(57)【要約】【課題】  所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することが可能な画像処理システム等を提供すること。【解決手段】  画像を、矩形のスクリーンへ向け液晶パネルを介して投写する画像投写部１９０と、ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成部１４０と、位置調整情報に基づき、スクリーンにおける画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成部１２０と、位置補正情報に基づき、画像を投写するための画像情報を補正する補正部１３０とを含んでプロジェクタを構成する。【選択図】      図２
2005286572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段と、
を含み、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とする画像処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記補正情報生成手段は、
前記画像投写手段における投写用のレンズの水平方向または垂直方向の画角を示す画角情報と、前記投写パネルの水平解像度または垂直解像度とに基づき、仮想投写面を設定するための奥行き位置を示す奥行き位置情報を生成し、
前記投写パネルの２次元平面に、前記レンズの主点を原点とし、前記レンズの光軸を３次元目として加えた３次元空間を設定し、
前記位置調整情報に基づく前記２次元平面における前記投写対象物の位置を示す第１の２次元位置情報と、前記奥行き位置情報とに基づき、前記３次元空間における前記仮想投写面に透視投影した状態の前記投写対象物の位置を示す第１の３次元位置情報を生成し、
当該第１の３次元位置情報に基づき、前記投写対象物の対向する２辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して前記縦横比を演算することを特徴とする画像処理システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記補正情報生成手段は、前記第１の３次元位置情報と、前記縦横比と、前記アスペクト比とに基づき、前記３次元空間における補正後の前記画像の位置を示す第２の３次元位置情報を生成し、
当該第２の３次元位置情報に基づき、前記仮想投写面に透視投影した状態の前記画像の補正後の位置を示す第２の２次元位置情報を生成し、
当該第２の２次元位置情報に基づき、前記位置補正情報を生成することを特徴とする画像処理システム。
【請求項４】
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段と、
を含み、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段として機能させ、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とするプログラム。
【請求項６】
コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、
請求項５に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
【請求項７】
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写し、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成し、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成し、
ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、
当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成し、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正し、
補正した画像情報に基づき、前記画像を投写することを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
投写用のレンズの水平方向または垂直方向の画角を示す画角情報と、前記投写パネルの水平解像度または垂直解像度とに基づき、仮想投写面を設定するための奥行き位置を示す奥行き位置情報を生成し、
前記投写パネルの２次元平面に、前記レンズの主点を原点とし、前記レンズの光軸を３次元目として加えた３次元空間を設定し、
前記位置調整情報に基づく前記２次元平面における前記投写対象物の位置を示す第１の２次元位置情報と、前記奥行き位置情報とに基づき、前記３次元空間における前記仮想投写面に透視投影した状態の前記投写対象物の位置を示す第１の３次元位置情報を生成し、
当該第１の３次元位置情報に基づき、前記投写対象物の対向する２辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して前記縦横比を演算することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１の３次元位置情報と、前記縦横比と、前記アスペクト比とに基づき、前記３次元空間における補正後の前記画像の位置を示す第２の３次元位置情報を生成し、
当該第２の３次元位置情報に基づき、前記仮想投写面に透視投影した状態の前記画像の補正後の位置を示す第２の２次元位置情報を生成し、
当該第２の２次元位置情報に基づき、前記位置補正情報を生成することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の形状の補正が可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の画像投写装置からの投写光の光軸とスクリーン等の投写対象物との相対的な角度によって画像が歪んでしまい、縦方向や横方向にいわゆる台形歪みが発生してしまう場合がある。
【０００３】
したがって、画像表示装置は、画像を表示する場合には、画像の歪みをなくした状態で画像を表示する必要がある。
【０００４】
しかし、一般的な画像の補正機能付きプロジェクタは、傾きセンサーを内蔵して画像の縦方向の歪みのみを補正し、画像の横方向の歪みは補正できていない。
【０００５】
また、画像の横方向の歪みも補正する場合、例えば、特許文献１では、ユーザーがマウス等を用いてスクリーンの４隅の点を指示することにより、プロジェクタが当該指示情報に基づいて半自動的に画像の歪みを補正する方式が提案されている。
【０００６】
また、例えば、特許文献２では、プロジェクタが撮像部を用いてスクリーンの外形を識別し、識別した外形と同じ外形になるように画像を補正するプロジェクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−４４５７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２４７６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、プロジェクタが、特許文献１、２のようにスクリーンの外形の形状に画像の形状を変化させてしまうと、変化後の画像が元の画像の外形とは異なってしまうことになる。この場合、観察者に元の画像とは異なる印象を与えてしまうため、このような処理方式を採用することは好ましくない。
【０００８】
また、投写対象物の縦横比を基準とする場合であっても、所望のアスペクト比で画像が表示されることが望ましい。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することが可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像処理システムおよびプロジェクタは、画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段と、
を含み、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段として機能させ、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、
上記プログラムを記憶したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像処理方法は、画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写し、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成し、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成し、
ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、
当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成し、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正し、
補正した画像情報に基づき、前記画像を投写することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、画像処理システム等は、画像の４隅と投写対象物の４隅が一致した状態における位置調整情報に基づき、投写対象物の縦横比と、投写対象物における画像の４隅の位置を把握することができる。これらの情報を用いることにより、画像処理システム等は、所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することができる。
【００１５】
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、
前記補正情報生成手段は、
前記画像投写手段における投写用のレンズの水平方向または垂直方向の画角を示す画角情報と、前記投写パネルの水平解像度または垂直解像度とに基づき、仮想投写面を設定するための奥行き位置を示す奥行き位置情報を生成し、
前記投写パネルの２次元平面に、前記レンズの主点を原点とし、前記レンズの光軸を３次元目として加えた３次元空間を設定し、
前記位置調整情報に基づく前記２次元平面における前記投写対象物の位置を示す第１の２次元位置情報と、前記奥行き位置情報とに基づき、前記３次元空間における前記仮想投写面に透視投影した状態の前記投写対象物の位置を示す第１の３次元位置情報を生成し、
当該第１の３次元位置情報に基づき、前記投写対象物の対向する２辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して前記縦横比を演算してもよい。
【００１６】
また、前記画像処理方法は、投写用のレンズの水平方向または垂直方向の画角を示す画角情報と、前記投写パネルの水平解像度または垂直解像度とに基づき、仮想投写面を設定するための奥行き位置を示す奥行き位置情報を生成し、
前記投写パネルの２次元平面に、前記レンズの主点を原点とし、前記レンズの光軸を３次元目として加えた３次元空間を設定し、
前記位置調整情報に基づく前記２次元平面における前記投写対象物の位置を示す第１の２次元位置情報と、前記奥行き位置情報とに基づき、前記３次元空間における前記仮想投写面に透視投影した状態の前記投写対象物の位置を示す第１の３次元位置情報を生成し、
当該第１の３次元位置情報に基づき、前記投写対象物の対向する２辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して前記縦横比を演算してもよい。
【００１７】
これによれば、画像処理システム等は、画像を拡大したり縮小したりして投写する場合であっても、投写用のレンズの水平方向または垂直方向の画角に応じて所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することができる。
【００１８】
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、
前記補正情報生成手段は、前記第１の３次元位置情報と、前記縦横比と、前記アスペクト比とに基づき、前記３次元空間における補正後の前記画像の位置を示す第２の３次元位置情報を生成し、
当該第２の３次元位置情報に基づき、前記仮想投写面に透視投影した状態の前記画像の補正後の位置を示す第２の２次元位置情報を生成し、
当該第２の２次元位置情報に基づき、前記位置補正情報を生成してもよい。
【００１９】
また、前記画像処理方法は、前記第１の３次元位置情報と、前記縦横比と、前記アスペクト比とに基づき、前記３次元空間における補正後の前記画像の位置を示す第２の３次元位置情報を生成し、
当該第２の３次元位置情報に基づき、前記仮想投写面に透視投影した状態の前記画像の補正後の位置を示す第２の２次元位置情報を生成し、
当該第２の２次元位置情報に基づき、前記位置補正情報を生成してもよい。
【００２０】
これによれば、画像処理システム等は、３次元空間における投写対象物の４隅の位置を特定し、投写対象物の対向する辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を、画像の形状の補正を行うプロジェクタに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２２】
（システム全体の説明）
図１は、画像投写時の状態を示す模式図である。
【００２３】
画像処理システムの一種であるプロジェクタ２０は、レンズユニット２４から投写対象物の一種であるスクリーン１０へ向け画像を投写する。本実施例では、プロジェクタ２０は、スクリーン１０に正対していない状態となっている。このため、投写画像１２の形状は台形状に歪んでいる。
【００２４】
このような画像の歪みを補正するため、本実施例では、ユーザーがリモコン２６を用いて投写画像１２の４隅がスクリーン１０の４隅に一致するように投写画像１２を調整できるようにプロジェクタ２０が形成されている。なお、このような機能は、現在市販されているプロジェクタに備わっている機能である。具体的には、例えば、セイコーエプソン株式会社のプロジェクタに備わっている「Quick Corner」等がある。
【００２５】
しかし、スクリーン１０の形状が所望の縦横比になっていない場合、投写画像１２の４隅をスクリーン１０の４隅に一致させただけでは、投写画像１２は所望のアスペクト比にならず、原画像とは異なる印象をユーザーに与えてしまうことになる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、リモコン２６からの操作情報に基づき、スクリーン１０の縦横比を把握し、所望のアスペクト比で投写画像１２が表示されるように画像情報を補正する。
【００２７】
次に、このような機能を実装するためのプロジェクタ２０の機能ブロックについて説明する。
【００２８】
図２は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０の機能ブロック図である。
【００２９】
プロジェクタ２０は、画像情報（例えば、ＲＧＢ信号等）を入力する画像情報入力部１１０と、画像の歪みが補正されるように、入力された画像情報を補正する補正部１３０と、補正された画像情報を出力する画像情報出力部１６０と、画像情報に基づき、画像を投写する画像投写部１９０とを含んで構成されている。
【００３０】
また、プロジェクタ２０は、リモコン２６からの操作情報に基づいて位置調整情報を生成する位置調整情報生成部１４０と、位置調整情報に基づき、スクリーン１０における投写画像１２の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成部１２０とを含んで構成されている。
【００３１】
また、画像投写部１９０は、液晶パネルを有する空間光変調器１９２と、空間光変調器１９２を駆動する駆動部１９４と、光源１９６と、レンズユニット２４に含まれるレンズ１９８と、画角調整部１９９とを含んで構成されている。
【００３２】
駆動部１９４は、画像情報出力部１６０からの画像情報に基づき、空間光変調器１９２を駆動する。そして、画像投写部１９０は、光源１９６からの光を、空間光変調器１９２およびレンズ１９８を介して投写する。
【００３３】
また、上述したプロジェクタ２０の各部を実装するためのハードウェアとしては、例えば、以下のものを適用できる。
【００３４】
図３は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ２０のハードウェアブロック図である。
【００３５】
例えば、画像情報入力部１１０としては、例えばＡ／Ｄコンバーター９３０等、補正部１３０としては、例えば画像処理回路９７０、ＲＡＭ９５０、ＣＰＵ９１０等、画像情報出力部１６０としては、例えばＤ／Ａコンバーター９４０等、補正情報生成部１２０、位置調整情報生成部１４０としては、例えば画像処理回路９７０、ＲＡＭ９５０等、空間光変調器１９２としては、例えば液晶パネル９２０、液晶パネル９２０を駆動する液晶ライトバルブ駆動ドライバを記憶するＲＯＭ９６０等を用いて実装できる。
【００３６】
なお、これらの各部はシステムバス９８０を介して相互に情報をやりとりすることが可能である。また、これらの各部は、その一部または全部を、回路のようにハードウェア的に実装してもよいし、ドライバのようにソフトウェア的に実装してもよい。
【００３７】
さらに、補正情報生成部１２０等としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体９００からプログラムを読み取って補正情報生成部１２０等の機能をコンピュータに実装してもよい。
【００３８】
このような情報記憶媒体９００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。
【００３９】
また、情報記憶媒体９００に代えて、上述した各機能を実装するためのプログラム等を、伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実装することも可能である。
【００４０】
（画像処理の流れの説明）
次に、これらの各部を用いた画像処理の流れについて説明する。
【００４１】
図４は、本実施形態の一例に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。
【００４２】
ユーザーは、図１に示すように、投写画像１２の外枠がスクリーン１０をはみ出すようにプロジェクタ２０を設置する。そして、ユーザーは、プロジェクタ２０を起動し、白色の画像を投写する（ステップＳ１）。これにより、投写画像１２の外枠がスクリーン１０からはみ出して表示される。
【００４３】
ユーザーは、図１の太線の矢印で示すように、リモコン２６を用いて投写画像１２の４隅がスクリーン１０の４隅に一致するように投写画像１２の４隅の位置を調整する（ステップＳ２）。位置調整情報生成部１４０は、リモコン２６からの操作情報に基づいて４隅それぞれの位置調整情報を生成する。
【００４４】
また、補正情報生成部１２０は、投写画像１２の４隅とスクリーン１０の４隅が一致した状態において、位置調整情報生成部１４０からの位置調整情報と、画像投写部１９０における液晶パネル９２０の水平画角を示す値と、レンズ１９８の水平方向の画角θＨを示す画角情報を取得する。
【００４５】
図５は、本実施形態の一例に係る投写パネル領域１９を示す模式図である。
【００４６】
例えば、液晶パネル９２０の２次元平面は、投写パネル領域１９として表すことができる。例えば、スクリーン１０に相当する領域である投写対象領域１１は、図５に示す領域ＥＦＧＨであり、投写画像１２に相当する領域である補正前投写領域は、投写パネル領域１９と一致し、図５に示す領域ＡＢＣＤである。
【００４７】
補正情報生成部１２０は、位置調整情報と、液晶パネル９２０の水平解像度と、画角情報に基づき、補正情報を生成する（ステップＳ３）。
【００４８】
より具体的には、補正情報生成部１２０は、まず、既知である液晶パネル９２０の水平解像度と、画角情報とに基づき、スクリーン１０を透視投影した仮想投写面におけるスクリーン１０の奥行き値Ｐｚを演算する。そして、補正情報生成部１２０は、投写パネル領域１９の２次元平面における投写対象領域１１の４隅の位置を示す第１の２次元位置情報と、奥行き値Ｐｚを示す奥行き位置情報に基づき、上記２次元平面にレンズ１９８の主点を原点とし、レンズ１９８の光軸を３次元目として加えた３次元空間における仮想投写面に透視投影した場合のスクリーン１０の４隅の位置を示す第１の３次元位置情報を生成する。
【００４９】
図６は、本実施形態の一例に係る３次元空間と奥行き値Ｐｚを示す模式図である。
【００５０】
例えば、レンズユニット２４（レンズ１９８）の平面をｘｙの２次元平面と仮定し、レンズ１９８の光軸であるｚ軸を仮定する。この場合、スクリーン１０の領域Ｅ’Ｆ’Ｇ’Ｈ’は、投写パネル領域１９が相当する仮想投写面における投写対象領域１１となる。この３次元空間における原点から仮想投写面までの距離が奥行き値Ｐｚである。
【００５１】
この場合、３次元空間における投写対象領域１１の４隅の座標は、Ｅ(Ex,Ey,Pz)、Ｆ(Fx,Fy,Pz)、Ｇ(Gx,Gy,Pz)、Ｈ(Hx,Hy,Pz)と表すことができる。また、実際のスクリーン１０の４隅の座標は、E'=s*E、F'=t*F、G'=u*G、H'=v*Hと表すことができる。ここで、スクリーン１０は、長方形であるため、対向する２辺の長さは等しく平行である。すなわち、E'F'、H'G'のベクトルは等しい。また、この条件に加え、s=1と仮定することにより、補正情報生成部１２０は、実数s、t、u、vを一意に決定することができる。
【００５２】
さらに、補正情報生成部１２０は、スクリーン１０の縦横比＝E'F'/F'G'を演算する。
【００５３】
そして、補正情報生成部１２０は、スクリーン１０の縦横比と、投写画像１２の所望のアスペクト比Saを比較し、適切なアスペクト比となる補正後投写領域１４の４隅IJKLの座標を演算する。
【００５４】
図７は、本実施形態の一例に係るスクリーン１０と補正後の投写画像１２との関係を示す図であり、図７（Ａ）は、縦より横が長い場合のスクリーン１０を示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のスクリーン１０における補正後の投写画像１２を示す図である。また、図８は、本実施形態の一例に係るスクリーン１０と補正後の投写画像１２との関係を示す図であり、図８（Ａ）は、縦より横が短い場合のスクリーン１０を示す図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のスクリーン１０における補正後の投写画像１２を示す図である。
【００５５】
ここでは、所望のアスペクト比Sa=0.75であると仮定する。
【００５６】
スクリーン１０のアスペクト比が0.75とほぼ等しい場合（0.75に一致しなくても許容範囲内であればよい。）、補正情報生成部１２０は、投写画像１２の形状をスクリーン１０の形状に一致させるように補正情報を生成する。説明を簡単にするため、本実施例では、補正情報生成部１２０は、スクリーン１０のアスペクト比が0.75とほぼ等しい場合は投写画像１２の形状をスクリーン１０の形状に一致させるように補正情報を生成するものと仮定する。
【００５７】
また、図８（Ａ）に示すように、アスペクト比<0.75の場合、すなわち、スクリーン１０が横長の場合、補正情報生成部１２０は、図８（Ｂ）に示すように、スクリーン１０の左右に余白を有する領域に補正後の投写画像１２（領域A'B'C'D'）が表示されるように補正情報を生成する。
【００５８】
アスペクト比Sa<0.75の場合、A'はE'H'をm:nに分割する点であることからA'=(n*E'+m*H')/(m+n)である。なお、ここで、m+n=1であるものと仮定する。
【００５９】
また、スクリーン１０の横：縦＝sa:1であることから補正後の投写画像１２のアスペクト比を0.75に維持するためには、m=(1-4*Sa/3)/2,n=1-(1-4*Sa/3)/2にする必要がある。補正情報生成部１２０は、A'以外のB'C'D'も同様に演算する。
【００６０】
また、図８（Ａ）に示すように、アスペクト比>0.75の場合、すなわち、スクリーン１０が縦長の場合、補正情報生成部１２０は、図８（Ｂ）に示すように、スクリーン１０の上下に余白を有する領域に補正後の投写画像１２が形成されるように補正情報を生成する。
【００６１】
アスペクト比Sa>0.75の場合、A'はE'F'をm:nに分割する点であることからA'=(n*E'+m*F')/(m+n)である。なお、ここで、m+n=1であるものと仮定する。
【００６２】
また、スクリーン１０の縦：横＝sa:1であることから補正後の投写画像１２のアスペクト比を0.75に維持するためには、m=(Sa-3/4)/2,n=Sa-(Sa-3/4)/2にする必要がある。補正情報生成部１２０は、A'以外のB'C'D'も同様に演算する。
【００６３】
このようにして補正情報生成部１２０は、第１の３次元位置情報と、スクリーン１０の縦横比と、アスペクト比に基づき、補正後の投写画像１２の４隅の３次元座標A'(A'x,A'y,A'z)、B'(B'x,B'y,B'z)、C'(C'x,C'y,C'z)、D'(D'x,D'y,D'z)を示す第２の３次元位置情報を生成することができる。
【００６４】
さらに、補正情報生成部１２０は、補正後の投写画像１２を若干拡大するように補正情報を生成してもよい。これにより、いわゆる縁なし状態の画像とし、画像の見栄えをよくすることができる。例えば、拡大率をPs、原点をO、補正後の投写領域の対角線の交点をPとすると、補正情報生成部１２０は、拡大後の投写領域の頂点A'=Ps*PA'+OPで求めることができる。補正情報生成部１２０は、A'以外のB'C'D'も同様に演算する。
【００６５】
次に、補正情報生成部１２０は、このようにして求めた３次元座標系におけるA'B'C'D'（第２の３次元位置情報）を、図６に示す仮想投写面上に透視投影することにより、仮想投写面における補正後投写領域１４の４隅の座標ＩＪＫＬを示す第２の２次元位置情報を生成する。
【００６６】
ここで、補正後投写領域１４の４隅の座標をＩ(X0,Y0)、Ｊ(X1,Y1)、Ｋ(X2,Y2)、Ｌ(X3,Y3)と仮定する。この場合、Ｉについては、X0=Pz*A'x/A'zであり、Y0=Pz*A'y/A'zである。Ｊ、Ｋ、Ｌも同様に求められる。
【００６７】
また、補正前投写領域の４隅の座標をＡ(x0,y0)、Ｂ(x1,y1)、Ｃ(x2,y2)、Ｄ(x3,y3)と仮定する。なお、補正前投写領域は、投写パネル領域１９と一致するため、補正前投写領域の４隅の座標は既知である。
【００６８】
このようにして補正情報生成部１２０は、ＡＢＣＤおよびＩＪＫＬの座標を示す位置補正情報を生成することができる。
【００６９】
補正部１３０は、補正情報生成部１２０からの位置補正情報に基づき、画像情報を補正する（ステップＳ４）。より具体的には、以下の変換式を用いて投写画像１２の形状を変換するための変換用パラメータを求めることができる。
【００７０】
図９は、本実施形態の一例に係る変換用パラメータを求める演算式を示す図である。
【００７１】
補正部１３０は、図９に示す演算式を用いて８つの変換用パラメータPa〜Phを演算する。
【００７２】
さらに、補正部１３０は、入力された画像情報の各画素に対して以下の式を用いて各画素の座標を補正する。
【００７３】
X=(Pa*x+Pb*y+Pc)/(Pg*x+Ph*y+1)、Y=(Pd*x+Pe*y+Pf)/(Pg*x+Ph*y+1)
なお、ここで、(x,y)は補正前の画素の座標であり、(X,Y)は補正後の画素の座標である。
【００７４】
そして、画像投写部１９０は、補正部１３０によって補正された画像情報に基づき、画像を投写する（ステップＳ５）。
【００７５】
これにより、プロジェクタ２０は、スクリーン１０の中央に、スクリーン１０をできるだけ有効に活用して歪みのない投写画像１２を表示することができる。
【００７６】
以上のように、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、所望のアスペクト比でスクリーン１０の領域を有効に使用して画像を投写することができる。これにより、プロジェクタ２０は、スクリーン１０の形状の影響を受けずに観察者にとって見やすい画像を投写することができる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、投写画像１２の４隅とスクリーン１０の４隅が一致した状態における位置調整情報に基づき、スクリーン１０の縦横比を把握することができる。位置調整情報やスクリーン１０の縦横比等を用いることにより、プロジェクタ２０は、所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、スクリーン１０の４隅の情報を利用することにより、縦横の歪み検出角度に制限無く補正することができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、投写画像１２を拡大したり縮小したりして投写する場合であっても、投写用のレンズ１９８の水平方向の画角に応じて所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、プロジェクタ２０は、３次元空間におけるスクリーン１０の４隅の位置を特定し、スクリーン１０の対向する辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して所望のアスペクト比となるように画像の歪みを補正することができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、ＣＣＤカメラを利用しないため、プロジェクタ２０に搭載するメモリの容量も少なくて済み、ＣＣＤカメラを利用する場合と比べ、より安価でプロジェクタ２０を構成することができる。
【００８２】
（変形例）
本発明は、上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００８３】
例えば、上述した実施例では、投写対象物としてスクリーン１０を用いたが、４隅を検出可能な矩形状のものであればよく、投写対象物は、例えば、ホワイトボード、壁等であってもよい。
【００８４】
また、上述した実施例では、プロジェクタ２０は、水平方向の解像度と水平方向の画角を用いたが、変形例として、垂直方向の解像度と垂直方向の画角を用いてもよく、水平と垂直の両者を併用してもよい。
【００８５】
また、上述した実施例では、画像処理システムとしてプロジェクタ２０を用いたが、本発明は、プロジェクタ２０以外にもＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)、ＥＬ(Electro Luminescence)等のディスプレイ用の画像処理システムにも有効である。
【００８６】
また、プロジェクタ２０としては、例えば、液晶プロジェクタ、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いたプロジェクタ等を用いてもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。投写パネルも液晶パネル９２０に限定されず、ＤＭＤ用の投写パネルであってもよい。
【００８７】
また、上述したプロジェクタ２０の機能は、例えば、プロジェクタ単体で実装してもよいし、複数の処理装置で分散して（例えば、プロジェクタとＰＣとで分散処理）実装してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】画像投写時の状態を示す模式図である。
【図２】本実施形態の一例に係るプロジェクタの機能ブロック図である。
【図３】本実施形態の一例に係るプロジェクタのハードウェアブロック図である。
【図４】本実施形態の一例に係る画像処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の一例に係る投写パネル領域を示す模式図である。
【図６】本実施形態の一例に係る３次元空間と奥行き値Ｐｚを示す模式図である。
【図７】本実施形態の一例に係るスクリーンと補正後の投写領域との関係を示す図であり、図７（Ａ）は、縦より横が長い場合のスクリーンを示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のスクリーンにおける補正後の投写領域を示す図である。
【図８】本実施形態の一例に係るスクリーンと補正後の投写領域との関係を示す図であり、図８（Ａ）は、縦より横が短い場合のスクリーンを示す図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のスクリーンにおける補正後の投写領域を示す図である。
【図９】本実施形態の一例に係る変換用パラメータを求める演算式を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０  スクリーン（投写対象物）、１２  投写画像、２０  プロジェクタ（画像処理システム）、６０  センサー、１２０  補正情報生成部、１３０  補正部、１４０  位置調整情報生成部、１９０  画像投写部、１９９  画角調整部、９００  情報記憶媒体、９２０  液晶パネル（投写パネル）
【図１】
2005286572.tif 000003
【図２】
2005286572.tif 000004
【図３】
2005286572.tif 000005
【図４】
2005286572.tif 000006
【図５】
2005286572.tif 000007
【図６】
2005286572.tif 000008
【図７】
2005286572.tif 000009
【図８】
2005286572.tif 000010
【図９】
2005286572.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月25日(2005.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段と、
を含み、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とする画像処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記補正情報生成手段は、
前記画像投写手段における投写用のレンズの水平方向または垂直方向の画角を示す画角情報と、前記投写パネルの水平解像度または垂直解像度とに基づき、仮想投写面を設定するための奥行き位置を示す奥行き位置情報を生成し、
前記投写パネルの２次元平面に、前記レンズの主点を原点とし、前記レンズの光軸を３次元目として加えた３次元空間を設定し、
前記位置調整情報に基づく前記２次元平面における前記投写対象物の位置を示す第１の２次元位置情報と、前記奥行き位置情報とに基づき、前記３次元空間における前記仮想投写面に透視投影した状態の前記投写対象物の位置を示す第１の３次元位置情報を生成し、
当該第１の３次元位置情報に基づき、前記投写対象物の対向する２辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して前記縦横比を演算することを特徴とする画像処理システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記補正情報生成手段は、前記第１の３次元位置情報と、前記縦横比と、前記アスペクト比とに基づき、前記３次元空間における補正後の前記画像の位置を示す第２の３次元位置情報を生成し、
当該第２の３次元位置情報に基づき、前記仮想投写面に透視投影した状態の前記画像の補正後の位置を示す第２の２次元位置情報を生成し、
当該第２の２次元位置情報に基づき、前記位置補正情報を生成することを特徴とする画像処理システム。
【請求項４】
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段と、
を含み、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写する画像投写手段と、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成する位置調整情報生成手段と、
前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正する補正手段として機能させ、
前記補正情報生成手段は、ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように前記位置補正情報を生成することを特徴とするプログラム。
【請求項６】
コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、
請求項５に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
【請求項７】
画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写し、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成し、
ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、
当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成し、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正し、
補正した画像情報に基づき、前記画像を投写することを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
投写用のレンズの水平方向または垂直方向の画角を示す画角情報と、前記投写パネルの水平解像度または垂直解像度とに基づき、仮想投写面を設定するための奥行き位置を示す奥行き位置情報を生成し、
前記投写パネルの２次元平面に、前記レンズの主点を原点とし、前記レンズの光軸を３次元目として加えた３次元空間を設定し、
前記位置調整情報に基づく前記２次元平面における前記投写対象物の位置を示す第１の２次元位置情報と、前記奥行き位置情報とに基づき、前記３次元空間における前記仮想投写面に透視投影した状態の前記投写対象物の位置を示す第１の３次元位置情報を生成し、
当該第１の３次元位置情報に基づき、前記投写対象物の対向する２辺の長さが等しく平行であるという条件を利用して前記縦横比を演算することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１の３次元位置情報と、前記縦横比と、前記アスペクト比とに基づき、前記３次元空間における補正後の前記画像の位置を示す第２の３次元位置情報を生成し、
当該第２の３次元位置情報に基づき、前記仮想投写面に透視投影した状態の前記画像の補正後の位置を示す第２の２次元位置情報を生成し、
当該第２の２次元位置情報に基づき、前記位置補正情報を生成することを特徴とする画像処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明に係る画像処理方法は、画像を、矩形の投写対象物へ向け投写パネルを介して投写し、
ユーザーによる前記画像の位置調整に基づく位置調整情報を生成し、
ユーザーによる前記画像の位置調整によって前記画像の４隅と前記投写対象物の４隅が一致した状態における前記位置調整情報に基づき、前記投写対象物の縦横比を演算し、
当該縦横比に基づき、前記画像が所定のアスペクト比となるように、前記投写対象物における前記画像の４隅の位置を補正するための位置補正情報を生成し、
前記位置補正情報に基づき、前記画像を投写するための画像情報を補正し、
補正した画像情報に基づき、前記画像を投写することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
スクリーン１０の縦横比が0.75とほぼ等しい場合（0.75に一致しなくても許容範囲内であればよい。）、補正情報生成部１２０は、投写画像１２の形状をスクリーン１０の形状に一致させるように補正情報を生成する。説明を簡単にするため、本実施例では、補正情報生成部１２０は、スクリーン１０の縦横比が0.75とほぼ等しい場合は投写画像１２の形状をスクリーン１０の形状に一致させるように補正情報を生成するものと仮定する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、図７（Ａ）に示すように、縦横比<0.75の場合、すなわち、スクリーン１０が横長の場合、補正情報生成部１２０は、図７（Ｂ）に示すように、スクリーン１０の左右に余白を有する領域に補正後の投写画像１２（領域A'B'C'D'）が表示されるように補正情報を生成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
また、スクリーン１０の縦：横＝Sa:1であることから補正後の投写画像１２のアスペクト比を0.75に維持するためには、m=(1-4*Sa/3)/2,n=1-(1-4*Sa/3)/2にする必要がある。補正情報生成部１２０は、A'以外のB'C'D'も同様に演算する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
また、図８（Ａ）に示すように、縦横比>0.75の場合、すなわち、スクリーン１０が縦長の場合、補正情報生成部１２０は、図８（Ｂ）に示すように、スクリーン１０の上下に余白を有する領域に補正後の投写画像１２が形成されるように補正情報を生成する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また、スクリーン１０の縦：横＝Sa:1であることから補正後の投写画像１２のアスペクト比を0.75に維持するためには、m= (Sa-3/4)/2,n=Sa-(Sa-3/4)/2にする必要がある。補正情報生成部１２０は、A'以外のB'C'D'も同様に演算する。