JP2004140845A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　プロジェクタ装置において、投影面の形状に応じて画像の歪み補正を行い、凹凸のある面や曲面の投影面に対しても表示画像の歪みを補正する。
【解決手段】　開示されるプロジェクタ装置は、原画像を入力する映像入力部１と、投影面の法線ベクトルから該投影面の方位角，傾斜角及び距離を計算して該投影面の三次元形状を獲得する投影面獲得部３と、投影面の形状に対応して入力原画像に対する傾き補正と拡大・縮小補正とを行う映像補正部２と、該補正された画像を投影出力する映像出力部４とを備えて構成されている。
【選択図】　　　図１

Description

　この発明は、投影される映像の歪みを補正可能にした、プロジェクタ装置に関する。

　液晶パネル上等に生成した画像を、透過，又は反射によって取り出して、投影面（スクリーン）上に投射するプロジェクタ装置においては、投影面上に映像を投影する際の、映像の拡大率が、各部で均一になるようにするためには、プロジェクタ装置の光軸が、投影面の中心と垂直に交わるようにする必要がある。しかしながら、このようにした場合、前面投射型のプロジェクタ装置では、プロジェクタ装置が投影面の手前の中央付近に配置されることになるため、観客が投影面の映像を見る上で邪魔になる。また、背面投射型のプロジェクタ装置でも、スペースの関係上等から、理想的な位置に配置することが困難な場合がある。そこで、プロジェクタ装置の光軸が、投影面に対して斜めになるような位置関係に配置することが必要になるが、このように斜め方向から投射した場合は、投影された映像に歪みが生じることになる。

　これに対して、従来から、何らかの補正を行って、歪みの少ない映像を得る方法が知られている。図１３は、従来技術における映像補正方法の例（特許文献１参照）を示したものである。この従来のプロジェクタ装置においては、図１３（ａ）に示す原画像から、縦方向に圧縮した図１３（ｂ）に示すような横長変換画像を生成し、さらにこれに対してキーストン（台形）歪み補正を施した、図１３（ｃ）に示すような台形歪み補正画像を生成して、プロジェクタ装置によって、垂直な投影面に対して正面から斜め上向きに投射することによって、投影面上に、歪みを補正された、図１３（ｄ）に示すような表示画面を得るようにしている。

特開平９−２７５５３８号公報

　しかしながら、図１３に示された従来のプロジェクタ装置では、横長変換と台形歪み補正の処理を行っているので、上向き方向，右向き方向，左向き方向及び下向き方向から投影した場合の歪み補正を行うことはできるが、斜め右下方向，斜め右上方向，斜め左下方向及び斜め左上方向から投影した場合のような歪みを補正することができないという問題がある。また、投影面が平面でない場合の歪みも、横長変換と台形歪み補正のみでは、対応することが困難である。

　この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、投影面に対して任意の方向から投影した場合の歪みを補正する機能を有するプロジェクタ装置を提供することを目的としている。また、この発明は、凹凸のある投影面や曲面に投影した場合の歪みを補正する機能を有するプロジェクタ装置を提供することを目的としている。

　上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、原画像を入力する映像入力手段と、投影面の法線ベクトルから該投影面の傾斜角及び距離を計算する投影面獲得手段と、前記投影面獲得手段により計算された前記傾斜角及び前記距離とを用いて、投影面の形状に対応して入力原画像に対する歪み補正の処理を行う映像補正手段と、該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備え、前記映像補正手段が、投影面に撮影されるような画像が表示される平面であって基準となる平面である基準面とプロジェクタ中心との間の距離と前記距離との比に応じて変化させる処理と、前記距離と前記傾斜角とを用いて、プロジェクタ光軸と投影面との交点を通る仮基準面の映像を投影面の映像に変化させる処理とを行うことを特徴としている。

　また、請求項２記載の発明は、原画像を入力する映像入力手段と、投影面の法線ベクトルから該投影面の方位角，傾斜角及び距離を計算する投影面獲得手段と、前記投影面獲得手段により計算された前記方位角、前記傾斜角及び前記距離とを用いて、投影面の形状に対応して入力原画像に対する歪み補正の処理を行う映像補正手段と、該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備え、前記歪み補正の処理が、原画像を前記方位角に応じて回転させ前記距離とプロジェクタレンズの焦点距離の比に応じて大きさを変化させるとともに、仮基準面上の映像の座標を前記距離と前記傾斜角とに応じて変化させる傾き補正と、原画像の座標を、プロジェクタ中心から基準面への距離と前記距離との比に応じて変化させる拡大・縮小補正とを含むことを特徴としている。

　また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のプロジェクタ装置に係り、前記投影面獲得手段で算出した前記投影面の距離に応じてプロジェクタレンズの焦点距離を算出して、前記映像出力手段における焦点制御を行う投影制御手段を設けたことを特徴としている。

　また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のプロジェクタ装置に係り、前記投影制御手段において算出した焦点距離に応じて前記傾き補正を行うことを特徴としている。

　また、請求項５記載の発明は、原画像を入力する映像入力手段と、投影面の法線ベクトルから該投影面の方位角，傾斜角及び距離を計算して該投影面の三次元形状を獲得する投影面獲得手段と、前記投影面獲得手段で算出された投影面形状から仮想投影面を生成する仮想投影面生成手段と、入力原画像を該仮想投影面に透視変換処理で逆投影シミュレーションして得られた三次元画像を射影することによって補正画像を算出する透視変換手段と、該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備えてなることを特徴としている。

　この発明の構成では、プロジェクタ装置の映像の歪み補正のために、投影面の三次元形状を獲得し、この投影面の三次元形状に応じて補正パラメータを制御するようにしている。ここで、投影面の三次元形状とは、プロジェクタ装置からの投影面の距離と傾きとを指すものであり、この発明においては、投影面に対するプロジェクタ装置からの投影距離と投影方向とに応じて、投影される映像の歪み補正を行う。さらに、投影面の距離と傾きだけでなく、投影面の凹凸形状や曲面形状をも認識することによって、さらに投影される映像の歪みを補正する。従って、この発明によれば、投影面に対して任意の方向から投影した場合の歪みを補正することができるとともに、凹凸のある投影面や曲面に投影した場合の歪みも補正することが可能である。

　この発明のプロジェクタ装置によれば、投影面に対して任意の方向から投影した場合の歪みを補正することができるだけでなく、凹凸のある面や曲面の投影面に対しても、表示画像の歪みを補正することができる。これは、投影面の形状に応じて、画像の歪み補正を行っているためである。また、プロジェクタ装置の焦点調整を行うことができる。これは、投影面の距離を測定して、距離に応じて、プロジェクタレンズの焦点距離を制御しているためである。また、画像の歪み補正処理を高速に行うことができる。これは、投影面形状に対応した近似仮想投影面を生成し、近似仮想投影面に対して透視変換処理によって画像の歪みを補正しているためである。また、投影面の形状取得処理を、汎用のカメラを利用して行うことができる。これは、投影面にパタンを投影した画像をカメラで撮影することによって、投影面形状を三角測量の原理で計算できるためである。また、投影面の形状取得処理を高速に行うことができる。これは、プロジェクタ装置に位置及び方向を制御できる装置からデータを取得して、これによって予め保存した投影室内の形状データを変換するだけで、投影面形状を算出できるためである。また、投影面の形状取得装置を小型化・軽量化することができる。これは、予め投影室内にマーカーを貼り付けておき、このマーカーをプロジェクタ装置から観測することによって，プロジェクタ装置の位置・方向を計算し、これによって予め保存した投影室内の形状データを変換するだけで、投影面形状を算出できるためである。

　以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。

　◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、図２は、この実施例における補正処理の流れを示すフローチャート、図３は、この実施例における拡大縮小補正の処理を説明する図、また、図４は、この実施例における傾き補正の処理を説明するための図である。この例のプロジェクタ装置は、図１に示すように、映像入力部１と、映像補正部２と、投影面獲得部３と、映像出力部４とから概略構成されている。映像入力部１は、原画像を入力する。映像補正部２は、映像の歪み補正の処理を行う。投影面獲得部３は、投影面の三次元形状の情報を獲得する。映像出力部４は、歪み補正された映像の投影出力を行う。なお、投影面獲得部３としては、既知の三次元形状測定装置を用いることができるが、この装置は、当業者にとって周知なものであり、また、この発明の要部とは直接関係しないので、その詳細な構成についての説明は省略する。

　次に、図１を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部１から原画像を入力すると、映像補正部２は、投影面獲得部３からの情報を用いて、映像の歪み補正の処理を行う。この際、投影面獲得部３では、投影面の三次元形状を求める。任意の投影平面の三次元形状は、方位角，傾斜角及び距離の３つのパラメータで表すことができる。ここで、方位角とは、プロジェクタ装置に対して投影面がどちらの方向に傾いているかを示す角度（プロジェクタ装置の光軸を含む垂直面内の、光軸と直交する軸の回りの回転角）である。傾斜角とは、投影面がどのくらい傾いているかを示す角度（プロジェクタ装置の光軸と直交する水平軸の回りの回転角）である。距離とは、プロジェクタ中心（プロジェクタレンズの中心を指す。以下、省略）から投影中心までの距離である。投影面獲得部３は、計測した投影面形状の方位角と傾斜角と距離の３パラメータを算出する。

　次に、図２を参照して、この例のプロジェクタ装置における補正処理の流れを説明する。補正処理開始時、投影面獲得部３は、最初、投影面の法線ベクトルを算出する（ステップＳ１０１）。投影面の法線ベクトルは、投影面上の、少なくとも３点の位置を計測することによって求められる。投影面獲得部３は、次に、法線ベクトルから、投影面の方位角と傾斜角を求める（ステップＳ１０２）。プロジェクタ装置の光軸をＺ軸とし、上方をＹ軸とした座標系で、（ａ，ｂ，ｃ）という法線ベクトルが求められた場合、方位角はｔａｎ−１（ｂ／ａ）として求められ、傾斜角はｔａｎ−１（ｃ／√(ａ２＋ｂ２)）として求められる。投影面獲得部３は、次に、プロジェクタ装置の光軸と投影面との交点を求めることによって、プロジェクタ中心から投影面の中心までの距離を算出する（ステップＳ１０３）。

　次に、映像補正部２は、傾き補正の処理を行う（ステップＳ１０４）。図３及び図４は、プロジェクタの光軸と投影面１０９の法線ベクトルを含む平面で切断した断面図である。基準面１１２は、プロジェクタ装置１００から基準となる平面で、基準面１１２に投影されるような画像に補正されて、投影面１１０に画像が投影されるものとする。ここで、仮基準面１１１とは、基準面１１２に平行で、プロジェクタ光軸と投影面１１０との交点を通る平面と定義する。まず、図３において、プロジェクタ装置１００から基準面１１２までの距離をZ0、プロジェクタ装置１００から仮基準面１１１までの距離をZ1とすると、基準面におけるy軸値l0が仮基準面１１１において同じくl0の位置に投影されるためには、元画像の該対応点のy軸値をz0/z1倍、つまりy"＝y・z0／z1とする必要がある。これは単純な拡大縮小計算であり、x軸値についても同様である。

　さらに、図４において、仮基準面１１１におけるy軸値lが投影面１１０において同じくlの位置に投影されるためには、元画像の該対応点のy軸値をtanφ／tanθ倍、つまり、y"=y・tanφ／tanθ=y・z1・cosα／(z1+y・sinα)とする必要がある。ｘ軸値については、距離z3の位置で元画像の長さが表示されなければならないので、x"=x・z1／(z1+ｙ・sinα)となる。

　以上から、ある画像を補正するには、(1)画像を方位角だけ回転、(2)プロジェクタ装置１００と基準面１１２及び投影面１１０の距離から拡大縮小、(3)投影面１１０の傾斜角αに対応した補正(x',y')=(k・x, k・cosα・y), k=z1／(z1+ｙ・sinα)を行う。(4)画像の回転を補正する、といった順に処理を実行すればよい。このように、この例のプロジェクタ装置によれば、投影平面１１０に対して任意の方向から投射した場合でも、歪みを補正した映像を投影できる。

　◇第２実施例
図５は、この発明の第２実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。この例のプロジェクタ装置は、図５に示すように、映像入力部１１と、映像補正部１２と、投影面獲得部１３と、映像出力部１４と、投影制御部１５とから概略構成されている。映像入力部１１，映像補正部１２，投影面獲得部１３は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２，投影面獲得部３と同様である。映像出力部１４は、映像補正部１２からの補正された映像によって、投影出力を行うとともに、投影制御部１５からの制御に応じてプロジェクタレンズの焦点調節を行う。投影制御部１５は、映像出力部１４におけるプロジェクタレンズの焦点距離を制御する。

　この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、投影制御部１５を備えて、映像出力部１４における焦点距離の制御を可能にした点が異なっている。以下、図５を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部１１から原画像を入力すると、映像補正部１２は、投影面獲得部１３からの情報を用いて、映像の歪み補正処理を行う。この際、投影面獲得部１３では、投影面の三次元形状を計測して、方位角，傾斜角及び距離の３つのパラメータを算出する。投影制御部１５は、投影面獲得部１３で求められたプロジェクタ中心から投影中心までの距離に応じて、可変焦点距離のプロジェクタレンズに設定すべき焦点距離を算出する。映像出力部１４は、これによってプロジェクタレンズの焦点距離を変化させて、映像補正部１２で補正処理された映像によって、投影出力を行う。さらに、投影制御部１５で算出された焦点距離は、第１実施例のステップＳ１０４における傾き補正にも用いられて、映像補正に反映される。

　プロジェクタ装置と投影面との距離が、プロジェクタレンスの焦点深度を超えて変更された場合には、投影面における映像はぼけてしまうので、プロジェクタレンズの焦点調節を行う必要がある。この例のプロジェクタ装置では、投影制御部５が、投影面獲得部１３で算出された投影中心とプロジェクタ装置との距離から、映像出力部１４に適した焦点距離を求め、これによって映像出力部１４においてプロジェクタレンズの焦点調整を行うので、プロジェクタ装置と投影面との距離が変化した場合でも、投影面の映像がぼけることはない。

　◇第３実施例
図６は、この発明の第３実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、また、図７はこの実施例の動作を説明するための図である。この例のプロジェクタ装置は、図６に示すように、映像入力部２１と、投影面獲得部２３と、映像出力部２４と、仮想投影面生成部２６と、透視変換部２７とから概略構成されている。映像入力部２１，投影面獲得部２３，映像出力部２４は、図１に示された第１実施例の場合の映像入力部１，投影面獲得部３，映像出力部４と同様である。仮想投影面生成部２６は、投影面獲得部２３で算出された投影面形状から、仮想の近似投影面を生成する。透視変換部２７は、仮想近似投影面に正常な原画像を置き、その画像を透視変換して、投影面にプロジェクタ装置から表示されるべき画像を逆投影シミュレーションすることによって、補正画像を計算する。

　この例のプロジェクタ装置の基本的構成は、上記した第１実施例のそれとほぼ同様であるが、第１実施例の映像補正部２に代えて、仮想投影面生成部２６と、透視変換部２７とを用いるようにした点が異なっている。以下、図６を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部２１から原画像を入力すると、仮想投影面生成部２６は、投影面獲得部２３で算出された投影面形状から、仮想の近似投影面を生成する。

　ここで、仮想の近似投影面とは、利用者から見て自然な投影面を指す。仮想投影面は、投影面の投影中心を通り、その法線ベクトルは投影面の法線ベクトルの水平成分が同じで、かつ床面と平行である。次に、図７を参照して、透視変換部２７の処理について説明する。算出した近似投影面に正常に原画像が表示されるような透視変換モデルを設定し、仮想投影面２１０に原画像を投影シミュレーションする。この投影シミュレーションによって、投影面２２０に投影表示されるべき画像を得る。

　さらに、プロジェクタ装置２００から出力画像が投影面２２０に表示されるような透視変換モデルを設定し、投影面２２０に投影表示された画像を逆投影シミュレーションによって、プロジェクタ装置２００の液晶（ＬＣＤ）パネル２３０の位置に出力すべき補正画像を得る。映像出力部２４は、このようにして補正処理された映像によって、投影出力を行う。

　透視変換の処理は、三次元コンピュータグラフィックスの分野ではよく知られた処理であり、高速に処理できる回路が既に広く利用されているので、この回路を利用すると同時に、仮想投影面の近似精度を制御することによって、補正処理の高速化を実現できる。

　このように、この例のプロジェクタ装置によれば、凹凸のある投影面や曲面の投影面においては、仮想投影面となる近似平面を算出し、投影面が平面の場合と同様にして、透視変換処理を行うだけで、投影面に対して任意の方向から投影した場合でも、歪みを補正した映像を投影することができる。

　◇第４実施例
図８は、この発明の第４実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、また、図９は、この実施例の補正処理における投影面座標位置算出処理の流れを説明するフローチャートである。この例のプロジェクタ装置は、図８に示すように、映像入力部３１と、映像補正部３２と、投影面獲得部３３と、映像出力部３４と、投影制御部３５と、パタン画像生成部３６と、カメラ３７とから概略構成されている。映像入力部３１，映像補正部３２は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２と同様である。投影面獲得部３３は、パタン映像を撮影したカメラ３７からの画像によって、三角測量の原理によって、投影面の形状を算出する。映像出力部３４は、映像補正部３２からの補正された映像と、パタン画像生成部３６からのパタン画像とによって、投影出力を行う。投影制御部３５は、映像出力部３４の入力画像を切り替える制御を行う。パタン画像生成部３８は、パタン画像を生成する。カメラ３７は、投影面３８をプロジェクタ装置とは光学的に異なる方向から撮影する。

　この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、第１実施例の場合と比べて、光投影法を用いることによって、投影面獲得部の処理に柔軟性を持たせた点が異なっている。以下、図８を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部１から原画像を入力すると、映像補正部２は、投影面獲得部３Ａからのデータを用いて、映像の補正処理を行う。この際、投影面獲得部３３では、カメラ３７からのパタン画像の情報を用いて、プロジェクタの画像座標系におけるある点と、カメラ画像における対応する点とに対して、三角測量の原理を適用することによって、その点の投影された位置の三次元座標を求めて、投影面の形状を算出する。映像出力部３４では、投影制御部３５の制御に基づいて、映像補正部３２からの補正処理された映像と、パタン画像生成部３６からのパタン映像とを切り替えて投影出力する。投影制御部３５では、映像出力部３４における、映像補正部３２からの映像入力と、パタン画像生成部３６からのパタン映像入力との切り替えの制御を行う。映像出力部３４からの投影出力に基づく投影面３８の画像は、カメラ３７を介して投影面獲得部３３に送られ、これによって、投影面獲得部３３では、上述のように投影面の形状の算出を行う。

　次に、図９を用いて、この例のプロジェクタ装置の補正処理における投影面座標位置算出処理の流れを説明する。補正処理開始時、映像出力部４Ｂにおいて、入力映像を、映像補正部３２からの入力映像から、パタン画像生成部３６からの入力映像に切り替えて、映像出力する（ステップＳ３０１）。次に、パタン画像生成部３６においてパタン画像を生成し（ステップＳ３０２）、これによって映像出力部３４から出力された投影面３８上のパタン画像を、カメラ３７によって撮影する（ステップＳ３０３）。投影面獲得部３３では、カメラ３７で撮影された画像から、プロジェクタの画像座標系でのある点が、カメラ画像座標において、どの点に対応しているかを調べて対応付けを行い（ステップＳ３０５）、さらに三角測量の原理によって、その点の投影された位置の三次元座標を算出する（ステップＳ３０６）。

　このような、物体の三次元位置を測定する手法は、光投影法として周知である。１回のパタン投影で、充分な数の座標の位置を求めることができないときは、ステップＳ３０４において、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０４の処理を繰り返すことによって、必要な数の、投影面上の座標の位置を算出する。そして、投影面上の座標の位置の算出が終了したとき、図２に示された第１実施例の補正処理のステップＳ１０１に移行する。

　この例の構成では、汎用的なカメラを利用することによって、第１実施例の場合と同様に、投影面に対して任意の方向から投射した場合でも、歪みを補正した映像を投影することができるとともに、凹凸のある面や曲面に投影した場合でも、表示映像の歪みを補正することができる。

　◇第５実施例
図１０は、この発明の第５実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図、また、図１１は、この実施例の補正処理における投影面形状データ算出処理の流れを示すフローチャートである。この例のプロジェクタ装置は、図１０に示すように、映像入力部４１と、映像補正部４２と、投影面獲得部４３と、映像出力部４４と、投影制御部４５と、投影室内形状データベース４６とから概略構成されている。映像入力部４１，映像補正部４２，映像出力部４４は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２，映像出力部４と同様である。投影面獲得部４３は、投影室内形状データベース４６から、投影室内の形状データを獲得する。投影制御部４５は、プロジェクタ装置のその室内における位置と方向を制御する。投影室内形状データベース４６は、投影する室内の形状データを予め保存している。

　この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、投影室内形状データベース４６を備えて、投影する室内の形状データを予め保存しておくことによって、投影面獲得部の処理を簡易化した点が異なっている。以下、図１０を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部４１から原画像を入力すると、映像補正部４２は、投影面獲得部４３からのデータを用いて、映像の補正処理を行う。補正処理開始時、投影面獲得部４３では、投影制御部４５からプロジェクタ装置のその室内における位置と方向のデータとを取得するとともに、投影室内形状データベース４６から投影面に対応する部分の形状データを取得し、この投影面の形状データをプロジェクタ座標系の座標に変換することによって、投影面形状を取得する。映像補正部４２は、この投影面形状のデータに応じて、入力原画像の補正を行い、これによって、映像出力部４４は、補正された映像を投影出力する。この際、投影制御部４５は、プロジェクタ装置の投影室内における位置と方向とを制御する。

　次に、図１１を用いて、この例のプロジェクタ装置の補正処理における投影面形状データ算出処理の流れを説明する。補正処理開始時、投影面獲得部４３は、投影制御部４５から、プロジェクタ装置の位置及び方向データを取得し（ステップＳ４０１）、投影室内形状データ４６から投影面に対応する部分の形状データを取得して（ステップＳ４０２）、この投影面の形状データをプロジェクタ座標系の座標に変換して、投影面形状のデータを算出する（ステップＳ４０３）。そして、投影面形状データの算出が終了したとき、図２に示された第１実施例の補正処理のステップＳ１０１に移行する。

　このように、この例のプロジェクタ装置では、投影面の形状を、予め保存されているデータから変換することによって取得するので、処理が簡単化され、高速処理が可能になる。

　◇第６実施例
図１２は、この発明の第６実施例であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。この例のプロジェクタ装置は、図１２に示すように、映像入力部５１と、映像補正部５２と、投影面獲得部５３と、映像出力部５４と、マーカー検出部５５と、投影室内形状データベース５６とから概略構成されている。映像入力部５１，映像補正部５２，映像出力部５４は、図１に示された第１実施例の場合の、映像入力部１，映像補正部２，映像出力部４と同様である。投影面獲得部５３は、投影室内形状データベース５６から、投影室内の形状データを獲得するとともに、マーカー検出部５５から、マーカーの検出情報を取得する。マーカー検出部５５は、投影室内に取り付けられたマーカーを検出する。投影室内形状データベース４６は、投影する室内の形状データを予め保存している。

　この例のプロジェクタ装置は、基本的構成は第１実施例の場合とほぼ同様であるが、投影室内形状データベース５６を備えて、投影する室内の形状データを予め保存するとともに、マーカー検出部５５を備えて、投影室内に取り付けられたマーカーを検出してプロジェクタ装置の位置と方向のデータを取得することによって、投影面獲得部の処理を簡易化した点が異なっている。以下、図１２を参照して、この例のプロジェクタ装置の動作を説明する。映像入力部５１から原画像を入力すると、映像補正部５２は、投影面獲得部５３からのデータを用いて、映像の補正処理を行う。補正処理開始時、マーカー検出部５５は、例えば、投影室の壁面に貼り付けけられている、壁面の識別子（ＩＤ）となるマーカーを、プロジェクタ装置に付加したセンサ（不図示）で観測することによって、プロジェクタ装置の位置と方向のデータを取得する。投影面獲得部５３では、マーカー検出部５５からのプロジェクタ装置の位置と方向のデータを取得するとともに、投影室内形状データベース５６から投影面に対応する部分の形状データを取得し、プロジェクタ装置の位置と方向のデータに応じて、この投影面の形状データをプロジェクタ座標系の座標に変換することによって、投影面形状を取得する。映像補正部５２は、この投影面形状のデータに応じて、入力原画像の補正を行い、これによって映像出力部５４は、補正された映像を投影出力する。

　このように、この例のプロジェクタ装置では、プロジェクタ装置の投影室内における位置と方向を制御する代わりに、マーカーを利用して、プロジェクタ装置の投影室内における位置と方向のデータを取得するようにしている。マーカー検出は、小型のセンサで実現できるので、装置構成が小型化，軽量化される。

　以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述の第２実施例において、プロジェクタレンズを可変焦点距離とする代わりに固定焦点距離とし、プロジェクタ装置内の液晶（ＬＣＤ）パネル等の位置を変化させて焦点調整を行うようにしてもよい。また、第６実施例において、マーカーを投影室内に張り付ける代わりに、プロジェクタ装置自体にマーカーを貼り付けておき、それを室内に設置したセンサで観測するようにしてもよい。また、上述の第１実施例では、映像補正部２において、まず、拡大縮小補正を行った後、傾き補正を行う場合について述べたが、これに限らず、傾き補正を行った後、拡大縮小補正を行うようにしても良い。また、液晶（ＬＣＤ）パネルに代えて、例えば、レーザ装置を用いても良い。

この発明の第１実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。 同実施例における補正処理の流れを示すフローチャートである。 同実施例における拡大縮小補正の処理を説明する図である。 同実施例における傾き補正の処理を説明する図である。 この発明の第２実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。 この発明の第３実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。 同実施例の動作を説明するための説明図である。 この発明の第４実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。 同実施例の補正処理における投影面座標位置算出処理の流れを説明するフローチャートである。 この発明の第５実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。 同実施例の補正処理における投影面形状データ算出処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の第６実施例であるプロジェクタ装置の構成を概略示すブロック図である。 従来技術における映像補正方法の例を示す図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，５１ 映像入力部（映像入力手段）
２，１２，２２，３２，４２，５２ 映像補正部（映像補正手段）
３，１３，２３，３３，４３，５３ 投影面獲得部（投影面獲得手段）
４，１４，２４，３４，４４，５４ 映像出力部（映像出力手段）
１５，３５，４５ 投影制御部（投影制御手段）
２６ 仮想投影面生成部（仮想投影面生成手段）
２７ 透視変換部（透視変換手段）
３６ パタン画像生成部（パタン画像生成手段）
３７ カメラ
３８ 投影面
４６ 投影室内形状データベース
５５ マーカー検出部（マーカー検出手段）
５６ 投影室内形状データベース
１００ プロジェクタ装置
１１０ 投影面
１１１ 仮基準面
１１２ 基準面

Claims (5)

1. 　原画像を入力する映像入力手段と、
   　投影面の法線ベクトルから該投影面の傾斜角及び距離を計算する投影面獲得手段と、
   　前記投影面獲得手段により計算された前記傾斜角及び前記距離とを用いて、投影面の形状に対応して入力原画像に対する歪み補正の処理を行う映像補正手段と、　
   　該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備え、
   　前記映像補正手段が、
   　投影面に撮影されるような画像が表示される平面であって基準となる平面である基準面とプロジェクタ中心との間の距離と前記距離との比に応じて変化させる処理と、前記距離と前記傾斜角とを用いて、プロジェクタ光軸と投影面との交点を通る仮基準面の映像を投影面の映像に変化させる処理とを行うことを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 　原画像を入力する映像入力手段と、
   　投影面の法線ベクトルから該投影面の方位角，傾斜角及び距離を計算する投影面獲得手段と、
   　前記投影面獲得手段により計算された前記方位角、前記傾斜角及び前記距離とを用いて、投影面の形状に対応して入力原画像に対する歪み補正の処理を行う映像補正手段と、　
   　該補正された画像を投影出力する映像出力手段とを備え、
   　前記歪み補正の処理が、
   　原画像を前記方位角に応じて回転させ前記距離とプロジェクタレンズの焦点距離の比に応じて大きさを変化させるとともに、仮基準面上の映像の座標を前記距離と前記傾斜角とに応じて変化させる傾き補正と、原画像の座標を、プロジェクタ中心から基準面への距離と前記距離との比に応じて変化させる拡大・縮小補正とを含むことを特徴とするプロジェクタ装置。
3. 　前記投影面獲得手段で算出した前記投影面の距離に応じてプロジェクタレンズの焦点距離を算出して、前記映像出力手段における焦点制御を行う投影制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクタ装置。
4. 　前記投影制御手段において算出した焦点距離に応じて前記傾き補正を行うことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ装置。
5. 　原画像を入力する映像入力手段と、
   　投影面の法線ベクトルから該投影面の方位角，傾斜角及び距離を計算して該投影面の三次元形状を獲得する投影面獲得手段と、
   　前記投影面獲得手段で算出された投影面形状から仮想投影面を生成する仮想投影面生成手段と、
   　入力原画像を該仮想投影面に透視変換処理で逆投影シミュレーションして得られた三次元画像を射影することによって補正画像を算出する透視変換手段と、
   　該補正された画像を投影出力する映像出力手段と
   　を備えてなることを特徴とするプロジェクタ装置。
   
   

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