JP2021144107A - プロジェクターの制御方法及びプロジェクター - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザーの負担を増大させることなく適切な画像を投写できるプロジェクターの制御方法を提供する。【解決手段】入力画像に対するスケーリング処理を実行することにより、入力画像に対応する投写画像をスクリーンに投写するプロジェクターの制御方法において、投写画像の幾何学形状を補正量で補正し、補正量から補正された投写画像の投写面を算出し、投写面において入力画像のアスペクト比が再現されるようにスケーリング処理を変更する。【選択図】図11

Description

本発明は、プロジェクターの制御方法及びプロジェクターに関する。
特許文献1は、表示デバイス(液晶パネル)と異なるアスペクト比の入力画像に対して、入力画像の水平方向ライン毎又は垂直方向ライン毎に比率の異なる台形歪補正を行う投写型表示装置を開示する。
特開2005−123669号公報
台形歪補正等の幾何学補正が実施されるとき、スクリーン上の画像のアスペクト比が入力画像のアスペクト比と異なる場合がある。この場合、適切な画像を投写するために装置を調整するユーザーの負担が増大し得る。
一態様は、入力画像に対するスケーリング処理を実行することにより、前記入力画像に対応する投写画像をスクリーンに投写するプロジェクターの制御方法であって、前記投写画像の幾何学形状を補正量で補正し、前記補正量から前記補正された投写画像の投写面を算出し、前記投写面において前記入力画像のアスペクト比が再現されるように前記スケーリング処理を変更することを含むプロジェクターの制御方法である。
他の一態様は、入力画像に対してスケーリング処理を実行することにより、前記入力画像に対応する投写画像をスクリーンに投写するプロジェクターであって、前記投写画像の幾何学形状を補正量で補正する補正処理部と、前記補正量から前記補正された投写画像の投写面を算出する投写面算出部と、前記投写面において前記入力画像のアスペクト比が再現されるように前記スケーリング処理を変更するスケーリング処理部と、を備えるプロジェクターである。
実施形態に係るプロジェクターを説明する斜視図。 実施形態に係るプロジェクターの基本構成を説明するブロック図。 光学系の基本構成を説明するブロック図。 投写面の算出方法を説明する図。 投写面の算出方法を説明する図。 パネル画像の一例を説明する図。 幾何学形状を補正された投写画像の一例を説明する図。 スケーリング処理を変更された投写画像の一例を説明する図。 スケーリング処理を変更されたパネル画像の一例を説明する図。 実施形態に係るプロジェクターのフレーム毎の画像処理方法を説明するフローチャート。 実施形態に係るプロジェクターの制御方法を説明するフローチャート。 他の実施形態に係るプロジェクターの基本構成を説明するブロック図。
図1に示すように、実施形態に係るプロジェクター1は、筐体10、入力機器12及び投写機器40を備える。投写機器40は、投写画像Dを表す光を射出することにより投写画像DをスクリーンCに投写する。スクリーンCとして、例えばロールスクリーンやホワイトボード等の平面が採用可能である。
筐体10は、プロジェクター1の部品を内側に収容するケースである。筐体10は、例えば、概略として直方体の形状を有する。入力機器12は、ユーザーの操作を受け付ける入力装置である。入力機器12として、例えば、プッシュボタン、タッチセンサー、キーボード、ポインティングデバイス等、種々の入力装置が採用可能である。図1に示す例において入力機器12は、筐体10の表面において露出されるが、入力機器12は、筐体10に設けられる必要はない。例えば、入力機器12は、無線又は有線を用いるリモートコントローラーを含み得る。
図2に示すように、プロジェクター1は、画像信号インターフェイス(I/F)13、記憶装置15及び検出器45を更に備える。画像信号I/F13は、通信リンクを介して、図示しない他の外部装置から入力画像信号を入力され、制御回路30に出力する。通信リンクは、有線又は無線を問わず、有線及び無線の組み合わせであってもよい。画像信号I/F13は、例えば、無線により信号を受信するアンテナ、信号を伝送するケーブルのプラグが差し込まれるレセプタクル、信号を処理する通信回路等を含み得る。
制御回路30は、プロジェクター1の動作に必要な演算を処理する、コンピューターの処理装置を構成する。制御回路30は、例えば、記憶装置15に記憶される制御プログラムを実行することにより、実施形態に記載された各機能を実現する。制御回路30の少なくとも一部を構成する処理装置として、例えば、中央演算処理装置(CPU)、デジタルシグナルプロセッサー(DSP)、プログラマブルロジックデバイス(PLD)、特定用途向け集積回路(ASIC)等の種々の論理演算回路を採用可能である。制御回路30は、その他、レンダリングエンジン、グラフィックスメモリー等を有し得る。制御回路30は、一体のハードウェアから構成されてもよく、別個の複数のハードウェアから構成されてもよい。
記憶装置15は、プロジェクター1の動作に必要な一連の処理を示す制御プログラムや各種データを記憶する、コンピューターにより読み取り可能な記憶媒体である。記憶装置15として、例えば半導体メモリーを採用可能である。記憶装置15は、不揮発性の補助記憶装置に限るものでなく、CPUに内蔵されるレジスターやキャッシュメモリー等の揮発性の主記憶装置を含み得る。記憶装置15の少なくとも一部は、制御回路30の一部により構成されてもよい。記憶装置15は、一体のハードウェアから構成されてもよく、別個の複数のハードウェアから構成されてもよい。
投写機器40は、光源41、表示パネル42及び光学系43を備える。光源41は、例えば、放電灯、固体光源等の発光素子を含む。表示パネル42は、複数の画素を有する光変調素子である。表示パネル42として、複数の光変調素子が採用され得る。表示パネル42は、制御回路30による制御に応じて、光源41から発せられた光を変調することにより画像を表示する。表示パネル42は、例えば、透過型又は反射型の液晶ライトバルブである。表示パネル42は、画素毎の光の反射を制御するデジタルマイクロミラーデバイスであってもよい。
光学系43は、表示パネル42に表示される画像に対応する投写画像DをスクリーンCに投写する。即ち、光学系43は、表示パネル42により変調される光をスクリーンCに投写することにより、スクリーンCに投写画像Dを表示する。光学系43は、種々のレンズ、ミラー等を含む。投写機器40の他の方式として、変調された光によりスクリーンCを走査するミラーデバイスを用いる方式が採用され得る。
図3に示すように、光学系43は、フォーカスレンズ81及びズームレンズ82を含む投写レンズ80と、レンズシフト調整機構83と、フォーカス調整機構84と、ズーム調整機構85とを備える。レンズシフト調整機構83は、投写画像Dの光軸に直交する方向に投写レンズ80をシフトすることにより、投写画像DがスクリーンC上に占める投写面の位置を調整する。レンズシフト調整機構83は、例えば、制御回路30から出力される駆動信号に応じて駆動するモーターと、モーターの駆動を投写レンズ80に伝達するギアとを備える。
フォーカス調整機構84は、フォーカスレンズ81を投写画像Dの光軸に沿って駆動することにより投写画像Dの焦点距離を調整する。フォーカス調整機構84は、例えば、制御回路30から出力される駆動信号に応じて駆動するモーターと、モーターの駆動をフォーカスレンズ81に伝達するギアとを備える。フォーカス調整機構84は、ユーザーにより直接的に操作されることにより手動でフォーカスレンズ81を駆動する構成を有してもよい。
ズーム調整機構85は、ズームレンズ82を投写画像Dの光軸に沿って駆動することにより投写画像Dの投写範囲を調整する。本実施形態において投写範囲は、投写される投写画像Dのズーム倍率に相当する。ズーム調整機構85は、例えば、制御回路30から出力される駆動信号に応じて駆動するモーターと、モーターの駆動をズームレンズ82に伝達するギアとを備える。ズーム調整機構85は、ユーザーにより直接的に操作されることにより手動でズームレンズ82を駆動する構成を有してもよい。
検出器45は、例えば、レンズシフト検出器46、フォーカス検出器47及びズーム検出器48を備える。検出器45は、光学系43の設定として、投写レンズ80のシフト量、焦点距離及び投写範囲の少なくとも何れかを検出する。レンズシフト検出器46は、レンズシフト調整機構83の基準位置からの変位に基づいて投写レンズ80のシフト量を検出する。フォーカス検出器47は、フォーカス調整機構84の基準位置からの変位に基づいて焦点距離を検出する。ズーム検出器48は、ズーム調整機構85の基準位置からの変位に基づいて投写範囲を検出する。レンズシフト検出器46、フォーカス検出器47及びズーム検出器48のそれぞれは、例えば可変抵抗を用いて、安価に構成可能である。シフト量、焦点距離及び投写範囲は、エンコーダー等の他の検出器を用いて検出されてもよく、制御回路30の駆動信号に基づいて検出されてもよい。
図2に示すように、制御回路30は、入力画像処理部31、投写面算出部32、スケーリング処理部33、オンスクリーンディスプレイ(OSD)処理部34、合成処理部35、補正処理部36及び表示制御部37を論理構造として有する。入力画像処理部31は、画像信号I/F13から入力される入力画像信号に対して、色変換等のデータ形式変換や、明るさ、コントラスト、シャープネス、色合い、ガンマ補正等の画質調整を含む信号処理を実施する。
投写面算出部32は、補正処理部36により取得される投写画像Dの幾何学形状の補正量から、投写画像Dの投写面を算出する。投写面算出部32は、例えば図4に示すように、原点oを有するxy座標系において、投写画像Dを意味する四角形として平面P上の4つの点e,f,g,hを補正量から算出する。投写面算出部32は、図5に示すように、原点oを有するxyz座標系において、z軸に直交する平面Pを、検出器45により光学系43の設定に基づいて定義する。z軸は、光学系43の光軸を意味する。
投写面算出部32は、原点oと4つの点e,f,g,hのそれぞれとを通る4本の直線上に、4つ点E,F,G,Hを定義する。4つ点E,F,G,Hのそれぞれのz座標は、平面Pのz座標より大きい。投写画像DがスクリーンC上に占める投写面は、矩形であることが前提である。投写面算出部32は、4つ点E,F,G,Hにより定義される平面Qが、xyz座標系において矩形となるように4つ点E,F,G,Hのそれぞれの座標を算出する。このように、投写面算出部32は、補正量と光学系43の設定とに基づいて、平面Qを定義する4つ点E,F,G,Hを算出することにより、三次元空間における投写面を算出する。具体的には、投写面算出部32は、三次元空間における投写面の位置及びアスペクト比を算出する。
図6に示すように、スケーリング処理部33は、入力画像処理部31により信号処理された入力画像信号に対してスケーリング処理を実行することにより、入力画像Aを含むパネル画像Bを生成する。パネル画像Bは、表示パネル42に表示されることにより、投写画像DとしてスクリーンCに投写される。即ち、プロジェクター1は、入力画像Aに対してスケーリング処理を実行することにより、入力画像Aに対応する投写画像DをスクリーンCに投写する。
パネル画像Bは、表示パネル42の少なくとも一部の表示領域として定義される。即ち、パネル画像Bのアスペクト比は、例えば入力機器12に対するユーザーの操作や、入力画像のアスペクト比等に応じて適宜変更可能であり得る。スケーリング処理部33は、例えば、表示領域において最大となる入力画像Aが表示されるように、二次元座標変換であるスケーリング処理を実行する。なお説明を簡単にするために、図6において矩形のパネル画像Bを示すが、パネル画像Bは、表示パネル42において歪みを有し得る。
スケーリング処理部33は、投写面算出部32により算出される投写面に一致する物体空間の平面において、入力画像Aのアスペクト比が再現されるように、入力画像信号に対してスケーリング処理を実行する。本実施形態において、投写画像DがスクリーンC上に占める投写面は、投写対象である平面としてみなされ得る。即ち、スケーリング処理部33は、投写面算出部32により算出される投写面に変化が生じることに応じて、スケーリング処理のパラメーターを変更する。
OSD処理部34は、OSDによる重畳画像として、制御プログラムに応じたコンピューターグラフィックスを生成する。OSD処理部34は、投写面のアスペクト比を示す情報を含む重畳画像を生成する。例えば、投写面算出部32により算出される投写面のアスペクト比が16:9の場合、OSD処理部34は、図6に示すように「16:9」の文字を重畳画像として生成する。投写面のアスペクト比として、投写画像Dの各辺の長さの比や投写画像Dの幅及び高さの比が採用され得る。その他、OSD処理部34は、ユーザーに提示するメニューや情報を含む重畳画像を生成し得る。
合成処理部35は、OSD処理部34により生成される重畳画像をパネル画像Bに重畳するように、パネル画像B及び重畳画像のそれぞれを示す信号を合成する。合成処理部35は、OSD処理部34により重畳画像が生成される場合、重畳画像を重畳されたパネル画像Bを示す信号を補正処理部36に出力する。
補正処理部36は、スクリーンC上において投写画像Dが有する歪みを解消するような補正量で、投写画像Dの幾何学形状を矩形に補正する。補正処理部36は、入力機器12に対するユーザーの操作に応じて決定される補正量で投写画像Dの幾何学形状を補正する。即ち、補正処理部36は、ユーザーの操作に応じて、スクリーンC上における投写画像Dの幾何学形状が矩形になるように、合成処理部35から出力されたパネル画像Bの幾何学形状を二次元座標変換により補正する。補正処理部36は、補正後のパネル画像Bを示す信号を表示制御部37に出力する。
表示制御部37は、補正処理部36から出力されたパネル画像Bに対応する投写画像Dを投写するように投写機器40を制御する。即ち、表示制御部37は、補正処理部36から出力される信号に基づいて、パネル画像Bを表示するように表示パネル42を制御する制御信号を生成する。表示制御部37は、入力機器12に対するユーザーの操作や制御プログラムに応じて、レンズシフト調整機構83、フォーカス調整機構84及びズーム調整機構85の少なくとも何れかを制御してもよい。
例えば図7に示すように、補正処理部36は、ユーザーの操作に応じて、投写画像Dのアスペクト比がスクリーンCのアスペクト比に概ね一致するように、投写画像Dの幾何学形状を補正する。例えば、投写画像Dは、アスペクト比の値が16/9の入力画像Aに対応する画像であるが、補正処理部36により、16/9より大きいアスペクト比の値を有する矩形に補正される。
投写面算出部32は、補正処理部36により取得された補正量から、補正処理部36により補正された投写画像Dの投写面を算出する。詳細には、光学系43の設定が可変の場合、投写面算出部32は、補正量と光学系43の設定とに基づいて、三次元空間における投写面の位置及びアスペクト比を算出する。
図8に示すように、スケーリング処理部33は、投写面算出部32により算出される投写面において、入力画像Aの元のアスペクト比が再現されるように、入力画像Aに対するスケーリング処理を変更する。元のアスペクト比は、画像信号I/F13に入力される入力画像信号により定義されるアスペクト比である。例えば、図9に示すように、パネル画像Bのアスペクト比が4:3である場合、スケーリング処理部33は、パネル画像Bにおけるアスペクト比の値が4/3より小さくなるように、入力画像Aに対してスケーリング処理を変更する。スケーリング処理部33は、投写面において入力画像Aの全体が最大化されるようにスケーリング処理を変更してもよい。これにより、入力画像Aの視認性が向上される。このように、投写機器40は、入力画像Aのアスペクト比が維持される状態で投写画像DをスクリーンCに投写する。
以下、図10のフローチャートを参照して、プロジェクター1の制御方法の一部として、入力画像信号のフレーム毎に実行される一連の画像処理の一例を説明する。
先ず、ステップS00において、入力画像処理部31は、画像信号I/F13を介して外部装置等から入力される入力画像信号を処理し、スケーリング処理部33に出力する。具体的には、入力画像処理部31は、例えば、入力画像Aに対する色補正、シャープネス調整等の画質調整処理を実行する。ステップS01において、スケーリング処理部33は、ステップS00で処理された入力画像Aに対してスケーリング処理を実行することにより、入力画像Aを含むパネル画像Bを生成する。表示制御部37は、パネル画像Bに対応する投写画像Dを投写するように、投写機器40を制御する。これにより、投写機器40は、投写画像DをスクリーンCに投写する。
ステップS02において、補正処理部36は、入力機器12に対するユーザーの操作に応じた補正量で、スクリーンC上における投写画像Dの幾何学形状を矩形に補正する。即ち、補正処理部36は、ステップS01で生成されたパネル画像Bの幾何学形状を二次元座標変換により補正する。投写機器40は、補正されたパネル画像Bに対応する投写画像D、即ちスクリーンC上で矩形となる投写画像Dを投写する。
以下、図11のフローチャートを参照して、プロジェクター1の制御方法の一部として、スケーリング処理のパラメーターの変更方法の一例を説明する。図11に示す一連の処理は、例えば、入力画像Aのアスペクト比が変化した場合や、入力機器12に対するユーザーの操作に応じて幾何学形状の補正量が変化した場合などに実行され得る。
ステップS10において、スケーリング処理部33は、直前のステップS00で入力される入力画像信号から入力画像Aのアスペクト比を取得する。ステップS11において、投写面算出部32は、直前のステップS02で補正された投写画像Dの幾何学形状の補正量を補正処理部36から取得する。ステップS12において、投写面算出部32は、ステップS11で取得した補正量と光学系43の設定とから、投写画像Dの三次元空間における投写面を算出する。
ステップS13において、スケーリング処理部33は、ステップS12で算出された投写面に一致する物体空間における平面において、入力画像Aの元のアスペクト比が再現されるように、入力画像Aに対するスケーリング処理のパラメーターを変更する。これにより、投写面において入力画像Aのアスペクト比が再現されるようなパネル画像Bが制御回路30により生成される。投写機器40は、制御回路30の制御に応じて、パネル画像Bに対応する投写画像DをスクリーンCに投写する。ステップS13で変更されたスケーリング処理のパラメーターは、ステップS01のスケーリング処理で使用される。
以上に説明したように、本実施形態に係るプロジェクター1によれば、補正処理部36により投写画像Dのアスペクト比が変更される場合であっても、投写面算出部32がスクリーンC上における投写画像Dの投写面を幾何学形状の補正量から算出する。更に、スケーリング処理部33により投写画像Dにおける入力画像Aのアスペクト比が再現されるようにスケーリング処理のパラメーターが変更されるため、入力画像信号に対して適切な画像が自動的に投写される。このように、プロジェクター1によれば、幾何学補正により投写面のアスペクト比が変更される場合であっても、ユーザーの負担を増大させることなく、適切な画像を投写することができる。更に、プロジェクター1によれば、スクリーンCのアスペクト比に応じて、パネル画像Bのアスペクト比のタイプを設定する機能を省略可能である。
また、プロジェクター1によれば、OSD処理部34が、投写面算出部32により算出された投写面のアスペクト比を示す情報を重畳画像として生成する。投写機器40は、投写面のアスペクト比を示す情報をOSDによる重畳画像として投写する。これにより、ユーザーは、目印や計測器等を使用することなく、投写画像Dのアスペクト比を確認しながら、スクリーンC上における投写画像Dの幾何学形状を意図する形状に補正することができる。
以上のように実施形態を説明したが、本発明はこれらの開示に限定されるものではない。各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成に置換されてよく、また、本発明の技術的範囲内において、各実施形態における任意の構成が省略されたり追加されたりしてもよい。このように、これらの開示から当業者には様々な代替の実施形態が明らかになる。
例えば、図12に示すように、プロジェクター1は、スクリーンC上に投写される投写画像Dを撮影することにより検出画像を生成する画像センサー11を備えてもよい。この場合、投写面算出部32は、投写画像Dの幾何学形状の補正量として検出画像を取得してもよい。例えば、投写面算出部32は、検出画像の中心を図4における原点oとして検出画像に対応する平面Pを定義する。投写面算出部32は、投写画像Dを意味する四角形として平面P上の4つの点e,f,g,hを検出画像に対する画像処理により検出すればよい。投写面算出部32は、検出画像と光学系43の設定とに基づいて、図5の平面Qにおいて矩形をなす4つ点E,F,G,Hを算出することにより、三次元空間における投写面を算出し得る。加えて、補正処理部36は、画像センサー11により生成される検出画像に基づいて、幾何学形状が矩形になる補正量で、投写画像Dの幾何学形状を自動的に補正するようにしてもよい。
また、スケーリング処理部33は、OSD処理部34により生成される重畳画像を重畳されたパネル画像Bに対して、スケーリング処理を実行するようにしてもよい。重畳画像がスケーリング処理を実行されることにより、投写機器40は、図8に示すように重畳画像のアスペクト比が維持される状態で投写画像DをスクリーンCに投写することができる。このため、重畳画像の視認性を向上できる。
また、補正処理部36は、投写面のサイズのみを変更するように投写画像Dを補正してもよい。即ち、補正処理部36は、パネル画像Bに対する二次元座標変換をすることなく、パネル画像Bの表示範囲を変更し得る。これにより、投写画像Dの投写範囲を決定する際の自由度が向上される。
その他、上述の各構成を相互に応用した構成等、本発明は以上に記載しない様々な実施形態を含むことは勿論である。本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
1…プロジェクター、10…筐体、11…画像センサー、12…入力機器、13…画像信号I/F、15…記憶装置、30…制御回路、31…入力画像処理部、32…投写面算出部、33…スケーリング処理部、34…OSD処理部、35…合成処理部、36…補正処理部、37…表示制御部、40…投写機器、41…光源、42…表示パネル、43…光学系、45…検出器、46…レンズシフト検出器、47…フォーカス検出器、48…ズーム検出器、80…投写レンズ、81…フォーカスレンズ、82…ズームレンズ、83…レンズシフト調整機構、84…フォーカス調整機構、85…ズーム調整機構。

Claims (8)

  1. 入力画像に対するスケーリング処理を実行することにより、前記入力画像に対応する投写画像をスクリーンに投写するプロジェクターの制御方法であって、
    前記投写画像の幾何学形状を補正量で補正し、
    前記補正量から前記補正された投写画像の投写面を算出し、
    前記投写面において前記入力画像のアスペクト比が再現されるように前記スケーリング処理を変更する
    ことを含むプロジェクターの制御方法。
  2. 前記補正量と前記投写画像を投写する光学系の設定とに基づいて、三次元空間における前記投写面を算出する請求項1に記載のプロジェクターの制御方法。
  3. 前記幾何学形状を矩形に補正する請求項1又は2に記載のプロジェクターの制御方法。
  4. 前記投写面のアスペクト比を示す情報を含む前記投写画像を投写する請求項1乃至3の何れか1項に記載のプロジェクターの制御方法。
  5. 前記投写面のアスペクト比を示す情報がオンスクリーンディスプレイによる重畳画像として投写され、
    前記重畳画像が前記スケーリング処理を実行される請求項4に記載のプロジェクターの制御方法。
  6. 前記投写面において前記入力画像が最大化されるように前記スケーリング処理を変更する請求項1乃至5の何れか1項に記載のプロジェクターの制御方法。
  7. 前記入力画像に対して前記スケーリング処理を実行することにより表示パネルに表示されるパネル画像を生成し、前記パネル画像に対応する前記投写画像をスクリーンに投写する請求項1乃至6の何れか1項に記載のプロジェクターの制御方法。
  8. 入力画像に対してスケーリング処理を実行することにより、前記入力画像に対応する投写画像をスクリーンに投写するプロジェクターであって、
    前記投写画像の幾何学形状を補正量で補正する補正処理部と、
    前記補正量から前記補正された投写画像の投写面を算出する投写面算出部と、
    前記投写面において前記入力画像のアスペクト比が再現されるように前記スケーリング処理を変更するスケーリング処理部と、
    を備えるプロジェクター。
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