JP5233613B2 - 投写型表示装置および配置関係検出方法 - Google Patents
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Description
投写型表示装置であって、投写面に向けて画像を投写する投写部と、前記投写面に向けて前記投写部から投写された画像を撮像する撮像部と、画像の性質が異なる2以上の領域に区分された第1形状画像を投写させると共に、該第1形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第1撮像画像として取得する第1撮像画像取得部と、少なくとも一部が、前記第1形状画像における前記画像の性質が異なる2以上の領域に対して、各領域毎に相互に相補的な性質を有する第2形状画像を投写させると共に、該第2形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第2撮像画像として取得する第2撮像画像取得部と、前記取得した第1撮像画像と前記第2撮像画像とに基づいて、前記投写型表示装置に対する前記投写面の配置関係を検出する配置関係検出部とを備える投写型表示装置。
投写面に向けて映像を投写する投写部を備えた投写型表示装置であって、
前記投写面に向けて前記投写部から投写された画像を撮像する撮像部と、
画像の性質が異なる2以上の領域に区分された第1形状画像を投写させると共に、該第1形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第1撮像画像として取得する第1撮像画像取得部と、
前記第1形状画像とは少なくとも一部が、前記画像の性質に関して相補的な性質を有する第2形状画像を投写させると共に、該第2形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第2撮像画像として取得する第2撮像画像取得部と、
前記取得した第1撮像画像と前記第2撮像画像とを対応付け、両画像の各画素の画素値を演算して、測定用画像を抽出する測定用画像抽出部と、
前記抽出された測定用画像から測定点を抽出し、前記測定点に基づいて、前記投写部に対する前記投写面の配置関係を検出する配置関係検出部と
を備える投写型表示装置。
適用例1記載の投写型表示装置であって、
前記第1撮像画像と第2撮像画像とは、前記演算により、前記第2形状画像が前記相補的な性質を備えた範囲の前記画像の区分された一つの領域にとっては、演算後の値が演算上の上限または下限を超えた値となって制限される画像である
投写型表示装置。
画素の画素値を演算し、生成した測定用画像内に、演算後の値が演算上の上限または下限を超えた値となって制限される領域が生成される。測定用画像内のその領域では、第1,第2撮像画像の撮像時に両画像に生じた外光によるノイズは消去される。よって、測定用画像は第1,第2撮像画像に比べ画像情報におけるS/N比が大きい画像が得られる。
適用例2記載の投写型表示装置であって、
前記第1,第2形状画像における前記画像の性質とは明度、色相、彩度の少なくともいずれかひとつである投写型表示装置。
第1形状画像と第2形状画像との組み合わせとして、多数の組み合わせが可能である。ここで相補的とは、第1形状画像と第2形状画像とを比較した際に、2つの画像の対応する部分における明度、色相、彩度の少なくともいずれか一つの要素の高低や分布が逆転していること、あるいは十分に差分を取れる程度に異なっていることを言う。
適用例3記載の投写型表示装置であって、
前記画像の性質とは明度であり、
前記第1,第2形状画像は各々、明度の異なる2つの領域から構成され、該2つの領域の一方は黒色で他方が白色である
投写型表示装置。
適用例3または4記載の投写型表示装置であって、
前記第1形状画像と前記第2形状画像とが互いに前記画像の性質に関して相補的な性質を有する部分の形状は、その形状が平面を定義可能な3点を抽出可能に含んでいる形状である投写型表示装置。
適用例5記載の投写型表示装置であって、
前記配置関係検出部は、前記配置関係の1つとして前記投写部から投写する投写光の光軸と前記投写面との傾きである投写角を算出する投写型表示装置。
適用例6記載の投写型表示装置はさらに、
前記配置関係検出部で算出した前記投写角を用いて前記投写面に投写される投写画像の台形歪みを補正する台形歪み補正部を備える投写型表示装置。
適用例5記載の投写型表示装置であって、
前記配置関係検出部は、前記配置関係の1つとして前記投写型表示装置と前記投写面までの投写距離を算出する投写型表示装置。
適用例8記載の投写型表示装置はさらに、
前記配置関係検出部で算出した前記投写距離を用いて前記投写面に投写される投写画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整部を備える投写型表示装置。
投写型表示装置の投写部と、投写面との配置関係を検出する配置関係検出方法であって、
画像の性質が異なる2以上の領域に区分された第1形状画像を投写させると共に、該第1形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第1撮像画像として取得する第1撮像画像取得工程と、
前記第1形状画像とは少なくとも一部が、前記画像の性質に関して相補的な性質を有する第2形状画像を投写させると共に、該第2形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第2撮像画像として取得する第2撮像画像取得工程と、
前記取得した第1撮像画像と前記第2撮像画像とを対応付け、両画像の各画素の画素値を演算して、測定用画像を抽出する測定用画像抽出工程と、
前記抽出された測定用画像から測定点を抽出し、前記測定点に基づいて、前記投写部に対する前記投写面の配置関係を検出する配置関係検出工程を備えることを特徴とする配置関係検出方法。
A.第1実施例:
(A1)プロジェクタの全体構成
(A2)台形歪み補正の概要
(A3)測定用画像検出処理
(A4)三次元測量処理
(A5)台形歪み補正処理
B.第2実施例:
C.変形例:
(A1)プロジェクタの全体構成:
図1は、本発明の第1実施例におけるプロジェクタ100の全体構成を示すブロック図である。プロジェクタ100は、画像を表す画像信号を外部から入力し、これをスクリーンSCなどの投写面上に画像(以下「投写画像」と呼ぶ)として表示させる。本実施例では、スクリーンSCはほぼ直立しており、スクリーン面は矩形形状とされている。
台形歪み補正の概要を、図2に示した。台形歪み補正は、測定用画像検出処理(ステップS100)と、三次元測量処理(ステップS200)と、台形歪み補正処理(ステップS300)の3つのサブルーチンから構成されている。
測定用画像検出処理について図3から図5を用いて説明する。測定用画像は複数の測定点を含んでおり、その測定点はプロジェクタ100とスクリーンSCとの相対距離である投写距離と、プロジェクタから投写した投写光の光軸に対するスクリーンSCの傾きである投影投写角との算出に用いる。図3は、プロジェクタ100における測定用画像検出処理の流れを示すフローチャートである。図4は、測定用画像検出処理の各ステップで用いる画像を示している。また図5は、測定用画像検出処理で用いる画像の特徴を説明した図である。最初に、図3と図4を用いて測定用画像検出処理の流れを説明した後、図4と図5を用いて測定用画像検出処理で用いる画像の特徴を説明する。
次に、三次元測量処理について説明する。三次元測量処理は、プロジェクタ100のズームレンズ152の主点を原点とする三次元座標系(以下「レンズ座標系」とも呼ぶ)における、スクリーンSCを含む平面の三次元状態を検出する処理である。すなわち、プロジェクタ100における投写光学系の光軸に対するスクリーンSCの三次元的な傾きを検出するのである。
次に台形歪み補正設定処理について説明する。台形歪みは、プロジェクタ100から投写した投写光の光軸の方向に対して、スクリーンSCを含むスクリーン面が垂直に設置されていない場合に、プロジェクタ100からの投写画像に生じる台形型の歪みのことである。この台形型の投写画像の歪みを補正するのが、台形歪み補正処理である。
次に本発明の第2実施例について説明する。第1実施例においては、投写部と投写面との配置関係として、スクリーン平面の近似平面とプロジェクタ100から投写した投写光の光軸との角度である投影投写角を算出し、その投影投写角に基づいて投写画像の台形歪み補正を行うものであったが、第2実施例では、投写部と前記投写面との配置関係として、スクリーン平面の近似平面と投写部との距離である投写距離を算出し、その投写距離に基づいて投写画像のフォーカス調整を行う。また、プロジェクタの構成は第1実施例のプロジェクタ100と同じである。
なお、第2実施例として説明したフォーカス調整は、単独で実施しても良いし、第1実施例で説明した台形歪み補正と共に実施しても良い。
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、図4に示した3行×3列に配置された特定形状の図形からなる第1形状画像310と第2形状画像320を用いたが、そのような形状に限らず、他の形状の形状画像を用いてもよい。他の形状画像の例として、図10に示すように、2つの形状画像が挙げられる。一方の形状画像として、黒色の形状画像内に白色の格子状の第3形状領域413を含んだ第3形状画像410を用いる。他方の形状画像として、黒色の形状画像内に白色の四角の補集合を含み、さらにその白色の四角の補集合内に、黒色の格子状の第4形状領域423を含んだ第4形状画像420を用意する。この、第3形状画像410と第4形状画像420とを用い、投写、撮像によって第3撮像画像415と第4撮像画像425を取得し、第2測定用画像430を検出してもよい。本実施例の場合、第4形状領域423は第3形状領域413を内包する形状である。また第4形状領域423の周囲の白色の四角の補集合の部分は、第3撮像画像415と第4撮像画像425の画素値の差分を取った際に第3撮像領域417の周囲のホワイトノイズが除去できればよいので、第3形状領域の周囲に対応する部分が白色であればよい。第2測定用画像430から検出する測定点として、白色の格子状の測定用領域435の縦線と横線の交点を用いればよい。また、形状画像としてはその他に、形状領域の形状が四角や格子状に限らず丸や三角の形状でもよいし、幾何学的な形状に限らず、例えばアニメ的な有意の画像や、文字として読み取り可能な形状でもよい。更に、それらの形状がN行×M行(N,M:自然数)に並んだ形状画像等でも良い。この他、第2形状画像は形状画像メモリに記憶しておらず、台形補正を行う際に第1形状画像から生成するとしてもよい。例えば、第1形状画像から第1形状領域を拡大した領域を持つ画像を作成し、その画像内の当該領域と領域以外の部分の明度,色相、彩度のいずれかの要素を反転させる演算フィルタを用いて第2形状画像を作成するとしてもよい。
102…バス
120…CPU
122…測定用画像検出部
123…ズーム比算出部
124…焦点距離算出部
125…三次元測量部
126…投写角算出部
130…液晶パネル
132…液晶パネル駆動部
134…映像用プロセッサ
136…台形歪み補正部
140…照明光学系
150…投写光学系
152…ズームレンズ
155…ズームレンズ駆動部
156…ズーム調整用モータ
157…フォーカス調整用モータ
160…RAM
170…ROM
171…形状画像記憶部
180…撮像部
182…撮像画像メモリ
190…リモコン制御部
191…リモコン
200…ケーブル
310…第1形状画像
313…第1形状領域
315…第1撮像画像
317…第1撮像領域
318…第1補集合
320…第2形状画像
323…第2形状領域
325…第2撮像画像
327…第2撮像領域
328…第2補集合
330…測定用画像
335…測定用領域
337…測定点
410…第3形状画像
413…第3形状領域
415…第3撮像画像
417…第3撮像領域
420…第4形状画像
423…第4形状領域
425…第4撮像画像
430…第2測定用画像
SC…スクリーン
Claims (12)
- 投写型表示装置であって、
投写面に向けて画像を投写する投写部と、
前記投写面に向けて前記投写部から投写された画像を撮像する撮像部と、
画像の性質が異なる2以上の領域に区分された第1形状画像を投写させると共に、該第1形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第1撮像画像として取得する第1撮像画像取得部と、
少なくとも一部が、前記第1形状画像における前記画像の性質が異なる2以上の領域に対して、各領域毎に相互に相補的な性質を有する第2形状画像を投写させると共に、該第2形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第2撮像画像として取得する第2撮像画像取得部と、
前記取得した第1撮像画像と前記第2撮像画像とに基づいて、前記投写型表示装置に対する前記投写面の配置関係を検出する配置関係検出部と
を備える投写型表示装置。 - 請求項1記載の投写型表示装置であって、
第1撮像画像及び前記第2撮像画像の各画素の画素値を演算して、測定用画像を抽出する測定用画像抽出部をさらに備え、
前記配置関係検出部は、前記測定用画像から測定点を抽出し、前記測定点に基づいて、前記投写型表示装置に対する前記投写面の配置関係を検出する
投写型表示装置。 - 請求項2記載の投写型表示装置であって、
前記第1撮像画像と前記第2撮像画像とは、前記演算により、前記第2形状画像が前記相補的な性質を備えた範囲の前記画像の区分された一つの領域にとっては、演算後の値が演算上の上限または下限を超えた値となって制限される画像である
投写型表示装置。 - 請求項3記載の投写型表示装置であって、
前記画像の性質とは明度、色相、彩度の少なくともいずれかひとつである投写型表示装置。 - 請求項4記載の投写型表示装置であって、
前記画像の性質とは明度であり、
前記第1,第2形状画像は各々、明度の異なる2つの領域から構成され、該2つの領域の一方は黒色で他方が白色である
投写型表示装置。 - 請求項4または5記載の投写型表示装置であって、
前記第1形状画像と前記第2形状画像とが互いに前記画像の性質に関して相補的な性質を有する部分の形状は、その形状が平面を定義可能な3点を抽出可能に含んでいる形状である
投写型表示装置。 - 請求項6記載の投写型表示装置であって、
前記配置関係検出部は、前記配置関係の1つとして前記投写部から投写する投写光の光軸と前記投写面との傾きである投写角を算出する投写型表示装置。 - 請求項7記載の投写型表示装置はさらに、
前記配置関係検出部で算出した前記投写角を用いて前記投写面に投写される投写画像の台形歪みを補正する台形歪み補正部を備える投写型表示装置。 - 請求項6記載の投写型表示装置であって、
前記配置関係検出部は、前記配置関係の1つとして前記投写型表示装置と前記投写面までの投写距離を算出する投写型表示装置。 - 請求項9記載の投写型表示装置はさらに、
前記配置関係検出部で算出した前記投写距離を用いて前記投写面に投写される前記投写画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整部を備える投写型表示装置。 - 投写型表示装置と、投写面との配置関係を検出する配置関係検出方法であって、
画像の性質が異なる2以上の領域に区分された第1形状画像を投写させると共に、該第1形状を含む投写された画像を、撮像部により撮像させて、第1撮像画像として取得する第1撮像画像取得工程と、
少なくとも一部が、前記第1形状画像における前記画像の性質が異なる2以上の領域に対して、各領域毎に相互に相補的な性質を有する第2形状画像を投写させると共に、該第2形状を含む投写された画像を、前記撮像部により撮像させて、第2撮像画像として取得する第2撮像画像取得工程と、
前記取得した第1撮像画像と前記第2撮像画像に基づいて、前記投写型表示装置に対する前記投写面の配置関係を検出する配置関係検出工程と
を備えることを特徴とする配置関係検出方法。 - 請求項11記載の配置関係検出方法であって、
第1撮像画像及び前記第2撮像画像の各画素の画素値を演算して、測定用画像を抽出する測定用画像抽出工程をさらに備え、
前記配置関係検出工程は、前記測定用画像から測定点を抽出し、前記測定点に基づいて、前記投写型表示装置に対する前記投写面の配置関係を検出する
配置関係検出方法。
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