JP2003348498A - 画像表示方法及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影面上に投影される画像の歪みを正確に検
出し、この検出結果に基づいて補正を行う一連の処理ス
テップを備えた画像表示方法を提供することである。 【解決手段】 画像信号を取り込む画像信号入力ステッ
プ（Ｓ１）と、前記取り込まれた画像信号を投影像に変
換する画像処理ステップ（Ｓ２）と、前記投影像を投影
面に向けて拡大投影する画像投影ステップ（Ｓ３）と、
前記投影面までの距離を測定して投影像の焦点を自動調
整する自動焦点調整ステップ（Ｓ１４）と、該自動焦点
調整ステップ（Ｓ１４）によって適正に焦点調整された
投影像の反射像を取り込む画像入力ステップ（Ｓ１５）
と、該画像入力ステップ（Ｓ１５）によって取り込まれ
た反射像の歪みを検出して自動補正する自動歪み補正ス
テップ（Ｓ１６）とを順次実行することで、投影された
画像の歪みを迅速且つ確実に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パソコンやビデオ
機器等から入力された文字や図表等をスクリーン上に投
影するプロジェクタに係り、特に適正に焦点調整及び歪
み補正がされたきれいな画像を表示する画像表示方法及
び画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スクリーン上に画像を拡大して投
影する画像表示装置（プロジェクタ）が知られている。
このプロジェクタは、フロント型とリア型に大別されて
いる。フロント型は、映画のように画像表示装置の前方
に設置したスクリーンに向けて画像を投影するタイプ
で、リア型は画像表示装置本体内に透過式のスクリーン
が内蔵されていて、このスクリーンの裏側から画像を投
影するタイプである。前記フロント型に関しては、１０
０インチ以上の大画面表示が可能であるが、その分投影
距離を長くとる必要がある。また、画像表示装置本体と
スクリーン等の投影面とが別体で構成され、その配置方
向及び配置距離が任意に設定できるが、前記画像表示装
置の投射面とスクリーン（投影面）との方向や距離がず
れていると、投影された画像の四隅が台形状に歪んでし
まう。この歪みを補正する手段として、操作を行う者が
スクリーン上の投影された画像を見ながら画像表示装置
本体の調整装置を手動で操作するものと、画像表示装置
の投射面から発する投射光と投影面からの反射光とから
その歪み量を自動検出して歪み補正をかけるもの（特開
平８−９３０９号公報等参照）とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の歪み補正方法では、いずれも投影された画像自体の
焦点が適正に合っていない状態で操作する場合が多い。
このため、操作者が手動で補正を行うタイプにあって
は、画像の輪郭を十分認識できないまま歪み補正を行っ
てしまう。したがって、歪みを補正するために何度も補
正操作を繰り返しながら行わざるを得なかった。また、
投影面からの反射光を利用して歪みの自動補正を行うも
の（特開平８−９３０９号公報）にあっては、投影面か
ら取り込まれた画像自体の焦点がずれているため、この
焦点がずれたままの画像に対して補正をかけることにな
ってしまう。したがって、歪み補正処理に時間がかかっ
たり、歪みが正確に補正されないといった問題があっ
た。

【０００４】そこで、本発明の第１の目的は、投影面上
に投影される画像の歪みを正確に検出し、この検出結果
に基づいて補正を行う一連の処理ステップを備えた画像
表示方法を提供することにある。

【０００５】また、本発明の第２の目的は、投影面上に
投影される画像の歪みを迅速且つ正確に検出して補正を
行うと共に、前記検出に要する部品点数を抑えた画像表
示装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る画像表示方法は、画像信号
を取り込む画像信号入力ステップと、前記取り込まれた
画像信号を投影像に変換する画像処理ステップと、前記
投影像を投影面に向けて拡大投影する画像投影ステップ
と、前記投影面までの距離を測定して投影像の焦点を自
動調整する自動焦点調整ステップと、該自動焦点調整ス
テップによって適正に焦点調整された投影像の反射像を
取り込む画像入力ステップと、該画像入力ステップによ
って取り込まれた反射像の歪みを検出して自動補正する
自動歪み補正ステップとを備えたことを特徴とする。

【０００７】この発明によれば、画像信号入力ステッ
プ、画像処理ステップ、画像投影ステップを経て投影面
に映し出された投影像に歪みが生じた場合に、最初に自
動焦点調整ステップによって投影像の焦点を適正に調整
した後、自動歪み補正ステップで補正をかけるようにし
たので、自動歪み補正ステップ内での補正処理が迅速且
つ正確に行える。

【０００８】また、本発明の請求項２に係る画像表示方
法は、上記請求項１のステップ構成からなる画像表示方
法において、自動焦点調整ステップで焦点調整がされた
投影象に対して手動で歪み補正を行う手動歪み補正ステ
ップを設けた。

【０００９】また、本発明の請求項３に係る画像表示方
法は、上記請求項１のステップ構成からなる画像表示方
法において、画像投影ステップで投影された投影像に対
して焦点調整を手動で行う手動焦点調整ステップと、こ
の手動焦点調整ステップの後に手動で歪み補正を行う手
動歪み補正ステップを設けた。

【００１０】上記請求項２の発明によれば、投影像の焦
点調整までを自動で行い、歪み補正のみを手動操作によ
って補正を行うことができる。また、請求項３の発明に
よれば、画像投影ステップによって投影された投影像を
目で確認しながら焦点調整から歪み補正までを手動操作
することができる。このように、全体ステップの一部を
手動操作可能にすることで、装置構成の簡略化と低コス
ト化を図ることができる。

【００１１】また、前記手動歪み補正ステップを設けた
場合に、歪み補正操作を開始したことを検知する操作検
知ステップを設け、この操作検知ステップの検知結果に
よって自動焦点調整ステップが実行される。このため、
適正に焦点調整された投影像を見ながら手動で歪み補正
を行うことができる。また、前記操作検知ステップの結
果によって、焦点調整を行うように指示する焦点調整指
示ステップを設けた場合は、焦点調整も手動で行わせる
構成にした場合にも、歪み補正をかける前に必ず焦点調
整を行うようにガイドされるので操作手順が確実にな
る。

【００１２】また、本発明の請求項６に係る画像表示装
置は、画像信号を取り込む画像信号入力手段と、前記取
り込まれた画像信号を投影像に変換する画像処理手段
と、前記投影像を投影面に向けて拡大投影する画像投影
手段と、前記投影面までの距離を測定して投影像の焦点
を自動調整する自動焦点調整手段と、該自動焦点調整手
段によって適正に焦点調整された投影像の反射像を取り
込む画像入力手段と、前記取り込まれた反射像の歪みを
検出して自動補正する自動歪み補正手段とを備えたこと
を特徴とする。

【００１３】この発明によれば、画像信号入力手段、画
像処理手段、画像投影手段を経て投影面に映し出された
投影像に歪みが生じた場合に、最初に自動焦点調整手段
によって投影像の焦点を適正に調整した後、自動歪み補
正手段で補正をかけるようにしたので、自動歪み補正手
段内での補正処理を迅速且つ正確に行うことができる。

【００１４】前記自動焦点調整手段は、前記画像投影手
段によって投影される投影像の反射像に基づいて投影面
までの焦点距離を測定する測距機構及び前記焦点距離に
応じて投影レンズを自動調整するレンズ駆動機構を備え
た構成となっている。前記測距機構は、受光部に位置検
出素子（ＰＳＤ）または画像撮像素子（ＣＣＤ）を採用
することで、正確に投影面までの距離が測定され、その
測定結果から正確な駆動量をレンズ駆動機構に伝達する
ことができる。

【００１５】また、自動歪み補正手段は、前記ＰＳＤま
たはＣＣＤを受光部とする画像入力手段によって取り込
まれた反射像から歪み量を検出し、この歪み量を吸収す
るように自動補正する歪み補正機構を備えた構成となっ
ている。前記歪み補正機構は、前記ＰＳＤまたはＣＣＤ
で取り込んだ反射像の各画素の座標を計算し、キースト
ン補正手法を用いて歪みのないきれいな画像に変換する
機能を有している。

【００１６】また、前記画像投影手段に備えられる発光
部及び画像入力手段に備えられる受光部の少なくとも一
方を、前記自動焦点調整手段に備えられる焦点調整用の
発光部若しくは焦点調整用の受光部と兼用することで、
部品点数が削減され、装置構成の簡略化及び低コスト化
が図られる。

【００１７】また、起動制御手段を設け、この起動制御
手段によって、前記画像入力手段、自動焦点調整手段及
び自動歪み補正手段を画像投影手段からの投影開始時に
連動して起動するように構成した場合は、投影動作を開
始するたびに自動で焦点調整から歪み補正までを行わせ
ることができる。さらに、投影動作中にも所定周期、あ
るいは任意のタイミングで前記起動制御手段を起動させ
るようにすれば、画像表示装置本体やスクリーンが何ら
かの振動や衝撃によって位置がずれた場合にもそれに追
従して焦点調整され且つ歪みのない最適な画像表示を常
時行わせることができる。

【００１８】また、本発明の請求項１３に係る画像表示
装置は、画像信号入力手段、画像処理手段、画像投影手
段及び自動焦点調整手段を経由した後、手動歪み補正手
段で投影像の歪みを手動で行わせる構成になっている
が、前記手動による歪み補正が開始されたことを検知す
る操作検知手段によって検知され、さらに、この検知結
果に基づいて自動焦点調整手段を実行させる操作制御手
段を設けたことで、手動で歪み補正を行っている間も投
影像は常に焦点が合っている状態となり、歪み補正操作
が容易且つ正確に行える。

【００１９】また、本発明の請求項１４に係る画像表示
装置は、画像信号入力手段、画像処理手段及び画像投影
手段を経由した後、手動焦点調整手段及び手動歪み補正
手段を行わせる構成になっているが、前記手動による歪
み補正が開始されたことを検知する操作検知手段及び焦
点調整指示手段によって、最初に焦点調整を行うように
操作者に指示を与えることができる。このため、焦点調
整及び歪み補正を手動操作可能にした装置構成にあって
も、操作者は焦点調整、歪み補正の順に迷うことなく操
作を行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明に係る画像表示方法及び画像表示装置の実施形態を詳
細に説明する。ここで、図１乃至図３は本発明に係る画
像表示方法における処理の流れを示すフロー図である。

【００２１】（画像表示方法）図１に示したように、本
発明に係る画像表示方法は、パソコンやビデオ機器等の
外部機器あるいは内蔵された画像メモリから画像信号を
取り込む画像信号入力ステップ（Ｓ１）、前記画像信号
を投影像に変換する画像処理ステップ（Ｓ２）、該画像
処理ステップ（Ｓ２）によって形成された投影像を投影
面（スクリーン）上に拡大投影する画像投影ステップ
（Ｓ３）からなる画像投影フロー（Ｆ１）と、前記投影
面までの距離を測定して投影像の焦点を自動調整する自
動焦点調整ステップ（Ｓ１４）、前記焦点調整された投
影像の反射像を取り込む画像入力ステップ（Ｓ１５）及
び前記取り込まれた反射像の歪みを自動補正する自動歪
み補正ステップ（Ｓ１６）からなる画像補正フロー（Ｆ
２）とで構成されている。

【００２２】前記画像投影フロー（Ｆ１）は、従来の画
像表示装置（プロジェクタ）に備えられている一般的な
処理ステップであるが、画像補正フロー（Ｆ２）は本発
明特有の処理ステップとなっている。以下、前記画像補
正フロー（Ｆ２）について詳細に説明する。

【００２３】前記自動焦点調整ステップ（Ｓ１４）は、
前記画像投影ステップ（Ｓ３）によって投影面上に投影
された投影像からの反射像（反射光）を受けて、投影面
までの距離を測定する処理と、この測定された距離値に
基づいて投影レンズを駆動させる投影レンズ駆動処理が
行われる。前記投影面までの距離測定は、前記画像投影
ステップ（Ｓ３）内での駆動操作によって光源（ラン
プ）から発する光の投影面での反射光が利用され、この
反射光が位置検出素子（ＰＳＤ）のどの位置に受光する
かを検出し、この検出された位置によって計算される。
そして、前記計算された距離値に基づいて投影レンズの
駆動制御が行われる。

【００２４】前記画像入力ステップ（Ｓ１５）は、前記
自動焦点調整ステップ（Ｓ１４）において適正に焦点調
整が行われた投影像の反射像を取り込む処理が行われ
る。前記取り込む反射像は、投影像の中心位置を示す中
心点と、投影像の四隅の位置を示す４箇所の端点とを同
時若しくは経時的に組み合わせたテストパターンが用い
られる。この反射像の取り込みは、前記自動焦点調整ス
テップ（Ｓ１４）でも使用されるＰＳＤあるいは画像撮
像素子（ＣＣＤ）を備えた受光部によって行われる。前
記ＰＳＤを使用する場合は、受光操作を行うごとに、反
射像のある一点の位置を記憶する方式となっているの
で、前記テストパターンの中心点から４箇所の端点まで
計５回の受光操作を連続して行う必要がある。一方、Ｃ
ＣＤにおいては、前記投影像のイメージ全体をそのまま
画素情報として一回の操作で記憶する。

【００２５】前記自動歪み補正ステップ（Ｓ１６）は、
前記画像入力ステップ（Ｓ１５）によって取り込まれた
反射像の中心点及び４箇所の端点の座標から後述するキ
ーストン補正手法を用いて演算処理を行い、歪みの補正
された画像に変換する。そして、この自動歪み補正ステ
ップ（Ｓ１６）から前記画像投影ステップ（Ｓ３）に歪
み補正された画像信号が送られ、再び投影面に投影され
る。

【００２６】以上の処理ステップは、画像投影ステップ
（Ｓ３）以降の焦点調整及び歪み補正までを全て自動で
行わせるためのものであるが、自動焦点調整ステップ
（Ｓ１４）までを自動で行い、歪み補正を手動で行わせ
る手動歪み補正ステップ（Ｓ１８）に移行させる方法
や、前記画像投影手段（Ｓ３）以降の焦点調整及び歪み
補正を手動で行わせる手動焦点調整ステップ（Ｓ１７）
から手動歪み補正ステップ（Ｓ１８）に移行させるとい
った方法をとることも可能である。

【００２７】図２は、前記歪み補正を手動で実行するた
めの処理フローを示したものである。この処理フローで
は、画像信号入力ステップ（Ｓ１）、画像処理ステップ
（Ｓ２）及び画像投影ステップ（Ｓ３）の後に、歪み補
正を手動で操作開始したことを検知する操作検知ステッ
プ（Ｓ２４）を設け、この操作検知ステップ（Ｓ２４）
によって歪み補正の手動操作が検知された場合に、自動
焦点調整ステップ（Ｓ２５）を介して手動歪み補正ステ
ップ（Ｓ２６）での操作が可能な構成にした。この処理
フローによって、操作者は歪み補正を手動で行う際、補
正対象の投影像が常に焦点が適正に調整された状態とな
っているので、歪み補正を目視によって正確に行うこと
ができる。なお、前記操作検知ステップ（Ｓ２４）にお
いて、歪み補正の操作開始が検知されない場合は、焦点
調整及び歪み補正を通すことなく当初の画像投影ステッ
プ（Ｓ３）での投影像がそのまま投影面に映し出される
ことになる。

【００２８】図３は、前記焦点調整及び歪み補正を手動
で行わせるための処理フローを示したものである。この
処理フローでは、画像信号入力ステップ（Ｓ１）、画像
処理ステップ（Ｓ２）及び画像投影ステップ（Ｓ３）の
後に、前記図２で示したのと同様に、歪み補正を手動で
操作開始したことを検知する操作検知ステップ（Ｓ３
４）を設け、この操作検知ステップ（Ｓ３４）によって
歪み補正の手動操作が検知された場合に、焦点調整を行
うように指示する焦点調整指示ステップ（Ｓ３５）を介
して、手動焦点調整ステップ（Ｓ３６）及び手動歪み補
正ステップ（Ｓ３７）を操作可能となるようにした。こ
の処理フローによれば、焦点調整及び歪み補正が共に手
動操作可能な構成になっている場合において、操作者は
歪み補正を手動で行う際、先に焦点調整を行うように前
記焦点調整指示ステップ（Ｓ３５）で指示を受けること
ができ、操作手順を間違えることなく確実に行うことが
できる。なお、前記図２で示したのと同様に、前記操作
検知ステップ（Ｓ３４）において、歪み補正の手動操作
が検知されない場合は、焦点調整及び歪み補正を通すこ
となく当初の画像投影ステップ（Ｓ３）による投影像が
そのまま投影面に映し出されることになる。

【００２９】（画像表示装置）次に、上記図１乃至図３
で示した画像表示方法を実現する画像表示装置の構成を
図４乃至図１１に基づいて説明する。この画像表示装置
はパソコン等に接続して使用されるデータプロジェクタ
（以下、プロジェクタという）である。プロジェクタに
は液晶パネルを使用する液晶方式と、ＤＭＤ（デジタル
・マイクロミラー・デバイス）を使用するＤＬＰ（デジ
タル・ライト・プロセッシング）方式があるが、以下に
示す実施形態は後者のＤＬＰ方式によるプロジェクタで
ある。

【００３０】図４は上記ＤＬＰ方式を採用したプロジェ
クタ１１の第１実施形態の構成を示したものである。こ
のプロジェクタ１１は、画像信号入力手段１２、画像処
理手段１３、画像投影手段１４、画像入力手段（１５
ａ，１５ｂ）、自動焦点調整手段１６及び自動歪み補正
手段１７と、その他画像投影手段１４に備えられている
光源（ランプユニット２４）等で構成されている。ま
た、前記プロジェクタ１１とは別に、前記画像投影手段
１４によって投影されたイメージ画像を表示する投影面
（スクリーン２０）を外部に備える。

【００３１】前記画像信号入力手段１２は、上記画像表
示方法で示した画像信号入力ステップ（Ｓ１）を実現す
るもので、パソコンやビデオ機器等の外部機器１２ａあ
るいはプロジェクタ１１に内蔵されている画像メモリ１
２ｂから画像信号を取り入れるインターフェイス部を備
えている。このインターフェイス部では、パソコンで作
成された文章や図表等のデジタル信号であれば直接画像
処理手段１３に転送し、ビデオ機器等から出力されるビ
デオ出力信号、Ｙ／Ｃ出力信号あるいはＲＧＢ出力信号
のようなアナログ信号であればＡ／Ｄ変換処理して画像
処理手段１３に転送する。この画像信号入力手段１２に
よって取り込まれる画像信号は、本来の文字や図表の他
に後述する自動焦点調整手段１６及び自動歪み補正手段
１７において使用されるテスト画像が含まれる。このテ
スト画像には図５に示すように、中心部や四隅が点状に
白色発光するパターン１からパターン６が用意される。
なお、前記パターン１は後述する画像入力手段（１５
ａ，１５ｂ）における受光部４１に搭載される受光素子
がＣＣＤの場合に使用され、パターン２〜パターン６は
ＰＳＤの場合に使用される。

【００３２】画像処理手段１３は、図６に示すように、
デジタルプロセッサ（ＣＰＵ）を中心にデジタルフォー
マット部，デジタルディスプレイ部，ＤＭＤ駆動部とを
備え、前記画像信号入力手段１２及び後述する自動歪み
補正手段１７を経由した画像信号に対して各種のデジタ
ル信号処理を施す。ここでの処理内容は表示させる画像
の種類に応じて周知の画像処理技術が使用されるが、そ
の主なものを示せば、画像のサイズを適宜のサイズに変
更するスケーリング、複数の画像の合成や画像に付加す
る色の変換、その他、誤差拡散、ガンマ補正等である。
このようにして処理された画像データは、フレームメモ
リに逐次記憶される。そして、メモリ制御部によって、
前記フレームメモリに記憶された画像データを取り出
し、後述するランプユニット２４及び画像投影手段１４
によって光の像として投影される。

【００３３】画像投影手段１４は、前記画像処理手段１
３によって変換されたイメージ画像をランプユニット２
４の発する光によって投影レンズ４０から所定距離離れ
たスクリーン２０上に投影させる機構を備えたものであ
る。図７及び図８は画像投影手段１４の構成を示したも
のであり、ランプユニット２４を構成するランプ３１の
発光面３４からカラーホイール３５，インテグレータ３
６，コンデンサレンズ３７，ＤＭＤ３８（デジタル・マ
イクロミラー・デバイス），ミラー３９，投影レンズ４
０の順に配列されている。前記ランプユニット２４は、
白色光を発するランプ３１と、このランプ３１の背面を
囲う半円形の反射板３２とで構成されている。また、ラ
ンプ３１の発光時に発する熱を冷ますために、冷却用の
ファン３３が備えられている。前記カラーホイール３５
は、ＲＧＢ（赤，緑，青）からなる３つの色領域が形成
された一枚の円盤状のフィルタであり、高速で回転しな
がらランプ３１から発する白色光を透過させる。そし
て、前記透過した光はインテグレータ３６を介してコン
デンサレンズ３７に至る。このコンデンサレンズ３７で
集光させた光は、ミラー３９によってＤＭＤ３８の表面
に反射される。前記ＤＭＤ３８は、プロジェクタ用の表
示デバイスとして開発されたもので、指先サイズのシリ
コンチップを基板とし、その上に超小型のアルミ製可動
ミラーを多数形成したものである。前記可動ミラーの数
は表示させる画像の画素分備えられており、各可動ミラ
ーの僅かな傾斜による反射光によって、投影される画像
の色調等を調整している。

【００３４】次に、本発明のプロジェクタ１１におい
て、投影像の歪みを正確且つ迅速に補正可能とするため
の主要手段である画像入力手段（１５ａ，１５ｂ）、自
動焦点調整手段１６及び自動歪み補正手段１７について
詳細に説明する。なお、図４には画像入力手段（１５
ａ，１５ｂ）を２系統示しているが、実際の装置構成で
は、一つの画像入力装置を切替えて自動焦点調整手段１
６及び自動歪み補正手段１７に反射光あるいは反射像を
取り入れている。

【００３５】前記画像入力手段（１５ａ，１５ｂ）は、
図９に示すように、受光部４１と、信号処理部４２と、
Ａ／Ｄ変換部４３とを備えた構成となっている。前記受
光部４１はスクリーン２０で反射された光を受光するＰ
ＳＤ（Position Sensitive Detector）あるいはＣＣＤ
（Charge Coupled Device）からなる受光素子を備え
る。前記ＰＳＤは、いわゆる位置検出素子と呼ばれ、後
述する自動焦点調整手段１６においては、スクリーン２
０で反射された光の入射位置を検出し、この入射位置に
よって画像投影手段１４に備えられている投影レンズ４
０からスクリーン２０までの距離を算出する。また、後
述する自動歪み補正手段１７においては、前記図５に示
したパターン１又はパターン２〜パターン６の白色発光
点の位置を検出し、歪み補正を行うための座標に変換す
る。前記発光部４１の受光素子がＰＳＤの場合は、前記
画像投影手段１４から連続投影されるパターン２からパ
ターン６が逐次取り込まれる。一方、前記ＰＳＤの代わ
りにＣＣＤを自動焦点調整手段１６の受光素子とした場
合は、受けた光のコントラストを電気信号に変換し、そ
の波形を解析することでスクリーン２０に映し出される
画像の焦点を調整するようになっている。また、自動歪
み補正手段１７の受光素子として前記ＣＣＤを使用する
場合は、前記パターン１をそのままイメージ像として記
憶する。信号処理部４２では、前記受光部４１で受けた
アナログ光電流を同じくアナログの電圧レベルの信号に
変換し、続くＡ／Ｄ変換部４３では前記アナログ電圧の
信号をデジタル信号に変換されて、次の自動焦点調整手
段１６及び自動歪み補正手段１７に転送される。

【００３６】自動焦点調整手段１６は、図１０に示すよ
うに、前記投影レンズ４０とスクリーン２０との間の距
離を測定するための測距機構４４と投影レンズ４０を駆
動させるためのレンズ駆動機構４５とを備えており、測
距機構４４では前記画像入力手段１５ａによって取り込
まれた反射光あるいは反射像からスクリーン２０までの
距離を正確に割り出し、焦点が合うようにレンズ駆動機
構４５を操作することで投影像の焦点が自動で調整され
る。前記測距機構４４では、前記画像入力手段１５ａの
受光部４１を構成する受光素子がＰＳＤかＣＣＤかによ
って処理方法が異なる。ＰＳＤの場合は、スクリーン２
０に投影された投影像のある一点（中心点）からの反射
光がどの位置に入射されたかを検出し、この入射位置に
応じて距離値が計算処理される。そして、前記計算され
た距離値に基づいて投影レンズ駆動量が定まり、この駆
動量を電気信号に変換した後、レンズ駆動機構４５によ
って投影レンズが駆動制御される。一方、受光素子にＣ
ＣＤを用いた場合は、スクリーン２０で反射された反射
像のコントラストを電気信号に変換し、その波形を解析
して行う。この動作を簡単に説明すると、最初にＣＣＤ
の中央部（オートフォーカスエリア）にいったん結像し
た画像は、コントラストを電気信号（波形）に変換す
る。そして、この波形はＨＰＦ（ハイパスフィルタ）に
よって解析用の信号波形に成形される。このＨＰＦを通
した波形は焦点が合っていない場合は起伏がなだらかと
なり、焦点が合っていれば起伏が急峻となる。レンズ駆
動機構４５では前記波形を見て一番起伏が急峻な波形が
検出された位置で投影レンズ４０を停止させることによ
って行われる。本実施形態では、スクリーン２０に向け
た投影像を画像投影手段１４の投影レンズ４０及びラン
プ３１で作り出したが、専用の発光源（例えば、ＬＥ
Ｄ）をこの自動焦点調整手段１６の内部に別途設けても
よい。

【００３７】自動歪み補正手段１７は、図１１に示すよ
うに、キーストン演算部４６とキーストン補正処理部４
７とを備えている。前記キーストン演算部４６には前記
画像入力手段１５ｂを介して前記自動焦点調整手段１６
で焦点調整済みの投影像の反射像を取り込む。この反射
像及び反射像の取り込みに関しては、前記画像入力手段
１５ａにおいて説明したので省略するが、取り込まれた
反射像は所定の座標が付与されたデータに変換される。
そして、このデータに対して後述するキーストン演算を
行い、キーストン補正処理部において、画像の枠部の歪
み（台形歪み）を補正する。ここで補正処理された画像
信号は図６に示した画像処理手段１３のデジタルフォー
マット部に送られ、所定の画像フォーマットに変換後、
デジタルディスプレイ部、ＤＭＤ駆動部を経て画像投影
手段１４に再度引き渡される。この自動歪み補正手段１
７を通すことによって、文字や図表等の焦点がぴったり
合い、しかも台形歪みのないきれいな画像としてスクリ
ーン２０上に表示される。

【００３８】また、図４に示したように、前記画像入力
手段（１５ａ，１５ｂ）、自動焦点調整手段１６及び自
動歪み補正手段１７の起動を制御する起動制御手段１９
をプロジェクタ１１内に設けることもできる。この起動
制御手段１９は、画像投影手段１４の起動を検知するセ
ンサやタイマ／カウンタ回路を備えており、画像投影手
段１４による投影に連動して画像入力手段（１５ａ，１
５ｂ）、自動焦点調整手段１６及び自動歪み補正手段１
７の一連の処理を行わせることで、最初から歪みのない
画像を表示させることができる。さらに、前記タイマ／
カウンタ回路に所定のカウント値をセットしておけば、
所定周期ごとに画像入力手段（１５ａ，１５ｂ）、自動
焦点調整手段１６及び自動歪み補正手段１７の一連の処
理が実行されるので、画像投影中にプロジェクタ１１や
スクリーン２０の位置が振動や衝撃等によってずれた場
合でも歪みのない画像に周期的に補正することができ
る。なお、前記タイマ／カウンタ回路を介さず、前記前
記画像入力手段（１５ａ，１５ｂ）、自動焦点調整手段
１６及び自動歪み補正手段１７に対して操作者が任意の
タイミングで割り込みをかけることでプロジェクタ１１
やスクリーン２０がずれた場合に適宜補正を行わせるこ
とができる。

【００３９】（歪み補正手法）次に、前記自動歪み補正
手段１７による台形歪みの補正方法の一例を図１２に基
づいて説明する。図１２（ａ）は、前記画像入力手段１
５ｂを介して台形歪みが生じた反射像を図９に示した受
光部４１を経由して自動歪み補正手段１７のキーストン
演算部４６に取り込んだときの画像データを示したもの
である。この画像データに対して歪み補正をかける場合
は、先に取り込んだ図５のパターン１又はパターン２〜
パターン６を基に画像の中心座標Ｏ（０，０）と四隅の
端点座標Ａ（ｘａ，ｙａ），Ｂ（ｘｂ，ｙｂ），Ｃ（ｘ
ｃ，ｙｃ），Ｄ（ｘｄ，ｙｄ）を算出する。図１２
（ｂ）に示すように、前記算出された端点座標Ａ〜Ｄの
中で中心座標Ｏ（０，０）から最初にＸ軸に最も近い座
標Ａ（ｘａ，ｙａ）とＤ（ｘｄ，ｙｄ）をＸ軸方向の基
準として、座標Ｂ（ｘｂ，ｙｂ）がＡのＸ座標（ｘａ）
と同一になるＢ１（ｘｂ１，ｙｂ１）に収縮され、座標
Ｃ（ｘｃ，ｙｃ）がＤのＸ座標（ｘｄ）と同一になるＣ
１（ｘｃ１，ｙｃ１）に収縮される。以上の操作で画像
の横方法の歪みが補正される。続いて前記図１２（ｂ）
の横方向の歪みが補正された画像を基準として縦方向の
歪みを補正する。図１２（ｃ）に示すように、今度は座
標Ｄ（ｘｄ，ｙｄ）とＣ１（ｘｃ１，ｙｃ１）をＹ軸方
向の基準として、座標Ａ（ｘａ，ｙａ）がＤのＹ座標
（ｙａ）と同一になるＡ２（ｘａ２，ｙａ２）に収縮さ
れ、座標Ｂ１（ｘｂ１，ｙｂ１）がＣ１のＹ座標（ｙｃ
１）と同一になるＢ１２（ｘｂ１２，ｙｂ１２）に収縮
される。このような横方向及び縦方向の座標を順に補正
していくことによって図１２（ｃ）に示されるような台
形歪みのない四角形の画像データを生成することができ
る。本実施形態では、横方法及び縦方向の両方が歪んだ
画像を補正する例を示したが、キーストン演算部４６で
座標計算した結果、横方向のみあるいは縦方向のみ歪み
を検出した場合は、その歪んだ方向に対してのみ補正を
かければよい。

【００４０】前記自動歪み補正手段１７で用いられたキ
ーストン補正は、台形歪みを補正するために従来から用
いられた手法であるが、このキーストン補正を掛ける画
像自体が事前に自動焦点調整手段１６を通し、適正に焦
点調整が行われているため、テストパターンの位置や輪
郭が明確となり、歪み位置を示す座標変換が正確に行え
る。このため、上記自動歪み補正手段１７による自動歪
み補正がより確実に行い得る。

【００４１】（手動歪み補正）次に、歪み補正のみを手
動操作可能にした構成と、焦点調整及び歪み補正の両方
を手動操作可能にした実施形態を図１３及び図１４に基
づいて説明する。図１３は歪み補正を手動で行わせるた
めの手動歪み補正手段５４を備えた第２実施形態のプロ
ジェクタ５１である。スクリーン２０への投影は、前記
第１実施形態のプロジェクタ１１と同様に画像信号入力
手段１２，画像処理手段１３，画像投影手段１４を経て
行われ、その後、操作検知手段５２，操作制御手段５３
から自動焦点調整手段１６を介して手動歪み補正手段５
４による手動操作が行われる。前記操作検知手段５２
は、操作者がスクリーン２０に投影された投影像を見て
歪みを補正しようと歪み調整用のスイッチ類を操作した
ことを検知するためのものである。前記操作が行われた
ことが検知された場合は、次の操作制御手段５３に移行
するが、操作が行われなかった場合は、そのまま画像投
影手段１４による投影が継続される。また、前記操作制
御手段５３は、前記操作検知手段５２からの検知信号に
基づいて自動焦点調整手段１６による投影像の自動焦点
調整から手動歪み補正手段５４における手動操作を可能
とするように制御される。このように、操作者が手動で
歪み補正を開始すると同時に、投影像が自動で焦点調整
されるので、常に焦点が適正に調整された投影像を見な
がら確実に歪み補正を行うことができる。

【００４２】（手動焦点調整、手動歪み補正）図１４は
前記図１３に示した第２実施形態のプロジェクタ５１に
おいて、焦点調整も手動で行わせるようにした第３実施
形態のプロジェクタ６１である。その構成は、歪み補正
が手動で開始されたことを検知する操作検知手段５２の
後に、投影像の焦点を調整するように操作者に指示を与
える操作指示手段６２が実行される。この操作指示手段
６２は、液晶表示部や手動焦点調整手段６３に備えられ
るスイッチ類近傍に設けられるＬＥＤ等の点滅によって
視覚で確認させる方法と、ブザー等の音声で認識される
方法とが適宜選択して用いられる。操作者は前記操作指
示手段６２によって指示された手動焦点調整手段６３に
進み、その後、手動歪み補正手段５４を実行することが
できる。このように、焦点調整及び歪み補正共に手動す
る構成とした場合において、前記操作検知手段５２及び
操作指示手段６２を備えているので、初めてこのプロジ
ェクタ６１の操作を行う操作者でも歪み補正をかける前
に忘れずに焦点調整を行うことができるので、歪み補正
を迅速且つ確実に実行することができる。

【００４３】（自動歪み補正による操作手順）次に、上
記第１実施形態のプロジェクタ１１の実際の操作手順を
図１５及び図１６に基づいて説明する。図１５の（ＳＴ
１）〜（ＳＴ１３）は歪み補正を全て自動で行う手順を
示したものである。以下、操作手順にしたがって説明す
る。 （ＳＴ１） 画像表示装置とスクリーンとの位置決めを
行い、画像表示装置の電源をオンにする。 （ＳＴ２） パソコンやビデオ機器等の外部機器あるい
は画像表示装置に内蔵されている画像メモリに対して画
像信号の送信を要求する。 （ＳＴ３） 歪み補正の自動実行周期を計るためのタイ
マ／カウンタを起動する。 （ＳＴ４） 前記（ＳＴ２）で要求された画像信号が入
力できたかどうかを確認する。 （ＳＴ５） 入力された画像信号に対してデジタル処理
を施し、イメージ画像からなる投影象に変換する。 （ＳＴ６） 前記投影像をランプユニットから発する光
源に乗せてスクリーン上に投影する。 （ＳＴ７） 前記投影像と、この投影像の反射像から焦
点距離を算出して焦点を自動調整する。 （ＳＴ８） 前記焦点調整された投影像のスクリーン面
を介した反射像を取り込む。 （ＳＴ９） 前記取り込まれた反射像の歪みをキースト
ン補正手法等によって補正する。 （ＳＴ１０，１１） 前記補正された画像信号をデジタ
ル変換した後、画像投影手段を介してスクリーン上に再
投影する。 （ＳＴ１２） 前記ＳＴ１０，１１での処理終了した
後、タイマ／カウンタの値を一つＵＰ又はＤＯＷＮさせ
る。ここでカウント値が０になった場合は次の電源オフ
手順（ＳＴ１３）に進むが、カウント値が残っている場
合は、カウント値が０になるまで回り続け、歪み補正を
かけるタイミングを周期的に計っている。

【００４４】（手動歪み補正による操作手順）図１６は
歪み補正を手動で操作する場合の操作手順を示したもの
である。以下、操作手順にしたがって説明する。 （ＳＴ１） 画像表示装置とスクリーンとの位置決めを
行い、画像表示装置の電源をオンにする。 （ＳＴ２） パソコンやビデオ機器等の外部機器あるい
は画像表示装置に内蔵されている画像メモリに対して画
像信号の送信を要求する。 （ＳＴ３） 前記（ＳＴ２）で要求された画像信号が入
力できたかどうかを確認する。 （ＳＴ４） 入力された画像信号に対してデジタル処理
を施し、イメージ画像からなる投影象に変換する。 （ＳＴ５） 前記投影像をランプユニットから発する光
源によってスクリーン上に投影する。 （ＳＴ６） 前記スクリーン上に投影された投影像に歪
みがあるか、あるいは歪み補正が必要かどうか判断す
る。歪みがない場合はそのまま投影を続行する。一方、
歪みがあると判断された場合は、次の焦点調整ステップ
に進められる。 （ＳＴ７） 前記投影像と、この投影像の反射像から焦
点距離を算出して焦点を自動調整する。 （ＳＴ８） 前記焦点調整された投影像のスクリーン面
を介した反射像を取り込む。 （ＳＴ９） 前記取り込まれた反射像の歪みを手動で補
正する。 （ＳＴ１０，１１） 前記補正された画像信号をデジタ
ル変換した後、画像投影手段を介してスクリーン上に再
投影する。

【００４５】上記図１５に示した操作手順によれば、タ
イマ／カウンタに設定した周期で投影像の歪みを自動修
正するので、プロジェクタやスクリーンの設置が不安定
な場所や振動の多いところで使用する場合に適してい
る。また、図１６に示した操作手順によれば、焦点が調
整された状態でスクリーンに投影された投影像を見なが
ら歪み補正を行えるので、より正確に歪み補正を行うこ
とができる。

【００４６】なお、上記示したプロジェクタ１１，５
１，６１は、ＤＭＤを使用したＤＬＰ方式であるが、液
晶パネルを使用した液晶方式のプロジェクタであっても
画像投影手段が異なるのみで、同じような焦点調整手段
及び歪み補正手段を備えた構成にすることができる。ま
た、このような方式以外の投影型のプロジェクタ全般に
も適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像表示方法の全体フロー図であ
る。

【図２】上記画像表示方法において、歪み補正を手動操
作可能にした場合のフロー図である。

【図３】上記画像表示方法において、焦点調整及び歪み
補正を手動操作可能にした場合のフロー図である。

【図４】本発明に係る画像表示装置の全体ブロック図で
ある。

【図５】焦点調整及び歪み補正に使用されるテストパタ
ーンである。

【図６】上記画像表示装置における画像処理手段のブロ
ック図である。

【図７】上記画像表示装置における画像投影手段の構成
図である。

【図８】上記画像表示装置における画像投影手段の構成
図である。

【図９】上記画像表示装置における画像入力手段のブロ
ック図である。

【図１０】上記画像表示装置における自動焦点調整手段
のブロック図である。

【図１１】上記画像表示装置における自動歪み補正手段
のブロック図である。

【図１２】キーストン補正の原理を示す説明図である。

【図１３】本発明の第２実施形態の画像表示装置の構成
を示すブロック図である。

【図１４】本発明の第３実施形態の画像表示装置の構成
を示すブロック図である。

【図１５】自動歪み補正手段を備えた画像表示装置の操
作手順を示すフローチャートである。

【図１６】手動歪み補正手段を備えた画像表示装置の操
作手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｓ１ 画像信号入力ステップ Ｓ２ 画像処理ステップ Ｓ３ 画像投影ステップ Ｓ１４ 自動焦点調整ステップ Ｓ１５ 画像入力ステップ Ｓ１６ 自動歪み補正ステップ １１，５１，６１ プロジェクタ（画像表示装置） １２ 画像信号入力手段 １３ 画像処理手段 １４ 画像投影手段 １５ａ，１５ｂ 画像入力手段 １６ 自動焦点調整手段 １７ 自動歪み補正手段 ２０ スクリーン（投影面） ４１ 受光部 ４４ 測距機構 ４５ レンズ駆動機構 ５２ 操作検知手段 ５３ 操作制御手段 ５４ 手動歪み補正手段 ６２ 操作指示手段 ６３ 手動焦点調整手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K103 AA08 AA13 AA16 AA22 AB08 BB07 BC44 CA35 5C058 AA06 AA18 BA27 BB13 BB25 EA01 EA02 EA26 EA27 EA31 EA42

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を取り込む画像信号入力ステッ
   プと、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画
   像処理ステップと、前記投影像を投影面に向けて拡大投
   影する画像投影ステップと、前記投影面までの距離を測
   定して投影像の焦点を自動調整する自動焦点調整ステッ
   プと、該自動焦点調整ステップによって適正に焦点調整
   された投影像の反射像を取り込む画像入力ステップと、
   該画像入力ステップによって取り込まれた反射像の歪み
   を検出して自動補正する自動歪み補正ステップとを備え
   たことを特徴とする画像表示方法。
2. 【請求項２】 画像信号を取り込む画像信号入力ステッ
   プと、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画
   像処理ステップと、前記投影像を投影面に向けて拡大投
   影する画像投影ステップと、前記投影面までの距離を測
   定して投影像の焦点を自動調整する自動焦点調整ステッ
   プと、前記焦点調整された投影像の歪みを手動で補正す
   る手動歪み補正ステップとを備えた画像表示方法。
3. 【請求項３】 画像信号を取り込む画像信号入力ステッ
   プと、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画
   像処理ステップと、前記投影像を投影面に向けて拡大投
   影する画像投影ステップと、前記投影像の焦点を手動で
   調整する手動焦点調整ステップと、前記焦点調整された
   投影像の歪みを手動で補正する手動歪み補正ステップと
   を備えた画像表示方法。
4. 【請求項４】 画像信号を取り込む画像信号入力ステッ
   プと、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画
   像処理ステップと、前記投影像を投影面に向けて拡大投
   影する画像投影ステップと、前記投影像の歪みを手動で
   補正する操作を検知する操作検知ステップと、この操作
   検知ステップによって歪み補正の操作が行われたことが
   検知された後、前記投影面までの距離を測定して投影像
   の焦点を自動調整する自動焦点調整ステップと、前記焦
   点調整が行われた投影像の歪みを手動で補正する手動歪
   み補正ステップとを備えた画像表示方法。
5. 【請求項５】 画像信号を取り込む画像信号入力ステッ
   プと、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画
   像処理ステップと、前記投影像を投影面に向けて拡大投
   影する画像投影ステップと、前記投影像の歪みを手動で
   補正する操作を検知する操作検知ステップと、この操作
   検知ステップによって歪み補正の操作が行われたことが
   検知された後、前記投影像の焦点調整を行うよう指示す
   る焦点調整指示ステップと、前記投影像の焦点を手動で
   調整する手動焦点調整ステップと、前記焦点調整が行わ
   れた投影像の歪みを手動で補正する手動歪み補正ステッ
   プとを備えた画像表示方法。
6. 【請求項６】 画像信号を取り込む画像信号入力手段
   と、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画像
   処理手段と、前記投影像を投影面に向けて拡大投影する
   画像投影手段と、前記投影面までの距離を測定して投影
   像の焦点を自動調整する自動焦点調整手段と、該自動焦
   点調整手段によって適正に焦点調整された投影像の反射
   像を取り込む画像入力手段と、前記取り込まれた反射像
   の歪みを検出して自動補正する自動歪み補正手段とを備
   えたことを特徴とする画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記自動焦点調整手段は、前記画像投影
   手段によって投影される投影像の反射像に基づいて投影
   面までの焦点距離を測定する測距機構及び前記焦点距離
   に応じて投影レンズを自動調整するレンズ駆動機構を備
   えた請求項６記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記自動歪み補正手段は、前記画像入力
   手段によって取り込まれた反射像に基づいて歪みを自動
   補正する歪み補正機構を備えた請求項６記載の画像表示
   装置。
9. 【請求項９】 前記画像投影手段に備えられる発光部及
   び画像入力手段に備えられる受光部の少なくとも一方
   を、前記自動焦点調整手段に備えられる焦点調整用の発
   光部若しくは焦点調整用の受光部と兼用する請求項６乃
   至８のいずれかに記載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記画像入力手段、自動焦点調整手段
    及び自動歪み補正手段が、前記画像投影手段による投影
    開始時に連動して起動する起動制御手段を備えた請求項
    ６乃至９のいずれかに記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記起動制御手段は、所定周期ごとに
    前記画像入力手段、自動焦点調整手段及び自動歪み補正
    手段を起動可能とする請求項１０記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 前記起動制御手段は、任意のタイミン
    グで前記画像入力手段、自動焦点調整手段及び自動歪み
    補正手段を起動可能とする請求項１０記載の画像表示装
    置。
13. 【請求項１３】 画像信号を取り込む画像信号入力手段
    と、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画像
    処理手段と、前記投影像を投影面に向けて拡大投影する
    画像投影手段と、前記投影面までの距離を測定して投影
    像の焦点を自動調整する自動焦点調整手段と、前記投影
    像の歪みを手動で補正する手動歪み補正手段と、前記手
    動歪み補正手段が操作されたことを検知する操作検知手
    段と、この操作検知手段により前記手動歪み補正手段が
    操作されたことが検知された場合、前記自動焦点調整手
    段による焦点調整を実施する操作制御手段とを備えた画
    像表示装置。
14. 【請求項１４】 画像信号を取り込む画像信号入力手段
    と、前記取り込まれた画像信号を投影像に変換する画像
    処理手段と、前記投影像を投影面に向けて拡大投影する
    画像投影手段と、前記投影像の焦点を手動で調整する手
    動焦点調整手段と、前記投影像の歪みを手動で補正する
    手動歪み補正手段と、この手動歪み補正手段が操作され
    たことを検知する操作検知手段と、この操作検知手段に
    よって前記手動歪み補正手段が操作されたことが検知さ
    れた場合、前記手動焦点調整による焦点調整を行うよう
    に指示する操作指示手段とを備えた画像表示装置。