JP2018004951A - 画像投写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投写レンズ１３から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物が小さなものであっても、その遮蔽物を検知することができるプロジェクター１を提供する。
【解決手段】外部から送られてくる画像データに基づいて、投写レンズ１３を介してスクリーンに画像を投写する光学エンジン１０と、これから発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物を検知する遮蔽物検知手段とを有するプロジェクター１において、少なくとも、所定色の標準画像を光学エンジン１０に投写させるＭＰＵ２１と、スクリーンに投写された標準画像を撮像するカメラ４０と、カメラ４０による標準画像の撮像で得られた撮像画像における影の有無に基づいて遮蔽物の有無を判定する判定手段（ＭＰＵ２１）とで遮蔽物検知手段を構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクター等の画像投写装置に関するものである。

従来、外部から送られてくる画像データに基づいて、投写レンズを介して投写対象面に画像を投写する投写手段と、前記投写手段から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物を検知する遮蔽物検知手段とを有する画像投写装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載のプロジェクターは、投写レンズを介してスクリーンに画像を投写する投写手段と、投写レンズの横に配設された照度センサーによる受光量に基づいて遮蔽物を検知する遮蔽物検知手段とを有している。ユーザーが遮光を目的としてノートなどの遮蔽物を投写レンズの前に置くと、投写レンズから発せられる光がその遮蔽物の表面で反射して投写レンズの横の照度センサーに受光されることから、照度センサーによる受光量が増加する。遮光物検知手段は、照度センサーによる受光量が閾値以上になったことに基づいて遮蔽物の存在を検知すると、投写手段に対して画像データに基づく画像を投写させる代わりに、黒の画像を投写させて出力光量を低減する。かかる構成によれば、投写レンズから発せられた光が遮蔽物や投写レンズを発熱させることによる遮蔽物の損傷やプロジェクターの故障の発生を抑えることができるとされている。

しかしながら、ノートのような比較的大きなものではなく、投写レンズ径程度の大きさの紙片などといった比較的小さなものが遮蔽物として投写レンズの正面に置かれたとする。すると、その小さな遮蔽物の表面で反射した光の大半は真正面にある投写レンズに戻り、投写レンズの横の照度センサーに向かう光が殆どないことから、遮蔽物の存在を検知することができない。

上述した課題を解決するために、本発明は、外部から送られてくる画像データに基づいて、投写レンズを介して投写対象面に画像を投写する投写手段と、前記投写手段から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物を検知する遮蔽物検知手段とを有する画像投写装置において、少なくとも、所定色の標準画像を前記投写手段に投写させる制御手段と、前記投写対象面に投写された前記標準画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による前記標準画像の撮像で得られた撮像画像における影の有無に基づいて遮蔽物の有無を判定する判定手段とで前記遮蔽物検知手段を構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、投写手段から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物が小さなものであっても、その遮蔽物を検知することができるという優れた効果がある。

実施形態に係るプロジェクターの電気回路の要部を外部機器とともに示すブロック図。 通常焦点プロジェクターの従来機を、遮蔽物としての本とともに示す斜視図。 横置き通常焦点プロジェクターの従来機の一部と、その投写レンズの前に置かれた遮光物たる本とを示す模式図。 横置き通常焦点プロジェクターの従来機の一部と、その投写レンズの前に置かれた遮光物たるメモ帳とを示す模式図。 縦置き超短焦点プロジェクターの従来機を、遮蔽物としての厚紙片とともに示す斜視図。 縦置き超短焦点プロジェクターの従来機を、遮蔽物としての厚紙片とともに示す模式図。 遮蔽物が置かれていない状態でスクリーンに投写された単色標準画像を示す模式図。 縦型短焦点の実施形態に係るプロジェクターの防塵ガラスの一部領域に遮蔽物が置かれた状態でスクリーンに投写された単色標準画像を示す模式図。 スクリーンに投写される動画の各フレーム画像を説明するための模式図。 矩形のパネルを組み合わせた壁面と、これに画像を投写しているプロジェクターとを示す斜視図。 実施形態に係るプロジェクターのＭＰＵによって実施されるルーチン処理の処理フローを示すフローチャート。

以下、本発明を適用した画像投写装置として、プロジェクターの一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るプロジェクターの基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係るプロジェクター１の電気回路の要部を外部機器とともに示すブロック図である。

プロジェクター１は、光学エンジン１０、制御部２０、操作パネル３０、撮像手段たるカメラ４０、ランプユニット５０、システム用電源６０、ランプ電源６１などを搭載したＤＬＰ方式のプロジェクターである。なお、ＤＬＰ方式に代えて、液晶方式やＬＣＯＳ方式などの他方式を採用してもよい。

ＤＬＰ方式の光学エンジン１０は、カラーホイールからなる光学フィルター１１、マイクロミラーデバイス１２、投写レンズ１３などを具備している。そして、ランプユニット５０からの光を光学フィルタ−１１に通しながら、単色光ＲＧＢ（Ｒｅｄ／Ｇｒｅｅｎ／Ｂｌｕｅ）に時分割する。マイクロミラーデバイス１２は、制御部２０のＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）２１から送られてくる画像データから各色の画像を時分割で生成する。この画像は、投写レンズ１３を通って所望のサイズに拡大されて、スクリーンに投写される。投写レンズ１３として、複数レンズで構成されるレンズユニットだけからなるものを用いてもよいし、その後段に複数のミラーを配置したものを用いてもよい。

制御部２０は、ＭＰＵ２１、メモリー２２、光学フィルター制御部２３、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）２４、外部入出力信号制御部２５、画像処理部２６などを具備している。

ＭＰＵ２１は、イーサネット（登録商標）ケーブルあるいはＷｉ−Ｆｉを介してネットワークで接続されたノートパソコン７０やディスクトップパソコン７１などの外部機器とデータの送受信を行うものである。また、外部入出力信号制御部２５は、ビデオカメラ７２などの外部映像機器との間で画像データや音声のデータなどを送受信するものである。

ＭＰＵ２１は、それらによって受信された画像データに所定の処理（画像の拡大縮小や変形、画像合成）を施したり、周辺ブロックの制御を行ったりするものである。また、メモリー２２は、ＭＰＵ２１で実行するためのプログラムデータや各種動作設定データを記憶するものである。

光学フィルター制御部２３は、光学フィルター１１とマイクロミラーデバイス１２とを同期制御し、光学フィルター１１によってランプ光を単色光に時分割する処理や、マイクロミラーデバイス１２によって各単色光の映像光を生成する処理を行うものである。また、画像処理部２６は、カメラ４０による撮像で得られた撮像画像のデータを画像処理するものである。

カメラ４０と画像処理部２６とによる代表的な処理としては、投写画像に生じている台形歪みなどの画像歪みを自動で補正する処理である。カメラ４０によって投写画像を撮像して得た撮像画像データに基づいて画像処理部２６が投写画像の歪み度合いを解析し、その結果に応じてＭＰＵ２１が投写画像データに対して歪み補正を施すのである。

次に、従来機において生じていた不具合について説明する。
図２は、通常焦点プロジェクターの従来機８０を、遮蔽物としての本１０１とともに示す斜視図である。通常焦点プロジェクターの場合には、ユーザーが遮光を目的として、図示のように投写レンズ８１の前に本１０１などの遮蔽物を置くことがある。すると、本１０１の表面で反射した反射光が投写レンズ８１に戻って投写レンズ８１を昇温させて、従来機８０を故障させるおそれがでてくる。また、本１０１の代わりに、タブレット端末などの精密機器が遮蔽物として置かれた場合には、その精密機器を発熱によって故障させるおそれもある。

図３は、横置き通常焦点プロジェクターの従来機８０の一部と、その投写レンズ８１の前に置かれた遮光物たる本１０１とを示す模式図である。比較的大きな遮光物としての本１０１が投写レンズ８１の前に置かれた場合には、図示のように、投写レンズ８１を通って本１０１の表面で反射した反射光が投写レンズ８１の横に配設された照度センサー８２に到達する。これにより、照度センサー８２による受光量が閾値以上になることから、遮蔽物の存在が検知される。

図４は、横置き通常焦点プロジェクターの従来機８０の一部と、その投写レンズ８１の前に置かれた遮光物たるメモ帳１０２とを示す模式図である。比較的小さな遮光物としてのメモ帳１０２が、図示のように、照度センサー８２との対向位置を避けるように投写レンズ８１の前に置かれた場合には、投写レンズ８１を通った光が照度センサー８２との対向位置でメモ帳１０２に当たらずにスクリーンに向けて進む。この場合、照度センサー８２には反射光が入らないことから、遮蔽物は検知されない。

図５は、縦置き超短焦点プロジェクターの従来機８５を、遮蔽物としての厚紙片１０３とともに示す斜視図である。縦置き超短焦点プロジェクターの場合には、遮蔽物を防塵ガラス８６の上の空中で支えておくことが困難であることから、遮光物を防塵ガラス８６の上に直接置くことが多い。防塵ガラス８６の傷付きを避けるために、遮蔽物としては、本などの重量のあるものではなく、図示のような厚紙片１０３などの小さくて軽いものが用いられることが多い。この場合、厚紙片１０３と防塵ガラス８６との間に隙間がないことから、厚紙片１０３の表面で反射した反射光のほぼ全てが防塵ガラス８６を通って機内に逆戻りして、機内を高温にしてしまうおそれがある。

図６は、縦置き超短焦点プロジェクターの従来機８５を、遮蔽物としての厚紙片１０３とともに示す模式図である。縦置き超短焦点プロジェクターにおいては、図示のように投写レンズ８９は、外部には露出しておらず、筺体内に配設されている。投写レンズ８９を通った光は、第１反射ミラー８７、第２反射ミラー８８で順次反射した後、防塵ガラス８６を通ってスクリーンに向けて放たれる。防塵ガラス８６上に厚紙片１０３が置かれていると、厚紙片１０３が置かれていないガラス箇所では光がスクリーンに向けて進むが、厚紙片１０３が置かれているガラス箇所では光が厚紙片１０３で反射して機内に逆戻りしてしまう。スクリーンに向けて進んだ光、機内に逆戻りした光の何れも、図示のように、照度センサー８４に受光されることはない。よって、遮蔽物の存在が検知されることはない。

次に、実施形態に係るプロジェクター１の特徴的な構成について説明する。
図１に示されるメモリー２２内には、黒とは異なる色の所定色だけからなる単色標準画像を投写するための単色標準画像データが記憶されている。ＭＰＵ２１は、所定のタイミングでその単色標準画像データを読み込んで、光学エンジンに１０に単色標準画像を投写させる。それとほぼ同時に、カメラ４０に対し、スクリーンに投写されている単色標準画像を撮像させる。

図７は、遮蔽物が置かれていない状態でスクリーンに投写された単色標準画像を示す模式図である。遮蔽物が置かれていない場合には、図示のように単色標準画像は全域が影のない綺麗な状態で投写される。

図８は、縦型短焦点の実施形態に係るプロジェクターの防塵ガラスの一部領域に遮蔽物が置かれた状態でスクリーンに投写された単色標準画像を示す模式図である。図示のように、防塵ガラスの一部領域に遮蔽物が置かれると、スクリーンに投写される単色標準画像の一部領域が元の所定色とは異なる黒色の影になる。

ＭＰＵ２１は、カメラ４０によって撮像された単色標準画像のデータを解析して、その全域のうち、所定色とは異なる影の領域の面積を影面積として算出する。その影面積の画像全面積における割合が閾値を超えた場合に遮蔽物ありと判定する一方で、超えない場合に遮蔽物なしと判定する。なお、遮蔽物ありと判定した場合には、投写画像を黒画像に切り替えて出力光量を低減することで、装置の保護を図る（保護動作）。

かかる構成では、投写レンズ１３を通った光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮光物が比較的小さなものであっても、その遮蔽物の影が投写対象面に投写されて検出されることから、その遮光物の存在を検知することができる。

なお、単色標準画像としては、模様のない無地のものを採用することが望ましい。また、単色標準画像の色である所定色としては、白又は淡色を採用することが望ましい。

次に、実施形態に係るプロジェクター１に、より特徴的な構成を付加した実施例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、実施例に係るプロジェクター１の構成は実施形態と同様である。

実施例に係るプロジェクター１のＭＰＵ２１は、外部から送られてくる画像データに基づく画像を投写手段たる光学エンジン１０に投写させている最中に、定期的に投写画像を一瞬だけ単色標準画像に差し替えてカメラ４０に撮像させる。

図９は、スクリーンに投写される動画の各フレーム画像を説明するための模式図である。スクリーンに投写されるフレーム画像が短時間のうちに順に差し替えられると、人間の目にはスクリーン上の画像が動画として視認される。フレームレート３０［ｆｐｓ］の動画であれば、１秒間に３０個のフレーム画像が順に切り替えられる。同図では、３０フレーム目のフレーム画像ｆ３０を画像データに基づくものから単色標準画像に差し替えた例を示している。フレームレート３０［ｆｐｓ］であれば、単色標準画像が投写される時間は１／３０［秒］というごく短時間であるので、人間の目には単色標準画像は視認されない。カメラ４０は、そのようなごく短時間で表示される単色標準画像を、１／３０［秒］以下の高速シャッター速度で撮像する。

ＭＰＵ２１は、投写画像を一瞬だけ単色標準画像に差し替えるのとほぼ同時に、カメラ４０に対して撮像命令信号を送信して単色標準画像だけを撮像させる。単色標準画像に差し替えるタイミングに対して、撮像命令信号を送信するタイミングをどの程度ずらせば一瞬だけ切り替わる単色標準画像だけを撮像できるのかについては、予めの実験によって調査されている。その調査に基づいて信号送信タイミングが設定されている。

ＭＰＵ２１は、投写画像を外部から送られてくる画像データに基づくものから一瞬だけ単色標準画像に差し替えてカメラ４０に撮像させ、その撮像データに基づいて遮蔽物の有無を判定する処理を、例えば５分毎など、定期的に実施する。かかる構成では、遮蔽物の有無を定期的に確認することができる。

なお、定期的なタイミングについては、固定値であってもよいし、ユーザーに任意に設定してもらうようにしてもよい。また、単色標準画像に一瞬だけ差し替える処理を、ＭＰＵ２１に代えて、他の回路に実施させ、ＭＰＵ２１によって他の回路の制御を行うようにしてもよい。

投写対象面がスクリーン面であれば、遮蔽物が置かれない限り、単色標準画像の全域がきれいな所定色で投写されるが、投写対象面が壁面などといった模様のあるものであると、単色標準画像の中にその模様がうっすらと映し出されてしまうことがある。例えば、図１０に示されるように、矩形のパネルを組み合わせた壁面であれば、パネル間の境界からなる格子模様が映し出される。そして、その格子の面積が閾値を超えてしまうと、遮蔽物の存在が誤検知されてしまう。

そこで、ＭＰＵ２１は、システム起動後に、単色標準画像を光学エンジン１０に投写させながら、投写対象面に投写された単色標準画像をカメラ４０に撮像させる。これによって得られた撮像画像のデータを、標準地色画像のデータとしてメモリー２２に記憶させる。その後、外部から送られてくる画像データに基づく画像している最中に、投写画像を一瞬だけ単色標準画像に差し替えてカメラに撮像させると、得られた撮像画像の各画素について、メモリー２２に記憶されている標準地色画像の各画素との色差を解析する。そして、色差が所定値以上になった画素を影画素とし、全画素に対する影画素の割合が閾値を超えた場合に、遮蔽物ありと判定する。かかる構成では、投写対象面に模様があることに起因する遮蔽物の誤検知の発生を抑えることができる。

図１１は、ＭＰＵ２１によって実施されるルーチン処理の処理フローを示すフローチャートである。プロジェクター１の電源ケーブルのジャックがコンセントに差し込まれて商用電源がシステム電源６０に供給されたのに伴って起動したＭＰＵ２１は、このルーチン処理を開始する。そして、起動スイッチがＯＮされるまで待機した後（ステップ１でＮ：以下、ステップをＳと記す）、起動スイッチがＯＮされて（Ｓ１でＹ）ランプユニット５０から光が発せられ始めると、静止を検知するまで待機する（Ｓ２でＮ）。プロジェクター１は振動センサーを備えており、ＭＰＵ２１は振動センサーによって振動を検知されない時間が所定時間継続した場合に、静止であることを検知する。

その後、ＭＰＵ２１は、静止を検知すると（Ｓ２でＹ）、光学エンジン１０に単色基準画像を投写させた後（Ｓ３）、投写対象面に投写された単色基準画像をカメラ４０に撮像させる（Ｓ４）。そして、得られた撮像画像のデータを標準地色画像のデータとしてメモリー２２に記憶させた後（Ｓ５）、遮蔽物の有無を検知する定期タイミングについて到来したか否かを判定する（Ｓ６）。

定期タイミングが到来していない場合（Ｓ６でＮ）、ＭＰＵ２１は起動スイッチについてＯＦＦされたか否かを判定し（Ｓ１２）、ＯＦＦされた場合（Ｓ１２でＹ）には定期ルーチン処理を終了する。これに対し、起動スイッチがＯＦＦされていない場合（Ｓ１２でＮ）には、処理フローを上述したＳ６にループさせて、再び定期タイミングの到来の有無を判定する。

定期タイミングが到来すると（Ｓ６でＹ）、ＭＰＵ２１は、投写画像を一瞬だけ単色標準画像に切り替えてそれをカメラ４０に撮像させる（Ｓ７）。そして、得られた撮像画像の各画素のそれぞれの色について、標準地色画像の各画素の地色との色差を解析し（Ｓ８）、その色差が所定の閾値を超えたものを影画素と判定し、超えなかったものを影画素でないと判定する（Ｓ９）。次いで、影画素の全画素に対する割合について閾値を超えているか否かを判定し（Ｓ１０）、超えていない場合（Ｓ１０でＮ）には、遮蔽物なしとみなして、処理フローを上述したＳ１２に進める。これに対し、閾値を超えている場合（Ｓ１０でＹ）には、遮蔽物ありとみなして、保護動作を実行した後に（Ｓ１１）、処理フローを上述したＳ１２に進める。

なお、保護動作として、投写画像を黒画像に差し替える動作に代えて、光源ユニット５０の出力を低減する動作、映像の投射停止、システムシャットダウンなどを実行してもよい。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、外部から送られてくる画像データに基づいて、投写レンズ（例えば投写レンズ１３）を介して投写対象面に画像を投写する投写手段（例えば光学エンジン１０）と、前記投写手段から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物（例えば本１０１、メモ帳１０２、厚紙片１０３）を検知する遮蔽物検知手段（例えば制御部２０）とを有する画像投写装置（例えばプロジェクター１）において、少なくとも、所定色の標準画像を前記投写手段に投写させる制御手段（例えばＭＰＵ２１）と、前記投写対象面に投写された前記標準画像を撮像する撮像手段（例えばカメラ４０）と、前記撮像手段による前記標準画像の撮像で得られた撮像画像における影の有無に基づいて遮蔽物の有無を判定する判定手段（例えばＭＰＵ２１）とで前記遮蔽物検知手段を構成したことを特徴とするものである。

態様Ａにおいては、投写手段から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物が、投写対象面に投写される標準画像の少なくとも一部に影を出現させる。その影が検出されることで、遮蔽物の存在が検知される。かかる構成では、投写手段から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物が紙片などの比較的小さなものであっても、投写対象面に影を出現させるので、その小さな遮光物の存在を検知することができる。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、前記画像データに基づく画像を前記投写手段に投写させている最中に、一時的に投写画像を前記画像データに基づく画像から前記標準画像に差し替え、そのときに前記投写対象面に投写される前記標準画像を前記撮像手段に撮像させる処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、外部から送られてくる画像データに基づく画像を投写している最中であっても、遮蔽物の有無を定期的に確かめることができる。

［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ａ又はＢにおいて、所定のタイミングで前記標準画像を前記撮像手段によって撮像して標準地色画像として記憶する処理を実施するように前記制御手段を構成し、且つ、遮蔽物の有無の判定のために前記撮像手段によって撮像された前記標準画像における各領域のそれぞれについて、その色と前記標準地色画像の色との差に基づいて、影の領域であるか否かを判定するように、前記判定手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、投写対象面に模様があることに起因する遮蔽物の誤検知の発生を抑えることができる。

１：プロジェクター（画像投写装置）
１０：光学エンジン（投写手段）
１３：投写レンズ
２０：制御部（遮蔽物検知手段）
２１：ＭＰＵ（制御手段、判定手段）
４０：カメラ（撮像手段）
１０１：本（遮蔽物）
１０２：メモ帳（遮蔽物）
１０３：厚紙片（遮蔽物）

特開２０１５−１５５３号公報

Claims (3)

1. 外部から送られてくる画像データに基づいて、投写レンズを介して投写対象面に画像を投写する投写手段と、前記投写手段から発せられた光の少なくとも一部を遮光するように置かれた遮蔽物を検知する遮蔽物検知手段とを有する画像投写装置において、
   少なくとも、所定色の標準画像を前記投写手段に投写させる制御手段と、前記投写対象面に投写された前記標準画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による前記標準画像の撮像で得られた撮像画像における影の有無に基づいて遮蔽物の有無を判定する判定手段とで前記遮蔽物検知手段を構成したことを特徴とする画像投写装置。
2. 請求項１の画像投写装置において、
   前記画像データに基づく画像を前記投写手段に投写させている最中に、一時的に投写画像を前記画像データに基づく画像から前記標準画像に差し替え、そのときに前記投写対象面に投写される前記標準画像を前記撮像手段に撮像させる処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像投写装置。
3. 請求項１又は２の画像投写装置において、
   所定のタイミングで前記標準画像を前記撮像手段によって撮像して標準地色画像として記憶する処理を実施するように前記制御手段を構成し、
   且つ、遮蔽物の有無の判定のために前記撮像手段によって撮像された前記標準画像における各領域のそれぞれについて、その色と前記標準地色画像の色との差に基づいて、影の領域であるか否かを判定するように、前記判定手段を構成したことを特徴とする画像投写装置。

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