JP2007078821A - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置の設置状況に応じ、スクリーンの枠内に正確且つ大きく投影する。
【解決手段】入力される画像に対応した光像を形成して投影するズーム機能付の空間的光変調素子27、投影レンズ12を含む投影系と、投影される光像を含むスクリーン方向の画像を撮影する撮影レンズ14、ＣＣＤ40を含む撮影系と、スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距センサ13及び測距処理部36と、撮影系で得た画像中からスクリーンの枠位置を抽出する一方で投影系の投影画角を検出し、測距及び画角検出の各検出結果から、投影系と撮影系とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリの補正テーブルを参照して補正値を取得し、取得した補正値により投影画角の調整を含んで投影系で投影する画像を上記抽出したスクリーンの枠位置内に合致させる制御部35とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プロジェクタ等に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。

透過型のカラー液晶パネルを用いる液晶方式やマイクロミラー素子と呼称される反射型の空間光変調素子を用いるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ）（登録商標）方式のプロジェクタの一部では、投影レンズ系の光軸と投影対象となるスクリーン面とが垂直に位置していないことによって、本来は正しいアスペクト比（例えば縦３：横４）の矩形となるべき画像が、実際にはプロジェクタから離れた方向がより拡大するように歪んだ状態で投影されることになる。

このように歪んだ矩形の投影画像を補正する技術として、プロジェクタにイメージセンサや位相差センサ等を設け、プロジェクタとスクリーンとの相対的な位置関係を取得し、歪みの発生状態を把握した上で、上記カラー液晶パネルやマイクロミラー素子などの光像を形成する素子において予め逆方向の歪みを生じた光像を形成させることで、スクリーン面上での歪みを相殺するようにした台形補正技術が一部の製品で採用されている。

またこれとは別に、スクリーンに対向して固定されるプロジェクタで、フォーカス調整、スクリーン枠までのズーム調整、及び台形ひずみ調整等を自動的に実施するべく、プロジェクタ本体前面に設置されたモニタカメラと、モニタより入力された映像信号の情報を処理してフォーカス調整値、ズーミング調整値、及び台形歪調整値を算出する演算部のＣＰＵと、投射レンズを調整して、フォーカス調整、ズーミング調整、及び台形歪調整を行なう表示駆動部と、入力画像を表示データに変換して表示駆動部に出力する入力画像データ変換部とを有するものが考えられている。（例えば、特許文献１）
特開２０００−２４１８７４号公報

上述した台形補正の技術は、投影した画像、あるいは画像を投影するスクリーンの状態をイメージセンサや位相差センサで取得することを基本としている。しかしながら、上記イメージセンサあるいは位相差センサと、画像の投影を行なう投影レンズは、当然ながら同軸的に配置することはできず、プロジェクタ装置の前面にある程度離間した状態で配置されることになる。

したがって、これらの離間した距離に応じたパララックス（視差）の問題を生じ、それが台形補正の精度を悪化させる主要因となる。

加えて、台形補正の技術は、本来であれば歪んでしまう矩形を部分的に縮小させて正確なアスペクト比の矩形を投影表示させるものであり、歪みの度合いが大きいほど、補正後に投影される矩形は小さくなってしまう。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、装置の設置状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、正確な精度での台形補正処理により大きく見易い投影を行なうことが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影手段と、この投影手段で投影される光像を含む上記スクリーン方向の画像を撮影する撮影手段と、この撮影手段で得た画像中から上記スクリーンの枠位置を抽出する抽出手段と、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距手段と、上記投影手段の投影画角を検出する画角検出手段と、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影手段の投影画角に対応し、上記投影手段と上記撮影手段とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶した記憶手段と、上記測距手段及び画角検出手段での各検出結果から上記記憶手段を参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影手段で投影する画像を上記抽出手段で抽出したスクリーンの枠位置内に合致させる投影制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記抽出手段は、スクリーンの枠位置を抽出することができなかった場合に、代わって当該スクリーンの仮想枠をスクリーン枠として設定し、上記投影制御手段は、設定したスクリーン枠から上記投影画角を調整し、上記測距手段及び画角検出手段での各検出結果から上記投影手段で投影する画像を台形補正することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影手段と、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距手段と、上記投影手段の投影画角を検出する画角検出手段と、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影手段の投影画角に対応し、上記投影手段と上記測距手段とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶した記憶手段と、上記測距手段及び画角検出手段での各検出結果から上記記憶手段を参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影手段で投影する画像の台形補正を行なう投影制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、この投影部で投影される光像を含む上記スクリーン方向の画像を撮影する撮影部とを備えた投影装置での投影方法であって、上記撮影部で得た画像中から上記スクリーンの枠位置を抽出する抽出工程と、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距工程と、上記投影部の投影画角を検出する画角検出工程と、上記測距工程及び画角検出工程での各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応して上記投影部と上記撮影部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像を上記抽出工程で抽出したスクリーンの枠位置内に合致させる投影制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距部とを備えた投影装置での投影方法であって、上記投影部の投影画角を検出する画角検出工程と、上記測距部及び画角検出工程での各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応し、上記投影部と上記測距部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像の台形補正を行なう投影制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、この投影部で投影される光像を含む上記スクリーン方向の画像を撮影する撮影部とを備えた投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、上記撮影部で得た画像中から上記スクリーンの枠位置を抽出する抽出ステップと、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距ステップと、上記投影部の投影画角を検出する画角検出ステップと、上記測距ステップ及び画角検出ステップでの各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応して上記投影部と上記撮影部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像を上記抽出ステップで抽出したスクリーンの枠位置内に合致させる投影制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距部とを備えた投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、上記投影部の投影画角を検出する画角検出ステップステップと、上記測距部及び画角検出ステップでの各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応し、上記投影部と上記測距部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像の台形補正を行なう投影制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、装置の設置状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、パララックスの影響を排除して正確な精度での台形補正処理により大きく見易い投影を行なうことが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、正確にはスクリーンの枠が抽出できない場合でも、パララックスの影響を極力排除して、できる限りスクリーンの被投影面に合致させる投影画像の位置精度を上げることができる。

請求項３記載の発明によれば、装置の設置状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、パララックスの影響を排除して正確な精度での台形補正処理により見易い投影を行なうことが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、装置の設置状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、パララックスの影響を排除して正確な精度での台形補正処理により大きく見易い投影を行なうことが可能となる。

請求項５記載の発明によれば、装置の設置状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、パララックスの影響を排除して正確な精度での台形補正処理により見易い投影を行なうことが可能となる。

請求項６記載の発明によれば、装置の設置状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、パララックスの影響を排除して正確な精度での台形補正処理により大きく見易い投影を行なうことが可能となる。

請求項７記載の発明によれば、装置の設置状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、パララックスの影響を排除して正確な精度での台形補正処理により見易い投影を行なうことが可能となる。

［第１の実施の形態］
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の外観構成を示すもので、主として筐体前面及び上面の構成を示す。同図に示すように、直方体状の本体ケーシング１１の前面の一部、向かって右側に投影レンズ１２、測距センサ１３、及び撮影レンズ１４が埋設される。ここで、測距センサ１３と撮影レンズ１４は投影レンズ１２を挟んでそれぞれ投影レンズ１２とより近接するように配置される。また、本体ケーシング１１の同じく前面、左端側にはＩｒ受信部１５が配設される。

投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光変調素子で形成された光像をスクリーン等の対象に投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。

測距センサ１３は、２対の位相差センサの一方が水平方向、他方が垂直方向となるように互いに直交する方向に配置され、それぞれ被写体像に対する視差から三角測距の原理に基づいて所定の明暗パターンまでの距離を一次元的な検出ラインに沿って測定する。

この測距センサ１３と投影レンズ１２を挟んで反対側に設けられた撮影レンズ１４は、上記投影レンズ１２により投影表示される画像を撮影するためのものであり、上記投影レンズ１２のズーム機能によりその投影画角が最大に設定されている状態でも充分その投影範囲をカバーする程度の撮影画角を有する、単焦点のレンズ光学系を有するものとする。

Ｉｒ受信部１５は、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光（Ｉｒ）信号を受信する。

また、本体ケーシング１１の上面には、キースイッチ部１６、及びスピーカ１７が配設される。
キースイッチ部１６は、装置の電源のオン／オフ、入力切換、自動合焦、自動台形補正等を指示する各種キースイッチよりなる。

スピーカ１７は、入力された音声信号及び動作時のビープ音等を拡声放音する。

また、図示はしないが本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部、上記Ｉｒ受信部１５と同様のＩｒ受信部、及びＡＣアダプタ接続部が配設される。
入出力コネクタ部は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置との接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のＲＧＢミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。

ＡＣアダプタ接続部は、電源となる図示しないＡＣアダプタからのケーブルを接続する。

次に図２により上記プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成について説明する。
図中、入出力コネクタ部２１より入力された各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、システムバスＳＢを介して画像変換部２３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影エンコーダ２４へ送られる。

投影エンコーダ２４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して投影駆動部２６に出力する。

この投影駆動部２６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動で空間的光変調素子（ＳＯＭ）２７である例えばマイクロミラー素子を表示駆動する。

この空間的光変調素子２７に対して、リフレクタ２８内に配置された高圧水銀灯でなる光源ランプ２９が出射する高輝度の白色光を、カラーホイール３０を介して適宜原色に着色し、インテグレータ３１で輝度分布を均一化するようにした光束に揃え、ミラー３２を介して照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ１２を介してここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

しかるに、光源ランプ２９の点灯駆動と、カラーホイール３０を回転駆動するモータ（Ｍ）３３の回転駆動をいずれも投影光処理部３４が実行する。

上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部３５である。この制御部３５は、ＣＰＵと、後述する投影動作、撮影動作の処理を含む該ＣＰＵで実行される動作プログラム、及び後述するチャート画像データやパララックス補正テーブル等を固定記憶した不揮発性メモリ、及びワークメモリ等により構成される。

この制御部３５にはまた、システムバスＳＢを介して測距処理部３６、プロセス回路３７、画像記録部３８、及び音声処理部３９が接続される。

測距処理部３６は、上記２対の位相差センサからなる測距センサ１３を制御駆動し、それらの検出出力から任意の点位置までの距離を算出するもので、算出された距離値データは上記制御部３５へ送られる。

プロセス回路３７は、上記撮影レンズ１４の撮影光軸後方にあって撮影レンズ１４で結像される光像を光電変換する、撮像素子としてのＣＣＤ４０の出力を受ける。このＣＣＤ４０からのアナログ値の画像信号をデジタル化し、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を実施した上でデジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒを生成し、システムバスＳＢを介して上記画像変換部２３に出力する。

画像変換部２３は、輝度及び色差信号をＡＤＣＴ、ハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮し、得た画像データを、このプロジェクタ装置１０の記録媒体として装着される画像記録部３８に書込む。画像記録部３８は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリでなり、撮影により得た画像データを記憶する。

音声処理部３９は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１７を駆動して拡声放音し、あるいは必要によりビープ音を発生させる。

なお、上記キースイッチ部１６における各キー操作信号が直接制御部３５に入力されると共に、Ｉｒ受信部４１からの信号も直接入力される。このＩｒ受信部４１は、上記Ｉｒ受信部１５及び本体ケーシング１１の背面側に設けられるＩｒ受信部を含み、その赤外光受信信号をコード信号化して制御部３５に送出する。

次に上記実施との形態の動作について説明する。
図３は、投影動作当初に自動的に実行する、投影範囲調整動作の処理内容を示すもので、その動作制御はすべて制御部３５が内部の不揮発性メモリに記憶していた動作プログラムにしたがって実行するものである。

まず、投影対象のスクリーン枠の抽出をトライする回数をカウントするための変数ｉに初期値「０」を設定する（ステップＳ０１）。

その後、制御部３５内の不揮発性メモリに記憶しているチャート画像データを読出してビデオＲＡＭ２５上に展開記憶させ、投影エンコーダ２４、投影駆動部２６を介して空間的光変調素子２７でその光像を形成することで投影レンズ１２によりスクリーン方向にチャート画像を投影させる（ステップＳ０２）。

ここで投影するチャート画像は、例えば投影範囲の全面に渡って多数の白い縦線が同一間隔で横方向に配列された縦縞模様のもの（水平方向測定用）と、投影範囲の全面に渡って多数の白い横線が同一間隔で縦方向に配列された横縞模様のもの（垂直方向測定用）を用いるものとする。

こうしてチャート画像を投影した状態で、同様に制御部３５内の不揮発性メモリに記憶されている、スクリーンまでの距離と角度に対応したパララックスの補正値をテーブル化した補正テーブルを読出して制御部３５内のワークメモリに保持する（ステップＳ０３）。

次いで、撮影レンズ１４を含む撮影系により、ＡＦ（自動合焦）機能を働かせてその時点で投影しているチャート画像を含むスクリーンを合焦させた状態でその画像を撮影する（ステップＳ０４）。

図４は、このときの撮影画像の概念を説明するものである。図中、破線の矩形で示す範囲ＦＲが撮影により得られる画像と一致するものであり、その範囲ＦＲ中の太い実線で示すのが投影対象となるスクリーンの枠ＳＣである。

ここでは、一般的な脚付きホワイトボードをスクリーンとして使用する場合を想定しているため、本来のスクリーンの枠部分に加えて、その脚部も同様に撮影されていることをあえて上記範囲ＦＲからはみ出して図示することで表現している。

このスクリーン枠ＳＣ中、右上がりの粗なハッチングで示す範囲ＰＪが投影画像を示すものであり、この時点では上記所定のチャート画像が投影されていることになる。

撮影範囲ＦＲに対して、スクリーン枠ＳＣ及び投影画像ＰＪが共に正確な矩形となっていないのは、投影レンズ１２の投影光軸とスクリーン枠ＳＣの面とが垂直ではない、換言すればプロジェクタ装置１０とスクリーン枠ＳＣとが正確に対向していないことに起因するものであり、ここではスクリーン枠ＳＣに向かってプロジェクタ装置１０が左下方向から仰角をもって画像を投影している状態を示す。

上記のような撮影画像を得た後、その画像中からスクリーン枠ＳＣの４辺で囲まれた部分を抽出する画像処理を施し（ステップＳ０５）、その結果、スクリーン枠ＳＣの４辺を抽出して認識することができたか否かを判断する（ステップＳ０６）。

ここで、スクリーン枠ＳＣの４辺を抽出することができなかった場合、例えばスクリーン枠ＳＣとその背景とが同系色でコントラストが低い場合などには、上記チャート画像に代えて、スクリーン枠ＳＣの抽出が失敗に終わった旨の第１のエラーメッセージを一定時間だけ投影表示した後に（ステップＳ０７）、変数ｉの値が制限値Ｎ（例えば３）ではないことを確認した上で（ステップＳ０８）、該変数ｉの値を「＋１」更新し（ステップＳ０９）、再び上記ステップＳ０２からの処理に戻る。

しかして、ステップＳ０２〜Ｓ０９の処理を繰返し実行する過程で、撮影画像中からスクリーン枠ＳＣの４辺を抽出することができた場合にはステップＳ０６でこれを判断し、次に測距センサ１３及び測距処理部３６により上記チャート画像が投影されている状態からスクリーンの複数点までの距離を測定する（ステップＳ１０）。

これは、例えばチャート画像全面に対して十字状の走査を行なうべく中央縦ライン上の方向に３点、同じく中央横ライン方向に３点、うち縦横ラインが交差する中央の１点は共通であるものとして計５点までの距離を測定するもので、さらに測定して得た複数の距離値からさらにスクリーン平面の投影レンズ１２の投影軸に対する傾き角度を算出する（ステップＳ１１）。その算出の結果、これら距離及び角度の双方を得ることができたか否かを判断する（ステップＳ１２）。

ここで、距離及び角度を算出することができた場合、次にその時点での投影レンズ１２のズーム位置から投影画角を認識し、台形補正後に投影される画像がスクリーン枠ＳＣ内に入るような最適なズーム位置に投影レンズ１２を移動する（ステップＳ１３）。

その後、上記ステップＳ１１で算出した距離及び角度と、上記ステップＳ１３で得た投影画角を用い、上記ステップＳ０３で読出したパララックス補正テーブルを参照して該当するパララックスの補正値を取得する（ステップＳ１４）。

図５は、プロジェクタ装置１０の投影レンズ１２及び撮影レンズ１４の取付け位置とスクリーン枠ＳＣとの位置関係に応じたパララックスを説明するためのものである。ここでは、投影レンズ１２のその時点の投影画角をα、撮影レンズ１４の撮影画角をβ（＝固定）、投影レンズ１２と撮影レンズ１４との距離をｐとしており、投影レンズ１２と撮影レンズ１４との間の距離ｐによりパララックスを生じるため、投影レンズ１２の投影画角αが撮影レンズ１４の撮影画角βと異なる場合のみならず、たとえ等しい場合であっても、スクリーン枠ＳＣ内で投影レンズ１２が画像を投影する範囲と撮影レンズ１４が画像を撮影する範囲とは常に異なることが理解できる。

しかしながら、上記投影レンズ１２と撮影レンズ１４との距離ｐはプロジェクタ装置１０の製品に応じて一定であり、生じるパララックスはスクリーン枠ＳＣとの距離及び角度と投影レンズ１２のズーム位置（投影画角）αによって変化するため、その補正値を予めテーブル化して記憶しておくことにより、撮影レンズ１４を使用して得られる画像中の投影範囲を補正して、正しい台形補正等の処理を実行することが可能となる。

上記ステップＳ１４では、上述したように測距センサ１３で得た投影面までの距離及び角度と投影レンズ１２の投影画角とに応じてパララックス補正テーブルを参照することで、該当する補正値を取得するものであり、この補正値を用いて上記投影画像ＰＪがスクリーン枠ＳＣ内一杯に収まるように台形補正処理を実行することで、投影画像ＰＪをスクリーン枠ＳＣに合わせ込み（ステップＳ１５）、以上でこの図３の一連の処理を終了する。

また、上記ステップＳ０８で撮影により得た画像中からスクリーン枠ＳＣを抽出することができないままに変数ｉの値が制限値Ｎとなったと判断すると、その時点でスクリーン枠ＳＣを抽出する処理を停止し、上記ステップＳ１０からの処理に移行する。

また、上記ステップＳ１２で複数の距離及び角度の双方を得ることができなかったと判断した場合には、プロジェクタ装置１０の設置位置が測距センサ１３による被投影面の測距の範囲を外れていることを主要因として、当面の動作パララックス補正テーブルを参照することができないために、投影範囲をスクリーン枠ＳＣに合わせ込む台形補正の処理を行なうことができないものとして、プロジェクタ装置１０の設置位置の移動をユーザに促す第２のエラーメッセージを一定時間だけ投影表示した後に（ステップＳ１６）、以上でこの図３の一連の処理を終了する。

このように、プロジェクタ装置１０が設置されている状況に応じてスクリーンの被投影面を有効に活用し、投影レンズ１２と撮影レンズ１４のパララックスの影響を排除して正確な精度での台形補正処理により大きく見易い投影を行なうことが可能となる。

なお、上記実施の形態では、本体ケーシング１１前面に画像を投影するための投影レンズ１２と、被投影面までの複数点の距離を測定するための測距センサ１３、及び投影画像を含む広い範囲を撮影するための撮影レンズ１４が備えられるプロジェクタ装置１０について説明したが、上記実施の形態の技術はこれに限ることなく、例えば撮影レンズ１４を有さず、したがって撮影画像からのスクリーン枠ＳＣの抽出等の処理を行なわずに、測距センサ１３で得た複数点までの距離のみに基づいて台形補正を行なうようなプロジェクタ装置にも適用することができる。

その場合、制御部３５の内部メモリには、測距センサ１３で得られる被投影面までの距離及び角度と投影レンズ１２での投影画角とから、投影レンズ１２と測距センサ１３との位置により生じるパララックスを補正するような補正テーブルを予め記憶しておき、その補正テーブルを参照して投影画像の台形補正処理を行なうことで、上記実施の形態のように投影画像をスクリーン枠ＳＣ内に合わせ込むようなことはできないものの、プロジェクタ装置とスクリーンとの相対的な位置関係に基づいた、投影画像本来のアスペクト比を有する正確で見易い投影を行なうことが可能となる。

また、上記実施の形態のような測距センサ１３を備えず、撮影レンズ１４だけ備え、撮影画像から台形補正を行なうプロジェクタ装置１０であっても、同様に投影レンズ１２と撮影レンズ１４のパララックスを補正する補正テーブルを予め記憶しておけば実現可能である。

［第２の実施の形態］
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、同実施の形態に係るプロジェクタ装置の外観構成に関しては上記図１と、電子回路の機能構成に関しては上記図２とそれぞれ基本的に同様であるものとし、同一部分には同一符号を用いるものとして、それらの図示と説明は省略する。

次に上記実施との形態の動作について説明する。
図６は、投影動作当初に自動的に実行する、投影範囲調整動作の処理内容を示すもので、その動作制御はすべて制御部３５が内部の不揮発性メモリに記憶していた動作プログラムにしたがって実行するものである。

まず、制御部３５内の不揮発性メモリに記憶しているチャート画像データを読出してビデオＲＡＭ２５上に展開記憶させ、投影エンコーダ２４、投影駆動部２６を介して空間的光変調素子２７でその光像を形成することで投影レンズ１２によりスクリーン方向にチャート画像を投影させる（ステップＳ３１）。

ここで投影するチャート画像は、例えば投影範囲の全面に渡って多数の白い縦線が同一間隔で横方向に配列された縦縞模様のもの（水平方向測定用）と、投影範囲の全面に渡って多数の白い横線が同一間隔で縦方向に配列された横縞模様のもの（垂直方向測定用）を用いるものとする。

こうしてチャート画像を投影した状態で、同様に制御部３５内の不揮発性メモリに記憶されている、スクリーンまでの距離と角度に対応したパララックスの補正値をテーブル化した補正テーブルを読出して制御部３５内のワークメモリに保持する（ステップＳ３２）。

次いで、撮影レンズ１４を含む撮影系により、ＡＦ（自動合焦）機能を働かせてその時点で投影しているチャート画像を含むスクリーンを合焦させた状態でその画像を撮影する（ステップＳ３３）。

このとき得られる撮影画像の概念を図７に例示する。図中、外側の破線の矩形で示す範囲ＦＲが撮影により得られる画像と一致するものであり、その範囲ＦＲ中の太い破線で示すのが投影対象となるスクリーンの枠ＳＣである。

ここでは、一般的な脚付きホワイトボードをスクリーンとして使用する場合を想定しており、本来のスクリーンの枠部分に加えて、その脚部も同様に撮影されていることをあえて上記範囲ＦＲからはみ出して図示することで表現している。

加えて、上記スクリーン枠ＳＣは、背景とのコントラストが低い状態であることを破線により表現している。このスクリーン枠ＳＣ中、右上がりの粗なハッチングで示す範囲ＰＪが投影画像を示すものであり、この時点では上記所定のチャート画像が投影されていることになる。

撮影範囲ＦＲに対して、スクリーン枠ＳＣ及び投影画像ＰＪが共に正確な矩形となっていないのは、投影レンズ１２の投影光軸とスクリーン枠ＳＣの面とが垂直ではない、換言すればプロジェクタ装置１０とスクリーン枠ＳＣとが正確に対向していないことに起因するものであり、ここではスクリーン枠ＳＣに向かってプロジェクタ装置１０が左下方向から仰角をもって画像を投影している状態を示す。

上記のような撮影画像を得た後、その画像中からスクリーン枠ＳＣの４辺で囲まれた部分を抽出する画像処理を施し（ステップＳ３４）、その結果、スクリーン枠ＳＣの４辺を抽出して認識することができたか否かを判断する（ステップＳ３５）。

ここで、スクリーン枠ＳＣの４辺を抽出することができた場合には、次いで上記図３のステップＳ１０以下の処理に移行するものとし、ここではその詳細な説明は省略するものとする。

一方で、上記図７で示した如く、例えばスクリーン枠ＳＣとその背景とが同系色でコントラストが低い場合などには、正確にスクリーン枠ＳＣの４辺を抽出することができないが、おおよそのスクリーン枠ＳＣはわかるため、上記ステップＳ３５でこれを判断し、代わってスクリーン枠として設定する（ステップＳ３６）。

その後、測距センサ１３及び測距処理部３６により上記チャート画像が投影されている状態からスクリーンの複数点までの距離を測定する（ステップＳ３７）。

これは、例えばチャート画像全面に対して十字状の走査を行なうべく中央縦ライン上の方向に３点、同じく中央横ライン方向に３点、うち縦横ラインが交差する中央の１点は共通であるものとして計５点までの距離を測定するもので、さらに測定して得た複数の距離値からさらにスクリーン平面の投影レンズ１２の投影軸に対する傾き角度を算出する（ステップＳ３８）。その算出の結果、これら距離及び角度の双方を得ることができたか否かを判断する（ステップＳ３９）。

ここで、距離及び角度を算出することができた場合、次にその時点での投影レンズ１２のズーム位置から投影画角を認識し、台形補正後に投影される画像が設定されたスクリーン枠ＳＣに入るような最適なズーム位置に投影レンズ１２を移動する（ステップＳ４０）。

その後、上記ステップＳ３８で算出した距離及び角度と、上記ステップＳ４０で得た投影画角を用い、上記ステップＳ３２で読出したパララックス補正テーブルを参照して該当するパララックスの補正値を取得する（ステップＳ４１）。

こうして測距センサ１３で得た投影面までの距離及び角度と投影レンズ１２の投影画角とに応じてパララックス補正テーブルを参照し、該当する補正値を取得すると、この補正値を用いて投影画像ＰＪがスクリーン枠ＳＣ（に代わる設定したスクリーン枠）一杯に収まるように台形補正処理を実行することで、投影画像ＰＪをスクリーン枠ＳＣ（に代わる設定したスクリーン枠）に合わせ込み（ステップＳ４２）、以上でこの図６の一連の処理を終了する。

また、上記ステップＳ３９で複数の距離及び角度の双方を得ることができなかったと判断した場合には、プロジェクタ装置１０の設置位置が測距センサ１３による被投影面の測距の範囲を外れていることを主要因として、当面の動作パララックス補正テーブルを参照することができないために、投影範囲をスクリーン枠ＳＣに合わせ込む台形補正の処理を行なうことができないものとして、プロジェクタ装置１０の設置位置の移動をユーザに促すエラーメッセージを一定時間だけ投影表示した後に（ステップＳ４３）、以上でこの図６の一連の処理を終了する。

このように、投影画像を含む範囲を撮影した場合に、その撮影画像中からスクリーン枠を抽出することができない場合であっても、おおよそのスクリーンの枠自体は認識することができるため、できる限りスクリーンの被投影面に合致させる台形補正処理により投影画像の位置精度を上げることができる。

なお、上記第１及び第２の実施の形態は、いずれもＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば透過型のカラー液晶パネルを用いる液晶プロジェクタでも同様に適用することが可能である。

その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図。 同実施の形態に係る電子回路の機能構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る電源投入時当初の投影範囲調整動作の処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る撮影系での撮影範囲とスクリーン枠及び投影画像の位置関係を例示する図。 同実施の形態に係るプロジェクタ装置の投影レンズによる投影角度及び撮影レンズによる撮影画角とスクリーン枠との位置関係を例示する図。 本発明の第２の実施の形態に係る電源投入時当初の投影範囲調整動作の処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る撮影系での撮影範囲とスクリーン枠及び投影画像の位置関係を例示する図。

符号の説明

１０…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３…測距センサ、１４…撮影レンズ、１５…Ｉｒ受信部、１６…キースイッチ部、１７…スピーカ、２１…入出力コネクタ部、２２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２３…画像変換部、２４…投影エンコーダ、２５…ビデオＲＡＭ、２６…投影駆動部、２７…空間的光変調素子（ＳＯＭ）、２８…リフレクタ、２９…光源ランプ、３０…カラーホイール、３１…インテグレータ、３２…ミラー、３３…モータ（Ｍ）、３４…投影光処理部、３５…制御部、３６…測距処理部、３７…プロセス回路、３８…画像記録部、３９…音声処理部、４０…ＣＣＤ、４１…Ｉｒ受信部、ＦＲ…撮影範囲、ＰＪ…投影画像、ＳＢ…システムバス、ＳＣ…スクリーン枠。

Claims (7)

1. 投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影手段と、
   この投影手段で投影される光像を含む上記スクリーン方向の画像を撮影する撮影手段と、
   この撮影手段で得た画像中から上記スクリーンの枠位置を抽出する抽出手段と、
   上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距手段と、
   上記投影手段の投影画角を検出する画角検出手段と、
   スクリーンまでの距離及び角度と上記投影手段の投影画角に対応し、上記投影手段と上記撮影手段とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶した記憶手段と、
   上記測距手段及び画角検出手段での各検出結果から上記記憶手段を参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影手段で投影する画像を上記抽出手段で抽出したスクリーンの枠位置内に合致させる投影制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
2. 上記抽出手段は、スクリーンの枠位置を抽出することができなかった場合に、代わって当該スクリーンの仮想枠をスクリーン枠として設定し、
   上記投影制御手段は、設定したスクリーン枠から上記投影画角を調整し、上記測距手段及び画角検出手段での各検出結果から上記投影手段で投影する画像を台形補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影手段と、
   上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距手段と、
   上記投影手段の投影画角を検出する画角検出手段と、
   スクリーンまでの距離及び角度と上記投影手段の投影画角に対応し、上記投影手段と上記測距手段とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶した記憶手段と、
   上記測距手段及び画角検出手段での各検出結果から上記記憶手段を参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影手段で投影する画像の台形補正を行なう投影制御手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
4. 投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、この投影部で投影される光像を含む上記スクリーン方向の画像を撮影する撮影部とを備えた投影装置での投影方法であって、
   上記撮影部で得た画像中から上記スクリーンの枠位置を抽出する抽出工程と、
   上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距工程と、
   上記投影部の投影画角を検出する画角検出工程と、
   上記測距工程及び画角検出工程での各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応して上記投影部と上記撮影部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像を上記抽出工程で抽出したスクリーンの枠位置内に合致させる投影制御工程と
   を有したことを特徴とする投影方法。
5. 投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距部とを備えた投影装置での投影方法であって、
   上記投影部の投影画角を検出する画角検出工程と、
   上記測距部及び画角検出工程での各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応し、上記投影部と上記測距部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像の台形補正を行なう投影制御工程と
   を有したことを特徴とする投影方法。
6. 投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、この投影部で投影される光像を含む上記スクリーン方向の画像を撮影する撮影部とを備えた投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記撮影部で得た画像中から上記スクリーンの枠位置を抽出する抽出ステップと、
   上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距ステップと、
   上記投影部の投影画角を検出する画角検出ステップと、
   上記測距ステップ及び画角検出ステップでの各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応して上記投影部と上記撮影部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像を上記抽出ステップで抽出したスクリーンの枠位置内に合致させる投影制御ステップと
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
7. 投影画角を連続的に可変するズーム機能を有し、入力される画像に対応した光像を形成して投影対象のスクリーンに向け投影する投影部と、上記スクリーンまでの距離及び角度を検出する測距部とを備えた投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記投影部の投影画角を検出する画角検出ステップステップと、
   上記測距部及び画角検出ステップでの各検出結果から、スクリーンまでの距離及び角度と上記投影部の投影画角に対応し、上記投影部と上記測距部とのパララックスの補正値を予めテーブル化して記憶したメモリを参照してパララックスの補正値を取得し、取得した補正値により上記投影画角の調整を含んで上記投影部で投影する画像の台形補正を行なう投影制御ステップと
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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