JPWO2005117456A1 - プロジェクタ、画像データ変換方法及び画像データ変換プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
プロジェクタに用いられる電気光学変調装置には単板式と多板式の2種がある。単板式の電気光学変調装置は、単一の電気光学変調素子を有し、多色画像を構成するそれぞれの色成分に係る画像光を時分割で出力するものである。これに対して、多板式の電気光学変調装置は、複数の電気光学変調素子を有し、多色画像を構成するそれぞれの色成分に係る画像光を同時に出力するものである。
これら単板式又は多板式のいずれの電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいても、各色における光路が全く同一でない限り、それぞれの色成分に係る画像光が相対的に位置ずれしてしまうという問題が発生する。この位置ずれは、プロジェクタにおける照明装置、複数の電気光学変調素子及び投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因する。特に、投写光学系に対する電気光学変調装置の位置ずれが大きな要因となることが多い。
この問題を解決するためには、例えば投写光学系に対する電気光学変調装置の相対的な位置関係を、各色成分ごとに補正する必要がある。その補正手段としては、機械的に補正を行う補正手段と、電気回路的に補正を行う補正手段とがある(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。
特許文献1は、光学部品を機械的に動かすことにより補正を行う機械的な補正手段を開示している。この原理は、特許文献1の図4により説明されている。特許文献1に開示された補正手段は、板状透明部材を光路中に斜めに挿入することにより、光路を平行移動させ、画像位置の補正を行うものである。これによって、相対的に大きい機械的な変位を小さな光路変化に変換することができ、微細な調整が可能となる。
特許文献2は、電気回路的な補正手段を開示している。この原理は、特許文献2の図3、図4、図6などにより説明されている。特許文献2に開示された補正手段は、要求される表示画素数よりも大きなサイズの電気光学変調素子を用い、それ自身の位置は固定したまま、有効な画像表示を行う位置のみを電気回路的に平行移動させることにより補正を行うものである。これによって、機械的な精度、安定性によらずに補正を行うことができる。
一方、特許文献2に開示された補正手段は、特許文献1のような問題は解決されている。つまり、特許文献2に開示された補正手段においては、機械的に精密かつ安定度の高い補正機構は不要であり、ここで必要とされることは、電気光学変調素子と投写光学系などとの相対位置が機械的に固定されており、電気光学変調素子と投写光学系などとの相対位置が安定していることのみである。
しかしながら、これら特許文献1及び特許文献2は、いずれも共通する問題を有している。それは、補正の自由度が2つ(2軸(x軸及びy軸)方向に沿った平行移動に関する2つ)しかないことである。つまり、電気光学変調素子は、投写光学系などに対して、3軸(x,y,zの3次元座標軸)方向に沿った平行移動及び3軸回りの回転(3軸を回転軸とする回転)に関する6つの自由度を有している。3軸方向に沿った平行移動及び3軸回りの回転に関する6つの自由度というのは、投写光学系の光軸方向をz軸、z軸に直交する左右方向をx軸、z軸に直交する上下方向をy軸とした場合、x軸方向に沿った左右方向の平行移動、y軸方向に沿った上下方向の平行移動及びz軸方向に沿った奥行き方向の平行移動に関する3つの自由度と、x軸を回転軸とするx軸回りの回転、y軸を回転軸とするy軸回りの回転、z軸を回転軸とするz軸回りの回転に関する3つの自由度とを指している。
したがって、特許文献1に開示された補正手段又は特許文献2に開示された補正手段においては、上記した6つの自由度のうちの2軸(x軸及びy軸)方向に沿った平行移動に関する2つの自由度の補正を行うことしかできず、残りの4つの自由度の補正を行うことができないという問題を有している。以下、この問題を図を用いて詳細に説明する。
図15は、特許文献1に開示された補正手段や特許文献2に開示された補正手段が想定している補正を説明するための図である。図15(A)は電気光学変調素子301上の入力画像10を示す図であり、図15(B)は投写面上の投写画像10aを示す図である。
なお、図15(B)において、太線の四角は基準となる投写画像10a’を模式的に示し、細線の四角は補正対象となる投写画像10aを模式的に示すものである。これらは同じ大きさであり、かつ、平行移動の関係にある。つまり、この場合の位置ずれは、光軸に対し直角方向の平行移動によるものだけである。
このような条件においては、光路中に斜めに挿入した板状透明部材の角度を変化させたり、図15(A)に示すように、電気光学変調素子301上における入力画像10の表示位置を矢印20方向に動かしたりすることにより、画像を合わせ込むことができる。
しかしながら、電気光学変調素子301が例えば3軸(x軸、y軸及びz軸)回りの回転による位置ずれを起こしている場合には、特許文献1に開示された補正手段や特許文献2に開示された補正手段では補正することができない。
図16は、電気光学変調素子301が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合の投写画像を示す図である。図16(A)は電気光学変調素子301上の入力画像10を示す図であり、図16(B)は投写面上の投写画像10aを示す図である。電気光学変調素子301上の入力画像10は、投写面上においては、図16(B)に示すように、その投写画像10aは基準となる投写画像10a’に対して長方形ではない四辺形に変形している。これは、電気光学変調素子301が3軸回りの回転による位置ずれを起こしていることに起因した変形であり、投写画像がこのように変形している場合には、電気光学変調素子301上における入力画像10の表示位置をどのように平行移動しようとも、投写画像10aを基準となる投写画像10a’に重ね合わせることはできない。
図17は、3つの電気光学変調素子301,302,303を有するプロジェクタにおいて、各電気光学変調素子301,302,303が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合における各電気光学変調素子301,302,303上の入力画像と投写画像との対応を示す図である。図17(A)は各電気光学変調装置301,302,303における入力画像10,11,12が投写面40に投写される様子を示す図であり、図17(B)は投写面40上における各投写画像10a,11a,12aを示す図である。
このように、それぞれの電気光学変調素子301,302,303が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合は、それぞれの色成分に対応する投写画像10a,11a,12aは長方形とはならず、特許文献1に開示された補正手段や特許文献2に開示された補正手段を用いたとしても、適正な画像を得ることはできない。
本発明は、複数又は単一の電気光学変調素子により生成される複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮した画像データ変換を行うことで、例えば、各電気光学変調素子が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合にも、位置ずれの補正を行うことが可能となるプロジェクタ並びにそのようなプロジェクタに好適に用いられる画像データ変換方法及び画像データ変換プログラムを提供することを目的とする。
(1)本発明のプロジェクタは、入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を変調して画像光を生成する複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置と、前記多板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写面に投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、前記画像データ変換手段は、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記多板式の電気光学変調装置における電気光学変調素子ごとに入力画像データの画像データ変換を行うことを特徴とする。
このため、本発明のプロジェクタによれば、多板式の電気光学変調装置を用いだプロジェクタにおいて、画像データ変換手段が、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行うことで、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば、各電気光学変調素子が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合にも、位置ずれの補正を行うことが可能となる。
(2)本発明のプロジェクタにおいては、前記画像データ変換手段は、前記位置ずれ情報を考慮して、前記電気光学変調素子ごとに入力画像データの補正を行う画像補正手段を有することが好ましい。
これにより、画像データ変換手段は、画像データ変換を行う際に、電気光学変調素子ごとに入力画像データの補正を行うことができるようになる。
(3)本発明のプロジェクタにおいては、前記複数の投写画像間の位置ずれは、前記照明装置、前記複数の電気光学変調素子及び前記投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因する位置ずれであることが好ましい。
プロジェクタの位置ずれは、照明装置、複数の電気光学変調素子及び投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因することが多い。しかしながら、上記のように構成することにより、このような、照明装置、複数の電気光学変調素子及び投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因する位置ずれの補正を行うことができる。
(4)本発明のプロジェクタにおいては、前記複数の投写画像間の位置ずれは、前記投写光学系に対する複数の電気光学変調素子の平行移動及び/又は回転によって起因する位置ずれであることが好ましい。
プロジェクタの位置ずれは、投写光学系に対する複数の電気光学変調素子の平行移動及び/又は回転に起因することが多い。しかしながら、上記のように構成することにより、このような、投写光学系に対する複数の電気光学変調素子の平行移動及び/又は回転に起因する位置ずれの補正を行うことができる。
(5)本発明のプロジェクタにおいては、前記画像補正手段は、入力画像データから入力画素値を取得する入力画素値取得手段と、前記位置ずれ情報に基づいて生成された補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶手段と、前記補正パラメータに基づいて、前記入力画像データから得られるそれぞれの入力画素位置について、入力画素位置近傍の1つ以上の出力画素位置を生成する出力画素位置生成手段と、前記1つ以上の出力画素位置の画素に対し、前記入力画素位置の入力画素値を分配して前記1つ以上の出力画素位置の画素値を出力画素値として生成する出力画素値生成手段と、前記出力画素位置及び前記出力画素値を記憶する出力画像データ記憶手段とを有することが好ましい。
これは、後に説明する実施形態1に対応する画像補正手段の構成であり、画像補正手段をこのような構成とすることによって、本発明の画像補正が可能となる。
(6)本発明のプロジェクタにおいては、前記画像データ変換手段は、入力画像データを記憶する入力画像データ記憶手段をさらに有し、前記画像補正手段は、前記入力画像データ記憶手段に記憶された入力画像データから入力画素値を取得する入力画素値取得手段と、前記位置ずれ情報に基づいて生成された補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶手段と、前記補正パラメータに基づいて、ある1つの出力画素に対応する仮入力画素位置を求め、求められた仮入力画素位置の近傍の1つ以上の入力画素位置を生成する入力画素位置生成手段と、前記1つ以上の入力画素位置のそれぞれの入力画素値に基づいて前記1つの出力画素の画素値を補完して、該補完された画素値を出力画素値として生成する出力画素値生成手段とを有するものであることも好ましい。
これは、後に説明する実施形態2に対応する画像補正手段の構成であり、画像補正手段をこのような構成とすることによっても、本発明の画像補正が可能となる。
(7)本発明のプロジェクタにおいては、前記画像補正手段は、前記1つ以上の入力画素位置が前記入力画像データの領域内であるか否かを判定する領域判定手段をさらに有することが好ましい。
これによって、生成された1つ以上の入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かを判定することができ、出力画素位置に応じた適切な画素値の補完を行うことができる。
(8)本発明のプロジェクタにおいては、前記画像補正手段は、前記補正パラメータを再調整可能な補正パラメータ再調整手段を有することが好ましい。
これは、後に説明する実施形態3に対応する画像補正手段の構成であり、画像補正手段をこのような構成とすることによって、投写光学系に対する複数の電気光学変調装置の相対的な位置ずれが経時変化などによって変化した場合でも補正パラメータを最適な値に再調整することができる。
(9)本発明のプロジェクタにおいては、前記補正パラメータ再調整手段は、各電気光学変調素子上に形成される入力画像データの頂点位置を変更可能な機能を有することが好ましい。
このように、補正パラメータ再調整手段が入力画像データの頂点位置を変更可能な機能を有することによって、補正パラメータの再調整を容易に行うことができる。
(10)本発明のプロジェクタにおいては、前記画像データ変換手段は、前記入力画像データを前記電気光学変調素子ごとに分離する入力画像データ分離手段をさらに有することが好ましい。
このように、入力画像データ分離手段を設けることによって、入力画像データ分離手段によって分離された画像データごとに、各種の画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正)、解像度変換、特殊効果付与など)を行うことが可能となる。
入力画像データ分離手段としては、例えば、入力画像データを色成分ごとに分離する手段や入力画像データを輝度信号と色度信号に分離する手段などが挙げられる。
(11)本発明のプロジェクタにおいては、前記多板式の電気光学変調装置は、それぞれが色成分ごとに色分解された光を変調する複数の電気光学変調素子を有することが好ましい。
これにより、入力画像データの色成分(例えば、赤、緑及び青)ごとに各種の画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行うことが可能となる。
(12)本発明のプロジェクタにおいては、前記多板式の電気光学変調装置は、輝度信号に応じて光を変調する電気光学変調素子及び色信号に応じて光を変調する電気光学変調素子を有することが好ましい。
これにより、輝度信号に応じて光を変調する電気光学変調素子及び色信号に応じて光を変調する電気光学変調素子ごとに各種の画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行うことが可能となる。
(13)本発明の画像データ変換方法は、入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を変調して画像光を生成する複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置と、前記多板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写面に投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換方法であって、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記多板式の電気光学変調装置における電気光学変調素子ごとに入力画像データの画像データ変換を行うステップを含むことを特徴とする。
このため、本発明の画像データ変換方法によれば、多板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおける画像データ変換方法において、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行うことで、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば、各電気光学変調素子が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合にも、位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の画像データ変換方法においても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴を有することが好ましい。
(14)本発明の画像データ変換プログラムは、入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を変調して画像光を生成する複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置と、前記多板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写面に投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換手段に、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記多板式の電気光学変調装置における電気光学変調素子ごとに入力画像データの画像データ変換を行わせる手順を含むことを特徴とする。
このため、本発明の画像データ変換プログラムによれば、多板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行わせることが可能になるため、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば、各電気光学変調素子が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合にも、位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の画像データ変換プログラムにおいても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴を有することが好ましい。
(15)本発明の他のプロジェクタは、入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を時分割方式により変調して複数の画像光を生成する単一の電気光学変調素子を有する単板式の電気光学変調装置と、前記単板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、前記画像データ変換手段は、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記複数の投写画像に係る入力画像データごとに、入力画像データの画像データ変換を行うことを特徴とする。
このため、本発明の他のプロジェクタによれば、単板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換手段が、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行うことで、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば光軸が各色ごとにずれる場合などに生じる複数の投写画像間の位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の他のプロジェクタにおいても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴のうち適用可能な特徴を有することが好ましい。
(16)本発明の他の画像データ変換方法は、入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を時分割方式により変調して複数の画像光を生成する単一の電気光学変調素子を有する単板式の電気光学変調装置と、前記単板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換方法であって、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記複数の投写画像に係る入力画像データごとに、入力画像データの画像データ変換を行うステップを含むことを特徴とする。
このため、本発明の他の画像データ変換方法によれば、単板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行うことで、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば光軸が各色ごとにずれる場合などに生じる複数の投写画像間の位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の他の画像データ変換方法においても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴のうち適用可能な特徴を有することが好ましい。
(17)本発明の他の画像データ変換プログラムは、入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を時分割方式により変調して複数の画像光を生成する単一の電気光学変調素子を有する単板式の電気光学変調装置と、前記単板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換手段に、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記複数の投写画像に係る入力画像データごとに、入力画像データの画像データ変換を行わせる手順を含むことを特徴とする。
このため、本発明の他の画像データ変換プログラムによれば、単板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行わせることが可能になるため、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば光軸が各色ごとにずれる場合などに生じる複数の投写画像間の位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の他の画像データ変換プログラムにおいても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴のうち適用可能な特徴を有することが好ましい。
図2は、ある1つの入力画像データに補正を施した後、その補正後の入力画像データを電気光学変調素子へ入力した場合を模式的に示した図である。
図3は、浮動小数点位置データを離散的な整数画素位置に変換する処理を説明する図である。
図4は、実施形態1に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図5は、実施形態1に係るプロジェクタの各画像補正手段が行うある1画面分の入力画像データに対する画像補正処理を説明するフローチャートである。
図6は、図5のステップS4に示す入力画素値の分配処理について説明するフローチャートである。
図7は、実施形態1による補正処理がなされた場合の各電気光学変調素子上の入力画像と各投写画像との対応を示す図である。
図8は、実施形態2に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図9は、実施形態2に係るプロジェクタの各画像補正手段が行うある1画面分の入力画像データに対する画像補正処理を説明するフローチャートである。
図10は、図9のステップS23に示す出力画素値の補完処理を説明するためのフローチャートである。
図11は、出力画素位置に対応する入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かを判定する例を説明するための図である。
図12は、実施形態3に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図13は、補正パラメータ再調整手段240の機能を説明する図である。
図14は、実施形態4に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図15は、従来技術が想定している補正を説明するための図である。
図16は、電気光学変調素子が3軸回りの回転を伴うような位置ずれを起こしている場合の投写画像を示す図である。
図17は、各電気光学変調素子が3軸回りの回転を伴うような位置ずれを起こしている場合における各電気光学変調素子上の入力画像と各投写画像との対応を示す図である。
本発明の各実施形態を詳細に説明する前に、本発明の各実施形態に要求される処理の内容を説明する。まず、本発明の各実施形態において考慮しなければならないことは、入力された画像データ(以下、入力画像データという。)の画素と電気光学変調素子上の画素とが1対1には対応しないということである。
なお、前述した特許文献1に開示された補正手段や特許文献2に開示された補正手段の場合は、単なる平行移動に関する補正を行うだけであったために、入力画像データの画素と電気光学変調素子上の画素とは1対1に対応している。しかし、電気光学変調素子の前述した6つの自由度のすべてを考慮した場合は、電気光学変調素子から出力される複数の投写画像が回転や拡大・縮小などの変形を伴うために、この1対1の対応は成り立たない。
以下に示す各実施形態の説明を容易にするために、入力画像データを正規化座標として表す。
図1は、入力画像データを正規化座標として表すことを説明するための図である。図1において、入力画像データの左右方向(幅方向)をW画素とし、この左右方向のx番目の画素を正規化座標x/(W−1)で示すこととする。正規化座標そのものは浮動小数点値であるが、入力画像データはW画素の離散値であるため、左右方向の正規化座標値も1/(W−1)を単位とする離散値をとる。同様に、入力画像データの上下方向(高さ方向)をH画素とし、この上下方向のy番目の画素を正規化座標y/(H−1)で示すこととする。
このように仮定すれば、入力画像データの最も左上の画素aの正規化座標は(0.0,1.0)に、最も左下の画素bの正規化座標は(0.0,0.0)に、同様に、最も右上の画素cは(1.0,1.0)に、最も右下の画素dは(1.0,0.0)となる。
図2は、入力画像データに補正を施した後、その補正後の入力画像データをある1つの電気光学変調素子301へ入力した場合を模式的に示した図である。電気光学変調素子301も離散的な画素を持つものであるので、電気光学変調装置301上の画素位置を座標(X,Y)で示すものとする。
このとき、図2に示すように、図1の画素aが座標(Xa,Ya)に対応し、同様に、画素bが座標(Xb,Yb)に対応し、画素cが座標(Xc,Yc)に対応し、画素dが座標(Xd,Yd)に対応しているものとする。
ここで重要であるのは、この4点(四隅)の座標(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)及び(Xd,Yd)が与えられれば、その内部の座標が一意に決まるということである。つまり、図1に示す入力画像データ中の正規化座標(x,y)で与えられる点pは(Xp,Yp)に対応しており、かつ、この値は、
Xp=(1−x−y+xy)Xb+y(1−x)Xa
+x(1−y)Xd+xyXc ・・・(1)
Yp=(1−x−y+xy)Yb+y(1−x)Ya
+x(1−y)Yd+xyYc ・・・(2)
により定まるということである。よって、補正パラメータとして、電気光学変調素子上に形成される入力画像の四隅の座標を与えれば、線形な補正は全て行えることになる。
しかし、xとyは上に述べたように浮動小数点値であるので、(1)式及び(2)式で得られるXpとYpの値は一般的には整数とならない。一方、電気光学変調素子は離散的な画素しか表示し得ないので整数位置にしか表示画素はない。つまり、浮動小数点位置データを何らかの手段により処理する必要がある。
図3は、浮動小数点位置データを離散的な整数画素位置に変換する処理を説明する図である。まず、座標(Xp,Yp)で与えられた点pの近傍の3つの整数座標画素位置を画素位置A,B,Cとする。ここでは、図3(A)のように、左下に直角があるような3角形配置になる場合と、図3(B)のように右上に直角があるような3角形配置になる場合のみを考える。勿論、右下、左上に直角がある三角形を考えても本質的には何も変わらない。同様に、図3(B)の場合も図3(A)の場合と本質的には何も変わらないので、ここでは、図3(A)のみを用いて説明する。
図3(A)に示すように、ここでも正規化座標を考える。つまり、(Xp,Yp)の小数点以下の部分のみを取り出したものであり、その正規化座標を(x,y)とする。
この正規化座標を用いて、入力画像データの1つの画素の画素値を近傍の1つ以上(ここでは3つとする。)の出力画素に分配する。また、その正規化座標を用いて、入力画像データの1つ以上(ここでは3つとする。)の画素により1つの出力画素の画素値を補完する。
例えば、図3(A)において、入力画像データの1つの画素(点pの画素)の画素値を近傍の3つの出力画素(画素位置A,B,Cの画素)に分配する場合は、正規化座標(x,y)を用いて、点pの画素の画素値(これをVとする。)を近傍の3つの画素位置A,B,Cの画素に以下の式を用い分配することができる。
A=yV ・・・(3)
B=(1−x−y)V ・・・(4)
C=xV ・・・(5)
これら(3)式〜(5)式は、画素位置Aが予め持っている画素値にyVが加算され、画素位置Bが予め持っている画素値に(1−x−y)Vが加算され、画素位置Cが予め持っている画素値にxVが加算されることを意味している。これはつまり、画素位置A,B,Cの3点に、これらの点からの距離に依存して線形に値を分配するものである。
これら(1)式〜(3)式から明らかであるように、仮に、XpとYpのいずれか、あるいは両方が整数となった場合においては、近傍の任意のいずれの3つの画素位置を選んでも結果は同一となる。
なお、入力画像データの1つ以上の画素により1つの出力画素の画素値を補完する動作については後述の実施形態2において説明する。
以下に本発明の各実施形態について説明する。
[実施形態1]
図4は、実施形態1に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。実施形態1に係るプロジェクタ1は、複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置を備えたプロジェクタである。
実施形態1に係るプロジェクタ1の構成を大別すると、画像データ入力手段100と、画像データ入力手段100からの入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段200と、画像データ変換手段200から出力される出力画像データに応じて照明装置(図示せず。)からの光を変調して複数の画像光を生成する多板式の電気光学変調装置300と、多板式の電気光学変調装置300によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写面に投写する投写光学系(図示せず)とを備えたものである。
画像データ変換手段200は、入力画像データ分離装置としての色成分分解手段201と、色成分分解手段201で分解された各色成分(ここでは赤、緑及び青とする)に対応して設けられた複数(ここでは3個)の画像補正手段211〜213とを有している。なお、この場合、色成分は赤、緑及び青の3色としているので、電気光学変調装置300も各色に対応した3つの電気光学変調素子301〜303を有している。
画像補正手段211〜213は、色成分分解手段201により色分解された各色成分ごとの入力画素データの画素値(以下、入力画素値という。)を取得する入力画素値取得手段221と、各電気光学変調素子301〜303により生成される各投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報に基づいて生成された補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶手段222と、補正パラメータに基づいて、入力画像データから得られるそれぞれの入力画素位置についてそれぞれの入力画素位置近傍の1つ以上(ここでは3つ)の出力画素位置を生成する出力画素位置生成手段223と、生成された3つの出力画素位置の画素に対して入力画素位置の入力画素値を分配して3つの出力画素位置の画素値を出力画素値として生成する出力画素値生成手段224と、生成された出力画素位置及び出力画素値を記憶する出力画像データ記憶手段225とを有している。
なお、補正パラメータは、プロジェクタ1の製造時や出荷時などにおいて、各電気光学変調素子301〜303により生成されるそれぞれの投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報に基づいて生成することができるものであり、この実施形態1では、それによって生成された補正パラメータを補正パラメータ記憶手段222に予め記憶させておくものとする。
次に、画像補正手段211〜213の画像補正動作について説明する。実施形態1は、画像データ入力手段100からの入力画像データを、色成分分解手段201により各色成分に分解し、それによって得られたそれぞれの色成分に対して画像補正手段211〜213によって画像補正を行う。そして、補正された画像データをそれぞれ対応する電気光学変調素子301〜303により画像光に変換し、その画像光を投写することにより投写面上で多色画像を表示する。
図5は、実施形態1に係るプロジェクタ1の各画像補正手段211〜213が行うある1画面分の入力画像データに対する画像補正処理を説明するフローチャートである。
図5に示すように、まず、出力画像データ記憶手段225の記憶値が全て0にクリアされる(ステップS1)。以降、色成分分解手段201から与えられる1つの画素の画素値を近傍の複数の出力画素に分配する画素値の分配処理が繰り返される(ステップS2〜S4)。
すなわち、1画面分の全ての入力画素を画像補正処理したか否かを判定し(ステップS2)、1画面分の全ての入力画素に対する画像補正処理が終わっていなければ、ある色成分の入力画素位置とその入力画素位置の入力画素値とを取得する(ステップS3)。そして、その入力画素位置の入力画素値を近傍の3つの出力画素位置のそれぞれの画素(以下、出力画素という。)に分配する入力画素値の分配処理を行う(ステップS4)。この入力画素値の分配処理は、出力画素位置生成手段223によって生成された出力画素位置のそれぞれ出力画素に対し、入力画素値を分配することによって出力画素の画素値(以下、出力画素値という。)を生成する処理である。
そして、1画面分の全ての入力画素に対する画像補正処理が終了すれば、分配処理後の補正画像データとして出力する(ステップS5)。
図6は、図5のステップS4に示す入力画素値の分配処理について説明するフローチャートである。この入力画素値の分配処理については、図3によってすでに説明したが、この入力画素値の分配処理について、再度、図6を参照しながら簡単に説明する。
まず、入力画素位置pの近傍の3つの出力画素位置A,B,C(以下、近傍出力画素位置A,B,Cという。)を求める(ステップS11)。次に、3つの近傍出力画素位置A,B,Cに対する出力画素位置の正規化座標(x,y)を求める(ステップS12)。
そして、入力画素値をVとし、近傍出力画素位置Aの画素値にyVを加算し、近傍出力画素位置Bの画素値に(1−x−y)Vを加算し、近傍出力画素位置Cの画素値にxVを加算する(ステップS13)。次に、ステップS13によって得られた3つの近傍出力画素位置A,B,Cのそれぞれの出力画素値とその出力画素位置は出力画像データ記憶手段225に記憶される。
以上のように実施形態1によれば、色分解された各色成分ごとに、各電気光学変調素子301〜303上における入力画像の四隅の座標を補正パラメータとして与えるのみで、各色成分に対応する電気光学変調素子301〜303の6つの自由度による位置ずれ全てに対する補正が可能となる。また、入力画像データは逐次処理されるために、入力画像データを保存する必要はない。
図7は、実施形態1による補正処理がなされた場合の各電気光学変調素子301〜303上の入力画像と各投写画像との対応を示す図である。図7(A)は各電気光学変調装置301,302,303における入力画像10,11,12が投写面40に投写される様子を示す図であり、図7(B)は投写面40上における各投写画像10a,11a,12aを示す図である。
図7からもわかるように、実施形態1によれば、各電気光学変調素子301〜303に平行移動及び/又は回転による位置ずれが生じていても、入力画像10,11,12について、各電気光学変調素子301〜303ごとに位置ずれを考慮した画像補正がなされることによって、投写面40上における各電気光学変調素子301〜303に対応する投写画像10a,11a,12aは、各電気光学変調素子301〜303の回転を伴う位置ずれの影響が除去されたものとなる。ちなみに、従来では、3つの各電気光学変調素子301〜303に回転を伴う位置ずれがある場合は、図17で説明したように、投写面40上に表示される各電気光学変調素子301〜303からの投写画像10a,11a,12aは、各電気光学変調素子301〜303の回転を伴う位置ずれの影響が現れたものとなる。
[実施形態2]
図8は、実施形態2に係るプロジェクタの概略的な構成を示す図である。実施形態2に係るプロジェクタ1aも実施形態1に係るプロジェクタ1の場合と同様、複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置を備えたプロジェクタである。
実施形態1との差異の一つとして、色成分分解手段201の出力側に1画面分の入力画像データの記憶が可能な入力画像データ記憶手段230を設け、色成分分解手段201により分解された各色成分に対応する入力画像データが、入力画像データ記憶手段230に一旦記憶される点がある。これにより、実施形態1において各々の画像補正手段211〜213が持っていた出力画像データ記憶手段225が不要となる。
また、実施形態2における画像補正手段211a〜213aでは、実施形態1で設けられていた出力画素位置生成手段223に代えて、入力画素位置生成手段227が設けられている。この入力画素位置生成手段227は、ある1つの出力画素に対応する入力画素位置(これを仮入力画素位置という)を求め、求められた仮入力画素位置の近傍の1つ以上(ここでは3つ)の入力画素位置を生成するものである。
また、実施形態2における画像補正手段211a〜213aは、ある1つの出力画素を補完するための1つ以上(ここでは3つ)の入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かを判定する領域判定手段228を有している。
また、実施形態2における各画像補正手段211a〜213aの出力画素値生成手段224は、入力画素位置生成手段227で求められた仮入力画素位置近傍の3つの入力画素位置のそれぞれの画素値と領域判定手段228の判定結果に基づいて、ある1つの出力画素の画素値を補完して、その補完された画素値を出力画素値として生成する機能を有している。
これら、入力画素位置生成手段227、領域判定手段228及び出力画素値生成手段224の具体的な動作については後述する。
なお、実施形態2に係るプロジェクタ1aにおいても、補正パラメータは、実施形態1に係るプロジェクタ1の場合と同様、プロジェクタの製造時や出荷時などにおいて、各電気光学変調素子301〜303により生成される複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報に基づいて生成された補正パラメータが補正パラメータ記憶手段222に予め記憶されているものとする。
図9は、実施形態2に係るプロジェクタ1aの各画像補正手段211a〜213aが行うある1画面分の入力画像データに対する画像補正処理を説明するフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って図8に示した各画像補正手段211a〜213aの動作を説明する。
図9に示すように、この画像補正処理は複数の電気光学変調素子301〜303上において出力可能な全ての出力画素について行われる。まず、すべての出力画素について補完処理が行われたか否かを判定し(ステップS21)、すべての出力画素について補完処理が行われていなければ、出力画素に対応する仮入力画素位置が求められる(ステップS22)。ここで求められる仮入力画素位置は、入力画像データ中の画素位置と一般的には一致しないため、入力画像データ中の複数の画素から1つの出力画素を補完する出力画素値の補完処理が行われる(ステップS23)。そして、すべての出力画素について補完が行われたか否かを判定し(ステップS21)、すべての出力画素について補完処理が行われていれば、補正された画像データが出力される(ステップS24)。
図10は図9のステップS23に示す補完処理を詳細に説明するためのフローチャートである。
図10において、まず、出力画素に対応する仮入力画素位置の近傍の3つの入力画素位置(以下、近傍入力画素位置という。)を求め(ステップS31)、3つの近傍入力画素位置に対する出力画素位置の正規化座標(x,y)を求める(ステップS32)。そして、ステップS33〜ステップS37の処理を行う。
すなわち、3つの近傍入力画素位置(図3に示すように、近傍入力画素位置A,B,Cとする。)について個々の近傍入力画素位置A,B,Cごとに、近傍入力画素位置が入力画像データの領域内か否かを判定する(ステップS34)。近傍入力画素位置が入力画像データの領域内であれば、近傍入力画素位置の画素値を入力し(ステップS35)、近傍入力画素位置が入力画像データの領域内でなければ近傍入力画素位置の画素値を0とする(ステップS36)。
これをすべての近傍入力画素位置A,B,Cについて行い、すべての近傍入力画素位置A,B,Cについて処理が終了すると(ステップS33)、これらすべての近傍入力画素位置A,B,Cのそれぞれ画素値を用いた補完処理がなされる。すなわち、3つの近傍入力画素位置A,B,Cのうちの近傍入力画素位置Aの画素値に正規化座標のyを乗算し、近傍入力画素位置Bの画素値に正規化座標の(1−x−y)を乗算し、近傍入力画素位置Cの画素値に正規化座標のxを乗算して、これら各乗算結果の和を出力画素値とする(ステップS37)。
図10に示す処理は、実施形態1で説明したものと類似しているが、以下の2つの点で異なっている。
第1の点は、実施形態1においては入力画像データの1つの画素のデータを、その近傍の3つの出力画素へ分配する処理であったのに対し、実施形態2においては、入力画像データの3つの画素によって、1つの出力画素の値を補完する処理であるという点である。
第2の点は、実施形態1においては入力画像データが分配されるために、入力画像データの領域外の出力画素値は自動的に0となるのに対し、実施形態2では出力画素位置に対応する入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かの判定を行う必要があるという点である。この判定は領域判定手段228(図8参照。)が行う。
図11は出力画素位置に対応する入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かを判定する例を説明するための図である。なお、図11の黒丸は入力画像データの領域内に存在する入力画素位置を表し、白丸は入力画像データの領域外に存在する入力画素位置を表している。
図11において、例えば、出力画素に対応する入力画素位置(仮入力画素位置)が図11のP1の位置であったとすると、このP1の近傍には、入力画像データの領域内に存在する3つの近傍入力画素位置A,B,Cが存在するために、これら3つの近傍入力画素位置A,B,Cの画素値を用いて、図10のステップS37で説明したような補完のための演算を行うことによって、出力画素値を求めることができる。
また、出力画素に対応する入力画素位置(仮入力画素位置)が図11のP2の位置であったとする。このP2の近傍に存在する3つの近傍入力画素位置A,B,Cを考えると、入力画像データの領域内に存在する入力画素位置は近傍入力画素位置Aの1つしかなく、残りの2つは入力画像データの領域外であると判定される。この場合、入力画像データの領域外の画素値は0として、前述の図10のステップS37で説明した出力画素値を補完するための演算がなされる。
同様に、入力画像位置(仮入力画素位置)がP3であったとする。このP3の近傍に存在する3つの近傍入力画素位置A,B,Cを考えると、この場合は、入力画像データの領域内に存在する入力画素は1つもないと判定される。したがって、入力画像データの領域外の画素値は0として、前述の図10のステップS37で説明した出力画素値を補完するための演算がなされる。この場合、出力画素の画素値は0となる。
図10のフローチャートにおいては、以上のように、3つの近傍入力画素位置が入力画像データの領域内であるかどうかが判定され、入力画像データの領域内であればその画素値が設定され、入力画像データの領域外であれば0が画素値として設定される。その後、3つの近傍入力画素位置A,B,Cの画素値に対し、それぞれ重みy,(1−x−y),xを乗算して、これら各画素値に対する乗算結果の和が出力画素値として出力される。
なお、図10のステップS31における出力画素に対応する入力画素位置を求める処理は、実施形態1の処理と同様であり、各電気光学変調素子301〜303上における四隅の座標を補正パラメータとして与えるのみで、各電気光学変調素子301〜303の6つの自由度による全ての位置ずれに対する補正を行うことが可能となる。また、出力画像データは逐次処理されるために、出力画像データを保存する必要はない。
[実施形態3]
図12は、実施形態3に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。実施形態3に係るプロジェクタ1bも実施形態1に係るプロジェクタ1及び実施形態2に係るプロジェクタ1aと同様、複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置を備えたプロジェクタである。
実施形態3が実施形態1及び実施形態2と異なる点は、補正パラメータの再調整が可能な補正パラメータ再調整手段240を有していることである。なお、図12の構成は実施形態1の説明に用いた図4の構成に補正パラメータ再調整手段240を設けた例であるが、実施形態2の説明に用いた図8の構成に補正パラメータ再調整手段240を設けることも可能である。
補正パラメータ再調整手段240は、電気光学変調素子301〜303上に形成される入力画像の頂点位置を投写面上で変更可能な機能として、例えば、入力画像の四隅の頂点位置を入力するための頂点位置入力手段241と、頂点マーカを表示させるための頂点マーカ表示手段242とを有している。これにより、プロジェクタの長期間の使用や各部品の交換などの際に、投写光学系に対して各電気光学変調装置が相対的に位置ずれを生じた場合などにおいても、ユーザ側で補正パラメータを再調整することができる。
なお、頂点位置入力手段241は、例えば、プロジェクタ1bがパーソナルコンピュータなどに接続されている場合には、マウスなどにその機能を持たせることが可能であり、また、プロジェクタ1bがテレビジョンとして用いられるような場合には、そのテレビジョンに付属のリモートコントローラの十字ボタンなどにその機能を持たせることが可能である。
図13は、補正パラメータ再調整手段240の機能を説明する図である。図13(A)において、細線の四辺形は、ある色成分のその時点における投写面40上の投写画像10aを示し、太線の四辺形は基準となる投写画像10a’を示す。
このとき、頂点マーカ表示手段242は、投写画像10aの四隅のうちの一つに、例えば、図13(A)に示すような太い矢印を表示マーカMとして表示し、この頂点がその時点での調整対象である頂点であることを示す。
ユーザは、表示マーカMを、例えば、マウスやリモートコントローラ上の十字ボタンなどを操作して、図13(B)のように移動させる。この操作を繰り返して、その表示マーカMを基準となる投写画像10a’の頂点の位置まで移動させる。これを四隅に対して行うことにより、調整後の四隅の頂点座標を補正パラメータとして補正パラメータ記憶手段222(図12参照。)に設定することが可能となる。
このように、実施形態3によれば、プロジェクタの長期間の使用や各部品の交換などの際に、投写光学系に対して各電気光学変調装置が相対的に位置ずれを生じた場合などにおいても、ユーザ側で補正パラメータの再調整が可能となる。
[実施形態4]
図14は、実施形態4に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。実施形態4と、実施形態1〜実施形態3との差異は、図14に示すように、実施形態4に係るプロジェクタ1cに用いられる電気光学変調装置として、単一の電気光学変調素子311を有する単板式の電気光学変調装置310を用いたことである。このように、単板式の電気光学変調装置を用いたとしても、照明装置の光源として各色成分に対応したLED(発光ダイオード)などを用いた場合には、光軸が色ごとにずれる場合もあるため、色ごとに補正パラメータを切り換えることが好ましい。実施形態4はそのような場合にも対応可能である。
実施形態4に係るプロジェクタにおける入力信号自動検出方法1cにおいては、図14に示すように、電気光学変調装置としては、単一の電気光学変調素子311を有する単板式の電気光学変調装置310が用いられる。また、各画像補正手段211c〜213cの出力側には、色成分選択手段320、色成分同期手段321及び表示色選択手段322を設けている。そして、色成分選択手段320が色成分同期手段321からの信号に基づいて、各画像補正手段211c〜213cによって補正された出力画像データを切り換えて単一の電気光学変調素子311に入力させるようにしている。
実施形態4における各画像補正手段211c〜213cの動作は、実施形態1の場合と同じであるので、その動作説明は省略する。なお、各画像補正手段211c〜213cは、実施形態2又は実施形態3で説明した構成とすることもできる。その場合の各画像補正手段の動作は実施形態2及び実施形態3の場合と同様である。
なお、本発明は前述の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。
(1)前述の各実施形態では、画像補正手段211〜213,211a〜213a,211b〜213b,211c〜213cを色成分ごとに設けた例が示されているが、本発明はこれに限られない。例えば、1つの画像補正手段によって時分割で各色成分の画像データを補正することもできる。
(2)前述の各実施形態では、投写光学系に対する電気光学変調装置の平行移動及び/又は回転によって生じる位置ずれに起因する複数の投写画像間の位置ずれの補正について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、照明装置、電気光学変調素子及び投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因する複数の投写画像間の位置ずれについて補正することもできる。
(3)前述の各実施形態では、画像データ変換手段200,200a,200b,200cが行う処理としては、専ら複数の投写画像間の位置ずれを抑制するための画像補正について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、複数の投写画像間の輝度や色のばらつきを抑制するための画像補正(輝度補正、色補正)、画像の台形歪みを補正するための画像補正(台形歪み補正)、画像の解像度を変換するための解像度変換、画像に特殊効果を与える特殊効果付与などの各種画像データ変換を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像補正を行うことももちろん可能である。
(4)本発明のプロジェクタは、前面投写型、背面投写型を問わないことはもちろんである。
(5)本発明は、以上説明した本発明のプロジェクタに用いられる画像データ変換方法を実現するための処理手順が記述された画像データ変換プログラムを作成し、その画像データ変換プログラムをフレキシブルディスク、光ディスク、ハードディスクなどの記録媒体に記録させておくこともできる。したがって、本発明は、その画像データ変換プログラム及びこの画像データ変換プログラムが記録された記録媒体をも含むものである。もちろん、本発明の画像データ変換プログラムは、ネットワークを介して流通させることも可能である。
これにより、画像データ変換手段は、画像データ変換を行う際に、電気光学変調素子ごとに入力画像データの補正を行うことができるようになる。
プロジェクタの位置ずれは、照明装置、複数の電気光学変調素子及び投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因することが多い。しかしながら、上記のように構成することにより、このような、照明装置、複数の電気光学変調素子及び投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因する位置ずれの補正を行うことができる。
プロジェクタの位置ずれは、投写光学系に対する複数の電気光学変調素子の平行移動及び/又は回転に起因することが多い。しかしながら、上記のように構成することにより、このような、投写光学系に対する複数の電気光学変調素子の平行移動及び/又は回転に起因する位置ずれの補正を行うことができる。
これは、後に説明する実施形態1に対応する画像補正手段の構成であり、画像補正手段をこのような構成とすることによって、本発明の画像補正が可能となる。
これは、後に説明する実施形態2に対応する画像補正手段の構成であり、画像補正手段をこのような構成とすることによっても、本発明の画像補正が可能となる。
これによって、生成された1つ以上の入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かを判定することができ、出力画素位置に応じた適切な画素値の補完を行うことができる。
これは、後に説明する実施形態3に対応する画像補正手段の構成であり、画像補正手段をこのような構成とすることによって、投写光学系に対する複数の電気光学変調装置の相対的な位置ずれが経時変化などによって変化した場合でも補正パラメータを最適な値に再調整することができる。
このように、補正パラメータ再調整手段が入力画像データの頂点位置を変更可能な機能を有することによって、補正パラメータの再調整を容易に行うことができる。
このように、入力画像データ分離手段を設けることによって、入力画像データ分離手段によって分離された画像データごとに、各種の画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正)、解像度変換、特殊効果付与など)を行うことが可能となる。
入力画像データ分離手段としては、例えば、入力画像データを色成分ごとに分離する手段や入力画像データを輝度信号と色度信号に分離する手段などが挙げられる。
これにより、入力画像データの色成分(例えば、赤、緑及び青)ごとに各種の画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行うことが可能となる。
これにより、輝度信号に応じて光を変調する電気光学変調素子及び色信号に応じて光を変調する電気光学変調素子ごとに各種の画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行うことが可能となる。
このため、本発明の画像データ変換方法によれば、多板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおける画像データ変換方法において、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行うことで、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば、各電気光学変調素子が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合にも、位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の画像データ変換方法においても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴を有することが好ましい。
このため、本発明の画像データ変換プログラムによれば、多板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行わせることが可能になるため、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば、各電気光学変調素子が3軸回りの回転による位置ずれを起こしている場合にも、位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の画像データ変換プログラムにおいても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴を有することが好ましい。
このため、本発明の他のプロジェクタによれば、単板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換手段が、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行うことで、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば光軸が各色ごとにずれる場合などに生じる複数の投写画像間の位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の他のプロジェクタにおいても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴のうち適用可能な特徴を有することが好ましい。
このため、本発明の他の画像データ変換方法によれば、単板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行うことで、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば光軸が各色ごとにずれる場合などに生じる複数の投写画像間の位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の他の画像データ変換方法においても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴のうち適用可能な特徴を有することが好ましい。
このため、本発明の他の画像データ変換プログラムによれば、単板式の電気光学変調装置を用いたプロジェクタにおいて、画像データ変換(例えば、画像補正(形状補正、輝度補正、色補正、台形歪み補正など)、解像度変換、特殊効果付与など)を行う際に、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して画像データ変換を行わせることが可能になるため、6つの自由度すべてについて補正を行うことが可能となる。このため、例えば光軸が各色ごとにずれる場合などに生じる複数の投写画像間の位置ずれの補正を行うことが可能となる。
なお、本発明の他の画像データ変換プログラムにおいても、上記した本発明のプロジェクタにおいて好適な特徴のうち適用可能な特徴を有することが好ましい。
Xp=(1−x−y+xy)Xb+y(1−x)Xa
+x(1−y)Xd+xyXc ・・・(1)
Yp=(1−x−y+xy)Yb+y(1−x)Ya
+x(1−y)Yd+xyYc ・・・(2)
により定まるということである。よって、補正パラメータとして、電気光学変調素子上に形成される入力画像の四隅の座標を与えれば、線形な補正は全て行えることになる。
A=yV ・・・(3)
B=(1−x−y)V ・・・(4)
C=xV ・・・(5)
[実施形態1]
図4は、実施形態1に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。実施形態1に係るプロジェクタ1は、複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置を備えたプロジェクタである。
図8は、実施形態2に係るプロジェクタの概略的な構成を示す図である。実施形態2に係るプロジェクタ1aも実施形態1に係るプロジェクタ1の場合と同様、複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置を備えたプロジェクタである。
図10において、まず、出力画素に対応する仮入力画素位置の近傍の3つの入力画素位置(以下、近傍入力画素位置という。)を求め(ステップS31)、3つの近傍入力画素位置に対する出力画素位置の正規化座標(x,y)を求める(ステップS32)。そして、ステップS33〜ステップS37の処理を行う。
第1の点は、実施形態1においては入力画像データの1つの画素のデータを、その近傍の3つの出力画素へ分配する処理であったのに対し、実施形態2においては、入力画像データの3つの画素によって、1つの出力画素の値を補完する処理であるという点である。
第2の点は、実施形態1においては入力画像データが分配されるために、入力画像データの領域外の出力画素値は自動的に0となるのに対し、実施形態2では出力画素位置に対応する入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かの判定を行う必要があるという点である。この判定は領域判定手段228(図8参照。)が行う。
図12は、実施形態3に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。実施形態3に係るプロジェクタ1bも実施形態1に係るプロジェクタ1及び実施形態2に係るプロジェクタ1aと同様、複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置を備えたプロジェクタである。
図14は、実施形態4に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。実施形態4と、実施形態1〜実施形態3との差異は、図14に示すように、実施形態4に係るプロジェクタ1cに用いられる電気光学変調装置として、単一の電気光学変調素子311を有する単板式の電気光学変調装置310を用いたことである。このように、単板式の電気光学変調装置を用いたとしても、照明装置の光源として各色成分に対応したLED(発光ダイオード)などを用いた場合には、光軸が色ごとにずれる場合もあるため、色ごとに補正パラメータを切り換えることが好ましい。実施形態4はそのような場合にも対応可能である。
図2は、ある1つの入力画像データに補正を施した後、その補正後の入力画像データを電気光学変調素子へ入力した場合を模式的に示した図である。
図3は、浮動小数点位置データを離散的な整数画素位置に変換する処理を説明する図である。
図4は、実施形態1に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図5は、実施形態1に係るプロジェクタの各画像補正手段が行うある1画面分の入力画像データに対する画像補正処理を説明するフローチャートである。
図6は、図5のステップS4に示す入力画素値の分配処理について説明するフローチャートである。
図7は、実施形態1による補正処理がなされた場合の各電気光学変調素子上の入力画像と各投写画像との対応を示す図である。
図8は、実施形態2に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図9は、実施形態2に係るプロジェクタの各画像補正手段が行うある1画面分の入力画像データに対する画像補正処理を説明するフローチャートである。
図10は、図9のステップS23に示す出力画素値の補完処理を説明するためのフローチャートである。
図11は、出力画素位置に対応する入力画素位置が入力画像データの領域内であるか否かを判定する例を説明するための図である。
図12は、実施形態3に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図13は、補正パラメータ再調整手段240の機能を説明する図である。
図14は、実施形態4に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。
図15は、従来技術が想定している補正を説明するための図である。
図16は、電気光学変調素子が3軸回りの回転を伴うような位置ずれを起こしている場合の投写画像を示す図である。
図17は、各電気光学変調素子が3軸回りの回転を伴うような位置ずれを起こしている場合における各電気光学変調素子上の入力画像と各投写画像との対応を示す図である。
Claims (17)
- 入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、
前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を変調して画像光を生成する複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置と、
前記多板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写面に投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、
前記画像データ変換手段は、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記多板式の電気光学変調装置における電気光学変調素子ごとに入力画像データの画像データ変換を行うことを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1記載のプロジェクタにおいて、
前記画像データ変換手段は、前記位置ずれ情報を考慮して、前記電気光学変調素子ごとに入力画像データの補正を行う画像補正手段を有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1又は2記載のプロジェクタにおいて、
前記複数の投写画像間の位置ずれは、前記照明装置、前記複数の電気光学変調素子及び前記投写光学系のうち少なくとも2つの間の相対的な位置ずれに起因する位置ずれであ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、
前記複数の投写画像間の位置ずれは、前記投写光学系に対する複数の電気光学変調素子の平行移動及び/又は回転によって生じる位置ずれであることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2〜4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記画像補正手段は、入力画像データから入力画素値を取得する入力画素値取得手段と、
前記位置ずれ情報に基づいて生成された補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶手段と、
前記補正パラメータに基づいて、前記入力画像データから得られるそれぞれの入力画素位置について、入力画素位置近傍の1つ以上の出力画素位置を生成する出力画素位置生成手段と、
前記1つ以上の出力画素位置の画素に対し、前記入力画素位置の入力画素値を分配して前記1つ以上の出力画素位置の画素値を出力画素値として生成する出力画素値生成手段と、
前記出力画素位置及び前記出力画素値を記憶する出力画像データ記憶手段とを有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項2〜4のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記画像データ変換手段は、入力画像データを記憶する入力画像データ記憶手段をさらに有し、
前記画像補正手段は、前記入力画像データ記憶手段に記憶された入力画像データから入力画素値を取得する入力画素値取得手段と、
前記位置ずれ情報に基づいて生成された補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶手段と、
前記補正パラメータに基づいて、ある1つの出力画素に対応する仮入力画素位置を求め、求められた仮入力画素位置の近傍の1つ以上の入力画素位置を生成する入力画素位置生成手段と、
前記1つ以上の入力画素位置のそれぞれの入力画素値に基づいて前記1つの出力画素の画素値を補完して、補完された画素値を出力画素値として生成する出力画素値生成手段とを有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、
前記画像補正手段は、前記1つ以上の入力画素位置が前記入力画像データの領域内であるか否かを判定する領域判定手段をさらに有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項5〜7のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記画像補正手段は、前記補正パラメータを再調整可能な補正パラメータ再調整手段を有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項8に記載のプロジェクタにおいて、
前記補正パラメータ再調整手段は、各電気光学変調素子上に形成される入力画像データの頂点位置を変更可能な機能を有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜9のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記画像データ変換手段は、前記入力画像データを前記電気光学変調素子ごとに分離する入力画像データ分離手段をさらに有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜10のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記多板式の電気光学変調装置は、それぞれが色成分ごとに色分解された光を変調する複数の電気光学変調素子を有することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1〜10のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記多板式の電気光学変調装置は、輝度信号に応じて光を変調する電気光学変調素子及び色度信号に応じて光を変調する電気光学変調素子を有することを特徴とするプロジェクタ。 - 入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を変調して画像光を生成する複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置と、前記多板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写面に投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換方法であって、
前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記多板式の電気光学変調装置における電気光学変調素子ごとに入力画像データの画像データ変換を行うステップを含むことを特徴とする画像データ変換方法。 - 入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を変調して画像光を生成する複数の電気光学変調素子を有する多板式の電気光学変調装置と、前記多板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写面に投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換手段に、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記多板式の電気光学変調装置における電気光学変調素子ごとに入力画像データの画像データ変換を行わせる手順を含むことを特徴とする画像データ変換プログラム。
- 入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、
前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を時分割方式により変調して複数の画像光を生成する単一の電気光学変調素子を有する単板式の電気光学変調装置と、
前記単板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写する投写光学系とを備えたプロジェクタであって、
前記画像データ変換手段は、複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記複数の投写画像に係る入力画像データごとに、入力画像データの画像データ変換を行うことを特徴とするプロジェクタ。 - 入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を時分割方式により変調して複数の画像光を生成する単一の電気光学変調素子を有する単板式の電気光学変調装置と、前記単板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換方法であって、
前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記複数の投写画像に係る入力画像データごとに、入力画像データの画像データ変換を行うステップを含むことを特徴とする画像データ変換方法。 - 入力画像データに対して所定の画像データ変換を行って出力画像データを生成する画像データ変換手段と、前記画像データ変換手段からの出力画像データに応じて照明装置からの光を時分割方式により変調して複数の画像光を生成する単一の電気光学変調素子を有する単板式の電気光学変調装置と、前記単板式の電気光学変調装置によって生成された複数の画像光を複数の投写画像として投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおける画像データ変換手段に、前記複数の投写画像間の位置ずれに関する位置ずれ情報を考慮して、前記複数の投写画像に係る入力画像データごとに、入力画像データの画像データ変換を行わせる手順を含むことを特徴とする画像データ変換プログラム。
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