(57)【要約】【課題】オートキャリブレーション時の周囲環境光の影響を除去可能な投射型表示装置を提供すること。【解決手段】投射画面上に所望の位置を指示する指示ペンの軌跡を投射画像に重畳するインタラクティブ機能を備えた投射型表示装置であって、被写体を撮像する撮像部と、可視光領域の光を撮影する第一の状態と赤外光領域の光を撮影する第二の状態とを切り替える切替部と、周囲の明るさを計測する光量検出部とを備え、該光量検出部の検出結果に基づき該切替部を制御することを特徴とする。【選択図】図１
2020021970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射画面上に所定の位置を指示する指示ペンの軌跡を投射画像に重畳するインタラクティブ機能を備えた投射型表示装置であって、
被写体を撮像する撮像部と、
可視光領域の光を撮影する第一の状態と赤外光領域の光を撮影する第二の状態とを切り替える切替部と、
周囲の明るさを計測する光量検出部と、
を備え、該光量検出部の検出結果に基づき該切替部を制御することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
該第一の状態において可視領域の光を透過する可視光透過部材が該撮像部と該投射面の間に挿入され、該第二の状態において赤外領域の光を透過する赤外光透過部材が該撮像部と該投射面の間に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
該撮像部は第一の撮像素子と第二の撮像素子を備え、該第一の状態において可視領域の光を透過する可視光透過部材からの光を第一の撮像素子で撮像し、該第二の状態において赤外領域の光を透過する赤外光透過部材からの光を第二の撮像素子で撮像することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
該切替部は、該光量検出部の検出結果が所定の閾値よりも暗い場合に該第一の状態に切り替え、該光量検出部の検出結果が所定の閾値よりも明るい場合に該第二の状態に切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
位置検出のためのキャリブレーション実行時に該切替制御を実行することを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
該切替部は該キャリブレーション実行が終了したら該第二の状態に切替えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
該指示ペンは先端に赤外光発光素子を備え、該第二の状態において該赤外光発光素子の軌跡を撮像することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関し、特にインタラクティブ機能を備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射画像に電子ペンや指で直接文字などを書き込むインタラクティブ機能を搭載したプロジェクタが知られている。インタラクティブ機能はプロジェクタ本体にカメラを搭載し、カメラで撮影された情報を投射画像に重ね合わせて表示するように構成されている。特にプロジェクタに搭載されるカメラとしては赤外カメラなどの不可視光を撮影するものが用いられている。電子ペンの先端に赤外光発光素子を取り付けて赤外カメラによって読み取ることでその軌跡を投射画像に重畳し、あたかも投射画像に書き込みを行っているように表示するものである。
【０００３】
そして、プロジェクタを設置する際にはプロジェクタが投射画像の位置座標を認識するためにキャリブレーションを行うことが一般的である。このとき、プロジェクタからある特定パターンの画像を投射し、自動で投射画像の位置を認識するオートキャリブレーション機能が知られている。
【０００４】
特許文献１には、撮像装置に入射する光の光路上に、赤外領域の光を透過する赤外フィルタを設ける第１状態と、可視光領域の光を透過する可視光透過部材を設ける第２状態とを切り替える切替部を備える構成が開示されている。プロジェクタは第１状態において、投写画面上で操作された電子ペンからの赤外線を撮像装置が撮像して重畳画像を投写画面に投影させる。また、第２状態において、投写面に投写された調整用パターンを撮像装置が撮像して、オートキャリブレーションや自動による画像の歪補正等に利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３―３８６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、撮像装置によって可視光を撮影してオートキャリブレーションを行う場合、スクリーンに太陽光などの外光を強く受けるような設置環境においては、キャリブレーション画像パターンを正常に識別できない（白飛びしてしまう）ことがある。
【０００７】
一方、赤外光を撮影してオートキャリブレーションを行う場合、視聴覚室などの極めて暗い環境では投射光に含まれる赤外成分だけでは、キャリブレーション画像パターンの明暗を識別できないことがある。これを解消する手段として、暗い環境で明暗を識別できるように赤外カメラの受光感度を高く設定することが考えられるが、今度は明るい環境で白飛びし易くなってしまうため、赤外カメラの感度設定だけでは設置環境が限定されてしまう。
【０００８】
このように、オートキャリブレーション実行時に可視光もしくは赤外光それぞれを単独で撮影する構成では、周囲の明るさによってオートキャリブレーション画像を鮮明に撮像することができず、検出位置精度が低下したりキャリブレーション動作に失敗したりすることがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、オートキャリブレーション時の周囲環境光の影響を除去可能な投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る投射型表示装置は、
投射画面上に所望の位置を指示する指示ペンの軌跡を投射画像に重畳するインタラクティブ機能を備えた投射型表示装置であって、
被写体を撮像する撮像部と、
可視光領域の光を撮影する第一の状態と赤外光領域の光を撮影する第二の状態とを切り替える切替部と、
周囲の明るさを計測する光量検出部と、
を備え、該光量検出部の検出結果に基づき該切替部を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によればオートキャリブレーション時の周囲環境光の影響を除去可能な投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施例に関るブロック図
【図２】本発明の第一の実施例に関るフローチャート
【図３】本発明の第二の実施例に関るブロック図
【図４】本発明の第二の実施例に関るフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本実施例に関るプロジェクタ１００の構成を示している。
【００１５】
プロジェクタ１００は、画像投射部２００、撮像装置３００、光検出装置４００および画像処理部５００から構成される。また、プロジェクタ１００からの投射画像はスクリーンＳＣに投射される。電子ペン６００は後述するインタラクティブ機能実行時にユーザによる指示操作の際に使用する。また、ＰＣ７００からはプロジェクタに入力される画像情報が供給される。
【００１６】
画像投射部２００は光源２０１、光源駆動部２０２、パネル２０３、パネル駆動部２０４および投射レンズ２０５を備える。光源駆動部２０２は光源２０１の駆動を制御する。パネル駆動部２０４は後述する表示制御部５０６が出力する画像情報に基づき、パネル２０３を駆動する駆動信号を生成する。パネル２０３により変調された光は投射レンズ２０５からスクリーンＳＣに向けて投射される。
【００１７】
撮像装置３００は、レンズ３０１、切替部３０２および撮像素子３０３を備える。撮像素子３０３はＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子である。切替部３０２は、可視光透過部材３０２１および赤外光透過部材３０２２を含んで構成される。さらに光検出装置４００は光量センサ４０１および切替制御部４０２を備える。
【００１８】
可視光透過部材３０２１は可視領域の光を透過させる光学フィルタであり、赤外光透過部材３０２２は赤外領域の光を透過させる光学フィルタである。光量センサ４０１はプロジェクタ１００が設置された周囲の明るさを検知する。切替制御部４０２は、光量センサ４０１の検出結果に基づき切替部３０２を制御する。すなわち、切替部３０２が可視光透過部材３０２１に切替えている状態では、可視光を撮像素子３０３上に結像させ、切替部３０２が赤外光透過部材３０２２に切替えている状態では、赤外光を撮像素子３０３上に結像させる。
【００１９】
電子ペン６００は本体部６０１と先端部６０２から構成される。先端部６０２には押圧動作により赤外光を発光するスイッチが内蔵されており、ユーザがスクリーンＳＣに対して先端部６０２を押し付けると赤外光が発せられる。
【００２０】
画像処理部５００は座標算出部５０１、軌跡情報識別部５０２、軌跡画像生成部５０３、重畳画像作成部５０４、画像情報入力部５０５および表示制御部５０６を備える。
【００２１】
座標算出部５０１は後述するキャリブレーション動作を実行した際に、投射レンズ２０５が投射する画像における位置と、撮像装置３００が撮影する撮影画像データ上の位置とを対応付ける。対応付けは、撮影画像データ上の座標と投射画像上の座標とを１対１で対応付けるテーブルであってもよいし、撮影画像データ上の座標を投射画像上の座標に変換する関数であってもよい。
【００２２】
軌跡情報識別部５０２は撮像装置３００によって撮影された投射画面上の電子ペン６００の軌跡情報を軌跡画像生成部５０３に出力する。より具体的には、電子ペン６００の先端部６０２から発行した赤外光は撮像装置３００の赤外光透過部材３０２２を透過し撮像素子３０３にて結像する。この赤外光撮影データを電子ペン６００の軌跡情報として軌跡画像生成部５０３に送付する。
【００２３】
軌跡画像生成部５０３では座標算出部５０１で算出された投射画像の位置情報と軌跡情報識別部５０２から出力された電子ペン６００の軌跡情報から、投射画像に対応付けられた電子ペンの軌跡画像を生成する。
【００２４】
画像情報入力部５０５にはＰＣ７００からの画像が入力され、画像情報入力部５０５は重畳画像作成部５０４にこれを入力する。
【００２５】
重畳画像作成部５０４は軌跡画像生成部５０３から入力された電子ペン６００の軌跡画像と、画像情報入力部５０５から入力されたＰＣ７００からの画像を重畳し、表示制御部５０６に出力する。
【００２６】
表示制御部５０６は重畳画像作成部５０４で作成された重畳画像を画像投射部２００に入力する。
【００２７】
次に本実施例によるオートキャリブレーションについて図２を用いて説明する。
【００２８】
ユーザがオートキャリブレーションを実行すると（Ｓ１０１）、プロジェクタ１００は光量センサ４０１による周囲環境の明るさ測定を開始する（Ｓ１０２）。
【００２９】
切替制御部４０２は光量センサ４０１の測定結果に基づき、周囲環境が所定の閾値よりも明るいか否かを判定する（Ｓ１０３）。このとき、周囲環境が所定の閾値よりも明るい場合には、切替制御部４０２は切替部３０２に対して赤外光透過部材３０２２に切替えるように指示する（Ｓ１０４）。一方、周囲環境が所定の閾値よりも暗い場合には、切替制御部４０２は切替部３０２に対して可視光透過部材３０２１に切替えるように指示する（Ｓ１０５）。
【００３０】
切替部２０３において可視光透過部材３０２１もしくは赤外光透過部材３０２２への切り替えが完了すると、プロジェクタ１００はオートキャリブレーション画像を投射する（Ｓ１０６）。オートキャリブレーション画像は、例えば複数のマーク（シンボル）が所定の間隔で配置された白黒画像で、黒表示部は撮影画像データから検出可能な図形や記号であり、その形状やサイズは特に限定されない。撮像素子３０３ではオートキャリブレーション画像を撮像する（Ｓ１０７）。プロジェクタ１００は、オートキャリブレーション画像が正常に取得されたと判断したら（Ｓ１０８）、座標算出部５０１にて取得されたオートキャリブレーション画像の座標対応付け処理を行う（Ｓ１０９）。
【００３１】
プロジェクタ１００は、オートキャリブレーション動作の実行が完了した段階で、切替部３０２が赤外光透過部材３０２２である場合、オートキャリブレーション動作を終了する。一方で切替部３０２が可視光透過部材３０２１である場合、赤外光透過部材３０２２に切替えた後、オートキャリブレーション動作を終了する。
【００３２】
このような構成によれば、プロジェクタ１００がオートキャリブレーションを実行する際の設置環境に起因する周囲の明るさの影響を除去できる。すなわち、プロジェクタ１００の周囲が所定の閾値よりも明るい場合には、オートキャリブレーション画像は赤外光透過部材３０２２を透過した赤外成分の光によって撮像素子３０３で撮像される。従って、室内照明や太陽光などの外光の影響で撮像画像が白飛びしてしまい、オートキャリブレーション画像パターンの明暗を正常に撮像できず、オートキャリブレーションが失敗することを防止することができる。また、プロジェクタ１００の周囲が所定の閾値よりも暗い場合には、オートキャリブレーション画像は可視光透過部材３０２１を透過した可視成分の光によって撮像素子３０３で撮像される。従って、視聴覚室などの極めて暗い環境において、投射光に含まれる赤外成分だけではオートキャリブレーション画像パターンの明暗を正常に撮像できず、オートキャリブレーションが失敗することを防止することができる。
【００３３】
そして、オートキャリブレーション動作が終了し、電子ペン６００の軌跡を投射画像に重畳するインタラクティブ機能を使用する場合には、先端部６０２から発行された赤外光は赤外光透過部材を通して撮像素子３０３によって撮像される。
【実施例２】
【００３４】
図３には、本実施例に関るプロジェクタ１００の構成を示している。
【００３５】
本実施例においては、撮像装置３００は、切替部３０２を含んで構成される。切替部３０２は可視光撮像装置３１１および赤外光撮像装置３１２をさらに備える。可視光撮像装置３１１は、レンズ３１１１、可視光透過部材３１１２、可視光撮像素子３１１３をさらに備える。また、赤外光撮像装置３１２はレンズ３１２１、赤外光透過部材３１２２、赤外光撮像素子３１２３をさらに備える。可視光撮像素子３１１３および赤外光撮像素子３１２３はＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子である。さらに光検出装置４００は光量センサ４０１および切替制御部４０２を備える。
【００３６】
可視光透過部材３１１２は可視領域の光を透過させる光学フィルタであり、赤外光透過部材３１２２は赤外領域の光を透過させる光学フィルタである。光量センサ４０１はプロジェクタ１００が設置された周囲の明るさを検知する。切替制御部４０２は、光量センサ４０１の検出結果に基づき切替部３０２を制御する。すなわち、切替部３０２が可視光撮像装置３１１に切替えている状態では、プロジェクタ１００は可視光撮像素子３１１３上に結像された画像を座標算出部５０１に出力する。また切替部３０２が赤外光撮像装置３１２に切替えている状態では、プロジェクタ１００は赤外光撮像素子３１２３上に結像された画像を座標算出部５０１に出力する。
【００３７】
次に本実施例によるオートキャリブレーションについて図４を用いて説明する。
【００３８】
ユーザがオートキャリブレーションを実行すると（Ｓ１０１）、プロジェクタ１００は光量センサ４０１による周囲環境の明るさ測定を開始する（Ｓ１０２）。
【００３９】
切替制御部４０２は光量センサ４０１の測定結果に基づき、周囲環境が所定の閾値よりも明るいか否かを判定する（Ｓ１０３）。このとき、周囲環境が所定の閾値よりも明るい場合には、切替制御部４０２は切替部３０２に対して赤外光撮像装置３１２に切替えるように指示する（Ｓ１０４）。一方、周囲環境が所定の閾値よりも暗い場合には、切替制御部４０２は切替部３０２に対して可視光撮像装置３１１に切替えるように指示する（Ｓ１０５）。切替部３０２において可視光撮像装置３１１もしくは赤外光撮像装置３１２への切り替えが完了すると、プロジェクタ１００はオートキャリブレーション画像を投射する（Ｓ１０６）。
【００４０】
オートキャリブレーション画像は、例えば複数のマーク（シンボル）が所定の間隔で配置された白黒画像で、黒表示部は撮影画像データから検出可能な図形や記号であり、その形状やサイズは特に限定されない。撮像素子３０３ではオートキャリブレーション画像を撮像する（Ｓ１０７）。プロジェクタ１００は、オートキャリブレーション画像が正常に取得されたと判断したら（Ｓ１０８）、座標算出部５０１にて取得されたオートキャリブレーション画像の座標対応付け処理を行う（Ｓ１０９）。
【００４１】
プロジェクタ１００は、オートキャリブレーション動作の実行が完了した段階で、切替部３０２が赤外光撮像装置３１２である場合、オートキャリブレーション動作を終了する。一方で切替部３０２が可視光撮像装置３１１である場合、赤外光撮像装置３１２に切替えた後、オートキャリブレーション動作を終了する。
【００４２】
このような構成によれば、プロジェクタ１００がオートキャリブレーションを実行する際の設置環境に起因する周囲の明るさの影響を除去できる。すなわち、プロジェクタ１００の周囲が所定の閾値よりも明るい場合には、オートキャリブレーション画像は赤外光撮像装置３１２によって赤外画像が撮像される。従って、室内照明や太陽光などの外光の影響で撮像画像が白飛びしてしまい、オートキャリブレーション画像パターンの明暗を正常に撮像できず、オートキャリブレーションが失敗することを防止することができる。また、プロジェクタ１００の周囲が所定の閾値よりも暗い場合には、オートキャリブレーション画像は可視光撮像装置３１２によって可視画像が撮像される。従って、視聴覚室などの極めて暗い環境において投射光に含まれる赤外成分だけでは、オートキャリブレーション画像パターンの明暗を正常に撮像できず、オートキャリブレーションが失敗することを防止することができる。
【００４３】
そして、オートキャリブレーション動作が終了し、電子ペン６００の軌跡を投射画像に重畳するインタラクティブ機能を使用する場合には、先端部６０２から発行された赤外光は赤外光撮像装置３１２によって撮像される。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  プロジェクタ、２００  画像投射部、２０１  光源、
２０２  光源駆動部、２０３  パネル、２０４  パネル駆動部、
２０５  投射レンズ、３００  撮像装置、３０１  レンズ、
３０２  切替部、３０２１  可視光透過部材、３０２２  赤外光透過部材、
３０３  撮像素子、３１１  可視光撮像装置、３１１１  レンズ、
３１１２  可視光透過部材、３１１３  可視光撮像素子、３１２  赤外光撮像装置、
３１２１  レンズ、３１２２  赤外光透過部材、３１２３  赤外光撮像素子、
４００  光検出装置、４０１  光量センサ、４０２  切替制御部、
５０１  座標算出部、５０２  軌跡情報識別部、５０３  軌跡画像生成部、
５０４  重畳画像作成部、５０５  画像情報入力部、５０６  表示制御部、
６００  電子ペン、６０１  本体部、６０２  先端部、７００  ＰＣ
【図１】
2020021970.tif 000003
【図２】
2020021970.tif 000004
【図３】
2020021970.tif 000005
【図４】
2020021970.tif 000006