JP6160034B2 - プロジェクター及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像を投写するプロジェクター及びその制御方法に関する。

画像を投写するプロジェクターが投写面に対して傾いて設置されると、表示される画像が台形状に変形する台形歪が生じてしまう。また、プロジェクターが傾いていると、画像内の位置によってプロジェクターとの距離が大きく異なるため、輝度に偏りが生じてしまう。このため、台形歪の補正に際して、画像信号（ビデオ信号）のレベルを補正して輝度を調整することが可能なプロジェクター（液晶プロジェクタ装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２８９５０３号公報

しかしながら、画像信号のレベルを補正して、暗い部分ほど輝度を高めるような調整を行う場合には、その部分の多くの画素が最大輝度に達し（輝度が飽和し）、画像の階調が失われて画質が劣化してしまう恐れがある。一方、明るい部分ほど輝度を低下させるような調整を行う場合には、画像が全体的に暗くなってしまうという問題を有している。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るプロジェクターは、画像情報に基づく画像を投写するプロジェクターであって、前記画像の台形歪を補正するためのパラメーターを生成するパラメーター生成部と、前記パラメーター生成部で生成された前記パラメーターに基づいて、前記画像情報に前記台形歪を補正する処理を施す補正処理部と、前記台形歪による前記画像の変形の程度を表す変形率に応じて、前記台形歪に伴う輝度の偏りを補正する輝度補正部と、前記補正処理部によって前記台形歪が補正され、かつ前記輝度補正部によって輝度の偏りが補正された前記画像情報に基づいて、前記画像を投写する画像投写部と、を備え、前記輝度補正部は、前記補正処理部によって前記台形歪が補正された前記画像情報において前記変形率がとり得る値の範囲に応じて、前記輝度の補正量を調整することを特徴とする。

このプロジェクターによれば、変形率に応じて輝度の偏りを補正する輝度補正部が、変形率がとり得る値の範囲、即ち変形率の分布に応じて輝度の補正量を調整しているため、変形率の分布に応じた量だけ適正に輝度を補正することが可能となり、輝度の補正によって画像が明るくなりすぎたり、暗くなりすぎたりすることを抑制することが可能となる。

［適用例２］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、前記補正処理部は、前記画像情報にフィルター処理を施して前記台形歪を補正し、前記パラメーター生成部は、前記変形率に対応付けて前記フィルター処理のためのフィルター係数を前記パラメーターとして生成し、前記輝度補正部は、前記パラメーター生成部が生成する前記フィルター係数を補正することによって前記輝度を補正するようにしてもよい。

［適用例３］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、前記補正処理部は、前記画像の位置毎に前記変形率を算出する変形率算出部と、前記パラメーター生成部で生成されて前記輝度補正部で補正された前記フィルター係数のうち、前記変形率算出部で算出された前記変形率に対応するフィルター係数を用いて前記フィルター処理を行うフィルター演算部と、を備えていてもよい。

［適用例４］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、前記画像内における前記変形率の最小値及び最大値を検出する範囲検出部をさらに備え、前記輝度補正部は、前記変形率が前記最小値と前記最大値との間の所定の値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整するようにしてもよい。

［適用例５］上記適用例に係るプロジェクターにおいて、前記画像内における前記変形率の平均値を算出する平均値算出部をさらに備え、前記輝度補正部は、前記変形率が前記平均値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整するようにしてもよい。

［適用例６］本適用例に係るプロジェクターの制御方法は、画像情報に基づく画像を投写するプロジェクターの制御方法であって、前記画像の台形歪を補正するためのパラメーターを生成するパラメーター生成ステップと、前記パラメーター生成ステップで生成された前記パラメーターに基づいて、前記画像情報に前記台形歪を補正する処理を施す補正処理ステップと、前記台形歪による前記画像の変形の程度を表す変形率に応じて、前記台形歪に伴う輝度の偏りを補正する輝度補正ステップと、前記補正処理ステップにおいて前記台形歪が補正され、かつ前記輝度補正ステップにおいて輝度の偏りが補正された前記画像情報に基づいて、前記画像を投写する画像投写ステップと、を備え、前記輝度補正ステップでは、前記補正処理ステップで前記台形歪が補正された前記画像情報において前記変形率がとり得る値の範囲に応じて、前記輝度の補正量を調整することを特徴とする。

このプロジェクターの制御方法によれば、変形率に応じて輝度の偏りを補正する輝度補正ステップにおいて、変形率がとり得る値の範囲、即ち変形率の分布に応じて輝度の補正量を調整しているため、変形率の分布に応じた量だけ適正に輝度を補正することが可能となり、輝度の補正によって画像が明るくなりすぎたり、暗くなりすぎたりすることを抑制することが可能となる。

［適用例７］上記適用例に係るプロジェクターの制御方法において、前記補正処理ステップでは、前記画像情報にフィルター処理を施して前記台形歪を補正し、前記パラメーター生成ステップでは、前記変形率に対応付けて前記フィルター処理のためのフィルター係数を前記パラメーターとして生成し、前記輝度補正ステップでは、前記パラメーター生成ステップで生成された前記フィルター係数を補正することによって前記輝度を補正するようにしてもよい。

［適用例８］上記適用例に係るプロジェクターの制御方法において、前記補正処理ステップは、前記画像の位置毎に前記変形率を算出する変形率算出ステップと、前記パラメーター生成ステップで生成されて前記輝度補正ステップで補正された前記フィルター係数のうち、前記変形率算出部で算出された前記変形率に対応するフィルター係数を用いて前記フィルター処理を行うフィルター演算ステップと、を備えていてもよい。

［適用例９］上記適用例に係るプロジェクターの制御方法において、前記画像内における前記変形率の最小値及び最大値を検出する範囲検出ステップをさらに備え、前記輝度補正ステップでは、前記変形率が前記最小値と前記最大値との間の所定の値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整するようにしてもよい。

［適用例１０］上記適用例に係るプロジェクターの制御方法において、前記画像内における前記変形率の平均値を算出する平均値算出ステップをさらに備え、前記輝度補正ステップでは、前記変形率が前記平均値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整するようにしてもよい。

また、上述したプロジェクター及びその制御方法がコンピューターを用いて構築されている場合には、上記形態及び上記適用例は、その機能を実現するためのプログラム、或いは当該プログラムを前記コンピューターで読み取り可能に記録した記録媒体等の態様で構成することも可能である。記録媒体としては、フレキシブルディスクやハードディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、光磁気ディスク、不揮発性の半導体メモリーを搭載したメモリーカードやＵＳＢメモリー、プロジェクターの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ等の半導体メモリー）等、前記コンピューターが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。

プロジェクターの概略構成を示すブロック図。 台形歪補正を説明するための説明図であり、（ａ）は、補正前画像情報に基づいて液晶ライトバルブの画素領域に描画された画像（補正前画像）を示す図、（ｂ）は、補正前画像を投写する様子を示す図、（ｃ）は、補正後画像情報に基づいて画素領域に描画された画像（補正後画像）を示す図、（ｄ）は、補正後画像を投写する様子を示す図。 変形率を説明するための説明図であり、（ａ）は、画素領域に描画された補正前画像を示す図、（ｂ）は、画素領域に描画された補正後画像を示す図。 画像補正部の構成を示すブロック図。 輝度補正係数を説明するためのグラフ。 フィルター係数算出部の動作を説明するためのフローチャート。 変形率と輝度補正係数との関係を示すグラフであり、（ａ）は、投写面に対するプロジェクターの傾きが比較的小さい場合のグラフ、（ｂ）は、投写面に対するプロジェクターの傾きが比較的大きい場合のグラフ。

以下、本実施形態のプロジェクターについて、図面を参照して説明する。
図１は、プロジェクター１の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、画像投写部１０、制御部２０、記憶部２１、操作パネル２２、画像情報入力部２３、画像処理部２４、画像補正部２５等を備えている。

画像投写部１０は、光源としての光源装置１１、光変調装置としての液晶ライトバルブ１２、投写光学系としての投写レンズ１３、液晶駆動部１４等で構成されている。画像投写部１０は、表示部に相当するものであり、光源装置１１から射出された光を、液晶ライトバルブ１２で画像光に変調し、この画像光を投写レンズ１３から投写して投写面Ｓに画像を表示する。

光源装置１１は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等からなる放電型の光源ランプ１１ａと、光源ランプ１１ａが放射した光を液晶ライトバルブ１２側に反射するリフレクター１１ｂとを含んで構成されている。光源装置１１から射出された光は、図示しないインテグレーター光学系によって輝度分布が略均一な光に変換されて液晶ライトバルブ１２に入射する。

液晶ライトバルブ１２は、一対の透明基板間に液晶が封入された透過型の液晶パネル等によって構成される。液晶ライトバルブ１２は、複数の画素（図示せず）がマトリクス状に配列された矩形状の画素領域１２ａを備えており、液晶に対して画素毎に駆動電圧を印加可能になっている。液晶駆動部１４が、入力される画像情報に応じた駆動電圧を各画素に印加すると、各画素は、画像情報に応じた光透過率に設定される。このため、光源装置１１から射出された光は、この液晶ライトバルブ１２の画素領域１２ａを透過することによって変調されて画像情報に応じた画像光となり、投写レンズ１３によって拡大投写される。なお、本明細書では、画像情報に基づいて液晶ライトバルブ１２（画素領域１２ａ）の各画素の光透過率を設定することを、「画像を描画する」とも呼ぶ。

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、各種データ等の一時記憶に用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、記憶部２１に記憶されている制御プログラムに従ってＣＰＵが動作することによりプロジェクター１の動作を制御する。つまり、制御部２０は、記憶部２１とともにコンピューターとして機能する。

記憶部２１は、フラッシュメモリーや、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性のメモリーにより構成されている。記憶部２１には、プロジェクター１の動作を制御するための制御プログラムや、プロジェクター１の動作条件等を規定する各種設定データ等が記憶されている。

操作パネル２２は、ユーザーの入力操作を受け付ける入力操作部に相当するものであり、ユーザーがプロジェクター１に対して各種指示を行うための複数の操作キー（図示せず）を備えている。ユーザーが操作パネル２２の各種操作キーを操作すると、操作パネル２２は、この操作を受け付けて、操作された操作キーに対応する制御信号を制御部２０に出力する。そして、制御部２０は、操作パネル２２から制御信号が入力されると、入力された制御信号に基づく処理を行って、プロジェクター１の動作を制御する。なお、操作パネル２２の代わりに、或いは操作パネル２２とともに、遠隔操作が可能なリモコン（図示せず）を入力操作部として用いた構成としてもよい。この場合、リモコンは、ユーザーの操作内容に応じた赤外線の操作信号を発信し、図示しないリモコン信号受信部がこれを受信して制御部２０に伝達する。

画像情報入力部２３は、複数の入力端子を備えており、これらの入力端子には、ビデオ再生装置やパーソナルコンピューター等、図示しない外部の画像供給装置から各種形式の画像情報が入力される。画像情報入力部２３は、入力された画像情報に対して、必要に応じて信号変換処理等を施し、画像処理部２４に出力する。

画像処理部２４は、画像情報入力部２３から入力される画像情報を、液晶ライトバルブ１２の各画素の階調を表す画像情報、即ち各画素に印加する駆動電圧を規定するための画像情報に変換する。ここで、変換された画像情報は、液晶ライトバルブ１２の各画素に対応する複数の画素値を含んでいる。画素値とは、対応する画素の光透過率を定めるものであり、この画素値によって、各画素から射出される光の輝度が規定される。さらに、画像処理部２４は、制御部２０の指示に基づいて、変換した画像情報に対して、明るさ、コントラスト、シャープネス等の画質を調整する処理や、メニュー画像等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を重畳して表示する処理を必要に応じて行い、処理後の画像情報を画像補正部２５に出力する。

画像補正部２５は、投写面Ｓに対して斜め方向から画像を投写する場合に生じる台形歪を補正するための処理を行う。具体的には、画像補正部２５は、画像処理部２４から入力される画像情報（補正前画像情報）に対して、台形歪を相殺可能な形状に画像を歪ませるフィルター処理を施し、処理後の画像情報を補正後画像情報として液晶駆動部１４に供給する。そして、液晶駆動部１４が、画像補正部２５から入力される補正後画像情報に従って液晶ライトバルブ１２を駆動すると、投写面Ｓには、台形歪が補正された状態で画像が投写される。

図２は、台形歪補正を説明するための説明図であり、（ａ）は、補正前画像情報に基づいて液晶ライトバルブ１２の画素領域１２ａに描画された画像（補正前画像）を示す図、（ｂ）は、補正前画像を投写する様子を示す図、（ｃ）は、補正後画像情報に基づいて画素領域１２ａに描画された画像（補正後画像）を示す図、（ｄ）は、補正後画像を投写する様子を示す図である。

図２（ａ）に示すように、画像処理部２４から入力される画像情報に基づく画像（入力画像Ｐｉ）を、補正前画像Ｐ０として画素領域１２ａの全域に描画し、投写面Ｓに斜めに投写する
と、図２（ｂ）に示すように、台形歪により入力画像Ｐｉが歪んで表示される。一方、図２（ｃ）に示すように、補正前画像Ｐ０（入力画像Ｐｉ）を台形歪の逆向きに歪ませるとともに、入力画像Ｐｉの外側を黒色の画素値、つまり光透過率が最小となる画素値に設定した補正後画像Ｐ１を投写面Ｓに投写すると、図２（ｄ）に示すように、台形歪が相殺されて、入力画像Ｐｉが矩形状に表示される。なお、図示するように、補正前画像Ｐ０の左上、右上、右下、左下の４つの頂点の座標（画素座標）をそれぞれ（ｘ₀，ｙ₀）、（ｘ₁，ｙ₁）、（ｘ₂，ｙ₂）、（ｘ₃，ｙ₃）とし、補正後画像Ｐ１において、この４つの頂点に対応する点の座標をそれぞれ（Ｘ₀，Ｙ₀）、（Ｘ₁，Ｙ₁）、（Ｘ₂，Ｙ₂）、（Ｘ₃，Ｙ₃）とする。ここで、補正前画像Ｐ０に対する補正後画像Ｐ１の変形の度合い（変形率）は、画像の位置（座標）によって異なっており、例えば、図２に示した例では、頂点（Ｘ₃，Ｙ₃）の近傍に比べて頂点（Ｘ₁，Ｙ₁）の近傍のほうが縮小の度合いが大きくなっている。

図３は、変形率を説明するための説明図であり、（ａ）は、画素領域１２ａに描画された補正前画像Ｐ０を示す図、（ｂ）は、画素領域１２ａに描画された補正後画像Ｐ１を示す図である。なお、本図は、代表として右上及び左下の頂点にある２つの画素に注目して、これらの画素の変形率を説明するものであり、説明を容易にするために、注目する画素及びその周辺の画素に関して、画素のサイズ及び画素間の間隔を拡大して示している。

図３（ｂ）に示すように、補正後画像Ｐ１において、注目する画素の左に隣接する画素ｐｌ１と、注目する画素の右に隣接する画素ｐｒ１との距離をａ１とし、注目する画素の上に隣接する画素ｐｕ１と、注目する画素の下に隣接する画素ｐｄ１との距離をｂ１とする。また、図３（ａ）に示すように、補正前画像Ｐ０において、画素ｐｌ１に対応する画素ｐｌ０と、画素ｐｒ１に対応する画素ｐｒ０との距離をａ０、画素ｐｕ１に対応する画素ｐｕ０と、画素ｐｄ１に対応する画素ｐｄ０との距離をｂ０とする。そして、本実施形態では、ａ１／ａ０を、その画素における横方向（Ｘ方向）の変形率ε_xとして定義し、ｂ１／ｂ０を、その画素における縦方向（Ｙ方向）の変形率ε_yとして定義する。変形率ε_x，ε_yをこのように定義した場合には、頂点（Ｘ₃，Ｙ₃）の近傍に比べて頂点（Ｘ₁，Ｙ₁）の近傍のほうが変形率ε_x，ε_yは小さな値となる。なお、変形率ε_x，ε_yの定義は、上記に限定されず、例えば、画素間距離ａ０のｘ方向成分に対する画素間距離ａ１の比、及び画素間距離ｂ０のｙ方向成分に対する画素間距離ｂ１の比をそれぞれ変形率ε_x，ε_yと定義してもよい。

図４は、画像補正部２５の構成を示すブロック図である。
図４に示すように、画像補正部２５は、パラメーター生成部３０と、補正処理部４０とを含んで構成されている。

パラメーター生成部３０は、射影変換係数算出部３１と、フィルター係数算出部３２と、輝度補正係数記憶部３３とを備えており、台形歪を補正するためのパラメーター（射影変換係数及びフィルター係数）を、プロジェクター１の傾きに応じて生成する。

射影変換係数算出部３１には、プロジェクター１の傾きに応じた傾き情報が制御部２０から入力される。制御部２０は、例えば、補正前画像Ｐ０を投写した状態で、図示しない撮像手段によって投写面Ｓを撮像し、この撮像結果に基づいて、プロジェクター１に対する投写面Ｓの傾きを表す傾き情報を導いて、この傾き情報を射影変換係数算出部３１に出力する。なお、傾き情報の導出方法は上記に限定されず、図示しない加速度センサー等によってプロジェクター１の傾きを検出して傾き情報を導くようにしてもよいし、ユーザーに操作パネル２２やリモコンを操作させて、傾き情報を指定させたり、入力させたりするようにしてもよい。

射影変換係数算出部３１は、制御部２０から入力される傾き情報に基づいて、補正後画像Ｐ１の４つの頂点の座標（Ｘ₀，Ｙ₀）、（Ｘ₁，Ｙ₁）、（Ｘ₂，Ｙ₂）、（Ｘ₃，Ｙ₃）を算出する。さらに射影変換係数算出部３１は、算出した補正後画像Ｐ１の頂点の座標を用いて、補正前画像Ｐ０から補正後画像Ｐ１への変換を定義する射影変換係数を算出する。ここで、上述したように、補正前画像Ｐ０の左上、右上、右下、左下の４つの頂点の座標をそれぞれ（ｘ₀，ｙ₀）、（ｘ₁，ｙ₁）、（ｘ₂，ｙ₂）、（ｘ₃，ｙ₃）とし、この４つの頂点の補正後画像Ｐ１における座標をそれぞれ（Ｘ₀，Ｙ₀）、（Ｘ₁，Ｙ₁）、（Ｘ₂，Ｙ₂）、（Ｘ₃，Ｙ₃）とすると、８つの射影変換係数Ａ〜Ｈを用いて、式（１）に示すような射影変換の行列式が成立する。このため、射影変換係数算出部３１は、この式（１）から射影変換係数Ａ〜Ｈを算出し、算出結果をフィルター係数算出部３２及び補正処理部４０に出力する。

なお、この射影変換によって補正前画像Ｐ０が補正後画像Ｐ１に変換されるものとすると、補正後画像Ｐ１内の任意の座標（Ｘ，Ｙ）に対応する補正前画像Ｐ０内の座標（ｘ、ｙ）を、以下の式（２）、式（３）によって導くことができる。

フィルター係数算出部３２は、射影変換係数算出部３１で算出された射影変換係数、及び輝度補正係数記憶部３３に記憶されている輝度補正係数を参照して、補正処理部４０でフィルター処理を行うためのフィルター係数、即ち補正後画像Ｐ１における各画素の画素値を決定するためのフィルター係数を算出する。ここで、補正後画像Ｐ１における画素値は、変形率ε_x，ε_yの値に応じて変化することから、フィルター係数算出部３２は、変形率ε_x，ε_yの値毎にフィルター係数を算出し、補正処理部４０に出力する。なお、フィルター係数算出部３２が算出するフィルター係数は、縦横分離型の１次元フィルターの係数であり、フィルター係数算出部３２は、横方向の変形率ε_xの値に応じた横方向のフィルター係数と、縦方向の変形率ε_yの値に応じた縦方向のフィルター係数とを個別に算出する。

輝度補正係数記憶部３３には、縦横それぞれの変形率ε_x，ε_yの複数の値に対して輝度補正係数を対応付けた輝度補正係数テーブルが予め記憶されている。輝度補正係数は、台形歪に伴う輝度の偏りを補正するための係数であり、フィルター係数算出部３２は、算出したフィルター係数に輝度補正係数を乗じることによって輝度を均一に補正する。

図５は、輝度補正係数を説明するためのグラフであり、変形率と輝度補正係数との関係を示している。
図５に示すように、輝度補正係数は、変形率ε_x，ε_yが１．０（等倍）のときに１の値をとり、変形率ε_x，ε_yが低下するに従って大きな値をとるように設定されている。これは、変形率ε_x，ε_yが小さい部分（つまり、ａ１／ａ０の値が小さい部分）ほど、投写面Ｓ上では大きく拡大されて輝度が低下するためであり、この輝度の低下を補うために、変形率ε_x，ε_yの値が小さいほど輝度が高くなるような輝度補正係数が対応付けられている。

図６は、フィルター係数算出部３２の動作を説明するためのフローチャートである。
プロジェクター１が設置されて制御部２０から傾き情報が入力されると、フィルター係数算出部３２は、図６に示すフローに従って動作する。なお、フィルター係数算出部３２は、縦方向及び横方向のフィルター係数のうち、横方向のフィルター係数をはじめに算出するものとする。

図６に示すように、ステップＳ１０１では、フィルター係数算出部３２は、横方向の変形率ε_xについて最大値と最小値を検出する。ここで、変形率ε_xが最大又は最小になる位置は、投写面Ｓまでの距離が最大又は最小となる位置であり、画像の４つの頂点のいずれかである。このため、フィルター係数算出部３２は、４つの頂点の変形率ε_xを射影変換係数に基づいて算出し、この中から最大値と最小値を抽出する。なお、変形率ε_xの分布は、投写面Ｓに対するプロジェクター１の傾きによって変化する。つまり、プロジェクター１の傾きが大きい場合ほど、変形率ε_xは全体的に小さくなり（例えば、０．５〜０．８）、プロジェクター１の傾きが小さい場合ほど、変形率ε_xは全体的に大きくなる（例えば、０．８〜１．０）。

ステップＳ１０２では、フィルター係数算出部３２は、変形率ε_xの範囲（最小値〜最大値）に応じて、複数の変形率ε_xに対応する横方向のフィルター係数を算出する。本実施形態のフィルター係数算出部３２は、変形率ε_xの最小値及び最大値を含む範囲を０．１刻みで分割し、それぞれに対応するフィルター係数を導出する。例えば、変形率ε_xの最小値が０．７５で、最大値が１．０の場合には、０．７、０．８、０．９、１．０の４つの変形率ε_xにそれぞれ対応する４つのフィルター係数を算出する。なお、補正後画像Ｐ１においてモアレの発生等を防ぐために、例えば、変形率の１／２をカットオフ周波数とするローパスフィルターとして機能するようにフィルター係数を決定することが望ましい。また、フィルター係数算出部３２は、フィルター係数の総和を１に正規化する。

ステップＳ１０３では、フィルター係数算出部３２は、射影変換係数に基づいて、横方向の変形率ε_xの平均値を算出する。ここでは、すべての画素の変形率ε_xの平均値を算出するようにしてもよいが、処理に要する時間を短縮させるために、所定の間隔を空けて抽出した画素の変形率ε_xの平均値を算出するようにしてもよい。或いは、さらに処理を簡略化して、４つの頂点の変形率ε_xの平均値を算出するようにしてもよい。

ステップＳ１０４では、フィルター係数算出部３２は、輝度補正係数を調整するための輝度補正係数調整量を算出する。具体的には、フィルター係数算出部３２は、変形率ε_xがステップＳ１０３で算出した平均値のときに輝度が１倍（不変）になるように輝度補正係数調整量を決定する。つまり、輝度補正係数記憶部３３に記憶されている輝度補正係数テーブルにおいて、変形率ε_xが平均値のときの輝度補正係数をｋ_mとすると、フィルター係数算出部３２は、輝度補正係数調整量ｑをｑ＝ｋ_m−１のように決定する。

ステップＳ１０５では、フィルター係数算出部３２は、輝度補正係数記憶部３３に記憶されている輝度補正係数と、ステップＳ１０４で算出した輝度補正係数調整量を用いて、生成された横方向のフィルター係数を補正する。フィルター係数算出部３２は、ステップＳ１０２で生成された変形率ε_x毎のフィルター係数に対して、各変形率ε_xに対応する輝度補正係数と輝度補正係数調整量との差を乗じることによってフィルター係数を補正する。つまり、横方向の変形率ε_xのある値に関して、ステップＳ１０２で算出された補正前のフィルター係数をｈ_ε［ｉ］（ｉはシンボル数）、この変形率ε_xに対応する輝度補正係数をｋ_εとすると、補正後のフィルター係数ｈ_ε［ｉ］´は、式（４）のようになる。

次に、フィルター係数算出部３２は、縦方向のフィルター係数を、横方向と同じく図６に示すフローに従って算出する。つまり、フィルター係数算出部３２は、ステップＳ１０１では、縦方向の変形率ε_yについて最大値と最小値を検出し、ステップＳ１０２では、変形率ε_yの範囲（最小値〜最大値）に応じて、複数の変形率ε_yに対応する縦方向のフィルター係数を算出する。ステップＳ１０３では、縦方向の変形率ε_yの平均値を算出し、ステップＳ１０４では、輝度補正係数調整量を決定する。そして、ステップＳ１０５では、輝度補正係数と輝度補正係数調整量を用いて、生成された縦方向のフィルター係数を補正する。

図７は、変形率と輝度補正係数との関係を示すグラフであり、（ａ）は、投写面Ｓに対するプロジェクター１の傾きが比較的小さい場合のグラフ、（ｂ）は、投写面Ｓに対するプロジェクター１の傾きが比較的大きい場合のグラフを示している。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、投写面Ｓに対するプロジェクター１の傾きが大きいほど、変形率の範囲（最小値〜最大値）やその平均値は小さくなり、変形率が平均値のときの輝度補正係数ｋ_m、即ち輝度補正係数調整量ｑの値は大きくなる。つまり、プロジェクター１の傾きが大きく、輝度が低下しやすい状況であるほど、輝度の補正（上昇）が抑制され、多くの画素で輝度が飽和してしまうことが抑制される。

図４に戻って、補正処理部４０は、射影変換係数記憶部４１と、フィルター係数記憶部４２と、変形率算出部４３と、フレームメモリー４４と、フィルター演算部４５とを備えて構成されている。補正処理部４０は、パラメーター生成部３０で生成された射影変換係数、及び変形率毎のフィルター係数に基づいて、画像処理部２４から順次入力される画像情報に対して台形歪を補正するフィルター処理を施し、処理後の画像情報を液晶駆動部１４に出力する。

射影変換係数記憶部４１は、射影変換係数算出部３１で算出された射影変換係数を記憶する。また、フィルター係数記憶部４２は、フィルター係数算出部３２で変形率ε_x，ε_yの値毎に算出されたフィルター係数を記憶する。

変形率算出部４３は、フィルター演算部４５が処理の対象とする補正後画像Ｐ１の画素の変形率ε_x，ε_yを算出し、フィルター演算部４５に出力する。具体的には、変形率算出部４３は、補正後画像Ｐ１における処理対象の画素とその周辺の画素について、補正前の位置、即ち補正前画像Ｐ０における対応する位置を、射影変換係数を用いて導く。そして、変形率算出部４３は、上述した変形率ε_x，ε_yの定義に従って変形率ε_x，ε_yを算出する。

フレームメモリー４４には、画像処理部２４から入力される補正前の画像情報（画素値）が順次入力される。そして、フィルター演算部４５は、フレームメモリー４４に記憶されたフレーム単位の画像情報に対してフィルター処理を施し、補正後画像Ｐ１の各画素の画素値を順に決定する。具体的には、フィルター演算部４５は、補正後画像Ｐ１を構成する画素の１つを処理対象とし、射影変換係数に基づき、フレームメモリー４４に記憶されている補正前画像Ｐ０の画像情報の中から参照すべき画素（参照画素）の画素値を特定して抽出するとともに、変形率算出部４３が算出した変形率に対応するフィルター係数をフィルター係数記憶部４２から読み出し、参照画素の画素値に対して、読み出したフィルター係数を用いたフィルター処理を行って新たな画素値を決定する。なお、変形率算出部４３が算出した変形率に対応するフィルター係数がフィルター係数記憶部４２に記憶されていない場合には、最も近い変形率に対応するフィルター係数を用いるようにしてもよいし、近傍の変形率を補間して、対応するフィルター係数を導出するようにしてもよい。

フィルター演算部４５は、横方向のフィルター処理と、縦方向のフィルター処理を順に行い、これをすべての画素について行う。そして、フィルター演算部４５は、処理後の画像情報を液晶駆動部１４に出力する。この結果、投写面Ｓには、台形歪が補正されるとともに、輝度の偏りも補正された状態で入力画像Ｐｉが投写される。

なお、パラメーター生成部３０の射影変換係数算出部３１及びフィルター係数算出部３２は、投写面Ｓに対するプロジェクター１の傾きが変化した場合に新たなパラメーターを算出すればよく、必ずしも高速での処理が必須ではないことから、ソフトウェアで実現可能することが望ましい。一方、補正処理部４０は、順次入力される画像情報を高速で処理する必要があるため、ハードウェアで実現することが望ましい。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクター１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のプロジェクター１によれば、台形歪や輝度を補正するためのフィルター係数を、変形率ε_x，ε_yに応じて生成するとともに、変形率ε_x，ε_yの平均値に応じてフィルター係数を調整しているため、変形率ε_x，ε_yの平均値に応じた量だけ適正に輝度を補正することが可能となり、輝度の補正によって画像が明るくなりすぎたり、暗くなりすぎたりすることを抑制することが可能となる。

（２）本実施形態のプロジェクター１によれば、台形歪を補正するためのフィルター係数を調整することによって輝度の偏りも補正するようにしているため、フィルター処理によって台形歪を補正する回路（補正処理部４０）の構成を利用して、輝度の均一化をも実現することが可能となる。

（３）本実施形態のプロジェクター１によれば、ステップＳ１０１で変形率ε_x，ε_yの最小値と最大値を求め、ステップＳ１０２でフィルター係数を算出する際には、最小値から最大値の範囲に対応するフィルター係数のみを算出するようにしているため、フィルター係数の算出に要する時間を短縮することが可能となる。また、算出したフィルター係数を記憶するフィルター係数記憶部４２の記憶容量を節約することも可能となる。

なお、本実施形態では、ステップＳ１０１を実行して変形率の最大値と最小値を検出する際のフィルター係数算出部３２が範囲検出部に相当し、ステップＳ１０３を実行して変形率の平均値を算出する際のフィルター係数算出部３２が平均値算出部に相当し、ステップＳ１０４，Ｓ１０５を実行してフィルター係数を補正する際のフィルター係数算出部３２が輝度補正部に相当する。また、式（４）におけるｋ_ε―ｑが輝度の補正量に相当する。

（変形例）
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

上記実施形態では、変形率ε_x，ε_yが平均値のときに、輝度が不変になるようにフィルター係数を調整しているが、輝度が不変になるときの値は、最小値と最大値の間の所定の値であれば、平均値に限定されない。ただし、最大値に近い値であるほど、明るい画像になるが、補正によって最大輝度に達してしまう画素が増加してしまう。一方、最小値に近い値であるほど、輝度の飽和を抑制できるが、暗い画像になる。

上記実施形態において、輝度補正係数記憶部３３は、変形率ε_x，ε_yの複数の値に対して輝度補正係数を対応付けた輝度補正係数テーブルを記憶しているが、輝度補正係数を変形率ε_x，ε_yの関数として表した数式を記憶するようにしてもよい。

上記実施形態では、フィルター係数を調整することによって輝度を補正する態様を示したが、この態様に限定されない。例えば、ステップＳ１０２で算出したフィルター係数を用いてフィルター演算部４５でフィルター処理を行って、フィルター処理後の画素値にｋ_ε−ｑを乗じる処理を行うようにしてもよい。

上記実施形態において、変形率算出部４３は、変形率ε_x，ε_yを画素毎に算出しているが、この態様に限定されない。例えば、複数の画素を含んで構成される領域毎に変形率ε_x，ε_yを算出するようにしてもよい。

上記実施形態において、プロジェクター１は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ透過する３つの液晶ライトバルブ１２を用いてカラーの画像光に変調する３板式のプロジェクターであってもよいし、各画素の中にそれぞれ赤色光、緑色光、青色光を透過可能なサブ画素を含んだ１つの液晶ライトバルブ１２によって画像光に変調する態様とすることも可能である。

上記実施形態では、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ１２を用いているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向を、画素としてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源から射出した光を変調する微小ミラーアレイデバイス等を用いることもできる。

上記実施形態では、光源装置１１は、放電型の光源ランプ１１ａによって構成されているが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）光源やレーザー光源等の固体光源、或いはその他の光源に適用することもできる。

１…プロジェクター、１０…画像投写部、１１…光源装置、１１ａ…光源ランプ、１１ｂ…リフレクター、１２…液晶ライトバルブ、１２ａ…画素領域、１３…投写レンズ、１４…液晶駆動部、２０…制御部、２１…記憶部、２２…操作パネル、２３…画像情報入力部、２４…画像処理部、２５…画像補正部、３０…パラメーター生成部、３１…射影変換係数算出部、３２…フィルター係数算出部、３３…輝度補正係数記憶部、４０…補正処理部、４１…射影変換係数記憶部、４２…フィルター係数記憶部、４３…変形率算出部、４４…フレームメモリー、４５…フィルター演算部、Ｐ０…補正前画像、Ｐ１…補正後画像、Ｐｉ…入力画像、Ｓ…投写面。

Claims (8)

1. 画像情報に基づく画像を投写するプロジェクターであって、
   前記画像の台形歪を補正するためのパラメーターを生成するパラメーター生成部と、
   前記パラメーター生成部で生成された前記パラメーターに基づいて、前記画像情報に前記台形歪を補正する処理を施す補正処理部と、
   前記台形歪による前記画像の変形の程度を表す変形率に応じて、前記台形歪に伴う輝度の偏りを補正する輝度補正部と、
   前記補正処理部によって前記台形歪が補正され、かつ前記輝度補正部によって輝度の偏りが補正された前記画像情報に基づいて、前記画像を投写する画像投写部と、
   を備え、
   前記輝度補正部は、前記補正処理部によって前記台形歪が補正された前記画像情報において前記変形率がとり得る値の範囲に応じて、前記輝度の補正量を調整し、
   前記補正処理部は、前記画像情報にフィルター処理を施して前記台形歪を補正し、
   前記パラメーター生成部は、前記変形率に対応付けて前記フィルター処理のためのフィルター係数を前記パラメーターとして生成し、
   前記輝度補正部は、前記パラメーター生成部が生成する前記フィルター係数を補正することによって前記輝度を補正することを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターであって、
   前記補正処理部は、前記画像の位置毎に前記変形率を算出する変形率算出部と、前記パラメーター生成部で生成されて前記輝度補正部で補正された前記フィルター係数のうち、前記変形率算出部で算出された前記変形率に対応するフィルター係数を用いて前記フィルター処理を行うフィルター演算部と、
   を備えたことを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項１または２に記載のプロジェクターであって、
   前記画像内における前記変形率の最小値及び最大値を検出する範囲検出部をさらに備え、
   前記輝度補正部は、前記変形率が前記最小値と前記最大値との間の所定の値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整することを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項１または２に記載のプロジェクターであって、
   前記画像内における前記変形率の平均値を算出する平均値算出部をさらに備え、
   前記輝度補正部は、前記変形率が前記平均値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整することを特徴とするプロジェクター。
5. 画像情報に基づく画像を投写するプロジェクターの制御方法であって、
   前記画像の台形歪を補正するためのパラメーターを生成するパラメーター生成ステップと、
   前記パラメーター生成ステップで生成された前記パラメーターに基づいて、前記画像情報に前記台形歪を補正する処理を施す補正処理ステップと、
   前記台形歪による前記画像の変形の程度を表す変形率に応じて、前記台形歪に伴う輝度の偏りを補正する輝度補正ステップと、
   前記補正処理ステップにおいて前記台形歪が補正され、かつ前記輝度補正ステップにおいて輝度の偏りが補正された前記画像情報に基づいて、前記画像を投写する画像投写ステップと、を備え、
   前記輝度補正ステップでは、前記補正処理ステップで前記台形歪が補正された前記画像情報において前記変形率がとり得る値の範囲に応じて、前記輝度の補正量を調整し、
   前記補正処理ステップでは、前記画像情報にフィルター処理を施して前記台形歪を補正し、
   前記パラメーター生成ステップでは、前記変形率に対応付けて前記フィルター処理のためのフィルター係数を前記パラメーターとして生成し、
   前記輝度補正ステップでは、前記パラメーター生成ステップで生成された前記フィルター係数を補正することによって前記輝度を補正することを特徴とするプロジェクターの制御方法。
6. 請求項５に記載のプロジェクターの制御方法であって、
   前記補正処理ステップは、前記画像の位置毎に前記変形率を算出する変形率算出ステップと、前記パラメーター生成ステップで生成されて前記輝度補正ステップで補正された前記フィルター係数のうち、前記変形率算出ステップで算出された前記変形率に対応するフィルター係数を用いて前記フィルター処理を行うフィルター演算ステップと、
   を備えたことを特徴とするプロジェクターの制御方法。
7. 請求項５または６に記載のプロジェクターの制御方法であって、
   前記画像内における前記変形率の最小値及び最大値を検出する範囲検出ステップをさらに備え、
   前記輝度補正ステップでは、前記変形率が前記最小値と前記最大値との間の所定の値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整することを特徴とするプロジェクターの制御方法。
8. 請求項５または６に記載のプロジェクターの制御方法であって、
   前記画像内における前記変形率の平均値を算出する平均値算出ステップをさらに備え、
   前記輝度補正ステップでは、前記変形率が前記平均値のときに前記輝度が不変となるように前記輝度の補正量を調整することを特徴とするプロジェクターの制御方法。

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