(57)【要約】【課題】重畳領域と反対側の画面端の画質を劣化することなく、重畳領域の位置合わせを行うことを可能にした画像投写装置を提供すること。【解決手段】複数の画像投写装置により投写される複数の投写画像の一部を被投写面上で重畳して一つの画像を投写表示する画像投写システムを構成する画像投写装置である。１画素を構成する所定の色成分の画素において、所定位置の画素と該所定位置の周辺の画素との間で輝度バランスを変えることで疑似的に１画素未満の位置ずれを補正するサブ画素位置補正手段１０４を色成分毎に備え、少なくとも複数の画像投写装置により重畳される領域を含む領域において、複数の代表点の補正前と補正後の位置関係により算出された補正パラメータを前記すべての色成分のサブ画素位置補正手段１０４に設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像投写装置により投写される複数の投写画像の一部を被投写面上で重畳して一つの画像を投写表示する画像投写システムを構成する画像投写装置であって、
１画素を構成する所定の色成分の画素において、所定位置の画素と該所定位置の周辺の画素との間で輝度バランスを変えることで疑似的に１画素未満の位置ずれを補正するサブ画素位置補正手段を色成分毎に備え、
少なくとも前記複数の画像投写装置により重畳される領域を含む領域において、複数の代表点の補正前と補正後の位置関係により算出された補正パラメータを前記すべての色成分のサブ画素位置補正手段に設定することを特徴とする画像投写装置。
【請求項２】
複数の画像投写装置により投写される複数の投写画像の一部を被投写面上で重畳して一つの画像を投写表示する画像投写システムを構成する画像投写装置であって、
１画素を構成する所定の色成分の画素において、所定位置の画素と該所定位置の周辺の画素との間で輝度バランスを変えることで疑似的に１画素未満の位置ずれを補正するサブ画素位置補正手段を色成分毎に備え、
画像投写装置単体の投写画像の基準色に対する所定色の画素位置のずれを補正するための第一の補正パラメータを求める第一の補正パラメータ算出手段を備え、
少なくとも前記複数の画像投写装置により重畳される領域を含む領域において、複数の代表点の補正前と補正後の位置関係により第二の補正パラメータを求める第二の補正パラメータ算出手段を備え、
前記第一の補正パラメータと前記第二の補正パラメータを合算した補正パラメータを前記サブ画素位置補正手段に設定することを特徴とする画像投写装置。
【請求項３】
複数の画像投写装置により投写される複数の投写画像の一部を被投写面上で重畳して一つの画像を投写表示する画像投写システムを構成する画像投写装置であって、
前記重畳領域の輝度を減光させる減光手段を備え、
１画素を構成する所定の色成分の画素において、所定位置の画素と該所定位置の周辺の画素との間で輝度バランスを変えることで疑似的に１画素未満の位置ずれを補正するサブ画素位置補正手段を色成分毎に備え、
画像投写装置単体の投写画像の基準色に対する所定色の画素位置のずれを補正するための第一の補正パラメータを求める第一の補正パラメータ算出手段を備え、
少なくとも前記複数の画像投写装置により重畳される領域を含む領域において、複数の代表点の補正前と補正後の位置関係により第二の補正パラメータを求める第二の補正パラメータ算出手段を備え、
前記減光手段による減光処理が行われている場合は、前記第一の補正パラメータと前記第二の補正パラメータを合算した補正パラメータを前記サブ画素位置補正手段に設定し、
前記減光手段による減光処理が行われていない場合は、前記第一の補正パラメータを前記サブ画素位置補正手段に設定することを特徴とする画像投写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投写装置に関し、特に複数の画像投写装置の投写画像の一部を重畳して表示する場合に投写画像の位置合わせを行う画像投写装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像投写装置を複数台用いてそれぞれの投写画像の一部を重ね合わせて、被投写面上で高解像度・大画面の一つの投写画像を構成する方法（マルチ投写）が知られている。
【０００３】
このようなマルチ投写においては、単に複数の画像投写装置の投写画像を重ね合わせるだけでは、重ね合わせ領域の照度が上がってしまい、繋ぎ目が視認されてしまう。そこで、重ね合わせ領域の輝度を下げ、繋ぎ目を目立たなくすることが一般的に行われている。このような処理はエッジブレンドと呼ばれている。
【０００４】
エッジブレンドを行う際には、複数の投写画像の重ね合わせ領域の位置を正確に合わせることで、繋ぎ目をより目立たなくする。例えば、特許文献１では重畳領域の４つの頂点の変形前の座標と変形後の座標の関係に基づいて、投写画像にキーストーン補正を施す画像投写装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に開示された従来技術では、重畳領域の４つの頂点の変形前の座標と変形後の座標の関係に基づいて、投写画像全体にキーストーン補正を施す構成となっている。そのため、重畳領域内の補正量に比べて、重畳領域の反対側の画面端の補正量が大きくなってしまうことがある。たとえば、投写画像全体の横幅が２０００画素で、重畳領域の幅が２００画素であった場合、重畳領域の画面内側の端を下に１画素移動すると、重畳領域と反対側の画面端では下に１０画素移動することになる。
【０００７】
一般的にキーストーン補正では補正量が大きいほど表示に用いる画素数が少なくなり、画質劣化を伴う。特許文献１に記載の方法では、重畳領域と反対側の画面端に行くほど補正量が大きくなり、補正処理による画質劣化が顕著になりやすい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、重畳領域と反対側の画面端の画質を劣化することなく、重畳領域の位置合わせを行うことを可能にした画像投写装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による画像投写装置は、複数の画像投写装置により投写される複数の投写画像の一部を被投写面上で重畳して一つの画像を投写表示する画像投写システムを構成する画像投写装置である。そして、１画素を構成する所定の色成分の画素において、所定位置の画素と該所定位置の周辺の画素との間で輝度バランスを変えることで疑似的に１画素未満の位置ずれを補正するサブ画素位置補正手段を色成分毎に備え、少なくとも複数の画像投写装置により重畳される領域を含む領域において、複数の代表点の補正前と補正後の位置関係により算出された補正パラメータを前記すべての色成分のサブ画素位置補正手段に設定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば重畳領域と反対側の画面端の画質を劣化することなく、重畳領域の位置合わせを行うことを可能にした画像投写装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の１形態にかかる画像投写装置の基本構成を示す図
【図２】エッジブレンド処理の概要を示す図
【図３】サブ画素位置補正の概要を示す図
【図４】サブ画素位置補正を用いた重ね合わせ領域の位置合わせを示す図
【図５】重ね合わせ領域の位置合わせに使用する操作画面の一例を示す図
【図６】本発明の実施の１形態にかかる画像投写装置の基本構成を示す図
【図７】サブ画素位置補正を用いた補正を行う際の調整量補間を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる画像投写装置の基本構成である。
【００１３】
プロジェクターへの画像信号は図示しない画像入力端子を経由して、画像信号入力部１０１に入力される。画像信号入力部では、入力された画像信号がアナログ信号の場合にはデジタル信号への変換を行う。画像処理部１０２では、入力された画像信号に対し、明るさ補正、ガンマ補正等が予め備えられた処理アルゴリズムによって適用される。ユーザー設定値により画像処理の方法や効果の度合いを調整できる構成も一般的である。
【００１４】
減光処理部１０３では表示画像の上下左右少なくとも一つの画面端において、表示画像の輝度を低減させる処理を行う。具体的な処理の例を図２を参照して説明する。２０１、２０２はそれぞれ別々の画像投写装置から投写された被投写面上の投写画像を示している。これらの投写画像は２０３の網掛け領域において互いに重ねあわされている。単に重ね合わせるだけでは重ね合わせ領域２０３において、他の領域よりも照度の高い画像となり、繋ぎ目として視認されてしまう。そこで、図２の下部に示すように重ね合わせ領域の表示画像の輝度を下げ、繋ぎ目を視認しにくくなる処理が一般的に行われている。なお、ここでは重ね合わせ領域の輝度を直線的に変化させる例を挙げているが、重ね合わせ領域の合算照度が重ね合わせ領域以外の照度と同等になればよく、重ね合わせ領域の輝度を曲線的に変化させるようにしてもよい。
【００１５】
サブ画素位置補正部１０４では、複数画素を用いて、画素の輝度を調整することで疑似的に１画素未満の画素ずれを調整する。具体的な補正方法を簡単に説明する。たとえば、図３(i)に示したような１ドットの縦線があるとする。これを１画素未満の精度で画素を疑似的に右にずらして見せるために、元々の縦線の位置にある画素の輝度を落とし、右に隣り合う画素の輝度を上げる（図３(ii)）。このような処理により、図３(ii)の状態においては図３(i)に比べて縦線がやや右寄りに移動したように視認される。このような処理を所定色の表示画像のみに施せば、他の色に対して所定色の表示画像の位置を疑似的に移動させることができ、色ずれが発生している色を逆方向に動かせば、色ずれを軽減させることができる。
【００１６】
ここでは簡単のために、直線全体を横方向に同量移動する構成を説明したが、表示画像の複数の画素位置においてそれぞれ独立に縦・横方向に移動することも可能である。このようにすることで、表示画像の部分領域ごとに色ずれの方向や量が異なる場合でも個別に調整することが可能である。パネル駆動部１０５は各ブロックを通して生成された表示用画像信号を元に、光変調用の画像を液晶パネル１０８上に生成する。なお、液晶パネルは色成分毎に複数存在し、赤、緑、青の３つの色成分用からなるのが一般的である。各色成分用の液晶パネルには、図示していない色分離光学系を通して、光源１０９の光を色成分に分離した光がそれぞれ照射され、投写レンズ１１０を通して被投写面上で合成され、カラー画像として視認される画像が投写される。
【００１７】
操作部１０７はユーザーからの入力を受ける部分であり、例えばボタンを配したキー操作部である。他にも、リモコンや、タッチパネル等であってもよい。制御部１０６は、操作部１０７からのイベント入力に応じた処理や、画像投写装置を構成する各機能ブロックの制御を行う。
【００１８】
（実施例１）
以下、図４を参照して、本発明の第１の実施例による、画像投写装置について説明する。図４において、ABGHで表現される長方形の領域はマルチ投写における一つの画像投写装置からの投写画像の変形処理前の領域を示している。ABCDで表現される塗りつぶされた領域は他の画像投写装置から投射された投写画像との間で重ねあわされる領域で、この領域にエッジブレンドの処理をかけることになる。ここで、隣り合う画像投写装置の投写画像のエッジブレンド処理領域が、A’B’C’D’にあることを考える。なお、図示の都合上、隣り合う画像投写装置の投写画像の形状および重ね合わせ領域のずれを誇張して示している。
【００１９】
ABCDとA’B’C’D’の間に位置のずれがあるため、エッジブレンド処理を行ったとしても、重ね合わせ領域には繋ぎ目が視認されてしまう。また、互いの投写画像の表示位置がずれることにより、解像感の低下が発生する。そこで、ABCDをA’B’C’D’の位置に合わせることを考える。操作部１０７により、図５に示すような重ね合わせ領域の位置を補正するメニュー画面５０１を表示する。このメニューでは、上下左右キーの操作により、ABCDの何れかから選択した点を上下左右に移動させる。また、OKキーの操作により補正対象の点を選択するモードへ移行する。補正対象の点を選択するモードではABCDの各頂点の何れかを補正対象として選択するメニュー画面を表示する。
【００２０】
メニュー画面５０１を用いてユーザーはABCDのそれぞれの点をA’B’C’D’の位置へ合わせるように操作を行う。なお、B, C, Dの点においてはもともとの表示画像の外側へ移動させることになるが、それを許容するために元々の表示画像の画素数に対し、液晶パネル１０８の画素数は大きいものとする。つまり、表示画像の中心と液晶パネルの中心が合うように画像を表示すると、表示画像の周囲に余裕画素が存在する構成である。
【００２１】
制御部１０６はABCDをA’B’C’D’の位置へ変換するための射影変換を行い、重ね合わせ領域のサブ画素位置補正パラメータを算出し、サブ画素位置補正部の全色成分の補正処理に適用する。さらに制御部１０６はDCEFをD’C’EFの位置へ変換するための射影変換を行い、サブ画素位置補正パラメータを算出し、サブ画素位置補正部の全色成分の補正処理に適用する。なお、E,Fの位置はBCの距離とCEの距離が比例関係になるように決めても良いし、CEの距離を固定としても良い。または予め定められた複数の点からCから所定距離離れた点に近いものを選択してEとする構成でも良い。
【００２２】
このようにABCEFDをA’B’C’EFD’に対応するようにサブ画素位置補正を行うことで、FEGHの領域における画像には変形処理を施すことなく重ね合わせ領域の表示画像の位置を隣接する画像投写装置の投写画像の位置と合わせることができる。さらに重ね合わせ領域に隣接する領域（DCEF）を変形処理することにより、重ね合わせ領域と非変形領域（FEGH）が滑らかに繋がって視認される。このような処理により、投写画像全体の画質劣化を抑えつつ、重ね合わせ領域が目立たない一つの投写画像を簡単な操作で得ることができる。
【００２３】
なお、図４、図５を用いて説明した一連の操作方法は一例であり、操作部による操作方法やメニュー画面がこれに限定されるものではない。また、メニュー画面を表示しない操作コマンドやタッチパネル等による操作も考えられる。
【００２４】
（実施例２）
エッジブレンド領域は一般に投写画像の端部となる。投写画像の端部は投写レンズの外側を通過した光によって投写される場合が多く、光学性能に起因する色収差やディストーションが発生しやすい。本実施例ではそれに対応する構成について説明する。
【００２５】
以下、図６を参照して、本発明の第２の実施例による、画像投写装置について説明する。６０１は色ずれ補正パラメータ算出部であり、画像投写装置の光学系の位置合わせ精度や光学特性に起因する色収差等に起因する色成分毎の投写画像の画素位置のずれを補正するためのパラメータを算出する。
【００２６】
ここで、色ずれ補正パラメータを算出する手順について一例を説明する。図７(i)のように、画面を複数の領域に分割し、各領域の角に当たる画素を調整点として、ずれ量をユーザーが上下左右に調整可能とする。ユーザーは、色ずれが気になる箇所に該当する調整点を操作部１０７を使用して選択する。選択した調整点において、色ずれが軽減されるように、調整対象とする色成分（R,G,B）を選択し、移動方向を指定する。
【００２７】
ここで、図７(ii)を参照する。図７(ii)は図７(i)の４つの所定領域を拡大して示したものである。ユーザーが調整点EをE’へ移動指示したとする。この時それぞれの領域に含まれる点の移動量は、ADEBをADE’B,DGHEをDGHE’,EHIFをE’HIF,BEFCをBE’FCへとそれぞれ射影変換することによって求められる。同様の処理を図７(i)の全領域に対して行えば、表示画面全体の色ずれ補正パラメータを算出することができる。
【００２８】
色ずれ補正パラメータの算出を自動で行う構成も考えられる。予め投写レンズ１１０の光学性能に基づいた、像高と色収差の関係を表すデータを保持しておく。ここで像高とは投写レンズの光軸に垂直な面における光軸との交点をoとすると、光軸に垂直な面における所定の点とoとの距離である。色収差のデータは、基準となる色に対する所定の色のずれ量とすればよい。
【００２９】
投写レンズ１１０にズーム機構が搭載されており、ズーム位置によって像高と色収差の関係が変わる場合には、ズーム位置に応じて複数の像高と色収差の関係を表すデータを保持しておく。さらに表示画像上の所定の点の位置を像高に変換する演算処理を備えておく。表示画像上の複数の点において、その点の位置を像高に変換し、その値から色収差の値を得る。
【００３０】
色収差値を得た複数の点の色収差値を打ち消す補正量を算出し、さらに色収差値を得た複数の点で囲まれる領域の補正量は色収差値を得た複数の点の補正量を元に補完計算により求める。このようにして、表示画面全体の色ずれ補正パラメータを算出する。ブレンディング部画素位置補正パラメータ算出部６０２は、実施例１で説明したエッジブレンド処理領域およびそれに隣接する領域の補正処理に基づいて、画素位置補正パラメータを算出する。
【００３１】
制御部１０６は、以上で求められた色ずれ補正パラメータとブレンディング部画素位置補正パラメータを合算し、サブ画素位置補正部１０４に適用する。このようにして、画像投写装置単体の光学性能に起因する色ずれ、および、複数の画像投写装置の投写画像の重ね合わせ部の位置合わせ精度に起因する画素ずれを軽減させることができる。
【００３２】
また、ブレンディング部画素位置補正パラメータ算出部で求められた補正パラメータは、他の画像投写装置の投写画像との位置合わせが目的であり、エッジブレンド処理を行っているときにのみ使用すればよい。一方、色ずれ補正パラメータ算出部で求められた補正パラメータは、画像投写装置単体の光学性能による色ずれを解消するためのものであり、エッジブレンド処理を行っていないときも使用することが好ましい。エッジブレンド処理の有無に応じて、ブレンディング部画素位置補正パラメータ算出部で求められた補正パラメータの適用・非適用を切り替える構成とすることが好ましい。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１：画像信号入力部、１０２：画像処理部、１０３：減光処理部、１０４：サブ画素位置補正部、１０５：パネル駆動部、１０６：制御部、１０７：操作部、１０８：液晶パネル、１０９：光源、１１０：投写レンズ
【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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