JP4232042B2

JP4232042B2 - 投写制御システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および投写制御方法

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Publication number: JP4232042B2
Application number: JP2005002311A
Authority: JP
Inventors: 秀樹松田; 雅暢小林; 修和田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: US20060152682A1; JP2006189685A; US7524070B2; CN1800962A; CN100547478C

Description

本発明は、撮像情報に基づいて投写角度を導出し、当該投写角度に基づいて投写方向等を調整する投写制御システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および投写制御方法に関する。

プロジェクタがスクリーン等に画像を投写する場合、スクリーン等における投写対象領域と、プロジェクタからの投写光のなす角度によって画像に歪み（いわゆる台形歪み、キーストン歪み）が生じる。

このような場合、プロジェクタは、ソフトウェア的な補正によって画像の歪みをなくすように画像処理を実行している。

しかし、ソフトウェア的な補正は、低コストで実行できるが、画質の劣化が生じてしまう。

このため、画質の向上を目的としてハードウェア的な補正によって画像の歪みをなくすことも提案されている。例えば、特許文献１のプロジェクタの自動画像位置調整方法では、所定のテストパターンをプロジェクタからスクリーンに投写し、スクリーン上のテストパターンの画像をモニタカメラで撮像し、撮像したテストパターンの画像データを解析してプロジェクタの焦点を調整している。そして、特許文献１の自動画像位置調整方法では、テストパターンの画像として全白の矩形画像を設定してスクリーンに投写し、モニタカメラで撮像した全白の画像内におけるスクリーンの位置を検出し、投写レンズの拡大縮小機能を用いて検出したスクリーンの端点に達するまで投写画像を拡大または縮小し、投写レンズの俯仰角を調整することにより、スクリーンの中央に投写画像を表示している。さらに、特許文献１の自動画像位置調整方法では、スクリーンの端点と全白画像の端点の位置から台形歪みの調整値を算出することにより、ソフトウェア的またはハードウェア的（光学的）に投写画像の台形歪みを調整している。
特開２０００−２４１８７４号公報

しかし、特許文献１の手法のように、投写レンズの拡大縮小機能を用いて検出したスクリーンの端点に達するまで投写画像を拡大または縮小することによって画角を調整する手法の場合、処理に時間がかかる。その上、特許文献１の手法は、スクリーンが投写画像のアスペクト比と異なる場合には適用できない。また、特許文献１では、投写レンズの俯仰角を調整してスクリーンの中央に投写画像が表示されるように、画像表示位置の調整を行うことが記載されているが、具体的にどのような処理を行うかは開示されていない。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、画像歪み補正による画質劣化を低減し、かつ、より汎用的に画像歪みの発生を抑制することが可能な投写制御システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および投写制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る投写制御システムは、投写対象領域と当該投写対象領域への投写光とのなす角度を示す投写角度情報を生成する投写角度導出手段と、
前記投写対象領域における目標領域から前記投写光の投写部までの距離を示す投写距離情報を生成する投写距離導出手段と、
前記投写角度情報に基づき、前記投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にするための方向制御情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記投写光が前記目標領域に投写されるように前記投写部を制御するための投写部制御情報を生成する制御情報生成手段と、
前記方向制御情報に基づき、前記投写光の投写方向を調整する方向調整機構を駆動する駆動手段と、
前記投写部制御情報に基づき、前記投写部を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプロジェクタは、投写対象領域と当該投写対象領域への投写光とのなす角度を示す角度情報を生成する投写角度導出手段と、
前記投写対象領域における目標領域から前記投写光の投写部までの投写距離を示す投写距離情報を生成する投写距離導出手段と、
前記投写角度情報に基づき、前記投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にするための方向制御情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記投写光が前記目標領域に投写されるように前記投写部を制御するための投写部制御情報を生成する制御情報生成手段と、
前記方向制御情報に基づき、前記投写光の投写方向を調整する方向調整機構を駆動する駆動手段と、
前記投写部制御情報に基づき、前記投写部を制御する制御手段と、
前記投写部と、
を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
投写対象領域と当該投写対象領域への投写光とのなす角度を示す投写角度情報を生成する投写角度導出手段と、
前記投写対象領域における目標領域から前記投写光の投写部までの距離を示す投写距離情報を生成する投写距離導出手段と、
前記投写角度情報に基づき、前記投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にするための方向制御情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記投写光が前記目標領域に投写されるように前記投写部を制御するための投写部制御情報を生成する制御情報生成手段と、
前記方向制御情報に基づき、前記投写光の投写方向を調整する方向調整機構を駆動する駆動手段と、
前記投写部制御情報に基づき、前記投写部を制御する制御手段として機能させることを特徴とする。

また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
上記プログラムを記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、プロジェクタ等は、投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にすることにより、画像歪み補正を行うことができ、しかも、ハードウェア的に投写部を制御することによって画質劣化を低減することができる。また、本発明によれば、プロジェクタ等は、投写部を自動的に法線方向に向けることができるため、ユーザーに手間をかけることなく、画像の歪みを効率的に補正することができる。

さらに、本発明によれば、プロジェクタ等は、投写対象領域の形状には依存しないため、より汎用的に画像歪みの発生を抑制することができる。

また、前記投写制御システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記投写部は、任意の位置に前記投写光を投写するためのレンズシフト部を有し、
前記投写部制御情報は、前記レンズシフト部を制御するためのレンズシフト制御情報を含み、
前記制御手段は、前記レンズシフト制御情報に基づき、前記レンズシフト部を制御してもよい。

これによれば、プロジェクタ等は、レンズシフト部を制御することによって画像の歪みが生じない投写状態に自動的に調整できるため、ユーザーは、より簡易に画質劣化のない画像を観ることができる。

また、前記投写制御システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記投写部は、投写レンズの焦点を自動的に調整するためのフォーカス部を有し、
前記投写部制御情報は、前記フォーカス部を制御するためのフォーカス制御情報を含み、
前記投写距離導出手段は、前記目標領域への焦点が自動的に調整された状態の前記フォーカス部の調整量に基づき、前記投写距離情報を生成し、
前記制御手段は、前記フォーカス制御情報に基づき、前記フォーカス部を制御してもよい。

これによれば、プロジェクタ等は、法線方向にプロジェクタ等の本体を向けた状態での目標領域と投写部との間の投写距離を導出してオートフォーカス処理を実行することにより、画質劣化の少ない画像を投写部に投写させることができる。

また、前記投写制御システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記投写対象領域を含む領域を撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域における投写領域を検出して前記投写領域の位置に関する情報を示す前記投写領域情報を生成する投写領域検出手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域を検出して前記投写対象領域の位置に関する情報を示す前記投写対象領域情報を生成する投写対象領域検出手段と、
を含み、
前記投写角度導出手段は、前記投写領域情報および前記投写対象領域情報に基づき、前記投写角度情報を生成してもよい。

これによれば、プロジェクタ等は、例えば、投写対象領域の全部または一部の形状と、投写領域の全部または一部の形状との相違を判別することにより、投写角度を導出することができる。

また、前記投写制御システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記投写部は、前記投写領域の大きさを調整するために、投写レンズの画角を調整するズーム部を有し、
前記投写部制御情報は、前記ズーム部を制御するためのズーム制御情報を含み、
前記制御情報生成手段は、前記投写距離情報および前記投写角度情報に基づき、投写方向の調整後の前記目標領域から前記投写部までの距離を示す調整後距離情報を生成するとともに、前記投写対象領域情報、前記投写角度情報、前記レンズシフト制御情報および前記調整後距離情報に基づき、前記投写領域が前記目標領域と一致するように、前記ズーム制御情報を生成し、
前記制御手段は、前記ズーム制御情報に基づき、前記ズーム部を制御してもよい。

これによれば、プロジェクタ等は、投写領域の大きさを目標の大きさにハードウェア的に調整できるため、ソフトウェア的に調整する場合と比べ画質劣化の少ない画像を投写部に投写させることができる。

また、本発明に係る投写制御方法は、投写部が、前記投写対象領域における目標領域に対してオートフォーカス処理を実行し、
処理部が、前記オートフォーカス処理におけるフォーカス調整量に基づき、前記投写部から前記目標領域までの距離を示す投写距離情報を生成し、
撮像部が、前記投写部によって前記投写対象領域に投写されたキャリブレーション画像を撮像して撮像情報を生成し、
前記処理部が、前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域における投写領域を検出して前記投写領域の位置に関する情報を示す前記投写領域情報を生成するとともに、前記投写対象領域を検出して前記投写対象領域の位置に関する情報を示す前記投写対象領域情報を生成し、
前記処理部が、前記投写領域情報および前記投写対象領域情報に基づき、前記投写対象領域と前記投写対象領域への投写光とのなす角度を示す投写角度情報を生成し、
前記処理部が、前記投写角度情報に基づき、前記投写光の光軸が前記投写対象領域の法線方向を向くように前記投写部を駆動する駆動部を制御し、
前記処理部が、前記投写角度情報に基づき、前記目標領域に画像が投写されるように、前記投写部に含まれるレンズシフト部を制御するためのレンズシフト制御情報を生成し、
前記処理部が、前記レンズシフト制御情報に基づき、前記レンズシフト部を制御することを特徴とする。

本発明によれば、処理部は、投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にすることにより、画像歪みのない状態に補正することができ、しかも、ハードウェア的に投写部を制御することによって画質劣化を低減することができる。また、本発明によれば、処理部は、投写部を自動的に法線方向に向けることができるため、ユーザーに手間をかけることなく、画像の歪みの生じない状態に効率的に補正することができる。

また、本発明によれば、処理部は、投写対象領域の形状には依存しないため、より汎用的に画像歪みの発生を抑制することができる。

さらに、本発明によれば、処理部は、レンズシフト部を制御することによって画像の歪みが生じない投写状態に自動的に調整できるため、ユーザーは、より簡易に画質劣化のない画像を観ることができる。

また、前記投写制御方法において、前記処理部は、前記投写距離情報および前記投写角度情報に基づき、投写方向の調整後の前記目標領域から前記投写部までの距離を示す調整後距離情報を生成し、
前記処理部は、前記投写対象領域情報、前記投写角度情報、前記レンズシフト制御情報および前記調整後距離情報に基づき、前記投写領域が前記目標領域と一致するように、前記投写部に含まれるズーム部を制御するためのズーム制御情報を生成し
前記処理部が、前記ズーム制御情報に基づき、前記ズーム部を制御してもよい。

これによれば、処理部は、投写領域の大きさを目標の大きさにハードウェア的に調整できるため、ソフトウェア的に調整する場合と比べ画質劣化の少ない画像を投写部に投写させることができる。

以下、本発明を、プロジェクタに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施例は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施例に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（システム全体の説明）
図１は、本実施例における初期状態の画像投写状況を示す概略図である。

プロジェクタ２０は、投写対象領域を有するスクリーン１０へ向け画像を投写する。これにより、スクリーン１０には、投写画像１２（投写領域）の全体または一部が表示される。なお、本実施例では、プロジェクタ２０がスクリーン１０と正対していないため、投写画像１２に歪み（いわゆる台形歪み）が生じており、かつ、投写画像１２の一部がスクリーン１０からはみ出している。

また、本実施例におけるプロジェクタ２０は、投写角度を変更できるように、プロジェクタ２０を駆動する方向調整機構の一種である台座３０を有している。

図２は、本実施例における投写角度調整が行われた後の画像投写状況を示す概略図である。

例えば、図２に示すように、台座３０は、スクリーン１０の法線とプロジェクタ２０の投写光の光軸が一致するようにプロジェクタ２０を駆動する。これにより、投写画像１２は歪みのない状態になる。

図３は、本実施例におけるレンズシフトおよび画角調整が行われた後の画像投写状況を示す概略図である。

さらに、プロジェクタ２０は、レンズシフトによって投写画像１２が投写される位置を調整し、画角調整によって投写画像１２の大きさを調整することにより、投写画像１２をスクリーン１０内の目標領域（ユーザーにとって望ましい領域）に投写する。

以上の手順により、プロジェクタ２０は、ソフトウェア的な補正と比べて画質劣化の少ない投写画像１２を歪みのない状態でスクリーン１０に投写することができる。

次に、このような機能をプロジェクタ２０に実装するためのプロジェクタ２０の機能ブロックについて説明する。

図４は、本実例におけるプロジェクタ２０の機能ブロック図である。

プロジェクタ２０は、キャリブレーション情報生成部１１４と、ＰＣ等から画像信号を入力する入力信号処理部１１０と、入力信号処理部１１０からの画像信号を補正することによって投写画像１２の色や階調を調整する色変換部１２０と、色変換部１２０からの画像信号を入力する出力信号処理部１３０と、出力信号処理部１３０からの画像信号を入力する投写部１９０とを含んで構成されている。

また、投写部１９０は、投写光を投写する投写レンズ１９２と、画角調整を行うズーム部１９４と、オートフォーカス機能を有するフォーカス部１９６と、任意の位置に投写光を投写するためのレンズシフト部１９８とを含んで構成されている。

また、プロジェクタ２０は、スクリーン１０を含む領域を撮像して撮像情報を生成する撮像部１８０と、撮像情報を記憶する記憶部１４０と、種々の処理を実行する処理部１５０とを含んで構成されている。

また、処理部１５０は、撮像情報に基づき、複数種の撮像画像の差分画像を生成する差分画像生成部１５７と、撮像情報に基づく差分画像データに基づき、投写領域を検出して投写領域情報を生成する投写領域検出部１５１と、撮像情報に基づく差分画像データに基づき、投写対象領域を検出して投写対象領域情報を生成する投写対象領域検出部１５２と、スクリーン１０と投写光とのなす角度である投写角度を示す投写角度情報を生成する投写角度導出部１５３とを含んで構成されている。

また、処理部１５０は、台座３０を駆動する台座駆動部１５５と、ズーム部１９４、フォーカス部１９６およびレンズシフト部１９８を制御する制御部１５６と、投写部１９０を制御するための投写部制御情報および投写光の投写方向をスクリーン１０の法線方向にするための方向制御情報を生成する制御情報生成部１５４と、目標領域から投写部１９０までの投写距離を示す投写距離情報を生成する投写距離導出部１５８とを含んで構成されている。

また、上述したプロジェクタ２０の各部の機能を実装するためのハードウェアとしては、例えば、以下のものを適用できる。

図５は、本実施例におけるプロジェクタ２０のハードウェアブロック図である。

例えば、入力信号処理部１１０としては、例えば、Ａ／Ｄコンバーター９３０、画像処理回路９７０等、記憶部１４０としては、例えば、ＲＡＭ９５０等、キャリブレーション情報生成部１１４、色変換部１２０および処理部１５０としては、例えば、ＣＰＵ９１０、画像処理回路９７０、ＲＡＭ９５０等、出力信号処理部１３０としては、例えば、Ｄ／Ａコンバーター９４０等、投写部１９０としては、例えば、液晶パネル９２０、液晶パネル９２０を駆動する液晶ライトバルブ駆動ドライバを記憶するＲＯＭ９６０等、撮像部１８０としては、例えば、エリアセンサー等を用いて実装できる。

なお、これらの各部はシステムバス９８０を介して相互に情報をやりとりすることが可能である。

また、これらの各部は回路のようにハードウェア的に実装してもよいし、ドライバのようにソフトウェア的に実装してもよい。

さらに、制御情報生成部１５４等としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体９００からプログラムを読み取って制御情報生成部１５４等の機能をコンピュータに実装してもよい。

このような情報記憶媒体９００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。

また、情報記憶媒体９００に代えて、上述した各機能を実装するためのプログラム等を、伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実装することも可能である。

以下、これらの各部を用いた投写制御処理について説明する。

図６は、本実施例における投写制御処理の流れを示すフローチャートである。

ユーザーは、プロジェクタ２０の電源を投入し、プロジェクタ２０をスクリーン１０に向けて設置する。これにより、例えば、図１に示す状態となる。そして、ユーザーは、プロジェクタ２０に設けられた自動台形歪み補正ボタンを押下する。

自動台形歪み補正ボタンが押下された場合、キャリブレーション情報生成部１１４は、フォーカス調整用画像を投写するためのキャリブレーション情報を生成する。なお、キャリブレーション情報は、入力信号処理部１１０から出力される画像情報と同様の情報（例えば、デジタルＲＧＢ信号等）である。

投写部１９０は、出力信号処理部１３０からのキャリブレーション情報に基づき、フォーカス調整用画像を投写する（ステップＳ１）。

図７は、フォーカス調整用画像１３を示す図である。

フォーカス調整用画像１３は、高周波成分を含む画像であり、例えば、図７に示すように複数の線を有する画像である。

撮像部１８０は、投写されたフォーカス調整用画像１３を撮像してフォーカス調整用の撮像情報を生成し、記憶部１４０は、当該撮像情報を記憶する。

制御部１５６は、当該撮像情報に基づき、最適な状態（撮像情報において高周波成分が最も強く認められる状態、すなわち、隣接画素間の輝度値の差が最大となる状態）となるようにフォーカス部１９６を駆動してフォーカス状態を調整する（ステップＳ２）。

投写距離導出部１５８は、制御部１５６によるフォーカス部１９６の制御量に基づいて投写部１９０からスクリーン１０までの投写距離を導出し、投写距離を示す投写距離情報を生成する（ステップＳ３）。より具体的には、投写距離導出部１５８は、例えば、制御量と投写距離とが対応付けられたテーブルや関数を用いて投写距離を導出する。

キャリブレーション情報生成部１１４は、全白画像（画像全体が白色）用のキャリブレーション情報、全黒画像（画像全体が黒色）用のキャリブレーション情報、チェッカーパターン画像用のキャリブレーション情報を生成する。そして、投写部１９０は、全白画像、全黒画像、チェッカーパターン画像を順次投写する。

撮像部１８０は、全白画像、全黒画像、チェッカーパターン画像１４の各投写像を順次撮像してそれぞれ撮像情報を生成し、記憶部１４０は、各撮像情報を記憶する（ステップＳ４）。

図８は、チェッカーパターン画像１４を示す図である。

チェッカーパターン画像１４は、画像全体を９つのブロックに均等に区分した場合に、中央ブロック領域と、４隅の４つの周辺ブロック領域が黒色であり、その他のブロック領域が白色であるいわゆるチェッカーパターンのパターン画像である。

撮像部１８０は、スクリーン１０上の全白画像を自動露出設定で撮像して第１の撮像情報を生成する。記憶部１４０は、第１の撮像情報を記憶する。

また、撮像部１８０は、スクリーン１０上の全黒画像を全白画像撮像時の露出で撮像して第２の撮像情報を生成する。記憶部１４０は、第２の撮像情報を記憶する。

さらに、撮像部１８０は、スクリーン１０上のチェッカーパターン画像１４を全白画像撮像時の露出で撮像して第３の撮像情報を生成する。記憶部１４０は、第３の撮像情報を記憶する。

そして、差分画像生成部１５７は、第１および第３の撮像情報に基づき、全白画像とチェッカーパターン画像１４との差分画像であるチェッカー差分画像を生成する。投写領域検出部１５１は、当該チェッカー差分画像に基づき、中央ブロック領域や周辺ブロック領域の基準位置を検出することにより、撮像画像における投写領域を検出して投写領域の位置に関する情報である投写領域情報を生成する（ステップＳ５）。

また、差分画像生成部１５７は、第１および第２の撮像情報に基づき、全白画像と全黒画像との差分画像である白黒差分画像を生成する。投写対象領域検出部１５２は、当該白黒差分画像に基づき、エッジ検出等を行うことにより、撮像画像における投写対象領域を検出して投写対象領域の位置に関する情報である投写対象領域情報を生成する（ステップＳ６）。

投写角度導出部１５３は、投写対象領域情報に基づき、スクリーン１０の３次元座標からスクリーン１０の法線ベクトルを導出し、当該法線ベクトルに基づき、スクリーン１０（目標領域）とプロジェクタ２０の投写光とのなす角度である投写角度を導出し、投写角度を示す投写角度情報を生成する（ステップＳ７）。

なお、投写領域や投写対象領域の具体的な検出手法については特願２００４−１５６２７３号公報に記載されており、投写角度導出の具体的な手法については特願２００４−７８４１２号公報に記載されているため、本願では具体的な説明を省略している。

制御情報生成部１５４は、投写角度情報に基づき、プロジェクタ２０がスクリーン１０の法線方向を向くように台座３０を駆動するための方向制御情報を生成する。

台座駆動部１５５は、方向制御情報に基づき、台座３０を駆動してプロジェクタ２０の投写角度を調整する（ステップＳ８）。これにより、プロジェクタ２０は、図２に示すように、スクリーン１０の法線方向を向く。

そして、制御情報生成部１５４は、投写距離情報および投写角度情報に基づき、投写角度調整後の目標領域と投写部１９０との間の投写距離を導出し、当該投写距離を示す調整後投写距離情報を生成する（ステップＳ９）。

また、制御情報生成部１５４は、調整後投写距離情報に基づき、投写角度調整後の状態でプロジェクタ２０の焦点が目標領域に適合するように、フォーカス部１９６を制御するためのフォーカス制御情報を生成する。

また、制御情報生成部１５４は、調整後投写距離情報および投写角度情報に基づき、投写角度調整後の状態でプロジェクタ２０が目標領域に投写画像１２を投写できるように、レンズシフト部１９８を制御するためのレンズシフト制御情報を生成する。

さらに、制御情報生成部１５４は、投写対象領域情報、投写角度情報、レンズシフト制御情報および調整後投写距離情報に基づき、投写角度調整後の状態で投写画像１２がスクリーン１０の枠をできるだけ有効に活用して投写されるように、ズーム部１９４を制御するためのズーム制御情報を生成する。

制御部１５６は、ズーム制御情報に基づきズーム部１９４を制御し、フォーカス制御情報に基づきフォーカス部１９６を制御し、レンズシフト制御情報に基づきレンズシフト部１９８を制御する（ステップＳ１０）。

投写部１９０は、レンズシフト部１９８の制御等が行われた後、通常の画像を投写する（ステップＳ１１）。

これにより、図３に示すように、投写画像１２が、歪みのない状態で、かつ、スクリーン１０の枠をできるだけ有効に活用して投写される。

以上のように、本実施例によれば、プロジェクタ２０は、画像信号を補正することによって画像の歪みを補正するのではなく、投写部制御情報（レンズシフト制御情報、フォーカス制御情報およびズーム制御情報）を用いてレンズシフト部１９８等を制御することによって画像の歪みのない投写状態に調整することにより、画質の劣化を低減でき、より適切な画像を投写することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクタ２０は、撮像情報に基づいてスクリーン１０の法線方向を導出することができる上、プロジェクタ２０を駆動する台座３０が設けられているため、自動的に投写光の向きをスクリーン１０の法線方向に向けることができる。

これにより、プロジェクタ２０は、ユーザーに負担をかけることなく、歪みのない画像を投写することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクタ２０は、スクリーン１０の枠をできるだけ有効に活用して所望のアスペクト比で画像を投写することができる。また、プロジェクタ２０は、投写角度を調整した後にオートフォーカスを実行することができる。これらにより、プロジェクタ２０は、よりきれいな画像を投写することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクタ２０は、一旦自動露出設定で全白画像を撮像して第１の撮像情報を生成することにより、適用環境に適合した露出で第１の撮像情報を生成することができる。また、プロジェクタ２０は、全白画像の撮像時の露出で第２および第３の撮像情報を生成することにより、差分画像の生成に適した露出で第２および第３の撮像情報を生成することができる。

特に、自動露出設定で全白画像を撮像することにより、撮像部１８０は、スクリーン１０が外光の影響を受ける場合、投写距離が遠すぎたりスクリーン１０の反射率が低すぎて投写光の反射光が弱すぎる場合、投写距離が近すぎたりスクリーン１０の反射率が高すぎて投写光の反射光が強すぎる場合のいずれにおいても、固定露出で撮像する場合と比べ、撮像部１８０のダイナミックレンジを有効に活用して撮像することができる。

（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施例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。

例えば、投写方向の変更が垂直方向だけでよい場合、プロジェクタ２０に傾きセンサーを設け、投写角度導出部１５３が傾きセンサーの出力値に基づいて投写角度を導出してもよい。なお、この場合、投写対象領域検出部１５２は不要である。

また、例えば、レンズシフトだけでは画像の歪みを補正できない場合、プロジェクタ２０は、画像信号の補正とレンズシフトを併用してもよい。これによれば、プロジェクタ２０は、極度な斜め方向からの投写にも対応できる。

また、プロジェクタ２０が台座３０による投写方向の調整だけで適切な画像を投写できる場合、ズーム部１９４、フォーカス部１９６、レンズシフト部１９８およびこれらの各部に対する制御は不要である。

また、投写対象領域検出部１５２に代えて輝度ピーク位置検出部を設けてもよく、投写対象領域検出部１５２と輝度ピーク位置検出部を併用してもよい。例えば、投写対象領域検出部１５２によって投写対象領域を検出できない場合（例えば、投写対象領域が壁等の境界線を有しないものである場合）、輝度ピーク位置検出部を用いて投写角度を導出してもよい。なお、輝度ピーク位置は、例えば、撮像画像における投写領域を構成する各画素において最大の輝度値を有する画素位置である。

また、輝度ピーク位置検出部を用いる場合、輝度ピーク位置検出用のキャリブレーション画像として、白色系のグラデーション（例えば、画像の中央部が最も暗く、画像の周辺部が最も明るい画像等）を有するパターン画像を用いてもよい。これによれば、プロジェクタ２０は、ランプの光量の差による影響を低減してより適切に輝度ピーク位置を検出することができる。

また、輝度ピーク位置検出部を用いる場合、輝度ピーク位置検出用の画像としては、例えば、全白画像の撮像画像、白黒差分画像等を用いてもよい。なお、輝度ピーク位置検出部を用いて投写角度を導出する具体的な説明は特願２００４−１５００８１号公報に記載されているため、具体的な説明を省略している。

また、投写距離導出手段として、例えば、距離センサー（例えば、超音波センサー、位相差センサー等）を用い、制御情報生成部１５４が距離センサーの出力値に基づき投写距離情報を生成してもよい。

また、外光影響除去部やノイズ除去部をプロジェクタ２０に設け、外光影響除去部やノイズ除去部が撮像情報や差分画像データに含まれる外光やノイズの影響を除去してもよい。

また、上述した実施例では、プロジェクタ２０は、差分画像を用いて投写対象領域情報や投写領域情報を生成したが、差分画像を用いないで投写対象領域情報等を生成してもよい。具体的には、例えば、投写領域検出部１５１や投写対象領域検出部１５２は撮像画像に対してエッジ検出を行うことにより、撮像画像における投写領域や投写対象領域の境界線を検出してもよい。

また、投写部１９０が、画像信号が入力されていない状態でスクリーン１０へ向け面状の光を投写した状態で、撮像部１８０が撮像することにより、第１または第２の撮像情報を生成してもよい。すなわち、プロジェクタ２０は、必ずしも全白画像や全黒画像を投写する必要はない。

また、投写画像１２とスクリーン１０の位置関係は図１に示す例に限定されない。例えば、投写画像１２の外枠全部がスクリーン１０の外枠より外側にあってもよいし、内側にあってもよい。

また、チェッカーパターン画像１４は、上述した実施例に限定されない。例えば、チェッカー差分画像がチェッカーパターン画像１４と同様のパターンとなる画像であってもよい。

また、全白画像、全黒画像、チェッカーパターン画像１４の投写や撮像の順番は任意である。例えば、プロジェクタ２０は、最初にチェッカーパターン画像１４や位置確認画像を投写して中央ブロック領域（チェッカーパターン画像１４の中央の矩形領域）がスクリーン１０内に入っているかどうかをユーザーに確認させてから制御処理を実行してもよい。

また、スクリーン１０以外の黒板、白板等の投写対象物に画像を投写する場合であっても本発明は有効である。

また、プロジェクタ２０としては、液晶プロジェクタ以外にも、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたプロジェクタ等を用いてもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。

また、上述したプロジェクタ２０の機能は、例えば、プロジェクタ単体で実装してもよいし、複数の処理装置で分散して（例えば、プロジェクタとＰＣとで分散処理）実装してもよい。

また、投写制御システムの機能をプロジェクタ２０から分離し、例えば、ＣＰＵ等を有する台座等に内蔵し、ＣＰＵ等を有する台座等を投写制御システムとして機能させてもよい。

また、プロジェクタ２０を天吊り形態で使用してもよく、方向調整機構として天吊り金具等を用いてもよい。

本実施例における初期状態の画像投写状況を示す概略図である。本実施例における投写角度調整が行われた後の画像投写状況を示す概略図である。本実施例におけるレンズシフトおよび画角調整が行われた後の画像投写状況を示す概略図である。本実例におけるプロジェクタの機能ブロック図である。本実施例におけるプロジェクタのハードウェアブロック図である。本実施例における投写制御処理の流れを示すフローチャートである。フォーカス調整用画像を示す図である。チェッカーパターン画像を示す図である。

符号の説明

１０スクリーン（投写対象領域）、１２投写画像、２０プロジェクタ、３０台座（方向調整機構）、１１４キャリブレーション情報生成部、１４０記憶部、１５０処理部、１５１投写領域検出部、１５２投写対象領域検出部、１５３投写角度導出部、１５４制御情報生成部、１５５台座駆動部、１５６制御部、１５７差分画像生成部、１５８投写距離導出部、１８０撮像部、１９０投写部、１９２投写レンズ、１９４ズーム部、１９６フォーカス部、１９８レンズシフト部、９００情報記憶媒体

Claims

投写対象領域と当該投写対象領域への投写光とのなす角度を示す投写角度情報を生成する投写角度導出手段と、
前記投写対象領域における目標領域から前記投写光の投写部までの距離を示す投写距離情報を生成する投写距離導出手段と、
前記投写角度情報に基づき、前記投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にするための方向制御情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記投写光が前記目標領域に投写されるように前記投写部を制御するための投写部制御情報を生成する制御情報生成手段と、
前記方向制御情報に基づき、前記投写光の投写方向を調整する方向調整機構を駆動する駆動手段と、
前記投写部制御情報に基づき、前記投写部を制御する制御手段と、
前記投写対象領域を含む領域を撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域における投写領域を検出して前記投写領域の位置に関する情報を示す前記投写領域情報を生成する投写領域検出手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域を検出して前記投写対象領域の位置に関する情報を示す前記投写対象領域情報を生成する投写対象領域検出手段と、
を含み、
前記投写部は、任意の位置に前記投写光を投写するためのレンズシフト部と、投写レンズの画角を調整するズーム部とを有し、
前記投写部制御情報は、前記レンズシフト部を制御するためのレンズシフト制御情報と、前記ズーム部を制御するためのズーム制御情報とを含み、
前記制御手段は、前記レンズシフト制御情報に基づき、前記レンズシフト部を制御し、
前記投写角度導出手段は、前記投写領域情報および前記投写対象領域情報に基づき、前記投写角度情報を生成し、
前記制御情報生成手段は、前記投写距離情報および前記投写角度情報に基づき、投写方向の調整後の前記目標領域から前記投写部までの距離を示す調整後距離情報を生成するとともに、前記投写対象領域情報、前記投写角度情報、前記レンズシフト制御情報および前記調整後距離情報に基づき、前記投写領域が前記目標領域と一致するように、前記ズーム制御情報を生成し、
前記制御手段は、前記ズーム制御情報に基づき、前記ズーム部を制御することを特徴とする投写制御システム。
投写対象領域と当該投写対象領域への投写光とのなす角度を示す投写角度情報を生成する投写角度導出手段と、
前記投写対象領域における目標領域から前記投写光の投写部までの投写距離を示す投写距離情報を生成する投写距離導出手段と、
前記投写角度情報に基づき、前記投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にするための方向制御情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記投写光が前記目標領域に投写されるように前記投写部を制御するための投写部制御情報を生成する制御情報生成手段と、
前記方向制御情報に基づき、前記投写光の投写方向を調整する方向調整機構を駆動する駆動手段と、
前記投写部制御情報に基づき、前記投写部を制御する制御手段と、
前記投写部と、
前記投写対象領域を含む領域を撮像して撮像情報を生成する撮像手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域における投写領域を検出して前記投写領域の位置に関する情報を示す前記投写領域情報を生成する投写領域検出手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域を検出して前記投写対象領域の位置に関する情報を示す前記投写対象領域情報を生成する投写対象領域検出手段と、
を含み、
前記投写部は、任意の位置に前記投写光を投写するためのレンズシフト部と、投写レンズの画角を調整するズーム部とを有し、
前記投写部制御情報は、前記レンズシフト部を制御するためのレンズシフト制御情報と、前記ズーム部を制御するためのズーム制御情報とを含み、
前記制御手段は、前記レンズシフト制御情報に基づき、前記レンズシフト部を制御し、
前記投写角度導出手段は、前記投写領域情報および前記投写対象領域情報に基づき、前記投写角度情報を生成し、
前記制御情報生成手段は、前記投写距離情報および前記投写角度情報に基づき、投写方向の調整後の前記目標領域から前記投写部までの距離を示す調整後距離情報を生成するとともに、前記投写対象領域情報、前記投写角度情報、前記レンズシフト制御情報および前記調整後距離情報に基づき、前記投写領域が前記目標領域と一致するように、前記ズーム制御情報を生成し、
前記制御手段は、前記ズーム制御情報に基づき、前記ズーム部を制御することを特徴とするプロジェクタ。
請求項２において、
前記投写部は、投写レンズの焦点を自動的に調整するためのフォーカス部を有し、
前記投写部制御情報は、前記フォーカス部を制御するためのフォーカス制御情報を含み、
前記投写距離導出手段は、前記目標領域への焦点が自動的に調整された状態の前記フォーカス部の調整量に基づき、前記投写距離情報を生成し、
前記制御手段は、前記フォーカス制御情報に基づき、前記フォーカス部を制御することを特徴とするプロジェクタ。
コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
投写対象領域と当該投写対象領域への投写光とのなす角度を示す投写角度情報を生成する投写角度導出手段と、
前記投写対象領域における目標領域から前記投写光の投写部までの距離を示す投写距離情報を生成する投写距離導出手段と、
前記投写角度情報に基づき、前記投写光の投写方向を前記投写対象領域の法線方向にするための方向制御情報を生成するとともに、前記投写距離情報に基づき、前記投写光が前記目標領域に投写されるように前記投写部を制御するための投写部制御情報を生成する制御情報生成手段と、
前記方向制御情報に基づき、前記投写光の投写方向を調整する方向調整機構を駆動する駆動手段と、
前記投写部制御情報に基づき、前記投写部を制御する制御手段と、
前記投写対象領域を含む領域を撮像部に撮像させて撮像情報を生成させる手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域における投写領域を検出して前記投写領域の位置に関する情報を示す前記投写領域情報を生成する投写領域検出手段と、
前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域を検出して前記投写対象領域の位置に関する情報を示す前記投写対象領域情報を生成する投写対象領域検出手段として機能させ、
前記投写部は、任意の位置に前記投写光を投写するためのレンズシフト部と、投写レンズの画角を調整するズーム部とを有し、
前記投写部制御情報は、前記レンズシフト部を制御するためのレンズシフト制御情報と、前記ズーム部を制御するためのズーム制御情報とを含み、
前記制御手段は、前記レンズシフト制御情報に基づき、前記レンズシフト部を制御し、
前記投写角度導出手段は、前記投写領域情報および前記投写対象領域情報に基づき、前記投写角度情報を生成し、
前記制御情報生成手段は、前記投写距離情報および前記投写角度情報に基づき、投写方向の調整後の前記目標領域から前記投写部までの距離を示す調整後距離情報を生成するとともに、前記投写対象領域情報、前記投写角度情報、前記レンズシフト制御情報および前記調整後距離情報に基づき、前記投写領域が前記目標領域と一致するように、前記ズーム制御情報を生成し、
前記制御手段は、前記ズーム制御情報に基づき、前記ズーム部を制御することを特徴とするプログラム。
コンピュータにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
請求項４に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
投写部が、前記投写対象領域における目標領域に対してオートフォーカス処理を実行し、
処理部が、前記オートフォーカス処理におけるフォーカス調整量に基づき、前記投写部から前記目標領域までの距離を示す投写距離情報を生成し、
撮像部が、前記投写部によって前記投写対象領域に投写されたキャリブレーション画像を撮像して撮像情報を生成し、
前記処理部が、前記撮像情報に基づき、前記投写対象領域における投写領域を検出して前記投写領域の位置に関する情報を示す前記投写領域情報を生成するとともに、前記投写対象領域を検出して前記投写対象領域の位置に関する情報を示す前記投写対象領域情報を生成し、
前記処理部が、前記投写領域情報および前記投写対象領域情報に基づき、前記投写対象領域と前記投写対象領域への投写光とのなす角度を示す投写角度情報を生成し、
前記処理部が、前記投写角度情報に基づき、前記投写光の光軸が前記投写対象領域の法線方向を向くように前記投写部を駆動する駆動部を制御し、
前記処理部が、前記投写角度情報に基づき、前記目標領域に画像が投写されるように、
前記投写部に含まれるレンズシフト部を制御するためのレンズシフト制御情報を生成し、
前記処理部が、前記レンズシフト制御情報に基づき、前記レンズシフト部を制御し、
前記処理部は、前記投写距離情報および前記投写角度情報に基づき、投写方向の調整後の前記目標領域から前記投写部までの距離を示す調整後距離情報を生成し、
前記処理部は、前記投写対象領域情報、前記投写角度情報、前記レンズシフト制御情報および前記調整後距離情報に基づき、前記投写領域が前記目標領域と一致するように、前記投写部に含まれるズーム部を制御するためのズーム制御情報を生成し、
前記処理部が、前記ズーム制御情報に基づき、前記ズーム部を制御することを特徴とする投写制御方法。