(57)【要約】【課題】より小さな回路規模としながら、台形補正処理を高速化する。【解決手段】画像を投影する光源ランプ29、マイクロミラー素子27、投影レンズ12を含む投影系と、特定の繰返しパターンを有したチャート画像を記憶したチャート画像記憶部38と、チャート画像をその繰返しパターンに基づいて分割、変換して得た複数のチャート画像を投影系で順次投影させ、それら複数のチャート画像に基づいて投影対象面の複数点位置までの距離を測距センサ13及び測距処理部36により測定させ、得た複数点位置までの距離により投影系で投影する画像の台形歪みを補正する制御部35とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投影する投影手段と、
この投影手段で投影させる特定の繰返しパターンからなるチャート画像を記憶した記憶手段と、
この記憶手段で記憶するチャート画像をその繰返しパターンに基づいて分割、変換して得た複数のチャート画像を上記投影手段で順次投影させる投影制御手段と、
この投影制御手段により上記投影手段で順次投影される複数のチャート画像に基づいて投影対象面の複数点位置までの距離を測定する測距手段と、
この測距手段で得た複数点位置までの距離により、上記投影手段により投影対象面に投影される画像の台形歪みを補正する台形補正手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
上記投影制御手段は、上記記憶手段で記憶するチャート画像を縦横変換することで縦横各複数のチャート画像を上記投影手段で順次投影させ、
上記測距手段は、上記投影制御手段により上記投影手段で順次投影される縦横各複数のチャート画像に基づいてそれぞれ投影対象面の複数点位置までの距離を測定し、
上記台形補正手段は、上記測距手段で得た縦横各複数点位置までの距離により、上記投影手段により投影対象面に投影される画像の縦横両方向に対する台形歪みを補正する
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項３】
上記投影制御手段は、階調補正用の変換テーブルを用いることでチャート画像から複数のチャート画像を得ることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項４】
予め記憶している、特定の繰返しパターンからなるチャート画像をその繰返しパターンに基づいて分割、変換して得た複数のチャート画像を順次投影させる投影制御工程と、
この投影制御工程で順次投影される複数のチャート画像に基づいて投影対象面の複数点位置までの距離を測定する測距工程と、
この測距工程で得た複数点位置までの距離により、投影する画像の台形歪みを補正する台形補正工程と
を有したことを特徴とする投影設定方法。
【請求項５】
予め記憶している、特定の繰返しパターンからなるチャート画像をその繰返しパターンに基づいて分割、変換して得た複数のチャート画像を順次投影させる投影制御ステップと、
この投影制御ステップで順次投影される複数のチャート画像に基づいて投影対象面の複数点位置までの距離を測定する測距ステップと、
この測距ステップで得た複数点位置までの距離により、投影する画像の台形歪みを補正する台形補正ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動台形補正機能を有する投影装置、投影設定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、予め記憶していた複数のパターンを選択的に読出してスクリーンに投影し、スクリーン上の複数位置までの距離を測定してその距離に基づいた台形補正を行なうようにした画像投影装置が考えられていた。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−２０４４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術は、複数のパターンデータを予めメモリに記憶しておき、これを順次読出してそれぞれ特定パターンの光像を形成し、スクリーンの中央や各端部に投影するものである。
【０００４】
したがって、複数のパターンデータを記憶しておくための大きな容量のメモリが必要となるだけでなく、距離を測定する位置を変更する毎に、新たなパターンデータをメモリから読出し、その光像を形成して投影するという動作を繰返し実行しなければならないため、測距の処理に時間を要し、台形補正を短時間のうちに完了させることができないという不具合がある。
【０００５】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、より小さな回路規模で台形補正処理を高速化することが可能な投影装置、投影設定方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、画像を投影する投影手段と、この投影手段で投影させる特定の繰返しパターンからなるチャート画像を記憶した記憶手段と、この記憶手段で記憶するチャート画像をその繰返しパターンに基づいて分割、変換して得た複数のチャート画像を上記投影手段で順次投影させる投影制御手段と、この投影制御手段により上記投影手段で順次投影される複数のチャート画像に基づいて投影対象面の複数点位置までの距離を測定する測距手段と、この測距手段で得た複数点位置までの距離により、上記投影手段により投影対象面に投影される画像の台形歪みを補正する台形補正手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記投影制御手段は、上記記憶手段で記憶するチャート画像を縦横変換することで縦横各複数のチャート画像を上記投影手段で順次投影させ、上記測距手段は、上記投影制御手段により上記投影手段で順次投影される縦横各複数のチャート画像に基づいてそれぞれ投影対象面の複数点位置までの距離を測定し、上記台形補正手段は、上記測距手段で得た縦横各複数点位置までの距離により、上記投影手段により投影対象面に投影される画像の縦横両方向に対する台形歪みを補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記投影制御手段は、階調補正用の変換テーブルを用いることでチャート画像から複数のチャート画像を得ることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、予め記憶している、特定の繰返しパターンからなるチャート画像をその繰返しパターンに基づいて分割、変換して得た複数のチャート画像を順次投影させる投影制御工程と、この投影制御工程で順次投影される複数のチャート画像に基づいて投影対象面の複数点位置までの距離を測定する測距工程と、この測距工程で得た複数点位置までの距離により、投影する画像の台形歪みを補正する台形補正工程とを有したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、予め記憶している、特定の繰返しパターンからなるチャート画像をその繰返しパターンに基づいて分割、変換して得た複数のチャート画像を順次投影させる投影制御ステップと、この投影制御ステップで順次投影される複数のチャート画像に基づいて投影対象面の複数点位置までの距離を測定する測距ステップと、この測距ステップで得た複数点位置までの距離により、投影する画像の台形歪みを補正する台形補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、簡単な繰返しパターンでなる１枚のチャート画像から容易に複数のチャート画像を得、順次切換えて投影表示させることで投影画像の複数ポイントを測距できるため、チャート画像を記憶するメモリの容量が小さなものですみ、また複数のチャート画像の生成とその投影表示を短時間のうちに処理できるために台形補正全体の処理も高速化することが可能となる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、投影画像をその二次元平面に対応して台形補正できるため、きわめて正確な矩形画像を投影させることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、カラー画像の階調補正を行なうために本来有している変換テーブルを流用することで、構成を簡略化し、より回路規模を小さくできる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、簡単な繰返しパターンでなる１枚のチャート画像から容易に複数のチャート画像を得、順次切換えて投影表示させることで投影画像の複数ポイントを測距できるため、チャート画像を記憶するメモリの容量が小さなものですみ、また複数のチャート画像の生成とその投影表示を短時間のうちに処理できるために台形補正全体の処理も高速化することが可能となる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、簡単な繰返しパターンでなる１枚のチャート画像から容易に複数のチャート画像を得、順次切換えて投影表示させることで投影画像の複数ポイントを測距できるため、チャート画像を記憶するメモリの容量が小さなものですみ、また複数のチャート画像の生成とその投影表示を短時間のうちに処理できるために台形補正全体の処理も高速化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の主として筐体前面及び上面の外観構成を示すものである。同図に示すように、直方体状の本体ケーシング１１の前面に、投影レンズ１２、測距センサ１３、及びＩｒ受信部１４が配設される。
【００１８】
投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子でなる空間的光変調素子で形成された光像をスクリーン等の対象に投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。
【００１９】
測距センサ１３は、２対の位相差センサの一方が水平方向、他方が垂直方向となるように互いに直交する方向に配置され、それぞれ被写体像に対する視差から三角測距の原理に基づいて所定の明暗パターンまでの距離を一次元的な検出ラインに沿って測定する。
【００２０】
Ｉｒ受信部１４は、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光（Ｉｒ）信号を受信する。
【００２１】
また、本体ケーシング１１の上面には、キースイッチ部１５及びスピーカ１６が配設される。  
キースイッチ部１５は、例えば電源キー、ＡＦ／ＡＫ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｏｃｕｓ／Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｋｅｙ−ｓｔｏｎｅ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：自動合焦／自動台形補正）キー、ズームキー、入力選択キー、カーソル（「↑」「↓」「←」「→」）キー、「Ｅｎｔｅｒ」キー等からなるもので、同様のキーがこのプロジェクタ装置１０の図示しないリモートコントローラにも配設されるものとする。
【００２２】
スピーカ１６は、入力された音声信号及び動作時のビープ音等を拡声放音する。
【００２３】
また、図示はしないが本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部、Ｉｒ受信部、及びＡＣアダプタ接続部が配設される。  
入出力コネクタ部は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置との接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。
【００２４】
Ｉｒ受信部は、上記Ｉｒ受信部１４と同様に、図示しないリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光（Ｉｒ）信号を受信する。  
ＡＣアダプタ接続部は、電源となる図示しないＡＣアダプタからのケーブルを接続する。
【００２５】
次に図２により上記プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成について説明する。図中、入出力コネクタ部２１より入力された各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、システムバスＳＢを介して画像変換部２３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影エンコーダ２４へ送られる。
【００２６】
投影エンコーダ２４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して投影駆動部２６に出力する。
【００２７】
この投影駆動部２６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば３０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動で空間的光変調素子（ＳＯＭ）である例えばマイクロミラー素子２７を表示駆動する。
【００２８】
このマイクロミラー素子２７に対して、リフレクタ２８内に配置された高圧水銀灯等の光源ランプ２９が出射する高輝度の白色光を、カラーホイール３０を介して適宜原色に着色し、インテグレータ３１、ミラー３２を介して照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ１２を介してここでは図示しないスクリーンに投影表示される。
【００２９】
しかるに、光源ランプ２９の点灯駆動と、カラーホイール３０を回転駆動するモータ（Ｍ）３３はいずれも投影光処理部３４からの供給電圧値に基づいて動作する。
【００３０】
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部３５である。この制御部３５は、ＣＰＵと、後述する投影動作の初期設定の処理を含む該ＣＰＵで実行される動作プログラムを記憶した不揮発性メモリ、及びワークメモリ等により構成される。
【００３１】
この制御部３５にはまた、システムバスＳＢを介して測距処理部３６、音声処理部３７及びチャート画像記憶部３８が接続される。
【００３２】
測距処理部３６は、上記２対の位相差センサからなる測距センサ１３を制御駆動し、それらの検出出力から任意の点位置までの距離を算出するもので、算出された距離値データは上記制御部３５へ送られる。
【００３３】
音声処理部３７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１６を駆動して拡声放音し、あるいは必要によりビープ音を発生させる。
【００３４】
チャート画像記憶部３８は、自動台形補正時に投影するための基となるチャート画像のデータを予め固定的に記憶している。
【００３５】
なお、上記キースイッチ（ＳＷ）部１５における各キー操作信号が直接制御部３５に入力されると共に、Ｉｒ受信部３９からの信号も直接入力される。このＩｒ受信部３９は、上記Ｉｒ受信部１４及び本体ケーシング１１の背面側に設けられるＩｒ受信部を含み、その赤外光受信信号をコード信号化して制御部３５に送出する。
【００３６】
次に上記実施の形態の動作について説明する。  
図３は、制御部３５がキースイッチ部１５またはリモートコントローラの「ＡＦ／ＡＫ」キーの操作に対して実行する動作プログラムの具体的な処理内容を示すものである。
【００３７】
その当初には、チャート画像記憶部３８に予め記憶されている横チャート画像のパターンデータを読出す（ステップＳ０１）。
【００３８】
図４（Ａ）は、このチャート画像記憶部３８から読出した横チャート画像のパターンデータを例示するものである。図示する如くこの横チャート画像ＨＣは、投影画像ＰＩの横幅をフルに利用して「１」〜「４」とパターン番号が付された階調の異なる４種類のバーが計４回循環的に配置された繰返しパターンでなる。
【００３９】
ここでは、例えばＲＧＢの各階調ビット数が８で全原色成分毎に「０」〜「２５５」の２５６（＝２の８乗）階調を表現可能であり、したがってフルカラーで約１６８０万色（＝２５６の３乗）のカラー画像を表現可能であって、当初のパターン番号「１」のＲＧＢの各階調値（以下（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のように表記する）が（８，８，８）、パターン番号「２」の同値が（１６，１６，１６）、パターン番号「３」の同値が（２４，２４，２４）、パターン番号「４」の同値が（３２，３２，３２）であるものとする。
【００４０】
ここで制御部３５は、パターン番号を示す変数ｎを初期値「１」に設定した後（ステップＳ０２）、この変数ｎにしたがってパターン番号ｎ（＝１）の部分のみが白、すなわちＲＧＢの階調値が（２５５，２５５，２５５）、その他のパターン番号（＝２，３，４）の部分が黒、すなわちＲＧＢの階調値が（０，０，０）となるように設定した横チャート画像ＨＣのデータをビデオＲＡＭ２５に展開記憶してマイクロミラー素子２７で表示駆動することで、投影レンズ１２を介して投影対象となるスクリーンに投影表示させる（ステップＳ０３）。
【００４１】
図５（Ａ）は、このときプロジェクタ装置１０の投影レンズ１２より投影される投影画像ＰＩを例示するもので、上記図４（Ａ）に示した横チャート画像ＨＣのパターン番号「１」の部分のみがＲＧＢ各フル階調値となる白色で投影表示され、その他の部分は黒色となって投影表示されない。
【００４２】
この図５（Ａ）の投影状態でパターン番号「１」の白色部分を測距センサ１３及び測距処理部３６により測距し（ステップＳ０４）、得た距離データを制御部３５内のＲＡＭに一時保存する（ステップＳ０５）。
【００４３】
その後、上記変数ｎの値を「＋１」更新設定して「２」とし（ステップＳ０６）、この更新設定した変数ｎの値がパターン番号の最大値「４」を超えた「５」となっていないことを確認した上で（ステップＳ０７）、再び上記ステップＳ０３からの処理を実行する。
【００４４】
こうしてステップＳ０３〜Ｓ０７の処理を順次繰返して実行することで、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）に示すようにパターン番号「２」〜「４」の場合についても同様に測距を行ない、それぞれのパターン番号毎の距離データを一時保存する。
【００４５】
パターン番号「４」の距離データを一時保存した後、さらに変数ｎの値を「＋１」更新設定すると、変数ｎの値が「５」となるのでステップＳ０７でこれを判断し、次に上記図４（Ａ）で示したように読出した横チャート画像ＨＣを図４（Ｂ）に示す縦チャート画像ＶＣに変換する（ステップＳ０８）。
【００４６】
すなわち図４（Ｂ）に示す縦チャート画像ＶＣは、上記横チャート画像ＨＣの画像データを右（時計）方向に９０°回転し、さらに全体を縦横共に３／４に縮小するべく、４画素毎にそのうちの１画素を間引くことで簡易に生成することができる。
【００４７】
次いでパターン番号を示す変数ｎを再び初期値「１」に設定した後（ステップＳ０９）、この変数ｎにしたがってパターン番号ｎ（＝１）の部分のみが白、その他のパターン番号（＝２，３，４）の部分が黒となるように設定した縦チャート画像ＶＣのデータをビデオＲＡＭ２５に展開記憶してマイクロミラー素子２７で表示駆動することで、投影レンズ１２を介して投影対象となるスクリーンに投影表示させる（ステップＳ１０）。
【００４８】
図６（Ａ）は、このときプロジェクタ装置１０の投影レンズ１２より投影される投影画像ＰＩを例示するもので、上記図４（Ｂ）に示した縦チャート画像ＶＣのパターン番号「１」の部分のみがＲＧＢ各フル階調値となる白色で投影表示され、その他の部分は黒色となって投影表示されない。
【００４９】
この図６（Ａ）の投影状態でパターン番号「１」の白色部分を測距センサ１３及び測距処理部３６により測距し（ステップＳ１１）、得た距離データを制御部３５内のＲＡＭに一時保存する（ステップＳ１２）。
【００５０】
その後、上記変数ｎの値を「＋１」更新設定して「２」とし（ステップＳ１３）、この更新設定した変数ｎの値がパターン番号の最大値「４」を超えた「５」となっていないことを確認した上で（ステップＳ１４）、再び上記ステップＳ１０からの処理を実行する。
【００５１】
こうしてステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を順次繰返して実行することで、図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）に示すようにパターン番号「２」〜「４」の場合についても同様に測距を行ない、それぞれのパターン番号毎の距離データを一時保存する。
【００５２】
パターン番号「４」の距離データを一時保存した後、さらに変数ｎの値を「＋１」更新設定すると、変数ｎの値が「５」となるのでステップＳ１４でこれを判断し、次に上記横チャート画像ＨＣと縦チャート画像ＶＣそれぞれにパターン番号を「１」〜「４」に順次切換えて取得した距離データに基づき、投影対象面のスクリーンが全体にプロジェクタ装置１０からどの程度離れた位置にあり、且つスクリーン平面が投影レンズ１２の投影光軸に対してどの方向にどの程度傾いているのかを把握して、その把握結果からマイクロミラー素子２７で表示駆動する画像を縦横各方向毎にどの程度縮小すればよいかを演算する（ステップＳ１５）。
【００５３】
そして、この演算の結果得られる縦横各縮小率に応じて実際に台形補正処理を実行すると共に（ステップＳ１６）、台形補正後の画像の中心位置で画像が合焦するべく投影レンズ１２中のフォーカスレンズを調整し（ステップＳ１７）、以上でキースイッチ部１５またはリモートコントローラの「ＡＦ／ＡＫ」キーの操作に対する処理を終了して、通常の投影動作に移行する。
【００５４】
このように、簡単な繰返しパターンでなる１枚のチャート画像から容易に複数のチャート画像を得、順次切換えて投影表示させることで投影画像の複数ポイントを測距できるため、チャート画像を記憶するメモリであるチャート画像記憶部３８の容量が小さなものですみ、また複数のチャート画像の生成とその投影表示を短時間のうちに処理できるために台形補正全体の処理も高速化することが可能となる。
【００５５】
加えて、上記時化では、図４（Ａ）で示した横チャート画像ＨＣと図４（Ｂ）で示した縦チャート画像ＶＣとにより投影画像の二次元平面に対応して複数箇所の位置までの距離を測定し、その台形補正を行なうものとしたため、１次元的な画像の縦または方向の１方向のみならず、その平面全面に渡って正確な矩形画像を投影させることができる。
【００５６】
さらに、上記実施の形態では、チャート画像記憶部３８に記憶している横チャート画像ＨＣを簡単な演算処理、具体的には９０°ステップと縮小（間引き）処理により縦チャート画像ＶＣを得るものとしたので、チャート画像記憶部３８を含む構成を簡略化し、より回路規模を小さくすることができる。
【００５７】
また、上記実施の形態は、投影レンズ１２と近接配置した測距センサ１３により投影範囲内の複数点位置までの距離データを得るものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば上記測距センサ１３に代えて自動合焦機能付きの撮影部を設け、投影画像中の複数点位置までの距離を撮影部の自動合焦機能によりフォーカスエリアを順次切換えることで取得するものとしてもよい。
【００５８】
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００５９】
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の一形態に係るプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図。
【図２】同実施の形態に係る装置の機能回路構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態に係るＡＫ／ＡＦキー操作に対する処理内容を示すフローチャート。
【図４】同実施の形態に係る自動台形補正及び自動合焦の基本となるチャート画像を例示する図。
【図５】同実施の形態に係る横方向のチャート画像の段階的な投影表示状態を示す図。
【図６】同実施の形態に係る縦方向のチャート画像の段階的な投影表示状態を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１０…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３…測距センサ、１４…Ｉｒ受信部、１５…スイッチ部、１６…スピーカ、２１…入出力コネクタ部、２２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２３…画像変換部、２４…投影エンコーダ、２５…ビデオＲＡＭ、２６…投影駆動部、２７…マイクロミラー素子、２８…リフレクタ、２９…光源ランプ、３０…カラーホイール、３１…インテグレータ、３２…ミラー、３３…モータ（Ｍ）、３４…投影光処理部、３５…制御部、３６…測距処理部、３７…音声処理部、３８…チャート画像記憶部、３９…Ｉｒ受信部、ＨＣ…横チャート画像、ＰＩ…投影画像、ＳＢ…システムバス、ＶＣ…縦チャート画像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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