JP3880609B1 - 画像投影方法及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】キーストン補正の条件を調整しながら投影範囲のデジタルシフトを行うことにより、キーストン補正の設定を再度実行することなく投影画像を被投射面上で移動させることができる画像投影方法、及びプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタ１は、スクリーン（被投射面）Ｓ上で投影画像が占める範囲である投影範囲を設定し、投影画像の移動指示を受け付けた場合には、スクリーン座標系（被投射面座標系）で投影範囲を移動させ、移動後の投影範囲のスクリーン座標系での座標をパネル座標系での座標へ変換して、スクリーンＳ上での投影範囲に対応する画像形成パネル２１上での範囲の位置を求め、投影範囲に対応する範囲に投影元となる画像が収まるように画像を変形し、変形した画像を含むパネル画像を画像形成パネル２１で形成して投影画像を投影する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン等の外部の被投射面に対して矩形の画像を投影するプロジェクタに関し、より詳細には、被投射面に投影された画像の形状を補正しながら画像を投影する画像投影方法及びプロジェクタに関する。

プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、画像データを外部から受け付け、画像データに基づいた画像を外部のスクリーン又は壁等の被投射面に対して拡大投影するプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等でなる平面状の画像形成パネルで画像を形成し、画像を形成した画像形成パネルで反射した光又は画像形成パネルを透過した光を外部の被投射面に対して投射することにより、光の像でなる画像を投影する構成となっている。以下、被投射面に投影された画像を投影画像、画像形成パネルで形成する画像をパネル画像と言う。

プロジェクタが投影すべき投影画像の形状は通常は矩形であり、被投射面に対して垂直に光を投射できるようにプロジェクタが配置されている場合は、プロジェクタは、パネル画像を矩形に形成して光を投射することで、矩形の投影画像を被投射面に投影することができる。しかし、被投射面に対して垂直に光を投射できるようにプロジェクタを配置できない場合も多く、この場合は、プロジェクタは被投射面の上下又は左右の斜め方向から光を投射することになる。パネル画像を矩形に形成した上でプロジェクタが被投射面の斜め方向から光を投射した場合は、画像の両端で光が被投射面に到達するまでの距離が異なって画像の倍率が異なるので、投影画像の形状は矩形から歪むこととなる。この投影画像の歪みをキーストン歪みと言う。このため、プロジェクタには、パネル画像中の投影画像に対応する部分の形状を予め矩形から変形した上で光を投射することによって、投影画像の形状が矩形になるようにキーストン歪みを補正するキーストン補正の機能が必要となる。

プロジェクタがキーストン補正を行う方法としては従来様々な方法が提案されている。例えば、投影画像の形状又はプロジェクタと被投射面との間の距離等を検出し、検出結果に基づいてパネル画像を調整することにより、投影画像の形状を自動で補正する技術が開発されている。この技術の例は特許文献１〜３に開示されている。この自動でキーストン補正を行う技術を用いた場合は、キーストン補正のために必要なデータを検出するセンサがプロジェクタに必要となるが、使用者に手間を取らせずに容易にキーストン補正を行うことができる。また、歪んだ投影画像を一旦投影するか、又は投影画像の範囲を示す外枠若しくは４隅の点を投影した上で、投影画像の形状が所定のアスペクト比を有する矩形になるように投影画像に含まれる各点の位置を使用者の操作により指定して、投影画像の投影元となる画像がパネル画像中で占める部分の形状を調整することによって、投影画像の形状を補正する技術も用いられている。この使用者の操作に応じてキーストン補正を行う技術を用いた場合は、使用者がプロジェクタを操作する手間が必要であるが、投影画像の形状、大きさ及び位置等をある程度自由に使用者が設定することができる。

図８は、キーストン補正を行うために投影画像の投影元となる画像を変形する処理を模式的に示す模式図である。図８（ａ）は、プロジェクタで投影すべく入力された入力画像を示す。プロジェクタは、入力画像のデータを記憶し、入力画像のアスペクト比及び解像度に応じて、画像形成パネルで投影画像の投影元となる画像を形成することができる表示可能領域を設定する。図８（ｂ）は、画像形成パネルで設定した表示可能領域を示す。プロジェクタは、入力画像と同一のアスペクト比で表示可能領域の形状を設定し、入力画像の解像度に応じて表示可能領域の大きさを設定する。画像形成パネル上の表示可能領域以外の部分は画像が形成されないオフセット領域となる。プロジェクタは、キーストン補正によりデータを変換して入力画像を変形し、変形した入力画像を含ませたパネル画像を画像形成パネルで形成する。図８（ｃ）は変形した入力画像を含むパネル画像を示す。図中に示す画像領域は、キーストン補正により変形した入力画像の領域であり、表示可能領域に含まれている。この画像領域の部分が被投射面に投影され、投影画像となる。パネル画像中の画像領域以外の部分は例えば白色で投影される。
特開２００４−１８７０５２号公報 特開２００５−１２５６１号公報 特開２００５−１３６６９９号公報

ところで、プロジェクタで投影画像を投影している最中に、被投射面上で投影画像の位置を変更したい場合がある。投影画像の位置を変更する方法には、プロジェクタ自体の位置を変更する方法、及び光を投射するための光学系を制御してプロジェクタ自体は動かさずに光が被投射面に当たる位置を変更する方法がある。しかしこれらの方法では、投影画像の各部分に対応する光が被投射面に到達するまでの距離、及び各光と被投射面との角度がキーストン補正の設定を行ったときの状態から変化するので、キーストン補正でキーストン歪みを補正しきれずに再び投影画像の形状が歪むこととなる。また投影画像の位置を変更するその他の方法としては、プロジェクタ自体の位置及び光学系の状態を変更せずに、画像形成パネル上で表示可能領域が占める位置を変更することで投影画像の被投射面上での位置を変更するデジタルシフトが考えられる。しかし、投影画像に対応する画像領域の形状は、一旦設定した表示可能領域の位置に応じて定められているので、表示可能領域の位置を変更した場合は、投影画像の投影元の画像を定められた画像領域の形状に変形することではキーストン歪みを補正することはできず、再び投影画像の形状が歪むこととなる。このように、従来のプロジェクタでは、被投射面上で投影画像の位置を変更する都度、キーストン補正を行うための条件が変化するので、投影画像のキーストン歪みを十分に補正できるようにキーストン補正の設定を繰り返す必要があるという問題がある。特に、使用者の操作に応じてキーストン補正の設定を行うプロジェクタの場合は、使用者の手間が煩雑になるという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、キーストン補正の条件を調整しながら投影範囲のデジタルシフトを行うことにより、キーストン補正の設定を再度実行することなく投影画像を被投射面上で移動させることができる画像投影方法、及びプロジェクタを提供することにある。

また本発明の他の目的とするところは、デジタルシフトが可能な範囲内で投影範囲の移動量を定めることにより、被投射面上で移動した上で投影画像が確実に投影できるようにするプロジェクタを提供することにある。

本発明に係る画像投影方法は、平面状の画像形成パネルで画像を形成し、画像を形成した画像形成パネルからの光を外部の被投射面へ投射することにより、前記被投射面に投影画像を投影するプロジェクタでの画像投影方法において、前記被投射面上で投影画像が占める投影範囲を設定するステップと、前記被投射面上での位置を規定する被投射面座標系で前記投影範囲の座標を定めるステップと、前記被投射面上で前記投影範囲を移動させることを指示する移動指示を受け付けた場合に、受け付けた前記移動指示に従って、前記被投射面座標系で、前記投影範囲の座標を移動させるステップと、前記被投射面座標系で移動させた後の前記投影範囲の座標を、前記画像形成パネル上での位置を規定するパネル座標系での移動後の前記投影範囲に対応する範囲の座標へ変換するステップと、変換した座標が示す移動後の前記投影範囲に対応する前記画像形成パネル上の範囲に画像を形成するステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタは、平面状の画像形成パネルと、画像を形成した画像形成パネルからの光を外部の被投射面へ投射することにより、前記被投射面に投影画像を投影する手段とを備えるプロジェクタにおいて、前記被投射面上で投影画像が占める投影範囲を設定する手段と、前記画像形成パネル上での位置を規定するパネル座標系で、投影によって前記被投射面上の前記投影範囲に対応する前記画像形成パネル上の範囲の座標を求める手段と、前記被投射面上での位置を規定する被投射面座標系で前記投影範囲の座標を定める手段と、投影によって対応する前記パネル座標系上の位置及び前記被投射面座標系上の位置を互いに変換する所定の変換式に必要な変換パラメータを、前記パネル座標系での前記投影範囲に対応する範囲の座標及び前記被投射面座標系での前記投影範囲の座標に基づいて計算する手段と、前記被投射面上で前記投影範囲を移動させることを指示する移動指示を受け付ける手段と、該手段が受け付けた前記移動指示に従って、前記被投射面座標系で、前記投影範囲を移動させる手段と、該手段が移動させた後の前記被投射面座標系での前記投影範囲の座標を、前記変換パラメータを用いて、移動後の前記投影範囲に対応する前記パネル座標系での範囲の座標へ変換する手段と、該手段が変換した座標が示す移動後の前記投影範囲に対応する前記画像形成パネル上の範囲に画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタは、前記移動指示は、前記被投射面座標系で前記投影範囲を移動させる移動方向に係る情報を含んでおり、投影すべき投影画像のアスペクト比に応じて、前記画像形成パネルの一部に、画像を形成することができる表示可能領域を設定する手段と、前記移動方向に応じた方向に前記画像形成パネル上で前記表示可能領域の位置を変更できる余地の量に応じて、前記移動指示に従って前記被投射面座標系で前記投影範囲を移動させる移動量を定める手段とを更に備えることを特徴とする。

本発明に係るプロジェクタは、前記画像形成手段は、移動後の前記投影範囲に対応する前記パネル座標系での範囲の座標に基づいて、前記画像形成パネルで形成する画像が前記範囲に収まって投影画像のキーストン補正が行われるように前記画像を変形する所定の変形式に必要なパラメータを求める手段と、該手段が求めた前記パラメータを用いて前記画像を変形する手段と、該手段が変形した画像を前記画像形成パネル上の前記範囲に形成する手段とを有することを特徴とする。

本発明においては、画像を形成した画像形成パネルからの光を外部へ投射することによってスクリーン等の外部の被投射面に投影画像を投影するプロジェクタは、被投射面上で投影画像が占める範囲である投影範囲を設定し、投影画像の移動指示を受け付けた場合に、被投射面座標系で投影範囲を移動させ、移動後の投影範囲の座標をパネル座標系での投影範囲に対応する範囲の座標へ変換し、画像形成パネル上で投影範囲に対応する範囲に画像を形成する。画像形成パネル上で移動後の投影範囲に対応する範囲に形成された画像が投影されて、被投射面上で移動後の投影範囲に含投影画像が投影される。

また本発明においては、プロジェクタは、画像形成パネル内で画像を形成できる表示可能領域の位置を変更することで投影範囲の移動を可能にし、投影範囲が被投射面上で移動すべき移動方向に対応する画像形成パネル上での方向に表示可能領域が位置を変更できる余地の量に応じて、投影範囲が被投射面上で移動する移動量を決定する。これにより、投影範囲に対応する画像形成パネル上での範囲が画像形成パネル外へはみ出して投影範囲に投影画像を投影することができなくなる事態を防止する。

更に本発明においては、プロジェクタは、投影画像の投影元となる画像が投影範囲に対応する画像形成パネル上の範囲に収まるように画像を変形し、変形した画像を含むパネル画像を画像形成パネルで形成して投影画像を投影することにより、投影画像のキーストン補正を行う。

本発明にあっては、被投射面座標系で投影範囲を移動させ、移動後の投影範囲の被投射面座標系での座標をパネル座標系へ変換して、移動した投影範囲に投影画像を投影するために画像形成パネル上に画像を形成する範囲の位置及び形状を定めることにより、移動後であっても投影画像がキーストン補正されるようにキーストン補正の条件を調整しながら投影画像を被投射面上で移動させることができるので、キーストン補正の設定を再度実行することなく、投影画像を被投射面上で容易に移動させることが可能となる。特に、投影画像を被投射面上で移動させる度に使用者がプロジェクタを操作してキーストン補正の設定を行う手間が不必要となるので、使用者は、手軽に投影画像を被投射面上で移動させることが可能となり、プロジェクタの使い勝手が向上する。

また本発明にあっては、被投射面上の投影範囲に対応する画像形成パネル上での範囲が画像形成パネル外へはみ出して投影範囲に投影画像を投影することができなくなる事態を防止できるように、投影範囲が被投射面上で移動する移動量を制限するので、キーストン補正された投影画像を確実に投影できる被投射面上の範囲内で投影画像を移動させることができるようになる。

更に本発明にあっては、プロジェクタは、投影画像の投影元となる画像が投影範囲に対応する画像形成パネル上の範囲に収まるように画像を変形し、変形した画像を含むパネル画像を画像形成パネルで形成して投影画像を投影することにより、キーストン補正により形状が整えられた投影画像を被投射面上で所望の位置へ容易に移動させることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明のプロジェクタの内部の機能構成を示すブロック図である。プロジェクタ１は、演算を行うプロセッサ、及び演算に伴う情報を記憶するＲＡＭ等からなる制御処理部１１を備えている。制御処理部１１には、制御プログラムを記憶するＲＯＭ１２が接続されており、制御処理部１１は、ＲＯＭ１２が記憶する制御プログラムに従ってプロジェクタ１全体の動作を制御する処理を行う。制御処理部１１には、使用者が操作するリモートコントローラ（リモコン）１０から赤外線又は電波を用いて発信される信号を受信するリモコン受信部１４及び各種のスイッチからなって使用者の操作により各種の処理指示を受け付ける操作部１５が接続されている。制御処理部１１は、リモコン受信部１４又は操作部１５で各種の処理指示を受け付け、受け付けた処理指示に従った処理を実行する構成となっている。

またプロジェクタ１は、液晶パネル又はＤＭＤ等でなる平面状の画像形成パネル２１を備えており、画像形成パネル２１は、液晶又は微小ミラー等を用いてなる複数の画素を有し、画素数で規定される所定の解像度でパネル画像を形成する構成となっている。プロジェクタ１は、図示しない光源及び光学系を用いて画像形成パネル２１に対して光を照射する構成となっており、更に、パネル画像を形成した画像形成パネル２１に照射されて画像形成パネル２１で反射された光を外部へ投射する投射レンズ３を備えている。図１中の白矢印は光を示す。投射レンズ３からの光は、プロジェクタ１外のスクリーン（被投射面）Ｓに対して投射され、スクリーンＳ表面に投影画像が投影される。なお、プロジェクタ１は、パネル画像を形成した画像形成パネル２１を透過した光を投射レンズ３で投射することにより投影画像を投影する構成であってもよい。

またプロジェクタ１は、テレビジョンチューナ又はＰＣ等の外部の装置から画像データを入力される入力部１６を備えている。入力部１６には、入力部１６に入力された画像データに基づいた画像を、投影画像のアスペクト比及び解像度に合わせてスケーリングするスケーリング処理部２４が接続されている。スケーリング処理部２４には、スケーリング処理部２４がスケーリングした画像に対するキーストン補正の処理を行うキーストン処理部２３が接続されている。キーストン処理部２３には、キーストン処理部２３でキーストン補正を行った画像を含むパネル画像を生成するパネル画像生成部２２が接続されている。パネル画像生成部２２は画像形成パネル２１に接続されており、画像形成パネル２１はパネル画像生成部２２が生成したパネル画像を形成する構成となっている。

また画像形成パネル２１には、投影画像の範囲を示す外枠又は４隅の点でなるパターン画像を生成するパターン画像生成部１３が接続されている。プロジェクタ１は、パターン画像生成部１３が生成したパターン画像を画像形成パネル２１が形成することにより、投影画像の範囲を示す画像をスクリーンＳに投影する構成となっている。入力部１６は、制御処理部１１に接続されており、入力された画像データに係る情報を制御処理部１１へ入力する構成となっている。またパターン画像生成部１３、スケーリング処理部２４、キーストン処理部２３、パネル画像生成部２２及び画像形成パネル２１は、制御処理部１１に接続されており、制御処理部１１による制御に従って動作する。

次に、以上の構成でなる本発明のプロジェクタ１が実行する本発明の画像投影方法を説明する。制御処理部１１は、入力部１６に入力される画像データに基づいて投影すべき投影画像のアスペクト比及び解像度に応じて、画像形成パネル２１で画像を形成する領域の内、投影画像の投影元の画像を形成しないオフセット領域と投影元の画像を形成できる表示可能領域とを設定している。投影画像のアスペクト比及び解像度は、入力された画像データに基づいた値、画像形成パネル２１の構成によって規定される値、又は使用者の操作により設定された値に設定されている。プロジェクタ１が最初に投影画像を投影する際には、画像形成パネル２１は表示可能領域全体に投影元の画像を広げたパネル画像を形成する。一般的にはプロジェクタ１はスクリーンＳの正面には配置されていないので、表示可能領域全体に投影元の画像を広げたパネル画像を形成してプロジェクタ１がスクリーンＳに投影した投影画像は、矩形から歪んだ形で投影される。従って、まずキーストン補正により投影画像のキーストン歪みを補正することが必要となる。

図２は、本発明のプロジェクタ１が行うキーストン補正の設定の処理の手順を示すフローチャートである。制御処理部１１は、使用者が操作部１５に所定の操作を行うか、又は使用者がリモコン１０に所定の操作を行ってリモコン１０が送信した所定の信号をリモコン受信部１４が受信することによる、スクリーンＳ上で投影画像が占める範囲である投影範囲の設定の指示の受け付けを待ち受けている（Ｓ１１）。投影範囲の設定の指示の受け付けがない場合は（Ｓ１１：ＮＯ）、制御処理部１１は、指示の受け付けの待ち受けを続行する。投影範囲の設定の指示を受け付けた場合は（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御処理部１１は、投影画像のアスペクト比及び解像度に応じた表示可能領域及びオフセット領域を含み、表示可能領域全体に投影範囲に対応する画像を広げたパターン画像をパターン画像生成部１３に生成させ、生成したパターン画像を画像形成パネル２１に形成させて、画像形成パネル２１で反射した光を投射レンズ３から投射することにより、投影範囲を表す画像をスクリーンＳに投影する（Ｓ１２）。このときプロジェクタ１は、投影範囲の四隅に対応する四個の輝点からなる画像をスクリーンＳに投影する。なおプロジェクタ１は、投影範囲の外枠に対応する輝線からなる画像を投影する処理を行ってもよい。

図３は、スクリーンＳ上の投影範囲と画像形成パネル２１が形成するパターン画像との対応例を示す模式図である。図３（ａ）は、画像形成パネル２１の表示可能領域全体にパターン画像を形成した場合にプロジェクタ１がスクリーンＳに投影する画像の例を示し、図３（ｂ）は表示可能領域全体にパターン画像を形成した画像形成パネル２１を示す。図中の白丸は、投影範囲の四隅に対応する輝点を示す。表示可能領域の全体が投影範囲に対応する場合は、図３（ａ）に示す如く、一般には投影範囲の形状は矩形から歪むことになる。図３（ａ）に示す如き画像を視認した使用者は、操作部１５又はリモコン１０を操作することによって、投影範囲の四隅に対応する各輝点を移動させて投影範囲を変形する指示を入力する。

ステップＳ１２が終了した後では、制御処理部１１は、投影範囲を変形する指示の受け付けを待ち受けている（Ｓ１３）。投影範囲を変形する指示を受け付けた場合は（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御処理部１１は、パターン画像生成部１３に生成させるパターン画像に含まれる各輝点の位置を移動させることによって、スクリーンＳに投影された輝点の位置を移動させて投影範囲を変形させる（Ｓ１４）。ステップＳ１３で投影範囲を変形する指示の受け付けがない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、又はステップＳ１４が終了した後は、操作部１５又はリモコン１０を使用者が操作することによる、投影範囲を確定する指示の受け付けを待ち受ける（Ｓ１５）。投影範囲を確定する指示の受け付けがない場合は（Ｓ１５：ＮＯ）、制御処理部１１は、処理をステップＳ１３へ戻す。投影範囲を確定する指示を受け付けた場合は（Ｓ１５：ＹＥＳ）、パターン画像生成部１３で生成したパターン画像に対応する投影範囲を確定する（Ｓ１６）。

図３（ｃ）は、スクリーンＳ上で確定した投影範囲を示す。使用者は、投影された画像を視認しながら、図に示す如く投影範囲が矩形になるようにプロジェクタ１を操作する。図中に示す四個の輝点で囲まれた範囲が投影範囲となり、輝点を四隅とする投影範囲に投影画像が位置することとなる。図３（ｄ）は、スクリーンＳ上で確定した投影範囲に対応するパターン画像を形成した画像形成パネル２１を示す。投影範囲の四隅に対応する各輝点がスクリーンＳ上で移動して投影範囲が矩形になったことに伴って、投影範囲の四隅に対応する画像形成パネル２１上での各輝点も表示可能領域内で移動する。表示可能領域内の四個の輝点で囲まれる範囲は、投影範囲に対応する画像形成パネル２１上の範囲であり、この範囲に形成された画像が投影画像として投影されることとなる。

制御処理部１１は、次に、投影範囲に対応する画像形成パネル２１上の範囲の表示可能領域内での位置を取得する（Ｓ１７）。例えば、制御処理部１１は、Ａ及びＢを自然数として表示可能領域が画像形成パネル２１上のＡ×Ｂの画素を含んでいる場合は、表示可能領域の左上隅の画素の座標を（０，０）として、０≦ｘ≦Ａ，０≦ｙ≦Ｂである（ｘ、ｙ）で表示可能領域内の各画素の座標を定め、投影範囲の四隅に対応する画像形成パネル２１上の輝点が位置する画素の座標を定めることにより、投影範囲に対応する範囲の表示可能領域内での位置を取得する。

制御処理部１１は、次に、表示可能領域の形状を投影範囲に対応する範囲の形状へ変形するための所定の変形式に必要な変形パラメータを計算する（Ｓ１８）。この変形は、表示可能領域内の位置を規定する座標系で、射影変換により表示可能領域内に含まれる各点の位置を投影範囲に対応する範囲内に含まれる各点の位置へ変換する座標変換であり、射影変換によってお互いに位置を変換する座標変換の一般的な変換式が知られている。ＲＯＭ１２が記憶する制御プログラムはこの変換式を含んでおり、制御処理部１１は、この変換式を変形式として利用し、投影範囲の四隅に対応する画像形成パネル２１上の範囲の表示可能領域内での位置に基づいて、変形式に含まれる変形パラメータを計算する。制御処理部１１は、計算した変形パラメータを記憶し、投影範囲を設定する処理を終了する。

投影範囲を設定した後、プロジェクタ１は、後述する処理により、設定した投影範囲に投影画像が投影されるようにキーストン補正を実行しながら、入力部１６に入力される画像データに基づいた投影画像を投影する。また本発明のプロジェクタ１は、デジタルシフトにより、一旦設定した投影範囲をスクリーンＳ上で移動させ、移動させた投影範囲に投影画像が投影されるようにキーストン補正の設定を変更する処理を行うことが可能である。図４は、本発明のプロジェクタ１が実行するデジタルシフトの処理の手順を示すフローチャートである。

スクリーンＳ上の設定された投影範囲にパターン画像又は投影画像をプロジェクタ１が投影している状態で、制御処理部１１は、パターン画像又は投影画像を視認した使用者が操作部１５又はリモコン１０に対して所定の操作を行うことによる、デジタルシフトの指示の受け付けを待ち受ける（Ｓ２０１）。デジタルシフトの指示は、例えば、操作部１５又はリモコン１０が備えるカーソルキーを使用者が所定時間押下することにより入力され、投影範囲がスクリーンＳ上で移動する移動方向及び移動距離を指示する情報を含んでいる。デジタルシフトの指示は、本発明に係る移動指示に相当する。デジタルシフトの指示の受け付けがない場合は（Ｓ２０１：ＮＯ）、制御処理部１１は、デジタルシフトの指示の受け付けの待ち受けを続行する。デジタルシフトの指示を受け付けた場合は（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、制御処理部１１は、この段階における画像形成パネル２１での表示可能領域及びオフセット領域の設定に基づいて、デジタルシフトの指示に従った移動方向に投影範囲が移動することに対応した画像形成パネル２１上での方向に、画像形成パネル２１上で表示可能領域が位置を変更できる余地があるか否かを判定する（Ｓ２０２）。画像形成パネル２１上での表示可能領域からみて、投影範囲の移動方向に対応した方向にオフセット領域が存在する場合は、表示可能領域の位置を変更できる余地があることになる。投影範囲の移動方向に対応する画像形成パネル２１上での方向に表示可能領域の位置を変更できる余地がない場合は（Ｓ２０２：ＮＯ）、制御処理部１１は、処理を終了する。このとき制御処理部１１は、所定の画像を画像形成パネル２１に形成させて、指示された移動方向へのこれ以上のデジタルシフトが実行できないことを示す投影画像を投影する処理を行ってもよい。

ステップＳ２０２で投影範囲の移動方向に対応する画像形成パネル２１上での方向に表示可能領域の位置を変更できる余地がある場合は（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、制御処理部１１は、スクリーンＳ上での位置を規定するスクリーン座標系（被投射面座標系）で、この段階での投影範囲の座標を取得する（Ｓ２０３）。ここで制御処理部１１は、投影範囲のアスペクト比及び解像度に応じて、投影範囲に含まれる各画素の位置を定めるスクリーン座標系を定義する。例えば、Ａ及びＢを自然数として投影範囲の解像度がＡ×Ｂである場合は、制御処理部１１は、スクリーンＳ上の投影範囲の四隅の座標が夫々（０，０），（０，Ｂ），（Ａ，０），（Ａ，Ｂ）となるようにスクリーン座標系を定義して投影範囲の座標を取得する。

制御処理部１１は、次に、画像形成パネル２１上の位置を規定するパネル座標系で、スクリーンＳ上の投影範囲に投影によって対応する画像形成パネル２１上の範囲の座標を取得する（Ｓ２０４）。ここで制御処理部１１は、ステップＳ１７で定めた（取得した）投影範囲に対応する画像形成パネル２１上の範囲の表示可能領域内での位置に対して、画像形成パネル２１上での表示可能領域の位置を付加することによって、パネル座標系での投影範囲に対応する範囲の座標を求める。例えば、制御処理部１１は、画像形成パネル２１がＣ×Ｄの画素で構成されている場合は、画像形成パネル２１の左上隅の画素の座標を（０，０）として、０≦ｘ≦Ｃ，０≦ｙ≦Ｄである（ｘ、ｙ）で画像形成パネル２１上の各画素の座標を定めることでパネル座標系を定義しておく。またＡ＜Ｃ，Ｂ＜Ｄであって表示可能領域がＡ×Ｂの画素を含んでおり、表示可能領域が画像形成パネル２１の中央に位置している場合は、表示可能領域の周囲に位置するオフセット領域の幅はｘ方向に（Ｃ−Ａ）／２，ｙ方向に（Ｄ−Ｂ）／２である。従って、制御処理部１１は、ステップＳ１７で定めた（取得した）投影範囲に対応する範囲の表示可能領域内での位置（ｘ、ｙ）を、画像形成パネル２１上での位置（ｘ＋（Ｃ−Ａ）／２，ｙ＋（Ｄ−Ｂ）／２）へ変換することによって、パネル座標系で投影範囲に対応する範囲の座標を取得する。

制御処理部１１は、次に、パネル座標系上の位置とスクリーン座標系上の位置とを互いに変換する座標変換を行うための所定の変換式に含まれる変換パラメータを計算する（Ｓ２０５）。この変換は、パネル座標系とスクリーン座標系との間の射影変換による座標変換であり、パネル座標系での点の座標とスクリーン座標系での点の座標とを射影変換により座標変換する一般的な変換式が知られている。ＲＯＭ１２が記憶する制御プログラムはこの変換式を含んでおり、制御処理部１１は、ステップＳ２０３で取得したスクリーン座標系での投影範囲の座標と、ステップＳ２０４で取得したパネル座標系での投影範囲に対応する範囲の座標との対応関係に基づいて、変換式に含まれる変換パラメータを計算する。制御処理部１１は、計算した変換パラメータを記憶する。

制御処理部１１は、次に、受け付けたデジタルシフトの指示に従った投影範囲の移動方向に対応する画像形成パネル２１上での移動方向に、デジタルシフトの指示に従った投影範囲の移動距離に対応する画像形成パネル２１上での移動距離だけ表示可能領域の画像形成パネル２１上での位置を変更して、画像形成パネル２１に含まれる表示可能領域及びオフセット領域の配置を再設定する（Ｓ２０６）。ここで制御処理部１１は、表示可能領域の移動方向にあるオフセット領域を削減し、移動方向とは反対側のオフセット領域を増加させる。また、受け付けたデジタルシフトの指示が示す移動距離が、表示可能領域が位置を変更する余地であるオフセット領域の量以上である場合は、制御処理部１１は、表示可能領域の移動方向にあるオフセット領域を削除して、最大限の移動距離を確保する。

制御処理部１１は、次に、パネル座標系からスクリーン座標系へ座標を変換する変換式及び変換パラメータを用いて、パネル座標系で表示可能領域が位置を変更した方向及び距離を座標変換することによって、デジタルシフトの指示に従ってスクリーン座標系で投影範囲が移動すべき移動方向及び移動量を決定する（Ｓ２０７）。制御処理部１１は、次に、スクリーン座標系で決定した移動方向へ決定した移動量だけ投影範囲の座標を移動させる（Ｓ２０８）。制御処理部１１は、次に、スクリーン座標系からパネル座標系へ座標を変換する変換式及び変換パラメータを用いて、スクリーン座標系で移動した投影範囲の座標をパネル座標系での投影範囲に対応する範囲の座標へ変換する（Ｓ２０９）。変換したパネル座標系での投影範囲に対応する範囲の座標は、画像形成パネル２１上で表示可能領域に含まれることになる。

制御処理部１１は、次に、投影範囲に対応する範囲の表示可能領域内での位置を取得する（Ｓ２１０）。ここで制御処理部１１は、投影範囲に対応する範囲のパネル座標系での座標からオフセット領域による寄与分を差し引くことで、投影範囲に対応する範囲の表示可能領域内での位置を取得することができる。例えば、表示可能領域の左上隅の画素の座標が（Ｘ，Ｙ）である場合は、投影範囲に対応する範囲に含まれる画素のパネル座標系での座標（ｘ，ｙ）を座標（ｘ−Ｘ，ｙ−Ｙ）へ変換することによって、表示可能領域の左上隅の画素を原点（０，０）とした表示可能領域内での位置を表す座標系で投影範囲に対応する範囲の位置を取得することができる。制御処理部１１は、次に、表示可能領域の形状を投影範囲に対応する範囲の形状へ変形するための所定の変形式に必要な新たな変形パラメータを計算し（Ｓ２１１）、計算した変形パラメータを記憶して処理を終了する。

図５は、スクリーンＳ上での投影範囲と画像形成パネル２１で形成するパネル画像との対応を示す模式図である。図５（ａ）はデジタルシフトを行っていない投影範囲を示し、図５（ｂ）はデジタルシフトを行っていないパネル画像を示す。画像形成パネル２１の中央に表示可能領域が位置し、その周囲にオフセット領域が位置しており、スクリーンＳ上に投影範囲が設定される一方、投影範囲に対応する範囲が表示可能領域に含まれている。図５（ｃ）はスクリーンＳ上で上方へデジタルシフトを行った投影範囲を示し、破線でデジタルシフト前の投影範囲を示している。図５（ｄ）はスクリーンＳ上で上方へデジタルシフトを行ったパネル画像を示す。表示可能領域から見て、スクリーンＳの上方に対応する方向のオフセット領域が削減され、オフセット領域が削減された部分に表示可能領域の一部が位置するように、表示可能領域の位置が変更されている。位置の変更前に表示可能領域が占めていた部分は、新たなオフセット領域となっている。移動後の投影範囲の形状を表現できるように、投影範囲の移動前とは異なった位置及び形状で、投影範囲に画像形成パネル２１上で対応する範囲が表示可能領域に含まれている。

また図５（ｅ）はスクリーンＳ上で横方向へデジタルシフトを行ったパネル画像を示し、破線でデジタルシフト前の投影範囲を示している。図５（ｆ）はスクリーンＳ上で横方向へデジタルシフトを行ったパネル画像を示す。投影範囲の移動方向に対応した方向へ表示可能領域の位置が変更され、移動後の投影範囲の形状を表現できる位置及び形状で、投影範囲に画像形成パネル２１上で対応する範囲が表示可能領域に含まれている。なお、図５には、スクリーンＳ上で投影範囲を上下方向又は左右方向に移動させる例を示したが、プロジェクタ１は、上下方向及び左右方向に同時に投影範囲をスクリーンＳ上で移動させる処理を実行することも可能な構成となっている。

以上の処理により、プロジェクタ１は、デジタルシフトにより、投影画像がスクリーンＳ上で占める範囲である投影範囲を可能な範囲で移動させ、新たな投影範囲を設定する。投影範囲を設定した後、プロジェクタ１は、設定した投影範囲に投影画像が投影されるようにキーストン補正を実行しながら、入力部１６に入力される画像データに基づいた投影画像を投影する。図６は、本発明のプロジェクタ１がキーストン補正を行って画像を投影する処理の手順を示すフローチャートであり、図７は、プロジェクタ１がキーストン補正を行って画像を投影する処理を模式的に示す模式図である。図２又は図４のフローチャートで示した処理によって、図５（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示す如く、パネル画像に含まれる表示可能領域及びオフセット領域が設定され、表示可能領域内に投影範囲に対応する範囲が設定されている。

外部から画像データが入力部１６に入力され（Ｓ３１）、スケーリング処理部２４は、入力された画像データに基づいた画像を画像形成パネル２１の表示可能領域の解像度に合わせてスケーリングする（Ｓ３２）。図７（ａ）は、表示可能領域の解像度に合わせてスケーリングした画像を示す。制御処理部１１は、次に、ステップＳ１８又はステップＳ２１１で計算したキーストン補正のための変形式及び変形パラメータを用いて、キーストン処理部２３に、スケーリングした画像を変形させ（Ｓ３３）、キーストン処理部２３は、変形した画像を含むサブイメージ画像を生成する（Ｓ３４）。図７（ｂ）は、サブイメージ画像の例を示す。図中に示した画像領域は、キーストン補正により変形した画像に対応し、最終的に投影画像に対応する領域である。パネル画像生成部２２は、次に、オフセット領域に対応する部分及びサブイメージ画像を含むパネル画像を生成する（Ｓ３５）。図７（ｃ）は、パネル画像の例を示す。パネル画像は、オフセット領域を含み、表示可能領域の部分にサブイメージ画像を含んでいる。また投影範囲に対応する表示可能領域内での範囲に画像領域が位置している。制御処理部１１は、次に、パネル画像生成部２２が生成したパネル画像を画像形成パネル２１に形成させ（Ｓ３６）、画像形成パネル２１で反射した光を投射レンズ３から投射することによって、キーストン補正された投影画像をスクリーンＳに投影する（Ｓ３７）。図７（ｄ）は、投影画像の例を示している。画像領域の画像形成パネル２１上での位置及び形状に応じて、設定されたスクリーンＳ上での位置にキーストン補正された矩形の形状で投影画像が投影される。

以上詳述した如く、本発明においては、プロジェクタ１でスクリーンＳに投影画像を投影する際に、スクリーンＳ上で投影画像が占める範囲である投影範囲を矩形に設定し、投影によって投影範囲に対応する画像形成パネル２１上の範囲を取得し、取得した範囲に投影元ととなる画像を形成することによってキーストン補正を行い、矩形の投影画像をスクリーンＳに投影する。また本発明のプロジェクタ１は、デジタルシフトの指示を受け付けた場合には、受け付けた指示に従ってスクリーン座標系で投影範囲を移動させ、移動後の投影範囲のスクリーン座標系での座標をパネル座標系での座標へ変換することにより、スクリーンＳ上での投影範囲に対応する画像形成パネル２１上での範囲の位置を求める。このとき、プロジェクタ１は、投影範囲に対応する範囲が表示可能領域に含まれるように、表示可能領域及びオフセット領域の画像形成パネル２１上での位置を変更する。プロジェクタ１は、画像形成パネル２１上で投影範囲に対応する範囲に投影元ととなる画像が収まるように画像を変形し、変形した画像を含むパネル画像を画像形成パネル２１で形成して投影画像を投影することにより、投影画像のキーストン補正を行う。これにより、スクリーンＳ上の投影範囲に投影画像が投影され、デジタルシフトによりスクリーンＳ上で移動した上でキーストン補正により形状が矩形に整えられた投影画像がスクリーンＳに投影される。

このように、本発明では、スクリーン座標系で投影範囲を移動させ、移動後の投影範囲のスクリーン座標系での座標をパネル座標系へ変換することにより、移動した矩形の投影範囲に投影画像を投影するために画像形成パネル２１上に画像を形成する範囲の位置及び形状を定める。従って、本発明では、スクリーンＳ上で移動した後であってもキーストン補正された投影画像が投影されるようにキーストン補正の条件を調整しながら投影画像のデジタルシフトを行うことができるので、キーストン補正の設定を再度実行することなく、投影画像をスクリーンＳ上で容易に移動させることが可能となる。特に、投影画像をスクリーンＳ上で移動させる度に使用者がプロジェクタ１を操作してキーストン補正の設定を行う手間が不必要となるので、使用者は、手軽に投影画像をスクリーンＳ上で移動させることが可能となり、プロジェクタ１の使い勝手が向上する。

また本発明のプロジェクタ１は、画像を形成できる表示可能領域の画像形成パネル２１上での位置を変更することでデジタルシフトを可能にし、投影範囲が移動すべき移動方向に対応する画像形成パネル２１上での方向に表示可能領域が位置を変更できる余地の量に応じて、投影範囲がスクリーンＳ上で移動する移動量を決定する。これにより、投影範囲に対応する画像形成パネル２１上での範囲が画像形成パネル２１外へはみ出して投影範囲に投影画像を投影することができなくなる事態を防止できるように、投影範囲がスクリーンＳ上で移動する移動量を制限する。従って、本発明のプロジェクタ１は、キーストン補正された投影画像を確実に投影できるスクリーンＳ上の範囲内で投影画像を移動させることができるようになる。

なお本実施の形態においては、本発明のプロジェクタ１は、キーストン補正の設定を行うために使用者の操作に応じてスクリーンＳ上での投影範囲を設定する形態を示したが、これに限るものではなく、スクリーンＳに投影されたパターン画像を撮影し、撮影されたパターン画像が矩形になるように自動で投影範囲を設定する形態であってもよい。この形態においても、本発明のプロジェクタ１は、キーストン補正の設定を再度実行することなく、投影画像をスクリーンＳ上で容易に移動させることが可能となる。また本実施の形態においては、プロジェクタ１がスクリーンＳに対して投影画像を投影する例を示したが、本発明のプロジェクタ１は、本発明に係る被投射面が家壁等のその他の形態である場合でも、前述と同様の処理を行ってキーストン補正された投影画像を投影することができる構成となっている。

本発明のプロジェクタの内部の機能構成を示すブロック図である。 本発明のプロジェクタが行うキーストン補正の設定の処理の手順を示すフローチャートである。 スクリーン上の投影範囲と画像形成パネルが形成するパターン画像との対応例を示す模式図である。 本発明のプロジェクタが実行するデジタルシフトの処理の手順を示すフローチャートである。 スクリーン上での投影範囲と画像形成パネルで形成するパネル画像との対応を示す模式図である。 本発明のプロジェクタがキーストン補正を行って画像を投影する処理の手順を示すフローチャートである。 プロジェクタがキーストン補正を行って画像を投影する処理を模式的に示す模式図である。 キーストン補正を行うために投影画像の投影元となる画像を変形する処理を模式的に示す模式図である。

符号の説明

１ プロジェクタ
１０ リモコン
１１ 制御処理部
１３ パターン画像生成部
１４ リモコン受信部
１５ 操作部
１６ 入力部
２１ 画像形成パネル
２２ パネル画像生成部
２３ キーストン処理部
２４ スケーリング処理部
Ｓ スクリーン（被投射面）

Claims (4)

1. 平面状の画像形成パネルで画像を形成し、画像を形成した画像形成パネルからの光を外部の被投射面へ投射することにより、前記被投射面に投影画像を投影するプロジェクタでの画像投影方法において、
   前記被投射面上で投影画像が占める投影範囲を設定するステップと、
   前記被投射面上での位置を規定する被投射面座標系で前記投影範囲の座標を定めるステップと、
   前記被投射面上で前記投影範囲を移動させることを指示する移動指示を受け付けた場合に、受け付けた前記移動指示に従って、前記被投射面座標系で、前記投影範囲の座標を移動させるステップと、
   前記被投射面座標系で移動させた後の前記投影範囲の座標を、前記画像形成パネル上での位置を規定するパネル座標系での移動後の前記投影範囲に対応する範囲の座標へ変換するステップと、
   変換した座標が示す移動後の前記投影範囲に対応する前記画像形成パネル上の範囲に画像を形成するステップと
   を含むことを特徴とする画像投影方法。
2. 平面状の画像形成パネルと、画像を形成した画像形成パネルからの光を外部の被投射面へ投射することにより、前記被投射面に投影画像を投影する手段とを備えるプロジェクタにおいて、
   前記被投射面上で投影画像が占める投影範囲を設定する手段と、
   前記画像形成パネル上での位置を規定するパネル座標系で、投影によって前記被投射面上の前記投影範囲に対応する前記画像形成パネル上の範囲の座標を求める手段と、
   前記被投射面上での位置を規定する被投射面座標系で前記投影範囲の座標を定める手段と、
   投影によって対応する前記パネル座標系上の位置及び前記被投射面座標系上の位置を互いに変換する所定の変換式に必要な変換パラメータを、前記パネル座標系での前記投影範囲に対応する範囲の座標及び前記被投射面座標系での前記投影範囲の座標に基づいて計算する手段と、
   前記被投射面上で前記投影範囲を移動させることを指示する移動指示を受け付ける手段と、
   該手段が受け付けた前記移動指示に従って、前記被投射面座標系で、前記投影範囲を移動させる手段と、
   該手段が移動させた後の前記被投射面座標系での前記投影範囲の座標を、前記変換パラメータを用いて、移動後の前記投影範囲に対応する前記パネル座標系での範囲の座標へ変換する手段と、
   該手段が変換した座標が示す移動後の前記投影範囲に対応する前記画像形成パネル上の範囲に画像を形成する画像形成手段と
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
3. 前記移動指示は、前記被投射面座標系で前記投影範囲を移動させる移動方向に係る情報を含んでおり、
   投影すべき投影画像のアスペクト比に応じて、前記画像形成パネルの一部に、画像を形成することができる表示可能領域を設定する手段と、
   前記移動方向に応じた方向に前記画像形成パネル上で前記表示可能領域の位置を変更できる余地の量に応じて、前記移動指示に従って前記被投射面座標系で前記投影範囲を移動させる移動量を定める手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記画像形成手段は、
   移動後の前記投影範囲に対応する前記パネル座標系での範囲の座標に基づいて、前記画像形成パネルで形成する画像が前記範囲に収まって投影画像のキーストン補正が行われるように前記画像を変形する所定の変形式に必要なパラメータを求める手段と、
   該手段が求めた前記パラメータを用いて前記画像を変形する手段と、
   該手段が変形した画像を前記画像形成パネル上の前記範囲に形成する手段と
   を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプロジェクタ。

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