于被投射介质的投射方向设为投射角θMIN的情况下,投射到被投射介质的投射图像的尺寸在以各投射角θ进行投射的情况下的投射图像的尺寸中是最小的。在实施方式中,将在投射方向为该投射角θMIN的情况下的投射图像的尺寸作为下限的尺寸来进行尺寸校正处理,缩小投射方向在各投射角θ下的投射图像的尺寸。
更具体地说,投影仪装置1b求出用于使各投射角θ下的投射图像的尺寸与投射角θMIN中的投射图像的尺寸一致的、针对投射图像的短边的长度W(θ)的缩小率RW(θ)。即,缩小率RW(θ)如下述的式(20)所示,是在未进行梯形校正的情况下,各投射角θ下的投射图像的短边的长度W(θ)相对于投射角θMIN下的投射图像的水平方向的幅W0的各比率。然后,使用该缩小率RW(θ)来进行针对梯形校正前的图像数据的缩小处理。
RW(θ)=W0/W(θ)…(20)
使用图41和图42,说明投射图像的短边的长度W(θ)的计算方法。图41示出在将图像投射到壁3即投射面与投射角θ=0°的投射方向垂直的被投射介质上的情况下的例子。另外,图42示出在将图像投射到天花板4即投射面与投射角θ=90°的投射方向垂直的被投射介质上的情况下的例子。此外,在图41和图42中,天花板4设为相对于基座2呈水平,壁3设为与基座2垂直。即,在投射角θ=0°和90°的情况下,投射透镜12的投射方向设为分别垂直于壁3以及天花板4。
在这里,在显示元件114的尺寸在垂直方向和水平方向上不同的情况下,作为视场角α,分别定义垂直方向的视场角αV和水平方向的视场角αH。与投射角θ无关,这些视场角αV以及视场角αH是恒定的。下面,将视场角αV以及视场角αH的1/2的角度分别设为角度βV以及角度βH,使用视场角2βV以及视场角2βH来说明。
首先,说明投射到壁3的情况。在图41中,范围hw表示在视场角2βV下以投射角θ投射到壁3的情况下的投射图像的从上边到下边的范围。如使用图38来说明的那样,在投射到壁3的情况下,在投射角θ>0°时,投射图像即范围hw的下端成为短边。将在投射角θ=0°的情况下的到壁3为止的距离(在投射方向与壁3垂直的情况下的距离)设为距离r0,将投射角θ下的到壁3为止的投射图像的短边处的距离设为距离rw。此外,在这种情况下,投射角θ设为从0°到范围hw的下端处于壁3的最大的投射角的范围内的角度。在这种情况下,通过下述的式(21)来表示距离r0与距离rw的关系。
r0=rw×cos(θ-βV)…(21)
另一方面,如果视场角αH对于投射角θ恒定,则未进行梯形校正的投射图像的短边的长度W与到被投射介质为止的朝向短边的距离rw成正比。因此,与投射到壁3的情况下的投射角θ对应的长度W(θ)的变化通过下述的式(22)来表示。
W(θ)=2rw×tanβH…(22)
通过将式(20)应用于式(21),可知,如下述的式(23)所示,长度W(θ)能够根据距离r0与投射角θ来计算出。此外,在式(23)以及上述的式(21)中,在投射角θ>90°的情况下(例如在投射到隔着投影仪装置1b与壁3相对的面的情况下)角度βV的符号为正。
W(θ)=2r0×tanβH/cos(θ-βV)…(23)
接着,说明投射到天花板4的情况。在图42中,范围hc表示在视场角2βV下以投射角θ投射到天花板的情况下的投射图像的从上边到下边的范围。如使用图38来说明的那样,在投射到天花板4的情况下,投射图像即范围hc的接近投影仪装置1b的一侧为短边。在投射角θ=90°的情况下的到天花板4为止的距离(在投射方向与天花板4垂直的情况下的距离)设为距离r90,将投射角θ下的到天花板4为止的投射图像的短边处的距离设为距离rc。此外,在这种情况下,投射角θ设为范围hc的短边处于天花板4的范围的角度。在这种情况下,距离r90与距离rc的关系通过下述的式(24)来表示。
r90=rc×sin(θ+βV)…(24)
另一方面,视场角αH对于投射角θ恒定,则未进行梯形校正的投射图像的短边的长度W与直到被投射介质为止的朝向短边的距离rw成正比。因此,与投射到天花板4的情况下的投射角θ对应的长度W(θ)的变化通过与上述的式(22)相同的下述的式(25)来表示。
W(θ)=2rc×tanβH…(25)
通过将式(24)应用于式(25),可知,如下述的式(26)所示,长度W(θ)能够根据距离r90和投射角θ来计算出。此外,在式(26)以及上述的式(24)中,在投射角θ>90°的情况下角度βV的符号为负。
W(θ)=2r90×tanβH/sin(θ+βV)…(26)
<第二实施方式的投影仪装置的内部结构>
图43是示出第二实施方式的投影仪装置1b的功能性结构的例子的框图。此外,在图43中,对与上述的图4共用的部分标注相同的标号并省略详细说明。
本第二实施方式的投影仪装置1b的外观以及结构与第一实施方式相同。
在图43中,图4所示的图像处理控制部90包括图像存储器101、图像切出部1100、图像处理部1102以及图像控制部1103。另外,CPU1120按照ROM中预先存储的程序,使RAM作为工作存储器而进行动作,实现整体控制部120的功能。在图43的例子中,操作部14的输出被供给到CPU1120。
另外,在图43中,投影仪装置1b针对图4所示的投影仪装置1追加距离传感器60和测距部1107。距离传感器60为了测定从投射透镜12到被投射介质的距离,被设置在窗部13。测距部1107被输入从距离传感器60输出的检测信号。另外,从旋转控制部104向测距部1107输入表示鼓部10的角度即投射透镜12的投射方向的角度信息。测距部1107根据检测信号来进行测距处理,导出角度信息所表示的投射方向上的从距离传感器60到被投射介质的距离。
进而,测距部1107根据所导出的距离来计算与被投射介质垂直的投射方向。将该计算出的与被投射介质垂直的投射方向相对于投射角0°的角度,设为投射角θref(第一方向)。
后述的图像处理部1102以及图像控制部1103等中的处理根据该投射角θref来进行。即,通过使用该投射角θref来校正投射角θ,即使在投影仪装置1b中的水平方向(投射角0°)与被投射介质的投射面不垂直的情况下,在图像处理部1102和图像控制部1103中,也能够适当执行取决于投射角θ的处理。关于投射角θref的计算方法将在后面叙述。
向图像处理部1102供给从图像切出部1100输出的图像数据和由测距部1107取得的投射角θref。图像处理部1102根据从未图示的定时发生器供给的垂直同步信号VD所表示的定时,来输出实施了图像处理的图像数据。
图像处理部1102例如使用图像存储器101来针对所供给的图像数据实施图像处理。图像处理部1102经由图像切出部1100而对图像存储器101进行访问。不限于此,图像处理部1102也可以另行设置用于图像处理的存储器。
例如,图像处理部1102针对从图像切出部1100供给的图像数据实施尺寸转换处理,使得尺寸与显示元件114的尺寸一致。除此之外,图像处理部1102还能够实施在图4的图像处理控制部90中说明的基于通常的线性变换处理的尺寸转换处理、插补处理、间拔处理、边缘增强处理、低通滤波处理、半色调混入处理等各种图像的处理。将从图像处理部1102输出的图像数据供给到显示元件114。
图像控制部1103根据从旋转控制部104供给的与角度相关的信息、从测距部1107供给的投射角θref以及从视场角控制部106供给的与视场角相关的信息来指定基于图像切出部1100的图像切出区域。
此时,图像控制部1103根据与投射透镜12的变更前后的投射方向之间的角度对应的行位置来指定图像数据中的切出区域。图像控制部1103针对图像切出部1100,进行图像切出区域的指定。进而,图像控制部1103针对图像切出部1100,与从未图示的定时发生器供给的垂直同步信号VD同步地指示从所指定的图像切出区域读取图像数据。
此外,在上述内容中,按图像切出部1100、图像处理部1102、图像控制部1103、旋转控制部104、视场角控制部106以及测距部1107是分别独立的硬件的情况进行了说明,但不限定于该例子。例如,这些各部也可以通过在CPU1120上进行动作的程序的模块来实现。
<第二实施方式的尺寸校正处理>
接着,使用图44的流程图来说明能够应用于第二实施方式的投影仪装置1b中的图像投射的处理的流程。
首先,在步骤S500中,测距部1107取得投射方向与被投射介质垂直的投射角θ,作为投射时的基准角度θref。并且,测距部1107取得与相对于被投射介质的距离成为最短的投射方向对应的投射角θMIN。关于这些基准角度θref以及投射角θMIN的取得方法将在后面叙述。
在接下来的步骤S501中,伴随着图像数据的输入,将基于该图像数据的图像的投射所涉及的各种设定值输入到投影仪装置1b。所输入的各种设定值例如由CPU1120取得。在这里取得的各种设定值例如包括表示是否使基于图像数据的图像旋转即是否调换该图像的水平方向与垂直方向的值、图像的放大率、投射时的偏移角θofst。各种设定值既可以伴随着针对投影仪装置1b的图像数据的输入,而作为数据输入到投影仪装置1b,也可以通过操作操作部14来输入。
在接下来的步骤S502中,对投影仪装置1b输入一帧量的图像数据,通过图像切出部1100取得所输入的图像数据。将所取得的图像数据写入到图像存储器101。
在接下来的步骤S503中,图像控制部1103取得偏移角θofst。在接下来的步骤S504中,图像控制部1103取得切出尺寸即所输入的图像数据中的切出区域的尺寸。图像控制部1103既可以根据在步骤S501中取得的设定值来取得切出区域的尺寸,也可以根据针对操作部14的操作来取得切出区域的尺寸。在接下来的步骤S505中,图像控制部1103取得投射透镜12的视场角α。例如,图像控制部1103从视场角控制部106取得投射透镜12的垂直方向的视场角αV和水平方向的视场角αH。图像控制部1103也可以仅从视场角控制部106取得视场角αV以及视场角αH中的任一个,按照显示元件114的纵横尺寸比,根据所取得的一个视场角求出另一个视场角。
进而,在接下来的步骤S506中,测距部1107例如从旋转控制部104取得投射透镜12的投射角θ。测距部1107使用在步骤S500中取得的基准角度θref来校正所取得的投射角θ,得到被校正的投射角θ’。该投射角θ’被转送到图像处理部1102以及图像控制部1103。
在接下来的步骤S507中,图像控制部1103根据在步骤S503~步骤S506中取得的偏移角θofst、切出区域的尺寸、视场角α以及被测距部1107校正的投射角θ’,使用上述的式(3)~式(8),来求出针对所输入的图像数据的切出区域。图像控制部1103对图像切出部1100指示从所求出的切出区域读取图像数据。图像切出部1100按照来自图像控制部1103的指示,从图像存储器101中存储的图像数据读取切出区域内的图像数据,进行图像数据的切出。图像切出部1100将从图像存储器101读取的切出区域的图像数据供给到图像处理部1102。
在步骤S508中,图像处理部1102针对从图像切出部1100供给的图像数据,例如按照上述的式(1)以及式(2)来实施尺寸转换处理。进而,图像处理部1102针对该图像数据,实施使用在后述的处理中求出的缩小率RW(θ)的缩小处理以及按照由测距部1107校正的投射角θ’进行的梯形校正。
将由图像处理部1102实施了尺寸转换处理、缩小处理以及梯形校正的图像数据供给到显示元件114。显示元件114按照图像数据而调制来自光源111的光并射出。射出的该光从投射透镜12进行投射。
在接下来的步骤S509中,CPU1120判定是否存在在上述的步骤S502中输入的图像数据的下一帧的图像数据的输入。如果在判定为存在下一帧的图像数据的输入的情况下,CPU1120使处理返回到步骤S502,针对该下一帧的图像数据进行上述的步骤S502~步骤S508的处理。即,该步骤S502~步骤S508的处理例如按照图像数据的垂直同步信号VD,以图像数据的帧为单位重复进行。因此,投影仪装置1b能够针对投射角θ的变化,以帧为单位追随各处理。
另一方面,在步骤S509中,在判定为未输入下一帧的图像数据的情况下,CPU1120使投影仪装置1b中的图像的投射动作停止。例如,CPU1120进行控制以关断光源111,并且针对旋转机构部105发出使鼓部10的姿势返回到初始姿势的指令。然后,CPU1120在鼓部10的姿势回到初始姿势之后,使冷却光源111等的风扇停止。
图45是示出基于第二实施方式的梯形校正以及缩小处理的流程的流程图。基于该图45的流程图进行的处理包含在上述的图44中的步骤S508的处理中。
在步骤S600中,图像处理部1102根据上述的式(20)~式(26)而取得在步骤S506中取得的投射角θ下的缩小率RW(θ)。实际上,图像处理部1102取得用基准角度θref校正投射角θ而得到的投射角θ’下的缩小率RW(θ’)。例如,针对根据式(20)~式(26)而取得的缩小率RW(θ)的变量θ,应用投射角θ’。
在接下来的步骤S601中,图像处理部1102针对从图像切出部1100供给的图像数据,按照在步骤S600中取得的缩小率RW(θ’)来实施缩小处理。进而,图像处理部1102在接下来的步骤S602中,针对在步骤S601中实施了缩小处理的图像数据,按照投射角θ’实施梯形校正。
此外,这些步骤S601以及步骤S602的处理设为通过图像处理部1102利用存储器101的预定区域来执行。当然,也可以针对图像处理部1102设置图像处理专用的存储器。
然后,在接下来的步骤S603中,图像处理部1102对显示元件114输出实施了缩小处理以及梯形校正的图像数据。从显示元件114射出的基于该图像数据的光从投射透镜12以投射角θ’投射到被投射介质上。在被投射介质上投射有与以投射角θMIN进行投射时的投射图像相同尺寸的投射图像。
使用图46A以及图46B,更具体地说明上述的步骤S601以及步骤S602的处理。在这里,参照上述的图38,设基准角度θref=0°,并且设为在投射角θ=0°下投射方向与被投射介质(壁3)垂直。另外,在投射角θ=90°时,将到被投射介质为止的距离设为最短。
图46A示出以投射角θ=90°(=投射角θMIN)投射到天花板4的图像数据的例子。另外,图46B示出以小于投射角θ=90°的投射角θa投射到天花板4的图像数据的例子。此外,如果将针对天花板4与壁3的边界5的投射方向设为投射角θM,则投射角θa设为θMINaM。另外,投射角θa设为通过基准角度θref来校正。
在图46A以及图46B中,在左侧示出了未实施梯形校正以及缩小处理的情况下的投射图像300j以及300i的例子。另外,在图46A以及图46B中,中央示出在步骤S601中实施了缩小处理的图像数据的例子,右侧示出在步骤S602中实施了梯形校正的图像数据的例子。
在图46A所示的投射角θMIN的例子中,投射图像300j的投射方向与被投射介质垂直且不发生梯形失真,并且具有作为缩小处理的基准的尺寸。因此,图像处理部1102不实施步骤S601中的缩小处理,而得到尺寸与原本的图像数据一致的图像数据310a。另外,图像数据310a未发生梯形失真,因此,图像处理部1102不实施步骤S602中的梯形校正。由此,对显示元件114供给图像的尺寸以及形状与图像数据310a一致的图像数据310a’。
在图46B所示的投射角θa的例子中,投射方向与被投射介质不垂直,发生了梯形失真,并且投射图像的梯形的短边的长度W根据投射角θ而各自不同。因此,在该投射角θa的例子中,需要针对向显示元件114供给的图像数据实施基于步骤S601的缩小处理以及基于步骤S602的梯形校正。
在图46B的例子中,关于投射图像,按照上述的式(26),由梯形失真产生的梯形的短边的长度W根据投射角θa而变化(延伸)。因此,图像处理部1102通过步骤S601来按照式(20)~式(26)求出缩小率RWa),针对从图像切出部1100供给的图像数据,按照该缩小率RWa)来实施水平方向以及垂直方向的缩小处理。由此,生成纵横尺寸比与原来的图像数据相等的缩小图像数据310b。
图像处理部1102通过步骤S602,使用公知的技术,针对该缩小图像数据310b实施与投射角θa对应的梯形校正。实施了缩小处理以及梯形校正的图像数据310b’成为上底的长度根据梯形失真以及缩小率RWa)而缩小,下底的长度以与投射角θa对应的缩小率RWa)而缩小的梯形形状。如上所述,梯形校正是以梯形形状的下底的长度W作为基准,维持原本的图像的纵横尺寸比这样的校正。因此,对于图像数据310b’按照投射角θa投射到被投射介质(天花板4)上而得到的投射图像,按照投射角θa而产生的梯形失真被校正,并且尺寸与基于投射角θMIN的投射图像一致。
这样一来,根据第二实施方式,能够得到与投射角θ无关而始终具有相同的尺寸以及形状的投射图像。
<第二实施方式的变形例>
接着,说明第二实施方式的变形例。在上述的第二实施方式中,通过在执行缩小处理之后执行梯形校正来进行尺寸校正处理。与此相对地,在本第二实施方式的变形例中,通过在执行梯形校正之后执行缩小处理来进行尺寸校正处理。此外,第二实施方式的变形例的尺寸校正处理的整个流程与上述的图44的流程图相同,因此在这里省略说明。
图47是示出第二实施方式的变形例的梯形校正以及缩小处理的流程的流程图。基于该图47的流程图的处理包含在上述的图44中的步骤S508的处理中。
在步骤S610中,图像处理部1102根据上述的式(20)~式(26),取得在步骤S506中取得的投射角θ下的缩小率RW(θ)。实际上,图像处理部1102取得用基准角度θref校正投射角θ而得到的投射角θ’下的缩小率RW(θ’)。例如,针对根据式(20)~式(26)而取得的缩小率RW(θ)的变量θ,应用投射角θ’。
在接下来的步骤S611中,图像处理部1102针对从图像切出部1100供给的图像数据,按照投射角θ’实施梯形校正。在接下来的步骤S612中,图像处理部1102针对在步骤S611中实施了梯形校正的图像数据,按照缩小率RW(θ’)实施缩小处理。图像处理部1102在预计到基于该步骤S612的缩小处理的情况下进行步骤S611的梯形校正。
此外,这些步骤S611以及步骤S612的处理是图像处理部1102利用图像存储器101的预定区域来执行的。当然,也可以针对图像处理部1102设置图像处理专用的存储器。
然后,在接下来的步骤S613中,图像处理部1102向显示元件114输出实施了缩小处理以及梯形校正的图像数据。从显示元件114射出的基于该图像数据的光从投射透镜12以投射角θ’投射到被投射介质上。在被投射介质上投射有与以投射角θMIN进行投射时的投射图像相同尺寸的投射图像。
使用图48A以及图48B,更具体地说明上述的步骤S611以及步骤S612的处理。在这里,参照上述的图38,设基准角度θref=0°,并且设为在投射角θ=0°下投射方向与被投射介质(壁3)垂直。另外,设为在投射角θ=90°下到被投射介质为止的距离最短。
图48A示出以投射角θ=90°(=投射角θMIN)投射到天花板4上的图像数据的例子。另外,图48B示出以小于投射角θ=90°的投射角θb投射到天花板4上的图像数据的例子。此外,如果将针对天花板4与壁3的边界5的投射方向设为投射角θM,则投射角θb为θMINbM。另外,投射角θb设为通过基准角度θref来校正。
在各图48A以及图48B中,在左侧示出了未实施梯形校正以及缩小处理的情况下的投射图像300j以及300i的例子。另外,在各图48A以及图48B中,中央示出在步骤S611中实施了梯形校正的图像数据的例子,右侧示出在步骤S612中实施了缩小处理的图像数据的例子。
在图48A所示的投射角θMIN的例子中,投射图像300j的投射方向与被投射介质垂直且不发生梯形失真,并且具有作为缩小处理的基准的尺寸。因此,图像处理部1102不实施步骤S611中的梯形校正,而得到尺寸以及形状与原来的图像数据一致的图像数据311a。另外,图像数据311a由于不具有梯形失真,并且尺寸与原来的图像数据的尺寸一致,因此图像处理部1102不实施步骤S612中的缩小处理。由此,向显示元件114供给尺寸以及形状与图像数据311a一致的图像数据311a’。
在图48B所示的投射角θb的例子中,投射方向与被投射介质不垂直而发生了梯形失真,并且投射图像的梯形的短边的长度W根据投射角θ而不同。因此,在该投射角θb的例子中,需要针对供给到显示元件114的图像数据实施基于步骤S611的梯形校正以及基于步骤S612的缩小处理。
图像处理部1102通过步骤S611,使用公知的技术,针对从图像切出部1100供给的图像数据来实施与投射角θb对应的梯形校正。实施了梯形校正的图像数据311b成为如下的梯形形状,即上底的长度缩小,并且高度根据梯形失真而缩小,下底的长度与基于原来的图像数据的图像的底边的长度相等,上底的长度比下底的长度短,并且,高度低于基于原来的图像数据的图像。
图像处理部1102通过步骤S612,针对该实施了梯形校正的图像数据311b来实施缩小处理。关于投射图像,按照上述的式(26),由梯形失真产生的梯形的短边的长度W根据投射角θb而变化(延伸)。因此,图像处理部1102按照式(20)~式(26)求出缩小率RWb)。然后,图像处理部1102按照该缩小率RWb),针对实施了梯形校正的图像数据311b来实施水平方向以及垂直方向的缩小处理。由此,在实施方式中,能够得到与在图46B中示出的图像数据310b’相同的图像数据311b’。
此外,图像处理部1102在上述的步骤S611中,预计到该通过在步骤S612中实施的缩小处理而缩小的尺寸,而实施梯形校正。例如,在图48B中应用的式(26)的右边,考虑在投射角θ=90°下为1,并乘以根据投射角θ而变化的系数。
这样一来,通过实施方式的变形例,也能够得到与投射角θ无关,而始终具有相同的尺寸以及形状的投射图像。
<第二实施方式和第二实施方式的变形例中共用的距离测定方法>
如上所述,在实施方式中,需要取得从投影仪装置1b到被投射介质为止的最短的距离rMIN以及能够得到该距离rMIN的投射角θMIN。下面,关于在实施方式以及实施方式的变形例中能够共用的距离测定方法,说明两种方法。
<第一距离测定方法>
首先,说明第一距离测定方法。在第一方法中,一边使鼓部10旋转,一边进行由距离传感器60进行的与被投射介质之间的距离的测定,取得与投射角θ对应的距离的变化。测距部1107根据该距离的变化的拐点来求出与被投射介质垂直的投射方向以及针对彼此交叉的两个被投射介质的交线的投射方向,并取得这些的投射方向的投射角θ。
使用图49来进行说明。图49示出了设置有投影仪装置1b的基座2相对于水平方向而向鼓部10的旋转的负方向倾斜的情况。在这样的状态下,例如一边使投影仪装置1b的鼓部10从投射角θ=0°逆时针地旋转,一边通过距离传感器60测定到作为被投射介质的壁3以及天花板4为止的距离。测距部1107根据从距离传感器60输出的检测信号以及从旋转控制部104供给的角度信息来取得各投射角θ下的距离r。在图49的例子中,示出了在投射角θ=0°下取得了距离rst
在图49中,距离r0是投射方向与壁3垂直的情况下的距离,距离r1是投射方向与天花板4垂直的情况下的距离。另外,距离rM是边界5处的距离。根据图49可知,投影仪装置1b向鼓部10旋转的负方向倾斜,因此距离rst为比距离r0长的距离。另外,将投射角θ=0°的情况下的投射方向与垂直于壁3的投射方向所成的角度设为角度θref,在投射角θM下,投射方向与边界5一致。
例如,测距部1107每隔从旋转控制部104供给的角度信息所表示的角度(投射角θ)的预定间隔,获取从距离传感器60输出的检测信号,根据所获取的检测信号来计算距离r。然后,求出所计算出的距离r的与投射角θ对应的变化的拐点。在图27的例子中,与壁3的距离r相对于投射角θ大致按照cosθ的倒数地进行变化。另外,与天花板的距离r相对于投射角θ大致按照sinθ的倒数地进行变化。
图50概略地示出图49的例子中的距离r相对于投射角θ的变化。距离r按照cosθ的倒数而从投射角θ=0°起逐渐地减少,在投射方向与壁3垂直的点,与壁3的距离r最短(距离rMIN),在这之后,距离r增加。因此,该投射方向成为距离r的变化的拐点。该拐点是向下凸出的拐点。测距部1107根据距离r的变化来检测该向下凸出的拐点,取得与检测到的拐点对应的投射角θref
如果从该拐点起使投射角θ增加,则距离r相对于壁3的测定点向上方向移动,到达壁3与天花板4的边界5。在该边界5处,距离r的变化的方向改变,如果进一步地使投射角θ增加,则距离r按照sinθ的倒数而逐渐地减少。因此,投射方向与边界5对应的投射角θM成为距离r的拐点。该拐点是向上凸出的拐点。测距部1107根据距离r的变化来检测该向上凸出的拐点,取得与所检测到的拐点对应的投射角θM
在边界5之后,伴随着投射角θ的增加,距离r逐渐地减少,在投射方向与天花板4垂直的点,与天花板4的距离r最短(距离r1),在这之后,距离r增加。因此,该投射方向成为距离r的变化的拐点。与上述的投射角θref下的拐点同样地,该拐点是向下凸出的拐点。测距部1107根据距离r的变化来检测该向下凸出的拐点。如果壁3与天花板4所成的角度是90°,则与在此检测到的向下凸出的拐点对应的投射角θ为90°+θref
如上所述,测距部1107根据伴随着鼓部10的旋转而进行的测距结果来检测两个向下凸出的拐点以及一个向上凸出的拐点,并取得分别与它们对应的投射角θ。例如,测距部1107执行上述的拐点检测动作,作为投影仪装置1b启动时的初始动作,预先取得各拐点处的投射角θ。不限于此,也能够按照针对操作部14的用户操作来执行上述的拐点检测动作。
在测距部1107中,对于以上述方式取得的向下凸出的拐点,求出与被投射介质之间的距离,选择所求出的距离中的最短的距离rMIN。与此同时,测距部1107取得与获得该最短的距离rMIN的拐点对应的投射角θMIN。测距部1107将这样得到的距离rMIN以及投射角θMIN转送到图像处理部1102。
另外,测距部1107在进行实际的基于图像数据的图像的投射时,例如,使用预先取得的投射角θref来校正从旋转控制部104输出的角度信息所表示的角度,作为表示投射方向的投射角θ’而转送到图像处理部1102。
此外,如使用图38来说明的那样,投射图像的梯形失真的朝向在投射角θ=-90°、0°和90°以及与各边界5以及7对应的投射方向的前后变化。因此,图像处理部1102在这些投射方向的前后,需要在梯形形状的上底以及下底切换在梯形校正中作为基准的边。
因此,测距部1107根据投射角θ’,并且根据从旋转控制部104输出的角度信息所表示的角度以及与预先取得的各拐点对应的投射角θ,将表示在梯形校正中作为基准的边的信息转送到图像处理部1102。图像处理部1102根据投射角θ’以及表示作为基准的边的信息,针对图像数据实施梯形校正。
另外,测距部1107也将上述的投射角θ’转送到图像控制部1103。图像控制部1103按照该投射角θ’,针对图像切出部1100指定切出的图像区域。
此外,在上述内容中,说明了壁3与天花板4的边界5仅有一个的例子,但根据该第一距离测定方法,也能够应对图51所例示的包括边界5a、5b以及5c这样的多个边界的情况。例如通过对距离r相对于投射角θ的变化进行微分,能够区分与投射方向垂直于被投射介质的投射角θ对应的拐点以及与各边界5a、5b以及5c对应的拐点。
另外,在上述中,在鼓部10中设置有一个距离传感器60,但不限定于该例子。即,也可以是,如图52所例示地,在鼓部10设置多个距离传感器60a、60b、60c以及60d。在图52的例子中,在鼓部10以90°的角度间隔设置有四个距离传感器60a、60b、60c以及60d,与各距离传感器60a、60b、60c以及60d对应地设置有窗部13a、13b、13c以及13d。在仅使用上述的一个距离传感器60的情况下,在检测各拐点时,需要使鼓部10例如在从初始状态的投射角θ=-90°到投射角θ=180°为止的270°的角度范围内旋转。与此相对地,在图52的例子中,能够通过鼓部10的至多90°的角度范围的旋转来覆盖360°整周的测距,能够更快速地取得各拐点。当然,距离传感器60的个数不限于4个,也可以是2个或者3个,或者5个以上,各距离传感器60的间隔也不限于90°。
<第二距离测定方法>
接着,说明第二距离测定方法。在第二距离测定方法中,通过距离传感器60来分别测定相对于被投射介质上的任意的两点的距离。然后,根据所测定到的两点的各距离以及各投射方向相对于该两点所成的角度来求出投射方向与被投射介质垂直的投射角θref0
使用图53来更具体地说明。将投影仪装置1b的设置状态等设为与上述的图49相同。首先,测距部1107在投射方向朝向壁3的适当的投射角θ1下,根据距离传感器60的检测信号来测定距离a。接着,测距部1107在与投射角θ1不同投射角θ2下,测定距离b。进而,测距部1107计算投射角θ1与投射角θ2的差分的角度Δθ。
此外,关于用于成为投射角θ1以及θ2的鼓部10的旋转,例如由用户确认投射方向并且操作操作部14来指定。不限于此,测距部1107也可以在初始动作等预定的定时下指定。
测距部1107使用所取得的距离a和b以及角度Δθ来求出投射角θ2与投射方向垂直于被投射介质时的投射角θref0(第一方向)的差分的角度ψ。
首先,如果将投射角θref0下的到被投射介质(壁3)为止的距离设为r0,则关于距离a以及b,下述的式(27)以及式(28)成立。
r0=a×cosψ…(27)
r0=b×cos(Δθ+ψ)…(28)
在a×cosψ=b×cos(Δθ+ψ)中,对右边应用加法定理,得到下式(29),针对式(19)求解距离a而得到式(30)。
a×cosψ=b(cosΔθcosψ-sinΔθsinψ)…(29)
a=b×cosΔθ-b×sinΔθtanψ…(30)
根据该式(30),根据下式(31)来求出角度ψ。然后,如式(32)所示,通过从测定到距离a的投射角θ2减去该角度ψ,计算投射角θref0
ψ=arctan(cotΔθ-(a/b)cscΔθ)…(31)
θref0=θ2-ψ…(32)
测距部1107进一步针对天花板4也同样地在任意的两点测定距离c和d。另外,根据测定到距离c和d的各投射角θ3以及θ4,取得测定到距离c和d的各投射方向的差分的角度Δθ’。然后,测距部1107使用所取得的距离c和d以及角度Δθ’,来求出投射角θ3与投射方向垂直于被投射介质时的投射角θref90的差分的角度通过将所求出的角度与投射角θ3相加,来计算投射角θref90(其他第一方向)。该投射角θref90的计算方法与使用式(27)~式(32)来说明的方法相同,因此在这里省略说明。
测距部1107进一步求出与壁3与天花板4的边界5对应的投射角ω。使用图54来概略地说明计算投射角ω的方法。在作为坐标系而使用将投影仪装置1b的投射角θ=0°的投射方向设为X轴且将投射角θ=90°的投射方向设为Y轴而得到的坐标系的情况下,能够通过求出图54中的表示壁3的第一线以及表示天花板4的第二线的交点的坐标(α,β),而按照下述的式(33)以及(34)计算投射角ω。此外,在式(33)以及式(34)中,值γ表示从坐标系的原点(鼓部10的旋转中心)到坐标(α,β)的距离。
γ2=α22…(33)
ω=arccos(α/γ)…(34)
在这里,根据投射角θ=0°的投射方向与第一线的交点的第一坐标以及与第一线垂直的投射角θref0的投射方向与第一线的交点的第二坐标来求出第一线。即,第一以及第二坐标通过下式(35)以及(36)来表示。此外,在以下叙述中,将投射角θref0表示为角度σ。
第一坐标=(r0/cosσ,0)…(35)
第二坐标=(r0×cosσ,r0×sinσ)…(36)
第一线是一次函数,第一线通过的两点的坐标已知,因此当应用于一次函数的两点标准形式时,第一线由下式(37)表示。此外,参照图53,距离r0例如求出为r0=a×cosθ1
y=-x×cotσ+r0/sinσ…(37)
同样地,根据投射角θ=90°的投射方向与第二线的第三坐标以及与第二线垂直的投射角θref90的投射方向与第二线的交点的第四坐标来求出第二线。即,第三以及第四坐标通过下式(38)以及(39)来表示。此外,在以下叙述中,将投射角θref90表示为角度ε。
第三坐标=(0,r1/cosε)…(38)
第四坐标=(r1×sinε,r1×cosε)…(39)
第二线是一次函数,第二线通过的两点的坐标已知,因此当应用于一次函数的两点标准形式时,第二线由下式(40)表示。此外,参照图53,距离r1例如求出为r1=c×sinθ3
y=-x×tanε+r1/cosε…(40)
因此,根据上述的式(37)以及式(40),第一以及第二线的交点的坐标(α,β)中的值α以及值β作为下式(41)以及(42)而被求出。将在该式(41)以及(42)中求出的值α与值β应用到上述的式(33)以及(34),求出与边界5对应的投射方向的投射角ω。
α=-(r1×sinσ-r0×cosε)/cos(σ+ε)…(41)
β={cosσ×(r1×sinσ-r0×cosε)}/{sinσcos(σ+ε)}+r0/sinσ…(42)
测距部1107求出以上述方式取得的与被投射介质垂直的投射方向上的到被投射介质为止的距离,并取得所求出的距离中的最短的距离rMIN。并且,测距部1107取得与该最短的距离rMIN对应的投射角θMIN。测距部1107将这样得到的距离rMIN以及投射角θMIN转送到图像处理部1102。
此外,关于使用这些投射角θref0和θref90以及投射角ω在梯形校正中切换作为基准的边的方法、图像切出区域的指定方法等,与上述的第一距离测定方法的情况相同,因此在这里省略说明。
<第三实施方式>
接着,说明第三实施方式。上述的投影仪装置1、1a以及1b通过针对被投射介质的投射面垂直地射出投射光,而能够得到最佳的投射图像。因此,一般来说,在投射装置设置有用于调整投射光的角度的调整机构。然而,可以认为用户手动调整投射角来得到适当的投射图像是困难的。例如,用户为了得到适当的投射图像,需要在目视确认投射装置的姿势、被投射介质的设置状态、从投射装置对被投射介质投射的投射图像等的同时,手动调整投射角。为了通过该方法得到适当的投射图像,需要大量的时间,并且还需要用户的技术。在第三实施方式中,其目的在于,提供一种无论投射装置的姿势等如何都能够容易地得到适当的投射图像的投影仪装置。
此外,在第三实施方式中,能够应用使用图43来说明的第二实施方式的投影仪装置1b的功能性结构。另外,第三实施方式中应用的投影仪装置1b的外观以及结构与第一实施方式相同。
另外,如使用图38已经说明的那样,相对于投射角θ的单调增加,以预定的投射方向(θ=-90°、90°以及0°和壁3与天花板4和地板6的边界5和7)作为边界,失真的增加方向变化。这些投射方向中的投射角θ=-90°、90°以及0°是投射方向与被投射介质的投射面垂直的投射方向,在这些的投射方向的前后,从投射透镜12到被投射介质的距离的变化的方向相对于投射角θ的变化的方向进行切换。另外,边界5以及7是被投射介质的面变得不连续的部分,在这种情况下,在这些投射方向的前后,从投射透镜12到被投射介质的距离的变化的方向也相对于投射角θ的变化的方向进行切换。
因此,在这些从投射透镜12到被投射介质的距离的变化的方向相对于投射角θ的变化的方向进行切换的投射方向的前后,需要根据投射方向来切换基于梯形校正的水平校正系数以及垂直校正系数。下面,将水平校正系数以及垂直校正系数统称为校正系数。
即,作为校正系数,预先准备抑制投射图像的水平以及垂直方向的失真的程度(以下,称为失真抑制程度)随着投射角θ的增加而增大的第一校正系数以及失真抑制程度随着投射角θ的增加而变小的第二校正系数。图像处理部1102根据投射角θ来切换这些第一以及第二校正系数,针对投射的图像数据来实施梯形校正。
此外,作为第一校正系数以及第二校正系数,能够应用在上述的第一实施方式中使用式(10)~式(19)来求出的第一校正系数k(θ,β)以及第二校正系数kV(dy)。
具体地说,例如设为鼓部10的旋转从投射角θ=-90°开始,图像处理部1102在从投射角θ=-90°到边界7之间选择第一校正系数,在从边界7到投射角θ=0°之间选择第二校正系数。接着,在从投射角θ=0°到边界5之间选择第一校正系数,在从边界5到投射角θ=90°之间选择第二校正系数。进而,在从投射角θ之后到下一个天花板与壁的边界之间选择第一校正系数。
在以上述方式根据投射角θ来选择第一以及第二校正系数的情况下,需要使投影仪装置1b的投射角θ=-90°、0°以及90°下的投射方向分别垂直于作为被投射介质的地板6、壁3以及天花板4。另一方面,在投影仪装置1b相对于鼓部10的旋转方向倾斜设置的情况下,这些投射方向与地板6、壁3以及天花板4不垂直。在这种情况下,如果使用投影仪装置1b中的投射角θ作为第一以及第二校正系数所包含的投射角θ的参数,则会进行与针对实际的投射方向应该实施的校正不同的校正。
在第三实施方式中,根据使用距离传感器60而测定到的从投影仪装置1b到被投射介质的距离,来取得投射透镜12的投射方向与被投射介质垂直的投射角θ(=投射角θref)。另外,根据该距离,来取得例如壁3以及天花板4这样的彼此交叉的两个被投射介质的交线的投射角,即针对壁3与天花板4的边界5的投射角。图像处理部1102在所取得的边界5的投射角的前后切换第一以及第二校正系数而进行梯形校正。
更具体地说,第三实施方式的投影仪装置1b使用与上述的第二实施方式以及第二实施方式的变形例共用的第一距离测定方法,来求出边界5的投射角θM,在该投射角θM的前后切换第一以及第二校正系数而进行梯形校正。或者,第三实施方式的投影仪装置1b使用与上述的第二实施方式以及第二实施方式的变形例共用的第一距离测定方法,求出边界5的投射角ω,在该投射角ω的前后切换第一以及第二校正系数而进行梯形校正。
<进行图像数据的投射的处理的流程>
接着,使用图55的流程图来说明第三实施方式的投影仪装置1b中的图像投射的处理的流程。
首先,在步骤S700中,测距部1107按照上述的第一距离测定方法或者第二距离测定方法,取得投射方向与被投射介质垂直的投射角θref或者投射角θref0,作为投射时的基准角度。另外,此时,测距部1107还取得与被投射介质的边界对应的投射方向的投射角θM或者投射角ω。该步骤S700的动作例如作为投影仪装置1b的初始动作来执行。下面,设为按照第一距离测定方法取得这些基准角度等来进行说明。
在接下来的步骤S701中,按照图像数据的输入,将基于该图像数据的图像的投射所涉及的各种设定值输入到投影仪装置1b。所输入的各种设定值例如由CPU1120取得。在这里取得的各种设定值例如包括表示是否使基于图像数据的图像旋转即是否调换该图像的水平方向与垂直方向的值、图像的放大率、投射时的偏移角θofst。各种设定值既可以伴随着针对投影仪装置1b的图像数据的输入而作为数据输入到投影仪装置1b,也可以通过操作操作部14来输入。
在接下来的步骤S702中,对投影仪装置1b输入一帧量的图像数据,通过图像切出部1100来取得所输入的图像数据。将所取得的图像数据写入到图像存储器101。
在接下来的步骤S703中,图像控制部1103取得偏移角θofst。在接下来的步骤S704中,图像控制部1103取得切出尺寸即所输入的图像数据中的切出区域的尺寸。图像控制部1103既可以根据在步骤S701中取得的设定值来取得切出区域的尺寸,也可以根据针对操作部14的操作来取得切出区域的尺寸。在接下来的步骤S705中,图像控制部1103取得投射透镜12的视场角α。图像控制部1103例如从视场角控制部106取得投射透镜12的视场角α。
进而,在接下来的步骤S706中,测距部1107例如从旋转控制部104取得投射透镜12的投射角θ。测距部1107使用在步骤S700中取得的作为的基准角度的投射角θref来校正所取得的投射角θ,得到投射角θ’。将该投射角θ’转送到图像处理部1102以及图像控制部1103。
在接下来的步骤S707中,图像控制部1103根据在步骤S703~步骤S706中取得的偏移角θofst、切出区域的尺寸、视场角α以及被测距部1107校正的投射角θ’,使用上述的式(3)~式(8)来求出针对所输入的图像数据的切出区域。图像控制部1103针对图像切出部1100指示从所求出的切出区域读取图像数据。图像切出部1100按照来自图像控制部1103的指示,从图像存储器101中存储的图像数据读取切出区域内的图像数据,并进行图像数据的切出。图像切出部1100将从图像存储器101读取的切出区域的图像数据供给到图像处理部1102。
在步骤S708中,图像处理部1102针对从图像切出部1100供给的图像数据,例如按照上述的式(1)以及式(2)实施尺寸转换处理。进而,图像处理部1102按照被测距部1107校正的投射角θ’来针对该图像数据实施梯形校正。此时,图像处理部1102按照表示使用从测距部1107供给的第一以及第二校正系数中的哪一个的信息来选择校正系数,并进行梯形校正。
将通过图像处理部1102实施了尺寸转换处理、梯形校正的图像数据供给到显示元件114。显示元件114按照图像数据来调制来自光源111的光并射出。所射出的该光从投射透镜12投射。
在接下来的步骤S709中,CPU1120判定是否存在在上述的步骤S702中输入的图像数据的下一帧的图像数据的输入。如果在判定为存在下一帧的图像数据的输入的情况下,CPU1120使处理返回到步骤S702,针对该下一帧的图像数据进行上述的步骤S702~步骤S708的处理。即,该步骤S702~步骤S708的处理例如按照图像数据的垂直同步信号VD,以图像数据的帧为单位重复进行。因此,投影仪装置1b能够针对投射角θ的变化,以帧为单位追随各处理。
另一方面,在步骤S709中,在判定为未输入下一帧的图像数据的情况下,CPU1120使投影仪装置1b中的图像的投射动作停止。例如,CPU1120进行控制以关断光源111,并且向旋转机构部105发出使鼓部10的姿势返回到初始姿势的指令。然后,CPU1120在鼓部10的姿势返回到初始姿势之后,使冷却光源111等的风扇停止。
如上所述,根据投影仪装置1b,能够进行如下的图像投射,即在保持图像数据所具有的分辨率的同时,使用户容易掌握所输入的图像数据所涉及的图像中的被投射的被写体图像的位置。
<第四实施方式>
接着,说明第四实施方式。设置于窗部13的光学式的距离传感器(距离传感器60)的输出由于外部干扰、环境等的影响,不一定是稳定的,而始终微小地变动。因此,即使投射装置与被投射介质之间的距离是固定的,基于自动聚焦的对焦距离也反映测距传感器输出的变动,而持续微小地变动。该自动聚焦的微小变动不是对被投射到被投射介质的投射图像造成视觉上不愉快感的程度。
另一方面,由于自动聚焦的持续的微小变动,投射光学系统所包含的聚焦用的透镜系统持续轻微地被驱动,驱动透镜系统的齿轮等机械部分的磨损、疲劳加剧。这成为器械的可靠性降低的原因。与此相对地,还考虑将针对距离传感器的输出的余量取得较大,以能够忽略距离传感器输出的微小变动。然而,在这种情况下,难以通过自动聚焦来适当地对焦,存在被投射到被投射介质上的投射图像在视觉上造成不适的可能性。在第四实施方式中,其目的在于,能够适当地控制投影仪装置中的自动聚焦。
<第四实施方式的投影仪装置的内部结构>
图56是示出第四实施方式的投影仪装置1c的功能性结构的例子的框图。此外,在图56中,对与上述的图4和图43共用的部分标注相同的标号而省略详细说明。另外,本第四实施方式的投影仪装置1c的外观以及结构与第一实施方式相同。
在图56中,图4所示的驱动系统控制部91包括透镜控制部511、旋转控制部512以及旋转机构部105。此外,在图56的例子中,示出了操作部14的输出被直接地输入到透镜控制部511以及旋转控制部512,但实际上,操作部14的输出被供给到整体控制部120,整体控制部120根据针对操作部14的用户操作来控制透镜控制部511以及旋转控制部512。
另外,在图56中,设置有距离值输出部510,从距离传感器60输出的检测信号被供给到距离值输出部510。距离值输出部510根据从距离传感器60供给的检测信号,输出表示从投射透镜12到被投射介质的距离的距离值562。
在图56中,光学引擎部110包括光源111、显示元件500、射出光学系统501、显示元件驱动电路502。例如由透射型液晶显示元件构成的显示元件500通过显示元件驱动电路502来驱动,按照图像数据分别调制RGB各色的光并使其透射并射出。即,显示元件500以及显示元件驱动电路502对应于图4等显示元件114。从显示元件500射出的按照图像数据调制过的RGB各色的光520入射到射出光学系统501,从射出光学系统501所包含的投射透镜12投射到投影仪装置1c的外部。
图57是示出射出光学系统501的一例的结构的框图。射出光学系统501具有投射透镜12、焦点调整部5010以及透镜驱动部5011。焦点调整部5010例如具备组合的多个透镜,按照透镜驱动部5011的驱动来调整通过的光的焦点。透镜驱动部5011例如按照对焦控制信号561来驱动焦点调整部5010所具备的多个透镜中的一部分的透镜,调整通过焦点调整部5010的光的相对于被投射介质的焦点。另外,透镜驱动部5011输出表示为了调整焦点而驱动的透镜的位置的透镜位置信息560。
如上所述,光学引擎部110设置在能够通过旋转机构部105来转动的鼓部10内。旋转机构部105包括使用图2A以及图2B来说明的驱动部32以及作为鼓部10侧的结构的齿轮35,利用电动机的旋转而使鼓部10按预定旋转。即,通过该旋转机构部105来变更投射透镜12的投射方向。
将静态图像或者动态图像的图像数据550输入到投影仪装置1c,并供给到图像处理控制部90。图像处理控制部90针对所供给的图像数据,根据需要来实施图像处理,并存储到未图示的存储器,从存储到存储器的图像数据中切出与从旋转控制部512供给的角度信息对应的图像区域的图像数据,根据需要来实施图像处理并输出。将从图像处理控制部90输出的图像数据供给到显示元件驱动电路502,显示元件驱动电路502按照图像数据来驱动显示元件500。
旋转控制部512例如根据针对操作部14的用户操作来对旋转机构部105发出指示。旋转机构部105还包括光遮断器51a以及51b。旋转机构部105按照从旋转控制部512供给的指示来控制驱动部32,控制鼓部10(鼓30)的旋转动作。例如,旋转机构部105按照从旋转控制部512供给的指示来生成驱动脉冲并驱动电动机。旋转控制部512根据由旋转机构部105生成的驱动脉冲来生成表示鼓部10是否处于旋转动作中的动作标记。
另一方面,从旋转机构部105对旋转控制部512供给光遮断器51a和51b的输出以及驱动电动机的驱动脉冲。旋转控制部512例如通过计数器来对驱动脉冲的脉冲数进行计数,根据光遮断器51b的输出来取得突起46a的检测定时,在突起46a的检测定时下重置所计数的脉冲数。旋转控制部512根据所计数的脉冲数来依次地求出鼓部10(鼓30)的角度。将表示鼓部10的角度的角度信息供给到图像处理控制部90。
距离值输出部510被输入从距离传感器60输出的检测信号。距离值输出部510根据该检测信号来进行测距处理,导出投射透镜12与被投射介质之间的距离。距离值输出部510将表示所导出的距离的距离值562供给到透镜控制部511。
透镜控制部511将从距离值输出部510供给的距离值562用作第一距离值,生成用于控制射出光学系统501所具备的焦点调整部5010的对焦控制信号561。并且,透镜控制部511将从距离值输出部510供给的距离值用作第二距离值,控制对焦控制信号561的生成。
整体控制部120能够经由未图示的路径而在图像处理控制部90、距离值输出部510、透镜控制部511、旋转控制部512以及操作部14之间进行指令和数据的交换。
图58示出透镜控制部511的一例的结构。透镜控制部511具有判定部5110、寄存器5111、对焦控制信号生成部5112以及计时器5113。计时器5113按照判定部5110的控制来对时间进行计测。
针对透镜控制部511,从距离值输出部510输入距离值562,并且从透镜驱动部5011输入表示当前的透镜位置DL的透镜位置信息560。将输入到透镜控制部511的距离值562经由寄存器5111而供给到对焦控制信号生成部5112。对焦控制信号生成部5112将所供给的距离值562作为第一距离值来在处理中使用。另外,将输入到透镜控制部511的距离值562供给到判定部5110。判定部5110将所供给的距离值562作为第二距离值而在处理中使用。将输入到透镜控制部511的透镜位置信息560供给到判定部5110以及对焦控制信号生成部5112。另外,从旋转控制部512向判定部5110供给表示鼓部10是否处于旋转动作中的动作标记。
透镜控制部511将从距离值输出部510供给的距离值562用作第一距离值,生成用于控制射出光学系统501所具备的焦点调整部5010的对焦控制信号561。并且,透镜控制部511将从距离值输出部510供给的距离值562用作第二距离值,控制对焦控制信号561的生成。
对焦控制信号生成部5112根据透镜位置信息560以及从寄存器5111读取的第一距离值来生成对焦控制信号561。在这里,使用图59来概略地说明由焦点调整部5010进行的焦点调整的控制。此外,在这里,设为通过焦点调整部5010所具备的多个透镜中的透镜5130相对于投射方向前后移动,而进行焦点的调整来进行说明。焦点的调整也可以通过包括透镜5130的多个透镜相对于投射方向移动来进行。
在图59中,横轴表示沿着透镜5130的投射方向的位置。根据从距离值输出部510输出的距离值562来设定透镜5130的目标位置D0。目标位置D0是在透镜5130处于该位置的情况下使从投射透镜12投射的图像相对于被投射介质进行对焦的位置。
在透镜5130的当前的透镜位置DL与目标位置D0不同的情况下,产生当前的透镜位置DL相对于目标位置D0的偏差ΔD。偏差ΔD是表示从投射透镜12投射的图像在被投射介质上自对焦状态的偏离的值。即,偏差ΔD的绝对值越小,则成为对焦程度越高的状态,偏差ΔD的绝对值越大,则越偏离对焦状态。透镜控制部511为了使投射图像相对于被投射介质对焦,移动透镜5130的位置,使得偏差ΔD为0。
更具体地说,在透镜控制部511中,对焦控制信号生成部5112按照从寄存器5111读取的第一距离值来设定第一目标位置D0_1。另外,对焦控制信号生成部5112从透镜驱动部5011取得表示焦点调整部5010中的透镜5130的当前的透镜位置DL的透镜位置信息560。
对焦控制信号生成部5112根据所设定的第一目标位置D0_1以及所取得的透镜位置信息560所表示的当前的透镜位置DL,来计算第一偏差ΔD1。然后,对焦控制信号生成部5112生成使透镜5130移动该偏差ΔD的驱动控制信号,并作为对焦控制信号561而输出。将对焦控制信号561输入到射出光学系统501,并供给到透镜驱动部5011。透镜驱动部5011按照所供给的对焦控制信号561来驱动焦点调整部5010。
这样一来,对焦控制信号生成部5112与透镜驱动部5011协作,构成驱动焦点调整部5010的焦点调整驱动部。
判定部5110按照第二距离值赖设定第二目标位置D0_2。判定部5110根据第二目标位置D0_2与当前的透镜位置DL来计算第二偏差ΔD2。进而,对判定部5110输入被设定为阈值th的第一值th1和比第一值th1大的第二值th2。第一值th1以及第二值th2例如从整体控制部120输入。不限于此,也可以将第一值th1以及第二值th2预先存储在未图示的寄存器等中。另外,判定部5110基于根据第二目标位置D0_2和当前的透镜位置DL来求出的第二偏差ΔD2、动作标记以及被设定了第一值th1或者第二值th2的阈值th,来判定是否进行寄存器5111的更新。然后,判定部5110按照该判定结果,生成控制寄存器5111的更新的寄存器控制信号。即,判定部5110作为对是否更新寄存器5111进行控制的控制部发挥功能。关于判定部5110中的判定处理将在后面叙述。
此外,说明了图像处理控制部90、距离值输出部510、透镜控制部511以及旋转控制部512分别由不同的硬件构成,但不限定于该例子。例如,也可以是,图像处理控制部90、距离值输出部510、透镜控制部511以及旋转控制部512的全部或者一部分,作为整体控制部120的功能而通过在CPU上进行动作的程序的模块来实现。
<实施方式的焦点调整处理>
接着,说明第四实施方式的焦点调整处理。在使用图59来说明的控制透镜5130的位置以使得偏差ΔD为0的情况下,进行控制以使得偏差ΔD的绝对值为预先设定的阈值th以下。在第四实施方式中,准备第一值th1和作为比第一值th1大的值的第二值th2,按照条件,将第一值th1与第二值th2中的某一个设定为针对偏差ΔD的绝对值的阈值th。
图60是示出由判定部5110进行的寄存器5111的控制方法的例子的流程图。在执行图60的流程图之前,判定部5110设定第一值th1作为阈值th的初始值。另外,图58所示的判定部5110对由计时器5113计测的经过时间进行重置而设为0。
在步骤S800中,判定部5110判定针对第二偏差ΔD2的绝对值的当前的阈值th是第一值th1以及第二值th2中的哪一个。判定部5110在判定为当前的阈值th是第一值th1的情况下,使处理转移到步骤S801,判定第二偏差ΔD2的绝对值是否低于第一值th1。判定部5110在判定为第二偏差ΔD2的绝对值为第一值th1以上的情况下,使处理转移到步骤S806,对由计时器5113计测的经过时间进行重置而设为0,使处理返回到步骤S800。
判定部5110当在步骤S801中判定为第二偏差ΔD2的绝对值低于第一值th1的情况下,使处理转移到步骤S802,更新经过时间。然后,判定部5110在接下来的步骤S803中,判定经过时间是否超过了预先设定的时间。在判定为未超过的情况下,判定部5110使处理返回到步骤S800。
判定部5110在步骤S803中判定为经过时间超过了预先设定的时间的情况下,使处理转移到步骤S804,并设定第二值th2作为当前的阈值th。然后,判定部5110在接下来的步骤S805中,生成使寄存器5111的更新停止的寄存器控制信号,并供给到寄存器5111。根据该寄存器控制信号,停止寄存器5111中的存储内容的更新,关于对焦控制信号生成部5112计算第一偏差ΔD1所使用的距离值(第一距离值),在寄存器5111的更新即将停止之前,所述距离值(第一距离值)被固定为从距离值输出部510输出的距离值562。然后,使处理返回到步骤S800。
即,在步骤S803中,当维持第二偏差ΔD2的绝对值低于第一值th1的状态并经过时间超过了预先设定的时间的情况下,能够视作焦点的位置没有进行预先确定的时间变动。在这种情况下,能够推测投射透镜12与被投射介质的关系是固定的。因此,通过将在对焦控制信号生成部5112生成对焦控制信号561时使用的第一距离值设为固定,能够排除由从距离传感器60输出的检测信号的波动导致的对焦点调整的影响,抑制焦点调整部5010的持续的微小变动。
此外,在直到步骤S804为止的处理中,关于判定部5110根据第二距离值以及当前的透镜位置DL而计算的第二偏差ΔD2以及对焦控制信号生成部5112根据第一距离值以及当前的透镜位置DL而计算的第一偏差ΔD1,所述第二偏差ΔD2和第一偏差ΔD1分别使用了从距离值输出部510供给的距离值562,因此是相同的值。在步骤S805中,当停止寄存器5111中的距离值562的更新时,对焦控制信号生成部5112根据在寄存器5111的更新停止以前供给的距离值562,来计算第一偏差ΔD1。在这种情况下,由于供给到对焦控制信号生成部5112的距离值562不变更而被设为固定的值,因此第一偏差ΔD1也没有变化。另一方面,判定部5110根据从距离值输出部510直接供给的距离值562的变化来计算第二偏差ΔD2。因此,第二偏差ΔD2在步骤S805之后也发生变化。
在步骤S800中,判定部5110在判定为当前的阈值th是第二值th2的情况下,使处理转移到步骤S810。在步骤S810中,判定部5110判定表示鼓部10是否处于旋转动作中的动作标记是否为ON(“开”)即鼓部10是否处于旋转动作中。判定部5110例如能够根据从旋转机构部105向旋转控制部512供给的电动机的驱动脉冲,来取得该动作标记。
在步骤S810中,判定部5110在判定为动作中标记为OFF(“关”)即鼓部10未处于旋转动作中的情况下,使处理返回到步骤S800。
在步骤S810中,判定部5110在判定为动作中标记为ON的情况下,使处理转移到步骤S811,判定第二偏差ΔD2的绝对值是否低于第二值th2。判定部5110在判定为第二偏差ΔD2的绝对值低于第二值th2的情况下,使处理返回到步骤S800。
判定部5110在步骤S811中判定为第二偏差ΔD2的绝对值在第二值th1以上的情况下,使处理转移到步骤S812,对由计时器5113计测的经过时间进行重置而设为0。
然后,判定部5110在接下来的步骤S813中,设定第一值th1作为当前的阈值th,使处理转移到步骤S814。在步骤S814中,判定部5110生成使寄存器5111的更新再次开始的寄存器控制信号,并供给到寄存器5111。由此,在上述的步骤S805中进行的对焦控制信号生成部5112在计算第一偏差ΔD1时使用的第一距离值的固定被解除。即,将从距离值输出部510供给到寄存器5111的距离值562再次供给到对焦控制信号生成部5112,作为第一距离值而在第一偏差ΔD1的计算中使用。因此,对焦控制信号生成部5112所计算的第一偏差ΔD1根据从距离值输出部510输出的距离值562来更新。判定部5110如果使寄存器5111的更新再次开始并解除在寄存器5111中保持的第二距离值的固定,则使处理返回到步骤S800。由此,再次开始步骤S801之后的利用第一值th1的焦点调整。
在步骤S810之后,从步骤S811起的处理涉及鼓部10的旋转中的焦点调整处理。即,在鼓部10的旋转中,投射透镜12的投射方向根据鼓部10的旋转而变化,伴随着该变化,投射透镜12与被投射介质之间的距离也变化,因此需要始终监视焦点。因此,在步骤S811中,在第二偏差ΔD2的绝对值成为第二值th2以上的时刻,将针对第二偏差ΔD2的绝对值的阈值th变更为初始值的第一值th1,解除向对焦控制信号生成部5112供给的距离值562的固定而进行通常的焦点调整。
另一方面,鼓部10的旋转微小且第二偏差ΔD2的绝对值处于低于第二值th2的范围的情况下,使对焦控制信号生成部5112所使用的第一距离值保持固定的状态。因此,没有对焦控制信号生成部5112所计算的第一偏差ΔD1的变动,能够抑制焦点调整部5010的无益的动作。
<基于判定部的寄存器控制方法的其他例子>
接着,说明第四实施方式的基于判定部5110的寄存器5111的控制方法的其他例子。此外,在该其他例子中,能够直接应用使用图1A以及图1B、图2A和图2B、图3以及图56~图59来说明的各结构,因此在这里省略详细说明。图61是示出基于判定部5110的寄存器5111的控制方法的其他例子的流程图。
在步骤S900中,判定部5110判定表示鼓部10是否处于旋转动作中的动作标记是否为ON(“开”)即鼓部10是否处于旋转动作中。在步骤S900中判定部5110判定为动作中标记为ON的情况下,使处理转移到步骤S901,判定第二偏差ΔD2的绝对值是否低于第一值th1。在判定部5110判定为第二偏差ΔD2的绝对值低于第一值th1的情况下,使处理转移到步骤S903。
判定部5110在步骤S903中生成使寄存器5111的更新停止的寄存器控制信号,并供给到寄存器5111。根据该寄存器控制信号,停止寄存器5111中的存储内容的更新,对焦控制信号生成部5112在计算第一偏差ΔD1时使用的第一距离值被固定为在寄存器5111的即将停止更新之前从距离值输出部510输出的距离值562。然后,使处理返回到步骤S900。
此外,在步骤S903中,在寄存器5111的更新已经停止的情况下,维持该状态,原样地保持寄存器5111的存储内容。
判定部5110在步骤S901中判定为第二偏差ΔD2的绝对值为第一值th1以上的情况下,使处理转移到步骤S902。判定部5110在步骤S902中生成使寄存器5111的更新再次开始的寄存器控制信号,并供给到寄存器5111。由此,在上述的步骤S903中进行的在对焦控制信号生成部5112计算第一偏差ΔD1时使用的第一距离值的固定被解除。然后,使处理返回到步骤S900。
另一方面,在上述的步骤S900中,在判定部5110判定为动作中标记为OFF的情况下,使处理转移到步骤S904。在步骤S904中,判定部5110判定第二偏差ΔD2的绝对值是否低于第二值th2。在判定部5110判定为第二偏差ΔD2的绝对值为第二值th2以上的情况下,使处理转移到上述的步骤S902,解除第一距离值的固定。
另外,判定部5110在步骤S904中判定为第二偏差ΔD2的绝对值低于第二值th2的情况下,使处理转移到上述的步骤S903,固定第一距离值。然后,使处理返回到步骤S900。
这样一来,在该其他例子中,与使用图60来说明的例子同样地,即使鼓部10处于旋转中,在部10的旋转微小且第二偏差ΔD2的绝对值处于第一值th1的情况下,也使对焦控制信号生成部5112所使用的第一距离值保持固定。因此,没有对焦控制信号生成部5112所计算的第一偏差ΔD1的变动,能够抑制焦点调整部5010的无益的动作。另外,根据图61的流程图,相对于基于图60的流程图的处理,能够以更少的步骤来实现该控制。
这样一来,根据第四实施方式,根据投射透镜12与被投射介质之间的距离变动、鼓部10的旋转的有无以及大小来适当地控制焦点调整部5010。因此,能够抑制焦点调整部5010中的机械部分的磨损、疲劳,并且防止投射到被投射介质上的投射图像在视觉上引起不愉快的情形。
<第四实施方式的变形例>
在上述内容中,根据投射透镜12与被投射介质之间的距离,求出表示从投射透镜12投射的图像在被投射介质上自对焦状态的偏离的值,但这不是限定于该例子,也可以通过其他方法求出表示自对焦的偏离的值。例如,也可以根据被投射到被投射介质上的图像来求出该对焦的程度。在这种情况下,将距离传感器60,置换为CCD(Charge CoupledDevice,电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补式金属氧化物半导体)成像器等摄像元件,将距离值输出部510置换为解析部。透镜控制部511根据由解析部得到的摄像图像的解析结果,来求出表示自对焦状态的偏离的值。例如,透镜控制部511能够使用根据图像的对比度来求出自对焦状态的偏离的方法、根据分为两束而入射到摄像元件的光的相位差来求出自对焦状态的偏离的方法。
此外,上述的第一实施方式~第四实施方式能够将两个以上相互组合来实施。
标号说明
1、1a、1b、1c 投影仪装置
10 鼓部
12 投射透镜
14 操作部
20 基座
30 鼓
32 驱动部
35、42a、42b、43 齿轮
40 电动机
41 蜗轮
50a、50b 光反射器
51a、51b 光遮断器
60 距离传感器
90 图像处理控制部
91 驱动系统控制部
100 几何学失真校正部
101 图像存储器
102、1102 图像处理部
103、1103 图像控制部
104、512 旋转控制部
105 旋转机构部
106 视场角控制部
107、1032 存储器控制器
108 校正控制部
109 扩展功能控制部
119 输入控制部
120 整体控制部
110 光学引擎部
114 显示元件
140 图像数据
501 射出光学系统
510 距离值输出部
511 透镜控制部
1031 输出分辨率控制部
1100 图像切出部
1120 CPU

Claims (13)

1.一种投射装置,其特征在于,包括:
投射部,包括显示元件以及光学系统,并根据所输入的图像数据来投射图像,在所述显示元件中,由沿第一方向排列的多个像素构成的像素行在与所述第一方向垂直的第二方向上排列有多个,所述光学系统投射从所述显示元件发出的光;
第一校正部,根据所述显示元件中的各像素行在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正与各像素行对应的图像数据中的各行数据的比例尺;
第二校正部,根据所述显示元件中的各像素在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正由所述第一校正部校正后的图像数据中的各像素数据在所述第二方向的比例尺;
图像切出部,切出由所述第二校正部校正后的图像数据中的从所述投射部投射的区域的图像数据,并输入到所述投射部;
距离值输出部,输出表示所测定到的从所述投射部到被投射介质的距离的距离值;
焦点调整部,调整通过所述投射部的光的焦点;
焦点调整驱动部,将所述距离值用作第一距离值,根据所述第一距离值来检测通过所述投射部投射到所述被投射介质的所述光自对焦状态的第一偏离,并驱动所述焦点调整部以使得表示所述第一偏离的值为0;
判定部,将所述距离值用作第二距离值,根据所述第二距离值来检测所述光自对焦状态的第二偏离,判定表示所述第二偏离的值是否低于阈值;以及
焦点调整控制部,在所述阈值是第一值且所述判定部判定为表示所述第二偏离的值低于所述第一值的状态持续了预先确定的时间以上的情况下,将所述判定部的所述阈值设定成大于所述第一值的第二值,停止所述焦点调整驱动部的所述第一距离值的更新。
2.根据权利要求1所述的投射装置,其特征在于,
还包括:第一校正控制部,计算第一校正系数,该第一校正系数用于根据所述显示元件中的各像素行在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正与各像素行对应的图像数据中的各行数据的比例尺;以及
第二校正控制部,计算第二校正系数,该第二校正系数用于根据所述显示元件中的各像素在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正由所述第一校正部校正后的图像数据中的各像素数据在所述第二方向的比例尺,
所述第一校正部使用所述第一校正控制部计算出的所述第一校正系数来校正与各像素行对应的图像数据中的各行数据的比例尺,
所述第二校正部使用所述第二校正控制部计算出的所述第二校正系数来校正各像素数据在所述第二方向的比例尺。
3.根据权利要求2所述的投射装置,其特征在于,
所述第二校正控制部将各像素在所述第二方向上的位置转换成以所述投射部的投射方向的中心轴为基准的角度,根据转换后的角度来计算与各像素对应的所述第二校正系数。
4.根据权利要求2或者3所述的投射装置,其特征在于,
所述第二校正控制部针对由所述第一校正部校正后的所述图像数据中的在所述第二方向上排列的多个像素中的至少两个像素来计算所述第二校正系数,并且通过对针对所述至少两个像素计算出的所述第二校正系数进行直线插补,来计算相对于在所述第二方向上排列的所述多个像素中的其他像素的所述第二校正系数。
5.根据权利要求1所述的投射装置,其特征在于,
所述焦点调整控制部在所述阈值是所述第二值,并且处于所述投射部的投射方向的变更中,并且所述判定部判定为表示所述第二偏离的值为所述阈值以上的情况下,将所述阈值设定成所述第一值,再次开始所述第一距离值的更新。
6.一种图像校正方法,该图像校正方法使用投射部,该投射部包括显示元件以及光学系统,并根据所输入的图像数据来投射图像,在所述显示元件中,由沿第一方向排列的多个像素构成的像素行在与所述第一方向垂直的第二方向上排列有多个,所述光学系统投射从所述显示元件发出的光,
所述图像校正方法的特征在于,包括如下步骤:
第一校正步骤,根据所述显示元件中的各像素行在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正与各像素行对应的图像数据中的各行数据的比例尺;
第二校正步骤,根据所述显示元件中的各像素在所述第二方向上的位置以及所述投射部的投射方向相对于所述图像被投射到的投射面的法线的斜度在所述第二方向的分量,来校正由所述第一校正步骤校正后的图像数据中的各像素数据在所述第二方向的比例尺;
图像切出步骤,切出由所述第二校正步骤校正后的图像数据中的从所述投射部投射的区域的图像数据,并输入到所述投射部;
距离值输出步骤,输出表示所测定到的从所述投射部到被投射介质的距离的距离值;
焦点调整步骤,利用焦点调整部调整通过所述投射部的光的焦点;
焦点调整驱动步骤,将所述距离值用作第一距离值,根据所述第一距离值来检测通过所述投射部投射到所述被投射介质的所述光自对焦状态的第一偏离,并驱动所述焦点调整部以使得表示所述第一偏离的值为0;
判定步骤,将所述距离值用作第二距离值,根据所述第二距离值来检测所述光自对焦状态的第二偏离,判定表示所述第二偏离的值是否低于阈值;以及
焦点调整控制步骤,在所述阈值是第一值且在所述判定步骤中判定为表示所述第二偏离的值低于所述第一值的状态持续了预先确定的时间以上的情况下,将所述判定步骤中的所述阈值设定成大于所述第一值的第二值,停止所述焦点调整驱动步骤的所述第一距离值的更新。
7.一种投射装置,其特征在于,包括:
投射方向变更部,对将图像数据转换成光并进行投射的投射部的投射方向进行变更;
投射方向取得部,测定所述投射部到所述投射部将光投射到的被投射介质的距离,取得该距离为最短的第一投射方向;
比率取得部,取得如下比率,即,通过所述投射部沿各第二投射方向将基于所述图像数据的图像进行投射而得到的各投射图像在所述被投射介质上的尺寸,相对于沿所述第一投射方向进行投射而得到的投射图像在所述被投射介质上的尺寸的比率;
图像处理部,对通过所述投射部投射的所述图像数据按照由所述比率取得部取得的所述比率来实施缩小处理;
距离值输出部,输出表示所测定到的从所述投射部到所述被投射介质的距离的距离值;
焦点调整部,调整通过所述投射部的光的焦点;
焦点调整驱动部,将所述距离值用作第一距离值,根据所述第一距离值来检测通过所述投射部投射到所述被投射介质的所述光自对焦状态的第一偏离,并驱动所述焦点调整部以使得表示所述第一偏离的值为0;
判定部,将所述距离值用作第二距离值,根据所述第二距离值来检测所述光自对焦状态的第二偏离,判定表示所述第二偏离的值是否低于阈值;以及
焦点调整控制部,在所述阈值是第一值且所述判定部判定为表示所述第二偏离的值低于所述第一值的状态持续了预先确定的时间以上的情况下,将所述判定部的所述阈值设定成大于所述第一值的第二值,停止所述焦点调整驱动部的所述第一距离值的更新。
8.根据权利要求7所述的投射装置,其特征在于,
所述比率取得部根据所述第二投射方向、所述第一投射方向上的到所述被投射介质的距离以及基于所述投射部的视场角,取得所述比率。
9.根据权利要求7所述的投射装置,其特征在于,
所述图像处理部对所述图像数据实施所述缩小处理,并对实施了该缩小处理的该图像数据按照所述投射方向实施梯形失真校正。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的投射装置,其特征在于,
所述投射方向取得部检测通过所述投射方向变更部使所述投射部的投射方向变更的同时测定到的距离的变化中的向下凸出的第一拐点,并取得与所检测到的该第一拐点中的所述距离最短的第一拐点对应的投射方向来作为所述第一投射方向。
11.根据权利要求7至9中的任一项所述的投射装置,其特征在于,
所述投射方向取得部针对所述投射部能够投射到的所述被投射介质的各面,在两个投射方向上分别测定距离,根据该两个投射方向各自的距离以及该两个投射方向所成的角度,取得与在该两个投射方向上测定了距离的所述被投射介质垂直的第三投射方向,并取得所述被投射介质的所述各面各自的所述第三投射方向中的最短的第三投射方向来作为所述第一投射方向。
12.根据权利要求7或8所述的投射装置,其特征在于,
所述图像处理部对所述图像数据按照所述投射方向实施梯形失真校正,并对实施了该梯形失真校正的所述图像数据实施所述缩小处理。
13.根据权利要求7所述的投射装置,其特征在于,
所述焦点调整控制部在所述阈值是所述第二值,并且处于所述投射部的投射方向的变更中,并且所述判定部判定为表示所述第二偏离的值为所述阈值以上的情况下,将所述阈值设定成所述第一值,再次开始所述第一距离值的更新。
CN201480006141.2A 2013-01-28 2014-01-27 投射装置及图像校正方法 Active CN104956665B (zh)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-013552 2013-01-28
JP2013013552A JP6146025B2 (ja) 2013-01-28 2013-01-28 投射装置、画像補正方法およびプログラム
JP2013-017507 2013-01-31
JP2013017507A JP6146028B2 (ja) 2013-01-31 2013-01-31 投射装置および投射方法
JP2013-026529 2013-02-14
JP2013026529A JP6146038B2 (ja) 2013-02-14 2013-02-14 投射装置および投射方法
JP2013-076025 2013-04-01
JP2013076025A JP6070375B2 (ja) 2013-04-01 2013-04-01 焦点調整装置、ならびに、投射装置および投射装置の制御方法
PCT/JP2014/051726 WO2014115884A1 (ja) 2013-01-28 2014-01-27 投射装置、画像補正方法およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104956665A CN104956665A (zh) 2015-09-30
CN104956665B true CN104956665B (zh) 2018-05-22

Family

ID=51227672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480006141.2A Active CN104956665B (zh) 2013-01-28 2014-01-27 投射装置及图像校正方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9726965B2 (zh)
CN (1) CN104956665B (zh)
WO (1) WO2014115884A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106331666B (zh) * 2015-07-03 2020-02-07 中兴通讯股份有限公司 一种投影终端梯形校正方法、装置及投影终端
US10409031B2 (en) 2015-11-18 2019-09-10 Maxell, Ltd. Image projection apparatus
JP6726967B2 (ja) * 2016-01-19 2020-07-22 三菱電機株式会社 輝度ムラ測定装置
JP6679950B2 (ja) * 2016-01-26 2020-04-15 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター、及びプロジェクターの制御方法
CN106454294A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 微鲸科技有限公司 投影机画面校正方法及投影机
US20180213193A1 (en) * 2017-01-24 2018-07-26 Norman Yakel Portable image projection system and method
US11856336B2 (en) 2017-06-14 2023-12-26 Newtonold Technologies, L.L.C. Projection mapping system and apparatus
US10212404B2 (en) 2017-06-14 2019-02-19 Newtonoid Technologies, L.L.C. Projection mapping system and apparatus
US10495961B2 (en) 2017-06-14 2019-12-03 Newtonoid Technologies, L.L.C. Projection mapping system and apparatus
CN107592513A (zh) * 2017-09-12 2018-01-16 成都市极米科技有限公司 参数调整方法及装置
CN108761831B (zh) * 2018-05-04 2023-11-24 西安中科飞图光电科技有限公司 一种高精度光学镜头快速穿心装置及方法
JP7119693B2 (ja) * 2018-07-23 2022-08-17 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター、及び、投射システム
DE112020003146T5 (de) * 2019-06-27 2022-04-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Anzeigesteuerungsvorrichtung, bildanzeigesystem, mobiler körper, anzeigesteuerungsverfahren und programm
JP2021144107A (ja) * 2020-03-11 2021-09-24 セイコーエプソン株式会社 プロジェクターの制御方法及びプロジェクター
CN113497930A (zh) * 2020-03-20 2021-10-12 华为技术有限公司 一种显示方法及控制显示的装置
JP7439682B2 (ja) * 2020-07-29 2024-02-28 セイコーエプソン株式会社 画像補正方法、及び、プロジェクター
CN114827557B (zh) * 2021-03-05 2023-05-02 成都极米科技股份有限公司 投影梯形校正方法、装置及投影系统
CN114567762B (zh) * 2021-12-28 2024-03-05 上海顺久电子科技有限公司 一种投影面内的投影图像的校正方法和投影设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1641472A (zh) * 2004-01-16 2005-07-20 三洋电机株式会社 投射型图像显示装置
CN1768527A (zh) * 2003-08-25 2006-05-03 卡西欧计算机株式会社 投影机设备、投影方法、以及存储投影方法的记录媒介
US7441906B1 (en) * 2005-07-05 2008-10-28 Pixelworks, Inc. Keystone correction system and method
CN101371572A (zh) * 2006-02-10 2009-02-18 夏普株式会社 图像投影方法和投影机
CN102025951A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 精工爱普生株式会社 投影型显示装置、梯形失真修正方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6361212A (ja) 1986-09-01 1988-03-17 Minolta Camera Co Ltd マイクロリ−ダ等のオ−トフオ−カス装置
JP2003018501A (ja) * 2001-06-28 2003-01-17 Toshiba Corp 投射型映像表示装置
JP2003107325A (ja) 2001-09-28 2003-04-09 Nikon Corp カメラ
DE60327289D1 (de) * 2002-07-23 2009-06-04 Nec Display Solutions Ltd Bildprojektor mit Bild-Rückkopplungs-Steuerung
JP4059031B2 (ja) * 2002-08-09 2008-03-12 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
CN100510943C (zh) * 2003-01-08 2009-07-08 奥普提克斯晶硅有限公司 图像投影的系统和方法
JP2005031205A (ja) * 2003-07-08 2005-02-03 Seiko Precision Inc 角度検出装置及びそれを備えたプロジェクタ
JP3772870B2 (ja) * 2003-08-25 2006-05-10 カシオ計算機株式会社 投影装置、投影方法及びプログラム
JP2005210418A (ja) * 2004-01-22 2005-08-04 Sanyo Electric Co Ltd 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム
JP2006003426A (ja) 2004-06-15 2006-01-05 Canon Inc 画像投射装置
JP2006065176A (ja) 2004-08-30 2006-03-09 Canon Inc 撮影装置
JP3953500B1 (ja) * 2006-02-07 2007-08-08 シャープ株式会社 画像投影方法及びプロジェクタ
JP5055806B2 (ja) 2006-03-31 2012-10-24 カシオ計算機株式会社 投影装置、投影方法及びプログラム
JP2010134396A (ja) * 2008-11-10 2010-06-17 Seiko Epson Corp マルチディスプレイシステム、情報処理装置及びマルチディスプレイシステムにおける画像データ処理方法
JP5401940B2 (ja) * 2008-11-17 2014-01-29 セイコーエプソン株式会社 投写光学系のズーム比測定方法、そのズーム比測定方法を用いた投写画像の補正方法及びその補正方法を実行するプロジェクタ
JP5409785B2 (ja) * 2009-05-27 2014-02-05 京セラ株式会社 携帯電子機器
JP2012060517A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Canon Inc 画像処理装置、画像処理方法
JP5679791B2 (ja) * 2010-12-14 2015-03-04 キヤノン株式会社 画像投影装置及びその制御方法、プログラム
JP2012151670A (ja) * 2011-01-19 2012-08-09 Renesas Electronics Corp 画像投影システム及び半導体集積回路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1768527A (zh) * 2003-08-25 2006-05-03 卡西欧计算机株式会社 投影机设备、投影方法、以及存储投影方法的记录媒介
CN1641472A (zh) * 2004-01-16 2005-07-20 三洋电机株式会社 投射型图像显示装置
US7441906B1 (en) * 2005-07-05 2008-10-28 Pixelworks, Inc. Keystone correction system and method
CN101371572A (zh) * 2006-02-10 2009-02-18 夏普株式会社 图像投影方法和投影机
CN102025951A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 精工爱普生株式会社 投影型显示装置、梯形失真修正方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9726965B2 (en) 2017-08-08
WO2014115884A1 (ja) 2014-07-31
CN104956665A (zh) 2015-09-30
US20150331302A1 (en) 2015-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104956665B (zh) 投射装置及图像校正方法
US10165179B2 (en) Method, system, and computer program product for gamifying the process of obtaining panoramic images
US9818377B2 (en) Projection system, image processing apparatus, and correction method
US9723203B1 (en) Method, system, and computer program product for providing a target user interface for capturing panoramic images
US10091475B2 (en) Projection system, image processing apparatus, and calibration method
JP5257616B2 (ja) プロジェクター、プログラム、情報記憶媒体および台形歪み補正方法
CN105308503A (zh) 利用短程相机校准显示系统的系统和方法
EP2154648B1 (en) Image processing device, image processing method, and image processing program
JP5493340B2 (ja) 投写型表示装置および配置関係検出方法
CN108989777A (zh) 投影设备、投影设备的控制方法和非暂时性存储介质
WO2015162843A1 (ja) 情報処理装置、情報処理方法、プログラム、調整装置、及び画像表示システム
JP2006060447A (ja) スクリーンの一部の辺を用いたキーストーン補正
JP6035947B2 (ja) 画像表示装置、画像表示方法および画像表示プログラム
CN109714536A (zh) 图像校正方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质
JP2010122273A (ja) 投写光学系のズーム比測定方法、そのズーム比測定方法を用いた投写画像の補正方法及びその補正方法を実行するプロジェクタ
JP4580356B2 (ja) 動画応答曲線の測定方法及び装置
JP2010109659A (ja) 投写光学系に対する投写面の位置又は傾きの測定方法、その測定方法を用いる投写画像の補正方法及びその補正方法を実行するプロジェクタ
JP5561503B2 (ja) プロジェクター、プログラム、情報記憶媒体および台形歪み補正方法
JP2010204495A (ja) 画像表示装置
JP2010266714A (ja) 映像処理装置、映像表示装置および映像処理方法
CN108781266A (zh) 信息处理装置、信息处理方法以及程序
TWI682358B (zh) 多維影像投射裝置及其多維影像校正方法
US20220264062A1 (en) Display method, information processing device, and non-transitory computer-readable storage medium storing program
JP4644595B2 (ja) ディスプレイの評価装置、評価方法及びプログラム
JP4839858B2 (ja) 遠隔指示システム及び遠隔指示方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant