JP2004208089A - プロジェクタ、撮像装置、台形補正用プログラム - Google Patents
プロジェクタ、撮像装置、台形補正用プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】台形歪みの自動補正機能を低コストで設けることができるプロジェクタと、撮像装置、台形補正用プログラムを提供する。
【解決手段】投影画像を撮像するイメージセンサ１１を設け、かつレンズモータ７により投影レンズ６（を構成するフォーカスレンズ）を駆動して、スクリーン上の投影画像のフォーカスを調整可能とする。電源投入時等に制御装置５は、コントラストＡＦと同様の手法で、投影レンズ６を光軸方向に移動させながらイメージセンサ１１による撮像を行い、撮像した画像の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる投影レンズ６の位置を検出し、それを距離情報として取得する。上検出領域を複数ヶ所に切り替えて取得した複数の距離情報に基づき、装置本体のスクリーンに対する傾き角度を演算し、演算結果に応じて投影画像の台形歪みを台形補正部に補正させる。１つのイメージセンサ１１により装置本体の上下及び左右方向の傾きが検出できる。
【選択図】 図１
【解決手段】投影画像を撮像するイメージセンサ１１を設け、かつレンズモータ７により投影レンズ６（を構成するフォーカスレンズ）を駆動して、スクリーン上の投影画像のフォーカスを調整可能とする。電源投入時等に制御装置５は、コントラストＡＦと同様の手法で、投影レンズ６を光軸方向に移動させながらイメージセンサ１１による撮像を行い、撮像した画像の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる投影レンズ６の位置を検出し、それを距離情報として取得する。上検出領域を複数ヶ所に切り替えて取得した複数の距離情報に基づき、装置本体のスクリーンに対する傾き角度を演算し、演算結果に応じて投影画像の台形歪みを台形補正部に補正させる。１つのイメージセンサ１１により装置本体の上下及び左右方向の傾きが検出できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台形歪みの自動補正機能を備えたプロジェクタと、撮像装置、台形補正用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、企画説明や商品説明等のプレゼンテーションや研究発表等の講演においては、例えばパソコンにより作成した説明画像をスクリーンに拡大して投影するプロジェクタが用いられている。
【０００３】
かかるプロジェクタには、スクリーンに正対していない使用時にスクリーンの正面から見た投影画面に生ずる台形歪みをなくす台形歪み補正（キーストーン補正）機能が設けられている。台形歪み補正は、投影画像に生ずる歪みの方向と逆方向に入力画像を歪ませて投影する機能であり、ユーザーが投影した画像を見ながら、装置本体に設けられたスイッチや付属するリモコンユニットのスイッチを操作することにより、歪みの方向（縦と横）や、その補正量を調整することが可能となっている。
【０００４】
また、下記の特許文献１には、プロジェクタに相離間する２箇所に測距センサを設け、各測距センサによってクリーンの複数点までの距離を計測し、その測距結果に基づいて台形歪みを自動的に補正する台形歪み補正装置が記載されている。また、投影画像のピント合わせは、投影レンズ部分に設けられているフォーカスリングを回転させることにより可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２２６１７号公報（「００４４」段落、「００４５」段落、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した台形歪み補正装置のように、測距センサを用いてスクリーンに対する装置本体の傾きを検出するものにおいては、装置本体の上下及び左右方向の傾きを検出したい場合には、上下方向の傾きの検出と、左右方向の傾きの検出に、各々１組の測距センサが必要となる。つまり合計４つの距離センサが必要となる。しかも、全ての距離センサの測距方向、つまり光の反射を利用して測距を行うものでは４本の光軸を、投影レンズの光軸と平行とする必要があるため、各測距センサには高い取付精度も要求される。かかることから、プロジェクタに台形歪みの自動補正機能を設ける場合にはコストが高くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、台形歪みの自動補正機能を低コストで設けることができるプロジェクタと、撮像装置、台形補正用プログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１の発明にあっては、画像情報に応じた投影光を、光学系を介してスクリーンに照射し前記画像情報に基づく画像をスクリーンに投影するプロジェクタにおいて、前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像手段と、前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段と、この駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する距離情報取得手段と、この距離情報取得手段により、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得された複数の前記距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する角度情報取得手段と、この角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき、スクリーンに投影された画像の台形歪みを補正する補正手段とを備えたものとした。
【０００９】
かかる構成においては、撮像手段によって撮像される画像における異なる複数の検出領域のコントラスト値を検出することにより複数の距離情報が取得され、その複数の距離情報に基づき角度情報が取得され、取得された角度情報に基づきスクリーンに投影された画像の台形歪みが自動的に補正される。したがって、単一の撮像手段を用いるだけで、スクリーンに対する装置本体の上下及び左右方向の傾きが検出できるとともに、それに応じて投影画像の台形歪みを自動的に補正することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明にあっては、前記角度取得手段は、前記距離情報取得手段により取得された、それぞれが二等辺三角形の各頂点を含む異なる検出領域に対応する複数の距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得するものとした。
【００１１】
かかる構成においては、より少ない距離情報に基づき、スクリーンに対する装置本体の傾きを検出することができる。
【００１２】
また、請求項３の発明にあっては、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像のコントラスト値が最大となるピーク位置へ前記光学系を移動するフォーカス制御手段を備えたものとした。
【００１３】
かかる構成においては、センサ部品として単一の撮像手段を用いるだけで、投影画像の台形歪みのみならず、投影画像のフォーカスも自動的に調整することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明にあっては、撮影要求に応じて前記撮像手段にスクリーンに投影された画像を撮像させる制御手段と、この制御手段による制御に伴い前記撮像手段により撮像された画像の台形歪みを、前記角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき補正する他の補正手段と、この他の補正手段により補正された画像を記憶する画像記録手段とを備えたものとした。
【００１５】
かかる構成においては、撮影要求に応じて撮像手段により撮像された被写体の画像の台形歪みが、投影画像の台形歪みの補正に使用された角度情報に基づき補正される。したがって、プロジェクタを用いて投影画像を撮影するとともに、台形歪みの補正が行われた状態の投影画像であっても、台形歪みのない画像として記録することができる。
【００１６】
また、請求項５の発明にあっては、画像情報に応じた投影光を、光学系を介してスクリーンに照射し前記画像情報に基づく画像をスクリーンに投影するとともに、前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像手段と、前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段とを備えたプロジェクタが有するコンピュータに、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する処理と、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得した複数の前記距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する処理と、取得された角度情報に基づき、スクリーンに投影された画像の台形歪みを補正する処理とを実行させるための台形補正用プログラムとした。
【００１７】
また、請求項６の発明にあっては、光学系を介して被写体を撮像する撮像手段、及び前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段を備えた撮像装置において、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する距離情報取得手段と、この距離情報取得手段により、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得された複数の前記距離情報に基づき、被写体に対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する角度情報取得手段と、撮影要求に応じて前記撮像手段に前記被写体の画像を撮像させる制御手段と、この制御手段による制御に伴い前記撮像手段により撮像された画像の台形歪みを、前記角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき補正する補正手段と、この補正手段により補正された画像を記憶する画像記録手段とを備えたものとした。
【００１８】
かかる構成においては、撮像手段によって撮像される被写体画像における異なる複数の検出領域のコントラスト値を検出することにより複数の距離情報が取得され、その複数の距離情報に基づき角度情報が取得され、取得された角度情報に基づき、撮影要求に応じて撮像された被写体画像の台形歪みが自動的に補正される。したがって、プロジェクタによりスクリーンに投影されるとともに台形歪みが存在していない状態の投影画像を、スクリーンに正対していない位置から撮影するとき、それを台形歪みのない画像として記録することができる。
【００１９】
また、請求項７の発明にあっては、光学系を介して被写体を撮像する撮像手段、及び前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段を備えた撮像装置が有するコンピュータに、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する処理と、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得した複数の前記距離情報に基づき、被写体に対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する処理と、撮影要求に応じて前記撮像手段に被写体の画像を撮像させるとともに、撮像された画像の台形歪みを前記角度情報に基づき補正する処理と、補正された画像を画像記録手段に記憶させる処理とを実行させるための台形補正用プログラムとした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明のプロジェクタであると同時に本発明の撮像装置もであるプロジェクタ１を示す外観斜視図である。プロジェクタ１は、外部機器から入力した画像信号に基づく画像をスクリーンＳに投影する基本機能に加え、ユーザーの要求に応じてスクリーンＳに投影した投影画像を撮影して記録するカメラ機能を備えたものであって、本体の正面側には、投影レンズ６（図２参照）が配置されている投影部１ａと、投影レンズ６と平行な光学軸を確保された撮影レンズ１０（図２参照）が配置されている撮影部１ｂとが近接して設けられている。
【００２１】
図２は、プロジェクタ１の概略構成を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ等の外部機器からケーブルを介して入力した入力画像信号は、入力画像処理部２によってアナログデジタル変換されるとともに、ＲＧＢ信号の大きさやフレーム周波数の補正、画像の伸縮の補正等の処理を行われた後、台形補正部３を経由して投影表示部４に入力される。
【００２２】
台形補正部３は、主として制御装置５の指示に応じて入力画像に対して上下方向や、左右方向の台形歪みを補正するとともに、後述するオンスクリーン表示に際しては制御装置から送られた文字情報を入力画像に合成する。制御装置５は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェイス等を備えたマイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従い、ＲＡＭを作業メモリとして動作することによりプロジェクタ１の各部を制御することにより、本発明の距離情報取得手段、角度情報取得手段、制御手段、他の補正手段として機能する。
【００２３】
前記投影表示部４はクリプトンランプ等の光源と、及び光源の光を投影光に変換するための液晶やマイクロミラーアレイ等の画像変換素子、画像変換素子を駆動する駆動回路等から構成され、入力画像に応じた投影光を出力する。出力された投影光は前記投影部１ａ（図１）の投影レンズ６を介してスクリーンＳに照射される。
【００２４】
投影レンズ６は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含む複数枚の光学レンズにより構成されている。上記フォーカスレンズは、レンズモータ７をアクチュエータとする駆動機構により光軸方向へ適宜移動される構成であり、駆動機構に連結されるとともに前記投影部１ａに設けられているフォーカスリング（図示せず）の回転操作によっても移動可能となっている。レンズモータ７は本発明の駆動手段であって、具体的にはモーター駆動部８によって回転動作が制御されるステッピングモータ等である。モーター駆動部８は前記制御装置５から送られるフォーカス制御信号に応じてレンズモータ７を駆動する一方、レンズモータ７の回転量等からフォーカスレンズの位置情報を検出し、検出した位置情報を制御装置５へ送る。
【００２５】
また、プロジェクタ１は、スクリーンＳ上の投影画像を撮像し、記録するためのカメラ部９を備えている。カメラ部９は、前記撮影部１ｂ（図１）の撮影レンズ１０によって結像された被写体の光学像を光電変換により撮像信号に変換し出力するイメージセンサ１１と、イメージセンサ１１の出力信号からノイズを除去するとともにデジタル信号に変換する信号処理回路１２等から構成されている。
イメージセンサ１１は本発明の撮像手段であり、例えばＣＭＯＳ型やＣＣＤ型の固体撮像素子であって、図示しないがカメラ部９にはイメージセンサ１１を駆動する駆動回路も含まれている。
【００２６】
カメラ部９は、ユーザーの撮影操作や必要に応じた制御装置５からの撮像要求に応じてイメージセンサ１１を駆動し、デジタル信号に変換した被写体の撮像信号を制御装置５へ出力する。出力された撮像信号は制御装置５により所定の処理が行われた後、画像データとして、着脱自在なメモリカード等からなる本発明の画像記録手段である画像メモリ１３に記憶される。なお、本実施の形態において、前記撮影レンズ１０は単焦点あり、その焦点距離は、プロジェクタ１において調整可能な投影距離範囲（例えば２ｍ〜１０ｍ）の中間点付近にピントの山が得られる長さである。
【００２７】
コントラスト検出部１４は、カメラ部９の信号処理回路１２から出力された画像信号に基づき、１画面の中で制御装置５により指示された所定領域を検出領域としてコントラスト値を検出し、その検出結果を制御装置５へ送る。台形歪み補正用データメモリ１５は、制御装置５による後述する台形歪み補正に関する処理に使用される、前述した投影レンズ６の特性に応じた補正用データが記憶されているＲＯＭであり、台形歪み補正用データメモリ１５には、後述する動作に際してスクリーンＳに投影されるフォーカス補助パターンＡ（図５参照）の画像データも記憶されている。
【００２８】
キー入力部１６は、電源キーや、手動による台形歪み補正の操作に使用される補正操作キー、ユーザーがスクリーンＳ（投影画像）の撮影を指示するためのシャッターキー等の複数の操作キーを含み、キー操作に応じた操作信号を制御装置５へ出力する。
【００２９】
次に、以上の構成からなるプロジェクタ１の本発明にかかる動作を説明する。
図３は、電源投入時や、ユーザーによる所定のキー操作に伴い実行される自動調整モードによる制御装置５の処理手順を示したフローチャートである。
【００３０】
制御装置５は、電源投入等に伴い処理を開始し、例えば「フォーカス／台形歪みの調整をします。」といった調整開始を告げるメッセージをオンスクリーン表示する（ステップＳＡ１）。次に、台形歪み補正用データメモリ１５に記憶されているフォーカス補助パターンＡ（図５参照）を投影した後（ステップＳＡ２）、距離情報検出処理を実行する（ステップＳＡ３）。
【００３１】
かかる距離情報検出処理は、スクリーンＳに投影したフォーカス補助パターンＡをカメラ部９により撮像するとともに、周知のコントラストＡＦと同様の手法によって、撮像した画像のコントラスト値が最大となるような、投影レンズ６を構成するフォーカスレンズの位置（以下の説明では、投影レンズ６の位置という）をサーチし、それを距離情報として検出する処理である。但し、検出する距離情報は、予め画像領域内に設定される領域であって、本実施の形態では図５に示したように各々の中心が二等辺三角形をなす３つの検出領域Ｐ１〜Ｐ３（この例では、Ｐ２の中心とＰ３の中心とが底辺の両端である）をコントラスト値の検出領域として３つの距離情報を検出する。
【００３２】
具体的には、図４に示したように、まずコントラスト値の検出領域として最初の領域（例えばＰ１）を設定した後（ステップＳＢ１）、いったん投影レンズ６を初期位置（テレ端又はワイド端）へ移動してから（ステップＳＢ２）、レンズモータ７を連続的（断続的）に駆動し、投影レンズ６のワイド端側又はテレ端側への移動を開始させる（ステップＳＢ３）。引き続き、その間においてイメージセンサ１１による撮像（露光）を行って画像を取り込み（ステップＳＢ４）、取り込んだ画像内におけるその時点で設定されている検出領域（当初はＰ１）のコントラスト値を検出する（ステップＳＢ５）。
【００３３】
そして、コントラスト値のピークが検出できるまで、ステップＳＢ４，ＳＢ５の処理を繰り返し、やがてピークが検出できたら（ステップＳＢ６でＹＥＳ）、その時点での投影レンズ６の位置（以下、ピーク位置）を記憶する（ステップＳＢ７）。その後、ステップＳＢ１へ戻り、検出領域を次の領域に変更してから、ステップＳＢ７迄の処理を繰り返す（ステップＳＢ８でＮＯ）。やがて３つ目の検出領域に対する投影レンズ６のピーク位置を検出し、それを記憶したら（ステップＳＢ８でＹＥＳ）、図３の処理に戻る。
【００３４】
ここで、上記距離情報検出処理により検出される各検出領域Ｐ１〜Ｐ３でのピーク位置（ａ，ｂ，ｃ）は、以下の関係となる。すなわち前述した検出領域Ｐ１〜Ｐ３の中心が二等辺三角形をなすため、仮に投影レンズ６の特性が、投影レンズ６からスクリーンＳ上までの距離の変化に対して、投影レンズ６のピーク位置がリニアに変化するものである場合、プロジェクタ１がスクリーンＳに正対していない状態では、ピーク位置（ａ）と、ピーク位置（ｂ）及び（ｃ）の中間位置との差が上下方向の傾きとなり、ピーク位置（ｂ）とピーク位置（ｃ）との差が左右の傾きとなる。
【００３５】
そして、続くステップＳＡ４では、台形歪み補正用データメモリ１５から、距離情報検出処理により検出されたピーク位置（ａ，ｂ，ｃ）を、上記関係を成立させるレンズ位置に変換するための、投影レンズ６の特性に対応した補正用データを読み出すとともに、その補正用データと検出されたピーク位置（ａ，ｂ，ｃ）とに基づき、前述した関係を前提として、装置本体の上下及び左右方向の傾き角度を演算し、そのデータを内蔵するＲＡＭや画像メモリ１３に記憶する。しかる後、演算した傾き角度に応じた量だけ、台形補正部３に、入力画像に対する上下方向や左右方向の台形補正を行わせる（ステップＳＡ５）。
【００３６】
さらに、前述した検出領域を撮影画像の中心に設定した上で、前述した距離情報検出処理と同様に投影レンズ６を移動させながらコントラスト値のピーク位置をサーチし、そのピーク位置をフォーカス位置（合焦位置）として投影レンズ６の位置を調整する（ステップＳＡ６）。しかる後、例えば「フォーカス／台形歪みの調整を終了しました。」といった調整終了を告げるメッセージをオンスクリーン表示し（ステップＳＡ７）、自動調整モードにおける処理を完了する。
【００３７】
したがって、本実施の形態においては、ユーザーは、プロジェクタ１の使用時には、電源投入操作や、所定のキー操作を行うだけで、投影した画像の台形歪み補正と、フォーカス調整とを行うことができる。
【００３８】
また、図６は、プロジェクタ１において、前述した自動調整モードによる調整が終了した後において、任意の画像をスクリーンＳに投影しているとき、ユーザーによって所定のキー操作による撮影指示があったとき、制御装置５が実行する撮影モードによる処理手順を示したフローチャートである。
【００３９】
制御装置５は、ユーザーから撮影指示があると、イメージセンサ１１による撮像（露光）を行って画像を取り込み（ステップＳＣ１）、取り込んだ画像を画像メモリ１３の所定の領域に一時記憶する（ステップＳＣ２）。なお、このとき記憶される画像（より具体的には、その画像内における投影画像の領域）には、自動調整モードによる調整動作が既に行われ、入力画像に対する台形補正が台形補正部３によって逐次行われている状態にあるため、上下及び左右方向への歪みが存在している。
【００４０】
引き続き、制御装置５は自動調整モードでの動作に際して記憶しておいた上下及び左右方向の傾き角度のデータをメモリから読み出し（ステップＳＣ３）、読み出したデータに基づき、先に一時記憶した画像に存在する歪みを、前記台形補正部３が入力画像に対して行っている台形補正と同様の手法で補正する。つまり投影画像の領域が所定のアスペクト比を有する矩形となるように変形させる（ステップＳＣ４）。しかる後、補正（変形）後の画像を記録画像として画像メモリ１３に記録する（ステップＳＣ５）。
【００４１】
これにより、例えばスクリーンＳとしてホワイトボードが使用され、かつ投影された画像の内容に関するコメントやアンダーライン等の記述がマーカー等によってホワイトボードに直接記述されている状態において、それをユーザーがプロジェクタ１のカメラ機能を用いて記録し利用する場合には、投影画像に歪みのない画像を記録することができる。したがって、カメラ機能の使い勝手もよい。
【００４２】
なお、図示しないが、プロジェクタ１は、自動調整モードによる調整が行われる以前、つまり前述した傾き角度のデータが記憶される以前において、ユーザーから撮影指示があった場合には、上記手順によらず、撮影指示に応じて取り込んだ画像をそのまま記録として画像メモリ１３に記録する。
【００４３】
ここで、以上説明した本実施の形態のプロジェクタ１においては、単一のイメージセンサ１１を用いるだけでスクリーンＳに対する装置本体の上下及び左右方向の傾き角度を検出することができ、またプロジェクタ１の製造時には、撮影部１ｂにおける撮影レンズ１０の光軸を投影レンズ６の光軸と平行とするだけでよい。したがって、台形歪みの自動補正機能を低コストで設けることが可能となる。特に、本実施の形態のようにカメラ機能を備えたプロジェクタに本発明を適用する場合にあっては、イメージセンサ１１及びそれに付随する信号処理回路１２等を双方の機能に併用することができるため、台形歪みの自動補正機能を極めて低コストで設けることが可能となる。
【００４４】
さらに、本実施の形態では、イメージセンサ１１を用いて投影画像のフォーカス調整をも自動で行えることから、台形歪みの補正機能のみならず、投影画像のフォーカス調整機能とを低コストにて実現することができる。
【００４５】
また、本実施の形態においては、イメージセンサ１１により撮像した画像にコントラスト値の検出対象として設定する検出領域を、それぞれが二等辺三角形の各頂点を中心とする３つの領域（Ｐ１〜Ｐ３）としたことから、より少ない距離情報に基づき装置本体の傾き角度が取得できる。なお、検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）については、それらの中心が必ずしも二等辺三角形の各頂点と一致しなくともよく、検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）の各々が、少なくとも二等辺三角形の各頂点を含む領域であればよい。但し、一致していた方が精度の高い前記傾き角度を取得することができる。
【００４６】
また、装置本体の傾き角度を以下のようにして取得してもよい。例えばイメージセンサ１１により撮像した画像の中央を通る上下方向の両端部、及び左右方向の両端部の４つの領域を検出領域として設定して、それらの検出領域に対する投影レンズ６のピーク位置（距離情報）に基づき上下方向の傾き角度と、左右方向の傾き角度とを個別に取得したり、撮像した画像の４隅を検出領域として設定し、それらの検出領域に対する距離情報に基づき上下及び左右方向の傾き角度を取得したりするようにしてもよい。さらには、設定する検出領域の数を多くして、取得する距離情報の数を増やすことにより、より高い精度で上下及び左右方向の傾き角度を取得することが可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、コントラスト値の検出領域を切り替える毎に、投影レンズ６をテレ端（又はワイド端）からワイド端（又はテレ端）に移動させ、各検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）に対応するピーク位置を取得するようにしたが、以下のようにすることもできる。例えば投影レンズ６をテレ端（又はワイド端）からワイド端（又はテレ端）に移動する間に画像を撮像したとき、同一の画像データから各検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）の各々のコントラスト値を同時に検出し、全ての検出領域についてコントラスト値のピークが検出できた時点で、投影レンズの移動を終了させるようにしてもよい。
【００４８】
また、主として前記撮影部１ｂの撮影レンズが単焦点である場合について説明したが、これに限らず、撮影部１ｂの撮影レンズを、２焦点式レンズやズームレンズとして、プロジェクタ１の投影距離に応じた画角の切替や調整を可能としてもよい。但し、その場合には画角の切替や調整に応じたフォーカス調整を手動又は自動で行うためのフォーカス調整機構が必要となる。
【００４９】
一方、本実施の形態では、必要に応じて前述した自動調整モードによる動作を行うことにより、スクリーンＳにおける投影画像の台形歪みが補正できるため、例えば、図２に示した構成に、装置本体の所定以上の振動を検知するための振動センサを付加するとともに、使用時（画像の投影時）に振動センサにより振動を検知したときには、それに応答して前記制御装置５が自動調整モードによる動作を実行する構成としてもよい。その場合には、使用時にユーザーにより装置本体の向きが変更されたり、移動されたりしたときには、投影画像の台形歪みやフォーカスを自動的に調整できるため、使い勝手が向上する。
【００５０】
さらに、その場合においては、例えばその時点で投影している投影画像をいったん撮像し、それが前述したような複数の検出領域のコントラスト値の検出に支障を来すものであるかを判別し、支障を来さないときには、前述したフォーカス補助パターンＡの投影を省略するようにしてもよい。また、それについては、本実施の形態において、ユーザーの操作に応じて自動調整モードによる動作を行う場合についても同様である。
【００５１】
また、本実施の形態においては、本発明のプロジェクタとして、ユーザーの要求に応じてスクリーンＳに投影した投影画像を撮影して記録可能するカメラ機能を備えたプロジェクタ１に採用した場合について説明したが、本発明は、そうしたカメラ機能を有していないプロジェクタにも適用することができ、その場合においても、台形歪みの自動補正機能、さらには投影画像のフォーカス調整機能を低コストで設けることができる。
【００５２】
また、本発明の撮像装置として、前記プロジェクタ１すなわち本発明に係る台形歪みの自動補正機能を備えたプロジェクタに内蔵されたものを示したが、本発明の撮像装置は、他の技術によって台形歪みを補正するもの、例えば従来技術で説明したように測距センサを用いてスクリーンに対する装置本体の傾きを検出するプロジェクタに内蔵させることもできる。その場合においても本実施の形態と同様に、投影画像（スクリーン）を撮影するときでも、歪みのない投影画像を撮影することができるという効果が得られる。
【００５３】
さらに、本発明の撮像装置は、プロジェクタ以外にも、コントラスト検出方式のオートフォーカス機能を有したデジタルカメラが内蔵されたカメラ付きパソコンや、カメラ付きＰＤＡ等の他の装置に内蔵される撮像装置や、単独で使用される一般的なデジタルカメラにも適用することができる。具体的には、上記装置に、撮影モードとして投影画像用の撮影モードを用意しておき、そのモードによる撮影に際しては、まず図３で説明したステップＳＡ３〜ＳＡ６の処理を行わせることにより、スクリーンに対する上下及び左右方向の傾き角度を取得させ（但し、投影レンズはフォーカスレンズ等となる）、しかる後、図６に示した処理と同様の処理を行わせるようにすればよい。
【００５４】
その場合には、スクリーンＳに正対していない位置から投影画像（スクリーン）を撮影するときでも歪みのない投影画像を撮影して記録でき、撮影位置の自由度を広げることが可能となる、という効果が得られる。しかも、そのような装置では、既存のハード構成を変更せずとも所定の動作プログラムを供給するだけで本発明の実施が可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１のプロジェクタにおいては、単一の撮像手段を用いるだけで、スクリーンに対する装置本体の上下及び左右方向の傾きが検出できるとともに、それに応じて投影画像の台形歪みを自動的に補正することができるようにした。よって、台形歪みの自動補正機能を低コストで設けることが可能となる。
【００５６】
また、請求項２のプロジェクタにおいては、より少ない距離情報に基づき、スクリーンに対する装置本体の傾きを検出することができる。
【００５７】
また、請求項３のプロジェクタにおいては、センサ部品として単一の撮像手段を用いるだけで、投影画像の台形歪みのみならず、投影画像のフォーカスも自動的に調整することができるようにした。よって、台形歪みの補正機能と、投影画像のフォーカス調整機能とを低コストにて実現することが可能となる。
【００５８】
また、請求項４のプロジェクタにおいては、プロジェクタを用いて投影画像を撮影するとともに、台形歪みの補正が行われた状態の投影画像であっても、台形歪みのない画像として記録することができるようにした。よって、プロジェクタの使い勝手を向上させることが可能となる。
【００５９】
また、請求項５の台形補正用プログラムを用いることにより、特定の構成を備えたプロジェクタにおいて請求項１の本発明を実現させることができる。
【００６０】
また、請求項６の撮像装置においては、プロジェクタによりスクリーンに投影されるとともに台形歪みが存在していない状態の投影画像を、スクリーンに正対していない位置から撮影するとき、それを台形歪みのない画像として記録することができるようにした。よって、プロジェクタの投影画像を撮影して記録するときの、撮影位置の自由度を広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すプロジェクタの外観斜視図である。
【図２】同プロジェクタの電気的構成の概略を示すブロック図である。
【図３】制御装置における自動調整モードでの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】距離情報検出処理を示すフローチャートである。
【図５】自動調整モードで投影するフォーカス補助パターン、及びコントラスト値の検出領域を示す図である。
【図６】制御装置における撮影モードでの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ プロジェクタ
１ａ 投影部
１ｂ 撮影部
３ 台形補正部
５ 制御装置
６ 投影レンズ
７ レンズモータ
９ カメラ部
１０ 撮影レンズ
１１ イメージセンサ
１２ 信号処理回路
１４ コントラスト検出部
１６ キー入力部
Ｓ スクリーン
Ｐ１〜Ｐ３ 検出領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、台形歪みの自動補正機能を備えたプロジェクタと、撮像装置、台形補正用プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、企画説明や商品説明等のプレゼンテーションや研究発表等の講演においては、例えばパソコンにより作成した説明画像をスクリーンに拡大して投影するプロジェクタが用いられている。
【０００３】
かかるプロジェクタには、スクリーンに正対していない使用時にスクリーンの正面から見た投影画面に生ずる台形歪みをなくす台形歪み補正（キーストーン補正）機能が設けられている。台形歪み補正は、投影画像に生ずる歪みの方向と逆方向に入力画像を歪ませて投影する機能であり、ユーザーが投影した画像を見ながら、装置本体に設けられたスイッチや付属するリモコンユニットのスイッチを操作することにより、歪みの方向（縦と横）や、その補正量を調整することが可能となっている。
【０００４】
また、下記の特許文献１には、プロジェクタに相離間する２箇所に測距センサを設け、各測距センサによってクリーンの複数点までの距離を計測し、その測距結果に基づいて台形歪みを自動的に補正する台形歪み補正装置が記載されている。また、投影画像のピント合わせは、投影レンズ部分に設けられているフォーカスリングを回転させることにより可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２２６１７号公報（「００４４」段落、「００４５」段落、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した台形歪み補正装置のように、測距センサを用いてスクリーンに対する装置本体の傾きを検出するものにおいては、装置本体の上下及び左右方向の傾きを検出したい場合には、上下方向の傾きの検出と、左右方向の傾きの検出に、各々１組の測距センサが必要となる。つまり合計４つの距離センサが必要となる。しかも、全ての距離センサの測距方向、つまり光の反射を利用して測距を行うものでは４本の光軸を、投影レンズの光軸と平行とする必要があるため、各測距センサには高い取付精度も要求される。かかることから、プロジェクタに台形歪みの自動補正機能を設ける場合にはコストが高くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、台形歪みの自動補正機能を低コストで設けることができるプロジェクタと、撮像装置、台形補正用プログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１の発明にあっては、画像情報に応じた投影光を、光学系を介してスクリーンに照射し前記画像情報に基づく画像をスクリーンに投影するプロジェクタにおいて、前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像手段と、前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段と、この駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する距離情報取得手段と、この距離情報取得手段により、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得された複数の前記距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する角度情報取得手段と、この角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき、スクリーンに投影された画像の台形歪みを補正する補正手段とを備えたものとした。
【０００９】
かかる構成においては、撮像手段によって撮像される画像における異なる複数の検出領域のコントラスト値を検出することにより複数の距離情報が取得され、その複数の距離情報に基づき角度情報が取得され、取得された角度情報に基づきスクリーンに投影された画像の台形歪みが自動的に補正される。したがって、単一の撮像手段を用いるだけで、スクリーンに対する装置本体の上下及び左右方向の傾きが検出できるとともに、それに応じて投影画像の台形歪みを自動的に補正することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明にあっては、前記角度取得手段は、前記距離情報取得手段により取得された、それぞれが二等辺三角形の各頂点を含む異なる検出領域に対応する複数の距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得するものとした。
【００１１】
かかる構成においては、より少ない距離情報に基づき、スクリーンに対する装置本体の傾きを検出することができる。
【００１２】
また、請求項３の発明にあっては、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像のコントラスト値が最大となるピーク位置へ前記光学系を移動するフォーカス制御手段を備えたものとした。
【００１３】
かかる構成においては、センサ部品として単一の撮像手段を用いるだけで、投影画像の台形歪みのみならず、投影画像のフォーカスも自動的に調整することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明にあっては、撮影要求に応じて前記撮像手段にスクリーンに投影された画像を撮像させる制御手段と、この制御手段による制御に伴い前記撮像手段により撮像された画像の台形歪みを、前記角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき補正する他の補正手段と、この他の補正手段により補正された画像を記憶する画像記録手段とを備えたものとした。
【００１５】
かかる構成においては、撮影要求に応じて撮像手段により撮像された被写体の画像の台形歪みが、投影画像の台形歪みの補正に使用された角度情報に基づき補正される。したがって、プロジェクタを用いて投影画像を撮影するとともに、台形歪みの補正が行われた状態の投影画像であっても、台形歪みのない画像として記録することができる。
【００１６】
また、請求項５の発明にあっては、画像情報に応じた投影光を、光学系を介してスクリーンに照射し前記画像情報に基づく画像をスクリーンに投影するとともに、前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像手段と、前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段とを備えたプロジェクタが有するコンピュータに、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する処理と、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得した複数の前記距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する処理と、取得された角度情報に基づき、スクリーンに投影された画像の台形歪みを補正する処理とを実行させるための台形補正用プログラムとした。
【００１７】
また、請求項６の発明にあっては、光学系を介して被写体を撮像する撮像手段、及び前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段を備えた撮像装置において、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する距離情報取得手段と、この距離情報取得手段により、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得された複数の前記距離情報に基づき、被写体に対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する角度情報取得手段と、撮影要求に応じて前記撮像手段に前記被写体の画像を撮像させる制御手段と、この制御手段による制御に伴い前記撮像手段により撮像された画像の台形歪みを、前記角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき補正する補正手段と、この補正手段により補正された画像を記憶する画像記録手段とを備えたものとした。
【００１８】
かかる構成においては、撮像手段によって撮像される被写体画像における異なる複数の検出領域のコントラスト値を検出することにより複数の距離情報が取得され、その複数の距離情報に基づき角度情報が取得され、取得された角度情報に基づき、撮影要求に応じて撮像された被写体画像の台形歪みが自動的に補正される。したがって、プロジェクタによりスクリーンに投影されるとともに台形歪みが存在していない状態の投影画像を、スクリーンに正対していない位置から撮影するとき、それを台形歪みのない画像として記録することができる。
【００１９】
また、請求項７の発明にあっては、光学系を介して被写体を撮像する撮像手段、及び前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段を備えた撮像装置が有するコンピュータに、前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する処理と、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得した複数の前記距離情報に基づき、被写体に対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する処理と、撮影要求に応じて前記撮像手段に被写体の画像を撮像させるとともに、撮像された画像の台形歪みを前記角度情報に基づき補正する処理と、補正された画像を画像記録手段に記憶させる処理とを実行させるための台形補正用プログラムとした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明のプロジェクタであると同時に本発明の撮像装置もであるプロジェクタ１を示す外観斜視図である。プロジェクタ１は、外部機器から入力した画像信号に基づく画像をスクリーンＳに投影する基本機能に加え、ユーザーの要求に応じてスクリーンＳに投影した投影画像を撮影して記録するカメラ機能を備えたものであって、本体の正面側には、投影レンズ６（図２参照）が配置されている投影部１ａと、投影レンズ６と平行な光学軸を確保された撮影レンズ１０（図２参照）が配置されている撮影部１ｂとが近接して設けられている。
【００２１】
図２は、プロジェクタ１の概略構成を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ等の外部機器からケーブルを介して入力した入力画像信号は、入力画像処理部２によってアナログデジタル変換されるとともに、ＲＧＢ信号の大きさやフレーム周波数の補正、画像の伸縮の補正等の処理を行われた後、台形補正部３を経由して投影表示部４に入力される。
【００２２】
台形補正部３は、主として制御装置５の指示に応じて入力画像に対して上下方向や、左右方向の台形歪みを補正するとともに、後述するオンスクリーン表示に際しては制御装置から送られた文字情報を入力画像に合成する。制御装置５は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェイス等を備えたマイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従い、ＲＡＭを作業メモリとして動作することによりプロジェクタ１の各部を制御することにより、本発明の距離情報取得手段、角度情報取得手段、制御手段、他の補正手段として機能する。
【００２３】
前記投影表示部４はクリプトンランプ等の光源と、及び光源の光を投影光に変換するための液晶やマイクロミラーアレイ等の画像変換素子、画像変換素子を駆動する駆動回路等から構成され、入力画像に応じた投影光を出力する。出力された投影光は前記投影部１ａ（図１）の投影レンズ６を介してスクリーンＳに照射される。
【００２４】
投影レンズ６は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含む複数枚の光学レンズにより構成されている。上記フォーカスレンズは、レンズモータ７をアクチュエータとする駆動機構により光軸方向へ適宜移動される構成であり、駆動機構に連結されるとともに前記投影部１ａに設けられているフォーカスリング（図示せず）の回転操作によっても移動可能となっている。レンズモータ７は本発明の駆動手段であって、具体的にはモーター駆動部８によって回転動作が制御されるステッピングモータ等である。モーター駆動部８は前記制御装置５から送られるフォーカス制御信号に応じてレンズモータ７を駆動する一方、レンズモータ７の回転量等からフォーカスレンズの位置情報を検出し、検出した位置情報を制御装置５へ送る。
【００２５】
また、プロジェクタ１は、スクリーンＳ上の投影画像を撮像し、記録するためのカメラ部９を備えている。カメラ部９は、前記撮影部１ｂ（図１）の撮影レンズ１０によって結像された被写体の光学像を光電変換により撮像信号に変換し出力するイメージセンサ１１と、イメージセンサ１１の出力信号からノイズを除去するとともにデジタル信号に変換する信号処理回路１２等から構成されている。
イメージセンサ１１は本発明の撮像手段であり、例えばＣＭＯＳ型やＣＣＤ型の固体撮像素子であって、図示しないがカメラ部９にはイメージセンサ１１を駆動する駆動回路も含まれている。
【００２６】
カメラ部９は、ユーザーの撮影操作や必要に応じた制御装置５からの撮像要求に応じてイメージセンサ１１を駆動し、デジタル信号に変換した被写体の撮像信号を制御装置５へ出力する。出力された撮像信号は制御装置５により所定の処理が行われた後、画像データとして、着脱自在なメモリカード等からなる本発明の画像記録手段である画像メモリ１３に記憶される。なお、本実施の形態において、前記撮影レンズ１０は単焦点あり、その焦点距離は、プロジェクタ１において調整可能な投影距離範囲（例えば２ｍ〜１０ｍ）の中間点付近にピントの山が得られる長さである。
【００２７】
コントラスト検出部１４は、カメラ部９の信号処理回路１２から出力された画像信号に基づき、１画面の中で制御装置５により指示された所定領域を検出領域としてコントラスト値を検出し、その検出結果を制御装置５へ送る。台形歪み補正用データメモリ１５は、制御装置５による後述する台形歪み補正に関する処理に使用される、前述した投影レンズ６の特性に応じた補正用データが記憶されているＲＯＭであり、台形歪み補正用データメモリ１５には、後述する動作に際してスクリーンＳに投影されるフォーカス補助パターンＡ（図５参照）の画像データも記憶されている。
【００２８】
キー入力部１６は、電源キーや、手動による台形歪み補正の操作に使用される補正操作キー、ユーザーがスクリーンＳ（投影画像）の撮影を指示するためのシャッターキー等の複数の操作キーを含み、キー操作に応じた操作信号を制御装置５へ出力する。
【００２９】
次に、以上の構成からなるプロジェクタ１の本発明にかかる動作を説明する。
図３は、電源投入時や、ユーザーによる所定のキー操作に伴い実行される自動調整モードによる制御装置５の処理手順を示したフローチャートである。
【００３０】
制御装置５は、電源投入等に伴い処理を開始し、例えば「フォーカス／台形歪みの調整をします。」といった調整開始を告げるメッセージをオンスクリーン表示する（ステップＳＡ１）。次に、台形歪み補正用データメモリ１５に記憶されているフォーカス補助パターンＡ（図５参照）を投影した後（ステップＳＡ２）、距離情報検出処理を実行する（ステップＳＡ３）。
【００３１】
かかる距離情報検出処理は、スクリーンＳに投影したフォーカス補助パターンＡをカメラ部９により撮像するとともに、周知のコントラストＡＦと同様の手法によって、撮像した画像のコントラスト値が最大となるような、投影レンズ６を構成するフォーカスレンズの位置（以下の説明では、投影レンズ６の位置という）をサーチし、それを距離情報として検出する処理である。但し、検出する距離情報は、予め画像領域内に設定される領域であって、本実施の形態では図５に示したように各々の中心が二等辺三角形をなす３つの検出領域Ｐ１〜Ｐ３（この例では、Ｐ２の中心とＰ３の中心とが底辺の両端である）をコントラスト値の検出領域として３つの距離情報を検出する。
【００３２】
具体的には、図４に示したように、まずコントラスト値の検出領域として最初の領域（例えばＰ１）を設定した後（ステップＳＢ１）、いったん投影レンズ６を初期位置（テレ端又はワイド端）へ移動してから（ステップＳＢ２）、レンズモータ７を連続的（断続的）に駆動し、投影レンズ６のワイド端側又はテレ端側への移動を開始させる（ステップＳＢ３）。引き続き、その間においてイメージセンサ１１による撮像（露光）を行って画像を取り込み（ステップＳＢ４）、取り込んだ画像内におけるその時点で設定されている検出領域（当初はＰ１）のコントラスト値を検出する（ステップＳＢ５）。
【００３３】
そして、コントラスト値のピークが検出できるまで、ステップＳＢ４，ＳＢ５の処理を繰り返し、やがてピークが検出できたら（ステップＳＢ６でＹＥＳ）、その時点での投影レンズ６の位置（以下、ピーク位置）を記憶する（ステップＳＢ７）。その後、ステップＳＢ１へ戻り、検出領域を次の領域に変更してから、ステップＳＢ７迄の処理を繰り返す（ステップＳＢ８でＮＯ）。やがて３つ目の検出領域に対する投影レンズ６のピーク位置を検出し、それを記憶したら（ステップＳＢ８でＹＥＳ）、図３の処理に戻る。
【００３４】
ここで、上記距離情報検出処理により検出される各検出領域Ｐ１〜Ｐ３でのピーク位置（ａ，ｂ，ｃ）は、以下の関係となる。すなわち前述した検出領域Ｐ１〜Ｐ３の中心が二等辺三角形をなすため、仮に投影レンズ６の特性が、投影レンズ６からスクリーンＳ上までの距離の変化に対して、投影レンズ６のピーク位置がリニアに変化するものである場合、プロジェクタ１がスクリーンＳに正対していない状態では、ピーク位置（ａ）と、ピーク位置（ｂ）及び（ｃ）の中間位置との差が上下方向の傾きとなり、ピーク位置（ｂ）とピーク位置（ｃ）との差が左右の傾きとなる。
【００３５】
そして、続くステップＳＡ４では、台形歪み補正用データメモリ１５から、距離情報検出処理により検出されたピーク位置（ａ，ｂ，ｃ）を、上記関係を成立させるレンズ位置に変換するための、投影レンズ６の特性に対応した補正用データを読み出すとともに、その補正用データと検出されたピーク位置（ａ，ｂ，ｃ）とに基づき、前述した関係を前提として、装置本体の上下及び左右方向の傾き角度を演算し、そのデータを内蔵するＲＡＭや画像メモリ１３に記憶する。しかる後、演算した傾き角度に応じた量だけ、台形補正部３に、入力画像に対する上下方向や左右方向の台形補正を行わせる（ステップＳＡ５）。
【００３６】
さらに、前述した検出領域を撮影画像の中心に設定した上で、前述した距離情報検出処理と同様に投影レンズ６を移動させながらコントラスト値のピーク位置をサーチし、そのピーク位置をフォーカス位置（合焦位置）として投影レンズ６の位置を調整する（ステップＳＡ６）。しかる後、例えば「フォーカス／台形歪みの調整を終了しました。」といった調整終了を告げるメッセージをオンスクリーン表示し（ステップＳＡ７）、自動調整モードにおける処理を完了する。
【００３７】
したがって、本実施の形態においては、ユーザーは、プロジェクタ１の使用時には、電源投入操作や、所定のキー操作を行うだけで、投影した画像の台形歪み補正と、フォーカス調整とを行うことができる。
【００３８】
また、図６は、プロジェクタ１において、前述した自動調整モードによる調整が終了した後において、任意の画像をスクリーンＳに投影しているとき、ユーザーによって所定のキー操作による撮影指示があったとき、制御装置５が実行する撮影モードによる処理手順を示したフローチャートである。
【００３９】
制御装置５は、ユーザーから撮影指示があると、イメージセンサ１１による撮像（露光）を行って画像を取り込み（ステップＳＣ１）、取り込んだ画像を画像メモリ１３の所定の領域に一時記憶する（ステップＳＣ２）。なお、このとき記憶される画像（より具体的には、その画像内における投影画像の領域）には、自動調整モードによる調整動作が既に行われ、入力画像に対する台形補正が台形補正部３によって逐次行われている状態にあるため、上下及び左右方向への歪みが存在している。
【００４０】
引き続き、制御装置５は自動調整モードでの動作に際して記憶しておいた上下及び左右方向の傾き角度のデータをメモリから読み出し（ステップＳＣ３）、読み出したデータに基づき、先に一時記憶した画像に存在する歪みを、前記台形補正部３が入力画像に対して行っている台形補正と同様の手法で補正する。つまり投影画像の領域が所定のアスペクト比を有する矩形となるように変形させる（ステップＳＣ４）。しかる後、補正（変形）後の画像を記録画像として画像メモリ１３に記録する（ステップＳＣ５）。
【００４１】
これにより、例えばスクリーンＳとしてホワイトボードが使用され、かつ投影された画像の内容に関するコメントやアンダーライン等の記述がマーカー等によってホワイトボードに直接記述されている状態において、それをユーザーがプロジェクタ１のカメラ機能を用いて記録し利用する場合には、投影画像に歪みのない画像を記録することができる。したがって、カメラ機能の使い勝手もよい。
【００４２】
なお、図示しないが、プロジェクタ１は、自動調整モードによる調整が行われる以前、つまり前述した傾き角度のデータが記憶される以前において、ユーザーから撮影指示があった場合には、上記手順によらず、撮影指示に応じて取り込んだ画像をそのまま記録として画像メモリ１３に記録する。
【００４３】
ここで、以上説明した本実施の形態のプロジェクタ１においては、単一のイメージセンサ１１を用いるだけでスクリーンＳに対する装置本体の上下及び左右方向の傾き角度を検出することができ、またプロジェクタ１の製造時には、撮影部１ｂにおける撮影レンズ１０の光軸を投影レンズ６の光軸と平行とするだけでよい。したがって、台形歪みの自動補正機能を低コストで設けることが可能となる。特に、本実施の形態のようにカメラ機能を備えたプロジェクタに本発明を適用する場合にあっては、イメージセンサ１１及びそれに付随する信号処理回路１２等を双方の機能に併用することができるため、台形歪みの自動補正機能を極めて低コストで設けることが可能となる。
【００４４】
さらに、本実施の形態では、イメージセンサ１１を用いて投影画像のフォーカス調整をも自動で行えることから、台形歪みの補正機能のみならず、投影画像のフォーカス調整機能とを低コストにて実現することができる。
【００４５】
また、本実施の形態においては、イメージセンサ１１により撮像した画像にコントラスト値の検出対象として設定する検出領域を、それぞれが二等辺三角形の各頂点を中心とする３つの領域（Ｐ１〜Ｐ３）としたことから、より少ない距離情報に基づき装置本体の傾き角度が取得できる。なお、検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）については、それらの中心が必ずしも二等辺三角形の各頂点と一致しなくともよく、検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）の各々が、少なくとも二等辺三角形の各頂点を含む領域であればよい。但し、一致していた方が精度の高い前記傾き角度を取得することができる。
【００４６】
また、装置本体の傾き角度を以下のようにして取得してもよい。例えばイメージセンサ１１により撮像した画像の中央を通る上下方向の両端部、及び左右方向の両端部の４つの領域を検出領域として設定して、それらの検出領域に対する投影レンズ６のピーク位置（距離情報）に基づき上下方向の傾き角度と、左右方向の傾き角度とを個別に取得したり、撮像した画像の４隅を検出領域として設定し、それらの検出領域に対する距離情報に基づき上下及び左右方向の傾き角度を取得したりするようにしてもよい。さらには、設定する検出領域の数を多くして、取得する距離情報の数を増やすことにより、より高い精度で上下及び左右方向の傾き角度を取得することが可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、コントラスト値の検出領域を切り替える毎に、投影レンズ６をテレ端（又はワイド端）からワイド端（又はテレ端）に移動させ、各検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）に対応するピーク位置を取得するようにしたが、以下のようにすることもできる。例えば投影レンズ６をテレ端（又はワイド端）からワイド端（又はテレ端）に移動する間に画像を撮像したとき、同一の画像データから各検出領域（Ｐ１〜Ｐ３）の各々のコントラスト値を同時に検出し、全ての検出領域についてコントラスト値のピークが検出できた時点で、投影レンズの移動を終了させるようにしてもよい。
【００４８】
また、主として前記撮影部１ｂの撮影レンズが単焦点である場合について説明したが、これに限らず、撮影部１ｂの撮影レンズを、２焦点式レンズやズームレンズとして、プロジェクタ１の投影距離に応じた画角の切替や調整を可能としてもよい。但し、その場合には画角の切替や調整に応じたフォーカス調整を手動又は自動で行うためのフォーカス調整機構が必要となる。
【００４９】
一方、本実施の形態では、必要に応じて前述した自動調整モードによる動作を行うことにより、スクリーンＳにおける投影画像の台形歪みが補正できるため、例えば、図２に示した構成に、装置本体の所定以上の振動を検知するための振動センサを付加するとともに、使用時（画像の投影時）に振動センサにより振動を検知したときには、それに応答して前記制御装置５が自動調整モードによる動作を実行する構成としてもよい。その場合には、使用時にユーザーにより装置本体の向きが変更されたり、移動されたりしたときには、投影画像の台形歪みやフォーカスを自動的に調整できるため、使い勝手が向上する。
【００５０】
さらに、その場合においては、例えばその時点で投影している投影画像をいったん撮像し、それが前述したような複数の検出領域のコントラスト値の検出に支障を来すものであるかを判別し、支障を来さないときには、前述したフォーカス補助パターンＡの投影を省略するようにしてもよい。また、それについては、本実施の形態において、ユーザーの操作に応じて自動調整モードによる動作を行う場合についても同様である。
【００５１】
また、本実施の形態においては、本発明のプロジェクタとして、ユーザーの要求に応じてスクリーンＳに投影した投影画像を撮影して記録可能するカメラ機能を備えたプロジェクタ１に採用した場合について説明したが、本発明は、そうしたカメラ機能を有していないプロジェクタにも適用することができ、その場合においても、台形歪みの自動補正機能、さらには投影画像のフォーカス調整機能を低コストで設けることができる。
【００５２】
また、本発明の撮像装置として、前記プロジェクタ１すなわち本発明に係る台形歪みの自動補正機能を備えたプロジェクタに内蔵されたものを示したが、本発明の撮像装置は、他の技術によって台形歪みを補正するもの、例えば従来技術で説明したように測距センサを用いてスクリーンに対する装置本体の傾きを検出するプロジェクタに内蔵させることもできる。その場合においても本実施の形態と同様に、投影画像（スクリーン）を撮影するときでも、歪みのない投影画像を撮影することができるという効果が得られる。
【００５３】
さらに、本発明の撮像装置は、プロジェクタ以外にも、コントラスト検出方式のオートフォーカス機能を有したデジタルカメラが内蔵されたカメラ付きパソコンや、カメラ付きＰＤＡ等の他の装置に内蔵される撮像装置や、単独で使用される一般的なデジタルカメラにも適用することができる。具体的には、上記装置に、撮影モードとして投影画像用の撮影モードを用意しておき、そのモードによる撮影に際しては、まず図３で説明したステップＳＡ３〜ＳＡ６の処理を行わせることにより、スクリーンに対する上下及び左右方向の傾き角度を取得させ（但し、投影レンズはフォーカスレンズ等となる）、しかる後、図６に示した処理と同様の処理を行わせるようにすればよい。
【００５４】
その場合には、スクリーンＳに正対していない位置から投影画像（スクリーン）を撮影するときでも歪みのない投影画像を撮影して記録でき、撮影位置の自由度を広げることが可能となる、という効果が得られる。しかも、そのような装置では、既存のハード構成を変更せずとも所定の動作プログラムを供給するだけで本発明の実施が可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１のプロジェクタにおいては、単一の撮像手段を用いるだけで、スクリーンに対する装置本体の上下及び左右方向の傾きが検出できるとともに、それに応じて投影画像の台形歪みを自動的に補正することができるようにした。よって、台形歪みの自動補正機能を低コストで設けることが可能となる。
【００５６】
また、請求項２のプロジェクタにおいては、より少ない距離情報に基づき、スクリーンに対する装置本体の傾きを検出することができる。
【００５７】
また、請求項３のプロジェクタにおいては、センサ部品として単一の撮像手段を用いるだけで、投影画像の台形歪みのみならず、投影画像のフォーカスも自動的に調整することができるようにした。よって、台形歪みの補正機能と、投影画像のフォーカス調整機能とを低コストにて実現することが可能となる。
【００５８】
また、請求項４のプロジェクタにおいては、プロジェクタを用いて投影画像を撮影するとともに、台形歪みの補正が行われた状態の投影画像であっても、台形歪みのない画像として記録することができるようにした。よって、プロジェクタの使い勝手を向上させることが可能となる。
【００５９】
また、請求項５の台形補正用プログラムを用いることにより、特定の構成を備えたプロジェクタにおいて請求項１の本発明を実現させることができる。
【００６０】
また、請求項６の撮像装置においては、プロジェクタによりスクリーンに投影されるとともに台形歪みが存在していない状態の投影画像を、スクリーンに正対していない位置から撮影するとき、それを台形歪みのない画像として記録することができるようにした。よって、プロジェクタの投影画像を撮影して記録するときの、撮影位置の自由度を広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すプロジェクタの外観斜視図である。
【図２】同プロジェクタの電気的構成の概略を示すブロック図である。
【図３】制御装置における自動調整モードでの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】距離情報検出処理を示すフローチャートである。
【図５】自動調整モードで投影するフォーカス補助パターン、及びコントラスト値の検出領域を示す図である。
【図６】制御装置における撮影モードでの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ プロジェクタ
１ａ 投影部
１ｂ 撮影部
３ 台形補正部
５ 制御装置
６ 投影レンズ
７ レンズモータ
９ カメラ部
１０ 撮影レンズ
１１ イメージセンサ
１２ 信号処理回路
１４ コントラスト検出部
１６ キー入力部
Ｓ スクリーン
Ｐ１〜Ｐ３ 検出領域
Claims (7)
- 画像情報に応じた投影光を、光学系を介してスクリーンに照射し前記画像情報に基づく画像をスクリーンに投影するプロジェクタにおいて、
前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像手段と、
前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段と、
この駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する距離情報取得手段と、
この距離情報取得手段により、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得された複数の前記距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する角度情報取得手段と、
この角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき、スクリーンに投影された画像の台形歪みを補正する補正手段と
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。 - 前記角度取得手段は、前記距離情報取得手段により取得された、それぞれが二等辺三角形の各頂点を含む異なる検出領域に対応する複数の距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
- 前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像のコントラスト値が最大となるピーク位置へ前記光学系を移動するフォーカス制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のプロジェクタ。
- 撮影要求に応じて前記撮像手段にスクリーンに投影された画像を撮像させる制御手段と、
この制御手段による制御に伴い前記撮像手段により撮像された画像の台形歪みを、前記角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき補正する他の補正手段と、
この他の補正手段により補正された画像を記憶する画像記録手段と
を備えたことを特徴とする請求項１，２又は３記載のプロジェクタ。 - 画像情報に応じた投影光を、光学系を介してスクリーンに照射し前記画像情報に基づく画像をスクリーンに投影するとともに、前記スクリーンに投影された画像を撮像する撮像手段と、前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段とを備えたプロジェクタが有するコンピュータに、
前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する処理と、
前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得した複数の前記距離情報に基づき、前記スクリーンに対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する処理と、
取得された角度情報に基づき、スクリーンに投影された画像の台形歪みを補正する処理と
を実行させるための台形補正用プログラム。 - 光学系を介して被写体を撮像する撮像手段、及び前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段を備えた撮像装置において、
前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する距離情報取得手段と、
この距離情報取得手段により、前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得された複数の前記距離情報に基づき、被写体に対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する角度情報取得手段と、
撮影要求に応じて前記撮像手段に前記被写体の画像を撮像させる制御手段と、この制御手段による制御に伴い前記撮像手段により撮像された画像の台形歪みを、前記角度情報取得手段により取得された角度情報に基づき補正する補正手段と、
この補正手段により補正された画像を記憶する画像記録手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 光学系を介して被写体を撮像する撮像手段、及び前記光学系を光軸方向に駆動する駆動手段を備えた撮像装置が有するコンピュータに、
前記駆動手段により前記光学系を光軸方向に移動させながら前記撮像手段に連続的に前記画像の撮像を行わせるとともに、連続的に撮像された画像内の所定の検出領域のコントラスト値が最大となる前記光学系のピーク位置を距離情報として取得する処理と、
前記画像内の異なる複数の検出領域をコントラスト値の検出対象として取得した複数の前記距離情報に基づき、被写体に対する装置本体の傾きを示す角度情報を取得する処理と、
撮影要求に応じて前記撮像手段に被写体の画像を撮像させるとともに、撮像された画像の台形歪みを前記角度情報に基づき補正する処理と、
補正された画像を画像記録手段に記憶させる処理と
を実行させるための台形補正用プログラム。
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