JP6550849B2 - プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像を投射するプロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法に関する。

従来、プロジェクターを設置した後で、プロジェクターを動かして投射光の光軸の向きを変更可能な構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のプロジェクターは、投射光の光軸を被照射物体に向けるため、プロジェクターの水平回転および垂直回転が可能である。

特開２０１０−８６９２８号公報

特許文献１記載のプロジェクターは、光軸の水平回転及び垂直回転の回転量を、それぞれ、角度センサーによって検出する。この構成を応用すると、プロジェクターを動かす軸ごとに、角度センサーを用いることになる。このため、プロジェクターの位置や向きを変化させることが可能な構成では、変化の自由度が高いほど多くのセンサーを必要とし、装置構成の複雑化を招いてしまうという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、プロジェクターの位置或いは向きの変化を、シンプルな構成によって検出できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のプロジェクターは、画像を投射する投射部と、前記投射部を収容する本体と、前記本体を支持する取付部と、前記取付部または前記本体のいずれかに設けられる撮像部と、前記撮像部の撮像画像に基づいて前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、撮像部を用いたシンプルな構成により、本体と取付部との相対的位置または相対的方向を検出できる。このため、例えば、取付部に対して本体が動いて相対的位置または相対的方向が変化した場合に、この変化を検出できる。また、動きの自由度が高い構成においても構成を複雑化することなく対応できる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記撮像部は、前記取付部に設けられ、前記本体を撮像すること、を特徴とする。
本発明によれば、取付部に対する本体の相対的位置または相対的方向を、撮像画像を用いて検出できる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記撮像部は、前記本体に設けられ、前記取付部を撮像すること、を特徴とする。
本発明によれば、取付部に対する本体の相対的位置または相対的方向を、撮像画像を用いて検出できる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記検出部は、前記撮像部の撮像画像に含まれる前記本体または前記取付部の、基準状態からの変化に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出すること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像画像を利用して、本体と取付部との相対的位置または相対的方向を速やかに求めることができる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記本体または前記取付部には、前記撮像部の撮像範囲内に所定のマークが付されており、前記検出部は、前記撮像部の撮像画像に含まれる前記マークの、基準状態からの変化に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出すること、を特徴とする。
本発明によれば、マークを基準として、本体と取付部との相対的位置または相対的方向を速やかに求めることができる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記本体は、少なくとも１軸の回動が可能な連結部により前記取付部に連結され、前記検出部は、前記連結部の回動軸を中心とした前記本体と前記取付部との相対的角度を検出すること、を特徴とする。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記撮像部の撮像範囲に、基準スケールが配置され、前記検出部は、前記撮像部の撮像画像に写る前記基準スケールの像と前記本体の像とを検出することにより、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出すること、を特徴とする。
本発明によれば、基準スケールを利用することで、より高精度、かつ負荷の軽い処理により、本体と取付部との相対的位置または相対的方向を検出できる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記撮像部は撮像レンズを備え、前記撮像レンズにはカバーが付され、前記カバーに前記基準スケールが形成されること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像レンズにカバーを付けることで、基準スケールを利用できる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記カバーは、前記撮像レンズに対し回動可能に取り付けられること、を特徴とする。
本発明によれば、カバーを回動することにより基準スケールの向きを調整できる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記撮像部は、前記取付部または前記本体に着脱可能に配置されること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部を取付部に装着して利用でき、撮像部を使わない場合に取り外すことができる。

また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記検出部が検出した前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向に基づいて、前記投射部が投射する画像を補正する補正部を備えることを特徴とする。
本発明によれば、本体の向きに合わせて投射画像を適切に補正でき、ユーザーの作業負担を軽減できる。

また、上記目的を達成するため、本発明のプロジェクターの制御方法は、上記プロジェクターにおいて、画像を投射する投射部を収容する本体と、前記本体を支持する取付部と、を備えたプロジェクターにより、前記取付部または前記本体に設けられる撮像部の撮像画像に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出し、検出した相対的位置または相対的方向に基づいて投射画像を補正すること、を特徴とする。
本発明によれば、撮像部を用いたシンプルな構成により、本体と取付部との相対的位置または相対的方向を検出できる。このため、例えば、取付部に対して本体が動いて相対的位置または相対的方向が変化した場合に、この変化を検出できる。また、動きの自由度が高い構成においても構成を複雑化することなく対応できる。

実施形態に係るプロジェクターの外観図。 プロジェクターの構成図であり、（Ａ）はプロジェクターの側面図、（Ｂ）はプロジェクターの正面図、（Ｃ）は撮像ユニットの側面図、（Ｄ）は撮像ユニットの平面図である。 プロジェクターが投射方向を検出する動作の説明図。 プロジェクターの制御系の構成を示す機能ブロック図。 プロジェクターの動作を示すフローチャート。

図１及び図２は、本発明を適用した実施形態に係るプロジェクター１００の外観図である。図１はプロジェクター１００の構成図であり、図２（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）は正面図である。また、図２（Ｃ）は撮像ユニット１４０の側面図、図２（Ｄ）は撮像ユニット１４０の平面図である。図１には、プロジェクター１００が取り付けられるライティングダクト２００を合わせて図示する。

プロジェクター１００は、後述するように光源を内蔵し、この光源が発した光を変調して画像光とし、壁面やスクリーンに画像を投射するプロジェクターである。
プロジェクター１００は、電源収容部１１０（取付部）と、電源収容部１１０とは別体として構成される投射部本体１２０（本体）と、電源収容部１１０と投射部本体１２０とを連結する支持軸１３１とを備える。電源収容部１１０は、細長い略箱形の筐体を有し、この筐体に電源回路（図示略）等を収容する。投射部本体１２０は、略円筒形の筐体を有し、光投射部２０（図４）等を収容する。

プロジェクター１００は、天井や壁面に固定されたライティングダクト２００に接続する。ライティングダクト２００は、樋形状の電源供給体であり、例えばＪＩＳ Ｃ８３６６規格の照明器具用ダクト、電源用ダクト、或いは電源共用ダクトに相当する。ライティングダクト２００には、照明器具、電源供給用のアダプター等を取り付け可能である。図１には理解の便宜のため、ライティングダクト２００の断面を図示するが、ライティングダクト２００の長手方向の末端面は塞がっていてもよいし開口していてもよい。ライティングダクト２００は、天井面または壁面等に設置され、図示しない商用電源に接続され、上記の照明器具やアダプターに電力を供給する。

ライティングダクト２００は、長尺形状を有する中空の本体に、長手形状に沿って延びる開口２０１を有し、この開口２０１から差し込まれるコネクター等を支持する。ライティングダクト２００が天井面に固定された場合、開口２０１は下向きに開口し、下方から照明器具等を取り付けて吊り下げることができる。また、ライティングダクト２００は壁面に固定してもよく、この場合、開口２０１は水平方向を向いて開口し、横から照明器具等を取り付けて固定できる。

ライティングダクト２００は、ライティングダクト２００の長手方向に沿って延設された一対の導体２０５を有する。導体２０５は棒状またはテープ状に成形された銅または他の金属からなり、商用電源に電気的に接続される。導体２０５は、例えば商用の１００Ｖ２極交流電源に接続され、一方の導体２０５が接地極となり、他方の導体２０５が非接地極となる。また、ライティングダクト２００は、開口２０１より幅の広い部材を係止する溝２０６を有する。溝２０６は、ライティングダクト２００の内部において、開口２０１の両側に配置され、溝２０６に嵌合する物がライティングダクト２００によって支持される。

電源収容部１１０は、筐体の上面に、ライティングダクト２００に連結可能なコネクター１１５を有する。コネクター１１５は筐体の上面から上向きに突出する略円柱形状の突起であり、コネクター１１５の側面には、一対の係止片１１６及び一対の接触導体１１７が立設される。係止片１１６は平板状に成形され、コネクター１１５から互いに反対方向に突出する。接触導体１１７は、銅または他の金属を平板状に成形して構成され、各々の接触導体１１７はコネクター１１５から互いに反対方向に突出する。

プロジェクター１００をライティングダクト２００に取り付ける場合、コネクター１１５が開口２０１に差し込まれる。コネクター１１５は、係止片１１６及び接触導体１１７がライティングダクト２００の長手方向に沿った向きで、開口２０１に差し入れられる。係止片１１６及び接触導体１１７がライティングダクト２００の内部に入ってから、電源収容部１１０を９０度回転させると、コネクター１１５がライティングダクト２００に接続する。電源収容部１１０を回転させることにより、接触導体１１７がライティングダクト２００の導体２０５に接触して導通し、導体２０５から接触導体１１７へ電力を供給可能となる。また、係止片１１６が溝２０６に填まり込むので、係止片１１６を介してコネクター１１５がライティングダクト２００に固定される。この状態では、コネクター１１５はライティングダクト２００の長手方向にも移動しない。また、ライティングダクト２００に電源収容部１１０を接続すると、接触導体１１７を介して、電源収容部１１０の電源回路が商用交流電源に接続され、プロジェクター１００が動作可能となる。

このように、プロジェクター１００は、容易にライティングダクト２００に取り付けることができ、取付状態では、プロジェクター１００はライティングダクト２００から吊り下げられた状態で支持される。また、取付状態において、プロジェクター１００は、電源収容部１１０の長手方向がライティングダクト２００の長手方向に沿った向きとなる。

なお、電源収容部１１０に、コネクター１１５とは別に、プロジェクター１００の設置状態を安定させるためのコネクター（図示略）を設けてもよい。このコネクターは、例えば、ネジ（図示略）の回転と連動する係止片（係止片１１６と同様）を有し、例えば、当該コネクターをライティングダクト２００に嵌合させてネジ（図示略）を回転させることで、ライティングダクト２００に係合する。このコネクターを、電源収容部１１０の上面においてコネクター１１５から離れた位置に設けることで、電源収容部１１０を、ライティングダクト２００の長手方向に沿った向きで、より確実に支持できる。

電源収容部１１０には支持軸１３１が設けられる。支持軸１３１は、電源収容部１１０の底面に、プロジェクター１００の設置状態で下向きに立設される棒状部材である。支持軸１３１は、電源収容部１１０に固定され、ボールジョイント１３２（連結部）を介して投射部本体１２０の上面に連結され、電源収容部１１０とともに投射部本体１２０を支持する。投射部本体１２０は、ボールジョイント１３２を支点として、電源収容部１１０に対して自在に向きを変えることができる。

投射部本体１２０は、略円筒形に構成され、投射部本体１２０の前端面である前面１２５には、光投射部２０（図４）が光を投射する投射口１２８が設けられる。

投射口１２８は、後述する光投射部２０（図４）が光を発する開口であり、透光性のレンズやカバーで覆われてもよいし、投射口１２８の内部にレンズが配置されてもよく、単なる開口であってもよい。
投射口１２８から投射される光の光軸を符号Ｌで示す。光軸Ｌは、投射部本体１２０の長手方向（前後方向）に平行である。

以下では、ボールジョイント１３２を支点とする投射部本体１２０の動きについて、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸を基準として説明する。Ｙ軸は、ライティングダクト２００が設置されている設置面（例えば、天井面）と並行でかつライティングダクト２００の長手方向に沿った軸である。Ｙ軸は、電源収容部１１０の長手方向に沿った軸ということもできる。Ｘ軸は、設置面と並行でかつＹ軸に垂直な軸であり、Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に垂直である。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸は方向を特定するものであり、図１及び後述する各図に示す位置に限定されない。

ボールジョイント１３２を支点として投射部本体１２０をＸ軸まわりに回動させることにより、光軸Ｌは、Ｘ軸を中心として回動する。また、投射部本体１２０をボールジョイント１３２においてＹ軸まわりに回動させることで、光軸Ｌは、Ｙ軸を中心として回動する。同様に、投射部本体１２０をＺ軸まわりに回動させることで、光軸Ｌは、Ｚ軸を中心として回動する。

従って、プロジェクター１００では、電源収容部１１０をライティングダクト２００に取り付けて固定された状態で、光軸Ｌを、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の３軸方向のいずれの方向にも自在に動かすことができ、投射口１２８から所望の方向に光を投射できる。

電源収容部１１０の投射部本体１２０側の面、すなわち、取付状態において下面には、２つの撮像ユニット１４０が配置される。撮像ユニット１４０は、デジタルカメラにより構成される撮像部１４１を備え、後述する制御系１０（図４）の制御によって撮像する。撮像部１４１は、投射部本体１２０側を向いて配置される。図２（Ａ）には、２つの撮像部１４１の撮像範囲Ａ１、Ａ２をそれぞれ示す。２つの撮像部１４１の撮像範囲Ａ１、Ａ２は、いずれも投射部本体１２０の上面を撮像する。

投射部本体１２０は、ボールジョイントによりＺ軸を中心として回動可能であり、例えば、前面１２５をＸ軸方向の一方側（＋Ｘ方向）および他方側（−Ｘ方向）に向けることができる。電源収容部１１０には、投射部本体１２０の向きに関わらず、投射部本体１２０の先端（前面１２５側の端部）を撮像できるように、２つの撮像部１４１を備える。これら２つの撮像ユニット１４０を設けたことで、撮像範囲Ａ１、Ａ２の少なくともいずれかに、投射部本体１２０の先端が含まれる。なお、投射部本体１２０がＸ軸方向のいずれか一方にしか向けない構成の場合には、撮像部１４１は１つでもよい。また、撮像部１４１を広角カメラで構成し、１つの撮像部１４１で両側を撮像できるようにしてもよい。

撮像部１４１は、撮像レンズ、ＣＣＤ等の撮像素子、撮像素子から信号を読み取ってディジタル画像データを生成する周辺回路部等の図示しない構成部を有する。これらの構成部は、撮像ユニット１４０に収容される。
図２（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、撮像ユニット１４０は、撮像部１４１及び周辺回路を合成樹脂製または金属製のケース１４２に収容してユニット化して構成される。
撮像ユニット１４０は、電源収容部１１０に取り付けられ、撮像部１４１の各部が、電源収容部１１０に収容される制御系１０（図４）に電気的に接続される。

撮像ユニット１４０は、電源収容部１１０に対し着脱可能な構成としてもよい。この場合、撮像ユニット１４０が電源収容部１１０に嵌め込まれると、撮像ユニット１４０が収容する撮像部１４１の各部が、電源収容部１１０に収容される制御系１０（図４）に電気的に接続されることが好ましく、例えば汎用のコネクターを利用できる。撮像ユニット１４０が着脱可能な場合、撮像ユニット１４０を１つだけ備えた構成にしてもよい。この場合、撮像ユニット１４０を装着する装着箇所を、図１に示す２つの撮像ユニット１４０の位置に設ければよい。この構成では、投射部本体１２０の先端の向きに応じて、適切な装着位置に撮像ユニット１４０を装着すればよい。

撮像部１４１の撮像レンズ（図示略）には、図２（Ｄ）に示すように、後述する検出処理で参照する軸Ｐ（図３（Ａ））に一致するように、基準線１４１ａ（基準スケール）が付されたカバー１４１ｂを装着してもよい。この場合、プロジェクター１００の製造時、或いは設置時に、基準線１４１ａの位置が理想的な基準線となるように調整される。本実施形態では、カバー１４１ｂが付されていない構成として説明する。

プロジェクター１００では、上述したようにボールジョイント１３２により投射部本体１２０（光軸Ｌ）を自在に動かすことができる。プロジェクター１００は、撮像部１４１の撮像画像を利用して、投射部本体１２０の動き（傾き）を、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を中心とする回動として検出する。

図３は、プロジェクター１００が光軸Ｌの動き（傾き）を検出する動作の説明図であり、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｅ）は撮像部１４１の撮像画像Ｄを示し、（Ｄ）及び（Ｅ）は投射部本体１２０の位置を示す。

図３（Ａ）に示すように、２つの撮像部１４１のうち少なくともいずれか一方の撮像画像Ｄには、投射部本体１２０の先端が写る。ここで、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、投射部本体１２０の長手方向、すなわち光軸Ｌの方向がＸ軸に平行で、かつ投射部本体１２０が水平な状態を、投射部本体１２０の基準状態とする。基準状態における、投射部本体１２０のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に対する角度を、いずれも０度とする。また、基準状態における投射部本体１２０の長手方向を軸Ｐとする。軸Ｐは撮像部１４１の撮像面に対して固定されるので、撮像画像Ｄに対して軸Ｐは一定の位置にある。また、撮像部１４１の中心と支持軸１３１（ボールジョイント１３２）の中心とは、Ｙ軸方向の位置が一致していることが好ましい。また、撮像部１４１は、上述のように、投射部本体１２０の前面１２５が撮像範囲に入るように撮像領域が設定されている。

図３（Ｂ）には、投射部本体１２０をＺ軸まわりに回動させた場合の撮像画像Ｄの例を示す。図３（Ｂ）の撮像画像Ｄには、投射部本体１２０が斜めに写っており、投射部本体１２０の長手方向を軸Ｑとすると、撮像画像から求められる軸Ｐと軸Ｑとの角度θは、投射部本体１２０のＺ軸まわりの回転角に対応する。図３（Ｂ）の撮像画像Ｄにおいて、投射部本体１２０の像は、図３（Ａ）の撮像画像Ｄに比べて大きさはほぼ変わらない。それは、投射部本体１２０が円筒形状をしているためである。

撮像画像Ｄにおいて、投射部本体１２０の先端における軸Ｑ上の点Ｑ１から軸Ｐまでの距離をｘ１とし、軸Ｐと軸Ｑとの交点すなわちボールジョイント１３２から点Ｑ１までの距離をｒ１とすると、角度θについて下記式（１）が成立する。
sinθ＝ｘ１／ｒ１ …（１）
撮像部１４１と投射部本体１２０との距離は既知であるため、撮像画像Ｄにおける画素数から投射部本体１２０の上面の位置における実サイズを求めることが可能である。従って、撮像画像Ｄから距離ｘ１を求めることができる。また、距離ｒ１は前面１２５からボールジョイント１３２までの距離であり、既知である。
従って、下記式（２）の演算処理により、角度θを求めることができる。
θ＝sin^−１（ｘ１／ｒ１） …（２）

図３（Ｃ）は投射部本体１２０をＸ軸まわりに回動させた場合の撮像画像Ｄの例を示し、（Ｄ）は投射部本体１２０をＸ軸まわりに回動させた場合のプロジェクター１００の正面図である。投射部本体１２０の回動の中心はボールジョイント１３２であるから、撮像画像Ｄでは、回動に伴い投射部本体１２０の画像がシフトする。この場合の投射部本体１２０の軸Ｑと基準状態の軸Ｐとの間の距離（シフト量）をｘ２とし、前面１２５に平行な面におけるボールジョイント１３２から前面１２５の中心までの距離をｒ２とすると、投射部本体１２０の回動角λについて下記式（３）が成立する。
sinλ＝ｘ２／ｒ２ …（３）
距離ｘ２は撮像画像Ｄから求めることができる。例えば、撮像画像Ｄにおいて投射部本体１２０の画像の中心を求めて軸Ｑとし、予め基準状態における撮像画像Ｄ中の軸Ｐの位置が設定または記憶されていれば、距離ｘ２が求められる。また、距離ｒ２も既知であり、距離ｒ２の値を予め記憶しておけばよい。
従って、下記式（４）の演算処理により、角度λを求めることができる。
λ＝sin−１（ｘ２／ｒ２） …（４）

図３（Ｅ）は投射部本体１２０をＸ軸まわりに回動させた場合の撮像画像Ｄの例を示し、（Ｆ）は投射部本体１２０をＹ軸まわりに回動させた場合のプロジェクター１００の側面図である。投射部本体１２０の回動中心はボールジョイント１３２であるから、撮像画像Ｄにおいて、回動に伴い投射部本体１２０の先端の位置がシフトする。この場合の投射部本体１２０の先端のシフト量をｘ３とすると、上述した距離ｒ１、及び、投射部本体１２０の回動角εについて下記式（５）が成立する。
cosε＝（ｒ１−ｘ３）／ｒ１ …（５）
従って、下記式（６）により、角度εを求めることができる。
ε＝cos^−１｛（ｒ１−ｘ３）／ｒ１｝ …（６）

なお、投射部本体１２０がＹ軸まわりに回動して、撮像画像Ｄが図３（Ｅ）に示す状態となるのは、投射部本体１２０の先端が上向きに回動した場合と、下向きに回動した場合とがある。これらの２つの場合を区別する方法としては、例えば、投射部本体１２０の回動により、撮像画像Ｄにおける投射部本体１２０の画像が台形に歪んだ場合に、この歪みの形状に基づき、投射部本体１２０の回動の方向を決定してもよい。

以上のように、プロジェクター１００は、投射部本体１２０の光軸Ｌの方向を示す角度θ、λ、εを求めることができる。また、投射部本体１２０の動きが、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸のうち複数の軸を中心とする動きを含む場合も、上記のように光軸Ｌの方向を求めることができる。ここで、光軸Ｌの方向を求める方法は、上述した演算処理の他、予め記憶したＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いてもよい。

図４は、プロジェクター１００の制御系１０の構成を示す機能ブロック図である。
プロジェクター１００の制御系１０は、画像データを出力する画像供給装置３０を接続するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１２を備える。

画像供給装置３０は、例えば、ＤＶＤプレーヤー等の画像再生装置、デジタルテレビチューナー等の放送受信装置、ビデオゲーム機やパーソナルコンピューター等の画像出力装置が挙げられる。画像供給装置３０は、パーソナルコンピューター等と通信して画像データを受信する通信装置等であってもよい。また、画像供給装置３０は、ディジタル画像データを出力する装置に限定されず、アナログ画像信号を出力する装置であってもよい。この場合、画像供給装置３０の出力側またはＩ／Ｆ部１２に、アナログ画像信号からディジタル画像データを生成するアナログ／ディジタル変換装置を設ければよい。また、Ｉ／Ｆ部１２が備えるコネクター及びインターフェイス回路の具体的な仕様や数は任意である。

画像供給装置３０は、Ｉ／Ｆ部１２が対応可能なデータフォーマットでディジタル画像データを出力する。画像供給装置３０が入力するデータは、Ｉ／Ｆ部１２が対応可能なデータフォーマットであれば、データの内容が静止画像であっても動画像（映像）であってもよい。以下の説明では、制御系１０に画像供給装置３０から入力されるデータを、画像データと呼ぶ。

制御系１０は、プロジェクター１００の各部を制御する制御部１１と、Ｉ／Ｆ部１２に入力される画像データに基づく画像をスクリーンＳＣに表示（投射）する光投射部２０と、を備える。また、Ｉ／Ｆ部１２には、画像データを処理して表示用の画像信号を光投射部２０に出力する画像処理部１３が接続される。

画像処理部１３は、制御部１１の制御に従って、Ｉ／Ｆ部１２に入力される画像データに対し、色調補正等の処理を実行する。画像処理部１３が処理した画像データは、フレーム毎に画像信号に変換され、表示駆動部１４に入力される。また、画像処理部１３は、記憶部１７に記憶された画像データを表示することもできる。この場合、制御部１１から画像処理部１３に対し、記憶部１７に記憶された画像データが入力され、画像処理部１３は画像データに対する処理を行って、画像信号を表示駆動部１４に出力する。

制御部１１は、例えば、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備え、ＲＯＭが記憶するプログラムをＣＰＵが実行することにより、制御系１０の各部を制御する。
制御部１１は、上記プログラムを実行することにより、プロジェクター１００が画像を投射する動作の制御、投射画像を補正する制御等を行う。制御部１１は、画像処理部１３が実行する処理の実行タイミング、実行条件等を制御する。また、制御部１１は、光投射部２０の光源制御部１５を制御して、光源２１の輝度の調整等を行う。

制御部１１は、プロジェクター１００を制御する機能部として、撮像制御部１１ａ、投射方向検出部１１ｂ、及び、投射制御部１１ｃを備える。

制御部１１は、ユーザーの入力操作を受け付ける入力部１８に接続される。入力部１８は、スイッチを備えた操作パネル１９に接続され、操作パネル１９における操作を検出する。また、入力部１８は、リモコン４０が送信する赤外線信号を受信する赤外線受光部として構成され、リモコン４０における操作を検出する。入力部１８は、操作パネル１９及びリモコン４０における操作を示す操作データを制御部１１に出力する。

制御部１１には記憶部１７が接続される。記憶部１７は、制御部１１のＣＰＵが実行するプログラムやデータを不揮発的に記憶する記憶装置である。記憶部１７は、制御部１１が制御系１０を制御するための制御プログラム、制御プログラムで処理される各種設定データ等を記憶する。本実施形態の記憶部１７は、方向補正データ１７ａを記憶する。方向補正データ１７ａは、投射制御部１１ｃが処理に用いるパラメーターや設定値等を含むデータである。

また、制御部１１には、撮像部１４１が接続される。図４には１つの撮像部１４１を示すが、２つの撮像部１４１をそれぞれ制御部１１に接続してもよい。或いは、２つの撮像部１４１のいずれか一方を選択して撮像画像を取得し制御部１１に出力するカメラインターフェイス回路（図示略）を設け、このカメラインターフェイス回路に２つの撮像部１４１を接続してもよい。また、撮像ユニット１４０を着脱可能な構成とした場合は、撮像ユニット１４０が取り外されることで制御部１１と撮像部１４１との接続が解除される構成とすればよい。

また、制御部１１には通信部１６が接続される。通信部１６は、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ（登録商標））、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の規格に準じた無線データ通信を、プロジェクター１００の外部の装置と実行する。また、通信部１６は有線ケーブルを介して通信を行ってもよい。

撮像制御部１１ａは、撮像部１４１を制御して撮像を実行させ、撮像画像データを取得する。撮像制御部１１ａは、プロジェクター１００が備える２つの撮像部１４１の一方のみに撮像を実行させてもよいし、２つの撮像部１４１に撮像させて各々の撮像部１４１から撮像画像データを取得してもよい。

投射方向検出部１１ｂは、撮像部１４１の撮像画像データを解析することにより、光軸Ｌ（図１）の方向を検出する。投射方向検出部１１ｂが実行する処理は、図３（Ａ）〜（Ｆ）を参照して説明したように、撮像部１４１の撮像画像をもとに光軸Ｌの回動の角度を算出する処理である。

投射制御部１１ｃは、画像処理部１３、表示駆動部１４、及び光源制御部１５を制御して、画像供給装置３０からＩ／Ｆ部１２に入力される画像データに基づく投射画像Ｐを、スクリーンＳＣに投射させる。また、投射制御部１１ｃは、投射方向検出部１１ｂが検出した光軸Ｌの方向に対応する補正処理を、画像処理部１３に実行させる。

投射部本体１２０が、上述した基準状態で投射面であるスクリーンＳＣに正対すると仮定した場合、光軸ＬがＹ軸まわりに回動すると、光軸ＬはスクリーンＳＣに対して上または下斜め方向となる。このため、スクリーンＳＣ上の投射画像Ｐには縦方向（高さ方向）の台形歪みが生じる。
また、光軸ＬがＺ軸まわりに回動すると、光軸ＬはスクリーンＳＣに横斜め方向となるので、スクリーンＳＣ上の投射画像Ｐには横方向（水平方向）の台形歪みが生じる。

投射制御部１１ｃは、画像処理部１３に対し、Ｙ軸まわり及びＺ軸まわりの光軸Ｌの回動角に対応する台形歪み補正処理を実行させる。記憶部１７は、画像処理部１３が台形歪み補正を行うための処理条件、パラメーター等を含む方向補正データ１７ａを記憶する。方向補正データ１７ａは、例えば、Ｙ軸まわり及びＺ軸まわりの光軸Ｌの回動角に対応する台形歪み補正のパラメーターである。投射制御部１１ｃは、方向補正データ１７ａから、投射方向検出部１１ｂが検出する回動角に対応するパラメーター等を読み出して画像処理部１３に出力することで、速やかに、投射画像Ｐの歪みを補正できる。

さらに、光軸ＬがＸ軸まわりに回動すると、投射画像ＰがスクリーンＳＣの面内で回動する。この回動が、ユーザーが意図した動きである場合、制御部１１は補正を行わない。操作パネル１９やリモコン４０の操作によって、投射画像Ｐの回動を補正するよう設定、または指示がされた場合、投射制御部１１ｃは、投射画像Ｐの回動を補正する。これにより、投射部本体１２０に正対するスクリーンＳＣに基準状態で投射画像Ｐを投射する場合と同様の投射画像Ｐとなるように、画像を回転させる等の処理を画像処理部１３に実行させる。

光投射部２０は、光源２１と、光源２１が発する光を変調して画像光を生成する変調部２２と、変調部２２が変調した画像光をスクリーンＳＣに投射して投射画像Ｐを結像する投射光学系２３とを備える。
光源２１は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ等のランプ、或いは、ＬＥＤやレーザー光源等の固体光源で構成される。光源２１は、光源制御部１５から供給される電力により点灯し、変調部２２に向けて光を発する。光源制御部１５は、制御部１１の制御に従って、光源２１の発光輝度を調整できる。

変調部２２は、光源２１が発する光を変調して画像光を生成し、画像光を投射光学系２３に照射する。表示駆動部１４は、画像処理部１３が出力する画像信号に基づき、光変調素子の各画素を駆動して、光変調素子にフレーム（画面）単位で画像を描画する。

投射光学系２３は、変調部２２で変調された光をスクリーンＳＣ上に結像するレンズを備える。また、投射光学系２３は、ズームレンズ、フォーカスレンズ等の各種のレンズまたはレンズ群を含んでもよい。

図５は、プロジェクター１００の動作を示すフローチャートである。
この図５の動作は撮像部１４１の撮像画像に基づき光軸Ｌの方向を検出して投射画像Ｐを補正する動作である。図５の動作は、プロジェクター１００が投射画像Ｐの投射中に、操作パネル１９またはリモコン４０の動作で指示が入力された場合に、実行される。この動作において制御部１１は検出部として機能する。

制御部１１は、２つの撮像部１４１をそれぞれ制御して、撮像を実行させる（ステップＳＴ１１）。制御部１１は、各々の撮像部１４１から撮像画像データを取得する（ステップＳＴ１２）。
ここで、制御部１１は、２つの撮像部１４１の撮像画像データのいずれかを、処理対象として選択してもよいし、撮像部１４１から撮像画像データが入力される順に撮像画像データとしてもよい。また、２つの撮像部１４１を同時に処理してもよい。例えば、２つの撮像部１４１を結合、或いは合成して、１つの処理対象の画像データを生成してもよい。

制御部１１は、処理対象の撮像画像データから投射部本体１２０の像を検出し（ステップＳＴ１３）、検出した投射部本体１２０の像の方向および形状を特定する（ステップＳＴ１４）。制御部１１は、ステップＳＴ１４で特定した投射部本体１２０の像の方向及び形状と、基準状態とを対比し、上述した演算処理等を行うことで、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの光軸Ｌの回動角すなわち投射方向を算出する（ステップＳＴ１５）。

そして、制御部１１は、算出した投射方向に対応して投射画像Ｐの補正を実行させる（ステップＳＴ１６）。例えば、制御部１１は、算出した投射方向に対応する補正用のデータを、方向補正データ１７ａから取得して画像処理部１３に設定し、補正を行う。
その後、制御部１１は、投射を終了する条件の正否を判定する（ステップＳＴ１７）。操作パネル１９やリモコン４０の操作により投射終了が指示された場合や、画像供給装置３０が画像データの出力を停止するなど、投射終了の条件が成立した場合（ステップＳＴ１７；Ｙｅｓ）、制御部１１は本処理を終了する。
一方、投射を終了しない場合（ステップＳＴ１７；Ｎｏ）、制御部１１はステップＳＴ１１に戻り、処理を継続する。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態に係るプロジェクター１００は、画像を投射する光投射部２０と、光投射部２０を収容する投射部本体１２０と、投射部本体１２０を支持する電源収容部１１０とを備える。また、電源収容部１１０または投射部本体１２０のいずれかに設けられる撮像部１４１と、撮像部１４１の撮像画像に基づいて投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的位置または相対的方向を検出する制御部１１と、を備える。これにより、撮像部１４１の撮像画像を利用して、電源収容部１１０と投射部本体１２０との相対的位置または相対的方向を検出できる。

また、本実施形態では、撮像部１４１を電源収容部１１０に配置し、投射部本体１２０を撮像する。この構成によれば、撮像部１４１を用いたシンプルな構成により、投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的位置または相対的方向を検出できる。このため、例えば、電源収容部１１０に対して投射部本体１２０が動いて相対的位置または相対的方向が変化した場合に、この変化を検出できる。また、動きの自由度が高い構成においても構成を複雑化することなく対応できる。
また、撮像部１４１を、投射部本体１２０側に配置し、電源収容部１１０を撮像することにより、制御部１１が電源収容部１１０と投射部本体１２０との相対的位置または相対的方向を求めてもよい。

また、制御部１１は、撮像部１４１の撮像画像に含まれる投射部本体１２０または電源収容部１１０の、基準状態からの変化に基づいて、投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的位置または相対的方向を検出する。このため、撮像画像を利用して、投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的位置または相対的方向を速やかに求めることができる。

また、撮像ユニット１４０に、図２（Ｄ）に示すように、基準線１４１ａ（基準スケール）を有するカバーを設けている。つまり、撮像部１４１の撮像範囲には、基準線１４１ａが配置される。制御部１１は、撮像部１４１の撮像画像に写る基準線１４１ａの像と投射部本体１２０の像とを検出し、投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的位置または相対的方向を検出する。このため、基準線１４１ａを利用することで、より高精度、かつ負荷の軽い処理により、投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的位置または相対的方向を検出できる。ここで、カバーは撮像レンズに対し回動可能に取り付けられてもよい。また、撮像部１４１は、電源収容部１１０に着脱可能に配置されてもよい。この場合、撮像部１４１を電源収容部１１０に装着して利用でき、撮像部１４１を使わない場合に取り外すことができる。

上記実施形態では、制御部１１が、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの光軸Ｌの回動角を検出する例を説明した。この回動角は、電源収容部１１０と投射部本体１２０の相対的位置関係、或いは相対的方向の一例である。すなわち、制御部１１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの光軸Ｌの回動角から、電源収容部１１０と投射部本体１２０との相対位置を算出してもよいし、相対角度を求めてもよい。また、制御部１１は、撮像部１４１の撮像画像から直接、電源収容部１１０と投射部本体１２０との相対位置及び／又は相対角度を求めてもよい。

投射部本体１２０は、少なくとも１軸の回動が可能なボールジョイント１３２により電源収容部１１０に連結され、制御部１１は、ボールジョイント１３２を中心とした投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的角度を検出する。

なお、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、変調部２２は、透過型の液晶ライトバルブを用いる構成であっても、反射型液晶パネルを用いる構成であっても、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を備えた構成であってもよい。また、光源の光を３つの色光に分離して、各色光をそれぞれ液晶パネルやＤＭＤを用いて変調する構成であっても、１つの液晶パネルまたはＤＭＤとカラーホイールとを組み合わせた構成であってもよい。また、プロジェクター１００は、スクリーンＳＣの正面側に配置されてスクリーンＳＣの正面に投射画像Ｐを投射する構成に限定されず、スクリーンＳＣの背面側に配置されるリアプロジェクション型のプロジェクターであってもよい。さらに、スクリーンＳＣは壁面であってもよい。

また、例えば、図３（Ａ）〜（Ｆ）で示したように、撮像部１４１の撮像画像から投射部本体１２０の位置、及びその向きを容易に検出できるように、投射部本体１２０の上面（撮像部１４１の撮像範囲内）に所定のマーカー（マーク）を付してもよい。マーカーは、塗装や貼り付けにより設けられ、色彩や明暗により、光学的に検出可能な模様（パターン）を有し、縞模様や、市松模様等の幾何学模様を有するものとすることができる。この場合、マーカーを基準として、投射部本体１２０と電源収容部１１０との相対的位置または相対的方向を速やかに求めることができる。

また、上記実施形態では、図３（Ａ）〜（Ｆ）を参照して説明したように、撮像部１４１の撮像画像Ｄに基づき投射部本体１２０の回動を検出する構成として説明した。本発明はこれに限定されず、投射部本体１２０に重力センサー（加速度センサー）等の慣性センサーを設けて、この慣性センサーの検出結果と撮像画像Ｄとを用いて投射部本体１２０の回動の角度や方向を求めてもよい。

また、上記実施形態では、撮像部１４１を電源収容部１１０に設けた構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。撮像部１４１を投射部本体１２０に設ける構成であってもよい。この場合、制御部１１は、撮像部１４１の撮像画像に写る電源収容部１１０の像に基づき、相対的位置または方向を求めれば良い。この例では、撮像部１４１のカバー１４１ｂに、投射部本体１２０の長手方向および幅方向を示すスケールを付してもよく、電源収容部１１０の下面にマーカーＭを形成してもよい。

また、上記実施形態では、制御部１１が、撮像部１４１の撮像画像を解析して相対的位置または方向を求める例を説明したが、制御部１１が撮像部１４１の撮像画像データを通信部１６により外部のコンピューターに送信してもよい。この場合、プロジェクター１００の外部のコンピューターが電源収容部１１０と投射部本体１２０との相対的な位置または方向を求めてもよく、求めた位置及び方向に対応する補正用のパラメーターを生成してもよい。
また、図４に示した各機能ブロックはハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。従って、必ずしも各機能ブロックに対応するハードウェアが実装される必要はなく、１つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、プロジェクター１００の他の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。

１０…制御系、１１…制御部（検出部）、１１ａ…撮像制御部、１１ｂ…投射方向検出部、１１ｃ…投射制御部、１３…画像処理部、１７…記憶部、１７ａ…方向補正データ、２０…光投射部、１００…プロジェクター、１１０…電源収容部（取付部）、１２０…投射部本体（本体）、１２５…前面、１２８…投射口、１３１…支持軸、１３２…ボールジョイント（連結部）、１４０…撮像ユニット、１４１…撮像部、１４１ａ…基準線、１４１ｂ…カバー、２００…ライティングダクト、Ａ１、Ａ２…撮像範囲、Ｄ…撮像画像、Ｌ…光軸、Ｐ…投射画像、ＳＣ…スクリーン。

Claims (14)

1. 画像を投射する投射部と、
   前記投射部を収容する本体と、
   前記本体を支持する取付部と、
   前記取付部または前記本体のいずれかに設けられる撮像部と、
   前記撮像部の撮像画像に基づいて前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出する検出部と、
   を備え、
   前記撮像部は、前記取付部に設けられ、前記本体を撮像すること、
   を特徴とするプロジェクター。
2. 画像を投射する投射部と、
   前記投射部を収容する本体と、
   前記本体を支持する取付部と、
   前記取付部または前記本体のいずれかに設けられる撮像部と、
   前記撮像部の撮像画像に基づいて前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出する検出部と、
   を備え、
   前記撮像部は、前記本体に設けられ、前記取付部を撮像すること、
   を特徴とするプロジェクター。
3. 前記検出部は、前記撮像部の撮像画像に含まれる前記本体または前記取付部の、基準状態からの変化に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出すること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記本体または前記取付部には、前記撮像部の撮像範囲内に所定のマークが付されており、前記検出部は、前記撮像部の撮像画像に含まれる前記マークの、基準状態からの変化に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出すること、
   を特徴とする請求項３記載のプロジェクター。
5. 前記本体は、少なくとも１軸の回動が可能な連結部により前記取付部に連結され、
   前記検出部は、前記連結部の回動軸を中心とした前記本体と前記取付部との相対的角度を検出すること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプロジェクター。
6. 画像を投射する投射部と、
   前記投射部を収容する本体と、
   前記本体を支持する取付部と、
   前記取付部または前記本体のいずれかに設けられる撮像部と、
   前記撮像部の撮像画像に基づいて前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出する検出部と、
   を備え、
   前記撮像部の撮像範囲に、基準スケールが配置され、
   前記検出部は、前記撮像部の撮像画像に写る前記基準スケールの像と前記本体の像とを検出することにより、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出すること、
   を特徴とするプロジェクター。
7. 前記撮像部は、撮像レンズを備え、
   前記撮像レンズにはカバーが付され、前記カバーに前記基準スケールが形成されること、
   を特徴とする請求項６記載のプロジェクター。
8. 前記カバーは、前記撮像レンズに対し回動可能に取り付けられること、
   を特徴とする請求項７記載のプロジェクター。
9. 前記検出部が検出した前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向に基づいて、前記投射部が投射する画像を補正する補正部を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプロジェクター。
10. 画像を投射する投射部と、
    前記投射部を収容する本体と、
    前記本体を支持する取付部と、
    前記取付部または前記本体のいずれかに設けられる撮像部と、
    前記撮像部の撮像画像に基づいて前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出する検出部と、
    を備え、
    前記撮像部は、前記取付部または前記本体に着脱可能に配置されること、
    を特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のプロジェクター。
11. 画像を投射する投射部を収容する本体と、前記本体を支持する取付部と、を備えたプロジェクターにより、
    前記取付部に設けられ、前記本体を撮像する撮像部の撮像画像に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出し、
    検出した相対的位置または相対的方向に基づいて投射画像を補正すること、
    を特徴とするプロジェクターの制御方法。
12. 画像を投射する投射部を収容する本体と、前記本体を支持する取付部と、を備えたプロジェクターにより、
    前記本体に設けられ、前記取付部を撮像する撮像部の撮像画像に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出し、
    検出した相対的位置または相対的方向に基づいて投射画像を補正すること、
    を特徴とするプロジェクターの制御方法。
13. 画像を投射する投射部を収容する本体と、前記本体を支持する取付部と、を備えたプロジェクターにより、
    前記取付部または前記本体に設けられ、撮像範囲に基準スケールが配置された撮像部の撮像画像に基づいて、前記撮像画像に写る前記基準スケールの像と前記撮像画像に写る前記本体の像とを検出することにより、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出し、
    検出した相対的位置または相対的方向に基づいて投射画像を補正すること、
    を特徴とするプロジェクターの制御方法。
14. 画像を投射する投射部を収容する本体と、前記本体を支持する取付部と、を備えたプロジェクターにより、
    前記取付部または前記本体に着脱可能に設けられる撮像部の撮像画像に基づいて、前記本体と前記取付部との相対的位置または相対的方向を検出し、
    検出した相対的位置または相対的方向に基づいて投射画像を補正すること、
    を特徴とするプロジェクターの制御方法。

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