JP4734882B2 - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、投影内容を撮影することが可能な撮影機能を有する投影装置、投影方法及びプログラムに関する。
従来、プロジェクタ装置に備えられたイメージセンサが投影対象のスクリーンの位置及び形状を認識し、スクリーン内に投影画像が収まるように画像を自動的に補正することで、プロジェクタ装置設置時に必要となる、煩雑なセッティングの手間を軽減できるようにした技術が考えられている。(例えば非特許文献1)
また、これとは別に、電動ズームレンズを用いて撮影した資料の映像を表示手段に出力する資料提示装置において、様々な大きさや形状を有する資料に応じてカメラのズームポジションを最適な位置へ設定する操作を簡易化するべく、カメラがステージ上を撮影した画像の周縁部の画像のコントラストレベルをモニタして資料の有無を判断することで、その判断結果に基づいて資料全体が表示画面内に収まるようにレンズのズームポジションを自動設定するようにした技術が考えられている。(例えば、特許文献1)
[平成16年8月25日検索]<URL:http://www.nevt.co.jp/pjs/newfeature/a_sqshot.html> 特開2002−271678号公報
しかしながら、上記非特許文献1に記載された内容は、例えば図10に示すような外枠付きの専用のスクリーンSCを使用しなければならないという制限事項があるため、一般的な部屋の壁や、横に長いホワイトボードの一部を用いて投影するなど、ユーザが希望する位置に任意に投影させることができない。
また、上記特許文献1に記載された技術は、プロジェクタ装置に接続される、所謂書画カメラで、ステージ上に載置された資料を撮影する側のカメラのズーム角度を最適な位置するように制御するものであって、投影される画像の位置や大きさ等を調整するものではない。
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、投影位置を選ばず、煩雑なセッティング操作を簡略化して適正な大きさ及び形状の画像を容易に投影させることが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。
請求項1記載の発明は、投影画角を可変するズーム機能を有し、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、この投影手段の投影方向を撮影する撮影手段と、この撮影手段で得た画像中から投影範囲を指示する再帰性反射材からなる複数のポイントマークの位置を、当該複数のポイントマークの輝度値により抽出する抽出手段と、この抽出手段で得たポイントマークの位置に対応して上記投影手段での投影範囲を可変設定する投影制御手段とを具備し、上記投影制御手段は、上記撮影手段での投影方向の撮影時に上記投影手段の投影画角を最大にして白色画像を投影させることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、上記投影手段は、投影画像の自動台形補正機能を有し、上記抽出手段は、上記撮影手段で得た画像中から4点のポイントマークの位置を抽出し、上記投影制御手段は、上記抽出手段で得た4点のポイントマークの位置に応じて上記投影手段の投影範囲を自動台形補正させることを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、上記請求項1または2記載の発明において、上記ポイントマークはホワイトボードの任意の位置に貼り付け可能な部材であることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、投影画角を可変し、且つ入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影工程と、この投影工程の投影方向を撮影する撮影工程と、この撮影工程で得た画像中から、投影範囲を指示する再帰性反射材からなる複数のポイントマークの位置を、当該複数のポイントマークの輝度値により抽出する抽出工程と、この抽出工程で得たポイントマークの位置に対応して上記投影工程での投影範囲を可変設定する投影制御工程とを有し、上記投影制御工程はさらに、上記撮影工程での投影方向の撮影時に上記投影工程により投影画角を最大にして白色画像を投影させる工程を含むことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、投影画角を可変し、且つ入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、この投影手段の投影方向を撮影する撮影手段と、この撮影手段で得た画像中から、投影範囲を指示する再帰性反射材からなる複数のポイントマークの位置を、当該複数のポイントマークの輝度値により抽出する抽出手段と、この抽出手段で得たポイントマークの位置に対応して上記投影手段での投影範囲を可変設定する投影制御手段とをコンピュータに実行させ、上記投影制御手段はさらに、上記撮影手段での投影方向の撮影時に上記投影手段により投影画角を最大にして白色画像を投影させる手段を含むことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、装置が認識しやすい光学的特性を有する複数のポイントマークをユーザが任意位置に一時的に貼着しておくことでその位置から投影範囲を設定するようになるため、投影位置を選ばず、煩雑なセッティング操作を簡略化して適正な大きさ及び形状の画像を容易に投影させることが可能となる。また、加えて、投影範囲を白色光で投影表示した状態で撮影が行なわれるため、より正確に投影範囲の設定を実行させることができる。また加えて、入射光を到来方向に全反射させる再帰性反射材をポイントマークに使用することで、より確実にポイントマークの貼着位置を抽出させることができる。
請求項2記載の発明によれば、上記請求項1記載の発明の効果に加えて、投影位置と装置の設置位置との相対的な位置関係を勘案した自動台形補正を確実に実行させることができる。
請求項3記載の発明によれば、上記請求項1または2記載の発明の効果に加えて、ポイントマークをホワイトボードの任意の位置に貼り付けて手軽にスクリーンとして使用することができる。
請求項4記載の発明によれば、装置が認識しやすい光学的特性を有する複数のポイントマークをユーザが任意位置に一時的に貼着しておくことでその位置から投影範囲を設定するようになるため、投影位置を選ばず、煩雑なセッティング操作を簡略化して適正な大きさ及び形状の画像を容易に投影させることが可能となる。また、加えて、投影範囲を白色光で投影表示した状態で撮影が行なわれるため、より正確に投影範囲の設定を実行させることができる。また加えて、入射光を到来方向に全反射させる再帰性反射材をポイントマークに使用することで、より確実にポイントマークの貼着位置を抽出させることができる。
請求項5記載の発明によれば、装置が認識しやすい光学的特性を有する複数のポイントマークをユーザが任意位置に一時的に貼着しておくことでその位置から投影範囲を設定するようになるため、投影位置を選ばず、煩雑なセッティング操作を簡略化して適正な大きさ及び形状の画像を容易に投影させることが可能となる。また、加えて、投影範囲を白色光で投影表示した状態で撮影が行なわれるため、より正確に投影範囲の設定を実行させることができる。また加えて、入射光を到来方向に全反射させる再帰性反射材をポイントマークに使用することで、より確実にポイントマークの貼着位置を抽出させることができる。
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。
図1は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置10の外観構成を示すもので、主として筐体前面及び上面の構成を示す。同図に示すように、直方体状の本体ケーシング11の前面の一部、向かって右側に投影レンズ12と撮影レンズ13とが埋設される。また、本体ケーシング11の前面、左端側にはIr受信部14が配設される。
投影レンズ12は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光変調素子で形成された光像をスクリーン等の対象に投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム位置(投影画角)を任意に可変できるものとする。
撮影レンズ13は、上記投影レンズ12により投影表示される画像を撮影するためのものであり、この撮影レンズ13も合焦位置及びズーム位置を可変可能で、特にズーム位置は上記投影レンズ12のズーム位置に連動して制御され、常に投影レンズ12より投影される画像の大きさに対応した撮影範囲となるように制御されるものとする。
Ir受信部14は、図示しないこのプロジェクタ装置10のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光(Ir)信号を受信する。
また、本体ケーシング11の上面には、キースイッチ部15、及びスピーカ16が配設される。
キースイッチ部15は、装置の電源のオン/オフ、入力切換、自動合焦、自動台形補正等を指示する各種キースイッチよりなる。
スピーカ16は、入力された音声信号及び動作時のビープ音等を拡声放音する。
また、図示はしないが本体ケーシング11の背面には、入出力コネクタ部、上記Ir受信部14と同様のIr受信部、及びACアダプタ接続部が配設される。
入出力コネクタ部は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置との接続のためのUSB端子、映像入力用のRGBミニD−SUB端子、S端子、及びRCA端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。
ACアダプタ接続部は、電源となる図示しないACアダプタからのケーブルを接続する。
次に図2により上記プロジェクタ装置10の電子回路の機能構成について説明する。
図中、入出力コネクタ部21より入力された各種規格の画像信号が、入出力インタフェース(I/F)22、システムバスSBを介して画像変換部23で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、投影エンコーダ24へ送られる。
投影エンコーダ24は、送られてきた画像信号をビデオRAM25に展開記憶させた上でこのビデオRAM25の記憶内容からビデオ信号を生成して投影駆動部26に出力する。
この投影駆動部26は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば例えば120[フレーム/秒]と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動で空間的光変調素子(SOM)である例えばマイクロミラー素子27を表示駆動する。
このマイクロミラー素子27に対して、リフレクタ28内に配置された光源ランプ29
が出射する高輝度の白色光を、カラーホイール30を介して適宜原色に着色し、インテグレータ31、ミラー32を介して照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ12を介してここでは図示しないスクリーンに投影表示される。
しかるに、光源ランプ29の点灯駆動と、カラーホイール30を回転駆動するモータ(M)33はいずれも投影光処理部34からの供給電圧値に基づいて動作する。
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部35である。この制御部35は、CPUと、後述する投影動作、撮影動作の処理を含む該CPUで実行される動作プログラムを記憶した不揮発性メモリ、及びワークメモリ等により構成される。
この制御部35にはまた、システムバスSBを介してプロセス回路36、画像記録部37、及び音声処理部38が接続される。
プロセス回路36は、上記撮影レンズ13の撮影光軸後方にあって撮影レンズ13で結像される光像を光電変換する、撮像素子としてのCCD39の出力を受け、このCCD39からのアナログ値の画像信号をデジタル化し、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を実施した上でデジタル値の輝度信号Y及び色差信号Cb,Crを生成し、システムバスSBを介して上記画像変換部23に出力する。
画像変換部23は、輝度及び色差信号をADCT、ハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮し、得た画像データを、このプロジェクタ装置10の記録媒体として装着される画像記録部37に書込む。画像記録部37は、例えばフラッシュメモリ等でなり、撮影により得た画像データを記憶する。
音声処理部38は、PCM音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ16を駆動して拡声放音し、あるいは必要によりビープ音を発生させる。
なお、上記キースイッチ部15における各キー操作信号が直接制御部35に入力されると共に、Ir受信部40からの信号も直接入力される。このIr受信部40は、上記Ir受信部14及び本体ケーシング11の背面側に設けられるIr受信部を含み、その赤外光受信信号をコード信号化して制御部35に送出する。
次に上記実施の形態の動作について説明する。
ここでは、図4に示すような横方向に長いホワイトボードWBの一部、例えば左側ほぼ半分を投影範囲とする場合に、図5に示す如く当該投影範囲を示す矩形の頂点をユーザが例えばマグネット式の再帰性反射材による4つのポイントマーカーPM,PM,‥‥を用いて任意に指定するものとして説明する。
ここで各ポイントマーカーPMは、表面側のカプセルレンズ型(高輝度型)の再帰性反射シートと裏面側のマグネットシートとが一体に形成された、例えば直径1[cm]程度の略円盤状部材でなり、その磁力によりホワイトボードWB盤面上の任意の位置に貼着し、あるいは取外すことが可能となるもので、上記図5では若干その大きさを誇張して表現している。
こうしてホワイトボードWBでの投影範囲を指定する一方で、投影レンズ12の光軸をほぼ上記ホワイトボードWBの指定した投影範囲の方向に向けるようにプロジェクタ装置10を設置して電源投入その他を整えた状態でユーザは、キースイッチ部15または図示しないリモートコントローラの自動合焦と自動台形補正とを指示する「AFK」キーを操作する。
図3は、この「AFK」キーの操作に対して制御部35が実行する動作プログラムの一部の具体的な処理内容を示すものである。
その当初に制御部35は、当該キーの操作があるのを待機し(ステップS01)、操作がなされたと判断した時点で、投影レンズ12のズーム角度(投影画角)が最大となるように投影光学系中のズームレンズを最広角側に移動設定させ(ステップS02)、合わせてマイクロミラー素子27で各原色成分ともフル階調となるように画像表示駆動することで光源ランプ29からの光を全反射させ、投影レンズ12より白一色の画像が投影されるように設定する(ステップS03)。
こうして投影系の画角を最大限に設定することで、投影対象となるホワイトボードWBに貼着された各ポイントマーカーPM,PM,‥‥が確実に投影範囲内に収まるようにする。
この状態で撮影レンズ13を上記投影レンズ12のズーム角に連動させてズームさせてからコントラスト方式の自動合焦処理を実行する(ステップS04)。
コントラスト方式の自動合焦処理自体はきわめて一般的な技術であるのでその詳細な説明は省略するが、上記のように投影範囲全体に渡って白色光を照射しているため、ポイントマーカーPM,PM,‥‥部分ではその入射光をすべてプロジェクタ装置10側に反射させることになる。
したがって、撮影系で得られる画像中、ポイントマーカーPM,PM,‥‥のある部分とない部分とでは大きく輝度値が異なり、得られるコントラストが大きくなるため、きわめて正確にホワイトボードWBの各ポイントマーカーPM,PM,‥‥部分までの距離を検出することができる。
自動合焦処理後、次いでその焦点距離における最適な露光値を得るべく自動露光(AE)処理を実行し(ステップS05)、続けて撮影を実行する(ステップS06)。
こうして得た撮影画像のデータ中から、特に周囲と比べて輝度値の高い画像となっている上記4点のポイントマーカーPM,PM,‥‥の各中心座標位置を検出する(ステップS07)。
図6は、投影対象のスクリーンとなるホワイトボードWBに向かって左下側にあるプロジェクタ装置10から投影光を照射した場合の投光範囲PAを例示するものである。この場合、投影レンズ12と連動してズーム角等を制御する撮影レンズ13を用いて撮影した画像は図7に示すような内容になると考えられる。
この図7で示す撮影画像IM中では、投影レンズ12を含む投影系と撮影レンズ13を含む撮影系のズーム角や投影(撮影)方向等が略一致しているために、投光範囲PAは正確な矩形となっており、ポイントマーカーPM,PM,‥‥を貼着したホワイトボードWBの方が大きく歪みを生じたものとなっている。
なお、この図7では、撮影画像IM(=撮影レンズ13の画角)に対してホワイトボードWB全体が一部はみ出したものとなっているが、これは理解を容易にするために便宜上記載したのみであり、当然ながら撮影画像IMで示す範囲内しか撮像されない。
しかるに、この撮影画像IM中、特に輝度値が高くなっている4点のポイントマーカーPM,PM,‥‥の位置をコントラスト差から抽出し、それらの各中心座標位置を算出するもので、コントラスト差抽出の手法については従来から周知であるのでその詳細な説明は省略する。
しかして撮影画像IM中から4点のポイントマーカーPM,PM,‥‥の各中心座標位置を算出すると、その内容に基づいて自動台形(AKS)補正のための演算を実行する(ステップS08)。
この自動台形補正についての手法も従来から周知であるのでその詳細な説明は省略するが、主として投影画像の矩形の各頂点が上記ポイントマーカーPM,PM,‥‥の中心位置座標と一致するべくマイクロミラー素子27で表示駆動する画像を2次元各方向で変形縮小するものである。
この演算結果に従って投影レンズ12のズーム角を絞る方向に適宜調整する一方で、マイクロミラー素子27で表示駆動する画像を変形補正するべく設定することで、自動台形補正の設定を実行する(ステップS09)。
図8は、上記処理により補正された投光範囲PAと各ポイントマーカーPM,PM,‥‥とを例示するもので、矩形の投光範囲PAの各頂点が投光範囲PAと正確に一致していることがわかる。
こうして自動台形補正の処理が終了した状態で、制御部35はそれまでの白画像の投影状態から入出力コネクタ部21を介して入力される画像信号の投影状態に移行し(ステップS10)、以上でキースイッチ部15または図示しないリモートコントローラの「AFK」キー操作に対する処理を終了し、再び上記ステップS01からの処理に戻る。
このプロジェクタ装置10のユーザは、上記図8に示した投光状態となった時点でホワイトボードWBに貼着したポイントマーカーPM,PM,‥‥を取外すことで、図9に示す如く上記ポイントマーカーPM,PM,‥‥の貼着した場所に収まった正確な矩形での投光範囲PAとし、当該範囲に任意の画像を投影表示させることができるようになる。
このように、プロジェクタ装置10が認識しやすい光学的特性を有するポイントマーカーPM,PM,‥‥をユーザが投影対象の任意位置に一時的に貼着しておくことで、その位置から投影範囲を設定するようになるため、投影位置を選ばず、煩雑なセッティング操作を簡略化して適正な大きさ及び形状の画像を容易に投影させることが可能となる。
特に、上記自動台形補正を含む投光範囲PAの設定処理は、入出力コネクタ部21より入力される画像信号を投影するのではなく、最も輝度が高くなる白色光のみを投影表示した状態で撮影が行なわれるため、より正確に投影範囲の設定を実行させることができる。
さらに、ポイントマーカーPM,PM,‥‥として入射光を到来方向に全反射させる再帰性反射材を使用することで、より確実にポイントマーカーPM,PM,‥‥の貼着位置を抽出させることができる。
なお、上記実施の形態ではプロジェクタ装置10のユーザが矩形の頂点となる4点をポイントマーカーPM,PM,‥‥により指示するものとして説明したが、最低限、矩形の1組の対角を示す2点を指示するものとすれば、自動台形補正による縦横の歪みの補正処理を行なうことはできないものの、当該2点を含むような新たな投光範囲PAを得ることができる。
さらに、矩形の頂点4点中の3点をポイントマーカーPM,PM,‥‥により指示するものとすれば、理論上はもう1点を推定演算することで上記と同様に自動台形補正を伴った新たな投光範囲PAを得ることができる。
また、ポイントマーカーPM,PM,‥‥は、再帰性反射材を用いるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、コントラスト差検出等により撮影画像中から周囲との区別を行なうことができるような光学的部材、例えば通常あまり使用されない特定の色成分比を有するものや、予め特定された形状と模様の図形パターン(四角いマーカーが一面市松模様となっているものなど)であってもよい。
さらには、ホワイトボードWBに、黒いペンでポイントマーカーPMのような丸いマークあるいは所定の形状を書込むようにしてもよい。
また、当然ながら投影対象のスクリーンとするのは、ホワイトボードWBに限るものではなく、壁等であってもよいし、その対象面の色、模様等を制限するものでもない。
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも1つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
本発明の実施の一形態に係るプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図。 同実施の形態に係る装置の機能回路構成を示すブロック図。 同実施の形態に係るAFKキーの操作に対応した投影範囲の自動設定を含む処理内容を示すフローチャート。 同実施の形態に係る投影対象となるホワイトボードの形状を例示する図。 同実施の形態に係るホワイトボードと投影範囲を指定するべく貼着したポイントマーカーとを例示する図。 同実施の形態に係る自動台形補正前の投光範囲を例示する図。 同実施の形態に係る投光範囲の撮影画像を例示する図。 同実施の形態に係る自動台形補正後の投光範囲を例示する図。 同実施の形態に係る入力画像の投影状態を例示する図。 従来のプロジェクタ装置で使用される専用の外枠付きスクリーンを例示する図。
符号の説明
10…プロジェクタ装置、11…本体ケーシング、12…投影レンズ、13…撮影レンズ、14…Ir受信部、15…スイッチ部、16…スピーカ、21…入出力コネクタ部、22…入出力インタフェース(I/F)、23…画像変換部、24…投影エンコーダ、25…ビデオRAM、26…投影駆動部、27…マイクロミラー素子(SOM)、28…リフレクタ、29…光源ランプ、30…カラーホイール、31…インテグレータ、32…ミラー、33…モータ(M)、34…投影光処理部、35…制御部、36…プロセス回路、37…画像記録部、38…音声処理部、39…CCD、40…Ir受信部、IM…撮影画像、PM…ポイントマーカー、SB…システムバス、SC…スクリーン、WB…ホワイトボード。

Claims (5)

  1. 投影画角を可変するズーム機能を有し、入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、
    この投影手段の投影方向を撮影する撮影手段と、
    この撮影手段で得た画像中から投影範囲を指示する再帰性反射材からなる複数のポイントマークの位置を、当該複数のポイントマークの輝度値により抽出する抽出手段と、
    この抽出手段で得たポイントマークの位置に対応して上記投影手段での投影範囲を可変設定する投影制御手段と
    を具備し
    上記投影制御手段は、上記撮影手段での投影方向の撮影時に上記投影手段の投影画角を最大にして白色画像を投影させることを特徴とする投影装置。
  2. 上記投影手段は、投影画像の自動台形補正機能を有し、
    上記抽出手段は、上記撮影手段で得た画像中から4点のポイントマークの位置を抽出し、
    上記投影制御手段は、上記抽出手段で得た4点のポイントマークの位置に応じて上記投影手段の投影範囲を自動台形補正させることを特徴とする請求項1記載の投影装置。
  3. 上記ポイントマークはホワイトボードの任意の位置に貼り付け可能な部材であることを特徴とする請求項1または2記載の投影装置。
  4. 投影画角を可変し、且つ入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影工程と、
    この投影工程の投影方向を撮影する撮影工程と、
    この撮影工程で得た画像中から、投影範囲を指示する再帰性反射材からなる複数のポイントマークの位置を、当該複数のポイントマークの輝度値により抽出する抽出工程と、
    この抽出工程で得たポイントマークの位置に対応して上記投影工程での投影範囲を可変設定する投影制御工程と
    を有し、
    上記投影制御工程はさらに、上記撮影工程での投影方向の撮影時に上記投影工程により投影画角を最大にして白色画像を投影させる工程を含むことを特徴とする投影方法。
  5. 投影装置に内蔵されたコンピュータが実行するプログラムであって、
    投影画角を可変し、且つ入力される画像信号に応じた投影表示を行なう投影手段と、
    この投影手段の投影方向を撮影する撮影手段と、
    この撮影手段で得た画像中から、投影範囲を指示する再帰性反射材からなる複数のポイントマークの位置を、当該複数のポイントマークの輝度値により抽出する抽出手段と、
    この抽出手段で得たポイントマークの位置に対応して上記投影手段での投影範囲を可変設定する投影制御手段と
    をコンピュータに実行させ、
    上記投影制御手段はさらに、上記撮影手段での投影方向の撮影時に上記投影手段により投影画角を最大にして白色画像を投影させる手段を含むことを特徴とするプログラム
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