JP2007264413A - Projector, projection method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影装置、投影方法及びプログラムに係り、特に、投影画像を補正することのできる投影装置、投影方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a projection apparatus, a projection method, and a program, and more particularly, to a projection apparatus, a projection method, and a program capable of correcting a projection image.
従来、壁面や、スクリーン等に画像を投影する投影装置においては、例えば壁面やスクリーン等の投影面に対して傾いて設置されている場合に、その傾きを検出して投影画像を補正することで、好適な投影画像を表示するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載されるような投影装置では、投影面の傾きにのみ対応して補正をするものの、投影面上の凹凸については考慮されていないために、投影面上に凹凸があった場合には好適な投影画像が形成されていないのが現状であった。特に大抵の場合投影面上の凹部や凸部に焦点が合うことになるので、例えば、凹部に焦点があっている場合には凸部では画像がボケてしまうことになっていた。 However, in the projection apparatus described in Patent Document 1, although correction is performed corresponding to only the inclination of the projection surface, since the unevenness on the projection surface is not taken into consideration, there is unevenness on the projection surface. In such a case, a suitable projection image has not been formed. In particular, in most cases, the concave portion or the convex portion on the projection surface is in focus. For example, when the concave portion is in focus, the image is blurred on the convex portion.
本発明の課題は、投影面の凹凸に対しても投影画像が補正される画像補正を実現し、ボケを抑制することである。 The subject of this invention is implement | achieving the image correction | amendment by which a projection image is corrected also with respect to the unevenness | corrugation of a projection surface, and is suppressing blurring.
請求項1記載の投影装置は、
投影面に対して画像を投影する投影手段と、
前記投影手段が投影する画像を合焦させる合焦手段と、
前記投影面の少なくとも3つの測定位置に対する各距離を測定する測距手段と、
前記測距手段の測定結果を基に前記投影手段及び前記合焦手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記複数位置における前記測距手段の各測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定距離を基に仮想平面を算出して、前記投影手段より投影された画像が前記仮想平面上に合焦されるように、前記合焦手段を制御することを特徴としている。
The projection apparatus according to claim 1,
Projection means for projecting an image onto the projection plane;
Focusing means for focusing an image projected by the projection means;
Distance measuring means for measuring each distance to at least three measurement positions of the projection plane;
Control means for controlling the projection means and the focusing means based on the measurement result of the distance measuring means,
The control means determines whether or not the measurement positions are on the same plane from the measurement results of the distance measurement means at the plurality of positions, and if they are not on the same plane, A virtual plane is calculated based on the measurement distance, and the focusing unit is controlled so that an image projected by the projection unit is focused on the virtual plane.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の投影装置において、
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離が最大となる前記光軸成分距離と、最小となる前記前記光軸成分距離との中間値である前記光軸成分距離となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴としている。
A second aspect of the present invention is the projection apparatus according to the first aspect,
The control means includes
For each distance measured by the distance measuring means at each measurement position, an intermediate between the optical axis component distance at which the optical axis direction component distance of the projection optical axis direction component is maximum and the optical axis component distance at which the optical axis component distance is minimum. The virtual plane is calculated so that the virtual plane is arranged at a position where the measurement position group corresponding to the optical axis component distance as a value exists.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の投影装置において、
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離の平均値をとり、その平均値となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the projection apparatus according to the first aspect,
The control means includes
For each distance measured by the distance measuring means at each measurement position, an average value of the optical axis direction component distances of the projection optical axis direction components is taken, and the virtual plane is located at the position where the measurement position group serving as the average value exists. The virtual plane is calculated so as to be arranged.
請求項4記載の発明は、請求項1記載の投影装置において、
前記制御手段は、前記各測定位置が所定の割合以上同一平面上にあると判断した場合には、その平面を仮想平面とすることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the projection apparatus according to the first aspect,
The control means is characterized in that, when it is determined that the measurement positions are on the same plane for a predetermined ratio or more, the plane is set as a virtual plane.
請求項5記載の発明の投影方法は、
投影面に対して画像を投影する投影工程と、
前記投影面の少なくとも3つの測定位置に対する各距離を測定する測距工程と、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦工程とを有し、
前記合焦工程は、
前記測距工程により得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴としている。
The projection method of the invention according to claim 5 is:
A projection step of projecting an image onto the projection plane;
A distance measuring step for measuring distances to at least three measurement positions on the projection plane;
A focusing step of focusing the image to be projected on the projection plane,
The focusing step includes
It is determined whether or not the measurement positions are on the same plane from the measurement results of the measurement positions obtained by the ranging step. If the measurement positions are not on the same plane, the measurement results of the measurement positions are determined. A virtual plane is calculated based on the above, and the projected image is focused on the virtual plane.
請求項6記載の発明のプログラムは、
投影面に対して画像を投影する投影ステップと、
投影面の少なくとも3つの測定位置に対する各距離を測定する測距ステップと、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦ステップとを有し、
前記合焦ステップは、
前記測距ステップにより得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴としている。
The program of the invention described in claim 6 is:
A projecting step for projecting an image onto a projection surface;
A ranging step of measuring each distance to at least three measurement positions on the projection plane;
A focusing step of focusing the image to be projected on the projection plane,
The focusing step includes
It is determined whether or not the measurement positions are on the same plane from the measurement results of the measurement positions obtained by the ranging step. If the measurement positions are not on the same plane, the measurement results of the measurement positions are determined. A virtual plane is calculated based on the above, and the projected image is focused on the virtual plane.
本発明によれば、少なくとも3つの測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合、つまり投影面上に表示された画像の表示範囲中に凹凸がある場合には、測定位置の各測定距離を基に仮想平面を算出して、この仮想平面上に画像を合焦するので、投影面上の凹部や凸部に焦点が合うことを防止することができる。これにより、投影画像のボケを抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is determined whether or not at least three measurement positions are on the same plane, and if they are not on the same plane, that is, if there is an unevenness in the display range of the image displayed on the projection plane Since the virtual plane is calculated based on each measurement distance of the measurement position and the image is focused on the virtual plane, it is possible to prevent the concave portion or the convex portion on the projection surface from being focused. . As a result, it is possible to suppress blurring of the projected image.
[第1の実施の形態]
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第1の実施の形態について説明する。本実施形態の投影装置には、投影面に対して画像を投影する投影部と、投影部が投影する画像を合焦させる合焦部と、投影面上に表示された画像の表示範囲中の少なくとも3つの測定位置に対する各距離を測定する測距部と、測距部の測定結果を基に投影部及び合焦部を制御する制御部とが備えられている。そして、制御部は、複数位置における測距部の各測定結果から全ての測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、各測定位置の測定距離を基に仮想平面を算出して、投影部により投影された画像が仮想平面上に合焦されるように、合焦部を制御するようになっている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. The projection apparatus according to the present embodiment includes a projection unit that projects an image on a projection plane, a focusing unit that focuses an image projected by the projection unit, and a display range of an image displayed on the projection plane. A distance measuring unit that measures each distance to at least three measurement positions, and a control unit that controls the projection unit and the focusing unit based on the measurement results of the distance measuring unit are provided. Then, the control unit determines whether or not all the measurement positions are on the same plane from each measurement result of the distance measurement unit at a plurality of positions, and if not, the measurement distance of each measurement position A virtual plane is calculated based on the above, and the focusing unit is controlled so that the image projected by the projection unit is focused on the virtual plane.
具体的に本発明に係る投影装置について説明する。この図1は投影装置としてのプロジェクタ装置の外観構成を示すものであり、(a)はプロジェクタ装置の上側を表す斜視図であり、(b)はプロジェクタ装置の下側を表す斜視図である。 The projector according to the present invention will be specifically described. FIG. 1 shows an external configuration of a projector device as a projection device. FIG. 1A is a perspective view showing an upper side of the projector device, and FIG. 1B is a perspective view showing a lower side of the projector device.
図1に示すように、プロジェクタ装置10は、直方体状の本体ケーシング11の前面に、投影レンズ12、2対の測距レンズ13a,13b,13c,13d及びIr送受信部14が配設されている。
As shown in FIG. 1, the
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学変調素子で形成された光像を投影するためのものであり、ここでは合焦位置およびズーム位置(投影画角)を任意に可変できるものとする。
The
2対の測距レンズ13a,13b,13c,13dのうち、一対の測距レンズ13a,13bは上下方向に沿って配設されていて、他の一対の測距レンズ13c,13dは水平方向に沿って配設されている。これらの測距レンズ13a,13b,13c,13dは、それぞれ後述する位相差センサ131,132の一部を構成するものであり、被写体像に対するこれら両レンズでの視差から三角測距の原理の基づいて被写体までの距離、具体的には投影画像面までの距離を測距する。
Of the two pairs of
Ir送受信部14は、後述するリモートコントローラ40からのキー操作信号が重畳された赤外線光を受信するとともに、リモートコントローラ40に対して指示信号を送信する。
The Ir transmission /
また、本体ケーシング11の上面には、カバー17及びインジケータ15が配設されている。
カバー17は、ここでは図示しない本体サブキーを操作する際に開閉されるようになっている。本体サブキーは、リモートコントローラ40を使用せずにインジケータ15のキーでは設定指示できない詳細な各種動作等が操作できるようになっている。
A cover 17 and an
The cover 17 is opened and closed when operating a main body subkey (not shown). The main body sub key can operate various detailed operations that cannot be set by the key of the
本体ケーシング11の背面には、入力部18、Ir送受信部19及びACアダプタ接続部20が配設されている。
An
入力部18は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部機器との映像入出力の接続のためのUSB端子、映像入力用のミニ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。
The
Ir送受信部19は、上記Ir送受信部14と同様にリモートコントローラ40からのキー操作信号が重畳された赤外光を受信するとともに、リモートコントローラ40に対して指示信号を送信する。
The Ir transmitter /
ACアダプタ接続部20には、電源となるACアダプタ(図示省略)からのケーブルが接続される。
The AC
また、本体ケーシング11の下面には、背面側に一対の固定脚部21,21が取り付けられるとともに、前面側に高さ調節が可能な調整脚部22が取り付けられている。
調整脚部22は、そのネジ回転位置を手動で操作することにより、正確には上記投影レンズ12の投影方向の垂直方向成分、すなわち仰角を調整するようになっている。
A pair of fixed
The
次に、インジケータ15について図2を参照にして説明する。図2は、インジケータ15のキー配列等を表す説明図である。図2に示すように、インジケータ15には、電源キー15a、ズーム(Zoom)キー15b、フォーカス(Focus)キー15c、「AFK」キー15d、「Input」キー15e、「Auto」キー15f、「menu」キー15g、「Adjust」キー15h、「HELP」キー15i、「Esc」キー15j、「アップ(↑)」キー15k、「ダウン(↓)」キー15l、「レフト(←)」キー15m、「ライト(→)」キー15n、及び「Enter」キー15oと、電源/待機(power/standby)インジケータ15p及び温度(TEMP)インジケータ15qが備えられている。
Next, the
電源キー15aは、電源のオン/オフを指示する。
ズームキー15bは、「△」「▽」の操作によりズームアップ(tele)及びズームダウン(wide)を指示する。
The
The zoom key 15b instructs zoom-in (tele) and zoom-down (wide) by operating “Δ” and “▽”.
フォーカスキー15cは、「△」「▽」の操作により合焦位置の前方向及び後方向への移動を指示する。
「AFK」キー15dは、自動合焦(Automatic Focus)等の各種処理の即時実行を指示する。
The focus key 15c instructs to move the in-focus position forward and backward by the operation of “Δ” and “▽”.
The “AFK” key 15d instructs immediate execution of various processes such as automatic focusing.
「Input」キー15eは、上記入力部18のいずれかに入力される画像信号の手動切換えを指示し、「Auto」キー15fは、同入力部18のいずれかに入力される画像信号の自動切換えを指示する。
The “Input” key 15 e instructs manual switching of the image signal input to any of the
「menu」キー15gは、投影動作に関する各種メニュー項目の表示を指示し、「Adjust」キー15hは、投影面の状態を検出するための解析処理の開始を指示する。
「HELP」キー15iは、指示操作が不明な場合の各種ヘルプ情報の表示を指示し、「Esc」キー15jはその時点での操作の解除を指示する。
The “menu” key 15g instructs display of various menu items related to the projection operation, and the “Adjust” key 15h instructs the start of analysis processing for detecting the state of the projection plane.
The “HELP” key 15i instructs display of various help information when the instruction operation is unknown, and the “Esc” key 15j instructs release of the operation at that time.
「アップ」キー15k、「ダウン」キー15l、「レフト」キー15m及び「ライト」キー15nは、メニュー項目、ポインタやカーソル等その時点で選択または移動方向を指示する場合に応じて操作される。これら以外にも、「アップ」キー15k、「ダウン」キー15l、「レフト」キー15m、及び「ライト」キー15nは、プレゼンテーションの発表時間の入力操作や、投影されている画像の頁送り操作などが操作される。このように、これらの「アップ」キー15k、「ダウン」キー15l、「レフト」キー15m及び「ライト」キー15nが、プレゼンテーションの発表時間が登録される本発明に係る登録部である。 The “up” key 15k, the “down” key 15l, the “left” key 15m, and the “right” key 15n are operated in accordance with a menu item, a pointer, a cursor, or the like when a selection or movement direction is instructed at that time. In addition to these, an “up” key 15k, a “down” key 15l, a “left” key 15m, and a “right” key 15n are used to input the presentation presentation time, and to page the projected image. Is operated. As described above, the “up” key 15k, the “down” key 15l, the “left” key 15m, and the “right” key 15n are the registration unit according to the present invention in which the presentation presentation time is registered.
電源/待機インジケータ15pは、電源のオン/オフ状態と画像信号の入力がない状態を例えば緑色と赤色のLEDの点灯/消灯あるいは点滅により表示する。
温度インジケータ15qは、画像投影の光源となるランプの温度が投影に適した状態となっているか否かを例えば緑色と赤色のLEDの点灯/消灯あるいは点滅により表示する。
The power /
The
次に、リモートコントローラ40について説明する。図3はリモートコントローラ40のキー配列等を表す説明図である。図3に示すように、リモートコントローラ40には、インジケータ15と同様に電源キー40a、ズーム(Zoom)キー40b、フォーカス(Focus)キー40c、「AFK」キー40d、「Input」キー40e、「Auto」キー40f、「menu」キー40g、「Adjust」キー40h、「HELP」キー40i、「Esc」キー40j、「アップ(↑)」キー40k、「ダウン(↓)」キー40l、「レフト(←)」キー40m、「ライト(→)」キー40n及び「Enter」キー40oが備えられている。
これら各キーは、それぞれ対応するインジケータ15の各キーと同様の指示を出力するようになっている。
Next, the
Each of these keys outputs an instruction similar to each key of the
図4は、プロジェクタ装置10の電子回路の機能構成を表すブロック図である。この図4に示すように、プロジェクタ装置10には、画像を投影する投影部(投影手段)50が設けられている。この投影部50には、表示エンコーダ33、ビデオRAM34、表示駆動部35、表示素子36、光源部37、投影レンズ12、レンズモータ(M)38が備えられている。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional configuration of the electronic circuit of the
図5は、投影部50の具体的な概略構成を表すブロック図である。
光源部37には、光源ランプ61と、当該光源ランプ61からの出射光を前方に集光する方向に反射するリフレクタ62と、リフレクタ62の前方に出射した光の輝度分布を均一にするための導光部材63とが設けられている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a specific schematic configuration of the
The
導光部材63はガラス等からなる透明な角棒体からなっており、その一端が光の入射端とされ、他端が入射端から入射した光の出射端とされている。導光部材63は、その入射端をリフレクタ62の出射面に対向させて配置されており、リフレクタ62の前方に出射した光を入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて、均一な輝度分布の光を出射端から出射する。
The
また光源部37の出射側に配置されたカラーホイール64は、モータ65により低速回転される中心部材67の周囲にその周方向に並べて複数色のカラーフィルタと当該カラーフィルタのない少なくとも1つの空間部とを設けたものである。カラーホイール64は、そのホイール面を光源部37からの出射光の集光点に合わせて、複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部が光源部37から出射光の光路と交差するように配置されている。
In addition, the
表示素子36は、縦横の幅がそれぞれ10〜20μmの極薄金属片からなるマイクロミラー素子である。マイクロミラー素子はCOMSをベースとするミラー駆動素子により一方の方向と他方の方向とに傾動されるマイクロミラーにより形成された複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有しており、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光を、マイクロミラーの傾き方向の切り替えにより表示の観察方向と他の方向のいずれかに反射し、複数の画素から観察方向への光の出射を制御して画像を表示する。
The
表示素子36と光源部37との間には、光源部37からの出射光を平行に補正して表示素子36に入射させる光源側レンズ71が配置されている。投影レンズ12は、表示素子36からの観察方向への出射光をその光束を拡大してスクリーン等の投影面に投影するようになっている。
なお、本実施形態では、光源側レンズ71と投影レンズ12とをそれぞれ1枚のレンズで例示しているが、光源側レンズ71及び投影レンズ12はそれぞれレンズ収差を小さくするために複数枚のレンズを組み合わせて構成されている。
Between the
In the present embodiment, each of the light
また、表示素子36を制御する表示駆動部35は、カラーホイール64の回転に同期して当該カラーホイールの各色のカラーフィルタが光源部37からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタの色にそれぞれ対応した色成分の単色画像を表示素子27に表示させ、カラーホイール64の空間部が光源部37からの出射光の光路を通過するときに表示素子36の複数の画素からの光の出射時間を調整する。
この表示駆動部35は、カラーホイール制御部68と、時分割駆動回路69と、カラーシーケンス制御回路70とにより構成されている。
Further, the
The
カラーホイール制御部68は、カラーホイール64を回転させるモータ65を、時分割駆動回路69から与えられるタイミング信号に同期して制御するものであり、モータ65は、カラーホイール制御部68により制御され、カラーホイール64を定速回転させる。
The color
時分割駆動回路69は、カラーシーケンス制御回路70から送られてくる表示モード信号に従い、カラーホイール制御部68にタイミング信号を与えるとともに、図示しない外部回路から与えられる赤,緑,青の各色成分の単色画像信号R,G,Bに基づいてマトリックス演算により白黒画像信号Wを生成し、カラーホイール64の回転に同期して、前記赤,緑,青の各色成分の単色画像信号R,G,Bと白黒画像信号Wとを順次表示素子36に供給する。
The time-
すなわち、この時分割駆動回路69は、カラーホイール64の回転に同期して、カラーホイール64のカラーフィルタが光源部37からの出射光の光路を通過するときに、そのカラーフィルタの色に対応した色成分の単色画像信号R,G,Bを表示素子36に供給して単色画像を表示させ、カラーホイール64の空間部が光源部37からの出射光の光路を通過するときに、白黒画像信号Wを表示素子36に供給し、表示素子36の複数の画素からの光の出射を制御する。
That is, the time
さらに、この時分割駆動回路69は、カラーシーケンス制御回路70からの表示モード信号に応じて表示素子36への白黒画像信号Wの供給時間を調整し、前記画像信号Wの供給時間中、表示素子36に前記白黒画像信号Wに対応する白黒画像を表示させる。
Further, the time-
つまり、時分割駆動回路69は、カラーホイール64の空間部が光源部37からの出射光の光路を通過するときに、表示素子36の複数の画素からの光の出射時間を白黒画像信号Wの供給時間により調整する。
That is, the time-
なお、この実施形態では上述したように、光源部37からの出射光を、カラーホイール64が1回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化させるようにしており、したがって時分割駆動回路69は、表示素子36に対して、緑の単色画像信号、青の単色画像信号、赤の単色画像信号、白黒画像信号を順に供給する。
In this embodiment, as described above, the emitted light from the
また、前記カラーシーケンス制御回路70は、投影型表示装置の使用者により選択される投影画像の明るさを指定するための表示モード信号を時分割駆動回路69に送出する。
The color
そして、図4に示すように、プロジェクタ装置10の入力部18より入力された各種規格の画像信号や、後述する記憶部60内の画像データによる画像信号は、入出力インタフェース(I/F)31、システムバスSBを介して画像変換部32で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、表示エンコーダ33へ送られる。
As shown in FIG. 4, image signals of various standards input from the
表示エンコーダ33は、送られてきた画像信号をビデオRAM34に展開記憶させた上でこのビデオRAM34の記憶内容からビデオ信号を発生して表示駆動部35に出力する。
The
表示駆動部35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30[フレーム/秒]で上記したように表示素子36を制御する。
The
上記投影レンズ12はレンズモータ(M)38に駆動されることでズーム位置及びフォーカス位置を適宜移動させる。つまり、この投影レンズ12及びレンズモータ38が、投影部50により投影された画像を合焦する本発明に係る合焦手段である。
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部(制御手段)39である。この制御部39は、CPUと、動作プログラムを固定的に記憶したROM及びワークメモリとして使用されるRAM等により構成される。
The
A control unit (control means) 39 controls all the operations of the circuits. The
制御部39には、システムバスSBを介して記憶部60、音声処理部41、加速度センサ42及び測距部(測距手段)43が接続されている。
記憶部60は、例えばフラッシュメモリ等でなり、画像データなどを記憶するもので、制御部39に指示された画像データを適宜読出して上記表示エンコーダ33へ送出し、それらの画像を投影レンズ12により投影表示させる。
A
The
音声処理部41は、PCM音源等の音源回路を備え、投影表示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16を駆動して拡声放音させる。
加速度センサ42は、このプロジェクタ装置10が設置されている状態から移動された場合にその振動を検知して検知信号を制御部39へ出力する。
The
The
測距部43は、測距レンズ13a,13bを有する位相差センサ131及び測距レンズ13c,13dを有する位相差センサ132をそれぞれ駆動して、投影された画像中の任意の複数位置に対する距離を測定する。
The
ここで、測距部43による測距方法について詳細に説明する。なお、以下の説明においてプロジェクタ装置10に設けられた位相差センサ131と、位相差センサ132のうち、水平測距用の位相差センサ132を例にして説明するが、垂直測距用の位相差センサ131についても同様である。
Here, the distance measuring method by the
図6は、位相差センサ132の概略構成を表す上面図である。図6に示すように、位相差センサ132には、一対の測距レンズ13c,13dと、測距レンズ13c,13dに対抗して配置された一対のフォトセンサアレイ51,52が設けられている。
FIG. 6 is a top view illustrating a schematic configuration of the
位相差センサ132から被写体53までの距離を測定する場合において、被写体53に対して照射された光の反射光が一方の測距レンズ13cを通じてフォトセンサアレイ51に結像するとともに、その反射光が他方の測距レンズ13dを通じてフォトセンサアレイ52に結像する。図中の54,55がその被写体像を示している。
When measuring the distance from the
各測距レンズ13c,13dの光軸と結像間のそれぞれの距離をx1,x2とし、測距レンズ13c,13d間の距離をB、フォトセンサアレイ51,52と測距レンズ13c,13d間の距離をfとすると、被写体53までの距離dは以下のような式で求められる。
d=B・f/(x1+x2)・・・(1)
この式(1)においてB,fはセンサ固有の値であるので、被写体53までの距離dはフォトセンサアレイ51,52の位相(x1,x2)で求められることになる。
The distances between the optical axes of the
d = B · f / (x1 + x2) (1)
In this equation (1), since B and f are values unique to the sensor, the distance d to the
次に多点測距について説明する。図7は、多点測距を説明するための説明図である。図7に示すように、位相差センサ132の一対のフォトセンサアレイ51,52は、それぞれ一列に配設された数百bitのフォトセンサを有するラインセンサで構成されている。これらのフォトセンサを複数のグループに分けて、そのグループ毎に測距センサを行うのが多点測距である。
Next, multipoint ranging will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining multipoint ranging. As shown in FIG. 7, the pair of
図7の例では、投影面上に表示された画像の表示範囲中の少なくとも3つの測定位置(左側、中央、右側)から、投影面に垂直な方向に対する位相差センサ132までの距離(投影光軸方向成分の光軸方向成分距離)を測定する場合を示している。具体的にはフォトセンサアレイ51,52のフォトセンサをそれぞれ3つのグループに分けて、左側に位置するA1とA2グループのフォトセンサがスクリーン56に向かって右側を測距し、中央に位置するB1とB2のグループのフォトセンサがスクリーン56の中央付近を測距し、右側に位置するC1とC2のグループのフォトセンサがスクリーン56の左側を測距するようになっている。
In the example of FIG. 7, the distance (projection light) from at least three measurement positions (left side, center, right side) in the display range of the image displayed on the projection plane to the
図8は、位相差センサとスクリーンとの位置関係を表す説明図である。この図8に示すようにスクリーン56(実線部分)が位相差センサ132と並行である場合には、スクリーン56の右側、中央、左側の3つの測定点の測距結果は、位相差がD=E=Fといった関係が成り立つ。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the phase difference sensor and the screen. As shown in FIG. 8, when the screen 56 (solid line portion) is in parallel with the
一方、図中の点線で示すようにスクリーン56がθだけ傾いた場合、スクリーン56の右側、中央、左側の3つの測定点を測距すると(D’,E’,F’)、位相差がD’<E’<F’といった関係になる。この場合、スクリーン56は平面であるから、この3点は1次関数的な直線として表すことができ、この3点の距離からスクリーン56の傾き角度、つまりはスクリーン56に投影された画像の傾き角度を求めることができる。
On the other hand, when the
図9は、位相差センサと凹凸のある壁面との位置関係を表す説明図である。この図9に示すように、壁面57には、例えば柱58などの凹凸が形成されている。このような場合、位相差センサ132で壁面の右側、中央、左側の3つの測定点(G,H,I)を測距して、これらの位相により各測定位置から位相差センサ132までの測定距離d1,d2,d3(ここではd1=d3>d2)が求められることになる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the phase difference sensor and the uneven wall surface. As shown in FIG. 9, the
この方法によって測距部43で得られた複数位置の測定結果から、制御部39は各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、各測定位置の各測定距離を基に仮想平面を算出する。この算出では、各測定結果のうち、投影面に垂直な方向に対して最大な測定値(d1,d3)と、最小な測定値(d2)との中間値Mとなる位置に配置されるように仮想平面を算出する。算出された仮想平面Vは、図9の点線部である。
From the measurement results at a plurality of positions obtained by the
制御部39は、投影部50により投影された画像が仮想平面V上に合焦されるように、合焦部のレンズモータ38を制御して投影レンズ12を駆動させる。
The
なお、上記インジケータ15やリモートコントローラ40により、キー操作信号が制御部39に入力されると、当該信号に基づいて制御部39は各駆動部を制御する。
When a key operation signal is input to the
次に、本実施形態の作用について説明する。図10は、本実施形態のプロジェクタ装置10で実行される本発明に係るプログラムの一例を表すフローチャートである。このプログラムが実行されることにより、本発明に係る投影方法が実現されることになる。
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an example of a program according to the present invention that is executed by the
「Adjust」キー15hから解析処理開始指示が入力されると、制御部39はプログラムを実行する。
ステップS1では、制御部39は測距部43を制御して各測定位置までの距離を測距するとともに、測距方向と測定結果とから投影方向距離に換算する(測距ステップ、測距工程)。
When an analysis process start instruction is input from the “Adjust” key 15h, the
In step S1, the
ステップS2では、制御部39はステップS1で算出した各投影方向距離を比較することにより、各測定位置が同一平面上に存在しているか否かを判断する。制御部39は、全ての投影方向距離が同一である場合には各測定位置が同一平面上に存在していると認識して、ステップS4に移行し、全ての投影方向距離が同一でない場合には各測定位置が同一平面上に存在していないと認識して、ステップS3に移行する。
In step S2, the
ステップS3では、制御部39は、所定の方法により、ピントを合わせるための平面である仮想平面を算出する。この仮想平面の算出においては、前記したように投影方向距離の最大値と最小値の中間値の距離にある投影方向と垂直な平面を仮想平面としてもよいし、各投影方向距離の平均値の距離にある投影方向と垂直な平面を仮想平面としてもよい。
また、投影装置がレンズシフト機能等、投影方向を変更できる機能を有する場合には、投影方向距離だけでなく測距方向を考慮した上で仮想平面を算出し、変更した投影方向に対して垂直な平面となるようにすることもできる。これによって、よりボケを抑制した投影画像とすることができる。
In step S3, the
In addition, when the projection apparatus has a function that can change the projection direction, such as a lens shift function, the virtual plane is calculated in consideration of not only the projection direction distance but also the distance measurement direction, and is perpendicular to the changed projection direction. It can also be a flat surface. Thereby, it is possible to obtain a projection image in which blurring is further suppressed.
ステップS4では、制御部39は、決定した投影平面にピントを合わせて画像を投影するように、レンズモータ38を制御して投影レンズ12を移動させることでフォーカスを合わせる。この投影平面は、各測定位置が同一平面上にあるときは、その平面であり、そうでない時は算出した仮想平面となる(合焦工程、合焦ステップ)。
In step S4, the
ステップS5では、制御部39は、台形補正を行なうためのチャートを投影させる。
In step S5, the
ステップS6では、制御部39は、投影したチャートを基に、台形補正(オートキーストーン補正)を行なう。
In step S6, the
ステップS7では、制御部39は投影部50を制御して投影面に対して画像を投影する(投影ステップ、投影工程)。
In step S7, the
以上のように、本実施形態では、3つの測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合、つまり投影面上に表示された画像の表示範囲中に凹凸がある場合には、測定位置の各測定距離を基に仮想平面を算出して、この仮想平面上に画像を合焦するので、投影面上の凹部や凸部に焦点が合うことを防止することができる。これにより、投影画像のボケを抑制することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, it is determined whether or not the three measurement positions are on the same plane. If the three measurement positions are not on the same plane, that is, unevenness is present in the display range of the image displayed on the projection plane. If there is, the virtual plane is calculated based on each measurement distance of the measurement position, and the image is focused on the virtual plane, so that the concave portion or the convex portion on the projection surface is prevented from being focused. be able to. As a result, it is possible to suppress blurring of the projected image.
上記では、測距工程→合焦工程→投影工程の順番で処理を実行しているが、これに限らず測距工程の後に合焦工程が実行されるのならば投影工程は前後してもかまわない。例えば測距工程の前に投影工程があってもよいし、測距工程と合焦工程との間に投影工程がある場合が挙げられる。つまり、先に画像を投影しておいて、後から測距工程と合焦工程を行って、後追いでピントを合わせるように構成してもよい。これにより、少しでも早く画像を投影することが可能となる。 In the above, the processing is executed in the order of the distance measuring step → the focusing step → the projecting step. However, the present invention is not limited to this, and if the focusing step is executed after the distance measuring step, the projection step may be performed before and after. It doesn't matter. For example, there may be a projection step before the distance measurement step, and there may be a case where there is a projection step between the distance measurement step and the focusing step. That is, the image may be projected first, the distance measurement step and the focusing step may be performed later, and the focus may be adjusted later. This makes it possible to project an image as soon as possible.
また、制御部39は、3つの測定位置における測距部43の各測定結果のうち、投影面に垂直な方向に対して最大な測定値と最小な測定値との中間値となる位置に仮想平面が配置されるように、仮想平面を算出しているので、仮想平面に対して画像を合焦した際には、最大な値となった測定位置や最小な値となった測定位置のいずれにおいても極力投影画像のボケを抑制することができる。
Further, the
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、フロントプロジェクタとしてのプロジェクタ装置を例示して説明しているが、リアプロジェクタに対しても適用可能である。
また、本実施形態では、測定位置を3箇所とした場合について例示したが、測定位置は4箇所以上であってもかまわない。測定位置を多くすればそれだけ投影面の平面検出精度が高まることになる。例えば、図11では投影面(壁面57)に3本柱58が配置されている場合を表していて、図12では投影面59が波打っている場合を表しているが、測定位置が3箇所(図中L1,L2,L3)の場合であると、図11,図12のいずれで場合でも各測定位置の測定結果は同じとなってしまい(図11の場合は測定結果がD1、図12の場合は測定結果がD2)、平面として判断されてしまう。しかしながら、例えば図中のL4、L5を加えて測定位置を5箇所とすると、全ての測定位置の測定結果は異なることになるので、この投影面が平面ではないと判断されることになるのである。
Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be modified as appropriate.
For example, in the present embodiment, a projector device as a front projector is described as an example, but the present invention can also be applied to a rear projector.
Further, in the present embodiment, the case where the number of measurement positions is three is illustrated, but the number of measurement positions may be four or more. If the number of measurement positions is increased, the plane detection accuracy of the projection plane increases accordingly. For example, FIG. 11 shows a case where three
また、本実施形態では、少なくとも3つの測定位置における測距部43の各測定結果のうち、投影面に垂直な方向に対して最大な測定値と最小な測定値との中間値となる位置に仮想平面が配置される場合を例示して説明したが、各測定位置における測距部43の各測定結果の平均値となる位置に仮想平面が配置されてもよい。これによって、仮想平面に対して画像を合焦した際の投影面に対するボケを抑制するための別の形態を提供することができる。
Further, in the present embodiment, among the measurement results of the
そして、本実施形態では、各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出しているが、各測定位置の測定結果の最小値と最大値の差が許容範囲を超えている場合には、エラーや警告を報知してもよい。このように投影面の凹凸の許容範囲を設けていれば、あまり極端に凹凸している投影面である場合にはその状態のまま投影することを回避することができる。
また、前記した各測定位置の測定結果の最小値と最大値の差が許容範囲を超えている場合であっても、強制的に上記の平均値となる位置に仮想平面を配置してもよい。これによって、かなり凹凸の激しい場所へもピントの自動調整をした画像の投影が可能となる。
And in this embodiment, the virtual plane is calculated based on the measurement result of each measurement position, but when the difference between the minimum value and the maximum value of the measurement result of each measurement position exceeds the allowable range, An error or warning may be notified. As described above, if the projection surface has an allowable range of unevenness, it is possible to avoid projecting the projection surface as it is when the projection surface is extremely uneven.
In addition, even when the difference between the minimum value and the maximum value of the measurement results at each measurement position described above exceeds the allowable range, the virtual plane may be forcibly arranged at a position where the above average value is obtained. . As a result, it is possible to project an image with automatic focus adjustment even in a place where the unevenness is extremely severe.
また、多数の点を測距している場合には、その内の所定割合(例えば80%)が同一の平面にあることがわかっている場合には、残りを無視して、その同一平面へ投影するようにしてもよい。これによって、投影面の一部がスクリーンからはみ出ていたり、投影面の極一部だけが極端に突起しているような場合であっても、それにより投影画像がボケてしまうことなく、ピントがあった画像を投影することができる。 In the case of measuring a number of points, if it is known that a predetermined ratio (for example, 80%) is in the same plane, the rest are ignored and the same plane is ignored. You may make it project. As a result, even if a part of the projection surface protrudes from the screen or only a very small part of the projection surface protrudes extremely, the projected image is not blurred, and the focus is reduced. Projected images can be projected.
また、本実施形態では、測距のために位相差センサを用いたが、距離画像センサを用いてもよい。距離画像センサとは、例えば、画素に蓄積した電荷を電圧として読み出して出力回路に転送して増幅して出力する「電荷転送方式」に基づく特殊画素構造をしたCMOSセンサと、そのCMOSセンサ周辺に被写体に向けて近赤外光を照射するLEDとを備え、このLED反射光を前記CMOSが受光するまでの時間を計測することで距離を求める「TOF方式」を用いたものである。これによって、より広範囲にわたる測距を、素早く行なうことができる。 In this embodiment, a phase difference sensor is used for distance measurement, but a distance image sensor may be used. The distance image sensor is, for example, a CMOS sensor having a special pixel structure based on a “charge transfer method” in which charges accumulated in a pixel are read out as a voltage, transferred to an output circuit, amplified and output, and around the CMOS sensor. And an LED that irradiates near-infrared light toward a subject, and uses a “TOF method” in which a distance is obtained by measuring the time until the CMOS receives the reflected LED light. This makes it possible to quickly perform ranging over a wider range.
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形させることが可能である。また、前述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよい。前述した実施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の組み合わせにより、種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、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。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not deviate from the summary. Further, the functions executed in the above-described embodiments may be combined as appropriate as possible. The above-described embodiments include various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if several constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, if an effect can be obtained, a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
10 プロジェクタ装置
11 本体ケーシング
12 投影レンズ(合焦手段)
13a,13b,13c,13d 測距レンズ
14 Ir送受信部
15 インジケータ
16 スピーカ
17 カバー
18 入力部
19 Ir送受信部
20 アダプタ接続部
21 固定脚部
22 調整脚部
27 表示素子
32 画像変換部
33 表示エンコーダ
34 ビデオRAM
35 表示駆動部
36 表示素子
37 光源部
38 レンズモータ(合焦手段)
39 制御部
40 リモートコントローラ
41 音声処理部
42 加速度センサ
43 測距部
50 投影部
51 フォトセンサアレイ
51,52 フォトセンサアレイ
53 被写体
56 スクリーン
60 記憶部
61 光源ランプ
62 リフレクタ
63 導光部材
64 カラーホイール
65 モータ
67 中心部材
68 カラーホイール制御部
69 時分割駆動回路
70 カラーシーケンス制御回路
71 光源側レンズ
131,132 位相差センサ
DESCRIPTION OF
13a, 13b, 13c,
35
39
Claims (6)
前記投影手段が投影する画像を合焦させる合焦手段と、
前記投影面の少なくとも3つの測定位置に対する各距離を測定する測距手段と、
前記測距手段の測定結果を基に前記投影手段及び前記合焦手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記複数位置における前記測距手段の各測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定距離を基に仮想平面を算出して、前記投影手段より投影された画像が前記仮想平面上に合焦されるように、前記合焦手段を制御することを特徴とする投影装置。 Projection means for projecting an image onto the projection plane;
Focusing means for focusing an image projected by the projection means;
Distance measuring means for measuring each distance to at least three measurement positions of the projection plane;
Control means for controlling the projection means and the focusing means based on the measurement result of the distance measuring means,
The control means determines whether or not the measurement positions are on the same plane from the measurement results of the distance measurement means at the plurality of positions, and if they are not on the same plane, A projection apparatus that calculates a virtual plane based on a measurement distance and controls the focusing unit so that an image projected by the projection unit is focused on the virtual plane.
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離が最大となる前記光軸成分距離と、最小となる前記前記光軸成分距離との中間値である前記光軸成分距離となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴とする投影装置。 The projection device according to claim 1,
The control means includes
For each distance measured by the distance measuring means at each measurement position, an intermediate between the optical axis component distance at which the optical axis direction component distance of the projection optical axis direction component is maximum and the optical axis component distance at which the optical axis component distance is minimum. A projection apparatus, wherein the virtual plane is calculated so that the virtual plane is arranged at a position where the measurement position group corresponding to the optical axis component distance as a value exists.
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離の平均値をとり、その平均値となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴とする投影装置。 The projection device according to claim 1,
The control means includes
For each distance measured by the distance measuring means at each measurement position, an average value of the optical axis direction component distances of the projection optical axis direction components is taken, and the virtual plane is located at the position where the measurement position group serving as the average value exists. The projection apparatus is characterized in that the virtual plane is calculated such that
前記制御手段は、前記各測定位置が所定の割合以上同一平面上にあると判断した場合には、その平面を仮想平面とすることを特徴とする投影装置。 The projection device according to claim 1,
When the control means determines that the measurement positions are on the same plane by a predetermined ratio or more, the projection apparatus sets the plane as a virtual plane.
前記投影面の少なくとも3つの測定位置に対する各距離を測定する測距工程と、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦工程とを有し、
前記合焦工程は、
前記測距工程により得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴とする投影方法。 A projection step of projecting an image onto the projection plane;
A distance measuring step for measuring distances to at least three measurement positions on the projection plane;
A focusing step of focusing the image to be projected on the projection plane,
The focusing step includes
It is determined whether or not the measurement positions are on the same plane from the measurement results of the measurement positions obtained by the ranging step. If the measurement positions are not on the same plane, the measurement results of the measurement positions are determined. A projection method characterized in that a virtual plane is calculated based on and the image to be projected is focused on the virtual plane.
投影面の少なくとも3つの測定位置に対する各距離を測定する測距ステップと、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦ステップとを有し、
前記合焦ステップは、
前記測距ステップにより得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴とするプログラム。 A projecting step for projecting an image onto a projection surface;
A ranging step of measuring each distance to at least three measurement positions on the projection plane;
A focusing step of focusing the image to be projected on the projection plane,
The focusing step includes
It is determined whether or not the measurement positions are on the same plane from the measurement results of the measurement positions obtained by the ranging step. If the measurement positions are not on the same plane, the measurement results of the measurement positions are determined. A program that calculates a virtual plane based on the image and focuses the projected image on the virtual plane.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
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US8953101B2 (en) | 2011-08-18 | 2015-02-10 | Ricoh Company, Ltd. | Projector and control method thereof |
CN107490927A (en) * | 2016-06-12 | 2017-12-19 | 中兴通讯股份有限公司 | Projected focus method and projecting apparatus based on camera |
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2006
- 2006-03-29 JP JP2006091121A patent/JP2007264413A/en active Pending
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