JP2005159828A - 台形歪補正手段を備えたプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタから投射されたスクリーン上の映像の水平方向のスクリーンの傾斜に起因する台形歪を、手動で容易に正常な映像に調整できるプロジェクタを提供する。
【解決手段】垂直方向におけるスクリーンの投射光軸に対する傾斜角度に相当する調整値を入力されて画像制御部からの出力映像２５が形成された後、形成された出力映像を囲む４辺の左右のいずれか１辺に出力映像２５の固定辺２８を設け、水平方向におけるスクリーンの投射光軸に対する傾斜角度に相当する調整値が入力されて、水平方向の傾斜に起因する台形歪を補正する場合に、この固定辺２８が出力映像２５の投影可能範囲２６の現在の位置に固定されて、他の３辺の移動により出力映像２５の調整が行われる。
【選択図】図２

Description

本発明はプロジェクタに関し、特に台形歪補正手段を備えたプロジェクタに関する。

液晶技術やＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、映像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置としても注目されている。

しかし、プロジェクタはディスプレイ型テレビと違って映像面がスクリーンであったり壁であったりするためにプロジェクタの投射光軸とスクリーンとの相対関係によって映像に歪を生ずるという問題点がある。液晶プロジェクタの据付角度の検出手段と液晶プロジェクタと投射対象との間の距離を検出する距離検出手段を有し、両検出結果から算出された角度によって液晶表示ユニットの角度を調整する方法が開示されている（特許文献１参照）。この場合液晶表示ユニットの角度を機械的に調整する必要がある。

一方、スクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜がわかればプロジェクタのフレームメモリの座標を変換したりすることによって歪のない映像をスクリーンに投影する技術は実用化されている。このため特に歪みの原因となりやすい垂直方向の傾斜を測定するために、スクリーンが垂直に設置されているという前提でプロジェクタの垂直の傾きを重力センサで検知し、その傾きに見合った歪補正を行うプロジェクタは既に開示されて発売されている（特許文献２参照）。

また、水平方向の傾斜についてもレーザポインタと撮像素子を有するデジタルカメラとを用いて正確に測定する方法や、１個の投光用レンズを通して複数の発光素子から光をスクリーンに投射し、反射光を１個の受光用レンズを通して複数の受光素子で受光してその受光位置や光強度を用いて傾斜角度を取得する方法や、投影装置の投射レンズから均一輝度光をスクリーンに投射し、スクリーンからの反射光を１個の導光部を経由して受光素子で受光してその受光位置や光強度を用いて傾斜角度を取得する方法が開発され、取得した水平方向傾斜角度や垂直方向傾斜角度により出力映像を調整して台形歪が補正された映像がスクリーンに投射される方法が一部ですでに実用化されている。
特開平９−２８１５９７号公報 特開２００３−５２７８号公報

高級な機種にあってはこれらの調整は自動化されているが一般には価格の問題もあって垂直方向傾斜角度および水平方向傾斜角度に起因する台形歪が手動で調整される機種が多く、垂直方向傾斜角度に起因する台形歪の調整のみ上述の重力センサを用いて自動的に行い、水平方向傾斜角度に起因する台形歪の調整は手動で行うプロジェクタも実用化されている。

このように、台形歪補正機能をもつプロジェクタは既に一般的になってきており、最近では垂直方向ばかりか水平方向の補正も同時に可能なプロジェクタが多くなっている。しかしながらこの調整を手動で行うと投射映像の各頂点が予測できない移動をする。このため、ユーザーがこの調整を行い、スクリーンなどの目的の位置にあわせて、正常な長方形で映像を投射させることは難しいという問題点がある。

図５は、プロジェクタの画像制御部で画像処理ＬＳＩを制御することによって表示部からスクリーンに投影される表示部の出力映像の模式図であり、ａ）は入力映像が制御されない状態、ｂ）は垂直方向の歪が制御された状態、ｃ）はさらに水平方向の歪が制御された状態である。図中符号２６は表示部の出力映像の投影可能範囲であり、符号２５は出力映像である。

入力映像が制御されない状態の図５（ａ）の出力映像２５を上部がプロジェクタから離れる方向に傾いているスクリーンに投射すると、スクリーンの映像は上方の巾が広がった台形の映像となる。手動調整器による手動方式あるいは重力センサを用いた自動方式で垂直方向傾斜角度に対応した出力映像の補正を行うと出力映像２５は図５（ｂ）の形状となる。手動の場合には通常投射レンズのズーム調整によりスクリーン上の映像の下辺を所望の位置に合わせ手動調整器による調整によって台形歪を補正する。図５（ｂ）の状態でこの出力映像２５をスクリーンに投射するとスクリーンの映像は上下の線が同じ長さの映像となり、スクリーンの水平方向がプロジェクタの光軸に対して傾斜していなければスクリーンの映像は正常な長方形の映像となる。しかし、もしスクリーンの向かって右側がプロジェクタから離れた方向に傾斜していると右端の長さが左端の長さよりも長い台形の映像となる。この状態で出力映像２５を水平方向の傾斜角度と相関する手動調整器で調整すると例えば図５（ｃ）のような出力映像２５となり、調整が妥当であれば、この出力映像２５をスクリーンに投射するとスクリーンの映像は左右の線が同じ長さの映像となり、スクリーンの映像は正常な長方形の映像となる。

しかし、実際にはこの調整を行うとスクリーンの投射映像の各頂点が予測できない移動をするので、ユーザーがズーム調整と傾斜手動調整器との調整を組み合わせながらこの調整を行う必要があり、スクリーンなどの目的の位置にあわせて、正常な長方形で映像を投射させることは容易ではない。

本発明の目的は、プロジェクタから投射されたスクリーン上の映像の水平方向のスクリーンの傾斜に起因する台形歪を、手動で容易に正常な映像に調整できるプロジェクタを提供することにある。

本発明の台形歪補正手段を備えたプロジェクタは、
表示部と投射レンズとを有しスクリーンに映像を投射する投影装置およびその投影装置の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度に対応する出力値を形成する傾斜角度出力装置とその傾斜角度出力装置からの出力値に従って表示部の出力映像を制御することによりスクリーンに投射された映像の台形の歪を補正する画像制御部とを有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタである。

傾斜角度出力装置は、投射光軸のスクリーンに対する垂直方向の傾斜角度に対応する出力値を画像制御部に出力する垂直方向傾斜調整手段と、手動によって入力された水平方向の傾斜角度に対応する出力値を画像制御部に出力する水平方向傾斜調整手段とを有し、画像制御部は、垂直方向傾斜調整手段からの出力値に従って垂直方向の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度に対応した表示部の出力映像の制御を行い、形成された出力映像の左右の辺のいずれか所定の辺を表示部の投影可能範囲内の現在の位置に固定し、手動による水平方向傾斜調整手段からの出力値に対応した、残る３辺の移動によって水平方向の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度に対応した表示部の出力映像の制御を行うことを特徴とする。

垂直方向傾斜調整手段も、手動によって垂直方向の傾斜角度に対応する出力値を画像制御部に出力してもよく、垂直方向傾斜調整手段が、プロジェクタの投射光軸を含む垂直面上における投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサであってもよい。

固定される出力映像の左右いずれかの辺は、水平方向傾斜調整手段の調整方向に基づいて選択されてもよく、映像が投影されるスクリーンの左右方向でプロジェクタの投射レンズに近い側の辺であってもよく、プロジェクタに設けられてスクリーンまでの距離を計測する左右の距離センサの測定値に基づいて選択されてもよく、手動入力に基づいて選択されてもよい。

固定される出力映像の左右いずれかの辺は、投射されたスクリーンの映像上で着色によって表示されてもよく、輝度の点滅によって表示されてもよい。

本発明は、複雑なズーム調整と傾斜手動調整とを行うことなく容易に垂直方向および水平方向のスクリーン７０の傾斜による台形歪が調整きるという効果がある。

それは、垂直方向におけるスクリーンの投射光軸に対する傾斜角度に相当する調整値を入力されて画像制御部からの出力映像が形成された後、形成された出力映像を囲む４辺の左右のいずれか１辺に出力映像の固定辺を設け、水平方向におけるスクリーンの投射光軸に対する傾斜角度に相当する調整値が入力されて、水平方向の傾斜に起因する台形歪を補正する場合に、この固定辺が出力映像の投影可能範囲の現在の位置に固定されて、他の３辺の移動により出力映像の調整が行われるからである。

次に、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の水平方向傾斜手動調整器を有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。

図１に示されるように、プロジェクタ１０はズーム調整機構を有する投射レンズ２１と表示部２２とを有する投影装置２０と、表示部２２の映像を制御する画像制御部２３と、垂直方向傾斜手動調整器５１と、水平方向傾斜手動調整器５２と、ズーム手動調整器５３と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備え、垂直方向傾斜手動調整器５１による画像制御部２３の制御によって行われる表示部２２から出力する出力映像の調整と、水平方向傾斜手動調整器５２による画像制御部２３の制御によって行われる表示部２２から出力する出力映像の調整とによって、スクリーン７０の映像の歪が補正され、ズーム手動調整器５３による投射レンズのズーム調整によってスクリーン７０上での映像の大きさが調整される。

垂直方向傾斜手動調整器５１と水平方向傾斜手動調整器５２とはダイアル、あるいは押圧時間により出力値が変更できる２個の押しボタンスイッチでもよいが、それぞれの操作が垂直方向あるいは水平方向におけるスクリーン７０の投射光軸２７の傾斜角度に相当する調整値を出力できるものであればよい。

画像制御部２３は、入力したスクリーン７０のプロジェクタ１０の投射光軸２７に対する垂直方向および水平方向の傾斜角度によって、プロジェクタ１０のフレームメモリの座標を変換したりすることによって表示部２２の出力映像を制御し、表示部２２からスクリーン７０に歪のない映像を投影する制御部であり、上述の通り既に実用化されている技術が用いられているので詳細な説明は省略する。この映像の歪の補正は中央処理装置６０によって所定の手順で自動的に行われる。

第１の実施の形態では、従来例と同様に、先ず垂直方向傾斜手動調整器５１により、垂直方向におけるスクリーン７０の投射光軸２７の傾斜角度に相当する調整値を入力し、垂直方向の傾斜に起因する台形歪を補正し、次に水平方向傾斜手動調整器５２により、水平方向におけるスクリーン７０の投射光軸２７の傾斜角度に相当する調整値を入力し、水平方向の傾斜に起因する台形歪を補正する。

図２はプロジェクタ１０の画像制御部２３で画像処理ＬＳＩを制御することによって表示部２２からスクリーン７０に投影される表示部２２の出力映像２５の模式図であり、ａ）は入力映像が制御されない状態、ｂ）は垂直方向の歪が制御された状態、ｃ）はさらに水平方向の歪が制御された状態である。図中符号２６は表示部の出力映像の投影可能範囲であり、符号２５は出力映像である。

入力映像が制御されない状態の図２（ａ）の出力映像２５を上部がプロジェクタ１０から離れる方向に傾いているスクリーン７０に投射するとスクリーン７０の映像は上方の巾が広がった台形の映像となる。垂直方向傾斜手動調整器５１を用いて垂直方向傾斜角度に対応した出力映像２５の補正を行うと出力映像２５は図２（ｂ）となり、この出力映像２５をスクリーン７０に投射するとスクリーン７０の映像は上下の線が同じ長さの映像となり、スクリーン７０の水平方向がプロジェクタ１０の投射光軸２７に対して傾斜していなければスクリーン７０の映像は正常な長方形の映像となる。次の水平方向の傾斜角度による本発明の調整方法では出力映像２５の上側の辺をスクリーン７０の上側の辺に近付けておくことにより次の水平方向の傾斜角度による調整可能な範囲が広くなる。しかし、仮にスクリーン７０の向かって右側がプロジェクタ１０から離れた方向に傾斜していると、スクリーン７０に投射された映像は、右端の長さが左端の長さがよりも長い台形の映像となる。従来例ではこの状態で出力映像２５を水平方向の傾斜角度と相関する手動調整器で調整していたが、本発明では出力映像２５を囲む４辺の左右のいずれか１辺に出力映像２５の固定辺２８を設けている。

この固定辺２８は、画像制御部２３が水平方向傾斜手動調整器５２から水平方向におけるスクリーン７０の投射光軸２７に対する傾斜角度に相当する調整値を入力されて、水平方向の傾斜に起因する台形歪を補正する場合に、出力映像２５の投影可能範囲２６の現在の位置に固定され、他の３辺の移動により出力映像２５の調整が行われる。この固定辺を左右いずれの辺とするかについては、水平方向におけるスクリーン７０の投射光軸２７に対する傾斜が向かって右に行くに従って離れているのか、左に行くに従って離れているのかによって選択され、右で離れている場合は左の辺を固定辺２８とし、左で離れている場合は右の辺を固定辺２８とする。これは、右で離れている場合は図２（ｃ）に示すように出力映像２５の右側が下方に移動し、左で離れている場合は出力映像２５の左側が下方に移動するからであり、出力映像２５の上側の辺をスクリーン７０の上側の辺に近付けておくことにより調整可能な範囲が広くなり、水平方向傾斜手動調整器５２の調整と合わせて行うズームの調整の必要性が少なくなる。この場合は出力映像２５の左側が下方に移動するように設定されているが、逆に固定辺２８をスクリーン７０が離れている側に固定し、出力映像２５の右側が上方に移動するように設定してもよい。この場合は従来例の図５（ｂ）のように出力映像２５の下側の辺をスクリーン７０の下側の辺に近付けておくことが望ましい。

左右のいずれを選択するかは、水平方向傾斜手動調整器５２による調整が右が離れている場合の調整として行われるのか、左が離れている場合の調整として行われるのかを水平方向傾斜手動調整器５２が判断して自動的に選択されることが望ましいが、手動で選択されることとしてもよい。また、また簡易的なセンサによってスクリーン７０の左右とプロジェクタ１０との距離を求めて、その結果によって左右のいずれを選択するかを自動的に決定し、それにしたがってスクリーン７０上に固定辺２８を明示してもよい。

図３は、図２の出力映像がスクリーン７０に投射されたときの映像であり、（ａ）は図２（ｂ）に対応する映像であり、（ｂ）は図２（ｃ）に対応する映像である。第１の実施の形態ではズーム調整と傾斜手動調整とを複雑に行うことなく容易に垂直方向および水平方向のスクリーン７０の傾斜による台形歪が調整されて、図３（ｂ）に示されるように長方形の映像がスクリーン７０に投射される。

また、スクリーン７０上で固定辺２８の色を変更したり、輝度の点滅などを行うことによって水平方向傾斜手動調整器５２の操作が容易となる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施の形態の水平方向傾斜手動調整器を有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。第２の実施の形態では第１の実施の形態の垂直方向傾斜手動調整器５１に代えて、機械の据付の心出しなどにも利用されている加速度検出素子を用いた傾斜センサ（Ｇセンサ）であって、重力の方向に対する傾斜角度を精密に測定し数値データとして出力する垂直方向傾斜センサ５４が設けられている以外は第１の実施の形態と構成も動作も同じなので、同じ構成要素には同じ符号を付し同一の部分についての説明を省略する。

垂直方向傾斜センサ５４が検出した垂直方向の傾斜角度は画像制御部２３に出力され、垂直方向の傾斜に対応したＬＳＩ制御パラメータが生成され、第１の実施の形態の図２（ｂ）に示される出力映像が表示部に生成される。それ以降の出力映像の固定辺２８の生成と、水平方向のスクリーン７０の投射光軸２７に対する傾斜に基づく台形歪の調整とは第１の実施の形態と同じなので説明を省略する。この場合垂直方向のスクリーン７０の投射光軸２７に対する傾斜に基づく台形歪の調整が自動的に行われるので、水平方向の調整だけを手動で行えばよく、全体の台形歪の調整がさらに容易となる。

本発明の第１の実施の形態の水平方向傾斜手動調整器を有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 プロジェクタの画像制御部で画像処理ＬＳＩを制御することによって表示部からスクリーンに投影される表示部の出力映像の模式図である。ａ）は入力映像が制御されない状態である。ｂ）は垂直方向の歪が制御された状態である。ｃ）はさらに水平方向の歪が制御された状態である。 図２の出力映像がスクリーン７０に投射されたときの映像である。（ａ）は図２（ｂ）に対応する映像である。（ｂ）は図２（ｃ）に対応する映像である。 本発明の第２の実施の形態の水平方向傾斜手動調整器を有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 従来例のプロジェクタの画像制御部で画像処理ＬＳＩを制御することによって表示部からスクリーンに投影される表示部の出力映像の模式図である。ａ）は入力映像が制御されない状態である。ｂ）は垂直方向の歪が制御された状態である。ｃ）はさらに水平方向の歪が制御された状態である。

符号の説明

１０ プロジェクタ
２０ 投影装置
２１ 投射レンズ
２２ 表示部
２３ 画像制御部
２５ 出力映像
２６ 投影可能範囲
２７ 投射光軸
２８ 出力映像の固定辺
５１ 垂直方向傾斜手動調整器
５２ 水平方向傾斜手動調整器
５３ ズーム手動調整器
５４ 垂直方向傾斜センサ
６０ 中央処理装置
７０ スクリーン

Claims (9)

1. 表示部と投射レンズとを有しスクリーンに映像を投射する投影装置および該投影装置の投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度に対応する出力値を形成する傾斜角度出力装置と、該傾斜角度出力装置からの前記出力値に従って前記表示部の出力映像を制御することにより前記スクリーンに投射された映像の台形の歪を補正する画像制御部とを有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタにおいて、
   前記傾斜角度出力装置は、
   前記投射光軸の前記スクリーンに対する垂直方向の傾斜角度に対応する出力値を前記画像制御部に出力する垂直方向傾斜調整手段と、
   手動によって入力された水平方向の傾斜角度に対応する出力値を前記画像制御部に出力する水平方向傾斜調整手段とを有し、
   前記画像制御部は、
   前記垂直方向傾斜調整手段からの出力値に従って垂直方向の投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度に対応した前記表示部の出力映像の制御を行い、
   形成された出力映像の左右の辺のいずれか所定の辺を前記表示部の投影可能範囲内の現在の位置に固定し、
   手動による前記水平方向傾斜調整手段からの出力値に対応した、残る３辺の移動によって水平方向の投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度に対応した前記表示部の出力映像の制御を行うことを特徴とする台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
2. 前記垂直方向傾斜調整手段も、手動によって垂直方向の傾斜角度に対応する出力値を前記画像制御部に出力する、請求項１に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
3. 前記垂直方向傾斜調整手段は、前記プロジェクタの前記投射光軸を含む垂直面上における前記投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサである、請求項１に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
4. 固定される前記出力映像の左右いずれかの辺は、前記水平方向傾斜調整手段の調整方向に基づいて選択される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
5. 固定される前記出力映像の左右いずれかの辺は、映像が投影される前記スクリーンの左右方向で前記プロジェクタの前記投射レンズに近い側の辺である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
6. 固定される前記出力映像の左右いずれかの辺は、前記プロジェクタに設けられて前記スクリーンまでの距離を計測する左右の距離センサの測定値に基づいて選択される、請求項５に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
7. 固定される前記出力映像の左右いずれかの辺は、手動入力に基づいて選択される、請求項５に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
8. 固定される前記出力映像の左右いずれかの辺は、投射された前記スクリーンの映像上で着色によって表示される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
9. 固定される前記出力映像の左右いずれかの辺は、投射された前記スクリーンの映像上で輝度の点滅によって表示される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。

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