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JP2004260785A - Projector with distortion correction function - Google Patents

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JP2004260785A
JP2004260785A JP2003277567A JP2003277567A JP2004260785A JP 2004260785 A JP2004260785 A JP 2004260785A JP 2003277567 A JP2003277567 A JP 2003277567A JP 2003277567 A JP2003277567 A JP 2003277567A JP 2004260785 A JP2004260785 A JP 2004260785A
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JP
Japan
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image
screen
projector device
display
projector
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JP2003277567A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Mochizuki
和雄 望月
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Sharp NEC Display Solutions Ltd
Original Assignee
NEC Viewtechnology Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector which automatically performs correction in an oblique direction to a screen with ease. <P>SOLUTION: The projector comprises an image capture unit 6 which obtains an image picked-up by an image sensor 5, an image sensor optical distortion correction circuit 33 to correct the optical distortion of the image sensor, a projection display position detection unit 7 to detect the display position of a projected video in the image, a screen position detection unit 8 to detect the screen position in the image, a projection display image whole position calculation unit 41 to calculate the whole position of the projection display image according the projection display position detection unit 7, a screen distortion detection unit 9 to detect the distortion on the screen from a relative position of the screen position detection unit 8 and the projection display image whole position calculation unit 41. The projector also has a video input unit 10 for inputting the video to be projected by the projector, an image distortion correction circuit 11 for correcting the distortion according to the screen distortion detection unit 9, a display device driving circuit 12 for displaying the image from the image distortion correction circuit 11 on a display device 2. The projector is further provided with a display pattern generation unit 23 for generating a projection display position detection pattern for the projection display position detection unit 7. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、投写型表示装置(以下、プロジェクタ装置という。)に関し、特に、自動画像歪み補正機能を備えたプロジェクタ装置に関する。   The present invention relates to a projection display device (hereinafter, referred to as a projector device), and particularly to a projector device having an automatic image distortion correction function.

プロジェクタ装置において、スクリーンがプロジェクタ装置と正対していない場合に生ずる画像歪み補正については、その歪み補正手段は特願2002-018407の明細書などに記載されている。   Regarding image distortion correction that occurs when the screen is not directly facing the projector device in the projector device, the distortion correction means is described in the specification of Japanese Patent Application No. 2002-018407.

従来、画像のあおり投射によって生ずる台形歪み補正は、垂直方向のみの処理が一般的であり、プロジェクタの設置についても、スクリーンに対して、水平方向は正対させる位置に設置していた。   Conventionally, trapezoidal distortion caused by tilt projection of an image is generally processed only in the vertical direction, and the projector is installed at a position facing the screen in the horizontal direction.

しかしながら、近年、水平方向の台形歪み補正機能が登場し、垂直・水平・斜め方向の補正が可能になってきた。   However, in recent years, a horizontal keystone distortion correction function has appeared, and vertical, horizontal, and oblique corrections have become possible.

その中で、スクリーンに対しての補正方法については、相変わらず手動に頼る補正となっており、垂直方向あるいは、水平方向のみの台形歪み補正だけなら容易に手動による補正が可能であるが、斜め方向の歪み補正については、その補正操作が非常に難しいこととなっていた。   Among them, the correction method for the screen is still manually dependent, and it is easy to manually correct trapezoidal distortion only in the vertical or horizontal direction, but it can be corrected in the diagonal direction. For the distortion correction, it has been very difficult to correct the distortion.

従来の技術としては、スクリーンに対して投射光軸を斜めに傾斜させて映像を投射したときの投射映像の歪みを補正する投射型の格子状表示装置がある(例えば特許文献1参照。)。   As a conventional technique, there is a projection-type lattice display device that corrects distortion of a projected image when an image is projected with a projection optical axis inclined with respect to a screen (for example, see Patent Document 1).

また、プロジェクタとは違った視点から撮った映像を提供することで、斜め方向の歪み補正を自動的に提供することが可能となるプロジェクタ装置がある(例えば特許文献2及び3参照)。   Further, there is a projector device which can automatically provide distortion correction in an oblique direction by providing an image taken from a viewpoint different from that of a projector (for example, see Patent Documents 2 and 3).

また、投射レンズからスクリーンまでの距離を検出し、この検出結果から傾き角を算出し、歪み補正を自動的に提供することが可能となるプロジェクタ装置がある(例えば特許文献4、5及び6参照)。   Further, there is a projector device capable of detecting a distance from a projection lens to a screen, calculating an inclination angle from the detection result, and automatically providing distortion correction (for example, see Patent Documents 4, 5, and 6). ).

また、撮像された画像の明度データを二値化する方法は、画像全体のヒストグラムから二値化の閾値を決定する方法があり、例えば、判別分析の手法により閾値を決定する方法がある(例えば非特許文献1参照)。
特開2002−44571号公報 特開2001−83949号公報 特開2001−169211号公報 特開平4−355740号公報 特開2000−81593号公報 特開2000−122617号公報 大津、「判別および最小2乗基準に基づく自動しきい値選定法」、 電子通信学会論文誌、第J63−D巻、第4号、p.349−356
Further, as a method of binarizing brightness data of a captured image, there is a method of determining a threshold for binarization from a histogram of the entire image, and for example, there is a method of determining a threshold by a method of discriminant analysis (for example, Non-Patent Document 1).
JP 2002-44571 A JP 2001-83949 A JP 2001-169221 A JP-A-4-355740 JP-A-2000-81593 JP 2000-122617 A Otsu, "Automatic threshold selection method based on discrimination and least square criterion", IEICE Transactions, Vol. J63-D, No. 4, p. 349-356

しかし、上述の従来の技術は、測距装置をプロジェクタ本来の機能とは、独立に備え、投射映像を使うなどの方法を採っていない。また、複数の位置の距離を測定するためには、複数の測距装置が必要になっている。   However, the above-described conventional technology does not employ a method in which a distance measuring device is provided independently of the original function of the projector and a projected image is used. Further, in order to measure distances at a plurality of positions, a plurality of distance measuring devices are required.

また、投射される画像との相対的な位置関係については、示されていない。投射映像については、投射レンズの状態により、大きくその位置並びに画面の大きさが変化するため、単にプロジェクタとスクリーンの位置関係だけを測定するだけでは、本当に映し出されている映像に適した補正がなされるか不明である。   Further, the relative positional relationship with the projected image is not shown. The projected image greatly changes its position and screen size depending on the state of the projection lens. Therefore, simply measuring the positional relationship between the projector and the screen alone makes a correction suitable for the image actually being projected. It is unknown.

また、測定している位置についても、測距装置の設置誤差や、投射レンズと表示デバイスの機械的位置関係のばらつきなどにより、正確な位置を示すことができない。   Also, the position at which the measurement is being performed cannot be accurately indicated due to an installation error of the distance measuring device, a variation in the mechanical positional relationship between the projection lens and the display device, and the like.

加えて、スクリーンのすぐ外側に枠などが存在し手前方向に飛び出している場合や、スクリーン自身が奥まっている場合など、測距装置の測定位置とスクリーン位置が必ずしも一致するとは限らない。   In addition, the measurement position of the distance measuring device and the screen position do not always coincide with each other, such as when a frame or the like exists immediately outside the screen and protrudes forward, or when the screen itself is recessed.

本発明の目的は、スクリーンに投写表示された画像の歪みに対して、斜め方向の補正を非常に簡単に自動的に提供することが可能となるプロジェクタ装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a projector device that can automatically and automatically provide correction in an oblique direction with respect to distortion of an image projected and displayed on a screen.

本発明は、ドットマトリクスで構成された、表示デバイスを拡大投射してスクリーンに投影するプロジェクタに関して、スクリーンがプロジェクタに正対していない状態で投影された時に、投射映像表示範囲に対するスクリーンの位置を検出して、スクリーンに投射映像が合うように画像歪み補正を行う。   The present invention relates to a projector configured by a dot matrix, which projects a display device on a screen by enlarging and projecting the display device, and detects a position of the screen with respect to a projected image display range when the screen is projected in a state where the screen is not directly facing the projector. Then, image distortion correction is performed so that the projected image fits on the screen.

スクリーンの検出には、2次元イメージセンサ(カメラ)を用いる。   A two-dimensional image sensor (camera) is used for screen detection.

投射映像全体の位置について、あらかじめイメージセンサの2次元検出位置(横、縦方向)と対応するようにキャリブレーションしておく。   The position of the entire projection image is calibrated in advance so as to correspond to the two-dimensional detection position (horizontal and vertical directions) of the image sensor.

イメージセンサ上の投射映像全体の位置と、スクリーンの位置を比較し、表示デバイスへの表示をスクリーンの位置に納まるような画像歪み補正を施す。   The position of the entire projected image on the image sensor is compared with the position of the screen, and image distortion correction is performed so that the display on the display device fits in the position of the screen.

本発明は、イメージセンサの取り込みから、画像歪み補正回路への歪み補正データ算出までは、CPUの内部演算にて行うことが可能である。   According to the present invention, the processing from the capture of the image sensor to the calculation of the distortion correction data to the image distortion correction circuit can be performed by the internal calculation of the CPU.

今まで、同様の補正機能については、プロジェクタとは違った視点から撮った映像を提供することで可能とするようなシステムについては、提案されていたが、本発明では、プロジェクタの投射レンズと近接または、一体になるような位置関係にイメージセンサを置くことで、イメージセンサをプロジェクタに内蔵することが可能となり、装置単体で本発明の目的機能が達成できるようになる。   Until now, a similar correction function has been proposed for a system that can be provided by providing an image taken from a viewpoint different from that of a projector. Alternatively, by arranging the image sensors in such a positional relationship as to be integrated, the image sensors can be built in the projector, and the object function of the present invention can be achieved by the device alone.

また、本発明は、ドットマトリクスで構成された、表示デバイスを拡大投射してスクリーンに投影するプロジェクタに関して、スクリーンがプロジェクタに正対していない状態で投影された時に、投射レンズから、表示画像の4隅の角までの距離を検出し、この距離の差より、投影された画像のあおり角度を算出することで、画像の歪みを検出し、その逆補正を行うことで、画像歪み補正を行う。   Further, the present invention relates to a projector configured by a dot matrix, which projects a display device on a screen by enlarging and projecting the display device. The distance to the corner is detected, the tilt angle of the projected image is calculated from the difference between the distances, the image distortion is detected, and the inverse correction is performed to perform image distortion correction.

スクリーンの検出には、2次元イメージセンサ(カメラ)を用いる。   A two-dimensional image sensor (camera) is used for screen detection.

ただし、2次元イメージセンサを用いずとも、投射レンズから画像の表示されている面までの、長方形の4隅の角までの距離を知ることができれば、同様な手段で、補正が可能となる。この手段についても、一例を挙げる。   However, if the distance from the projection lens to the surface on which the image is displayed to the four corners of the rectangle can be known without using a two-dimensional image sensor, the correction can be performed by the same means. An example of this means will also be given.

2次元イメージセンサにより、投射レンズから表示画面上の4隅の角あるいは、4隅に近い部分までの距離を検出するために、投射レンズのフォーカス調整機構に回転位置検出センサを装着しておく。回転位置検出センサと、フォーカスが合う投射レンズからの距離を、あらかじめキャリブレーション作業により、検出・記憶しておく。光学的にフォーカスが合う位置では、画面の表示状態が表示デバイス上に表示された画像がボケ無く投射表示される。逆にフォーカスが合っていない位置では、画像がボケて表示される。2次元イメージセンサにより、この表示画像を撮像すると、フォーカスが合う位置において、撮像された画像のコントラストが最大となる。このコントラスト最大となる位置を検出することで、フォーカスが合う位置を検出できる。   In order to detect the distance from the projection lens to the four corners or a portion close to the four corners on the display screen using a two-dimensional image sensor, a rotation position detection sensor is mounted on the focus adjustment mechanism of the projection lens. The distance between the rotational position detection sensor and the focused projection lens is detected and stored in advance by a calibration operation. At the position where the optical focus is achieved, the image displayed on the display device is projected and displayed without blur on the display state of the screen. Conversely, at a position where the focus is not focused, the image is displayed out of focus. When the two-dimensional image sensor captures this display image, the contrast of the captured image is maximized at the position where focus is achieved. By detecting the position where the contrast becomes maximum, the position where the focus is achieved can be detected.

上記フォーカスが合う位置におけるファーカス調整機構に装着された回転位置検出センサからの信号と、あらかじめ検出・記憶しておいた投射レンズからの距離のデータを用いれば、投射レンズからスクリーンまでの距離を知ることができる。   The distance from the projection lens to the screen can be known by using the signal from the rotation position detection sensor mounted on the furcus adjustment mechanism at the position where the focus is achieved, and the data of the distance from the projection lens detected and stored in advance. be able to.

フォーカス位置を知るために、表示デバイス上には、フォーカス検出が行いやすい画像をあらかじめ表示しておくことで、フォーカス調整動作を効果的に補助することができる。   In order to know the focus position, an image in which focus detection can be easily performed is displayed on the display device in advance, so that the focus adjustment operation can be effectively assisted.

2次元イメージセンサによって、投影された画面上の4隅までをも、撮像することが可能で、例えば、フォーカス調整機構をその調整範囲全域にわたって回転させることで、画面上の4隅におけるフォーカス位置を同時に知ることができる。   The two-dimensional image sensor can image up to the four corners on the projected screen. For example, by rotating the focus adjustment mechanism over the entire adjustment range, the focus positions at the four corners on the screen can be set. You can know at the same time.

上記動作により、投射レンズから、画面4隅までの距離を知ることが出来、結果、プロジェクタとスクリーンの正対位置からどの程度の角度を持って傾いているかを検出可能となり、これにより算出される画像の歪みを逆補正することにより、自動的に画像歪み補正を実現する。   By the above operation, the distance from the projection lens to the four corners of the screen can be known, and as a result, it is possible to detect how much the projector and the screen are tilted from the directly-facing position. The image distortion is automatically corrected by reversely correcting the image distortion.

また、本発明は、スクリーン内にパターンを表示してその位置を検出し、その位置からプロジェクタの投射表示画面全体の位置を算出する手段を具備したプロジェクタ装置で、スクリーン内にパターンを表示してその位置を検出し、その位置から投射表示画面全体の位置を算出することにより、イメージセンサが投射レンズよりも離れたところに位置していても正確に投射表示画面全体の位置の検出を行うことができるものである。   Also, the present invention is a projector device comprising means for displaying a pattern on a screen to detect the position thereof, and calculating the position of the entire projection display screen of the projector from the position, and displaying the pattern on the screen. By detecting the position and calculating the position of the entire projection display screen from the position, the position of the entire projection display screen can be accurately detected even when the image sensor is located farther than the projection lens. Can be done.

また、本発明によるプロジェクタ装置ではイメージセンサの光学的歪みを補正する手段を設けることによりイメージセンサの光学的歪みがあってもスクリーン内のパターンの位置から投射表示画面全体の位置を正確に算出することができ、スクリーン位置と投射表示画面全体位置の相対的位置も正確に求めることができるものである。   Further, in the projector device according to the present invention, by providing a means for correcting the optical distortion of the image sensor, the position of the entire projection display screen is accurately calculated from the position of the pattern on the screen even if there is optical distortion of the image sensor. Therefore, the relative position between the screen position and the entire position of the projection display screen can be accurately obtained.

さらに、光学的歪みを直接求めることが困難な場合でも一旦画像歪み補正を行った投射表示画面の位置を検出し、スクリーン位置と比較することによって画像歪み補正を更新して画像歪み補正を行った投射表示画面の位置とスクリーン位置が一致するように制御できる手段を備えたものである。   Furthermore, even when it is difficult to directly determine the optical distortion, the position of the projection display screen on which the image distortion correction was once performed is detected, and the image distortion correction is updated by comparing with the screen position to perform the image distortion correction. The apparatus is provided with a means capable of controlling the position of the projection display screen so as to match the screen position.

画像歪み補正については、その歪み補正手段は特願2002-018407の明細書などに記載されており、画像歪み補正の自動化については、その歪み補正の自動化手段は、本発明の明細書などに記載されているが、また、本発明は、プロジェクタ装置において、スクリーンがプロジェクタ装置と正対していない場合に生ずる、画像歪みについて、その補正方法を供するものである。   For image distortion correction, the means for correcting the distortion are described in the specification of Japanese Patent Application No. 2002-018407, and for the automation of image distortion correction, the means for automatically correcting the distortion is described in the specification of the present invention. However, the present invention provides a method for correcting image distortion that occurs when the screen is not directly facing the projector device in the projector device.

その本発明は、上記手段により自動化された画像歪み補正がカバーしきれない物体への投写が行われた場合に、上記自動画像歪み補正に用いたテストパターンなどをそのまま流用し、手動による補正を可能とするものである。   In the present invention, when projection is performed on an object that cannot be completely covered by the image distortion correction automated by the above means, the test pattern and the like used for the automatic image distortion correction are diverted as they are, and manual correction is performed. It is possible.

これによって、画像歪みを行おうとする行為に対して、自動(不可)→手動というユーザーインタフェース上、遅滞なく歪み補正動作が行われる手段を提供する。   This provides a means for performing a distortion correction operation without delay on an automatic (impossible) → manual user interface in response to an attempt to perform image distortion.

本発明には、以下の効果がある。   The present invention has the following effects.

従来、スクリーンがプロジェクタに対して正対していない場合などに、いわゆる台形歪み補正を、手動による調整や、またはプロジェクタの傾きなどを検出して補正などを行っていた。   Conventionally, when the screen is not directly opposed to the projector, so-called trapezoidal distortion correction has been manually adjusted or corrected by detecting the inclination of the projector.

本発明のプロジェクタ装置を用いることによって、表示される映像が、自動的にスクリーンの表示面に合った形で表示されるため、スクリーンに正対してスクリーンを見る観察者は、スクリーン全面に長方形の通常画像が表示されている様に見えるという効果がある。   By using the projector device of the present invention, an image to be displayed is automatically displayed in a form conforming to the display surface of the screen. There is an effect that it looks as if a normal image is displayed.

また、本発明のプロジェクタ装置を用いることによって、スクリーンの傾きを検出でき、表示される映像が、自動的にスクリーンの傾きに応じた形に補正されるため、画像の観察者は、結果として投射された映像を、縦横比の合った歪みのない映像にて観察できるという効果がある。   In addition, by using the projector device of the present invention, the tilt of the screen can be detected, and the displayed image is automatically corrected to a shape corresponding to the tilt of the screen. There is an effect that the displayed image can be observed as an image without distortion that matches the aspect ratio.

また、本発明のプロジェクタ装置を用いることによって、スクリーンの傾きを検出でき、表示される映像が、自動的にスクリーンの傾きに応じた形に補正されるため、画像の観察者は、結果として投射された映像を、縦横比の合った歪みのない映像にて観察できるという効果がある。   In addition, by using the projector device of the present invention, the tilt of the screen can be detected, and the displayed image is automatically corrected to a shape corresponding to the tilt of the screen. There is an effect that the displayed image can be observed as an image without distortion that matches the aspect ratio.

本発明の距離の測定方法では、測距装置として、1つのイメージセンサと、投射された映像(装置の基本機能である映像を投射する機能を利用)と、フォーカスが合う点と投射レンズにおけるフォーカス位置を用いることで検出できる。これから分かるとおり、測距装置としての構成は、プロジェクタ装置本来の機能を利用する形で作られており、切り離して利用できる従来技術とは異なる。測距装置としての追加機能は、レンズに付加するフォーカス位置センサ(可変抵抗器を使用した位置センサ)、テストパターン生成回路、単一のイメージセンサであり、測定点の数も縦横の角度変化を検出するために、3箇所以上の測距が必要となるため、別々に測距装置を用いるのに比べ、大幅にコストダウンが可能となるという効果がある。   In the distance measuring method of the present invention, one image sensor, a projected image (using a function of projecting an image, which is a basic function of the device), a focus point, and a focus in the projection lens are used as the distance measuring device. It can be detected by using the position. As can be seen from the above, the configuration as the distance measuring device is made in a form utilizing the original function of the projector device, and is different from the conventional technology which can be used separately. Additional functions as a distance measuring device are a focus position sensor (position sensor using a variable resistor) added to the lens, a test pattern generation circuit, and a single image sensor. Since three or more distance measurements are required for detection, there is an effect that the cost can be greatly reduced as compared with using a separate distance measurement device.

投射映像との相対的関係については、本発明の方法では、投射された映像を用いて距離を測定しているため、投射された映像そのものの位置は、正確に把握でき、また、スクリーン上に映し出された映像のフォーカスが合っていることを検出するため、投射レンズからスクリーンに投射されている映像までの距離が、レンズなどの設定状態によらず、検出できるという効果がある。レンズなどの状態とは、ズームレンズの場合、ワイド側か、テレ側かの違いなどを意味する。よって、従来技術に示された方法よりも、正確に、また、省コストにて、機能が実現できるという効果がある。   Regarding the relative relationship with the projected image, in the method of the present invention, since the distance is measured using the projected image, the position of the projected image itself can be accurately grasped, and on the screen. Since it is detected that the projected image is in focus, the distance from the projection lens to the image projected on the screen can be detected regardless of the setting state of the lens and the like. The state of the lens and the like means a difference between a wide side and a tele side in the case of a zoom lens. Therefore, there is an effect that the function can be realized more accurately and at lower cost than the method shown in the related art.

以上より、本発明は、従来技術に示された方法よりも、少ない構成部品とプロジェクタ本来の機能を利用したテストパターンの投影により、スクリーンの3次元的傾きを検出でき、その補正が可能となるため、従来技術に示された方法よりも有効である。   As described above, according to the present invention, the three-dimensional inclination of the screen can be detected and corrected by projecting a test pattern using fewer components and the original function of the projector than the method shown in the related art. Therefore, it is more effective than the method shown in the related art.

また、本発明のプロジェクタ装置は、スクリーン内にパターンを表示してその位置を検出し、その位置からプロジェクタの投射表示画面全体の位置を算出する手段を具備することにより、スクリーン内にパターンを表示してその位置を検出し、その位置から投射表示画面全体の位置を算出することにより、イメージセンサが投射レンズよりも離れたところに位置していても正確に投射表示画面全体の位置の検出を行うことができるという効果がある。   In addition, the projector device of the present invention displays a pattern on a screen by providing a means for displaying a pattern on a screen, detecting the position thereof, and calculating a position of the entire projection display screen of the projector from the position. By detecting the position and calculating the position of the entire projection display screen from the position, the position of the entire projection display screen can be accurately detected even when the image sensor is located farther from the projection lens. There is an effect that it can be performed.

また、本発明によるプロジェクタ装置ではイメージセンサの光学的歪みを補正する手段を設けることによりイメージセンサの光学的歪みがあってもスクリーン内のパターンの位置から投射表示画面全体の位置を正確に算出することができ、スクリーン位置と投射表示画面全体位置の相対的位置も正確に求めることができるという効果がある。   Further, in the projector device according to the present invention, by providing a means for correcting the optical distortion of the image sensor, the position of the entire projection display screen is accurately calculated from the position of the pattern on the screen even if there is optical distortion of the image sensor. And the relative position between the screen position and the entire position of the projection display screen can be accurately obtained.

さらに、光学的歪みを直接求めることが困難な場合でも一旦画像歪み補正を行った投射表示画面の位置を検出し、スクリーン位置と比較することによって画像歪み補正を更新して画像歪み補正を行った投射表示画面の位置とスクリーン位置が一致するように制御できる手段を備えることにより、スクリーン位置と投射表示画面全体位置の相対的位置も正確に求めることができるという効果がある。   Furthermore, even when it is difficult to directly determine the optical distortion, the position of the projection display screen on which the image distortion correction was once performed is detected, and the image distortion correction is updated by comparing with the screen position to perform the image distortion correction. Providing means for controlling the position of the projection display screen so as to match the screen position has the effect that the relative position between the screen position and the entire position of the projection display screen can be accurately obtained.

また、本発明の、自動補正時に使用した中央部映像をそのまま用いて、その4隅をポインタにより指示することで、画像補正を手動で行うことにより、画像歪み補正の難点であった人間の目でしか検出できないスクリーンや、壁などについて、一連の操作の中で、最終手段として、調整が可能となるという効果がある。   In addition, the center image used in the automatic correction of the present invention is used as it is, and the four corners are indicated by pointers, and the image correction is performed manually. There is an effect that adjustment can be performed as a final means in a series of operations on a screen, a wall, and the like that can only be detected by the camera.

また、中央部映像と外周部映像を表示し、中央部映像を内包し、かつ外周部映像よりも内側にスクリーンを設置することで、信号処理回路の限界値を暗に指示でき、これによって補正が不可能という状況を無くすことが出来るという効果がある。   In addition, by displaying the center part image and the outer part image, including the center part image, and installing the screen inside the outer part image, the limit value of the signal processing circuit can be indicated implicitly, thereby correcting Has the effect of eliminating the situation in which it is impossible.

(発明の第1の実施の形態)
図1に本発明の第1の実施の形態を示す。
(First Embodiment of the Invention)
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

ここでは、光源(ランプ)1、表示デバイス(液晶パネル)2、投射レンズ3を経て、投射映像が、スクリーン4まで投射できるものとする。イメージセンサ5は、投射レンズ3に隣接し、スクリーン4までの距離に比較して、無視できるほど近い所に位置する。イメージセンサ5は、投射表示された映像並びに、スクリーン4の形を取り込めるものとして、代表的には、ラスタスキャンタイプのカメラが使用可能である。   Here, it is assumed that a projected image can be projected to a screen 4 via a light source (lamp) 1, a display device (liquid crystal panel) 2, and a projection lens 3. The image sensor 5 is located adjacent to the projection lens 3 and negligible compared to the distance to the screen 4. Typically, a raster scan type camera can be used as the image sensor 5 so as to capture the projected and displayed image and the shape of the screen 4.

ラスタスキャンタイプのカメラをイメージセンサ5とした場合は、カメラからの撮像結果を画像取込部6で1枚の絵として認識できるように取り込む。イメージセンサ5の取り込める映像は、投射表示する画面全体よりも大きな範囲とする。まず、あらかじめ、投射表示する画面全体をイメージセンサ5によって撮像し、イメージセンサ撮像画像21上の投射表示する画面全体の位置を記憶する(図2)。   When a raster scan type camera is used as the image sensor 5, the image capturing result from the camera is captured by the image capturing unit 6 so as to be recognized as one picture. The image captured by the image sensor 5 has a range larger than the entire screen to be projected and displayed. First, the entire screen to be projected and displayed is captured by the image sensor 5 in advance, and the position of the entire screen to be projected and displayed on the image sensor captured image 21 is stored (FIG. 2).

次に、設置されたスクリーン4のスクリーン面全体を覆うように、プロジェクタを設置し、イメージセンサ撮像画像21から、スクリーン4の位置を検出する。通常のスクリーン4は、投射映像を表示する面が白色ないし、光を反射する表面色になっており、それより外側の部分(枠)は、黒に代表される投射映像を表示する面とは異なる色となっている。スクリーン4の検出は、スクリーン色と枠は、イメージセンサ5による撮像結果から明るさ・色の違う境界点を認識し、境界線を算出する方法で可能となる。境界線の算出は、スクリーン4の縦・横の区切り位置に対してそれぞれ漸近線を描くことで、可能となる。縦横の区切り位置から、その交点である画面の4角の検出も可能になる。   Next, the projector is installed so as to cover the entire screen surface of the installed screen 4, and the position of the screen 4 is detected from the image sensor captured image 21. The normal screen 4 has a surface on which a projected image is displayed is white or has a surface color reflecting light, and a portion (frame) outside the surface is a surface on which a projected image represented by black is displayed. It has a different color. The screen color and the frame can be detected by a method of recognizing a boundary point having different brightness and color from an image pickup result by the image sensor 5 and calculating a boundary line. The boundary line can be calculated by drawing an asymptotic line at each of the vertical and horizontal dividing positions of the screen 4. From the vertical and horizontal separation positions, it is also possible to detect the four corners of the screen that are the intersections.

検出されたスクリーン位置は、前述の投射表示画面全体の検出結果と合わせ、それらの相対的位置が判別できる。相対的位置が分かることによって、表示デバイス2上への画像の表示位置を知ることが出来、歪み補正の最終目的画像形状を知ることができる。   The detected screen position is combined with the above-described detection result of the entire projection display screen, and their relative positions can be determined. By knowing the relative position, the display position of the image on the display device 2 can be known, and the final target image shape for distortion correction can be known.

歪み補正の手段は、出願番号が特願2002-018407の明細書などによって、記されている。上記歪み補正の手段を用いて、歪み補正を行い、上記検出されたスクリーン位置に合うように歪み補正を行えば、目的のスクリーン面にぴったり合わせる形でプロジェクタ映像を投射できる。   The means for correcting distortion is described in the specification of Japanese Patent Application No. 2002-018407 or the like. If the distortion correction is performed using the distortion correction means and the distortion is corrected so as to match the detected screen position, the projector image can be projected in a form that exactly fits the target screen surface.

次に、本発明の第1の実施の形態の動作について説明する。   Next, the operation of the first exemplary embodiment of the present invention will be described.

図1のブロック図において、自動調整の手順を以下に示す。   The procedure of the automatic adjustment in the block diagram of FIG. 1 will be described below.

まず、プロジェクタ装置の製造あるいは、キャリブレーション段階において、表示デバイス2に全白または、クロスハッチ(格子柄)などの特定の表示を行い、イメージセンサ上の投射表示画面全体の画像位置を検出する。   First, at the stage of manufacturing or calibrating the projector device, a specific display such as all white or a cross hatch (lattice pattern) is performed on the display device 2 to detect the image position of the entire projection display screen on the image sensor.

図2に、その様子を示す図を記す。   FIG. 2 shows a diagram showing this state.

イメージセンサ5の位置は、イメージセンサ撮像画像21全体の内側に、プロジェクタ投射表示画面全体画像22全体を撮像できるように配置する。イメージセンサ5でプロジェクタ投射表示画面全体画像22を取り込み、イメージセンサ5の撮像におけるプロジェクタ投射表示画面全体画像22の位置を検出する。   The position of the image sensor 5 is arranged inside the entire image 21 captured by the image sensor so that the entire image 22 of the projector display screen can be captured. The entire image 22 of the projector display screen is captured by the image sensor 5, and the position of the entire image 22 of the projector display screen in imaging by the image sensor 5 is detected.

プロジェクタ投射表示画面全体画像22がイメージセンサ5にて撮像されるときは、イメージセンサ5の取り付け精度、レンズ歪み等により、通常台形または、若干湾曲した映像として取り込まれる。   When the entire image 22 of the projector display screen is captured by the image sensor 5, the image is usually captured as a trapezoidal or slightly curved image due to the mounting accuracy of the image sensor 5, lens distortion, and the like.

全白映像を表示しておけば、プロジェクタ投射表示画面全体画像22の映像から、表示画像の4隅は容易に検出が可能であり、クロスハッチ信号などを表示しておけば、プロジェクタ投射表示画面全体画像22の特定の位置をクロスハッチ信号のライン位置よりおおむね判別でき、プロジェクタ投射表示画面全体画像22が、イメージセンサ5のどの位置に取り込まれるかを細かく知ることが可能となる。   If an all white image is displayed, the four corners of the display image can be easily detected from the image of the entire image 22 of the projector projection display screen. If a cross hatch signal or the like is displayed, the projector projection display screen can be displayed. The specific position of the whole image 22 can be roughly determined from the line position of the cross hatch signal, and it becomes possible to know in detail where the whole image 22 of the projector projection display screen is taken in the image sensor 5.

同様に、プロジェクタ投射表示画面全体画像22上に位置を示す表示を行うことにより、プロジェクタ投射表示画面全体画像22の位置と、イメージセンサ撮像画像21の位置の関係を定義付けることが可能となる。   Similarly, by performing the display indicating the position on the entire image 22 of the projector projection display screen, it is possible to define the relationship between the position of the entire image 22 of the projector projection display screen and the position of the image sensor image 21.

キャリブレーションは、図1のブロック図において、映像入力部10より上記全白信号またはクロスハッチ信号などを入力して、画像歪み補正回路11を歪み無しとして、表示デバイス駆動回路12を通じて、表示デバイス2に画像を表示するか、表示デバイス駆動回路12にテストパタン発生回路を設け、上記信号を発生することでプロジェクタ表示を行う。   In the calibration, in the block diagram of FIG. 1, the all white signal or the cross hatch signal or the like is input from the video input unit 10, the image distortion correction circuit 11 is set to have no distortion, and the display device 2 is passed through the display device driving circuit 12. Or a test pattern generating circuit is provided in the display device driving circuit 12 to generate the above-mentioned signal to perform the projector display.

キャリブレーションの際は、映像を投射するスクリーン4を大きな物として、イメージセンサ撮像画像21全体がスクリーン内に収まるようにすると、キャリブレーションの際に便利である。投射された表示画像は、イメージセンサ5により、撮像され、画像取込部6によって、画像データとして装置に取り込まれる。   At the time of calibration, it is convenient to perform the calibration if the screen 4 on which the image is projected is made a large object so that the entire image sensor captured image 21 fits within the screen. The projected display image is captured by the image sensor 5 and captured by the image capturing unit 6 as image data.

そのときの撮像画像を図2のイメージセンサ撮像画像例で示す。前述したとおり、プロジェクタ投射表示画面全体画像22は、スクリーン4に投影されたときには長方形であるが、イメージセンサ5によって撮像されたときは、若干の歪みを生じている。   The captured image at that time is shown in the example of the image sensor captured image in FIG. As described above, the entire projector projection display screen image 22 is rectangular when projected on the screen 4, but has some distortion when captured by the image sensor 5.

画像取込部6によって取り込まれた画像を、投射表示位置検出部7によって、その位置を検出する。位置検出は、イメージセンサ撮像画像21上で、水平方向、垂直方向それぞれx,yの位置と、プロジェクタ投射表示画面全体画像22における水平方向、垂直方向のそれぞれの表示位置xp,ypの位置との関係を一対一で表す形で行われる。簡易的に、いくつかの代表点のみで、上記位置関係を表現することも出来る。例えば、プロジェクタ投射表示画面全体画像22の4隅の位置、あるいは、プロジェクタ投射表示画面全体画像22の数点の代表的位置である。   The position of the image captured by the image capturing unit 6 is detected by the projection display position detecting unit 7. The position detection is performed on the image sensor captured image 21 between the horizontal and vertical x and y positions, and the horizontal and vertical display positions xp and yp in the entire projector projection display screen image 22. This is done in a way that represents the relationship one-on-one. For simplicity, it is also possible to express the above positional relationship with only some representative points. For example, it is the position of the four corners of the whole image 22 of the projector projection display screen, or the representative position of several points of the whole image 22 of the projector projection display screen.

以上の操作により、キャリブレーション作業が終了する。キャリブレーション作業は、前述の通り、工場での生産時に、または、使用する初期状態として行われる。   With the above operation, the calibration work is completed. As described above, the calibration operation is performed at the time of production at a factory or as an initial state of use.

次に、実際のスクリーン4を設置し、スクリーン4の位置を検出する動作に入る。スクリーン全体に画像を表示する意味から、プロジェクタ投射表示画面全体画像22は、スクリーン4を全体を覆いつくすように設置する。上記設置されたスクリーン4をイメージセンサ5にて撮像した画像例が図3のスクリーン位置画像24である。   Next, the actual screen 4 is set, and the operation for detecting the position of the screen 4 is started. From the viewpoint of displaying an image on the entire screen, the entire projector projection display screen image 22 is installed so as to cover the entire screen 4. An example of an image obtained by capturing the screen 4 installed by the image sensor 5 is the screen position image 24 in FIG.

スクリーン位置は、前述の通り、反射面である本来の画像表示位置と、枠の部分の明るさ・色が異なることを利用し検出を行う。イメージセンサ5により、図3のように撮像された画像を画像取込部6によって、データとして取り込む。   As described above, the screen position is detected by utilizing the fact that the brightness and color of the frame portion are different from the original image display position which is the reflection surface. An image captured as shown in FIG. 3 by the image sensor 5 is captured by the image capturing unit 6 as data.

取り込まれたデータは、スクリーン位置検出部8により、スクリーンの位置が検出される。   The screen position is detected by the screen position detector 8 in the captured data.

スクリーン位置検出部8の第1の構成を図4に示す。撮像された画像の明度データ14が二値化手段15に入力される。二値化手段15は、画像全体のヒストグラムから二値化の閾値を決定する。例えば、判別分析の手法により閾値を決定する(非特許文献1参照)。この手法は、画像中の各画素の明度を調べ、明るい部分と暗い部分の2つの領域に分類する。スクリーン4は、通常白く、画面中のほかの部分より明るいため、明るい部分に分類される。その結果、画像中のスクリーン部分は、図5に示すように切り出される。二値化手段15の出力である二値画像データは、直線検出手段16に入力される。直線検出手段16は、明るい部分と暗い部分の境界をトレースし、境界線を得、境界線を直線部分に分割する。図5に、L1、L2、L3、L4の4本の直線が検出された様子を示す。更に、検出された直線に対し、交点検出手段17は、L1とL4の交点としてC1、L1とL2の交点としてC2、L2とL3の交点としてC3、L3とL4の交点としてC4を検出する。以上のようにして、スクリーン4の4隅の位置が求まる。   FIG. 4 shows a first configuration of the screen position detecting section 8. The brightness data 14 of the captured image is input to the binarization unit 15. The binarization unit 15 determines a binarization threshold from the histogram of the entire image. For example, a threshold is determined by a discriminant analysis technique (see Non-Patent Document 1). In this method, the brightness of each pixel in an image is checked, and the pixels are classified into two regions, a bright portion and a dark portion. The screen 4 is usually white and brighter than other parts of the screen, and thus is classified as a bright part. As a result, the screen portion in the image is cut out as shown in FIG. The binary image data output from the binarizing unit 15 is input to the straight line detecting unit 16. The straight line detecting means 16 traces the boundary between the bright part and the dark part, obtains the boundary, and divides the boundary into straight parts. FIG. 5 shows a state where four straight lines L1, L2, L3, and L4 are detected. Further, with respect to the detected straight line, the intersection detecting means 17 detects C1 as the intersection of L1 and L4, C2 as the intersection of L1 and L2, C3 as the intersection of L2 and L3, and C4 as the intersection of L3 and L4. As described above, the positions of the four corners of the screen 4 are determined.

スクリーン位置検出部18の第2の構成を図6に示す。撮像された画像の明度データ14が、エッジ検出手段19に入力される。エッジ検出手段19では、各画素について隣接する画素値との比較が行なわれ、画素値の差が予め設定された閾値より大きいときに、その画素にエッジが存在すると判定する。すると、図7に示すようなエッジ画像が得られる。閾値の設定によっては、ある程度の太さを持ったエッジが検出されるが、その場合には、公知の細線化手法を施し、1画素程度の幅のエッジ画像を出力する。直線当てはめ手段20は、得られたエッジ部分に対して、直線の当てはめを行なう。実際にはエッジ部分に対して、直線の方程式を当てはめ、直線L1〜L4を決定する。交点検出手段17は第1の構成と同様に、得られた直線に対して、隣り合うものの交点を求め、スクリーン4の4隅の位置を求める。   FIG. 6 shows a second configuration of the screen position detection unit 18. The brightness data 14 of the captured image is input to the edge detection unit 19. In the edge detecting means 19, each pixel is compared with an adjacent pixel value, and when the difference between the pixel values is larger than a preset threshold value, it is determined that the pixel has an edge. Then, an edge image as shown in FIG. 7 is obtained. Depending on the setting of the threshold value, an edge having a certain thickness is detected. In this case, a known thinning method is applied to output an edge image having a width of about one pixel. The straight line fitting means 20 performs straight line fitting on the obtained edge portion. Actually, a straight line equation is applied to the edge portion to determine straight lines L1 to L4. As in the first configuration, the intersection detecting means 17 obtains intersections of adjacent ones with the obtained straight line, and obtains the positions of the four corners of the screen 4.

検出された位置は、プロジェクタ投射表示画面全体画像22内に位置し、スクリーン歪み検出部9により、スクリーン位置と表示デバイス2の表示範囲との相対的位置関係を決定する。画像歪み補正回路11は、スクリーン歪み検出部9によって決定された表示デバイス2上に表示すべき映像の形に画像を表示する。   The detected position is located in the entire image 22 of the projector projection display screen, and the screen distortion detector 9 determines the relative positional relationship between the screen position and the display range of the display device 2. The image distortion correction circuit 11 displays an image in the form of a video to be displayed on the display device 2 determined by the screen distortion detection unit 9.

結果、映像入力部10より入力された、映像信号が画像歪み補正回路11を通ることで、スクリーンの形状に合わせた形に変形され、表示デバイス駆動回路12を経由して、表示デバイス2に表示され、スクリーン4に投射表示される。   As a result, the video signal input from the video input unit 10 passes through the image distortion correction circuit 11, is transformed into a shape conforming to the screen shape, and is displayed on the display device 2 via the display device drive circuit 12. The image is projected and displayed on the screen 4.

(発明の第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態として、スクリーン位置検出を行った後に、スクリーン位置画像24がプロジェクタ投射表示画面全体画像22の範囲内に入らなかった場合が考えられる(図8)。
(Second embodiment of the invention)
As a second embodiment of the present invention, it is conceivable that the screen position image 24 does not fall within the range of the entire projector projection display screen image 22 after performing the screen position detection (FIG. 8).

この時は、今までの処置では、使用者にとって満足な映像を提供できない。図8に示すように、この対処方法として、スクリーン位置を検出した後で、その形を相似的に拡大縮小並びにスクリーン内での位置移動を行うことで、スクリーン4に対して投射された画像は長方形を維持し、かつプロジェクタ投射表示画面全体画像22の範囲内であることを満足する画像の大きさ、並びに位置を算出し、その位置に対応する表示デバイス2の当該位置に画像を表示することにより、実用的に使用者を満足させ得る画像を提供できる。   At this time, a satisfactory image cannot be provided to the user by the conventional treatment. As shown in FIG. 8, as a countermeasure, an image projected on the screen 4 is detected by detecting the screen position, and then performing similar scaling and moving the position within the screen. Calculating the size and position of an image that satisfies that it is within the range of the entire image 22 of the projector projection display screen while maintaining the rectangle, and displaying the image at the position on the display device 2 corresponding to the position. Accordingly, an image that can practically satisfy the user can be provided.

これは、スクリーン歪み検出部9に、上記条件を満足させる処理を盛り込むことで可能となる。   This can be achieved by incorporating a process that satisfies the above conditions into the screen distortion detection unit 9.

(発明の第3の実施の形態)
イメージセンサの取り付けについても、投射レンズ3の近傍に位置させる第1の実施の形態の方法と、図9に示すとおり、投射レンズ3を通した画像を、ハーフミラー13によってイメージセンサ5に導くことで撮像する第3の実施の形態の方法がある。ハーフミラー13は、イメージセンサ5の撮像時のみ表示デバイス2と投射レンズ3の間に割り込ませる様な可動式とすれば、通常使用時に、このハーフミラー13の影響を受けることはない。
(Third Embodiment of the Invention)
Regarding the mounting of the image sensor, the method according to the first embodiment in which the image sensor is located near the projection lens 3 and, as shown in FIG. 9, the image passed through the projection lens 3 is guided to the image sensor 5 by the half mirror 13. There is a method according to the third embodiment in which an image is picked up by the third embodiment. The half mirror 13 is not affected by the half mirror 13 during normal use as long as it is movable so as to be inserted between the display device 2 and the projection lens 3 only when the image sensor 5 captures an image.

(発明の第4の実施の形態)
図10に本発明の第4の実施の形態を示す。
(Fourth Embodiment of the Invention)
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.

スクリーンがいわゆる壁のような状態の場合に、発明の第1の実施の形態の方法により、スクリーンの枠をとらえることが出来ない。この時に、以下の方法を使うことができる。   When the screen is in the state of a so-called wall, the frame of the screen cannot be captured by the method of the first embodiment of the invention. At this time, the following method can be used.

ここでは、光源(ランプ)1、表示デバイス(液晶パネル)2、投射レンズ3を経て、投射映像が、スクリーン4まで投射できるものとする。イメージセンサ5は、投射レンズ3に隣接し、スクリーン4までの距離に比較して、無視できるほど近い所に位置する。イメージセンサ5は、投射表示された映像並びに、スクリーン4の形を取り込めるものとして、代表的には、ラスタスキャンタイプのカメラが使用可能である。   Here, it is assumed that a projected image can be projected to a screen 4 via a light source (lamp) 1, a display device (liquid crystal panel) 2, and a projection lens 3. The image sensor 5 is located adjacent to the projection lens 3 and negligible compared to the distance to the screen 4. Typically, a raster scan type camera can be used as the image sensor 5 so as to capture the projected and displayed image and the shape of the screen 4.

ラスタスキャンタイプのカメラをイメージセンサ5とした場合は、カメラからの撮像結果を画像取込部6で1枚の絵として認識できるように取り込む。イメージセンサ5の取り込める映像は、投射表示する画面全体を取り込める範囲とする。   When a raster scan type camera is used as the image sensor 5, the image capturing result from the camera is captured by the image capturing unit 6 so as to be recognized as one picture. The image captured by the image sensor 5 has a range in which the entire screen to be projected and displayed can be captured.

まず、投射レンズと画像が投射投影されるスクリーンまでの距離を測定する手段について、説明する。   First, means for measuring the distance between the projection lens and the screen on which the image is projected and projected will be described.

イメージセンサ5を内蔵したプロジェクタにおいて、プロジェクタからスクリーン4までの距離と投射された画像のフォーカスが合った位置に対応したレンズのフォーカス位置の関係(以下フォーカスプロファイルという)を、あらかじめプロジェクタを製造する工場において記憶させる。   In a projector having a built-in image sensor 5, the relationship between the distance from the projector to the screen 4 and the focus position of the lens corresponding to the position where the projected image is in focus (hereinafter referred to as a focus profile) is determined in advance by a factory that manufactures the projector. Is stored.

この作業によって、ユーザーが使用する場面で、フォーカスが合った状態でのレンズのフォーカス位置を検出し、上記フォーカスプロファイルと照らし合わせることで、プロジェクタからフォーカスが合ったスクリーン4までの距離を知ることができる。   By this operation, in a scene used by the user, the focus position of the lens in focus is detected, and the distance from the projector to the focused screen 4 can be known by comparing the focus position with the focus profile. it can.

次に、実際のスクリーン4に投射したときの表示画面上の4隅でそれぞれフォーカスが合った位置をレンズのフォーカス位置を変化させ、上記フォーカスプロファイルを照らし合わせることで検出し、プロジェクタからスクリーン上に投射された表示画面の4隅までのそれぞれの距離を知ることができる。   Next, the in-focus position at each of the four corners on the display screen when projected on the actual screen 4 is detected by changing the focus position of the lens and illuminating the focus profile. It is possible to know the respective distances to the four corners of the projected display screen.

以下に、プロジェクタから表示画面の4隅までの距離の求め方について詳細に述べる。   Hereinafter, a method of obtaining the distances from the projector to the four corners of the display screen will be described in detail.

まず、画面の4隅のフォーカスを計測するためのテストパターンは、図11に示す様なパターンが代表例としてあげられる。外周は、表示デバイス2の表示エリアを示す。画面十字型のテストパターンを画面4隅に位置するように投射し、十字型テストパターンの位置でのフォーカス点を検出する。フォーカス点の位置と距離の関係(フォーカスプロファイル)は、予め図12の様に測定しておく。この測定は、通常、プロジェクタ製造時に行われ、プロジェクタ本体内に記憶される。図12のフォーカスプロファイルにより、画面4隅でフォーカスの合ったフォーカス位置を検出することで、それぞれの点でスクリーン4との距離を検出することが可能となる。もしも、画面4隅でフォーカスプロファイルが若干ずれているようならば、4つの点それぞれに上記フォーカスプロファイルを作成しておけばよい。以上の測定により、投射レンズ3からスクリーン4上の4隅のテストパターン位置と投射レンズ3との距離が従来の技術よりも正確に把握できる。   First, a representative example of a test pattern for measuring the focus at the four corners of the screen is a pattern as shown in FIG. The outer periphery indicates a display area of the display device 2. A cross-shaped test pattern is projected so as to be located at the four corners of the screen, and a focus point at the position of the cross-shaped test pattern is detected. The relationship between the position of the focus point and the distance (focus profile) is measured in advance as shown in FIG. This measurement is usually performed when the projector is manufactured, and is stored in the projector body. By detecting a focus position at which focus is achieved at four corners of the screen by the focus profile of FIG. 12, it is possible to detect the distance from the screen 4 at each point. If the focus profiles are slightly shifted at the four corners of the screen, the focus profiles may be created for each of the four points. By the above measurement, the distance between the projection lens 3 and the test pattern positions at the four corners on the screen 4 from the projection lens 3 and the projection lens 3 can be more accurately grasped than in the prior art.

プロジェクタから表示画面の4隅までの距離を知ることができれば、プロジェクタとスクリーン4の位置関係が把握できる。   If the distance from the projector to the four corners of the display screen can be known, the positional relationship between the projector and the screen 4 can be understood.

スクリーン4が平面であることを前提とすると、投射された画面を構成する平面は、プロジェクタに対してxy軸の傾き角度で表現できる。スクリーン4が枠を持った四角い形状の場合は、投射された画面とスクリーン平面との関係はさらに回転角が加わることになる。しかしながら、純粋に投射された画面の歪み方のみを考える時は、四角いスクリーン枠と投射画面の関係は考える必要がなく、投射された画面が表示される平面とプロジェクタの位置関係を考えるのみでよい。   Assuming that the screen 4 is a plane, the plane constituting the projected screen can be represented by an inclination angle of the xy axis with respect to the projector. If the screen 4 has a rectangular shape with a frame, the rotation angle is further added to the relationship between the projected screen and the screen plane. However, when considering only how to distort the projected screen purely, there is no need to consider the relationship between the square screen frame and the projected screen, only the positional relationship between the plane on which the projected screen is displayed and the projector. .

また、プロジェクタから表示画面の4隅までの距離から、スクリーン4の3次元的傾きを計算し、スクリーン4が平面であることを前提にすれば、補正すべき表示画面形状も知ることができる。   Also, the three-dimensional inclination of the screen 4 is calculated from the distance from the projector to the four corners of the display screen, and if the screen 4 is assumed to be flat, the display screen shape to be corrected can be known.

投射表示された画面は平面スクリーンの傾き角度により、画面内の投射された拡大率が変化する。プロジェクタと平面スクリーンが正対している場合を図13と図15に示す。プロジェクタに対し平面スクリーンが傾いている場合を図14と図16に示す。   In the projected and displayed screen, the projected magnification in the screen changes depending on the inclination angle of the flat screen. FIGS. 13 and 15 show the case where the projector and the flat screen face each other. FIGS. 14 and 16 show the case where the flat screen is inclined with respect to the projector.

拡大率の変化は、投射距離の比に比例する。例えば1mの投射距離に投射表示した場合と2mの投射距離で投射表示した場合では、拡大率は2倍となる。   The change in the magnification is proportional to the ratio of the projection distance. For example, in the case where the projection display is performed at the projection distance of 1 m and the case where the projection display is performed at the projection distance of 2 m, the enlargement ratio is twice.

画面の拡大率は、画面の中央からの比で表せる。すなわち、画面の4角を示す位置1,2,3,4点のそれぞれについて、距離を測定し、その比率を計算することによって、拡大率の差が計算でき、この拡大率の変化を用いて、出願番号が特願2002-018407の明細書などによって、記されている歪み補正の手段を動作させる係数を発生させる。   The magnification of the screen can be expressed as a ratio from the center of the screen. That is, by measuring the distance and calculating the ratio of each of the positions 1, 2, 3, and 4 representing the four corners of the screen, the difference in the enlargement ratio can be calculated. And a coefficient for operating the distortion correction means described in the specification of Japanese Patent Application No. 2002-018407.

図10のブロック図において、自動調整の手順を以下に示す。   In the block diagram of FIG. 10, the procedure of the automatic adjustment is described below.

図10において、投射画面場の角に特定のパターンを出現させ、光学レンズのフォーカス調整を動作させることで特定パターンのそれぞれのフォーカス最良点をフォーカス検出部26にて検出する。   In FIG. 10, a specific pattern appears at the corner of the projection screen field, and the focus adjustment of the optical lens is operated to detect the best focus point of each specific pattern by the focus detection unit 26.

そのときのレンズフォーカス位置をレンズフォーカス位置検出部27にて、検出することで、フォーカス最良点の距離が算出される。   The lens focus position at that time is detected by the lens focus position detection unit 27, so that the distance to the best focus point is calculated.

距離検出部補正係数算出部28では、それぞれの距離に応じた補正係数を発生する。   The distance detection unit correction coefficient calculation unit 28 generates a correction coefficient corresponding to each distance.

補正係数は、プロジェクタから4角までの距離から、図14に示すスクリーン4の傾き角度φをxy軸それぞれに求め、演算することで拡大率の変化が求められ、その係数を画像歪み補正回路11に入力することで検出したスクリーン傾きに応じた画像歪み補正が可能となる。   The correction coefficient is obtained by calculating the inclination angle φ of the screen 4 shown in FIG. 14 for each of the xy axes from the distance from the projector to the four corners, and calculating the change in the enlargement ratio. , The image distortion can be corrected according to the detected screen tilt.

(発明の第5の実施の形態)
スクリーンを平面と限定した場合に、距離検出を4点ではなく、3点で行うことが可能となる。スクリーンを平面と仮定すれば、図17に示すa軸およびb軸での回転により、画像の投写状態が表せる。a軸およびb軸での回転を表すには、b軸のa軸に対する傾き・位置を示す2点とb軸に対しての回転角度を示すための1点を確定すれば、その傾きが求まる。
(Fifth Embodiment of the Invention)
When the screen is limited to a flat surface, distance detection can be performed at three points instead of four points. Assuming that the screen is flat, the projected state of the image can be represented by the rotation about the a-axis and the b-axis shown in FIG. In order to express the rotation on the a-axis and the b-axis, if two points indicating the inclination / position of the b-axis with respect to the a-axis and one point indicating the rotation angle with respect to the b-axis are determined, the inclination can be obtained. .

(発明の第6の実施の形態)
スクリーンが曲面スクリーンの場合においても、距離検出する点をメッシュ状に増やし検出点間の補完を直線補完ないし高次の曲線補完を行うことによって、画像歪みの補正係数を算出することが可能となり、自動画像歪み補正が実現できる。
(Sixth Embodiment of the Invention)
Even when the screen is a curved screen, it is possible to calculate the image distortion correction coefficient by increasing the points to be detected in a mesh shape and performing interpolation between detection points by linear interpolation or higher-order curve interpolation, Automatic image distortion correction can be realized.

(発明の第7の実施の形態)
以上の本発明の第1の実施の形態から第6の実施の形態は、画像のあおり投射によって生ずる台形歪み補正を自動的に補正する方法として、プロジェクタに内蔵されたイメージセンサを用いプロジェクタの投射表示画面全体位置に対するスクリーン位置を検出し、スクリーンに投射映像が合うように画像歪み補正をする方法であるが、この方法ではイメージセンサ上の投射表示画面全体をあらかじめキャリブレーションにより検出しておく必要があり、この場合の投射表示画面全体位置は固定値である。
(Seventh Embodiment of the Invention)
The first to sixth embodiments of the present invention are directed to a method for automatically correcting trapezoidal distortion caused by tilt projection of an image by using an image sensor built in the projector. This method detects the screen position relative to the entire display screen position and corrects the image distortion so that the projected image matches the screen.However, this method requires that the entire projection display screen on the image sensor be detected in advance by calibration. In this case, the entire position of the projection display screen is a fixed value.

このとき、イメージセンサの内蔵方法として投射レンズを通した画像をハーフミラー等によって導いて撮像するように位置させる方法と投射レンズの近傍に投射方向に向けて位置させる方法などがあるが、後者の場合のように投射レンズの位置とイメージセンサの撮像位置が一致しない場合は、あおり投射によりイメージセンサ上の撮像される投射表示画面全体位置は変化してしまい、この変化の度合いはあおり投射の度合いが大きいほど大きくなるため、この投射表示画面全体位置をあらかじめキャリブレーションにより検出しておく方法ではあおり投射時に実際のイメージセンサ上の投射表示画面全体位置と一致せず、投射表示画面全体位置に対するスクリーン位置を検出し、スクリーンに投射映像が合うように画像歪み補正を行う際に誤差を生じてしまい、スクリーンと投射されたプロジェクタ映像が合わなくなる。   At this time, as a method of incorporating the image sensor, there are a method of guiding an image through a projection lens by a half mirror or the like to take an image, and a method of positioning the image in the vicinity of the projection lens in a projection direction. If the position of the projection lens does not match the imaging position of the image sensor as in the case, the entire position of the projection display screen imaged on the image sensor by the tilt projection changes, and the degree of this change is the degree of the tilt projection. In this method, the entire position of the projection display screen is detected in advance by calibration because the size of the projection display screen does not match the actual position of the entire projection display screen on the image sensor during projection. When detecting the position and performing image distortion correction so that the projected image fits on the screen Will occur a difference, screen and projected projector image can not match.

このため、スクリーン位置を検出するときごとに投射表示画面全体の位置を検出すれば良いことになるが、スクリーン位置検出を用いた自動画像歪み補正ではスクリーン位置検出のためプロジェクタの全画面表示画像がスクリーンを覆いつくすように投射するため投射表示画面全体の境界線はスクリーンの外側に位置してしまい、スクリーンの外側にはさまざまな物体があることが予想されるためイメージセンサで撮像した画像から直接検出することは困難である。   For this reason, it is sufficient to detect the position of the entire projection display screen every time the screen position is detected. However, in the automatic image distortion correction using the screen position detection, the entire screen display image of the projector is detected for the screen position detection. Since the projection is performed so as to cover the screen, the boundary of the entire projection display screen is located outside the screen, and it is expected that there are various objects outside the screen. It is difficult to detect.

本発明の第7の実施の形態では、スクリーン内にパターンを表示してその位置を検出し、その位置から投射表示画面全体の位置を算出することにより投射表示画面全体の位置を検出することができるものである。   In the seventh embodiment of the present invention, the position of the entire projection display screen can be detected by displaying the pattern on the screen and detecting the position, and calculating the position of the entire projection display screen from the position. You can do it.

これにより、イメージセンサが投射レンズよりも離れたところに位置していても正確に投射表示画面全体の位置の検出を行うことができる。   This makes it possible to accurately detect the position of the entire projection display screen even if the image sensor is located farther than the projection lens.

図18を参照すると本発明の第7の実施の形態としての自動画像歪み補正機能を備えたプロジェクタ装置が示されている。   Referring to FIG. 18, there is shown a projector device having an automatic image distortion correcting function according to a seventh embodiment of the present invention.

1はプロジェクタの光源(ランプ)、2は表示デバイス(液晶パネル)、3はプロジェクタの投射レンズ、4は映像を投射するためのスクリーン、5はスクリーンおよび投射映像を撮像するために投射方向に向けられたイメージセンサ、6はイメージセンサで撮像された画像を取り込む画像取込部、33はイメージセンサの光学的歪みを補正するためのイメージセンサ光学的歪み補正回路、7はイメージセンサで撮像された画像中の投射映像の表示位置を検出する投射表示位置検出部、8はイメージセンサで撮像された画像中のスクリーン位置を検出するスクリーン位置検出部、41は7の結果から投射表示画面全体の位置を算出する投射表示画面全体位置算出部、9は41と8の相対的位置からスクリーン歪みを検出するスクリーン歪み検出部、10はプロジェクタで投射する映像を入力する映像入力部、11は9の結果を元に歪みを補正する画像歪み補正回路、12は11からの映像を2の表示デバイスに表示する表示デバイス駆動回路、23は7での投射表示位置検出のためのパターンを生成する表示用パターン生成部である。   1 is a light source (lamp) of the projector, 2 is a display device (liquid crystal panel), 3 is a projection lens of the projector, 4 is a screen for projecting an image, and 5 is a projection direction for capturing the screen and the projected image. 6 is an image capturing unit that captures an image captured by the image sensor, 33 is an image sensor optical distortion correction circuit for correcting optical distortion of the image sensor, and 7 is an image captured by the image sensor. A projection display position detection unit that detects a display position of a projection image in an image, 8 is a screen position detection unit that detects a screen position in an image captured by an image sensor, and 41 is a position of the entire projection display screen from the result of 7 A projection display screen overall position calculation unit 9 for calculating the screen distortion from the relative position of 41 and 8; And 10, an image input unit for inputting an image projected by the projector, 11 an image distortion correction circuit for correcting distortion based on the result of 9, and 12 a display device drive for displaying the image from 11 on the 2 display device A circuit 23 is a display pattern generation unit that generates a pattern for detecting the projection display position at 7.

図18を参照して本発明の第7の実施の形態の動作を説明する。     The operation of the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

プロジェクタの投射表示画面全体がスクリーン4を覆うようにプロジェクタを設置し、イメージセンサ5で撮像を行い画像取込部6でその撮像画像を取り込み、イメージセンサ光学的歪み補正回路33でイメージセンサ5での光学的歪みを補正する。撮像した画像は図19のスクリーン位置画像24のようになっており、スクリーン位置検出部8ではスクリーン位置画像24の境界を検出することによりスクリーン4の位置を検出する。ここで、イメージセンサ光学的歪み補正回路33でのイメージセンサ5での光学的歪みの補正は計算で行ってもいいし、あらかじめ用意された光学的歪みの補正用データを用いて行っても良い。   The projector is installed so that the entire projection display screen of the projector covers the screen 4, an image is captured by the image sensor 5, the captured image is captured by the image capturing unit 6, and the image sensor 5 corrects the image by the image sensor optical distortion correction circuit 33. To correct optical distortion. The captured image is like the screen position image 24 in FIG. 19, and the screen position detection unit 8 detects the position of the screen 4 by detecting the boundary of the screen position image 24. Here, the correction of the optical distortion in the image sensor 5 in the image sensor optical distortion correction circuit 33 may be performed by calculation, or may be performed using optical distortion correction data prepared in advance. .

次に投射表示画面全体の位置を以下のようにスクリーン4の内側に2種類の全白パターンを表示してその位置を検出し、その結果から算出する方法で検出する。   Next, the position of the entire projection display screen is detected by displaying two types of all-white patterns inside the screen 4 as follows, detecting the position, and calculating from the result.

まず、表示用パターン生成部23によりスクリーン4に縦横の長さがプロジェクタ投射表示画面全体の75%である全白のパターンを表示し、このパターンをイメージセンサ5で撮像を行い画像取込部6でその撮像画像を取り込み、イメージセンサ光学的歪み補正回路33でイメージセンサ5での光学的歪みを補正した後、投射表示位置検出部7でその位置を検出し投射表示画面全体位置算出部41へ送る。次に、表示用パターン生成部23によりスクリーン4に縦横の長さがプロジェクタ投射表示画面全体の50%である全白のパターンを表示し、このパターンをイメージセンサ5で撮像を行い画像取込部6でその撮像画像を取り込み投射表示位置検出部7でその位置を検出し投射表示画面全体位置算出部41へ送る。   First, the display pattern generation unit 23 displays an all-white pattern on the screen 4 having a length and width of 75% of the entire projector projection display screen. The pattern is imaged by the image sensor 5 and the image capture unit 6 is displayed. Then, the captured image is captured, and the optical distortion in the image sensor 5 is corrected by the image sensor optical distortion correction circuit 33. Then, the position is detected by the projection display position detection unit 7, and the position is detected by the projection display screen entire position calculation unit 41. send. Next, the display pattern generation unit 23 displays on the screen 4 an all-white pattern in which the length and width are 50% of the entire projector projection display screen. At 6, the captured image is fetched and the position is detected by the projection display position detection unit 7 and sent to the entire projection display screen position calculation unit 41.

このとき、撮像した75%全白パターンと50%全白パターンは図20の75%全白表示画像34と50%全白表示画像35のようになっており、投射表示位置検出部7で75%全白表示画像34と50%全白表示画像35の境界をそれぞれ検出することにより75%全白表示画像34と50%全白表示画像35の位置を検出し、投射表示画面全体位置算出部41で75%全白表示画像34と50%全白表示画像35の相対位置からプロジェクタ投射表示画面全体画像22の位置を算出する。   At this time, the captured 75% all-white pattern and the 50% all-white pattern are like the 75% all-white display image 34 and the 50% all-white display image 35 in FIG. The positions of the 75% all-white display image 34 and the 50% all-white display image 35 are detected by detecting the boundaries between the% all-white display image 34 and the 50% all-white display image 35, respectively, and the entire projection display screen position calculation unit In step 41, the position of the entire projector projection display screen image 22 is calculated from the relative positions of the 75% all white display image 34 and the 50% all white display image 35.

次にスクリーン歪み検出部9で上記のスクリーン位置検出部8で検出したスクリーン位置と投射表示画面全体位置算出部41で検出したプロジェクタ投射表示画面全体画像22の位置の相対的位置関係から表示デバイス2上でのスクリーン4の位置を求める。これにより歪み補正の最終目的画像形状がわかり、画像歪み補正回路11ではスクリーン歪み検出部9で検出した歪み補正の最終目的画像形状になるように映像入力部10から映像信号に歪み補正を施し投射する。   Next, the display device 2 is determined based on the relative positional relationship between the screen position detected by the screen position detector 8 and the position of the entire projector projected display screen image 22 detected by the projected display screen overall position calculator 41. The position of the screen 4 above is determined. Thereby, the final target image shape of the distortion correction can be known, and the image distortion correction circuit 11 performs distortion correction on the video signal from the video input unit 10 so as to have the final target image shape of the distortion correction detected by the screen distortion detection unit 9 and projects the image signal. I do.

歪み補正の手段は、出願番号が特願2002-018407号の明細書などによって記されており、上記歪み補正の手段を用いて歪み補正を行い、上記検出されたスクリーン位置に合うように歪み補正を行えば、目的のスクリーン面に合わせる形でプロジェクタ映像を投射できる。   The means for distortion correction is described in the specification of Japanese Patent Application No. 2002-018407, etc., and performs distortion correction using the above-described distortion correction means, and corrects the distortion to match the detected screen position. Is performed, the projector image can be projected in a form that matches the target screen surface.

なお、上記2つのパターンは75%、50%の比の大きさでなくてもかまわず、全白でなくてもかまわない。   The two patterns need not be 75% and 50%, and may not be all white.

また、前述の例では75%と50%の2つの全白パターンを表示しその位置を検出してプロジェクタ投射表示画面全体画像22の位置を算出したが、例えば、図21のように75%全白表示画像34のパターンと中心を示す中心表示画像36のパターンを表示して位置を検出しその相対位置からプロジェクタ投射表示画面全体画像22の位置を算出してもよい。   In the above-described example, two full white patterns of 75% and 50% are displayed and their positions are detected to calculate the position of the entire image 22 of the projector projection display screen. For example, as shown in FIG. It is also possible to display the pattern of the white display image 34 and the pattern of the center display image 36 indicating the center, detect the position, and calculate the position of the entire projector projection display screen image 22 from the relative position.

(発明の第8の実施の形態)
図22を参照すると本発明の第8の実施の形態としての自動画像歪み補正機能を備えたプロジェクタ装置が示されている。
(Eighth Embodiment of the Invention)
FIG. 22 shows a projector device having an automatic image distortion correcting function according to an eighth embodiment of the present invention.

本実施の形態では、図18に比べイメージセンサ5の光学的歪み補正を直接行うのではなく、前述の本発明の第7の実施の形態の方法で一旦画像歪み補正を行い、その後、画像歪み補正後の投射表示位置とスクリーン位置を比較し、一致するようにフィードバック制御で補正するものである。   In the present embodiment, the optical distortion correction of the image sensor 5 is not directly performed as compared with FIG. 18, but the image distortion is once corrected by the method of the above-described seventh embodiment of the present invention. The projection display position after correction and the screen position are compared, and correction is performed by feedback control so that they match.

前述の第7の実施の形態ではスクリーン位置検出部8で検出したスクリーン位置と投射表示画面全体位置算出部41で算出したプロジェクタ投射表示画面全体画像22の位置からその相対的位置関係が求まると、表示デバイス2上でのスクリーン4の位置がわかって歪み補正の最終目的画像形状を知ることができ、画像歪み補正回路11でスクリーン位置に合うように歪み補正を行い、目的のスクリーン面に合わせる形でプロジェクタ映像を投射するが、イメージセンサ5に光学的歪みがありイメージセンサ光学的歪み補正回路33で補正できないような場合はスクリーン4に投射された画像歪み補正を施した映像とスクリーン4が一致しない。すなわち、光学的歪みが複雑で計算が困難である場合やあらかじめ光学的歪み補正用データを用意するのが困難、例えば、生産するプロジェクタ装置ごとに光学的歪み特性を測定してデータを作るのに時間を要し現実的でない場合は前述の第7の実施の形態のような光学的歪み補正を行うことができない。   In the above-described seventh embodiment, when the relative positional relationship is obtained from the screen position detected by the screen position detection unit 8 and the position of the entire projector projection display screen image 22 calculated by the entire projection display screen position calculation unit 41, The position of the screen 4 on the display device 2 is known so that the final target image shape of the distortion correction can be known, and the image distortion correction circuit 11 performs distortion correction so as to match the screen position and adjusts to the target screen surface. When the image sensor 5 has optical distortion and cannot be corrected by the image sensor optical distortion correction circuit 33, the image projected on the screen 4 and the image distortion corrected image are matched with the screen 4. do not do. That is, when optical distortion is complicated and calculation is difficult, or it is difficult to prepare optical distortion correction data in advance.For example, it is necessary to measure optical distortion characteristics for each projector device to be produced and create data. If it is time-consuming and impractical, the optical distortion correction as in the seventh embodiment cannot be performed.

このため、本実施の形態では図1のイメージセンサ光学的歪み補正回路33の代わりに、投射表示画面位置−スクリーン位置比較部29、画像歪み補正データ部40が追加され、表示用パターン生成部23が表示デバイス駆動回路12でなく、その生成パターン出力に画像歪み補正が掛けられるように画像歪み補正回路11へ入力されている。   For this reason, in the present embodiment, a projection display screen position-screen position comparison unit 29 and an image distortion correction data unit 40 are added instead of the image sensor optical distortion correction circuit 33 of FIG. Are input not to the display device driving circuit 12 but to the image distortion correction circuit 11 so that the generated pattern output is subjected to image distortion correction.

まず、画像歪み補正回路11では画像歪み補正が施されない、すなわち、映像入力部10からの映像信号がそのまま表示デバイス駆動回路12へ出力されるようにし、前述の第7の実施の形態と同じ方法でスクリーン4の位置をスクリーン位置検出部8で検出し、プロジェクタ投射表示画面全体の位置を投射表示画面全体位置算出部41で算出し、スクリーン歪み検出部9でそれらの相対的位置関係から表示デバイス2上でのスクリーンの位置を求めることにより歪み補正の最終目的画像形状を検出する。   First, the image distortion correction circuit 11 does not perform image distortion correction, that is, the image signal from the image input unit 10 is output to the display device drive circuit 12 as it is, and the same method as in the above-described seventh embodiment is used. , The position of the screen 4 is detected by the screen position detection unit 8, the position of the entire projector projection display screen is calculated by the whole projection display screen position calculation unit 41, and the screen distortion detection unit 9 calculates the display device from the relative positional relationship between them. The final target image shape for distortion correction is detected by obtaining the position of the screen on 2.

次に、この検出した形状を図23のように縮小して画像歪み補正データ部40に格納し、画像歪み補正回路11で画像歪み補正データ部40に格納されたデータを元に画像歪み補正が施されるようにし、画像歪み補正が施された画像歪み補正回路11の出力信号が投射されるようにする。このとき、画像歪み補正データ部40にはスクリーン歪み検出部9の出力を縮小して格納しているため投射映像は図24のようにスクリーンの内側に表示される。ここで、上記縮小はイメージセンサ5の光学的歪みによる投射表示画面全体位置算出部41でのプロジェクタ投射表示画面全体位置の算出の誤差32を考慮し、スクリーン4の外側に表示されない範囲で行う。   Next, the detected shape is reduced as shown in FIG. 23 and stored in the image distortion correction data section 40. The image distortion correction circuit 11 performs image distortion correction based on the data stored in the image distortion correction data section 40. So that the output signal of the image distortion correction circuit 11 that has been subjected to the image distortion correction is projected. At this time, since the output of the screen distortion detection unit 9 is reduced and stored in the image distortion correction data unit 40, the projected image is displayed inside the screen as shown in FIG. Here, the reduction is performed in a range that is not displayed outside the screen 4 in consideration of an error 32 in the calculation of the entire position of the projector display screen in the entire projection display screen position calculation unit 41 due to the optical distortion of the image sensor 5.

表示用パターン生成部23から100%全白パターンすなわちプロジェクタ全画面表示画像サイズのパターンを表示し、このパターンをイメージセンサ5で撮像を行い画像取込部6でその撮像画像を取り込み、投射表示位置検出部7で投射表示位置の検出を行う。ここで、前述の通りスクリーン歪み検出部9の出力を縮小処理しているので、この100%全白パターンは図24の縮小した表示範囲31のようにスクリーン4の内側に表示される。   The display pattern generator 23 displays a 100% all white pattern, that is, a pattern of the full screen display image size of the projector. The detection unit 7 detects the projection display position. Here, since the output of the screen distortion detection unit 9 is reduced as described above, this 100% all white pattern is displayed inside the screen 4 as shown in the reduced display range 31 in FIG.

なお、縮小しない場合、すなわち、図23の検出したプロジェクタ投射表示画面全体範囲38で画像歪み補正を施すと縮小しない表示範囲30の範囲となり、そのときのイメージセンサ5の光学歪による誤差が光学的歪みによる誤差32の部分になる。   When the image is not reduced, that is, when the image distortion correction is performed on the entire range 38 of the projector projection display screen detected in FIG. 23, the display range 30 is not reduced. Error 32 due to distortion.

次に、上記投射表示位置検出部7で検出した投射表示画面の位置と前述のスクリーン位置検出部8で検出したスクリーン位置を投射表示画面位置−スクリーン位置比較部29で比較し、投射表示画面位置がスクリーン位置に一致する方向に変化するように画像歪み補正データ部40の画像歪み補正データを更新する。そして、上記の表示された100%全白パターンの撮像、投射表示画面位置の検出、スクリーン位置との比較、画像歪みデータの更新を繰り返し行い最終的に投射表示位置検出部7で検出した投射表示画面の位置とスクリーン位置検出部8で検出したスクリーン位置が一致するように制御する。このとき、スクリーンの外に投射されたパターンの位置検出は正しく行えないため必ずスクリーンの内側からスクリーンに一致するように画像歪み補正データを更新させる。   Next, the position of the projection display screen detected by the projection display position detection unit 7 and the screen position detected by the screen position detection unit 8 are compared by the projection display screen position-screen position comparison unit 29, and the projection display screen position is determined. The image distortion correction data of the image distortion correction data unit 40 is updated so that the image changes in a direction corresponding to the screen position. Then, the imaging of the displayed 100% all-white pattern, the detection of the projected display screen position, the comparison with the screen position, and the update of the image distortion data are repeated, and finally the projected display detected by the projected display position detecting unit 7. Control is performed so that the screen position matches the screen position detected by the screen position detection unit 8. At this time, since the position of the pattern projected outside the screen cannot be correctly detected, the image distortion correction data is always updated from the inside of the screen so as to match the screen.

(発明の第9の実施の形態)
図25に第9の実施の形態を示す。第4の実施の形態のブロック図(図10)に加え、画面上のポインタ制御・表示部42を加えてある。
(Ninth Embodiment of the Invention)
FIG. 25 shows a ninth embodiment. In addition to the block diagram of the fourth embodiment (FIG. 10), a pointer control / display unit 42 on the screen is added.

実際の画像歪み補正動作は、その回路構成によって、限界があり、図26に示すような、中央部映像43と外周部映像44を表示し、スクリーン4を中央部映像43を内包し、外周部映像44をはみ出さない形で設置してもらう。この行為は、使用者に対して、暗に画像歪み補正の動作範囲を指示することになり、自動補正を行う際にその回路限界以内での補正動作が行えることとなり、画像歪み補正の動作限界による補正実行が不可能となる事はなくなる。   The actual image distortion correction operation has a limit depending on the circuit configuration. As shown in FIG. 26, the center image 43 and the outer image 44 are displayed, and the screen 4 includes the center image 43 and the outer image is displayed. The video 44 is installed so as not to protrude. This action implicitly instructs the user on the operating range of the image distortion correction, and when performing the automatic correction, the correction operation can be performed within the circuit limit. This makes it impossible to execute the correction by the correction.

しかしながら、スクリーン4や、スクリーン4の外枠に模様等が表示されていたり、透過型スクリーンの様な場合には、自動でスクリーン4を検出することが難しい。   However, it is difficult to automatically detect the screen 4 when a pattern or the like is displayed on the screen 4 or the outer frame of the screen 4 or in a case of a transmission type screen.

このような場合に、従来は、全く別の手動補正モードを提供していた(例えば、特許文献1に示されている。)。   In such a case, conventionally, a completely different manual correction mode has been provided (for example, disclosed in Patent Document 1).

本発明の実施の形態では、図27に示すように、上記自動補正時に使用した中央部映像43をそのまま用いて、その4隅をポインタにより指示することで、画像補正を手動で行うことにより、淀みない操作の流れが構築でき、ユーザーは、最小の時間で画像歪み補正操作を実施できる。   In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 27, the center image 43 used at the time of the above automatic correction is used as it is, and the four corners are indicated by pointers, thereby performing the image correction manually. An uninterrupted operation flow can be constructed, and the user can perform the image distortion correction operation in a minimum time.

自動調整方法については、第4の実施の形態と同様であり、その後の手動調整動作を説明する。   The automatic adjustment method is the same as in the fourth embodiment, and the subsequent manual adjustment operation will be described.

自動調整が失敗に終わった後に、中央部映像43に対して、その4隅にポイント可能な点を明示的に表示するなどして、その部分がポイント可能であることを示唆する。その後、装置に備えられたポインタによって、中央部映像43の4隅をスクリーン4の4隅に合致させることで、表示画面上の位置とスクリーンの4隅が関係付けられ、その後、図25に示される画像歪み補正回路11にて、補正を行うことで補正が可能となる。   After the automatic adjustment has failed, points that can be pointed at the four corners are explicitly displayed on the center image 43 to indicate that the point can be pointed. Thereafter, the position on the display screen and the four corners of the screen are associated with each other by matching the four corners of the center image 43 with the four corners of the screen 4 by a pointer provided in the apparatus. The correction can be performed by performing the correction in the image distortion correction circuit 11 to be performed.

本発明の第1の実施の形態を示す図である。It is a figure showing a 1st embodiment of the present invention. イメージセンサ撮像画像例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image captured by an image sensor. スクリーン位置画像例を示す図である。It is a figure showing the example of a screen position image. スクリーン位置検出部の第1の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a first configuration of a screen position detection unit. L1、L2、L3、L4の4本の直線が検出された様子を示す図である。It is a figure showing signs that four straight lines of L1, L2, L3, and L4 were detected. スクリーン位置検出部の第2の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a second configuration of the screen position detection unit. エッジ画像が得られた様子を示す図である。It is a figure showing signs that an edge image was obtained. スクリーン位置検出を行った後に、スクリーン位置画像がプロジェクタ全画面表示画像の範囲内に入らなかった場合を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a case where the screen position image does not fall within the range of the projector full-screen display image after performing the screen position detection. 投射レンズを通した画像を、ハーフミラーによってイメージセンサに導くことで撮像する第3の実施の形態を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a third embodiment in which an image that has passed through a projection lens is guided by a half mirror to an image sensor to capture an image. 本発明の第4の実施の形態を示す図である。It is a figure showing a 4th embodiment of the present invention. 画面の4隅のフォーカスを計測するためのテストパターンを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a test pattern for measuring focus at four corners of a screen. プロジェクタからスクリーンまでの距離と投射された画像のフォーカスが合った位置に対応したレンズのフォーカス位置の関係(フォーカスプロファイル)を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship (focus profile) between a distance from a projector to a screen and a focus position of a lens corresponding to a position where a projected image is in focus. プロジェクタと平面スクリーンが正対している場合を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a case where a projector and a flat screen face each other. プロジェクタに対し平面スクリーンが傾いている場合を示す図である。It is a figure showing the case where a flat screen is inclined to a projector. プロジェクタと平面スクリーンが正対している場合を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a case where a projector and a flat screen face each other. プロジェクタに対し平面スクリーンが傾いている場合を示す図である。It is a figure showing the case where a flat screen is inclined to a projector. スクリーンを平面と仮定すれば、a軸およびb軸での回転により、画像の投写状態が表せることを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing that a projected state of an image can be represented by rotation on the a-axis and the b-axis, assuming that the screen is a plane. 本発明の第7の実施の形態を示す図である。It is a figure showing a 7th embodiment of the present invention. イメージセンサ撮像画像例(プロジェクタ投射表示画面全体画像とスクリーン位置画像)を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an image captured by an image sensor (a whole image of a projector projection display screen and a screen position image). イメージセンサ撮像画像例(75%全白表示画像と50%全白表示画像)を示す図である。It is a figure which shows the image pick-up image example (75% all white display image and 50% all white display image) of an image sensor. イメージセンサ撮像画像例(75%全白表示画像と中心表示画像)を示す図である。It is a figure which shows the example of a captured image of an image sensor (75% all white display image and center display image). 本発明の第8の実施の形態を示す図である。It is a figure showing an 8th embodiment of the present invention. 表示デバイス上の画像を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an image on a display device. スクリーン上の投射画像を示す図である。It is a figure showing a projection picture on a screen. 本発明の第9の実施の形態を示す図である。It is a figure showing a 9th embodiment of the present invention. 中央部映像と外周部映像を表示し、スクリーンを中央部映像を内包し、外周部映像をはみ出さない形で設置してもらうことを示す図である。It is a figure which shows a center part image and an outer peripheral part image, and shows that a screen is installed so that a central part image is included and an outer peripheral part image does not protrude. 自動補正時に使用した中央部映像をそのまま用いて、その4隅をポインタにより指示することで、画像補正を手動で行うことを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing that image correction is manually performed by using the center image used at the time of automatic correction as it is and pointing the four corners with pointers.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 光源(ランプ)
2 表示デバイス(液晶パネル)
3 投射レンズ
4 スクリーン
5 イメージセンサ
6 画像取込部
7 投射表示位置検出部
8、18 スクリーン位置検出部
9 スクリーン歪み検出部
10 映像入力部
11 画像歪み補正回路
12 表示デバイス駆動回路
13 ハーフミラー
14 画像明度データ
15 二値化手段
16 直線検出手段
17 交点検出手段
19 エッジ検出手段
20 直線当てはめ手段
21 イメージセンサ撮像画像
22 プロジェクタ投射表示画面全体画像
23 表示用パターン生成部
24 スクリーン位置画像
25 位置・大きさ補正された表示画像
26 フォーカス検出部
27 レンズフォーカス位置検出部
28 距離検出部補正係数算出部
29 投射表示画面位置−スクリーン位置比較部
30 縮小しない表示範囲
31 縮小した表示範囲
32 光学的歪みによる誤差
33 イメージセンサ光学的歪み補正回路
34 75%全白表示画像
35 50%全白表示画像
36 中心表示画像
37 表示デバイス上の画像
38 検出したプロジェクタ投射表示画面全体範囲
39 38を縮小した表示範囲
40 画像歪み補正データ部
41 投射表示画面全体位置算出部
42 画面上のポインタ制御・表示部
43 中央部映像
44 外周部映像
1 light source (lamp)
2 Display device (liquid crystal panel)
Reference Signs List 3 Projection lens 4 Screen 5 Image sensor 6 Image capture unit 7 Projection display position detection unit 8, 18 Screen position detection unit 9 Screen distortion detection unit 10 Image input unit 11 Image distortion correction circuit 12 Display device drive circuit 13 Half mirror 14 Image Brightness data 15 Binarization means 16 Straight line detection means 17 Intersection detection means 19 Edge detection means 20 Straight line fitting means 21 Image sensor captured image 22 Projector projection display screen whole image 23 Display pattern generation unit 24 Screen position image 25 Position / size Corrected display image 26 Focus detector 27 Lens focus position detector 28 Distance detector correction coefficient calculator 29 Projection display screen position-screen position comparator 30 Non-reduced display range 31 Reduced display range 32 Error due to optical distortion 3 3 Image Sensor Optical Distortion Correction Circuit 34 75% All White Display Image 35 50% All White Display Image 36 Center Display Image 37 Image on Display Device 38 Detected Projector Projection Display Screen Entire Range 39 38 Display Range Reduced 38 Image 40 Distortion correction data part 41 Projection display screen whole position calculation part 42 Pointer control / display part on screen 43 Central part image 44 Outer part image

Claims (20)

ドットマトリクス表示を行う表示デバイスに表示された画像を、拡大投影するプロジェクタ装置であって、
画像の歪みを前記表示デバイスへの表示を変形させることで補正を実現する画像歪み補正回路と、投射表示された画像と投射画面近傍に設置されたスクリーンとを撮像することが出来るイメージセンサとを備え、
該イメージセンサにて撮像された画像より、前記プロジェクタ装置の表示画面の位置、ならびに投射画面近傍に設置された前記スクリーンの形状から該スクリーンの位置を算出する機能を備え、算出された位置・形状の情報より、前記画像歪み補正回路によって、前記スクリーンに合わせた画像を表示できるプロジェクタ装置。
A projector device that enlarges and projects an image displayed on a display device that performs dot matrix display,
An image distortion correction circuit that realizes correction of image distortion by deforming the display on the display device, and an image sensor that can capture an image projected and displayed and a screen installed near the projection screen. Prepare,
A function of calculating the position of the screen from the position of the display screen of the projector device from the image captured by the image sensor, and the shape of the screen installed near the projection screen; A projector device that can display an image matched to the screen by the image distortion correction circuit based on the information of (1).
請求項1に記載のプロジェクタ装置であって、前記イメージセンサを、前記投射表示された画像を拡大投影する投射レンズの近傍に位置させた、プロジェクタ装置。 2. The projector device according to claim 1, wherein the image sensor is located near a projection lens that enlarges and projects the projected and displayed image. 請求項1に記載のプロジェクタ装置であって、投射レンズを通した画像を前記イメージセンサにて撮像できる構成のプロジェクタ装置。 The projector device according to claim 1, wherein the image sensor can capture an image passing through a projection lens with the image sensor. 請求項1に記載のプロジェクタ装置であって、前記投射表示された画像ならびに、前記スクリーンの形状を識別する時に、それぞれの4隅の角を検出することで、その位置を識別する構成のプロジェクタ装置。 2. The projector device according to claim 1, wherein when the image projected and displayed and the shape of the screen are identified, the positions of the four corners are detected to identify the positions. . 請求項1に記載のプロジェクタ装置であって、前記投射表示された画像ならびに、前記スクリーンの形状を識別する時に、画像上のいくつかの代表点を識別する構成のプロジェクタ装置。 2. The projector device according to claim 1, wherein when the image projected and displayed and the shape of the screen are identified, some representative points on the image are identified. 3. 請求項1に記載のプロジェクタ装置であって、前記イメージセンサで画像を識別する際に、テストのための画像を投射表示するプロジェクタ装置。 2. The projector device according to claim 1, wherein an image for a test is projected and displayed when the image sensor identifies the image. 請求項1に記載のプロジェクタ装置であって、表示デバイスへの画像の表示位置と大きさを、検出されたスクリーン形状の相似形で前記画像の表示位置と大きさを変更することのできる構成のプロジェクタ装置。 2. The projector device according to claim 1, wherein the display position and the size of the image on the display device can be changed by a similar shape of the detected screen shape. Projector device. 請求項7に記載のプロジェクタ装置であって、前記スクリーンの表示画面の位置と前記プロジェクタ装置の表示画面の位置とが異なったときに、前記スクリーンの表示画面と前記プロジェクタ装置の表示画面とで重なり合った部分に、画像を表示することが出来る構成のプロジェクタ装置。 8. The projector device according to claim 7, wherein when a position of the display screen of the screen is different from a position of the display screen of the projector device, the display screen of the screen overlaps with the display screen of the projector device. A projector device that can display an image on a part. ドットマトリクス表示を行う表示デバイスに表示された画像を、拡大投影するプロジェクタ装置であって、
画像の歪みを前記表示デバイスへの表示を変形させることで補正を実現する画像歪み補正回路と、投射表示された画像と投射画面近傍に設置されたスクリーンとを撮像することが出来るイメージセンサとを備え、
該イメージセンサにて撮像された画像より、前記プロジェクタ装置の表示画面の複数点と前記プロジェクタ装置との距離を算出することで、前記プロジェクタ装置と前記スクリーンの位置関係を検出し、検出した位置関係情報より、前記画像歪み補正回路によって、前記スクリーンに目的の形状で画像を表示できるプロジェクタ装置。
A projector device that enlarges and projects an image displayed on a display device that performs dot matrix display,
An image distortion correction circuit that realizes correction of image distortion by deforming the display on the display device, and an image sensor that can capture an image projected and displayed and a screen installed near the projection screen. Prepare,
By calculating distances between a plurality of points on the display screen of the projector device and the projector device from the image captured by the image sensor, the positional relationship between the projector device and the screen is detected, and the detected positional relationship is calculated. A projector device that can display an image in a desired shape on the screen by the image distortion correction circuit based on information.
請求項9に記載のプロジェクタ装置であって、前記イメージセンサを、前記投射表示された画像を拡大投影する投射レンズの近傍に位置させた、プロジェクタ装置。 The projector device according to claim 9, wherein the image sensor is positioned near a projection lens that enlarges and projects the projected and displayed image. 請求項9に記載のプロジェクタ装置であって、投射レンズを通した画像を前記イメージセンサにて撮像できる構成のプロジェクタ装置。 The projector device according to claim 9, wherein the image sensor can capture an image passing through a projection lens with the image sensor. 請求項9に記載のプロジェクタ装置であって、前記投射表示された画像を用いて、前記画像のフォーカスが合っている状態を検出することで、前記プロジェクタ装置から前記スクリーンまでの距離を検出する構成のプロジェクタ装置。 The projector device according to claim 9, wherein a distance from the projector device to the screen is detected by detecting a state in which the image is in focus using the projected and displayed image. Projector device. 請求項9に記載のプロジェクタ装置であって、前記プロジェクタ装置と前記スクリーンの位置関係を識別する時に、画像上のいくつかの代表点を識別する構成のプロジェクタ装置。 The projector device according to claim 9, wherein when identifying the positional relationship between the projector device and the screen, some representative points on an image are identified. 請求項9に記載のプロジェクタ装置であって、前記プロジェクタ装置と前記スクリーンの位置関係を検出する際に、テストのための画像を投射表示するプロジェクタ装置。 The projector device according to claim 9, wherein an image for a test is projected and displayed when detecting a positional relationship between the projector device and the screen. 請求項13に記載のプロジェクタ装置であって、前記画像上のいくつかの代表点を識別する手段として、特定の代表点を点滅表示させ、点滅状態を前記イメージセンサにて識別させることで画像上の特定の位置として認識させる構成のプロジェクタ装置。 14. The projector device according to claim 13, wherein, as means for identifying some representative points on the image, a specific representative point blinks and the blinking state is identified by the image sensor. Projector device configured to be recognized as a specific position. 請求項1に記載のプロジェクタ装置の方法により、スクリーンの形状ならびに位置を算出できなかった場合に、請求項9に記載のプロジェクタ装置の方法による自動画像歪み補正機能を自動的に実行し、画像歪みを補正する機能を備えたプロジェクタ装置。 When the shape and position of the screen cannot be calculated by the method of the projector device according to claim 1, an automatic image distortion correction function by the method of the projector device according to claim 9 is automatically executed, and the image distortion is reduced. Projector device with a function to correct the image. 請求項1に記載のプロジェクタ装置であって、スクリーン内にパターンを表示してその位置を検出し、その位置から投射表示画面全体の位置を算出することにより投射表示画面全体の位置を検出する手段を具備したプロジェクタ装置。 2. The projector device according to claim 1, wherein the position of the entire projection display screen is detected by displaying a pattern on the screen and detecting the position, and calculating the position of the entire projection display screen from the position. A projector device comprising: 請求項17に記載のプロジェクタ装置であって、イメージセンサの光学的歪みを補正する手段を具備したプロジェクタ装置。 18. The projector according to claim 17, further comprising: a unit configured to correct optical distortion of the image sensor. 請求項17に記載のプロジェクタ装置であって、イメージセンサの光学的歪みによる誤差を補正するために歪み補正後の投射表示画面の位置とスクリーン位置とを比較する手段、および、その比較結果をフィードバックし歪み補正後の投射表示画面の位置とスクリーン位置とが一致するように歪み補正を更新する手段を具備したプロジェクタ装置。 18. The projector device according to claim 17, wherein a means for comparing the position of the projection display screen after distortion correction and the screen position to correct an error due to optical distortion of the image sensor, and feeding back the result of the comparison. A projector device comprising means for updating distortion correction so that the position of the projected display screen after distortion correction matches the screen position. 請求項12に記載のプロジェクタ装置であって、自動調整が失敗に終わった後に、中央部映像と外周部映像を表示し、前記中央部映像を内包し、かつ前記外周部映像よりも内側に前記スクリーンを設置することで、画像歪み補正範囲の限界をユーザーに指示し、補正不可能な状態を排除し、ポインタによって、前記中央部映像の4隅を前記スクリーンの4隅に合致させることで、表示画面上の位置と前記スクリーンの4隅とを関係付け、前記画像歪み補正回路にて補正を行う、プロジェクタ装置。 13. The projector device according to claim 12, wherein after the automatic adjustment has failed, displaying a central portion image and an outer peripheral portion image, including the central portion image, and the inner side than the outer peripheral portion image. By installing the screen, instruct the user of the limit of the image distortion correction range, eliminate the uncorrectable state, by using a pointer to match the four corners of the center image to the four corners of the screen, A projector device that associates a position on a display screen with four corners of the screen and performs correction by the image distortion correction circuit.
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