投影装置及び画像歪み補正方法
【課題】スクリーンの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンの形状に応じた歪み補正を行うこと。
【解決手段】入力される画像情報に歪み補正処理を施した画像情報を生成する画像処理部１０４と、歪み補正処理を施した画像情報に応じた画像をスクリーンＳに投影する投影部１０５と、スクリーンＳに投影された画像を撮像する撮像部１０７とを備える投影装置において、画像処理部１０４は、撮像部１０７によって撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けるブロック検出器１２０と、ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出器１２１と、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算器１２２と、補正値に基づいて画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正器１２３とを備えた。
【解決手段】入力される画像情報に歪み補正処理を施した画像情報を生成する画像処理部１０４と、歪み補正処理を施した画像情報に応じた画像をスクリーンＳに投影する投影部１０５と、スクリーンＳに投影された画像を撮像する撮像部１０７とを備える投影装置において、画像処理部１０４は、撮像部１０７によって撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けるブロック検出器１２０と、ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出器１２１と、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算器１２２と、補正値に基づいて画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正器１２３とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置及び画像歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スクリーンに画像を投射するプロジェクタなどの投影装置が知られている。
【０００３】
この種の投影装置においては、一般に台形補正と呼ばれる歪み補正を施しており、これにより投影装置の投影方向がスクリーンに対して垂直な位置にない場合であっても、スクリーンに投影される画像が歪まないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この台形歪み補正は線形的な歪みに対して効果がある。しかし、スクリーンが非線形に歪んでいる場合には、十分な歪み補正をすることができない。特に、投射レンズの半画角が４０〜４５°以上である広角投射レンズを備えたプロジェクタでは、スクリーンの部分的な小さな歪みが投影画像に大きな非線形歪みを生じさせる。
【０００５】
そこで、特許文献２では、例えば、スクリーンが正弦波状に波打つ投射面であったときに、三角関数式を用いることによって投影画像の歪みを補正するプロジェクタが提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３３１７３７公報
【特許文献２】特開２００４−３２０６６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載のプロジェクタでは、予めスクリーンの形状に応じた近似式を設定しておく必要があり、その近似式の算出が極めて煩雑となるだけでなく、専門的知識が無い利用者が近似式を導き出すこと自体は極めて難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、スクリーンの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンの形状に応じた歪み補正を行うことができる投影装置および画像歪み補正方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スクリーンに画像を投影する投影装置において、入力される画像情報に歪み補正処理を施した画像情報を生成する画像処理部と、前記歪み補正処理を施した画像情報に応じた画像を前記スクリーンに投影する投影部と、前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像部とを備え、前記画像処理部は、前記撮像部によって撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けて、そのブロックを検出するブロック検出手段と、前記ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算手段と、前記補正値に基づいて前記画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正手段とを備えた投影装置とした。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点を検出し、一方側の交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて複数形成し、前記境界線により区切られる領域を前記ブロックとすることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠との差分の増減量に応じて、前記投影画像をブロック分けすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点と、この交点間で前記投影画像と前記基準枠との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、一方側の１つの交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて形成すると共に、交点間の直線で囲まれた一方側の１つの最大点と他方側の最大点とを結ぶ境界線を前記最大点の数に応じて複数形成して、互いに隣接する２つの境界線により区切られる領域を前記ブロックとすることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記撮像された投影画像に対して前記基準枠を設定するための座標情報を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記基準枠は、前記撮像部における撮像素子の前方（撮像方向）に配置された枠形成部材により形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記投影部から前記スクリーンまでの距離を検出する距離検出部を備え、前記ブロック検出手段は、前記距離検出部による検出結果に基づいて前記基準枠の設定を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記撮像部によって撮像された投影画像の状態に応じて前記基準枠を設定することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠との差分に応じて新たな基準枠を生成し、当該新たな基準枠に基づいて前記投影画像を前記複数のブロックに分けることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠との差分の平均値を前記新たな基準枠とすることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、スクリーンに投影された画像の歪みを補正する画像歪み補正方法において、前記スクリーンに所定画像を投影するステップと、前記投影された所定画像を撮像するステップと、前記撮像された所定画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けるステップと、前記ブロック毎の歪み量を検出するステップと、前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算するステップと、前記補正値に基づいてスクリーンに投影する画像を補正するステップとを有する画像歪み補正方法とした。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、１１に記載の発明によれば、撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けし、ブロック毎の歪み量に応じた補正値に基づいて歪み補正処理を行うので、スクリーンの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンの形状に応じた歪み補正を行うことができる。しかも、ブロック単位での補正であるため、画素毎に歪み補正処理を行うのに比べ処理負担が少なく、処理速度も速い。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との交点を検出し、この交点に基づいてブロック分けを行うので、ブロック分けを容易に行うことができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との差分の増減量に応じて、投影画像をブロック分けを行うので、例えば、基準枠が投影画像よりも大きいような場合であっても、ブロック分けを適切に行うことができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との交点と、この交点間で投影画像と基準枠との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、この交点と最大点とを用いてブロック分けを行うため、交点だけでブロック分けするのに比べ、歪み補正をより精度よく行うことができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、基準枠の座標情報を有するので、物理的に基準枠を形成する必要がない。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、基準枠は、撮像部における撮像素子の前方に配置された枠形成部材により形成されているので、基準枠を設定する必要がなく、処理負担を軽減することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影部からスクリーンまでの距離を検出する距離検出部を備えており、ブロック検出手段は、距離検出部による検出結果に基づいて基準枠の設定を行うので、基準枠を適切に設定することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、撮像部によって撮像された投影画像の状態に応じて基準枠を設定するので、基準枠を適切に調整することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との差分に応じて新たな基準枠を生成し、当該新たな基準枠に基づいて投影画像を複数のブロックに分けるので、歪み補正を精度よく行うことができるブロックに分割することが可能となる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との差分の平均値を新たな基準枠とするので、歪み補正をより精度よく行うことができるブロックに分割することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１実施形態）
まず、本発明にかかる投影装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態における投影装置の外観図である。
【００３０】
本第１実施形態における投影装置１は、入力される画像情報に応じた画面をスクリーンＳに投影する投影部１０５を備えており、さらに、スクリーンＳに投影される画像に歪みがあるときに、歪み補正処理を施す画像処理部を設けている。
【００３１】
ここで、入力される画像情報としては、コンポジット映像信号（例えばＮＴＳＣ映像信号）やコンポーネント映像信号（例えばＲＧＢ信号）などの映像信号のほか、メモリカードなどの記憶媒体に記憶された画像データなどがある。記憶媒体に記憶された画像データは、投影装置１の記憶媒体用ドライブ（図示しない）によって読み込まれる。
【００３２】
また、スクリーンＳとは、図１に示すように、収納部２にロール状に収納された樹脂系シート３を引き出して形成したスクリーンのほか、布状のカーテンやブラインドカーテンなどもスクリーンとして使用することができる。
【００３３】
スクリーンＳには、投影装置１からの投影画像Ｖが表示される。シート状スクリーンなどにおいては、図１に示すように、経年変化などによって非線形に歪んでしまうことがある。このように歪んだスクリーンＳに画像を投影すると、スクリーンＳに表示される投影画像Ｖが歪んでしまう。
【００３４】
そこで、投影装置１は、投影画像Ｖを撮像して投影画像Ｖの状態を取得する撮像部１０７を設け、投影画像Ｖの状態に応じて画像処理部によって歪み補正処理が行うようにしている。
【００３５】
その結果、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正を行うことができる。しかも、画像処理部による歪み補正をブロック単位で行うため、画素毎に歪み補正処理を行うのに比べ処理負担が少なく、処理速度が速くなる。
【００３６】
以下、投影装置１の具体的構成について具体的に説明する。図２は本第１実施形態における投影装置１の概略ブロック図である。
【００３７】
投影装置１は、図２に示すように、各種操作を行うための操作パネルなどを有する入力部１０１と、投影装置１全体を制御する制御部１０２と、外部から映像信号を入力する映像信号入力部１０３と、映像信号入力部１０３を介して入力される映像信号や制御部１０２から入力される画像情報に所定の画像処理を行って後述の投影部１０５へ入力する画像処理部１０４と、この画像処理部１０４から出力される画像情報に基づいた画像をスクリーンＳに投影する投影部１０５と、この投影部１０５によって投影する画像を一時的に蓄積するフレームメモリ１０６と、スクリーンＳに投影された画像（投影画像Ｖ）を撮像する撮像部１０７とを備えており、これらはバス１０９によって接続され、投影装置１の筐体に内蔵される。
【００３８】
入力部１０１の操作パネルは、投影装置１において使用者が操作可能な箇所、すなわちハウジングの外壁面の適所に設けられており、使用者がこの操作パネルを操作することによって、その操作内容に応じた制御を制御部１０２が実行する。
【００３９】
制御部１０２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを内蔵しており、ＣＰＵがＲＯＭに予め格納されたプログラムを読み出して実行することによって制御部として機能する。なお、ＲＡＭはワーキングメモリなどとして用いられる。
【００４０】
映像信号入力部１０３は、コンポジット映像信号やコンポーネント映像信号などの映像信号を外部からケーブルを介して入力する。
【００４１】
画像処理部１０４は、制御部１０２による制御に基づいて、映像信号入力部１０３に入力された映像信号や制御部１０２から入力された画像データなどの画像情報に対し、信号の付加や変更などの加工を行う。このように加工されて生成された画像信号は、後述の光学素子ドライブ部１１５に入力される。
【００４２】
さらに、画像処理部１０４には、入力される画像情報に歪み補正処理を施して処理済み画像情報を生成する補正処理部１１６が設けられている。補正処理部１１６は、撮像部１０７によって撮像された投影画像Ｖを所定の基準枠Ｗに基づいて複数のブロックに分けて、ブロックを検出するブロック検出器１２０（ブロック検出手段の一例に相当）と、ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出器１２１（歪み量検出手段の一例に相当）と、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算器１２２（補正値演算手段の一例に相当）と、補正値に基づいて入力される画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正器１２３（歪み補正手段の一例に相当）とを備えている。
【００４３】
投影部１０５は、ランプ駆動回路１１０と、ランプを有する光源１１１と、照明光学系１１２と、光変調素子１１３と、結像光学系１１４と、光学素子ドライブ部１１５とを備えている。
【００４４】
光源１１１は、ランプなどから構成され、制御部１０２によって制御されたランプ駆動回路１１０から出力される信号に基づいて、点灯駆動されて発光する。光源１１１で発光された光は、照明光学系１１２によって、照明光として光変調素子１１３に照射される。
【００４５】
光変調素子１１３は、透過型液晶パネルなどによって構成されており、光学素子ドライブ部１１５によって駆動されて、その表示面に映像を表示する。このように表示された映像は、照明光学系１１２からの照明光によって、光として光変調素子１１３から出射される。続いて、この出射光は、結像光学系１１４及びハウジングの投影用開口部を通って、スクリーンＳ（投射面）に投影される。このように、光変調素子１１３に表示される画像がスクリーンＳに投影される構成となっている。光変調素子１１３としては、透過型液晶パネルのほか、ＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）などがある。
【００４６】
ここで、投影装置１における投影画像の歪み補正について、図３〜図１０を参照して具体的に説明する。図３は投影装置１における投影画像の歪み補正処理のフローチャート、図４は投影装置１における歪み判定用投影画像の原画像の例を示す図、図５は初期状態の基準枠を説明するための図、図６は撮像部１０７の撮像素子の表面に基準枠を形成した状態を示す図、図７〜図９は歪み判定用画像をブロック分けした状態を示す図、図１０は歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【００４７】
投影装置１における投影画像の歪み補正は、投影装置１が起動されたとき或いは入力部１０１の操作パネルに配置された歪み補正ボタン（図示せず）が押下されたときに実行されるものである。
【００４８】
図３に示すように、投影画像の歪み補正処理の実行が開始されると、制御部１０２は、歪み判定用画像情報を内部のＲＯＭから取り出して、画像処理部１０４へ入力する。画像処理部１０４では、歪み判定用画像情報に信号の付加や変更などの加工を行った画像情報を生成する。この画像情報はフレームメモリ１０６に展開される。フレームメモリ１０６に展開された画像情報は、画像処理部１０４によって光学素子ドライブ部１１５に入力され、光変調素子１１３の表示面に歪み判定用画像情報に応じた映像が表示される。このように表示された映像は、照明光学系１１２からの照明光によって、光として光変調素子１１３から出射され、結像光学系１１４を介して、歪み判定用投影画像としてスクリーンＳに投影される（ステップＳ１０）。ここで、歪み判定用投影画像の原画像として、図４に示すような枠状の画像Ｖ１が用いられる。
【００４９】
次に、制御部１０２は、撮像部１０７を動作させて、歪み判定用画像Ｖ２を取り込む（ステップＳ１１）。すなわち、制御部１０２は、スクリーンＳに投影された歪み判定用投影画像を撮像部１０７により撮像し、この撮像した情報を画像処理部１０４の補正処理部１１６に歪み判定用投影画像の撮像情報（座標情報や輝度情報など）として入力する。ここで、撮像部１０７にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有しており、これらの撮像素子から画素単位で歪み判定用投影画像を撮像した画像（以下、「歪み判定用画像Ｖ２」とする。）の情報が出力される。
【００５０】
その後、以下に説明するように、補正処理部１１６に入力された歪み判定用画像Ｖ２は、所定の基準枠Ｗに基づいてブロック検出器１２０によって複数のブロックに分けられる。
【００５１】
初期状態の基準枠Ｗは、図５に示すように、撮像部１０７の撮像領域Ｑに対して所定の大きさに設定されており、ブロック検出器１２０には、撮像された投影画像に対してこの基準枠Ｗを設定するための座標情報が記憶されている。この基準枠Ｗは、その枠線の幅を撮像部１０７の撮像素子の一画素としているが、奇数画素であれば一画素以上でも良い。ブロック検出器１２０は、取得した歪み判定用画像Ｖ２の座標位置と基準枠Ｗの座標位置との差分の平均値を左右方向及び上下方向についてそれぞれ算出する（ステップＳ１２）。ブロック検出器１２０は、このように演算した差分の平均値を基準枠Ｗの座標値から減算等して、歪み判定用画像Ｖ２に応じた新たな基準枠Ｗ１を生成する（ステップＳ１３）。なお、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値ではなく、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の最大値又は最小値とすることもできる。このように、ブロック検出器１２０は、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分に応じて新たな基準枠Ｗ１を生成し、その座標情報を記憶する。なお、この基準枠Ｗ１は、その枠線の幅を撮像部１０７の撮像素子の一画素とする。
【００５２】
ここで、ブロック検出器１２０において基準枠Ｗの座標情報を記憶するのではなく、図６に示すように、撮像部１０７の撮像素子１２５の表面に基準枠Ｗ'を基準枠Ｗとして形成することもできる。この場合、基準枠Ｗ'は歪み判定用画像Ｖ２と共に撮像部１０７で撮像され、画像処理部１０４に入力される。ブロック検出器１２０では基準枠Ｗ'を検出する。撮像素子１２５の表面に形成する基準枠Ｗ'を例えば黒色の枠とし、歪み判定用画像Ｖ２を白色とすることで、ブロック検出器１２０において歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの判別を容易にすることができる。
【００５３】
ブロック検出器１２０によるブロック分けは、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１の左右両側Ｗ１Ｒ，Ｗ１Ｌとの交点を検出し、一方側の交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を交点の数に応じて複数形成し、境界線により区切られる領域をブロックとする。すなわち、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分αを検出し（ステップＳ１４）、この差分αが０となる点を算出する（ステップＳ１５）。この点が歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との交点であり、この交点によりブロック範囲を決定してブロック分けする（ステップＳ１６）。例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図７に示すような状態のとき、基準枠Ｗ１における左側基準線Ｗ１Ｌと歪み判定用画像Ｖ２との交点Ｙａ１,Ｙａ２,Ｙａ３が検出され、基準枠Ｗ１における右側基準線Ｗ１Ｒと歪み判定用画像Ｖ２との交点Ｙｂ１,Ｙｂ２,Ｙｂ３が検出される。そして、一方側の交点Ｙａ１,Ｙａ２,Ｙａ３と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点Ｙｂ１,Ｙｂ２,Ｙｂ３とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ１，ｐ２，ｐ３により歪み判定用画像Ｖ２がブロックＡ１〜Ａ４にブロック化される。
【００５４】
一般にシート状のスクリーンＳでは、図１に示すように、波打った状態でスクリーン面がゆがむ。このとき、判定用画像Ｖ２は、一側面が内側にゆがむと他側面も内側に、一側面が外側にゆがむと他側面も外側にゆがむ。また、左側の交点と右側の交点とは、上下方向の座標が略同一となる。本第１実施形態におけるブロック検出器１２０では、左側の交点と右側の交点とは、上下方向の座標が略同一となることに着目して、歪み補正をする単位を左右の交点を結ぶ境界線によりブロック化した領域とすることで処理負担を軽減している。
【００５５】
ここで、ブロック検出器１２０によるブロックに分けを上述のように行うのではなく、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１の左右両側（左側基準線Ｗ１Ｌ及び右側基準線Ｗ１Ｒ）との交点と、この交点間（基準枠Ｗ１の左右両側の上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、一方側の１つの交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を交点の数に応じて形成すると共に、一方側の１つの最大点と当該最大点から直線距離が最も近い他方側の最大点とを結ぶ境界線を最大点の数に応じて複数形成して、互いに隣接する２つの境界線により区切られる領域をブロックとするようにしてもよい。
【００５６】
この場合、例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図８に示すような状態のとき、ブロック検出器１２０は、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１における左側基準線Ｗ１Ｌとの交点Ｙａ２，Ｙａ４，Ｙａ６と、これらの交点間（左側基準線Ｗ１Ｌの上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分が最も大きくなる最大点Ｙａ１，Ｙａ３，Ｙａ５，Ｙａ７とを検出する。また、基準枠Ｗ１における右側基準線Ｗ１Ｒと歪み判定用画像Ｖ２との交点Ｙｂ２，Ｙｂ４，Ｙｂ６と、これらの交点間（右側基準線Ｗ１Ｒの上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分が最も大きくなる最大点Ｙｂ１，Ｙｂ３，Ｙｂ５，Ｙｂ７とを検出する。そして、一方側の交点Ｙａ２，Ｙａ４，Ｙａ６と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点Ｙｂ２，Ｙｂ４，Ｙｂ６とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ２，ｐ４，ｐ６と、これら交点間の直線で囲まれた一方側の最大点Ｙａ１，Ｙａ３，Ｙａ５，Ｙａ７と他方側の最大点Ｙｂ１，Ｙｂ３，Ｙｂ５，Ｙｂ７とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ１，ｐ３，ｐ５，ｐ７とにより区切られる領域をブロックＡ１〜Ａ８とする。このように交点と最大点によりブロック化を行うことにより、交点だけでブロック分けするのに比べ、歪み補正をより精度よく行うことができる。
【００５７】
ところで、上述のブロック検出器１２０では、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を新たな基準枠Ｗ１として生成し、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との交点等を用いてブロック分けしたが、新たな基準枠Ｗ１を生成せずに、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の増減量に応じてブロック分けすることもできる。例えば、撮像部１０７により撮像した歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗが図９に示すような状態のとき、左側基準線Ｗ１Ｌを基準として歪み判定用画像Ｖ２の左側部の変曲点Ｘａ１〜Ｘａ６を検出する。また、右側基準線Ｗ１Ｒを基準として歪み判定用画像Ｖ２の右側部の変曲点Ｘｂ１〜Ｘｂ６を検出する。そして、一方側の変曲点Ｘａ１〜Ｘａ６と当該交点から直線距離が最も近い他方側の変曲点Ｙｂ１〜Ｙｂ６とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ１〜ｐ６により区切られる領域をブロックＡ１〜Ａ５とする。
【００５８】
このようにブロック検出器１２０による歪み判定用画像Ｖ２のブロック分けが完了すると、歪み量検出器１２１によってブロック毎の歪み量βが検出される（ステップＳ１７）。この検出は、ブロック単位で歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ１との差分が最大となる値を検出し、この値をブロックの歪み量βとすることによって行う。なお、本実施形態においては、歪み判定用画像Ｖ２が左右で略対称の歪み量となることから、歪み判定用画像Ｖ２と左側基準線Ｗ１Ｌとの差分が最大となる値を歪み量βとする。
【００５９】
次に、補正値演算器１２２によって、ブロック毎にその歪み量βに応じた補正値γを算出する（ステップＳ１８〜Ｓ２２）。この補正値の演算は、歪み量βが＋ａよりも小さいか、−ａよりも大きい（|β|＜ａ）とき（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には補正値γを１とし（ステップＳ１９）、歪み量βがａ以上でｂ以下か、−ｂ以上で−ａ以下である（ａ≦|β|≦ｂ）とき（ステップＳ１８：ＮＯ，ステップＳ２０：Ｙｅｓ）には補正値γをα／(α＋β)とする（ステップＳ２１）。一方、歪み量βがａ以上でｂ以下か、−ｂ以上で−ａ以下ではなく（ステップＳ２０：ＮＯ）、歪み量βが＋ｂ以上である（すなわち、β＞ｂ）とき（ステップＳ２２：ＹＥＳ）には補正値γをα／(α＋ｂ)とし（ステップＳ２３）、歪み量βが−ｂ以上はない（すなわち、β＜−ｂ）とき（ステップＳ２２：ＮＯ）には補正値γをα／(α−ｂ)とする（ステップＳ２４）。ここで、歪み量βは、左側基準線Ｗ１Ｌから左側に突き出しているときに正の値となり、左側基準線Ｗ１Ｌから右側に凹んでいるときには負の値となる。また、右側基準線Ｗ１Ｒと左側基準線Ｗ１Ｌとの中間位置でこれらの基準線と平行な中心線Ｐから各基準線までの距離をαとする。すなわち、αは基準枠Ｗ１の幅の半分の値である。
【００６０】
このようにブロック単位で補正値γを導き出すことにしているため、補正値γの演算処理を軽減することができる。ここで、歪み量|β|がａより小さいのときには補正値γを１とするのは、歪み量βが小さければ補正しなくても投影装置１の利用者が気にならない程度の歪みであるからであり、ａの値はそのように投影装置１の利用者が気にならない程度の値とする。また、歪み量|β|がｂ以上であるときには補正値γをα／(α＋ｂ)又はα／(α−ｂ)とするのは、歪み補正器１２３によって歪み補正ができない補正値γとすることを防止するためである。
【００６１】
以上のようにして、画像処理部１０４における補正処理部１１６では、画像情報に歪み補正処理を施すために用いる補正値γを導き出している。このように補正値演算器１２２によって導き出された補正値γは、歪み補正器１２３に設定され、補正値設定動作が終了する。
【００６２】
補正値設定動作が終了した後、歪み補正器１２３では設定された補正値γに基いて、画像処理部１０４は、映像信号入力部１０３や記憶媒体用ドライブ（図示せず）から入力される画像情報に歪み補正処理を施す。例えば、補正値設定動作を行ったときの歪み判定用画像Ｖ２が図７に示すような状態であった場合、投影すべき画像情報に歪み補正処理を行ったときの投影部１０５による投影画像Ｖ３は、たとえば、図１０に示す状態となる。すなわち、スクリーンＳに投影された歪み判定用画像Ｖ２が図７に示すよう状態となったときに、ブロックＡ１は、歪み量βがｃ（ａ≦ｃ≦ｂ）であるため補正値γがα／(α＋ｃ)に、ブロックＡ２は、歪み量βが−ｄ（−ａ＜−ｄ＜ａ）であるため補正値γが１に、ブロックＡ３は、歪み量βがｅ（ｂ＜ｅ）であるため補正値γがα／(α＋ｂ)に、ブロックＡ４は、歪み量βが−ｆ（−ａ＜−ｆ＜ａ）であるため補正値γが１に設定される。したがって、ブロックＡ２，Ａ４は補正が施されず、ブロックＡ１は中心線Ｐを中心として中心線Ｐに向かってα／(α＋ｃ)だけ縮小する補正が施され、ブロックＡ３は中心線Ｐを中心として中心線Ｐに向かってα／(α＋ｂ)だけ縮小する補正が施される。なお、拡大処理は、中心線Ｐを中心として左右に所定量（例えば、歪み量βが−ｃのときは、α／(α−ｃ)）だけ拡大することによって行う。
【００６３】
上記のようにブロックの補正が行われた場合、ブロックの拡大・縮小量の制限値となる補正制限値ｂが大きいと、ブロックの境界部分で画像がずれて視難くなる場合がある。そこで、本実施形態においては、補正制限値ｂをブロックの境界部分で画像ずれが視覚的に影響のない程度を限度に設定されている。なお、歪み補正器１２３において、各ブロックの補正度合いに応じて、各ブロックの境界部分について画像処理を行って画像ずれを抑えるようにしてもよい。また、上記のブロック補正では、各ブロック全体の領域毎に拡大・縮小処理をすることとしたが、中心線Ｐを中心とした左右それぞれの領域毎に拡大・縮小するようにしてもよい。この場合、歪み判定用画像Ｖ２と左側基準線Ｗ１Ｌとの差分が最大となる値を歪み量βとして各ブロックの中心線Ｐから左側の各領域に拡大・縮小処理を施し、さらに、歪み判定用画像Ｖ２と右側基準線Ｗ１Ｒとの差分が最大となる値を歪み量βとして各ブロックの中心線Ｐから右側の各領域に拡大・縮小処理を施すようにしてもよい。
【００６４】
以上のように、本第１実施形態の投影装置１においては、スクリーンＳに歪み判定用画像を投影し、このようにスクリーンＳに投影された歪み判定用画像Ｖ２を撮像する。そして、撮像された歪み判定用画像Ｖ２を所定の基準枠ＷやＷ１に基づいて複数のブロックに分けしてブロック検出を行い、これらブロック毎の歪み量を検出し、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算して設定することによって、スクリーンＳに投影する画像を補正する。したがって、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正を行うことができる。しかも、ブロック単位での補正であるため、画素毎に歪み補正処理を行うのに比べ処理負担が少なく、処理速度も速い。
【００６５】
なお、上記第１実施形態においては、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との交点を得るために、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を用いて新たな基準枠Ｗ１を生成するようにしたが、基準枠Ｗを一定にして撮像部１０７の撮像領域Ｑを変更することによって、基準枠Ｗの大きさではなく歪み判定用画像Ｖ２の大きさを変更するようにしてもよい。例えば、ブロック検出器１２０によって歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を算出して、この平均値に基いて歪み判定用画像Ｖ２を拡大又は縮小する。または、撮像部１０７にズーム機能を持たせ、ブロック検出器１２０によって歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を算出して、撮像部１０７のズーム倍率を調整して撮像部１０７による撮像領域を調整して取得する歪み判定用画像Ｖ２を拡大又は縮小する。
【００６６】
また、歪み判定用画像Ｖ２を図４に示すような枠状の画像として説明したがこれに限られるものではない。すなわち、基準枠Ｗ，Ｗ１と比較することができる画像であれば、どのような画像でも構わない。例えば、四角形の画像を投影し、その画像の輪郭と基準枠Ｗ１とを比較することにより歪みを検出するようにしてもよい。
【００６７】
また、歪み補正のために、歪み判定用画像Ｖ２を投影し、この歪み判定用画像Ｖ２に基づいて画像の歪みを検出するようにしたが、映像信号入力部１０３や記憶媒体用ドライブ（図示せず）から入力される画像情報の周囲が白色の枠画像で囲まれるようにしてもよい。このようにすれば、映像信号入力部１０３や記憶媒体用ドライブ（図示せず）から入力される画像情報に基づいた画像を投影しながら、歪み補正処理を行うことができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、本発明にかかる投影装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。図１１は第２実施形態の投影装置１'の外観図である。
【００６９】
本第２実施形態の投影装置１'は、基準枠の生成方法及びブロック単位での歪み補正方法に関して第１実施形態の投影装置１とは異なる。なお、図１１においては、第１実施形態の投影装置１と同等の部分は、同一符号を付しており、ここでは説明を省略する。
【００７０】
図１１において、距離測定部１０８は、投影部１０５からスクリーンＳまでの距離（以下、「投影距離」とする。）を検出する機能を有している。距離測定部１０８としては、超音波センサや赤外線センサ、マイクロ波ドップラセンサ、レーザセンサなどを用いることができる。
【００７１】
画像処理部１０４’は、撮像部１０７によって撮像された投影画像を基準枠Ｗ''に基づいて複数のブロックに分けるブロック検出器１２０’（ブロック検出手段の一例に相当）と、ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出器１２１’（歪み量検出手段の一例に相当）と、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算器１２２’（補正値演算手段の一例に相当）と、補正値に基づいて映像信号入力部１０３や制御部１０２から入力される画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正器１２３’（歪み補正手段の一例に相当）とを備えている。
【００７２】
ブロック検出器１２０’は、距離測定部１０８によって検出された、投影装置１'とスクリーンＳとの距離に応じた基準枠Ｗ''を生成する。すなわち、スクリーンＳに投影された歪み判定用画像Ｖ２を撮像部１０７で撮像したとき、投影装置１'とスクリーンＳとの距離に応じてその撮像画像の大きさが変化することから、基準枠Ｗ''も同様に大きさを変化させるのである。このようにすることで、第１実施形態における投影装置１のように、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分を比較して新たな基準枠Ｗ１を生成するための処理が不要となり、投影装置１'とスクリーンＳとの距離を距離センサで求めればよいことになるから、投影装置１'の処理負担が減るという利点がある。
【００７３】
また、ブロック検出器１２０’は、このように設定した基準枠Ｗ''と歪み判定用画像Ｖ２との差分を検出し、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との交点と、この交点間（基準枠Ｗ１の左右両側の上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との差分が最も大きくなる最大点とを検出して、ブロック分けを行う。この点、第１実施形態において図８を参照して説明した内容と同様である。
【００７４】
歪み量検出器１２１’は、ブロック毎の傾きを算出することによって、ブロック毎の歪み量の検出を行う。ブロック毎の傾きとは、隣接する交点と最大点を結ぶ直線の傾きである。
【００７５】
補正値演算器１２２’は、歪み量検出器１２１’によって算出したブロック毎の傾きの補正係数を算出することによって、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を算出して、歪み補正器１２３’に設定する。
【００７６】
歪み補正器１２３’は、設定された傾きの補正係数に基づいて、映像信号入力部１０３に入力された映像信号や制御部１０２から入力された画像データなどの画像情報に歪み補正処理を施す。
【００７７】
以上のように構成された第２実施形態の投影装置１'における投影画像の歪み補正について、図面を参照して具体的に説明する。図１２は投影装置１'における投影画像の歪み補正処理のフローチャート、図１３はブロック毎の傾きの算出についての説明図、図１４は歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【００７８】
図１２に示すように、投影画像の歪み補正処理の実行が開始されると、制御部１０２は、距離測定部１０８を制御して、投影部１０５からスクリーンＳまでの投影距離を検出する（ステップＳ３０）。
【００７９】
次に、制御部１０２は、上述のステップＳ１０の処理と同様に、歪み判定用画像情報を内部にＲＯＭから取り出して、画像処理部１０４へ入力し、歪み判定用画像Ｖ２としてスクリーンＳに投影部１０５から投影する（ステップＳ３１）。
【００８０】
歪み判定用画像Ｖ２がスクリーンＳに投影されている状態で、ステップＳ１１と同様に、制御部１０２は、撮像部１０７を動作させて、歪み判定用画像Ｖ２を取り込む（ステップＳ３２）。
【００８１】
その後、以下に説明するように、補正処理部１１６に入力された歪み判定用画像Ｖ２は、所定の基準枠Ｗ''に基づいてブロック検出器１２０’によって複数のブロックに分けられる。
【００８２】
ブロック検出器１２０’は、距離測定部１０８によって検出された投影距離に応じた基準枠Ｗ''を生成し、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との差分を比較して、その差分αを検出する（ステップＳ３３）。そして、ブロック検出器１２０’は、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との交点と、この交点間（基準枠Ｗ１の左右両側の上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との差分が最も大きくなる最大点とを検出して（ステップＳ３４）、ブロック分けを行う（ステップＳ３５）。
【００８３】
次に、歪み量検出器１２１’は、ブロック毎の傾き量ｚを算出する（ステップＳ３６）。例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図１３に示す状態のとき、隣接する交点と最大点とを結ぶ直線ｐａ１〜ｐａ８，ｐｂ１〜ｐｂ８の傾き量をそれぞれ算出する。そして、境界線ｐ１〜ｐ７により各ブロックＡ１〜Ａ８が形成される。
【００８４】
その後、補正値演算器１２２’は、ブロック毎の傾き量から補正係数を算出し（ステップＳ３７）、歪み補正器１２３’にその補正係数を設定する。この補正係数は、各ブロックＡ１〜Ａ８を例えば点Ｙａ４，Ｙａ５，Ｙｂ５，Ｙｂ４を順に結んだ台形とした場合に長辺がＹａ４−Ｙｂ４となる長方形に補正するための演算式のための係数である。歪み補正器１２３’では、台形に近似した形状をその上底と下底の長さの比に応じた補正係数により長方形状に補正するようにしている。
【００８５】
以上のように、補正係数が歪み補正器１２３’に設定されると、その後、歪み判定用画像情報は、設定された補正係数に基づいて歪み補正器１２３’によって補正される。例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図１３に示す状態であったとき、歪み補正器１２３’によって補正されて投影される画像Ｖ３は、図１４に示すように補正される。このように、ブロック毎の傾きを算出し、その傾き量に従って画像に補正を施すため、スクリーンＳの状態が悪く、投影画像に歪みが発生する場合であっても、より精度よく歪み補正を行うことができる。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８７】
例えば、歪み判定用画像情報は、枠状の画像となるデータではなく、全白の画像となるデータとすることができる。
【００８８】
また、ブロック分けを行った後の補正方法について、第１実施形態の補正方法を第２実施形態の補正方法に適用してもよく、またその逆も本実施形態に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１実施形態における投影装置の外観図である。
【図２】図１の投影装置の概略ブロック図である。
【図３】図１の投影装置における投影画像の歪み補正処理のフローチャートである。
【図４】歪み判定用投影画像の例を示す図である。
【図５】初期状態の基準枠を説明するための図である。
【図６】撮像部の撮像素子の表面に基準枠を形成した状態を示す図である。
【図７】歪み判定用投影画像をブロック分けした状態を示す図である。
【図８】歪み判定用投影画像をブロック分けした状態を示す図である。
【図９】歪み判定用投影画像をブロック分けした状態を示す図である。
【図１０】歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【図１１】第２実施形態における投影装置の概略ブロック図である。
【図１２】図１１の投影装置における投影画像の歪み補正処理のフローチャートである。
【図１３】ブロック毎の歪み計算の説明のための図である。
【図１４】歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
Ｓ スクリーン
１ 投影装置
１０１ 入力部
１０２ 制御部
１０３ 映像信号入力部
１０４ 画像処理部
１０５ 投影部
１０６ フレームメモリ
１０７ 撮像部
１１６ 補正処理部
１２０ ブロック検出器
１２１ 歪み量検出器
１２２ 補正値演算器
１２３ 歪み補正器
１２５ 撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置及び画像歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スクリーンに画像を投射するプロジェクタなどの投影装置が知られている。
【０００３】
この種の投影装置においては、一般に台形補正と呼ばれる歪み補正を施しており、これにより投影装置の投影方向がスクリーンに対して垂直な位置にない場合であっても、スクリーンに投影される画像が歪まないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この台形歪み補正は線形的な歪みに対して効果がある。しかし、スクリーンが非線形に歪んでいる場合には、十分な歪み補正をすることができない。特に、投射レンズの半画角が４０〜４５°以上である広角投射レンズを備えたプロジェクタでは、スクリーンの部分的な小さな歪みが投影画像に大きな非線形歪みを生じさせる。
【０００５】
そこで、特許文献２では、例えば、スクリーンが正弦波状に波打つ投射面であったときに、三角関数式を用いることによって投影画像の歪みを補正するプロジェクタが提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３３１７３７公報
【特許文献２】特開２００４−３２０６６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載のプロジェクタでは、予めスクリーンの形状に応じた近似式を設定しておく必要があり、その近似式の算出が極めて煩雑となるだけでなく、専門的知識が無い利用者が近似式を導き出すこと自体は極めて難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、スクリーンの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンの形状に応じた歪み補正を行うことができる投影装置および画像歪み補正方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スクリーンに画像を投影する投影装置において、入力される画像情報に歪み補正処理を施した画像情報を生成する画像処理部と、前記歪み補正処理を施した画像情報に応じた画像を前記スクリーンに投影する投影部と、前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像部とを備え、前記画像処理部は、前記撮像部によって撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けて、そのブロックを検出するブロック検出手段と、前記ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算手段と、前記補正値に基づいて前記画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正手段とを備えた投影装置とした。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点を検出し、一方側の交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて複数形成し、前記境界線により区切られる領域を前記ブロックとすることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠との差分の増減量に応じて、前記投影画像をブロック分けすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点と、この交点間で前記投影画像と前記基準枠との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、一方側の１つの交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて形成すると共に、交点間の直線で囲まれた一方側の１つの最大点と他方側の最大点とを結ぶ境界線を前記最大点の数に応じて複数形成して、互いに隣接する２つの境界線により区切られる領域を前記ブロックとすることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記撮像された投影画像に対して前記基準枠を設定するための座標情報を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記基準枠は、前記撮像部における撮像素子の前方（撮像方向）に配置された枠形成部材により形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記投影部から前記スクリーンまでの距離を検出する距離検出部を備え、前記ブロック検出手段は、前記距離検出部による検出結果に基づいて前記基準枠の設定を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記撮像部によって撮像された投影画像の状態に応じて前記基準枠を設定することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠との差分に応じて新たな基準枠を生成し、当該新たな基準枠に基づいて前記投影画像を前記複数のブロックに分けることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記ブロック検出手段は、前記投影画像と前記基準枠との差分の平均値を前記新たな基準枠とすることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、スクリーンに投影された画像の歪みを補正する画像歪み補正方法において、前記スクリーンに所定画像を投影するステップと、前記投影された所定画像を撮像するステップと、前記撮像された所定画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けるステップと、前記ブロック毎の歪み量を検出するステップと、前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算するステップと、前記補正値に基づいてスクリーンに投影する画像を補正するステップとを有する画像歪み補正方法とした。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、１１に記載の発明によれば、撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けし、ブロック毎の歪み量に応じた補正値に基づいて歪み補正処理を行うので、スクリーンの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンの形状に応じた歪み補正を行うことができる。しかも、ブロック単位での補正であるため、画素毎に歪み補正処理を行うのに比べ処理負担が少なく、処理速度も速い。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との交点を検出し、この交点に基づいてブロック分けを行うので、ブロック分けを容易に行うことができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との差分の増減量に応じて、投影画像をブロック分けを行うので、例えば、基準枠が投影画像よりも大きいような場合であっても、ブロック分けを適切に行うことができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との交点と、この交点間で投影画像と基準枠との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、この交点と最大点とを用いてブロック分けを行うため、交点だけでブロック分けするのに比べ、歪み補正をより精度よく行うことができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、基準枠の座標情報を有するので、物理的に基準枠を形成する必要がない。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、基準枠は、撮像部における撮像素子の前方に配置された枠形成部材により形成されているので、基準枠を設定する必要がなく、処理負担を軽減することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影部からスクリーンまでの距離を検出する距離検出部を備えており、ブロック検出手段は、距離検出部による検出結果に基づいて基準枠の設定を行うので、基準枠を適切に設定することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、撮像部によって撮像された投影画像の状態に応じて基準枠を設定するので、基準枠を適切に調整することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との差分に応じて新たな基準枠を生成し、当該新たな基準枠に基づいて投影画像を複数のブロックに分けるので、歪み補正を精度よく行うことができるブロックに分割することが可能となる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、ブロック検出手段は、投影画像と基準枠との差分の平均値を新たな基準枠とするので、歪み補正をより精度よく行うことができるブロックに分割することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１実施形態）
まず、本発明にかかる投影装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態における投影装置の外観図である。
【００３０】
本第１実施形態における投影装置１は、入力される画像情報に応じた画面をスクリーンＳに投影する投影部１０５を備えており、さらに、スクリーンＳに投影される画像に歪みがあるときに、歪み補正処理を施す画像処理部を設けている。
【００３１】
ここで、入力される画像情報としては、コンポジット映像信号（例えばＮＴＳＣ映像信号）やコンポーネント映像信号（例えばＲＧＢ信号）などの映像信号のほか、メモリカードなどの記憶媒体に記憶された画像データなどがある。記憶媒体に記憶された画像データは、投影装置１の記憶媒体用ドライブ（図示しない）によって読み込まれる。
【００３２】
また、スクリーンＳとは、図１に示すように、収納部２にロール状に収納された樹脂系シート３を引き出して形成したスクリーンのほか、布状のカーテンやブラインドカーテンなどもスクリーンとして使用することができる。
【００３３】
スクリーンＳには、投影装置１からの投影画像Ｖが表示される。シート状スクリーンなどにおいては、図１に示すように、経年変化などによって非線形に歪んでしまうことがある。このように歪んだスクリーンＳに画像を投影すると、スクリーンＳに表示される投影画像Ｖが歪んでしまう。
【００３４】
そこで、投影装置１は、投影画像Ｖを撮像して投影画像Ｖの状態を取得する撮像部１０７を設け、投影画像Ｖの状態に応じて画像処理部によって歪み補正処理が行うようにしている。
【００３５】
その結果、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正を行うことができる。しかも、画像処理部による歪み補正をブロック単位で行うため、画素毎に歪み補正処理を行うのに比べ処理負担が少なく、処理速度が速くなる。
【００３６】
以下、投影装置１の具体的構成について具体的に説明する。図２は本第１実施形態における投影装置１の概略ブロック図である。
【００３７】
投影装置１は、図２に示すように、各種操作を行うための操作パネルなどを有する入力部１０１と、投影装置１全体を制御する制御部１０２と、外部から映像信号を入力する映像信号入力部１０３と、映像信号入力部１０３を介して入力される映像信号や制御部１０２から入力される画像情報に所定の画像処理を行って後述の投影部１０５へ入力する画像処理部１０４と、この画像処理部１０４から出力される画像情報に基づいた画像をスクリーンＳに投影する投影部１０５と、この投影部１０５によって投影する画像を一時的に蓄積するフレームメモリ１０６と、スクリーンＳに投影された画像（投影画像Ｖ）を撮像する撮像部１０７とを備えており、これらはバス１０９によって接続され、投影装置１の筐体に内蔵される。
【００３８】
入力部１０１の操作パネルは、投影装置１において使用者が操作可能な箇所、すなわちハウジングの外壁面の適所に設けられており、使用者がこの操作パネルを操作することによって、その操作内容に応じた制御を制御部１０２が実行する。
【００３９】
制御部１０２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを内蔵しており、ＣＰＵがＲＯＭに予め格納されたプログラムを読み出して実行することによって制御部として機能する。なお、ＲＡＭはワーキングメモリなどとして用いられる。
【００４０】
映像信号入力部１０３は、コンポジット映像信号やコンポーネント映像信号などの映像信号を外部からケーブルを介して入力する。
【００４１】
画像処理部１０４は、制御部１０２による制御に基づいて、映像信号入力部１０３に入力された映像信号や制御部１０２から入力された画像データなどの画像情報に対し、信号の付加や変更などの加工を行う。このように加工されて生成された画像信号は、後述の光学素子ドライブ部１１５に入力される。
【００４２】
さらに、画像処理部１０４には、入力される画像情報に歪み補正処理を施して処理済み画像情報を生成する補正処理部１１６が設けられている。補正処理部１１６は、撮像部１０７によって撮像された投影画像Ｖを所定の基準枠Ｗに基づいて複数のブロックに分けて、ブロックを検出するブロック検出器１２０（ブロック検出手段の一例に相当）と、ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出器１２１（歪み量検出手段の一例に相当）と、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算器１２２（補正値演算手段の一例に相当）と、補正値に基づいて入力される画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正器１２３（歪み補正手段の一例に相当）とを備えている。
【００４３】
投影部１０５は、ランプ駆動回路１１０と、ランプを有する光源１１１と、照明光学系１１２と、光変調素子１１３と、結像光学系１１４と、光学素子ドライブ部１１５とを備えている。
【００４４】
光源１１１は、ランプなどから構成され、制御部１０２によって制御されたランプ駆動回路１１０から出力される信号に基づいて、点灯駆動されて発光する。光源１１１で発光された光は、照明光学系１１２によって、照明光として光変調素子１１３に照射される。
【００４５】
光変調素子１１３は、透過型液晶パネルなどによって構成されており、光学素子ドライブ部１１５によって駆動されて、その表示面に映像を表示する。このように表示された映像は、照明光学系１１２からの照明光によって、光として光変調素子１１３から出射される。続いて、この出射光は、結像光学系１１４及びハウジングの投影用開口部を通って、スクリーンＳ（投射面）に投影される。このように、光変調素子１１３に表示される画像がスクリーンＳに投影される構成となっている。光変調素子１１３としては、透過型液晶パネルのほか、ＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）などがある。
【００４６】
ここで、投影装置１における投影画像の歪み補正について、図３〜図１０を参照して具体的に説明する。図３は投影装置１における投影画像の歪み補正処理のフローチャート、図４は投影装置１における歪み判定用投影画像の原画像の例を示す図、図５は初期状態の基準枠を説明するための図、図６は撮像部１０７の撮像素子の表面に基準枠を形成した状態を示す図、図７〜図９は歪み判定用画像をブロック分けした状態を示す図、図１０は歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【００４７】
投影装置１における投影画像の歪み補正は、投影装置１が起動されたとき或いは入力部１０１の操作パネルに配置された歪み補正ボタン（図示せず）が押下されたときに実行されるものである。
【００４８】
図３に示すように、投影画像の歪み補正処理の実行が開始されると、制御部１０２は、歪み判定用画像情報を内部のＲＯＭから取り出して、画像処理部１０４へ入力する。画像処理部１０４では、歪み判定用画像情報に信号の付加や変更などの加工を行った画像情報を生成する。この画像情報はフレームメモリ１０６に展開される。フレームメモリ１０６に展開された画像情報は、画像処理部１０４によって光学素子ドライブ部１１５に入力され、光変調素子１１３の表示面に歪み判定用画像情報に応じた映像が表示される。このように表示された映像は、照明光学系１１２からの照明光によって、光として光変調素子１１３から出射され、結像光学系１１４を介して、歪み判定用投影画像としてスクリーンＳに投影される（ステップＳ１０）。ここで、歪み判定用投影画像の原画像として、図４に示すような枠状の画像Ｖ１が用いられる。
【００４９】
次に、制御部１０２は、撮像部１０７を動作させて、歪み判定用画像Ｖ２を取り込む（ステップＳ１１）。すなわち、制御部１０２は、スクリーンＳに投影された歪み判定用投影画像を撮像部１０７により撮像し、この撮像した情報を画像処理部１０４の補正処理部１１６に歪み判定用投影画像の撮像情報（座標情報や輝度情報など）として入力する。ここで、撮像部１０７にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有しており、これらの撮像素子から画素単位で歪み判定用投影画像を撮像した画像（以下、「歪み判定用画像Ｖ２」とする。）の情報が出力される。
【００５０】
その後、以下に説明するように、補正処理部１１６に入力された歪み判定用画像Ｖ２は、所定の基準枠Ｗに基づいてブロック検出器１２０によって複数のブロックに分けられる。
【００５１】
初期状態の基準枠Ｗは、図５に示すように、撮像部１０７の撮像領域Ｑに対して所定の大きさに設定されており、ブロック検出器１２０には、撮像された投影画像に対してこの基準枠Ｗを設定するための座標情報が記憶されている。この基準枠Ｗは、その枠線の幅を撮像部１０７の撮像素子の一画素としているが、奇数画素であれば一画素以上でも良い。ブロック検出器１２０は、取得した歪み判定用画像Ｖ２の座標位置と基準枠Ｗの座標位置との差分の平均値を左右方向及び上下方向についてそれぞれ算出する（ステップＳ１２）。ブロック検出器１２０は、このように演算した差分の平均値を基準枠Ｗの座標値から減算等して、歪み判定用画像Ｖ２に応じた新たな基準枠Ｗ１を生成する（ステップＳ１３）。なお、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値ではなく、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の最大値又は最小値とすることもできる。このように、ブロック検出器１２０は、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分に応じて新たな基準枠Ｗ１を生成し、その座標情報を記憶する。なお、この基準枠Ｗ１は、その枠線の幅を撮像部１０７の撮像素子の一画素とする。
【００５２】
ここで、ブロック検出器１２０において基準枠Ｗの座標情報を記憶するのではなく、図６に示すように、撮像部１０７の撮像素子１２５の表面に基準枠Ｗ'を基準枠Ｗとして形成することもできる。この場合、基準枠Ｗ'は歪み判定用画像Ｖ２と共に撮像部１０７で撮像され、画像処理部１０４に入力される。ブロック検出器１２０では基準枠Ｗ'を検出する。撮像素子１２５の表面に形成する基準枠Ｗ'を例えば黒色の枠とし、歪み判定用画像Ｖ２を白色とすることで、ブロック検出器１２０において歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの判別を容易にすることができる。
【００５３】
ブロック検出器１２０によるブロック分けは、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１の左右両側Ｗ１Ｒ，Ｗ１Ｌとの交点を検出し、一方側の交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を交点の数に応じて複数形成し、境界線により区切られる領域をブロックとする。すなわち、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分αを検出し（ステップＳ１４）、この差分αが０となる点を算出する（ステップＳ１５）。この点が歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との交点であり、この交点によりブロック範囲を決定してブロック分けする（ステップＳ１６）。例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図７に示すような状態のとき、基準枠Ｗ１における左側基準線Ｗ１Ｌと歪み判定用画像Ｖ２との交点Ｙａ１,Ｙａ２,Ｙａ３が検出され、基準枠Ｗ１における右側基準線Ｗ１Ｒと歪み判定用画像Ｖ２との交点Ｙｂ１,Ｙｂ２,Ｙｂ３が検出される。そして、一方側の交点Ｙａ１,Ｙａ２,Ｙａ３と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点Ｙｂ１,Ｙｂ２,Ｙｂ３とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ１，ｐ２，ｐ３により歪み判定用画像Ｖ２がブロックＡ１〜Ａ４にブロック化される。
【００５４】
一般にシート状のスクリーンＳでは、図１に示すように、波打った状態でスクリーン面がゆがむ。このとき、判定用画像Ｖ２は、一側面が内側にゆがむと他側面も内側に、一側面が外側にゆがむと他側面も外側にゆがむ。また、左側の交点と右側の交点とは、上下方向の座標が略同一となる。本第１実施形態におけるブロック検出器１２０では、左側の交点と右側の交点とは、上下方向の座標が略同一となることに着目して、歪み補正をする単位を左右の交点を結ぶ境界線によりブロック化した領域とすることで処理負担を軽減している。
【００５５】
ここで、ブロック検出器１２０によるブロックに分けを上述のように行うのではなく、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１の左右両側（左側基準線Ｗ１Ｌ及び右側基準線Ｗ１Ｒ）との交点と、この交点間（基準枠Ｗ１の左右両側の上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、一方側の１つの交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を交点の数に応じて形成すると共に、一方側の１つの最大点と当該最大点から直線距離が最も近い他方側の最大点とを結ぶ境界線を最大点の数に応じて複数形成して、互いに隣接する２つの境界線により区切られる領域をブロックとするようにしてもよい。
【００５６】
この場合、例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図８に示すような状態のとき、ブロック検出器１２０は、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１における左側基準線Ｗ１Ｌとの交点Ｙａ２，Ｙａ４，Ｙａ６と、これらの交点間（左側基準線Ｗ１Ｌの上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分が最も大きくなる最大点Ｙａ１，Ｙａ３，Ｙａ５，Ｙａ７とを検出する。また、基準枠Ｗ１における右側基準線Ｗ１Ｒと歪み判定用画像Ｖ２との交点Ｙｂ２，Ｙｂ４，Ｙｂ６と、これらの交点間（右側基準線Ｗ１Ｒの上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との差分が最も大きくなる最大点Ｙｂ１，Ｙｂ３，Ｙｂ５，Ｙｂ７とを検出する。そして、一方側の交点Ｙａ２，Ｙａ４，Ｙａ６と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点Ｙｂ２，Ｙｂ４，Ｙｂ６とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ２，ｐ４，ｐ６と、これら交点間の直線で囲まれた一方側の最大点Ｙａ１，Ｙａ３，Ｙａ５，Ｙａ７と他方側の最大点Ｙｂ１，Ｙｂ３，Ｙｂ５，Ｙｂ７とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ１，ｐ３，ｐ５，ｐ７とにより区切られる領域をブロックＡ１〜Ａ８とする。このように交点と最大点によりブロック化を行うことにより、交点だけでブロック分けするのに比べ、歪み補正をより精度よく行うことができる。
【００５７】
ところで、上述のブロック検出器１２０では、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を新たな基準枠Ｗ１として生成し、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との交点等を用いてブロック分けしたが、新たな基準枠Ｗ１を生成せずに、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の増減量に応じてブロック分けすることもできる。例えば、撮像部１０７により撮像した歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗが図９に示すような状態のとき、左側基準線Ｗ１Ｌを基準として歪み判定用画像Ｖ２の左側部の変曲点Ｘａ１〜Ｘａ６を検出する。また、右側基準線Ｗ１Ｒを基準として歪み判定用画像Ｖ２の右側部の変曲点Ｘｂ１〜Ｘｂ６を検出する。そして、一方側の変曲点Ｘａ１〜Ｘａ６と当該交点から直線距離が最も近い他方側の変曲点Ｙｂ１〜Ｙｂ６とをそれぞれ結ぶ境界線ｐ１〜ｐ６により区切られる領域をブロックＡ１〜Ａ５とする。
【００５８】
このようにブロック検出器１２０による歪み判定用画像Ｖ２のブロック分けが完了すると、歪み量検出器１２１によってブロック毎の歪み量βが検出される（ステップＳ１７）。この検出は、ブロック単位で歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ１との差分が最大となる値を検出し、この値をブロックの歪み量βとすることによって行う。なお、本実施形態においては、歪み判定用画像Ｖ２が左右で略対称の歪み量となることから、歪み判定用画像Ｖ２と左側基準線Ｗ１Ｌとの差分が最大となる値を歪み量βとする。
【００５９】
次に、補正値演算器１２２によって、ブロック毎にその歪み量βに応じた補正値γを算出する（ステップＳ１８〜Ｓ２２）。この補正値の演算は、歪み量βが＋ａよりも小さいか、−ａよりも大きい（|β|＜ａ）とき（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には補正値γを１とし（ステップＳ１９）、歪み量βがａ以上でｂ以下か、−ｂ以上で−ａ以下である（ａ≦|β|≦ｂ）とき（ステップＳ１８：ＮＯ，ステップＳ２０：Ｙｅｓ）には補正値γをα／(α＋β)とする（ステップＳ２１）。一方、歪み量βがａ以上でｂ以下か、−ｂ以上で−ａ以下ではなく（ステップＳ２０：ＮＯ）、歪み量βが＋ｂ以上である（すなわち、β＞ｂ）とき（ステップＳ２２：ＹＥＳ）には補正値γをα／(α＋ｂ)とし（ステップＳ２３）、歪み量βが−ｂ以上はない（すなわち、β＜−ｂ）とき（ステップＳ２２：ＮＯ）には補正値γをα／(α−ｂ)とする（ステップＳ２４）。ここで、歪み量βは、左側基準線Ｗ１Ｌから左側に突き出しているときに正の値となり、左側基準線Ｗ１Ｌから右側に凹んでいるときには負の値となる。また、右側基準線Ｗ１Ｒと左側基準線Ｗ１Ｌとの中間位置でこれらの基準線と平行な中心線Ｐから各基準線までの距離をαとする。すなわち、αは基準枠Ｗ１の幅の半分の値である。
【００６０】
このようにブロック単位で補正値γを導き出すことにしているため、補正値γの演算処理を軽減することができる。ここで、歪み量|β|がａより小さいのときには補正値γを１とするのは、歪み量βが小さければ補正しなくても投影装置１の利用者が気にならない程度の歪みであるからであり、ａの値はそのように投影装置１の利用者が気にならない程度の値とする。また、歪み量|β|がｂ以上であるときには補正値γをα／(α＋ｂ)又はα／(α−ｂ)とするのは、歪み補正器１２３によって歪み補正ができない補正値γとすることを防止するためである。
【００６１】
以上のようにして、画像処理部１０４における補正処理部１１６では、画像情報に歪み補正処理を施すために用いる補正値γを導き出している。このように補正値演算器１２２によって導き出された補正値γは、歪み補正器１２３に設定され、補正値設定動作が終了する。
【００６２】
補正値設定動作が終了した後、歪み補正器１２３では設定された補正値γに基いて、画像処理部１０４は、映像信号入力部１０３や記憶媒体用ドライブ（図示せず）から入力される画像情報に歪み補正処理を施す。例えば、補正値設定動作を行ったときの歪み判定用画像Ｖ２が図７に示すような状態であった場合、投影すべき画像情報に歪み補正処理を行ったときの投影部１０５による投影画像Ｖ３は、たとえば、図１０に示す状態となる。すなわち、スクリーンＳに投影された歪み判定用画像Ｖ２が図７に示すよう状態となったときに、ブロックＡ１は、歪み量βがｃ（ａ≦ｃ≦ｂ）であるため補正値γがα／(α＋ｃ)に、ブロックＡ２は、歪み量βが−ｄ（−ａ＜−ｄ＜ａ）であるため補正値γが１に、ブロックＡ３は、歪み量βがｅ（ｂ＜ｅ）であるため補正値γがα／(α＋ｂ)に、ブロックＡ４は、歪み量βが−ｆ（−ａ＜−ｆ＜ａ）であるため補正値γが１に設定される。したがって、ブロックＡ２，Ａ４は補正が施されず、ブロックＡ１は中心線Ｐを中心として中心線Ｐに向かってα／(α＋ｃ)だけ縮小する補正が施され、ブロックＡ３は中心線Ｐを中心として中心線Ｐに向かってα／(α＋ｂ)だけ縮小する補正が施される。なお、拡大処理は、中心線Ｐを中心として左右に所定量（例えば、歪み量βが−ｃのときは、α／(α−ｃ)）だけ拡大することによって行う。
【００６３】
上記のようにブロックの補正が行われた場合、ブロックの拡大・縮小量の制限値となる補正制限値ｂが大きいと、ブロックの境界部分で画像がずれて視難くなる場合がある。そこで、本実施形態においては、補正制限値ｂをブロックの境界部分で画像ずれが視覚的に影響のない程度を限度に設定されている。なお、歪み補正器１２３において、各ブロックの補正度合いに応じて、各ブロックの境界部分について画像処理を行って画像ずれを抑えるようにしてもよい。また、上記のブロック補正では、各ブロック全体の領域毎に拡大・縮小処理をすることとしたが、中心線Ｐを中心とした左右それぞれの領域毎に拡大・縮小するようにしてもよい。この場合、歪み判定用画像Ｖ２と左側基準線Ｗ１Ｌとの差分が最大となる値を歪み量βとして各ブロックの中心線Ｐから左側の各領域に拡大・縮小処理を施し、さらに、歪み判定用画像Ｖ２と右側基準線Ｗ１Ｒとの差分が最大となる値を歪み量βとして各ブロックの中心線Ｐから右側の各領域に拡大・縮小処理を施すようにしてもよい。
【００６４】
以上のように、本第１実施形態の投影装置１においては、スクリーンＳに歪み判定用画像を投影し、このようにスクリーンＳに投影された歪み判定用画像Ｖ２を撮像する。そして、撮像された歪み判定用画像Ｖ２を所定の基準枠ＷやＷ１に基づいて複数のブロックに分けしてブロック検出を行い、これらブロック毎の歪み量を検出し、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算して設定することによって、スクリーンＳに投影する画像を補正する。したがって、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正量を予め設定することなく、スクリーンＳの形状に応じた歪み補正を行うことができる。しかも、ブロック単位での補正であるため、画素毎に歪み補正処理を行うのに比べ処理負担が少なく、処理速度も速い。
【００６５】
なお、上記第１実施形態においては、歪み判定用画像Ｖ２と新たな基準枠Ｗ１との交点を得るために、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を用いて新たな基準枠Ｗ１を生成するようにしたが、基準枠Ｗを一定にして撮像部１０７の撮像領域Ｑを変更することによって、基準枠Ｗの大きさではなく歪み判定用画像Ｖ２の大きさを変更するようにしてもよい。例えば、ブロック検出器１２０によって歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を算出して、この平均値に基いて歪み判定用画像Ｖ２を拡大又は縮小する。または、撮像部１０７にズーム機能を持たせ、ブロック検出器１２０によって歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分の平均値を算出して、撮像部１０７のズーム倍率を調整して撮像部１０７による撮像領域を調整して取得する歪み判定用画像Ｖ２を拡大又は縮小する。
【００６６】
また、歪み判定用画像Ｖ２を図４に示すような枠状の画像として説明したがこれに限られるものではない。すなわち、基準枠Ｗ，Ｗ１と比較することができる画像であれば、どのような画像でも構わない。例えば、四角形の画像を投影し、その画像の輪郭と基準枠Ｗ１とを比較することにより歪みを検出するようにしてもよい。
【００６７】
また、歪み補正のために、歪み判定用画像Ｖ２を投影し、この歪み判定用画像Ｖ２に基づいて画像の歪みを検出するようにしたが、映像信号入力部１０３や記憶媒体用ドライブ（図示せず）から入力される画像情報の周囲が白色の枠画像で囲まれるようにしてもよい。このようにすれば、映像信号入力部１０３や記憶媒体用ドライブ（図示せず）から入力される画像情報に基づいた画像を投影しながら、歪み補正処理を行うことができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、本発明にかかる投影装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。図１１は第２実施形態の投影装置１'の外観図である。
【００６９】
本第２実施形態の投影装置１'は、基準枠の生成方法及びブロック単位での歪み補正方法に関して第１実施形態の投影装置１とは異なる。なお、図１１においては、第１実施形態の投影装置１と同等の部分は、同一符号を付しており、ここでは説明を省略する。
【００７０】
図１１において、距離測定部１０８は、投影部１０５からスクリーンＳまでの距離（以下、「投影距離」とする。）を検出する機能を有している。距離測定部１０８としては、超音波センサや赤外線センサ、マイクロ波ドップラセンサ、レーザセンサなどを用いることができる。
【００７１】
画像処理部１０４’は、撮像部１０７によって撮像された投影画像を基準枠Ｗ''に基づいて複数のブロックに分けるブロック検出器１２０’（ブロック検出手段の一例に相当）と、ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出器１２１’（歪み量検出手段の一例に相当）と、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算器１２２’（補正値演算手段の一例に相当）と、補正値に基づいて映像信号入力部１０３や制御部１０２から入力される画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正器１２３’（歪み補正手段の一例に相当）とを備えている。
【００７２】
ブロック検出器１２０’は、距離測定部１０８によって検出された、投影装置１'とスクリーンＳとの距離に応じた基準枠Ｗ''を生成する。すなわち、スクリーンＳに投影された歪み判定用画像Ｖ２を撮像部１０７で撮像したとき、投影装置１'とスクリーンＳとの距離に応じてその撮像画像の大きさが変化することから、基準枠Ｗ''も同様に大きさを変化させるのである。このようにすることで、第１実施形態における投影装置１のように、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗとの差分を比較して新たな基準枠Ｗ１を生成するための処理が不要となり、投影装置１'とスクリーンＳとの距離を距離センサで求めればよいことになるから、投影装置１'の処理負担が減るという利点がある。
【００７３】
また、ブロック検出器１２０’は、このように設定した基準枠Ｗ''と歪み判定用画像Ｖ２との差分を検出し、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との交点と、この交点間（基準枠Ｗ１の左右両側の上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との差分が最も大きくなる最大点とを検出して、ブロック分けを行う。この点、第１実施形態において図８を参照して説明した内容と同様である。
【００７４】
歪み量検出器１２１’は、ブロック毎の傾きを算出することによって、ブロック毎の歪み量の検出を行う。ブロック毎の傾きとは、隣接する交点と最大点を結ぶ直線の傾きである。
【００７５】
補正値演算器１２２’は、歪み量検出器１２１’によって算出したブロック毎の傾きの補正係数を算出することによって、ブロック毎に歪み量に応じた補正値を算出して、歪み補正器１２３’に設定する。
【００７６】
歪み補正器１２３’は、設定された傾きの補正係数に基づいて、映像信号入力部１０３に入力された映像信号や制御部１０２から入力された画像データなどの画像情報に歪み補正処理を施す。
【００７７】
以上のように構成された第２実施形態の投影装置１'における投影画像の歪み補正について、図面を参照して具体的に説明する。図１２は投影装置１'における投影画像の歪み補正処理のフローチャート、図１３はブロック毎の傾きの算出についての説明図、図１４は歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【００７８】
図１２に示すように、投影画像の歪み補正処理の実行が開始されると、制御部１０２は、距離測定部１０８を制御して、投影部１０５からスクリーンＳまでの投影距離を検出する（ステップＳ３０）。
【００７９】
次に、制御部１０２は、上述のステップＳ１０の処理と同様に、歪み判定用画像情報を内部にＲＯＭから取り出して、画像処理部１０４へ入力し、歪み判定用画像Ｖ２としてスクリーンＳに投影部１０５から投影する（ステップＳ３１）。
【００８０】
歪み判定用画像Ｖ２がスクリーンＳに投影されている状態で、ステップＳ１１と同様に、制御部１０２は、撮像部１０７を動作させて、歪み判定用画像Ｖ２を取り込む（ステップＳ３２）。
【００８１】
その後、以下に説明するように、補正処理部１１６に入力された歪み判定用画像Ｖ２は、所定の基準枠Ｗ''に基づいてブロック検出器１２０’によって複数のブロックに分けられる。
【００８２】
ブロック検出器１２０’は、距離測定部１０８によって検出された投影距離に応じた基準枠Ｗ''を生成し、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との差分を比較して、その差分αを検出する（ステップＳ３３）。そして、ブロック検出器１２０’は、歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との交点と、この交点間（基準枠Ｗ１の左右両側の上端及び下端を含む）で歪み判定用画像Ｖ２と基準枠Ｗ''との差分が最も大きくなる最大点とを検出して（ステップＳ３４）、ブロック分けを行う（ステップＳ３５）。
【００８３】
次に、歪み量検出器１２１’は、ブロック毎の傾き量ｚを算出する（ステップＳ３６）。例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図１３に示す状態のとき、隣接する交点と最大点とを結ぶ直線ｐａ１〜ｐａ８，ｐｂ１〜ｐｂ８の傾き量をそれぞれ算出する。そして、境界線ｐ１〜ｐ７により各ブロックＡ１〜Ａ８が形成される。
【００８４】
その後、補正値演算器１２２’は、ブロック毎の傾き量から補正係数を算出し（ステップＳ３７）、歪み補正器１２３’にその補正係数を設定する。この補正係数は、各ブロックＡ１〜Ａ８を例えば点Ｙａ４，Ｙａ５，Ｙｂ５，Ｙｂ４を順に結んだ台形とした場合に長辺がＹａ４−Ｙｂ４となる長方形に補正するための演算式のための係数である。歪み補正器１２３’では、台形に近似した形状をその上底と下底の長さの比に応じた補正係数により長方形状に補正するようにしている。
【００８５】
以上のように、補正係数が歪み補正器１２３’に設定されると、その後、歪み判定用画像情報は、設定された補正係数に基づいて歪み補正器１２３’によって補正される。例えば、歪み判定用画像Ｖ２が図１３に示す状態であったとき、歪み補正器１２３’によって補正されて投影される画像Ｖ３は、図１４に示すように補正される。このように、ブロック毎の傾きを算出し、その傾き量に従って画像に補正を施すため、スクリーンＳの状態が悪く、投影画像に歪みが発生する場合であっても、より精度よく歪み補正を行うことができる。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８７】
例えば、歪み判定用画像情報は、枠状の画像となるデータではなく、全白の画像となるデータとすることができる。
【００８８】
また、ブロック分けを行った後の補正方法について、第１実施形態の補正方法を第２実施形態の補正方法に適用してもよく、またその逆も本実施形態に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１実施形態における投影装置の外観図である。
【図２】図１の投影装置の概略ブロック図である。
【図３】図１の投影装置における投影画像の歪み補正処理のフローチャートである。
【図４】歪み判定用投影画像の例を示す図である。
【図５】初期状態の基準枠を説明するための図である。
【図６】撮像部の撮像素子の表面に基準枠を形成した状態を示す図である。
【図７】歪み判定用投影画像をブロック分けした状態を示す図である。
【図８】歪み判定用投影画像をブロック分けした状態を示す図である。
【図９】歪み判定用投影画像をブロック分けした状態を示す図である。
【図１０】歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【図１１】第２実施形態における投影装置の概略ブロック図である。
【図１２】図１１の投影装置における投影画像の歪み補正処理のフローチャートである。
【図１３】ブロック毎の歪み計算の説明のための図である。
【図１４】歪み補正処理を行った投影画像の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
Ｓ スクリーン
１ 投影装置
１０１ 入力部
１０２ 制御部
１０３ 映像信号入力部
１０４ 画像処理部
１０５ 投影部
１０６ フレームメモリ
１０７ 撮像部
１１６ 補正処理部
１２０ ブロック検出器
１２１ 歪み量検出器
１２２ 補正値演算器
１２３ 歪み補正器
１２５ 撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンに画像を投影する投影装置において、
入力される画像情報に歪み補正処理を施した画像情報を生成する画像処理部と、
前記歪み補正処理を施した画像情報に応じた画像を前記スクリーンに投影する投影部と、
前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像部と、を備え、
前記画像処理部は、
前記撮像部によって撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けて、そのブロックを検出するブロック検出手段と、
前記ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出手段と、
前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算手段と、
前記補正値に基づいて前記画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正手段と、を備えた
ことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点をそれぞれ検出し、一方側の交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて複数形成し、前記境界線により区切られる領域を前記ブロック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３】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠との差分の増減量に応じて、前記投影画像をブロック分け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４】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点と、この交点間で前記投影画像と前記基準枠との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、一方側の１つの交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて形成すると共に、交点間の直線で囲まれた一方側の１つの最大点と他方側の最大点とを結ぶ境界線を前記最大点の数に応じて複数形成して、これらの境界線により区切られる領域を前記ブロック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５】
前記ブロック検出手段は、
前記撮像された投影画像に対して前記基準枠を設定するための座標情報を有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】
前記基準枠は、前記撮像部における撮像素子の前方に配置された枠形成部材により形成された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７】
前記投影部から前記スクリーンまでの距離を検出する距離検出部を備え、
前記ブロック検出手段は、前記距離検出部による検出結果に基づいて前記基準枠の設定を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項８】
前記ブロック検出手段は、前記撮像部によって撮像された投影画像の状態に応じて前記基準枠を設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項９】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠との差分に応じて新たな基準枠を生成し、当該新たな基準枠に基づいて前記投影画像を前記複数のブロックに分け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】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠との差分の平均値を前記新たな基準枠とすることを特徴とする請求項９に記載の投影装置。
【請求項１１】
スクリーンに投影された画像の歪みを補正する画像歪み補正方法において、
前記スクリーンに所定画像を投影するステップと、
前記投影された所定画像を撮像するステップと、
前記撮像された所定画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けるステップと、
前記ブロック毎の歪み量を検出するステップと、
前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算するステップと、
前記補正値に基づいてスクリーンに投影する画像を補正するステップと、を有することを特徴とする画像歪み補正方法。
【請求項１】
スクリーンに画像を投影する投影装置において、
入力される画像情報に歪み補正処理を施した画像情報を生成する画像処理部と、
前記歪み補正処理を施した画像情報に応じた画像を前記スクリーンに投影する投影部と、
前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像部と、を備え、
前記画像処理部は、
前記撮像部によって撮像された投影画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けて、そのブロックを検出するブロック検出手段と、
前記ブロック毎の歪み量を検出する歪み量検出手段と、
前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算する補正値演算手段と、
前記補正値に基づいて前記画像情報に歪み補正処理を施す歪み補正手段と、を備えた
ことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点をそれぞれ検出し、一方側の交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて複数形成し、前記境界線により区切られる領域を前記ブロック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３】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠との差分の増減量に応じて、前記投影画像をブロック分け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４】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠の左右両側との交点と、この交点間で前記投影画像と前記基準枠との差分が最も大きくなる最大点とを検出し、一方側の１つの交点と当該交点から直線距離が最も近い他方側の交点とを結ぶ境界線を前記交点の数に応じて形成すると共に、交点間の直線で囲まれた一方側の１つの最大点と他方側の最大点とを結ぶ境界線を前記最大点の数に応じて複数形成して、これらの境界線により区切られる領域を前記ブロック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５】
前記ブロック検出手段は、
前記撮像された投影画像に対して前記基準枠を設定するための座標情報を有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】
前記基準枠は、前記撮像部における撮像素子の前方に配置された枠形成部材により形成された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７】
前記投影部から前記スクリーンまでの距離を検出する距離検出部を備え、
前記ブロック検出手段は、前記距離検出部による検出結果に基づいて前記基準枠の設定を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項８】
前記ブロック検出手段は、前記撮像部によって撮像された投影画像の状態に応じて前記基準枠を設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項９】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠との差分に応じて新たな基準枠を生成し、当該新たな基準枠に基づいて前記投影画像を前記複数のブロックに分け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】
前記ブロック検出手段は、
前記投影画像と前記基準枠との差分の平均値を前記新たな基準枠とすることを特徴とする請求項９に記載の投影装置。
【請求項１１】
スクリーンに投影された画像の歪みを補正する画像歪み補正方法において、
前記スクリーンに所定画像を投影するステップと、
前記投影された所定画像を撮像するステップと、
前記撮像された所定画像を所定の基準枠に基づいて複数のブロックに分けるステップと、
前記ブロック毎の歪み量を検出するステップと、
前記ブロック毎に歪み量に応じた補正値を演算するステップと、
前記補正値に基づいてスクリーンに投影する画像を補正するステップと、を有することを特徴とする画像歪み補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１６５００６（Ｐ２００８−１６５００６Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５５３９０（Ｐ２００６−３５５３９０）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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