(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と、前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有する投影部と、
前記入力画像の画素データを前記偏向部における偏向角に応じてリタイミングして、前記光源から光を出射するリタイミング位置を決定するとともに、リタイミング位置毎の輝度値を再サンプリングするリタイミング部と、
前記光源から照射光が前記ミラーに垂直に当たっていないこと及び前記投影部が前記被投射体に正対しないことに起因して前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための、形状歪み補正テーブル計算位置毎の形状歪み補正量を持つ形状歪み補正テーブルと、
前記光源の出射点の密度の違いに起因して前記投影画像に含まれる輝度歪みと、照射光のビームの拡散により発生する前記被投射体上の輝度分布の歪みを補正するための、輝度歪み補正テーブル計算位置毎の輝度歪み補正量を持つ輝度歪み補正テーブルと、
前記形状歪み補正テーブル及び前記輝度歪み補正テーブルに基づく信号処理により、前記リタイミング部がリタイミングする際のリタインミング位置及びリタイミング位置毎の輝度値を補正する画像補正部と、
を具備する投影型画像表示装置。
【請求項２】
前記形状歪み補正テーブル及び前記輝度歪み補正テーブルを計算する補正テーブル算出部をさらに備える、
請求項１に記載の投影型画像表示装置。
【請求項３】
前記補正テーブル算出部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏向部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターに基づいて、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を計算する、
請求項２に記載の投影型画像表示装置。
【請求項４】
前記補正テーブル算出部は、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記入力画像の外周部に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて前記入力画像外周部における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で前記入力画像外周部に対応する領域を計算し、前記対応する領域に内接し前記入力画像と同じアスペクト比を持つ領域からなる基準画像位置を計算するとともに、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を計算し、
前記被投射体上における各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を、前記基準画像位置を基準にして正規化して、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を求める、
請求項３に記載の投影型画像表示装置。
【請求項５】
前記補正テーブル算出部は、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビーム拡散の相違に起因するビーム拡散輝度歪み、及び、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビームの重複度合いに起因するビーム重複輝度歪みを補正する前記輝度歪み補正テーブルを計算する、
請求項２に記載の投影型画像表示装置。
【請求項６】
前記補正テーブル算出部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏向部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターに基づいて、前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを補正する前記前記輝度歪み補正テーブルを計算する、
請求項５に記載の投影型画像表示装置。
【請求項７】
前記補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置で求めたビーム拡散補正量とビーム重複補正量を乗算し、正規化して当該輝度歪み補正テーブル計算位置における輝度歪み補正量とする、
請求項５に記載の投影型画像表示装置。
【請求項８】
前記補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各輝度歪み補正テーブル位置における前記光源からの光の出射方向及びビームの広がりを光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応する位置及びビームの広がりを計算し、前記ビームの広がりに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを計算し、前記ビームの広がり度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム明るさを抑えるビーム拡散輝度歪み補正量を計算する、
請求項６に記載の投影型画像表示装置。
【請求項９】
前記補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを、前記被投射体上における３σ領域の面積ｓとして算出し、所定の広がり度合いｓmaxを基準として前記面積ｓを正規化して、ビーム拡散輝度歪み補正量を計算する、
請求項８に記載の投影型画像表示装置。
【請求項１０】
前記補正テーブル算出部は、前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算し、前記ミラー・モデルに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるミラー角度に対応する前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いを光線追跡し、前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを計算し、前記重複度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置における光の出力点の密度が高く明るくなる部分の明るさを抑えるビーム重複補正量を求める、
請求項６に記載の投影型画像表示装置。
【請求項１１】
前記補正テーブル算出部は、輝度歪みテーブル計算位置周辺の各リタイミング位置のビームの広がり度合いをσ＝１のガウシアン分布に正規化した後に重ね合わせて前記重複度合いを算出するとともに最大重複率が１になるように正規化してビームの重複率を求め、ビーム中心からの所定の距離ｄにおける重複率ｐ２に対応するビーム重複輝度歪み補正量を求める、
請求項１０に記載の投影型画像表示装置。
【請求項１２】
入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有する投影部に関するパラメーターと入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力部と、
前記パラメーターに基づいて、前記光源から照射光が前記ミラーに垂直に当たっていないこと及び前記投影部が前記被投射体に正対しないことに起因して前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出部と、
前記パラメーターに基づいて、前記光源の出射点の密度の違いに起因して前記投影画像に含まれる輝度歪みと、照射光のビームの拡散により発生する前記被投射体上の輝度分布の歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出部と、
を具備する画像処理装置。
【請求項１３】
前記投影部は、前記入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と、前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有し、前記入力画像の画素データを前記偏向部における偏向角に応じてリタイミングして照射し、
前記パラメーター入力部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏向部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターを入力する、
請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記形状歪み補正テーブル算出部は、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記入力画像の外周部に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて前記入力画像外周部における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で前記入力画像外周部に対応する領域を計算し、前記対応する領域に内接し前記入力画像と同じアスペクト比を持つ領域からなる基準画像位置を計算するとともに、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記形状歪み補正テーブルの各形状歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を計算し、
前記被投射体上における各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を、前記基準画像位置を基準にして正規化して、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を求める、
請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビーム拡散の相違に起因するビーム拡散輝度歪み、及び、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビームの重複度合いに起因するビーム重複輝度歪みを補正する前記輝度歪み補正テーブルを計算する、
請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記輝度歪み補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置で求めた前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを乗算し、正規化して当該位置における輝度歪み補正量とする、
請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各輝度歪み補正テーブル位置における前記光源からの光の出射方向及びビームの広がりを光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応する位置及びビームの広がりを計算し、前記ビームの広がりに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを計算し、前記ビームの広がり度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム明るさを抑えるビーム拡散輝度歪み補正量を計算する、
請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算し、前記ミラー・モデルに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるミラー角度に対応する前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いを光線追跡し、前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを計算し、前記重複度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置における光の出力点の密度が高く明るくなる部分の明るさを抑えるビーム重複補正量を求める、
請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有する投影部に関するパラメーターと入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力ステップと、
前記パラメーターに基づいて、前記光源から照射光が前記ミラーに垂直に当たっていないこと及び前記投影部が前記被投射体に正対しないことに起因して前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出ステップと、
前記パラメーターに基づいて、前記光源の出射点の密度の違いに起因して前記投影画像に含まれる輝度歪みと、照射光のビームの拡散により発生する前記被投射体上の輝度分布の歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出ステップと、
を有する画像処理方法。
【請求項２０】
入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有する投影部に関するパラメーターと入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力部、
前記パラメーターに基づいて、前記光源から照射光が前記ミラーに垂直に当たっていないこと及び前記投影部が前記被投射体に正対しないことに起因して前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出部、
前記パラメーターに基づいて、前記光源の出射点の密度の違いに起因して前記投影画像に含まれる輝度歪みと、照射光のビームの拡散により発生する前記被投射体上の輝度分布の歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読意識で記述されたコンピューター・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、メディアの再生映像やコンピューター画面などをスクリーンなどの被投射体に投影表示する投影型画像表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムに係り、特に、レーザーなどの光源とその照射光を偏向して被投射体上で走査する偏向部からなる投影型画像表示装置、画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、テレビの受信映像やブルーレイなどメディアから再生した映像や、パーソナル・コンピューター（ＰＣ）の画面などを、投影型画像表示装置を用いて大画面スクリーンに投影して、複数人で観賞したりプレゼンテーションを行なったりする機会が増えてきている。また、手のひらに乗せて使用したり携帯機器に搭載したりすることを意図した、小型の投影型画像表示装置（ピコ・プロジェクター）も出現している。【０００３】
また、レーザーやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を光源に用い、高彩度で色再現性のよい投影型画像表示装置も開発されている。光源からの照射光を、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーなどを用いて偏向することでスクリーン上を２次元的に走査させ、その残存効果により画像を表示することができる。【０００４】
例えば、水平方向の走査を行なうミラーと垂直方向の走査を行なうミラーを組み合わせて２次元の走査部を構成し、光ビームの水平走査と垂直走査を同期させてスクリーン上に投影画像を形成する画像投影装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。【０００５】
画像を投影する際、被投射体（スクリーン壁面など）に対し斜めから投影したために映像が台形状に歪んでしまう問題がある。例えば、振動ミラーの振幅を縦軸の位置によって制御することで台形歪みを補正する方法や（例えば、特許文献２を参照のこと）、振動ミラーにレーザー光を照射するタイミングを制御することで、画素位置を微調整して有効画素を減らすことなく台形補正する方法（例えば、特許文献３を参照のこと）が提案されている。また、レーザー光の照射中心方向が照射面に対し垂直でない投影角を有する場合に、反射光学素子の角度からレーザー光の照射位置を求める多項式の係数情報をあらかじめ記憶しておき、係数情報に演算を施して求めた係数と反射光学素子の角度をその多項式に適用することで、レーザー光の照射位置を演算し、照射位置に対応する画素情報をフレーム・メモリーから読み出し、画素情報に対応する輝度でレーザー発振器を発振させることで、斜め投影時の歪みを補正する方法についても提案がなされている（例えば、特許文献４を参照のこと）。【０００６】
しかしながら、レーザーなどの光源と、スクリーン上をレーザー光で２次元走査させる偏向ミラー装置からなる投影型画像表示装置においては、レーザー光がＭＥＭＳミラーに垂直に照射していないことに起因する形状歪みや、レーザーの出力点の疎密やスクリーンへの照射角度に起因する輝度歪みがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１８００号公報
【特許文献２】特開２００７−１９９２５１号公報
【特許文献３】特開２００４−２９５０２９号公報
【特許文献４】特開２０１２−１２４８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書で開示する技術の目的は、スクリーンに投影された画像に生じる歪みを自動補正することができる、優れた投影型画像表示装置、歪み補正量を生成する画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することにある。【０００９】
本明細書で開示する技術のさらなる目的は、レーザーなどの光源とその照射光を偏向して被投射体上で走査する偏向部からなり、投影画像に生じる形状歪み及び輝度歪みを自動補正することができる、優れた投影型画像表示装置、形状歪み及び輝度歪みの補正量を自動生成することができる優れた画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と、前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有する投影部と、
前記入力画像の画素データを前記偏向部における偏向角に応じてリタイミングするリタイミング部と、
前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための、形状歪み補正テーブル計算位置毎の形状歪み補正量を持つ形状歪み補正テーブルと、
前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための、輝度歪み補正テーブル計算位置毎の輝度歪み補正量を持つ輝度歪み補正テーブルと、
前記形状歪み補正テーブル及び前記輝度歪み補正テーブルに基づく信号処理により、前記入力画像を歪み補正する画像補正部と、
を具備する投影型画像表示装置である。【００１１】
本願の請求項２に記載の技術によれば、請求項１に係る投影型画像表示装置は、前記形状歪み補正テーブル及び前記輝度歪み補正テーブルを計算する補正テーブル算出部をさらに備えている。【００１２】
本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項２に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏光部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターに基づいて、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を計算するように構成されている。【００１３】
本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項３に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記入力画像の外周部に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて前記入力画像外周部における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で前記入力画像外周部に対応する領域を計算し、前記対応する領域に内接し前記入力画像と同じアスペクト比を持つ領域からなる基準画像位置を計算するとともに、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を計算し、前記被投射体上における各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を、前記基準画像位置を基準にして正規化して、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を求めるように構成されている。【００１４】
本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項２に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビーム拡散の相違に起因するビーム拡散輝度歪み、及び、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビームの重複度合いに起因するビーム重複輝度歪みを補正する前記輝度歪み補正テーブルを計算するように構成されている。【００１５】
本願の請求項６に記載の技術によれば、請求項５に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏光部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターに基づいて、前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを補正する前記前記輝度歪み補正テーブルを計算するように構成されている。【００１６】
本願の請求項７に記載の技術によれば、請求項５に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置で求めた前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを乗算し、正規化して当該位置における輝度歪み補正量とするように構成されている。【００１７】
本願の請求項８に記載の技術によれば、請求項６に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各輝度歪み補正テーブル位置における前記光源からの光の出射方向及びビームの広がりを光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応する位置及びビームの広がりを計算し、前記ビームの広がりに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを計算し、前記ビームの広がり度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム明るさを抑えるビーム拡散輝度歪み補正量を計算するように構成されている。【００１８】
本願の請求項９に記載の技術によれば、請求項８に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを、前記被投射体上における３σ領域の面積ｓとして算出し、所定の広がり度合いｓmaxを基準として前記面積ｓを正規化して、ビーム拡散輝度歪み補正量を計算するように構成されている。【００１９】
本願の請求項１０に記載の技術によれば、請求項６に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算し、前記ミラー・モデルに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるミラー角度に対応する前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いを光線追跡し、前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを計算し、前記重複度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置における光の出力点の密度が高く明るくなる部分の明るさを抑えるビーム重複補正量を求めるように構成されている。【００２０】
本願の請求項１１に記載の技術によれば、請求項１０に係る投影型画像表示装置の前記補正テーブル算出部は、輝度歪みテーブル計算位置周辺の各リタイミング位置のビームの広がり度合いをσ＝１のガウシアン分布に正規化した後に重ね合わせて前記重複度合いを算出するとともに最大重複率が１になるように正規化してビームの重複率を求め、ビーム中心からの所定の距離ｄにおける重複率ｐ２に対応するビーム重複輝度歪み補正量を求めるように構成されている。【００２１】
また、本願の請求項１２に記載の技術は、
入力画像を被写体上に投影する投影部及び入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力部と、
前記パラメーターに基づいて、前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出部と、
前記パラメーターに基づいて、前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出部と、
を具備する画像処理装置である。【００２２】
本願の請求項１３に記載の技術によれば、前記投影部は、前記入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と、前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有し、前記入力画像の画素データを前記偏向部における偏向角に応じてリタイミングして照射するように構成されている。そして、請求項１２に係る画像処理装置の前記パラメーター入力部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏光部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターを入力するように構成されている。【００２３】
本願の請求項１４に記載の技術によれば、請求項１３に係る画像処理装置の前記形状歪み補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記入力画像の外周部に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて前記入力画像外周部における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で前記入力画像外周部に対応する領域を計算し、前記対応する領域に内接し前記入力画像と同じアスペクト比を持つ領域からなる基準画像位置を計算するとともに、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記形状歪み補正テーブルの各形状歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を計算し、前記被投射体上における各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を、前記基準画像位置を基準にして正規化して、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を求めるように構成されている。【００２４】
本願の請求項１５に記載の技術によれば、請求項１３に係る画像処理装置の前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビーム拡散の相違に起因するビーム拡散輝度歪み、及び、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビームの重複度合いに起因するビーム重複輝度歪みを補正する前記輝度歪み補正テーブルを計算するように構成されている。【００２５】
本願の請求項１６に記載の技術によれば、請求項１５に係る画像処理装置の前記輝度歪み補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置で求めた前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを乗算し、正規化して当該位置における輝度歪み補正量とするように構成されている。【００２６】
本願の請求項１７に記載の技術によれば、請求項１５に係る画像処理装置の前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各輝度歪み補正テーブル位置における前記光源からの光の出射方向及びビームの広がりを光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応する位置及びビームの広がりを計算し、前記ビームの広がりに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを計算し、前記ビームの広がり度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム明るさを抑えるビーム拡散輝度歪み補正量を計算するように構成されている。【００２７】
本願の請求項１８に記載の技術によれば、請求項１５に係る画像処理装置の前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算し、前記ミラー・モデルに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるミラー角度に対応する前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いを光線追跡し、前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを計算し、前記重複度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置における光の出力点の密度が高く明るくなる部分の明るさを抑えるビーム重複補正量を求めるように構成されている。【００２８】
また、本願の請求項１９に記載の技術は、
入力画像を被写体上に投影する投影部及び入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力ステップと、
前記パラメーターに基づいて、前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出ステップと、
前記パラメーターに基づいて、前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出ステップと、
を有する画像処理方法である。【００２９】
また、本願の請求項２０に記載の技術は、
入力画像を被写体上に投影する投影部及び入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力部、
前記パラメーターに基づいて、前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出部、
前記パラメーターに基づいて、前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読意識で記述されたコンピューター・プログラムである。【００３０】
本願の請求項２０に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項２０に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項１２に係る画像処理装置と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本明細書で開示する技術によれば、レーザーなどの光源とその照射光を偏向して被投射体上で走査する偏向部からなり、投影画像に生じる形状歪み及び輝度歪みを自動補正することができる、優れた投影型画像表示装置、形状歪み及び輝度歪みの補正量を自動生成することができる優れた画像処理装置及び画像処理方法、並びにコンピューター・プログラムを提供することができる。【００３２】
本明細書で開示する技術を適用した投影型画像表示装置は、レーザー光がＭＥＭＳミラーに垂直に照射していないことに起因する形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルと、レーザーの出力点の疎密やスクリーンへの照射角度に起因する輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを自動生成し、これらの歪み補正テーブルに基づいて投影画像に生じる形状歪み及び輝度歪みを補正することができる。【００３３】
よって、本明細書で開示する技術を適用した投影型画像表示装置は、ＭＥＭＳミラーなどを用いてレーザー光を２次元的に走査してスクリーン上に形成する投影画像の形状の歪みと明るさ分布の偏りの双方を補正して、画質を向上させることができる。【００３４】
また、本明細書で開示する技術を適用した投影型画像表示装置は、投影部がスクリーンと正対していなくても、スクリーン上に形状歪みと輝度歪みのない画像を投影することができる。【００３５】
また、本明細書で開示する技術によれば、投影型画像表示装置は、投影画像の形状歪みや輝度歪みに関する歪み補正情報をテーブルとして出力するので、補正のための情報を保持するメモリー・サイズを削減することができる。【００３６】
また、本明細書で開示する技術によれば、投影型画像表示装置は、形状歪みや輝度歪みに関する歪み補正を、投影部から投影する画像に対する信号処理によって行なうので、歪み補正を目的としたレンズなどの光学系が不要であり、装置コストを増大させずに済む。【００３７】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本明細書で開示する技術の一実施形態に係る投影型画像表示装置１００の構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、投影部１０１の内部構成例を示した図である。
【図３】図３は、画像処理部１０２の内部構成例を示した図である。
【図４】図４は、投影型画像表示装置１００が入力画像をスクリーン２０６に投影する流れを模式的に示した図である。
【図５】図５は、形状歪み補正テーブルを算出するための機能的構成を示した図である。
【図６】図６は、入力画像空間とミラー角度空間との対応関係を説明するための図である。
【図７】図７は、光源２０１から出射したレーザー光を光線追跡して、スクリーン２０６への投影位置を求める様子を示した図である。
【図８】図８は、入力画像から基準画像位置を求める手順を説明するための図である。
【図９】図９は、入力画像上の各テーブル位置の形状歪み補正量を求める手順を説明するための図である。
【図１０】図１０は、入力画像空間上のテーブル位置とその参照画素位置の関係を例示した図である。
【図１１】図１１は、補正テーブル算出部１０４において、形状歪み補正テーブルを算出するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、輝度歪み補正テーブルを算出するための機能的構成を示した図である。
【図１３】図１３は、ガウシアン・ビーム・モデルを説明するための図である。
【図１４】図１４は、ビーム拡散補正量を計算する仕組みを説明するための図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、光線追跡した結果に基づいて輝度歪み補正テーブル計算位置に近傍のリタイミング位置を抽出する様子を示した図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、光線追跡した結果に基づいて輝度歪み補正テーブル計算位置に近傍のリタイミング位置を抽出する様子を示した図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、ビーム重複度合いによる輝度補正量を計算する仕組みを示した図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、ビーム重複度合いによる輝度補正量を計算する仕組みを示した図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、ビーム重複度合いによる輝度補正量を計算する仕組みを示した図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、ビーム重複度合いによる輝度補正量を計算する仕組みを示した図である。
【図１７】図１７は、輝度歪み補正テーブルを算出するための処理手順を示したフローチャートである。
【図１８】図１８は、リタイミングの処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
【００４０】
Ａ．装置構成
図１には、本明細書で開示する技術の一実施形態に係る投影型画像表示装置１００の構成を模式的に示している。図示の投影型画像表示装置１００は、投影部１０１と、画像処理部１０２と、画像入力部１０３と、補正テーブル算出部１０４を備えている。以下、各部について説明する。
【００４１】
投影部１０１は、レーザー光を照射する光源と、光源から照射されたレーザー光を偏向してスクリーン（図１には図示しない）などの被投射体上を２次元的に走査させるＭＥＭＳミラーなどの偏向部で構成される（後述）。
【００４２】
画像入力部１０３は、パーソナル・コンピューターやＴＶ受像機、ブルーレイ・ディスク再生装置（いずれも図示しない）などの投影画像の供給源から画像信号を入力する。
【００４３】
なお、画像入力部１０３に入力される投影画像のサイズ（以下、「入力画像サイズ」）などの入力画像パラメーターは、補正テーブル算出部１０４において形状歪み補正テーブルや輝度歪み補正テーブルの算出時（後述）に必要となる情報である。例えば、画像入力部１０３は、入力画像を解析して、必要な入力画像パラメーターを取得すると、これを補正テーブル算出部１０４に供給するようにしてもよい。
【００４４】
画像処理部１０２は、投影部１０１から投影出力する画像の処理を行なう。画像処理部１０２に入力される画像は、画像入力部１０３を介して外部の供給源から供給される外部画像である。
【００４５】
投影部１０１から照射されるレーザー光を例えばフリー・スキャンさせるが、そのスキャン・ラインは直線ではなく、また、レーザー光の出力点は正方画素を想定した入力画像の１画素とは一致しない。このため、画像処理部１０２は、正方画素を想定した入力画素データを、偏向部（後述）における偏向角とそれに対応するレーザー光の強度にサンプリングし直す処理、すなわち、「リタイミング」を行なう。
【００４６】
また、画像処理部１０２は、画像入力部１０３から供給される外部画像に対して、補正テーブル算出部１０４が算出した歪み補正テーブルに基づいて、歪み補正を行なう。画像補正の対象となる歪みは、光源から照射したレーザー光がＭＥＭＳミラーに垂直に照射していないことなどに起因する形状歪みと、レーザー光の出力点の疎密やスクリーンへの照射角度に起因する輝度歪みが含まれる。
【００４７】
補正テーブル算出部１０４は、投影部１０１で投影した画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルや、輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する。形状歪み補正テーブルは、入力画像空間上の離散的な形状歪み補正テーブル計算位置毎に形状歪み補正量を持つ。また、輝度歪み補正テーブルは、入力画像空間上の離散的な輝度歪み補正テーブル計算位置毎に輝度歪み補正量を持つ。
【００４８】
補正テーブル算出部１０４によって算出された形状歪み補正テーブルや輝度歪み補正テーブルは、補正テーブル算出部１０４又は画像処理部１０２のいずれかの内部のメモリー、又は、専用のテーブル・メモリー（いずれも図示しない）に保持される。そして、画像処理部１０２では、画像入力部１０３からの入力画像を例えばリタイミングする際に、形状歪み補正テーブル並びに輝度歪み補正テーブルに基づいて補正処理を行なう。これらの歪み補正が行なわれた後、投影部１０１からは形状歪みや輝度歪みがキャンセルされた画像が照射される。
【００４９】
図２には、投影部１０１の内部構成例を示している。図示の投影部１０１は、レーザー光を照射する光源２０１と、光源２０１から照射されたレーザー光を集光する集光レンズ２０２と、集光されたレーザー光を水平方向に走査する水平ミラー２０３と、垂直方向に走査する垂直ミラー２０４からなる偏向部と、光源２０１の駆動並びに水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４をそれぞれ水平ミラー回転軸２１３、垂直ミラー回転軸２１４回りに回転駆動させる回転駆動部２２３、２２４と、光源２０１からのレーザー光の照射や各回転駆動部２２３、２２４を制御する制御部２０５を備えている。光源２０１は、図示を簡略化したが、ＲＧＢ各色のレーザー・ダイオードからの照射光を１つに重ねて出力するレーザー発振器からなる。また、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４は、例えばＭＥＭＳミラーからなる。
【００５０】
制御部２０５は、光源２０１から照射するレーザー光を、被投射体であるスクリーン２０６上でフリー・スキャンさせる。すなわち、レーザー光を水平ミラー２０３により水平方向に往復走査させながら、これと同期して、垂直ミラー２０４により垂直方向に走査するとともに、光源２０１からは画素情報に対応する輝度でレーザー光を間欠的に（所定の短い周期で）照射させる。レーザー光のスキャン・ラインは直線ではなくなる。また、元の画像１画素とレーザー光の出力点とは一致しない。また、照射位置（ミラー角度）によって、レーザー光の出力点の密度に疎密がある。
【００５１】
なお、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４のミラー振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報などの「ミラー・パラメーター」や、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の各ミラー位置、各々のミラー回転軸２１３及び２１４、光源１０１の光学的配置情報などの「ミラー・モデル」は、補正テーブル算出部１０４において形状歪み補正テーブルや輝度歪み補正テーブルの算出時（後述）に必要となる情報である。本実施形態では、補正テーブル算出部１０４は、ミラー・パラメーターやミラー・モデルの情報を取得できる手段（例えば、制御部２０５が通知する）を持つものとする。
【００５２】
また、被投射体であるスクリーン２０６の投影部１０１に対する位置情報などの「スクリーン・パラメーター」も、補正テーブル算出部１０４において形状歪み補正テーブルや輝度歪み補正テーブルの算出時（後述）に必要となる情報である。本実施形態では、補正テーブル算出部１０４は、スクリーン・パラメーターを取得できる手段を持つものとする。
【００５３】
図３には、画像処理部１０２の内部構成例を示している。図示の画像処理部１０２は、画像書き込み読み出し制御部３０１と、フレーム・メモリー３０２と、画像補正部３０３と、画質調整部３０４を備えている。
【００５４】
フレーム・メモリー３０２には、画像入力部１０３から供給される画像を記憶する。画像書き込み読み出し制御部３０１は、フレーム・メモリー３０２への画像フレームの書き込み及び読み出しを制御する。
【００５５】
画像補正部３０３は、フレーム・メモリー３０２から読み出した画像に対して、リタイミング、すなわち、正方画素を想定した画素データを、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の角度とそれに対応するレーザー光の強度にサンプリングし直す。
【００５６】
また、画像補正部３０３は、補正テーブル算出部１０４で算出された形状歪み補正テーブル並びに輝度歪み補正テーブルからなる歪み補正テーブルに基づいて、投影部１０１から被投射体に投影した際の形状歪みや輝度歪みが解消するよう、リタイミング後の画素データに対して歪み補正を行なう。具体的には、画像補正部３０３は、補間することで原画像中の参照画素位置を求め、リタイミング時に投影部１０１から照射するレーザー光の強度を決定するのに、形状歪み補正テーブルを用いる。形状歪み補正により、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４に由来する歪みと、スクリーンに正対しないことにより発生するスクリーン上の画像の形状歪みを補正する。また、画像補正部３０３は、補間することでリタイミング時に投影部１０１が照射するレーザー光の強度のゲインを決定するのに、輝度歪み補正テーブルを用いる。輝度歪み補正により、レーザー光の出射点の密度の違い（すなわち、場所毎のビーム重複量のばらつき）に起因する輝度歪みや、光ビームの拡散により発生するスクリーン上の画像の輝度分布の歪みを補正する。
【００５７】
画質調整部３０４は、歪み補正を行なった後の投影画像が所望の表示状態となるよう、輝度、コントラスト、同期、トラッキング、色の濃さ、色合いなどの画質調整を行なう。
【００５８】
ここで、画像補正部３０３で行なわれるリタイミングについて説明しておく。図１８には、リタイミングの概念図を示している。水平ミラー２０３の回転軸２１３の回転角θmhは、同図中の参照番号１８０１で示すように、水平同期信号などで規定される周期毎に、マイナス方向の振れ幅の最小値とプラス方向の振れ幅の最大値間を一往復する。一方、垂直ミラー２０４の回転軸２１４の回転角θmvは、同図中の参照番号１８０２で示すように、垂直同期信号などで規定される周期毎に、プラス方向の振れ幅の最大値からマイナス方向の振れ幅の最小値へ、ほぼ単調減少した後、ブランク期間でプラス方向の振れ幅の最大値に復帰する。この結果、レーザー光のスキャン・ラインは、同図中の参照番号１８０３で示す通りとなり、直線ではない。
【００５９】
光源２０１から所定の照射周期毎にレーザー光を出射すると、例えば図１８中でスキャン・ライン１８０３上に「○」を置いた点がレーザー光の出力点（以下、「リタイミング位置」ともいう）となる。リタイミング位置毎に、再サンプリングされた輝度値を持つ。またし、水平ミラー２０３の振れ幅１８０４よりもレーザー照射幅１８０５を少し小さくし、このレーザー照射幅１８０５が描画有効領域１８０６となる。
【００６０】
スキャン・ライン１８０３が直線でないことから、図１８からも分かるように、元の画像１画素とレーザー光の出力点とは一致しない。このため、リタイミング、すなわち画素データを水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の各ミラー角とそれに対応する輝度値に変換する処理が必要である。
【００６１】
また、スキャン・ライン１８０３が直線でなく、且つ、水平方向のスキャン速度が等速でないことから、照射位置（ミラー角度）によって、レーザー光の出力点の密度に疎密がある。図１８からも分かるように、描画領域の水平方向の中央付近ではレーザー光の出力点の密度が低く、逆に左右両端付近ではレーザー光の出力点が高密度である。これが投影画像の輝度歪みの原因にもなる。
【００６２】
Ｂ．投影画像の歪み補正
本実施形態に係る投影型画像表示装置１００は、光源２０１からのレーザー光をＭＥＭＳなどのミラーを用いて２次元的に走査して、スクリーン２０６上に投影画像を形成するが、レーザー光がミラー２０３、２０４に垂直に照射していないことに起因して、投影画像に形状歪みが生じる。さらに、レーザー光をフリー・スキャンさせる際に、レーザー光の照射位置の移動速度が一定でないためにレーザー光の出力点に疎密があることや、また、スクリーンへの照射角度に起因して、投影画像に輝度歪みが生じる。
【００６３】
そこで、投影型画像表示装置１００は、スクリーンに投影された画像に生じる形状の歪みと明るさ分布の偏りの双方を補正して、画質を向上させるようにしている。また、投影部１０１がスクリーンと正対していなくても、スクリーン上に形状歪みと輝度歪みのない画像を投影することができる。
【００６４】
上述したように、投影型画像表示装置１００は、投影画像の形状歪みや輝度歪みに関する歪み補正情報をテーブルの形式として出力するので、補正のための情報を保持するメモリー・サイズを削減することができる。
【００６５】
図４には、投影型画像表示装置１００が入力画像をスクリーン２０６に投影する流れを模式的に示している。
【００６６】
画像補正部３０３は、画像入力部１０３に入力された入力画像４０１に対して、リタイミングを行なうとともに、形状歪み補正テーブル並びに輝度歪み補正テーブルに基づいて歪みの補正処理を行なう。リタイミングにより、画像補正後の画像は、水平ミラー２０３の回転軸２１３の回転角θmhと垂直ミラー２０４の回転軸２１４の回転角θmvからなるミラー角度空間にマッピングされる。図４中、歪み補正なしでリタイミングのみを行なった場合の画像のミラー角度空間上の外周４１２を実線で示し、リタイミングとともに歪み補正を行なった画像のミラー角度空間上の外周４０２を点線で示している。図示の例では歪み補正後の画像４０２は元の入力画像４１２から縮退している。
【００６７】
次いで、投影部１０１では、フリー・スキャン、すなわち、光源２０１のレーザー光を、水平ミラー２０３により水平方向に往復走査させながら、これと同期して、垂直ミラー２０４により垂直方向に走査するとともに、光源２０１からは画素情報に対応する輝度でレーザー光を間欠的に（所定の短い周期で）照射させる。フリー・スキャンにより、画像補正後の画像は、水平方向のビーム角度θbhと垂直方向のビーム角度θbvからなるビーム角度空間にマッピングされる。水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の各振れ角により、レーザー光が各ミラー２０３、２０４に垂直に当たっていないことにより、画像が歪む。図４中、歪み補正なしでリタイミングのみを行なった場合の画像のビーム角度空間上の外周４１３を実線で示し、リタイミングとともに歪み補正を行なった画像外周のビーム角度４０３を点線で示している。図示の例では歪み補正後の画像４０３は元の入力画像の外周のビーム角度４１３から縮退している。
【００６８】
光源２０１からのレーザー光を、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４を用いてフリー・スキャンすると、スクリーン２０６上に投影画像を形成し、画像補正後の画像はＸs、Ｙsの２軸が直交するスクリーン座標系にマッピングされる。このとき、投影部１０１がスクリーン２０６と正対していないことにより、さらに画像は歪む。図４中、歪み補正なしでリタイミングのみを行なった場合のスクリーン２０６への投影画像の外周４１４を実線で示し、リタイミングとともに歪み補正を行なった画像の投影画像の外周４０４を点線で示している。図示のように、形状歪み補正及び輝度歪み補正を行なうことにより、スクリーン２０６への投影画像は、その外周４０４が入力画像４０１の外周と相似形をなす、歪みのない画像となる。他方、画像歪みを行なわないと、その外周４１４は、理想的な形から大きく外れる。
【００６９】
以下では、補正テーブル算出部１０４で形状歪み補正テーブル並びに輝度歪み補正テーブルを算出する方法について詳細に説明する。
【００７０】
Ｂ−１．形状歪み補正テーブル
画像補正部３０３は、補間することで原画像中の参照画素位置を求め、リタイミング時に投影部１０１から照射するレーザー光の強度を決定するのに、形状歪み補正テーブルを用いる。形状歪み補正により、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４に由来する歪みと、スクリーンに正対しないことにより発生するスクリーン上の画像の形状歪みをキャンセルすることができる。
【００７１】
図５には、補正テーブル算出部１０４において、形状歪み補正テーブルを算出するための機能的構成を示している。補正テーブル算出部１０４は、入力画像空間上の離散的な形状歪み補正テーブル計算位置毎に形状歪み補正量を持った形状歪み補正テーブルを計算する。
【００７２】
画像外周ミラー角生成部５０１は、入力画像サイズなどの入力画像パラメーター５１１と、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４のミラー振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報などのミラー・パラメーター５１２に基づいて、画像入力部１０３から供給される入力画像の、画像外周部（図４中の、画像の外周４１２に相当）に対応するミラー角度の情報を生成する。
【００７３】
具体的には、画像外周ミラー角生成部５０１は、入力画像の画素が描画有効領域（投影部１０１によるレーザー光の照射可能範囲）の水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の振れ幅に収まるように、入力画像を水平方向及び垂直方向の各々で均等に対応付ける。このとき、入力画像の画素は大きさを持っているものとして、その画素の（中心位置ではなくて）周縁が水平ミラー２０３並びに垂直ミラー２０４の描画有効領域と一致するようにする。
【００７４】
図６には、入力画像空間とミラー角度空間との対応関係を図解している。図示の例では、画像外周ミラー角生成部５０１は、入力画像の水平画素サイズ６０１から、描画有効領域内の水平ミラー２０３のマイナス方向の振れ幅の最小値６０３及びプラス方向の振れ幅の最大値６０４を生成する。また、画像外周ミラー角生成部５０１は、入力画像の垂直画素サイズ６０２から、描画有効領域内の垂直ミラー２０４のマイナス方向の振れ幅の最小値６０５及びプラス方向の振れ幅の最大値６０６を生成する。
【００７５】
光線追跡部５０２は、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の各ミラー位置、各々のミラー回転軸２１３及び２１４、光源１０１の光学的配置情報などのミラー・モデル５１３に基づいて、画像外周ミラー角生成部５０１で生成した入力画像外周のミラー角（すなわち、描画有効領域内の、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４それぞれのマイナス方向の振れ幅の最小値、プラス方向の振れ幅の最大値）のときの、光源２０１からのレーザー光の出射方向（図４中の、ビーム角度４１３に相当）を計算する。但し、ビーム径の情報が不要の場合は、レーザー光の光軸中心のみ追跡する。
【００７６】
スクリーン投影部５０３は、スクリーン２０６の投影部１０１に対する位置情報などのスクリーン・パラメーター５１４に基づいて、光線追跡部５０２が求めた出射方向で照射したレーザー光がスクリーン２０６に投影される位置、すなわち入力画像の外周に対応する領域（図４中の、投影画像の外周４１４に相当）を計算する。これにより、入力画像外周のスクリーン２０６上での対応位置が求まる。
【００７７】
図７には、光源２０１から出射したレーザー光を光線追跡して、スクリーン２０６への投影位置を求める様子を図解している。
【００７８】
なお、レーザー光の光軸に直交する面を基準とすると、ビーム形状は不変であり、ビームの大きさは距離に依存する。また、レーザー光の光軸方向、ビームの向きは、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の反射に依存する。
【００７９】
そして、基準画像位置計算部５０４は、スクリーン投影部５０３で求めた、スクリーン２０６上の入力画像の外周に対応する領域に内接する、あるいは内包される、入力画像と同じアスペクト比を持つ領域を計算し、この領域をスクリーン２０６上の基準画像位置とする。
【００８０】
図８には、入力画像から基準画像位置を求める手順を図解している。画像外周ミラー角生成部５０１は、入力画像の外周に対応する水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４のミラー角度を算出して、入力画像空間８０１をミラー角度空間８０２に変換する。光線追跡部５０２は、ミラー角度空間８０２の外周における光源２０１からのレーザー光の出射方向を計算する。さらにスクリーン投影部５０３は、その出射方向に照射されたレーザー光がスクリーン２０６に投影される位置を計算して、入力画像の外周に対応するスクリーン２０６上の領域８０３を求める。そして、基準画像位置計算部５０４は、この対応領域８０３に内接し、入力画像と同じアスペクト比を持つ領域（内接矩形）すなわち基準画像位置８０４を計算する。
【００８１】
一方、テーブル位置ミラー角生成部５０５は、入力画像パラメーター５１１と、ミラー・パラメーター５１２に基づいて、入力画像空間において形状歪み補正量を計算する各形状歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度の情報を生成する。
【００８２】
光線追跡部５０６は、ミラー・モデル５１３に基づいて、テーブル位置ミラー角生成部５０５で生成したミラー角度空間上の各形状歪み補正テーブル計算位置のミラー角度に対応する、光源２０１からのレーザー光の出射方向を計算する。
【００８３】
スクリーン投影部５０７は、スクリーン・パラメーター５１４に基づいて、光線追跡部５０６が求めた出射方向で照射したレーザー光がスクリーン２０６に投影される位置を計算する。これにより、スクリーン２０６上で各形状歪み補正テーブル計算位置に対応位置が求まる。
【００８４】
そして、形状歪み補正量計算部５０８は、スクリーン投影部５０７で求めた、スクリーン２０６上における各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を、先に基準画像位置計算部５０４が求めた基準画像位置を基準にして正規化し、その位置を対応する形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量とする。このようにして、形状歪み補正テーブル計算位置毎の形状歪み補正量を記述した形状歪み補正テーブル５１５が完成する。
【００８５】
図９には、入力画像上の各形状歪み補正テーブル計算位置の形状歪み補正量を求める手順を図解している。同図中、入力画像空間上の形状歪み補正テーブル計算位置、及びミラー角度空間、スクリーン上で形状歪み補正テーブル計算位置に対応する場所を丸「○」で示している。
【００８６】
テーブル位置ミラー角生成部５０５は、入力画像空間上の各形状歪み補正テーブル計算位置９０１に対応するミラー角度を算出して、ミラー角度空間上の対応位置９０２に変換する。光線追跡部５０６は、ミラー角度空間上の各対応位置９０２におけるミラー角度に基づいて、光源２０１からのレーザー光の出射方向を計算する。さらにスクリーン投影部５０７は、その出射方向に照射されたレーザー光がスクリーン２０６に投影される位置、すなわち入力画像空間上の各形状歪み補正テーブル計算位置９０１におけるスクリーン２０６上の対応位置９０３を求める。形状歪み補正量計算部５０８は、スクリーン２０６上における各形状歪み補正テーブル計算位置９０１の対応位置９０３を、基準画像位置８０４の内接矩形を基準にして正規化する。そして、その位置を対応する形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量とする。
【００８７】
形状歪み補正量計算部５０８が算出した形状歪み補正テーブルは、入力画像空間上の各々の形状歪み補正テーブル計算位置において求められた形状歪み補正量からなる。各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量は、基準画像位置と入力画像空間が一致するように正規化した空間において、入力画像空間上の形状歪み補正テーブル計算位置１００１に対する参照画素位置１００２に相当する（図１０を参照のこと）。
【００８８】
図１１には、補正テーブル算出部１０４において、形状歪み補正テーブルを算出するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【００８９】
まず、入力画像サイズなどの入力画像パラメーター５１１、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４のミラー振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報などのミラー・パラメーター５１２、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の各ミラー位置、各々のミラー回転軸、光源１０１の光学的配置情報などのミラー・モデル５１３、スクリーン２０６の投影部１０１に対する位置情報などのスクリーン・パラメーター５１４といった、計算に必要となる各種パラメーターを入力する（ステップＳ１１０１）。
【００９０】
次いで、入力画像の外周がスクリーン２０６に投影された対応領域に内接し、入力画像と同じアスペクト比を持つ基準画像位置を計算する（ステップＳ１１０２）。
【００９１】
上述したように、画像外周ミラー角生成部５０１が入力画像の外周に対応するミラー角度の情報を生成し、光線追跡部５０２がそのミラー角度のときの光源２０１からのレーザー光の出射方向を計算し、スクリーン投影部５０３がその出射方向のレーザー光がスクリーン２０６に投影される位置を求めるという手順により、スクリーン２０６上で入力画像の外周に対応する領域が求まる。そして、基準画像位置計算部５０４は、その対応領域内接する、あるいは内包される、入力画像と同じアスペクト比を持つ領域を計算し、この領域をスクリーン２０６上の基準画像位置とする。
【００９２】
次いで、各テーブル位置における形状歪み補正量を計算する（ステップＳ１１０３）。
【００９３】
上述したように、テーブル位置ミラー角生成部５０５が各テーブル位置に対応するミラー角度の情報を生成し、光線追跡部５０６が各テーブル位置のミラー角度に対応するレーザー光の出射方向を計算し、スクリーン投影部５０３がその出射方向のレーザー光がスクリーン２０６に投影される位置を求めるという手順により、各テーブル位置におけるスクリーン２０６上の対応位置が求まる。そして、形状歪み補正量計算部５０８は、スクリーン投影部５０７で求めた、スクリーン２０６上で各テーブル位置の対応位置を、先に求めた基準画像位置を基準にして正規化し、その位置を対応するテーブル位置における形状歪み補正量とする。
【００９４】
このようにして、形状歪みテーブル計算位置毎の形状歪み補正量を記述した形状歪み補正テーブル５１５が完成し、これを出力して（ステップＳ１１０４）、本処理ルーチンを終了する。
【００９５】
画像補正部３０３は、上述したようにして得られた形状歪み補正テーブル５１５を用いて、入力画像を補正処理することにより、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４に由来する歪みと、スクリーンに正対しないことにより発生するスクリーン上の画像の形状歪みをキャンセルすることができる。
【００９６】
Ｂ−２．輝度歪み補正テーブル
図７には、光源２０１から出射したレーザー光を光線追跡する様子を示したが、輝度歪みの算出時には、レーザー光がビーム径を持つことを考慮する。レーザー光は、一般に、光軸を中心にしたガウシアン・ビーム・モデルで定義されるビーム径を持つ。
【００９７】
光源２０１から出射したレーザー光は、スクリーン２０６に到達するまでの間にビームが拡散する。レーザー光が水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４に対して垂直に入射しないとビームが拡散して、輝度が低下する。具体的には、描画有効領域の周縁に行くほどビームは拡散して輝度が低下する。すなわち、スクリーン２０６への照射角度に応じて輝度歪みが生じる。
【００９８】
また、図１８を参照しながら説明したように、描画有効領域内でレーザー光の出力点の密度に疎密がある。描画有効領域の水平方向の左右両端付近の高密度の領域では周辺のビーム間で重複して輝度が高まるのに対し、同水平方向の中央付近の低密度の領域では周辺のビーム同士の重複が少なく、輝度はあまり高まらない。すなわち、描画有効領域内でも、ビーム間の重複度合いに応じて輝度歪みが生じる。
【００９９】
画像補正部３０３は、補間することでリタイミング時に投影部１０１が照射するレーザー光の強度のゲインを決定するのに、輝度歪み補正テーブルを用いる。輝度歪み補正により、レーザー光の出射点の密度の違いや光ビームの拡散により発生するスクリーン上の画像の輝度分布の歪みを補正することができる。ここで用いられる輝度歪み補正テーブルは、スクリーンへの照射角度（ビーム拡散）に起因する輝度歪みと、レーザーの出力点の疎密に起因する輝度歪みの各々に対応して作成されたものである。
【０１００】
図１２には、補正テーブル算出部１０４において、輝度歪み補正テーブルを算出するための機能的構成を示している。補正テーブル算出部１０４は、入力画像空間上の離散的な輝度歪み補正テーブル計算位置毎に輝度歪み補正量を持った輝度歪み補正テーブルを計算する。本実施形態では、補正テーブル算出部１０４は、輝度歪み補正テーブル計算位置毎に、スクリーンへの照射角度（ビーム拡散）に起因する輝度歪みの補正量と、レーザーの出力点の疎密に起因する輝度歪みの補正量を計算し、双方の補正量を統合して、最終的な輝度歪み補正量とする。
【０１０１】
補正テーブル算出部１０４は、テーブル位置ミラー角生成部１２０１と、ビーム径考慮光線追跡部１２０２と、ビーム径考慮スクリーン投影部１２０３と、ビーム拡散度合い計算部１２０４と、ビーム拡散補正量計算部１２０５により、スクリーンへの照射角度（ビーム拡散）に起因するビーム拡散輝度歪みの補正量を算出する。
【０１０２】
テーブル位置ミラー角生成部１２０１は、入力画像パラメーター５１１と、ミラー・パラメーター５１２に基づいて、入力画像空間において輝度歪み補正量を生成する各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度の情報を生成する（図６を参照のこと）。
【０１０３】
ビーム径考慮光線追跡部１２０２は、ミラー・モデル５１３に基づいて、各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるミラー角度に対応する、光源２０１からのレーザー光の出射方向を計算する。（図７を参照のこと）。このとき、ガウシアン・ビーム・モデルで定義されるビーム径を考慮して、レーザー光の出射方向とその広がりを計算する。
【０１０４】
ビーム径考慮スクリーン投影部１２０３は、スクリーン・パラメーター５１４に基づいて、ビーム径考慮光線追跡部１２０２が求めた出射方向のビームが、スクリーン２０６に投影される位置と広がりを計算する。
【０１０５】
図１３には、ガウシアン・ビーム・モデルを図解している。但し、同図は、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４でのレーザー光の反射を無視して描いている。ビーム・ウエストにおけるビーム径をｗb0とおくと、ビーム照射位置ｚbにおけるビーム径ｗbは、下式（１）のように表わされる。但し、ビーム径ｗbは、最大強度／ｅ2となる系である。また、ビーム照射位置ｚbに直交するｘｙ平面におけるビームの形状は下式（２）に示す楕円形状であり、その強度分布（ガウス分布）ｐ（ｘ，ｙ）は下式（３）のように表わされる。
【０１０６】
【数１】
0006464748.tif 000002
【０１０７】
【数２】
0006464748.tif 000003
【０１０８】
【数３】
0006464748.tif 000004
【０１０９】
ビーム拡散度合い計算部１２０４は、ビーム径考慮スクリーン投影部１２０３で求めたビームの広がりから、輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを計算する。
【０１１０】
そして、ビーム拡散補正量計算部１２０５は、ビーム拡散度合い計算部１２０４で求めたビームの広がり度合いから、輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム拡散に起因する輝度歪みの補正量（以下、「ビーム拡散補正量」ともいう）Ｗ2を計算する。
【０１１１】
図１４には、ビーム拡散補正量を計算する仕組みを図解している。ビーム拡散度合い計算部１２０４は、ビーム径考慮スクリーン投影部１２０３で求めたビームの広がりから、テーブル位置におけるビームの広がり度合いを、スクリーン２０６上における３σ領域の面積ｓとして算出する。そして、ビーム拡散補正量計算部１２０５は、ある広がり度合いｓmaxを基準として、算出した面積ｓを正規化する。これにより、テーブル位置において、広がりが少ないスクリーン２０６上で明るくなってしまうビーム明るさを抑える補正量Ｗ2を算出する。
【０１１２】
また、補正テーブル算出部１０４は、近傍リタイミング位置ミラー角生成部１２０６と、ビーム径考慮光線追跡部１２０７と、ビーム重複度合い計算部１２０８と、ビーム重複補正量計算部１２０９により、レーザーの出力点の疎密に起因するビーム重複輝度歪みの補正量を算出する。
【０１１３】
近傍リタイミング位置ミラー角生成部１２０６は、ミラー・パラメーター５１２に基づいて、輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算する。
【０１１４】
ビーム径考慮光線追跡部１２０７は、ミラー・モデル５１３に基づいて、近傍のリタイミング位置におけるミラー角度に対応する、光源２０１からのレーザー光の出射方向を計算する。（図７を参照のこと）。このとき、ガウシアン・ビーム・モデルで定義されるビーム径を考慮して、レーザー光の出射方向とその広がり度合いを計算する。
【０１１５】
ビーム重複度合い計算部１２０８は、ビーム径考慮光線追跡部１２０７で求めたレーザー光の出射方向とその広がり度合いから、輝度歪み補正テーブル計算位置に近傍のリタイミング位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを計算する。
【０１１６】
図１５には、ビーム重複度合い計算部１２０８において、光線追跡した結果に基づいて、輝度歪み補正テーブル計算位置に近傍のリタイミング位置を抽出する様子を図解している。図１５Ａは、入力画像空間上で、輝度補正歪み補正量を計算する輝度歪み補正テーブル計算位置１５０１、１５０２を示している。また、図１５Ｂは、ミラー空間上で上記輝度歪み補正テーブル計算位置１５０１、１５０２に対応する各位置１５１１、１５１２を、これらの周辺のレーザー光のスキャン・ライン１５１３（図中、矢印で示す）、及びリタイミング位置（図中、丸「○」で示す）とともに示している。図１８を参照しながら説明したように、入力画像空間上の輝度歪み補正テーブル計算位置１５０１、１５０２は、スキャン・ライン１５１３上のレーザー光の出力点における強度にリタイミングされる。
【０１１７】
ビーム重複度合い計算部１２０８は、輝度歪み補正テーブル計算位置の対応位置毎に、周辺のリタイミング位置を輝度歪み補正テーブルの計算に利用する着目データ位置として抽出する。図１５Ｂでは、各対応位置１５１１、１５１２を点線で囲んだ周辺領域１５２１、１５２２内にそれぞれ含まれている複数の着目データ位置が抽出され、着目データ位置として抽出されたリタイミング位置をグレーで表示している。そして、ビーム重複度合い計算部１２０８は、対応位置（周辺領域１５２１、１５２２）毎に、各着目データ位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを、ビーム径考慮光線追跡部１２０７で求めたビームの出力方向とビームの広がり度合いに基づいて計算する。
【０１１８】
ビーム重複補正量計算部１２０９は、ビーム重複度合い計算部１２０８で求めたビーム重複度合いに基づいて、ビーム重複度合い補正量を計算する。レーザーの出力点の疎密に起因して、各リタイミング位置におけるビーム重複度合いが不均一になり、スクリーン２０６上の投影画像の輝度歪みとして現れる。したがって、ビーム重複補正量計算部１２０９は、ビーム重複度合いの大きいほど、明るさを抑える補正量を計算することで、レーザー光の出力点の密度が高く明るくなってしまう部分の明るさを抑える補正量を生成する。
【０１１９】
図１６には、ビーム重複度合いによる輝度歪み補正量を計算する仕組みを図解している。
【０１２０】
図１６Ａには、第１の着目データ位置におけるビーム１６０１と、その梱包の第２の着目データ位置におけるビーム１６０２が重なり合っている様子を示している。ビーム径考慮光線追跡部１２０７は、各着目データ位置におけるビーム１６０１、１６０２の出射方向とその広がり度合いを計算する。ビームは、基本的には光軸を中心にしたガウシアン分布形状となるが、水平ミラー２０３と垂直ミラー２０４のミラー角の相違などに起因して、水平方向と垂直方向とでビーム径に偏りがある。そこで、ビーム重複度合い計算部１２０８は、各着目データ位置におけるビーム１６０１、１６０２のビーム径を、図１６Ｂに示すように、水平方向及び垂直方向の双方で、σ＝１のガウシアン分布に正規化したビーム１６１１、１６１２に変換する。
【０１２１】
ビーム重複度合い計算部１２０８は、輝度歪み補正テーブル計算位置毎に、抽出したすべての着目データ位置周辺の、正規化した後のビーム１６１１、１６１２を重ね合わせる。そして、図１６Ｃに示すように、最大重複率が１になるように正規化して、ビームの重複率を求める。重複率は、σ＝２1/2相当のガウシアン分布になる。
【０１２２】
そして、ビーム重複補正量計算部１２０９は、ビーム重複度合い計算部１２０８が求めた重複率を、輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム重複度合いに起因する輝度歪みの補正量（以下、「ビーム重複補正量」ともいう）Ｗ1に変換する。具体的には、図１６Ｃに示すように、ビーム中心からの距離ｄにおける重複率ｐ２を求めると、図１６Ｄに示すように、ｗ１＝１／（ｐ２＋１）なる曲線に基づいて、重複率ｐ２に対応するビーム重複補正量Ｗ1を求める。
【０１２３】
輝度歪み補正量計算部１２１０は、上述のようにして、輝度歪み補正テーブル計算位置毎に求めたビーム拡散補正量Ｗ2とビーム重複補正量Ｗ1とを統合して、各輝度歪み補正テーブル計算位置における輝度歪み補正量Ｗとする。具体的には、下式（４）に示すように、最大値が１になるように輝度歪み補正量Ｗを正規化して、輝度歪み補正テーブル１２１５として出力する。
【０１２４】
【数４】
0006464748.tif 000005
【０１２５】
画像補正部３０３は、リタイミング時において、輝度歪み補正前の輝度に対して、該当する輝度歪み補正量Ｗを掛けることよって、輝度歪み補正を行なうようにする。
【０１２６】
図１７には、補正テーブル算出部１０４において、輝度歪み補正テーブルを算出するための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【０１２７】
まず、入力画像サイズなどの入力画像パラメーター５１１、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４のミラー振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報などのミラー・パラメーター５１２、水平ミラー２０３及び垂直ミラー２０４の各ミラー位置、各々のミラー回転軸、光源１０１の光学的配置情報などのミラー・モデル５１３、スクリーン２０６の投影部１０１に対する位置情報などのスクリーン・パラメーター５１４といった、計算に必要となる各種パラメーターを入力する（ステップＳ１７０１）。
【０１２８】
次いで、入力画像空間において輝度歪み補正量を生成する各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度の情報を生成し、そのミラー角度に対応するレーザー光の出射方向をビームの広がりとともに計算し、その出射方向のビームがスクリーン２０６に投影される位置と広がりを計算し、求められたビームの広がり度合いから、輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム拡散補正量Ｗ2を計算する（ステップＳ１７０２）。
【０１２９】
また、輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算し、そのミラー角度に対応するレーザー光の出射方向をビームの広がり度合いとともに計算し、これに基づいてビーム間の相対的な重複度合いを計算し、この重複度合いに基づいて、輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム重複補正量Ｗ1を計算する（ステップＳ１７０３）。
【０１３０】
そして、輝度歪み補正量計算部１２１０は、輝度歪み補正テーブル計算位置毎に求めたビーム拡散補正量Ｗ2とビーム重複補正量Ｗ1とを統合して、各輝度歪み補正テーブル計算位置における輝度歪み補正量Ｗとする（ステップＳ１７０４）
【０１３１】
このようにして、輝度歪みテーブル計算位置毎の形状歪み補正量を記述した輝度歪み補正テーブル１２１５が完成し、これを出力して（ステップＳ１７０５）、本処理ルーチンを終了する。
【０１３２】
画像補正部３０３は、上述したようにして得られた輝度歪み補正テーブルを用いて、入力画像を補正処理することにより、レーザー光の出射点の密度の違いや光ビームの拡散により発生するスクリーン上の画像の輝度分布の歪みをキャンセルすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。【０１３４】
本明細書では、それぞれ垂直軸、水平軸回りに回転駆動して水平ミラーと垂直ミラーの組み合わせによりレーザー光を偏向して２次元的に走査する投影型画像表示装置に関する実施形態について説明してきたが、１枚のミラーを垂直軸及び水平軸の２軸回りに回転駆動してレーザー光を２次元的にスキャンする投影型画像表示装置であっても、同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。【０１３５】
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。【０１３６】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と、前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有する投影部と、
前記入力画像の画素データを前記偏向部における偏向角に応じてリタイミングするリタイミング部と、
前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための、形状歪み補正テーブル計算位置毎の形状歪み補正量を持つ形状歪み補正テーブルと、
前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための、輝度歪み補正テーブル計算位置毎の輝度歪み補正量を持つ輝度歪み補正テーブルと、
前記形状歪み補正テーブル及び前記輝度歪み補正テーブルに基づく信号処理により、前記入力画像を歪み補正する画像補正部と、
を具備する投影型画像表示装置。
（２）前記形状歪み補正テーブル及び前記輝度歪み補正テーブルを計算する補正テーブル算出部をさらに備える、
上記（１）に記載の投影型画像表示装置。
（３）前記補正テーブル算出部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏光部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターに基づいて、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を計算する、
上記（２）に記載の投影型画像表示装置。
（４）前記補正テーブル算出部は、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記入力画像の外周部に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて前記入力画像外周部における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で前記入力画像外周部に対応する領域を計算し、前記対応する領域に内接し前記入力画像と同じアスペクト比を持つ領域からなる基準画像位置を計算するとともに、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を計算し、
前記被投射体上における各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を、前記基準画像位置を基準にして正規化して、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を求める、
上記（３）に記載の投影型画像表示装置。
（５）前記補正テーブル算出部は、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビーム拡散の相違に起因するビーム拡散輝度歪み、及び、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビームの重複度合いに起因するビーム重複輝度歪みを補正する前記輝度歪み補正テーブルを計算する、
上記（２）に記載の投影型画像表示装置。
（６）前記補正テーブル算出部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏光部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターに基づいて、前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを補正する前記前記輝度歪み補正テーブルを計算する、
上記（５）に記載の投影型画像表示装置。
（７）前記補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置で求めた前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを乗算し、正規化して当該位置における輝度歪み補正量とする、
上記（５）に記載の投影型画像表示装置。
（８）前記補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各輝度歪み補正テーブル位置における前記光源からの光の出射方向及びビームの広がりを光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応する位置及びビームの広がりを計算し、前記ビームの広がりに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを計算し、前記ビームの広がり度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム明るさを抑えるビーム拡散輝度歪み補正量を計算する、
上記（６）に記載の投影型画像表示装置。
（９）前記補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを、前記被投射体上における３σ領域の面積ｓとして算出し、所定の広がり度合いｓmaxを基準として前記面積ｓを正規化して、ビーム拡散輝度歪み補正量を計算する、
上記（８）に記載の投影型画像表示装置。
（１０）前記補正テーブル算出部は、前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算し、前記ミラー・モデルに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるミラー角度に対応する前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いを光線追跡し、前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを計算し、前記重複度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置における光の出力点の密度が高く明るくなる部分の明るさを抑えるビーム重複補正量を求める、
上記（６）に記載の投影型画像表示装置。
（１１）前記補正テーブル算出部は、輝度歪みテーブル計算位置周辺の各リタイミング位置のビームの広がり度合いをσ＝１のガウシアン分布に正規化した後に重ね合わせて前記重複度合いを算出するとともに最大重複率が１になるように正規化してビームの重複率を求め、ビーム中心からの所定の距離ｄにおける重複率ｐ２に対応するビーム重複輝度歪み補正量を求める、
請求項１０に記載の投影型画像表示装置。
（１２）入力画像を被写体上に投影する投影部及び入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力部と、
前記パラメーターに基づいて、前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出部と、
前記パラメーターに基づいて、前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出部と、
を具備する画像処理装置。
（１３）前記投影部は、前記入力画像の画素値に応じた強度で光を照射する光源と、前記光源からの照射光をミラーで偏向して被投射体上で走査する偏向部を有し、前記入力画像の画素データを前記偏向部における偏向角に応じてリタイミングして照射し、
前記パラメーター入力部は、前記入力画像のサイズを含む入力画像パラメーターと、前記偏光部の前記ミラーの振れ角、有効ビーム領域情報、リタイミング時のミラー角度情報を含むミラー・パラメーターと、前記ミラーの位置、前記ミラーと前記光源の光学的配置情報を含むミラー・モデルと、前記被投射体の前記投影部に対する位置情報を含む被投射体パラメーターを入力する、
上記（１２）に記載の画像処理装置。
（１４）前記形状歪み補正テーブル算出部は、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記入力画像の外周部に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて前記入力画像外周部における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で前記入力画像外周部に対応する領域を計算し、前記対応する領域に内接し前記入力画像と同じアスペクト比を持つ領域からなる基準画像位置を計算するとともに、
前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて前記形状歪み補正テーブルの各形状歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各形状歪み補正テーブル計算位置における前記光源からの光の出射方向を光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を計算し、
前記被投射体上における各形状歪み補正テーブル計算位置に対応する位置を、前記基準画像位置を基準にして正規化して、各形状歪み補正テーブル計算位置における形状歪み補正量を求める、
上記（１３）に記載の画像処理装置。
（１５）前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビーム拡散の相違に起因するビーム拡散輝度歪み、及び、前記被投射体の描画有効領域内の場所毎の照射光のビームの重複度合いに起因するビーム重複輝度歪みを補正する前記輝度歪み補正テーブルを計算する、
上記（１３）に記載の画像処理装置。
（１６）前記輝度歪み補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置で求めた前記ビーム拡散輝度歪みと前記ビーム重複輝度歪みを乗算し、正規化して当該位置における輝度歪み補正量とする、
上記（１５）に記載の画像処理装置。
（１７）前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記入力画像パラメーター及び前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角度情報を生成し、前記ミラー・モデルに基づいて各輝度歪み補正テーブル位置における前記光源からの光の出射方向及びビームの広がりを光線追跡し、前記被投射体パラメーターに基づいて前記被投射体上で各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応する位置及びビームの広がりを計算し、前記ビームの広がりに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを計算し、前記ビームの広がり度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビーム明るさを抑えるビーム拡散輝度歪み補正量を計算する、
上記（１５）に記載の画像処理装置。
（１８）前記輝度歪み補正テーブル算出部は、各輝度歪み補正テーブル計算位置におけるビームの広がり度合いを、前記被投射体上における３σ領域の面積ｓとして算出し、所定の広がり度合いｓmaxを基準として前記面積ｓを正規化して、ビーム拡散輝度歪み補正量を計算する、
上記（１７）に記載の画像処理装置。
（１９）前記輝度歪み補正テーブル算出部は、前記ミラー・パラメーターに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置に対応するミラー角近傍のリタイミング位置におけるミラー角度を計算し、前記ミラー・モデルに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるミラー角度に対応する前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いを光線追跡し、前記光源からの光の出射方向及びビームの広がり度合いに基づいて前記近傍のリタイミング位置におけるビーム間の相対的な重複度合いを計算し、前記重複度合いに基づいて各輝度歪み補正テーブル計算位置における光の出力点の密度が高く明るくなる部分の明るさを抑えるビーム重複補正量を求める、
上記（１５）に記載の画像処理装置。
（２０）前記輝度歪み補正テーブル算出部は、輝度歪みテーブル計算位置周辺の各リタイミング位置のビームの広がり度合いをσ＝１のガウシアン分布に正規化した後に重ね合わせて前記重複度合いを算出するとともに最大重複率が１になるように正規化してビームの重複率を求め、ビーム中心からの所定の距離ｄにおける重複率ｐ２に対応するビーム重複輝度歪み補正量を求める、
上記（１９）に記載の画像処理装置。
（２１）入力画像を被写体上に投影する投影部及び入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力ステップと、
前記パラメーターに基づいて、前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出ステップと、
前記パラメーターに基づいて、前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出ステップと、
を有する画像処理方法。
（２２）入力画像を被写体上に投影する投影部及び入力画像に関するパラメーターを入力するパラメーター入力部、
前記パラメーターに基づいて、前記投影部から前記被投射体への投影画像に含まれる形状歪みを補正するための形状歪み補正テーブルを計算する形状歪み補正テーブル算出部、
前記パラメーターに基づいて、前記投影画像に含まれる輝度歪みを補正するための輝度歪み補正テーブルを計算する輝度歪み補正テーブル算出部、
としてコンピューターを機能させるようにコンピューター可読意識で記述されたコンピューター・プログラム。
【符号の説明】
【０１３７】
１００…投影型画像表示装置
１０１…投影部
１０２…画像処理部
１０３…画像入力部
１０４…補正テーブル算出部
２０１…光源、２０２…集光レンズ
２０３…水平ミラー、２０４…垂直ミラー
２０５…制御部、２０６…スクリーン
２１３…水平ミラー回転軸、２１４…垂直ミラー回転軸
２２３…水平ミラー回転駆動部、２２４…垂直ミラー回転駆動部
２０５…制御部
３０１…画像書き込み読み出し制御部、３０２…フレーム・メモリー
３０３…画像補正部、３０４…画質調整部
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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【図１８】
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