JP3722146B1 - プロジェクタおよび画像補正方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 プロジェクタは有効パネル画像をパネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部を備える。プロジェクタは、ズーム状態を調整すると共に、有効パネル画像を画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域に形成させて画像の台形歪みを補正する。ズーム状態の調整は、画像形成領域中のすべての領域に対応する画像光が投写される全投写領域が投写面を包含し、かつ、全投写領域の外周が投写面の外周と1つ以上の接点で接するような目標ズーム状態となるように行う。台形歪みの補正は、上記の接点に対応する画像形成領域の外周上の点において、補正後画像形成領域の外周が画像形成領域の外周と接するように行う。
【選択図】 図7
Description
光を発する光源部と、
前記光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部と、
画像光を拡大投写するためのズームレンズのズーム状態を調整するズーム調整部と、
前記有効パネル画像を前記パネル面の画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される前記画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部と、を備え、
前記ズーム調整部は、前記パネル面の画像形成領域中のすべての領域に対応する画像光が投写される全投写領域が前記投写面を包含し、かつ、前記全投写領域の外周が前記投写面の外周と1つ以上の接点で接するような目標ズーム状態へと、ズーム状態を調整し、
前記キーストーン補正部は、前記全投写領域の外周と前記投写面の外周との接点に対応する前記パネル面の画像形成領域の外周上の点において、前記補正後画像形成領域の外周が前記パネル面の画像形成領域の外周と接するように補正を行う。
ズーム状態を検出するズーム状態検出部と、
前記投写面と前記全投写領域とを含む投写状態画像を撮像する画像撮像部と、
前記投写状態画像内における画像範囲であって、前記投写面を表す投写面画像範囲と、前記全投写領域を表す全投写領域画像範囲とを検出する画像範囲検出部と、
前記全投写領域画像範囲を所定のズーム中心位置を中心として拡大または縮小した画像範囲であって、前記投写面画像範囲を包含し、かつ、その外周が前記投写面画像範囲の外周と接する目標全投写領域画像範囲を算出する目標画像範囲算出部と、を備え、
前記ズーム調整部は、前記ズーム状態検出部の検出するズーム状態に、前記全投写領域画像範囲に対する前記目標全投写領域画像範囲の拡大率または縮小率を乗じて、前記目標ズーム状態を算出し、
前記キーストーン補正部は、前記目標全投写領域画像範囲の外周が前記投写面画像範囲の外周と整合するような変換を用いて、前記パネル面の画像形成領域の外周を変換することにより、前記補正後画像形成領域を算出するとしてもよい。
前記画像範囲検出部が検出した前記投写面画像範囲と前記全投写領域画像範囲とを、所定の基準座標系に変換する基準変換部を備え、
前記目標画像範囲算出部は、前記基準変換部によって変換された後の前記投写面画像範囲および前記全投写領域画像範囲を用いて、前記目標投写領域画像範囲を算出するとしてもよい。
前記ズームレンズを当該ズームレンズの光軸に垂直な方向にシフトさせるレンズシフト部と、
前記レンズシフト部による前記ズームレンズのシフトに応じて、前記ズーム中心位置をシフトさせる中心位置シフト部と、を備えるとしてもよい。
A.第1実施例:
A−1.プロジェクタの構成:
A−2.ズーム調整キーストーン補正処理:
B.変形例:
図1は本発明の第1実施例としてのプロジェクタの構成を概略的に示すブロック図である。プロジェクタ100は、画像を表す画像光を投写して、スクリーン200などの投写面上に画像(表示画像)を表示させることができる。プロジェクタ100は、A/D変換部110と、内部メモリ120と、液晶パネル130と、液晶パネル駆動部132と、照明光学系140と、ズームレンズ152を備える投写光学系150と、ズームレンズ駆動部154と、ズーム状態検出部156と、CPU160と、リモコン制御部170と、リモコン172と、撮像部180と、撮影画像メモリ182とを備えている。
プロジェクタ100は、自動的にズーム調整とキーストーン補正とを行うズーム調整キーストーン補正処理を行うことができる。ズーム調整は、投写される画像が、スクリーン200上からはみ出さず、かつ、できるだけ大きく表示されるように、ズーム状態の調整を行う処理である。また、キーストーン補正は、スクリーン200上の表示画像の台形歪みを補正する処理である。ズーム調整キーストーン補正処理は、ユーザからのリモコン172を通じた指示により実行される。なお、ズーム調整キーストーン補正処理は、例えば電源オンや画像信号の入力に伴って自動的に実行されるものとすることも可能である。
u=(ax+by+c)/(gx+hy+1)
v=(dx+ey+f)/(gx+hy+1)
(ただしa,b,c,d,e,f,g,hは定数)
最適ズーム状態値=現在のズーム状態値Zp×最適倍率Mb
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
プロジェクタ100は、さらに、ズームレンズ152を投写光学系150の光軸に垂直な方向にシフトさせることができるレンズシフト部と、レンズシフト部によるズームレンズ152のシフトに応じて、ズーム中心ZCをシフトさせる中心位置シフト部とを備えているとしてもよい。このようにすれば、プロジェクタ100は、ズームレンズ152をシフトすることによって、全投写領域PAを投写光学系150の光軸に垂直な方向にずらすことができる。従って、プロジェクタ100の設置作業の容易化を図ることができる。また、ズームレンズ152をシフトしたときにも、ズームレンズ152のシフトに応じてズーム中心ZCをシフトさせることができるので、的確なズーム調整キーストーン補正処理を行うことができる。なお、ズームレンズ152のシフトとズーム中心ZCのシフトとの関係は、あらかじめ測定して、内部メモリ120の所定の領域に格納しておけばよい。
プロジェクタ100は、ズーム調整キーストーン補正処理において、ズーム調整部125がズームレンズ駆動部154を制御してズームレンズ152を調整しているときに、補正後画像形成領域RIFの算出を行うとしてもよい。このようにすれば、機械的な動作であるズームレンズ152の調整と並行して、キーストーン補正を行うことにより、処理のさらなる高速化を図ることができる。
上記実施例では、最適ズーム状態は、全投写領域PAがスクリーン200を包含し、かつ全投写領域PAの外周がスクリーン枠202と接しているようなズーム状態であるとしているが、ここでいう「接している」とは、厳密に接している状態の他に、ほとんど接している状態を含むとしてもよい。すなわち、図7(e)に示した最適ズーム調整後全投写領域枠PFiZbは、スクリーン枠202iTに厳密に接しておらず、液晶パネル130において3画素程度相当離れていてもよいとすることができる。
上記実施例では、最適ズーム状態は、全投写領域PAがスクリーン200を包含し、かつ全投写領域PAの外周がスクリーン枠202と接しているようなズーム状態であるとしているが、「接している」とは、1点のみで接している場合の他に、1つまたは複数の辺で接している場合も含むものである。
上記実施例では、液晶パネル座標系Cpを基準座標系として、全投写領域枠PFiおよびスクリーン枠202iの射影変換を行っているが、射影変換は他の座標系を基準座標系として行ってもよい。また、射影変換は必ずしも行う必要はなく、省略することも可能である。
上記実施例では、ズーム状態の検出は可変抵抗を用いて行っているが、他の方法によってズーム状態を検出するとしてもよい。例えば、ズームレンズ152にロータリエンコーダを取り付け、ロータリエンコーダの出力値からズーム状態を検出することも可能である。また、ズームレンズ駆動部154としてステッピングモータを用い、その駆動量からズーム状態を検出することも可能である。また、全投写領域PAを撮像部180により撮像し、撮影画像SIにおける全投写領域PAの大きさからズーム状態を検出することも可能である。
上記実施例では、ズーム調整において、ズーム状態値が最適ズーム状態値となるようなズームレンズ152の調整は、ズームエンコーダ値を用いたポーリングによる位置監視により行っているが、他の方法によって行うとしてもよい。例えば、ズームレンズ152にロータリエンコーダを取り付け、ロータリエンコーダを用いたポーリングによる位置監視によりズーム調整を行うことも可能である。また、ズームレンズ駆動部154としてステッピングモータを用い、その駆動量を基にズーム調整を行うことも可能である。また、あらかじめ測定したズームレンズ152の駆動速度からモータ駆動時間を算出し、その時間だけモータを駆動することによりズーム調整を行うことも可能である。
上記実施例では、キーストーン補正を、最適ズーム調整後全投写領域枠PFiZbをスクリーン枠202iTに整合させるような変換を求めることにより行っているが、キーストーン補正を他の方法により行うことも可能である。例えば、距離センサや角度センサを用いて行うとしてもよい。
上記実施例では、スクリーン枠202iTと全投写領域枠PFiTとを用いて、計算により最適ズーム状態を算出しているが、実際にズームレンズ152を駆動してズーム状態を変更し、撮像部180により撮像した撮影画像SIを分析して最適ズーム状態を求めるとしてもよい。
上記実施例では、基準ズーム状態のズーム状態値を基準値1とし、任意のズーム状態のズーム状態値を基準ズーム状態との拡大倍率の比によって表すものとしているが、他の方法によりズーム状態値を表現するものとしてもよい。例えば、ズーム状態が最もテレ側のときのズーム状態値を0と、ズーム状態が最もワイド側のときのズーム状態値を255と表現することも可能である。
上記実施例では、液晶パネル130は1つしか示していないが、複数の色成分用の複数の液晶パネル130を備えるとしてもよい。また、液晶パネル以外の電気光学装置(例えばDMD)を用いるとしてもよい。
上記実施例では、投写面として、スクリーン200を用いているが、投写面として他のものを用いることも可能である。例えば、部屋の壁が白色である場合に、その壁に、テープや塗装などにより黒色のラインで矩形の枠を描き、その壁を投写面としてもよい。あるいは、ホワイトボードに、黒色のラインマーカで矩形の枠を描き、そのホワイトボードを投写面としてもよい。
102...バス
120...内部メモリ
122...画像処理部
123...画像範囲検出部
124...最適ズーム状態算出部
125...ズーム調整部
126...キーストーン補正部
127...基準変換部
130...液晶パネル
132...液晶パネル駆動部
140...照明光学系
150...投写光学系
152...ズームレンズ
154...ズームレンズ駆動部
156...ズーム状態検出部
170...リモコン制御部
172...リモコン
180...撮像部
182...撮影画像メモリ
200...スクリーン
202...スクリーン枠
300...ケーブル
Claims (9)
- 投写面上に画像を表示させるプロジェクタであって、
光を発する光源部と、
前記光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部と、
画像光を拡大投写するためのズームレンズのズーム状態を調整するズーム調整部と、
前記有効パネル画像を前記パネル面の画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される前記画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部と、を備え、
前記ズーム調整部は、前記パネル面の画像形成領域中のすべての領域に対応する画像光が投写される全投写領域が前記投写面を包含し、かつ、前記全投写領域の外周が前記投写面の外周と1つ以上の接点で接するような目標ズーム状態へと、ズーム状態を調整し、
前記キーストーン補正部は、前記全投写領域の外周と前記投写面の外周との接点に対応する前記パネル面の画像形成領域の外周上の点において、前記補正後画像形成領域の外周が前記パネル面の画像形成領域の外周と接するように補正を行う、プロジェクタ。 - 請求項1記載のプロジェクタであって、さらに、
ズーム状態を検出するズーム状態検出部と、
前記投写面と前記全投写領域とを含む投写状態画像を撮像する画像撮像部と、
前記投写状態画像内における画像範囲であって、前記投写面を表す投写面画像範囲と、前記全投写領域を表す全投写領域画像範囲とを検出する画像範囲検出部と、
前記全投写領域画像範囲を所定のズーム中心位置を中心として拡大または縮小した画像範囲であって、前記投写面画像範囲を包含し、かつ、その外周が前記投写面画像範囲の外周と接する目標全投写領域画像範囲を算出する目標画像範囲算出部と、を備え、
前記ズーム調整部は、前記ズーム状態検出部の検出するズーム状態に、前記全投写領域画像範囲に対する前記目標全投写領域画像範囲の拡大率または縮小率を乗じて、前記目標ズーム状態を算出し、
前記キーストーン補正部は、前記目標全投写領域画像範囲の外周が前記投写面画像範囲の外周と整合するような変換を用いて、前記パネル面の画像形成領域の外周を変換することにより、前記補正後画像形成領域を算出する、プロジェクタ。 - 請求項2記載のプロジェクタであって、さらに、
前記画像範囲検出部が検出した前記投写面画像範囲と前記全投写領域画像範囲とを、所定の基準座標系に変換する基準変換部を備え、
前記目標画像範囲算出部は、前記基準変換部によって変換された後の前記投写面画像範囲および前記全投写領域画像範囲を用いて、前記目標投写領域画像範囲を算出する、プロジェクタ。 - 請求項3記載のプロジェクタであって、
前記基準座標系は、前記画像形成領域を有する前記パネル面に平行な平面上の座標系である、プロジェクタ。 - 請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記ズーム中心位置は、前記パネル面の画像形成領域の中心以外の所定の位置にある、プロジェクタ。 - 請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のプロジェクタであって、さらに、
前記ズームレンズを当該ズームレンズの光軸に垂直な方向にシフトさせるレンズシフト部と、
前記レンズシフト部による前記ズームレンズのシフトに応じて、前記ズーム中心位置をシフトさせる中心位置シフト部と、を備える、プロジェクタ。 - 請求項2ないし請求項4のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記キーストーン補正部は、前記ズーム調整部が前記ズームレンズを調整しているときに前記補正後画像形成領域の算出を行う、プロジェクタ。 - 投写面上に画像を表示させるプロジェクタにおいて前記画像を補正する画像補正方法であって、
(a)光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する工程と、
(b)画像光を拡大投写するためのズームレンズのズーム状態を調整する工程と、
(c)前記有効パネル画像を前記パネル面の画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される前記画像の台形歪みを補正する工程と、を備え、
前記工程(b)は、前記パネル面の画像形成領域中のすべての領域に対応する画像光が投写される全投写領域が前記投写面を包含し、かつ、前記全投写領域の外周が前記投写面の外周と1つ以上の接点で接するような目標ズーム状態へと、ズーム状態を調整する工程を含み、
前記工程(c)は、前記全投写領域の外周と前記投写面の外周との接点に対応する前記パネル面の画像形成領域の外周上の点において、前記補正後画像形成領域の外周が前記パネル面の画像形成領域の外周と接するように補正を行う工程を含む、画像補正方法。 - 投写面上に画像を表示させるプロジェクタにおいて前記画像を補正するための画像補正プログラムであって、
前記プロジェクタは、
光を発する光源部と、
前記光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部と、を備え、
前記画像補正プログラムは、
画像光を拡大投写するためのズームレンズのズーム状態を調整するズーム調整機能と、
前記有効パネル画像を前記パネル面の画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される前記画像の台形歪みを補正するキーストーン補正機能と、をプロジェクタに実現させることを特徴とし、
前記ズーム調整機能は、前記パネル面の画像形成領域中のすべての領域に対応する画像光が投写される全投写領域が前記投写面を包含し、かつ、前記全投写領域の外周が前記投写面の外周と1つ以上の接点で接するような目標ズーム状態へと、ズーム状態を調整する機能を含み、
前記キーストーン補正機能は、前記全投写領域の外周と前記投写面の外周との接点に対応する前記パネル面の画像形成領域の外周上の点において、前記補正後画像形成領域の外周が前記パネル面の画像形成領域の外周と接するように補正を行う機能を含む、画像補正プログラム。
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