JP2005295328A - 歪補正方法およびプロジェクタ - Google Patents

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JP2005295328A
JP2005295328A JP2004109222A JP2004109222A JP2005295328A JP 2005295328 A JP2005295328 A JP 2005295328A JP 2004109222 A JP2004109222 A JP 2004109222A JP 2004109222 A JP2004109222 A JP 2004109222A JP 2005295328 A JP2005295328 A JP 2005295328A
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裕二 望月
Kazusane Yamamoto
和実 山本
Shiki Furui
志紀 古井
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Abstract

【課題】 確実に投写画像の歪補正を行うことができる歪補正方法、および、その歪補正
方法を用いたプロジェクタを提供する。
【解決手段】 プロジェクタは、画像を投写対象面に投写する投写部40,50,60と
、投写された画像を撮像する撮像部90と、画像の焦点を調整するフォーカスレンズ66
と、フォーカスレンズ66を駆動するフォーカスレンズ駆動部110と、フォーカスレン
ズ66の駆動位置を検出するフォーカスレンズ位置検出部120と、撮像部90で撮像し
た画像に対し焦点が合う位置であるか否かを判断する判断部とを備える。そして、画像の
少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々に、判断部により焦点が合う位置であると
判断された時の、フォーカスレンズ66の駆動位置に基づいて、歪補正を行うために投写
画像を調整する画像処理部20とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、プロジェクタが投写対象面に投写する画像に対して実行する水平方向および
垂直方向の歪補正方法、および、その歪補正方法を用いたプロジェクタに関するものであ
る。
従来、プロジェクタが投写対象面に投写した画像の歪補正方法として、プロジェクタの
角度を検知して、かつ投写対象面としてのスクリーンの角度情報をオフセット値として設
定することで、自動的に画像の水平、垂直方向の台形歪を補正する方法が知られている(
特許文献1)。
また、プロジェクタ本体前面に設置されたモニタカメラを用いて、スクリーンの方向に
向けて投写された全白画面をモニタカメラで撮像し、撮像画面の走査線の輝度の変化点を
スクリーンの端点として判定することで、撮像されたモニタ画面内のスクリーンの対向辺
の長さを比較して歪補正を行う方法などが知られている(特許文献2)。
特開2001−339671号公報 特開2000−241874号公報
特許文献1によると、スクリーンの角度の情報が事前に明確になっていなければならず
、固定されたスクリーンなどに投写する場合においては、この方法も使用できる。しかし
、プロジェクタを使用する全ての会議室などに固定式スクリーンを設置することは費用が
大変かかる。また、持ち運びタイプのスクリーンを使用した場合には角度は一定しないた
め歪補正が不完全となる。そのため、使用者が場所を変えてプロジェクタを使用する場合
は大変不便である。
また、特許文献2によると、スクリーンの対向辺が明確に判る場合には使用できるが、
スクリーンの色とスクリーンを固定する対向辺周辺の色や、スクリーン外の色が同色の場
合は対向辺が明確に判らず、対向辺を判定しづらくなる。また、プロジェクタのズームに
対応できない大きさのスクリーンに投写する場合においては使用不可能となる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、確実に投写画像の歪補正を行うこと
ができる歪補正方法、および、その歪補正方法を用いたプロジェクタを提供することを目
的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像を投写対象面に拡大投
写するプロジェクタの歪補正方法であって、画像を投写対象面に投写する投写工程と、投
写対象面に投写された画像を撮像する撮像工程と、投写対象面に画像が投写された状態で
フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動工程と、フォーカスレンズの駆動位置
を検出するフォーカスレンズ位置検出工程と、フォーカスレンズの位置は、撮像工程で撮
像した画像に対し焦点が合う位置であるか否かを判断する判断工程と、投写対象面に投写
された画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々に、判断工程により焦点が合
う位置であると判断された時の、フォーカスレンズ位置検出工程で検出したフォーカスレ
ンズの駆動位置の情報に基づいて、画像の歪補正を行う画像処理工程とを備えたことを特
徴とする。
このような歪補正方法によれば、投写対象面に投写された画像の少なくとも2箇所の所
定の部位に対して、夫々に、フォーカスレンズを駆動して撮像工程により画像を撮像し、
撮像した画像のデータを解析し、焦点が合う位置であるかを判断し、焦点が合う位置であ
ると判断されると、その時のフォーカスレンズの駆動位置を検出する。その検出値に基づ
いて、例えば、検出値と対応する歪補正用テーブルなどを使用して、画像処理を行うこと
で歪補正を行う。
よって、プロジェクタと画像の所定の2箇所に対して焦点が合う位置でのフォーカスレ
ンズ駆動位置を検出することで、自動的に歪補正が行える。従来のように、投写対象面の
オフセット値としての角度データは必要がなく、また、投写対象面の対向辺を検出する必
要もなく自動で歪補正が行える。
また、本発明の好ましい態様によれば、歪補正方法であって、投写対象面に投写された
画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々に、判断工程により焦点が合う位置
であると判断された時の、フォーカスレンズ位置検出工程で検出したフォーカスレンズの
駆動位置の情報に基づいてプロジェクタから夫々の所定の部位までのフォーカス距離を算
出する距離算出工程と、算出された少なくとも2箇所のフォーカス距離に基づいて投写対
象面に対するプロジェクタの傾き角度を算出する角度算出工程と、角度算出工程で算出さ
れた傾き角度に基づいて画像の歪補正を行う画像処理工程とを備えたことを特徴とする。
このような歪補正方法によれば、投写対象面に投写された画像の少なくとも2箇所の所
定の部位に対して、夫々に、フォーカスレンズを駆動して撮像工程により画像を撮像し、
撮像した画像のデータを解析し、焦点が合う位置であるかを判断し、焦点が合う位置であ
ると判断されると、その時のフォーカスレンズの駆動位置を検出する。その検出値に基づ
いてプロジェクタから夫々の所定の部位までのフォーカス距離を算出し、算出した2箇所
のフォーカス距離に基づいて投写対象面に対するプロジェクタの傾き角度を算出する。そ
の角度を基に画像処理を行うことで歪補正を行う。
よって、プロジェクタと画像の所定の2箇所のフォーカス距離を算出し、投写対象面と
プロジェクタの傾き角度を算出することで、自動的に歪補正が行える。従来のように、投
写対象面のオフセット値としての角度データは必要がなく、また、投写対象面の対向辺を
検出する必要もなく自動で歪補正が行える。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、画像を投写対象面に拡大投写するプロ
ジェクタであって、画像を投写対象面に投写する投写部と、投写対象面に投写された画像
を撮像する撮像部と、投写対象面に投写された画像の焦点を調整するフォーカスレンズと
、フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、フォーカスレンズの駆動位置
を検出するフォーカスレンズ位置検出部と、フォーカスレンズの位置は、撮像部で撮像し
た画像に対し焦点が合う位置であるか否かを判断する判断部と、投写対象面に投写された
画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々に、判断部により焦点が合う位置で
あると判断された時の、フォーカスレンズ位置検出部で検出したフォーカスレンズの駆動
位置の情報に基づいて、画像の歪補正を行う画像処理部とを備えたことを特徴とする。
このようなプロジェクタによれば、投写対象面に投写された画像の少なくとも2箇所の
所定の部位に対して、夫々に、フォーカスレンズを駆動して撮像部により画像を撮像し、
撮像した画像のデータを解析し、焦点が合う位置であるかを判断し、焦点が合う位置であ
ると判断されると、その時のフォーカスレンズの駆動位置を検出する。その検出値に基づ
いて、例えば、検出値と対応する歪補正用テーブルなどを使用して、画像処理を行うこと
で歪補正を行う。
よって、プロジェクタと画像の所定の2箇所に対して焦点を合せた状態でのフォーカス
レンズ駆動位置を検出することで、自動的に歪補正が行える。従来のように、投写対象面
のオフセット値としての角度データは必要がなく、また、投写対象面の対向辺を検出する
必要もなく簡単で確実に歪補正ができる。このプロジェクタにより、歪補正が自動で行え
るため利便性が向上する。
また、本発明の好ましい態様によれば、プロジェクタであって、投写対象面に投写され
た画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々に、判断部により焦点が合う位置
であると判断された時の、フォーカスレンズ位置検出部で検出したフォーカスレンズの駆
動位置の情報に基づいてプロジェクタから夫々の所定の部位までのフォーカス距離を算出
する距離算出部と、算出された少なくとも2箇所のフォーカス距離に基づいて投写対象面
に対するプロジェクタの傾き角度を算出する角度算出部と、角度算出部で算出された傾き
角度に基づいて画像の歪補正を行う画像処理部とを備えたことを特徴とする。
このようなプロジェクタによれば、投写対象面に投写された画像の少なくとも2箇所の
所定の部位に対して、夫々に、フォーカスレンズを駆動して撮像部により画像を撮像し、
撮像した画像のデータを解析し、焦点が合う位置であるかを判断し、焦点が合う位置であ
ると判断されると、その時のフォーカスレンズの駆動位置を検出する。その検出値に基づ
いてプロジェクタから夫々の所定の部位までのフォーカス距離を算出し、算出した2箇所
のフォーカス距離に基づいて投写対象面に対するプロジェクタの傾き角度を算出する。そ
の角度を基に画像処理を行うことで歪補正を行う。
よって、プロジェクタと画像の所定の2箇所のフォーカス距離を算出し、投写対象面と
プロジェクタの傾き角度を算出することで、自動的に歪補正が行える。従来のように、投
写対象面のオフセット値としての角度データは必要がなく、また、投写対象面の対向辺を
検出する必要もなく歪補正ができる。このプロジェクタにより、歪補正が自動で行えるた
め利便性が向上する。
また、本発明の好ましい態様によれば、プロジェクタであって、投写対象面に投写され
た画像の所定の部位とは、投写対象面の両端部であることを特徴とする。
このようなプロジェクタによれば、両端部である、例えば、投写対象面の左右(水平)
方向の両端部や、上下(垂直)方向の両端部を所定の部位として、画像を投写し、画像の
2箇所の部位に対して夫々に焦点が合う位置でのフォーカスレンズ駆動位置を検出するこ
とで、左右方向の歪補正や上下方向の歪補正を自動的に行える。また、投写した画像の2
箇所の部位に対して焦点を合せ、フォーカス距離を算出することにより、左右方向の歪補
正や上下方向の歪補正を自動的に行うことができる。そのため、左右方向や上下方向の歪
補正が精度良く行えるプロジェクタを提供できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、プロジェクタであって、投写対象面に投写され
た画像の所定の部位とは、投写対象面の任意の2箇所と、2箇所を通る直線上に位置しな
い少なくとも1箇所とであることを特徴とする。
このようなプロジェクタによれば、投写対象面の任意の2箇所と、その2箇所を通る直
線上に位置しない少なくとも1箇所となる、少なくとも合計3箇所に夫々に焦点が合う位
置でのフォーカスレンズ駆動位置や、フォーカス距離を算出することでも歪補正を行うこ
とができる。そのため、確実に歪補正が行えるプロジェクタを提供できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、プロジェクタであって、画像の大きさを変化さ
せることが可能なズームレンズと、ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動部と、ズー
ムレンズの位置を検出するズームレンズ位置検出部とを備え、距離算出部において、フォ
ーカス距離を算出する場合、ズームレンズ位置検出部によって検出されたズームレンズの
位置の情報による補正を加えたことを特徴とする。
このようなプロジェクタによれば、ズームレンズ駆動部で駆動したズームレンズの位置
の情報を、ズームレンズ位置検出部により検出することができる。それにより、フォーカ
スレンズで所定の部位に対して焦点位置を合せても、ズームによりその焦点位置に対して
「ズレ」が発生する場合などにおいては、フォーカス距離を算出する場合にズームによる
補正分を加えることで、より正確な歪補正が行える。また、「ズレ」の発生原因の一つで
ある、レンズ設計の誤差や組立て誤差などの影響を低減できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、プロジェクタであって、画像を投写する投写レ
ンズの光軸に対して垂直方向に移動可能な投写レンズと、投写レンズを駆動する投写レン
ズ駆動部と、投写レンズの位置を検出する投写レンズ位置検出部とを備え、距離算出部に
おいて、フォーカス距離を算出する場合、投写レンズ位置検出部によって検出された投写
レンズの位置の情報による補正を加えたことを特徴とする。
このようなプロジェクタによれば、投写レンズ駆動部で駆動した投写レンズの位置の情
報を、投写レンズ位置検出部により検出することができる。それにより、投写レンズが、
光軸に対して垂直方向に移動して画像を投写する場合において、その移動量だけでは対応
がしきれずに、プロジェクタを投写対象面に対して傾けて投写を行う必要のあるときは、
投写レンズの位置検出部によって検出した投写レンズの位置情報による補正分を加えるこ
とで、正確に歪補正が行える。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の歪補正方法を用いたプロジェクタ1の概略構成図である。図1を用い
て構成および動作を説明する。
プロジェクタ1は、基本的な構成として、入力された画像信号をデジタル信号に変換す
るA/D変換部10と、液晶パネル50の仕様に合せデジタル信号を縮小や拡大処理する画
像処理部20と、液晶パネル50に表示するために画像処理されたデジタル信号を変換す
る液晶パネル駆動部30とを備えている。そして、画像を投写するための光源や光源から
の出射光を偏光変換、色分離する照明光学系40と、変調を行う液晶パネル50と、液晶
パネル50からの出射光を色合成し、その合成光を拡大投写する投写光学系60とを備え
ている。また、これらの動作のタイミングなどを含めて動作全体を制御するCPU(Cent
ral Processing Unit)70を備えている。そして、使用者がプロジェクタ1の操作を行
うためのリモコン装置85と、そのリモコン装置85からの信号を受信しCPU70に信
号を送るリモコン制御部80とを備えている。
ここで、本発明である歪補正を行うための構成として、プロジェクタ1は、投写対象面
に投写された画像を撮像する撮像部90と、撮像された画像を画像データとして記憶する
撮影画像メモリ100と、その画像データを解析する画像処理部20とを備えている。そ
して、画像の所定の部位に対して焦点調整するための投写光学系60を構成するフォーカ
スレンズ66と、そのフォーカスレンズ66を駆動するフォーカスレンズ駆動部110と
、焦点が合う位置でのフォーカスレンズ66の位置を検出するフォーカスレンズ位置検出
部120とを備えている。また、画像を投写対象面に投写する投写部は、照明光学系40
、液晶パネル50、投写光学系60とから構成される。また、フォーカスレンズ66は、
複数枚のレンズにより構成されているが、実施形態では総称してフォーカスレンズ66と
している。
そして、プロジェクタ1は、投写対象面に投写された画像を拡大・縮小するための投写
光学系60を構成するズームレンズ64と、そのズームレンズ64を駆動するズームレン
ズ駆動部130と、ズームレンズ64の位置を検出するズームレンズ位置検出部140と
を備えている。また、ズームレンズ64は、複数枚のレンズにより構成されているが、実
施形態では総称してズームレンズ64としている。
本実施形態では、撮像部90としてCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)
カメラを用いて、プロジェクタ本体の投写側前面に設置されている。また、フォーカスレ
ンズ位置検出部120として光電式のロータリーエンコーダを用いて、フォーカスレンズ
66の位置(移動距離)を検出している。フォーカスレンズ駆動部110は、DC(直流
)モータを用いてフォーカスレンズ66を駆動している。これらの制御はCPU70が行
っている。
同様に、ズームレンズ位置検出部140として光電式のロータリーエンコーダを用いて
、ズームレンズ64の位置(移動距離)を検出している。ズームレンズ駆動部130は、
DCモータを用いてズームレンズ64を駆動している。これらの制御はCPU70が行っ
ている。
図2は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。なお、図2では、投写対象面
としてのスクリーン150の左右(水平)方向の歪補正に関しての動作を示すフローチャ
ートであり、上下(垂直)方向での歪補正に関しては、例えば、右端を上端に、左端を下
端に置き換えることができる。その他は同様であるため、説明は省略する。また、図2を
用いて左右方向での動作を説明して、図3以降に詳細説明を行う。
ステップS100では、プロジェクタ1は、投写対象面としてのスクリーン150の右
端に補正を行うために必要なデータを求めるための画像(以降、フォーカス用画像という
)としてのオートフォーカスパターンを投写する。
ここで、オートフォーカスパターンは、白色または透明な画像の平面上に、CCDカメ
ラの走査方向に垂直となるように黒色の直線を複数本並べた縞パターンを用いている。そ
のため、水平方向の走査に対して光量変化の振幅や周波数成分が高くなり、画像処理部2
0において正確な解析が行われて、正確な焦点合せができるようにしている。
次に、ステップS101では、CPU70は、フォーカスレンズ駆動部110を制御す
ることでフォーカスレンズ66を駆動させながら、投写された右端のオートフォーカスパ
ターンを撮像部90にCCDカメラで取り込ませる。そして、取り込んだオートフォーカ
スパターンを撮影画像メモリ100に記憶させていく。そして、CPU70は、その画像
データに対して、画像処理部20に解析させて、波高値を検出させ、波高値の差分の積算
値を計算していく。その結果により、CPU70は、積算値が最も大きいか否かを判断し
て、積算値が最も大きくなるところを見つける。その、積算値が最も大きくなるところが
焦点の合う位置となる(詳細は後述する)。また、その動作によりオートフォーカスが実
行されたことになる。
次に、ステップS102では、距離算出部としてのCPU70は、波高値の差分の積算
値が最も大きくなったところのフォーカスレンズ66の位置の情報として、フォーカスレ
ンズ66を固定し駆動しているフォーカスリングに備わるロータリーエンコーダの値を取
得する。
次に、ステップS103では、距離算出部としてのCPU70は、取得したエンコーダ
値を用いて、所定の計算式(詳細は後述する)に基づき、プロジェクタ1と右端のオート
フォーカスパターンまでのフォーカス距離d1を算出する。
ここまでのステップにより、プロジェクタ1とオートフォーカスパターンを投写した右
端までのフォーカス距離d1(フォーカス用画像の所定の部位である1箇所目のフォーカ
ス距離d1)が求められる。
ここで、フォーカス距離とは、プロジェクタ1とプロジェクタ1から投写された画像の
所定の部位の範囲内に位置する場所までの距離をいっている。詳細には、プロジェクタ1
から投写された画像の所定の部位に対して焦点調整を行い波高値の差分の積算値が最も大
きくなる時のフォーカスレンズ66の位置情報であるエンコーダ値により算出式(詳細は
後述する)から算出される距離である。
次に、ステップS104において、プロジェクタ1は、左端にオートフォーカスパター
ンを投写する。そして、ステップS105では、ステップS101と同様の動作によりオ
ートフォーカスを実行する。
次に、ステップS106では、ステップS102と同様の動作により、距離算出部とし
てのCPU70は、フォーカスレンズ66の位置としてエンコーダ値を取得する。そして
、ステップS107では、ステップS103で算出したと同様の動作により、距離算出部
としてのCPU70は、左端までのフォーカス距離d2(フォーカス用画像の所定の部位
である2箇所目のフォーカス距離d2)を算出する。
ここまでのステップにより、フォーカス用画像の所定の部位である2箇所のフォーカス
距離(プロジェクタ1と右端のオートフォーカスパターンまでのフォーカス距離d1と、
プロジェクタ1と左端のオートフォーカスパターンまでのフォーカス距離d2)が夫々求
められる。
そして、ステップS108では、角度算出部としてのCPU70は、右端までのフォー
カス距離d1と左端までのフォーカス距離d2を用いて、所定の計算式(詳細は後述する
)に基づき、プロジェクタ1とスクリーン150との傾き角度θ(詳細は後述する)を算
出する。
次に、ステップS109では、CPU70は、画像処理部20において、投写する画像
データに対して傾き角度θに基づいて左右方向である水平方向の歪補正を実行させる。
歪補正とは、スクリーン150の傾きによって生ずる画像の歪みが少なくなるように、
歪が生じる部分を予め逆方向に歪ませた歪み画像を生成し、その外部に黒の画像を付加す
る処理である。なお、歪補正の処理は周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。例
えば、特開平11−305715号公報などに詳しく説明されている。
以上のステップにより、プロジェクタ1は水平方向の歪補正された画像をスクリーン1
50に投写することができる。
ここで、焦点が合う位置であるか否かを判断する判断部は、ステップS101とステッ
プS105における、オートフォーカスを実行するステップにおいて、CPU70が、積
算値が最も大きいか否かの判断を実行することで構成されている。
図3は、プロジェクタ1が左右のオートフォーカスパターンをスクリーン150に投写
したときの上方から見た図である。そして、図3(a)は、右側にオートフォーカスパタ
ーンを投写した図であり、図3(b)は、左側にオートフォーカスパターンを投写した図
である。
図3(a)および図3(b)を説明する。
図3(a)は、歪補正を行うためのフォーカス用画像として、右側のオートフォーカス
パターンをスクリーン150に投写した図であり、実施形態では、白色の画像平面上にオ
ートフォーカスパターンとしてCCDカメラの走査方向に垂直となるように縞パターンを
用いている。よって、白色の画像が投写光範囲で示される部分に投写され、縞パターンは
その右端のパターン表示範囲として示す部分に表示されることになる。
図3(b)は、歪補正を行うためのフォーカス用画像として、左側のオートフォーカス
パターンをスクリーン150に投写した図であり、パターン内容および投写に関しては図
3(a)と同様である。
ここで、図2のステップで説明した、プロジェクタ1と右端および左端のオートフォー
カスパターンまでのフォーカス距離を算出する所定の式について説明する。
ここで、算出するフォーカス距離をy、フォーカスレンズ66の位置としてのエンコー
ダの値をxとした場合、フォーカスレンズ位置としてのエンコーダの値x(横軸)とフォ
ーカス距離y(縦軸)の関係は図4に示すように、反比例のグラフとして近似できる。そ
のため、フォーカス距離yを算出する計算式は、式(1)で表すことができる。
y=A/(x−B) ・・・(1)
ここでA,Bは測定により求める定数である。また、図4は、エンコーダ値xを固定し
たときにフォーカスレンズ66の焦点が合うフォーカス距離yを、それぞれ数箇所実測し
、そのxとyの関係をグラフにプロットした図である。そして、その関係に基づき、計算
式として近似的に表した式が式(1)となる。
式(1)において、定数A、Bは上述した実測値に対して求まる値であり、定数Bは図4
のグラフにおける破線で示す漸近線の値となる。また、式(1)は製造工程の中で、上述し
た内容を実測することで、定数A、Bを決定して、初期的にプロジェクタ1のメモリ(図
示省略)に記憶させ、距離算出部としてのCPU70により計算が実行される。
次に、図2のステップで説明した、プロジェクタ1とスクリーン150との傾き角度θ
を算出する所定の式について図5を基に説明する。
図5は、傾き角度θを求める上で初期的に必要となる各値について説明した図である。
図5(a)は、傾き角度θを示す説明図である。傾き角度θは、プロジェクタ1の投写
する投写光の光軸(プロジェクタ光軸)と、スクリーン150に対する法線(スクリーン
法線)との成す角度をいう。また、傾き角度θは、スクリーン法線に対して図中右側方向
である場合を「−」、左側方向である場合を「+」としている。
また、図5(b)は、プロジェクタ1の水平半画角φを表す図である。ここで、プロジ
ェクタ1の水平半画角φとは、プロジェクタ1の投写光学系60から投写する投写光の水
平方向に広がる投写角度(ズームレンズ64の位置設定により変化する)に対して、その
半分の角度をいう。
また、図5(c)は、式(1)で算出した右端および左端のフォーカス距離d1、d2を
模式的に示した図である。フォーカス距離d1とは、図3(a)で説明したパターン表示
範囲内のオートフォーカスパターン(黒色の直線を複数本並べた縞パターン)に対して、
画像処理部20およびCPU70により横方向の波高値の差分の積算値が最も大きくなる
時のフォーカスレンズ66の位置情報であるエンコーダ値により算出式(1)から算出した
距離である。フォーカス距離d2に関しても同様である。よって、フォーカス距離とは、
プロジェクタ1とスクリーン150に投写されたオートフォーカスパターンの表示範囲内
(所定の部位)のどこかに位置する点までの距離となる。オートフォーカスパターンであ
る黒色の直線の幅を狭くして、しかも、投写画面の白色とコントラストが大きくなるよう
に設定することで、より厳密なフォーカス距離を測定することができる。
以上の説明を基に、算出する傾き角度をθ、プロジェクタ水平半画角をφ、右端のオー
トフォーカスパターンまでのフォーカス距離をd1、左端のオートフォーカスパターンま
でのフォーカス距離をd2とした場合、フォーカス距離d1、d2から傾き角度θを算出
する式は、式(2)で表すことができる。
θ=Arc tan((1/tanφ)×((d1−d2)/(d1+d2))) ・・・(2)
また、式(2)は、初期的にプロジェクタ1のメモリに記憶させ、角度算出部としてのC
PU70により計算が実行される。
また、フォーカス位置は、ズームレンズ64の移動によりズーム比が変わっても「ズレ
」が発生しないことが理想的であるが、実際には少し「ズレ」が発生する。ここで、「ズ
レ」とは、ズーム比に対するエンコーダ値xとフォーカス距離yの関係の「ズレ」をいう
。そして、特に、ズーム比が大きくなると「ズレ」も大きくなる。そこで、フォーカス距
離の算出式(1)に、「ズレ」に対応した補正を加えることで、より正確な傾き角度θが求
められる。
図6は、図4のグラフに対して、ズームレンズ64を移動させた場合のエンコーダ値x
とフォーカス距離yの関係を示したグラフである。そして、図6は、ズームレンズ64を
移動した場合、漸近線で表されるBが左右に移動(図中「B0Z+B1」で示す幅)するこ
とを模式的に表した図である。この場合に、グラフの傾きは殆ど変わらない。この関係か
ら、補正値を加味した場合のフォーカス距離yを算出する計算式は式(3)で表される。
y=A/(x−B0Z−B1) ・・・(3)
ここで、Zは、ズームレンズ64の位置を表すエンコーダ値である。また、B0,1
、x,y,Zの測定によって決まる定数である。
また、ズームレンズ64の位置を検出するためには、フォーカスレンズ66の駆動位置
検出を行う構成と同様に、ズームレンズ64を固定する箇所にエンコーダを備え、ズーム
レンズ64を駆動するズームレンズ駆動部130と、ズームレンズ64の位置を検出する
ズームレンズ位置検出部140とを備えることによりZを検出する。
この場合、図2におけるステップS102、S106において、フォーカスレンズ位置
のエンコーダ値xとズームレンズ位置のエンコーダ値Zを取得して、ステップS103、
S107において、式(3)を用いてフォーカス距離d1、d2を算出することになる。
また、式(3)は、初期的にプロジェクタ1のメモリに記憶させ、距離算出部としてのC
PU70により計算が実行される。
上述した、フォーカス距離算出式(1)、(3)および角度算出式(2)を用いることで、ス
クリーン150の右方向端部に投写されたオートフォーカスパターンにより、右側までの
フォーカス距離d1を算出し、次に、スクリーン150の左方向端部に投写されたオート
フォーカスパターンにより、左側までのフォーカス距離d2を算出する。そして、算出し
たフォーカス距離d1、d2を基にスクリーン150とプロジェクタ1との傾き角度θを
算出することで、左右(水平)方向の歪補正が行える。
同様にして、スクリーン150の上下(垂直)方向のフォーカス距離をそれぞれ算出し
、算出したフォーカス距離を基に、上下(垂直)方向の傾き角度を算出することで上下(
垂直)方向の歪補正が行える。
このようにして、左右(水平)方向および上下(垂直)方向の歪補正を行い、スクリー
ン150には歪のない正常な画像を投写することができる。
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の歪補正方法によれば、プロジェクタ1とフォーカス用画像の所定の
2箇所の部位に対して、夫々に、フォーカスレンズ66を駆動して、CCDカメラにより
フォーカス用画像を撮像し、撮像した画像のデータを画像処理部20で解析する。そして
、焦点が合う位置であるか(積算値が最大になるか)を判断し、焦点が合う位置(積算値
が最大)であると判断された時の、フォーカスレンズ66の駆動位置を検出する。その位
置に基づいてプロジェクタ1と焦点を合せた部位のフォーカス距離を式(1)により算出し
、算出したフォーカス距離に基づいてスクリーン150とプロジェクタ1の傾き角度θを
式(2)により算出することで、自動的に歪補正が行える。そのため、従来のように、スク
リーン150のオフセット値としての角度データは必要がなく、また、スクリーン150
の対向辺を検出する必要もなく簡単で確実に自動で歪補正が行える。
(2)本実施形態の歪補正方法を、スクリーン150に対して左右(水平)方向に適用
することで、左右方向の歪補正が行える。
特に、スクリーン150が上下方向で傾いており、垂直でない場合などにおいて、本実
施形態の歪補正方法を用いると、スクリーン150に対してプロジェクタ1の上下方向の
傾き角度θを算出できる。よって、本実施形態の歪補正方法は、スクリーン150を垂直
に設置できない環境での上下方向の歪補正に対して大変効果がある。
(3)本実施形態の歪補正方法によれば、距離算出部としてのCPU70において、ス
クリーン150に投写されたフォーカス用画像の所定の部位に対してフォーカス距離を算
出する場合、フォーカス距離算出の計算式にズームによる補正を加えた。そのため、ズー
ムにより焦点位置に「ズレ」が発生する場合などにおいても正確な歪補正が行える。
(4)本実施形態の歪補正方法によれば、レンズ設計・製造の誤差による光学特性への
影響や、組立て工程でのレンズの取付け精度誤差などの影響を低減できるため、投写光学
系60を構成するレンズの設計や製造のし易さ、および、その組立てのし易さに対して効
果がある。また、傾き角度が広角でも測定可能となるため、プロジェクタ1の設置場所の
自由度が広がる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改
良など加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)本実施形態では、フォーカス用画像の所定の部位に対してスクリーン150
の両端部である2箇所のフォーカス距離を算出し、傾き角度を算出して歪補正を行ってい
る。しかし、これに限らず、フォーカス距離を算出するための基のデータとなる所定の部
位の少なくとも2箇所にフォーカスレンズ66の焦点調整を行った時の、2箇所のエンコ
ーダ値のみを用いて、歪補正を行うことができる。
この場合のプロジェクタ1の動作を図2を用いて概略説明する。
図2に示したフローチャートの中で、ステップS100からステップS102までは本
実施形態と同様にして右端に投写したオートフォーカスパターンに対してオートフォーカ
スを実行し、焦点が合ったときのフォーカスレンズの駆動位置の右端でのエンコーダ値(
x1とする)を取得する。
次に、本実施形態と同様にしてステップS104からステップS106までを実行する
ことで、本実施形態と同様にして、左端でのエンコーダ値(x2とする)を取得する。
次に、ステップS109に移行する。ステップS109では、CPU70は、取得した
左右端のエンコーダ値の比((x1−B)/(x2−B))を算出する。そして、CPU
70は、メモリ(図示省略)に記憶されている、エンコーダ値の比と歪補正量との関係を
示すテーブルを読込むことで、取得した左右端のエンコーダ値の比と比較し、対応する歪
補正量を決定する。そして、CPU70は、画像処理部20に、決定した歪補正量に対応
した信号を出力する。そして、画像処理部20では、その信号に基づいて、投写する画像
データに対して歪補正を実行する。
以上の動作により、2箇所のエンコーダ値のみで歪補正を行うことができる。
これにより、歪補正に要する時間をより短縮できる。
(変形例2)変形例1では、歪補正を行う場合、所定の部位の少なくとも2箇所にフォー
カスレンズ66の焦点調整を行った時の、2箇所のエンコーダ値xのみを用いて行ってい
る。しかし、これに限らず、2箇所のエンコーダ値に基づき算出した2箇所のフォーカス
距離のみで歪補正を行うことができる。
この場合のプロジェクタ1の動作を図2を用いて概略説明する。
図2に示したフローチャートの中で、ステップS100からステップS107までは本
実施形態と同様にして右端に投写したオートフォーカスパターンに対してオートフォーカ
スを実行し、焦点が合ったときのフォーカスレンズの駆動位置の右端でのエンコーダ値を
取得する。そして、取得したエンコーダ値を式(1)または式(3)に基づき右端までのフォ
ーカス距離d1を算出する。同様にして左端までのフォーカス距離d2を算出する。
次に、ステップS109に移行する。ステップS109では、CPU70は、取得した
左右端までのフォーカス距離の比(d1/d2)を算出する。そして、CPU70は、メ
モリ(図示省略)に記憶されている、フォーカス距離の比と歪補正量との関係を示すテー
ブルを読込むことで、取得したフォーカス距離の比と比較し、対応する歪補正量を決定す
る。そして、CPU70は、画像処理部20に、決定した歪補正量に対応した信号を出力
する。そして、画像処理部20では、その信号に基づいて、投写する画像データに対して
歪補正を実行する。
以上の動作により、2箇所のフォーカス距離のみで歪補正を行うことができる。
これにより、歪補正に要する時間をより短縮できる。
(変形例3)投写レンズが、光軸に対して垂直方向に移動して画像を投写することが可能
なプロジェクタ1において、その移動量だけでは希望する投写位置に投写できない場合に
、プロジェクタ1をスクリーン150に対して傾けて投写を行う必要性が生じる。そのよ
うなときに、本実施形態の歪補正方法を用いることができる。
この場合、画像を投写する投写レンズと、投写レンズを駆動する投写レンズ駆動部と、
投写レンズの位置を検出する投写レンズ位置検出部とをプロジェクタ1に備えることで可
能となる。そして、投写レンズの位置検出部としてロータリーエンコーダなどを用いて、
投写レンズ駆動部を構成する回転つまみなどにロータリーエンコーダなどを設置し、回転
つまみの回転量を投写レンズ位置として検出する。
そのようにして検出された投写レンズの位置情報を基に、フォーカス距離を算出する場
合、投写レンズの位置情報による補正分を加えることで、正確に歪補正が行える。
また、この場合も、変形例1で述べたように、フォーカスレンズ66の焦点調整を行っ
た時の、所定の2箇所の部位のエンコーダ値と、投写レンズの位置情報とを用いて歪補正
を行うこともできる。その場合は、CPU70は、メモリ(図示省略)に記憶されている
、フォーカスレンズ66の焦点調整を行った時の、所定の2箇所の部位のエンコーダ値の
比と、投写レンズの位置情報とによる歪補正量との関係を示すテーブルを読込むことで、
投写レンズの位置情報をエンコーダ値の比に加えた場合の歪補正量を決定することができ
る。そして、CPU70は、画像処理部20に、決定した歪補正量に対応した信号を出力
する。そして、画像処理部20では、その信号に基づいて、投写する画像データに対して
歪補正を実行する。
以上の動作により、投写レンズの位置情報を加えた歪補正を行うことができる。
また、別の補正方法として、検出された投写レンズの位置情報と、投写レンズの位置を
考慮せずに求めた歪補正量に対して、検出された投写レンズの位置情報を加えて、歪補正
を行うこともできる。その場合は、CPU70は、メモリ(図示省略)に記憶されている
、投写レンズの位置を考慮せずに求めた歪補正量に投写レンズの位置情報を加えた場合の
実際の歪補正量との関係を示すテーブルを読込むことで、求めた歪補正量に検出された投
写レンズの位置情報を加えた場合の実際の歪補正量を決定することができる。そして、C
PU70は、画像処理部20に、決定した実際の歪補正量に対応した信号を出力する。そ
して、画像処理部20では、その信号に基づいて、投写する画像データに対して歪補正を
実行する。
以上の動作により、投写レンズの位置情報を加えた歪補正を行うことができる。
(変形例4)本実施形態では、フォーカス距離を求める場合、パターン表示範囲内のオー
トフォーカスパターンとして、黒色の直線を複数本並べた縞パターンを用いている。そし
て、撮像部90でオートフォーカスパターンを含むフォーカス用画像を撮像し、画像処理
部20およびCPU70などにより走査方向の波高値の差分の積算が最も大きくなるよう
にフォーカスレンズ66の位置を調整し、そのときのエンコーダ値によりフォーカス距離
を算出している。しかし、これに限らず、オートフォーカスパターンとして黒色の直線が
1本だけのパターンを用いても良い。この場合、撮像部90でオートフォーカスパターン
を含むフォーカス用画像を撮像し、画像処理部20およびCPU70などにより波高値が
最も高くなるようにフォーカスレンズの駆動位置を調整することで焦点の調整を行い、そ
のときのエンコーダ値によりフォーカス距離を算出することができる。
(変形例5)本実施形態では、フォーカス用画像の所定の部位に対してスクリーン150
の両端部である2箇所のフォーカス距離を算出し、傾き角度を算出して歪補正を行ってい
る。しかし、これに限らず、例えば、スクリーン150に投写されたフォーカス用画像の
任意の2箇所と、その2箇所を通る直線上に位置しない1箇所の少なくとも3箇所のフォ
ーカス距離を算出して歪補正を行っても良い。この場合、3箇所の部位とフォーカス距離
に対して、水平方向および垂直方向に対する傾き角度を算出することで歪補正を行うこと
ができる。
(変形例6)本実施形態では、フォーカス用画像にオートフォーカスパターンとして、黒
色の直線を複数本並べた縞パターンを用いている。しかし、これに限らず、通常の画像デ
ータをフォーカス用画像として用いることができる。この場合、画像処理部20で波高値
を検出する部位を初期的に決めておく必要があるが、通常の画像データで良いため、プロ
ジェクタ1の使用者は、自分の必要とする画像データを投写すると自動で歪補正を行うた
め、違和感なくスムーズに説明に入ることができる。
(変形例7)本実施形態では、フォーカスレンズ66の駆動位置の値を求めるために、フ
ォーカスリングに備えたロータリーエンコーダを用いている。しかし、これに限らず、リ
ニアエンコーダや、可変抵抗をエンコーダとして用いても良い。ここで、可変抵抗を用い
る場合には、抵抗による電圧値をアナログデジタル変換し用いることになる。
これにより、エンコーダの種類を選択することができるため、設計の自由度が拡大する
(変形例8)本実施形態では、所定の部位に焦点調整を行ったときのフォーカスレンズ6
6の駆動位置としてエンコーダ値を用いている。しかし、これに限らず、ステッピングモ
ータを用いて、そのステッピングモータのパルス数を用いても良い。
この場合、フォーカスレンズ66を駆動するフォーカスレンズ駆動部110において、
本実施形態で備えられているDCモータを、ステッピングモータに変更することで、フォ
ーカスレンズ66の駆動位置としてパルス数を利用することができる。また、このとき、
ステッピングモータをコントロールするコントロール回路などは必要となる。
これにより、通常のDCモータでフォーカスレンズ66を駆動するのに比べて、ステッ
ピングモータでフォーカスレンズを駆動する方がより正確で精度良く駆動できるため、よ
り正確な歪補正を行うことができる。
(変形例9)本実施形態では、撮像部90としてCCDカメラを用いてスクリーン150
に投写されたフォーカス用画像を撮像している。しかし、CCDカメラを他の機能を実現
するための構成として共通に利用することもできる。例えば、各色(赤、緑、青など)を
投写対象面に投写して、投写対象面の持つ色に対する本来の色との差を検出し、逆補正し
て投写するような投写対象面に対する色補正機能などのために用いるCCDカメラとして
共通に使用できる。そのため、プロジェクタ1の構成も簡単になる。また、費用が低減で
きる効果がある。
(変形例10)本実施形態では、フォーカス距離を求める場合、オートフォーカスパター
ンの画面を右と左で切替えて投写して求めている。しかし、これに限らず、オートフォー
カスパターンの画面を切替えなしに、一つの画面でオートフォーカスパターンを投写して
、異なる位置の焦点の合うそれぞれのエンコーダ値xを取得しても良い。
これにより、歪補正に要する時間を短縮できる。
(変形例11)本実施形態では、フォーカス距離を求める部位を左右または上下の2箇所
用いている。しかし、これに限らず、フォーカス距離を求める位置は2箇所以上で適宜設
定しても良い。その場合、フォーカス用画像の四隅、三隅、下二隅と上端中央またはこの
逆、および、右二隅と左端中央またはこの逆などの箇所を用いることができる。
(変形例12)本実施形態では、左右方向および上下方向に本発明の歪補正方法を用いて
いる。しかし、これに限らず、上下方向は重力センサを用いて、左右方向のみに本発明の
歪補正方法を用いても良い。これにより、歪補正に要する時間を短縮できる。
(変形例13)本実施形態では、撮像部90としてCCDカメラを用いているが、これに
限らず、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの他のイメージセ
ンサーを用いてもよい。これにより、撮像部90として使用するセンサを選択する自由度
が拡大する。
(変形例14)本実施形態のプロジェクタ1では、液晶パネル50を用いているが、これ
に限らず、画像信号に基づいて画像を形成し、その形成した画像に応じて変調した光を射
出する種々の装置を利用することができる。例えば、DMD(登録商標)(Digital Microm
irror Device)を用いても良いし、CRT(Cathode-Ray Tube)やLCOS(Liquid Cry
stal On Silicon)などを用いても良い。
本発明の一実施形態のプロジェクタに係る概略構成図。 プロジェクタに係る動作を示すフローチャート。 オートフォーカスパターンをスクリーンに投写したときの上方から見た平面図。 エンコーダ値とフォーカス距離の関係を表すグラフ。 傾き角度を求める上で初期的に必要となる各値について説明した図。 ズームレンズを移動させた場合のエンコーダ値とフォーカス距離の関係を表すグラフ。
符号の説明
1…プロジェクタ、10…A/D変換部、20…画像処理部、30…液晶パネル駆動部、
40…投写部を構成する照明光学系、50…投写部を構成する液晶パネル、60…投写部
を構成する投写光学系、64…ズームレンズ、66…フォーカスレンズ、70…プロジェ
クタ全体の制御部、判断部、距離算出部および角度算出部としてのCPU、80…リモコ
ン制御部、85…リモコン装置、90…撮像部、100…撮影画像メモリ、110…フォ
ーカスレンズ駆動部、120…フォーカスレンズ位置検出部、130…ズームレンズ駆動
部、140…ズームレンズ位置検出部、150…投写対象面としてのスクリーン。

Claims (8)

  1. 画像を投写対象面に拡大投写するプロジェクタの歪補正方法であって、
    前記画像を前記投写対象面に投写する投写工程と、
    前記投写対象面に投写された前記画像を撮像する撮像工程と、
    前記投写対象面に前記画像が投写された状態でフォーカスレンズを駆動するフォーカス
    レンズ駆動工程と、
    前記フォーカスレンズの駆動位置を検出するフォーカスレンズ位置検出工程と、
    前記フォーカスレンズの位置は、前記撮像工程で撮像した前記画像に対し焦点が合う位
    置であるか否かを判断する判断工程と、
    前記投写対象面に投写された前記画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々
    に、前記判断工程により焦点が合う位置であると判断された時の、前記フォーカスレンズ
    位置検出工程で検出した前記フォーカスレンズの駆動位置の情報に基づいて、前記画像の
    歪補正を行う画像処理工程とを備えたことを特徴とする歪補正方法。
  2. 請求項1に記載の歪補正方法であって、
    前記投写対象面に投写された前記画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々
    に、前記判断工程により焦点が合う位置であると判断された時の、前記フォーカスレンズ
    位置検出工程で検出した前記フォーカスレンズの駆動位置の情報に基づいて前記プロジェ
    クタから夫々の前記所定の部位までのフォーカス距離を算出する距離算出工程と、
    算出された少なくとも2箇所の前記フォーカス距離に基づいて前記投写対象面に対する
    前記プロジェクタの傾き角度を算出する角度算出工程と、
    前記角度算出工程で算出された前記傾き角度に基づいて前記画像の歪補正を行う画像処
    理工程とを備えたことを特徴とする歪補正方法。
  3. 画像を投写対象面に拡大投写するプロジェクタであって、
    前記画像を前記投写対象面に投写する投写部と、
    前記投写対象面に投写された前記画像を撮像する撮像部と、
    前記投写対象面に投写された前記画像の焦点を調整するフォーカスレンズと、
    前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、
    前記フォーカスレンズの駆動位置を検出するフォーカスレンズ位置検出部と、
    前記フォーカスレンズの位置は、前記撮像部で撮像した前記画像に対し焦点が合う位置
    であるか否かを判断する判断部と、
    前記投写対象面に投写された前記画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々
    に、前記判断部により焦点が合う位置であると判断された時の、前記フォーカスレンズ位
    置検出部で検出した前記フォーカスレンズの駆動位置の情報に基づいて、前記画像の歪補
    正を行う画像処理部とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
  4. 請求項3に記載のプロジェクタであって、
    前記投写対象面に投写された前記画像の少なくとも2箇所の所定の部位に対して、夫々
    に、前記判断部により焦点が合う位置であると判断された時の、前記フォーカスレンズ位
    置検出部で検出した前記フォーカスレンズの駆動位置の情報に基づいて前記プロジェクタ
    から夫々の前記所定の部位までのフォーカス距離を算出する距離算出部と、
    算出された少なくとも2箇所の前記フォーカス距離に基づいて前記投写対象面に対する
    前記プロジェクタの傾き角度を算出する角度算出部と、
    前記角度算出部で算出された前記傾き角度に基づいて前記画像の歪補正を行う画像処理
    部とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
  5. 請求項3または請求項4に記載のプロジェクタであって、
    前記投写対象面に投写された前記画像の所定の部位とは、前記投写対象面の両端部であ
    ることを特徴とするプロジェクタ。
  6. 請求項3または請求項4に記載のプロジェクタであって、
    前記投写対象面に投写された前記画像の所定の部位とは、前記投写対象面の任意の2箇
    所と、当該2箇所を通る直線上に位置しない少なくとも1箇所とであることを特徴とする
    プロジェクタ。
  7. 請求項4に記載のプロジェクタであって、
    前記画像の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
    前記ズームレンズを駆動するズームレンズ駆動部と、
    前記ズームレンズの位置を検出するズームレンズ位置検出部とを備え、
    前記距離算出部において、前記フォーカス距離を算出する場合、前記ズームレンズ位置
    検出部によって検出された前記ズームレンズの位置の情報による補正を加えたことを特徴
    とするプロジェクタ。
  8. 請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載のプロジェクタであって、
    画像を投写する投写レンズの光軸に対して垂直方向に移動可能な前記投写レンズと、
    前記投写レンズを駆動する投写レンズ駆動部と、
    前記投写レンズの位置を検出する投写レンズ位置検出部とを備え、
    前記距離算出部において、前記フォーカス距離を算出する場合、前記投写レンズ位置検
    出部によって検出された前記投写レンズの位置の情報による補正を加えたことを特徴とす
    るプロジェクタ。
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