投影型圖像顯示裝置、圖像處理裝置與圖像處理方法及計算機程序的制作方法
【技術領域】
[0001] 本說明書中公開的技術涉及將媒體的再現(xiàn)視頻圖像投影并顯示在諸如屏幕的投 影對象的計算機屏幕上的投影型圖像顯示裝置、圖像處理裝置與圖像處理方法以及計算機 程序，并且具體地，涉及包括諸如激光的光源和使其照射光偏向以對投影對象執(zhí)行掃描的 偏向單元的投影型圖像顯示裝置、圖像處理裝置與圖像處理方法以及計算機程序。
【背景技術】
[0002] 近年來，存在其中使用投影型圖像顯示裝置將通過電視接收的視頻圖像、從諸如 藍光光盤和個人計算機（PC)屏幕的媒體而再現(xiàn)的視頻圖像例如投影在大尺寸屏幕上的眾 多情況，因此，多個人可以觀看該視頻圖像或者演示視頻圖像。此外，還存在掌上使用或者 安裝在移動裝置上的小尺寸的投影型圖像顯示裝置（微投影儀）。
[0003] 另外，還開發(fā)出了一種包括作為光源的激光或者發(fā)光二極管（LED)并且具有高 色彩飽和度和令人滿意的色彩再現(xiàn)性的投影型圖像顯示裝置。例如，通過使用微電機 系統(tǒng)（MEMS)反射鏡使來自光源的照射光偏向而在屏幕上執(zhí)行維度掃描（dimensional scanning)，可以通過其殘余效應（residualeffect)來顯示圖像。
[0004] 例如，提出了一種包括維度掃描單元的圖像投影裝置，通過將在水平方向上執(zhí)行 掃描的反射鏡與在垂直方向上執(zhí)行掃描的反射鏡相組合來形成該維度掃描單元，并且圖像 投影裝置使光束的水平掃描與垂直掃描相同步以在屏幕上形成投影圖像（例如，參見專利 文獻1)。
[0005] 在圖像被投影的情況下，問題在于因為將圖像傾斜地投影在投影對象（屏幕墻表 面等）上，所以使圖像偏向成具有梯形形狀。例如，提出了一種通過根據(jù)垂直軸的位置控制 使反射鏡的振幅的振蕩來對梯形失真進行校正的方法（例如，參見專利文獻2)和一種在不 使有效像素減少的情況下通過控制利用激光束照射振蕩反射鏡的時間來對像素位置進行 精細調整的校正梯形失真的方法（例如，參見專利文獻3)。還提出了一種方法，即在激光束 的照射中心方向和照射表面具有不是直角的投影角的情況下，通過預先存儲關于用于基于 反射光線元件的角而獲得激光束的照射位置的多項式表達式的系數(shù)信息，將通過計算系數(shù) 信息所獲得的系數(shù)和反射光學元件的角度應用于多項式表達式來計算激光束的照射位置， 從幀存儲器讀取與照射位置相對應的像素信息并且使激光振蕩器以與像素信息相對應的 亮度進行振蕩來對傾斜投影時所生成的失真進行校正（例如，參見專利文獻4)。
[0006] 然而，在包括諸如激光的光源和利用激光束在屏幕上執(zhí)行維度掃描的偏向反射鏡 裝置的投影型圖像顯示裝置中，存在因激光束未垂直照射MEMS反射鏡而導致的形狀失真 和因激光輸出點的稀疏度和密度以及到屏幕上的照射角而導致的亮度失真。
[0007] 引用列表
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻 1:JP2003-21800A
[0010] 專利文獻 2:JP 2007-199251A
[0011] 專利文獻 3:JP 2004-295029A
[0012] 專利文獻 4:JP 2012-124880A

【發(fā)明內容】

[0013] 技術問題
[0014] 本說明書中公開的技術的目的是提供一種能夠自動對被投影在屏幕上的圖像中 產生的失真進行校正的卓越的投影型圖像顯示裝置、生成失真校正量的圖像處理裝置和圖 像處理方法以及計算機程序。
[0015] 本說明書中公開的技術的進一步的目的是提供一種卓越的投影型圖像顯示裝置， 該投影型圖像顯示裝置包括諸如激光的光源和使其照射光偏向以對投影對象執(zhí)行掃描的 偏向單元，并且投影型圖像顯示裝置能夠自動地對在投影圖像中產生的形狀失真和亮度失 真進行校正，并且本說明書中公開的技術的進一步的目的是提供能夠自動生成形狀失真和 亮度失真的校正量的卓越的圖像處理裝置和卓越的圖像處理方法以及計算機程序。
[0016] 問題的解決方案
[0017] 已經(jīng)基于上述目的公開了本申請。根據(jù)權利要求1中所公開的技術，提供一種投 影型圖像顯示裝置，包括：投影單元，包括：光源，光源被配置為發(fā)射具有與輸入圖像的像 素值相對應的強度的光；以及偏向單元，偏向單元被配置為利用反射鏡使來自光源的發(fā)射 光偏向以在投影對象上執(zhí)行掃描；重定時單元，被配置為根據(jù)偏向單元中的偏向角對輸入 圖像的像素數(shù)據(jù)執(zhí)行重定時；形狀失真校正表，具有各個形狀失真校正表計算位置中的形 狀失真校正量，形狀失真校正表用于對包含在從投影單元到投影對象上的投影圖像中的形 狀失真進行校正；亮度失真校正表，具有各個亮度失真校正表計算位置中的亮度失真校正 量，亮度失真校正表用于對包含在投影圖像中的亮度失真進行校正；以及圖像校正單元，被 配置為通過執(zhí)行基于形狀失真校正表和亮度失真校正表的信號處理對輸入圖像執(zhí)行失真 校正。
[0018] 根據(jù)權利要求2中所公開的技術，根據(jù)權利要求1的投影型圖像顯示裝置進一步 包括：校正表計算單元，被配置為計算形狀失真校正表和亮度失真校正表。
[0019] 根據(jù)權利要求3中所公開的技術，根據(jù)權利要求2的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元基于包括輸入圖像的大小的輸入圖像參數(shù)；包括偏光單元的反射鏡的偏向角、 有效光束區(qū)域信息以及在重定時時的反射鏡角度信息的反射鏡參數(shù)；包括反射鏡的位置以 及反射鏡與光源的光學布置信息的反射鏡模型；以及包括投影對象相對于投影單元的位置 信息的投影對象參數(shù)來計算各個形狀失真校正表計算位置中的形狀失真校正量。
[0020] 根據(jù)權利要求4中所公開的技術，根據(jù)權利要求3的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元基于輸入圖像參數(shù)和反射鏡參數(shù)生成與輸入圖像的外周部相對應的反射鏡角 度信息；基于反射鏡模型對輸入圖像的外周部中的從光源發(fā)射的光的發(fā)射方向執(zhí)行光線追 蹤；基于投影對象參數(shù)計算投影對象上的與輸入圖像的外周部相對應的區(qū)域；并且計算標 準圖像位置，標準圖像位置包括由與外周部相對應的區(qū)域內切并且具有與輸入圖像相同的 長寬比的區(qū)域；基于輸入圖像參數(shù)和反射鏡參數(shù)生成與各個形狀失真校正表計算位置相對 應的反射鏡角度信息；基于反射鏡模型對各個形狀失真校正表計算位置中的從光源發(fā)射的 光的發(fā)射方向執(zhí)行光線追蹤；并且基于投影對象參數(shù)計算投影對象上的與各個形狀失真校 正表計算位置相對應的位置；以及基于標準圖像位置使投影對象上的與各個形狀失真校正 表計算位置相對應的位置標準化，以獲得各個形狀失真校正表計算位置中的形狀失真校正 量。
[0021] 根據(jù)權利要求5中所公開的技術，根據(jù)權利要求2的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元計算亮度失真校正表，亮度失真校正表用于校正由投影對象的繪制有效區(qū)域的 各處的發(fā)射光的光束擴散的差異所導致的光束擴散亮度失真和由投影對象的繪制有效區(qū) 域內的各處的發(fā)射光的光束的疊加程度所導致的光束疊加亮度失真。
[0022] 根據(jù)權利要求6中所公開的技術，根據(jù)權利要求5的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元基于包括輸入圖像的大小的輸入圖像參數(shù)，包括偏光單元的反射鏡的偏向角、 有效光束區(qū)域信息以及在重定時時的反射鏡角度信息的反射鏡參數(shù)，包括反射鏡的位置以 及反射鏡與光源的光學布置信息的反射鏡模型，以及包括投影對象相對于投影單元的位置 信息的投影對象參數(shù)來計算亮度失真校正表，亮度失真校正表用于對光束擴散亮度失真和 光束疊加亮度失真進行校正。
[0023] 根據(jù)權利要求7中所公開的技術，根據(jù)權利要求5的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元將在各個亮度失真校正表計算位置中獲得的光束擴散亮度失真與光束疊加亮 度失真相乘并將相乘后的失真標準化，并且將標準化后的失真作為該位置中的亮度失真校 正量。
[0024] 根據(jù)權利要求8中所公開的技術，根據(jù)權利要求6的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元基于輸入圖像參數(shù)和反射鏡參數(shù)生成與各個亮度失真校正表計算位置相對應 的反射鏡角度信息；基于反射鏡模型對各個亮度失真校正表計算位置中的從光源發(fā)射的光 的發(fā)射方向和光束的廣度（extent)執(zhí)行光線追蹤；基于投影對象參數(shù)計算投影對象上的 與各個亮度失真校正表計算位置相對應的位置和光束的廣度；基于光束的廣度計算各個亮 度失真校正表計算位置中的光束的廣度程度；并且基于光束的廣度程度計算用于減小各個 亮度失真校正表計算位置中的光束亮度的光束擴散亮度失真校正量。
[0025] 根據(jù)權利要求9中所公開的技術，根據(jù)權利要求8的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元通過將各個亮度失真校正表計算位置中的光束的廣度程度計算為投影對象上 的3 〇區(qū)域的面積s并且基于預定的廣度程度smax使面積s標準化來計算光束擴散亮度失 真校正量。
[0026] 根據(jù)權利要求10中所公開的技術，根據(jù)權利要求6的投影型圖像顯示裝置的校正 表計算單元基于反射鏡參數(shù)計算與各個亮度失真校正表計算位置相對應的反射鏡角度附 近的重定時位置中的反射鏡角度；基于反射鏡模型對與反射鏡角度附近的重定時位置中的 反射鏡角度相對應的從光源發(fā)射的光的發(fā)射方向和光束的廣度程度執(zhí)行光線追蹤；基于從 光源發(fā)射的光的發(fā)射方向和光束的廣度程度來計算反射鏡角度附近的重定時位置中的光 束的相對疊加程度；并且基于疊加程度獲得光束疊加校正量，光束疊加校正量用于減小由 于各個亮度失真校正表計算位置中的光的輸出點的高密度而變亮的部分中的亮度。
[0027] 根據(jù)權利要求11中所公開的技術，根據(jù)權利要求10的投影型圖像顯示裝置的校 正表計算單元以光束具有〇 = 1的高斯分布的方式使亮度失真表計算位置的外圍的每個 重定時位置中的光束的廣度程度標準化，然后將光束疊加以計算疊加程度；以將最大疊加 率變?yōu)?的方式來執(zhí)行標準化以獲得光束的疊加率；并且獲得與在距離光束中心預定距離d處的疊加率p2相對應的光束疊加亮度失真校正量。
[0028] 根據(jù)權利要求12中所公開的技術，提供一種圖像處理裝置，包括：投影單元，被配 置為將輸入圖像投影在對象上；以及參數(shù)輸入單元，參數(shù)輸入單元被配置為輸入關于輸入 圖像的參數(shù)；形狀失真校正表計算單元，被配置為基于參數(shù)計算形狀失真校正表，形狀失真 校正表用于對包含在從投影單元到投影對象上的投影圖像中的形狀失真進行校正；以及亮 度失真校正表計算單元，被配置為基于參數(shù)計算亮度失真校正表，亮度失真校正表用于對 包含在投影圖像中的亮度失真進行校正。
[0029] 根據(jù)權利要求13中所公開的技術，投影單元包括：光源，光源被配置為發(fā)射具有 與輸入圖像的像素值相對應的強度的光；以及偏向單元，偏向單元被配置為利用反射鏡使 來自光源的發(fā)射光偏向以在投影對象上執(zhí)行掃描，并且根據(jù)偏向單元中的偏向角對輸入圖 像的像素數(shù)據(jù)執(zhí)行重定時以執(zhí)行照射。根據(jù)權利要求12的圖像處理裝置的參數(shù)輸入單元 輸入包括輸入圖像的大小的輸入圖像參數(shù)；包括偏光單元的反射鏡的偏向角、有效光束區(qū) 域信息以及在重定時時的反射鏡角度信息的反射鏡參數(shù)；包括反射鏡的位置以及反射鏡與 光源的光學布置信息的反射鏡模型；以及包括投影對象相對于投影單元的位置信息的投影 對象參數(shù)。
[0030] 根據(jù)權利要求14中所公開的技術，根據(jù)權利要求13的圖像處理裝置的形狀失真 校正表計算單元基于輸入圖像參數(shù)和反射鏡參數(shù)生成與輸入圖像的外周部相對應的反射 鏡角度信息；基于反射鏡模型對輸入圖像的外周部中的從光源發(fā)射的光的發(fā)射方向執(zhí)行光 線追蹤；基于投影對象參數(shù)計算投影對象上的與輸入圖像的外周部相對應的區(qū)域；并且計 算標準圖像位置，標準圖像位置包括與外周部相對應的區(qū)域內切并且具有與輸入圖像相同 的長寬比的區(qū)域；基于輸入圖像參數(shù)和反射鏡參數(shù)生成與形狀失真校正表的各個形狀失真 校正表計算位置相對應的反射鏡角度信息；基于反射鏡模型對各個形狀失真校正表計算位 置中的從光源發(fā)射的光的發(fā)射方向執(zhí)行光線追蹤；并且基于投影對象參數(shù)計算投影對象上 的與各個形狀失真校正表計算位置相對應的位置；以及基于標準圖像位置使投影對象上的 與各個形狀失真校正表計算位置相對應的位置標準化，以獲得各個形狀失真校正表計算位 置中的形狀失真校正量。
[0031] 根據(jù)權利要求15中所公開的技術，根據(jù)權利要求13的圖像處理裝置的亮度失真 校正表計算單元計算亮度失真校正表，亮度失真校正表用于校正由投影對象的繪制有效區(qū) 域內的各處的發(fā)射光的光束擴散的差異所導致的光束擴散亮度失真和由投影對象的繪制 有效區(qū)域內的各處的發(fā)射光的光束的疊加程度所導致的光束疊加亮度失真。
[0032] 根據(jù)權利要求16中所公開的技術，根據(jù)權利要求15的圖像處理裝置的亮度失真 校正表計算單元將在各個亮度失真校正表計算位置處獲得的光束擴散亮度失真與光束疊 加亮度失真相乘并將相乘后的失真標準化，并且將標準化后的失真設定為該位置中的亮度 失真校正量。
[0033] 根據(jù)權利要求17中所公開的技術，根據(jù)權利要求15的圖像處理裝置的亮度失真 校正表計算單元基于輸入圖像參數(shù)和反射鏡參數(shù)生成與各個亮度失真校正表計算位置相 對應的反射鏡角度信息；基于反射鏡模型對各個亮度失真校正表位置中的從光源發(fā)射的光 的發(fā)射方向和光束的廣度執(zhí)行光線追蹤；基于投影對象參數(shù)計算投影對象上的與各個亮度 失真校正表計算位置相對應的位置和光束的廣度；基于光束的廣度計算各個亮度失真校正 表計算位置中的光束的廣度程度；并且基于光束的廣度程度計算用于減小各個亮度失真校 正表計算位置中的光束亮度的光束擴散亮度失真校正量。
[0034] 根據(jù)權利要求18中所公開的技術，根據(jù)權利要求15的圖像處理裝置的亮度失真 校正表計算單元基于反射鏡參數(shù)計算與各個亮度失真校正表計算位置相對應的反射鏡角 度附近的重定時位置中的反