(57)【要約】【課題】  電気的な画像補正による簡便性を備え、観察者が画像の補正状態を把握することができる画像調整装置及び画像表示システムを提供すること。【解決手段】  表示状態算出手段１８は、テストパターン記憶部１７に記憶されているテストパターンをスクリーン３に表示させた際、画像記憶部１１に記憶された撮像データに基づいてプロジェクタ２の実際の投射範囲を算出する投射範囲算出部２１と、投射範囲とスクリーン３上の表示範囲以外の余剰領域とから面積比を算出する余剰領域面積比算出部２５と、表示範囲よりも投射範囲が大きいことを確認する表示領域判断部２６と、プロジェクタ２の表示素子１画素あたりのスクリーン３上における表示面積の最大値と最小値との比率を算出する画素歪算出部２７と、投射範囲に対する表示範囲の補正結果を所定の閾値と比較する表示閾値判定部２８と、補正結果をスクリーン３に表示させる投射状態表示部３０とを備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像を投射表示するための画像投射手段から投射された画像を表示する表示部に投射表示されたテストパターンと、表示された前記テストパターンの撮像データとに基づき、前記画像投射手段から投射される画像を補正する調整手段を備え、
該調整手段が、画像の補正の表示状態を算出する表示状態算出手段とを備えていることを特徴とする画像調整装置。
【請求項２】
前記表示状態算出手段が、前記テストパターンの撮像データに基づいて、前記画像投射手段の投射範囲を算出する投射範囲算出部と、
前記投射範囲と、前記テストパターンの表示部上における表示範囲以外の余剰領域とから、それぞれの面積比を算出する余剰領域面積比算出部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像調整装置。
【請求項３】
前記表示状態算出手段が、前記テストパターンの撮像データに基づいて、前記画像投射手段の投射範囲を算出する投射範囲算出部と、
前記テストパターンの表示部上における表示範囲よりも前記投射範囲が大きいことを確認する表示領域判断部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像調整装置。
【請求項４】
前記表示状態算出手段が、前記テストパターンの撮像データに基づいて、前記画像投射手段の投射範囲を算出する投射範囲算出部と、
前記テストパターンの表示部上における表示範囲において、前記画像投射手段が有する表示素子の１画素あたりの前記表示部上における表示面積の最大値と最小値との比率を算出する画素歪算出部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像調整装置。
【請求項５】
前記表示状態算出手段が、前記投射範囲に対する前記表示範囲の補正結果を所定の閾値と比較する表示閾値判定部を備えていることを特徴とする請求項２から４の何れか一つに記載の画像調整装置。
【請求項６】
前記補正結果と前記閾値との比較結果を前記表示部に表示させる投射状態表示部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の画像調整装置。
【請求項７】
画像を投射表示するための画像投射手段と、
該画像投射手段から投射された画像を表示する表示部と、
請求項１から６の何れか一つに記載の画像調整装置とを備えていることを特徴とする画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画像を撮像手段で撮像した撮像データに基づき補正可能な画像調整装置及び画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プロジェクタのような画像投射手段から投射される画像をスクリーン上の適正な位置に自動的に補正して表示することができる画像表示システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
これによれば、スクリーンのサイズに合わせてプロジェクタの位置をスクリーンに対して機械的に自動調整して合わせ込んで画像を補正することができる。
【０００３】
一方、プロジェクタの設置位置を機械的に変更するのではなく、スクリーン上の画像の歪みを予め見込んでプロジェクター側の画像情報を電気的に補正する台形補正技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
例えば、スクリーンに対してプロジェクタを上方に向けて設置させた場合、特許文献２に係る図１１に示すように、スクリーン上の表示状態は、上方が長く下方が短い台形形状となる。台形補正は、この台形形状の表示状態をスクリーン上で長方形に補正する方法であって、プロジェクタの表示素子の表示状態を、上方が短く、下方が長い逆台形として、かつ、台形の外を黒表示させることによって、スクリーン上では長方形の画像を得られるようにしている。
【０００５】
また、スクリーン上での歪を検知するために、プロジェクタからテストチャートを投射し、スクリーン上に投射されたテストチャート画像を撮像手段で撮像したデータをもとに画像調整（幾何的形状・輝度分布・色等）を行うキャリブレーション技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、位置調整を実施するための機械的な機構を要するので、手動で行う場合には時間がかかり、自動で行う場合には機構が複雑化してしまう。
また、特許文献２に記載の技術では、例えば、本来、図９に示すような１画素の縦線を表示するのに対して台形補正する場合、表示させる１画素の大きさが投射画像の歪み具合と相関があることからスクリーン上で１ラインで表示させるためには、図１０に示すように、階段状の画像データに調整する必要がある。これをスクリーンに表示させた場合には、図１１に示すように、画素配列が斜めとなるため、直線を階段状に表示することとなり、かつ、１画素の大きさを上方が大きく下方が小さい状態で表示することとなってしまう。
【０００７】
この際、特許文献３に記載の技術によって電気的な画像補正を行っても、表示画素数の減少、面内解像度のムラ等の画像劣化が生じてしまうため、観察者がプロジェクタの位置調整をさらに行って高品質の画像を得たいと思っても、どの程度調整すれば良い画像が得られるのかを把握することができないという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−１１１５３３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２７０４２号公報
【特許文献３】特許第３４９７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、電気的な画像補正による簡便性を備えるとともに、観察者が画像の補正状態を把握することができる画像調整装置及び画像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る画像調整装置は、入力画像を投射表示するための画像投射手段から投射された画像を表示する表示部に投射表示されたテストパターンと、表示された前記テストパターンの撮像データとに基づき、前記画像投射手段から投射される画像を補正する調整手段を備え、該調整手段が、画像の補正の表示状態を算出する表示状態算出手段とを備えていることを特徴とする。
この画像調整装置は、調整手段が表示状態算出手段を備えているので、調整手段が行った画像の補正状態を算出表示することができる。
【００１０】
また、本発明に係る画像調整装置は、前記画像調整装置であって、前記表示状態算出手段が、前記テストパターンの撮像データに基づいて、前記画像投射手段の投射範囲を算出する投射範囲算出部と、前記投射範囲と、前記テストパターンの表示部上における表示範囲以外の余剰領域とから、それぞれの面積比を算出する余剰領域面積比算出部とを備えている。
【００１１】
この画像調整装置は、表示部に表示された表示範囲が、画像投射手段の実際の投射範囲からどの程度ずれているかを算出表示することができる。
【００１２】
また、本発明に係る画像調整装置は、前記画像調整装置であって、前記表示状態算出手段が、前記テストパターンの撮像データに基づいて、前記画像投射手段の投射範囲を算出する投射範囲算出部と、前記テストパターンの表示部上における表示範囲よりも前記投射範囲が大きいことを確認する表示領域判断部とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
この画像調整装置は、表示部の表示範囲に対して投射範囲が内側に入ってしまう場合には、画像補正する必要があることを算出表示することができる。
【００１４】
また、本発明に係る画像調整装置は、前記画像調整装置であって、前記表示状態算出手段が、前記テストパターンの撮像データに基づいて、前記画像投射手段の投射範囲を算出する投射範囲算出部と、前記テストパターンの表示部上における表示範囲において、前記画像投射手段が有する表示素子の１画素あたりの前記表示部上における表示面積の最大値と最小値との比率を算出する画素歪算出部とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
この画像調整装置は、例えば、表示部の上方と下方とで表示画像の歪具合がどの程度であるかを算出表示することができる。
【００１６】
また、本発明に係る画像調整装置は、前記画像調整装置であって、前記表示状態算出手段が、前記投射範囲に対する前記表示範囲の補正結果を所定の閾値と比較する表示閾値判定部を備えていることを特徴とする。
【００１７】
この画像調整装置は、投射範囲の補正状態が観察者にとって許容可能なものであるかどうかを判断するための閾値を設定することによって、観察者が補正の良否を容易に判断することができる。
【００１８】
また、本発明に係る画像調整装置は、前記画像調整装置であって、前記補正結果と前記閾値との比較結果を前記表示部に表示させる投射状態表示部を備えていることを特徴とする。
【００１９】
この画像調整装置は、補正状態が観察者にとって許容可能なものかどうかを、観察者が表示部を見て把握することができる。
【００２０】
本発明に係る画像表示システムは、画像を投射表示するための画像投射手段と、該画像投射手段から投射された画像を表示する表示部と、本発明に係る画像調整装置とを備えていることを特徴とする。
この画像表示システムは、本発明に係る画像調整装置を備えているので、調整手段が行った画像の補正状態を観察者が知ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電気的な画像補正を行うことができるとともに、補正によって生じた画像の劣化状態を回復させる必要が有るか否かを観察者が容易に判断することができ、観察者の嗜好に合わせた画像の質の調整を短時間で、かつ、効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る画像表示システム１は、背面投射型の画像表示システムであって、図１に示すように、画像を投射表示するためのプロジェクタ（画像投射手段）２と、プロジェクタ２から投射された画像を表示するスクリーン（表示部）３と、スクリーン３に投射された画像を撮像するカメラ（撮像手段）５と、プロジェクタ２によってスクリーン３に表示された後述するテストパターン１６からカメラ５が取得したテストパターン１６の撮像データに基づき、スクリーン３に投射される画像を補正する調整手段６を有する画像調整装置７とを備えている。
【００２３】
プロジェクタ２には、スクリーン３への投射範囲を機械的に調整する位置調整手段８が配されており、何れも画像表示筐体９内に収納されている。
【００２４】
調整手段６は、図２に示すように、例えばパソコンからの高精細画像データが入力される入力端子１０と、スクリーン３に表示された画像をカメラ５にて撮像した撮像データを記憶する画像記憶部１１と、画像記憶部１１に保存された撮像データからプロジェクタ２の各種の出力特性を補正するための補正データを算出する補正データ算出部１２と、当該補正データを記憶する補正データ記憶部１３と、これらの出力特性補正データを用いて、入力端子１０からプロジェクタ２に入力される画像に対して補正を行なう画像補正部１５と、図３に示すような、補正を行うためのテストパターン１６を記憶するテストパターン記憶部１７と、算出した補正情報の少なくとも一部をスクリーン３に表示させる表示状態算出手段１８とを備えている。
【００２５】
表示状態算出手段１８は、テストパターン記憶部１７に記憶されているテストパターン１６をスクリーン３に表示させた際、図４に示すように、テストパターン１６が歪んで表示された場合に画像記憶部１１に記憶された撮像データに基づいて、プロジェクタ２の実際の投射範囲２０を算出する投射範囲算出部２１と、投射範囲２０とスクリーン３上の表示範囲２２以外の余剰領域２３とから、それぞれの面積比を算出する余剰領域面積比算出部２５と、表示範囲２２よりも投射範囲２０が大きいことを確認する表示領域判断部２６と、表示範囲２２において、プロジェクタ２が有する図示しない表示素子の１画素あたりのスクリーン３上における表示面積の最大値と最小値との比率を算出する画素歪算出部２７と、投射範囲２０に対する表示範囲２２の補正結果を観察者が設定した所定の閾値と比較する表示閾値判定部２８と、それぞれの補正結果をスクリーン３に表示させる投射状態表示部３０とを備えている。
【００２６】
次に、本実施形態に係る画像調整装置７及び画像表示システム１による画像の調整方法、及び、作用・効果について図５に示すフローを参照しながら説明する。
まず、画像データとして、プロジェクタ２から図３に示すテストパターン１６をスクリーン３に表示させる（Ｓ０１）。
このスクリーン３の表示範囲２２の全体をカメラ５にて撮像し（Ｓ０２）、得られた撮像データを画像記憶部１１に記憶させる（Ｓ０３）。
そして、この撮像データを補正データ算出部１２に送出して、公知の方法により補正データを作成する。
【００２７】
一方、テストパターン１６の撮像データを投射範囲算出部２１に送出し、テストパターン１６の歪具合からプロジェクタ２の投射範囲２０を算出する（Ｓ０４）。
そして、余剰領域面積比算出部２５、表示領域判断部２６、画素歪算出部２７にて、それぞれ、投射範囲２０と表示範囲２２以外の余剰領域２３との面積比の算出（Ｓ０５１）、スクリーン３への表示範囲２２よりもプロジェクタ２の投射範囲２０のほうが大きいことの確認（Ｓ０５２）、及び、１画素あたりのスクリーン３上における表示面積の最大値と最小値との比率の算出（Ｓ０５３）を行う。
その後、それぞれの算出結果を投射状態表示部３０に送出して表示データを作成し、スクリーン３上に、例えば、図６に示すようにそれぞれ表示する（Ｓ０６１〜Ｓ０６３）。
【００２８】
そして、余剰領域２３が多いことによる画素数の無駄、歪による面内ムラの程度を判定するために予め設定した閾値に対して、表示閾値判定部２８にて、例えば、（１）余剰領域２３と投射範囲２０との面積比である、余剰領域２３の面積÷投射範囲２０の面積が予め設定した閾値α以上であればＮＧと判定（Ｓ０７１）、（２）表示範囲２２に対して投射範囲２０が内側に入ればＮＧと判定（Ｓ０７２）、（３）表示範囲２２の１画素の大きさの最大値／最小値が予め設定した閾値β以上であればＮＧと判定（Ｓ０７３）する。
【００２９】
ＮＧと判定した場合には、例えば、６軸調整台のような位置調整手段８に指示してプロジェクタ２の傾き成分を調整する（Ｓ０８）。
なお、位置調整手段が、プロジェクタ２からスクリーン３への投射経路中にミラーで光路を折り曲げる機構のようなものの場合にはミラーの角度を調整し、プロジェクタに配された光学的ズーム機構のような場合にはズーム調整する。
【００３０】
調整実施後は、上記Ｓ０２工程に戻って、表示状態算出手段１８による結果がＯＫとなるまで上記Ｓ０２工程以降の工程を繰り返す。
こうして、それぞれ最終的にＯＫとなった場合には画像補正を終了してテストパターン１６の表示を終了して、入力端子１０から入力された画像の表示を行う。
【００３１】
この画像調整装置７及び画像表示システム１によれば、表示状態算出手段１８を備えているので、調整手段６が行った画像の補正状態を観察者が知ることができる。また、投射範囲２０の補正状態が観察者にとって許容可能なものであるかどうかを判断するための閾値を設定することによって、観察者が補正の良否を容易に判断することができる。従って、補正によって生じた画像の劣化状態を回復させる必要が有るか否かを観察者が容易に判断することができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態について図７を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る画像表示システム４０が、４台のプロジェクタ４１を備えるマルチ型とした点である。
【００３３】
スクリーン４２は、１台のプロジェクタ４１に対応する１つの個別スクリーン４３が４つ組み合わされて構成されている。
不図示の画像調整装置に係る調整手段は、隣接する個別スクリーン４３における表示画像が幾何的に連続するようにプロジェクタ４１別に補正している。この際、スクリーン４２に表示されたテストパターン１６を１台のカメラ５で撮像し、各プロジェクタ４１において上述と同様の調整をＯＫとなるまで行う。
【００３４】
この画像調整装置及び画像表示システム４０によれば、上記第１の実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。また、マルチ型であるので、隣接するプロジェクタ４１間の電気的な位置合わせを同時に行うことができ、補正をより好適に行うことができる。
【００３５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、背面投射型の画像表示システムの場合としているが、図８に示すような前面投射型の画像表示システム５０としても構わない。この場合、スクリーン５１には表示範囲２２とその周囲の黒色のスクリーン枠部５２とが配されているので、スクリーン枠部５２にプロジェクタ５３から投射された画像が視認しにくくなる可能性がある。しかし、上述のような補正及び調整を行うことによって、所定の表示範囲２２内に観察者が許容可能な画像を表示させることができる。
【００３６】
また、マルチ型の場合、各プロジェクタ４１の設置調整を実施後に４台を組立てても構わず、特許文献３に記載のようにマルチ型においてオーバーラップした構成としても構わない。
さらに、上記実施形態に係る調整手段６が、余剰領域面積比算出部２５、表示領域判断部２６、画素歪算出部２７の３つを備えているとしているが、これらのうち少なくとも１つを備えているのみのものとしても構わない。
また、表示部としてスクリーン２としているが、画像調整装置に係る調整手段自身が補正の算出結果を表示させるものを備えていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像表示システムの画像補正における機能ブロック図である。
【図３】テストパターンを示す図である。
【図４】図４のテストパターンをスクリーンに表示させた状態を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る画像表示システムの画像調整を示すフロー図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る画像表示システムの補正状態をスクリーン上に表示させた状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像表示システムを示す概略構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る画像表示システムを示す概略構成図である。
【図９】投射範囲における１画素の縦線を示す図である。
【図１０】図９に示す縦線の補正後の画像データを示す図である。
【図１１】図１０に示す画像データをスクリーンに表示させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、４０、５０  画像表示システム
２、４１、５３  プロジェクタ（画像投射手段）
３、４２、５１  スクリーン（表示部）
５  カメラ（撮像手段）
６  調整手段
７  画像調整装置
１６  テストパターン
１８  表示状態算出手段
２０  投射範囲
２１  投射範囲算出部
２２  表示範囲
２３  余剰領域
２５  余剰領域面積比算出部
２６  表示領域判断部
２７  画素歪算出部
２８  表示閾値判定部
３０  投射状態表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006140782.tif 000010
【図９】
2006140782.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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