JPH10133276A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像を歪みなく投影面に投影でき、または投
影面上の像を任意の位置から歪みなく見ることができ、
しかも投影対称となる画像が投影に供するだけの十分な
解像度を有する場合のみ投影を可能として高い信頼性を
確保できる画像投影装置を提供する。 【解決手段】 投影面２上の像３の歪み、または投影面
２が見える任意の位置の可視面上の像の歪みに関わるパ
ラメータを求め、そのパラメータに基づき投影対象の画
像を観測者の歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変
換する。さらに、変換した画像の劣化度を求め、その劣
化度を報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、離れた位置の投
影面に画像を光学的に投影する画像投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】事務用コンピュータの普及に伴い、コン
ピュータ画面をそのままプレゼンテーションに用いる機
会が増える状況にある。たとえば、コンピュータのディ
スプレイに表示されている画像を、図６に示すように、
液晶プロジェクタ１によって壁の投影面（いわゆるスク
リーン）２に投影することがある。３は投影像である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像データをスクリー
ン２に歪みなく投影するには、図６のように、液晶プロ
ジェクタ１の液晶画面（光像を発する面）を投影面２に
正対させ、液晶プロジェクタ１の投影軸を投影面２に対
して垂直に設定する必要がある。

【０００４】しかしながら、実際には、設置場所の都合
などにより、図７に示すように、液晶プロジェクタ１の
液晶画面を投影面２に正対させることが困難なことがあ
る。この場合、液晶プロジェクタ１の投影軸が投影面２
に対して垂直にならないため、投影面２上の投影像３に
歪みが生じてしまう。

【０００５】なお、投影像３の、歪みのない例を図８に
示し、歪みの生じた例を図９および図１０に示してい
る。図９の例は、液晶プロジェクタ１の液晶画面と投影
面２との間に図７に示したような正対ずれが生じた場合
に起こるもので、投影像３が不等辺四角形状に歪んでい
る。

【０００６】図１０の例は、液晶プロジェクタ１の投影
軸が投影面２に対して上下方向にずれている場合に起こ
るもので、投影像３が対称台形状に歪んでいる。対称台
形状の歪みについては、たとえば水平走査線方向の電気
的な伸縮操作を画像データに加えることで補正が可能な
ことは一般に知られている。

【０００７】しかしながら、図９のような不等辺四角形
状の歪みについては、補正ができない。この発明は上記
の事情を考慮したもので、第１および第２の発明の画像
投影装置は、投影面との正対関係を維持できない状態で
あっても画像を歪みなく投影面に投影でき、あるいは投
影面上の像を任意の位置から歪みなく見られることを目
的とする。

【０００８】第３および第４の発明の画像投影装置は、
投影面との正対関係を維持できない状態であっても、画
像を歪みなく投影面に投影でき、または投影面上の像を
任意の位置から歪みなく見ることができ、しかも投影対
称となる画像が投影に供するだけの十分な解像度を有す
る場合のみ投影を可能として高い信頼性を確保できるこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明の画像投影装
置は、離れた位置の投影面に画像を光学的に投影するも
のであって、投影面上の像の歪み、または投影面が見え
る任意の位置の可視面上の像の歪み、に関わるパラメー
タを求める手段と、投影対象の画像を上記求めたパラメ
ータに基づき観測者の歪み補正を目的として予め歪んだ
画像に変換する手段と、を備える。

【００１０】第２の発明の画像投影装置は、離れた位置
の投影面に画像を光学的に投影するものであって、投影
面上の像の複数箇所の点座標、または投影面が見える任
意の位置の可視面上の像の複数箇所の点座標に基づき、
投影面上または可視面上の像の歪みに関わるパラメータ
を求める手段と、投影対象の画像を上記求めたパラメー
タに基づき観測者の歪み補正を目的として予め歪んだ画
像に変換する手段と、を備える。

【００１１】第３の発明の画像投影装置は、離れた位置
の投影面に画像を光学的に投影するものであって、投影
面上の像の歪み、または投影面上が見える任意の位置の
可視面上の像の歪み、に関わるパラメータを求める手段
と、投影対象の画像を上記求めたパラメータに基づき観
測者の歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変換する
手段と、上記変換した画像の劣化度を求める手段と、上
記求めた劣化度を報知する手段と、を備える。

【００１２】第４の発明の画像投影装置は、離れた位置
の投影面に画像を光学的に投影するものであって、投影
面上の像の歪み、または投影面上が見える任意の位置の
可視面上の像の歪み、に関わるパラメータを求める手段
と、投影対象の画像を上記求めたパラメータに基づき観
測者の歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変換する
手段と、上記変換した画像の劣化度を求める手段と、上
記求めた劣化度が所定値以下のとき、上記変換した画像
を投影対象として許容する手段と、を備えている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例につい
て図面を参照して説明する。なお、図面において図６お
よび図７と同一部分には同一符号を付している。図１に
示すように、投影面（いわゆるスクリーン）２から離れ
た位置に、液晶プロジェクタ１が設置される。

【００１４】液晶プロジェクタ１は、パーソナルコンピ
ュータ４に接続され、そのパーソナルコンピュータ４か
ら供給される画像データを液晶プロジェクタ１によって
投影面２に光学的に投影する。

【００１５】投影対称の画像データとしては、宣伝広告
や、社内お知らせ事項など、複数種のものが用意され、
予めコンピュータ４の記憶装置（メモリやハードディス
ク）に記憶されている。

【００１６】また、パーソナルコンピュータ４の記憶装
置には、上記の画像データのほかに、投影像３の歪みを
検出するための基準画像パターンが記憶される。パーソ
ナルコンピュータ４は、主要な機能手段として次の
［１］ないし［７］を備える。

【００１７】［１］利用者（観測者含む）のキー操作に
よりキャリブレーションモードが設定されると、記憶装
置内の基準画像パターンを液晶プロジェクタ１により投
影面２に投影する手段。

【００１８】［２］キャリブレーションモード時、利用
者のキー操作により入力される座標データ（投影面２上
の像の所定箇所の点座標）に基づき、投影面２上の像３
の歪みに関わる補正用パラメータを求める手段。

【００１９】［３］キャリブレーションモード時、記憶
装置内の投影対象の画像データを上記求めた補正用パラ
メータに基づき観測者の歪み補正を目的として予め歪ん
だ画像データに変換する手段。

【００２０】［４］変換した画像データの劣化度を求め
る手段。 ［５］求めた劣化度をディスプレイ表示して報知する手
段。 ［６］劣化度の報知後、利用者のキー操作による登録指
定に基づき、上記変換した画像データを補正済画像デー
タとして記憶装置に登録する手段。

【００２１】［７］利用者のキー操作により投影モード
が設定されると、上記登録された各補正済画像データの
うち、利用者のキー操作により選定される補正済画像デ
ータを液晶プロジェクタ１により投影面２に投影する手
段。

【００２２】次に、上記の構成の作用を図２のフローチ
ャートを参照しながら説明する。利用者のキー操作によ
ってキャリブレーションモードが設定されると、パーソ
ナルコンピュータ４の記憶装置内の基準画像パターンが
液晶プロジェクタ１によって投影面２に投影される。

【００２３】利用者は、投影面２に投影された基準画像
パターン像３における所定箇所の点座標（後述する各格
子点１１の座標）を所定の用具を使って測定し、測定し
た座標データをパーソナルコンピュータ４にキー入力す
る。

【００２４】点座標の測定方法としては、たとえば、升
目が記載された透明ガラス板を透かして投影面２を見な
がら升目の位置を測定点として捕らえる方法、投影面２
上に数本の紐を張るなどして升目を形成しておき、その
升目の位置を測定点として捕らえる方法などがある。

【００２５】座標データの入力が完了すると、投影面２
上の像３の歪みに関わる補正用パラメータが次のように
して算出される。液晶プロジェクタ１の液晶画面１ａと
投影レンズ１ｂ、および投影面２の配置を図３のように
定義すれば、一般に、液晶画面１ａ上の点Ｐ₁ （Ｘ₁ ，
Ｙ₁ ）と、その点が投影レンズ１ｂを介して投影面２に
投影される点Ｐ₀ （Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）との関係は次のように
表わされる。

【００２６】

【数１】

【００２７】ここで、Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ ，Ｐ₅ ，
Ｐ₆ は、ａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｆ，ｇの関数であり、投影像
３の歪みに関わる補正用パラメータとして用いられる。
ただし、次の関係がある。

【００２８】

【数２】

【００２９】既知の点Ｐ₁ （Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）と対応点Ｐ₀
（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ）の組を複数個計測しておけば、補正用パ
ラメータＰ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ ，Ｐ₅ ，Ｐ₆ を最小２
乗法的に計算して求めることができる。これがキャリブ
レーション処理である。

【００３０】たとえば、図４に示すように、基準画像パ
ターン１０を投影し、その投影像の所定箇所たとえば中
央位置および四隅位置に存する５個の格子点１１の座標
を計測する。これら格子点１１ごとに補正用パラメータ
Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ ，Ｐ₅ ，Ｐ₆ を計算して求め、
それを上記［数１］に当て嵌めてＸ₁ ，Ｙ₁ について解
くと、次のように表わすことができる。

【００３１】

【数３】

【００３２】すなわち、投影対象の画像データを、上記
求めた補正用パラメータＰ₁ ，Ｐ₂，Ｐ₃ ，Ｐ₄ ，Ｐ
₅ ，Ｐ₆ に基づき、予め歪んだ画像データに変換するこ
とができる。

【００３３】この変換の際には、目的とする画像は、投
影面２上の各格子点１１が輝度や色情報を持った長方形
領域として形成されるとの判断の下に、各点Ｐ₀ （Ｘ
₀ ，Ｙ₀ ）を上記［数３］により逆写像して点Ｐ₁ （Ｘ
₁ ，Ｙ₁ ）のとるべき輝度や色の値を定める。しかし、
実際には、Ｐ₁ の方も格子点であり、両者は重ならない
ので、補間手法を用いて値を定める。たとえば、最近傍
法なる手法では、ある点Ｐ₁ の値をそれを取り囲む４つ
の対応点Ｐ₀ のうち最も距離の近い点の値で代表させ
る。

【００３４】なお、補正用パラメータを求めるために必
要な格子点１１の個数は、少なくとも３個あればよい。
このようにして変換処理した画像データ、つまり予め歪
ませた画像を液晶画面１ａに形成して投影面２への投影
を行うことにより、液晶プロジェクタ１の液晶画面１ａ
を投影面２に正対させることが困難な状況であっても、
図１のように、画像を歪みなく投影面２に投影すること
ができる。

【００３５】すなわち、図８に示した例のように歪みの
ない投影像３を得ることができる。図９の例のように投
影像３が不等辺四角形状に歪んでしまう不具合が解消さ
れる。図１０の例のように投影像３が対称台形状に歪ん
でしまう不具合については、従来のように水平走査線方
向の電気的な伸縮操作を画像データに加える処理を要す
ることなく、補正が可能である。

【００３６】ただし、液晶の分解能は無限ではないた
め、歪みの補正には限界がある。すなわち、図５に斜線
で示すように、液晶画面１ａの最大長方形（全画面領
域）は投影面２上では不等辺四角形となる。この不等辺
四角形に内接する、縦横比が元の画像と同じ長方形領域
（図示空白領域）が、目標投影エリアである。

【００３７】投影面２に対する投影軸の傾きが大きくな
るほど、斜線で示す不等辺四角形の歪みが大きくなり、
それに伴い内接長方形領域の面積が小さくなり、より少
ない画素数で一定の質の画面を表示する必要が生じ、分
解能が落ちてしまう。

【００３８】そこで、変換処理した画像データの劣化度
を以下のように定義して求め、それをキャリブレーショ
ン後に提示すれば、利用者は補正が有効に働くかどうか
判断できる。

【００３９】

【数４】

【００４０】ここで、サイズは、画素のドット数に相当
する。すなわち、変換処理された画像データの劣化度が
求められ、その劣化度がパーソナルコンピュータ４のデ
ィスプレイに表示される。この表示を見た利用者は、変
換処理された画像データが投影面２への投影に供するだ
けの十分な解像度を有するものがどうか判断することが
でき、十分な解像度を有すると判断した場合のみキー操
作により登録を指定する。

【００４１】登録が指定されると、変換処理された画像
データが補正済画像データとしてパーソナルコンピュー
タ４の記憶装置に登録される。補正用パラメータに基づ
く画像データの変換処理は、パーソナルコンピュータ４
の記憶装置に記憶されている全ての画像データに対し、
順次に行われる。

【００４２】この一連の変換処理が終了した後、利用者
のキー操作によって投影モードが設定されると、パーソ
ナルコンピュータ４の記憶装置に登録された各補正済画
像データのうち、利用者のキー操作により選定される補
正済画像データが液晶プロジェクタ１により投影面２に
投影される。

【００４３】投影される補正済画像データは十分な解像
度を有しており、つまり解像度の悪い画像が投影される
ことはなく、よって画像投影装置としての十分な信頼性
が確保される。

【００４４】ところで、投影像３が歪んで見えてしまう
状況として、液晶プロジェクタ１の液晶画面１ａが投影
面２に正対しない場合のほかに、投影面２を見る人の位
置が斜め側方にずれている場合がある。投影面２を見る
人の位置が斜め側方にずれていると、たとえ液晶プロジ
ェクタ１の液晶画面１ａが投影面２に正対していても、
投影像３が歪んで見えてしまう。

【００４５】このような場合には、キャリブレーション
モード時、投影面２が見える任意の位置に可視面（たと
えば座標測定が可能な升目が記載された透明ガラス板）
を用意し、その可視面上の基準画像パターン像３におけ
る所定箇所の点座標（各格子点１１の座標）を測定して
パーソナルコンピュータ４にキー入力すればよい。

【００４６】この作業により、投影面２を見る人の位置
が斜め側方にずれている場合でも、その人は投影像３を
歪みなく見ることができる。なお、上記実施例では、変
換処理した画像データの劣化度を求めて報知することに
より、変換処理した画像データの登録を行うかどうかの
決定を利用者の判断に委ねるようにしたが、たとえば、
求めた劣化度と予め定めた所定値とをマイクロコンピュ
ータ４の制御により自動的に比較し、劣化度が所定値以
下の場合には画像データを投影対象として許容し登録す
る構成としてもよい。

【００４７】また、上記実施例では、画像の投影を液晶
プロジェクタ１により行うようにしたが、その液晶プロ
ジェクタ１に代えてレーザビームプロジェクタを用いる
ようにしてもよい。図１のように液晶プロジェクタ１の
液晶画面１ａが投影面２に正対していない場合、投影像
３の右側位置と左側位置との間にピントずれが生じる可
能性があるが、レーザビームプロジェクタを用いればこ
のようなピントずれを制御できる。その他、この発明は
上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変えない
範囲で種々変形実施可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、第１の発明の画像投
影装置は、投影面上の像の歪みまたは投影面が見える任
意の位置の可視面上の像の歪みに関わるパラメータを求
め、そのパラメータに基づき投影対象の画像を観測者の
歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変換する構成と
したので、投影面との正対関係を維持できない状態であ
っても画像を歪みなく投影面に投影でき、あるいは投影
面上の像を任意の位置から歪みなく見ることができる。

【００４９】第２の発明の画像投影装置は、投影面上の
像の歪みまたは投影面が見える任意の位置の可視面上の
像の歪みに関わるパラメータを、投影面上または可視面
上の像の複数箇所の点座標から求め、そのパラメータに
基づいて、投影対象の画像を観測者の歪み補正を目的と
して予め歪んだ画像に変換する構成としたので、投影面
との正対関係を維持できない状態であっても画像を歪み
なく投影面に投影でき、あるいは投影面上の像を任意の
位置から歪みなく見ることができる。

【００５０】第３の発明の画像投影装置は、投影面上の
像の歪みまたは投影面が見える任意の位置の可視面上の
像の歪みに関わるパラメータを求め、そのパラメータに
基づき投影対象の画像を観測者の歪み補正を目的として
予め歪んだ画像に変換するとともに、変換した画像の劣
化度を求め、その劣化度を報知する構成としたので、投
影面との正対関係を維持できない状態であっても、画像
を歪みなく投影面に投影でき、または投影面上の像を任
意の位置から歪みなく見ることができ、しかも投影対称
となる画像が投影に供するだけの十分な解像度を有する
場合のみ投影を可能として高い信頼性を確保できる。

【００５１】第４の発明の画像投影装置は、投影面上の
像の歪みまたは投影面が見える任意の位置の可視面上の
像の歪みに関わるパラメータを求め、そのパラメータに
基づき投影対象の画像を観測者の歪み補正を目的として
予め歪んだ画像に変換するとともに、変換した画像の劣
化度を求め、その劣化度が所定値以下であれば変換した
画像を投影対象として許容する構成としたので、投影面
との正対関係を維持できない状態であっても、画像を歪
みなく投影面に投影でき、または投影面上の像を任意の
位置から歪みなく見ることができ、しかも投影対称とな
る画像が投影に供するだけの十分な解像度を有する場合
のみ投影を可能として高い信頼性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の全体的な構成を示す斜視図

【図２】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【図３】同実施例における液晶プロジェクタの液晶画面
上の点とその点が投影レンズを介して投影面に投影され
る点との関係を示す斜視図。

【図４】同実施例における基準画像パターンを示す図。

【図５】同実施例における液晶プロジェクタの液晶画面
の最大長方形（全画面領域）が投影面上では不等辺四角
形となってしまう状況を説明するための図。

【図６】液晶プロジェクタの液晶画面が投影面に正対し
ている状態を示す斜視図。

【図７】液晶プロジェクタの液晶画面が投影面に正対し
ていない例を示す斜視図。

【図８】液晶プロジェクタの液晶画面が投影面に正対し
ている場合の投影像の例を示す図。

【図９】液晶プロジェクタの液晶画面が投影面に正対し
ていない場合の従来の投影像の例を示す図。

【図１０】液晶プロジェクタの液晶画面が投影面に正対
していない場合の従来の投影像の例を示す図。

【符号の説明】

１…液晶プロジェクタ ２…投影面 ３…投影像 ４…パーソナルコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 省吾 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 高草木 明 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 江口 則男 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 大島 一夫 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 中尾 正喜 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 市村 充 東京都港区六本木一丁目４番33号 株式会 社エヌ・ティ・ティファシリティーズ内 (72)発明者 中山 鳩夫 東京都大田区北千束３丁目26番12号 株式 会社応用計測研究所内 (72)発明者 芝田 勉 東京都大田区北千束３丁目26番12号 株式 会社応用計測研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 離れた位置の投影面に画像を光学的に投
   影する画像投影装置において、 前記投影面上の像の歪み、または投影面が見える任意の
   位置の可視面上の像の歪み、に関わるパラメータを求め
   る手段と、 投影対象の画像を前記求めたパラメータに基づき観測者
   の歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変換する手段
   と、 を具備したことを特徴とする画像投影装置。
2. 【請求項２】 離れた位置の投影面に画像を光学的に投
   影する画像投影装置において、 前記投影面上の像の所定箇所の点座標、または投影面が
   見える任意の位置の可視領域上の像の複数箇所の点座標
   に基づき、投影面上または可視面上の像の歪みに関わる
   パラメータを求める手段と、 投影対象の画像を前記求めたパラメータに基づき観測者
   の歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変換する手段
   と、 を具備したことを特徴とする画像投影装置。
3. 【請求項３】 離れた位置の投影面に画像を光学的に投
   影する画像投影装置において、 前記投影面上の像の歪み、または投影面が見える任意の
   位置の可視面上の像の歪み、に関わるパラメータを求め
   る手段と、 投影対象の画像を前記求めたパラメータに基づき観測者
   の歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変換する手段
   と、 前記変換した画像の劣化度を求める手段と、 前記求めた劣化度を報知する手段と、 を具備したことを特徴とする画像投影装置。
4. 【請求項４】 離れた位置の投影面に画像を光学的に投
   影する画像投影装置において、 前記投影面上の像の歪み、または投影面が見える任意の
   位置の可視面上の像の歪み、に関わるパラメータを求め
   る手段と、 投影対象の画像を前記求めたパラメータに基づき観測者
   の歪み補正を目的として予め歪んだ画像に変換する手段
   と、 前記変換した画像の劣化度を求める手段と、 前記求めた劣化度が所定値以下のとき、前記変換した画
   像を投影対象として許容する手段と、 を具備したことを特徴とする画像投影装置。