JP3770609B2 - プロジェクタおよび歪補正方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばスクリーン等の投射面上に映像を投射するためのプロジェクタおよび投射方法に関し、特に投射面上に投射される投射映像の歪を補正して補正映像を投射するプロジェクタおよび歪補正方法に関する。
プロジェクタは、使用環境によって設置位置が制約されることが多く、スクリーンの投射面に対して投射光軸が斜めに投射される場合がある。このような場合、投射面上で投射領域が方形状をなすべき投射映像が、台形状に歪んでしまう。このため、従来のプロジェクタは、いわゆる台形歪が生じた投射映像を方形状の補正映像に補正する、いわゆる台形歪補正（keystone distortion）を行うための歪補正回路部を備えている。
近年、プロジェクタでは、一般的に、投射面上の上下方向に対して歪補正を自動補正するとともに、左右方向に対して手動操作で調整して補正するための歪補正回路部を備えているものが普及している。左右方向に対する歪補正処理は、プロジェクタの構成や仕様等によって異なっているが、一般に、ユーザーの操作性を向上するための種々の提案がなされている。
また、従来のプロジェクタとしては、スクリーン等の投射面に対する投射光軸の上下方向の傾斜角度を検出するための加速度センサを備える液晶プロジェクタが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、近い将来、プロジェクタとしては、投射面上の上下方向および左右方向に対する歪をそれぞれ自動補正することができる自動歪補正回路部を備えるプロジェクタが普及し、手動操作で調整されている左右方向に対する歪補正処理も自動化されることが予測される。
特開２００３−５２７８号公報
上述したような従来のプロジェクタは、歪補正回路部によって補正されることで、補正前の投射映像に比較して、補正後の補正映像が縮小してしまうことが避けられず、補正映像の縮小に伴って画質が劣化してしまう問題点があった。
また、上述したような自動歪補正回路部を備えるプロジェクタでは、左右方向に対する手動調整時のユーザーの操作性等を考慮する必要がなく、プロジェクタの設置位置の自由度を向上するために、投射面に対して投射光軸をできる限り大きな傾斜角度で投射することを可能にすることが望まれる。
したがって、プロジェクタには、スクリーンの位置に対するプロジェクタの設置位置の自由度の向上を図り、歪補正回路部によって補正された補正映像の画質の劣化を抑えることが求められている。
そこで、本発明は、投射面に対するプロジェクタの設置位置の自由度を向上し、補正映像の画質の劣化を抑えることができるプロジェクタおよび歪補正方法を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明に係るプロジェクタは、投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪みを方形の補正映像に補正するための歪補正手段を備える。そして、投射面に向かって斜め左上方に対して映像が投射された場合、歪補正手段は、投射領域の左辺に補正映像の左下頂点を位置させるとともに、投射領域の上辺に補正映像の右上頂点を位置させるように補正する。
以上のように構成した本発明に係るプロジェクタによれば、歪補正手段によって投射映像の投射領域内で補正映像が最大限に確保されるので、投射映像に対する補正映像の縮小が抑制され、補正映像の縮小に伴う画質の劣化が抑えられる。すなわち、本発明のプロジェクタによれば、上述のように補正映像を補正することで、投射面に対して投射光軸を比較的大きな傾斜角で投射した場合にも、補正映像が良好に得られるため、投射面に対して傾斜可能な投射光軸の傾斜角の許容範囲が大きくなり、プロジェクタの設置位置の自由度が向上される。
なお、本発明における上下方向とは、投射面上の鉛直方向を指し、左右方向とは、鉛直方向に直交する水平方向を指している。
また、本発明に係る歪補正方法は、投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪を方形の補正映像に補正する。そして、本発明の歪補正方法は、投射面に向かって斜め左上方に対して映像が投射された場合に、投射領域の左辺に補正映像の左下頂点を位置させるとともに、投射領域の上辺に補正映像の右上頂点を位置させるように補正する。
上述したように本発明に係るプロジェクタおよび歪補正方法によれば、投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸を比較的大きな傾斜角で投射することが可能になり、投射面に対するプロジェクタの設置位置の自由度を向上するとともに、歪補正手段によって補正された補正映像の画質の劣化を抑えることができる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に実施形態のプロジェクタの模式図を示す。
図１に示すように、プロジェクタ１は、スクリーン等の投射面上に映像を投射するための投射レンズ１１を有する投射装置５と、投射面上に投射される投射映像の歪を補正するための歪補正手段である歪補正回路部６と、投射面に対する投射光軸の傾斜角を検出するための検出手段である角度検出部７と、これら投射装置５および歪補正回路部６をそれぞれ制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）８と、各投射装置５、歪補正回路部６、角度検出部７およびＣＰＵ８を覆う筐体９とを備えている。
投射装置５は、投射面上に映像を投射するための投射レンズ１１と、投射する映像を表示する液晶表示部１２と、この液晶表示部１２に表示する映像を制御する映像制御部１３とを有している。
歪補正回路部６は、角度検出部７の検出結果に基づいて生成された仮想的な投射範囲内の所定の位置に、方形をなす補正映像が位置するように映像を拡大および縮小する映像変形処理を行い、映像制御部１３に制御信号を出力する。
すなわち、歪補正回路部６は、投射映像を補正する際、方形をなす補正映像が有する２つの対角線のうちの少なくとも一方の対角線の両端に位置する各頂点の一方を、投射映像の投射領域外縁の一辺に位置させるとともに、各頂点の他方を一辺に隣接する他辺に位置させるように自動的に補正する。言い換えれば、歪補正回路部６は、投射映像の投射領域内で、補正映像の対角線の一方が最大になるように、補正映像を拡大および縮小させるのと同時に、補正映像の対角線の他方を、投射領域内に位置させるように補正映像を拡大および縮小させるように映像変形処理を行う。
そして、プロジェクタ１では、歪補正回路部６からの制御信号に基づいて、映像制御部１３によって液晶表示部１２が制御され、液晶表示部１２に略台形の映像が表示され、投射面上に方形の補正映像が投射される。
角度検出部７は、図示しないが、重力加速度を検出するための加速度センサや、投射面とプロジェクタ１との相対位置を検出するための光学センサ等の各種センサを有している。角度検出部７は、加速度センサによる検出結果から、投射面に対する投射光軸の上下方向（鉛直方向）の傾斜角を算出し、光学センサによる検出結果から、投射面に対する投射光軸の左右方向（水平方向）の各傾斜角を算出する。
以上のように構成されたプロジェクタ１について、歪補正回路部６が、投射面上に投射される投射映像を補正映像に補正する補正処理を説明する。
まず、プロジェクタ１は、角度検出部７の加速度センサを用いて、投射面に対する投射光軸の傾斜角が検出され、この傾斜角の検出結果に基づいて、歪補正回路部６が、仮想的な投射領域を生成する。この仮想的な投射領域を生成するとは、投射面上に投射された実際の投射映像を検出することなく、傾斜角に基づいて理論上の投射範囲を演算により生成することを指している。
以下、歪補正回路部６について、投射面に対する投射光軸の投射方向ごとの歪補正方法を、図面を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、投射面に向かって斜め左上方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の左辺Ｌｂに補正映像３２の左下頂点Ｂを位置させるとともに、投射領域の上辺Ｌａに補正映像３２の右上頂点Ｄを位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。
また、図２（ｂ）に示すように、投射面に向かって鉛直上方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の左辺Ｌｂに補正映像３２の左下頂点Ｂを位置させるとともに、投射領域の上辺Ｌａに補正映像３２の右上頂点Ｄを位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。なお、歪補正回路部６によって補正された補正映像３２は、左上頂点Ａが、投射領域の上辺Ｌａに位置されるとともに、右下頂点Ｃが投射領域の右辺Ｌｄに位置される。
また、図２（ｃ）に示すように、投射面に向かって左方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の左辺Ｌｂに補正映像３２の左下頂点Ｂを位置させるとともに、投射領域の上辺Ｌａに補正映像３２の右上頂点Ｄを位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。なお、歪補正回路部６によって補正された補正映像３２は、左上頂点Ａが、投射領域の左辺Ｌｂに位置されるとともに、右下頂点Ｃが投射領域の下辺Ｌｃに位置される。また、図２（ｃ）では、投射面に向かって左方、且つやや鉛直上方に投射光軸が傾斜された投射状態を示している。
次に、図３（ａ）に示すように、投射面に向かって斜め右上方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の右辺Ｌｄに補正映像３２の右下頂点Ｃを位置させるとともに、投射領域の上辺Ｌａに補正映像３２の左上頂点Ａが位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。
図３（ｂ）に示すように、投射面に向かって鉛直上方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６による補正処理は、図２（ｂ）に示した補正処理と等しいため、説明を省略する。
また、図３（ｃ）に示すように、投射面に向かって右方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の右辺Ｌｄに補正映像３２の右下頂点Ｃを位置させるとともに、投射領域の上辺Ｌａに補正映像３２の左上頂点Ａを位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。なお、歪補正回路部６によって補正された補正映像３２は、右上頂点Ｄが、投射領域の右辺Ｌｄに位置されるとともに、左下頂点Ｂが投射領域の下辺Ｌｃに位置される。また、図３（ｃ）では、投射面に向かって右方、且つやや鉛直上方に投射光軸が傾斜された投射状態を示している。
次に、図４（ａ）に示すように、投射面に向かって斜め左下方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の左辺Ｌｂに補正映像３２の左上頂点Ａを位置させるとともに、投射領域の下辺Ｌｃに補正映像３２の右下頂点Ｃを位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。
また、図４（ｂ）に示すように、投射面に向かって鉛直下方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の左辺Ｌｂに補正映像３２の左上頂点Ａを位置させるとともに、投射領域の下辺Ｌｃに補正映像３２の右下頂点Ｃを位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。なお、歪補正回路部６によって補正された補正映像３２は、左下頂点Ｂが、投射領域の下辺Ｌｃに位置されるとともに、右上頂点Ｄが投射領域の右辺Ｌｄに位置される。
また、図４（ｃ）に示すように、投射面に向かって左方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６による補正処理は、図２（ｃ）に示した補正処理と等しいため、説明を省略する。
次に、図５（ａ）に示すように、投射面に向かって斜め右下方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６は、投射領域の右辺Ｌｄに補正映像３２の右上頂点Ｄを位置させるとともに、投射領域の下辺Ｌｃに補正映像３２の左下頂点Ｂを位置させるように映像変形処理を行って補正映像３２を得る。
図５（ｂ）に示すように、投射面に向かって鉛直下方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６による補正処理は、図４（ｂ）に示した補正処理と等しいため、説明を省略する。
また、図５（ｃ）に示すように、投射面に向かって右方に対して映像が投射された場合、歪補正回路部６による補正処理は、図３（ｃ）に示した補正処理と等しいため、説明を省略する。
上述したように、プロジェクタ１によれば、歪補正回路部６によって投射映像３１の投射領域内で補正映像３２が最大限に確保されるので、投射映像３１に対する補正映像３２の縮小が抑制され、補正映像３２の縮小に伴う画質の劣化を抑えることができる。すなわち、本発明のプロジェクタ１によれば、上述のように歪補正回路部６が補正映像３２を補正することで、投射面に対して投射光軸を比較的大きな傾斜角で投射した場合にも、補正映像３２が良好に得られるため、投射面に対して傾斜可能な投射光軸の傾斜角の許容範囲が大きくなり、プロジェクタ１の設置位置の自由度を向上することができる。
また、従来の歪補正方法では、補正回路部が有する半導体メモリ等の電子素子で、左右方向に対する補正処理を行うことが比較的難しかった。したがって、本発明に係る歪補正方法によれば、特に、投射面の左右方向に対して傾斜させた場合や、上下方向に対する傾斜と左右方向に対する傾斜とが組み合わされた斜め方向に対して傾斜させた場合に、補正映像３２の画質の劣化を抑える効果が大きい。
なお、本発明のプロジェクタ１は、従来のプロジェクタの歪補正回路部で補正処理する際のパラメータを変更するだけで容易に適用することが可能であるため、製造コストを増加させることなく対応することができる。
また、本実施形態のプロジェクタ１は、液晶表示部１２を備える構成にされたが、液晶表示部１２の代わりに、例えば光源からの入射光を映像として反射するＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を有する構成にされてもよいことは勿論である。
また、本実施形態のプロジェクタ１は、角度検出部７によって検出された投射光軸の傾斜角に基づいて、歪補正回路部６が補正処理を行うように構成にされたが、実際に投射面上に投射された補正前の投射映像を撮影する撮像部を備える構成にされてもよい。
本発明に係るプロジェクタを示す模式図である。 投射面に向かって斜め左上方に対して映像が投射された場合の投射映像と補正映像を説明するための模式図であって、（ａ）に左上方、（ｂ）に上方、（ｃ）に左方に投射された状態を示す模式図である。 投射面に向かって斜め右上方に対して映像が投射された場合の投射映像と補正映像を説明するための模式図であって、（ａ）に右上方、（ｂ）に上方、（ｃ）に右方に投射された状態を示す模式図である。 投射面に向かって斜め左下方に対して映像が投射された場合の投射映像と補正映像を説明するための模式図であって、（ａ）に左下方、（ｂ）に下方、（ｃ）に左方に投射された状態を示す模式図である。 投射面に向かって斜め右下方に対して映像が投射された場合の投射映像と補正映像を説明するための模式図であって、（ａ）に右下方、（ｂ）に下方、（ｃ）に右方に投射された状態を示す模式図である。
符号の説明
１ プロジェクタ
５ 投射装置
６ 歪補正回路部
７ 角度検出部
８ ＣＰＵ
９ 筐体
１１ 投射レンズ
１２ 液晶表示部
１３ 映像制御部
３１ 投射映像
３２ 補正映像
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 頂点
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄ 辺

Claims (10)

  1. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪みを方形の補正映像に補正するための歪補正手段を備えるプロジェクタにおいて、
    前記投射面に向かって斜め左上方に対して映像が投射された場合、前記歪補正手段は、前記投射領域の左辺に前記補正映像の左下頂点を位置させるとともに、前記投射領域の上辺に前記補正映像の右上頂点を位置させるように補正することを特徴とするプロジェクタ。
  2. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪みを方形の補正映像に補正するための歪補正手段を備えるプロジェクタにおいて、
    前記投射面に向かって斜め右上方に対して映像が投射された場合、前記歪補正手段は、前記投射領域の右辺に前記補正映像の右下頂点を位置させるとともに、前記投射領域の上辺に前記補正映像の左上頂点が位置させるように補正することを特徴とするプロジェクタ。
  3. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪みを方形の補正映像に補正するための歪補正手段を備えるプロジェクタにおいて、
    前記投射面に向かって斜め左下方に対して映像が投射された場合、前記歪補正手段は、前記投射領域の左辺に前記補正映像の左上頂点を位置させるとともに、前記投射領域の下辺に前記補正映像の右下頂点を位置させるように補正することを特徴とするプロジェクタ。
  4. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪みを方形の補正映像に補正するための歪補正手段を備えるプロジェクタにおいて、
    前記投射面に向かって斜め右下方に対して映像が投射された場合、前記歪補正手段は、前記投射領域の右辺に前記補正映像の右上頂点を位置させるとともに、前記投射領域の下辺に前記補正映像の左下頂点を位置させるように補正することを特徴とするプロジェクタ。
  5. 前記投射面に対する前記投射光軸の傾斜角を検出する検出手段を備え、
    前記歪補正手段は、前記検出手段によって検出された前記傾斜角に基づいて、仮想的な前記投射領域を生成する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
  6. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪を方形の補正映像に補正する歪補正方法において、
    前記投射面に向かって斜め左上方に対して映像が投射された場合に、前記投射領域の左辺に前記補正映像の左下頂点を位置させるとともに、前記投射領域の上辺に前記補正映像の右上頂点を位置させるように補正することを特徴とする歪補正方法。
  7. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪を方形の補正映像に補正する歪補正方法において、
    前記投射面に向かって斜め右上方に対して映像が投射された場合に、前記投射領域の右辺に前記補正映像の右下頂点を位置させるとともに、前記投射領域の上辺に前記補正映像の左上頂点が位置させるように補正することを特徴とする歪補正方法。
  8. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪を方形の補正映像に補正する歪補正方法において、
    前記投射面に向かって斜め左下方に対して映像が投射された場合に、前記投射領域の左辺に前記補正映像の左上頂点を位置させるとともに、前記投射領域の下辺に前記補正映像の右下頂点を位置させるように補正することを特徴とする歪補正方法。
  9. 投射面に向かって上下方向および左右方向に対して投射光軸が傾斜されて前記投射面上に投射される四辺形の投射映像の歪を方形の補正映像に補正する歪補正方法において、
    前記投射面に向かって斜め右下方に対して映像が投射された場合に、前記投射領域の右辺に前記補正映像の右上頂点を位置させるとともに、前記投射領域の下辺に前記補正映像の左下頂点を位置させるように補正することを特徴とする歪補正方法。
  10. 前記投射面に対する前記投射光軸の傾斜角を検出し、検出された前記傾斜角に基づいて、仮想的な前記投射映像を生成する請求項６ないし９のいずれか１項に記載の歪補正方法。
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