JP3634531B2 - シェーディング補正方法及びオーバーヘッドプロジェクター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不透明な原稿をそのまま拡大投影することができるオーバーヘッドプロジェクターに係り、特に照明むらにより生じるシェーディングを自動的に補正することができるシェーディング補正方法及びオーバーヘッドプロジェクターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、不透明な原稿を従来のＯＨＰシートによらずにそのまま拡大投影することができるオーバーヘッドプロジェクター（以下、ＯＨＰとする）が提案されている。これは、原稿をＴＶカメラによって撮像し、撮像した内容を投射型ディスプレイ装置によってスクリーンに投射するものである。このＯＨＰは、原稿載置用のガラス上に裏向きにセットされた原稿の資料面を照らして撮像を行うようになっている。
【０００３】
ところが、このようなＯＨＰでは透明のフィルムに原稿をコピーする必要はなくなるが、原稿に当たる光量にむらがあるため、カメラから出力される画像信号のレベルが不均一となり（以下、シェーディングという）、投影された原稿の明瞭度が原稿内で異なるという問題があった。
そこで、このようなＯＨＰにおいて、照明状態に応じた補正を行う方法が本願出願人から提案されている（特願平８−９２６１１号）。
【０００４】
図５、図６は特願平８−９２６１１号に記載されたシェーディング補正方法を説明するための図である。
図５（ａ）は原稿用照明３に照らされた紙面２１を示しており、原稿用照明３からの光が一様でないため紙面２１上に若干の明暗の差が生じている。図５（ａ）では、紙面２１の斜線部２２が暗い部分を示している。
したがって、カメラ５から出力される画像信号は、例えば図５（ａ）のＨの位置の水平走査区間で図５（ｂ）のような波形となり、照明３による明暗の差によってレベル変動が生じたものとなり、本来あるべき一定のレベルにはならない。
【０００５】
そこで、白紙をカメラで読み取ることにより得られた画像データ中の画素ＳＨＤの最大値と最小値から中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）を求め、この中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）と画像データの画素ＳＨＤとの比率ＳＨＤ（Ｍｉｄ）／ＳＨＤを各画素について計算して、これをシェーディング補正パターンデータとして記憶しておき、原稿をカメラで読み取ることにより得られた画像データとこのシェーディング補正パターンデータとを対応する画素ごとに乗算することにより、シェーディングを補正することができる。
つまり、原稿をカメラで読み取ることにより得られた全画面のシェーディング補正パターンデータとして、メモリに記憶しておくものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにして、従来のＯＨＰではシェーディングを補正していたが、原稿をズームしてカメラの読み取り領域を変えると（図６（ａ）の６０）、図６（ｂ）に示すように紙面６１の斜線部６２がシェーディング部となり、前記シェーディング補正パターンデータでは図５（ａ）のようなシェーディングを補正するものであるので、このシェーディング補正パターンデータと原稿をカメラで読み取ることにより得られた画像データとを対応する画素ごとに乗算することでシェーディング補正をしても上手く補正しきれないだけでなく、特に図６（ｂ）の斜線部６３、６３では、前記比率が本来１以上であるべきところが逆に１以下となり、よりシェーディングを大きくしてしまうという欠点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、カメラが実際に読み取っている領域のシェーディングをシェーディング補正パターンデータとすることで確実なシェーディング補正方法及びオーバーヘッドプロジェクターを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原稿を照らす照明と、原稿を読み取るズームレンズ付きカメラと、カメラによって撮像された画像をスクリーンに投影する投射型ディスプレイ装置とを備えたオーバーヘッドプロジェクターにおいて、照明むらによるシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、ズームレンズの倍率を最低にして白紙の原稿をカメラで読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データ中の画素ＳＨＤの最大値と最小値から中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）を求め、この中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）と前記Ｍ×Ｎの画像データの画素ＳＨＤとの比率ＳＨＤ（Ｍｉｄ）／ＳＨＤを各画素について計算して、これをＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータとして前記画像データの画素に対応するフラッシュメモリの領域に書き込み、ズームレンズの倍率を調整して原稿の中央部のＰ×Ｑ（Ｐ≦Ｍ、Ｑ≦Ｎ）の部分をＭ×Ｎに拡大してカメラで読み取るようにしたときの倍率に応じて、補間処理することで前記Ｍ×Ｎのシェーディング補正パターンデータの中央部のＰ×Ｑの領域を拡大してＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢを求め、前記の状態でカメラで読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データとＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢとを対応する画素ごとに乗算し、乗算結果を補正画像データとして投射型ディスプレイ装置に与えるようにしたものである。 このように白紙をカメラで読み取って、画像データの中間値を求め、この中間値と画像データの画素との比率を各画素について計算してシェーディング補正パターンデータを求め、原稿の画像データとシェーディング補正パターンデータを乗算することにより、シェーディングを補正することができる。
【０００８】
また、カメラから出力された画像信号を画像データにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、ズームレンズの倍率を最低にして白紙の原稿をカメラで読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データ中の画素ＳＨＤの最大値と最小値から中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）を求め、この中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）と前記Ｍ×Ｎの画像データの画素ＳＨＤとの比率ＳＨＤ（Ｍｉｄ）／ＳＨＤを各画素について計算するＣＰＵと、この計算結果をＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータとして前記画像データの画素に対応する領域に記憶するフラッシュメモリと、前記ズームレンズの倍率を検出する倍率検出器と、前記倍率検出器で検出されたズームレンズの倍率を受けて、その倍率で読み取られる領域Ｐ×Ｑ（Ｐ≦Ｍ、Ｑ≦Ｎ）を算出し、前記Ｍ×Ｎシェーディング補正パターンデータからＰ×Ｑのシェーディング補正パターンＡを読み出すメモリ制御回路と、このＰ×Ｑのシェーディング補正パターンデータＡを補間処理することでＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢとする補間処理部と、原稿を読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データとＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢとを対応する画素ごとに乗算し、乗算結果をＭ×Ｎの補正画像データとして出力する乗算器と、このＭ×Ｎの補正画像データをＤ／Ａ変換して投射型ディスプレイ装置に出力するＤ／Ａ変換器とを有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態を示すＯＨＰのブロック図である。
１は原稿、２は原稿１をセットするための原稿用ガラス、３は原稿１を照らす蛍光灯などの原稿用照明、４は原稿１からの光を可視全域にわたって反射させる全反射ミラー、５は全反射ミラー４からの入射光を画像信号に変換するズームレンズ付きカメラ、６はカメラ５から出力された画像信号を画像データにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、７は白紙を読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データ又は後述するＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータを記憶するためのメモリである。
【００１０】
また、８はＣＰＵであり、白紙を読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データ中の画素の最大値と最小値から中間値を求め、この中間値とＭ×Ｎの画像データの画素との比率を各画素について計算する。９はＣＰＵ８の計算結果をＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータとして記憶するフラッシュメモリ、１０はＣＰＵバス、１１はロータリエンコーダなどからなるカメラ５のズームレンズの倍率を検出する倍率検出器、１２はメモリ７の制御部であって、倍率検出器１１からのズームレンズの倍率を受けて、その倍率で読み取られる領域Ｐ×Ｑ（Ｐ≦Ｍ、Ｑ≦Ｎ）を算出し、前記Ｍ×Ｎのシェーディング補正パターンデータからＰ×Ｑのシェーディング補正パターンＡを読み出すメモリ制御回路、１３はこのＰ×Ｑのシェーディング補正パターンデータＡの画素間の階調値を直線で結ぶように補間画素の階調を算出し、画素を埋めていくことでＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢを算出する補間処理部、１４は原稿１を読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データとＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢとを対応する画素ごとに乗算し、乗算結果を補正画像データとして出力する乗算器、１５はＭ×Ｎの補正画像データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器である。
【００１１】
また、１６はＤ／Ａ変換器１５の出力信号を液晶駆動信号に変換する信号処理回路、１７は投射用の光源であるランプ、１８はランプ１７から発せられた光のうち可視光を反射し赤外線を透過させるコールドミラー、１９は液晶パネル、２０は液晶パネル１９を通過した光を反射する全反射ミラー、２１は全反射ミラー２０からの光を図示しないスクリーンに投射するための投射レンズである。
そして、信号処理回路１６、ランプ１７、コールドミラー１８、液晶パネル１９、全反射ミラー２０及び投射レンズ２１が投射型ディスプレイ装置を構成している。
【００１２】
次に、このようなＯＨＰの動作について、まずシェーディング補正パターンを登録する動作を説明する。この登録のときにはズームレンズの倍率を最低にしておく。これは、最大視野でのシェーディング補正パターンデータを得るためである。
最初に、原稿用ガラス２上に白紙をセットする。この用紙の下面は原稿用照明３によって照らされる。全反射ミラー４はセットされた用紙からの光を反射させカメラ５に入射させる。そして、カメラ５は入射光を画像信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器６は画像信号をＭ×Ｎのディジタル画像データに変換する。
【００１３】
図２（ａ）は原稿用照明３に照らされた紙面２１を示しており、原稿用照明３からの光が一様でないため紙面２１上に若干の明暗の差が生じている。図２（ａ）では、紙面２１の斜線部が暗い部分を示している。
したがって、カメラ５から出力される画像信号は、例えば図２（ａ）のＨの位置の水平走査区間で図２（ｂ）のような波形となり、照明３による明暗の差によってレベル変動が生じたものとなり、本来あるべき一定のレベルにはならない。
【００１４】
図３（ａ）はＡ／Ｄ変換器６から出力されたＭ×Ｎの画像データをメモリ７のメモリ領域上で示した図であり、２２はカメラ５の１画面分に対応するメモリ７のメモリ領域である。メモリ領域２２は、その左右方向、上下方向が紙面２１の左右方向、上下方向に対応している。また、メモリ領域２２中の数値がデータ値（輝度値）であり、数値が大きいほど輝度が高いことを示している。
【００１５】
ＣＰＵ８は、メモリ７に書き込まれた１画面分のＭ×Ｎの画像データ中の画素ＳＨＤの最大値Ｍａｘ、最小値Ｍｉｎを求め、その中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）を次式のように計算する。
ＳＨＤ（Ｍｉｄ）＝（Ｍａｘ＋Ｍｉｎ）／２ ・・・（１）
続いて、ＣＰＵ８は、中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）とＭ×Ｎの画像データ中の任意の画素ＳＨＤ（ｘ、ｙ）との比率ＦＬＤ（ｘ、ｙ）を次式のように計算する。
ＦＬＤ（ｘ、ｙ）＝ＳＨＤ（Ｍｉｄ）／ＳＨＤ（ｘ、ｙ） ・・・（２）
【００１６】
そして、ＣＰＵ８は、計算した比率ＦＬＤ（ｘ、ｙ）をフラッシュメモリ９に書き込む。このとき、比率ＦＬＤ（ｘ、ｙ）は、メモリ領域２２上の画素ＳＨＤ（ｘ、ｙ）の座標位置に対応するメモリ９のメモリ領域上の座標位置に書き込まれる。ＣＰＵ８は、このような式（２）の計算をメモリ７に書き込まれたＭ×Ｎの画像データの全画素について行う。
これにより、フラッシュメモリ９のメモリ領域２３に図３（ｂ）に示すような比率ＦＬＤ（ｘ、ｙ）が書き込まれる。
【００１７】
本実施の形態では、最大値Ｍａｘは「２５０」、最小値Ｍｉｎは「１５０」であり、中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）は「２００」となる。したがって、例えば画像データＳＨＤ（ｘ、ｙ）が「１７０」であれば、比率ＦＬＤ（ｘ、ｙ）は「１．１８」となり、フラッシュメモリ９の対応する座標にこの値が書き込まれる。
こうして、Ｍ×Ｎのシェーディング補正パターンデータのフラッシュメモリ９への登録が終了する。
【００１８】
次に、ズームレンズの倍率を最低に保持しているときの実際の原稿１を拡大投影する動作について説明する。
まず、ＣＰＵ８は、フラッシュメモリ９に格納されているＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータをメモリ７に書き込む。
原稿用ガラス２上に裏向きにセットされた原稿１をカメラ５が撮像する動作は上記と同様であり、Ａ／Ｄ変換器６はカメラ５から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換する。
【００１９】
続いて、倍率検出部１１はズームレンズの倍率を検出するが、この場合は倍率は変動していないので、倍率に変更がないことをメモリ制御部１２に出力する。メモリ制御部１２は倍率が変動していないことを受けて、メモリ７からＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータを読み出す。乗算器１４は、Ａ／Ｄ変換器６から出力されたＭ×Ｎの画像データとこのＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータとを対応する画素ごとに乗算する。これにより、Ｄ／Ａ変換器１５に出力されるＭ×Ｎの補正画像データは、図４に示すように値が均一化されたデータとなる。
【００２０】
なお、Ｍ×Ｎの補正画像データはメモリに記憶されるものではないが、図４では分かりやすくするために図３と対応する形で表している。また、図４のＭ×Ｎの補正画像データは、原稿１が白紙の場合（つまり、図３（ａ）と同じ画像データが入力された場合）であって、原稿１が白紙でない場合はその内容に応じて補正結果も変化することは言うまでもない。
【００２１】
次いで、Ｄ／Ａ変換器１５の出力信号は、信号処理回路１６によって液晶駆動信号に変換されて液晶パネル１９に出力される。こうして、原稿１の内容が液晶パネル１９に表示される。
一方、ランプ１７より発せられた光は、コールドミラー１８によって液晶パネル１９に導かれる。このとき、コールドミラー１８は有害な赤外線を透過させて可視光のみを反射する。
【００２２】
そして、全反射ミラー２０が液晶パネル１９を通過した光を反射し、この光を投射レンズ２１が投射することにより、原稿１が図示しないスクリーンに投影される。
【００２３】
次に、ズームレンズの倍率を適宜調節して、原稿の一部を拡大しているときの実際の原稿１を拡大投影する動作について説明する。
ここで、前述したように、メモリ７には、Ｍ×Ｎのシェーディング補正パターンデータが記憶されている。
原稿用ガラス２上に裏向きにセットされた原稿１をカメラ５が撮像する動作は上記と同様であり、Ａ／Ｄ変換器６はカメラ５から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換する。
【００２４】
続いて、倍率検出部１１はロータリエンコーダによりカメラ５のズームレンズの倍率を検出し、メモリ制御部１２に出力する。メモリ制御部１２は倍率検出器１１からのズームレンズの倍率を受けて、その倍率で読み取られる領域Ｐ×Ｑ（Ｐ≦Ｍ、Ｑ≦Ｎ）を算出し、メモリ７に記憶されているＭ×Ｎシェーディング補正パターンデータからＰ×Ｑのシェーディング補正パターンＡを読み出す。補間処理部１３はこのＰ×Ｑのシェーディング補正パターンデータＡの画素間の階調値を直線で結ぶように補間画素の階調を算出し、画素を埋めていくことでＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢを算出する。
乗算器１４は、Ａ／Ｄ変換器６から出力されたＭ×Ｎの画像データとこのＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータとを対応する画素ごとに乗算する。これにより、Ｄ／Ａ変換器１５に出力される補正画像データは、図４に示すと同じように値が均一化されたデータとなる。
【００２５】
続いて、前述したような経路を通り、原稿１の内容のズームされた部分が液晶パネル１９に表示され、最終的に図示しないスクリーンに投影される。
れる。
以上のようにシェーディング補正パターンデータＢはズームレンズの倍率に合わせて自動的に定められるので、原稿の一部をズームして表示するときでも、好適なシェーディング補正を自動的に実現できる。
【００２６】
なお、シェーディング補正パターンデータを作成するとき読み取る用紙は、前述のように白紙であればよく、原稿１と同じ紙質の紙である必要はない。つまり、紙質が変わっても反射率が変化して（例えば、普通紙の反射率は７９％、再生紙の反射率は７２％）、全体的な明るさが変わるだけなので、シェーディング補正パターンデータは紙質に依存しない。したがって、紙質が変わってもシェーディング補正パターンデータを作成し直す必要はない。
また、紙質が変わったことによる明るさの変化は、カメラレンズのアイリスを操作することで対応することができる。
【００２７】
また、本発明の補間処理を適用することにより、シェーディング補正パターンデータを記憶するメモリの容量を実際の画面サイズより小さくできる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明したように、ズームレンズの倍率を最低にして、白紙をカメラで読み取り、この画面についてＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータを登録しておき、前記ズームレンズの倍率が適宜変更されたとき、その変動を倍率検出器で検出し、その倍率に合わせて視野（Ｐ×Ｑ）を決定し、前記Ｍ×Ｎのシェーディング補正パターンデータから、この視野に合わせてＰ×Ｑのシェーディング補正パターンデータＡを読み出し、補間処理にてＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢを算出するようにしたので、ズームレンズの倍率に合わせてシェーディング補正パターンデータが自動的に定められるようになり、原稿の一部をズームして表示するときでも、好適なシェーディング補正を自動的に実行できるから、照明むらの目立たない画像を表示できる。
【００２９】
また、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、倍率検出部、メモリ制御部、補間処理部、乗算器、Ｄ／Ａ変換器を設けたことにより、ズームして一部を拡大して表示した場合のシェーディングを自動的に補正できるオーバーヘッドプロジェクターを実現することができる。また、フラッシュメモリにシェーディング補正パターンデータを記憶させることとしたので、プロジェクターの電源を切断した後でもシェーディング補正パターンデータを保持しておくことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すＯＨＰのブロック図である。
【図２】原稿用照明に照らされた紙面及びカメラから出力された画像信号を示す図である。
【図３】メモリに記憶された画像データ及びフラッシュメモリに書き込まれたシェーディング補正パターンデータを示す図である。
【図４】補正データを示す図である。
【図５】従来のＯＨＰにおいて原稿用照明に照らされた紙面及びカメラから出力された画像信号を示す図である。
【図６】ズームして原稿の一部を拡大したときの原稿用照明に照らされた紙面を示す図である。
【符号の説明】
１・・・原稿、 ２・・・原稿用ガラス、 ３・・・原稿用照明、
４・・・全反射ミラー、 ５・・・ズームレンズ付きカメラ、
６・・・Ａ／Ｄ変換器、 ７・・・メモリ、
８・・・ＣＰＵ、 ９・・・フラッシュメモリ、 １１・・・倍率検出器、
１２・・・メモリ制御部、 １３・・・補間処理部、 １４・・・乗算器、
１５・・・Ｄ／Ａ変換器、 １６・・・信号処理回路、 １７・・・ランプ、
１８・・・コールドミラー、 １９・・・液晶パネル、
２０・・・全反射ミラー、 ２１・・・投射レンズ

Claims (2)

1. 原稿を照らす照明と、原稿を読み取るズームレンズ付きカメラと、カメラによって撮像された画像をスクリーンに投影する投射型ディスプレイ装置とを備えたオーバーヘッドプロジェクターにおいて、照明むらによるシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、
   ズームレンズの倍率を最低にして白紙の原稿をカメラで読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データ中の画素ＳＨＤの最大値と最小値から中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）を求め、
   この中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）と前記Ｍ×Ｎの画像データの画素ＳＨＤとの比率ＳＨＤ（Ｍｉｄ）／ＳＨＤを各画素について計算して、これをＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータとして前記画像データの画素に対応するフラッシュメモリの領域に書き込み、
   ズームレンズの倍率を調整して原稿の中央部のＰ×Ｑ（Ｐ≦Ｍ、Ｑ≦Ｎ）の部分をＭ×Ｎに拡大してカメラで読み取るようにしたときの倍率に応じて、補間処理することで前記Ｍ×Ｎのシェーディング補正パターンデータの中央部のＰ×Ｑの領域を拡大してＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢを求め、
   前記の状態でカメラで読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データとＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢとを対応する画素ごとに乗算し、乗算結果を補正画像データとして投射型ディスプレイ装置に与えることを特徴とするシェーディング補正方法。
2. 原稿を照らす照明と、原稿を読み取るズームレンズ付きカメラと、カメラによって撮像された画像をスクリーンに投影する投射型ディスプレイ装置とを備えたオーバーヘッドプロジェクターにおいて、
   前記カメラから出力された画像信号をＭ×Ｎの画像データにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
   ズームレンズの倍率を最低にして白紙の原稿をカメラで読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データ中の画素ＳＨＤの最大値と最小値から中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）を求め、この中間値ＳＨＤ（Ｍｉｄ）と前記Ｍ×Ｎの画像データの画素ＳＨＤとの比率ＳＨＤ（Ｍｉｄ）／ＳＨＤを各画素について計算するＣＰＵと、 この計算結果をＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータとして前記画像データの画素に対応する領域に記憶するフラッシュメモリと、
   前記ズームレンズの倍率を検出する倍率検出器と、
   前記倍率検出器で検出されたズームレンズの倍率を受けて、その倍率で読み取られる領域Ｐ×Ｑ（Ｐ≦Ｍ、Ｑ≦Ｎ）を算出し、前記Ｍ×Ｎシェーディング補正パターンデータからＰ×Ｑのシェーディング補正パターンＡを読み出すメモリ制御回路と、
   このＰ×Ｑのシェーディング補正パターンデータＡを補間処理することでＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢとする補間処理部と、
   原稿を読み取ることにより得られたＭ×Ｎの画像データとＭ×Ｎのシェーディング補正パターンデータＢとを対応する画素ごとに乗算し、乗算結果をＭ×Ｎの補正画像データとして出力する乗算器と、
   このＭ×Ｎの補正画像データをＤ／Ａ変換して投射型ディスプレイ装置に出力するＤ／Ａ変換器とを有することを特徴とするオーバーヘッドプロジェクター。

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