JP2005062434A - 歪み補正機能を有するプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズシフト機構を備えるプロジェクタにおいて、プロジェクタの傾斜に伴う画像歪みを適正に補正することを可能にしたプロジェクタを提供する。
【解決手段】 投写レンズ３の光軸を平行に移動可能なレンズシフト機構６と、スクリーンに投写した投写画像の画像歪みを補正するための補正手段５４とを備えるプロジェクタであって、レンズシフト量を検出するためのレンズシフト量検出手段５３を備え、補正手段５４は検出したレンズシフト量に基づいて画像歪みを補正するための補正値を変更する構成とする。スクリーンに対して投写レンズの光軸を傾斜した状態で画像を投写したときに生じる画像歪みを補正するに際し、投写レンズを鉛直方向或いは水平方向にシフトしたレンズシフト量に基づいて補正値を変更することで、当該レンズシフト量の違いに基づいて生じる画像歪の相違に対応して適正な歪み補正が実現できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は入力画像をスクリーンに投写するプロジェクタに関し、特にあおり効果を得るためのレンズシフト機構を備え、スクリーンに対して光軸を傾斜した状態で投写した画像の台形歪みを補正する機能を備えたプロジェクタに関する。

スクリーンに映像を投写するプロジェクタは、プロジェクタの光軸がスクリーン面の垂直方向に対して傾斜していると投写された画像に歪みが生じる。特に、矩形の画像をスクリーンに投写したときには、プロジェクタがスクリーン面に対して水平方向、あるいは延長方向に傾斜している場合には、それぞれ水平方向、延長方向を向いた台形の歪みとなる。このような歪みを補正する技術として、例えば特許文献１、特許文献２に記載の技術がある。特許文献１の技術では、投写された台形画像の長辺を狭めて短辺に合わせるように歪みを補正するとともに、補正した画像の長辺を元の長辺と同じ長さとなるように拡大投写するというものである。また、特許文献２の技術では、原画像を横長画像変換部で横長の画像に変換し、この横長の画像をキーストン歪補正で補正するというものである。いずれもスクリーンに投写された画像を台形補正する上では有効である。

また、従来のプロジェクタには、スクリーン面とプロジェクタとが平行であるがスクリーン中心とプロジェクタ光軸とが水平方向、あるいは垂直方向にずれているときにスクリーンに適正な画像の投写を行うためのレンズシフト機構を設けたものがある。例えば、特許文献３では投写レンズを光軸方向に垂直な方向に移動（以下、レンズシフトと称する）させることで、いわゆるあおり効果を得るようにしたプロジェタクが開示されている。このレンズシフト機構を設けることで光軸位置がずれているプロジェクタをスクリーン面に対して傾斜させる必要がなくなり、前記したような台形歪みを未然に防止する上でも有効となる。
特開２００１−２４９４０１公報 特開平９−２７５５３８号公報 特開平９−１３８３７７号公報

特許文献１，２の技術では、両側の斜辺の傾き（長さ）が等しい等辺台形の歪みを補正する上では有効であるが、両側の斜辺の傾きが異なる台形の場合には適正な補正を行うことが難しいという問題ある。特に、特許文献３の技術のレンズシフト機構を備えるプロジェクタにおいてはスクリーンに対してプロジェクタを傾斜して投写を行った場合には、両側の斜辺の長さが異なる台形の歪みが生じてしまい、このような歪みを特許文献１，２の技術で補正することは難しいという問題がある。特に、レンズシフト量が変化されると台形の形状も変化されるため、特許文献１，２の技術を一義的に用いて異なるレンズシフト量での台形歪みを補正することは極めて困難である。

本発明の目的は、レンズシフト機構を備えるプロジェクタにおいても、プロジェクタの傾斜に伴う台形歪み等の画像歪みを適正に補正することを可能にしたプロジェクタを提供するものである。

本発明は、投写レンズの光軸を平行に移動可能なレンズシフト機構と、スクリーンに投写した投写画像の画像歪みを補正するための補正手段とを備えるプロジェクタであって、レンズシフト量を検出するためのレンズシフト量検出手段を備え、補正手段は検出したレンズシフト量に基づいて画像歪みを補正するための補正値を変更することを特徴とする。特に、補正手段はスクリーンに投写された画像歪みを所要のパラメータを用いて補正処理する構成とされており、補正用のパラメータの少なくとも一つの値をレンズシフト量検出手段で検出したレンズシフト量に基づいて変更する構成とする。

スクリーンに対して投写レンズの光軸を傾斜した状態で画像を投写したときに生じる画像歪みを補正するに際し、投写レンズを鉛直方向或いは水平方向にシフトしたレンズシフト量に基づいて補正値を変更することで、当該レンズシフト量の違いに基づいて生じる画像歪の相違に対応して適正な歪み補正が実現できる。

本発明におけるレンズシフト機構は、投写レンズをスクリーンに対して鉛直方向（上下方向）又は水平方向（左右方向）の少なくとも一方向に移動させる機構、好ましくは両方向に移動させる機構とする。また、レンズシフト量検出手段は投写レンズの鉛直方向の移動量と水平方向の移動量の少なくとも一方を検出する手段、好ましくは両方の移動量を検出する手段として構成する。例えば、レンズシフト機構は鉛直方向又は水平方向のいずれか一方向に向けて延長された鉛直スクリュ又は水平スクリュと、いずれか一方のスクリュに螺合されてその延長方向に螺進される可動枠と、可動枠に支持されて鉛直方向と水平方向の他方向に向けて延長された他方の水平スクリュ又は鉛直スクリュと、他方のスクリュに螺合されてその延長方向に螺進される投写レンズと、鉛直スクリュを軸転する鉛直モータと、水平スクリュを軸転する水平モータとを備え、レンズシフト量検出手段は前記鉛直スクリュに連結されてその軸転量を検出する鉛直エンコーダと、水平スクリュに連結されてその軸転量を検出する水平エンコーダとを備える構成とする。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明のプロジェクタＰの概略構成図である。プロジェクタ本体１内には、スクリーンＳに投写する画像を生成するための液晶パネル２と、この液晶パネル２によって生成された画像をスクリーンＳに拡大して投写するための投写レンズ３と、前記投写レンズ３を光軸と垂直な面に沿って水平方向、延長方向にそれぞれシフトさせるためのレンズシフト機構６と、プロジェクタＰに入力される画像データに基づいて前記液晶パネル２を駆動して画像を生成させる液晶パネル駆動回路４と、前記液晶パネル駆動回路４の動作を制御して特に投写する画像の台形歪みを補正するための補正部を含む制御回路５とを備えている。また、前記プロジェクタ本体１には前記シフト機構６を操作してレンズシフト量を調整するためのシフトボタン７が配設されている。

図２に前記レンズシフト機構６の概略構成を示すように、前記レンズシフト機構６は、投写レンズ３を支持しているレンズ台６０を鉛直方向（図の上下方向）に移動可能に支持する鉛直ガイド６１と、これと平行に延長されて前記レンズ台６０に螺合し、軸転されたときにレンズ台６０を鉛直方向に螺進させる鉛直スクリュ６２と、この鉛直スクリュ６２を回転駆動する鉛直モータ６３と、前記鉛直スクリュ６２の軸転量を検出する鉛直エンコーダ６４とを備えている。これらの鉛直ガイド６１、鉛直スクリュ６２、鉛直モータ６３、鉛直エンコーダ６４は可動枠６５に一体的に支持されている。また、前記可動枠６５を水平方向（図の左右方向）に移動可能に支持する水平ガイド６６と、これと平行に延長されて前記可動枠６５に螺合し、軸転されたときに可動枠を水平方向に螺進させる水平スクリュ６７と、この水平スクリュ６７を回転駆動する水平モータ６８と、前記水平スクリュ６７の軸転量を検出する水平エンコーダ６９とを備えている。これらの水平ガイド６６、水平スクリュ６７、水平モータ６８、水平エンコーダ６９は図には表れないプロジェクタの固定部に配設されている。

また、図２に前記制御回路５の内部ブロック構成を併せて示すように、前記鉛直モータ６３と水平モータ６８は前記制御回路５内のモータ駆動部５２に接続されており、前記シフトボタン７が操作されたときにＣＰＵ５１から指令を受けたモータ駆動部５２によって任意量だけ回転制御されるように構成されている。また、前記鉛直エンコーダ６４と水平エンコーダ６９は前記制御回路５内のレンズシフト量検出部５３に接続されており、各エンコーダ６４，６９で検出される鉛直、水平の各スクリュの回転量は前記レンズシフト量検出部５３に入力され、レンズシフト量検出部５３では入力されるエンコーダの回転量に基づいて前記可動枠６５の水平方向の移動量と前記レンズ台６０の鉛直方向の移動量、換言すれば前記投写レンズ３の鉛直シフト量と水平シフト量を検出するようになっている。

前記制御回路５内に設けられた補正部５４はスクリーンＳに投写された画像の台形歪みを補正するための回路として構成されている。ここでは、特許文献１，２の技術のように等辺台形を前提とした台形補正を行う機能を備えているが、この補正で用いられる各種パラメータとして台形歪みの両側の辺（直角辺又は斜辺）の長さの比を用いるように構成されている。そして、この両側辺の長さの比を前記鉛直シフト量と水平シフト量とに基づいて所定の関数で演算し、この演算した長さの比を一つのパラメータとして補正部５４での補正を行うように設定されている。

この構成によれば、図１に示したようにスクリーンＳに対して画像を投写する際に、スクリーンＳの中心とプロジェクタＰの光軸（投写レンズ３の光軸）とがずれているときにはレンズシフト機構６を動作させる。すなわち、シフトボタン７を操作して鉛直モータ６３により鉛直スクリュ６２を軸転させることでレンズ台６０を鉛直方向に移動させ投写レンズ３の鉛直シフトを行う。このとき鉛直エンコーダ６４が一体的に回転することで鉛直シフト量を検出することができる。また、同様にシフトボタン７を操作して水平モータ６８により水平スクリュ６７を回転させることで可動枠６５を水平移動させ、投写レンズ３を水平方向に移動させ投射レンズ３の水平シフトを行う。このとき水平エンコーダ６９が一体的に回転することで水平シフト量を検出することができる。

以上の構成のプロジェクタにおける台形歪み補正について説明する。図３は鉛直レンズシフト量が０の場合を説明する図であり、この場合には図３（ａ）のようにプロジェクタＰの投写レンズの光軸ＯがスクリーンＳの中央位置と同じ高さに位置されてスクリーンＳに画像Ｖを投写している。このとき図３（ｂ）のようにプロジェクタＰを一方の側、例えば右側に傾斜させるとスクリーンＳに投写された投写画像Ｖ１１は台形に歪み、投写画像は光軸ＯとスクリーンＳの中心とが同じ高さであるため、投写画像Ｖ１１の台形の上下に位置している斜辺の長さはほぼ等しくなる。このような台形歪みに対し制御回路５の補正部５４は、予め設定されているアルゴリズムに基づいて液晶パネル駆動部４を制御して、図３（ｃ）のように液晶パネル２に表示する画像Ｖ１２の形状を補正し、上下の辺が逆方向に傾斜した斜辺の台形に補正する。この補正時には各種のパラメータが必要とされるが、ここでは鉛直レンズシフト量が０であることが鉛直エンコーダ６４の出力によって検出され、この検出値から台形の上下に生じている斜辺の長さはほぼ等しいことを判定し、補正部５４はこれらの上下辺の長さの比Ｒ（上辺長／下辺長）がＲ＝１であることを演算する。そして、この比Ｒに基づいて補正を実行することにより、図３（ｄ）のように台形歪みが適正に補正された投写画像Ｖ１３がスクリーンＳに投写されることになる。

図４は鉛直レンズシフト量が上方に半画面分だけ正の場合を説明する図である。この場合には図４（ａ）のようにプロジェクタＰの投写レンズの光軸ＯがスクリーンＳの下辺の高さに位置する状態である。このときには、レンズシフト機構６の鉛直モータ６３を駆動してレンズ台６０を上方にシフトすることで、いわゆるあおり効果によってスクリーンＳに対して投写画像を適正に投写することができる。そして、この状態で図４（ｂ）のようにプロジェクタＰを右側に傾斜させるとスクリーンＳに投写された投写画像Ｖ２１は台形に歪む。このとき投写画像は光軸とスクリーン下辺とが同じ高さであるため、台形の上側の辺のみが傾斜して斜辺となり、下辺は水平のままである。このような台形歪みに対し制御回路５の補正部５４は、予め設定されているアルゴリズムに基づいて、図４（ｃ）のように液晶パネル２に表示する画像Ｖ２２の形状を補正し、上辺に対応する辺を逆方向に傾斜した斜辺となる台形に補正する。この補正時には投写画像は鉛直レンズシフト量が上方に正であることを鉛直エンコーダ６４によって検出し、この検出値から台形の上側にのみ斜辺が生じていることを判定し、補正部５４はパラメータの一つである上下辺の長さの比ＲはＲ＞１であることを演算する。そして、このＲに基づいて補正を実行することにより、図４（ｄ）のように台形歪みが適正に補正された投写画像Ｖ２３がスクリーンに投写されることになる。

図５は鉛直レンズシフト量が下方に半画面分だけ正の場合を説明する図である。この場合には図５（ａ）のようにプロジェクタＰの投写レンズの光軸ＯがスクリーンＳの上辺の高さに位置する状態である。このときには、レンズシフト機構６の鉛直モータ６３を駆動してレンズ台６０を下方にシフトすることで、いわゆるあおり効果によってスクリーンに対して投写画像を適正に投写することができる。そして、この状態でプロジェクタＰを右側に傾斜させるとスクリーンＳに投写された投写画像Ｖ３１は図５（ｂ）のように台形に歪む。このとき投写画像は光軸とスクリーン上辺とが同じ高さであるため、台形の下側の辺のみが傾斜して斜辺となり、上辺は水平のままである。このような台形歪みに対し制御回路５の補正部５４は、予め設定されているアルゴリズムに基づいて、図５（ｃ）のように液晶パネル２に表示する画像Ｖ３２の形状を補正し、下辺に対応する辺を逆方向に傾斜した斜辺となる台形に補正する。この補正時には投写画像は鉛直レンズシフト量が下方に正であることを鉛直エンコーダ６４によって検出し、この検出値から台形の下側にのみ斜辺が生じていることを判定し、補正部５４はパラメータの一つである上下辺の長さの比ＲはＲ＜１であることを演算する。そして、このＲに基づいて補正を実行することにより、図５（ｄ）のように台形歪みが適正に補正された投写画像Ｖ３３がスクリーンに投写されることになる。

以上の実施例ではプロジェクタの光軸がスクリーンに対して鉛直方向にずれている場合に、レンズシフト機構により鉛直方向のあおり効果を得た上でプロジェクタの光軸を水平方向に傾斜した場合の補正について説明したが、本発明では鉛直方向のあおり効果を得た上でプロジェクタの光軸をスクリーンに対して鉛直方向（上下方向）に傾斜した場合についても同様に適用することが可能である。この場合には、スクリーンの投写画像は左右の少なくとも一方に斜辺が生じる台形歪みが発生することになるため、左右の辺の長さの比を利用して補正を行うことになるが、このときにも鉛直エンコーダの出力に基づいて長さの比を算出することが可能である。

また、詳細な説明は省略するが、プロジェクタの光軸がスクリーンに対して水平方向にずれている場合に、レンズシフト機構により光軸を水平方向に移動して水平方向のあおり効果を得た上で、プロジェクタの光軸を水平方向、あるいは鉛直方向に傾斜した場合についても同様にして台形歪みの補正を行うことが可能である。この場合には、スクリーンの投写画像は上下の少なくとも一辺、あるいは左右の少なくとも一方に斜辺が生じる台形歪みが発生することになるため、上下又は左右の辺の長さの比を利用して補正を行うことになり、水平エンコーダの出力、又は鉛直エンコーダの出力に基づいて長さの比を算出することが可能である。

さらに、前記実施例の説明では、台形歪みの補正に際しては上下辺又は左右辺における長さ比をパラメータとしているが、水平エンコーダ又は鉛直エンコーダの出力をそのまま補正のパラメータとして利用して補正を行うようにすることも可能である。

本発明のプロジェクタの概略構成を示す斜視図である。 レンズシフト機構と制御回路の概略ブロック構成図である。 レンズシフト量が０の場合の補正を説明するための概略図である。 レンズシフト量が上方向に正の場合の補正を説明するための概略図である。 レンズシフト量が下方向に正の場合の補正を説明するための概略図である。

符号の説明

Ｐ プロジェクタ
Ｓ スクリーン
１ プロジェクタ本体
２ 液晶パネル
３ 投写レンズ
４ 液晶パネル駆動回路
５ 制御回路
６ レンズシフト機構
７ シフトスイッチ
５１ ＣＰＵ
５２ モータ駆動部
５３ レンズシフト量検出部
５４ 補正部
６０ レンズ台
６２ 鉛直スクリュ
６３ 鉛直モータ
６４ 鉛直エンコーダ
６５ 可動枠
６７ 水平スクリュ
６８ 水平モータ
６９ 水平エンコーダ

Claims (5)

1. 投写レンズの光軸を平行に移動可能なレンズシフト機構と、スクリーンに投写した投写画像の画像歪みを補正するための補正手段とを備えるプロジェクタであって、前記レンズシフト量を検出するためのレンズシフト量検出手段を備え、前記補正手段は検出した前記レンズシフト量に基づいて前記画像歪みを補正するための補正値を変更することを特徴とする歪み補正機能を有するプロジェクタ。
2. 前記補正手段はスクリーンに投写された画像歪みを所要のパラメータを用いて補正処理する構成とされており、前記パラメータの少なくとも一つの値を前記レンズシフト量検出手段で検出したレンズシフト量に基づいて変更することを特徴とする請求項１に記載の歪み補正機能を有するプロジェクタ。
3. 前記レンズシフト機構は、前記投写レンズをスクリーンに対して鉛直方向（上下方向）又は水平方向（左右方向）の少なくとも一方向に移動させる機構である請求項１又は２に記載の歪み補正機能を有するプロジェクタ。
4. 前記レンズシフト量検出手段は、前記投写レンズの鉛直方向の移動量と、前記投写レンズの水平方向の移動量の少なくとも一方を検出する手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の歪み補正機能を有するプロジェクタ。
5. 前記レンズシフト機構は鉛直方向又は水平方向のいずれか一方向に向けて延長された鉛直スクリュ又は水平スクリュと、前記いずれか一方のスクリュに螺合されてその延長方向に螺進される可動枠と、前記可動枠に支持されて前記鉛直方向と水平方向の他方向に向けて延長された他方の水平スクリュ又は鉛直スクリュと、前記他方のスクリュに螺合されてその延長方向に螺進される投写レンズと、前記鉛直スクリュを軸転する鉛直モータと、前記水平スクリュを軸転する水平モータとを備え、前記レンズシフト量検出手段は前記鉛直スクリュに連結されてその軸転量を検出する鉛直エンコーダと、前記水平スクリュに連結されてその軸転量を検出する水平エンコーダとを備えることを特徴とする請求項４に記載の歪み補正機能を有するプロジェクタ。

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