JP2013120586A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】投影面の前面及び背面のどちら側からでもタッチ操作が可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】投影面に画像を投影する投影ユニット１２と、前記投影面に対して参照光を照射する参照光照射ユニット２２と、前記参照光照射ユニットによる前記参照光の照射方向を前記投影面に対して略平行な方向又は前記略平行な方向よりも前記投影面側に傾いた方向に切り替える照射ユニット制御部１４と、前記画像の一部を指し示す物体によって反射した前記参照光を撮像する撮像部６と、前記撮像部から出力された撮像信号に基づいて、前記物体が指し示している位置を検出する検出部４と、前記検出部によって検出された位置に基づいて所定の処理を実行する処理実行部４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロジェクタに関するものである。

設置面を投影面として画像を投影し、投影面の近傍でかつ投影面と平行に赤外線を走査し、投影面でユーザが行なったタッチ操作のタッチ位置を検出するプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２５８５６９号公報

しかしながら、特許文献１のプロジェクタでは、プロジェクタが設置された側からのタッチ操作のタッチ位置しか検出できないという問題があった。

本発明の目的は、画像を投影する投影面の前面及び背面のどちら側からでもタッチ操作が可能なプロジェクタを提供することである。

本発明のプロジェクタは、投影面に画像を投影する投影ユニットと、前記投影面に対して参照光を照射する参照光照射ユニットと、前記参照光照射ユニットによる前記参照光の照射方向を前記投影面に対して略平行な方向又は前記略平行な方向よりも前記投影面側に傾いた方向に切り替える照射ユニット制御部と、前記画像の一部を指し示す物体によって反射した前記参照光を撮像する撮像部と、前記撮像部から出力された撮像信号に基づいて、前記物体が指し示している位置を検出する検出部と、前記検出部によって検出された位置に基づいて所定の処理を実行する処理実行部とを備えることを特徴とする。

また本発明のプロジェクタは、投影面に画像を投影する投影ユニットと、前記投影面に対して略平行な方向に参照光を照射する第１参照光照射ユニット及び前記略平行な方向よりも前記投影面側に傾いた方向に参照光を照射する第２参照光照射ユニットを有する参照光照射ユニットと、前記画像の一部を指し示す物体によって反射した前記参照光を撮像する撮像部と、前記撮像部から出力された撮像信号に基づいて、前記物体が指し示している位置を検出する検出部と、前記検出部によって検出された位置に基づいて所定の処理を実行する処理実行部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、投影面の前面及び背面のどちら側からでもタッチ操作が可能なプロジェクタを提供できる。

第１の実施の形態に係るプロジェクタを示すブロック図である。 第１の実施の形態に係るプロジェクタにおいて前面投影モードで画像を投影する状態を示す図である。 第１の実施の形態に係るプロジェクタにおいて背面投影モードで画像を投影する状態を示す図である。 参照光の補正値を算出する処理を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係るプロジェクタを示す側断面図である。 第２の実施の形態に係るプロジェクタの使用例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。図１は第１の実施の形態に係るプロジェクタを示すブロック図である。図１においてプロジェクタ２は、制御部４を備えている。制御部４には、赤外光を撮像する撮像部６、操作部８、入力部１０、投影ユニット１２及び照射ユニット制御部１４が接続されている。

操作部８は、投影モードを切り替えるためのボタン等を備えている。入力部１０は記録媒体としてのＳＤカードを挿入するカードスロットや記録媒体としての外部装置と接続するコネクタ等であって記録媒体に記録された投影画像のデータが入力される。

投影ユニット１２は、レーザ光源やハロゲン光源等により構成される光源１６、画像表示部１８、投射レンズ２０を備えている。画像表示部１８に画像が表示された状態で光源１６からの光が照射されると、画像表示部１８に表示されている画像が投影レンズ２０を介して外部に投射される。なお、光源１６にハロゲン光源を用いる場合は、色分割により少なくとも照射する光から赤外光を除くようにする。

照射ユニット制御部１４は、参照光照射ユニット２２により照射される参照光である赤外光の照射方向を切り替える制御を行なう。参照光照射ユニット２２は、参照光の照射方向を切り替えるための駆動機構を備えている。なお参照光の照射方向は、図１における投影面Ｇ側から画像を観察させる前面投影モードにおいては、矢印ａで示す投影面Ｇと略平行な方向に切り換えられ、投影面Ｇの裏面側から観察させる背面投影モードにおいては矢印ｂで示す投影面Ｇ側に傾いた方向に切り換えられる。

ここで、プロジェクタ２の各投影モードにおける参照光の照射方向について説明する。図２は第１の実施の形態に係るプロジェクタにおいて前面投影モードで画像を投影した状態を示す図である。プロジェクタ２は図２（ａ）に示すように机等の略水平な設置面に設置される。またプロジェクタ２は、投影ユニット１２から投射された投影光を設置面に向けて反射させる反射ミラー２４（投射光学系）を備えている。

投影光は、図２（ａ）のＡで示す領域に投射され、この領域Ａが画像の投影領域となる。撮像部６は画角が投影領域全体を含むように配置されている。また参照光照射ユニット２２は、前面投影モードのとき投影面に重ね合わせるように参照光を投影面に対して略平行に照射する。これにより、図２（ｂ）に示すようにユーザの指等の投影面の一部を指し示す物体が投影面の表面側に接触すると、参照光照射ユニット２２から照射された参照光は、ユーザの指等で反射され撮像部６に入射する。

制御部４は、撮像部６により撮像された投影面の画像を取得し、不図示のメモリに格納された参照光の検出基準値に基づいて、取得した画像内にユーザの指等に反射した参照光が写っているか否かを判断する。また制御部４は、反射した参照光が写っていると判断した場合、画像内における参照光の反射箇所を、投影面に接触した指のタッチ位置として認識する。

そして制御部４は、投影されている画像と指のタッチ位置とに応じた所定の処理等を実行する。なおプロジェクタ２の図示しない記憶部には投影している画像と、投影面上での指のタッチ位置とによって決定される処理内容のプログラムが記憶され、制御部４は当該プログラムに従って投影された画像と指のタッチ位置に応じて決定される処理を実行する。

図３は第１の実施の形態に係るプロジェクタにおける背面投影モードで画像を投影した状態を示す図であり、背面投影モードのとき図３（ａ）に示すように、参照光照射ユニット２２は、投影面側に傾けた方向で参照光を照射し、投影面の裏側へと参照光を透過させる。

なお図３（ａ）では点線によって参照光照射ユニット２２から照射された参照光を示しているが、参照光は拡がりをもつ光であり実際には領域Ａの全域で投影面の裏側へと透過している。また投影ユニット２２は、背面投影モードのとき、前面投影モードで投影する画像に比較して左右を反転させた画像を投影する。

ユーザの指等が投影面の裏面に接触したとき、図３（ｂ）に示すように参照光は投影面の裏面側に接触しているユーザの指等に反射し撮像部６に入射する。制御部４は、撮像部６により撮像された投影面の画像を取得し、不図示のメモリに格納された参照光の検出基準値に基づいて、取得した画像内にユーザの指等に反射した参照光が写っているか否かを判断する。

また制御部４は、反射した参照光が写っていると判断した場合、画像内における参照光の反射箇所を、投影面に接触した指のタッチ位置として認識する。制御部４は、投影されている画像と指のタッチ位置とに応じた所定の処理等を実行する。

次に投影モードを切り替えた際に行なう補正値算出処理を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。背面投影モードにおいて参照光は、投影面を透過してユーザの指等に反射し再び投影面を透過して撮像部６に到達する。そのため撮像部６に入射する参照光の強度は、前面投影モードの場合と比較して弱くなる。

従って各投影モードにおいて投影面上での参照光の強度のベースラインが異なることから、ユーザの投影面もしくはその裏面への接触を確実に検出するために前面投影モード又は背面投影モードに応じた検出基準値を変更することが必要となる。ここでは検出基準値の変更のために、撮像部６により撮像された参照光の強度に対応した補正値を算出する。

ユーザは操作部８によって投影モードを切り替える操作を行なう（ステップＳ１）。ここでは前面投影モードから背面投影モードに切り替えたものとする。投影モードを切り替える操作が行なわれると、制御部６は参照光の照射方向の切り替えを指示する制御信号を照射ユニット制御部１４に送る。照射ユニット制御部１４は、参照光照射ユニット２２を制御して照射方向を切り替えて参照光を照射させる（ステップＳ２）。背面投影モードに切り替えられた場合、照射ユニット制御部１４は、参照光照射ユニット２２を制御して投影面側で傾けた方向で参照光を照射させる。

制御部４は、撮像部６によって撮像された投影面の画像を取得する（ステップＳ３）。制御部４は取得した画像から、ユーザが接触していない状態で投影面に反射した参照光の強度を算出し、該強度に基づいて検出基準値を補正するための補正値を算出する（ステップＳ４）。制御部４は、算出した補正値を用いて検出基準値を補正してから、投影ユニット１２に投影面への画像の投影を開始させる（ステップＳ５）。

制御部４は、背面投影モードから前面投影モードに切り替えられた場合においても、上述のステップＳ１〜ステップＳ５までの処理を実行する。なお、算出した補正値は参照光照射ユニット２２により照射させる参照光の強度を補正するために用いてもよく、また撮像部６により撮像された画像から検出した参照光の強度を補正するために用いてもよい。

この第１の実施の形態によれば、投影モードに応じて参照光の照射方向を切り替えるので、前面投影モード及び背面投影モードのどちらの投影モードにおいてもユーザによるタッチ操作のタッチ位置を検出することができる。即ち投影面の前面側又は背面側の何れでもタッチ位置を検出することができる。

なお、第１の実施の形態においては、ユーザの操作部８による操作に応じて投影モードを切り替えたが、時分割で前面投影モードと背面投影モードを切り替えるようにしてもよい。この場合、投影モードの切り替わりのタイミングに同期して参照光照射ユニット２２による参照光の照射方向を切り替えるように制御する。

次に第２の実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。図５は第２の実施の形態に係るプロジェクタを示す側断面図である。第２の実施の形態に係るプロジェクタ２は２つの参照光照射ユニット２２ａ、２２ｂを備える。参照光照射ユニット２２ａは、投影面の近傍で参照光を投影面に対して略平行に照射する向きで配置される。参照光照射ユニット２２ｂは、参照光を投影面側に傾けて照射する向きで配置される。また参照光照射ユニット２２ｂは、参照光照射ユニット２２ａよりも投影面から離れた位置に配置される。

これによって、投影面の前面でユーザの指等を検知するための参照光と投影面の背面でユーザの指等を検知するための参照光とを効率的に照射させることができる。

ここで図５に示すように２つの参照光照射ユニット２２ａ、２２ｂを備える場合には、２つの参照光を互いに異なるスペクトル領域の光とし、異なるスペクトル領域の光を透過させる２つのフィルタを撮像部６に設け、その一方のフィルタを介して撮像した場合の画像と、他方のフィルタを介して撮像した場合の画像とから、投影面の前面側又は背面側のどちら側で反射した参照光かを判断し、ユーザによる投影面の前面側・背面側のタッチ操作を切り分けるようにしてもよい。

図６は第２の実施の形態に係るプロジェクタの使用例を示す図である。図６に示すようにプロジェクタ２は、垂直面に設置され、その垂直面を投影面として画像を投影させる。この投影面は、透明部材からなり、プロジェクタ２が設置されている側、即ち前面側に、光のＰ偏光成分を透過させ、光のＳ偏光成分を反射させるフィルム３０が張り付けられている。またプロジェクタ２の投影ユニット１２は、Ｐ偏光成分の光が背面投影モードに対応した画像、Ｓ偏光成分の光が前面投影モードに対応した画像となる投影光を投射する。

なお、２つの異なる偏光成分の光からなる投影光を投射する方法としては、プロジェクタ２の不図示の投射レンズを介した投影光の光路に液晶素子を入れて投影光の偏光方向を時間変化させる方法、投影ユニット１２の内部に各偏光成分の画像を表示するための変調素子を配置して各偏光成分の画像の投影光を光路を揃えて投射する方法、あるいは投影ユニット１２を２つ用いて各偏光成分の投影光を投射する方法等がある。

また、参照光照射ユニット２２ａから照射される参照光をＳ偏光成分の赤外光とし、参照光照射ユニット２２ｂから照射される参照光をＰ偏光成分の赤外光とする。なお、各参照光照射ユニット２２ａ、２２ｂからの参照光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分けない赤外光であってもよいが、各偏光成分に分けることで投影面を透過して背面側で反射した参照光が撮像部６へ入射するまでの光量の減少を防止することができる。

そしてプロジェクタ２は、前面投影モードによる投影と背面投影モードによる投影とを時分割で行なうようにする。これに伴い前面投影モードにおいて投影ユニット１２からＳ偏光成分の投影光が投射されている間、参照光照射ユニット２２ａからＳ偏光成分の参照光を照射し、背面投影モードにおいて投影ユニット１２からＰ偏光成分の投影光が投射されている間、参照光照射ユニット２２ｂからＰ偏光成分の参照光を照射する。このようにすることで投影面において前面側から観察させる画像に対するタッチ操作のタッチ位置と、投影面の背面側から観察させる画像に対するタッチ操作のタッチ位置とを検知することができる。

この第２の実施の形態によれば、例えば街中の広告等として両面表示可能な電子広告として利用することができ、また容易に設置することができる。

また、投影面に対し略平行に参照光を照射する参照光照射ユニット２２ａを投影面近傍に配置するので、投影面に近接させて参照光を照射させることができ、ユーザの指が投影面に接触した位置を検出する精度を向上させることができる。また参照光照射ユニット２２ｂを参照光照射ユニット２２ａよりも投影面から離れた位置に配置するので、参照光照射ユニット２２ｂから照射される参照光の投影面への入射角度が小さくなり、投影面で反射してしまう光の成分を減らすことができる。

なお、第２の実施の形態においては、時分割で参照光照射ユニット２２ａ、２２ｂから参照光を照射させたが、例えば投影面における前面側で観察させる画像の投影位置と、背面側で観察させる画像の投影位置とを互いに異なる位置にして、参照光照射ユニット２２ａ、２２ｂからの参照光を同時に照射させてもよい。これによって投影面の前面側でのタッチ操作と背面側でのタッチ操作が同時になされても、それぞれのタッチ位置を検出することができる。

また、第２の実施の形態において、撮像部によって参照光が照射された投影面を撮影した際に、撮像部から出力された撮像信号に基づいて、検出部による検出基準値を変更するようにしてもよい。

また、上述した第１、第２の実施の形態においては、プロジェクタ２の設置面に対して平行な面を投影面にした場合を例に説明したが、これに限らず例えばプロジェクタ２の設置面に対して垂直な面が投影面になるようにしてもよい。

２…プロジェクタ、４…制御部、６…撮像部、８…操作部、１０…入力部、１２…投影ユニット、１４…照射ユニット制御部、１６…光源、１８…画像表示部、２０…投射レンズ、２２…参照光照射ユニット。

Claims (12)

1. 投影面に画像を投影する投影ユニットと、
   前記投影面に対して参照光を照射する参照光照射ユニットと、
   前記参照光照射ユニットによる前記参照光の照射方向を前記投影面に対して略平行な方向又は前記略平行な方向よりも前記投影面側に傾いた方向に切り替える照射ユニット制御部と、
   前記画像の一部を指し示す物体によって反射した前記参照光を撮像する撮像部と、
   前記撮像部から出力された撮像信号に基づいて、前記物体が指し示している位置を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された位置に基づいて所定の処理を実行する処理実行部と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記投影面側から観察させる画像を前記投影ユニットから投影する前面投影モードと、前記投影面の裏面側から観察させる画像を前記投影ユニットから投影する背面投影モードとを切り替える切替部を有し、
   前記照射ユニット制御部は、前記前面投影モードにおいては前記参照光照射ユニットに前記参照光を前記投影面に略平行に照射させ、前記背面投影モードにおいては前記参照光照射ユニットに前記参照光を前記投影面側に傾けて照射させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 投影面に画像を投影する投影ユニットと、
   前記投影面に対して略平行な方向に参照光を照射する第１参照光照射ユニット及び前記略平行な方向よりも前記投影面側に傾いた方向に参照光を照射する第２参照光照射ユニットを有する参照光照射ユニットと、
   前記画像の一部を指し示す物体によって反射した前記参照光を撮像する撮像部と、
   前記撮像部から出力された撮像信号に基づいて、前記物体が指し示している位置を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された位置に基づいて所定の処理を実行する処理実行部と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
4. 前記第１参照光照射ユニットは、前記第２参照光照射ユニットよりも前記投影面の近くに設置されていることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記投影面側から観察させる画像を前記投影ユニットから投影する前面投影モードと、前記投影面の裏面側から観察させる画像を前記投影ユニットから投影する背面投影モードとを切り替える切替部を有し、
   前記参照光照射ユニットは、前記前面投影モードにおいては前記第１参照光照射ユニットから参照光を照射し、前記背面投影モードにおいては前記第２参照光照射ユニットから参照光を照射することを特徴とする請求項３または４記載のプロジェクタ。
6. 前記投影面は、一方の偏光成分の光を反射させ、他方の偏光成分の光を透過させる特性を有し、
   前記投影ユニットは、前記前面投影モードのとき前記一方の偏光成分の光によって画像を投影し、前記背面投影モードのとき前記他方の偏光成分の光によって画像を投影することを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記参照光照射ユニットは、前記投影面に略平行な参照光を前記一方の偏光成分の光で照射し、前記投影面側に傾けた参照光を前記他方の偏光成分の光で照射することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
8. 前記投影ユニットは前記前面投影モードと前記背面投影モードによる画像の投影を時分割で行ない、
   前記参照光照射ユニットは、前記投影ユニットの時分割による投影に同期させて参照光を照射することを特徴とする請求項２、５〜７の何れか一項に記載のプロジェクタ。
9. 前記参照光照射ユニットは、前記投影面に略平行に照射される参照光と、前記投影面側に傾けて照射される参照光は、互いに異なるスペクトル領域の光であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
10. 前記投影ユニットから投影される画像を、所定の傾斜角度で前記投影面に投影させる投射光学系を備え、
    前記投影面は、該プロジェクタが設置された設置面または前記設置面に略垂直な面であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のプロジェクタ。
11. 前記参照光が照射された前記投影面を撮影した際に、前記撮像部から出力された撮像信号に基づいて、前記検出部による検出基準値を変更することを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載のプロジェクタ。
12. 前記参照光は、赤外光であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載のプロジェクタ。

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