JP2009200683A - 画像処理装置、プロジェクタ、歪み補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投写画像の歪み補正の精度向上
【解決手段】補正パターン画像データを用いて、プロジェクタに入力された画像データを処理して、スクリーンの曲面歪みに起因する投写画像の歪みを補正する。補正パターン画像２０２は、複数の特徴点Ｐ１、Ｐ２…Ｐｎが、画像の縦方向よりも横方向に密となるように配置されている。比較的小さい投写面ＳＣに対して短焦点プロジェクタが画像を投写すると、投写光が投写面ＳＣに対してほぼ上向きに入射するため、プロジェクタにより投写面ＳＣに投写された投写画像は、投写面ＳＣの歪みにより上下方向に大きく歪む。よって、特徴点Ｐ１，Ｐ２…Ｐｎが、投写面ＳＣに上向きに入射する投写光Ｗに対して略垂直方向（投写面ＳＣの水平方向）に密となるように配置されている補正パターン画像２０２を利用することにより、歪み量が大きいと考えられる投写画像の上下方向の歪みを細かく検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プロジェクタのための画像処理に関し、特に、投写面に表示される画像の歪み補正技術に関する。

ライトバルブやデジタルミラーデバイス、ダイクロイックプリズムなど等の種々の光学素子からなる光学系と光源からの照明光とを用いて画像データに基づき画像をスクリーンに投写するプロジェクタが利用されている。プロジェクタ用のスクリーンは平面状に形成されているが、完全な平面でなく、設置環境や気温、スクリーンの材質、経年劣化に起因するしわや弛みによって微少な膨らみが生じる。特に携帯可能な巻き取り式のスクリーンでは、運搬時や保存時にスクリーンを保存するパイプがしなって、しわや弛みが生じやすい。

しわや弛みの発生しているスクリーンへの画像投写時、しわや弛みによる膨らみに起因して画像に歪みが生じることが知られている。この画像の歪みを解決する技術として、例えば、点図形がスクリーンの水平方向および垂直方向に同一間隔で配置されたパターン画像をスクリーンに投写し、スクリーン上で点図形が示される位置と元のパターン画像での点図形が示される位置とのずれに基づいて、画像に対して歪み補正を行い、歪みのない画像をスクリーンに投写する技術が開示されている。

特開２００１−０８３９４９号公報 特開２００４−２２８６１９号公報

しかしながら、スクリーンへの投写光の入射方向や入射角度などの入射態様の違いによって、同じ位置に入射する投写光により表される画像の歪み量は異なる。そのため、従来の技術のように同一間隔で点図形の配置されているパターン画像を用いる場合、投写光の入射態様の違いによる歪み量の違いを精度良く検出することはできず、スクリーンに投写される画像の歪みを高い精度で補正することができないという問題が生じる。また、点図形が同一間隔で密に配置されているパターン画像を用いる場合、特徴点の数だけ歪み量を算出しなければならず、プロジェクタの処理負荷が増大し、処理時間の増加を招く。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、プロジェクタの処理負荷の増大を抑制しつつ、投写画像の歪み補正の精度向上を目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
プロジェクタから射出される投写光により投写面に投写される画像の歪みを補正する画像処理装置であって、前記プロジェクタによって前記投写面に投写され、前記投写面への前記投写光の入射態様に応じて異なる密度で所定の図形が複数配置されている補正用画像に表されている前記所定の図形の表示位置を検出する検出手段と、前記検出した表示位置と前記補正用画像を表す補正用画像データに基づいて、前記投写面に投写される画像の歪み補正に用いられる歪み補正情報を生成する歪み補正情報生成手段と、前記投写面に投写する画像を表す画像データを取得する取得手段と、前記歪み補正情報を用いて、前記取得した画像データに歪み補正処理を施す歪み補正手段と、を備える画像処理装置。

適用例１の画像処理装置によれば、投写光の入射態様によって異なる密度で所定の図形が配置された補正用画像データを用いて投写画像の歪みを検出しているため、入射態様に応じて異なる歪み量を精度良く検出できる。従って、投写面に投写する画像を表す画像データに対して精度の高い歪み補正処理を施すことができる。よって、投写面に歪みのない画像を表示するための画像データを生成できる。また、適用例１の画像処理装置によれば、投写光の入射対応に応じて投写画像の歪み量が少ないと考えられる位置では、所定の図形の配置密度が低く、投写画像の歪み量が多いと考えられる位置では、所定の図形の配置密度が高くなるよう構成された補正パターン画像を用いているため、所定の図形の数を増加させることによる画像処理装置の処理負荷の増加を抑制できる。

適用例１の画像処理装置において、前記投写面上に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射方向に応じて、異なる密度で配置されている。適用例１の画像処理装置によれば、投写面への投写光の入射方向の違いに応じて投写画像に異なって表れる歪みを精度よく検出できる。

適用例１の画像処理装置において、前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射方向に応じて分割された領域ごとに、異なる密度で配置されている。適用例１の画像処理装置によれば、投写面への投写光の入射方向の違いに応じて投写画像に異なって表れる歪みを精度よく検出できる。

適用例１の画像処理装置において、前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射方向に対して略平行な方向よりも略垂直な方向に高い密度で配置されている。適用例１の画像処理装置によれば、入射方向に対して略垂直な方向の歪みを精度よく検出できる。

適用例１の画像処理装置において、前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射角度に応じて、異なる密度で配置されている。適用例１の画像処理装置によれば、投写面への投写光の入射角度の違いに応じて投写画像に異なって表れる歪みを精度よく検出できる。

適用例１の画像処理装置において、前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面の前記投写光の入射角度の増大に応じて、高い密度で配置されている。適用例１の画像処理装置によれば、投写光の入射角度の大きい位置の歪みを精度よく検出できる。

適用例１の画像処理装置において、前記投写光が第１の角度で入射する前記投写面上の第１の位置に投写される複数の前記所定の図形は第１の密度で配置されており、前記投写光が第１の角度よりも大きい第２の角度で入射する前記投写面上の第２の位置に投写される複数の前記所定の図形は、前記第１の密度よりも密度の高い第２の密度で配置されている。適用例１の画像処理装置によれば、投写光の入射角度の小さい位置よりも投写光の入射角度の大きい位置の歪みを精度よく検出できる。

適用例１の画像処理装置において、前記補正用画像の所定の図形は、前記プロジェクタから前記投写面までの前記投写光の投写距離に応じて、前記密度が異なるように配置されている。適用例１の画像処理装置によれば、投写光の投写距離の違いに応じて投写画像に異なって表れる歪みを精度よく検出できる。

適用例１の画像処理装置は、撮影手段によって撮影された前記投写補正用画像を表す撮影補正用画像データを取得する撮影補正用画像データ取得手段と、
前記補正用画像を表す補正用画像データを取得する補正用画像データ取得手段と、を備え、
前記歪み補正情報生成手段は、前記撮影補正用画像データにより表される撮影画像と、前記補正用画像とを比較し、前記所定の図形の投写位置のずれに基づいて、前記歪み補正情報を生成する。適用例１の画像処理装置によれば、投写面に表示された補正パターン画像が撮影された撮影画像を用いて自動的に歪み補正情報を生成できる。

適用例１の画像処理装置は、更に、前記プロジェクタの光学系の構成に応じた前記補正用画像データを予め記憶する記憶部を備える。適用例１の画像処理装置によれば、プロジェクタに適した補正画像データが予め記憶されている。従って、補正画像データを生成したり他の装置から取得したりする必要がないため、プロジェクタの処理負荷を軽減できる。

［適用例２］
適用例１のプロジェクタは、光源と、画像データに基づいて前記光源からの射出光を変調し、画像データにより表される画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成された画像を表す光を前記投写面に投写する投写光学系と、適用例１の画像処理装置と、を備える。適用例２のプロジェクタによれば、投写光の入射態様を考慮した歪み補正処理が施された画像データを投写面に画像を表示できる。従って、投写面に歪みのない画像を表示できる。

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。また、本発明は、上述した画像処理装置としての構成の他に、画像処理装置による歪み補正方法、画像処理装置に画像処理を実行させるためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体等としても構成できる。いずれの構成においても、上述した各態様を適宜適用可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスクや、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ハードディスク等種々の媒体を利用することが可能である。

Ａ．実施例：
Ａ１．システム構成：
図１は、第１実施例におけるプロジェクの構成を例示する説明図である。図１の円Ｘに投写面ＳＣの曲面歪みにより投写画像に歪みが生じる原理について併せて示した。以下の実施例において、「投写面ＳＣの曲面歪み」とは、投写面ＳＣのしわや弛みに起因して投写面ＳＣ表面に生じる突状または窪み状の歪みを表す。円Ｘ内の図は、投写面ＳＣの縦方向（図１におけるＸ−Ｘ方向）の断面の一部を示している。

プロジェクタ１０は、図１に示すように、投写面ＳＣのほぼ真下かつ比較的離れた位置から画像を表す光を投写面ＳＣに対して投写する短焦点プロジェクタである。以降、実施例では、プロジェクタから投写面ＳＣに投写された光を投写光と呼ぶ。プロジェクタ１０は、他の装置から入力された入力画像データに対して歪み補正処理を施し、補正された入力画像データを投写面ＳＣに投写する。

撮影部２０は、撮影レンズ２５および図示しない撮像素子を備え、利用者の操作に応じて投写面ＳＣに投写されている画像を撮影する。第１実施例では、投写面ＳＣの曲面歪みに起因して投写画像に表される歪みを補正するために用いられる補正パターン画像が投写面ＳＣに投写された投写補正パターン画像２２０を撮影する。なお、投写面ＳＣに投写されている画像の撮影時には、視聴者の視点位置から撮影されることが好ましく、撮影部２０の光軸と投写面ＳＣの法線とがほぼ平行であることが好ましい。

投写面ＳＣは白い布地で形成されたつり下げ式の投写面ＳＣであり、収納時には巻き取られて円筒状の収納容器に収納される。

プロジェクタにより投写面ＳＣに投写される画像（以降、第１実施例では投写画像と呼ぶ）に、歪みが生じる原理について説明する。図１の円Ｘにおいて、理想投写位置Ａは、投写面ＳＣに歪みＤが無い状態において投写面ＳＣ上に投写光Ｗが投写される位置を示し、現実表示位置Ｂは、実際に投写面ＳＣ上に投写光Ｗが投写される位置を示す。投写面ＳＣには、投写面ＳＣのしわや弛みにより表面に突状または窪み状の歪みが生じることがある。つり下げ式、巻き取り式の投写面ＳＣでは特に歪みが生じやすい。

第１実施例では、図１の円Ｘに示すように、投写面ＳＣの下方から投写面ＳＣに対してほぼ上向きに投写光Ｗが入射するため、投写面ＳＣに歪みＤが生じている場合、実際には、投写光Ｗは、理想投写位置Ａよりも距離ｄだけ下方の現実表示位置Ｂに投写される。このように、投写面ＳＣに対してほぼ上向きに投写光Ｗが入射する場合、投写面ＳＣがプロジェクタ側に突状に歪んでいると、投写光Ｗは理想投写位置Ａより下方に表示される。一方、投写面ＳＣがプロジェクタ１０側に窪み状に歪んでいると、投写光Ｗは理想投写位置Ａよりｄだけ上部に表示される。すなわち、投写光Ｗが投写面ＳＣに対して上向きに入射する場合には、投写面ＳＣの曲面歪みに起因して投写画像は投写面ＳＣの左右方向に対して上下方向に大きく歪む。この結果、投写面ＳＣに表示される投写画像は上下方向に大きく歪んでしまう。なお、歪みの発生は、投写光が投写面ＳＣ面に対して上向きに入射する場合に限られるものではなく、投写光の入射方向に沿った方向に大きく歪む。

第１実施例のプロジェクタ１０は、円図形により表される複数の特徴点Ｐが投写光の入射方向に応じて異なる密度で配置された補正パターン画像を投写面ＳＣに表示して、撮影部２０により撮影された補正パターン画像（以降、撮影補正パターン画像と呼ぶ）の特徴点Ｐの表示位置に基づいて投写画像の歪みを補正する。

Ａ２．機能ブロック：
図２は、第１実施例におけるプロジェクタの構成を例示するブロック図である。プロジェクタ１０は、光源ランプ１１と、液晶ライトバルブ１３と、投写光学系１５とを備える。図２において、各光学系は簡略に示されている。また、プロジェクタ１０は、光源ランプ駆動部１２、液晶ライトバルブ駆動部１４、投写光学系調整部１６、ＣＰＵ１００、画像取得部１０２、歪み補正情報生成部１０４、歪み補正部１０６、メモリ１１０および操作部１２０を備える。ＣＰＵ１００は、プロジェクタ１０全体の動作を制御する。なお、第１実施例において、ＣＰＵ１００、画像取得部１０２、歪み補正情報生成部１０４、歪み補正部１０６、メモリ１１０が、特許請求の範囲の「画像処理装置」に当たる。

光源ランプ駆動部１２は、光源ランプ１１を駆動する。液晶ライトバルブ駆動部１４は、画像処理部５０から与えられる画像データに従って、液晶ライトバルブ１３を駆動する。

操作部５１０は、ユーザからの入力に応じて、ＣＰＵ１００に種々の処理を実行させる。例えば、ユーザは、操作部５１０を介して、画像の歪み補正処理に用いられるパラメータを変更したり、投写面ＳＣに投写される画像のコントラストを調整したりできる。

投写光学系調整部１６は、投写光学系１５の位置を調整する。具体的には、投写光学系調整部１６は、光源光軸ＬＡに平行な方向に向けて、投写光学系１５に含まれるレンズを移動させたり、シフト位置を調整したりする。光源光軸は光源ランプ１１から射出される光の中心軸を表している。なお、投写光学系調整部を備えてなくても良く、手動で投写光学系の位置を調整できるようにしても良い。

画像処理部５０は、撮影部２０によって撮影された撮影補正パターン画像を表す撮影補正パターン画像データを用いて、外部からプロジェクタ１０に入力された画像データを処理して、入力画像データから補正画像データを生成し、補正画像データを液晶ライトバルブ駆動部１４へ受け渡す。投写面ＳＣに曲面歪みが生じている場合、画像データにより表される画像に投写面ＳＣの膨らみや窪みとは逆方向の歪みを与える歪み補正処理を入力画像データに対して施し、この歪みの与えられた画像をライトバルブ１３に表示することにより、投写面ＳＣ上に歪みの無い画像を表示可能である。以降、実施例では、液晶ライトバルブ１３に形成する歪んだ画像を「歪み画像」と呼ぶ。

メモリ１１０には、投写面ＳＣの曲面歪みの検出に用いられる補正パターン画像を表す補正パターン画像データ２００が予め記憶されている。補正パターン画像データ２００は、予めプロジェクタの光学系の設計に応じて生成されている。なお、第１実施例では、投写面ＳＣへの投写光の入射方向に対して略垂直な方向に密となるように特徴点が配置された補正パターン画像を用いる。

画像取得部１０２は、補正パターン画像データまたは外部から与えられた画像データを歪み補正情報生成部１０４に受け渡す機能を有しており、例えば、Ａ／Ｄコンバータにより構成される。第１実施例では、画像取得部１０２は、投写面に投写すべき画像データをメモリカードＭＣから取得する。

歪み補正情報生成部１０４は、撮影補正パターン画像を表す撮影補正パターン画像データと、メモリ１１０に記憶されている補正パターン画像データ２００とを用いて投写画像の歪み補正に用いられる歪み補正情報を生成する。

歪み補正部１０６は、歪み補正情報生成部１０４により生成された歪み補正情報を用いて、画像取得部１０２から受け渡された入力画像データに歪み補正処理を施し、入力画像データから歪み画像を表す補正画像データを生成して液晶ライトバルブ駆動部１４へ受け渡す。歪み補正部１０６は、例えば、イメージプロセッサにより構成される。

液晶ライトバルブ駆動部１４は、歪み補正部１０６から受け渡された補正画像データを用いて液晶ライトバルブ１３を駆動する。補正画像データに従って、液晶ライトバルブ１３に歪み画像が形成されると、投写面ＳＣには曲面歪みのない画像が表示される。なお、投写面ＳＣ上に表示されている投写補正パターン画像２２０は、プロジェクタ１０のあおりにより生じる台形歪みが予めユーザにより補正されている。

Ａ３．補正パターン画像について：
図３は、第１実施例における補正パターン画像について説明する説明図である。図３（ａ）は、第１実施例における補正パターン画像データ２００により表される補正パターン画像２０２を表しており、図３（ｂ）は、投写面ＳＣへの投写光Ｗの入射方向と補正パターン画像２０２の特徴点の配置密度との関係について示している。補正パターン画像２０２は、丸い図形で表される複数の特徴点Ｐ１、Ｐ２…Ｐｎが、画像の縦方向よりも横方向に密となるように配置されている。第１実施例のプロジェクタ１０は短焦点プロジェクタであり、また、投写面ＳＣが比較的小さいため、図３（ｂ）に示すように、投写光が投写面ＳＣに対してほぼ上向きに入射する。そのため、図１において説明した通り、第１実施例のプロジェクタ１０により投写面ＳＣに投写された投写画像は、投写面ＳＣの歪みにより上下方向に大きく歪む。よって、第１実施例では、図３（ｂ）に示すように、特徴点Ｐ１，Ｐ２…Ｐｎが、投写面ＳＣに上向きに入射する投写光Ｗに対して略垂直方向（第１実施例では、投写面ＳＣの水平方向）に密となるように配置されている補正パターン画像２０２を利用することにより、歪み量が大きいと考えられる投写画像の上下方向の歪みを細かく検出する。

Ａ４．歪み補正処理：
図４〜図６を参照して、歪み補正処理について説明する。図４は、第１実施例における歪み補正処理を説明するフローチャートである。図５は、第１実施例における歪み補正情報生成処理について説明する説明図である。図６は、第１実施例における歪み補正処理について説明する説明図である。歪み補正処理は、操作部１２０を介してユーザから歪み補正処理の開始指示が入力されることにより開始され、ＣＰＵ１００が各機能ブロックを制御することにより実行される。

ＣＰＵ１００は、メモリ１１０から補正パターン画像データ２００を取得し、ライトバルブ１３に補正パターン画像２１０を形成して、投写面ＳＣに投写する（ステップＳ１０）。利用者の操作に応じて、撮影部２０は、投写面ＳＣに投写された投写補正パターン画像２２０を撮影し撮影補正パターン画像データを生成する。

ＣＰＵ１００は、撮影補正パターン画像データを取得し（ステップＳ１２）、入力画像データに対して投写画像の歪みと逆方向の歪みを与える歪み補正情報を生成する（ステップＳ１４）。

歪み補正情報の生成について、図５および図６を参照して説明する。図５（ａ）は、ライトバルブに表示されている補正パターン画像２１０を示しており、図５（ｂ）は、撮影補正パターン画像２３０を示している。図５（ａ）において、特徴点Ｐ１，Ｐ２…Ｐｎは、補正パターン画像２１０の特徴点を表す。また、図５（ｂ）において、特徴点Ｑ１，Ｑ２…Ｑｎは撮影補正パターン画像２３０の特徴点を示している。各特徴点Ｑ１，Ｑ２…Ｑｎは、補正パターン画像２１０の各特徴点Ｐ１，Ｐ２…Ｐｎに対応する。また、投写面ＳＣに曲面歪みが生じていない場合に特徴点Ｐ１，Ｐ２…Ｐｎが表示される理想投写位置の一例として、特徴点Ｐ２の理想投写位置ｐ２を図５（ｂ）に併せて示す。第１実施例では、ライトバルブ１３に表示されている補正パターン画像２１０を構成する各画素の位置を２次元のＸＹ座標系で表しており、撮影補正パターン画像２３０を構成する各画素の位置を２次元のｘｙ座標系で表す。以降、所定の特徴点を表す場合に、特徴点を表す画素の座標を用いて、Ｐｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）、Ｑｉ（ｘｉ，ｙｉ）と表す。変数ｉは、１以上の整数である。

図５（ｂ）に示すように、撮影補正パターン画像２３０では、特徴点Ｑ１，Ｑ２…Ｑｎは、投写面ＳＣの曲面歪みによって理想投写位置からずれて表示されている。例えば、特徴点Ｑ２は、特徴点Ｐ２の理想投写位置ｐ２から上方にずれて表示されている。各特徴点Ｑｉを理想投写位置ｐｉに表示させるためには、図６（ａ）に示すように、各特徴点Ｑｉに対応する補正パターン画像２１０の各特徴点Ｐｉの位置を算出した歪み量に応じて、各特徴点Ｑｉの歪み方向と逆方向のＰｉ’（Ｘｉ’，Ｙｉ’）に移動させればよい。

ＣＰＵ１００は、撮影補正パターン画像２３０を解析して特徴点Ｑｉの座標（ｘｉ、ｙｉ）を検出し、すべての特徴点Ｑｉの位置が、それぞれの特徴点Ｑｉに対応する特徴点Ｐｉの理想投写位置ｐｉ（ａｉ、ｂｉ）からどの方向にどれだけずれているかを表す歪み量を算出する。歪み量は、例えば、理想投写位置ｐｉの座標と特徴点Ｑｉの座標との差分（ａｉ−ｘｉ、ｂｉ−ｙｉ）としてもよい。ＣＰＵ１００は、このように算出した全特徴点の歪み量をテーブルにまとめた歪み補正情報を生成する。

ＣＰＵ１００は、生成した歪み補正情報を用いて、特徴点の歪みと逆方向の歪みを与える歪み補正処理を入力画像データに施し、(ステップＳ１６）、歪み補正処理が施された補正画像データに基づいてライトバルブ１３に歪み画像を表示する。（ステップＳ１８）。なお、歪み補正処理を行う場合には、各特徴点に対応する箇所のみに対して歪みを与えるだけでなく、各特徴点の周囲の領域についても、例えば、隣接する特徴点同士の歪み量に基づいて近似することにより歪みを補完することが好ましい。図６（ｂ）に、一例として、歪み補正処理が施された補正画像データに基づいてライトバルブ１３に表示される歪み画像を示す。図６（ｂ）に示すように、歪み画像２４０の各特徴点Ｐｉは、歪み補正情報に従って、撮影補正パターン画像２３０の特徴点Ｑｉの歪みと逆方向のＰｉ’（Ｘｉ’，Ｙｉ’）に移動されている。この結果、投写面ＳＣには歪みのない画像が表示される。

以上説明した第１実施例のプロジェクタによれば、複数の特徴点が投写光の入射態様に応じて異なる密度で配置されている補正パターン画像を用いて投写映像の歪みを検出している。従って、等間隔で特徴点が密に配置された補正パターン画像を用いる場合に比して、検出精度を維持しつつ、少ない計算量で投写画像の歪みを検出できる。よって、投写画像の歪みを精度良く補正でき、投写面に歪みのない画像を表示できる。

第１実施例では、投写面ＳＣへの投写光の入射方向に沿った方向に疎に、投写面ＳＣへの投写光の入射方向に対して略垂直な方向に密に特徴点が配置された補正パターン画像を用いて歪み補正処理を行っている。従って、歪みが大きいと考えられる部位の歪みを細かく検出できる。例えば、第１実施例のように、投写光が投写面ＳＣ下方から投写面ＳＣに対してほぼ上向きに入射する場合、投写画像の歪みは上下方向に大きく歪むが、第１実施例のように特徴点が上下方向に対して左右方向に密に配置されている補正パターン画像を用いることにより、上下方向の歪みを精度良く検出できる。

また、プロジェクタとスクリーンの位置関係に応じてプロジェクタの光学系の構成（例えば、投写レンズの構成）が決定するので、プロジェクタの光学系の構成に応じた補正用パターン画像が決定される。第１実施例のプロジェクタによれば、予めプロジェクタの光学系の設計に応じた補正パターン画像を記憶しているため、補正パターン画像を他の装置から取得したり、生成したりする手間を省くことができ、処理速度を向上できる。

第1実施例の補正パターン画像は、投射面ＳＣからプロジェクタが比較的離れている場合に使用することが好ましい。

Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、投写光の入射角度に応じて異なる密度で配置された補正パターン画像を用いて歪み補正処理を行う。第２実施例のプロジェクタ１０は短焦点プロジェクタであり、投写面ＳＣの下方で、比較的プロジェクタに近い位置から画像を表示する。なお、第２実施例では、プロジェクタの構成や歪み補正処理のフローは、補正パターン画像が異なること以外は第１実施例と同一である。

Ｂ１．入射角度と補正パターン画像について：
図７は、第２実施例における投写光の入射角度と補正パターン画像３００について例示する説明図である。図７の円Ｙ１，Ｙ２に、投写光Ｗ２，Ｗ３の入射角度と投写画像の歪み量との関係について併せて示している。第２実施例では、プロジェクタ１０ａは、投写面ＳＣの下方であって、投写面ＳＣから所定距離離れた位置から投写光を投写している。図７に示すように、投写面ＳＣの下方領域Ａへの投写光Ｗ１の入射角度は入射角度θ１であり、投写面ＳＣの中央領域Ｂへの投写光Ｗ２の入射角度は入射角度θ２＞入射角度θ１であり、投写面ＳＣの上方領域Ｃへの投写光Ｗ３の入射角度は入射角度θ３＞入射角度θ２である。すなわち、投写面ＳＣの上方領域Ｃほど、投写光の入射角度が大きくなる。

図７の円Ｙ１は、投写光Ｗ２が入射角度θ２で入射する投写面ＳＣの中央領域Ｂの拡大図を示しており、円Ｙ２は、投写光Ｗ３が入射角度θ３で入射する投写面ＳＣの上方領域Ｃの拡大図を示している。理想投写位置Ｐ１０は、投写面ＳＣに曲面歪みが生じていない場合に投写光Ｗ２（入射角度θ２）が表示される位置であり、現実表示位置Ｐ２０は、投写面ＳＣに曲面歪みが生じている場合に投写光Ｗ２が表示される位置である。円Ｙ２において、理想投写位置Ｐ１１は、投写面ＳＣに曲面歪みが生じていない場合に投写光Ｗ３（入射角度θ３）が表示される位置であり、現実表示位置Ｐ３０は、投写面ＳＣに曲面歪みが生じている場合に投写光Ｗ３が表示される位置である。入射角度の大きい投写光Ｗ３の現実表示位置Ｐ３０の理想投写位置Ｐ１０からの歪み量ｄ２は、投写光Ｗ２の表示位置の理想投写位置Ｐ１１からの歪み量ｄ１より大きい。すなわち、投写光の入射角度が大きいほど、投写画像が大きく歪む。そして、第２実施例では、投写面ＳＣに対して上向きに投写光が入射するため、第１実施例おいて説明したように、投写面ＳＣの上下方向に歪みが大きくなる。

補正パターン画像３００は、投写光のスクリーンへの入射方向に対して略垂直方向に、かつ、投写光の入射角度の拡大につれて密となるように特徴点が配置されている。具体的には、補正パターン画像３００には、投写光の入射方向に対して略垂直方向に密となるように配置された第１実施例の補正パターン画像に配置された特徴点に加えて、投写面ＳＣの上方領域Ｃに投写される領域には、投写光の入射方向に沿って特徴点が密に配置されるとともに、投写面ＳＣの中央領域Ｂに投写される領域には、投写光の入射方向に沿って特徴点が、領域Ｃの密度より疎、かつ、投写光が投写面ＳＣ下方領域Ａに投写される領域の密度より密となるように配置されている。

プロジェクタ１０ａは、上述のように投写光の入射角度に応じて配置密度の異なる補正パターン画像３００を用いて、歪み補正情報を生成し、取得した画像データに対して歪み補正処理を施して投写面ＳＣに入力画像を表示する。

以上説明した第２実施例のプロジェクタ１０ａによれば、投写画像において、投写光の投写面ＳＣへの入射角度が大きい位置ほど歪みを細かく検出できる。第２実施例では、投写光が投写面ＳＣの下方から上向きに入射するため、投写面ＳＣ上部ほど投写画像の歪みが大きくなるが、投写光に対して略垂直な方向に密に、かつ、投写光の投写面ＳＣへの入射角度が大きい位置ほど密に特徴点が配置されている補正パターン画像３００を用いることにより、投写画像の歪みを精度良く検出できる。従って、投写面ＳＣに歪みのない画像を表示できる。

第２実施例おいて示した補正パターン画像は、特に、投射面ＳＣからプロジェクタが比較的近距離にある場合（例えば、図３に示す第1実施例の投射面ＳＣよりもプロジェクタに近い位置にある場合）に使用することが好ましい。投写面ＳＣからプロジェクタが比較的近距離にある場合には、投写された補正パターン画像の下方と上方とで入射角度が大きくことなるため、入射角度の大きくなる上方に配置される特徴点の密度を高くすることにより、より精度良く投写画像の歪みを検出できる。

Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、プロジェクタから投写面ＳＣの所定の点への投写距離に応じて異なる密度で配置された補正パターン画像を用いて歪み補正処理を行う。なお、第３実施例では、プロジェクタの構成や歪み補正処理のフローは、補正パターン画像が異なること以外は第１実施例と同一である。ただし、第３実施例の投写面ＳＣは、第１実施例の投写面ＳＣよりも横幅が広い。なお、第３実施例のプロジェクタ１０は短焦点プロジェクタであり、投写面ＳＣに近い位置から画像を表示する。

Ｃ１．投写距離と投写画像の歪み：
図８は、第３実施例におけるプロジェクタ１０ｂの投写距離について説明する説明図である。表示領域ＡＲは、投写光により画像が表示される投写面ＳＣ上の領域を示している。各投写距離線４００，４１０，４２０、４３０および４４０は、プロジェクタ１０ｂから投写された投写光の投写距離が同一となる点の集合を示している。例えば、投写距離線４００上の点４０１，３０２は、投写距離が同一となる点である。投写光の投写距離は投写面ＳＣへの投写光の入射角度に比例する。第２実施例において説明したように、投写光の入射角度の拡大に応じて投写画像の歪みは増大するため、投写距離が長くなるほど投写画像の歪みも増大する。例えば、図８に示すように、投写距離に応じて、画像表示領域ＡＲを３つの領域に分割すると、投写距離の長い領域Ｃでは投写距離の短い領域Ａよりも投写画像の歪みが大きくなる。第３実施例では、投写距離の違いに応じて特徴点Ｐの配置密度の異なる補正パターン画像を利用する。

Ｃ２．補正パターン画像：
図９は、第３実施例における補正パターン画像４５０を例示する説明図である。補正パターン画像４５０は、図８に示すように投写距離に応じて分割された３つの領域Ｄ，ＥおよびＦに対応する領域ｄ，ｅ，ｆごとに異なる密度で特徴点Ｐが配置されている。具体的には、補正パターン画像４５０には、各領域ｄ，ｅ，ｆについて、投写距離の長い順に、密度を高→中→低となるように特徴点が配置されている。すなわち、投写距離が最長となる領域ｆの特徴点の密度が最も高く、投写距離が最短となる領域ｄの密度が最も低い。

プロジェクタ１０ｂは、上述のように投写距離に応じて配置密度の異なる補正パターン画像を用いて、歪み補正情報を生成し、入射画像データに対して歪み補正処理を施して投写面ＳＣに入力画像を表示する。

以上説明した第３実施例のプロジェクタによれば、投写光の投写距離に応じて異なる密度で特徴点が配置された補正パターン画像を用いて歪み補正を行っている。投写光の投写距離が長いほど、投写光の入射角度が大きくなるため、投写光の投写距離が長い位置に表示される投写画像の歪みは大きくなるが、第３実施例の補正パターン画像を用いることにより、投写光の投写距離が長くなる投写面ＳＣ上の領域には高い密度で特徴点が表示されるので、投写画像の歪みを細かく検出でき、歪み補正の精度を向上できる。

第３実施例おいて示した補正パターン画像は、特に、投写面ＳＣの幅が広い、あるいは、プロジェクタ１０ｂから投写面ＳＣへの投写光の打ち上げ距離が近い場合(たとえば、図３よりもプロジェクタがスクリーンに近い位置にある場合)に適している。このように、スクリーンとプロジェクタの位置関係に応じたパターンを使用することが好ましい。

Ｄ．第４実施例：
第１実施例〜第３実施例では、補正パターン画像は予めプロジェクタ内の記憶装置に記憶されている。第４実施例では、プロジェクタが、プロジェクタの傾きを検出し、傾きの角度に応じて補正パターン画像を生成する。なお、第４実施例では、プロジェクタの構成や歪み補正処理のフローは、歪み補正情報生成部１０４が補正パターン画像を生成する機能を更に有していること以外は第１実施例と同一である。

図１０は、第４実施例におけるプロジェクタ１０ｃのあおりについて説明する説明図である。プロジェクタ１０ｃは、水平面におかれた状態で投写角度αとなるように投写レンズが設計されている。図１０では、利用者によってプロジェクタ１０ｃが角度βだけ傾けられた状態を表している。

図１１は、第４実施例における歪み補正処理を説明するフローチャートである。プロジェクタ１０のＣＰＵ１００はプロジェクタの傾き角度βを検出し（ステップＳ２００）、投写レンズの設計投写角度αと傾き角度βとに応じて、大きい入射角度で投写光が入射するスクリーンの上部に表示される特徴点の密度が密となるように補正画像データを生成する（ステップＳ２１０）。そして、ＣＰＵ１００は、生成した補正画像データを用いて、歪み補正処理を実行する（図４のステップＳ１０〜）。

以上説明した第４実施例のプロジェクタ１０ｃによれば、補正画像データを予め準備する必要がないため、プロジェクタ１０ｃのメモリ量を節約できる。また、プロジェクタ１０ｃが傾けられた場合にも、投写画像の歪みの検出に適切な補正画像データを生成して歪みを検出できるため、投写面ＳＣに歪みのない画像を表示できる。なお、プロジェクタが傾けられていない場合であっても、プロジェクタの構成に適した補正画像データを生成するようにプロジェクタを構成してもよい。

Ｅ．変形例：
（１）第１実施例では、投写光が投写面ＳＣに対してほぼ上向きに投写光が入射するため、投写光に対して略垂直方向すなわち投写面ＳＣの水平方向に密となるように特徴点が配置されているが、例えば、投写光が投写面ＳＣに対して左右向きに投写光が入射する場合には、投写光に対して略垂直方向すなわち投写面ＳＣの垂直方向に密となるように特徴点が配置されていればよい。こうすれば、プロジェクタ１０を投写面ＳＣ正面に配置できない場合やレンズシフトを行った場合にも、投写映像の歪みを細かく検出できる。よって、投写画像の歪みを精度よく補正できる。

（２）第１実施例では、投写角度の入射角度に応じて特徴点の密度が段階的に異なっているが、少なくとも、投写面ＳＣ上の所定の２つの位置に配置される特徴点の密度について、第１の入射角度で投写光が入射する位置に配置される特徴点の密度を、第１の入射角度より小さい第２の入射角度で投写光が入射する位置に配置される特徴点の密度より高くすればよい。例えば、入射角度が最小となる投写面ＳＣ上の位置に表示される特徴点の密度を第１の密度とし、入射角度が最大となる投写面ＳＣ上の位置に表示される特徴点の密度を第１の密度より低い密度の第２の密度としてもよい。こうすれば、補正パターン画像を簡易に作成できる。

（３）第３実施例では、補正パターン画像４５０は、投写光の投写距離に応じて特徴点の配置密度が異なるように構成されているが、第３実施例のプロジェクタ１０ｂと投写面ＳＣのように、投写面ＳＣのほぼ真下から投写面ＳＣへ投写光を至近距離で打ち上げる場合に、投写面ＳＣへの投写光の入射角度に応じて分割された領域ごとに異なる密度で配置するよう補正パターン画像を構成してもよい。この場合には、補正パターン画像４５０と略同一のパターン画像となる。このように、補正パターン画像は、プロジェクタの光学系の構成や投写面ＳＣとプロジェクタとの設置位置関係などに基づいて、適宜、投写画像の歪み検出に適したパターン画像を準備するようにすれば、投写画像の歪み補正精度を向上できる。

（４）第１実施例〜第３実施例では、補正パターン画像はプロジェクタ内の記憶装置に予め記憶されており、第４実施例では、プロジェクタが補正パターン画像を生成しているが、例えば、投写面上の所定の位置への投写光の入射態様に応じた補正用画像データを生成したり、前記補正用画像データが複数種類保存されている保存部から、投写面上の所定の位置へ投写光の入射態様に適した補正用画像データを取得してもよい。この場合、例えば、ネットワークを介して他の装置から、または、メモリカードなどの可搬型記憶媒体から補正パターン画像を取得してもよい。利用者がプロジェクタのレンズ設計に応じて適切な補正パターンを選択してもよいし、プロジェクタのレンズ設計やプロジェクタの光軸の傾きに応じてプロジェクタが自動的に取得してもよい。こうすれば、種々のパターン画像の中からプロジェクタの設計値だけでなく利用条件等に応じて柔軟に補正パターン画像を取得できる。

（５）第１実施例では、撮影部２０は、視聴者の視点位置から投写画像を撮影しているが、撮影位置は視聴者の視点位置に限定されない。例えば、プロジェクタ本体にデジタルカメラが内蔵されていてもよい。この場合、プロジェクタ１０の投写レンズと撮影部２０の撮影レンズと視差を用いて三角測量を行い、投写面ＳＣの歪みを計算して歪み補正情報を生成してもよい。こうすれば、利用者はデジタルカメラで投写画像を撮影する手間を省くことができる。また、利用者が撮影すると撮影部２０の光軸が傾いてしまい撮影画像に台形歪みが生じることがあるが、本変形例によれば、撮影部２０とプロジェクタ１０の投写レンズとは一定の位置関係にあるため、利用者の手ぶれにより撮影画像に都度生じる台形歪みを抑制できる。よって、歪み量検出の精度を向上できる。

（６）第１実施例〜第３実施例では、補正パターン画像を撮影部２０で撮影し、撮影画像を用いて、プロジェクタ１０のＣＰＵ１００が歪み補正情報を生成しているが、例えば、プロジェクタが、投写面に投写された補正用画像に表されている特徴点の表示位置のずれ量に関する情報を利用者に入力させるための入力補助手段を備え、入力されたずれ量に関する情報に基づいて、歪み補正情報を生成してもよい。この場合、例えば、投写面ＳＣに表示されている補正パターン画像の各特徴点をユーザがリモコン等を用いて移動させ、この移動量に応じてプロジェクタ１０のＣＰＵ１００が歪み補正情報を生成してもよい。

（７）第１実施例〜第４実施例では、補正パターン画像に含まれる全ての特徴点について歪み量を算出しているが、例えば、補正パターン画像に含まれる全特徴点のうち、一部の特徴点のみを用いて歪み補正処理を行っても良い。この場合、例えば、利用者が視認して歪みが発生していると考えられる領域を切り出し、切り出した領域に含まれる特徴点を用いて歪み補正情報を生成してもよい。また、予め決められた所定の領域に含まれる特徴点を用いて歪み補正情報を生成してもよい。こうすれば、投写すべき画像を表す画像データに対して歪み補正処理を施す場合に、一部の領域に対応する画像データに対してのみ歪み補正処理を施せばよいため、画像データ全体に歪み補正処理を施す場合に比して処理負荷を軽減できる。

（８）第１実施例〜第４実施例では、投写面に表示されている投写補正パターン画像の全体を撮影し、これを用いて歪み補正処理を行っているが、例えば、投写補正パターン画像のうち一部の領域のみを撮影し、これを用いて歪み補正処理を行ってもよい。この場合、利用者が視認して歪みが発生していると考えられる領域を撮影してもよい。こうすれば、補正パターン画像に含まれる全ての特徴点について歪み量を算出する場合に比して、処理負荷を軽減でき、補正時間を短縮できる。

（９）第１実施例〜第４実施例では、特徴点をドットで示しているが、ドット以外の図形や文字など、どのような図形を用いても良い。例えば、特徴点に代えて所定の文字列を用い、入射角度の大きい位置に表示される文字列の密度を高くしてもよい。また、特徴点に文字列や絵柄を重ねて表示してもよい。

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。

第１実施例におけるプロジェクの構成を例示する説明図。 第１実施例におけるプロジェクタの構成を例示するブロック図。 第１実施例における補正パターン画像について説明する説明図。 第１実施例における歪み補正処理を説明するフローチャート。 第１実施例における歪み補正情報生成処理について説明する説明図。 第１実施例における歪み補正処理について説明する説明図。 第２実施例における投写光の入射角度と補正パターン画像３００について例示する説明図。 第３実施例におけるプロジェクタ１０ｂの投写距離について説明する説明図。 第３実施例における補正パターン画像４５０を例示する説明図。 第４実施例におけるプロジェクタ１０ｃのあおりについて説明する説明図。 第４実施例における歪み補正処理を説明するフローチャート。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…プロジェクタ
１１…光源ランプ
１２…光源ランプ駆動部
１３…液晶ライトバルブ
１３…ライトバルブ
１４…液晶ライトバルブ駆動部
１５…投写光学系
１６…投写光学系調整部
２０…撮影部
２５…撮影レンズ
５０…画像処理部
１００…ＣＰＵ
１０２…画像取得部
１０４…補正情報生成部
１０６…歪み補正部
１１０…メモリ
１２０…操作部
２００…補正パターン画像データ
２１０…補正パターン画像
２２０…投写補正パターン画像
２３０…撮影補正パターン画像
３００…補正パターン画像
３５０…補正パターン画像
４００…投写距離線
４５０…補正パターン画像
５１０…操作部

Claims (12)

1. プロジェクタから射出される投写光により投写面に投写される画像の歪みを補正する画像処理装置であって、
   前記プロジェクタによって前記投写面に投写され、前記投写面への前記投写光の入射態様に応じて異なる密度で所定の図形が複数配置されている補正用画像に表されている前記所定の図形の表示位置を検出する検出手段と、
   前記検出した表示位置と、前記補正用画像を表す補正用画像データとに基づいて、前記投写面に投写される画像の歪み補正に用いられる歪み補正情報を生成する歪み補正情報生成手段と、
   前記投写面に投写する画像を表す画像データを取得する取得手段と、
   前記歪み補正情報を用いて、前記取得した画像データに歪み補正処理を施す歪み補正手段と、を備える画像処理装置。
2. 請求項１記載の画像処理装置であって、
   前記投写面上に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射方向に応じて、異なる密度で配置されている、画像処理装置。
3. 請求項２記載の画像処理装置であって、
   前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射方向に応じて分割された領域ごとに、異なる密度で配置されている、画像処理装置。
4. 請求項２記載の画像処理装置であって、
   前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射方向に対して略平行な方向よりも略垂直な方向に高い密度で配置されている、画像処理装置。
5. 請求項１記載の画像処理装置であって、
   前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面への前記投写光の入射角度に応じて、異なる密度で配置されている、画像処理装置。
6. 請求項２記載の画像処理装置であって、
   前記投写面に投写される複数の前記所定の図形は、前記投写面の前記投写光の入射角度の増大に応じて、高い密度で配置されている、画像処理装置。
7. 請求項２記載の画像処理装置であって、
   前記投写光が第１の角度で入射する前記投写面上の第１の位置に投写される複数の前記所定の図形は第１の密度で配置されており、前記投写光が第１の角度よりも大きい第２の角度で入射する前記投写面上の第２の位置に投写される複数の前記所定の図形は、前記第１の密度よりも密度の高い第２の密度で配置されている、画像処理装置。
8. 請求項１記載の画像処理装置であって、
   前記補正用画像の所定の図形は、前記プロジェクタから前記投写面までの前記投写光の投写距離に応じて、前記密度が異なるように配置されている、画像処理装置。
9. 請求項１ないし請求項８いずれか記載の画像処理装置であって、更に、
   撮影手段によって撮影された前記投写補正用画像を表す撮影補正用画像データを取得する撮影補正用画像データ取得手段と、
   前記補正用画像を表す補正用画像データを取得する補正用画像データ取得手段と、を備え、
   前記歪み補正情報生成手段は、前記撮影補正用画像データにより表される撮影画像と、前記補正用画像とを比較し、前記所定の図形の投写位置のずれに基づいて、前記歪み補正情報を生成する、画像処理装置。
10. 請求項１ないし請求項９いずれか記載の画像処理装置であって、更に、
    前記プロジェクタの光学系の構成に応じた前記補正用画像データを予め記憶する記憶部を備える、画像処理装置。
11. プロジェクタであって、
    光源と、
    画像データに基づいて前記光源からの射出光を変調し、画像データにより表される画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成された画像を表す光を前記投写面に投写する投写光学系と、
    請求項１ないし請求項１０いずれか記載の画像処理装置と、
    を備えるプロジェクタ。
12. プロジェクタから射出される投写光により投写面に表示される画像の歪みを補正する画像処理装置が実行する歪み補正方法であって、
    前記プロジェクタによって前記投写面に表示され、前記投写面への前記投写光の入射態様に応じて異なる密度で所定の図形が複数配置されている補正用画像に表されている前記所定の図形の表示位置を検出し、
    前記検出した表示位置と前記補正用画像を表す補正用画像データに基づいて、前記投写面に投写される画像の歪み補正に用いられる歪み補正情報を生成し、
    前記投写面に投写する画像を表す画像データを取得し、
    前記歪み補正情報を用いて、前記取得した画像データに歪み補正処理を施す、歪み補正方法。

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