JP5266953B2 - 投写型表示装置および表示方法 - Google Patents
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Description
撮影により撮影画像を生成する撮影部と、
前記投写面と前記投写型表示装置との相対的な角度を算出する角度算出部と、
前記角度に基づき、所定の基準平面に垂直な線に対応する前記撮影画像上の直線と、前記所定の基準平面に平行な線に対応する前記撮影画像上の直線と、を検出する直線検出部と、
前記直線検出部による検出結果に基づき、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部と、を備える、投写型表示装置。
前記直線検出部は、
前記角度に基づき、前記所定の基準平面に垂直な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき垂直消失点と、前記所定の基準平面に平行な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき水平消失点と、を算出する消失点算出部を含む、投写型表示装置。
前記所定の基準平面に垂直な線は、前記投写面の枠の左辺および右辺であり、
前記所定の基準平面に平行な線は、前記投写面の枠の上辺および下辺であり、
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の中から選択することにより前記左辺および前記右辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出すると共に、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の中から選択することにより前記上辺および前記下辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出する、投写型表示装置。
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記左辺および前記右辺に対応する直線として検出し、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記上辺および前記下辺に対応する直線として検出する、投写型表示装置。
前記角度算出部は、
前記投写面上の3つ以上の所定の測定点について、前記投写型表示装置に対する相対的な位置を検出する測定点位置検出部と、
前記所定の測定点の位置に基づき、前記投写面を近似する近似平面を算出する平面算出部と、を含む、投写型表示装置。
前記角度算出部は、さらに、
3つ以上の基準点を含む所定のパターン画像を前記投写型表示装置に投写させるパターン投写部を含み、
前記所定の測定点は、前記投写面に表示された前記パターン画像の前記基準点である、投写型表示装置。
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置と所定の関係にある平面である、投写型表示装置。
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置の設置面である、投写型表示装置。
光を発する光源部と、
前記光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部と、を備え、
前記キーストーン補正部は、前記直線検出部による検出結果に基づき、前記画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域を算出すると共に、前記有効パネル画像を前記画像形成領域中の前記補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正する、投写型表示装置。
A.第1実施例:
A−1.プロジェクタの構成:
A−2.キーストーン補正処理:
B.第2実施例:
C.変形例:
A−1.プロジェクタの構成:
図1は、本発明の第1実施例における投写型表示装置としてのプロジェクタの構成を概略的に示すブロック図である。プロジェクタ100は、画像を表す画像光を投写して、スクリーンSCなどの投写面上に画像(以下「表示画像」と呼ぶ)を表示させる。本実施例では、スクリーンSCは、矩形形状であって、その外周に沿って黒色の枠を有しているものとする。
図3は、第1実施例のプロジェクタ100によるキーストーン補正処理の流れを示すフローチャートである。キーストーン補正処理は、スクリーンSC上の表示画像の外周線の各辺がスクリーンSCの枠の各辺と平行となるように、表示画像の台形歪みを補正する処理である。キーストーン補正処理は、ユーザからのリモコン172を通じた指示に応じて実行される。なお、キーストーン補正処理は、例えば電源オンや画像信号の入力に応じて自動的に実行されるものとしてもよい。
図11は、本発明の第2実施例における投写型表示装置としてのプロジェクタの構成を概略的に示すブロック図である。第2実施例におけるプロジェクタ100aは、画像処理部200aが不足辺補完部250を含んでいる点が、図1に示した第1実施例のプロジェクタ100とは異なっている。不足辺補完部250の機能は、後述のキーストーン補正処理の説明において詳述する。第2実施例におけるプロジェクタ100aのその他の構成は、図1に示した第1実施例のプロジェクタ100と同じである。不足辺補完部250は、本発明における線分補完部に相当する。
なお、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。
上記第2実施例では、撮影画像CIにおいて検出されたスクリーンSCの枠辺および検出されなかった枠辺を補完する補完辺CSにより囲まれた領域を目標領域TAとし、目標領域TAに相当する現実のスクリーンSC上の領域に画像を表示させるようなキーストーン補正が実行されるが、キーストーン補正の方法はこれに限られない。図15は、変形例におけるキーストーン補正方法を示す説明図である。図15に示す変形例では、撮影画像CIにおいて検出もしくは設定された1つの線分(以下、「基準線分RL」とも呼ぶ)に対応するスクリーンSC上の線分を1辺とする矩形領域に画像を表示させるようなキーストーン補正が実行される。ここで、基準線分RLは、任意に検出もしくは設定され、基準線分RLに対応するスクリーンSC上の線分はスクリーンSCの枠辺に垂直または平行とは限らない。従って、キーストーン補正後に画像が表示される矩形領域の各辺もスクリーンSCの枠辺に垂直または平行とは限らない。
a・c+b・d+1=0・・・(5)
上記各実施例では、表示された測定用パターン画像PTに含まれる基準点RPを測定点として三次元座標の検出が行われ、検出された基準点RPの三次元座標に基づきスクリーンSCの近似平面の式が算出されるものとしているが、三次元座標の検出対象である測定点は基準点RPである必要はない。例えばスクリーンSCの外周枠の各頂点に印が付されている場合等、スクリーンSC自身が測定点となりうる点を有している場合には、当該点の三次元座標の検出を行い、検出結果に基づきスクリーンSCの近似平面の式が算出されるものとしてもよい。この場合には、測定用パターン画像PTの投写が行われる必要はない。
上記各実施例では、撮影画像CIにおけるスクリーンSCの枠辺の検出が、消失点通過直線PLに沿ったエッジ量積算値のヒストグラムにおけるピーク値を検出することにより実行されているが、他の方法によってスクリーンSCの枠辺の検出が行われるとしてもよい。例えば、撮影画像CIにおけるコントラスト比が大きい画素を抽出することによってスクリーンSCの枠辺の候補を抽出し、スクリーンSCの枠辺の候補が消失点通過直線PL上に位置するか否かを判定することにより、スクリーンSCの枠辺を検出するものとしてもよい。また、ハフ変換を用いて撮影画像CIにおける直線を抽出し、抽出された直線が消失点DPを通過するか否かを判定することにより、スクリーンSCの枠辺の検出するものとしてもよい。
上記各実施例において、測定点の三次元座標の検出やスクリーンSCの枠辺の消失点の算出の際に用いられている座標系はあくまで一例であり、これらの処理に用いる座標系は任意に設定可能であり、例えば、測定点の三次元座標の検出にレンズ座標系ではなくカメラ座標系が用いられるとしてもよい。また、上記各実施例では、プロジェクタ100におけるズームレンズ152の光軸と撮影部180のレンズの光軸との相違を補償するために、レンズ座標系の標準座標系とカメラ座標系の標準座標系との間の座標変換が実行されているが、光軸の相違はわずかなものであるとして座標変換を省略することも可能である。
上記各実施例では、投写面としてスクリーンSCが用いられているが、投写面としてスクリーンSC以外のものが用いられてもよい。例えば、部屋の壁が白色である場合に、その壁にテープや塗装などにより黒色のラインで矩形の枠を描き、その壁を投写面としてもよい。あるいは、ホワイトボードに、黒色のラインマーカで矩形の枠を描き、そのホワイトボードを投写面としてもよい。
上記各実施例では、プロジェクタ100が液晶パネル130を1つしか有していないが、プロジェクタ100が複数の色成分に対応する複数の液晶パネル130を有するものとしてもよい。また、プロジェクタ100は、液晶パネル以外の電気光学装置(例えばDMD(テキサス・インスツルメンツ社の商標))を有するものとしてもよい。また、プロジェクタ100は、CRTプロジェクタであるとしてもよい。また、本発明は、プロジェクタ100に限らず、投写により投写面に画像を表示させる投写型表示装置一般に適用可能である。
上記各実施例では、撮影部180がCCDカメラを有しているとしているが、撮影部180は、撮影により撮影画像を生成することが可能であればよく、例えばCMOSカメラ等の他の撮影装置を有しているとしてもよい。
上記各実施例では、プロジェクタ100がズームレンズ152とズームレンズ駆動部154とを備えているとしているが、必ずしもプロジェクタ100がズーム機能を有するレンズを備えていなくてもよく、プロジェクタ100が焦点距離が固定された単焦点レンズを備えるとしてもよい。
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
102…バス
120…内部メモリ
130…液晶パネル
132…液晶パネル駆動部
140…照明光学系
150…投写光学系
152…ズームレンズ
154…ズームレンズ駆動部
160…CPU
170…リモコン制御部
172…リモコン
180…撮影部
182…撮影画像メモリ
200…画像処理部
210…角度算出部
212…パターン投写部
214…測定点位置検出部
216…平面算出部
220…直線検出部
222…消失点算出部
230…キーストーン補正部
240…座標変換部
250…不足辺補完部
300…ケーブル
Claims (7)
- 投写により投写面に画像を表示させる投写型表示装置であって、
撮影により撮影画像を生成する撮影部と、
前記投写面と前記投写型表示装置との相対的な角度を算出する角度算出部と、
前記角度に基づき、所定の基準平面に垂直な線に対応する前記撮影画像上の直線と、前記所定の基準平面に平行な線に対応する前記撮影画像上の直線と、を検出する直線検出部と、
前記直線検出部による検出結果に基づき、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正するキーストーン補正部と、を備え、
前記直線検出部は、
前記角度に基づき、前記所定の基準平面に垂直な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき垂直消失点と、前記所定の基準平面に平行な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき水平消失点と、を算出する消失点算出部を含み、
前記所定の基準平面に垂直な線は、前記投写面の枠の左辺および右辺であり、
前記所定の基準平面に平行な線は、前記投写面の枠の上辺および下辺であり、
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の中から選択することにより前記左辺および前記右辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出すると共に、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の中から選択することにより前記上辺および前記下辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出し、
前記直線検出部は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記左辺および前記右辺に対応する直線として検出し、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記上辺および前記下辺に対応する直線として検出する、投写型表示装置。 - 請求項1に記載の投写型表示装置であって、
前記角度算出部は、
前記投写面上の3つ以上の所定の測定点について、前記投写型表示装置に対する相対的な位置を検出する測定点位置検出部と、
前記所定の測定点の位置に基づき、前記投写面を近似する近似平面を算出する平面算出部と、を含む、投写型表示装置。 - 請求項2に記載の投写型表示装置であって、
前記角度算出部は、さらに、
3つ以上の基準点を含む所定のパターン画像を前記投写型表示装置に投写させるパターン投写部を含み、
前記所定の測定点は、前記投写面に表示された前記パターン画像の前記基準点である、投写型表示装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の投写型表示装置であって、
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置と所定の関係にある平面である、投写型表示装置。 - 請求項4に記載の投写型表示装置であって、
前記所定の基準平面は、前記投写型表示装置の設置面である、投写型表示装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の投写型表示装置であって、さらに、
光を発する光源部と、
前記光源部の発する光を画像を表す有効な画像光へと変調するための有効パネル画像を、パネル面の画像形成領域に形成する画像形成パネル部と、を備え、
前記キーストーン補正部は、前記直線検出部による検出結果に基づき、前記画像形成領域中の一部の領域である補正後画像形成領域を算出すると共に、前記有効パネル画像を前記画像形成領域中の前記補正後画像形成領域に形成させることによって、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正する、投写型表示装置。 - 投写により投写面に画像を表示させる表示方法であって、
(a)撮影により撮影画像を生成する工程と、
(b)前記投写面と前記投写の光軸との相対的な角度を算出する工程と、
(c)前記角度に基づき、所定の基準平面に垂直な線に対応する前記撮影画像上の直線と、前記所定の基準平面に平行な線に対応する前記撮影画像上の直線と、を検出する工程と、
(d)前記直線の検出結果に基づき、前記投写面上に表示される画像の台形歪みを補正する工程と、を備え、
前記直線を検出する工程は、
前記角度に基づき、前記所定の基準平面に垂直な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき垂直消失点と、前記所定の基準平面に平行な任意の線に対応する前記撮影画像上の直線が通るべき水平消失点と、を算出する工程を含み、
前記所定の基準平面に垂直な線は、前記投写面の枠の左辺および右辺であり、
前記所定の基準平面に平行な線は、前記投写面の枠の上辺および下辺であり、
前記直線を検出する工程は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の中から選択することにより前記左辺および前記右辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出すると共に、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の中から選択することにより前記上辺および前記下辺に対応する前記撮影画像上の直線を検出する工程であり、
前記直線を検出する工程は、前記撮影画像上の前記垂直消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記左辺および前記右辺に対応する直線として検出し、前記撮影画像上の前記水平消失点を通る直線の内、直線に沿ったエッジ量に相関する値の積算値が最も大きい2つの直線を、前記上辺および前記下辺に対応する直線として検出する工程である、表示方法。
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