JP2004120614A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射型画像表示装置において、使用者の好みに応じて複数のキーストン補正値やその他の設定値を登録できることを目的とする。
【解決手段】光源からの光によりパネルを照明し、パネル上の画像を投射レンズを介してスクリーン面上に投射する投射型画像表示装置において、入力される画像信号に対して、この画像を変倍、変形するための画像処理を行う画像処理手段と、この画像処理手段で画像を変倍、変形した画像処理情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された画像処理情報を読み出して再設定する設定手段とを有する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射される画像の歪みを補正可能な投射型画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネル上などに生成した画像を、透過又は反射により、スクリーン上に投射するプロジェクタ装置において、プロジェクタ装置の光軸が、投射面の中心と垂直に交わるように設置されない場合には、投射面上に映像を投射する際の映像の拡大率が、各部で不均一になる問題がある。
【０００３】
すなわち、スクリーンが建物の壁などに垂直設置されていると仮定すると、プロジェクタ本体はスクリーンに対して、左右方向が水平で、上下方向水平となる設置状態が理想となる。
【０００４】
しかしながら、実際にはプロジェクタ本体を設置する場所によって、スクリーンに対し左右方向や上下方向に傾きが生じ、設置時に使用者が微調整することが必要となる。また、設置の度にキーストン調整が必要になる。一方、前面投射型のプロジェクタ装置において、プロジェクタ装置を投射面の手前の中央付近に配置すると、観客が投射面の映像を見る上で邪魔になってしまう。
【０００５】
そこで、プロジェクタ装置の光軸が、投射面に対して斜めになるような位置関係に配置することが必要になるが、斜め方向から投射した場合は、投射された映像に歪みが生じることになる。従来、画像変換処理による手法でこれらの歪補正（キーストン補正）を行って、歪みの少ない映像を得る方法が知られている。
【０００６】
図１４　は、従来技術におけるキーストン（台形）画像補正方法を示したものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図１４（ａ）に示す原画像から、縦方向に圧縮した図１４（ｂ）に示すような横長変換画像を生成し、さらにこれに対してキーストン歪み補正を施した、図１４（ｃ）に示すような台形歪み補正画像を生成して、垂直な投射面に対して正面から斜め上向きに投射することによって、投射面上に歪みを補正された、図１４（ｄ）に示すような表示画面を得るようにしている。
【０００８】
従来技術では、上下方向のキーストン補正について説明しているが、左右方向についても同じことが説明できる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２７５５３８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４に示された従来のプロジェクタ装置では、横長変換と台形歪み補正の処理を行っているので、上下方向や左右方向から投射した場合の歪み補正を行うことはできるが、キーストン補正後の値を複数登録する機能が無く、移動する度に、再設定しなければならない。
【００１１】
また、キーストン設定値に連動して、ズーム、フォーカス値、明るさ補正値を保存することができない。
【００１２】
さらに、ある方向でキーストン補正を調整決定した後、別な方向からスクリーンを見るとキーストンがずれて見えるため、キーストン値を再変更したくなった場合に、いちいちキーストンの再設定をしなければならない問題がある。
【００１３】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、一度調整したキーストン値を登録でき、必要に応じて読みだして瞬時に再設定ができる。キーストン設定値に連動して、ズーム、フォーカス値、明るさ補正値、ガンマ補正値等を保存することができる。
【００１４】
ある方向でキーストン補正を決めた後、別な方向からスクリーンを見る場合に、視聴者角度を入力することで瞬時に適切なキーストン値を設定できる機能を有するプロジェクタ装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明は、光源からの光によりパネルを照明し、パネル上の画像を投射レンズを介してスクリーン面上に投射する投射型画像表示装置において、入力される画像信号に対して、この画像を変倍、変形するための画像処理を行う画像処理手段と、この画像処理手段で画像を変倍、変形した画像処理情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された画像処理情報を読み出して再設定する設定手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
これにより、例えば、プロジェクタ（投射型画像表示装置）を複数の設置場所で使用する場合に、それぞれの場所でのキーストンなどの最適値をメモリでき、メモリされた値を簡単に読み出して再設定することができる。
【００１７】
ここで、記憶手段において、画像処理情報とともに、フォーカス値、カラー設定値、明るさ設定値、明るさ補正値、ガンマ設定値を記憶するようにしてもよい。また、外部からの指令に基づいて、画像処理情報とともに、フォーカス値、カラー設定値、明るさ設定値、明るさ補正値、ガンマ設定値を記憶するようにしてもよい。
【００１８】
本願第２の発明は、光源からの光によりパネルを照明し、パネル上の画像を投射レンズを介してスクリーン面上に投射する投射型画像表示装置において、入力される画像信号に対して、この画像を変倍、変形するための画像処理を行う画像処理手段と、この画像処理手段で画像を変倍、変形した画像処理情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された画像処理情報を基準として演算により変換テーブルを作成する作成手段と、所定の基準角度を入力する入力手段と、変換テーブルを用いて入力手段の入力から画像処理手段における画像処理情報を設定する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
これにより、例えば、メモリされた値を基準値として、スクリーンに対する視聴者中心角度を入力可能とし、基準値が設定される度に演算によりルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成し、このＬＵＴに基づいて視聴者中心角度に最適なキーストン設定（オフセットキーストン補正機能）を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、図２は、本実施形態におけるキーストン値を登録する時のフローチャート図、図３は、本実施形態における登録したキーストン値を読み出す時のフローチャート図である。
【００２２】
図４は、本実施形態におけるキーストン値を複数登録する時のフローチャート図、図５は、本実施形態における複数登録したキーストン値を読み出す時のフローチャート図である。
【００２３】
本実施形態のプロジェクタ装置は、図１に示すように、映像入力部１と、映像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部２と、デジタル信号に変換された画像を画像処理する画像変換部３と、明るさ変換部４と、色変換部５と、画像変換された信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部６と、液晶パネルを駆動する液晶パネルドライブ部７とを有している。
【００２４】
また、液晶パネル１５と、光源となるランプ１３と、光量調整部１４と、第一の投射するレンズ１６と、第二の投射するレンズ１７と、全体システムの制御を行うＣＰＵ１１と、そのメモリ部１２と、リモコン入力部８と、キー入力部９と、シリアル通信等の外部通信部１０とを有している。
【００２５】
次に、図１を参照して本実施形態のプロジェクタ装置の動作を説明する。
【００２６】
映像入力部１は、原画像を入力する。画角変換部３では、映像の左右方向や、上下方向の台形歪み補正の処理を行う。光量調整部１４は、絞り機構等による液晶パネル１５への光量調整を行い、ＣＰＵ１１から制御され投射画像の明るさが調整できる。
【００２７】
プロジェクタのピント調整のために、ＣＰＵ１１から第一の投射するレンズ１６の位置を調整しファーカス制御を行う。プロジェクタのズーム調整のために、ＣＰＵ１１から第二の投射するレンズ１７の位置を調整しズーム制御を行う。ＣＰＵ１１には、外部のリモコン８から赤外信号などによりコマンドが入力されており、リモコンからプロジェクタのシステム制御が行われる。
【００２８】
リモコンと同様に、プロジェクタ本体にボタン等のキー入力があり、プロジェクタのシステム制御が行われる。リモコンと同様に、ＰＣ等の外部通信機器からＲＳ２３２Ｃ信号やＵＳＢ信号などによりコマンドが入力されプロジェクタのシステム制御が行われる。
【００２９】
例えば、リモコン８による入力からのキーストン調整用のコマンドをＣＰＵ１１が受信すると、画像変換部３に指令を出して、上下方向のキーストン調整であれば、図１４に示したような場合に画像処理がされることで、原画像に等しい四角い画像が投射される。左右方向についても、同様のキーストン調整が必要になり、同じく画像変換部３にて画像処理されることで、原画像に等しい四角い画像が投射される。
【００３０】
明るさ変換４は、ガンマカーブなどの輝度信号の信号処理による明るさを制御するためものである。色変換５は、ＲＧＢ信号のレベル変更などにより色信号バランスを調整するためのものである。
【００３１】
キーストン調整：画像処理３、明るさ：明るさ変換４及び光量調整部１４、色：色変換５、フォーカス：レンズ１６、ズーム：レンズ１７等の各部をＣＰＵ１１で集中制御しており、調整後の結果情報はメモリ１２に蓄積される。
【００３２】
次に、図２に、本実施形態のプロジェクタ装置におけるキーストン値を登録する時のフローチャート図を示す。
【００３３】
ステップＳ５０１からステップＳ５０５までにおいて、ズーム位置、フォーカス位置、明るさ、色バランス、キーストンを設定する。そして、ステップＳ５０６で、上述した設定が完了したか否かを判断し、設定が完了した場合には、ステップＳ５０７でプリセットＮＯを入力する。ステップＳ５０８では、ステップＳ５０１からステップＳ５０５で設定された各種情報を、プリセットＮＯに対応させてメモリに記憶する。
【００３４】
これにより、ズーム、フォーカス、明るさ、色バランス、キーストンを所定の状態に調整した後、プリセット開始モードに移行し、指定のＮＯキーにキーストーンを含む全ての情報がメモリされる。
【００３５】
次に、図３に登録したキーストン値を読み出す時のフローチャート図を示す。プリセットロード開始モードに移行し（ステップＳ５１０）、指定のＮＯキーを押すことで（ステップＳ５１１）、既にメモリされているキーストンを含む全ての情報がプロジェクタにロード（ステップＳ５１２）されプリセットされた状態を復帰する。すなわち、プリセットＮＯに対応して記憶された情報、具体的には、ズーム位置、フォーカス位置、明るさ、色バランス、キーストンの情報を設定する（ステップＳ５１３〜ステップＳ５１７）。
【００３６】
次に、複数の会議室に設置された場合のフローチャートを図４に示す。本実施形態では、会議室Ａの調整情報がプリセットＮＯ１に登録され、会議室Ｂの調整情報がプリセットＮＯ２に登録された場合の例を示す。
【００３７】
プロジェクタを会議室Ａに設置した場合、使用者は、ズーム位置、フォーカス位置、明るさ、色バランス、キーストンの設定値を調整する（ステップＳ５２２）。そして、設定値の調整が完了したときには、調整した設定値をプリセットＮＯ１に登録する（ステップＳ５２４）。
【００３８】
次に、プロジェクタを会議室Ｂに設置（ステップＳ５２５）して、ズーム位置、フォーカス位置、明るさ、色バランス、キーストンの設定値を調整する（ステップＳ５２６）。そして、設定値の調整が完了したときには、調整した設定値をプリセットＮＯ２に登録する（ステップＳ５２８）。
【００３９】
プリセットロード開始モードに移行後、フローチャート図５でメモリされたＮＯ１のキーを押すことで既にメモリされている会議室Ａ用のキーストンを含む全ての情報がプロジェクタにロードされプリセットされた状態を復帰する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態により、一度調整したキーストン値を登録でき、必要に応じて読みだして瞬時に再設定ができる。また、キーストン設定値といっしょに、ズーム、フォーカス値、明るさ補正値、ガンマ補正値等を同時に関連付けして保存し、読み出し各種設定値を再設定することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態であるプロジェクタにおける横キーストン値を登録するときのフローチャート図である。以下、図６を用いて第２実施形態を説明する。
【００４２】
ここで、キーストン値を登録するときの動作（図３）、複数のキーストン値を登録するときの動作（図４）、複数登録されたキーストン値を読み出すときの動作（図５）は、第１実施形態で説明した動作と同様である。
【００４３】
本実施形態では、ある方向でキーストン補正を決めた後、補正を決めた方向と別な方向からスクリーンを見る条件に変更になった場合に、視聴者角度を入力することで瞬時に適切なキーストン値を設定できる、オフセットキーストンに関するものである。
【００４４】
図１に示すように、第１実施形態と基本構成は同じであるが、メモリ１２については、ＬＵＴが必要となる。このＬＵＴは、図６に示す配置において、スクリーンとプロジェクタの配置をある状態で固定し、スクリーンと視聴者との角度を、キーストン補正値と対応して作成されたものである。
【００４５】
図６は、スクリーン１０１とプロジェクタ１００、視聴者１０２〜１０５を上から見た配置図を示す。
【００４６】
スクリーン１０１に対してプロジェクタ１００は、上から見て概略９０度で直交するように配置されている。スクリーンと視聴者との角度はそれぞれ、視聴者１０２は＋７０度、視聴者１０３　は＋３５度、視聴者１０４は＋０度、視聴者１０５は−３５度、視聴者１０６は−７０度とする。
【００４７】
次に図７は、図６の各視聴者から見たスクリーンの画像を示す。
【００４８】
横方向がスクリーンとの角度で、＋７０度から−７０度で図６の視聴者１０２から１０５に対応する。縦方向が、プロジェクタのキーストン基準値を、０度、＋３５度、−３５度に変更した場合に対応する。
【００４９】
キーストン基準値を０度（デフォルト位置）にした場合、各視聴者は図７の０度設定（図７上段列）に示すようにスクリーン上の画像が見えることになる。つまり、正面に位置する（ｃ）０度の場所で原画像と同じ基準状態だが、左右（＋またはーに）になるに従って、台形状に画像が歪んで見える。
【００５０】
キーストン基準値を＋３５度にした場合、各視聴者は図７の＋３５度基準値（図７中段列）に示すようにスクリーン上の画像が見えることになる。つまり、正面に位置する（ｄ）＋３５度の場所で原画像と同じ基準状態だが、左右（＋またはーに）になるに従って、台形状に画像が歪んで見える。
【００５１】
キーストン基準値を−３５度にした場合、各視聴者は図７の−３５度基準値（図７下段列）に示すようにスクリーン上の画像が見えることになる。つまり、正面に位置する（ｂ）−３５度の場所で原画像と同じ基準状態だが、左右（＋またはーに）になるに従って、台形状に画像が歪んで見える。
【００５２】
図６、図７は、横方向の説明であり、同様の説明が上下方向についてもできる。
【００５３】
図８のオフセットキーストンのフローチャートにより、本実施形態のオフセットキーストンについて説明する。
【００５４】
プロジェクタを会議室Ａに設置した場合において、ズーム、フォーカス、明るさ、色バランス、キーストンを所定の状態に調整（ステップＳ５４１）した後、プリセット開始モードに移行し、ＮＯ１キーにキーストンを含む全ての情報がメモリされる。この時のキーストン調整値を基準値として、スクリーンと視聴者との角度をＬＵＴとして演算し作成する（ステップＳ５４３）。
【００５５】
次に、視聴者中心角度＋３５度を入力（ステップＳ５４４）すると、キーストン調整は行わずにＬＵＴを参照してキーストン補正値が設定される（ステップＳ５４５）。このため、キーストンの再調整無しに＋３５度の視聴者に対して原画像と同じ表示が提供される。つまり、図６に示すスクリーンとプロジェクタの配置とすると、会議室設置時には、０度、視聴者１０４の位置で最適な、キーストン調整を行い、プロジェクタに基準値をメモリする。
【００５６】
この時点では、（ｄ）＋３５度の視聴者１０３の位置では少し歪んだ表示０度設定となる。その後、視聴者中心角度＋３５度を入力すると、＋３５度設定の状態となり、適正にキーストン補正された画像が提供される。
【００５７】
図９、図１０は、オフセットキーストンの補正値を示すグラフである。図９および図１０を用いてオフセットキーストンについて説明する。
【００５８】
横軸は、キーストン補正値を表し０を中心とし、＋１０から−１０の範囲でキーストン補正が行われる。縦軸は、補正値に対応する視聴者角度を示し、図６の視聴者１０２から１０６、＋７０度から−７０度の位置から適正に見えるように補正が必要となるキーストン補正値である。
【００５９】
図９は、キーストン補正値と視聴者角度が、キーストン調整時に０：０度で一致した場合の例で、仮に視聴者角度を＋３５度とすると、キーストン補正値を−５に変更することで＋３５度の視聴者に最適なキーストンになる。
【００６０】
次に、図１０を用いてオフセットキーストンについて説明する。キーストン補正値と視聴者角度が、キーストン調整時に２：０度となった場合の例で、仮に視聴者角度を＋３５度とすると、キーストン補正値を−３に変更することで＋３５度の視聴者に最適なキーストンになる。
【００６１】
図９の場合の動作フロチャートを図１１に示し、図１０の場合の動作フロチャートを図１２に示す。
【００６２】
図１１において、本実施形態のプロジェクタを会議室Ａのスクリーン１０１に対して向かい合うように配置、すなわち、０度の位置（視聴者角度０度）に配置して、キーストンの調整を行う（ステップＳ５４１）。そして、キーストンの設定が完了すると、この設定値をキーストン基準値（ＫＳｒｅｆ＝０）として登録する。また、登録されたキーストン基準値に基づいて、ＬＵＴを作成する（ステップＳ５４３）。このときのＬＵＴを、図１３（ａ）に示す。
【００６３】
次に、視聴者角度＋３５度を入力すると（ステップＳ５４４）、図９に示すグラフに基づいて、＋３５度におけるキーストンを設定する（ステップＳ５４５）。すなわち、図９において、視聴者角度を０度から＋３５度に移行したときのキーストン補正値（ＫＳ（＋３５度）＝−５）を設定する。
【００６４】
一方、図１２において、本実施形態のプロジェクタを会議室Ａのスクリーン１０１に対して＋１４度（視聴者角度＋１４度）の位置に配置して、キーストンの調整を行う（ステップＳ５４１）。そして、キーストンの設定が完了すると、この設定値をキーストン基準値（ＫＳｒｅｆ＝２）として登録する。また、登録されたキーストン基準値に基づいてＬＵＴを作成する（ステップＳ５４３）。このときのＬＵＴを図１３（ｂ）に示す。
【００６５】
次に、視聴者角度＋３５度を入力すると（ステップＳ５４４）、図１０に示すグラフに基づいて、＋３５度におけるキーストンを設定する（ステップＳ５４５）。すなわち、図１０において、視聴者角度を＋１４度から＋３５度に移行したときのキーストン補正値（（ＫＳ（＋３５度）＝−３））を設定する。
【００６６】
以上のように本実施形態では、ある方向でキーストン補正を決めた後、補正を決めた方向と別な方向からスクリーンを見る条件に変更になった場合に、視聴者角度を入力することで瞬時に適切なオフセットされたキーストン値を設定することが可能となる。
【００６７】
キーストン制御の登録、読み出しは、外部に接続されたリモコン８や、キー９、や、外部通信１０を経由して制御されることが可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のプロジェクタ装置によれば、投射時のキーストン設定値を複数登録できる。投射時のキーストン設定値と共にフォーカス値、カラー設定値、明るさ設定値、明るさ補正値、ガンマ設定値を複数登録できる。
【００６９】
キーストン設定値を基準として連動するように、各種設定値をダイレクトに外部から指定できる。メモリ設定値を基準値として演算により変換テーブルを作成し、スクリーンに対する視聴者中心角度を入力可能とし、変換テーブルを用いて入力値から画像処理手段の設定値を決定する。
【００７０】
これらにより、キーストン調整をメモリすることで、キーストンの再調整の手間を無くし、視聴者角度を入力することで再調整すること無く、瞬時に適切なキーストン値を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態におけるキーストン値を登録する時のフローチャート。
【図３】第１実施形態における登録したキーストン値を読み出す時のフローチャート。
【図４】第１実施形態におけるキーストン値を複数登録する時のフローチャート。
【図５】第１実施形態における複数登録したキーストン値を読み出す時のフローチャート。
【図６】第２実施形態であるプロジェクタにおける横キーストン値を登録するときのフローチャート。
【図７】図６の各視聴者から見たスクリーンの画像。
【図８】オフセットキーストンのフローチャート。
【図９】オフセットキーストンの補正値を示すグラフ。
【図１０】オフセットキーストンの補正値を示すグラフ。
【図１１】オフセットキーストンのフローチャート。
【図１２】オフセットキーストンのフローチャート。
【図１３】ＬＵＴを示す表。
【図１４】従来技術におけるキーストン（台形）画像補正方法の説明図。
【符号の説明】
１：映像入力部、２：ＡＤ変換部、３：画像変換部、４：明るさ変換部
５：色変換部、６：ＤＡ変換部、７：液晶パネルドライブ部
８：リモコン入力部、９：キー入力部、１０：外部通信部
１３：ランプ、１４：光量調整部、１５：液晶パネル
１６，１７：レンズ、１１：ＣＰＵ、１２：メモリ部

Claims (4)

1. 光源からの光によりパネルを照明し、パネル上の画像を投射レンズを介してスクリーン面上に投射する投射型画像表示装置において、
   入力される画像信号に対して、この画像を変倍、変形するための画像処理を行う画像処理手段と、
   この画像処理手段で画像を変倍、変形した画像処理情報を記憶する記憶手段と、
   この記憶手段に記憶された前記画像処理情報を読み出して再設定する設定手段とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
2. 前記記憶手段が、前記画像処理情報とともに、フォーカス値、カラー設定値、明るさ設定値、明るさ補正値、ガンマ設定値を記憶可能であることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
3. 前記記憶手段が、外部からの指令に基づいて、前記画像処理情報とともに、フォーカス値、カラー設定値、明るさ設定値、明るさ補正値、ガンマ設定値を記憶可能であることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
4. 光源からの光によりパネルを照明し、パネル上の画像を投射レンズを介してスクリーン面上に投射する投射型画像表示装置において、
   入力される画像信号に対して、この画像を変倍、変形するための画像処理を行う画像処理手段と、
   この画像処理手段で画像を変倍、変形した画像処理情報を記憶する記憶手段と、
   この記憶手段に記憶された前記画像処理情報を基準として演算により変換テーブルを作成する作成手段と、
   所定の基準角度を入力する入力手段と、
   前記変換テーブルを用いて前記入力手段の入力から前記画像処理手段における画像処理情報を設定する制御手段とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。

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