JP2010010926A

JP2010010926A - 映像投射装置および映像投射装置の制御方法

Info

Publication number: JP2010010926A
Application number: JP2008166162A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kobayashi; 大祐小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US20090322968A1

Abstract

【課題】歪み補正およびぶれ補正を行った際に映像がフレームアウトすることを抑制する映像投射装置を提供する。
【解決手段】入力された映像信号を信号処理する信号処理手段１０３と、信号処理手段１０３から出力された信号を表示する表示手段１０４と、表示手段１０４に表示された映像を投射面２０７に向けて出射する光学ユニット１０７と、投射面２０７に対する光学ユニット１０７から出射される光の光軸２０４の傾き、および、光軸２０４の振動を検出する検出手段１０６と、を備え、信号処理手段１０３は、光軸２０４と投射面２０７とが略直交しない場合に生じる歪みを補正する歪み補正手段１０３Ａと、検出手段１０６によって光軸２０４の振動が検出された場合に映像のぶれを補正するぶれ補正手段１０３Ｂと、を備え、歪み補正手段１０３Ａは、歪み補正後の映像の周囲にブランクエリアＢＡが設けられるように映像の位置および大きさを補正する手段を有する映像投射装置。
【選択図】図１

Description

本発明は映像投射装置および映像投射装置の制御方法に関し、特に、歪み補正機能を有する映像投射装置および映像投射装置の制御方法に関する。

映像投射装置は、入力された映像信号をＡ／Ｄ変換等するフロントエンド、フロントエンドから出力された信号に対して所定の信号処理する信号処理部、信号処理部から供給された映像信号を表示画面に表示させる表示部、光源やプリズムおよび光学レンズで構成され表示部に表示された映像を投射面に投射させる投射光学ユニットを有している。

上記のような映像投射装置が、机等に置かれたり、天井から吊るしたりして使用されるとき、映像投射装置の投射光学ユニットから投射される映像の光軸が投射面ではない場合には、投射面に映像が歪んで表示される。

また、映像投射中に、映像投射装置が置かれた机の近くを人が通ったり、机上でメモを取ったりすることによって、映像投射装置が振動し、映像がぶれて見づらくなることがあった。

従来、手持ち可能な映像投射装置において、手ぶれ補正が可能な映像投射装置が提案されている（特許文献１参照）。
ＷＯ０５／０８３５０７号公報

しかし、上記の手持ち可能な映像投射装置は、手ぶれ補正光学系であるレンズを移動させて手ぶれ補正を行っている。ここで、例えば、図５に示すように、台形歪補正を画面の底辺を基準として行った状態で、手ぶれ補正を実施すると振動量や振動の方向によっては映像がフレームアウトし、映像の一部が表示されない場合があった。

本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、歪み補正およびぶれ補正を行った際に映像がフレームアウトすることを抑制する映像投射装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に係る映像投射装置は、入力された映像信号を信号処理する信号処理手段と、前記信号処理手段から出力された信号を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された映像を投射面に向けて出射する光学ユニットと、前記投射面に対する、前記光学ユニットから出射される光の光軸の傾き、および、前記光軸の振動を検出する検出手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記光軸と前記投射面とが略直交しない場合に生じる歪みを補正する歪み補正手段と、前記検出手段によって前記光軸の振動が検出された場合に映像のぶれを補正するぶれ補正手段と、を備え、前記歪み補正手段は、歪み補正後の映像の周囲にブランクエリアが設けられるように前記映像の位置および大きさを補正する手段を有する。

本発明の第２態様に係る映像投射装置の制御方法は、投射面に対する、光学ユニットから出射される光の光軸の傾き、および、前記光軸の振動を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおける検出結果から、前記光軸と前記投射面とが略直交しない場合に生じる歪みを補正する歪み補正ステップと、前記検出ステップにおいて前記光軸の振動が検出された場合に映像のぶれを補正するぶれ補正ステップと、を備え、前記歪み補正ステップは、歪み補正後の映像の周囲にブランクエリアができるように映像の位置および大きさを補正するステップを有する。

本発明によれば、歪み補正およびぶれ補正を行った際に映像がフレームアウトすることを抑制する映像投射装置を提供することができる。

以下に、本発明の一実施形態に係る映像投射装置および映像投射装置の制御方法について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る映像投射装置２０１は、外部のコンピュータ等から映像信号が入力される映像入力端子１０１と、映像入力端子１０１から入力されたアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換するとともに、ＴＭＤＳ（Transition Minimized Differential Signaling）方式で入力されるＤＶＩ（Digital Visual Interface）やＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）からの映像信号をデコード処理するフロントエンド部１０２と、を有している。

さらに、映像投射装置２０１は、ＰＷＭ波出力手段としての加速度センサ１０５と、加速度センサから出力された信号から、投射面に対する、映像投射装置２０１から出射される光の光軸の傾き、および、この光軸の振動を検出する検出手段としての傾き・振動検出部１０６とを有している。本実施形態に係る映像投射装置２０１では、加速度センサ１０５は、後に説明するように、映像投射装置２０１の光軸２０４の傾きおよび光軸２０４の振動に応じたデューティ比（パルス幅／パルス周期）のＰＷＭ波を出力する。

映像投射装置２０１は、フロントエンド部１０２および傾き・振動検出部１０６の出力信号が供給される信号処理部１０３を有している。信号処理部１０３は、フロントエンド部１０２から供給されたデジタル映像信号を、画像表示部１０４で表示可能に処理して出力する。

信号処理部１０３は、傾き・振動検出部１０６からの出力信号に対応して、フロントエンド部１０２から供給されたデジタル映像信号の歪み補正を行う歪み補正部１０３Ａ、ぶれ補正を行うぶれ補正部１０３Ｂ、およびぶれ補正を行うか否かを切り替える切替部１０３Ｃを有している。例えば図３示すように台形歪が生じた場合、信号処理部１０３の歪み補正部は、歪みが少ない部分である映像の下部（台形の底辺Ｅ１）を基準として映像全体を補正する。

画像表示部１０４は、信号処理部１０３から供給された映像信号を表示画面ＤＹＰに表示させる液晶表示パネルである。投射光学ユニット１０７は光源やプリズムおよび光学レンズで構成され画像表示部１０４に表示された映像を投射面２０７に投射させる。

図２は、上記の映像投射装置２０１の使用例をイメージした図である。映像投射装置２０１をテーブル２０３の上に設置し、天井２０６に吊られたスクリーン２０７（投射面）に投射する。

このとき、映像投射装置２０１のスタンド２０２で、映像投射装置２０１の光軸２０４がスクリーン２０７の中央位置となるように調整すると、光軸２０４とスクリーン２０７との成す角θが直交しない。したがって、例えば映像投射装置２０１から出力された略矩形状の映像は、投射角θが略直交ではないことにより投射映像２０８が台形に歪む。

この台形状に歪んだ投射映像２０８を、略矩形状のオリジナル画像のアスペクトサイズに補正した場合のイメージを図３に示す。図３の（Ａ）は台形歪補正前の投射映像で、図３の（Ｂ）は図３の（Ａ）を光学歪が小さい台形の底辺Ｅ１を基準に、オリジナル画像と同じアスペクト比となるように歪補正した図である。

ここで、信号処理部１０３の歪み補正部１０３Ａは、歪み補正後の投射映像の周囲にブランクエリアＢＡが設けられるように、映像の位置および大きさを補正する。例えば図４（Ａ）に示すように、液晶表示パネル１０４の表示画面ＤＹＰに略矩形状の映像が表示されている場合、図４（Ｂ）に示すように、映像の歪みが小さい部分を基準として歪み補正を行う。

歪み補正部１０３Ａは、上記の歪み補正後の映像について、図４（Ｃ）に示すように、映像の周囲にブランクエリアＢＡが設けられるように、映像の位置および大きさを補正する。図４に示すブランクエリアＢＡは、例えば、黒又は白等のベタ表示としてもよく、映像の背景となる画像を表示させるようにしてもよい。

具体的には、歪み補正部１０３Ａは、液晶表示パネル１０４の表示画面ＤＹＰの重心部ＣＯＧと、歪み補正後の投射映像の重心とが重なるように投射映像の位置を補正する。ここで、液晶表示パネル１０４の重心部とは、液晶表示パネルの表示画面ＤＹＰの重心点とその重心点を囲む複数画素の領域とからなる。この重心部は、重心点および重心点を囲む４画素からなる領域であることが望ましい。

さらに、このブランクエリアＢＡの大きさは、長手方向の幅Ｌ１が２画素以上となることが望ましい。同様に、ブランクエリアの長手方向に略直交する方向の幅Ｌ２が、画素の２ライン以上となることが望ましい。

このとき、ブランクエリアＢＡの大きさが望ましい範囲となっていない場合には、信号処理部１０３は、投射映像を縮小し、適切な大きさのブランクエリアＢＡを設けることが可能である。

なお、例えばユーザがブランクエリアＢＡを適切な大きさとすることよりも画質を重視する場合には、信号処理部１０３が投射映像を縮小せずに、投射映像の位置のみを調整するように設定することも可能である。

図５は映像投射装置２０１の傾き角による加速度センサ１０５の出力波形と、振動が発生した場合の加速度センサ１０５の出力波形とを示した図である。映像投射装置２０１の傾き角および振動は、例えば、図５に示すように加速度センサ１０５の出力信号波形が変化することによって検出される。

本実施形態に係る映像投射装置２０１の加速度センサ１０５は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）波を出力する。本実施形態では、映像投射装置２０１の傾き角α、βが０（ゼロ）の場合、加速度センサ１０５の出力波形のデューティ比は５０／５０となる。映像投射装置２０１の傾き角α、βの大きさが変化すると、その変化応じて加速度センサ１０５の出力波形のデューティ比は変化する。

傾き・振動検出部１０６は、加速度センサ１０５から出力されるＰＷＭ波のデューティ比によって、映像投射装置２０１の傾き角を検出する。図５に示す場合では、例えば、映像投射装置２０１の傾き角がαである場合、映像投射装置２０１が振動していない状態では、加速度センサ１０５から出力されるＰＷＭ波のデューティ比は約７０／３０である。

したがって、加速度センサ１０５から出力されるＰＷＭ波のデューティ比が約７０／３０であるときには、傾き・振動検出部１０６は、映像投射装置２０１の傾き角がαであることを検出する。

また、例えば、映像投射装置２０１の傾き角がβである場合、映像投射装置２０１が振動していない状態では、加速度センサ１０５から出力されるＰＷＭ波のデューティ比は約３０／７０である。

したがって、加速度センサ１０５から出力されるＰＷＭ波のデューティ比が約３０／７０であるときには、傾き・振動検出部１０６は、映像投射装置２０１の傾き角がβであることを検出する。

このときに、映像投射装置２０１が振動すると、映像投射装置２０１から出射される光の光軸２０４も振動し、加速度センサ１０５から出力されるＰＷＭ波は、振動発生前のＰＷＭ波のデューティ比を基準として、デューティ比が細かく振れるように変化する。このようにＰＷＭ波のデューティ比が細かく振れるように変化している場合には、傾き・振動検出部１０６は、映像投射装置２０１の光軸２０４の振動を検出する。

信号処理部１０３は、傾き・振動検出部１０６で検出された傾き角に応じて、投射映像の歪み補正を行う。例えば、傾き角が大きくなるほど、映像投射装置２０１の傾き方向側に投射される映像の歪みが大きくなるため、歪み補正部１０３Ａは、光軸２０４傾き角の大きさに応じて、その歪み補正量を調整する。

さらに、振動発生時には、振動発生前のＰＷＭ波のデューティ比を基準に、そのデューティ比が前後するため、信号処理部１０３の振動補正部１０３Ｂは、このデューティ比の変動量に応じて、同期信号の幅や入力映像信号に対する同期信号の位相を変えることで投射映像を移動させて投射映像のぶれ補正をする。

なお、本実施形態に係る映像投射装置の信号処理部１０３は、ぶれ補正を行うモードと、ぶれ補正を行わないモードとを切替可能である切替部１０３Ｃを有している。信号処理部１０３は、信号処理部１０３が振動発生時は常にぶれ補正を行うように構成できることは言うまでもない。

上記の映像投射装置２０１で投射映像の補正を行う際には、図８に示すように、傾き・振動検出部１０６は、加速度センサ１０５の出力信号から、映像投射装置２０１から出射される光の光軸２０４と、投射面２０７との角度を検出する（ステップＳＴ１）。

信号処理部１０３は、傾き・振動検出部１０６の検出結果に基づいて、図４（Ｂ）に示すように投射映像の歪み補正を行う（ステップＳＴ２）。このとき、信号処理部１０３は、最も歪みの少ない部分を基準として、現画像とアスペクト比が同じになるように投射映像の歪みを補正する。

次に、信号処理部１０３は、投射映像の周囲に所定の大きさのブランクエリアＢＡが設けられるように、歪み補正後の投射映像の位置および大きさを調整する（ステップＳＴ３）。

この状態で、信号処理部１０３が映像投射装置２０１の振動を検出すると（ステップＳＴ４）、信号処理部１０３は、検出された振動の大きさおよび振動方向に応じて投射映像のぶれ補正を行う（ステップＳＴ５）。

ここで、例えば、図６に示すように、歪み補正前の映像Ｂｆを歪み補正をし、補正後の映像Ａｆについてぶれ補正をする場合、すなわち、図６（Ａ）に示すように、投射映像を歪みの少ない投射映像の下部（底辺Ｅ１）を基準として歪み補正を行ったときに、垂直（上下）方向Ｄ１に振動が発生した場合について以下に検討する。

図６（Ａ）と図６（Ｄ）とは、ぶれ補正をしない（ニュートラルポジション）状態で、図６（Ｂ）は上側、図６（Ｃ）は下側に映像投射装置２０１の光軸２０４が振動したことを傾き・振動検出部１０６が検出し、信号処理部１０３が、検出された振動量と振動方向に応じて投射させる画像の位置を補正したときのイメージ図である。

投射映像の底辺Ｅ１を基準として歪み補正を行った場合に、映像投射装置２０１が上側に振動し、その振動方向に対応するぶれ補正をするために投射映像を下側に移動させた場合、図６（Ｂ）に示すように、投射映像の一部が、液晶表示パネル１０４の表示画面からフレームアウトしてしまう。

そのため、図６（Ｂ）に示すように、例えば“Ｅ”という文字を表示する映像を投射した場合に、映像投射装置２０１の光軸２０４が上側に振動したことが検出されると、ぶれ補正を行うことにより、映像の一部が表示されず、“Ｆ”と表示されていると誤って視認される場合があった。

これに対し、図７に示すように、歪み補正後の映像Ａｆの周囲にブランクエリアＢＡが設けられるように映像の位置および大きさを補正すると、ぶれ補正を行っても投射映像が表示画面からフレームアウトすることが無くなる。

図７（Ａ）、（Ｄ）は、ぶれ補正をしない（ニュートラルポジション）状態で、図７（Ｂ）は上側、図７（Ｃ）は下側に映像投射装置２０１が振動を受け、傾き・振動検出部１０６が光軸２０４の振動を検出し、信号処理部１０３が、検出された振動量と振動方向に応じて投射させる画像の位置を補正したときのイメージ図である。

図６（Ｂ）と図７（Ｂ）とを比較すると、図６（Ｂ）でフレームアウトした部分は図７（Ｂ）では表示することが可能となり、図７（Ｂ）に示すように下方向に補正後の投射映像Ａｆを移動させても、表示されている映像が誤って認識されることが無くなる。

すなわち、図４のように台形歪補正後の映像を、表示画面ＤＹＰの重心部を基準として移動させることで、ブランクエリアＢＡを上下左右に確保でき、図７に示すように、ぶれ補正を行った際にフレームアウトする画素数を減らすことができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

なお、本実施形態に係る映像投射装置２０１では、ＰＷＭ波によって映像投射装置２０１の光軸２０４の傾きおよび光軸２０４の振動を検出していたが、映像投射装置２０１の光軸２０４の傾きおよび光軸２０４の振動を検出する手段はこれに限らない。

ＰＷＭ波以外でも、例えば、アナログ信号やＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）等のシリアルバスに対応する信号であってもよい。アナログ信号の場合には、加速度センサ１０５の出力信号はＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換され、傾き・振動検出に用いられる。シリアルバスに対応する信号の場合には、加速度センサ１０５の出力信号はデコーダでデコードされ、傾き・振動検出に用いられる。また、光軸２０４の傾きと、光軸２０４の振動とを別々の信号に基づいて検出しても良く、さらに、これらの信号を組み合わせて、光軸２０４の傾きと光軸２０４の振動とを検出しても良い。

上記の実施形態に係る映像投射装置のようにＰＷＭ波を用いる場合には、ＰＷＭ波を所定のタイミングでサンプリングして傾き・振動検出を行うため、接続端子の数を少なくすることができる。

また、本実施形態に係る映像投射装置２０１はテーブル２０３上に配置し、スタンド２０２で、映像投射装置２０１の光軸２０４がスクリーン２０７の中央位置となるように調整して使用するものであったが、映像投射装置２０１は手で持って使用することができるものであってもよい。

例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーをラスタースキャンさせ光源にレーザーを使用した超小型ハンディタイプの映像投射装置が提案されているが、上記の実施形態に係る映像投射装置は、上記のようなハンディタイプの映像投射装置であってもよい。

ハンディタイプの映像投射装置であっても、上記のように投射映像の周囲にブランクエリアＢＡを設け、手で持って投影する場合に生じるぶれ（手ぶれ）補正をすることによって、上記の実施形態に係る映像投射装置および映像投射装置の制御方法と同様の効果をえることができる。

また、上記の実施形態に係る映像投射装置では、信号処理部１０３の切替部１０３Ｃによってぶれ補正を行うか否かを設定可能であるが、ユーザがぶれ補正を行わないモードに切替えた場合には、映像の周囲にブランクエリアＢＡを設けない様に構成されていてもよい。その場合には、ぶれ補正を行わないときに、ブランクエリアＢＡを設けるために映像を縮小することが無くなるため、より高品位の映像を投射することができる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係る映像投射装置の一構成例を説明するための図。本発明の一実施形態に係る映像投射装置の一使用例を説明するための図。本発明の一実施形態に係る映像投射装置で歪み補正前の映像と歪み補正後の映像との一例を示す図。本発明の一実施形態に係る映像投射装置での歪み補正と、歪み補正後の映像に対する位置および大きさの調整方法の一例について説明するための図。本発明の一実施形態に係る映像投射装置での傾きおよび振動検出方法の一例を説明するための図。歪み補正後の映像の、位置および大きさを調整しないで垂直方向のブレ補正を行った場合の投射映像の一例を示す図。本発明の一実施形態に係る映像投射装置で垂直方向のブレ補正を行った場合の投射映像の一例を示す図。本発明の一実施形態に係る映像投射装置の制御方法の一例を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１０３…信号処理部、１０３Ａ…歪み補正部、１０３Ｂ…ぶれ補正部、１０４…画像表示部、１０５…加速度センサ、１０６…傾き・振動検出部、１０７…投射光学ユニット、２０１…映像投射装置、２０４…光軸、２０７…投射面。

Claims

入力された映像信号を信号処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段から出力された信号を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された映像を投射面に向けて出射する光学ユニットと、
前記投射面に対する、前記光学ユニットから出射される光の光軸の傾き、および、前記光軸の振動を検出する検出手段と、を備え、
前記信号処理手段は、前記光軸と前記投射面とが略直交しない場合に生じる映像の歪みを補正する歪み補正手段と、
前記検出手段によって前記光軸の振動が検出された場合に映像のぶれを補正するぶれ補正手段と、を備え、
前記歪み補正手段は、歪み補正後の映像の周囲にブランクエリアが設けられるように前記映像の位置および大きさを補正する手段を有する映像投射装置。
前記歪み補正手段は、前記表示手段の重心部と歪み補正後の映像の重心とが重なるように映像の位置を補正する手段を有する請求項１記載の映像投射装置。
ＰＷＭ波を出力するＰＷＭ波出力手段をさらに備え、
前記検出手段は、前記光軸の傾き、および、前記光軸の振動の少なくとも一方を、前記ＰＷＭ波出力手段から出力されたＰＷＭ波の波形から検出するＰＷＭ波形検出手段を有する請求項１または請求項２記載の映像投射装置。
前記信号処理手段は、前記検出手段での検出結果に基づきぶれ補正を行うモードと、ぶれ補正を行わないモードとの切替を可能とする切替手段をさらに有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の映像投射装置。
投射面に対する、光学ユニットから出射される光の光軸の傾き、および、前記光軸の振動を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおける検出結果から、前記光軸と前記投射面とが略直交しない場合に生じる映像の歪みを補正する歪み補正ステップと、
前記検出ステップにおいて前記光軸の振動が検出された場合に映像のぶれを補正するぶれ補正ステップと、を備え、
前記歪み補正ステップは、歪み補正後の映像の周囲にブランクエリアができるように映像の位置および大きさを補正するステップを有する映像投射装置の制御方法。
前記歪み補正ステップは、表示手段の重心部と歪み補正後の映像の重心とが重なるように映像の位置を補正するステップをさらに有する請求項５記載の映像投射装置の制御方法。
前記検出ステップは、前記光軸の傾きおよび前記光軸の振動の少なくとも一方を、ＰＷＭ波出力手段から出力されたＰＷＭ波の波形から検出するＰＷＭ波形検出ステップを有する請求項５または請求項６記載の映像投射装置の制御方法。