JP2005130239A - Projector device, and method for correcting projected image - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影画像に生じる画像の傾きを補正するプロジェクタ装置及び投影画像補正方法に関する。 The present invention relates to a projector apparatus and a projection image correction method for correcting an image inclination generated in a projection image.
従来、プロジェクタ装置からスクリーン上に投影された画像に生じる歪みやずれを補正するさまざまな技術が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various techniques for correcting distortion and shift generated in an image projected on a screen from a projector device have been proposed.
台形歪みを補正する補正装置について開示した特許文献1では、図12に示されるようにプロジェクタ装置本体100の前面の異なる位置に2つのアクティブ距離センサ101、102を設けてプロジェクタ装置本体100とスクリーン200との距離をそれぞれ検出している。制御マイコン104は、これらのアクティブ距離センサ101、102の検出結果に基づき、スクリーン200に対するプロジェクタ装置本体100の傾斜角度を算出している。算出した傾斜角度に基づいて、液晶パネル103の投射画像光がプロジェクタ装置本体100の傾斜角度に起因する投射画面の台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となるように、各ラインの画素データの間引き調整を映像回路105で行っている。
In
しかしながら、上述した特許文献1では、投影画像の垂直及び水平方向に生じる台形歪みの補正技術だけが開示され、投影画像の傾きについて補正する技術については一切考慮されていない。例えば、プロジェクタ装置を設置する台座が投影レンズの光軸回りに傾斜していた場合、図7(A)に示されるようにスクリーンに投影される画像も台座の傾斜に応じて傾くことになる。
However,
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、投影画像に生じる画像の傾きを補正可能なプロジェクタ装置及び投影画像補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a projector device and a projection image correction method capable of correcting the inclination of an image generated in a projection image.
かかる目的を達成するために請求項1記載のプロジェクタ装置は、プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を検知する角度検知手段と、前記角度検知手段の検知した傾斜角度に基づき、スクリーンに投影される画像の前記投影レンズの光軸回りの傾きを補正する制御手段と、を有することを特徴としている。
In order to achieve such an object, a projector device according to
請求項1記載の発明は、プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を角度検知手段で検知し、検知した傾斜角度に応じて投影する画像の傾きを補正する。従って、プロジェクタ装置が投影レンズの光軸回りに傾斜していても、傾きのない画像をスクリーンに投影することができる。 According to the first aspect of the present invention, the angle detection means detects the tilt angle around the optical axis of the projection lens of the projector device, and corrects the tilt of the projected image according to the detected tilt angle. Therefore, even when the projector device is tilted around the optical axis of the projection lens, an image without tilt can be projected onto the screen.
請求項2記載のプロジェクタ装置は、請求項1記載のプロジェクタ装置において、前記制御手段は、前記角度検知手段が検知した前記傾斜角度と前記投影レンズの光軸を中心とした回転方向とに基づき、該回転方向とは逆の回転方向に、前記傾斜角度だけ元の画像を傾斜させた画像を生成することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the projector device according to the first aspect, the control means is based on the tilt angle detected by the angle detection means and a rotation direction around the optical axis of the projection lens. An image in which the original image is tilted by the tilt angle in a rotation direction opposite to the rotation direction is generated.
請求項2記載の発明は、角度検知手段が検知した傾斜角度と投影レンズの光軸を中心とした回転方向とに基づき、該回転方向とは逆の回転方向に、傾斜角度だけ元の画像を傾斜させた画像を生成する。従って、投影レンズの光軸回りの傾斜角度に応じた角度だけ元の画像を傾斜させることができるので、プロジェクタ装置が傾斜していても傾きのない画像をスクリーンに投影することができる。 According to the second aspect of the present invention, based on the inclination angle detected by the angle detection means and the rotation direction around the optical axis of the projection lens, the original image is obtained by the inclination angle in the rotation direction opposite to the rotation direction. Generate a tilted image. Therefore, since the original image can be tilted by an angle corresponding to the tilt angle around the optical axis of the projection lens, an image without tilt can be projected onto the screen even when the projector device is tilted.
請求項3記載のプロジェクタ装置は、請求項1または2記載のプロジェクタ装置において、光源からの光を画素エリアで画像に応じた投影光に加工し、該画素エリアからの映像光をレンズを介してスクリーンに投影する画像投影手段を有し、前記傾きを補正した画像を前記スクリーンに投影する際には、前記画素エリアの一部を使用して画像を前記スクリーン上に投影することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the projector device according to the first or second aspect, the light from the light source is processed into projection light corresponding to the image in the pixel area, and the video light from the pixel area is passed through the lens. An image projecting means for projecting onto the screen is provided, and when projecting the image whose tilt is corrected onto the screen, the image is projected onto the screen using a part of the pixel area. .
請求項3記載の発明は、傾きを補正した画像をスクリーンに投影する際に、画素エリアの一部を使用して画像をスクリーン上に投影している。従って、元の画像を傾斜させて画像の傾きを補正する際に、画像が画素エリアからはみ出して、投影できない部分が存在するといった問題の発生を防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, when an image whose tilt is corrected is projected onto the screen, the image is projected onto the screen using a part of the pixel area. Therefore, when the original image is tilted to correct the tilt of the image, it is possible to prevent a problem that the image protrudes from the pixel area and there is a portion that cannot be projected.
請求項4記載のプロジェクタ装置は、請求項3記載のプロジェクタ装置において、前記制御手段は、前記角度検知手段により検知した傾斜角度を所定のしきい値と比較し、前記傾斜角度が前記所定のしきい値よりも小さい場合には、前記画素エリアのすべてを使用して傾きを補正前の画像を前記スクリーンに投影することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the projector device according to the third aspect, the control means compares the inclination angle detected by the angle detection means with a predetermined threshold value, and the inclination angle is the predetermined value. When the value is smaller than the threshold value, the whole of the pixel area is used to project an image before correcting the inclination onto the screen.
請求項4記載の発明は、プロジェクタ装置の傾斜角度を所定のしきい値と比較し、傾斜角度が所定のしきい値よりも小さい場合には、傾きを補正前の画像をスクリーンに投影する。従って、画像の補正を行わなくても画像の傾きが気にならない程度であった場合に、画像の傾きを補正せずに画素エリアを最大限使用して画像を投影することにより、投影画像を拡大して表示することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the inclination angle of the projector device is compared with a predetermined threshold value, and when the inclination angle is smaller than the predetermined threshold value, an image before correcting the inclination is projected onto the screen. Therefore, when the image tilt is not a concern without correcting the image, the projected image is projected by using the pixel area to the maximum without correcting the image tilt. It can be enlarged and displayed.
請求項5記載の投影画像補正方法は、画像を投影するスクリーンまでの距離を測定し、距離情報に基づいて前記スクリーンとプロジェクタ装置との相対的な位置関係を算出して投影画像の台形歪みを補正する台形歪み補正工程と、前記プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を検知する傾斜角度検知工程と、前記傾斜角度検知工程により検知した傾斜角度に基づき、前記スクリーンに投影される画像の前記投影レンズの光軸回りの傾きを補正する画像補正工程と、を有することを特徴としている。
The projected image correction method according to
請求項5記載の発明は、画像を投影するスクリーンの傾斜角度を算出して投影画像の台形歪みを補正し、台形歪みの補正後に、プロジェクタ装置の投影レンズの光軸回りの傾斜角度を求めて投影画像の傾きを補正している。従って、処理がやや複雑な台形歪み補正を矩型の原画像から行うことができる。また、台形補正と画像の傾き補正とを行うことで、スクリーン上にずれや歪みのない画像を投影することができる。
The invention according to
本発明は投影画像に生じる画像の傾きを補正可能なプロジェクタ装置及びその投影画像補正方法を提供することができる。 The present invention can provide a projector device capable of correcting the inclination of an image generated in a projection image and a projection image correction method thereof.
次に、添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図1を参照しながら本実施例のプロジェクタ装置2の構成について説明する。図1に示されるように本実施例のプロジェクタ装置2は、投影レンズ光学系8によりスクリーン1上に投影された画像の反射光を受光して、投影画像の焦点位置を判定するためのコントラスト値を算出する自動焦点検出装置20と、プロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離をスクリーン1の左右方向(水平方向)の複数ポイントで測距する第1パッシブ測距装置30と、同じくプロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離をスクリーン1の上下方向(垂直方向)の複数ポイントで測距する第2パッシブ測距装置40と、図示しないパーソナルコンピュータ等の機器から画像を入力して、スクリーン1に投影する表示データを出力する投影画像生成部6と、投影レンズ光学系8へ表示データを出力する表示駆動部7と、表示駆動部7により出力された表示データをスクリーン1上に投影する投影レンズ光学系8と、投影レンズ光学系8の焦点距離を変更するために、光軸に沿って投影レンズ光学系8を移動させるステッピングモータ等からなる光学系駆動部9と、プロジェクタ装置2の構成に必要なデータや命令を記憶したメモリ部10と、プロジェクタ装置2の傾きを検出する角度センサ3と、これら各部を制御する制御回路5とを有している。
First, the configuration of the
角度センサ3は、ジャイロセンサ等の角度センサからなる。プロジェクタ装置2の投影レンズの光軸回りの傾斜角度、すなわち投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と、回転方向(右回り、左回り)とを求める。例えば、プロジェクタ装置2を設置した台座(不図示)が水平ではなく斜めに傾いていた場合、プロジェクタ装置2も斜めに傾くことになる。この傾斜により投影レンズ光学系8が光軸回りに傾斜することになり、スクリーン1に投影される画像も台座の傾きに応じて投影レンズの光軸回りに傾くことになる。
The
自動焦点検出装置20は、投影レンズ光学系8によりスクリーン1上に投影された画像の反射光を受光する受光センサ21と、受光センサ21から出力される電気信号に演算を行い、画像のコントラスト値を算出する演算部22とを有している。本実施例では、受光センサ21としてCCDラインセンサなどを適用することができる。
The automatic
画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値は、投影された画像のピントがスクリーン上に合う合焦位置で最大となり、合焦位置から外れるに従ってコントラスト値が減少していくという特性を有している。この特性を利用して投影レンズ光学系8から投影される画像の投影光が、スクリーン1上に像を結ぶ時の投影レンズ光学系8の位置(合焦位置)を検出する。
The contrast value appearing in the high-frequency component of the image signal has a characteristic that the contrast value is maximized at the in-focus position where the projected image is focused on the screen, and decreases as the position deviates from the in-focus position. Using this characteristic, the projection light of the image projected from the projection lens optical system 8 detects the position (focus position) of the projection lens optical system 8 when the image is formed on the
図2には、図1に示したプロジェクタ装置2を正面から見た構成図が示されている。プロジェクタ装置2の正面には投影レンズが設けられている。投影レンズは投影レンズ光学系(コンデンサレンズを含んでいてもよい)8に含まれ、投影レンズを介してスクリーン1上へ画像が投影される。
FIG. 2 shows a configuration diagram of the
図2に示されるように第1パッシブ測距装置30は、プロジェクタ装置2の正面を構成する平面上で、水平方向に基線長aだけ離間して配置された一対のレンズ31a及び31bを備えた撮像部31を有している。同様に第2パッシブ測距装置40は、図2に示されるようにプロジェクタ装置2の正面を構成する平面上で、垂直方向に基線長bだけ離間して配置された一対のレンズ41a及び41bを備えた撮像部41を有している。なお、本実施例では、図2に示されるように撮像部31の基線長aに平行する方向をプロジェクタ装置2の第1基準方向と呼ぶ。また、撮像部41の基線長bに平行する方向をプロジェクタ装置2の第2基準方向と呼ぶ。第1パッシブ測距装置30は、図3(A)に示すように第1基準方向(プロジェクタ装置2の水平方向)に対するスクリーン1の傾斜角度θ1を算出するために、スクリーン1の水平方向の複数の測距位置までの距離を測距する。第2パッシブ測距装置40は、図3(B)に示すように第2基準方向(プロジェクタ装置2の垂直方向)に対するスクリーン1の傾斜角度θ2を算出するために、スクリーン1の垂直方向の複数の測距位置までの距離を測距する。なお、図3(A)には、プロジェクタ装置2及びスクリーン1を上から見た上面図が示され、図3(B)には、プロジェクタ装置2及びスクリーン1を側方から見た側面図が示されている。
As shown in FIG. 2, the first passive distance measuring device 30 includes a pair of
図4を参照しながら撮像部31の構成について説明する。外部から入射した光を受光するレンズ31aの下には焦点距離fだけ離間されてラインセンサ31cが配置されている。またレンズ31bの下には焦点距離fだけ離間されてラインセンサ31dが配置されている。これらのラインセンサ31c,31dは、直線状に配列された複数の光検出素子を有する一対のラインCCDまたはその他のライン型撮像素子からなる。なお、ラインセンサ31c,31dの構成については説明の便宜上後ほど詳述する。撮像部31は、レンズ31a及び31bを介してラインセンサ31c及び31d上に結像した画像について、図示しない出力部を介して画像の光量に応じた電気信号を直列的に出力する。なお、撮像部41の構成は撮像部31と同様であるため説明を省略する。
The configuration of the
演算部32は、ラインセンサ31c,31dから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算する。演算部42も同様にラインセンサ41c,41dから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算する。
The calculation unit 32 calculates a correlation value while sequentially shifting at least one of the pair of image signals output from the
制御回路5は、角度センサ3により検出された投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度により、投影する画像を傾斜させて画像の傾きを補正するための制御信号を生成し、投影画像生成部6に通知する。
The
また、制御回路5は、第1パッシブ測距装置30の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置2の第1基準方向に対するスクリーン1の傾斜角度を算出する。同様に第2パッシブ測距装置40の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置2の第2基準方向に対するスクリーン1の傾斜角度を算出する。これらの傾斜角度情報を基に台形歪みの形状を求め、スクリーン1に投影された画像とは逆の台形歪みを発生するための制御信号を投影画像生成部6に通知する。
Further, the
投影画像生成部6は、外部のパソコン等の画像データ出力部から出力される画像データを入力して図示しないメモリに登録し、制御回路5からの制御信号に基づいてメモリからの画像データの読み出しタイミングを調整する。詳細には、投影画像の傾きを補正する際には、角度センサ3により求めた投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度だけ、この回転方向とは逆の回転方向に画像を傾斜させた投影用画像が生成されるようにメモリからの画像データの読み出しタイミングを調整する。
The projection image generation unit 6 inputs image data output from an image data output unit such as an external personal computer, registers it in a memory (not shown), and reads out the image data from the memory based on a control signal from the
また、投影画像生成部6は、台形歪みの補正の際には、水平方向の1ラインもしくは複数ラインのデータ読み出し開始時と終了時とに、台形歪みに応じた黒信号(無映像信号)が挿入されるようにメモリからの画像データの読み出しを制御する。このようにして投影画像に生じる台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となる画像データが生成される。なお、台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となるように画像データを間引く処理はキーストン補正と一般的に呼ばれている。 In addition, when correcting the trapezoidal distortion, the projection image generation unit 6 generates a black signal (no video signal) corresponding to the trapezoidal distortion at the start and end of data reading of one or more lines in the horizontal direction. The reading of image data from the memory is controlled so as to be inserted. In this way, image data having a trapezoidal distortion shape opposite to the trapezoidal distortion shape generated in the projection image is generated. Note that the process of thinning out image data so as to have a trapezoidal distortion shape opposite to the trapezoidal distortion shape is generally called keystone correction.
表示駆動部7は、画像歪み補正部として機能し、制御回路5が算出した第1基準方向および第2基準方向に対する傾斜角に基づき、不図示の投影レンズとしてのコンデンサレンズを含む投影レンズ光学系8を調整して、投影画像の台形歪みを補正する。また、表示駆動部7は、不図示の投影レンズのピント調整を自動的に行うオートフォーカス手段として機能する。投影レンズ光学系8は、所定の映像光をスクリーン1上に投影する。
The display drive unit 7 functions as an image distortion correction unit, and based on the tilt angles with respect to the first reference direction and the second reference direction calculated by the
次に、図4を参照しながら第1パッシブ測距装置(外光三角測距方式)30の動作原理を説明する。図4は、第1パッシブ測距装置30によりスクリーン1までの距離を測距する様子を示した図である。なお、第2パッシブ測距装置40の動作原理も第1パッシブ測距装置30と同様であるため説明を省略する。
Next, the operation principle of the first passive distance measuring device (external light triangular distance measuring method) 30 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a state in which the distance to the
図4(A)において、一対のレンズ31a及び31bが、プロジェクタ装置2の正面を構成する平面上に水平方向に延びた所定の基線長aだけ離間して配置されている。プロジェクタ装置2の正面を構成する平面の下には、これら一対のレンズ31a及び31bからそれらの焦点距離fだけそれぞれ離間され、基線長a方向に延びた一対のラインセンサ31c及び31dが配置されている。ラインセンサ31c及び31dは、その中央部分がそれぞれレンズ31a及び31bの光軸31ax及び31bx上にほぼ位置するように配置されている。これらラインセンサ31c及び31d上に、それぞれ対応するレンズ31a及び31bを介して距離測定(測距)対象のスクリーン1上のある位置の画像Tが結像される。図4(A)においては、スクリーン1上の測定位置Tが、異なる方向の光路A及びBを通って、それぞれのレンズ31a及び31bを介して、ラインセンサ31c及び31d上に結像されている。
In FIG. 4A, a pair of
測定位置Tが無限遠の位置に存在すると仮定した場合、一対のレンズ31a及び31bから焦点距離fにあるラインセンサ31c及び31d上には、測定位置Tがレンズ31a及び31bのそれぞれの光軸31ax及び31bxと交差する基準位置31cx及び31dxに結像されることになる。ここで測定位置Tが無限遠位置からレンズ31aの光軸31ax上の方向Aに沿って近づき、図4(A)の位置、すなわち、レンズ31aからスクリーン1までの距離LCに達すると、測定位置Tはラインセンサ31c上においては、基準位置31cx上に結像されたままであるが、ラインセンサ31d上においては、レンズ31bにより基準位置31dxから位相差(ずれ量)αだけずれた位置に結像される。
Assuming that the measurement position T exists at an infinite position, the measurement position T is located on the
このとき、三角測距の原理から、測定位置Tまでの距離LCは、LC=af/αで求められる。ここで、基線長aと焦点距離fは予め知られている既知の値であり、ラインセンサ31d上の基準位置31dxからの位相差(ずれ量)αを検出すれば、距離LCを測定できる。すなわち、スクリーン1までの距離を検出できる。これが外光三角測距のパッシブ型ラインセンサ測距装置の動作原理である。位相差(ずれ量)αの検出及びLC=af/αの演算は、図1で示した演算部32で実行される。
At this time, from the principle of triangulation, the distance LC to the measurement position T is obtained by LC = af / α. Here, the base line length a and the focal length f are known values known in advance, and the distance LC can be measured by detecting the phase difference (shift amount) α from the reference position 31dx on the
ラインセンサ31dの基準位置31dxからの位相差(ずれ量)αの検出は、一対のラインセンサ31c及び31dから出力される一対の画像データ信号列IL及びIRからそれぞれ抽出した部分画像データ群iLm及びiRnについて、演算部32が相関演算を行なうことにより検出する。
Detection of the phase difference (shift amount) α from the reference position 31dx of the
上記相関演算の概略を説明する。図4(B)に示すように、相関演算は、部分画像データ群iLm及びiRnを互いに重ねた時に最も一致度が高くなる領域を、重ね合わせる部分画像データ群iLm及びiRnをラインセンサ31c及び31d上で相対的にずらしながら検出していく演算である。図4(B)においては、一方のラインセンサ31cからの部分画像データ群iLmを基準位置31cxに位置を固定して、基準部として使用する。他方のラインセンサ31dからの部分画像データ群iRnは参照部として位置を一画素ずつずらして行き、基準部と最も一致度の高い部分画像データ群iRnを探す。最も一致度の高い部分画像データ群iRnを発生するラインセンサ31d上の位置とそのラインセンサ31dの基準位置31dxと間の間隔が位相差(ずれ量)αである。
An outline of the correlation calculation will be described. As shown in FIG. 4B, the correlation calculation is performed by using the
ラインセンサ31c及び31dの各々は、所定数の光検出素子(画素)を所定長の直線上に配列した一対のラインCCDで構成されているから、位相差(ずれ量)αは、部分画像データ群iRnの画像データ信号列IR内の画素位置と画素ピッチから容易に求めることができる。このようにして、レンズ31aの光軸31axと同じ方向Aにある測定位置Tまでの距離LCを、位相差(ずれ量)αを検出することにより測定できる。
Since each of the
次に、ラインセンサの構成について図5を参照しながら説明する。図5には、一対のラインセンサ31c、31dにて、複数方向の距離を検出する際のラインセンサの構成が示されている。図5に示すようにラインセンサ31c、31dを複数に分割し、測距方向に応じて基準位置を複数設定することにより、1つの測距装置で複数方向の距離を検出することができる。すなわち、一対のラインセンサ31c,31dで複数方向の測距を行う際には、図5に示したようにラインセンサ31c中に複数の測距方向(本例ではR(右)、C(中央)、L(左)とする)に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域(31cR、31cC、31cL)を設ける。同様にラインセンサ31d中に複数の測距方向(R、C、L)に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域(31dR、31dC、31dL)を設ける。そして、測距方向で対応する1対の測距演算領域(31cRと31dR、31cCと31dC、31cLと31dL)中の部分映像データを使用して基準位置からのずれ量を求めることができる。
Next, the configuration of the line sensor will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a configuration of a line sensor when a pair of
本実施例のプロジェクタ装置2は、ジャイロセンサ等の角度センサ3を備え、プロジェクタ装置2本体の投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向(右回り、左回り)とを求める。例えば、プロジェクタ装置2を設置した台座が水平ではなく斜めに傾いていた場合、プロジェクタ装置2自体も投影レンズの光軸回りに傾斜することになり、スクリーン1に投影される画像も台座の傾きに応じて傾くことになる。
The
角度センサ3により投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向とが求められると、求めた回転方向とは逆の回転方向に、傾斜角度と同じ角度だけ傾斜させた投影用画像を生成する。なお、本発明では、傾斜角度と同じ角度だけ投影レンズの光軸を中心として回転させた投影用画像を生成する。元画像を所定の角度だけ回転させた補正画像を投影レンズ光学系8によりスクリーン1上に投影する。
When the
画像を投影する投影レンズ光学系8には、光源からの光を画像に応じた映像光に変える液晶パネルが設けられている。この液晶パネルからの映像光を投影レンズで拡大することでスクリーン1に画像が拡大表示される。本実施例では、画像を投影する際に、この液晶パネルの有効画素エリア(最大エリア)をすべて使用するのではなく、有効画素エリアの一部分だけを使用して映像光を生成し、画像を投影する。図6には、有効画素エリアのすべてを使用して画像を投影した場合(図6に点線で示される領域)と、有効画素エリアの一部を使用して画像を投影した場合(図6に実線で示される領域)にスクリーン1上に投影される投影画像の範囲が示されている。このように液晶パネルの有効画素エリアの一部だけを使用することで、縮小された投影画像がスクリーン1に投影されることになる。
The projection lens optical system 8 that projects an image is provided with a liquid crystal panel that changes light from the light source into image light corresponding to the image. The image is enlarged and displayed on the
しかしながら液晶パネルの有効画素エリアの一部だけを使用して画像の投影を行うことで、元画像を所定の角度だけ回転させた補正画像の映像光を液晶パネルで生成する際に、補正画像が有効画素エリアからはみ出し、画像の一部がスクリーン1に投影できないという問題が生じない。
However, by projecting the image using only a part of the effective pixel area of the liquid crystal panel, when the image light of the corrected image obtained by rotating the original image by a predetermined angle is generated on the liquid crystal panel, the corrected image is There is no problem that a part of the image protrudes from the effective pixel area and cannot be projected onto the
図7(A)には、画像の傾きを補正前の投影画像が示されている。図7(A)に点線で示す領域は、液晶パネルの有効画素エリアすべてを使用した場合に、スクリーン1に投影される画像範囲を示している。また、図7(A)に実線で示す領域は、液晶パネルの有効画素エリアの一部だけを使用した場合に、スクリーン1に投影される画像範囲が示されている。このような画像を回転させて画像の傾きを補正する。補正後の投影画像を図7(B)、(C)に示す。図7(B)に斜線で示す領域は、有効画素エリアのすべてを使用して投影した画像(図7(A)に点線で示される領域)を回転させた場合に、スクリーン1に投影される画像範囲を示す。図7(B)の点線範囲内にない画像は、液晶パネルの有効画素エリア内にないためスクリーン1に表示することができない。また、図7(C)に斜線で示す領域は、有効画素エリアの一部を使用して投影した画像(図7(A)に実線で示される領域)を回転させた場合に、スクリーン1に投影される画像範囲を示す。有効画素エリアの一部を使用することで、画像に回転処理が施されても画像のすべてが有効画素エリア内に位置し、画像のすべてを表示することができる。
FIG. 7A shows a projected image before correcting the inclination of the image. A region indicated by a dotted line in FIG. 7A indicates an image range projected on the
このようにして本実施例は、角度センサ3を設けてプロジェクタ装置2自体の傾斜角度を検出し、検出した傾斜角度に基づいて投影画像に傾きがなくなるように画像を補正して画像を投影することにより、自動的に画像の傾斜を補正することができる。
In this way, in the present embodiment, the
次に、図8に示されたフローチャートを参照しながら本実施例の動作手順を説明する。まず、投影レンズ光学系8によりスクリーン1上に位相差検出用の画像パターンを投影する(ステップS1)。第1パッシブ測距装置30、及び第2パッシブ測距装置40で位相差の検出が容易となるように、白と黒の縦縞の画像パターンが位相差検出用画像として使用される。スクリーン1上に投影された位相差検出用画像の反射光を第1パッシブ測距装置30、および第2パッシブ測距装置40で受光して、プロジェクタ装置2からスクリーン1上の複数の測定位置までの距離を測距する(ステップS2)。位相差検出用画像の反射光をラインセンサ31c,31d,41c,41dでそれぞれ受光し、各ラインセンサの基準位置からのずれ量(位相差)を演算部32、42でそれぞれ検出して、測定対象(スクリーン1上の測定位置)までの距離を測距する。演算部32は、ラインセンサ31c,31dから出力される一対の画像データ信号列からそれぞれ抽出した部分画像データ群について相関演算を行い、ずれ量を検出する。演算部42についても同様に、ラインセンサ41c、41dから出力される画像データに対して相関演算を行い、ずれ量を検出する。第1パッシブ測距装置30、および第2パッシブ測距装置40によって測距された測距データは、制御回路5に送信される。
Next, the operation procedure of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, an image pattern for phase difference detection is projected on the
次に、測距データを用いて角度演算を行う(ステップS3)。第1パッシブ測距装置30の測距データを用いてスクリーン1の水平方向(第1基準方向)に対する傾斜角度θ1を求める。同様にして第2パッシブ測距装置40の測距データを用いてスクリーン1の垂直方向(第2基準方向)に対する傾斜角度θ2を求める。以下では、第1パッシブ測距装置30の測距データにより第1基準方向に対するスクリーン1の傾斜角度θ1を算出する方法を例に挙げて、角度演算について説明する。図9に示すように、第1パッシブ測距装置30の第1基準方向(プロジェクタ装置2の水平方向)に対するスクリーン1の傾斜角度をθ1とし、測距位置1Aに対して測距演算領域31cLを用いて測距演算された結果をLl、測距位置1Bに対して測距演算領域31cRを用いて測距演算された結果をL2、測距位置1Aと光軸Lとの距離をL1’、測距位置1Bと光軸Lとの距離をL2’とすると、傾斜角度θ1は、
tanθ1=(L2−L1)/(L1’+L2’)
で求められる。
Next, angle calculation is performed using distance measurement data (step S3). Using the distance measurement data of the first passive distance measuring device 30, an inclination angle θ1 with respect to the horizontal direction (first reference direction) of the
tan θ1 = (L2−L1) / (L1 ′ + L2 ′)
Is required.
ここで、三角形の相似により、L1:L1’=f:P(1a−k)が成り立つ。これを展開すると、L1’=PL1(1a−k)/fとなる。ここで、1aは測距演算領域31cLに結像した測距位置1Aのコントラスト重心位置に相当する画素番号、kは光軸に相当するラインセンサの画素番号、Pはラインセンサの画素ピッチ、fは焦点距離である。同様に、L2’は、L2’=PL2(1b−k)/fで表わせる。ここで、1bは測距演算領域31cRに結像した測距位置1Bのコントラスト重心位置に相当する画素番号である。なお、P及びfは設計段階等で求められる定数であり、これらの値は制御回路5内に予め記憶しておく。なお、コントラスト重心位置の求め方については公知技術(例えば特開平8−75985号参照)であるため、本実施例では、その説明を省略する。また、第2パッシブ測距装置40の測距データに基づいて、第2基準方向に対するスクリーン1の傾斜角度θ2を算出する方法についても同様の方法を適用することができる。
Here, L1: L1 ′ = f: P (1a−k) holds due to the similarity of the triangles. When this is expanded, L1 '= PL1 (1a-k) / f. Here, 1a is the pixel number corresponding to the contrast centroid position of the
次に、求めたスクリーン1の傾斜角度θ1、θ2から投影画像に生じる台形歪みを求め、キーストン補正を行う(ステップS4)。メモリ部10には、求められた傾斜角度θ1、θ2により投影画像にどの程度の歪みが生じるのかが記録されている。制御回路5は、メモリ部10を参照して水平方向、及び垂直方向の台形歪み形状を求め、求めた台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となる画像データを生成する。
Next, trapezoidal distortion generated in the projected image is obtained from the obtained inclination angles θ1 and θ2 of the
垂直方向にNライン、水平方向にMラインの原画像から台形歪みを補正する画像を生成する例を説明する。図10(A)には、傾斜角度から判定される原画像上での台形歪み形状が示され、図10B)には、図10(A)に示す台形歪み形状とは逆の台形歪み形状に変換した原画像が示されている。傾斜角度の情報から、例えば図10(A)に示すように下からL番目のラインの画像部分がM−2p画素に歪み、その両端のp画素は台形歪みで画像が表示されていないと判定されたとする。この場合、制御回路5は、図10(B)に示されるように下からN−L番目のラインでは、中央のM−2p画素では画像が表示され、その両端のp画素の部分では黒信号(または無信号)が表示されるように制御信号を生成する。このようにして投影画像の台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となる画像データが生成される。
An example of generating an image for correcting trapezoidal distortion from an original image of N lines in the vertical direction and M lines in the horizontal direction will be described. FIG. 10A shows a trapezoidal distortion shape on the original image determined from the tilt angle, and FIG. 10B) shows a trapezoidal distortion shape opposite to the trapezoidal distortion shape shown in FIG. The converted original image is shown. From the information of the inclination angle, for example, as shown in FIG. 10A, it is determined that the image portion of the L-th line from the bottom is distorted to M-2p pixels, and the p pixels at both ends thereof are trapezoidal distortion and no image is displayed. Suppose that In this case, as shown in FIG. 10B, the
次に、角度センサ3を用いて投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向(右回り、左回り)とを求める(ステップS5)。プロジェクタ装置2を設置した台座が水平ではなく斜めに傾いていた場合、プロジェクタ装置2本体も投影レンズの光軸回りに傾斜することになる。
Next, the
次に、角度センサ3で求めた傾斜角度だけ元の画像を回転させて補正画像を生成する(ステップS6)。角度センサ3で求められた回転方向とは逆の回転方向に、投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度だけ回転させた補正画像を生成する。この補正画像の投影光を液晶パネルによって生成し、生成した投影光を投影レンズを介してスクリーン1上に投影する。本実施例では、画像を投影する際に、液晶パネルの有効画素エリア(最大エリア)をすべて使用するのではなく、有効画素エリアの一部分だけを使用して映像光を生成し、画像をスクリーン1に投影している。このため角度センサ3で求めた傾斜角度だけ元の画像を回転させた補正画像であっても、補正後の画像が液晶パネルの有効画素エリアからはみ出すことがなく、補正後の画像のすべてをスクリーン1に投影することができる。
Next, the original image is rotated by the tilt angle obtained by the
次に、本発明の第2実施例について説明する。本実施例は、角度センサ3により求めた投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と、予め設定された所定値との大小比較を行う。所定値は、傾き補正を行わなくても画像の傾きが気にならない角度に設定されている(好ましくは5度、またはこの前後の角度)。このような所定値と角度センサ3で求めた傾斜角度とを比較し、傾斜角度が所定値よりも小さい場合には、液晶パネルの一部を使用して行っている画像の投影を、液晶パネルの有効画素エリアすべてを使用して行う。なお、スクリーン1に投影される画像は、画像の傾きが補正されていない元の画像である。このようにして本実施例は、画像の傾き補正を行わない場合には、投影画像を拡大して投影することができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the inclination angle of the rotation direction around the optical axis of the projection lens obtained by the
本実施例の動作手順を図11のフローチャートに示す。図11のフローチャートに示されるように角度センサ3で投影レンズの光軸を中心とした回転方向の傾斜角度と回転方向(右回り、左回り)とを求め(ステップS14)、求めた傾斜角度と所定値とを比較する(ステップS15)。所定値よりも傾斜角度が小さい場合には(ステップS15/YES)、液晶パネルの有効画素エリアをすべて使用し、投影画像のサイズを拡大する(ステップS17)。なお、その他の手順は上述した実施例1と同様であるため説明を省略する。
The operation procedure of this embodiment is shown in the flowchart of FIG. As shown in the flowchart of FIG. 11, the
上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、画像の傾きを画像を回転させる補正を行って修正していたが、プロジェクタ装置自体の姿勢を調整することで画像の傾きを修正してもよい。また、上述した実施例において、画像を回転させる際に、投影レンズの光軸を中心として回転させなくてもよい。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the inclination of the image is corrected by correcting the rotation of the image. However, the inclination of the image may be corrected by adjusting the attitude of the projector device itself. In the above-described embodiment, when the image is rotated, the image does not have to be rotated about the optical axis of the projection lens.
1 スクリーン 2 プロジェクタ装置
3 角度センサ 5 制御回路
6 投影画像生成部 7 表示駆動部
8 投影レンズ光学系 9 光学系駆動部
10 メモリ部 20 自動焦点検出装置
21 受光センサ 22 演算部
30 第1パッシブ測距装置 31 撮像部
31a、31b レンズ 31c、31d ラインセンサ
32 演算部 40 第2パッシブ測距装置
41 撮像部 41a、41b レンズ
41c、41d ラインセンサ 42 演算部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記角度検知手段の検知した傾斜角度に基づき、スクリーンに投影される画像の前記投影レンズの光軸回りの傾きを補正する制御手段と、を有することを特徴とするプロジェクタ装置。 An angle detection means for detecting an inclination angle around the optical axis of the projection lens of the projector device;
And a control unit that corrects an inclination of the image projected on the screen around the optical axis of the projection lens based on the inclination angle detected by the angle detection unit.
前記傾きを補正した画像を前記スクリーンに投影する際には、前記画素エリアの一部を使用して画像を前記スクリーンに投影することを特徴とする請求項1または2記載のプロジェクタ装置。 Image projection means for processing light from a light source into projection light corresponding to an image in a pixel area, and projecting image light from the pixel area onto a screen via a lens;
3. The projector according to claim 1, wherein when the image with the corrected tilt is projected onto the screen, the image is projected onto the screen using a part of the pixel area.
前記プロジェクタ装置の投影レンズ回りの傾斜角度を検知する傾斜角度検知工程と、
前記傾斜角度検知工程により検知した傾斜角度に基づき、前記スクリーンに投影される画像の前記投影レンズ回りの傾きを補正する画像補正工程と、を有することを特徴とする投影画像補正方法。 A trapezoidal distortion correction step of measuring a distance to a screen to project an image, calculating a relative positional relationship between the screen and the projector device based on the distance information, and correcting a trapezoidal distortion of the projected image;
An inclination angle detection step of detecting an inclination angle around the projection lens of the projector device;
An image correction step of correcting an inclination of the image projected on the screen around the projection lens based on the inclination angle detected by the inclination angle detection step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003364238A JP2005130239A (en) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Projector device, and method for correcting projected image |
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---|---|---|---|---|
JP2010170048A (en) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Toshiba Corp | Projector device |
CN111385551A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 精工爱普生株式会社 | Projector control method and projector |
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2003
- 2003-10-24 JP JP2003364238A patent/JP2005130239A/en active Pending
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