JP2019045694A - 投影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レジストレーションずれの位置調整方法のうち全体のシフトと回転の調整の際に、その後に行う部分的な位置調整の手間が少なくなるようなUIを表示する複数パネルで構成された投影装置を提供すること。【解決手段】光源と、前記光源から発せられた光を色成分毎に画像信号に基づいて変調する複数のパネルと、前記パネル毎に表示画像全体をシフトもしくは回転して位置調整する位置調整手段と、前記位置調整を実行する際に表示するパターンを生成する生成手段と、を備えた投影装置であって、前記生成手段は、光軸から放射状のパターンを表示することを特徴とする構成とした。【選択図】図1
Description
本発明は、複数パネルで構成された投影装置に関し、特にレジストレーションずれ調整に関するものである。
従来、3板式の液晶プロジェクタではR/G/Bの各色のパネルの固着のずれや、光学的な特性である倍率色収差によって、投影面上でR/G/Bの各色の画像がずれるレジストレーションずれが発生してしまうという問題があった。この問題に対して、基準信号に対してR/G/B各色の画像取り込み位置を変更することによって、1画素単位でパネル上の表示位置を変更して位置調整する方法と、変形の画像処理によってR/G/B各色の1画素以下のずれを有効領域内部で調整する方法がある。
前者の方法は上下左右方向のシフトを行う。表示領域を画素単位でずらすため、画質の劣化がない半面、1画素以下のずれの位置調整はできない。後者の方法は全体をシフトすることに加え、回転方向の補正や倍率色収差の補正を行う。画像処理にて位置調整を行うため、補正後の画素位置である仮想画素位置に隣接する画素間を輝度分配することによって1画素以下の調整をできる半面、R/G/B各色で変形量に応じて画質が劣化する。
これらの調整を組みあわせて位置調整することによって、R/G/B各色のレジストレーションずれをほぼ補正することができる。ただし、レジストレーションずれの調整はユーザーの手動調整で行われることが多く、ユーザビリティの向上が必須である。
特許文献1では、レジずれ調整のOSD表示方法で、調整対象色については調整点から所定の距離範囲内でOSDを表示させる方法について開示されている。
特許文献2では画像の有効領域の最外郭では調整ポイントを設定せず、その内側のみ調整ポイントを設定し、OSDを表示する方法について開示されている。変形の画像処理は有効領域よりも外側へは変形できない制限があるため、最外郭部分はそれよりも外側に調整できない。そのため、最外郭部分ではレジストレーションずれを補正できない場合があり、画面全体としてレジストレーションずれの補正が正しく行われたかの確認が困難となっていた。特許文献2は最外郭に調整ポイントを置かないことにより、画面内部に注目し、調整を正しく行えるようにした。
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、画像全体をシフトもしくは回転させるレジストレーションずれの調整方法では、画像のどこに注目して調整すればよいかわからないという課題があった。一般的に、全体のシフトもしくは回転の調整後に倍率色収差の補正のために調整ポイントを選択して移動させる部分的な位置調整を行う。
このとき、投影画像の最外郭に近い部分では光軸からの距離が長く、倍率色収差を原因とするレジストレーションずれが存在しうる。倍率色収差による調整用テストパターンの形状のゆがみがある部分に注目して位置調整をしてしまうと、不要なシフトもしくは回転の調整を行ってしまい、かえって調整の手間を増やしてしまう可能性がある。
このため、できるだけ全体のシフトもしくは回転は、部分調整の手間が少なくなるように調整したい。
そこで、本発明の目的は、レジストレーションずれの位置調整方法のうち全体のシフトと回転の調整の際に、その後に行う部分的な位置調整の手間が少なくなるようなUIを表示する複数パネルで構成された投影装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、光源と、前記光源から発せられた光を色成分毎に画像信号に基づいて変調する複数のパネルと、OSD信号を出力するOSD生成手段と、前記パネル毎に表示画像全体をシフトもしくは回転する位置調整手段と、を備えた投影装置であって、前記OSD生成手段は、前記位置調整手段にてパネル上の有効領域全体をシフトもしくは回転の補正を行う際には光軸から像高方向に向かう線分のパターンを含むOSDを表示することを特徴とする。
本発明によれば、レジストレーションずれの位置調整方法のうち全体のシフトと回転の調整の際に、その後に行う部分的な位置調整の手間が少なくなるようなUIを表示する複数パネルで構成された投影装置を提供することができる。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる投影装置のブロック図である。
以下、本発明の第1の実施例による、レジストレーションずれ調整時の好適なOSD表示について説明する。
レジストレーションずれについて、図2を用いて説明する。レジストレーションずれとは、投影画面上においてR/G/Bの各色がずれて正しい画にならない状態を言う。図2(a)がR/G/Bの各色が正しく重なり、本来の正しい画像であるのに対し、図2(b)はずれが発生して、画が正しく見えない状態である。見た目に解像感がなく、ややボケた印象となる。このため、パネル上の画像取り込み位置のシフトと変形による画像処理によってレジストレーションずれを調整し、図2(c)の状態にすることが求められる。
図2(c)の状態であれば、投影画像としては色がある程度正しく重なり、見た目は図2(b)の状態よりもシャープな印象となる。ただし、各色の画像としては画像処理により隣接画素間で輝度分配されることでぼけるため、調整量が多くなるほど画像は劣化する。図2(c)は図2(a)よりも画像は劣化した状態になっている。
本実施例では、レジストレーションずれ調整方法を2つの手段に分けて説明する。第一の位置調整は、図3(a)に示すように、画面全体を水平、垂直方向にシフトする調整方法である。図3(a)では、調整目標の色302に対して、調整対象の色301を画面全体で水平方向にシフトして合わせている。第二の位置調整は、図3(b)に示すように、画面全体を回転もしくは画面の一部を自由に調整可能な部分的な調整方法である。
図3(b)の303は調整対象の色であり、調整目標の色304に対して、回転成分が含まれるため、第一の位置調整では合わせることができない。図3(b)に示すように、ある調整ポイントを選択して、そのポイントを画像処理で移動させてレジストレーションずれを調整することが一般的である。ただし、この方法は調整ポイント数が多いほど時間がかかる上に、第一の位置調整が不十分であると、第二の位置調整の調整工数の増大や第一の位置調整のやり直しにより、ユーザーの手間がかかることが多い。
そこで、本実施例では、第一の位置調整時のOSDの表示方法を、投影画像上の光軸点とOSDのクロスパターンの交点もしくは点パターンが一致するパターンを表示することで、ユーザーのずれ調整を容易にする方法を説明する。
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による、投影装置10の基本構成について説明する。本実施例では、投影装置の一例として、透過型液晶パネルを用いたプロジェクタについて説明する。しかし、本発明は、表示デバイスとして透過型液晶パネルを用いたプロジェクタに限らず、DMD(Digital Micromirror Device)、LCOS(反射型液晶)パネルなどの表示デバイスを複数用いたどのようなものであっても適用可能である。
本実施形態における投影装置10の構成を図1(a)に表す。入力部101は、外部装置より画像を入力するインターフェース群である。例えば、コンポジット、コンポーネント、DVI−D、HDMI(登録商標)などがある。制御部102は各部の動作を制御し、例えばマイコン、例えばCPU等からなる。制御部102は、後述の通信部105や、操作部106から入力された制御信号を受信して、投影装置10の各動作ブロックを制御する。
画像処理部103では入力画像信号が、後述の液晶パネル107での表示に適するように信号処理を施す。画像処理部103は入力部101から入力されてきた画像に対する解像度変換、色補正やレジストレーションずれ調整を行う。詳細は後述する。
液晶駆動部104では入力信号に重畳された不図示の同期信号から、液晶パネル107を駆動する駆動パルス信号を生成する。液晶駆動部104において、HもしくはVの同期信号を基準信号として画像信号の取り込み位置を1クロックもしくは1ライン単位で変更することによって、後述の液晶パネル107上で画像の表示位置を画像全体で1画素単位のシフトすることができる。この時の動作は、図4(a)と図4(b)に示すとおりである。図4の401、402、403、404はそれぞれ画素を示している。401は黒(階調値=0)、402が何らかの階調値を持った画素としている。液晶駆動部104でレジストレーションずれを調整する場合、1画素単位でシフトするため、図4(a)を左に1画素シフトすると図4(b)のようになる。
通信部105では、印刷装置、他の投影装置、分配器等の外部機器との通信データを送受信する。なお、通信は有線、無線何れでもでもよい。操作部106では、ユーザーの指示を受け付け、制御部102に指示信号を送信するものであり、例えば、スイッチやダイヤル、タッチパネルなどからなる。また、操作部106は、例えば、リモコンからの信号を受信する信号受信部(赤外線受信部など)で、受信した信号に基づいて所定の指示信号を制御部102に送信するものであってもよい。
液晶パネル107は複数枚で構成され、液晶パネル107上に画像が形成される。本実施例ではR/G/B毎の3枚構成とする。光源108は、液晶パネル107に光を供給する。照明光学系109は、光源108から発せられた光を平行化して光束として出力する。
投影光学系110は、光源108から発せられた光を液晶パネル107に供給することにより得られた光学像を投影画像としてスクリーンに投影する。投影光学系110は制御部102の指示により、物理的に水平/垂直方向にシフトすることも可能である。投影光学系110がシフトすると、光軸が移動し、投影画面は形状を維持したままスクリーン上で水平/垂直に移動することができる。この機能をレンズシフトという。制御部102は投影光学系110のシフト位置とレンズシフトに伴う液晶パネルに対する光軸位置を不図示のRAMに記憶している。ROM111は、制御部102により使用されるプログラム等のデータを記憶している。
続いて、図1(b)に画像処理部103の内部構成を示す。画像処理部103に入力された画像は、初めに解像度変換部201で処理される。解像度変換部201は、入力画像の解像度を所望の解像度へ変換する。本実施例では、液晶パネル107の解像度に合わせるように変換する。例えば、液晶パネル107の解像度が1920×1080であり、入力画像の解像度が1280×720の場合、縦横共に1.5倍に拡大して、1920×1080へ変換する。
このように液晶パネル107の解像度と入力画像の解像度のアスペクト比が同じ場合には単純に拡大すればよい。ただし、例えば入力画像の解像度が1024×768のようにアスペクト比が液晶パネル107と異なる場合には、縦もしくは横の幅の比に合わせてアスペクト比を保持したまま拡大し、画像は中央に配置し、周辺の余った画素については黒とする。
色補正部202は、カラーマトリクス変換、クロマ処理、ガンマ処理、色空間変換などの色補正を行う。投影画像が適切な画になるように処理を行う。変形処理部203は、入力画像を任意形状に変形する。変形処理部203でR/G/Bの色毎に画像信号を変形し、フレームメモリ204に書き込む。書き込みが完了したら、フレームメモリ204から信号を読み出し、変形処理部203を経由して変形が施された信号を出力する。なお、変形処理部203は、所定の変形式に基づいて変形前後の画素の座標を求め、変形後画像信号を出力する。
本実施例における変形処理部203は、以下の動作をする。任意形状に変形する方法として、予め格子点を設定して、格子点を変形後はどの座標に移動させるかを指定し、移動後の格子点間を補間して画像を変形する方法がある。画像内に配置された格子点に対し、ユーザーが操作部106を介して任意の座標を指定し、指定した座標は制御部102より変形処理部203に入力される。格子点内の画素の画素値は、その注目画素の周辺の格子点から補間で求める。
補間方法を、図5を用いて説明する。図5(a)は変形前を示し、図5(b)は変形後を示す。補間に用いる格子点をP1、P2、P3、P4とする。図5(a)の変形前画像の座標Sは、格子点P1を図5(b)のように移動させた場合に、変形後画像の座標Dとなる。P1’は、P1と座標Sを通る直線と、線分P2−P4の交点である。変形前画像の座標Sの位置は線分P1−P1’のα:1−αの位置とし、P1’の位置は線分P2−P4のβ:1−βの位置とすると、変形後画像の座標Dも各格子点P1、P2、P3、P4の座標と各比率とから求まる。このとき、変形後画像の座標Dが整数であれば、これをそのまま変形前画像の座標Sの画素値としてよい。
しかし、補間で求められる変形後の座標は整数になるとは限らない。その場合は、変形後画像の座標Dの周辺画素の画素値を用いて補間することで、変形後画像の座標Dの持つ画素値を求める。補間の方法は、バイリニア、バイキュービック、その他の任意の補間方法を用いればよい。この方法で、図4(a)を1画素以下で左にシフトした場合、図4(c)に示すようになる。図4(c)の、403と404の2画素の積分値で402相当の色で見えるように輝度分配して調整される。図4(c)の例ではやや輝度重心が404側に寄った調整となっている。
変形後画像において変形前画像より小さくなる部分については、パネル上に有効画像領域外が変形により発生するため、その画素値は黒またはユーザーが設定した背景色とする。変形処理部203はこのように画像の一部の位置を調整するほか、全格子点の位置情報に同値のオフセットを加えることによって、画像全体をシフトすることも可能である。
変形処理部203は、以上の手順で変形後画像の座標の全てについて画素値を求めることで、変形後の画像を作成する。また、変形処理部203はR/G/B各色に対して変形を行う。本機能により、電気的にレジストレーションずれを調整可能となる。
OSD生成部205は、レジストレーションずれ調整用のOSDを生成する。OSD生成部205からOSDが出力されている間は、入力画像を画像処理部103から出力せず、OSDが出力される。OSDはクロスハッチや円形パターンなどが生成可能である。
以下、図6のフローチャートを用いて、本実施例の特徴的な動作について説明する。本実施例では、レジストレーションずれの調整は変形処理部203にて行うものとして説明する。
図7のOSDにおいて、ユーザーが操作部106より全面調整を選択すると、図6のフローチャートを開始する。図7のOSDで示す全面調整とは、画面全体を調整量に応じて水平方向、垂直方向、回転方向にシフトする機能である。部分調整とは、調整ポイントを格子点状に配置し、その格子点を移動させて部分的に調整する機能である。格子点間は例えば線形補間される。1画素以下の移動では、前述の図4(c)のように輝度分配される。本実施例は、調整色は赤と青を選択するようになっている。
レジストレーションずれの調整時のOSDは、一般的には図8(a)のようなOSDを表示することが多い。801が調整対象の色のOSDである。OSD802は調整目標とする色(調整基準色)のOSDである。本実施例では、便宜上OSD801を細線、OSD802を太線で描いているが、実際はどちらも同じ画素幅である。また、801は曲線で描かれているが、投影面上に映し出された画像として描いているため、投影光学系110の倍率色収差の影響で曲線となっている。OSD801もOSD802もパネル上では直線で表示している。803は光軸である。OSD802にOSD801の位置を調整する。
いずれのOSDも各色の液晶パネル107上では同じ画像となっているが、液晶パネル107の固着ずれや投影光学系110に起因する倍率色収差により、投影面上で相対的にずれた状態になる。また、OSD801を表示しているパネルが水平方向、垂直方向、θ回転方向(パネル平面をX,Y平面として、ヨー方向)にずれた状態を示している。図8(a)のOSDは部分調整時には良いが、全体調整時には、OSD801の倍率色収差によりパターン形状が歪んでいる部分をみてユーザーは調整してしまう可能性があり、不要なシフトもしくは回転の調整を行ってしまう可能性がある。
このため、全面調整後に行う部分調整の手間が増える方向に調整しうる。これを鑑みて、本実施例では図8(a)と異なるOSDを表示する。図8(a)は部分調整用のOSDとし、全体調整用のOSDとしては図8(b)〜(e)が例となる。詳細は後述する。
図6のフローチャートにおいて、全面調整を開始すると、初めにS601で制御部102がROM111に記憶してある光軸位置を取得する。本実施例では、光軸位置は画面中央とし、レンズシフトの初期位置は光軸位置にあるとする。液晶パネル107の解像度が1920×1080の場合、画面中央は(960、540)であり、この値をパネル上の光軸位置として記憶する。レンズシフトしている場合には、レンズ移動量と液晶パネル107の画素位置を関連付けて記憶しておく。例えば、電動のレンズシフトであれば、1メモリ1画素としておき、水平に+10メモリ、垂直に+5メモリであれば、(970、545)と記憶する。
S602は、ユーザーが操作部106の入力でレジストレーションずれの調整基準色を決定する、もしくは予め設定してある調整基準色を読み出す。調整基準色の対象となるのは、パネル毎の色である。例えば、RGB表示であれば、R/G/Bである。
S603で全面調整用OSDをS601で取得した光軸位置とS602で取得した調整基準色に基づき、OSDの特定の点が光軸803と重なるように制御部102がOSD生成部205に生成させる。全面調整用OSDとは、例えばクロスパターンである。OSDの線の幅は1画素が良い。図8(b)にクロスパターンのOSDの例を示す。S602で取得した調整基準色のパネルに対し、S601で取得したパネル上の光軸803にOSD804の交点が重なるようにOSDを表示する。
クロスパターンの交点を光軸803に重ねることで、クロスパターンの線分は、像高方向の線分となる。像高方向の直線は倍率色収差の影響を受けないため、倍率色収差を意識せずに、水平方向もしくは垂直方向、回転方向のシフトによるレジストレーションずれを正しく調整することができる。調整基準色以外の色は、調整基準色のOSDと同じOSDを表示する。
他のOSDの例として、図8(c)〜(e)がある。図8(c)は、クロスパターンを実線とし、部分調整時に用いる水平垂直のクロスハッチパターンを点線もしくは線の表示階調を変更もしくは点滅させるなどして、クロスパターンと表示方法を変えたOSD805である。図8(d)は、クロスパターンと光軸803を中心とした円を重ねたOSD806である。倍率色収差は像高方向に発生するため、同心円状にレジストレーションずれが発生する。水平方向もしくは垂直方向、回転方向のシフトによるレジストレーションずれの調整中に倍率色収差によるレジストレーションずれを同時に確認したい場合に適したOSDである。
また、図8(b)、(c)、(d)は光軸位置を投影面の中心としたが、図8(e)のように投影画面下の場合もある。このときはOSD807のように光軸803から放射状に延びる直線のOSDを表示してもよい。図8(b)〜(e)のOSDを用いてユーザーは2本以上の像高方向の線分と線分の交点を見ながら位置調整をすることで、水平方向もしくは垂直方向、回転方向のシフトによるレジストレーションずれの調整を正しく行うことができる。
S604はユーザーが操作部106より水平方向、垂直方向、θ回転方向の移動をさせたかを制御部102が検出する。検出するとS605へ移行する。検出するまで待つ。S605では、設定された全面調整の移動量を制御部102が変形処理部203へ送信し、変形処理部203に格納されている各格子点の座標値に設定された移動量に従い、画像全体をシフトまたは回転する。
S606では、全面調整が終了したかどうかを制御部102が操作部106からの入力により判定し、終了が選択された場合には、S607へ移行する。終了でない場合にはS604へ移行する。ユーザーが終了を選択するのは、図8(b)〜(e)のテストパターンにおいて、2本以上の像高方向の線分と線分の交点が全色重なった場合となる。S607では、制御部102がOSD生成部205の生成したOSDを消去させ、画像処理部103から入力信号を画像処理した画像を出力する。
以上で、レジストレーションずれ全面調整時を終了する。本実施例では、OSDは太さ1画素の図8(b)〜(e)記載のOSDを用いたが、パターンはこれに限定しない。例えば、光軸上に1画素サイズの点もしくは2画素サイズ以上の正方形パターンを表示し、1画素以上間隔を空けた所定の位置から、光軸から像高方向に向かう線分パターンをOSDとして表示してもよい。また、本実施例では、光軸から像高方向へ向かう線分を斜め線で説明したが、水平、垂直線でも構わない。図8(c)のOSDは、全体調整時には実線と破線を入れ替えて表示するとよい。クロスハッチの破線パターンはクロスパターンの実線と階調値を異ならせた実線パターンとしても良い。
また、本実施例では光軸位置は予め不図示のROMに記憶しているとしたが、撮像手段を用いて光軸位置を検出しても良い。例えば、任意の位置にドットを表示し、投影光学系110のズーム率を変えながら投影画像を撮像手段で取得する。ズーム率の変更前後のドットの動きベクトルの延長線が重なった部分が光軸と推定できる。
また、本実施例では、画像処理によって画面全体の位置調整を行ったが、液晶駆動部104による位置調整を組み合わせてもよい。また、本実施例は、位置調整手段を変形処理を用いた電気的補正として説明したが、これに限らず、メカ的にパネルを位置調整する手段を用いても良い。電動としても良いし、手動調整でも良い。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
10:投影装置
102:制御部
103:画像処理部
105:通信部
106:操作部
203:変形処理部
205:OSD生成部
102:制御部
103:画像処理部
105:通信部
106:操作部
203:変形処理部
205:OSD生成部
Claims (4)
- 光源と、
前記光源から発せられた光を色成分毎に画像信号に基づいて変調する複数のパネルと、
前記パネル毎に表示画像全体をシフトもしくは回転して位置調整する位置調整手段と、
前記位置調整を実行する際に表示するパターンを生成する生成手段と、
を備えた投影装置であって、
前記生成手段は、光軸から放射状のパターンを表示することを特徴とする投影装置。 - 前記生成手段は調整基準色のパネルにおける光軸位置に基づきパターンを生成し、調整対象色のパネルに表示するパターンは前記調整基準色のパネルに表示するパターンと同一にすることを特徴とする請求項1に記載の投影装置。
- 前記位置調整手段はさらに画像の一部の位置調整を行うことができ、
画像全体をシフトもしくは回転する全体位置調整モードと、画像の一部の位置調整する部分位置調整モードを備え、
全体位置調整モードと部分位置調整モードとでパターンの表示方法を異ならせることを特徴とする請求項1に記載の投影装置。 - 前記位置調整手段はさらに画像の一部の位置調整を行うことができ、
画像全体をシフトもしくは回転する全体位置調整モードと、画像の一部の位置調整する部分位置調整モードを備え、
全体位置調整モードと部分位置調整モードとでパターンが異なる場合には、一方のモードのパターン表示時にはもう一方のモードのパターンの階調値を異ならせるもしくはパターンを破線とするもしくはパターンを点滅として合成したパターンを表示することを特徴とする請求項3に記載の投影装置。
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CN111562867A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-08-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种图像显示控制方法及装置、显示装置 |
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