JP3716264B2 - 台形歪補正手段を備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明はプロジェクタに関し、特に台形歪補正手段を備えたプロジェクタに関する。

液晶技術やＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、映像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置としても注目されている。

しかし、プロジェクタはディスプレイ型テレビと違って映像面がスクリーンであったり壁であったりするために、プロジェクタの投射光軸とスクリーンとの相対関係によって映像に歪を生ずるという問題点がある。液晶プロジェクタの据付角度の検出手段と液晶プロジェクタと投射対象との間の距離を検出する距離検出手段を有し、両検出結果から算出された角度によって液晶表示ユニットの角度を調整する方法が開示されている（特許文献１参照）。この場合液晶表示ユニットの角度を機械的に調整する必要がある。

一方、スクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜がわかれば、プロジェクタのフレームメモリの座標を変換したりすることによって歪のない映像をスクリーンに投影する技術は実用化されている。このため特に歪みの原因となりやすい垂直方向の傾斜を測定するために、スクリーンが垂直に設置されているという前提でプロジェクタの垂直の傾きを重力センサで検知し、その傾きに見合った歪補正を行うプロジェクタは既に開示されて発売されている（特許文献２参照）。

また、水平方向の傾斜についてもレーザポインタと撮像素子を有するデジタルカメラとを用いて正確に測定する方法や、１個の投光用レンズを通して複数の発光素子からの光をスクリーンに投射し反射光を１個の受光用レンズを通して複数の受光素子で受光してその受光位置や光強度を用いて傾斜角度を取得する方法や、投影装置の投射レンズから均一輝度光をスクリーンに投射し、スクリーンからの反射光を１個の導光部を経由して受光素子で受光してその受光位置や光強度を用いて傾斜角度を取得する方法が開発され、取得した水平方向傾斜角度や垂直方向傾斜角度により出力映像を調整して台形歪が補正された映像がスクリーンに投射される方法が一部ですでに実用化されている。
特開平９−２８１５９７号公報 特開２００３−５２７８号公報

高級な機種にあってはこれらの調整は自動化されているが一般には価格の問題もあって垂直方向傾斜角度および水平方向傾斜角度に起因する台形歪が手動で調整される機種が多く、垂直方向傾斜角度に起因する台形歪の調整のみ上述の重力センサを用いて自動的に行い、水平方向傾斜角度に起因する台形歪の調整は手動で行うプロジェクタも実用化されている。

このように、台形歪補正機能をもつプロジェクタは既に一般的になってきており、最近では垂直方向ばかりか水平方向の補正も同時に可能なプロジェクタが多くなっている。

しかしながら、台形歪はスクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜によって発生するだけではなく、投射レンズのズーム調整や上下・左右方向へのレンズシフトによっても発生するのでその補正を行う必要がある。

投射レンズのズーム調整や上下・左右方向へのレンズシフトによって発生した歪を補正する方法は、ズーム調整量やシフト量をパラメータとして、画像処理ＬＳＩを制御することによって行われ、その方法は既に実用化している。

しかし、画像処理ＬＳＩによる台形歪の調整には限界があり、例えば限界状態まで調整の行われている状態でズーム調整量をワイド側に調整すると、出力映像の調整が不可能となり、例えばスクリーンの映像にノイズが発生するといった問題を生ずる。

本発明の目的は、プロジェクタの表示部の出力映像に対する画像処理ＬＳＩの調整限界を予め設定し、限界を超えた調整を防止することのできる台形歪補正手段を備えたプロジェクタを提供することにある。

本発明の台形歪補正手段を備えたプロジェクタは、
表示部と投射レンズとズーム調節機構とを有してスクリーンに映像を投射する投影装置およびズーム位置を検出して出力するズーム位置検出手段と、投影装置の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度に対応する出力値を形成する傾斜角度出力装置と、ズーム位置と傾斜角度出力装置からの出力値とに従って表示部の出力映像を画像処理ＬＳＩを用いて制御することによりスクリーンに投射された映像の台形の歪を補正する画像制御部とを有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタである。

画像制御部は、ズーム位置がワイド端にある場合に、傾斜角度出力装置からの出力値に対応した調整によって調整値が画像処理ＬＳＩの調整限界を超える出力値を予め記憶し、垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値と調整限界に対応した出力値とを比較し、調整限界に対応した出力値を超えない場合は、垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値とズーム位置入力値に対応した表示部の出力映像の制御を行い、調整限界に対応した出力値を超えた場合は、表示部の出力映像の制御を行わないことを特徴とする。

垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値が調整限界に対応した出力値を超えた場合は警報を出力してもよい。

傾斜角度出力装置は、垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値が手動で入力されてもよく、自動で入力されてもよく、手動および自動の組み合わせで入力されてもよい。

本発明は、入力された垂直方向および／または水平方向の傾斜角度並びにズーム位置による台形歪の調整中に、調整限界を超えたことによる不良な映像のスクリーンへの投射が防止できるという効果がある。

これは、画像制御部がズームがワイド端にある場合に画像処理ＬＳＩの調整限界を超える垂直方向および／または水平方向の傾斜角度の組み合わせをテーブルとして予め記憶しており、入力した垂直方向および／または水平方向の傾斜角度対応入力値が限界値を超える場合は調整を中止して警報を発信するからである。

また、傾斜角度に対する調整が正常に行われた後では、ズームの調整により画像処理ＬＳＩの調整限界を超えることはないという効果がある。

これは、画像処理ＬＳＩの調整限界を超える垂直方向および／または水平方向の傾斜角度の組み合わせのテーブルが、ズームによる調整値の最も大きいズームがワイド端にある場合に対して設定されているからである。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のズーム調整機構を有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。

図１に示されるように、プロジェクタ１０は、ズーム調整機構を有する投射レンズ２１と表示部２２とを有する投影装置２０と、表示部２２の映像を制御する画像制御部２３と、傾斜角度出力装置３０と、ズーム手動調整器５３と、ズーム位置検出器５５と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備え、傾斜角度出力装置３０からの入力に基づく画像制御部２３の制御によって行われる表示部２２から出力する出力映像の調整と、ズーム位置検出器５５からの入力に基づく画像制御部２３の制御によって行われる表示部２２から出力する出力映像の調整とによって、スクリーン７０の映像の歪が補正される。この映像の歪の補正は中央処理装置６０によって所定の手順で自動的に行われる。

傾斜角度出力装置３０は、スクリーン７０のプロジェクタ１０の投射光軸２７に対する垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値を画像制御部２３に出力する装置であり、手動による出力であっても自動による出力であっても、あるいはその組み合わせであってもよい。自動による傾斜角度の算定は、上述の重力センサを用いる計測法が既に実用化しており、水平方向の傾斜についても上述のようにレーザポインタと撮像素子を有するデジタルカメラとを用いて正確に測定する方法や、１個の投光用レンズを通して複数の発光素子からの光をスクリーンに投射し、反射光を１個の受光用レンズを通して複数の受光素子で受光してその受光位置や光強度を用いて傾斜角度を取得する方法や、投影装置の投射レンズから均一輝度光をスクリーンに投射し、スクリーンからの反射光を１個の導光部を経由して受光素子で受光してその受光位置や光強度を用いて傾斜角度を取得する方法が開発されており、取得した水平方向傾斜角度や垂直方向傾斜角度に基づいて出力映像を調整することにより台形歪が補正された映像がスクリーンに投射される方法が一部ですでに実用化されている。

本発明は、光学ズームを用い、ズームの設定値に従って出力映像を調整してズーム位置に対応してスクリーン７０上に発生する台形歪が補正されるプロジェクタ１０であれば、どのような傾斜角度出力装置３０に対しても適応できる。

図２は画像制御部２３の制御によって行われる表示部２２から出力する出力映像２５の調整状態を示す模式図である。

出力映像２５ａは台形歪補正を行わない場合に映像が表示される範囲である。出力映像２５ｂは、対象とした一例としてのプロジェクタ１０の光学系において、本体を水平方向に４０度傾け距離４ｍで２．５４ｍ（１００インチ）になるようにズームレンズを調整した場合に、スクリーン上で正常な映像が投射されるように補正された表示範囲である。出力映像２５ｃは出力映像２５ｂの状態から同じ傾斜でズームレンズを３ｍで２．５４ｍ（１００インチ）になるように調整した場合のスクリーン上で正常な映像が投射されるように補正された表示範囲を示している。スクリーン７０に投影される映像の大きさは同じであるが、ズームの調整によって出力映像２５も調整する必要があることがわかる。

上述のように台形歪補正を行う画像処理ＬＳＩは、映像の変形がある程度以上大きくなると変形が不可能となる。このため、仮に図２の出力映像２５ｂのような状態のときに画像処理ＬＳＩの限界まで変形が行われていたとすると、そこからユーザーがズームレンズをワイド側に回し出力映像２５に図２の出力映像２５ｃに示すような変形を必要とした場合には、画像処理ＬＳＩの調整可能限界を超えるために補正できないということが起き、スクリーン７０には正しい長方形の映像が投射されないことになる。

本発明では、画像処理ＬＳＩの調整可能限界を予め実験等により求め、ズームの位置に基づく調整がスクリーン７０とプロジェクタ１０との距離が最も短い方のワイド側にあるときに、入力されたスクリーン７０のプロジェクタ１０の投射光軸２７に対する垂直方向および水平方向の傾斜に対応する出力値を変数として画像処理ＬＳＩの調整可能限界との関係を求めるテーブルを作り、実際に入力した垂直方向および水平方向の傾斜に対応する出力値と限界値とを比較し、出力値が限界値を超える場合にはそれを超える調整を中止するとともに警報を出力する。警報はスクリーン７０に投射される映像上で表示されてもよい。

図３は、検出されたズーム位置と入力されたスクリーン７０のプロジェクタ１０の投射光軸２７に対する垂直方向および／または水平方向の傾斜に対応する出力値とから表示部２２の出力映像２５を修正する過程を示す模式的流れ図である。

傾斜角度出力装置３０において垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値を生成し（ステップＳ１）、画像制御部２３は、ズームがワイド端にある場合に画像処理ＬＳＩの調整限界を超えるプロジェクタの傾斜角度出力値を予め記憶し（ステップＳ２）、傾斜角度出力装置３０から入力した垂直方向および／または水平方向の傾斜角度対応出力値を調整限界の傾斜角度対応出力値と比較し（ステップＳ３）、限界を超える場合は（ステップＳ４）、警報を出力するとともに画像処理ＬＳＩの調整を中止し（ステップＳ５）、限界を超えない場合は（ステップＳ６）、プロジェクタ傾斜角度を入力し（ステップＳ７）、投射レンズ２１のズーム調整機構のリングギヤ５４と連動するズーム位置検出器５５からズーム位置を入力して（ステップＳ８）、ＬＳＩ制御パラメータを生成し（ステップＳ９）、プロジェクタ用画像処理ＬＳＩを制御することにより（ステップＳ１０）、入力映像２４が修正されて表示部２２で出力映像２５となる。この出力映像２５はスクリーン７０に投射されると入力映像２４と相似の映像となる。

このように、画像制御部２３がズームがワイド端にある場合に画像処理ＬＳＩの調整限界を超える垂直方向および／または水平方向の傾斜角度の組み合わせをテーブルとして予め記憶しており、入力した垂直方向および／または水平方向の傾斜角度対応入力値が限界値を超える場合は調整を中止して警報を発信するので、入力された垂直方向および／または水平方向の傾斜角度による台形歪の調整中に、調整限界を超えたことによる不良な映像のスクリーンへの投射が防止できる。

また、画像処理ＬＳＩの調整限界を超える垂直方向および／または水平方向の傾斜角度の組み合わせのテーブルが、ズームによる調整値の最も大きいズームがワイド端にある場合に対して設定されているので、傾斜角度に対する調整が正常に行われた後では、ユーザーがズームレンズを操作してズームの状態をテレからワイドのどの位置に設定しても、画像処理ＬＳＩの調整限界を超えたことによる不良な映像のスクリーンへの投射が防止できる。

本発明の実施の形態のズーム調整機構を有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 画像制御部の制御によって行われる表示部から出力する出力映像の調整状態を示す模式図である。 検出されたズーム位置と、入力されたスクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および／または水平方向の傾斜に対応する出力値とから、表示部の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。

符号の説明

１０ プロジェクタ
２０ 投影装置
２１ 投射レンズ
２２ 表示部
２３ 画像制御部
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 出力映像
２７ 投射光軸
３０ 傾斜角度出力装置
５３ ズーム手動調整器
５４ リングギヤ
５５ ズーム位置検出器
６０ 中央処理装置
７０ スクリーン
Ｓ１〜Ｓ１０ ステップ

Claims (5)

1. 表示部と投射レンズと該投射レンズのズーム調節機構とを有してスクリーンに映像を投射する投影装置およびズーム位置を検出して出力するズーム位置検出手段と、前記投影装置の投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度に対応する出力値を形成する傾斜角度出力装置と、前記ズーム位置と前記傾斜角度出力装置からの前記出力値とに従って前記表示部の出力映像を画像処理ＬＳＩを用いて制御することにより前記スクリーンに投射された映像の台形の歪を補正する画像制御部とを有する台形歪補正手段を備えたプロジェクタにおいて、
   前記画像制御部は、
   前記ズーム位置がワイド端にある場合に、前記傾斜角度出力装置からの出力値に対応した調整によって調整値が前記画像処理ＬＳＩの調整限界を超える前記出力値を予め記憶し、
   前記垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値と前記調整限界に対応した出力値とを比較し、
   前記調整限界に対応した出力値を超えない場合は、前記垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値とズーム位置入力値とに対応した前記表示部の出力映像の制御を行い、
   前記調整限界に対応した出力値を超えた場合は、前記表示部の出力映像の制御を行わない、ことを特徴とする台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
2. 前記垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値が前記調整限界に対応した出力値を超えた場合は警報を出力する、請求項１に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
3. 前記傾斜角度出力装置は、前記垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値が手動で入力される、請求項１に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
4. 前記傾斜角度出力装置は、前記垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値が自動で入力される、請求項１に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。
5. 前記傾斜角度出力装置は、前記垂直方向および／または水平方向の傾斜角度に対応する出力値が手動および自動の組み合わせで入力される、請求項１に記載の台形歪補正手段を備えたプロジェクタ。

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