JP2015136081A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像に重畳されるオンスクリーンディスプレイ画像データに対し、入力画像の歪み補正による影響を低減可能な画像投影装置を提供する。【解決手段】第一の画像に第二の画像を重畳して投射する画像投影装置において、第一の画像の入力を受ける画像入力手段１０１と、第二の画像を生成する画像生成手段１０２と、投射して表示される画像の歪みを補正する条件で第一の画像及び第二の画像に補正処理を行う歪み補正手段１０４と、歪み補正手段１０４で補正処理された第一の画像及び第二の画像を合成する画像合成手段１０５と、画像合成手段１０５によって合成された合成画像を投射する投射手段１０６と、を備え、入力された第一の画像の歪曲を検知し、検知された歪曲に応じて第二の画像に対して変形処理を行う画像変形手段１０３をさらに備え、画像変形手段１０３は、歪み補正手段１０４による補正処理が行われる前に、第二の画像に対する変形処理を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、画像投影装置に関する。

画像をスクリーンなどに投射する画像投影装置（以下、「プロジェクタ」ともいう）において、投影中心部の光線と投影面のなす角が垂直でない斜め投射の場合に、投影画像が台形状に歪むことが知られている。

図４は、斜め投射による投影画像を説明する図の一例である。
図４（Ａ）は斜め投射でない場合の投影画像の一例を、図４（Ｂ）は斜め投射（打ち上げ投射）の場合の投影画像の一例を、図４（Ｃ）は斜め投射（打ち下げ投射）の場合の投影画像の一例を、それぞれ示している。

図４（Ａ）では、光学系の設計時に想定されている壁面までの角度、距離でプロジェクタが投影しているため、投影画像は歪みなく投影されている。
図４（Ｂ）では、光学系の設計時に想定されている角度よりも上向きにプロジェクタが投影しているため、投影画像の上辺の投影距離が、投影画像の下辺よりも長くなり、投影画像の上辺は下辺に比べ拡大している。その結果、投影画像は台形歪みの状態となる。
図４（Ｃ）では、光学系の設計時に想定されている角度よりも下向きにプロジェクタが投影しているため、投影画像の下辺の投影距離が、投影画像の上辺よりも長くなり、投影画像の下辺は上辺に比べ拡大している。その結果、投影画像は台形歪みの状態となる。

このような画像投影装置における台形歪みを補正する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特許文献１には、画像データを記憶するフレームメモリと、レーザー発振器と、レーザー光を反射する１つ以上の反射光学素子と、レーザー光の包絡線が所定形状となるよう反射光学素子を振動させる偏向方向可変手段と、反射光学素子の角度からレーザー光の照射位置を三角関数を用いずに求める多項式の係数情報が記憶された係数情報記憶手段と、係数情報に演算を施して求めた係数及び角度を多項式に適用することで、レーザー光の照射位置を演算する照射位置演算手段と、照射位置に対応するフレームメモリのアドレスを演算するアドレス演算手段と、アドレスの画素情報を読み出すメモリ制御手段と、画素情報に応じた輝度でレーザー光を照射するレーザー駆動手段と、を有し、斜め投射時に発生する投影画像の歪みを偏向光学素子への入力段階で施さず、また、実用的な制御負荷にて補正可能な画像投影装置が開示されている。

ところで、画像投影装置において、入力された映像信号が示す映像のみを表示するだけではなく、視聴者に何らかの情報を提示するための画像やテキスト（字幕や文字スーパー等）、使用者が設置条件や色等の設定を行うための調整用のメニューを重畳させて表示するオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ：Ｏｎ−Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）機能が知られている。
上述のような台形歪み補正を行う画像投影装置において、映像に重畳させるオンスクリーンディスプレイ画像（ＯＳＤ画像）に対して歪み補正が行われない場合、ＯＳＤ画像にのみ歪みが生じてしまう。

これに対し、特許文献２には、オンスクリーンディスプレイメニュー生成手段と、画像ソースから供給される投射用画像データと前記オンスクリーンディスプレイメニューに対応した画像データとを合成する画像合成手段と、スクリーンに対して斜め方向から画像を投射する場合に生じる投射画像の歪みを低減するための画像歪み補正処理を、前記画像合成手段によって合成された画像データに対して施す画像歪み補正手段と、前記画像歪み補正手段から送られる前記画像データに基づく画像をスクリーンに投射する投射手段とを具備し、オンスクリーンディスプレイメニュー画像のキーストン歪みを低減、または目立たなくすることができる装置が開示されている。

特許文献２には、投射型表示装置において、合成画像に対してキーストン歪み補正が施される態様、投射手段に適合させるための画像処理が画像ソースから供給される投射用画像データに対して施される態様、投射手段に適合させるための画像処理を画像合成前に施すか合成後に施すかを切り替えることが出来る態様、画像ソースから供給される投射用画像データとオンスクリーンディスプレイメニューに対応した画像データの各々にキーストン歪み補正が施される態様などが記載されている。

一般的に、台形歪み補正を行う場合、画像のアスペクト比が変換される。合成された画像に対して歪み補正を行う態様や、画像ソースから供給される投射用画像（以下、「入力画像」ともいう）とオンスクリーンディスプレイメニュー等のＯＳＤ画像の各々に歪み補正を行う態様においては、入力画像データに応じた補正パラメータをＯＳＤ画像の補正にも用い、ＯＳＤ画像のアスペクト比が変換されることによって、ＯＳＤ画像が正しい配置に表示されなくなることや、一部がはみ出すなどして表示されなくなることや、ＯＳＤ画像の視認性が低下することがある。

また、投射条件により投影画像に生じる台形歪み以外にも、入力画像自体の歪みも補正されることが求められる。例えば、魚眼レンズ等を用いて撮影された歪曲画像に対し、歪みのない投影画像となるように補正する処理が行われる。この場合、歪曲した入力画像に応じた補正パラメータを適用することにより、このパラメータで補正されたＯＳＤ画像には逆に歪みが生じてしまうという問題がある。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、入力画像に重畳されるオンスクリーンディスプレイ画像データに対し、入力画像の歪み補正による影響を低減可能な画像投影装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像投影装置は、第一の画像に第二の画像を重畳して投射する画像投影装置において、第一の画像の入力を受ける画像入力手段と、第二の画像を生成する画像生成手段と、投射して表示される画像の歪みを補正する条件で、前記第一の画像及び前記第二の画像に補正処理を行う歪み補正手段と、前記歪み補正手段で補正処理された前記第一の画像及び前記第二の画像を合成する画像合成手段と、前記画像合成手段によって合成された合成画像を投射する投射手段と、を備え、入力された前記第一の画像の歪曲を検知し、検知された歪曲に応じて前記第二の画像に対して変形処理を行う画像変形手段をさらに備え、前記画像変形手段は、前記歪み補正手段による補正処理が行われる前に、前記第二の画像に対する変形処理を行うことを特徴とする画像投影装置である。

本発明の画像投影装置によれば、入力画像に重畳されるオンスクリーンディスプレイ画像データに対し、入力画像の歪み補正による影響を低減可能な画像投影装置を提供することができる。

本実施形態の画像投影装置の構成の一例を示すブロック図である。 第一の画像及び第二の画像が合成され投射されるまでの流れの一例を示す説明図である。 第一の画像及び第二の画像が合成され投射されるまでの流れの一例を示す説明図である。 斜め投射による投影画像を説明する図の一例である。

以下、本発明に係る画像投影装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

図１に本実施形態の画像投影装置の構成の一例を示す。なお、実線の矢印は対応する画像データの流れを示しており、破線の矢印は画像処理に必要なデータ等の流れを示している。
本発明に係る画像投影装置１００は、第一の画像に第二の画像を重畳して投射する画像投影装置であって、第一の画像１４の入力を受ける画像入力手段１０１と、第二の画像１１を生成する画像生成手段１０２と、投射して表示される画像の歪みを補正する条件で、前記第一の画像及び前記第二の画像に補正処理を行う歪み補正手段１０４と、歪み補正手段１０４で補正処理された第一の画像１５及び第二の画像１３を合成する画像合成手段１０５と、画像合成手段１０５によって合成された合成画像１６を投射する投射手段と、を備え、入力された第一の画像１４の歪曲を検知し、検知された歪曲に応じて第二の画像１１に対して変形処理を行う画像変形手段１０３をさらに備え、画像変形手段１０３は、歪み補正手段１０４による補正処理が行われる前に、第二の画像１１に対する変形処理を行う。

具体的には、第一の画像が主たる画像であり、第二の画像がオンスクリーンディスプレイ画像である。
オンスクリーンディスプレイ画像（ＯＳＤ画像）としては、例えば、視聴者に何らかの情報を提示するための画像（字幕や文字スーパー等）や、装置の各種調整対象（コントラストや、明るさ等）の状態を表示し、調整操作のための案内を行うメニュー画像などが挙げられる。

すなわち、本実施形態の画像投影装置は、入力画像にＯＳＤ画像を重畳して投射する画像投影装置であって、入力画像１４の入力を受ける画像入力手段１０１と、ＯＳＤ画像１１を生成する画像生成手段（ＯＳＤ画像生成手段）１０２と、投射して表示される画像の歪みを補正する条件で、入力画像１４及びＯＳＤ画像１１に補正処理を行う歪み補正手段１０４と、歪み補正手段１０４で補正処理された入力画像１５及びＯＳＤ画像１３を合成する画像合成手段１０５と、画像合成手段１０５によって合成された合成画像データ１６を投射する投射手段１０６と、入力画像１４の歪曲を検知し、検知された歪曲に応じてＯＳＤ画像１１に対して変形処理を行う画像変形手段（以下、「ＯＳＤ画像変形手段」とも表す）１０３と、を備え、ＯＳＤ変形手段１０３は、歪み補正手段１０４による補正処理が行われる前に、ＯＳＤ画像１１に対する変形処理を行う。

画像入力手段１０１は、外部の画像出力機器（図示せず）からの画像の入力を受ける手段である。ここで、画像とは映像を含み、前記画像出力機器としては、例えば、ビデオ再生装置、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータなどが挙げられる。

画像生成手段１０２は、ＯＳＤ画像データを生成する手段であって、画像生成に必要なフォント、罫線、記号などのキャラクタデータの入力を受ける入力部（図示せず）を備える。

歪み補正手段１０４は、歪み補正量算出手段２０２により算出されたパラメータに基づき、第一の画像１４及び第二の画像１２に補正処理を行う。
歪み補正量算出手段２０２は、例えば、斜め方向から画像を投射する場合に生じる投射画像の歪みを補正するために必要な補正量に基づき、また第一の画像が歪曲画像である場合に当該画像の歪曲を補正するために必要な補正量に基づき、パラメータを算出する。算出に必要な補正量のデータは、図示しない歪み検知手段により取得される。

従来の構成では、歪み補正手段１０４において第一の画像１４の歪曲を補正するためのパラメータを用いて補正した場合、歪曲のない第二の画像１１には逆に歪曲が生じてしまう。これに対し本実施形態の画像投影装置では、画像変形手段１０３において予め第一の画像１４の歪曲と同様の歪みを第二の画像１１に与える調整を行うため、歪み補正手段１０４の補正処理による影響を低減することができる。
第一の画像１４の歪曲量は入力画像歪曲検知手段２０１により検知され、画像変形手段１０３において検知された歪曲量に応じて必要な変形量が算出され、第二の画像１１に対して変形処理が行われる。

画像変形手段１０３は、第二の画像を第一の画像に重畳される位置に配置した後、すなわち、合成時における第一の画像と第二の画像の向きを揃えた状態で変形処理を行うことが好ましい。例えば、第一の画像が投射される方向に応じて上下または左右が反転した状態で入力された場合、画像変形手段１０３はこれに合わせて第二の画像の方向を反転させた後、所定の変形処理を行う。

また、画像変形手段１０３は、第一の画像１４の歪曲を、補正前の座標と補正後の座標との対応関係に基づく座標情報として検知し、該座標情報に応じて第二の画像１１に対して変形処理を行うことが好ましい。座標情報を用いることにより、魚眼レンズ等の広角レンズを用いて撮像された歪曲画像のような均等でない歪みの検知を好適に行うことができる。

画像合成手段１０５は、歪み補正手段１０４で補正処理された第一の画像１５及び第二の画像１３を合成する処理を行う。合成された合成画像１６は投射手段１０６に送られる。
投射手段１０６は、合成画像１６をスクリーンへ投射する。

図２及び図３は、第一の画像及び第二の画像が合成され投射されるまでの流れを示す説明図である。

図２は、第一の画像の中央左側に第二の画像であるＯＳＤ画像を重畳して投射する態様を示したものである。
画像入力手段１０１に入力された入力画像１４は、広角レンズを用いて撮像された歪曲画像である。また、斜め投射による投影画像の歪みが生じる。このため、歪み補正手段１０４において、入力画像１４の歪曲と投射して表示される画像の歪みを補正するための補正処理が行われる。

歪み補正手段１０４において入力画像１４の歪曲を補正する処理が行われることを考慮して、ＯＳＤ変形手段１０３は、歪み補正手段１０４による補正処理が行われる前に、ＯＳＤ画像１１に対する変形処理を行う。具体的には、入力画像１４は糸巻型歪曲であり、水平方向の内側に向かって圧縮されるように歪んでいるため、ＯＳＤ変形手段１０３は、ＯＳＤ画像１１に対して水平方向の外側に向かって圧縮されるように変形処理を行い、変形画像１２を生成する。

歪み補正手段１０４において、入力画像１４及び変形画像１２に対して補正処理が行われ、生成した入力画像１５及びＯＳＤ画像１３は画像合成手段１０５において合成される。
画像合成手段１０５は、ＯＳＤ画像（第二の画像）１３を、重畳される領域の第一の画像１５に応じて視認性が向上するように色相及び明度の少なくともいずれかを調整する機能を備える。例えば、第一の画像に多数の文字を有するＯＳＤ画像を表示させる場合、第一の画像上の文字が見やすくなるように、文字の色相や明度を調整したり、文字にエッジ処理等の装飾を加えたりすることが好ましい。

画像合成手段１０５によって合成された合成画像データ１６は、投射手段１０６へ送られ、投射される。投射された投影画像１７は台形歪みが解消されているとともに、重畳されたＯＳＤ画像に対する入力画像の歪み補正による影響も低減されている。

なお、画像変形手段（ＯＳＤ変形手段）１０３では、第一画像の歪曲に応じたＯＳＤ画像１１に対する変形処理を行う機能に加え、画像が投射されるスクリーンの色や表面性状などに応じて、ＯＳＤ画像の視認性が向上するように補正を行う機能を備えることが好ましい。

図３は、画像投影装置が天井吊り下げなどにより高所に設置され、下方に向けて画像を投射する場合において、１８０度回転（上下反転）させた画像として出力される態様を示したものである。
画像入力手段１０１に入力され入力画像１４は、投射される方向に応じて、上下反転された状態で入力される。
一方、ＯＳＤ画像の方向は投射される方向に応じて変更されていないため、画像変形手段１０３は、ＯＳＤ画像１１を入力画像１４に重畳される位置に配置した後、変形処理を行う。本実施態様において、画像変形手段１０３は、ＯＳＤ画像１１を上下反転させた後、所定の変形処理を行い、ＯＳＤ画像１２を生成する。

歪み補正手段１０４において入力画像１４及び変形画像１２に対して補正処理が行われ、生成した入力画像１５及びＯＳＤ画像１３は画像合成手段１０５において合成される。
画像合成手段１０５によって合成された合成画像データ１６は、投射手段１０６へ送られ、投射される。投射された投影画像１７は台形歪みが解消されているとともに、重畳されたＯＳＤ画像に対する入力画像の歪み補正による影響も低減されている。

１１、１２、１３ 第二の画像（オンスクリーンディスプレイ画像）
１４、１５ 第一の画像
１６ 合成画像
１７ 投影画像
１００ 画像投影装置（プロジェクタ）
１０１ 画像入力手段
１０２ 画像生成手段（ＯＳＤ画像生成手段）
１０３ 画像変形手段（ＯＳＤ画像変形手段）
１０４ 歪み補正手段
１０５ 画像合成手段
１０６ 投射手段
２０１ 入力画像歪曲検知手段
２０２ 歪み補正量算出手段

特開２０１２−１２４８８０号公報 特許第４２５２６７１号公報

Claims (6)

1. 第一の画像に第二の画像を重畳して投射する画像投影装置において、
   第一の画像の入力を受ける画像入力手段と、
   第二の画像を生成する画像生成手段と、
   投射して表示される画像の歪みを補正する条件で、前記第一の画像及び前記第二の画像に補正処理を行う歪み補正手段と、
   前記歪み補正手段で補正処理された前記第一の画像及び前記第二の画像を合成する画像合成手段と、
   前記画像合成手段によって合成された合成画像を投射する投射手段と、を備え、
   入力された前記第一の画像の歪曲を検知し、検知された歪曲に応じて前記第二の画像に対して変形処理を行う画像変形手段をさらに備え、
   前記画像変形手段は、前記歪み補正手段による補正処理が行われる前に、前記第二の画像に対する変形処理を行うことを特徴とする画像投影装置。
2. 前記第二の画像がオンスクリーンディスプレイ画像であることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
3. 前記画像変形手段は、前記第二の画像を前記第一の画像に重畳される位置に配置した後、変形処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投影装置。
4. 前記画像入力手段に入力される第一の画像が、広角レンズを用いて撮像された歪曲画像であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像投影装置。
5. 前記画像変形手段は、前記第一の画像の歪曲を、補正前の座標と補正後の座標との対応関係に基づく座標情報として検知し、該座標情報に応じて前記第二の画像に対して変形処理を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像投影装置。
6. 前記画像合成手段は、前記第二の画像を、重畳される領域の前記第一の画像に応じて視認性が向上するように色相及び明度の少なくともいずれかを調整することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像投影装置。