図面 (/)

技術 プロジェクター、及び、プロジェクターの制御方法

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 春日博文
出願日 2015年3月30日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-068263
公開日 2016年11月4日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2016-188903
状態 特許登録済
技術分野 投影装置 電気信号の光信号への変換
主要キーワード ディジタル変換装置 接触導体 横斜め 重力センサー 基準スケール 相対的角度 垂直回転 末端面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年11月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

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。

解決手段

プロジェクター100は、画像を投射する光投射部と、光投射部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と、を備える。

概要

背景

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。

概要

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。プロジェクター100は、画像を投射する光投射部と、光投射部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と、を備える。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項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、を備えることを特徴とするプロジェクター

請求項2

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、を特徴とする請求項1記載のプロジェクター。

請求項3

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、を特徴とする請求項1記載のプロジェクター。

請求項4

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2または3に記載のプロジェクター。

請求項5

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4記載のプロジェクター。

請求項6

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5のいずれかに記載のプロジェクター。

請求項7

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、を特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のプロジェクター。

請求項8

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7記載のプロジェクター。

請求項9

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8記載のプロジェクター。

請求項10

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。

請求項11

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9のいずれかに記載のプロジェクター。

請求項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、を特徴とするプロジェクターの制御方法

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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。

先行技術

0003

特開2010−86928号公報

発明が解決しようとする課題

0004

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。

課題を解決するための手段

0005

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。

0006

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。

0007

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。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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、ユーザー作業負担を軽減できる。

0016

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。

図面の簡単な説明

0017

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

実施例

0018

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。

0019

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。

0020

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、樋形状電源供給体であり、例えばJIS C8366規格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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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)

0043

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から全面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)

0044

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)

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

制御部11は、ユーザーの入力操作受け付ける入力部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。

0055

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設定値等を含むデータである。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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)。

0070

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。

0071

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。

0072

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。

0073

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。

0074

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。

0075

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。

0076

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。

0077

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。

0078

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。

0079

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。

0080

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。

0081

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。

0082

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。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • キヤノン株式会社の「 映像表示装置および処理プログラム」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】 無線通信が可能な映像表示装置において、外部装置から入力された映像信号に起因して無線通信に生じる障害を低減させた映像表示装置を提供すること。【解決手段】 第1の通信周波数帯域と第2の通信周... 詳細

  • セイコーエプソン株式会社の「 プロジェクター」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】冷却性能に優れ、かつ、小型で静粛性に優れた冷却装置を備えるプロジェクターを提供する。【解決手段】プロジェクター1は、冷媒Wが気体へ変化することで冷却対象を冷却する冷却装置を備える。冷却装置は、... 詳細

  • 深せん光峰科技股分有限公司の「 発光装置及び投影システム」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】発光装置は、第1光源201、光案内システムと波長変換装置206を備え、第1光源201は第1励起光を発し、第1励起光が入射光通路に沿って光案内システムに入射し、光案内システムは第1励起光を波長変... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ