JPH089309A - 表示方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】投射光の光軸方向と投射面の法線方向のずれに
基づいて、該ずれによって生じる表示画像の歪みを相殺
するように画像データを変更して表示することを可能と
し、表示画像の品質を高めるとともに、使い勝手を向上
させる。 【構成】画像データはｍ×ｎ個の画素から構成され、左
上が原点で、横方向にＸ軸、縦方向にＹ軸が配されてい
る。ここで、四角形ＡＢＣＤはメモリ部３内に格納され
ている画像のマッピングデータである。例えば投射面が
傾いており、投射面上の表示画像が右へいくに従って拡
大されるような場合、四角形ＡＢＥＦの如く画像を変更
する。即ち、画像の右方向へ向けて縦方向の縮小率を大
きくしながら画像データを変更していく。このように変
更された画像データを前述の投射面上へ投射すると、投
射によって生ずる歪みとマッピングデータ上の歪みとが
相殺され、歪みのない画像が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部の投射面上へ光を
投射して情報の表示を行う表示方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、投射面上へ光を投射して情報
の表示を行う表示装置として、各種のプロジェクタ応用
機器が知られている。中でも、投射面の前方より画像を
投射するものとしてオートフォーカス型のプロジェク
タ、投射面の後方より画像を投射するものとしてリアプ
ロジェクション型のテレビジョンが実現されている。

【０００３】次に、これらの表示装置における投射面の
画質調整の機構について、以下に説明する。

【０００４】オートフォーカス型プロジェクタは、オー
バーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）と同様に、外部の投
射面上に光を投射して画像出力を行うものである。画像
出力系は複数の光学レンズで構成され、投射面との距離
に応じて焦点距離を調整できるようになっている。焦点
距離の調整は、内蔵したモータによりレンズとの間隔を
変更することで行う。また、この機器における投射面と
光学系との距離の検出は、一般にプロジェクタ光軸方向
の距離をレンズ系を通じて計測することにより行われ
る。以下に、その機構を説明する。

【０００５】上記の表示装置における距離の測定機構
は、プロジェクタ光軸の方向に赤外波長の参照光を出力
する発光素子と、その反射光をレンズ系を通じて検出す
る受光素子とを備える。受光素子は、面受光型素子（Ｓ
ＰＤ）であり、受光面積によって、その出力が変化す
る。この構成によって、投射面とレンズ系の焦点距離が
あっている場合には、受光素子の受光面積が極小とな
る。また、焦点距離が適正でない場合には、受光素子の
受光面積が広がって検出される。そこで、距離検出機構
の処理系は、この受光素子の出力に基づいてレンズ系モ
ータをフィードバック制御し、光学系を補正駆動して適
正な焦点距離へと調節する。

【０００６】次に、リアプロジェクタ型のテレビジョン
について説明を行う。この表示装置は、機器前部に設け
られた投射膜面にテレビ画像の拡大投射を行うことで、
５０〜１００インチの大画面表示を実現している。

【０００７】機器内部の構成について説明すると、設置
面積を低減するために、ミラーやプリズム等を用いて光
路の変更が行われている。これによって、投射膜面に入
射する光軸に角度がついてしまい、表示画面に歪みが生
じる。そのため、光学系において、歪みの補正を行って
いる。この構成では、投射膜面と光学系の位置関係が固
定であるから、常に同じ状態の歪みを生じることにな
る。そこで、本表示装置では、レンズやプリズム形状を
工夫することで歪みを補正する方法が実現されている。
即ち、レンズやプリズムの倍率や角度を機器の光路に応
じて作り込むことで、上記の歪みの補正を行っている。

【０００８】更に、画像倍率の変更が可能な機器とし
て、カメラのズームレンズが知られている。同機器にお
いては、内蔵モータの動きや手動操作により、任意に画
面の拡大／縮小を行うことができる。画像倍率の変更
は、ズームレンズを構成する複数のレンズの間隔を変更
することで実現されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、投射面との距離が変化する場合に、投
射面の法線方向と出力光の光軸の方向がずれてしまうと
画像に歪みが生じるという問題がある。即ち、一般的な
表示装置では、上記のような画像の歪みにより、例えば
表示画面の上下で文字の大きさが異なったり、図形が歪
んだりしてしまい、このような歪みを補正するような構
成は備えられていない。

【００１０】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、投射光の光軸方向と投射面の法線方向のずれ
によって生じる表示画像の歪みを補正するように画像デ
ータを変更して表示することを可能とし、表示画像の品
質を高めるとともに、使い勝手を向上させた好適な表示
方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１１】又、本発明の他の目的は、投射光の光軸方
向と投射面の法線方向のずれに基いて生じる表示画像の
歪みを相殺するための画像データの変更量を、投射面上
に表示された画像の歪みを検出することにより決定し、
より適正な画像データの変更量を得ることを可能とする
表示方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上記の目的を達成するための本発明による表示
装置は例えば以下の構成を備えている。即ち、外部の投
射面上に光を投射して情報の表示を行う表示装置であっ
て、当該表示装置よりの投射光の光軸と前記投射面の法
線との方向のずれ量を検出する検出手段と、前記検出手
段により検出されたずれ量に基づいて、該ずれ量に伴う
表示画像の歪みを相殺するように出力画像データを変更
する変更手段と、前記変更手段により変更された画像デ
ータを用いて画像の表示を行う表示手段とを備える。

【００１３】上述の構成によれば、投射面の法線と当該
表示装置の光軸とのずれ量に基づいて、該ずれ量に伴う
表示画像の歪みを相殺するように出力画像データが変更
され、この変更された画像データにより画像の表示が行
われる。

【００１４】又、好ましくは、前記検出手段は、前記投
射面上の少なくとも３点と当該表示装置との間の距離を
測定することにより、投射光の光軸と前記投射面の法線
との方向のずれ量を検出する。投射面上の３点までの距
離を測定することにより、該投射面の縦、横方向の傾き
を検出でき、縦、横方向への画像補正が可能となるから
である。

【００１５】又、好ましくは、前記検出手段による前記
ずれ量の検出が所定の時間間隔で定期的に実行される。
画像表示中における当該表示装置と投射面との位置関係
が変化した場合でも自動的に対応でき、高品位な画像表
示を保つことができるからである。

【００１６】上記の他の目的を達成する本発明の表示装
置は例えば次のような構成を備える。即ち、外部の投射
面上に光を投射して情報の表示を行う表示装置であっ
て、投射面上に表示された画像を取り込んでその歪みを
検出し、該歪みを解消するように画像データを補正して
該投射面上に表示する処理を繰り返し、該歪みを解消す
るための適正な補正量を獲得する獲得手段と、前記獲得
手段により獲得された補正量に基づいて出力画像データ
を変更する変更手段と、前記変更手段により変更された
出力画像データを用いて前記投射面への画像表示を行う
表示手段とを備える。

【００１７】上記の構成によれば、投射面上に表示され
た画像を取り込んでその歪みを検出し、該歪みを解消す
るための適正な補正量が獲得される。以後の画像表示時
においては、この補正量により画像データを変更して投
射面上への画像表示が行われる。

【００１８】尚、好ましくは、前記獲得手段は、前記投
射面上にテストパターンを表示し、このテストパターン
画像を取り込む取込手段と、前記取込手段により取り込
まれたテストパターン画像と元のテストパターンとの比
較により、該テストパターン画像の歪みを検出する検出
手段と、前記検出手段により検出された歪みに基づいて
テストパターンの画像データを変更するテストパターン
変更手段とを備え、前記取込手段により取り込まれたテ
ストパターン画像の歪みが所定の大きさより小さくなる
まで前記取込手段、検出手段、変更手段を繰り返し、適
正な画像の補正量を獲得する。所定のテストパターンを
用いて補正量を獲得することにより、処理が容易となる
上に高速化されるからである。

【００１９】又、好ましくは、上記テストパターンは直
交する複数の直線であり、前記検出手段は、前記テスト
パターン画像における直線の交わり角度に基づいて、該
テストパターン画像の歪みを検出する。単純な数値計算
により歪み量等が得られ、処理の簡易化、高速化に寄与
するからである。

【００２０】

【実施例】

［実施例１］以下、添付図面を参照して、本発明に係る
好適な実施例を詳細に説明する。

【００２１】＜装置構成の説明（図１、図２）＞図１
は、本実施例における表示装置の概観を示す斜視図であ
る。本実施例の表示装置１００は、表示デバイスとして
投射型ディスプレイ（液晶プロジェクタ）を用いた、携
帯型パーソナルコンピュータである。ユーザの入力は本
体上のキーボードによって行われ、入力のエコーバック
やコンピュータからの出力画像はプロジェクタによって
表示される。プロジェクタの投射面は、専用の表示板や
衝立、壁等を用いることができる。

【００２２】図１において、８はキーボードであり各種
のデータ入力を行う。４０は投射レンズであり、本プロ
ジェクタの投影光の出力を行う。４１〜４３は投射面ま
での距離を計測する距離センサであり、本実施例１にお
いては超音波を用いた方式で構成される。それぞれの距
離センサ４１〜４３は、測定する方向をずらして配置さ
れており、４１は投射面の右上、４２は左上、４３は左
下までの距離を計測するように各測定方向が設定されて
いる。

【００２３】図２は投射面とセンサの計測ポイントの関
係を示す図である。５４は壁面等を利用した投射面であ
り、投射レンズ４０からの投影光がこの投射面５４上に
投影されて画像表示が行われる。５５はプロジェクタが
出力する表示エリアを示す。５１は距離センサ４１が距
離を計測するポイントである。同様に、５２は距離セン
サ４２が、５３は距離センサ４３がそれぞれ計測するよ
うに設定されたポイントである。即ち、距離センサ４１
〜４３はプロジェクタの表示エリア端部の３点（５１〜
５３）の距離を計測するものである。

【００２４】＜回路構成の説明（図３〜５）＞次に本実
施例の装置の回路構成について説明する。図３は実施例
１の表示装置における制御構成を表すブロック図であ
る。

【００２５】図中、１は本表示装置１００全体の制御を
行うＣＰＵであり、メモリ部３に格納されたプログラム
に従って演算、Ｉ／Ｏ制御等の処理を実行する。２は周
辺機器コントローラであり、ＣＰＵ１と組み合わせて用
いられ、周辺機器を制御するのに必要なＩ／Ｏ（シリア
ル通信、パラレル通信、リアルタイムクロック、タイマ
ー、割込み制御、ＤＭＡ制御等）の制御を行う。３はメ
モリ部であり、メインメモリとして、ＤＲＡＭ、キャッ
シュＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを含む。４はハードディ
スクドライブ（ＨＤＤ）であり、ユーザデータや装置の
設定状態等を記憶する。

【００２６】３１はキーボードユニットであり、キーボ
ード８と、該キーボード８よりの入力制御を行うキーボ
ード制御部７とを備える。３２はＦＤＤユニットであ
り、フロッピーディスクドライブ６及び、該フロッピー
ディスクドライブ６よりのデータ入出力制御を行うＦＤ
Ｄ制御部５を備える。また、３４はセンサユニットであ
り、超音波を生成するとともにその反射波を受信する距
離センサ部１３と、距離センサ１３よりの信号に基づい
て超音波方式による距離検出を行う距離検出部１２を備
える。尚、図１により上述したように、本例では距離セ
ンサ４１〜４３の３つのセンサがあるので、センサユニ
ット３４は距離センサ部１３及び距離検出部１２の組み
合わせを３セット有する。

【００２７】３３は表示ユニットであり、表示制御部９
によりＶＲＡＭ１０から表示データを順次読み出し、階
調変換等を行いながら、プロジェクタ１１を駆動する。
また表示制御部９は、ＣＰＵ１からＶＲＡＭ１０へのア
クセスと、ＶＲＡＭ１０から表示制御部９へデータ転送
するためのアクセスとが衝突しないようにバス制御も行
う。さらには、ＶＲＡＭ１０の内容に対してあらかじめ
設定されたパターンとのＡＮＤ、ＯＲ、ＥＸＯＲ等の論
理演算を行うこともできる。プロジェクタ１１は実際に
表示を行うプロジェクタディスプレイであり、液晶シャ
ッター、投射光源、レンズ等によって構成される。

【００２８】次に、図４を用いて、センサユニット３４
の回路構成について説明する。本実施例１では、距離セ
ンサ１３から超音波を発信し、反射波が戻るまでの時間
を計測することによって距離の検出を行う。

【００２９】図４は実施例１のセンサユニットの構成を
表すブロック図であり、距離センサ１つ分の回路構成を
示す。図４において、６０〜６２は超音波の出力系の回
路である。６０はパルス発生回路であり、ＣＰＵ１から
のトリガ信号によって、スタート信号を発生する。６１
はドライバであり、パルス発生回路６０よりのスタート
信号を超音波振動子の駆動信号に変換する。６２は超音
波振動子であって、ＰＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛）等
の素材を用いる。

【００３０】一方、６３〜６７は入射した超音波（反射
波）の検出回路である。まず、６３はセンサ素子であ
り、振動子６２と同様にＰＺＴが用いられる。６４はプ
リアンプであり、センサ素子６３の出力信号を増幅す
る。６５はコンパレータであり、プリアンプ６４の出力
信号をデジタルレベルに変換する。６６はカウンタであ
り、超音波信号の遅延時間を計測するために用いられ
る。カウンタ６６は、パルス発生回路６０の出力信号に
よってカウンタ値をクリアするとと同時にクロック発生
回路６７からのクロックパルスのカウントを開始する。
また、カウンタ６６は、コンパレータ６５の出力により
カウントを停止し、得られたカウントデータをデータバ
ス上へ出力する。６７はクロック発生回路であり、カウ
ンタ６６のための所定時間間隔の動作クロックを発生す
る。

【００３１】続いて、センサユニット３４の動作を、図
５のタイミングチャートを用いて説明する。図５はセン
サユニット３４の動作タイミングを説明するタイミング
チャートである。

【００３２】５６はパルス発生回路６０が出力するスタ
ート信号である。このスタート信号（５６）のタイミン
グでドライバ６１が駆動信号を生成し、振動子６２が駆
動され、超音波が出力される。また、スタート信号（５
６）によって、カウンタ６６のカウント動作が開始され
る。５７は、センサ素子６３が反射波を受信することに
より出力される超音波検出波形である。５８は超音波検
出波形（５７）をコンパレータ６５によって整形して得
られたデジタルレベルの信号である。同信号（５８）は
カウンタ６６のカウントを終了するタイミングを示し、
カウント終了パルスと称する。５９は、カウンタ６６の
カウント期間（即ち超音波の発信から反射波の受信まで
の期間）を表す。

【００３３】以上の構成によって得られるデータに基づ
いて、当該表示装置と投射面との距離ｄを以下のように
して計算する。スタート信号（５６）のパルス出力から
カウント終了パルス（５８）の出力までの遅延時間を
ｔ、音速をｖとすると、距離ｄは、

【数１】 により求められる。本実施例では、上記の処理をセンサ
４１〜４３について行うことで、投射面上の３つのポイ
ントに対する距離データが算出される。ここで、距離セ
ンサ４１〜４３により計測される距離をそれぞれｄ1 〜
ｄ3 とする。

【００３４】＜処理動作の説明（図６、図７、図８、図
９）＞上記の構成を備えた本実施例１の表示装置の画像
補正動作について詳細に説明する。

【００３５】本実施例１の表示装置は、一定時間毎に投
射面の傾きを検出して、画像補正値を算出する。そし
て、画面の更新時には、画像補正値に基づいて出力画像
を変形してからプロジェクタにデータ出力する。即ち、
投射面と当該プロジェクタとの傾きに応じて画像データ
を補正して出力し、投射面の傾きによる画像の歪みを防
止するものである。尚、表示画面の傾きの検出処理は、
タイマーによって起動される割込みルーチンの中で行わ
れる。

【００３６】図６は本実施例における投射面の傾きを検
出する方法を説明する図である。まず、この図６を用い
て、投射面の傾きを計算する方法について説明する。

【００３７】本実施例においては、投射面の傾きを縦方
向（Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）それぞれに分けて計算
する。図６は、装置のレンズと距離センサの検出ポイン
ト２点（Ｅ−Ｅ断面）を含む面を上から見た状態を示し
ている。この状態においてＸ方向の傾きθのは次のよう
に算出される。

【００３８】図中、点Ｏはプロジェクタレンズの位置、
７５は投射面、７６は装置と正対する仮想的な面（正対
面）である。求める投射面の傾きθは、正対面７６と投
射面７５のなす角度である。ここで、２つのセンサの指
向方向の角度差をＡ、装置と検出点５２の距離をｃ、検
出点５１との距離をｂとする。この場合、投射面の傾き
θは、初等幾何の法則から、

【数２】 により算出される。

【００３９】Ｙ方向の傾きも、レンズ位置Ｏと検出ポイ
ント５２、５３の関係を用いて上述のθと同様に計算で
き、これをφとする。以上のようにして、投射面の正対
面に対する傾き角度（θ、φ）が計算できる。

【００４０】次に、本実施例の表示装置による画像表示
手順を説明する。本実施例では、タイマー割り込みによ
り上述した方法で投射面の傾きを検出し、投射面の傾き
が変化している場合は、距離センサ４１〜４３により測
定された距離に基づいて補正値を算出する。投射面上へ
の画像表示に際してはこの補正値に基づいて画像データ
を変更（後述）して投射出力を行う。

【００４１】図７は、タイマー割込みにより起動される
画像補正値算出の手順を表すフローチャートである。図
７の処理では、超音波センサで３点の距離を計測して、
投射面の傾きを獲得する。次に、そのような傾きで配置
された投射面に画像を投射した場合に、投射画像を縦方
向と横方向に歪みのない画像とするための補正値が算出
される。

【００４２】まず、ステップＳ１００では距離センサ４
１〜４３を駆動して、遅延時間データを獲得する。ステ
ップＳ１０１では、ステップＳ１００で得られた遅延時
間データについて、夫々（１）式の計算を行って、距離
ｄ1 〜ｄ3 を算出する。続くステップＳ１０２では、距
離ｄ1 〜ｄ3 から上述の（２−１）〜（２−３）式を用
いて投射面の傾き角度（θ、φ）を算出する。ステップ
Ｓ１０３では、投射面の傾きが前回の測定時と同じか否
かを判定し、同じであればそのまま本処理を終了する。
一方、投射面の傾きが変化していると判断されればステ
ップＳ１０４へ進む。

【００４３】ステップＳ１０４では、出力画像の補正値
を算出する。ここでは、画像の左上の点を基準として、
右端、下端を何倍にすれば基準（画像の左上）と同じ大
きさになるかを計算し、Ｘ及びＹ方向の夫々の補正値を
獲得する。Ｘ、Ｙ方向の補正値（Ｋx ，Ｋy ）は、次の
（３）式で計算する。即ち、

【数３】 を用いる。そして、ステップＳ１０５において、ステッ
プＳ１０４で算出した補正値をメモリ部３内に格納して
本処理を終了する。

【００４４】以上のように、タイマー割込みによって図
７に示された処理を起動することにより、投射面の傾き
を検出して、画像補正値の計算を行うことができる。

【００４５】次に、画面の更新時における処理の流れを
説明する。

【００４６】図８は本実施例による画面の補正処理の方
法を説明する図である。同図において、画像データはｍ
×ｎ個の画素から構成され、左上が原点で、横方向にＸ
軸、縦方向にＹ軸が配されている。ここで、四角形ＡＢ
ＣＤはメモリ部３内に格納されている画像のマッピング
データである。また、四角形ＡＢＥＦはＸ方向（横方
向）に補正を行った画像のマッピングデータである。本
実施例の処理では、まず、四角形ＡＢＣＤから四角形Ａ
ＢＥＦへの変換を行う。その後に、縦方向に同様な補正
を行うものである。

【００４７】例えば図６のように投射面が傾いていた場
合は、表示画像が右へいくに従って拡大されてしまう。
このような表示画像の歪みを低減するために、画像のマ
ッピングデータ上で、画像を図８の如く変更する。即
ち、画像の右方向へ向けて縦方向の縮小率を大きくしな
がら画像データを変更していく。このように変更された
画像データを図６の如く傾いた表示画面上へ投射する
と、投射によって生ずる歪みとマッピングデータ上の歪
みとが相殺され、歪みのない画像が投射面７５上に表示
されることになる。

【００４８】この変換は台形状の図形に変換するのであ
るから、右にいくに従って変換される倍率が変化する。
ｉ列目の画素の倍率をＫi とすると、Ｋi は補正値Ｋx
を用いて次の（４）式で計算される。即ち、

【数４】 となる。

【００４９】このＫi を用いてｉ列目の画素ｐ（ｉ，
ｊ）の値を次の（５−１）及び（５−２）式を用いて決
定することにより列方向の倍率変換ができる。本実施例
の変換では、列の中央の画素（ｉ，ｎ／２）を変換の中
心にとり、（５−１）式及び（５−２）式で示される計
算を実行する。即ち、（５−１）及び（５ー２）式を用
いてｊの値を１からｎまで変化させ、画素の置換をして
いくことで、ｉ列目の変換を行う。

【００５０】変換の式は、

【数５】 で表わされる。

【００５１】例えば、６４０×４８０がその表示画像
で、ｐ（１０，ｊ）の列に変換を行う計算について述べ
る。ここで、ｉ列目の拡大倍率は２倍、即ちＫi の値は
２であったとする。この場合、各画素位置における値
は、 p(10,240)=p(10,240-int(( 240-240)/2))=p(10,240) p(10,239)=p(10,240-int(( 240-239)/ ))=p(10,240) … p(10, 1)=p(10,240-int(( 240-1)/2))=p(10,121) p(10,241)=p(10,240+int(( 241+1-240)/2))=p(10,241) p(10,242)=p(10,240+int(( 242+1-240)/2))=p(10,241) … p(10,480)=p(10,240+int(( 480+1-240)/2))=p(10,360) となる。以上の計算を行うことで、ｐ（10,120）〜ｐ
（10,360）の範囲がｐ（10,0）〜ｐ（10,420）の範囲へ
拡大されており、１０列目の画素が縦方向に２倍に拡大
されていることがわかる。

【００５２】又、Ｋx の値が１未満となれば、画像は右
方向へいくに従って縮小された画像となることがわか
る。例えば、図６で示したような投射面の傾きでは、投
影される画像が右方向へいくに従って拡大されてしまう
ので、Ｋx を１未満としてメモリ上の画像データを右方
向へいくに従って縮小し、画像の歪みが相殺される。

【００５３】以上説明した、式（５−１）、（５−２）
式を用いた変換処理を、ｉの値を１からｍまで変化させ
て実行することで、各列について変換処理が行われ、Ｘ
方向の画像補正が行われる。

【００５４】Ｙ方向の変換についても上述の変換処理と
同様に行うことができる。まず、各行の倍率Ｋj を
（６）式で計算する。その後に、（７−１）、（７−
２）式による変換を各行に対して行うことで、Ｙ方向の
画像補正を行う。

【００５５】まず、各行の倍率は、

【数６】 により得られる。

【００５６】更に、各行の変換処理は、

【数７】 により得ることができる。

【００５７】以上説明したような横方向及び縦方向の補
正を画像データに対して行い、これを投射することで、
投射面の傾きを補正した画像が投射され、歪みのない画
像を見ることができる。

【００５８】図９は本実施例における画面の更新時の処
理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップ
Ｓ１１０で、画像データをＨＤＤ４、または、メモリ部
３から読み出す。ステップＳ１１１では、各画素につい
て上述の（４）、（５−１）、（５−２）式を用いて変
換処理を行い、Ｘ方向の歪みを補正する。同様にステッ
プＳ１１２では、各画素について上述の（６）、（７−
１）、（７−２）式を用いた変換処理を行い、Ｙ方向の
歪みを補正する。ステップＳ１１３では、補正済みとな
った画像をＶＲＡＭ１０に書き込み、表示制御部９によ
りプロジェクタ１１を介して投射面への表示を行う。

【００５９】以上説明したように本実施例１によれば、
投射面の傾きを検出して投射面上で正常な画像となるよ
うに出力画像を変形することで、投射面と装置の位置関
係に関わらず歪みのない表示が得られるようになる。こ
れによって、投射面とプロジェクタとの位置関係を考慮
した設定作業を簡素化でき、表示装置の使い勝手を向上
させることが可能となる。

【００６０】又、画像の歪み補正は、画像データを操作
することにより行われるので、光学系等の補正メカニズ
ムが不要であり、容易で柔軟な補正が可能である。

【００６１】尚、本発明は上記の実施例に限定させるも
のではなく、幅広い応用や変形が可能である。例えば、
本実施例１では距離センサに超音波方式を使用したが、
光センサで構成することもできる。この構成では、ＬＥ
Ｄやレーザダイオードを投射面に投射して、反射波の位
相差や強度を検出して距離を測定すればよい。

【００６２】［実施例２］前述の実施例１では、投射面
の傾きを検出するのに超音波の距離センサを使用する例
について説明を行った。本実施例では、ＣＣＤカメラで
画像を取り込み、画像認識によって歪みを補正する処理
について説明する。

【００６３】＜回路構成の説明（図１０）＞図１０は実
施例２の表示装置の制御構成を表すブロック図である。
同図において、実施例１における構成とほぼ同様のもの
には同一の番号を付し、ここでは説明を省略する。

【００６４】図１０において、３５は画像入力ユニット
であり、投射面の状況を画像データとして入力する。１
５はＣＣＤカメラであり、投射面全体を取り込める位置
にセットされる。１４は画像入力部であり、ＣＣＤカメ
ラ１５の出力信号を増幅し、画像データとして出力す
る。

【００６５】＜処理動作の説明（図１１、図１２）＞以
下では、本実施例２の処理動作について説明する。

【００６６】実施例２の表示装置では、装置の使用開始
時に投射面の画像を入力して、画像認識によって投射面
の歪みを検出する。そして、出力画像を少しずつ変形し
ながら上記の歪みの検出を繰り返すことにより、正常な
画像となる補正値を求める。尚、画面の更新時には、上
記の実施例１と同様に、補正値に従って出力データを変
換し、プロジェクタの画像データ出力を行う。

【００６７】図１１は、実施例２の表示装置において、
使用開始時に表示されるテスト用パターンを表す図であ
る。図において、７１〜７４はテスト用パターンとして
表示される直線であり、４本の直線で囲まれた図形が長
方形になっている。本実施例２の処理では、直線にはさ
まれた角の角度を検出する。ここで、直線７１と直線７
２にはさまれた角がθ11であり、直線７１と直線７４に
はさまれた角がθ12である。更に、直線７２と直線７３
にはさまれた角がθ21であり、直線７３と直線７４には
さまれた角がθ22である。

【００６８】図１２は、実施例２における投射面の傾き
を検出する処理の手順を示すフローチャートである。

【００６９】まず、ステップＳ１５０では、テスト用の
パターンを表示して、この画像を画像入力ユニット３５
から入力する。ステップＳ１５１では、画面のノイズを
除去した後にエッジの抽出を行う。ステップＳ１５２で
は、エッジを構成する点を追跡して直線の検出を行う。
まず、同一の線分に属していると判断される点列を抽出
して、最小二乗法を用いて、直線のパラメータを計算す
る。この直線は、二次元平面に投射されたものとして計
算され、

【数８】 と表される。

【００７０】次に、ステップＳ１５３において、表示エ
リアの境界線を構成する４直線のなす角度θ11、θ12、
θ21を計算する。直線ｌ1 とｌ2 のなす角度θは、

【数９】 により計算される。

【００７１】ステップＳ１５４では、直線のなす角度θ
11、θ12、θ21が直角であるか判定し、肯定であればス
テップＳ１５９へ、否定であればステップＳ１５５へ進
む。ステップＳ１５５では、現在の補正値の変更を行
う。ここでは、以下の条件を判定し、それぞれの場合に
ついて補正値の変更を行う。例えば、下記１）の条件が
成り立つのは、投射面が右方向を向いている場合（即ち
図６に示されるような状態）であるので、出力画像は右
方向へいく程拡大された画像となる。図１３は、このと
きのテストパターンの表示状態を表す図である。従っ
て、メモリ上における画像データは、右方向へいくほど
縮小する必要がある。

【００７２】以上より、θ11とθ12の大小関係とＸ方向
補正値（Ｋx ）の変更方向との関係、及びθ11とθ21の
大小関係とＹ方向補正値（ＫY ）の変更方向との関係を
示せば以下のようになる。即ち、 １）θ11＞θ12 Ｘ方向補正値Ｋx を減少 ２）θ11＜θ12 Ｘ方向補正値Ｋx を増加 ３）θ11＞θ21 Ｙ方向補正値Ｋy を減少 ４）θ11＜θ21 Ｙ方向補正値Ｋy を増加 となる。ここで、Ｋx 及びＫy は０より大きい数値であ
り、１）、２）の条件では１未満の値をとる。

【００７３】ステップＳ１５６では、実施例１と同様
に、Ｋx を用いて出力画像の横方向の補正を行う。ステ
ップＳ１５７では、やはり実施例１同様に、Ｋy を用い
て縦方向の画像の補正を行う。ステップＳ１５８では、
得られた補正値を用いて画像を補正し、補正画像をＶＲ
ＡＭ１０に書き込み、投射面への表示を行う。その後、
ステップＳ１５０へ戻り上述の処理を繰り返す。

【００７４】ステップＳ１５４において、θ11、θ12、
θ21が直角と判定されれば、ステップＳ１５９へ進み、
その時点の補正値をメモリに格納して本処理を終了す
る。

【００７５】以上のようにして、テストパターンを補正
しながらＸ，Ｙ方向の適正な補正値を獲得し、この補正
値を用いて以後の画像出力を行う。画像出力における画
像の更新処理については、実施例１の処理（図９）と同
様であるので、ここでは説明を省略する。

【００７６】以上、説明したように本実施例２によれ
ば、投射面の画像を入力して出力画像の変形を行うこと
で、前述の実施例１と全く同様な効果を得ることができ
る。又、実際に投影された画像に基づいて適正な補正値
を求めるので、より正確な補正を行うことができる。

【００７７】尚、実施例２において、例えばθ11とθ12
の比較を行っているが、θ11が９０度と比べて大きいか
小さいかによって歪みを検出するとともに、補正値の変
更方向を検出するようにしてもよい。例えば、θ11が９
０度以上であればＸ方向の補正値を減少させるようにす
れば、上記実施例２と同様の効果が得られる。

【００７８】以上、説明したように上記の各実施例によ
れば、投射面と出力光軸の傾きを検出して、投射面上で
正常な結像をするように出力画像を変形できる。そこ
で、投射面との距離や傾きが変化する場合にも容易に画
面の歪みを補正することができ、常に高品位の画像出力
を得られる、という効果がある。また、これによって装
置の設置や移動を手早く行えるようになり、装置の使い
勝手を向上させることが可能となる。

【００７９】尚、上記実施例では常に画像の左上を基準
として縦横方向へ画像の拡大縮小を行うがこれに限らな
い。例えば、台形に変換する際に、長くなる方の辺上に
基準をおくようにすれば、画像の変換は常に縮小方向と
なる。即ち、投射面が図６のように傾いている場合は図
８の辺ＡＢ側に、図６とは反対方向に傾いている場合は
図８のの辺ＣＤ側に基準をおくことで、画像の変更は縮
小方向となる。このようにした場合の効果としては、補
正値に基づいて画像を拡大すると拡大された部分の画像
の一部が表示できなくなる（失われる）可能性がある
が、常に縮小方向への変更を行うようにすれば画像が失
われることを防止できる。

【００８０】更に、上記実施例では投射面の前面にプロ
ジェクタが配される場合を例に挙げているが、投射膜面
の後方にプロジェクタを配するリアプロジェクタについ
ても適用可能であることはいう間でもない。

【００８１】更に、実施例１においては、補正値の導出
を投射面までの距離を用いて行っているが、実施例２の
ような長方形のテストパターンの表示画像を取り込み、
これが正しく長方形となるように補正値を決定するよう
にしてもよい。

【００８２】又、実施例１の構成で、投射面の法線と表
示装置の投射光の光軸の方向のずれが縦方向（Ｙ方向）
には存在しない（即ちφ＝０）ことが保証されているよ
うな場合は３点までの距離（ｄ1 〜ｄ3 ）を測定する必
要はない。即ち、点５１と５２の２点までの距離ｄ1 及
びｄ2 を測定して、Ｘ方向の補正値Ｋx を求め、横方向
に画像データの変更を行えば良いことは明らかである。

【００８３】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器からなる装置に適用し
ても良い。また、本発明はシステム或いは装置に本発明
により規定される処理を実行させるプログラムを供給す
ることによって達成される場合にも適用できることはい
うまでもない。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、投
射光の光軸方向と投射面の法線方向のずれに基づいて、
該ずれによって生じる表示画像の歪みを相殺するように
画像データを変更して表示することが可能となり、表示
画像の品質が高まるとともに、使い勝手が向上する。

【００８５】又、本発明の他の構成によれば、投射光の
光軸方向と投射面の法線方向のずれに基いて生じる表示
画像の歪みを相殺するための画像データの変更量を、投
射面上に表示された画像の歪みを検出することにより決
定し、より適正な画像データの変更量を得ることが可能
となる。

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例における表示装置の概観を示す斜視図
である。

【図２】投射面とセンサの計測ポイントの関係を示す図
である。

【図３】実施例１の表示装置における制御構成を表すブ
ロック図である。

【図４】実施例１のセンサユニットの構成を表すブロッ
ク図である。

【図５】センサユニット３４の動作タイミングを説明す
るタイミングチャートである。

【図６】本実施例における投射面の傾きを検出する方法
を説明する図である。

【図７】タイマー割込みにより起動される画像補正値算
出の手順を表すフローチャートである。

【図８】本実施例による画面の補正処理の方法を説明す
る図である。

【図９】本実施例における画面の更新時の処理の手順を
示すフローチャートである。

【図１０】実施例２の表示装置の制御構成を表すブロッ
ク図である。

【図１１】実施例２の表示装置において、使用開始時に
表示されるテスト用パターンを表す図である。

【図１２】実施例２における投射面の傾きを検出する処
理の手順を示すフローチャートである。

【図１３】画像に歪みが生じた場合のテストパターンの
表示状態を表す図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ 周辺機器コントローラ ３ メモリ部 ４ ハードディスクドライブ ９ 表示制御部 １０ ＶＲＡＭ １１ プロジェクタディスプレイ １２ 距離検出回路 １３ 距離センサ ３３ 表示ユニット ３４ センサユニット ４０ 投射レンズ ４１〜４３ 距離センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松林 一弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森 重樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 長崎 克彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 福田 亮治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 原田 隆史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部の投射面上に光を投射して情報の表
   示を行う表示装置であって、 当該表示装置よりの投射光の光軸と前記投射面の法線と
   の方向のずれ量を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出されたずれ量に基づいて、該ず
   れ量に伴う表示画像の歪みを相殺するように出力画像デ
   ータを変更する変更手段と、 前記変更手段により変更された画像データを用いて画像
   の表示を行う表示手段とを備えることを特徴とする表示
   装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、前記投射面上の少なく
   とも３点と当該表示装置との間の距離を測定することに
   より、投射光の光軸と前記投射面の法線との方向のずれ
   量を検出することを特徴とする請求項１に記載の表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記変更手段は、前記検出手段により検
   出されたずれ量に基づいて、該ずれ量による表示画像の
   歪みを相殺するように、横方向及び縦方向に倍率を変化
   させながら出力画像データを縮小或は拡大することを特
   徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段による前記ずれ量の検出が
   所定の時間間隔で定期的に実行されることを特徴とする
   請求項１に記載の表示装置。
5. 【請求項５】 外部の投射面上に光を投射して情報の表
   示を行う表示装置であって、 投射面上に表示された画像を取り込んでその歪みを検出
   し、該歪みを解消するように画像データを補正して該投
   射面上に表示する処理を繰り返し、該歪みを解消するた
   めの適正な補正量を獲得する獲得手段と、 前記獲得手段により獲得された補正量に基づいて出力画
   像データを変更する変更手段と、 前記変更手段により変更された出力画像データを用いて
   前記投射面への画像表示を行う表示手段とを備えること
   を特徴とする表示装置。
6. 【請求項６】 前記獲得手段は、 前記投射面上にテストパターンを表示し、このテストパ
   ターン画像を取り込む取込手段と、 前記取込手段により取り込まれたテストパターン画像と
   元のテストパターンとの比較により、該テストパターン
   画像の歪みを検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された歪みに基づいてテストパ
   ターンの画像データを変更するテストパターン変更手段
   とを備え、 前記取込手段により取り込まれたテストパターン画像の
   歪みが所定の大きさより小さくなるまで前記取込手段、
   検出手段、変更手段を繰り返し、適正な画像の補正量を
   獲得することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 【請求項７】 前記テストパターンは直交する複数の直
   線であり、 前記検出手段は、前記テストパターン画像における直線
   の交わり角度に基づいて、該テストパターン画像の歪み
   を検出することを特徴とする請求項６に記載の表示装
   置。
8. 【請求項８】 外部の投射面上に光を投射して情報の表
   示を行う表示方法であって、 当該表示装置よりの投射光の光軸と前記投射面の法線と
   の方向のずれ量を検出する検出工程と、 前記検出工程により検出されたずれ量に基づいて出力画
   像データを変更する変更工程と、 前記変更工程により変更された画像データを用いて画像
   の表示を行う表示工程とを備えることを特徴とする表示
   方法。
9. 【請求項９】 外部の投射面上に光を投射して情報の表
   示を行う表示方法であって、 投射面上に表示された画像を取り込んでその歪みを検出
   し、該歪みを解消するように画像データを補正して該投
   射面上に表示する処理を繰り返し、該歪みを解消するた
   めの適正な補正量を獲得する獲得工程と、 前記獲得工程により獲得された補正量に基づいて出力画
   像データを変更する変更工程と、 前記変更工程により変更された出力画像データを用いて
   前記投射面への画像表示を行う表示工程とを備えること
   を特徴とする表示方法。