CN100403785C

CN100403785C - 投射系统及投射器

Info

Publication number: CN100403785C
Application number: CNB008003696A
Authority: CN
Inventors: 米野邦夫
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: WO2000057245A1; KR100372621B1; KR20010043594A; TW472491B; JP3736350B2; CN1297541A; CA2333195A1; EP1089119A1; CA2333195C; EP1089119A4; US6499847B1

Abstract

投射系统包含向预定被投射部投射图像光的投射部，对由前述投射部产生的投射图像摄像的摄像部，根据前述摄像部产生的摄像结果进行预定处理的处理部，前述摄像部的摄像透镜安置在前述投射图像的光的直接反射光的反射区之外。

Description

投射系统及投射器

技术领域

本发明涉及应用摄像部对投射图像摄像的投射系统及投射器。

背景技术

用投射器(投射型显示装置)把图像投射到屏幕上进行图像演示时，在投射的图像前面，演讲者用指示棍或激光指示器等边指着投射画面内边进行投射图像的说明。

在这样演示中用CCD摄像机对投射图像以及在其投射图像上指示的指示图像进行摄像，对在摄取图像内通过指示棍或手指产生的影子作为低亮度区检测，通过其影子的形状进行指示位置的检测，通过检测激光指示器的高亮度区进行指示位置的检测，因此在相当指示位置的投射画面内显示光标或预定图像，根据指示位置进行预定的程序处理以便显示其结果，借此提供支持演示的演示系统。

发明的公开

在上述装置的情况下，如果作为被投射部应用专用屏，则因为光的扩散率高，没有问题，然而例如，在其表面上包含高反射部件的被投射部用作屏面时，与观测图像的视点位置有关，在白板上可能产生称作热点的高亮度区。当投射器的光源灯的光源像被包含高反射部件的屏面反射时，该热点是在可以看到的投射图像内的高亮度部分。

因此与CCD摄像机的位置有关，受热点的影响，在通过投射图像内亮度变化分布检测指示位置时，通过热点反射光不能正确地进行指示位置的检测，也有时根据摄像结果不能正确地进行各种处理。

鉴于以上问题提出了本发明，其目的是提供能降低热点的影响并满意地处理摄像数据的投射系统及投射器。

本发明的投射系统包含：向预定的被投射部投射图像的光的投射部；对由前述投射部产生的投射图像摄像的摄像部；根据前述摄像部的摄像结果进行预定的处理的处理部，其中前述摄像部的摄像透镜安排在前述投射图像的光直接反射的光的反射区之外，因此达到上述目的。

本发明的投射器具有向预定被投射部投射图像的光的投射部，包含对由前述投射部产生的投射图像进行摄像的摄像部，并把前述摄像部的摄像透镜安排在前述投射图像的光直接反射光的反射区外，因此达到上述目的。

如果采用这些发明，由投射部投射的投射光在被投射部(屏)上直接反射，并且反射光返回投射部，通过在被投射部分上摄取投射图像的摄像透镜，配置在返回的反射光的反射区外，可以降低上述热点的影响，取得正确的摄像数据，可以满意地处理摄像数据。尤其因为在CCD摄像机内摄像部把光强度(亮度)变换成电信号，所以当热点的反射进入CCD的摄像区时，只有这部分为高亮度，在屏前由演讲者指点的指示位置的检测很困难。然而本发明是这样设计的，被投射部的反射光不被摄像部的摄像透镜摄取，所以通过摄像产生的图像识别是正确的。

作为预定处理，例如，根据摄像结果，对通过在投射图像内指点的指示棍或激光指示器等产生的在被投射部上的指示位置进行检测。

最好前述投射部有投射光学系统，当该投射光学系统是把投射光向上投射的仰射型投射光学系统时，则前述摄像部的摄像透镜安置在比前述投射部的投射区的下端还低的位置上，当该投射光学系统是把投射光向下投射的仰射型投射光学系统，则前述摄像部的摄像透镜安置在比前述投射部的投射区的上端还高的位置上。

根据这种安排，摄像透镜安置在投射光由被投射部直接反射的反射光的反射区外，即使对用高反射部件构成的被投射部进行图像投射时，也可以降低上述热点的影响，取得正确的摄像数据，满意地处理摄像数据。

在一实施例中，前述投射部和前述摄像部形成一体。

根据这种安排，通过投射部和摄像部形成一体，容易调整各部的位置和角度。

最好可调整摄像透镜的摄像角对前述投射部的光轴之间的角度。

根据这种安排，即使投射部的位置或投射角度变更时，也可以相应调整摄像部，正确地取得摄像数据。

最好前述投射部用具有预定反射率的高反射部件构成。

根据这种安排，即使对用容易产生热点的高反射部件构成的被投射部进行图像投射时，也可以降低上述热点的影响，取得正确的摄像数据，满意地处理摄像数据。

被投射部的例子包含，例如白板、混凝土墙壁。

附图的简单说明

图1是示出在从投射器对投射器等常用的屏和用笔等可以绘图·擦去的所谓白板，投射时，根据投射光由被投射面直接反射的反射光中心看屏或白板时的倾角而增益不同的示意图。

图2示出通常的投射光学系统，(A)是示出通常投射光学系统的原理图，(B)是示出投射到被投射部的、在通常投射光学系统内的投射图像区的图。

图3示出由仰射型投射光学系统组成的投射光学系统，(A)是示出仰射型投射光学系统的原理图，(B)是示出投射到被投射部的、在仰射型投射光学系统内的投射图像区的图。

图4是示出在白板上的热点的示意图。

图5是示出本实施例的投射器和CCD摄像机和白板之间位置关系图。

图6示出本实施例的投射器的外观图。

实施本发明的最佳形态

在本实施例内举例说明投射系统，其中用具有投射部的投射器(投射显示装置)，把图像投射显示在屏等上，用构成摄像部的CCD摄像机对投射显示的图像进行摄像，根据摄像结果，在投射图像内演示的演讲者用指点的指示棍或手指或激光指示器指示的位置在预定处理部进行检测等。

图1是示出在从投射器对投射器等常用的屏和用笔等可以绘图·擦去的所谓白板投射时，根据投射光由被投射面直接反射的反射光中心看屏或白板时的倾角而增益不同的示意图。图4是示出白板30上的热点400的示意图。

如图1所示，在屏的情况下增益值(亮度)随上述角度的差别是小的，如数据310所示；而在白板30的情况下，如图数据300所示，当角度接近零度时，表面显示有高增益值。

这是由于作为被投射部的白板30的表面为防止伤痕或污染等实施的表面处理，而具有高反射特性。因此在白板30用作投射器的被投射面时，如果从白板的直接反射光的范围内看白板30，则似乎看到在投射区200内有称作热点400的高亮度的圆形区。

在本实施例，术语“热点”表示投射器的光源灯的光源像在具有高反射部件的屏上反射所见的、投射图像内的高亮度部分。

如果在看热点400的状态下摄像，即如果CCD摄像机摄入热点400的反射光，则在摄取在CCD摄像元阵列内的热点的区域，超越了CCD摄像机的动态范围，不能取得热点400周边的正确摄像数据，对用摄像数据的处理产生有害影响。

为了避免这点，缩小CCD摄像机的透镜的光圈，则热点400以外的摄像元阵列区的其它部分亮度不足，SN比(信噪比)变差。

为了降低热点400的影响，可以进行满意地数据处理，在本实施例，应用投射系统及投射器，其中CCD摄像机安置在投射光的投射部的直接反射的范围外。

在近年的投射系统内应用的投射器，作为投射光学系统采用所谓仰射型投射光学系统。

图2示出在投射器中通常的投射光学系统，其中(A)表示通常投射光学系统的原理图，(B)表示用通常的投射光学系统投射到被投射部的投射图像区42。图3示出包含仰射型投射光学系统的投射光学系统，其中(A)表示仰射型投射光学系统的原理图，(B)表示用仰射型投射光学系统投射到被投射部的投射图像区40。

如图2(A)所示，具有通常的投射光学系统的投射器包含光源2，对光源2的光反射到前方的反射器4，对反射光聚光的聚光透镜6，通过聚光透镜6聚光的光照射、并根据图像信号对其调制的光阀8，以及对通过光阀8调制的光投射的投射透镜10。投射是这样进行的，以便使投射光的大致中心与用点线表示的光轴一致。虽然用透光型液晶屏作为光阀8，但是也可以用液晶屏以外的透光型调制装置或数字微反射镜器件(DMD)等的反射型调制装置。

在实际演示时，投射器主体设置在比白板低的位置，以便不妨碍视线。

然而，一旦投射器单纯地从低的位置投射到高的位置时，因为到投射图像上端的距离比到投射图像下端的距离远，所以如图2(B)所示投射图像42的上部展宽，形成梯形畸变。

为了消除这种梯形畸变，采用了图3(A)所示的仰射型投射光学系统。在仰射型投射光学系统中，入射到光阀8上光的中心轴(点线)和投射透镜10的光轴并不一致，配置各部件，以便使投射光的中心轴对投射透镜10的光轴以一定角度相交。此外，这样配置，以便使从光阀8射出的光对射出面所呈角度和投射到屏30的投射光的角度相同。

因此，在仰射型投射光学系统中使光阀8，投射透镜10和白板这样配置，以便使其彼此平行，并且投射光向上投射。

如图3(B)所示，如果采用仰射型投射光学系统，则投射图像40呈长方形，不容易产生梯形畸变。

然而，即使采用仰射型投射光学系统，投射在表面具有高反射率的白板30或白混凝土墙壁等时，产生上述热点400。

图5是示出在采用投射器50(相当于包含元件2，4，6，8和10的图3的投射器)和构成摄像部的CCD摄像机60的投射系统内，在投射器50，CCD摄像机60和白板之间的位置关系简图。

通常CCD摄像机的取向和位置是这样决定的，以便可以在白板30的所有投射区上摄像。另一方面投射光的一部分被白板30反射。当CCD摄像机60的位置包含在由白板30直接反射光的范围内时，则CCD摄像机60可以摄取白板30上的热点400的像。更具体说，当CCD摄像机60的摄像透镜72的位置，包含在从白板30直接反射光的范围内，则可以摄取热点400的像。

例如，当投射器50的投射光在白板30上显示的图像由CCD摄像机从视点A摄像时，因为该视线的延长处于用点线表示的投射光的光轴450和用二点划线表示的白板直接反射光的范围内，由于该视线包含在热点发生范围500内，所以在白板30上产生热点400，在摄像部可以摄取热点400。

因此，在本实施例的投射系统，构成摄像部的CCD摄像机60的摄像透镜72以及摄像部的主体位于构成投射部的投射器50的下方，同时被安置在比由构成被投射部的白板30上的投射光确定的投射区的下端还低的位置上。即CCD摄像机60的位置是这样安排，即其位置不处于由白板30的直接反射光的范围内。更具体地说，CCD摄像机60这样安排，使其摄像透镜72的位置不处于由白板30的直接反射光的范围内。因此，热点400不入射到CCD摄像机60的摄像透镜72上。CCD摄像机60使由摄像透镜72摄入的投射图像的光照射在CCD的摄像元阵列上，并把照射在各元上的光强度变换为电信号。

通过这种安排，由于CCD摄像机60的摄像透镜72安置在通过投射的图像的光产生的从被投射部直接反射光的反射区外。所以由投射器50投射的图像从热点产生区500之外的位置摄取，可以不受热点400的影响，摄取图像。

通过这种安排，得到正确的摄像数据。此外，通过在投射器50内藏的处理部根据摄像数据进行指示位置检测等的处理，由于摄像数据不受热点400的影响，所以处理部可以满意地进行该处理。

以上虽然对应用本发明的投射系统进行说明，但是应用由投射部和构成摄像部的CCD摄像机一体形成的投射器也是可能的。

图6是本实施例的投射器100的外观图。

投射器100是垂直型投射器，它在外壳内内藏由图3的2、4、6、8构成的各部件，在前面它具有投射透镜10(相当于图3的投射透镜10)和CCD摄像机的透镜72(相当于图5的CCD摄像机60的透镜)，在外壳底部配备的4只脚80-1～4(其中脚80-4未示出)可以伸缩，以便可以调整高度和角度。

即使在这种把投射部和摄像部放在外壳内构成一体的一体型投射器100内，最好也把CCD彩色摄像透镜72安置在比被投射部最下端还低的位置上。

通过一体配备构成投射部的投射透镜10和构成摄像部的CCD摄像机，可以很容易进行各部的位置调整或角度调整。

此外，最好对投射透镜10的光轴形成可调整CCD摄像机的摄像角。

本实施例的投射器100具有调整CCD摄像机的摄像角度的驱动部和驱动驱动部的摄像机的摄像透镜72的角度调整度盘74。通过用户用手动调整角度调整度盘74，调整CCD摄像机摄像透镜72的取向。

这样一来，虽然用手动直接调整也是可能的，然而例如设置调整CCD摄像机摄像角度的驱动部和驱动驱动部遥控器，通过用遥控的远距离操作也可以调整CCD摄像机的摄像角。

此外，可以采用这样的结构，即：通过在投射透镜10的聚焦调整中连动的CCD摄像机的摄像透镜72来调整摄像角度。

在这种安排中，即使变更投射透镜10以及白板30的位置或投射角度时，也可以相应调整CCD摄像机的摄像透镜72的摄像角度，正确地取得摄像数据。

虽然说明了应用本发明的优选实施例，但是本发明并不限于上述实施例。

例如，在上述的实施例，投射器100是安置在地板上的，也可以使其构成悬吊型。在这种情况下，把投射器安置在天花板上，投射器的投射部进行向下垂悬。即与图3，图5，图6的垂直位置的关系相反，图像从投射透镜10向下投射。因此，在这种安排下，通过把图5的摄像部60的摄像透镜72和图6的摄像透镜72安置在比具有高反射部的被投射部上的投射区的上端还高的位置(在图3投射透镜10的下侧位置，图5的投射器50投射透镜的下侧位置)，可以降低热点400的影响，得到良好的摄像数据。

虽然在本发明的实施例，通过应用唯一的光阀8调制从光源来的光，但是本发明并不限于此。也可以采用3屏方式的投射器，其中，把从光源4射出的光通过由2只双色镜或正交梭镜构成的光分离部分离成红、兰、绿3色，把3色光与3只调制装置8对应，根据各色光的图像信号进行调制，对调制后的3色光通过由2只双色镜或正交棱镜构成的合成光部合成，把这合成光通过投射透镜10投射到屏30上。

工业上利用的可能性：

本发明可用于应用摄像部摄取投射图像的投射系统和投射器。

Claims

1.一种投射系统，包含：

向预定的被投射部投射图像的光的投射部，

对由前述投射部产生的投射图像进行摄像的摄像部(60)，

根据由前述摄像部(60)产生的摄像结果进行预定处理的处理部，其特征为：前述摄像部(60)的摄像透镜(72)安置在前述投射图像的光的直接反射光的反射区之外。

2.根据权利要求1所述的投射系统，其特征为：

前述投射部有投射光学系统，

当该投射光学系统是把投射光向上方投射的仰射型投射光学系统时，前述摄像部(60)的摄像透镜(72)安置在比由前述投射部产生的投射区的下端还低的位置上，

当该投射光学系统是把投射光向下方投射的仰射型投射光学系统时，前述摄像部(60)的摄像透镜(72)安置在比由前述投射部产生的投射区的上端还高的位置上。

3.根据权利要求1或2所述的投射系统，其特征为：

前述被投射部由具有预定反射率的高反射部件构成。

4.一种投射器(50、100)，具有向预定的被投射部投射图像的光的投射部，其特征为：包含对由前述投射部产生的投射图像进行摄像的摄像部(60)，

前述摄像部(60)的摄像透镜(72)安置在前述投射图像的光的直接反射光的反射区之外。

5.根据权利要求4所述的投射器(50、100)，其特征为：

前述投射部具有把投射光向上方投射的仰射型投射光学系统，

前述摄像部(60)的摄像透镜(72)安置在比前述仰射型投射光学系统产生的投射区下端还低的位置。

6.根据权利要求4所述的投射器(50、100)，其特征为：

前述投射部具有把投射光向下方投射的仰射型投射光学系统，

前述摄像部(60)的摄像透镜(72)安置在比前述仰射型投射光学系统产生的投射区上端还高的位置。

7.根据权利要求4-6的任一项所述的投射器(50、100)，其特征为：

前述投射部和前述摄像部(60)一体形成。

8.根据权利要求4～6的任一项所述的投射器(50、100)，其特征为：

前述摄像部(60)的摄像透镜(72)对前述投射部光轴的摄像角度可调整。

9.根据权利要求4～6的任一项所述的投射器(50、100)，其特征为：

前述被投射部由具有预定反射率的高反射部件构成。