(57)【要約】【課題】アドレス生成の処理時間の短縮と、補間誤差の低減（リニアリティの向上）とを同時に達成する。【解決手段】画像処理回路２は、歪み画像のアドレスを所定の画素数ごとに演算により生成するＣＰＵ２ａと、演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成し、かつリニアリティ補正するアドレス補間部２ｂとを有する。アドレス補間部２ｂは、ＬＣＤパネル３内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を順次、線形補間により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う。演算により直接求めるアドレス数が少ないのでＣＰＵ２ａの演算負荷が低減された。また、アドレスの補正により、個々のアドレスを演算によって正確に求めた場合と同等のリニアリティを実現できた。【選択図】図１
2005033582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理装置であって、
前記歪み画像のアドレスを所定の画素数ごとに演算により生成する演算部と、
前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間部と、
前記画像表示部内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を順次、前記線形補間部により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正部と、
を有する画像処理装置。
【請求項２】
前記位置情報に応じて非線形に変化する補正値は、前記演算により求めたアドレスのうち垂直方向で隣り合う各アドレス間と、水平方向で隣り合う各アドレス間とのそれぞれで最大値をもつ
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記位置情報に応じて非線形に変化する補正値を演算により求める
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
垂直方向と水平方向のそれぞれで前記補正値の大きさが、前記演算部が求めたアドレスからの位置情報の２次関数により規定される
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記補正値が、前記投射面に対する投射の角度に比例したパラメータを含む
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理装置であって、
前記歪み画像の４隅のアドレスを演算により生成する演算部と、
前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間部と、
前記映像領域内で位置情報に応じて変化し、その補正強度が前記４隅より内側の領域内で最大値をもつ補正値を順次、前記線形補間部により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正部と、
を有する画像処理装置。
【請求項７】
垂直方向と水平方向のそれぞれで前記補正値の大きさが、前記演算部が求めた前記４隅のアドレスからの位置情報の２次関数により規定される
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記補正値が、前記投射面に対する投射の角度に比例したパラメータを含む
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に対し斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理方法であって、
前記歪み画像のアドレスを所定の画素数ごとに演算により生成する演算ステップと、
前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間ステップと、
前記画像表示部内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を生成する補正値生成ステップと、
前記補正値を順次、前記線形補間により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正ステップと、
を含む画像処理方法。
【請求項１０】
垂直方向と水平方向のそれぞれで前記補正値の大きさを、前記演算部が求めたアドレスからの位置情報の２次関数により規定する
請求項９に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
前記補正値が、前記投射面に対する投射の角度に比例したパラメータを含む
請求項９に記載の画像処理方法。
【請求項１２】
画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理方法であって、
前記歪み画像の４隅のアドレスを演算により生成する演算ステップと、
前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間ステップと、
前記映像領域内で位置情報に応じて変化し、その補正強度が前記４隅より内側の領域内で最大値をもつ補正値を生成する補正値生成ステップと、
前記補正値を順次、前記線形補間により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正ステップと、
を含む画像処理方法。
【請求項１３】
垂直方向と水平方向のそれぞれで前記補正値の大きさを、前記演算部が求めた前記４隅のアドレスからの位置情報の２次関数により規定する
請求項１２に記載の画像処理方法。
【請求項１４】
前記補正値が、前記投射面に対する投射の角度に比例したパラメータを含む
請求項１２に記載の画像処理方法。
【請求項１５】
画像表示部と、当該画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に対し斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像が補正されるように投射前の前記表示画像を補正する画像処理部と、を有する画像投射装置であって、
前記画像処理部は、
前記歪み画像のアドレスを所定の画素数ごとに演算により生成する演算部と、
前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間部と、
前記画像表示部内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を順次、前記線形補間部により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正部と、
前記投射面上で歪みが補正される表示画像の画素データを、入力画像の複数の画素データから補間により生成し、生成した画素データを、歪み画像の前記補正後のアドレスと所望の画像のアドレスとの対応関係から決められる前記画像表示部の位置に出力するデータ補間部と、
を有する画像投射装置。
【請求項１６】
垂直方向と水平方向のそれぞれで前記補正値の大きさが、前記演算部が求めたアドレスからの位置情報の２次関数により規定される
請求項１５に記載の画像投射装置。
【請求項１７】
前記補正値が、前記投射面に対する投射の角度に比例したパラメータを含む
請求項１５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、画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に対し斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理装置およびその方法、ならびに、投射面上での歪みが補正される表示画像を生成し、投射する画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるプロジェクターと称される画像投射装置は画像表示部、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルを有している。画像表示部に画像を表示させ、その表示画像を外部の投射面、たとえばスクリーンの面に投射する。
【０００３】
このとき、スクリーンに対するプロジェクターからの画像の投射角度が斜めであると、本来、矩形状であるはずの画像がスクリーン上で台形状に歪む。このため、スクリーン上の画像の台形歪みを補正するいわゆるキーストン補正機能を備えた液晶プロジェクターが知られている。
【０００４】
鉛直または水平のキーストン歪み補正では、スクリーン上の投影画像と逆方向に意図的に歪ませた画像をＬＣＤパネル上で生成する。正矩形の入力画像を意図的に歪ませる画像変換は、通常、プロジェクターが有する画素数変換機能を利用して行う。たとえば、鉛直のキーストン歪み補正では、元画像の１フレーム内の単数または複数の水平ラインデータに対して、補間処理や間引き処理をディジタル的に施すことにより台形歪みの逆変換を実行する。
【０００５】
この画像変換を、座標変換式を用いて行う方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
この方法では、ＬＣＤパネル上の整数座標に対応する実数座標を座標変換式によって算出し、実数座標の周囲にある画素データをフレームメモリから読み出して、補間演算により整数座標に書き込む画素データの値を求めることによって、台形歪みが補正された画像をＬＣＤパネル上に形成する。
【０００６】
ところが、この特許文献１に開示された座標変換によるアドレス生成方法では、鉛直方向の歪み補正と、水平方向の歪み補正を同時に行うためのアドレスが生成できない。また、特許文献１には、鉛直方向の変換式は示されているが、水平方向の変換式が開示されていない。水平方向の変換は、一般的に、複数ラインの画素データの変換であるため、より複雑な式となると考えられる。このため、特許文献１に記載されたキーストン歪み補正方法が適用されたプロジェクターでは使い勝手が悪くなり、製品としての魅力に乏しい上、トータルの処理時間が長くなり処理効率が悪いという不利益がある。
【０００７】
そこで、本発明者は、水平と垂直のアドレスの同時生成が可能な変換式を用いて、キーストン歪み画像のアドレスを求める手法を既に提案した（たとえば、特願２００２−１８７４８１号）。
ところが、変換式によるアドレス生成は処理時間がかかるため、この変換式を用いるアドレスの生成数を最小限にして、そのアドレス間の他のアドレスを、処理時間が短い線形補間演算により生成すると補間誤差が大きくなり、とくに映像としての線形性（以下、単にリニアリティという）が低下し、画質（原画像に対する忠実性）が損なわれることがある。
【０００８】
図２２（Ａ−１）〜図２２（Ｂ−２）に、すべてのアドレスを変換式により生成した場合と、画像の４隅のみ変換式により生成した場合とを対比して示す。ここで、図２２（Ａ−１）と図２２（Ｂ−１）に、キーストン歪みを補正するために逆に歪ませたＬＣＤパネル上の表示画像のイメージを示す。また、図２２（Ａ−１）の表示画像を投射したときのスクリーン上の投影画像のイメージを図２２（Ａ−２）に、図２２（Ｂ−１）の表示画像を投射したときのスクリーン上の投影画像のイメージを図２２（Ｂ−２）に、それぞれ示す。
図２２（Ａ−１）と図２２（Ａ−２）に示す正確にアドレス生成を行った場合にリニアリティがよい投射画像に比べ、画像の４隅のみアドレスを正確に求め、その間の他のアドレスを線形補間により生成した簡易な方法を採用した場合、とくにスクリーン上の投影画像でみると明らかなように、４隅の円が真円でなくなっている。投影画像は、水平方向に大きく画像のゆがみをともなっており、画像の左側の円は左右（水平）方向につぶれ、逆に右側の円は水平方向に拡がっている。つまり映像としての線形性（リニアリティ）が保たれない状態になっている。
このように、上記特願２００２−１８７４８１号に提案した歪み画像のアドレス生成手法は、処理時間短縮のために変換式によるアドレス生成数を減らすと、その間の他のアドレス生成時の線形補間誤差により画質が低下してしまうことがあり、この点で改善の余地があった。
【特許文献１】特開２００３−２９７１４号公報（第３〜第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、アドレス生成の処理時間の短縮と、補間誤差の低減（リニアリティの向上）とを同時に達成することが困難なことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点の画像処理装置は、画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理装置であって、前記歪み画像のアドレスを所定の画素数ごとに演算により生成する演算部と、前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間部と、前記画像表示部内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を順次、前記線形補間部により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正部と、を有する。
【００１１】
本発明の第２の観点の画像処理装置は、画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理装置であって、前記歪み画像の４隅のアドレスを演算により生成する演算部と、前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間部と、前記映像領域内で位置情報に応じて変化し、その補正強度が前記４隅より内側の領域内で最大値をもつ補正値を順次、前記線形補間部により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正部と、を有する。
【００１２】
本発明の第３の観点の画像処理方法は、画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に対し斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理方法であって、前記歪み画像のアドレスを所定の画素数ごとに演算により生成する演算ステップと、前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間ステップと、前記画像表示部内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を生成する補正値生成ステップと、前記補正値を順次、前記線形補間により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正ステップと、を含む。
【００１３】
本発明の第４の観点の画像処理方法は、画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像のアドレスを生成する画像処理方法であって、前記歪み画像の４隅のアドレスを演算により生成する演算ステップと、前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間ステップと、前記映像領域内で位置情報に応じて変化し、その補正強度が前記４隅より内側の領域内で最大値をもつ補正値を生成する補正値生成ステップと、前記補正値を順次、前記線形補間により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正ステップと、を含む。
【００１４】
本発明の第５の観点の画像投射装置は、画像表示部と、当該画像表示部に表示した表示画像を、光を利用して外部の投射面に対し斜めに投射したときに当該投射面上で生じる歪み画像が補正されるように投射前の前記表示画像を補正する画像処理部と、を有する画像投射装置であって、前記画像処理部は、前記歪み画像のアドレスを所定の画素数ごとに演算により生成する演算部と、前記演算により生成したアドレスの間の他のアドレスを線形補間により生成する線形補間部と、前記画像表示部内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を順次、前記線形補間部により生成したアドレスに加算し、アドレスの補正を行う補正部と、前記投射面上で歪みが補正される表示画像の画素データを、入力画像の複数の画素データから補間により生成し、生成した画素データを、歪み画像の前記補正後のアドレスと所望の画像のアドレスとの対応関係から決められる前記画像表示部の位置に出力するデータ補間部と、を有する。
【００１５】
上記第１〜第５の観点の画像処理装置、画像処理方法および画像投射装置は、好適に、垂直方向と水平方向のそれぞれで前記補正値の大きさが、前記演算部が求めたアドレスからの位置情報の２次関数により規定される。
また、好適に、前記補正値が、前記投射面に対する投射の角度に比例したパラメータを含む。
【００１６】
上述した構成の画像処理装置およびその方法によれば、最初に、歪み画像の所定の画素数ごとのアドレス（たとえば、当該歪み画像の４隅のアドレス）を、演算部が演算により（演算ステップにおいて）生成する。この演算により求めたアドレスの間の他のアドレスは、線形補間部により（線形補間ステップにおいて）生成される。また、この線形補間により求めたアドレスが補正部により（補正ステップにおいて）補正される。このアドレスの補正では、画像表示部内の位置情報に応じて非線形に変化する補正値を用いる。補正値は、あらかじめ演算により生成しテーブルに保持させ、そのテーブルから読み出して用いてもよく、あるいは、このアドレス補正時に演算により生成してもよい。補正の仕方としては、この補正値を順次、線形補間により生成したアドレスに加算し、新たなアドレスを求める。
画像投射装置では、このようにして求めたアドレスと所望の画像とのアドレスの対応関係にもとづいて画像表示部に表示すべき画像が生成される。より詳細には、データ補間部が、投射面上で歪みが補正される表示画像の画素データを、入力画像の複数の画素データから補間により生成する。生成した画素データは、上記対応関係から決められる画像表示部の位置に出力される。画像表示部の表示画像が光を利用して投射されることにより、歪みが補正された所望の画像が投射面上に現出する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像処理装置およびその方法、ならびに、画像投射装置によれば、演算により生成され位置精度が高いアドレスをもとに、そのアドレス間の他のアドレスを線形補間により生成することから、アドレス計算点の増加または計算式の複雑化によって増大するアドレス計算の負担が軽減され、処理の高速化を図ることができる。また、線形補間により生成されたアドレスの位置が補正されことから、線形補間によるアドレスの位置精度が向上する。この線形補間誤差の低減により、歪み画像のリニアリティが向上する。このアドレスの補正は複雑な計算式を用いずに行うことができるため、アドレス計算の負担を余り増やさない。
以上より、本発明の画像処理装置およびその方法、ならびに、画像投射装置は、アドレス生成の処理時間の短縮と、補間誤差の低減（リニアリティの向上）とを同時に達成できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の画像処理装置を内蔵した画像投射装置（プロジェクター）と、それに用いる画像変換方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１に、フロントプロジェクターをスクリーンの正面に配置した場合に、これらを下方から見た図を示す。
図１に示す配置において、プロジェクター１の投射光の軸と映像が映るスクリーン１０１とが、下から見ると直交するように配置される。プロジェクター１で投射する映像はテレビ信号やコンピュータ画面の信号である。これらの信号に重畳された映像の表示領域の形状は、テレビやコンピュータディスプレイを見れば分かるように、信号によって画素数に違いはあるものの映像全体として４：３や１６：９などの辺の比（アスペクト比）をもつ長方形である。プロジェクター１のＬＣＤパネルに表示された長方形の映像は、まっすぐに投射しなければ投射された映像も長方形にならず、本来の映像の形をゆがめてしまう結果になる。
【００２０】
図２は、正面に配置したプロジェクターの位置をＰ０としたときに、本発明の実施の形態におけるプロジェクター１の配置可能な範囲を示す図である。
プロジェクター１は、正面位置Ｐ０を含む水平面Ｐｈ内に配置でき、また、正面位置Ｐ０を含む垂直面Ｐｖ内に配置できる。さらに、プロジェクター１は、２つの平面Ｐｈ，Ｐｖによって区切られる第１象限Ｐ１、第２象限Ｐ２、第３象限Ｐ３、第４象限Ｐ４のいずれにおいても任意に配置できる。
プロジェクター１は、その内部のＬＣＤパネルの表示画像を、上述した範囲内であればどの位置から投射してもよい。プロジェクター１は、投射位置に応じた画像の歪みを補正する機能を有しているので、この機能を働かせれば恰も正面から投射したときと同じアスペクト比をもった正四角形の画像をスクリーン１０１上に映し出すことができる。この補正を、キーストン歪み補正という。
【００２１】
図３（Ａ）に、水平面内でスクリーンに向かって左横からの画像投影イメージを示す。図３（Ｂ）に入力画像イメージを、図３（Ｃ）にプロジェクターに内蔵されたＬＣＤパネル面上での画像イメージを示す。
図３（Ａ）に示すように、スクリーン１０１に向かって左横にプロジェクター１を配置して投射しているが、スクリーン１０１上の映像は正面から投射しているときと同じように見える。本来であれば、投射された画面は図中の斜線部を含め全体が台形に歪んだように変形するはずである。これを横キーストン変形といい、横キーストン変形を補正することを横キーストン補正という。
このように横に置いたプロジェクター１から画像を投射して、それが正面から投射したかのようにスクリーン１０１上で映るには、あらかじめプロジェクター１の投射位置によって画像がどのように歪むかを計算しておかなければならない。このとき、横から投射したときに歪む形に対して作為的に逆の方向に歪ませた画像を作り、それを投射することで横方向から投射しても画像を正面から投射した時と同じように見せることができる。上記具体例で図３（Ａ）のような投射映像を得るためには、図３（Ｂ）の入力画像を図３（Ｃ）のようにＬＣＤパネル面上で故意に変形して表示させ、この表示画像をスクリーン１０１に投影する。
【００２２】
図４（Ａ）に、図２における第３象限Ｐ３からの画像投影イメージを示す。また、図４（Ｂ）に入力画像イメージを、図４（Ｃ）にＬＣＤのパネル面上での画像イメージを示す。
図３（Ａ）の横キーストン歪みは台形歪みであったが、これに垂直方向の歪み成分が加わった図４（Ａ）の場合、さらに歪み形状が複雑になる。図４（Ａ）に示す正四角形の補正後の投影画像を得ようとすると、ＬＣＤパネル表示画像は、図４（Ｃ）に示すように画像をＬＣＤパネル面内で回転させたようにする必要がある。
図４（Ｃ）および前記図３（Ｃ）のいずれの場合でも、補正前の投影画像形状と逆に故意に歪ませた画像をＬＣＤパネル面の有効表示領域いっぱいに表示すれば、解像度、明るさの低下が極力抑えられた正四角形の投影画像がスクリーン上に得られる。
【００２３】
以下、入力画像をＬＣＤパネルの表示画像に変換することによって、このような補正が可能な画像投射装置と画像変換方法の実施の形態を、より詳細に説明する。この画像変換では、図４（Ａ）のように第３象限Ｐ３からの投射の場合を例に水平および垂直の歪みを同時に補正可能なアドレス生成の一般式を求める。水平のみ、あるいは垂直のみの歪み画像は、この一般式において水平または垂直の投射角度がゼロの場合で表現できる。また、第３象限以外の他の象限からの投射は、式が異なるのみで考え方は同じである。
【００２４】
図５に、プロジェクターの基本構成を示す。
プロジェクター１は、映像信号（入力信号）に種々の信号処理を施す回路、各種駆動系の回路を含む回路部２を有する。回路部２は、信号処理回路内の一部に、たとえば中央演算処理部（ＣＰＵ）からなる演算部２ａ、アドレス補間部２ｂ、および、データ補間部２ｃを含む。プロジェクター１は、入力信号に各種信号処理を施した信号が示す入力画像を画像変換して得られた表示画像３ａを表示する画像表示部３、たとえばＬＣＤパネルを有する。また、プロジェクター１は、表示画像３ａを外部に投射するための光源を含む投光部４と、各種レンズを含む光学部５とを有する。ＬＣＤパネル３は透過型と反射型のいずれでもよいが、いずれにしても表示画像３ａが、光学部５を通って投射面としてのスクリーン１０１に投影画像１０１ａとして映し出されるものであればよい。
演算部２ａは、画像変換に必要な歪み画像のアドレスのうち、所定の画素数ごとの粗い点のアドレスを演算により算出する。以下、４隅のアドレスを算出することとする。演算部２ａがＣＰＵからなる場合、演算部２ａは、アドレス同士の相対関係を求める手段（以下、マッピング手段という）、および、他の構成を制御する制御手段として機能する。アドレスの演算およびアドレスの対応付け（マッピング）についての詳細は後述する。
【００２５】
プロジェクター１は、ＬＣＤパネル３の表示画像とスクリーン１０１との相対的な関係を示す相対関係情報を取得する相対関係取得部６を有する。相対関係取得部６は、外部から相対関係情報を入力する入力部、外部操作手段（ボタンなど）、想定される相対関係情報をあらかじめ記憶した記憶部（たとえば、ＲＯＭまたはＲＡＭ）、あるいは相対関係を自ら検出する手段など、種々の形態がある。相対関係取得部６は、たとえば、少なくとも、表示画像のスクリーン１０１までの距離と、光学部５の光軸とスクリーン面とのなす角度とを取得する。
【００２６】
液晶などの固定画素のパネルを用いるプロジェクターでは、入力された入力画像の画素数と出力画像の画素数とが異なる場合がある。そのため画素数を変換するための信号処理機能を備えている。これをスケーリング機能と呼ぶが、この処理では、本来画素データの無い位置でのデータが必要になり、画素の補間演算が行われる。補間演算では、周辺の画素のデータを用いて目的の位置の画素データを作り出す。この機能は、たとえば、イメージプロセッサと称される画像処理回路内に、スケーラと呼ばれる回路ブロックを内蔵させることにより実現される。
【００２７】
図６は、図５の回路部２に含まれる画像処理回路、すなわちイメージプロセッサとその周辺の回路ブロックの一構成例を示す図である。
図解した画像処理回路は、コムフィルタ（Comb Filter）２１、クロマデコーダ（Chroma Decoder）２２、セレクトスイッチ（ＳＷ）２３、アナログ−ディジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ）２４、イメージプロセッサ（Image Processor）２５、ＳＤＲＡＭなどからなる画像メモリ２６、および、演算部２ａを有する。このうち、イメージプロセッサ２５と演算部２ａが、画像変換の機能を実現するための本発明の「画像変換部」の一実施態様を構成する。なお、これらの画像メモリ２６や演算部２ａの機能をイメージプロセッサ２５内に一体化させてもよい。
【００２８】
図解した画像処理回路は、コンポジットビデオ信号（以下、Ｖｉｄｅｏ信号）、Ｙ／Ｃ信号、ＲＧＢ信号のいずれの映像信号にも対応している。Ｖｉｄｅｏ信号はコムフィルタ２１に、Ｙ／Ｃ信号はクロマデコーダ２２に、ＲＧＢ信号はセレクトスイッチ２３に、それぞれ入力される。いま、Ｖｉｄｅｏ信号が入力されている場合を考えると、コムフィルタ２１でＹ／Ｃ信号に変換され、続くクロマデコーダ２２でＹＵＶ信号に変換される。これらの信号のいずれかがセレクトスイッチ２３によって選択され、その選択された信号がＡ／Ｄ２４により変換されてディジタル信号になる。この信号がイメージプロセッサ２５に入力され、所望の信号処理が行われる。このとき、イメージプロセッサ２５の処理が演算部２ａにより制御され、処理中に、適宜画像メモリ２６が使用される。所望の信号処理が行われた後は、処理後の信号が画像表示部、たとえばＬＣＤパネル３に送られ、この信号にもとづいてＬＣＤパネル３に投射する画像が表示される。
【００２９】
図７に、イメージプロセッサ内部の回路ブロックの一構成例を示す。
イメージプロセッサ２５は、ＩＰ（Interlace-Progressive）変換部２５１、スケーラ２５２、ＣＰＵインターフェース２５３、メモリ制御部２５４、および記憶部２５５を有する。スケーラ２５２は、アドレス補間部２ｂ、係数発生部２５７、およびフィルタ演算部２５８を有する。このうち、係数発生部２５７とフィルタ演算部２５８が図５におけるデータ補間部２ｃの一実施態様に該当する。
【００３０】
イメージプロセッサ２５に入力された映像信号はＩＰ変換部２５１に送られ、ここでインターレース信号がプログレッシブ化される。この処理では画像メモリ２６を用い、メモリインターフェースとしてのメモリ制御部２５４にＩＰ変換部２５１が接続されることによって、ＩＰ変換部２５１は画像メモリ２６との間で画像データのやり取りを行う。プログレッシブ化された信号は、スケーリング処理を行うためにスケーラ２５２に送られる。スケーラ２５２の内部では、歪み補正に必要なアドレスのうち、前述した４隅のアドレス間の他のアドレスを、アドレス補間部２ｂで補間処理により生成する。フィルタ係数を係数発生部２５７で発生させ、発生させたフィルタ係数をフィルタ演算部２５８に供給する。フィルタ演算部２５８が、与えられたフィルタ係数を用いたデータ補間の演算処理を行い、入力した映像信号が示す入力画像が、所定の大きさと形状を有したＬＣＤパネルの表示画像に変換される。この変換後の表示画像の信号が出力され、ＬＣＤパネル３に送られる。この補間演算に用いるアドレスやフィルタ係数などを保持する記憶部２５５がスケーラ２５２に接続され、これら一連の処理を含むイメージプロセッシングを制御する演算部２ａのインターフェース２５３がＩＰ変換部２５１、スケーラ２５２および記憶部２５５に接続されている。
【００３１】
図６に図解した例において、相対関係取得部６（図５）からの相対関係情報が演算部２ａに入力される。演算部２ａ自身によって、さらに、演算部２ａに制御されるイメージプロセッサ２５内のアドレス補間部２ｂによって、入力画像を表示画像に効率よく変換するための歪み画像のアドレスが生成される。本実施の形態の画像変換では、アドレス生成手法に大きな特徴の１つがある。
【００３２】
図８に、演算部２ａ、アドレス補間部２ｂおよび記憶部２５５のアドレス生成時の関係を示す。また、図９に、アドレス補間部２ｂの詳細な構成を示す。
演算部２ａは、歪み画像の４隅のアドレスを演算により求める変換演算部３１を有する。この算出後のアドレスは、その後のデータ補間時に画素データを求める際に用いるアドレスという意味で、以下、「４隅の補間アドレス」という。４隅の補間アドレスは、必要に応じて記憶部２５５の所定の領域２５５ａに格納される。演算部２ａは、相対関係情報取得部６（図５）から入力した相対関係情報、たとえば投射角度にもとづいてリニアリティの補正パラメータ（ＬＰａｒａＨ，ＬＰａｒａＶ）を生成し、アドレス補間部２ｂに出力する。
【００３３】
アドレス補間部２ｂは、図９に示しように、単純アドレス補間回路４１と、リニアリティ補正回路４２と、加算回路４３とを有する。単純アドレス補間回路４１が本発明の「線形補間部」の一実施態様を構成し、リニアリティ補正回路４２および加算回路４３が本発明の「補正部」の一実施態様を構成する。
単純アドレス補間回路４１は、４隅の補間アドレスを演算部２ａから入力し、あるいは、記憶部２５５から読み出し、この４隅の補間アドレスから線形補間により他の補間アドレスを生成する。リニアリティ補正回路４２は、演算部２ａから入力したリニアリティの補正パラメータ（ＬＰａｒａＨ，ＬＰａｒａＶ）にもとづいてリニアリティの補正値（ＬｄｉｆｆＨ，ＬｄｉｆｆＶ）を画素ごとに生成する。加算回路４３は、単純アドレス補間回路４１が生成した画素ごとの補間アドレスと、リニアリティ補正回路４２が生成した画素ごとの補正値とを順次加算して、新たな画素ごとの補間アドレスを生成する。このようにして生成された各画素の補間アドレスは、必要に応じて記憶部２５５の所定の領域２５５ｂに格納される（図８）。この各画素の補間アドレスは、記憶部の領域２５５ｂから適宜読み出されて、データ補間部２ｃによる画素データの生成に用いられる。
【００３４】
以下、この補間アドレスの生成手法を図１０に示すフローチャートに沿って、さらに詳細に説明する。
以下の説明では、フロントプロジェクターの表示画像を、スクリーンに対して正面の位置を基準に、垂直方向にα度上向きで、水平方向ではスクリーン正面から左にβ度回転した位置から斜めに投射する場合を主に説明する。角度αおよびβが正の場合、投射位置は図２の第３象限Ｐ３に属する。他の象限からの投射時の補正は、ほぼ同じような考え方、方法で行えることから、ここでは投射位置が第３象限Ｐ３に属する場合の補正について説明する。このとき入力信号としてＶＧＡ（６４０画素×４８０ライン）の解像度をもつ映像信号が入力され、これをＳＶＧＡ（８００画素×６００ライン）に解像度変換し、同時に、斜め方向から投射する場合のスクリーン上の投影画像の歪みをとる補正を行う。
【００３５】
ステップＳＴ１において、スクリーンに対しプロジェクター位置が確定すると、投射角度（α，β）が相対関係取得部６（図１）から演算部２ａに与えられる（投射パラメータ設定）。
また、演算部２ａは、投射角度（α，β）を用いた演算により、リニアリティパラメータ（ＬＰａｒａＶ，ＬＰａｒａＨ）を設定する。
リニアリティを改善するアドレスの補正値（詳細は後述）が、ほぼ投射角度の大きさに依存して変化する。このことを利用して、この補正値が、簡易な補間方法で求めたアドレスと正確なキーストン歪みアドレスとの差分に適合するように、投射角度ごとに好適なリニアリティパラメータの値をあらかじめ求めておく。このパラメータの値は最適値としては投射角度ごとに個別に設定すべきであるが、演算負荷を軽くするために投射角度に対する比例値を与えても十分機能する。そこで、本実施の形態では垂直方向の比例定数ｋｖと水平方向の比例定数ｋｈとを用いて、リニアリティパラメータ（ＬＰａｒａＶ，ＬＰａｒａＨ）を次式（１）により計算する。
【００３６】
【数１】
2005033582.tif 000003
【００３７】
《キーストン歪み座標変換》
ステップＳＴ２において、図８に示す変換演算部３１がキーストン歪み座標変換により歪み画像の４隅の補間アドレスを算出する。
【００３８】
図１１（Ａ）に、正面投射の場合の右手座標系におけるプロジェクター１とスクリーン１０１の位置関係を示す。また、それに対応したｙｚ平面図を図１１（Ｂ）に、ｘｙ平面図を図１１（Ｃ）に、それぞれ示す。このとき、プロジェクター１の位置座標を（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）、スクリーン１０１上の任意の点の位置座標を（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）で表す。位置座標（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）と（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）により決まるスクリーン１０１とプロジェクター１の距離、および、前記斜め投射角度αとβが、前述した相対関係情報である。
図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）に示すように、正面投射ではスクリーン面と光軸が直交する。ただし、光軸はスクリーン中央ではなく下寄り位置、ここではスクリーン下辺中央付近でスクリーン面と交差している。フロントプロジェクターを机の上に配置し、あるいは天井から吊るような配置を取る場合、レンズの中心とスクリーンの中心を結ぶ線が地面と平行にはならないように両者を配置させるためである。これは、たとえばプロジェクターを机に置いて投射した場合、投射する画像の下端部分が机に映ってしまわないようにするための仕様であり、光学オフセットと称される。
【００３９】
図１２（Ａ）に、垂直方向にα度上向きで、水平方向については向かって左手からスクリーンに対しβ度の角度で斜めに投射する場合、右手座標系におけるプロジェクターとスクリーンの位置関係を示す。また、ｙｚ平面図を図１２（Ｂ）に、ｘｙ平面図を図１２（Ｃ）に、それぞれ示す。このとき、右手座標系で表現したスクリーン１０１に対するプロジェクター１の回転角度は垂直方向にα度、水平方向に（−β）度となる。
【００４０】
ここで、キーストン歪み補正を考えやすくするために相対的な視点を変えることを考える。図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）ではプロジェクター１の位置を動かして斜め方向から投射していたが、ここでは、相対的な位置関係を維持したままでプロジェクター１は動かさずに、スクリーン１０１を、その場で軸回転させることを想定する。
図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）に、スクリーンを軸回転させた場合の図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）と等価的な斜め投射の位置関係を示す。このとき、右手座標系で表現するとスクリーンを、その下辺（ｘ軸）を中心に直立位置からｙ方向（背面側）に（−α）度傾かせ、向かって左側の辺（ｚ軸）を中心に左回転方向にβ度回転させる。つまり、図１３（Ｂ）と図１３（Ｃ）に示す傾きおよび回転の角度は、図１２（Ｂ）と図１２（Ｃ）に示すプロジェクターの設置位置からの投射角度に対して符号が逆になる。
【００４１】
以下、図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）のように、正面の位置にプロジェクター１があり、この位置から傾いたスクリーン（以下、１０１ｔと表記）に映像を投射した場合に、投射された映像（投影画像）がどのように変形しているかを考える。
プロジェクター１が投射する光は、図１２（Ａ）でスクリーン１０１のあったｚｘ平面上を通過して傾いたスクリーンに映る。傾いたスクリーン１０１ｔがある平面は、原点を中心に垂直に（−α）度、水平にβ度回転しているので、原点を中心とした回転行列を用いて表現することができる。本実施の形態では水平と垂直の回転なので、先に水平方向に回転させた後に、次に垂直方向の回転を行う手順によって回転行列が定義される。具体的には、ｚｘ平面の法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）が、回転によってつぎの行列式（２）で表現される。
【００４２】
【数２】
2005033582.tif 000004
【００４３】
プロジェクター１の位置とスクリーン１０１の位置していたｚｘ平面上の点を結ぶ直線を考え、この直線と行列式（１）の法線ベクトルをもつ平面との交点を求める。この交点が、傾いたスクリーン１０１ｔの平面に映る映像の座標点である。この傾いたスクリーンの座標点に対して、図１３（Ａ）のように視点をスクリーンの正面において見る場合には、再び反対向きの回転として原点を中心に垂直にα度、水平に（−β）度回転させればよい。すると、斜め方向から投射した場合に歪む形が求められる。このような方法によって導出されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標を次式（３）に示す。
【００４４】
【数３】
2005033582.tif 000005
【００４５】
これらの式で表される（Ｋｘ，Ｋｙ，Ｋｚ）は、図１２（Ｂ）に示すようにプロジェクター１を垂直にα度上向きで、図１２（Ｃ）のように水平方向にスクリーン１０１に対して左から（−β）度の角度で投射するとき、キーストン歪みによって変形された座標である。
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に、座標関係についてまとめて示した。これらの図で（Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）はスクリーンの座標であり、正面投射の場合にスクリーン上に正四角形に映し出される入力画像の座標に相当する。また、座標（Ｋｘ’，Ｋｙ’，Ｋｚ’）は図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）のように斜めに傾いたスクリーン１０１ｔの平面上に投射された座標である。上述のように（Ｋｘ，Ｋｙ，Ｋｚ）はキーストン歪み変形座標である。
このように、前述した３つの式（３）により、任意の方向からの投射によってもたらされるキーストン歪変形座標が与えられる。
【００４６】
つぎに、出力信号（表示画像）の解像度に合わせた座標の、式（３）による変形座標を求める。つまり、８００画素×６００ラインのＳＶＧＡ出力の場合、歪む前の画像のｘ座標Ｓｘは０から７９９まで変化し、ｚ座標Ｓｚは０から５９９まで変化するが、このときのキーストン歪み後のｘ座標Ｋｘとｚ座標Ｋｚを求める。なお、ｙ座標ＳｙとＫｙは、画像がｚｘ平面にあるのでゼロである。
これにより、ＳＶＧＡ画像をα＝１０、−β＝−３０として座標変換したキーストン変形後の画像（すなわち、歪み画像）の４隅のアドレスが得られる。この４隅のアドレスは、図８に示す変換演算部３１が、式（３）を用いた演算を実行することにより生成される。
【００４７】
《各画素の補間アドレスの生成》
図１０に示すステップＳＴ３では、このキーストン歪み画像の４隅の補間アドレスから、各画素における補間アドレスを求める。この処理では、図９に示す単純アドレス補間回路４１が、記憶部２５５から４隅の補間アドレスを読み出して実行する。このアドレス補間では、４隅の補間アドレスから、その間の画素のアドレスを単純な線形補間により求める。
【００４８】
図１５に示すパネル表示画像上に、線形補間で各画素の補間アドレスを求める際のパラメータを示す。ここで、ステップＳＴ２で計算により求められた４隅の補間アドレスを（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｚ）、（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｚ）、（Ｓ３ｘ，Ｓ３ｚ）、（Ｓ４ｘ，Ｓ４ｚ）とする。このときパネル上の座標（ｘ、ｚ）の点におけるキーストン歪み画像のアドレスを（ＫＸ、ＫＺ）で表すと、このアドレスは次式（４）により求められる。ここで、座標（ＸＲ，ＺＲ）と（ＸＬ，ＺＬ）は、図１５に示すように、線形補間の算出途中で必要となるパネル上の座標（０，ｚ）および（Ｈｄｉｖ，ｚ）に対応したキーストン歪み画像上の座標である。
【００４９】
【数４】
2005033582.tif 000006
【００５０】
《リニアリティ補正値の算出》
図１０のステップＳＴ４で、リニアリティ補正回路４２が各画素の補間アドレスごとにリニアリティ補正値、すなわち補正のための差分アドレスを算出する。リニアリティ補正値は、垂直方向と水平方向で画素ごとに求められる。
【００５１】
図１６に示すパネル表示画像上に、リニアリティ補正値を求める際のパラメータを示す。リニアリティ補正回路４２に、どの程度の量を補正するかを示す垂直方向のリニアリティパラメータＬＰａｒａＶと水平方向のリニアリティパラメータＬＰａｒａＨ（前記式（１）参照）とが、演算部２ａから入力される。
リニアリティ補正回路４２は、これらのリニアリティパラメータを用いた次式（５）により、垂直方向のリニアリティ補正値ＬｄｉｆｆＶと、水平方向のリニアリティ補正値ＬｄｉｆｆＨとを算出する。
【００５２】
【数５】
2005033582.tif 000007
【００５３】
４隅の補間アドレスから線形補間により求める簡易な補間方法では、その補間誤差の補正が、このような２次関数で表される補正量でも十分である。そこで、この式（５）に示すように、リニアリティ補正量を、水平と垂直のそれぞれの方向において、位置座標ｘまたはｚの２次関数として与えている。ただし、より正確なアドレス補正を行う場合は、さらに高次の関数を用いてもかまわない。実用上十分なリニアリティ補正と演算処理の負荷低減のバランスを考慮すると、４隅の補間アドレスの内側の領域でピークをもつ関数のうち、２次関数を用いることが望ましい。
【００５４】
《リニアリティ補正》
上記補正値は、正確なアドレスと簡易な方法で求めたアドレスとの差分の近似値であることから、つぎのステップＳＴ５で、図９に示す加算回路４３が、簡易な方法で求めたアドレスに上記補正値を加算する。この加算の式を次式（６）に示す。これまでに求めた前記式（１）に示すパラメータ値と前記式（５）に示す補正値とを用いて式（６）から、簡易な方法で求めたアドレス（ＫＸ，ＫＺ）を、より正確なアドレス（ＬＫＸ，ＬＫＺ）に変換することができる。
【００５５】
【数６】
2005033582.tif 000008
【００５６】
以上の手順により、１つの補間アドレスが算出されると、図１０に示すステップＳＴ６において、すべてのパネル画素に対応した補間アドレスが算出されたかが判断される。この判断が「Ｙｅｓ」となるまで、ステップＳＴ３〜ＳＴ６が繰り返され、歪み画像のすべての画素の補間アドレスが求められる。求めた補間アドレスは、必要に応じて投射角度に対応付けられ、記憶部２５５の所定の領域２５５ｂ（図８）に格納される。
【００５７】
つぎのステップＳＴ７で、「すべてが終了か」の判断、たとえば、補間アドレスの算出ごとに設定（プロジェクター位置あるいはスクリーン位置）が変わっていないか、あるいは、プロジェクターが起動状態にあり映像信号の入力があるかなどの状況変化の有無が判断される。ここですべてが終了していない（「Ｎｏ」）と判断された場合、処理フローがステップＳＴ１に戻り、投射パラメータの再設定などから始めて再度、アドレス生成処理のやり直しとなる。ステップＳＴ７で「終了（Ｙｅｓ）」と判断されると当該処理全体が終了する。
【００５８】
図１７に、ＳＶＧＡ対応の歪み画像ＰＩＫのアドレスマップを示す。なお、この図では便宜上、３３画素ごとにアドレス点を示し、その間は省略されている。
【００５９】
その後、処理フローはとくに示さないが、算出した補間アドレスを用いて、アドレスの対応付け（マッピング）と、そのアドレス関係にもとづくパネル位置に表示すべき画像の生成（データ補間）が実行される。
【００６０】
詳細には、図１８（Ａ）のように、補正により得たい画像のイメージ（投影画像イメージという）ＰＩを、図１７に示す歪みによって変形した座標空間上に重ねる。これにより歪み画像イメージＰＩＫに投影画像イメージＰＩがマッピングされ、両画像のアドレスの対応関係が決まる。このとき、入力した元画像はＶＧＡだが、画像の大きさと位置を調整するために、投影画像イメージＰＩを任意の大きさ（ここではＳＶＧＡの大きさ）で、変形したアドレス空間（歪み画像イメージＰＩＫ）内の任意の位置に配置することができる。また、投影画像イメージＰＩが歪み画像イメージＰＩＫ内に完全に収まるようにしないと、次に行う補間後に画像の一部が欠けてしまう。したがって、望ましくは、所望のアスペクト比（本例では、４：３）の投影画像イメージサイズが歪み画像のアドレス空間内で最大限となることを規定しておく。すると、この投影画像イメージＰＩの位置と大きさは単なる図形問題に帰結し、図１８（Ａ）に示すような位置とサイズで、投影画像イメージＰＩと歪み画像イメージＰＩＫとの関係が一意に決まる。
【００６１】
このようなマッピング処理（アドレスの対応付け）は、歪み画像イメージＰＩＫのアドレス分布が既に前記した式（３）から求められているので、実際の物理メモリ（記憶資源）を用いずとも、たとえば演算部２ａ内で仮想メモリ空間を想定して実行できる。
【００６２】
マッピング処理により得られたアドレスの対応関係は、歪み画像と、歪みがなくスクリーン上で正四角形となる所望の投影画像とのアドレス対応関係であるが、歪み画像というのは元々歪みがない正四角形のＬＣＤパネル上の画像の投影の結果である。したがって、上記アドレスの対応関係を利用して、歪みがないスクリーン上の投影画像を得るためのＬＣＤパネル３の表示画像が生成できる。
具体的な方法としては、ＳＶＧＡ出力の場合、ＬＣＤパネル３の有効表示領域の座標は８００×６００個になるが、この全ての点について、マッピングされた画像のアドレスで補間を行う。このとき８００×６００個の各点での補間のうち、図１８（Ａ）に示す歪み画像イメージＰＩＫと投影画像イメージＰＩとが重なる領域の全てのアドレスでの補間では、投影画像のように画像データを再現できるようにフィルタ係数が選択され、その画像再現に必要な原画像の複数の画素データを上記フィルタ係数で重み付けして新たな画素データを合成する。合成後の画素データは、マッピング処理により求めた上記アドレス対応関係に基づいて、４：３のアスペクト比の正四角形画面であるＳＶＧＡ画面内のどの位置に配置するかを一意に決めるアドレスに割り当てられる。一方、投影画像イメージＰＩ周囲の歪み画像イメージＰＩＫ内領域の補間では、画像データがない黒色画素同士の合成となり、したがって補間後も黒色の画像データがＳＶＧＡ画面内の対応位置に割り当てられる。
【００６３】
図１８（Ｂ）には、このような画像変換手順により生成されたＳＶＧＡ出力画像を示す。この画像がキーストン歪み補正を行った画像である。マッピング処理により得られたアドレスの対応関係は、上述したようにイメージサイズ同士の重なる面積が最大となるように決められていることから、スクリーン上の投影画像は解像度の低下が最小に抑えられている。
この画像を図４（Ｃ）のようにＬＣＤパネルに表示させ、図４（Ａ）のように投影すると、スクリーン上で正四角形の投影画像が得られる。マッピングにより得られたアドレスの対応関係は、上述したようにイメージサイズ同士の重なる面積が最大となるように決められていることから、スクリーン上の投影画像は明るさおよび解像度の低下が最小に抑えられている。
【００６４】
以上は、スクリーンに向かって左下位置（第３象限Ｐ３）からの投射時の歪み補正を述べた。他の位置からの投射の場合、歪み座標を求める式が異なるのみで上述した補正方法の手順は同じであることから、ここでは、キーストン歪み座標変換に用いる式のみ示し詳細は省略する。
【００６５】
図１９（Ａ−１）と図１９（Ｂ−１）に、スクリーン１０１に向かって右下位置（第４象限Ｐ４）からの投射時における右手座標系のｘｙ平面図とｙｚ平面図を示す。また、プロジェクター１の投射位置は正面投射から動かさないとしたときに、同じ相対関係となるようにスクリーン１０１を軸回転させた場合のｘｙ平面図とｙｚ平面図を、図１９（Ａ−２）と図１９（Ｂ−２）に示す。このとき、右手座標系で表現したスクリーン１０１に対するプロジェクター１の回転角度は垂直方向に（−α）度、水平方向に（−β）度となる。
傾いたクリーン１０１ｔに投射されたキーストン歪み座標を求める式を、スクリーンに対するプロジェクターの投射角度（垂直（α）、水平（β））で表し、次式（７）に示す。
【００６６】
【数７】
2005033582.tif 000009
【００６７】
図２０（Ａ−１）と図２０（Ｂ−１）に、スクリーン１０１に向かって左上位置（第２象限Ｐ２）からの投射時における右手座標系のｘｙ平面図とｙｚ平面図を示す。また、プロジェクター１の投射位置は正面投射から動かさないとしたときに、同じ相対関係となるようにスクリーン１０１を軸回転させた場合のｘｙ平面図とｙｚ平面図を、図２０（Ａ−２）と図２０（Ｂ−２）に示す。このとき、右手座標系で表現したスクリーン１０１に対するプロジェクター１の回転角度は垂直方向にα度、水平方向にβ度となる。
傾いたクリーン１０１ｔに投射されたキーストン歪み座標を求める式を、スクリーンに対するプロジェクターの投射角度（垂直（−α）、水平（−β））で表し、次式（８）に示す。
【００６８】
【数８】
2005033582.tif 000010
【００６９】
図２１（Ａ−１）と図２１（Ｂ−１）に、スクリーン１０１に向かって右上位置（第１象限Ｐ１）からの投射時における右手座標系のｘｙ平面図とｙｚ平面図を示す。また、プロジェクター１の投射位置は正面投射から動かさないとしたときに、同じ相対関係となるようにスクリーン１０１を軸回転させた場合のｘｙ平面図とｙｚ平面図を、図２１（Ａ−２）と図２１（Ｂ−２）に示す。このとき、右手座標系で表現したスクリーン１０１に対するプロジェクター１の回転角度は垂直方向にα度、水平方向に（−β）度となる。
傾いたクリーン１０１ｔに投射されたキーストン歪み座標を求める式を、スクリーンに対するプロジェクターの投射角度（垂直（−α）、水平（β））で表し、次式（９）に示す。
【００７０】
【数９】
2005033582.tif 000011
【００７１】
なお、本実施の形態では、以下に示す変形を施すことが可能である。
上述した説明では各補間アドレスの算出の際、１次元の補間を垂直方向に行ってから水平方向に行ったが、その順序は逆でもよい。また４隅点のアドレスから各個別アドレスを算出する補間手法については、２次元的なフィルタを用いてもよいし、線形補間以外の補間手法を用いてもよい。
【００７２】
また、本実施の形態では４隅の点、すなわち画像の角に位置する画素点を変換する場合をあげたが、誤差が少なければ数値演算上取りやすいサンプル間隔をもつ点を変換するとよい。この場合でも、望ましくは、上記画像の４隅を含ませるとよい。また、必要に応じて、その４隅の間の点も変換の対象としてもよい。つまり、画像の４隅だけにとどまらないで広く本実施の形態のアドレス生成方法を適用できる。
【００７３】
上記説明ではリニアリティの補正値を、リニアリティ補正回路４２が演算により算出しているが、この補正値はあらかじめ算出されテーブルに保持させていてもよい。このテーブルは記憶部２５５に保持してもよいし、別の記憶部に保持させてもよい。これらの場合、投射角度ごとに補正値を保持するため大きな記憶部の容量が必要となるが、補正値の演算負荷を低減して、さらに処理時間の短縮が図れる利点がある。
【００７４】
さらに、本実施の形態の信号処理（演算）は、ハードウェアを含めた形で実現することを前提としているが、アドレス生成およびデータ補間を含む全体の処理をＣＰＵなどの演算部２ａにあらかじめ格納されたソフトウェア上で実現することも可能である。
【００７５】
本実施の形態におけるアドレス生成では、演算部２ａの負荷が大きいことから式を用いたアドレス計算の対象を４隅の点に絞っているが、必要となる画像領域のリニアリティを向上できる利点がある。この方法では、式を用いた演算によりすべてのアドレスを求めた正確なアドレス生成方法で得た画像のリニアリティと遜色ないレベルにまで向上している。したがって、本実施の形態では、演算部の負荷低減と高いリニアリティの両立が可能となる。
また、計算の負荷が低減し、すべてのアドレスを変換式により生成していた従来の場合と比較して、キーストン歪み補正処理に要する時間が短くなり、プロジェクターの設置時に操作してから実際に歪み補正が行われるまでの反応がよくなり、その結果、ユーザーの操作性が高い製品を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、ＬＣＤパネル等の画像表示部に表示した画像を外部の投射面、たとえばスクリーンに投射して表示させる画像投射装置の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】発明の実施の形態におけるフロントプロジェクターをスクリーンの正面に配置した場合に、これらを下方から見た図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるプロジェクターの配置可能な範囲を、正面配置の位置を中心として示す図である。
【図３】（Ａ）は横からの画像投影時の図、（Ｂ）は入力画像イメージを示す図、（Ｃ）はＬＣＤパネル面上での画像イメージ図である。
【図４】（Ａ）は正面位置から水平と垂直の双方の方向にずれた位置からの斜め投射時の図、（Ｂ）は入力画像イメージ、（Ｃ）はＬＣＤのパネル面上での画像イメージである。
【図５】本発明の実施の形態におけるプロジェクターの基本構成を示す図である。
【図６】実施の形態にかかるプロジェクターにおいて、図５における回路部に含まれる、イメージプロセッサとその周辺の回路の一構成例を示すブロック図である。
【図７】イメージプロセッサ内部の回路の一構成例を示すブロック図である。
【図８】実施の形態にかかる画像処理回路において演算部、アドレス補間部および記憶部を示すブロック図である。
【図９】アドレス補間部の、より詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態にかかる画像処理方法で、補間アドレスの生成手順を示すフローチャートである。
【図１１】（Ａ）は正面投射の場合の右手座標系におけるプロジェクターとスクリーンの位置関係を示す図である。（Ｂ）はｙｚ平面図、（Ｃ）はｘｙ平面図である。
【図１２】（Ａ）は垂直投射角α度、水平投射角β度の場合に、右手座標系におけるプロジェクターとスクリーンの位置関係を示す図である。（Ｂ）はｙｚ平面図、（Ｃ）はｘｙ平面図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は、スクリーンを軸回転させた場合の図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）と等価的な斜め投射の位置関係を示す図である。
【図１４】（Ａ）および（Ｂ）は座標関係についてまとめて示す図である。
【図１５】パネル表示画像上に線形補間で各画素の補間アドレスを求める際のパラメータを示す歪み画像の図である。
【図１６】リニアリティ補正値を求める際のパラメータを示すパネル表示画像の図である。
【図１７】斜め投射時のＳＶＧＡ画像のキーストン歪み画像のアドレスマップを示す図である。
【図１８】（Ａ）はマッピング時に２つの画像イメージを重ねた図、（Ｂ）は補間演算により生成したＬＣＤパネルの表示画面である。
【図１９】（Ａ−１）〜（Ｂ−２）は、スクリーンに向かって右下からの投射時における右手座標系のｘｙ平面図とｙｚ平面図、およびそれらと等価な平面図である。
【図２０】（Ａ−１）〜（Ｂ−２）は、スクリーンに向かって左上からの投射時における右手座標系のｘｙ平面図とｙｚ平面図、およびそれらと等価な平面図である。
【図２１】（Ａ−１）〜（Ｂ−２）は、スクリーンに向かって右上からの投射時における右手座標系のｘｙ平面図とｙｚ平面図、およびそれらと等価な平面図である。
【図２２】（Ａ−１）〜（Ｂ−２）は、すべてのアドレスを変換式により生成した場合と、画像の４隅のみ変換式により生成した場合とを対比して示すパネル表示画像と投影画像の図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…プロジェクター（画像投射装置）、２…回路部、２ａ…演算部、２ｂ…アドレス補間部、２ｃ…データ補間部、３…ＬＣＤパネル（画像表示部）、３ａ…表示画像、４…投光部、５…光学部、６…相対関係取得部、２１…コムフィルタ、２２…クロマデコーダ、２３…セレクトスイッチ、２４…アナログ−ディジタル・コンバータ、２５…イメージプロセッサ、２６…画像メモリ、３１…変換演算部、４１…単純アドレス補間回路、４２…リニアリティ補間回路（補正部）、４３…加算回路（補正部）、１０１，１０１ｔ…スクリーン、１０１ａ…投影画像、２５１…ＩＰ変換部、２５２…スケーラ、２５３…ＣＰＵインターフェース、２５４…メモリ制御部、２５５…記憶部、２５５ａ，２５５ｂ…記憶部の領域、２５７…係数発生部、２５８…フィルタ演算部、ＰＩ…投影画像イメージ、ＰＩＫ…歪み画像イメージ、α，β…投射角度、ＬＰａｒａＶ，ＬＰａｒａＨ…リニアリティパラメータ、ＬｄｉｆｆＶ，ＬｄｉｆｆＨ…リニアリティ補正値
【図１】
2005033582.tif 000012
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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