(57)【要約】【課題】ユーザが、円柱状の被投影体に投影する画像を容易に調整できるようにする。【解決手段】投影装置１は、円柱状の被投影体であるスクリーン３に画像を投影する投影装置であって、入力画像を取得する画像取得部１１と、スクリーン３の形状を示す形状情報を取得する情報取得部１２と、形状情報に基づいて入力画像を変形させることにより補正画像を生成する補正部４０と、補正画像をスクリーン３に投影する投影部５０と、を有する。【選択図】図４
2017118365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の被投影体に画像を投影する投影装置であって、
入力画像を取得する画像取得手段と、
前記被投影体の形状を示す形状情報を取得する情報取得手段と、
前記形状情報に基づいて前記入力画像を変形させることにより補正画像を生成する補正手段と、
前記補正画像を前記被投影体に投影する投影手段と、
を有することを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記入力画像に含まれる複数の画素それぞれの画素値を、前記形状情報に基づいて、他の画素の画素値に基づく画素値に変更することにより、前記補正画像を生成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３】
前記補正手段は、前記形状情報に基づいて、前記入力画像に含まれる複数の画素の輝度値を変更することにより前記補正画像を生成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】
前記情報取得手段は、前記投影手段が前記補正画像を投影する前記被投影体の面の曲率の特定に用いられる前記形状情報を取得することを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項５】
前記情報取得手段は、前記投影手段が前記補正画像を投影する前記被投影体の面の中央部と前記投影手段との距離が、前記被投影体の面の端部と前記投影手段との距離よりも大きいか否かを示す前記形状情報を取得することを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項６】
前記情報取得手段は、前記投影手段から前記被投影体までの距離を示す距離情報をさらに取得し、
前記補正手段は、前記距離情報が示す距離と前記形状情報が示す形状との関係に基づいて前記入力画像を変形させることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項７】
前記情報取得手段は、前記投影手段が前記被投影体に投影する前記画像の画角を示す画角情報をさらに取得し、前記画角情報に基づいて、前記距離情報を取得することを特徴とする、
請求項６に記載の投影装置。
【請求項８】
前記情報取得手段は、前記被投影体の軸の方向に直交する方向と前記投影手段の光軸の方向との角度を示す角度情報をさらに取得し、
前記補正手段は、前記角度情報にさらに基づいて前記入力画像を変形させることにより前記補正画像を生成することを特徴とする、
請求項１から７のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項９】
前記投影手段の光軸の方向を検出する方向検出手段をさらに有することを特徴とする、
請求項８に記載の投影装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、前記被投影体に接する平面に前記入力画像を投影した場合の前記入力画像の画素の位置である第１位置と、前記被投影体に投影した場合の位置である第２位置との関係に基づいて、前記入力画像に含まれる複数の画素の座標を変更することにより前記補正画像を生成することを特徴とする、
請求項１から９のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項１１】
前記補正手段は、前記投影手段から前記第１位置までの距離と、前記投影手段から前記第２位置までの距離とに基づいて、前記入力画像に含まれる複数の画素の輝度値を変更することを特徴とする、
請求項１０に記載の投影装置。
【請求項１２】
前記形状情報を設定する操作を受け付ける操作手段をさらに有し、
前記投影手段は、前記形状情報を設定する操作を受け付けるモードにおいて、前記操作手段が受け付けた前記形状情報に基づいて形状が変化する前記被投影体の模擬画像を投影することを特徴とする、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項１３】
前記投影手段は、前記形状情報が、前記被投影体の表面が凸状面であることを示している場合と、前記形状情報が、前記被投影体の表面が凹状面であることを示している場合とで、前記模擬画像を切り替えることを特徴とする、
請求項１２に記載の投影装置。
【請求項１４】
投影装置が円柱状の被投影体に画像を投影する投影方法であって、
入力画像を取得するステップと、
前記被投影体の形状を示す形状情報を取得するステップと、
前記形状情報に基づいて前記入力画像を変形させることにより補正画像を生成するステップと、
前記補正画像を前記被投影体に投影するステップと、
を有することを特徴とする投影方法。
【請求項１５】
前記補正画像を生成するステップにおいて、前記入力画像に含まれる複数の画素それぞれの画素値を、前記形状情報に基づいて、他の画素の画素値に基づく画素値に変更することにより、前記補正画像を生成することを特徴とする、
請求項１４に記載の投影方法。
【請求項１６】
前記補正画像を生成するステップにおいて、前記形状情報に基づいて、前記入力画像に含まれる複数の画素の輝度値を変更することにより前記補正画像を生成することを特徴とする、
請求項１４又は１５に記載の投影方法。
【請求項１７】
前記投影手段から前記被投影体までの距離を示す距離情報を取得するステップをさらに有し、
前記補正画像を生成するステップにおいて、前記距離情報が示す距離と前記形状情報が示す形状との関係に基づいて前記入力画像を変形させることを特徴とする、
請求項１４から１６のいずれか１項に記載の投影方法。
【請求項１８】
前記被投影体に投影される前記画像の画角を示す画角情報を取得するステップをさらに有し、
前記距離情報を取得するステップにおいて、前記画角情報に基づいて、前記距離情報を取得することを特徴とする、
請求項１７に記載の投影方法。
【請求項１９】
前記被投影体の軸の方向に直交する方向と前記投影手段の光軸の方向との角度を示す角度情報を取得するステップをさらに有し、
前記補正画像を生成するステップにおいて、前記角度情報にさらに基づいて前記入力画像を変形させることにより前記補正画像を生成することを特徴とする、
請求項１４から１８のいずれか１項に記載の投影方法。
【請求項２０】
前記形状情報を設定する操作を受け付けるステップと、
前記形状情報を設定する操作を受け付けた後に、受け付けた前記形状情報に基づいて形状が変化する前記被投影体の模擬画像を投影するステップと、
をさらに有することを特徴とする、
請求項１４から１９のいずれか１項に記載の投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン等の被投影体に画像を投影する投影装置及び投影方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円柱状のスクリーンに画像を投影する際に、投影する画像を変形するプロジェクタが知られている。特許文献１には、円柱状のスクリーンに画像を投影するために、投影部と円柱状のスクリーンとの位置関係を表すパラメータを取得して、投影する画像に幾何学変換を施すプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０３５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプロジェクタにおいては、プロジェクタがパラメータを取得するために、ユーザが複数の調整用チャートを順次投影させ、各調整用チャートの所定の部位が被投影体の所定の位置に一致するように調整する必要があり、調整操作が煩雑であった。そして、調整手順が複雑であり、ユーザにとって調整方法がわかりにくいという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、ユーザが、円柱状の被投影体に投影する画像を容易に調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の投影装置は、円柱状の被投影体に画像を投影する投影装置であって、前記入力画像を取得する画像取得手段と、前記被投影体の形状を示す形状情報を取得する情報取得手段と、前記形状情報に基づいて前記入力画像を変形させることにより補正画像を生成する補正手段と、前記補正画像を前記被投影体に投影する投影手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の投影方法は、投影装置が円柱状の被投影体に画像を投影する投影方法であって、
前記入力画像を取得するステップと、前記被投影体の形状を示す形状情報を取得するステップと、前記形状情報に基づいて前記入力画像を変形させることにより補正画像を生成するステップと、前記補正画像を前記被投影体に投影するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ユーザが、円柱状の被投影体に投影する画像を容易に調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の投影システムＳの構成を示す図である。
【図２】入力画像、補正画像及び投影画像を示す図である。
【図３】補正画像と投影画像との関係を示す図である。
【図４】プロジェクタ１の構成を示す図である。
【図５】補正部４０及び投影部５０の詳細を示す図である。
【図６】制御部１０及び操作部２０の構成を示す図である。
【図７】操作パネル１９１の一例を示す図である。
【図８Ａ】凸状面が選択された場合に投影される形状調整用画面の一例を示す図である。
【図８Ｂ】凹状面が選択された場合に投影される形状調整用画面の一例を示す図である。
【図９】輝度補正テーブル及び変形補正テーブルの作成手順について説明するための図である。
【図１０】プロジェクタ１における画像の補正動作の手順を示すフローチャートである。
【図１１】輝度補正の原理を説明するための図である。
【図１２】変形補正の原理を説明するための図である。
【図１３】入力画像と補正画像との違いを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［投影システムＳの概要］
図１は、第１の実施形態の投影システムＳの構成を示す図である。投影システムＳは、投影装置としてのプロジェクタ１と、コンピュータ２と、円柱状の被投影体であるスクリーン３と、を有する。プロジェクタ１は、コンピュータ２から入力された入力画像に基づく補正画像をスクリーン３に投影する。スクリーン３は、底面に平行な方向である水平方向の断面が真円であってもよく、楕円であってもよい。
【００１１】
図２は、コンピュータ２から入力される入力画像、プロジェクタ１が生成する補正画像、及びプロジェクタ１が投影する投影画像の一例を示す図である。図３は、補正画像と投影画像との関係を示す図である。図３に示すように、プロジェクタ１から照射された光は、円柱状のスクリーン３の中央部に比べて、右側及び左側の端部において横方向（図２におけるＸ方向）に広がる。したがって、プロジェクタ１が、図２（ａ）に示す入力画像をそのままスクリーン３に投影すると、スクリーン３には、端部に近づくほど横方向に長く変形された画像が投影されてしまう。そこで、プロジェクタ１は、図２（ｂ）に示すように、画像の端部に近い画像ほど横方向に縮小されるように変形された補正画像を生成する。プロジェクタ１は、このように入力画像が変形された補正画像を投影することにより、図２（ｃ）に示すように、ユーザが入力画像と同等の画像として視認できる画像をスクリーン３に投影することができる。
【００１２】
また、プロジェクタ１から照射された光は、円柱状のスクリーン３の中央部に比べて右側及び左側の端部において横方向に広がるので、投影画像の輝度は、スクリーン３の端部に近づくにつれて低下する。そこで、プロジェクタ１は、スクリーン３の横方向の端部に近づくほど輝度を大きくするようにして、上記の補正画像を生成する。プロジェクタ１が、このように入力画像の輝度を調整した補正画像を投影することにより、横方向の位置によらず均一な輝度の画像をスクリーン３に投影することができる。
【００１３】
［プロジェクタ１の構成］
図４は、プロジェクタ１の構成を示す図である。プロジェクタ１は、制御部１０と、操作部２０と、センサー部３０と、補正部４０と、投影部５０とを有する。制御部１０は、例えばＣＰＵ及びメモリを含んでおり、画像取得部１１及び情報取得部１２として機能する。
【００１４】
画像取得部１１は、ＨＤＭＩ（登録商標）インターフェイス等の画像入力インターフェイスを介して、コンピュータ２から入力される入力画像を取得する。情報取得部１２は、操作部２０を介して、ユーザにより入力されたスクリーン３の形状を示す形状情報を取得する。また、情報取得部１２は、センサー部３０から入力される、スクリーン３を構成する円柱の軸の方向に直交する方向（水平方向）と投影部５０の光軸の方向との角度であるチルト角を示す角度情報を取得する。情報取得部１２は、例えば、センサー部３０が検出した重力加速度に基づいて、角度情報を取得する。情報取得部１２は、操作部２０を介して入力された角度情報を取得してもよい。
【００１５】
情報取得部１２は、投影部５０が補正画像を投影するスクリーン３の投影面の曲率の特定に用いられる形状情報として、例えば、円柱状のスクリーン３の水平断面の円の直径、半径、又は曲率を示す情報を取得する。情報取得部１２は、円柱状のスクリーン３の水平断面が楕円である場合、楕円の長径及び短径を示す情報、若しくは、投影画像が投影される領域の曲率を示す情報を取得してもよい。情報取得部１２は、円柱状のスクリーン３の水平断面が楕円である場合、投影画像が投影される領域を構成するサブ領域ごとの曲率を示す情報、若しくは複数のサブ領域の曲率の平均値又は中央値を示す情報を取得してもよい。
【００１６】
また、情報取得部１２は、投影部５０からスクリーン３までの距離を示す距離情報を取得する。情報取得部１２は、例えば、操作部２０が受け付けた光学ズームの倍率に対応する画角情報を取得し、画角情報に基づいてスクリーン３までの距離を特定する。具体的には、情報取得部１２は、ズーム倍率が大きく画角が小さいほどスクリーン３までの距離が大きく、ズーム倍率が小さく画角が大きいほどスクリーン３までの距離が小さくなるという特性に基づいて、スクリーン３までの距離を特定する。
【００１７】
情報取得部１２は、投影部５０が補正画像を投影するスクリーン３の投影面の中央部と投影部５０との距離が、スクリーン３の面の端部と投影部５０との距離よりも大きいか否かを示す形状情報を取得してもよい。情報取得部１２は、例えば、スクリーン３の投影面の形状が円柱の外側の凸状面であるか、円筒の内側の凹状面であるかを示す形状情報を取得する。
【００１８】
操作部２０は、例えば、プロジェクタ１の本体に設けられた操作ボタンを含んでいる。操作部２０は、リモートコントローラによるユーザ操作内容を受け付けてもよい。操作部２０は、例えば、投影部５０を介して、操作用の画面をスクリーン３に表示させ、操作用の画面をスクリーン３に表示させた状態で、操作ボタン又はリモートコントローラにおける操作内容を受け付ける。また、操作部２０は、投影部５０の光学ズームを調整する操作を受け付ける。
【００１９】
センサー部３０は、少なくとも鉛直の方向（Ｙ方向）と光軸の方向（Ｚ方向）の重力加速度センサーを有しており、水平方向に対するプロジェクタ１の投影方向の角度、すなわち水平方向に対する投影部５０の光軸の方向の角度であるチルト角を検出する方向検出手段である。センサー部３０は、検出した角度を示す角度情報を情報取得部１２に出力する。
【００２０】
補正部４０は、制御部１０と連動することにより、入力画像を補正する補正手段として機能する。補正部４０は、情報取得部１２が取得した形状情報に基づいて、画像取得部１１が取得した入力画像を変形させることにより補正画像を生成する。補正部４０は、例えば、入力画像に含まれる複数の画素それぞれの画素値を、形状情報に基づいて、他の画素の画素値に基づいて決定される画素値に変更することにより、補正画像を生成する。補正部４０は、形状情報が、凸状の投影面であることを示している場合、複数の画素それぞれの画素値を、各画素よりも外側における画素の画素値に変更する。補正部４０は、形状情報に基づいて特定される曲率に応じて、各画素の画素値をどの画素の画素値に変更するかを決定する。このようにすることで、補正部４０は、図２（ｂ）に示したような補正画像を生成することができる。
【００２１】
補正部４０は、例えば、情報取得部１２が取得した距離情報が示す距離と形状情報が示す形状との関係に基づいて入力画像を変形させることにより補正画像を生成してもよい。また、補正部４０は、情報取得部１２が取得した角度情報にさらに基づいて入力画像を変形させることにより補正画像を生成してもよい。さらに、補正部４０は、形状情報に基づいて、入力画像に含まれる複数の画素の輝度値を変更することにより補正画像を生成してもよい。
【００２２】
投影部５０は、補正画像をスクリーン３に投影するための投影光学系を有する。投影部５０の詳細については、図５を参照しながら後述する。
【００２３】
図５は、補正部４０及び投影部５０の詳細を示す図である。
補正部４０は、共通メモリ１００、同期信号生成回路１１０、入力部１２０、輝度補正部１３０、及び変形補正部１４０を有する。
【００２４】
［共通メモリ１００の構成］
共通メモリ１００は、入力フレームバッファ１０１、出力フレームバッファ１０２、輝度補正テーブル１０３、及び変形補正テーブル１０４を有する。入力フレームバッファ１０１は、１フレームの画像データを保持可能な複数のバッファを有する。入力フレームバッファ１０１においては、１フレームの画像データが書き込まれる毎に、画像データを書き込む対象となるバッファと、画像データを読み出す対象となるバッファとが切り替わる。
出力フレームバッファ１０２も、入力フレームバッファ１０１と同様に複数のバッファを有しており、１フレームの画像データが書き込まれる毎に、画像データを書き込む対象となるバッファと、画像データを読み出す対象となるバッファとが切り替わる。
【００２５】
輝度補正テーブル１０３は、入力フレームバッファ１０１から読み出される画像データの各画素に対応する、輝度を補正するための輝度補正データを保持している。また、変形補正テーブル１０４は、出力フレームバッファ１０２から読み出される画像データの各画素の座標を変換することにより画像を変形するための画像変形データを保持している。輝度補正テーブル１０３及び変形補正テーブル１０４は、例えば制御部１０における演算結果に基づいて更新される。
【００２６】
［同期信号生成回路１１０の構成］
同期信号生成回路１１０は、入力のフレーム周期とは独立した、投影する画像のフレーム周期の同期信号を生成する。同期信号生成回路１１０は、生成した同期信号を、輝度補正部１３０、変形補正部１４０及び投影部５０に供給する。
【００２７】
［入力部１２０の構成］
入力部１２０は、同期信号検出回路１２１、入力フレーム書き込みアドレス生成回路１２２、及び入力フレーム書き込み回路１２３を有する。同期信号検出回路１２１は、画像入力インターフェイスから入力された画像信号の同期信号又は付帯情報に基づいて、入力画像の画像フォーマットを特定する。
【００２８】
入力フレーム書き込みアドレス生成回路１２２は、入力された画像信号の同期信号に同期して、画像信号の画像データを入力フレームバッファ１０１に書き込むためのアドレスを生成する。入力フレーム書き込み回路１２３は、画像入力インターフェイスから入力された画像信号の画像データを入力フレーム書き込みアドレス生成回路１２２からのアドレスに従って入力フレームバッファ１０１に書き込む。
【００２９】
［輝度補正部１３０］
輝度補正部１３０は、スクリーン３の形状を示す形状情報に基づいて、投影される画像における輝度が均一になるように入力画像の輝度を補正する。輝度補正部１３０は、入力フレーム読み出しアドレス生成回路１３１、入力フレーム読み出し回路１３２、輝度補正テーブル読み出しアドレス生成回路１３３、輝度補正テーブル読み出し回路１３４、輝度補正回路１３５、出力フレーム書き込みアドレス生成回路１３６、及び出力フレーム書き込み回路１３７を有する。
【００３０】
入力フレーム読み出しアドレス生成回路１３１は、同期信号生成回路１１０から入力される同期信号に同期して、入力フレームバッファ１０１が有する複数のバッファのうち、読み出し可能な画像データが保持されているバッファから画像データを読み出すための読み出しアドレスを生成する。
入力フレーム読み出し回路１３２は、入力フレーム読み出しアドレス生成回路１３１により生成されたアドレスに従って、入力フレームバッファ１０１から画像データを読み出す。
【００３１】
輝度補正テーブル読み出しアドレス生成回路１３３は、同期信号生成回路１１０から入力される同期信号に同期して、輝度補正テーブル１０３から補正データを読み出すための読み出しアドレスを生成する。輝度補正テーブル読み出し回路１３４は、輝度補正テーブル読み出しアドレス生成回路１３３により生成されたアドレスに従って輝度補正テーブル１０３から輝度補正データを読み出す。
【００３２】
輝度補正回路１３５は、入力フレーム読み出し回路１３２により読み出された画像データと、輝度補正テーブル読み出し回路１３４により読み出された輝度補正データとに基づいて、輝度を補正した輝度補正画像データを生成する。輝度補正回路１３５は、例えば、入力フレーム読み出し回路１３２により読み出された画像データの各画素の輝度値を、輝度補正データが示す各画素の輝度値に変更することにより、輝度補正画像データを生成する。
【００３３】
出力フレーム書き込みアドレス生成回路１３６は、同期信号生成回路１１０から入力される同期信号に同期して、出力フレームバッファ１０２に書き込むための書き込みアドレスを生成する。出力フレーム書き込み回路１３７は、輝度補正回路１３５から入力される輝度補正画像データを、出力フレーム書き込みアドレス生成回路１３６により生成されたアドレスに従って出力フレームバッファ１０２に書き込む。
【００３４】
［変形補正部１４０］
変形補正部１４０は、スクリーン３の形状を示す形状情報に基づいて、投影される画像の形状が入力画像と同等の形状になるように、入力された画像を補正する。本実施形態における変形補正部１４０は、輝度補正部１３０において輝度が補正された後の画像を補正して変形させる。変形補正部１４０は、変形補正テーブル読み出しアドレス生成回路１４１、変形補正テーブル読み出し回路１４２、出力フレーム読み出しアドレス生成回路１４３、出力フレーム読み出し回路１４４、及び変形補正回路１４５を有する。
【００３５】
変形補正テーブル読み出しアドレス生成回路１４１は、同期信号生成回路１１０から入力される同期信号に同期して、変形補正テーブル１０４を読み出すためのアドレスを生成する。変形補正テーブル読み出し回路１４２は、前記変形補正テーブル読み出しアドレス生成回路１４１により生成されたアドレスに従って、変形補正テーブル１０４から変形補正データを読み出す。
【００３６】
出力フレーム読み出しアドレス生成回路１４３は、同期信号生成回路１１０から入力される同期信号に同期して、出力フレームバッファ１０２が有する複数のバッファのうち、読み出し可能な画像データが保持されているバッファから画像データを読み出すための読み出しアドレスを生成する。
出力フレーム読み出し回路１４４は、出力フレーム読み出しアドレス生成回路１４３により生成されたアドレスに従って、出力フレームバッファ１０２から画像データを読み出す。
【００３７】
変形補正回路１４５は、変形補正テーブル読み出し回路１４２により読み出された変形補正データと、出力フレーム読み出し回路１４４により読み出された輝度補正後の画像データとに基づいて、変形補正が施された補正画像データを生成する。変形補正回路１４５は、例えば、出力フレーム読み出し回路１４４により読み出された輝度補正後の画像データの各画素の画素値を、変形補正データが示す各画素の画素値に変更することにより、変形補正画像データを生成する。
【００３８】
［投影部５０］
投影部５０は、パネル駆動回路１５０、パネル１６０、及び投影光学系１７０を有する。パネル駆動回路１５０は、同期信号生成回路１１０から入力される同期信号に同期して、変形補正回路１４５が生成した補正画像データに基づいてパネル１６０を駆動するためのパネル駆動信号を生成する。パネル１６０は、例えば液晶パネルであり、パネル駆動回路１５０により生成されたパネル駆動信号によって駆動され、補正画像データに基づく画像を再生する。投影光学系１７０は、パネル１６０において再生された画像を円柱状の被投影体であるスクリーン３に投影する。
【００３９】
［制御部１０及び操作部２０の構成］
図６は、制御部１０及び操作部２０の構成を示す図である。
制御部１０は、ＣＰＵ１８１（中央演算処理装置）、ＲＯＭ１８２（読み出し専用メモリ）、及びＲＡＭ１８３（ランダムアクセスメモリ）を有する。ＣＰＵ１８１は、ＲＯＭ１８２に格納されている命令コードに従って、プロジェクタ１の各部のブロックとの間で制御信号やデータを送受信することで、プロジェクタ１の全体を制御する。
【００４０】
ＲＯＭ１８２は、プロジェクタ１を動作させるためにＣＰＵ１８１が実行する基本動作プログラム、輝度補正テーブル生成プログラム、変形補正テーブル生成プログラムを格納している。ＲＡＭ１８３は、ＣＰＵ１８１が動作する際のワークメモリである。ＲＡＭ１８３として、共通メモリ１００の一部が使用されてもよい。
【００４１】
操作部２０は、操作パネル１９１、リモコン受信部１９２及びズーム調整部１９３を有する。操作パネル１９１は、複数のキーと表示ランプから構成され、ユーザが直接操作するユーザインターフェイスである。操作部２０は、ユーザの操作内容を制御部１０に通知する。また、操作部２０は、プロジェクタ１の動作状態を表示することができる。
【００４２】
リモコン受信部１９２は、不図示の赤外線ワイヤレスリモコンから発せられる赤外線による信号を受信する回路を有しており、操作パネル１９１のキー操作と同等の機能を遠隔から可能にする。
ズーム調整部１９３は、投影光学系１７０のズーム倍率を調整するためのユーザインターフェイスである。ズーム調整部１９３は、投影光学系１７０のズーム倍率を取得するためのエンコーダを有している。
【００４３】
［操作パネル１９１の構成例］
図７は、操作パネル１９１の構成例を示す図である。操作パネル１９１は、電源ボタン２１、メニューボタン２２、スクリーン選択ボタン２３、設定ボタン２４、及び形状設定スライダー２５を有する。電源ボタン２１は、プロジェクタ１の電源をオン／オフするためのボタンである。メニューボタン２２は、投影部５０に操作メニューを投影させるためのボタンである。ユーザがメニューボタン２２を押すと、操作メニュー画像がスクリーン３に投影される。
【００４４】
スクリーン選択ボタン２３は、スクリーン３の投影面の形状を選択するためのボタンである。ユーザがスクリーン選択ボタン２３を押すと、（１）スクリーン３の投影面の形状が凸状面であるか凹状面であるかを選択する凹凸形状選択メニュー、（２）スクリーン３の断面形状が真円であるか楕円であるかを選択する断面形状選択メニュー、及び（３）断面の直径、半径、長径、短径又は曲率等の投影面の曲がり度合いを示す曲面情報を入力するための曲面情報入力メニューが表示される。これらのメニュー画像は、投影面の形状に合わせた補正が実行される前は、スクリーン３の中央領域（例えば、画面の中央から画面の幅の±１／４の範囲）に投影されることが好ましい。このようにすることで、投影される画像は、投影面の凹凸の影響を受けにくいので、ユーザは、補正前であってもメニュー画像を良好に視認することができる。
【００４５】
設定ボタン２４は、ユーザが、投影されたメニュー画像を見ながら各種の設定を行うためのボタンである。ユーザは、上下左右ボタンを操作してメニュー画像に表示されたカーソルを移動させ、中央のＳＥＴボタンを押すことにより、投影面が凹状であるか凸状であるか、円柱断面の形状、及び曲率等の曲面情報を設定することができる。
【００４６】
形状設定スライダー２５は、ユーザが曲面情報を設定するための他の手段であり、ユーザは、「曲率大」から「曲率小」までの任意の位置に操作バー２６を移動させることにより、スクリーン３の形状を調整することができる。操作パネル１９１は、制御部１０の制御に基づいて、設定ボタン２４により設定された凹凸形状、断面形状及び曲面情報に連動して、操作バー２６の位置を移動させてもよい。例えば、設定ボタン２４を用いて凹凸形状、断面形状及び曲面情報が設定されると、操作バー２６は、中央位置に自動的に移動し、ユーザが操作バー２６を移動させることにより、設定された曲面情報が示す曲率の周辺の曲率に微調整することができる。このようにすることで、ユーザは、投影画像の輝度及び形状を最適な状態に微調整しやすくなる。
【００４７】
プロジェクタ１は、スクリーン選択ボタン２３、設定ボタン２４及び形状設定スライダー２５等を用いて形状情報を設定する操作を受け付けるモードが起動されている状態において、操作部２０が受け付けた形状情報に基づいて形状が変化するスクリーン３の模擬画像を含む形状調整用画面を投影する。
図８Ａ及び図８Ｂは、ユーザが形状設定スライダー２５を操作する際に投影される形状調整用画面の一例を示す図である。図８Ａは、ユーザがスクリーン選択ボタン２３を押して、スクリーン３の投影面の形状として凸状面を選択した場合に表示される形状調整用画面であり、図８Ｂは、ユーザがスクリーン選択ボタン２３を押して、スクリーン３の投影面の形状として凹状面を選択した場合に表示される形状調整用画面である。このように、投影部５０は、スクリーン３の投影面の形状に応じて、形状調整用画面におけるスクリーンの模擬画像を切り替える。
【００４８】
図８Ａ（ａ）は、投影面の形状として凸状面が選択された状態で、ユーザが「曲率小」に近い位置に操作バー２６を移動させた場合に表示される画像を示しており、図８Ａ（ｂ）は、ユーザが「曲率大」に近い位置に操作バー２６を移動させた場合に表示される画像を示している。形状調整用画面には、ユーザにより設定された曲率に対応する形状の円柱画像、ズーム調整部１９３において調整されたズーム倍率に基づいて算出されたスクリーン３までの距離、ユーザにより入力された直径、及び直径に基づいて算出された曲率が示されている。円柱画像内には、投影領域が表示されている。このように、ユーザが形状設定スライダー２５を操作したことに応じて、設定された形状に対応する画像及びテキスト情報が投影されるので、ユーザは、スクリーン３の曲率の設定を容易に微調整することができる。
【００４９】
図８Ｂ（ａ）は、投影面の形状として凹状面が選択された状態で、ユーザが「曲率小」に近い位置に操作バー２６を移動させた場合に表示される画像を示しており、図８Ｂ（ｂ）は、ユーザが「曲率大」に近い位置に操作バー２６を移動させた場合に表示される画像を示している。このように、プロジェクタ１は、ユーザが選択した投影面の形状に応じた模擬画像を含む調整用画面を投影するので、ユーザが直感的に調整操作を行うことができる。
【００５０】
また、図８Ａ及び図８Ｂに示す形状調整用画面は、さらに曲率の設定を微調整しやすくするための調整用画像を含んでいる。調整用画像は、例えば、水平方向に並べられた複数の円形画像を含んでいる。ユーザは、全ての円形画像が真円に近づくように形状設定スライダー２５を操作することにより、スクリーン３の曲率の設定をさらに容易に微調整することができる。
【００５１】
［輝度補正及び変形補正の手順］
図９は、制御部１０において実行される輝度補正テーブル及び変形補正テーブルの作成手順について説明するための図である。
形状設定スライダー２５が可変抵抗器を有しており、操作バー２６の位置に対応する曲率を示す信号を出力する場合、数値化ブロック２０２が有するＡ／Ｄ変換回路は、出力された曲率を示す信号を、数値化された曲率情報に変換する。
【００５２】
また、数値化ブロック２１２が有するＡ／Ｄ変換回路は、センサー部３０から出力されるＹ方向とＺ方向の重力加速度を示す信号を、数値化された加速度情報に変換する。
また、数値化ブロック２２２が有するＡ／Ｄ変換回路は、ズーム調整部１９３から出力されるズーム倍率信号を、数値化された倍率情報に変換する。
【００５３】
制御部１０は、輝度補正データ生成プログラム２４０及び変形補正データ生成プログラム２５０を実行することにより、これらの曲率情報、加速度情報及び倍率情報に基づいて、輝度補正データ及び変形補正データを生成する。ここで、制御部１０は、輝度補正データ生成プログラム２４０を実行する際と、変形補正データ生成プログラム２５０を実行する際とで、それぞれ異なるタイミングで曲率情報、加速度情報及び倍率情報を取得する。
【００５４】
制御部１０は、図９に示す例の場合、変形補正データ生成プログラム２５０を実行する際には、遅延ブロック２０３、２１３、２２３において画像の１フレームの時間の整数倍だけ曲率情報、加速度情報及び倍率情報が遅延された情報を使用する。このように、遅延ブロック２０３、２１３、２２３が、入力された情報を遅延させることにより、制御部１０が生成した輝度補正データを補正部４０が輝度補正テーブル１０３から読み出すタイミングと、制御部１０が生成した変形補正データを補正部４０が変形補正テーブル１０４から読み出すタイミングとが異なることにより、輝度補正と変形補正のタイミングがずれることを防ぐことができる。
【００５５】
［補正動作の手順］
図１０は、プロジェクタ１における画像の補正動作の手順を示すフローチャートである。図１１は、輝度補正の原理を説明するための図である。図１２は、変形補正の原理を説明するための図である。以下、図１０〜図１２を参照しながら、補正動作の手順について説明する。
【００５６】
まず、制御部１０は、操作部２０から入力された操作内容に基づいて、平面スクリーンに投影する通常モードに設定されているか、円柱状のスクリーン３に投影する円柱投影モードに設定されているかを判定する（Ｓ１１）。制御部１０は、通常モードに設定されていると判定した場合（Ｓ１１においてＮｏ）、補正動作を終了する。制御部１０は、円柱投影モードに設定されていると判定した場合（Ｓ１１においてＹｅｓ）、Ｓ１２に進んで、ユーザにより設定されたスクリーン３の形状に応じた補正動作を開始する。制御部１０は、ユーザにより設定されたスクリーン３の形状に応じて、画像の補正に用いるパラメータ又は算出式を切り替える。例えば、制御部１０は、スクリーン３の表面が凸状面であるか凹状面であるかによって、パラメータ又は算出式を切り替える。
以下の説明においては、入力画像の平面座標系における画素の位置の座標、すなわち円柱に接する平面に入力画像を投影した場合の入力画像の画素の位置（第１位置）の座標を（Ｔｘ，Ｔｙ）とする。ただし、画面の中央の座標を（０，０）とする。
【００５７】
ここで、図１１を参照しながら、制御部１０が実行する輝度補正動作について説明する。制御部１０は、補正動作を開始すると、以下の手順により、入力画像の平面座標系から、円柱状のスクリーン３の表面に投影される画像の座標系に画像データを変換する（Ｓ１２）。
制御部１０は、ズーム倍率Ｚに基づいて算出される距離Ｌ、及び円柱の半径Ｒに基づいて、以下の式（１ａ）〜式（１ｃ）を用いて、入力画像の各画素がスクリーン３に投影された場合の、入力画像の円柱状のスクリーン３に接する平面での座標（Ｔｘ，Ｔｙ）に対応する、スクリーン３に投影された場合の位置Ｐ（第２位置）の座標（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）を求める。
Ｐｘ＝Ｒ（ｓｉｎ（Ｔｘ／Ｒ））・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（１ａ）
Ｐｙ＝Ｔｙ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（１ｂ）
Ｐｚ＝Ｌ＋Ｒ（１−ｃｏｓ（Ｔｘ／Ｒ））・・・・・・・・・・・・・・・式（１ｃ）
【００５８】
続いて、制御部１０は、以下の式（２）を用いて、各画素に対して、プロジェクタ１の光軸方向からの角度Ｂを算出する。
Ｂ＝ｓｉｎ−１（Ｒ・ｓｉｎ（Ｔｘ／Ｒ））・・・・・・・・・・・・・・・式（２）
【００５９】
また、制御部１０は、以下の式（３）を用いて、各画素の座標（Ｔｘ，Ｔｙ）に対応する、円柱状のスクリーン３に接する平面Ｓへの入射角度Ａを算出する（Ｓ１３）。
Ａ（Ｔｘ、Ｔｙ）＝π／２−（Ｔｘ／Ｒ＋ｓｉｎ−１（Ｒ・ｓｉｎ（Ｔｘ／Ｒ））  ・・・・式（３）
【００６０】
そして、センサー部３０からの出力に基づいて特定されるチルト角をＷとした場合、制御部１０は、角度Ｂと入射角度Ａとに基づいて、以下の式（４）を用いて、各画素に対する輝度補正係数Ｈを算出する（Ｓ１４）。制御部１０は、算出した輝度補正係数Ｈを輝度補正データとして輝度補正テーブル１０３に格納する（Ｓ１５）。
Ｈ（Ｔｘ、Ｔｙ）＝１／（ｃｏｓＷ・ｓｉｎＡ（Ｔｘ、Ｔｙ））・・・・・・式（４）
以上の手順により、制御部１０は、投影部５０から円柱に接する平面に入力画像を投影した場合の入力画像の画素の位置（第１位置）までの距離と、投影部５０からスクリーン３上の位置Ｐ（第２位置）までの距離とに基づいて、入力画像に含まれる複数の画素の輝度を変更することができる。
【００６１】
続いて、図１２を参照しながら、制御部１０が実行する変形補正動作について説明する。
制御部１０は、円柱状のスクリーン３に投影された画像の座標系を、その画像の中心を中心にして縦に回転する処理を実行するために、センサー部３０からの出力に基づいて特定されるチルト角Ｗに基づいて、位置Ｐを変換した位置Ｍの座標を算出する。具体的には、制御部１０は、距離Ｌ及びチルト角Ｗに基づいて、以下の式（５ａ）〜（５ｃ）を用いて、全ての位置Ｐの座標（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）に対応する位置Ｍの座標（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を算出する。
Ｍｘ＝Ｐｘ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（５ａ）
Ｍｙ＝Ｐｙ・ｃｏｓＷ−（Ｐｚ−Ｌ）・ｓｉｎＷ・・・・・・・・・・・・式（５ｂ）
Ｍｚ＝Ｐｘ・ｃｏｓＷ＋（Ｐｚ−Ｌ）・ｃｏｓＷ＋Ｌ・・・・・・・・・・式（５ｂ）
【００６２】
制御部１０は、さらに、回転した座標系における位置Ｍから投影部５０のパネル１６０座標系に変換する。具体的には、制御部１０は、以下の式（６ａ）〜（６ｃ）を用いて、全ての（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）に対応する単位球面における位置Ｅの座標（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）を算出する。
Ｅｘ＝Ｍｘ／√（Ｍｘ２＋Ｍｙ２＋Ｍｚ２）・・・・・・・・・・・・・・式（６ａ）
Ｅｙ＝Ｍｙ／√（Ｍｘ２＋Ｍｙ２＋Ｍｚ２）・・・・・・・・・・・・・・式（６ｂ）
Ｅｚ＝Ｍｚ／√（Ｍｘ２＋Ｍｙ２＋Ｍｚ２）・・・・・・・・・・・・・・式（６ｃ）
【００６３】
続いて、制御部１０は、位置Ｅの座標（Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚ）に基づいて、以下の式（７ａ）及び（７ｂ）を用いて、パネル１６０の座標系における位置Ｑの座標（Ｑｘ，Ｑｙ）を変形補正座標として算出する（Ｓ１６）。
Ｑｘ＝Ｌ・Ｅｘ／Ｅｚ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（７ａ）
Ｑｙ＝Ｌ・Ｅｙ／Ｅｚ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式（７ｂ）
【００６４】
以上の手順により、制御部１０は、入力画像Ｔの座標（Ｔｘ、Ｔｙ）に対応するパネル１６０の座標系における変形補正座標（Ｑｘ，Ｑｙ）を算出し、座標（Ｔｘ、Ｔｙ）及び変形補正座標（Ｑｘ，Ｑｙ）に基づいて、入力画像に含まれる複数の画素の座標を変更することにより、変形補正画像を生成する。制御部１０は、座標（Ｔｘ、Ｔｙ）と変形補正座標（Ｑｘ，Ｑｙ）とを関連付けた変形補正データを変形補正テーブル１０４に格納する（Ｓ１７）。
【００６５】
制御部１０は、スクリーン３の投影面が凸状である場合、入力画像における外側の画素の座標を内側の座標に変換する。制御部１０は、例えば、入力画像における内側の一の画素の画素値を、外側の一の画素の画素値に変更することにより、座標を変換する。制御部１０は、座標を変換する際に、入力画像Ｔにおける複数の画素の画素値の平均値を算出し、算出した平均値を、他の座標の一の画素の画素値としてもよい。また、制御部１０は、座標を変換する際に、入力画像Ｔにおける画素を間引いてもよい。
【００６６】
続いて、制御部１０は、円柱投影モードが終了したか否かを判定する（Ｓ１８）。制御部１０は、円柱投影モードが終了した場合（Ｓ１８においてＹｅｓ）、補正動作を終了し、円柱投影モードが終了していない場合（Ｓ１８においてＮｏ）、Ｓ１２に戻って補正動作を繰り返す。
【００６７】
図１３は、入力画像と補正画像との違いを説明するための図である。図１３（ａ）は、変形補正が施されていない入力画像における画素の座標（Ｔｘ、Ｔｙ）を示す図である。図１３（ｂ）は、円柱状のスクリーン３に入力画像Ｔを投影する場合の補正画像における画素の座標（Ｑｘ，Ｑｙ）を示す図である。チルト角がある影響で、上方の領域の画素の座標は、入力画像における座標よりも下の座標に変換されていることがわかる。また、外側の領域の画素の座標は、入力画像における座標よりも内側の座標に変換されていることがわかる。
【００６８】
［変形例１］
上記の説明においては、プロジェクタ１が、凸状の面を有するスクリーン３に投影画像を投影する場合の動作を中心に説明したが、プロジェクタ１は、凹状の面を有するスクリーンに投影画像を投影する場合に適した補正画像を生成してもよい。この場合、制御部１０は、画像の端部に近い画像ほど横方向に拡大されるように変形した補正画像を生成する。具体的には、制御部１０は、入力画像における内側の画素の座標を外側の座標に変換することにより、補正画像を生成する。制御部１０は、座標を変換する際に、例えば、入力画像Ｔにおける複数の画素に基づいて、複数の画素の間の画素の補間値を算出し、算出した補間値を、他の座標の一の画素の画素値とする。
【００６９】
［変形例２］
上記の説明においては、制御部１０が、入力された形状情報、距離情報及び角度情報に基づいて輝度補正データ及び変形補正データを算出する動作について説明した。しかし、輝度補正データ及び変形補正データは、形状情報、距離情報及び角度情報のさまざまな組み合わせに関連付けられた状態で、輝度補正テーブル１０３及び変形補正テーブル１０４に格納されていてもよい。この場合、制御部１０は、情報取得部１２が取得した形状情報、距離情報及び角度情報に対応する輝度補正データ及び変形補正データを輝度補正テーブル１０３及び変形補正テーブル１０４から出力するように制御する。
【００７０】
［変形例３］
上記の説明においては、スクリーンの断面形状が真円である場合を中心に説明したが、プロジェクタ１は、スクリーンの断面形状が楕円である場合にも同様に補正画像を生成することができる。この場合、制御部１０は、入力された長径及び短径、並びに画像が投影される位置を示す情報に基づいて、スクリーン上の座標ごとに曲率を特定し、特定した曲率に基づいて輝度補正データ及び変形補正データを算出することができる。
【００７１】
［変形例４］
上記の説明においては、補正部４０が、輝度を補正した後に変形することにより補正画像データを生成する例について説明したが、これに限らない。補正部４０は、変形した後に輝度を補正してもよい。また、輝度を補正することなく、変形のみを施してもよい。
【００７２】
［本実施形態における効果］
以上説明したように、本実施形態におけるプロジェクタ１は、被投影体である円柱状のスクリーン３の形状を示す形状情報を取得する情報取得部１２と、形状情報に基づいて入力画像を変形させることにより補正画像を生成する制御部１０及び補正部４０とを有する。そして、プロジェクタ１は、スクリーン３の形状、プロジェクタ１とスクリーン３との距離、プロジェクタ１が画像を投影する際の画角（例えばズーム倍率）に応じた変形補正を施す。したがって、ユーザは、スクリーン３の形状を示す円柱の直径、半径又は曲率等の情報を入力することにより、スクリーン３の形状及びプロジェクタ１の使用状態に適した画像に容易に調整することができる。
【００７３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１  プロジェクタ
１０  制御部
１１  画像取得部
１２  情報取得部
４０  補正部
５０  投影部
【図１】
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【図２】
2017118365.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８Ａ】
2017118365.tif 000010
【図８Ｂ】
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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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