JP6657987B2 - プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像部を用いて、プロジェクターにより投射される投射光を高精度に測色することを目的とする。
本発明によれば、撮像部の撮像画像が、撮像部の撮像素子ごとの感度分布を補正する第1補正値と、撮像部の測色誤差を補正する第2補正値とを用いて補正される。従って、撮像部を用いて、プロジェクターが投射する画像光を高精度に測色することができる。
本発明によれば、変調部の光透過率に対応した第2補正値を用いて撮像画像を補正し、プロジェクターの投射する画像光を高精度に測色することができる。従って、変調部の光透過率が経時劣化により変化しても、光透過率に対応した第2補正値により撮像画像を補正することができる。
本発明によれば、プロジェクターから投射される画像の階調に対応した第2補正値を用いて撮像画像を補正し、プロジェクターの投射する画像光を高精度に測色することができる。
本発明によれば、撮像部が有する撮像レンズの焦点距離が変更されても、変更された焦点距離に対応した第1補正値を用いて撮像画像を補正することができる。
本発明によれば、第1補正値により補正した撮像画像が基準色空間の色値に変換される。従って、例えば、撮像部の撮像レンズが交換され、撮像部から出力される撮像値が変更されても、基準色空間の色値に変換された撮像値を第2補正値により補正することで、プロジェクターの投射する画像光を高精度に測色することができる。
本発明によれば、投射部から投射される画像光を構成する原色光の組み合わせに対応した補正を行うことができる。
本発明によれば、撮像部の撮像画像が、撮像部の撮像素子ごとの感度分布を補正する第1補正値と、撮像部の測色誤差を補正する第2補正値とを用いて補正される。従って、撮像部を用いて、プロジェクターの投射する画像光を高精度に測色することができる。
図1は、プロジェクター100の構成を示す構成図である。
プロジェクター100は、パーソナルコンピューターや各種映像プレーヤー等の外部の画像供給装置200に接続され、画像供給装置200から供給される画像信号に基づく画像を投射対象に投射する装置である。
画像供給装置200には、例えば、ビデオ再生装置、DVD(Digital Versatile Disk)再生装置、テレビチューナー装置、CATV(Cable television)のセットトップボックス、ビデオゲーム装置等の映像出力装置、パーソナルコンピューター等を用いることができる。
また、投射対象は、建物や物体など、一様に平らではない物体であってもよいし、スクリーンSCや、建物の壁面等の平らな投射面を有するものであってもよい。本実施形態では平面のスクリーンSC(表示面)に投射する場合を例示する。
画像入力I/F部151が備えるインターフェースは、例えば、Ethernet(登録商標)、IEEE1394、USB等のデータ通信用のインターフェースであってもよい。また、画像入力I/F部151のインターフェースは、MHL(登録商標)、HDMI(登録商標)、DisplayPort等の画像データ用のインターフェースであってもよい。
また、画像入力I/F部151は、コネクターとして、アナログ映像信号が入力されるVGA端子や、デジタル映像データが入力されるDVI(Digital Visual Interface)端子を備える構成であってもよい。さらに、画像入力I/F部151は、A/D変換回路を備え、VGA端子を介してアナログ映像信号が入力された場合、A/D変換回路によりアナログ映像信号を画像データに変換し、画像処理部160に出力する構成であってもよい。
光変調装置駆動部122は、画像処理部160から入力される表示画像データ(後述する)に基づき、R,G,Bの各色に対応した表示画像信号を生成する。光変調装置駆動部122は、生成したR,G,Bの各色の表示画像信号に基づいて、光変調装置112の各色の液晶パネルを駆動し、各液晶パネルに画像光を描画する。
ユーザーインターフェースとして機能する操作パネル131は、各種の操作キーや、液晶パネルにて構成された表示画面を有する。入力処理部133は、操作パネル131に表示された操作キーが操作されると、操作されたキーに対応したデータを制御部180に出力する。また、入力処理部133は、制御部180の制御に従って、操作パネル131の表示画面に各種画像を表示させる。
また、操作パネル131の表示画面には、操作パネル131への接触を検出するタッチセンサーが重ね合わされて一体形成される。入力処理部133は、ユーザーの指等が接触した操作パネル131の位置を入力位置として検出し、検出した入力位置に対応したデータを制御部180に出力する。
リモコン受光部132は、リモコン5から送信される赤外線信号を受光する。入力処理部133は、リモコン受光部132が受光した赤外線信号をデコードして、リモコン5における操作内容を示すデータを生成し、制御部180に出力する。
撮像部140は、撮像光学系、撮像素子及びインターフェース回路等を有するカメラを備え、制御部180の制御に従って投射光学系113の投射方向を撮像し、撮像画像データを生成する。また、撮像部140は、RGBフィルターや波長カットフィルター等の光学フィルターを備え、光学フィルターを透過した光が結像する位置に、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子が設置される。撮像部140の撮像範囲、すなわち画角は、スクリーンSCとその周辺部とを含む範囲である。撮像部140は、生成した撮像画像データを制御部180に出力する。
フレームレート変換処理は、画像処理部160が、画像データのフレームレートを、制御部180により指定されたフレームレートに変換する処理である。
形状補正処理は、画像処理部160が、制御部180から入力される補正パラメーターに従って画像データを変換して、スクリーンSCに投射する画像の形状を補正する処理である。
ズーム処理は、リモコン5や操作パネル131の操作によりズームが指示された場合に、画像処理部160が、画像を拡大/縮小する処理である。
色調補正処理は、画像データの色調を変換する処理であり、画像処理部160は、制御部180により指定された色調に合わせて画像データに含まれる各画素のデータを変更する。この処理において、プロジェクター100は、映画鑑賞に適した色調、スクリーンSCが明るい環境に設置された場合に適した色調、黒板などの非白色のスクリーンSCに投射する場合に適した色調等を実現できる。色調補正処理に加え、コントラスト調整等を行ってもよい。
輝度補正処理は、画像処理部160が、画像データの輝度を補正する処理である。輝度補正処理により、画像データの輝度が、光源部111の発光状態やプロジェクター100が設置された環境の明るさ等に対応した輝度に補正される。
ガンマ補正処理とは、外部から供給される画像データを、光変調装置112等の出力デバイスの出力特性に応じて補正する処理のことである。一般に、出力デバイスは非線形的な出力特性を有しているから、画像データに比例する出力レベル(例えば、駆動電圧信号や駆動電流信号電流レベル)で画像を出力しても、所望の色調では画像は出力されない。出力デバイスの出力特性に合わせて画像データを補正することにより、所望の色調で画像を出力することができる。
画像処理部160が実行する上記の処理の内容、パラメーター、及び処理の開始、終了のタイミングは制御部180により制御される。
画像処理部160は、処理後の画像データをフレームメモリー155から読み出し、表示画像データとして光変調装置駆動部122に出力する。
撮像部140は、レンズ収差等の影響により、撮像部140の撮像素子が出力する画素値が、撮像素子の位置によって異なるという感度分布が生じる。この感度分布には、個体差がある。感度分布は、撮像画素の中心部よりも周辺部において、撮像画素から出力される画素値が低下する。このため、撮像部140が撮像した撮像画像データに基づいて投射対象に投射される画像を補正する場合に、投射された画像の輝度や色度の差を正確に測定することができず、誤差が生じる場合がある。また、撮像部140の感度分布は、レンズ表面にコーティングされた紫外線や、赤外線のカットフィルター(光学フィルター)の影響を受け、撮像部140が撮像する画像の色によっても異なる。従って、撮像部140の感度分布を補正する第1補正データは、撮像画像データを構成する複数の原色ごとに算出する必要がある。
また、第1補正データは、撮像部140の撮像光学系の焦点距離に応じて複数生成される。撮像光学系の焦点距離に対応した第1補正データを生成することで、撮像部140の撮像光学系が変更され、焦点距離が変更になっても、変更された焦点距離に対応した第1補正値を用いて撮像画像を補正することができる。
プロジェクター100は、光学部品として、投射光学系113を構成する光学部品や、光源部111の光源から射出される光を光変調装置112の液晶パネルに導光する光学部品を備える。また、光学部品としての光変調装置112の液晶パネルは、液晶パネルを構成する各画素が分光特性を有し、画素によって透過する画像光の波長に誤差が生じる。これらの光学部品の光学特性により、撮像部140が生成する撮像画像データの画素値(RGB値)に誤差が生じ、撮像部140の撮像画像データを用いた測色の精度が低下する。
このため、撮像部140が生成した撮像画像データを、第2補正データを用いて補正する。
第2補正データは、以下の手順で生成される。
まず、プロジェクター100により、スクリーンSCに単色のラスター画像を投射する。ラスター画像は、R,G,Bの各色の単色画像であり、事前に設定された階調ごとに複数用意される。
次に、スクリーンSCに投射されたラスター画像を、プロジェクター100の撮像部140で撮像し、撮像画像データを生成する。この撮像画像データは、撮像画像データを構成する各画素のR,G,B値により構成される。また、このラスター画像を、プロジェクター100の外部の装置である測色装置(図示略)により測色して、測色データ(測色値)を生成する。測色データは、測色データを構成する各画素のX,Y,Z値により構成される。この処理を、スクリーンSCに投射するラスター画像の色(R,G,B)及び階調を変更し、すべての色及びすべての階調で、撮像画像データと測色データとを得る。
そして、同一の色及び階調のラスター画像を撮像した撮像画像データと測色データとを比較して、撮像画像データを構成する各画素のRGB値を、対応する測色データを構成する画素のXYZ値に補正する第2補正データを生成する。又は、撮像画像データを構成する各画素のR,G,B値を基準色空間の色値に変換する。例えば、基準色空間としてXYZ表色系を選択した場合には、撮像画像データのRGB値が、XYZ値に変換される。そして、変換されたXYZ値を、測色データを構成する画素のXYZ値に補正する第2補正データを生成する。
第2補正データは、画像光を構成するR,G,B光(原色光)に対応して複数生成される。本実施形態では、第2補正データを、補正行列式の形式で算出する。第2補正データを示す補正行列を、以下では行列「B」と表記する。
第2補正データを、第2補正データの生成に用いたラスター画像の階調値や、色成分に対応付けてカメラ校正データ記憶部171に記憶させることで、プロジェクター100が投射する画像光の階調に対応して高精度な測色を行うことができる。
液晶パネルの光透過率は、撮像画像データ又は測色データに基づいて特定される。例えば、第2補正データを、Rのラスター画像をスクリーンSCに投射し、投射された画像の撮像画像データに基づいて第2補正データを生成する場合、撮像画像データのRの値に基づいて液晶パネルの光透過率が特定される。また、ラスター画像の色によらず、撮像画像データのGの値により液晶パネルの光透過率を特定してもよい。
また、色空間変換行列は、撮像画像データの色空間を変換して、撮像画像データのRGB値を、CIE1931標準表色系のXYZ色空間におけるXYZ値に変換する行列である。
さらに、不揮発記憶部175は、第2補正データを生成する際に、スクリーンSC等の投射対象に投射されるパターン画像データを記憶する。パターン画像データは、例えば、格子パターンであって、パターン画像データの四隅に所定のマークが形成された画像データである。所定のマークは、パターン画像データの四隅を検出する際に用いられる。
制御部180は、入力処理部133からの入力を監視して、画質調整の開始指示を操作パネル131又はリモコン5により受け付けたか否かを判定する(ステップS1)。否定判定の場合(ステップS1/NO)、制御部180は、他の指示を操作パネル131又はリモコン5により受け付けている場合には、受け付けた指示に応じた処理を行い、ステップS1の判定に戻る。
また、プロジェクター100が備える画質調整には、この他に、スクリーンSCや環境照明の色味を補正して、投射画像の色あいを予め設定された色あいに補正する調整や、複数台のプロジェクター100が投射する投射画像の色合いを一致させる調整等が存在する。これらの画質調整についても以下に示す同様の手順により補正データを生成することができる。
撮像座標とパネル座標とが対応付けられると、補正データ生成部184は、ステップS3において生成した撮像画像データの画角情報に基づいて、撮像部140の焦点距離を決定する(ステップS21)。
補正データ生成部184は、決定した焦点距離の情報を撮像制御部182に通知する。撮像制御部182は、補正データ生成部184から通知された焦点距離に基づいて、撮像部140が備える撮像光学系のレンズ位置を調整し、ズーム倍率を調整する。また、撮像部140が複数の単焦点レンズを備える構成である場合、撮像制御部182は、決定した焦点距離に基づいて対応するレンズを選択する。
調整用画像生成部183により生成された調整用画像データは、補正データ生成部184の制御によって画像処理部160により処理され、表示画像データとして光変調装置駆動部122に出力される。表示部110は、入力された表示画像データに基づく画像である調整用画像をスクリーンSCに投射する(ステップS22)。調整用画像の投射に使用される光は、例えば、積分球等によって波長が均一化された均一光であることが好ましい。波長が均一化された均一光を投射することで、画質調整の精度をより高めることができる。
なお、撮像制御部182は、1階調につき、9つの撮像画像データを生成する。例えば、Rの調整用画像を投射し、この調整用画像を撮像してR,G,Bの3つの色成分をそれぞれに有する3つの撮像画像データが生成される。同様に、G及びBの調整用画像をそれぞれに投射して、調整用画像を撮像してR,G,Bの3つの色成分をそれぞれに有する6つの撮像画像データが生成される。
撮像制御部182は、生成した撮像画像データを補正データ生成部184に出力する。補正データ生成部184は、入力された撮像画像データを、第1補正データ及び第2補正データを用いて補正する(ステップS25)。この処理の詳細については、図4に示すフローチャートを参照して説明する。
補正データ生成部184は、まず、処理対象となる液晶パネルのパネル座標を選択する(ステップS31)。次に、補正データ生成部184は、選択したパネル座標に対応付けられた撮像座標を取得する(ステップS32)。補正データ生成部184は、図2に示すフローチャートのステップS4で生成した射影変換行列を用いてパネル座標を撮像座標に変換して撮像座標を取得する。
選択したパネル座標を(xp,yp)と表記し、撮像座標を(xc,yc)と表記する。また、射影変換行列を「Φ」とする。補正データ生成部184は、以下に示す式(1)に基づいて、撮像座標を計算する。
(xc,yc)=Φ・(xp,yp)・・・(1)
post(xc,yc,r,g)=pre(xc,yc,r,g)・k(xc,yc,r,g)・・・(2)
post_XYZ(xc,yc)=A・post(xc,yc)・・・(3)
Fin_XYZ(xp,yp)=B・post_XYZ(xc,yc)・・・(4)
補正データ生成部184は、変換したパネル座標(xp,yp)における色値Fin_XYZ(xp,yp)を不揮発記憶部175に記憶させる(ステップS36)。この色値Fin_XYZ(xp,yp)は、次回の画質調整の際に、画質調整の目標値として使用される。
撮像画像データは、ステップS22で投射した調整用画像と、色及び階調が同一の調整用画像を撮像した撮像画像データである。
次に、補正データ生成部184は、算出した色値Fin_XYZ(xp,yp)の逆関数に、ステップS6で設定した色値(XYZ値)を積算して、R,G,Bの色ごとの調整割合を算出する。R,G,Bの色ごとの調整割合を算出する算出式を以下の式(5)に示す。
Coef_RGB(xp,yp)=Fin_XYZ(xp,yp)−1・Target_XYZ・・・(5)
ガンマ補正テーブルは、不揮発記憶部175に記憶されたテーブルであり、画像データの階調値と、液晶パネルの光透過率とを対応付けた情報が登録される。補正データ生成部184は、ガンマ補正テーブルを参照して、ステップS22において調整用画像をスクリーンSCに投射した際の液晶パネルの光透過率に対応した画像データの階調値を取得する。また、補正データ生成部184は、ガンマ補正テーブルを参照して、算出した調整割合に基づく調整後の液晶パネルの光透過率に対応した画像データの階調値を取得する。補正データ生成部184は、取得した画像データの階調値の差を、補正データとして算出する(ステップS7)。
補正データ生成部184は、液晶パネルを構成する画素単位に補正データを生成してもよいし、複数画素単位に補正データを生成してもよい。複数画素単位に補正データを生成した場合、補正データを生成していない画素の補正データは、例えば、直線補間等の補間演算により算出する。
撮像部140と、光変調装置112の液晶パネルとが1対1の関係である場合、すなわち、プロジェクター100が1つの撮像部140しか使用しないような場合には、第1補正データによる補正後の撮像画像データを、第2補正データにより補正する構成であってもよい。
従って、光変調装置112の光透過率に対応した第2補正値を用いて撮像画像を補正し、プロジェクター100の投射する画像光を高精度に測色することができる。このため、光変調装置112の光透過率が経時劣化により変化しても、光透過率に対応した第2補正値により撮像画像を補正することができる。
従って、プロジェクター100から投射される調整用画像の階調に対応した第2補正値を用いて撮像画像を補正し、プロジェクター100の投射する画像光を高精度に測色することができる。
従って、撮像部140の撮像レンズが変更され、焦点距離が変更されても、変更された焦点距離に対応した第1補正値を用いて撮像画像を補正することができる。
従って、撮像部140の撮像レンズが交換されても、基準色空間の色値に変換された撮像値を第2補正値により補正することで、プロジェクターの投射する画像光を高精度に測色することができる。
例えば、上述した実施形態では、調整用画像として、R,G,Bの各色の単色画像を例に挙げて説明したが、1つの調整用画像の中に、Rの領域、Gの領域及びBの領域を含ませる構成とすることもできる。
また、図1に示した各機能部は機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、プロジェクター100の他の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
Claims (8)
- 撮像素子を備える撮像部と、
前記撮像部の撮像画像を補正する補正値を記憶する記憶部と、
画像データを入力する入力部と、
前記入力部に入力された画像データを処理する画像処理部と、
前記撮像部の撮像画像を前記補正値により補正し、補正した前記撮像画像に基づいて前記画像処理部が処理に用いる補正パラメーターを生成する補正パラメーター生成部と、
前記画像処理部が前記補正パラメーターを用いて処理した画像データを変調して画像光を生成する変調部と、
前記変調部により生成された画像光を投射する投射部と、を備え、
前記記憶部は、前記補正値として、前記撮像部の前記撮像素子ごとの感度分布を補正する第1補正値と、前記撮像部により校正用の被写体を撮像して得られた撮像値と、前記校正用の被写体を測色装置により測色して得られた測色値とに基づいて生成された、前記撮像部の測色誤差を補正する第2補正値とを記憶し、
前記記憶部は、前記撮像部が有する撮像レンズの複数の焦点距離の各々に対応して生成された複数の前記第1補正値を記憶する、ことを特徴とするプロジェクター。 - 撮像素子を備える撮像部と、
前記撮像部の撮像画像を補正する第1補正値及び第2補正値を記憶する記憶部と、
画像データを入力する入力部と、
前記入力部に入力された画像データを処理する画像処理部と、
前記撮像部の撮像画像を前記第1補正値及び前記第2補正値により補正し、補正した前記撮像画像に基づいて前記画像処理部が処理に用いる第3補正値を生成する補正パラメーター生成部と、
前記画像処理部が前記第3補正値を用いて処理した画像データを変調して画像光を生成する変調部と、
前記変調部により生成された画像光を投射する投射部と、を備え、
前記記憶部は、前記撮像部の前記撮像素子ごとの感度分布を補正する前記第1補正値と、前記撮像部により校正用の被写体を撮像して得られた撮像値と、前記校正用の被写体を測色装置により測色して得られた測色値とに基づいて生成された、前記撮像部の測色誤差を補正する前記第2補正値とを記憶する、ことを特徴とするプロジェクター。 - 前記記憶部は、前記変調部の複数の光透過率又は複数の光反射率に対応して複数生成され、前記変調部の光透過率又は光反射率が前記複数の光透過率又は前記複数の光反射率のそれぞれである場合の画像を撮像した撮像画像を補正する複数の第2補正値を記憶する、ことを特徴とする請求項1又は2記載のプロジェクター。
- 前記記憶部は、前記投射部が前記校正用の被写体として投射する画像の複数の階調に対応して複数生成され、各階調の画像を前記撮像部で撮像した撮像画像を補正する複数の第2補正値を記憶する、ことを特徴とする請求項1又は2記載のプロジェクター。
- 前記記憶部が記憶する前記第2補正値は、基準色空間の色値を補正する補正値であり、前記補正パラメーター生成部は、前記第1補正値を用いて前記撮像画像を補正し、補正後の前記撮像画像を基準色空間の色値に変換し、変換された前記基準色空間の色値を、前記第2補正値を用いて補正する、ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のプロジェクター。
- 前記記憶部は、前記第1補正値及び前記第2補正値の少なくとも一方を、前記投射部から投射される画像光を構成する複数の原色光に対応して複数記憶する、ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のプロジェクター。
- 撮像素子を備える撮像部により撮像された撮像画像を、記憶部に記憶された補正値により補正するステップと、
補正された前記撮像画像に基づいて画像処理部の処理に用いられる補正パラメーターを生成するステップと、
前記画像処理部において、入力された画像データを、生成された前記補正パラメーターを用いて処理するステップと、
処理された前記画像データを変調して画像光を生成するステップと、
生成された前記画像光を投射するステップと、を有し、
前記記憶部は、前記補正値として、前記撮像部の前記撮像素子ごとの感度分布を補正する第1補正値と、前記撮像部により校正用の被写体を撮像して得られた撮像値と、前記校正用の被写体を測色装置により測色して得られた測色値とに基づいて生成された、前記撮像部の測色誤差を補正する第2補正値とを記憶し、
前記記憶部は、前記撮像部が有する撮像レンズの複数の焦点距離の各々に対応して生成された複数の前記第1補正値を記憶する、ことを特徴とするプロジェクターの制御方法。 - 撮像素子を備える撮像部により撮像された撮像画像を、記憶部に記憶された第1補正値及び第2補正値により補正するステップと、
補正された前記撮像画像に基づいて画像処理に用いる第3補正値を生成するステップと、
入力された画像データを、前記第3補正値を用いて補正するステップと、
補正された前記画像データを変調して画像光を生成するステップと、
生成された前記画像光を投射するステップと、を有し、
前記記憶部は、前記撮像部の前記撮像素子ごとの感度分布を補正する前記第1補正値と、前記撮像部により校正用の被写体を撮像して得られた撮像値と、前記校正用の被写体を測色装置により測色して得られた測色値とに基づいて生成された、前記撮像部の測色誤差を補正する前記第2補正値とを記憶する、ことを特徴とするプロジェクターの制御方法。
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