(57)【要約】【課題】  プロジェクタの光軸のスクリーン面に対する傾斜角度が大きくても、スクリーン上の投影像の補正を適正に行えるようにする。【解決手段】  台形補正部１２は、台形補正前段部２１と台形補正後段部２２とを備える。台形補正前段部２１の垂直スケーラ２４は、傾斜角度θｖ，θｈに基づいて画素データの垂直座標変換を行い、垂直方向の拡大又は縮小のみを行う。垂直スケーラ２４は、水平座標を用いないため、フレームメモリ２３のアクセス速度に制約されることなく、高速に垂直座標変換を行うことができる。水平スケーラ２５が水平座標変換を行った後、垂直スケーラ２６は、フレームメモリ２７に映像情報が書き込まれる前に、補正された映像の垂直方向の縮小を行う。【選択図】  図１
2005057492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン面に投影光を投射して投影像を結像させるプロジェクタにおいて、
映像を形成する複数の画素データが集合した映像情報が供給され、前記投射する光の光軸の前記スクリーン面に対する傾きによって歪んだ前記スクリーン上の投影像を、前記各画素データの座標変換を行うことにより補正する補正部と、
前記補正部が補正した投影像を投影光に変換して前記スクリーン面に投射する投影部と、を備え、
前記補正部は、
供給された前記映像情報の画素データを水平走査方向及び垂直走査方向と対応するように格納する格納部と、
前記格納部から前記画素データを読み出し、読み出した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に対する垂直走査方向の一様な変形を行う第１の垂直スケーラと、
前記第１の垂直スケーラが座標変換した各画素データの水平走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の垂直走査方向の座標に応じた水平走査方向の変形を行う水平スケーラと、
前記水平スケーラが座標変換した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に応じた垂直走査方向の変形を行う第２の垂直スケーラと、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記第１の垂直スケーラは、前記格納部から読み出した各画素データの垂直走査方向の座標を、数１に示す関係式に従って変換するように構成されたものである、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【数１】
2005057492.tif 000009
【請求項３】
前記水平スケーラは、前記第１の垂直スケーラが座標変換した各画素データの水平走査方向の座標を、数２に示す関係式に従って変換するように構成されたものである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【数２】
2005057492.tif 000010
【請求項４】
前記第２の垂直スケーラは、前記水平スケーラが座標変換した各画素データの垂直走査方向の座標を、数３に示す関係式に従って変換するように構成されたものである、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【数３】
2005057492.tif 000011
【請求項５】
プロジェクタが投射する投影光の光軸のスクリーン面に対する傾きによって歪んだ前記スクリーン面上の投影像を補正するプロジェクタの投影像補正方法であって、
供給された前記映像情報の画素データを水平走査方向及び垂直走査方向と対応するように格納するステップと、
前記画素データを読み出し、読み出した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に対する垂直走査方向の一様な変形を行うステップと、
前記座標変換した各画素データの水平走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の垂直走査方向の座標に応じた水平走査方向の変形を行うステップと、
前記座標変換した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に応じた垂直走査方向の変形を行うステップと、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタの投影像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ及びその投影像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ（投写装置）は、スクリーン上に映像を表示させるための装置である。このプロジェクタの光軸がスクリーン面に対して傾いていると、スクリーン面に結像した映像に歪みが生じる。
【０００３】
このため、プロジェクタは、光軸がスクリーン面に対して傾いていても、歪みのない像がスクリーン面に表示されるように、光軸のスクリーン面に対する傾斜角度に基づいて映像の歪み補正を行う補正部を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の補正部は、入力映像信号（映像情報）を、一旦、フレームメモリに映像信号を格納してから読み出し、前記光軸の傾斜角度に基づいて映像信号の垂直方向、水平方向の座標変換を行う。
【０００５】
フレームメモリにアクセスして画素データを読み出す場合、ロウアドレスを一定にしておいてカラムアドレスだけを変化させ、最後のカラムのアクセスが終了すると、ロウアドレスを変化させるようなアクセスモードがある。このアクセスモードは、映像信号の走査方法に沿ったものである。このようなアクセスモードで画素データを読み出す速度は、カラムアドレスを一定にしてロウアドレスを変化させるアクセスモードよりも高速となり、画素データの走査線方向のアクセスが高速になる。
【特許文献１】特開２０００−１２２６１７号公報（第４−７頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記光軸の傾斜角度により、映像の左右の高さが大きく異なっている場合、フレームメモリから映像データを読み出しながら座標変換を行うと、ロウアドレスが頻繁に変化する。
【０００７】
ロウアドレスの変化が頻繁になると、アクセスに時間を要する。その結果、補正部の映像信号の読み出しタイミングが間に合わなくなってしまい、投影像の歪みの補正をうまく行うことができなくなるといった不都合が生じる。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、プロジェクタの光軸のスクリーン面に対する傾斜角度に係わらず、投影像の補正を行うことが可能なプロジェクタ及びその投影像補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプロジェクタは、
スクリーン面に投影光を投射して投影像を結像させるプロジェクタにおいて、
映像を形成する複数の画素データが集合した映像情報が供給され、前記投射する光の光軸の前記スクリーン面に対する傾きによって歪んだ前記スクリーン上の投影像を、前記各画素データの座標変換を行うことにより補正する補正部と、
前記補正部が補正した投影像を投影光に変換して前記スクリーン面に投射する投影部と、を備え、
前記補正部は、
供給された前記映像情報の画素データを水平走査方向及び垂直走査方向と対応するように格納する格納部と、
前記格納部から前記画素データを読み出し、読み出した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に対する垂直走査方向の一様な変形を行う第１の垂直スケーラと、
前記第１の垂直スケーラが座標変換した各画素データの水平走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の垂直走査方向の座標に応じた水平走査方向の変形を行う水平スケーラと、
前記水平スケーラが座標変換した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に応じた垂直走査方向の変形を行う第２の垂直スケーラと、
を備えたものである。
【００１０】
前記第１の垂直スケーラは、前記格納部から読み出した各画素データの垂直走査方向の座標を、数４に示す関係式に従って変換するように構成されたものであってもよい。
【数４】
2005057492.tif 000003
【００１１】
前記水平スケーラは、前記第１の垂直スケーラが座標変換した各画素データの水平走査方向の座標を、数５に示す関係式に従って変換するように構成されたものであってもよい。
【数５】
2005057492.tif 000004
【００１２】
前記第２の垂直スケーラは、前記水平スケーラが座標変換した各画素データの垂直走査方向の座標を、数６に示す関係式に従って変換するように構成されたものであってもよい。
【数６】
2005057492.tif 000005
【００１３】
本発明の第２の観点に係るプロジェクタの投影像補正方法は、
プロジェクタが投射する投影光の光軸のスクリーン面に対する傾きによって歪んだ前記スクリーン面上の投影像を補正するプロジェクタの投影像補正方法であって、
供給された前記映像情報の画素データを水平走査方向及び垂直走査方向と対応するように格納するステップと、
前記画素データを読み出し、読み出した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に対する垂直走査方向の一様な変形を行うステップと、
前記座標変換した各画素データの水平走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の垂直走査方向の座標に応じた水平走査方向の変形を行うステップと、
前記座標変換した各画素データの垂直走査方向の座標を、前記光軸の前記スクリーン面に対する傾斜角度に基づいて変換することによって、前記映像の水平走査方向の座標に応じた垂直走査方向の変形を行うステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プロジェクタの光軸のスクリーン面に対する傾斜角度が大きくても、投影像の補正を適正に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係るプロジェクタを図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施形態に係るプロジェクタ１は、傾斜角度検出センサ１１と、台形補正部１２と、投影光変換デバイス１３と、光学機構部１４と、を備えて構成される。
【００１７】
傾斜角度検出センサ１１は、図２に示すように、スクリーン２に対するプロジェクタ１の光軸の垂直方向の傾斜角度θｖ，水平方向の傾斜角度θｈを検出するものである。
【００１８】
図２において、投影像ａｂｃｄは、傾斜角度θｖ，θｈがともに０のときにスクリーン２上に結像した四角形の投影像である。投影像ａ’ｂ’ｃ’ｄ’は、プロジェクタ１の光軸がスクリーン２の面に対して傾いているときに、スクリーン２上に結像した四角形の投影像である（θｖ≠０，θｈ≠０）。
【００１９】
傾斜角度検出センサ１１は、例えば、スクリーン２上の複数の測距点との距離を計測することによって傾斜角度θｖ，θｈを検出する測距センサによって構成される。但し、傾斜角度θｖについては、加速度センサを用いて検出するように構成されてもよい。
傾斜角度検出センサ１１は、検出した傾斜角度θｖ，θｈを台形補正部１２に供給する。
【００２０】
台形補正部１２は、傾斜角度検出センサ１１から供給された傾斜角度θｖ，θｈに基づいて、投影像の台形補正を行うものである。台形補正部１２は、台形補正を行うことにより、スクリーン２上に結像した投影像が補正される。
【００２１】
具体的には、台形補正部１２は、図２に示す投影像ａ’ｂ’ｃ’ｄ’の中に、投影像ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’を切り出す。
図３（１）、（２）に、それぞれ、入力された映像ａｂｃｄ、投影像ａ’ｂ’ｃ’ｄ’、台形補正部１２が切り出した投影像ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’を示す。
【００２２】
台形補正部１２は、図３（３）に示すように、切り出した投影像ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’を逆変換して投影像ｐｑｒｓを生成し、生成した投影像ｐｑｒｓに、映像情報（映像信号）を時間連続的に射影変換することにより、台形補正を行う。
【００２３】
台形補正部１２は、台形補正前段部２１と、台形補正後段部２２と、からなる。
台形補正前段部２１は、入力された映像情報に対して、垂直方向のスケーリングと水平方向のスケーリングとを行うものであり、フレームメモリ２３と、垂直スケーラ２４と、水平スケーラ２５と、からなる。
【００２４】
フレームメモリ２３は、入力された映像情報を格納するものである。フレームメモリ２３は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）によって構成される。この映像情報は、映像を形成する複数の画素データが集合した情報である。この画素データを水平方向に走査する動作を、順次、垂直方向に行うことにより、１画面が形成される。
【００２５】
フレームメモリ２３は、それぞれ、カラムアドレス、ロウアドレスを用いて、画素データの水平方向、垂直方向の格納場所を指定する。フレームメモリ２３は、水平方向の画素データを格納する場合、ロウアドレスを一定にしてカラムアドレスを変化させる。
【００２６】
そして、最後のカラムのアクセスが終了すると、フレームメモリ２３は、ロウアドレスを１つ又は２つ変化させてから、同じようにカラムアドレスを変化させて、次の又はその次の水平方向の画素データを格納する。
【００２７】
フレームメモリ２３は、このようにして、入力された映像情報の画素データを水平走査方向及び垂直走査方向と対応するように格納する。
垂直スケーラ２４は、フレームメモリ２３から映像情報の画素データを読み出して、映像情報の水平走査方向の座標に対する垂直走査方向の座標の変換を一様に行うものである。
【００２８】
垂直スケーラ２４は、フレームメモリ２３から映像情報の画素データを読み出す場合、フレームメモリ２３が画素データを格納するのと同じように、カラムアドレス、ロウアドレスを用いて格納場所を指定する。
【００２９】
垂直スケーラ２４は、それぞれ、座標変換前の画素データの旧座標、座標変換後の座標点の新座標を、（ｘ、ｙ０）、（ｘ、ｙ１）として、数７に示す関係式に従って、映像情報の水平走査方向の座標に対する垂直走査方向の座標の変換を一様に行う。
【数７】
2005057492.tif 000006
【００３０】
ｘ座標は、図２に示すスクリーン２上の水平方向の座標に対応し、ｙ座標は、垂直方向の座標に対応する。
尚、変換係数α１〜α３は、３組以上、例えば２５組の複数の画素データの既知の座標の組（ｙ０とｙ１との組）を数７に代入して最小二乗法などによる回帰分析を行うことにより求められる。変換係数α１〜α３を、このように求めることにより、変換係数α１〜α３に傾斜角度θｖ、θｈの情報も含まれる。
【００３１】
この数７には、ｘ座標の情報は含まれない。即ち、垂直スケーラ２４は、水平方向の画素データの位置情報を用いずに垂直座標変換を行うことができる。これは、水平走査方向の座標に対して一様な垂直座標変換を行うことを意味する。このようにすることにより、フレームメモリ２３のロウアドレスの変化を最小限に抑えられる。
【００３２】
水平スケーラ２５は、垂直スケーラ２４によって垂直座標変換が行われた映像情報に対して垂直走査方向の座標に応じた水平座標変換を行うものである。水平スケーラ２５は、旧座標、新座標を、それぞれ、（ｘ０、ｙ）、（ｘ１、ｙ）として、数８に示す関係式に従って、水平方向の拡大及び縮小を行い、映像の水平座標変換を行う。
【数８】
2005057492.tif 000007
【００３３】
尚、変換係数β１〜β８は、α１〜α３と同様に、８組以上、例えば２５組の複数の画素データの既知の座標の組（ｘ０とｘ１とｙとの組）を数８に代入して最小二乗法などによる重回帰分析を行うことにより求められる。変換係数β１〜β８を、このように求めることにより、変換係数β１〜β８に傾斜角度θｖ、θｈの情報も含まれる。
【００３４】
台形補正後段部２２は、台形補正前段部２１が補正した映像情報に対して、垂直方向のスケーリングを行うものであり、垂直スケーラ２６と、フレームメモリ２７と、からなる。
【００３５】
垂直スケーラ２６は、台形補正前段部２１が補正した映像情報の水平走査方向の座標に応じた垂直座標変換を行うものである。垂直スケーラ２６は、画素データの旧座標、新座標を、それぞれ、（ｘ、ｙ０）、（ｘ、ｙ１）として、画素データの旧座標を、数９に示す関係式に従って新座標に変換することによって、水平スケーラ２５が変換した映像を拡大又は縮小して垂直座標変換を行う。
【数９】
2005057492.tif 000008
【００３６】
尚、変換係数γ１〜γ４は、α１〜α３，β１〜β８と同様に、４組以上、例えば２５組の複数の画素データの既知の座標の組（ｘとｙ０とｙ１との組）を数９に代入して重回帰分析を行うことにより求められる。変換係数γ１〜γ４を、このように求めることにより、変換係数γ１〜γ４に傾斜角度θｖ、θｈの情報も含まれる。
【００３７】
フレームメモリ２７は、垂直スケーラ２６によって垂直座標変換が行われた映像情報を格納するものである。
【００３８】
尚、台形補正前段部２１には、従来の集積回路チップのようなデバイスを用い、台形補正後段部２２には、専用のデバイスを用いることができる。
【００３９】
投影光変換デバイス１３は、台形補正部１２が補正した映像情報を、その映像の投影光に変換するものである。
【００４０】
光学機構部１４は、スクリーン２に像が結像するようにフォーカス制御を行って、投影光変換デバイス１３が変換した投影光をスクリーン２に投影するものである。
【００４１】
次に、実施形態に係るプロジェクタ１の動作を説明する。
傾斜角度検出センサ１１は、プロジェクタ１の光軸のスクリーン２の面に対する傾斜角度θｖ，θｈを検出し、検出した傾斜角度θｖ，θｈを台形補正部１２に供給する。
台形補正部１２は、傾斜角度検出センサ１１から供給された傾斜角度θｖ，θｈに基づいて、入力された映像情報の台形補正を行う。
【００４２】
まず、台形補正前段部２１のフレームメモリ２３は、カラムアドレス、ロウアドレスを用いて、入力された映像情報の画素データの格納場所を指定する。フレームメモリ２３は、水平方向の画素データを格納する場合、ロウアドレスを一定にしてカラムアドレスを変化させる。
【００４３】
そして、最後のカラムのアクセスが終了すると、フレームメモリ２３は、ロウアドレスを１つ又は２つ変化させてから、同じようにカラムアドレスを変化させて、次の又はその次の水平方向の画素データを格納する。
【００４４】
垂直スケーラ２４は、フレームメモリ２３から映像情報の画素データを読み出して、数７に示す関係式に従って、水平走査方向の座標に対して一様な垂直座標変換を行う。
垂直スケーラ２４は、例えば、図４（１）に示す入力された映像情報に対して垂直座標変換を行って、図４（２）に示すような映像の情報を出力する。
【００４５】
この場合、左右の高さが異なるような変形は行われない。即ち、垂直スケーラ２４は、映像の水平方向に対しては、全て同じ拡大及び縮小処理を行う。この結果、垂直スケーラ２４が座標変換した映像は、図４（２）に示すように、左右対称となり、その左右の高さは同じになる。
【００４６】
垂直スケーラ２４がこのような処理を行うことにより、映像情報は、ｘ座標（水平座標）の影響を受けずに処理される。即ち、垂直スケーラ２４は、フレームメモリ２３のアクセス速度の制約を受けることなく、また、画像変形の制限を受けることもなく、垂直座標変換を行うことができる。
【００４７】
水平スケーラ２５は、垂直スケーラ２４によって垂直座標変換が行われた図４（２）に示すような映像に対して、数８に示す関係式に従って、垂直走査方向の座標に応じた水平座標変換を行う。
【００４８】
水平スケーラ２５は、水平座標変換を行うことにより、図４（３）に示すような映像の情報を出力する。
【００４９】
台形補正後段部２２の垂直スケーラ２６は、図４（３）に示すような映像に対して、数９に従って、水平走査方向の座標に応じた垂直座標変換を行う。
【００５０】
垂直スケーラ２６は、垂直座標変換を行うことにより、図４（４）に示すような映像の情報をフレームメモリ２７に格納する。
フレームメモリ２７に映像情報を格納する前に垂直スケーラ２６がこのような垂直座標変換を行うことにより、台形補正部１２は、フレームメモリ２７のアクセス速度の制限を受けにくくなる。
【００５１】
台形補正部１２は、この図４（４）に示す映像の情報を、フレームメモリ２７から順次、読み出して投影光変換デバイス１３に供給する。
【００５２】
水平方向の台形補正や斜め方向の台形補正で傾斜角度θｈが大きいとき、補正後四角形の左右の高さが大きく異なる。従来のプロジェクタでは、このような場合の台形補正は難しい。しかし、本実施形態に係るプロジェクタ１では、このような台形補正が可能になる。
【００５３】
投影光変換デバイス１３は、台形補正部１２が補正した映像情報を、その映像の投影光に変換する。光学機構部１４は、スクリーン２に投影像が結像するようにフォーカス制御を行って、投影光変換デバイス１３が変換した投影光をスクリーン２に投影する。スクリーン２には、歪みのない投影像が結像する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、台形補正部１２に、台形補正前段部２１と台形補正後段部２２とを備え、台形補正前段部２１の垂直スケーラ２４は、入力された映像の水平方向に対する垂直方向の拡大又は縮小を一様に行う。また、台形補正後段部２２の垂直スケーラ２６は、フレームメモリ２７に映像情報を書き込む前に、台形補正前段部２１が補正した映像の水平方向の座標に応じた垂直方向の縮小を行うようにした。
【００５５】
従って、傾斜角度θｖ，θｈが大きくなっても、フレームメモリ２３のロウアドレスの変化は少ないので、垂直スケーラ２４は、アクセス速度の制約を受けることなく、垂直座標変換を行うことができ、台形補正部１２は、どのような傾斜角度θｖ，θｈであっても、投影像の補正を適正に行うことができる。このため、水平方向及び斜め方向の台形補正範囲を飛躍的に拡大することができる。
【００５６】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、台形補正部１２は、台形補正前段部２１、台形補正後段部２２を順次接続することによって構成されている。しかし、これとは逆に台形補正部１２は、台形補正後段部２２、台形補正前段部２１を順次接続することによって構成されることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のプロジェクタとスクリーンとの位置関係を説明するための説明図である。
【図３】図１の台形補正部の動作を示す説明図である。
【図４】図１の台形補正部の垂直スケーラ及び水平スケーラの動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・プロジェクタ、２・・・スクリーン、１１・・・傾斜角度検出センサ、１２・・・台形補正部、１３・・・投影光変換デバイス、１４・・・光学機構部
【図１】
2005057492.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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