JP2017021314A - 投影装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】投影装置からスクリーンに画像を映し出す際に、台形型に歪んでしまった投影面をＣＣＤカメラなどの撮像装置を使用せずに、自動的に補正できる投影装置を提供することである。
【解決手段】本発明に係る投影装置は、スクリーンに画像を映し出す投影装置であって、投影装置からスクリーンの投影領域内に向けられた第１の方向が投影領域と接触する接触点と投影装置との第１の距離を測定し、投影領域の中心と投影装置とを通り、鉛直方向と平行な平面に対して第１の方向と対称な第２の方向が投影領域と接触する接触点と投影装置との第２の距離を測定する測定手段と、測定手段により測定された第１の距離と、第２の距離を比較した比較結果に応じて、投影領域に映し出される画像を補正する補正手段と、を備える、ことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、投影装置、及びプログラムに関する。

近年、光源装置から射出される光をスクリーンに投写する投射型のプロジェクタの普及が進んでいる。普及されているプロジェクタの動作方式はＣＲＴ方式のものや、ライトバルブ方式のものを含めて様々である。

プロジェクタの種類としても、ＣＲＴプロジェクタやＬＣＯＳプロジェクタなど多種に渡って普及されているが、プロジェクタから射出される光をスクリーンに投写した際にスクリーンに発生する投影面が台形型に歪んでしまうという課題がある。多種のプロジェクタが普及されている中、投影面が台形型に歪んでしまうという課題は全種のプロジェクタにより起こってしまう現象である。

スクリーンに投影される台形型に歪んだ投影面を補正する機能が搭載されたプロジェクタの普及が進んでいる。補正方法としては、例えば、縦台形型に歪んだ投影面を、予めプロジェクタに具備されている加速度センサを用いてプロジェクタの傾きを検出し、自動的に台形型の歪みを補正するというものである。

特許文献１では、プロジェクタで投影されている画像をネットワーク上で接続された別のプロジェクタで同画像を投影するための識別情報を把握できない場合でも、投影する対象のプロジェクタを特定し、滞りなく操作処理を実行させる技術が公開されている。

特許文献２では、プロジェクタを用いてスクリーンに画像を表示する際に、スクリーンに表示された画像に台形の歪みが生じ、その歪みを補正するために、ＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いて、スクリーンの外周線を検出し、検出したスクリーンの形状に基づいて、液晶プロジェクタの液晶パネル上の画像を補正する技術が公開されている。

上記特許文献では、従来から課題となっている台形に歪んだ画像の補正をかけることは可能となっているが、ＣＣＤカメラなどの撮像装置を用いているため、コスト面での課題がある。そしてプロジェクタの位置変更などにより、その都度、特殊パターンの投影をするなど補正処理を行うにあたって、ユーザにとって大きな手間が発生するといった課題もある。

そこで、本発明は、上記課題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、投影装置からスクリーンに画像を映し出す際に、台形型に歪んでしまった投影面をＣＣＤカメラなどの撮像装置を使用せずに、自動的に補正できる投影装置を提供することである。

係る目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。

本発明に係る投影装置は、スクリーンに画像を映し出す投影装置であって、投影装置からスクリーンの投影領域内に向けられた第１の方向が投影領域と接触する接触点と投影装置との第１の距離を測定し、投影領域の中心と投影装置とを通り、鉛直方向と平行な平面に対して第１の方向と対称な第２の方向が投影領域と接触する接触点と投影装置との第２の距離を測定する測定手段と、測定手段により測定された第１の距離と、第２の距離を比較した比較結果に応じて、投影領域に映し出される画像を補正する補正手段と、を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、投影装置からスクリーンに画像を映し出す際に、台形型に歪んでしまった投影面をＣＣＤカメラなどの撮像装置を使用せずに映し出される画像を補正することができる。ＣＣＤカメラなどの撮像装置を使用しないため、コストパフォーマンスの向上が期待できる。

本実施形態における投影装置とスクリーンの外観図である。 本実施形態における投影装置の機能ブロック図である。 本実施形態における投影装置のハードウェア構成図である。 本実施形態における投影装置の台形歪み補正のフローチャートである。 本実施形態における投影装置に備えてある測距装置の測定位置の切り替え前の図である。 本実施形態における投影装置に備えてある測距装置の測定位置の切り替え後の図である。 実施形態における補正処理の前と後の比較を示す図である。（a）は投影領域の補正処理の前と後の比較を示す図であり、（b）はデバイス上で表示される補正処理の前と後の比較を示す図である。 他の実施形態１における投影装置に備えてある測距装置の測定位置の切り替え前の図である。 他の実施形態１における投影装置に備えてある測距装置の測定位置の切り替え後の図である。 他の実施形態２における投影装置に備えてある測距装置の測定位置の切り替え前の図である。 他の実施形態２における投影装置に備えてある測距装置の測定位置の切り替え後の図である。

本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態の一例である投影装置とスクリーンの外観図を示したものである。

本実施形態では、投影装置１０は、スクリーン２１に対して投影領域２２の範囲で画像の投影を行う。また、投影装置１０には、投影領域２２と投影装置１０の間の距離を測定できる測距装置１１が搭載されている。図１では、測距装置１１から投影領域２２に向かって左端方向、および右端方向の２方向より投影装置１０との距離を測定する（３１）が、測距装置１１から投影領域２２に向かう方向は左端方向、および右端方向に限定されない。

次に本実施形態の機能ブロックについて説明する。図１は本実施形態の撮像システムの機能ブロックを示すものである。本実施形態で用いる投影装置は、測定手段１０１、補正手段１０２から構成されている。

測定手段１０１は、投影装置からスクリーンの投影領域内に向けられた第１の方向の距離を測定し、投影領域の中心と、投影装置と、を通る鉛直方向と平行な平面に対して第１の方向と対称な第２の方向の距離を測定する。
投影領域と投影装置の測定距離においては、投影領域の鉛直方向に平行な中心軸上へ向かない少なくとも２つの方向を定め、その２つ方向の距離を測定できれば十分である。

補正手段１０２で行われる補正処理で距離の比較を行うため、少なくとも２つの距離がデータとして必要になる。また、歪んだ画像を精度よく補正するために、投射された画像の中心より左側方向の距離、および右側方向の距離のデータは必要あり、２つの方向の距離だけに限定されず、３つの方向の距離、４つの方向の距離とデータを比較する距離のデータを増やすことも可能である。

補正手段１０２は、測定手段により測定された２つの方向の距離を比較し、その比較結果に応じて、スクリーンに映し出される画像の補正を行う。尚、補正後の画像は投影装置に備えてあるディスプレイなどで表示される。補正方法としては、２つの方向の距離の比較を行った際に、中心より左側の距離が長かったとすると、投影装置は、スクリーンに映し出す画像の左側を小さくするように補正をかけ、スクリーン上の投影領域に歪みが起こらないよう表示できるようにする。

２つの方向の距離の比較結果から、投影装置の表示画面に表示される画像の補正を行うことで、歪みが解消された画像をスクリーンに映し出すことができる。

次に本実施形態のハードウェア構成について図３を用いて説明する。尚、図３のハードウェア構成は一例であり、本構成に限定されない。本発明を実施できる構成であればどのような構成でもかまわない。

投影装置１０は、所定のプログラムを実行することにより、投影装置１０の全体の制御を実現するためのＣＰＵ２０１と、投影装置１０の電源が投入されたときにＣＰＵ２０１が読出すプログラムを記憶する読出専用メモリ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ））２０３と、ＣＰＵ２０１が作業用メモリとして使用するランダム・アクセス・メモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ））２０２と、投影装置１０の電源が切断されたときに種々のデータの記録を保持することが可能なＨＤＤ２０５と、液晶、および有機ＥＬなどのパネルを用いたディスプレイを備えた表示装置２０４と、マウスや入力キーで構成される入力装置２０６と、を備えている。

また、投影装置１０は、他の専有機能を備えた装置として、光学ユニット２０７と、画像処理装置２０８と、測距装置２０９と、音響装置２１０と、外部Ｉ／Ｆ２１１と、を備えている。

光学ユニット２０７は、光源、レンズ、およびミラーなどの光学部品から構成される部品群であり、ＣＰＵ２０１からの指示に基づき、光源の点灯や消灯の制御がされ、レンズ、ミラーなどの位置変更なども制御される。また、ここで用いる光源は水銀ランプやＬＥＤなどが挙げられるが、プロジェクタからスクリーンに画像を映し出せればどのようなものでもかまわない。

画像処理装置２０８は、後に説明する外部Ｉ／Ｆ２１１を介して受信した画像データに対して、各種処理を行う。ここでの各種処理とは、画素欠陥補正等など画像を鮮明に表示できる処理や、台形歪みの補正処理なども含まれる。

測距装置２０９は図示しない測定部を備えており、定められた方向に向かって光を照射し、投影領域からの反射光を受光して、投影装置と投影領域との距離の測定を行う。測定した距離はＲＡＭ２０３などに格納され、画像処理装置２０８に距離のデータが供給され、所定のプログラムに従って歪み補正が行われる。また、測距装置２０９の測定部は、所定の光学ミラーを用いずに、ＣＰＵ２０１で測定部の測定位置を変更制御できるような可動式のものでもよい。測定に用いる光源は、ＬＥＤや半導体レーザーなどがあるが、これに限定されず光の照射により距離を測定できるものであればどのようなものでも構わない。

音響装置２１０は、外部Ｉ／Ｆ２１１を介して受信した音声データに対して、音量調整や音質調整等の処理を行う。処理後の音声データは図示していないスピーカーや音声出力ポートに出力する。

外部Ｉ／Ｆ２１１は、外部の画像出力機器やコンピュータ等の電子機器との間で各種情報を入出力するためのインターフェースである。音声データや画像データなどを外部Ｉ／Ｆ２１１を介して入出力を行う。外部Ｉ／Ｆ２１１は、例えばＵＳＢポートやＬＡＮポート、無線ＬＡＮポートなどがあり、外部の機器とデータの送受信が行えればどのようなものでも構わない。

次に本実施形態の手順をフローチャートに従って説明する。図４は本実施形態の台形歪み補正のフローチャートであり、以後、図４のフローチャートに従って説明を行う。

外部Ｉ／Ｆより投影装置が画像データを受信したら、スクリーン上に画像を映し出す。測距装置を用いて、投影領域と投影装置の距離の測定を行うが、本実施形態では、１方向１方向ごとに距離の測定を行うため、まず投影領域の中央より左側方向と投影装置の距離を測定する（ステップ１）。

次に投影領域の中央より右側方向と投影装置との距離の測定を行うが、測距装置の測定部の測定位置を切替える必要がある。測距装置の測定部の測定位置の切替えについて、図５を用いて説明を行う。図５は投影領域の中央より左側を測定する一例であり、ＬＥＤやレーザーダイオードなどの光源からの光３０３が投影レンズ３０２を介して左側に照射されている。
３０４は投影領域の範囲を示すラインであり、投影装置の光源から照射されている。

この時、ミラー３０１は照射された光に対して平行であり、光を遮ることはない。ここで、投影領域の中央より左の距離の測定が完了したら、図６に示すようにミラー３０１を投影領域に向かう方向に水平になるように向きを変えるよう制御する。測距装置からの光はミラー３０１によって反射され、投影領域の範囲を示すライン３０４の右側と平行に照射される。ここで、測距装置から照射される光の向きは、投影領域の範囲を示すライン３０４に対して平行と限定されない。測距装置の向きは投影領域の範囲内であれば任意に設定が可能としてもよい。

ミラー３０１の向きを制御する方法としては、所定の電圧をかけることで制御する方法であったり、ミラー３０１にギアなどを内蔵してメカ的に制御を行う方法など、特定の方法に限定されず、光学部品の動作を制御できる方法であればどのような方法でもよい。また、距離の測定に関しては、投影領域内のある方向に向かって光を照射し、照射された光が投影領域で反射され、その反射光を投影装置が受光することにより、距離の算出が行われる。距離の算出方式としては、三角測距式やタイムオブフライト式などが挙げられるが、特定の方式に固定されない。

ミラー３０１の向きを切り替えたら、続いて投影領域の中央より右側方向と投影装置との距離の測定を行う（ステップ２）。投影領域の左側方向、および右側方向の２つの距離の測定が完了したら、測定した距離の比較を行う（ステップ３）。

ステップ３の比較結果に応じた投影画像の補正処理を行う（ステップ４）。ここで、２つの距離の比較を行った際に、投影領域の中心より左側の距離が長かったとすると、スクリーンに映し出される画像は、左側が大きくなった台形型になってしまうため、投影装置では、スクリーンに映し出される画像を台形型から四角形に補正を行う。

図７は、本実施形態で、画像の台形歪み補正処理を行う前と補正処理を行った後の比較を示す図である。（a）はスクリーンに映し出される画像の補正処理の前後を示しており、（b）はデバイス（本実施例では投影装置）上で表示される画像の補正処理の前後を示している。

図７（a）の投影図４０１は、投影領域と投影装置との２つの距離のうち、左側方向が長い場合で、横方向の台形型に歪んでいる。図７（b）の４０３は投影図４０１を映し出している時のデバイス上の画像であり、歪みのない四角形を形成している。投影装置は、ステップ３の比較結果に基づいて、デバイス上の画像４０３を、左側が小さくなるような台形型に歪ませるよう補正処理を行う。補正処理の結果、デバイス上の画像は４０４のようになり、投影図では、４０２のように歪みのない四角形の画像が映し出される。

投影装置と投影領域との距離で、右側方向が長い場合も、同様に台形歪み補正が行われることになる。
以上がスクリーンに映し出される画像の歪みを補正するまでの流れであるが、投影装置の位置の変更が起こった場合（ステップ５）は、投影装置と投影領域の距離が変更されるため、ステップ１からステップ４までの処理を再度行うことになる。

他の実施例１：
他の実施例の１つ目として、図５に示した投影装置１０に備えてあるミラー３０１とは異なる調光ミラー５０１を使用する実施形態を説明する。図４のフローチャートのステップ１までは同様のため説明を省略する。図８の５０１は調光ミラーであり、透明状態と鏡状態を切り替えることが可能である。調光ミラー５０１の透明状態と鏡状態の切り替え制御は、どのような材料により調光ミラーが生成されているかにもよるが、一般的に電気化学的な制御、および温度などで制御できるものが知られている。

図８において、調光ミラー５０１を透明状態に設定しておくと、測距装置２０９の光源から照射される光は調光ミラー５０１を透過して、投影領域の左側方向に向けられ照射される。左側方向の距離の測定が完了したら、図９のように、調光ミラー５０１を透明状態から鏡状態に切り替える。鏡状態に切り替えることで測距装置２０９の光源から照射される光は調光ミラー５０１により反射され、投影領域の右側方向に照射光が照射されることになり、投影領域からの反射光を受光して右側方向の距離の測定を行う。
以降のステップは前述と同様のため省略する。

他の実施例２：
他の実施例の２つ目として、測距装置１０にミラーを設けず、測距装置１０の測定部自体が向きを変える実施形態を説明する。図４のフローチャートのステップ１までは同様のため説明を省略する。図１０は、図５の構成から、ミラー３０１が取り除かれたものである。
測距装置１０の測定部の向きを変える手段としては、電気的な制御、およびメカ的な制御などがあるが、測距装置１０の測定部の向きを変えられる手段であれば、どのような方法でもかまわない。

投影領域の左側方向の距離の測定が完了したら、図１１のように、測距装置１０の測定部の向きを変えて、測距装置２０９の光源から投影領域の右側に向かって光を照射し、投影領域からの反射光を受光して右側方向の距離の測定を行う。
以降のステップは前述と同様のため省略する。

以上、本実施を好適な形態で行う例を説明した。ここでは特定の具体例を示して説明を行ったが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲で、本具体例の様々な修正、および形態変更などが可能である。例えば、測距装置の測定位置の向きを変更する際に、ミラーを用いずに、測距装置自体が向きを変えるように変更することも可能である。

また、投影領域と投影装置の距離の測定において、投影装置と投影領域の距離を同時に複数方向で測定できる測距装置を備えるようにすることも可能である。同時に複数方向の距離の測定が行えれば測定時間の短縮が期待できる。更に、左右だけの距離の比較だけでなく、例えば上下方向の距離を比較して映し出される画像を補正することも可能である。上下方向の距離の比較であれば、縦台形型に歪んだ画像の補正を行うこともできる。もちろん、左右、及び上下を組み合わせて複雑に歪んだ形の補正を行うことにも、応用が可能である。

また、本実施形態の補正処理を行うトリガ−としては、投影装置の位置が変更されたことを加速度センサなどで検知し、自動的に補正処理を行えるプログラムを組んでもよく、投影装置に備え付けてある表示装置などで、「補正処理選択」などの項目を表示しておき、ユーザが補正を行いたいタイミングで選択実行できるような構成でもよい。

本願発明を実現できるような構成であれば、用いる装置の具備する内容、および装置の数量などは本実施例に限定されない。

１０１ 測定手段
１０２ 補正手段

特開２０１５−０２６９０４号公報 特開２００６−０６０４４７号公報

Claims (7)

1. スクリーンに画像を映し出す投影装置であって、
   前記投影装置から前記スクリーンの投影領域内に向けられた第１の方向が前記投影領域と接触する接触点と前記投影装置との第１の距離を測定し、前記投影領域の中心と前記投影装置とを通り、鉛直方向と平行な平面に対して前記第１の方向と対称な第２の方向が前記投影領域と接触する接触点と前記投影装置との第２の距離を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された前記第１の距離と、前記第２の距離を比較した比較結果に応じて、前記投影領域に映し出される前記画像を補正する補正手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする投影装置。
2. 前記測定手段は、前記投影装置の測定部からの照射光を、前記第１の方向、および前記第２の方向に向かって照射し、前記投影領域からの反射光を受光することにより、前記第１の距離、および前記第２の距離の測定を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
3. 前記測定手段は、向きを制御できるミラーを備えており、
   前記第１の距離の測定後、前記ミラーの向きを変えることで前記投影装置の測定部からの照射光の光路を変更させ、前記第２の方向に向かって前記照射光を照射し、前記投影領域からの反射光を受光することで前記第２の距離を測定する、
   ことを特徴とする請求項１、または２に記載の投影装置。
4. 前記測定手段は、調光ミラーを備えており、
   前記第１の距離の測定後、前記調光ミラーを透明状態から鏡状態に切り替えることで前記投影装置の測定部からの照射光の光路を変更させ、前記第２の方向に向かって前記照射光を照射し、前記投影領域からの反射光を受光することで前記第２の距離を測定する、
   ことを特徴とする請求項１、または２に記載の投影装置。
5. 前記測定手段は、前記第１の距離の測定後、前記投影装置の測定部の向きを切り替え、前記第２の方向に向かって前記投影装置の測定部からの照射光を照射し、前記投影領域からの反射光を受光することで前記第２の距離を測定する、
   ことを特徴とする請求項１、または２に記載の投影装置。
6. 前記第１の方向が前記投影領域の中心より左側に位置し、前記第２の方向が前記投影領域の中心より右側に位置するとき、
   前記補正手段は、前記第１の距離が前記第２の距離よりも長かった場合、前記画像を、中心より左側が小さくなるように補正を行う、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の投影装置。
7. スクリーンに画像を映し出す投影装置であって、
   前記投影装置から前記スクリーンの投影領域内に向けられた第１の方向が前記投影領域と接触する接触点と前記投影装置との第１の距離を測定し、前記投影領域の中心と前記投影装置とを通り、鉛直方向と平行な平面に対して前記第１の方向と対称な第２の方向が前記投影領域と接触する接触点と前記投影装置との第２の距離を測定する処理と、
   前記測定手段により測定された前記第１の距離と、前記第２の距離を比較した比較結果に応じて、前記投影領域に映し出される前記画像を補正する処理と、
   を含むことを特徴とするプログラム。

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