JP2018085553A - プロジェクターシステム - Google Patents

Abstract

【課題】インタラクティブなプロジェクターを実現するに際して、投射画面上における検出対象についての位置検出精度が高いプロジェクターシステムを提供すること。【解決手段】撮像部５０において魚眼レンズ３０を適用することで、広い検出範囲を撮像可能としつつ、魚眼レンズ３０を用いることで撮像した投影領域の画像が歪んでも、矩形のセンサー部としての撮像素子４０を傾けていることで、被照射領域（投影領域）ＰＬａの画像を撮像素子４０のエリア内一杯に広げ、各位置を大きく映し出す。【選択図】図３

Description

本発明は、投射画面上にある指等の指示体を検出してこれを投射画像の内容に反映させることで書き込みができるいわゆるインタラクティブなプロジェクターを実現するためのプロジェクターシステムに関する。

インタラクティブなプロジェクターとして、例えば投射画面（スクリーン）のほぼ全体に、赤外光の層を形成するように射出させる光出射装置を、プロジェクターの投射機構とは別個に設け、当該光出射装置からの赤外光が、指示体の先端（例えば、指先）で反射され、この反射光を撮像部等の位置検知装置で検出することをもって指示体による指示操作を検出し、インタラクティブ機能を達成するものも知られている（例えば特許文献１参照。）。

また、インタラクティブなプロジェクターとして、例えば投射画面上を指し示すポインティングデバイスから射出される赤外光を撮像装置で検出するとともに当該赤外光の投射画面上での発光位置を特定することで上記のようなインタラクティブ機能を達成するものが知られている（例えば特許文献２参照。）。

しかしながら、インタラクティブなプロジェクターの構成では、利用者が投射画面（スクリーン）に近づいて位置を指し示して使用しても、利用者の影がスクリーンに映りにくいように斜め投射（近接投射）としていることが多い。このため、広画角の撮像装置が求められる。この場合、検出範囲のうち特に周辺側では、検出箇所の画像が歪められて小さくなってしまい、誤検出や不検出を生じてしまう、すなわち位置検出の精度が低下する可能性が高くなる。この場合、インタラクティブなプロジェクターでは、例えば描画位置が指示体としてのペンのペン先とずれてしまい、意図した位置にきちんと画が描けない、といったことが生じてしまうことになる。

特開２０１５−１５９５２４号公報 特開２０１３−３８６２６号公報

本発明は、インタラクティブなプロジェクターを実現するに際して、投射画面上における検出対象についての位置検出精度が高いプロジェクターシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターシステムは、画像光を斜方投射するプロジェクター本体部と、魚眼レンズと魚眼レンズを介して受光する矩形のセンサー部とを有してプロジェクター本体部からの画像光の投影領域を撮像する撮像部とを備え、矩形のセンサー部は、プロジェクター本体部からの画像光によって投影領域に形成される矩形の投射画像に対して傾いている。

上記プロジェクターシステムでは、撮像部において魚眼レンズを適用することで、広い検出範囲を撮像可能としつつ、魚眼レンズを用いることで撮像した投影領域の画像が歪んでも、矩形のセンサー部を傾けていることで、投影領域を撮像した画像を矩形のセンサー部のエリア内一杯に広げた際に、撮像された投影領域の各位置をより大きく映し出すことができるので、位置検出精度を向上させることができる。

本発明の具体的な側面によれば、撮像部は、魚眼レンズとして等距離射影方式のレンズを有する。この場合、等距離射影方式を採用することで、斜方投射による近接した投影領域を撮像部によって撮像するに際して、十分に広画角なものにできる。

本発明の別の側面によれば、撮像部は、魚眼レンズとして立体射影方式のレンズを有する。この場合、立体射影方式を採用することで、画像の周辺部における歪みを抑えつつ広画角化を図ることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、撮像部は、赤外光波長帯域の光を、画像光の波長帯域以外の波長帯域の検出光として検出する。この場合、赤外光波長帯域の光を利用して画像光以外の光を検出光として検出させることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、撮像部は、プロジェクター本体部からの画像光の投影領域を含む立体的領域を撮像して立体的領域に存する指示体を検出可能にする。この場合、投影領域のみならず投影領域を含む立体的領域まで撮像可能となる。

本発明のさらに別の側面によれば、撮像部は、２以上のカメラを含む。この場合、例えば視差情報が取得可能となる。

本発明のさらに別の側面によれば、撮像部は、２以上のカメラとして、プロジェクター本体部からの画像光の射出方向に交差する方向に離間して設けられる一対のカメラを有し、当該一対のカメラにそれぞれ設けた矩形のセンサー部は、異なる向きに傾いている。この場合、当該一対のカメラを構成する各カメラにおいて、設置位置に応じて投影領域をより大きく映し出すことができる。

本発明のさらに別の側面によれば、撮像部は、０°〜１５°の範囲内のあおり角で傾いている。この場合、撮像部の広画角化を抑制できる。

本発明のさらに別の側面によれば、撮像部で取得した画像光の情報に基づく画像投射位置と、撮像部により検出された位置とを特定し、特定した位置関係に基づく画像投影の制御を行うプロジェクター制御部をさらに備える。この場合、プロジェクター制御部によって、画像投射位置と撮像部により検出された位置とを対応づけて、例えば検出された位置の動きを投射画面上に書き込むといったインタラクティブなプロジェクターの動作が可能になる。なお、プロジェクター制御部については、例えばプロジェクター本体部に組み込まれる場合のほか、プロジェクター本体部に接続されるＰＣがプロジェクター制御部として機能する等種々の態様が考えられる。

本発明のさらに別の側面によれば、プロジェクター本体部は、撮像部により検出された位置の情報を反映した画像投射を行う。この場合、検出された位置の情報を反映させたインタラクティブな画像投射が可能になる。

第１実施形態のプロジェクターシステムの概略構成を示す図である。 プロジェクターシステムの構成を示す図である。 一例のプロジェクターにおける撮像部の撮影範囲について説明するための図である。 プロジェクターのスローレシオについて説明するための図である。 一例のプロジェクターにおける投射画面の各位置での投射角度を示す図である。 一例のプロジェクターにおける撮像部の位置と撮像範囲についての寸法に関して示す図である。 一例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 撮像部により撮像されたセンサー上のうちの一部での画像の例を示す図である。 比較例のプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 比較例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 比較例のプロジェクターの撮像部により撮像されたセンサー上のうちの一部での画像の例を示す図である。 キャリブレーション時のパターン画像の投影の様子を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 一変形例の撮像部により撮像されたセンサー上のうちの一部での画像の例を示す図である。 第２実施形態のプロジェクターシステムを構成する一例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 第３実施形態のプロジェクターシステムの概略構成を示す図である。 撮像部の撮影範囲について説明するための図である。 撮像部の撮影範囲としての立体的領域を示す斜視図である。 一例のプロジェクターにおける撮像部の位置と撮像範囲についての寸法に関して示す図である。 一例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 一例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 第３実施形態のプロジェクターシステムを構成する一例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係を示す図である。 一変形例のプロジェクターにおける撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクターシステムについて説明する。

図１等に示すプロジェクターシステム５００は、画像光である投射光ＰＬを投射（斜方投射）して画像投射を行うプロジェクター１００で構成されている。なお、投射光ＰＬの被照射領域ＰＬａは、例えばスクリーンＳＣ上に形成される。被照射領域ＰＬａは、プロジェクター１００からの投射光（画像光）ＰＬの投影領域に相当する。また、図示を省略するが、プロジェクターシステム５００は、プロジェクター１００のほか、例えばＰＣ等が接続されることで構成され、必要に応じて当該ＰＣが各種処理をすることで被照射領域ＰＬａでの表示画面上への書込みを受け付けるインタラクティブな状況での画像動作を可能にしている。プロジェクターシステム５００のうち、プロジェクター１００は、スクリーンＳＣの斜め上方に設置され、斜め下方のスクリーンＳＣに向けて近接投射をする短焦点タイプ（ここでは、いわゆる超短焦点近接投射となっている。）のプロジェクターであり、画像投射を行うための本体部分であるプロジェクター本体部１００ｐと、撮像部５０とで構成されている。

プロジェクター本体部１００ｐは、スクリーンＳＣに向けて可視光波長帯域の光を合成して構成される画像光である投射光ＰＬを投射して投影画像（カラー画像）の形成を行う。プロジェクターシステム５００において、インタラクティブな画像投射を可能にするためには、投射画面上における指示体の位置を特定するための位置合わせ（キャリブレーション）がなされていることが前提となる。このキャリブレーションについては、図８を参照して後述する。

プロジェクター本体部１００ｐは、詳細な図示を省略するが、光源や光変調装置、投射光学系等を備え、スクリーンＳＣに対する画像投影を行う。このため、例えば図２に示すように、プロジェクター本体部１００ｐは、投射光学系を含む画像投影部９０と、プロジェクター制御部ＣＴとを有し、プロジェクター制御部ＣＴにより画像投射等の各種動作制御がなされている。また、特に、プロジェクター制御部ＣＴは、撮像部５０からの情報を撮像部５０の通信部８２を介して受け付け可能とし、撮像部５０からの情報を加味して投射させる画像の内容を修正することで画面上に書込みができるものとなっている、すなわちインタラクティブな画像投射を可能としている。

プロジェクター本体部１００ｐを構成する光学系については、種々の態様が可能であるが、例えば光源等については、種々の構成のものが適用可能であり、例えばレーザー光源やＬＥＤ光源、さらに有機ＥＬ（Ｏ−ＬＥＤ）を利用することも可能である。特に、有機ＥＬ素子等の自発光型の光源を適用した場合、光源が光変調の役割も兼ねた映像装置として構成できる。なお、光源（バックライト）と光変調とを個別の構成とする場合、光変調装置については、例えば透過型の液晶パネルとすることができる。

撮像部５０は、プロジェクター本体部１００ｐにより投射された投射画像を撮像して画像情報を取得するセンサー装置である。本実施形態では、特に、撮像部５０は、プロジェクター本体部１００ｐの側方（左側）に配置されている。撮像部５０（もしくは撮像部５０を構成するカメラ）は、例えば撮像レンズのほか、受光素子（撮像素子）すなわち受光用のセンサー、や通信部８２（図２参照）による他の装置への送信等を含む各種制御を行う制御装置といったものを備えている。特に、本実施形態では、撮像レンズとして、いわゆる魚眼レンズを備えている。

以下、図３を参照して、撮像部５０の構成や撮像範囲に関して一例を説明する。図示のように、本実施形態においては、撮像部５０は、撮像レンズとしての魚眼レンズ３０と、受光用のセンサーである撮像素子４０とを有している。すなわち、撮像対象である被照射領域ＰＬａ上の投射画像を、魚眼レンズ３０を介して取り込みつつ撮像素子４０上に結像させている。なお、撮像素子４０は、矩形のセンサー部である。本実施形態では、魚眼レンズ３０として、次式で規定されるいわゆるｆθレンズを用いた等距離射影方式を採用する。
ｙ＝ｆ・θ
ここで、焦点距離をｆ、半画角（あるいは単に画角）をθ、像高をｙとする。
この場合、撮像画像において、特に周辺側で歪み（圧縮）が発生するものの、広画角にできる、すなわち撮像範囲を広げて十分広い検出範囲を確保できる。さらに、本実施形態では、矩形のセンサー部である撮像素子４０は、被照射領域ＰＬａ上に映し出される矩形の投射画像（投射画面）に対して傾くように配置されている。なお、撮像素子４０の傾きについて詳しくは図６Ａ等を参照して後述する。

また、ここで、撮像部５０（撮像部５０を構成するカメラ）の光軸ＡＸは、プロジェクター本体部１００ｐの被照射面であるスクリーンＳＣに対して垂直ではなく、下方に少し傾いている。すなわち、撮像部５０は、あおりを付けた状態で撮像を行っている。この場合、適度にあおり角度を増加させることで、あおり角がない（０°）の場合に比べて撮像に必要となる最大画角を小さくできる。ここでは、あおり角αは、０°〜１５°とする。例えば、撮像部５０が十分広画角なものであれば、あおり角がない状態であってもよい。なお、ここでは、一例として、あおり角α＝１０°とする。

図１等に戻って、プロジェクター本体部１００ｐにおいて、プロジェクター制御部ＣＴ（図２参照）は、撮像部５０での撮像により取得した画像情報に含まれる検出された指示体（後述する赤外光を発生するペンや利用者の指先等）の位置情報を反映させた画像を画像投影部９０（図２参照）により投影させる。なお、撮像部５０は、プロジェクター１００の投影画像位置を把握するための構成として、その役割を果たすため、例えばプロジェクター本体部１００ｐによる画像投影における投射角度や投射距離等に対応した角度等にカメラのレンズが向いているように配置されている。すなわち、プロジェクター１００の設置環境が変わって投射距離等が変化してもプロジェクター本体部１００ｐと撮像部５０との位置関係に変化が生じないあるいは生じても画像の補正等が可能な程度にわずかなものとなるようにしている。

また、プロジェクター本体部１００ｐは、撮像部５０により取得された画像情報に基づいて、プロジェクター本体部１００ｐを構成する画像形成部（光変調における画素マトリクス）の画素と撮像部５０に内蔵される撮像素子（受光用のセンサー）の画素との位置関係を対応付けるキャリブレーションを可能にしている。

なお、撮像部５０は、プロジェクター１００を構成する一部として組み込まれるものとすることもできるが、例えば、撮像部５０は、プロジェクター１００とは別体の撮像装置として存在するものとしてもよい。

ここで、図１を参照して、以上のような構成のプロジェクター１００によるインタラクティブな状況での画像投射を簡単に説明する。まず、スクリーンＳＣ上あるいはその近傍において、上記のような投射光ＰＬのほかに、利用者ＨＵが保持するペン７０の先端部ＴＰから赤外光（すなわち投射光ＰＬの波長帯域以外の波長帯域）ＩＬが射出される。赤外光ＩＬの一部が撮像部５０において検出光ＤＬとして検出されることで、利用者ＨＵによる画面上の指示位置を特定するものとなっている。例えば、ペン７０の先端部ＴＰがスクリーンＳＣに触れると赤外光ＩＬが光ったり点滅周波数が変わったりする。これをカメラで構成される撮像部５０によって検出することで、スクリーンＳＣ上での指示位置が認識されたり、描画する線の種類等が決定されたりする。なお、発光する指示体としてのペン７０の点灯形状等については、種々の態様が考えられるが、ここでは、一例として、発光位置を示す先端部ＴＰの発光点の大きさが直径５ｍｍ程度の円形状であるものとする。この場合、位置検出装置としての撮像部５０は、被照射領域ＰＬａ上における直径５ｍｍの円の位置を特定可能な程度の精度で位置検出が可能な画像情報の取得ができるようになっている必要がある。

以下、図４等を参照して、一例のプロジェクターによる画像投影についての具体的一構成例（具体的仕様）について説明する。まず、図４Ａ及び４Ｂを参照して、プロジェクター１００の超短焦点近接投射の度合について説明する。図４Ａに示すように、プロジェクターにおけるスローレシオは、例えば図示の投射距離ｆ１と、被照射領域ＰＬａの横サイズＨＳとでｆ１／ＨＳで表される。ここでの一例では、スローレシオは、約０．２７とする。具体的には、投射距離ｆ１は４４１ｍｍであるものとし、横サイズＨＳの値を規定する被照射領域ＰＬａのサイズは、７０インチ（アスペクト比１６：１０）とする（すなわち、プロジェクター１００は、７０インチの画像を形成する）。なお、図４Ｂに示すように、この場合において、被照射領域ＰＬａの周辺側の各点への投射光ＰＬの投射角度を示している。この一例では、以上のような具体的仕様により超短焦点近接投射を行っている。

図５は、上記具体的一例の画像投射における撮像部５０の位置と撮像範囲の寸法について示す図である。図５では、被照射領域ＰＬａと撮像部５０を構成するカメラのカメラ位置Ｐａとの関係を示している。図５のうち、左側は、正面側から見た位置関係についての寸法を示す図であり、右側は、側面（横）側から見た位置関係についての寸法を示す図である。ここでは、図５に示すように、カメラ位置Ｐａは、被照射領域ＰＬａの左上方であり、例えば水平方向については、投射光ＰＬの投射位置から左側に３０ｃｍほど離間している。この場合、カメラ位置Ｐａからは、被照射領域ＰＬａの右下側の位置ＳＰが、撮像において最も周辺側となる。すなわち、当該箇所におけるペン７０等の発光位置の検出が確実に行えるものとする必要があることになる。

以上に示す具体的一構成例のように、超短焦点近接投射であって、特に魚眼レンズによって撮像部における画角を確保する場合、検出箇所の画像が歪められて小さくなりすぎたり、これに伴って誤検出や不検出を生じてしまったりする、すなわち位置検出の精度が低下するおそれがある。これを抑制すべく、本実施形態では、矩形のセンサー部である撮像素子４０を被照射領域ＰＬａにおける矩形の投射画像（投射画面）に対して傾けた配置としていることで、位置検出精度を向上させ、かかる事態を回避している。

以下、図６Ａ等を参照して、本実施形態におけるプロジェクター１００の各部の投射画像に対する位置について説明することで、特に撮像素子４０の傾斜配置について説明する。ここで、図６Ａ〜６Ｃは、本実施形態におけるプロジェクター１００の各部と投射画像との位置関係や、撮像部５０により撮像されたセンサー上での画像の様子、さらには、撮像部５０により撮像された撮像素子（センサー）４０上のうちの画像の一部を例示するものである。これに対して、図７Ａ〜７Ｃは、一比較例の図であり、本実施形態の図６Ａ〜６Ｃに対応する図である。図６Ａとこれに対応する図７Ａとを比較すると明らかなように、本実施形態では、矩形の撮像素子４０を矩形の被照射領域ＰＬａとして示される投射画像（投射画面）に対して傾斜配置させているのに対して、図７Ａ〜７Ｃに示す一比較例では、撮像素子４０を傾斜させていない点が異なっている。

以下、図６Ａ等に戻って、本実施形態に係る一例についてより詳しく説明する。図６Ａは、既述のように、プロジェクター１００を構成する各部と被照射領域ＰＬａで示される投射画像（投射画面）との位置関係を概念的に示す正面図である。プロジェクター１００は、図示のように、また、既述のように、被照射領域ＰＬａに矩形の投射画面を形成するプロジェクター本体部１００ｐと、プロジェクター本体部１００ｐにより被照射領域ＰＬａに形成された投射画像（投射画面）を撮像する撮像部５０とを有している。そして、撮像部５０は、プロジェクター本体部１００ｐの左側（より詳しくは、図５におけるカメラ位置Ｐａに相当する位置を光軸の位置とする位置）に配置されている。また、撮像部５０は、魚眼レンズ３０と魚眼レンズ３０を介して受光する矩形のセンサー部である撮像素子４０とを有している。ここでは、図示において、プロジェクター本体部１００ｐの中央から投射光が射出されて正面にプロジェクター本体部１００ｐ対して左右対称な矩形の被照射領域ＰＬａに投射画像（投射画面）が形成されているものとする。これに対して、図示のように、撮像部５０における矩形の撮像素子４０は、被照射領域ＰＬａで示される矩形の投射画像（投射画面）の領域に対して傾いたものとなっている。言い換えると、撮像素子４０の周辺を縁取りした矩形枠４０ｆとし、被照射領域ＰＬａを縁取りした（すなわち投射画像（投射画面）を縁取りした）矩形枠ＰＬｆとし、これらを比較すると、矩形枠ＰＬｆの各辺が水平方向及び垂直方向（Ｘ方向及びＹ方向）に沿って延びているのに対して、矩形枠４０ｆの各辺は、水平方向及び垂直方向から傾斜した方向に沿って延びている。いわば、矩形枠ＰＬｆを基準とした場合に、矩形枠４０ｆは、矩形枠ＰＬｆに対して所定の角度右回転させた状態となるように傾斜（あるいはＺ軸回転）している。ここで、図５を参照して説明したように、撮像部５０（カメラ位置Ｐａ）は、図中プロジェクター本体部１００ｐの左側に位置している。したがって、被照射領域ＰＬａ全体において精度の高い位置検出を行うためには、被照射領域ＰＬａのうち撮像部５０から最も遠い箇所となる右下側の位置ＳＰ（以下、評価ポイントとも呼ぶ。）における位置検出の精度が最も問題となると考えられる。本実施形態では、上記のように、撮像素子４０を所定の角度だけ傾けることで、評価ポイントである位置ＳＰを含めた被照射領域ＰＬａ全体を撮像素子４０のセンサーエリア内に収めつつできるだけ大きく映し出すことを可能にし、精度の高い位置検出を可能としている。

図６Ｂは、上述した位置（図５のカメラ位置Ｐａに相当）にある撮像部５０（カメラ）によって撮像された画像、すなわち撮像部５０に内蔵された受光用のセンサーである撮像素子４０上での画像ＰＩの様子を示す図である。なお、ここでは、撮影された映像は、上下左右が反転しているため、スクリーンＳＣの右下の映像は、センサー上の画像において左上に来ている。したがって、図示の画像ＰＩにおいて、スクリーンＳＣ上の被照射領域ＰＬａに対応する映像画像ＰＬｉのうち左上の隅にある画像点ＳＰｉが、図６Ａの位置（評価ポイント）ＳＰに対応する。すなわち、映像画像ＰＬｉの領域のうち画像点ＳＰｉ及びその近辺が、最も歪み、指示体の検出が最も困難になる箇所であると考えられる。

ここで、前提として、スクリーンＳＣ上の被照射領域ＰＬａの全体を撮像可能とするためには、撮像素子４０において、映像画像ＰＬｉが、センサー上のエリアＳＥのうち有効撮像範囲であるアクティブエリアＡＥ内に収まっているようにする必要がある。なお、ここでの一例では、アクティブエリアＡＥのサイズを、４．４８ｍｍ×３．２ｍｍとする。

また、ここで、図示のように、元々矩形領域であった被照射領域ＰＬａを映した映像画像ＰＬｉは、魚眼レンズ３０を歪めて撮像されたものとなっている。このため、図示のように、映像画像ＰＬｉの形状は矩形ではなく歪んでいる。さらに、撮像部５０は、プロジェクター１００の中央から左側に外れた位置に配置されている。このため、映像画像ＰＬｉの形状は、左右対称でもない。このような形状の画像（画像部分）を、仮に撮像素子４０を傾けることなく取り込もうとすると、例えば比較例の図７Ｂに示すとおり、最も長い曲線部分ＬＬ１が矩形の横（水平）方向の範囲内に収まるように、映像画像ＰＬｉの画像全体を小さくしなければいけない。これに対して、本実施形態では、映像画像ＰＬｉの形状に応じた所定の角度だけ撮像素子４０を傾けていることで、図６Ｂに示すように例えば最も長い曲線部分ＬＬ１を斜め方向に収めればよいことになる。したがって、図６Ｂの撮像素子４０が図７Ｂの撮像素子４０と同じ大きさ（例えば４．４８ｍｍ×３．２ｍｍ）であった場合には、図６Ｂの撮像素子４０のほうが、より大きく映像画像ＰＬｉを映し出せる、延いては画像点ＳＰｉ及びその近辺をより大きく映し出せることになる。ただし、既述のように、図６Ｂの撮像素子４０においても、映像画像ＰＬｉの全体をアクティブエリアＡＥ内に収める必要があることには変わりがない。すなわち、映像画像ＰＬｉについて、曲線部分ＬＬ１のみならず、他の曲線部分や被照射領域ＰＬａの四隅に対応する点等がアクティブエリアＡＥ内に収まっている必要がある。上記具体的一構成例の場合では、映像画像ＰＬｉを収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子４０の傾斜角度は、１８．２°であった。また、この時の撮像部５０（カメラ）の焦点距離ｆは、ｆ＝２．３１であった。

図６Ｃは、図６Ａの位置（評価ポイント）ＳＰにおいて発光点に見立てた直径５ｍｍの大きさの円を映し出した場合に、位置ＳＰに対応する画像点ＳＰｉに表示される画像ＧＧを示している。このため、図示のように、画像ＧＧは、円を歪めた楕円状となっている。上記具体的一構成例の場合、撮像素子４０上での画像ＧＧの面積は、１４．１μｍ^２であった。

図７Ａ〜７Ｃは、既述の通り、本実施形態の比較例であり、撮像素子４０を傾けていない場合（撮像素子４０の傾斜角度が０°の場合）についての例示である。なお、具体的一構成例（具体的仕様）としては、本実施形態において示した場合と同様であるものとする。すなわち、撮像部５０が、本実施形態の場合と同等の魚眼レンズ３０（等距離射影方式）及び撮像素子４０（アクティブエリアＡＥが４．４８ｍｍ×３．２ｍｍ）で構成されるものとする。ただし、撮像素子４０の焦点距離ｆについては、映像画像ＰＬｉの全体をアクティブエリアＡＥ内に収める必要があるという観点から異なるものとなる。図７Ａに示す構成の比較例では、図７Ｂに示す画像ＰＩの撮像において、撮像部５０（カメラ）の焦点距離ｆは、ｆ＝２．１８であった。つまり、図６Ｂに示す場合よりも焦点距離ｆが小さく、映像画像ＰＬｉが小さいことが分かる。また、図７Ｃに示す撮像素子４０上での画像ＧＧの面積は、１２．６μｍ^２であった。すなわち、本実施形態と比較して、映像画像ＰＬｉ（画像点ＳＰｉ）が小さくなっていることが分かる。この場合、特に画像点ＳＰｉやその近辺での誤検出、不検出の可能性が高まる。これに対して、本実施形態では、撮像素子４０を矩形の投射画像に対して傾けていることで、投影領域（投射画像）に対応する映像画像ＰＬｉの各位置をより大きく映し出すことを可能にし、位置検出精度を向上させることができるものとなっている。

なお、以上のような撮像素子４０の配置に関して、例えば図６Ａを例示として考察した事項について、プロジェクター本体部１００ｐとの関係で捉えることもできる。例えばプロジェクター本体部１００ｐが、図示のように、矩形の液晶パネルＬＣが中央に配置されているものとし、さらに、この液晶パネルＬＣにおいて光変調された変調光を正面から投射することで投射光を形成するものであるとする。この場合、矩形の液晶パネルＬＣに対して撮像素子４０が所定の角度傾いていることになる。なお、以上は一例であり、光路中においてミラー等が配置され撮像素子４０や液晶パネルＬＣの位置が上記と異なっているような場合や、プロジェクター本体部１００ｐが液晶パネル以外の方式で画像投射を行う場合であっても、形成される投射画像と撮像素子との関係において上記と同様の構成とすることができる。

以下、図８を参照して、インタラクティブな画像投射を可能にするための前提となる位置合わせの処理であるキャリブレーションについて説明する。図８は、プロジェクター本体部１００ｐによる画像投影のうち、特に、上述のようなキャリブレーションの処理を行うために、キャリブレーション時のパターン画像を投影する様子を示している。本実施形態では、まず、プロジェクター本体部１００ｐによる画像投射（投影）によってスクリーンＳＣ上に映し出される映像の範囲を示すパターン画像ＰＴを、ここでは画像光である投射光ＰＬに含まれる可視光波長帯域の成分のうち緑色波長帯域の光で構成されるパターン画像光ＧＬによって投影するものとする。撮像部５０において、パターン画像光ＧＬの一部の成分を受光することで、パターン画像ＰＴに関する画像情報が取得され、この情報に基づき画像投射位置の特定がなされる。具体的には、まず、撮像部５０は、撮像したパターン画像ＰＴの画像情報をプロジェクター本体部１００ｐに対して送信する。次に、プロジェクター本体部１００ｐは、撮像部５０で取得したパターン画像ＰＴの情報と、光変調における画素マトリクスの情報との対応付けを行う。すなわち、撮像部５０で撮像されたパターン画像ＰＴの受光用のセンサー上での各位置とプロジェクター本体部１００ｐの光変調における画素マトリクス状の各位置すなわち投影された画像上の位置とを対応付ける。対応付けは、例えば、ピクセル単位で行うものとしてもよい（例えば対応するテーブルを作成するものとしてもよい）が、例えば対応付ける関数を定めることで、対応付けの処理を可能にするものとしてもよい。

以上のように、プロジェクター本体部１００ｐは、撮像部５０で取得したパターン画像ＰＴの情報に基づく画像投射位置と、光変調の画素の位置とを対応付けることで、キャリブレーション（位置合わせ）を行っている。キャリブレーション後は、キャリブレーションでの対応付けに基づいて、撮像部５０で検出されたペン７０の発光位置等の指示体による指示位置の特定が可能となり、これを反映したインタラクティブな画像投射が可能となる。

以下、図９を参照して本実施形態の一変形例について説明する。本変形例では、撮像素子４０を傾ける向き以外については、上記一例と同様であるので、全体の説明については、省略する。また、図９Ａ〜９Ｃは、図６Ａ〜６Ｃに対応する図である。すなわち、図９Ａ〜９Ｃは、本変形例におけるプロジェクター１００の各部と投射画像との位置関係や、撮像部５０により撮像されたセンサー上での画像の様子、さらには、撮像部５０により撮像された撮像素子（センサー）４０上のうちの画像の一部を例示するものである。

上記一例では、図６Ａ等に示すように、撮像部５０における矩形の撮像素子４０を被照射領域ＰＬａで示される矩形の投射画像（投射画面）の領域に対して所定の角度（１８．２°）だけ、右回転させた状態となるように傾斜させていた。これに対して、本変形例では、図９Ａ等に示すように、撮像素子４０を所定の角度左回転させた状態となるように傾斜させている。

図９Ｂに示すように、映像画像ＰＬｉをアクティブエリアＡＥ内に収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子４０の傾斜角度は、上記具体的一構成例の場合では、２７．０°であった。また、この時の撮像部５０（カメラ）の焦点距離ｆは、ｆ＝２．３２であった。

図９Ｃは、図９Ａの位置（評価ポイント）ＳＰにおいて発光点に見立てた直径５ｍｍの大きさの円を映し出した場合に、位置ＳＰに対応する画像点ＳＰｉに表示される画像ＧＧを示している。このため、図示のように、画像ＧＧは、円を歪めた楕円状となっている。上記具体的一構成例の場合、撮像素子４０上での画像ＧＧの面積は、１４．２μｍ^２であった。

上記具体的一構成例の場合では、上記一例と本変形例とでは、映像画像ＰＬｉのサイズは、焦点距離ｆや画像ＧＧの面積からすると、若干左回転の方が良好であるが、ほとんど変わらず、略同等の性能であった。言い換えると、傾ける方向による差はあまり見られなかった。ただし、構成例（仕様）が変わる場合には、傾ける方向によって差が生じる場合もあり得るので、このような場合にはより適したほうを選択すればよい。

以上のように、本変形例においても、撮像素子４０を矩形の投射画像に対して傾けていることで、投影領域（投射画像）に対応する映像画像ＰＬｉの各位置をより大きく映し出すことを可能にし、位置検出精度を向上させることができるものとなっている。

以上のように、本実施形態に係るプロジェクターシステム５００では、撮像部５０において魚眼レンズ３０を適用することで、広い検出範囲を撮像可能としつつ、魚眼レンズ３０を用いることで撮像した投影領域の画像が歪んでも、矩形のセンサー部としての撮像素子４０を傾けていることで、被照射領域（投影領域）ＰＬａの画像を撮像素子４０のエリア内一杯に広げることができる、すなわち各位置を大きく映し出すことができる。これにより、誤検出や不検出を抑制し、位置検出精度を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
以下、図１０等を参照して、第１実施形態を変形した第２実施形態について説明する。なお、本実施形態に係るプロジェクターシステムは、撮像部において採用する魚眼レンズの射影条件を除いて、第１実施形態と同様の構成であるので、プロジェクターシステム全体についての詳細な説明を省略する。具体的一構成例（具体的仕様）についても、第１実施形態において示した場合と同様であるものとする。

図１０Ａ〜１０Ｃは、本実施形態におけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係や、撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子、さらには、撮像部により撮像された撮像素子（センサー）上のうちの画像の一部を例示するものである。すなわち、図１０Ａ〜１０Ｃは、第１実施形態における図６Ａ〜６Ｃに対応する図である。

本実施形態では、プロジェクター２００のうち、撮像部１５０における魚眼レンズ１３０として、次式で規定される立体射影方式を採用する。
ｙ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
ここで、焦点距離をｆ、半画角（あるいは単に画角）をθ、像高をｙとする。
この場合、第１実施形態で適用した等距離射影方式に比べて、撮像画像において、特に周辺側で歪み（圧縮）の発生を抑制しつつ、広画角化を図ることができる。すなわち撮像範囲を広げて十分広い検出範囲を確保できる。

図１０Ａ等に示すように、本実施形態では、撮像素子１４０を被照射領域ＰＬａで示される矩形の投射画像（投射画面）の領域に対して所定の角度右回転させた状態となるように傾斜させている。

また、図１０Ｂに示すように、映像画像ＰＬｉをアクティブエリアＡＥ内に収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子１４０の傾斜角度は、上記具体的一構成例の場合では、１７．８°であった。また、この時の撮像部１５０（カメラ）の焦点距離ｆは、ｆ＝２．０８であった。

ここで、撮像素子１４０を傾けていない場合（撮像素子１４０の傾斜角度が０°の場合）と比較する。例えば、既述のように、本実施形態における焦点距離ｆは、ｆ＝２．０８であった。これに対して、撮像素子１４０を傾けていない場合における焦点距離ｆは、ｆ＝１．９８であった。また、第１実施形態と同様に、図１０Ａの位置（評価ポイント）ＳＰにおいて発光点に見立てた直径５ｍｍの大きさの円を映し出した場合に、位置ＳＰに対応する画像点ＳＰｉに表示される画像の面積は、１８．４μｍ^２であった。これに対して、撮像素子１４０を傾けていない場合では、対応する画像の面積は、１６．６μｍ^２であった。すなわち、本実施形態では撮像素子１４０を傾けていない場合と比較して、映像画像ＰＬｉ（画像点ＳＰｉ）が大きくなり、本実施形態の方が位置検出精度が高くできるといえる。

以下、図１１を参照して本実施形態の一変形例について説明する。本変形例では、図１１Ａに示すように、撮像素子１４０を所定の角度左回転させた状態となるように傾斜させている点において、上記一例と異なっている。

本変形例において、図１１Ｂに示すように、映像画像ＰＬｉをアクティブエリアＡＥ内に収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子１４０の傾斜角度は、上記具体的一構成例の場合では、２６．４°であった。また、この時の撮像部１５０（カメラ）の焦点距離ｆは、ｆ＝２．０８であった。

さらに、図１１Ａの位置（評価ポイント）ＳＰにおいて発光点に見立てた直径５ｍｍの大きさの円を映し出した場合に、位置ＳＰに対応する画像点ＳＰｉに表示される画像の面積は、１８．４μｍ^２であった。

つまり、本実施形態における上記具体的一構成例の場合では、傾ける方向による差は見られなかった。

以上のように、本実施形態においても、撮像素子を矩形の投射画像に対して傾けていることで、投影領域（投射画像）に対応する映像画像の各位置をより大きく映し出すことを可能にし、位置検出精度を向上させることができるものとなっている。

〔第３実施形態〕
以下、図１２等を参照して、第１実施形態等を変形した第３実施形態について説明する。なお、本実施形態に係るプロジェクターシステムは、撮像部として複数（２以上）のカメラを搭載しており、指示体による指示位置の検出において、当該指示体を立体的形状として捉えるものとなっている（ペンによる赤外光の発光等を要せずにインタラクティブが実現可能である）点において、第１実施形態等の場合と異なっている。ただし、キャリブレーションについては、複数のカメラにおいて個々に行うことを除いては、第１実施形態の場合と同様であるので説明を省略する。また、以下において、第１実施形態等と同符号のものについては、機能等が同じであり、説明を省略する。

以下、図１２等を参照して、本実施形態のプロジェクターシステム６００について説明する。プロジェクターシステム６００は、画像光である投射光ＰＬを投射（斜方投射）して超短焦点近接投射による画像投射を行うプロジェクター３００で構成されている。なお、プロジェクター３００のほか、例えばＰＣ等が接続され得ること等については、第１実施形態等の場合と同様とする。プロジェクター１００は、プロジェクター本体部１００ｐと、撮像部２５０とで構成されている。

撮像部２５０は、離間して配置された２つ（複数）のカメラ２５０ａ，２５０ｂで構成されている。カメラ２５０ａ，２５０ｂは、同一規格の一対構成となっており、プロジェクター本体部１００ｐによる投射光ＰＬの投射位置に対して投射光ＰＬの投射方向に交差する方向に対称な位置に配置されている。すなわち、カメラ２５０ａ，２５０ｂは、プロジェクター本体部１００ｐのうち画像光である投射光ＰＬの射出方向に交差する方向に離間して設けられる一対のカメラである。なお、各カメラ２５０ａ，２５０ｂは、第１実施形態に示した撮像部５０（図１等参照）を構成するカメラと同様の構造を有している。すなわち、魚眼レンズ２３０ａ，２３０ｂ（図１３等参照）と矩形のセンサー部である撮像素子２４０ａ，２４０ｂ（図１３等参照）とをそれぞれ有しており、各撮像素子２４０ａ，２４０ｂは、投射画像（投射画面）に対して傾いている。以上のような複数のカメラ２５０ａ，２５０ｂ（ステレオカメラ）を有することで、プロジェクター３００は、視差情報（或いはステレオ画像）を取得可能となっている。すなわち、立体視によるより高度な位置検出が可能となっている。プロジェクター制御部ＣＴ（図２参照）は、カメラ２５０ａ，２５０ｂでの撮像により取得した画像情報に基づく視差情報により検出された指示体（図例のような利用者の指先等）ＯＢの位置情報を反映させた画像を画像投影部９０（図２参照）により投影させる。

以下、図１３等を参照して、撮像部２５０を構成する各カメラ２５０ａ，２５０ｂの撮像範囲に関して説明する。なお、既述のように、カメラ２５０ａ，２５０ｂは、魚眼レンズ２３０ａ，２３０ｂと、撮像素子２４０ａ，２４０ｂとをそれぞれ有する。図１３では、カメラ２５０ａとカメラ２５０ｂとの対称性により１つのカメラのみを図示するとともに説明し、他方については説明を省略する。なお、図示のように、本実施形態においても、カメラ２５０ｂ（又はカメラ２５０ａ）の光軸ＡＸは、プロジェクター本体部１００ｐの被照射面であるスクリーンＳＣに対して垂直ではなく、下方に少し傾いている。すなわち、撮像部５０を構成する各カメラ２５０ａ，２５０ｂは、必要に応じて、あおりを付けた状態で撮像を行っている。なお、ここでは、一例として、あおり角α＝１０°とする。

本実施形態では、検出対象である指示体（指先）ＯＢを２つのカメラ２５０ａ，２５０ｂによって視差を利用した立体的な検出を可能としている。すなわち、スクリーンＳＣをタッチする利用者の指手を撮像して奥行きのある立体的形状として捉えるための情報を得る必要がある。このため、スクリーンＳＣ上の投影領域である被照射領域ＰＬａに加え、被照射領域ＰＬａを含む立体的領域を含むように撮像を行っている。本実施形態では、一例として、図１４に示すように、スクリーンＳＣから垂直方向（奥行き方向）について、距離ｄだけ離れた範囲までを撮像範囲たる立体的領域ＣＤとする。ここでは、指の先端から手首くらいまでを撮像できるように、距離ｄを１６０ｍｍ（１６ｃｍ）とする。この場合、図１４に示すように、立体的領域ＣＤは、被照射領域ＰＬａを底面とし、距離ｄを厚みとする直方体状の領域となる。したがって、撮像部２５０（カメラ２５０ａ，２５０ｂ）の撮影範囲は、被照射領域ＰＬａのみとした場合に比べてさらに広がり、特に広画角化する必要がある。

図１５は、上記具体的一例の画像投射における撮像部２５０を構成するカメラ２５０ｂの位置と撮像範囲の寸法について示す図である。なお、図１５は、第１実施形態における図５に対応する図である。撮像部２５０のうちもう１つのカメラ２５０ａについては、左右の位置を逆転させたものとなるだけで同様の考察が可能であるため、図示及び説明を省略する。図１５のうち、左側は、正面側から見た位置関係についての寸法を示す図であり、右側は、側面（横）側から見た位置関係についての寸法を示す図である。カメラ２５０ｂのカメラ位置Ｐａは、被照射領域ＰＬａの左上方であり、例えば水平方向については、投射光ＰＬの投射位置から左側に３０ｃｍほど離間している。

なお、図示のように、検出範囲である立体的領域ＣＤの上端面の領域を検出領域ＤＤ１とすると、これに対応するスクリーンＳＣ上の領域は、破線で示す領域ＤＬａとなる。すなわち、撮像部５０は、検出領域ＤＤ１での検出を可能とするためには、スクリーンＳＣ上で換算して領域ＤＬａとなるような範囲についてまで撮像可能となっている必要がある。また、距離ｄの値が大きくなる（検出領域ＤＤ１が被照射領域ＰＬａから遠くなる）につれて、領域ＤＬａは急激に大きくなる。本構成では、超短焦点近接投射を行っているためである。以上のように、距離ｄの値が大きくなるほど、撮像部５０を広画角化させる必要性が生じる。

図１６Ａ及び１６Ｂは、本実施形態におけるプロジェクター３００の各部と投射画像との位置関係や、撮像部２５０（カメラ２５０ａ，２５０ｂ）により撮像されたセンサー上での画像の様子を例示するものである。すなわち、図１６Ａ及び１６Ｂは、第１実施形態における図６Ａ及び６Ｂ等に対応する図である。

本実施形態では、プロジェクター３００のうち、撮像部２５０における魚眼レンズ２３０ａ，２３０ｂとして、次式で規定される等距離射影方式を採用する。
ｙ＝ｆ・θ
ここで、焦点距離をｆ、半画角（あるいは単に画角）をθ、像高をｙとする。

なお、図１６Ａ等では、左右の対称性から、撮像部２５０のうちカメラ２５０ｂのみ表示しており、カメラ２５０ａについては省略している。なお、カメラ２５０ａとカメラ２５０ｂとの配置に関しては、図１７を参照して後述する。

図１６Ａ等に示すように、本実施形態では、撮像素子２４０ｂを被照射領域ＰＬａで示される矩形の投射画像（投射画面）の領域に対して所定の角度右回転させた状態となるように傾斜させている。

ここで、図１６Ｂに示す画像ＰＩにおいて、映像画像ＤＤｉは、図１５の検出領域ＤＤ１に対応する画像である。本実施形態の場合、既述のように、図１５等に示す立体的領域ＣＤについて検出を行うことを要する。したがって、立体的領域ＣＤを検出可能な範囲とするためには、カメラ２５０ｂは、映像画像ＰＬｉのみならず映像画像ＤＤｉまでが、アクティブエリアＡＥ内に収まるようにする必要がある。このような条件下において、映像画像ＰＬｉ，ＤＤｉをアクティブエリアＡＥ内に収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子２４０ｂの傾斜角度は、上記具体的一構成例の場合では、２０．９°であった。また、この時のカメラ２５０ｂの焦点距離ｆは、ｆ＝２．０３であった。

なお、詳細は省略するが、本実施形態に対する比較例として撮像素子２４０ｂを傾けていない場合（撮像素子２４０ｂの傾斜角度が０°の場合）についての検証結果と比べて、本実施形態の方が優れていることが分かっている。なお、本実施形態のように、撮像素子を傾けることにより、傾けていない場合に比べて、像が大きくできるので位置精度を高くできる。

以下、図１７を参照して、カメラ２５０ａとカメラ２５０ｂとの配置のうち、特に撮像素子２４０ａと撮像素子２４０ｂとの関係について説明する。既述のように、カメラ２５０ａとカメラ２５０ｂとは、プロジェクター本体部１００ｐを中央にして左右対称に配置されている。左右の対称性から、撮像素子２４０ａにおける映像画像ＰＬｉ，ＤＤｉは、図１６Ｂに示す撮像素子２４０ｂのものとは左右反転したものとすることが望ましい。つまり、図１７に示すように、撮像素子２４０ａと撮像素子２４０ｂとでの傾斜角度についても左右反転させておくことが望ましい。具体的には、上記では、撮像素子２４０ｂを所定の角度（２０．９°）だけ右回転させた状態となるように傾斜させているのに対応して、撮像素子２４０ａを所定の角度（２０．９°）だけ左回転させた状態となるように傾斜させておくべきであると考えられる。以上のように、一対のカメラ２５０ａ，２５０ｂにそれぞれ設けた撮像素子２４０ａ，２４０ｂは、異なる向きに同じ大きさの角度で傾いている。これにより、各カメラ２５０ａ，２５０ｂにおいて、設置位置に応じて被照射領域ＰＬａをより大きく映し出すことができる。

以下、図１８を参照して本実施形態の一変形例について説明する。本変形例では、図１８Ａに示すように、撮像素子２４０ｂを所定の角度左回転させた状態となるように傾斜させている点において、上記一例と異なっている。

本変形例においては、図１８Ｂに示すように、映像画像ＰＬｉ，ＤＤｉをアクティブエリアＡＥ内に収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子２４０ｂの傾斜角度は、上記具体的一構成例の場合では、３０．１°であった。また、この時のカメラ２５０ｂの焦点距離ｆは、ｆ＝２．０６であった。

上記具体的一構成例の場合では、上記一例と本変形例とでは、映像画像ＰＬｉのサイズは、焦点距離ｆからすると、若干左回転の方が良好であるが、ほとんど変わらず、略同等の性能であった。言い換えると、傾ける方向による差はあまり見られなかった。

なお、図１９は、本変形例におけるカメラ２５０ａとカメラ２５０ｂとの配置のうち、撮像素子２４０ａと撮像素子２４０ｂとの関係について示す図である。本変形例においても、左右の対称性により、撮像素子２４０ａと撮像素子２４０ｂとでの傾斜角度についても左右反転させておくことが望ましいと考えられる。すなわち、撮像素子２４０ａ，２４０ｂを、異なる向きに同じ大きさの角度で傾けることにより、各カメラ２５０ａ，２５０ｂにおいて、設置位置に応じて被照射領域ＰＬａをより大きく映し出すことができる。

以上のように、本実施形態においても、撮像素子を矩形の投射画像に対して傾けていることで、投影領域（投射画像）に対応する映像画像の各位置をより大きく映し出すことを可能にし、位置検出精度を向上させることができるものとなっている。

〔第４実施形態〕
以下、図２０等を参照して、第３実施形態を変形した第４実施形態について説明する。なお、本実施形態に係るプロジェクターシステムは、撮像部において採用する魚眼レンズの射影条件を除いて、第３実施形態と同様の構成であるので、プロジェクターシステム全体についての詳細な説明を省略する。特に、撮像部を構成する一対のカメラについて一方を省略している。具体的一構成例（具体的仕様）についても、第３実施形態において示した場合と同様であるものとする。

図２０Ａ及び２０Ｂは、本実施形態におけるプロジェクターの各部と投射画像との位置関係や、撮像部により撮像されたセンサー上での画像の様子、さらには、撮像部により撮像された撮像素子（センサー）上のうちの画像の一部を例示するものである。すなわち、図２０Ａ及び２０Ｂは、第３実施形態における図１６Ａ及び１６Ｂに対応する図である。

本実施形態では、プロジェクター４００のうち、撮像部３５０における魚眼レンズ３３０ｂとして、次式で規定される立体射影方式を採用する。
ｙ＝２ｆ・ｔａｎ（θ／２）
ここで、焦点距離をｆ、半画角（あるいは単に画角）をθ、像高をｙとする。

なお、図２０Ａ等では、左右の対称性から、撮像部３５０のうちカメラ３５０ｂのみ表示しており、もう一方のカメラについては図示を省略している。

図２０Ａ等に示すように、本実施形態では、撮像素子３４０ｂを被照射領域ＰＬａで示される矩形の投射画像（投射画面）の領域に対して所定の角度右回転させた状態となるように傾斜させている。

また、図２０Ｂに示すように、映像画像ＰＬｉ，ＤＤｉをアクティブエリアＡＥ内に収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子３４０ｂの傾斜角度は、上記具体的一構成例の場合では、２０．７°であった。また、この時のカメラ３５０ｂの焦点距離ｆは、ｆ＝１．７８であった。

また、上記のほか、特に、立体射影方式とした場合、指示体ＯＢの角度（姿勢）が変化しても各位置での幅（指幅）が変わらず一定値を取っていることが分かっている。

なお、詳細は省略するが、本実施形態に対する比較例として撮像素子３４０ｂを傾けていない場合（撮像素子３４０ｂの傾斜角度が０°の場合）についての検証結果と比べて、本実施形態の方が優れていることが分かっている。なお、本実施形態のように、撮像素子を傾けることにより、傾けていない場合に比べて、像が大きくできるので位置精度を高くできる。

以下、図２１を参照して本実施形態の一変形例について説明する。本変形例では、図２１Ａに示すように、撮像素子３４０ｂを所定の角度左回転させた状態となるように傾斜させている点において、上記一例と異なっている。

本変形例においては、図２１Ｂに示すように、映像画像ＰＬｉ，ＤＤｉをアクティブエリアＡＥ内に収めつつ全体を最も大きく映し出すための撮像素子３４０ｂの傾斜角度は、上記具体的一構成例の場合では、２９．７°であった。また、この時のカメラ３５０ｂの焦点距離ｆは、ｆ＝１．７９であった。

上記具体的一構成例の場合では、上記一例と本変形例とでは、映像画像ＰＬｉのサイズは、焦点距離ｆからすると、若干左回転の方が良好であるが、ほとんど変わらず、略同等の性能であった。言い換えると、傾ける方向による差はあまり見られなかった。

以上のように、本実施形態においても、撮像素子を矩形の投射画像に対して傾けていることで、投影領域（投射画像）に対応する映像画像の各位置をより大きく映し出すことを可能にし、位置検出精度を向上させることができるものとなっている。

〔その他〕
この発明は、上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

上記では、具体的一構成例（具体的仕様）に即して説明しているが、これはあくまで一例であり、構成例については種々の多様な場合が考えられる。

例えば、上記では、７０インチの被照射領域（投影領域）を形成するものとしているが、７０インチ以上（例えば７０インチ〜１２０インチ程度）とすることが考えられる。また、近接投射に関して、スローレシオを約０．２７としているが、例えば０．２７以下とする構成にしてもよい。

例えば、上記では、プロジェクター１００におけるカメラ位置は、水平方向について投射光ＰＬの投射位置から左側に３０ｃｍほど離間しているものとしているが、カメラ位置についても種々の場合が考えられ、これに応じて撮像素子の傾斜角度も異なる。また、プロジェクターにおける投射距離を異なる値とすることも考えられる。

また、上記のうち例えば第３実施形態では、立体的領域ＣＤの奥行き方向について、距離ｄを１６０ｍｍ（１６ｃｍ）としているが、１６ｃｍ以上とすることも考えられる。

また、上記のうち例えば第３実施形態では、撮像部２５０を構成する一対のカメラ２５０ａ，２５０ｂから取得された画像情報に基づく視差情報によって指示体を立体的形状として捉えることができる。この際、各カメラ２５０ａ，２５０ｂからの画像情報は、キャリブレーションでの対応付けに基づいてそれぞれ画像処理が施されるものとなる。この画像処理については、各カメラ２５０ａ，２５０ｂからの画像情報ごとに個別に行うものとしてもよいが、一対のカメラ２５０ａ，２５０ｂは、左右の対称性を有していることを利用して、一方の処理方法を、左右反転させて他方に転用するものとしてもよい。また、この場合、２つの画像処理を一括して行うものとしてもよい。

また、上記では、プロジェクター制御部ＣＴや、プロジェクター１００に接続可能なＰＣ等において各種処理をなすものとして記載しているが、担わせる処理については、種々の態様が可能であり、例えば、撮像部５０で取得した投射光ＰＬの情報に基づく画像投射位置と、撮像部５０により検出された検出光ＤＬに基づく位置とを特定する等の処理をＰＣ側で行うようにするといったことが考えられる。言い換えると、プロジェクター制御部ＣＴにおける上記画像投射位置や指示体による指示位置を特定し、特定した位置関係に基づく画像投影の制御の一部又は全部をＰＣ等の外部接続機器で行う（ＰＣ等がプロジェクター制御部を構成する）ものとしてもよい。また、逆に、ＰＣ等を接続せず、例えば、プロジェクター制御部ＣＴにおいて全ての処理を担わせる構成（ＰＣレス）とすることも可能である。

また、上記では、キャリブレーションにおいて、パターン画像ＰＴを緑色波長帯域の光で構成されるパターン画像光ＧＬによって投影するものとしているが、パターン画像ＰＴの投影については、緑色波長帯域の光に限らず、他の波長帯域の光を利用することも考えられる。

また、上記では、プロジェクター本体部１００ｐを構成する光源や光変調装置、投射光学系等については、図示や詳細な説明を省略しているが、種々の態様が適用可能であり、例えば光源に関しては、上記のほか、例えば高圧水銀ランプ等を利用し、３色の光源に分離して適用することも可能である。光変調装置については、上記のほか、例えば光変調装置についても液晶パネルにカラーフィルターを利用したものや、反射型液晶パネル、デジタル・マイクロミラー・デバイス等により構成するといった種々の態様が考えられる。

なお、等距離射影と立体射影とを比較すると、一般的には、立体射影の方が性能は良くなるが、設計や製造が難しくコストも高くなる傾向にあると考えられる。したがって、ペン先の発光点等を位置検出するような比較的検出精度を必要としない方式では等距離射影を採用し、指等の指示体の形状を検出することにより位置検出をする比較的検出精度が必要な方式では立体射影を採用する、といったことも考えらえる。

３０…魚眼レンズ、４０…撮像素子（センサー部）、４０ｆ…矩形枠、５０…撮像部、７０…ペン、８２…通信部、９０…画像投影部、１００…プロジェクター、１００ｐ…プロジェクター本体部、１３０…魚眼レンズ、１４０…撮像素子（センサー部）、１５０…撮像部、２００…プロジェクター、２３０ａ，２３０ｂ…魚眼レンズ、２４０ａ，２４０ｂ…撮像素子（センサー部）、２５０…撮像部、２５０ａ，２５０ｂ…カメラ、３００…プロジェクター、３３０ｂ…魚眼レンズ、３４０ｂ…撮像素子（センサー部）、３５０…撮像部、３５０ａ，３５０ｂ…カメラ、４００…プロジェクター、５００…プロジェクターシステム、６００…プロジェクターシステム、ＡＥ…アクティブエリア、ＡＸ…光軸、ＣＤ…立体的領域、ＣＴ…プロジェクター制御部、ｄ…距離、ＤＤ１…検出領域、ＤＤｉ…映像画像、ＤＬ…検出光、ＤＬａ…領域、ｆ…焦点距離、ｆ１…投射距離、ＧＧ…画像、ＧＬ…パターン画像光、ＨＳ…横サイズ、ＨＵ…利用者、ＩＬ…赤外光、ＬＣ…液晶パネル、ＬＬ１…曲線部分、Ｐａ…カメラ位置、ＰＩ…画像、ＰＬ…投射光、ＰＬａ…被照射領域（投影領域）、ＰＬｆ…矩形枠、ＰＬｉ…映像画像、ＰＴ…パターン画像、ＳＣ…スクリーン、ＳＥ…エリア、ＳＰ…位置、ＳＰｉ…画像点、ＴＰ…先端部、α…あおり角

Claims (10)

1. 画像光を斜方投射するプロジェクター本体部と、
   魚眼レンズと前記魚眼レンズを介して受光する矩形のセンサー部とを有して前記プロジェクター本体部からの画像光の投影領域を撮像する撮像部と
   を備え、
   前記矩形のセンサー部は、前記プロジェクター本体部からの画像光によって前記投影領域に形成される矩形の投射画像に対して傾いている、プロジェクターシステム。
2. 前記撮像部は、前記魚眼レンズとして等距離射影方式のレンズを有する、請求項１に記載のプロジェクターシステム。
3. 前記撮像部は、前記魚眼レンズとして立体射影方式のレンズを有する、請求項１に記載のプロジェクターシステム。
4. 前記撮像部は、赤外光波長帯域の光を、画像光の波長帯域以外の波長帯域の検出光として検出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクターシステム。
5. 前記撮像部は、前記プロジェクター本体部からの画像光の投影領域を含む立体的領域を撮像して前記立体的領域に存する指示体を検出可能にする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクターシステム。
6. 前記撮像部は、２以上のカメラを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクターシステム。
7. 前記撮像部は、前記２以上のカメラとして、前記プロジェクター本体部からの画像光の射出方向に交差する方向に離間して設けられる一対のカメラを有し、当該一対のカメラにそれぞれ設けた前記矩形のセンサー部は、異なる向きに傾いている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロジェクターシステム。
8. 前記撮像部は、０°〜１５°の範囲内のあおり角で傾いている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロジェクターシステム。
9. 前記撮像部で取得した画像光の情報に基づく画像投射位置と、前記撮像部により検出された位置とを特定し、特定した位置関係に基づく画像投影の制御を行うプロジェクター制御部をさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロジェクターシステム。
10. 前記プロジェクター本体部は、前記撮像部により検出された位置の情報を反映した画像投射を行う、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロジェクターシステム。

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