KR100618177B1

KR100618177B1 - 프로젝터의 사다리꼴 보정

Info

Publication number: KR100618177B1
Application number: KR1020050026208A
Authority: KR
Inventors: 모리오 마츠모토
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-08-31
Also published as: DE602005017695D1; EP1585325A1; JP3714365B1; JP2005318510A; US20050219472A1; EP1585325B1; TWI273334B; US7252386B2; KR20060044952A; CN100352274C; CN1678049A; TW200537234A

Abstract

본 발명은 미리 설정된 가상 투영면과 실제 투영면 사이의 경사에 의해 발생하는 입력 화상에 대한 출력 화상의 왜곡을 보정하는 프로젝터를 제공한다. 이 보정은 보정용 화상이 투영된 실제 투영면에서의 밝기의 피크 위치의 이동량에 따라 가상 투영면과 실제 투영면 사이의 경사에 기인하는 화상의 왜곡량을 추정한다. 보정용 화상은 피크 위치를 화상 투사부로부터 관측한 피크 위치 이동량에 따른 변화량이 완전 백색 패턴 영상보다 경사의 각도에 가까워지도록 구성되어 있다.

램버튼, 역제곱, 사다리꼴, 왜곡, 경사, 조도비, 피크 위치, 프로젝터

Description

프로젝터의 사다리꼴 보정{KEYSTONE DISTORTION CORRECTION OF PROJECTOR}

도1은 본 발명의 일실시예로서의 액정 프로젝터(10)의 구성을 도시한 블록도.

도2는 본 발명의 실시예에서의 촬상부(250)의 장비(裝備) 상태를 도시한 설명도.

도3는 본 발명의 실시예에서의 투사 상태를 도시한 설명도.

도4는 투사 광학계(130)의 광축에 대해 스크린(SC)이 각도 α로 경사져 있는 경우의 투사 상태를 도시한 설명도.

도5는 투사 광학계(130)의 광축에 대해 스크린(SC)이 각도 α로 경사져 있는 경우와 경사져 있지 않은 경우의 센서면의 수광량을 도시한 도면.

도6은 광학계의 조도비가 80％인 경우에서의 스크린(SC)의 조도 분포와 센서면의 수광량 분포를 도시한 설명도.

도7은 본 발명의 실시예에서의 사다리꼴 왜곡 보정 처리의 루틴을 도시한 플로우차트.

도8은 본 발명의 실시예에서의 피크 위치의 결정의 양태를 도시한 설명도.

도9는 본 발명의 실시예에서의 스크린(SC)의 경사와 사다리꼴 보정량의 사이 의 관계를 도시한 설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

210: 컨트롤러 220: 화상 처리부

230: LCD 드라이버 250: 촬상부

260: 촬상 화상 해석부

본 출원이 우선권 주장의 기초로 하는 이하의 일본의 특허 출원은 이 참조에 의해 개시에 포함된다.

(1)일본 특허출원 제2004-99438호(출원일:2004년3월30일）

(2)일본 특허출원 제2005-7161호(출원일:2005년1월14일）

본 발명은 프로젝터의 사다리꼴 보정 기술에 관한 것이다.

최근, 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터가 급속하게 보급되고 있다. 프로젝터는 일반적으로 스크린에 정면으로 대향하여 배치되는 것이 전제로서 설계되기 때문에, 프로젝터가 스크린에 대해 정면으로 대향하여 배치되지 않는 경우에는 화 상이 왜곡된다.

한편, 프로젝터가 스크린에 정면으로 대향하여 배치되지 않는 경우에는, 화상뿐만 아니라 휘도 분포도 변동하게 된다. 또한, 프로젝터에 촬상 장치를 장비하는 경우에는, 스크린의 좌우에서 촬상 거리가 다르기 때문에, 역제곱의 정리에 의해서도 스크린의 좌우에서 촬상 장치의 수광량도 변동하게 된다. 이러한 수광량의 변동은 프로젝터의 광축에 대한 스크린의 경사의 추정에 사용될 수 있다.

그러나, 수광량의 변동은 스크린의 경사뿐만 아니라 프로젝터가 스크린에 정면으로 대향하여 배치되어 있는 경우에서의 조도 분포에 의해서도 변동한다는 문제점이 있다.

본 발명은 종래 기술에서의 전술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 스크린의 밝기의 분포에 따라 스크린의 경사에 기인하는 화상 왜곡 보정을 수행하는 프로젝터에서 보정 정밀도를 향상시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 본 발명은 프로젝터를 제공한다. 이 프로젝터는 미리 설정된 소정의 위치 관계로 배치된 가상 투영면에 입력 화상에 따라 화면을 투사하도록 구성된 화상 투사부, 실제 투영면에 투사된 출력 화상을 촬상하는 출력 화상 촬상부, 상기 촬상된 화상에 따라 밝기에 상관을 갖는 밝기 정보를 포함하는 촬상 정보를 출력하는 촬상 정보 생성부, 및 상기 가상 투영면 과 상기 실제 투영면 사이의 경사에 의해 발생하는 상기 입력 화상에 대한 상기 출력 화상의 왜곡을 상기 촬상 정보에 따라 보정하는 왜곡 보정부를 포함한다. 상기 왜곡 보정부는 상기 출력 화상의 왜곡의 보상에 사용하기 위한 보정용 화상을 상기 화상 투사부에 공급하는 보정용 화상 공급부, 및 상기 촬상 정보에 따라 상기 가상 투영면에서의 밝기의 피크 위치로부터 상기 실제 투영면에서의 밝기의 피크 위치로의 피크 위치의 이동량인 피크 위치 이동량을 결정하는 것과 함께, 상기 결정된 피크 위치 이동량에 따라 상기 출력 화상의 왜곡이 보상되도록 상기 입력 화상을 미리 왜곡시키는 화상 처리부를 포함한다. 상기 보정용 화상은 상기 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 각도의 상기 피크 위치 이동량에 따른 변화량이, 완전 백색 패턴 영상보다 상기 경사의 각도에 가까워지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 프로젝터에서는, 피크 위치의 화상 투사부로부터 관측한 각도의 피크 위치 이동량에 따른 변화량이 완전 백색 패턴 영상보다 경사의 각도에 가까워지도록 구성되어 있는 보정용 화상을 이용해서 투영면의 경사가 추정되기 때문에, 이러한 경사의 측정 오차의 요인이 적어진다. 이 결과, 스크린의 경사에 기인하는 화상의 왜곡 보상을 높은 정밀도로 실현할 수 있다.

상기 프로젝터에서, 상기 화상 처리부는 상기 촬상 정보에 따라 상기 실제 투영면에서의 밝기의 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 피크 위치 각도를 결정하는 피크 위치 각도 결정부, 상기 가상 투영면에서의 밝기의 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 각도인 기준 피크 위치 각도로부터의 상기 결정된 피크 위치 각도까지의 각도의 이동량인 피크 위치 각도 이동량에 따라 상기 경사의 각도를 추정하는 경사 각도 추정부, 상기 추정된 경사의 각도에 따라 상기 출력 화상의 왜곡이 보상되도록 상기 입력 화상을 미리 왜곡시키는 화상 변형부를 포함해도 좋다.

상기 프로젝터에서, 상기 보정용 화상은 완전 백색 패턴 영상보다 상기 가상 투영면에서의 조도 분포가 균일하게 되도록 구성해도 좋다.

이에 따르면, 밝기의 피크 위치의 이동량이 가상 투영면과 실제 투영면 사이의 각도의 어긋남에 가까워지도록 용이하게 보정용 화상을 구성할 수 있다.

상기 프로젝터에서, 상기 보정용 화상은 상기 가상 투영면에서의 조도비가 85％와 95％의 사이가 되도록 구성해도 좋다.

상기 프로젝터에서, 상기 왜곡 보정부는 상기 실제 투영면이 상기 가상 투영면에 일치하도록 배치된 상태에서 상기 각도의 어긋남에 가까워지도록 상기 촬상 정보에 따라 상기 보정용 화상을 재구성하기 위한 작동 모드인 교정 모드를 포함해도 좋다.

이에 따르면, 조명 광학계나 액정 패널이라고 하는 광학계 부품의 시간 경과에 따른 변화에 의한 계측 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 프로젝터나 프로젝터 제어 장치, 이들의 방법 또는 장치의 기능을 컴퓨터에 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램이나 펌 웨어, 그 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체나 제품, 그 컴퓨터 프로그램을 포함하고 반송파 내에 구체화화된 데이터 신호, 기억 장치를 포함하는 소모품 용기 등의 각종 형태로 실현할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시의 형태를 실시예에 기초하여 이하의 순서로 설명한다.

A. 액정 프로젝터의 기본적 구성:

B. 광학계의 조도비가 100％의 경우에서의 상대 각도의 추정:

C. 광학계의 조도비가 80％의 경우에서의 상대 각도의 추정:

D. 본 발명의 실시예에서의 사다리꼴 왜곡 보정 처리:

E. 변형예:

A. 프로젝터의 기본적 구성:

도1은 본 발명의 일실시예로서의 액정 프로젝터(10)의 구성을 도시한 블록도이다. 액정 프로젝터(10)는 스크린(SC) 상에 화상을 투사하기 위한 광학계(100) 및 투사광을 제어하는 제어계(200)를 포함하고 있다. 광학계(100)는 조명 광학계(110), 액정 패널(LCD)(120) 및 투사 광학계(130)를 포함하고 있다. 제어계(200)는 컨트롤러(210), 화상 처리부(220), LCD 드라이버(230), 촬상 화상 해석부(260), 및 촬상부(250)를 포함하고 있다.

컨트롤러(210)는 도시하지 않은 CPU나 메모리를 포함하고 있다. 컨트롤러(210)는 화상 처리부(220), LCD 드라이버(230), 및 촬상 화상 해석부(260)를 제어 한다.

화상 처리부(220)는 외부로부터 주어진 입력 화상 신호를 처리하고, LCD 드라이버(230)의 입력 신호를 생성한다. 입력 화상 신호의 처리에는 화질 조정 처리나 사다리꼴 보정 처리라고 하는 각종 화상 처리가 포함되어 있다. 화질 조정 처리란, 예를 들면, 휘도 조정이나 색 온도 보정이라고 하는 처리가 있다. 사다리꼴 보정 처리란 스크린(SC)이 액정 프로젝터(10)의 광학계(100)의 광축에 대해 정면으로 대향하지 않는 경우에 발생하는 화상의 왜곡(사다리꼴 왜곡)을 보정하기 위한 처리이다.

LCD 드라이버(230)는 화상 처리부(220)로부터 입력된 화상 데이터에 기초하여 액정 패널(120)을 구동하기 위한 구동 신호를 생성한다. 이 구동 신호는 액정 패널(120)로 공급되고, 액정 패널(120)이 갖는 각 화소의 투과광량의 제어에 사용된다. 액정 패널(120)을 투과한 광은 투사 광학계(130)로 조사(照射)된다.

투사 광학계(130)는 액정 패널(120)로부터 조사된 광을 스크린(SC) 상에 투사한다. 스크린(SC)은 투사광에 의해 소정의 조도비가 되도록 조사되고 있다. 여기에서, 스크린(SC)으로의 조사 상태는 촬상부(250)에 의해 촬상된다.

도2는 본 발명의 실시예에서의 촬상부(250)의 장비 상태를 도시한 설명도이다. 촬상부(250)는 액정 프로젝터(10)의 투사 광학계(130)의 근방에서 투사 광학계(130)와 평행한 광축을 갖도록 장비되어 있다. 촬상부(250)는 투사 광학계(130)의 조사 범위를 포함하는 시야각을 갖고 있다.

또한, 본 실시예에서는, 촬상부(250)는, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 해칭(hatching)된 영역을 관측 영역으로 하고 있다. 이 관측 영역은 투사 광학계(130)와 거의 동일한 높이로 설정된 영역이다. 본 실시예에서는 이 영역 내에서 이산적(離散的)으로 밝기의 관측이 수행된다.

B. 광학계의 조도비가 100％의 경우에서의 상대 각도의 추정:

도3은 본 발명의 실시예에서의 투사 상태를 도시한 설명도이다. 도3의 (a)는 액정 프로젝터(10)와 스크린(SC)의 상대적인 위치를 상측으로부터 관측한 도면이다. 액정 프로젝터(10)는 좌우로 60도의 조사 범위를 갖고 있다. 본 실시예에서 스크린(SC)의 투영면의 각 위치는 투사 광학계(130)의 광학적인 주점(主點)을 중심으로 하는 각 좌표로 규정되는 것으로 하고 있다. 또한, 도3에서는, 스크린(SC)의 투영면은 특허 청구 범위에서의 「가상 투영면」에 배치되어 있는 것으로 하고 있다.

도3의 (b)는 스크린(SC)의 투영면의 각 위치의 조도를 도시하고 있다. 이 예에서는, 투사 광학계(130)는 100％의 완전 백색 패턴 영상을 투영한 경우에 조도비 100％를 갖도록 구성되어 있기 때문에, 스크린(SC)의 투영면은 투사 광학계(130)의 조사 범위에서 균일한 조도를 갖고 있다. 여기서 「조도비」란 투사 화상의 중앙점과 주변부의 조도 비율을 의미하고, 조도비 100％는 중앙점과 주변부의 조도가 일치하는 것을 의미한다.

도3의 (c)는 스크린(SC)의 투영면으로부터 수광한 광에 의한 도시하지 않은 센서면의 수광량을 도시하고 있다. 센서면에는 촬상부(250)의 도시하지 않은 광학계에 의해 스크린(SC)의 표면이 투영되어 있다. 도3의 (c)에서 알 수 있듯이, 센서 면의 수광량은 스크린(SC)의 투영면의 조도가 균일함에도 불구하고 균일하게 되지 않는다. 이는 스크린(SC)의 투영면은 각 부분이 점광원(點光源)이라 할 수 있기 때문에, 그 조사광은 램버트의 코사인 법칙과 역제곱의 법칙에 따라 센서면에 도달하기 때문이다. 여기에서, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 스크린(SC)의 투영면은 완전 확산면으로 하고 있다.

램버트의 코사인 법칙이란 관측점이 발광면으로부터 수광하는 광속(光束)이 발광면의 법선과 관측점과 발광면을 연결하는 선 사이의 각도 θ의 코사인에 비례하는 법칙이다. 한편, 역제곱의 법칙이란 관측점이 발광면으로부터 수광하는 광속이 관측점과 발광면 사이의 거리의 2제곱에 반비례하는 법칙이다.

이 결과, 스크린(SC)의 투영면의 각 부로부터의 센서면의 수광량(도3의 (c))은 스크린(SC)의 투영면의 각 부분의 조도에 대해, COS3θ÷ RO2(= COSθ÷（RO÷COSθ)2)를 승산한 값으로 되어 있다.

도4는 투사 광학계(130)의 광축에 대해 스크린(SC)이 각도 α로 경사져 있는 경우에서의 투사 상태를 도시한 설명도이다. 도4의 (a)는, 액정 프로젝터(10)와 α도의 경사를 갖는 스크린(SC)의 상대적인 위치를 상측으로부터 관측한 도면이다. 도4의 (b)는 α도의 경사를 갖는 스크린(SC)의 투영면의 각 위치의 조도를 도시하고 있다.

도4의 (b)에서 알 수 있듯이, 스크린(SC)의 투영면의 각 위치의 조도는 좌측으로 갈수록 높아지고 있다. 예를 들면, 스크린(SC) 상의 점 P1의 조도는 점 P1'의 조도에 투사 거리의 비 R1'/R1의 제곱을 승산한 크기의 조도를 갖고, 스크린(SC) 상의 점 P2의 조도는 점 P2'의 조도에 투사 거리의 비 R2'/R2의 제곱을 승산한 크기의 조도를 갖는다. 한편, 투사 거리의 비는 좌측으로 갈수록 높아지고 있다.

도5는 투사 광학계(130)의 광축에 대해 스크린(SC)이 각도 α로 경사져 있는 경우와 경사져 있지 않은 경우에서의 센서면의 수광량을 나타내고 있다. 도5의 (a)는 도4의 (b)와 동일한 도면이다. 도5의 (b)는, 램버트의 코사인 법칙과 역제곱의 법칙에 따라 도5의 (a)의 값으로부터 산출된 값이다.

도5의 (b)에서 알 수 있듯이, 센서면의 수광량 분포는 스크린(SC)의 경사에 따라 좌측으로 피크가 시프트하고 있다. 이 도면의 예에서는, 시프트량은 δ1도(deg)로 되어 있다. 시프트량은 스크린(SC)의 경사에 따라 변동하기 때문에 시프트량에 기초하여 스크린(SC)의 경사를 추정할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 이론상으로는, 스크린(SC) 상의 조도의 피크의 시프트량에 따라 프로젝터와 스크린의 상대적인 위치 관계(각도)를 추정할 수 있다는 것을 알 수 있다. 단, 시프트량과 스크린(SC)의 경사는 반드시 일치하지 않는다는 점에 유의할 필요가 있다.

C. 광학계의 조도비가 80％의 경우에서의 상대 각도의 추정:

도6은 광학계의 조도비가 80％의 경우에서의 스크린(SC)의 조도 분포와 센서면의 수광량 분포를 도시한 설명도이다. 도6의 (a)는 스크린(SC)의 조도 분포를 도시하고 있다. 이 예에서는, 좌우 양단부의 조도가 중앙부의 조도의 80％로 되어 있다.

도6의 (b)는 스크린(SC)의 경사가 없는 경우에서의 센서면의 수광량 분포를 도시하고 있다. 2점쇄선은 조도비 Lr이 100％인 경우에서의 수광량 분포를 도시하고 있고, 도3의 (c)의 수광량 분포와 동일하다. 실선은 조도비 Lr이 80%인 경우에서의 수광량 분포를 도시하고 있다. 도6의 (b)에서 알 수 있듯이, 조도비 Lr이 80%인 경우에는 조도비 Lr이 100%의 경우보다 중앙부의 수광량이 높아지는 것과 함께 주변부의 수광량이 낮아지는 경향이 있다.

도6의 (c)는 스크린(SC)의 경사가 있는 경우와 없는 경우에서의 센서면의 수광량 분포를 도시하고 있다. 도5의 (b)의 도면과 동일하게, 센서면의 수광량 분포는 스크린(SC)의 경사에 따라 좌측으로 피크가 시프트하고 있다. 단, 시프트량은 δ1도로부터 δ2도로 감소하고 있다. 이는 시프트량이 스크린(SC)이 경사지지 않은 투사 광학계(130)의 조도비에 따라서도 변동하는 것을 의미하고 있다.

여기서, 프로젝터의 광학계의 일반적인 경향으로서, 조도와 조도비는 트레이드 오프(trade off)의 관계에 있다. 즉, 조도비를 높게 하면 조도가 저하하는 경향이 있다. 그러므로, 일반적인 프로젝터에서는 조도비를 억제해서 조도를 높게 하도록 설계되어 있기 때문에 조도비가 80% 정도가 되어 있다.

본 실시예에서는 조도비 Lr이 100％인 경우에서는 시프트량(각도)이 스크린(SC)의 경사 각도보다 크게 되는 한편, 조도비 Lr이 80％인 경우에서는 시프트량(각도)이 스크린(SC)의 경사보다 작아지게 되어 있다. 이는, 조도비 Lr을 적절하게 설정하면 시프트량이 스크린(SC)의 경사의 각도에 일치하도록 구성할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 일반적인 프로젝터용 광학계에서는 조도비를 85%~95%의 범위 내로 하면, 시프트량이 스크린(SC)의 경사의 각도에 거의 일치하도록 구성할 수 있다는 것이 실험에 의해 발견되었다.

D. 본 발명의 실시예에서의 사다리꼴 왜곡 보정 처리:

도7은 본 발명의 실시예에서의 사다리꼴 왜곡 보정 처리의 루틴을 도시한 플로우차트이다. 본 실시예에서는, 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 수직 방향의 경사는 없는 것으로 가정한다. 그러므로, 본 발명의 실시예에서의 사다리꼴 왜곡 보정 처리에서는 횡방향의 스크린의 경사만이 계측된다.

단계 SlOO에서는, 액정 프로젝터(10)는 보정용 화상을 스크린(SC)에 투영한다. 보정용 화상은 스크린(SC)의 투영면의 조도비가 90％로 되도록 구성된 화상이다. 보정용 화상은 완전 백색 패턴 화상에 대해 액정 패널(120)의 투과 광량을 조정해서 스크린(SC)의 중앙부로의 투영 광량을 삭감하고, 이에 의해 90％의 조도비를 실현하도록 구성되어 있다.

단계 S200에서는, 촬상부(250)(도1,도2)는 촬상 처리를 수행한다. 촬상 처리는 보정용 화상이 투영된 영역 중 소정의 촬상 영역으로부터의 광량을 계측하는 처리이다. 소정의 촬상 영역은, 본 실시예에서는 도2에 도시한 해칭(hatching)영역으로 하고 있다. 또한, 계측된 광량은 특허 청구 범위에서의 「밝기 정보」에 상당한다.

단계 S300에서는, 액정 프로젝터(10)는 완전 흑색 패턴 화상을 스크린(SC)에 투영한다. 완전 흑색 패턴 화상은 액정 패널(120)의 투과 광량을 최소값으로 하도록 구성된 화상이다.

단계 S400에서는, 촬상부(250)는 촬상 처리를 수행한다. 완전 흑색 패턴 화상을 촬상하는 것은 보정용 화상의 차분을 구하여 환경광에 의한 영향을 억제하기 위한 것이다.

단계 S500에서는, 촬상 화상 해석부(260)는 센서 수광량 해석 처리를 수행한다. 센서 수광량 해석 처리란 보정용 화상과 완전 흑색 패턴 화상을 투영하여 취득한 수광량의 차이를 도시하지 않은 센서의 순간 시야(視野)마다 취득하는 것과 함께, 투사 광학계(130)의 광학적 중심인 주점을 기준으로 한 각도 좌표계로 맵핑하는 처리이다.

단계 S600에서는, 촬상 화상 해석부(260)는 스크린(SC)의 경사를 추정한다. 스크린(SC)의 경사는 투사 광학계(13)의 광축에 대한 수광량의 피크 위치의 각도에 따라 결정된다.

피크 위치의 결정은, 예를 들면, 도8의 (a)에 도시된 바와 같이, 각도 좌표계로 맵핑된 수광량의 단순 비교와 보완 처리에 의해 결정해도 되고(δ2'), 예를 들면, 도8(b)에 도시한 바와 같이, 최소 2제곱법을 이용한 곡선 근사법(커브 피팅)에 의해 결정(δ2'')해도 좋다. 전자는 알고리즘이 간단해서 계산 처리가 단순하다는 이점이 있고, 후자는 수광량의 계측 노이즈에 의한 스크린(SC)의 각도의 추정 오차가 작아진다는 이점이 있다. 곡선 근사법은, 또한 피크 위치 근방에 큰 노이즈가 승산된 경우에도 노이즈의 영향을 작게 할 수 있다는 효과를 갖는다.

이와 같이 추정된 스크린(SC)의 경사는 촬상 화상 해석부(260)(도1)로부터 화상 처리부(220)로 송신된다.

단계 S700에서는, 화상 처리부(220)는 사다리꼴 보정량을 결정한다. 사다리꼴 보정이란 스크린(SC)의 경사에 의해 발생하는 화상의 왜곡이 적어지도록(즉, 보상되도록), 미리 투영하는 화상을 역방향으로 화상을 왜곡시키는 처리이다. 사다리꼴 보정량은 이 역방향의 왜곡량을 의미한다.

도9는 본 발명의 실시예에서의 스크린(SC)의 경사와 사다리꼴 보정량 사이의 관계를 도시한 설명도이다. 도9에서 알 수 있듯이, 스크린(SC)의 경사가 커짐에 따라 보정량도 커지게 된다. 스크린(SC)의 경사가 커짐에 따라 보정량이 커지는 것은 스크린(SC)의 경사가 커지면 투사 광학계(130)의 주점으로부터 스크린(SC)의 투영면으로의 거리가 좌우에서 크게 달라지기 때문이다.

단계 S800에서는, 액정 프로젝터(10)는 사다리꼴 보정이 완료된 화상을 투영한다.　사다리꼴　보정 완료된 화상의 투영은　결정된 사다리꼴　보정량으로 화상 처리부(220)가 투영 화상을 미리 왜곡하고 나서 투영함으로써 수행된다.

이와 같이, 본 실시예에서는, 밝기의 피크 위치 이동량이 가상 투영면과 실제 투영면 사이의 각도의 차이에 일치하도록 구성된 보정용 화상을 이용하여 각도의 차이를 계측하기 때문에, 피크 위치의 이동량에 기초하여 직접적으로 각도의 어긋남(angle skew)을 계측할 수 있다.

E. 변형예:

또한, 본 발명은 상기의 실시예나 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 양태로 실시할 수 있으며, 예를 들면, 다음과 같은 변형도 가능하다.

E-1. 전술한 실시예에서는, 수평 방향의 스크린(SC)의 경사만을 추정하여 횡방향의 사다리꼴 보정만을 실행하고 있지만, 종방향의 사다리꼴 보정을 조합해도 좋다. 종방향의 각도의 추정은, 액정 프로젝터(10)가, 예를 들면, 중력의 방향이나 종방향으로 광축을 조정하는 틸트 기구가 내포하는 센서를 이용해서 계측해도 좋고, 또는 밝기의 피크 위치의 상하 방향의 이동량에 따라 계측해도 좋다. 또한, 전술한 실시예에 따라 종방향의 사다리꼴 보정을 단독으로 수행해도 좋다.

또한, 특허 청구 범위에서의 「가상 투영면과 실제 투영면 사이의 각도의 어긋남」은 횡방향과 종방향 중 적어도 한 방향으로 발생하는 각도의 어긋남을 의미하고 있다.

E-2. 전술한 실시예에서는, 보정용 화상은 피크 위치 이동량이 각도의 왜곡에 일치하도록 구성되어 있지만, 반드시 완전히 일치시킬 필요는 없다. 예를 들면, 피크 위치 이동량과 각도의 어긋남 사이의 각도 차를 제조시에 액정 프로젝터(10)의 도시하지 않은 메모리에 저장해 두고, 이 각도 차와 피크 위치 이동량을 이용해서 각도의 어긋남을 결정해도 좋다. 본 발명은, 일반적으로 완전 백색 패턴 영상보 다 피크 위치 이동량이 각도의 어긋남에 가까워지도록 보정용 화상이 구성되면 좋다. 단, 전술한 실시예에는, 전술한 각도차에 기인하는 계측 오차를 작게 할 수 있다는 이점이 있다.

E-3. 전술한 실시예에서는, 조도비나 조도 분포의 균일성에 착안하여, 이를 조정함으로써 피크 위치 이동량이 각도의 어긋남에 가까워지도록 보정용 화상이 구성되어 있지만, 피크 위치 이동량이 각도의 어긋남에 가까워지도록 구성되어 있으면 좋고, 조도비나 조도 분포의 균일성에 관계없이 보정용 화상의 패턴을 구성해도 좋다.

E-4. 전술한 실시예에서는, 화상 투사부는 그 광축이 스크린(SC)에 대해 횡방향에 수직으로 정면 대향하여 배치되도록 구성되어 있지만, 예를 들면, 횡방향에 비스듬히 배치되는 것을 전제로 하도록 구성해도 좋다. 본 발명에서 사용하는 화상 투사부는 미리 설정된 소정의 위치 관계로 배치된 가상 투영면에 화상을 투사하도록 구성되어 있으면 좋고, 가상 투영면은 화상 투사부의 광축에 수직으로 정면으로 대향하고 있을 필요는 없다.

E-5. 전술한 실시예에서는, 완전 흑색 패턴을 투영해서 촬상함으로써 환경광의 영향을 억제하고 있지만, 완전 흑색 패턴의 투영은 필수적이지 않고 생략할 수도 있다. 완전 흑색 패턴의 투영에는 환경광의 영향을 억제해서 계측 정밀도를 높 일 수 있다는 이점이 있다.

E-6. 액정 프로젝터 이외의 프로젝터는, 또한 실제 투영면이 가상 투영면에 일치함으로써 배치된 상태에서 촬상 정보에 따라 보정용 화상을 재구성하는 작동 모드인 교정 모드를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

이 교정 모드는 실제 투영면이 가상 투영면에 일치하도록 배치된 상태인 것을 프로젝터에 통지시키기 위한 입력을 수행하는 수단(예를 들면, 스위치나 인터페이스 화면)을 부여함으로써 실현할 수 있다. 이에 따르면, 조명 광학계나 액정 패널(또는 DMD(등록상표) 패널)이라고 하는 광학계 부품의 시간 경과에 따른 변화에 의한 계측 정밀도의 저하를 억제할 수 있기 때문이다.

E-7. 전술한 실시예에서는, 본 발명은 액정 프로젝터(10)로서 구성되어 있지만, 예를 들면, DLP(등록상표) 방식이나 3관 방식이라고 하는 기타 방식의 프로젝터로서 구성할 수도 있다. 또한, 전술한 실시예에서는, 본 발명은 프론트 방식의 프로젝터로서 구성되어 있지만, 예를 들면, 리어 방식의 프로젝터에도 적용할 수 있다.

E-8. 전술한 실시예에서는, 피크 위치의 시프트량을 나타내는 변수로서 각도를 이용하고 있지만, 예를 들면, 촬상 장치가 갖고 있는 도시하지 않은 센서의 화소 위치를 이용해서 사다리꼴 보정량을 결정하도록 구성해도 좋다. 일반적으로, 본 발명의 화상 처리부는 피크 위치 이동량에 따라 출력 화상의 왜곡이 보상되도록 입 력 화상을 미리 왜곡시키도록 구성되어 있으면 좋다.

E-9. 전술한 실시예에서는, 보정용 화상은 완전 백색 패턴 화상에 대해 액정 패널(120)의 투과 광량을 조정하여 스크린(SC)의 중앙부로의 투과 광량을 삭감해서 실현하도록 구성되어 있지만, 완전 백색 패턴 화상 이외를 기준으로 해서 보정용 화상을 구성해도 좋다. 즉, 반드시 보정용 화상의 가장 명도가 높은 화소의 투과 광량을 최대로 할 필요는 없고, 스크린 상에서의 조도비만이 문제가 된다.

본 발명의 기능의 일부 또는 전부가 소프트웨어로 실현되는 경우에는, 그 소프트웨어(컴퓨터 프로그램)는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장된 형태로 제공될 수 있다. 본 발명에서, 「컴퓨터 판독가능한 기록 매체」란, 플렉서블 디스크나 CD-ROM과 같은 휴대형의 기록 매체에 한정되지 않고, 각종 RAM이나 ROM 등의 컴퓨터 내의 내부 기억 장치나, 하드 디스크 등의 컴퓨터에 고정되어 있는 외부 기억 장치도 포함한다.

본 발명에 의하면, 스크린의 밝기의 분포에 따라 스크린의 경사에 기인하는 화상 왜곡 보정을 수행하는 프로젝터에서 보정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims

프로젝터로서,

미리 설정된 소정의 위치 관계로 배치된 가상 투영면에 입력 화상에 따라 화상을 투사하도록 구성된 화상 투사부;

실제 투영면에 투사된 출력 화상을 촬상하는 출력 화상 촬상부;

상기 촬상된 화상에 따라 밝기에 상관을 갖는 밝기 정보를 포함하는 촬상 정보를 출력하는 촬상 정보 생성부; 및

상기 가상 투영면과 상기 실제 투영면 사이의 경사에 의해 발생하는 상기 입력 화상에 대한 상기 출력 화상의 왜곡을 상기 촬상 정보에 따라 보정하는 왜곡 보정부

를 포함하고,

상기 왜곡 보정부는,

상기 출력 화상의 왜곡의 보상에 사용하기 위한 보정용 화상을 상기 화상 투사부로 공급하는 보정용 화상 공급부; 및

상기 촬상 정보에 따라 상기 가상 투영면에서의 밝기의 피크 위치로부터 상기 실제 투영면에서의 밝기의 피크 위치로의 피크 위치의 이동량인 피크 위치 이동량을 결정하는 것과 함께, 상기 결정된 피크 위치 이동량에 따라 상기 출력 화상의 왜곡이 보상되도록 상기 입력 화상을 미리 왜곡시키는 화상 처리부를 포함하고,

상기 보정용 화상은 상기 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 각도 의 상기 피크 위치 이동량에 따른 변화량이 완전 백색 패턴 영상보다 상기 경사의 각도에 가까워지도록 구성되어 있는

프로젝터.
제1항에 있어서,

상기 화상 처리부는,

상기 촬상 정보에 따라 상기 실제 투영면에서의 밝기의 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 피크 위치 각도를 결정하는 피크 위치 각도 결정부;

상기 가상 투영면에서의 밝기의 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 각도인 기준 피크 위치 각도로부터 상기 결정된 피크 위치 각도까지의 각도의 이동량인 피크 위치 각도 이동량에 따라 상기 경사의 각도를 추정하는 경사 각도 추정부; 및

상기 추정된 경사의 각도에 따라 상기 출력 화상의 왜곡이 보상되도록 상기 입력 화상을 미리 왜곡시키는 화상 변형부를 포함하는

프로젝터.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 보정용 화상은 완전 백색 패턴 영상보다 상기 가상 투영면에서의 조도 분포가 균일하게 되도록 구성되어 있는

프로젝터.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 보정용 화상은 상기 가상 투영면에서의 조도비가 85％와 95％의 사이에 있도록 구성되어 있는

프로젝터.
제1항 또는 2항에 있어서,

상기 왜곡 보정부는 상기 실제 투영면이 상기 가상 투영면에 일치하도록 배치된 상태에서 상기 촬상 정보에 따라 상기 보정용 화상을 재구성하기 위한 작동 모드인 교정 모드를 포함하는

프로젝터.
미리 설정된 소정의 위치 관계로 배치된 가상 투영면에 입력 화상에 따라 화상을 투사하도록 구성된 화상 투사부를 이용해서 화상을 투영하는 방법으로서,

실제 투영면에 투사된 출력 화상을 촬상하는 출력 화상 촬상 단계;

상기 촬상된 화상에 따라 밝기에 상관을 갖는 밝기 정보를 포함하는 촬상 정보를 출력하는 촬상 정보 생성 단계; 및

상기 가상 투영면과 상기 실제 투영면 사이의 경사에 의해 발생하는 상기 입력 화상에 대한 상기 출력 화상의 왜곡을 상기 촬상 정보에 따라 보정하는 왜곡 보정 단계

를 포함하고,

상기 왜곡 보정 단계는,

상기 출력 화상의 왜곡의 보상에 사용하기 위한 보정용 화상을 상기 화상 투사부로 공급하는 보정용 화상 공급 단계;

상기 촬상 정보에 따라 상기 가상 투영면에서의 밝기의 피크 위치로부터 상기 실제 투영면에서의 밝기의 피크 위치로의 피크 위치의 이동량인 피크 위치 이동량을 결정하는 것과 함께, 상기 결정된 피크 위치 이동량에 따라 상기 출력 화상의 왜곡이 보상되도록 상기 입력 화상을 미리 왜곡시키는 화상 처리 단계를 포함하고,

상기 보정용 화상은 상기 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 각도의 상기 피크 위치 이동량에 따른 변화량이 완전 백색 패턴 영상보다 상기 경사의 각도에 가까워지도록 구성되어 있는

화상 투영 방법.
제6항에 있어서,

상기 화상 처리 단계는,

상기 촬상 정보에 따라 상기 실제 투영면에서의 밝기의 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 피크 위치 각도를 결정하는 단계;

상기 가상 투영면에서의 밝기의 피크 위치의 상기 화상 투사부로부터 관측한 각도인 기준 피크 위치 각도로부터 상기 결정된 피크 위치 각도까지의 각도의 이동량인 피크 위치 각도 이동량에 따라 상기 경사의 각도를 추정하는 단계;

상기 추정된 경사의 각도에 따라 상기 출력 화상의 왜곡이 보상되도록 상기입력 화상을 미리 왜곡시키는 단계를 포함하는

화상 투영 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 보정용 화상은 완전 백색 패턴 영상보다 상기 가상 투영면에서의 조도 분포가 균일하게 되도록 구성되어 있는

화상 투영 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 보정용 화상은 상기 가상 투영면에서의 조도비가 85%와 95%의 사이에 있도록 구성되어 있는

화상 투영 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 왜곡 보정 단계는 상기 실제 투영면이 상기 가상 투영면에 일치하도록 배치된 상태에서 상기 촬상 정보에 따라 상기 보정용 화상을 재구성하기 위한 작동 모드인 교정 모드를 포함하는

화상 투영 방법.