JP2006162808A - プロジェクタ及びその画像投影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人物の目に投影光を投写しないように、人物部分の輝度を低下させた人影画像を生成して、的確に投影光を人物に追従させる。
【解決手段】プロジェクタ制御部１０３は、スクリーンＳよりもプロジェクタ１００側に人物が立っている場合に、投影部１０１にターゲットマーク画像が整列したパターン画像を投影させる。画像情報取得部１０２は、各ターゲットマーク画像の重心位置を短時間で取得する。そして、プロジェクタ制御部１０３は、この重心位置に基づいて、ターゲットマーク画像の位置ずれ領域を判別し、この位置ずれ領域を人物部分として、投影画像補正部１０４に供給する。投影画像補正部１０４は、この位置情報に基づいて人影画像を生成し、投影部１０１は、この人影画像をスクリーンＳに投影する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ及びその画像投影方法に関するものである。

近年、スクリーンに画像を投影するプロジェクタが急速に普及している。また、スクリーンに資料等の画像を投影し、人物としてのプレゼンターがスクリーン手前に立って説明することもある。この場合、プレゼンターは、投影光に向かって立って説明を行うため、投影光がプレゼンターの目にも直接投影される。

このため、プレゼンターへの投影光を低減するようにしたプロジェクタがある（例えば、特許文献１参照）。

このプロジェクタは、映像光をスクリーンに投写し、その反射光を受光して、人物位置を検出し、検出した人物位置の輝度を調整するようにしている。そして、反射光を受光する受光手段として、ＣＣＤを用いたプロジェクタがある。
特開２０００−３０５４８１号公報（第３頁−第４頁、図１）

しかし、ＣＣＤは、複数の光電変換素子を備え、光電変換素子に蓄積された電荷を垂直方向、水平方向に順次転送して出力するため、読み取り速度に制限がある。従来のプロジェクタでは、受光部にＣＣＤを用いているため、短時間で人物の位置を検出することができず、投影光を低減するのに遅れが生ずる。このため、プレゼンターが移動したときに、投影光を低減する位置がプレゼンターの位置に追従せず、効果が低減するおそれがある。

さらに、プロジェクタは、投影レンズの焦点位置の調整、調光、スクリーンサイズの調整、スクリーンへの投影画像の歪みの補正（台形補正）、壁色補正等、種々の調整、補正を行う必要があり、プレゼンターの位置に追従して投影光を低減するためには、これらの調整、補正を短時間で行う必要がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、的確に投影光を人物としての物体に追従させることが可能なプロジェクタ及びその画像投影方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、種々の調整、補正を短時間で行うことが可能なプロジェクタ及びその画像投影方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプロジェクタは、
複数のターゲットマーク画像が整列したパターン画像をスクリーンに投影する投影部と、
前記スクリーン上に投影されたパターン画像からの光を、行列配置された複数の光電変換素子で受光し、前記複数の光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号を加算演算するセンサ部と、
前記センサ部の光電変換素子を選択し、選択した光電変換素子の光検出信号の２値信号を前記センサ部が加算演算して前記パターン画像の各ターゲットマーク画像の面積を示す０次モーメント量と前記０次モーメント量を前記選択した光電変換素子の座標値で重み付けした１次モーメント量とを示す２値信号を出力するように前記センサ部を制御して、前記センサ部の出力信号に基づいて前記各ターゲットマーク画像の重心位置を取得する演算処理部と、
前記演算処理部が取得した各ターゲットマーク画像の重心位置と前記スクリーンに投影するパターン画像の各ターゲットマーク画像の正規重心位置とを比較して、前記スクリーンよりも投影部側に位置する物体による各ターゲットマーク画像の重心位置の正規重心位置からの位置ずれを検出し、位置がずれたターゲットマーク画像の位置を前記物体の位置情報として取得する位置情報取得部と、
前記位置情報取得部が取得した位置情報に基づいて、前記物体部分の投影光の輝度を、より低減させた画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させる制御部と、を備えたことを特徴とする。

前記センサ部は、
前記各光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号に基づいて生成された２値画像を追跡対象画像として、前記追跡対象画像を囲むウィンドウ画像を生成し、前記各光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号に基づいて新たに生成された２値画像のうち、前記ウィンドウ画像に含まれる２値画像を新たな追跡対象画像として追跡するトラッキング部を備え、
前記トラッキング部が追跡する追跡対象画像に対応する前記光検出信号の２値信号を加算演算するようにしてもよい。

前記制御部は、前記投影部が投影する画像の輝度補正を行ってから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させるようしてもよい。

前記センサ部は、前記投影部が投影した投影画像からの光を、行列配置された複数の光電変換素子で受光し、前記複数の光電変換素子が変換した複数の光検出信号の信号レベルと供給された閾値とをそれぞれ比較することにより前記複数の光検出信号を２値化して複数の２値信号を生成し、
前記演算処理部は、既知の輝度に基づいて設定された閾値を前記センサ部に供給して、前記複数の２値信号を加算演算させて前記投影画像を２値化した２値画像の０次モーメント量を示す信号を出力するように前記センサ部を制御するとともに、前記センサ部に供給する前記閾値を変化させて前記２値画像の面積を変化させ、前記面積の変化量に基づいて前記投影画像の輝度値を取得し、
前記制御部は、前記演算処理部が取得した前記輝度値に基づいて前記投影部が投影する画像の輝度補正を行うようにしてもよい。

前記制御部は、前記投影部の投影光とは異なる環境光がないときに、前記センサ部が出力した出力信号に基づいて取得した前記スクリーン上の投影画像の輝度計測値を予め記憶し、前記環境光があったときに、前記センサ部が出力した出力信号に基づいて取得した前記投影画像の輝度計測値と前記予め記憶した輝度計測値とを比較して、両輝度計測値の比に基づいて、前記環境光があるときの前記投影画像の輝度補正を行うようにしてもよい。

前記制御部は、前記投影部に、予め設定された基準輝度比を有する複数の原色の画像を順次投影させ、前記センサ部が出力した信号に基づいて取得した原色の輝度比と前記基準輝度比とを比較し、取得する輝度比が前記基準輝度比となるように、投影する画像の輝度値を補正してから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させるようにしてもよい。

前記制御部は、前記投影部に、一定の面積を有する画像を前記スクリーンに投影させ、前記投影部の投影レンズの位置を制御して、前記投影レンズの各位置で前記演算処理部に前記閾値を変化させ、前記閾値の変化に対して前記２値画像の面積変化量が最大となるような前記投影レンズの位置を最適な位置として前記投影レンズの位置を設定してから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させるようにしてもよい。

前記制御部は、前記投影部にサイズ調整用画像を投影させ、前記センサ部が出力した０次モーメント量を示す信号に基づいて、前記サイズ調整用画像のサイズを取得し、取得した前記サイズ調整用画像のサイズと前記スクリーンのサイズとが一致するように、サイズ調整用画像のサイズを拡大又は縮小する補正をしてから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させるようにしてもよい。

本発明の第２の観点に係るプロジェクタの画像投影方法は、
スクリーンに画像を投影する投影部と、
前記スクリーン上に投影された投影画像からの光を、行列配置された複数の光電変換素子で受光し、前記複数の光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号を加算演算するセンサ部と、を備えたプロジェクタにおいて、
前記投影部に、複数のターゲットマーク画像が整列したパターン画像をスクリーンに投影させるステップと、
前記センサ部の光電変換素子を選択し、選択した光電変換素子の光検出信号の２値信号を加算演算させて前記パターン画像の各ターゲットマーク画像の面積を示す０次モーメント量と前記０次モーメント量を前記選択した光電変換素子の座標値で重み付けした１次モーメント量とを示す信号を出力するように前記センサ部を制御して、前記センサ部の出力信号に基づいて前記各ターゲットマーク画像の重心位置を取得するステップと、
前記取得した各ターゲットマーク画像の重心位置と前記スクリーンに投影するパターン画像の各ターゲットマーク画像の正規重心位置とを比較して、前記スクリーンよりも投影部側に位置する物体による各ターゲットマーク画像の重心位置の正規重心位置からの位置ずれを検出し、位置がずれたターゲットマーク画像の位置を前記物体の位置情報として取得するステップと、
前記取得した位置情報に基づいて、前記物体部分の投影光の輝度を、より低減させた画像を生成するステップと、
前記生成した画像を前記投影部に投影させるステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、的確に投影光を物体に追従させることができる。

以下、本発明の実施の形態に係るプロジェクタを図面を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施形態に係るプロジェクタ１００は、投影部１０１と、画像情報取得部１０２と、プロジェクタ制御部１０３と、投影画像補正部１０４と、を備える。

投影部１０１は、プロジェクタ制御部１０３から供給された画像をスクリーンＳに投影するものである。このプロジェクタ１００は、図２（ａ）に示すように、スクリーンＳよりもプロジェクタ１００側に人物２０１が立っている場合、人物部分２０１ａの投影光の照度を低下させた図２（ｂ）に示すような人影画像２０２を投影するように構成されている。

投影部１０１は、人物部分２０１ａを検出するため、プレゼンテーション用の投影画像を投影する間に、図３に示すような複数のターゲットマーク画像２０３が整列したパターン画像２０４を定期的に１フレームだけ投影する。

画像情報取得部１０２は、投影部１０１が投影したパターン画像２０４からの光を受光して、投影画像又はパターン画像２０４の画像情報として、その０次モーメント量と１次モーメント量とを取得するものである。

一般に、モーメント量ｍ_ijは、次の数１によって表される。

０次モーメント量ｍ₀₀は、次の数２によって表される。

０次モーメント量ｍ₀₀は、この数２に示すように、画像データＩ(x,y)の総和を示す。

また、１次モーメント量ｍ₁₀，ｍ₀₁は、次の数３によって表される。

１次モーメント量ｍ₁₀，ｍ₀₁は、この数３に示すように、０次モーメント量ｍ₀₀を座標値ｘ，ｙのそれぞれで重み付けしたものである。

画像データＩ(x,y)の重心位置を（xg,yg）として、重心位置（xg,yg）は、０次モーメント量ｍ₀₀と１次モーメント量ｍ₁₀，ｍ₀₁とから、次の数４に従って求められる。

ここで、整数をｘとして２進数で表すと、整数ｘは、次の数５によって表される。

１次モーメント量ｍ₁₀は、この数５を用いて、数６によって求められる。

画像情報取得部１０２は、この０次モーメント量ｍ₀₀と１次モーメント量ｍ₁₀，ｍ₀₁とから重心位置（xg,yg）を求めるため、演算処理部１０５と、センサ部１０６と、を備える。センサ部１０６は、投影画像又はパターン画像２０４からの光を受光し、受光した光に対応する光検出信号を２値化し、取得した画像の０次モーメント量ｍ₀₀を示す２値信号と１次モーメント量ｍ₁₀，ｍ₀₁を示す２値信号とを出力するものである。

センサ部１０６は、図４に示すように投影部１０１とともにプロジェクタ１００の前面パネルに配置される。尚、センサ部１０６は、取得した画像の重心の計測精度を確保するため、投影部１０１からできるだけ離れた位置に配置される。

また、演算処理部１０５は、センサ部１０６が出力した信号に基づいて０次モーメント量と１次モーメント量とを取得し、数４に従い、演算により、取得した画像の重心を求めるものである。

次に、演算処理部１０５がセンサ部１０６に供給する信号について説明してから、センサ部１０６の構成、演算処理部１０５の構成について説明する。

演算処理部１０５は、信号LOAD、COL(x)、ROW(y)、CLOCK1、CLOCK2、SEL、輝度閾値を生成してセンサ部１０６に出力する。信号LOADは、センサ部１０６を初期設定するための信号である。

信号CLOCK1、CLOCK2は、センサ部１０６の動作タイミングを設定するための信号である。信号CLOCK1、CLOCK2の周波数は、センサ部１０６の処理速度、構成等によって設定され、例えば、信号CLOCK1の周波数は、２０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ程度、信号CLOCK2の周波数は、１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ程度に設定される。信号COL(x)、ROW(y)は、座標選択用の信号であり、信号SELは、信号選択用の制御信号である。輝度閾値は、取得した画像を２値化するためのものである。信号COL(x)、ROW(y)、信号SELについては、後述する。

センサ部１０６は、図５に示すように、画像処理部１と、列加算部２と、ロウデコーダ３と、カラムデコーダ４と、を備える。

画像処理部１は、複数の画像検出処理要素（以後、単に「処理要素」と記す。）1_xyからなる。本実施形態では、行方向、列方向の処理要素1_xyを、ともにＮ個として、Ｎ＝８とする（ｘ＝１〜８，ｙ＝１〜８）。但し、処理要素1_xyの行数と列数とは異なるようにしてもよいし、Ｎ＝８に限定されるものでもない。

ロウデコーダ３は、演算処理部１０５から供給された信号ROW(y)に従って処理要素1_xyのいずれかの列を選択するものである。ロウデコーダ３は、供給された信号ROW(y)を、処理要素1_xyの列を選択するため列選択信号ｙj（j＝１〜８）に変換して処理要素1_xyに出力し、処理要素1_xyのいずれかの列を選択する。

カラムデコーダ４は、演算処理部１０５から供給された信号COL(x)に従って処理要素1_xyのいずれかの行を選択するものである。カラムデコーダ４は、供給された信号COL(x)を、処理要素1_xyの行を選択するための行選択信号ｘi（i＝１〜８）に変換して処理要素1_xyに出力し、処理要素1_xyのいずれかの行を選択する。

Ｎ＝８とした場合、信号ROW(y)、COL(x)をそれぞれ送信する信号線は、例えば、４本で構成される。この場合、ロウデコーダ３、カラムデコーダ４は、図６に示すような選択パターンに従って信号ROW(y)，COL(x)を、それぞれ、列選択信号ｙj、行選択信号ｘiに変換する。ロウデコーダ３、カラムデコーダ４は、この選択パターンを記憶するメモリ（図示せず）を備える。

各処理要素1_xyは、取得した画像からの反射光を受光して光検出信号に変換し、変換した光検出信号に対して、それぞれ、画像処理を行うものである。各処理要素1_xyは、図７に示すように、光電変換器１１と、トラッキング部１２と、マスク部１３と、行加算部１４と、を備える。

光電変換器１１は、受光した光を、その光強度に対応する信号レベルの光検出信号Ｓ２に変換するものである。

トラッキング部１２は、各処理要素1_xyの光電変換器１１が出力した光検出信号の２値信号に基づいて生成された２値画像をトラッキング画像（追跡対象画像）として追跡するものである。

このため、トラッキング部１２は、光電変換器１１からの光検出信号Ｓ２を２値画像に変換する。そして、トラッキング部１２は、セルフウィンドウ法に基づいてターゲットトラッキングを行う。セルフウィンドウ法は、隣接する処理要素と自らの処理要素において、前フレームのトラッキング画像から、このトラッキング画像を囲むウィンドウ画像を生成し、生成したウィンドウ画像に含まれる２値画像を新たなトラッキング画像として生成する方法である。

即ち、前回のトラッキング画像が図８（ａ）に示すような画像２１１である場合に、トラッキング部１２は、隣接する処理要素と自らの処理要素において生成したトラッキング画像から、図８（ｂ）に示すようなウィンドウ画像２１２を生成する。今回の２値画像が図８（ｃ）に示すような画像２１３であった場合、トラッキング部１２は、図８（ｂ）に示すウィンドウ画像２１２と図８（ｃ）に示す２値画像２１３との論理積を演算して、図８（ｄ）に示すような今回のトラッキング画像２１４を生成する。

言い換えれば、トラッキング部１２は、生成したウィンドウ画像２１２の領域外の画像を除外してトラッキング画像２１４を生成する。

このトラッキング部１２は、２値化回路１２１と、論理和回路１２２と、論理積回路１２３と、マルチプレクサ１２４と、ＦＦ回路１２５と、を備える。

２値化回路１２１は、光電変換器１１によって変換された光検出信号Ｓ２の信号レベルを、演算処理部１０５から供給された輝度閾値と比較することにより、２値信号Ｓ３に変換するものである。演算処理部１０５は、この輝度閾値を記憶し、各処理要素1_xyに供給する。２値画像は、複数の処理要素1_xyの２値化回路１２１が変換した２値信号Ｓ３によって生成される。

２値化回路１２１は、光検出信号Ｓ２の信号レベルが輝度閾値以上の場合、“Ｈ”レベルの信号Ｓ３を出力し、輝度閾値未満の場合、“Ｌ”レベルの信号Ｓ３を出力する。

論理和回路１２２は、周辺の処理要素1_(x-1)y ，1_(x+1)y，1_x(y-1)，1_x(y+1)のトラッキング部１２からそれぞれ出力されたトラッキング画像信号Ｓ６と、自己の処理要素1_xyのトラッキング部１２から出力されたトラッキング画像信号Ｓ６と、の論理和を演算してウィンドウ画像信号Ｓ４を生成するものである。

論理和回路１２２は、これらのトラッキング画像信号Ｓ６の信号レベルうち、少なくとも１つの信号レベルが“Ｈ”レベルのとき、“Ｈ”レベルのウィンドウ画像信号Ｓ４を出力し、すべての信号レベルが“Ｌ”レベルのとき、“Ｌ”レベルのウィンドウ画像信号Ｓ４を出力する。

論理積回路１２３は、論理和回路１２２が生成したウィンドウ画像信号Ｓ４と２値化回路１２１が生成した信号Ｓ３との論理積を演算し、信号Ｓ５を生成するものである。信号Ｓ３及び信号Ｓ４の信号レベルが“Ｈ”レベルの場合、論理積回路１２３は、“Ｈ”レベルの信号Ｓ５を出力し、信号Ｓ３及び信号Ｓ４の信号レベルの少なくとも一方が“Ｌ”レベルのときに、“Ｌ”レベルの信号Ｓ５を出力する。

マルチプレクサ１２４は、信号LOADに従って、マスク部１３の論理積回路１３１から出力された信号Ｓ１又は論理積回路１２３から出力された信号Ｓ５を選択してＦＦ回路１２５に出力するものである。マルチプレクサ１２４は、信号LOADが“Ｌ”レベルの場合、信号Ｓ１を選択出力し、信号LOADが“Ｈ”レベルの場合には、信号Ｓ５を選択出力する。

ＦＦ（フリップフロップ）回路１２５は、Ｄフリップフロップによって構成され、演算処理部１０５から供給された信号CLOCK1の立ち上がりに同期して、マルチプレクサ１２４が出力した信号Ｓ１又は信号Ｓ５の信号レベルを保持するものである。ＦＦ回路１２５は、保持した信号を次の信号CLOCK1の立ち上がり時にトラッキング画像信号Ｓ６として出力する。

マスク部１３は、トラッキング部１２と行加算部１４とを初期化するとともに、トラッキング画像信号Ｓ６をビットマスクするためのものであり、論理積回路１３１，１３２を備える。

論理積回路１３１は、カラムデコーダ４から出力された行選択信号ｘi及びロウデコーダ３から出力された列選択信号ｙjがともに“Ｈ”レベルの場合、“Ｈ”レベルの信号Ｓ１を出力し、行選択信号ｘi及び列選択信号ｙjの少なくとも一方が“Ｌ”レベルのとき、“Ｌ”レベルの信号Ｓ１を出力する。

論理積回路１３２は、論理積回路１３１から出力された信号Ｓ１とトラッキング部１２から出力されたトラッキング画像信号Ｓ６との論理積を演算するものである。

論理積回路１３１から出力された信号Ｓ１の信号レベルが“Ｈ”レベルの場合、論理積回路１３２は、トラッキング画像信号Ｓ６を行加算部１４に出力する。また、論理積回路１３２は、信号Ｓ１の信号レベルが“Ｌ”レベルの場合、トラッキング画像信号Ｓ６の行加算部１４への出力を停止する。

センサ部１０６は、このマスク部１３を用い、図６に示す選択パターンの信号COL(x)、信号ROW(y)等が供給されて種々のビットパターンを生成する。

例えば、センサ部１０６は、図６に示す選択パターンＰ９の信号COL(x)、選択パターンＰ９の信号ROW(y)が供給され、“Ｌ”レベルの信号LOADが供給されると、図９（ａ）に示すようなビットパターンを生成する。

すべての処理要素1_xyの論理積回路１３１は、このビットパターンにより、“Ｌ”レベルの信号COL(x)，ROW(y)が供給されて、論理積回路１３２に“Ｌ”レベルの信号Ｓ1を出力する。そして、すべての処理要素1_xyの論理積回路１３２は、“Ｌ”レベルの信号Ｓ1が供給されて、トラッキング画像信号Ｓ6をマスクする。

センサ部１０６は、図６に示す選択パターンＰ１０の信号COL(x)、選択パターンＰ１６の信号ROW(y)が供給され、マルチプレクサ１２４に“Ｈ”レベルの信号LOADが供給されると、図９（ｂ）に示すようなビットパターンを生成する。

この場合、処理要素1_xy（ｘ＝１〜８、ｙ＝１〜８）の論理積回路１３１は、“Ｈ”レベルの信号COL(x)，ROW(y)が供給されて、論理積回路１３２に“Ｈ”レベルの信号Ｓ1を出力する。そして、処理要素1_xy（ｘ＝１〜８、ｙ＝１〜８）の論理積回路１３２は、“Ｈ”レベルの信号Ｓ1が供給されて、トラッキング部１２が生成したトラッキング画像信号Ｓ6を行加算部１４に出力する。

センサ部１０６は、図６に示す選択パターンＰ１０の信号COL(x)、選択パターンＰ１６の信号ROW(y)が供給され、マルチプレクサ１２４に“Ｈ”レベルの信号LOADが供給されると、図９（ｃ）に示すようなビットパターンを生成する。

“Ｌ”レベルの信号COL(x)，ROW(y)が供給された処理要素1_xy（ｘ＝１，３，５，７，ｙ＝１〜８）の論理積回路１３１は、“Ｌ”レベルの信号Ｓ1を出力し、論理積回路１３２は、トラッキング部１２が生成したトラッキング画像信号Ｓ6をマスクする。

“Ｈ”レベルの信号COL(x)，ROW(y)が供給された処理要素1_xy（ｘ＝２，４，６，８，ｙ＝１〜８）の論理積回路１３１は、“Ｈ”レベルの信号Ｓ1を出力し、論理積回路１３２は、トラッキング部１２が生成したトラッキング画像信号Ｓ6を行加算部１４に出力する。

そして、センサ部１０６は、“Ｈ”レベルの信号COL(x)，ROW(y)が供給された処理要素1_xyのトラッキング画像信号Ｓ6の部分和（カウント数）を示す信号SOUTを２進数の桁毎に出力する。

また、センサ部１０６は、図６に示す選択パターンＰ１１の信号COL(x)、選択パターンＰ１６の信号ROW(y)が供給され、マルチプレクサ１２４に“Ｈ”レベルの信号LOADが供給されると、図９（ｄ）に示すようなビットパターンを生成する。

また、センサ部１０６は、図６に示す選択パターンＰ１２の信号COL(x)、選択パターンＰ１６の信号ROW(y)が供給され、マルチプレクサ１２４に“Ｈ”レベルの信号LOADが供給されると、図９（ｅ）に示すようなビットパターンを生成する。

センサ部１０６は、図９（ｄ），（ｅ）に示すようなビットパターンを生成した場合も同様に、“Ｈ”レベルの信号COL(x)，ROW(y)が供給された処理要素1_xyのトラッキング画像信号Ｓ6の部分和を示す信号SOUTを２進数の桁毎に出力する。

図７に戻り、行加算部１４は、行方向のＳＵＭ信号をカウントするためのものであり、マルチプレクサ１４１と、加算回路１４２と、ＦＦ回路１４３と、からなる。

マルチプレクサ１４１は、演算処理部１０５から供給された信号SELに従って論理積回路１３２の出力信号又はＦＦ回路１４３が出力したCARRY信号を選択出力するものである。

マルチプレクサ１４１は、信号SELが“Ｈ”レベルのときに、論理積回路１３２の出力信号を選択出力し、信号SELが“Ｌ”レベルのときに、ＦＦ回路１４３から出力されたＣＡＲＲＹ信号を選択出力する。

加算回路１４２は、半加算回路によって構成され、マルチプレクサ１４１が選択出力した信号又はＣＡＲＲＹ信号と、隣接する処理要素1_(x-1)yの加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号と、をカウントするものである。

加算回路１４２は、カウントした数をＳＵＭ信号、ＣＡＲＲＹ信号として、ＳＵＭ信号を隣接する処理要素1_(x+1)yの加算回路１４２に出力し、ＣＡＲＲＹ信号をＦＦ回路１４３に出力する。

ＦＦ回路１４３は、Ｄフリップフロップによって構成され、加算回路１４２から出力されたＣＡＲＲＹ信号を、演算処理部１０５から供給された信号CLOCK2の立ち上がりに同期して保持するものである。ＦＦ回路１４３は、保持したＣＡＲＲＹ信号を次の信号CLOCK2の立ち上がり時にマルチプレクサ１４１に出力する。

次に、図５に示す列加算部２は、処理要素1_18〜1_88からそれぞれ出力されたＳＵＭ信号を、順次、列方向にカウントするものであり、加算部2_1〜2_8からなる。

各加算部2_y（ｙ＝１〜８）は、図１０に示すように、加算回路２１とＦＦ回路２２とからなる。
加算回路２１は、半加算回路によって構成され、加算部2_(y-1)の加算回路２１から供給されたＳＵＭ信号と処理要素1_8yの加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号とＦＦ回路２２から出力されたＣＡＲＲＹ信号とをカウントするものである。

そして、加算回路２１は、カウントした数をＳＵＭ信号、ＣＡＲＲＹ信号として、ＳＵＭ信号を加算部2_(y+1)の加算回路２１に出力し、ＣＡＲＲＹ信号を加算部2_yのＦＦ回路２２に出力する。

ＦＦ回路２２は、Ｄフリップフロップによって構成され、加算部2_yの加算回路２１から出力されたＣＡＲＲＹ信号を、信号CLOCK2の立ち上がりに同期して加算部2_yの加算回路２１に出力するものである。

尚、演算処理部１０５は、信号CLOCK2のクロック周期を１サイクルとして、初期化時に、信号SELを２ｎ（ｎ；自然数、Ｎ＝２＾ｎ）サイクル分だけマルチプレクサ１４１に出力し、各加算部2_yのＦＦ回路２２をリセットする。

列加算部２は、加算部2_8の加算回路２１が出力したＳＵＭ信号を、列加算部２の信号SOUTとして、図１に示す演算処理部１０５に出力する。演算処理部１０５が座標選択を行うことにより、この信号SOUTが０次モーメント量又は１次モーメント量を示す信号になる。

即ち、このセンサ部１０６は、各処理要素1_xyに光電変換器１１だけでなく、行加算部１４も備え、座標選択されることにより、０次モーメント量、１次モーメント量を示す信号SOUTを出力するものであり、この点で、ＣＣＤとは異なる構成を有している。この０次モーメント量は、信号CLOCK2の２×ｎサイクルで求められる。このため、この画像情報取得部１０２は、高速に重心の計測を行える。

演算処理部１０５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、前述のようにセンサ部１０６に、各種信号を出力してセンサ部１０６を制御する。

演算処理部１０５は、まず、“Ｌ”レベルの信号LOADをセンサ部１０６に出力し、図６に示す選択パターンＰ９の信号ROW(y)、COL(x)をセンサ部１０６に出力してセンサ部１０６を初期化する。

初期化後、演算処理部１０５は、センサ部１０６に、処理要素1_xyを選択する信号ROW(y)，COL(x)を出力して、センサ部１０６から、投影画像の０次モーメント量と１次モーメント量を示す信号SOUTを出力させる。

例えば、処理要素1_xy（ｘ＝１〜８、ｙ＝１〜８）の０次モーメント量を示す信号SOUTを出力させる場合、演算処理部１０５は、選択パターンＰ１６の信号COL(x)、選択パターンＰ１６の信号ROW(y)をセンサ部１０６に出力する。

そして、演算処理部１０５は、センサ部１０６から、０次モーメント量の各桁を示す信号SOUTを、順次、取得する。この０次モーメント量は、トラッキング画像の面積を示す。

選択した行の１次モーメント量を示す信号SOUTを出力させる場合、演算処理部１０５は、センサ部１０６に、図６に示す選択パターンＰ１６の信号ROW(y)を出力する。また、演算処理部１０５は、センサ部１０６に、選択パターンＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２の信号COL(x)を、順次、出力する。

そして、演算処理部１０５は、センサ部１０６が出力した信号SOUTを、順次、取得する。図９（ｃ）〜（ｅ）に示すようなビットパターンによる部分和を示す信号SOUTは、それぞれ、２進数表現された数６のｓ1〜ｓ3の各桁を表す。

演算処理部１０５は、数６に従い、取得したｓ1，ｓ2，ｓ3の値に、それぞれ、荷重値として１（＝２＾０），２（＝２＾１），４（＝２＾２）を乗算し、ターゲット画像の選択した行の１次モーメント量を示す信号SOUTを、順次、取得する。

そして、演算処理部１０５は、センサ部１０６から取得した信号SOUTから数４に従い、取得した画像の重心位置（ｘg，ｙg）を取得する。演算処理部１０５は、取得した重心位置（ｘg,ｙg）をプロジェクタ制御部１０３に出力する。

図１に戻り、プロジェクタ制御部１０３は、プロジェクタ全体を制御するものであり、演算処理部１０５と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。プロジェクタ制御部１０３は、スクリーンＳへの焦点合わせを行うように投影部１０１を制御する。そして、プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１に画像データを供給する。

プロジェクタ制御部１０３は、人影画像２０２を生成する前に、投影レンズの焦点位置の調整処理、調光処理、スクリーンサイズの調整処理、台形補正処理、壁色補正処理を、投影部１０１、画像情報取得部１０２、投影画像補正部１０４とともに実行する。

投影レンズの焦点位置の調整処理は、スクリーンＳに投影したターゲットマーク画像２０３の輝度測定値に基づいて投影部１０１の投影レンズの焦点位置を調整する処理である。

具体的には、プロジェクタ制御部１０３は、この処理を行うため、スクリーンＳに図１１に示すような焦点位置調整用のターゲットマーク画像２０３を投影部１０１に投影させ、画像情報取得部１０２に、ターゲットマーク画像２０３の０次モーメント量を取得させる。

また、ターゲットマーク画像２０３の輝度を測定する場合、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２の演算処理部１０５を制御して、センサ部１０６の各処理要素1_xyの光電変換器１１に、複数の輝度閾値を供給させる。

そして、プロジェクタ制御部１０３は、各輝度閾値を供給する毎に、演算処理部１０５にターゲットマーク画像２０３の０次モーメント量を取得させる。プロジェクタ制御部１０３は、各輝度閾値毎の０次モーメント量を、画像情報取得部１０２から取得する。０次モーメント量は、ターゲットマーク画像２０３の面積を示し、輝度閾値が変化すれば、この面積も変化する。

投影レンズの焦点位置が正規の焦点位置からずれている場合、輝度閾値の変化に対して、ターゲットマーク画像２０３の面積変化は緩やかになる。一方、投影レンズの焦点位置が適正であれば、輝度閾値を変化させることによって急激に面積が変化する点が存在する。プロジェクタ制御部１０３は、この面積の変化量が最大となるような点が存在したときに、この投影レンズの位置を適正な焦点位置として取得する。プロジェクタ制御部１０３は、このようにして、投影部１０１の投影レンズの焦点位置を調整する。

次に、調光処理は、例えば、窓から入射する環境光によって影響を受けた画像の輝度を、適正な値に補正する処理である。

スクリーンに投影された画像に、窓から環境光が照射された場合、図１２に示すように、画像の輝度測定値は環境光分だけ上昇する。しかし、環境光の影響を受けた場合、投影輝度値が最大のときに測定した最大輝度値と取得した輝度測定値との輝度比は、環境光の光強度によって変化する。

プロジェクタ制御部１０３は、この輝度比を取得するため、投影輝度が変化するように投影部１０１を制御して、図１１に示すようなターゲットマーク画像２０３を投影部１０１に供給する。そして、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２が取得した０次モーメント量に基づいて、ターゲットマーク画像２０３の輝度測定値を取得する。

尚、図１３に示すように、輝度が均一のターゲットマーク画像２０３に対して輝度閾値をth_k-1からth_kに変化させた場合に、輝度閾値の変化量に対して、ターゲットマーク画像２０３の面積がA_k-1からA_kに大きく変化したとき、そのときの輝度閾値がターゲットマーク画像２０３の輝度測定値Ｂになる。

従って、ターゲットマーク画像２０３の輝度測定値Ｂを取得する場合、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２を制御して、複数の輝度閾値を、順次、センサ部１０６に供給する。

そして、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２から、各輝度閾値に対するターゲットマーク画像２０３の面積を取得し、ターゲットマーク画像２０３の輝度測定値Ｍを取得する。プロジェクタ制御部１０３は、取得した輝度測定値Ｍから、前述の輝度比を取得し、取得した輝度比を投影画像補正部１０４に供給する。

次に、スクリーンサイズの調整処理は、図１４に示すように、投影画像の大きさをスクリーンＳのサイズに合わせる処理である。この処理は、プロジェクタ１００がズーム機能を備えている場合に、スクリーンＳを最大限に使用できるため、特に有効な処理である。

プロジェクタ制御部１０３は、スクリーンサイズを調整するため、投影部１０１を制御して全面白色の画像を投影し、画像情報取得部１０２から、投影画像の０次モーメント量を、その面積として取得する。ズームインした場合、投影画像の面積は変化し、その変化量は、投影画像の辺がスクリーンＳと一致したときに変化する。プロジェクタ制御部１０３は、ズームインしたときの投影画像の面積変化の変化量に基づいてスクリーンサイズを調整する。

次に、台形補正処理は、スクリーンＳ上の投影画像の歪みを補正する処理である。即ち、投影部１０１の光軸に対してスクリーンＳの面が垂直でなければ、スクリーンＳ上の投影画像は、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように歪んでしまう。このプロジェクタ１００は、歪んだ投影画像の重心を取得してその歪み量を検出し、スクリーンＳ上の投影画像の歪みを補正する。

具体的には、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２に、スクリーンＳ上の投影画像の０次モーメント量、１次モーメント量を取得させ、重心位置を取得させる。

そして、プロジェクタ制御部１０３は、投影画像の重心位置と投影部１０１に供給した画像の正規重心位置とを比較して、投影画像の歪み量を取得する。プロジェクタ制御部１０３は、投影画像の歪み量を投影画像補正部１０４に供給して、投影画像補正部１０４が補正した補正画像を投影部１０１に供給する。

次に、壁色補正処理は、スクリーン、黒板等の壁に画像を投影する場合に壁の色によって変化した輝度パラメータを補正する処理である。例えば、外出時等に、白色のスクリーンＳを使用できないこともあり得る。この場合、代用として、図１６（ｂ）に示すような白色でない黒板Ｓb等を利用することになる。白色のスクリーンＳの代わりに、白色でない黒板Ｓbを用いて時計画像２２４を投影した場合、図１６（ｃ）に示すように、時計画像２２４の色合いが黒板Ｓbの色により大きく影響を受けてしまい、図１６（ｄ）に示すような本来の時計画像の色を再現することができない。

しかし、時計画像３１０の色合いが黒板Ｓbの色によって影響を受けた場合、輝度パラメータとしてＲＧＢ各色の輝度比も変化する。従って、ＲＧＢ各原色の輝度値を測定し、この輝度比を輝度パラメータとして求め、基準白色スクリーンでのＲＧＢの輝度比を基準値とすることによって壁色補正を行うことができる。

具体的には、プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１を制御して、スクリーンＳにＲＧＢのターゲットマーク画像２０３を、順次、投影させる。プロジェクタ制御部１０３は、ＲＧＢのターゲットマーク画像２０３を投影したときの０次モーメント量を画像情報取得部１０２に取得させる。そして、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２から各ＲＧＢのターゲットマーク画像２０３の輝度測定値を前述のように取得する。

そして、プロジェクタ制御部１０３は、予め設定された基準白色スクリーンＳでのＲＧＢの輝度比とそれぞれの輝度測定値の比とを比較し、比較結果に基づいて、輝度値の補正量を取得する。プロジェクタ制御部１０３は、この補正量を投影画像補正部１０４に供給する。そして、プロジェクタ制御部１０３は、輝度値を補正した補正画像を投影画像補正部１０４から取得して投影部１０１に供給する。

プロジェクタ制御部１０３は、このような各補正処理を行ってから、人影画像２０２を生成する。具体的には、プロジェクタ制御部１０３は、前述のように投影部１０１に、図３に示すパターン画像２０４をスクリーンＳに投影させる。この際、プロジェクタ制御部１０３は、プレゼンテーション用の投影画像のリフレッシュレートを、例えば、１００Ｈｚとした場合、投影部１０１に、１００フレーム中、１フレームだけパターン画像２０４を投影させる。

この程度の周期でパターン画像２０４を投影すれば、人の目では、パターン画像２０４を視認できず、人への影響を無視することができる。一方、センサ部１０６の処理速度が投影画像のリフレッシュレートと比較して高速であるため、センサ部１０６はこのパターン画像２０４を取得することができる。

また、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２が取得したパターン画像２０４の各ターゲットマーク画像２０３の重心位置（ｘg，ｙg）の位置ずれを検出して、スクリーンＳよりもプロジェクタ１００側に立っている人物部分を検出する。

そして、プロジェクタ制御部１０３は、投影画像補正部１０４に、検出した人物部分の情報を供給し、投影画像補正部１０４が補正した画像データを投影部１０１に供給する。

投影画像補正部１０４は、投影画像の補正を行い、補正した補正画像をプロジェクタ制御部１０３に供給するものである。投影画像補正部１０４は、プロジェクタ制御部１０３から、調光処理において取得した輝度比、台形補正処理において取得した投影画像の歪み量が供給され、供給された輝度比、投影画像の歪み量に基づいて投影画像の補正を行う。

具体的に、投影画像補正部１０４は、プロジェクタ制御部１０３から供給された輝度比に基づいて、環境光がない場合のコントラスト比となるように、投影画像の明るい部分の輝度を低下させて、補正画像を生成する。

投影画像補正部１０４は、プロジェクタ制御部１０３から供給された投影画像の歪み量がスクリーンＳ上で０となるような補正画像を生成する。

また、投影画像補正部１０４は、プロジェクタ制御部１０３から供給された人物部分の情報に基づいて、図２に示すような人影画像２０２を生成し、生成した人影画像２０２をプロジェクタ制御部１０３に供給する。

次に、本実施形態に係るプロジェクタ１００の動作を説明する。
まず、画像情報取得部１０２の基本動作について説明する。尚、ここでは、トラッキング画像を図８（ａ）又は（ｄ）に示すような画像として説明する。

演算処理部１０５は、まず、センサ部１０６を初期化する。この場合、演算処理部１０５は、図９（ａ）に示すようなビットパターンが生成されるように、センサ部１０６に図６に示す選択パターンＰ９の信号ROW(y)、COL(x)をセンサ部１０６に出力する。センサ部１０６のロウデコーダ３、カラムデコーダ４は、選択パターンＰ９に従って、すべて“Ｌ”レベルの列選択信号ｙi、行選択信号ｘiを、すべての処理要素1_xyの論理積回路１３１に出力する。

また、演算処理部１０５が“Ｌ”レベルの信号LOADをセンサ部１０６に供給すると、すべての処理要素1_xyのマルチプレクサ１２４は、論理積回路１３１の“Ｌ”レベルの信号Ｓ１をＦＦ回路１２５に選択出力する。

また、演算処理部１０５がセンサ部１０６に、信号SELを、信号CLOCK2の２ｎサイクル分だけ出力すると、各処理要素1_xyのＦＦ回路１４３はリセットされる。このようにして、演算処理部１０５は、センサ部１０６を初期化する。初期化後、画像情報取得部１０２の演算処理部１０５は、センサ部１０６に、“Ｈ”レベルの信号LOADを出力する。

トラッキング画像の０次モーメント量を取得する場合、演算処理部１０５は、センサ部１０６に選択パターンＰ１６の信号ROW(y)、信号COL(x)を出力する。センサ部１０６は、図９（ｂ）に示すようなビットパターンを生成する。

演算処理部１０５は、“Ｈ”レベルの信号SELをセンサ部１０６に供給する。例えば、第５行目の処理要素1_15〜1_85の各加算回路１４２について説明すると、処理要素1_15〜1_85の各加算回路１４２は、図１７（ａ）に示すように、順次、隣接した処理要素の加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号と、自己の処理要素のマルチプレクサ１４１から選択出力されたトラッキング画像信号Ｓ６と、をカウントする。

そして、各処理要素1_15〜1_85の加算回路１４２は、カウントした数をＳＵＭ信号、ＣＡＲＲＹ信号として出力する。処理要素1_15〜1_85の各ＦＦ回路１４３は、出力されたＣＡＲＲＹ信号を信号CLOCK2の立ち上がり時に格納する。

列加算部２の加算部2_5の加算回路２１は、処理要素1_85の加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号と、加算部2_4から出力されたＳＵＭ信号と、加算部2_5のＦＦ回路２２から出力されたＣＡＲＲＹ信号と、を列カウント数の最下位桁としてカウントする。

加算部2_1〜2_4，2_6〜2_8の各加算回路２１は、加算部2_5の加算回路２１と同じように動作する。そして、加算部2_1〜2_8の各加算回路２１は、処理要素1_81〜1_88の各加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号を、順次、カウントする。そして、加算部2_8は、信号CLOCK2の立ち上がり時にＳＵＭ信号“１”を信号SOUTとして出力する。この信号SOUTは、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の総カウント数（０次モーメント量、面積）の最下位桁を示す。

次に、演算処理部１０５は、図１７（ｂ）に示すように、センサ部１０６に“Ｌ”レベルの信号SELを供給する。処理要素1_15〜1_85の各マルチプレクサ１４１は、同じ処理要素のＦＦ回路１４３が格納したＣＡＲＲＹ信号を選択出力する。

処理要素1_15〜1_85の各加算回路１４２は、順次、隣接した処理要素の加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号とマルチプレクサ１４１から選択出力されたＣＡＲＲＹ信号とを加算する。

列加算部２の加算部2_5の加算回路２１は、処理要素1_85の加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号と、加算部2_4から出力されたＳＵＭ信号と、加算部2_5のＦＦ回路２２から出力されたＣＡＲＲＹ信号と、を列カウント数の次の桁としてカウントする。

加算部2_1〜2_4，2_6〜2_8の各加算回路２１は、加算部2_5の加算回路２１と同じように動作する。そして、加算部2_1〜2_8の各加算回路２１は、処理要素1_81〜1_88の各加算回路１４２から出力されたＳＵＭ信号を、順次、カウントする。加算部2_8は、信号CLOCK2の立ち上がり時に、ＳＵＭ信号“１”を信号SOUTとして出力する。この信号SOUTは、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の総カウント数の次の桁を示す。

同じようにして、加算部2_8は、図１８（ｃ）に示すように、信号CLOCK2の立ち上がり時に、ＳＵＭ信号“０”を信号SOUTとして出力する。この信号SOUTは、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の総カウント数のさらに次の桁を示す。

このようにして、センサ部１０６は、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の総カウント数を示す信号SOUTを、最下位桁から順に出力する。即ち、画像処理部１は、図１８（ａ）に示すように、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像と図９（ｂ）に示すようなビットパターンとの論理積を演算する。そして、センサ部１０６は、演算結果として、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の０次モーメント量を示す信号SOUTを、最下位桁から順に出力し、演算処理部１０５は、この信号SOUTを、順次、取得する。

次に、行方向の１次モーメント量を取得する場合、演算処理部１０５は、図９（ｃ）〜（ｅ）に示すビットパターンに対応した選択パターンの信号COL(x)を、順次、センサ部１０６に出力する。

まず、演算処理部１０５は、図９（ｃ）に示すビットパターンに対応した選択パターンとして、選択パターンＰ１０の信号COL(x)、選択パターンＰ１６の信号ROW(y)をセンサ部１０６に出力する。画像処理部１は、図１８（ｂ）に示すように、このビットパターンの値と各処理要素の値との論理積を演算する。この演算結果は、数６に示すｓ1の値（＝２）を示す。センサ部１０６は、このｓ1の値の各桁を示す信号SOUTを順次出力する。演算処理部１０５は、このｓ1の値を取得する。

次に、演算処理部１０５は、図９（ｄ）に示すビットパターンに対応した選択パターンとして、選択パターンＰ１１の信号COL(x)をセンサ部１０６に出力する。

画像処理部１は、図１８（ｃ）に示すように、このビットパターンの値と各処理要素の値との論理積を演算する。この演算結果は、数６に示すｓ2の値（＝１）を示す。センサ部１０６は、このｓ2の値の各桁を示す信号SOUTを順次出力する。演算処理部１０５は、このｓ2の値を取得する。

次に、演算処理部１０５は、図９（ｅ）に示すビットパターンに対応した選択パターンとして、選択パターンＰ１２の信号COL(x)をセンサ部１０６に出力する。

画像処理部１は、図１８（ｄ）に示すように、このビットパターンの値と各処理要素の値との論理積を演算する。この演算結果は、数６に示すｓ3の値（＝４）を示す。センサ部１０６は、このｓ3の値の各桁を示す信号SOUTを順次出力する。演算処理部１０５は、このｓ3の値を取得する。

次に、演算処理部１０５は、数６に従い、取得したｓ1，ｓ2，ｓ3の値に、それぞれ、荷重値として１（＝２＾０），２（＝２＾１），４（＝２＾２）を乗算し、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の行方向の１次モーメント量として２０を取得する。

演算処理部１０５は、このようにして求めた０次モーメント量と図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の行方向の１次モーメント量とを数４に代入し、４を算出する。処理要素1_11の座標を（１，１）とすると、このトラッキング画像の行方向の重心位置は、第１列目から４列目、即ち、ｘg＝５となる。

画像情報取得部１０２は、同じように、図８（ａ）又は（ｄ）に示すトラッキング画像の列方向の重心位置を求め、列方向の重心位置として、ｙg＝５を取得する。従って、このトラッキング画像の重心位置（ｘg，ｙg）は、（５，５）となる。

そして、画像情報取得部１０２は、取得した重心位置（ｘg，ｙg）をプロジェクタ制御部１０３に出力する。

次に、従来のＣＣＤの処理時間とセンサ部１０６の処理時間とを比較する。従来のＣＣＤの処理時間は、通常、３０ｍｓ程度である。これに対して、センサ部１０６が重心を取得する場合、（４ｎ＾２＋２ｎ＋１）サイクルを要する。

具体的に、Ｎ＝６４として重心を取得する場合、センサ部１０６は、約２５６サイクルを要する。信号CLOCK2のクロック周波数を１０ＭＨｚとすると、重心を取得する処理時間は、２０μｓ程度になる。このようにＣＣＤと比較して、画像情報取得部１０２は、短時間で投影画像の重心位置を検出する。

プロジェクタ１００は、このように動作する画像情報取得部１０２を用い、図１９に示すフローチャートに従って各補正処理を実行する。

プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１、画像情報取得部１０２を制御して、投影部１０１の投影レンズの焦点位置の調整処理を、図２０に示すフローチャートに従って実行する（ステップＳ１１）。

即ち、プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１に、スクリーンＳの中央にターゲットマークの画像を投影させる（ステップＳ２１）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２の演算処理部１０５に対し、センサ部１０６に複数の輝度閾値を、順次、供給させて、ターゲットマーク画像２０３の０次モーメント量を取得させるように制御する（ステップＳ２２）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２から、各輝度閾値に対応するターゲットマーク画像２０３の０次モーメント量を、ターゲットマーク画像２０３の面積として取得し、取得した面積の変化量を取得する（ステップＳ２３）。

プロジェクタ制御部１０３は、取得した面積の変化量が最大となる点があった場合、この位置を適正な焦点位置として、投影部１０１の投影レンズの焦点位置を設定する（ステップＳ２４）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１、画像情報取得部１０２を制御して、図２１に示すフローチャートに従い、調光処理を実行する（図１９のステップＳ１２）。

即ち、プロジェクタ制御部１０３は、ターゲットマーク画像２０３を投影部１０１に供給し、スクリーンＳに画像を投影させる（ステップＳ３１）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１を制御して、スクリーンＳに投影した画像の投影輝度を変化させる（ステップＳ３２）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２を制御して、各投影輝度に対応するターゲットマーク画像２０３の０次モーメント量を取得させ、輝度測定値を取得する（ステップＳ３３）。

プロジェクタ制御部１０３は、各輝度測定値と輝度最大値との輝度比を取得する（ステップＳ３４）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影画像補正部１０４に、取得した輝度比を供給する（ステップＳ３５）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影画像補正部１０４から、投影輝度値を補正した画像を取得して、投影部１０１に供給する（ステップＳ３６）。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１、画像情報取得部１０２を制御して、図２２に示すフローチャートに従い、スクリーンサイズの調整処理を実行する（図１９のステップＳ１３）。

即ち、プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１に全面白色の投影画像を供給して、スクリーンＳにこの投影画像を投影させる（ステップＳ４１）。
プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２に投影画像の０次モーメント量を取得させる（ステップＳ４２）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２から、この０次モーメント量を、投影画像の面積として取得する（ステップＳ４３）。
プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１を制御して、広角側からズームインして、投影画像の面積の変化量を取得する（ステップＳ４４）。

プロジェクタ制御部１０３は、取得した面積変化量の変化に基づいてズームを設定する（ステップＳ４５）。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１、画像情報取得部１０２を制御して、図２３に示すフローチャートに従い、台形補正処理を実行する（図１９のステップＳ１４）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像を投影部１０１に供給して、スクリーンＳに画像を投影させる（ステップＳ５１）。
プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２に、投影画像の重心位置を取得させる（ステップＳ５２）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２から、投影画像の重心位置を取得し、取得した重心位置と基準重心位置とを比較して投影画像の歪み量を検出する（ステップＳ５３）。

プロジェクタ制御部１０３は、検出した投影画像の歪み量を投影画像補正部１０４に供給する（ステップＳ５４）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影画像補正部１０４から、歪み量に基づいて補正した補正画像を投影部１０１に供給し、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ５５）。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、再補正するか否かを判定する（図１９のステップＳ１５）。
再補正すると判定した場合（ステップＳ１５においてＹｅｓ）、プロジェクタ制御部１０３は、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を、再度、実行する。

再補正しないと判定した場合（ステップＳ１５においてＮｏ）、プロジェクタ制御部１０３は、図２０に示すフローチャートに従い、投影部１０１の投影レンズの焦点位置の詳細な調整処理を実行する（ステップＳ１６）。

プロジェクタ制御部１０３は、図２４に示すフローチャートに従い、壁色補正処理を実行する（ステップＳ１７）。

即ち、プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１にＲＧＢ色のターゲットマーク画像２０３を供給し、順次、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ６１）。
プロジェクタ制御部１０３は、ＲＧＢ各色のターゲットマーク画像２０３の０次モーメント量を取得させ、０次モーメント量に基づいて輝度測定値を取得する（ステップＳ６２）。

プロジェクタ制御部１０３は、取得した各色の輝度測定値の輝度比を取得する（ステップＳ６３）。
プロジェクタ制御部１０３は、取得した輝度比と基準白色スクリーンでのＲＧＢの輝度比とを比較する（ステップＳ６４）。

プロジェクタ制御部１０３は、比較結果に基づいて、壁色補正量を取得する（ステップＳ６５）。
プロジェクタ制御部１０３は、取得した壁色補正量を投影画像補正部１０４に供給する（ステップＳ６６）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影画像補正部１０４から、壁色補正量に基づいて補正した補正画像を取得して、投影部１０１に供給し、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ６７）。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、再度、コントラスト補正、ガンマ補正を含む調光処理を実行し（ステップＳ１８）、この補正処理を終了させる。

このようにプロジェクタ制御部１０３は、補正処理を実行すると、図２５に示すフローチャートに従い、人影画像投影処理を実行する。

プロジェクタ制御部１０３は、図３に示すようなパターン画像２０４を投影部１０１に供給して、投影画像の間に１フレームだけスクリーンＳに投影させる（ステップＳ７１）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２に、各ターゲットマーク画像２０３の重心位置を取得させる（ステップＳ７２）。

プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２から、各ターゲットマーク画像２０３の重心位置を取得し、取得した重心位置の位置ずれを検出する（ステップＳ７３）。

プロジェクタ制御部１０３は、ターゲットマーク画像２０３の位置ずれ領域を人物部分として検出する（ステップＳ７４）。
プロジェクタ制御部１０３は、投影画像補正部１０４に、人物部分の情報を供給する（ステップＳ７５）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影画像補正部１０４から、人物部分の情報に基づいて生成した人影画像２０２を取得して、投影部１０１に供給し、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ７６）。プロジェクタ制御部１０３は、このようにして人影画像投影処理を実行する。

次に、プロジェクタ１００の具体的な動作について説明する。
プロジェクタ制御部１０３は、投影レンズの焦点位置の調整処理を実行して、投影部１０１は、スクリーンＳに図２６（ａ）に示すようなターゲットマーク画像２０３を投影する（図２０のステップＳ２１の処理）。

そして、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２が、各輝度閾値th_kに対応して取得した０次モーメント量に基づいて図２６（ｂ）、（ｃ）に示すようなターゲットマーク画像２０３の面積を取得する。

図２６（ｃ）に示すように、輝度閾値th_kを変化させたときのターゲットマーク画像２０３の面積の変化が緩やかな場合、プロジェクタ制御部１０３は、焦点がずれていると判別して投影部１０１の投影レンズの焦点位置を調整する。

図２６（ｂ）に示すように、輝度閾値th_kを変化させたときのターゲットマーク画像２０３の面積の変化量がある点で最大となった場合、プロジェクタ制御部１０３は、この位置を適正な焦点位置として、投影レンズの焦点位置を設定する。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、調光処理を実行して、投影部１０１は、スクリーンＳにターゲットマーク画像２０３を投影する（図２１のステップＳ３１の処理）。

そして、プロジェクタ制御部１０３は、投影輝度を変化させて（ステップＳ３２の処理）、各輝度測定値と輝度最大値との輝度比を取得する（ステップＳ３４の処理）。図２７に示すように、投影輝度Ｌの場合に取得した輝度比が、ｐ１の場合、プロジェクタ制御部１０３は、環境光ありと判別し、輝度比ｐ１を投影画像補正部１０４に供給する（ステップＳ３５の処理）。

投影画像補正部１０４は、輝度比ｐ０となるような補正画像を生成し、プロジェクタ制御部１０３は、この補正画像を投影部１０１に供給して、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ３６の処理）。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、スクリーンサイズの調整処理を実行して、投影部１０１は、図２８（ａ）に示すような全面白色の投影画像２３２を、スクリーンＳに投影する（図２２のステップＳ４１の処理）。

プロジェクタ制御部１０３は、投影部１０１を制御して、広角側からズームインすると（ステップＳ４４の処理）、投影画像２３２の面積は、図２９に示すように変化する。即ち、ズームがＳ０よりも広角側の場合、投影画像２３２は、図２８（ｃ）に示すように、スクリーンＳからはみ出ている状態なので、投影画像２３２の検知面積は、Ｓ１１で一定値となる。

ズームがＳ０１になると、投影画像２３２の縦辺又は横辺のサイズがスクリーンＳの縦辺又は横辺のサイズと一致する。さらにズームが望遠側になると、投影画像２３２の検知面積は低下する。

ズームがＳ０２になると、投影画像２３２の両辺のサイズは、図２８（ｂ）に示すように、スクリーンＳの両辺のサイズと一致する。

さらにズームが望遠側になると、投影画像２３２は、図２８（ａ）に示すように、スクリーンＳよりも小さくなり、投影画像２３２の検知面積の変化量は増大する。

プロジェクタ制御部１０３は、ズームＳ０２となるようにズームを設定する（ステップＳ４５の処理）。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、台形補正処理を実行して、投影部１０１は、画像をスクリーンＳに投影する（図２３のステップＳ５１の処理）。

スクリーンＳ上の投影画像ｇが、図３０（ａ）に示すように歪んだ場合、画像情報取得部１０２に、投影画像の画素（センサ部１０６の１行又は１列の処理要素1_xyに対応）を選択して投影画像の重心位置（ｘｇ，ｙｇ）を取得させる（ステップＳ５２の処理）。

プロジェクタ制御部１０３は、図３０（ｂ）に示すように、投影部１０１に供給した画像Ｇの正規重心位置と投影画像ｇの重心位置（ｘｇ，ｙｇ）とを比較して、投影画像の歪み量Δｙを検出し、投影画像補正部１０４に供給する（ステップＳ５３，５４の処理）。

そして、投影画像補正部１０４は、供給された歪み量Δｙに基づいて補正画像を生成し、プロジェクタ制御部１０３は、この補正画像を投影部１０１に供給して、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ５５の処理）。

次に、プロジェクタ制御部１０３は、壁色補正処理を実行して、投影部１０１は、ＲＧＢ色のターゲットマーク画像２０３を、順次、スクリーンＳに投影する（図２４のステップＳ６１の処理）。
基準白色のＲＧＢの輝度比に対して、壁色の補正前のＲＧＢの輝度比が、図３１に示すような比になっている場合、プロジェクタ制御部１０３は、取得した輝度比と基準白色スクリーンでのＲＧＢの輝度比とを比較して取得した壁色補正量を投影画像補正部１０４に供給する（ステップＳ６４〜Ｓ６６の処理）。

投影画像補正部１０４は、供給された壁色補正量に基づいて、図３１に示すような補正後のＲＧＢ輝度比の補正画像を生成する。

プロジェクタ制御部１０３は、この補正画像を投影部１０１に供給して、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ６７の処理）。

プロジェクタ制御部１０３は、このような補正処理を実行して、人影画像投影処理を実行する。投影部１０１は、図３２（ａ）に示すようなパターン画像２０４をスクリーンＳに投影する（ステップＳ７１の処理）。

図３２（ｂ）に示すように、スクリーンＳよりもプロジェクタ１００側に人物が立っていると、プロジェクタ制御部１０３は、画像情報取得部１０２から、図３２（ｃ）に示すようなパターン画像２０４を取得し、ターゲットマーク画像２０３の位置ずれを検出する（ステップＳ７３）の処理。

プロジェクタ制御部１０３は、このターゲットマーク画像２０３の位置ずれ領域を人物部分と判別し、人物部分を検出する（ステップＳ７４の処理）。

プロジェクタ制御部１０３は、この人物部分の位置情報を投影画像補正部１０４に供給し、投影画像補正部１０４は、この位置情報に基づいて、図２に示すような人影画像２０２を生成する。

プロジェクタ制御部１０３は、この人影画像２０２を投影画像補正部１０４から取得して、投影部１０１に供給し、スクリーンＳに投影させる（ステップＳ７６の処理）。

以上説明したように、本実施形態によれば、スクリーンＳよりもプロジェクタ１００側に人物が立っている場合に、投影部１０１はターゲットマーク画像２０３が整列したパターン画像２０４を投影して、画像情報取得部１０２が、各ターゲットマーク画像２０３の重心位置を取得するようにした。そして、投影画像補正部１０４は、プロジェクタ制御部１０３が検出したターゲットマーク画像２０３の位置ずれ領域に基づいて、人物部分の輝度を低下させた人影画像２０２を生成し、投影部１０１が、この人影画像２０２をスクリーンＳに投影するようにした。

従って、画像情報取得部１０２は、短時間でターゲットマーク画像２０３の重心位置を取得し、短時間で人物の位置を検出することができ、人物がスクリーン手前で移動しても人物の位置に追従させて人影画像２０２を生成することができる。このため、人物への影響を効果的に低減させることができる。

特に、センサ部１０６は、トラッキング部１２を備え、生成したウィンドウ画像２１２の領域外の画像を除外してトラッキング画像２１４を生成するため、ターゲットマーク画像２０３の重心位置を取得する時間をさらに短縮することができる。そして、複数のターゲットマーク画像２０３の１つ１つを順次ターゲットとして、その重心位置を取得することもできる。さらに、複数のターゲットマーク画像２０３のうち、人物部分２０１ａの近傍をターゲットとしてトラッキングを行うこともでき、このようにすることにより、重心位置を取得する時間をさらに短縮することもできる。

また、プロジェクタ制御部１０３は、人影画像２０２を投影する前に、種々の調整、補正処理を短時間で実行するため、人物に追従して効果的に、人影画像２０２をスクリーンＳに投影することができる。そして、プロジェクタ１００は、これらの補正処理、人影画像投影処理を１つの画像情報取得部１０２を備えることにより、すべて実行できるため、プロジェクタ１００の構成を簡易にすることができる。

本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。 人影画像を説明するための図である。 図１に示す投影部が投影するパターン画像を示す図である。 図１に示すプロジェクタの外観図である。 図１に示すセンサ部の構成を示すブロック図である。 図５に示す画像検出処理要素を選択するための選択パターンを示す図である。 図５に示す画像検出処理要素の構成を示すブロック図である。 図７に示すトラッキング部のトラッキング処理を示す図である。 図１に示すセンサ部が生成するビットパターンを示す図である。 図５に示す列加算部の構成を示すブロック図である。 図１に示す投影部が、焦点位置の調整処理実行時に投影するターゲットマーク画像を示す図である。 環境光の有無による投影輝度と計測輝度との関係を示す図である。 輝度閾値、面積、輝度測定値との関係を示す図である。 スクリーンのサイズと投影画像のサイズとの関係を示す図である。 台形補正の内容を示す図である。 壁色補正の内容を示す図である。 図５に示すセンサ部の行加算部の動作を示す図である。 図５に示すセンサ部のモーメント量取得動作を示す図である。 図１に示すプロジェクタ制御部が実行する補正処理を示すフローチャートである。 図１に示すプロジェクタ制御部が実行する焦点位置の調整処理を示すフローチャートである。 図１に示すプロジェクタ制御部が実行する調光処理を示すフローチャートである。 図１に示すプロジェクタ制御部が実行するスクリーンサイズの調整処理を示すフローチャートである。 図１に示すプロジェクタ制御部が実行する台形補正処理を示すフローチャートである。 図１に示すプロジェクタ制御部が実行する壁色補正処理を示すフローチャートである。 図１に示すプロジェクタ制御部が実行する人影画像投影処理を示すフローチャートである。 焦点位置の調整処理実行時に図１に示す投影部が投影するターゲットマーク画像と輝度値と面積との関係を示す図である。 調光処理実行時の輝度比と環境光との関係を示す図である。 スクリーンサイズの調整処理実行時のスクリーンのサイズと投影画像のサイズとの関係を示す図である。 スクリーンサイズの調整処理時のズームと投影画像の検知面積との関係を示す図である。 台形補正処理の具体的な動作を示す図である。 壁色補正処理の具体的な動作を示す図である。 人影画像投影処理の具体的な動作を示す図である。

符号の説明

１ 画像処理部
２ 列加算部
３ ロウデコーダ
４ カラムデコーダ
１１ 光電変換器
１２ トラッキング部
１４ 行加算部
２１ 加算回路
１００ プロジェクタ
１０１ 投影部
１０２ 画像情報取得部
１０３ プロジェクタ制御部
１０４ 投影画像補正部
１０５ 演算処理部
１０６ センサ部

Claims (9)

1. 複数のターゲットマーク画像が整列したパターン画像をスクリーンに投影する投影部と、
   前記スクリーン上に投影されたパターン画像からの光を、行列配置された複数の光電変換素子で受光し、前記複数の光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号を加算演算するセンサ部と、
   前記センサ部の光電変換素子を選択し、選択した光電変換素子の光検出信号の２値信号を前記センサ部が加算演算して前記パターン画像の各ターゲットマーク画像の面積を示す０次モーメント量と前記０次モーメント量を前記選択した光電変換素子の座標値で重み付けした１次モーメント量とを示す２値信号を出力するように前記センサ部を制御して、前記センサ部の出力信号に基づいて前記各ターゲットマーク画像の重心位置を取得する演算処理部と、
   前記演算処理部が取得した各ターゲットマーク画像の重心位置と前記スクリーンに投影するパターン画像の各ターゲットマーク画像の正規重心位置とを比較して、前記スクリーンよりも投影部側に位置する物体による各ターゲットマーク画像の重心位置の正規重心位置からの位置ずれを検出し、位置がずれたターゲットマーク画像の位置を前記物体の位置情報として取得する位置情報取得部と、
   前記位置情報取得部が取得した位置情報に基づいて、前記物体部分の投影光の輝度を、より低減させた画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させる制御部と、を備えた、
   ことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記センサ部は、
   前記各光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号に基づいて生成された２値画像を追跡対象画像として、前記追跡対象画像を囲むウィンドウ画像を生成し、前記各光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号に基づいて新たに生成された２値画像のうち、前記ウィンドウ画像に含まれる２値画像を新たな追跡対象画像として追跡するトラッキング部を備え、
   前記トラッキング部が追跡する追跡対象画像に対応する前記光検出信号の２値信号を加算演算する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記制御部は、前記投影部が投影する画像の輝度補正を行ってから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
4. 前記センサ部は、前記投影部が投影した投影画像からの光を、行列配置された複数の光電変換素子で受光し、前記複数の光電変換素子が変換した複数の光検出信号の信号レベルと供給された閾値とをそれぞれ比較することにより前記複数の光検出信号を２値化して複数の２値信号を生成し、
   前記演算処理部は、既知の輝度に基づいて設定された閾値を前記センサ部に供給して、前記複数の２値信号を加算演算させて前記投影画像を２値化した２値画像の０次モーメント量を示す信号を出力するように前記センサ部を制御するとともに、前記センサ部に供給する前記閾値を変化させて前記２値画像の面積を変化させ、前記面積の変化量に基づいて前記投影画像の輝度値を取得し、
   前記制御部は、前記演算処理部が取得した前記輝度値に基づいて前記投影部が投影する画像の輝度補正を行う、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記制御部は、前記投影部の投影光とは異なる環境光がないときに、前記センサ部が出力した出力信号に基づいて取得した前記スクリーン上の投影画像の輝度計測値を予め記憶し、前記環境光があったときに、前記センサ部が出力した出力信号に基づいて取得した前記投影画像の輝度計測値と前記予め記憶した輝度計測値とを比較して、両輝度計測値の比に基づいて、前記環境光があるときの前記投影画像の輝度補正を行う、
   ことを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 前記制御部は、前記投影部に、予め設定された基準輝度比を有する複数の原色の画像を順次投影させ、前記センサ部が出力した信号に基づいて取得した原色の輝度比と前記基準輝度比とを比較し、取得する輝度比が前記基準輝度比となるように、投影する画像の輝度値を補正してから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
7. 前記制御部は、前記投影部に、一定の面積を有する画像を前記スクリーンに投影させ、前記投影部の投影レンズの位置を制御して、前記投影レンズの各位置で前記演算処理部に前記閾値を変化させ、前記閾値の変化に対して前記２値画像の面積変化量が最大となるような前記投影レンズの位置を最適な位置として前記投影レンズの位置を設定してから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
8. 前記制御部は、前記投影部にサイズ調整用画像を投影させ、前記センサ部が出力した０次モーメント量を示す信号に基づいて、前記サイズ調整用画像のサイズを取得し、取得した前記サイズ調整用画像のサイズと前記スクリーンのサイズとが一致するように、サイズ調整用画像のサイズを拡大又は縮小する補正をしてから、前記画像生成部が生成した画像を前記投影部に投影させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
9. スクリーンに画像を投影する投影部と、
   前記スクリーン上に投影された投影画像からの光を、行列配置された複数の光電変換素子で受光し、前記複数の光電変換素子が出力した光検出信号の２値信号を加算演算するセンサ部と、を備えたプロジェクタにおいて、
   前記投影部に、複数のターゲットマーク画像が整列したパターン画像をスクリーンに投影させるステップと、
   前記センサ部の光電変換素子を選択し、選択した光電変換素子の光検出信号の２値信号を加算演算させて前記パターン画像の各ターゲットマーク画像の面積を示す０次モーメント量と前記０次モーメント量を前記選択した光電変換素子の座標値で重み付けした１次モーメント量とを示す信号を出力するように前記センサ部を制御して、前記センサ部の出力信号に基づいて前記各ターゲットマーク画像の重心位置を取得するステップと、
   前記取得した各ターゲットマーク画像の重心位置と前記スクリーンに投影するパターン画像の各ターゲットマーク画像の正規重心位置とを比較して、前記スクリーンよりも投影部側に位置する物体による各ターゲットマーク画像の重心位置の正規重心位置からの位置ずれを検出し、位置がずれたターゲットマーク画像の位置を前記物体の位置情報として取得するステップと、
   前記取得した位置情報に基づいて、前記物体部分の投影光の輝度を、より低減させた画像を生成するステップと、
   前記生成した画像を前記投影部に投影させるステップと、を備えた、
   ことを特徴とするプロジェクタの画像投影方法。
   

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