JP5267175B2 - 投写光学系のズーム比測定方法、そのズーム比測定方法を用いた投写画像の補正方法及びその補正方法を実行するプロジェクタ - Google Patents
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Description
画像を表す画像光を投写スクリーンに投写する投写光学系のズーム比を測定する測定方法であって、
(a)複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
(b)前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
(c)検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
を備える、測定方法。
この測定方法によれば、複数の測定点を投写スクリーンに投写表示して、各測定点の位置を検出することにより、各測定点ごとに投写光学系のズーム比を決定することができる。また、各測定点は、投写光学系の光軸を中心とする仮想円の円周上に配置さるため、当該ズーム比の決定値が、投写光学系のズーム比の変化による歪曲収差の変化の影響を受けることを抑制できる。従って、ズーム機能を有する投写光学系において、そのズーム比の測定精度を向上させることができる。
適用例1記載の測定方法であって、
前記工程(b)は、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、測定方法。
この測定方法によれば、撮影画像から検出された複数の測定点のそれぞれの座標を位置情報として用いて、容易にズーム比を決定できる。従って、ズーム機能を有する投写光学系において、そのズーム比の測定精度を向上させることができる。
適用例1または適用例2に記載の測定方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程(c)は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、測定方法。
一般に、投写光学系の固有の歪曲収差の影響によって、投写画像領域内のズーム比は、光軸からの距離に応じて変化する。しかし、この測定方法によれば、仮想円の半径、即ち、各測定点と光軸との間の距離がそれぞれ異なる各測定点群ごとにズーム比を決定することができる。従って、投写画像における光軸を中心とした周辺領域ごとにズーム比を測定できるため、ズーム比の測定精度を向上させることができる。
適用例1ないし適用例3のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、測定方法。
この測定方法によれば、予め準備されたマップを用いて、測定点の位置情報から投写光学系のズーム比を、迅速に決定することができる。
適用例1ないし適用例3のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、測定方法。
この測定方法によれば、予め設定された関係式に、測定点の位置情報としての数値を代入することにより、投写光学系のズーム比を容易に算出できる。
画像を表す画像光をズーム機構を備える投写光学系を介して投写スクリーンに投写することにより表示された投写画像を補正する画像の補正方法であって、
(a)複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
(b)前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
(c)検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
(d)決定された前記ズーム比を用いて、前記投写画像の表示状態を補正する工程と、
を備える、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、投写光学系のズーム比の変化により、その焦点距離が変化した場合であっても、その変化した焦点距離を、例えば、原画像の台形歪み補正などの補正に反映させることができる。従って、ズーム機構を有する投写光学系を備えるプロジェクタにおいて、投写画像の表示状態の補正を適切に実行可能となる。
適用例6記載の画像の補正方法であって、
前記工程(b)は、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、撮影画像から検出された複数の測定点のそれぞれの座標を位置情報として用いて、容易にズーム比を決定して、画像の補正処理に反映できる。従って、より適切な画像補正が可能となり、ズーム機構を備える投写光学系を介して投写表示された画像の画質を向上させることができる。
適用例6または適用例7に記載の画像の補正方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程(c)は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、画像の補正方法。
この補正方法によれば、投写画像において光軸からの距離が互いに異なる各測定点群ごとにズーム比を求めることができるため、投写光学系の歪曲収差を反映した原画像の補正を実行することができる。従って、より適切な画像補正が可能となり、ズーム機構を備えた投写光学系を介して投写表示された画像の画質を向上させることができる。
適用例6ないし適用例8のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、予め準備されたマップを用いて、測定点の位置情報から投写光学系のズーム比を迅速に決定し、その決定されたズーム比を画像の補正処理に反映することができる。
適用例6ないし適用例8のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、予め設定された関係式に、測定点の位置情報としての数値を代入して投写光学系のズーム比を算出し、その算出されたズーム比を画像の補正処理に反映することができる。
画像を表す画像光を投写スクリーンに投写することにより投写画像を表示するプロジェクタであって、
ズーム機構を備え、複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する投写光学系と、
前記投写光学系に対する相対的な位置が固定され、前記複数の測定点が前記投写スクリーン上に投写されることによって表示された複数の投写測定点を検出する測定点検出部と、
検出された前記複数の投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定し、決定された前記ズーム比を用いて前記投写画像の表示状態の補正を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とする、プロジェクタ。
適用例11に記載のプロジェクタであって、
前記測定点検出部は、前記複数の投写測定点を撮影する撮像部を含み、
前記位置情報は、前記撮像部が撮影した撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、プロジェクタ。
適用例11または適用例12に記載のプロジェクタであって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記制御部は、前記複数の測定点群のそれぞれについて、検出された前記複数の投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する、プロジェクタ。
適用例11ないし適用例13のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、プロジェクタ。
適用例11ないし適用例13のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、プロジェクタ。
図1は本発明の一実施例としてのプロジェクタの内部構成の概略を示すブロック図である。このプロジェクタ100は、画像を表す画像光を投写スクリーンSCなどの投写面上に投写して画像を表示する。
図10は、本発明の第2実施例としてのプロジェクタに用いられる測定用パターン画像MIaを示す概略図である。図10は、測定点群MPに換えて、第1と第2の測定点群MP1,MP2が設けられている点以外は、図6(A)とほぼ同じである。なお、この第2実施例におけるプロジェクタの他の構成及び台形補正処理の処理手順は、第1実施例と同様である(図1,図2,図4,図5)。
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。例えば、CPU120が有していた各構成部121〜125の機能の一部または全部を映像用プロセッサ134が実行するようにすることもできる。
上記実施例において、測定用パターン画像MI,MIaの測定点群MP,MP1,MP2にはそれぞれ、16個の測定点mp,mp1,mp2が、ほぼ等間隔で仮想円の円周上に配置されていた。しかし、測定用パターン画像MI,MIaは、他の構成を有していても良い。測定用画像MI,MIaの測定点群MP,MP1,MP2は、ズーム比測定点mp,mp1,mp2を、少なくとも2個以上有していれば良い。なお、測定点の個数が多いほど、三角測量の測定精度を向上させることが可能である。また、測定点mp,mp1,mp2は、点として表示されていなくとも良い。測定点は、例えば、直線同士の交点や直線の端点など、直線上の検出可能な特定の点として表示されるものとしても良い。なお、測定点同士の距離は、等距離でなくとも良いが、三角測量の精度を向上させるために、測定点同士は、互いに離れているほど好ましい。
上記実施例において、測定用パターン画像MI,MIaは、他の画像と組み合わされて表示されるものとしても良い。例えば、台形歪み補正処理が開始される直前に表示されていた投写画像に重ねて測定用パターン画像MI,MIaが表示されるものとしても良い。
上記第2実施例において、測定用パターン画像MIaは、さらに仮想円の半径が異なる複数の測定点群を有するものとしても良い。これによって、ズーム比の測定精度及び三角測量の精度をより向上させることができる。また、上記第2実施例において、第1と第2の測定点群MP1,MP2は、同時に投写表示されていたが、同時に投写表示されなくとも良く、それぞれが順次に投写表示されるものとしても良い。
上記実施例において、ズーム比測定部122は、ズーム比測定点mpの撮影画像SIにおける座標と投写光学系150のズーム比とを一意に対応させたマップを用いて投写光学系150のズーム比を決定していた。しかし、ズーム比測定部122は、当該マップを用いなくとも良く、ズーム比測定点mpの位置情報と投写光学系150のズーム比との予め準備された関係を用いて投写光学系150のズーム比を決定すれば良い。例えば、ズーム比測定部122は、ズーム比測定点mpの座標を用いて投写光学系150のズーム比を算出できる数式(関係式)によって、投写光学系150のズーム比を算出するものとしても良い。
上記実施例において、撮像部180の撮影画像SIにおいて複数のズーム比測定点mpを検出し、撮影画像SIの画像面内における座標をズーム比測定点mpの位置情報として検出していた。しかし、ズーム比測定点mpは、他の方法により、その位置情報が検出されるものとしても良い。例えば、撮像部180に換えて、エリアセンサなどの光センサによってズーム比測定点mpの投写画像を検出し、その位置情報を求めるものとしても良い。
上記実施例において、撮像部180の位置は投写光学系150の位置に対して1カ所に固定されていた。しかし、撮像部180は、1カ所に固定されていなくとも良く、投写光学系150に対して複数箇所の相対的位置に移動可能であるとしても良い。なお、この場合には、その撮像部180の位置ごとに、ズーム比測定のためのズーム比測定点mpの位置情報と投写光学系150のズーム比との関係が、予め準備されていることが好ましい。
上記実施例では、測定された投写光学系150のズーム比を用いた三角測量によって投写スクリーンSCの配置状態を測定し、その配置状態に応じた原画像に対する台形補正を実行していた。しかし、プロジェクタ100は、測定されたズーム比を利用して、台形補正以外の画像の表示状態を補正する処理を実行するものとしても良い。例えば、測定されたズーム比を用いて、曲率を有する投写面への画像投写に際して原画像に実行される画像の歪み補正を実行するものとしても良い。また、投写画像のフォーカスを調整するオートフォーカス処理するものとしても良い。
上記実施例では、ズーム機構を備える投写光学系150を有するプロジェクタ100において、投写光学系150のズーム比の測定を実行していた。しかし、上記実施例で説明したズーム比の測定方法は、プロジェクタに限らず、投写面に光をズームして投写する投写光学系を備える装置やシステムに適用することが可能である。例えば、物体表面に画像光を投写して物体の形状を測定する三次元物体認識装置に本発明が適用されるものとしても良い。
上記実施例において、各測定点群MP,MP1,MP2が有する複数の測定点mp,mp1,mp2のそれぞれについて得られた複数のズーム比を平均することによって、各測定点群MP,MP1,MP2ごとに投写光学系150のズーム比を決定していた。しかし、投写光学系150のズーム比は、複数の測定点mp,mp1,mp2のそれぞれについて得られた複数のズーム比の平均値として決定されなくとも良く、他の方法によって決定されるものとしても良い。例えば、複数のズーム比の最頻値や中央値を投写光学系150のズーム比として決定するものとしても良い。
上記実施例では、光変調素子として透過型の液晶パネルを用いた。しかし、プロジェクタ100は、透過型の液晶パネル以外の光変調素子を用いても良い。例えば、光変調素子として反射型の液晶パネルやDLP(Digital Light Processing)(登録商標)等を採用してもよい。
102…内部バス
105…脚部
110…A/D変換部
120…中央処理装置
121…パターン検出部
122…ズーム比測定部
123…焦点距離算出部
124…三次元測量部
125…投写角度算出部
130…液晶パネル
130s…パネル面
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…内部メモリ(RAM)
170…不揮発性記憶部(ROM)
171…測定パターン記憶部
180…撮像部
182…撮影画像メモリ
190…リモコン制御部
191…リモコン
300…ケーブル
CL1…第1の中央線
CL2…第2の中央線
IF…画像形成領域
Lm…仮想的直線
Lp…測定点を表す画像光の軌跡
MI…測定用パターン画像
MIp…測定用投写画像
mp,mp1,mp2…測定点
mpmin…ズーム比最小設定時の投写画像
mpmax…ズーム比最大設定時の投写画像
MP,MP1,MP2…測定点群
OAi…撮像部の光軸
OAp…投写光学系の光軸
OPp…パネル光軸交点
OPs…スクリーン光軸交点
PA…平面領域
PI…全白投写画像
PP…投写光学系の主点
PPs…撮像部の主点
SC…投写スクリーン
SI…撮影画像
Claims (15)
- 画像を表す画像光を投写スクリーンに投写する投写光学系のズーム比を測定する測定方法であって、
(a)複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
(b)前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
(c)検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
を備える、測定方法。 - 請求項1記載の測定方法であって、
前記工程(b)は、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、測定方法。 - 請求項1または請求項2に記載の測定方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程(c)は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、測定方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、測定方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、測定方法。 - 画像を表す画像光をズーム機構を備える投写光学系を介して投写スクリーンに投写することにより表示された投写画像を補正する画像の補正方法であって、
(a)複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
(b)前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
(c)検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
(d)決定された前記ズーム比を用いて、前記投写画像の表示状態を補正する工程と、
を備える、画像の補正方法。 - 請求項6記載の画像の補正方法であって、
前記工程(b)は、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、画像の補正方法。 - 請求項6または請求項7に記載の画像の補正方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程(c)は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、画像の補正方法。 - 請求項6ないし請求項8のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、画像の補正方法。 - 請求項6ないし請求項8のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、画像の補正方法。 - 画像を表す画像光を投写スクリーンに投写することにより投写画像を表示するプロジェクタであって、
ズーム機構を備え、複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する投写光学系と、
前記投写光学系に対する相対的な位置が固定され、前記複数の測定点が前記投写スクリーン上に投写されることによって表示された複数の投写測定点を検出する測定点検出部と、
検出された前記複数の投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定し、決定された前記ズーム比を用いて前記投写画像の表示状態の補正を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とする、プロジェクタ。 - 請求項11に記載のプロジェクタであって、
前記測定点検出部は、前記複数の投写測定点を撮影する撮像部を含み、
前記位置情報は、前記撮像部が撮影した撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、プロジェクタ。 - 請求項11または請求項12に記載のプロジェクタであって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記制御部は、前記複数の測定点群のそれぞれについて、検出された前記複数の投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する、プロジェクタ。 - 請求項11ないし請求項13のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、プロジェクタ。 - 請求項11ないし請求項13のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、プロジェクタ。
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