专利名称：投影机的梯形校正的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影机的梯形校正技术。
背景技术：
近年，将图像投影于屏幕上的投影机急速地普及。由于投影机一般以按照与屏幕正对的方式设置的条件为前提而进行设计，故在投影机未按照与屏幕正对的方式设置的场合，图像失真。
另一方面，在投影机未按照与屏幕正对的方式设置的场合，不仅图像，而且辉度分布也发生变化。另外，在于投影机中设置拍摄装置的场合，由于在屏幕的左右，拍摄距离不同，故即使按照平方反比定律，在屏幕的左右，拍摄装置的感光量也仍变化。这样的感光量的变化也可用于相对投影机的光轴的屏幕的倾斜度的推定。
专利文献1JP特开2000-241874号文献但是，具有不仅因屏幕的倾斜，而且因投影机的投影光学系统、拍摄装置的拍摄光学系统的个体差异、或伴随时间的推移的变化的原因，感光量发生变化的问题。
发明内容
本发明是为了解决已有技术中的上述问题而提出的，本发明的目的在于针对对应于屏幕的亮度的分布、进行由屏幕的倾斜所造成的图像失真校正的投影机，提供使校正的稳定(robust)性提高的技术。
本发明提供一种投影机。其特征在于该投影机包括图像投影部，该图像投影部按照在以预先设定的预定的位置关系设置的假想投影面上，对应于输入图像，投影图像的方式构成；拍摄信息形成部，该拍摄信息形成部具有对投影于实际的投影面上的输出图像进行拍摄的输出图像拍摄部，对应于上述已拍摄的图像，输出包括与亮度有关的亮度信息的拍摄信息；以及失真校正部，该失真校正部对应于上述拍摄信息，对因上述假想投影面和上述实际的投影面之间的倾斜而产生的、上述输出图像相对上述输入图像的失真进行校正；上述失真校正部包括校正用图像供给部，该校正用图像供给部将用于补偿上述输出图像的失真的校正用图像供给上述图像投影部；和图像处理部，该图像处理部对应于采用上述校正用图像的上述拍摄信息，确定作为从上述假想投影面的亮度的峰值位置、向上述实际的投影面的亮度的峰值位置的峰值位置的移动量的峰值位置移动量，并且对应于上述已确定的峰值位置移动量，预先使上述输入图像失真，以便对上述输出图像的失真进行补偿；上述校正用图像供给部包括校正用图像修正部，该校正用图像修正部按照使对应于上述峰值位置移动量而产生的、从上述图像投影部看上述峰值位置的角度的变化量更接近上述倾斜的角度的方式，对上述校正用图像进行修正。
在本发明的投影机中，由于设置校正用图像修正部，其按照使从上述图像投影部看上述峰值位置的角度的与上述峰值位置移动量相对应的变化量更接近上述倾斜的角度的方式，对上述校正用图像进行修正，故可减小投影机的个体差异、伴随时间推移的变化所造成的倾斜的测定误差。其结果是，可以较高的稳定性实现对因屏幕的倾斜造成的图像的失真的补偿。
在这里，“校正用图像的修正”指还包括根据全白图形和其它的预先准备的基准图形，产生校正用图像数据的处理的较广的概念。另外，“亮度信息”指与就照度、辉度、明度或拍摄元件的感光能量的与光的强度有关的物理量来说具有相关性的值的较广的概念。
在上述投影机中，上述校正用图像供给部也可按照使上述图像投影部的投影特性接近点光源的方式，对上述校正用图像进行修正。
如果像这样形成，则可避免尝试的很大的负担，使从图像投影部看峰值位置的角度的对应于峰值位置移动量的变化量，接近屏幕的倾斜的角度。其原因在于，本申请的发明人从理论上分析而发现，如果图像投影部的投影特性接近点光源，则从图像投影部看峰值位置的角度的与峰值位置移动量相对应的变化量接近屏幕的倾斜的角度。
上述投影机也可像下述这样形成，即，上述校正用图像供给部对应于根据上述拍摄信息而形成的拍摄明度分布和理想明度分布，按照使上述拍摄明度分布接近上述理想明度分布的方式，对上述校正用图像进行修正；上述理想明度分布对应于上述图像投影部和上述拍摄信息形成部中的至少一方的特性，预先设定。
如果像这样，预先设定理想明度分布，则可通过按照接近理想明度分布的方式对拍摄明度分布进行修正，简单地使从图像投影部看峰值位置的角度的与峰值位置移动量相对应的变化量接近屏幕的倾斜的角度。
在这里，“拍摄信息形成部的特性”包括周边光量的降低的拍摄光学系统的特性、电子电路的处理特性。“图像投影部的特性”包括投影光学系统的特性、电子电路的处理特性。电子电路的特性包括比如，拍摄部的周边光量的补偿处理的特性、图像投影部的液晶面板的特性。
上述投影机还可这样形成，即，上述校正用图像供给部，对应于根据上述拍摄信息而形成的拍摄明度分布和理想明度分布，按照使上述拍摄明度分布与点光源时明度分布相比较接近上述理想明度分布的方式，对上述校正用图像进行修正；上述点光源时明度分布为按照在上述图像投影部的光轴上的明度为明度Br时，在相对上述光轴而离开角度θ的位置，具有上述明度Br×COS3θ的明度的方式所构成的明度分布；上述理想明度分布为按照具有上述明度Br×COS3.75θ的明度的方式构成的明度分布。
如果像这样形成，可简单而均匀地准备理想明度分布。本方法通过由本发明人新发现的下述的2个着眼点实现。即，第1，图像投影部、拍摄信息形成部的特性主要与作为拍摄光学系统、投影光学系统的光学系统的特性相关，第2，在限于用于投影机、梯形校正用拍摄装置的同一用途方面，投影光学系统、拍摄光学系统的光学系统这样的特性是近似的。
在这里，“点光源时明度分布”为在未考虑图像投影部的投影特性、拍摄光学系统的特性的场合假定的拍摄明度分布。另一方面，“理想明度分布”指在考虑了图像投影部的投影特性、拍摄光学系统的特性的场合假定的拍摄明度分布。
上述投影机还可这样形成，即，上述校正用图像供给部具有反复进行上述修正、直至上述拍摄明度分布和上述理想明度分布的形状的一致性达到预定的基准的处理模式。
如果像这样形成，则可提高用于使拍摄明度分布接近理想明度分布的处理的稳定性。其原因在于根据实际上已修正的校正用图像，能确认形状的一致性达到预定的基准。
上述投影机也可像这样形成，即，上述图像处理部包括峰值位置角度确定部，该峰值位置角度确定部对应于上述拍摄信息，确定上述实际的投影面的亮度的峰值位置的从上述图像投影部看时的峰值位置角度；倾斜角度推定部，该倾斜角度推定部，对应于作为从上述假想投影面的亮度的峰值位置的作为从上述图像投影部看的角度的基准峰值位置角度、到上述所确定的峰值位置角度的角度移动量的峰值位置角度移动量，推定上述倾斜的角度；以及图像变形部，该图像变形部对应于上述所推定的倾斜的角度，预先使上述输入图像失真，以便对上述输出图像的失真进行补偿。
另外，本发明可通过投影机、投影机控制装置、用于在计算机中实现这些方法、装置的功能的计算机程序、固件、记录有该计算机程序的记录介质、包括该计算机程序的在载波内实现的数据信号、具有记忆装置的消耗品容器等的各种形态实现。
图1为表示本发明的一个实施例的液晶投影机10的结构的框图；图2为表示本发明的实施例的拍摄部250的拍摄状态的说明图；图3为表示假定液晶投影机10为点光源的场合的假想投影面的投影状态的说明图；图4为表示向相对投影光学系统130的光轴按照角度α倾斜的实际的屏幕SCr的投影状态的说明图；图5为表示本发明的第1实施例的校正用图像生成处理的内容的说明图；图6为表示本发明的第1实施例的拍摄明度分布计算处理的内容的说明图；图7为表示本发明的第1实施例的补偿量计算处理的内容的说明图；图8为表示本发明的第1实施例的理想屏幕明度分布与理想拍摄明度分布的关系的说明图；图9为表示本发明的实施例的梯形失真校正处理的过程的流程图；图10为表示本发明的实施例的峰值位置的确定的情况的说明图；图11为表示本发明的实施例的屏幕SC的倾斜度和梯形校正量之间的关系的说明图；图12为表示本发明的第2实施例的校正用图像生成处理的内容的说明图。
标号的说明标号10表示液晶投影机；标号100表示光学系统；标号110表示照明光学系统；标号120表示液晶面板；
标号130表示投影光学系统；标号200表示控制系统；标号210表示控制器；标号220表示图像处理部；标号230表示LCD驱动器；标号250表示拍摄部；标号260表示校正用图像修正部。
具体实施例方式
下面根据实施例，按照下面的顺序，对本发明的实施形式进行描述。
A.投影机的基本结构和屏幕倾斜角的推定原理；B.本发明的第1实施例的校正用图像生成处理；C.本发明的第1实施例的梯形失真校正处理；D.本发明的第2实施例的校正用图像生成处理；E.变形实例；A.投影机的基本结构和屏幕倾斜角的推定原理图1为表示本发明的一个实施例的液晶投影机10的结构的框图。该液晶投影机10包括用于将图像投影于屏幕SC上的光学系统100、对投影光进行控制的控制系统200。该光学系统100包括照明光学系统110、液晶面板(LCD)120、投影光学系统130。控制系统200包括控制器210、图像处理部220、液晶面板(LCD)驱动器230、校正用图像修正部260、拍摄部250。
控制器210包括图中未示出的CPU、存储器。控制器210对图像处理部220、LCD驱动器230、校正用图像修正部260进行控制。
图像处理部220对从外部提供的输入图像信号进行处理，产生对LCD驱动器230的输入信号。输入图像信号的处理包括画质调整处理、梯形校正处理的各种的图像处理。画质调整处理包括比如，辉度调整、色温校正的处理。梯形校正处理指用于对在屏幕SC未与液晶投影机10的光学系统100的光轴正对的场合产生的图像的失真(梯形失真)进行校正的处理。
LCD驱动器230根据从图像处理部220输入的图像数据，产生用于驱动液晶面板120的驱动信号。该驱动信号供给液晶面板120，用于液晶面板120所具有的各像素的透射光量的控制。在液晶面板120中实现了透射的光照射到投影光学系统130中。
投影光学系统130将从液晶面板120照射的光投影于屏幕SC上。射向屏幕SC的光的照射状态通过拍摄部250而拍摄。另外，在本实施例中，光学系统100、LCD驱动器230、图像处理部220相当于技术方案的范围中的“图像投影部”。
图2为表示本发明的实施例的拍摄部250的拍摄状态的说明图。拍摄部250按照具有与投影光学系统130平行的光轴的方式设置于液晶投影机10的投影光学系统130的附近。拍摄部250具有包括投影光学系统130的照射范围Zp的视角。
在本实施例中，拍摄部250以被附上剖面线的区域作为观测区域。该观测区域为按照与投影光学系统130基本相同的高度设定的区域。该观测区域由沿横向分割的15个像素块B1～B15构成。在本实施例中，在该区域的内部，以离散的方式进行亮度的观测。另外，在后面对观测方法进行具体描述。
图3为表示假定液晶投影机10为点光源的场合的假想投影面的投影状态的说明图。图3(a)为从上方观看液晶投影机10和假想屏幕SCi与圆柱屏幕SCc的相对位置的图。假想屏幕SCi指设置于假想投影面上的实际的屏幕SC。圆柱屏幕SCc指以通过液晶投影机10的点光源的位置的垂线为轴的圆柱状的屏幕。假想屏幕SCi和圆柱屏幕SCc的投影面在本实施例中，均为完全扩散面，以便排除镜面反射光。
在液晶投影机10的左右，具有60度的照射范围。在本实施例中，假想屏幕SCi和圆柱屏幕SCc的投影面的各位置由以投影光学系统130的点光源的位置为中心的各坐标规定。
图3(b)表示假想屏幕SCi和圆柱屏幕SCc的投影面的各位置的照度。照度分布Lsi表示假想屏幕SCi的照度分布。照度分布Lsc表示圆柱屏幕SCc的照度分布。像根据图3(b)而知道的那样，相对圆柱屏幕SCc的照度分布Lsc为平直的情况，假想屏幕SCi的照度分布Lsi在观测对象位置位于中心点Pc1(θ＝0的位置)时为最大，伴随远离中心点Pc1(θ的绝对值增加)而减小。
形成这样的照度分布的原因在于通过点光源照射的完全扩散面的照度符合Lambert(朗伯)的余弦定律和平方反比定律。Lambert的余弦法则指观察点从发光点感光的光束与感光面(屏幕SCi、SCc)的法线和将观测点和发光面连结的线之间的角度θ的余弦成比例的法则。另一方面，平方反比定律则指观测点从发光面感光的光束与观测点和发光面之间的距离的平方成反比的定律。
其结果是，假想屏幕SCi的投影面的各部分的照度指对正面的位置的照度乘以COS3θ÷R02(＝COSθ÷(R0÷COSθ)2)而得到的值。另一方面，由于圆柱屏幕SCc像前述那样，为以通过液晶投影机10的点光源的位置的垂线为轴的圆柱状的屏幕，故距离R0是一定的，并且角度θ总为零。由此，圆柱屏幕SCc的照度分布是平直的。
图4为表示对相对投影光学系统130的光轴以角度α倾斜的实际的屏幕SCr的投影状态的说明图。图4(a)为从上方观看液晶投影机10和具有α度的倾斜度的实际的屏幕SCr的相对的位置的图。图4(b)以比较方式表示假想屏幕SCi的照度分布Lsi和实际的屏幕SCr的照度分布Lsr。照度分布Lsi与图3(b)的照度分布Lsi相同。
照度分布Lsr在液晶投影机10的点光源与实际的屏幕SCr正对的点P1，具有最大照度，并且伴随远离点P1，该照度变小。其原因在于按照Lambert的余弦定律和平方反比定律，在与点光源正对的点P1处，形成最大照度，伴随远离点P1，照度变小。
像这样，在光源为点光源的场合，可知道，按照Lambert的余弦定律和平方反比定律，总是在与点光源正对的位置具有最大照度。此情况表明如果液晶投影机10作为点光源而照射光，则液晶投影机10的光轴和最大照度位置的偏离与实际的屏幕SCr的倾斜角度总一致。
本申请的发明人着眼于上述的观点，发明了下述的非同寻常的方法，在该方法中，将液晶投影机10用作点光源，由此，推定实际的屏幕SCr的倾斜角度，该液晶投影机10具有用于将从液晶面板(LCD)120照射的光投影于屏幕SC上的投影光学系统。得出该观点的原因在于本申请的发明人发现，如果将液晶投影机10用作点光源，则液晶投影机10的光轴和最大照度位置的偏离与实际的屏幕SCr的倾斜角度一致，可以较高的精度，推定实际的屏幕SCr的倾斜角度。
B.本发明的第1实施例的校正用图像生成处理图5为表示本发明的第1实施例的校正用图像生成处理的内容的说明图。本发明的各实施例像这样构成，即，形成用于将液晶投影机10用作点光源的校正用图像，并且采用校正用图像，推定实际的屏幕SCr的倾斜角度。在各实施例中，怎样产生用于将液晶投影机10用作点光源的校正用图像成为关键。
在步骤S100，用户向假想投影面，设置作为实际的投影面的屏幕Sc。向假想投影面的设置通过下述方式进行，该方式为比如，将屏幕Sc的中心与液晶投影机10的光轴对准，并调整液晶投影机10的光学系统100，进行对焦。
在步骤S200，液晶投影机10将全黑图形图像投影于屏幕SC上，并且采用拍摄部250，进行拍摄处理。对全黑图形图像进行拍摄的目的在于求出其与全白图像的差分，抑制环境光的影响。全黑图形图像为按照使液晶面板120的透射光量为最小值的方式构成的图像。
在步骤S300，液晶投影机10将全白图形图像投影于屏幕SC上，并且采用拍摄部250，进行拍摄处理。对全白图形图像进行拍摄的目的在于在本实施例的场合，以全白图形图像为基准(或初始状态)，产生校正用图像。全白图形为按照以液晶面板120的透射光量为最大值的方式构成的图像。另外，也可像后述的那样，以全白图形图像以外的图像图形为基准，形成校正用图像。
在步骤S400，液晶投影机10进行拍摄明度分布计算处理。拍摄明度分布计算处理指通过拍摄部250，对屏幕SC的照度分布进行拍摄，计算将其转换为像素值的明度的分布的处理。
图6为表示本发明的第1实施例的拍摄明度分布计算处理的内容的说明图。在步骤S410，液晶投影机10进行像素分块处理。像素分块处理为按照针对每个像素块B1～B15(图2)，对通过拍摄部250获得的图像数据进行处理的方式，以便由像素数据，转换为每个像素块B1～B15的数据的处理。像素块B1～B15中的每个为多个像素的集合。
进行像素分块处理的主要理由在于抑制像素单位的明度值容易受到的部位的部位噪声的影响。由于像素分块处理还可削减数据数量，故还具有能够减轻之后的处理负担的优点。
在步骤S420，液晶投影机10计算像素块的位置。该像素块位置的计算比如，通过下述方式进行，该方式为计算像素块的中心线段，并根据已计算的中心线段，求出中心坐标。
在步骤S430，液晶投影机10计算像素块值。在像素块值的计算中，可计算比如，包括于像素块中的像素值的平均值。像素块值根据将全白图形图像投影于屏幕SC时的全白块值、将全黑图形图像投影于屏幕SC上时的全黑块值而计算。像素块值在本实施例的场合，通过从全白块值中去掉全黑块值的方式计算。去掉全黑块值的目的在于抑制环境光的影响。
在步骤S440，液晶投影机10采用像素块位置和像素块值，计算拍摄明度分布。对于该拍摄明度分布，在本实施例的场合，为了容易理解本发明，采用像素块值的最大值和全黑块值的最小值，进行1到0的归一化处理。
图7为表示本发明的第1实施例的补偿量计算处理的内容的说明图。该图表示各像素块的归一化处理了的像素值Pb1～Pb15、理想明度分布、用于使各像素值Pb1～Pb15中的各值接近理想明度分布的补偿量Cb1～Cb15。理想明度分布将在后面进行具体描述，但是，按照补偿量Cb1～Cb15的全部为正值的方式进行归一化处理。另外，将像素值Pb1～Pb15和补偿量Cb1～Cb15的一部分省略，以便不使附图复杂。
在步骤S500，液晶投影机10计算理想明度分布。理想明度分布指在假定液晶投影机10用作点光源的场合，通过拍摄部250应观测的明度分布。于是，如果像素值Pb1～Pb15的分布和理想明度分布的分布形状一致，则这指的是光学系统100用作点光源。补偿量Cb1～Cb15为用于使像素值Pb1～Pb15的分布形状接近理想明度分布的形状的补偿量。该补偿通过调整液晶面板120的透射光量的方式进行。
理想明度分布在本实施例中，指假定液晶投影机10用作点光源的场合产生的理想屏幕照度分布通过拍摄部250、转换为像素值的明度的分布。即，理想明度分布在本实施例中，指相对理想屏幕照度分布附加拍摄部250所具有的拍摄光学系统的特性的分布。
图8为表示本发明的第1实施例的理想屏幕照度分布和理想拍摄明度分布的关系的说明图。理想屏幕照度分布指将通过点光源对假想屏幕SCi照射光的场合的照度分布Lsi进行归一化处理后的值。理想拍摄明度分布指对通过拍摄部250对照度分布Lsi进行拍摄，将转换为像素值后的明度的分布进行归一化处理后的值。为了容易清楚两者的关系，针对这些值，采用相应的最大值，进行1到0的归一化处理。
在本实施例中，理想明度分布构成为在图像投影部的光轴上的明度为明度Br时，在相对光轴以角度θ离开的位置，具有明度Br×COS3.75θ的明度的明度分布。其原因在于如果像这样，可简单并且均匀地准备理想明度分布。
该理想明度分布的构成方法通过由发明人新发现的以下的2个着眼点来实现。即，第1，拍摄信息形成部的特性主要与拍摄光学系统的特性相关，第2，拍摄光学系统的光学系统的特性就限于用于梯形校正用拍摄装置的相同用途来说，是近似的。
理想摄像明度分布和理想屏幕照度分布的形状的不一致是拍摄部250的周边光量的降低造成的。但是知道，在理想拍摄明度分布和理想屏幕照度分布中，如果屏幕SC设置于假想投影面上，则屏幕上的各位置的明度和照度的值相互处于线性的关系。如果着眼于该关系，则知道，如果以屏幕SC设置于假想投影面上的条件为前提，使理想拍摄明度分布和拍摄明度分布一致，则可使理想屏幕明度分布和屏幕照度分布一致。另外，在本实施例中，通过周边光量没有降低的拍摄部获得理想屏幕照度分布时应获得的明度分布相当于技术方案中的“点光源时明度分布”。
像这样，如果在屏幕SC设置于假想投影面上时，按照使拍摄明度分布接近理想拍摄明度分布的方式，调整液晶面板120的透射光量，则知道，可使光学系统100的投影特性近似地接近于点光源。
理想明度分布通过使像补偿量Cb1～Cb15的全部为正值那样，对理想拍摄明度分布进行再次归一化处理的方式调整。对于再次归一化处理，在本实例的场合，采用理想拍摄明度分布的最大值，进行从0.7到0的再次归一化处理。由此，最小的补偿量Cb10(图9)为正值。像这样，按照补偿量Cb1～Cb15的全部为正值的方式进行归一化处理的目的在于考虑到对于液晶面板120的透射光量的调整，能够减少却不能增加，即，具有单向性。
在步骤S600(图5)，液晶投影机10实施设定灰度值计算处理。该设定灰度值计算处理指按照光学系统100的投影特性近似地接近点光源的方式，计算调整液晶面板120的透射光量用的设定灰度值的处理。
在灰度数为0～255的256灰度的场合，设定灰度值可采用比如，下述的计算式而计算。
计算式设定灰度值＝255-(1-补偿量)×255÷γ值在这里，γ值为表示设定灰度值和光学系统100所具有的图中未示出的灯的辉度之间的关系的灰度系数(gamma)曲线的系数。
在步骤S700(图5)，液晶投影机10进行校正用图像生成处理。校正用图像生成处理指采用已计算的设定灰度值，形成校正用图像数据的处理。具体来说，校正用图像数据的形成例如通过使属于各像素块B1～B15的像素的像素值为设定灰度值的方式进行。
在本实施例的场合，为了容易理解说明，各像素块的数量设定为15个，如果增加块数量，则可进行更高精度的调整。但是，如果增加块数量，由于计算处理的负担增加，故产生综合调整(trade off)测定精度和处理负担的问题。然而，在对投影机的梯形校正的实际安装方面，本发明者发现在上述像素块的数量为80个左右的场合，性能饱和。
在步骤S800，液晶投影机10存储校正用图像生成处理。该校正用图像生成处理存储于校正用图像修正部260所具有的图中未示出的非易失性存储器中。由此，由于即使在断开电源的情况下，仍可保持保存有校正用图像生成处理的状态，故即使校正用图像生成处理比如，仅仅在生产步骤的功能确认试验等中一次实施的情况下，仍可获得本发明的效果。
C.本发明的第1实施例的梯形失真校正处理图9为表示本发明的实施例的梯形失真校正处理的过程的流程图。在本实施例中，为了容易理解说明，假定为没有垂直方向的倾斜的场合。由此，在本发明的实施例的梯形失真校正处理中，仅仅测定横向的屏幕的倾斜度。
在步骤S910，液晶投影机10将校正用图像投影于屏幕SC上。校正用图像为通过前述的方法形成的图像，按照使光学系统100的投影特性近似地接近于点光源的方式构成。
在步骤S920，拍摄部250(图1、图2)进行拍摄处理。该拍摄处理为计测来自投影有校正用图像的区域中的预定拍摄区域的光量的处理。预定的拍摄区域在本实施例中，为图2所示的剖面线区域。另外，所计测的光量相当于技术方案的范围中的“亮度信息”。
在步骤S930，液晶投影机10将全黑图形图像投影于屏幕SC上。全黑图形图像为按照使液晶面板120的透射光量为最小值的方式构成的图像。
在步骤S940，拍摄部250进行拍摄处理。对全黑图形图像进行拍摄的目的在于求与校正用图像的差分，抑制环境光的影响。
在步骤S950，校正用图像修正部260进行传感器感光量分析处理。传感器感光量分析处理指针对每个图中未示出的传感器的瞬时视野，获得通过投影校正用图像和全黑图形图像而获得的感光量的差，并且在以作为投影光学系统130的光学的中心的主点为基准的角坐标系中进行映像(mapping)处理。
在步骤S960，校正用图像修正部260推定屏幕SC的倾斜度。屏幕SC的倾斜度与相对于投影光学系统130的光轴的感光量的峰值位置的角度一致。
峰值位置的确定也可根据像比如，图10(a)所示的那样，在角坐标系中进行映像处理后的感光量的单纯比较和补充处理来确定(δ2’)，也可比如，像图10(b)所示的那样，通过采用最小二乘法的曲线近似法(曲线拟合)来确定(δ2”)。前者具有算法简单、计算处理单纯的优点，后者具有感光量的计测噪声造成的屏幕SC的角度的推定误差小的优点。曲线近似法还具有即使在峰值位置附近，有较大噪声的情况下，仍可减小噪声的影响的效果。
将像这样推定的屏幕SC的倾斜度从校正用图像修正部260(图1)，传送给图像处理部220。
在步骤S970，图像处理部220决定梯形校正量。梯形校正指以使因屏幕SC的倾斜度而产生的图像失真变小的方式(即，受到了补偿的方式)，对预先投影的图像进行沿反方向使图像失真的处理。梯形校正量指该反向的失真量。
图11为表示本发明的实施例的屏幕SC的倾斜度和梯形校正量之间的关系的说明图。像根据图11而知道的那样，伴随屏幕SC的倾斜度的增加，校正量变大。伴随屏幕SC的倾斜度的增加而校正量增加的原因在于，如果屏幕SC的倾斜度增加，则从投影光学系统130的主点到屏幕SC的投影面的距离在左右有较大差异。
在步骤S980，液晶投影机10投影经过了梯形校正处理的图像。经过了梯形校正处理的图像的投影通过下述方式进行，该方式为按照已确定的梯形校正量，图像处理部220使投影图像预先失真，然后投影。
像这样，在本实施例中，由于采用按照亮度的峰值位置的移动量与假想投影面和实际的投影面之间的角度的偏差一致的方式构成的校正用图像，计测角度的偏差，故可根据峰值位置的移动量，直接计测角度的偏差。
D.本发明的第2实施例的校正用图像生成处理图12为表示本发明的第2实施例的校正用图像生成处理的内容的说明图。第2实施例的校正用图像生成处理与第1实施例的校正用图像生成处理的不同之处在于一边验证按照与第1实施例的校正用图像生成处理相同的方法形成的校正用图像，一边进行反复运算直至校正用图像达到预定的基准。
该反复运算通过下述方式实现，该方式为将全白图形图像拍摄处理(步骤S300，图5)变更为校正用图像拍摄处理(步骤S300a)，并且将校正用图像生成处理(步骤S700)变更为校正用图像修正处理(步骤S700a)和判断校正用图像是否达到预定的基准的处理(步骤S650)(在下面称为“校正用图像评价处理”)。
校正用图像拍摄处理(步骤S300a)与第1实施例的全白图形图像拍摄处理(步骤S300)的不同之处在于代替全白图形图像，将校正用图像数据投影于屏幕SC上。但是，在校正用图像数据未存储于图中未示出的存储器中的场合，投影全白图形图像。另一方面，校正用图像修正处理(步骤S700a)与第1实施例的校正用图像生成处理(步骤S700)的不同之处在于代替全白图形图像，以校正用图像数据为基准。
校正用图像评价处理(步骤S650)为验证在校正用图像拍摄处理(步骤S300a)中所投影的校正用图像的拍摄明度分布和理想拍摄明度分布之间的形状的差是否足够小的处理。该验证处理根据各像素块的补偿量而判断。两者的形状的差可根据比如，各像素块的补偿量的平方和是否小于预定的阈值的方式判断。
像这样，反复进行从校正用图像拍摄处理(步骤S300a)，到校正用图像修正处理(步骤S700a)的处理(步骤S650)，直至两者的形状的差足够地小。
像这样，在第2实施例中，由于根据实际所修正的校正用图像，确认形状的一致性达到预定的基准，故具有可使用于使拍摄明度分布接近理想明度分布的处理的稳定性提高的优点。
E.变形实例另外，本发明不限于上述的实施例、实施形式，在不脱离其实质的范围内，可按照各种形式实施，比如，也可进行下述那样的变形。
E-1.在上述各实施例中，以按照在图像投影部的光轴上的明度为明度Br时，在相对光轴按照角度θ离开的位置，具有明度Br×COS3.75θ的明度的方式构成的明度分布为理想明度分布，但是，既可按照比如，使对设置于假想投影面上的屏幕通过点光源实际上照射光而通过拍摄部所获得的明度分布为理想明度分布的方式构成，或者还可根据拍摄部的光学特性通过分析而计算理想明度分布。
E-2.在上述各实施例中，考虑拍摄部的光学特性，设定理想明度分布，但是，也可还考虑比如图像投影部的特性，设定理想明度分布。这样做的原因在于在上述的各实施例中，虽然按照采用校正用图像，将投影光学系统近似地用作点光源的方式构成，但是，还假定不能完全地用作点光源的情况。
另外，图像投影部与拍摄部的相同之处在于其特性主要与称为投影光学系统的光学系统的特性有关，投影光学系统的特性就限于用于投影机的同一用途的方面来说，是近似的。本申请的发明人还通过实验，对该情况进行了确认，也可还考虑图像投影部的特性而设定明度Br×COS3.75θ这样的均匀性的明度分布。
此外，拍摄部、图像投影部的特性也可不仅包括光学特性，而且包括电子电路的特性。电子电路的特性包括比如，拍摄部的周边光量的补偿处理的特性、图像投影部的液晶面板的特性。一般，本发明所采用的理想明度分布可对应于图像投影部(包括电子电路)和拍摄信息形成部(包括电子电路)中的至少一者的特性，进行预先设定。
E-3.在上述各实施例中，按照图像投影部的投影特性接近点光源的方式对校正用图像进行修正，但是，比如，也可着眼于照度比、照度分布的均匀性，调整它，由此，按照对校正用图像进行修正，以便峰值位置移动量接近角度的偏差的方式构成。一般，本发明的校正用图像的修正可按照使从图像投影部而观看峰值位置的角度的对应于峰值位置移动量的变化量接近屏幕距假想投影面的倾斜角度的方式构成。
E-4.在上述实施例中，仅仅推定水平方向的屏幕SC的倾斜度，仅仅进行横向的梯形校正，但是，也可组合纵向的梯形校正。纵向的角度的推定既可像这样进行，即，液晶投影机10采用比如，沿重力的方向、纵向调整光轴的倾斜机构所内置的传感器，进行计测，或者还可对应于亮度的峰值位置的上下方向的移动量而进行计测。另外，也可以按照上述实施例的方式，单独地进行纵向的梯形校正。
另外，技术方案的范围中的“假想投影面和实际的投影面之间的倾斜”指沿横向和纵向中的至少一方产生的倾斜。
E-5.在上述实施例中，图像投影部按照其光轴相对屏幕SC，沿横向垂直地正对而设置的方式构成，但是，也可按照以沿横向倾斜地设置的条件为前提的方式构成。本发明所采用的图像投影部按照在以预先设定的预定的位置关系所设置的假想投影面上投影图像的方式构成即可，假想投影面不必与图像投影部的光轴垂直正对。
E-6.在上述实施例中，投影全黑图形，进行拍摄，抑制环境光的影响，但是，全黑图形的投影不是必需的，也可省略。全黑图形的投影具有抑制环境光的影响，提高计测精度的优点。
E-7.最好，液晶投影机以及其它的投影机还像这样构成，即，在实际的投影面按照与假想投影面一致的方式设置的状态，具有作为对应于拍摄信息再次制作校正用图像的工作模式的校准模式。
该校准模式可通过下述方式实现，该方式为提供进行用于向投影机通知处于实际的投影面按照与假想投影面一致的方式设置的状态的这一内容的输入的机构(比如，开关、接口画面)。其原因在于如果像这样形成，则可抑制照明光学系统、液晶面板(或DMD(注册商标)面板)的光学系统部件的伴随时间的推移造成的计测精度的降低。
E-8.在上述实施例中，本发明由液晶投影机10构成，但是，也可由比如，DLP(注册商标)方式、三管方式的其它方式的投影机构成。另外，在上述实施例中，本发明由前投式的投影机构成，但是，还可应用于比如，后投式的投影机。
E-9.在上述实施例中，表示峰值位置的移动量的变量采用角度，但是，也可按照采用例如拍摄装置所具有的图中未示出的传感器的像素位置，确定梯形校正量的方式构成。一般，本发明的图像处理部可按照以对应于峰值位置移动量使输入图像预先失真，以便对输出图像的失真进行补偿的方式构成。
在本发明的功能的一部分或全部通过软件实现的场合，该软件(计算机程序)可以存储于计算机可读取的记录媒介中的形式提供。在本发明中，“计算机可读取的记录媒介”不限于软盘、CD-ROM这样的便携式的记录媒介，还包括各种RAM、ROM等的计算机内的内部记忆装置、硬盘等的固定于计算机中的外部记忆装置。
权利要求
1.一种投影机，其特征在于，该投影机包括图像投影部，该图像投影部按照在以预先设定的预定的位置关系所设置的假想投影面上，对应于输入图像，投影图像的方式构成；拍摄信息形成部，该拍摄信息形成部具有对投影于实际的投影面上的输出图像进行拍摄的输出图像拍摄部，对应于上述所拍摄的图像，输出包括与亮度有关的亮度信息的拍摄信息；以及失真校正部，该失真校正部对应于上述拍摄信息，对因上述假想投影面和上述实际的投影面之间的倾斜而产生的、上述输出图像相对上述输入图像的失真进行校正；上述失真校正部包括校正用图像供给部，该校正用图像供给部将用于上述输出图像的失真的补偿的校正用图像供给上述图像投影部；以及图像处理部，该图像处理部对应于采用了上述校正用图像的上述拍摄信息，确定作为从上述假想投影面的亮度的峰值位置、向上述实际的投影面的亮度的峰值位置的峰值位置的移动量的峰值位置移动量，并且对应于上述所确定的峰值位置移动量，预先使上述输入图像失真，以便对上述输出图像的失真进行补偿；上述校正用图像供给部包括校正用图像修正部，该校正用图像修正部按照使对应于上述峰值位置移动量而产生的、从上述图像投影部看上述峰值位置的角度的变化量、更接近上述倾斜的角度的方式，对上述校正用图像进行修正。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于上述校正用图像供给部按照使上述图像投影部的投影特性接近点光源的方式，对上述校正用图像进行修正。
3.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于上述校正用图像供给部对应于根据上述拍摄信息而形成的拍摄明度分布和理想明度分布，按照使上述拍摄明度分布接近上述理想明度分布的方式，对上述校正用图像进行修正；上述理想明度分布对应于上述图像投影部和上述拍摄信息形成部的至少一方的特性，预先设定。
4.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于上述校正用图像供给部对应于根据上述拍摄信息而形成的拍摄明度分布和理想明度分布，按照使上述拍摄明度分布与点光源时明度分布相比较、接近上述理想明度分布的方式，对上述校正用图像进行修正；上述点光源时明度分布为按照在上述图像投影部的光轴上的明度为明度Br时，在从上述光轴仅离开角度θ的位置，具有上述明度Br×COS3θ的明度的方式所构成的明度分布；上述理想明度分布为按照具有上述明度Br×COS3.75θ的明度的方式所构成的明度分布。
5.根据权利要求3或4所述的投影机，其特征在于上述校正用图像供给部具有反复进行上述修正，直至上述拍摄明度分布和上述理想明度分布的形状的一致性达到预定的基准的处理模式。
6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的投影机，其特征在于，上述图像处理部包括峰值位置角度确定部，该峰值位置角度确定部对应于采用了上述校正用图像的上述拍摄信息，确定从上述图像投影部看上述实际的投影面的亮度的峰值位置的峰值位置角度；倾斜角度推定部，该倾斜角度推定部对应于峰值位置角度移动量，推定上述倾斜的角度，上述峰值位置角度移动量，作为从上述假想投影面的亮度的峰值位置的作为从上述图像投影部看的角度的基准峰值位置角度、到上述所确定的峰值位置角度的角度移动量；以及图像变形部，该图像变形部对应于上述所推定的倾斜的角度，预先使上述输入图像失真，以便对上述输出图像的失真进行补偿。
7.一种图像投影方法，该图像投影方法采用图像投影部来投影图像，该图像投影部按照在以预先设定的预定的位置关系所设置的假想投影面上，对应于输入图像投影图像的方式而构成，该图像投影方法的特征在于该方法包括对投影于实际的投影面上的输出图像进行拍摄的输出图像拍摄步骤；对应于上述所拍摄的图像，输出包括与亮度有关的亮度信息的拍摄信息的拍摄信息形成步骤；以及失真校正步骤，其中，对应于上述拍摄信息，对因上述假想投影面和上述实际的投影面之间的倾斜而产生的、上述输出图像相对上述输入图像的失真进行校正；上述失真校正步骤包括将用于上述输出图像的失真的补偿的校正用图像供给上述图像投影部的校正用图像供给步骤；和图像处理步骤，该图像处理步骤对应于采用了上述校正用图像的上述摄像信息，确定作为从上述假想投影面的亮度的峰值位置、向上述实际的投影面的亮度的峰值位置的峰值位置的移动量的峰值位置移动量，并且对应于上述所确定的峰值位置移动量，预先使上述输入图像失真，以便对上述输出图像的失真进行补偿；上述校正用图像供给步骤包括校正用图像修正步骤，在该校正用图像修正步骤中，按照使对应于上述峰值位置移动量而产生的、从上述图像投影部看上述峰值位置的角度的变化量、更接近上述倾斜的角度的方式，对上述校正用图像进行修正。
全文摘要
本发明在于提供针对对应于屏幕的亮度的分布，对由屏幕的倾斜造成的图像失真进行校正的投影机，提供使校正的稳定性提高的技术。本发明涉及投影机。该投影机对因预先假定的假想投影面与实际的投影面之间的倾斜而产生的、相对输入图像的输出图像的失真进行校正。该校正对应于投影有校正用图像的实际的投影面的亮度的峰值位置的从图像投影部看的角度，推定因假想投影面和实际的投影面之间的倾斜造成的图像的失真量。在该投影机中，按照使对应于峰值位置移动量而产生的、从图像投影部看峰值位置的角度的变化量更接近屏幕的倾斜角度的方式，对校正用图像进行修正。
文档编号H04N5/14GK1845592SQ200610066390
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年4月6日
发明者松本守生, 古井志纪 申请人:精工爱普生株式会社