JP6023408B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成パネルに表示した画像をスクリーン等の投射面に拡大投射する画像処理装置および画像処理方法に関する。

従来より、テレビジョンの受像機やプレゼンテーション用の大画面表示装置として、投射表示装置が利用されている。投射表示装置は、スクリーン等の投射面に対し、以下のように画像を拡大投射する。すなわち、光源からの照射光を用いて、液晶パネルに代表される、複数の画像形成素子から構成される画像形成パネルをミラーや偏光板等の光学系を介して照明し、該画像形成パネルに形成された画像を投射レンズを介してスクリーンに拡大投射する。

この種の投射表示装置において、スクリーンに投射される画像位置(投射位置)を調整する機能として、投射レンズの位置を移動させるレンズシフト機能が知られている。レンズシフトとは例えば、光軸に直交する2軸のうち、少なくとも1軸方向の一定範囲内で投射レンズを移動(シフト)することで投射方向を変更し、スクリーンに対する投射位置を調整する機能である(例えば特許文献１参照)。レンズシフトを行うことによって、ユーザが投射された画像を見ながら、UI(ユーザインタフェース)等を介して投射位置の調整を容易に行うことができる。

特許第０３２６８８８６号公報

近年の投射表示装置においては、液晶パネルに代表される画像形成パネルの多画素化に伴って、画像形成パネルの画素数よりも、該パネルに形成される画像領域(画像形成領域)の画素数が小さい場合がある。この場合、画像形成領域の周辺領域に黒、または単色の画像を付加するなどして、画像形成パネルにマスク領域を形成することが一般的である。

投射表示装置においてはまた、上述したように投射レンズをシフトさせて投射位置を調整するレンズシフト機能に対し、画像形成パネル内で画像の画像形成領域を移動(シフト)させる画像シフト機能が知られている。画像シフトとはすなわち、画像形成領域の位置を画像形成パネル内でシフトさせて、スクリーンに対する投射位置を調整する機能である。

しかしながら、上記従来の投射表示装置においては、レンズシフト機能と画像シフト機能の両方を有している場合であっても、両者は互いに独立した機能であった。したがって、ユーザが投射位置を調整する場合には、レンズシフトと画像シフトのいずれかを選択して行う必要があり、利便性が低かった。例えば、ユーザがレンズシフト機能を用いて画像形成領域の投射位置を調整する際には、画像シフト機能を用いることでさらに広範囲な調整が可能であるにも関わらず、その調整範囲は投射レンズの可動限界までに制限されていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、以下の機能を有する画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。すなわち、投射面に対する画像の投射位置を調整する際に、投射レンズを移動させるレンズシフト機能と画像形成パネルにおける画像形成領域を移動させる画像シフト機能を連続制御することで、より広範囲な調整を行う。

上記目的を達成するための一手段として、本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。

すなわち、入力画像に応じた画像を投射する投射手段と、前記投射手段による投射領域内において、前記入力画像に応じた画像が投射される画像投射領域の位置を移動させる画像シフト手段と、前記投射手段を構成するレンズを移動させるレンズシフト手段と、前記投射手段による画像の投射位置を変更するための移動指示を外部から受信する受信手段と、前記受信手段によって外部から受信された前記移動指示に応じて、前記画像シフト手段による前記画像投射領域の位置の移動と、前記レンズシフト手段による前記レンズの移動とを制御する制御手段であって、前記移動指示に応じて前記レンズシフト手段にレンズの移動を実行させ、前記移動指示が継続的に受信されている状態で前記レンズシフト手段による移動後のレンズの位置が可動限界に達すると、前記レンズシフト手段によるレンズの移動を停止させ、前記移動指示が継続的に受信されている状態で前記停止から予め設定された待ち時間が経過すると、前記外部からの前記移動指示に応じた前記画像シフト手段による前記画像投射領域の位置の移動が開始されるように、前記画像シフト手段と前記レンズシフト手段とを制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、投射面に対する画像の投射位置を調整する際に、投射レンズを移動させるレンズシフト機能と画像形成パネルにおける画像形成領域を移動させる画像シフト機能を連続制御することで、より広範囲な調整を行うことが可能となる。

第１実施形態における投射表示装置の概略構成を示すブロック図、 第１実施形態における投射画像を説明する図、 第１実施形態におけるシフト調整処理を示すフローチャート、 第２実施形態におけるシフト調整処理を示すフローチャート、 第３実施形態における投射表示装置の概略構成を示すブロック図、である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に関る本発明を限定するものではなく、また、本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

＜第１実施形態＞
本実施形態では、光源からの照射光を用いて液晶パネル等の画像形成パネルを照明し、該画像形成パネルに形成された画像を投射レンズを介してスクリーン等の投射面に拡大投射する画像処理装置である、投射表示装置について説明する。

●装置構成
図１は、本実施形態における投射表示装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、画像シフト部101は、画像形成パネル102の画素数よりも入力画像の画素数が小さい場合に、画像形成パネル102に形成される画像の位置を移動する画像シフト機能を制御する。詳細には、制御部105から出力される画像シフト命令によって示される移動量と移動方向を示す情報に基づいて、画像形成パネル102の各画素に対する入力画像の書き込みタイミングを決定する。画像形成パネル102に入力画像が書き込まれない領域に対しては、黒、または単色の画像を書き込むものとして、出力信号を生成する。以下、画像形成パネル102に形成される入力画像の領域を、画像形成領域と称する。

画像形成パネル102は、複数の画像形成素子からなり、その面上に入力した画像を形成する。画像形成パネル102は例えばLCOS(Liquid Crystal On Silicon)などの反射型液晶パネルであって、不図示の各種変換回路及びパネルドライバを有する。画像シフト部101からの出力信号は、まず信号レベルに応じて駆動電圧に変換され、さらに極性反転処理によって交流信号に変換される。変換された交流信号は、DA変換処理によってアナログ信号へと変換された後に、パネルドライバを介して液晶パネルへと印加され、画像が形成される。なお、液晶パネルがデジタル入力である場合にはDA変換処理が不要であることは言うまでも無い。また、画像形成パネル102としては、DMD(Digital Micromirror Device)を用いても良いし、透過型の液晶パネルを用いても良い。

光源106は、例えば高圧水銀ランプ等の白色光源であって、不図示のダイクロイックミラーによってRGBの3原色に分光される。分光されたそれぞれの光は、不図示の偏光板を介して画像形成パネル102へと入射され、RGBそれぞれの液晶パネルへの照射光となる。光源106として、発光ダイオード(LED)やレーザなどを用いても良い。画像形成パネル102では、液晶パネルの印加電圧に応じたRGBそれぞれの透過光、または反射光を、不図示のクロスダイクロプリズムによって合成し、該合成光を投射レンズ部103へ出力する。投射レンズ部103は投射レンズを有しており、入力された合成光が投射レンズを介して、前方に設置された投射面としてのスクリーン107に拡大投射される。

レンズシフト部104は、投射レンズ部103への入射光である合成光の光軸に対する少なくとも1つの直交軸上の所定範囲内で、投射レンズの位置を移動(シフト)するレンズシフト機能を制御する。レンズシフトによって合成光の投射方向を変更することで、スクリーンに対する画像の投射位置を調整することができる。なお、投射レンズのシフト量は、制御部105から出力されるレンズシフト命令によって示される移動量と移動方向を示す情報に基づいて決定される。

制御部105は、画像シフト部101とレンズシフト部104におけるシフト動作を連続制御する。すなわち、入力画像の画像領域情報と、ユーザ指示に応じた投射位置移動指示情報に基づいて、画像シフトとレンズシフトのそれぞれに対する移動量と移動方向を示す情報を決定し、それぞれのシフト命令として出力する。その際に、投射位置移動指示情報に応じてレンズシフトと画像シフトのいずれか一方が動作し、該動作の終了後に他方が動作するように、制御する。ここで画像領域情報とは、入力画像のサイズを示す情報である。また投射位置移動指示情報とは、ユーザが投射位置の調整を行う際に、UIを介した指示入力により得られる情報であって、スクリーンに対する投射画像の移動方向(水平または／および垂直)を示す。なお、投射位置移動指示情報はUIからの情報に限らず、例えば投射表示装置に取り付けたカメラ等のセンサによって獲得した、スクリーンと画像の位置関係を示す情報であっても良い。

●シフト調整処理
以下、制御部105において、画像シフト及びレンズシフトを連動させて制御するシフト調整処理について、図２及び図３を用いて説明する。

図２は、本実施形態における投射画像を説明する図である。同図において、201は投射面としてのスクリーンであり、図１のスクリーン107に相当する。203は、スクリーン201における最大投射領域であり、すなわち、画像形成パネル102の全画素を用いた投射を行った場合にスクリーン201に投射可能な領域である。204は入力画像が投射される画像投射領域であり、最大投射領域203よりも小さい領域である。例えば画像形成パネル102のサイズが水平2048画素×垂直1080画素、入力画像のサイズが水平1280画素×垂直1024画素であって、入力画素と投射画素が１対１対応となるドットバイドット表示を行う場合等に、画像投射領域204が発生する。画像投射領域204は入力画像のサイズ、すなわち画像形成パネル102上の画像形成領域に依存する。なお、最大投射領域203内であって、画像投射領域204の外側である領域(図２において斜線で示す領域)は、黒レベルを示す画像によってマスクされるものとする。202は、レンズシフトによって投射レンズを可動範囲の限界(可動限界)までシフトした際に、最大投射領域203が移動可能な範囲(レンズ可動範囲)を示している。

図３は、本実施形態におけるシフト制御処理の一例を示すフローチャートである。まず制御部105が、投射位置移動指示情報を参照し、投射位置の移動指示が有るか否かを判定する(S101)。投射位置移動指示情報とは上述したように、例えばUIを介して得られる情報である。ここでUIとは、例えば上下左右の4つのボタンを有したリモートコントローラ(リモコン)として実現され、ユーザはスクリーン107に投射された画像を見ながら、スクリーン107に対して画像をシフトしたい方向のボタンを押下する。なお、ユーザによる投射位置の移動指示は、図２においてスクリーン201上に投射された画像投射領域204に対して行われるものである。

S101において投射位置の移動指示があった場合、S102でレンズシフトが実行される。S102ではすなわち、まず制御部105が、投射した画像がユーザの指示に応じた方向にシフトするように、投射レンズの移動方向を決定する。するとレンズシフト部104が、制御部105で決定した投射レンズの移動方向に従って、レンズシフトを実行する。このときのシフト量は、制御部105で予め設定されている移動量に基づいて行われるものとする。この移動量は固定値であっても良いし、画像領域情報によって示される入力画像の投射サイズ（以下に示す画像投射領域のサイズ）に応じて都度算出されても良い。このレンズシフトにより、図２(a)に示す画像投射領域204が、最大投射領域203ごと移動する。

制御部105は、S102でのレンズシフトの後、投射レンズが可動限界に達したか否かを判定する(S103)。可動限界に達したか否かの判定は、制御部105において移動方向と移動量の累積値を記憶しておき、最大投射領域203の初期位置に対して該累積値分の移動を施した際に、最大投射領域203がレンズ可動範囲202を超えるか否かを判定すれば良い。また、レンズシフト部104に可動限界を判断する機構を設けても良い。S103で投射レンズが可動限界に達していない場合には、投射位置の移動指示が終了したか否かを判定し(S104)、投射位置の移動指示が終了していればレンズシフトを終了し(S105)、一連のシフト調整処理を完了する。一方、S104で投射位置の移動指示が終了していない場合にはS102へと戻り、レンズシフトを続行する。

次に、S103で投射レンズが可動限界に達していた場合の処理について説明する。ここで図２(b)は、図２(a)に示す投射画像に対して、ユーザがリモコンの右ボタンを押下中にレンズ可動限界に達した場合の例を模式的に示しており、最大投射領域203が、レンズシフト可能な限界位置まで達した状態を示している。この場合、制御部105は、まずレンズシフトを終了するよう制御し(S106)、次に画像シフトを実行する(S107)。S107ではまず制御部105が、投射画像がユーザの指示に応じた方向にシフトするように、画像シフトの移動方向を決定する。すると画像シフト部101が、該決定された画像シフトの移動方向に従って、画像シフトを実行する。なお、画像シフトもレンズシフトと同様に、制御部105で予め設定されている移動量に基づいて行われる。この画像シフトにより、図２(b)に示す画像投射領域204が、最大投射領域203内で移動する。

S107での画像シフトの後、制御部105は画像領域情報を参照し、入力画像が投射される画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱するか否かを判定する(S108)。この逸脱判定は例えば、画像形成パネル102における、現在の画像の形成位置すなわち画像形成領域に基づいて行われる。詳細には、制御部105において画像形成パネル102の画像形成面上での画像形成領域の移動方向と移動量の累積値を記憶しておき、画像形成領域の初期位置に該累積値分の移動を施した際に、画像形成面を逸脱するか否かを判定すれば良い。画像形成パネル102において画像形成領域が画像形成面を逸脱する場合に、スクリーン201上において画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱すると判定される。逸脱する場合には画像シフトを終了し(S110)、一連のシフト調整処理を完了する。ここで図２(c)は、図２(b)に示すレンズ可動限界にある投射画像に対し、リモコンの右ボタンが押下され続けた状況下で画像シフトを行なうことで、画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱しない限界まで達した状態を示している。すなわち、スクリーン201上で画像投射領域204が最大限にシフトされた状態を示している。

S108で画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱しない場合には、投射位置の移動指示が終了したか否かを判定し(S109)、投射位置の移動指示が終了した場合には画像シフトを終了する(S110)。一方、投射位置の移動指示が終了していない場合はS107へと戻り、画像シフトを続行する。

以上説明したように本実施形態によれば、ユーザがスクリーンに投射された画像の位置を調整する際、投射レンズの可動限界を判定することでレンズシフトと画像シフトを連動させつつ、投射位置の調整を行う。これにより、特に画像投射領域204が最大投射領域203よりも小さい場合に、単一のUIで、画像投射領域204の投射位置の調整がレンズシフト限界を超えて最大限に可能となる。すなわち、ユーザがスクリーンに対する画像の投射位置を調整する際、レンズシフトか画像シフトかを意識することなく、単一のUIによる調整が可能となり、利便性が向上する。

なお、本発明におけるシフト調整処理は、図２、図３を用いて説明した例に限定されるものではない。例えば図３のS106,S107においてレンズシフトから画像シフトへ移行する間に、所定の待ち時間を設定し、ユーザに対して移行の有無を知らせるような構成としても良い。なお、ここでの待ち時間とはすなわち、レンズシフト及び画像シフトのいずれについてもその移動量を0とする時間である。

さらに、S108で画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱した後、画像シフトを終了せず、逸脱した状態での画像形成を続行しても良い。例えば、S110における画像シフト終了の前に所定の待ち時間を設定し、該待ち時間内に投射位置の移動指示が終了しない場合には、そのまま画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱するように画像シフトを行っても良い。

また、レンズシフトと画像シフトの処理順を入れ替えても良い。この場合、まず画像シフトを行った後、画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱する場合に、レンズシフトを行えば良い。

＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態においては、画像シフトの実行後に入力画像のサイズに変更があると、画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱してしまう場合が発生しうる。第２実施形態では、第１実施形態におけるシフト調整後に、入力画像のサイズを示す画像領域情報に変更があった場合に、さらなるシフト調整(画像シフト)を行うことを特徴とする。なお、第２実施形態における投射表示装置の構成は上述した第１実施形態で図１に示した構成と同様であるため、説明を省略する。

以下、第２実施形態におけるシフト調整処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。上述したように図４のフローチャートに示す処理は、上述した第１実施形態で図３のフローチャートに示す処理の終了後に実行される。

まず制御部105が、入力画像の画像領域情報を参照し、現在投射中の画像と次に投射すべき画像との間において画像サイズに変更があるか否かを判定する(S201)。例えば、動画像を投射中に連続するフレームのサイズに変更があった場合に、S201で画像領域情報に変更があったと判定される。変更があれば、変更後の画像領域情報に対応する画像投射領域204が、最大投射領域203を逸脱するか否かを判定する(S202)。逸脱しない場合にはそのままシフト調整処理を終了するが、逸脱する場合には、画像投射領域204が最大投射領域203を逸脱しない限界位置に達するまで、画像シフトを実行する(S203)。S203における画像シフト処理の詳細としては、制御部105が、画像投射領域204が最大投射領域203に収まる位置まで最小限に移動するように、画像シフトの移動方向を決定し、所定の移動量に基づく画像シフトを繰り返し行う。

以上説明したように第２実施形態によれば、上述した第１実施形態で得られる効果に加えて、入力画像サイズの変更によって画像投射領域が最大投射領域を逸脱してしまうことを防止することができ、利便性がさらに向上する。

＜第３実施形態＞
以下、本発明に係る第３実施形態について説明する。上述した第１および第２実施形態では、画像領域情報として入力画像のサイズ情報を使用する例を示した。しかしながら、入力画像そのものがその周辺部(画像周辺部)に黒レベルの画像(黒マスク)を埋め込んだ画像である、すなわち画像形成領域内に黒マスクが含まれるような、黒マスク画像を投射する手法もある。例えば水平、垂直のサイズ比が16:9である入力画像に対して4:3の画像として投射を行う際に、画像自体の左右に黒マスクを埋め込む場合がある。また、投射表示装置側での処理においても、例えばキーストン(台形歪み補正)処理や縮小処理によって、画像周辺部に黒マスクを埋め込む場合がある。第３実施形態では、画像周辺部に埋め込まれた黒マスク領域については画像形成領域外とみなし、画像シフトが可能な範囲を広げることを特徴とする。

図５は、第３実施形態における投射表示装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す構成は、上述した第１実施形態で図１に示した構成に対し、黒マスク領域判定部501を備えたことを特徴とする。他の構成については図１と同様であるため同一番号を付し、説明を省略する。

黒マスク領域判定部501は、画像周辺部において、その信号レベルが黒を示す、すなわち黒レベルに相当する所定レベル以下である領域を、黒マスク領域と判定する。なお、ここで画像周辺部としては、入力画像に対して黒マスクが埋め込まれる可能性のある、該画像の端辺から該画像内の所定範囲にある領域とし、予め設定されているものとする。そして、入力画像から黒マスク領域を除外した領域を、新たな画像形成領域として設定する。そして、該設定された新たな画像形成領域の画像サイズを示す情報を画像領域情報として、制御部105へ出力する。制御部105およびその他の構成によるシフト調整処理については、上述した第１または第２実施形態と同様に実行される。

以上説明したように第３実施形態によれば、画像周辺部に埋め込まれた黒マスク領域を判定し、該黒マスク領域を画像形成領域外とみなして画像シフトを行う。これにより、最大投射領域内における画像投射領域が小さくなるに伴ってその可動範囲がより広いものとなり、すなわち画像シフトが可能な範囲を広げることができる。

＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (7)

1. 入力画像に応じた画像を投射する投射手段と、
   前記投射手段による投射領域内において、前記入力画像に応じた画像が投射される画像投射領域の位置を移動させる画像シフト手段と、
   前記投射手段を構成するレンズを移動させるレンズシフト手段と、
   前記投射手段による画像の投射位置を変更するための移動指示を外部から受信する受信手段と、
   前記受信手段によって外部から受信された前記移動指示に応じて、前記画像シフト手段による前記画像投射領域の位置の移動と、前記レンズシフト手段による前記レンズの移動とを制御する制御手段であって、前記移動指示に応じて前記レンズシフト手段にレンズの移動を実行させ、前記移動指示が継続的に受信されている状態で前記レンズシフト手段による移動後のレンズの位置が可動限界に達すると、前記レンズシフト手段によるレンズの移動を停止させ、前記移動指示が継続的に受信されている状態で前記停止から予め設定された待ち時間が経過すると、前記外部からの前記移動指示に応じた前記画像シフト手段による前記画像投射領域の位置の移動が開始されるように、前記画像シフト手段と前記レンズシフト手段とを制御する制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記制御手段は、前記レンズシフト手段によるレンズの移動から前記画像シフト手段による画像投射領域の移動に切り替わることを前記待ち時間中に外部に通知することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記受信手段が受信した前記移動指示に応じて前記画像シフト手段が画像投射領域を移動させると移動後の画像投射領域が前記投射手段の投射領域から逸脱する場合、前記画像シフト手段は、前記移動指示に応じた画像投射領域の移動を開始し、移動後の画像投射領域が前記投射手段の投射領域から逸脱する前に、前記画像投射領域の移動を停止し、予め定められた所定の待ち時間が経過してから前記投射手段の投射領域から逸脱する位置に前記画像投射領域を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記入力画像から黒領域を判定する判定手段を更に有し、
   前記画像シフト手段は、前記黒領域として判定された領域を前記入力画像から除いた領域が前記投射手段による投射領域に収まる範囲で、前記画像投射領域の位置を移動させることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の画像処理装置。
5. 入力画像に応じた画像を投射する投射手段と、
   前記投射手段による投射領域内において、前記入力画像に応じた画像が投射される画像投射領域の位置を移動させる画像シフト手段と、
   前記投射手段を構成するレンズを移動させるレンズシフト手段とを有する画像処理装置が行なう画像処理方法であって、
   前記投射手段による画像の投射位置を変更するための移動指示を外部から受信する受信工程と、
   前記受信工程によって外部から受信された前記移動指示に応じて、前記画像シフト手段による前記画像投射領域の位置の移動と、前記レンズシフト手段による前記レンズの移動とを制御する制御工程であって、前記移動指示に応じて前記レンズシフト手段にレンズの移動を実行させ、前記移動指示が継続的に受信されている状態で前記レンズシフト手段による移動後のレンズの位置が可動限界に達すると、前記レンズシフト手段によるレンズの移動を停止させ、前記移動指示が継続的に受信されている状態で前記停止から予め定められた待ち時間が経過すると、前記外部からの前記移動指示に応じた前記画像シフト手段による前記画像投射領域の位置の移動が開始されるように、前記画像シフト手段と前記レンズシフト手段とを制御する制御工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
6. 前記制御工程は、前記レンズシフト手段によるレンズの移動から前記画像シフト手段による画像投射領域の移動に切り替わることを前記待ち時間中に外部に通知することを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
7. 前記受信工程において受信された前記移動指示に応じて前記画像シフト手段が画像投射領域を移動させると移動後の画像投射領域が前記投射手段の投射領域から逸脱する場合、前記画像シフト手段が前記移動指示に応じた画像投射領域の移動を開始し、移動後の画像投射領域が前記投射手段の投射領域から逸脱する前に、前記画像投射領域の移動を停止し、予め定められた所定の待ち時間が経過してから、前記投射手段の投射領域から逸脱する位置に前記画像投射領域を移動させるように前記画像シフト手段が制御されることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像処理方法。

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