JP2006201548A - 画像投射装置及び画像投射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 投射面が有彩色であったり模様が付いているような場合においても、正しい色相に補正すると共に模様の影響を受けない画像投射装置及び画像投射方法を提供する。
【解決手段】 光学画像を投射する投射面の領域を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した投射面の画像信号を記憶する画像メモリと、この画像メモリに記憶した画像信号のＲＧＢ各色のレベルに基づいて入力画像信号のＲＧＢ各色のレベルを補正する補正手段と、この補正手段で補正した入力画像信号を投射する投射手段とを備えた画像投射装置とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像投射装置及び画像投射方法に係り、特に画像の投射面に色や模様が付いているときの補正に関するものである。

従来から、テレビジョン信号やパソコンからの画像信号をスクリーンに拡大投射してプレゼンテーション等に使用する画像投射装置がある。通常、この画像投射装置は、プレゼンテーション用のホールや会議室等で固定したスクリーンに向けて投射されるが、近年は装置の小型軽量化と低価格化が進み、いろいろな場所に持ち出して使われる機会が増えている。このため、これまではプレゼンテーションを行わないような場所でも使われることがある。

一方、近年は画像投射装置の性能向上も著しく、投射画像が明るくなったために、通常の照明下でも十分に鑑賞できることから、移動先の照明のままで使用されることが多くなっている。しかしながら、このような使用方法では、スクリーンに映り込んだ照明光の光源色の影響により、投射された画像の色相が変わって見えることがあり、本来の色を表現したい画像では不都合が生じた。
このような、照明光の影響による色ずれの発生に対して、投射画像に色補正を加えて正確な色再現性を得る方法が下記特許文献１に提案されている。
特開２０００−６６１６６号公報

この特許文献１に開示されている色補正の方法は、外部測光器で周辺光を直接とり込み照明光の輝度情報と色情報とを検出し、この検出結果に基づいて信号処理により投射画像の色合いを補正するものである。

しかしながら、前記したように、昨今の画像投射装置はいろいろな場所に持ち出して使われることが多くなり、このため専用のスクリーンを用いず、例えば、壁面や天井等に直接投射して使われることがある。このような場合、投射面はスクリーンのように白色ではなく有彩色であったり、模様が付いている場合が多くなる。当然ながら、有彩色の面に投射された画像は投射面の色の影響を受け色相がずれて見えるし、投射面に模様がある場合には投射画像に混ざってしまうので画像が見にくくなる。

このような、有彩色の面に投射して発生した色ずれや投射面の模様の混入がある条件では、前記特許文献１のように周辺光を測定して補正する方法では正しい色相や模様の影響を除いた画面に補正することができない。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、投射面が有彩色であったり模様が付いているような場合においても、正しい色相に補正すると共に模様の影響を受けない画像投射装置及び画像投射方法を提供するものである。

本発明における第１の発明は、色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射装置において、前記投射面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された前記投射面の画像信号を記憶する画像メモリと、前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成する補正データ生成手段と、前記補正データを用いて、前記入力画像を補正する画像補正手段と、前記画像補正手段で補正された前記入力画像を前記投射面に投射させる投射手段と、を備えたことを特徴とする画像投射装置を提供する。
第２発明は、色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射装置において、輝度レベルが一定の白色信号を生成する信号発生手段と、前記投射面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された前記投射面の画像信号を記憶する画像メモリと、前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成する補正データ生成手段と、前記補正データを用いて、前記入力画像を補正する画像補正手段と、前記信号発生手段で生成された白色信号に基づいた白色光及び前記画像補正手段で補正された前記入力画像を前記投射面に投射させる投射手段と、を備えたことを特徴とする画像投射装置を提供する。
第３発明は、色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射方法において、前記投射面を撮像して得られた画像信号を画像メモリに記憶し、前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成し、前記補正データを用いて、前記入力画像を補正した後、前記投射面に投射することを特徴とする画像投射方法を提供する。
第４の発明は、色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射方法において、輝度レベルが一定の白色信号を生成し、前記投射面を撮像して得られた画像信号を画像メモリに記憶し、前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成し、前記補正データを用いて、前記入力画像を補正した後、前記白色信号に基づいた白色光及び前記補正された前記入力画像を前記投射面に投射することを特徴とする画像投射方法を提供する。

本発明の画像投射装置を用いることにより、投射面に色が付いていたり模様がある場合にもこれらの影響を無くすように補正して画像を投射ことができるので、専用スクリーンを使用せず、例えば壁面や天井等を投射面として利用することが可能となる。これにより、画像投射装置の使用範囲が拡大される。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面と共に説明する。
図１は、本発明に係る画像投射装置の一実施形態を示す斜視図、図２は、本発明に係る画像投射装置の第１の実施例における内部ブロック図、図３は、本発明に係る画像投射装置の第１の実施例における画像投射の手順を示すフローチャートである。
又、図４は、本発明に係る画像投射装置の第２の実施例における内部ブロック図、図５は、本発明に係る画像投射装置の第２の実施例における画像投射の手順を示すフローチャートである。

まず、本発明に係る画像投射装置の第１の実施例について説明する。
図１の実施形態を示す斜視図において、画像投射装置１１は、ＰＣ（パソコン）１２から供給された画像信号を、画像投射装置１１内部の画像投射部１１ｂから壁面１３に向かって光学画像を投射して壁面に画像を映し出す。なお、このとき、使用する壁面１３は白色ではなく色が付いており、且つ、若干の模様がある場合を想定している。
更に、画像投射装置１１は内部に撮像部１１ａを有しており、この撮像部１１ａはＣＣＤ等の撮像素子を使い、壁面上に映し出される画像の投射領域１４の範囲を正確に撮像して投射面の画像情報を得るものである。

次に、図２および図３を用い画像投射装置１１の特徴ある動作について詳細に説明する。画像投射装置１１の内部は、図２に示すように撮像部２０１、画像メモリ２０２、補正データ生成回路２０３、画像入力端子２０４、画像補正回路２０５、画像投射部２０６から構成されている。

まず、本実施例では画像を投射する前に壁面１３の状態を調べることから始める。撮像部２０１は前記したように、画像を投射する壁面上の投射領域１４の範囲を撮像するように設定されている。壁面１３には通常の明るさの照明が当っているので、撮像部２０１では投射領域１４を撮像した投射面の画像信号が得られる。次いで、この画像信号から１フレーム分の情報を抜き出し画像メモリ２０２に記憶する（図３のステップＳ１１）。
なお、このとき、投射領域１４の表面状態を正確に撮像するためには、撮像部２０１のホワイトバランスやアイリスは自動設定ではなく固定の設定が望ましい。

次に、画像メモリ２０２に記憶した投射面の画像信号から、この画像信号の画素毎に壁面状態の補正データを生成する。補正データの生成方法は、投射面の画像信号から得た色情報を打ち消して無彩色になるようにし、且つ、均一なレベルとなる画素データを算出することで得る。手順としては、最初に全画素のＲＧＢ各色の最大値をそれぞれ求める（ステップＳ１２）。次に、ＲＧＢ各色の最大値の中から更に最大のものを選び補正目標値とする（ステップＳ１３）。例えば、ＲＧＢ各色が８ビットでデジタル化されているとして、全画素中の最大値がそれぞれＲ＝９４、Ｇ＝８９、Ｂ＝８１である場合には補正目標値を９４とする。

この補正目標値と全画素のＲＧＢ各色の値との差分を算出し、この値を当該画素の補正データとする（ステップＳ１４）。例えば、画像メモリ１０２に記憶された画像信号のある画素がＲ＝８８、Ｇ＝８４、Ｂ＝５８であった場合、補正目標値との差分はそれぞれＲ＝６、Ｇ＝１０、Ｂ＝３６であるから、この値をその画素のＲＧＢ各色の補正データとする。このようにして画素毎にＲＧＢ各色の補正データを求め、補正データ生成回路２０３内のメモリに記憶する（ステップＳ１５）。
なお、上記において、ある画素のＲＧＢ各色の値が異なっているということは、その画素部分が無彩色でないことを意味し、又、場所によりＲＧＢ各色の値が異なる場合は、投射面が均一ではない、すなわち、模様が存在することを意味している。

以上の手順で投射面の画像信号に基づく全画素の補正データの生成が終了すると、次に入力端子２０４から入力された画像信号の補正を行う。この補正は、画像補正回路２０５において、入力された画像信号の画素毎のＲＧＢ各色に、前記メモリに記憶した対応する位置の補正データを加算することで行う（ステップＳ１６）。
このようにして補正された入力画像信号は、次いで画像投射部２０６に送られ、壁面１３の投射領域１４に投射される（ステップＳ１７）。

以上詳述したように、本実施例における画像投射装置は、入力画像信号の投射を開始する前に予め投射面を撮像し、その投射面の画像信号に基づいて入力画像信号の画素毎の値を補正するので、投影面に色がついていてもその色を打ち消すような補正が行なわれ、これにより投射された入力画像は投影面の色の影響を受けず正しい色相の画像として鑑賞できる。更に、補正を画素毎に行なっているので、投射面の全体に色が付いている場合の補正だけでなく、模様などがある場合でも、これを打ち消すように働くので模様が見えなくなり画像が鮮明になる。

次に、本発明に係る画像投射装置の第２の実施例について、図４及び図５を用いて説明する。なお、実施形態を示す斜視図は図１のとおりである。
第２の実施例における画像投射装置１１の内部は、図４に示すように撮像部２０１、画像メモリ２０２、補正データ生成回路２０３、画像入力端子２０４、画像補正回路２０５、画像投射部２０６、信号発生回路２０７から構成されている。
なお、前出の図２と同一のブロックには同一番号を付してある。図４が図２と異なる点は信号発生回路２０７が加わったことである。

第２の実施例においても、入力画像信号を投射する前に壁面１３の状態を調べることから始める。撮像部２０１は、第１の実施例で述べたと同様に画像を投射する壁面上の投射領域１４の範囲を撮像するように設定されている。
まず、本実施例における画像投射装置１１は、信号発生回路２０７でテスト信号を発生する（図５のステップＳ２１）。次に、このテスト信号は画像投射部２０６に送られ、壁面１３に投射される（ステップＳ２２）。
このとき使用されるテスト信号は、一例として、輝度レベルが７０％の白色信号が用いられ、この白色信号の投射により壁面上の投射領域１４は周辺の明るさより明るくなる。

次いで、撮像部２０１により投射領域１４を撮影した投射面の画像信号が得られ、続いてこの画像信号から１フレーム分の情報が抜き出され、画像メモリ２０２に記憶される（ステップＳ２３）。なお、このとき、投射領域１４の表面状態を正確に撮像するためには撮像部２０１のホワイトバランスやアイリスは自動設定ではなく固定の設定が望ましい。

前記第１の実施例では、投射領域１４の表面状態を撮像するときに、その場の明るさのまま行ったが、本実施例では周辺よりも明るい所定の光量を投射するので、撮像部２０１で得られる投射面の画像信号がより正確な情報を有するようになる。又、この方法により投射領域１４の範囲が周囲よりも明るく明確に写し出されるので、この画像信号から投射領域の範囲を電気的に選択することも容易に可能となる。

次に、画像メモリ２０２に記憶した投射面の画像信号から、この画像信号の画素毎に壁面状態の補正データを生成する。補正データの生成方法は、投射面の画像信号から得た色情報を打ち消して無彩色になるようにし、且つ均一なレベルとなる画素データを算出することで得る。手順としては、最初に全画素のＲＧＢ各色の最大値をそれぞれ求める（ステップＳ２４）。次に、ＲＧＢ各色の最大値の中から更に最大のものを選び補正目標値とする（ステップＳ２５）。例えば、ＲＧＢ各色が８ビットでデジタル化されているとして、全画素中の最大値がそれぞれＲ＝１９４、Ｇ＝１８９、Ｂ＝１８１である場合には、補正目標値を１９４とする。

この補正目標値と全画素のＲＧＢ各色の値との差分を算出し、この値を当該画素の補正データとする（ステップＳ２６）。例えば、画像メモリ１０２に記憶された画像信号のある画素がＲ＝１８８、Ｇ＝１８４、Ｂ＝１５８であった場合、補正目標値との差分はそれぞれＲ＝６、Ｇ＝１０、Ｂ＝３６であるから、この値をその画素のＲＧＢ各色の補正データとする。このようにして画素毎にＲＧＢ各色の補正データを求め、補正データ生成回路２０３内のメモリに記憶する（ステップＳ２７）。

以上の手順で投射面の画像信号に基づく全画素の補正データの生成が終了すると、次に入力端子２０４から入力された画像信号の補正を行う。この補正は、画像補正回路２０５において、入力された画像信号の画素毎のＲＧＢ各色に、前記メモリに記憶した対応する位置の補正データを加算することで行う（ステップＳ２８）。
このようにして補正された入力画像信号は、次いで画像投射部２０６に送られ、壁面１３の投射領域１４に投射される（ステップＳ２９）。

以上詳述したように、本実施例における画像投射装置は、入力画像信号の投射を開始する前に、予め所定輝度レベルのテスト信号を投射した状態で投射面を撮像し、その投射面の画像信号に基づいて入力画像信号の画素毎の値を補正するので、たとえ周辺光が暗い場合でも投射面の撮像が可能になり所定の補正ができるようになる。
なお、本実施例では、予め投射するテスト信号の輝度レベルを７０％としているが、この値に限るものではない。しかし、テスト信号の輝度レベルを高くしすぎると投射面の色の補正が過少になり、又、輝度レベルが低すぎると過大になる傾向にある。

このようにして投射面に色が付いていればその色を打ち消すような補正が行なわれ、これにより、投射された入力画像は投影面の色の影響を受けず正しい色相の画像として鑑賞できる。更に、補正を画素毎に行なっているので、投射面の全体に色が付いている場合の補正だけでなく、模様などがある場合でも、これを打ち消すように働くので、模様が見えなくなり画像が鮮明になる。

前記したように、本発明による第１の実施例及び第２の実施例では、補正目標値として全画素のＲＧＢ各色の最大値を用いて補正データを算出しているが（前記ステップＳ１３及びステップＳ２５）、これに限ることなく、補正目標値として全画素のＲＧＢ各色の最小値を用いて補正データを算出しても良いし、又、補正目標値として全画素のＲＧＢ各色の平均値を用いても良い。
この場合、補正目標値として上記のどれを用いるかにより、補正後の投射画像の輝度に差が出るようになる。全画素のＲＧＢ各色の最大値を用いる場合には、補正データを加算するので画像は明るくなり、逆に最小値を用いると減算になるので暗くなる。平均値を用いたときは、部分的には輝度が変わるが全体の平均輝度は変わらなくなる。
投射する入力画像が静止画の場合には、画像の状況に応じて補正目標値を上記の３種で切替えるようにしても良い。

本発明に係る画像投射装置の一実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る画像投射装置の第１の実施例における内部ブロック図である。 本発明に係る画像投射装置の第１の実施例における画像投射の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る画像投射装置の第２の実施例における内部ブロック図である。 本発明に係る画像投射装置の第２の実施例における画像投射の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ ・・・画像投射装置
１１ａ・・・撮像部
１１ｂ・・・画像投射部
１２ ・・・ＰＣ（パソコン）
１３ ・・・壁面（投射面）
１４ ・・・投射領域
２０１・・・撮像部
２０２・・・画像メモリ
２０３・・・補正データ生成回路
２０４・・・画像入力端子
２０５・・・画像補正回路
２０６・・・画像投射部
２０７・・・信号発生回路

Claims (4)

1. 色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射装置において、
   前記投射面を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像された前記投射面の画像信号を記憶する画像メモリと、
   前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成する補正データ生成手段と、
   前記補正データを用いて、前記入力画像を補正する画像補正手段と、
   前記画像補正手段で補正された前記入力画像を前記投射面に投射させる投射手段と、
   を備えたことを特徴とする画像投射装置。
2. 色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射装置において、
   輝度レベルが一定の白色信号を生成する信号発生手段と、
   前記投射面を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像された前記投射面の画像信号を記憶する画像メモリと、
   前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成する補正データ生成手段と、
   前記補正データを用いて、前記入力画像を補正する画像補正手段と、
   前記信号発生手段で生成された白色信号に基づいた白色光及び前記画像補正手段で補正された前記入力画像を前記投射面に投射させる投射手段と、
   を備えたことを特徴とする画像投射装置。
3. 色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射方法において、
   前記投射面を撮像して得られた画像信号を画像メモリに記憶し、
   前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成し、
   前記補正データを用いて、前記入力画像を補正した後、前記投射面に投射することを特徴とする画像投射方法。
4. 色模様が付いた投射面に入力画像を投射した場合にも前記入力画像が有している色相の画像として表示する画像投射方法において、
   輝度レベルが一定の白色信号を生成し、
   前記投射面を撮像して得られた画像信号を画像メモリに記憶し、
   前記画像信号のＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて、前記投射面の色模様を無彩色にする補正データを生成し、
   前記補正データを用いて、前記入力画像を補正した後、前記白色信号に基づいた白色光及び前記補正された前記入力画像を前記投射面に投射することを特徴とする画像投射方法。
   
   

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