JP4042695B2 - プロジェクタおよびズーム調整方法 - Google Patents
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Description
具体的には、まず、スクリーンと同様に、四隅を示す十字形の画像マーカを有する矩形のテストパターン画像を、プロジェクタから上述のスクリーンに投写して、この時のスクリーンを撮像する。投写領域が、スクリーン内に収まっている場合には、撮像された画像にはスクリーン上のスクリーンマーカはもちろん、スクリーンに表示される画像マーカも写ることとなる。そこで、この撮像画像上のスクリーンマーカ間の距離、及び画像マーカ間の距離を算出して、これら距離を比較する。そして、画像マーカ間の距離がスクリーンマーカ間の距離よりも小さい場合は、投写用ズームレンズをワイド側に移動させて、投写領域が大きくなるように調整し、画像マーカ間の距離がスクリーンマーカ間の距離よりも大きい場合は、投写用ズームレンズをテレ側に移動させて、投写領域が小さくなるように調整するものである。
その後、投写領域が拡大して、投写領域の特徴点が投写対象物の縁を超えると、投写領域の特徴点は不変化部分に達することとなる。この時、投写領域の大きさが、直前の投写領域の大きさとなるようズームレンズの駆動を停止することで、投写領域の特徴点が投写対象物の縁に一致した状態で、ズーム調整を停止させることができる。この結果、例えば、投写領域の特徴点が投写領域の頂点であれば、画像光を投写対象物の真正面以外の方向から投写(いわゆる「あおり投写」)して、投写領域の形状が台形に歪んだ場合、投写領域の2つ目の頂点が投写対象物の縁に一致した状態でズーム調整を停止させると、投写領域の1辺全てがちょうど投写対象物からはみ出した状態となり、その後、この台形歪みを補正(いわゆる「キーストーン補正」)することによって、投写領域を投写対象物内に収めるとともに、投写対象物に表示される投写画像が、投写対象物に対して十分大きくすることが可能となる。
また、投写領域が拡大して、投写領域の特徴点が不変化部分に達する時に代えて、投写領域の特徴点と不変化部分との距離が所定の値以下になった時に、投写領域の大きさが、直前の投写領域の大きさとなるようズームレンズの駆動を停止させるようにしてもよい。このようにしても、その後、キーストーン補正を行うことによって、投写領域を投写対象物内に収めるとともに、投写対象物に表示される投写画像が、投写対象物に対して十分大きくすることが可能となる。
以上のように、投写領域の大きさの変化前後に得られる撮像画像に基づいて、投写領域の大きさが調整されるので、投写対象物にマーカ等を付けることなく、投写領域を投写対象物内に収めるとともに、投写対象物に表示される画像を投写対象物に対して十分に大きくすることが可能となる。
この時、投写領域の大きさが、直前の大きさとなるようズームレンズの駆動を停止することで、投写領域の1辺全てがちょうど投写対象物からはみ出した状態で、ズーム調整を停止させることができる。この結果、その後、キーストーン補正を施すことによって、投写領域を投写対象物内に収めるとともに、投写対象物に表示される画像を投写対象物に対して十分に大きくすることが可能となる。
従って、投写領域の大きさの変化前後に得られる撮像画像に基づいて、投写領域の大きさが調整されるので、投写対象物にマーカ等を付けることなく、投写領域を投写対象物内に収めるとともに、投写対象物に表示される画像を投写対象物に対して十分に大きくすることが可能となる。
一方、投写領域の1つ目の頂点が投写対象物の縁に一致した後、投写領域が投写対象物からはみ出すと、そのはみ出した部分との境界では、投写対象物内に収まっている投写領域の輪郭の一部が、投写領域の拡大と共に、この投写対象物の縁に沿うようにして伸びる。従って、拡大の前と後において、投写対象物内に収まっている投写領域の輪郭を比較すると、投写対象物の縁に沿って伸びている部分は互いに一致することとなる。
ここで、拡大の前と後において、投写対象物内に収まっている投写領域の輪郭のうち、前述の投写対象物に沿って伸びている部分が、最初に互いに一致する瞬間について考えると、その瞬間は、投写領域の1つ目の頂点が投写対象物の縁を超えた直後である。
従って、投写領域の大きさの変化前後に得られる撮像画像に基づいて、投写領域の大きさが調整されるので、投写対象物にマーカ等を付けることなく、投写領域を投写対象物内に確実に収めることが可能となる。
このようにすることで、画像光をあおり投写した場合、投写領域の第1の頂点が投写対象物の縁を超えて、投写領域の第2の頂点が投写対象物の縁に一致した状態、すなわち、投写領域の1辺全てがちょうど投写対象物からはみ出した状態でズーム調整を停止することができ、その後、キーストーン補正をすることによって、投写領域を投写対象物内に収めるとともに、投写対象物に表示される投写画像を、投写対象物に対して十分大きくすることが可能となる。
A.実施例:
A1.第1の実施例:
A1−1.装置構成:
A1−2.ズーム調整の具体的な動作:
A1−3.第1の実施例の効果:
A2.第2の実施例:
A2−1.ズーム調整の目的:
A2−2.ズーム調整の具体的な動作:
A2−3.頂点ブロック検出処理の詳細動作:
A2−4.第2の実施例の効果:
B.変形例:
B1.変形例1:
B2.変形例2:
B3.変形例3:
B4.変形例4:
B5.変形例5:
B6.変形例6:
B7.変形例7:
B8.変形例8:
A1.第1の実施例:
A1−1.装置構成:
まず、本実施例におけるプロジェクタの概略構成について、図1を参照して説明する。
なお、上述の入力信号処理部130、出力信号処理部124、及び制御部110は、内部にそれぞれ、メモリ135、メモリ125、及びメモリ111を有する。
また、本実施例において、投写対象物としては、ホワイトボードWを用いる。かかるホワイトボードWは、背後の壁等と距離を置いて設置されているものとする。但し、本発明における投写対象物は、このようなホワイトボードWに限定されるものではなく、背後の壁等と距離を置いて設置されるものであれば、他の投写対象物であっても構わない。
入力信号処理部130は、入力された画像信号をメモリ135に一時的に記憶し、また、制御部110からの要求に応じて、この記憶された画像信号を制御部110が処理することができる所定フォーマットに変換して、制御部110に出力する。制御部110は、キー入力装置101、及びリモコン入力装置102から入力されたユーザの指示に基づいて、画像信号をメモリ135から読み出して出力信号処理部124に出力する。また、制御部110は、ズーム調整を行うために、後述する種々の画像処理やズームレンズ駆動部121の制御を行う。
出力信号処理部124は、制御部110から出力された画像信号をメモリ125に一時的に記憶するとともに、この画像信号を、画像表示部123が処理することができる所定フォーマットに変換して画像表示部123に出力する。この画像表示部123は、いわゆる液晶パネルとランプや光学レンズ等から成る光学系とに相当し、入力した画像信号を画像光として出力する。画像表示部123から出力された画像光は、投写用ズームレンズ120を介してホワイトボードWに投写されるが、この時、投写用ズームレンズ120は、投写領域の大きさをテレ側、又はワイド側にズームする。
以下において、制御部110、ズームレンズ駆動部121、投写用ズームレンズ120、及びズームレンズ位置検出部122による、上述の繰り返す動作をフィードバック動作と呼ぶ。
なお、このズームエンコーダ値は、投写領域が最もテレ側にズームされる時に0とし、最もワイド側にズームされる時に255になるものとする。
なお、投写用ズームレンズ120が、ステップモータで駆動される時には、上述のズームエンコーダ値ではなく、モータステップ数で投写用ズームレンズ120の位置を数値化し、このモータステップ数に基づいて上述のフィードバック動作を行うようにすることができる。
本発明は、投写領域が投写対象物内に収まるとともに、投写対象物に表示される投写画像、すなわち、反射領域が投写対象物に対して十分に大きくなるように、自動的にズーム調整を行うものである。ここで、このズーム調整として、ズーム調整のみで投写対象物内に投写領域を確実に収めることを目的とするズーム調整と、キーストーン補正も考慮して反射領域を投写対象物に対して十分に大きくすることを目的とするズーム調整と、が考えられる。後者のズーム調整については後述するものとし、まず、ズーム調整のみで投写対象物内に投写領域を確実に収めることを目的とするズーム調整の具体的動作について、以下、図1〜図3を用いて説明する。
なお、以下において、プロジェクタ100は、ホワイトボードWに対して真正面方向から画像光を投写するものとするが、本発明は画像光の投写方向に限定されるものではなく、ホワイトボードWの真正面方向以外からの投写(いわゆる「あおり投写」)であっても適用することができる。
続いて、上述のフィードバック動作が行われ、投写領域は最もテレ側にズームされて、本ズーム調整は一時停止する(ステップS102)。
この第2のテストパターン画像は、事前にメモリ111に記憶されている、4:3や16:9等の縦横比を変えたいくつかの画像の中から、ズーム調整後に投写される画像の縦横比に合わせてユーザによって選択される。そして、ユーザは、上述のズーム調整再開の指示の際に、どの画像を投写するかも合わせて指示する。なお、この第2のテストパターン画像は、大きさがズーム調整後に投写される画像と同じであれば、どのような画像であっても構わないが、以下においては、白色矩形の画像であるものとする。
そして、上述の撮像画像の画像信号は、入力信号処理部130内のメモリ135に記憶される。
なお、撮像部131は、前述したとおり、少なくとも投写領域を撮像するように、その向きが調整されているため、撮像画像には、少なくとも投写領域が写っていることとなる。
続いて、ズームエンコーダ値が、ワイド側に一定量Zwだけズームした値となるようにフィードバック動作が行われる(ステップS112)。このズームエンコーダ値の一定量Zwは、予め設定されてメモリ111に記憶されている。そして、この一定量Zwが制御部110より読み出されて、現在のズームエンコーダ値ZnがZn+Zwとなるように、フィードバック動作が行われる。なお、以下において、ズームエンコーダ値Zn+Zwをズームエンコーダ値Zn+1と表すものとする。
なお、図2に示すようにステップS112〜ステップS124は、条件によっては、繰り返し実行される場合があるが、最初にステップS112が実行される時には、上述のように、ズームエンコーダ値Znは0(最もテレ側)となっている。
このステップS120では、まず、周囲ブロック画像Fnと周囲ブロック画像Fn+1とでAND処理を行う。具体的には、周囲ブロック画像Fnと周囲ブロック画像Fn+1との、それぞれ同じ位置にあるブロックの色を比較して、ともに白色の場合には、当該ブロックを白色とし、それ以外、つまり、白色×黒色、または黒色×黒色の組合せとなる場合には、黒色とする。次に、このAND処理の結果、白色ブロック(不変化ブロック)が抽出された場合には、制御部110は、この不変化ブロックの座標をメモリ111に記憶する。
なお、上述のAND処理の結果、不変化ブロックが抽出された場合には、ズームエンコーダ値を変える前後の反射領域の輪郭部分(周囲ブロック)において、一致する部分があることを示し、それは、投写領域がホワイトボードWからはみ出したことを意味するが、詳細については後述する。
ステップS124が完了すると、再びステップS112に戻り、以降、ステップS112〜ステップS122が実行される。そして、このステップS112〜ステップS124は、ステップS122において、不変化ブロックがあると判定されるまで繰り返し実行されることとなる。
そして、ステップS126が終了すると、本ズーム調整は停止することとなる。
図3は、本実施例における画像光の投写状態と、撮像画像に対して種々の処理を施した後の画像と、を示す説明図である。
図3において(A1)〜(C1)は、ズームエンコーダ値が、それぞれ、0(初期値),Z1,及びZ2の時の画像光の投写状態を、この順序で時系列的に示しており、(A2)〜(C2)は、それぞれ、(A1)〜(C1)の場合において得られる周囲ブロック画像F0,F1,及びF2を示し、(D)は、周囲ブロック画像F0,及びF1に基づいて実行された不変化ブロック抽出処理後の画像を示し、(E)は、周囲ブロック画像F1,及びF2に基づいて実行された不変化ブロック抽出処理後の画像を示している。
図3(A1)〜(C1)において、ホワイトボードW上の白抜きの領域は、反射領域を示す。
図3(A2)〜(C2)において、周囲ブロック画像F0,F1,及びF2の周囲ブロックを、それぞれ、周囲ブロックH0,H1,及びH2として示している。
そして、続くステップS120では、周囲ブロック画像F0と周囲ブロック画像F1とが比較され、AND処理が施されるが、周囲ブロック画像F0と周囲ブロック画像F1とは、図3(A2),及び(B2)に示すように、同じ位置に白色ブロックはないため、図3(D)に示すように、不変化ブロックは抽出されない。
従って、ステップS122において不変化ブロックがないと判定され、ステップS124に移行して、メモリ111内の周囲ブロック画像F0が記憶されている領域に周囲ブロック画像F1をコピーし、また、メモリ111内のズームエンコーダ値Z0が記憶されている領域にズームエンコーダ値Z1をコピーする。そして、ステップS112に戻り、ズームエンコーダ値は、Z1から、更にワイド側に一定量ZwだけズームしたZ2となる。この時、図3(C1)における破線で示すように、投写領域の左端がホワイトボードWからはみ出したものとする。
以上説明したように、投写領域を徐々に拡大させた場合、投写領域がホワイトボードW内に収まっているうちは、ズームエンコーダ値の増加前後における反射領域の輪郭は互いに一致することはない。一方、投写領域の端がホワイトボードWの縁の一部に一致した後、投写領域がホワイトボードWからはみ出すと、このはみ出した部分との境界では、反射領域の輪郭の一部は、ホワイトボードWの縁の一部に一致するようになる。従って、ズームエンコーダ値の増加前後における反射領域の輪郭は、ホワイトボードWの縁において、部分的に一致することとなる。
従って、ホワイトボードWの縁において、部分的に一致した箇所に相当するブロックが不変化ブロックとして抽出されることとなるので、この不変化ブロックの有無を判定することで、ホワイトボードWに縁を示すマーカがない場合でも、投写領域がホワイトボードWからはみ出したことを検出できることとなる。
そして、不変化ブロックありと判定したときには、現在のズームエンコーダ値が、現在の1つ前のズームエンコーダ値、つまり、不変化ブロックなしと判定した場合における最も大きなズームエンコーダ値となるようにフィードバック動作が行われるので、最終的に、投写領域は確実にホワイトボードW内に収まることとなる。また、この時、プロジェクタの現在の設置位置において、本ズーム調整のみで拡大可能な最大の大きさに反射領域が拡大されることとなる。
なお、あおり投写の場合には、投写領域の端ではなく、投写領域の頂点がホワイトボードWの縁に一致した後、投写領域が更に拡大されると、投写領域がホワイトボードWからはみ出すこととなるが、この場合にも上述と同様に、周囲ブロック画像から、ホワイトボードWの縁に一致した投写領域の頂点に相当するブロックが、不変化ブロックとして抽出される。この時の不変化ブロックは、上述のホワイトボードWの縁に一致した投写領域の頂点に相当する。
A2−1.ズーム調整の目的:
本実施例では、キーストーン補正も考慮して反射領域を投写対象物に対して十分に大きくすることを目的とするズーム調整について説明する。
なお、本実施例におけるプロジェクタの構成は、図1に示すプロジェクタ100と同じであるので説明を省略する。また、以下、投写するテストパターン画像は、第1の実施例と同様であるものとする。
本実施例におけるズーム調整は、投写領域の少なくとも1辺全てがちょうどホワイトボードWからはみ出した段階でズーム調整を停止させることで、その後、キーストーン補正により反射領域が矩形に補正された場合に、投写画像が全てホワイトボードWに表示されるように、投写領域の大きさを調整しておくものである。
以下、キーストーン補正も考慮して反射領域を投写対象物に対して十分に大きくすることを目的とするズーム調整の具体的動作について、図1、図5、及び図6を用いて説明する。
一方、ステップS222において、不変化ブロックがあると判定された場合に実行されるステップS226以降の手順は、図2に示すステップS126以降の手順と異なるので、以下、ステップS222において、不変化ブロックがあると判定された場合の動作について説明する。
なお、この頂点ブロックの検出処理の詳細については後述する。
そして、ステップS234が終了すると、本ズーム調整は停止することとなる。
図6において、(A1)〜(D1)は、ズームエンコーダ値が、それぞれZn,Zn+1,Zn+2,及びZn+3の時の画像光の投写状態を、この順序で時系列的に示しており、(A2)〜(D2)は、それぞれ(A1)〜(D1)の場合において得られる周囲ブロック画像Fn,Fn+1,Fn+2,及びFn+3を示し、(E)は、周囲ブロック画像Fn,及びFn+1に基づいて実行された不変化ブロック抽出処理後の画像を示し、(F)は、周囲ブロック画像Fn+1,及びFn+2に基づいて実行された不変化ブロック抽出処理後の画像を示し、(G)は、周囲ブロック画像Fn+2,及びFn+3に基づいて実行された不変化ブロック抽出処理後の画像を示している。
図6(A1)〜(D1)において、ホワイトボードW上の白抜きの領域は、反射領域En,En+1,En+2,及びEn+3を、それぞれ示しており、また、破線は、ホワイトボードWからはみ出した投写領域を示しており、また、この投写領域の4つの頂点を、それぞれ頂点q1〜q4として示している。なお、図6(A1),及び(B1)においては、投写領域はホワイトボードWに収まっているので、破線は省略している。
図6(A2)〜(D2)において、周囲ブロック画像Fn,Fn+1,Fn+2,及びFn+3内の周囲ブロックを、それぞれ、周囲ブロックHn,Hn+1,Hn+2,及びHn+3として示している。
図6(B2),(C2),(F),及び(G)において、P11〜P14、及びP21〜P24は、それぞれ頂点ブロックを示すものとする。
なお、ホワイトボードWは、前述したとおり、背後の壁等と離れて設置されているものとし、図3と同様に、ホワイトボードWの輪郭を分かり易くするために、ホワイトボード領域を黒色に、また、ホワイトボードWの背後に相当する領域にはハッチングを施して示すものとする。
従って、ステップS222において、不変化ブロックなしと判定されて、ステップS224に移行し、ステップS224において、周囲ブロック画像Fn+1及びズームエンコーダ値Zn+1が、メモリ111に記憶されている周囲ブロック画像Fn及びズームエンコーダ値Znに上書きされる。
周囲ブロックHn+1の左上隅は、ホワイトボードWの左上隅に相当し、また、周囲ブロックHn+2の左側の領域k21、及び上側の領域k22は、上述のように、ホワイトボードWの左縁の一部、及び上縁の一部に相当するので、周囲ブロックHn+1,及びHn+2は、共に、ホワイトボードWの左上隅に相当するブロックを含む。従って、このブロックが不変化ブロックとして抽出されるが、この時、投写領域En+1の頂点q3はこの不変化ブロックに達している。そして、ステップS222において、不変化ブロックありと判定されるので、ステップS226に移行し、ステップS226において、不変化ブロック塊は1つと判断される。そして、ステップS228において、周囲ブロックHn+1の頂点ブロックP11〜P14が検出されて、ステップS230において、頂点ブロックP11〜P14が、上述の不変化ブロック塊に含まれるか否かが判断される。
従って、この場合、不変ブロック塊に1つだけ頂点ブロックが含まれることになるので、ステップS232において、条件を満たさずステップS224に移行する。そして、ステップS224において、周囲ブロック画像Fn+2及びズームエンコーダ値Zn+2が、それぞれメモリ111に記憶されている周囲ブロック画像Fn+1及びズームエンコーダ値Zn+1に上書きされる。
上述のように、周囲ブロックHn+2の左側の領域k21、及び周囲ブロックHn+3の左側の領域k31は、共にホワイトボードWの左縁の一部に相当するので、部分的に一致する。また同様に、周囲ブロックHn+2の上側の領域k22、及び周囲ブロックHn+3の上側の領域k32は、共にホワイトボードWの上縁の一部に相当するので、部分的に一致する。従って、このホワイトボードWの左縁の一部及び上縁の一部に相当するブロックにおいて不変化ブロック及び不変化ブロック塊が検出される。
ここで、投写領域En+2よりも、投写領域En+3の方がワイド側にズームされているので、周囲ブロックHn+2と周囲ブロックHn+3との大きさを比較すると、周囲ブロックHn+3の方が大きくなる。従って、周囲ブロックHn+2と周囲ブロックHn+3との一致部分に相当する不変化ブロック塊は、図6(G)に示すように、より小さい周囲ブロックHn+2の左側の領域k21と上側の領域k22とを合わせたものとして検出される。
上述のように、図6(G)に示す不変化ブロック塊は、図6(C2)に示す周囲ブロックHn+2の左側の領域k21と上側の領域k22とを合わせたものであるので、頂点ブロックP23及びP22が、この不変化ブロック塊に含まれると判断される。
従って、不変化ブロック塊に2つの頂点ブロックが含まれるので、続くステップS232において、条件を満たすこととなりステップS234に移行する。
なお、頂点以外の点を投写領域の特徴点として用いてもよい。
そして、以上のズーム調整の結果、図6(C1)に示すように、投写領域の左下の頂点q2がホワイトボードWの左縁と一致するようにして、投写領域の左辺全てがホワイトボードWからはみ出すこととなる。
上述のステップS228で実行される、頂点ブロック検出処理の詳細動作について、以下、図7を用いて説明する。
図7は、本実施例における頂点ブロック検出処理を示す説明図である。図7において、(A)〜(E)は、この順序で、頂点ブロック検出処理を時系列的に示している。
続いて、サーチラインL1を右上に移動させていき、サーチラインL1上の白色ブロック数をカウントする。例えば、図7(B)の状態では、ハッチングを施した白色ブロックBb1,及びBb2がサーチラインL1上にあるので、カウントされる白色ブロック数は2となる。
具体的には、戻した後のサーチラインL1上にある白色ブロック毎に、ブロック内に含まれる画素の、2値化画素ブロック処理前の輝度値を合計し、その合計値が最大となるブロックを頂点ブロックとして決定する。例えば、図7(D)に示すように、戻した後のサーチラインL1上に1つしか白色ブロックがない場合には、当該白色ブロックが1つ目の頂点ブロックP1として決定することとなるが、周囲ブロックの形状によっては、戻した後のサーチラインL1上に複数の白色ブロックが存在する場合があり、このような場合には、上述のようにして、複数の白色ブロックの中から1つのブロックを頂点ブロックとして決定する。
なお、上述のように輝度値の合計値を算出した結果、合計値が最大となるブロックが複数存在した場合には、中間位置にあたるブロックを頂点ブロックとして決定する。
続いて、図7(A)の1点鎖線で示す、X座標軸に対して135°を成すサーチラインL2を定めて、画像中心点から左上、および右下の方向に順次移動させて、それぞれ、上記と同様にして頂点ブロックP3,及びP4を検出して、頂点ブロック検出処理は終了する。
そして、以上説明した頂点ブロック検出処理終了後には、図7(E)に示すように、周囲ブロック画像の4つの頂点ブロックP1〜P4が検出されることとなる。
以上説明したように、本実施例のズーム調整を行うことで、ホワイトボードWに縁を示すマーカがない場合でも、不変化ブロック塊に含まれる頂点ブロック数をカウントして、カウントされた頂点ブロック数が2以上となるか否かを判定することにより、不変化ブロックが、投写領域の頂点に達し、画像光の少なくとも1辺全てがホワイトボードWからはみ出したことを判定することができる。
従って、ズーム調整後のキーストーン補正によって、投写画像が全てホワイトボードWに表示されるとともに、反射領域の大きさがホワイトボードWに対して十分に大きくなるように、投写領域の大きさを調整しておくことが可能となる。
なお、本発明は、上述の実施例や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、種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。
上述の実施例においては、第2のテストパターン画像として、ズーム調整後投写される画像と同じ大きさの白色の矩形画像を用いていたが、これに代えて、ズーム調整後に投写される画像と同じ大きさの矩形の、上下左右の各辺を示す画像を投写するようにしてもよい。以下、この時のズーム調整について、図8を用いて説明する。
続いて、ステップS114に代えて、図8(A)に示す4つのテストパターン画像を順番に投写し、それぞれ投写した時のホワイトボードWを撮像する。投写領域がホワイトボードW内に収まっている場合には、撮像によって得られる4枚の撮像画像は、図8(B)に示すようになる。なお、図8(B)では、この4枚の撮像画像を重ねて示している。
そして、ステップS116に代えて、得られた4枚の撮像画像に対して、それぞれ2値化画素処理を行う。この2値化画素処理とは、先に説明した2値化画素ブロック処理の前半の処理、すなわち、各画素を白または黒の2値化するまでの処理に相当する。続いて、ステップS118に代えて、この時のズームエンコーダ値のみメモリ111に記憶しておく。そして、ステップS120に代えて、それぞれの撮像画像内の白色画素数をカウントする。
続いて、ステップS122に代えて、いずれかの撮像画像においてカウントされた白色画素数が、事前に定めたしきい値よりも多いか否かを判定する。この時、全ての撮像画像において、カウントされた白色画素数がしきい値よりも多い場合には、投写領域は全てホワイトボードW内に収まっているものと判断される。そして、この場合、ステップS124に代えて、ズームエンコーダ値Zn+1のみが、メモリ111内のズームエンコーダ値Znが記憶されていた領域にコピーされ、ステップS112に移行することとなる。
そして、いずれかの投写領域がホワイトボードW内からはみ出したものと判断されるとステップS126に移行し、ステップS126実行後にズーム調整は停止する。
また、変形例1以外にも、上述の実施例において、ズーム調整後投写される画像の各特徴点を示す画像を、第2のテストパターン画像として用いることが可能である。なお、以下において、ズーム調整後投写される画像の特徴点の一例として頂点を用いるものとして説明するが、頂点以外の点を特徴点として用いても構わない。
図9は、変形例2におけるテストパターン画像とホワイトボードWの撮像画像とを示す説明図である。図9において(A)は、変形例2において用いられるテストパターン画像を示し、(B)は、(A)に示すテストパターン画像が投写された時のホワイトボードWの撮像画像を示し、(C)は、(B)の状態から投写領域を一定量ワイド側にズームさせた時のホワイトボードWの撮像画像を示す。
続いて、ステップS112を実行した後、ステップS114に代えて、図9(A)に示すように、四隅のいずれかにコーナパターンを有する矩形の4つのテストパターン画像を順番に投写し、それぞれ投写した時のホワイトボードWを撮像する。投写領域がホワイトボードW内に収まっている場合には、4つの撮像画像には、それぞれ、コーナパターンC1〜C4に相当するコーナパターン画像Cr1〜Cr4が写し出され、図9(B)に示すようになる。なお、撮像画像は4つ得られるが、図9(B)では、この4つを重ねて示している。
そして、ステップS116に代えて、得られた4つの撮像画像に対して、それぞれ、上述の2値化画素処理を行う。
続いて、ステップS118に代えて、この時のズームエンコーダ値のみメモリ111に記憶しておく。そして、ステップS120に代えて、それぞれの撮像画像内における白色画素の有無を確認する。白色画素がある場合には、コーナパターン画像が写し出されている、すなわち、投写領域の頂点が、ホワイトボードW内に収まり、撮像画像内において写し出されていると判断される。
続いて、ステップS122に代えて、各撮像画像内に写し出されているコーナパターン画像の合計数を求め、この合計数が、予め設定しておいた所定数になるか否かを判定する。例えば、所定数を4に設定したものとする。投写領域の大きさを徐々に大きくしていくと、投写領域がホワイトボードW内に収まっているうちは、投写領域の頂点は全て撮像画像に写し出されることとなるため、上述のコーナパターン画像の合計数は所定数の4になる。そして、この場合、ステップS124に代えて、ズームエンコーダ値Zn+1のみが、メモリ111内のズームエンコーダ値Znが記憶されていた領域にコピーされ、ステップS112に移行することとなる。
一方、投写領域の頂点が投写対象物の縁を超え、投写領域がホワイトボードWからはみ出すと、その頂点は撮像画像に写し出されなくなり、上述のコーナパターン画像の合計数は3以下となる。そして、この場合、コーナーパターン画像の合計数は所定数にならないので、ステップS126に移行する。例えば、図9(C)に示すように投写領域の上側がホワイトボードWからはみ出した場合には、左下隅、及び右下隅のコーナパターン画像Cr3,及びCr4が写し出されることとなるので、コーナパターン画像の合計数は、2となる。
そして、ステップS126に移行した後、ステップS126実行後にズーム調整は停止し、最終的に、投写領域は確実にホワイトボードW内に収まることとなる。
投写領域の1つ目の頂点がホワイトボードWからはみ出し、かつ、2つ目の頂点がホワイトボードWの縁に一致して、投写領域の1辺全てがちょうどホワイトボードWからはみ出した状態となった後、更にワイド側にズームして、2つ目の頂点もホワイトボードWからはみ出し、投写領域の1辺全てが完全にホワイトボードWからはみ出すと、撮像画像内には、はみ出した2つの頂点は写し出されず、従って、上述のコーナパターン画像の合計数は、所定数の2になる。そして、この段階で、1つ前のズームエンコーダ値に戻ることとなるので、上述の第2の実施例と同様に、投写領域の1辺全てが、ちょうどはみ出すように投写領域の大きさを調整することができる。
図10は、変形例2において徐々にテレ側にズームする場合のホワイトボードWの撮像画像を示す説明図である。図10において、(A)は、ズーム調整開始当初のホワイトボードWの撮像画像を示し、(B)は、(A)の状態から投写領域を一定量テレ側にズームさせた時のホワイトボードWの撮像画像を示し、(C)は、(B)の状態から投写領域を更に一定量テレ側にズームさせた時のホワイトボードWの撮像画像を示す。
このズーム調整では、ステップS102で最もワイド側にズームすると共に、ステップS104において、プロジェクタ100及びホワイトボードWの位置を調整して、図10(A)に示すように、投写領域の全ての頂点がホワイトボードWからはみ出すようにしておく。また、ステップS112において、ズームエンコーダ値がテレ側に一定量Zwズームした値となるようにフィードバック動作を行うようにする。更に、ステップS126を省略し、撮像画像内に写し出されるコーナパターン画像の合計数が所定数になった段階で、ズーム調整を停止するものとする。
このようにすることで、例えば、所定数を4に設定しておくと、投写領域の全ての頂点がホワイトボードWからはみ出しているうちは、撮像画像内に投写領域の頂点は写し出されず、従って、コーナパターン画像の合計数は0となり所定数にならないが、投写領域が徐々に縮小していくと、図10(B)に示すコーナパターン画像Cr3,Cr4のように、撮像画像内に投写領域の頂点が次々と写し出されていき、最終的に、図10(C)に示すように、投写領域の4つ目の頂点がホワイトボードWの縁に一致して、投写領域が全てホワイトボードWに収まると、撮像画像内に投写領域の全ての頂点が写し出され、コーナパターン画像の合計数は所定数の4になる。そして、この段階でズーム調整が停止するので、投写領域は確実にホワイトボードW内に収まることとなる。なお、所定数を2とすれば、図10(B)に示すように、第2の実施例と同様に、投写領域の1辺全てが、ちょうどはみ出すように投写領域の大きさを調整することもできる。
上述の第2の実施例においては、図6(C1)に示すように、画像光の投写状態が、投写領域の2つ目の頂点がホワイトボードWの縁に一致するようにして投写領域の1辺全てがちょうどホワイトボードWからはみ出した状態となるようズーム調整を停止していたが、投写領域の2つ目の頂点がホワイトボードWの縁に一致する直前で、投写領域の1辺全てがほぼホワイトボードWからはみ出した状態となるようズーム調整を停止するようにしてもよい。
この場合、図5に示すステップS228を省略し、続くステップS230において、不変化ブロック塊に各頂点ブロックが含まれているかを判断するのに代えて、メモリ111に記憶されている不変化ブロックの座標及び頂点ブロックの座標を用いて、2つ目の頂点ブロックと不変化ブロック塊との距離を算出すると共に、続くステップS232において、ステップS230で算出した距離が、予め定めた所定の値以下であるかを判定して、所定の値以下であると判定された場合に、ステップS234に移行し、一方、所定の値よりも大きいと判定された場合には、ステップS224に移行するようにすればよい。
上述の実施例では、ズーム調整のみで投写対象物内に投写領域を確実に収めることを目的とするズーム調整と、キーストーン補正を考慮して反射領域を投写対象物に対して十分に大きくすることを目的とするズーム調整と、を別の実施例として説明したが、両ズーム調整を選択的に行えるようにプロジェクタを構成してもよい。
具体的には、図2に示すステップS100、及び図5に示すステップS200の実行前に、いずれのズーム調整を行うかをユーザが選択し、図1に示すキー入力装置101、またはリモコン入力装置102によって制御部110に選択結果を入力するようにする。その後、選択されたズーム調整が上述のように行われるようにする。
このようにすることで、プロジェクタ100の設置位置によって、キーストーン補正の必要性等を判断して、ユーザが適切なズーム調整を選択して行うことが可能となる。
上述の実施例では、図2に示すステップS126や図5に示すステップS234において、投写領域を1つ前の大きさに戻すために、メモリ111に記憶されている現在の1つ前のズームエンコーダ値Znを読み出して、その値になるようにフィードバック動作を行っていたが、ズームエンコーダ値Znに代えて、メモリ111に記憶されている一定量Zwを読み出し、現在のズームエンコーダ値から一定量Zwを減らした値を算出し、その値となるように、フィードバック動作を行うようにしてもよい。このようにすることで、現在のズームエンコーダ値Znを、その都度メモリ111に記憶しなくて済むので、メモリ111の容量を減らしてプロジェクタのコストを安くできるとともに、手順が簡素化されるので、ズーム調整を高速に行うことができる。
また、図2に示すステップS126や図5に示すステップS234において、投写領域を1つ前の大きさに戻すことに代えて、一定量Zwとは異なるズームエンコーダ値の一定量Ztを事前にメモリ記憶しておき、現在のズームエンコーダ値から一定量Ztを減らした値を算出して、その値となるように、フィードバック動作を行うようにしてもよい。このようにすることで、例えば、投写対象物のいずれかの縁に障害物があり、この部分をはずして投写したい場合には、一定量Ztを一定量Zwよりも大きく設定しておくことで、ステップS126やステップS234において、投写領域をテレ側に大きく戻すことができ、上述の障害物を避けて画像光が投写されるように、ズーム調整を行うことができる。
上述の実施例において、第1のテストパターン画像は白色の矩形画像としたが、これに限定されるものではない。白色の矩形の中央に十字型等のマーカが表された画像等を用いても構わない。このようにすることで、図2に示すステップS104や図5に示すステップS204において、ユーザは、投写画像の中心が明確になるので、プロジェクタ100またはホワイトボードWの位置調整がし易くなる。
また、図2に示すステップS100、及び図5に示すステップS200において、第1のテストパターン画像に代えて、第2のテストパターン画像を投写するようにしてもよい。なお、この場合には、図2に示すステップS100、及び図5に示すステップS200において、ユーザは、メモリ111に記憶されている、4:3や16:9等の縦横比を変えたいくつかの画像の中から、ズーム調整後に投写される画像の縦横比に合わせて画像を選択して、どの画像を選択したかを制御部110に入力するようにする。このようにすることで、第1のテストパターン画像用の画像をメモリ111に記憶する必要がなく、メモリ111の容量を減らすことができ、プロジェクタのコストが安くなる。
プロジェクタの種類によっては、投写用ズームレンズにあおりを付けているものもあり、投写方向によっては、投写領域の一部(例えば、投写領域の下底に近い部分)の大きさが、ズームエンコーダ値が変化しても変わらない場合がある。
この対策として、図2に示すステップS100〜ステップS106、及び図5に示すステップS200〜ステップS206のいずれかにおいて、以下の手順を行うようにしてもよい。
まず、投写領域が最もテレ側にズームした時のホワイトボードWを撮像して、周囲ブロック画像を抽出する。続いて、投写領域を最もテレ側から、ホワイトボードWからはみ出さない程度に多少ワイド側にズームさせて、この時のホワイトボードWを撮像して、周囲ブロック画像を抽出する。そして、上述の抽出した2つの周囲ブロック画像から不変化ブロックを抽出して、不変化ブロックの見つかった領域については、ステップ116以降、及びステップS216以降の処理の対象外とするようにする。
このようにすることで、投写領域がホワイトボードWからはみ出すことによって得られる不変化ブロックのみを、ステップS120、及びステップS220において抽出することができ、適切なズーム調整を行うことが可能となる。
上述の第2の実施例では、1つ前のズームエンコーダ値に戻ってズーム調整が停止する条件を、図5のステップS232に示すように、いずれかの不変化ブロック塊に含まれる頂点ブロックの数が2以上になった場合としたが、これに代えて、ズーム調整が停止した後、ユーザからのズーム調整再実施の指示によって、現在のズーム状態からズーム調整を再度実施するようにするとともに、ズーム調整の再実施の度に、上述のいずれかの不変化ブロック塊に含まれる頂点ブロック数の条件を変えるようにしてもよい。
具体的には、最初にズーム調整を行う場合には、図5に示すステップS232において、いずれかの不変化ブロック塊に頂点ブロックが1つ含まれる場合にステップS234に移行するようにする。そして、最初のズーム調整が停止した後に、ユーザからズーム調整再実施の指示があった場合には、ステップS200〜ステップS204を省略し、ステップS206から2回目のズーム調整を開始し、今度は、ステップS232において、いずれかの不変化ブロック塊に頂点ブロックが2つ含まれる場合にステップS234に移行するようにする。
そして、2回目のズーム調整が停止した後に、再度、ユーザからズーム調整再指示があった場合には、上述の2回目のズーム調整と同様に、ステップS206から3回目のズーム調整を開始し、今度は、ステップS232における頂点ブロック数の条件を3つとする。そして、3回目のズーム調整が停止した後に、再度、ユーザからズーム調整再実施の指示があった場合には、上述の2回目及び3回目のズーム調整と同様に、ステップS206から4回目のズーム調整を開始し、今度は、ステップS232における頂点ブロック数の条件を4つとする。
従って、キーストーン補正後の投写領域が、ホワイトボードWに収まるとともに、反射領域がホワイトボードWに対してできるだけ大きくなるようにズーム調整されることとなる。
なお、投写領域の1つ目の頂点が不変化ブロックとして抽出された時にズーム調整を停止する場合、第1の実施例におけるズーム調整の動作と全く同じ動作になる。
なお、以上、投写領域の特徴点の一例として頂点を用いた場合について説明したが、他の点を特徴点として用いてもよい。
101...キー入力装置
102...リモコン入力装置
103...画像入力コネクタ
104...A/D変換部
105...信号種別検出部
110...制御部
111、125、135...メモリ
120...投写用ズームレンズ
121...ズームレンズ駆動部
122...ズームレンズ位置検出部
123...画像表示部
124...出力信号処理部
130...入力信号処理部
131...撮像部
W...ホワイトボード
Em、Em*、En〜En+3、En*...反射領域
F0〜F2、Fn〜Fn+3...周囲ブロック画像
H0〜H2、Hn〜Hn+3...周囲ブロック
G、G1、G2...不変化ブロック塊
q1〜q4...頂点
P1〜P4、P11〜P14、P21〜P24...頂点ブロック
L1、L2...サーチライン
Claims (12)
- 投写対象物に画像光を投写して、画像を表示するプロジェクタであって、
前記画像光の投写される投写領域の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
前記ズームレンズを駆動する駆動部と、
少なくとも前記投射領域を撮像する撮像部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御して、前記ズームレンズを駆動し、前記投写領域の大きさを変化させ、
前記撮像部により撮像して得られた撮像画像において、写し出された前記投射対象物内に収まっている前記投射領域の輪郭を、前記投射領域の大きさが変化する前後において逐次比較して、前後において一致する部分を不変化部分として抽出し、前記投射領域の特徴点が、前記不変化部分に達するか、又は、前記不変化部分との距離が所定の値以下になった場合に、前記投射領域が、その直前の大きさになるよう前記ズームレンズの駆動を停止することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1に記載のプロジェクタであって、
前記制御部が前記投写領域の大きさを変化させる際、前記投射領域の大きさを徐々に大きくなるよう変化させることを特徴とするプロジェクタ。 - 投写対象物に画像光を投写して、画像を表示するプロジェクタであって、
前記画像光の投写される投写領域の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
前記ズームレンズを駆動する駆動部と、
少なくとも前記投射領域を撮像する撮像部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御して、前記ズームレンズを駆動し、前記投射領域の大きさを徐々に大きくなるよう変化させ、
前記撮像部により撮像して得られた撮像画像において、前記投射領域の1辺全てが写し出されなくなった場合に、前記投射領域が、その直前の大きさになるよう前記ズームレンズの駆動を停止することを特徴とするプロジェクタ。 - 投写対象物に画像光を投写して、画像を表示するプロジェクタであって、
前記画像光の投写される投写領域の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
前記ズームレンズを駆動する駆動部と、
少なくとも前記投射領域を撮像する撮像部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御して、前記ズームレンズを駆動し、前記投射領域の大きさを最も小さい大きさから徐々に大きくなるよう変化させ、
前記撮像部により撮像して得られた撮像画像において、写し出された前記投射対象物内に収まっている前記投射領域の輪郭を、前記投射領域の大きさが変化する前後において逐次比較し、前後において一致する部分を抽出した場合に、前記投射領域が、その直前の大きさになるよう前記ズームレンズの駆動を停止することを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1または請求項2に記載のプロジェクタであって、
前記投写領域の特徴点は、前記投写領域の頂点であることを特徴とするプロジェクタ。 - 請求項1または請求項2に記載のプロジェクタであって、
前記投射領域の頂点のうち、第1の頂点が前記不変化部分に達し、その後に第2の頂点が前記不変化部分に達する場合に、前記投写領域の特徴点は、前記第2の頂点であることを特徴とするプロジェクタ。 - 画像光の投写される投写領域の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、少なくとも前記投射領域を撮像する撮像部と、を備えるプロジェクタにおけるズーム調整方法であって、
(a)投写対象物に前記画像光を投写する工程と、
(b)前記ズームレンズを駆動して、前記投写領域の大きさを変化させる工程と、
(c)前記投射領域を撮像する工程と、
(d)撮像して得られた撮像画像において、写し出された前記投射対象物内に収まっている前記投射領域の輪郭を、前記投射領域の大きさが変化する前後において逐次比較して、前後において一致する部分を不変化部分として抽出する工程と、
(e)前記投射領域の特徴点が、前記不変化部分に達するか、又は、前記不変化部分との距離が所定の値以下になった場合に、前記投射領域が、その直前の大きさになるよう前記ズームレンズの駆動を停止する工程と、
を備えるズーム調整方法。 - 請求項7に記載のズーム調整方法であって、
前記工程(b)において、前記投写領域の大きさを変化させる際、前記投射領域の大きさを徐々に大きくなるよう変化させることを特徴とするズーム調整方法。 - 画像光の投写される投写領域の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、少なくとも前記投射領域を撮像する撮像部と、を備えるプロジェクタにおけるズーム調整方法であって、
(a)投写対象物に前記画像光を投写する工程と、
(b)前記ズームレンズを駆動して、前記投射領域の大きさを徐々に大きくなるよう変化させる工程と、
(c)前記投射領域を撮像する工程と、
(d)撮像して得られた撮像画像において、前記投射領域の1辺全てが写し出されなくなった場合に、前記投射領域が、その直前の大きさになるよう前記ズームレンズの駆動を停止する工程と、
を備えるズーム調整方法。 - 画像光の投写される投写領域の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、少なくとも前記投射領域を撮像する撮像部と、を備えるプロジェクタにおけるズーム調整方法であって、
(a)投写対象物に前記画像光を投写する工程と、
(b)前記ズームレンズを駆動して、前記投射領域の大きさを最も小さくする工程と、
(c)前記ズームレンズを駆動して、前記投射領域の大きさを最も小さい大きさから徐々に大きくなるよう変化させる工程と、
(d)前記投射領域を撮像する工程と、
(e)撮像して得られた撮像画像において、写し出された前記投射対象物内に収まっている前記投射領域の輪郭を、前記投射領域の大きさが変化する前後において逐次比較する工程と、
(f)比較の結果、前後において一致する部分を抽出した場合に、前記投射領域が、その直前の大きさになるよう前記ズームレンズの駆動を停止する工程と、
を備えるズーム調整方法。 - 請求項7または請求項8に記載のズーム調整方法であって、
前記投写領域の特徴点は、前記投写領域の頂点であることを特徴とするズーム調整方法。 - 請求項7または請求項8に記載のズーム調整方法であって、
前記投射領域の頂点のうち、第1の頂点が前記不変化部分に達し、その後に第2の頂点が前記不変化部分に達する場合に、前記投写領域の特徴点は、前記第2の頂点であることを特徴とするズーム調整方法。
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