(57)【要約】【課題】  スクリーンに対して光学像を垂直および水平の斜め方向に投射したときに生じる映像歪の補正を行うとき、ユーザーが容易に台形歪補正を行うことのできる投射型表示装置を提供する。【解決手段】  スクリーン１０に対して投射光軸２ａを斜めにして投射したときの投射映像１２の歪を補正する歪補正部３は、投射光軸２ａの傾斜角度を求める傾斜角度生成部３１と、傾斜角度３１から表示映像１３を補正する表示映像補正部３２とを有し、表示映像補正部３２は、垂直方向の傾斜角度と水平方向の傾斜角度とを変数とし表示映像１３の４つの頂点の補正座標を格納する２次元テーブル３２１と、傾斜角度に相当する４つの頂点の補正座標を抽出するテーブル参照部３２２と、４つの頂点の内何れか１つの頂点を不動頂点とする不動頂点決定部３２３とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像を画像処理して表示する画像表示デバイスと、前記画像表示デバイスの表示画像をスクリーン上に投射映像を拡大表示する投射レンズとを有する投射型表示装置において、前記スクリーンに対して投射光軸を斜めにして投射したときの前記投射映像の歪を補正する歪補正部と、前記投射光軸の垂直方向の傾斜角度を検出する角度検出部と、水平方向の歪を補正する操作部を有するユーザインタフェース部とを有し、前記歪補正部は、前記角度検出部と前記ユーザインタフェース部からの出力が入力され前記スクリーンに対する前記投射レンズからの投射光軸の傾斜角度を求める傾斜角度生成部と、前記傾斜角度から前記表示映像を補正する表示映像補正部とを有し、前記表示映像補正部は、垂直方向の傾斜角度と水平方向の傾斜角度とを変数とし前記表示映像の４つの頂点の補正座標を有する２次元テーブルまたは演算式により４つの頂点を求める手段と、４つの頂点の内何れか１つの頂点を不動頂点とする不動頂点決定部とを有することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記不動頂点は、水平方向の歪補正に対して頂点座標が移動しないことを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記歪補正部は、矢印のイメージを生成する矢印イメージ生成部と、前記不動頂点決定部からの入力信号により前記不動頂点に対して前記矢印を表示する矢印位置決定部とを有することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記画像表示デバイスの画像処理部は、前記表示映像補正部からの入力と入力映像の入力とを画像処理して補正映像を生成し、前記補正映像を出力することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記補正映像と前記矢印位置決定部からの出力は、不動頂点表示部の映像合成部で合成され、前記補正映像に前記矢印を表示した出力映像が、前記投射レンズを介して前記スクリーン上に投射されることを特徴とする請求項１または４記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記不動頂点決定部は、前記スクリーンに対する投射光軸の傾斜が右上傾斜のとき左上頂点、左上傾斜のとき右上頂点、左下傾斜のとき右下頂点、右下傾斜のとき左下頂点を各々不動頂点とすることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記角度検出手段は、加速度センサーを有することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記ユーザインタフェース部は、水平方向の傾斜角度を検出する手段と、水平方向の傾斜角度による歪を手動操作により補正する手段とを有することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記２次元テーブルは、マトリックス状に前記表示映像の４つの頂点の前記補正座標を有することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に関し、特に、光学像を投射レンズを介してスクリーン上に拡大投射するもので、スクリーンに対して光学像を垂直および水平の斜め方向に投射したときに生じる映像歪の補正をユーザが容易に行うことのできる投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の投射型表示装置（プロジェクタ）は、スクリーンの中心よりも下側にプロジェクタを配置し、投射レンズを上向きにして拡大投射することが一般的であるが、このとき、スクリーンに投射された投射像は逆台形形状（上辺が下辺より長い台形）の歪を生じ、また、スクリーンに対し水平方向（左右方向）に傾斜して配置したときは、投射画像の左上側、或いは、右上側がさらに広がり、より複雑な台形形状を呈する歪を生じる。
【０００３】
ここで、プロジェクタの配置状態とスクリーンに投射された投射像との関係を図８に示す。
【０００４】
図８を参照すると、スクリーン１０１に対して、プロジェクタ１００の投射レンズ１０２からの投射に傾斜のない投射光軸ａのときは、傾斜歪のない長方形の本来の投射像ｄとなるが、光軸が垂直傾斜ｂのときは、スクリーン１０１に投射された投射像が逆台形形状の垂直傾斜投射像ｅとなり、光軸が右方向に傾斜した水平傾斜ｃのときは、投射画像の右上側がさらに広がり、より複雑な歪を持つ台形形状の水平垂直傾斜投射像ｆとなる。
【０００５】
そこで、プロジェクタ１００の図８の配置状態（投射レンズを上向き、右方向に傾斜したとき）での台形歪補正について、図面を参照して説明する。
【０００６】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、台形歪補正を説明するための図である。
【０００７】
図９（ａ）から図９（ｂ）は、垂直補正を行うときの、画像表示デバイス（液晶パネル）上の映像表示範囲１１５内に表示する表示映像１１３を示し、スクリーン１０１上の投射画像の逆台形形状の歪と逆方向に画像表示デバイス（図示せず）上の表示映像を歪ませることにより、投射画像の画像歪を補正し、長方形となるように補正を行うが、この垂直方向の補正は、図示省略するが、画像表示デバイス上の表示画像上で、投射画像の上辺に対応するラインの圧縮率を高くし、下辺に向かうに従って圧縮率を低下させていくことにより、行われる。
【０００８】
図９（ｂ）から図９（ｃ）は、垂直補正後、水平補正を行うときの、画像表示デバイス上に表示する表示映像１１３を示している。
【０００９】
この例では、図９（ａ）から図９（ｂ）において、左上頂点Ｐ１０１と右上頂点Ｐ１０２とが移動し、図９（ｂ）から図９（ｃ）において、左下頂点Ｐ１０３および右下頂点Ｐ１０４が移動し、４つの全頂点Ｐ１０１、Ｐ１０２、Ｐ１０３、Ｐ１０４が移動していることが分かる。
【００１０】
ユーザーが歪補正を行う場合、一般に、スクリーン１０１の頂点に対して映像の頂点を合わせてから歪補正を行うため、図９に示すように垂直歪補正、水平補正を調整する毎に頂点が動くと、歪調整が難しくなる。
【００１１】
また、プロジェクタ設置の垂直方向の傾斜角度を測定する加速度センサーを搭載し、垂直補正を自動化したときも、水平補正において、やはり４つの全頂点が移動するため、歪補正の難しさは軽減されないことになる。
【００１２】
そこで、垂直方向にあおり投射したときの台形歪と、水平方向にあおり投射したときの台形歪との２方向のあおり投射による歪の補正を併せて行うべく、投射装置に垂直方向の傾斜角度を検出する傾きセンサと、ユーザ操作により水平方向の画像歪を補正するための回転つまみとを設け、傾きセンサの検出結果をマイコンを介して歪補正回路に入力して垂直方向の画像歪を自動的に補正すると共に、回転つまみの回転角度に応じて所定の電圧値となる電圧の出力を行い、マイコンを介して、出力電圧をユーザ操作により設定された水平あおり角に関するデータに変換して歪補正回路に入力し、回転つまみを投射装置の水平あおり角度と同等の角度だけ逆方向に回転させることにより水平方向の画像歪を補正することにより、直感的でわかりやすい調整で、水平方向のあおり投射による歪を補正できるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３ー１９８９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のプロジェクタを設置後、ユーザーが歪補正を行う場合、垂直補正を行った後、水平補正を行うが、一般に、スクリーンの頂点に対して映像の頂点を合わせてから垂直、水平の両歪補正を行うため、図９に示す如く、歪補正を調整する毎に頂点が動くことになり、ユーザにとって歪調整が難しくなるという課題がある。
【００１５】
プロジェクタ設置の垂直方向の傾斜角度を測定する加速度センサーを搭載し、垂直補正を自動化したときも、水平補正において、やはり全頂点が移動するため、歪補正の難しさは軽減されないという課題がある。
【００１６】
投射装置に垂直方向の傾斜角度を検出する傾きセンサと、ユーザ操作により水平方向の画像歪を補正するための回転つまみとを設け、垂直方向の画像歪を自動的に補正すると共に、回転つまみを投射装置の水平あおり角度と同等の角度だけ逆方向に回転させることにより、水平方向の画像歪を補正する特許文献１記載の技術は、水平方向のあおり角度と等しくなるよう目印を設けた回転つまみを逆回転させて補正を行うが、回転つまみの目印とスクリーン上の投射画像との両方を目視しながらの調整を行うことになり、補正を行う毎に頂点が移動するため、歪補正の操作性において、慣れを必要とし、難しさを伴うという課題がある。
【００１７】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、スクリーンに対して光学像を垂直および水平の斜め方向に投射したときに生じる画面歪を調整して補正を行うとき、投射映像の４隅の頂点のうち、歪補正を行っても移動しない頂点を設けることで、ユーザーが容易に台形歪補正を行うことのできる投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の投射型表示装置は、入力映像を画像処理して表示する画像表示デバイスと、画像表示デバイスの表示画像をスクリーン上に投射映像を拡大表示する投射レンズとを有する投射型表示装置において、スクリーンに対して投射光軸を斜めにして投射したときの投射映像の歪を補正する歪補正部と、投射光軸の垂直方向の傾斜角度を検出する角度検出部と、水平方向の歪を補正する操作部を有するユーザインタフェース部とを有し、歪補正部は、角度検出部とユーザインタフェース部からの出力が入力されスクリーンに対する投射レンズからの投射光軸の傾斜角度を求める傾斜角度生成部と、傾斜角度から表示映像を補正する表示映像補正部とを有し、表示映像補正部は、垂直方向の傾斜角度と水平方向の傾斜角度とを変数とし表示映像の４つの頂点の補正座標を有する２次元テーブルまたは演算式により４つの頂点を求める手段と、４つの頂点の内何れか１つの頂点を不動頂点とする不動頂点決定部とを有することを特徴とする。
【００１９】
不動頂点は、水平方向の歪補正に対して頂点座標が移動しないことを特徴とする。
【００２０】
歪補正部は、矢印のイメージを生成する矢印イメージ生成部と、不動頂点決定部からの入力信号により不動頂点に対して矢印を表示する矢印位置決定部とを有することを特徴とする。
【００２１】
画像表示デバイスの画像処理部は、表示映像補正部からの入力と入力映像の入力とを画像処理して補正映像を生成し、補正映像を出力することを特徴とする。
【００２２】
補正映像と矢印位置決定部からの出力は、不動頂点表示部の映像合成部で合成され、補正映像に矢印を表示した出力映像が、投射レンズを介してスクリーン上に投射されることを特徴とする。
【００２３】
不動頂点決定部は、スクリーンに対する投射光軸の傾斜が右上傾斜のとき左上頂点、左上傾斜のとき右上頂点、左下傾斜のとき右下頂点、右下傾斜のとき左下頂点を各々不動頂点とすることを特徴とする。
【００２４】
角度検出手段は、加速度センサーを有することを特徴とする。
【００２５】
ユーザインタフェース部は、水平方向の傾斜角度を検出する手段と、水平方向の傾斜角度による歪を手動操作により補正する手段とを有することを特徴とする。
【００２６】
２次元テーブルは、マトリックス状に表示映像の４つの頂点の補正座標を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の投射型表示装置は、スクリーンに対して光学像を垂直および水平の斜め方向に投射したときに生じる映像歪の補正において、投射映像の４角形の頂点の内何れかを、歪補正を行っても移動しない不動頂点とすることで、ユーザーが容易に歪補正を行うことができるという効果がある。
【００２８】
また、不動頂点をユーザーが目視により認識できるように、スクリーンに対する投射光軸の傾斜が、右上傾斜、左上傾斜、左下傾斜、右下傾斜の各々の状態の場合に対応する不動頂点を矢印で表示することにより、視覚的に歪補正を容易に行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の投射型表示装置１の実施の形態を示す概略構成ブロック図、図２は、スクリーン１０と投射型表示装置１の投射光軸２ａとの関係を示す図である。
【００３１】
図１、図２を参照すると、投射型表示装置１は、入力映像６を画像処理して表示する画像表示デバイス７と、画像表示デバイス７の表示画像をスクリーン１０上に投射映像１２を拡大表示する投射レンズ２と、スクリーン１０に対して投射光軸２ａを斜めにして投射したときの投射映像１２の歪を補正する歪補正部３と、投射光軸２ａの垂直方向の傾斜角度を検出する加速度センサ５と、水平方向の歪を補正する操作部（図示せず）を有するユーザインタフェース部４とで構成され、歪補正部３は、加速度センサ５とユーザインタフェース部４からの出力が入力されスクリーン１０に対する投射レンズ２からの投射光軸２ａの傾斜角度を求める傾斜角度生成部３１と、傾斜角度から表示映像１３を補正する表示映像補正部３２とで構成され、表示映像補正部３２は、垂直方向の傾斜角度と水平方向の傾斜角度とを変数とし表示映像１３の４つの頂点の補正座標を有する２次元テーブル３２１と、２次元テーブル３２１を参照して傾斜角度生成部３１から入力された傾斜角度に相当する４つの頂点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）の補正座標を抽出するテーブル参照部３２２と、４つの頂点の内何れか１つの頂点を不動頂点２０とする不動頂点決定部３２３とで構成される（なお、本実施の形態では、演算式により４つの頂点の補正座標を求める構成については省略）。
【００３２】
また、歪補正部３は、矢印１９のイメージを生成する矢印イメージ生成部３３と、不動頂点決定部３２３からの入力信号により不動頂点２０に対して矢印イメージ生成部３３で生成した矢印１９を表示する矢印位置決定部３４とを備えて構成される。
【００３３】
なお、図示しないが、歪補正部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有し、表示映像補正部３２は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）で構成され、ＣＰＵによりＬＳＩの座標補正処理を制御する。
【００３４】
画像表示デバイス７の画像処理部７１（画像処理ＬＳＩ）は、表示映像補正部３２からの入力と入力映像６の入力とを画像処理して補正映像８を生成・出力し、補正映像８と矢印位置決定部３４からの出力は、不動頂点表示部９の映像合成部９１で合成され、補正映像８に矢印１９を表示した出力映像１１が、投射レンズ２を介してスクリーン１０上に投射されるよう構成される。
【００３５】
次に、２次元テーブル３２１を説明するための図３、図４を参照すると、２次元テーブル３２１は、垂直方向の傾斜角度と水平方向の傾斜角度とをパラメータとして、マトリックス状に表示映像１３の４つの頂点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）の補正座標が格納されるよう構成される。
【００３６】
例えば、垂直方向に５度（α＝５）、水平方向に１０度（β＝１０）傾斜して投射型表示装置１が設置されたとき、補正座標を抽出するテーブル参照部３２２は、図３中のＡ１２を取り出すことになるが、図４に示すように、Ａ１２には、４頂点の２次元の補正座標としてＰ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）、Ｐ３（ｘ３、ｙ３）、Ｐ４（ｘ４、ｙ４）とが格納されている（具体的なｘ、ｙの座標数値は省略する）。
【００３７】
なお、図３では、一例として、図２に示す投射型表示装置１が右上方向に傾斜の場合（図２中の投射光軸２ａが第一象限２５に入る場合）に対応するところの２次元テーブル３２１を表示しており、第二象限２６、第三象限２７、第四象限２８に対応するところの２次元テーブル３２１は省略している。
【００３８】
また、垂直方向の傾斜角度と水平方向の傾斜角度との変数（パラメータ）は、例えば、０度〜５度、５度〜１０度というように角度範囲で、表示してもよく、角度の変数の取り方も、５度の倍数でなく、任意の角度の倍数としてもよいことは云うまでもない。
【００３９】
次に、上述のように構成された、投射型表示装置１の動作について、図面を参照して説明する。
【００４０】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、スクリーン１０に対して投射光軸２ａを右上斜めにして投射したときの表示映像１３を補正する動作を説明するための図、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、各々、図５（ｂ）、図５（ｃ）に対応するスクリーン１０上の投射映像１２の歪を補正する動作を説明するための図である。
【００４１】
便宜上、図２に示す垂直方向に５度（α＝５）、水平方向に１０度（β＝１０）傾斜して、投射型表示装置１が設置されたときについて、説明する。
【００４２】
図５および図６を参照すると、図５（ａ）は、映像表示範囲１５内で表示映像１３の補正が行われていない状態であり、図５（ａ）から図５（ｂ）にかけては、表示映像１３の垂直補正を行っている状態を示すが、垂直補正は、加速度センサ５の出力を傾斜角度生成部３１で垂直傾斜角度を生成し、垂直傾斜角度に対応する補正座標を表示映像補正部３２の２次元テーブル３２１を参照して抽出し（図３中のＡ１０を抽出するが、補正座標は、図示省略）、自動的に表示映像１３が補正される。
【００４３】
ユーザーは、垂直補正された投射映像１２の任意の頂点をスクリーン１０の頂点に合わそうとするが、垂直補正は、自動的に行われるため、図５（ａ）から図５（ｂ）における各頂点の移動は、歪補正の難しさには何ら関係しないことになる。
【００４４】
このとき、スクリーン１０上の投射映像１２は、図６（ｂ）に示すようになる。
【００４５】
垂直方向の自動歪補正後、ユーザーは、ユーザインタフェース部４の操作部（図示せず）を操作して、水平方向の傾斜角度による歪を補正するが、図５（ｂ）から図５（ｃ）への調整の場合、ユーザインタフェース部４に設けられたロータリエンコーダ（図示せず）などで水平方向の角度検出を行い、その出力を傾斜角度生成部３１で水平傾斜角度を生成し、水平傾斜角度に対応する補正座標を表示映像補正部３２の２次元テーブル３２１を参照して抽出し（図３中のＡ１２を抽出）、表示映像１３の水平補正が行われる。
【００４６】
このとき抽出される４頂点の補正座標は、Ｐ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）、Ｐ３（ｘ３、ｙ３）、Ｐ４（ｘ４、ｙ４）となる。
【００４７】
ここで、不動頂点決定部３２３により、４つの頂点Ｐ１〜Ｐ４の内何れか１つの頂点を不動頂点２０とするが、スクリーン１０に対して投射光軸２ａを右上斜めにして投射したときは、図５（ｂ）、（ｃ）に示されるように、左上の頂点Ｐ１を不動頂点２０とするが、スクリーン１０に対する投射光軸２ａの傾斜が、左上傾斜のとき右上頂点Ｐ２、左下傾斜のとき右下頂点Ｐ４、右下傾斜のとき左下頂点Ｐ３を各々不動頂点２０とする（図７参照）。
【００４８】
なお、不動頂点決定部３２３は、補正座標を抽出する２次元テーブル３２１が第一象限２５に対応するとき左上頂点Ｐ１、第二象限２６に対応するとき右上頂点Ｐ２、第三象限２７に対応するとき右下頂点Ｐ４、第四象限２８に対応するとき左下頂点Ｐ３を各々不動頂点２０とするよう、予め決めておく。
【００４９】
不動頂点２０（Ｐ１）は、右上方向に投射されている投射映像１２を補正する際、左上頂点座標（Ｐ１）が移動することがないため、ユーザーは、図６（ｂ）のように左上の不動頂点２０をスクリーン１０の頂点に合わせ、水平補正を行うことにより、図６（ｃ）に示すようになり、水平歪補正を非常に簡単に行うことができる。
【００５０】
図７を参照すると、不動頂点２０をユーザーが目視により認識できるように、スクリーン１０に対する投影型表示装置１の投射光軸２ａの傾斜が、右上傾斜、左上傾斜、左下傾斜、右下傾斜のどの状態であるかに対応する不動頂点２０を矢印１９で表示することで、視覚的に水平歪補正を一層容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の投射型表示装置の実施の形態を示す概略構成ブロック図である。
【図２】スクリーンと投射型表示装置の投射光軸との関係を示す図である。
【図３】２次元テーブルを説明するための図である。
【図４】２次元テーブルを説明するための図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｂ）は、スクリーンに対して投射光軸を右上斜めにして投射したときの表示映像を補正する動作を説明するための図である。
【図６】図６（ｂ）〜図６（ｃ）は、スクリーン上の投射映像の歪を補正する動作を説明するための図である。
【図７】スクリーンに対する投射光軸の傾斜が、右上傾斜、左上傾斜、左下傾斜、右下傾斜のときの各々の不動頂点に対応する矢印表示位置を示す図である。
【図８】従来のプロジェクタの配置状態とスクリーンに投射された投射像との関係を説明するための図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、従来のプロジェクタの台形歪補正を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    投射型表示装置
２、１０２    投射レンズ
３    歪補正部
３１    傾斜角度生成部
３２    表示映像補正部
３２１    ２次元テーブル
３２２    テーブル参照部
３２３    不動頂点決定部
３３    矢印イメージ生成部
３４    矢印位置決定部
４    ユーザインタフェース部
５    加速度センサ
６    入力映像
７    画像表示デバイス
７１    画像処理部
８    補正映像
９    不動頂点表示部
９１    映像合成部
１０、１０１    スクリーン
１１    出力映像
１２    投射映像
１３、１１３    表示映像
１５、１１５    映像表示範囲
１９    矢印
２０    不動頂点
２５    第一象限
２６    第二象限
２７    第三象限
２８    第四象限
１００    プロジェクタ
Ｐ１、Ｐ１０１    左上頂点
Ｐ２、Ｐ１０２    右上頂点
Ｐ３、Ｐ１０３    左下頂点
Ｐ４、Ｐ１０４    右下頂点
ａ、２ａ    投射光軸
ｂ    垂直傾斜
ｃ    水平傾斜
ｄ    本来の投射像
ｅ    垂直傾斜投射像
ｆ    水平垂直傾斜投射像
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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