JP3680807B2

JP3680807B2 - 台形歪み補正を行うプロジェクタ

Info

Publication number: JP3680807B2
Application number: JP2002079313A
Authority: JP
Inventors: 佳司木村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: US20030223048A1; CN1225901C; CN1445987A; JP2003283963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、あおり投写した画像の台形歪み補正を行うプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクタは、あおり投写した画像に生じる台形歪みを補正するために専用のボタンやメニューを設けていた。ユーザは、これらを操作することによりその補正を行っていた。近年では、ユーザからの補正指示に従い、プロジェクタがその設置角度を自動的に検出して補正する技術も採用されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、不慣れなユーザにおいては、プロジェクタに台形歪み補正を行う機能が備えられていることを認識していない場合があった。また、認識していたとしても、使い慣れないプロジェクタでは、どのような操作を行えばその歪みが補正できるのかを即座に理解することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、プロジェクタに不慣れなユーザであっても、あおり投写時に容易に台形歪み補正がされた画像を得ることができる技術の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するため、本発明のプロジェクタを次のように構成した。すなわち、
あおり投写した画像の台形歪み補正を行うプロジェクタであって、
前記プロジェクタの設置角度を検出するセンサと、
前記センサによって検出された設置角度と過去に検出した設置角度との差が、前記センサに対する温度ドリフトの影響を考慮して予め設定された所定値を越えた場合に、角度変化の開始を検出する手段と、
前記角度変化の開始の検出後、前記設置角度の差が、再び、前記所定値以下となったときに前記設置角度の増減が停止したと判断し、該設置角度に応じて前記台形歪み補正を行う画像補正部と
を備えることを要旨とする。
【０００６】
本発明のプロジェクタによれば、プロジェクタの設置角度の変化があった後、その設置角度の増減が停止した場合に、台形歪み補正を行うことができるため、ユーザからの明示的な操作なしに台形歪み補正を行うことができる。
【０００７】
また、本発明のプロジェクタによれば、設置角度の角度変化の開始を検出する際に、センサによって検出された設置角度と過去に検出した設置角度との差が、前記センサに対する温度ドリフトの影響を考慮して予め設定された所定値を超えた場合に、角度変化の開始を検出する。従って、環境要因による検出角度の測定誤差を避けることができるため、安定して補正を行うことができる。
【０００８】
本発明のプロジェクタは、また、
光源ランプと、
前記光源ランプの点灯を検知する点灯検知部と、
前記プロジェクタの設置角度を検出するセンサと、
前記点灯検知部によって光源ランプの点灯を検知した場合に、該光源ランプの点灯から一定時間経過した後に、前記センサによって検出された設置角度に応じて前記台形歪み補正を行う画像補正部と
を備えるものとして構成することができる。
【０００９】
このようなプロジェクタであれば、光源ランプの点灯に連動して台形歪み補正を行うため、プロジェクタに不慣れなユーザであっても、その設置角度に応じて容易に補正された画像を得ることができる。光源ランプ点灯時は、高電圧発生に伴うノイズの発生により、台形歪み補正の精度が悪化するおそれがある。従って、光源ランプが点灯して一定の時間が経過した後に補正を行うことが望ましい。
【００１０】
本発明の他の態様として、次のようなプロジェクタを構成することもできる。すなわち、
あおり投写した画像の台形歪み補正を行うプロジェクタであって、
画像を投写するために必要となるユーザ操作を検出する操作検出部と、
前記プロジェクタの設置角度を検出する角度検出部と、
前記ユーザ操作を検出した場合に、前記設置角度に応じて前記台形歪み補正を行う画像補正部と
を備えることを要旨とする。
【００１１】
上記ユーザ操作は、例えば、プロジェクタの電源を投入する操作としてもよい。また、設置角度を調整可能な角度調整機構を備えたプロジェクタであれば、この角度調整機構の操作であってもよい。このような態様であれば、電源投入や設置角度調整に連動して台形歪み補正を行うことができる。
【００１２】
その他、ユーザ操作には、ユーザによるフォーカス調整やズーム調整なども含み、画像の入力ソースの接続、変更なども含まれる。すなわち、ユーザ操作とは、ユーザがプロジェクタを用いて画像を投写するために必要となる種々の操作をいう。なお、入力ソースとは、ＤＶＤプレーヤやパーソナルコンピュータ、ビデオデッキなど、プロジェクタが投写する画像の入力源となる装置をいう。
【００１３】
このような構成のプロジェクタであれば、上述した種々のユーザ操作をトリガとして台形歪み補正をその設置角度に応じて施すことができるため、プロジェクタに不慣れなユーザであっても、あおり投写時に容易に台形歪み補正がされた画像を得ることができる。この結果、例えば、プロジェクタを用いたプレゼンテーションを速やかに開始することが可能となる。設置角度の検出は、例えば、角度センサや加速度センサを用いることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）プロジェクタ概略構成：
（Ａ２）自動歪み補正処理：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００１７】
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）プロジェクタ概略構成：
図１は、以下の種々の実施例に用いるプロジェクタの概略構成図である。プロジェクタ１０は、画像入力部１１、角度検出部１３、歪み補正部１４、操作部１５、光源部１６、液晶ライトバルブ１７、投写光学系１８を備えている。
【００１８】
画像入力部１１は、各種画像出力装置から出力された画像を入力する。図ではＤＶＤプレーヤ２２から画像を入力する例を示している。その他、ビデオデッキ、パーソナルコンピュータ等からの画像を入力してもよい。また、ネットワークにより配信される画像を入力することとしてもよい。
【００１９】
角度検出部１３は、加速度センサ２１を用いてプロジェクタ１０の設置角度を検出する。設置角度検出の原理は後述する。検出した角度情報は、歪み補正部１４に出力する。
【００２０】
歪み補正部１４は、ＣＰＵやメモリを備えたコンピュータにより構成されており、画像入力部１１から入力した画像に対して台形歪み補正を施す。この際、角度検出部１３から入力した角度情報に応じてその補正量を調整する。また、操作部１５からの補正指示に応じた補正も行う。
【００２１】
操作部１５は、電源スイッチを備えるとともに、ユーザが手動で歪み補正を調整するボタンを備えている。つまり、プロジェクタ１０は、歪み補正部１４により自動的に画像を補正できるだけではなく、手動によってもその補正を行うことができる。こうすることにより、例えば、歪み補正部１４により自動的に画像を補正した後、ユーザによって微調整を施すことが可能となる。操作部１５は、プロジェクタ１０に配設してもよいし、赤外線等を用いるリモートコントローラにより構成してもよい。
【００２２】
光源部１６は、光源ランプ、及び光源ランプから射出された光を直線偏光光に変換する偏光素子等を備えている。
【００２３】
液晶ライトバルブ１７には、歪み補正部１４により補正された画像が形成される。むろん、歪み補正部１４による補正がなければ、画像入力部１１から入力された画像がそのままの状態で形成される。
【００２４】
液晶ライトバルブ１７に形成された画像は、光源部１６から射出された光により照明され、投写光学系１８内に構成されたレンズ系によりスクリーンＳＣ上に拡大投写される。
【００２５】
投写光学系１８は、投写距離に応じてフォーカスを調整するためのフォーカス調整部１９と、投写面積の拡大縮小を行うためのズーム調整部２０とを備えている。
【００２６】
図２は、液晶ライトバルブ１７に形成される画像とスクリーンＳＣに投写された画像の関係を示す説明図である。図中、格子状のラインが画像を表している。液晶ライトバルブ１７に形成された画像３０をスクリーンＳＣにあおり投写すると、画像３１のように台形状の歪みが生じる。このような台形歪みを補正するため、歪み補正部１４は、プロジェクタ１０の設置角度に応じて画像３０を画像３２のように補正し、周囲の余白（図中のハッチング部分）を黒色に設定する。こうすることにより、あおり投写を行ってもスクリーンＳＣ上に歪みのない画像３３を投写することができる。
【００２７】
図３は、プロジェクタ１０の設置角度検出の原理を示す説明図である。本図は、プロジェクタ１０とその設置面Ｈ、およびスクリーンＳＣを右側側面から表した図である。設置面Ｈは水平であるものとする。上述したように、本実施例ではプロジェクタ１０の設置角度の検出に加速度センサ２１を用いることとした。加速度センサ２１としては、三菱電機社製のＭＡＳ１３７０Ｐ等を利用可能である。加速度センサ２１は、プロジェクタ１０内部に実装されており、図の上部で示す一点鎖線上の左側方向（プロジェクタ１０後方）に働く加速度を検出する。プロジェクタ１０が設置面Ｈと水平に設置されている場合は、重力加速度ｇが鉛直下向き方向にかかることとなるが、プロジェクタ１０後方に加速度は生じないため、出力ゼロとなる。
【００２８】
図３の下部は、脚部Ｂの高さを調整することにより斜めにプロジェクタ１０を設置している状態を示している。このような状態でスクリーンＳＣ上に画像を投写することを、「あおり投写」という。ここで、その設置角度をθとすれば、図示するように、一点鎖線上の加速度成分は、ｇ・ｓｉｎθとなる。加速度センサ２１は、この加速度成分に応じた電圧を出力する。上記ＭＡＳ１３７０Ｐでは、設置角度１度（加速度０．１６７ｍ／ｓ²（＝９．８ｍ／ｓ²×０．０１７））当たり約１７ｍＶの電圧を発生する。従って、例えば、設置角度が１０度の場合、角度センサの出力は、約１７０ｍＶ（＝１０度×１７ｍＶ）となる。角度検出部１３は、このように加速度センサ２１から出力された電圧値を基にプロジェクタ１０の設置角度を検出することできる。
【００２９】
なお、本実施例では設置角度の検出に加速度センサを用いることとしたが、他の検出手段を用いてもよい。例えば、振り子を利用した角度センサを用いたり、脚部の高さを基に設置角度を算出する関数を用いるものとしてもよい。
【００３０】
（Ａ２）自動歪み補正処理：
図４は、プロジェクタ１０における自動歪み補正処理のフローチャートである。本処理は、歪み補正部１４が、角度検出部１３等を用いて行う処理である。まず、歪み補正部１４は、角度検出部１３を用いて、その設置角度の変化開始を検出する（ステップＳ１０）。こうすることにより、あおり投写を行う際のユーザによる設置作業が開始されたことを判定することができる。
【００３１】
図５は、プロジェクタ１０の設置角度の変化を表すグラフである。横軸が時間経過を表し、縦軸は角度を表す。ユーザが時間０でプロジェクタの電源を投入し、時間ｔでプロジェクタの設置角度の調整を開始すると、時間とともに設置角度が大きくなる。そして、時間ｔ２時に調整を終了すると一定の設置角度となる。この一連の角度変化を表したものが図中、「傾斜角度」と表した一点鎖線である。
【００３２】
一方、図中、「温度ドリフト」として表した点線は、加速度センサ２１の温度ドリフトによる検出角度の増加を表している。プロジェクタ内部は、強力な光源ランプの熱の影響により、時間経過とともに摂氏７５度程度まで温度が上昇してしまう。そのため、加速度センサによっては、その熱の影響によりプロジェクタの傾斜角度が実際には０度であっても出力値が図示する点線のように増加してしまうものがある。例えば、上記ＭＡＳ１３７０Ｐでは、その個体によって環境温度が摂氏７５度の場合に、角度にして最大２度程度の出力誤差が生じてしまうものがある。
【００３３】
そのため、角度検出部１３により検出されることとなる角度は、図中、実線で示した「検出角度」と表す折れ線となる。これは、「傾斜角度」を表す折れ線と「温度ドリフト」を表す直線との和である。
【００３４】
そこで、本実施例では、温度ドリフトによる影響が数分にわたり徐々に増加していくのに対して、ユーザが角度調整に要する時間（図中の時間ｔからｔ２）が数秒で終了することに着目し、温度ドリフトによる角度変化とユーザによる角度調整とを明確に区別するため、「検出角度」を表す折れ線の時間微分が所定値を超えたかどうかを検出することにより角度変化の開始を検出することとした。
【００３５】
具体的には、角度検出部１３が、０．７秒ごとに加速度センサ２１を用いて角度を検出することとし、検出した角度が、過去８回検出した角度と比較して３度以上の差が生じた場合に設置角度の変化が開始されたと判定することとした。こうすることにより、角度にして２度程度の温度ドリフトが生じたとしても、設置角度変化の開始を検出することができる。
【００３６】
説明を図４に戻し、ステップＳ１０において角度の変化がない場合は、本ステップをループすることにより角度変化開始の有無を監視する。こうすることにより、プロジェクタ１０が動作状態にある場合、ユーザがあおり投写を行うか否かを常に検出することができる。
【００３７】
次に、歪み補正部１４は、角度検出部１３が検出した角度が、前回検出した角度に比べ、３度未満の角度変化に収まったかどうかを判定する（ステップＳ１１）。３度未満の角度変化に収まった場合には、ユーザによる設置作業が終了したものとみなして次のステップへ進む。角度変化が３度以上の場合は本ステップをループして設置作業の終了を監視する。
【００３８】
上記２つのステップにより設置作業が終了したと判定したら、歪み補正部１４は角度検出部１３から角度情報を入力し（ステップＳ１２）、その角度に応じて画像の台形歪み補正を行う（ステップＳ１３）。以上の処理によりプロジェクタは、ユーザからの明示的な操作なしにあおり投写に伴う画像の台形歪み補正を自動的に行うことができる。
【００３９】
なお、上記自動歪み補正処理では、ユーザによる設置作業が終了した後に歪み補正を行うこととしたが、角度変化の開始を検出した後、ユーザによる角度調整に応じてリアルタイムに歪み補正を行った画像を投写するものとしてもよい。こうすることにより、角度調整時に、ユーザが常に補正された画像を目視することができる。
【００４０】
Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、プロジェクタの設置角度の変化をトリガとして歪み補正を行ったが、トリガはこれに限られない。図６は、第２実施例における自動歪み補正処理のフローチャートである。
【００４１】
まず、プロジェクタの歪み補正部１４は、光源部１６に備えた光源ランプの点灯を検知する（ステップＳ２０）。この検知は、例えば、光源ランプへの電力供給ラインに電圧が印加されることを検出することによって行うことができる。また、光源ランプにより照明される領域の任意の場所に光センサ備えてその点灯を検知してもよい。光センサを用いる場合は、光源ランプの明るさが所定の明るさに達した場合に「点灯」と検知してもよい。
【００４２】
上記ステップＳ２０において、光源ランプが点灯していないと検知された場合は、本ステップをループすることにより光源ランプの点灯を監視する。点灯した場合は、角度検出部１３から角度情報を入力し（ステップＳ２１）、この角度情報に基づき台形歪み補正を施す（ステップＳ２２）。このような処理により、光源ランプの点灯をトリガとして台形歪み補正を行うことが可能となる。
【００４３】
なお、上記ステップＳ２１における角度情報の入力は、ステップＳ２０によって光源ランプの点灯を検知した後、一定時間経過後に行うことが望ましい。光源ランプ点灯時は、高電圧発生に伴うノイズの影響により、加速度センサ２１の測定精度が悪化する恐れがあるためである。
【００４４】
このように、第２実施例における自動歪み補正処理では、光源ランプの点灯をトリガとして台形歪み補正を行うこととしたが、例えば、脚部による角度調整操作を検出することによりこれをトリガとしてもよい。また、電源の投入をトリガとして行ってもよい。この場合には、電源投入後、上記ステップＳ２０を省略して自動歪み補正処理を実行すればよい。その他、投写光学系１８に設けたフォーカス調整部１９やズーム調整部２０の操作をトリガとしてもよい。かかる場合には、フォーカスの調整量やズームの調整量をステップＳ２２における歪み補正に反映させることにより、投写距離や投写面積に応じた補正を行うこととすれば好適である。
【００４５】
Ｃ．変形例：
最後に変形例について説明する。角度検出部１３は、ユーザがプロジェクタ１０を水平に設置したとしても、一定の角度を検出してしまう場合がある。これは、加速度センサ２１の製造工程における品質のばらつきや、感度の経年変化などにより生じる不可避の問題である。そのため、水平設置時に検出される角度をプロジェクタ内部に備えたメモリ等に予め記憶させておき、上記角度検出部１３は、この記憶させた角度を差し引いて角度の検出を行うものとしてもよい。こうすることにより、より適正な補正を行うことができる。メモリへの記憶は、工場出荷時に行ってもよいし、ユーザが行うものとしてもよい。ユーザが行う場合は、操作部１５やメニュー等を用いて記憶させるものとすることができる。
【００４６】
上記種々の実施例では、どのような設置角度であっても台形歪み補正を行うこととなるが、図４のステップＳ１２や図６のステップＳ２１において入力したプロジェクタの設置角度がマイナスとなる場合に、ステップＳ１３やステップＳ２２における歪み補正を行わないこととしてもよい。入力した角度がマイナスとなる場合は、プロジェクタを上下逆さまに天吊状態で利用しているものと推測でき、このような設置を行うユーザは、プロジェクタの操作の習熟度の高いユーザである蓋然性が高く、手動調整ボタン等を用いて補正する方が直感的で理解し易いと思われるためである。
【００４７】
また、プロジェクタの左右反転表示機能等を用いて画像を投写する場合も、高習熟者による利用である蓋然性が高いため、自動歪み補正を行わないものとしてもよい。
【００４８】
また、上記ステップS１２やS２１において歪み補正部１４が入力した初期の検出角度が微小である場合（例えば、＋４度〜−４度の範囲）も、ステップＳ１３やステップＳ２２における歪み補正を行わないものとしてもよい。このような角度は、加速度センサ２１の経年変化や、温度ドリフトによる検出誤差である可能性が高く、設置角度の調整終了時には実際にはプロジェクタが水平に設置されている可能性が高いためである。
【００４９】
その他、図４のステップＳ１３や図６のステップＳ２２の歪み補正時に、その補正量や歪み補正部１４が入力した角度情報をスクリーンＳＣに投写することとしてもよい。こうすることにより、ユーザが次にプロジェクタを設置する際の設置角度の目安とすることができる。また、自動歪み補正機能が働いた際に、ビープ音等でユーザに知らせるものとしてもよい。こうすることにより、プロジェクタが自動補正機能を備えていることをユーザに知らせることができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について種々の実施例に基づき説明したが、本発明は、これらの実施例に限られることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成を採ることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロジェクタの概略構成図である。
【図２】液晶ライトバルブ１７に形成される画像とスクリーンＳＣに投写された画像の関係を示す説明図である。
【図３】プロジェクタ１０の設置角度検出の原理を示す説明図である。
【図４】自動歪み補正処理のフローチャートである。
【図５】プロジェクタ１０の設置角度の変化を表すグラフである。
【図６】第２実施例における自動歪み補正処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０…プロジェクタ
１１…画像入力部
１３…角度検出部
１４…歪み補正部
１５…操作部
１６…光源部
１７…液晶ライトバルブ
１８…投写光学系
１９…フォーカス調整部
２０…ズーム調整部
２１…加速度センサ

Claims

あおり投写した画像の台形歪み補正を行うプロジェクタであって、
前記プロジェクタの設置角度を検出するセンサと、
前記センサによって検出された設置角度と過去に検出した設置角度との差が、前記センサに対する温度ドリフトの影響を考慮して予め設定された所定値を越えた場合に、角度変化の開始を検出する手段と、
前記角度変化の開始の検出後、前記設置角度の差が、再び、前記所定値以下となったときに前記設置角度の増減が停止したと判断し、該設置角度に応じて前記台形歪み補正を行う画像補正部と
を備えるプロジェクタ。
請求項１に記載のプロジェクタであって、
前記センサに対する温度ドリフトの影響を考慮して予め設定された所定値とは、３度である
プロジェクタ。
あおり投写した画像の台形歪み補正を行うプロジェクタであって、
光源ランプと、
前記光源ランプの点灯を検知する点灯検知部と、
前記プロジェクタの設置角度を検出するセンサと、
前記点灯検知部によって光源ランプの点灯を検知した場合に、該光源ランプの点灯から一定時間経過した後に、前記センサによって検出された設置角度に応じて前記台形歪み補正を行う画像補正部と
を備えるプロジェクタ。