投影机和图像修正方法

专利名称：投影机和图像修正方法
技术领域：
本发明涉及将光投影到屏幕等投影面上显示图像的投影机，特别是进 行变焦调整和梯形失真修正的技术。
背景技术：
使用投影机在屏幕等投影面上显示图像时，根椐投影机与投影面的相 对的位置关系，有时投影面上所显示的图像(以下，称为"显示图像，，) 发生梯形失真。这时，使用修正显示图像的梯形失真的梯形失真修正。
梯形失真修正通过在投影机的液晶面板上将图像缩小形成梯形状而进 行，所以，在显示图像的梯形失真大时，由于在液晶面板上所形成的图像 小，有时发生图像的分辨率降低的情况。
另一方面，在投影机中，为了调整投影面上的显示图像的大小，设置
变焦透镜。通过调整该变焦透镜，可以将变焦(zoom)状态调整到望远侧 (减小显示图像侧)或广角侧(增大显示图像侧)(以下将其称为"变焦 调整")。使用投影机使显示图像显示在投影面上时，通过变焦调整使在 投影面上尽可能显示大的显示图像。
当前，已公开了各种抑制分辨率的降低而自动地进行变焦调整和梯形 失真修正的技术。例如，已公开了在投影面上显示测试图形，由监视照相 机进行拍摄，并使用所拍摄的图像进行变焦调整而自动地在投影面上使显 示图像为最大，然后，进行梯形失真修正的技术(例如，专利文献1)。 另外，也公开了在投影面上显示测试图形并且一边判断该图形是否以最大 的大小进入到投影面内一边进行变焦调整的技术(例如，专利文献2)。专利文献1特开2000—241874号公报专利文献2特开平8—292496号/>才艮
但是，在上述现有技术中，'在进行变焦调整使显示图像在投影面上显 示为最大之后进行梯形失真修正，所以，通过梯形失真修正，投影面上的 显示图像将缩小而变小。因此，存在必须再次进行变焦调整的问题。
另外，上述现有的变焦调整，反复进行测试图形的投影、监视照相机 的拍纟聂、判定、变焦调整这样的处理，直至决定目的的变焦状态为止，存 在处理花费时间的问题。

发明内容
本发明就是为了解决上述现有的问题而提出的，目的旨在提供利用投 影机在投影面上显示图像时可以抑制分辨率的降低并且可以自动地、高速 进行变焦调整和梯形失真修正的技术。
为了解决上述问题的至少一部分，本发明的投影机是在投影面上显示 图像的投影机，其特征在于具有发光的光源部、在面板面的图像形成区 域形成用于将上述光源部所发的光不断调制为表示图像的有效图像光的有 效面板图像的图像形成面板部、调整用于放大投影图像光的变焦透镜的变 焦状态的变焦调整部和通过在作为上述面板面的图像形成区域中的一部分 区域的修正后图像形成区域形成上迷有效面板图像而修正在上述投影面上 所显示的上述图像的梯形失真的梯形失真修正部，上述变焦调整部将变焦 状态调整为投影有与上述面板面的图像形成区域中的所有的区域对应的图 像光的全投影区域包含上述投影面并且上述全投影区域的外周与上述投影 面的夕卜周以1个或1个以上的接触点(contact points)接触(contact,相 切)的目标变焦状态，上述梯形失真^"正部进行在与上述全投影区域的外 周和上述投影面的外周的接触点对应的上述面板面的图像形成区域的外周 上的点上，^使上述修正后图像形成区域的外周与上述面板面的图像形成区
域的外周接触的修正。
在该投影机中，进行使修正后图《象形成区域的外周与面板面的图像形 成区域的外周接触的梯形失真修正，所以，可以将修正后图像形成区域设
定得大，从而可以抑制有效面板图像的分辨率降低。另外，进行变焦调整 使全投影区域包舍投影面，所以，可以使投影面上的显示图像显示得大,' 同时，可以进行修正梯形失真的梯形失真修正。
在上述投影机中，还具有检测变焦状态的变焦状态检测部、拍摄包含 上述投影面和上迷全投影区域的投影状态图像的图像拍摄部、检测上述投 影状态图像内的图像范围即表示上述投影面的投影面图像范围和表示上述 全投影区域的全投影区域图像范围的图像范围检测部以及计算以预定的变 焦中心位置为中心将上述全投影区域图像范围放大或缩小的图像范围即包 含上述投影面图像范围并且其外周与上述投影面图像范围的外周接触的目 标全投影区域图像范围的目标图像范围计算部，上述变焦调整部对上述变 焦状态检测部所检测的变焦状态乘以相对上述全投影机区域图像范围的上 述目标全投影区域图像范围的放大率或缩小率，计算上述目标变焦状态， 上述梯形失真修正部也可以使用将上述目标全投影区域图像范围的外周与 上述投影面图像范围的外周匹配的变换，通过变换上述面板面的图像形成 区域的外周，计算上述修正后图像形成区域。
这样，使用检测出的变焦状态和计算出的目标全投影区域图像范围， 可以计算目标变焦状态。另外，使用目标全投影区域图像范围和投影面图
像范围，可以计算修正后图像形成区域。因此，可以自动地并且高速进行 变焦调整和梯形失真修正。
另外，在上述投影机中，还具有将上述图像范围检测部所检测的上述 投影面图像范围和上述全投影区域图像范围变换到预定的基准坐标系的基 准变换部，上述目标图像范围计算部也可以使用由上述基准变换部变换后 的上述投影面图像范围和上述全投影区域图像范围，计算上述目标投影区 域图像范围。
这样，在变焦透镜的光轴与图像拍摄部的光轴不平行时，也可以补偿 其偏离，从而可以正确地进行变焦调整和梯形失真修正。
上述基准坐标系可以是与具有上述图像形成区域的上述面板面平行的 平面上的坐标系。这样，可以使用与图像形成面板部的面板面平行的平面上的坐标系进 行计算，从而可以正确而高速^进行处理。
另外，在上述投影机中，上迷变焦中心位置也可以位于上述面板面的 除图像形成区域的中心以外的预定的位置。
这样，可以与图像形成面板部的面板面的图像形成区域和变焦透镜的 相对关系无关地正确地进行变焦调整和梯形失真修正。
另外，在上述投影机中，还可以具有使上述变焦透镜向与该变焦透镜 的光轴垂直的方向移位的透镜移位部和对应于通过上述透镜移位部进行的 上述变焦透镜的移位使上述变焦中心位置移位的中心位置移位部。
这样，由于可以使变焦透镜移位，所以，可以实现投影机的设置操作 容易化。另外，在^f吏变焦透镜移位时，也可以才艮据变焦透镜的移位使变焦 中心位置移位，所以，可以进行正确的变焦调整和梯形失真修正。
另外，在上述投影机中，上述梯形失真修正部也可以在上述变焦调整 部调整上述变焦透镜时进行上述修正后图像形成区域的计算。这样，可以与作为机械性动作的变焦透镜的调整并行地进行梯形失真 修正，从而可以实现处理的进一步高速化。
本发明可以通过各种形态实现，例如，可以用投影机、图像投影方法 和装置、图像修正方法和装置、变焦调整方法和装置、梯形失真修正方法 和装置、用于实现这些方法或装置的功能的计算机程序、记录该计算机程 序的记录媒体、包含该计算机程序而在载波内实现的数据信号等形态实现。


图1是概略地表示作为本发明的实施例1的投影机的结构的框图。
图2是概略地表示液晶面板130与图像形成区域IF的关系的说明图。 图3是表示变焦调整梯形失真修正处理的流程的流程图。 图4是表示全投影区域检测用图形投影时的投影状态的一例的说明图。 图5是概念地表示全投影区域框PFi和屏幕框202i的投影变换的说明图。
图6是表示变焦调整梯形失真修正处理后的投影状态的一例的说明图。
图7是概念地表示最佳变焦状态的计算的说明图。
符号说明
100 投影机、102 总线、120内部存储器、122 图像处理部、 123 图像范围检测部、124 最佳变焦状态计算部、125 变焦调整部、 126 梯形失真修正部、127 基准变换部、130 液晶面板、132 液 晶面板驱动部、140 照明光学系统、150 投影光学系统、152 变焦 透镜、154 变焦透镜驱动部、156 变焦状态检测部、170 遥控器控 制部、172 遥控器、180 拍摄部、182 摄影图像存储器、200 屏 幕、202屏幕框、300 电缆
具体实施例方式
下面，根据实施例按以下顺序说明本发明的实施例。
a. 实施例1 : a—l.投影才几的结构
a—2.变焦调整梯形失真修正处理
B. 变形例
a—i.投影机的结构
图1是概略地表示作为本发明的实施例1的投影机的结构的框图。投
影机100投影显示图像的图像光，可以使图像(显示图像)显示在屏幕200 等投影面上。投影机100具有a/d变换部110、内部存储器120、液晶面 板130、液晶面板驱动部132、照明光学系统140、具备变焦透镜152的投 影光学系统150、变焦透镜驱动部154、变焦状态检测部156、 cpu160、 遥控器控制部170、遥控器172、拍摄部180和摄影图像存储器182。
内部存储器120、液晶面板驱动部132、变焦透镜驱动部154、变焦状 态检测部156、 cpu160、遥控器控制部170、摄影图像存储器182通过总 线102相互连接。
a/d变换部110对从图中未示出的dvd播放器或个人计算机等通过电
缆300所输入的输入图像信号进行A/D变换，作为数字图像信号而输出。
内部存储器120存储起图像处理部122的功能的计算机程序。图像处 理部122对从A/D变换部110所输出的数字图像信号进行图像的显示状态 (例如，亮度、对比度、同步、跟踪、色的浓度、色调等)的调整，并不 断向液晶面板驱动部132输出。
另外，图像处理部122包括图像范围检测部123、最佳变焦状态计算部 124、变焦调整部125、梯形失真修正部126和基准变换部127的功能，利 用这些功能进行后面所述的变焦调整梯形失真修正处理。
液晶面板驱动部132根据从图像处理部122所输入的数字图像信号驱 动液晶面板130。液晶面板130在表面(面板面)的图像形成区域IF形成 用于将从照明光学系统140照射的照明光不断调制为显示图像的图像光的 面板图像。图2是概略地表示液晶面板130与图像形成区域IF的关系的说 明图。所谓图像形成区域IF，就是指可以显示输入到液晶面板驱动部132 的数字图像信号的液晶面板130的面板面上的区域。如图2U)所示，本 实施例的图像形成区域IF设定为四周分别比液晶面板130的整个面板面各 小约2点的区域 图像形成区域IF相对液晶面板130的整个面板的大小可 以任意设定。另外，在进行后面所迷的梯形失真修正时，有时在液晶面板 130的图像形成区域IF中的一部分区域形成应投影的图像，而在其他区域 形成全黑的图像。将该图像形成区域IF中的一部分区域称为"修正后图像 形成区域RIF，。另外，将在修正后图像形成区域RIF中形成的应投影的 图像称为"有效面板图像"。
另外，例如所输入的数字图像信号的分辨率比液晶面板130的分辨率 小时，不放大已输入的数字图像而直接进行显示时，如图2(b)所示，图 像形成区域IF就与上述两个分辨率之比对应地被设定为比液晶面板130 的整个面小的区域。
投影光学系统150安装在投影机100的框体的前表面，放大投影通过 液晶面板130而调制为图像光的光。变焦透镜驱动部154驱动投影光学系 统150所具有的变焦透镜152，可以改变变焦状态。这里，所谓变焦状态，
就是指在投影光学系统150中投影已透过液晶面板130的光时的放大的程 度(倍率)。即，变焦透镜驱动部154可以改变在屏幕200上所显示的显' 示图像的大小。
变焦状态检测部156检测变焦透镜152的变焦状态。具体而言，变焦 状态检测部156具有电阻值随变焦透镜152的调整而变化的可变电阻和将 可变电阻的电阻值变换为数字值的A/D变换器，根据作为数字值的电阻值 (以下，称为变焦编码值)检测变焦状态。在本实施例中，变焦状态用变 焦状态值表示。变焦状态值将显示图像最小的变焦状态(以下，称为基准 变焦状态)时的值设定为基准值1。并且，任意的变焦状态的变焦状态值 利用与基准变焦状态比较时的显示图像的放大倍率之比表示。变焦编码值 与变焦状态值的关系预先测定，并存储到内部存储器120内的预定的区域。
遥控器控制部170通过遥控器172接收用户的指示，并通过总线102 将该指示向CPU160传输。在本实施例中，投影机100通过遥控器172和 遥控器控制部170接收来自用户的指示，但是，也可以通过例如操作面板 等其他结构接收用户的指示。
CPU160通过从内部存储器120中读取并执行作为图像处理部122的计 算机程序，将图^象投影到屏幕200上、进行后面所述的变焦调整梯形失真 修正处理等图像处理。另外，CPU160控制投影机100内的各部分的动作。 A—2.变焦调整梯形失真^^正处理
投影机100可以进行自动地进行变焦调整梯形失真修正处理的变焦调 整梯形失真修正处理。变焦调整是进行变焦状态的调整从而使所投影的图 像不超出屏幕200并且尽可能显示得大的处理，另外，梯形失真修正是修 正屏幕200上的显示图像的梯形失真的处理。变焦调整梯形失真修正处理 根据来自用户的通过遥控器172的指示而进行。变焦调整梯形失真修正处 理也可以伴随例如电源导通和图〗象信号的输入而自动地进行。
图3是表示变焦调整梯形失真修正处理的流程的流程图.在步骤S402, 图像处理部122 (图1)投影全投影区域检测用图形。全投影区域，就是指 投影有与液晶面板130的图像形成区域IF (图2)中的所有的区域对应的
图像光的屏幕200上的或屏幕200的背后的壁面上的区域。另外，所谓与 液晶面才反130的图像形成区域IF'中的所有的区域对应的图像光，就是指在 液晶面板130的图像形成区域IF中的所有的区域中形成有效面板图像时所 投影的图像光。
图4是表示全投影区域检测用图形投影时的投影状态的一例的说明图。 图4 (a)表示液晶面板130的状态。在本实施例中，作为全投影区域检测 用图形，使用全白色的图形，形成遍布液晶面板130的图像形成区域IF中 的所有的区域的白色的图形的面板图像(有效面板图像)。将图像形成区 域IF中所形成的有效面板图像表示为有效面板图像PI。另外，图4(a) 中所示的粗线是为了表示全白色的图形的图像的边界(外周)而简易地图 示的，不是实际的有效面板图像PI的一部分。
图4 (b)表示屏幕200的状态。在图4的例中，全白色的图形被投影 到屏幕200上用粗框包围的区域。该区域是投影有与液晶面板130的图像 形成区域IF中的所有的区域对应的图像光的屏幕200上的区域，所以，该 区域为全投影区域(以下，称为全投影区域PA)。在屏幕200上，全投影 区域PA内显示全白色的图像，除了全投影区域PA外的区域内不投影图 像光。图4 (b)的粗线不是实际投影的图像，是为了表示全投影区域PA 的外周而简易地图示的，将该外周称为"全投影区域框PF，。另外，在本 实施例中，屏幕200沿外周具有黑色的屏幕框202。为了容易区别屏幕框 202和4>投影区域框PF，在图4~图7中，用虚线表示屏幕框202 (和后 面所述的屏幕框202i)。
在图4的例中，全投影区域PA相对屏幕200的大小成为过小的变焦状 态。另外，从全投影区域框PF失真成梯形形状的情况可知发生了梯形失真。
全投影区域检测用图形的图像信号被存储到内部存储器120内的预定 的区域。另外，全投影区域检测用图形可以是任意的图形，只要可以检测 全投影区域PA即可。
在步骤S404 (图3 )中，拍摄部180 (图1)拍摄全投影区域PA和屏
幕200，生成投影有全投影区域PA和屏幕200的摄影图像SI。拍摄部180 具有CCD照相机，生成摄影图像SI。由拍摄部180所生成的摄影图像SI 经过内部存储器120(图1)存储到摄影图^^储器182(图1)内。当然， 也可以不使用CCD照相机而使用其他拍摄器件。
图4 (c)表示摄影图像SI的状态。在摄影图像SI上拍摄有作为全投 影区域PA的外周的全投影区域框PF和屏幕200的屏幕框202。在以下的 说明中，分别将图像上的全投影区域框表示为PFi，将图像上的屏幕框表 示为202i。在摄影图像SI上，全投影区域框PFi基本上为长方形。另一方 面，屏幕框202i失真成梯形形状。这是由于拍^聂部180的CCD照相机的 透镜的光轴被设定为与投影光学系统150的光轴基本上平行的缘故。但是， 在图4的例中，CCD照相机的透镜的光轴与投影光学系统150的光轴不是 严格地设定为平行，全投影区域框PFi略微失真成梯形形状。
图4(a) ~图4 (c)分别表示对液晶面板130、屏幕200、拍摄部180 所设定的坐标系，分別称为液晶面板坐标系Cp、屏幕坐标系Cs、拍摄部 坐标系Cc。液晶面板坐标系Cp是与具有液晶面板130的图像形成区域IF 的面板面平行的平面上的坐标系。屏幕坐标系Cs是与屏幕200平行的平 面上的坐标系。拍摄部坐标系Cc是与拍摄部180的CCD照相机的透镜的 光轴垂直的平面上的坐标系。
在步骤S406 (图3 )中，图像范围检测部123 (图1)分析摄影图傳存 储器182中所存储的摄影图像SI的图像数据，检测全投影区域框PFi和屏 幕框202i。全投影区域框PFi和屏幕框202i的检测，通过测定摄影图像 SI的对比度比而提取对比度比大的像素而进行。
具体而言，从构成摄影图像SI的像素中检测全投影区域框PFi和屏幕 框202i，作为拍摄部坐标系Cc中的像素的位置(坐标值)。在本实施例 中，分别求全投影区域框PFi和屏幕框202i的各个的4个顶点的坐标值。 即，求出图4 (c)中示出的顶点al a4和顶点bl b4的坐标值。
在步骤S408 (图3)中，基准变换部127 (图1)进行全投影区域框 PFi和屏幕框202i的投影变换。图5是概念地表示全投影区域框PFi和屏 幕框202i的投影变换的说明图。图5 (a)表示摄影图像SI，图5 (b)表 示投影变换后的图像(变换后图娘SIt)。这里所说的投影变换，就是指将 拍摄部坐标系Cc中表示全投影区域框PFi和屏幕框202i的坐标值变换为 成为基准的坐标系上的坐标值。该投影变换是为了补偿拍摄部180的CCD 照相机的透镜的光轴与投影光学系统150的光轴的偏离而进行的。在本实 施例中，作为成为基准的坐标系，使用液晶面板坐标系Cp。
将投影变换表示为4)，利用该投影变换cj)将坐标值(x， y)变换为坐 标值(u， v)时，投影变换后的坐标值(u， v)可以表示为下式。 <formula>formula see original document page 14</formula> (其中，a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h是常数) 在投影变换中，首先，求将摄影图像SI上的在拍摄部坐标系Cc中的 全投影区域框PFi的4个顶点al ~ a4的坐标值变换为液晶面板坐标系Cp 的坐标值的投影变换cj)。这样的投影变换d)惟一地决定。这里，在本实施 例中，如图5 (b)所示，将投影变换后的液晶面板坐标系Cp中的全投影 区域框PFiT的4个顶点atl ~ at4的坐标值分别i殳定为atl ( 0， 0 ) 、 at2 (1023， 0) 、 at3 (0， 767) 、 at4 ( 1023, 767)。这是为了通过4吏其与 本实施例中所使用的液晶面板130的分辨率对应而使计算简单。不一定必 须使投影变换后的全投影区域框PFiT的4个顶点的坐标值与液晶面板130 的分辨率对应。
其次，^f吏用求出的投影变换4),将摄影图像SI上的在拍摄部坐标系 Cc中的屏幕框202i的4个顶点M b4的坐标值变换为液晶面板坐标系 Cp的坐标值，求出投影变换后的屏幕框202iT。如图5(b)所示，将投影 变换后的屏幕框202iT的4个顶点表示为btl ~ bt4。这样，在液晶面板坐 标系Cp中，可以计算出全投影区域框PFiT与屏幕框202iT的相对关系。
在以后的说明中，将投影变换后的全投影区域框PFiT简单地称为全投 影区域框PFiT，将投影变换后的屏幕框202iT筒单地称为屏幕框202iT。 另外，步骤S408以后的处理，仅进行使用坐标值的计算，没有必要生成实
际变换后的图像。因此，在图5 (b)以后的图面上表示实际的图像的边界 的线不表示出来。
在步骤S410 (图3 )中，最佳变焦状态计算部124 (图1)计算最佳变 焦状态。这里，所谓最佳变焦状态，就是指在边抑制在液晶面板130的面 板面上所形成的有效面板图像PI的分辨率降低边进行梯形失真修正时，可 以尽可能大地在屏幕200上显示图像的变焦状态。下面，说明最佳变焦状 态。
图6是表示变焦调整梯形失真修正处理后的投影状态的一例的说明图。 即，使其变为如图6所示的状态那样地进行变焦调整梯形失真修正处理。 图6(a) ~ (c)与图4(a) ~ (c )对应。即，图6 (a)表示液晶面板 130的状态，图6 (b)表示屏幕200的状态。另外，图6(c)作为参考， 表示由拍摄部180拍摄了变焦调整梯形失真修正处理后的投影状态时的摄 影图像SI的状态。
如图6 (b)所示，最佳变焦状态是全投影区域PA包含屏幕200并且 全投影区域PA的外周与屏幕200的外周(屏幕框202)接触(相切)的变 焦状态。其理由说明如下。
如图6 (b)所示，本实施例的梯形失真修正是进行图像的修正以使图 像仅投影到全投影区域PA内的收纳到屏幕200上的区域(以下，称为修 正后投影区域RA)。因此，如图6(a)所示，仅在液晶面板130的面板 面上的图像形成区域IF内的与修正后投影区域RA对应的区域(即，修正 后图像形成区域RIF)中形成有效面板图像PI。在除了图像形成区域IF 中的修正后图像形成区域RIF的区域，使从照明光学系统发出的照明 光不透射地形成全黑图像。
修正后投影区域RA是全投影区域PA的一部分区域，所以，在全投影 区域PA不包含屏幕200的状态时，即变焦状态比图6 (b)的状态小时， 屏幕200上存在没有投影图像光的区域。因此，屏幕200上的图像将减小。 因此，全投影区域PA不包含屏幕200的状态时，就不能说是最佳的变焦 状态。
另外，为了抑制有效面板图像PI的分辨率降低，最好尽可能增大修正
后图像形成区域RIF。在全投影区域PA包含屏幕200的条件下，全投影 区域PA的外周与屏幕框202接触(相切)的状态时，修正后投影区域RA 在全投影区域PA中所占的比例最大。因此，这时，修正后图像形成区域 RIF成为最大，从而此时的变焦状态为最佳变焦状态。
图7是概念地表示最佳变焦状态的计算的说明图。最佳变焦状态的计 算，根据上述方法，使用在步骤S408 (图3)中计算出的液晶面板坐标系 Cp中的全投影区域框PFiT和屏幕框202iT进行。具体而言，通过以预定 的变焦中心ZC为中心将全投影区域框PFiT放大或缩小，求最佳变焦调整 后全投影区域框PFiZb，计算其放大或缩小的倍率(以下，称为最佳倍率 Mb)而进行。这里，所谓最佳变焦调整后全投影区域框PFiZb，就是以变 焦中心ZC为中心将全投影区域框PFiT放大或缩小后的变焦调整后全投影 区域框PFiZ，包含屏幕框202iT，并且与屏幕框202iT接触。最佳变焦调 整后全投影区域框PFiZb可以通过求与屏幕框202iT的4个顶点分别接触 的变焦调整后全投影区域框PfiZ,并选择其内的变焦状态在最广角侧的状 态而求出。
图7 (a)表示液晶面板坐标系Cp中的全投影区域框PFiT和屏幕框 202iT以及变焦中心ZC。变焦中心ZC由液晶面板130与投影光学系统150 的变焦透镜152的关系决定，不一定与液晶面板130的图像形成区域IF的 中心一致。变焦中心ZC的位置作为液晶面板坐标系Cp中的坐标值预先 存储到内部存储器120内的预定区域。最佳变焦状态计算部124读取内部 存储器120内存储的变焦中心ZC的坐标值。该变焦中心ZC在液晶面板 坐标系Cp中的坐标值也可以通过对各制品测定而进行设定。这样，可以 修正各制品的个体差，从而可以进行正确的处理。
图7(b) ~ (e)表示以变焦中心ZC为中心将全投影区域框PFiT放 大的情况。图7 ( b ) ~ ( e )用点划线表示与屏幕框202iT的4个顶点btl ~ bt4分别接触的4个变焦调整后全投影区域框PFiZ。 4个变焦调整后全投 影区域框PFiZ内的与图7 (e)所示的顶点bt3接触的变焦调整后全投影
区域框PfiZ的变焦状态在最广角侧。因此，这就成为最佳变焦调整后全投 影区域框PFiZb。图7 (b) ~ (d)所示的其他变焦调整后全投影区域框 PFiZ不包含屏幕框202iT。在这样的变焦状态下，由于屏幕200上存在未 投影图像光的区域(图中与画斜线的区域相当的区域)，所以，不是最佳 的变焦状态。
如果使变焦状态比图7( e )所示的最佳变焦调整后全投影区域框PFiZb 更靠广角侧，则由于变焦调整后全投影区域框PFiZ与屏幕框202iT不接 触，所有，不能说是最佳变焦状态。
如果求出了最佳变焦调整后全投影区域框PFiZb，就计算相对全投影 区域框PFiT的放大倍率(最佳倍率Mb)。
在步骤S412 (图3)中，变焦状态检测部156 (图1)检测当前的变焦 状态。变焦状态的检测，通过检测上述变焦编码值，并根据变焦编码值计 算变焦状态值而进行。将计算出的当前的变焦状态值表示为Zp。
在步骤S414 (图3)中，变焦调整部125 (图1)进行变焦调整。变焦 调整使变焦状态值成为与最佳变焦状态对应的值(以下，称为最佳变焦状 态值)。最佳变焦状态值通过将在步骤S410中所计算出的最佳倍率Mb 乘以在步骤S412中所计算出的当前的变焦状态值Zp而进行计算。即，最 佳变焦状态值利用下式进行计算。
最佳变焦状态值=当前的变焦状态值Zp x最佳倍率Mb 变焦调整部125控制变焦透镜驱动部154，进行变焦调整，使变焦状 态值成为最佳变焦状态值。这可以通过使用了例如上迷变焦编码值的探询 的位置监视而进行。
在步骤S416 (图3 )中，梯形失真修正部126 (图1)进行梯形失真修 正。采用图6,如上所述，本实施例的梯形失真修正是为了将图像仅投影 到全投影区域PA内的收納到屏幕200上的区域(修正后投影区域RA), 通过仅在与修正后投影区域RA对应的液晶面板130的图像形成区域IF中 的区域(修正后图像形成区域RIF)形成有效面板图像PI而进行。
对于这一点，使用图7 (e)和图6 (b)进行说明。图7 (e)的由最佳
变焦调整后全投影区域框PFiZb所包围的区域与图6 ( b )的最佳变焦状态 的全投影区域PA相当。并且，图7 (e)的由屏幕框202iT包围的区域与 图6 (b)的修正后投影区域RA相当。因此，如果将由最佳变焦调整后全 投影区域框PFiZb所包围的区域的形状的图像修正为由屏幕框202iT所包 围的区域的形状，则图像就收纳到屏幕200的屏幕框202内进行显示。
图7 (e)是液晶面板坐标系Cp中的状态，所以，如果使由最佳变焦 调整后全投影区域框PFiZb所包围的区域与液晶面板130对应，则由屏幕 框202iT包围的区域就与修正后图像形成区域RIF相当。因此，梯形失真 修正可以通过求使最佳变焦调整后全投影区域框PFiZb与屏幕框202iT匹 配的变换并使用该变换对输入信号进行变换而进行，
如图6 (a)所示，液晶面板130的图像形成区域IF中的修正后图像形 成区域RIF (画斜线的区域)与图7 (e)所示的由屏幕框202iT包围的区 域相当。并且，在与最佳变焦调整后全投影区域框PFiZb和屏幕框202iT 的接触点对应的图像形成区域if的外周上的点上，修正后图像形成区域
RIF的外周与图像形成区域IF的外周接触。
如图6 (b)所示，变焦调整梯形失真修正处理之后，修正后投影区域 RA恰好就收纳到屏幕200的屏幕框202内。因此，变焦状态成为最佳变 焦状态，并且可以进行梯形失真修正。在除了全投影区域PA内的修正后 投影区域RA的区域，不投影图像光。另外，如图7(c)所示，摄影图像 SI就成为收纳到屏幕200的屏幕框202内的图像。
如上所述，本实施例的投影机100可以进行变焦调整梯形失真修正处 理。这时，液晶面板130上的图像形成区域IF中的修正后图像形成区域 RIF可以尽可能设定得大，所以，可以抑制有效面板图像PI的分辨率降低。 另外，由于不反复进行测试图形的投影、拍摄、判定、变焦调整这样的处 理，所以，可以自动地并且高速地进行变焦调整和梯形失真修正。因此， 本实施例的投影机100可以在抑制分辨率的降低的同时自动地并且高速地 进行变焦调整和梯形失真修正。 B.变形例 本发明不限于上述实施例或实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围 内可以实施各种形态，例如也可以是以下的变形。
b—i.变形例i :
投影机100进而也可以具有使变焦透镜152向与投影光学系统150的 光轴垂直的方向移位的透镜移位部和对应于通过透镜移位部进行的变焦透 镜152的移位使变焦中心ZC移位的中心位置移位部。这样，投影机100 通过使变焦透镜152移位，可以使全投影区域PA向与投影光学系统150 的光轴垂直的方向偏移。因此，可以实现投影机100的设置操作的容易化。 另外，在^f吏变焦透镜152移位时，也可以根据变焦透镜152的移位使变焦 中心ZC移位，所以，可以进行准确的变焦调整梯形失真修正处理。变焦 透镜152的移位与变焦中心ZC的移位的关系，可以预先进行测定，并存 储到内部存储器120的预定的区域。 b—2.变形例2 :
投影机100在变焦调整梯形失真修正处理中，变焦调整部125控制变 焦透镜驱动部154调整变焦透镜152时，也可以进行修正后图像形成区域 RIF的计算。这样，通过与作为机械性操作的变焦透镜152的调整并行地 进行梯形失真修正，可以实现处理的进一步高速化。 b—3.变形例3 :
在上述实施例中，最佳变焦状态是全投影区域PA包含屏幕200并且全 投影区域PA的外周与屏^M医202接触的变焦状态，但是，这里所说的"接 触"，除了严格的接触状态外，也可以包括大致接触的状态。即，图7(e) 所示的最佳变焦调整后全投影区域框PFiZb，也可以与屏幕框202iT未严 格地接触，在液晶面板130中，可以分离约3个像素左右。 b—4.变形例4 :
在上述实施例中，最佳变焦状态是全投影区域PA包含屏幕200并且全 投影区域PA的外周与屏幕框202接触的变焦状态，但是，这里所说的"接 触"，除了仅在l点接触的情况外，也包括在l个或多个边接触的情况。
b—5.变形例5:
在上述实施例中，以液晶面板坐标系Cp为基准坐标系进行全投影区域 框PFi和屏幕框202i的投影变换，彺是，也可以以其他坐标系为基准坐标 系进行投影变换。另外，不是必须进行投影变换，也可以省略。
b—6.变形例6 :
在上述实施例中，变焦状态的检测使用可变电阻进行，但是，也可以 利用其他方法检测变焦状态。例如，也可以将旋转编码器安装到变焦透镜 152上，根据旋转编码器的输出值检测变焦状态。另外，作为变焦透镜驱 动部154,也可以使用步进电动机，根据其驱动量检测变焦状态。另外， 也可以利用拍摄部180拍摄全投影区域PA并根据摄影图像SI中的全投影 区域PA的大小检测变焦状态。
b—7，变形例7 :
在上述实施例中，在变焦调整中，使变焦状态值成为最佳变焦状态值 的变焦透镜152的调整，通过使用变焦编码值的通过探询进行的位置监视 而进行，但是，也可以利用其他方法进行。例如，也可以将旋转编码器安 装到变焦透镜152上，根据采用旋转编码器的利用探询进行的位置监视， 来进行变焦调整。此外，也可以将步进电动机用作变焦透镜驱动部154， 根据其驱动量进行变焦调整。另外，也可以根据预先测定的变焦透镜152
的驱动速度计算电机驱动时间，通过将电机按该时间驱动而进行变焦调整。 b_8.变形例8:
在上述实施例中，通过求出使最佳变焦调整后全投影区域框PFiZb与 屏幕框202iT匹配的变换而进行梯形失真修正，但是，也可以利用其他方 法进行梯形失真修正。例如，也可以使用距离传感器或角度传感器进行。 b—9.变形例9 :
在上述实施例中，使用屏幕框202iT和全投影区域框PfiT通过计算算 出最佳变焦状态，但是，实际也可以驱动变焦透镜152而改变变焦状态， 分析由拍摄部180所拍摄的摄影图像SI而求出最佳变焦状态。
b—io.变形例io :
在上述实施例中，以基准变焦状态的变焦状态值为基准值i，将任意的
变焦状态的变焦状态值利用与基准变焦状态的放大倍率之比表示，但是， 也可以利用其他方法表现变焦状态值。例如，可以以变焦状态在最望远侧
时的变焦状态值为0、以变焦状态在最广角侧时的变焦状态值为255来表现。
B—n.变形例ii :
在上述实施例中，液晶面板130只表示了 1个，但是，也可以具有多 个色成分用的多个液晶面板130。另外，也可以使用液晶面板以外的电光 装置(例如DMD )。
B—12.变形例12 :
在上述实施例中，作为投影面，使用了屏幕200，但是，作为投影面， 也可以使用其他物品。例如，房间的壁为白色时，可以在该壁上利用胶带 或涂料等用黑色的线描绘矩形的框，将该壁作为投影面。或者，在白板上 用黑色的线标记描绘矩形的框，将该白板作为投影面。
另外，作为投影面的颜色，并不限定框为黑色、框的内侧和外侧的区 域为白色，也可以是框为白色而框的内侧和外侧的区域为黑色。例如，可 以在黑板上用白色的粉笔描绘矩形的框，将该黑板作为投影面。
另外，在本发明中，不限于白色和黑色，作为投影面，只要框的色、 框的内侧和外側的区域的色是预期的对比度比的色，不论什么样的色组合 都可以。
权利要求
1.一种图像修正方法，用于修正在投影面上显示图像的投影机中的图像，所述方法包括以下步骤:(a)在所述投影面中投影图像，所述图像对应于所述投影机的图像形成面板部的大小；(b)捕获图像，所述图像包括所述投影的图像和限定所述投影面的框；(c)计算所述投影机的目标变焦级别以便基于所述目标变焦级别放大或缩小的所述投影的图像包括所述捕获的图像中的所述框；(d)基于所述计算的目标变焦级别调整所述投影机的变焦透镜；以及(e)执行所述投影机中的图像的梯形失真修正。
2. 根据权利要求l的图像修正方法，其中，计算所迷目标变焦级别，以便在执行梯形失真修正之后进一步的变焦 透镜调整是不必要的。
3. 根据权利要求2的图像修正方法，其中，计算所迷目标变焦级别，以便所述放大或缩小的投影的图像的外周在 所述捕获的图像中的一个或多个接触点处接触所述框的外周。
4. 一种投影机，用于在投影面上显示图像，包括 光源部，配置为发射光；图像形成面板部，配置为将所述光源部所发出的光调制为图像光； 投影部，配置为基于所述图像光在所述投影面上投影图像； 变焦调整部，配置为调整用于放大投影图像的变焦透镜； 梯形失真修正部，配置为修正在所迷投影面上显示的所述图像的梯形 失真；以及图像捕获部，配置为捕获图像，其中，所述投影部在所迷投影面上投影对应于图像形成面板的大小的 图像，所述图像捕获部捕获包括所述投影的图像和限定所述投影面的框的 图像，所述变焦调整部计算所述投影机的目标变焦级别以便基于所述目标 变焦级别放大或缩小的所述投影的图像包括所迷捕获的图像中的所述框， 并基于所述计算的目标变焦级别调整所述投影机的变焦透镜，以及所述梯 形失真修正部执行所迷投影机中的图像的梯形失真修正。
5. 根据权利要求4的投影机，其中所述变焦调整部计算所述目标变焦 级别，以便在执行梯形失真修正之后进一步的变焦透镜调整是不必要的。
6. 根据权利要求5的投影机，其中所述变焦调整部计算所述目标变焦 级别，以便所述放大或缩小的投影的图像的外周在所述捕获的图像中的一 个或多个接触点处接触所述框的外周。
7. —种图像修正方法，用于修正在投影面上显示图像的投影机中的图 像，所述方法包括以下步骤(a)在所述投影面中投影图像，所述图像对应于所述投影机的图像形 成面板部的大小；(b )捕获图像,所述图像包括所述投影的图像和限定所述投影面的框； (c )计算所述投影机的目标变焦级别以便基于所述目标变焦级别放大或缩小的所述投影的图像包括所述捕获的图像中的所述框；(d )基于所述计算的目标变焦级別调整所述投影机的变焦透镜并与所述调整变焦透镜并行地执行所述投影机中的图像的梯形失真修正。
8. 根据权利要求7的图像修正方法，其中，计算所述目标变焦级别，以便在执行梯形失真修正之后进一步的变焦 透镜调整是不必要的。
9. 根据权利要求8的图像修正方法，其中，计算所述目标变焦级别，以便所述放大或缩小的投影的图像的外周在 所述捕获的图像中的一个或多个接触点处接触所述框的外周。
10. —种投影机，用于在投影面上显示图像，包括 光源部，配置为发射光；图像形成面板部，配置为将所述光源部所发出的光调制为图像光； 投影部，配置为基于所述图像光在所述投影面上投影图像； 变焦调整部，配置为调整用于放大投影图像的变焦透镜； 梯形失真修正部，配置为修正在所述投影面上显示的所述图像的梯形失真；以及图^象捕获部，配置为捕获图像，其中，所述投影部在所述投影面上投影对应于图像形成面板的大小的 图像，所述图像捕获部捕获包括所述投影的图像和限定所述投影面的框的 图像，所述变焦调整部计算所述投影机的目标变焦级别以便基于所述目标 变焦级别放大或缩小的所述投影的图像包括所述捕获的图像中的所述框， 并基于所述计算的目标变焦级别调整所述投影机的变焦透镜，以及所述梯 形失真修正部与所述变焦调整部调整变焦透镜并行地执行所述投影机中的 图像的梯形失真修正。
11. 根据权利要求10的投影机，其中所述变焦调整部计算所述目标变 焦级别，以便在执行梯形失真修正之后进一步的变焦透镜调整是不必要的。
12. 根据权利要求11的投影机，其中所述变焦调整部计算所述目标变 焦级别，以便所iii文大或缩小的投影的图像的外周在所述捕获的图像中的 一个或多个接触点处接触所述框的外周。
全文摘要
本发明提供在利用投影机显示图像时可以抑制分辨率的降低并可自动且高速地进行变焦调整和梯形失真修正的方法。投影机具有在面板面的图像形成区域形成有效面板图像的图像形成面板部。投影机在调整变焦状态的同时，在作为图像形成区域中的一部分区域的修正后图像形成区域形成有效面板图像，而修正图像的梯形失真。变焦状态的调整，使变焦状态成为投影有与图像形成区域中的所有的区域对应的图像光的全投影区域包含投影面并且全投影区域的外周与投影面的外周在1个或1个以上的接触点接触的目标变焦状态地进行。梯形失真的修正，使得在与上述接触点对应的图像形成区域的外周上的点上，修正后图像形成区域的外周与图像形成区域的外周接触地进行。
文档编号G06T5/00GK101373311SQ20081021332
公开日2009年2月25日 申请日期2005年6月15日 优先权日2004年6月16日
发明者古井志纪, 松本守生, 河野胜 申请人:精工爱普生株式会社