JP4371749B2 - プロジェクタおよびそのテストパターン検出方法 - Google Patents

Description

本発明はプロジェクタおよびそのテストパターン検出方法に関し、特に入力信号によらずにテストパターンを抜き出すプロジェクタおよびそのテストパターン検出方法に関する。

従来のプロジェクタにおけるテストパターンの検出方法は、テストパターンを利用する際、入力信号とテストパターンの混在した状態で撮像素子に写ると、処理が煩雑になるため、これを避けている。すなわち、従来は、テストパターンのみを表示し、これを撮影することにより、台形歪みなどの補正を行っている。

また、カラーテレビジョン受像機のコンバージェンスや幾何学歪みあるいは輝度やフォーカスなど各種の補正を自動的に行う画像補正装置などにおいてもテスト信号が用いられている（特許文献１参照）。しかも、表示画面にテスト信号を重畳した上で撮像素子により撮影することも行われている（特許文献１参照）。

特開平６−３０３６２４号公報（第７，８頁、図２２） 特開平６−３２７０１９号公報（第４頁、図１）

上述した従来のプロジェクタおよびそのテストパターン検出方法は、処理の煩雑さを招き、また特許文献１，２などの装置によれば、回路構成が複雑化すると共に、大がかりな装置を必要とするという欠点がある。

本発明の目的は、入力映像を表示したまま、テストパターンを使用しても、そのテストパターンの検出を簡単な回路構成および簡略化した手順により可能にすることのできるプロジェクタおよびそのテストパターン検出方法を提供することにある。

本発明のプロジェクタは、上述した課題を解決するために、釦の操作によりテストパターンを発生するテストパターン発生回路と、前記テストパターン発生回路よりテストパターンが発生された時には、投射映像に重畳又は反転重畳して出力する投射データ出力部と、前記投射データ出力部より出力された投射映像を外部の被投射体に対し拡大して投影する投射用レンズと、前記被投射体に投影された映像を撮影するための撮影用レンズおよび撮像素子と、前記投射データ出力部における前記投射映像のデータを記憶すると共に、前記撮像素子を介して得られた前記テストパターンを重畳した第１の撮影映像及び前記テスト
パターンを反転重畳した第２の撮影映像を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前第１の撮影映像と、前記第２の撮影映像の輝度レベルを白黒反転した映像に基いて加算演算を行い、前記投射映像が表示された状態でも前記テストパターンを抽出する演算部と、前記演算部で検出された前記テストパターンを出力するテストパターン出力部とをプロジェクタ本体に備えて構成される。

本発明のプロジェクタは、フォーカス釦を備え、釦が押されたときにテストパターン出力部の出力するデータに基づいてオートフォーカス動作を行うことができる。

また、本発明のプロジェクタのテストパターン検出方法は、入力映像にテストパターン
を重畳した第1の映像と、前記第１の映像において前記テストパターンのみの輝度レベル
を白黒反転させた第２の映像とをそれぞれ投射し、被投射体に表示された前記第１の映像及び第２の映像をそれぞれ撮影して記憶部に記憶させ、前記第１の映像の撮影映像と、前記第２の映像の撮影映像の輝度レベルを白黒反転させた映像を用いた加算演算を行うことにより、前記テストパターンを抽出することを特徴としている。

さらに、本発明のプロジェクタのテストパターン検出方法は、プロジェクタ本体より投
射映像を出力して表示する際、投射すべき入力信号にテストパターンを重畳して表示する
重畳表示ステップと、被投射体に表示される前記投射映像を撮影用レンズおよび撮像素子
を介し、撮影映像として記憶部に取り込む第１の記憶ステップと、前記テストパターンの
みを白黒反転し、前記入力信号に重畳して表示するパターン反転重畳表示ステップと、前
記被投射体に表示されたパターン反転投射映像を前記撮影用レンズおよび前記撮像素子を
介し、パターン反転撮影映像として前記記憶部に取り込む第２の記憶ステップと、前記第２の記憶ステップで前記記憶部に記憶された前記パターン反転投射映像の輝度レベルを反転した映像と、前記第1のステップで記憶されている前記撮影映像とを演算部で加算する演算ステップと含み、テストパターンを抽出して出力することを特徴としている。

このテストパターン検出方法における前記プロジェクタ本体は、オートフォーカス釦および前記オートフォーカス釦によって駆動されるテストパターン発生回路を備え、前記オートフォーカス釦が操作されたときにのみ、前記被投射体に表示させる前記投射映像に対し、前記テストパターンを重畳することができる。

また、このテストパターン検出方法における前記各種の撮影映像を前記演算部で加算演算して抽出される前記テストパターンは、前記撮影用レンズを通して得られる画面内にそのままのレベルで残る一方、前記テストパターン以外は輝度レベルを暗いグレーに下げた状態として出力することができる。

本発明のプロジェクタのテストパターン検出方法は、プロジェクタのテストパターンの検出にあたり、入力映像にテストパターンを重畳しても、そのテストパターンの検出を可能にできるという効果がある。

本発明のプロジェクタおよびそのテストパターン検出方法は、液晶パネルなどに代表される格子状表示装置を使用するプロジェクタ装置において、映像を投射するための投射レンズと、投射された映像を撮影するための撮像素子や撮影レンズを持ち、撮像素子により入力映像と共に投射されたテストパターンを撮影するものである。特に、入力信号にテストパターンを重ねて表示する際、テストパターンを正常に表示した場合と、白黒反転して表示した場合との２種類の映像を撮影し、演算処理を行うことにより、テストパターンを効率的に抜き出すことを特徴としている。

要するに、入力映像にテストパターンを重畳した第1の映像と、この第１の映像におい
てテストパターンのみの輝度レベルを白黒反転させた第２の映像をそれぞれ投射し、被投射体に表示された前記第１の映像及び第２の映像をそれぞれ撮影して記憶部に記憶させ、これら第１の映像の撮影映像と、第２の映像の撮影映像の輝度レベルを白黒反転させた映像の加算演算を行うことにより、テストパターンを抽出するものである。

図１は本発明の概要を説明するためのプロジェクタ本体と被投射体の関係を表わす模式図である。図１に示すように、本実施例におけるプロジェクタは、プロジェクタ本体１と、付属品（図示省略）とからなり、そのプロジェクタ本体１は投射用レンズ２および撮影用レンズ３を備えている。このプロジェクタ本体１における投射用レンズ２は、外部から供給される入力映像データもしくは本体内部に記憶された映像データにより、映像を壁４などの被投射体に投射するレンズである。また、撮影用レンズ３は、壁４などの被投射体に投射された映像を撮影するためのレンズであり、通常投射用レンズ２の直ぐ上の位置に配置される。なお、この撮影用レンズ３は、実際に撮影する撮像素子を一体化して組み込むことができる。

かかるプロジェクタにおいて、投射用レンズ２から壁４に投射された映像の台形歪みやフォーカスなどを補正する場合、テストパターンを用いる。ここでは、投射用レンズ２から入力映像と共にテストパターンを壁４に投射し、その映像を撮影用レンズ３で撮影することにより、投射状態がプロジェクタ本体１に取り込まれる。すなわち、このテストパターンは、投射レンズ、被写体、撮像素子の位置の違いを利用した三角測量の原理を用い、台形歪みの補正やオートフォーカスの機能の実現が可能になる。

図２は図１に示すプロジェクタ本体の主要ブロック構成図である。図２に示すように、
プロジェクタ本体１は、各種の微調整のための操作釦を備えているが、ここでは代表して台形歪やオートフォーカスを実行するためのフォーカス釦１1を備えた例を示している。

このプロジェクタ本体１は、上述したフォーカス釦１1の操作によりテストパターンを発生するテストパターン発生回路１０と、このテストパターン発生回路１０よりテストパターンが発生された時には、投射映像に重畳して出力する投射データ出力部５と、この投射データ出力部５より出力された投射映像を壁４などの被投射体に対し拡大して投影する投射用レンズ２とを備えている。このフォーカス釦１1が押下されないときは、入力映像のみが壁４などの被投射体に投射される。また、この投射データ出力部５は、ディジタルデータをアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換機などを含んで構成される。

また、プロジェクタ本体１は、これらの他に、壁４などの被投射体に投影された映像を撮影するための撮影用レンズ２および撮像素子６と、上述した投射データ出力部５における投射映像のデータを記憶すると共に、撮像素子６を介して得られた撮影データを記憶する記憶部７と、この記憶部７に記憶された各種の映像データに基いて加算演算を行い、投射映像が表示された状態でも、テストパターンを抽出する演算部８と、この演算部８で検出されたテストパターンを出力するテストパターン出力部９とを備えている。演算部８で抽出されたテストパターンは、プロジェクタ本体１または外部において、台形歪みなどの補正に用いられるが、ここでは説明を簡略化するために、台形歪みそのものについての説明は省略する。また、記憶部７から投射データ出力部５に供給される映像データは、直接外部より供給することもできる。

以下、テストパターン検出処理の具体的手順について、図３および図４を参照して説明する。

図３は図１および図２において、テストパターンを重畳した際のプロジェクタ本体の処理ステップ図である。図３に示すように、テストパターンの抽出処理にあたっては、プロジェクタ本体１より投射映像を壁４に表示する。その際には、投射すべき入力信号にテストパターンを重畳して表示する重畳表示ステップＳ１と、壁４などの被投射体に表示される投射映像を撮影用レンズ３および撮像素子６を介し、撮影映像Ａとして記憶部７に取り込む第１の記憶ステップＳ２と、上述したテストパターンのみを白黒反転し、入力信号に重畳して表示するパターン反転重畳表示ステップＳ３と、壁４などの被投射体に表示されたパターン反転投射映像Ｂを撮影用レンズ３および撮像素子６を介し、パターン反転撮影映像Ｂとして記憶部７に取り込む第２の記憶ステップＳ４と、この第２の記憶ステップＳ４で記憶部７に記憶されたパターン反転投射映像Ｂの輝度レベルを反転し、記憶部７に取り込む第３の記憶ステップＳ5と、記憶部７に記憶されている撮影映像Ａおよびパターン反転撮影映像Ｂの輝度レベル反転映像Ｂ´を演算部8で加算する演算ステップと含んでいる。これらの撮影映像は、演算部８で加算を行うことにより、テストパターンのみが強調され、台形歪み補正のためのテストパターンとして出力される。

図４は図３におけるテストパターンの抽出ステップをより具体的に説明するための撮影映像画面の模式図である。図４に示すように、この模式図は、上述したテストパターンの抽出ステップにおいて、撮影映像Ａ，Ｂ，Ｂ´および加算演算と最終結果だけを示したものである。すなわち、右端に示す最終結果は、各種の撮影映像を演算部８で加算演算して抽出されるテストパターンが、撮影用レンズ３を通して得られる画面内にそのままのレベルで残り、またテストパターン以外のデータ（映像）は輝度レベルを暗いグレーに下げた状態、例えば２５％の輝度レベルとして出力することになる。

要するに、入力信号にテストパターンを重ねて表示し、その映像を取り込んで撮影映像Ａとする。その後、テストパターンを白黒反転（輝度レベル反転）したものを入力信号に重ねて表示し、その映像を取り込んで撮影映像Ｂとする。さらに、取り込まれた映像の輝度レベル反転したものを撮影映像Ｂ´とする。最後に、撮影映像ＡおよびＢ´を足し合わせると、上述した右端に示すように、テストパターンが強調され、また入力信号が除去される。

このようにすることで、クロスハッチなどのテストパターンを通常映像に重ねて表示しても、常にテストパターンのみを選択的に抽出することができる。

本発明は、インターネットを使用した会議システム装置や社内外のプレゼンテーション用プロジェクタ（投射装置）に用いられ、特にその台形歪みなどを自動的に補正したり、あるいはオートフォーカス（自動焦点）調節を行うような場合に、適用することができる。

本発明の概要を説明するためのプロジェクタ本体と被投射体の関係を表わす模式図である。 図１に示すプロジェクタ本体の主要ブロック構成図である。 図１および図２において、テストパターンを重畳した際のプロジェクタ本体の処理ステップ図である。 図３におけるテストパターンの抽出ステップをより具体的に説明するための撮影映像画面の模式図である。

符号の説明

１ プロジェクタ本体
２ 投射用レンズ
３ 撮影用レンズ
５ 投射データ出力部
６ 撮像素子
７ 記憶部
８ 演算部
９ テストパターン出力部
１０ テストパターン発生回路
１１ オートフォーカス釦
Ｓ１〜Ｓ７ 処理ステップ

Claims (5)

1. 釦の操作によりテストパターンを発生するテストパターン発生回路と、
   前記テストパターン発生回路よりテストパターンが発生された時には、投射映像に
   重畳又は反転重畳して出力する投射データ出力部と、
   前記投射データ出力部より出力された投射映像を外部の被投射体に対し拡大して投
   影する投射用レンズと、
   前記被投射体に投影された映像を撮影するための撮影用レンズおよび撮像素子と、
   前記投射データ出力部における前記投射映像のデータを記憶すると共に、前記撮像
   素子を介して得られた前記テストパターンを重畳した第１の撮影映像及び前記
   テストパターンを反転重畳した第２の撮影映像を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記第１の撮影映像と、前記第２の撮影映像の輝度レベルを
   白黒反転した映像に基いて加算演算を行い、前記投射映像が表示された状態でも前記
   テストパターンを抽出する演算部と、
   前記演算部で検出された前記テストパターンを出力するテストパターン出力部とを備
   えたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 入力映像にテストパターンを重畳した第１の映像と、前記第１の映像において前記テス
   トパターンのみの輝度レベルを白黒反転させた第２の映像とをそれぞれ投射し、被投射体に表示された前記第１の映像及び第２の映像をそれぞれ撮影して記憶部に記憶させ、
   前記第１の映像の撮影映像と、前記第２の映像の撮影映像の輝度レベルを白黒反転させた映像を用いた加算演算を行うことにより、前記テストパターンを抽出することを特徴とするプロジェクタのテストパターン検出方法。
3. プロジェクタ本体より投射映像を出力して表示する際、投射すべき入力信号にテストパ
   ターンを重畳して表示する重畳表示ステップと、被投射体に表示される前記投射映像を撮
   影用レンズおよび撮像素子を介し、撮影映像として記憶部に取り込む第１の記憶ステップ
   と、
   前記テストパターンのみを白黒反転し、前記入力信号に重畳して表示するパターン反転重畳表示ステップと、前記被投射体に表示されたパターン反転投射映像を前記撮影用レンズおよび前記撮像素子を介し、パターン反転撮影映像として前記記憶部に取り込む第２の記憶ステップと、
   前記第２の記憶ステップで前記記憶部に記憶された前記パターン反転投射映像の輝度レベルを反転した映像と、前記第1のステップで記憶されている前記撮影映像とを演算部で加算する演算ステップと含み、
   テストパターンを抽出して出力することを特徴とするプロジェクタのテストパターン検出方法。
4. 前記プロジェクタ本体は、オートフォーカス釦および前記オートフォーカス釦によって
   駆動されるテストパターン発生回路を備え、前記オートフォーカス釦が操作されたときに
   のみ、前記被投射体に表示させる前記投射映像に対し、前記テストパターンを重畳するこ
   とを特徴とする請求項３記載のプロジェクタのテストパターン検出方法。
5. 前記抽出したテストパターンは、前記撮影用レンズを通して得られる画面内にそのままのレベルで残る一方、前記テストパターン以外は輝度レベルを暗いグレーに下げた状態として出力することを特徴とする請求項３記載のプロジェクタのテストパターン検出方法。
   

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