JP4720595B2

JP4720595B2 - プロジェクタ、及び映像投影方法とプログラム

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Publication number: JP4720595B2
Application number: JP2006117325A
Authority: JP
Inventors: 健雄石津
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP2007295049A

Description

本発明は、台形歪み補正機能を備えたプロジェクタ及び映像投影方法とプログラムに関するものである。

従来、入力した映像信号に基づく映像や画像を任意のスクリーンに投影して表示するプロジェクタにおいては、台形歪み補正（キーストーン補正）機能を備えたものが一般的である。係る機能は、各種の投影ディバイス上における入力映像の形状を、スクリーン上で投影映像に生ずる歪みの方向と逆方向に歪ませることにより、スクリーン上の投影映像を正規形状（四角形）に補正するものである。また補正方法としては、歪み方向（縦横方向）及び補正量を所定のキー操作によってユーザに指定させる方法や、歪み方向及び補正量を自動的に取得する方法がある（例えば下記特許文献１参照）。
特開２００４−２０８０８９号公報

しかしながら、プロジェクタにおける上記台形歪み補正は、スクリーンに投射する投影光の投射領域の形状を補正するものではなく、スクリーン上における映像の形状を投影光の投射範囲内に収まる大きさの正規形状（四角形）に補正するものであるため、以下のような問題があった。

すなわち、スクリーン上に補正後の映像が投影されているとき、その外側には、台形歪みが生じている状態の投影光の投射領域（以下、周辺投射領域という。）が存在する。また、係る周辺投射領域には、階調として最低の輝度レベル、つまり黒（透明）が割り当てられることとなる。しかし、上記の周辺投射領域を完全な黒（透明）として表現することは困難であるため、実際に台形歪み補正を伴う投影時においては、スクリーン上に、補正状態にある投影映像１００の外側に存在する周辺投射領域１０１が認識可能な状態にある（図４（ｂ）参照）。

係ることから、投影映像が暗いシーンである場合にあっては、スクリーン上で投影映像１００と周辺投射領域１０１との境界が曖昧となることにより両者が一体となって認識されやすく、周辺投射領域１０１に存在する台形歪みによって、見る者に違和感を生じさせるという問題があった。特に、例えば自然光が遮断され、かつ照明が使用されていないような暗い環境下での投影時には、周辺投射領域１０１の外形形状が認識されやすいことから上記問題が起きやすかった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、台形歪み補正を行う場合においても、常に違和感のない良好な投影状態を確保することが可能なプロジェクタ、及び映像投影方法とプログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１の発明にあっては、入力した影像信号に基づく映像を任意の投影対象に投影したとき前記映像に生ずる台形歪みを補正する補正機能を備えたプロジェクタにおいて、前記補正機能による補正を伴う映像の投影に際して、当該映像の外周縁に映像枠を合成する枠合成手段と、前記映像の明るさを検出する検出手段と、を備え、前記枠合成手段は、前記検出手段により検出された映像の明るさが所定の基準以下であるとき、前記映像の外周縁に映像枠を合成するものとした。

かかる構成においては、台形歪みが補正が実施されているとき、任意の投影対象に投影される映像つまり投影映像の外周縁には映像枠が合成されるため、投影対象の投影面上（表示画面上）における投影映像と、その外側に存在する周辺投射領域との境界が明確となる。したがって、投影映像が暗い場合であっても、投影映像と周辺投射領域とが一体的に認識されるようなことがなく、周辺投射領域に台形歪みが存在することに起因する違和感を排除することができる。

また、請求項２の発明にあっては、投影環境下における周囲の明るさを検出する第２の検出手段を備え、前記枠合成手段は、前記第２の検出手段により検出された周囲の明るさが所定の基準以下であるとき、前記映像の外周縁に映像枠を合成するものとした。

また、請求項３の発明にあっては、前記影像信号に基づき前記映像枠の属性を設定する設定手段を備え、前記枠合成手段は、記映像の外周縁に、前記設定手段により設定された属性を有する映像枠を合成するものとした。

また、請求項４の発明にあっては、前記枠合成手段は、前記補正機能による補正後の映像の外周縁に映像枠を合成するものとした。

また、請求項５の発明にあっては、前記枠合成手段は、前記補正機能による補正前における入力した影像信号に基づく映像の外周縁に映像枠を合成するものとした。

また、請求項６の発明にあっては、入力した影像信号に基づく映像を任意の投影対象に投影したとき前記映像に生ずる台形歪みを補正する補正機能を備えたプロジェクタにおける映像投影方法であって、前記補正機能による補正を伴う映像の投影に際して、前記映像の明るさを検出し、該映像の明るさが所定の基準以下であるときに当該映像の外周縁に映像枠を合成する映像投影方法とした。

かかる方法によれば、台形歪みが補正が実施されているとき、任意の投影対象に投影される映像つまり投影映像の外周縁には映像枠が合成されるため、投影対象の投影面上（表示画面上）における投影映像と、その外側に存在する周辺投射領域との境界が明確となる。したがって、投影映像が暗い場合であっても、投影映像と周辺投射領域とが一体的に認識されるようなことがなく、周辺投射領域に台形歪みが存在することに起因する違和感を排除することができる。

また、請求項７の発明にあっては、入力した影像信号に基づく映像を任意の投影対象に投影したとき前記映像に生ずる台形歪みを補正する補正機能を備えたプロジェクタが有するコンピュータに、前記補正機能による補正を伴う映像の投影に際して、前記映像の明るさを検出し、該映像の明るさが所定の基準以下であるときに当該映像の外周縁に映像枠を合成するための処理を実行させるためのプログラムとした。

以上のように本発明によれば、投影映像が暗い場合であっても、投影映像と周辺投射領域とが一体的に認識されるようなことがなく、周辺投射領域に台形歪みが存在することに起因する違和感を排除することができるようにした。よって、台形歪み補正を行う場合においても、常に違和感のない良好な投影状態を確保することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明に係るプロジェクタ１の電気的構成の概略を示すブロック図である。このプロジェクタ１は、周知の手動による台形歪み補正機能、及びＯＳＤ（オン・スクリーン・ディスプレイ）機能を備えたものであって、以下の校正を備えている。

すなわちプロジェクタ１は、パーソナルコンピュータを含む各種の外部映像機器を接続するための入力コネクタを含む入力信号処理部２を有している。入力信号処理部２は、外部映像機器からケーブルを介して入力したＲＧＢ信号やビデオ信号等の各種の映像信号をアナログデジタル変換するとともに、所定のフォーマットの映像信号（ＹＵＶ信号等）に変換し、システムバスＳＢを介して画像変換部３へ送る。

画像変換部３はデジタル変換後の映像信号に対して、制御部４の指示に応じて色合い調整や、拡大縮小、縦方向及び横方向の台形歪み補正等の画像処理を行い、処理後の映像信号を投影エンコーダ５へ送る。

投影エンコーダ５は、本発明の枠合成手段であり、上記画像処理後の信号に基づく画像データをビデオＲＡＭ６に展開記憶させた上で、ビデオＲＡＭ６の記憶データに基づきビデオ信号を生成し投影駆動部７に出力する。また、その際には、必要に応じＯＳＤ制御部８から送られるＯＳＤデータ、すなわちＯＳＤ機能により映像に重畳して表示させる各種のメニュー画面や設定画面、後述する映像枠を前記画像データに合成する。

前記投影駆動部７は、送られてきた画像信号に応じた駆動信号を生成し、その駆動信号により投影表示部９における光変調素子を駆動する。

投影表示部９は、主として光源ランプ（ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等）及びリフレクタと、種々の投影方式に応じた分光光学素子（ミラー、マイクロレンズ、各種プリズム、カラーホイール等）、光源ランプから分光光学素子を介して入射する光ビームを入力映像信号に応じて変調する種々の投影方式に応じた前記光変調素子（ＤＭＤ、透過型液晶ディバイス、反射型液晶ディバイス等）から構成される。

そして、上記光変調素子が、投影駆動部７により生成された駆動信号によって所定のフレームレート（例えば３０フレーム／秒）で駆動されることにより、変調後の前記光ビームが、投影光として投映レンズを介し任意のスクリーンに投射され、入力映像信号に基づくドキュメントやその他の静止画、動画が任意のスクリーンに拡大して投映される。

また、プロジェクタ１には、前記キー入力部１０及び明るさ検出部１１が設けられている。

キー入力部１０は、電源キーや、前記メニュー画面や設定画面を表示させるためのＭＥＮＵキー、設定画面等における設定項目の選択や、台形歪み補正の操作等に使用される上下左右方向のカーソルキー、設定内容の決定等に使用されるＥＮＴＥＲキーを含む複数の操作キーからなり、ユーザによるキー操作内容に応じたキー入力信号を制御部４へ出力する。

明るさ検出部１１は、本発明の第２の検出手段であり、光センサ（光導電セル、フォトダイオード、フォトトランジスター、光電池等）、及び光センサの出力を増幅するためのアンプ、Ａ／Ｄ変換器からなり、プロジェクタ１周囲の明るさを検出し、その検出信号を制御部４に出力する。

また、前記制御部４は、ＣＰＵお詫びその周辺回路と、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータであり、ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されているプログラムに従い、またキー入力部１０から送られるキー入力信号に応じて動作することにより、プロジェクタ１の各部を制御する。そして、プロジェクタ１が任意の映像を、台形歪み補正を行いながら投影している間にあっては、前記プログラムに従い後述する処理を実行するとともに、その際には本発明の検出手段として機能する。

次に、制御部４が、一定の処理間隔（例えば０．５秒間隔）で実行する外周枠表示処理の内容を図２のフローチャートに従って説明する。

ここでは、プロジェクタ１が、図３に示したように任意の映像を、台形歪み補正を行いながら投影しているものとする。なお、係る状態においては、既に述べたようにスクリーン上の補正状態にある投影映像１００の外側には、台形歪みが生じたままの周辺投射領域１０１が存在しており、それが認識可能な状態である。

また、台形歪み補正時における補正量は、ユーザによる所定のキー操作に応じて投影画面上に台形歪み補正用の設定画面（図示せず）をＯＳＤ表示し、その状態で縦横方向の補正量を上下左右方向のカーソルキーの操作に応じて個別に変更すると同時に、変更後の補正量を投影映像に逐次反映させる間に、ユーザによって決定キーが押された時点の補正量である。

そして、図２に示したように外周枠表示処理に際して制御部４は、まず入力した映像信号に含まれる輝度情報を画像変換部３から取得することにより、その時点における投影映像の明るさが所定の基準以下であるか否かを判別する（ステップＳ１）。なお、本実施の形態においては１画面内における各画素の輝度の平均値を投影映像の明るさとして上記判別を行う。そして、係る判別の結果がＮＯであって、入力映像が比較的明るい場合には、そのまま処理を完了する。

逆に、投影映像の明るさが所定の基準以下であれば（ステップＳ１でＹＥＳ）、引き続き、前記明るさ検出部１１から送られる検出信号に基づき、装置本体周囲の明るさが所定の基準以下であるか否かを判別する（ステップＳ２）。また、係る判別の結果がＮＯであって、使用環境が比較的明るい環境であるときにも、そのまま処理を完了する。

一方、上記判別の結果がＹＥＳであったとき、すなわち入力映像の明るさと装置本体周囲の明るさとが共に所定の基準よりも暗い場合には、入力映像が静止画と動画とのいずれであるかを判断する（ステップＳ３）。

なお、係る判断は、事前に入力映像の種類をユーザにより設定させておき、その設定内容を確認することにより行ったり、入力した映像信号に基づき自動的に行ったりする。自動的に行う場合は、例えばフレーム毎に特定ラインの画素の輝度値を積算し、フレーム間において輝度の積算値に変化がないか若しくは基準以下であれば静止画と判断し、前記変化が基準よりも大きければ動画と判断する。

そして、入力映像が静止画であったときには、後述する映像枠（図４（ａ）参照）の色、及び線種を静止画用に設定し（ステップＳ４）、動画であったときには、上記映像枠の色、及び線種を動画用に設定する（ステップＳ５）。なお、ここで設定する色、及び線種は、予め経験に基づき決められているものである。

しかる後、前記ＯＳＤ制御部８に、前述した台形歪み補正の補正量に応じた形状で、かつステップＳ４又はステップＳ５で設定した静止画用または動画用の色及び線種の映像枠を予め用意されている映像枠用のパターンデータに基づき生成させ、前記投影エンコーダ５において台形歪み補正後の映像の外周縁に重ねてＯＳＤ表示させ（ステップＳ６）、処理を完了する。

図４（ａ）は、以上の処理に際して、入力映像の明るさと装置本体周囲の明るさとが共に所定の基準よりも暗かった場合の投影状態を示した図である。

係る状態では、スクリーン上には、投影映像１００の外周縁に映像枠２００が存在するため、投影映像１００と周辺投射領域１０１との境界が明確となる。したがって、投影映像１００が暗く、しかも装置本体周囲が暗いために周辺投射領域１０１の外形形状が認識しやすい環境であっても、周辺投射領域１０１に台形歪みが存在することに起因する違和感を排除することができる。よって、台形歪み補正を行う場合においても、常に違和感のない良好な投影状態を確保することができる。

なお、本実施の形態においては、任意の映像を投影している間、制御部４が前述した外周枠表示処理を一定の処理間隔で実行する場合について説明したが、これに限らず、制御部４が、映像の投影を開始した直後に１回だけ前述した外周枠表示処理を実行する構成としてもよい。また、外周枠表示処理を一定の処理間隔で実行させる際の処理間隔は任意である。

また、前述した映像枠２００を、入力映像の明るさと装置本体周囲の明るさとの双方が所定の基準よりも暗い場合に表示させるようにしたが、これに限らず、入力映像の明るさ又は装置本体周囲の明るさのいずれか一方のみが所定の基準よりも暗い場合に、映像枠２００を自動的に表示させるようにしてもよい。

また、入力映像の明るさや装置本体周囲の明るさに関係なく、映像枠２００の表示の有無を手動で設定できる構成としてもよい。その場合、例えばユーザにより所定のキー操作が行われたら、それに応答して映像枠２００の表示を開始したり、又は終了したりする構成としたり、あるいはプロジェクタ１の動作内容に関する設定項目に映像枠２００の表示に関する項目を予め設けておき、それがオン設定されている状態では、映像枠２００を無条件に表示させる構成としてもよい。

また、本実施の形態では、前記映像枠２００を、必要に応じて各種のメニュー画面や設定画面をスクリーン上に表示させるＯＳＤ機能によって表示させるものについて説明したが、これとは別に、前記画像変換部３において入力した映像、すなわち台形歪み補正を行う以前の画像や、補正後の画像に映像枠２００のデータを直接合成させる構成としてよい。

また、本実施の形態では、映像枠２００を静止画用と動画用と２種類用意しておき、入力映像が静止画の場合と動画の場合とで映像枠２００の色や線種（属性）を変えるようにしたが、映像枠２００の色や線種は、入力映像の種類に関係なく同一としてもよい。

また、単に静止画用と動画用といった入力映像の種類に応じて映像枠２００の色や線種を変えるようにしたが、さらに、静止画用と動画用の内容に応じて映像枠２００の色や線種以外の他の属性を変化させるようにしてもよい。

また、例えば映像枠２００の色については、入力映像の全体的な色調に応じて変化させてもよい。その場合は、予め色調に応じた色を示すテーブルを用意しておき、前述した外周枠表示処理においては、ステップＳ３で入力映像の全体的な色調を任意の方法によって確認し、続くステップＳ４では、確認した色調に対応する色を前記テーブルから取得し、それを映像枠２００の色として設定すればよい。無論、色に限らず、線種（連続するパターンにより表現される線を含む）や線幅等の他の属性を入力映像に応じて変化させてもよい。

本発明に係るプロジェクタを示すブロック図である。制御部における外周枠表示処理を示すフローチャートである。プロジェクタが台形歪み補正を行っている時の投影状態を示す図である。投影映像が暗い場合において、映像枠が表示されている投影状態（ａ）と、映像枠が表示されていない投影状態（ｂ）との違いを示す説明図である。

符号の説明

１プロジェクタ
２入力信号処理部
３画像変換部
４制御部
５投影エンコーダ
８ＯＳＤ制御部
１１明るさ検出部
１００投影映像
１０１周辺投射領域
２００映像枠
ＳＢシステムバス

Claims

入力した影像信号に基づく映像を任意の投影対象に投影したとき前記映像に生ずる台形歪みを補正する補正機能を備えたプロジェクタにおいて、
前記補正機能による補正を伴う映像の投影に際して、当該映像の外周縁に映像枠を合成する枠合成手段と、
前記映像の明るさを検出する検出手段と、
を備え、
前記枠合成手段は、前記検出手段により検出された映像の明るさが所定の基準以下であるとき、前記映像の外周縁に映像枠を合成することを特徴とするプロジェクタ。
投影環境下における周囲の明るさを検出する第２の検出手段を備え、
前記枠合成手段は、前記第２の検出手段により検出された周囲の明るさが所定の基準以下であるとき、前記映像の外周縁に映像枠を合成する
ことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
前記影像信号に基づき前記映像枠の属性を設定する設定手段を備え、
前記枠合成手段は、記映像の外周縁に、前記設定手段により設定された属性を有する映像枠を合成する
ことを特徴とする請求項１又は２記載のプロジェクタ。
前記枠合成手段は、前記補正機能による補正後の映像の外周縁に映像枠を合成することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のプロジェクタ。
前記枠合成手段は、前記補正機能による補正前における入力した影像信号に基づく映像の外周縁に映像枠を合成することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のプロジェクタ。
入力した影像信号に基づく映像を任意の投影対象に投影したとき前記映像に生ずる台形歪みを補正する補正機能を備えたプロジェクタにおける映像投影方法であって、
前記補正機能による補正を伴う映像の投影に際して、前記映像の明るさを検出し、該映像の明るさが所定の基準以下であるときに当該映像の外周縁に映像枠を合成することを特徴とする映像投影方法。
入力した影像信号に基づく映像を任意の投影対象に投影したとき前記映像に生ずる台形歪みを補正する補正機能を備えたプロジェクタが有するコンピュータに、
前記補正機能による補正を伴う映像の投影に際して、前記映像の明るさを検出し、該映像の明るさが所定の基準以下であるときに当該映像の外周縁に映像枠を合成するための処理を実行させるためのプログラム。