JP2012108233A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device.
プロジェクタで画像を投影し、投影画像を指などでタッチした位置を検出する技術が知られている(特許文献1参照)。 A technique is known in which an image is projected by a projector and a position where the projected image is touched with a finger or the like is detected (see Patent Document 1).
従来技術では、タッチ位置の検出光として非可視光を用いるので、ユーザーの指が検出光に触れてもユーザー自身にはわからないという問題があった。 In the prior art, since invisible light is used as the detection light for the touch position, there is a problem that even if the user's finger touches the detection light, the user himself / herself does not know.
本発明による電子機器は、投射用可視波長の光を発する第1光源と、第1光源からの照明光を変調するライトバルブと、ライトバルブからの変調光による像を投射する投射光学系と、第1光源と異なり、可視波長の光を投射光学系による投射面と略平行に発する第2光源と、第2光源による可視波長に対応する画像であって、投射光学系による投射領域を含む第1画像を取得する撮像手段と、撮像手段が所定間隔で取得する第1画像に基づいて画像間の変化を検出する検出手段と、第1画像における検出位置に基づいて所定の処理を指示する指示手段と、を備えることを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention includes a first light source that emits light having a visible wavelength for projection, a light valve that modulates illumination light from the first light source, a projection optical system that projects an image of the modulated light from the light valve, Unlike the first light source, the second light source emits light having a visible wavelength substantially parallel to the projection surface by the projection optical system, and an image corresponding to the visible wavelength by the second light source, including a projection region by the projection optical system. An imaging unit that acquires one image, a detection unit that detects a change between images based on a first image that the imaging unit acquires at predetermined intervals, and an instruction that instructs a predetermined process based on a detection position in the first image And means.
本発明による電子機器では、検出されるタッチ位置がユーザ自身にも判るようにタッチ位置の検出が行える。 In the electronic device according to the present invention, the touch position can be detected so that the detected touch position can be recognized by the user.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態によるプロジェクタ1の光学系の要部構成図である。本実施形態では、プロジェクタ1が設置面を投射する。図1において、プロジェクタ1は、投射ユニット20と、制御部15と、可視カメラ11と、投光ユニット12と、反射ミラー30とを有する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an optical system of a
図2は、プロジェクタ1の光学系を詳細に説明する図である。図2において、投射ユニット20は、レーザー光源201、202、203と、反射型表示素子204と、投射光学系205とを含む。レーザー光源は、たとえば、赤色光を発する半導体レーザー(以下LD201と呼ぶ)と、緑色光を発するLD202と、青色光を発するLD203とを有し、3原色光源を構成する。レーザー光源201、202、203は、各色が時分割で発光することにより、反射型表示素子204を色順次に照明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the optical system of the
反射型表示素子204は、たとえば、DMD(Digital Micromirror Device)によって構成される。DMDは、画素に対応する可動微小鏡面(マイクロミラー)を二次元に配列したものである。マイクロミラーに設けられる電極を駆動することにより、照明光を投射光学系へ向けて反射する状態と、照明光を内部の吸収体へ向けて反射する状態とを切替える。各マイクロミラーを個別に駆動することにより、表示画素ごとに照明光の反射を制御する。
The
一般に、DMDは照明光を外部へ反射する状態と、照明光を内部へ吸収する状態との2値制御であるが、これら2値状態を高速で切替え、反射状態と吸収状態との時間比率を制御するパルス幅変調(PWM)によって濃淡を表現する。上述したレーザー光源201、202、203によって色順次で照明することにより、1個の反射型表示素子204を用いてフルカラー像の投射を行う。投射光学系205を介して投射ユニット20から射出された投射光束は、反射ミラー30(図1)によって折り曲げられる。これにより、設置面(スクリーン)の投射領域上にフルカラー像が投射される。
In general, DMD is a binary control of a state in which illumination light is reflected to the outside and a state in which illumination light is absorbed to the inside. However, these binary states are switched at high speed, and the time ratio between the reflection state and the absorption state is changed. The shade is expressed by the pulse width modulation (PWM) to be controlled. By illuminating the
投射ユニット20が投射する画像信号は、外部機器からプロジェクタ1の制御部15へ供給される。制御部15は、外部機器からの画像信号に基づいて反射型表示素子204を駆動するとともにレーザー光源201、202、203を発光させることにより、投射ユニット20に対する投射制御を行う。
The image signal projected by the
本実施形態は、プロジェクタ1が投射したフルカラー像を指などでタッチする場合のタッチ位置検出に特徴を有するので、以降の説明はタッチ位置検出を中心に行う。
Since the present embodiment has a feature in touch position detection when a full color image projected by the
制御部15は、上記投射制御に加えて、可視カメラ11、および投光ユニット12に対する駆動制御を行う。可視カメラ11は、投射ユニット20による投射領域、すなわち投射されたフルカラー像を撮影する。制御部15は、可視カメラ11が撮影した画像を投射画像の画像信号として取得し、該画像に台形歪みが生じている場合には、台形歪みを解消するように上記反射型表示素子に表示させる画像を補正する。これにより、投射ユニット20から投射される画像に対して台形歪み補正が施される。また、制御部15は、可視カメラ11が撮影した画像を上記投射画像の画像信号として取得し、該画像の色補正が必要な場合には、過不足となる色成分の濃淡を個別に調節することにより、投射像の色補正を行う。たとえば、プロジェクタ1を机上に載置する場合には、机の色に起因して色補正が必要な場合がある。
The
投光ユニット12は、可視光(たとえば赤色光)を発するLEDによって構成される。投光ユニット12は、制御部15からの指示に応じて設置面に平行な光束を発する。投光ユニット12からの赤色光は設置面を照射しないので、赤色光は投射ユニット20による投射像に影響を与えない。
The
投光ユニット12は、上述したレーザー光源を構成するLD201、LD202、およびLD203の発光タイミングとタイミングをずらして発光する。図4は、LD201、LD202、LD203、および発光ユニット12のLEDの発光タイミングを説明する図である。図4において、横軸は時間を表し、縦軸は各光源のオン/オフ状態を表す。各光源は、オン状態で発光し、オフ状態で消灯する。図4によれば、投射する画像1フレームにつき青色のLD203、緑色のLD202、赤色のLD201が色順次に発光する(投射期間と呼ぶ)。そして、次フレームの投射のために青色のLD203を発光させる前に、投光ユニット12を発光させる(検出期間と呼ぶ)。
The
つまり、投射期間の中で青色のLD203、緑色のLD202、および赤色のLD201が所定時間(たとえば8msec)ずつ時分割発光する。そして、投射期間と投射期間とに挟まれた検出期間に、投光ユニット12の可視光LEDが所定時間(たとえば8msec)発光する。図1は、投射期間の状態を例示する図であり、図3は、検出期間の状態を例示する。ユーザーがフルカラー像によって示された所定の領域を指などでタッチする場合、図1の投射期間と図3の検出期間は交互に繰り返されているので、指先が投光ユニット12からの光束を遮り、可視光(本例では赤色光)が指先で拡散反射する。可視光の反射光の一部は、可視カメラ11へ向かって進行する。
That is, during the projection period, the
図3に例示する検出期間において可視カメラ11に撮影を行わせることにより、指で反射した可視光(赤色光)を含む検出用画像を取得できる。制御部15は、可視カメラ11が撮影した画像を検出画像の画像信号として取得し、取得画像のうち赤色光が反射している位置座標(画面内において輝度が最も高い画素位置)を検出し、検出位置に基づいて所定の処理を行う。
By causing the
所定の処理の例として、たとえば、検出位置が撮影画面の左側領域に含まれる場合に投射ユニット20が投射する画像を1コマ前に戻す。反対に、検出位置が撮影画面の右側領域に含まれる場合には投射ユニット20が投射する画像を1コマ進める。
As an example of the predetermined process, for example, when the detection position is included in the left area of the shooting screen, the image projected by the
図5は、上記制御部15が実行する処理の流れを説明するフローチャートである。制御部15は、プロジェクタ1の電源オン操作が行われると図5に例示する処理を起動する。本実施形態では、起動後に初期チェック(第1撮像モードと呼ぶ)を行い、初期チェックが終了すると通常動作(第2撮像モードと呼ぶ)へ移行する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of processing executed by the
第1撮像モードでは、上記投射期間に可視カメラ11が投射画像を撮影し、上記検出期間において可視カメラ11による撮影を省略する。これに対し、第2撮像モードでは、上記投射期間に可視カメラ11による撮影を省略し、上記検出期間において可視カメラ11が検出用画像を撮影する。
In the first imaging mode, the
図5のステップS1において、制御部15は、投射ユニット20へ指示およびデータを送り、反射型表示素子に初期画像を表示させてステップS2へ進む。これにより、設置面である投射領域上に初期画像が投射される。初期画像は、たとえば、歪みチェックおよびホワイトバランスチェック用の公知のチェックパターンを用いる。
In step S1 of FIG. 5, the
ステップS2において、制御部15は投射状態を取得する。具体的には、可視カメラ11へ指示を送り、投射ユニット20が投射する初期画像を上記投射期間に撮影させてステップS3へ進む。ステップS3において、制御部15は画像判定を行う。具体的には、可視カメラ11が撮影したチェックパターン画像を取得して歪みチェックを行うとともに、上記チェックパターン画像に基づいてホワイトバランスチェックを行う。制御部15は、チェックの結果を良判定した場合はステップS3を肯定判定してステップS4へ進む。制御部15は、チェックの結果を否判定した場合はステップS3を否定判定してステップS2へ戻る。ステップS2へ戻る場合は、上述した台形歪み補正および色補正(ホワイトバランス補正)を行ってから、再度初期画像を撮影させる。
In step S2, the
なお、制御部15は、設置面である投射領域上に障害物が存在することに起因して可視カメラ11から取得した画像がチェックパターン画像と認識できない場合も、ステップS3を否定判定する。
Note that the
ステップS4において、制御部15は、第1撮像モードから第2撮像モードへ切替えてステップS5へ進む。具体的には、以降の投射期間における可視カメラ11の撮影を停止させ、以降の検出期間において可視カメラ11の撮影を開始させる。これにより、プロジェクタ1は通常動作へ移行する。
In step S4, the
通常動作では、投射ユニット20から画像を投射しながら、上記投射期間と投射期間とに挟まれた検出期間に投光ユニット12から可視光を発し、該検出期間において可視カメラ11で画像を取得する動作を繰り返す。本実施形態の制御部25は、投光ユニット12が発する色(赤色)の画像のフレーム間の変化の有無をチェックし、変化を検出した場合には上述したように取得画像に基づいてタッチ位置を検出する。
In normal operation, while projecting an image from the
ステップS5において、制御部15は投光ユニット12へ指示を送り、可視光(本例では赤色光)を発光させる。制御部15はさらに、投射ユニット20へ指示を送り、外部機器からプロジェクタ1へ供給される所定の画像を投射させる。なお、制御部15内の不揮発性メモリに記憶した画像を投射させてもよい。
In step S5, the
制御部15は、ユーザーが投射領域を指などでタッチした場合、上述したように、タッチ位置に基づいて所定の処理を行う。投射領域がタッチされない場合は、所定画像の投射を継続する。
When the user touches the projection area with a finger or the like, the
ステップS6において、制御部15は、画像投射停止操作が行われるとステップS7へ進む。ステップS7において、制御部15は投射ユニット20へ指示を送り、画像の投射を終了させて図5による処理を終了する。
In step S6, when the image projection stop operation is performed, the
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)プロジェクタ1は、赤色、緑色、および青色の光を発するレーザー光源201、202、203と、レーザー光源201、202、203からの照明光を変調する反射型表示素子204と、反射型表示素子204からの変調光による像を投射する投射光学系205と、レーザー光源201、202、203と異なり、可視波長の光を投射光学系205による投射面と略平行に発する投光ユニット12と、投光ユニット12による可視波長に対応する画像であって、投射光学系205による投射領域を含む検出用画像を取得する可視カメラ11と、可視カメラ11が所定間隔で取得する検出用画像に基づいて画像間の変化を検出する制御部15と、検出用画像における検出位置に基づいて所定の処理を指示する制御部15と、を備えるようにしたので、検出されるタッチ位置がユーザ自身にも判るようにタッチ位置の検出が行える。
According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The
(2)上記プロジェクタ1において、レーザー光源201、202、203の非発光時に投光ユニット12が発光し、投光ユニット12の非発光時にレーザー光源201、202、203が発光するようにレーザー光源201、202、203および投光ユニット12を制御する制御部15をさらに備えるようにしたので、可視カメラ11として一般のデジタルカメラ用の撮像ユニットを用いることができ、適切に検出用画像を取得することもできる。
(2) In the
(3)上記(2)において、制御部15は、投光ユニット12が発光している状態で可視カメラ11が検出用画像を取得するようにレーザー光源201、202、203、投光ユニット12および可視カメラ11を制御するようにしたので、適切に検出用画像を取得することもできる。
(3) In the above (2), the
(4)上記(3)において、制御部15はさらに、レーザー光源201、202、203による可視波長に対応する画像であって、投射光学系205による投射領域を含む投射画像を取得するようにレーザー光源201、202、203、投光ユニット12および可視カメラ11を制御し、取得した投射画像に基づいて投射光学系205から投射される像を補正する制御部15をさらに備えるので、可視カメラ11をタッチ位置検出以外にも、投射像補正のために役立てることができる。
(4) In the above (3), the
(5)上記(1)〜(4)において、レーザー光源は互いに波長が異なる複数色の光源201、202、203を含み、制御部15は、複数色の光源201、202、203を時分割で発光させるとともに、複数色の光源201、202、203の全てが非発光時に投光ユニット12を発光させるようにしたので、適切に検出用画像を取得することができる。
(5) In the above (1) to (4), the laser light source includes
(6)上記(5)において、レーザー光源は赤色、緑色、および青色の光源を含むので、投射画像としてフルカラー像を得ることができる。 (6) In the above (5), since the laser light source includes red, green, and blue light sources, a full color image can be obtained as a projection image.
(変形例1)
投射ユニット20の光源として、レーザー光源の代わりにLED光源を用いる構成にしてもよい。また、投光ユニット12の可視光源として、LED光源の代わりにLD光源を用いる構成にしてもよい。
(Modification 1)
As a light source of the
(変形例2)
投射領域のタッチ位置を検出するための投光ユニット12が発する光について、可視光であれば赤色光でなくてもよい。
(Modification 2)
About the light which the
(変形例3)
上記の説明では、投光ユニット12に連続発光させる例を説明したが、連続発光の代わりに点滅発光させるようにしてもよい。たとえば、上述したようにタッチ位置に基づいて投射ユニット20が投射する画像をコマ戻しまたはコマ送りさせる場合に、既に先頭コマを投射中であって前に戻せない場合や、既に最終コマを投射中であって次に送れない場合には、投光ユニット12から発する光を連続光から点滅光に切替える。ユーザーの指先で拡散反射される光が点滅光に変化することで、コマ戻しまたはコマ送り不能であることをユーザーに知らせることができる。なお、投光ユニット12に点滅光を発光させた場合でも、タッチ位置の検出は連続発光の場合と同様に行うことができる。
(Modification 3)
In the above description, the example in which the
(変形例4)
プロジェクタ1の不図示の電源電池が消耗して残容量が所定値以下になった場合や、投射ユニット20における温度が所定温度を超えた場合に、投光ユニット12を点滅発光させるようにしてもよい。ユーザーの指先で拡散反射される光が点滅光に変化することで、電池残量の低下や機器内の温度上昇をユーザーに知らせることができる。
(Modification 4)
When the power source battery (not shown) of the
(変形例5)
投光ユニット12の発光タイミングを図4の場合と異ならせてもよい。上述したレーザー光源を構成するLD201、LD202、およびLD203がいずれも発光しない状態が存在する場合、この間に投光ユニット12を発光させてもよい。図6は、変形例5におけるLD201、LD202、LD203、および発光ユニット12のLEDの発光タイミングを説明する図である。図5において、横軸は時間を表し、縦軸は各光源のオン/オフ状態を表す。各光源は、オン状態で発光し、オフ状態で消灯する。
(Modification 5)
The light emission timing of the
図6によれば、投射する画像1フレームにつき青色のLD203、緑色のLD202、赤色のLD201がいずれも発光しない期間が3回存在する。そこで、この3回のうち少なくとも1回以上、投光ユニット12を発光させる。たとえば、1フレームを約16.67msec(60Hz)とする場合に、青色のLD203、緑色のLD202、および赤色のLD201が第1所定時間(たとえば1.11msec)の間隔を空けて第2所定時間(たとえば4.44msec)ずつ発光する。投光ユニット12は、この第1所定時間の間に可視光を発光する。変形例5では、投光ユニット12が可視光を発する第1所定時間が上記検出期間に相当する。
According to FIG. 6, there are three periods in which none of the
(変形例6)
可視カメラ11を設置面に対して高い位置へ変更してもよい。図7および図8は、変形例6におけるプロジェクタ1Bの光学系の要部構成図である。図7は、上記投射期間に相当する状態を例示し、図8は、上記検出期間に相当する状態を例示する。
(Modification 6)
The
図7、図8において、図1、図3と共通する部材には同一符号を記す。変形例6では、図1、図3の場合に比べて可視カメラ11が設置面から離れるので、投射領域を撮影する場合の撮影画角を小さく抑えられる。撮影画角が小さければ撮影光学系を小型化できるので、可視カメラ11の小型化、ひいてはプロジェクタ1Bの小型化につながる。
7 and 8, the same reference numerals are used for members common to those in FIGS. In the modified example 6, since the
プロジェクタ1を例に説明したが、カメラや携帯電話機、フォトフレームなどの電子機器にも本発明を適用できる。
Although the
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。 The above description is merely an example, and is not limited to the configuration of the above embodiment.
1、1B…プロジェクタ
11…可視カメラ
12…投光ユニット
15…制御部
20…投射ユニット
30…反射ミラー
201、202、203…レーザー光源
204…反射型表示素子
205…投射光学系
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1光源からの照明光を変調するライトバルブと、
前記ライトバルブからの変調光による像を投射する投射光学系と、
前記第1光源と異なり、可視波長の光を前記投射光学系による投射面と略平行に発する第2光源と、
前記第2光源による可視波長に対応する画像であって、前記投射光学系による投射領域を含む第1画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段が所定間隔で取得する前記第1画像に基づいて画像間の変化を検出する検出手段と、
前記第1画像における前記検出位置に基づいて所定の処理を指示する指示手段と、
を備えることを特徴とする電子機器。 A first light source that emits light of a visible wavelength for projection;
A light valve that modulates illumination light from the first light source;
A projection optical system for projecting an image of modulated light from the light valve;
Unlike the first light source, a second light source that emits light having a visible wavelength substantially parallel to a projection surface by the projection optical system;
An imaging unit that acquires an image corresponding to a visible wavelength by the second light source and includes a projection region by the projection optical system;
Detecting means for detecting a change between images based on the first image acquired by the imaging means at predetermined intervals;
Instruction means for instructing predetermined processing based on the detection position in the first image;
An electronic device comprising:
前記第1光源の非発光時に前記第2光源が発光し、前記第2光源の非発光時に前記第1光源が発光するように前記第1光源および前記第2光源を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 1,
Control means for controlling the first light source and the second light source so that the second light source emits light when the first light source does not emit light and the first light source emits light when the second light source does not emit light. An electronic device characterized by that.
前記制御手段は、前記第2光源が発光している状態で前記撮像手段が前記第1画像を取得するように前記第1光源、前記第2光源および前記撮像手段を制御することを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 2,
The control unit controls the first light source, the second light source, and the imaging unit so that the imaging unit acquires the first image in a state where the second light source emits light. Electronics.
前記制御手段はさらに、前記第1光源による可視波長に対応する画像であって、前記投射光学系による投射領域を含む第2画像を取得するように前記第1光源、前記第2光源および前記撮像手段を制御し、
前記第2画像に基づいて前記投射光学系から投射される像を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 3,
The control means further includes the first light source, the second light source, and the imaging so as to obtain an image corresponding to a visible wavelength by the first light source and including a projection region by the projection optical system. Control means,
An electronic apparatus, further comprising a correcting unit that corrects an image projected from the projection optical system based on the second image.
前記第1光源は、互いに波長が異なる複数色の光源を含み、
前記制御手段は、前記複数色の光源を時分割で発光させるとともに、前記複数色の光源の全てが非発光時に前記第2光源を発光させることを特徴とする電子機器。 In the electronic device as described in any one of Claims 1-4,
The first light source includes a plurality of color light sources having different wavelengths.
The control device causes the light sources of the plurality of colors to emit light in a time-sharing manner, and causes the second light source to emit light when all of the light sources of the plurality of colors do not emit light.
前記第1光源は、赤色、緑色、および青色の光源を含むことを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 5,
The electronic device according to claim 1, wherein the first light source includes red, green, and blue light sources.
前記制御手段はさらに、電池残量および機器内の温度の少なくとも一方に応じて前記第2光源の発光態様を異ならせることを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 2,
The electronic device is characterized in that the control means further varies the light emission mode of the second light source according to at least one of a remaining battery level and a temperature in the device.
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