JP2007017537A - キーストン補正方法及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】
ユーザに対してレンズを限界まで移動させることを促すことでレンズシフト機能を優先的に使用した補正が可能なキーストン補正方法を提供すること。
【解決手段】
キーストン補正モードとレンズシフトモードとを有し、これら２つのモードを制御するための制御部を具備したプロジェクタにおいて、キーストン補正モードが選択された場合に、制御部において、歪の大きい方向を選択することを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、歪方向選択信号の受信に備える第１の手順と、選択された歪方向の受信後に一時的にレンズシフトモードに切替えて、選択方向にレンズを限界まで移動させることを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、レンズシフト完了信号の受信に備える第２の手順と、レンズシフト完了後に再度キーストン補正モードに切替えてキーストン補正処理に備える第３の手順とによってキーストン補正を制御するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクリーンの正面にプロジェクタを配置してスクリーンに映像を投射し、このスクリーンから映される映像を視聴する投射型プロジェクタに関するものであり、この投射型プロジェクタを用いて映像を投射する際に行う画質補正に関するものである。

従来より、プロジェクタの一種として、スクリーンの正面にプロジェクタを配置してスクリーンに映像を投射し、このスクリーンに映される映像を視聴する投射型プロジェクタが存在する。この場合、前記プロジェクタの投射方向とスクリーン面とが垂直となるように設置し、プロジェクタからの投射映像中心とスクリーンの中心とが同一水平線上で、かつ、プロジェクタの投射映像中心からスクリーンに表示される映像の上下・左右端までの投射角が等しくなるように配置することが望ましい。しかし、必ずしもスクリーン正面にプロジェクタを設置できるとは限らないため、これに対応する機能として、画像処理による補正手段であるキーストン補正機能と、光学系による補正手段であるレンズシフト機能とが存在する。

前記キーストン補正機能は、スクリーンに対して斜め方向から映像を投射した場合に生じる歪みを補正する機能である。例えば、スクリーンに対して正面から映像を投射した場合にスクリーン上に表示される映像領域を図７（ａ）に示すような長方形の状態であるとすると、スクリーンに対して下側から斜め方向に投射した場合には、スクリーンまでの距離の差から、図７（ｂ）の実線で示すように下辺に対して上辺が伸びた台形状態となり、スクリーンに対して上側から斜め方向に投射した場合には、図７（ｃ）に示すように上辺に対して下辺が伸びた台形状態となる。同様に、スクリーンに対して右側から斜め方向に投射した場合は図７（ｄ）の台形、スクリーンに対して左側から斜め方向に投射した場合は図７（ｅ）の台形のように表示されてしまう。また、スクリーンに対して右斜め下、右斜め上、左斜め下、左斜め上のそれぞれの方向から映像を投射した場合には、図７（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）のような変形した四角形として表示されてしまう。

このような映像の歪みを補正するための機能がキーストン補正であり、液晶などの表示素子上において水平方向及び／又は垂直方向の拡縮率を変更して、スクリーン上での歪みと表示素子上での映像領域の歪みとが相殺されるように調整して、逆に歪んだ映像を投射することで、正常なアスペクト比の長方形の映像表示領域としてスクリーンに表示させることができる。このキーストン補正は、一定範囲内の角度であれば歪んだ四角形を元の長方形に補正して出力可能である反面、若干の画質の劣化が生じてしまう。

これに対して、レンズシフト機能は、光源と表示素子との後段に設けてあるレンズの位置を調整することで、スクリーン上に表示される映像表示領域を平行移動させる機能である。これは、図８に示すように、レンズの位置を調整することでスクリーン上の映像の位置をずらすものであり、例えば、レンズ位置が原点である場合のスクリーン上の映像領域を図８（Ａ）に示すような長方形の領域であるとすると、レンズの位置を調整することで、図８（Ｂ）〜（Ｅ）のように、原点における長方形の大きさを保ったまま平行移動によって表示領域を変更することができる。勿論、図示していない垂直、水平方向を含む全ての方向に調整可能であることは言うまでもない。このレンズシフト機能による補正は、レンズの稼動範囲が小さいためスクリーン上での映像の移動領域も限定される反面、画質の劣化は少ないという利点がある。

このように、投射型プロジェクタを使用する場合の補正手段として、画像処理による補正手段であるキーストン補正機能と、光学系による補正手段であるレンズシフト機能とが存在し、これらの補正手段を適宜選択して使用することで正常なアスペクト比の長方形に補正することができる。

しかし、例えば、図８（Ｄ）に示すように右斜め上方向にレンズシフト機能によって映像表示領域を平行移動させた後に、そのまま図７（ｈ）に示すようにスクリーンに対して左斜め下から斜め方向に映像を投射すると、この場合のスクリーン上の映像表示領域はレンズが原点位置にある場合と異なった歪み方をするようになり、この歪みをキーストン補正によって補正しようとしても、正常なアスペクト比の長方形に補正できない恐れがあった。つまり、キーストン補正機能とレンズシフト機能はそれぞれ独立した補正手段であったため、それぞれ一方の補正が他方の補正に反映されることがなく、レンズシフト機能を用いて補正できない場合には、一旦レンズを原点まで戻してからスクリーンに対して斜め方向に投射してキーストン補正を行うようにしないと、正常なアスペクト比の長方形に補正できないという不便な状態であった。

また、両者を併用する場合には、両方の補正限界まで使用することはできず、それぞれの補正可能範囲よりも狭い範囲で使用しなければ正常なアスペクト比の長方形に補正できなかった。つまり、レンズシフト機能による補正可能範囲（角度）とキーストン補正機能による補正可能範囲（角度）とがそれぞれ設定されているが、これらを両方使用しても補正可能範囲は角度の和とはならず、実際にはもっと狭い範囲で使用しなければ、キーストン補正によって正常なアスペクト比の長方形に補正できないという問題があった。

このような問題から、画像処理による補正手段であるキーストン補正機能と光学系による補正手段であるレンズシフト機能との整合をとり、レンズシフトによる補正をキーストン補正に反映させたプロジェクタが望まれており、これを提供するものとして特許文献１が既に提案されている。
特開２００３−１９５４１６号公報

この特許文献１においては、キーストン補正（歪み補正）に用いるパラメータとして、水平方向のあおり角Kx、垂直方向のあおり角Ky、レンズシフトによって変化する水平投射角Tx、及び、レンズシフトによって変化する垂直投射角Tyとを用いており、補正前の画面上の点（ｘ，ｙ）は、以下の式により補正後の画面上の点（ｘ´，ｙ´）に変換される。

この変換式はレンズシフトによる補正がキーストン補正に反映されたものであるが、補正後の画面上の点（ｘ´，ｙ´）はあおり角が大きくなるにつれて２次曲線の特性となってしまい、きれいに補正できなくなるという問題があった。

また、前記特許文献１においては、エンコーダ３５によってレンズシフト量を検出する構成を採用しており、この検出結果はマイコン２１に供給され、マイコン２１でレンズシフト量に関するデータを作成して、最終的に歪み補正回路３１において行われる歪み補正に用いられる。このようにレンズシフト量を検出する構成とすることで光学系と画像処理系の両方の補正の整合をとることが可能になる反面、レンズシフトが行われる度に検出、演算等の制御を行わなければならず、制御の負担が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、レンズの位置検出のための機構を有しないプロジェクタにおいてキーストン補正を適切に行うために、ユーザに対してレンズを限界まで移動させることを促す等のガイダンスを行うことで、レンズシフト機能を優先的に使用可能とするキーストン補正方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１は、入力された映像信号に対してキーストン補正による画像処理を行って表示素子に出力するキーストン補正モードと、表示素子に表示された映像をスクリーンに対して投射するための投射レンズを移動させるレンズシフトモードとを有し、これら２つのモードを制御するための制御部を具備したプロジェクタにおいて、前記キーストン補正モードが選択された場合に、前記制御部において、歪の大きい方向を選択することを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、歪方向選択信号の受信に備える第１の手順と、選択された歪方向の受信後に一時的にレンズシフトモードに切替えて、前記選択方向にレンズを限界まで移動させることを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、レンズシフト完了信号の受信に備える第２の手順と、レンズシフト完了後に再度キーストン補正モードに切替えてキーストン補正処理に備える第３の手順とによってキーストン補正を制御するようにしたことを特徴とするキーストン補正方法である。

本発明の請求項２は、入力された映像信号に対してキーストン補正による画像処理を行って表示素子に出力するキーストン補正モードと、表示素子に表示された映像をスクリーンに対して投射するための投射レンズを移動させるレンズシフトモードとを有し、これら２つのモードを制御するための制御部を具備したプロジェクタにおいて、前記キーストン補正モードが選択された場合に、前記制御部において、歪形状を選択することを促すメッセージ及び複数の歪形状の候補を表示する信号を出力するとともに、歪形状選択信号の受信に備える第１の手順と、選択された歪形状の受信後に一時的にレンズシフトモードに切替えて、前記選択した歪形状が生じるプロジェクタの投射方向にレンズを自動的に限界まで移動させる第２の手順と、レンズシフト完了後に再度キーストン補正モードに切替えてキーストン補正処理に備える第３の手順とによってキーストン補正を制御するようにしたことを特徴とするキーストン補正方法である。

本発明の請求項３は、入力された映像信号に対してキーストン補正による画像処理を行うキーストン補正部と、このキーストン補正部からの出力信号に基づいて映像を表示する表示素子と、この表示素子に表示された映像を光源からの光を用いてスクリーンに対して投射する投射レンズと、この投射レンズを移動させるレンズ駆動部と、キーストン補正に用いるパラメータ及びレンズ移動量のパラメータを前記キーストン補正部に出力する制御部とを具備し、前記制御部では、キーストン補正モードが選択された場合に、プロジェクタの投射方向選択信号の入力に基づいて、レンズを前記投射方向と同一方向に限界まで移動させる旨を表示する信号を出力するとともに、レンズ駆動部に対して指示を出してレンズを自動的に選択された方向の限界まで移動させて、その後のキーストン補正に備える制御を行うようにしたことを特徴とするプロジェクタである。

本発明の請求項４は、請求項３に加えて、前記制御部では、特定の方向へのレンズの移動限界位置までのレンズ移動量を予め複数方向分記憶しておき、キーストン補正に用いる投射角度のパラメータを用いて、前記プロジェクタの投射方向に最も近いレンズの移動方向を選択し、このレンズの移動方向に該当するレンズ移動量を記憶したものの中から選択して前記キーストン補正部に出力するようにしたことを特徴とする請求項３記載のプロジェクタである。

請求項１記載の発明によれば、ユーザに対してレンズを限界まで移動させることを促すことでレンズシフト機能を優先的に使用した補正を行うことが可能となるため、不必要にプロジェクタを斜め方向から投射することがなくなり、結果、画質の向上につながる。

請求項２記載の発明によれば、ユーザに対してレンズを限界まで移動させることを通知するとともに自動的にレンズを限界まで移動させるようにすることで、レンズシフト機能を優先的に使用した補正を確実に行うことが可能となるため、不必要にプロジェクタを斜め方向から投射することがなくなり、結果、画質の向上につながる。

請求項３記載の発明によれば、ユーザに対してレンズを限界まで移動させることを通知するとともに自動的にレンズを限界まで移動させるようにすることで、レンズシフト機能を優先的に使用した補正を確実に行うことが可能となるため、不必要にプロジェクタを斜め方向から投射することがなくなり、結果、画質の向上につながる。

請求項４記載の発明によれば、ユーザに対してレンズを限界まで移動させることを通知するとともに自動的にレンズを限界まで移動させるようにすることで、レンズシフト機能を優先的に使用した補正を確実に行うことが可能となるため、不必要にプロジェクタを斜め方向から投射することがなくなり、結果、画質の向上につながる。また、レンズの現在位置を把握するための機構を省略しても、キーストン補正のパラメータからレンズ位置を仮定して補正を行うことが可能となるため、制御の負担を小さくするとともに低コスト化を実現できる。さらに、レンズの現在位置を把握するための機構を省略したにもかかわらず、ガイダンスでレンズ位置を移動させた結果、記憶させたレンズ移動量と実際のレンズの移動量とを略同一にできるため、同等の補正を実現することが可能となる。

本発明によるキーストン補正方法は、入力された映像信号に対してキーストン補正による画像処理を行って表示素子に出力するキーストン補正モードと、表示素子に表示された映像をスクリーンに対して投射するための投射レンズを移動させるレンズシフトモードとを有し、これら２つのモードを制御するための制御部を具備したプロジェクタにおいて、前記キーストン補正モードが選択された場合に、前記制御部において、歪の大きい方向を選択することを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、歪方向選択信号の受信に備える第１の手順と、選択された歪方向の受信後に一時的にレンズシフトモードに切替えて、前記選択方向にレンズを限界まで移動させることを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、レンズシフト完了信号の受信に備える第２の手順と、レンズシフト完了後に再度キーストン補正モードに切替えてキーストン補正処理に備える第３の手順とによってキーストン補正を制御するようにしたことを特徴とするものである。
以下、図面を用いて詳細に説明する。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すのは、本発明によるプロジェクタ１０の構成を示したブロック図である。この図１において、映像信号入力端子１１から入力された映像信号は、キーストン補正部１２に入力されて必要な画像処理を行った後に後段の表示素子１３に出力され、表示素子１３では画素毎に前記キーストン補正部１２の画像処理で指示された表示部分を点灯させて、この表示素子１３に表示された映像を、図示しない光源と投射レンズ１４とによってスクリーン１５に投射して映像を表示させる。

また、本発明によるプロジェクタ１０は、キーストン補正機能、レンズシフト機能及びズーム機能とを備えたものであり、これらの補正を行う場合には、別途ユーザが操作することで補正を行うが、レンズシフトを行うためのユーザの操作に伴ってレンズ移動量指示信号入力端子１６からレンズ移動量指示信号が制御部１７に入力され、キーストン補正を行うためのユーザの操作に伴ってキーストン調整用信号入力端子１９からキーストン調整用信号が制御部１７に入力される。

制御部１７では、キーストン補正に関するパラメータをキーストン補正部１２に反映させる制御を行い、また、ユーザが行った操作に基づくレンズ移動量指示信号を後述するレンズ駆動部１８に出力する。さらに、この制御部１７では、ユーザがキーストン補正を行おうとした場合にその流れを説明するためのガイダンスをスクリーン１５又はプロジェクタ１０本体に設けた表示部２０に出力する制御を行う。

レンズ駆動部１８では、前記制御部１７からのレンズ駆動指示に従って投射レンズ１４の位置を駆動させて変更する。このレンズ移動量指示信号によるレンズ移動量は、キーストン補正部１２で行う補正処理の演算においてレンズシフトに関するパラメータとして用いられることはなく、専らレンズ駆動部１８でのレンズ駆動に使用されるものであり、キーストン補正部１２で行う補正処理の演算においては、後述する条件の基に、予め制御部１７で記憶しておいたレンズシフトに関するパラメータが使用される。

前記制御部１７において制御するキーストン補正に関するパラメータについて詳しく説明する。ここで、キーストン補正を行う必要があるということは、スクリーンに対して何れか斜めの方向から映像を投射しているということであり、スクリーンに対する投射角度が明確になればキーストン補正を的確に行うことができる。図６（ａ）に示すように、スクリーンの正面にプロジェクタ１０を配置した場合を基準として、プロジェクタを垂直方向に移動させた状態でスクリーンに映像を投射する場合に生じる投射角度（上下方向の傾き）をθとする。また、図６（ｂ）に示すように、スクリーンの正面にプロジェクタ１０を配置した場合を基準として、プロジェクタを水平方向に移動させた状態でスクリーンに映像を投射する場合に生じる投射角度（左右方向の傾き）をφとする。このθとφとがキーストン補正に関するパラメータとして制御部１７に入力される。ただし、投射角度θ及びφは、ユーザが歪んだ映像を見ながら調整を行って正しいアスペクト比になったと判断した際の調整量から決定される。

次に、前記制御部１７に記憶させておくパラメータであるレンズ位置に関するパラメータについて詳しく説明する。図５において、光源からの光がスクリーンを設けた平面に対して垂直に投射される軸をｚ軸としてとり、表示素子１３のある平面をｘ−ｙ平面とし、スクリーンのある平面をＸ−Ｙ平面とする。投射レンズ１４が原点位置にある場合には、表示素子１３の中心ｏがｘ−ｙ座標の中心に重なっているものとすると、レンズシフト機能を使用すると、図５に示すように、レンズが移動することによって、相対的に表示素子１３の中心ｏが移動することとなる。このときの基準点（例えば、表示素子１３の中心ｏ）に対するレンズのｘ方向への移動量をＬ_ｘとし、ｙ方向への移動量をＬ_ｙとする。

このように、本発明においては、レンズのｘ方向への移動量とｙ方向への移動量とによってレンズ位置を指示しているが、前述のとおり、本発明においてはレンズの位置検出を行ったりレンズの移動量を記憶したりはしておらず、レンズ移動量指示信号によってその都度レンズは移動するが、レンズの現在位置を把握するための機構は設けていない。これに替えて、レンズの移動が限界に達した場合の基準点に対するレンズの移動量を記憶させておいて、これをキーストン補正を行う際に読み出して補正に利用する。例えば、図２に示すように、レンズが中心にある場合のレンズ移動方向をＬ０として記憶させるとともに、Ｌ０の位置から８方向に限界まで移動した場合の各レンズ移動方向をＬ１〜Ｌ８として記憶させて、これらを後述する条件の下で、何れか１つを現在のレンズ位置と仮定して読み出して、キーストン補正のパラメータとして用いる。ここで記憶させたレンズ移動方向Ｌ１〜Ｌ８は、それぞれ（Ｌ_１ｘ、Ｌ_１ｙ）〜（Ｌ_８ｘ、Ｌ_８ｙ）というようにｘ方向への移動量とｙ方向への移動量の組合わせで記憶される。

前記キーストン補正部１２には、前述のキーストン補正機能に関するパラメータである投射角度θ及びφが入力されるとともに、制御部１７において記憶したレンズ移動方向Ｌ０〜Ｌ８のうち何れか１つが読み出されて入力される。また、図５に示すように、光源から表示素子１３を含むｘ−ｙ平面までの距離をｌとし、光源からスクリーン１５を含むＸ−Ｙ平面までの距離をＬとし、これらのｌ及びＬの値もパラメータとしてキーストン補正部１２に入力される。Ｌの値は、距離センサを設けて自動的に測定するようにしたり、任意に設定可能にしたり、或いは、一般に使用される距離を想定した定数としてもよい。また、ｌの値は、ズームによって変化するパラメータであり、表示素子の大きさ、スクリーン上での画像の大きさ及びスクリーンまでの距離Ｌの値とを用いて、以下の式（２）から求めることができる。

次に、本発明の特徴の１つであるキーストン補正を行う際に表示するガイダンスの内容について説明する。先ず、ユーザがスクリーンに対して映像を投射する場合には、スクリーン正面から投射することが最も好ましいが、必ずしも正面に配置できるとは限らないため、このような場合には、スクリーンに対して垂直な投射角度を保ったまま正面からずれた位置にプロジェクタを配置して、その後レンズシフト機能を用いることによって、スクリーンの中心に映像を平行移動させて表示させ、このレンズシフト機能を用いて映像を平行移動させてもなお目的の位置に映像を表示できない場合に、初めてスクリーンに対して斜め方向から映像を投射するという手順で操作した後に、キーストン補正を行うことが最も画質の劣化の少ない手順となる。しかし、必ずしもユーザがこの手順に従って操作をするとは限らず、まだレンズシフト機能によって補正可能な範囲にもかかわらずキーストン補正に移行している可能性がある。

本発明においては、このような手順でキーストン補正を行おうとした場合であっても、キーストン補正の手順の中でレンズシフト機能に誘導するガイダンスを行う。このガイダンスを行う流れを図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３の（S301）において、キーストン補正モードが選択されると、制御部１７では、（S302）の手順として、スクリーン１５又は表示部２０に対して「歪の大きい方向を選択してください。」というメッセージを表示する。そして、（S303）で方向の選択が完了するまで、（S302）におけるメッセージを表示し続け、方向の選択が完了した場合に（S304）でレンズシフトモードに切替える。レンズシフトモードでは、（S305）において「レンズを〜方向（選択した方向）に限界まで移動させて下さい。」というメッセージをスクリーン１５又は表示部２０に表示して、ユーザに対してレンズシフトを促す。ユーザがこのメッセージに応じてレンズを限界まで移動させて、（S306）においてレンズシフトを完了させると、（S307）で再度キーストン補正モードに切替わり、（S308）において（S302）で選択した方向についてキーストン補正が完了するまで処理を行う。（S309）において、さらに他の方向についてもキーストン補正処理が必要と判断した場合には、再度（S302）からの処理を繰り返し、全て補正が完了したと判断した場合には終了する。

この図３に示すフローチャートに従ってガイダンスを行うことにより、ユーザがキーストン補正を行おうとすると、必ずレンズの移動が限界まで達しているかを確認することとなるため、選択した方向の限界値までレンズを移動させる処理を忘れることがなく、これにより、キーストン補正機能を利用する場合には、限界値までレンズが移動していると仮定でき、同時に投射角度が決定される。

このようにして、図３に示すフローチャートによるガイダンスに従ってユーザが操作を行うことで、（S302）で最初に選択した歪の大きい方向（斜め方向の場合は２回処理をしたその間の方向）にレンズが限界まで移動しているものと仮定できる。しかし、実際にはレンズシフトを行った結果、スクリーンに対して斜めに投射する必要がなくなることも考えられるため、キーストン補正モードで決定された最終的な投射角度θ及びφを用いて、予め制御部１７に記憶させた前記レンズ移動方向Ｌ１〜Ｌ８から該当する１つを選択して、キーストン補正部１２における演算に適用する。

ここで、投射角度θ及びφを用いて前記レンズ移動方向Ｌ１〜Ｌ８のうち何れか１つを選択する条件を説明する。前述の通り、プロジェクタの投射方向とレンズの移動方向とは同一方向なので、図６（ａ）に示す上下方向の傾きのうち上側に向かって投射する場合のθを正、下側に向かって投射する場合のθを負とし、図６（ｂ）に示す左右方向の傾きのうち右側に向かって投射する場合のφを正、左側に向かって投射する場合のφを負とし、これらの組合せからプロジェクタの投射方向を決定して、レンズ移動方向Ｌ１〜Ｌ８のうち対応する１つを選択する。

例えば、図７の（ｂ）のように上側方向に投射している場合には、レンズ位置は上側の限界位置までシフトされていると推測される。この状態で、ユーザが上下方向のキーストン補正を行うことで、投射角度θが決定され、この場合にはθ＞０で、左右方向の補正は必要ないので、φ＝０となる。よって、θ＞０、かつ、φ＝０の場合には、図２に示す８方向のうち、レンズ移動方向はＬ１であるとして、これをキーストン補正部１２に出力する。他の方向の場合も以下の条件で、選択される。
θ＝０、かつ、φ＝０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ０
θ＞０、かつ、φ＝０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ１
θ＜０、かつ、φ＝０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ２
θ＝０、かつ、φ＞０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ３
θ＝０、かつ、φ＜０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ４
θ＞０、かつ、φ＞０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ５
θ＞０、かつ、φ＜０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ６
θ＜０、かつ、φ＞０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ７
θ＜０、かつ、φ＜０の場合、レンズ移動方向＝Ｌ８

以上のような処理によって決定されたパラメータを用いて前記キーストン補正部１２において行われる画像処理の流れについて説明する。図５のｘ−ｙ平面における表示素子１３上の任意の画素の座標（ｘ，ｙ）が、Ｘ−Ｙ平面におけるスクリーン１５上の（Ｘ，Ｙ）点に投射されるとすると、これらの（ｘ，ｙ）と（Ｘ，Ｙ）の関係は、前述の入力されたパラメータθ、φ、Ｌ_ｘ、Ｌ_ｙ、ｌ及びＬを用いて以下のように表すことができる。

上記の式（１）によれば、表示素子１３上の任意の画素（ｘ，ｙ）がスクリーン１５上のどの場所に投射されるかを演算することができる。よってこの式（１）を用いて、先ず、ｘ−ｙ平面における表示素子１３の４頂点がスクリーン１５上に投射されたときの座標を算出する。スクリーン１５に対して斜めに投射されている場合には、この表示素子１３の４頂点はＸ−Ｙ平面におけるスクリーン１５上で四角形を形成する。この四角形の中には、図７の（ｂ）〜（ｉ）における破線で示すように、正常なアスペクト比となる長方形の領域を選択することができ、この選択した正常なアスペクト比となる長方形の４頂点について、今度は上記の式（１）から逆算して、長方形の４頂点の表示素子１３上における座標を求める。このようにして求めた表示素子１３上の４点は四角形を形成しており、この歪んだ四角形内に収まるように入力映像信号を変形処理して、この逆に歪んだ四角形を投射することで、スクリーン１５上に正常なアスペクト比となる長方形として映像を表示することができる。

このように、映像信号入力端子１１から入力された映像信号は、キーストン補正部１２において上記の式（１）で示した関係に基づいて、表示素子１３上のどの画素を点灯させるかが決定される。式（１）には、画像処理による補正であるキーストン補正に関するパラメータθ、φと、光学系による補正であるレンズシフト機能に関するパラメータＬ_ｘ、Ｌ_ｙ及びズーム機能に関するパラメータｌ、Ｌとが全て反映されており、これらの補正の何れかを行った場合には、その補正に関するパラメータが制御部１７を介して即座にキーストン補正部１２の式（１）に反映される。

また、本発明においては、上述の式（１）に全ての補正機能に関するパラメータを反映させたので、キーストン補正とレンズシフト機能による補正との両者を併用したとしても、正常なアスペクト比となる長方形に補正することができる。また、特許文献１における演算式と異なり２次曲線の特性とはならないため、投射角度の大小に関係なく適切な補正を常に行うことができる。

さらに、図３に示すフローチャートに基づいてガイダンスを行うことで、ユーザに対してレンズを限界まで移動させることを促すことができ、レンズの現在位置を把握するための機構を省略しても、キーストン補正のパラメータからレンズ移動方向を仮定して補正を行うことが可能となった。これにより、制御の負担を小さくするとともに低コスト化を実現でき、また、レンズの現在位置を把握するための機構を省略したにもかかわらず、ガイダンスに基づいてレンズを移動させた結果、記憶させたレンズ移動方向と実際のレンズ移動方向とを略同一にできるため、同等の補正を実現することが可能となる。

前記実施例１においては、図３に示すフローチャートに基づいてガイダンスを行い、この図３に示すフローチャートでは、（S302）で歪の大きい方向を選択させて、その後（S305）において、選択した方向までレンズを移動させることを促すメッセージをユーザに対して表示する構成となっている。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、強制的にレンズを移動させる構成としてもよい。この場合のガイダンスの流れを図４に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、その他の構成については実施例１と同様であり、説明を省略する。

図４の（S401）において、キーストン補正モードが選択されると、制御部１７では、（S402）の手順として、スクリーン１５又は表示部２０に対して「歪形状を選択してください。」というメッセージを表示する。ここでの歪形状選択は、例えば、図７に示すような８種類の歪形状をメッセージとともにスクリーン１５又は表示部２０に表示し、プロジェクタ本体の操作キー又はリモコンキーを用いて、これらの中から、現在の画面の歪み方に最も近い歪形状を選択するような構成とする。そして、（S403）で歪形状の選択が完了すると、（S404）でレンズシフトモードに切替える。レンズシフトモードでは、（S305）において「レンズを〜方向（選択した歪形状が生じるプロジェクタの投射方向）に限界まで移動させます。」というメッセージをスクリーン１５又は表示部２０に表示するとともに、（S406）において、選択した歪形状が生じるプロジェクタの投射方向までレンズを強制的に移動させ、その後、（S407）で再度キーストン補正モードに切替える。そして、（S408）において、（S402）で選択した歪形状が修正されるまでキーストン補正操作を行って終了する。

このように、図４に示すフローチャートに基づいてガイダンスを行うことで、強制的にレンズを移動させることができるため、ユーザによる操作ミスがなくなり、確実にレンズを限界まで移動させることが可能となる。これにより、不必要にプロジェクタを斜め方向から投射することがなくなり、確実にレンズシフト機能が優先的に使用される補正を行うことが可能となり、結果、画質の向上につながる。

前記実施例においては、レンズ移動方向の候補である８方向から１方向を選択するための条件として、θとφの正負を用いているが、これに限られるものではない。例えば、θ＞０、θ＝０、０＞θという境界条件で判断するのではなく、ある定数ａを設定して、θ＞ａ、ａ≧θ≧−ａ、−ａ＞θという境界条件で判断するようにしてもよい。このようにすると、図２におけるＬ１を選択する条件は、θ＞ａ、かつ、ａ≧φ≧−ａの場合には、レンズ移動方向＝Ｌ１、というようになる。このような条件とすることで、キーストン補正時にユーザが誤って左右方向に僅かに補正をかけたとしても、定数ａよりも小さい範囲では、そのままレンズ移動方向の変更がなされないこととなり、投射方向と異なる方向のレンズ移動方向を選択してしまう可能性が減少する。

前記実施例においては、図２に示すように、レンズ移動方向の候補として８方向を想定しているが、本発明はこれに限られるものではなく、さらに多くの方向を候補として記憶させてもよい。例えば、図２の８方向それぞれの中間にさらに１つずつ追加して、１６方向を候補として記憶させるようにしてもよい。この場合の選択条件の設定としては、例えば、θとφの正負の条件に加えて、θとφのそれぞれの絶対値を比較してその比率から選択するようにしてもよい。

前記実施例においては、ユーザに操作を促すメッセージ等は、スクリーン１５又は表示部２０に表示するものとして説明したが、当然これに限られるものではなく、例えば、操作用のリモコンに表示部分を設けてここにメッセージを表示するような構成としてもよく、適宜構成可能である。

本発明によるプロジェクタ１０の構成を示したブロック図である。 図１の制御部１７において記憶させるレンズ位置の候補としての８方向を表した模式図である。 実施例１におけるキーストン補正を行う際に表示するガイダンスの流れを示したフローチャート図である。 実施例２におけるキーストン補正を行う際に表示するガイダンスの流れを示したフローチャート図である。 本発明の光学系による補正に関する各種パラメータについて説明した模式図である。 （ａ）は、キーストン補正に関するパラメータである投射角度θを説明した模式図であり、（ｂ）は、キーストン補正に関するパラメータである投射角度φを説明した模式図である。 スクリーンに対して斜め方向から映像を投射した場合の画像の歪みについて説明した模式図である。 レンズシフト機能を用いて映像を平行移動する場合について説明した模式図である。

符号の説明

１０…プロジェクタ、１１…映像信号入力端子、１２…キーストン補正部、１３…表示素子、１４…投射レンズ、１５…スクリーン、１６…レンズシフト移動量指示入力端子、１７…制御部、１８…レンズ駆動部、１９…キーストン調整用信号入力端子、２０…表示部。

Claims (4)

1. 入力された映像信号に対してキーストン補正による画像処理を行って表示素子に出力するキーストン補正モードと、表示素子に表示された映像をスクリーンに対して投射するための投射レンズを移動させるレンズシフトモードとを有し、これら２つのモードを制御するための制御部を具備したプロジェクタにおいて、前記キーストン補正モードが選択された場合に、前記制御部において、歪の大きい方向を選択することを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、歪方向選択信号の受信に備える第１の手順と、選択された歪方向の受信後に一時的にレンズシフトモードに切替えて、前記選択方向にレンズを限界まで移動させることを促すメッセージを表示する信号を出力するとともに、レンズシフト完了信号の受信に備える第２の手順と、レンズシフト完了後に再度キーストン補正モードに切替えてキーストン補正処理に備える第３の手順とによってキーストン補正を制御するようにしたことを特徴とするキーストン補正方法。
2. 入力された映像信号に対してキーストン補正による画像処理を行って表示素子に出力するキーストン補正モードと、表示素子に表示された映像をスクリーンに対して投射するための投射レンズを移動させるレンズシフトモードとを有し、これら２つのモードを制御するための制御部を具備したプロジェクタにおいて、前記キーストン補正モードが選択された場合に、前記制御部において、歪形状を選択することを促すメッセージ及び複数の歪形状の候補を表示する信号を出力するとともに、歪形状選択信号の受信に備える第１の手順と、選択された歪形状の受信後に一時的にレンズシフトモードに切替えて、前記選択した歪形状が生じるプロジェクタの投射方向にレンズを自動的に限界まで移動させる第２の手順と、レンズシフト完了後に再度キーストン補正モードに切替えてキーストン補正処理に備える第３の手順とによってキーストン補正を制御するようにしたことを特徴とするキーストン補正方法。
3. 入力された映像信号に対してキーストン補正による画像処理を行うキーストン補正部と、このキーストン補正部からの出力信号に基づいて映像を表示する表示素子と、この表示素子に表示された映像を光源からの光を用いてスクリーンに対して投射する投射レンズと、この投射レンズを移動させるレンズ駆動部と、キーストン補正に用いるパラメータ及びレンズ移動量のパラメータを前記キーストン補正部に出力する制御部とを具備し、前記制御部では、キーストン補正モードが選択された場合に、プロジェクタの投射方向選択信号の入力に基づいて、レンズを前記投射方向と同一方向に限界まで移動させる旨を表示する信号を出力するとともに、レンズ駆動部に対して指示を出してレンズを自動的に選択された方向の限界まで移動させて、その後のキーストン補正に備える制御を行うようにしたことを特徴とするプロジェクタ。
4. 前記制御部では、特定の方向へのレンズの移動限界位置までのレンズ移動量を予め複数方向分記憶しておき、キーストン補正に用いる投射角度のパラメータを用いて、前記プロジェクタの投射方向に最も近いレンズの移動方向を選択し、このレンズの移動方向に該当するレンズ移動量を記憶したものの中から選択して前記キーストン補正部に出力するようにしたことを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ。

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