CN102404534B - 投影仪以及投影仪的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影仪以及投影仪的控制方法，在检测出摄影图像中的屏幕的外周线的4条边内的3条边时算出第1假定屏幕外周线，该第1假定屏幕外周线是采用算出的图像光的外周线的1条边来补全没有检测出的1条边而得到的，算出第1假定屏幕外周线表示的区域的纵横比即假定屏幕纵横比，判定假定屏幕纵横比是否比第1比率纵长，在假定纵横比的判定结果是比第1比率纵长的情况下，将假定纵横比变更成与第1比率不同的第2比率，根据第2比率来算出没有检测出的1条边，校正第1假定屏幕外周线，算出第2假定屏幕外周线。

Description

投影仪以及投影仪的控制方法
技术领域
本发明涉及投影仪以及投影仪的控制方法。 
背景技术
以往，公知有利用CCD等摄像装置对屏幕进行拍摄，从拍摄到的图像中检测屏幕框的4条边，并按照该屏幕框校正投射图像的投影仪。另外，在专利文献1中公开了如下的内容：当仅仅检测到屏幕框的3条边以下时，根据已检测出的边来推定无法检测的边，并按照该屏幕框校正图像。 
【专利文献1】日本特开2006-60447号公报 
但是，在屏幕框的纵横比与投影仪的投射图像的纵横比不同的情况下，有时无法正确地推定(算出)无法检测的边的位置，无法相对于屏幕框适当地校正投射图像。尤其是在投影仪的输出图像的纵横比是16∶10(或16∶9)等宽类型，屏幕框的纵横比是4∶3的情况下，即投射距离为近距离的情况下，有时无法适当地校正投射图像，导致投射图像从屏幕框溢出。 
发明内容
本发明正是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，可作为以下的方式或适用例来实现。 
[适用例1]本适用例的投影仪是使图像显示在屏幕上的投影仪，其特征在于，该投影仪具有：光源；光调制装置，其具有用于将从上述光源射出的光调制成表示图像的有效图像光的光调制区域；图像摄像部，其拍摄包含上述屏幕和上述图像光的区域而生成摄影图像；第1外周线算出部，其根据上述摄影图像算出上述图像光的外周线的各个边；第2外周线算出部，其根据上述摄影图像算出上述屏幕的外周线的各个边；假定屏幕外周线算出部，其在上述第2外周线算出部检测出上述摄影图像中的上述屏幕的外周线的4条边内的3条边的情况下，算出上述第1外周线算出部算出的上述图 像光的外周线的4条边中的与上述第2外周线算出部未检测到的1条边对应的1条边，作为第1假定屏幕外周线；假定屏幕纵横比算出部，其算出上述第1假定屏幕外周线表示的区域的纵横比即假定屏幕纵横比；假定纵横比判定部，其判定上述假定屏幕纵横比是否比第1比率纵长；假定屏幕外周线重新算出部，其在上述假定纵横比判定部的判定结果是比上述第1比率纵长的情况下，将上述假定屏幕纵横比变更成与上述第1比率不同的第2比率，根据上述第2比率算出上述没有检测出的1条边，校正上述第1假定屏幕外周线，算出第2假定屏幕外周线；以及校正图像光调制区域算出部，其算出作为上述光调制区域中的一部分区域的校正图像光调制区域，使其纳入上述第2假定屏幕外周线内。 
根据这样的投影仪，第1外周线算出部根据摄影图像算出图像光的外周线的各个边。第2外周线算出部根据摄影图像算出屏幕的外周线的各个边。假定屏幕外周线算出部采用图像光的外周线的1条边来补全屏幕的外周线内的没有检测出的1条边，算出第1假定屏幕外周线。假定屏幕纵横比算出部算出第1假定屏幕外周线表示的区域的纵横比。假定纵横比判定部判定假定屏幕纵横比是否比第1比率纵长。在判定结果是比第1比率纵长的情况下，假定屏幕外周线重新算出部将假定屏幕纵横比变更成与第1比率不同的第2比率，根据第2比率算出没有检测出的1条边，算出第2假定屏幕外周线。校正图像光调制区域算出部算出校正图像光调制区域，使其纳入第2假定屏幕外周线内。由此，即使在不能检测屏幕的1条边，屏幕的纵横比与投影仪的光调制区域的纵横比不同的情况下，也能够校正投射图像使其纳入屏幕内。 
另外，因为在屏幕上投射维持光调制区域的纵横比的图像，所以能够避免投射图像失真。 
另外，因为投射图像使其与第2假定屏幕外周线内接，所以投射图像的视觉识别性提高。 
另外，当从光调制区域的纵横比是16∶10的投影仪对市场销售的纵横比是4∶3的屏幕投射图像时，即使在无法检测屏幕的1条边的情况下，也能够校正投射图像使其纳入屏幕。 
另外，在不能检测屏幕的1条边，屏幕的纵横比与投影仪的光调制区域的纵横比不同的情况下，也能够校正投射图像使其纳入屏幕。 
[适用例2]本适用例的投影仪的控制方法，该投影仪具有光源和光调制装置，使 图像显示在屏幕上，该光调制装置具有用于将从上述光源射出的光调制成表示图像的有效图像光的光调制区域，其特征在于，该投影仪的控制方法具有以下步骤：图像摄像步骤，拍摄包含上述屏幕和上述图像光的区域而生成摄影图像；第1外周线算出步骤，根据上述摄影图像算出上述图像光的外周线的各个边；第2外周线算出步骤，根据上述摄影图像算出上述屏幕的外周线的各个边；假定屏幕外周线算出步骤，在上述第2外周线算出步骤中检测出上述摄影图像中的上述屏幕的外周线的4条边内的3条边的情况下，算出在上述第1外周线算出步骤中算出的上述图像光的外周线的4条边中的与在上述第2外周线算出步骤中未检测到的1条边对应的1条边，作为第1假定屏幕外周线；假定屏幕纵横比算出步骤，算出上述第1假定屏幕外周线表示的区域的纵横比即假定屏幕纵横比；假定纵横比判定步骤，判定上述假定屏幕纵横比是否比第1比率纵长；假定屏幕外周线重新算出步骤，在上述假定纵横比判定步骤的判定结果是比上述第1比率纵长的情况下，将上述假定屏幕纵横比变更成与上述第1比率不同的第2比率，根据上述第2比率算出上述没有检测出的1条边，校正上述第1假定屏幕外周线，算出第2假定屏幕外周线；以及校正图像光调制区域算出步骤，算出作为上述光调制区域中的一部分区域的校正图像光调制区域，使其纳入上述第2假定屏幕外周线内。 
另外，在采用投影仪具有的计算机来构建上述投影仪及其控制方法的情况下，上述方式以及上述适用例能够由用于实现其功能的程序或者上述计算机可读取地记录有该程序的记录介质等的方式构成。作为记录介质，可利用软盘、硬盘、CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory：光盘只读存储器)、DVD(Digital Versatile Disk：数字光盘)、Blu-ray Disc(注册商标)、光磁盘、非易失性存储卡、投影仪的内部存储装置(RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)等半导体存储器)以及外部存储装置(USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)存储器等)等上述计算机可读取的各种介质。 
附图说明
图1是从上方观察本实施方式的投影仪的说明图。 
图2是示出投影仪的概略结构的框图。 
图3是投影仪的图像校正处理的流程图。 
图4是关于假定屏幕框计算的说明图，(a)是表示整个投射区域、屏幕框和摄像区域的说明图，(b)是表示屏幕框、摄像区域和假定屏幕框的说明图。 
图5是关于假定屏幕框的重新计算和校正图像形成的说明图，(a)是表示屏幕框和假定屏幕框的说明图，(b)是表示屏幕框和重新算出的假定屏幕框的说明图，(c)是表示屏幕框、重新算出的假定屏幕框和校正图像的说明图。 
符号说明 
100...投影仪；102...总线；110...A/D变换部；120...内部存储器；122...图像处理部；123...图像校正部；130...液晶面板；132...液晶面板驱动部；140...照明光学***；150...投射光学***；160...CPU；170...操作接受部；180...摄像部；182...摄影图像存储器。 
具体实施方式
以下，对实施方式进行说明。 
(实施方式) 
在本实施方式中说明如下投影仪，该投影仪具有摄像装置，进行图像校正使其纳入外部屏幕的外周线(以后，还称为“屏幕框”)。 
图1是从上方观察本实施方式的投影仪的说明图。如图1所示，在投影仪100中，以与投影仪100主体的前面邻接的状态安装有投射光学***(投射透镜)150和摄像部(摄像装置)180。这里，将投射光学***150投射的视场角即投射视场角设为θ1，将投射视场角的中央线设为H1。另外，将摄像部180拍摄的视场角即摄像视场角设为θ2(θ2>θ1)，将摄像视场角的中央线设为H2。此外，摄像部180相对于投射光学***150的光轴方向(即中央线H1方向)倾斜角度θ3地安装到投射光学***150侧。 
这样，投射光学***150和摄像部180的安装位置不同，所以对于从投影仪100到投射视场角与摄像视场角的交点A之间(距离L)，摄像部180不能拍摄从投射光学***150投射的图像的右端附近。此外，当投射视场角θ1与摄像视场角θ2的视场角之差较小时，不能拍摄的范围变大。 
图2是示出本实施方式的投影仪100的概略结构的框图。使用图2来说明投影仪100的内部结构。投影仪100投射表示图像的图像光，在屏幕SC等屏幕上显示图像(以后，称为“投射图像”)。此外，屏幕SC的纵横比为4∶3。 
投影仪100具有A/D变换部110、内部存储器120、作为图像形成面板部的液晶面板130以及液晶面板驱动部132、作为光源的照明光学***140、投射光学***150、CPU160、操作接受部170、作为图像摄像部的摄像部180、摄影图像存储器182等。这里，内部存储器120、液晶面板驱动部132、CPU160、操作接受部170以及摄影图像存储器182经由总线102相互连接。 
A/D变换部110具有用于与个人计算机、视频再现装置、存储卡、USB存储器、数字照相机等外部的图像供给装置(未图示)经由电缆进行连接的各种图像输入端子，从图像供给装置输入图像信号。然后，A/D变换部110根据需要进行A/D变换，输出数字图像信号。 
在内部存储器120中存储有作为图像处理部122发挥功能的计算机程序。图像处理部122对从A/D变换部110输出的数字图像信号进行图像显示状态(例如亮度、对比度、同步、跟踪、颜色的浓度、色调等)的调整，输出到液晶面板驱动部132。另外，图像处理部122具有图像校正部123，该图像校正部123校正图像使其纳入屏幕SC。 
液晶面板驱动部132根据经由图像处理部122输入的数字图像信号驱动作为光调制装置的液晶面板130。液晶面板130在液晶面板130表面(还称为“面板面”)的光调制区域，形成用于将从照明光学***140照射出的照明光调制成表示图像的有效图像光的图像。在本实施方式中，光调制区域与液晶面板130一致，但光调制区域也可以是比液晶面板130的整个面板面小的区域。此外，液晶面板130的纵横比为16∶10。 
投射光学***150安装在投影仪100的框体的前面，利用液晶面板130来放大投射已调制成图像光的光。 
操作接受部170具有用于对投影仪100进行各种指示的多个键等。作为操作接受部170具有的键，具有用于进行电源的接通/断开的“电源键”、用于切换已输入的图像信号的“输入切换键”、切换用于进行各种设定的菜单画面的显示/非显示的“菜单键”、在菜单画面的光标移动等中采用的“光标键”、用于决定各种设定的“决定键”、对投射图像进行校正使其纳入屏幕SC的框内的“图像校正键”等。当用户对操作接受部170进行操作时，操作接受部170将与用户的操作内容对应的控制信息经由总线102输出到CPU160。此外，操作接受部170也可以具有遥控器信号接收部(未图示)和能够远程操作的远程控制器(未图示)。在此情况下，远程控制器发出与用户的操作内容对应的红外线等的操作信号，遥控器信号接收部接收该信号作为控制信息传递至 CPU160。 
CPU160从内部存储器120读出并执行作为图像处理部122的计算机程序，由此在屏幕SC上投射图像，或者进行后述图像校正处理等图像处理。另外，CPU160对投影仪100内的各部动作进行统一控制。 
摄像部180具有CCD照相机，生成摄影图像。由摄像部180生成的摄影图像经由内部存储器120存储到摄影图像存储器182内。此外，摄像部180还可以取代CCD照相机而具有其它摄像器件。 
接着，说明投影仪100校正投射图像使其纳入屏幕SC的外周线(以后，称为“屏幕框SF”)的图像校正处理。图3是投影仪100的图像校正处理的流程图。CPU160根据图像校正部123具有的程序进行图像校正处理。 
当按下操作接受部170具有的图像校正键时，CPU160投射用于检测液晶面板130的整个投射区域的规定的检测用图案图像，摄像部180对投射的图像进行拍摄(步骤S101)。CPU160对摄影图像进行分析，检测整个投射区域和屏幕框SF(步骤S102)。检测整个投射区域的CPU160相当于第1外周线算出部，检测屏幕框SF的CPU160相当于第2外周线算出部。此外，整个投射区域和屏幕框SF的检测方法采用已知的方法(例如，参照日本特开2006-60447号公报)。 
CPU160判断是否已检测到屏幕框SF的全部各个边(步骤S103)。当没有检测到屏幕框SF的全部各个边时(步骤S103：否)，CPU160算出将无法检测到的边作为整个投射区域的外周线的边的假定屏幕框(步骤S104)。该假定屏幕框相当于第1假定屏幕外周线，此时的CPU160相当于假定屏幕外周线算出部。 
这里，用图说明假定屏幕框的计算。 
图4是关于假定屏幕框的计算的说明图，图4(a)是表示整个投射区域、屏幕框SF和摄像区域的说明图，图4(b)是表示屏幕框SF、摄像区域和假定屏幕框的说明图。 
在图4(a)中为了包含屏幕框SF而显示整个投射区域PF。即，为了包含屏幕框SF，投射规定的检测用图案图像。这里，屏幕框SF的纵横比是4∶3，整个投射区域PF的纵横比是16∶10。另外，在摄像区域CI未包含屏幕框SF的右边SFr以及整个投射区域PF的右边PFr，在此状态下，CPU160不能检测屏幕框SF的1条边(右边SFr)。但是，CPU160可将整个投射区域PF的右边PFr作为液晶面板130的右端的位置进行计算。 
图4(b)表示已算出假定屏幕框iSF1的状态。假定屏幕框iSF1用单点划线表示。假定屏幕框iSF1的3条边(左边、上边以及下边)为与在屏幕框SF上检测出的3条边同样的位置，剩余的1条边(右边)为整个投射区域PF的右边PFr的位置。这样可算出假定屏幕框iSF1。 
返回图3，CPU160判定已算出的假定屏幕框iSF1的纵横比(横∶纵)是否比16∶10纵长(步骤S105)。此时的CPU160相当于假定屏幕纵横比算出部以及假定纵横比判定部。在假定屏幕框iSF1的纵横比比16∶10纵长的情况下(步骤S105：是)，CPU160判断为实际的屏幕SC(屏幕框SF)的纵横比是4∶3，根据在屏幕框SF上检测到的3条边，重新算出纵横比4∶3的假定屏幕框iSF2(步骤S106)。假定屏幕框iSF2相当于第2假定屏幕外周线，此时的CPU160相当于假定屏幕外周线重新算出部。 
然后，CPU160在维持液晶面板130的纵横比(16∶10)的同时，形成校正图像使其以最大幅度纳入算出的假定屏幕框(这里为假定屏幕框iSF2)(步骤S107)。此时的CPU160相当于校正图像光调制区域算出部。此外，校正图像光调制区域算出部的校正图像形成处理采用已知的处理方法(例如，参照日本特开2006-60447号公报)。然后，结束图像校正处理。 
这里，用图说明假定屏幕框的重新计算和校正图像形成。 
图5是关于假定屏幕框的重新计算和校正图像形成的说明图，图5(a)是表示屏幕框SF和假定屏幕框iSF1的说明图，图5(b)是表示屏幕框SF和重新算出的假定屏幕框iSF2的说明图，图5(c)是表示屏幕框SF、重新算出的假定屏幕框iSF2和校正图像的说明图。 
图5(a)表示已算出假定屏幕框iSF1的状态。图5(b)表示重新算出的假定屏幕框iSF2的状态。假定屏幕框iSF2的纵横比是4∶3，所以成为纳入屏幕框SF的形状。在图5(c)中，在假定屏幕框iSF2上形成维持液晶面板130的纵横比(16∶10)的校正图像RIF。 
返回图3，如果假定屏幕框iSF1的纵横比不比16∶10纵长(步骤S105：否)，则CPU160不进行假定屏幕框的重新算出，转移至步骤S107，在维持液晶面板130的纵横比(16∶10)的同时，形成校正图像RIF使其在纵向或横向上以最大幅度纳入算出的假定屏幕框(这里为假定屏幕框iSF1)。然后，结束图像校正处理。 
在检测到屏幕框SF的全部各个边的情况下(步骤S103：是)，在维持液晶面板130 的纵横比(16∶10)的同时，形成校正图像RIF使其在纵向或横向上以最大幅度纳入检测到的屏幕框SF内(步骤S108)。然后，结束图像校正处理。 
如上所述，投影仪100对校正图像RIF进行校正使其纳入屏幕框SF内。 
根据上述的实施方式，可得到以下的效果。 
(1)投影仪100在假定屏幕框iSF1的纵横比比16∶10纵长的情况下，假设纵横比是4∶3来重新算出假定屏幕框iSF2。然后，形成校正图像使其纳入纵横比是4∶3的假定屏幕框iSF2。由此，即使在不能检测屏幕框SF的1条边，屏幕框SF的纵横比与投影仪100的液晶面板130的纵横比不同的情况下，也能够校正投射图像使其纳入屏幕框SF内。由此，能够避免投射图像从纵横比是4∶3的屏幕框SF溢出，用户能够视觉识别适合的投射图像。 
(2)投影仪100针对假定屏幕框iSF1、iSF2维持液晶面板130的纵横比来形成校正图像。由此，因为将维持液晶面板130的纵横比的图像投射到屏幕SC上，所以能够避免投射图像失真。由此，用户能够视觉识别适合的投射图像。 
(3)投影仪100针对假定屏幕框iSF1、iSF2，在维持液晶面板130的纵横比的同时，在假定屏幕框iSF1、iSF2的纵向或横向上以最大幅度(即，按照内接的方式)算出校正图像。由此，因为对屏幕框SF以最大幅度来投射图像，所以投射图像的视觉识别性提高。 
(4)投影仪100在假定屏幕框iSF1的纵横比不比16∶10纵长的情况下，形成校正图像使其纳入假定屏幕框iSF1内。由此，在无法检测屏幕框SF的1条边，屏幕框SF的纵横比比4∶3横长的情况下，使屏幕框SF为16∶10或更大的横长，在纵向或横向上以最大幅度校正投射图像使其纳入假定屏幕框iSF1内，因此，用户能够视觉识别维持液晶面板130的纵横比的适合的投射图像。 
(5)投影仪100在检测到全部屏幕框SF的情况下，可校正维持液晶面板130的纵横比的投射图像，使其纳入检测到的屏幕框SF内，因此，用户可视觉识别适合的投射图像。 
(6)在投影仪100中，第1比率为16∶10，第2比率为4∶3。由此，即使在对市场出售的纵横比是4∶3的屏幕SC投射液晶面板130的纵横比是16∶10的投影仪100时无法检测到屏幕的1条边的情况下，也能够校正投射图像使其纳入屏幕内，从而是有益的。 
(7)投影仪100进行图像校正处理，所以不需要使摄像部180的摄像视场角相对于投射光学***150的投射视场角成为必要以上的广角。即，在摄像部180中使用的CCD照相机等摄像器件可以不是必要以上的广角，因此能够提高产品设计时部件选择的自由度。另外，能够拓宽摄像部180的安装角度的容许范围。 
此外，不限于上述实施方式，可增加各种变更或改良等后实施。以下叙述变形例。 
(变形例1)在上述实施方式中，第1比率为16∶10，不过也可以为16∶9。 
(变形例2)在上述实施方式中，图像处理部122为计算机程序，不过也可以构成为具有进行图像处理的电路装置(未图示)的结构。 
(变形例3)在上述实施方式中，作为光调制装置采用透射型的液晶面板130，不过也可以采用反射型的液晶面板等反射型的光调制装置。另外，按照每个作为像素的微镜来控制入射光的射出方向，由此还能够使用调制从光源射出的光的微镜阵列器件等。 

Claims (5)

1.一种投影仪，其使图像显示在屏幕上，其特征在于，该投影仪具有：
光源；
光调制装置，其具有用于将从上述光源射出的光调制成表示图像的有效图像光的光调制区域；
图像摄像部，其拍摄包含上述屏幕和上述图像光的区域而生成摄影图像；
第1外周线算出部，其根据上述摄影图像算出上述图像光的外周线的各个边；
第2外周线算出部，其根据上述摄影图像算出上述屏幕的外周线的各个边；
假定屏幕外周线算出部，其在上述第2外周线算出部检测出上述摄影图像中的上述屏幕的外周线的4条边内的3条边的情况下，算出上述第1外周线算出部算出的上述图像光的外周线的4条边中的与上述第2外周线算出部未检测到的1条边对应的1条边，作为第1假定屏幕外周线；
假定屏幕纵横比算出部，其算出上述第1假定屏幕外周线表示的区域的纵横比即假定屏幕纵横比；
假定纵横比判定部，其判定上述假定屏幕纵横比是否比第1比率纵长；
假定屏幕外周线重新算出部，其在上述假定纵横比判定部的判定结果是比上述第1比率纵长的情况下，将上述假定屏幕纵横比变更成与上述第1比率不同的第2比率，根据上述第2比率算出上述没有检测出的1条边，校正上述第1假定屏幕外周线，算出第2假定屏幕外周线；以及
校正图像光调制区域算出部，其算出作为上述光调制区域中的一部分区域的校正图像光调制区域，使其纳入上述第2假定屏幕外周线内。
2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，
上述校正图像光调制区域算出部针对上述第2假定屏幕外周线，维持上述光调制区域的纵横比而算出上述校正图像光调制区域。
3.根据权利要求2所述的投影仪，其特征在于，
上述校正图像光调制区域算出部算出上述校正图像光调制区域，使其与上述第2假定屏幕外周线内接。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的投影仪，其特征在于，
上述第1比率为16∶10，上述第2比率为4∶3。
5.一种投影仪的控制方法，该投影仪具有光源和光调制装置，使图像显示在屏幕上，该光调制装置具有用于将从上述光源射出的光调制成表示图像的有效图像光的光调制区域，其特征在于，该投影仪的控制方法具有以下步骤：
图像摄像步骤，拍摄包含上述屏幕和上述图像光的区域而生成摄影图像；
第1外周线算出步骤，根据上述摄影图像算出上述图像光的外周线的各个边；
第2外周线算出步骤，根据上述摄影图像算出上述屏幕的外周线的各个边；
假定屏幕外周线算出步骤，在上述第2外周线算出步骤中检测出上述摄影图像中的上述屏幕的外周线的4条边内的3条边的情况下，算出在上述第1外周线算出步骤中算出的上述图像光的外周线的4条边中的与在上述第2外周线算出步骤中未检测到的1条边对应的1条边，作为第1假定屏幕外周线；
假定屏幕纵横比算出步骤，算出上述第1假定屏幕外周线表示的区域的纵横比即假定屏幕纵横比；
假定纵横比判定步骤，判定上述假定屏幕纵横比是否比第1比率纵长；
假定屏幕外周线重新算出步骤，在上述假定纵横比判定步骤的判定结果是比上述第1比率纵长的情况下，将上述假定屏幕纵横比变更成与上述第1比率不同的第2比率，根据上述第2比率算出上述没有检测出的1条边，校正上述第1假定屏幕外周线，算出第2假定屏幕外周线；以及
校正图像光调制区域算出步骤，算出作为上述光调制区域中的一部分区域的校正图像光调制区域，使其纳入上述第2假定屏幕外周线内。
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