JP4010209B2 - 画像投射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直の投射面に投射する画像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶プロジェクタなどの画像投射装置は、表示手段として画像表示デバイス（ＬＣＤパネル等）を内蔵し、画像表示デバイスに表示された画像を外部に設けられたスクリーン上に投射する。
画像投射装置からスクリーンに投射される画像は、４：３あるいは１６：９などの縦横のアスペクト比を持つ長方形の画像である。したがって、投射光軸がスクリーンに対して垂直となる正面位置でしか、本来の形状で画像を投射できない。正面以外から投射した投射映像は、何ら画像処理しない場合は歪んだ画像となってしまう。
【０００３】
図１１（Ａ）に、正面位置から投射した場合のプロジェクタとスクリーンの位置関係を示す。また、図１１（Ｃ）にスクリーン上の投射映像を示す。
図１１（Ａ）のようにプロジェクタ１００の光軸Ｌが中央より下寄りの位置でスクリーン１０１と垂直交差するときに、図１１（Ｃ）に示すように正矩形の本来の投射映像１０１ａが得られる。これは、通常のプロジェクタ１００では机等に置くことを想定し、投射映像の一部が机に反射してスクリーン１０１上の投射映像が欠けることを防ぐための仕様であり、光学オフセットという。
図１１（Ｂ）に、図１１（Ａ）に示す正面位置から下寄りの位置にプロジェクタを移動し、上向きに画像を投影した場合を示す。
この場合、投射映像の上寄りの部分ほどスクリーンまでの距離が遠いため画像が拡大する。その結果、図１１（Ｃ）に破線で示す投射映像１０１ｂのように、逆台形のかたちに画像が歪む。このような垂直方向の画像歪みを鉛直(vertical)キーストン変形または鉛直キーストン歪みという。
【０００４】
図１２（Ａ）は、正面投射の場合のプロジェクタとスクリーンとの位置関係を、視点を変えて上方から見たときの図である。また、図１２（Ｂ）に、図１２（Ａ）に示す正面位置からスクリーンに向かって左寄りの位置にプロジェクタを移動し、横向きに画像を投影した場合を示す。
この場合、投射映像の、向かって右寄りの部分ほどスクリーンまでの距離が遠いため画像が拡大する。その結果、図１２（Ｃ）に破線で示す投射映像１０１ｃのように、横向きの台形のかたちに画像が歪む。反対に、正面位置からスクリーンに向かって右寄りの位置にプロジェクタを移動し、そこから画像投影を行った場合は、左端に近い部分ほど画像が拡大し、図１２（Ｃ）とは左右対称となるような投射映像となる。このような水平方向の画像歪みを水平(horizontal)キーストン変形または水平キーストン歪みという。
【０００５】
プロジェクタの商品としての購買訴求力を高めるために、プロジェクタのスクリーンに対する設置位置の自由度を大きくすることは重要である。そのため、鉛直方向あるいは水平方向に正面位置からずれた位置からの投射のみならず、これらを複合した位置からの投射、即ち、正面位置を基準に、スクリーンに向かって斜め右上、斜め左上、斜め右下、あるいは斜め左下寄りの任意の位置からプロジェクタの投影ができることが求められている。
このような場合、スクリーン上の投射映像は、例えば図１３に示すように、鉛直キーストン歪みと水平キーストン歪みが合わさって複雑な形状に歪むことになる。
【０００６】
ところで、液晶などの固定画素のパネルを用いるプロジェクタでは、入力された元画像の画素数と出力画像の画素数とが異なる場合がある。そのため画素数を変換するための信号処理機能を備えている。これをスケーリング機能と呼ぶ。この処理（スケーリング）では、本来画素情報の無い位置でのデータが必要になり、画素の補間演算が行われる。補間演算では、周辺の画素のデータを用いて目的の位置の画素データを作り出す。この機能は、例えば、イメージプロセッサと称される画像処理回路内に、スケーラと呼ばれる回路ブロックを内蔵させることにより実現される。
【０００７】
鉛直または水平のキーストン歪み補正は、スクリーン上の投射映像と逆方向に意図的に歪ませた画像を液晶パネル上で生成する。正矩形の入力画像を意図的に歪ませる画像変換は、上述したスケーリング機能を利用して行うことが多い。キーストン歪み補正は、元画像の１フレーム内の単数または複数の水平ラインデータに対して、補間処理や間引き処理をデジタル的に施すことにより台形歪みの逆変換を実行させることにより実現されている。
ただし、画像を意図的に歪ませるための補正量はプロジェクタの設置位置ごとに異なるため、設置した段階で何らかのかたちでスケーラに指示しなくてはならない。
【０００８】
通常、補正量の指示は、設置したユーザがボタン等を押して補正量を変化させ、その補正量による画像変換後の投射映像を見て更に補正する方向（鉛直方向または水平方向）と変化量を決めてボタン等の入力手段から入力する。このような操作を繰り返して画像調整を行い、徐々に歪みを取る方法が一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像投射装置の、水平キーストン歪み補正機能を持つモデルにおいて、鉛直と水平のキーストン歪みが混在した補正が難しいという課題があった。
その理由は幾つか挙げられるが、一つには、ボタン等の操作により補正量を変化させる際に、最初に鉛直あるいは水平の何れの方向から補正を行ったらよいかが容易に判らないことがある。また、１回の操作による補正の効果、即ち歪みがどの程度是正されたかが判別しにくく、次に、どの方向の補正をどの程度行えばよいかが判りにくい。さらに、特に水平キーストン歪み補正は複数のラインのデータを複雑なシーケンスで処理する必要から処理の負担が大きく、できるだけ処理の方法を簡潔にする要請がある。このため、従来の画像投射装置において、鉛直キーストン歪み補正と水平キーストン歪み補正をそれぞれ単独で処理するモードしか存在しないことが多い。この場合、水平キーストン歪み補正をするときは、必ず鉛直キーストン歪み補正量が“０”になり、逆に鉛直キーストン歪み補正をするときは、必ず水平キーストン歪み補正量が“０”に戻される。
【００１０】
一方、画像変換処理の能力を超える大きな補正量の歪み補正の指示があった場合、そのまま処理を実行すると、能力を超えた処理の実行により画像が乱れてしまっていた。これは特に水平キーストン歪み補正の処理負担が大きいためであり、従来の画像投射装置において、この画像破綻による乱れが生じないように、補正量に限界値を設けていた。
ところが、この限界値は鉛直方向と水平方向の歪み補正を行う際の処理能力を前提として決められ、限界値が厳しく設定されているために補正できる範囲が狭く、その結果、当該画像投射装置の設置可能範囲が狭いという課題があった。
【００１１】
本発明の第１の目的は、鉛直方向と水平方向の画像歪みが混在した場合の画像調整時に、より歪みが見やすく、その補正が容易な画像投射装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、補正の限界値を最適化して設置可能範囲を拡大した画像投射装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１形態によれば、画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直の投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、
画像を投射する向きの水平面に対する傾きを検出する検出手段と、
投射面に投射された前記画像の鉛直方向の台形歪みを減らすための第１の補正値を、検出手段が検出した前記傾きに応じて特定する特定手段と、
投射面に投射された前記画像の水平方向の台形歪みを減らすための第２の補正値を入力する入力手段と、
前記第１の補正値または前記第２の補正値が与えられる度に、与えられた補正値に応じた補正用の台形歪みが画像表示手段に表示される前記画像に発生するように画像変換を行う画像変換手段と、
前記第１の補正値を前記特定手段が特定可能な第１のモードと、前記第１の補正値および前記第２の補正値をともに前記入力手段が入力可能な第２のモードとを切り替える切替え手段と、
前記第２のモードにおいて前記第１および第２の補正値の一方が入力されないときは、前記台形歪みの補正の限界値を高いレベルに設定し、前記第１および第２の補正値の双方が入力された時および前記第１のモードの時に前記限界値を低いレベルに設定する設定手段と、を有する、ことを特徴とする、画像投射装置が提供される。
【００１３】
また本発明の第２形態によれば、画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直面の投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、
投射面に投射された前記画像の、鉛直方向の台形歪みを補正するための第１の補正量および水平方向の台形歪みを補正するための第２の補正量を入力可能な入力手段と、
前記第１の補正値および前記第２の補正値の一方が入力されないときは前記台形歪みの補正の限界値を高いレベルに設定し、前記第１の補正値および前記第２の補正値の双方が入力された時は前記限界値を低いレベルに設定する設定手段と、
前記第１の補正値または前記第２の補正値が与えられる度に、前記設定手段が設定した前記レベルを満たす範囲内で、与えられた補正値に応じた補正用の台形歪みが画像表示手段に表示される前記画像に発生するように画像変換を行う画像変換手段と、を有する、ことを特徴とする、画像投射装置が提供される。
【００１４】
第１形態の本発明に画像投射装置においては、検出手段によって検出された水平面に対する画像の投射方向の傾きに応じて特定手段が鉛直方向の第１の補正量を自動的に特定する。第１の補正量を用いて画像変換手段が画像変換を行い、変換後の画像を画像表示手段に表示させ、表示された当該画像が投射面に投射される。これにより、鉛直方向の歪みがとれた画像が投射面に映し出される。
一方、水平方向の画像歪みを減らすための第２の補正量として入力手段から入力された補正値を用いて、同様に、画像の変換、表示、投射が行われる。
２種類の補正量がともに入力手段から入力される場合と比較すると、鉛直方向の第１の補正量が自動的に特定されるので、入力手段から入力される水平方向の第２の補正量は、より最適値に近いものとなる。最適値からずれている場合は、第２の補正だけを変化させて、上記画像の変換、表示、投射を繰り返すと、投射面に投射された画像から歪みが取れていく。
【００１５】
より好ましくは、補正の限界値を設定する設定手段を有する。設定手段は、第１の補正量と第２の補正量の一方が入力されないときは補正の限界値を高いレベルに設定し、双方が入力された時は当該限界値を低いレベルに設定する。その後、画像変換手段により変換、画像表示手段による表示、投射が行われて、投射面に画像が映し出される。とくに投射面に対する正面位置から、鉛直方向または水平方向の一方側に大きく離れた位置に当該画像投射装置を設置しても、補正の限界値が拡大されているため投射面上で画像が破綻しない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、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、本発明が適用される画像投射装置としての液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。
図１に示す液晶プロジェクタ１は、光源２、インテグレータ光学系５、反射ミラー４，９，１１，１２、集光レンズ１０、ダイクロイックミラー６，７、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ、偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、ダイクロイックプリズム３０、投写光学系２５等から構成される。
【００１７】
光源２は、放電ランプ２ａおよび反射集光鏡２ｂから構成されており、この放電ランプ２ａから出射された光を反射集光鏡２ｂが集光して反射ミラー４に出射する。
【００１８】
反射ミラー４は、光源２からの照明光Ｌをインテグレータ光学系５に向けて反射する。
インテグレータ光学系５は、光源２からの照明光Ｌを全体としてＳ偏光成分を多く含む偏光方向の揃えられた照明光に変換して出力する。
集光レンズ１０は、インテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌが液晶パネル２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂにおいて重ね合わさるように集光する。
【００１９】
ダイクロイックミラー６は、インテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌの光軸に対して４５度傾斜しており、照明光Ｌのうち赤色の波長領域の光ＬＲのみ反射ミラー１２に向けて反射し、その他の波長域の光ＬＧＢを透過する。
【００２０】
反射ミラー１１は、ダイクロイックミラー６で反射された光ＬＲの光軸に対して４５度傾斜しており、光ＬＲを液晶パネル２０Ｒに向けて反射する。
【００２１】
ダイクロイックミラー７は、ダイクロイックミラー６を透過した光ＬＧＢの光軸に対して４５度傾斜しており、光ＬＧＢのうち緑色の波長域の光ＬＧのみを液晶パネル２０Ｇに向けてインテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌの光軸に対して４５度傾斜しており、照明光Ｌのうち緑色の波長領域の光ＬＧのみ液晶パネル２０Ｇに向けて反射し、その他の波長域の光ＬＢを透過する。
【００２２】
反射ミラー９および１１は、青色の波長域の光ＬＢを液晶パネル２０Ｂに向けて反射する。
【００２３】
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、立方体形状のダイクロイックプリズム３０の３つの側面に対して所定の位置にそれぞれ配置されている。
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの入射側と出射側には、偏光子としての偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、検光子としての偏光板２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂがそれぞれ平行に配置されている。
【００２４】
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、各光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが全面的に入射され、当該液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに印加される赤色、緑色、青色の三原色に対応する映像信号によって各光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの強度を変調する。偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを透過した所定の偏光方向の色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに印加された映像信号に基づき、偏光面が回転する偏光面の回転を受けた光の所定の偏光成分が、偏光板２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを透過し、ダイクロイックプリズム３０に入射される。
【００２５】
ダイクロイックプリズム３０は、たとえば、複数のガラスプリズムを接合することによって構成されており、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有する干渉フィルタ３０ａ，３０ｂが形成されている。
干渉フィルタ３０ａは、青色光ＬＢを反射し、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを透過する。干渉フィルタ３０ｂは、赤色光ＬＲを反射し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過する。
したがって、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって変調された各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、合成されて投写光学系２８に入射する。
【００２６】
投写光学系２５は、たとえば、ダイクロイックプリズム３０から入射された映像光をスクリーンＳＣに向けて投写する。スクリーンＳＣには、カラー映像が映し出される。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクタ１の信号処理系の構成図である。
液晶プロジェクタ１の信号処理系は、信号処理回路４０と、フレームメモリ４１と、スケーラ４２と、３Ｄγ回路４３と、パネル駆動回路４４と、プロセッサ５０と、ＲＯＭ(Read Only Memory)５５と、入力部５１と、傾き検出センサ５２とを有する。なお、スケーラ４２は本発明の“画像変換手段”の一実施態様であり、傾き検出センサ５２は本発明の“検出手段”の一実施態様であり、入力部５１は本発明の“入力手段”の一実施態様である。また、プロセッサ５０、ＲＯＭ５５、ＲＯＭ５５に記憶されたソフトウエアおよびデータにより、本発明における、第１の補正値の“特定手段”、モードの“切替え手段”、および、補正限界値のレベルの“設定手段”が構成される。
【００２８】
信号処理回路４０は、ビデオ信号入力部４０ａから入力されるビデオ信号およびグラフィック信号入力部４０ｂから入力されるグラフィック信号に所定の処理を施し、Ｒ，Ｂ，Ｇのカラー信号に変換し、この信号を画像データとしてフレームメモリ４１に出力する。
【００２９】
フレームメモリ４１は、信号処理回路４０からフレーム毎に入力される画像データを記憶する。
【００３０】
スケーラ４２は、プロセッサ５０からの補正値Ｍに基づいて、フレームメモリ４１に記憶された画像データに台形歪み補正を施し、３Ｄγ回路４３へ出力する。
ここで、スケーラ４２における台形歪み補正の方法を、鉛直方向の歪み補正を例に図３を参照して説明する。
図３（ａ）は１フレーム分の画像データを示しており、図３（ｂ）は１ライン分の画像データを示している。
フレーム内の台形の上辺に沿ったラインＬに着目すると、ラインＬに相当するラインＬ０の画像データを、原画像データを記憶したフレームメモリ４１からスケーラ４２に読み出す。読み出した画素リニアリティを確保しつつ補間処理を行って圧縮した画像データを生成する。すなわち、見た目が同じ画像としながら画素数を削減する。この圧縮により発生した画像データの左右の領域を黒表示とすることにより新たなラインＬが生成される。
【００３１】
このようなライン毎の画素数変換処理を、圧縮率を徐々に変化させながらすべてのラインに対して行うことにより、台形状の画像を生成する。
この画素数変換処理における圧縮率は、プロセッサ５０からスケーラ４２に与えられる補正値Ｍのうち鉛直方向の第１の補正値Ｍ１によって決まる。
【００３２】
３Ｄγ回路４３は、スケーラ４２において台形歪み補正された画像データのゲイン調整を行い、これをパネル駆動回路４４に出力する。
パネル駆動回路４４は、３Ｄγ回路４３から入力された画像データを各液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを駆動する駆動信号に変換し、当該各液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂへ出力する。
【００３３】
プロセッサ５０は、バスＢを介してＲＯＭ５５に接続されている。また、プロセッサ５０には、入力部５１および傾き検出センサ５２が接続されている。このプロセッサ５０は、ＲＯＭ５５に記憶されたソフトウエアにしたがって、各種の演算および各種回路の制御を行う。
なお、プロセッサ５０は、鉛直方向の補正を自動としたオートモード時に、スケーラ４２に与える第１の補正値Ｍ１を傾き検出センサ５２の検出した信号５２ｓに応じて特定する“特定手段”としての機能を有する。また、プロセッサ５０は、鉛直方向の補正を自動とするオートモード（本発明の“第１のモード”）と、鉛直方向の補正と水平方向の補正をともにマニュアルとするマニュアルモード（本発明の“第２のモード”）を切り替える“切替え手段”としての機能を有する。さらに、プロセッサ５０は、補正の限界値を高いレベルまたは低いレベルに設定する“設定手段”としての機能を有する。この補正の限界値については後述する。
【００３４】
入力部５１は、液晶プロジェクタ１に外部から各種データを入力するためのヒューマンインターフェースである。この入力部５１は、上記オートモード時の水平方向の補正値（第２の補正値Ｍ２）を入力する。また、入力部５１は、上記マニュアルモード時に、鉛直方向の第１の補正値Ｍ１および水平方向の第２の補正値Ｍ２を入力する。図２において信号５１ｓは、この第２の補正値Ｍ２（および第１の補正値Ｍ１：マニュアルモード時）を示す信号である。
【００３５】
図４は、入力部の一実施形態を例示する、プロジェクタの外観図である。図５（ａ−１）〜図５（ｂ−２）は、スケーラ内のＯＳＤ（On Screen Display）処理により生成される画像調整時の設定画面である。
図４に示すように、入力部５１として、プロジェクタ１の操作パネル１ｂに、ダイレクトボタン５１ａおよびポインタ移動キー５１ｄが配置されている。ダイレクトボタン５１ａは、プラスボタン５１ｃとマイナスボタン５１ｂとからなり、鉛直方向または水平方向の台形歪みの補正量Ｍ１，Ｍ２を設定するためのボタンである。ポインタ移動キー５１ｄは、設定画面でポインタを移動するための十字キーである。なお、これらダイレクトボタン５１ａおよびポインタ移動キー５１ｄは、図示のように、リモコン１ａ側にも設けるのが望ましい。
【００３６】
ユーザは、「設定画面」の項目のうち「台形歪み補正」を選択し、そのときに現れる画面内で「Ｖ（鉛直）キーストン」を、ポインタ移動キー５１ｄを用いて選択する。すると、図５（ａ−１）に示すようにポップアップメニューが表示され、その表示項目の内から「自動」または「手動」を選択する。「自動」を選択すると、これを検出したプロセッサ５０がオートモードを設定する。一方、「手動」を選択すると、これを検出したプロセッサ５０がマニュアルモードを設定するとともに、図５（ａ−２）に示す鉛直方向の歪み補正の表示バーが画面に表示される。ユーザは、ダイレクトボタン５１ａのプラスボタン５１ｃまたはマイナスボタン５１ｂを操作して鉛直方向の第１の補正量Ｍ１を設定する。この第１の補正値Ｍ１は、信号５１ｓによってプロセッサ５０に送られる。
【００３７】
水平方向の補正時に、ユーザは、図５（ｂ−１）に示す「台形歪み補正」画面内で「Ｈ（水平）キーストン」を、ポインタ移動キー５１ｄを用いて選択する。すると、図５（ｂ−２）に示す水平方向の歪み補正の表示バーが画面に表示される。ユーザは、ダイレクトボタン５１ａのプラスボタン５１ｃまたはマイナスボタン５１ｂを操作して水平方向の第２の補正量Ｍ２を設定する。この第２の補正値Ｍ２は、信号５１ｓによってプロセッサ５０に送られる。
【００３８】
図２に示す傾き検出センサ５２は、液晶プロジェクタ１に内蔵されており、オートモードにおいて、液晶プロジェクタ１の水平面に対する画像の投射方向の傾きを検出する。
具体的には、図６（ａ）に示すように、液晶プロジェクタ１から投射される画像光Ｌの下端Ｌｅを投射方向とすると、液晶プロジェクタ１が水平面ＨＰに置かれた場合には、鉛直方向に置かれたスクリーンＳＣに対して画像光Ｌは垂直に投射され、傾きは零である。一方、図６（ｂ）に示すように、液晶プロジェクタ１の底面から突出するアジャスタａｄにより液晶プロジェクタ１を傾けときの、画像光Ｌの下端Ｌｅの水平面ＨＰに対する傾きをθＶとすると、傾き検出センサ５２はこの傾きθを検出する。傾き検出センサ５２には、たとえば、加速度センサ等が用いられる。
【００３９】
次に、オートモードにおいて、スケーラ４２に与える第１の補正値Ｍ１の特定方法について説明する。
図７は、台形補正をした、スクリーンＳＣ上の画像と液晶パネル２０上での画像を示す図である。また、（ａ）は傾きθＶが比較的大きい場合、（ｂ）は傾きθＶが小さい場合を示している。なお、傾きθＶが小さい場合とは、たとえば、±２°程度以内である。
図７に示すように、液晶パネル２０上での画像ＩＭを台形状に補正すると、スクリーンＳＣ上には、矩形状に補正された画像ＩＭｓとその外周に台形状の光の領域が形成される。
ところで、図７からわかるように、傾きθが比較的大きい場合は、液晶パネル２０上の画像ＩＭは、垂直方向の左右の全域で画素数が削減されるが、傾きθが小さい場合は、垂直方向の上側の左右は画素数が削減されるが、下側部分では画素数が削減されない。このため、傾きθが小さい場合は、台形補正を行うとスクリーンＳＣ上の画面ＩＭｓの垂直方向上側の画質が下側に比べて著しく低下してしまう。
【００４０】
図８は、オートモード時に、プロセッサ５０からスケーラ４２に与える補正値Ｍと傾きθとの関係の一例を示すグラフである。（ａ）は鉛直方向の第１の補正値Ｍ１、（ｂ）は水平方向の第２の補正値Ｍ２について示す。
図８（ａ）に示す自動設定の場合、鉛直方向の傾きθＶが零近辺の特定の範囲Ｒにおいては、第１の補正値Ｍ１が零となっており、それ以外の領域では第１の補正値Ｍ１は傾きθＶに応じて増減する。特定の範囲Ｒは、たとえば、−２°〜２°の範囲である。傾きθＶが特定の範囲Ｒ内の場合には、スケーラ４２には、常に零の第１の補正値Ｍ１が与えられるため、スケーラ４２において台形歪み補正は行われない。
一方、図８（ｂ）に示す水平方向の手動設定の場合、上記特定の範囲で補正値をゼロとする不感帯が設定されていない。
【００４１】
これら図８（ａ）および図８（ｂ）に示すオートモード時に、補正値の限界値が絶対値で低いレベル、例えば５０に設定されている。このため、その限界を超える傾きを補正しようとしても補正値がクリップされ、それ以上の補正が出来ない。これは、画面の破綻を防止するための措置である。
【００４２】
マニュアルモードにおいても、鉛直と水平の双方の補正値Ｍ１，Ｍ２が入力部５１から入力される場合は、この補正の限界値は低いレベルをとる。
【００４３】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、マニュアルモードにおいて、鉛直または水平の一方の補正値しか入力部５１から入力されない場合の、プロセッサ５０からスケーラ４２に与える補正値Ｍと、水平方向の投射方向のスクリーンに対する傾きθＨとの関係の一例を示すグラフである。（ａ）は鉛直方向の第１の補正値Ｍ１、（ｂ）は水平方向の第２の補正値Ｍ２について示す。
これらの場合、補正の限界値が絶対値で高いレベル、例えば１００にまで拡大されている。このように、鉛直または水平の一方のみ補正を行う場合、画像が破綻しにくいことから、本実施形態では、このように補正の限界値を拡大している。
【００４４】
以上の第１の補正値Ｍ１と傾きθＶの関係、および、第２の補正値Ｍ２と傾きθＨとの関係、ならびに、補正の限界値は、たとえば、ＲＯＭ５５にテーブルとして記憶されている。プロセッサ５０は、傾き検出センサ５２から傾きを検出すると、傾きに対応する補正値を限界値内で読み出し、これをスケーラ４２に与える。
【００４５】
次に、上記構成の液晶プロジェクタ１の台形歪み補正の処理手順の一例について説明する。
図１０は、この台形歪み補正の処理手順を示すフロー図である。
プロセッサ５０が鉛直（Ｖ）歪み補正がオートに設定されているか否かを判断する（ステップＳＴ１）。オートモードの場合は、補正の限界値を低いレベルＬＬ（例えば５０）に設定する（ステップＳＴ２）。
【００４６】
ステップＳＴ１の判断が「ＮＯ」の場合、プロセッサ５０がＶキーストン補正か水平（Ｈ）キーストン補正かを判断する。
Ｖキーストン補正の場合、水平方向の第２の補正量Ｍ２が０か否かを判断し（ステップＳＴ４）、第２の補正量Ｍ２が０でない場合、ステップＳＴ２において補正の限界値を低いレベルＬＬ（例えば５０）に設定する。Ｖキーストン補正において水平方向の第２の補正量Ｍ２が０の場合、補正の限界値を高いレベルＬＨ（例えば１００）に設定する（ステップＳＴ６）。
同様に、Ｈキーストン補正の場合、鉛直方向の第１の補正量Ｍ１が０か否かを判断し（ステップＳＴ５）、第１の補正量Ｍ１が０でない場合、ステップＳＴ２において補正の限界値を低いレベルＬＬ（例えば５０）に設定する。Ｈキーストン補正において鉛直方向の第１の補正量Ｍ１が０の場合、補正の限界値を高いレベルＬＨ（例えば１００）に設定する（ステップＳＴ６）。
【００４７】
このようにして補正の限界レベルが設定された後、プロセッサ５０が傾きの角度θＶまたはθＨを取得し（ステップＳＴ７）、これを元に補正値を設定する（ステップＳＴ８）。
そして、これらの補正値Ｍ（Ｍ１及び／又はＭ２）がスケーラ４２に設定され（ステップＳＴ９）、画像変換、パネルへの表示、投射により歪みが補正される（ステップＳＴ１０）。さらに歪み補正の操作があったと判断されるときは（ステップＳＴ１１）、処理をステップＳＴ１から繰り返し、操作がないときは当該歪み補正処理を終了する。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、鉛直方向の第１の補正量Ｍ１が自動で特定される。このため、鉛直方向および水平方向の補正量がともに入力手段から入力される場合と比較すると、歪み補正がしやすくなる。つまり、ユーザは鉛直方向の歪みがとれ、水平方向の歪みだけが残ったスクリーンＳＣ上の投射映像を見ながら、水平方向のみの歪み補正を行えば足りる。したがって、入力手段から入力される水平方向の第２の補正量Ｍ２は、より最適値に近いものとなり、短時間で歪み補正を終了させることができる。
また、本実施形態によれば、マニュアルモード時に、鉛直方向または水平方向の一方の歪みを補正する場合に、補正の限界値を低いレベルから高いレベルに拡大している。これによって、スクリーンＳＣに対する正面位置から鉛直方向または水平方向に配置できる距離が拡大し、その分、使いやすいプロジェクタを提供できる。
さらに、オートモードで台形歪み補正を行った際に、傾きθＶが小さくスクリーンＳＣ上の画像の台形歪みがそれほど意識されない程度に小さい場合には、積極的に台形歪み補正を行わない。これにより、このような小さな傾きθＶにおいて台形歪み補正を行った場合に発生するスクリーン上での画像の画質の低下を防ぐことができる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。上述した実施形態では、補正値Ｍは、予めＲＯＭ５５に傾きθと補正値Ｍとのテーブルを用意しておくことにより特定したが、所定の演算式により演算により特定することも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係る画像投射装置によれば、鉛直方向と水平方向の画像歪みが混在した場合の画像調整時に、より歪みが見やすく、その補正が容易となる。また、補正の限界値を最適化して設置可能範囲を、より拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像投射装置としての液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクタの信号処理系の構成図である。
【図３】スケーラにおける台形歪み補正の方法を説明するための図である。
【図４】入力部の一実施形態を例示する、プロジェクタの外観図である。
【図５】スケーラ内のＯＳＤ処理により生成される画像調整時の設定画面である。
【図６】液晶プロジェクタの傾きを説明するための図である。
【図７】台形補正をした、スクリーン上の画像と液晶パネル上での画像を示す図である。
【図８】オートモード時における傾きと補正値との関係の一例を示すグラフである。
【図９】マニュアルモード時に鉛直または水平の補正操作がない場合の、傾きと補正値との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】液晶プロジェクタの台形歪み補正の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】縦キーストン歪みが生じる投射を説明するための図である。
【図１２】横キーストン歪みが生じる投射を説明するための図である。
【図１３】縦キーストン歪みと横キーストン歪みが合わさって複雑な形状に歪んだ画像を示す図である。
【符号の説明】
１…液晶プロジェクタ、１ａ…リモートコントローラ、１ｂ…操作パネル、２…光源、４…反射ミラー、５…インテグレータ光学系、６，７…ダイクロイックミラー、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…液晶パネル、３０…ダイクロイックプリズム、２５…投写光学系、４０…信号処理回路、４１…フレームメモリ、４２…スケーラ、４３…３Ｄγ回路、４４…パネル駆動回路、５０…プロセッサ、５１…入力部、５１ａ…ダイレクトボタン、５１ｂ…マイナスボタン、５１ｃ…プラスボタン、５１ｄ…ポインタ移動キー、５２…傾き検出センサ、５５…ＲＯＭ、ＳＣ…スクリーン
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直の投射面に投射する画像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶プロジェクタなどの画像投射装置は、表示手段として画像表示デバイス（ＬＣＤパネル等）を内蔵し、画像表示デバイスに表示された画像を外部に設けられたスクリーン上に投射する。
画像投射装置からスクリーンに投射される画像は、４：３あるいは１６：９などの縦横のアスペクト比を持つ長方形の画像である。したがって、投射光軸がスクリーンに対して垂直となる正面位置でしか、本来の形状で画像を投射できない。正面以外から投射した投射映像は、何ら画像処理しない場合は歪んだ画像となってしまう。
【０００３】
図１１（Ａ）に、正面位置から投射した場合のプロジェクタとスクリーンの位置関係を示す。また、図１１（Ｃ）にスクリーン上の投射映像を示す。
図１１（Ａ）のようにプロジェクタ１００の光軸Ｌが中央より下寄りの位置でスクリーン１０１と垂直交差するときに、図１１（Ｃ）に示すように正矩形の本来の投射映像１０１ａが得られる。これは、通常のプロジェクタ１００では机等に置くことを想定し、投射映像の一部が机に反射してスクリーン１０１上の投射映像が欠けることを防ぐための仕様であり、光学オフセットという。
図１１（Ｂ）に、図１１（Ａ）に示す正面位置から下寄りの位置にプロジェクタを移動し、上向きに画像を投影した場合を示す。
この場合、投射映像の上寄りの部分ほどスクリーンまでの距離が遠いため画像が拡大する。その結果、図１１（Ｃ）に破線で示す投射映像１０１ｂのように、逆台形のかたちに画像が歪む。このような垂直方向の画像歪みを鉛直(vertical)キーストン変形または鉛直キーストン歪みという。
【０００４】
図１２（Ａ）は、正面投射の場合のプロジェクタとスクリーンとの位置関係を、視点を変えて上方から見たときの図である。また、図１２（Ｂ）に、図１２（Ａ）に示す正面位置からスクリーンに向かって左寄りの位置にプロジェクタを移動し、横向きに画像を投影した場合を示す。
この場合、投射映像の、向かって右寄りの部分ほどスクリーンまでの距離が遠いため画像が拡大する。その結果、図１２（Ｃ）に破線で示す投射映像１０１ｃのように、横向きの台形のかたちに画像が歪む。反対に、正面位置からスクリーンに向かって右寄りの位置にプロジェクタを移動し、そこから画像投影を行った場合は、左端に近い部分ほど画像が拡大し、図１２（Ｃ）とは左右対称となるような投射映像となる。このような水平方向の画像歪みを水平(horizontal)キーストン変形または水平キーストン歪みという。
【０００５】
プロジェクタの商品としての購買訴求力を高めるために、プロジェクタのスクリーンに対する設置位置の自由度を大きくすることは重要である。そのため、鉛直方向あるいは水平方向に正面位置からずれた位置からの投射のみならず、これらを複合した位置からの投射、即ち、正面位置を基準に、スクリーンに向かって斜め右上、斜め左上、斜め右下、あるいは斜め左下寄りの任意の位置からプロジェクタの投影ができることが求められている。
このような場合、スクリーン上の投射映像は、例えば図１３に示すように、鉛直キーストン歪みと水平キーストン歪みが合わさって複雑な形状に歪むことになる。
【０００６】
ところで、液晶などの固定画素のパネルを用いるプロジェクタでは、入力された元画像の画素数と出力画像の画素数とが異なる場合がある。そのため画素数を変換するための信号処理機能を備えている。これをスケーリング機能と呼ぶ。この処理（スケーリング）では、本来画素情報の無い位置でのデータが必要になり、画素の補間演算が行われる。補間演算では、周辺の画素のデータを用いて目的の位置の画素データを作り出す。この機能は、例えば、イメージプロセッサと称される画像処理回路内に、スケーラと呼ばれる回路ブロックを内蔵させることにより実現される。
【０００７】
鉛直または水平のキーストン歪み補正は、スクリーン上の投射映像と逆方向に意図的に歪ませた画像を液晶パネル上で生成する。正矩形の入力画像を意図的に歪ませる画像変換は、上述したスケーリング機能を利用して行うことが多い。キーストン歪み補正は、元画像の１フレーム内の単数または複数の水平ラインデータに対して、補間処理や間引き処理をデジタル的に施すことにより台形歪みの逆変換を実行させることにより実現されている。
ただし、画像を意図的に歪ませるための補正量はプロジェクタの設置位置ごとに異なるため、設置した段階で何らかのかたちでスケーラに指示しなくてはならない。
【０００８】
通常、補正量の指示は、設置したユーザがボタン等を押して補正量を変化させ、その補正量による画像変換後の投射映像を見て更に補正する方向（鉛直方向または水平方向）と変化量を決めてボタン等の入力手段から入力する。このような操作を繰り返して画像調整を行い、徐々に歪みを取る方法が一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像投射装置の、水平キーストン歪み補正機能を持つモデルにおいて、鉛直と水平のキーストン歪みが混在した補正が難しいという課題があった。
その理由は幾つか挙げられるが、一つには、ボタン等の操作により補正量を変化させる際に、最初に鉛直あるいは水平の何れの方向から補正を行ったらよいかが容易に判らないことがある。また、１回の操作による補正の効果、即ち歪みがどの程度是正されたかが判別しにくく、次に、どの方向の補正をどの程度行えばよいかが判りにくい。さらに、特に水平キーストン歪み補正は複数のラインのデータを複雑なシーケンスで処理する必要から処理の負担が大きく、できるだけ処理の方法を簡潔にする要請がある。このため、従来の画像投射装置において、鉛直キーストン歪み補正と水平キーストン歪み補正をそれぞれ単独で処理するモードしか存在しないことが多い。この場合、水平キーストン歪み補正をするときは、必ず鉛直キーストン歪み補正量が“０”になり、逆に鉛直キーストン歪み補正をするときは、必ず水平キーストン歪み補正量が“０”に戻される。
【００１０】
一方、画像変換処理の能力を超える大きな補正量の歪み補正の指示があった場合、そのまま処理を実行すると、能力を超えた処理の実行により画像が乱れてしまっていた。これは特に水平キーストン歪み補正の処理負担が大きいためであり、従来の画像投射装置において、この画像破綻による乱れが生じないように、補正量に限界値を設けていた。
ところが、この限界値は鉛直方向と水平方向の歪み補正を行う際の処理能力を前提として決められ、限界値が厳しく設定されているために補正できる範囲が狭く、その結果、当該画像投射装置の設置可能範囲が狭いという課題があった。
【００１１】
本発明の第１の目的は、鉛直方向と水平方向の画像歪みが混在した場合の画像調整時に、より歪みが見やすく、その補正が容易な画像投射装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、補正の限界値を最適化して設置可能範囲を拡大した画像投射装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１形態によれば、画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直の投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、
画像を投射する向きの水平面に対する傾きを検出する検出手段と、
投射面に投射された前記画像の鉛直方向の台形歪みを減らすための第１の補正値を、検出手段が検出した前記傾きに応じて特定する特定手段と、
投射面に投射された前記画像の水平方向の台形歪みを減らすための第２の補正値を入力する入力手段と、
前記第１の補正値または前記第２の補正値が与えられる度に、与えられた補正値に応じた補正用の台形歪みが画像表示手段に表示される前記画像に発生するように画像変換を行う画像変換手段と、
前記第１の補正値を前記特定手段が特定可能な第１のモードと、前記第１の補正値および前記第２の補正値をともに前記入力手段が入力可能な第２のモードとを切り替える切替え手段と、
前記第２のモードにおいて前記第１および第２の補正値の一方が入力されないときは、前記台形歪みの補正の限界値を高いレベルに設定し、前記第１および第２の補正値の双方が入力された時および前記第１のモードの時に前記限界値を低いレベルに設定する設定手段と、を有する、ことを特徴とする、画像投射装置が提供される。
【００１３】
また本発明の第２形態によれば、画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直面の投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、
投射面に投射された前記画像の、鉛直方向の台形歪みを補正するための第１の補正量および水平方向の台形歪みを補正するための第２の補正量を入力可能な入力手段と、
前記第１の補正値および前記第２の補正値の一方が入力されないときは前記台形歪みの補正の限界値を高いレベルに設定し、前記第１の補正値および前記第２の補正値の双方が入力された時は前記限界値を低いレベルに設定する設定手段と、
前記第１の補正値または前記第２の補正値が与えられる度に、前記設定手段が設定した前記レベルを満たす範囲内で、与えられた補正値に応じた補正用の台形歪みが画像表示手段に表示される前記画像に発生するように画像変換を行う画像変換手段と、を有する、ことを特徴とする、画像投射装置が提供される。
【００１４】
第１形態の本発明に画像投射装置においては、検出手段によって検出された水平面に対する画像の投射方向の傾きに応じて特定手段が鉛直方向の第１の補正量を自動的に特定する。第１の補正量を用いて画像変換手段が画像変換を行い、変換後の画像を画像表示手段に表示させ、表示された当該画像が投射面に投射される。これにより、鉛直方向の歪みがとれた画像が投射面に映し出される。
一方、水平方向の画像歪みを減らすための第２の補正量として入力手段から入力された補正値を用いて、同様に、画像の変換、表示、投射が行われる。
２種類の補正量がともに入力手段から入力される場合と比較すると、鉛直方向の第１の補正量が自動的に特定されるので、入力手段から入力される水平方向の第２の補正量は、より最適値に近いものとなる。最適値からずれている場合は、第２の補正だけを変化させて、上記画像の変換、表示、投射を繰り返すと、投射面に投射された画像から歪みが取れていく。
【００１５】
より好ましくは、補正の限界値を設定する設定手段を有する。設定手段は、第１の補正量と第２の補正量の一方が入力されないときは補正の限界値を高いレベルに設定し、双方が入力された時は当該限界値を低いレベルに設定する。その後、画像変換手段により変換、画像表示手段による表示、投射が行われて、投射面に画像が映し出される。とくに投射面に対する正面位置から、鉛直方向または水平方向の一方側に大きく離れた位置に当該画像投射装置を設置しても、補正の限界値が拡大されているため投射面上で画像が破綻しない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、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、本発明が適用される画像投射装置としての液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。
図１に示す液晶プロジェクタ１は、光源２、インテグレータ光学系５、反射ミラー４，９，１１，１２、集光レンズ１０、ダイクロイックミラー６，７、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ、偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、ダイクロイックプリズム３０、投写光学系２５等から構成される。
【００１７】
光源２は、放電ランプ２ａおよび反射集光鏡２ｂから構成されており、この放電ランプ２ａから出射された光を反射集光鏡２ｂが集光して反射ミラー４に出射する。
【００１８】
反射ミラー４は、光源２からの照明光Ｌをインテグレータ光学系５に向けて反射する。
インテグレータ光学系５は、光源２からの照明光Ｌを全体としてＳ偏光成分を多く含む偏光方向の揃えられた照明光に変換して出力する。
集光レンズ１０は、インテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌが液晶パネル２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂにおいて重ね合わさるように集光する。
【００１９】
ダイクロイックミラー６は、インテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌの光軸に対して４５度傾斜しており、照明光Ｌのうち赤色の波長領域の光ＬＲのみ反射ミラー１２に向けて反射し、その他の波長域の光ＬＧＢを透過する。
【００２０】
反射ミラー１１は、ダイクロイックミラー６で反射された光ＬＲの光軸に対して４５度傾斜しており、光ＬＲを液晶パネル２０Ｒに向けて反射する。
【００２１】
ダイクロイックミラー７は、ダイクロイックミラー６を透過した光ＬＧＢの光軸に対して４５度傾斜しており、光ＬＧＢのうち緑色の波長域の光ＬＧのみを液晶パネル２０Ｇに向けてインテグレータ光学系５を通過した照明光Ｌの光軸に対して４５度傾斜しており、照明光Ｌのうち緑色の波長領域の光ＬＧのみ液晶パネル２０Ｇに向けて反射し、その他の波長域の光ＬＢを透過する。
【００２２】
反射ミラー９および１１は、青色の波長域の光ＬＢを液晶パネル２０Ｂに向けて反射する。
【００２３】
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、立方体形状のダイクロイックプリズム３０の３つの側面に対して所定の位置にそれぞれ配置されている。
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの入射側と出射側には、偏光子としての偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、検光子としての偏光板２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂがそれぞれ平行に配置されている。
【００２４】
液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、各光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが全面的に入射され、当該液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに印加される赤色、緑色、青色の三原色に対応する映像信号によって各光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの強度を変調する。偏光板２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを透過した所定の偏光方向の色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに印加された映像信号に基づき、偏光面が回転する偏光面の回転を受けた光の所定の偏光成分が、偏光板２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを透過し、ダイクロイックプリズム３０に入射される。
【００２５】
ダイクロイックプリズム３０は、たとえば、複数のガラスプリズムを接合することによって構成されており、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有する干渉フィルタ３０ａ，３０ｂが形成されている。
干渉フィルタ３０ａは、青色光ＬＢを反射し、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを透過する。干渉フィルタ３０ｂは、赤色光ＬＲを反射し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過する。
したがって、液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂによって変調された各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、合成されて投写光学系２８に入射する。
【００２６】
投写光学系２５は、たとえば、ダイクロイックプリズム３０から入射された映像光をスクリーンＳＣに向けて投写する。スクリーンＳＣには、カラー映像が映し出される。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクタ１の信号処理系の構成図である。
液晶プロジェクタ１の信号処理系は、信号処理回路４０と、フレームメモリ４１と、スケーラ４２と、３Ｄγ回路４３と、パネル駆動回路４４と、プロセッサ５０と、ＲＯＭ(Read Only Memory)５５と、入力部５１と、傾き検出センサ５２とを有する。なお、スケーラ４２は本発明の“画像変換手段”の一実施態様であり、傾き検出センサ５２は本発明の“検出手段”の一実施態様であり、入力部５１は本発明の“入力手段”の一実施態様である。また、プロセッサ５０、ＲＯＭ５５、ＲＯＭ５５に記憶されたソフトウエアおよびデータにより、本発明における、第１の補正値の“特定手段”、モードの“切替え手段”、および、補正限界値のレベルの“設定手段”が構成される。
【００２８】
信号処理回路４０は、ビデオ信号入力部４０ａから入力されるビデオ信号およびグラフィック信号入力部４０ｂから入力されるグラフィック信号に所定の処理を施し、Ｒ，Ｂ，Ｇのカラー信号に変換し、この信号を画像データとしてフレームメモリ４１に出力する。
【００２９】
フレームメモリ４１は、信号処理回路４０からフレーム毎に入力される画像データを記憶する。
【００３０】
スケーラ４２は、プロセッサ５０からの補正値Ｍに基づいて、フレームメモリ４１に記憶された画像データに台形歪み補正を施し、３Ｄγ回路４３へ出力する。
ここで、スケーラ４２における台形歪み補正の方法を、鉛直方向の歪み補正を例に図３を参照して説明する。
図３（ａ）は１フレーム分の画像データを示しており、図３（ｂ）は１ライン分の画像データを示している。
フレーム内の台形の上辺に沿ったラインＬに着目すると、ラインＬに相当するラインＬ０の画像データを、原画像データを記憶したフレームメモリ４１からスケーラ４２に読み出す。読み出した画素リニアリティを確保しつつ補間処理を行って圧縮した画像データを生成する。すなわち、見た目が同じ画像としながら画素数を削減する。この圧縮により発生した画像データの左右の領域を黒表示とすることにより新たなラインＬが生成される。
【００３１】
このようなライン毎の画素数変換処理を、圧縮率を徐々に変化させながらすべてのラインに対して行うことにより、台形状の画像を生成する。
この画素数変換処理における圧縮率は、プロセッサ５０からスケーラ４２に与えられる補正値Ｍのうち鉛直方向の第１の補正値Ｍ１によって決まる。
【００３２】
３Ｄγ回路４３は、スケーラ４２において台形歪み補正された画像データのゲイン調整を行い、これをパネル駆動回路４４に出力する。
パネル駆動回路４４は、３Ｄγ回路４３から入力された画像データを各液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを駆動する駆動信号に変換し、当該各液晶パネル２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂへ出力する。
【００３３】
プロセッサ５０は、バスＢを介してＲＯＭ５５に接続されている。また、プロセッサ５０には、入力部５１および傾き検出センサ５２が接続されている。このプロセッサ５０は、ＲＯＭ５５に記憶されたソフトウエアにしたがって、各種の演算および各種回路の制御を行う。
なお、プロセッサ５０は、鉛直方向の補正を自動としたオートモード時に、スケーラ４２に与える第１の補正値Ｍ１を傾き検出センサ５２の検出した信号５２ｓに応じて特定する“特定手段”としての機能を有する。また、プロセッサ５０は、鉛直方向の補正を自動とするオートモード（本発明の“第１のモード”）と、鉛直方向の補正と水平方向の補正をともにマニュアルとするマニュアルモード（本発明の“第２のモード”）を切り替える“切替え手段”としての機能を有する。さらに、プロセッサ５０は、補正の限界値を高いレベルまたは低いレベルに設定する“設定手段”としての機能を有する。この補正の限界値については後述する。
【００３４】
入力部５１は、液晶プロジェクタ１に外部から各種データを入力するためのヒューマンインターフェースである。この入力部５１は、上記オートモード時の水平方向の補正値（第２の補正値Ｍ２）を入力する。また、入力部５１は、上記マニュアルモード時に、鉛直方向の第１の補正値Ｍ１および水平方向の第２の補正値Ｍ２を入力する。図２において信号５１ｓは、この第２の補正値Ｍ２（および第１の補正値Ｍ１：マニュアルモード時）を示す信号である。
【００３５】
図４は、入力部の一実施形態を例示する、プロジェクタの外観図である。図５（ａ−１）〜図５（ｂ−２）は、スケーラ内のＯＳＤ（On Screen Display）処理により生成される画像調整時の設定画面である。
図４に示すように、入力部５１として、プロジェクタ１の操作パネル１ｂに、ダイレクトボタン５１ａおよびポインタ移動キー５１ｄが配置されている。ダイレクトボタン５１ａは、プラスボタン５１ｃとマイナスボタン５１ｂとからなり、鉛直方向または水平方向の台形歪みの補正量Ｍ１，Ｍ２を設定するためのボタンである。ポインタ移動キー５１ｄは、設定画面でポインタを移動するための十字キーである。なお、これらダイレクトボタン５１ａおよびポインタ移動キー５１ｄは、図示のように、リモコン１ａ側にも設けるのが望ましい。
【００３６】
ユーザは、「設定画面」の項目のうち「台形歪み補正」を選択し、そのときに現れる画面内で「Ｖ（鉛直）キーストン」を、ポインタ移動キー５１ｄを用いて選択する。すると、図５（ａ−１）に示すようにポップアップメニューが表示され、その表示項目の内から「自動」または「手動」を選択する。「自動」を選択すると、これを検出したプロセッサ５０がオートモードを設定する。一方、「手動」を選択すると、これを検出したプロセッサ５０がマニュアルモードを設定するとともに、図５（ａ−２）に示す鉛直方向の歪み補正の表示バーが画面に表示される。ユーザは、ダイレクトボタン５１ａのプラスボタン５１ｃまたはマイナスボタン５１ｂを操作して鉛直方向の第１の補正量Ｍ１を設定する。この第１の補正値Ｍ１は、信号５１ｓによってプロセッサ５０に送られる。
【００３７】
水平方向の補正時に、ユーザは、図５（ｂ−１）に示す「台形歪み補正」画面内で「Ｈ（水平）キーストン」を、ポインタ移動キー５１ｄを用いて選択する。すると、図５（ｂ−２）に示す水平方向の歪み補正の表示バーが画面に表示される。ユーザは、ダイレクトボタン５１ａのプラスボタン５１ｃまたはマイナスボタン５１ｂを操作して水平方向の第２の補正量Ｍ２を設定する。この第２の補正値Ｍ２は、信号５１ｓによってプロセッサ５０に送られる。
【００３８】
図２に示す傾き検出センサ５２は、液晶プロジェクタ１に内蔵されており、オートモードにおいて、液晶プロジェクタ１の水平面に対する画像の投射方向の傾きを検出する。
具体的には、図６（ａ）に示すように、液晶プロジェクタ１から投射される画像光Ｌの下端Ｌｅを投射方向とすると、液晶プロジェクタ１が水平面ＨＰに置かれた場合には、鉛直方向に置かれたスクリーンＳＣに対して画像光Ｌは垂直に投射され、傾きは零である。一方、図６（ｂ）に示すように、液晶プロジェクタ１の底面から突出するアジャスタａｄにより液晶プロジェクタ１を傾けときの、画像光Ｌの下端Ｌｅの水平面ＨＰに対する傾きをθＶとすると、傾き検出センサ５２はこの傾きθを検出する。傾き検出センサ５２には、たとえば、加速度センサ等が用いられる。
【００３９】
次に、オートモードにおいて、スケーラ４２に与える第１の補正値Ｍ１の特定方法について説明する。
図７は、台形補正をした、スクリーンＳＣ上の画像と液晶パネル２０上での画像を示す図である。また、（ａ）は傾きθＶが比較的大きい場合、（ｂ）は傾きθＶが小さい場合を示している。なお、傾きθＶが小さい場合とは、たとえば、±２°程度以内である。
図７に示すように、液晶パネル２０上での画像ＩＭを台形状に補正すると、スクリーンＳＣ上には、矩形状に補正された画像ＩＭｓとその外周に台形状の光の領域が形成される。
ところで、図７からわかるように、傾きθが比較的大きい場合は、液晶パネル２０上の画像ＩＭは、垂直方向の左右の全域で画素数が削減されるが、傾きθが小さい場合は、垂直方向の上側の左右は画素数が削減されるが、下側部分では画素数が削減されない。このため、傾きθが小さい場合は、台形補正を行うとスクリーンＳＣ上の画面ＩＭｓの垂直方向上側の画質が下側に比べて著しく低下してしまう。
【００４０】
図８は、オートモード時に、プロセッサ５０からスケーラ４２に与える補正値Ｍと傾きθとの関係の一例を示すグラフである。（ａ）は鉛直方向の第１の補正値Ｍ１、（ｂ）は水平方向の第２の補正値Ｍ２について示す。
図８（ａ）に示す自動設定の場合、鉛直方向の傾きθＶが零近辺の特定の範囲Ｒにおいては、第１の補正値Ｍ１が零となっており、それ以外の領域では第１の補正値Ｍ１は傾きθＶに応じて増減する。特定の範囲Ｒは、たとえば、−２°〜２°の範囲である。傾きθＶが特定の範囲Ｒ内の場合には、スケーラ４２には、常に零の第１の補正値Ｍ１が与えられるため、スケーラ４２において台形歪み補正は行われない。
一方、図８（ｂ）に示す水平方向の手動設定の場合、上記特定の範囲で補正値をゼロとする不感帯が設定されていない。
【００４１】
これら図８（ａ）および図８（ｂ）に示すオートモード時に、補正値の限界値が絶対値で低いレベル、例えば５０に設定されている。このため、その限界を超える傾きを補正しようとしても補正値がクリップされ、それ以上の補正が出来ない。これは、画面の破綻を防止するための措置である。
【００４２】
マニュアルモードにおいても、鉛直と水平の双方の補正値Ｍ１，Ｍ２が入力部５１から入力される場合は、この補正の限界値は低いレベルをとる。
【００４３】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、マニュアルモードにおいて、鉛直または水平の一方の補正値しか入力部５１から入力されない場合の、プロセッサ５０からスケーラ４２に与える補正値Ｍと、水平方向の投射方向のスクリーンに対する傾きθＨとの関係の一例を示すグラフである。（ａ）は鉛直方向の第１の補正値Ｍ１、（ｂ）は水平方向の第２の補正値Ｍ２について示す。
これらの場合、補正の限界値が絶対値で高いレベル、例えば１００にまで拡大されている。このように、鉛直または水平の一方のみ補正を行う場合、画像が破綻しにくいことから、本実施形態では、このように補正の限界値を拡大している。
【００４４】
以上の第１の補正値Ｍ１と傾きθＶの関係、および、第２の補正値Ｍ２と傾きθＨとの関係、ならびに、補正の限界値は、たとえば、ＲＯＭ５５にテーブルとして記憶されている。プロセッサ５０は、傾き検出センサ５２から傾きを検出すると、傾きに対応する補正値を限界値内で読み出し、これをスケーラ４２に与える。
【００４５】
次に、上記構成の液晶プロジェクタ１の台形歪み補正の処理手順の一例について説明する。
図１０は、この台形歪み補正の処理手順を示すフロー図である。
プロセッサ５０が鉛直（Ｖ）歪み補正がオートに設定されているか否かを判断する（ステップＳＴ１）。オートモードの場合は、補正の限界値を低いレベルＬＬ（例えば５０）に設定する（ステップＳＴ２）。
【００４６】
ステップＳＴ１の判断が「ＮＯ」の場合、プロセッサ５０がＶキーストン補正か水平（Ｈ）キーストン補正かを判断する。
Ｖキーストン補正の場合、水平方向の第２の補正量Ｍ２が０か否かを判断し（ステップＳＴ４）、第２の補正量Ｍ２が０でない場合、ステップＳＴ２において補正の限界値を低いレベルＬＬ（例えば５０）に設定する。Ｖキーストン補正において水平方向の第２の補正量Ｍ２が０の場合、補正の限界値を高いレベルＬＨ（例えば１００）に設定する（ステップＳＴ６）。
同様に、Ｈキーストン補正の場合、鉛直方向の第１の補正量Ｍ１が０か否かを判断し（ステップＳＴ５）、第１の補正量Ｍ１が０でない場合、ステップＳＴ２において補正の限界値を低いレベルＬＬ（例えば５０）に設定する。Ｈキーストン補正において鉛直方向の第１の補正量Ｍ１が０の場合、補正の限界値を高いレベルＬＨ（例えば１００）に設定する（ステップＳＴ６）。
【００４７】
このようにして補正の限界レベルが設定された後、プロセッサ５０が傾きの角度θＶまたはθＨを取得し（ステップＳＴ７）、これを元に補正値を設定する（ステップＳＴ８）。
そして、これらの補正値Ｍ（Ｍ１及び／又はＭ２）がスケーラ４２に設定され（ステップＳＴ９）、画像変換、パネルへの表示、投射により歪みが補正される（ステップＳＴ１０）。さらに歪み補正の操作があったと判断されるときは（ステップＳＴ１１）、処理をステップＳＴ１から繰り返し、操作がないときは当該歪み補正処理を終了する。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、鉛直方向の第１の補正量Ｍ１が自動で特定される。このため、鉛直方向および水平方向の補正量がともに入力手段から入力される場合と比較すると、歪み補正がしやすくなる。つまり、ユーザは鉛直方向の歪みがとれ、水平方向の歪みだけが残ったスクリーンＳＣ上の投射映像を見ながら、水平方向のみの歪み補正を行えば足りる。したがって、入力手段から入力される水平方向の第２の補正量Ｍ２は、より最適値に近いものとなり、短時間で歪み補正を終了させることができる。
また、本実施形態によれば、マニュアルモード時に、鉛直方向または水平方向の一方の歪みを補正する場合に、補正の限界値を低いレベルから高いレベルに拡大している。これによって、スクリーンＳＣに対する正面位置から鉛直方向または水平方向に配置できる距離が拡大し、その分、使いやすいプロジェクタを提供できる。
さらに、オートモードで台形歪み補正を行った際に、傾きθＶが小さくスクリーンＳＣ上の画像の台形歪みがそれほど意識されない程度に小さい場合には、積極的に台形歪み補正を行わない。これにより、このような小さな傾きθＶにおいて台形歪み補正を行った場合に発生するスクリーン上での画像の画質の低下を防ぐことができる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。上述した実施形態では、補正値Ｍは、予めＲＯＭ５５に傾きθと補正値Ｍとのテーブルを用意しておくことにより特定したが、所定の演算式により演算により特定することも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明に係る画像投射装置によれば、鉛直方向と水平方向の画像歪みが混在した場合の画像調整時に、より歪みが見やすく、その補正が容易となる。また、補正の限界値を最適化して設置可能範囲を、より拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像投射装置としての液晶プロジェクタの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶プロジェクタの信号処理系の構成図である。
【図３】スケーラにおける台形歪み補正の方法を説明するための図である。
【図４】入力部の一実施形態を例示する、プロジェクタの外観図である。
【図５】スケーラ内のＯＳＤ処理により生成される画像調整時の設定画面である。
【図６】液晶プロジェクタの傾きを説明するための図である。
【図７】台形補正をした、スクリーン上の画像と液晶パネル上での画像を示す図である。
【図８】オートモード時における傾きと補正値との関係の一例を示すグラフである。
【図９】マニュアルモード時に鉛直または水平の補正操作がない場合の、傾きと補正値との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】液晶プロジェクタの台形歪み補正の処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】縦キーストン歪みが生じる投射を説明するための図である。
【図１２】横キーストン歪みが生じる投射を説明するための図である。
【図１３】縦キーストン歪みと横キーストン歪みが合わさって複雑な形状に歪んだ画像を示す図である。
【符号の説明】
１…液晶プロジェクタ、１ａ…リモートコントローラ、１ｂ…操作パネル、２…光源、４…反射ミラー、５…インテグレータ光学系、６，７…ダイクロイックミラー、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…液晶パネル、３０…ダイクロイックプリズム、２５…投写光学系、４０…信号処理回路、４１…フレームメモリ、４２…スケーラ、４３…３Ｄγ回路、４４…パネル駆動回路、５０…プロセッサ、５１…入力部、５１ａ…ダイレクトボタン、５１ｂ…マイナスボタン、５１ｃ…プラスボタン、５１ｄ…ポインタ移動キー、５２…傾き検出センサ、５５…ＲＯＭ、ＳＣ…スクリーン
Claims (2)
- 画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直の投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、
画像を投射する向きの水平面に対する傾きを検出する検出手段と、
投射面に投射された前記画像の鉛直方向の台形歪みを減らすための第１の補正値を、検出手段が検出した前記傾きに応じて特定する特定手段と、
投射面に投射された前記画像の水平方向の台形歪みを減らすための第２の補正値を入力する入力手段と、
前記第１の補正値または前記第２の補正値が与えられる度に、与えられた補正値に応じた補正用の台形歪みが画像表示手段に表示される前記画像に発生するように画像変換を行う画像変換手段と、
前記第１の補正値を前記特定手段が特定可能な第１のモードと、前記第１の補正値および前記第２の補正値をともに前記入力手段が入力可能な第２のモードとを切り替える切替え手段と、
前記第２のモードにおいて前記第１および第２の補正値の一方が入力されないときは、前記台形歪みの補正の限界値を高いレベルに設定し、前記第１および第２の補正値の双方が入力された時および前記第１のモードの時に前記限界値を低いレベルに設定する設定手段と、
を有する、ことを特徴とする、画像投射装置。 - 画像表示手段に表示される画像を、光を利用して略鉛直面の投射面に投射し、かつ、前記投射面に対する画像の投射角度に応じて発生する当該投射面に投射された画像の台形歪みを補正可能な画像投射装置であって、
投射面に投射された前記画像の、鉛直方向の台形歪みを補正するための第１の補正量および水平方向の台形歪みを補正するための第２の補正量を入力可能な入力手段と、
前記第１の補正値および前記第２の補正値の一方が入力されないときは前記台形歪みの補正の限界値を高いレベルに設定し、前記第１の補正値および前記第２の補正値の双方が入力された時は前記限界値を低いレベルに設定する設定手段と、
前記第１の補正値または前記第２の補正値が与えられる度に、前記設定手段が設定した前記レベルを満たす範囲内で、与えられた補正値に応じた補正用の台形歪みが画像表示手段に表示される前記画像に発生するように画像変換を行う画像変換手段と、
を有する、ことを特徴とする、画像投射装置。
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