JP2004228619A - プロジェクタの映像の歪み調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロジェクタから曲面からなるスクリーン上に投影された画像の歪みを、オンスクリーン機能を持つプロジェクタ装置のみで補正可能にする。
【解決手段】開示されるプロジェクタの映像の歪み調整方法は、原画像を円筒内面のスクリーンに投射して、映像上に視点から見て映像の両端の最上部を結ぶ水平線上に等間隔に複数個のポインタＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５を投射し、水平線の中央を通る垂直線上にも等間隔に複数個のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ３４，Ｐ３５を投射して、各ポインタに対応する原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の対応点との位置のずれによって、原画像上の点ごとに視点から見たときの歪みを解消する補正用データを生成し、隣接するポインタ間ごとに中間の各点の補正用データを補間して求めて原画像全体の補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を補正値マップで補正して投射する。
【選択図】 図４
【解決手段】開示されるプロジェクタの映像の歪み調整方法は、原画像を円筒内面のスクリーンに投射して、映像上に視点から見て映像の両端の最上部を結ぶ水平線上に等間隔に複数個のポインタＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５を投射し、水平線の中央を通る垂直線上にも等間隔に複数個のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ３４，Ｐ３５を投射して、各ポインタに対応する原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の対応点との位置のずれによって、原画像上の点ごとに視点から見たときの歪みを解消する補正用データを生成し、隣接するポインタ間ごとに中間の各点の補正用データを補間して求めて原画像全体の補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を補正値マップで補正して投射する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロジェクタからスクリーン上に投影された映像の歪みを補正するための、プロジェクタの映像の歪み調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタを介して曲面からなるスクリーン上に画像を投影する場合、プロジェクタ側における原画像は一般に四角形の平面からなっているので、これをプロジェクタを介して曲面からなるスクリーン上に投影した場合に、投影された映像をプロジェクタと異なる視点から見た場合には、スクリーン上の映像はもとの四角形には見えず、歪んだ図形として観察される。
【０００３】
これに対して、従来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を用いたプロジェクタでは、ＣＲＴの特性として、電子ビームを偏向させるための偏向回路や、ＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）の画像を重ね合わせるためのコンバージェンス回路をもともと有していたので、このような偏向回路やコンバージェンス回路を用いることによって、平面だけでなく曲面のスクリーン上に投射した場合でも、原画像と同じ四角形の映像を得ることができるため、映像信号の原画像には何ら手を加える必要がなかった。
【０００４】
一方、液晶や反射型ミラーデバイスに代表される格子状デバイスを用いたプロジェクタでは、偏向回路やコンバージェンス回路が存在しないため、映像信号の原画像そのものを加工処理する必要がある。
この場合、プロジェクタの光学パラメータ（投射レンズのズーム比や光学打ち上げ角）や、スクリーンの曲率半径とプロジェクタとスクリーンとの距離、及び視点の位置が既知であれば、計算によって予め歪みを与えた原画像を用いて投影するることによって、視点から見た映像の歪みを補正することも可能である。
【０００５】
しかしながら、実際には、これらのパラメータが判明しているケースは稀であって、計算で投影された映像の歪みを補正することは通常、困難である。
これに対して、スクリーン上に投影されている映像から、なんらかの方法でその歪みを検出して、検出された歪みのデータを用いて予め原画像を歪ませることによって、任意の視点から見た場合の映像の歪みを補正しようとする方法が、既に提案されている。
【０００６】
例えば特許文献１記載の「自動補正機構付き広視野角表示装置」においては、広角視野のスクリーン上に投影されたテストパターンを観察者の視点に設けられたカメラによって撮影し、このカメラに取り込まれた画像に基づいて観察者から観察される映像に生じる歪みを解消するための歪み補正用のマップ（座標変換用テーブル）を作成して、この歪み補正用マップを用いて原画像に対して予め歪みを与える歪み補正を行うことによって、観察者の視点から見た場合の映像の歪みを解消することが記載されている。
【０００７】
また、特許文献２記載の「映像投影装置およびその歪補正方法」においては、スクリーンに対する理想視点またはその近傍に配置した投光装置からスクリーン上に光点を投射するとともに、プロジェクタからスクリーン上に画像メモリの計測用表示画像を投影して、スクリーン上の映像と光点とをカメラで撮影して取り込み、この入力画像上で、光点と計測用表示画像の相対位置を計測するとともに、相対位置を移動させて光点と計測用表示画像とが所定内の接近をしたとき、原画像の、または投射レンズの俯仰角を調整して、モニタ画面内でスクリーンの映像が画面の中央に位置するようにした状態で、画像メモリ上で、計測用表示画像の画素座標を、入力画像上の光点の座標によって置換する変換パラメータを設定することが記載されている。
【０００８】
また、特許文献３記載の「映像投影装置」においても、自由曲面からなるスクリーンに対して斜めに配置したプロジェクタからテスト画像を投影し、プロジェクタと異なる視点から見た映像を別のカメラで撮影して、映像にその歪みと逆の歪みを与えるための補正用データを作成し、この補正用データによって投影すべき画像を補正処理してプロジェクタから投射することによって、視点から見たとき歪みのない映像を投影することが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３６８３９号公報（第２頁、図１，図２）
【特許文献２】
特開２００１−１６９２１１号公報（第３〜５頁、図１）
【特許文献３】
特開２００１−８３９４９号公報（第８〜１５頁、図１〜図４０）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のプロジェクタの投影画像の歪み補正方法では、プロジェクタからテストパターンや計測用表示画面を投影するとともに、投影されている映像や、映像と光点とを撮影するためのカメラを備える必要があって、装置構成が複雑になるという問題があった。
【００１１】
この発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、プロジェクタからスクリーン上に投影される映像の歪みを補正するために、別にカメラを備えて映像等を撮影する必要がない、プロジェクタの映像の歪み調整方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明はプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、平面からなる原画像をプロジェクタ装置から曲面からなるスクリーン上に投射し、上記プロジェクタ装置から上記スクリーン上の映像上に、上記プロジェクタ装置と異なる視点からを見たとき歪みのない線上に配置されるように任意個数のポインタを投射して、該ポインタに対応する上記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の上記ポインタに対応する点との位置のずれによって、上記各ポインタに対応する上記原画像上の点ごとに、映像が上記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を上記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、平面からなる原画像をプロジェクタ装置から円筒の内面からなるスクリーン上に投射し、上記プロジェクタ装置から上記スクリーン上の映像上に、上記プロジェクタ装置と異なる視点から見たとき映像の両端の最上部を結ぶ水平線上に等間隔に複数個のポインタを投射するとともに、上記水平線の中央を通る垂直線上にも等間隔に複数個のポインタを投射して、各ポインタに対応する上記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の上記各ポインタに対応する点との位置のずれによって、上記各ポインタに対応する上記原画像上の点ごとに、映像が上記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を上記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、平面からなる原画像をプロジェクタ装置から任意の曲面からなるスクリーン上に投射し、上記プロジェクタ装置から上記スクリーン上の映像上に、上記プロジェクタ装置と異なる視点から見たとき、映像の最外側と接する位置に頂点がある四辺形の各辺上に等間隔に複数個のポインタを投射するとともに、上記四辺形の上下両辺のそれぞれの中点を結ぶ線上と、上記四辺形の左右両辺のそれぞれの中点を結ぶ線上に、それぞれ等間隔に複数個のポインタを投射して、各ポインタに対応する上記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の上記各ポインタに対応する点との位置のずれによって、上記各ポインタに対応する上記原画像上の点ごとに、映像が上記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を上記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、上記曲面が、球面、楕円面，放物面又は双曲面のいずれかを内面又は外面に持つものであることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一に記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、プロジェクタ装置から、ビデオ用メモリ手段に保持されている上記原画像をスクリーン上に投射して映像を形成し、オンスクリーン表示手段で生成された上記ポインタの画像を上記スクリーン上の原画像上に投射した状態で各ポインタごとに上記補正用データを求めるとともに、隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めて、原画像の全体に対する補正値マップを生成してメモリ手段に保持し、画像投影時、２次元画像処理手段において、入力画像に対して上記補正値マップを用いて上記入力画像を構成する各点の位置を補正して得られた補正された原画像をプロジェクタ装置を介してスクリーン上に投射することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一に記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、プロジェクタ装置から、ビデオ用メモリ手段に保持されている上記原画像をスクリーン上に投射して映像を形成し、オンスクリーン用メモリ手段に保持されている上記ポインタの画像を読み出して上記スクリーン上の原画像上に投射した状態で各ポインタごとに上記補正用データを求めるとともに、隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めて、原画像の全体に対する補正値マップを生成してメモリ手段に保持し、画像投影時、２次元画像処理手段において、入力画像に対して上記補正値マップを用いて上記入力画像を構成する各点の位置を補正して得られた補正された原画像をプロジェクタ装置を介してスクリーン上に投射することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、上記オンスクリーン用メモリ手段が、上記ビデオ用メモリ手段と同一メモリ手段上に配置されていることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
まず、本発明の第１実施例として、円筒の内面からなるスクリーンの場合における、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明する。
図１は、スクリーン上に画像を投射するためのプロジェクタ投影システムを例示する図、図２は、本発明の方法を実現するための装置構成の例を示す図、図３は、本発明の方法を実現するための装置構成の他の例を示す図、図４，図５は、この発明の第１実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【００２０】
図１において（ａ）は、スクリーンとプロジェクタと視点との配置を示し、（ｂ）は、視点から見たプロジェクタの映像を示している。
図１（ａ）においては、例えば円筒の内面からなるスクリーン１に対して、プロジェクタ２をスクリーン１に向けて配置して画像を投射することによって、スクリーン上に映像３を表示するとともに、プロジェクタ２と異なる位置にある視点４から映像３を観察する場合が示されている。
図１において（ｂ）は、視点４から見た場合のスクリーン１上の映像５を示し、映像の垂直方向は歪んでいないが、水平方向は上下両方向にそれぞれ歪んでいることが示されている。
【００２１】
以下においては、プロジェクタ２がスクリーンを形成する円筒面の中心線に正対して、上下方向の中央位置よりやや下方に配置されているとともに、視点が円筒面の中心線に正対して、上下方向の中央位置にある場合を例として説明するが、スクリーン１に対するプロジェクタ２と視点４のそれぞれの位置関係は任意である。なお、映像５は説明の便宜上、格子模様として表現されているが、これに限るものでなく、本発明は任意の映像に対して適用可能なものである。
【００２２】
図２は、この例の方法を実現するための装置構成の一例を示したものであって、２次元画像処理回路１１と、ビデオ用メモリ１２と、オンスクリーン表示回路１３と、セレクタ１４と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ）１５とからなる概略構成が示されている。
投影画像の歪み調整のための補正用データの作成時には、２次元画像処理回路１１は、ビデオ用メモリ１２に予め保持されている基準パターンのデータを読み出す。また、オンスクリーン表示回路１３は、スクリーン上に表示すべきポインタ画像のデータを生成する。セレクタ１４は、２次元画像処理回路１１の出力と、オンスクリーン表示回路１３の出力とを切り替えて出力信号を発生する。ＣＰＵ１５は、装置全体の動作を制御するとともに、セレクタ１４の選択を制御して、ビデオ用メモリ１２からの基準パターンのデータと、オンスクリーン表示回路１３からのポインタ画像データとを、切り替えて出力させることによって、スクリーン上の映像にポインタを表示する、オンスクリーン機能を実現する。
【００２３】
図示されない投影部は、基準パターンとポインタ画像とをスクリーン上に投射する。スクリーン上のポインタの位置は、ポインティングデバイスからの指示に応じて移動される。
ＣＰＵ１５は、投影されている基準パターンの映像上において各ポインタの位置が決定したとき、オンスクリーン表示回路内の基準パターン上のポインタに対応する点の位置と、映像に歪みがないときポインタが表示されるべき基準パターン上の点の位置とから補正用データを演算する。
さらに、基準パターンの各点についてこのような補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを作成して、図示されないメモリ部に保持する。
【００２４】
画像投影時には、２次元画像処理回路１１は、入力ＲＧＢ信号によって、２次元画像データを生成してビデオ用メモリ１２に書き込むが、この際、メモリ部に保持されている補正値マップを用いて、２次元画像の各部の位置を補正する。ビデオ用メモリ１２は補正された画像データを一旦保持する。２次元画像処理回路１１は、画像データの出力時には、ビデオ用メモリ１２の補正された２次元画像データをフレームごとに読み出して、セレクタ１４を経て出力ＲＧＢ信号を生成し、図示されない投影部は、出力ＲＧＢ信号に応じて、スクリーン上に映像を投射する。
【００２５】
図３は、この例の方法を実現するための装置構成の他の例を示したものであって、２次元画像処理回路２１と、メモリ部２２と、セレクタ２３と、ＣＰＵ２４とからなる概略構成が示されている。メモリ部２２は、ビデオ用メモリ２５と、オンスクリーン用メモリ２６とを含んでいる。
投影画像の歪み調整のための補正用データの作成時には、２次元画像処理回路２６は、ビデオ用メモリ２５に予め保持されている基準パターンのデータを読み出す。セレクタ２３は、２次元画像処理回路２１からの基準パターンの出力と、オンスクリーン用メモリ２６からのポインタ画像の出力とを切り替えて出力信号を発生する。ＣＰＵ２４は、装置全体の動作を制御するとともに、オンスクリーン用メモリ２６上に予め保持されているポインタ画像のデータを読み出す処理を行い、さらにセレクタ２３の選択を制御して、ビデオ用メモリ２５からの基準パターンのデータと、オンスクリーン用メモリ２６からのポインタ画像データとを、フレームごとに時分割で切り替えて出力させることによって、スクリーン上の映像にポインタを表示する、オンスクリーン機能を実現する。
【００２６】
図示されない投影部は、基準パターンとポインタ画像とをスクリーン上に投射する。スクリーン上のポインタの位置は、ポインティングデバイスからの指示に応じて移動される。
ＣＰＵ２４は、投影されている基準画像の映像上においてポインタの位置が決定したとき、オンスクリーン用メモリからの基準パターン上のポインタに対応する点の位置と、映像に歪みがないときポインタが表示されるべき基準パターン上の点の位置とから補正用データを演算する。
さらに、基準パターンの各点についてこのような補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを作成して、図示されないメモリ部に保持する。
【００２７】
画像投影時には、２次元画像処理回路２１は、入力ＲＧＢ信号によって、２次元画像データを生成してビデオ用メモリ２５に書き込むが、この際、メモリ部に保持されている補正値マップを用いて、２次元画像の各部の位置を補正する。ビデオ用メモリ２５は補正された画像データを一旦保持する。２次元画像処理回路２１は、画像データの出力時には、ビデオ用メモリ２５の２次元画像データをフレームごとに読み出して、セレクタ２３を経て出力ＲＧＢ信号を生成し、図示されない投影部は、出力ＲＧＢ信号に応じて、スクリーン上に映像を投射する。
【００２８】
以下、図４，図５を参照して、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法を詳細に説明する。
この例は、円筒の内面からなるスクリーンを用いた場合を示し、図４において（ａ）は例えばビデオ用メモリに保持されている原画像である基準パターンを示し、（ｂ）は基準パターンとポインタとを含む視点から見た映像を示している。また図５において、（ａ）はポインタと基準パターンの原画像上の対応点との位置のずれを示し、（ｂ）は補正された原画像を示している。
【００２９】
いま、基準パターンが図４（ａ）に示すような四角形の格子模様からなるものとし、格子上の交点（格子点）をＱ００，Ｑ０１，…，Ｑ０ｍ， …，Ｑ０ｎ，Ｑ１０，Ｑ１１，…，Ｑ１ｍ，…，Ｑ１ｎ，…，Ｑｓ０，Ｑｓ１，…，Ｑｓｍ，…，Ｑｓｎとする。このような基準パターンをプロジェクタを介して円筒の内面からなるスクリーン上に投影して、視点から見たときの映像６’が、図４（ｂ）のように歪んだ形状になっているものとする。
【００３０】
このとき、視点から見た映像６’上に、オンスクリーン表示機能によって例えば星形のポインタを投射する。この場合に投射されるポインタの位置は、例えば図４（ｂ）に示すように、映像６’における基準パターンの両側の最上端を結ぶ水平線上に、等間隔に５個のポインタＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５を配置し、円筒面の中央の垂直線上に、等間隔に５個のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３を配置するものとする。なお、ポインタの配置方法は、上記の例の場合に限るものでなく、適宜、変更してもよい。
【００３１】
このようなポインタの位置の設定は、例えばポインティングデバイスを用いて、目視によって各ポインタの位置が所望の位置になるように調整することによって行われる。この場合、最初、両端のポインタＰ１１，Ｐ１５の位置を決定し、次にＰ１１，Ｐ１５の中間に中央のポインタＰ１３の位置を決定して、最後に、左端のポインタＰ１１と中央のポインタＰ１３の中間に左１／４のポインタＰ１２の位置を決定し、中央のポインタＰ１３と右端のポインタＰ１５の中間に右１／４のポインタＰ１４の位置を決定するようにすれば、容易に行うことができる。また、中央の垂直線上のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３も視点から見て等間隔になるように配置する。
【００３２】
このように基準パターンの映像６’上にポインタを配置した場合、各ポインタに対応する基準パターンの原画像上の点の位置は、オンスクリーン表示機能によって知ることができる。そこで、各ポインタに対応する基準パターン上の点が、投影された映像上において、それぞれのポインタの位置になるように補正用データを作成する。
【００３３】
図５（ａ）においては、一例として映像上における、ポインタＰ１Ｘとこれに対応する基準パターン上の点Ｑ１Ｘ’との位置のずれＳを示し、補正用データは、この位置のずれを逆方向に解消するように作成すればよい。なお、この際、投影された基準パターンの映像上の水平線を境として、この水平線の上部と下部とでは、映像上における基準パターンの各点の位置の垂直方向の移動は逆方向となる。
【００３４】
また、ポインタ以外の点の位置の変化は、基準パターン上の隣接するポインタ位置に対応するそれぞれの点の位置のずれから、関数近似によって補間（例えば３次スプライン補間）することによって求められる。
この際、円筒面の特性として、投影された基準パターンの映像上の各垂直線はすべて平行になるので、１本の水平線に沿うポインタＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５についての補正用データが求められれば、このデータと垂直方向のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３についての補正用データとから、ポインタＰ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３についてのそれぞれの水平線方向の補正用データを求めることができる。
なお、このような基準パターン上の各点の位置の移動は、具体的には、各点のアドレスを変更することによって行われる。
【００３５】
このようにして、基準パターン上のすべての点について補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを求めることができる。
以後、通常の画像投影を行う場合には、２次元画像処理回路において、前述のようにした求められた補正値マップを用いて、入力された原画像を構成する各点の位置を補正して、予め逆方向の歪みを与えた原画像を生成する。
【００３６】
図５において（ｂ）は、このような補正値マップによって補正された原画像７を示している。このように、入力原画像上の各点の位置を移動して予め逆方向の歪みを与えられた原画像によって、プロジェクタを介して円筒の内面からなるスクリーン上に投影を行うことによって、視点４から見た場合のスクリーン上の映像は、図４（ａ）に示された基準パターン６と同様な歪みのないものとなる。なお、原画像７は基準パターンを表すものとして説明したが、入力原画像は任意の画像であってよいことは言うまでもない。
【００３７】
このように、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法によれば、プロジェクタから円筒の内面からなるスクリーン上に投影される映像における、視点から見た場合の歪みを補正する処理を、カメラ等を使用せずに、オンスクリーン機能を持つプロジェクタ装置のみによって、簡易に実現することができる。
【００３８】
◇第２実施例
次に、本発明の第２実施例として、任意の曲面からなるスクリーンの場合における、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明する。
図６，図７は、この発明の第２実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を示す図である。なお、この例の方法を実現するための装置構成は、図２，図３に示された、第１実施例の場合と同様なので、以下においては、これについての詳細な説明を省略する。
【００３９】
以下、図６，図７を参照して、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法を詳細に説明する。
この例は、球の内面からなるスクリーンを用いた場合を示し、図６において（ａ）は例えばビデオ用メモリに保持されている原画像である基準パターンをを示し、（ｂ）は基準パターンとポインタとを含む視点から見た映像を示している。また図７において、（ａ）はポインタと基準パターンの原画像上の対応点との位置のずれを示し、（ｂ）は補正された原画像を示している。
【００４０】
以下においては、プロジェクタがスクリーンを形成する球の内面に正対して配置されているとともに、視点も球の内面に正対する位置にある場合を例として説明するが、スクリーンに対するプロジェクタと視点のそれぞれの位置関係は任意である。
【００４１】
いま、基準パターン８が図６（ａ）に示すような四角形の格子模様からなるものとし、格子上の交点（格子点）をｑ００，ｑ０１，…，ｑ０ｍ，…，ｑ０ｎ，ｑ１０，ｑ１１，…，ｑ１ｍ，…，ｑ１ｎ，…，ｑｓ０，ｑｓ１，…，ｑｓｍ，…，ｑｓｎとする。このような基準パターンをプロジェクタを介して球の内面からなるスクリーン上に投影して、ある視点から見たときの映像８’が、図６（ｂ）のように歪んだ形状になっているものとする。
【００４２】
このとき、視点から見た映像８’上に、オンスクリーン表示機能によって例えば星形のポインタを投射する。この場合に投射されるポインタの位置は、例えば図６（ｂ）に示すように、映像８’における基準パターンの最上辺の最内側の点を通る水平線上に、等間隔に５個のポインタｐ１１，ｐ１２，ｐ１３，ｐ１４，ｐ１５を配置し、映像８’の最下辺の最内側の点を通る水平線上に、等間隔に５個のポインタｐ５１，ｐ５２，ｐ５３，ｐ５４，ｐ５５を配置し、映像８’の最左辺の最内側の点を通る垂直線上に、等間隔に５個のポインタｐ１１，ｐ２１，ｐ３１，ｐ４１，ｐ５１を配置し、映像８’の最右辺の最内側の点を通る垂直線上に、等間隔に５個のポインタｐ１５，ｐ２５，ｐ３５，ｐ４５，ｐ５５を配置し、中央の水平線上に、等間隔に５個のポインタｐ３１，ｐ３２，ｐ３３，ｐ３４，ｐ３５を配置し、中央の垂直線上に、等間隔に５個のポインタｐ１３，ｐ２３，ｐ３３，ｐ４３，ｐ５３を配置するものとする。なお、ポインタの配置方法は、上記の例の場合に限るものでなく、適宜、変更してもよい。
【００４３】
このようなポインタの位置の設定は、例えばポインティングデバイスを用いて、目視によって各ポインタの位置が所望の位置になるように調整することによって行われる。この際、例えば最上端の水平線の場合は、最初、両端のポインタｐ１１，ｐ１５の位置を決定し、次にｐ１１，ｐ１５の中間に中央のポインタｐ１３の位置を決定し、最後に、左端のポインタｐ１１と中央のポインタｐ１３の中間に左１／４のポインタｐ１２の位置を決定し、中央のポインタｐ１３と右端のポインタｐ１５の中間に右１／４のポインタｐ１４の位置を決定するようにすれば、容易に行うことができる。他の最下端の水平線，最左端の垂直線，最右端の垂直線，中央の水平線，中央の垂直線の場合も同様である。
【００４４】
このように基準パターンの映像８’上にポインタを配置した場合、各ポインタに対応する基準パターンの原画像上の点の位置は、オンスクリーン表示機能によって知ることができる。そこで、各ポインタに対応する基準パターン上の点が、投影された映像上において、それぞれのポインタの位置になるように補正用データを作成する。
【００４５】
図７（ａ）においては、一例として映像上における、ポインタｐ１Ｘとこれに対応する基準パターン上の点ｑ１Ｘ’との位置のずれｓを示し、補正用データは、このような位置のずれを逆方向に解消するように作成すればよい。
また、ポインタ以外の点の位置の変化は、基準パターン上の隣接するポインタ位置に対応するそれぞれの点の位置のずれから、関数近似によって補間（例えば３次スプライン補間）することによって求められる。
なお、このような基準パターンの原画像上の各点の位置の移動は、具体的には、各点のアドレスを変更することによって行われる。
【００４６】
このようにして、基準パターン上のすべての点について補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを求めることができる。
以後、通常の画像投影を行う場合には、２次元画像処理回路において、前述のようにして求められた補正値マップを用いて、入力された原画像を構成する各点の位置を補正して、予め逆方向の歪みを与えた原画像を生成する。
【００４７】
図７において（ｂ）は、このような補正値マップによって補正された原画像９を示している。このように、入力原画像上の各点の位置を移動して予め逆方向の歪みを与えられた原画像によって、プロジェクタを介して球の内面からなるスクリーン上に投影を行うことによって、視点から見た場合のスクリーン上の映像は、図６（ａ）に示された基準パターンの原画像８と同様な歪みのないものとなる。なお、原画像９は基準パターンを表すものとして説明したが、入力原画像は任意の画像であってよいことは言うまでもない。
【００４８】
このように、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法によれば、プロジェクタから任意の曲面からなるスクリーン上に投影される映像における、視点から見た場合の歪みを補正する処理を、カメラ等を使用せずに、オンスクリーン機能を持つプロジェクタ装置のみによって、簡易に実現することができる。
【００４９】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、各実施例において、補正用データ作成時に、特定の位置のみにポインタを配置するのでなく、基準パターンにおけるすべての格子点に対応してポインタを配置してもよく、これによって補正用データ作成時の精度を向上することができる。また、スクリーンを形成する曲面としては、円筒や球の内面の場合に限るものではなく、本発明は、円筒又は球の外面や楕円面，放物面，双曲面等を内面又は外面に持つ、各種の曲面の場合にも適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプロジェクタの映像の歪み調整方法によれば、プロジェクタから円筒の内面又は任意の曲面からなるスクリーン上に投影される映像における、任意の視点から見た場合の歪みを補正する処理を、カメラ等を使用せずに、オンスクリーン機能を持つプロジェクタ装置のみによって、簡易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリーン上に画像を投射するためのプロジェクタ投影システムを例示する図である。
【図２】本発明の方法を実現するための装置構成の例を示す図である。
【図３】本発明の方法を実現するための装置構成の他の例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ スクリーン
２ プロジェクタ
３ 映像
４ 視点
５ 視点から見た映像
６ 基準パターン
６’ 視点から見た映像
７ 補正された原画像
８ 基準パターン
８’ 視点から見た映像
９ 補正された原画像
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロジェクタからスクリーン上に投影された映像の歪みを補正するための、プロジェクタの映像の歪み調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタを介して曲面からなるスクリーン上に画像を投影する場合、プロジェクタ側における原画像は一般に四角形の平面からなっているので、これをプロジェクタを介して曲面からなるスクリーン上に投影した場合に、投影された映像をプロジェクタと異なる視点から見た場合には、スクリーン上の映像はもとの四角形には見えず、歪んだ図形として観察される。
【０００３】
これに対して、従来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を用いたプロジェクタでは、ＣＲＴの特性として、電子ビームを偏向させるための偏向回路や、ＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）の画像を重ね合わせるためのコンバージェンス回路をもともと有していたので、このような偏向回路やコンバージェンス回路を用いることによって、平面だけでなく曲面のスクリーン上に投射した場合でも、原画像と同じ四角形の映像を得ることができるため、映像信号の原画像には何ら手を加える必要がなかった。
【０００４】
一方、液晶や反射型ミラーデバイスに代表される格子状デバイスを用いたプロジェクタでは、偏向回路やコンバージェンス回路が存在しないため、映像信号の原画像そのものを加工処理する必要がある。
この場合、プロジェクタの光学パラメータ（投射レンズのズーム比や光学打ち上げ角）や、スクリーンの曲率半径とプロジェクタとスクリーンとの距離、及び視点の位置が既知であれば、計算によって予め歪みを与えた原画像を用いて投影するることによって、視点から見た映像の歪みを補正することも可能である。
【０００５】
しかしながら、実際には、これらのパラメータが判明しているケースは稀であって、計算で投影された映像の歪みを補正することは通常、困難である。
これに対して、スクリーン上に投影されている映像から、なんらかの方法でその歪みを検出して、検出された歪みのデータを用いて予め原画像を歪ませることによって、任意の視点から見た場合の映像の歪みを補正しようとする方法が、既に提案されている。
【０００６】
例えば特許文献１記載の「自動補正機構付き広視野角表示装置」においては、広角視野のスクリーン上に投影されたテストパターンを観察者の視点に設けられたカメラによって撮影し、このカメラに取り込まれた画像に基づいて観察者から観察される映像に生じる歪みを解消するための歪み補正用のマップ（座標変換用テーブル）を作成して、この歪み補正用マップを用いて原画像に対して予め歪みを与える歪み補正を行うことによって、観察者の視点から見た場合の映像の歪みを解消することが記載されている。
【０００７】
また、特許文献２記載の「映像投影装置およびその歪補正方法」においては、スクリーンに対する理想視点またはその近傍に配置した投光装置からスクリーン上に光点を投射するとともに、プロジェクタからスクリーン上に画像メモリの計測用表示画像を投影して、スクリーン上の映像と光点とをカメラで撮影して取り込み、この入力画像上で、光点と計測用表示画像の相対位置を計測するとともに、相対位置を移動させて光点と計測用表示画像とが所定内の接近をしたとき、原画像の、または投射レンズの俯仰角を調整して、モニタ画面内でスクリーンの映像が画面の中央に位置するようにした状態で、画像メモリ上で、計測用表示画像の画素座標を、入力画像上の光点の座標によって置換する変換パラメータを設定することが記載されている。
【０００８】
また、特許文献３記載の「映像投影装置」においても、自由曲面からなるスクリーンに対して斜めに配置したプロジェクタからテスト画像を投影し、プロジェクタと異なる視点から見た映像を別のカメラで撮影して、映像にその歪みと逆の歪みを与えるための補正用データを作成し、この補正用データによって投影すべき画像を補正処理してプロジェクタから投射することによって、視点から見たとき歪みのない映像を投影することが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３６８３９号公報（第２頁、図１，図２）
【特許文献２】
特開２００１−１６９２１１号公報（第３〜５頁、図１）
【特許文献３】
特開２００１−８３９４９号公報（第８〜１５頁、図１〜図４０）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のプロジェクタの投影画像の歪み補正方法では、プロジェクタからテストパターンや計測用表示画面を投影するとともに、投影されている映像や、映像と光点とを撮影するためのカメラを備える必要があって、装置構成が複雑になるという問題があった。
【００１１】
この発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、プロジェクタからスクリーン上に投影される映像の歪みを補正するために、別にカメラを備えて映像等を撮影する必要がない、プロジェクタの映像の歪み調整方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明はプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、平面からなる原画像をプロジェクタ装置から曲面からなるスクリーン上に投射し、上記プロジェクタ装置から上記スクリーン上の映像上に、上記プロジェクタ装置と異なる視点からを見たとき歪みのない線上に配置されるように任意個数のポインタを投射して、該ポインタに対応する上記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の上記ポインタに対応する点との位置のずれによって、上記各ポインタに対応する上記原画像上の点ごとに、映像が上記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を上記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、平面からなる原画像をプロジェクタ装置から円筒の内面からなるスクリーン上に投射し、上記プロジェクタ装置から上記スクリーン上の映像上に、上記プロジェクタ装置と異なる視点から見たとき映像の両端の最上部を結ぶ水平線上に等間隔に複数個のポインタを投射するとともに、上記水平線の中央を通る垂直線上にも等間隔に複数個のポインタを投射して、各ポインタに対応する上記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の上記各ポインタに対応する点との位置のずれによって、上記各ポインタに対応する上記原画像上の点ごとに、映像が上記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を上記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、平面からなる原画像をプロジェクタ装置から任意の曲面からなるスクリーン上に投射し、上記プロジェクタ装置から上記スクリーン上の映像上に、上記プロジェクタ装置と異なる視点から見たとき、映像の最外側と接する位置に頂点がある四辺形の各辺上に等間隔に複数個のポインタを投射するとともに、上記四辺形の上下両辺のそれぞれの中点を結ぶ線上と、上記四辺形の左右両辺のそれぞれの中点を結ぶ線上に、それぞれ等間隔に複数個のポインタを投射して、各ポインタに対応する上記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の上記各ポインタに対応する点との位置のずれによって、上記各ポインタに対応する上記原画像上の点ごとに、映像が上記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を上記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、上記曲面が、球面、楕円面，放物面又は双曲面のいずれかを内面又は外面に持つものであることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一に記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、プロジェクタ装置から、ビデオ用メモリ手段に保持されている上記原画像をスクリーン上に投射して映像を形成し、オンスクリーン表示手段で生成された上記ポインタの画像を上記スクリーン上の原画像上に投射した状態で各ポインタごとに上記補正用データを求めるとともに、隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めて、原画像の全体に対する補正値マップを生成してメモリ手段に保持し、画像投影時、２次元画像処理手段において、入力画像に対して上記補正値マップを用いて上記入力画像を構成する各点の位置を補正して得られた補正された原画像をプロジェクタ装置を介してスクリーン上に投射することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一に記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、プロジェクタ装置から、ビデオ用メモリ手段に保持されている上記原画像をスクリーン上に投射して映像を形成し、オンスクリーン用メモリ手段に保持されている上記ポインタの画像を読み出して上記スクリーン上の原画像上に投射した状態で各ポインタごとに上記補正用データを求めるとともに、隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めて、原画像の全体に対する補正値マップを生成してメモリ手段に保持し、画像投影時、２次元画像処理手段において、入力画像に対して上記補正値マップを用いて上記入力画像を構成する各点の位置を補正して得られた補正された原画像をプロジェクタ装置を介してスクリーン上に投射することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法に係り、上記オンスクリーン用メモリ手段が、上記ビデオ用メモリ手段と同一メモリ手段上に配置されていることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
まず、本発明の第１実施例として、円筒の内面からなるスクリーンの場合における、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明する。
図１は、スクリーン上に画像を投射するためのプロジェクタ投影システムを例示する図、図２は、本発明の方法を実現するための装置構成の例を示す図、図３は、本発明の方法を実現するための装置構成の他の例を示す図、図４，図５は、この発明の第１実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【００２０】
図１において（ａ）は、スクリーンとプロジェクタと視点との配置を示し、（ｂ）は、視点から見たプロジェクタの映像を示している。
図１（ａ）においては、例えば円筒の内面からなるスクリーン１に対して、プロジェクタ２をスクリーン１に向けて配置して画像を投射することによって、スクリーン上に映像３を表示するとともに、プロジェクタ２と異なる位置にある視点４から映像３を観察する場合が示されている。
図１において（ｂ）は、視点４から見た場合のスクリーン１上の映像５を示し、映像の垂直方向は歪んでいないが、水平方向は上下両方向にそれぞれ歪んでいることが示されている。
【００２１】
以下においては、プロジェクタ２がスクリーンを形成する円筒面の中心線に正対して、上下方向の中央位置よりやや下方に配置されているとともに、視点が円筒面の中心線に正対して、上下方向の中央位置にある場合を例として説明するが、スクリーン１に対するプロジェクタ２と視点４のそれぞれの位置関係は任意である。なお、映像５は説明の便宜上、格子模様として表現されているが、これに限るものでなく、本発明は任意の映像に対して適用可能なものである。
【００２２】
図２は、この例の方法を実現するための装置構成の一例を示したものであって、２次元画像処理回路１１と、ビデオ用メモリ１２と、オンスクリーン表示回路１３と、セレクタ１４と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ）１５とからなる概略構成が示されている。
投影画像の歪み調整のための補正用データの作成時には、２次元画像処理回路１１は、ビデオ用メモリ１２に予め保持されている基準パターンのデータを読み出す。また、オンスクリーン表示回路１３は、スクリーン上に表示すべきポインタ画像のデータを生成する。セレクタ１４は、２次元画像処理回路１１の出力と、オンスクリーン表示回路１３の出力とを切り替えて出力信号を発生する。ＣＰＵ１５は、装置全体の動作を制御するとともに、セレクタ１４の選択を制御して、ビデオ用メモリ１２からの基準パターンのデータと、オンスクリーン表示回路１３からのポインタ画像データとを、切り替えて出力させることによって、スクリーン上の映像にポインタを表示する、オンスクリーン機能を実現する。
【００２３】
図示されない投影部は、基準パターンとポインタ画像とをスクリーン上に投射する。スクリーン上のポインタの位置は、ポインティングデバイスからの指示に応じて移動される。
ＣＰＵ１５は、投影されている基準パターンの映像上において各ポインタの位置が決定したとき、オンスクリーン表示回路内の基準パターン上のポインタに対応する点の位置と、映像に歪みがないときポインタが表示されるべき基準パターン上の点の位置とから補正用データを演算する。
さらに、基準パターンの各点についてこのような補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを作成して、図示されないメモリ部に保持する。
【００２４】
画像投影時には、２次元画像処理回路１１は、入力ＲＧＢ信号によって、２次元画像データを生成してビデオ用メモリ１２に書き込むが、この際、メモリ部に保持されている補正値マップを用いて、２次元画像の各部の位置を補正する。ビデオ用メモリ１２は補正された画像データを一旦保持する。２次元画像処理回路１１は、画像データの出力時には、ビデオ用メモリ１２の補正された２次元画像データをフレームごとに読み出して、セレクタ１４を経て出力ＲＧＢ信号を生成し、図示されない投影部は、出力ＲＧＢ信号に応じて、スクリーン上に映像を投射する。
【００２５】
図３は、この例の方法を実現するための装置構成の他の例を示したものであって、２次元画像処理回路２１と、メモリ部２２と、セレクタ２３と、ＣＰＵ２４とからなる概略構成が示されている。メモリ部２２は、ビデオ用メモリ２５と、オンスクリーン用メモリ２６とを含んでいる。
投影画像の歪み調整のための補正用データの作成時には、２次元画像処理回路２６は、ビデオ用メモリ２５に予め保持されている基準パターンのデータを読み出す。セレクタ２３は、２次元画像処理回路２１からの基準パターンの出力と、オンスクリーン用メモリ２６からのポインタ画像の出力とを切り替えて出力信号を発生する。ＣＰＵ２４は、装置全体の動作を制御するとともに、オンスクリーン用メモリ２６上に予め保持されているポインタ画像のデータを読み出す処理を行い、さらにセレクタ２３の選択を制御して、ビデオ用メモリ２５からの基準パターンのデータと、オンスクリーン用メモリ２６からのポインタ画像データとを、フレームごとに時分割で切り替えて出力させることによって、スクリーン上の映像にポインタを表示する、オンスクリーン機能を実現する。
【００２６】
図示されない投影部は、基準パターンとポインタ画像とをスクリーン上に投射する。スクリーン上のポインタの位置は、ポインティングデバイスからの指示に応じて移動される。
ＣＰＵ２４は、投影されている基準画像の映像上においてポインタの位置が決定したとき、オンスクリーン用メモリからの基準パターン上のポインタに対応する点の位置と、映像に歪みがないときポインタが表示されるべき基準パターン上の点の位置とから補正用データを演算する。
さらに、基準パターンの各点についてこのような補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを作成して、図示されないメモリ部に保持する。
【００２７】
画像投影時には、２次元画像処理回路２１は、入力ＲＧＢ信号によって、２次元画像データを生成してビデオ用メモリ２５に書き込むが、この際、メモリ部に保持されている補正値マップを用いて、２次元画像の各部の位置を補正する。ビデオ用メモリ２５は補正された画像データを一旦保持する。２次元画像処理回路２１は、画像データの出力時には、ビデオ用メモリ２５の２次元画像データをフレームごとに読み出して、セレクタ２３を経て出力ＲＧＢ信号を生成し、図示されない投影部は、出力ＲＧＢ信号に応じて、スクリーン上に映像を投射する。
【００２８】
以下、図４，図５を参照して、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法を詳細に説明する。
この例は、円筒の内面からなるスクリーンを用いた場合を示し、図４において（ａ）は例えばビデオ用メモリに保持されている原画像である基準パターンを示し、（ｂ）は基準パターンとポインタとを含む視点から見た映像を示している。また図５において、（ａ）はポインタと基準パターンの原画像上の対応点との位置のずれを示し、（ｂ）は補正された原画像を示している。
【００２９】
いま、基準パターンが図４（ａ）に示すような四角形の格子模様からなるものとし、格子上の交点（格子点）をＱ００，Ｑ０１，…，Ｑ０ｍ， …，Ｑ０ｎ，Ｑ１０，Ｑ１１，…，Ｑ１ｍ，…，Ｑ１ｎ，…，Ｑｓ０，Ｑｓ１，…，Ｑｓｍ，…，Ｑｓｎとする。このような基準パターンをプロジェクタを介して円筒の内面からなるスクリーン上に投影して、視点から見たときの映像６’が、図４（ｂ）のように歪んだ形状になっているものとする。
【００３０】
このとき、視点から見た映像６’上に、オンスクリーン表示機能によって例えば星形のポインタを投射する。この場合に投射されるポインタの位置は、例えば図４（ｂ）に示すように、映像６’における基準パターンの両側の最上端を結ぶ水平線上に、等間隔に５個のポインタＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５を配置し、円筒面の中央の垂直線上に、等間隔に５個のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３を配置するものとする。なお、ポインタの配置方法は、上記の例の場合に限るものでなく、適宜、変更してもよい。
【００３１】
このようなポインタの位置の設定は、例えばポインティングデバイスを用いて、目視によって各ポインタの位置が所望の位置になるように調整することによって行われる。この場合、最初、両端のポインタＰ１１，Ｐ１５の位置を決定し、次にＰ１１，Ｐ１５の中間に中央のポインタＰ１３の位置を決定して、最後に、左端のポインタＰ１１と中央のポインタＰ１３の中間に左１／４のポインタＰ１２の位置を決定し、中央のポインタＰ１３と右端のポインタＰ１５の中間に右１／４のポインタＰ１４の位置を決定するようにすれば、容易に行うことができる。また、中央の垂直線上のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３も視点から見て等間隔になるように配置する。
【００３２】
このように基準パターンの映像６’上にポインタを配置した場合、各ポインタに対応する基準パターンの原画像上の点の位置は、オンスクリーン表示機能によって知ることができる。そこで、各ポインタに対応する基準パターン上の点が、投影された映像上において、それぞれのポインタの位置になるように補正用データを作成する。
【００３３】
図５（ａ）においては、一例として映像上における、ポインタＰ１Ｘとこれに対応する基準パターン上の点Ｑ１Ｘ’との位置のずれＳを示し、補正用データは、この位置のずれを逆方向に解消するように作成すればよい。なお、この際、投影された基準パターンの映像上の水平線を境として、この水平線の上部と下部とでは、映像上における基準パターンの各点の位置の垂直方向の移動は逆方向となる。
【００３４】
また、ポインタ以外の点の位置の変化は、基準パターン上の隣接するポインタ位置に対応するそれぞれの点の位置のずれから、関数近似によって補間（例えば３次スプライン補間）することによって求められる。
この際、円筒面の特性として、投影された基準パターンの映像上の各垂直線はすべて平行になるので、１本の水平線に沿うポインタＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５についての補正用データが求められれば、このデータと垂直方向のポインタＰ１３，Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３についての補正用データとから、ポインタＰ２３，Ｐ３３，Ｐ４３，Ｐ５３についてのそれぞれの水平線方向の補正用データを求めることができる。
なお、このような基準パターン上の各点の位置の移動は、具体的には、各点のアドレスを変更することによって行われる。
【００３５】
このようにして、基準パターン上のすべての点について補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを求めることができる。
以後、通常の画像投影を行う場合には、２次元画像処理回路において、前述のようにした求められた補正値マップを用いて、入力された原画像を構成する各点の位置を補正して、予め逆方向の歪みを与えた原画像を生成する。
【００３６】
図５において（ｂ）は、このような補正値マップによって補正された原画像７を示している。このように、入力原画像上の各点の位置を移動して予め逆方向の歪みを与えられた原画像によって、プロジェクタを介して円筒の内面からなるスクリーン上に投影を行うことによって、視点４から見た場合のスクリーン上の映像は、図４（ａ）に示された基準パターン６と同様な歪みのないものとなる。なお、原画像７は基準パターンを表すものとして説明したが、入力原画像は任意の画像であってよいことは言うまでもない。
【００３７】
このように、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法によれば、プロジェクタから円筒の内面からなるスクリーン上に投影される映像における、視点から見た場合の歪みを補正する処理を、カメラ等を使用せずに、オンスクリーン機能を持つプロジェクタ装置のみによって、簡易に実現することができる。
【００３８】
◇第２実施例
次に、本発明の第２実施例として、任意の曲面からなるスクリーンの場合における、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明する。
図６，図７は、この発明の第２実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を示す図である。なお、この例の方法を実現するための装置構成は、図２，図３に示された、第１実施例の場合と同様なので、以下においては、これについての詳細な説明を省略する。
【００３９】
以下、図６，図７を参照して、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法を詳細に説明する。
この例は、球の内面からなるスクリーンを用いた場合を示し、図６において（ａ）は例えばビデオ用メモリに保持されている原画像である基準パターンをを示し、（ｂ）は基準パターンとポインタとを含む視点から見た映像を示している。また図７において、（ａ）はポインタと基準パターンの原画像上の対応点との位置のずれを示し、（ｂ）は補正された原画像を示している。
【００４０】
以下においては、プロジェクタがスクリーンを形成する球の内面に正対して配置されているとともに、視点も球の内面に正対する位置にある場合を例として説明するが、スクリーンに対するプロジェクタと視点のそれぞれの位置関係は任意である。
【００４１】
いま、基準パターン８が図６（ａ）に示すような四角形の格子模様からなるものとし、格子上の交点（格子点）をｑ００，ｑ０１，…，ｑ０ｍ，…，ｑ０ｎ，ｑ１０，ｑ１１，…，ｑ１ｍ，…，ｑ１ｎ，…，ｑｓ０，ｑｓ１，…，ｑｓｍ，…，ｑｓｎとする。このような基準パターンをプロジェクタを介して球の内面からなるスクリーン上に投影して、ある視点から見たときの映像８’が、図６（ｂ）のように歪んだ形状になっているものとする。
【００４２】
このとき、視点から見た映像８’上に、オンスクリーン表示機能によって例えば星形のポインタを投射する。この場合に投射されるポインタの位置は、例えば図６（ｂ）に示すように、映像８’における基準パターンの最上辺の最内側の点を通る水平線上に、等間隔に５個のポインタｐ１１，ｐ１２，ｐ１３，ｐ１４，ｐ１５を配置し、映像８’の最下辺の最内側の点を通る水平線上に、等間隔に５個のポインタｐ５１，ｐ５２，ｐ５３，ｐ５４，ｐ５５を配置し、映像８’の最左辺の最内側の点を通る垂直線上に、等間隔に５個のポインタｐ１１，ｐ２１，ｐ３１，ｐ４１，ｐ５１を配置し、映像８’の最右辺の最内側の点を通る垂直線上に、等間隔に５個のポインタｐ１５，ｐ２５，ｐ３５，ｐ４５，ｐ５５を配置し、中央の水平線上に、等間隔に５個のポインタｐ３１，ｐ３２，ｐ３３，ｐ３４，ｐ３５を配置し、中央の垂直線上に、等間隔に５個のポインタｐ１３，ｐ２３，ｐ３３，ｐ４３，ｐ５３を配置するものとする。なお、ポインタの配置方法は、上記の例の場合に限るものでなく、適宜、変更してもよい。
【００４３】
このようなポインタの位置の設定は、例えばポインティングデバイスを用いて、目視によって各ポインタの位置が所望の位置になるように調整することによって行われる。この際、例えば最上端の水平線の場合は、最初、両端のポインタｐ１１，ｐ１５の位置を決定し、次にｐ１１，ｐ１５の中間に中央のポインタｐ１３の位置を決定し、最後に、左端のポインタｐ１１と中央のポインタｐ１３の中間に左１／４のポインタｐ１２の位置を決定し、中央のポインタｐ１３と右端のポインタｐ１５の中間に右１／４のポインタｐ１４の位置を決定するようにすれば、容易に行うことができる。他の最下端の水平線，最左端の垂直線，最右端の垂直線，中央の水平線，中央の垂直線の場合も同様である。
【００４４】
このように基準パターンの映像８’上にポインタを配置した場合、各ポインタに対応する基準パターンの原画像上の点の位置は、オンスクリーン表示機能によって知ることができる。そこで、各ポインタに対応する基準パターン上の点が、投影された映像上において、それぞれのポインタの位置になるように補正用データを作成する。
【００４５】
図７（ａ）においては、一例として映像上における、ポインタｐ１Ｘとこれに対応する基準パターン上の点ｑ１Ｘ’との位置のずれｓを示し、補正用データは、このような位置のずれを逆方向に解消するように作成すればよい。
また、ポインタ以外の点の位置の変化は、基準パターン上の隣接するポインタ位置に対応するそれぞれの点の位置のずれから、関数近似によって補間（例えば３次スプライン補間）することによって求められる。
なお、このような基準パターンの原画像上の各点の位置の移動は、具体的には、各点のアドレスを変更することによって行われる。
【００４６】
このようにして、基準パターン上のすべての点について補正用データを求めることによって、画面全体に対する補正値マップを求めることができる。
以後、通常の画像投影を行う場合には、２次元画像処理回路において、前述のようにして求められた補正値マップを用いて、入力された原画像を構成する各点の位置を補正して、予め逆方向の歪みを与えた原画像を生成する。
【００４７】
図７において（ｂ）は、このような補正値マップによって補正された原画像９を示している。このように、入力原画像上の各点の位置を移動して予め逆方向の歪みを与えられた原画像によって、プロジェクタを介して球の内面からなるスクリーン上に投影を行うことによって、視点から見た場合のスクリーン上の映像は、図６（ａ）に示された基準パターンの原画像８と同様な歪みのないものとなる。なお、原画像９は基準パターンを表すものとして説明したが、入力原画像は任意の画像であってよいことは言うまでもない。
【００４８】
このように、この例のプロジェクタの映像の歪み調整方法によれば、プロジェクタから任意の曲面からなるスクリーン上に投影される映像における、視点から見た場合の歪みを補正する処理を、カメラ等を使用せずに、オンスクリーン機能を持つプロジェクタ装置のみによって、簡易に実現することができる。
【００４９】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、各実施例において、補正用データ作成時に、特定の位置のみにポインタを配置するのでなく、基準パターンにおけるすべての格子点に対応してポインタを配置してもよく、これによって補正用データ作成時の精度を向上することができる。また、スクリーンを形成する曲面としては、円筒や球の内面の場合に限るものではなく、本発明は、円筒又は球の外面や楕円面，放物面，双曲面等を内面又は外面に持つ、各種の曲面の場合にも適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプロジェクタの映像の歪み調整方法によれば、プロジェクタから円筒の内面又は任意の曲面からなるスクリーン上に投影される映像における、任意の視点から見た場合の歪みを補正する処理を、カメラ等を使用せずに、オンスクリーン機能を持つプロジェクタ装置のみによって、簡易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリーン上に画像を投射するためのプロジェクタ投影システムを例示する図である。
【図２】本発明の方法を実現するための装置構成の例を示す図である。
【図３】本発明の方法を実現するための装置構成の他の例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施例である、プロジェクタの映像の歪み調整方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ スクリーン
２ プロジェクタ
３ 映像
４ 視点
５ 視点から見た映像
６ 基準パターン
６’ 視点から見た映像
７ 補正された原画像
８ 基準パターン
８’ 視点から見た映像
９ 補正された原画像
Claims (7)
- 平面からなる原画像をプロジェクタ装置から曲面からなるスクリーン上に投射し、前記プロジェクタ装置から前記スクリーン上の映像上に、前記プロジェクタ装置と異なる視点からを見たとき歪みのない線上に配置されるように任意個数のポインタを投射して、該ポインタに対応する前記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の前記ポインタに対応する点との位置のずれによって、前記各ポインタに対応する前記原画像上の点ごとに、映像が前記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を前記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴とするプロジェクタの映像の歪み調整方法。
- 平面からなる原画像をプロジェクタ装置から円筒の内面からなるスクリーン上に投射し、前記プロジェクタ装置から前記スクリーン上の映像上に、前記プロジェクタ装置と異なる視点から見たとき映像の両端の最上部を結ぶ水平線上に等間隔に複数個のポインタを投射するとともに、前記水平線の中央を通る垂直線上にも等間隔に複数個のポインタを投射して、各ポインタに対応する前記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の前記各ポインタに対応する点との位置のずれによって、前記各ポインタに対応する前記原画像上の点ごとに、映像が前記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を前記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法。
- 平面からなる原画像をプロジェクタ装置から任意の曲面からなるスクリーン上に投射し、前記プロジェクタ装置から前記スクリーン上の映像上に、前記プロジェクタ装置と異なる視点から見たとき、映像の最外側と接する位置に頂点がある四辺形の各辺上に等間隔に複数個のポインタを投射するとともに、前記四辺形の上下両辺のそれぞれの中点を結ぶ線上と、前記四辺形の左右両辺のそれぞれの中点を結ぶ線上に、それぞれ等間隔に複数個のポインタを投射して、各ポインタに対応する前記原画像上の点と、歪みがないときの原画像上の前記各ポインタに対応する点との位置のずれによって、前記各ポインタに対応する前記原画像上の点ごとに、映像が前記視点から見たときに歪みがないようにするための補正用データを生成し、さらに隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めることによって、原画像の全体に対する補正値マップを生成して保持し、画像投影時、入力原画像上の各点の位置を前記補正値マップを用いて補正して投射することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法。
- 前記曲面が、球面、楕円面，放物面又は双曲面のいずれかを内面又は外面に持つものであることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法。
- プロジェクタ装置から、ビデオ用メモリ手段に保持されている前記原画像をスクリーン上に投射して映像を形成し、オンスクリーン表示手段で生成された前記ポインタの画像を前記スクリーン上の原画像上に投射した状態で各ポインタごとに前記補正用データを求めるとともに、隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めて、原画像の全体に対する補正値マップを生成してメモリ手段に保持し、画像投影時、２次元画像処理手段において、入力画像に対して前記補正値マップを用いて前記入力画像を構成する各点の位置を補正して得られた補正された原画像をプロジェクタ装置を介してスクリーン上に投射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法。
- プロジェクタ装置から、ビデオ用メモリ手段に保持されている前記原画像をスクリーン上に投射して映像を形成し、オンスクリーン用メモリ手段に保持されている前記ポインタの画像を読み出して前記スクリーン上の原画像上に投射した状態で各ポインタごとに前記補正用データを求めるとともに、隣接するポインタ間ごとに、両ポインタの中間の各点に対する補正用データを補間して求めて、原画像の全体に対する補正値マップを生成してメモリ手段に保持し、画像投影時、２次元画像処理手段において、入力画像に対して前記補正値マップを用いて前記入力画像を構成する各点の位置を補正して得られた補正された原画像をプロジェクタ装置を介してスクリーン上に投射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法。
- 前記オンスクリーン用メモリ手段が、前記ビデオ用メモリ手段と同一メモリ手段上に配置されていることを特徴とする請求項６記載のプロジェクタの映像の歪み調整方法。
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