(57)【要約】【課題】  投射型表示装置において、画像歪みを補正するより簡便かつ確実な技術を提供する。【解決手段】  スクリーン１１上において、補正後に投射面を形成する予定領域である四角形（長方形）の領域ＡＢＣＤを画定する４つの頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにマークを付す。そして、この４点の座標をセンサ７により取得し、これを投射型表示装置１２内に取り込むことで台形歪みの補正に用いる。この際４つの頂点の画像投射面上における座標位置情報に基づいて、歪みを補正するための座標変換係数を求め、座標変換係数に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射型表示装置により画像投射面上に投射した投射画像形状の歪みを補正する歪み補正方法であって、
前記画像投射面上の異なる４つの位置にマーカを付すステップと、
前記４つの位置の座標位置情報に基づいて、歪みを補正するための座標変換係数を求めるステップと、
前記座標変換係数に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成するステップと
を有する歪み補正方法。
【請求項２】
投射型表示装置により画像投射面上に投射した投射画像形状の歪みを補正する歪み補正方法であって、
前記画像投射面上に画定される実質的に歪みの無い仮想的な四角形の４つの頂点にマーカを付すステップと、
前記４つの頂点の前記画像投射面上における座標位置情報に基づいて、歪みを補正するための座標変換係数を求めるステップと、
前記座標変換係数に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成するステップと
を有する歪み補正方法。
【請求項３】
投射型表示装置により画像投射面上に対して該画像投射面の法線方向からずれた方向から投射を行う場合における投射画像形状の歪みを補正する歪み補正方法であって、
前記画像投射面上に投射する予定画像の投射表示領域に相当する領域であって、実質的に歪みの無い仮想的な四角形により画定される領域の４つの頂点の位置にマーカを付すステップと、
前記４つの頂点の前記画像投射面上における座標位置情報に基づいて、歪みを補正するための座標変換式を求めるステップと、
前記座標変換式に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成するステップと
を有する歪み補正方法。
【請求項４】
さらに、位置センサにより、前記マーカの位置を取得するステップを含む請求項１〜３までのいずれか１項に記載の歪み補正方法。
【請求項５】
コンピュータに、請求項１から４までのいずれか１項に記載の座標変換係数を求めるステップと、前記座標変換係数に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成するステップと、を実行させるためのプログラム。
【請求項６】
投射型表示装置により画像投射面上に投射した投射画像形状の歪みを補正する歪み補正手段であって、
前記画像投射面上に異なる４つの位置に付されたマーカのそれぞれの座標位置情報に基づいて、歪みを補正するための座標変換係数を求める座標変換係数演算手段と、
前記座標変換係数に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成する出力画像データ生成手段と
を有する歪み補正手段。
【請求項７】
投射型表示装置により画像投射面上に投射した投射画像形状の歪みを補正する歪み補正手段であって、
前記画像投射面上に画定される実質的に歪みの無い仮想的な四角形の４つの頂点に付されたマーカのぞれぞれの前記画像投射面上における座標位置情報に基づいて、歪みを補正するための座標変換係数を求める座標変換係数演算手段と、
前記座標変換係数に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成する出力画像データ生成手段と
を有する歪み補正手段。
【請求項８】
投射型表示装置により画像投射面に対して該画像投射面の法線方向からずれた方向から投射を行う場合における投射画像形状の歪みを補正する歪み補正手段であって、
前記画像投射面上に投射する予定画像の投射表示領域に相当する実質的に歪みの無い仮想的な四角形の４つの頂点に付されたマーカのぞれぞれの前記画像投射面上における座標位置情報に基づいて、歪みを補正するための座標変換式を求める座標変換係数演算手段と、
前記座標変換式に基づいて、投射型表示装置から投射する出力画像データを生成する出力画像データ生成手段と
を有する歪み補正方法。
【請求項９】
さらに、前記画像投射面上のマーカ位置を取得するセンサを備えた請求項６から８までのいずれか１項に記載の補正手段。
【請求項１０】
請求項６から９までのいずれか１項に記載の歪み補正手段を備えた投射型表示装置。
【請求項１１】
投射型表示装置における歪みを補正するために用いられる補正用具であって、
画像投射面に貼付可能に形成され、実質的に歪みの無い仮想的な矩形を画定する４頂点にマーカが付されているシートにより形成される歪み画像の補正用具。
【請求項１２】
画像投射面に対して実質的に歪みの無い仮想的な矩形を画定する４頂点に対応する位置にマーカ画像を投射する投射部を有する補正用具。
【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、台形歪みの補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から液晶プロジェクタなどの投射型表示装置が大きな画面を表示させる装置として良く知られている。ところで、投射型表示装置においては、投射面と表示装置との位置関係が重要になってくる。図４及び図５は、投射型表装置の位置に応じた投射画像の状態を説明するための図である。図中、符号１０は投射型表示装置（プロジェクタ）を、符号１１はスクリーンを、符号１２は投射画像を示す。
【０００３】
図５に示すように、投射型表示装置１０を、スクリーン１１（又はその他の被画像投射手段）の正面（被投射面の法線方向）に設置し、スクリーン１１に対して投射画像１２を投射表示させるようにするのが一般的である。スクリーン１１の正面から投射表示を行うことにより、歪みの少ない投射画像１２を得ることができる。
【０００４】
ところで、正面から投射できないような狭い部屋などでプロジェクタにより投射表示を行う場合には、図４に示すように、スクリーン１１に対して斜め方向から画像を投射することになる。投射画像１２は、投射型表示装置１０からの拡散光によって形成されるが、スクリーンの斜め方向から投射された投射画像において、その上下左右における投射光路の距離の違いに基づいて、スクリーン１１上における拡散光の倍率が不均一になり、得られた投射画像１２が歪んだものとなってしまう。
【０００５】
そのため、投射型表示装置を使ってスクリーンに映像を表示する際、縦キーストン補正又は横キーストン補正などを行い、図６に示すように、表示映像の歪み（図４）を矩形に補正するという作業が必要になる。従来は、スクリーンに投射した表示映像を見ながら操作を行い少しずつ調整し最終的に投射画像が矩形になるように調整していた。このような方法では、補正した後に装置の位置がずれて表示画像が歪むと、さらに再調整する必要が生じる場合があるなど、面倒な作業が必要であった（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
それを補う為に自動的に補正を行おうとする投射表示装置が増えつつある。従来から知られている自動補正方法として、傾度を検出するセンサをつけ、傾き具合を検出することによって自動的に台形補正を行う方法や、距離センサを内蔵しスクリーンからの距離を測定することにより補正を行う方法などがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９５９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の自動補正方法は、歪みを自動的に補正する作業を簡単化するが、スクリーンに対して適当な大きさで適当な箇所に画像を投射するためには何度か試行錯誤を行う必要となる。さらに、プロジェクタを一般家庭で楽しむケースが増加しつつあるため、簡単な補正方法が望ましい。
本発明は、画像歪みを補正するより簡便かつ確実な技術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】
投射型表示装置、より詳細には、台形歪み補正手段を備え、かつセンサを備えもち、投射後画像の四隅の4座標を元に画像処理によって台形歪みを補正する投射型表示装置において、被投射面すなわちスクリーンとなる面にシールまたはピンのような特徴のある物で矩形の四隅を示し、センサによりその4隅の位置を被投射面上の座標として検出し、その座標情報に基づき歪み補正用座標演算回路において表示画像の歪みを補正する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、台形歪みを簡単に補正ができるため、利便性が高いという利点がある。また、スクリーンがない場所なども含め、投射型表示装置の設置場所に関する自由度が高くなるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書において、画像投射面とは、例えばスクリーンなどであるが、その他、部屋の壁など投射可能な面であれば良い。マーカは、撮像素子などのセンサにより位置検出が行いやすいものであれば良いが、例えば画像投射面に対して識別がしやすいマーカが好ましい。出力画像データとは、実際に投射型表示装置から出射される画像の基になる画素毎のデータであり、補正が必要な場合には補正後の画像データである。
【００１２】
本発明に係る投射型表示装置の台形歪みの補正方法は、設置箇所の自由度を増やすべく上下左右方向の歪み補正を行うとともに、この補正を行う際に、装置側における微妙な調節の必要がなく、ユーザが感覚的に好みの投射部の形状を決めることができ、自動的に歪み補正を行うことができる方法である。
【００１３】
図１は、本実施の形態による投射型表示装置における台形歪みの補正方法を模式的に示す図である。図２は、本実施の形態による補正処理を行うのに適した投射型表示装置の構成例を示すブロック図であり、補正処理の流れについても併せて示した図である。
【００１４】
本実施の形態による投射型表示装置における台形歪みの補正方法を実施するためには、
画像投射面に対して該画像投射面の法線方向からずれた方向から投射型表示装置により投射を行う場合における投射画像形状の歪みを補正する歪み補正方法であって、画像センサ（撮像装置など）を搭載する投射型表示装置において、前記補正を行う際にあらかじめ投射対象とする箇所に四角形の四隅を示すことにより、歪みを自動的に補正する方法を提案する。
【００１５】
図１に示すように、スクリーン１１上において、補正後に投射面を形成する予定領域である仮想的な四角形（図４では長方形）の領域ＡＢＣＤを画定する４つの頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに識別標識（マーク）を付す。そして、この４点の座標をセンサ７により取得し、これを投射型表示装置１０内に取り込むことで台形歪みの補正に用いる。尚、センサ７は投射型表示装置１０と一体になっていても良いし、或いは、投射型表示装置１９を操作するための図示しないリモコン装置などと一体になっており、座標情報を投射型表示装置１０に送るように構成されていても良い。ただし、リモコン装置と一体の場合は座標情報を読み取る際に投射型表示装置の投射方向と向きを同じくする必要がある。尚、投射面はスクリーン以外の面、例えば壁面などでも良い。
【００１６】
図２に示すように、本実施の形態による投射型表示装置１０は、画像信号Ｓ１が入力されるラインメモリ１と、センサ７が取得した上記４点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに関する基本座標情報Ｓ２に基づき歪みを補正するための補正用係数計算部８と歪み補正のための座標変換演算処理を行う歪み補正用座標演算部４と、歪み補正用座標演算部４により演算された後の補正座標情報Ｓ３を取得しそれらを基にキーストン用画像メモリ２から必要な画素情報を得るためのメモリコントローラ３と、を有している。
【００１７】
ラインメモリ１からの画像入力信号Ｓ１は、補正前画像データの座標情報と対応付けされ、キーストン用画像メモリ２に格納される。歪み補正用座標演算部４から得た座標情報S3を基にメモリコントローラ３が画像メモリの読み出し座標を制御する。それに対応付けられた画素情報が画像メモリ２から出力信号S7として出力されブロックメモリ５に格納される。ブロックメモリ５から積和演算フィルタ処理部６に出力信号Ｓ８が出力され、フィルタ処理が行われ、補正後の出力画像データ（画素データの集合）Ｓ９が求められ、これに基づいて投射光が装置から出射される。
【００１８】
より具体的に上記処理について説明すると、図１に示すように指定した4点Ａ〜Ｄの特定の画像を読み取ることにより、補正処理に必要な4点の座標を得ることができる。センサにより検出された4点の座標に基づいて、補正用係数計算部８において歪み補正用座標演算回路４における演算処理に必要なフィルタの係数を算出する。
【００１９】
また、歪み補正の準備段階として、１画素単位で入力される補正前の画像データをラインメモリ１に蓄積し、次にキーストン用画像メモリ２にライン単位で画像データを蓄える。この処理と平行して、歪み補正用座標演算回路４においては、投射型表示装置の設置条件に依存する座標演算を行い、補正前画像における歪み補正対象の画素座標情報を算出し、算出した座標情報をメモリコントローラ３に渡す。メモリコントローラ３は、キーストン用画像メモリ２のリード座標（リードアドレス）を制御しており、そのリード（読み出した）座標に基づいて、キーストン用画像メモリ２からデータを読み出し、ブロックメモリ５に蓄える。ブロックメモリ５からブロック単位で読み出されたデータは、積和演算フィルタ処理回路６により補間され歪み補正画像が形成できる。この補正画像を出力する。
【００２０】
ここで歪み補正について簡単に説明すると、傾いた平面上の各画像（三次元空間にある二次元図形）を二次元図形に変換する場合に、投射面上のどの画像に変換されるかに関しては、以下の式に基づいて算出することができる。
ｘ’＝（ａ１ｘ＋ｂ１ｙ＋ｃ１）／（ａ０ｘ＋ｂ０ｙ＋ｃ０）    （１）
ｙ’＝（ａ２ｘ＋ｂ２ｙ＋ｃ２）／（ａ０ｘ＋ｂ０ｙ＋ｃ０）    （２）
【００２１】
ここで、（ｘ，ｙ）座標は、ｚ＝ａ０ｘ＋ｂ０ｙ＋ｃ０で表され傾いた平面上にある座標であり、（ｘ’、ｙ’）座標は、傾いた平面上にある（ｘ，ｙ）座標を投射面に変換したときの座標である。
【００２２】
上記（１）、（２）式には、９つの未知の係数（ａ０，ｂ０，ｃ０，ａ１，ｂ１，ｃ１，ａ２，ｂ２，ｃ２）があり、これらの未知数を決めることにより傾いた平面上の各画像が投射面上のどの画像に変換されるかを算出することができる。式（１）、（２）に、投射画面上の上記４点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに関する基本座標情報Ｓ２、実際には、４つの頂点のｘ，ｙ座標、例えば、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）を上記（１）、（２）式に代入することにより得られる８つの連立方程式を解くことにより、係数ａ１、ｂ１、ｃ１、ａ０、ｂ０、ｃ０、ａ２、ｂ２、ｃ２（係数Ｓ４）を求めることができる。
【００２３】
これらの係数Ｓ４に基づき、（１）、（２）式の変換式を確定することができるため、これらの変換式に基づいて、投射表示装置側の出力画像データ（画素毎のデータ）を求めることができる。
【００２４】
次に、本実施の形態による歪み自動補正方法に用いることができる補正用具について、図３（ａ）、（ｂ）を参照しつつ説明を行う。図３（ａ）は自動補正用具の例を示す図である。図３（ａ）に示す補正用具は、スクリーン１１に取り付けることができるシート状の補正用具１５であって、補正用具１５には長方形の頂点に対応する位置Ａ（ｘ１，ｙ１）、Ｂ（ｘ２，ｙ２），Ｃ（ｘ３，ｙ３），Ｄ（ｘ４，ｙ４）に、特殊なマークが付されている。この補正用具１５をスクリーン１１に取り付けた状態で補正を行い、補正用具１５を取り外した状態でスクリーン上に投射画像を投影する。これにより、いつでも簡単に補正を行うことができる。また、図３（ｂ）に示すように、画像投射面に対して実質的に歪みの無い矩形を画定する４頂点に対応する位置Ａ〜Ｄまでのそれぞれを照射するマーカ光をスクリーン１１に出射する（Ｌ１〜Ｌ４）出射部を有する補正用具１５ａを用いても良い。尚、補正用具１５ａを、投射型表示装置のリモコンに組み込めば便利である。
【００２５】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態による歪み自動補正方法によれば、プロジェクタの設置位置が、スクリーン等の被投射手段に対して正面ではなく、上下左右のいずれかにずれていても、自動的に投射画像を矩形（もしくは所望の形状）に補正することが簡単にできる。従って、投射型表示装置の設置箇所に関する自由度が増し、ユーザは、設置する際に歪みを補正するための微妙な調節をする必要がなく、感覚的に投射したい箇所に投射したい大きさの映像を楽しむことができるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明による補正技術は、液晶プロジェクタなどの投射型プロジェクタにおける歪み補正に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態による投射表示装置において矩形の４つの頂点の位置座標をセンサにより取り込む様子を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による投射表示装置の信号処理回路の構成例を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態による補正用具の例を示す図である。
【図４】投射型表示装置を正面よりも横にずれた位置からスクリーンに向けて投射した場合のスクリーン上における投射画像の表示例を模式的に示した図である。
【図５】投射型表示装置を正面に設置して投射した場合のスクリーン上の投射画像を、表示例を模式的に示した図である。
【図６】本発明の一実施の形態による投射表示装置を用いて横にずれた位置からスクリーンに向けて投射した場合のスクリーン上における投射画像の表示例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…ラインメモリ、２…キーストン用画像メモリ、３…メモリコントローラ、４…歪み補正用座標演算、５…ブロックメモリ、６…積和演算フィルタ処理回路、８…補正係数計算部、１０…投射型表示装置（プロジェクタ）、１１…スクリーン、１２…スクリーン上に投射された画像（投射画像）。
【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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