CN109644248A - 投射型影像显示装置和投射影像的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明能够更好地修正投射影像的畸变。包括：对从外部输入的影像进行影像转换的影像转换部；将在影像转换部进行了影像转换的影像投射于影像投射面的影像投射部；获取对影像投射部所投射的投射影像的投射范围和修正用物体进行拍摄而获得的图像的摄像部；和进行使用摄像部拍摄到的图像的运算处理的运算部，运算部从摄像部拍摄到的影像投射部的投射范围和修正用物体的图像生成修正数据，影像转换部基于运算部所生成的修正数据进行影像转换，以使得影像投射部的投射影像的投射范围在影像投射面上为矩形。

Description

投射型影像显示装置和投射影像的调整方法

技术领域

本发明涉及投射型影像显示装置和投射影像的调整方法，特别涉及对在投影仪和屏幕没有正对时发生的梯形修正畸变的修正有效的技术。

背景技术

价廉地进行大画面的影像显示的影像显示装置即所谓的投影仪，在演出会场、教育现场等被广泛使用。为了将投影仪的影像没有几何畸变地进行显示，要求投影仪和屏幕以正对的方式设置。

但是，在使用投影仪时，视听者位于屏幕的正面，因此存在仅能够从倾斜方向进行投射的情况。此时发生被称为梯形畸变的几何畸变。

例如以屏幕的上边靠近投影仪、下边较远的方式设置屏幕时，当从投影仪投映正方形的影像时，投映成正方形的上边比下边短，因此矩形的图像以梯形畸变了的状态显示在屏幕上。

实际上，不仅是上下方向，在左右方向也发生同样的现象。因此，在从投影仪投射长方形的影像时，投映的是没有平行的边的畸变了的四边形。像这样，包括不存在平行的边的情况、习惯上将这些畸变总称为梯形畸变。

梯形畸变能够通过为了消除畸变而预先对投射的影像施加与对应于梯形畸变的几何转换相反的方向的几何修正，而以正确的形状显示影像。

该几何修正、换言之是几何转换，能够通过被称为透视转换或投影转换的矩阵计算实现。为了计算该矩阵，需要通过某些技术取得投映对象物的形状、位置的信息。

用于实现该计算的1种技术记载于专利文献1。在该专利文献1的技术中，对在作为投射对象的屏幕上事先描绘的已知的图案用摄像机进行摄影从而取得屏幕的朝向，通过与此配合地修正影像而进行梯形修正。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007-53784号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

但是，在上述专利文献1的技术中，利用在屏幕上描绘的图案计算转换矩阵。因此，存在如果没有描绘有该图案的特殊的屏幕则不能够进行投射图像的修正的问题。

此外，如上所述，需要预先描绘有图案的特殊的屏幕，因此不适合将投影仪带到客户所在地后对墙壁投射的用途，有损便利性。

进而，在为描绘有图案的特殊的屏幕时，在通常的影像投射时也会看到该图案，可能妨碍视听。为了防止该情况发生，能够用红外线吸收墨等人的眼睛看不见的特殊的墨描绘图案，但此时，需要红外线光源、红外线摄像机等，存在成本增大的问题。

此外，在屏幕倾斜设置时，在屏幕上描绘的图案也倾斜，因此存在投射的影像也倾斜的问题。

本发明的目的在于提供能够更好地修正投射影像的畸变的技术。

本发明的上述内容和其它目的和新的特征，能够根据本说明书的记载和附图得以明确。

用于解决课题的技术方案

下面简单说明本申请中公开的发明中代表性内容的概要。

即，代表性的投射型影像显示装置具有影像转换部、影像投射部、摄像部和运算部。影像转换部对从外部输入的影像进行影像转换。影像投射部将影像转换部进行了影像转换的影像向影像投射面投射。

摄像部取得影像投射部所投射的投射范围和对修正用物体拍摄而获得的图像。运算部对摄像部拍摄到的图像进行运算处理。

此外，运算部从摄像部拍摄到的影像投射部的投射范围和修正用物体的图像生成修正数据。影像转换部基于运算部生成的修正数据进行影像转换，以使得影像投射部的投射影像的投射范围成为矩形。

特别是，运算部具有检测部和转换矩阵计算部。检测部根据摄像部拍摄到的投射范围和修正用物体的图像分别计算分别表示投射范围的4个角部的坐标的第一坐标数据和分别表示修正用物体的4个角部的坐标的第二坐标数据。

转换矩阵计算部计算分别表示修正用物体的图像成为矩形的4个角部的坐标的第三坐标数据，并且基于计算出的第三坐标数据与第二坐标数据的对应，计算作为修正数据的转换矩阵。

影像转换部使用转换矩阵计算部计算出的转换矩阵，进行对检测部计算出的第一坐标数据的透视转换，进行影像转换以使得投射影像的投射范围成为矩形。

发明效果

下面简单说明本申请中公开的发明中代表性的技术能够得到的效果。

能够容易地在短时间内修正投射型影像显示装置的投射图像。

附图说明

图1是表示实施方式的投影仪的外观的一例的说明图。

图2是表示图1的投影仪的结构的一例的说明图。

图3是表示投射图1的投影仪的影像的一例的说明图。

图4是表示在图3的投影仪的投射的一例中，从摄像机位置看壁面和卡片的一例的说明图。

图5是表示在图3的投影仪的投射的一例中，从与壁面正对的位置看的一例的说明图。

图6是表示图3的其它例子的说明图。

图7是表示在图6的投影仪的投射的一例中，从摄像机位置看壁面和卡片的一例的说明图。

图8是表示在图6的投影仪的投射的一例中，从与壁面正对的位置看的一例的说明图。

图9是表示各坐标系的处理例的说明图。

图10是表示图2的投影仪所具有的转换矩阵计算电路的转换矩阵M的计算处理的一例的流程图。

图11是表示实施方式2的投影仪的结构的一例的说明图。

图12是表示投影仪相对于水平面倾斜设置时的一例的说明图。

图13是表示图12的投影仪所具有的摄像机的摄像机影像的一例的说明图。

图14是表示各坐标系的处理例的说明图。

图15是表示图13的投影仪所具有的转换矩阵计算电路的转换矩阵M的计算处理的一例的流程图。

图16是表示实施方式3的投影仪的设置的一例的说明图。

图17是表示图16的其它例子的说明图。

图18是表示实施方式4的透镜盖的一例的说明图。

图19是表示图18的其它例子的说明图。

图20是表示实施方式5的智能手机所具有的液晶画面的显示的一例的说明图。

具体实施方式

以下的实施方式中为了方便，基于需要分割为多个节或实施方式地进行说明，但除了特别说明的情况以外，它们并不是完全没有关系，而有一者是另一者的一部分或全部的变形例、详细说明、补充说明等的关系。

此外，在以下的实施方式中，提及要素的数等(包括个数、数值、量、范围等)时，除了特别明示的情况和原理上明显地限定于特定的数量的情况等，并不限定于特定数量，可以为特定数量以上或以下。

进而，在以下的实施方式中，构成要素(也包括要素步骤等)除了特别明示的情况和原理上认为明显必须存在的情况等，当然是并非必须存在的。

同样地，在以下的实施方式中，在提及构成要素等的形状、位置关系等时，除了特别明示的情况和原理上认为明显不应如此的情况等，也包括实质上与其形状等近似或类似的情况等。这对于上述数值和范围也是同样的。例如，在以下的实施方式中，仅表达为“铅垂”时，并不严格意味着仅“铅垂”的状态，也意味着包括在“大致铅垂”的概念中包含的范围。同样地，仅表达为“水平”时，并不严格意味着仅“水平”的状态，也意味着包括在“大致水平”的概念中包含的范围。

此外，在用于说明实施方式的全部附图中，对相同的部件原则上标注相同的附图标记，省略其重复说明。另外，为了容易理解附图，即使是平面图也有时施加了阴影线。

(实施方式1)

<概要>

本实施方式1的投影仪10利用矩形的卡片1修正梯形畸变。对在内置于投影仪10的摄像机30前设置的矩形的卡片1进行摄影，调整其朝向。根据由摄像机30拍摄到的卡片1的姿态，变更投影仪10的几何转换矩阵，由此能够基于直接的感觉来调整梯形修正畸变。

特别是，在水平方向和垂直方向的梯形畸变混合存在时，能够直观上操作的优点很明显。作为矩形的卡片1，能够使用名片、A4的复印用纸等，只要是长方形的物体均能够使用，因此在外出目的地等也能够简单地获得。

以下，详细说明实施方式。

<投影仪的外观例>

图1是表示本实施方式的投影仪10的外观的一例的说明图。

投影仪10是向屏幕等投射影像的投射型影像显示装置。在作为该投影仪10的箱体的某一侧面的前表面设置有投射用的透镜13。

同样地，在投影仪10的前表面，在透镜13的上方设置有摄像机30。图1中表示了摄像机30的主体内置在投影仪10的箱体内，该摄像机30的透镜在投影仪10的前表面露出的例子。

此外，作为摄像部的摄像机30具有能够覆盖投影仪10的影像投射范围的视角。但是，投影仪10的结构并不限定于此，例如摄像机30也可以不内置于投影仪10。

<投影仪的结构例>

图2是表示图1的投影仪10的结构的一例的说明图。

投影仪10具有光源11、光调制器件12、透镜13、几何转换电路20、摄像机30、四边形检测电路31、转换矩阵计算电路32、控制微机41和定时生成电路40。

从外部输入的输入影像由作为影像转换部的几何转换电路20进行了几何转换后，作为投射影像向光调制器件12输出。输入到投影仪10的输入影像是从例如与投影仪10连接的个人计算机等输出的影像数据。

光调制器件12是根据从几何转换电路20输出的投射影像调整来自光源11的光的元件，使用例如液晶面板或DMD(Digital Mirror Device，数字微镜器件)等。光源11产生投射用的照明光。

来自光源11的照明光被光调制器件12调制，通过透镜13从投影仪10输出后，照射至作为投射对象的壁面2或屏幕等。由这些光源11、光调制器件12和透镜13构成影像投射部。

虽然在图2中没有记载，但在一般的投影仪中，为了实现影像的彩色化而搭载有多个光源11、光调制器件12，使用特殊的反射镜等进行光的合成、光路的弯曲，对于那样的投影仪也是有效的。

在处理彩色图像时，输入影像由多个颜色成分图像构成。由此，几何转换电路20按颜色成分的数量进行并行处理。此外，几何转换电路20所使用的转换矩阵M在各颜色成分中使用共同的矩阵。

此处，几何转换电路20是用于对由于投影仪10和壁面2没有正对而产生的几何畸变即所谓的梯形畸变进行修正的电路。该几何转换由同次坐标的3×3矩阵的乘法运算进行。对该运算的详细内容在后面叙述。

在几何转换电路20使用的转换矩阵M通过对由摄像机30拍摄到的图像，作为检测部的四边形检测电路31检测四边形的区域，使用此处得到的四边形的4顶点的坐标等基准点，由转换矩阵计算电路32计算得到。此外，由四边形检测电路31和转换矩阵计算电路32构成运算部。

另外，本实施方式中，四边形检测电路31、转换矩阵计算电路32和几何转换电路20分别是使用专用电路的结构，但它们也可以使用例如CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理单元)等而由软件处理。

控制微机41进行投影仪10的控制。定时生成电路40生成作为显示图像时的定时信号的垂直同步信号和水平同步信号等时钟信号。

<使用卡片的投影仪的投射例和修正例>

图3是表示图1的投影仪10的影像投射的一例的说明图。该图3表示投影仪10在壁面2投射影像的例子，是从正上方看投影仪10、壁面2和后述的卡片1的配置状况的图。

在图3所示的例子中，投影仪10相对于作为投射面的壁面2具有一定的角度，换言之没有与投射面正对，而以相对于投射面位于倾斜的方向的方式配置。

处于投影仪10与壁面2之间的卡片1是形成为纵横比a：b的长方形等矩形形状的卡片，是修正用物体。该卡片1不需要是专用的卡片，可以是例如名片、A4的复印纸等。卡片1以使用者用手拿着而放置在摄像机30的摄影范围内的方式使用。

壁面2是平面的壁面，投影仪投射范围3是投影仪10投射的影像的能够投射的最大区域。如果固定投影仪10和壁面2，则投影仪投射范围3被唯一地决定。

图4是表示在图3的投影仪10的投射的一例中，从摄像机位置看壁面2和卡片1的一例的说明图。由此，图4是从图3所示的摄像机视点CP看到的图。

图5是表示在图3的投影仪10的投射的一例中，从与壁面2正对的位置看的一例的说明图。由此，图5是从图3所示的正面视点FP看到的图。

在对投影仪10的影像通过几何转换进行了修正时，修正后的影像投射到图4和图5所示的实际影像区域4。实际影像区域4包含在投影仪投射范围3内，在投影仪投射范围3内不包含于实际影像区域4的区域，处理为黑色的影像区域。

如果摄像机30和投影仪10的透镜13足够近，则从摄像机视点CP看时如图4所示，投影仪投射范围3与壁面2和投影仪10的位置关系无关地看起来是大致长方形。这是因为，投影仪10将影像向壁面2投射时发生的几何畸变与对壁面2上的影像由摄像机30进行摄影时的几何畸变彼此抵消。

关于卡片1，从摄像机30的位置看到根据卡片1相对于摄像机30的朝向被施加了梯形畸变的四边形。图3～图5的例子中，卡片1设置为与摄像机30正对的朝向。因此，从摄像机位置看卡片1也是长方形。

关于图4和图5的壁面2的外框，为了将壁面2的朝向表示在图中而容易理解，设想在壁面2描绘长方形的情况，表示从各个视点看时该长方形的状态如何。

另一方面，当从与壁面2正对的位置即正面视点FP看时，如图5所示在投影仪投射范围3产生梯形畸变，看到畸变后的四边形。该例子中，为了简单地进行说明，设想了仅发生了水平方向的梯形畸变的情况，但在同时发生垂直方向的梯形畸变时也是有效的。当从与壁面2正对的位置看时，在卡片1也发生梯形畸变。

转换矩阵计算电路32基于从摄像机视点CP看时的卡片1的形状，计算作为几何转换矩阵的转换矩阵M，几何转换电路20使用该转换矩阵M对输入影像进行几何转换，对其结果进行投射。转换矩阵M成为修正数据。

在图3的位置关系中，从摄像机视点CP看时在卡片1不发生畸变，看起来是长方形。因此，从输入影像到投射影像的几何转换，仅是用于分辨率转换的换算处理，形状不发生变化。

因此，在图4、图5的任一者中，影像投射于投影仪投射范围3整体。即，作为在壁面2上显示影像的区域的实际影像区域4和投影仪投射范围3完全一致。另外，在图4和图5中，以两者不重合的方式稍微错开地描绘，但实际上是完全重合的。

另外，在图4和图5中，实际影像区域4是用虚线表示的区域，投影仪投射范围3是用实线表示的区域。

接着，考虑卡片1以与壁面2平行的方式放置的情况。

图6是表示图3的其它例子的说明图。该图6中，卡片1以与壁面2平行的方式旋转。另外，图6表示与图3同样地投影仪10向壁面2投射影像的例子，是从正上方看投影仪10、壁面2和卡片1的配置状况的图。

图7是表示在图6的投影仪10的投射的一例中，从摄像机位置看壁面2和卡片1的一例的说明图。由此，图7是从图6所示的摄像机视点CP看到的图。

图8是表示在图6的投影仪10的投射的一例中，从与壁面2正对的位置看的一例的说明图。由此，图8是从图6所示的正面视点FP看到的图。

在图7中，卡片1与摄像机30不正对，因此看起来发生梯形畸变。此时，从摄像机30的拍摄图像确定该畸变的形状，基于此计算出转换矩阵M，将利用该矩阵的几何转换应用于输入影像。由此，输入影像转换至实际影像区域4的范围。

从正面视点FP看时，卡片1看起来是维持卡片本来的纵横比(a：b)的长方形，与此同样，如图8所示，实际影像区域4能够以投影仪本来的纵横比即以不发生梯形畸变的方式设置投影仪时的纵横比＝A：B的长方形进行投射。

如上所述，投影仪10基于用摄像机30对卡片1摄影时的梯形畸变形状，计算转换矩阵M，使用它用几何转换电路20对输入影像进行几何转换，将得到的影像向壁面2投射。

通过这样做，当改变卡片1的朝向时，与其联动地，就像是使墙壁移动了一样，能够使投射到壁面2上的影像变形而调整梯形畸变。

该技术中，在壁面2与卡片1平行时，从与壁面2正对的视点位置FP看时的投影仪投射影像的梯形畸变消失，因此能够直观地进行调整。

<转换矩阵M的计算处理例>

接着，说明转换矩阵计算电路32基于摄像机30拍摄到的卡片1的形状计算转换矩阵M的技术。

投影仪10进行的影像投射、摄像机30进行的摄影中，图像基于被称为透视转换的转换而畸变。由于进行透视转换，与实际世界同样处于近处的物体显示得较大，位于远处的物体显示得较小。

由于透视转换，某坐标系的点(xi，yi)转换为其它坐标系的点(xo，yo)时，在两者之间成立式1的关系。

[式1]

该式子以齐次坐标记载，xo和yo能够根据以下所示的式2a、式2b求得。

[式2]

式1的中的3×3矩阵是规定透视转换的转换矩阵。该转换矩阵能够通过求取作为矩阵的要素的a00～a21的8个变量而确定。为了求取8个未知数，需要8个方程式，因此，只要知道4个(xi，yi)和(xo，yo)的组即可。即，只要得知透视转换前的影像上的4点的坐标分别转换为何种坐标就能够求取转换矩阵。此处，使用它计算转换矩阵M。

接着，对计算透视转换的转换矩阵M的技术，使用图9和图10进行说明。

图9是表示各坐标系的处理例的说明图。该图9分别表示在计算转换矩阵M的过程中所需的3个坐标系。各坐标系是随着向右去而X坐标增加、随着向下去而Y坐标增加的二维的XY坐标系。

以下表示各坐标系。

首先，图9(a)所示的坐标系是摄像机坐标系。该摄像机坐标系是用于表示由摄像机30拍摄到的影像整体的坐标系。使摄像机图像的分辨率为(cx，cy)时，左上像素的坐标为(0，0)，右下像素的坐标为(cx-1，cy-1)。

图9(b)和图9(c)所示的坐标系分别是正面观察坐标系。正面观察坐标系是从正面看壁面2时的坐标系。具有与壁面2上的坐标系相同的意义。在壁面2上，不存在作为基准的长度、基准点，因此能够自由地决定原点、比例尺。

图9(d)所示的坐标系是输入影像坐标系。输入影像坐标系是输入影像的坐标系。使输入影像的分辨率为(bx，by)时，左上像素的坐标为(0，0)，右下像素的坐标为(bx-1，by-1)。

使用图9所示的这些坐标系和图10的流程图，依次说明转换矩阵M的计算处理。

图10是表示图2的投影仪10所具有的转换矩阵计算电路32进行的转换矩阵M的计算处理的一例的流程图。

首先，从投影仪10向投射范围整个区域投射全白的整面图像(长方形)。用摄像机30对其摄影，利用四边形检测电路31提取与投影仪投射范围3对应的四边形后，求取作为第一坐标数据的摄像机坐标系中的4角的坐标(步骤S101)。即，此时，以投影仪投射范围3的4角的坐标作为投影仪投射范围3的基准点。这对应于在图9(a)中，求取带有圆形标记的4个顶点的坐标。该作业在设置投影仪10时进行一次即可。

接着，四边形检测电路31提取在摄像机30的拍摄影像中所含的卡片1的区域，求取作为第二坐标数据的摄像机坐标系中的4角的坐标(步骤S102)。即，此时以卡片1的4角的坐标作为卡片1的基准点。

这对应于在图9(a)中，求取带有菱形标记的4个顶点的坐标。作为基准点的这些坐标在卡片1的姿态改变时发生变化，因此在操作卡片1时需要定期地求取。

以卡片1的纵横比a：b为基准，规定作为第三坐标数据的新坐标系即正面观察坐标系(步骤S103)。该坐标系中，卡片1表现为纵横比a：b的长方形。本坐标系是假想的坐标系，能够自由地规定原点位置、比例尺。

此处，以卡片1的左上为原点(0，0)，将卡片1的横宽规定为长度1。此时卡片1的高度以a/b表示。正面观察坐标系中的卡片1的4个顶点与图9(b)的菱形标记对应。

如上所述，2个坐标系间的透视转换矩阵只要有转换前后的坐标系中的4点的坐标就能够导出。即，根据由步骤S102的处理和步骤S103的处理求取的卡片1的4顶点的坐标，计算从摄像机坐标系向正面观察坐标系的透视转换矩阵(步骤S104)。

对于由步骤S101的处理求得的摄像机坐标系中的投影仪投射范围3的4个顶点坐标，使用由步骤S104的处理求得的转换矩阵而进行透视转换，由此能够得到正面观察坐标系中的投影仪投射范围3的4个顶点的坐标(步骤S105)。

图10所示的处理的目的是，从正对着壁面2的视点看到卡片1为纵横比a：b的长方形时，投影仪10的影像投射成投影仪本来的纵横比(A：B)的长方形。

为了实现该处理，只要在正面观察坐标系中实际影像区域4成为纵横比A：B的长方形即可。通过步骤S105的处理而已知投影仪投射范围3的4角的坐标，因此能够规定包含于它的纵横比A：B的长方形，求取其4角的坐标(步骤S106)。这对应于在图9(c)中，求取带有三角形标记的4顶点的坐标。

接着，考虑以输入影像的左上为原点(0，0)的坐标系即输入影像坐标系。在该坐标系中，输入影像的4顶点的坐标根据上述的坐标系的定义求取(步骤S107)。这对应于在图9(d)中带有圆形标记的4顶点。

输入影像5在正面观察坐标系中是以由步骤S105的处理求取的4点为顶点的四边形，在输入影像坐标系中是以由步骤S107的处理求取的4点为顶点的四边形。4点的坐标的对应关系已知，因此使用它，计算从正面观察坐标系到输入影像坐标系的透视转换矩阵(步骤S108)。

使用由步骤S108的处理求得的透视转换矩阵，转换由步骤S106的处理求得的4顶点的坐标时，能够求取进行了与摄像机影像中的卡片1的形状对应的梯形修正后的输入影像5的4顶点的在输入影像坐标系中的坐标(步骤S109)。这对应于在图9(d)中带有三角形标记的4顶点。

根据由步骤S107的处理求得的梯形修正前的输入影像5的4顶点的坐标和由步骤S109的处理求得的梯形修正后的输入影像5的4顶点的坐标，求取输入影像坐标系中的用于梯形修正的转换矩阵M(步骤S110)。

通过以上的处理，求取与用于进行对应于摄像机图像中的卡片1的朝向的梯形修正的转换矩阵M。几何转换电路20应用转换矩阵M来进行几何学修正即梯形畸变的修正(步骤S111)。

根据以上所述的内容，能够仅通过在投影仪10之前旋转卡片1，进行投射影像的梯形修正的调整。

由此，能够不使用印刷了图案的特殊的屏幕等，短时间且容易地实现投射影像的修正处理。此外，不需要印刷有图案的特殊的屏幕等，因此能够提高便利性。

(实施方式2)

<概要>

所述实施方式1中，在图10的步骤S106的处理中配合以卡片1的长方形为基准的坐标轴，规定实际影像区域4的长方形。因此，在卡片1不是完全水平而保持为倾斜时，实际影像区域4也相应地倾斜。

这在使用者希望通过卡片的操作来调整投射影像的倾斜时是便利的功能，但相反地，在希望将影像总是保持水平地投射时，卡片1很小的倾斜就会导致影像倾斜，因此不方便。

于是，在本实施方式中，说明卡片1的倾斜不影响投射影像的倾斜的技术。投影仪10的倾斜使用内置于投影仪10的重力传感器50取得。在几何转换矩阵计算时，通过考虑投影仪10的倾斜，在卡片1没有完全成为水平时，也能够将投射影像修正成水平，由此不需要将卡片1严格保持为水平，能够进一步提高使用方便性。

<投影仪的结构例>

图11是表示本实施方式2的投影仪10的结构的一例的说明图。

图11所示的投影仪10与所述实施方式1的图2的投影仪的不同点在于，新添加了重力传感器50。关于其它结构与所述实施方式1的图2相同因此省略说明。

作为倾斜传感器的重力传感器50检测投影仪10的倾斜。该重力传感器50是与例如智能手机等中使用的加速度传感器同样能够检测重力的作用方向的器件。通过使用该重力传感器50，能够检测投影仪10相对于水平面倾斜至何种程度。

<使用卡片的投影仪的投射例和修正例>

图12是表示投影仪10相对于水平面倾斜放置时的一例的说明图。图13是表示图12的投影仪10所具有的摄像机30的摄像机影像的一例的说明图。

投影仪10如图12所示，以相对于铅垂轴带有一定角度的方式放置。通过设置重力传感器50，能够求取投影仪10的中心轴成为铅垂方向的角θ。

此处，考虑卡片1从实际的水平方向以角α倾斜地被保持的情况，摄像机30的影像成为图13所示的状态。在该图13中，水平线80是表示实际的水平方向的线，在实际的摄像机影像中不存在。

此处，使用重力传感器50的检测结果，以去除卡片1的倾斜α的影响的状态进行投影仪10的投射影像的几何修正。关于投影仪10自身的倾斜角θ，对摄像机30的摄影时和投影仪10的影像投射时的两者作用于反方向，因此最终相互抵消。因此，在计算转换矩阵M时，不考虑角θ的影响，仅考虑卡片1的倾斜角α即可。

能够根据图13所示的摄像机影像，求取摄像机坐标系中的卡片1的倾斜角即α+θ的值。另一方面，能够根据重力传感器50的检测值求取θ，因此通过在两者之间进行减法运算能够求取角度α的值。这些处理例如由转换矩阵计算电路32进行。

<转换矩阵M的计算处理例>

对于考虑该角度α地求取转换矩阵M时的处理，使用图14和图15进行说明。

图14是表示各坐标系的处理例的说明图。图15是表示图13的投影仪10所具有的转换矩阵计算电路32进行的转换矩阵M的计算处理的一例的流程图。

图14与上述实施方式的图9同样地分别表示在计算转换矩阵M的过程中所需的3个坐标系，图14(a)表示摄像机坐标系，图14(b)、图14(c)分别表示正面观察坐标系。图14(d)表示输入影像坐标系。

此处，基本的流程与上述实施方式1的图9和图10相同，因此仅说明不同的部分。

首先，在图14(a)所示的摄像机图像坐标系中，卡片1以倾斜α+θ的状态被拍摄，如上所述能够根据摄影图像和重力传感器的测定值计算角度α(步骤S201)。

此外，在步骤S203的处理中，使用该α，以卡片1成为纵横比a：b、倾斜角度α的长方形的方式规定正面观察坐标系。关于比例尺，能够适用与实施方式1相同的方式。

关于其它处理，通过进行与实施方式1的图10同样的处理，求取转换矩阵M。通过使用该转换矩阵M执行透视转换，能够进行投射影像的梯形修正。

根据上述内容，在卡片1倾斜的情况下，也能够进行投射影像的修正处理，因此能够进一步提高便利性。

(实施方式3)

<概要>

在所述实施方式1中，以投射影像的倾斜与卡片1的倾斜联动的方式转换投射影像。由此，通过使用者操作卡片，能够简单地调整投射影像的倾斜。

另一方面，在所述实施方式2中，卡片1的倾斜不影响投射影像的倾斜。因此，不需要将卡片1严格地保持为水平，在希望将影像总是水平投射的情况下是使用便利性好的系统。

在本实施方式3中，说明具有切换两者的机构的投影仪10。首先，投影仪10在投射于投射影像中的未图示的操作菜单中添加模式切换，使得能够分别选择所述实施方式1的图10的处理(第一模式)和所述实施方式2的图15的处理(第二模式)。这使得能够根据用户的喜好，手动选择进行所述实施方式1的图10的处理和所述实施方式2的图15的处理的哪一者。另外，投影仪10的结构与所述实施方式2的图11所示的投影仪10同样。它们的模式变更通过控制微机41控制各电路能够实现。

如上所述，能够根据用户的喜好选择将影像转换后的影像保持水平的模式和使影像转换后的影像与作为修正用操作物体的卡片的倾斜联动的模式。

由此，能够提供使用便利性更好的投影仪10。

接着，作为本实施方式3的变形例，说明自动变更上述第一模式和第二模式的选择的例子。

<投影仪的设置例>

图16是表示本实施方式3的变形例的投影仪10的设置的一例的说明图。图17是表示图16的其它例子的说明图。图16表示将投影仪10横向设置时的例子，图17表示将投影仪10纵向设置时的例子。

本实施方式3的变形例中，上述操作菜单的模式切换，能够使用例如图11的重力传感器50自动进行。如图16所示，将投影仪10横向设置，在对铅垂的屏幕投射影像时，像所述实施方式2的图15所示那样不考虑卡片1的旋转方向的倾斜地总是以投射影像水平的方式投射，很便利。即，投影仪10对铅垂的屏幕投射影像时，控制微机41进行选择第二模式的控制。

另一方面，如图17所示，使投影仪10纵向设置，从上方对桌子等水平的面投射影像时，如所述实施方式2所示的利用重力传感器50的处理没有意义。此时，进行所述实施方式1的图10的处理是妥当的。即，在投影仪10对水平的面投射影像时，控制微机41进行选择第一模式的控制。

投影仪10的使用方式对应于图16或图17的哪一者，能够通过根据图11的重力传感器50的检测结果，判断投影仪10的设置姿态而判断。

控制微机41以基于图11的重力传感器50的检测结果，使转换矩阵计算电路32的转换矩阵计算处理选择第一模式(图10的处理)或第二模式(图15的处理)的任一种处理而使用的方式进行控制。由此，能够实现模式切换的自动化。

另外，在上述的例子中，说明了投影仪10对铅垂的屏幕投射影像时，控制微机41进行选择第二模式的控制。但是，在投影仪10对铅垂的屏幕投射影像时，也可以按不强制选择第二模式，而采用预先经由菜单根据用户的喜好选择的模式的方式进行控制。

根据以上内容，在投影仪10纵向设置时和横向设置时的任一种情况下，能够适当地选择将影像转换后的影像保持水平的模式和使影像转换后的影像与作为修正用操作物体的卡片的倾斜联动的模式。由此，能够提供使用方便性更好的投影仪10。

(实施方式4)

<概要>

在所述实施方式1～3中，如上所述作为卡片1设想是名片、A4用纸等，但在使用投影仪10时有时在附近找不到这些物体。

<透镜盖的结构例>

在本实施方式4中，考虑到这样的情况，说明利用投影仪10的附属品实现与卡片1相当的功能的技术。

图18是表示本实施方式4的透镜盖15的一例的说明图。

图18所示的透镜盖15安装于投影仪10所具有的透镜13，例如在投影仪10不使用等时安装，保护该透镜13的透镜面。

在该透镜盖15的背侧，贴有作为图3的卡片1的代用品使用的白色长方形的标签19。在找不到卡片1时，也能够作为其代用品将透镜盖15放置于摄像机30之前，由此具有与卡片1相同的功能，能够进行几何修正。

接着说明透镜盖15的其它例子。图19是表示图18的其它例子的说明图。

<透镜盖的其它结构例>

图19所示的透镜盖15与图18的透镜盖15的不同点是，在透镜盖15的背侧的长方形的标签19印刷有二维条形码16等特殊图案。

这样，通过在标签19印刷二维条形码16，在摄像机影像存在特殊图案即二维条形码16时，能够自动地切换成使用摄像机30进行几何修正的模式。在存在二维条形码16时，能够自动地进行所述实施方式1～3所示的投射影像的梯形修正。

作为修正处理图案的二维条形码16是否存在的判断，例如由图2的四边形检测电路31等进行。或者可以由控制微机41判断。

另外，此处，采用在标签19印刷二维条形码16的结构，但例如也可以在所述实施方式1～3的卡片1印刷二维条形码16。

此时，在卡片1存在二维条形码16时，能够自动地切换成进行使用摄像机的几何修正的模式。

如上所述，在没有卡片1等的情况下，也能够容易地修正投射影像，因此能够更简单地在短时间内进行投射影像的修正处理。

(实施方式5)

<概要>

本实施方式5中，说明作为卡片1的代用品使用智能手机等的技术。

此时，使智能手机所具有的液晶画面为全白状态，以作为卡片1的代用品。通过将该液晶画面放置在图2的摄像机30前，作为卡片1的代用品进行投射影像的修正处理。

上述的实施方式1～4中，卡片1的纵横比的信息是必需的，但智能手机的画面的纵横比在各个机种中是不同的。由此，假设例如16：9等标准的纵横比以进行处理。

<液晶画面的显示例>

图20是表示本实施方式5的智能手机18所具有的液晶画面17的显示的一例的说明图。

此外，如图20所示，也可以在智能手机18的液晶画面17显示二维条形码16。该二维条形码16与所述实施方式4的图19的二维条形码16同样。利用在液晶画面17显示的二维条形码16的组合，将画面的纵横比的信息向投影仪10通知。

此时，图2的投影仪10将摄像机影像中出现的二维条形码16用例如图2的控制微机41等进行解码而取得纵横比的信息，用于图2的转换矩阵M的计算。

根据以上内容，在没有卡片1等时也能够修正投射影像，因此能够简单地在短时间内进行投射影像的修正处理。

综上所述，基于实施方式具体地说明了本发明的发明者实现的发明，本发明并不限定于所述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，包括各种变形例。例如，上述实施方式为了容易理解本发明而进行了详细说明，并不限定于必须具有说明的全部结构。

此外，能够将某实施方式的结构的一部分转换成其它实施方式的结构，此外，也能够在某实施方式的结构上添加其它实施方式的结构。此外，能够对各实施方式的结构的一部分，进行其它结构的添加、削除、置换。

附图标记说明

1 卡片

10 投影仪

11 光源

12 光调制器件

13 投射用透镜

13 透镜

14 控制微机

15 透镜盖

16 二维条形码

19 标签

17 液晶画面

18 智能手机

20 几何转换电路

30 摄像机

31 四边形检测电路

32 转换矩阵计算电路

40 定时生成电路

41 控制微机

50 重力传感器。

Claims (11)

1.一种投射影像的投射型影像显示装置，其特征在于，包括：

对从外部输入的影像进行影像转换的影像转换部；

将在所述影像转换部进行了影像转换的所述影像投射于影像投射面的影像投射部；

获取对所述影像投射部所投射的投射影像的投射范围和修正用物体进行拍摄而获得的图像的摄像部；和

进行使用所述摄像部拍摄到的所述图像的运算处理的运算部，

所述运算部从所述摄像部拍摄到的所述影像投射部的投射范围和所述修正用物体的图像生成修正数据，

所述影像转换部基于所述运算部所生成的所述修正数据进行影像转换，以使得所述影像投射部的投射影像的投射范围在影像投射面上为矩形。

2.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于：

所述运算部基于所述摄像部拍摄到的图像，计算所述投射范围中的作为基准点的坐标和所述修正用物体的图像的作为基准点的坐标，进行使用这些坐标的运算处理，来计算作为所述修正数据的转换矩阵，

所述影像转换部通过使用所述转换矩阵的转换处理来转换影像，以使得所述投射影像的投射范围成为矩形。

3.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于：

所述运算部包括：

检测部，其从所述摄像部拍摄到的所述投射范围和所述修正用物体的图像，计算分别表示所述投射范围的4个角部的坐标的第一坐标数据和分别表示所述修正用物体的4个角部的坐标的第二坐标数据；和

转换矩阵计算部，其计算分别表示所述修正用物体的图像的矩形的4个角部的坐标的第三坐标数据，并且基于计算出的所述第三坐标数据与所述第二坐标数据的对应，计算作为所述修正数据的转换矩阵，

所述影像转换部使用所述转换矩阵计算部计算出的所述转换矩阵，进行对所述检测部计算出的所述第一坐标数据的透视转换，转换影像以使得所述投射影像的投射范围成为矩形。

4.如权利要求1～3中任一项所述的投射型影像显示装置，其特征在于：

具有检测所述投射型影像显示装置的倾斜的倾斜传感器，

所述运算部使用所述倾斜传感器的检测结果生成所述修正数据，以使得所述影像转换部进行影像转换后的矩形的所述投射影像的投射范围的下边为水平。

5.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于，包括：

检测所述投射型影像显示装置的倾斜的倾斜传感器；和

控制所述运算部和所述影像转换部的控制部，

所述控制部能够切换下述模式：

第一模式，控制所述运算部和所述影像转换部，使所述运算部生成所述修正数据，以使得进行所述影像转换部的转换处理后的所述投射影像的投射范围的矩形与所述修正用物体的倾斜联动地倾斜；和

第二模式，控制所述运算部和所述影像转换部，使所述运算部使用所述倾斜传感器的倾斜检测结果生成所述修正数据，以使得进行所述影像转换部的转换处理后的所述投射影像的投射范围的矩形的下边成为水平。

6.如权利要求1所述的投射型影像显示装置，其特征在于：

所述修正用物体是长方形的卡片。

7.如权利要求6所述的投射型影像显示装置，其特征在于：

所述卡片设置于保护所述影像投射部所具有的透镜的透镜盖。

8.如权利要求7所述的投射型影像显示装置，其特征在于：

具有控制所述运算部和所述影像转换部的控制部，

所述控制部判断在所述摄像部拍摄到的所述卡片的图像中是否存在规定的修正处理图案，控制所述运算部和所述影像转换部，以使得在存在所述规定的修正处理图案时进行所述影像转换。

9.一种投射型影像显示装置的投射影像的调整方法，其特征在于：

所述投射型影像显示装置包括：

对从外部输入的影像进行影像转换的影像转换部；

将在所述影像转换部进行了影像转换的所述影像投射至影像投射面的影像投射部；

获取对所述影像投射部所投射的投射范围和修正用物体进行拍摄而获得的图像的摄像部；和

对所述摄像部拍摄到的所述图像进行运算处理的运算部，

所述投射影像的调整方法包括：

所述摄像部对所述影像投射部所投射的投射范围和修正用物体的图像进行拍摄的步骤；

所述运算部从所述摄像部拍摄到的所述投射范围和所述修正用物体的图像生成修正数据的步骤；和

所述影像转换部基于所述运算部所生成的所述修正数据进行影像转换，以使得所述影像投射部的投射影像的投射范围成为矩形的步骤。

10.如权利要求9所述的投射影像的调整方法，其特征在于：

在生成所述修正数据的步骤中，基于所述摄像部拍摄到的图像，计算所述投射范围中的作为基准点的坐标和所述修正用物体的图像的作为基准点的坐标，进行使用这些坐标的运算处理，计算作为所述修正数据的转换矩阵，

在进行所述影像转换的步骤中，通过使用所述转换矩阵的转换处理来转换影像，以使得所述投射影像的投射范围成为矩形。

11.如权利要求9所述的投射影像的调整方法，其特征在于：

生成所述修正数据的步骤包括：

从所述摄像部所获取的所述投射范围和所述修正用物体的图像计算分别表示所述投射范围的4个角部的坐标的第一坐标数据和分别表示所述修正用物体的4个角部的坐标的第二坐标数据的步骤；

计算分别表示所述修正用物体的图像的矩形的4个角部的坐标的第三坐标数据的步骤；和

基于所述第二坐标数据与所述第三坐标数据的对应，计算作为修正数据的转换矩阵的步骤，

在进行所述影像转换的步骤中，使用所述转换矩阵进行对所述投射范围中的所述第一坐标数据的透视转换进行调整，以使得所述投射影像的投射范围成为矩形。