(57)【要約】【課題】画像を高度かつ高速に補正して投影する。【解決手段】投影装置１において、画像取得部７０１はスクリーンに投影する入力画像を取得する。センサ部７０２は光源から出射されカラーホイールを透過しＤＭＤにより変調されたスクリーンに投影しない透過光を検出してＲＧＢの各輝度を取得する。選択部７０４はセンサ部７０２で得られた輝度に基づいて色補正のための補正情報を記憶部７０３から取得してトーンカーブを求める。画像補正部７０５は得られたトーンカーブに基づいて入力画像を補正して出力する。【選択図】図７
2007248997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射され光変調素子により変調された光を検出するセンサ部と、
投影する画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記画像を色補正するための所定の補正情報を記憶する記憶部と、
前記センサ部により検出された光の輝度に基づいて、前記補正情報を前記記憶部から選択して取得する選択部と、
前記選択部により取得された前記補正情報に基づいて、前記画像取得部により取得された前記画像を色補正して出力する画像補正部と
を備え、
前記センサ部は、前記画像補正部により補正された画像を投影する方向と異なる他の一の方向に方向変換された光を、当該画像を投影するタイミングと異なる所定のタイミングで検出する
ことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記所定のタイミングは、当該投影装置の電源投入後、所定の時間が経過したタイミングである
ことを特徴とする、請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記画像取得部により取得された前記画像の明るさの段階及びコントラストの段階を指定するデータの入力を受け付けて、当該明るさの段階及び当該コントラストの段階のうち少なくとも一方に基づいて前記補正情報を取得する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の投影装置。
【請求項４】
前記センサ部により検出された光の輝度の大きさが所定の基準値以下か否かを判別し、前記センサ部により検出された光の輝度の大きさが所定の基準値以下の場合に、前記光源の交換を促す通知をする通知部を更に備える
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項５】
前記輝度又は前記明るさ又は前記コントラストの制御は、光の赤、緑、青の成分毎に行なうことを特徴とする、請求項３又は４記載の投影装置。
【請求項６】
前記センサ部は、画像投影中にもセンサ部へ向いている光変調素子からの光を検出し、
前記所定のタイミングは、画像投影中の任意のタイミングとする
ことを特徴とする、請求項１に記載の投影装置。
【請求項７】
光源から出射され光変調素子により変調された光を検出するセンサ部と、画像を色補正するための所定の補正情報を記憶する記憶部とを用いる投影方法であって、
投影する画像を取得する画像取得ステップと、
前記センサ部により検出された光の輝度に基づいて、前記補正情報を前記記憶部から選択して取得する選択ステップと、
前記選択ステップにより取得された前記補正情報に基づいて、前記画像取得ステップにより取得された前記画像を色補正して出力する画像補正ステップと
を備え、
前記画像補正部により補正された画像を投影する方向と異なる他の一の方向に方向変換された光を、当該画像を投影するタイミングと異なる所定のタイミングで検出するように前記センサ部を制御する
ことを特徴とする投影方法。
【請求項８】
光源から出射され光変調素子により変調された光を検出するセンサ部を備えるコンピュータを、
投影する画像を取得する画像取得部、
前記画像取得部により取得された前記画像を色補正するための所定の補正情報を記憶する記憶部、
前記センサ部により検出された光の輝度に基づいて、前記補正情報を前記記憶部から選択して取得する選択部、
前記選択部により取得された前記補正情報に基づいて、前記画像取得部により取得された前記画像を色補正して出力する画像補正部
として機能させ、
前記画像補正部により補正された画像を投影する方向と異なる他の一の方向に方向変換された光を、当該画像を投影するタイミングと異なる所定のタイミングで検出するように前記センサ部を制御する
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像を高度かつ高速に補正して投影するために好適な投影装置、投影方法、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに画像を投影する装置として、一般にプロジェクタと呼ばれる投影装置が普及している。例えば、プロジェクタの投影方式の一つである単板式ＤＭＤ（Digital Micromirror Device、登録商標）プロジェクタでは、角度制御できる微細な鏡（ＤＭＤ）を配置し、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）が配置された高速で回転するカラーホイール（カラーフィルター）を通過した光をＤＭＤに当て、それぞれの色に対応した画像を連続して表示することによりカラーの再現を行う。また、黒を投影する場合には、ＤＭＤを用いて光吸収板の方向に光を反射させてスクリーン方向の投影光の光量を減少させる。言い換えれば、黒投影時などではスクリーンに投影されない未使用光（捨て光）が存在する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スクリーンに投影されない未使用光（捨て光）を光センサで検出して、光センサにより得られた電圧と所定の基準電圧が一致するようにフィードバック制御を行って、投影画像の輝度を一定に保つプロジェクタが開示されている。また、特許文献２には、未使用光（捨て光）をイメージセンサで検出することにより画像を読み取って、読み取った画像のネガ画像が投影画像と同等であるとして投影画像の画質の補正を行うプロジェクタが開示されている。これらによれば、プロジェクタは、使用開始後の経時変化などにより発生する、投影画像の後発的な出力誤差を補正することができる。
【特許文献１】特開２００３−２８００９０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３８７６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、特許文献１によれば、捨て光を検出するセンサが光の明るさのみを検出する光センサであるため、投影画像の輝度の補正しかできないという問題がある。また、特許文献２によれば、イメージセンサで取得する画像データの容量が大きく、瞬時に投影画像を補正するためには不向きであるという問題がある。このように、いずれのプロジェクタにおいても、またこれらの技術を組み合わせたとしても、投影画像の画質を素早く高度に補正することは難しかった。
【０００５】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、画像を高度かつ高速に補正して投影するために好適な投影装置、投影方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る投影装置は、センサ部、画像取得部、記憶部、選択部、及び、画像補正部を備える。
センサ部は、光源から出射され光変調素子により変調された光を検出する。
画像取得部は、投影する画像を取得する。
記憶部は、画像取得部により取得された画像を色補正するための所定の補正情報を記憶する。
選択部は、センサ部により検出された光の輝度に基づいて、補正情報を記憶部から選択して取得する。
画像補正部は、選択部により取得された補正情報に基づいて、画像取得部により取得された画像を色補正して出力する。
そして、センサ部は、画像補正部により補正された画像を投影する方向と異なる他の一の方向に方向変換された光を、画像を投影するタイミングと異なる所定のタイミングで検出する。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のその他の観点に係る投影方法は、光源から出射され光変調素子により変調された光を検出するセンサ部と、画像を色補正するための所定の補正情報を記憶する記憶部とを用いる投影方法であって、画像取得ステップ、選択ステップ、及び、画像補正ステップを備える。
画像取得ステップは、投影する画像を取得する。
選択ステップは、センサ部により検出された光の輝度に基づいて、補正情報を記憶部から選択して取得する。
画像補正ステップは、選択ステップにより取得された補正情報に基づいて、画像取得ステップにより取得された画像を色補正して出力する。
そして、画像補正部により補正された画像を投影する方向と異なる他の一の方向に方向変換された光を、当該画像を投影するタイミングと異なる所定のタイミングで検出するようにセンサ部を制御する。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のその他の観点に係るプログラムは、光源から出射され光変調素子により変調された光を検出するセンサ部を備えるコンピュータを、画像取得部、記憶部、選択部、及び、画像取得部として機能させる。
画像取得部は、投影する画像を取得する。
記憶部は、画像取得部により取得された画像を色補正するための所定の補正情報を記憶する。
選択部は、センサ部により検出された光の輝度に基づいて、補正情報を記憶部から選択して取得する。
画像補正部は、選択部により取得された補正情報に基づいて、画像取得部により取得された画像を色補正して出力する。
そして、画像補正部により補正された画像を投影する方向と異なる他の一の方向に方向変換された光を、画像を投影するタイミングと異なる所定のタイミングで検出するようにセンサ部を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、画像を高度かつ高速に補正して投影するために好適な投影装置、投影方法、及び、プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施形態１）
以下、この発明の実施形態に係る投影装置１を説明する。
【００１１】
図１は、投影装置１を用いた画像投影システムの例を示す図である。
【００１２】
カメラ２は、台座３の上に置かれた原稿４を撮影し、得られた撮影画像を投影装置１に入力する。投影装置１とカメラ２はケーブル５で接続されている。投影装置１は、カメラ２から入力された撮影画像を投影光に変換し、スクリーン６にこの投影光を照射して原稿４を含む画像をスクリーン６に投影する。
【００１３】
次に、本実施形態に係る投影装置１の構成を図２を用いて説明する。投影装置１は、制御部２０１、画像処理部２０２、表示部２０３、操作部２０４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０５、及び、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０６を備える。
【００１４】
制御部２０１は、ＲＯＭ２０６に記憶されたオペレーティングシステム（ＯＳ）や制御プログラムに従って、投影装置１の全体の制御を行う。制御部２０１は、制御の必要に応じて、各部に制御信号およびデータを送信、または、各部から応答信号およびデータを受信する。例えば、制御部２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成される。
【００１５】
画像処理部２０２は、カメラ２から入力された撮影画像を、画像処理部２０２が備える入出力インタフェース（図示せず）を用いて取得し、制御部２０１や画像処理部２０２が備える画像演算プロセッサ（図示せず）によって加工処理した後、これを画像処理部２０２が備えるフレームメモリ（図示せず）に記録する。フレームメモリに記録された画像データは、所定の同期タイミング（垂直同期など）でビデオ信号に変換され表示部２０３へ出力される。例えば、画像処理部２０２は、撮影画像の台形歪み補正、ガンマ補正等を行う。画像演算プロセッサは、２次元の画像の重ね合わせ演算などを高速に実行できる。なお、画像処理部２０２は、投影装置１が備える他の入出力インタフェースによって取得された撮影画像を取得するように構成してもよい。
【００１６】
表示部２０３は、画像処理部２０２から入力された画像データを投影光に変換しスクリーン６に投影する。表示部２０３は、ランプ、カラーホイール、光変調素子、投影レンズ、ミラーなどから構成される。詳細は後述する。
【００１７】
操作部２０４は、操作ボタン（図示せず）などの入力装置を備え、ユーザからの投影装置１の操作指示を受け付ける。そして、操作部２０４は、受け付けた操作指示に対応する制御命令を制御部２０１に入力する。
【００１８】
ＲＡＭ２０５は、制御部２０１が行う処理に必要なデータやプログラム等を一時的に記憶する。制御部２０１は、ＲＡＭ２０５に変数領域を設け、この変数領域に格納された値に対して演算を行う。あるいは、制御部２０１は、ＲＡＭ２０５に格納された値を一旦レジスタに格納してからレジスタに対して演算を行い、演算結果をＲＡＭ２０５に書き戻す、などの処理を行う。
【００１９】
ＲＯＭ２０６は、投影装置１の全体の制御に必要なＯＳやプログラム等を記憶する不揮発性メモリである。制御部２０１は、ＲＯＭ２０６に記憶されたＯＳやプログラム等をＲＡＭ２０５に読み出して実行する。
【００２０】
次に、投影装置１の表示部２０３の構成を図３を用いて説明する。表示部２０３は、ランプ３０１、カラーホイール３０２、ライトトンネル３０３、ミラー３０４、ＤＭＤ３０５、カラーセンサ３０６、及び、投影レンズ３０７を備える。
【００２１】
ランプ３０１は、投影装置１がスクリーン６に映像を投影するための光源であり、典型的には白色光を出射する。ランプ３０１からの発光は反射鏡によって１点に集光されカラーホイール３０２に入射する。
【００２２】
カラーホイール３０２は、所定の周波数の光を透過させる複数の透過領域をもつ円盤状のフィルターである。例えば、カラーホイール３０２は、図４に示すような構成である。本実施形態のカラーホイール３０２は、赤色の光を透過させる赤透過領域４０１と、緑色の光を透過させる緑透過領域４０２と、青色の光を透過させる青透過領域４０３と、赤緑青すべての光を透過させる（白色の光を透過させる）白透過領域４０４とを含む。表示部２０３は、モータ（図示せず）を用いてカラーホイール３０２を定速回転させて、ランプ３０１からの白色光を赤・緑・青・白透過領域４０１乃至４０４に入射し、対応する所定の周波数の光を透過させる。これにより光源の白色光は各色に時分割される。なお、カラーホイール３０２は上述したものに限られず、例えば４つの透過領域のほかに隣り合う２色の中間色を透過させる領域を含んでいてもよい。
【００２３】
ライトトンネル３０３は、カラーホイール３０２を透過した透過光を内面で反射することにより、その光分布を均一にしつつ、透過光をミラー３０４へと導く。時分割された（色分割された）透過光はライトトンネル３０３を通過してミラー３０４に入射する。ミラー３０４に入射した透過光は、反射してＤＭＤ３０５に入射する。
【００２４】
ＤＭＤ３０５は、図５に示すように、傾斜角度を制御できる複数のマイクロミラー５０１（小さな鏡）を備える。マイクロミラー５０１は、縦横の各幅が１０〜２０マイクロメートル（μｍ）程度で、アルミニウムなどの極薄金属片から構成される。例えば、ＤＭＤ３０５は、マイクロミラー５０１を所定の傾斜角度（典型的には、±約１０°）動かすことにより、光を投影レンズ３０７又はカラーセンサ３０６に所定の周期で繰り返し入射させて光量を調節する。ＤＭＤ３０５は、マイクロミラー５０１を用いて入射光の反射方向を制御できる。１個のマイクロミラー５０１は、スクリーン６に投影される画像の画素１個に対応する。
【００２５】
具体的には、ＤＭＤ３０５は、カラーホイール３０２を透過した光をスクリーン６に投影する場合、透過光を投影レンズ３０７の方向（第１の方向）に反射させるようにマイクロミラー５０１の向きを制御する。一方、スクリーン６に黒を投影する（赤緑青すべての光を透過させない）場合、透過光をカラーセンサ３０６の方向（第２の方向）に反射させるようにマイクロミラー５０１の向きを制御する。すなわち、本実施形態では、スクリーン６に投影されないこの未使用光をカラーセンサ３０６によりセンシングする。
【００２６】
カラーセンサ３０６は、反射光の可視光領域を赤、緑、青の各々の色信号に分けて検出する。可視光の波長範囲は４００〜８００ナノメートル（ｎｍ）程度であり、光の三原色の波長はそれぞれ、青：４５０ｎｍ、緑：５３０ｎｍ、赤：６８０ｎｍ程度である。これらの波長の光強度をフォトトランジスタで測定し、フォトトランジスタの出力電流の大きさの組み合わせで入射光の色を判別する。すなわち、カラーセンサ３０６は、カラーホイール３０２の各透過領域４０１乃至４０４を透過した光が、赤、緑、青、白のいずれであるかを判別することができ、色の時分割パターンを取得することができる。カラーセンサ３０６により検出された時分割パターン信号は制御部２０１に入力される。
【００２７】
例えば、図６は、カラーセンサ３０６で検出される色の時分解パターンの例を示す図である。本図では、より理解を容易にするために、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の出力が１又は０のパルスで表されるものとしている。カラーホイール３０２が回転角０°から回転を開始すると、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色は回転角度の変化に伴ってカラーセンサ３０６に入射する角度が変化する。回転角３６０°はカラーホイール３０２が１回転したことを示す。
図６では、ＲとＧ、ＧとＢ、ＢとＲの何れかの組み合わせが同時に１のパルスとして出力されている状態を示しているが、このようでなくとも良く、同時に２つの原色が存在する領域においては、その比率を調整しても良く、その比率は可変であっても良い。
【００２８】
なお、カラーセンサ３０６は本発明によって限定されるものではなく、カラーホイール３０２のどの透過領域を透過したか（あるいは透過光の三原色の割合がどの程度か）が判別できるセンサであればよい。
【００２９】
投影レンズ３０７は、ＤＭＤ３０５より入射した反射光を集光して、画像をスクリーン６に投影する。
【００３０】
例えば、画像処理部２０２に入力された撮影画像（入力画像）が所定の画素数（例えば１０２４×７６８ピクセルなど）から構成されており、各画素に出力する色（例えば２５６段階のＲＧＢなど）が対応づけられているとする。画像処理部２０２は、台形歪み補正、ガンマ補正などの画像処理を行った後、補正後の画像データを表示部２０３に入力する。表示部２０３は、補正後の画像データを構成する各画素が示す色をスクリーン６に正しく投影できるように、各画素について、カラーホイール３０２の回転位置（あるいはカラーホイール３０２への集光点の位置）と、ＤＭＤ３０５のマイクロミラー５０１の角度とを調整して出力画像を投影レンズ３０７に投影する。なお、画像処理部２０２が行う画像処理の内容は本発明によって限定されない。
【００３１】
次に、本実施形態の投影装置１の制御部２０１等が行う処理について図７を用いて説明する。投影装置１は、画像取得部７０１、センサ部７０２、記憶部７０３、選択部７０４、及び、画像補正部７０５を備える。
【００３２】
画像取得部７０１は、スクリーン６に投影する画像を入力画像として取得して、画像補正部７０５に入力する。例えば、図１に示すような画像処理システムの場合、画像取得部７０１はカメラ２で撮影された原稿４を含む撮影画像を取得する。
なお、制御部２０１と画像処理部２０２が協働して動作することにより画像取得部７０１として機能する。
【００３３】
センサ部７０２は、ランプ３０１から出射されＤＭＤ３０５により変調された透過光を検出するカラーセンサ３０６を備える。上述のように、表示部２０３は、マイクロミラー５０１の向きを制御して、透過光を投影レンズ３０７又はカラーセンサ３０６に所定の周期で繰り返し入射させて光量を調節する。本実施形態では、カラーセンサ３０６は、画像を投影するスクリーン６の方向と異なる所定の方向に配置され、画像を投影するタイミングと異なる所定のタイミングで透過光を検出する。すなわち、カラーセンサ３０６は、スクリーン６に投影しない未使用光（捨て光）をセンシングする。センサ部７０２は、このカラーセンサ３０６により取得されたセンサデータを選択部７０４に入力する。例えばこのセンサデータは、反射光の可視光領域を赤、緑、青（３元色）の各々の色信号に分けて各色の輝度（光強度）が２５６段階で示されるデータである。
なお、表示部２０３と制御部２０１が協働して動作することによりセンサ部７０２として機能する。
【００３４】
記憶部７０３は、画像取得部７０１により取得された入力画像を色補正するための所定の補正情報を、カラーセンサ３０６により検出される透過光の輝度に対応づけてＲＯＭ２０６などに記憶する。ここで、所定の補正情報とは、例えば図８（ａ）〜（ｄ）に示されるようなトーンカーブ８０１である。図８（ａ）〜（ｄ）の横軸は入力画像の明るさを、縦軸は出力画像の明るさを示す。
なお、ＲＯＭ２０６と制御部２０１が協働して動作することにより記憶部７０３として機能する。ただし、投影装置１は、ハードディスク、磁気テープや、フラッシュメモリ、ホログラムメモリ、三次元メモリなど不揮発性メモリといった各種記憶装置を備え、これらの記憶装置に書き換えが可能なように記憶し、記憶部７０３はこれらの記憶装置と制御部２０１が協働して動作することにより動作するように構成してもよい。
【００３５】
図８（ａ）のトーンカーブ８０１は、入力画像の明るさと出力画像の明るさが同じである基準線（図中では点線で示す）よりも全体的に出力画像の明るさが大きくなっている。すなわち、このトーンカーブ８０１に従って入力画像の色補正を行えば、出力画像は全体的に明るくなるように補正される。
図８（ｂ）のトーンカーブ８０１は、出力画像の明るさが基準線よりも全体的に小さくなっている。すなわち、このトーンカーブ８０１に従って入力画像の色補正を行えば、出力画像は全体的に暗くなるように補正される。
図８（ｃ）のトーンカーブ８０１は、入力画像の明るさが暗い部分で出力画像の明るさが基準線よりも暗く、逆に入力画像の明るさが明るい部分で出力画像の明るさが基準線よりも明るくなっている。すなわち、このトーンカーブ８０１に従って入力画像の色補正を行えば、出力画像は全体的にコントラストが強調されるように補正される。
図８（ｄ）のトーンカーブ８０１は、入力画像の明るさが暗い部分で出力画像の明るさが基準線よりも明るく、逆に入力画像の明るさが明るい部分で出力画像の明るさが基準線よりも暗くなっている。すなわち、このトーンカーブ８０１に従って入力画像の色補正を行えば、出力画像は全体的にコントラストが弱くなるように補正される。
【００３６】
本実施形態では、それぞれのトーンカーブ８０１は、入力画像の各画素の各色（赤、緑、青）の明るさをｘ、各画素に対応する出力画像の各色の明るさをｙとして、所定の関数ｙ＝ｆ（ｘ）（ただし０≦ｘ≦２５５）で１対１に対応づけられるものとする。ただし、トーンカーブ８０１はこれに限られず、入力画像の明るさの値と出力画像の明るさの値とを対応づけたテーブル、データベース等で表されるものでもよい。また、例えばｘの所定の第１区間（０≦ｘ＜Ｘ１）でｙ＝０、所定の第２区間（Ｘ１≦ｘ＜Ｘ２）でｙ＝２ｘ、所定の第３区間（Ｘ２≦ｘ≦２５５）でｙ＝０、などのように、入力画像と出力画像とが対応づけられるものであってもよい。
【００３７】
選択部７０４は、カラーセンサ３０６により検出された輝度に基づいて、所定の補正情報を記憶部７０３から選択して取得し、取得した補正情報を画像補正部７０５に入力する。具体的には、例えば、入力画像の各画素の明るさの分布が暗いほうに偏っており、この分布の標準偏差が基準値より小さい場合、選択部７０４は図８（ａ）に示すように出力画像を全体的に明るくするトーンカーブ８０１を選択して取得する。例えば、入力画像の各画素の明るさの分布がある値付近に偏っており、この分布の標準偏差が基準値より小さい場合、選択部７０４は図８（ｃ）に示すように出力画像のコントラストを強調するトーンカーブ８０１を選択して取得する。
なお、画像処理部２０２と制御部２０１が協働して動作することにより選択部７０４として機能する。
【００３８】
ただし、選択部７０４は、記憶部７０３に記憶されたトーンカーブ８０１から１つを選択して取得して、更に所定の演算を行ってトーンカーブ８０１を決定するように構成してもよい。例えば、入力画像の各画素の明るさの分布がある値Ｖ１付近に偏っており、この分布の標準偏差が基準値より小さい場合、選択部７０４は図８（ｃ）に示すようなコントラストを強調するトーンカーブ８０１を選択し、更にコントラストの強調度合いが大きい中央部８０２を値Ｖ１付近にシフトさせる演算を行ってもよい。なお、この演算は任意に行うことができる。
【００３９】
画像補正部７０５は、選択部７０４により取得された補正情報に基づいて入力画像を補正する画像処理を行い、補正後の画像データを出力する。例えば、この画像処理とは、画像の階調の応答特性を表わすガンマ値を、表示部２０３の特性、カラーホイール３０２やＤＭＤ３０５等の取り付け誤差、経年変化、使用環境の違いなどに最適な出力特性になるように補正するガンマ補正である。これにより、投影装置１は入力画像の補正を行うことができる。
なお、画像処理部２０２と表示部２０３と制御部２０１が協働して動作することにより画像補正部７０５として機能する。
【００４０】
すなわち、投影装置１が行う画像処理に用いられる透過光は、スクリーン６に投影される投影光ではなく、スクリーン６に投影されない未使用光（捨て光）であり、また、カラーセンサ３０６はスクリーン６に画像を投影するタイミングとは別のタイミングで透過光を検出するため、画像の投影が一時中断されたり余計なカラーマーク等が表示されたりすることなく、ユーザに違和感を与えずに画像補正を行うことができる。また、カラーセンサ３０６を用いて赤、緑、青の各色の輝度を直接取得するため、より素早く高度な画像補正を行うことができる。そして、表示部３０２の特性、カラーホイール３０２やＤＭＤ３０５等の取り付け誤差、経年変化、使用環境の違いなどにより画像の出力特性に個々のばらつきがあっても、自動的に容易に補正することができる。また、本実施形態に示される投影方法を用いても、同様の効果を得ることができる。
【００４１】
また、センサ部７０２が透過光を検出するタイミングは、例えば、投影装置１の電源投入後の所定の時間が経過したタイミングとすることもできる。
【００４２】
すなわち、この画像補正処理を、投影装置１の電源投入後ランプ３０１の温度が画像を投影するために十分暖まってから等、所定の時間が経過したタイミングで行うことにより、投影開始時からユーザに違和感を与えることなく画像を投影することができる。
【００４３】
次に、本実施形態の画像補正部７０５等が行う画像処理について図９のフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、画像補正部７０５等は、投影装置１の電源投入直後にこの画像処理を行う。ただし、画像処理を行うタイミングはこれに限られるものではない。
【００４４】
まず、画像補正部７０５は、表示部２０３などの初期化を行う（ステップＳ９０１）。具体的には、画像補正部７０５は表示部２０３のランプ３０１への電源供給を開始させ、ランプ３０１が画像を投影するために十分な温度に達するように暖める。また、画像補正部７０５は、カラーホイール３０２及びＤＭＤ３０５のマイクロミラー５０１の位置を初期状態に設定するように制御する。
【００４５】
次に、画像補正部７０５は、表示部２０３が画像を投影可能な状態になったか否かを判定する（ステップＳ９０２）。具体的には、例えば画像補正部７０５はランプ３０１の温度が画像を投影するために十分な温度に達したか否かを判定する。
【００４６】
投影可能な状態ではない場合（ステップＳ９０２；ＮＯ）、画像補正部７０５は、投影可能な状態になるまで待機する。
【００４７】
一方、投影可能な状態である場合（ステップＳ９０２；ＹＥＳ）、画像補正部７０５は、ＤＭＤ３０５を全オフ状態にするように制御する（ステップＳ９０３）。すなわち、画像補正部７０５は、ＤＭＤ３０５のすべてのマイクロミラー５０１を、カラーセンサ３０６が設置されている方向に向けるように表示部２０３を制御する。
【００４８】
次に、画像補正部７０５は、ランプ３０１の発光を開始させる（ステップＳ９０４）。ここで、マイクロミラー５０１は投影レンズ３０７が設置された第１の方向ではなく、カラーセンサ３０６が設置された第２の方向に向いているため、投影光はカラーセンサ３０６に入射し、投影レンズ３０７には入射しない。
【００４９】
センサ部７０２は、カラーセンサ３０６に入射した投影光を検出してセンサデータを取得し、センサデータを選択部７０４に入力する。選択部７０４はこのセンサデータを取得する（ステップＳ９０５）。上述したように、このセンサデータは、例えば、透過光の可視光領域を赤、緑、青（３元色）の各々の色信号に分けて各色の輝度（光強度）が２５６段階で示されるデータである。
【００５０】
選択部７０４は、カラーセンサ３０６により検出されたセンサデータに基づいて、補正情報を記憶部７０３から選択して取得し、取得した補正情報を画像補正部７０５に入力する。画像補正部７０５は、補正情報として例えばトーンカーブ８０１を取得する（ステップＳ９０６）。
【００５１】
画像補正部７０５は、取得したトーンカーブ８０１などの補正情報に基づいて、入力画像のガンマ補正などの補正を行う（ステップＳ９０７）。補正された画像データは、画像処理部２０２が備えるフレームメモリに記憶される。フレームメモリに記録された画像データは、所定の同期タイミングでビデオ信号に変換され表示部２０３へ出力されて、結果としてスクリーン６に投影されユーザは補正された投影画像を見ることができる。なお、ここで実行された画像の補正に用いられたトーンカーブ８０１などの補正情報はＲＡＭ２０５に記憶され、所定の同期タイミングで同様の補正が行われる。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、投影装置１は、表示部２０３の特性、カラーホイール３０２やＤＭＤ３０５等の取り付け誤差、経年変化、使用環境の違いなどにより、出力画像の出力特性に個々のばらつきがあっても、ユーザに違和感を与えることなく自動的に容易に画像補正することができる。
また画像の投影中においても、一部の光変調素子（特に光変調素子の外周部は、画像を投影しないで、常にＯＦＦ状態とすることがある）が、投影画像の一部を黒表示とする為に、ＯＦＦ状態（つまりセンサ方向を向いている）にあるので、例えば画像投影前の所定のタイミングで画像補正を行なうのではなく、またはそれに追加して、画像の投影中の所定のタイミングで、光変調素子の一部よりの光をセンサで検出して、画像補正を行うように構成しても良い。このように構成することで、より細かい画像補正を行なうことが出来る。
【００５３】
（実施形態２）
次に、この発明の他の実施形態に係る投影装置１を説明する。本実施形態の投影装置１は、上述の実施形態に加えて、入力画像の補正をユーザによる指示入力に基づいて行うことができるようにしたものである。さらに、本実施形態の投影装置１は、ランプ３０１の明るさを判定してその判定結果やランプ３０１の交換時期をユーザに通知できるようにしたものである。なお、本実施形態の投影装置１を用いた画像投影システムの構成、投影装置１の構成、及び、表示部２０３の構成は図１乃至図６と同様であるため説明を省略する。また、画像補正部７０５等が行う画像処理の重複する部分についての説明を省略し、異なる構成についてのみ説明することとする。
【００５４】
図１０は、本実施形態の投影装置１の制御部２０１等が行う処理を説明するための図である。本図のように、投影装置１は更に通知部７０６を備える。
【００５５】
選択部７０４は、入力画像の明るさの段階及びコントラストの段階を指定するデータの入力（指示入力）を受け付ける。例えば、この指示入力は、操作部２０４が備える操作ボタンなどを用いてユーザから入力される。そして、この明るさの段階及びコントラストの段階のうち少なくとも一方に基づいて、トーンカーブ８０１などの補正情報を取得する。
【００５６】
例えば、図１１（ａ）は、ユーザから入力された指示入力の内容の例を示す図である。本図では、明るさの段階とコントラストの段階は、赤・緑・青の各色について、値「５０」を基準値として、それぞれ０〜９９までの１００段階で表される。そして、各色の明るさの段階と各色のコントラストの段階は、それぞれ独立して指定することが可能である。例えば、本図では、赤の明るさは基準値と同じ段階で出力するように指定されている。すなわち、出力画像のうち「赤」は入力画像と同じ明るさで出力される。一方、赤のコントラストは基準値より５段階大きく設定されている。すなわち、出力画像のうち「赤」は入力画像より５段階コントラストが強調されて出力されることになる。なお、この指示入力によって設定される明るさの段階数とコントラストの段階数は本実施形態により限定されず任意である。
【００５７】
また、この指示入力はユーザにより数値で指定されるものに限らず、例えば「レベル３：赤の明るさを標準にする」「レベル４：赤の明るさをやや強くする」「レベル５：赤の明るさを強くする」など、予め決められた設定値の中からユーザが選択する形式を用いてもよい。この場合、投影装置１は、図１１（ｂ）に示されるような、指示入力と、明るさ・コントラストの段階を対応づけるテーブルをＲＯＭ２０６等に予め記憶し、ユーザから入力された指示入力に対応する明るさ・コントラストの段階をこのテーブルを用いて決定すればよい。なお、指示入力により設定できる内容は、明るさやコントラストの段階に限られず、他のパラメータを設定できるものであってもよい。
【００５８】
そして、選択部７０４は、図１１（ａ）のように設定された明るさの段階とコントラストの段階に基づいて、最適なトーンカーブ８０１を求めて、このトーンカーブ８０１に基づいて入力画像の補正をする。例えば、指示入力による明るさの段階が１００段階で選択できるとする。そして、図１１（ａ）のように緑の明るさの指示入力が標準の「５０」より５段階大きい「５５」であったとすると、緑の明るさを全体として１０％明るくするトーンカーブ８０１を取得する。なお、記憶部７０３は設定できるすべての段階に対応するトーンカーブ８０１を予め記憶するようにしてもよいし、記憶されたトーンカーブ８０１に所定の演算を行ってトーンカーブ８０１を決定するように構成してもよい。また、例えば、明るさ・コントラストの段階を示す指示入力がない場合には、選択部７０４は、明るさ・コントラストの段階を標準値などの既定値に設定する。
【００５９】
このように選択部７０４を構成することにより、投影装置１は、明るさやコントラストの段階を任意の値に設定して入力画像の補正をすることができる。
すなわち、投影装置１は、ユーザから入力画像の明るさの段階及びコントラストの段階を指定するデータの入力を受け付けて、入力された明るさの段階及びコントラストの段階のうち少なくとも一方に基づいて、トーンカーブ８０１などの補正情報を取得することができる。そして、ユーザの好みに合わせて、入力画像の補正を行うことができる。
【００６０】
通知部７０６は、カラーセンサ３０６により検出されたセンサデータが示す透過光の輝度の大きさが所定の基準値以下か否かを判別し、この判別結果を示す情報を出力する。例えば、通知部７０６は、カラーセンサ３０６が検出した赤・緑・青の各色の輝度のいずれか又は全部が基準値より小さい（すなわち、透過光が暗い）と判定すると、ランプ３０１の明るさが暗い旨の通知を出力する。例えば、投影装置１は図１に示す構成に加えて更にＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの出力装置を備え、通知部７０６はこの出力装置を用いてランプ３０１の明るさが暗い旨のメッセージを出力する。本投影装置に接続され、投影画像を送信しているＰＣへ、メッセージを送信して表示させるように構成しても良い。
【００６１】
あるいは、投影装置１は図１に示す構成に加えて更にスピーカなどの音声出力装置を更に備え、通知部７０６はこの音声出力装置を用いてランプ３０１の明るさが暗い旨の音声を出力する。なお、この音声は予めＲＯＭ２０６等に音声データとして記憶され、所定の音声再生プログラムを用いて音声データを音声の波形に変換して出力されるようにすればよい。
【００６２】
なお、通知部７０６が判別結果を示す情報を出力する方法はこれらに限られず、ユーザに所定のメッセージ等を伝達できるものであればよい。また、通知部７０６が通知する情報は、例えばランプ３０１を交換することを促す内容であってもよい。例えば、通知部７０６は、カラーセンサ３０６が検出した赤・緑・青の各色の輝度のいずれか又は全部が基準値より小さい（すなわち、透過光が暗い）と判定すると、「ランプ３０１を交換して下さい」などの通知を出力することができる。
【００６３】
すなわち、投影装置１は、ランプ３０１の明るさを判定して、各色の輝度が現在どの程度なのかをユーザに通知することができる。また、投影装置１は、ランプ３０１の明るさを判定して、ランプ３０１の交換時期をユーザに通知することができる。そして、この判定及び通知は、スクリーン６に投影されない未使用光（捨て光）を、カラーセンサ３０６を用いて検出することによって行われるため、スクリーン６に画像を投影する処理に影響させずに、ユーザに違和感を与えることなく容易に行うことができる。
【００６４】
次に、本実施形態の画像補正部７０５等が行う画像処理について図１２のフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、画像補正部７０５等は、投影装置１の電源投入直後にこの画像処理を行う。ただし、画像処理を行うタイミングはこれに限られるものではない。
【００６５】
まず、画像補正部７０５は、表示部２０３などの初期化を行う（ステップＳ１２０１）。具体的には、画像補正部７０５は表示部２０３のランプ３０１への電源供給を開始させ、ランプ３０１が画像を投影するために十分な温度に達するように暖める。また、画像補正部７０５は、カラーホイール３０２及びＤＭＤ３０５のマイクロミラー５０１の位置を初期状態に設定するように制御する。
【００６６】
次に、画像補正部７０５は、表示部２０３が画像を投影可能な状態になったか否かを判定する（ステップＳ１２０２）。具体的には、例えば画像補正部７０５はランプ３０１の温度が画像を投影するために十分な温度に達したか否かを判定する。
【００６７】
投影可能な状態ではない場合（ステップＳ１２０２；ＮＯ）、画像補正部７０５は、投影可能な状態になるまで待機する。
【００６８】
一方、投影可能な状態である場合（ステップＳ１２０２；ＹＥＳ）、画像補正部７０５は、ＤＭＤ３０５を全オフ状態にするように制御する（ステップＳ１２０３）。すなわち、画像補正部７０５は、ＤＭＤ３０５のすべてのマイクロミラー５０１を、カラーセンサ３０６が設置されている方向に向けるように表示部２０３を制御する。
【００６９】
次に、画像補正部７０５は、ランプ３０１の発光を開始させる（ステップＳ１２０４）。ここで、マイクロミラー５０１は投影レンズ３０７が設置された第１の方向ではなく、カラーセンサ３０６が設置された第２の方向に向いているため、投影光はカラーセンサ３０６に入射し、投影レンズ３０７には入射しない。
【００７０】
センサ部７０２は、カラーセンサ３０６に入射した投影光を検出してセンサデータを取得し、センサデータを選択部７０４に入力する。選択部７０４はこのセンサデータを取得する（ステップＳ１２０５）。上述したように、このセンサデータは、例えば、透過光の可視光領域を赤、緑、青（３元色）の各々の色信号に分けて各色の輝度（光強度）が２５６段階で示されるデータである。
【００７１】
次に、選択部７０４は、明るさ・コントラストの段階を指定する指示入力があったか否かを判定する（ステップＳ１２０６）。
【００７２】
指示入力がある場合（ステップＳ１２０６；ＹＥＳ）、選択部７０４は、入力された指示入力に対応するトーンカーブ８０１を求める（ステップＳ１２０７）。
【００７３】
指示入力がない場合（ステップＳ１２０６；ＮＯ）、選択部７０４は、上述した実施形態と同様に、カラーセンサ３０６により検出されたセンサデータに基づいて、トーンカーブ８０１を記憶部７０３から選択して取得し、取得したトーンカーブ８０１を画像補正部７０５に入力する。画像補正部７０５は、入力画像を補正するためのトーンカーブ８０１を取得する（ステップＳ１２０８）。
【００７４】
画像補正部７０５は、取得したトーンカーブ８０１などの補正情報に基づいて、入力画像のガンマ補正などの補正を行う（ステップＳ１２０９）。補正された画像データは、画像処理部２０２が備えるフレームメモリに記憶される。フレームメモリに記録された画像データは、所定の同期タイミングでビデオ信号に変換され表示部２０３へ出力されて、結果としてスクリーン６に投影され、ユーザは補正された投影画像を見ることができる。なお、ここで実行された画像の補正に用いられたトーンカーブ８０１などの補正情報はＲＡＭ２０５に記憶され、所定の同期タイミングで同様の補正が行われる。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、投影装置１は、ユーザから入力画像の明るさの段階及びコントラストの段階を指定するデータの入力を受け付けて、入力された明るさの段階及びコントラストの段階に基づいて、例えばユーザの好みに合わせて、入力画像の補正を行うことができる。
【００７６】
次に、本実施形態の通知部７０６等が行う通知処理について図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態では、この通知処理は、投影装置１が画像の投影を行っているときに所定のタイミング（例えば垂直同期など）で定期的に行われるが、これに限定されるものではない。
【００７７】
まず、センサ部７０２は、カラーセンサ３０６に入射した投影光を検出してセンサデータを取得し、センサデータを選択部７０４に入力する。選択部７０４はこのセンサデータを取得する（ステップＳ１３０１）。
【００７８】
選択部７０４は、センサ部７０２によって得られた各色の輝度が基準値以上か否かを判定する（ステップＳ１３０２）。
【００７９】
輝度が基準値以上の場合（ステップＳ１３０２；ＹＥＳ）、通知部７０６等は通知処理を終了する。
【００８０】
一方、輝度が基準値に満たない場合（ステップＳ１３０２；ＮＯ）、通知部７０６はランプの明るさを通知する（ステップＳ１３０３）。例えば、通知部７０６は所定のメッセージの表示や、所定の音声の出力によって、ユーザにランプ３０１の交換を促す通知を行う。
【００８１】
次に、選択部７０４は、上述した画像処理と同様に、ステップＳ１３０１で取得したセンサデータに基づいて、画像を正しく投影するためのトーンカーブ８０１を求める（ステップＳ１３０４）。画像補正部７０５は求められたトーンカーブ８０１を取得する。
【００８２】
そして、画像補正部７０５は、得られたトーンカーブ８０１を用いて入力画像の補正を行う（ステップＳ１３０５）。
【００８３】
このように、本実施形態によれば、投影装置１は、ランプ３０１の明るさを判定して、各色の輝度が現在どの程度なのかを通知することができ、あるいは、ランプ３０１の交換を促す通知をユーザに通知することができる。なお、本実施形態では、通知処理で輝度が基準値に満たない場合に画像の補正を行うように構成したが、各色の輝度が現在どの程度なのかを通知するか、あるいは、ランプ３０１の交換を促す通知をユーザに通知するのみとしてもよい。
また画像の投影中においても、一部の光変調素子（特に光変調素子の外周部は、画像を投影しないで、常にＯＦＦ状態とすることがある）が、投影画像の一部を黒表示とする為に、ＯＦＦ状態（つまりセンサ方向を向いている）にあるので、例えば画像投影前の所定のタイミングで画像補正を行なうのではなく、またはそれに追加して、画像の投影中の所定のタイミングで、光変調素子の一部よりの光をセンサで検出して、画像補正を行うように構成しても良い。このように構成することで、より細かい画像補正を行なうことが出来る。
【００８４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００８５】
本願記載の投影装置１に搭載した光変調素子は、ＤＭＤ、ＬＣＤ、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）、ＧｘＬ（登録商標）等、いずれであっても構わない。
【００８６】
本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても１つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００８７】
本発明に係る投影装置１は、フロントプロジェクタの場合を例として挙げているが、リアプロジェクタであっても構わない。
【００８８】
本発明は、システム或いは装置に本発明により規定される処理を実行させるプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることは言うまでもない。
すなわち、光源から出射され光変調素子により変調された透過光を検出するセンサ部を備えるコンピュータは、カラーセンサ３０６をスクリーン６に画像を投影するタイミングとは別のタイミングで透過光を検出するように制御するため、画像の投影が一時中断されたり余計なカラーマーク等が表示されたりすることなく、ユーザに違和感を与えずに画像補正を行うことができる。また、コンピュータは、カラーセンサ３０６を用いて赤、緑、青の各色の輝度を直接取得するため、より素早く高度な画像補正を行うことができる。そして、表示部３０２の特性、カラーホイール３０２やＤＭＤ３０５等の取り付け誤差、経年変化、使用環境の違いなどにより画像の出力特性に個々のばらつきがあっても、自動的に容易に補正することができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明によれば、画像を高度かつ高速に補正して投影するために好適な投影装置、投影方法、及び、プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本実施形態の画像投影システムを説明するための図である。
【図２】本実施形態の投影装置の構成を説明するための図である。
【図３】表示部の構成を説明するための図である。
【図４】カラーホイールの構成の例を示す図である。
【図５】マイクロミラーにより反射された光がカラーセンサ又は投影レンズに入射することを示す図である。
【図６】カラーセンサで検出される色の時分解パターンの例を示す図である。
【図７】投影装置の制御部等が協働して行う画像処理を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は画像処理を行うために用いられるトーンカーブの例を示す図である。
【図９】画像処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】実施形態２の投影装置の制御部等が協働して行う画像処理を説明するための図である。
【図１１】（ａ）指示入力の内容の例を示す図である。（ｂ）指示入力と、明るさ・コントラストの段階を対応づけるテーブルの例である。
【図１２】実施形態２の画像処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】実施形態２の通知処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１・・・投影装置、２・・・カメラ、３・・・台座、４・・・原稿、５・・・ケーブル、６・・・スクリーン、２０１・・・制御部、２０２・・・画像処理部、２０３・・・表示部、２０４・・・操作部、２０５・・・ＲＡＭ、２０６・・・ＲＯＭ、３０１・・・ランプ、３０２・・・カラーホイール、３０３・・・ライトトンネル、３０４・・・ミラー、３０５・・・ＤＭＤ、３０６・・・カラーセンサ、３０７・・・投影レンズ、４０１・・・赤透過領域、４０２・・・緑透過領域、４０３・・・青透過領域、４０４・・・白透過領域、５０１・・・マイクロミラー、７０１・・・画像取得部、７０２・・・センサ部、７０３・・・記憶部、７０４・・・選択部、７０５・・・画像補正部、７０６・・・通知部、８０１・・・トーンカーブ、８０２・・・トーンカーブの中央部
【図１】
2007248997.tif 000003
【図２】
2007248997.tif 000004
【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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