專利名稱：使用屏幕的一部分的邊的梯形失真校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光投影到屏幕上而顯示圖像的投影機(jī)，具體是涉及校正屏幕上的圖像的梯形失真的梯形失真校正技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用投影機(jī)使圖像顯示到屏幕上時(shí)，往往由于投影機(jī)與屏幕的相對位置關(guān)系使得顯示到屏幕的圖像(以下稱為“顯示圖像”)產(chǎn)生梯形失真。在這種情況下進(jìn)行顯示圖像的梯形失真的校正的梯形失真校正技術(shù)為人們所知。
例如，梯形失真校正是通過利用CCD等的拍攝裝置對屏幕進(jìn)行拍攝，從拍攝圖像檢測屏幕的框(外周線)，并基于檢測出的屏幕框的形狀將圖像縮小為梯形而形成在投影機(jī)的液晶面板上來進(jìn)行的(例如專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2002-62842號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002-247614號公報(bào)然而，上述的現(xiàn)有技術(shù)需要從拍攝圖像中檢測出屏幕框的4條邊之中的所有的邊。其原因在于，如果能夠檢測出屏幕框的4條邊就能夠使用檢測出的各邊計(jì)算出屏幕的形狀。因此，在以往沒有公開考慮到只能檢測出屏幕框的3邊或3邊以下的情況的梯形失真校正技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有的問題而提出的，其目的在于提供在由投影機(jī)使圖像顯示到屏幕上時(shí)，即使當(dāng)從拍攝圖像只檢測出屏幕的框的3邊或3邊以下時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正的技術(shù)。
為了解決上述問題的至少一部分，本發(fā)明的投影機(jī)，是使圖像顯示到屏幕上的投影機(jī)，具備發(fā)出光的光源部；圖像形成面板部，其將用于將上述光源部所發(fā)出的光向表示圖像的有效的圖像光調(diào)制的有效面板圖像形成在面板面的圖像形成區(qū)域；圖像拍攝部，其對至少與上述圖像形成區(qū)域中的指定區(qū)域?qū)?yīng)的圖像光被投影的指定投影區(qū)域進(jìn)行拍攝而生成拍攝圖像；外周線檢測部，其通過分析上述拍攝圖像并檢測出上述拍攝圖像內(nèi)的上述指定投影區(qū)域的外周線上和上述屏幕的外周線上的所期望的點(diǎn)，計(jì)算上述指定投影區(qū)域的外周線和上述屏幕的外周線的各邊；校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，其基于由上述外周線檢測部的檢測結(jié)果，計(jì)算作為上述圖像形成區(qū)域中的一部分的區(qū)域的校正后圖像形成區(qū)域；以及梯形失真校正部，其通過使上述有效面板圖像形成在上述圖像形成區(qū)域中的上述校正后圖像形成區(qū)域校正顯示在上述屏幕上的圖像的梯形失真；其中，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，當(dāng)上述外周線檢測部只檢測出上述屏幕的外周線的4條邊之中的3邊或3邊以下時(shí)，基于檢測出的作為上述屏幕的外周線的邊的檢出邊在上述拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜計(jì)算上述校正后圖像形成區(qū)域。
該投影機(jī)，在外周線檢測部只檢測出屏幕的外周線的4條邊之中的3邊或3邊以下時(shí)，基于檢測出的作為屏幕的外周線的邊的檢出邊在拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜計(jì)算校正后圖像形成區(qū)域，并通過使有效面板圖像形成在計(jì)算出的校正后圖像形成區(qū)域，進(jìn)行校正顯示到屏幕上的圖像的梯形失真的梯形失真校正。因此，即使當(dāng)從拍攝圖像只檢測出屏幕的框的3邊或3邊以下時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正。
在上述投影機(jī)中，也可以是，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部具有投影角度計(jì)算部，其基于上述檢出邊在上述拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜計(jì)算出上述投影機(jī)與上述屏幕的相對的角度作為投影角度；
消失點(diǎn)計(jì)算部，其基于上述投影角度計(jì)算出與上述屏幕上的上述屏幕的外周線的各邊平行的任意的直線在上述拍攝圖像上的指定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中應(yīng)該通過的點(diǎn)作為消失點(diǎn)；以及補(bǔ)全邊計(jì)算部，其將在上述拍攝圖像上用于與上述屏幕的外周線的各邊之中的上述檢出邊一起形成包含在用上述指定投影區(qū)域的外周線包圍的區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的補(bǔ)全邊，按照使其位于通過上述消失點(diǎn)的直線上的方式計(jì)算；其中，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，通過使用使上述指定投影區(qū)域的外周線與由上述檢出邊和上述補(bǔ)全邊圍成的上述目標(biāo)區(qū)域的外周線匹配的變換來變換上述面板面的圖像形成區(qū)域中的上述指定的區(qū)域的外周線，計(jì)算上述校正后圖像形成區(qū)域。
這樣，投影機(jī)，能夠通過基于檢出邊在拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜計(jì)算出投影機(jī)與屏幕的相對的角度作為投影角度，基于投影角度計(jì)算出消失點(diǎn)，計(jì)算出位于通過消失點(diǎn)的直線上的補(bǔ)全邊，并使用使指定投影區(qū)域的外周線與用檢出邊和補(bǔ)全邊圍成的目標(biāo)區(qū)域的外周線匹配的變換來變換面板面的圖像形成區(qū)域中的指定的區(qū)域的外周線，計(jì)算校正后圖像形成區(qū)域。因此，即使當(dāng)從拍攝圖像只檢測出屏幕的框的3邊或3邊以下時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正。
此外，在上述投影機(jī)中，也可以是，上述投影角度計(jì)算部，使用上述檢出邊之中的上邊或下邊的任意一方和除此之外的至少1條邊來計(jì)算上述投影角度。
這樣，即使當(dāng)從拍攝圖像只檢測出屏幕的框之中的上邊或下邊的一方和除此之外的至少1條邊時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正。
此外，在上述投影機(jī)中，也可以是，其還具備檢測上述投影機(jī)的垂直方向的傾斜的垂直傾斜檢測部，其中，上述投影角度計(jì)算部，使用上述檢出邊之中的至少上邊或下邊的任意一方和由上述垂直傾斜檢測部檢測出的上述傾斜來計(jì)算上述投影角度。
這樣，即使當(dāng)從拍攝圖像只檢測出屏幕的框之中的上邊或下邊的一方時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正。
此外，在上述投影機(jī)中，也可以是，其還具備將拍攝圖像中的上述指定投影區(qū)域的外周線和上述目標(biāo)區(qū)域的外周線變換為指定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的基準(zhǔn)變換部，其中，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，使用由上述基準(zhǔn)變換部變換后的上述指定投影區(qū)域的外周線和上述目標(biāo)區(qū)域的外周線，計(jì)算上述校正后圖像形成區(qū)域。
這樣，即使當(dāng)投影機(jī)的投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸與圖像拍攝部的光軸不平行時(shí)，也能夠補(bǔ)償它們的偏差而準(zhǔn)確地進(jìn)行梯形失真校正。
另外，上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系也可以是與具有上述圖像形成區(qū)域的上述面板面平行的平面上的坐標(biāo)系。
這樣，能夠使用與圖像形成面板部的面板面平行的平面上的坐標(biāo)系進(jìn)行計(jì)算，從而能夠準(zhǔn)確而高速地進(jìn)行處理。
此外，在上述投影機(jī)中，也可以是，上述圖像拍攝部，利用在位于上述指定投影區(qū)域內(nèi)的上述屏幕的輝度不同的多個(gè)狀態(tài)的拍攝生成多個(gè)拍攝圖像，上述外周線檢測部，使用上述多個(gè)拍攝圖像檢測上述屏幕的外周線上的所期望的點(diǎn)。
這樣，能夠高精度地檢測屏幕的外周線。
此外，在上述投影機(jī)中，也可以是，上述圖像拍攝部，在上述多個(gè)狀態(tài)的拍攝時(shí)固定曝光地進(jìn)行拍攝。
這樣，通過使用多個(gè)拍攝圖像的差能夠高精度地檢測屏幕的外周線。
另外，本發(fā)明能夠以各種方式來實(shí)現(xiàn)，例如，能夠以投影機(jī)、圖像投影方法和裝置、圖像校正方法和裝置、梯形失真校正方法和裝置、用于實(shí)現(xiàn)這些方法或裝置的功能的計(jì)算機(jī)程序、存儲該計(jì)算機(jī)程序的存儲媒體、在包含該計(jì)算機(jī)程序的載波內(nèi)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號等的形式來實(shí)現(xiàn)。


圖1是概要地表示作為本發(fā)明的實(shí)施例1的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是概要地表示液晶面板130與圖像形成區(qū)域IF的關(guān)系的說明圖。
圖3是表示由投影機(jī)100進(jìn)行的梯形失真校正處理的流程的流程圖。
圖4是表示投影檢測用圖案時(shí)的液晶面板130和屏幕SC的狀態(tài)以及此時(shí)的拍攝圖像CI的1個(gè)例子的說明圖。
圖5是表示屏幕框補(bǔ)全邊計(jì)算處理的流程的流程圖。
圖6是表示投影角度的說明圖。
圖7是表示拍攝圖像CI中的屏幕框SFi的各邊的直線的算式的說明圖。
圖8是說明消失點(diǎn)的說明圖。
圖9是表示屏幕框SFi的補(bǔ)全邊CS的計(jì)算方法的1個(gè)例子的說明圖。
圖10是概要地表示校正后圖像形成區(qū)域RIF的計(jì)算方法的1個(gè)例子的說明圖。
圖11是表示梯形失真校正處理后的投影狀態(tài)的1個(gè)例子的說明圖。
圖12是概要地表示作為本發(fā)明的實(shí)施例2的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖13是在表示投影角度的說明圖中追加記載屏幕SC的各點(diǎn)的坐標(biāo)值的說明圖。
標(biāo)號說明100-投影機(jī)，102-總線，110-A/D轉(zhuǎn)換部，120-內(nèi)部存儲器，122-圖像處理部，123-外周線檢測部，124-校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，125-補(bǔ)全邊計(jì)算部，126-基準(zhǔn)變換部，127-梯形失真校正部，128-縱橫比調(diào)整部，129-變焦調(diào)整部，130-液晶面板，132-液晶面板驅(qū)動部，140-照明光學(xué)系統(tǒng)，150-投影光學(xué)系統(tǒng)，152-變焦透鏡，154-變焦透鏡驅(qū)動部，160-CPU，170-遙控器控制部，172-遙控器，180-拍攝部，182-拍攝圖像存儲器，190-G傳感器，300-電纜。
具體實(shí)施例方式
下面，基于實(shí)施例按以下的順序說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
A.實(shí)施例1A-1.投影機(jī)的結(jié)構(gòu)A-2.梯形失真校正處理B.實(shí)施例2C.投影角度的計(jì)算式和消失點(diǎn)的計(jì)算式的根據(jù)D.變形例A.實(shí)施例1A-1.投影機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1是概要地表示作為本發(fā)明的實(shí)施例1的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。投影機(jī)100投影顯示圖像的圖像光而使圖像(以下稱為“顯示圖像”)顯示在屏幕SC等的屏幕上。投影機(jī)100具備A/D轉(zhuǎn)換部110、內(nèi)部存儲器120、液晶面板130、液晶面板驅(qū)動部132、照明光學(xué)系統(tǒng)140、具有變焦透鏡152的投影光學(xué)系統(tǒng)150、變焦透鏡驅(qū)動部154、CPU160、遙控器控制部170、遙控器172、拍攝部180、拍攝圖像存儲器182。內(nèi)部存儲器120、液晶面板驅(qū)動部132、變焦透鏡驅(qū)動部154、CPU160、遙控器控制部170、拍攝圖像存儲器182通過總線102互相連接。
A/D轉(zhuǎn)換部110對于從未圖示的DVD播放器或個(gè)人計(jì)算機(jī)等經(jīng)由電纜300輸入的輸入圖像信號根據(jù)需要進(jìn)行A/D變換而輸出數(shù)字圖像信號。
在內(nèi)部存儲器120中存儲了作為圖像處理部122發(fā)揮功能的計(jì)算機(jī)程序。圖像處理部122對于從A/D轉(zhuǎn)換部110輸出的數(shù)字圖像信號進(jìn)行圖像顯示狀態(tài)(例如，亮度、對比度、同步、跟蹤、色度，色調(diào)等)的調(diào)整，向液晶面板驅(qū)動部132輸出。此外，圖像處理部122包括作為外周線檢測部123、校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部124、梯形失真校正部127、縱橫比調(diào)整部128、變焦調(diào)整部129的功能，校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部124進(jìn)一步包括作為補(bǔ)全邊計(jì)算部125和基準(zhǔn)變換部126的功能。圖像處理部122利用這些功能進(jìn)行后述的梯形失真校正處理。
液晶面板驅(qū)動部132根據(jù)經(jīng)由圖像處理部122輸入的數(shù)字圖像信號驅(qū)動液晶面板130。液晶面板130，使用于將從照明光學(xué)系統(tǒng)140照射的照明光向顯示圖像的有效的圖像光調(diào)制的圖像(以下稱為“有效面板圖像PI”)形成于液晶面板130的表面(以下稱為“面板面”)的圖像形成區(qū)域IF。
圖2是概要地表示液晶面板130和圖像形成區(qū)域IF的關(guān)系的說明圖。所謂圖像形成區(qū)域IF是指根據(jù)輸入到液晶面板驅(qū)動部132的數(shù)字圖像信號能夠形成有效面板圖像PI的液晶面板130的面板上的區(qū)域。在圖2中，將圖像形成區(qū)域IF作為以虛線包圍的區(qū)域來表示。如圖2(a)所示，本實(shí)施例的圖像形成區(qū)域IF設(shè)定為比液晶面板130的面板全面四周分別小2點(diǎn)左右的區(qū)域。另外，對于液晶面板130的面板全面的圖像形成區(qū)域IF的大小能夠任意地設(shè)定。
在圖2中，將形成有效面板圖像PI的區(qū)域附加陰影線來表示。如圖2(a)所示，通常在圖像形成區(qū)域IF的全區(qū)域形成有效面板圖像PI。但是，在執(zhí)行后面詳述的梯形失真校正處理時(shí)，如圖2(b)所示，有時(shí)在液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF中的一部分區(qū)域形成有效面板圖像PI，而在圖像形成區(qū)域IF的剩余區(qū)域形成全黑的圖像(在圖2(b)中用白色表示)。將在該梯形失真校正時(shí)形成有效面板圖像PI的圖像形成區(qū)域IF中的一部分區(qū)域稱為“校正后圖像形成區(qū)域RIF”。在圖2中，將校正后圖像形成區(qū)域RIF作為用點(diǎn)劃線包圍的區(qū)域來表示。
此外，例如，輸入到液晶面板驅(qū)動部132的數(shù)字圖像信號的分辨率比液晶面板130的分辨率小時(shí)，在不放大輸入的數(shù)字圖像而原樣地在液晶面板130上形成的情況下，如圖2(c)所示，圖像形成區(qū)域IF與上述兩分辨率的比對應(yīng)地設(shè)定為比液晶面板130的面板面全面更小的區(qū)域。
投影光學(xué)系統(tǒng)150安裝于投影機(jī)100的殼體的前面，將由液晶面板130向圖像光調(diào)制的光放大投影。變焦透鏡驅(qū)動部154能夠驅(qū)動投影光學(xué)系統(tǒng)150所具備的變焦透鏡152而使變焦?fàn)顟B(tài)變化。其中，所謂變焦?fàn)顟B(tài)是指在投影光學(xué)系統(tǒng)150中投影透過液晶面板130的光時(shí)的放大的程度(倍率)。即，變焦透鏡驅(qū)動部154能夠驅(qū)動變焦透鏡152而使顯示到屏幕SC上的顯示圖像的大小變化。
遙控器控制部170接收來自通過遙控器172的用戶的指示，并通過總線102將該指示傳送給CPU160。另外，在本實(shí)施例中，雖然投影機(jī)100通過遙控器172和遙控器控制部170接收來自用戶的指示，但也能夠通過例如操作面板等的其它結(jié)構(gòu)來接收來自用戶的指示。
CPU160通過從內(nèi)部存儲器120讀出并執(zhí)行作為圖像處理部122的計(jì)算機(jī)程序，將圖像投影到屏幕SC上，或者進(jìn)行后述的梯形失真校正處理等的圖像處理。此外，CPU160控制投影機(jī)100內(nèi)的各部的動作。
拍攝部180具有CCD攝像機(jī)，其生成拍攝圖像。由拍攝部180生成的拍攝圖像經(jīng)過內(nèi)部存儲器120存儲到拍攝圖像存儲器182中。另外，拍攝部180也可以代替CCD攝像機(jī)而具有其它的拍攝裝置。
A-2.梯形失真校正處理圖3是表示由投影機(jī)100進(jìn)行的梯形失真校正處理的流程的流程圖。梯形失真校正處理是校正屏幕SC上的顯示圖像的梯形失真的處理。梯形失真校正處理根據(jù)來自用戶的通過遙控器172的指示而執(zhí)行。另外，梯形失真校正處理也可以根據(jù)例如電源接通或圖像信號的輸入而自動地執(zhí)行。
在步驟S410中，圖像處理部122(圖1)將檢測用圖案向屏幕SC投影，并且拍攝部180(圖1)對投影了檢測用圖案的屏幕SC進(jìn)行拍攝而生成拍攝圖像(以下稱為“拍攝圖像CI”)。
圖4是表示投影檢測用圖案時(shí)的液晶面板130和屏幕SC的狀態(tài)和此時(shí)的拍攝圖像CI的1個(gè)例子的說明圖。在本實(shí)施例中，設(shè)檢測用圖案的投影和拍攝圖像CI的生成重復(fù)4次執(zhí)行。分別在圖4(a)表示第1次檢測用圖案的投影和拍攝圖像CI的生成(以下稱為“第1次處理”)時(shí)的液晶面板130的狀態(tài)，在圖4(b)表示屏幕SC的狀態(tài)，在圖4(c)表示拍攝圖像CI。同樣地，分別在圖4(d)～(f)表示第2次檢測用圖案的投影和拍攝圖像CI的生成(第2次處理)時(shí)的狀態(tài)，在圖4(g)～(i)表示第3次檢測用圖案的投影和拍攝圖像CI的生成(第3次處理)時(shí)的狀態(tài)，在圖4(j)～(l)表示第4次檢測用圖案的投影和拍攝圖像CI的生成(第4次處理)時(shí)的狀態(tài)。此外，在本實(shí)施例中，作為檢測用圖案使用第1到第3的3種圖案。
第1次處理使用作為全白色的圖案的第1檢測用圖案而進(jìn)行。在第1次處理時(shí)，如圖4(a)所示，在液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF中的全部區(qū)域形成全白圖案的有效面板圖像PI。另外，沿著圖4(a)所示的有效面板圖像PI的外周的線是為表示圖像形成區(qū)域IF的邊界而簡便地畫出的，并不是實(shí)際的有效面板圖像PI的一部分。這在后述的圖4(d)、(g)、(j)中也是同樣。
在本實(shí)施例中，屏幕SC沿其外周具有黑色的屏幕框SF，在圖4中用粗線表示屏幕框SF。在第1次處理時(shí)，在圖4(b)中用細(xì)實(shí)線包圍的區(qū)域顯示全白圖案的顯示圖像。在圖4(b)的例子中，顯示圖像從屏幕SC上超出而也在屏幕SC的背后的壁面顯示。此外，顯示圖像中產(chǎn)生了梯形失真。其中，在圖4(b)中顯示了全白圖案的由細(xì)實(shí)線包圍的區(qū)域是投影對應(yīng)于液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF中的全部的區(qū)域的圖像光的屏幕SC上或者屏幕SC的背后的壁面上的區(qū)域，將該區(qū)域稱為“全投影區(qū)域PA”。另外，所謂對應(yīng)于液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF中的全部的區(qū)域的圖像光是指在液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF中的全部的區(qū)域形成有效面板圖像PI時(shí)投影的圖像光。此外，將沿圖4(b)所示的全投影區(qū)域PA的外周的線稱為全投影區(qū)域框PF。此外，在圖4(b)中，將在屏幕SC上沒有投影圖像光的區(qū)域附加陰影線來表示。
從圖4(b)可以看出，在圖4的例子中，當(dāng)在液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF中的全部的區(qū)域形成有效面板圖像PI而投影圖像時(shí)，則顯示圖像從屏幕SC超出，此外產(chǎn)生梯形失真。本實(shí)施例的梯形失真校正處理是按照將顯示圖像收納到屏幕SC內(nèi)且使顯示圖像的外周線的各邊與屏幕框SF的各邊成為平行的方式校正顯示圖像的梯形失真的處理。
如圖4(c)所示，在第1次處理時(shí)拍攝的拍攝圖像CI(以下也稱為“第1拍攝圖像CI1”)中，映出了投影到全投影區(qū)域PA的全白圖案的顯示圖像和屏幕SC。另外，將拍攝圖像CI中的全投影區(qū)域設(shè)為Pai，將全投影區(qū)域框設(shè)為Pfi，將屏幕設(shè)為Sci，將屏幕框設(shè)為SFi分別表示。
如圖4(c)所示，在拍攝圖像CI中映出了全投影區(qū)域PAi的整體。這是因?yàn)榕臄z部180(圖1)，按照能夠拍攝包含全投影區(qū)域PA的區(qū)域的方式設(shè)定了其設(shè)置位置和視場角(畫角)的緣故。另一方面，在圖4的例子中，在拍攝圖像CI上只映出了屏幕SCi的一部分。另外，在拍攝圖像CI中，全投影區(qū)域框Pfi大致是長方形，稍微失真為梯形。這是因?yàn)榕臄z部180(圖1)的CCD攝像機(jī)的透鏡的光軸雖然與投影光學(xué)系統(tǒng)150的光軸大致平行，但沒有嚴(yán)格地設(shè)定為平行的緣故。
在圖4(c)所示的第1拍攝圖像CI1中，在全投影區(qū)域Pai映出了全白圖案，成為比全投影區(qū)域PAi以外的區(qū)域明亮的圖像。此外，在全投影區(qū)域PAi內(nèi)圖像光起用于屏幕框SFi的照明光的作用，清晰地映出了屏幕框SFi。
第2次處理使用作為白色和黑色的方格圖案的第2檢測用圖案進(jìn)行。第2次處理在后述的步驟S420中為了正確地檢測出全投影區(qū)域框PFi而進(jìn)行。在第2次處理時(shí)，如圖4(d)所示，在液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF形成3行×3列的白色和黑色的方格圖案的有效面板圖像PI。在圖4(d)中，帶有陰影線的部分表示黑色的部分。
在第2次處理時(shí)，如圖4(e)所示，方格圖案的顯示圖像從屏幕SC上超出而顯示。另外，在全投影區(qū)域PA內(nèi)，對應(yīng)于有效面板圖像PI的黑色部分(在圖4(d)中附加陰影線的部分)的區(qū)域是沒有投影圖像光的區(qū)域。因此，在圖4(e)中在屏幕SC上在附加陰影線的部分沒有投影圖像光。此外，在第2次處理時(shí)拍攝的拍攝圖像CI(以下也稱為“第2拍攝圖像CI2”)如圖4(f)所示。
第3次處理使用作為全黑色圖案的第3檢測用圖案進(jìn)行。第3次處理，在后述的步驟S420中為了使全投影區(qū)域框PFi或屏幕框SFi的檢測精度提高而進(jìn)行。在第3次處理時(shí)，如圖4(g)所示，在液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF形成了全黑圖案的有效面板圖像PI。
由于第3次處理時(shí)的檢測用圖案是全黑色的圖案，所以沒有投影圖像光。因此，在第3次處理時(shí)，如圖4(h)所示，在屏幕SC上什么也沒顯示。另外，為了參考，在圖4(h)中由虛線表示全投影區(qū)域PA的全投影區(qū)域框PF。
第3次處理時(shí)的拍攝圖像CI(以下也稱為“第3拍攝圖像CI3”)如圖4(i)所示。其中，第3次處理時(shí)的拍攝使用與第1次處理時(shí)的拍攝中的曝光值相同的曝光值進(jìn)行。因此，作為照明光的圖像光沒被投影的第3次處理時(shí)拍攝的第3拍攝圖像CI3，整體為黑暗的圖像，屏幕框SFi成為幾乎不能識別的狀態(tài)。另外，雖然在第3拍攝圖像CI3種沒有映出全投影區(qū)域框PFi，但為了參考，在圖4(i)中由虛線表示相當(dāng)于全投影區(qū)域框PFi的位置。
第4次處理與第3次處理相同，使用作為全黑色圖案的第3檢測用圖案進(jìn)行。與第3次處理不同的是在第4次處理中使用自動曝光進(jìn)行拍攝圖像CI的拍攝。第4次處理是在后述的步驟S420中為了補(bǔ)全屏幕框SFi的檢測而進(jìn)行的。第4次處理時(shí)的液晶面板130的狀態(tài)(圖4(j))和屏幕SC的狀態(tài)(圖4(k))與第3次處理時(shí)相同。
第4次處理時(shí)的拍攝圖像CI(以下也稱為“第4拍攝圖像CI4”)，如圖4(l)所示。由于第4次處理時(shí)的拍攝用自動曝光進(jìn)行，所以第4拍攝圖像CI4與第3拍攝圖像CI3相比成為容易識別屏幕框SFi的圖像。
在步驟S420(圖3)中，外周線檢測部123(圖1)分析拍攝圖像CI，檢測拍攝圖像CI內(nèi)的屏幕框SFi和全投影區(qū)域框PFi。其中，屏幕框Sfi和全投影區(qū)域框PFi的檢測，通過檢測出屏幕框SFi上和全投影區(qū)域框PFi上的所期望的點(diǎn)并基于該檢測出的點(diǎn)計(jì)算出屏幕框Sfi和全投影區(qū)域框PFi而進(jìn)行。屏幕框SFi上和全投影區(qū)域框PFi上的所期望的點(diǎn)的檢測，通過在上述的步驟S410中生成的4個(gè)拍攝圖像CI中測定對比度比并抽出對比度比大的像素而進(jìn)行。另外，屏幕框SFi上和全投影區(qū)域框PFi上的所期望的點(diǎn)的檢測，例如可以對屏幕框Sfi和全投影區(qū)域框PFi的各自的4個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行，也可以在屏幕框Sfi和全投影區(qū)域框PFi的各邊分別對2點(diǎn)或2點(diǎn)以上進(jìn)行。
在圖4(c)所示的第1拍攝圖像CI1中，由于在全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框SFi的位置對比度比變大，所以通過測定第1拍攝圖像CI1的對比度比能夠檢測出全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框SFi。此外，在本實(shí)施例中，在從第1拍攝圖像CI1的像素值減去第3拍攝圖像CI3的像素值之后，再次進(jìn)行全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框SFi的檢測。這是為了使檢測的精度提高。例如，當(dāng)日光燈映入到屏幕SC上時(shí)，往往該日光燈也在拍攝圖像CI上映出。因此，外周線檢測部123(圖1)有可能會錯(cuò)誤地將在第1拍攝圖像CI1上映出的日光燈判定為全投影區(qū)域框PFi或屏幕框SFi。此時(shí)，第3拍攝圖像CI3是使用與第1拍攝圖像CI1拍攝時(shí)相同的曝光值而拍攝的圖像，與第1拍攝圖像CI1同樣地映出了日光燈。因此，如果從第1拍攝圖像CI1的像素值減去第3拍攝圖像CI3的像素值，則由于減去了因映出的日光燈產(chǎn)生的像素值，所以能夠抑制這樣的誤檢測的發(fā)生，因此能夠提高檢測的精度。
同樣地，進(jìn)行圖4(f)所示的第2拍攝圖像CI2的分析。從第2拍攝圖像CI2中除了全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框SFi之外還檢測出方格圖案的白色部分和黑色部分的邊界線。在本實(shí)施例中，使用該邊界線內(nèi)方格圖案的中央的白色部分的邊界線(以下稱為“中央部分邊界線”)計(jì)算全投影區(qū)域框PFi的位置。這是因?yàn)槿鐖D4的例子所示，當(dāng)全投影區(qū)域PA沒有被收納到屏幕SC內(nèi)時(shí)，會出現(xiàn)由于屏幕SC背后的狀況而全投影區(qū)域框PF的位置或形狀變化的情況。對此，由于中央部分邊界線被收納到屏幕SC內(nèi)的情況多，所以只要通過檢測出中央部分邊界線并進(jìn)行對于中央部分邊界線的指定的變換來計(jì)算出全投影區(qū)域框PFi的位置，就能夠計(jì)算出正確的全投影區(qū)域框PFi。
進(jìn)而，同樣地進(jìn)行圖4(l)所示的第4拍攝圖像CI4的分析。由于第4拍攝圖像CI4的拍攝用自動曝光進(jìn)行，所以能夠檢測出屏幕框SFi。雖然第4拍攝圖像CI4中的屏幕框SFi的檢測與第1拍攝圖像CI1中的檢測相比無法明確地檢測出，但即使對于相當(dāng)于在第1拍攝圖像CI1中難以檢測的全投影區(qū)域PAi以外的區(qū)域的部分也能夠檢測出屏幕框SFi。因此，通過將第4拍攝圖像CI4中的屏幕框SFi的檢測結(jié)果補(bǔ)全地使用，能夠進(jìn)行更高精度的屏幕框SFi的檢測。
如上述所述，檢測出拍攝圖像CI中的全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框SFi。另外，在圖4的例子中，屏幕框Sfi只檢測出上邊和左邊的2邊，下邊和右邊的2邊沒有被檢測出。在下述的說明中，將在拍攝圖像CI中沒有檢測出的屏幕框SFi的邊稱為“未檢出邊”。
在步驟S430(圖3)中，校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部124(圖1)判斷是否已檢測出拍攝圖像CI中的屏幕框SFi的所有各邊，即判斷有沒有未檢出邊。在本實(shí)施例的梯形失真校正處理中，如后述，根據(jù)全投影區(qū)域框Pfi與屏幕框SFi的關(guān)系計(jì)算校正后圖像形成區(qū)域RIF(圖2)。因此，當(dāng)在屏幕框SFi中有未檢出邊就無法直接地計(jì)算出校正后圖像形成區(qū)域RIF。此時(shí)，進(jìn)行后述的屏幕框補(bǔ)全邊計(jì)算處理(步驟S440)。因此，當(dāng)在步驟S430中判定了有未檢出邊時(shí)，進(jìn)入步驟S440。另一方面，當(dāng)在步驟S430中判定檢測出了屏幕框SFi的所有各邊時(shí)，跳過步驟S440而進(jìn)入步驟S450。在圖4的例子中，由于有未檢出邊，所以進(jìn)入步驟S440。
在步驟S440(圖3)中，補(bǔ)全邊計(jì)算部125(圖1)進(jìn)行屏幕框補(bǔ)全邊計(jì)算處理。屏幕框補(bǔ)全邊計(jì)算處理是計(jì)算用于補(bǔ)全在拍攝圖像CI中沒檢測出的屏幕框SFi的邊(未檢出邊)的補(bǔ)全邊的處理。
圖5是表示屏幕框補(bǔ)全邊計(jì)算處理的流程的流程圖。另外，在屏幕框補(bǔ)全邊計(jì)算處理中，雖然使用各種的計(jì)算式進(jìn)行處理，但在以下的說明中僅表示計(jì)算式，關(guān)于該計(jì)算式的計(jì)算根據(jù)，記載于實(shí)施例的末尾。
在步驟S442中，補(bǔ)全邊計(jì)算部125(圖1)計(jì)算投影角度。其中，所謂投影角度是指拍攝部180的CCD的光軸與屏幕SC的相對的角度。
圖6是表示投影角度的說明圖。圖6的坐標(biāo)系是將原點(diǎn)O設(shè)在拍攝部180的CCD中心點(diǎn)，Yo軸設(shè)為與屏幕SC的右邊和左邊平行、Zo軸設(shè)為通過屏幕SC的中心點(diǎn)而與平行于右邊和左邊的線交叉的方向。此時(shí)，分別將拍攝部180的CCD光軸與Xo-Zo平面的角度θ定義為縱方向的投影角度(以下稱為“縱投影角度θ”)，將屏幕SC與Xo-Yo平面所成的角度φ定義為橫方向的投影角度(以下稱為“橫投影角度φ”)。另外，坐標(biāo)系和投影角度的定義，為了便于計(jì)算而如圖6那樣地定義，此外也能夠任意地定義。
在本實(shí)施例中，補(bǔ)全邊計(jì)算部125(圖1)基于上述的步驟S420(圖3)檢測出的屏幕框SFi的拍攝圖像CI中的位置和傾斜計(jì)算投影角度θ和φ。即，補(bǔ)全邊計(jì)算部125計(jì)算出拍攝圖像CI中屏幕框SFi的各邊的直線的算式，并使用直線的算式的傾斜和截距計(jì)算出投影角度θ和φ。
圖7是表示拍攝圖像CI中屏幕框SFi的各邊的直線的算式的說明圖。圖7的坐標(biāo)系是拍攝圖像CI中的坐標(biāo)系，分別將拍攝圖像CI的中心點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)O，將Xc軸設(shè)為橫方向，將Yc軸設(shè)為縱方向。此外，沿Xc軸及Yc軸，將在拍攝部180的CCD的視場角±45度方向的點(diǎn)的坐標(biāo)值分別設(shè)定為±1。如圖7所示，拍攝圖像CI中的屏幕框SFi的各邊的算式分別以下述的算式(1)～(4)表示。
(數(shù)式1)Yc＝A·Xc+B…(1)(數(shù)式2)Yc＝C·Xc+D…(2)(數(shù)式3)Yc＝E·Xc+F…(3)(數(shù)式4)Yc＝G·Xc+H…(4)此時(shí)，縱投影角度θ能夠利用下述的算式(5)～(7)中的任意一個(gè)算式進(jìn)行計(jì)算。
(數(shù)式5)θ=-Arctan(AD-CBA-C)···(5)]]>(數(shù)式6)θ=Arctan1F···(6)]]>(數(shù)式7)θ=Arctan1H···(7)]]>此外，橫投影角度φ能夠利用下述的算式(8)～(9)的任意一個(gè)算式進(jìn)行計(jì)算。
(數(shù)式8)φ=-Arctan(AB·cosθ+sinθ)···(8)]]>(數(shù)式9)
φ=-Arctan(CD·cosθ+sinθ)···(9)]]>補(bǔ)全邊計(jì)算部125(圖1)，首先計(jì)算縱投影角度θ。其中，當(dāng)檢測出屏幕框SFi的各邊之中的上邊和下邊時(shí)，使用算式(5)計(jì)算縱投影角度θ。此外，當(dāng)檢測出右邊時(shí)使用算式(6)、當(dāng)檢測出左邊時(shí)使用算式(7)分別計(jì)算縱投影角度θ。在圖4所示的例子中，由于檢測出了屏幕框Sfi之中的上邊和下邊，所以此時(shí)使用算式(7)計(jì)算縱投影角度θ。
接著，補(bǔ)全邊計(jì)算部125計(jì)算橫投影角度φ。當(dāng)檢測出上邊時(shí)使用算式(8)、當(dāng)檢測出下邊時(shí)使用算式(9)分別計(jì)算橫投影角度φ。在圖4所示的例子中，使用算式(8)計(jì)算橫投影角度φ。
從上述的縱投影角度θ和橫投影角度φ的計(jì)算式可以看出，在本實(shí)施例中，為了計(jì)算出縱投影角度θ和橫投影角度φ，需要檢測出屏幕框SFi的各邊之中的上邊或下邊中的一方以及除此以外的至少1條邊。
在步驟S444(圖5)中，補(bǔ)全邊計(jì)算部125(圖1)，使用在步驟S442計(jì)算出的投影角度計(jì)算消失點(diǎn)。圖8是說明消失點(diǎn)的說明圖。所謂消失點(diǎn)是指與實(shí)際的屏幕SC的屏幕框SF的各邊平行的任意的直線在拍攝圖像CI上的坐標(biāo)系中應(yīng)該通過的點(diǎn)。消失點(diǎn)存在縱方向消失點(diǎn)DPv和橫方向消失點(diǎn)DPh。在圖8中表示了縱方向消失點(diǎn)DPv和橫方向消失點(diǎn)DPh。如圖8所示，在拍攝圖像CI上的坐標(biāo)系中，屏幕框SFi的右邊和左邊共同地通過縱方向消失點(diǎn)DPv，上邊和下邊共同地通過橫方向消失點(diǎn)DPh。此外，例如當(dāng)拍攝與屏幕框SF的右邊和左邊平行的線(縱平行線vp)而映出到拍攝圖像CI上時(shí)，該縱平行線(在圖8中以vpi表示)通過縱方向消失點(diǎn)DPv。同樣地，當(dāng)拍攝與屏幕框SF的上邊和下邊平行的線(橫平行線vh)而映出到拍攝圖像CI上時(shí)，該橫平行線(在圖8中以hpi表示)通過橫方向消失點(diǎn)DPh。即，與屏幕框SF的各邊平行的任意的直線在其被拍攝的拍攝圖像CI上必然通過消失點(diǎn)。但是，當(dāng)投影角度為0時(shí)不通過消失點(diǎn)。
當(dāng)設(shè)縱方向消失點(diǎn)DPv的坐標(biāo)為(vx，vy)，設(shè)橫方向消失點(diǎn)DPh的坐標(biāo)為(hx，hy)時(shí)，則消失點(diǎn)的坐標(biāo)能夠利用使用投影角度的下述的算式(10)和(11)進(jìn)行計(jì)算。
(數(shù)式10)(x,y)=(0,1tanθ)···(10)]]>(數(shù)式11)(x,y)=(1tanφ×cosθ,-tanθ)···(11)]]>在步驟S446(圖5)中，補(bǔ)全邊計(jì)算部125(圖1)計(jì)算屏幕框SFi的補(bǔ)全邊CS。圖9是說明屏幕框SFi的補(bǔ)全邊CS的計(jì)算方法的1個(gè)例子的說明圖。在圖9的例子中，如使用圖4而說明的那樣，屏幕框SFi的下邊和右邊是沒被檢測出的未檢出邊。因此，補(bǔ)全邊計(jì)算部125計(jì)算出對應(yīng)于下邊和右邊的補(bǔ)全邊CS。補(bǔ)全邊CS的計(jì)算按照延長補(bǔ)全邊CS的直線通過消失點(diǎn)且補(bǔ)全邊CS位于全投影區(qū)域PAi內(nèi)的方式進(jìn)行。
在圖9(a)中，表示了補(bǔ)全邊CS的計(jì)算前的狀態(tài)。在圖9(a)中，為了參考，對于屏幕框SFi內(nèi)的沒被檢測出的部分也用點(diǎn)劃線表示。補(bǔ)全邊計(jì)算部125，如圖9(b)所示，首先計(jì)算出對應(yīng)于下邊的補(bǔ)全邊CSd。具體地，將在連接橫方向消失點(diǎn)DPh與屏幕框SFi的左邊和全投影區(qū)域框PFi的交點(diǎn)的直線之內(nèi)包含于全投影區(qū)域PAi的部分作為對應(yīng)于下邊的補(bǔ)全邊CSd。
接著，補(bǔ)全邊計(jì)算部125，如圖9(c)所示，計(jì)算對應(yīng)于右邊的補(bǔ)全邊CSr。具體地，將在連接縱方向消失點(diǎn)DPv與補(bǔ)全邊CSd和全投影區(qū)域框PFi的交點(diǎn)的直線之內(nèi)包含于全投影區(qū)域PAi的部分作為對應(yīng)于右邊的補(bǔ)全邊CSr。
如上述所述地計(jì)算出對應(yīng)于未檢出邊的補(bǔ)全邊CS。由于補(bǔ)全邊CS作為通過消失點(diǎn)的直線上的線段被計(jì)算出，所以相當(dāng)于補(bǔ)全邊CS的實(shí)際的屏幕SC上的線成為與相當(dāng)于未檢出邊的屏幕框SF的邊平行的線。此外，由于補(bǔ)全邊CS按照位于全投影區(qū)域PAi內(nèi)的方式進(jìn)行計(jì)算，所以相當(dāng)于補(bǔ)全邊CS的實(shí)際的屏幕SC上的線位于全投影區(qū)域PA內(nèi)。因此，在圖9(c)中相當(dāng)于由附加陰影線表示的屏幕框SFi和補(bǔ)全邊CS包圍的區(qū)域(以下稱為“目標(biāo)區(qū)域TA”)的實(shí)際的屏幕SC上的區(qū)域成為包含于全投影區(qū)域PA內(nèi)的區(qū)域，此外，該區(qū)域的外周線的各邊全部與屏幕框SF的1條邊平行。因此，只要按照使顯示圖像顯示到相當(dāng)于目標(biāo)區(qū)域TA的實(shí)際的屏幕SC上的區(qū)域的方式進(jìn)行梯形失真校正，則就能夠使顯示圖像不從屏幕SC超出而不產(chǎn)生梯形失真地顯示。另外，在以下的說明中，將目標(biāo)區(qū)域TA的外周線稱為“目標(biāo)區(qū)域框TF”，特別將拍攝圖像CI中的目標(biāo)區(qū)域框TF表示為“目標(biāo)區(qū)域框TFi”。
另外，在圖9的例子中，雖然最初計(jì)算出對應(yīng)于下邊的補(bǔ)全邊CSd，其后計(jì)算出對應(yīng)于右邊的補(bǔ)全邊CSr，但對應(yīng)于各未檢出邊的補(bǔ)全邊的計(jì)算順序是任意的。例如在圖9的例子中，也可以首先計(jì)算出對應(yīng)于右邊的補(bǔ)全邊CSr，其后計(jì)算出對應(yīng)于下邊的補(bǔ)全邊CSd。此外，如在圖9的例子中上述那樣，雖然按照通過屏幕框SFi和全投影區(qū)域框PFi的交點(diǎn)的方式計(jì)算出對應(yīng)于下邊的補(bǔ)全邊CSd，按照通過補(bǔ)全邊CSd和全投影區(qū)域框PFi的交點(diǎn)的方式計(jì)算出對應(yīng)于右邊的補(bǔ)全邊CSr，但不必一定利用這樣的方法計(jì)算補(bǔ)全邊CS。但是，通過利用這樣的方法計(jì)算補(bǔ)全邊能夠盡量使目標(biāo)區(qū)域TA變大，如后述那樣，能夠盡量地使梯形失真校正處理后的屏幕SC上的顯示圖像變大。此外，例如，也可以使用聯(lián)立方程式以目標(biāo)區(qū)域TA成為最大的方式計(jì)算補(bǔ)全邊。
另外，當(dāng)投影角度θ或φ為0時(shí)，縱方向消失點(diǎn)DPv或橫方向消失點(diǎn)DPh位于無限遠(yuǎn)。此時(shí)，按照與對邊平行的方式計(jì)算出補(bǔ)全邊CS。
在步驟S450(圖3)中，縱橫比調(diào)整部128(圖1)根據(jù)需要進(jìn)行縱橫比的調(diào)整?？v橫比的調(diào)整通過使圖9(c)所示的目標(biāo)區(qū)域TA的目標(biāo)區(qū)域框TFi的各邊移動而使目標(biāo)區(qū)域TA的形狀改變來進(jìn)行。此時(shí)，對于縱橫比調(diào)整后的目標(biāo)區(qū)域TA的目標(biāo)區(qū)域框TFi的各邊也按照延長其的直線通過消失點(diǎn)的方式進(jìn)行調(diào)整。縱橫比的調(diào)整，例如，按照顯示到梯形失真校正處理后的屏幕SC上的顯示圖像的縱橫比為指定的值(例如34)的方式進(jìn)行。
在步驟S460(圖3)中，校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部124(圖1)計(jì)算校正后圖像形成區(qū)域RIF。圖10是概要地表示校正后圖像形成區(qū)域RIF的計(jì)算方法的1個(gè)例子的說明圖。在圖10(a)中，表示進(jìn)行補(bǔ)全邊計(jì)算(圖3的步驟S440)和任意的縱橫比調(diào)整(圖3的步驟S450)后的拍攝圖像CI的狀態(tài)。校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部124，首先進(jìn)行拍攝圖像CI的坐標(biāo)變換。如上述所述，在到此為止的計(jì)算中，使用將沿Xc軸和Yc軸的在拍攝部180的CCD的視場角±45度方向的點(diǎn)的坐標(biāo)值分別設(shè)定為±1的坐標(biāo)系(以下稱為“Xc-Yc坐標(biāo)系”)。其中，將該Xc-Yc坐標(biāo)系變換到以拍攝圖像CI的像素為單位的坐標(biāo)系(以下稱為“Xc’-Yc’坐標(biāo)系”)。從Xc-Yc坐標(biāo)系向Xc’-Yc’坐標(biāo)系的變換能夠用下述的算式(12)進(jìn)行。另外，從Xc’-Yc’坐標(biāo)系向Xc-Yc坐標(biāo)系的變換能夠用下述的算式(13)進(jìn)行。在圖10(b)中表示了坐標(biāo)變換后的拍攝圖像CI。
(數(shù)式12)(Xc′,Yc′)=(HtanΨhXc+H,-VtanΨvYc+V)···(12)]]>(數(shù)式13)(Xc,Yc)=(tanΨhH(Xc′-H),-tanΨvV(Yc′-V))···(13)]]>另外，在算式(12)及(13)中各常數(shù)的意義如下。
HCCD的水平方向的像素?cái)?shù)的2分之1VCCD的垂直方向的像素?cái)?shù)的2分之1ΨhCCD的水平方向的視場角的2分之1ΨvCCD的垂直方向的視場角的2分之1接著，校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部124進(jìn)行拍攝圖像CI的全投影區(qū)域框Pfi和目標(biāo)區(qū)域框TFi的投影變換。在圖10(c)中表示了投影變換后的圖像(變換后圖像CIt)，其中所謂的投影變換，是指將表示作為拍攝圖像CI上的坐標(biāo)系的Xc’-Yc’坐標(biāo)系中的全投影區(qū)域框Pfi和目標(biāo)區(qū)域框TFi的坐標(biāo)值變換為作為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系上的坐標(biāo)值。在本實(shí)施例中，作為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系使用了液晶面板130上的坐標(biāo)系(以下稱為“Xp-Yp坐標(biāo)系”)。該投影變換是為了補(bǔ)償拍攝部180的CCD攝像機(jī)的透鏡的光軸與投影光學(xué)系統(tǒng)150的光軸的偏差而進(jìn)行的。
將投影變換表示為φ，當(dāng)利用該投影變換φ坐標(biāo)(Xc’，Yc’)被變換為坐標(biāo)(Xp，Yp)時(shí)，投影變換后的坐標(biāo)(Xp，Yp)由下述的算式(14)和(15)表示。
(數(shù)式14)Xp＝(a·Xc′+b·Yc′+c)/(g·Xc′+h·Yc′+1)…(14)(數(shù)式15)Xp＝(d·Xc′+e·Yc′+f)/(g·Xc′+h·Yc′+1)…(15)另外，在算式(14)和(15)中，a、b、c、d、e、f、g、h是常數(shù)。
在投影變換中，首先求將拍攝圖像CI上的Xc’-Yc’坐標(biāo)系中的全投影區(qū)域框PFi的4個(gè)頂點(diǎn)a1～a4的坐標(biāo)值變換為液晶面板130上的Xp-Yp坐標(biāo)系的坐標(biāo)值的投影變換φ。這樣的投影變換φ唯一地確定。其中，在本實(shí)施例中，如圖10(c)所示，投影變換后的Xp-Yp坐標(biāo)系中的全投影區(qū)域框PFit的4個(gè)頂點(diǎn)at1～at4的坐標(biāo)值分別設(shè)定為at1(0，0)、at2(1023，0)、at3(0，767)、at4(1023，767)。這是為了通過使與用于本實(shí)施例的液晶面板130的分辨率對應(yīng)而方便計(jì)算。另外，投影變換后的全投影區(qū)域框PFit的4個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)值不必一定與液晶面板130的分辨率對應(yīng)。
接著，用求得的投影變換φ將拍攝圖像CI上的Xc’-Yc’坐標(biāo)系中的目標(biāo)區(qū)域框TFi的4個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)值變換為液晶面板130上的Xp-Yp坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，并求出投影變換后的目標(biāo)區(qū)域框TFit。這樣，在液晶面板130上的Xp-Yp坐標(biāo)系中，計(jì)算出全投影區(qū)域框Pfit與目標(biāo)區(qū)域框TFit的相對關(guān)系。另外，在圖10(c)中，將作為包圍投影變換后的目標(biāo)區(qū)域框TFit的區(qū)域的投影變換后的目標(biāo)區(qū)域Tat附加陰影線來表示。此外，在以后的說明中，分別將投影變換后的全投影區(qū)域框PFit簡稱為全投影區(qū)域框Pfit，將投影變換后的目標(biāo)區(qū)域框TFit簡稱為目標(biāo)區(qū)域框Tfit，將投影變換后的目標(biāo)區(qū)域TAt簡稱為目標(biāo)區(qū)域TAt。
校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部124，當(dāng)將變換后圖像Cit中的全投影區(qū)域框PFit看作液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF的外周線時(shí)，將相當(dāng)于目標(biāo)區(qū)域TAt的液晶面板130上的區(qū)域作為校正后圖像形成區(qū)域RIF進(jìn)行計(jì)算。在圖10(d)中表示了計(jì)算出的液晶面板130上的校正后圖像形成區(qū)域RIF。
在步驟S470(圖3)中，變焦調(diào)整部129(圖1)根據(jù)需要進(jìn)行變焦?fàn)顟B(tài)的調(diào)整。例如，在圖10(d)所示的液晶面板130上，當(dāng)校正后圖像形成區(qū)域RIF相對于圖像形成區(qū)域IF太小時(shí)，則沒有有效地使用液晶面板130的分辨率。這時(shí)，通過將變焦?fàn)顟B(tài)變更為望遠(yuǎn)側(cè)并且放大校正后圖像形成區(qū)域RIF，能夠有效地使用液晶面板130的分辨率。
在步驟S480(圖3)中，梯形失真校正部127(圖1)執(zhí)行梯形失真校正。本實(shí)施例的梯形失真校正，為了將圖像僅投影在相當(dāng)于目標(biāo)區(qū)域TAt的屏幕SC上的區(qū)域(以下稱為“校正后投影區(qū)域RA”)中，通過將有效面板圖像PI僅形成在對應(yīng)于目標(biāo)區(qū)域TAt的液晶面板130上的圖像形成區(qū)域IF中的區(qū)域(校正后圖像形成區(qū)域RIF)來進(jìn)行。因此，梯形失真校正，通過求出使全投影區(qū)域框PFit匹配于目標(biāo)區(qū)域框TFit的變換并使用該變換將輸入信號變換來進(jìn)行。
圖11是表示梯形失真校正處理后的投影狀態(tài)的1個(gè)例子的說明圖。分別將液晶面板130的狀態(tài)表示在圖11(a)中，將屏幕SC的狀態(tài)表示在圖11(b)中。此外，在圖11(c)中，作為參考表示了將梯形失真校正處理后的投影狀態(tài)利用拍攝部180拍攝的情況的拍攝圖像CI的狀態(tài)。
在梯形失真校正處理后的投影狀態(tài)，如圖11(a)所示，有效面板圖像PI形成在液晶面板130的校正后圖像形成區(qū)域RIF。另外，在除了圖像形成區(qū)域IF中的校正后圖像形成區(qū)域RIF的區(qū)域中，按照不使從照明光學(xué)系統(tǒng)140發(fā)出的照明光透過的方式形成全黑圖像。
此外，此時(shí)在屏幕SC上，如圖11(b)所示，在校正后投影區(qū)域RA上顯示了顯示圖像。該顯示圖像成為收納于屏幕SC內(nèi)且無梯形失真的狀態(tài)。另外，在除了全投影區(qū)域PA內(nèi)的校正后投影區(qū)域RA的區(qū)域中不投影圖像光。此外，拍攝圖像CI成為如圖11(c)所示的那樣。
如上述說明，本實(shí)施例的投影機(jī)100，即使在僅能從拍攝圖像CI檢測出3邊或3邊以下的屏幕SC的屏幕框SF的邊時(shí)，也能夠進(jìn)行梯形失真校正。如上述所述，在本實(shí)施例的投影機(jī)100中，只要能夠檢測出屏幕框SF的各邊之中的上邊或下邊的一方和除此之外的至少1條邊，就能夠進(jìn)行梯形失真校正。由此，提高了投影機(jī)100的設(shè)置位置的自由度。此外，例如，按照即使在投影在縱長的屏幕SC時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正的方式增加了所能夠使用的屏幕SC的種類(形狀)。
B.實(shí)施例2圖12是概要地表示作為本發(fā)明的實(shí)施例2的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。與圖1所示的實(shí)施例1的不同點(diǎn)只是實(shí)施例2的投影機(jī)100具備G傳感器190。G傳感器190通過檢測來自投影機(jī)100的垂直方向的傾斜能夠檢測出拍攝部180的CCD光軸與水平面所成的傾斜角度。
實(shí)施例2的投影機(jī)100能夠?qū)⒂蒅傳感器190檢測出的傾斜角度(以下稱為“傳感器檢測角度”)用作上述的實(shí)施例1中的縱投影角度θ而進(jìn)行梯形失真校正處理。因此，實(shí)施例2的投影機(jī)100，只要能夠檢測出屏幕框SFi的各邊之中的上邊或下邊的一方，就能夠與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行梯形失真校正處理。這樣，實(shí)施例2的投影機(jī)100與實(shí)施例1相比，即使在只檢測出更少的邊(即上邊或下邊的一方)時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正。
另外，由于傳感器檢測角度是拍攝部180的CCD光軸與水平面所成的傾斜角度，所以例如在屏幕SC沒有設(shè)置為垂直時(shí)有可能產(chǎn)生誤差。因此，優(yōu)選地在實(shí)施例2的投影機(jī)100中，也通過檢測出屏幕框SFi的各邊之中的上邊或下邊的一方和除此之外的至少1條邊進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的計(jì)算來計(jì)算出縱投影角度θ以提高梯形失真校正處理的精度。
C.投影角度的計(jì)算式和消失點(diǎn)的計(jì)算式的根據(jù)下面，說明在上述實(shí)施例中使用的投影角度的計(jì)算式和消失點(diǎn)的計(jì)算式的根據(jù)。圖13是在圖6所示的投影角度的說明圖中追加地記載屏幕SC的各點(diǎn)的坐標(biāo)的說明圖。如圖13所示，將屏幕SC的上邊和下邊的Yo坐標(biāo)值設(shè)為b，將屏幕SC的右邊和左邊的Xo坐標(biāo)值設(shè)為c，將屏幕SC的中心點(diǎn)Zo坐標(biāo)值設(shè)為d。另外，如果b大則是上邊，如果小則是下邊。此外，如果c為正是右邊，如果為負(fù)是左邊。此時(shí)，屏幕SC的上邊和下邊用下述的算式(16)表示，右邊和左邊用下述的算式(17)表示。其中，t和s是中間變量。
(數(shù)式16)XoYoZo=tbt·tanφ+d···(16)]]>(數(shù)式17)XoYoZo=csc·tanφ+d···(17)]]>為了將上述的直線的算式投影到CCD拍攝面上，使用旋轉(zhuǎn)矩陣以Xo軸為中心旋轉(zhuǎn)角度θ。當(dāng)設(shè)旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)為(Xo’，Yo’，Zo’)時(shí)，則旋轉(zhuǎn)矩陣用下述的算式(18)表示。
(數(shù)式18)Xo′Yo′Zo′=1000cosθ-sinθ0sinθcosθXoYoZo···(18)]]>接著，將該坐標(biāo)(Xo’，Yo’，Zo’)使用下述的算式(19)投影到拍攝面(Xc，Yc)上。拍攝圖像CI上的坐標(biāo)系是將XYZ空間內(nèi)的Z＝1平面看作二維平面使用。這是考慮為從CCD中心點(diǎn)看45度方向的坐標(biāo)值為±1的坐標(biāo)系。
(數(shù)式19)XcYc=Xo′/Zo′Yo′/Zo′···(19)]]>當(dāng)將算式(16)和(17)用算式(18)和(19)變換到拍攝面上而消去中間變量s和t后，得到下述的直線的算式(20)和(21)。
(數(shù)式20)Yc=-tanφ(b·cosθ-d·sinθb·tanθ+d+sinθ)Xc+b·cosθ-d·sinθb·sibθ+d·cosθ···(20)]]>
(數(shù)式21)Yc=-1sinθ(tanφ+dc)Xc+1tanθ···(21)]]>另一方面，將屏幕框SFi的各邊用上述的算式(1)～(4)表示。根據(jù)屏幕框SFi的各邊的算式(1)～(4)和上述的算式(20)和(21)得出上述的投影角度的計(jì)算式(5)～(9)。
接下來，說明關(guān)于消失點(diǎn)的計(jì)算式?？v方向消失點(diǎn)DPv是右邊和左邊的交點(diǎn)。右邊與左邊只是上述的算式(21)中的常數(shù)c不同。當(dāng)將右邊的c設(shè)為cr，將左邊的c設(shè)為cl時(shí)，右邊的算式表示為下述的算式(22)，左邊的算式表示為下述的算式(23)。
(數(shù)式22)Yc=-1sinθ(tanφ+dcr)Xc+1tanθ···(22)]]>(數(shù)式23)Yc=-1sinθ(tanφ+dcl)Xc+1tanθ···(23)]]>求解上述算式(22)和(23)則得到上述的縱方向消失點(diǎn)的計(jì)算式(10)。另外，從算式(10)可以看出右邊和左邊總是在Y軸上交叉。
橫方向消失點(diǎn)DPh是上邊與下邊的交點(diǎn)。上邊與下邊只是上述的算式(20)中的常數(shù)b不同。當(dāng)將上邊的b設(shè)為bt，將下邊的b設(shè)為bb時(shí)，則上邊的算式表示為下述的算式(24)，下邊的算式表示為下述的算式(25)。
(數(shù)式24)Yc=-tanφ(bt·cosθ-d·sinθbt·tanθ+d+sinθ)Xc+bt·cosθ-d·sinθbt·sibθ+d·cosθ···(24)]]>(數(shù)式25)Yc=-tanφ(bb·cosθ-d·sinθbb·tanθ+d+sinθ)Xc+bb·cosθ-d·sinθbb·sibθ+d·cosθ···(25)]]>求解上述算式(24)和(25)，則得到上述的橫方向的消失點(diǎn)的計(jì)算式(11)。
D.變形例另外，該發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例或?qū)嵤┓绞剑诓幻撾x其宗旨的范圍內(nèi)能夠以各種方式進(jìn)行實(shí)施，例如也可以進(jìn)行下面的變形。
D-1.變形例1在上述實(shí)施例中，雖然使用3種檢測用圖案進(jìn)行全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框SFi的檢測，但不一定必須使用3種圖案進(jìn)行檢測。此外，檢測用圖案只要能夠檢測全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框Sfi，則什么樣的圖案都可以。而且，從拍攝圖像CI檢測全投影區(qū)域框Pfi和屏幕框SFi的方法也可以用其它的方法。
D-2.變形例2在上述實(shí)施例中，雖然將全投影區(qū)域PA作為與液晶面板130的圖像形成區(qū)域IF的全部的區(qū)域?qū)?yīng)的圖像光被投影的區(qū)域，但在此所謂“全部的區(qū)域”，也包含幾乎全部的區(qū)域的意思。即，也可以將全投影區(qū)域PA作為與比圖像形成區(qū)域IF沿圖像形成區(qū)域IF的外周線4周分別小3個(gè)像素左右的區(qū)域?qū)?yīng)的圖像光被投影的區(qū)域。
D-3.變形例3在上述實(shí)施例中，雖然將液晶面板上的坐標(biāo)系(Xp-Yp坐標(biāo)系)作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系進(jìn)行全投影區(qū)域框PFi和屏幕框SFi的投影變換，投影變換也可以將其它的坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系進(jìn)行。此外，并不一定必須進(jìn)行投影變換，也可以省略。
D-4.變形例4在上述實(shí)施例中，雖然僅表示了1個(gè)液晶面板130，但也可以具備多種色成分用的多個(gè)液晶面板130。此外，也可以使用液晶面板之外的電光裝置(例如DMD(Texas Instruments德克薩斯州儀器公司的商標(biāo)))。此外，投影機(jī)100也可以是CRT投影機(jī)。
D-5.變形例5在上述實(shí)施例中，雖然拍攝部180具有CCD攝像機(jī)，但拍攝部180也可以具有例如CMOS攝像機(jī)等的其它的拍攝裝置。
D-6.變形例6在上述實(shí)施例中，雖然作為屏幕使用了屏幕SC，但也可以將其它的物體用作屏幕。例如，當(dāng)房間的墻壁是白色時(shí)，也可以在該墻壁上利用膠帶或油漆等用黑色的線描繪出矩形的框而將該墻壁用作屏幕?；蛘?，也可以在白板上用黑色的線標(biāo)志描繪出矩形的框而將該白板用作屏幕。
此外，作為屏幕的顏色也不限定于框是黑色而框的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的區(qū)域是白色的，也可以是框?yàn)榘咨虻膬?nèi)側(cè)和外側(cè)的區(qū)域是黑色的。例如，也可以在黑板上用白色粉筆描繪出矩形的框而將該黑板用作屏幕。
此外，本發(fā)明不限于白色和黑色，作為屏幕，只要是框的顏色與框的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的顏色是具有期望的對比度比的顏色，什么樣的顏色的組合都可以。
D-7.變形例7在上述實(shí)施例中，雖然根據(jù)全投影區(qū)域PA與屏幕SC的關(guān)系進(jìn)行梯形失真校正處理，但也可以代替全投影區(qū)域PA而使用與圖像形成區(qū)域IF中的指定的區(qū)域?qū)?yīng)的圖像光被投影的指定的投影區(qū)域進(jìn)行梯形失真校正處理。此時(shí)，將檢測用圖案形成于圖像形成區(qū)域IF中的指定的區(qū)域，在拍攝圖像CI中檢測指定投影區(qū)域，并根據(jù)指定投影區(qū)域與目標(biāo)區(qū)域TA的關(guān)系計(jì)算出校正后圖像形成區(qū)域RIF。另外，由于只要是如上述實(shí)施例那樣地根據(jù)全投影區(qū)域PA與屏幕SC的關(guān)系進(jìn)行梯形失真校正處理就能夠有效地利用液晶面板130，所以是優(yōu)選的。
權(quán)利要求
1.一種投影機(jī)，是使圖像顯示到屏幕上的投影機(jī)，具備發(fā)出光的光源部；圖像形成面板部，其將用于將上述光源部所發(fā)出的光向表示圖像的有效的圖像光調(diào)制的有效面板圖像形成在面板面的圖像形成區(qū)域；圖像拍攝部，其對至少與上述圖像形成區(qū)域中的指定區(qū)域?qū)?yīng)的圖像光被投影的指定投影區(qū)域進(jìn)行拍攝而生成拍攝圖像；外周線檢測部，其通過分析上述拍攝圖像并檢測出上述拍攝圖像內(nèi)的上述指定投影區(qū)域的外周線上和上述屏幕的外周線上的所期望的點(diǎn)，計(jì)算上述指定投影區(qū)域的外周線和上述屏幕的外周線的各邊；校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，其基于由上述外周線檢測部檢測的檢測結(jié)果，計(jì)算作為上述圖像形成區(qū)域中的一部分的區(qū)域的校正后圖像形成區(qū)域；以及梯形失真校正部，其通過使上述有效面板圖像形成在上述圖像形成區(qū)域中的上述校正后圖像形成區(qū)域，校正顯示在上述屏幕上的圖像的梯形失真；其中，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，當(dāng)上述外周線檢測部只檢測出上述屏幕的外周線的4條邊之中的3邊或3邊以下時(shí)，基于作為檢測出的上述屏幕的外周線的邊的檢出邊在上述拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜計(jì)算上述校正后圖像形成區(qū)域。
2.按照權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部包括投影角度計(jì)算部，其基于上述檢出邊在上述拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜計(jì)算出上述投影機(jī)與上述屏幕的相對的角度作為投影角度；消失點(diǎn)計(jì)算部，其基于上述投影角度計(jì)算出與上述屏幕上的上述屏幕的外周線的各邊平行的任意的直線在上述拍攝圖像上的指定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中應(yīng)該通過的點(diǎn)作為消失點(diǎn)；以及補(bǔ)全邊計(jì)算部，其計(jì)算在上述拍攝圖像上用于與上述屏幕的外周線的各邊之中的上述檢出邊一起形成包含在用上述指定投影區(qū)域的外周線包圍的區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的補(bǔ)全邊，使其位于通過上述消失點(diǎn)的直線上；其中，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，通過利用使上述指定投影區(qū)域的外周線與由上述檢出邊和上述補(bǔ)全邊圍成的上述目標(biāo)區(qū)域的外周線匹配的變換來變換上述面板面的圖像形成區(qū)域中的上述指定的區(qū)域的外周線，計(jì)算上述校正后圖像形成區(qū)域。
3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的任意一項(xiàng)所述的投影機(jī)，其中，上述投影角度計(jì)算部，使用上述檢出邊之中的上邊或下邊的任意一方和除此之外的至少1條邊來計(jì)算上述投影角度。
4.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的任意一項(xiàng)所述的投影機(jī)，其還具備檢測上述投影機(jī)從垂直方向的傾斜的垂直傾斜檢測部，其中，上述投影角度計(jì)算部，使用上述檢出邊之中的至少上邊或下邊的一方和由上述垂直傾斜檢測部檢測出的上述傾斜來計(jì)算上述投影角度。
5.按照權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其還具備將拍攝圖像中的上述指定投影區(qū)域的外周線和上述目標(biāo)區(qū)域的外周線變換為指定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的基準(zhǔn)變換部，其中，上述校正后圖像形成區(qū)域計(jì)算部，使用由上述基準(zhǔn)變換部變換后的上述指定投影區(qū)域的外周線和上述目標(biāo)區(qū)域的外周線，計(jì)算上述校正后圖像形成區(qū)域。
6.按照權(quán)利要求5所述的投影機(jī)，其中，上述基準(zhǔn)坐標(biāo)系是與具有上述圖像形成區(qū)域的上述面板面平行的平面上的坐標(biāo)系。
7.按照權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中，上述圖像拍攝部，利用在位于上述指定投影區(qū)域內(nèi)的上述屏幕的輝度不同的多個(gè)狀態(tài)下的拍攝生成多個(gè)拍攝圖像，上述外周線檢測部，使用上述多個(gè)拍攝圖像檢測上述屏幕的外周線上的所期望的點(diǎn)。
8.按照權(quán)利要求7所述的投影機(jī)，其中，上述圖像拍攝部，在上述多個(gè)狀態(tài)下拍攝時(shí)固定曝光地進(jìn)行拍攝。
9.一種圖像校正方法，是在具備用于將光源部所發(fā)出的光向表示圖像的有效的圖像光調(diào)制的有效面板圖像形成在面板面的圖像形成區(qū)域的圖像形成面板部的投影機(jī)中校正投影到屏幕上的圖像的圖像校正方法，包括(a)對至少與上述圖像形成區(qū)域中的指定的區(qū)域?qū)?yīng)的圖像光被投影的指定投影區(qū)域進(jìn)行拍攝而生成拍攝圖像的工序；(b)通過分析上述拍攝圖像，并檢測出上述拍攝圖像內(nèi)的上述指定投影區(qū)域的外周線上和上述屏幕的外周線上的所期望的點(diǎn)，計(jì)算上述指定投影區(qū)域的外周線和上述屏幕的外周線的各邊的工序；(c)根據(jù)上述工序(b)中的檢測結(jié)果計(jì)算作為上述圖像形成區(qū)域中的一部分區(qū)域的校正后圖像形成區(qū)域的工序；以及(d)通過使上述有效面板圖像形成在上述圖像形成區(qū)域中的上述校正后圖像形成區(qū)域來校正顯示到上述屏幕上的圖像的梯形失真的工序；其中，上述工序(c)，是當(dāng)在上述工序(b)中只檢測出上述屏幕的外周線的4條邊之中的3邊或3邊以下時(shí)，基于檢測出的作為上述屏幕的外周線的邊的檢出邊在上述拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜計(jì)算上述校正后圖像形成區(qū)域的工序。
全文摘要
在用投影機(jī)使圖像顯示在屏幕上時(shí)，即使從拍攝圖像只檢測出屏幕框的3邊或3邊以下時(shí)也能夠進(jìn)行梯形失真校正。投影機(jī)具備將用于將光向圖像光調(diào)制的有效面板圖像形成在面板面的圖像形成區(qū)域的圖像形成面板部；以及對與圖像形成區(qū)域中的指定的區(qū)域?qū)?yīng)的圖像光被投影的指定投影區(qū)域進(jìn)行拍攝的圖像拍攝部。投影機(jī)通過檢測拍攝圖像中的所期望的點(diǎn)來計(jì)算指定投影區(qū)域和屏幕的外周線的各邊。通過根據(jù)檢測結(jié)果計(jì)算出校正后圖像形成區(qū)域并使有效面板圖像形成在校正后圖像形成區(qū)域，校正梯形失真。投影機(jī)，在只檢測出屏幕的外周線的4條邊之中的3邊或3邊以下時(shí)，基于檢測出的邊在拍攝圖像內(nèi)的位置和傾斜來計(jì)算校正后圖像形成區(qū)域。
文檔編號H04N5/74GK1738441SQ20051009069
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月19日
發(fā)明者松本守生, 古井志紀(jì) 申請人:精工愛普生株式會社