JP2011193332A - プロジェクターおよび映像の投写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】台形歪み補正後の映像の明るさが元映像よりも暗くなる。
【解決手段】被投写面上に映像を投写して表示するプロジェクターは、プロジェクターに入力される元映像データに対して、被投写面上に投写される映像の歪みを補正する歪み補正処理を施して歪み補正後映像データを生成する歪み補正後映像データ生成部と、歪み補正後映像データが表す歪み補正後映像について、元映像データが表す元映像に対する歪み補正後映像の変形率を導出する変形率導出部と、変形率導出部にて導出された変形率に基づいて、歪み補正後映像データの輝度を補正して、輝度補正映像データを生成する輝度補正部であって、変形率が小さいほど輝度補正による輝度の増加が大きくなるように輝度補正を行う輝度補正部と、輝度補正映像データに基づいて、映像を表す映像光を生成して出力する映像光出力部とを備える。
【選択図】図５

Description

この発明は、プロジェクターおよび映像の投写方法に関する。

プロジェクターを用いてスクリーンなどの投写面に矩形の映像（以下、元映像ともいう）を表示させるとき、プロジェクターと投写面との相対的な位置関係によって、投写面に表示された映像（以下、投影映像ともいう）が台形、平行四辺形、それ以外の四角形等に歪む場合がある。このような台形歪み以外の射影歪みも含めて、本明細書では「台形歪み」と称する。このように投写映像に台形歪みが生じる場合には、射影変換の手法を利用して、投写映像が矩形に表示されるように補正する台形歪み補正の技術が用いられている。

液晶パネルを利用して映像を表す映像光を生成するプロジェクターでは、台形歪み補正の際に、投写面上の投影映像に対し逆方向に歪ませた映像（以下、補正後映像ともいう）を、液晶パネル上で生成する。すなわち、液晶パネル上に形成される映像は、矩形の映像を台形、平行四辺形、それ以外の四角形等に歪ませたものである。液晶パネル上に形成される歪ませた映像を投写面上に矩形に表示すると、投写面上に表示される映像内において液晶パネル上に形成される映像に対する拡大率が異なるため、投写面上に表示される映像内において明るさのムラが生じる。これに対して、輝度の上限を変更する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１９６９７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、台形歪み補正後の映像の明るさが元映像よりも暗くなるという課題が見出された。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］ 被投写面上に映像を投写して表示するプロジェクターであって、
前記プロジェクターに入力される元映像データに対して、前記被投写面上に投写される映像の歪みを補正する歪み補正処理を施して歪み補正後映像データを生成する歪み補正後映像データ生成部と、
前記歪み補正後映像データが表す歪み補正後映像について、前記元映像データが表す元映像に対する前記歪み補正後映像の相対的な大きさに対応した変形率を導出する変形率導出部と、
前記変形率導出部にて導出された前記変形率に基づいて、前記歪み補正後映像データの輝度を補正して、輝度補正映像データを生成する輝度補正部であって、前記変形率が小さいほど前記輝度補正による輝度の増加が大きくなるように前記輝度補正を行う輝度補正部と、
前記輝度補正映像データに基づいて、前記映像を表す映像光を生成して出力する映像光出力部と、
を備えるプロジェクター。

変形率は、元映像データが表す元映像に対する歪み補正後映像の相対的な大きさに対応しているので、変形率が小さいということは、補正後映像の元映像に対する縮小率が大きいということである。映像面内において縮小率が大きい部分は、光路長が長いため、輝度補正を行わないと映像が暗くなる。この構成によれば、変形率が小さいほど輝度補正による輝度の増加が大きくなるように輝度補正を行うため、映像面内において暗くなるおそれがある部分の明るさを上げることができる。

［適用例２］ 適用例１記載のプロジェクターにおいて、
前記輝度補正部は、前記輝度補正を行なった結果、前記被投写面に表示される映像において、前記変形率が小さい箇所の映像の明るさの、前記歪み補正の前後における差が所定値より小さい、プロジェクター。
このようにすると、被投写面に投写される台形歪み補正処理後の映像の明るさが低下することがなく、違和感のない映像を得ることができる。

［適用例３］ 適用例２記載のプロジェクターにおいて、
前記輝度補正部は、前記被投写面上に表示される映像の明るさが前記歪み補正の前後において同じになるように、前記輝度補正を行う、プロジェクター。
このようにすると、歪み補正による輝度補正の影響が感じられず、さらに好ましい映像を得ることができる。

［適用例４］ 適用例２または適用例３記載のプロジェクターにおいて、
前記輝度補正部は、前記被投写面に表示される映像の明るさの前記投写面内における差が所定の範囲になるように、前記輝度補正を行う、プロジェクター。
かかるプロジェクターでは、被投写面内の映像の明るさが十分に確保され、更に投写面内でのムラが所定の範囲となる。

［適用例５］ 適用例１ないし４のいずれか一つに記載のプロジェクターにおいて、
前記変形率導出部は、前記補正後映像の１画素ごとに前記変形率を導出する、プロジェクター。この構成によれば、1画素ごとに最適な輝度補正を行うことができるため、より適切な補正後映像を得ることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、プロジェクタから映像を投写する方法や、プロジェクターにおける輝度補正方法等の態様で実現することができる。

台形歪み補正を概念的に示す説明図である。 補正前後の液晶パネル部１９２に表示される映像を示す説明図である。 画素補間の方法を概念的に示す模式図である。 本発明の一実施例としてのプロジェクターの構成を概略的に示すブロック図である。 台形歪み補正部１２０の構成を示す機能ブロック図である。 輝度補正映像データ生成処理の流れを模式的に示す工程図である。 台形歪み補正前後の映像の座標の変化を示す説明図である。 変形率と輝度補正曲線との関係の一例を示すグラフである。 補正前輝度＝１９２における輝度増加分αと変形率との関係を示すグラフである。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ａ−１．台形歪み補正の概要：
Ａ−２．プロジェクターの構成：
Ａ−３．台形歪み補正部：
Ａ−４．輝度補正データ生成処理の流れ：
Ａ−５．変形率の算出：
Ａ−６．輝度補正テーブル：
Ａ−７．実施例の効果：
Ｂ．変形例：

Ａ．実施例：
Ａ−１．台形歪み補正の概要：
本発明の一実施例としてのプロジェクター１００は、映像を表す映像光を投写して、スクリーンＳＣなどの被投写面上に映像を表示させる。プロジェクター１００は、矩形の映像が入力された場合に、スクリーンＳＣ上に表示される映像の台形歪みを補正して、矩形の映像を表示させることが可能なプロジェクターである。プロジェクター１００の構成の説明に先立って、本実施例のプロジェクター１００における台形歪み補正の概要について、簡単に説明する。

図１は、台形歪み補正を概念的に示す説明図である。図示するように、プロジェクター１００が、スクリーンＳＣに対して、水平方向（左右方向）および垂直方向（上下方向）に、それぞれ傾きを有して配置された場合、液晶パネル部１９２に表示されている映像（補正前映像ＩＧ０）は矩形であるのに対し、スクリーンＳＣに投写される映像ＰＩＧ０は、水平方向および垂直方向のそれぞれに台形歪みを生じる。なお、図１では、説明の便を図って、プロジェクター１００内に含まれる液晶パネル部１９２を、プロジェクター１００外に出して表示している。

そこで、射影変換の手法を利用して、スクリーンＳＣに投写される映像と逆方向に歪ませた映像（台形歪み補正後映像ＩＧ１）を液晶パネル部１９２上に形成させると、スクリーンＳＣ上に矩形の映像ＰＩＧ１が表示される（図１）。このように、台形歪みを生じた映像を、矩形（本来表示されるべき映像の形状）に見せるための補正を、台形歪み補正という。本実施例における補正前映像ＩＧ０が、請求項における元映像に、台形歪み補正後映像ＩＧ１が、請求項における変形後映像に、それぞれ、相当する。また、本実施例における台形歪み補正処理が、請求項における、変形処理に相当する。

図２は、補正前後の液晶パネル部１９２に表示される映像を示す説明図である。図２(ａ)は、補正前映像ＩＧ０を、（ｂ）は、台形歪み補正後映像ＩＧ１を示している。図２（ｂ）における破線は、補正前映像ＩＧ０の外形を示している。補正前映像ＩＧ０は、液晶パネル部１９２のフレーム一杯に表示されるように映像処理を施されているため、図２（ｂ）における破線は、すなわち、液晶パネル部１９２のフレームを示している。

本実施例において、補正前映像ＩＧ０、補正後映像ＩＧ１の座標とは、補正前映像ＩＧ０、補正後映像ＩＧ１が液晶パネル部１９２に表示された場合の、画素座標をいう。以下、台形歪み補正後映像ＩＧ１が表示されている場合の液晶パネル部１９２の画素座標を、補正後座標という。なお、液晶パネル部１９２の画素座標のうち、台形歪み補正後映像ＩＧ１が表示されていない領域の画素座標も、補正後座標を用いて呼ぶ。補正後座標を、逆射影変換により補正前映像ＩＧ０における座標位置（液晶パネルの画素座標）に変換した座標を、補正前座標という。

補正前映像ＩＧ０と台形歪み補正後映像ＩＧ１とは、整数倍の対応関係とはなっていないため、算出された補正前座標は、小数を含んでいる。そのため、補正後座標の画素値を求めるには、補正前座標の近傍の１６座標の画素値を用いて、補正前座標の画素値を推定する。これを、画素補間という。すなわち、台形歪み補正後映像ＩＧ１を表す台形歪み補正後映像データは、台形歪み補正後映像ＩＧ１を構成する全ての画素（座標）の画素値を、１画素ごとに画素補間を行うことによって作成される。

台形歪み補正を行う場合、図２（ｂ）に示すように、台形歪み補正後映像ＩＧ１において、頂点（Ｘ１，Ｙ１）の近傍は、補正前映像ＩＧ０に対する縮小率が高く（すなわち、変形率が小さく）、頂点（Ｘ３，Ｙ３）の近傍は、補正前映像ＩＧ０に対する縮小率が低い（すなわち、変形率が大きい）。このように、台形歪み補正後映像ＩＧ１は、台形歪み補正後映像ＩＧ１の座標によって、変形率が異なる。

上記したように、台形歪み補正後映像ＩＧ１は、像台形歪み補正後映像ＩＧ１の座標によって、変形率が異なるため、本実施例のプロジェクター１００では、液晶パネル部１９２の画素座標ごとに、台形歪み補正後映像ＩＧ１の補正前映像ＩＧ０に対する変形率を算出し、算出された変形率に基づいて、台形歪み補正処理を施した補間画素に対して輝度補正を施して、輝度補正映像データを生成する（後に詳述する）。

図３は、画素補間の方法を概念的に示す模式図である。図３では、上記した補正後座標Ｐ１（Ｘ，Ｙ）を変換した補正前座標Ｐ０（ｘ，ｙ）の画素値を画素補間により求める方法を例示している。図中、補正前座標Ｐ０（ｘ，ｙ）を、ハッチングを付した丸印で示し、その周辺１６座標を白丸印で示している。補正前座標Ｐ０（ｘ，ｙ）の画素値は画素補間によって求められるため、補正前座標Ｐ０（ｘ,ｙ）の画素値を「補間画素」、周辺１６座標の画素値は、補正前映像データであり既知であるため「既知画素」とも称する。

図３では、既知画素である１６画素の画素値を、ＤＡＴＡ［ｍ］［ｎ］（ｍ＝０，１，２，３（ｘ方向）；ｎ＝０，１，２，３（ｙ方向））と示している。補間画素は、この１６画素の画素値とフィルター係数との畳み込み演算により求められる。本実施例において、補間画素の画素値を求める場合には、対象画素の周辺１６画素を用いて、水平補間を行なった後に、垂直補間を行なうことにより、対象画素の画素値を求めている。フィルター係数は、補間画素と既知画素との距離（例えば、ＤＡＴＡ［１］［１］の既知画素と補間画素との距離は、水平方向（ｘ方向）にｄｘ、垂直方向（ｙ方向）にｄｙである）による影響を考慮した係数である。

Ａ−２．プロジェクターの構成：
図４は、本発明の一実施例としてのプロジェクターの構成を概略的に示すブロック図である。図示するように、プロジェクター１００は、映像入力部１１０と、ＩＰ変換部１１２と、解像度変換部１１４と、映像合成部１１６と、台形歪み補正部１２０と、液晶パネル駆動部１４０と、フレームバッファー１５０と、高速バス制御部１６０と、低速バス制御部１６２と、プロセッサー部１７０と、撮像部１８０と、センサー部１８２と、照明光学系１９０と、液晶パネル部１９２と、投写光学系１９４と、を中心に構成されている。上記した構成要素のうち、照明光学系１９０、液晶パネル部１９２、投写光学系１９４を除く各構成要素は、高速バス１０２または低速バス１０４を介して互いに接続されている。

映像入力部１１０は、図示しないＤＶＤプレーヤーやパーソナルコンピューターなどからケーブルを介して入力された入力映像信号に対して、必要によりＡ／Ｄ変換を行い、デジタル映像信号をＩＰ変換部１１２に供給する。

ＩＰ変換部１１２は、映像入力部１１０から供給された映像データのフォーマットを、インタレース方式からプログレッシブ方式に変換する処理を実行し、得られた映像データを解像度変換部１１４に供給する。

解像度変換部１１４は、ＩＰ変換部１１２から供給された映像データに対して、サイズの拡大処理または縮小処理（すなわち、解像度変換処理）を施し、得られた映像データを、映像合成部１１６に供給する。

映像合成部１１６は、解像度変換部１１４から供給された映像データとメニュー画面などのＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）とを合成して、フレームバッファー１５０に、補正前映像データとして書き込む。

フレームバッファー１５０は、１フレームまたは複数フレームのデータを格納できる。本実施例では、フレームバッファー１５０として、安価で大容量なＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いている。本実施例におけるフレームバッファー１５０が請求項におけるフレーム映像記憶部に相当する。

台形歪み補正部１２０は、スクリーンＳＣに対してプロジェクター１００の投写軸を傾けた状態で投写した場合に生じる台形歪みを補正すると共に、上記した変形率に基づいて、輝度補正を行う。具体的には、フレームバッファー１５０に格納されている補正前映像データが表す補正前映像を、台形歪みを補償する形状で液晶パネル部１９２に表示させるため、補正前映像データに対して台形歪み補正処理を施して台形歪み補正後映像データを生成した後、さらに台形歪み補正後映像データに対して、変形率に基づく輝度補正を施して、輝度補正映像データとして液晶パネル駆動部１４０に供給する。台形歪み補正部１２０については、後に詳述する。

液晶パネル駆動部１４０は、台形歪み補正部１２０を経て入力されたデジタル映像信号に基づいて、液晶パネル部１９２を駆動する。液晶パネル部１９２は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルにより構成される。液晶パネル部１９２は、液晶パネル駆動部１４０によって駆動され、マトリクス状に配置された各画素における光の透過率を変化させることにより、照明光学系１５２から照射された照明光を、映像を表す有効な映像光へと変調するための映像を形成する。本実施例において、液晶パネル部１９２のモードはＷＵＸＧＡであり、解像度は１９２０×１２００ドットである。本実施例では、液晶パネル画素座標を、ｘ＝０〜１９１９、ｙ＝０〜１１９９と規定している。なお、液晶パネル部１９２は、本実施例と異なる解像度のものを用いてもよい。

照明光学系１５２は、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等のランプ類や、その他の発光体を備えて構成される。投写光学系１９４は、プロジェクター１００の筐体の前面に取り付けられており、液晶パネル部１９２によって映像光へと変調された光を拡大して、スクリーンＳＣに投写する。投写光学系１９４はズームレンズ（図示せず）を備え、液晶パネル部１９２を透過した光を投写する際の拡大の程度（ズーム状態）を変化させることができる。本実施例における液晶パネル駆動部１４０、液晶パネル部１９２、照明光学系１９０、投写光学系１９４が、請求項における映像光出力部に相当する。

プロセッサー部１７０は、記憶部（図示しない）に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、プロジェクター１００内の各部の動作を制御する。また、撮像部１８０により撮像された撮影映像や、センサー部１８２により検出されるプロジェクター１００の傾きや、ユーザからの指示に基づいて、後述する補正後座標（Ｘ０〜Ｘ３、Ｙ０〜Ｙ３）（図２参照）、座標変換行列の座標変換係数（後に詳述する）を算出し、台形歪み補正部１２０に出力する。また、プロセッサー部１７０は、台形歪み補正部１２０にて行われる輝度補正に用いられる輝度補正テーブルを台形歪み補正部１２０に出力する。なお、本実施例において、プロセッサー部１７０は、ユーザからの指示をプロジェクター１００本体に設けられた操作パネル(図示しない)を通じて受け取る構成にしているが、例えば、リモコンを通じたユーザからの指示をリモコン制御部が受信して、低速バス１０４を介してプロセッサー部１７０がユーザからの指示を受信する構成にしてもよい。

撮像部１８０は、ＣＣＤカメラを有しており、撮影映像を生成する。撮像部１８０により生成された撮影映像は、図示せざる撮影映像メモリ内に格納される。なお、撮像部１８０は、ＣＣＤカメラの代わりに他の撮像デバイスを有することも可能である。

センサー部１８２は、プロジェクター１００の鉛直方向からの傾きを検出することにより、撮像部１８０のＣＣＤ光軸が水平面となす傾き角度を検出することができる。

Ａ−３．台形歪み補正部：
台形歪み補正部１２０は、上記したように、フレームバッファー１５０に格納されている補正前映像データが表す補正前映像を、台形歪みを補償する形状に補正した台形歪み補正後映像データを生成した後、台形歪み補正後映像データに対して輝度補正を施して、輝度補正映像データを生成する。図５は、台形歪み補正部１２０の構成を示す機能ブロック図である。補間ブロック生成部１２１と、画素補間部１２２と、第１の色変換部１２３と、輝度補正部１２４と、第２の色変換部１２５と、ＦＩＦＯ部１２６と、レジスター部１２７と、制御部１２８と、座標変換部１２９と、局所変形率算出部１３０と、フィルター係数算出部１３１と、を中心に構成される。

制御部１２８は、台形歪み補正部１２０全般の制御を行う。例えば、制御部１２８に入力される同期信号に従って、フレームの始まりを示すフレームスタート信号を座標変換部１２９に対して出力する。同期信号は、例えば、１秒間に６０フレーム表示される場合には、１／６０秒毎に入力される。

レジスター部１２７は、プロセッサー部１７０から供給されるパラメーターを格納する。具体的には、レジスター部１２７には、補正前映像の１フレームのフレーム幅、フレーム高さ、座標変換行列の座標変換係数Ａ〜Ｈなどのパラメーターや、輝度補正テーブルが格納される。輝度補正テーブルについては後述する。座標変換係数Ａ〜Ｈは、プロセッサー部１７０において、下記の射影変換の行列式（式１）を用いて算出される。具体的には、プロセッサー部１７０は、補正前座標（ｘ０〜ｘ３、ｙ０〜ｙ３）（図２参照）が射影変換により、補正後座標（Ｘ０〜Ｘ３、Ｙ０〜Ｙ３）（図２参照）に変換されたものとして、その台形歪み補正後映像ＩＧ１の４つの座標（Ｘ０〜Ｘ３、Ｙ０〜Ｙ３）を、行列式(式１)に入力して、座標変換係数Ａ〜Ｈを導出し、レジスター部１２７に格納する。

本実施例では、台形歪み補正後映像データの生成処理が開始される前に、台形歪み補正前にスクリーンＳＣに表示されている映像ＰＩＧ０を、撮像部１８０で撮像する。プロセッサー部１７０(図４)は、撮像した映像に基づいて、台形歪み補正後の台形歪み補正後映像ＩＧ１における４つの頂点の座標（Ｘ０〜Ｘ３、Ｙ０〜Ｙ３）(図２（ｂ）)を求めている。

なお、センサー部１８２によって、プロジェクター１００の鉛直方向からの傾きを検出して、検出された角度に基づいて、補正後座標（Ｘ０〜Ｘ３、Ｙ０〜Ｙ３）を求めるようにしてもよい。また、ユーザがリモコン等のキーを操作して、手動で台形歪み補正を行うようにしてもよい。そのような場合には、プロセッサー部１７０は、リモコン制御部を介して受け取った、ユーザからの指示に基づいて、補正後座標（Ｘ０〜Ｘ３、Ｙ０〜Ｙ３）を求める。

座標変換部１２９は、レジスター部１２７から供給される座標変換係数Ａ〜Ｈと、以下の（式２）、（式３）を用いて、台形歪み補正を行った後の台形歪み補正後映像ＩＧ１の座標値（補正後座標）を、補正前映像ＩＧ０（矩形の映像）の座標値（補正前座標）に変換して、補正前座標を局所変形率算出部１３０に供給する。補正前映像ＩＧ０と台形歪み補正後映像ＩＧ１とは、整数倍の対応関係とはなっていないため、座標変換部１２９にて算出された補正前座標は、小数を含んでいる。

ここで、上記した補正前座標の算出方法について説明する。台形歪み補正後映像ＩＧ１は、補正前映像ＩＧ０を射影変換することにより得られた映像であると考えられるため、補正前座標は、補正後座標について、下記の（式２）、（式３）に基づいて、逆射影変換することによって算出される。補正前座標（ｘ，ｙ）が射影変換により補正後座標（Ｘ，Ｙ）に変換されたものとする。

上記（式２）、（式３）中の係数Ａ〜Ｈは、プロセッサー部１７０から供給され、レジスター部１２７に記憶されている。

局所変形率算出部１３０は、座標変換部１２９から供給された補正前座標を、整数部（整数座標）と小数部（小数座標）に分けて、整数座標を補間ブロック生成部１２１に供給し、小数座標をフィルター係数算出部１３１に供給する。また、局所変形率算出部１３０は、座標変換部１２９から供給された補正前座標に基づいて、台形歪み補正後映像ＩＧ１の補正前映像ＩＧ０に対する変形率を算出して、輝度補正部１２４に供給する。変形率の算出方法については、後に詳述する。

フィルター係数算出部１３１は、局所変形率算出部１３０から供給される小数座標に基づいて画素補間処理を実行する際に用いられるフィルター係数を、フィルター係数テーブルより選択して、選択されたフィルター係数を画素補間部１２２に供給する。フィルター係数テーブルは、図３に示す補間画素と既知画素との距離とフィルター係数との関係を示すテーブルであり、予め算出された結果がフィルター係数算出部１３１の備えるフィルター係数記憶部（図示しない）に格納されている。

補間ブロック生成部１２１は、フレームバッファー１５０に格納されている補正前映像データを、８×８画素からなるキャッシュブロック単位で取得して、格納する。また、補間ブロック生成部１２１は、局所変形率算出部１３０から供給される補正前座標の整数成分（以下、「整数座標」とも称する）に基づいて、画素補間部１２２における画素補間に必要な４×４画素から成る補間ブロックを生成し、画素補間部１２２に対して供給する。

画素補間部１２２は、補間ブロック生成部１２１から供給される補間ブロックと、フィルター係数算出部１３１から供給されるフィルター係数（後述する）とに基づいて画素補間処理を実行し、補間画素（台形歪み補正後映像の画素）の値（ＲＧＢ色空間）を求めて、第１の色変換部１２３に供給する。

第１の色変換部１２３は、画素補間部１２２から供給された補間画素の値（台形歪み補正後映像データ）をＲＧＢ色空間から、輝度と色差で表すＹＵＶ（ＹＣｂＣｒ）色空間に変換する第１の色変換を行う。ここで、Ｙは輝度、Ｕは色差（Ｃｂ）、Ｖは色差（Ｃｒ）を表す。第１の色変換は、例えば、以下の変換式（式４）に基づいて行われる。なお、第１の色変換に用いる変換式は下記（式４）に限定されず、プロジェクター１００における映像データの値の範囲等に応じて種々の変換式を用いることができる。

Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ
Ｕ＝−０．１６９Ｒ−０．３３１Ｇ＋０．５００Ｂ＋１２８ ・・・（式４）
Ｖ＝０．５００Ｒ−０．４１９Ｇ−０．０８１Ｂ＋１２８

輝度補正部１２４は、レジスター部１２７から供給された輝度補正テーブル（図示しない）を用いて、ＹＵＶ色空間に変換された補間画素（台形歪み補正後映像データ）に対して、局所変形率算出部１３０から供給された水平変形率、垂直変形率に基づいて輝度補正を行い、補正画素（輝度補正映像データ（ＹＵＶ））を生成し、第２の色変換部１２５に供給する。

第２の色変換部１２５は、輝度補正部１２４から供給された補正画素（輝度補正後映像データ）をＹＵＶ色空間からＲＧＢ色空間に変換する第２の色変換を行い、ＦＩＦＯ部１２６を介して液晶パネル駆動部１４０(図４)に出力する。第２の色変換は、例えば、以下の変換式（式５）に基づいて行われる。なお、第１の色変換に用いる変換式は下記（式５）に限定されず、プロジェクター１００における映像データの値の範囲等に応じて種々の変換式を用いることができる。

Ｒ＝１．０００Ｙ＋１．４０２Ｖ＋１７９．４５６
Ｇ＝１．０００Ｙ−０．３４４Ｕ−０．７１４Ｖ＋１３５．４２４ ・・・（式５）
Ｂ＝１．０００Ｙ＋１．７７２Ｕ−２２６．８１６

Ａ−４．輝度補正映像データ生成処理の流れ：
図６は、輝度補正映像データ生成処理の流れを模式的に示す工程図である。本実施例における台形歪み補正部１２０では、制御部１２８（図５）からフレームスタート信号が出力され、座標変換部１２９（図５）に入力されると、輝度補正映像データ生成処理が開始される。

座標変換部１２９(図５)はフレームスタート信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。座標変換部１２９は、フレームスタート信号が入力されるまでは待機して(ステップＳ１０２においてＮＯ)、フレームスタート信号が入力されると (ステップＳ１０２においてＹＥＳ)、上記したように、台形歪み補正後映像の座標（補正後座標）を座標変換して補正前座標を求める（ステップＳ１０４）。

座標変換部１２９が算出した補正前座標が局所変形率算出部１３０(図５)に供給されると、局所変形率算出部１３０は、当該補正前座標における台形歪み補正後映像の補正前映像に対する変形率を算出し、輝度補正部１２４に供給すると共に、補正前座標の整数部を補間ブロック生成部１２１に、小数部をフィルター係数算出部１３１に供給する（ステップＳ１０５）。

局所変形率算出部１３０から補正前座標の整数部（整数座標）が補間ブロック生成部１２１（図５）に供給されると、補間ブロック生成部１２１は供給された整数座標に基づいて補間ブロックを生成し、画素補間部１２２に対して供給する（ステップＳ１０６）。一方、フィルター係数算出部１３１(図５)は、ステップＳ１０４で求められた補正前座標の小数部（小数座標）に基づいて、フィルター係数テーブルからフィルター係数を選択し、画素補間部１２２に対して供給する（ステップＳ１０８）。補間ブロック生成部１２１における補間ブロック生成処理と、フィルター係数算出部１３１におけるフィルター係数算出処理とは同時に行われ、両処理が終了すると、ステップＳ１１０の処理に進む。

画素補間部１２２（図５）は、補間ブロック生成部１２１から補間ブロックが供給され、フィルター係数算出部１３１からフィルター係数が供給されると、供給された補間ブロックとフィルター係数とを用いて、畳み込み演算により画素補間処理を実行し、補間画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を算出し、第１の色変換部１２３（図５）に供給する（ステップＳ１１０）。

第１の色変換部１２３は、供給された補間画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、ＹＵＶ色空間の画素値に変換する色変換を行い、補間画素の画素値（Ｙ，Ｕ，Ｖ）を輝度補正部１２４（図５）に供給する（ステップＳ１１２）。第１の色変換部１２３から補間画素の画素値（Ｙ，Ｕ，Ｖ）が供給されると、輝度補正部１２４は、局所変形率算出部１３０から供給された変形率（水平変形率、垂直変形率）と、レジスター部１２７から供給された輝度補正テーブルとに基づいて輝度補正を行い、補正画素の画素値（Ｙ，Ｕ，Ｖ）を第２の色変換部１２５（図５）に供給する（ステップＳ１１４）。第２の色変換部１２５は、供給された補正画素の画素値（Ｙ，Ｕ，Ｖ）を、ＲＧＢ色空間の画素値に変換する色変換を行い、補正画素の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をＦＩＦＯ部１２６（図５）に供給する（ステップＳ１１６）。

以上のステップＳ１０２〜ステップＳ１１６を、補正後座標（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）〜（フレーム幅−１，フレーム高さ−１）まで繰り返して行うことにより、輝度補正映像データが生成される。本実施例では、フレーム幅１９２０、フレーム高さ１２００であるため、補正後座標（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）〜（１９１９，１１９９）まで、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１６を繰り返して行う。なお、フレーム幅、フレーム高さが本実施例と異なる場合には、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１６を、補正後座標（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）〜（フレーム幅−１，フレーム高さ−１）まで繰り返して行うことにより、輝度補正映像データが生成される。

なお、複数の映像が連続して入力される場合（例えば、動画が入力される場合）に、１映像ごとに、上記の処理を繰り返して、輝度補正を行なってもよいし、第１番目の映像について、上記の通り、各座標ごとに変形率を算出し、算出された変形率をレジスター部１２７に保存して、第２番目以降の映像について輝度補正をする際に、レジスター部１２７に保存された変形率を用いて、輝度補正を実施してもよい。前者の場合は、ハードウェアで処理するのに適している。後者の場合には、ソフトウェアで処理することにより、ハードウェアの構成を省略することができる。

Ａ−５．変形率の算出：
局所変形率算出部１３０(図５)は、台形歪み補正後映像の１座標ごとに、画素値を算出する対象座標と、その周辺８座標を、逆射影変換により補正前映像の座標に変換して、対象座標の変形量を求める。

図７は、台形歪み補正前後の映像の座標の変化を示す説明図である。図７(ａ)は補正前映像ＩＧ０、（ｂ）は台形歪み補正後映像ＩＧ１を示す。図７（ｂ）に示す、台形歪み補正後映像ＩＧ１におけるある座標（ａ＿ｘ，ａ＿ｙ）と、その周囲８座標について、補正前映像ＩＧ０の座標に変換した結果である補正前座標を、図７(ａ)に示している。以下、変形量を求める対象座標を、「対象補正後座標」ともいう。

本実施例において、図７（ｂ）に示すように、台形歪み補正後映像ＩＧ１の対象補正後座標は、（ａ＿ｘ，ａ＿ｙ）であり、その周辺画素座標は、対象補正後座標の周囲８画素の座標（ａ＿ｘ−１，ａ＿ｙ−１）、（ａ＿ｘ＋０，ａ＿ｙ−１）、（ａ＿ｘ＋１，ａ＿ｙ−１）、（ａ＿ｘ−１，ａ＿ｙ＋０）、（ａ＿ｘ＋１，ａ＿ｙ＋０）、（ａ＿ｘ−１，ａ＿ｙ＋１）、（ａ＿ｘ＋０，ａ＿ｙ＋１）、（ａ＿ｘ＋１，ａ＿ｙ＋１）である。補正前座標は、上記した射影変換の逆射影変換によって算出される。

逆射影変換によって算出された補正前座標を、図７(ａ)に示すｓｒｃ（０，０）、ｓｒｃ（１，０）、ｓｒｃ（２，０）、ｓｒｃ（０，１）、ｓｒｃ（１，１）、ｓｒｃ（２，１）、ｓｒｃ（０，２）、ｓｒｃ（１，２）、ｓｒｃ（２，２）とする。すなわち、補正後座標（ａ＿ｘ−１，ａ＿ｙ−１）→補正前座標ｓｒｃ（０，０）、補正後座標（ａ＿ｘ＋０，ａ＿ｙ−１）→補正前座標ｓｒｃ（１，０）、補正後座標（ａ＿ｘ＋１，ａ＿ｙ−１）→補正前座標ｓｒｃ（２，０）、補正後座標（ａ＿ｘ−１，ａ＿ｙ＋０）→補正前座標ｓｒｃ（０，１）、補正後座標（ａ＿ｘ，ａ＿ｙ）→補正前座標ｓｒｃ（１，１）、補正後座標（ａ＿ｘ＋１，ａ＿ｙ＋０）→補正前座標ｓｒｃ（２，１）、補正後座標（ａ＿ｘ−１，ａ＿ｙ＋１）→補正前座標ｓｒｃ（０，２）、補正後座標（ａ＿ｘ＋０，ａ＿ｙ＋１）→補正前座標ｓｒｃ（１，２）、補正後座標（ａ＿ｘ＋１，ａ＿ｙ＋１）→補正前座標ｓｒｃ（２，２）となる。

局所変形率算出部１３０は、図７（ａ）に示す、隣接する補正前座標の水平距離を、それぞれ算出して、最大値を求める。具体的には、ｓｒｃ（０，０）とｓｒｃ（１，０）との水平距離、ｓｒｃ（１，０）とｓｒｃ（２，０）との水平距離、・・・・、ｓｒｃ（１，２）とｓｒｃ（２，２）との水平距離をそれぞれ算出し、その中の最大値を求め、その最大値を水平変形量とする。図７（ｂ）に示すように、隣接する補正後座標の水平距離は、「１」であるため、局所変形率算出部１３０は、水平変形量の逆数を水平変形率とする。なお、本実施例において、変形率を、隣接する補正前座標の水平距離の最大値を用いて算出しているが、隣接する補正前座標の水平距離の平均値を用いてもよい。

同様に、隣接する補正前座標の垂直距離を、それぞれ算出して、最大値を求め、その最大値を垂直変形量とする。局所変形率算出部１３０は、垂直変形量の逆数を垂直変形率とする。

例えば、図７（ｂ）に示す台形歪み補正後映像ＩＧ１の右上の頂点付近の座標が、補正後座標（ａ＿ｘ，ａ＿ｙ）である場合、図７(ａ)に示すように、隣接する補正前座標の水平距離の最大値(水平変形量)＝２であり、水平変形率＝１／２となる。また、図７(ａ)に示すように、隣接する補正前座標の垂直距離の最大値(垂直変形量)＝２．３であり、垂直変形率＝１／（２．３）となる。

Ａ−６．輝度補正テーブル：
図８は、変形率と輝度補正曲線との関係の一例を示すグラフである。本実施例の輝度補正テーブルは、図８に示すような変形率と補正前後の輝度との関係を有する。図８では、変形率を変形率（水平変形率，垂直変形率）の形式で示している。例えば、変形率（１．０，１．０）は水平変形率＝１．０，垂直変形率＝１．０を意味する。本実施例では、図８に示すように、変形率が小さくなるほど、すなわち、縮小率が大きくなるほど、輝度補正による輝度の増加分大きくなるように輝度補正曲線を設定している。これは、縮小率が大きいほど光路長が長く、スクリーンＳＣに投写される映像が暗くなるため、縮小率の大きい画素の輝度を上げておくことにより、スクリーンＳＣに投写される映像の明るさを上げることができるからである。

本実施例では、水平変形率、垂直変形率共に１．０すなわち変形がない場合には、輝度は補正されない(図８)。これに対して、水平変形率、垂直変形率共に０．８の場合、０．５の場合、０．１の場合、すなわち縮小されている場合には、補正後輝度が補正前輝度よりも大きくなる(図８)。具体的には、補正前輝度値＝１９２の増加分α（図８では、水平変形率、垂直変形率共に０．１の場合の増加分αを図示している）を、変形率が小さくなるに従って増加させている。本実施例では、補正前輝度＝０，１９２，２５５が補正後それぞれ０，１９２+α，２５５になるように、３点を結ぶ曲線式が輝度補正曲線として設定されている。この３点を結ぶ曲線は、３次スプライン補間によって求めるのが好適であるが、ベジエ補間、ラグランジ補間等他の補間法により求めてもよい。本実施例では、αの値は後述する式（４）に基づいて求めている。なお、本実施例では、３点を用いて補正曲線を設定しているが、４以上の点を用いて設定してもよい。

図９は、補正前輝度＝１９２における輝度増加分αと変形率との関係を示すグラフである。輝度増加分αは、下記の式（６）によって表される。この式は実験的に求められる。式（６）は変形率を分母とする式であり、輝度増加分αは変形率が小さいほど大きくなる(図９)。なお、変形率が１．０以上の場合、すなわち拡大の場合には、変形率を１．０にする飽和処理を行う。すなわち、水平変形率，垂直変形率共に１．０以上の場合には、輝度増加分α＝０となり、輝度は補正されない。図９に示す例では、補正係数Ｇ（Ｒｘ，Ｒｙ）＝０．２(固定)としているが、変形率に応じて補正係数の値を変化させてもよい。

α：補正前輝度＝１９２における輝度増加分
Ｒｘ：水平変形率
Ｒｙ：垂直変形率
Ｒ：Ｒｘ，Ｒｙのいずれか
Ｇ（Ｒｘ，Ｒｙ）：補正係数

Ａ−７．実施例の効果：
以上説明したように、本実施例におけるプロジェクター１００によれば、台形歪み補正により台形歪みが補正された台形歪み補正後映像データに対して、変形率が小さいほど、すなわち縮小率が大きいほど輝度補正による輝度の増加分が大きくなるような輝度補正が施される。そのため、プロジェクター１００とスクリーンＳＣとの位置関係によりスクリーンＳＣに投写される映像において暗くなる部分の明るさを上げることができるため、台形歪み補正処理後にスクリーンＳＣに投写される映像の明るさの低下を抑制することができる。台形歪み補正後映像の補正前映像に対する縮小率が大きい部分は、スクリーンＳＣに投写される場合の光路長が長い部分であり、光学的に明るさが低下するからである。

特に、変形率が小さい箇所の映像の明るさの、歪み補正の前後における差が所定値より小さいように設定しておけば、映像全体の明るさを十分に確保することができる。もとより、歪み補正の大きさによらず、歪み補正の前後における明るさが等しくなるようにすれば、違和感のない明るい映像を投写することができる。

Ｂ．変形例
なお、本発明は上記した実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。

（１）上記した実施例では、補正前輝度＝１９２における輝度増加分αを式（６）を用いて求めているが、輝度増加分αの設定方法は上記実施例に限定されない。スクリーンＳＣに表示される映像の明るさの台形歪み補正の前後における差が所定の範囲になるように輝度増加分αを設定してもよい。さらに、その差が０になるように設定するのが好ましい。すなわち、プロジェクター１００がスクリーンＳＣと正対するようにプロジェクターを配置した場合にスクリーンＳＣに表示される歪みのない映像（台形歪み補正を行わない）と、台形歪み補正を施した後にスクリーンＳＣに表示される歪みが補正された映像との明るさ変わらないように、輝度増加分αを設定してもよい。

（２）１フレームの画素数、キャッシュブロックの画素数、および補間ブロックの画素数（画素補間に用いる画素数）は、上記実施例に限定されない。

（３）上記した実施例において、プロジェクター１００は、透過型の液晶パネル部１９２を用いて、照明光学系１５２からの光を変調しているが、透過型の液晶パネル部１９２に限定されず、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ（登録商標）：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や、反射型の液晶パネル（ＬＣＯＳ（登録商標）：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等を用いて、照明光学系１５２からの光を変調する構成にしてもよい。また、小型ＣＲＴ（陰極線管）上の映像を被投写面に投写するＣＲＴプロジェクターでもよいし、有機ＥＬを用いて映像光を生成する構成にしてもよい。

（４）上記実施例においてハードウェアで実現されている機能の一部をソフトウェアで実現してもよく、あるいは、ソフトウェアで実現されている機能の一部をハードウェアで実現してもよい。

（５）上記実施例において、台形歪み補正部１２０は、補正後座標の１座標ごとに、変形率を算出しているが、変形率の算出方法は、上記した実施例に限定されない。例えば、台形歪み補正後映像を複数の画素(座標)ごとにブロックに分け、そのブロックごとに変形率を導出し、ブロックに含まれる全ての画素(座標)に、ブロックに対応する変形率を適用するようにしてもよい。

（６）上記した実施例において、補正後座標における変形率を導出する場合に、対象補正後座標の周囲の８座標を用いて、変形率を導出しているが、変形率の導出方法は、上記した実施例に限定されない。例えば、対象補正後座標の隣の１座標（ｘ方向、ｙ方向それぞれ、１座標ずつ）を用いて、変形率を導出してもよい。

（７）上記実施例において、対象画素の周辺１６画素を用いて、水平補間を行なった後に、垂直補間を行なうことにより、対象画素の画素値を求める例を示したが、水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）の補間距離の影響を考慮した２次元の補間フィルターを用いて画素補間を行なう構成にしてもよい。

（８）上記した実施例におけるプロジェクターを、超短焦点プロジェクターとして構成してもよい。変形率が小さい（縮小率が大きい）ほど、輝度補正を行わない場合にスクリーンＳＣに表示される映像の明るさが低下すると考えられるため、好適である。

１００…プロジェクター
１０２…高速バス
１０４…低速バス
１１０…映像入力部
１１２…ＩＰ変換部
１１４…解像度変換部
１１６…映像合成部
１２０…台形歪み補正部
１２１…補間ブロック生成部
１２２…画素補間部
１２３…第１の色変換部
１２４…輝度補正部
１２５…第２の色変換部
１２６…ＦＩＦＯ部
１２７…レジスター部
１２８…制御部
１２９…座標変換部
１３０…局所変形率算出部
１３１…フィルター係数算出部
１４０…液晶パネル駆動部
１５０…フレームバッファー
１５２…照明光学系
１６０…高速バス制御部
１６２…低速バス制御部
１７０…プロセッサー部
１８０…撮像部
１８２…センサー部
１９０…照明光学系
１９２…液晶パネル部
１９４…投写光学系
ＰＩＧ０…映像
ＰＩＧ１…映像
ＳＣ…スクリーン
ＩＧ０…補正前映像
ＩＧ１…台形歪み補正後映像

Claims (6)

1. 被投写面上に映像を投写して表示するプロジェクターであって、
   前記プロジェクターに入力される元映像データに対して、前記被投写面上に投写される映像の歪みを補正する歪み補正処理を施して歪み補正後映像データを生成する歪み補正後映像データ生成部と、
   前記歪み補正後映像データが表す歪み補正後映像について、前記元映像データが表す元映像に対する前記歪み補正後映像の相対的な大きさに対応した変形率を導出する変形率導出部と、
   前記変形率導出部にて導出された前記変形率に基づいて、前記歪み補正後映像データの輝度を補正して、輝度補正映像データを生成する輝度補正部であって、前記変形率が小さいほど前記輝度補正による輝度の増加が大きくなるように前記輝度補正を行う輝度補正部と、
   前記輝度補正映像データに基づいて、前記映像を表す映像光を生成して出力する映像光出力部と、
   を備えるプロジェクター。
2. 請求項１記載のプロジェクターにおいて、
   前記輝度補正部は、前記輝度補正を行なった結果、前記被投写面に表示される映像において、前記変形率が小さい箇所の映像の明るさの、前記歪み補正の前後における差が所定値より小さい、プロジェクター。
3. 請求項２記載のプロジェクターにおいて、
   前記輝度補正部は、前記被投写面上に表示される映像の明るさが前記歪み補正の前後において同じになるように、前記輝度補正を行う、プロジェクター。
4. 請求項２または請求項３記載のプロジェクターにおいて、
   前記輝度補正部は、前記被投写面に表示される映像の明るさの前記投写面内における差が所定の範囲になるように、前記輝度補正を行う、プロジェクター。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のプロジェクターにおいて、
   前記変形率導出部は、前記補正後映像の１画素ごとに前記変形率を導出する、プロジェクター。
6. プロジェクターから被投写面上に映像を投写する方法であって、
   前記プロジェクターに入力される元映像データに対して、前記被投写面上に投写される映像の歪みを補正する歪み補正処理を施して歪み補正後映像データを生成し、
   前記歪み補正後映像データが表す歪み補正後映像について、前記元映像データが表す元映像に対する前記歪み補正後映像の相対的な大きさに対応した変形率を導出し、
   前記導出された前記変形率に基づいて、前記歪み補正後映像データの輝度を補正して、輝度補正映像データを生成し
   、前記変形率が小さいほど前記輝度補正による輝度の増加が大きくなるように前記輝度補正を行い、
   前記輝度補正映像データに基づいて、前記映像を表す映像光を生成して出力する
   投写方法。

Images