(57)【要約】【課題】  可能な限り垂直もしくは水平解像度を悪化させずに画質劣化を防ぐような台形歪補正処理を提供する。【解決手段】  表示デバイス（液晶パネル）と同じアスペクト比の入力画像の場合には、通常の水平／垂直ともに内側に縮小する台形補正を行い、異なるアスペクト比の入力画像の場合には、アスペクト比と台形補正方向に応じて、水平方向のみもしくは垂直方向のみを外側へ拡大する台形補正処理を行う。【選択図】  図１
2005123669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写映像を表示して光変調を行う表示手段と、
幾何学歪を信号処理により補正する幾何学歪補正手段とを少なくとも含む構成の投射型表示装置であって、
入力画像が前記表示手段のアスペクト比と異なる場合には、前記幾何学歪補正手段において、
入力画像の水平方向ライン毎もしくは垂直方向ライン毎に比率の異なる縮大処理のみにより幾何学歪補正処理を行うことを特徴とする、投写型表示装置。
【請求項２】
前記表示手段は、複数のアスペクト比の画像を表示することが可能であり、
前記幾何学歪補正手段は、
入力画像の水平方向もしくは垂直方向のいずれかの縮大処理のみにより幾何学歪を補正する請求項１記載の第１の補正手段のほかに、
入力画像の水平および垂直両方向の縮小処理により幾何学歪を補正する第２の補正手段を有し、
前記入力画像のアスペクト比と、前記表示手段のアスペクト比と、幾何学歪補正方向の情報に応じて前記第１の補正手段と第２の補正手段を切替えることを特徴とした、請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項３】
前記入力画像が前記表示手段のアスペクト比に対し、
水平方向に小さい場合で且つ縦方向の幾何学歪補正である場合には、前記第１の補正手段を用いて、水平方向の拡大処理のみにより補正を行い、
水平方向に大きい場合で且つ横方向の幾何学歪補正である場合には、前記第１の補正手段を用いて、垂直方向の拡大処理のみにより補正を行い、
上記以外の場合には、前記第２の補正手段を用いることを特徴とする、請求項１記載の投写型表示装置。
【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写型表示装置の幾何学歪補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタなどの投写型表示装置は、プレゼンテーションや会議などの業務用途からホームシアターなどの家庭用途にまで幅広く普及し、それに伴い小型化・軽量化が進んできている。このためプロジェクタを投影する場所も様々であり、場所の制約から必ずしもスクリーンに対し正面にプロジェクタを配置することは不可能である。そこで一般的には図９に示すように下方から投射する場合が多い。
【０００３】
しかしこの場合、プロジェクタ本体とスクリーンとの相対的な傾きが原因で、スクリーン上には台形歪と呼ばれる幾何学歪が発生してしまう。これを解消するために、一般的なプロジェクタにはこの台形歪を信号処理で補正する台形歪補正機能を有するものが多い。
【０００４】
この台形歪補正方法の概略を図１０にそって説明する。例として図９に示すように上方向へのあおりがθｖとなる環境で使用した場合を考える。このとき台形補正処理を行う前の表示デバイス（＝液晶パネル）の画像（パネル画像Ｇｐと呼ぶ）と実際のスクリーン上の表示画像  （スクリーン画像Ｇｓと呼ぶ）の関係は図１０（ａ）である。台形補正処理では、スクリーン画像Ｇｓが長方形になるように、パネル画像Ｇｐに対し以下の処理を行う。
【０００５】
ここで重要なのは、図１０（ｂ）のようにスクリーン画像Ｇｓにおけるアスペクト比が入力画像と等しくするために垂直方向の縮小処理が必要なことである。
【０００６】
＊横方向：ライン毎に異なる比率の縮小処理（最大縮小率はＲｋ、最小縮小率は１）
＊縦方向：Ｒｙの均一縮小処理
ここで、補正率Ｒｋは台形の補正割合を表す係数、Ｒｙは垂直方向の縮小率である。
【０００７】
Ｒｋは、台形の上底と下底が等しくなるような係数のため
Ｒｋ＝  Ｘｓｌ  ／  Ｘｓｕ−−−−−−（１）
である。
【０００８】
またＲｙは図９および図１０（ｂ）から
Ｒｙ＝Ｙｓｌ／Ｙｓ＝Ｙｓｌ／  ［Ｙｓｌ／（Ｒｋ＊ｃｏｓθｖ）］
よって、
Ｒｙ＝Ｒｋ＊ｃｏｓθｖ−−−−−−−（２）
ここで、図９より、
ｔａｎθｖ＝（１−Ｒｋ）／ｔａｎθ１  （θ１：垂直方向の画角）−−−−−−−−（３）
であらわせることから、θｖはＲｋの関数といえる。そこで、ｃｏｓθｖ＝φ（Ｒｋ）とすると、式（２）は、
Ｒｙ＝Ｒｋ＊φ（Ｒｋ）−−−−−−−（４）
となり、台形補正率Ｒｋにより決定する値であることがわかる。
【０００９】
台形歪補正処理が行われたパネル画像Ｇｐの様子を図１１に示す。縮小したことにより空いた場所にはブランキング（黒の値＝０）を挿入する。
【００１０】
また、右方向へのあおりがθｈの環境で投影した場合の横方向台形補正に関しても、同様の理由から、パネル画像Ｇｐにおいては図１２に示すような補正処理を行う必要がある。
【００１１】
このように、台形歪補正処理は一般的にはパネル画像Ｇｐにおいて、内側に縮小する方法で台形歪補正を行っている。
【００１２】
また近年、ワイド映像フォーマットの出現により、アスペクト比が１６：９のパネルを使用したプロジェクタが開発されてきているが、パネルのサイズ／形状の如何にかかわらず台形歪補正は内側に縮小する方法が取られている。
【００１３】
なお、特許文献１には、液晶プロジェクタにおける台形歪補正について記載されている。また、特許文献２には、液晶プロジェクタにおける、異なるアスペクト比の映像信号処理について、記載されている。
【特許文献１】特開平５−１４８４４号公報
【特許文献２】特開平６−２７９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このような手法であると、縦方向台形補正の場合には垂直方向において必ず縮小処理が入るため、垂直解像度が悪化し、画質劣化を引き起こす。また、横方向台形補正の場合には水平方向において必ず縮小処理が入るため、水平解像度が悪化し、同様に画質劣化を引き起こす。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決すべく、可能な限り垂直もしくは水平解像度を悪化させずに画質劣化を防ぐような台形歪補正処理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】
【００１６】
（１）投写映像を表示して光変調を行う表示手段と、
幾何学歪を信号処理により補正する幾何学歪補正手段とを少なくとも含む構成の投射型表示装置であって、
入力画像が前記表示手段のアスペクト比と異なる場合には、前記幾何学歪補正手段において、
入力画像の水平方向ライン毎もしくは垂直方向ライン毎に比率の異なる縮大処理のみにより幾何学歪補正処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
（２）前記表示手段は、複数のアスペクト比の画像を表示することが可能であり、
前記幾何学歪補正手段は、入力画像の水平方向もしくは垂直方向のいずれかの縮大処理のみにより幾何学歪を補正する（１）記載の第１の補正手段のほかに、
入力画像の水平および垂直両方向の縮小処理により幾何学歪を補正する第２の補正手段を有し、
前記入力画像のアスペクト比と、前記表示手段のアスペクト比と、幾何学歪補正方向の情報に応じて前記第１の補正手段と第２の補正手段を切替えることを特徴とする。
【００１８】
（３）前記入力画像が前記表示手段のアスペクト比に対し、
水平方向に小さい場合で且つ縦方向の幾何学歪補正である場合には、前記第１の補正手段を用いて、水平方向の拡大処理のみにより補正を行い、
水平方向に大きい場合で且つ横方向の幾何学歪補正である場合には、前記第１の補正手段を用いて、垂直方向の拡大処理のみにより補正を行い、
上記以外の場合には、前記第２の補正手段を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のようにこの発明に係る投写型表示装置によれば、可能な限り垂直もしくは水平解像度を悪化させずに画質劣化を防ぐような台形歪補正処理を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例を示した図である。
【００２１】
同図において、１は本発明の機能を有するプロジェクタである。入力された画像信号Ｖ０は、入力信号処理部１０においてデコードやＡＤ変換されディジタル値に変換される。ディジタル化された映像信号は幾何学変換部１３により台形補正が行われ、ＬＣＤ駆動部１５を介して各色の液晶パネル１６、１７、１８に表示される。ここで、液晶パネル１６、１７、１８は、アスペクト比１６：９などのワイド映像対応のパネルである。
【００２２】
次に、本発明の中心である台形補正処理内容について説明する。
【００２３】
幾何学変換部１３は、入力された長方形の映像信号に対して、要求された補正率に応じて台形に変換される部分であり、処理方法によって２つの動作モードを有する。第１のモードは水平、垂直方向ともに縮小処理により台形補正が行われるモードであり、第２のモードは水平方向の拡大処理のみにより台形補正が行われるモードであり、この２つのモードは、入力信号処理部１０からの入力映像のアスペクト比情報により自動的に選択される。
【００２４】
図４にＭＰＵ１９、幾何学変換部１３の処理フローを示す。それに沿って具体的に入力映像の例をあげて説明する。
【００２５】
（１−ｉ）入力映像のアスペクト比が１６：９の場合、
入力信号処理部１０でアスペクト比１６：９が検出され、ＭＰＵ１９に送信される。ＭＰＵ１９は、幾何学変換部１３に対し第１のモード選択命令を送信する。また、台形補正率Ｒｋが変更された場合は台形補正率Ｒｋを送信する。幾何学変換部１３では、受信した台形補正率Ｒｋを用いて、図２（ａ）に示すように水平、垂直方向の縮小処理を用いて内側方向に台形補正を行う。これにより、投写スクリーン上ではアスペクト比１６：９を保持して投影することが出来る。
【００２６】
このモードのときの一般的な例として、パネルおよび入力映像の水平画素数がＸｗ、垂直画素（ライン）数がＹｉであるときに台形補正率Ｒｋの補正を行った場合は、以下のような処理が実行される。
【００２７】
＜＜水平方向＞＞−−−水平ライン毎に異なる縮小率Ｒｘ（ｙ）
Ｒｘ（ｙ）＝ブランキング処理（０≦ｙ＜Ｙ１）
＝（１−Ｒｋ）＊（ｙ−Ｙ１）／（Ｙｉ−Ｙ１）＋Ｒｋ    （Ｙ１≦ｙ≦Ｙｉ）
＜＜垂直方向＞＞−−均一な縮小率Ｒｙ
Ｒｙ＝Ｒｋ＊φ（Ｒｋ）
ここで、θｖは投写スクリーンに対するプロジェクタの垂直方向のあおり、Ｒｋ  ＝  スクリーン上の台形の上底／スクリーン上の台形の下底、Ｙ１＝Ｙｉ＊（１−Ｒｋ＊φ（Ｒｋ））である。
【００２８】
このとき実際にパネルへ表示される有効映像は図３（ａ）のようになる。
【００２９】
（１−ｉｉ）入力映像のアスペクト比が４：３の場合、
入力信号処理部１０でアスペクト比４：３が検出され、ＭＰＵ１９に送信される。ＭＰＵ１９は、幾何学変換部１３に対し、第２のモード選択命令を送信する。また、台形補正率Ｒｋが変更された場合は補正率Ｒｋを送信する。幾何学変換部１３では、受信した補正率Ｒｋを用いて、図２（ｂ）に示すように水平方向のみの拡大処理を用いて外側方向に台形補正を行う。これにより、投写スクリーン上ではアスペクト比４：３を保持して投影することが出来る。
【００３０】
このモードのときの一般的な例として、パネルの水平画素数がＸｗ、垂直画素（ライン）数がＹｉ、入力映像の水平画素数がＸｉ、垂直画素（ライン）数がＹｉであるときに台形補正率Ｒｋの補正を行った場合は、以下のような処理が実行される。
【００３１】
＜＜水平方向＞＞−−−水平ライン毎に異なる拡大率Ｒｘ（ｙ）
Ｒｘ（ｙ）＝（１／φ（Ｒｋ））＊［｛（１−Ｒｋ）／Ｒｋ｝＊ｙ／Ｙｉ＋１］    （０≦ｙ≦Ｙｉ）
このとき実際にパネルへ表示される有効映像は図３（ｂ）のようになる。
【００３２】
また、第２のモードの処理は、水平方向のみの拡大処理（スケーリング）のため、ラインメモリ相当のメモリ容量で処理が可能になる。
【００３３】
以上のように、入力映像のアスペクト比に応じて、台形補正の処理方法を変えることにより、出来る限り垂直方向の解像度の劣化を防ぐことが出来る。
【００３４】
（実施例２）
図５は、本発明の第２の実施例を示した図である。
【００３５】
同図において、２は本発明の機能を有するプロジェクタである。入力された画像信号Ｖ０は、入力信号処理部１０においてデコードやＡＤ変換されディジタル値に変換される。ディジタル化された映像信号は幾何学変換部１３により台形補正が行われ、ＬＣＤ駆動部１５を介して各色の液晶パネル２１、２２、２３に表示される。ここで、液晶パネル２０、２１、２２は、アスペクト比４：３のパネルである。
【００３６】
次に、本発明の中心である台形補正処理内容について説明する。
【００３７】
幾何学変換部１３は、入力された長方形の映像信号に対して、要求された補正率に応じて台形に変換される部分であり、処理方法によって２つの動作モードを有する。第１のモードは水平、垂直方向ともに縮小処理により台形補正が行われるモードであり、第２のモードは垂直方向の拡大処理のみにより台形補正が行われるモードであり、この２つのモードは、入力信号処理部１０からの入力映像のアスペクト比情報により自動的に選択される。
【００３８】
図８にＭＰＵ１９、幾何学変換部１３の処理フローを示す。それに沿って具体的に入力映像の例をあげて説明する。
【００３９】
（２−ｉ）入力映像のアスペクト比が４：３の場合、
入力信号処理部１０でアスペクト比４：３が検出され、ＭＰＵ１９に送信される。ＭＰＵ１９は、幾何学変換部１３に対し第１のモード選択命令を送信する。また、台形補正率Ｒｋが変更された場合は台形補正率Ｒｋを送信する。幾何学変換部１３では、受信した台形補正率Ｒｋを用いて、図６（ａ）に示すように水平、垂直方向の縮小処理を用いて内側方向に台形補正を行う。これにより、投写スクリーン上ではアスペクト比４：３を保持して投影することが出来る。
【００４０】
このモードのときの一般的な例として、パネルおよび入力映像の水平画素数がＸｉ、垂直画素（ライン）数がＹｉであるときに台形補正率Ｒｋの補正を行った場合は、以下のような処理が実行される。
【００４１】
＜＜水平方向＞＞−−均一な縮小率Ｒｘ
Ｒｘ＝１−Ｒｋ＊ψ（Ｒｋ）
＜＜垂直方向＞＞−−−垂直ライン毎に異なる縮小率Ｒｙ（ｘ）
Ｒｙ（ｘ）＝１−（１−Ｒｋ）＊ｘ／Ｘ１    （０≦ｘ＜Ｘ１）
＝ブランキング処理      （Ｘ１≦ｘ≦Ｘｉ）
ここで、ψ（Ｒｋ）＝ｃｏｓθｈ（θｈは投写スクリーンに対するプロジェクタの水平方向のあおり）、Ｒｋ＝スクリーン上の台形の上底／スクリーン上の台形の下底Ｘ１＝Ｘｉ＊Ｒｋ＊ψ（Ｒｋ）である。
【００４２】
このとき実際にパネルへ表示される有効映像は図７（ａ）のようになる。
【００４３】
（２−ｉｉ）入力映像のアスペクト比が１６：９の場合、
入力信号処理部１０でアスペクト比１６：９が検出され、ＭＰＵ１９に送信される。ＭＰＵ１９は、幾何学変換部１３に対し、第２のモード選択命令を送信する。また、台形補正率Ｒｋが変更された場合は補正率Ｒｋを送信する。幾何学変換部１３では、受信した補正率Ｒｋを用いて、図６（ｂ）に示すように垂直方向のみの拡大処理を用いて外側方向に台形補正を行う。これにより、投写スクリーン上ではアスペクト比１６：９を保持して投影することが出来る。
【００４４】
このモードのときの一般的な例として、パネルの水平画素数がＸｉ、垂直画素（ライン）数がＹｉ、入力映像の水平画素数がＸｉ、垂直画素（ライン）数がＹｗであるときに台形補正率Ｒｋの補正を行った場合は、以下のような処理が実行される。
【００４５】
＜＜垂直方向＞＞−−−垂直ライン毎に異なる拡大率Ｒｙ（ｘ）
Ｒｙ（ｘ）＝（１／ψ（Ｒｋ））＊［｛（１−Ｒｋ）／Ｒｋ｝＊（Ｘｉ−ｘ）／Ｘｉ＋１］      （０≦ｘ≦Ｘｉ）
このとき実際にパネルへ表示される有効映像は図７（ｂ）のようになる。
【００４６】
以上のように、入力映像のアスペクト比に応じて、台形補正の処理方法を変えることにより、出来る限り垂直方向の解像度の劣化を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る第１の実施例を示した図である。
【図２】第１の実施例における台形歪補正の様子を示した図である。
【図３】第１の実施例における台形歪補正処理の詳細を示した図である。
【図４】第１の実施例における処理フローを示した図である。
【図５】本発明に係る第２の実施例を示した図である。
【図６】第２の実施例における台形歪補正の様子を示した図である。
【図７】第２の実施例における台形歪補正処理の詳細を示した図である。
【図８】第２の実施例における処理フローを示した図である。
【図９】台形歪が発生する理由を示した図である。
【図１０】従来の台形歪補正の様子を示した図である。
【図１１】従来の台形歪補正処理の詳細を示した図である。
【図１２】従来の台形歪補正処理の詳細を示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１、２  プロジェクタ
１０  入力信号処理部
１１  タイミング制御部
１２  メモリ制御部
１３  幾何学変換部
１４  メモリ
１５  液晶パネルドライバ
１６、１７、１８  液晶パネル（１６：９）
１９  ＭＰＵ
２０、２１、２２  液晶パネル（４：３）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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