(57)【要約】【課題】投写型映像表示装置において、色の付いたスクリーンや壁面等にカラー映像を投写した場合でも、映像本来の色を良好に再現する。【解決手段】投写型映像表示装置２００は、スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部１０と、スクリーンを撮像するための撮像部３０と、を備える。スクリーン枠検出部４０は、撮像部３０により撮像された画像からスクリーン枠を検出する。スクリーン色決定部６０は、検出されたスクリーン枠内を対象としてスクリーンの色を決定する。色補正部７０は、白色のスクリーンを前提にして映像に規定された色調が色付きのスクリーン上で再現されるように、映像に対して色補正を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、前記スクリーンを撮像するための撮像部と、を備える投写型映像表示装置に搭載される制御装置であって、
前記撮像部により撮像された画像からスクリーン枠を検出するスクリーン枠検出部と、
検出されたスクリーン枠内を対象としてスクリーンの色を決定するスクリーン色決定部と、
白色のスクリーンを前提にして前記映像に規定された色調が色付きのスクリーン上で再現されるように、前記映像に対して色補正を実行する色補正部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記色補正部は、スクリーン色決定部により決定されたスクリーンの色が非一様である場合、スクリーン上の各部の色の違いに応じて前記映像に対する色補正の重み付けを調整することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、
前記スクリーンを撮像するための撮像部と、
請求項１または２に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン上に画像を投写する投写型映像表示装置における色補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラを搭載した投写型映像表示装置（以下適宜、プロジェクタと表記する）が実用化されている。カメラを搭載したプロジェクタのなかには、投写されたテストパターンをそのカメラで撮像し、撮像された画像をもとにオートフォーカス調整を行う、いわゆるイージーセッティング機能を備えているものもある。
【０００３】
特許文献１には、スクリーン上に投射されたフォーカスパターンを撮像するカメラと、カメラの撮像イメージにフォーカスエリアを設定するフォーカスエリア設定部と、撮像イメージのフォーカスエリア部分を分析しつつ、投射レンズのフォーカス調整を自動的に行うオートフォーカス制御部とを備える投射装置が開示されている。これによると、プロジェクタの投影レンズのズーム調整位置にかかわらず、フォーカスパターンが投写されているエリアだけでオートフォーカス制御が行われる。そのため、スクリーンの周辺に強い外乱光があっても、精度の高い自動フォーカス調整が可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、投写型映像表示装置は、入力される三原色Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号からなるカラー映像信号を白色のスクリーン上に投写したときに正しい色調の画像が表示されるように構成されている。そのため、スクリーンが白色以外であったり、または色の付いた壁面などにカラー映像を投写した場合、本来の色調とは異なった色で映像が再現されてしまうことになる。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、色の付いたスクリーンや壁面等にカラー映像を投写した場合でも、映像本来の色を良好に再現することができる、投写型映像表示装置の色補正技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御装置は、スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、スクリーンを撮像するための撮像部と、を備える投写型映像表示装置に搭載される制御装置であって、撮像部により撮像された画像からスクリーン枠を検出するスクリーン枠検出部と、検出されたスクリーン枠内を対象としてスクリーンの色を決定するスクリーン色決定部と、白色のスクリーンを前提にして映像に規定された色調が色付きのスクリーン上で再現されるように、映像に対して色補正を実行する色補正部と、を備える。
【０００８】
本発明の別の態様は、投写型映像表示装置である。この装置は、スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、スクリーンを撮像するための撮像部と、制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、投写型映像表示装置において、色の付いたスクリーンにカラー映像を投写した場合でも、映像本来の色を良好に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る投写型映像表示装置とスクリーンとの位置関係を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図３】従来技術におけるスクリーン枠の色決定方法の一例を示す図である。
【図４】従来技術におけるスクリーン枠の色決定方法の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスクリーン枠の色決定方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による色補正処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る投写型映像表示装置２００と、スクリーン３００との位置関係を示す図である。実施の形態に係る投写型映像表示装置２００は、スクリーン３００方向を撮影するための撮像部３０を備える。撮像部３０は、その光軸中心と、投写型映像表示装置２００から投写される投写光の光軸中心とが例えば平行な関係になるよう、設置される。図１では、スクリーン３００が投写型映像表示装置２００に対して正対せずに、右側が奧に傾いている。
【００１２】
図２は、投写型映像表示装置２００の構成を示す図である。投写型映像表示装置２００は、投写部１０、レンズ駆動部２０、撮像部３０および制御部１００を備える。制御部１００は、スクリーン枠検出部４０、スクリーン色決定部６０、色補正部７０、画像メモリ８２、映像信号設定部８４、駆動信号設定部８６およびオートフォーカス調整部９０を備える。
【００１３】
制御部１００の構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１４】
投写部１０は、スクリーン３００に映像を投写する。投写部１０は、光源１１、光変調部１２およびフォーカスレンズ１３を含む。光源１１には、フィラメント型の電極構造を有するハロゲンランプ、アーク放電を発生させる電極構造を有するメタルハライドランプ、キセノンショートアークランプ、高圧型の水銀ランプ、ＬＥＤランプなどを採用することができる。
【００１５】
画像メモリ８２は、スクリーン３００に投写すべき画像データを保持する。当該画像データは、図示しない外部インタフェースを介して、ＰＣなどから供給される。本実施の形態では、スクリーン枠検出用の特定パターンやオートフォーカス調整時に投写されるテストパターンも保持する。映像信号設定部８４は、画像メモリ８２に保持される画像データに基づく映像信号を光変調部１２に設定する。駆動信号設定部８６は、フォーカスレンズ１３を、オートフォーカス調整部９０から指示されるレンズ位置に移動させるための駆動信号をレンズ駆動部２０に設定する。
【００１６】
光変調部１２は、映像信号設定部８４から設定される映像信号に応じて、光源１１から入射される光を変調する。例えば、光変調部１２にはＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を採用することができる。ＤＭＤは、画素数に対応した複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの向きが各画素信号に応じて制御されることにより、所望の映像光を生成する。
【００１７】
フォーカスレンズ１３は、光変調部１２から入射される光の焦点位置を調整する。フォーカスレンズ１３は、レンズ駆動部２０によりそのレンズ位置が光軸上で移動される。光変調部１２により生成された映像光は、フォーカスレンズ１３を介して、スクリーン３００に投写される。
【００１８】
レンズ駆動部２０は、駆動信号設定部８６から設定される駆動信号に応じて、フォーカスレンズ１３の位置を移動させる。レンズ駆動部２０には、ステッピングモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、ピエゾ素子などを採用することができる。
【００１９】
撮像部３０は、スクリーン３００およびスクリーン３００に投影された投影画像を主な被写体として撮像する。撮像部３０は、固体撮像素子３１および信号処理回路３２を含む。固体撮像素子３１には、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Devices）イメージセンサなどを採用することができる。信号処理回路３２は、固体撮像素子３１から出力される信号に対して、Ａ／Ｄ変換や、ＲＧＢフォーマットからＹＵＶフォーマットへの変換などの各種信号処理を施し、制御部１００に出力する。
【００２０】
本実施形態では、映像の色補正を実行する前に、映像が投写されるスクリーン枠を検出する必要がある。そこで、投写型映像表示装置２００の起動時や、またはユーザによるボタン操作等の指示に応じて、投写部１０によりスクリーン枠検出用の特定パターン、例えば全面白色の画像がスクリーン３００に投写表示される。撮像部３０は、スクリーン３００およびスクリーン３００に投影された特定パターンを撮像し、スクリーン枠検出部４０に出力する。
【００２１】
スクリーン枠検出部４０は、撮像部３０により撮像された画像内に写ったスクリーンの枠を検出する。より具体的には、スクリーン枠検出部４０は、撮像画像内のエッジを抽出することにより、当該撮像画像内に写ったスクリーンの四辺（上辺、下辺、左辺および右辺）の位置を検出する。検出されたスクリーン枠は、例えば、四隅の頂点座標で特定される。
【００２２】
スクリーン色決定部６０は、スクリーン枠検出部４０により検出されたスクリーン枠内のみを評価対象として、スクリーンの色を決定する。色の決定は、周知のカラーセンサを利用してもよいし、任意の他の手法を使用してもよい。
【００２３】
色補正部７０は、スクリーン色決定部６０により決定されたスクリーンの投写面の色が白色でなく特定の色であった場合、白色スクリーンを前提にして映像信号に規定されている本来の色調に近い色合いがスクリーン上で再現されるように、画像メモリ８２から映像信号設定部８４に供給される映像信号に対して、検出した色調に応じた色補正（例えば、ＲＧＢゲインの設定変更）を実行する。そして、映像信号設定部８４は、色補正された映像信号を光変調部１２に対して出力する。
【００２４】
なお、スクリーン３００が傾いていたり、または外来光の影響などにより、スクリーン色決定部６０により決定されるスクリーンの色は一様でないことが多い。そこで、スクリーン上の各部の色の違いに応じて、映像信号に対する色補正の重み付けを調整することが好ましい。
【００２５】
上記のような三原色の映像信号に対する色補正自体は周知技術であるから、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２６】
本明細書では詳しく説明しないが、映像信号設定部８４に供給される映像信号には、スクリーン枠の大きさに応じて映像を拡大および縮小するスケーリング処理や、検出された投写映像の形状に応じて映像の形状を補正する台形補正処理といった他の補正も施される。
【００２７】
オートフォーカス調整部９０は、例えばコントラスト検出法等の周知の手法を用いて、フォーカスを合わせる。投写型映像表示装置２００の起動時や、ユーザ操作によりオートフォーカス調整が指示されたとき、映像信号設定部８４は、画像メモリ８２からオートフォーカス調整用のテストパターンを読み出し、投写部１０に投写させる。当該テストパターンは、例えば、ストライプパターンやチェッカーフラグパターンで形成される。撮像部３０は、スクリーン３００に投影されたテストパターンを撮像する。
【００２８】
オートフォーカス調整部９０は、複数のレンズ位置にて、撮像部３０によりそれぞれ撮像された複数の画像内における、スクリーン枠検出部４０により設定された検出領域の鮮明度をもとに、レンズの位置を決定する。以下、オートフォーカス調整部９０の構成をより具体的に説明する。
【００２９】
オートフォーカス調整部９０は、ハイパスフィルタ、積算部およびレンズ位置決定部（図示せず）を含む。ハイパスフィルタは、上記検出領域内の画像信号の、所定の閾値を超える高周波成分を抽出して、その抽出した高周波成分を積算部に供給する。ハイパスフィルタは、水平方向に高周波成分を抽出してもよいし、水平方向および垂直方向の両方向に高周波成分を抽出してもよい。
【００３０】
積算部は、それぞれのレンズ位置にて、ハイパスフィルタにより抽出された高周波成分を積算し、レンズ位置決定部に供給する。なお、ハイパスフィルタにより水平方向および垂直方向の両方向に高周波成分が抽出されている場合、積算部は、両者の高周波成分を合算する。レンズ位置決定部は、積算部から供給される複数の積算値のうち、最大積算値が検出されたフォーカスレンズの位置を、合焦位置に決定する。
【００３１】
オートフォーカス機能が有効化されると、オートフォーカス調整部９０は、映像信号設定部８４にテストパターンの投写を指示するとともに、フォーカスレンズ１３をニア側からファー側へまたはファー側からニア側へ、所定のステップ幅で順次、移動させるための制御信号を駆動信号設定部８６に設定する。映像信号設定部８４は、当該テストパターンの映像信号を光変調部１２に設定し、駆動信号設定部８６は、上記制御信号に応じた駆動信号をレンズ駆動部２０に設定する。
【００３２】
オートフォーカス調整部９０は、フォーカスレンズ１３の各レンズ位置において撮像された、テストパターンに含まれるシャープネス（上記積算値を用いることができる）を算出する。このシャープネスは、フォーカスレンズ１３が合焦位置に近づくにつれ、上昇する。その上昇がピークをうち、下降に転換したとき、オートフォーカス調整部９０は、その一つ前のレンズ位置を合焦位置に決定する。
【００３３】
図３は、従来技術におけるスクリーン枠の色決定方法の一例を示す図である。図中、撮像部３０の撮像範囲をＦ、スクリーン枠をＷと表記する。この従来のスクリーン色補正機能を有する投写型映像表示装置では、例えば映像投写範囲の中心点（または所定の面積を持つ領域）Ａの色をカラーセンサ（図示せず）等で測定し、この色に基づいて映像の色補正を行うものがあった。
【００３４】
図４は、従来技術におけるスクリーン枠の色決定方法の別の例を示す図である。この従来のスクリーン色補正機能を有する投写型映像表示装置では、撮像画像の全体に基づいてスクリーン色を決定し、この色に基づいて映像の色補正を行っていた。
【００３５】
しかしながら、図３のような手法では、スクリーンが傾いているときや外乱光があるときなどに、撮像部に近い側と遠い側とで異なるスクリーンの暗さの違いを色補正に反映させることができない。また、図４のような手法では、スクリーン枠Ｗの外部の色も反映されてしまうため、映像信号に対する最適な色補正ができないという問題がある。
【００３６】
図５は、本発明の一実施形態によるスクリーン枠の色決定方法を示す図である。この方法では、撮像部３０から撮像画像を取得したとき、まずスクリーン枠Ｗの検出を実行する。そして、検出されたスクリーン枠内を評価対象として、スクリーンの色を決定する。こうすることで、撮像画像の一部領域や全体でなく、スクリーン枠内のみを考慮して、映像信号に対する色補正を実行することが可能になる。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態による色補正処理のフローチャートである。まず、投写部１０により、スクリーン枠検出用の特定パターン、例えば全面白色の画像がスクリーン３００に投写表示される（Ｓ１０）。撮像部３０は、スクリーン３００およびスクリーン３００に投影された特定パターンを撮像し、スクリーン枠検出部４０に出力する（Ｓ１２）。スクリーン枠検出部４０は、撮像画像からスクリーン枠を検出する（Ｓ１４）。スクリーン色決定部６０は、検出されたスクリーン枠内の色を評価して、スクリーンの色を決定する（Ｓ１６）。色補正部７０は、決定されたスクリーン色の偏りを補正し、映像信号本来の色調が再現されるように、映像信号設定部８４におけるＲＧＢ信号のゲインを補正する（Ｓ１８）。
【００３８】
なお、Ｓ１４において、スクリーン３００の枠を検出できなかった場合、スクリーン色決定部は色を決定することができないので、映像信号設定部８４はデフォルトのＲＧＢの色調で映像を供給してもよい。
【００３９】
または、投影範囲がスクリーン３００よりも大きく投影されているためにスクリーン枠を正しく検出できていないことがある。そこで、Ｓ１４でスクリーン枠を検出できなかった場合、特定パターンを縮小して投影した上で再度撮像部により撮像された画像に基づくスクリーン枠の検出を試みてもよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、映像信号の投影先であるスクリーンの色を正確に認識し、その色の付き具合に応じて、映像信号に対して色補正処理を実行することができる。
【００４１】
従来技術では、撮像画像の一部領域や全体を評価対象としてスクリーンの色を決定し、映像信号の色補正を行っていた。これに対し、本実施形態では、まず特定パターンの投影によりスクリーン枠を検出した上で、その枠内の色のみを評価対象とするようにした。これによって、スクリーン外部の色や特定ポイントの色の影響を受けずに、色の再現性が向上した映像信号色補正を実現することができる。
【００４２】
上記では、投写型映像表示装置が映像を専用のスクリーン３００に投写する場合について説明した。しかしながら、スクリーンを使用せずに単なる壁面上に映像を投写することも多い。このとき、スクリーン枠検出部４０は、スクリーン枠を検出できないか、あるいは壁面に投写された映像の外周をスクリーン枠と誤検出してしまうことがある。スクリーン枠を検出できなかった場合は、デフォルトの設定で映像を投写するようにしてもよいし、またはスクリーン色決定部６０が投写映像の範囲のすぐ外側の部分の色を壁面の色と決定し、色補正部７０が、この色に基づき映像の色補正を行うようにしてもよい。
【００４３】
投写映像の外周をスクリーン枠と誤検出してしまった場合は、壁面の色を決定することができない。この対策のために、投写パターンを縮小した上で投写表示し、再び撮像画像に基づきスクリーン枠を検出するステップを追加するようにしてもよい。二回目のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさと、初回のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさが異なる場合は、投写映像の外周をスクリーン枠と誤検出していると考えられる。そこで、スクリーン色決定部６０は、投写映像の範囲のすぐ外側の部分の色を壁面の色と決定し、色補正部７０は、この色に基づき映像の色補正を行うようにしてもよい。
【００４４】
これに対し、二回目のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさと、初回のスクリーン枠検出で特定されたスクリーン枠の大きさが略一致する場合は、スクリーン３００の外枠を正しく検出できていると考えられる。したがって、この場合は通常通り、スクリーン３００内の色を決定し、色補正部７０はこの色に基づき映像信号の色補正を実行する。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  投写部、  ３０  撮像部、  ４０  スクリーン枠検出部、  ６０  スクリーン色決定部、  ７０  色補正部、  ８２  画像メモリ、  ８４  映像信号設定部、  ８６  駆動信号設定部、  ９０  オートフォーカス調整部、  １００  制御部、  ２００  投写型映像表示装置、  ３００  スクリーン。
【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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