(57)【要約】【課題】投写面に表示される画像の歪み補正。【解決手段】プロジェクタＰＪは、ユーザにより入力された画角調整値に応じて画角パラメータを変更し、画角パラメータの変化に連動して、液晶ライトバルブ３００に形成すべき歪み画像の垂直消失点および水平消失点の位置が、ユーザによる画角調整値の入力前後においてほぼ同一となるように、画角調整値に応じて角度パラメータを補正する。こうすれば、液晶ライトバルブ３００に形成される歪み画像の形状を補正でき、基準アスペクト比の矩形の画像をスクリーンに表示できる。【選択図】図７
2008312127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタに用いられる画像処理装置であって、
所定のアスペクト比の矩形で投写面に画像が投写されるように、ユーザにより指定された画角調整値を入力する入力手段と、
前記画角調整値を用いて前記プロジェクタの画角に関する画角情報を変更する画角情報変更手段と、
前記画角調整値の入力前後において、前記投写面に投写される画像形状の辺の傾きが維持されるように、前記画角調整値に応じて前記プロジェクタの投写角度に関する角度情報を補正する角度情報補正手段と、
前記変更された画角情報と前記補正された角度情報とを用いて、前記投写面に投写すべき画像を表す入力画像データから、前記所定のアスペクト比の矩形の画像を表す補正画像データを生成する画像データ生成手段と、を備える、画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置であって、
前記角度情報補正手段は、前記画角調整値の入力前後において、前記投写面に投写される画像形状の対辺の消失点の位置がほぼ同一となるように、前記角度情報を補正する、画像処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の画像処理装置であって、
前記画角情報には、予め規定された基準画角が設定されており、
前記角度情報には、前記プロジェクタの投写角度および画角で投写面への画像投写時に前記投写面に矩形の画像が形成される投写角度である基準角度が設定されており、
前記画角情報変更手段は、前記画角情報を前記基準画角から現在画角に変更し、
前記角度情報補正手段は、前記角度情報を前記基準角度から補正角度に補正する、画像処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像処理装置であって、
前記角度情報補正手段は、以下の式１を適用して、前記角度情報を補正する、画像処理装置。（θ0=基準角度、θ1=補正角度、r=画角調整値）
【数１】
2008312127.tif 000018
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の画像処理装置であって、
前記画角情報変更手段は、以下の式２を適用して前記画角情報を変更する、画像処理装置。（Ｚ0=基準画角、Ｚ1=調整画角、r=画角調整値）
【数２】
2008312127.tif 000019
【請求項６】
請求項１ないし請求項５いずれか記載の画像処理装置であって、更に、
複数種類の前記基準画角を記憶する記憶手段を備え、
画角情報変更手段は、前記記憶手段に記憶されている前記複数の前記基準画角のうち、いずれかを取得する、画像処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６いずれか記載の画像処理装置であって、更に、
前記基準角度を入力する入力手段を備え、
前記角度情報補正手段は、前記角度情報を、前記入力された基準角度から前記補正角度に補正する、画像処理装置。
【請求項８】
プロジェクタであって、
請求項１ないし請求項７いずれか記載の画像処理装置と、
光源と、
画像データと前記光源からの射出光とを用いて、画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部から出力された射出光を投写面に投写する投写光学系と、を備える前記プロジェクタ。
【請求項９】
プロジェクタに用いられる画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
所定のアスペクト比の矩形で投写面に画像が投写されるようにユーザにより指定された画角調整値を入力し、
前記画角調整値を用いて前記プロジェクタの画角に関する画角情報を変更し、
前記画角調整値の入力前後において、前記投写面に投写される画像形状の辺の傾きが維持されるように、前記画角調整値に応じて前記プロジェクタの投写角度に関する角度情報を補正し、
前記変更された画角情報と前記補正された角度情報とを用いて、前記投写面に投写すべき画像を表す入力画像データから、前記所定のアスペクト比の矩形の画像を表す、画像処理方法。
【請求項１０】
プロジェクタに用いられる画像処理装置に画像処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
所定のアスペクト比の矩形で投写面に画像が投写されるようにユーザにより指定された画角調整値を入力する機能と、
前記画角調整値を用いて前記プロジェクタの画角に関する画角情報を変更する機能と、
前記画角調整値の入力前後において、前記投写面に投写される画像形状の辺の傾きが維持されるように、前記画角調整値に応じて前記プロジェクタの投写角度に関する角度情報を補正する機能と、
前記変更された画角情報と前記補正された角度情報とを用いて、前記投写面に投写すべき画像を表す入力画像データから、前記所定のアスペクト比の矩形の画像を表す補正画像データを生成する機能と、を画像処理装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１０のコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタのための画像処理に関し、特に、投写面に表示される画像の歪み補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、通常、あおり投写によって投写面に画像を表示する。あおり投写とは。プロジェクタの光源光軸が投写面に対して垂直に交わらない場合の投写手法を意味する。あおり投写によって投写面に投写された画像は歪んで表示される。このため、プロジェクタには、歪みを抑制した画像を投写面に表示するための補正機能を備えるものがある。補正機能は、例えば、プロジェクタの投写角度や投写レンズの画角を用いて、内部に設けられた液晶ライトバルブなどの画像形成部に歪んだ画像を形成することにより、投写面に表示される画像を適切なアスペクト比の矩形に補正している。このようなプロジェクタには、画角を取得するための画角検出装置が投写レンズに設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８９４４２号公報
【特許文献２】特開２００５−２２７６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、投写レンズに画角検出装置を設けると、プロジェクタの大型化および重量の増加という問題が生じる。また、画角検出装置の設置は費用の増大を招く。これらの問題を解決するために、ユーザに画角を変更させるための操作部をプロジェクタに設け、あおり投写によって画像を矩形に補正した後、ユーザに入力された画角を用いて投写面に表示されるアスペクト比を補正する方法が考えられる。しかし、画角が変更されると、画像の補正形状の辺の傾きが変化する。この結果、画像の補正形状に歪みが再発してしまい、利便性の低下を招く。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、画角検出装置を設けることなく、投写面に表示される画像の歪みを補正すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
適用例１の画像処理装置は、予め規定された基準画角での投写面への画像投写時に基準角度で前記投写面に基準矩形の画像を表示可能なプロジェクタに用いられる。適用例１の画像処理装置は、所定のアスペクト比の矩形で投写面に画像が投写されるようにユーザにより指定された画角調整値を入力するための入力手段と、前記画角調整値を用いて前記プロジェクタの画角に関する画角情報を変更する画角情報変更手段と、前記画角調整値の入力前後において、前記投写面に投写される画像形状の辺の傾きが維持されるように、前記画角調整値に応じて前記プロジェクタの投写角度に関する角度情報を補正する角度情報補正手段と、前記変更された画角情報と前記補正された角度情報とを用いて、前記投写面に投写すべき画像を表す入力画像データから、前記所定のアスペクト比の矩形の画像を表す補正画像データを生成する画像データ生成手段と、を備える。
【０００８】
適用例１の画像処理装置によれば、ユーザによる調整値の入力前後において、前記投写面に投写される画像の辺の傾きが維持されるように、画角の変化に連動させて角度情報を補正できる。従って、ユーザによる画角調整値の入力前後において、投写面に投写された画像の補正形状の辺の傾きを維持できるため、画角の変更前後における、投写面に投写される画像の歪みの再発を抑制できる。よって、投写面に投写される画像について、画角変更時においても、ユーザの所望する矩形に補正できる。
【０００９】
適用例１の画像処理装置は、前記角度情報補正手段は、前記画角調整値の入力前後において、前記投写面に投写される画像形状の対辺の消失点の位置がほぼ同一となるように、前記角度情報を補正する。
【００１０】
適用例１の画像処理装置は、前記画角情報には予め規定された基準画角が設定され、前記角度情報には前記プロジェクタの投写角度および画角での投写面への画像投写時に前記投写面に矩形の画像が形成される基準角度が設定されており、
前記画角情報変更手段は、前記画角情報を前記基準画角から現在画角に変更し、
前記角度情報補正手段は、前記角度情報を前記基準角度から補正角度に補正する。
【００１１】
適用例１の画像処理装置は、前記角度情報補正手段は、以下の式１を適用して、前記角度情報を補正する。（θ0=基準角度、θ1=補正角度、r=画角調整値）
【００１２】
【数１】
2008312127.tif 000003
【００１３】
適用例１の画像処理装置によれば、ユーザによる調整値の入力前後、すなわち、画角の変更前後において、消失点の位置を維持して、投写面に投写される画像を補正できる。従って、ユーザによる調整値の入力前後において、投写面に投写される画像の辺の傾きを精度良く維持できる。
【００１４】
適用例１の画像処理装置は、前記角度情報補正手段は、以下の式２を適用して、前記角度情報を補正する。（Ｚ0=基準画角、Ｚ1=調整画角、r=調整値）
【００１５】
【数２】
2008312127.tif 000004
【００１６】
適用例１の画像処理装置によれば、ユーザによって入力された画角調整値を用いて、簡易に現在画角を算出できる。よって、画像処理装置の負荷を軽減できる。
【００１７】
適用例１の画像処理装置は、複数種類の前記基準画角記憶する記憶手段を備え、
画角情報変更手段は、前記記憶手段に記憶されている前記複数の前記基準画角のうち、いずれかを取得する。
【００１８】
適用例１の画像処理装置によれば、複数種類の基準画角から利用する基準画角を選択できる。よって種々の使用態様に対応できる。
【００１９】
適用例１の画像処理装置であって、更に、前記基準角度を入力する入力手段を備え、前記角度情報補正手段は、前記角度情報を、前記入力された基準角度から前記補正角度に補正する。
【００２０】
適用例１の画像処理装置によれば、ユーザが投写面上の画像の形状を確認しながら基準角度を入力できるため、ユーザの利便性を向上できる。
【００２１】
［適用例２］
適用例２のプロジェクタは、適用例１の画像処理装置と、光源と、画像データと前記光源からの射出光とを用いて画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部から出力された射出光を投写面に投写する投写光学系と、を備える。
【００２２】
適用例２のプロジェクタによれば、ユーザ入力に基づく画角の変更前後において、投写面に投写された画像の補正形状の辺の傾きを維持する画像処理装置を備える。従って、特別な画角検出装置を設けることなく、画像の歪みを補正できる。
【００２３】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。また、本発明は、上述した画像処理装置としての構成の他に、画像処理装置による画像処理方法、画像処理装置に画像処理を実行させるためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体等としても構成できる。いずれの構成においても、上述した各態様を適宜適用可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスクや、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ハードディスク等種々の媒体を利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
Ａ．実施例：
Ａ１．システム概要：
Ａ１−１．機能ブロック：
図１は、実施例におけるプロジェクタＰＪの構成を例示するブロック図である。プロジェクタＰＪは、照明光学系１００と、液晶ライトバルブ３００と、投写光学系３４０とを備える。図１において、各光学系は簡略に示されている。また、プロジェクタＰＪは、光源ランプ駆動部１１０、液晶ライトバルブ駆動部３１０、投写光学系調整部３５０、ＣＰＵ４００、画像入力部４１０、画像処理部４２０、操作部５１０を備える。ＣＰＵ４００は、プロジェクタＰＪ全体の動作を制御する。
【００２５】
光源ランプ駆動部１１０は、照明光学系１００に含まれる光源ランプを駆動する。液晶ライトバルブ駆動部３１０は、画像処理部４２０から与えられる画像データに従って、液晶ライトバルブ３００を駆動する。
【００２６】
操作部５１０は、ユーザからの入力に応じて、ＣＰＵ４００に種々の処理を実行させる。例えば、ユーザは、操作部５１０を介して、ズーム比を変更したり、スクリーンＳＣに投写される画像のコントラストを調整したりできる。なお、本実施例において、ズーム比とは、（テレ端での焦点距離）／（テレ端−ワイド端間のレンズの位置での焦点距離）として表される。
【００２７】
投写光学系調整部３５０は、ユーザからの入力に応じて投写光学系３４０の位置を調整する。具体的には、投写光学系調整部３５０は、光源光軸ＬＡに平行な方向に向けて、投写光学系３４０に含まれるレンズを移動させたり、シフト位置を調整したりする。なお、光源光軸は照明光学系１００から射出される光の中心軸を意味しており、液晶ライトバルブ３００がスクリーンＳＣに投写する画像の中心を通る。以降、本実施例では、ズーム比を画角調整値とも呼ぶ。
【００２８】
画像入力部４１０は、外部から与えられた画像データを画像処理部４２０に受け渡す。例えば、画像入力部４１０は、メモリカードＭＣ内に格納されている画像データを読み出し、かかる画像データを画像処理部４２０に受け渡す。
【００２９】
画像処理部４２０は、画像入力部４１０から受け渡された画像データを処理して、プロジェクタＰＪの画角に関する画角パラメータおよび投写角度に関する角度パラメータを用いて入力画像データから補正画像データを生成し、補正画像データを液晶ライトバルブ駆動部３１０へ受け渡す。あおり投写によってスクリーンＳＣ上に画像が表示される場合、液晶ライトバルブ３００に歪みのない矩形画像が形成されると、スクリーンＳＣ上に表示される画像は、略台形状に歪む。逆に、液晶ライトバルブ３００に略台形上に歪んだ画像を形成すれば、スクリーンＳＣ上に歪みのない画像、すなわち、正しいアスペクト比を有する基準矩形の画像を表示可能である。以降、実施例では、液晶ライトバルブ３００に形成する歪んだ画像を「歪み画像」と呼び、歪み画像の外形形状を「歪み画像の形状」と呼ぶ。アスペクト補正部４３０は、入力画像データを補正して歪み画像を表す補正画像データを生成する。補正画像データに従って、液晶ライトバルブ３００に歪み画像が形成されると、スクリーンＳＣには基準矩形の画像が表示される。
【００３０】
具体的には、画像処理部４２０は、アスペクト補正部４３０として機能するコンピュータプログラムを備えており、アスペクト補正部４３０は、画角変更モジュール４３２と、角度補正モジュール４３４と、補正実行モジュール４３８とを備える。画角変更モジュール４３２は、適正なアスペクト比（矩形の横方向の長さと縦方向の長さとの比率を表す。）の矩形（以降、実施例では「基準矩形」と呼ぶ）でスクリーンに画像が表示されるようにユーザから入力された画角調整値を用いて画角パラメータを変更する。角度補正モジュール４３４は、ユーザによって入力された画角調整値に応じて、液晶ライトバルブ３００に形成される画像形状の消失点の位置が、ユーザによる画角調整値の入力前後において略同一となるように、角度パラメータを補正する。消失点については、後に詳述する。補正実行モジュール４３８は、変更された画角パラメータと補正された角度パラメータとを用いて、画像入力部４１０に入力された画像データを補正し、補正画像データを生成する。プロジェクタＰＪの実際の画角および投写角度と、画角パラメータおよび角度パラメータとが同一の場合、適正なアスペクト比の矩形でスクリーンＳＣに画像を表示する。本実施例では、以降、適正なアスペクト比を基準アスペクト比と呼ぶ。基準アスペクト比は、横：縦＝１：ｍである。基準アスペクト比は、特許請求の範囲の「所定のアスペクト比」に当たる
【００３１】
以上のような構成を備えることにより、プロジェクタＰＪは、操作部５１０を介してユーザから画角調整値の入力を受け付けると、投写光学系調整部３５０に画角の調整を実行させるとともに、画角の変更に応じて変更された画角パラメータ角度パラメータを用いて画像処理部４２０に入力画像データの補正を実行させ、基準アスペクト比の矩形の画像を表す補正画像データを液晶ライトバルブ駆動部３１０に受け渡す。液晶ライトバルブ駆動部３１０は、補正画像データに従って、補正画像データにより表される基準アスペクト比の矩形の画像をスクリーンＳＣに投写する。
【００３２】
Ａ２．消失点について：
スクリーンＳＣに表示される画像の歪み補正の詳細について説明する前に、消失点について説明する。消失点とは、平行な２直線を斜めに傾けるとその延長線上で交わる交点を表しており、本来存在しない無限遠点を表している。消失点は垂直・水平方向だけでなく全ての方向に存在しており、全消失点は一直線上に並ぶ。
【００３３】
図２は、消失点について模式的に説明する説明図である。図２（ａ）において、台形２０は、スクリーンＳＣに矩形の画像が表示される場合の、液晶ライトバルブ３００に形成される歪み画像を表している。台形２０の形状は、スクリーンＳＣ上に表示されている矩形を、斜めに傾けたプロジェクタから見た状態に当たるため、上下辺と左右辺を延長すると、それぞれ、垂直消失点Ｖｐ、水平消失点Ｈｐで交わる。言い換えれば、垂直消失点Ｖｐを通る直線はスクリーンＳＣ上では垂直線で表され、水平消失点Ｈｐを通る直線は、スクリーンＳＣ上では水平線で表される。垂直消失点Ｖｐ，水平消失点Ｈｐを通るように上下辺および左右辺を規定して液晶ライトバルブ３００に形成すべき歪み画像の形状を決定すると、スクリーンＳＣ上に矩形の画像を表示できる。
【００３４】
液晶ライトバルブ３００上の座標からスクリーンＳＣ上の座標へは、射影変換Φにより座標変換される。図２（ｂ）および図２（ｃ）は、射影変換について説明する説明図である。なお、座標変換にはｘｙｚ座標系を用いる。図２（ｂ）に示すように、スクリーンＳＣ上の座標（ｘ、ｙ）は、射影変換Φにより液晶ライトバルブ３００上の座標（Ｘ，Ｙ）に変換される。射影変換は、以下の式３により表される変換である。Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’はｘｙｚ座標系における変換後の座標を表している。なお、ｚはプロジェクタとスクリーンとの距離を表す定数である。
【００３５】
【数３】
2008312127.tif 000005
【００３６】
なお、式３では、二次元のＸＹ座標系に変換する際に、Ｘ’，Ｙ’がＺ’により約分される。
【００３７】
消失点Ｑは、図２（ｃ）に示すように、スクリーンＳＣ上の無限遠点ｑを射影変換で液晶ライトバルブ３００上に写した点Ｑに当たる。消失点の座標は、スクリーンＳＣ上の点（ｘ０，ｙ０）を通り、方向ベクトル（ａ，ｂ）の直線Ｌ上にある無限遠点に当たる。直線Ｌ上の座標（ｘ、ｙ）は，媒介変数ｔを用いて、式４により表される。
【００３８】
【数４】
2008312127.tif 000006
【００３９】
式４により表される直線Ｌを射影変換φで写して極限ｔ→±∞としたものが標準座標系、すなわち、液晶ライトバルブ３００上の消失点である。かかる変換を式５に示す。なお、式５において、ｚ＝１である。
【００４０】
【数５】
2008312127.tif 000007
【００４１】
プロジェクタは、スクリーンＳＣに表示される画像を表す画像データを補正する場合、スクリーンＳＣに対するプロジェクタの傾き、すなわち、投写角度を考慮する必要がある。図３は、プロジェクタとスクリーンＳＣとの間の角度（投写角度）について説明する説明図である。図３において、スクリーンＳＣはｘ−ｙ平面に平行な平面である。プロジェクタの横方向（Ｘ方向）の投写角度をピッチθ、プロジェクタの縦方向（Ｙ方向）の投写角度をヨーφ、スクリーンＳＣの法線を軸とする回転角度をロールψ、と表す。本実施例では、説明を簡略とするために、プロジェクタはＸ方向のみにあおられるものとし、ピッチθは、プロジェクタが配置されている平面（ｘ−ｚ平面）とプロジェクタの底面のなす角を表す。ヨーφ、ロールψは変動しない。画像データを補正する場合、ｘ軸を中心にピッチθを（−θ°）回転させ、次にｙ軸を中心にヨーφをφ°回転させる。これをプロジェクタ基準で考えると、スクリーンＳＣがｙ軸を中心に（−φ°）回転した後、ｘ軸を中心にθ°回転したことになる。よって、射影変換の行列は、以下の式６により表される。
【００４２】
【数６】
2008312127.tif 000008
【００４３】
式５および式６を用いて、水平消失点、垂直消失点、傾きｍ方向の消失点が求められる（式７）。垂直消失点は、垂直向きの方向ベクトル（ａ，ｂ）＝（０，１）を、水平消失点は水平向きの方向ベクトル（ａ，ｂ）＝（１、０）、傾きｍ方向の消失点は、傾きｍの方向ベクトル（ａ，ｂ）＝（１，ｍ）をそれぞれ代入する。なお、垂直消失点をＶ（Ｘ，Ｙ）、水平消失点をＨ（Ｘ，Ｙ）、傾きｍ方向の消失点をＭ（Ｘ，Ｙ）と表す。
【００４４】
【数７】
2008312127.tif 000009
【００４５】
本実施例のプロジェクタＰＪは、ユーザによる画角パラメータの変更前後において、垂直消失点および水平の位置がほぼ同一となるように入力画像データから補正画像データを生成する。
【００４６】
Ａ３．歪み補正処理：
図４〜図７を参照して歪み補正処理について説明する。図４は、画角および投写角度と、スクリーンＳＣに表示される画像の外形形状の対応を表す説明図である。プロジェクタＰＪの画角パラメータには、製造段階で予め規定された基準画角Ｚ0が設定されている。基準画角Ｚ0は、通常の使用において最も使用頻度が高いと考えられる画角である。また、角度パラメータには、基準画角Ｚ0でのスクリーンＳＣへの画像投写時、矩形の画像がスクリーンＳＣに表示されるようにユーザによって入力された投写角度（以降、実施例では「基準角度」と呼ぶ）θ0が設定されている。
【００４７】
図４（ａ）は、プロジェクタをあおり投写し、スクリーンＳＣの大きさに合わせたユーザによるズーム調整後のスクリーンＳＣに表示された画像の外形形状を表している。ユーザによるズーム変化により、プロジェクタの画角はＺ1に調整され、プロジェクタの投写光学系の画角Ｚ＝Ｚ1であり、プロジェクタの物理的な投写角度はθ1である。なお、画角パラメータには、基準画角Ｚ0が設定され、角度パラメータには０が初期値として設定されている。プロジェクタＰＪにおいて、実際の画角と画角パラメータとに不整合が生じており、また、実際の投写角度と内部的な角度パラメータにも、不整合が生じている。このため、図４（ａ）に示すように、スクリーンＳＣには、台形歪みの生じた画像が投写される。
【００４８】
ユーザは、スクリーンＳＣに表示されている画像の台形歪みを補正して画像が矩形に表示されるように、プロジェクタの角度パラメータを０からθ0に補正する。こうしてユーザにより角度パラメータに入力された角度が、「基準角度」である。これにより、図４（ｂ）に示すように、スクリーンＳＣに矩形の画像が表示される。ただし、液晶ライトバルブ３００に形成される歪み画像の画角パラメータには基準画角Ｚ0，角度パラメータには基準角度θ0で形成されているのに対し、実際の投写光学系３４０では画角Ｚ1，投写角度θ1に形成されているため、画像のアスペクト比は基準アスペクト比（１：ｍ）と異なる「１：ｍ’」となっている。このように、アスペクト比のずれは、実際の投写光学系３４０の画角および投写角度と、補正画像データ生成時の画角パラメータおよび角度パラメータとのずれに起因している。
【００４９】
実施例のプロジェクタＰＪは、かかる画角および投写角度のずれを、ユーザにより入力された画角調整値ｒを用いて補正し、アスペクト比を補正する。
【００５０】
図５は、実施例におけるアスペクト比補正処理のフローチャートを表している。アスペクト比補正処理は、ＣＰＵ４００がアスペクト補正部４３０を制御して行われる。以下、説明を簡略とするために、アスペクト補正部４３０が実行するものとして記載する。歪み補正処理は、操作部５１０を介してユーザからの画角調整値の入力を契機として実行される。
【００５１】
アスペクト補正部４３０の角度補正モジュール４３４は、ユーザからの画角調整値ｒの入力を受け付ける（ステップＳ１０）。
【００５２】
図６は、実施例における操作画面を例示する説明図である。図６に示すように、ユーザが画角調整値を入力するための操作画面ＷＤを表示する。操作画面ＷＤには、図面の左右方向にスライド可能なスライドバーが表示されており、マークＭＫは現在のズーム比を示している。プロジェクタＰＪは、実際には、ユーザによる画角調整値の入力により画角パラメータおよび角度パラメータを補正しているが、ユーザはアスペクト比の補正を所望しているため、操作画面ＷＤには、「アスペクト比調整」と表示される。マークＭＫの移動に応じて画角調整値ｒが変更され、スクリーンＳＣには、画角調整値ｒに応じてスクリーンＳＣに表示される画像の形状を変化する。画角調整値は、例えば、０．５〜２．０の範囲内で調整可能である。
【００５３】
ユーザは、スクリーンＳＣに表示された画像が、基準アスペクト比と同一のアスペクト比の矩形となる位置でマークＭＫを止める。このときのマークＭＫの位置に対応する画角調整値が、本実施例の画角調整値ｒにあたる。
【００５４】
アスペクト補正部４３０の画角変更モジュール４３２は、画角調整値ｒを用いて画角パラメータを変更する（ステップＳ１８）。具体的には、画角調整値ｒは、Ｚ0：基準画角、Ｚ1：投写光学系３４０の現在の画角と考えられる画角（現在画角）として、式８の通り表される。
【００５５】
【数８】
2008312127.tif 000010
【００５６】
よって、画角変更モジュール４３２は、式９を適用して現在画角Ｚ1を算出し、画角パラメータを基準画角Ｚ0から現在画角Ｚ1に変更する。なお、現在画角Ｚ1は、実際の投写光学系３４０の画角に対して数％程度の誤差を含む。
【００５７】
【数９】
2008312127.tif 000011
【００５８】
アスペクト補正部４３０の角度補正モジュール４３４は、画角調整値ｒの入力を受け付けて、画角パラメータの変更に連動して、基準角度θ0と画角調整値ｒを用い、液晶ライトバルブ３００に形成すべき歪み画像の垂直消失点および水平消失点の位置が、ユーザによる画角調整値の入力前後においてほぼ同一となるように、角度パラメータを補正する。（ステップＳ１２）。
【００５９】
図７および図８を参照して、角度パラメータ補正処理について説明する。図７は、実施例における角度パラメータ補正処理について説明する説明図である。図８は、実施例における角度パラメータ補正後の投写について説明する説明図である。図７において、表示領域３０２は液晶ライトバルブ３００の領域を表しており、形成領域４０（Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４）は、画角パラメータに基準画角Ｚ0が設定され，角度パラメータに基準角度θ0が設定された場合の、歪み画像を形成する領域、言い換えれば、表示領域３０２に形成すべき歪み画像の形状を表している。また、表示領域３０４は、画角調整値ｒに応じて表示領域３０２を変化させた仮想ライトバルブ領域を表しており、形成領域５０（Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ１４）は、画角Ｚ1，投写角度θ0での、歪み画像を形成する領域、言い換えれば、表示領域３０４に形成すべき歪み画像の形状を表している。
【００６０】
一般的に、プロジェクタを縦方向（ピッチθの変位方向）のみに傾けて画像を投写する場合、または、プロジェクタを横方向’（ヨーφの変位方向）のみに傾けて画像を投写する場合、表示領域３０２には、上下辺、もしくは、左右辺が平行な台形の歪み画像を形成する。なお、実施例では、プロジェクタＰＪを縦方向のみに傾けた場合について説明する。あおり投写時に縦方向のみにプロジェクタＰＪを傾けると、図７に示すように、表示領域３０２には、上下辺が水平な台形の形成領域４０が形成される。
【００６１】
液晶ライトバルブ３００に形成すべき歪み画像の垂直消失点および水平消失点の位置が、ユーザによる画角調整値の入力前後においてほぼ同一となるように、角度パラメータを補正するには、形成領域４０を含む三角形７０（Ｖｐ−Ｐ１−Ｐ２）を画角調整値ｒ倍（Ｚ1／Ｚ0倍）する。すなわち、垂直消失点Ｖｐおよび水平消失点Ｈｐ（図示省略）の位置を、画角調整値ｒ倍（Ｚ1／Ｚ0倍）にする。こうすることにより、形成領域４０の底角Ａと、形成領域５０の底角Ｂとはほぼ同一となる。従って、形成領域４０の縦方向の辺４０ａ，４０ｂの傾きと形成領域の辺５０ａ，５０ｂの傾きはほぼ同一となる。よって、プロジェクタＰＪの画角パラメータを変更しても、スクリーンＳＣに表示される画像の外形形状に新たな台形歪みが発生しない。垂直消失点Ｖｐ１の座標は、式１０により表される。
【００６２】
【数１０】
2008312127.tif 000012
【００６３】
三角形７０と三角形７１とは相似形状であるため、投写光学系３４０の実際の投写角度と考えられる角度θ1は、式１０を変形して、以下の式１１により表される。
【００６４】
【数１１】
2008312127.tif 000013
【００６５】
このように算出された角度θ1が、請求の範囲に記載の「補正角度」に当たる。角度θ1は、物理的な投写角度θ1と略同一となる。以降、角度θ1を補正角度θ1とも呼ぶ。なお、補正角度θ1は、投写光学系３４０の投写角度に対して数％程度の誤差を含む。
【００６６】
ステップＳ１４において、角度補正モジュール４３４は、角度パラメータを、基準画角θ0から、上述のように算出された補正角度θ1に補正する。
【００６７】
角度パラメータ補正後の、形成領域４０における傾き方向の消失点Ｍｐについて説明する。消失点Ｍｐの座標は式１２のように、形成領域５０における傾き方向の消失点Ｍｐ１の座標は、式１３のように表される。
【００６８】
【数１２】
2008312127.tif 000014
【００６９】
式１２および式１３から、形成領域５０を液晶ライトバルブ３００に形成する場合、形成領域５０の傾き方向のベクトルの傾きｍ1は、式１４の通り表される。なお、θ0≠９０°かつθ1≠９０°である。
【００７０】
【数１３】
2008312127.tif 000015
【００７１】
従って、図７に示すように、傾き方向の消失点Ｍｐの位置はＭｐ１に変わり、表示領域３０４に形成される形成領域５０（Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ１４）は、形成領域５１（Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ２０−Ｐ２１）に変更される。液晶ライトバルブ３００上において、形成領域４０および形成領域５１を形成すると、図８に示すように、歪み画像４０ａ（Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４）から歪み画像５１ａ（Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ２０−Ｐ２１）に変更される。すなわち、歪み画像４０ａの高さがかわり、歪み画像５１ａは、スクリーンＳＣ上で基準アスペクト比の矩形の画像３０として表される。このように、画角調整値ｒがＺ1／Ｚ0になった時点で、画角パラメータＺ＝Ｚ0×ｒと実際のプロジェクタＰＪの画角Ｚ1とが略一致し、更に、角度パラメータθ＝Ａｒｃｔａｎ（１／ｒ×ｔａｎθ0）と実際のプロジェクタＰＪの投写角度とが略一致するため、スクリーンＳＣに表示されている画像の形状は、基準アスペクト比（１：ｍ）の矩形となる。すなわち、画角パラメータの変更に連動して、角度パラメータを画角調整値ｒに応じて補正することにより、プロジェクタＰＪは、スクリーンＳＣに基準アスペクト比の矩形の画像を表示できる。なお、実施例において、基準アスペクト比とほぼ同一のアスペクト比は、基準アスペクトに対して数％程度の誤差を許容する。
【００７２】
補正実行モジュール４３８は、角度パラメータに設定された補正角度θ1および画角パラメータに設定された現在画角Ｚ1を用いて、入力画像データを補正して補正画像データを生成する（ステップＳ２０）。具体的には、補正実行モジュール４３８は、式５および式６を適用して、入力画像データによって表される画像の注目画素に対応する歪み画像（液晶ライトバルブ３００に形成される画像形状）内の画素を決定し、決定した対応画素に注目画素の画素値を割り当てる。なお、この際、ヨーφ＝０°であるため、式６にφ＝０を代入した行列（式１５に示す）が射影変換に用いられる。
【００７３】
【数１４】
2008312127.tif 000016
【００７４】
Ａ４．スクリーンＳＣに表示される画像の歪みについて：
画角調整値ｒに応じて画角パラメータのみ変更した場合の、スクリーンＳＣに表示される画像の歪みについて説明する。図９は、画角パラメータ変更前後における歪み画像について説明する説明図である。図９（ａ）は、画角パラメータ変更前後における歪み画像の形状について示している。図９（ｂ）は、画角パラメータ変更後に、液晶ライトバルブに形成される歪み画像の形状とスクリーンＳＣに表示される画像の外形形状について示している。
【００７５】
既述のように、形成領域４０の縦方向の辺４０ａ，４０ｂの傾きが、スクリーンＳＣに表示される画像の外形形状の縦方向の辺の傾きを規定する（例えば、図４（ｂ）の画像３１の辺３１ａ，３１ｂの傾き）。形成領域４０の辺４０ａ，４０ｂは、垂直消失点Ｖｐを通るため、スクリーンＳＣに表示される画像の外形形状の縦方向の辺３１ａ，３１ｂは、横方向の辺３１ｃ，３１ｄに対して垂直に伸びており、画像３０は矩形に表示される。
【００７６】
角度パラメータが基準角度θ0のまま、画角パラメータが基準画角Ｚ0から実際の画角Ｚ1に変更されると、図９（ａ）に示すように、垂直消失点Ｖｐの座標は維持されたまま、形成領域４０は画角調整値ｒに応じて形成領域６０に変更される。実施例では、画角をワイド端に近づけているため、形成領域４０は形成領域６０に拡大される。形成領域６０を、液晶ライトバルブ３００に表示すると、垂直消失点Ｖｐは、図９（ｂ）に示すように、１／ｒ倍（Ｚ0／Ｚ1倍）されて、式１６に示すように垂直消失点Ｖｐ’に変更される。
【００７７】
【数１５】
2008312127.tif 000017
【００７８】
この結果、形成領域６０の相似形状の形成領域６１の底角Ｃは形成領域４０の底角Ａと異なる角度になる。すなわち、液晶ライトバルブ３００に形成される歪み画像の縦方向の辺４０ａ、４０ｂの傾きが画角調整値の入力前後で変わり、スクリーンＳＣには、図９（ｂ）に示すように、新たな台形歪みが発生した画像７０が表示されてしまう。
【００７９】
本実施例のプロジェクタＰＪは、画角パラメータの変更に連動して、角度パラメータを画角調整値ｒに応じて基準角度θ0から補正角度θ1に補正できる。この結果、垂直消失点と垂直消失点の位置を画角調整値ｒの入力前後において維持し、液晶ライトバルブ３００に形成すべき歪み画像の辺の傾きの変更を抑制している。
【００８０】
以上説明した実施例のプロジェクタによれば、角度パラメータを画角の変更に連動させて補正できる。従って、画角の変更前後で、消失点の位置をほぼ同一に維持できる。よって、スクリーンＳＣに投写されている画像の形状は、画角の変更前後で辺の傾きがほとんど変化せず、新たな台形歪みの発生を抑制でき、画角の変更前後でスクリーンに表示される画像の外形形状の変化を抑制できる。
【００８１】
ユーザは、あおり補正と画角補正とを一度ずつ行うことにより、所望のアスペクト比を有する矩形でスクリーンＳＣに画像を表示できる。
【００８２】
また、ユーザに画角調整値を入力させ、入力された画角調整値を用いて、画像の歪み補正に用いる画角パラメータおよび角度パラメータを修正できるため、投写レンズに画角を検出するための装置を設ける必要がない。従って、コスト削減を図ることができ、また、プロジェクタを軽量化できる。
【００８３】
Ｂ．変形例：
（１）実施例では、ユーザによる画角調整値ｒの入力により、投写光学系３４０の実際の画角と変更後の画角パラメータが一致する場合について説明しているが、投写光学系３４０の実際の画角と変更後の画角パラメータとが一致しなくてもよい。ユーザによるアスペクト比の調整時に、スクリーンＳＣに表示される画像の形状が基準アスペクト比に近いとユーザが判断した時点での画角調整値ｒで補正画像データを生成してもよい。こうすれば、投写光学系３４０の実際の画角および投写角度と、画角パラメータおよび角度パラメータは一致しないが、ユーザの所望のアスペクト比でスクリーンに画像を表示できる。
【００８４】
（２）実施例では、図４（ｂ）に示すように、ユーザによるあおり投写後にスクリーンに矩形の画像が表示された時点からアスペクト比補正処理を実行しているが、矩形に限らず他のユーザ所望の矩形がスクリーンに表示されている状態からアスペクト比補正処理を行っても良い。こうすれば、ユーザの所望の形状でアスペクト比を補正できる。
【００８５】
（３）実施例では、画角パラメータには、予め、基準画角Ｚ0が設定されているが、例えば、複数種類の基準画角をテーブルとしてメモリに記憶させ、利用態様に適宜適した基準画角をユーザに選択させ、選択された基準画角を画角パラメータの初期値として使用しても良い。
【００８６】
（４）実施例では、投写角度ピッチθのみが変化するとしているが、例えば、ヨーφ、ローが変化しても、射影変換において各角度を考慮することにより対応可能である。
【００８７】
（５）実施例では、プロジェクタＰＪは、アスペクト補正部４３０を備えており、本発明における画像処理装置およびプロジェクタに相当する。しかしながらｍ歪み補正部は、プロジェクタとは異なるパーソナルコンピュータに設けられていてもよい。係る場合には、コンピュータが本発明における画像処理装置に相当する。
【００８８】
（６）実施例においてプロジェクタは、液晶ライトバルブを備えているが、例えば、液晶ライトバルブに代えて、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の登録商標）等のマイクロミラー型光変調装置を備えても良い。あるいは、プロジェクタは、高輝度ブラウン管やプラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイパネル、発光ダイオード型ディスプレイパネル、フィールドエミッションディスプレイパネルなど備えても良い。このように、画像形成部としては、非自発光型の装置や自発光型の装置を用いることができる。
【００８９】
（７）実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアにおきかえるようにしてもよい。
【００９０】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施例におけるプロジェクタの構成を例示するブロック図。
【図２】消失点について模式的に説明する説明図。
【図３】実施例におけるプロジェクタとスクリーンとの間の角度（投写角度）について説明する説明図。
【図４】実施例における画角および投写角度とスクリーンに表示される画像の外形形状の対応を表す説明図。
【図５】実施例における歪み補正処理のフローチャートを説明する説明図。
【図６】実施例における操作画面を例示する説明図。
【図７】実施例における角度パラメータ補正処理について説明する説明図。
【図８】実施例における角度パラメータ補正後の投写について説明する説明図。
【図９】比較例としての液晶ライトバルブに形成される歪み画像について説明する説明図。
【符号の説明】
【００９２】
２０…台形
３０…画像
３０ａ…辺
３０ｃ…辺
４０…形成領域
４０ａ…辺
５０…形成領域
５１…形成領域
６０…画像
１００…照明光学系
１１０…光源ランプ駆動部
３００…液晶ライトバルブ
３０２…表示領域
３０４…表示領域
３１０…液晶ライトバルブ駆動部
３４０…投写光学系
３５０…投写光学系調整部
４００…ＣＰＵ
４１０…画像入力部
４２０…画像処理部
４３０…アスペクト補正部
４３２…画角変更モジュール
４３４…角度補正モジュール
４３８…補正実行モジュール
５１０…操作部
【図１】
2008312127.tif 000020
【図２】
2008312127.tif 000021
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008312127.tif 000024
【図６】
2008312127.tif 000025
【図７】
2008312127.tif 000026
【図８】
2008312127.tif 000027
【図９】
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