(57)【要約】【課題】画像の投射状態を適切に調整できるプロジェクター、投射状態調整方法及び投射状態調整プログラムを提供すること。【解決手段】画像を投射するプロジェクター１であって、画像を投射する画像投射手段２と、投射された画像を撮像する撮像手段５と、当該プロジェクター１に入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手段（入力画像生成部）６１と、同一直線上にない複数の検出領域を含む第１パターンを入力画像に重畳させた第１校正用画像を生成して、画像投射手段２により投射させる第１校正用画像生成手段（校正用画像生成部）６２と、撮像手段５により撮像された第１校正用画像から検出される検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手段（投射状態調整部）６９とを有し、第１パターンは、第１の階調を有する第１の部分と、前記第１の階調とは異なる第２の階調を有し、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投射するプロジェクターであって、
前記画像を投射する画像投射手段と、
投射された前記画像を撮像する撮像手段と、
当該プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手段と、
同一直線上にない複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた第１校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる第１校正用画像生成手段と、
前記撮像手段により撮像された前記第１校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手段と、を有し、
前記第１パターンは、第１の階調を有する第１の部分と、前記第１の階調とは異なる第２の階調を有し、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、
前記検出領域は、前記第１の部分に位置する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１パターンと略同じ形状を有し、かつ、当該第１パターンと略同じ位置に配置され、全体が前記第２の部分と同じ階調を有する第２パターンを前記入力画像に重畳させた第２校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる第２校正用画像生成手段と、
前記撮像手段により撮像された前記第１校正用画像と、当該撮像手段により撮像された前記第２校正用画像との差分となる差分画像を取得する差分画像取得手段と、
前記差分画像から前記検出領域における前記第１の部分を検出する領域検出手段とを有し、
前記投射状態調整手段は、前記領域検出手段により検出された前記第１の部分に基づいて、画像の投射状態を調整する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
前記検出領域は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って、階調が増加及び低下の少なくともいずれかとなる
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の階調は、前記第２の階調より高い
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像の台形歪みを補正する台形補正部を有する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整部を有する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項７】
画像を投射するプロジェクターを用いて行われ、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整方法であって、
前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手順と、
第１の部分と、当該第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、同一直線上にない複数の検出領域を前記第１の部分に含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成手順と、
前記校正用画像を投射する画像投射手順と、
投射された前記校正用画像を撮像する撮像手順と、
撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手順と、を有する
ことを特徴とする投射状態調整方法。
【請求項８】
画像を投射するプロジェクターにより実行され、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整プログラムであって、
前記プロジェクターに、
前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成ステップと、
第１の部分と、当該第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、同一直線上にない複数の検出領域を前記第１の部分に含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成ステップと、
前記校正用画像を投射する画像投射ステップと、
投射された前記校正用画像を撮像する撮像ステップと、
撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整ステップと、を実行させる
ことを特徴とする投射状態調整プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター、プロジェクターを用いて行われる投射状態調整方法、及び、プロジェクターにより実行される投射状態調整プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射された光束を変調して画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターを用いて画像を投射する際には、被投射面とプロジェクターとの位置関係によっては、当該被投射面に投射された画像が台形に歪む場合がある。このような問題に対し、被投射面との相対的な角度及び距離を算出し、画像の台形歪みの補正（キーストーン補正）を行うプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載のプロジェクターでは、３行×３列に互いに白領域及び黒領域が配置された格子状のパターン画像を表示し、当該パターン画像を撮像部により撮像する。そして、撮像画像から白領域と黒領域との境界線（特に中央部分の境界線）を検出し、画像の投射領域の位置を算出し、これに基づいて画像の台形歪みを補正する。なお、当該プロジェクターでは、算出された投射領域の位置に応じて、投射画像のフォーカス調整も実施する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６０４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、プロジェクターによる台形補正及びフォーカス調整は、プロジェクターが起動して、画像投射可能な状態に切り替わった後に行われる。このため、プロジェクターに入力される入力画像の表示から、前述のパターン画像の表示に切り替えると、投射領域に明るさの急変が生じてしまうため、撮像部による撮像が安定しないという問題がある。このため、当該撮像部による撮像が安定化するまで、長時間を要するという問題が生じる。
これに対し、前述のようなパターン画像を入力画像に重畳させた校正用画像を生成して表示し、当該校正用画像を撮像した撮像画像に基づいて、投射領域の位置を検出することが考えられる。
しかしながら、このような場合、入力画像によっては、パターン周辺の階調による影響を受けて、当該パターンの検出がしづらくなり、投射状態の調整が適切に行われなくなる可能性が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、画像の投射状態を適切に調整できるプロジェクター、投射状態調整方法及び投射状態調整プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、画像を投射するプロジェクターであって、前記画像を投射する画像投射手段と、投射された前記画像を撮像する撮像手段と、当該プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手段と、同一直線上にない複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた第１校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる第１校正用画像生成手段と、前記撮像手段により撮像された前記第１校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手段と、を有し、前記第１パターンは、第１の階調を有する第１の部分と、前記第１の階調とは異なる第２の階調を有し、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、前記検出領域は、前記第１の部分に位置することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１校正用画像生成部により生成される第１校正用画像に含まれる第１パターンが、第１の部分とは階調が異なり、当該第１の部分を縁取る第２の部分を有することにより、当該第１パターンにおける第１の部分と第２の部分との階調の差から、撮像された第１校正用画像に含まれる第１パターン（特に、第１の部分）を検出しやすくすることができる。従って、第１パターンに含まれる検出領域の撮像画像からの検出精度を向上でき、投射状態調整手段による画像の投射状態の調整を精度よく実施できる。
また、使用者が投射された第１パターンを認識し易くなるので、投射状態の調整中であることを使用者が把握しやすくすることができる。
【０００９】
本発明では、前記第１パターンと略同じ形状を有し、かつ、当該第１パターンと略同じ位置に配置され、全体が前記第２の部分と同じ階調を有する第２パターンを前記入力画像に重畳させた第２校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる第２校正用画像生成手段と、前記撮像手段により撮像された前記第１校正用画像と、当該撮像手段により撮像された前記第２校正用画像との差分となる差分画像を取得する差分画像取得手段と、前記差分画像から前記検出領域における前記第１の部分を検出する領域検出手段とを有し、前記投射状態調整手段は、前記領域検出手段により検出された前記第１の部分に基づいて、画像の投射状態を調整することが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、差分画像取得手段が、前述の第１校正用画像の撮像画像と、第２パターンが含まれる第２校正用画像の撮像画像との差分画像を取得することにより、検出領域を検出するための差分画像から、入力画像に由来する画像成分を除去できる。また、第２パターンは、全体が第１パターンにおける第２の部分と同じ階調であるので、当該差分画像においては、第１パターンにおける第１の部分を浮き上がらせることができる。従って、第１パターンに含まれる検出領域を検出しやすくすることができ、当該検出領域の検出精度を一層向上できる。
【００１１】
本発明では、前記検出領域は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って、階調が増加及び低下の少なくともいずれかとなることが好ましい。
本発明によれば、検出領域における最も階調が高い位置、或いは、最も階調が低い位置を検出することで、当該検出領域の中心位置を検出できる。従って、検出領域が比較的大きな場合でも、当該検出領域の中心位置を精度よく検出できるので、画像の投射状態の調整を一層精度よく行うことができる。
また、このような階調変化を各検出領域が有することにより、撮像手段により撮像された校正用画像に入力画像に由来するノイズが含まれる場合でも、当該階調変化を指標として、ノイズの切り分けを行うことができる。
【００１２】
本発明では、前記第１の階調は、前記第２の階調より高いことが好ましい。
ここで、プロジェクターと、当該プロジェクターから画像が投射される被投射面との距離が比較的大きいと撮像手段の感度が低くなる。このため、検出領域における階調が中心に向かうに従って低くなる（暗くなる）場合には、当該撮像手段が検出領域における階調変化を適切に取得しづらくなり、当該撮像手段により撮像された第１校正用画像の第１パターンに含まれる検出領域の階調変化を検出しづらくなる。
これに対し、本発明では、第１パターンにおける第１の部分に設定された第１の階調は、第２の部分に設定された第２の階調より高いので、当該第１の部分に含まれる検出領域においては、中心に向かうに従って階調が高くなる（明るくなる）。これによれば、プロジェクターと被投射面との距離が大きく、撮像手段の感度が低くなる場合でも、当該撮像手段が検出領域の階調変化を取得しやすくすることができる。従って、撮像画像から、検出領域の中心位置の検出を行いやすくすることができる。
【００１３】
本発明では、前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像の台形歪みを補正する台形補正部を有することが好ましい。
本発明によれば、前述のように、検出領域の位置を検出しやすくすることができるので、台形補正部により、投射される画像の台形歪みを精度よく補正することができる。従って、画像の投射状態を適切に調整することができ、入力画像を適切に表示できる。
【００１４】
本発明では、前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整部を有することが好ましい。
本発明によれば、前述のように、検出領域の位置を検出しやすくすることができるので、フォーカス調整部により、投射される画像のフォーカスずれを精度よく調整することができる。従って、画像の投射状態を適切に調整することができ、入力画像を適切に表示できる。
【００１５】
また、本発明の投射状態調整方法は、画像を投射するプロジェクターを用いて行われ、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整方法であって、前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手順と、第１の部分と、当該第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、同一直線上にない複数の検出領域を前記第１の部分に含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成手順と、前記校正用画像を投射する画像投射手順と、投射された前記校正用画像を撮像する撮像手順と、撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手順と、を有することを特徴とする。
プロジェクターを用いて本発明の投射状態調整方法を行うことにより、前述のプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
【００１６】
また、本発明の投射状態調整プログラムは、画像を投射するプロジェクターにより実行され、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整プログラムであって、前記プロジェクターに、前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成ステップと、第１の部分と、当該第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、同一直線上にない複数の検出領域を前記第１の部分に含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成ステップと、前記校正用画像を投射する画像投射ステップと、投射された前記校正用画像を撮像する撮像ステップと、撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整ステップと、を実行させることを特徴とする。
【００１７】
このような投射状態調整プログラムをプロジェクターが実行することにより、前述のプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
なお、上記投射状態調整プログラムを、コンピューター読取可能に記録媒体に記録しておいてもよい。この場合、当該投射状態調整プログラムをプロジェクターが必要に応じて読み取って実行することで、前述のプロジェクターと同様の効果を奏することが可能となる。また、記録媒体として、ＤＡＴ（Digital Audio Tape）等の磁気テープ、ＦＤ（Flexible Disc）等の磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスク装置、並びに、半導体メモリー等を用いることができ、これらを利用して、投射状態調整プログラムをプロジェクターにてインストール及び実行することができるほか、当該投射状態調整プログラムの配布を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロジェクターの構成を示すブロック図。
【図２】前記実施形態における校正用画像の生成工程を示す図。
【図３】前記実施形態における第１パターンを示す図。
【図４】前記実施形態における検出領域の階調変化を示す図。
【図５】前記実施形態における第２パターンを示す図。
【図６】前記実施形態における差分画像の取得工程を示す図。
【図７】前記実施形態に対する比較例を示す図。
【図８】前記実施形態における差分画像における検出領域近傍の階調を示す図。
【図９】前記実施形態における投射状態調整処理を示すフローチャート。
【図１０】前記実施形態における校正用画像を示す図。
【図１１】前記実施形態における校正用画像を示す図。
【図１２】前記実施形態における校正用画像を示す図。
【図１３】前記実施形態の変形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
〔プロジェクターの構成〕
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成及び機能を示すブロック図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、光源から出射された光束を変調して、入力される画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するものである。この際、プロジェクター１は、複数の検出領域が含まれる校正用画像を投射面上に投射し、投射された当該校正用画像を撮像した撮像画像から前記複数の検出領域を検出し、その検出結果に基づいて、画像の投射状態を調整する。
このようなプロジェクター１は、図１に示すように、画像投射手段２、駆動手段３、操作手段４、撮像手段５及び制御手段６を備える。
【００２０】
〔画像投射手段の構成〕
画像投射手段２は、後述する制御手段６から入力される駆動信号に応じた画像を被投射面上に拡大投射する。この画像投射手段２は、光源装置２１、光変調装置２２及び投射光学装置２３を備える他、複数の光学素子（図示省略）を備える。
光源装置２１は、高圧水銀ランプ等の光源ランプ及び反射鏡であるリフレクター、或いはＬＥＤ等の固体光源を備え、光変調装置２２に光束を照射する。
【００２１】
光変調装置２２は、詳しい図示を省略するが、光源装置２１から出射された光束を前述の駆動信号に応じて変調して、当該駆動信号に応じた画像を形成する。この光変調装置２２は、本実施形態では、液晶パネルを備える構成であるが、これに限定されるものではなく、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶以外の構成を採用してもよい。
投射光学装置２３は、光変調装置２２により形成された画像を前述の被投射面上に拡大投射する。この投射光学装置２３は、鏡筒と、当該鏡筒内に収納される複数のレンズとを備えた組レンズとして構成されている。このような複数のレンズには、ズームレンズ及びフォーカスレンズ等が含まれ、当該フォーカスレンズは、駆動手段３により、鏡筒の軸方向に沿って進退して、投射される画像（投射画像）のフォーカス位置を調整する。
【００２２】
〔駆動手段の構成〕
駆動手段３は、制御手段６の制御の下、前述のフォーカスレンズを進退させ、投射画像のフォーカス調整を行う。この駆動手段３は、ステッピングモーター等のモーターを備え、当該駆動手段３の駆動は、制御手段６から入力される駆動信号に基づいて制御される。
【００２３】
〔操作手段の構成〕
操作手段４は、図示を省略するが、リモコン及びプロジェクター１に設けられた操作パネルにより構成され、当該操作手段４は、複数のキーを有する。これらキーとして、操作手段４は、プロジェクター１の電源のオン／オフを実行させる電源キー、メニュー画面を表示させるメニューキー、メニュー画面に含まれる項目の選択を行う方向キー、及び、選択された項目の決定を行う決定キーの他、後述する投射状態調整処理を制御手段６に実行させるキーを有する。そして、操作手段４は、入力されたキーに応じた操作信号を、制御手段６に送信する。
【００２４】
〔撮像手段の構成〕
撮像手段５は、制御手段６の制御の下、画像投射手段２により画像が投射される領域（以下「投射領域」という場合がある）を含む撮像領域を撮像する。そして、撮像手段５は、当該撮像領域を撮像した撮像画像を制御手段６に送信する。この撮像手段５は、プロジェクター１において投射画像を撮像可能な位置に設けられており、具体的には、投射光学装置２３近傍に設けられている。なお、本実施形態では、撮像手段５はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサーを有する構成とされているが、これに限らず、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーや、他の検出素子を有する構成としてもよい。
【００２５】
〔制御手段の構成〕
制御手段６は、プロジェクター１全体の動作を制御するものである。この制御手段６は、図示を省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及び映像処理プロセッサー等の回路素子がバスを介して接続された回路基板として構成されている。そして、制御手段６は、ＲＯＭ等に記録された各種プログラム及びデータをＣＰＵが処理することにより、所定の機能を実現する。
【００２６】
この制御手段６は、プロジェクター１に入力される画像情報（画像データ及び画像信号を含む）を処理して、当該画像情報に応じた画像（入力画像）を前述のＲＡＭを構成するフレームメモリー上に生成する入力画像生成部６１を有する。この入力画像生成部６１は、前述の映像プロセッサーにより構成される。
また、制御手段６は、ＣＰＵがＲＯＭに記録された投射状態調整プログラムを処理することにより、校正用画像生成部６２、画像出力部６３、撮像画像取得部６４、差分画像取得部６５、領域検出部６６、投射角算出部６７、距離算出部６８及び投射状態調整部６９として示される各機能が実現される。
【００２７】
図２は、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２を生成する工程を示す図である。
校正用画像生成部６２は、本発明の第１校正用画像生成手段及び第２校正用画像生成手段に相当し、第１校正用画像ＣＰ１及び第２校正用画像ＣＰ２を生成する。
具体的に、校正用画像生成部６２は、投射状態調整用の第１パターンＰ１を含む第１パターン画像ＰＰ１を前述のＲＯＭから読み出して、当該第１パターン画像ＰＰ１を、フレームメモリー上に生成された入力画像ＥＰに重畳させることで、第１校正用画像ＣＰ１を生成する。同様に、校正用画像生成部６２は、投射状態調整用の第２パターンＰ２を含む第２パターン画像ＰＰ２をＲＯＭから読み出して、当該第２パターン画像ＰＰ２を入力画像ＥＰに重畳させることで、第２校正用画像ＣＰ２を生成する。
【００２８】
これら第１パターン画像ＰＰ１及び第２パターン画像ＰＰ２において、第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２が配置された部位以外の領域は、入力画像ＥＰを透過させる透過領域であり、各パターン画像ＰＰ１，ＰＰ２が重畳された際には、各パターンＰ１，Ｐ２以外の領域には、入力画像ＥＰに由来する画像成分がそれぞれ設定される。
また、以下の説明では、各パターン画像ＰＰ１，ＰＰ２が重畳される入力画像ＥＰは、それぞれ同じ静止画として説明する。
【００２９】
図３は、第１パターンＰ１を示す図である。
第１パターンＰ１は、図３に示すように、所定の線幅を有する複数の直線Ｌ１が所定の間隔を隔てて縦横に延出した格子状に形成されている。詳述すると、本実施形態では、第１パターンＰ１は、３行×３列の直線Ｌ１により形成されている。このような第１パターンＰ１においては、例えば、縦方向に延出する直線Ｌ１と横方向に延出する直線Ｌ１との交点に、後述する領域検出部６６により検出される検出領域Ｍがそれぞれ位置する。このため、当該第１パターンＰ１には、同一の直線Ｌ１上にない３つ以上の検出領域Ｍ（例えば、図３における点線で囲んだ検出領域Ｍ）が含まれることとなる。
【００３０】
図４は、第１パターンＰ１における検出領域Ｍの階調変化を示す図である。
このような第１パターンＰ１の外側及び内側の周縁には、所定の線幅を有し、かつ、当該第１パターンＰ１を形成する各直線Ｌ１の中心側の階調とは異なる階調の縁Ｂが設定されている。すなわち、各直線Ｌ１は、本発明の第１の部分に相当する中央部Ｃと、当該中央部Ｃを縁取る第２の部分としての縁Ｂとを有する。そして、中央部Ｃと縁Ｂとは、それぞれ階調が異なり、中央部Ｃの階調（第１の階調）は、縁Ｂの階調（第２の階調）より高く設定されている。
具体的に、当該縁Ｂは、図４に示すように、最も低い階調「０」に設定されている。
一方、各直線Ｌ１の中心側、すなわち、各直線Ｌ１において縁Ｂにより挟まれた中央部Ｃには、当該縁Ｂの階調より高い階調（明るい階調）が設定されている。具体的に、当該中央部Ｃの階調は、図４に示すように、縁Ｂにおける中心側の端縁から、当該直線Ｌ１の中心に向かうに従って高くなるように設定されている。そして、当該直線Ｌ１の中心には、最も高い階調（２５６階調における「２５５」）が設定されている。
なお、直線Ｌ１における当該直線Ｌ１の延出方向に直交する方向（当該直線Ｌ１の幅方向）の寸法（線幅）を、線幅ＷＰ１とする。換言すると、図４において、１つの直線Ｌ１の幅方向における一方の端部Ｘ１から他方の端部Ｘ２までの寸法を、線幅ＷＰ１とする。
【００３１】
図５は、第２パターンＰ２を示す図である。
第２パターンＰ２は、図５に示すように、第１パターンＰ１と同形状及び同寸法を有し、当該第２パターンＰ２の第２パターン画像ＰＰ２における位置は、第１パターンＰ１の第１パターン画像ＰＰ１における位置と同じである。
このような第２パターンＰ２は、複数の直線Ｌ２により、当該各直線Ｌ１と同じ間隔でそれぞれ配置された格子状に形成され、本実施形態では、３行×３列の格子状に形成されている。これら各直線Ｌ２の全体の階調は、前述の縁Ｂと同じ階調に設定されている。すなわち、本実施形態では、第２パターンＰ２の階調は、最も低い階調である「０」に設定されている。また、第２パターンＰ２を構成する直線Ｌ２の線幅ＷＰ２（図５において、１つの直線Ｌ２の延出方向に直交する方向である幅方向における一方の端部Ｘ３から他方の端部Ｘ４までの寸法）は、前述の直線Ｌ１の線幅ＷＰ１と同じとなるように設定されている。
【００３２】
図１に戻り、画像出力部６３は、前述のフレームメモリー上に生成された画像に応じた駆動信号を、前述の画像投射手段２に出力する。このため、画像出力部６３は、入力画像生成部６１により入力画像が生成されている場合には、当該入力画像に応じた駆動信号を出力する。また、画像出力部６３は、校正用画像生成部６２により第１校正用画像ＣＰ１又は第２校正用画像ＣＰ２（ともに図２参照）が生成されている場合には、当該画像に応じた駆動信号を出力する。これにより、画像投射手段２が、入力画像、第１校正用画像ＣＰ１及び第２校正用画像ＣＰ２のいずれかを被投射面上に投射する。
【００３３】
図６は、撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２から差分画像ＤＰを取得する工程を示す図である。
撮像画像取得部６４は、校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２が投射されている場合に機能する。この撮像画像取得部６４は、撮像手段５の動作を制御して、当該撮像手段５により撮像された各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２の撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２（図６上段参照）をそれぞれ取得する。そして、当該撮像画像取得部６４は、取得した撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２の画像データを、図示しないメモリー上に記憶させる。
差分画像取得部６５は、本発明の差分画像取得手段に相当する。この差分画像取得部６５は、取得された撮像画像ＳＰ１における各画素の階調から、同じく取得された撮像画像ＳＰ２における同じ位置の画素の階調を減算して、これら各撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２の差分となる差分画像ＤＰ（図６下段参照）を取得する。これにより、当該差分画像ＤＰには、第１パターンＰ１における縁Ｂを除いたパターンＰ０、すなわち、当該第１パターンＰ１における中央部Ｃに対応するパターンＰ０が含まれることとなる。このため、パターンＰ０には、当該中央部Ｃの各検出領域Ｍが含まれる。
【００３４】
図７は、本実施形態に対する比較例を示す図である。具体的に、図７（Ａ）は、縁が無い第１パターンにおける検出領域近傍の階調を示す図であり、図７（Ｂ）は、第２パターンにおける前記検出領域に応じた位置の階調を示す図である。また、図７（Ｃ）は、縁が無い第１パターン（すなわち、中央部Ｃに応じたパターンＰ０）が含まれる第１校正用画像（以下、「比較用第１画像」という）と、当該第１パターンに応じた第２パターンを有する第２校正用画像（以下、「比較用第２画像」という）との各撮像画像から取得される差分画像に含まれる検出領域近傍の階調を示す図である。
ここで、比較用第１画像の撮像画像と、当該第１パターンを形成する直線の線幅と同じ線幅を有し、かつ、当該直線の階調とは異なる階調を有する直線により形成される第２パターンが含まれる比較用第２画像の撮像画像との差分画像に含まれるパターンにおける検出領域の階調について説明する。
【００３５】
比較用第１画像の検出領域近傍の階調は、入力画像ＥＰが中間調の画像（階調が「１２８」である画像）である場合には、図７（Ａ）に示すように、検出領域の中心に向かうに従って高くなり、当該中心の階調は「２５５」となる。
一方、当該第１パターンと同じ線幅により形成され、階調が「０」である第２パターンを含む比較用第２画像における前述の検出領域近傍の階調は、同じく入力画像ＥＰが中間調の画像である場合には、図７（Ｂ）に示すように、当該検出領域に応じた位置の階調が「０」となる。
【００３６】
そして、比較用第１画像の撮像画像と、比較用第２画像の撮像画像との差分画像においては、入力画像ＥＰに由来する階調が減じられて略「０」となる一方で、第１パターンにおける検出領域に応じた位置の階調は維持される。しかしながら、当該差分画像は、比較用第１画像及び比較用第２画像の各撮像画像の差分であり、当該差分画像における検出領域に応じた位置の階調は、撮像の際に当該検出領域近傍の入力画像ＥＰの画像成分の影響を受ける。このため、図７（Ｃ）に示すように、差分画像における検出領域に応じた領域の階調は低減されてしまう。従って、検出領域の中心の階調を最も高くしても、当該検出領域の中心位置の検出精度が低くなってしまう。
【００３７】
図８は、差分画像ＤＰにおける検出領域Ｍ近傍の階調を示す図である。具体的に、図８（Ａ）は、第１パターンＰ１における検出領域Ｍ近傍の階調を示す図であり、図８（Ｂ）は、第２パターンＰ２における検出領域Ｍに応じた位置の階調を示す図である。また、図８（Ｃ）は、差分画像ＤＰにおける検出領域Ｍ近傍の階調を示す図である。
第１パターンＰ１における検出領域Ｍ近傍では、図８（Ａ）に示すように、縁Ｂに応じた領域の階調が、中間調である入力画像ＥＰの階調から下がって「０」となり、また、当該縁Ｂに挟まれる中央部Ｃの階調が、当該中央部Ｃの中心に向かうに従って高くなる。
また、第２パターンＰ２における検出領域Ｍに応じた位置の階調は、図８（Ｂ）に示すように、中間調である入力画像ＥＰの階調から下がって「０」となる。
【００３８】
そして、差分画像ＤＰに含まれるパターンＰ０の検出領域Ｍ近傍では、前述の場合と同様に、入力画像ＥＰに由来する階調が減じられて「０」となる一方で、中央部Ｃの検出領域Ｍの階調は維持される。この際、縁Ｂの線幅だけ、高い階調を有する検出領域Ｍに入力画像ＥＰの由来する画像成分が影響を及ぼしにくくなる。このため、図８（Ｃ）に示すように、差分画像ＤＰにおける中央部Ｃの検出領域Ｍの階調は低減されにくくなるので、当該検出領域Ｍの中心位置が検出されやすくなり、当該中心位置の検出精度が向上する。
【００３９】
領域検出部６６は、本発明の領域検出手段に相当し、差分画像ＤＰに含まれるパターンＰ０から、当該検出領域Ｍの中心位置を、検出領域Ｍごとにそれぞれ検出する。この際、例えば、領域検出部６６は、まず、所定の閾値で差分画像ＤＰの階調を２値化することで、パターンＰ０を検出する。この後、領域検出部６６は、検出されたパターンＰ０の位置に基づいて差分画像ＤＰから各検出領域Ｍを検出し、更に、２値化される前の差分画像ＤＰの検出領域Ｍにおいて最も階調が高い中心位置をそれぞれ検出する。なお、精度よく検出領域Ｍを検出できれば、差分画像ＤＰの階調の２値化は行わなくてもよい。
【００４０】
投射角算出部６７は、検出された複数の検出領域Ｍの中心位置に基づいて、プロジェクター１に対する投射領域の相対座標を算出する。この際、投射角算出部６７は、検出された複数の検出領域Ｍのうち同一直線上にない３つの検出領域Ｍ（例えば、図３における点線で囲んだ検出領域Ｍ）を用いて、当該相対座標を算出するが、相対座標算出に利用する検出領域Ｍの数が多いほど、より正確な座標算出を行うことができる。そして、投射角算出部６７は、算出された相対座標に基づいて、プロジェクター１による画像の投射角を算出する。
距離算出部６８は、検出された複数の検出領域Ｍの中心位置に基づいて三点測量を行い、プロジェクター１と投射領域との距離を算出する。
このように、投射角算出部６７及び距離算出部６８が、各検出領域Ｍの中心位置に基づいて、相対座標及び投射角の算出、並びに、距離の算出を行うことで、これらを精度良く算出することができる。
【００４１】
投射状態調整部６９は、本発明の投射状態調整手段に相当し、画像投射手段２による画像の投射状態を調整する。この投射状態調整部６９は、台形補正部６９１及びフォーカス調整部６９２を備える。
台形補正部６９１は、算出された投射領域の座標及び投射角に基づいて、入力画像生成部６１により生成される入力画像の座標変換を行い、投射領域に投射された画像のアスペクト比が入力画像のアスペクト比と同じとなるように、フレームメモリー上に生成された入力画像を補正して、投射画像の台形補正を行う。
フォーカス調整部６９２は、算出された距離に応じたフォーカス調整量を、予めＲＯＭに記憶され、かつ、当該距離とフォーカス調整量とが関連付けられたテーブルから取得し、当該フォーカス調整量に基づいて、駆動手段３を駆動させ、投射光学装置２３のフォーカスレンズを進退させる。これにより、投射画像のフォーカス調整が行われる。なお、フォーカス調整量は、当該距離に基づく演算により算出してもよい。
【００４２】
〔投射状態調整処理〕
図９は、投射状態調整処理を示すフローチャートである。
前述の制御手段６は、使用者により操作手段４の前述のキーが入力された場合に、投射状態調整プログラムを読み込んで処理することにより、以下に示す投射状態調整処理を実行する。
この投射状態調整処理では、図９に示すように、まず、入力画像生成部６１が入力画像ＥＰをフレームメモリー上に生成する（ステップＳ１）。
【００４３】
この後、校正用画像生成部６２が、ＲＯＭから読み出した第１パターン画像ＰＰ１を入力画像ＥＰに重畳させて、第１校正用画像ＣＰ１を生成する。この第１校正用画像ＣＰ１は、画像出力部６３によりフレームメモリーから読み出され、画像投射手段２により、被投射面上に投射及び表示される（ステップＳ２）。
そして、撮像画像取得部６４が、投射された第１校正用画像ＣＰ１を撮像手段５に撮像させ、第１校正用画像ＣＰ１の撮像画像ＳＰ１を取得する（ステップＳ３）。
【００４４】
次に、校正用画像生成部６２が、ステップＳ２と同様に、ＲＯＭから読み出した第２パターン画像ＰＰ２を入力画像ＥＰに重畳させて、第２校正用画像ＣＰ２を生成する。この第２校正用画像ＣＰ２は、画像投射手段２により投射及び表示される（ステップＳ４）。
そして、撮像画像取得部６４が、ステップＳ３と同様に、撮像手段５から、第２校正用画像ＣＰ２の撮像画像ＳＰ２を取得する（ステップＳ５）。
【００４５】
この後、差分画像取得部６５が、撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２の差分画像ＤＰを取得する（ステップＳ６）。
そして、領域検出部６６が、取得された差分画像ＤＰからパターンＰ０を検出し、当該パターンＰ０から各検出領域Ｍの位置（中心位置）を検出する（ステップＳ７）。
更に、投射角算出部６７が、検出された各検出領域Ｍの位置に基づいて、被投射面の座標、及び、当該被投射面に対する画像の投射角を算出し、距離算出部６８が、当該各検出領域Ｍに基づいて、プロジェクター１と被投射面との距離を算出する（ステップＳ８）。
【００４６】
そして、投射状態調整部６９の台形補正部６９１が、算出された被投射面の座標及び投射角に基づいて、投射画像の台形歪みを補正するほか、当該投射状態調整部６９のフォーカス調整部６９２が、投射画像のフォーカス調整を行う（ステップＳ９）。
以上により、投射状態調整処理が終了し、以降は、上記のように投射状態が調整された画像投射が行われる。
【００４７】
〔入力画像が動画の場合〕
以上の説明では、第１パターン画像ＰＰ１及び第２パターン画像ＰＰ２が重畳される入力画像ＥＰ（当該各パターン画像ＰＰ１，ＰＰ２の背景となる入力画像ＥＰ）はそれぞれ同じ静止画としたが、表示中の画像が動画である場合には、当該動画に由来する画像に各パターン画像ＰＰ１，ＰＰ２を重畳させて、第１校正用画像ＣＰ１及び第２校正用画像ＣＰ２を生成する。この場合、以下に示す第１〜第３の校正用画像生成工程のうちのいずれかを選択、或いは、複数の工程を組み合わせて、各校正用画像を生成する。なお、これら各工程は、上記ステップＳ２，Ｓ４に行われることとなる。
【００４８】
図１０は、第１の校正用画像生成工程により生成される校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２を示す図である。なお、図１０〜図１２において、入力画像ＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）は、それぞれ各図の（Ａ）から（Ｈ）に向かって順次更新されていくものとする。
第１の校正用画像生成工程では、校正用画像生成部６２が、時間経過とともに変化しうるフレームである入力画像ＥＰに、第１パターン画像ＰＰ１及び第２パターン画像ＰＰ２をそれぞれ重畳させて、第１校正用画像ＣＰ１及び第２校正用画像ＣＰ２を生成する。この場合、第１パターン画像ＰＰ１が重畳される入力画像ＥＰ（図１０の例では、入力画像ＥＰ２〜ＥＰ４）は、連続したフレームでなくてもよい。同様に、第２パターン画像ＰＰ２が重畳される入力画像ＥＰ（図１０の例では、入力画像ＥＰ５〜ＥＰ７）は、連続したフレームでなくてもよい。なお、この場合、動画再生は停止されないので、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２の表示中にも、これらの背景となる入力画像ＥＰが変化する場合がある。
【００４９】
このような第１の校正用画像生成工程でも、撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２の差分画像ＤＰにおいては、縁Ｂの線幅の分に応じた領域の階調が「０」となり、当該領域に挟まれるように位置する階調変化領域（中央部Ｃに応じた領域）が抽出される。このため、このような階調変化領域を検出することにより、前述の検出領域Ｍを検出することが可能である。
【００５０】
図１１は、第２の校正用画像生成工程により生成される校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２を示す図である。
第２の校正用画像生成工程では、図１１に示すように、投射状態調整処理が実行され、校正用画像生成部６２が、第１校正用画像ＣＰ１及び第２校正用画像ＣＰ２を表示する際に、動画の再生が一時停止される。すなわち、校正用画像生成部６２は、時間経過とともに変化しうるフレームである上記入力画像ＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）のうちの１つの入力画像ＥＰ（図１１の例では、入力画像ＥＰ２）に第１パターン画像ＰＰ１及び第２パターン画像ＰＰ２を重畳させて、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２を生成する。このため、図１１（Ｂ）〜（Ｇ）に示す期間は、動画の再生が停止されている状態（入力画像ＥＰの更新が行われない状態）である。従って、図１１（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、表示される第１校正用画像ＣＰ１の背景は、入力画像ＥＰ２で全て同じとなり、また、図１１（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように、表示される第２校正用画像ＣＰ２の背景は、入力画像ＥＰ２で全て同じとなる。
【００５１】
このような第２の校正用画像生成工程によれば、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２の表示中に、背景となる入力画像ＥＰが変化しないので、撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２の差分画像ＤＰは、入力画像ＥＰ２の画像成分である背景部分が削除された画像となる。このため、入力画像ＥＰが静止画である場合と同様に、中央部Ｃに対応するパターンＰ０を抽出しやすくなり、前述の検出領域Ｍを適切かつ容易に検出することが可能である。
【００５２】
図１２は、第３の校正用画像生成工程により生成される校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２を示す図である。
第３の校正用画像生成工程では、図１２に示すように、動画のフレーム周期と、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２の表示及び撮像手段３による撮像周期とを同期させるものである。
すなわち、当該工程では、校正用画像生成部６２が、時間経過とともに変化しうるフレームに応じた入力画像ＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）のうち、１つのフレームに応じた入力画像ＥＰ４に第１パターン画像ＰＰ１を重畳させて第１校正用画像ＣＰ１を生成する。そして、撮像画像取得部６４が、撮像手段３を制御して、第１校正用画像ＣＰ１が表示されるタイミングで、当該第１校正用画像ＣＰ１の撮像画像ＳＰ１を取得する。
同様に、校正用画像生成部６２が、当該入力画像ＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）のうち、１つのフレームに応じた入力画像ＥＰ５に第２パターン画像ＰＰ２を重畳させて第２校正用画像ＣＰ２を生成する。そして、撮像画像取得部６４が、第２校正用画像ＣＰ２が表示されたタイミングで、当該第２校正用画像ＣＰ２の撮像画像ＳＰ２を取得する。
【００５３】
このような第３の校正用画像生成工程によれば、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２が長時間表示されないので、動画再生が妨げられることを抑制できるほか、連続したフレームに応じた２つの入力画像ＥＰ４，ＥＰ５に基づいて、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２を生成することにより、差分画像ＤＰに残留するフレーム間の差異（背景の差異）を少なくすることができる。また、精度よく撮像画像ＳＰ１，ＳＰ２を取得することができれば、前述の第１及び第２の校正用画像生成工程を採用する場合に比べ、短時間で投射状態調整処理を完了できる。
【００５４】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果がある。
校正用画像生成部６２により生成される第１校正用画像ＣＰ１には、内側に位置する中央部Ｃとは階調が異なる縁Ｂを有する第１パターンＰ１が含まれる。これによれば、当該第１パターンＰ１の中央部Ｃと縁Ｂとの階調の差に基づいて、第１校正用画像ＣＰ１の撮像画像ＳＰ１から第１パターンＰ１を検出しやすくすることができる。従って、当該第１パターンＰ１に含まれる検出領域Ｍの検出精度を向上でき、投射状態調整部６９による画像の投射状態の調整を精度よく行うことができる。また、使用者が投射された第１校正用画像ＣＰ１における第１パターンＰ１を認識し易くできるので、当該使用者が投射状態調整処理の実行調整中であることを把握しやすくすることができる。
【００５５】
差分画像取得部６５が、第１校正用画像ＣＰ１の撮像画像ＳＰ１と、第２パターンＰ２が含まれる第２校正用画像ＣＰ２の撮像画像との差分画像ＤＰを取得することで、入力画像ＥＰに由来する画像成分を除去できる。また、第２パターンＰ２は、第１パターンＰ１と同形状を有し、全体に当該第１パターンＰ１の縁Ｂと同じ階調が設定されているので、当該差分画像ＤＰにおいては、第１パターンＰ１における縁Ｂにより縁取られた中央部Ｃに応じたパターンＰ０を浮き上がらせることができる。従って、第１パターンＰ１に含まれる検出領域Ｍを検出しやすくすることができ、当該検出領域Ｍの検出精度を一層向上できる。
【００５６】
領域検出部６６が、検出領域Ｍにおける最も階調が高い位置を検出することで、当該検出領域Ｍの中心位置を検出できる。従って、検出領域Ｍが比較的大きな場合でも、当該検出領域Ｍの中心位置を精度よく検出でき、画像の投射状態の調整を一層精度よく行うことができる。
また、このような階調変化を各検出領域Ｍが有することにより、撮像手段５により撮像された校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２に入力画像ＥＰ等に由来するノイズが含まれる場合でも、当該階調変化を指標として、取得された撮像画像からノイズを除去しやすくすることができる。
【００５７】
検出領域Ｍにおける縁Ｂの階調は低く、当該中央部Ｃの階調は高いので、当該検出領域Ｍにおいては、中心に向かうに従って階調が高くなる（明るくなる）。これによれば、プロジェクター１と被投射面との距離が大きく、撮像手段５の感度が低くなる場合でも、当該撮像手段５が検出領域Ｍの階調変化を適切に取得しやすくすることができる。従って、撮像画像から、検出領域Ｍの中心位置の検出を行いやすくすることができる。
【００５８】
台形補正部６９１が、検出領域Ｍの中心位置に基づいて算出された被投射面の座標及び投射角に基づいて投射画像の台形歪みを補正するので、画像の投射状態を適切に調整することができ、入力画像を適切に表示できる。
同様に、フォーカス調整部６９２が、検出領域Ｍの中心位置に基づいて算出された距離に基づいて投射画像のフォーカス調整を行うので、フォーカスずれを精度よく調整することができ、入力画像を適切に表示できる。
【００５９】
〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２は、それぞれ直線Ｌ１，Ｌ２により形成された３行×３列の格子状を有するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、行数及び列数は、それぞれ適宜設定してよく、また、各パターンは、格子状でなくてもよい。更に、検出領域の形状も適宜設定可能である。
【００６０】
図１３は、前記実施形態の変形である第１校正用画像ＣＰ３及び第２校正用画像ＣＰ４の生成工程を示す図である。
すなわち、第１パターンＰ１が含まれる第１パターン画像ＰＰ１に代えて、図１３中段に示すように、内側の階調とは異なる階調が設定された縁Ｂを有し、かつ、同一直線上にない少なくとも３つの検出領域Ｍ（当該図１３中段の例では４つの検出領域Ｍ）が設定された第１パターンＰ３が含まれる第１パターン画像ＰＰ３と、当該第１パターンＰ３と同形状を有し、かつ、全体が当該検出領域Ｍの縁Ｂと同じ階調に設定された第２パターンＰ４が含まれる第２パターン画像ＰＰ４を用いて上記投射状態調整処理を実行してもよい。この場合には、校正用画像生成部により、当該第１パターン画像ＰＰ３が入力画像ＥＰに重畳されることで、第１校正用画像ＣＰ３が生成され、当該第２パターン画像ＰＰ４が入力画像ＥＰに重畳されることで、第２校正用画像ＣＰ４が生成される。
このような各パターンＰ３，Ｐ４を利用した場合でも、前述のプロジェクター１と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
前記実施形態では、校正用画像生成部６２は、ＲＯＭから読み出した第１パターン画像ＰＰ１及び第２パターン画像ＰＰ２を、フレームメモリー上に生成された入力画像ＥＰにそれぞれ重畳させることで、第１校正用画像ＣＰ１及び第２校正用画像ＣＰ２をそれぞれ生成するとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、前述のＲＯＭから予め読み出した第１パターン画像ＰＰ１を、入力画像ＥＰが記憶されるフレームメモリー領域とは異なるＲＡＭ上の領域に転送しておき、投射状態調整処理を実行する場合に、画像出力部６３により、入力画像ＥＰと第１パターン画像ＰＰ１とを合成した第１校正用画像ＣＰ１を出力してもよい。なお、第２校正用画像ＣＰ２についても、第１校正用画像ＣＰ１と同様の手法で生成及び出力できる。これにより、校正用画像の生成を迅速に行うことができる。
【００６２】
前記実施形態では、校正用画像生成部６２が、第２パターンＰ２が含まれる第２パターン画像ＰＰ２を入力画像ＥＰに重畳させた第２校正用画像ＣＰ２を生成し、差分画像取得部６５が、第１校正用画像ＣＰ１の撮像画像ＳＰ１と、第２校正用画像ＣＰ２の撮像画像ＳＰ２との差分となる差分画像ＤＰを取得することにより、撮像画像から入力画像ＥＰの画像成分を除去するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、第１校正用画像ＣＰ１の撮像画像ＳＰ１から、第１パターンＰ１（特に、第１パターンＰ１の検出領域Ｍ）を検出可能であれば、第２校正用画像ＣＰ２の生成、及び、差分画像ＤＰの取得を省略することも可能である。
【００６３】
前記実施形態では、検出領域Ｍは、当該検出領域Ｍの中心に向かうに従って、階調が高くなるように設定されていたが、本発明はこれに限らない。すなわち、検出領域は、中心に向かうに従って階調が低くなるように設定してもよい。また、このような階調変化がなくてもよい。
前記実施形態では、検出領域Ｍは、縁Ｂの階調が最も低い階調である「０」に設定され、中心の階調が最も高い階調である「２５５」に設定されていたが、本発明はこれに限らない。すなわち、それぞれの階調の差異を検出可能であれば、縁と中心側との階調が異なっていればよい。更に、画像を形成する各画素の階調は２５６階調でなくてもよい。
前記実施形態では、縁Ｂは、直線Ｌ１の中央部Ｃを縁取るように設けられるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、当該縁Ｂは、中央部Ｃの一部を縁取るように設けられていてもよい。
【００６４】
前記実施形態では、投射状態調整部６９は、投射画像の台形歪みを補正する台形補正部６９１と、フォーカス調整を行うフォーカス調整部６９２とを有するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、他の投射状態を調整するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、プロジェクターに利用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１…プロジェクター、２…画像投射手段、５…撮像手段、６１…入力画像生成部（入力画像生成手段）、６２…校正用画像生成部（第１校正用画像生成手段、第２校正用画像生成手段）、６５…差分画像取得部（差分画像取得手段）、６６…領域検出部（領域検出手段）、６９…投射状態調整部（投射状態調整手段）、６９１…台形補正部、６９２…フォーカス調整部、Ｂ…縁（第２の部分）、Ｃ…中央部（第１の部分）、ＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）…入力画像、ＣＰ１…第１校正用画像、ＣＰ２…第２校正用画像、Ｐ１，Ｐ３…第１パターン、Ｐ２，Ｐ４…第２パターン、Ｍ…検出領域。
【図１】
2014150540.tif 000003
【図２】
2014150540.tif 000004
【図３】
2014150540.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014150540.tif 000011
【図１０】
2014150540.tif 000012
【図１１】
2014150540.tif 000013
【図１２】
2014150540.tif 000014
【図１３】
2014150540.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月2日(2014.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投射するプロジェクターであって、
前記画像を投射する画像投射手段と、
投射された前記画像を撮像する撮像手段と、
当該プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手段と、
複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる校正用画像生成手段と、
前記撮像手段により撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手段と、を有し、
前記第１パターンは、第１の部分と、前記第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、
前記検出領域の中心は、前記第１の部分に位置し、
前記検出領域の階調は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って増加及び低下の少なくともいずれかとなる
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記検出領域は、前記第１の部分と前記第２の部分とを含む
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１の部分の階調は、前記第２の部分の階調より高い
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像の台形歪みを補正する台形補正部を有する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整部を有する
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
画像を投射するプロジェクターを用いて行われ、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整方法であって、
前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手順と、
複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成手順と、
前記校正用画像を投射する画像投射手順と、
投射された前記校正用画像を撮像する撮像手順と、
撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手順と、を有し、
前記第１パターンは、第１の部分と、前記第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、
前記検出領域の中心は、前記第１の部分に位置し、
前記検出領域の階調は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って増加及び低下の少なくともいずれかとなる
ことを特徴とする投射状態調整方法。
【請求項７】
画像を投射するプロジェクターにより実行され、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整プログラムであって、
前記プロジェクターに、
前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成ステップと、
複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成ステップと、
前記校正用画像を投射する画像投射ステップと、
投射された前記校正用画像を撮像する撮像ステップと、
撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整ステップと、を実行させ、
前記第１パターンは、第１の部分と、前記第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、
前記検出領域の中心は、前記第１の部分に位置し、
前記検出領域の階調は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って増加及び低下の少なくともいずれかとなる
ことを特徴とする投射状態調整プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記した目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、画像を投射するプロジェクターであって、前記画像を投射する画像投射手段と、投射された前記画像を撮像する撮像手段と、当該プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手段と、複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる校正用画像生成手段と、前記撮像手段により撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手段と、を有し、前記第１パターンは、第１の部分と、前記第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、前記検出領域の中心は、前記第１の部分に位置し、前記検出領域の階調は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って増加及び低下の少なくともいずれかとなることを特徴とする。
本発明では、前記検出領域は、前記第１の部分と前記第２の部分とを含むことが好ましい。
本発明では、前記第１の部分の階調は、前記第２の部分の階調より高いことが好ましい。
本発明では、前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像の台形歪みを補正する台形補正部を有することが好ましい。
本発明では、前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整部を有することが好ましい。
また、本発明の投射状態調整方法は、画像を投射するプロジェクターを用いて行われ、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整方法であって、前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手順と、複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成手順と、前記校正用画像を投射する画像投射手順と、投射された前記校正用画像を撮像する撮像手順と、撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手順と、を有し、前記第１パターンは、第１の部分と、前記第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、前記検出領域の中心は、前記第１の部分に位置し、前記検出領域の階調は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って増加及び低下の少なくともいずれかとなることを特徴とする。
また、本発明の投射状態調整プログラムは、画像を投射するプロジェクターにより実行され、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整プログラムであって、前記プロジェクターに、前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成ステップと、複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成ステップと、前記校正用画像を投射する画像投射ステップと、投射された前記校正用画像を撮像する撮像ステップと、撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整ステップと、を実行させ、前記第１パターンは、第１の部分と、前記第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、前記検出領域の中心は、前記第１の部分に位置し、前記検出領域の階調は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って増加及び低下の少なくともいずれかとなることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の関連技術に係るプロジェクターは、画像を投射するプロジェクターであって、前記画像を投射する画像投射手段と、投射された前記画像を撮像する撮像手段と、当該プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手段と、同一直線上にない複数の検出領域を含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた第１校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる第１校正用画像生成手段と、前記撮像手段により撮像された前記第１校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手段と、を有し、前記第１パターンは、第１の階調を有する第１の部分と、前記第１の階調とは異なる第２の階調を有し、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、前記検出領域は、前記第１の部分に位置することを特徴とする。
この構成によれば、第１校正用画像生成部により生成される第１校正用画像に含まれる第１パターンが、第１の部分とは階調が異なり、当該第１の部分を縁取る第２の部分を有することにより、当該第１パターンにおける第１の部分と第２の部分との階調の差から、撮像された第１校正用画像に含まれる第１パターン（特に、第１の部分）を検出しやすくすることができる。従って、第１パターンに含まれる検出領域の撮像画像からの検出精度を向上でき、投射状態調整手段による画像の投射状態の調整を精度よく実施できる。
また、使用者が投射された第１パターンを認識し易くなるので、投射状態の調整中であることを使用者が把握しやすくすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記関連技術に係るプロジェクターでは、前記第１パターンと略同じ形状を有し、かつ、当該第１パターンと略同じ位置に配置され、全体が前記第２の部分と同じ階調を有する第２パターンを前記入力画像に重畳させた第２校正用画像を生成して、前記画像投射手段により投射させる第２校正用画像生成手段と、前記撮像手段により撮像された前記第１校正用画像と、当該撮像手段により撮像された前記第２校正用画像との差分となる差分画像を取得する差分画像取得手段と、前記差分画像から前記検出領域における前記第１の部分を検出する領域検出手段とを有し、前記投射状態調整手段は、前記領域検出手段により検出された前記第１の部分に基づいて、画像の投射状態を調整することが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この構成によれば、差分画像取得手段が、前述の第１校正用画像の撮像画像と、第２パターンが含まれる第２校正用画像の撮像画像との差分画像を取得することにより、検出領域を検出するための差分画像から、入力画像に由来する画像成分を除去できる。また、第２パターンは、全体が第１パターンにおける第２の部分と同じ階調であるので、当該差分画像においては、第１パターンにおける第１の部分を浮き上がらせることができる。従って、第１パターンに含まれる検出領域を検出しやすくすることができ、当該検出領域の検出精度を一層向上できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記関連技術に係るプロジェクターでは、前記検出領域は、前記第２の部分から当該検出領域の中心に向かうに従って、階調が増加及び低下の少なくともいずれかとなることが好ましい。
この構成によれば、検出領域における最も階調が高い位置、或いは、最も階調が低い位置を検出することで、当該検出領域の中心位置を検出できる。従って、検出領域が比較的大きな場合でも、当該検出領域の中心位置を精度よく検出できるので、画像の投射状態の調整を一層精度よく行うことができる。
また、このような階調変化を各検出領域が有することにより、撮像手段により撮像された校正用画像に入力画像に由来するノイズが含まれる場合でも、当該階調変化を指標として、ノイズの切り分けを行うことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記関連技術に係るプロジェクターでは、前記第１の階調は、前記第２の階調より高いことが好ましい。
ここで、プロジェクターと、当該プロジェクターから画像が投射される被投射面との距離が比較的大きいと撮像手段の感度が低くなる。このため、検出領域における階調が中心に向かうに従って低くなる（暗くなる）場合には、当該撮像手段が検出領域における階調変化を適切に取得しづらくなり、当該撮像手段により撮像された第１校正用画像の第１パターンに含まれる検出領域の階調変化を検出しづらくなる。
これに対し、上記関連技術に係るプロジェクターでは、第１パターンにおける第１の部分に設定された第１の階調は、第２の部分に設定された第２の階調より高いので、当該第１の部分に含まれる検出領域においては、中心に向かうに従って階調が高くなる（明るくなる）。これによれば、プロジェクターと被投射面との距離が大きく、撮像手段の感度が低くなる場合でも、当該撮像手段が検出領域の階調変化を取得しやすくすることができる。従って、撮像画像から、検出領域の中心位置の検出を行いやすくすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記関連技術に係るプロジェクターでは、前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像の台形歪みを補正する台形補正部を有することが好ましい。
この構成によれば、前述のように、検出領域の位置を検出しやすくすることができるので、台形補正部により、投射される画像の台形歪みを精度よく補正することができる。従って、画像の投射状態を適切に調整することができ、入力画像を適切に表示できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記関連技術に係るプロジェクターでは、前記投射状態調整手段は、検出された前記検出領域に基づいて、投射される画像のフォーカス調整を行うフォーカス調整部を有することが好ましい。
この構成によれば、前述のように、検出領域の位置を検出しやすくすることができるので、フォーカス調整部により、投射される画像のフォーカスずれを精度よく調整することができる。従って、画像の投射状態を適切に調整することができ、入力画像を適切に表示できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の関連技術に係る投射状態調整方法は、画像を投射するプロジェクターを用いて行われ、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整方法であって、前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成手順と、第１の部分と、当該第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、同一直線上にない複数の検出領域を前記第１の部分に含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成手順と、前記校正用画像を投射する画像投射手順と、投射された前記校正用画像を撮像する撮像手順と、撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整手順と、を有することを特徴とする。
プロジェクターを用いて上記関連技術に係る投射状態調整方法を行うことにより、上記関連技術に係るプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の関連技術に係る投射状態調整プログラムは、画像を投射するプロジェクターにより実行され、当該画像の投射状態を調整する投射状態調整プログラムであって、前記プロジェクターに、前記プロジェクターに入力される画像情報に基づく入力画像を生成する入力画像生成ステップと、第１の部分と、当該第１の部分とは階調が異なり、前記第１の部分を縁取る第２の部分とを有し、同一直線上にない複数の検出領域を前記第１の部分に含む第１パターンを前記入力画像に重畳させた校正用画像を生成する校正用画像生成ステップと、前記校正用画像を投射する画像投射ステップと、投射された前記校正用画像を撮像する撮像ステップと、撮像された前記校正用画像から検出される前記検出領域に基づいて、画像の投射状態を調整する投射状態調整ステップと、を実行させることを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
このような投射状態調整プログラムをプロジェクターが実行することにより、上記関連技術に係るプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
なお、上記関連技術に係る投射状態調整プログラムを、コンピューター読取可能に記録媒体に記録しておいてもよい。この場合、当該投射状態調整プログラムをプロジェクターが必要に応じて読み取って実行することで、上記関連技術に係るプロジェクターと同様の効果を奏することが可能となる。また、記録媒体として、ＤＡＴ（Digital Audio Tape）等の磁気テープ、ＦＤ（Flexible Disc）等の磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスク装置、並びに、半導体メモリー等を用いることができ、これらを利用して、投射状態調整プログラムをプロジェクターにてインストール及び実行することができるほか、当該投射状態調整プログラムの配布を容易に行うことができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図１２は、第３の校正用画像生成工程により生成される校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２を示す図である。
第３の校正用画像生成工程では、図１２に示すように、動画のフレーム周期と、各校正用画像ＣＰ１，ＣＰ２の表示及び撮像手段５による撮像周期とを同期させるものである。
すなわち、当該工程では、校正用画像生成部６２が、時間経過とともに変化しうるフレームに応じた入力画像ＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）のうち、１つのフレームに応じた入力画像ＥＰ４に第１パターン画像ＰＰ１を重畳させて第１校正用画像ＣＰ１を生成する。そして、撮像画像取得部６４が、撮像手段５を制御して、第１校正用画像ＣＰ１が表示されるタイミングで、当該第１校正用画像ＣＰ１の撮像画像ＳＰ１を取得する。
同様に、校正用画像生成部６２が、当該入力画像ＥＰ（ＥＰ１〜ＥＰ８）のうち、１つのフレームに応じた入力画像ＥＰ５に第２パターン画像ＰＰ２を重畳させて第２校正用画像ＣＰ２を生成する。そして、撮像画像取得部６４が、第２校正用画像ＣＰ２が表示されたタイミングで、当該第２校正用画像ＣＰ２の撮像画像ＳＰ２を取得する。