JP2013041221A - Image projection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像投影装置の制御技術に関する。 The present invention relates to a control technique for an image projection apparatus.
近年、超短焦点プロジェクタと呼ばれる画像投影装置が製品化されている。超短焦点プロジェクタは、投影画面サイズは従来通りであるが、投影面(スクリーン)までの空間距離を短くしたものである。投影面までの距離が短いため、以下の利点がある。
1.画像投影装置をスクリーン近くに配置して使用することができるため、スペースを有効活用することができ、狭い会議室などに適する。
2.説明者に投射光が当たりにくいので、まぶしくないとともに、写り込みがおきない。
3.画像投影装置と観察者が離れるので、画像投影装置からの発熱や騒音に悩まされない。
In recent years, image projection apparatuses called ultra-short focus projectors have been commercialized. The ultra-short focus projector has the same projection screen size as the conventional one, but has a shorter spatial distance to the projection surface (screen). Since the distance to the projection surface is short, there are the following advantages.
1. Since the image projector can be used near the screen, the space can be used effectively, which is suitable for a narrow conference room.
2. Since the explanation light is hard to hit the explainer, it is not dazzling and there is no reflection.
3. Since the image projection apparatus and the observer are separated from each other, the heat generation and noise from the image projection apparatus are not bothered.
上述したように、超短焦点プロジェクタでは投射距離が短いため、スクリーンの画面外の下あるいは上方向に配置するものである。このような配置の場合、スクリーン面に投影される光の角度が浅くなり、反射される光が多くなってしまう。特に、画像投影装置に近い側よりも画像投影装置から離れている側の入射角度がより浅くなるため、さらに反射量が多くなってしまう。このため、同一画面内に輝度差が生じてしまうという問題があった。 As described above, since the projection distance of the ultra-short focus projector is short, the projector is disposed below or above the screen. In such an arrangement, the angle of light projected on the screen surface becomes shallow, and the amount of reflected light increases. In particular, since the incident angle on the side farther from the image projection apparatus becomes shallower than the side closer to the image projection apparatus, the amount of reflection is further increased. For this reason, there is a problem that a luminance difference occurs in the same screen.
図1は画像投影装置のスクリーンに対する投影の例を示す図である。超短焦点型の画像投影装置1は、図1に示すように映像を表示するスクリーン6に近い位置に設置し、表示画面が画像投影装置1に被らないように表示画面の外側に配置される。スクリーン6と画像投影装置1の間隔はおおよそ数十cmあり、間隔が広がると投影画面サイズは大きくなる。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of projection onto a screen of an image projection apparatus. As shown in FIG. 1, the ultra-short focus
スクリーン6に投影される映像の画像投影装置1から遠い側の表示画面端(表示画面遠端)をポイントa、近い側の表示画面端(表示画面近端)をポイントbとすると、ポイントaの入射角度θaに比べ、ポイントbの入射角度θbが大きく、両画面端で入射角度が異なることが分かる。
If the display screen end (display screen far end) on the side far from the
スクリーン6として一般に広く使用されているマットスクリーンは、スクリーン正面からの入射光を正面側に反射することで明るさを得ている。斜めから入射した光のかなりの量は入射角度と同じ角度で入射光と反対側に反射する。超短焦点プロジェクタのようにスクリーンへの入射角度が浅い場合、入射側と反対側への反射光の角度も必然的に浅くなり、スクリーン外への反射分が多くなり、結果として輝度が下がった映像を利用者は見ることになってしまう。
A mat screen generally used widely as the
図2は表示画面遠端における反射の様子の例を示す図であり、表示画面遠端のポイントaの入射角度θaが小さいため、画面外への反射が多くなり、正面への反射(拡散)が少なくなり、輝度が低下する。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the state of reflection at the far end of the display screen. Since the incident angle θa at the point a at the far end of the display screen is small, reflection to the outside of the screen increases and reflection to the front (diffusion). Decreases and the luminance decreases.
また、図3は表示画面近端における反射の様子の例を示す図であり、表示画面近端のポイントbの入射角度θbがポイントaの入射角度θaよりは大きいため、輝度低下は比較的少ない。 FIG. 3 is a diagram showing an example of reflection at the near end of the display screen. Since the incident angle θb at the point b at the near end of the display screen is larger than the incident angle θa at the point a, the luminance decrease is relatively small. .
従って、表示画面の上側の輝度が最も低く、下に向かって輝度が徐々に上がるというグラデーション状の輝度差が生じることになり、品質の高い画像を表示できないことになる。これは、光学的に生じる不都合であり、スクリーンそのものに何らかの工夫をしないと回避できないものである。 Therefore, a gradation-like luminance difference occurs in which the luminance on the upper side of the display screen is the lowest and the luminance gradually increases downward, and a high-quality image cannot be displayed. This is an optical inconvenience that cannot be avoided unless some device is applied to the screen itself.
一方、特許文献1には、表示画面内での色むらを補正する目的で、表示パネルごとに異なる透過特性をあらかじめ取得し、これに基づいてレベル補正を行って色むら補正を行う技術が開示されている。
On the other hand,
しかし、特許文献1は表示デバイスの入出力特性や、構成回路の電気的特性、光学装置の光学特性等の種々のばらつきに起因する画像の色ムラを抑制するものであり、入射角度の違いに起因する輝度差の解消に適用できるものではない。
However,
本発明は上記の従来の問題点に鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、スクリーンに対し正面から変位した位置から画像を投影する画像投影装置において、スクリーンへの入射角の違いに起因する画面内の輝度傾斜を補正することで品質の高い画像を表示することのできる画像投影装置を提供することにある。 The present invention has been proposed in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an image projection apparatus that projects an image from a position displaced from the front with respect to the screen, and a difference in incident angle to the screen. An object of the present invention is to provide an image projection apparatus capable of displaying a high-quality image by correcting the luminance gradient in the screen caused by the above.
上記の課題を解決するため、本発明にあっては、スクリーンに対し正面から変位した位置から画像を投影する画像投影装置であって、投射光を光変調する映像信号に対し、前記スクリーン上の表示画面遠端から表示画面近端に向かって生ずる輝度傾斜を相殺する補正を行うシェーディング補正手段を備える。 In order to solve the above problems, in the present invention, an image projection apparatus projects an image from a position displaced from the front with respect to the screen, and the image signal for optically modulating the projection light is projected on the screen. Shading correction means is provided for performing correction to cancel out the luminance gradient generated from the far end of the display screen toward the near end of the display screen.
本発明にあっては、スクリーンに対し正面から変位した位置から画像を投影する画像投影装置において、スクリーンへの入射角の違いに起因する画面内の輝度傾斜を補正することで品質の高い画像を表示することができる。 In the present invention, in an image projection apparatus that projects an image from a position displaced from the front with respect to the screen, a high-quality image can be obtained by correcting the luminance gradient in the screen due to the difference in the incident angle on the screen. Can be displayed.
以下、本発明の好適な実施形態につき説明する。なお、画像投影装置として縦型の超短焦点プロジェクタを例として説明するが、これに限らず、任意のプロジェクタを対象とすることができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Although a vertical ultra-short focus projector will be described as an example of the image projection apparatus, the present invention is not limited to this, and any projector can be targeted.
図4は本発明の一実施形態にかかる画像投影装置1の外観の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the appearance of the
本実施形態の画像投影装置1は、装置上面の投射口2より光を出射し、スクリーン6に画像を投影する。画像投影装置1は、投影画面サイズは一般のプロジェクタと同様であるが、投影面までの距離が短いことを特徴としている。このような超短焦点を実現する技術として、例えば特開2007−316674公報に記載されている投射光学系がある。
The
また、画像投影装置1は、縦型の形状であることも特徴としている。縦型にすることで設置スペースを小さくできるという利点がある。
The
装置上面に配置された操作部3は、複数のボタンで構成されており、電源のON/OFFや各種設定の操作、入力信号の切り替えなどに使用することができる。 The operation unit 3 disposed on the upper surface of the apparatus includes a plurality of buttons, and can be used for power ON / OFF, various setting operations, input signal switching, and the like.
装置側面には、接続端子4や通気口5が配置されている。接続端子4には、コンピュータやDVDプレーヤなどの各種映像機器からのケーブルを接続し、映像信号を入力することができる。また、通気口5では、内部のファンを用いて外気との間で吸排気する。これにより、筐体内のランプや光学系などの冷却を行う。 A connection terminal 4 and a vent hole 5 are arranged on the side of the apparatus. Cables from various video devices such as computers and DVD players can be connected to the connection terminal 4 to input video signals. In addition, the air vent 5 uses the internal fan to intake and exhaust air with the outside air. This cools the lamp and optical system in the housing.
図5は画像投影装置1の配置の例を示す図であり、会議室等を側面から見た図である。
FIG. 5 is a view showing an example of the arrangement of the
画像投影装置10は、比較のために示した通常の焦点距離のプロジェクタである。通常の焦点距離の場合、スクリーン6からある程度離れた位置(図ではテーブル8の中央付近)に設置する必要がある。これに対し、本実施形態の画像投影装置1は、焦点距離が短いので、スクリーン6の近傍(図では台9の上)に設置することができる。
The
通常の画像投影装置10の場合、テーブル8上に設置スペースを確保する必要がある。また、説明者はスクリーン6の前に立って説明するので、画像投影装置10からの投射光をまぶしく感じたり、投射光を体の一部でさえぎってしまって投影画像の一部が見えなかったりといった問題が発生する。また、会議などの参加者はテーブル8の周囲に座るので、画像投影装置10からの発熱や騒音が問題になる。
In the case of a normal
画像投影装置1の場合、スクリーン6の近傍に設置するので、テーブル8上に設置スペースを用意する必要がない。また、説明者は画像投影装置1の前に立って説明できるので、投射光をまぶしく感じたり、投射光をさえぎったりすることがない。画像投影装置1は参加者からも離れているので、発熱や騒音に悩まされることもない。また、縦型であるため、設置スペースを小さくすることができる。画像投影装置1は更に背の高い縦型とすることもでき、設置スペースをより小さくすることができる。
In the case of the
図6は画像投影装置1のハードウェア構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the
画像投影装置1は、ランプ104、照明光学系103、光変調器102、投射光学系101を備える。ランプ(光源)104から出た光は、照明光学系103のレンズやミラーを介して、光変調器102に照射される。光変調器102は液晶パネルやデジタルミラーデバイス(DMD:Digital Micro Mirror Device)により構成されるもので、外部から入力された映像信号を元に画像を形成することができる。光変調器102で変調された光は投射光学系101のレンズやミラーを介して、スクリーン6(図1、図2)に投影される。
The
また、画像投影装置1は電源105を備え、ランプ104や光変調器102、ファン118などに電力を供給する。
Further, the
光変調器102、ランプ104、電源105には、それぞれの動作を制御する制御ユニット(106、107、108)が設けられ、それらはシステム制御ユニット109にて統括的に制御される。
The
システム制御ユニット109は、CPU(Central Processing Unit)やメモリなどで構成され、各種入力情報を元に画像投影装置1全体の動作を制御するものである。
The
外部からの映像信号は、外部インターフェイス115を介して画像投影装置1に入力される。映像信号は、映像信号処理ユニット114およびシステム制御ユニット109で処理した後、光変調器制御ユニット106に命令が送られ、光変調器102の動作に反映される。
An external video signal is input to the
ユーザが画像投影装置1を操作する場合、操作パネル111もしくはリモコン113を使用する。操作パネル111での操作は直接にシステム制御ユニット109に通知される。また、リモコン113での操作はリモコン受信機112を介してシステム制御ユニット109に通知される。通知を受けたシステム制御ユニット109は、通知に対応した処理を実施する。
When the user operates the
また、ユーザは表示装置110を介して、画像投影装置1の状態を知ることができる。表示装置110は例えばLED(Light Emitting Diode)などで構成されている。表示装置110は、画像投影装置1の電源のON/OFFやエラー発生などに応じて、システム制御ユニット109からの通知を受け、LEDをON/OFFすることで、ユーザに機器状態を通知することができる。
Further, the user can know the state of the
また、画像投影装置1は、加速度センサ116、温度センサ117といった各種センサを備える。
The
加速度センサ116は画像投影装置1の傾きを測定することができる。測定した傾き情報はシステム制御ユニット109に通知され、投射画像のキーストン補正(台形歪み補正)に使用することができる。
The
温度センサ117は画像投影装置1内の温度を測定することができる。測定した温度情報はシステム制御ユニット109に通知され、画像投影装置1内を適切な温度状態にするため、ファン118の回転数を変更したり、温度が高すぎる場合はシステム異常として投影を中止したりするなどの制御を行う。
The temperature sensor 117 can measure the temperature in the
ファン118は、画像投影装置1内部と外部の空気の吸気・排気に使用する。また、筐体内の空気の流れを制御し、高温の部品に空気を当てて、適切な温度になるよう冷却を行う。
The fan 118 is used for intake and exhaust of air inside and outside the
図7は画像投影装置1の画像投影にかかる機能構成の例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a functional configuration related to image projection of the
図7において、画像投影に関し、アナログデジタル変換部(ADC:Analog-Digital Converter)121と画角変換部122とシェーディング補正部123と加速度センサ116とガンマ補正部124とパネル駆動部125と照明光学系103と表示パネル129と投射光学系101とを備えている。照明光学系103は光源126と集光レンズ127とフィルタ128とを備え、投射光学系101はフィルタ130と投射レンズ131とを備えている。表示パネル129は光変調器102(図6)に相当する。なお、シェーディング補正部123をガンマ補正部124の前段に設けた場合について図示しているが、シェーディング補正部123はガンマ補正部124の後段に設けてもよいし、シェーディング補正部123の処理をガンマ補正部124で同時に行ってもよい。
7, with respect to image projection, an analog-digital converter (ADC) 121, an angle-of-
動作にあっては、入力端子より映像信号が入力されると、アナログ信号の場合、アナログデジタル変換部121によりアナログ信号の映像信号をデジタル信号の映像信号に変換する。以降、ほとんどの処理はデジタル信号の状態で行われる。入力される映像信号がデジタル信号である場合、アナログデジタル変換部121は省略することができる。
In operation, when a video signal is input from the input terminal, in the case of an analog signal, the analog /
デジタル化された映像信号に対し、画角変換部122は、表示パネル129への表示画素数に応じて画角の変換を行うとともに、加速度センサ116から与えられる角度情報に基づき、キーストン補正を行う。画像投影装置1がスクリーン6(図4)に対して仰ぐ方向に傾いている場合、表示画像の上辺が広くなる台形状になるため、上辺側の画角を狭めるか、下辺側の画角を広げるか、それらの両者を同時に行うかのいずれかの処理を行う。
For the digitized video signal, the angle-of-
図8は加速度センサ116による角度検出の例を示す図であり、図示のように、例えば画像投影装置1に対し加速度センサ116を45度傾けて垂直に配置した状態とする。加速度センサ116は、X軸方向の加速度gX、Y軸方向の加速度gYを測定することができる。このとき、傾斜角度θ(+X軸から+Y軸方向へ重力がなす角度)は、加速度値gX、gYを使って、次式で計算することができる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of angle detection by the
θ = tan−1(gY/gX)
図7に戻り、画角変換された映像信号に対し、シェーディング補正部123は、スクリーンへの入射角の違いに起因する輝度傾斜に対して逆特性のシェーディングをかけることで輝度補正を行う。また、シェーディング補正部123は、加速度センサ116から与えられる角度情報に基づき、輝度補正の量を加減する。
θ = tan −1 (g Y / g X )
Returning to FIG. 7, the
図9はシェーディング補正部123の構成例を示す図であり、走査線位置検出部1231と補正値取得部1232と補正値出力部1233と補正実行部1234とを備えている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the
走査線位置検出部1231は、映像信号から走査線(水平方向の映像信号)の位置を検出する。
The scanning line
補正値取得部1232は、走査線位置検出部1231により検出された走査線の位置と加速度センサ116から与えられる画像投影装置1の角度情報に基づいて補正値出力部1233から補正値を取得する。
The correction
補正値出力部1233は、走査線の位置と画像投影装置1の角度とに応じた補正値をテーブルとして保持するか、走査線の位置と画像投影装置1の角度から数式により補正値を生成する等により補正値を出力する。スクリーン6への入射角に基づく輝度低下は画面の上辺ほど大きく、下辺に向かって輝度低下が小さくなる。また、画像投影装置1がスクリーン6に対して仰ぐ方向に傾く場合は画面の上辺側の輝度低下が大きくなる。従って、画面の上辺からの走査線の位置をn、画像投影装置1がスクリーン6に対して仰ぐ方向の傾斜角度をθ、定数をc1、c2、c3とすると、補正値は、例えば、
補正値=c1−c2・n+c3・n・θ
と表わすことができる。
The correction
Correction value = c 1 −c 2 · n + c 3 · n · θ
Can be expressed as
なお、超短焦点プロジェクタはスクリーンとの位置関係が非常に重要であり、画像投影装置1が傾いて設置された場合など表示画面には非常に大きな歪が生じてしまう。このため画像投影装置1とスクリーン6の位置関係は、ある程度限定された範囲で規定される。そのため、画像投影装置1の傾斜角度はある程度の小さい範囲に収まると考えられるため、そのような条件下では、角度に対する補正値の変動を考慮しなくてもよい。
Note that the positional relationship between the ultrashort focus projector and the screen is very important, and a very large distortion occurs in the display screen, for example, when the
なお、スクリーンに対して下方から上向きに投射する場合を想定して説明したが、スクリーンに対して上方から投射する場合であってもよい。また、スクリーンの右側もしくは左側から投射する場合であってもよい。この場合、補正値を決定する「走査線の位置」は、「走査位置」と読み替えることで対応することができる。 In addition, although the case where it projected on the screen upward from the bottom was demonstrated, the case where it projects on the screen from the top may be sufficient. Moreover, the case where it projects from the right side or the left side of a screen may be sufficient. In this case, the “scanning line position” for determining the correction value can be dealt with by replacing it with “scanning position”.
補正実行部1234は、補正値取得部1232の取得した補正値を、例えば、映像信号に乗算することで、シェーディング補正を実行する。
The
図10はシェーディング補正の例を示す図である。図の右側に示すように、表示画面遠端のポイントaから表示画面近端のポイントbに向かって暗→明の輝度傾斜が存在している。ここで、図の左側に示すように、V期間(垂直期間)の元の映像信号が破線で示すVであったとすると、表示画面遠端のポイントa側では元の映像信号よりも輝度を上げ、表示画面近端のポイントb側では元の映像信号よりも輝度を下げるように、連続的に補正を行うことで補正後の映像信号V'としている。これにより、スクリーンに対する入射角に起因する輝度傾斜が相殺され、同じレベルの映像信号に対して同じ輝度を再現することができる。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of shading correction. As shown on the right side of the figure, there is a dark-to-bright brightness gradient from point a at the far end of the display screen to point b at the near end of the display screen. Here, as shown on the left side of the figure, if the original video signal in the V period (vertical period) is V indicated by a broken line, the luminance is higher than the original video signal on the point a side at the far end of the display screen. The corrected video signal V ′ is obtained by continuously performing correction so that the luminance is lower than that of the original video signal at the point b near the display screen. As a result, the luminance gradient due to the incident angle with respect to the screen is canceled, and the same luminance can be reproduced for the video signal of the same level.
図7に戻り、シェーディング補正された映像信号に対し、ガンマ補正部124はガンマ補正を行う。一般に表示デバイスは映像信号の強度に対して線形ではなく、入力xに対して画面出力yはy=xγと近似することができるため、表示パネル129の特性に対応する値γを予め設定し、映像信号の各色信号(R、G、B)に対して[1/γ]乗することで、入力に対して画面出力が線形に変化するように補正する。
Returning to FIG. 7, the
ガンマ補正された映像信号に基づき、パネル駆動部125は表示パネル129に適した駆動信号に変換し、表示パネル129を駆動する。
Based on the gamma-corrected video signal, the
一方、光源126から発せられた光は照明光学系103の集光レンズ127およびフィルタ128を通して表示パネル129に入り、表示パネル129で映像信号により光変調された光は投射光学系101のフィルタ130および投射レンズ131を通してスクリーン6に投射される。
On the other hand, the light emitted from the
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。 The present invention has been described above by the preferred embodiments of the present invention. While the invention has been described with reference to specific embodiments, various modifications and changes may be made to the embodiments without departing from the broad spirit and scope of the invention as defined in the claims. Obviously you can. In other words, the present invention should not be construed as being limited by the details of the specific examples and the accompanying drawings.
1 画像投影装置
101 投射光学系
102 光変調器
103 照明光学系
104 ランプ
105 電源
106 光変調器制御ユニット
107 ランプ制御ユニット
108 電源制御ユニット
109 システム制御ユニット
110 表示装置
111 操作パネル
112 リモコン受信機
113 リモコン
114 映像信号処理ユニット
115 外部インターフェイス
116 加速度センサ
117 温度センサ
118 ファン
121 アナログデジタル変換部
122 画角変換部
123 シェーディング補正部
1231 走査線位置検出部
1232 補正値取得部
1233 補正値出力部
1234 補正実行部
124 ガンマ補正部
125 パネル駆動部
126 光源
127 集光レンズ
128 フィルタ
129 表示パネル
130 フィルタ
131 投射レンズ
2 投射口
3 操作部
4 接続端子
5 通気口
6 スクリーン
7 カメラ
8 テーブル
9 台
10 画像投影装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
投射光を光変調する映像信号に対し、前記スクリーン上の表示画面遠端から表示画面近端に向かって生ずる輝度傾斜を相殺する補正を行うシェーディング補正手段
を備えたことを特徴とする画像投影装置。 An image projection device that projects an image from a position displaced from the front with respect to a screen,
An image projection apparatus comprising: a shading correction unit that performs correction to cancel a luminance gradient generated from a display screen far end on the screen toward a display screen near end with respect to a video signal that optically modulates projection light .
前記シェーディング補正手段は、
映像信号の走査位置を検出する手段と、
検出した映像信号の走査位置に応じた補正値を取得する手段と、
取得した補正値に基づいて映像信号に補正を実行する手段と
を備えたことを特徴とする画像投影装置。 The image projector according to claim 1,
The shading correction means includes
Means for detecting the scanning position of the video signal;
Means for obtaining a correction value according to the scanning position of the detected video signal;
An image projection apparatus comprising: means for performing correction on a video signal based on an acquired correction value.
前記シェーディング補正手段は、
前記画像投影装置の傾斜角度に基づいて補正量を調整する
ことを特徴とする画像投影装置。 The image projection device according to claim 1, wherein
The shading correction means includes
An image projection apparatus, wherein a correction amount is adjusted based on an inclination angle of the image projection apparatus.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141104 |