JP6525612B2 - 画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像投射装置に関する。

画像投射装置は、液晶パネル等の光変調素子（画像形成素子ともいう）によって変調された光を、投射光学系によりスクリーン等の被投射面に投射することで投射画像を表示する。

ユーザーが被投射面における所望の領域に投射画像を表示するためには、画像投射装置の向きや傾き等の投射条件を調整したり、投射光学系を調整して投射サイズや投射位置を調整したりすることが必要である。ただし、投射条件の変更によっては、投射画像に幾何学的な歪み（例えば、台形歪み）が生じてしまう場合がある。

特許文献１は、あおり投射を行った際に生じる画面歪みを抑制するために、レンズシフト量に応じて画像歪みを補正する投射型表示装置を開示している。

特開２００３−１９５４１６号公報

特許文献１の方法を使用すれば、あおり投射を行った場合に生じる画像歪みを補正している状態でレンズシフトを行っても、画像歪みを正しく補正し続けることが可能である。

しかし、特許文献１の方法では、レンズシフトを行った際に被投射面上の投射画像がシフトする方向について考慮されていないため、ユーザーが意図した方向とは異なる方向に投射画像が移動してしまう。

本発明は、被投射面上に形成された投射画像を、使用者にとって自然な操作でシフトさせることが可能な画像投射装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、光源からの光により照明される光変調素子と、前記光変調素子からの光を投射する投射光学系と、前記投射光学系を前記光変調素子に対してシフトさせ投射位置をシフトするシフト手段と、前記光変調素子上に形成される画像を変形する変形手段と、前記変形手段による変形状態に基づいて、前記シフト手段によるシフト方向を補正する補正手段と、前記画像に上下左右の方向を示す画像を重畳する画像重畳手段と、上下左右の方向を示す操作入力を受け付ける操作手段と、を有し、前記補正手段は、前記シフト手段によるシフトの方向を、前記画像重畳手段で重畳された画像が示す方向と、前記操作手段により受け付けた操作入力の示す方向と、が一致するように補正することを特徴とする。

本発明によれば、被投射面上に形成された投射画像を、使用者にとって自然な操作でシフトさせることが可能な画像投射装置を提供することができる。

本発明の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図 本発明の実施形態における処理のフローチャート 液晶表示素子６６に描画される画像の説明図 被投射面上に形成される投射画像の説明図 シフト後の投射画像の位置の従来例との比較図 シフト操作のためのＧＵＩ画面の説明図

以下、図１を参照して、本発明の実施形態の液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する液晶プロジェクタ１００について説明する。

映像処理部１０には、コンポジット端子やＨＤＭＩ（登録商標）端子等の映像信号を入力するための端子と、それらの端子を通じて入力された映像信号を受信するためのレシーバＩＣ等が設けられている。映像処理部１０は、入力した映像信号に対して、ブライトネス補正やコントラスト補正、ガンマ変換、色変換、解像度変換、鮮鋭処理、ＩＰ変換等の画像処理を施した映像信号を生成する。

ＯＳＤ重畳部２０は、映像処理部１０から出力される映像信号に対して、ＯＳＤ画像の重畳を行う。ＯＳＤ画像は、予め用意されたビットマップ等の画像データだけでなく、直線や矩形、或いは画素単位の描画指示に基づいて生成することも可能である。

幾何歪補正部４０は、ＯＳＤ重畳部２０から出力される映像信号に対して、投射画像に生じた幾何学的な歪みを補正するような変形処理を行う。幾何歪補正部４０で適切な変換を行えば、あおり投射等によって生じた投射画像の歪みを抑制することができる。

液晶駆動部５０は、幾何歪補正部４０に接続され、幾何歪補正部４０により補正された画像信号を液晶駆動信号に変換し、光学系６０の液晶表示素子６６を駆動する。

光学系６０は、ランプ６２、照明光学系６４、液晶表示素子６６、投射光学系６８を有する。ランプ６２から出た光は、照明光学系６４を通り、液晶表示素子６６で変調された後で投射光学系（投射レンズ）６８を通して投射画像としてスクリーンに投射される。液晶表示素子６６は、液晶駆動部５０に接続され、液晶駆動部５０からの液晶駆動信号に基づいて入射光束を変調する。また、投射光学系６８は、レンズやユニットをモーターにより動かすことで、光学ズーム（投射画像の拡大及び縮小）や、光学シフト（投射位置の移動）を行うことが可能である。

操作部７０は、ユーザーが操作を入力するための釦や、リモコンからの赤外線を受信するための赤外線受光部を備え、入力された操作を電気信号に変換する。操作の種類には、決定やキャンセル、各種設定を行うためのメニューの呼び出し、上下左右の方向指示、電源制御等がある。

ＣＰＵ部３０は、映像処理部１０とＯＳＤ重畳部２０、幾何歪補正部４０、操作部７０、投射光学系６８に接続されている。ＣＰＵ部３０は、液晶プロジェクタ１００の各部の電源や状態の制御を行ったりするマイクロコンピュータ（処理部）である。また、操作部７０からは、ユーザーの操作入力を受け付けて、その操作に従った制御等も行う。例えば、ＯＳＤ重畳部２０を制御してメニュー画面を表示したり、映像処理部１０や幾何歪補正部４０、投射光学系６８の制御を行ったり、各部の状態や機能の制御、状態の取得等を行ったりする。さらに、ＣＰＵ部３０は、操作部７０から受け付けた投射画像のシフトの指示に対して、シフト方向をユーザーから見て好ましい方向に補正し、投射光学系６８に設定する。

図２は本実施例のＣＰＵ部３０によって制御される、投射光学系６８による投射画像のシフトの動作を説明するためのフローチャートを示している。この処理は、ＣＰＵ部３０がコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行する。ここで、図２に示すフローは、一定時間（例えば１ミリ秒）毎に開始されるものとする。

処理が開始されると、ステップＳ１０において、ＣＰＵ部３０は、操作部７０に投射画像のシフト操作情報（向きとシフト量を含む）が入力されたか否かを判定する。操作が入力されている場合はステップＳ２０に進み、それ以外の場合は本フローを終了する。ステップＳ２０において、ＣＰＵ部３０は、幾何歪補正部４０から現在の補正設定を取得する。補正が有効の場合はステップＳ３０に進み、無効の場合はステップＳ４０に進む。ステップＳ３０において、ＣＰＵ部３０は、操作部７０から入力されたシフト操作情報の補正を行う。

ステップＳ４０において、ＣＰＵ部３０は、投射光学系６８に対して、光学シフトの設定（モーターの制御等）を行う。ここで行う設定はシフト操作情報に基づいて行われ、幾何学歪補正が有効な場合は、前述のステップＳ３０で補正されたシフト操作情報に基づいて設定が行われる。そして、投射光学系６８に対する光学シフトの設定を終えた後、本フローを終了する。

以下、図３乃至図６を用いながらステップＳ３０で行われる補正について説明する。図３は液晶表示素子６６に形成される画像を示す図であり、図３のｇは幾何学歪補正後に画像が形成される範囲を、図３の点ｏが幾何学歪補正後の画像の中心位置をそれぞれ示している。また、図３の点線は液晶表示素子６６の縦横の中心線を示しており、図３の破線は幾何学歪補正後の画像の中心線を示している。なお、幾何学歪補正が行われない場合は点線と破線は一致する。

図４は図３と対応しており、図３を投射した際に被投射面上に形成される投射画像を示す図である。図４のＧは図３のｇの被投射面上における範囲と、図４の点Ｏは図３の点ｏの被投射面上における位置とそれぞれ対応し、図４の破線と点線はそれぞれ図３の破線と点線を延長した直線によって形成される被投射面上における直線を示している。Ｐは液晶表示素子６６で画像を描画可能な領域の被投射面上における範囲を示しており、幾何学歪補正が行われない場合はＰの範囲に投射画像は形成され、幾何学歪補正が行われる場合はＧの範囲に投射画像が形成される。

図６は操作者がシフト操作を入力するために表示するＧＵＩ画面である。通常、プロジェクタがシフト操作を操作者から受け付ける場合、図６のようなＧＵＩ画面を構成するＯＳＤ画像をＯＳＤ重畳部２０で重畳し、表示する。当該画像の表示中にリモコンの十字釦等を押下した事を示す操作入力を操作部７０が受け付けると、シフトの操作が入力されたと判断し、投射光学系６８に対して光学シフトの設定を行う。光学シフトは、操作者から見ると、操作と対応する方向に液晶表示素子６６が移動することと同義の機能であり、液晶表示素子６６の中心が図３及び図４の点線に沿って操作と対応する方向に移動する。

幾何学歪補正を行っていない場合は、ＯＳＤ画像が示す方向（図６中の三角形が指す方向）と点線の方向とは一致しているため、ＯＳＤ画像が示す方向に投射画像はシフトする。しかし、幾何学歪補正を行っている場合は、ＯＳＤ画像に幾何学歪補正が適用されるため、ＯＳＤ画像が示す方向は図３及び図４の破線の方向となり、ＯＳＤ画像が示す方向に投射画像がシフトしなくなってしまう。

図５は図４の状態に対して図の右方向に光学シフトを行った場合の、従来例と本実施例との振る舞いの違いを示す図である。図５中のＰ、Ｇ、Ｏ及び破線と点線は図４と同等であり、Ｇ’及びＧ’’はＧのシフト後の範囲を、Ｏ’及びＯ’’はＯのシフト後の位置を示している。なお、シフトを行うと幾何歪形状は変形するが、ここではシフトに応じて幾何学歪補正が適切になるよう演算し続ける場合について例示しており、投射画像の中心点Ｏ、Ｏ’、Ｏ’’、を基準に、矩形形状を保つよう自動的に補正制御されているものとする。

従来例のようにステップＳ３０によるシフト方向の補正を行わない場合、前述したように投射画像は点線の方向に従いシフトするため、Ｇはシフト後にＧ’’の位置に移動する。これは、操作者はＯＳＤ画像が示す方向に投射画像をシフトさせようとしているにも関わらず点線の方向にシフトしてしまう、ということを意味しており、このように、従来例では操作者の思惑と実際の動作とに齟齬が生じてしまう。

一方、本実施例では、ステップＳ３０の補正により、点Ｏの位置がシフト後に破線から外れてしまわないようにシフト方向を補正するため、Ｇはシフト後にＧ’に移動する。ここで、図５の例においては、右方向へのシフトに対して、Ｏ’’を破線上（Ｏ’の位置）に移動させるように上方向へのシフトを加算する補正が行われる。このため、点Ｏは破線上の点Ｏ’の位置に移動し、操作者からは、ＯＳＤ画像が示す方向に投射画像がシフトしたように見え、思惑通りのシフトを実行することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

上記実施形態では、操作部７０に対する操作入力に基づいてシフトを行う場合について説明した。しかし、シフトを行う条件はこれ以外でも良く、あらかじめプログラムされたシフト動作に対して補正を行っても良い。また、上記実施形態では、シフトは投射光学系６８による光学シフトを行う場合について説明した。しかし、シフトは他の手段で行っても良く、液晶表示素子６６自体の移動や、液晶駆動部５０で液晶表示素子６６に映像を描画する位置の移動、若しくはそれらの組み合わせ、等で行っても良い。

また、上記実施形態では、シフトの補正は設定を加算する場合について説明した。しかし、補正は非補正のシフトを停止した後に補正のためのシフトを別途行うことで実現しても良いし、非補正のシフトと補正のためのシフトを交互に繰り返して行うことで実現しても良い。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。

１０ 映像処理部、２０ ＯＳＤ重畳部、３０ ＣＰＵ部、４０ 幾何歪補正部、
５０ 液晶駆動部、６０ 光学系、６２ ランプ、６４ 照明光学系、
６６ 液晶表示素子、６８ 投射光学系、１００ 液晶プロジェクタ

Claims (5)

1. 光源からの光により照明される光変調素子と、
   前記光変調素子からの光を投射する投射光学系と、
   前記投射光学系を前記光変調素子に対してシフトさせ投射位置をシフトするシフト手段と、
   前記光変調素子上に形成される画像を変形する変形手段と、
   前記変形手段による変形状態に基づいて、前記シフト手段によるシフト方向を補正する補正手段と、
   前記画像に上下左右の方向を示す画像を重畳する画像重畳手段と、
   上下左右の方向を示す操作入力を受け付ける操作手段と、
   を有し、
   前記補正手段は、前記シフト手段によるシフトの方向を、前記画像重畳手段で重畳された画像が示す方向と、前記操作手段により受け付けた操作入力の示す方向と、が一致するように補正することを特徴とする画像投射装置。
2. 前記変形手段は、被投射面に投射された投射画像の幾何的な歪みを補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記補正手段は、前記シフト手段によるシフト方向を、補正前の方向と直交又は平行する方向と異なる方向に補正することを特徴とする請求項１又２に記載の画像投射装置。
4. 前記画像重畳手段は、前記変形手段による変形状態に基づいて、前記上下左右の方向を示す画像が示す方向と、前記操作手段により受け付けた操作入力の示す方向と、が一致するように前記上下左右の方向を示す画像を前記画像に重畳することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像投射装置。
5. 前記光変調素子上に形成される前記画像の形成領域をシフトさせる画像シフト手段を備え、
   前記補正手段は、前記変形手段による変形状態に基づいて、前記画像シフト手段によるシフト方向を補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像投射装置。