JP2011239216A - Control apparatus and projection type image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリーン上に画像を投写する投写型映像表示装置における色補正技術に関する。 The present invention relates to a color correction technique in a projection display apparatus that projects an image on a screen.
近年、カメラを搭載した投写型映像表示装置(以下適宜、プロジェクタと表記する)が実用化されている。カメラを搭載したプロジェクタのなかには、投写されたテストパターンをそのカメラで撮像し、撮像された画像をもとにオートフォーカス調整を行う、いわゆるイージーセッティング機能を備えているものもある。 2. Description of the Related Art In recent years, a projection video display device (hereinafter referred to as a projector as appropriate) equipped with a camera has been put into practical use. Some projectors equipped with a camera have a so-called easy setting function in which a projected test pattern is captured by the camera, and autofocus adjustment is performed based on the captured image.
特許文献1には、スクリーン上に投射されたフォーカスパターンを撮像するカメラと、カメラの撮像イメージにフォーカスエリアを設定するフォーカスエリア設定部と、撮像イメージのフォーカスエリア部分を分析しつつ、投射レンズのフォーカス調整を自動的に行うオートフォーカス制御部とを備える投射装置が開示されている。これによると、プロジェクタの投影レンズのズーム調整位置にかかわらず、フォーカスパターンが投写されているエリアだけでオートフォーカス制御が行われる。そのため、スクリーンの周辺に強い外乱光があっても、精度の高い自動フォーカス調整が可能になっている。 In Patent Document 1, a camera that captures a focus pattern projected on a screen, a focus area setting unit that sets a focus area on a captured image of the camera, and a focus area portion of the captured image, A projection apparatus including an autofocus control unit that automatically performs focus adjustment is disclosed. According to this, regardless of the zoom adjustment position of the projection lens of the projector, autofocus control is performed only in the area where the focus pattern is projected. Therefore, even if there is strong disturbance light around the screen, highly accurate automatic focus adjustment is possible.
一般に、投写型映像表示装置は、入力される三原色R、G、Bの各信号からなるカラー映像信号を白色のスクリーン上に投写したときに正しい色調の画像が表示されるように構成されている。そのため、スクリーンが白色以外であったり、または色の付いた壁面などにカラー映像を投写した場合、本来の色調とは異なった色で映像が再現されてしまうことになる。 In general, a projection display apparatus is configured to display an image having a correct color tone when a color image signal composed of input signals of the three primary colors R, G, and B is projected on a white screen. . Therefore, when a color image is projected on a screen other than white or on a colored wall surface, the image is reproduced with a color different from the original color tone.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、色の付いたスクリーンや壁面等にカラー映像を投写した場合でも、映像本来の色を良好に再現することができる、投写型映像表示装置の色補正技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a projection-type image that can reproduce the original color of the image satisfactorily even when the color image is projected onto a colored screen or wall surface. It is to provide a color correction technique for a display device.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御装置は、スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、スクリーンを撮像するための撮像部と、を備える投写型映像表示装置に搭載される制御装置であって、撮像部により撮像された画像からスクリーン枠を検出するスクリーン枠検出部と、検出されたスクリーン枠内を対象としてスクリーンの色を決定するスクリーン色決定部と、白色のスクリーンを前提にして映像に規定された色調が色付きのスクリーン上で再現されるように、映像に対して色補正を実行する色補正部と、を備える。 In order to solve the above problems, a control device according to an aspect of the present invention is a projection-type image display device including a projection unit that projects an image on a screen via a lens and an imaging unit that images the screen. A control device to be mounted, which includes a screen frame detection unit that detects a screen frame from an image captured by the imaging unit, a screen color determination unit that determines a screen color within the detected screen frame, and white And a color correction unit that performs color correction on the video so that the color tone defined for the video is reproduced on the colored screen.
本発明の別の態様は、投写型映像表示装置である。この装置は、スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、スクリーンを撮像するための撮像部と、制御装置と、を備える。 Another aspect of the present invention is a projection display apparatus. This apparatus includes a projection unit that projects an image on a screen via a lens, an imaging unit for imaging the screen, and a control device.
本発明によれば、投写型映像表示装置において、色の付いたスクリーンにカラー映像を投写した場合でも、映像本来の色を良好に再現することができる。 According to the present invention, even when a color image is projected onto a colored screen in the projection display apparatus, the original color of the image can be reproduced well.
図1は、本発明の一実施形態に係る投写型映像表示装置200と、スクリーン300との位置関係を示す図である。実施の形態に係る投写型映像表示装置200は、スクリーン300方向を撮影するための撮像部30を備える。撮像部30は、その光軸中心と、投写型映像表示装置200から投写される投写光の光軸中心とが例えば平行な関係になるよう、設置される。図1では、スクリーン300が投写型映像表示装置200に対して正対せずに、右側が奧に傾いている。
FIG. 1 is a diagram showing a positional relationship between a
図2は、投写型映像表示装置200の構成を示す図である。投写型映像表示装置200は、投写部10、レンズ駆動部20、撮像部30および制御部100を備える。制御部100は、スクリーン枠検出部40、スクリーン色決定部60、色補正部70、画像メモリ82、映像信号設定部84、駆動信号設定部86およびオートフォーカス調整部90を備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
制御部100の構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
The configuration of the
投写部10は、スクリーン300に映像を投写する。投写部10は、光源11、光変調部12およびフォーカスレンズ13を含む。光源11には、フィラメント型の電極構造を有するハロゲンランプ、アーク放電を発生させる電極構造を有するメタルハライドランプ、キセノンショートアークランプ、高圧型の水銀ランプ、LEDランプなどを採用することができる。
The
画像メモリ82は、スクリーン300に投写すべき画像データを保持する。当該画像データは、図示しない外部インタフェースを介して、PCなどから供給される。本実施の形態では、スクリーン枠検出用の特定パターンやオートフォーカス調整時に投写されるテストパターンも保持する。映像信号設定部84は、画像メモリ82に保持される画像データに基づく映像信号を光変調部12に設定する。駆動信号設定部86は、フォーカスレンズ13を、オートフォーカス調整部90から指示されるレンズ位置に移動させるための駆動信号をレンズ駆動部20に設定する。
The
光変調部12は、映像信号設定部84から設定される映像信号に応じて、光源11から入射される光を変調する。例えば、光変調部12にはDMD(Digital Micromirror Device)を採用することができる。DMDは、画素数に対応した複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの向きが各画素信号に応じて制御されることにより、所望の映像光を生成する。
The
フォーカスレンズ13は、光変調部12から入射される光の焦点位置を調整する。フォーカスレンズ13は、レンズ駆動部20によりそのレンズ位置が光軸上で移動される。光変調部12により生成された映像光は、フォーカスレンズ13を介して、スクリーン300に投写される。
The
レンズ駆動部20は、駆動信号設定部86から設定される駆動信号に応じて、フォーカスレンズ13の位置を移動させる。レンズ駆動部20には、ステッピングモータ、ボイスコイルモータ(VCM)、ピエゾ素子などを採用することができる。
The
撮像部30は、スクリーン300およびスクリーン300に投影された投影画像を主な被写体として撮像する。撮像部30は、固体撮像素子31および信号処理回路32を含む。固体撮像素子31には、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサやCCD(Charge Coupled Devices)イメージセンサなどを採用することができる。信号処理回路32は、固体撮像素子31から出力される信号に対して、A/D変換や、RGBフォーマットからYUVフォーマットへの変換などの各種信号処理を施し、制御部100に出力する。
The
本実施形態では、映像の色補正を実行する前に、映像が投写されるスクリーン枠を検出する必要がある。そこで、投写型映像表示装置200の起動時や、またはユーザによるボタン操作等の指示に応じて、投写部10によりスクリーン枠検出用の特定パターン、例えば全面白色の画像がスクリーン300に投写表示される。撮像部30は、スクリーン300およびスクリーン300に投影された特定パターンを撮像し、スクリーン枠検出部40に出力する。
In this embodiment, it is necessary to detect a screen frame on which an image is projected before color correction of the image is executed. Therefore, when the
スクリーン枠検出部40は、撮像部30により撮像された画像内に写ったスクリーンの枠を検出する。より具体的には、スクリーン枠検出部40は、撮像画像内のエッジを抽出することにより、当該撮像画像内に写ったスクリーンの四辺(上辺、下辺、左辺および右辺)の位置を検出する。検出されたスクリーン枠は、例えば、四隅の頂点座標で特定される。
The screen
スクリーン色決定部60は、スクリーン枠検出部40により検出されたスクリーン枠内のみを評価対象として、スクリーンの色を決定する。色の決定は、周知のカラーセンサを利用してもよいし、任意の他の手法を使用してもよい。
The screen
色補正部70は、スクリーン色決定部60により決定されたスクリーンの投写面の色が白色でなく特定の色であった場合、白色スクリーンを前提にして映像信号に規定されている本来の色調に近い色合いがスクリーン上で再現されるように、画像メモリ82から映像信号設定部84に供給される映像信号に対して、検出した色調に応じた色補正(例えば、RGBゲインの設定変更)を実行する。そして、映像信号設定部84は、色補正された映像信号を光変調部12に対して出力する。
When the color of the projection surface of the screen determined by the screen
なお、スクリーン300が傾いていたり、または外来光の影響などにより、スクリーン色決定部60により決定されるスクリーンの色は一様でないことが多い。そこで、スクリーン上の各部の色の違いに応じて、映像信号に対する色補正の重み付けを調整することが好ましい。
In many cases, the screen color determined by the screen
上記のような三原色の映像信号に対する色補正自体は周知技術であるから、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。 Since the color correction itself for the three primary color video signals as described above is a well-known technique, further detailed description is omitted in this specification.
本明細書では詳しく説明しないが、映像信号設定部84に供給される映像信号には、スクリーン枠の大きさに応じて映像を拡大および縮小するスケーリング処理や、検出された投写映像の形状に応じて映像の形状を補正する台形補正処理といった他の補正も施される。
Although not described in detail in this specification, the video signal supplied to the video
オートフォーカス調整部90は、例えばコントラスト検出法等の周知の手法を用いて、フォーカスを合わせる。投写型映像表示装置200の起動時や、ユーザ操作によりオートフォーカス調整が指示されたとき、映像信号設定部84は、画像メモリ82からオートフォーカス調整用のテストパターンを読み出し、投写部10に投写させる。当該テストパターンは、例えば、ストライプパターンやチェッカーフラグパターンで形成される。撮像部30は、スクリーン300に投影されたテストパターンを撮像する。
The
オートフォーカス調整部90は、複数のレンズ位置にて、撮像部30によりそれぞれ撮像された複数の画像内における、スクリーン枠検出部40により設定された検出領域の鮮明度をもとに、レンズの位置を決定する。以下、オートフォーカス調整部90の構成をより具体的に説明する。
The
オートフォーカス調整部90は、ハイパスフィルタ、積算部およびレンズ位置決定部(図示せず)を含む。ハイパスフィルタは、上記検出領域内の画像信号の、所定の閾値を超える高周波成分を抽出して、その抽出した高周波成分を積算部に供給する。ハイパスフィルタは、水平方向に高周波成分を抽出してもよいし、水平方向および垂直方向の両方向に高周波成分を抽出してもよい。
The
積算部は、それぞれのレンズ位置にて、ハイパスフィルタにより抽出された高周波成分を積算し、レンズ位置決定部に供給する。なお、ハイパスフィルタにより水平方向および垂直方向の両方向に高周波成分が抽出されている場合、積算部は、両者の高周波成分を合算する。レンズ位置決定部は、積算部から供給される複数の積算値のうち、最大積算値が検出されたフォーカスレンズの位置を、合焦位置に決定する。 The integrating unit integrates the high frequency components extracted by the high-pass filter at each lens position, and supplies the integrated high-frequency component to the lens position determining unit. Note that when high-frequency components are extracted in both the horizontal direction and the vertical direction by the high-pass filter, the accumulating unit adds both high-frequency components. The lens position determination unit determines the position of the focus lens from which the maximum integration value is detected among the plurality of integration values supplied from the integration unit as the focus position.
オートフォーカス機能が有効化されると、オートフォーカス調整部90は、映像信号設定部84にテストパターンの投写を指示するとともに、フォーカスレンズ13をニア側からファー側へまたはファー側からニア側へ、所定のステップ幅で順次、移動させるための制御信号を駆動信号設定部86に設定する。映像信号設定部84は、当該テストパターンの映像信号を光変調部12に設定し、駆動信号設定部86は、上記制御信号に応じた駆動信号をレンズ駆動部20に設定する。
When the autofocus function is enabled, the
オートフォーカス調整部90は、フォーカスレンズ13の各レンズ位置において撮像された、テストパターンに含まれるシャープネス(上記積算値を用いることができる)を算出する。このシャープネスは、フォーカスレンズ13が合焦位置に近づくにつれ、上昇する。その上昇がピークをうち、下降に転換したとき、オートフォーカス調整部90は、その一つ前のレンズ位置を合焦位置に決定する。
The
図3は、従来技術におけるスクリーン枠の色決定方法の一例を示す図である。図中、撮像部30の撮像範囲をF、スクリーン枠をWと表記する。この従来のスクリーン色補正機能を有する投写型映像表示装置では、例えば映像投写範囲の中心点(または所定の面積を持つ領域)Aの色をカラーセンサ(図示せず)等で測定し、この色に基づいて映像の色補正を行うものがあった。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a screen frame color determination method in the prior art. In the figure, the imaging range of the
図4は、従来技術におけるスクリーン枠の色決定方法の別の例を示す図である。この従来のスクリーン色補正機能を有する投写型映像表示装置では、撮像画像の全体に基づいてスクリーン色を決定し、この色に基づいて映像の色補正を行っていた。 FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a screen frame color determination method in the prior art. In the projection display apparatus having the conventional screen color correction function, the screen color is determined based on the entire captured image, and the color correction of the video is performed based on this color.
しかしながら、図3のような手法では、スクリーンが傾いているときや外乱光があるときなどに、撮像部に近い側と遠い側とで異なるスクリーンの暗さの違いを色補正に反映させることができない。また、図4のような手法では、スクリーン枠Wの外部の色も反映されてしまうため、映像信号に対する最適な色補正ができないという問題がある。 However, in the method shown in FIG. 3, when the screen is tilted or when there is ambient light, the difference in darkness of the screen, which is different between the side closer to the imaging unit and the side far from the imaging unit, can be reflected in the color correction. Can not. Further, in the method as shown in FIG. 4, since the color outside the screen frame W is also reflected, there is a problem that the optimum color correction for the video signal cannot be performed.
図5は、本発明の一実施形態によるスクリーン枠の色決定方法を示す図である。この方法では、撮像部30から撮像画像を取得したとき、まずスクリーン枠Wの検出を実行する。そして、検出されたスクリーン枠内を評価対象として、スクリーンの色を決定する。こうすることで、撮像画像の一部領域や全体でなく、スクリーン枠内のみを考慮して、映像信号に対する色補正を実行することが可能になる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a screen frame color determination method according to an exemplary embodiment of the present invention. In this method, when a captured image is acquired from the
図6は、本発明の一実施形態による色補正処理のフローチャートである。まず、投写部10により、スクリーン枠検出用の特定パターン、例えば全面白色の画像がスクリーン300に投写表示される(S10)。撮像部30は、スクリーン300およびスクリーン300に投影された特定パターンを撮像し、スクリーン枠検出部40に出力する(S12)。スクリーン枠検出部40は、撮像画像からスクリーン枠を検出する(S14)。スクリーン色決定部60は、検出されたスクリーン枠内の色を評価して、スクリーンの色を決定する(S16)。色補正部70は、決定されたスクリーン色の偏りを補正し、映像信号本来の色調が再現されるように、映像信号設定部84におけるRGB信号のゲインを補正する(S18)。
FIG. 6 is a flowchart of color correction processing according to an embodiment of the present invention. First, the
なお、S14において、スクリーン300の枠を検出できなかった場合、スクリーン色決定部は色を決定することができないので、映像信号設定部84はデフォルトのRGBの色調で映像を供給してもよい。
In S14, if the frame of the
または、投影範囲がスクリーン300よりも大きく投影されているためにスクリーン枠を正しく検出できていないことがある。そこで、S14でスクリーン枠を検出できなかった場合、特定パターンを縮小して投影した上で再度撮像部により撮像された画像に基づくスクリーン枠の検出を試みてもよい。
Or, since the projection range is projected larger than the
以上説明したように、本実施形態によれば、映像信号の投影先であるスクリーンの色を正確に認識し、その色の付き具合に応じて、映像信号に対して色補正処理を実行することができる。 As described above, according to the present embodiment, the color of the screen that is the projection destination of the video signal is accurately recognized, and color correction processing is executed on the video signal according to the color condition. Can do.
従来技術では、撮像画像の一部領域や全体を評価対象としてスクリーンの色を決定し、映像信号の色補正を行っていた。これに対し、本実施形態では、まず特定パターンの投影によりスクリーン枠を検出した上で、その枠内の色のみを評価対象とするようにした。これによって、スクリーン外部の色や特定ポイントの色の影響を受けずに、色の再現性が向上した映像信号色補正を実現することができる。 In the prior art, the color of the video signal is corrected by determining the color of the screen with a partial area or the whole of the captured image as an evaluation target. On the other hand, in the present embodiment, the screen frame is first detected by projecting a specific pattern, and only the color within the frame is set as the evaluation target. Thus, it is possible to realize video signal color correction with improved color reproducibility without being influenced by the color outside the screen or the color at a specific point.
上記では、投写型映像表示装置が映像を専用のスクリーン300に投写する場合について説明した。しかしながら、スクリーンを使用せずに単なる壁面上に映像を投写することも多い。このとき、スクリーン枠検出部40は、スクリーン枠を検出できないか、あるいは壁面に投写された映像の外周をスクリーン枠と誤検出してしまうことがある。スクリーン枠を検出できなかった場合は、デフォルトの設定で映像を投写するようにしてもよいし、またはスクリーン色決定部60が投写映像の範囲のすぐ外側の部分の色を壁面の色と決定し、色補正部70が、この色に基づき映像の色補正を行うようにしてもよい。
The case where the projection display apparatus projects an image on the
投写映像の外周をスクリーン枠と誤検出してしまった場合は、壁面の色を決定することができない。この対策のために、投写パターンを縮小した上で投写表示し、再び撮像画像に基づきスクリーン枠を検出するステップを追加するようにしてもよい。二回目のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさと、初回のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさが異なる場合は、投写映像の外周をスクリーン枠と誤検出していると考えられる。そこで、スクリーン色決定部60は、投写映像の範囲のすぐ外側の部分の色を壁面の色と決定し、色補正部70は、この色に基づき映像の色補正を行うようにしてもよい。
If the outer periphery of the projected image is mistakenly detected as a screen frame, the color of the wall cannot be determined. As a countermeasure, a step of reducing the projection pattern and performing projection display and detecting the screen frame based on the captured image again may be added. If the size of the screen frame specified by the second screen frame detection is different from the size of the screen frame specified by the first screen frame detection, it is considered that the outer periphery of the projected image is erroneously detected as a screen frame. It is done. Therefore, the screen
これに対し、二回目のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさと、初回のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさが略一致する場合は、スクリーン300の外枠を正しく検出できていると考えられる。したがって、この場合は通常通り、スクリーン300内の色を決定し、色補正部70はこの色に基づき映像信号の色補正を実行する。
On the other hand, if the size of the screen frame specified by the second screen frame detection and the size of the screen frame specified by the first screen frame detection substantially match, the outer frame of the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
10 投写部、 30 撮像部、 40 スクリーン枠検出部、 60 スクリーン色決定部、 70 色補正部、 82 画像メモリ、 84 映像信号設定部、 86 駆動信号設定部、 90 オートフォーカス調整部、 100 制御部、 200 投写型映像表示装置、 300 スクリーン。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記撮像部により撮像された画像からスクリーン枠を検出するスクリーン枠検出部と、
検出されたスクリーン枠内を対象としてスクリーンの色を決定するスクリーン色決定部と、
白色のスクリーンを前提にして前記映像に規定された色調が色付きのスクリーン上で再現されるように、前記映像に対して色補正を実行する色補正部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 A control device mounted on a projection display apparatus comprising: a projection unit that projects an image on a screen through a lens; and an imaging unit for imaging the screen,
A screen frame detection unit for detecting a screen frame from an image captured by the imaging unit;
A screen color determining unit that determines the color of the screen within the detected screen frame;
A color correction unit that performs color correction on the image so that the color tone defined in the image is reproduced on a colored screen on the premise of a white screen;
A control device comprising:
前記スクリーンを撮像するための撮像部と、
請求項1または2に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。 A projection unit that projects an image onto a screen via a lens;
An imaging unit for imaging the screen;
The control device according to claim 1 or 2,
A projection-type image display device comprising:
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