专利名称：使用屏幕的一部分的边的梯形失真校正的制作方法
技术领域：
本发明涉及将光投影到屏幕上而显示图像的投影机，具体是涉及校正屏幕上的图像的梯形失真的梯形失真校正技术。
背景技术：
当使用投影机使图像显示到屏幕上时，往往由于投影机与屏幕的相对位置关系使得显示到屏幕的图像(以下称为“显示图像”)产生梯形失真。在这种情况下进行显示图像的梯形失真的校正的梯形失真校正技术为人们所知。
例如，梯形失真校正是通过利用CCD等的拍摄装置对屏幕进行拍摄，从拍摄图像检测屏幕的框(外周线)，并基于检测出的屏幕框的形状将图像缩小为梯形而形成在投影机的液晶面板上来进行的(例如专利文献1)。
专利文献1特开2002-62842号公报专利文献2特开2002-247614号公报然而，上述的现有技术需要从拍摄图像中检测出屏幕框的4条边之中的所有的边。其原因在于，如果能够检测出屏幕框的4条边就能够使用检测出的各边计算出屏幕的形状。因此，在以往没有公开考虑到只能检测出屏幕框的3边或3边以下的情况的梯形失真校正技术。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有的问题而提出的，其目的在于提供在由投影机使图像显示到屏幕上时，即使当从拍摄图像只检测出屏幕的框的3边或3边以下时也能够进行梯形失真校正的技术。
为了解决上述问题的至少一部分，本发明的投影机，是使图像显示到屏幕上的投影机，具备发出光的光源部；图像形成面板部，其将用于将上述光源部所发出的光向表示图像的有效的图像光调制的有效面板图像形成在面板面的图像形成区域；图像拍摄部，其对至少与上述图像形成区域中的指定区域对应的图像光被投影的指定投影区域进行拍摄而生成拍摄图像；外周线检测部，其通过分析上述拍摄图像并检测出上述拍摄图像内的上述指定投影区域的外周线上和上述屏幕的外周线上的所期望的点，计算上述指定投影区域的外周线和上述屏幕的外周线的各边；校正后图像形成区域计算部，其基于由上述外周线检测部的检测结果，计算作为上述图像形成区域中的一部分的区域的校正后图像形成区域；以及梯形失真校正部，其通过使上述有效面板图像形成在上述图像形成区域中的上述校正后图像形成区域校正显示在上述屏幕上的图像的梯形失真；其中，上述校正后图像形成区域计算部，当上述外周线检测部只检测出上述屏幕的外周线的4条边之中的3边或3边以下时，基于检测出的作为上述屏幕的外周线的边的检出边在上述拍摄图像内的位置和倾斜计算上述校正后图像形成区域。
该投影机，在外周线检测部只检测出屏幕的外周线的4条边之中的3边或3边以下时，基于检测出的作为屏幕的外周线的边的检出边在拍摄图像内的位置和倾斜计算校正后图像形成区域，并通过使有效面板图像形成在计算出的校正后图像形成区域，进行校正显示到屏幕上的图像的梯形失真的梯形失真校正。因此，即使当从拍摄图像只检测出屏幕的框的3边或3边以下时也能够进行梯形失真校正。
在上述投影机中，也可以是，上述校正后图像形成区域计算部具有投影角度计算部，其基于上述检出边在上述拍摄图像内的位置和倾斜计算出上述投影机与上述屏幕的相对的角度作为投影角度；
消失点计算部，其基于上述投影角度计算出与上述屏幕上的上述屏幕的外周线的各边平行的任意的直线在上述拍摄图像上的指定的基准坐标系中应该通过的点作为消失点；以及补全边计算部，其将在上述拍摄图像上用于与上述屏幕的外周线的各边之中的上述检出边一起形成包含在用上述指定投影区域的外周线包围的区域内的目标区域的补全边，按照使其位于通过上述消失点的直线上的方式计算；其中，上述校正后图像形成区域计算部，通过使用使上述指定投影区域的外周线与由上述检出边和上述补全边围成的上述目标区域的外周线匹配的变换来变换上述面板面的图像形成区域中的上述指定的区域的外周线，计算上述校正后图像形成区域。
这样，投影机，能够通过基于检出边在拍摄图像内的位置和倾斜计算出投影机与屏幕的相对的角度作为投影角度，基于投影角度计算出消失点，计算出位于通过消失点的直线上的补全边，并使用使指定投影区域的外周线与用检出边和补全边围成的目标区域的外周线匹配的变换来变换面板面的图像形成区域中的指定的区域的外周线，计算校正后图像形成区域。因此，即使当从拍摄图像只检测出屏幕的框的3边或3边以下时也能够进行梯形失真校正。
此外，在上述投影机中，也可以是，上述投影角度计算部，使用上述检出边之中的上边或下边的任意一方和除此之外的至少1条边来计算上述投影角度。
这样，即使当从拍摄图像只检测出屏幕的框之中的上边或下边的一方和除此之外的至少1条边时也能够进行梯形失真校正。
此外，在上述投影机中，也可以是，其还具备检测上述投影机的垂直方向的倾斜的垂直倾斜检测部，其中，上述投影角度计算部，使用上述检出边之中的至少上边或下边的任意一方和由上述垂直倾斜检测部检测出的上述倾斜来计算上述投影角度。
这样，即使当从拍摄图像只检测出屏幕的框之中的上边或下边的一方时也能够进行梯形失真校正。
此外，在上述投影机中，也可以是，其还具备将拍摄图像中的上述指定投影区域的外周线和上述目标区域的外周线变换为指定的基准坐标系的基准变换部，其中，上述校正后图像形成区域计算部，使用由上述基准变换部变换后的上述指定投影区域的外周线和上述目标区域的外周线，计算上述校正后图像形成区域。
这样，即使当投影机的投影光学系统的光轴与图像拍摄部的光轴不平行时，也能够补偿它们的偏差而准确地进行梯形失真校正。
另外，上述基准坐标系也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，能够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，从而能够准确而高速地进行处理。
此外，在上述投影机中，也可以是，上述图像拍摄部，利用在位于上述指定投影区域内的上述屏幕的辉度不同的多个状态的拍摄生成多个拍摄图像，上述外周线检测部，使用上述多个拍摄图像检测上述屏幕的外周线上的所期望的点。
这样，能够高精度地检测屏幕的外周线。
此外，在上述投影机中，也可以是，上述图像拍摄部，在上述多个状态的拍摄时固定曝光地进行拍摄。
这样，通过使用多个拍摄图像的差能够高精度地检测屏幕的外周线。
另外，本发明能够以各种方式来实现，例如，能够以投影机、图像投影方法和装置、图像校正方法和装置、梯形失真校正方法和装置、用于实现这些方法或装置的功能的计算机程序、存储该计算机程序的存储媒体、在包含该计算机程序的载波内实现的数据信号等的形式来实现。
图1是概要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是概要地表示液晶面板130与图像形成区域IF的关系的说明图。
图3是表示由投影机100进行的梯形失真校正处理的流程的流程图。
图4是表示投影检测用图案时的液晶面板130和屏幕SC的状态以及此时的拍摄图像CI的1个例子的说明图。
图5是表示屏幕框补全边计算处理的流程的流程图。
图6是表示投影角度的说明图。
图7是表示拍摄图像CI中的屏幕框SFi的各边的直线的算式的说明图。
图8是说明消失点的说明图。
图9是表示屏幕框SFi的补全边CS的计算方法的1个例子的说明图。
图10是概要地表示校正后图像形成区域RIF的计算方法的1个例子的说明图。
图11是表示梯形失真校正处理后的投影状态的1个例子的说明图。
图12是概要地表示作为本发明的实施例2的投影机的结构的框图。
图13是在表示投影角度的说明图中追加记载屏幕SC的各点的坐标值的说明图。
标号说明100-投影机，102-总线，110-A/D转换部，120-内部存储器，122-图像处理部，123-外周线检测部，124-校正后图像形成区域计算部，125-补全边计算部，126-基准变换部，127-梯形失真校正部，128-纵横比调整部，129-变焦调整部，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，160-CPU，170-遥控器控制部，172-遥控器，180-拍摄部，182-拍摄图像存储器，190-G传感器，300-电缆。
具体实施例方式
下面，基于实施例按以下的顺序说明本发明的实施方式。
A.实施例1A-1.投影机的结构A-2.梯形失真校正处理B.实施例2C.投影角度的计算式和消失点的计算式的根据D.变形例A.实施例1A-1.投影机的结构图1是概要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而使图像(以下称为“显示图像”)显示在屏幕SC等的屏幕上。投影机100具备A/D转换部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、具有变焦透镜152的投影光学系统150、变焦透镜驱动部154、CPU160、遥控器控制部170、遥控器172、拍摄部180、拍摄图像存储器182。内部存储器120、液晶面板驱动部132、变焦透镜驱动部154、CPU160、遥控器控制部170、拍摄图像存储器182通过总线102互相连接。
A/D转换部110对于从未图示的DVD播放器或个人计算机等经由电缆300输入的输入图像信号根据需要进行A/D变换而输出数字图像信号。
在内部存储器120中存储了作为图像处理部122发挥功能的计算机程序。图像处理部122对于从A/D转换部110输出的数字图像信号进行图像显示状态(例如，亮度、对比度、同步、跟踪、色度，色调等)的调整，向液晶面板驱动部132输出。此外，图像处理部122包括作为外周线检测部123、校正后图像形成区域计算部124、梯形失真校正部127、纵横比调整部128、变焦调整部129的功能，校正后图像形成区域计算部124进一步包括作为补全边计算部125和基准变换部126的功能。图像处理部122利用这些功能进行后述的梯形失真校正处理。
液晶面板驱动部132根据经由图像处理部122输入的数字图像信号驱动液晶面板130。液晶面板130，使用于将从照明光学系统140照射的照明光向显示图像的有效的图像光调制的图像(以下称为“有效面板图像PI”)形成于液晶面板130的表面(以下称为“面板面”)的图像形成区域IF。
图2是概要地表示液晶面板130和图像形成区域IF的关系的说明图。所谓图像形成区域IF是指根据输入到液晶面板驱动部132的数字图像信号能够形成有效面板图像PI的液晶面板130的面板上的区域。在图2中，将图像形成区域IF作为以虚线包围的区域来表示。如图2(a)所示，本实施例的图像形成区域IF设定为比液晶面板130的面板全面四周分别小2点左右的区域。另外，对于液晶面板130的面板全面的图像形成区域IF的大小能够任意地设定。
在图2中，将形成有效面板图像PI的区域附加阴影线来表示。如图2(a)所示，通常在图像形成区域IF的全区域形成有效面板图像PI。但是，在执行后面详述的梯形失真校正处理时，如图2(b)所示，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有效面板图像PI，而在图像形成区域IF的剩余区域形成全黑的图像(在图2(b)中用白色表示)。将在该梯形失真校正时形成有效面板图像PI的图像形成区域IF中的一部分区域称为“校正后图像形成区域RIF”。在图2中，将校正后图像形成区域RIF作为用点划线包围的区域来表示。
此外，例如，输入到液晶面板驱动部132的数字图像信号的分辨率比液晶面板130的分辨率小时，在不放大输入的数字图像而原样地在液晶面板130上形成的情况下，如图2(c)所示，图像形成区域IF与上述两分辨率的比对应地设定为比液晶面板130的面板面全面更小的区域。
投影光学系统150安装于投影机100的壳体的前面，将由液晶面板130向图像光调制的光放大投影。变焦透镜驱动部154能够驱动投影光学系统150所具备的变焦透镜152而使变焦状态变化。其中，所谓变焦状态是指在投影光学系统150中投影透过液晶面板130的光时的放大的程度(倍率)。即，变焦透镜驱动部154能够驱动变焦透镜152而使显示到屏幕SC上的显示图像的大小变化。
遥控器控制部170接收来自通过遥控器172的用户的指示，并通过总线102将该指示传送给CPU160。另外，在本实施例中，虽然投影机100通过遥控器172和遥控器控制部170接收来自用户的指示，但也能够通过例如操作面板等的其它结构来接收来自用户的指示。
CPU160通过从内部存储器120读出并执行作为图像处理部122的计算机程序，将图像投影到屏幕SC上，或者进行后述的梯形失真校正处理等的图像处理。此外，CPU160控制投影机100内的各部的动作。
拍摄部180具有CCD摄像机，其生成拍摄图像。由拍摄部180生成的拍摄图像经过内部存储器120存储到拍摄图像存储器182中。另外，拍摄部180也可以代替CCD摄像机而具有其它的拍摄装置。
A-2.梯形失真校正处理图3是表示由投影机100进行的梯形失真校正处理的流程的流程图。梯形失真校正处理是校正屏幕SC上的显示图像的梯形失真的处理。梯形失真校正处理根据来自用户的通过遥控器172的指示而执行。另外，梯形失真校正处理也可以根据例如电源接通或图像信号的输入而自动地执行。
在步骤S410中，图像处理部122(图1)将检测用图案向屏幕SC投影，并且拍摄部180(图1)对投影了检测用图案的屏幕SC进行拍摄而生成拍摄图像(以下称为“拍摄图像CI”)。
图4是表示投影检测用图案时的液晶面板130和屏幕SC的状态和此时的拍摄图像CI的1个例子的说明图。在本实施例中，设检测用图案的投影和拍摄图像CI的生成重复4次执行。分别在图4(a)表示第1次检测用图案的投影和拍摄图像CI的生成(以下称为“第1次处理”)时的液晶面板130的状态，在图4(b)表示屏幕SC的状态，在图4(c)表示拍摄图像CI。同样地，分别在图4(d)～(f)表示第2次检测用图案的投影和拍摄图像CI的生成(第2次处理)时的状态，在图4(g)～(i)表示第3次检测用图案的投影和拍摄图像CI的生成(第3次处理)时的状态，在图4(j)～(l)表示第4次检测用图案的投影和拍摄图像CI的生成(第4次处理)时的状态。此外，在本实施例中，作为检测用图案使用第1到第3的3种图案。
第1次处理使用作为全白色的图案的第1检测用图案而进行。在第1次处理时，如图4(a)所示，在液晶面板130的图像形成区域IF中的全部区域形成全白图案的有效面板图像PI。另外，沿着图4(a)所示的有效面板图像PI的外周的线是为表示图像形成区域IF的边界而简便地画出的，并不是实际的有效面板图像PI的一部分。这在后述的图4(d)、(g)、(j)中也是同样。
在本实施例中，屏幕SC沿其外周具有黑色的屏幕框SF，在图4中用粗线表示屏幕框SF。在第1次处理时，在图4(b)中用细实线包围的区域显示全白图案的显示图像。在图4(b)的例子中，显示图像从屏幕SC上超出而也在屏幕SC的背后的壁面显示。此外，显示图像中产生了梯形失真。其中，在图4(b)中显示了全白图案的由细实线包围的区域是投影对应于液晶面板130的图像形成区域IF中的全部的区域的图像光的屏幕SC上或者屏幕SC的背后的壁面上的区域，将该区域称为“全投影区域PA”。另外，所谓对应于液晶面板130的图像形成区域IF中的全部的区域的图像光是指在液晶面板130的图像形成区域IF中的全部的区域形成有效面板图像PI时投影的图像光。此外，将沿图4(b)所示的全投影区域PA的外周的线称为全投影区域框PF。此外，在图4(b)中，将在屏幕SC上没有投影图像光的区域附加阴影线来表示。
从图4(b)可以看出，在图4的例子中，当在液晶面板130的图像形成区域IF中的全部的区域形成有效面板图像PI而投影图像时，则显示图像从屏幕SC超出，此外产生梯形失真。本实施例的梯形失真校正处理是按照将显示图像收纳到屏幕SC内且使显示图像的外周线的各边与屏幕框SF的各边成为平行的方式校正显示图像的梯形失真的处理。
如图4(c)所示，在第1次处理时拍摄的拍摄图像CI(以下也称为“第1拍摄图像CI1”)中，映出了投影到全投影区域PA的全白图案的显示图像和屏幕SC。另外，将拍摄图像CI中的全投影区域设为Pai，将全投影区域框设为Pfi，将屏幕设为Sci，将屏幕框设为SFi分别表示。
如图4(c)所示，在拍摄图像CI中映出了全投影区域PAi的整体。这是因为拍摄部180(图1)，按照能够拍摄包含全投影区域PA的区域的方式设定了其设置位置和视场角(画角)的缘故。另一方面，在图4的例子中，在拍摄图像CI上只映出了屏幕SCi的一部分。另外，在拍摄图像CI中，全投影区域框Pfi大致是长方形，稍微失真为梯形。这是因为拍摄部180(图1)的CCD摄像机的透镜的光轴虽然与投影光学系统150的光轴大致平行，但没有严格地设定为平行的缘故。
在图4(c)所示的第1拍摄图像CI1中，在全投影区域Pai映出了全白图案，成为比全投影区域PAi以外的区域明亮的图像。此外，在全投影区域PAi内图像光起用于屏幕框SFi的照明光的作用，清晰地映出了屏幕框SFi。
第2次处理使用作为白色和黑色的方格图案的第2检测用图案进行。第2次处理在后述的步骤S420中为了正确地检测出全投影区域框PFi而进行。在第2次处理时，如图4(d)所示，在液晶面板130的图像形成区域IF形成3行×3列的白色和黑色的方格图案的有效面板图像PI。在图4(d)中，带有阴影线的部分表示黑色的部分。
在第2次处理时，如图4(e)所示，方格图案的显示图像从屏幕SC上超出而显示。另外，在全投影区域PA内，对应于有效面板图像PI的黑色部分(在图4(d)中附加阴影线的部分)的区域是没有投影图像光的区域。因此，在图4(e)中在屏幕SC上在附加阴影线的部分没有投影图像光。此外，在第2次处理时拍摄的拍摄图像CI(以下也称为“第2拍摄图像CI2”)如图4(f)所示。
第3次处理使用作为全黑色图案的第3检测用图案进行。第3次处理，在后述的步骤S420中为了使全投影区域框PFi或屏幕框SFi的检测精度提高而进行。在第3次处理时，如图4(g)所示，在液晶面板130的图像形成区域IF形成了全黑图案的有效面板图像PI。
由于第3次处理时的检测用图案是全黑色的图案，所以没有投影图像光。因此，在第3次处理时，如图4(h)所示，在屏幕SC上什么也没显示。另外，为了参考，在图4(h)中由虚线表示全投影区域PA的全投影区域框PF。
第3次处理时的拍摄图像CI(以下也称为“第3拍摄图像CI3”)如图4(i)所示。其中，第3次处理时的拍摄使用与第1次处理时的拍摄中的曝光值相同的曝光值进行。因此，作为照明光的图像光没被投影的第3次处理时拍摄的第3拍摄图像CI3，整体为黑暗的图像，屏幕框SFi成为几乎不能识别的状态。另外，虽然在第3拍摄图像CI3种没有映出全投影区域框PFi，但为了参考，在图4(i)中由虚线表示相当于全投影区域框PFi的位置。
第4次处理与第3次处理相同，使用作为全黑色图案的第3检测用图案进行。与第3次处理不同的是在第4次处理中使用自动曝光进行拍摄图像CI的拍摄。第4次处理是在后述的步骤S420中为了补全屏幕框SFi的检测而进行的。第4次处理时的液晶面板130的状态(图4(j))和屏幕SC的状态(图4(k))与第3次处理时相同。
第4次处理时的拍摄图像CI(以下也称为“第4拍摄图像CI4”)，如图4(l)所示。由于第4次处理时的拍摄用自动曝光进行，所以第4拍摄图像CI4与第3拍摄图像CI3相比成为容易识别屏幕框SFi的图像。
在步骤S420(图3)中，外周线检测部123(图1)分析拍摄图像CI，检测拍摄图像CI内的屏幕框SFi和全投影区域框PFi。其中，屏幕框Sfi和全投影区域框PFi的检测，通过检测出屏幕框SFi上和全投影区域框PFi上的所期望的点并基于该检测出的点计算出屏幕框Sfi和全投影区域框PFi而进行。屏幕框SFi上和全投影区域框PFi上的所期望的点的检测，通过在上述的步骤S410中生成的4个拍摄图像CI中测定对比度比并抽出对比度比大的像素而进行。另外，屏幕框SFi上和全投影区域框PFi上的所期望的点的检测，例如可以对屏幕框Sfi和全投影区域框PFi的各自的4个顶点进行，也可以在屏幕框Sfi和全投影区域框PFi的各边分别对2点或2点以上进行。
在图4(c)所示的第1拍摄图像CI1中，由于在全投影区域框Pfi和屏幕框SFi的位置对比度比变大，所以通过测定第1拍摄图像CI1的对比度比能够检测出全投影区域框Pfi和屏幕框SFi。此外，在本实施例中，在从第1拍摄图像CI1的像素值减去第3拍摄图像CI3的像素值之后，再次进行全投影区域框Pfi和屏幕框SFi的检测。这是为了使检测的精度提高。例如，当日光灯映入到屏幕SC上时，往往该日光灯也在拍摄图像CI上映出。因此，外周线检测部123(图1)有可能会错误地将在第1拍摄图像CI1上映出的日光灯判定为全投影区域框PFi或屏幕框SFi。此时，第3拍摄图像CI3是使用与第1拍摄图像CI1拍摄时相同的曝光值而拍摄的图像，与第1拍摄图像CI1同样地映出了日光灯。因此，如果从第1拍摄图像CI1的像素值减去第3拍摄图像CI3的像素值，则由于减去了因映出的日光灯产生的像素值，所以能够抑制这样的误检测的发生，因此能够提高检测的精度。
同样地，进行图4(f)所示的第2拍摄图像CI2的分析。从第2拍摄图像CI2中除了全投影区域框Pfi和屏幕框SFi之外还检测出方格图案的白色部分和黑色部分的边界线。在本实施例中，使用该边界线内方格图案的中央的白色部分的边界线(以下称为“中央部分边界线”)计算全投影区域框PFi的位置。这是因为如图4的例子所示，当全投影区域PA没有被收纳到屏幕SC内时，会出现由于屏幕SC背后的状况而全投影区域框PF的位置或形状变化的情况。对此，由于中央部分边界线被收纳到屏幕SC内的情况多，所以只要通过检测出中央部分边界线并进行对于中央部分边界线的指定的变换来计算出全投影区域框PFi的位置，就能够计算出正确的全投影区域框PFi。
进而，同样地进行图4(l)所示的第4拍摄图像CI4的分析。由于第4拍摄图像CI4的拍摄用自动曝光进行，所以能够检测出屏幕框SFi。虽然第4拍摄图像CI4中的屏幕框SFi的检测与第1拍摄图像CI1中的检测相比无法明确地检测出，但即使对于相当于在第1拍摄图像CI1中难以检测的全投影区域PAi以外的区域的部分也能够检测出屏幕框SFi。因此，通过将第4拍摄图像CI4中的屏幕框SFi的检测结果补全地使用，能够进行更高精度的屏幕框SFi的检测。
如上述所述，检测出拍摄图像CI中的全投影区域框Pfi和屏幕框SFi。另外，在图4的例子中，屏幕框Sfi只检测出上边和左边的2边，下边和右边的2边没有被检测出。在下述的说明中，将在拍摄图像CI中没有检测出的屏幕框SFi的边称为“未检出边”。
在步骤S430(图3)中，校正后图像形成区域计算部124(图1)判断是否已检测出拍摄图像CI中的屏幕框SFi的所有各边，即判断有没有未检出边。在本实施例的梯形失真校正处理中，如后述，根据全投影区域框Pfi与屏幕框SFi的关系计算校正后图像形成区域RIF(图2)。因此，当在屏幕框SFi中有未检出边就无法直接地计算出校正后图像形成区域RIF。此时，进行后述的屏幕框补全边计算处理(步骤S440)。因此，当在步骤S430中判定了有未检出边时，进入步骤S440。另一方面，当在步骤S430中判定检测出了屏幕框SFi的所有各边时，跳过步骤S440而进入步骤S450。在图4的例子中，由于有未检出边，所以进入步骤S440。
在步骤S440(图3)中，补全边计算部125(图1)进行屏幕框补全边计算处理。屏幕框补全边计算处理是计算用于补全在拍摄图像CI中没检测出的屏幕框SFi的边(未检出边)的补全边的处理。
图5是表示屏幕框补全边计算处理的流程的流程图。另外，在屏幕框补全边计算处理中，虽然使用各种的计算式进行处理，但在以下的说明中仅表示计算式，关于该计算式的计算根据，记载于实施例的末尾。
在步骤S442中，补全边计算部125(图1)计算投影角度。其中，所谓投影角度是指拍摄部180的CCD的光轴与屏幕SC的相对的角度。
图6是表示投影角度的说明图。图6的坐标系是将原点O设在拍摄部180的CCD中心点，Yo轴设为与屏幕SC的右边和左边平行、Zo轴设为通过屏幕SC的中心点而与平行于右边和左边的线交叉的方向。此时，分别将拍摄部180的CCD光轴与Xo-Zo平面的角度θ定义为纵方向的投影角度(以下称为“纵投影角度θ”)，将屏幕SC与Xo-Yo平面所成的角度φ定义为横方向的投影角度(以下称为“横投影角度φ”)。另外，坐标系和投影角度的定义，为了便于计算而如图6那样地定义，此外也能够任意地定义。
在本实施例中，补全边计算部125(图1)基于上述的步骤S420(图3)检测出的屏幕框SFi的拍摄图像CI中的位置和倾斜计算投影角度θ和φ。即，补全边计算部125计算出拍摄图像CI中屏幕框SFi的各边的直线的算式，并使用直线的算式的倾斜和截距计算出投影角度θ和φ。
图7是表示拍摄图像CI中屏幕框SFi的各边的直线的算式的说明图。图7的坐标系是拍摄图像CI中的坐标系，分别将拍摄图像CI的中心点设为原点O，将Xc轴设为横方向，将Yc轴设为纵方向。此外，沿Xc轴及Yc轴，将在拍摄部180的CCD的视场角±45度方向的点的坐标值分别设定为±1。如图7所示，拍摄图像CI中的屏幕框SFi的各边的算式分别以下述的算式(1)～(4)表示。
(数式1)Yc＝A·Xc+B…(1)(数式2)Yc＝C·Xc+D…(2)(数式3)Yc＝E·Xc+F…(3)(数式4)Yc＝G·Xc+H…(4)此时，纵投影角度θ能够利用下述的算式(5)～(7)中的任意一个算式进行计算。
(数式5)θ=-Arctan(AD-CBA-C)···(5)]]>(数式6)θ=Arctan1F···(6)]]>(数式7)θ=Arctan1H···(7)]]>此外，横投影角度φ能够利用下述的算式(8)～(9)的任意一个算式进行计算。
(数式8)φ=-Arctan(AB·cosθ+sinθ)···(8)]]>(数式9)
φ=-Arctan(CD·cosθ+sinθ)···(9)]]>补全边计算部125(图1)，首先计算纵投影角度θ。其中，当检测出屏幕框SFi的各边之中的上边和下边时，使用算式(5)计算纵投影角度θ。此外，当检测出右边时使用算式(6)、当检测出左边时使用算式(7)分别计算纵投影角度θ。在图4所示的例子中，由于检测出了屏幕框Sfi之中的上边和下边，所以此时使用算式(7)计算纵投影角度θ。
接着，补全边计算部125计算横投影角度φ。当检测出上边时使用算式(8)、当检测出下边时使用算式(9)分别计算横投影角度φ。在图4所示的例子中，使用算式(8)计算横投影角度φ。
从上述的纵投影角度θ和横投影角度φ的计算式可以看出，在本实施例中，为了计算出纵投影角度θ和横投影角度φ，需要检测出屏幕框SFi的各边之中的上边或下边中的一方以及除此以外的至少1条边。
在步骤S444(图5)中，补全边计算部125(图1)，使用在步骤S442计算出的投影角度计算消失点。图8是说明消失点的说明图。所谓消失点是指与实际的屏幕SC的屏幕框SF的各边平行的任意的直线在拍摄图像CI上的坐标系中应该通过的点。消失点存在纵方向消失点DPv和横方向消失点DPh。在图8中表示了纵方向消失点DPv和横方向消失点DPh。如图8所示，在拍摄图像CI上的坐标系中，屏幕框SFi的右边和左边共同地通过纵方向消失点DPv，上边和下边共同地通过横方向消失点DPh。此外，例如当拍摄与屏幕框SF的右边和左边平行的线(纵平行线vp)而映出到拍摄图像CI上时，该纵平行线(在图8中以vpi表示)通过纵方向消失点DPv。同样地，当拍摄与屏幕框SF的上边和下边平行的线(横平行线vh)而映出到拍摄图像CI上时，该横平行线(在图8中以hpi表示)通过横方向消失点DPh。即，与屏幕框SF的各边平行的任意的直线在其被拍摄的拍摄图像CI上必然通过消失点。但是，当投影角度为0时不通过消失点。
当设纵方向消失点DPv的坐标为(vx，vy)，设横方向消失点DPh的坐标为(hx，hy)时，则消失点的坐标能够利用使用投影角度的下述的算式(10)和(11)进行计算。
(数式10)(x,y)=(0,1tanθ)···(10)]]>(数式11)(x,y)=(1tanφ×cosθ,-tanθ)···(11)]]>在步骤S446(图5)中，补全边计算部125(图1)计算屏幕框SFi的补全边CS。图9是说明屏幕框SFi的补全边CS的计算方法的1个例子的说明图。在图9的例子中，如使用图4而说明的那样，屏幕框SFi的下边和右边是没被检测出的未检出边。因此，补全边计算部125计算出对应于下边和右边的补全边CS。补全边CS的计算按照延长补全边CS的直线通过消失点且补全边CS位于全投影区域PAi内的方式进行。
在图9(a)中，表示了补全边CS的计算前的状态。在图9(a)中，为了参考，对于屏幕框SFi内的没被检测出的部分也用点划线表示。补全边计算部125，如图9(b)所示，首先计算出对应于下边的补全边CSd。具体地，将在连接横方向消失点DPh与屏幕框SFi的左边和全投影区域框PFi的交点的直线之内包含于全投影区域PAi的部分作为对应于下边的补全边CSd。
接着，补全边计算部125，如图9(c)所示，计算对应于右边的补全边CSr。具体地，将在连接纵方向消失点DPv与补全边CSd和全投影区域框PFi的交点的直线之内包含于全投影区域PAi的部分作为对应于右边的补全边CSr。
如上述所述地计算出对应于未检出边的补全边CS。由于补全边CS作为通过消失点的直线上的线段被计算出，所以相当于补全边CS的实际的屏幕SC上的线成为与相当于未检出边的屏幕框SF的边平行的线。此外，由于补全边CS按照位于全投影区域PAi内的方式进行计算，所以相当于补全边CS的实际的屏幕SC上的线位于全投影区域PA内。因此，在图9(c)中相当于由附加阴影线表示的屏幕框SFi和补全边CS包围的区域(以下称为“目标区域TA”)的实际的屏幕SC上的区域成为包含于全投影区域PA内的区域，此外，该区域的外周线的各边全部与屏幕框SF的1条边平行。因此，只要按照使显示图像显示到相当于目标区域TA的实际的屏幕SC上的区域的方式进行梯形失真校正，则就能够使显示图像不从屏幕SC超出而不产生梯形失真地显示。另外，在以下的说明中，将目标区域TA的外周线称为“目标区域框TF”，特别将拍摄图像CI中的目标区域框TF表示为“目标区域框TFi”。
另外，在图9的例子中，虽然最初计算出对应于下边的补全边CSd，其后计算出对应于右边的补全边CSr，但对应于各未检出边的补全边的计算顺序是任意的。例如在图9的例子中，也可以首先计算出对应于右边的补全边CSr，其后计算出对应于下边的补全边CSd。此外，如在图9的例子中上述那样，虽然按照通过屏幕框SFi和全投影区域框PFi的交点的方式计算出对应于下边的补全边CSd，按照通过补全边CSd和全投影区域框PFi的交点的方式计算出对应于右边的补全边CSr，但不必一定利用这样的方法计算补全边CS。但是，通过利用这样的方法计算补全边能够尽量使目标区域TA变大，如后述那样，能够尽量地使梯形失真校正处理后的屏幕SC上的显示图像变大。此外，例如，也可以使用联立方程式以目标区域TA成为最大的方式计算补全边。
另外，当投影角度θ或φ为0时，纵方向消失点DPv或横方向消失点DPh位于无限远。此时，按照与对边平行的方式计算出补全边CS。
在步骤S450(图3)中，纵横比调整部128(图1)根据需要进行纵横比的调整。纵横比的调整通过使图9(c)所示的目标区域TA的目标区域框TFi的各边移动而使目标区域TA的形状改变来进行。此时，对于纵横比调整后的目标区域TA的目标区域框TFi的各边也按照延长其的直线通过消失点的方式进行调整。纵横比的调整，例如，按照显示到梯形失真校正处理后的屏幕SC上的显示图像的纵横比为指定的值(例如34)的方式进行。
在步骤S460(图3)中，校正后图像形成区域计算部124(图1)计算校正后图像形成区域RIF。图10是概要地表示校正后图像形成区域RIF的计算方法的1个例子的说明图。在图10(a)中，表示进行补全边计算(图3的步骤S440)和任意的纵横比调整(图3的步骤S450)后的拍摄图像CI的状态。校正后图像形成区域计算部124，首先进行拍摄图像CI的坐标变换。如上述所述，在到此为止的计算中，使用将沿Xc轴和Yc轴的在拍摄部180的CCD的视场角±45度方向的点的坐标值分别设定为±1的坐标系(以下称为“Xc-Yc坐标系”)。其中，将该Xc-Yc坐标系变换到以拍摄图像CI的像素为单位的坐标系(以下称为“Xc’-Yc’坐标系”)。从Xc-Yc坐标系向Xc’-Yc’坐标系的变换能够用下述的算式(12)进行。另外，从Xc’-Yc’坐标系向Xc-Yc坐标系的变换能够用下述的算式(13)进行。在图10(b)中表示了坐标变换后的拍摄图像CI。
(数式12)(Xc′,Yc′)=(HtanΨhXc+H,-VtanΨvYc+V)···(12)]]>(数式13)(Xc,Yc)=(tanΨhH(Xc′-H),-tanΨvV(Yc′-V))···(13)]]>另外，在算式(12)及(13)中各常数的意义如下。
HCCD的水平方向的像素数的2分之1VCCD的垂直方向的像素数的2分之1ΨhCCD的水平方向的视场角的2分之1ΨvCCD的垂直方向的视场角的2分之1接着，校正后图像形成区域计算部124进行拍摄图像CI的全投影区域框Pfi和目标区域框TFi的投影变换。在图10(c)中表示了投影变换后的图像(变换后图像CIt)，其中所谓的投影变换，是指将表示作为拍摄图像CI上的坐标系的Xc’-Yc’坐标系中的全投影区域框Pfi和目标区域框TFi的坐标值变换为作为基准的坐标系上的坐标值。在本实施例中，作为基准的坐标系使用了液晶面板130上的坐标系(以下称为“Xp-Yp坐标系”)。该投影变换是为了补偿拍摄部180的CCD摄像机的透镜的光轴与投影光学系统150的光轴的偏差而进行的。
将投影变换表示为φ，当利用该投影变换φ坐标(Xc’，Yc’)被变换为坐标(Xp，Yp)时，投影变换后的坐标(Xp，Yp)由下述的算式(14)和(15)表示。
(数式14)Xp＝(a·Xc′+b·Yc′+c)/(g·Xc′+h·Yc′+1)…(14)(数式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是常数。
在投影变换中，首先求将拍摄图像CI上的Xc’-Yc’坐标系中的全投影区域框PFi的4个顶点a1～a4的坐标值变换为液晶面板130上的Xp-Yp坐标系的坐标值的投影变换φ。这样的投影变换φ唯一地确定。其中，在本实施例中，如图10(c)所示，投影变换后的Xp-Yp坐标系中的全投影区域框PFit的4个顶点at1～at4的坐标值分别设定为at1(0，0)、at2(1023，0)、at3(0，767)、at4(1023，767)。这是为了通过使与用于本实施例的液晶面板130的分辨率对应而方便计算。另外，投影变换后的全投影区域框PFit的4个顶点的坐标值不必一定与液晶面板130的分辨率对应。
接着，用求得的投影变换φ将拍摄图像CI上的Xc’-Yc’坐标系中的目标区域框TFi的4个顶点坐标值变换为液晶面板130上的Xp-Yp坐标系的坐标值，并求出投影变换后的目标区域框TFit。这样，在液晶面板130上的Xp-Yp坐标系中，计算出全投影区域框Pfit与目标区域框TFit的相对关系。另外，在图10(c)中，将作为包围投影变换后的目标区域框TFit的区域的投影变换后的目标区域Tat附加阴影线来表示。此外，在以后的说明中，分别将投影变换后的全投影区域框PFit简称为全投影区域框Pfit，将投影变换后的目标区域框TFit简称为目标区域框Tfit，将投影变换后的目标区域TAt简称为目标区域TAt。
校正后图像形成区域计算部124，当将变换后图像Cit中的全投影区域框PFit看作液晶面板130的图像形成区域IF的外周线时，将相当于目标区域TAt的液晶面板130上的区域作为校正后图像形成区域RIF进行计算。在图10(d)中表示了计算出的液晶面板130上的校正后图像形成区域RIF。
在步骤S470(图3)中，变焦调整部129(图1)根据需要进行变焦状态的调整。例如，在图10(d)所示的液晶面板130上，当校正后图像形成区域RIF相对于图像形成区域IF太小时，则没有有效地使用液晶面板130的分辨率。这时，通过将变焦状态变更为望远侧并且放大校正后图像形成区域RIF，能够有效地使用液晶面板130的分辨率。
在步骤S480(图3)中，梯形失真校正部127(图1)执行梯形失真校正。本实施例的梯形失真校正，为了将图像仅投影在相当于目标区域TAt的屏幕SC上的区域(以下称为“校正后投影区域RA”)中，通过将有效面板图像PI仅形成在对应于目标区域TAt的液晶面板130上的图像形成区域IF中的区域(校正后图像形成区域RIF)来进行。因此，梯形失真校正，通过求出使全投影区域框PFit匹配于目标区域框TFit的变换并使用该变换将输入信号变换来进行。
图11是表示梯形失真校正处理后的投影状态的1个例子的说明图。分别将液晶面板130的状态表示在图11(a)中，将屏幕SC的状态表示在图11(b)中。此外，在图11(c)中，作为参考表示了将梯形失真校正处理后的投影状态利用拍摄部180拍摄的情况的拍摄图像CI的状态。
在梯形失真校正处理后的投影状态，如图11(a)所示，有效面板图像PI形成在液晶面板130的校正后图像形成区域RIF。另外，在除了图像形成区域IF中的校正后图像形成区域RIF的区域中，按照不使从照明光学系统140发出的照明光透过的方式形成全黑图像。
此外，此时在屏幕SC上，如图11(b)所示，在校正后投影区域RA上显示了显示图像。该显示图像成为收纳于屏幕SC内且无梯形失真的状态。另外，在除了全投影区域PA内的校正后投影区域RA的区域中不投影图像光。此外，拍摄图像CI成为如图11(c)所示的那样。
如上述说明，本实施例的投影机100，即使在仅能从拍摄图像CI检测出3边或3边以下的屏幕SC的屏幕框SF的边时，也能够进行梯形失真校正。如上述所述，在本实施例的投影机100中，只要能够检测出屏幕框SF的各边之中的上边或下边的一方和除此之外的至少1条边，就能够进行梯形失真校正。由此，提高了投影机100的设置位置的自由度。此外，例如，按照即使在投影在纵长的屏幕SC时也能够进行梯形失真校正的方式增加了所能够使用的屏幕SC的种类(形状)。
B.实施例2图12是概要地表示作为本发明的实施例2的投影机的结构的框图。与图1所示的实施例1的不同点只是实施例2的投影机100具备G传感器190。G传感器190通过检测来自投影机100的垂直方向的倾斜能够检测出拍摄部180的CCD光轴与水平面所成的倾斜角度。
实施例2的投影机100能够将由G传感器190检测出的倾斜角度(以下称为“传感器检测角度”)用作上述的实施例1中的纵投影角度θ而进行梯形失真校正处理。因此，实施例2的投影机100，只要能够检测出屏幕框SFi的各边之中的上边或下边的一方，就能够与实施例1同样地进行梯形失真校正处理。这样，实施例2的投影机100与实施例1相比，即使在只检测出更少的边(即上边或下边的一方)时也能够进行梯形失真校正。
另外，由于传感器检测角度是拍摄部180的CCD光轴与水平面所成的倾斜角度，所以例如在屏幕SC没有设置为垂直时有可能产生误差。因此，优选地在实施例2的投影机100中，也通过检测出屏幕框SFi的各边之中的上边或下边的一方和除此之外的至少1条边进行与实施例1同样的计算来计算出纵投影角度θ以提高梯形失真校正处理的精度。
C.投影角度的计算式和消失点的计算式的根据下面，说明在上述实施例中使用的投影角度的计算式和消失点的计算式的根据。图13是在图6所示的投影角度的说明图中追加地记载屏幕SC的各点的坐标的说明图。如图13所示，将屏幕SC的上边和下边的Yo坐标值设为b，将屏幕SC的右边和左边的Xo坐标值设为c，将屏幕SC的中心点Zo坐标值设为d。另外，如果b大则是上边，如果小则是下边。此外，如果c为正是右边，如果为负是左边。此时，屏幕SC的上边和下边用下述的算式(16)表示，右边和左边用下述的算式(17)表示。其中，t和s是中间变量。
(数式16)XoYoZo=tbt·tanφ+d···(16)]]>(数式17)XoYoZo=csc·tanφ+d···(17)]]>为了将上述的直线的算式投影到CCD拍摄面上，使用旋转矩阵以Xo轴为中心旋转角度θ。当设旋转后的坐标为(Xo’，Yo’，Zo’)时，则旋转矩阵用下述的算式(18)表示。
(数式18)Xo′Yo′Zo′=1000cosθ-sinθ0sinθcosθXoYoZo···(18)]]>接着，将该坐标(Xo’，Yo’，Zo’)使用下述的算式(19)投影到拍摄面(Xc，Yc)上。拍摄图像CI上的坐标系是将XYZ空间内的Z＝1平面看作二维平面使用。这是考虑为从CCD中心点看45度方向的坐标值为±1的坐标系。
(数式19)XcYc=Xo′/Zo′Yo′/Zo′···(19)]]>当将算式(16)和(17)用算式(18)和(19)变换到拍摄面上而消去中间变量s和t后，得到下述的直线的算式(20)和(21)。
(数式20)Yc=-tanφ(b·cosθ-d·sinθb·tanθ+d+sinθ)Xc+b·cosθ-d·sinθb·sibθ+d·cosθ···(20)]]>
(数式21)Yc=-1sinθ(tanφ+dc)Xc+1tanθ···(21)]]>另一方面，将屏幕框SFi的各边用上述的算式(1)～(4)表示。根据屏幕框SFi的各边的算式(1)～(4)和上述的算式(20)和(21)得出上述的投影角度的计算式(5)～(9)。
接下来，说明关于消失点的计算式。纵方向消失点DPv是右边和左边的交点。右边与左边只是上述的算式(21)中的常数c不同。当将右边的c设为cr，将左边的c设为cl时，右边的算式表示为下述的算式(22)，左边的算式表示为下述的算式(23)。
(数式22)Yc=-1sinθ(tanφ+dcr)Xc+1tanθ···(22)]]>(数式23)Yc=-1sinθ(tanφ+dcl)Xc+1tanθ···(23)]]>求解上述算式(22)和(23)则得到上述的纵方向消失点的计算式(10)。另外，从算式(10)可以看出右边和左边总是在Y轴上交叉。
横方向消失点DPh是上边与下边的交点。上边与下边只是上述的算式(20)中的常数b不同。当将上边的b设为bt，将下边的b设为bb时，则上边的算式表示为下述的算式(24)，下边的算式表示为下述的算式(25)。
(数式24)Yc=-tanφ(bt·cosθ-d·sinθbt·tanθ+d+sinθ)Xc+bt·cosθ-d·sinθbt·sibθ+d·cosθ···(24)]]>(数式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)，则得到上述的横方向的消失点的计算式(11)。
D.变形例另外，该发明并不限于上述的实施例或实施方式，在不脱离其宗旨的范围内能够以各种方式进行实施，例如也可以进行下面的变形。
D-1.变形例1在上述实施例中，虽然使用3种检测用图案进行全投影区域框Pfi和屏幕框SFi的检测，但不一定必须使用3种图案进行检测。此外，检测用图案只要能够检测全投影区域框Pfi和屏幕框Sfi，则什么样的图案都可以。而且，从拍摄图像CI检测全投影区域框Pfi和屏幕框SFi的方法也可以用其它的方法。
D-2.变形例2在上述实施例中，虽然将全投影区域PA作为与液晶面板130的图像形成区域IF的全部的区域对应的图像光被投影的区域，但在此所谓“全部的区域”，也包含几乎全部的区域的意思。即，也可以将全投影区域PA作为与比图像形成区域IF沿图像形成区域IF的外周线4周分别小3个像素左右的区域对应的图像光被投影的区域。
D-3.变形例3在上述实施例中，虽然将液晶面板上的坐标系(Xp-Yp坐标系)作为基准坐标系进行全投影区域框PFi和屏幕框SFi的投影变换，投影变换也可以将其它的坐标系作为基准坐标系进行。此外，并不一定必须进行投影变换，也可以省略。
D-4.变形例4在上述实施例中，虽然仅表示了1个液晶面板130，但也可以具备多种色成分用的多个液晶面板130。此外，也可以使用液晶面板之外的电光装置(例如DMD(Texas Instruments德克萨斯州仪器公司的商标))。此外，投影机100也可以是CRT投影机。
D-5.变形例5在上述实施例中，虽然拍摄部180具有CCD摄像机，但拍摄部180也可以具有例如CMOS摄像机等的其它的拍摄装置。
D-6.变形例6在上述实施例中，虽然作为屏幕使用了屏幕SC，但也可以将其它的物体用作屏幕。例如，当房间的墙壁是白色时，也可以在该墙壁上利用胶带或油漆等用黑色的线描绘出矩形的框而将该墙壁用作屏幕。或者，也可以在白板上用黑色的线标志描绘出矩形的框而将该白板用作屏幕。
此外，作为屏幕的颜色也不限定于框是黑色而框的内侧和外侧的区域是白色的，也可以是框为白色而框的内侧和外侧的区域是黑色的。例如，也可以在黑板上用白色粉笔描绘出矩形的框而将该黑板用作屏幕。
此外，本发明不限于白色和黑色，作为屏幕，只要是框的颜色与框的内侧和外侧的颜色是具有期望的对比度比的颜色，什么样的颜色的组合都可以。
D-7.变形例7在上述实施例中，虽然根据全投影区域PA与屏幕SC的关系进行梯形失真校正处理，但也可以代替全投影区域PA而使用与图像形成区域IF中的指定的区域对应的图像光被投影的指定的投影区域进行梯形失真校正处理。此时，将检测用图案形成于图像形成区域IF中的指定的区域，在拍摄图像CI中检测指定投影区域，并根据指定投影区域与目标区域TA的关系计算出校正后图像形成区域RIF。另外，由于只要是如上述实施例那样地根据全投影区域PA与屏幕SC的关系进行梯形失真校正处理就能够有效地利用液晶面板130，所以是优选的。
权利要求
1.一种投影机，是使图像显示到屏幕上的投影机，具备发出光的光源部；图像形成面板部，其将用于将上述光源部所发出的光向表示图像的有效的图像光调制的有效面板图像形成在面板面的图像形成区域；图像拍摄部，其对至少与上述图像形成区域中的指定区域对应的图像光被投影的指定投影区域进行拍摄而生成拍摄图像；外周线检测部，其通过分析上述拍摄图像并检测出上述拍摄图像内的上述指定投影区域的外周线上和上述屏幕的外周线上的所期望的点，计算上述指定投影区域的外周线和上述屏幕的外周线的各边；校正后图像形成区域计算部，其基于由上述外周线检测部检测的检测结果，计算作为上述图像形成区域中的一部分的区域的校正后图像形成区域；以及梯形失真校正部，其通过使上述有效面板图像形成在上述图像形成区域中的上述校正后图像形成区域，校正显示在上述屏幕上的图像的梯形失真；其中，上述校正后图像形成区域计算部，当上述外周线检测部只检测出上述屏幕的外周线的4条边之中的3边或3边以下时，基于作为检测出的上述屏幕的外周线的边的检出边在上述拍摄图像内的位置和倾斜计算上述校正后图像形成区域。
2.按照权利要求1所述的投影机，其中，上述校正后图像形成区域计算部包括投影角度计算部，其基于上述检出边在上述拍摄图像内的位置和倾斜计算出上述投影机与上述屏幕的相对的角度作为投影角度；消失点计算部，其基于上述投影角度计算出与上述屏幕上的上述屏幕的外周线的各边平行的任意的直线在上述拍摄图像上的指定的基准坐标系中应该通过的点作为消失点；以及补全边计算部，其计算在上述拍摄图像上用于与上述屏幕的外周线的各边之中的上述检出边一起形成包含在用上述指定投影区域的外周线包围的区域内的目标区域的补全边，使其位于通过上述消失点的直线上；其中，上述校正后图像形成区域计算部，通过利用使上述指定投影区域的外周线与由上述检出边和上述补全边围成的上述目标区域的外周线匹配的变换来变换上述面板面的图像形成区域中的上述指定的区域的外周线，计算上述校正后图像形成区域。
3.按照权利要求1或权利要求2的任意一项所述的投影机，其中，上述投影角度计算部，使用上述检出边之中的上边或下边的任意一方和除此之外的至少1条边来计算上述投影角度。
4.按照权利要求1或权利要求2的任意一项所述的投影机，其还具备检测上述投影机从垂直方向的倾斜的垂直倾斜检测部，其中，上述投影角度计算部，使用上述检出边之中的至少上边或下边的一方和由上述垂直倾斜检测部检测出的上述倾斜来计算上述投影角度。
5.按照权利要求2所述的投影机，其还具备将拍摄图像中的上述指定投影区域的外周线和上述目标区域的外周线变换为指定的基准坐标系的基准变换部，其中，上述校正后图像形成区域计算部，使用由上述基准变换部变换后的上述指定投影区域的外周线和上述目标区域的外周线，计算上述校正后图像形成区域。
6.按照权利要求5所述的投影机，其中，上述基准坐标系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。
7.按照权利要求1所述的投影机，其中，上述图像拍摄部，利用在位于上述指定投影区域内的上述屏幕的辉度不同的多个状态下的拍摄生成多个拍摄图像，上述外周线检测部，使用上述多个拍摄图像检测上述屏幕的外周线上的所期望的点。
8.按照权利要求7所述的投影机，其中，上述图像拍摄部，在上述多个状态下拍摄时固定曝光地进行拍摄。
9.一种图像校正方法，是在具备用于将光源部所发出的光向表示图像的有效的图像光调制的有效面板图像形成在面板面的图像形成区域的图像形成面板部的投影机中校正投影到屏幕上的图像的图像校正方法，包括(a)对至少与上述图像形成区域中的指定的区域对应的图像光被投影的指定投影区域进行拍摄而生成拍摄图像的工序；(b)通过分析上述拍摄图像，并检测出上述拍摄图像内的上述指定投影区域的外周线上和上述屏幕的外周线上的所期望的点，计算上述指定投影区域的外周线和上述屏幕的外周线的各边的工序；(c)根据上述工序(b)中的检测结果计算作为上述图像形成区域中的一部分区域的校正后图像形成区域的工序；以及(d)通过使上述有效面板图像形成在上述图像形成区域中的上述校正后图像形成区域来校正显示到上述屏幕上的图像的梯形失真的工序；其中，上述工序(c)，是当在上述工序(b)中只检测出上述屏幕的外周线的4条边之中的3边或3边以下时，基于检测出的作为上述屏幕的外周线的边的检出边在上述拍摄图像内的位置和倾斜计算上述校正后图像形成区域的工序。
全文摘要
在用投影机使图像显示在屏幕上时，即使从拍摄图像只检测出屏幕框的3边或3边以下时也能够进行梯形失真校正。投影机具备将用于将光向图像光调制的有效面板图像形成在面板面的图像形成区域的图像形成面板部；以及对与图像形成区域中的指定的区域对应的图像光被投影的指定投影区域进行拍摄的图像拍摄部。投影机通过检测拍摄图像中的所期望的点来计算指定投影区域和屏幕的外周线的各边。通过根据检测结果计算出校正后图像形成区域并使有效面板图像形成在校正后图像形成区域，校正梯形失真。投影机，在只检测出屏幕的外周线的4条边之中的3边或3边以下时，基于检测出的边在拍摄图像内的位置和倾斜来计算校正后图像形成区域。
文档编号H04N5/74GK1738441SQ20051009069
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月18日 优先权日2004年8月19日
发明者松本守生, 古井志纪 申请人:精工爱普生株式会社