JP3157315B2 - 垂直あおり補正装置 - Google Patents

垂直あおり補正装置

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JP3157315B2 JP31056092A JP31056092A JP3157315B2 JP 3157315 B2 JP3157315 B2 JP 3157315B2 JP 31056092 A JP31056092 A JP 31056092A JP 31056092 A JP31056092 A JP 31056092A JP 3157315 B2 JP3157315 B2 JP 3157315B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スクリーン上の映像に
生じる垂直方向の映像の歪を補正する垂直あおり補正装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】投射型プロジェクタにおけるスクリーン
と投射器は、スクリーンを壁と平行かつ視者の目の高さ
程度に、また、投射器をスクリーンの中心軸上に設置す
るのが望ましく、スクリーンの中心軸と投射器の光軸が
一致している状態ではスクリーン上の映像にあおりは発
生しない。しかし、実際はスクリーンを壁と平行かつ視
者の目の高さに設置しても、投射器は床に直に置くか又
は天井に吊る方法が一般的である。この時、スクリーン
サイズが大型になると中心軸の高さが床又は天井から数
メートル離れてしまうため、スクリーンの中心軸上に投
射器を配置することが困難になってスクリーン上の映像
にあおりが発生する。あおりはスクリーンサイズが大き
くなればなるほど発生しやすく、高画質になるほど目立
つため、大画面化,高画質化が進むほどあおり補正の必
要性は高まる。
【0003】あおりは水平方向の歪と垂直方向の歪に分
けて考えられる。水平方向の歪は台形歪となり視覚的に
非常に目立つため、いくつかの歪補正方法がすでに実施
されているが、垂直方向の歪は文字や簡単な表を表示す
る場合は視覚的にあまり目立たないので、その補正はこ
れまで実施されていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近は精密な
図面や高品位なCG,美術品等を表示するために真円度を
正確に保つ要求が高まっている。この要求を満足するた
めには垂直方向のあおり補正が不可欠であるが、LCD 型
プロジェクタに対応した垂直あおり補正は実施されてい
ない。
【0005】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであって、スクリーンに投射する映像の
垂直方向の歪を補正することにより大画面のLCD 型投射
器においても高画質の映像が得られる垂直あおり補正装
置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る垂直あおり
補正装置は、スクリーンに投射する映像の垂直方向の歪
を補正する装置において、アナログ映像信号をディジタ
ル映像信号に変換するA/D変換回路と、垂直方向2ラ
インずつのディジタル映像信号の加重平均演算を行う垂
直フィルタ回路と、1フレームのディジタル映像信号を
蓄積するフレームメモリと、フレームメモリへの各ライ
ンのディジタル映像信号の書き込みを制御して垂直方向
の映像を1/2縮小する書き込み制御回路と、フレーム
メモリからの所定ラインのディジタル映像信号の重ね読
みを制御して、1/2縮小された垂直方向の映像を光軸
に対するスクリーンの傾きによる表示映像の高さ方向の
伸長率に応じた倍率で拡大する第1の読み出し制御回路
と、第1の読み出し制御回路の重ね読みを解消すること
によってスクリーンへの投射距離差により生ずる垂直方
向の歪を補正する第2の読み出し制御回路と、垂直あお
り補正後のディジタル映像信号をアナログ映像信号に変
換するD/A変換回路とを備えたことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明に係る垂直あおり補正装置は、ディジタ
ル映像信号を垂直方向2ラインずつ加重平均演算してお
き、フレームメモリへ1ラインおきにディジタル映像信
号を書き込んで垂直方向の映像を1/2 縮小し、1/2 縮小
した垂直方向の映像を、フレームメモリからの所定ライ
ンのディジタル映像信号の重ね読みによって、光軸に対
するスクリーンの傾きによる表示映像の高さ方向の伸長
率に応じた倍率で拡大し、第1の読み出し制御回路の重
ね読みを解消してスクリーンへの投射距離差により生ず
る垂直方向の歪を補正する。
【0008】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。図1は本発明に係る垂直あおり補正装置の
構成を示すブロック図である。図中、1はアナログ映像
信号を8ビットのディジタル映像信号に変換するアナロ
グ/ディジタル変換器(A/D )、2は水平同期信号(H
S)から映像信号の水平解像度に見合ったサンプリング
クロックを生成する水平PLL 回路(HPLL)であって、垂直
フィルタ3はHPLL2からのサンプリングクロックに同期
して、1/2 縮小時の欠落ラインをなくすためにA/D 1か
らのディジタル映像信号を2ラインずつ加重平均演算し
てフレームメモリ4へ出力する。フレームメモリ4は、
垂直1/2 縮小された映像データを最近傍拡大した場合の
映像データを格納できるように1フレーム分のディジタ
ル映像データを蓄積できる容量を有する。
【0009】書き込み制御回路5は1/2 縮小を行うため
にフレームメモリ4への書き込みラインアドレスを制御
する。即ち、2ラインに1回書き込みラインアドレスを
更新することで1/2 縮小する。第1の読み出し制御回路
6は、拡大率に従ってフレームメモリ4からラインを2
度読みし、1/2 縮小した映像の1〜2倍の最近傍拡大を
行う。例えば、最大16ラインの巡回で2度読みを制御す
る場合、1〜2倍の間で40通り(16/15, 15/14, 14/13,
…, 13/7, 15/8, 16/8) の拡大率が設定可能となるが、
この拡大率の装置外部からの設定には6ビットで足り
る。
【0010】第2の読み出し制御回路7はスクリーン上
下での投射距離差により生じる映像の伸長を補正するた
めに、垂直方向を複数ブロックに分割してブロック毎の
間引き周期を決定する。ディジタル/アナログ変換器
(D/A )8はあおり補正後の8ビットのディジタル映像
信号をアナログ映像信号に変換し、 LCDパネル,LCD 駆
動回路,ランプ,各種レンズ等から構成されるLCD 型プ
ロジェクタ( LCD)9に出力する。
【0011】図2は垂直あおり歪を説明する模式図であ
る。垂直方向のあおり歪には、スクリーンの中心軸が光
軸に対して傾斜したことによりスクリーンの投射領域の
高さ(スクリーン高さ)が相対的に伸長したために生じ
る歪(1) と、傾斜したスクリーン上下への投射距離差か
ら生じる歪(2) との2種類の歪が含まれる。
【0012】まず、図2(a) によって歪(1) を説明す
る。光源からの投射光が平行光であると仮定した場合、
スクリーン高さは投射距離に無関係に下式のように定義
される。 H2=H1/cosδ …(1) ただし、H1:スクリーン中心軸と光軸とが一致している
ときのスクリーン高さ H2:スクリーンがδ度傾斜したときのスクリーン高さ δ:スクリーン傾斜角度
【0013】次に、図2(b) によって歪(2) を説明す
る。表示像は投射距離が短いと小さく(低く)、投射距
離が長いと大きく(高く)なる。像の大きさ(高さ)は
式(2) (3) に示されるように投射距離に比例する。 Ha=L1・h/f …(2) Hb=L2・h/f …(3) ただし、Ha:スクリーンの中心軸と光軸とが一致してい
るときの投射距離L1におけるスクリーン表示像の高さ Hb:スクリーンの中心軸と光軸とが一致しているときの
投射距離L2におけるスクリーン表示像の高さ h :パネルサイズ f :レンズ焦点距離 L1, L2:投射距離
【0014】投射距離L2がL1の2倍である場合、HbはHa
の2倍の高さになる。従って、傾斜したスクリーンに表
示された映像の最終ラインの表示像の高さは1ライン目
の表示像の高さの2倍となる。水平補正では投射距離の
最も短い1ライン目を基準に他のラインの映像信号を縮
小して補正を行っているので、垂直補正においても最短
ラインを基準に他のラインの映像信号を縮小して補正を
行うこととする。
【0015】図3は、フレームメモリ4に対する書き込
み制御回路5,第1及び第2の読み出し制御回路6,7 の
詳細な構成を示すブロック図である。書き込み制御回路
5と第1の読み出し制御回路6とは歪(1) を補正し、第
2の読み出し制御回路7は歪(2) を補正する。書き込み
制御回路5は、書き込み制御用ラインカウンタ53のクロ
ックとなる水平同期信号(HS)の周期を1/2 に分周し、
垂直同期信号(VS)によってリセットされる1/2 分周回
路51と、B側へ切換えられて書き込み制御用ラインカウ
ンタ53を2回に1回更新し、一方、補正停止信号により
A側に切換えられたときには縮小動作を行わないマルチ
プレクサ(MPX )53と、MPX 52を介して与えられるクロ
ックに同期して書き込みラインアドレスを更新してフレ
ームメモリ4に出力する書き込み制御用ラインカウンタ
53とからなる。
【0016】第1の読み出し制御回路6は、40通りの拡
大率に応じて装置外部から与えられる6ビットの「歪
(1) 補正量切換え信号」に対応する重ね読みタイミング
の信号を生成するウェイトタイミングテーブル61と、ウ
ェイトタイミングテーブル61で生成された信号に従っ
て、クロックである水平同期信号(HS)を間引いて同じ
読み出しラインアドレスを続けて出力し、同一ラインの
2度読みを制御する読み出し制御用ラインカウンタ62と
から構成される。
【0017】第2の読み出し制御回路7は、装置外部か
らの「歪(2) 補正量切換え信号」に応じた映像表示ライ
ンの垂直方向におけるブロック分割数を決定し、第1の
読み出し制御回路6による2度読みタイミングのキャン
セル周期を決定する垂直ブロック数決定回路71と、垂直
ブロック数決定回路71からのキャンセル周期に従って、
第1の読み出し制御回路6の読み出し制御用ラインカウ
ンタ62に2度読みを解消させる信号を生成するウェイト
タイミングキャンセル信号発生回路72とから構成され
る。
【0018】まず、歪(1) の補正動作を説明する。な
お、本実施例では表示ライン数が1000本の映像ソースを
処理する場合について説明する。光源からの投射光が平
行光であると仮定すると、スクリーンが45度傾斜した場
合にスクリーン高さが1.4142倍に伸長することになる。
従って、書き込み制御回路5で垂直方向に1/2 縮小して
500本( 0・7071倍)としたディジタル映像信号を、後
段の第1の読み出し制御回路6で1.4000倍(7/5 )に拡
大して700 本(約1.0 倍)とすればライン欠落なく補正
することができる。また、スクリーンが30度傾斜した場
合は、スクリーン高さは1.1547倍に伸長するから1/2 縮
小して 500本( 0.5774 倍)としたディジタル映像信号
を、後段の第1の読み出し制御回路6で1.7143倍(12/
7)に拡大して857 本(約1.0 倍)とするばよい。
【0019】ウェイトタイミングテーブル61は、傾斜角
度45度のときは7/5 倍なので5ラインに2ラインの割合
でウェイトを発生し、傾斜角度30度のときは12/7倍なの
で7ラインに5ラインの割合でウェイトを発生する。な
お、本実施例ではスクリーン傾斜角度が45度と30度との
場合について説明したが、実際の設置条件を考慮した場
合、スクリーン傾斜角度は30度以下であると考えて良
い。
【0020】次に、歪(2) の補正動作を説明する。図2
(b) に示すように、投射距離L1とL2の比は、画角θが20
度、スクリーン傾斜角度が45度のとき、L1:L2 =1:2 、
傾斜角度が30度のとき、L1:L2 =1:1.5 となる。実際の
設置条件はスクリーン傾斜角度が30度以下であると考え
て良い。従って、本実施例では投射距離L1とL2の関係
が、L1:L2=1:1.5 となるようにスクリーンが傾斜した
場合について説明する。補正範囲は L2/L1が1〜1.5 の
範囲となるが、補正は0.05刻みで10ステップ程度の制御
とするのが回路規模と制御精度のバランスからみて適当
である。即ち、装置外部から垂直ブロック数決定回路71
に与えられる「歪(2) 補正量切換え信号」の設定には4
ビットで足りる。
【0021】垂直ブロック数決定回路71は下式に従って
垂直方向のブロック分割数を決定する。ただし、 Xは分
割ブロック数、 Nは各ブロックのライン数である。 X=1000/N …(4) X・0.75/N=1 …(5) 式(4) (5) から N=27.39 、 X=36.51 となる。ここでウェイトタイミングキャンセル信号発生
回路72の合理化のため、N, Xに丸めを施して整数化す
る。その際、 Nを27.35 以下の整数に丸めることで1ブ
ロック目に最低1ラインの間引きが発生することにな
る。丸めの結果、 N=25、 X=40となる。
【0022】N, Xの決定によりウェイトタイミングキャ
ンセル信号発生回路72は以下のように動作する。1ブロ
ック目は25ラインから1ラインの間引きを行う。40ブロ
ック目(最終ブロック)は最終ラインの投影距離が最短
距離の1ライン目の1.5 倍であるから25ラインから8.3
ライン間引くことになる。ブロック毎の間引きライン数
は40ブロックを最終ブロックでのライン間引き数8.3 で
割り4.8 となるので4.8 ブロック毎に間引きライン数を
1ラインずつ増加させていく処理となる。ただし、実際
にラインを間引くのではなく、第1の読み出し制御回路
6のウェイトタイミング、即ち、2度読みを解消して縮
小効果を得るのであるからライン欠落は発生しない。
【0023】なお、実際の補正は、歪(1) に対する補正
量の切換えと歪(2) に対する補正量の切換えのコンビネ
ーションに加えて、視点位置も重要なファクタとなるの
でサークルパターン,クロスハッチ等のテストパターン
を表示して像全体の真円度を見ながら補正量を決定する
方がよい。操作手順は、まずスクリーン傾斜角度を実測
して机上で歪(1) 補正量を算出しておき、その値で歪
(2) 補正量を暫定的に設定してしまい、その後にテスト
パターンを使用した視覚による調整を行っていくのが効
率的である。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明の垂直あおり補正
装置は、入力される映像信号のもつライン情報を欠落す
ることなく垂直方向のあおり歪を補正して、精密な図
面,高品位なCG, 美術品等の忠実な表示を可能とし、ま
た、大画面のLCD 型投射器においても高画質の映像が得
られるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る垂直あおり補正装置のブロック図
である。
【図2】垂直あおりを説明する模式図である。
【図3】本発明に係る垂直あおり補正装置の要部詳細ブ
ロック図である。
【符号の説明】
3 垂直フィルタ 4 フレームメモリ 5 書き込み制御回路 6 第1の読み出し制御回路 7 第2の読み出し制御回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリーンに投射する映像の垂直方向の
    歪を補正する装置において、アナログ映像信号をディジ
    タル映像信号に変換するA/D変換回路と、垂直方向2
    ラインずつのディジタル映像信号の加重平均演算を行う
    垂直フィルタ回路と、1フレームのディジタル映像信号
    を蓄積するフレームメモリと、フレームメモリへの各ラ
    インのディジタル映像信号の書き込みを制御して垂直方
    向の映像を1/2縮小する書き込み制御回路と、フレー
    ムメモリからの所定ラインのディジタル映像信号の重ね
    読みを制御して、1/2縮小された垂直方向の映像を光
    軸に対するスクリーンの傾きによる表示映像の高さ方向
    の伸長率に応じた倍率で拡大する第1の読み出し制御回
    路と、第1の読み出し制御回路の重ね読みを解消するこ
    とによってスクリーンへの投射距離差により生ずる垂直
    方向の歪を補正する第2の読み出し制御回路と、垂直あ
    おり補正後のディジタル映像信号をアナログ映像信号に
    変換するD/A変換回路とを備えたことを特徴とする垂
    直あおり補正装置。
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