JP2013232705A - レジストレーション補正装置、プロジェクタシステム、レジストレーション補正方法、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルのディスクリネーションの影響を考慮してレジストレーション補正を行うことにより、高精度なレジストレーション補正が可能なレジストレーション補正装置を提供する。
【解決手段】レジストレーション補正装置は、液晶プロジェクタからの投影画像に基づいて、背景差分演算を行って第１画素値を出力する差分演算部と、液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように第１画素値を第２画素値に変換する画素値変換部と、第２画素値を用いて直線の画素領域を検出する直線検出部と、直線の画素領域に基づいて液晶プロジェクタのレジストレーション補正値を算出する補正値算出部とを有する。
【選択図】図１

Description

液晶プロジェクタのレジストレーション補正を行うレジストレーション補正装置に関する。

従来から、複数の光変調素子（液晶パネル）を用いた液晶プロジェクタが広く知られている。複数の液晶パネルを用いた液晶プロジェクタでは、レジストレーションと呼ばれる画素ずれが発生することがある。レジストレーションとは、光変調素子の機械的または光学的影響により、液晶プロジェクタから射出された各色の像がずれて投射され、本来無彩色の線などが色付いて見える現象である。

レジストレーションを補正する方法として、それぞれの液晶パネルに表示する映像を画素単位で水平および垂直方向に画素単位でシフトすることにより、スクリーンに投射したときに視認されるレジストレーションを画素単位で補正する方法がある。このような補正方法により、原理的には０．５画素まで画素ずれを低減することができる。

特許文献１には、画像を一画素単位でシフトさせることにより複数の液晶パネルからの画像の位置ずれを調整可能な液晶表示装置が開示されている。また特許文献２には、各色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）間の信号の位相差および色毎の信号の立ち上がり時間を検出し、位相差および立ち上がり時間が最小または所定値以下となるように、液晶プロジェクタの各色の液晶の位置関係を調整する装置が開示されている。

特許第３２２８７６７号 特開平８−２０１９３７号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示された装置では、液晶パネルのディスクリネーションの影響が考慮されていない。このため、人が感じるレジストレーションずれの評価と自動レジ検出／補正装置との評価が対応していない場合があり、高精度なレジストレーション補正を行うことができない。

そこで本発明は、液晶パネルのディスクリネーションの影響を考慮してレジストレーション補正を行うことにより、高精度なレジストレーション補正が可能なレジストレーション補正装置を提供する。また、高精度なレジストレーション補正が可能なプロジェクションシステム、レジストレーション補正方法、および、プログラムを提供する。

本発明の一側面としてのレジストレーション装置は、液晶プロジェクタからの投影画像に基づいて、背景差分演算を行って第１画素値を出力する差分演算部と、前記液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように、前記第１画素値を第２画素値に変換する画素値変換部と、前記第２画素値を用いて直線の画素領域を検出する直線検出部と、前記直線の画素領域に基づいて前記液晶プロジェクタのレジストレーション補正値を算出する補正値算出部とを有する。

本発明の他の側面としてのプロジェクタシステムは、液晶プロジェクタと、前記液晶プロジェクタからの投影画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置から得られた画像を用いてレジストレーション補正を行う請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジストレーション補正装置とを有する。

本発明の他の側面としてのレジストレーション補正方法は、液晶プロジェクタからの投影画像に基づいて、背景差分演算を行って第１画素値を出力するステップと、前記液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように、前記第１画素値を第２画素値に変換するステップと、前記第２画素値を用いて直線の画素領域を検出するステップと、前記直線の画素領域に基づいて前記液晶プロジェクタのレジストレーション補正値を算出するステップとを有する。

本発明の他の側面としてのプログラムは、液晶プロジェクタからの投影画像に基づいて、背景差分演算を行って第１画素値を出力するステップと、前記液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように、前記第１画素値を第２画素値に変換するステップと、前記第２画素値を用いて直線の画素領域を検出するステップと、前記直線の画素領域に基づいて前記液晶プロジェクタのレジストレーション補正値を算出するステップとを有するレジストレーション補正方法を、情報処理装置に実行させる。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、液晶パネルのディスクリネーションの影響を考慮してレジストレーション補正を行うことにより、高精度なレジストレーション補正が可能なレジストレーション補正装置を提供することができる。また、高精度なレジストレーション補正が可能なプロジェクションシステム、レジストレーション補正方法、および、プログラムを提供することができる。

本実施例の直線近似方法を実現するためのブロック図である。 本実施例におけるプロジェクションシステムの構成図である。 本実施例における投射画像の説明図である。 本実施例における液晶プロジェクタの光学構成図である。 本実施例における液晶プロジェクタの電気回路のブロック図である。 本実施例において、ディスクリネーションの影響を受けた画像である。 本実施例において、液晶パネルのレジストレーションを算出するためのフローチャートである。 本実施例において、レジストレーション補正値を算出する補正値算出部のブロック図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、ディスクリネーションの影響を受けた液晶表示装置（液晶プロジェクタ）に対して、レジストレーション補正値を算出するための直線近似方法について説明する。図１は、本実施例の直線近似方法を実現するためのブロック図である。

１０１はライン画像（輝度相当）であり、１０２は全黒画像（輝度相当）である。ライン画像１０１および全黒画像１０２は、それぞれ同一の露光条件（絞り、露光時間、ＩＳＯ感度）で撮像された画像である。これらの画像は、後述のようにカメラ２０３から得られた画像であるが、これに限定されるものでない。ライン画像１０１は、液晶プロジェクタから投射されたＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの直線画像である。このため、ライン画像１０１として、主に対応する感度の色のみを取り出して代用してもよい。１０３は差分演算部である。差分演算部１０３は、一般的に背景差分と呼ばれる処理（背景差分演算）を行う。すなわち差分演算部１０３は、ライン画像１０１から全黒画像１０２を減算する処理を行い、その結果である差分画像１０４（第１画素値）を出力する。

１０５は、ディスクリネーション重み補正部（画素値変換部）である。ディスクリネーション重み補正部１０５は、差分画像１０４に対して、ディスクリネーションによる直線近似誤差を低減させるための重み補正処理を行う。すなわちディスクリネーション重み補正部１０５は、液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように、差分画像１０４（第１画素値）を画像１０６（第２画素値）に変換する。より具体的には、後述のように、差分画像１０４（第１画素値）を表す関数（例えば式（１４））に所定の重み係数ｗ_ｉを乗じて最小二乗法を行うことにより、画像１０６（第２画素値）を表す関数に変換する。この重み関数ｗ_ｉは、投影画像の輝度情報に応じて変更される。

ディスクリネーション重み補正部１０５は、差分画像１０４が輝度に相当する画像である場合、それぞれの画素値をＰ（ｘ、ｙ）として画素値の範囲が０〜２５５であるとすると、以下の式（１）で表される変換を行う。

この重み補正処理は、入力０〜２５５の整数値に対して０〜２５５の整数値に写像する演算処理であるため、予めテーブル化しておくことが好ましい。本実施例の処理では、式（１）の右辺にて４乗しているが、これに限定されるものではない。最適値は、液晶パネル（光変調素子）のディスクリネーションなどに応じて変わるため、より適切な値を用いることが好ましい。

また、ライン画像１０１および全黒画像１０２は、必ずしも輝度に対してリニアな特性を有する必要はない。例えば１／２．２のガンマが施されている画像においても、本実施例のディスクリネーション重み補正で２．２のガンマ処理を施すことにより適用可能である。具体的には、式（１）で表される変換式を以下の式（２）のようにすれば、ディスクリネーション重み補正処理の段階で輝度の４乗相当の画像に変換可能である。

ここで、４乗処理を行うことがディスクリネーションの影響を低減することについて説明する。多くの場合、直線検出においては最小二乗法を用いるが、ディスクリネーションの影響がない場合、輝度または輝度に１／２．２のガンマ処理が施された画像で直線検出をしても正しい結果が得られる。また、ディスクリネーションの向きが各液晶パネルに対して同じである場合にも正しい結果が得られる。

しかしながら、投射画像の各色のディスクリネーションが掛かる向きが異なる場合、上述の画像のままで直線近似を行うと、ラインの両側に分布した画素値の影響により、ライン画像の最も明るい部分から検出ラインが離れてしまう。これは、理想的な検出ラインから遠く離れた画素値が重み付き最小二乗法によって検出されるラインを引きつけてしまうためであり、この影響が液晶パネル毎に異なると、レジストレーション補正値の演算を誤ることになる。本実施例では、検出対象のラインから比較的遠くに離れている暗い画素の影響度を更に低減させるため、輝度に対する４乗処理を行う。

直線領域抽出部１０７は、ディスクリネーション重み補正が施された画像１０６から直線を抽出する。直線領域抽出部１０７に入力される画像１０６は０〜２５５の整数値を有し、元々背景差分画像であるため、ライン部分から離れた画素値は略０〜２程度の値である。しかしながら、これらの画素値を残したまま直線近似を行うと、画素値としての重みは小さいが最小二乗法の特徴上、誤検出の要因となる。

そこで、例えば画素値が２以下と２より大きな画素値に分け、２以下の画素値で囲まれた２より大きな画素値の数を計数し、最も多く計数された領域を直線領域としている。より簡易には、最も画素値の高い画素を有している領域を直線領域とする方法を用いることもできる。また、これらの条件を複合させて直線領域判定を行ってもよい。直線領域抽出部１０７は、直線領域以外と判定された画素値を０とする処理を行うことにより得られた画像情報（画像１０８）を出力する。重み付き直線近似部１０９は、画像１０８に対して重み付き最小二乗法を適用することにより直線を検出し、直線のパラメータ１１０を出力する。直線領域抽出部１０７および重み付き直線近似部１０９により、画像１０６を用いて直線の画素領域を検出する直線検出部が構成される。

次に、図２を参照して、本実施例におけるプロジェクタシステムの構成について説明する。図２は、本実施例におけるプロジェクタシステムの構成図であり、レジストレーション補正時の配置を示している。２０１は、レジストレーション補正の対象である液晶プロジェクタである。２０２は、液晶プロジェクタ２０１からの映像（画像）を投射するスクリーンである。２０３は、スクリーン２０２に投射された液晶プロジェクタ２０１からの投射画像を撮像するカメラ（撮像装置）である。２０４は、カメラ２０３から通信線２０７を通じて得られた画像を元に液晶プロジェクタ２０１のレジストレーションを算出してレジストレーションを補正するコンピュータ（レジストレーション補正装置、情報処理装置）である。本実施例プロジェクタシステムは、液晶プロジェクタ２０１、カメラ２０３、および、コンピュータ２０４を備えて構成される。なお、レジストレーション補正装置としてのコンピュータ２０４を液晶プロジェクタ２０１の内部に設けてもよい。

本実施例において、液晶プロジェクタ２０１からの投射画像は、コンピュータ２０４から供給された画像に基づくものとして説明するが、これに限定されるものではない。例えば、液晶プロジェクタ２０１の内部の信号発生回路から同画像を供給しても同様の効果を得ることができる。また、液晶プロジェクタ２０１の電源投入時などにＲＧＢの液晶パネルそれぞれのレジストレーション補正値は、指令（コマンド）としてコンピュータ２０４から液晶プロジェクタ２０１に与えられる。２０５は、これらの画像信号（映像信号）とコマンド通信を行う制御線である。

本実施例では、レジストレーション補正値として、ＲＧＢの液晶パネルそれぞれ左右と上下に＋２〜−２までの整数値が設定可能である。また、レジストレーション補正値に対応して画素単位で画像が左右または上下にシフトする。液晶プロジェクタ２０１からの投射画像は、前述の通り、コンピュータ２０４により生成される。２０６は、コンピュータ２０４により生成された画像の投射範囲である。

図３は、本実施例における投射画像の説明図である。図３に示されるように、投射される映像２０６として、４種類の画像（映像）がある。３０１は、カメラ２０３の位置合わせのためのＲＧＢ共通の画像（映像）である。３０２、３０３は、それぞれ、レジストレーション検出のためのＲＧＢのうち任意の一色の画素幅１画素の横ライン、縦ラインである。３０４は、全黒画像である。これらの映像は、前述のとおり、コンピュータ２０４から供給されるが、スクリーン２０２へ投射されるまでに液晶プロジェクタ２０１による解像度変換がされると、正しいレジストレーション値の算出ができない。本実施例では、予め液晶プロジェクタ２０１による解像度変換は、コンピュータ２０４からのコマンドにより無効にしているか、または、パネル解像度と対応する映像信号が入力映像信号として入っており解像度変換がされていないものとして説明する。

次に、図３を参照して、本実施例における投射画像について説明する。３０１はカメラ設置のための画像である。カメラ２０３は、画像３０１をＲＧＢの液晶パネルそれぞれから表示し、中央部の矩形がカメラ２０３の撮影画角に十分入りつつ可能な限り高倍率で撮影できるように設置される。この設置は、人間が手動で行うことを想定して本実施例を説明するが、カメラ２０３による撮影位置制御が可能な系であれば自動化してもよい。画像３０１の中央部の矩形画像は７×７画素から構成されている。これは、レジストレーションのズレが−２画素〜＋２画素の範囲に入っていることを前提としているためである。３０２は、垂直方向のレジストレーションのズレを検出するための画像である。画像３０２は、１画素幅の横ラインであり、前述のカメラ２０３の設置のための画像３０１の中心を通る直線であり、ＲＧＢの液晶パネルのうちいずれか一つにのみ設定し、その際選択されなかったパネルについては黒表示を行う。３０３は、水平方向のレジストレーションのズレを検出するための画像である。画像３０３は、前述のカメラ２０３の設置のための画像３０１の中心を通る直線であり、ＲＧＢの液晶パネルのうちいずれか一つにのみ設定し、その際選択されなかった液晶パネルについては黒表示を行う。３０４は、背景差分を実行するための全画素黒を表示するための画像である。

画像３０１、３０２、３０３はそれぞれ異なる露出条件で撮影される場合があり、その場合、画像のオフセット量が異なり、後述のライン検出に誤差が生じる可能性がある。このオフセット量をキャンセルするため、画像３０１、３０２、３０３と対となるように、それぞれの画像撮影時と同じ露出条件において画像３０４を撮影して背景差分を実行することにより、ライン表示による光量変化部分のみの画像部を取得することが可能となる。なお、画像３０１、３０２、３０３を同一露出で撮影する場合、画像３０４については１枚だけ撮影すれば十分である。

次に、図４を参照して、本実施例における液晶プロジェクタ２０１の光学構成について説明する。図４は、液晶プロジェクタ２０１の光学構成図である。液晶プロジェクタ２０１は、光源４０１、照明光学系４０２、色分離合成光学系４０３、Ｇ、Ｂ、Ｒ用の画像形成素子としての反射型の液晶パネル４０６、４０７、４０８、および、投射光学系４０４（投射レンズ）を備えて構成される。

照明光学系４０２は、光源４０１からの光を液晶パネル４０６、４０７、４０８に導く光学系である。液晶パネル４０６、４０７、４０８は反射型のＲＧＢの液晶パネルである。色分離合成光学系４０３は、照明光学系４０２からの白色光をＲＧＢに分離し、ＲＧＢの液晶パネル４０６、４０７、４０８に導く。また色分離合成光学系４０３は、液晶パネル４０６、４０７、４０８からの画像光を合成して投射光学系４０４に導く。投射光学系４０４は、液晶パネル４０６、４０７、４０８の表示画像をスクリーン２０２に向けて投射する光学系である。光源４０１から出射された光は無偏光であるが、照明光学系４０２に含まれる偏光変換素子（不図示）によりＰ偏光となる。色分離合成光学系４０３は、３つのプリズム形状の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を、すなわち、Ｇ−ＰＢＳ４１０、ＲＢ−ＰＢＳ４１１、および、合成ＰＢＳ４１２を備えて構成される。

色分離合成光学系４０３は、照明光学系４０２からの白色光のうち、ダイクロイックミラー４０９により、赤（Ｒ）と青（Ｂ）の光を反射させ、緑（Ｇ）の光は透過させることで、ＲＢ光路とＧ光路を分離する。また、ＲＢ光路において、ダイクロイックミラー４０９で反射されたＲＢ成分の光を赤（Ｒ）と青（Ｂ）に分離するために、波長選択性位相板４１５が設けられている。波長選択性位相板４１５により、赤（Ｒ）の光はＰ偏光からＳ偏光へ偏光状態を変化させるが、青（Ｂ）の光はＰ偏光のままである。

波長選択性位相板４１５を透過した後の赤（Ｒ）の光はＳ偏光であり、ＲＢ−ＰＢＳ４１１により反射され、Ｒ用の液晶パネル４０８に導かれる。Ｒ用の液晶パネル４０８に導かれた光は、液晶パネル４０８で画像変調されてＰ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ４１１を透過し、合成ＰＢＳ４１２に至る。一方、青（Ｂ）の光はＰ偏光でＲＢ−ＰＢＳ４１１に入射し、ＲＢ−ＰＢＳ４１１を透過してＢ用の液晶パネル４０７に導かれる。液晶パネル４０７に入射した光は画像変調を受けてＳ偏光となり、ＲＢ−ＰＢＳ４１１で反射されて、合成ＰＢＳ４１２に至る。

合成ＰＢＳ４１２は、赤（Ｒ）の光に対して偏光ビームスプリッタの機能を有し、青（Ｂ）と緑（Ｇ）の光に対してダイクロ膜の機能を有するプリズム形状の光学素子である。合成ＰＢＳ４１２とＲＢ−ＰＢＳ４１１の間には、青（Ｂ）の光を検光する偏光板４１６が配置されている。青（Ｂ）の光は偏光板４１６で検光された後、合成ＰＢＳ４１２に入射して透過し、投射光学系４０４に至る。また赤（Ｒ）の光は、合成ＰＢＳ４１２の検光特性により検光されて透過し、投射光学系４０４に至る。

一方、ダイクロイックミラー４０９を透過した緑（Ｇ）の光は、Ｐ偏光であり、Ｇ−ＰＢＳ４１０を透過してＧ用の液晶パネル４０６に入射する。Ｇ用の液晶パネル４０６に入射した光は、液晶パネル４０６により画像変調を受けてＳ偏光となる。そして、この光はＧ−ＰＢＳ４１０により反射され、合成ＰＢＳ４１２に入射する。合成ＰＢＳ４１２とＧ−ＰＢＳ４１０との間には、緑（Ｇ）の光を検光する偏光板４１７が配置されている。緑（Ｇ）の光は、偏光板４１７により検光された後、合成ＰＢＳ４１２により反射し、投射光学系４０４に導かれる。

液晶パネルは、画素に印加する電圧で液晶分子の配列を制御することにより、照射される偏光光を変調し、画素領域毎に反射率を制御する。しかしながら、隣接画素領域に異なる印加電圧を与えると、画素境界の液晶分子配列が乱され、スクリーン２０２上に投射される画素領域は特異な輝度分布となる。この現象は、ディスクリネーションとして知られている。ディスクリネーションは、隣接する画素印加電圧および位置関係に応じて種々の輝度分布を形成する。

本実施例では、図４を参照して、液晶プロジェクタ２０１の光学構成について説明している。図４の光学構成において、スクリーン２０２に表示される像は、Ｇ用の液晶パネル４０６およびＢ用の液晶パネル４０７の像を基準にして考えると、Ｒ用の液晶パネル４０８の像は上下に反転する。このため、ディスクリネーションの影響は、Ｒ用の液晶パネル４０８に対して、Ｇ用の液晶パネル４０６およびＢ用の液晶パネル４０７に対して上下逆に生じる。厳密には、液晶パネル内の液晶分子の配列には個体差があり、また、照射される波長帯域が大きく異なるためディスクリネーションの影響は液晶パネルごとに違う。このため、図４の光学構成により生じる影響は比較的少ないが０ではない。そこで本実施例は、ディスクリネーションの影響による人間のレジストレーション主観評価に対して比較的近い評価値を得ることにより、より高精度なレジストレーション調整を実現するものである。

このように、本実施例のレジストレーション補正装置は、複数の液晶パネルに形成される像が互いに逆方向である液晶プロジェクタに適して用いられる。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、複数の液晶パネルに形成される像が同一方向である液晶プロジェクタにも適用可能である。

次に、図５を参照して、液晶プロジェクタ２０１の電気回路について説明する。図５は、液晶プロジェクタ２０１の電気回路のブロック図である。液晶プロジェクタ２０１は、大別して電気回路部５０１と光学ユニット部５０２に分かれている。光学ユニット部５０２の詳細は、図４を参照して説明したとおりである。

映像信号５０３がコンピュータ２０４（映像信号発生装置）から電気回路部５０１の映像処理回路５０４に入力されると、映像処理回路５０４は、入力された映像信号５０３に対して、解像度変換を含む幾何変換やパネルのＶＲ特性に即した階調変換などを行う。そして映像処理回路５０４は、パネル解像度に対応した各パネル用の映像信号５０５、５０６、５０７に変換する。また、Ｒ用の液晶パネルを駆動するための映像信号は、上下方向において反転される。

また、映像信号５０５、５０６、５０７のそれぞれには、パネル解像度よりも４画素程度多い黒相当階調が付与され、後述の映像シフト回路によって画像がシフトされた際に黒画相当階調がシフトインするように生成される。また、映像信号５０３が液晶パネルに写像される最大画素領域サイズが例えば１４００×１２００の場合、液晶パネルの有効画素数は（１４００＋２×２）×（１２００＋２×２)となる（パネル解像度）。また、映像信号５０５、５０６、５０７のそれぞれの有効画素数は、（１４００＋４×２）×（１２００＋４×２）となり、パネル解像度に対して上下左右に更に４画素付与される。

また、映像信号５０３の写像先以外の画素は、特定階調（代表的には、各パネルの最小反射率を実現するための階調値）に設定されている。映像シフト回路５０８、５０９、５１０は、映像信号５０５、５０６、５０７のそれぞれに対して、画素単位の映像シフト処理を行う。本実施例では、上下左右方向に２画素までシフト可能である。映像シフト回路５０８、５０９、５１０はそれぞれ、画素数(１４００＋４×２)×（１２００＋４×２）の映像信号にシフト処理を行う。その後、画素数(１４００＋２×２)×(１２００＋２×２)の解像度に変換し、各ＲＧＢそれぞれの液晶パネルの映像の同期を取る。パネルドライバ５１１、５１２、５１３は、映像シフト回路５０８、５０９、５１０からの映像信号のそれぞれに対して、デジタル映像信号からアナログ映像信号へ変換する。パネルドライバ５１１、５１２、５１３は、それぞれ、Ｇ、Ｂ、Ｒ用の液晶パネル４０６、４０７、４０８に対して、画素毎に映像信号に応じた電圧を印加する。

本実施例において、レジストレーション量の算出およびレジストレーション補正値の設定は、コンピュータ２０４により行われる。また、コンピュータ２０４からの指令（コマンド）は、通信回路５１７を介して液晶プロジェクタ２０１に送信される。通信回路５１７で受信した指令は、マイコン５１８によって処理される。コンピュータ２０４からの指令は、例えば、映像シフト回路５０８、５０９、５１０に映像シフト量を設定するための指令である。または、映像シフト回路５０８、５０９、５１０の映像シフト量を記憶している記憶回路５１９を設け、記憶回路５１９に記憶された映像シフト量を、液晶プロジェクタ２０１の起動時に自動的に設定するように指令してもよい。

次に、図６を参照して、ディスクリネーションの影響について説明する。図６は、ディスクリネーションによる影響を受けた画像である。６０１、６０２、６０３はそれぞれ、背景黒で画素幅１のＲＧＢ横ラインの画像をスクリーン２０２上に投射して得られた画像である。画像６０１、６０２、６０３では画素境界が認識しにくい。このため、画像６０１、６０２、６０３の画素境界に線を追加した画像がそれぞれ画像６０４、６０５、６０６である。

画像６０４（Ｒパネル像）では、その上部がディスクリネーションの影響で欠けている。一方、画像６０５（Ｇパネル像）と画像６０６（Ｂパネル像）では、それらの下部が欠けている。これは、スクリーン２０２上に投影されている像が、相対的にＲ像のみ上下反転像になっていることにより、ディスクリネーションの影響が上下逆に生じているためである。本実施例では、このような像に対して人間の主観評価に耐えうるレジストレーション補正値を算出する。

次に、図７を参照して、レジストレーションの算出方法について説明する。図７は、Ｒ用の液晶パネル４０８のレジストレーションを算出するためのフローチャートである。図７と同様のフローをＧ用の液晶パネル４０７およびＢ用の液晶パネル４０６でも行うことにより、例えばＧ用の液晶パネル４０７に対する相対的なレジストレーションを算出することができる。ここでは代表して、Ｒ用の液晶パネル４０８のレジストレーション量の算出方法について詳述する。

本フローの前提として、液晶プロジェクタ２０１はスクリーン２０２に映像投射可能な状態であり、コンピュータ２０４からの指令によりレジストレーション補正値の書き換えが可能である。また、コンピュータ２０４により生成された映像信号に解像度変換を加えずにスクリーン２０２に投射できる状態である。カメラ２０３は、液晶プロジェクタ２０１から投射され映像の中央部を高倍率で撮影可能な状態に設定されている。またカメラ２０３は、コンピュータ２０４からの制御により白色表示時に最適な露出となるように設定され、ＲＧＢ共通の露出条件で画像を撮影してコンピュータ２０４にその画像が転送できる状態である。また、全黒画像は、前記露出条件で既に取得済みであり、後述のライン画像撮影時にこの全黒画像の背景差分処理を行っていることとする。

まずステップＳ７０１において、コンピュータ２０４は、液晶プロジェクタ２０１に対して、背景が黒で画面中央部に１ドット幅の１本の赤縦線を表示するように指令する。続いてステップＳ７０２において、コンピュータ２０４は、液晶プロジェクタ２０１にＲ用の液晶パネル４０８の映像を水平方向に＋２画素シフトさせる指令（コマンド）を発行する。そしてステップＳ７０３において、カメラ２０３はステップＳ７０２で設定された状態の画像を撮像し、コンピュータ２０４（直線検出部）は、その撮像画像を用いて直線を検出する。この直線検出の詳細については後述する。

続いてステップＳ７０４において、コンピュータ２０４は、液晶プロジェクタ２０１に対して、Ｒ用の液晶パネル４０８の映像を水平方向に−２画素シフトさせる指令を発行する。そしてステップＳ７０５において、カメラ２０３はステップＳ７０４で設定された状態の画像を撮像し、コンピュータ２０４はその撮像画像を用いて直線を検出する。垂直ラインと同様に、ステップＳ７０６〜Ｓ７１０において、水平ラインについても直線検出を行う。そしてステップＳ７１１において、コンピュータ２０４は、検出された４つの直線からそれらの交点を算出する。直線ｆ_ＲＨＰ（ｘ，ｙ）＝０と直線ｆ_ＲＶＰ（ｘ，ｙ）＝０の交点をＲ_ＰＰ、直線ｆ_ＲＨＰ（ｘ，ｙ）＝０と直線ｆ_ＲＶＭ（ｘ，ｙ）＝０の交点をＲ_ＰＭとする。また、直線ｆ_ＲＨＭ（ｘ，ｙ）＝０と直線ｆ_ＲＶＰ（ｘ，ｙ）＝０の交点をＲ_ＭＰ、直線ｆ_ＲＨＭ（ｘ，ｙ）＝０と直線ｆ_ＲＶＭ（ｘ，ｙ）＝０の交点をＲ_ＭＭとする。これらの交点は、レジストレーションを表す。

次に図８を参照して、交点Ｒ_ＰＰ、Ｒ_ＰＭ、Ｒ_ＭＰ、Ｒ_ＭＭ、Ｇ_ＰＰ、Ｇ_ＰＭ、Ｇ_ＭＰ、Ｇ_ＭＭ、Ｂ_ＰＰ、Ｂ_ＰＭ、Ｂ_ＭＰ、Ｂ_ＭＭを用いて、レジストレーション補正値Ｒ_Ｓ、Ｇ_Ｓ、Ｂ_Ｓを算出する方法について説明する。図８は、レジストレーション補正値Ｒ_Ｓ、Ｇ_Ｓ、Ｂ_Ｓを算出するためのコンピュータ２０４の補正値算出部８０１のブロック図である。補正値算出部８０１は、直線検出部で検出された直線の画素領域に基づいて液晶プロジェクタ２０１のレジストレーション補正値を算出する。

まず、射影変換行列Ｍ算出手段８０２を用いて、交点Ｒ_ＰＰ、Ｒ_ＰＭ、Ｒ_ＭＰ、Ｒ_ＭＭを正規化するための射影変換行列Ｍを算出する。より具体的には、射影変換行列Ｍ算出手段８０２は、四隅の交点がそれぞれ正規化された座標へ写像する以下の条件（３−１）〜（３−４）に基づいて、射影変換行列Ｍを算出する。

次に、代表点算出手段８０３は、以下の式（４）で表されるように、カメラ座標系における４つの交点の代表点Ｒ_Ｃを算出する。

ここで算出された代表点Ｒ_Ｃは、射影変換手段８０４により射影平面上の点Ｒ_Ｐに写像されることになるため、以下の式（５）で表されるように算出される。

以上の処理により、正規化された射影平面上でのＲ用の液晶パネル４０８の代表点Ｒ_Ｃの算出が完了する。

また同様の処理により、Ｇ用の液晶パネル４０６およびＢ用の液晶パネル４０７の代表点Ｇ_Ｃ、Ｂ_Ｃについても算出する。代表点Ｇ_Ｃ、Ｂ_Ｃは、射影変換手段８０４により、それぞれ点Ｇ_Ｐ、Ｂ_Ｐに写像される。ここで点Ｇ_Ｐを基準とすると、Ｒ用の液晶パネル４０８およびＢ用の液晶パネル４０７のずれ量の整数値ΔＲ_Ｐ、ΔＢ_Ｐは、それぞれ、以下の式（６）、（７）のように表される。

このため、補正値算出手段８０５は、最終的なレジストレーション補正値を、例えば、以下の式（８）〜（１０）で表されるように算出する。

本実施例では、−２補正を基準としているが、相対的なレジストレーション量の補正さえ満たせば、この組み合わせ自体にも解が存在する場合がある。補正値の許容レンジ内であればどのような組み合わせを選択してもよい。

次に、レジストレーション補正値を算出するための直線検出アルゴリズムについて説明する。まず、従来方法との差異を明確にするため、従来方法について簡単に説明する。従来方法では、ディスクリネーションの存在を考慮していない。このため、撮像した画像中の最大値と最小値の平均値をスレッショルドとして２値化処理を行い、その後、ライン検出を行う。算出するラインの関数を、以下の式（１１）に表されるように定義する。

式（１１）において、（ｘ，ｙ）は、撮像した画像平面の座標である。また、２値化処理によってライン上の画素と検出された座標の集合を、以下の式（１２）のように表されるものとする。

このときの誤差Ｅｒを、以下の式（１３）のように定義する。

そして、誤差Ｅｒが最小となるａ、ｂ、ｃの組み合わせが解となる。

次に、本実施例について説明する。本実施例で算出するラインの関数も、式（１１）と同様に、以下の式（１４）で表されるように定義される。

また、直線検出対象となるデータの集合を、以下の式（１５）のように設定する。

ここで、ｌ_ｉは明るさに対して１／２．２のガンマ処理がなされ、更に８ビット整数化されている画像座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）の画素値であるとする。このとき誤差Ｅｒは、以下の式（１６）のように表される。そして、誤差Ｅｒが最小となるａ、ｂ、ｃ、および、重み係数ｗ_ｉを求める。

仮に、既に画素値が輝度情報に変換されていれば、誤差Ｅｒは以下の式（１７）のように表される。

諧調値ｌ_ｉから重み係数ｗ_ｉへの変換特性は、２５６個の要素から成り立っているため、予め計算しておくことが好ましい。また、この変換値自体は、液晶配向膜の特性や液晶のギャップ、およびディスクリネーションの度合いに対して主観評価により論理的に決定されるテーブルではないため、本写像関係に限定されるものではない。このような直線検出処理により、ディスクリネーションの影響を低減させることができる。

本実施例によれば、ＲＧＢそれぞれのパネル像がスクリーン上で反転することによりディスクリネーションの影響方向が変化した場合でも、高精度なレジストレーション補正を行うことが可能となる。このように本実施例によれば、液晶パネルのディスクリネーションの影響を考慮してレジストレーション補正を行うことにより、高精度なレジストレーション補正が可能なレジストレーション補正装置を提供することができる。また、高精度なレジストレーション補正が可能なプロジェクションシステム、レジストレーション補正方法、および、プログラムを提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０３ 差分演算部
１０５ 画素値変換部
１０９ 直線検出部
８０１ 補正値算出部

Claims (7)

1. 液晶プロジェクタからの投影画像に基づいて、背景差分演算を行って第１画素値を出力する差分演算部と、
   前記液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように、前記第１画素値を第２画素値に変換する画素値変換部と、
   前記第２画素値を用いて直線の画素領域を検出する直線検出部と、
   前記直線の画素領域に基づいて前記液晶プロジェクタのレジストレーション補正値を算出する補正値算出部と、を有することを特徴とするレジストレーション補正装置。
2. 前記画素値変換部は、前記第１画素値を表す関数に所定の重み係数を乗じて最小二乗法を行うことにより前記第２画素値を表す関数に変換することを特徴とする請求項１に記載のレジストレーション補正装置。
3. 前記所定の重み係数は、前記投影画像の輝度情報に応じて変更されることを特徴とする請求項２に記載のレジストレーション補正装置。
4. 前記レジストレーション補正装置は、複数の液晶パネルに形成される像が互いに逆方向である液晶プロジェクタに用いられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジストレーション補正装置。
5. 液晶プロジェクタと、
   前記液晶プロジェクタからの投影画像を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置から得られた画像を用いてレジストレーション補正を行う請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジストレーション補正装置と、を有することを特徴とするプロジェクタシステム。
6. 液晶プロジェクタからの投影画像に基づいて、背景差分演算を行って第１画素値を出力するステップと、
   前記液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように、前記第１画素値を第２画素値に変換するステップと、
   前記第２画素値を用いて直線の画素領域を検出するステップと、
   前記直線の画素領域に基づいて前記液晶プロジェクタのレジストレーション補正値を算出するステップと、を有することを特徴とするレジストレーション補正方法。
7. 液晶プロジェクタからの投影画像に基づいて、背景差分演算を行って第１画素値を出力するステップと、
   前記液晶プロジェクタの液晶パネルのディスクリネーションの影響を低減するように、前記第１画素値を第２画素値に変換するステップと、
   前記第２画素値を用いて直線の画素領域を検出するステップと、
   前記直線の画素領域に基づいて前記液晶プロジェクタのレジストレーション補正値を算出するステップと、を有するレジストレーション補正方法を情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。