(57)【要約】【課題】プロジェクタ等の投影装置から、スクリーン又はスクリーンを代替するカーテン等の投影媒体に対して投影する映像の歪みを補正する補正方法及び補正装置を提供する。【解決手段】投影装置として用いられる補正装置１は、投影媒体に投影された映像を撮影部１０にて撮影し、補正演算部１５の検出手段１５０にて撮影した映像の歪みを検出し、算出手段１５１にて検出した歪みを解消する補正量を算出し、算出した補正量に基づいて投影する映像を補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影装置が投影する映像を補正する補正方法において、
投影された映像を撮影し、
撮影した映像の歪みを検出し、
検出した歪みを解消する補正量を算出し、
算出した補正量に基づいて投影する映像を補正する
ことを特徴とする補正方法。
【請求項２】
映像信号に基づく映像を投影する投影手段を備え、該投影手段が投影する映像を補正する補正装置において、
投影された映像を撮影する手段と、
撮影した映像の歪みを検出する検出手段と、
検出した歪みを解消する補正量を算出する算出手段と、
算出した補正量に基づいて映像信号を補正する手段と
を備えることを特徴とする補正装置。
【請求項３】
所定のパターン映像を投影させるパターンデータを記録している記録手段を更に備え、
前記投影手段は、パターンデータに基づくパターン映像を投影する様に構成してあり、
前記検出手段は、パターン映像及び該パターン映像を撮影した映像の比較により歪みを検出する様に構成してある
ことを特徴とする請求項２に記載の補正装置。
【請求項４】
前記検出手段は、パターン映像及び撮影した映像の比較により、映像内での位置が対応する複数の点について、夫々の変位を検出する様に構成してあり、
前記算出手段は、複数の点について夫々検出した変位に基づいて補正量を算出する様に構成してある
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の補正装置。
【請求項５】
投影する映像を補正する補正装置において、
投影された映像を撮影した撮影映像を受け付ける手段と、
受け付けた撮影映像の歪みを検出する手段と、
検出した歪みを解消する補正量を算出する手段と、
算出した補正量に基づいて映像を補正する手段と
を備えることを特徴とする補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置が投影する映像を補正する補正方法、及び該補正方法を適用した補正装置に関し、特に映像の歪みを解消する補正方法及び補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なＡｕｄｉｏ−Ｖｉｓｕａｌ機器の普及により、テレビ用チューナ、ビデオ再生装置等の映像出力装置から出力される映像信号に基づく映像を、スクリーンに投影するプロジェクタ等の投影装置が一般家庭でも普及し始めている。投影装置は、投影方向に対して垂直に設置された平坦な被投影面を有するスクリーンに対して映像を表示する様に設計されている。ところが、例えば投影方向とスクリーンとの角度が本来の角度からずれると、長方形に表示される筈の映像が台形に表示されるという様な歪みが生じる。
【０００３】
特許文献１では、プロジェクタの水平傾角及び垂直傾角を調整して、映像の歪みを補正する自動補正方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１１２１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら投影装置から映像を投影するスクリーンは高価であるため、一般家庭では、カーテン等の投影媒体をスクリーンに代用して用いる場合があり、カーテン等の投影媒体を用いた場合、被投影面が平坦ではないため、映像に歪みが生じるという問題がある。
【０００５】
特許文献１は、投影方向とスクリーンの被投影面とがなす角度を調整して映像が台形となる歪みを解消する方法であり、被投影面が平坦ではない投影媒体を用いた場合に生じる歪みを解消することはできない。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、投影された映像を撮影し、撮影した映像の歪みを検出し、検出した歪みを解消する補正量を算出し、算出した補正量に基づいて投影する映像を補正することにより、被投影面が平坦ではない投影媒体を用いた場合でも映像を補正して歪みを解消する補正方法、及び該補正方法を適用した補正装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る補正方法は、投影装置が投影する映像を補正する補正方法において、投影された映像を撮影し、撮影した映像の歪みを検出し、検出した歪みを解消する補正量を算出し、算出した補正量に基づいて投影する映像を補正することを特徴とする。
【０００８】
第２発明に係る補正装置は、映像信号に基づく映像を投影する投影手段を備え、該投影手段が投影する映像を補正する補正装置において、投影された映像を撮影する手段と、撮影した映像の歪みを検出する検出手段と、検出した歪みを解消する補正量を算出する算出手段と、算出した補正量に基づいて映像信号を補正する手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第３発明に係る補正装置は、第２発明において、所定のパターン映像を投影させるパターンデータを記録している記録手段を更に備え、前記投影手段は、パターンデータに基づくパターン映像を投影する様に構成してあり、前記検出手段は、パターン映像及び該パターン映像を撮影した映像の比較により歪みを検出する様に構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第４発明に係る補正装置は、第２発明又は第３発明において、前記検出手段は、パターン映像及び撮影した映像の比較により、映像内での位置が対応する複数の点について、夫々の変位を検出する様に構成してあり、前記算出手段は、複数の点について夫々検出した変位に基づいて補正量を算出する様に構成してあることを特徴とする。
【００１１】
第５発明に係る補正装置は、投影する映像を補正する補正装置において、投影された映像を撮影した撮影映像を受け付ける手段と、受け付けた撮影映像の歪みを検出する手段と、検出した歪みを解消する補正量を算出する手段と、算出した補正量に基づいて映像を補正する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第１発明、第２発明及び第５発明では、投影された映像を撮影し、撮影した映像に基づいて、投影する映像を補正することにより、被投影面が平坦ではない投影媒体に対して投影した映像の歪みであっても解消することが可能である。
【００１３】
第３発明では、水平線、垂直線、格子線等の歪みの検出が容易なパターン映像を用いることにより、高精度に映像を補正することが可能である。
【００１４】
第４発明では、映像内の複数の点について歪みを検出し、補正量を算出することにより、被投影面の不規則な凹凸に基づく歪みを解消することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る補正方法及び補正装置は、投影装置が投影した映像を撮影し、撮影した映像の歪みを検出し、検出した歪みを解消する補正量を算出し、算出した補正量に基づいて投影する映像を補正する。
【００１６】
この構成により、本発明では、投影された映像を撮影し、撮影した映像に基づいて、投影する映像を補正することにより、投影された映像の歪みを解消することが可能であり、特に投影方向とスクリーンの被投影面とがなす角度に起因し、映像が台形となる歪みだけでなく、被投影面が平坦ではない投影媒体に対して投影した映像の歪みであっても解消することが可能である等、優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の補正装置を用いたシステムの構成例を示す概念図である。図１中１は、プロジェクタ等の投影装置に適用した本発明の補正装置であり、補正装置１は、テレビ用チューナ、ビデオ再生装置等の映像信号出力装置２から映像信号の入力を受け付け、受け付けた映像信号に基づく映像を、投影用スクリーン、カーテン、壁等の投影媒体３に投影する。また補正装置１には、投影媒体３に投影された映像を撮影するカメラ等の撮影部１０が接続されており、撮影部１０が撮影した映像に基づいて、投影媒体３に投影する映像を補正する。なお以降の説明において、投影される映像は、垂直方向（縦方向）及び水平方向（横方向）に平行な辺にて構成される長方形型の映像であるものとする。但し、本発明は必ずしもこの様な形状の映像に限定されるものではなく、円形等の様々な形状の映像に適用することが可能である。
【００１８】
図２は、本発明の補正装置１の構成例を示すブロック図である。補正装置１は、装置全体を制御するＣＰＵ等の制御部１１と、映像信号出力装置２から出力された映像信号の入力を受け付ける入力インターフェースとして機能する第１入力部１２と、撮影部１０が撮影した映像を示す撮影信号の入力を受け付ける入力インターフェースとして機能する第２入力部１３と、映像信号に基づく映像を投影媒体３に投影する投影部１４とを備えている。
【００１９】
また補正装置１は、撮影信号を受け付け、映像信号を補正する補正量を算出し、算出した補正量を示す補正信号を出力する映像処理回路等の補正演算部１５と、補正演算部１５から出力される補正信号が示す補正量に基づいて、映像信号出力装置２から受け付けた映像信号を補正する映像処理回路等の映像補正部１６とを備えている。
【００２０】
補正演算部１５は、撮影信号に基づく映像及び所定のパターン映像に基づいて、投影された映像の歪みを検出する検出手段１５０と、検出手段１５０が検出した歪みを解消する補正量を算出する算出手段１５１と、算出手段１５１が算出した補正量を記録するメモリを用いた補正量記録手段１５２とを備えている。検出手段１５０及び算出手段１５１は各種ＶＬＳＩ、ソフトウェアプログラム等の適宜選択されるハードウェア及びソフトウェアを用いて構成される。
【００２１】
さらに補正装置１は、所定のパターン映像を投影するパターンデータを記録するメモリを用いたパターン記録部１７と、投影部１４に出力する映像信号を切り替える切替部１８とを備えている。切替部１８の切替により、補正装置１は、映像信号出力装置２からの入力に基づく映像信号、及びパターン記録部１７に記録されているパターンデータに基づく映像信号の中から選択された映像信号に基づく映像を投影する。
【００２２】
次に本発明の補正装置１の処理について説明する。図３は、本発明の補正装置１の補正量算出処理の一例を示すフローチャートである。補正量算出処理の実行に際し、補正装置１は、制御部１１の制御に基づく切替部１８の切替により、パターン記録部１７に記録されているパターンデータに基づく映像信号を投影部１４へ出力し、投影部１４は、切替部１８を介して受け付けた映像信号に基づく映像を投影部１４から投影媒体３に対して投影する。そして投影媒体３に投影された映像を、撮影部１０にて撮影する。なお本発明は、鑑賞者が観賞する映像の歪みを解消することを目的としているため、撮影部１０は、鑑賞者の目の位置又はその近傍に配置することが望ましい。
【００２３】
補正装置１は、制御部１１の制御に基づいて、撮影部１０が撮影した映像を示す撮影信号の入力を第２入力部１３にて受け付け（Ｓ１０１）、補正演算部１５の検出手段１５０により、パターン記録部１７からパターンデータを読み取り、パターンデータに基づくパターン映像及び撮影信号に基づく撮影映像の比較により、映像の歪みを検出する（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２では、映像内での位置が対応する複数の点について、夫々の変位を検出することにより、映像の歪みを検出する。
【００２４】
検出手段１５０が検出した映像の歪みは、映像内の複数の位置に対応する複数の点の夫々の変位を示す複数のベクトル情報として、検出手段１５０から算出手段１５１へ渡される。
【００２５】
補正装置１は、制御部１１の制御に基づいて、補正演算部１５の算出手段１５１により、検出した映像の歪みを示す複数のベクトル情報に基づいて、変位を検出した複数の点の夫々の補正量を算出する（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３では、映像の各点の歪みを解消すべく、各点の変位を相殺するための補正量が、複数のベクトル情報として算出される。補正量を示すベクトルは、映像内の複数の位置に対応し、変位を示すベクトルと向きが反対で大きさが同じである逆ベクトル又は該逆ベクトルを必要に応じて調整したベクトルとなる。
【００２６】
そして補正装置１は、制御部１１の制御に基づいて、算出した補正量を示す複数のベクトル情報を補正演算部１５の補正量記録手段１５２に記録し（Ｓ１０４）、補正量算出処理を終了する。
【００２７】
なお補正量算出処理は、一回の撮影に基づいて補正量を算出するのでなく、撮影部１０にて複数回の撮影を行い、複数回の撮影に基づく夫々の補正量を集計した結果に基づき、例えば平均値として補正量を算出する様にしても良い。更には算出した補正量に基づいてパターンデータに基づく映像信号を補正し、補正した映像信号に基づくパターン映像を撮影した結果に基づいて変位を検出し、検出した変位に基づいて補正量を調整するというフィードバック処理を、検出した変位がゼロと見なすことができる所定値以下となるまで繰り返す様にしても良い。
【００２８】
図４は、本発明の補正装置１の映像補正処理の一例を示すフローチャートである。補正量算出処理を実行後、映像補正処理の実行に際し、補正装置１は、制御手段１１の制御に基づく切替部１８の切替により、投影部１４は、映像信号出力装置２から受け付けた映像信号に基づく映像を投影部１４から投影媒体３に対して投影する。
【００２９】
補正装置１は、制御部１１の制御に基づいて、映像信号出力装置２から出力された映像信号の入力を第１入力部１２にて受け付け（Ｓ２０１）、映像補正部１６の処理により、補正演算部１５の補正量記録手段１５２から、複数のベクトル情報を補正量として読み取り（Ｓ２０２）、第１入力部１２にて受け付けた映像信号を、補正量演算部１５から読み取った補正量にて補正する（Ｓ２０３）。ステップＳ２０３では、映像信号にて示される映像内で、補正量に係る複数のベクトル情報に対応する各位置が、ベクトル情報に応じて変位する様に補正を行う。
【００３０】
そして補正装置１は、制御部１１の制御により、補正した映像信号に基づく映像を投影部１４から投影する（Ｓ２０４）。補正された映像信号に基づく映像は歪んだ状態となるが、映像の投影時に歪みが生じるため、互いの歪みが相殺され、歪みのない本来の映像が投影媒体３に投影される。
【００３１】
次に図３を用いて説明した補正量算出処理における補正演算部１５の処理について具体例を示して更に詳述する。図５及び図６は、本発明の補正装置１における補正量算出処理の具体例を示す説明図である。図５（ａ）は、補正装置１から投影されるパターンデータに基づくパターン映像を示している。図５（ａ）に示すパターンデータは、長方形の枠線、及び枠線内の水平線（横線）にて構成される。またパターンデータは、白色の投影媒体３に投影することを前提としているため、黒色の線にて構成される。
【００３２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したパターンデータに基づき投影したパターン映像を、撮影部１０にて撮影した撮影映像を示している。図５（ｂ）に示す様に、パターン映像は、投影媒体３に投影することにより、歪みが生じている。補正演算部１５の検出手段１５０は、撮影信号に基づく撮影映像を、適宜設定された輝度を示す閾値に基づいて２値化することにより、図５（ｂ）に示す様な歪みが生じたパターンデータの枠線及び水平線を検出する。
【００３３】
図６（ａ）は、補正演算部１５の検出手段１５０にて実行されるパターン映像及び撮影映像の比較により歪みを検出する処理を示している。図６（ａ）中、点線が図５（ａ）に示したパターン映像を示し、実線が図５（ｂ）に示した撮影映像を示し、そして矢印が変位を示すベクトルを示している。図６（ａ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）を重ね合わせた状態を示しており、重ね合わせに際しては、図に向かって長方形の枠線の左下の頂点及び右上の頂点が夫々の映像で一致する様に調整が行われる。具体的には、左下の頂点を重ね、右上の頂点が一致する様に撮影映像に対し拡大、縮小、回転等の調整処理を行う。そしてパターン映像の左下及び右上以外の頂点、並びに水平線上に予め設定されている複数の点を基準とし、撮影映像内の対応する頂点又は水平線に対する垂直方向の変位を検出する。
【００３４】
図６（ｂ）は、補正演算部１５の算出手段１５１にて実行される補正量の算出処理を示している。図６（ｂ）中、点線が図５（ａ）に示したパターン映像を示し、そして矢印が補正量を示すベクトルを示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）にて検出した変位を示すベクトルと方向が逆で大きさが同じである逆ベクトルを示しており、パターン映像内の複数の位置を夫々起点とし、各起点に夫々対応付けられた逆ベクトルが補正量演算部１５にて算出される補正量となる。但し、図６（ａ）にてパターン映像及び撮影映像の重ね合わせに際し、拡大、縮小、回転等の調整処理が行われている場合、逆ベクトルに対し、調整処理に基づき大きさ及び方向の調整を行ったベクトルを補正量とする。
【００３５】
この様にして補正演算部１５は、映像を構成する各位置に対する垂直方向の補正量を算出することができる。なお補正量を示すベクトルの起点以外の点の補正量は、対象となる点の近傍の起点に係るベクトルを、各起点からの距離を重みとした加重平均にて線形補間を行うことにより算出することができる。また映像を構成する全ての位置、即ち画素毎に補正量を算出するのではなく、複数の画素にて構成される画素領域の単位で補正量を算出する様にしても良い。
【００３６】
図５及び図６を用いて説明した上記の処理を、長方形の枠線及び枠線内の垂直線（縦線）にて構成されるパターンデータを用いて行うことにより、水平方向の補正量を算出することができる。映像補正部１５では、垂直方向及び水平方向の補正を行うが、投影媒体３の被投影面の形状から水平方向又は垂直方向の歪みが無視できる程度であると判明している場合、いずれかの一方向のみの補正としても良い。
【００３７】
図５及び図６を用いた具体例は、水平方向及び垂直方向の歪みを別々に算出する方法であるが、水平方向及び垂直方向の歪みを一度に算出することも可能である。図７及び図８は、本発明の補正装置１における補正量算出処理の具体例を示す説明図である。ここでは、図７及び図８を用いて水平方向及び垂直方向の補正量を一度に算出する方法の一例を説明する。図７（ａ）は、補正装置１から投影されるパターンデータに基づくパターン映像を示している。図７（ａ）に示すパターンデータは、長方形の枠線、並びに枠線内の水平線及び垂直線による格子線にて構成される。
【００３８】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したパターンデータに基づき投影したパターン映像を、撮影部１０にて撮影した撮影映像を示している。補正演算部１５の検出手段１５０は、撮影信号に基づく撮影映像を、適宜設定された輝度を示す閾値に基づいて２値化することにより、図７（ｂ）に示す様な歪みが生じたパターンデータの枠線及び格子線を検出する。
【００３９】
図８（ａ）は、補正演算部１５の検出手段１５０にて実行されるパターン映像及び撮影映像の比較により歪みを検出する処理を示している。図８（ａ）中、点線が図７（ａ）に示したパターン映像を示し、実線が図７（ｂ）に示した撮影映像を示し、そして矢印が変位を示すベクトルを示している。図８（ａ）は、図７（ａ）及び図７（ｂ）を重ね合わせた状態を示しており、重ね合わせに際しては、図に向かって長方形の枠線の左下の頂点及び右上の頂点が夫々の映像で一致する様に調整が行われる。そしてパターン映像の左下及び右上以外の頂点、並びに複数の格子点を基準とし、撮影映像内の対応する頂点又は格子点に対する変位を検出する。図８（ａ）中の矢印が変位を示すベクトルである。
【００４０】
図８（ｂ）は、補正演算部１５の算出手段１５１にて実行される補正量の算出処理を示している。図８（ｂ）中、点線が図７（ａ）に示したパターン映像を示し、そして矢印が補正量を示すベクトルを示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）にて検出した変位を示すベクトルと方向が逆で大きさが同じである逆ベクトルを示しており、パターン映像内の複数の位置を夫々起点とし、各起点に夫々対応付けられた逆ベクトルが補正量演算部１５にて算出される補正量となる。但し、図８（ａ）にてパターン映像及び撮影映像の重ね合わせに際し、拡大、縮小、回転等の調整処理が行われている場合、逆ベクトルに対し、調整処理に基づき大きさ及び方向の調整を行ったベクトルを補正量とする。
【００４１】
この様にして格子状のパターンデータを用いることにより、映像を構成する各位置に対する補正量を算出することができる。なお補正量を示すベクトルの起点以外の点の補正量は、線形補間により算出することができる。
【００４２】
前記実施の形態は、本発明を実現するための無数の形態の中の一部の例を示したに過ぎず、撮影映像に基づき歪みを解消すべく補正を行うので有れば、補正装置のハードウェア及びソフトウェアの構成、パターンデータの形状、補正量の算出方法等の構成要件は、適宜設計することが可能である。例えば前記実施の形態では、投影装置と一体化した補正装置を用いる形態を示したが、本発明はこれに限らず、投影装置に補正装置を接続して用いる等、様々な形態に展開することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の補正装置を用いたシステムの構成例を示す概念図である。
【図２】本発明の補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の補正装置の補正量算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の補正装置の映像補正処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の補正装置における補正量算出処理の具体例を示す説明図である。
【図６】本発明の補正装置における補正量算出処理の具体例を示す説明図である。
【図７】本発明の補正装置における補正量算出処理の具体例を示す説明図である。
【図８】本発明の補正装置における補正量算出処理の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  補正装置
１０  撮影部
１１  制御部
１２  第１入力部
１３  第２入力部
１４  投影部
１５  補正演算部
１５０  検出手段
１５１  算出手段
１５２  補正量記録手段
１６  映像補正部
１７  パターン記録部
１８  切替部
２  映像信号出力装置
３  投影媒体
【図１】
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【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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