JP4371743B2 - プロジェクタおよびプロジェクタによる画像の投射方法 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタおよびプロジェクタによる画像の投射方法に関し、特に投射面に対するプロジェクタの相対的な傾き角度により生じる投射面に投射された画像の台形歪みを除去する補正機能を有するプロジェクタおよびプロジェクタによる画像の投射方法に関する。

プロジェクタの表示デバイスに表示された画像を投射レンズにより投射面に投射する場合に、表示デバイスの画面が長方形であれば、投射面に投射された画面は、プロジェクタの傾き角度（プロジェクタが投射レンズで画像を投射する光軸の傾き角度）と投射面の法線の傾き角度とが相対的にずれていると、台形に歪んでしまう。従って、画面上の画像も全体的に歪んでしまう。近年、このような投射画像の台形歪みを除去する台形補正機能を有するプロジェクタが一般的になってきている。

例えば、特開２００１−２９４４０１の特許文献１には、次のような台形歪み補正方法が開示されている。

図４に示すように、投射面であるスクリーン５１に傾斜して投射した場合に、投射された画面５２が台形に歪み、上に行くほど横幅が広くなり、画面５２の上辺５３が下辺５４に対し左右にＫだけ広がっている。

この台形歪みを補正して投射画面が長方形となるように補正するためには、上辺５３において、左右に広がった分（Ｋ、Ｋ）だけ狭めてやればよい。この操作は、各走査線における液晶パネルの映像データ送出タイミングを調整し、左右に広がった分（Ｋ、Ｋ）だけ狭める。例えば、走査線の内、左右の広がり部（Ｋ、Ｋ）の期間に対してはブランクデータ（黒色データ）を送出し、この広がり部分以外の部分、すなわち（走査線長−２Ｋ）の期間に対して圧縮した画像データを送出する。

図５に補正後のスクリーン５１上の投射された画面５５を示す。

また、特開２００１−３３９６７１の特許文献２には、プロジェクタのあおり角度を検出し、スクリーンとプロジェクタとの相対的な傾斜角度から台形補正の補正量を決定するプロジェクタ装置が開示されている。

特開２００１−２９４４０１号公報 特開２００１−３３９６７１号公報

プロジェクタと投射面との傾き角度が相対的にずれている場合は、上述のように台形歪みは補正できるが、画面全体でフォーカスを合わせることができないという問題があった。例えば、縦方向にプロジェクタを傾けた際に台形補正を行った場合に、投射画面の上端と下端とでは投射レンズからの距離が違うために、一方にフォーカスを合わせると他方にはフォーカスを合わせることができないということが生ずる。

請求項１に係る発明のプロジェクタは、画像を表示する表示デバイス（図２の１）と、この表示デバイスに表示された画像を投射面（図２の３）に投射する投射レンズ（図２の２）と、前記投射面の傾きによって前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行う画像処理手段（図３の２２）と、前記投射レンズに近接して設けられた光学絞り（図２の４）と、前記画像処理手段による台形補正の補正量に従って前記光学絞りの絞り量を決定する光学絞り調整手段（図３の２４）とを含むことを特徴とする。

請求項２に係る発明のプロジェクタは、画像を表示する表示デバイス（図２の１）と、この表示デバイスに表示された画像を投射面（図２の３）に投射する投射レンズ（図２の２）と、前記投射面の傾きによって前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行う画像処理手段（図３の２２）と、前記投射レンズに近接して設けられた光学絞り（図２の４）と、前記画像処理手段に対し前記台形補正の補正量を指示する台形補正設定手段（図２の２１）と、前記台形補正の補正量に従って前記光学絞りの絞り量を決定する光学絞り調整手段（図３の２４）とを含むことを特徴とする。

請求項３に係る発明のプロジェクタは、画像を表示する表示デバイス（図２の１）と、この表示デバイスに表示された画像を投射面（図２の３）に投射する投射レンズ（図２の２）と、前記投射面の傾きによって前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行う画像処理手段（図３の２２）と、前記投射レンズに近接して設けられた光学絞り（図２の４）と、前記投射面に対する傾き角度を検出する角度検出手段と、前記傾き角度により前記画像処理手段による前記台形補正の補正量を決定する台形補正設定手段（図３の２１）と、前記台形補正の補正量に従って前記光学絞りの絞り量を決定する光学絞り調整手段（図３の２４）とを含むことを特徴とする。

請求項４に係る発明のプロジェクタによる画像の表示方法は、表示デバイス（図２の１）に表示された画像を投射レンズ（図２の２）により投射面（図２の３）に投射し、前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行い、この台形補正の補正量に従って前記投射レンズに近接して設けた光学絞りの絞り量を決定することを特徴とする。

請求項５に係る発明のプロジェクタによる画像の表示方法は、表示デバイス（図２の１）に表示された画像を投射レンズ（図２の２）により投射面（図２の３）に投射し、前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を指示された補正量に従って補正する台形補正を行い、この台形補正の補正量に従って前記投射レンズに近接して設けた光学絞りの絞り量を決定することを特徴とする。

請求項６に係る発明のプロジェクタによる画像の表示方法は、表示デバイス（図２の１）に表示された画像を投射レンズ（図２の２）により投射する投射面（図２の３）に対する傾き角度を検出し、前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を前記投射面に対する傾き角度により決定した補正量で補正する台形補正を行い、この台形補正の補正量に従って前記投射レンズに近接して設けた光学絞りの絞り量を決定することを特徴とする。

本発明のプロジェクタは、台形補正の補正量に従って投射レンズに設けた光学絞りの絞り量を制御し、被写界深度を調整することにより、投射面に対してプロジェクタを傾けた場合でも、表示デバイスの投射レンズによる投射面上の投射画像の全体についてフォーカスが合うようにすることができるという効果がある。

図１は、本発明の実施の形態のプロジェクタにおける光学絞り４と被写界深度５との関係を示す図である。

表示デバイスであるライトバルブ１上の画像を投射レンズ２でスクリーン３上に投射する。投射レンズ２の前面に光学絞り４を設けている。この場合に、スクリーン３上の投射画像が、はっきり見えるためには、ライトバルブ１の単画素１１から放たれた光がスクリーン３上で合焦すればよい。つまり、被写界深度５の範囲にスクリーン３が存在すればよい。ここで被写界深度５とは、図１に示すようにライトバルブ１の投射レンズ２による合焦した像が得られるスクリーン３の存在範囲を言う。

図１（ａ）は、光学絞り４を全開したときの図であり、スクリーン３ａおよび３ｂの間が被写界深度５ａになる。図１（ｂ）は、光学絞り４を絞り、絞り量を増加させた（絞り４の開口部の直径を小さくする。）ときの図であり、スクリーン３ｃおよび３ｄの間が被写界深度５ｂになり、このときの被写界深度５ｂの方が光学絞り４を全開したときの被写界深度５ａよりも大きい。このように、光学絞り４を絞るほど被写界深度５は、深くなる（増加する）という関係がある。

図２は、本実施の形態でのスクリーン３がプロジェクタに対し傾斜している場合の光学絞り４の状態を示す図である。

図２（ａ）は、プロジェクタに対するスクリーン３ｅの傾きが小さい場合であり、光学絞り４を全開してもスクリーン３ｅの全範囲が被写界深度５ａ内に収まっている場合である。つまり、投射画面の全面にわたってフォーカスが合っているといえる。しかし、スクリーン３ｅ以上にスクリーン３を傾けると、光学絞り４を全開していたのでは、スクリーン３の上端部および下端部が被写界深度５ａから外れ、フォーカスが合わなくなってしまう。

図２（ｂ）は、プロジェクタに対するスクリーン３ｆの傾きが大きい場合であり、光学絞り４を絞り、被写界深度５ｂを広げ、スクリーン３ｆの全範囲を被写界深度５ｂ内に収めるようにした場合である。つまり、光学絞り４を絞ることにより、投射画面の全面にわたってフォーカスが合うようにしている。

また、プロジェクタに対するスクリーン３の傾きが大きいほどスクリーン３上の投射画像の台形歪みが大きくなり、プロジェクタの台形歪みの補正量は、大きく設定される。そこで、本実施の形態では、台形補正の補正量が大きいほど光学絞り４の絞り量が大きくなるようにし、スクリーン３の傾斜が大きくなっても投射画面の全範囲でフォーカスが合うようにしている。

図３は、本実施の形態の構成を示すブロック図である。

台形補正設定部２１は、例えばスイッチ等からなる入力装置であり、プロジェクタの操作者がスクリーン３上の投射画面の台形歪みの程度を見て台形補正の適正な補正量を判断して入力指示する。

ライトバルブ１は、液晶パネル等の表示デバイスである。

映像処理部２２は、外部から入力する映像信号をライトバルブ１に送り、画像表示させるとともに、台形補正設定部２１で設定された補正量に従いライトバルブ１に表示する画像を補正する回路である。例えば、投射画面が、上辺が下辺よりも長い台形となった場合は、各水平走査線の下辺より長く広がった分をブランクデータとし、この広がり部分以外の期間に対してその走査線分のデータを圧縮して送出する。この場合に、投射画面の下辺に対する上辺の広がり部分の割合が台形補正の補正量と言える。

光学絞り調整部２４は、台形補正設定部２１で設定された台形補正の補正量に従って予め定めた関係に従って決定した絞り量となるように光学絞り４を制御する。すなわち、図２に示したように台形補正の補正量が大きいほど絞り量が大きくなるような関係で、予め計算により、または実験的に台形補正の補正量に対するスクリーン３全面が被写界深度５に収まる最適な絞り量の関係を求め、この関係を台形補正設定部２１に設定しておく。

光学絞り機構２５は、光学絞り４およびその駆動機構であり、光学絞り調整部２４の制御に従い光学絞り４の絞り量を変化させる。

なお、台形補正設定部２１は、直接、台形補正の補正量を操作者が入力する替わりに、プロジェクタの傾き、またはプロジェクタのスクリーンに対する相対的な傾きを操作者が入力し、これから台形補正量設定部が台形補正の補正量を決定するようにしてもよい。さらに、プロジェクタの傾き、またはプロジェクタのスクリーンに対する相対的な傾きを自動的に検出して、これから台形補正の補正量を決定するようにしてもよい。

また、本発明は、プロジェクタのスクリーンに対する縦方向の傾きのほか、横方向の傾き、ならびに縦方向および横方向のものが合成された傾きによる台形歪みに対しても適用できる。

スクリーンに対してプロジェクタを傾けて画像を投射し、投射画像の台形歪みを補正する場合に、投射画像を全面ではっきりさせることができる。

本発明の実施の形態のプロジェクタにおける光学絞り４と被写界深度５との関係を示す図である。図１（ａ）は、光学絞り４を全開したときの図であり、図１（ｂ）は、光学絞り４を絞ったときの図である。 図２は、図１に示すプロジェクタでのスクリーン３がプロジェクタに対し傾斜している場合の光学絞り４の状態を示す図である。図２（ａ）は、プロジェクタに対するスクリーン３ｃの傾きが小さい場合であり、図２（ｂ）は、プロジェクタに対するスクリーン３ｄの傾きが大きい場合である。 図１に示すプロジェクタの構成を示すブロック図である。 従来のプロジェクタにおける相対的に傾いたスクリーンに投射され、台形歪みが生じた画面５２を示す図である。 図４に示す画面５２を台形補正した画面５５を示す図である。

符号の説明

１ ライトバルブ
２ 投射レンズ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ スクリーン
４ 光学絞り
５、５ａ、５ｂ 被写界深度
１１ 単画素
２１ 台形補正設定部
２２ 映像処理部
２４ 光学絞り調整部
２５ 光学絞り機構
５１ スクリーン
５２ 画面
５３ 上辺
５４ 下辺
５５ 画面

Claims (6)

1. 画像を表示する表示デバイスと、この表示デバイスに表示された画像を投射面に投射する投射レンズと、前記投射面の傾きによって前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行う画像処理手段と、前記投射レンズに近接して設けられた光学絞りと、前記画像処理手段による台形補正の補正量に従って前記光学絞りの絞り量を決定する光学絞り調整手段とを含むことを特徴とするプロジェクタ。
2. 画像を表示する表示デバイスと、この表示デバイスに表示された画像を投射面に投射する投射レンズと、前記投射面の傾きによって前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行う画像処理手段と、前記投射レンズに近接して設けられた光学絞りと、前記画像処理手段に対し前記台形補正の補正量を指示する台形補正設定手段と、前記台形補正の補正量に従って前記光学絞りの絞り量を決定する光学絞り調整手段とを含むことを特徴とするプロジェクタ。
3. 画像を表示する表示デバイスと、この表示デバイスに表示された画像を投射面に投射する投射レンズと、前記投射面の傾きによって前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行う画像処理手段と、前記投射レンズに近接して設けられた光学絞りと、前記投射面に対する傾き角度を検出する角度検出手段と、前記傾き角度により前記画像処理手段による前記台形補正の補正量を決定する台形補正設定手段と、前記台形補正の補正量に従って前記光学絞りの絞り量を決定する光学絞り調整手段とを含むことを特徴とするプロジェクタ。
4. 表示デバイスに表示された画像を投射レンズにより投射面に投射し、前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を補正する台形補正を行い、この台形補正の補正量に従って前記投射レンズに近接して設けた光学絞りの絞り量を決定することを特徴とするプロジェクタによる画像の投射方法。
5. 表示デバイスに表示された画像を投射レンズにより投射面に投射し、前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を指示された補正量に従って補正する台形補正を行い、この台形補正の補正量に従って前記投射レンズに近接して設けた光学絞りの絞り量を決定することを特徴とするプロジェクタによる画像の投射方法。
6. 表示デバイスに表示された画像を投射レンズにより投射する投射面に対する傾き角度を検出し、前記投射面に投射された画像に生じる台形歪みを除去するために前記表示デバイスに表示する画像を前記投射面に対する傾き角度により決定した補正量で補正する台形補正を行い、この台形補正の補正量に従って前記投射レンズに近接して設けた光学絞りの絞り量を決定することを特徴とするプロジェクタによる画像の投射方法。
   

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