JP5354168B2

JP5354168B2 - プロジェクターおよび制御方法

Info

Publication number: JP5354168B2
Application number: JP2009004323A
Authority: JP
Inventors: 宏幸田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: US20120327314A1; US8282219B2; CN101776837A; US8534845B2; CN101776837B; US20100177283A1; JP2010164605A

Description

本発明は、プロジェクターおよび制御方法に関する。

ユーザーは、プロジェクターの向きを変更した場合、画像の歪み（キーストーン歪み、台形歪み）を補正するため、ボタン操作によってＯＳＤ画像を投写して歪みを調整する。このようなボタン操作を省略する手法として、特開２００５−４３５７０号公報では、２軸または３軸のジャイロセンサー等を１個または複数個用いて動きを検出し、表示画像の揺れを抑制するプロジェクター、ＣＣＤからの撮影画像情報の画像処理を行ってプロジェクターの姿勢を決定するプロジェクターが記載されている。

特開２００５−４３５７０号公報

しかし、特開２００５−４３５７０号公報では、２軸または３軸のジャイロセンサー等を１個用いる場合の実装方法は記載されておらず、この構成とＣＣＤを組み合わせた場合の使用方法も不明である。また、ＣＣＤのみを用いてプロジェクターの動きを検出する手法の場合、ＣＣＤの撮像範囲にプレゼンターや指示棒等が含まれるとプロジェクターの動きを適切に検出することは困難である。

また、台形歪み補正等の画像の調整制御を目的とした場合、プロジェクターの動きに敏感に反応し過ぎることは好ましくない。例えば、高感度のセンサーや振動のみを検出するセンサーを用いた場合、プロジェクターに内蔵されたファンやスピーカー等による振動を検出してしまい、プロジェクターの動きを適切に検出することは困難である。さらに、複数方向を同時に検出するセンサーや高感度のセンサーを用いると、画像の調整制御という目的に比べてプロジェクターの製造費用が不要に高くなってしまう。

本発明の目的は、イメージセンサーと、少なくとも１方向の動きを検出する動き検出センサーを用いてプロジェクターの動きに応じて自動的に画像の調整制御を行うことが可能なプロジェクターおよび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、本発明に係るプロジェクターは、キャリブレーション画像を生成する画像生成部と、前記キャリブレーション画像を投写する投写部と、投写された前記キャリブレーション画像を撮像して撮像画像を生成するイメージセンサーと、当該イメージセンサーと一体的に移動し、かつ、少なくとも１方向の動きを示す動き情報を生成する動き検出センサーと、前記動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定する判定部と、前記動き情報が調整条件に該当する場合に、前記撮像画像に基づく画像の調整制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る制御方法は、キャリブレーション画像を投写する投写部と、投写したキャリブレーション画像を撮像して撮像画像を生成するイメージセンサーと、当該イメージセンサーと一体的に移動し、かつ、少なくとも１方向の動きを示す動き情報を生成する動き検出センサーとを有するプロジェクターにおける制御方法であって、前記プロジェクターは、前記動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定し、前記動き情報が調整条件に該当する場合に、前記撮像画像に基づく画像の調整制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、プロジェクターは、イメージセンサーと一体的に移動する動き検出センサーでプロジェクターの動きを検出することにより、プロジェクターが動いた場合に画像の調整制御を自動的に行うことができる。また、本発明によれば、プロジェクターは、動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定することにより、プロジェクターの微動は無視することができるため、より正確にプロジェクターが動いたかどうかを判定することができる。

また、前記制御部は、前記動き情報が調整条件に該当した後に前記動きが停止した時点の前記撮像画像に基づき、前記画像の歪みが補正されるように前記画像生成部を制御してもよい。

これによれば、プロジェクターは、動きが停止した時点の撮像画像を用いることにより、ブレのない撮像画像を用いることができ、より適切に画像の歪みを補正することができる。

また、前記動き検出センサーは、前記イメージセンサーの結像面のピッチ角およびヨー角の変化に関する前記動き情報を生成してもよい。

これによれば、プロジェクターは、発生しやすいピッチ角およびヨー角の変化を把握することにより、適切に動いたかどうかを判定することができる。

また、前記動き検出センサーは、前記イメージセンサーの結像面と平行な面に配置されていてもよい。

これによれば、イメージセンサーの結像面は、投写された画像を撮像する向きで配置されているため、動き検出センサーは、当該結像面と平行な面に配置されることにより、撮像に影響する動きをより適切に検出することができる。

また、前記動き検出センサーは、１方向の角速度を検出するジャイロセンサーであって、前記結像面の水平方向および垂直方向と一致しない角度で前記平行な面に配置された状態で前記動き情報を生成してもよい。

これによれば、動き検出センサーは、イメージセンサーの結像面の水平方向および垂直方向と一致しない角度で配置されることにより、１方向の動きを検出するだけで上記水平方向および垂直方向の動きを検出することができる。

また、前記制御部は、前記動き情報が調整条件に該当する場合に、前記画像生成部に前記キャリブレーション画像を生成させ、前記イメージセンサーに前記キャリブレーション画像を撮像させて前記撮像画像を生成させてもよい。

これによれば、プロジェクターは、調整条件に該当する動きがあった際に、キャリブレーション画像の投写から画像の調整まで自動的に実行することができる。

第１の実施例における投写時のプロジェクターの側面図である。第１の実施例における投写時のプロジェクターの平面図である。第１の実施例における画像の一例を示す図である。第１の実施例におけるプロジェクターの外観図である。第１の実施例におけるサブ基板の外観図である。第１の実施例におけるサブ基板の正面図である。第１の実施例におけるプロジェクターの機能ブロック図である。第１の実施例における投写手順を示すフローチャートである。第２の実施例におけるメイン基板およびサブ基板の外観図である。

以下、本発明をプロジェクターに適用した実施例について、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すべてが、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。

（第１の実施例）
図１は、第１の実施例における投写時のプロジェクター１００の側面図である。また、図２は、第１の実施例における投写時のプロジェクター１００の平面図である。また、図３は、第１の実施例における画像２０の一例を示す図である。

プロジェクター１００は、水平面に対して角度αの傾きで上に傾いており、スクリーン１０と平行な面に対して角度βの傾きで右に傾いている。すなわち、プロジェクター１００のピッチ角はα、ヨー角はβである。

このような場合、スクリーン１０に投写される画像は、図３に示す画像２０のように歪んだ状態になる。また、このような場合、プロジェクター１００は、画像２０の歪みを補正する必要がある。

図４は、第１の実施例におけるプロジェクター１００の外観図である。プロジェクター１００は、画像２０の歪みの補正等を行うため、ＣＣＤカメラ１２０を有している。イメージセンサーの一種であるＣＣＤカメラ１２０は、スクリーン１０に投写された画像２０を撮像して撮像画像を生成する。プロジェクター１００は、撮像画像を用いて画像２０の歪み等を把握して画像２０の歪み補正等を行う。

また、本実施例では、プロジェクター１００は、ピッチ角とヨー角の変化を検出して調整条件に該当する場合に画像２０の歪み補正処理等を自動的に実行するため、ピッチ角とヨー角の変化に関する動き情報を生成する動き検出センサーとして機能するジャイロセンサーを有している。

図５は、第１の実施例におけるサブ基板１０１の外観図である。また、図６は、第１の実施例におけるサブ基板１０１の正面図である。プロジェクター１００には、投写レンズの付近にサブ基板１０１が取り付けられている。サブ基板１０１には、ＣＣＤカメラ１２０、ジャイロセンサー１１０等が実装されている。

また、図６に示すように、ジャイロセンサー１１０は、ＣＣＤカメラ１２０の結像面の水平方向（Ｙ方向）に対して角度θ傾いた状態で配置されている。すなわち、ジャイロセンサー１１０は、ＣＣＤカメラ１２０と一体的に移動し、ＣＣＤカメラ１２０の結像面と平行なサブ基板１０１に配置され、かつ、当該結像面の水平方向および垂直方向（Ｚ方向）と一致しない角度（例えば、０度より大きく９０度より小さい角度、４５度等）でサブ基板１０１に配置された状態で動き情報（例えば、角速度を示す情報等）を生成するように構成されている。

プロジェクター１００は、ジャイロセンサー１１０からの動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定し、調整条件に該当する場合に自動的に画像の歪み補正等を行うように構成されている。

次に、このような機能を有するプロジェクター１００の機能ブロックについて説明する。図７は、第１の実施例におけるプロジェクター１００の機能ブロック図である。

プロジェクター１００は、キャリブレーション画像等を生成する画像生成部１６０と、キャリブレーション画像等を投写する投写部１９０と、投写されたキャリブレーション画像を撮像して撮像画像を生成するＣＣＤカメラ１２０と、ジャイロセンサー１１０を含んで構成されている。

また、プロジェクター１００は、動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定する判定部１３０と、動き情報が調整条件に該当する場合に、撮像画像に基づく画像の調整制御を行う制御部１５０と、ＰＣ(Personal Computer)等から画像情報等を入力する入力部１７０と、キャリブレーション画像データ１４２、撮像画像を示す撮像データ１４４、画像情報を示す画像データ１４６等を記憶する記憶部１４０を含んで構成されている。

なお、プロジェクター１００は、これらの各部の機能を、以下のハードウェアを用いて実装してもよい。例えば、プロジェクター１００は、判定部１３０、制御部１５０はＣＰＵ等、記憶部１４０はＲＡＭ等、画像生成部１６０は画像処理回路等、入力部１７０は入力端子等、投写部１９０はランプ、液晶パネル、液晶駆動回路、レンズ等を用いて実装してもよい。

次に、ジャイロセンサー１１０等を用いたプロジェクター１００における画像２０の投写手順について説明する。図８は、第１の実施例における投写手順を示すフローチャートである。

ユーザーは、所望の位置に所望の角度でプロジェクター１００を設置する。ジャイロセンサー１１０は、常に（一定時間間隔で）動き情報を生成する（ステップＳ１）。例えば、ジャイロセンサー１１０は、ジャイロセンサー１１０の長手方向に対する回転方向の角速度を検出する。これにより、ジャイロセンサー１１０は、図６に示すＺ方向およびＹ方向、すなわち、プロジェクター１００のピッチ角およびヨー角の変化を検出することができる。

判定部１３０は、ジャイロセンサー１１０からの動き情報に基づき、動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定する（ステップＳ２）。例えば、判定部１３０は、プロジェクター１００の微かな動きを対象外とするため、角速度が所定値以上の場合に調整条件に該当すると判定してもよい。

制御部１５０は、動き情報が調整条件に該当した場合、画像の調整制御を行う。具体的には、例えば、制御部１５０は、動き情報が調整条件に該当した後、角速度が所定値未満になった時点で、すなわち、プロジェクター１００がほぼ静止した時点で、画像生成部１６０に対してキャリブレーション画像を生成させる制御を行い、ＣＣＤカメラ１２０に対してキャリブレーション画像を撮像させる制御を行う。

画像生成部１６０は、制御部１５０からの制御命令に応じて、キャリブレーション画像データ１４２に基づき、キャリブレーション画像を生成し、投写部１９０は、当該キャリブレーション画像を投写する（ステップＳ３）。なお、キャリブレーション画像としては、例えば、フォーカス調整用のキャリブレーション画像、歪み補正用のキャリブレーション画像、色補正用のキャリブレーション画像等が該当する。

また、ＣＣＤカメラ１２０は、制御部１５０からの制御命令に応じて、スクリーン１０に投写されたキャリブレーション画像を撮像して撮像画像を生成し、記憶部１４０に撮像データ１４４として記憶する（ステップＳ４）。なお、制御部１５０がＣＣＤカメラ１２０および画像生成部１６０を制御することにより、プロジェクター１００は、複数種のキャリブレーション画像の生成、投写、撮像を繰り返し実行してもよい。

また、制御部１５０は、撮像データ１４４に基づき、投写部１９０にフォーカス調整を行わせ、画像生成部１６０に画像の歪み補正を行わせる（ステップＳ５）。

画像の調整後、画像生成部１６０は、画像データ１４６に基づき、画像２０を生成し、投写部１９０は、画像２０を投写する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ２の判定で動き情報が調整条件に該当しない場合も、プロジェクター１００は、ステップＳ６の処理を実行する。

判定部１３０は、プロジェクター１００の電源オフ等によって上述した処理を終了すべきかどうかを判定し（ステップＳ７）、プロジェクター１００は、処理をすべき場合は処理を終了し、処理を続行すべき場合は上述した処理を続行する。

以上のように、本実施例によれば、プロジェクター１００は、ＣＣＤカメラ１２０と一体的に移動するジャイロセンサー１１０でプロジェクター１００の動きを検出することにより、プロジェクター１００が動いた場合に画像の調整制御を自動的に行うことができる。これにより、ユーザーは、プロジェクター１００を所望の位置および角度で設置するだけでボタン操作等を行うことなくプロジェクター１００に適切な画像を投写させることができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定することにより、プロジェクター１００の微動は無視することができるため、より正確にプロジェクター１００が動いたかどうかを判定することができる。特に、プロジェクター１００にスピーカー等が内蔵されている場合であっても、プロジェクター１００は、プロジェクター１００のスピーカー等が振動しただけでは画像調整処理を開始しないで済むため、より適切に画像調整処理を開始することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、動きが停止した時点の撮像画像を示す撮像データ１４４を用いることにより、ブレのない撮像画像を用いることができ、より適切に画像の歪みを補正することができる。また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、発生しやすいピッチ角およびヨー角の変化を把握することにより、適切に動いたかどうかを判定することができる。

また、本実施例によれば、ＣＣＤカメラ１２０の結像面は、投写された画像を撮像する向きで配置されているため、ジャイロセンサー１１０は、当該結像面と平行な面に配置されることにより、撮像に影響する動きをより適切に検出することができる。また、本実施例によれば、ジャイロセンサー１１０は、ＣＣＤカメラ１２０の結像面の水平方向および垂直方向と一致しない角度で配置されることにより、１方向の動きを検出するだけで上記水平方向および垂直方向の動きを検出することができる。

したがって、本実施例によれば、プロジェクター１００は、１方向の角速度を検出するジャイロセンサー１１０を１つだけ用いることによってプロジェクター１００が動いたかどうかを判定することができるため、低コストかつ正確に画像の調整制御を自動的に行うことができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、調整条件に該当する動きがあった際に、キャリブレーション画像の投写から画像の調整まで自動的に実行することができる。

（第２の実施例）
なお、動き検出センサーは、１方向（１軸）の動きを検出するジャイロセンサー１１０には限定されず、例えば、２方向（２軸）以上の動きを検出するジャイロセンサー、加速度センサー、磁気センサー等であってもよい。また、ジャイロセンサー１１０の実装箇所はサブ基板１０１には限定されず、メイン基板等であってもよい。

図９は、第２の実施例におけるメイン基板１０３およびサブ基板１０２の外観図である。第２の実施例では、上述したＹ方向およびＺ方向の角速度を検出するジャイロセンサー１１１が、プロジェクター１００内のメイン基板１０３に実装されている。

なお、プロジェクター１００内のメイン基板１０３とサブ基板１０２は同一のケースに固定されており、プロジェクター１００の動きに応じてメイン基板１０３とサブ基板１０２が一体的に動くようにプロジェクター１００は構成されている。

このような構成であっても、プロジェクター１００は、プロジェクター１００の動きに応じて自動的に画像歪み補正等を実行することができる。

（その他の実施例）
なお、本発明の適用は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例では、制御部１５０は、投写部１９０にフォーカス調整を行わせ、画像生成部１６０に画像の歪み補正を行わせたが、いずれか一方の制御であってもよいし、色の補正制御等を行ってもよい。

また、イメージセンサーは、ＣＣＤカメラ１２０には限定されず、例えば、ＣＭＯＳカメラ等であってもよい。

また、プロジェクター１００は、液晶プロジェクター（透過型、ＬＣＯＳ等の反射型）には限定されず、例えば、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いたプロジェクター等であってもよい。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、プロジェクター１００の機能を複数の装置（例えば、ＰＣとプロジェクター等）に分散して実装してもよい。

１０スクリーン、２０画像、１００プロジェクター、１０１、１０２サブ基板、１０３メイン基板、１１０、１１１ジャイロセンサー（動き検出センサー）、１２０ＣＣＤカメラ（イメージセンサー）、１３０判定部、１４０記憶部、１４２キャリブレーション画像データ、１４４撮像データ、１４６画像データ、１５０制御部、１６０画像生成部、１７０入力部、１９０投写部

Claims

キャリブレーション画像を生成する画像生成部と、
前記キャリブレーション画像を投写する投写部と、
投写された前記キャリブレーション画像を撮像して撮像画像を生成するイメージセンサーと、
当該イメージセンサーと一体的に移動し、かつ、前記プロジェクターのピッチ角およびヨー角の変化を示す動き情報を生成する動き検出センサーと、
前記動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定する判定部と、
前記動き情報が調整条件に該当する場合に、前記撮像画像に基づく画像の調整制御を行う制御部と、
を含み、
前記動き検出センサーは、１方向の角速度を検出するジャイロセンサーであって、前記ピッチ角の軸方向および前記ヨー角の軸方向と一致しない角度で前記イメージセンサーの結像面と平行な面に配置された状態で前記動き情報を生成する、
プロジェクター。
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記制御部は、前記動き情報が調整条件に該当した後に前記動きが停止した時点の前記撮像画像に基づき、前記画像の歪みが補正されるように前記画像生成部を制御する、
プロジェクター。
請求項１、２のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記制御部は、前記動き情報が調整条件に該当する場合に、前記画像生成部に前記キャリブレーション画像を生成させ、前記イメージセンサーに前記キャリブレーション画像を撮像させて前記撮像画像を生成させる、
プロジェクター。
キャリブレーション画像を投写する投写部と、投写したキャリブレーション画像を撮像して撮像画像を生成するイメージセンサーと、当該イメージセンサーと一体的に移動し、
かつ、プロジェクターのピッチ角およびヨー角の変化を示す動き情報を生成する動き検出センサーとを有するプロジェクターにおける制御方法であって、
前記動き検出センサーは、１方向の角速度を検出するジャイロセンサーであって、前記ピッチ角の軸方向および前記ヨー角の軸方向と一致しない角度で前記イメージセンサーの結像面と平行な面に配置された状態で前記動き情報を生成し、
前記プロジェクターは、
前記動き情報が調整条件に該当するかどうかを判定し、
前記動き情報が調整条件に該当する場合に、前記撮像画像に基づく画像の調整制御を行う、
制御方法。