JP2005110148A - プロジェクタシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 プロジェクタ装置において、投射するプロジェクタのズーム位置及び設置角度を検出し画像出力装置１へ送り、出力する装置側で設置角度に応じて画像の歪み補正を行い、表示画像の台形歪み等を補正する。
【解決手段】 本プロジェクタシステムは、プロジェクタ装置２でズーム位置及び設置角度を検出し画像出力装置に送る手段を備え、設置角度をもとに基準画像を拡大、縮小、傾き補正を行い画像信号を出力する画像出力装置１から構成される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、投射される画像の歪みを補正可能にした、プロジェクタシステムに関する。

通常ライトバルブと呼ばれる液晶パネル等に形成した画像を、透過，又は反射によってスクリーンに投射するプロジェクタ装置は、プロジェクタ装置の光軸が、スクリーンと直交する必要がある。

しかしながら、会議室などのスペースの関係上等から、スクリーンと直交する理想的な位置にプロジェクタ装置を配置することができない場合が多い。

そのため、プロジェクタ装置の光軸が、スクリーンに対して斜めになるような位置関係に配置することになり、斜め方向から投射した場合は、投射された画像に台形上の歪みが生じることになる。

これらの歪は、一般的には台形歪又はキーストン歪と呼ばれる。

これらの台形歪を自動的に補正する試みが従来から行なわれており、歪みの少ない映像を得る方法が知られている。

図５は、台形歪を自動的に補正する方法を示したものである。

この従来のプロジェクタ装置においては、図５に示すように、投射レンズ１８の投射角度を検出する投射角度検出センサ２１と、前記映像投射手段の設置角度を検出する設置角度検出センサ２２と、前記投射角度検出センサ２１と前記設置角度検出センサ２２で検出した投射角度と設置角度を基に映像信号の画角変倍・変形量を演算算出し、前記画角変換手段の変倍・変形量を制御するＣＰＵ２０とからなり、各センサで検出した投射角度と設置角度に応じて画角変換回路１３により映像の台形歪みを補正して投射する。
特開２００１−１８６５３８号公報

しかしながら、図５に示された従来のプロジェクタ装置では、プロジェクタ内部で台形歪み補正の処理を行っており、画像投射機能以外に、大規模なLSI回路などの複雑で高価な拡大、縮小、傾き補正等を行う画像補正機能が必要となる。

このため、小型、ローコストで、低消費電力となるプロジェクタ装置ができないという問題がある。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、複雑で高価な拡大、縮小、傾き補正等を行う画像補正機能を画像出力側で処理することにより、小型、ローコストで、低消費電力が可能なプロジェクタ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、プロジェクタシステムに係り、第一の装置は、画像出力装置であり、画像データーから基準画像を作成する機能を有し、前記基準画像から拡大、縮小、傾き補正とを行う画像補正手段を有し、プロジェクタ装置から設置角度を受信する手段と、プロジェクタ装置からズーム位置を受信する手段と、前記ズーム位置及び設置角度をもとに前記拡大、縮小、傾き補正量を算出し、前記画像補正手段で補正した画像信号を出力する手段を有し、第二の装置は、プロジェクタ装置であり、前記画像信号を入力し対応する投射画像をスクリーン上に形成する投射手段を有し、前記投射する角度を検出する設置角度検出手段を有し、前記投射するズーム位置を検出するズーム位置検出手段を有し、前記ズーム位置及び設置角度を前記画像出力装置に送る手段を有し、前記画像出力装置と、プロジェクタ装置からなるプロジェクタシステムにおいて、前記画像出力装置は前記ズーム位置及び設置角度をもとに、前記画像補正された画像信号を出力し、前記画像信号に対応する投射画像をスクリーン上に形成することで画像の投射歪を補正することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタシステムに係り、画像出力装置と、プロジェクタ装置は、別筐体で構成されており、前記ズーム位置及び設置角度を前記プロジェクタ装置から前記画像出力装置へケーブルで送ることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、プロジェクタシステムに係り、第一の装置は、画像出力装置であり、画像データーから基準画像を作成する機能を有し、前記基準画像から拡大、縮小、傾き補正とを行う画像補正手段を有し、プロジェクタ装置から設置角度を受信する手段と、前記設置角度をもとに前記拡大、縮小、傾き補正量を算出し、前記画像補正手段で補正した画像信号を出力する手段を有し、第二の装置は、プロジェクタ装置であり、前記画像信号を入力し対応する投射画像をスクリーン上に形成する投射手段を有し、前記投射する角度を検出する設置角度検出手段を有し、前記設置角度を前記画像出力装置に送る手段を有し、前記画像出力装置と、プロジェクタ装置からなるプロジェクタシステムにおいて、前記画像出力装置は前記設置角度をもとに、前記画像補正された画像信号を出力し、前記画像信号に対応する投射画像をスクリーン上に形成することで画像の投射歪を補正することを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項２記載のプロジェクタシステムに係り、画像出力装置と、プロジェクタ装置は、別筐体で構成されており、前記設置角度を前記プロジェクタ装置から前記画像出力装置へケーブルで送ることを特徴としている。

本発明のプロジェクタシステムは、プロジェクタ装置２の設置角度及びズーム位置を検出し、画像出力装置１で台形補正処理を自動的に調整できるため、プロジェクタ装置２とスクリーンに対する設置場所や設置条件にとらわれることなく、台形歪みのない所定のアスペクト比の長方形の画像を表示できる効果がある。

同時に、複雑で高価な拡大、縮小、傾き補正等を行う画像補正機能を画像出力側で処理することで、プロジェクタ装置２が小型、ローコストになり、低消費電力が可能となる効果ある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明に係るプロジェクタシステムの第一の実施形態の構成を示すブロック図である。

この図１は、プロジェクタシステムにおいて、パソコンなどの画像出力装置で台形歪み補正処理した画像信号を出力し、プロジェクタ装置で入力信号に対応する投射画像をスクリーン上に投射する機能を示している。

図１の画像出力装置１は、例えばパソコンや、DVDビデオ再生器などの各種ビデオ機器で、プロジェクタ装置２は、入力し対応する投射画像をスクリーン上に形成する投射型のプロジェクタである。

画像出力装置１では、画像データーファイル７をマイクロコンピューターCPU３が読み出し、ディスプレイ表示するための基準画像信号に変換して、ビデオメモリ４に書き込まれ、画像変換５に供給される。

この画像変換５では、入力された基準画像信号をＣＰＵ２０の制御のもとで、画像の変倍（拡大、縮小）及び変形（台形補正など）傾き補正処理を行う。

この画像変換５で変倍及び変形処理されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換６でアナログ信号に変換され、画像信号９としてプロジェクタ２に供給される。

プロジェクタ２の、画像信号９には、パソコン１から供給されたアナログ信号が入力される。

アナログ信号は、ＡＤ変換１１でデジタル変換され、その変換されたデジタル信号は、ＤＡ変換１２でアナログビデオ信号に変換され、液晶パネルドライブ回路１３に供給する。

この液晶パネルドライブ回路１３は、入力されたアナログ信号を基に、液晶表示パネル１５に画像を表示させる。

この液晶表示パネル１５に表示された画像は、ランプ１７からの投射光で投射されて投射画像に変換されズームレンズ１４を通ってスクリーンに投射される。

ズームレンズ１４から、図示していないズーム倍率に対応する情報を検出するセンサ出力がズーム位置検出７に供給される。

ズーム位置検出７からズーム位置情報１８が、ケーブル等の通信手段を用いて前記画像出力装置１のCPU３へ供給される。

また、プロジェクタ２には、プロジェクタの設置方向が水平面に対してどの程度傾いているかを検出する重力加速度センサを用いたプロジェクタの設置角度検出器１０が設けられている。

設置角度検出器１０から設置角度情報１８が、ケーブル等の通信手段を用いて前記画像出力装置１のCPU３へ供給される。

前記画像出力装置１のＣＰＵ３では、ズーム位置検出７から及び、前記設置角度検出器１０からの信号より、プロジェクタの投射角度を演算・算出する。

この演算・算出された投射角度を基に、スクリーン１６に投射される画像が基準の画像である長方形（縦横比が４：３やｌ６：９など）になるように、事前の内蔵された変倍及び変形処理シーケンスで画像変換５で拡大、縮小、傾き、および変形（台形補正など）の量を制御する。

次に、重力加速度センサを用いたプロジェクタの設置角度検出器１０、及び、ズーム位置検出についての説明は、特許文献１と同様なのでここではプロジェクタの設置角度について簡単に説明する。

前記重力加速度センサによるプロジェクタ２の設置角度検出について図２を用いて説明する。

この重力加速度センサは、プロジェクタ２の横方向に働く重力加速度Ｇｈを電気的な信号に変換し出力する。

図２（ａ）に示すように、プロジェクタ２を地表平面に水平に設置されている場合は、プロジェクタ２の縦方向（Ｇｖ）に働く重力速度（ｇ）のみで、横方向（Ｇｈ）に働く重力速度（ｇ）は零となり、つまり、Ｇｈ＝０ｇ、Ｇｖ＝１ｇの関係となる。

しかし、図２（ｂ）のように、プロジェクタ２からの投射光を図中の上方に投射させるように傾けると、前記縦方向の重力速度Ｇｖ＝１ｇは、縦方向Gvと横方向Ghに分解される。

すなわち、プロジェクタ２の横方向（Ｇｈ）にも重力速度が働き、横方向重力速度Ｇｈは、プロジェクタの設置角度に対応して増加する関係となる。

この関係より重力加速度センサを用いたプロジェクタの設置角度検出器１０で検出した横方向重力加速度Ｇｈを前記画像出力装置１へ、ケーブル等の通信手段を用いて供給し、ＣＰＵ３で演算処理してプロジェクタの投射角度を算出する。

このようにして、重力加速度センサを用いたプロジェクタの設置角度検出器１０からの電気的号を基に、プロジェクタ２の投射角度および設置角度が求められる。

次に、前記ＣＰＵ３で演算算出した投射角度と設置角度を基に、画像変換５における台形歪み補正の動作について説明する。

前記台形歪みを完全に補正するためには、水平・垂直の両方向の歪みを補正しなければならないが、ここでは一例として、水平方向の歪みの補正方法についてのみ説明する。

台形歪みの補正方法についての説明は、特許文献１と同様なのでここではプロジェクタの設置角度と水平方向の歪率について簡単に説明する。

図３は、スクリーンとプロジェクタ２の設置角度の関係を示す図。

a）は、プロジェクタをスクリーンに対して直交する位置に設置した場合のスクリーンへの投射画像で、4：3あるいは、16:9のアスペクトで、長方形の画像がスクリーンに投射される。

一方（b）は、プロジェクタをスクリーンに対して直交せずθpだけ上方向に煽った位置に設置した場合のスクリーンへの投射画像で、4：3あるいは、16:9のアスペクトでなく、台形の画像がスクリーンに投射される。

この台形の画像を図３（b）の点線のように画像処理で変換することにより画像アスペクト及び、台形補正が行われる。

ここで、台形画像の上辺を”L”、下辺を”M”とした場合の歪率は
歪率＝（L-M）/L＊100 （％）
図４に、プロジェクタの設置角度と歪率の関係の例を示す。

プロジェクタの設置角度θpに対する台形歪率の違いを表した図で、設置角度検出１０からCPU３へ供給された設置角度情報により、表に示したようにズーム倍率0.91倍と1.18倍の違いにより台形歪率が異なり、ズーム位置検出１７からCPU３へ供給されたズーム位置情報により、例えば図４の0.91倍の場合の歪率係数と、1.18倍の歪率係数を切り替えて台形歪補正を行う。

このように、台形歪み補正は、水平方向の場合は、各水平ライン毎の補正値をＣＰＵ３で演算算出し、算出された補正値を基に、画像変換５を制御して画像変換されたデジタル画像信号を生成する。

この画像変換５で生成されたデジタル画像信号をＤＡ変換６でアナログ信号に変換し、プロジェクタ２へ供給し、AD変換１１と、DA変換１９と液晶パネルドライブ１３を介して液晶パネル１５に供給する。

この液晶パネル１５に表示された映像をズームレンズ１４を介してスクリーン１６に投射すると台形歪みのない所定のアスペクト比の長方形の映像が表示可能となる。

プロジェクタ２を天井等に逆さに設置し、垂直に設置されたスクリーン１６の上方向から投影する場合には、前述した台形歪みは逆に表示される。

このため、台形歪み補正の演算処理の各水平ライン毎の倍率は、前述の逆の演算算出処理を行うことで台形補正が可能となる。

以上説明したように、本発明のプロジェクタシステムは、プロジェクタ２に設けた重力加速度センサからなる設置角度検出器１０を用いて、スクリーン１６に投射される画像の投射角度を検出し、この検出した投射角度と、ズーム位置を基に、スクリーン１６に表示される画像の拡大、縮小、傾き補正値を画像出力装置１のＣＰＵ３で演算算出し、この算出された補正値を用いて画像変換５を制御して、4：3又は、16:9の長方形のアスペクト比の画像を表示可能とした。

次に、第２実施例について説明する。

図６は本発明に係るプロジェクタシステムの第二の実施形態の構成を示すブロック図である。

第一の実施例との違いは、ズーム位置検出１７を無くしたことで、その他は第一の実施例と同様である。

ズーム位置検出を無くした場合について、図４を用いて説明する。

図４は、プロジェクタの設置角度と歪率の関係の例を示す。

表に示したようにズーム倍率0.91倍と1.18倍の違いにより台形歪率が異なる。
設置角度を15度以下の場合を想定すると、ズーム倍率0.91倍と1.18倍の差は最大で3.3％で、しかも、0.91倍と1.18倍の中間位置を歪率と設定すれば更に半分の1.7％となる。

通常一般に人間の目で歪を認識できるのは3％以上とされるので、無視できる範囲となる。

つまり、ズーム倍率が２倍以下で、設置角度の補正範囲が15度程度と小さい場合には、台形歪が大きな違いとならないため、ズーム倍率を考慮しないで台形歪を制御することが可能である。

そのため、第一の実施例に比べ、ズーム検出回路などの手段が不用となり、より小型、ローコスト、低消費電力なプロジェクタ装置２が実現できる。

本発明に係るプロジェクタシステムの第一の実施形態の構成を示すブロック図である。 重力加速度センサによるプロジェクタ２の設置角度検出を説明するための図である。 スクリーンとプロジェクタ２の設置角度の関係を示す図。 プロジェクタの設置角度と歪率の関係の例を示す。 台形歪を自動的に補正する方法を示したものである。 本発明に係るプロジェクタシステムの第二の実施形態の構成を示すブロック図である。

Claims (4)

1. 第一の装置は、画像出力装置であり、
   画像データーから基準画像を作成する機能を有し、
   前記基準画像から拡大、縮小、傾き補正とを行う画像補正手段を有し、
   プロジェクタ装置から設置角度を受信する手段と、
   プロジェクタ装置からズーム位置を受信する手段と、
   前記ズーム位置及び設置角度をもとに前記拡大、縮小、傾き補正量を算出し、
   前記画像補正手段で補正した画像信号を出力する手段を有し、
   第二の装置は、プロジェクタ装置であり、
   前記画像信号を入力し対応する投射画像をスクリーン上に形成する投射手段を有し、
   前記投射する角度を検出する設置角度検出手段を有し、
   前記投射するズーム位置を検出するズーム位置検出手段を有し、
   前記ズーム位置及び設置角度を前記画像出力装置に送る手段を有し、
   前記画像出力装置と、プロジェクタ装置からなるプロジェクタシステムにおいて、
   前記画像出力装置は前記ズーム位置及び設置角度をもとに、
   前記画像補正された画像信号を出力し、
   前記画像信号に対応する投射画像をスクリーン上に形成する
   ことで画像の投射歪を補正することを特徴するプロジェクタシステム。
2. 請求項１記載の画像出力装置と、プロジェクタ装置は、別筐体で構成されており、
   前記ズーム位置及び設置角度を前記プロジェクタ装置から前記画像出力装置へ
   ケーブルで送ることを特徴とするプロジェクタシステム。
3. 第一の装置は、画像出力装置であり、
   画像データーから基準画像を作成する機能を有し、
   前記基準画像から拡大、縮小、傾き補正とを行う画像補正手段を有し、
   プロジェクタ装置から設置角度を受信する手段と、
   前記設置角度をもとに前記拡大、縮小、傾き補正量を算出し、
   前記画像補正手段で補正した画像信号を出力する手段を有し、
   第二の装置は、プロジェクタ装置であり、
   前記画像信号を入力し対応する投射画像をスクリーン上に形成する投射手段を有し、
   前記投射する角度を検出する設置角度検出手段を有し、
   前記設置角度を前記画像出力装置に送る手段を有し、
   前記画像出力装置と、プロジェクタ装置からなるプロジェクタシステムにおいて、
   前記画像出力装置は前記設置角度をもとに、
   前記画像補正された画像信号を出力し、
   前記画像信号に対応する投射画像をスクリーン上に形成する
   ことで画像の投射歪を補正することを特徴するプロジェクタシステム。
4. 請求項３記載の画像出力装置と、プロジェクタ装置は、別筐体で構成されており、
   前記設置角度を前記プロジェクタ装置から前記画像出力装置へ
   ケーブルで送ることを特徴とするプロジェクタシステム。
   

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