JP5141259B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタに関する。

プロジェクタで画像を投影するとき、投影面に模様や反射率のムラがある場合、プロジェクタに照明ムラがある場合、または投影画像に対して周囲の照明環境の影響が無視できない場合がある。このような場合、投影面の模様やムラなどが投影画像に重なるため、投影画像は正確に表示されない。このような模様の影響などを相殺して投影画像を正確に表示するために、所定の投影画像を投影した投影面を撮影し、撮影画像の投影面内における各画素の最小輝度の中の最大値と、各画素の最大輝度の中の最小値との間に投影画像のダイナミックレンジが収まるように投影画像を補正する技術が特許文献１に開示されている。
特開２００４−１５８９４１号公報

しかし、投影面の一部に非常に暗い（輝度の低い）部分や、彩度の高い部分がある場合、その部分の影響で、投影画像全体のダイナミックレンジが極端に狭く補正されてしまい、視認性が悪くなるという問題点がある。

（１）請求項１の発明のプロジェクタは、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、撮影画像に基づいて、投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段と、検出した投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分をユーザに報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明のプロジェクタは、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、撮影画像に基づいて、投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段と、検出した投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分に投影画像が重畳しないように、投影面に投影する投影画像の大きさを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
（３）請求項３の発明のプロジェクタは、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、撮影画像に基づいて、投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段と、検出した投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分に投影画像が重畳しないように、投影面に投影する投影画像の投影位置および大きさを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項２または３に記載のプロジェクタであって、制御手段により投影画像の大きさを所定の大きさより小さくしても検出した投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分に、投影面に投影する投影画像が重畳する場合、検出した投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分をユーザに報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１または４に記載のプロジェクタにおいて、暗い部分、または彩度の高い部分を投影面から除去したことをユーザが入力する入力手段を備え、補正手段は、入力手段により暗い部分、または彩度の高い部分が投影面から除去されたことが入力されたとき、暗い部分または彩度の高い部分が除去された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正することを特徴とする。
（６）請求項６の発明のプロジェクタは、所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、撮影画像に基づいて、投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段とを備え、投影手段は、検出手段により投影面の輝度が暗い部分、または投影面の彩度の高い部分が検出されたとき、投影画像を投影する光源の明るさを明るくすることを特徴とする。

本発明によれば、投影面の一部に非常に暗い（輝度の低い）部分や、彩度の高い部分があっても、その部分の影響で投影画像全体のダイナミックレンジが極端に狭く補正されてしまうことを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための一実施形態について説明する。本発明によるプロジェクタは、投影面の一部に非常に暗い（輝度の低い）部分や、彩度の高い部分がある場合、その部分をユーザに報知するようにしたものである。

−第１の実施の形態−
図１は、本発明の実施形態によるプロジェクタ１を前方から見た図である。図１に示すように、プロジェクタ１の正面には、投影光学系１１１（図２参照）を構成する投影レンズ１１１Ａと、撮像光学系１２１（図２参照）を構成する撮影レンズ１２１Ａが設けられている。プロジェクタ１は、机上などに載置された状態で前方のスクリーンなどに向けて、内蔵する投射ユニット１１０（図２参照）によって画像などの投影情報を投影する。

図２は、プロジェクタ１の構成を説明するブロック図である。図２においてプロジェクタ１は、投射ユニット１１０と、撮像ユニット１２０と、制御回路１０１と、メモリ１０２と、操作部１０３と、外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路１０４と、メモリカードインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０５とを備え、メモリカードインターフェイス１０５にはメモリカード１５０が接続される。

制御回路１０１は、マイクロプロセッサ及びその周辺回路からなる。制御回路１０１は、制御プログラムに基づいて、プロジェクタ内各部から入力される信号を用いて所定の演算を行う。そして、制御回路１０１は、演算結果を制御信号としてプロジェクタ内各部に送出し、プロジェクタ１の投影動作および撮影動作を制御する。なお、制御プログラムは制御回路１０１内の不図示のＲＯＭに格納される。

制御回路１０１は画像処理部１０１Ａを有する。画像処理部１０１Ａでは、外部インターフェイス１０４を介して取得した画像データまたはメモリカード１５０より取得した画像データに対して画像処理を行う。画像処理部１０１Ａで行う画像処理の詳細については後述する。

メモリ１０２は制御回路１０１の作業用メモリとして使用される。操作部１０３はボタンやスイッチなどで構成され、操作されたボタンやスイッチに対応する操作信号を制御回路１０１へ送出する。メモリカード１５０は、制御回路１０１の指示によりデータの書き込み、保存および読み出しが可能である。

投射ユニット１１０は、投影光学系１１１、液晶パネル１１２、ＬＥＤ光源１１３、および投射制御回路１１４を含む。ＬＥＤ光源１１３は、供給電流に応じた明るさで液晶パネル１１２を照明する。液晶パネル１１２は、投射制御回路１１４からの駆動信号に応じて光像を生成する。投影光学系１１１は、液晶パネル１１２から射出される光像を投射する。投射制御回路１１４は、制御回路１０１からの指示により、ＬＥＤ光源１１３および液晶パネル１１２へ制御信号を送出する。

投射ユニット１１０は、メモリカード１５０内に保存されている画像データの他、外部インターフェイス回路１０４を介して外部機器から供給される画像データによる画像を投影可能に構成され、制御回路１０１から指示された画像を投影する。メモリカード１５０内に保存されている画像データの画像、または、外部インターフェイス回路１０４を介して外部機器から供給される画像データの画像を、以下、投影原画像と呼ぶ。

撮像ユニット１２０は撮像光学系１２１、撮像素子１２２および撮像制御回路１２３を有し、制御回路１０１からの指示に応じて投影面を撮像する。撮像光学系１２１は、撮像素子１２２の撮像面上に被写体像を結像させる。撮像素子１２２として、ＣＣＤやＣＭＯＳ撮像素子などを用いる。撮像制御回路１２３は、制御回路１０１からの指示により撮像素子１２２を駆動制御するとともに、撮像素子１２２から出力される画像信号に対して所定の信号処理を行う。

制御回路１０１の画像処理部１０１Ａで行われる画像処理を説明する。本発明の実施形態の画像処理では、投影原画像を投影面に投射したときに投影面の模様や汚れが目立たなくなるように色補正を行う。この色補正は、撮像ユニット１２０により撮影した投影面の画像に基づいて行う。画像処理部１０１Ａは、投影画像のあおりや歪に対する補正も行う。投影画像のあおりや歪は、投射光学系１１１の光軸と撮像光学系１２１の光軸とが一致していないこと、あるいは、投影光学系１１１の光軸が投影面に対して垂直でないことにより起こる。本発明の実施形態の画像処理は、上述の色補正に特徴を有するので、色補正について主に説明する。

図３を参照して、画像処理を行った投影画像を投影して視認される投影画像について説明する。投影面３０には、シミ３１が付着しているものとして説明する。投影面３０にシミ３１のような輝度が極端に暗い部分が存在する場合、図３（ａ）に示すように、シミ３１を囲う囲い枠３２が表示されたり、シミ３１を指示する矢印３３が表示されたりして、警告表示が行われる。この警告表示により、ユーザは、シミ３１がホワイトボードの消し忘れの場合、シミ３１を消すようにすることができる。シミ３１を消せない場合、別の場所を投影面とすることができる。その結果、図３（ｂ）に示すように、投影面３０に投影された投影画像３４は、視認性が良好になる。一方、シミ３１を消したり、別の場所を投影面としたりしない場合、シミ３１が目立たなくなるように投影原画像の画像処理が行われる。その結果、図３（ｃ）に示すように、投影画像３５のダイナミックレンジは非常に狭くなり、投影画像３５の視認性が非常に悪くなる。

図４のフローチャートを参照して、本発明の実施形態における画像処理について説明する。図４の処理は、プロジェクタ１が、投影を開始するための処理を開始するとスタートするプログラムにより制御回路１０１において実行される。

ステップＳ１では、投影原画像の幾何補正を行うための幾何補正係数を算出する。幾何補正とは、投射ユニット１１０の光学系光軸と、撮像ユニット１２０の光学系光軸とが一致していないことによる投影画像の歪や、投射ユニット１１０の光学系光軸が投射面に対して垂直でないことに起因する投影画像のあおり、歪などを解消するための補正である。幾何補正係数の算出方法は従来技術であるので、説明を省略する。

ここで、制御回路１０１の画像処理部１０１Ａは、投影原画像の画像数がプロジェクタ１の解像度に一致するように補間処理を行う。さらに、画像処理部１０１Ａは、撮像ユニット１２０により撮影された画像を、プロジェクタ１の解像度と一致するように補間処理を行う。この補間処理を行った撮影画像を使用して上述の補間処理を行った投影原画像を以下のように補正し、補正した画像を投影するものとする。投影画像の画素と撮影画像の画素との間の対応関係を明確にし、処理速度を速くするためである。

ステップＳ２では、投射ユニット１１０の投影特性の算出を行う。投影特性とは、入力画像の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、投影面で再現される投影画像の測色値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との間の関係を示す特性である。測色値は、投射ユニット１１０の照明ムラ、投影面の色や模様、周囲照明による投影面の明るさに影響を受ける。そこで、投射ユニット１１０から、既知の画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表される所定の投影画像（後述するように、黒画像、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像）をそれぞれ投影して投影面上の投影画像を撮影ユニット１２０で撮影する。撮影した画像から測色値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を検出して投影特性を算出する。そして、投影特性に基づいて算出される補正係数により入力画像を補正して投影するようにする。その結果、投影画像は投射ユニット１１０の照明ムラ、投影面の色や模様、周囲照明による投影面の明るさに影響を受けることがない。これにより、ユーザは入力画像の見た目が近くなるより表現された投影画像を鑑賞することができる。投影特性の具体的な処理については後述する。

ステップＳ３では、投影面を解析する。投射ユニット１１０から投影面に対し白画像を投射し、投射した投影面を撮影ユニット１２０で撮影する。撮影した画像を解析し、輝度が極端に暗い部分を、警告表示する領域として抽出する。具体的な処理については後述する。

ステップＳ４では、投影面に輝度が極端に暗い部分があるか否かを判定する。投影面に輝度が極端に暗い部分がある場合はステップＳ４が肯定判定され、ステップＳ１０に進む。投影面に輝度が極端に暗い部分がない場合はステップＳ４が否定判定され、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、投影画像の補正係数を算出する。すなわち、ステップＳ２で得られた投影特性を用いて、投影面の状態や周囲照明環境等に影響されることなく投影画像が入力画像（投影原画像）を再現するように、入力画像に施す補正係数を算出する。投射ユニット１１０から投影された投影画像を撮影ユニット１２０で撮影し、撮影した画像を解析して投影画像の補正係数を算出する。この補正係数が投影原画像の補正量となる。この処理の詳細についても後述する。

ステップＳ６では、投影原画像の画像データを、外部インターフェイス回路１０４を介して、またはメモリカード１５０より読み込み、メモリ１０２に記憶する。ステップＳ７では、ステップＳ５で算出した補正係数で、ステップＳ６で読み込んだ投影原画像データを補正する。ステップＳ８では、ステップＳ７で補正した投影原画像データをアナログ変換し、投影画像を投影する。

ステップＳ９では、次に投影する投影原画像データがあるか否かを判定する。次に投影する投影原画像データがある場合はステップＳ９が肯定判定され、ステップＳ６に戻る。次に投影する投影原画像データがない場合はステップＳ９が否定判定され、処理を終了する。

ステップＳ１０では、ステップＳ３で抽出した領域を囲む囲い枠や、抽出した領域を指示する矢印表示したりすることによって警告表示を行う。

ステップＳ１１では、ユーザ補正の有無の判定を行う。ユーザは、ステップＳ４で警告表示された輝度の暗い部分を投影面から除去する対応をとると、操作部１０３を操作して、輝度の暗い部分を除去したことをプロジェクタ１に入力する。これにより、制御回路１０１は、ユーザ補正の有無を判定することができる。投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する対応としては、上述したように、輝度が極端に暗い部分がホワイトボードの消し忘れの場合はその消し忘れを消し、輝度が極端に暗い部分を消すことができない場合は別の場所を投影面とする。ユーザ補正有りの場合はステップＳ１１が肯定判定され、ステップＳ１戻る。ユーザ補正無しの場合はステップＳ１１が否定判定され、ステップＳ１０に戻る。

次に、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５について、さらに詳細に説明する。

−投影特性の算出−
ステップＳ２で行う投影特性の算出について説明する。
ｉ番目の画素値が（Ｒ，Ｇ，Ｂ）_ｉで与えられる入力画像データにより投影画像を生成して投射ユニット１１０で投影したとき、ｉ番目の画素値に対応する投影面の測色値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）_ｉは以下の（１）式で表される。

ただし、

ここで、γは投射ユニット１１０の階調特性を表す。Ｍ_ｐｉは、投射ユニット１１０の画素値（Ｒ^γ，Ｇ^γ，Ｂ^γ）_ｉから投射ユニット１１０の照明の測色値へ変換する色変換マトリックスを表す。（Ｘ_ｋｐ，Ｙ_ｋｐ，Ｚ_ｋｐ）_ｉは、投射ユニット１１０で黒画像を投影した時の周囲照明も含めた投影面の照明条件を表す。Ｒ＊_ｉは、投影面の反射率特性を表す。

なお、添字ｉは次の意味を有している。この実施の形態のプロジェクタでは、白画像や黒画像など既知の画像を投射して投影面を撮像し、その撮像画像に基づいて、投影面の模様などによる反射率のムラだけではなく、投射ユニット１１０の照明ムラ、周囲照明や黒点の面内ムラも合わせて補正する。したがって、投影面の各画素領域に異なる投影特性を表現するため、添え字ｉを使用する。

（１）式において、（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｚ_ｋ）は、黒画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）_ｉ＝（０，０，０）_ｉ）を投影した時の投影面撮影画像に基づいて決定する。なお、投影面上の投影画像の測色値は、撮影画像の画素値から予め決まった色変換処理を用いることで算出できる。すなわち、撮影画像のプロファイルがｓＲＧＢであれば、画素値に対して通常のｓＲＧＢ変換処理を適用して（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｚ_ｋ）_ｉを決定することができる。

同様に、Ｒ画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）_ｉ＝（２５５，０，０）_ｉ）、Ｇ画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）_ｉ＝（０，２５５，０）_ｉ）、およびＢ画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）_ｉ＝（０，０，２５５）_ｉ）をそれぞれ投影した投影面を撮影した各撮影画像から、色変換マトリックスＭ_ｉの３×３のマトリックス係数を決定する。具体的には、Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像をそれぞれ投影した投影面の撮像画像（以下、投影撮影画像と呼ぶ）の測色値をそれぞれ、（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ，Ｚ_ｒ）、（Ｘ_ｇ，Ｙ_ｇ，Ｚ_ｇ）および（Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ，Ｚ_ｂ）とすると、色変換マトリックスＭ_ｉは以下の（３）式で表される。

−投影面の解析−
ステップＳ３で行う投影面の解析について説明する。
投影面にムラ（以後、投影面の反射率のムラや照明ムラを含めて、単に「ムラ」と表現する）や模様がある場合、投影面を撮影して得た撮像画像の画素値は均一ではなく、ムラや模様に応じた画素値となる。換言すると、各画素で最大表示可能な色域は変化する。この実施の形態では、まずこの最大表示可能な色域範囲を決定する。投影面での輝度Ｙ_ｉは、（１）式より、

したがって、表示可能な輝度範囲は、（４）式において、０≦Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉ≦２５５の範囲でＲ_ｉ、Ｇ_ｉ、Ｂ_ｉの値を振ったときにＹ_ｉがとり得る値の範囲で決まる。通常、Ｙ_ｒ，Ｙ_ｇ，Ｙ_ｂ＞Ｙ_ｋであるから_、各画素の表示可能な輝度範囲は、白画像（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）_ｉ＝（２５５，２５５，２５５）_ｉ）を投影したときの表示輝度を表示可能な最大輝度をＹ_{ＭＡＸ，ｉ}、黒画像を投影したときの表示輝度を表示可能な最小輝度Ｙ_{ＭＩＮ，ｉ}として求めることができる。

たとえば、投影面の模様が図３（ａ）のように白色面に一部暗い部分がある場合、Ｙ_{ＭＡＸ，ｉ}およびＹ_{ＭＩＮ，ｉ}のヒストグラムを投影面内で算出すると、図５（ａ）および図５（ｂ）のヒストグラムになる。

ここで、投影面のムラや模様が消えるように投影原画像を補正すると、投影後の画像の最大輝度Ｙ_ＭＡＸをＭＩＮ（Ｙ_{ＭＡＸ，ｉ}）、最小輝度Ｙ_ＭＩＮをＭＡＸ（Ｙ_{ＭＩＮ，ｉ}）になるように補正する必要がある。しかし、この場合、ダイナミックレンジが非常に狭くなり、補正後の投影画像の視認性が悪くなる（図３（ｃ）参照）。

そこで、投影面の輝度が、予め定めた最大輝度の閾値Ｙ_ｔｈより低い領域を警告表示領域として抽出する。最大輝度の閾値Ｙ_ｔｈは、画像によらず予め定めた値（白の輝度値Ｙ＝１．０に対し、たとえば、Ｙ_ｔｈ＝０．２など）でもよいし、図５（ａ）のヒストグラムで輝度の低い方から数えて所定割合以上の画素数となる輝度値を用いたり、投影面投影画像面内の最大輝度Ｙ_ＭＡＸ＝ＭＡＸ（Ｙ_{ＭＡＸ，ｉ}）の所定割合（たとえば２０％など）として決定したりしてもよい。

−投影画像補正係数の算出−
ステップＳ５で行う投影画像補正係数の算出について説明する。
投影原画像の色空間がｓＲＧＢとすれば、投影原画像の画素値（Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０）に対して、補正後の投射ユニット１１０への入力画素値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）_ｉを以下の式で算出できる。

ステップＳ２で算出したＭ_ｉ、（Ｘ_ｋ，Ｙ_ｋ，Ｚ_ｋ）_ｉおよびステップＳ３で算出したＹ_ＭＡＸを用いて、（５）式により投影原画像の補正を行うための補正係数を算出する。なお、投影面に黒画像を投影したときの輝度Ｙ_{ＭＩＮ，ｉ}＝Ｙ_ＭＩＮとなる画素位置ｉの画素値を投影画像の黒点（Ｘ_ｋ０，Ｙ_ｋ０，Ｚ_ｋ０）とする。

Ｍ_{ｓＲＧＢ→ＸＹＺ}は、予め規格で決まっているｓＲＧＢからＸＹＺへの変換マトリックスである。簡単のため、ｓＲＧＢのγ＝２．２として記述したが、規格どおり線形関数とγ＝２．４の組み合わせで算出してもよい。

なお、ステップＳ１０で警告表示をした後、ステップＳ１１に進み、ユーザ補正があった場合ステップＳ１１が肯定判定され、ステップＳ１に戻ると説明したが、ステップＳ１０で警告表示をした後、ステップＳ１に戻るようにしてもよい。投影面に輝度の極端に暗い部分がある場合、プロジェクタ１の電源が入ってから、投影原画像の信号入力がされるまでの間、制御回路１０１は、ステップＳ１からステップＳ４、ステップＳ１０を繰り返す。しかし、ユーザの対応などにより投影面に輝度の極端に暗い部分がなくなった場合、処理は、ステップＳ４からステップＳ５へ進み、プロジェクタ１は自動的に投影を開始するようになる。この場合、ユーザは、操作部１０３を通じてユーザ補正を行ったことを入力する必要がないので、ユーザに対する利便性が向上する。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
投影面に輝度が暗い部分が存在する場合、輝度が暗い部分が存在すること、およびその輝度の暗い部分を報知する警告表示を投影面に表示するようにした。これにより、ユーザは、投影面から輝度が暗い部分を除去する対応をとることができ、輝度が暗い部分の影響で投影画像全体のダイナミックレンジが極端に狭く補正されてしまうことを防止することができる。

ユーザの投影面から輝度が暗い部分を除去する対応としては、警告表示された部分がホワイトボードの消し忘れの場合であれば、その消し忘れを消すことができる。また、警告表示された暗い部分を消すことができない場合は、その暗い部分から投影面をずらすことができる。

ユーザが、投影面から輝度が暗い部分を除去することにより、投影画像全体のダイナミックレンジが極端に狭く補正されてしまうことを防止することができるのは、以下の理由による。図３（ａ）に示す投影面３０（白画像投影時の輝度分布が図５（ａ）、黒画像投影時の輝度分布が図５（ｂ））に画像を投影する場合、投影面の模様が目立たないように補正しようとすると投影画像の輝度の再現範囲は最大輝度Ｙ_ＭＡＸ＝ＭＩＮ（Ｙ_{ＭＡＸ，ｉ}）＝Ｙ２から最小輝度Ｙ_ＭＩＮ＝ＭＡＸ（Ｙ_{ＭＩＮ，ｉ}）＝Ｙ３となり、ダイナミックレンジが狭くなる。しかし、図３（ａ）の右上の暗い領域３１がユーザ補正により投影面３０から除去できた場合、白画像投影時の輝度分布は図５（ａ）から図５（ｃ）にように改善され、再現可能な輝度範囲を最大輝度Ｙ_ＭＡＸ＝ＭＩＮ（Ｙ_{ＭＡＸ，ｉ}）＝Ｙ１から最小輝度Ｙ_ＭＩＮ＝ＭＡＸ（Ｙ_{ＭＩＮ，ｉ}）＝Ｙ３のように広くできる。すなわち、輝度が低く補正困難な領域３１がある投影面３０に対し、補正困難領域３１を簡単に抽出・警告３２，３３することにより、不要な過剰補正をなくして投影画像３４の再現性を改善することができる。

−第２の実施の形態−
第１の実施の形態では、ユーザが投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する対応をとった。しかし、第２の実施の形態では、プロジェクタが投射ユニット１１０で投射した投影画面の投影サイズを小さくすることによって、投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する。これにより、投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する対応が自動化され、プロジェクタ１の利便性が向上する。たとえば、図６（ａ）に示すように、投影面３０に、シミ３１が付着している場合、図６（ｂ）に示すように、シミ３１に重ならないように投影画像３６の投影サイズを小さくする。これにより、シミ３１を考慮した投影画像のダイナミックレンジは非常に狭くなるような投影原画像の補正が行われないので、投影画像の視認性が悪くなるのを防止できる。

図７のフローチャートを参照して、投影画像の投影サイズを小さくする画像処理について説明する。図７の処理は、プロジェクタ１が、投影を開始するための処理を開始するとスタートするプログラムにより制御回路１０１において実行される。図４の処理と同じ処理には同じ符号を付し、図２の処理と異なる部分を主に説明する。

ステップＳ４が肯定判定されると、ステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１では、投影画像の投影サイズを所定の割合だけ小さくする。そして、ステップＳ１に戻る。

投影画像の投影サイズを所定のサイズまで小さくしても投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去することができない場合（たとえば、輝度が極端に暗い部分が投影面の中央付近にある場合）、本発明の実施形態のように、輝度が極端に暗い部分を警告表示し、投影面に輝度が極端に暗い部分が含まれないようにする対応をユーザにとらせるようにしてもよい。

−第３の実施の形態−
第１の実施の形態では、ユーザが投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する対応をとった。しかし、第３の実施の形態では、プロジェクタが投射ユニット１１０で投射した投影画面の投影位置を移動するとともに投影画像の投影サイズを小さくすることによって、投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する。これにより、投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する対応が自動化され、プロジェクタ１の利便性が向上する。また、上述の第２の実施の形態に比べて、投影画面の投影サイズを大きくすることができる。たとえば、図８（ａ）に示すように、投影面３０に、シミ３１が付着している場合、図８（ｂ）に示すように、シミ３１に重ならないように投影画像３７の投影位置を移動するとともに投影サイズを小さくする。これにより、投影画像のダイナミックレンジが非常に狭くなり、投影画像の視認性が悪くなるのを防止できる。この場合、プロジェクタ１は投影画像の移動について考慮しなくてはならないので、撮像ユニット１２０は投影面３０より広域の領域（以下、広域投影領域と呼ぶ）４０を撮影して、輝度が極端に暗い部分を検出する。

図９のフローチャートを参照して、投影画像の投影位置を移動するとともに投影サイズを小さくする画像処理について説明する。図９の処理は、プロジェクタ１が、投影を開始するための処理を開始するとスタートするプログラムにより制御回路１０１において実行される。図９の処理と同じ処理には同じ符号を付し、図９の処理と異なる部分を主に説明する。

ステップＳ１の次にステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、広域投影領域における投影特性を算出する。投射ユニット１１０から投影された、通常より投影サイズが大きい投影画像、つまり広域投影領域におよぶ投影画像を、撮影ユニット１２０で撮影し、撮影した画像から測色値を検出して、広域投影領域における投影特性を算出する。

ステップＳ３２では、広域投影領域の解析を行う。投射ユニット１１０から広域投影領域に対し、白画像を投射し、投射した広域投影領域を撮影ユニット１２０で撮影する。撮影した画像を解析し、広域投影領域の中から輝度が極端に暗い部分を抽出する。

ステップＳ３３では、投影画面に輝度が極端に暗い部分が含まれないような投影画面の投影位置と投影サイズとを決定する。具体的には、輝度が極端に暗い部分が含まれないように、広域投影領域の範囲内で、投影画面と同じ縦横比の矩形形状の位置および大きさを変えていく。そして、位置および大きさを変えた矩形形状の中で最も大きいものに投影画面の位置および大きさが一致するように、投影画像の投影位置と投影サイズとを決定する。そして、ステップＳ２に進む。

投影画面に輝度が極端に暗い部分が含まれないように、投影画面の投影位置や投影サイズが決定されているので、ステップＳ３の次にステップＳ５に進む。

この場合も、投影画像の投影サイズを所定のサイズまで小さくしても投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去することができない場合、本発明の実施形態のように、輝度が極端に暗い部分を示す警告表示を行い、ユーザに対応をとらせるようにしてもよい。

以上の実施形態を次のように変形することができる。
（１）第１、第２の実施の形態のステップＳ３、および第３の実施の形態のステップＳ３２では、輝度方向の補正を考慮して、白画像を投影した投影面を撮影し、その撮影した画像を解析し、輝度が極端に暗い部分を抽出した。しかし、Ｒ画像（全画素値、Ｒ＝２５５、Ｇ＝Ｂ＝０）、Ｇ画像（全画素値、Ｇ＝２５５、Ｒ＝Ｂ＝０）およびＢ画像（全画素値、Ｂ＝２５５、Ｒ＝Ｇ＝０）のそれぞれの画像を投影し、それぞれの画像を投影した投影面を撮影した画像を解析し、輝度が極端に高い部分を抽出するようにしてもよい。これにより、彩度が高く、補正困難な領域がある投影面に対し、そのような補正困難な領域を簡単に抽出することができる。そして、彩度の補正が困難な領域から投影面を移動したりすることによって、彩度のダイナミックレンジが狭くなるような過剰補正をなくし、投影画像の再現性を改善することができる。

（２）第１の実施の形態では、投影面に輝度が極端に暗い部分が存在すると、警告表示するようにした。しかし、輝度が極端に暗い部分の面積および／または位置を考慮して警告表示するようにしてもよい。輝度が極端に暗い部分の面積または位置によっては、投影画面に重なって見えても気にならない場合がある。そのような場合、警告表示を行って輝度が極端に暗い部分をユーザに除去させなくても、輝度が極端に暗い部分を無視して投影原画像の画像処理を行えば、投影画像のダイナミックレンジが狭くなりすぎることはないからである。

（３）第１〜３の実施形態のステップＳ３の閾値Ｙ_ｔｈを、投射ユニット１１０の特性（照明ムラ、欠陥などの許容範囲）や、補正方法（投影面の最も暗い部分まで目立たなくなるように投影原画像を補正するか、もしくは暗い部分の状況（大きさ、位置、量など）により補正量を緩和する処理が入っているか）などにより変更するようにしてもよい。

（４）投影面の輝度が極端に暗い部分がある場合、投射ユニット１１０のＬＥＤ光源１１３に供給する電力を大きくし、ＬＥＤ光源１１３の明るさを大きくするようにしてもよい。輝度の極端に暗い部分が目立たなくなるように投影原画像の画像処理を行うと、上述したように、投影画像のダイナミックレンジは狭くなる。しかし、このような場合であってもＬＥＤ光源１１３の明るさを大きくすることによって、投影画像のダイナミックレンジを広くすることができ、投影画像の視認性を良好にすることができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

本発明の一実施の形態によるプロジェクタの外観図である。 本発明の実施形態におけるプロジェクタの構成を説明するブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における画像処理によって処理された投影画像を投影したときに視認される投影画像について説明する図である。 本発明の第１の実施の形態における画像処理を説明するためのフローチャートである。 白画像投影時の輝度の分布を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における投影画面の投影サイズを小さくすることによって投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する画像処理を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態における投影画面の投影サイズを小さくすることによって投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する画像処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態における投影画像の投影位置を移動するとともに投影サイズを小さくすることによって投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する画像処理を説明するための図である。 本発明の第３の実施の形態における投影画像の投影位置を移動するとともに投影サイズを小さくすることによって投影面の輝度が極端に暗い部分を投影面から除去する画像処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ プロジェクタ
３０ 投影面
３１ 投影面のシミ
３４〜３７ 投影画像
１０１ 制御回路
１０２ メモリ
１０３ 操作部
１０４ 外部インターフェイス
１０５ メモリカードインターフェイス
１１０ 投射ユニット
１２０ 撮像ユニット

Claims (6)

1. 所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、
   前記撮影画像に基づいて、前記投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段と、
   前記検出した投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分をユーザに報知する報知手段とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、
   前記撮影画像に基づいて、前記投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段と、
   前記検出した投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分に前記投影画像が重畳しないように、前記投影面に投影する投影画像の大きさを制御する制御手段とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
3. 所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、
   前記撮影画像に基づいて、前記投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段と、
   前記検出した投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分に前記投影画像が重畳しないように、前記投影面に投影する投影画像の投影位置および大きさを制御する制御手段とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
4. 請求項２または３に記載のプロジェクタであって、
   前記制御手段により前記投影画像の大きさを所定の大きさより小さくしても前記検出した投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分に、前記投影面に投影する投影画像が重畳する場合、前記検出した投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分をユーザに報知する報知手段とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項１または４に記載のプロジェクタにおいて、
   前記暗い部分、または前記彩度の高い部分を投影面から除去したことをユーザが入力する入力手段を備え、
   前記補正手段は、前記入力手段により前記暗い部分、または前記彩度の高い部分が投影面から除去されたことが入力されたとき、前記暗い部分または彩度の高い部分が除去された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正することを特徴とするプロジェクタ。
6. 所定の投影画像が投影された投影面を撮影して得られる撮影画像を用いて、投影画像を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された投影画像を投影する投影手段と、
   前記撮影画像に基づいて、前記投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分を検出する検出手段とを備え、
   前記投影手段は、前記検出手段により前記投影面の輝度が暗い部分、または前記投影面の彩度の高い部分が検出されたとき、前記投影画像を投影する光源の明るさを明るくすることを特徴とするプロジェクタ。

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