(57)【要約】【課題】スクリーンに投射される画像の鮮明度を画面全体に渡って均一にする。【解決手段】画像データが入力部３０に入力されると、その画像データは輪郭補正部２０に供給され、輪郭強調回路２２による輪郭強調処理が行われる。輪郭強調回路２２は輪郭強調パラメータ生成部２１から供給されるフィルタ強度ｋにしたがって輪郭強調処理を行う。今、スクリーン上端に焦点が合っている場合には、走査線番号が増えるにしたがって、すなわち、走査線がスクリーン上端から下方に向かうにしたがって輪郭強調の度合いを強くしてゆく。この場合、スクリーン上端においては焦点があっているから、この部分の画像の鮮明度は高いが、走査線がスクリーン下部に向かうにしたがって焦点のずれが生じ画像がぼけてくる。しかし、輪郭強調回路２２によって走査線がスクリーン下部に向かうにしたがって画像の輪郭強調が強くなってくるから、画面全体としての鮮明度は均一化される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される画像信号からラスタスキャン方式の画像を生成する画像生成手段と、
スクリーンに対して前記画像の投射を行う光学系と、
前記光学系の光軸の傾きを検出し、検出した傾きに対応する角度信号を出力する検出手段と、
前記角度信号と前記画像の走査線の位置に応じて前記画像信号に対して前記画像の輪郭強度を補正する補正手段と
を具備することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記光学系の焦点をスクリーン上のどの位置に合わるべきかを示す焦点位置情報を出力する焦点位置情報出力手段を具備し、
前記補正手段は、前記角度信号と、前記画像の走査線の位置および前記焦点位置情報に応じて前記輪郭強度の補正を行うことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記補正手段は、前記画像信号の周波数成分を補正することにより、前記輪郭強度の補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記検出手段は、
前記光学系が収納されている筐体に設けられ、前記筐体の傾きを検出する角度センサであることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光学系によって投射される画像の縁によって形成される四辺形の左右の辺の傾きを調整する台形補正手段を有し、
前記検出手段は前記台形補正手段による調整量から前記傾きを検出することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記検出手段が検出する傾きは垂直方向の傾きであり、前記走査線の位置は画面に対する上下方向の位置であることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記検出手段に代えて、前記角度信号を入力する入力部を用いることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンに画像を投影するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタによってスクリーンに画像を投影した場合、プロジェクタの光軸とスクリーン面とがなす角が許容範囲を超えていると、スクリーンの一部では焦点が合うものの他の部分では焦点が合わないという状態が生じる。
この問題を解決するために、特許文献１で開示されている画像投射装置は、プロジェクタの前面パネルに測距センサを設け、前記プロジェクタとスクリーンの距離を複数点において測定し、最遠点と最近点の中間領域に焦点を合わることにより、スクリーン面内における焦点ずれの差が最小になるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−７０６８７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、上記の特許文献１にて開示された発明では、焦点が合っている中間領域から離れるに従って焦点のずれが大きくなるという問題がある。すなわち、中間領域における像の鮮明さとそこから離れた領域における像の鮮明さとで差が生じ、同一画面でありながら画像の鮮明度にばらつきが生じて見づらいという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スクリーンに投射される画像の鮮明度の均一感を向上させることができるプロジェクタ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】
【０００４】
上述した課題を解決するために本発明は、供給される画像信号からラスタスキャン方式の画像を生成する画像生成手段と、スクリーンに対して前記画像の投射を行う光学系と、
前記光学系の光軸の傾きを検出し、検出した傾きに対応する角度信号を出力する検出手段と、前記角度信号と前記画像の走査線の位置に応じて前記画像信号に対して前記画像の輪郭強度を補正する補正手段とを具備するプロジェクタを提供する。
これにより、光学系の光軸の傾きに対応する角度信号と画像の走査線の位置に応じて画像の輪郭強度を補正して、画像を投射することができる。
【０００５】
また、本発明の好ましい態様において、前記光学系の焦点をスクリーン上のどの位置に合わるべきかを示す焦点位置情報を出力する焦点位置情報出力手段を具備し、前記補正手段は、前記角度信号と、前記画像の走査線の位置および前記焦点位置情報に応じて前記輪郭強度の補正を行う。
【０００６】
さらに好ましい態様においては、前記補正手段は、前記画像信号の周波数成分を補正することにより、前記輪郭強度の補正を行う。
【０００７】
さらに好ましい態様においては、前記検出手段は、前記光学系が収納されている筐体に設けられ、前記筐体の傾きを検出する角度センサである。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様において、前記光学系によって投射される画像の縁によって形成される四辺形の左右の辺の傾きを調整する台形補正手段を有し、前記検出手段は前記台形補正手段による調整量から前記傾きを検出する。
【０００９】
さらに好ましい態様においては、前記検出手段が検出する傾きは垂直方向の傾きであり、前記走査線の位置は画面に対する上下方向の位置である。
【００１０】
さらに好ましい態様においては、前記検出手段に代えて、前記角度信号を入力する入路力部を用いる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プロジェクタで投射される画像に対し、画像全体に対して鮮明度のムラを補正することができ、画像全体にわたって鮮明度を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に関する実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜１−１：第１実施形態の構成＞
図１（ａ）は、この発明の一実施形態であるプロジェクタ１の平面図であり、図１（ｂ）は同プロジェクタ１の正面図である。図に示すようにプロジェクタ１の筐体５は、扁平な直方体の形状をしている。プロジェクタ１の前面パネル２には投射レンズ３が設けられており、投射レンズ３の投射方向には、図２に示すようにスクリーン８が設置されている。
【００１３】
次に、図３はプロジェクタ１の筐体５内部の構成を示す図であり、図示のように制御部１０と光学エンジン１１と角度センサ１５とを備えている。光学エンジン１１は、上述の投射レンズ３、光源１２および図示せぬレンズ系を有し、液晶パネル１４に表示された画像をスクリーン８に投射する。角度センサ１５は非磁性材料からなるハウジングと前記ハウジング内を重力に従って移動する磁石と前記ハウジング内に設けられた複数の磁気検出素子とで構成され、前記磁石の位置を前記磁気検出素子で測定することにより、筐体の傾き角度を検出し、角度信号Ｓθとして出力するものである。この種のセンサとしては種々のものを使用することができるが、例えば、特開２００５−２５７５７１号公報に記載の素子などを用いてもよい。
【００１４】
次に、制御部１０のブロック図を図４に示す。図４において、１００はＣＰＵ（Central Processing Unit）、１１０はＲＡＭ(Random Access Memory)、１２０はＲＯＭ(Read Only Memory)である。ＣＰＵ１００はＲＡＭ１１０をワークエリアとして用い、ＲＯＭ１２０から読み出した制御プログラムを実行している。３０は映像再生機器などから画像データを受けとる入力部であり、２０は入力部３０が受け取った画像データに対して輪郭の強調補正を行って出力する輪郭補正部である。４０は液晶ドライバであり、ＣＰＵ１００の制御の下に液晶パネル１４の表示制御を行う。すなわち、液晶ドライバ４０は、輪郭補正部２０から供給される画像データをＣＰＵ１００の制御に基づいて内部のページバッファに展開し、ページバッファに展開された画像をラスタスキャン方式によって順次読み出して液晶パネル１４に表示する。この場合、液晶ドライバ４０は各表示フレームの垂直同期信号ＶＳＹＮＣを輪郭補正部２０に出力する。また、１６は操作者が各種操作を行う操作部であり、その操作信号はＣＰＵ１００に供給される。
【００１５】
図５は輪郭補正部２０の構成を示すブロック図である。図５に示す２１は輪郭強調パラメータ生成部であり、画像信号の輪郭の強調度合いを示すフィルタ強度ｋを生成する。より詳細に説明すると、輪郭強調パラメータ生成部２１は、角度センサ１５が出力する角度信号Ｓθと、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、スクリーン８において焦点が合っている位置（以下、合焦位置という）を示す合焦位置データＰＳに応じてフィルタ強度ｋの値を求め、求められたフィルタ強度ｋ（０＜ｋ＜１）を乗算器２５に出力し、（１−ｋ）の値を乗算器２７に出力する。
【００１６】
本実施形態の場合、スクリーン８の上端、中央もしくは下端のいずれかの位置に投影像の焦点を合わせられるようになっており、いずれに合わせるかは操作部１６の操作によって選択できるようになっている。ＣＰＵ１００は選択された位置に応じてピント合わせ用のマーカーを表示するように液晶ドライバ４０を制御し、操作者はピント操作を行うことにより、このマーカーの像のピントを合わせる。また、ＣＰＵ１００は選択された位置に応じた値の合焦位置データＰＳを輪郭補正部２０に供給する。本実施形態の場合、合焦位置データＰＳは、走査線の番号（最上端の走査線番号が１）によって示されるようになっており、例えば、５００本の走査線の場合、スクリーンの上端が選択されば「１」、中央が選択されれば「２５０」、下端が選択されれば「５００」という値が合焦データＰＳの値になる。
【００１７】
また、本実施形態の場合、輪郭強調パラメータ生成部２１は、フィルタ強度ｋを算出するための３つのテーブルを有している。図６は上述した３つのテーブルの入出力特性を示す図である。図６の（ａ）は合焦位置がスクリーンの上端にあるときに選択されるテーブルの特性、同図の（ｂ）は合焦位置がスクリーンの中央にあるときに選択されるテーブルの特性、同図の（ｃ）は合焦位置がスクリーンの下端にあるときに選択されるテーブルの特性である。
【００１８】
図６の（ａ）に示す特性は、走査線の番号（ライン数）が増えるほどにフィルタ強度ｋの値が直線的に増加する特性であり、直線の傾きは角度信号Ｓθが大きいほど大きくなる。図６の（ｂ）に示す特性は、走査線の番号が中央になるまでは走査線の番号が大きくなるに従って直線的に減衰し、走査線の番号が中央を越えてからは走査線の番号が大きくなるに従って直線的に増加する。図６の（ｃ）に示す特性は、走査線の番号が増えるにしたがって直線的に減衰する。また、図６の（ｂ）および（ｃ）に示す各特性は、角度信号Ｓθが大きいほど直線の傾き（絶対値）が大きくなる。なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示す各特性は３つの線によって表しているが、実際のテーブルは角度信号Ｓθの値に応じた多数の特性線を含んでいる。
【００１９】
輪郭強調パラメータ生成部２１は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣが供給されると内部のカウンタのカウントを開始する。このカウンタのカウント速度は液晶ドライバ４０が表示制御のために生成する水平同期信号の発生間隔に対応しており、そのカウント値は現時点において走査中の走査線番号に対応する。
輪郭強調パラメータ生成部２１は、合焦位置データＰＳの値に応じてテーブルを選択し、選択したテーブル内から角度信号Ｓθの値に応じた特性線を選択し、その特性線に基づいてカウント値（走査線番号）に応じたフィルタ強度ｋを求めるようになっている。
【００２０】
次に、２２は輪郭強調回路であり、入力される画像データに対して輪郭強調処理を行う。この輪郭強調回路２２は入力信号の高周波成分をカットするＬＰＦ（ローパスフィルタ）２３と、減算器２４，乗算器２５、２７および加算器２６を有している。
【００２１】
減算器２４の出力信号は、入力画像データとＬＰＦ２３の出力信号との差分になり、入力画像データの高周波成分（すなわち、輪郭をはっきりさせる成分）となる。この減算器２４の出力信号は乗算器２５においてフィルタ強度ｋと乗算されて加算器２６の一方の入力端に供給される。乗算器２７は、入力画像データに対して（１−ｋ）を乗算し、その結果を加算器２６の他方の入力端に供給する。加算器２６の出力信号は、入力画像データの高周波成分のｋ倍と、入力画像データの（１−ｋ）倍とを合わせたものになるから、ｋの値が大きいほど輪郭の強調された画像データとなる。なお、ｋの値が０のときは入力画像データと同じものが出力されることになる。
【００２２】
＜１−２：第１実施形態の動作＞
画像データが入力部３０に入力されると、その画像データは輪郭補正部２０に供給され、輪郭強調回路２２による輪郭強調処理が行われる。輪郭強調回路２２は輪郭強調パラメータ生成部２１から供給されるフィルタ強度ｋにしたがって輪郭強調処理を行う。ここで、フィルタ強度ｋは図６（ａ）〜（ｃ）に示した特性にしたがって生成されるから、画像データの輪郭強調は図６（ａ）〜（ｃ）に示した特性に従って行われることになる。
【００２３】
今、スクリーン上端に焦点が合っている場合には、図６（ａ）に示すテーブルが選択され、その中の特性線のうち角度信号Ｓθに応じた特性線が選択されるから、走査線番号が増えるにしたがって、すなわち、走査線がスクリーン上端から下方に向かうにしたがって輪郭強調の度合いが強くなる。この場合、スクリーン上端においては焦点があっているから、この部分の画像の鮮明度は高いが、走査線がスクリーン下部に向かうにしたがって焦点のずれが生じ画像がぼけてくる。しかし、輪郭強調回路２２によって走査線がスクリーン下部に向かうにしたがって画像の輪郭強調が強くなってくるから、画面全体としての鮮明度は均一化される。
【００２４】
また、スクリーン中央に焦点を合わせている場合には、スクリーン上端および下端に向かうほどぼけが生じるが、図６（ｂ）に示す特性のテーブルが選択されるから、スクリーンの上端または下端に行くほど輪郭が強調され、これにより、画面全体の鮮明度が均一化される。同様に、スクリーン下端に焦点を合わせている場合には、スクリーン上端に向かうほどぼけが生じるが、図６（ｃ）に示す特性のテーブルが選択されるから、スクリーンの上端に行くほど輪郭が強調され、これにより、画面全体の鮮明度が均一化される。
【００２５】
ここで、図７（ａ）、（ｂ）に垂直同期信号ＶＳＹＮＣとフィルタ強度ｋの値の変化のタイミング関係を示す。図７（ａ）に示す関係は図６（ｂ）に対応し、図７（ｂ）に示す関係は図６（ａ）に対応している。
以上のようにして、輪郭補正部２０において輪郭強調補正が施された画像データは、ＣＰＵ１００の制御の下に液晶ドライバ４０に供給され、液晶パネル１４に表示される。液晶パネル１４に表示された画像は、光学エンジン１１によってスクリーン８に投影され、スクリーン上に映し出される。
【００２６】
＜２：変形例＞
本発明は以下のように種々の形態で実施可能である。
（１）上述した実施形態においては、合焦位置に応じて３種のテーブルを用いたが、合焦位置を多数設定可能にする場合には、その数に応じたテーブルを用意すればよい。また、テーブルに代えて関数を記憶し、この関数によってフィルタ強度ｋを求めるようにしてもよい。
【００２７】
（２）上述した実施形態は合焦位置を示す合焦位置データＰＳによってフィルタ強度ｋが変化するようにしたが、例えば、合焦位置をスクリーン中央にのみ設定するようなプロジェクタの場合は、合焦位置データＰＳは不要である。予め中央の合焦位置に応じたテーブルや関数のみを用意すればよいからである。この場合には、輪郭強調パラメータ生成部２１は、ラスタ番号と角度信号Ｓθのみを参照してフィルタ強度ｋを求める。
【００２８】
（３）また、光学系によって投影される画面の縁によって形成される四辺形（ラスタの外縁）の左右の辺の傾きを調整する台形補正機能をＣＰＵ１００に持たせてもよい。この場合には、操作者はスクリーンに投影されている画像を見ながら、操作部１６を操作して、台形になっているラスタの外縁が長方形になるように調整する。すなわち、ＣＰＵ１００は操作部１６から供給される操作信号に応じて、液晶ドライバ４０を制御し、液晶パネル１４に表示される画像のラスタの左右の辺の傾きを変化させる。これにより、スクリーンに映るラスタの外縁は見かけ上長方形になる。このとき、ＣＰＵ１００は、台形補正の調整量を角度信号Ｓθに代えて輪郭補正部２０に出力するようにしてもよい。そして、輪郭補正部２０は台形補正調整量を角度信号として用いて、フィルタ強度ｋを生成するようにしてもよい。なぜなら、ラスタ外縁が台形になってしまうのは、プロジェクタの筐体が傾いているからであり、台形補正調整量は筐体の傾きに対応するからである。
なお、筐体の傾きを検出する角度センサを設け、この角度センサの検出信号に基づいて自動的に台形補正を行うようにしてもよい。この場合には、角度信号Ｓθに代わるものとして、角度センサの検出信号または台形補正の調整量のいずれを用いてもよい。
【００２９】
（４）上述した実施形態では、筐体５内部に角度センサ１５を設けて光学エンジン１１を通過する光軸の垂直方向の傾きを検出していたが、例えば筐体５の脚部に設置面までの距離を測定する距離センサを設け、測定した距離から筐体５の傾きを検出するようにしてもよい。また、角度センサ１５に代えて、角度を入力する入力部を設けても良い。
【００３０】
（５）上述した実施形態では、投射した画像信号の周波数成分を補正して、輪郭強調補正を行っていたが、例えば、投射したい画像を任意の細かさに分割し、各分割エリアの明るさに応じて真黒（例えば、デジタル値「０」）から最大輝度（例えば、デジタル値「２５５」）までの輝度値を当てはめ、数値化した画像データに、「８近傍」「２次微分（ラプラシアン）」「Ｐｒｅｗｉｔｔ」「Ｓｏｂｅｌ」などのフィルタ行列を適用することにより、輪郭部分のコントラストを強調して、輪郭強調補正を行ってもよい。この場合においても、上述した実施形態と同様にフィルタ強度ｋを用いてフィルタ行列の値を調整する。
【００３１】
（６）上述した実施形態においては、縦方向のぼけに対して輪郭強調補正を行ったが、横方向のぼけに対して輪郭強調補正を行っても良い。すなわち、プロジェクタの光軸とスクリーンとの水平方向の角度ずれを検出するセンサもしくは水平方向の角度ずれを入力する入力部を設け、これらによって示される角度ずれに応じてフィルタ強度ｋを算出するようにすればよい。この場合には、走査線の横方向の位置を、例えば、水平同期信号をトリガとしてカウントを行うカウンタを設け、このカウンタのカウント値によって走査線の位置（水平方向の位置）を検出すればよい。
さらに、このような横方向（水平方向）のぼけに対する輪郭強調補正の構成と、上述した実施形態において示したような縦方向（垂直方向）のぼけに対する輪郭強調補正の構成の双方を持つようにしてもよい。
【００３２】
（７）上述した実施形態における輪郭補正部２０の回路の機能をＣＰＵ１００に行わせてもよい。この場合には、輪郭補正部２０の機能を実現させるためのプログラムをＲＯＭ１２０に記憶させておき、ＣＰＵ１００がこれを読み込んで実行するようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施形態の外観を示す図である。
【図２】同実施形態におけるプロジェクタ５とスクリーン８の位置関係を示す側面図である。
【図３】同実施形態におけるプロジェクタの筐体内部を示す平面図である。
【図４】同実施形態における制御部１０の構成を示すブロック図である。
【図５】同実施形態における輪郭補正部２０の構成を示すブロック図である。
【図６】フィルタ強度ｋを算出するためのテーブルの特性を示す図である。
【図７】フィルタ強度ｋと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとの関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１…プロジェクタ、２…前面パネル、３…投射レンズ、５…筐体、８…スクリーン、１０…制御部、１１…光学エンジン、１２…光源、１４…液晶パネル、１５…角度センサ、１６…操作部、２０…輪郭補正部、２１…輪郭強調パラメータ生成部、２２…輪郭強調回路、２３…ＬＰＦ、２４…減算器、２５、２７…乗算器、２６…加算器、３０…入力部、４０…液晶ドライバ、１００…ＣＰＵ、１１０…ＲＡＭ、１２０…ＲＯＭ。
【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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