JP2008085748A

JP2008085748A - 画像投影表示装置

Info

Publication number: JP2008085748A
Application number: JP2006264248A
Authority: JP
Inventors: Hayato Nakao; 早人中尾
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP4710780B2

Abstract

【課題】スクリーンの画像投影面の形状に対する入力画像の幾何補正処理を簡単に実行すること。
【解決手段】レーザスキャナ部１１はスクリーン１０上の複数の位置に順次レーザ光線を照射すると共に、照射したレーザ光線の反射光が戻るまでの時間とその反射光のレベルとを測定して、スクリーン１０上における各照射位置までの距離と反射率とを検出し、スクリーン形状特定部１２はその距離および反射率の変化に基づきスクリーン１０上の画像投影面の形状を特定する。補正データ算出部１３はユーザの位置や、プロジェクタ１５の位置、レーザスキャナ部１１の位置と、スクリーン１０上の画像投影面の三次元的形状を入力して補正データを算出し、幾何補正部１４はその補正データに基づいて入力画像に対し幾何補正処理を行い、プロジェクタ１５は幾何補正処理された入力画像をスクリーン１０に投影する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン上に入力画像を投影する画像投影表示装置に関し、特に、スクリーンが任意の形状を有する面であっても投影画像の幾何歪を補正する画像投影表示装置に関するものである。

一般的に、画像投影表示装置は、スクリーンが平面であることを前提としているため非平面なスクリーンに投影した場合、投影画像が歪む問題がある。この問題を解決するため画像投影表示装置の入力画像に対し幾何補正処理を行い、非平面なスクリーンに投影した場合でも投影画像が歪まないようにした画像投影表示装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４９７８０５号公報

しかし、上述の従来の画像投影表示装置では、入力画像に対し幾何補正処理を行う場合、テスト画像をプロジェクタから投影し、それをカメラで撮影し、テスト画像のマーカー位置とカメラで撮影したテスト画像のマーカー位置の対応関係から幾何補正処理のための補正データを求めていたため、カメラが１回の撮影でスクリーン全体のテスト画像を撮影することが出来ない場合、カメラの向きを変え複数回撮影する必要があるため、補正データの算出が煩雑になると共に時間がかかる、という課題があった。

そこで、本発明は、スクリーンの画像投影面の形状に対する入力画像の幾何補正処理を簡単に実行することができる画像投影表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像投影表示装置では、スクリーン上に入力画像を投影する画像投影表示装置であって、前記スクリーン上の複数の位置に順次レーザ光線を照射すると共に、照射した前記レーザ光線の反射光が戻るまでの時間とその反射光のレベルとを測定して、前記スクリーン上における前記各照射位置までの距離と反射率とを検出するレーザスキャナ部と、前記レーザスキャナ部が検出した前記距離および前記反射率の変化に基づき前記スクリーンの画像投影面の形状を特定するスクリーン形状特定部と、前記スクリーン形状特定部が特定した前記スクリーンの形状に基づいて、前記入力画像を前記スクリーンに投影するための補正データを算出する補正データ算出部と、前記補正データ算出部によって算出された前記補正データに基づき、前記入力画像に対し幾何補正処理を行う幾何補正部と、前記幾何補正部によって幾何補正処理された前記入力画像を前記スクリーンに投影する投影部と、を有するものである。

なお、上記画像投影表示装置において、前記レーザスキャナ部は、前記スクリーン上の任意の内部位置から所定間隔で縦方向または横方向に交互に照射位置を変えて前記スクリーンの外方に巻回する巻回経路で前記レーザ光を照射し、前記スクリーン形状特定部は、前記レーザスキャナ部が検出した前記距離および前記反射率の変化に基づき、前記渦巻きが広がるような回転経路の途中の１周全ての前記照射位置にて前記スクリーン外と判断した場合、前記レーザスキャナ部に前記レーザ光の照射を中止させる、ようにしても良い。

本発明の画像投影表示装置では、スクリーン上の複数の位置に順次レーザ光線を照射すると共に、照射した前記レーザ光線の反射光が戻るまでの時間とその反射光のレベルとを測定して、スクリーン上における前記各照射位置までの距離と反射率とを検出し、その距離および反射率の変化に基づき前記スクリーンの画像投影面の形状を特定し、特定したスクリーンの形状に基づいて、入力画像を前記スクリーンに投影するための補正データを算出して入力画像に対し幾何補正処理を行い、幾何補正処理された入力画像をスクリーンに投影するようにしたので、スクリーンの画像投影面の形状に対する入力画像の幾何補正処理を簡単に実行することができる。

図１は、本発明に係る実施の形態の画像投影表示装置の構成例を示すブロック図である。

図１において、この画像投影表示装置は、スクリーン１０に対し入力画像を投影するもので、スクリーン１０上の複数の位置に順次レーザ光線を照射すると共に、照射した前記レーザ光線の反射光が戻るまでの時間とその反射光のレベルとを測定して、スクリーン１０上における各照射位置までの距離と反射率とを検出するレーザスキャナ部１１と、レーザスキャナ部１１が検出した距離および反射率の変化に基づきスクリーン１０の画像投影面の形状を特定するスクリーン形状特定部１２と、スクリーン形状特定部１２が特定したスクリーン１０の画像投影面の形状に基づいて、入力画像をスクリーン１０に投影するための補正データを算出する補正データ算出部１３と、補正データ算出部１３によって算出された補正データに基づき、入力画像に対し幾何補正処理を行う幾何補正部１４と、幾何補正部１４によって幾何補正処理された入力画像をスクリーン１０に投影する投影部であるプロジェクタ１５とを有している。

次に動作を説明する。

まず、レーザスキャナ部１１は、スクリーン１０の画像投影面の形状を測定する。レーザスキャナ部１１は、照射したレーザ光線が測定対象物であるスクリーン１０の画像投影面にあたり、その反射光が戻ってくるまでの時間とその反射光のレベルとを測定し、各照射位置までの距離と反射率とを算出する。

レーザ光線は、スポット光のため、スクリーン１０の画像投影面の形状を測定するために、レーザ光線によってスクリーン１０をスキャンし、レーザスキャナ部１１からスクリーン１０上の複数点の距離を測定する。

図２は、本実施の形態１のレーザスキャナ部１１によるスクリーン１０のスキャン方法の一例を示す図である。

スキャンの方法としては、図２に示すようにまずスクリーン１０の中央など任意の位置からスキャンを開始し、レーザスキャナ部１１は、レーザ光線の照射方向のパンまたはチルトを一定角度毎に行い、スクリーン１０上の任意の内部位置から所定間隔で縦方向または横方向に交互に照射位置を変えて渦巻きが広がるような回転経路、すなわちスクリーン１０の外方に巻回する巻回経路でレーザ光を照射して、順次照射位置で距離と反射率の測定を行う。

その際、スクリーン形状特定部１２は、レーザスキャナ部１１が順次照射位置で検出した距離および反射率の変化に基づき、各照射位置で検出したその距離または反射率がスクリーン１０の内外で大きく変化することを利用して、スクリーン１０の内外判定を行う。例えば、各照射位置での距離が急に大きくなり、かつ、反射率が急に小さく変化した場合は、スクリーン１０外と判断することができ、その逆の場合には、スクリーン１０内と判断することができる。

図２では、スクリーン１０の内外判定の結果、スクリーン１０内と判定した点を○、スクリーン１０外と判定した点を×で図示している。

これにより、スクリーン１０の画像投影面をカメラ等により撮影して画像処理をしなくても、簡単にスクリーン１０の画像投影面の３次元形状を特定することができる。

そして、スクリーン形状特定部１２は、レーザスキャナ部１１が検出した距離および反射率の変化に基づき、任意の位置からの渦巻きが広がるような回転経路の途中の１周全ての照射位置にてスクリーン１０外と判断した場合、レーザスキャナ部１１にレーザ光の照射を中止させる。

これにより、回転経路の途中の１周全ての照射位置または照射点にてスクリーン１０外と判定された場合、この終了条件により、レーザスキャナ部１１がスクリーン１０を下方から仰ぎ見る位置に設置されており、スクリーン１０がレーザスキャナ部１１の位置から図２に示すように見えていたとしても、スクリーン１０の画像投影面の形状測定が中途で終了することを防ぐことが出来る。

そして、スクリーン形状特定部１２は、ローカルエリアネットワーク等を介して、特定したスクリーン１０の画像投影面の形状モデルを補正データ算出部１３に送る。

補正データ算出部１３では、パソコン等により構成されており、パソコンのユーザーインターフェースにより、観測者の位置、プロジェクタ１５の位置、レーザスキャナ部１１の位置と、スクリーン形状特定部１２が特定したスクリーン１０上の画像投影面の三次元的形状を入力して、レーザスキャナ部１１からの距離と、レーザスキャナ部１１のパンおよびチルト角から、レーザスキャナ部１１の位置を原点とする三次元座標を算出し、算出された点の三次元座標からスクリーン１０の画像投影面の形状モデルを生成して、入力画像を幾何補正処理するための補正データを算出する。

図３は、補正データ算出部１３による補正データの算出方法を説明するための図である。

図３において、Ｅは観測者や視聴者等のユーザの位置、Ｐはプロジェクタの位置である。Ｐから仮想平面スクリーン１０’上の点Ａに投影された画像をスクリーン１０上の曲面状の画像投影面に投影する場合、ユーザは線ＥＡの方向に画像を認識しているため、スクリーン１０上の曲面状の画像投影面上の点Ｂ’に画像を投影するとユーザは画像の歪みを認知できない。

そのため、補正データ算出部１３は、仮想平面スクリーン１０’上の点Ａに投影すべき画像をユーザが正しくし視聴できるように、スクリーン１０上の点Ｂ’、すなわち仮想平面スクリーン１０’上の点Ｂに投影するよう補正データを、スクリーン形状特定部１２が特定したスクリーン１０上の画像投影面全ての画素について補正データの算出を行う。

そして、幾何補正部１４は、補正データ算出部１３からの補正データを使用して入力画像に対し幾何補正処理を行い、幾何補正処理した入力画像をプロジェクタ部に出力する。

プロジェクタ部１５は、幾何補正部１４によって幾何補正処理された入力画像を出力してスクリーン１０の画像投影面に投影する。

これにより、スクリーン１０の画像投影面が曲面であっても、そのスクリーン１０の画像投影面の３次元的形状に応じて、正確に入力画像を幾何補正処理して投影することが可能となる。

このように、本実施の形態の画像投影表示装置では、スクリーン１０上の複数の位置に順次レーザ光線を照射すると共に、照射したレーザ光線の反射光が戻るまでの時間とその反射光のレベルとを測定して、スクリーン１０上における各照射位置までの距離と反射率とを検出し、その距離および反射率の変化に基づきスクリーン１０上の画像投影面の形状を特定し、特定したスクリーンの形状に基づいて、入力画像をスクリーン１０に投影するための補正データを算出して入力画像に対し幾何補正処理を行い、幾何補正処理された入力画像をスクリーン１０に投影するようにしたので、スクリーン１０の画像投影面を撮影してスクリーン１０の画像投影面の形状を特定する場合等と比べ、スクリーン１０の画像投影面の三次元的な形状に対する入力画像の幾何補正処理を簡単に実行することができる。

特に、本実施の形態では、レーザスキャナ部１１は、スクリーン１０上の任意の位置から所定間隔で縦方向または横方向に交互に照射位置を変えてスクリーン１０の外方に巻回する巻回経路でレーザ光を照射し、スクリーン形状特定部１２は、レーザスキャナ部１１が検出した距離および反射率の変化に基づき、渦巻きが広がるような回転経路の途中の１周全ての照射位置にてスクリーン１０外と判断した場合、レーザスキャナ部１１にレーザ光の照射を中止させるようにしたので、簡単にスクリーン１０の画像投影面の形状を自動的に特定することができる。

なお、本実施の形態の画像投影表示装置では、レーザスキャナ部１１は、スクリーン１０上の画像投影面の任意の内部位置から所定間隔で縦方向または横方向に交互に照射位置を変えてスクリーン１０の外方に巻回する巻回経路でレーザ光を照射するように説明したが、本発明は、これに限らず、スクリーン１０の画像投影面の三次元的な形状を特定できれば十分であるので、例えば、スクリーン１０上の画像投影面の任意の内部位置や、スクリーン１０外の任意の位置から、所定間隔で円弧状のレーザ光線をスキャンさせるようにしても良いし、ブラウン管テレビの電子銃の走査のように水平方向または垂直方向に連続的にスキャンするようにしても勿論良い。

本発明装置の一実施例の画像投影表示装置の構成図本実施の形態１のレーザスキャナ部１１によるスクリーン１０のスキャン方法の一例を示す図である。本実施の形態１の補正データ算出部１３による補正データの算出方法を説明するための図である。

符号の説明

１０スクリーン
１１レーザスキャナ部
１２スクリーン形状特定部
１３補正データ算出部
１４幾何補正部
１５プロジェクタ（投影部）

Claims

スクリーン上に入力画像を投影する画像投影表示装置であって、
前記スクリーン上の複数の位置に順次レーザ光線を照射すると共に、照射した前記レーザ光線の反射光が戻るまでの時間とその反射光のレベルとを測定して、前記スクリーン上における前記各照射位置までの距離と反射率とを検出するレーザスキャナ部と、
前記レーザスキャナ部が検出した前記距離および前記反射率の変化に基づき前記スクリーンの画像投影面の形状を特定するスクリーン形状特定部と、
前記スクリーン形状特定部が特定した前記スクリーンの形状に基づいて、前記入力画像を前記スクリーンに投影するための補正データを算出する補正データ算出部と、
前記補正データ算出部によって算出された前記補正データに基づき、前記入力画像に対し幾何補正処理を行う幾何補正部と、
前記幾何補正部によって幾何補正処理された前記入力画像を前記スクリーンに投影する投影部と、
を有する画像投影表示装置。
請求項１記載の画像投影表示装置において、
前記レーザスキャナ部は、前記スクリーン上の任意の内部位置から所定間隔で縦方向または横方向に交互に照射位置を変えて前記スクリーンの外方に巻回する巻回経路で前記レーザ光を照射し、
前記スクリーン形状特定部は、前記レーザスキャナ部が検出した前記距離および前記反射率の変化に基づき、前記渦巻きが広がるような回転経路の途中の１周全ての前記照射位置にて前記スクリーン外と判断した場合、前記レーザスキャナ部に前記レーザ光の照射を中止させる、画像投影表示装置。