JP4266724B2 - Projector having tilt angle measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジェクタに関し、特に使用するプロジェクタの投影装置の光軸と投射面との傾斜角度を算定するための傾斜角度測定装置を有するプロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶技術やDLP(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、画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。
【0003】
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光軸と投射面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。特開平9−281597号公報には、プロジェクタの据付角度の検出手段とプロジェクタと投射対象と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。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。また、特開2001−169211号公報には角度制御可能なレーザポインタの光点を曲面のスクリーンに投影し、一方、計測用点画像を生成してプロジェクタからスクリーンに投影し、カメラで撮影して光点と点画像との位置計測を行い点画像を移動しながら両点が一致したときに点画像のフレームメモリ上の画素座標を光点の入力画像上の座標に置換して座標変換パラメータメモリに設定する歪補正方法が開示されている。この場合レーザポインタの角度を制御する必要があり、構造が複雑となる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−281597号公報
【特許文献2】
特開2001−169211号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一方、スクリーンのプロジェクタの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おり、スクリーンに対するプロジェクタの傾きを検出する方法として、プロジェクタから投射した水平線または垂直線のテストパターンを投射レンズから離れて配置された撮像素子で撮影し、撮影されたテストパターンの傾きからスクリーンに対するプロジェクタの傾きを検出する方法があるが、この場合はテストパターンと撮像画面の両端との交点に対応する画素の画素数の差を算出して、予め作成してある差分画素数と傾斜角度とを関連付けたテーブルによって傾斜角度を算定しているので、この方法では撮像素子の1画素よりも高い精度でテストパターンの傾きを検出することはできなかった。
【0006】
本発明の目的は、映像の歪補正のためにスクリーンのプロジェクタの光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜角度を簡単な構成で精密に測定できる傾斜角度測定装置を有するプロジェクタを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の傾斜角度測定装置を有する液晶プロジェクタは、
プロジェクタの投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度を算定する傾斜角度測定装置を有し、算定した傾斜角度に従って画像表示部の出力映像を制御することにより投射面の画像の歪を補正するプロジェクタである。傾斜角度測定装置は、テストパターン生成装置とデジタルカメラと画像解析傾斜角度算定部とを備え、デジタルカメラの撮像レンズは、プロジェクタの照射側の面に投影装置の投射レンズから垂直方向ならびに水平方向に所定の間隔をおいて設けられおり、投影装置は傾斜角度算定モードにおいて、デジタルカメラの撮像画面の縁部近傍に結像するように、投射面に対して垂直方向並びに水平方向のテストパターンを投射し、そのテストパターンは、デジタルカメラの撮像素子の1ドットの間隔で交互に配置された白と黒の複数の直線で構成されており、画像解析傾斜角度算定部は、デジタルカメラで撮像した投射面のテストパターンの傾斜を、傾斜が所定の角度以上の場合はテストパターンと撮像画面の両端との交点の画素数の差として取得し、傾斜が所定の角度以下の場合はテストパターンとドッドラインとの交差角度によりそのドッドライン上に生成されるモアレの輝度のそのドッドライン上の変化の状態を取得し、画素数の差および輝度の変化の状態からテストパターンと投影装置の垂直方向と水平方向を示す基準線との傾斜角度を解析して、その傾斜角度からプロジェクタの投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度を算定する。
【0008】
デジタルカメラの撮像素子は、640×480ドットのVGA(ビデオグラフィックアレイ)の解像度を有する撮像素子であることが望ましい。
【0009】
デジタルカメラで撮像したテストパターンと基準線との間の傾斜角度の、デジタルカメラの撮像素子の撮像画面からの解析は、テストパターンと撮像画面の両端との交点に対応する両ドッドの差分画素数を算出して、予め作成してある差分画素数と傾斜角度とを関連付けたテーブルによって傾斜角度を算定してもよく、テストパターンとドッドラインとの交差角度によってそのドッドライン上に生成されるモアレの輝度のそのドッドライン上の変化からのテストパターンと投影装置の垂直方向と水平方向を示す基準線との傾斜角度の解析は、テストパターンの黒線の一端をドッドラインの一端と合致させたときに、ドッドライン上に輝度値の上限のピークがあるときは、ドッドラインの全ドット数を、上限のピークの中央と一端との間のドット数で除した値をドット数としたものがテストパターンの撮像画面の両端間の差分画素数であり、ドッドライン上に輝度値の上限のピークがないときは、一端とは反対側の端部における輝度値を白線に対応する輝度値で除した値をドット数としたものがテストパターンの撮像画面の両端間の差分画素数あるとして予め作成してある差分画素数と傾斜角度とを関連付けたテーブルによって傾斜角度を算定してもよい。
【0010】
プロジェクタの投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度に従った映像表示部の出力映像の制御は、傾斜角度に対応して予め算出されている映像表示部の入力映像の補正値によってLSI制御パラメータを作成し、プロジェクタ用画像処理LSIを制御することによって実行されてもよい。
【0011】
プロジェクタは液晶プロジェクタであってもよく、DLP(デジタルライトプロセッシング)プロジェクタであってもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
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傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図ブロック構成図であり、図2は本発明の傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式的説明図であり、(a)は投射状態を示す模式的側面図、(b)はプロジェクタの模式的正面図、(c)はデジタルカメラの撮像画面の模式図であり、図3は傾斜角度測定モードで投影装置から投射面に投影されるテストパターンの模式図であり(a)は垂直線テストパターンであり、(b)は水平線テストパターンである。
【0013】
ここでは、液晶プロジェクタを例として説明するが液晶表示部22をDLP表示部と読み替えればDLP(デジタルライトプロセッシング)プロジェクタに対しても同様に適用できる。
【0014】
プロジェクタ10は投射レンズ21と液晶表示部22を有する投影装置20と液晶表示部22の画像を制御する画像制御部23と、傾斜角度測定装置30と、全体の動作を制御するCPU60とを備える。傾斜角度測定装置30はテストパターン生成装置40と、撮像レンズ51と640×480ドットのVGA(ビデオグラフィックアレイ)の解像度を有する撮像素子52を有するデジタルカメラ50と、撮像素子52が撮像した画像の画素を解析して投射面70に対する投影装置20の垂直および水平方向の傾斜を算出する画像解析傾斜角度算定部53とを備える。
【0015】
図2(a)に示すようにスクリーンや壁などの投射面70に映像が投射されるようにプロジェクタ10は置き台90上に通常は上下方向に傾斜して配置される。この場合プロジェクタ10の投影装置20の投射光軸26と投射面70とが直交する状態で投影が行われると液晶表示部22の画面がそのまま投射面に拡大して投影されるが、投影装置20の投射光軸26に対する直交面と投射面70とが傾斜する場合は直交する場合と比較して位置によって投射レンズ21からの距離が変化し、例えば離れた位置では画面が拡大するので投影された画面に台形の歪を生ずるという問題が生ずる。この問題を解決するために例えば上述の特許文献に記載されたような工夫がなされてきた。この場合投影装置20の投射光軸26に対する垂直面と投射面70との傾斜角度が正確に把握できれば、画像制御部23によって液晶表示部22の画像の画素への配置を移動させることによって投射面70に投射された映像を正しい状態に修正することができ、その移動度は公知の技術によって傾斜角度から数値的に求めることができる。
【0016】
本発明は投影装置20の投射光軸26と投射面70との傾斜角度を正確に把握することを目的としており、以下に説明する傾斜角度測定装置30によりその目的は達成される。
【0017】
傾斜角度測定装置30のテストパターン生成装置40は、傾斜角度測定モードでは、画像制御部23を制御して液晶表示部22から図3に示す垂直線テストパターン83aおよび水平線テストパターン83bを投射面70へ投射する。図3に示すように垂直線テストパターン83aおよび水平線テストパターン83bは白と黒の直線が交互に設けられ、撮像素子52で撮像画面80でそれぞれの間隔がドット間隔の2倍の間隔となるように制御されている。投射位置はデジタルカメラ50の撮像画面80を画像解析傾斜角度算定部53が解析して所望の位置になるように画像制御部23により調整できる。投射レンズ21と撮像レンズ51とは図2(b)に示すように垂直方向並びに水平方向に離れるように配置されることが望ましい。
【0018】
図2(c)は投射面70に投射された垂直線テストパターン83aおよび水平線テストパターン83bをデジタルカメラ50の撮像素子52で撮像したときの撮像画面80であり、投射面70は上部が投射レンズ21から離れる方向に傾斜しているので、投射レンズ21から水平方向に離れた位置で撮像した撮像素子52の画像では、図2(c)に見られるように垂直線テストパターン83aの上側が下側よりも右側によった位置で表示される。同様に図示されていないが投射面70は向かって左側が投射レンズ21から離れる方向に傾斜しているので、投射レンズ21から垂直方向に離れた位置で撮像した撮像素子52の画像では、水平線テストパターン83bは向かって左側が右側より上がった位置で表示される。
【0019】
画像解析傾斜角度算定部53では撮像画面80における垂直線テストパターン83aおよび水平線テストパターン83bをそれぞれの画素より解析し、所定の計算式によって投影装置20の投射光軸26と投射面70との上下方向並びに左右方向の傾斜角度を算出して画像制御部23に出力し、画像制御部23はその傾斜角度に基づいて所定の計算式によって液晶表示部22の画像の画素への配置を移動させることによって投射面70に投射された映像を正しい状態に修正する。
【0020】
図4は差分画素数から液晶表示部22の出力映像を修正する標準的な過程を示す模式的流れ図である。画像解析傾斜角度算定部53が、撮像素子52の撮像画面80から同一線の縦方向の差分画素数86と横方向の差分画素数87についての差分画素数情報を取得し(ステップS11)、これを基に投影装置20の光軸と投射面70との傾斜角度を生成し(ステップS12)、生成した傾斜角度を受けて画像制御部23はLSI制御パラメータを生成し(ステップS13)、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S14)、入力映像24が修正されて液晶表示部22で出力映像25となる。この出力映像25は投射面70に投射されると入力映像24と相似の映像となる。
【0021】
この方法では投射面70と投射光軸26の垂直面との傾斜の大きい場合には差分画素数86、87も大きいので出力映像25の補正の精度が高いが、傾斜の度合いが少なく差分画素数86、87が1に近づくと細かい調整はできないという問題がある。そこで本実施の形態ではテストパターンを同じ巾の黒白繰り返しの直線とし、黒線と白線の中心線間の間隔を撮像画像のドット間隔となるように投射面70に投射している。
【0022】
図5、図6は水平線テストパターンを例として撮像画像のドット列の方向とテストパターンの方向を傾斜させた場合のドット列に現れるモアレを示す模式図であり、図5(a)はドット列の方向とテストパターンの方向が一致した場合、図5(b)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で0.5×ドット間隔傾斜した場合、図5(c)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で1.0×ドット間隔傾斜した場合、図5(d)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で1.5×ドット間隔傾斜した場合、図6(e)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で2.0×ドット間隔傾斜した場合、図6(f)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で2.5×ドット間隔傾斜した場合、図6(g)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で3.0×ドット間隔傾斜した場合を示す。それぞれ上段はテストパターン撮像画面の表示状態、中段は1列のドット列の状態、下段はドット列の輝度変化と最大値までのドット数を示す。ここでは640×480ドットのVGA(ビデオグラフィックアレイ)の解像度を有する撮像素子52を使用している。図では説明を容易にするためドット上で黒線と白線を明確に分離して表示しているが、ドットラインの黒線と白線が混在する位置のドットでは実際はその位置での平均輝度で表示されるので視覚としてはドッドラインが白と黒のグラデーションとなりモアレ状態となる。
【0023】
このように、一端で黒列とドットラインを一致させてそのドットラインの輝度の変化を検出すると、傾斜に対応して最低と最高の輝度のドット間隔が変化し、傾斜が1.0ドット/L以上の場合は中間に最高の輝度値が現れるので、ラインの全ドット数を最低と最高の輝度のドット間隔で除した値が両端におけるドットの差、即ち差分画素数となり、傾斜が両端の間で1ドット以下の場合(傾斜<1.0ドット/L)は、傾斜によって中間に最高の輝度値が現れずに終端の輝度値が変化するので、終端の輝度値を白線の輝度値で除した値が両端におけるドットの差、即ち差分画素数となり、テストパターンの微小な傾斜を検出することができる。
【0024】
具体的に図6(g)の傾斜3.0ドット/LをVGAの解像度をもつ撮像素子で撮影したと仮定すれば、撮像素子の全水平ドット数は640ドット、最高輝度の中央のドットと最低輝度のドットとの位置差は213ドットである。従って、傾きは撮像素子の両端で640÷213=3.00ドット/L、即ち差分画素数3.00となる。この場合、最高輝度と最低輝度の位置差が1ドットずれたとすると、
640÷212=3.02ドット/L
640÷213=3.00ドット/L
640÷214=2.99ドット/L
となりドット間隔の1〜2%といった非常に高精度で傾きを検出することができる。
【0025】
図7は最低と最高の輝度のドット間隔・端部における輝度値から液晶表示部22の出力映像を修正する標準的な過程を示す模式的流れ図である。画像解析傾斜角度算定部53が、撮像素子52の撮像画面80から一端でテストパターンの黒列とドットラインを一致させてそのドットラインの輝度の変化をドット単位で検出して、最低と最高の輝度のドット間隔あるいは一端の輝度値の白線の輝度値に対する比を取得し(ステップS21)、これを基に投影装置20の投射光軸26と投射面70との傾斜角度を生成し(ステップS22)、生成した傾斜角度を受けて画像制御部23はLSI制御パラメータを生成し(ステップS23)、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S24)、入力映像24が修正されて液晶表示部22で出力映像25となる。この出力映像25は投射面に投射されると入力映像24と相似の映像となる。
【0026】
このように画像解析傾斜角度算定部53は、先ず縦差分画素86と数横差分画素数87を取得して差分画素数が所定の画素数以上の場合は差分画素数を用いて傾斜角度を生成し、差分画素数が所定の画素数以下の場合はドットラインの最低と最高の輝度のドット間隔あるいは一端の輝度値の白線の輝度値に対する比を取得して傾斜角度を生成する。これによって、投射光軸26に対する垂直面と投射面70との傾斜角度が大きい場合でも少ない場合でも正確で精密な傾斜角度を生成することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、容易にかつ精密に投影装置の投射光軸と投射面との上下方向並びに左右方向の傾斜角度を算出できるので、液晶表示部の画像の画素への配置を移動させることによって投射面に投射された映像を正確に正しい状態に修正することができるという効果がある。
【0028】
これは、傾斜角度測定装置のデジタルカメラの撮像レンズから水平方向および垂直方向に離れた位置に配置されている投影装置の投射レンズから、1ドットの間隔で交互に配置された白と黒の直線で構成されるテストパターンを垂直方向並びに水平方向に投射面に向けて投射し、デジタルカメラで撮像されたテストパターンの上下および左右の傾きを両端の差分画素数が所定の画素数以上の場合は差分画素数を用いて傾斜角度を生成し、差分画素数が所定の画素数以下の場合はドットラインの最低と最高の輝度のドット間隔あるいは一端の輝度値の白線の輝度値に対する比を取得して傾斜角度を生成することによって投影装置の投射光軸と投射面との上下方向並びに左右方向の傾斜角度を精密に算出できるので、その傾斜角度から液晶表示部の画面の歪をなくするように制御できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図ブロック構成図である。
【図2】本発明の傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式的説明図である。
(a)は投射状態を示す模式的側面図である。
(b)はプロジェクタの模式的正面図である。
(c)はデジタルカメラの撮像画面の模式図である。
【図3】傾斜角度測定モードで投影装置から投射面に投影されるテストパターンの模式図である。
(a)は垂直線テストパターンである。
(b)は水平線テストパターンである。
【図4】差分画素数から液晶表示部の出力映像を修正する標準的な過程を示す模式的流れ図である。
【図5】 水平線テストパターンを例として撮像画像のドット列の方向とテストパターンの方向を傾斜させた場合のドット列に現れるモアレを示す模式図である。
(a)はドット列の方向とテストパターンの方向が一致した場合を示す。
(b)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で0.5×ドット間隔傾斜した場合を示す。
(c)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で1.0×ドット間隔傾斜した場合を示す。
(d)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で1.5×ドット間隔傾斜した場合を示す。
【図6】水平線テストパターンを例として撮像画像のドット列の方向とテストパターンの方向を傾斜させた場合のドット列に現れるモアレを示す模式図である。
(e)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で2.0×ドット間隔傾斜した場合を示す。
(f)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で2.5×ドット間隔傾斜した場合を示す。
(g)はドット列の方向とテストパターンの方向がドット列の両端で3.0×ドット間隔傾斜した場合を示す。
【図7】最低と最高の輝度のドット間隔・端部における輝度値から液晶表示部の出力映像を修正する標準的な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 液晶表示部
23 画像制御部
24 入力映像
25 出力映像
26 投射光軸
30 傾斜角度測定装置
40 テストパターン生成装置
50 デジタルカメラ
51 撮像レンズ
52 撮像素子
53 画像解析傾斜角度算定部
60 CPU
70 投射面
80 撮像画面
83a 垂直線テストパターン
83b 水平線テストパターン
86 縦差分画素数
87 横差分画素数
90 置き台
96 縦方向輝度変化
97 横方向輝度変化
S11〜S14、S21〜S24 ステップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector, and more particularly to a projector having an inclination angle measuring device for calculating an inclination angle between an optical axis of a projection device of a projector to be used and a projection surface.
[0002]
[Prior art]
With the rapid development of liquid crystal technology and DLP (digital light processing) technology, the miniaturization and high performance of projectors have expanded the use of projectors for image projection, and large-scale replacements for display-type televisions at home. It is also attracting attention as a display device.
[0003]
However, unlike a display-type television, a projector has a problem that an image is distorted due to the relative relationship between the optical axis of the projector and the projection surface because the image surface is a screen or a wall. Japanese Patent Laid-Open No. 9-281597 has a projector installation angle detection means and a distance detection means for detecting the distance between the projector and the projection target, and the angle of the liquid crystal display unit is calculated based on the angle calculated from both detection results. A method of adjusting is disclosed. In this case, it is necessary to mechanically adjust the angle of the liquid crystal display unit. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-169221 discloses that a light point of a laser pointer capable of angle control is projected on a curved screen, while a point image for measurement is generated, projected from the projector onto the screen, and photographed with a camera. Coordinate conversion parameter memory by replacing the pixel coordinates on the frame memory of the point image with the coordinates on the input image of the light point when the points coincide with each other while moving the point image by measuring the position of the light spot and the point image Distortion correction methods set in the above are disclosed. In this case, it is necessary to control the angle of the laser pointer, and the structure becomes complicated.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-281597 [Patent Document 2]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2001-169 211
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, when the vertical and horizontal inclinations of the screen with respect to the optical axis of the projector are known, a technique for projecting an image without distortion by converting the coordinates of the frame memory of the projector has been put into practical use. As a method for detecting the tilt of the projector with respect to the image, a horizontal or vertical test pattern projected from the projector is photographed with an image sensor placed away from the projection lens, and the tilt of the projector relative to the screen is determined from the tilt of the photographed test pattern. There is a method of detecting, but in this case, a table in which the difference between the number of pixels corresponding to the intersection of the test pattern and both ends of the imaging screen is calculated and the difference pixel number and the inclination angle created in advance are associated with each other is calculated. In this method, the inclination angle is calculated by 1 of the image sensor. With higher accuracy than hydrogen it was not possible to detect the inclination of the test pattern.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a projector having a tilt angle measuring device that can accurately measure the tilt angles in the vertical and horizontal directions with respect to the optical axis of the projector for correcting image distortion. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal projector having the tilt angle measuring device of the present invention is
The projector has a tilt angle measuring device that calculates the tilt angle between the projection optical axis of the projector and the projection surface, and corrects distortion of the image on the projection surface by controlling the output video of the image display unit according to the calculated tilt angle. Projector. The tilt angle measurement device includes a test pattern generation device, a digital camera, and an image analysis tilt angle calculation unit. The imaging lens of the digital camera is arranged on the irradiation side surface of the projector in the vertical and horizontal directions from the projection lens of the projection device. Projection devices project test patterns in the vertical and horizontal directions with respect to the projection surface so that an image is formed near the edge of the digital camera's imaging screen in the tilt angle calculation mode. The test pattern is composed of a plurality of white and black straight lines alternately arranged at intervals of one dot of the image sensor of the digital camera, and the image analysis inclination angle calculation unit projects the projection imaged by the digital camera. The slope of the test pattern on the surface is taken as the difference in the number of pixels at the intersection of the test pattern and both ends of the imaging screen if the slope is greater than a predetermined angle If the inclination is equal to or smaller than a predetermined angle, the state of change on the dod line of the moire brightness generated on the dod line is obtained by the intersection angle between the test pattern and the dod line, and the difference in the number of pixels and Analyzing the inclination angle between the test pattern and the reference line indicating the vertical and horizontal directions of the projector from the state of change in brightness, and determining the inclination angle between the projection optical axis of the projector and the projection surface from the inclination angle Calculate.
[0008]
The image sensor of the digital camera is preferably an image sensor having a VGA (video graphic array) resolution of 640 × 480 dots.
[0009]
The analysis of the tilt angle between the test pattern captured by the digital camera and the reference line from the imaging screen of the imaging device of the digital camera is based on the difference pixel number of both dots corresponding to the intersection of the test pattern and both ends of the imaging screen. And the inclination angle may be calculated by a table in which the difference pixel number and the inclination angle created in advance are associated with each other, and the moire generated on the dod line by the intersection angle between the test pattern and the dod line may be calculated. Analysis of the tilt angle between the test pattern and the reference line indicating the vertical and horizontal direction of the projection device from the change of the brightness of the test pattern on the dodd line, matched one end of the black line of the test pattern with one end of the dod line When there is a peak of the upper limit of the luminance value on the dot line, the total number of dots on the dot line is set to the dot between the center and one end of the peak of the upper limit. The value divided by the number is the number of dots between the two ends of the test pattern imaging screen. When there is no peak luminance value on the dot line, the end opposite to one end The number of pixels divided by the brightness value corresponding to the white line is the number of dots as the number of dots between the two ends of the test pattern imaging screen. The tilt angle may be calculated using a table.
[0010]
The control of the output video of the video display unit according to the tilt angle between the projection optical axis and the projection surface of the projection device of the projector is based on the correction value of the input video of the video display unit calculated in advance corresponding to the tilt angle. It may be executed by creating a control parameter and controlling the projector image processing LSI.
[0011]
The projector may be a liquid crystal projector or a DLP (Digital Light Processing) projector.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a projector having a tilt angle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a projector having a tilt angle measuring apparatus of the present invention. Is a schematic side view showing a projection state, (b) is a schematic front view of the projector, (c) is a schematic diagram of an imaging screen of the digital camera, and FIG. 3 is a view from the projection device to the projection surface in the tilt angle measurement mode. It is a schematic diagram of the test pattern projected, (a) is a vertical line test pattern, (b) is a horizontal line test pattern.
[0013]
Here, a liquid crystal projector will be described as an example, but the present invention can be similarly applied to a DLP (digital light processing) projector by replacing the liquid
[0014]
The projector 10 includes a projection device 20 having a projection lens 21 and a liquid
[0015]
As shown in FIG. 2A, the projector 10 is usually arranged on the pedestal 90 so as to be inclined in the vertical direction so that an image is projected onto a projection surface 70 such as a screen or a wall. In this case, when projection is performed in a state where the projection optical axis 26 of the projection device 20 of the projector 10 and the projection surface 70 are orthogonal to each other, the screen of the liquid
[0016]
The object of the present invention is to accurately grasp the inclination angle between the projection optical axis 26 of the projection apparatus 20 and the projection surface 70, and the object is achieved by the inclination angle measuring apparatus 30 described below.
[0017]
In the tilt angle measurement mode, the test
[0018]
FIG. 2C shows an imaging screen 80 when the vertical
[0019]
The image analysis tilt
[0020]
FIG. 4 is a schematic flowchart showing a standard process of correcting the output video of the liquid
[0021]
In this method, when the inclination between the projection surface 70 and the vertical plane of the projection optical axis 26 is large, the number of difference pixels 86 and 87 is also large, so the accuracy of the correction of the output image 25 is high, but the degree of inclination is small and the number of difference pixels is small. There is a problem that fine adjustment cannot be performed when 86 and 87 approach 1. Therefore, in the present embodiment, the test pattern is a black-and-white repeating straight line having the same width, and is projected onto the projection surface 70 so that the interval between the center line of the black line and the white line becomes the dot interval of the captured image.
[0022]
5 and 6 are schematic diagrams showing moire appearing in the dot row when the direction of the dot row of the captured image and the direction of the test pattern are tilted, taking the horizontal line test pattern as an example, and FIG. 5B and FIG. 5B show the case where the dot pattern direction and the test pattern direction are inclined by 0.5 × dot interval at both ends of the dot line. When the direction of the row and the direction of the test pattern are inclined by 1.0 × dot interval at both ends of the dot row, FIG. 5D shows that the direction of the dot row and the direction of the test pattern are 1.5 × dot at both ends of the dot row. When the interval is inclined, FIG. 6 (e) shows the direction of the dot row and the direction of the test pattern is 2.0 × dot interval inclined at both ends of the dot row, and FIG. 6 (f) shows the direction of the dot row and the test pattern. Direction is at both ends of the dot row 2.5 × when tilted dot spacing, shown in FIG. 6 (g) shows a case where the direction of the direction and the test pattern of the dot array is inclined 3.0 × dot spacing on both ends of the dot array. The upper row shows the display state of the test pattern imaging screen, the middle row shows the state of one dot row, and the lower row shows the luminance change of the dot row and the number of dots up to the maximum value. Here, an image sensor 52 having a resolution of 640 × 480 dots VGA (video graphic array) is used. In the figure, the black and white lines are clearly separated and displayed on the dot for ease of explanation, but the dot at the position where the black line and the white line of the dot line are mixed is actually displayed at the average brightness at that position. As a result, the dodd line is a gradation of white and black, and it becomes a moire state.
[0023]
As described above, when a change in luminance of a dot line is detected by matching a black line with a dot line at one end, the dot interval of the lowest and highest luminance changes corresponding to the inclination, and the inclination is 1.0 dot / When L is greater than or equal to L, the highest luminance value appears in the middle, so the value obtained by dividing the total number of dots of the line by the minimum and highest luminance dot spacing is the difference in dots at both ends, that is, the number of difference pixels, and the slope is at both ends. In the case of 1 dot or less between them (inclination <1.0 dot / L), the luminance value at the end changes without the highest luminance value appearing in the middle due to the inclination, so the luminance value at the end is the luminance value of the white line. The divided value becomes the difference of dots at both ends, that is, the number of difference pixels, and a minute inclination of the test pattern can be detected.
[0024]
Specifically, assuming that an image sensor having a gradient of 3.0 dots / L in FIG. 6G is captured by an image sensor having a resolution of VGA, the total number of horizontal dots of the image sensor is 640 dots, The position difference from the lowest luminance dot is 213 dots. Accordingly, the inclination is 640 ÷ 213 = 3.00 dots / L at both ends of the image sensor, that is, the difference pixel number is 3.00. In this case, if the positional difference between the highest luminance and the lowest luminance is shifted by 1 dot,
640 ÷ 212 = 3.02 dots / L
640 ÷ 213 = 3.00 dots / L
640 ÷ 214 = 2.99 dots / L
Therefore, the inclination can be detected with very high accuracy of 1 to 2% of the dot interval.
[0025]
FIG. 7 is a schematic flowchart showing a standard process for correcting the output image of the liquid
[0026]
In this way, the image analysis inclination
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the vertical and horizontal tilt angles between the projection optical axis and the projection surface of the projection apparatus can be calculated easily and accurately. By doing so, there is an effect that the image projected on the projection surface can be accurately corrected to a correct state.
[0028]
This is because white and black straight lines are alternately arranged at intervals of 1 dot from the projection lens of the projection device arranged in the horizontal direction and the vertical direction from the imaging lens of the digital camera of the tilt angle measurement device. When projecting a test pattern consisting of a vertical and horizontal direction onto the projection surface and the difference in the number of pixels at both ends of the test pattern captured by the digital camera is greater than or equal to a predetermined number of pixels Generate the tilt angle using the difference pixel number, and if the difference pixel number is less than or equal to the predetermined pixel number, obtain the ratio of the dot interval of the lowest and highest luminance of the dot line or the luminance value of the white line to the luminance value of the white line By generating the tilt angle, the vertical and horizontal tilt angles between the projection optical axis and the projection surface of the projection device can be accurately calculated. Because it can be controlled to eliminate the distortion of the screen.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block configuration diagram of a projector having an inclination angle measuring device according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a projector having the tilt angle measuring apparatus of the present invention.
(A) is a typical side view which shows a projection state.
FIG. 2B is a schematic front view of the projector.
(C) is a schematic diagram of the imaging screen of a digital camera.
FIG. 3 is a schematic diagram of a test pattern projected from a projection device onto a projection surface in an inclination angle measurement mode.
(A) is a vertical line test pattern.
(B) is a horizontal line test pattern.
FIG. 4 is a schematic flowchart showing a standard process for correcting an output image of a liquid crystal display unit from a difference pixel number.
FIG. 5 is a schematic diagram showing moiré appearing in a dot row when the direction of the dot row of the captured image and the direction of the test pattern are inclined by taking a horizontal line test pattern as an example.
(A) shows the case where the direction of a dot row and the direction of a test pattern correspond.
(B) shows a case where the direction of the dot row and the direction of the test pattern are inclined by 0.5 × dot interval at both ends of the dot row.
(C) shows a case where the direction of the dot row and the direction of the test pattern are inclined by 1.0 × dot interval at both ends of the dot row.
(D) shows a case where the direction of the dot row and the direction of the test pattern are inclined by 1.5 × dot interval at both ends of the dot row.
FIG. 6 is a schematic diagram showing moiré appearing in a dot row when the direction of the dot row of the captured image and the direction of the test pattern are inclined by taking a horizontal line test pattern as an example.
(E) shows a case where the direction of the dot row and the direction of the test pattern are inclined by 2.0 × dot interval at both ends of the dot row.
(F) shows a case where the direction of the dot row and the direction of the test pattern are inclined by 2.5 × dot interval at both ends of the dot row.
(G) shows a case where the direction of the dot row and the direction of the test pattern are inclined by 3.0 × dot interval at both ends of the dot row.
FIG. 7 is a schematic flowchart showing a standard process for correcting an output image of a liquid crystal display unit from the brightness value at the dot interval and the end of the lowest and highest luminances.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projector 20 Projection apparatus 21
70 Projection surface 80
Claims (7)
前記傾斜角度測定装置は、テストパターン生成装置とデジタルカメラと画像解析傾斜角度算定部とを備え、
前記デジタルカメラの撮像レンズは、前記プロジェクタの照射側の面に前記投影装置の投射レンズから垂直方向ならびに水平方向に所定の間隔をおいて設けられおり、
前記投影装置は傾斜角度算定モードにおいて、前記デジタルカメラの撮像画面の縁部近傍に結像するように、前記投射面に対して垂直方向並びに水平方向のテストパターンを投射し、該テストパターンは、前記デジタルカメラの撮像素子の1ドットの間隔で交互に配置された白と黒の複数の直線で構成されており、
画像解析傾斜角度算定部は、前記デジタルカメラで撮像した前記投射面の前記テストパターンの傾斜を、傾斜が所定の角度以上の場合は前記テストパターンと前記撮像画面の両端との交点の画素数の差として取得し、傾斜が所定の角度以下の場合は前記テストパターンとドッドラインとの交差角度により該ドッドライン上に生成されるモアレの輝度の該ドッドライン上の変化の状態を取得し、前記画素数の差および輝度の変化の状態から前記テストパターンと前記投影装置の垂直方向と水平方向を示す基準線との傾斜角度を解析して、該傾斜角度から前記プロジェクタの前記投影装置の前記投射光軸と前記投射面との傾斜角度を算定する、傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。A tilt angle measuring device that calculates the tilt angle between the projection optical axis of the projector and the projection surface of the projector, and controls the output image of the image display unit according to the calculated tilt angle, thereby correcting the distortion of the image on the projection surface. A projector to correct,
The tilt angle measuring device includes a test pattern generation device, a digital camera, and an image analysis tilt angle calculation unit,
The imaging lens of the digital camera is provided on the irradiation side surface of the projector at predetermined intervals in the vertical direction and the horizontal direction from the projection lens of the projection device,
In the tilt angle calculation mode, the projection device projects a test pattern in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the projection surface so as to form an image near the edge of the imaging screen of the digital camera. It is composed of a plurality of white and black straight lines alternately arranged at intervals of 1 dot of the image sensor of the digital camera,
The image analysis inclination angle calculation unit calculates the inclination of the test pattern on the projection surface captured by the digital camera, and if the inclination is equal to or greater than a predetermined angle, the number of pixels at the intersection of the test pattern and both ends of the imaging screen. When the inclination is equal to or smaller than a predetermined angle, the state of change on the dod line of the luminance of the moire generated on the dod line is obtained by the intersection angle between the test pattern and the dod line, An inclination angle between the test pattern and a reference line indicating a vertical direction and a horizontal direction of the projection apparatus is analyzed from a difference in the number of pixels and a change in luminance, and the projection of the projection apparatus of the projector is calculated from the inclination angle. A projector having an inclination angle measuring device for calculating an inclination angle between an optical axis and the projection surface.
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