JP2004015648A

JP2004015648A - 画像投射装置

Info

Publication number: JP2004015648A
Application number: JP2002168940A
Authority: JP
Inventors: Ario Miura; 三浦　有生; Hideki Onuma; 大沼　秀樹
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP3932987B2

Abstract

【課題】自動キーストーン補正機能をもつ画像投射装置において、自動キーストーン補正機能により発生する不具合が改善された画像投射装置を提供する。
【解決手段】液晶パネルに表示される画像を光を利用して略鉛直面に沿って配置された投射面に投射し、かつ、投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、水平面に対する画像の投射方向の傾きを検出する傾き検出センサー５２と、与えられた補正値Ｍに応じた台形歪みを液晶パネル２０に表示される画像に発生させるスケーラ４２と、傾き検出センサ５２の検出した傾きに応じた補正値Ｍを特定し、かつ、零近辺の特定範囲の傾きに対して液晶パネル２０に表示される画像に台形歪みを発生させない補正値Ｍを特定するプロセッサ５０，ＲＯＭ５５とを有する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像投射装置としての液晶プロジェクターでは、スクリーン等の投射面に対する液晶プロジェクターからの画像の投射角度が斜めであると、本来、矩形状であるはずの画像がスクリーン上で台形状に歪む。
このため、液晶パネル上での画像を逆に歪ませてスクリーン上の画像の台形歪みを補正するいわゆるオートキーストーン補正機能を備えた液晶プロジェクターが知られている。たとえば、傾きを検出するセンサを液晶プロジェクターに内蔵させ、当該センサにより検出した液晶プロジェクターの傾きに応じた台形歪みを液晶パネル上の画像に自動的に発生させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなキーストーン補正を行うと、スクリーン上の画像の台形歪みは補正されるが、液晶パネルのような固定画素デバイスでは画質が低下する。特に、スクリーン上の画像の台形歪みの程度が小さい場合に、キーストーン補正を行うと、キーストーン補正を行わない場合と比べて著しく画質が低下する。したがって、このような場合には、スクリーン上の画像の形状を犠牲にしても、画質の低下を防ぐほうが好ましい。
一方、スクリーンは常に鉛直方向に正しく設置されているとは限らない。このため、オートキーストーン補正が機能した場合、オートキーストーン補正によって得られるスクリーン上での画像が正しく補正されているとは限らない。
【０００４】
本発明は、上述した従来の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、自動キーストーン補正機能をもつ画像投射装置において、自動キーストーン補正機能により発生する不具合が改善された画像投射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画像表示手段に表示される画像を光を利用して略鉛直面に沿って配置された投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、水平面に対する画像の投射方向の傾きを検出する傾き検出手段と、与えられた補正値に応じた台形歪みを前記画像表示手段に表示される画像に発生させる画像変換手段と、前記傾き検出手段の検出した傾きに応じた前記補正値を特定し、かつ、零近辺の特定範囲の傾きに対して前記画像表示手段に表示される画像に台形歪みを発生させない補正値を特定する補正値特定手段とを有する。
【０００６】
好適には、本発明は、前記補正値特定手段の特定した補正値に調整値を加算し、新たな補正値として前記画像変換手段に与える調整手段と、前記調整値を入力する入力手段とをさらに有する。
【０００７】
本発明では、傾き検出手段によって検出された水平面に対する画像の投射方向の傾きが特定範囲の傾きである場合には、補正値特定手段は画像に台形歪みを発生させない補正値を特定するため、画像表示手段に表示される画像の台形歪み補正は行われない。
また、本発明では、入力手段により入力された調整値を、傾き検出手段によって検出された水平面に対する画像の投射方向の傾きに応じて特定された補正値に加算して新たな補正値として補正値特定手段に与え、補正値特定手段によって特定された補正値が入力手段によって入力された調整値によって微調整される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用される画像投射装置としての液晶プロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示す液晶プロジェクター１は、光源２、インテグレータ光学系５、反射ミラー４，９，１１，１２、集光レンズ１０、ダイクロイックミラー６，７、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ、偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、ダイクロイックプリズム３０、投写光学系２５等から構成される。
【０００９】
光源２は、放電ランプ２ａおよび反射集光鏡２ｂから構成されており、この放電ランプ２ａから出射された光を反射集光鏡２ｂが集光して反射ミラー４に出射する。
【００１０】
反射ミラー４は、光源２からの照明光Ｌをインテグレータ光学系５に向けて反射する。
インテグレータ光学系５は、光源２からの照明光Ｌを全体としてＳ偏光成分を多く含む偏光方向の揃えられた照明光に変換して出力する。
集光レンズ１０は、インテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌが液晶パネル２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂにおいて重ね合わさるように集光する。
【００１１】
ダイクロイックミラー６は、インテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌの光軸に対して４５度傾斜しており、照明光Ｌのうち赤色の波長領域の光ＬＲ　のみ反射ミラー１２に向けて反射し、その他の波長域の光ＬＧＢを透過する。
【００１２】
反射ミラー１１は、ダイクロイックミラー６で反射された光ＬＲ　の光軸に対して４５度傾斜しており、光ＬＲ　を液晶パネル２０Ｒに向けて反射する。
【００１３】
ダイクロイックミラー７は、ダイクロイックミラー６を透過した光ＬＧＢの光軸に対して４５度傾斜しており、光ＬＧＢのうち緑色の波長域の光ＬＧ　のみを液晶パネル２０Ｇに向けてインテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌの光軸に対して４５度傾斜しており、照明光Ｌのうち緑色の波長領域の光ＬＧ　のみ液晶パネル２０Ｇに向けて反射し、その他の波長域の光ＬＢ　を透過する。
【００１４】
反射ミラー９および１１は、青色の波長域の光ＬＢ　を液晶パネル２０Ｂに向けて反射する。
【００１５】
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、立方体形状のダイクロイックプリズム３０の３つの側面に対して所定の位置にそれぞれ配置されている。
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの入射側と出射側には、偏光子としての偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、検光子としての偏光板２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂがそれぞれ平行に配置されている。
【００１６】
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、各光ＬＲ　，ＬＧ　，ＬＢ　が全面的に入射され、当該液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに印加される赤色、緑色、青色の三原色に対応する映像信号によって各光ＬＲ　，ＬＧ　，ＬＢ　の強度を変調する。偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを透過した所定の偏光方向の色光ＬＲ　，ＬＧ　，ＬＢは、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに印加された映像信号に基づき、偏光面が回転する偏光面の回転を受けた光の所定の偏光成分が、偏光板２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを透過し、ダイクロイックプリズム３０に入射される。
【００１７】
ダイクロイックプリズム２５は、たとえば、複数のガラスプリズムを接合することによって構成されており、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有する干渉フィルタ３０ａ，３０ｂが形成されている。
干渉フィルタ３０ａは、青色光ＬＢ　を反射し、赤色光ＬＲ　および緑色光ＬＧ　を透過する。干渉フィルタ３０ｂは、赤色光ＬＲ　を反射し、緑色光ＬＧ　および青色光ＬＢ　を透過する。
したがって、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって変調された各色光ＬＲ　，ＬＧ　，ＬＢ　は、合成されて投写光学系２８に入射する。
【００１８】
投写光学系２５は、たとえば、ダイクロイックプリズム３０から入射された映像光をスクリーンＳｃに向けて投写する。スクリーンＳｃには、カラー映像が映し出される。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクター１の信号処理系の構成図である。
液晶プロジェクター１の信号処理系は、信号処理回路４０と、フレームメモリオ４１と、スケーラ４２と、３Ｄγ回路４３と、パネル駆動回路４４と、プロセッサ５０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）５５と、入力部５１と、傾き検出センサ５２とを有する。なお、スケーラ４２は本発明の画像変換手段の一実施態様であり、傾き検出センサ５２は本発明の傾き検出手段の一実施態様であり、入力部５１は本発明の入力手段の一実施態様である。また、プロセッサ５０、ＲＯＭ５５、このＲＯＭ５５に記憶されたソフトウエアおよびデータにより本発明の補正値特定手段および調整手段が構成される。
【００２０】
信号処理回路４０は、ビデオ信号入力部４０ａから入力されるビデオ信号およびグラフィック信号入力部４０ｂから入力されるグラフィック信号に所定の処理を施し、Ｒ，Ｂ，Ｇのカラー信号に変換し、この信号を画像データとしてフレームメモリ４１に出力する。
【００２１】
フレームメモリ４１は、信号処理回路４０からフレーム毎の画像データが入力され、これを記憶する。
【００２２】
スケーラ４２は、プロセッサ５０からの補正値Ｍに基づいて、フレームメモリ４１に記憶された画像データに台形歪み補正を施し、３Ｄγ回路４３へ出力する。
ここで、スケーラ４２における台形歪み補正の方法を図３を参照して説明する。
図３（ａ）は１フレーム分の画像データを示しており、図３（ｂ）は１ライン分の画像データを示している。
フレーム内の台形の上辺に沿ったラインＬに着目すると、ラインＬに相当するラインＬ０　の画像データを原画像データを記憶したフレームメモリ４１からスケーラ４２に読み出す。読み出した画素リニアリティを確保しつつ補間処理を行って圧縮した画像データを生成する。すなわち、見た目が同じ画像としながら画素数を削減する。この圧縮により発生した画像データの左右の領域を黒表示とすることにより新たなラインＬが生成される。
【００２３】
このようなライン毎の画素数変換処理を圧縮率を徐々に変化させながらすべてのラインに対して行うことにより、台形状の画像を生成する。
この画素数変換処理における圧縮率は、プロセッサ５０からスケーラ４２に与えられる補正値Ｍによって決まる。
【００２４】
３Ｄγ回路４３は、スケーラ４２において台形歪み補正された画像データのゲイン調整を行い、これをパネル駆動回路４４に出力する。
パネル駆動回路４４は、３Ｄγ回路４３から入力された画像データを各液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを駆動する駆動信号に変換し、当該各液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂへ出力する。
【００２５】
プロセッサ５０は、バスＢを介してＲＯＭ５５に接続されている。また、プロセッサ５０には、入力部５１および傾き検出センサ５２が接続されている。このプロセッサ５０は、ＲＯＭ５５に記憶されたソフトウエアにしたがって、各種の演算および各種回路の制御を行う。なお、プロセッサ５０はスケーラ４２に与える補正値Ｍを傾き検出センサ５２の検出した信号５２ｓに応じて特定する。
【００２６】
入力部５１は、液晶プロジェター１に外部から各種データを入力するためのヒューマンインターフェースである。この入力部５１は、たとえば、液晶プロジェクター１において行われる各種画像調整の中から所望の調整を選択するための信号５１ｓを入力するのに用いられる。また、信号５１ｓには、後述するマニュアルモードにおけるスケーラ４２に与える補正値や暫定マニュアルモードにおける調整値が含まれる。
【００２７】
傾き検出センサ５２は、液晶プロジェクター１に内蔵されており、液晶プロジェクター１の水平面に対する画像の投射方向の傾きを検出する。
具体的には、図４（ａ）に示すように、液晶プロジェクター１から投射される画像光Ｌの下端Ｌｅを投射方向とすると、液晶プロジェクター１が水平面ＨＰに置かれた場合には、鉛直方向に置かれたスクリーンＳＣに対して画像光Ｌは垂直に投射され、傾きは零である。一方、図４（ｂ）に示すように、液晶プロジェクター１の底面から突出するアジャスタａｄにより液晶プロジェクター１を傾けときの、画像光Ｌの下端Ｌｅの水平面ＨＰに対する傾きをθとすると、傾き検出センサ５２はこの傾きθを検出する。傾き検出センサ５２には、たとえば、加速度センサ等が用いられる。
【００２８】
次に、スケーラ４２に与える補正値Ｍの特定方法について説明する。
図５は、台形補正をした、スクリーンＳｃ上の画像と液晶パネル２０上での画像を示す図である。また、（ａ）は傾きθが比較的大きい場合、（ｂ）は傾きθが小さい場合を示している。なお、傾きθが小さい場合とは、たとえば、±２°程度以内である。
図５に示すように、液晶パネル２０上での画像ＩＭを台形状に補正すると、スクリーンＳｃ上には、矩形状に補正された画像ＩＭｓとその外周に台形状の光の領域が形成される。
ところで、図５からわかるように、傾きθが比較的大きい場合は、液晶パネル２０上の画像ＩＭは、垂直方向の左右の全域で画素数が削減されるが、傾きθが小さい場合は、垂直方向の上側の左右は画素数が削減されるが、下側部分では画素数が削減されない。このため、傾きθが小さい場合は、台形補正を行うとスクリーンＳｃ上の画面ＩＭｓの垂直方向上側の画質が下側に比べて著しく低下してしまう。
【００２９】
図６は、本実施形態において、プロセッサ５０からスケーラ４２に与える補正値Ｍと傾きθとの関係の一例を示すグラフである。
図６に示すように、本実施形態では、傾きθが零近辺の特定の範囲Ｒにおいては、補正値Ｍが零となっており、それ以外の領域では補正値Ｍは傾きθに応じて増減する。
特定の範囲Ｒは、たとえば、−２°〜２°の範囲である。
傾きθが特定の範囲Ｒの場合には、スケーラ４２には、常に零の補正値Ｍが与えられるため、スケーラ４２において台形歪み補正は行われない。
【００３０】
上記の補正値Ｍと傾きθの関係は、たとえば、ＲＯＭ５５にテーブルとして記憶されている。プロセッサ５０は、傾き検出センサ５２から傾きθを検出すると、傾きθに対応する補正値Ｍを読み出し、これをスケーラ４２に与える。
これにより、自動的に台形歪み補正が行われる。
【００３１】
次に、上記構成の液晶プロジェクター１の台形歪み補正の処理手順の一例について説明する。
まず、プロセッサ５０においては、入力部５１の入力状態がオートモードとマニュアルモードのいずれに設定されているかを判断する（ステップＳ１）。
ここで、オートモードは、上記の傾き検出センサ５２の検出した傾きθから自動的にこの傾きθに対応する補正値Ｍを特定し、スケーラ４２に与えるモードとする。マニュアルモードは、入力部５１からの補正値Ｍの入力により、ユーザが任意に台形歪み補正を行うモードとする。
【００３２】
オートモードの場合には、プロセッサ５０は傾き検出センサ５２から傾きθを取得し（ステップＳ２）、この傾きθから補正値Ｍを特定し（ステップＳ３）、この補正値Ｍをスケーラ４２に設定する（ステップＳ４）。
【００３３】
次いで、プロセッサ５０は、オートモードか暫定マニュアルモードかを判断する（ステップＳ５）。
暫定マニュアルモードとは、オートモードによって得られた補正値Ｍの値を入力部５１からの調整値Ｋによって調整可能なモードである。すなわち、オートモードによって得られた補正値Ｍで台形歪み補正を行った場合に、この補正値Ｍを調整することにより、画像の微調整を可能にするモードである。
【００３４】
暫定マニュアルモードの場合には、プロセッサ５０は、オートモードにおいて特定した現在の補正値Ｍを取得する（ステップＳ６）。
次いで、プロセッサ５０は、入力部５１から入力された調整値Ｋを取得する（ステップＳ７）。
【００３５】
プロセッサ５０は、現在の補正値Ｍに調整値Ｋを加算し、新たな補正値とし（ステップＳ８）、これをスケーラ４２に設定する（ステップＳ９）。
これにより、オートモードで台形歪み補正された画像の微調整が行われる。
【００３６】
次いで、暫定マニュアルモードが終了されたかを判断し（ステップＳ１０）、終了された場合には、ステップＳ１の処理に再び戻る。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、オートモードで台形歪み補正を行った際に、傾きθが小さくスクリーンＳｃ上の画像の台形歪みがそれほど意識されない程度に小さい場合には、積極的に台形歪み補正を行わない。これにより、このような小さな傾きθにおいて台形歪み補正を行った場合に発生するスクリーン上での画像の画質の低下を防ぐことができる。
また、本実施形態によれば、台形歪み補正を自動的に行うオートモードにおいて得られた補正値Ｍを調整するための暫定マニュアルモードを設けることにより、画像の調整作業を非常に簡易にすることができる。たとえば、台形歪み補正をマニュアルモードで行った場合には、補正値Ｍを一から設定しなければならず、手間や時間がかかるが、オートモードによって得られた補正値Ｍを調整する場合には、速やかな調整が可能となる。
また、本実施形態によれば、オートモードで傾きθが小さく台形歪み補正が自動的に行われない場合に、台形歪み補正をしたい場合には、暫定マニュアルモードを使って調整を行えば速やかな調整が可能となる。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。上述した実施形態では、補正値Ｍは、予めＲＯＭ５５に傾きθと補正値Ｍとのテーブルを用意しておくことにより特定したが、所定の演算式により演算により特定することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、不要なキーストーン補正による画質の低下を防止できる。
また、本発明によれば、オートキーストーン補正による画像の微調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像投射装置としての液晶プロジェクターの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクター１の信号処理系の構成図である。
【図３】スケーラ４２における台形歪み補正の方法を説明するための図である。
【図４】液晶プロジェクター１の傾きθを説明するための図である。
【図５】台形補正をした、スクリーンＳＣ上の画像と液晶パネル２０上での画像を示す図である。
【図６】傾きθと補正値Ｍとの関係の一例を示すグラフである。
【図７】液晶プロジェクター１の台形歪み補正の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…液晶プロジェクター、２…光源、４…反射ミラー、５…インテグレータ光学系、６，７…ダイクロイックミラー、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…液晶パネル、３０…ダイクロイックプリズム、２５…投写光学系、４０…信号処理回路、４１…フレームメモリ、４２…スケーラ、４３…３Ｄγ回路、４４…パネル駆動回路、５０…プロセッサ、５１…入力部、５２…傾き検出センサ、５５…ＲＯＭ、Ｓｃ…スクリーン

Claims

画像表示手段に表示される画像を光を利用して略鉛直面に沿って配置された投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、
水平面に対する画像の投射方向の傾きを検出する傾き検出手段と、
与えられた補正値に応じた台形歪みを前記画像表示手段に表示される画像に発生させる画像変換手段と、
前記傾き検出手段の検出した傾きに応じた前記補正値を特定し、かつ、零近辺の特定範囲の傾きに対して前記画像表示手段に表示される画像に台形歪みを発生させない補正値を特定する補正値特定手段と
を有する画像投射装置。
前記補正値特定手段の特定した補正値に調整値を加算し、新たな補正値として前記画像変換手段に与える調整手段と、
前記調整値を入力する入力手段と
をさらに有する請求項１記載の画像投射装置。