JP5386956B2 - プロジェクタ、表示調整方法、表示調整プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
本発明では、前記パターン画像生成手段は、前記元画像を構成する画素の階調値を変化させることで前記元画像から階調値が変化された前記複数の特徴点が含まれる前記パターン画像を生成することが好ましい。
本発明によれば、パターン画像が、元画像の画素の階調値を変化させることで形成されるので、所定の色(例えば、画素の階調値が最も低い場合に表示される黒色)により格子、図形及び複数の点(特徴点)を有するパターンを含むパターン画像が表示される場合に比べ、当該パターン画像の表示をより一層目立たなくすることができる。従って、表示されるパターン画像をより一層認識させにくくすることができる。
本発明では、前記調整手段は、前記撮像手段により撮像された前記元画像及び前記パターン画像のそれぞれに対応する画素の階調値の差分を取得する差分取得部と、取得された前記差分に基づいて、前記パターン画像に含まれる前記特徴点を抽出する特徴点抽出部と、当該プロジェクタから、抽出された前記特徴点までの距離を取得する距離取得部と、取得された前記距離に基づいて、投射される前記入力画像の焦点位置、及び、前記入力画像の形状のうち、少なくともいずれかを調整する調整部と、を備えることが好ましい。
本発明によれば、パターン画像としての第1パターン画像は、それぞれ元画像が透過する透過領域、及び、元画像が透過しない非透過領域を含む第1パターンを元画像に重畳して生成される。これによれば、第1パターン画像と、当該第1パターン画像の直前又は直後に表示される元画像との差を小さくすることができる。従って、表示されるパターン画像をより一層認識させにくくすることができる。
本発明によれば、前述のプロジェクタと同様の効果を奏することができる。すなわち、パターン画像が、入力画像のフレーム間で表示されるので、当該入力画像を表示したまま、入力画像の表示状態を調整することができる。
本発明によれば、前述のプロジェクタ及び表示調整方法と同様の効果を奏することができる。
本発明によれば、記録媒体にコンピュータ読取可能に記録された表示調整プログラムをプロジェクタが読み取って実行することで、前述のプロジェクタと同様の効果を奏することが可能となる。また、記録媒体として、DAT(Digital Audio Tape)等の磁気テープ、FD(Flexible Disc)等の磁気ディスク、CD(Compact Disc)及びDVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスク装置、並びに、半導体メモリ等を用いることができ、これらを利用して、表示調整プログラムをプロジェクタにてインストール及び実行することができるほか、当該表示調整プログラムの配布を容易に行うことができる。
以下、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタ1Aを説明する。
図1は、本実施形態に係るプロジェクタ1Aを示す概要斜視図である。
プロジェクタ1Aは、例えばPC(Personal Computer)等の画像出力装置と接続され、当該画像出力装置から入力される画像(以下、「入力画像」と略す場合がある)を投射して、スクリーンSCにおける投射面上に表示するものである。このプロジェクタ1Aは、図1に示すように、全体略直方体状を有する筐体2と、当該筐体2内に収納される装置本体3(図2参照)とを備えている。
図2は、プロジェクタ1Aの構成を示すブロック図である。
装置本体3は、前述の画像出力装置からの入力画像を表示する。この装置本体3は、図2に示すように、受信手段4、表示手段5、制御手段6A及びフォーカス調整手段7を備えている。
受信手段4は、画像出力装置から送信された画像(画像データ)を含むパケットを受信し、当該パケットを制御手段6Aに出力する。また、受信手段4は、他の画像出力装置と接続され、当該画像出力装置から入力された画像信号を制御手段6Aに出力する。
表示手段5は、後述する制御手段6Aから入力される駆動信号に応じた画像光を形成及び投射して、スクリーンSCの投射面上に入力画像を表示する。この表示手段5は、光源装置51、光変調装置52及び投射光学装置53を備えている。
光源装置51は、高圧水銀ランプ等の光源ランプ及び反射鏡であるリフレクタ、或いはLED等の固体光源を備え、光変調装置52に光束を照射する。
投射光学装置53は、光変調装置52により形成された画像光を投射面上に拡大投射するものであり、鏡筒と、当該鏡筒内に収納される複数のレンズとを備えた組レンズとして構成されている。これら複数のレンズには、フォーカスレンズ531及びズームレンズ532等が含まれ、当該フォーカスレンズ531は、フォーカス調整手段7により、当該投射光学装置53の光軸に沿って進退され、これにより、投射される画像の焦点位置が調整される。
フォーカス調整手段7は、制御手段6A(特に、後述するフォーカス制御部674)から入力される制御信号に基づいて、フォーカスレンズ531の位置を調整し、投射光学装置53により投射される画像の焦点位置を調整する。このようなフォーカス調整手段7は、当該制御信号としての駆動信号に応じて駆動するステッピングモータ等を例示することができる。
制御手段6Aは、CPU(Central Processing Unit)等が実装された回路基板として構成され、プロジェクタ1A全体を制御する。このため、制御手段6Aは、主制御部61、画像処理部62、フレームメモリ63、駆動制御部64、記憶部65、パターン画像生成部66A及び表示調整部67Aを備えている。
主制御部61は、制御手段6A全体、ひいては、プロジェクタ1A全体を制御する。この主制御部61は、制御手段6Aを構成する各機能部62〜65,66A,67Aに制御信号を出力して、これらが適切な時期に適切な動作をするように制御する。例えば、主制御部61は、画像処理部62及び表示調整部67Aに、画像データを書き込む際のフレームメモリ63のアドレスを指定するほか、駆動制御部64に画像データを読み込む際のフレームメモリ63のアドレスを指定する。
フレームメモリ63は、複数のフレームを記憶可能に構成されている。このようなフレームメモリ63に対して、画像処理部62、パターン画像生成部66A及び表示調整部67Aにより画像の書き込みが行われ、また、駆動制御部64により画像の読み出しが行われる。
図3は、パターン画像の直前に表示される1フレーム分の入力画像BPの一例を示す図であり、また、図4は、当該入力画像に基づいて生成されるパターン画像PPの一例を示す図である。
パターン画像生成部66Aは、本発明のパターン画像生成手段に相当し、後述する表示調整処理にて、パターン画像PPをフレームメモリ63上に生成する。この際、パターン画像生成部66Aは、パターン画像PPの直前に表示される入力画像の1フレーム(以下、「元画像」と略す場合がある)BP1を取得し、当該元画像BP1に基づいて、パターン画像PPを生成する。
上記のように生成されたパターン画像PPは、主制御部61の制御下で駆動制御部64により読み込まれ、図5に示すように、元画像BP1に応じた駆動信号の出力後で、かつ、当該元画像BP1の次のフレームである画像BP2に応じた駆動信号の出力前に、パターン画像PPに応じた駆動信号が表示手段5に出力される。これにより、元画像BP1が表示されてから画像BP2が表示されるまでのフレーム間に、パターン画像PPが表示される。そして、前述のように、撮像手段21は、これら元画像BP1及びパターン画像PPを撮像し、これらの撮像画像を記憶部65に記憶させる。
表示調整部67Aは、本発明の調整手段に相当し、記憶部65に記憶された撮像画像に基づいて、フレームメモリ63に記憶された入力画像の調整を行う。具体的に、表示調整部67Aは、撮像手段21により撮像されたパターン画像PPに基づいて、投射画像の焦点位置をフォーカス調整手段7により調整するほか、スクリーンSC上に投射された画像の台形歪みを補正する。この表示調整部67Aは、差分取得部671、特徴点取得部672、距離取得部673、フォーカス制御部674、相対角算出部675及び台形歪み補正部676を備えている。
差分取得部671は、撮像手段21により撮像された元画像BP1及びパターン画像PPをそれぞれ記憶部65から取得し、これら各画像BP1,PPの差分を取得する。具体的に、差分取得部671は、それぞれ対応する各画素の階調値の差分を取得し、当該差分を絶対値化する。そして、差分取得部671は、これら絶対値化された差分である階調値を、対応する画素に設定した差分画像DP(例えば、図6に示す差分画像DP)を生成する。
台形歪み補正部676は、本発明の調整部に相当し、相対角算出部675により算出された相対角に基づいて、投射面上での入力画像の形状が、補正前の入力画像の形状と略相似形(同じアスペクト比)となるように、フレームメモリ63に記憶された入力画像を補正する。
図7は、プロジェクタ1Aによる表示調整処理を示すフローチャートである。
プロジェクタ1Aは、電源投入時又は画像表示時に、記憶部65に記憶された表示調整プログラムに沿って、図7に示すように、ステップSA01〜SA09を有する以下の表示調整処理を行う。
具体的に、表示調整処理におけるステップSA01では、パターン画像生成部66Aが、入力画像から1フレーム分の画像である元画像BP1をフレームメモリ63から取得し、当該元画像BP1に基づいて、前述のパターン画像PPを生成する。
ステップSA02では、駆動制御部64が、フレームメモリ63上に展開された入力画像に応じた駆動信号を表示手段5に出力する過程で、当該元画像BP1に応じた駆動信号を出力し、これにより、当該表示手段5により元画像BP1が投射面上に表示される。そして、撮像手段21が、投射面上に表示された元画像BP1を撮像し、当該元画像BP1の撮像画像を記憶部65に記憶させる。
ステップSA05では、特徴点抽出部672が、差分画像DPに対して前述のフィルタ処理を実行してエッジ成分であるグリッドパターンG1を抽出し、当該グリッドパターンG1に基づいて特徴点Cの座標を取得する。
ステップSA06では、距離取得部673が、記憶部65に予め記憶されたLUTを参照し、プロジェクタ1Aから各特徴点Cまでの距離を取得する。
ステップSA09では、台形歪み補正部676が、算出された相対角に基づいて、前述のように、フレームメモリ63に記憶された入力画像を補正する。このステップSA09における入力画像の補正は、繰り返し実行される。
(1)パターン画像PPは、入力画像を構成し、連続するフレームである元画像BP1及び画像BP2間で表示されるので、当該パターン画像PPの表示のために、入力画像の表示を中断することなく、入力画像の表示状態の調整を行うことができる。また、パターン画像PPが、フレーム間で表示されるので、当該パターン画像PPの表示を目立たなくすることができる。従って、入力画像を表示したまま、当該入力画像の表示状態を調整することができる。
また、当該距離に基づいて、投射面と入力画像の投射方向との相対角が算出され、当該相対角に基づいて、入力画像の形状が調整される。これによれば、投射面が投射方向に対して傾斜している場合でも、当該傾斜に応じて調整すること(台形歪みの補正を行うこと)で、当該入力画像を適切に表示することができる。従って、同様に、入力画像を迅速かつ適切に表示することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタ1Bについて説明する。
本実施形態のプロジェクタ1Bは、前述のプロジェクタ1Aと同様の構成を備えるが、当該プロジェクタ1Aでは、撮像された元画像BP1及びパターン画像PPの差分となる差分画像DPを生成し、当該差分画像DPのエッジ成分に基づいて、撮像画像における特徴点Cの座標を取得した。これに対し、プロジェクタ1Bでは、透過領域と非透過領域とが反転したそれぞれ異なるパターン画像を生成し、撮像された当該各パターン画像の差分となる差分画像を生成し、当該差分画像に基づいて特徴点Cの座標を取得する。この点で、プロジェクタ1Bとプロジェクタ1Aとは相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図8は、プロジェクタ1Bの構成を示すブロック図である。
プロジェクタ1Bは、前述のプロジェクタ1Aと同様に、画像出力装置と接続され、当該画像出力装置からの入力画像を、スクリーンSCにおける投射面上に投射及び表示する。このプロジェクタ1Bは、図8に示すように、制御手段6Aに代えて、制御手段6Bを備えるほかは、前述のプロジェクタ1Aと同様の構成を備えている。
この制御手段6Bは、パターン画像生成部66A及び表示調整部67Aに代えて、パターン画像生成部66B及び表示調整部67Bを備えるほかは、制御手段6Aと同様の構成を備えている。
パターン画像生成部66Bは、本発明のパターン画像生成手段に相当し、入力画像を構成する1フレーム分の画像(元画像)をフレームメモリ63から取得して、当該元画像に所定のパターンを重畳させたパターン画像PPA,PPBを、当該フレームメモリ63上に生成する。
具体的に、パターン画像生成部66Bは、本実施形態では、図9(A)及び(B)に示すような市松模様の第1パターンCPA及び第2パターンCPBのいずれかを元画像に重畳させたパターン画像である第1パターン画像PPA及び第2パターン画像PPBを生成する。これらのうち、パターンCPAは、例えば50%の階調値が一様に設定された矩形の非透過領域SA(図9における斜線領域)と、当該パターンCPAを元画像に重畳させた際に、当該元画像が透過する透過領域TA(図9における斜線領域でない領域)とが、マトリクス状に縦横に交互に配列されたパターンである。また、パターンCPBは、当該パターンCPAにおける非透過領域SAと透過領域TAとが相互に置き換えられたパターンである。そして、パターン画像生成部66Bは、パターンCPAを元画像に重畳させることでパターン画像PPAを生成し、また、パターンCPBを元画像に重畳させることでパターン画像PPBを生成する。
表示調整部67Bは、本発明の調整手段に相当し、撮像手段21により撮像されたパターン画像PPA,PPBに基づいて、フレームメモリ63に記憶された入力画像を補正するとともに、フォーカス調整手段7によりフォーカスレンズ531の位置を調整して、投射される入力画像の焦点位置を調整する。この表示調整部67Bは、二値化部677、エッジ抽出部678、パターン取得部679、特徴点抽出部672、距離取得部673、フォーカス制御部674、相対角算出部675及び台形歪み補正部676を備えている。
例えば、図10(B)及び図11(B)に示したパターン画像PPA,PPBの撮像画像を取得した場合、二値化部677は、当該撮像画像の各画素の階調値に基づいて、図10(C)及び図11(C)に示す二値化画像DPA,DPBを生成する。
パターン取得部679は、生成されたエッジ画像に基づいて、グリッドパターンG2を生成する。例えば、パターン取得部679は、エッジ画像EPA,EPBが生成された場合には、当該エッジ画像EPA,EPBの双方に共通するエッジ成分を抽出するとともに、欠落した直線を補完するなどして、図12に示すグリッドパターンG2を取得する。
そして、距離取得部673が、各特徴点Cの座標から、当該各特徴点Cまでの距離を取得し、フォーカス制御部674が、各特徴点Cまでの距離の平均値を算出して、フォーカス調整手段7により、合焦状態となるように表示手段5のフォーカスレンズ531の位置を調整する。
更に、相対角算出部675が、各特徴点Cの座標、及び、それぞれの特徴点Cまでの各距離に基づいて、スクリーンSCと表示手段5の投射光学装置53による投射方向との相対角を算出し、当該相対角に基づいて、台形歪み補正部676が、入力画像を補正する。
図13は、プロジェクタ1Bによる表示調整処理を示すフローチャートである。
プロジェクタ1Bは、前述のプロジェクタ1Aと同様に、電源投入時又は画像投射時に、記憶部65に記憶された表示調整プログラムに沿って、図13に示すように、ステップSB01〜SB06,SA05〜SA09を有する以下の表示調整処理を行う。
この表示調整処理のステップSB01では、パターン画像生成部66Bが、入力画像から1フレーム分の画像である元画像BPAをフレームメモリ63から取得し、当該元画像BPAに基づいて、パターン画像PPAを生成する。
ここで、取得されていないと判定すると、主制御部61は、ステップSB01を繰り返し、パターン画像生成部66Bにパターン画像PPBを生成させる。そして、ステップSB02にて、パターン画像PPBが表示され、撮像手段21により、当該パターン画像PPBの撮像画像が取得される。
一方、取得されたと判定すると、主制御部61は、ステップSB04に移行する。
ステップSB05では、エッジ抽出部678が、各二値化画像DPA,DPBのエッジ成分をそれぞれ抽出して、前述のエッジ画像EPA,EPBを生成する。
ステップSB06では、パターン取得部679が、各エッジ画像EPA,EPBに基づいて、グリッドパターンG2を取得する。
以上により、表示調整処理が終了する。このような表示調整処理により、投射画像の焦点位置の調整がなされ、また、投射画像の台形歪みの補正がなされる。
(5)第1パターン画像PPA及び第2パターン画像PPBは、それぞれ透過領域TA及び非透過領域SAを含む第1パターンCPA及び第2パターンCPBを元画像BPA,BPBに重畳して生成される。これによれば、各パターン画像PPA,PPBと、当該各パターン画像PPA,PPBの直前に表示される元画像BPA,BPBとの差を小さくすることができる。従って、表示されるパターン画像PPA,PPBをより一層認識させにくくすることができる。
また、当該距離に基づいて、投射面と入力画像の投射方向との相対角が算出され、当該相対角に基づいて、入力画像の調整が行われる。これによれば、当該投射方向に対して投射面が傾斜している場合でも、当該傾斜に応じて、表示される入力画像の形状を迅速に調整すること(台形歪みの補正を行うこと)ができる。
従って、使用者の手間を省くことができ、入力画像を迅速かつ適切に表示することができる。
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、パターン画像PP,PPA,PPBは、当該各パターン画像の直前に表示される元画像BP1,BPA,BPBに基づいて生成されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、パターン画像は、当該パターン画像の直後に表示される1フレーム分の入力画像に基づいて生成されるようにしてもよく、入力画像とは関係のないパターン画像を生成するようにしてもよい。なお、パターン画像の直後に表示される画像BP2を元画像とし、当該元画像BP2に基づいてパターン画像PPを生成する場合には、前述の差分取得部671は、パターン画像PPと元画像BP2との差分となる差分画像DPを取得するようにすればよい。
Claims (10)
- 入力される画像情報に応じた入力画像を投射するプロジェクタであって、
前記入力画像の表示状態を調整するためのパターン画像を生成するパターン画像生成手段と、
前記入力画像を投射するとともに、前記入力画像を構成するフレーム間で、前記パターン画像を投射して、前記入力画像及び前記パターン画像を所定の領域内に表示する表示手段と、
前記表示手段により表示された画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記パターン画像に基づいて、前記入力画像の表示状態を調整する調整手段と、を備え、
前記パターン画像生成手段は、前記フレームのうち、前記パターン画像の直前及び直後の少なくともいずれかに表示されるフレームである元画像に基づいて、前記パターン画像を生成することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記パターン画像生成手段は、前記元画像に複数の特徴点が含まれる前記パターン画像を生成することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2に記載のプロジェクタにおいて、
前記パターン画像生成手段は、前記元画像を構成する画素の階調値を変化させることで前記元画像から階調値が変化された前記複数の特徴点が含まれる前記パターン画像を生成することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項3に記載のプロジェクタにおいて、
前記複数の特徴点の少なくとも1つは、前記元画像において対応する画素の階調値との差が他の前記特徴点と異なることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項3又は請求項4に記載のプロジェクタにおいて、
前記調整手段は、
前記撮像手段により撮像された前記元画像及び前記パターン画像のそれぞれに対応する画素の階調値の差分を取得する差分取得部と、
取得された前記差分に基づいて、前記パターン画像に含まれる前記特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
当該プロジェクタから、抽出された前記特徴点までの距離を取得する距離取得部と、
取得された前記距離に基づいて、投射される前記入力画像の焦点位置、及び、前記入力画像の形状のうち、少なくともいずれかを調整する調整部と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタにおいて、
前記パターン画像生成手段は、前記パターン画像として、前記元画像が透過する透過領域、及び、当該元画像が透過しない非透過領域がそれぞれ複数形成された第1パターンを前記元画像に重畳させた第1パターン画像を生成することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項6に記載のプロジェクタにおいて、
前記パターン画像生成手段は、前記パターン画像として、前記第1パターン画像と、前記第1パターンとは前記透過領域及び前記非透過領域が置き換えられた第2パターンを前記元画像に重畳させた第2パターン画像とを生成し、
前記調整手段は、
前記撮像手段により撮像された前記第1パターン画像及び前記第2パターン画像からエッジ成分をそれぞれ抽出するエッジ抽出部と、
抽出された前記各エッジ成分から、前記第1パターン及び前記第2パターンに共通するパターンを取得するパターン取得部と、
取得された前記パターンから特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
当該プロジェクタから、抽出された前記特徴点までの距離を取得する距離取得部と、
取得された前記距離に基づいて、投射される前記入力画像の焦点位置、及び、前記入力画像の形状のうち、少なくともいずれかを調整する調整部と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。 - 入力される画像情報に応じた入力画像を投射して表示するプロジェクタを用いて行われ、投射される前記入力画像の表示状態を調整する表示調整方法であって、
前記入力画像の表示状態を調整するためのパターン画像を生成するパターン画像生成手順と、
前記入力画像を構成するフレーム間で、前記パターン画像を表示するパターン画像表示手順と、
表示された前記パターン画像を撮像する撮像手順と、
撮像された前記パターン画像に基づいて、前記入力画像の表示状態を調整する調整手順と、を有し、
前記パターン画像生成手順では、前記フレームのうち、前記パターン画像の直前及び直後の少なくともいずれかに表示されるフレームである元画像に基づいて、前記パターン画像を生成することを特徴とする表示調整方法。 - 入力される画像情報に応じた入力画像を投射して表示するプロジェクタにより実行され、投射される前記入力画像の表示状態を調整する表示調整プログラムであって、
前記入力画像の表示状態を調整するためのパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、
前記入力画像を構成するフレーム間で、前記パターン画像を表示するパターン画像表示ステップと、
表示された前記パターン画像を撮像する撮像ステップと、
撮像された前記パターン画像に基づいて、前記入力画像の表示状態を調整する調整ステップと、を実行させ、
前記パターン画像生成ステップでは、前記フレームのうち、前記パターン画像の直前及び直後の少なくともいずれかに表示されるフレームである元画像に基づいて、前記パターン画像を生成することを特徴とする表示調整プログラム。 - 請求項9に記載の表示調整プログラムをコンピュータ読取可能に記録したことを特徴とする記録媒体。
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