(57)【要約】【課題】被投射面からの反射光を用いた投射画像の色補正処理を、入力画像フォーマットや投射表示モードによる投射領域や投射位置の変化に対応して適切に行う。【解決手段】画像投射装置１００は、画像信号に応じて光変調素子４を駆動し、該光変調素子からの光により形成される投射画像を被投射面２００に投射する。該装置は、被投射面で反射した反射光を受けて該被投射面の色を検出する色検出手段９と、画像信号に対する色補正処理を行う色補正手段５と、色検出手段により得られた色検出データから、画像信号のフォーマット、投射画像のフォーマット、投射画像の投射位置および投射画像の歪み補正量のうち少なくとも１つに応じたデータ領域を抽出するデータ抽出手段１５と、該データ領域のデータに基づいて色補正手段で用いる補正値を算出する補正値算出手段１３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じて光変調素子を駆動し、該光変調素子からの光により形成される投射画像を被投射面に投射する画像投射装置であって、
前記被投射面で反射した反射光を受けて該被投射面の色を検出する色検出手段と、
前記画像信号に対する色補正処理を行う色補正手段と、
前記色検出手段により得られた色検出データから、前記画像信号のフォーマット、前記投射画像のフォーマット、前記投射画像の投射位置および前記投射画像の歪み補正量のうち少なくとも１つに応じたデータ領域を抽出するデータ抽出手段と、
前記データ領域のデータに基づいて前記色補正手段で用いる補正値を算出する補正値算出手段とを有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記光変調素子からの光を前記被投射面に投射する投射光学系を、該投射光学系の光軸に直交する方向にシフトさせる機能を有し、
前記投射光学系のシフト位置に応じて前記色検出手段の受光方向を変更する方向変更手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被投射面からの反射光を用いて投射画像の色補正（いわゆる壁色補正）を行う機能を有するプロジェクタ等の画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタによって画像を投射する被投射面としては、専用の白色スクリーンだけでなく、壁やパーテーションといった白色ではない被投射面が含まれる。また、プロジェクタは、暗室だけでなく照明された室内で使用されることも多い。
被投射面の色や照明による投射画像の色調（色バランス）への影響を光センサやＣＣＤカメラ等の検出器を用いて検出し、投射画像の色（ホワイトバランス）を自動的に補正する壁色補正機能を有するプロジェクタが特許文献１に開示されている。このプロジェクタでは、白色画像の投射時の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）成分をそれぞれ検出し、必要なホワイトバランスが得られるようにＲ、ＧおよびＢ成分のゲインを調整する。
また、特許文献２には、被投射面を複数のエリアに分割し、分割されたエリアごとの色レベルを色光センサで計測し、分割されたエリアごとに色補正レベルを決定するプロジェクタが開示されている。
さらに、プロジェクタに入力される画像信号には様々な解像度やアスペクト比（以下、入力画像フォーマット等）を有するものがあり、プロジェクタには様々な入力画像フォーマットに対応する投射表示モードが設けられている。これにより、プレゼンテーションで資料を投射する場合、１６：９のアスペクト比を有する映画を投射する場合、テレビ放送映像を投射する場合等、用途に対して適切な投射表示モードによって良好な画像を投射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３３６１１号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２にて開示されたプロジェクタにおける壁色補正機能は、画像の投射領域や投射位置が変化する場合については考慮されていない。このため、入力画像フォーマットや投射表示モードの変更によって投射領域や投射位置が変化する場合には、再度、被投射面の色や照明による投射画像の色調への影響を測定する必要がある。言い換えれば、このような再度の測定を行わないと、良好な壁色補正を行うことができない。
本発明は、被投射面からの反射光を用いた投射画像の色補正処理を、入力画像フォーマットや投射表示モードによる投射領域や投射位置の変化に対応して適切に行うことができる画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としての画像投射装置は、画像信号に応じて光変調素子を駆動し、該光変調素子からの光により形成される投射画像を被投射面に投射する。該画像投射装置は、被投射面で反射した反射光を受けて該被投射面の色を検出する色検出手段と、画像信号に対する色補正処理を行う色補正手段と、色検出手段により得られた色検出データから、画像信号のフォーマット、投射画像のフォーマット、投射画像の投射位置および投射画像の歪み補正量のうち少なくとも１つに応じたデータ領域を抽出するデータ抽出手段と、該データ領域のデータに基づいて色補正手段で用いる補正値を算出する補正値算出手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、色検出データのうち、画像信号のフォーマット、投射画像の投射位置および投射画像の歪み補正量に応じたデータ領域のデータを用いて色補正処理用の補正値を算出するので、これら投射条件に応じた適切な色補正処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１である液晶プロジェクタの構成を示すブロック図。
【図２】実施例１のプロジェクタにおける自動色調調整処理を示すフローチャート。
【図３】実施例１における入力画像と投射画像（ＳＸＧＡ画像）との関係を示す図。
【図４】実施例１における入力画像と投射画像（ＸＧＡ画像）との関係を示す図。
【図５】実施例１における投射画像と撮像領域との関係を示す図。
【図６】本発明の実施例２である液晶プロジェクタの構成を示すブロック図。
【図７】プロジェクタのレンズシフト機能（上側）を示す図。
【図８】プロジェクタのレンズシフト機能（下側）を示す図。
【図９】実施例２のプロジェクタにおける自動色調調整処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１には、本発明の実施例１である画像投射装置としての液晶プロジェクタ１００の構成を示す。
図１において、１は映像入力回路であり、パーソナルコンピュータや映像機器等の画像供給装置から出力された映像信号（入力画像信号）２１を変換して、所定形式のデジタル映像信号を生成する。映像信号２１がアナログ信号である場合には、Ａ／Ｄ変換して所定形式のデジタル映像信号を生成する。
生成されたデジタル映像信号は、デジタル信号処理回路２に出力される。デジタル信号処理回路２は、デジタル映像信号に対して、画像形成素子としての液晶パネル４の駆動に適した解像度変換処理およびフレームレート変換処理等を行う。また、デジタル信号処理回路２は、リファレンス画像としてのテストパターンを表示するための映像信号を生成する。
デジタル信号処理回路２から出力されたＲ，Ｇ，Ｂの映像信号（投射画像信号）は、表示駆動回路３に入力される。表示駆動回路３には、ゲイン／オフセット処理部（補正手段）５やγ補正部６が設けられており、これらによってＲ，Ｇ，Ｂの映像信号に対してそれぞれ独立に、ゲイン／オフセット処理やγ補正処理といった輝度や色に関する信号処理を行う。そして、表示駆動回路３は、処理したＲ，Ｇ，Ｂの映像信号に基づいて、３つの光変調素子としての液晶パネル４（Ｒパネル４Ｒ，Ｇパネル４ＧおよびＢパネル４Ｂ）の駆動信号を生成する。また、表示駆動回路３は、液晶パネル４に駆動信号に対応した原画を形成させるためのタイミングパルスを生成する。
投射レンズ（投射光学系）７は、光源ランプ１６によって照明されたＲパネル４Ｒ，Ｇパネル４ＧおよびＢパネル４ＢからのＲ，Ｇ，Ｂ光が合成された画像光を、被投射面２００上に投射する。
液晶プロジェクタ１００は、投射レンズ７を通じて投射面２００に投射されている画像を撮像する撮像センサ（色検出手段）９を備える。
撮像センサ９は、被投射面２００で反射した反射光であって撮像レンズにて集光された光学像を光電変換するエリア型のＣＣＤセンサと、ＣＣＤセンサから出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部等を備える。撮像センサ９は、水平方向にＭ画素、垂直方向にＮ画素を有する矩形の撮像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号）を生成する。また、撮像センサ９は、液晶プロジェクタ１００の投射画像を全て撮像することが望ましいため、投射画像と同じ領域、あるいは幾分広く撮像できるようになっている。ただし、必ずしも投射可能な領域の全てを撮像可能になっていなくてもよい。
撮像センサ９によって得られた撮像データ（色検出データ）２５は、撮像データ記憶部１４に保存される。
コントローラ８は、マイクロコンピュータ等で構成されており、デジタル信号処理回路２に対してテストパターン表示の制御や、表示駆動回路３に対してゲイン／オフセット処理およびガンマ処理等の各種処理の制御を行う。制御内容には、例えばゲイン処理を行うためのパラメータであるゲイン値の設定が含まれる。
さらに、コントローラ８は、不図示の操作パネルからの命令の解読や不揮発性メモリ１０との通信等、システム全体を統合的に制御する。
本実施例の液晶プロジェクタは、自動壁色補正処理等とも称される自動色調調整処理（色補正処理）を行う機能を有する。色調調整処理において、コントローラ８が有する投射領域算出部（データ抽出手段）１５は、撮像データ記憶部１４に保存されている撮像データ２２から必要なデータ領域の撮像データのみを抽出する。そして、該データ領域の撮像データを用いてＲＧＢの色ごとにセンサ値２４の演算を行い、センサ値２４をＲＧＢの色ごとに設けられた映像補正量算出部（補正値算出手段）１３に出力する。
映像補正量算出部１３は、投射領域算出部１５にて得られたセンサ値２４と、予め不揮発性メモリ１０に保存されたセンサ基準値２３とを用いて、投射画像において所定の白バランスが得られるようにＲ，Ｇ，Ｂの映像信号（画像信号）に対するゲイン値を算出する。そして、算出したゲイン値を表示駆動回路３に出力する。
次に、本実施例のプロジェクタ１００にて行われる自動色調調整処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。この処理は、コントローラ８がコンピュータプログラムに従って実行する。
（ステップＳ０１）
コントローラ８は、デジタル信号処理回路２に白色テストパターン（白色画像）を生成させてこれを被投射面２００に投射させる。そして、白色テストパターンを投射した状態での被投射面２００を撮像センサ９に撮像させ、被投射面２００の色の情報を含む撮像データ２５を取得して、撮像データ記憶部１４に保存する。
（ステップＳ０２）
コントローラ８は、投射領域算出部１５に、撮像データ記憶部１４に保存された撮像データ２２から、映像信号２１のフォーマット（入力画像フォーマット）やプロジェクタにて設定された投射表示モードに応じたデータ領域の撮像データを抽出させる。撮像データの抽出は、ＲＧＢの色ごとに行われる。
映像信号２１のフォーマットは、映像信号２１の解像度やアスペクト比を含む。また、投射表示モードによって、投射画像の解像度やアスペクト比が決定される。このため、「投射表示モードに応じて」とは、「投射画像のフォーマットに応じて」と同義である。映像信号２１のフォーマットや投射表示モードはそれぞれ、投射条件の１つである。
ここで、投射表示モードには、入力画像フォーマットに関係なくプロジェクタが有する投射解像度で表示する全画面表示モードや、入力画像フォーマットそのままのフォーマットで表示するリアル表示モード等がある。
入力画像フォーマット、投射画像、撮像領域および撮像データの抽出領域の関係について、図３、図４および図５を用いて説明する。ここでは、プロジェクタの投射解像度をＳＸＧＡサイズ（１２８０×１０２４）とし、投射表示モードをリアル表示モードとする。
まず図３に示すように、入力映像がＳＸＧＡサイズである場合は、投射画像はプロジェクタの持つ解像度そのままで投射される。図４に示すように、入力映像がＸＧＡサイズ（１０２４×７６８）である場合は、プロジェクタの投射解像度はＳＸＧＡサイズであるため、投射画像はＳＸＧＡサイズの映像信号が入力される場合よりも内側に投射され、その周囲は非表示領域（黒投射領域）となる。
【００１０】
このときの撮像センサ９の撮像領域と投射画像との関係を図５に示す。撮像センサ９の撮像領域は、プロジェクタの投射解像度（この場合はＳＸＧＡサイズ）より少し広い領域である。このため、ＳＸＧＡサイズの映像信号が入力された場合は、図５（ａ）に示す撮像領域で得られる撮像データ（撮像データ記憶部１４に保存された撮像データ）から、ＳＸＧＡサイズの投射画像に対応するデータ領域の撮像データを抽出する。同様に、ＸＧＡサイズの映像信号が入力された場合は、図５（ｂ）に示すように、撮像領域の撮像データからＸＧＡサイズの投射画像に対応するデータ領域の撮像データのみを抽出し、非表示領域の撮像データは演算から除外する。
このように、入力画像フォーマットに応じたデータ領域の撮像データを抽出して用いることで、余計なデータを用いた演算を行うことがなくなり、より精度の良い色調調整処理を行うことができる。
（ステップＳ０３）
コントローラ８は、投射領域算出部１５に、抽出した撮像データを用いてＲＧＢの色ごとにセンサ値２４の演算を行わせ、該センサ値２４を映像補正量算出部１３に出力させる。
センサ値２４の算出方法には、例えば
（１）平均値をセンサ値とする方法
（２）度数分布を求め、最も度数の多いデータをセンサ値とする方法
があり、他の算出方法を用いることもできる。
【００１１】
映像補正量算出部１３は、不揮発性メモリ１０に記憶されているセンサ基準値２３と、投射領域算出部１５にて算出されたセンサ値２４とを用いて、ＲＧＢの色ごとの補正量（ゲイン値）を算出する。ここで、センサ基準値２３は、所定の基準白色光を基準（標準）スクリーンに投射した場合に撮像センサ９によって得られる撮像データからＲＧＢの色ごとに算出された値である。センサ基準値２３は、工場での調整工程等にて測定され、不揮発性メモリ１０に記憶される。
【００１２】
映像補正量算出部１３は、センサ基準値２３のＲＧＢの比率と補正後のＲＧＢの比率とが同じになるように補正量としてのゲイン値を算出する。
（ステップＳ０４）
コントローラ８は、算出された補正量（ゲイン値）を表示駆動回路３に出力する。これにより、色調調整された投射画像が被投射面２００上に表示される。例えば、有彩色の被投射面２００に画像を投射した場合でも、基準スクリーンに投射したときに近い色合いを有する画像を投射することが可能となる。
（ステップＳ０５）
画像投射中に入力映像信号が切り換えられる等、被投射面２００上で投射領域が変更された場合には、コントローラ８がこれを検知して、ステップＳ０２〜ステップＳ０４の処理を再度行う。被投射面２００の色情報は撮像データ記憶部１４に保存されているため、入力画像フォーマットや投射表示モードの変更によって投射領域や投射位置が変化した場合でも、再度、テストパターンを投射することなく新たな投射条件に応じた色調調整処理が可能となる。
このため、入力画像フォーマットや投射表示モードを考慮した良好な色調調整処理が行えるだけでなく、ユーザの負担や違和感を少なくすることも可能となる。
投射領域に対応するデータ領域の撮像データを抽出する際のパラメータには、入力画像フォーマットおよび投射表示モードの他、台形歪み補正量やデジタルシフト量も含まれる。台形歪み補正は、いわゆる斜め投射時に台形形状に歪んだ投射画像を矩形画像に補正するために液晶パネル４に表示する原画に、被投射面上での歪みとは逆方向に歪んだ台形形状とする機能である。台形歪み補正量は、この台形歪み補正における補正量である。また、デジタルシフトは、液晶パネル４上での原画の表示位置をシフトすることで、被投射面上での投射画像の投射位置を調整する機能であり、デジタルシフト量は基準原画位置からのシフト量である。これら台形歪み補正量やデジタルシフト量もそれぞれ、投射条件の１つである。
そして、撮像データ２５のうち、入力画像フォーマット、投射表示モード（投射画像フォーマット）、デジタルシフトによる投射画像の投射位置および投射画像の台形歪み補正量のうち少なくとも１つに応じたデータ領域を抽出するようにすればよい。
【実施例２】
【００１３】
図６には、本発明の実施例２であるプロジェクタ１００’の構成を示す。図６において、実施例１（図１）に示した構成要素と同一の構成要素には、実施例１と同符号を付して説明に代える。
レンズシフト機能を有する投射レンズ７Ｂは、不図示のレンズシフト機構と、レンズシフト位置（投射方向）を検出する位置センサとを有する。位置センサは、レンズシフト位置４０をコントローラ８に出力する。撮像センサ９Ｂは、撮像方向（受光方向）の変更が可能であり、コントローラ８が有する撮像センサ駆動部（方向変更手段）３０によって撮像方向が変更される。
上述したレンズシフト機能とは、投射レンズ７Ｂをその光軸に直交する方向にシフトさせることで、プロジェクタ１００’全体を動かすことなく、被投射面２００上での投射画像の投射位置をシフトさせることができる機能である。
図７には、投射レンズ７Ｂを上側にシフトして被投射面２００に画像を投射している状態を示す。この状態で色調調整処理を行うためには、投射画像の色情報を取得しなければならないため、撮像センサ９Ｂの撮像方向も上側に向ける必要がある。図８には、投射レンズ７Ｂを下側にシフトして被投射面２００に画像を投射している状態を示す。この状態で色調調整処理を行うためには、撮像センサ９Ｂの撮像方向も下側に向ける必要がある。図示はしないが、投射レンズ７Ｂを左右にシフトする場合も同様であり、投射画像がシフトした方向に撮像センサ９の撮像方向を合わせる必要がある。
図９のフローチャートには、本実施例のプロジェクタ１００’にて行われる自動色調調整処理を示している。図９のフローチャートには、実施例１（図２）に示したフローチャートに、レンズシフトに関する条件と処理を追加したものに相当する。
（ステップＳ１０）
コントローラ８は、投射レンズ７Ｂに設けられた位置センサからレンズシフト位置４０を取得する。
（ステップＳ１１）
コントローラ８は、取得したレンズシフト位置４０に応じて撮像センサ駆動部３０を制御して、撮像センサ９Ｂの撮像方向を投射画像の投射方向と同じ向き（投射画像の投射位置の方向）に変更する。
（ステップＳ０１〜ステップＳ０４）
コントローラ８は、実施例１（図２）に示したステップＳ０１からステップＳ０４までの処理を行い、撮像センサ９Ｂにより得られた撮像データのうち投射条件に応じて抽出したデータ領域の撮像データに基づいて投射画像の色調調整を行う。
【００１４】
（ステップＳ０５）
コントローラ８は、投射条件の変更の有無を判定するとともに、レンズシフト位置が変更されたか否かを判定する。レンズシフト位置が変更された場合は、再度、被投射面２００の色情報を取得する必要があり、ステップＳ１０に戻る。
【００１５】
本実施例によれば、レンズシフト機能を用いることが多いホームシアターや会議でのプレゼンテーション等の用途において、レンズシフトに応じて自動的に良好な色調調整を行うことができる。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
上記実施例では、光変調素子として液晶パネルを用いたプロジェクタについて説明したが、マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の他の光変調素子を用いたプロジェクタにも本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
良好な色補正処理を行える画像投射装置を提供できる。
【符号の説明】
【００１７】
４  液晶パネル
５  ゲイン／オフセット処理部
８  コントローラ
９，９Ｂ  撮像センサ
１３  映像補正量算出部
１５  投射領域算出部
１００，１００’  液晶プロジェクタ
【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】
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【図９】
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