JP3736350B2 - プロジェクションシステムおよびプロジェクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写画像を、撮像部を用いて撮像するプロジェクションシステムおよびプロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
プロジェクタ(投写型表示装置)を用いて画像をスクリーン等に投写してプレゼンテーションする場合に、投写される画像の前面において、説明者が指示棒やレーザポインタ等を用いて投写画面内を指し示して投写画像を説明することが行なわれる。
【0003】
このようなプレゼンテーションにおいては、投写画像及びその投写画像上にて指示された指示画像をCCDカメラ等を用いて撮像し、撮像画像内において指示棒や手指による影を低輝度領域として検出しその影の形状からポインティング位置の検出を行なったり、レーザポインタの高輝度領域を検出することによってポインティング位置の検出を行ない、それによりポインティング位置に相当する投写画面内にカーソルや所定の画像を表示したり、ポインティング位置に応じた所定のプログラム処理を行なってその結果の画像を表示させたりして、プレゼンテーションを支援するプレゼンテーションシステムが考えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述の装置の場合、被投写部として専用のスクリーンを用いれば、光の拡散性が高いので問題ないが、例えば、スクリーンとして、ホワイトボード等の表面に高反射部材を含む被投写部を適用した場合、画像を見る視点位置によってはホワイトボード上にホットスポットと呼ばれる高輝度の領域が発生する。このホットスポットは、プロジェクタの光源ランプの光源像が高反射部材を有するスクリーンにて反射して見える投写画像内の高輝度部分である。
【0005】
このため、CCDカメラの位置によっては、ホットスポットの影響を受け、投写画像内の輝度変化分布によりポインティング位置を検出しようとする場合に、ホットスポット反射光によりポインティング位置の検出が正確に行なえず、撮像結果に基づく各種処理が正確に行えない場合も生じうる。
【0006】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ホットスポットの影響を低減して撮像データを良好に処理できるプロジェクションシステムおよびプロジェクタを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクションシステムは、所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写部と、前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部と、前記撮像部による撮像結果に基づき所定の処理を行う処理部と、を備えており、前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されていて、そのことによって上記目的を達成する。
【0008】
本発明のプロジェクタは、所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写部を有しており、前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部を含み、前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されていて、そのことによって上記目的を達成する。
【0009】
これらの発明によれば、投写部により投写した投写光が被投写部(スクリーン)にて直接的に反射して投写部側に戻ってくる反射光の反射領域外に、被投写部に写された投写画像を撮像するための撮像レンズを配置することにより、上述したホットスポットの影響を低減し、正確な撮像データを取得し、良好に撮像データを処理することができる。特に、CCDカメラ等に代表されるように撮像部は光強度(輝度)を電気信号に変換するものであるため、CCDの撮像エリアにホットスポットの反射光が入り込めば、その部分だけが高輝度となって、スクリーン前面において説明者によって指示されたポインティング位置を検出することが困難となるが、本発明では被投写部からの反射光が撮像部の撮像レンズに取り込まれないように配慮しているので、撮像による画像認識が正確なものとなる。
【0010】
なお、ここで、所定の処理としては、例えば、撮像結果に基づき、投写画像内に示された指示棒やレーザポインタ等による被投写部上の指示位置を検出する処理等が該当する。
【0011】
好ましくは、前記投写部は投写光学系を有し、該投写光学系が、投写光を上方向側に投写するあおり投写光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の下端よりも低い位置に配置され、該投写光学系が、投写光を下方向側に投写するあおり投写光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の上端よりも高い位置に配置されている。
【0012】
これによれば、投写光が被投写部で直接的に反射する反射光の反射領域外に撮像レンズを配置することとなり、高反射部材で構成される被投写部に対して画像が投写されている場合でも、上述したホットスポットの影響を低減し、正確な撮像データを取得し、良好に撮像データを処理することができる。
【0013】
ある実施の形態では、前記投写部と前記撮像部とが一体的に形成されている。
【0014】
これによれば、投写部と撮像部を一体的に形成することにより、各部の位置調整や角度調整が容易となる。
【0015】
好ましくは、前記投写部の光軸に対して、前記撮像レンズの撮像角度が調整可能に形成されている。
【0016】
これによれば、投写部の位置や投写角度が変更された場合でも、撮像部もそれに合わせて調整することが可能となり、正確に撮像データを取得することができる。
【0017】
さらに好ましくは、前記被投写部は、所定の反射率を有する高反射部材で構成されている。
【0018】
これによれば、ホットスポットの生じやすい高反射部材で構成される被投写部に対して画像が投写されている場合でも、上述したホットスポットの影響を低減し、正確な撮像データを取得し、良好に撮像データを処理することができる。
【0019】
なお、ここで、被投写部としては、例えば、ホワイトボード、コンクリート壁等が該当する。
【0020】
【発明の実施の形態】
本実施の形態では、投写部を有するプロジェクタ(投写型表示装置)を用いて画像をスクリーン等に投写表示し、投写表示される画像を撮像部であるCCDカメラで撮像し、撮像結果に基づき、投写画像内にてプレゼンテーションする説明者が指し示す指示棒や手指やレーザポインタによるポインティング位置の検出等を所定の処理部を用いて行うプロジェクションシステムを例に採り説明する。
【0021】
図1は、プロジェクタ等にて通常用いられるスクリーンと、ペン等により描画・消去できるいわゆるホワイトボードに対して、プロジェクタから投写した場合に、投写光を被投写面で直接的に反射する反射光の中心からスクリーンやホワイトボードを見た場合の傾き角度によるゲインの違いを示す模式図であり、図4は、ホワイトボード30上のホットスポット400を示す模式図である。
【0022】
図1に示すように、スクリーンの場合はデータ310に示すように、上記角度によるゲイン値(明るさ)の違いは少ないが、ホワイトボード30の場合は表面がデータ300のように角度0度付近で高いゲイン値を示している。
【0023】
これは、被投写部としてのホワイトボード30の表面が、傷や汚れの防止等のために施された表面処理のために高反射特性を有していることによるものである。このため、ホワイトボード30をプロジェクタによる被投写面として適用した場合、ホワイトボードからの直接反射光の範囲内からホワイトボード30を見ると、投写領域200内にホットスポット400と呼ばれる高輝度の円形状の領域があるように見える。
【0024】
なお、本実施の形態において、用語「ホットスポット」は、プロジェクタの光源ランプの光源像が高反射部材を有するスクリーンにて反射して見える投写画像内の高輝度部分を意味する。
【0025】
ホットスポット400が見える状態で撮像すると、すなわちホットスポット400の反射光をCCDカメラが撮り込んでしまうと、CCDの撮像素子アレイ内のホットスポットを撮像するエリアにおいてCCDカメラのダイナミックレンジを超えてしまい、ホットスポット400周辺の正確な撮像データが取得できず、撮像データを用いた処理に影響が生じてしまう。
【0026】
これを避けるため、CCDカメラのレンズを絞るとホットスポット400以外の撮像素子アレイの他の部分の明るさが不足してSN(シグナルノイズ)比が悪くなってしまう。
【0027】
ホットスポット400の影響を低減して撮像データを良好に処理できるようにするため、本実施の形態では、投写光の被投写部からの直接反射光の範囲外にCCDカメラ等の撮像部が配置されるプロジェクションシステムおよびプロジェクタを適用することとした。
【0028】
ところで、近年のプロジェクションシステムで用いられるプロジェクタでは、投写光学系として、いわゆるあおり投写光学系が採用されている。
【0029】
図2は、プロジェクタにおける通常の投写光学系を示し、(A)は通常投写光学系の原理図、(B)は被投写部に投写された通常投写光学系での投写画像領域42を示す。また、図3は、あおり投写光学系による投写光学系を示し、(A)はあおり投写光学系の原理図、(B)は被投写部に投写されたあおり投写光学系での投写画像領域40を示す。
【0030】
図2(A)に示すように、通常の投写光学系を有するプロジェクタは、光源2と、光源2からの光を前方に反射するリフレクタ4と、反射光を集光する集光レンズ6と、集光レンズ6によって集光された光が照射され、これを画像信号に応じて変調するライトバルブ8と、ライトバルブ8によって変調された光を投写する投写レンズ10とを含んで構成され、投写光のほぼ中心が点線で示す光軸と一致するように投写される。なお、ライトバルブ8としては、透過型液晶パネルを用いているが、液晶パネル以外の透過型変調装置を用いても、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)等の反射型変調装置を用いても構わない。
【0031】
実際のプレゼンテーションでは、プロジェクタ本体は視界の妨げとならないように、ホワイトボード30に対して低い位置に置かれる。
【0032】
ところが、単純に低い位置から高い位置に投写すると、投写画像上端までの距離が投写画像下端までの距離と比べて遠いため、図2(B)に示すように投写画像42の上部が広がって台形状にひずんでしまう。
【0033】
この台形ひずみを解消するため、図3(A)に示すようなあおり投写光学系が採用されている。あおり投写光学系は、ライトバルブ8に入射する光の中心軸(点線)と投写レンズ10の光軸とが一致せず、投写レンズ10の光軸に対して投写光の中心軸が角度を持って交差するように各部材が配置される。さらには、ライトバルブ8からの出射光の出射面に対する角度とスクリーン30に投写される投写光の角度が同じになるように配置するとよい。
【0034】
したがって、あおり投写光学系では、ライトバルブ8と、投写レンズ10と、ホワイトボード30が平行になるように配置され、投写光は上向きに投写される。
【0035】
図3(B)に示すように、あおり投写光学系を採用すると、投写画像40は長方形状となり、台形ひずみは発生しにくい。
【0036】
しかし、あおり投写光学系を採用した場合でも、表面が高反射率のホワイトボード30や、白いコンクリート壁等に投写した場合には、上述したホットスポット400は発生してしまう。
【0037】
図5は、本実施の形態に係る投写部であるプロジェクタ50(図3の2、4、6、8、10を含むプロジェクタに相当)と撮像部であるCCDカメラ60を用いたプロジェクションシステムにおいて、プロジェクタ50とCCDカメラ60とホワイトボード30の位置関係を示す模式図である。
【0038】
通常、ホワイトボード30上の投写領域の全てが撮像されるように、CCDカメラ60の向きおよび位置が決められる。一方、投写光の一部はホワイトボード30によって反射される。ここで、CCDカメラ60の位置が、ホワイトボード30からの直接的な反射光の範囲に含まれる場合には、CCDカメラ60がホワイトボード30上のホットスポット400を撮像してしまう。より具体的には、CCDカメラ60の撮像レンズ72の位置がホワイトボード30からの直接的な反射光の範囲に含まれる場合に、ホットスポット400が撮像される。
【0039】
例えば、プロジェクタ50から投写光によりホワイトボード30上に表示される画像を、CCDカメラによって視点Aから撮像した場合、その視線の延長が破線で示す投写光の光軸450と、2点鎖線で示すホワイトボードからの直接的な反射光の範囲内にあるので、その視線はホットスポット発生範囲500に含まれるため、ホワイトボード30にホットスポット400が発生し、撮像部にホットスポット400が撮り込まれてしまう。
【0040】
そこで、本実施の形態のプロジェクションシステムでは、撮像部であるCCDカメラ60の撮像レンズ72、さらにはその撮像部の本体を、投写部であるプロジェクタ50に対して下方に位置させるとともに、被投写部となるホワイトボード30上の投写光による投写領域の下端よりも低い位置に配置している。つまり、CCDカメラ60の位置が、ホワイトボード30からの直接反射光の範囲内に入らないように、CCDカメラ60が配置されている。より具体的には、撮像レンズ72の位置が、ホワイトボード30からの直接反射光の範囲内に入らないように、CCDカメラ60が配置されている。このため、CCDカメラ60の撮像レンズ72には、ホットスポット400が入射しない。CCDカメラ60は撮像レンズ72から撮り込まれた投写画像の光をCCDの撮像素子アレイ上に照射して、各素子に照射された光強度を電気信号に変換するものである。
【0041】
これにより、投写される画像の光による被投写部からの直接的な反射光の反射領域外にCCDカメラ60の撮像レンズ72が配置されることとなるため、ホットスポット発生範囲500外からプロジェクタ50により投写された画像を撮像することとなり、ホットスポット400の影響を受けずに撮像することができる。
【0042】
これにより、正確な撮像データが得られる。また、プロジェクタ50に内蔵された処理部により、撮像データに基づきポインティング位置検出等の処理が行われるが、撮像データはホットスポット400による影響を受けないため、処理部は当該処理を良好に行うことができる。
【0043】
以上、本発明を適用したプロジェクションシステムについて説明してきたが、投写部と、撮像部であるCCDカメラとが一体的に形成されたプロジェクタを適用することも可能である。
【0044】
図6は、本実施の形態に係るプロジェクタ100の外観図である。
【0045】
プロジェクタ100は、縦置き型のプロジェクタであり、ケース内に図3の2、4、6、8からなる各部材を内蔵し、正面に投写レンズ10(図3の投写レンズ10に相当)とCCDカメラのレンズ72(図5のCCDカメラ60のレンズに相当)を備えており、ケース底部に備えられた4つの足部80−1〜4(ただし、足部80−4は図示せず)を伸縮させて高さや角度の調整ができるように形成されている。
【0046】
このような投写部と撮像部をケース内に一体に構成した一体型のプロジェクタ100においても、被投写部の最下端よりも低い位置にCCDカメラの撮像レンズ72が配置されるようにすることが好ましい。
【0047】
投写部である投写レンズ10と撮像部であるCCDカメラを一体的に備えることにより、各部の位置調整や角度調整を容易に行うことができる。
【0048】
また、投写レンズ10の光軸に対して、CCDカメラの撮像角度が調整可能に形成されていることが好ましい。
【0049】
本実施例のプロジェクタ100は、CCDカメラの撮像角度を調整する駆動部と、駆動部を駆動するカメラの撮像レンズ72の角度調整ダイヤル74とを有する。使用者が手動で角度調整ダイヤル74を調整することで、CCDカメラの撮像レンズ72の向きが調整される。
【0050】
このように、手動で直接調整することも可能であるが、例えば、CCDカメラの撮像角度を調整する駆動部と、駆動部を駆動するリモコンを設け、リモコンを用いた遠隔操作によりCCDカメラの撮像角度を調整することも可能である。
【0051】
また、投写レンズ10のフォーカス調整に連動させてCCDカメラの撮像レンズ72による撮像角度を調整するような構成とすることも可能である。
【0052】
これらによれば、投写レンズ10およびホワイトボード30の位置や投写角度が変更された場合でも、CCDカメラの撮像レンズ72による撮像角度もそれに合わせて調整することが可能となり、正確に撮像データを取得することができる。
【0053】
以上本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【0054】
例えば、以上説明してきた実施例では、プロジェクタ100は床置き型になっているが、天吊り型に形成することも可能である。
【0055】
この場合は、天井側にプロジェクタが配置され、プロジェクタの投写部が下向きのあおりを行うことになる。すなわち、図3、図5、図6の上下関係が逆となって、投写レンズ10から下方向に向けて画像を投写する。したがって、このような配置の場合には、図5における撮像部60の撮像レンズ72や図6における撮像レンズ72を、高反射部材を有する被投写部上の投写領域の上端よりも高い位置(図3では投写レンズ10の下側の位置、図5でのプロジェクタ50の投写レンズの下側の位置)に配置することにより、ホットスポット400の影響を低減し、良好な撮像データを得ることができる。
【0056】
なお、本発明の実施の形態においては、各図において、ライトバルブ8を1個用いて光源光を変調する単板方式のプロジェクタを適用してきたが、本発明はこれに限られるものではない。光源4からの出射される光を、2枚のダイクロイックミラー又はクロスプリズムからなる光分離部によって赤、青、緑の3色に分離し、3つの色光を3つの変調装置8に対応させて各色先の画像信号に応じて変調し、変調後の3つの色光を2枚のダイクロイックミラー又はクロスプリズムからなる光合成部によって合成し、その合成光を投写レンズ10によりスクリーン30に投写する3板方式のプロジェクタを用いてもよい。
【0057】
本発明は、投写画像を、撮像部を用いて撮像するプロジェクションシステムおよびプロジェクタに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】プロジェクタ等にて通常用いられるスクリーンと、ペン等により描画・消去できるいわゆるホワイトボードに対して、プロジェクタから投写した場合に、投写光を被投写面で直接的に反射する反射光の中心からスクリーンやホワイトボードを見た場合の傾き角度によるゲインの違いを示す模式図である。
【図2】通常の投写光学系を示し、(A)は通常投写光学系の原理図、(B)は被投写部に投写された通常投写光学系での投写画像領域を示す図である。
【図3】あおり投写光学系による投写光学系を示し、(A)はあおり投写光学系の原理図、(B)は被投写部に投写されたあおり投写光学系での投写画像領域を示す図である。
【図4】ホワイトボード上のホットスポットを示す模式図である。
【図5】本実施の形態に係るプロジェクタとCCDカメラとホワイトボードの位置関係を示す模式図である。
【図6】本実施の形態に係るプロジェクタの外観図である。
【符号の説明】
50…プロジェクタ(投写部)、60…CCDカメラ(撮像部)、72…撮像レンズ。
Claims (7)
- 所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写光学系を有する投写部と、
前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像結果に基づき所定の処理を行う処理部と、を備え、
前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されていることを特徴とするプロジェクションシステム。 - 請求項1に記載のプロジェクションシステムにおいて、
前記投射光学系が、投写光を上方向側に投写するあおり投射光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の下端よりも低い位置に配置され、
前記投射光学系が、投写光を下方向側に投写するあおり投射光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の上端よりも高い位置に配置されていることを特徴とするプロジェクションシステム。 - 請求項1または2に記載のプロジェクションシステムにおいて、
前記被投写部は、所定の反射率を有する高反射部材で構成されていることを特徴とするプロジェクションシステム。 - 所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写部を有するプロジェクタであって、
前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部を含み、
前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項4に記載のプロジェクタにおいて、
前記投写部は、投写光を上方向側に投写するあおり投射光学系を有し、
前記撮像部の撮像レンズは、前記あおり投写光学系による投写領域の下端よりも低い位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項4に記載のプロジェクタにおいて、
前記投写部は、投写光を下方向側に投写するあおり投射光学系を有し、
前記撮像部の撮像レンズは、前記あおり投写光学系による投写領域の上端よりも高い位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項4ないし6のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記投写部の光軸に対して、前記撮像部の撮像レンズによる撮像角度が調整可能に構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
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