(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光発生部と、
レーザ光を走査する走査部と、
画像を投影領域に投影する画像投影部と、
投影された前記画像の歪みを補正する画像補正部と、
検出対象物により反射された前記レーザ光を受光する受光部と、
前記検出対象物の位置を取得する位置取得部とを備え、
前記位置取得部は、投影条件情報に基づいて前記レーザ光の前記投影領域における走査軌跡を算出して、前記走査軌跡と、前記画像補正部が画像の歪みを補正する際に用いる画像補正用情報と、前記受光部により受光された前記レーザ光の受光情報とに基づいて前記検出対象物の位置を取得するように構成されている、プロジェクタ。
【請求項２】
前記画像補正部は、前記投影条件情報を含む前記画像補正用情報に基づいて前記レーザ光の前記投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した前記走査軌跡に基づいて前記投影された画像の歪みを補正するように構成されており、
前記位置取得部は、前記投影条件情報を含む位置取得用情報に基づいて前記レーザ光の前記投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した前記走査軌跡と前記受光情報とに基づいて前記検出対象物の位置を取得するように構成されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記画像補正用情報および前記位置取得用情報を、映像表示フレーム周期の自然数倍周期に同期して更新するように構成されている、請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記画像補正用情報および前記位置取得用情報を、ブランキング期間中に更新するように構成されている、請求項２または３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記画像補正用情報および前記位置取得用情報を、互いに同期して更新するように構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記投影条件情報は、投影角度、前記走査部の駆動周波数、前記走査部の走査角、画像の解像度および画像のアスペクト比のうち少なくとも１つを含む、請求項２〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記位置取得部は、前記位置取得用情報が更新された際に、更新後所定の時間が経過するまで位置取得を行わないように構成されている、請求項２〜６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記位置取得部は、前記位置取得用情報を用いて導出した時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいて前記レーザ光の前記投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した前記走査軌跡と前記受光情報とに基づいて画像の歪みが補正された状態で投影された補正画像に対応する前記検出対象物の位置を取得するように構成されている、請求項２〜７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記画像補正部は、前記位置取得用情報と同じ前記画像補正用情報を用いて導出した時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいて前記レーザ光の前記投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した前記走査軌跡に基づいて前記投影された画像の歪みを補正するように構成されている、請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記画像補正部は、前記位置取得部が前記レーザ光の前記投影領域上の走査軌跡を推定するための時間情報と画像座標変換情報との前記関係式と同じ関係式に基づいて前記レーザ光の前記投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した前記走査軌跡に基づいて前記投影された画像の歪みを補正するように構成されている、請求項８または９に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
レーザ光発生部と、
レーザ光を走査する走査部と、
画像を投影領域に投影する画像投影部と、
投影された前記画像の歪みを補正する画像補正部と、
検出対象物により反射された前記レーザ光を受光する受光部と、
前記検出対象物の位置を取得する位置取得部とを備え、
前記位置取得部は、投影条件情報に基づいて前記レーザ光の前記投影領域における走査軌跡を算出して、前記走査軌跡と、前記画像補正部が画像の歪みを補正する際に用いる画像補正用情報と、前記受光部により受光された前記レーザ光の受光情報とに基づいて前記検出対象物の位置を取得するように構成されている、プロジェクタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光発生部を備えるプロジェクタおよびプロジェクタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光発生部を備えるプロジェクタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、レーザ光を出力するレーザ光源（レーザ光発生部）と、レーザ光を走査するスキャナミラー（走査部）と、棒やペン等（検出対象物）により反射されたレーザ光を受光する受光センサ（受光部）と、受光センサにより受光されたレーザ光の受光情報に基づいて棒やペン等の位置を取得するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（中央演算処理装置））とを備えるプロジェクタが開示されている。このプロジェクタでは、ＣＰＵは、受光センサが反射されたレーザ光を受光した時間に基づいてスキャナミラーによるレーザ光の走査位置を特定することによって棒やペンの位置を取得するように構成されている。
【０００４】
また、従来、レーザ光の出力タイミングを変更させて投影される画像の歪みを補正する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４３８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のプロジェクタでは、レーザ光の出力タイミングを変更させて投影される画像の歪みを補正した場合、同じ走査位置でも補正をしない場合に比べてレーザ光が出力される時間がずれると考えられる。この場合、同じ走査位置において反射されるレーザ光を受光部により受光する時間が補正をしない場合に比べてずれてしまうので、歪みが補正された画像に対して棒やペン等の位置がずれて取得されてしまうという不都合がある。このため、歪みが補正された画像に対応する検出対象物の位置を精度よく取得することができないという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、画像の歪みを補正して投影した際に、歪みが補正された画像に対応する検出対象物の位置を精度よく取得することが可能なプロジェクタおよびプロジェクタシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
この発明の第１の局面によるプロジェクタは、レーザ光発生部と、レーザ光を走査する走査部と、画像を投影領域に投影する画像投影部と、投影された画像の歪みを補正する画像補正部と、検出対象物により反射されたレーザ光を受光する受光部と、検出対象物の位置を取得する位置取得部とを備え、位置取得部は、投影条件情報に基づいてレーザ光の投影領域における走査軌跡を算出して、走査軌跡と、画像補正部が画像の歪みを補正する際に用いる画像補正用情報と、受光部により受光されたレーザ光の受光情報とに基づいて検出対象物の位置を取得するように構成されている。
【０００９】
この第１の局面によるプロジェクタでは、上記のように、受光部により受光されたレーザ光の受光情報と画像補正部が画像を補正する際に用いた投影条件情報とに基づいて検出対象物の位置を取得する位置取得部を設けることによって、投影された画像の歪みを補正した場合に、位置取得部により画像を補正する際に用いたのと共通の投影条件情報を用いて検出対象物の位置を取得することができるので、歪みが補正された画像に対応するように検出対象物の位置を対応させて取得することができる。その結果、画像の歪みを補正して投影した際に、歪みが補正された画像に対応する検出対象物の位置を精度よく取得することができる。
【００１０】
上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、画像補正部は、投影条件情報を含む画像補正用情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡に基づいて投影された画像の歪みを補正するように構成されており、位置取得部は、投影条件情報を含む位置取得用情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡と受光情報とに基づいて検出対象物の位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、位置取得部が検出対象物の位置を取得するために用いる走査軌跡が、画像補正部が画像補正する際に用いる走査軌跡と同じ投影条件情報に基づいて推定されるので、位置取得部が容易に補正後の画像に対応する検出対象物の位置を精度よく取得することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、画像補正用情報および位置取得用情報を、映像表示フレーム周期の自然数倍周期に同期して更新するように構成されている。このように構成すれば、１枚の映像表示フレーム中で２回以上画像補正用情報および位置取得用情報が更新されることがないので、位置取得部の位置取得制御を複雑にすることなく、位置取得部による補正後の画像に対応する検出対象物の位置取得を精度よく行うことができる。
【００１２】
上記画像補正部が画像補正用情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定する構成において、好ましくは、画像補正用情報および位置取得用情報を、ブランキング期間中に更新するように構成されている。このように構成すれば、レーザ光が出力されていないブランキング期間中に画像補正情報および位置取得情報が更新されるので、たとえば、１枚の映像表示フレームを走査している途中に補正画像が更新されてしまうことを抑制することができる。
【００１３】
上記画像補正部が画像補正用情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定する構成において、好ましくは、画像補正用情報および位置取得用情報を、互いに同期して更新するように構成されている。このように構成すれば、画像補正部により画像補正用情報に基づいて推定される走査軌跡と位置取得部により位置取得用情報に基づいて推定される走査軌跡とを略同じタイミングで更新することができるので、画像補正部により更新された画像補正用情報に対応して画像補正が行われた直後でも、位置取得部により補正後の画像に対応する検出対象物の位置を精度よく取得することができる。
【００１４】
上記画像補正部が画像補正用情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定する構成において、好ましくは、投影条件情報は、投影角度、走査部の駆動周波数、走査部の走査角、画像の解像度および画像のアスペクト比のうち少なくとも１つを含む。このように構成すれば、投影角度、走査部の駆動周波数、走査部の走査角、画像の解像度および画像のアスペクト比のうち少なくとも１つを画像の歪みを補正および検出対象物の位置取得に共通に用いて歪みが補正された画像に対応する検出対象物の位置を容易に精度よく取得することができる。
【００１５】
上記画像補正部が画像補正用情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定する構成において、好ましくは、位置取得部は、位置取得用情報が更新された際に、更新後所定の時間が経過するまで位置取得を行わないように構成されている。このように構成すれば、たとえば、位置取得用情報とともに画像補正用情報が更新されて補正画像が更新された場合に、ユーザが更新後の補正画像に対応させて検出対象物を移動させた場合でもユーザが検出対象物を移動させるのを待って移動後の検出対象物の位置を取得することができる。
【００１６】
上記画像補正部が画像補正用情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定する構成において、好ましくは、位置取得部は、位置取得用情報を用いて導出した時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡と受光情報とに基づいて画像の歪みが補正された状態で投影された補正画像に対応する検出対象物の位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、位置取得部によりレーザ光の投影領域上の走査軌跡を、位置取得用情報を用いて導出した時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいて容易に推定することができる。
【００１７】
この場合、好ましくは、画像補正部は、位置取得用情報と同じ画像補正用情報を用いて導出した時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡に基づいて投影された画像の歪みを補正するように構成されている。このように構成すれば、画像補正部により推定される走査軌跡と位置取得部により推定される走査軌跡とが、同じ情報を用いて導出された時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいて推定されるので、位置取得部により補正後の画像に対応する検出対象物の位置をより精度よく取得することができる。
【００１８】
上記位置取得部が時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定する構成において、好ましくは、画像補正部は、位置取得部がレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定するための時間情報と画像座標変換情報との関係式と同じ関係式に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡に基づいて投影された画像の歪みを補正するように構成されている。このように構成すれば、画像補正部により推定される走査軌跡と位置取得部により推定される走査軌跡とが同じになるので、位置取得部が補正後の画像に対応する検出対象物の位置をより精度よく取得することができる。
【００１９】
この発明の第２の局面によるプロジェクタシステムは、レーザ光発生部と、レーザ光を走査する走査部と、画像を投影領域に投影する画像投影部と、投影された画像の歪みを補正する画像補正部と、検出対象物により反射されたレーザ光を受光する受光部と、検出対象物の位置を取得する位置取得部とを備え、位置取得部は、投影条件情報に基づいてレーザ光の投影領域における走査軌跡を算出して、走査軌跡と、画像補正部が画像の歪みを補正する際に用いる画像補正用情報と、受光部により受光されたレーザ光の受光情報とに基づいて検出対象物の位置を取得するように構成されている。
【００２０】
この第２の局面によるプロジェクタシステムでは、上記のように、受光部により受光されたレーザ光の受光情報と画像補正部が画像を補正する際に用いた投影条件情報とに基づいて検出対象物の位置を取得する位置取得部を設けることによって、投影された画像の歪みを補正した場合に、位置取得部により画像を補正する際に用いたのと共通の投影条件情報を用いて検出対象物の位置を取得することができるので、歪みが補正された画像に対応するように検出対象物の位置を対応させて取得することができる。その結果、画像の歪みを補正して投影した際に、歪みが補正された画像に対応する検出対象物の位置を精度よく取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によるプロジェクタの使用状態を示した模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるプロジェクタの構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプロジェクタの反射光の受光を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態によるプロジェクタの走査領域を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態によるプロジェクタの画像補正を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態によるプロジェクタのレーザ光の反射を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態によるプロジェクタのＭＥＭＳミラーの垂直方向の駆動を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態によるプロジェクタの画像座標の変換を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態によるプロジェクタの走査軌跡の近似式を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるプロジェクタの変形例による走査軌跡を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態によるプロジェクタ１００の構成を説明する。なお、プロジェクタ１００は、本発明の「プロジェクタシステム」の一例である。
【００２４】
本発明の一実施形態によるプロジェクタ１００は、図１に示すように、テーブル１上に配置して使用されるように構成されている。また、プロジェクタ１００は、テーブル１などの投影領域の上面に対して、画像１ａが投影されるように構成されている。なお、テーブル１は、本発明の「投影領域」の一例である。
【００２５】
プロジェクタ１００は、図２に示すように、メインＣＰＵ１０１と、操作部１０２と、３つのレーザ光源１０３〜１０５と、２つの偏光ビームスプリッタ１０６および１０７と、レンズ１０８と、画像投影部１０９と、表示制御部１１０と、ポインティング検出制御部１２０とを備える。画像投影部１０９は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー１０９ａを含む。表示制御部１１０は、映像処理部１１１と、光源制御部１１２と、ＬＤ(レーザダイオード)ドライバ１１３と、ミラー制御部１１４と、ミラードライバ１１５とを含む。ポインティング検出制御部１２０は、光検出部１２１と、位置取得ＣＰＵ１２２とを含む。なお、レーザ光源１０３〜１０５は、本発明の「レーザ光発生部」の一例であり、ＭＥＭＳミラー１０９ａは、本発明の「走査部」の一例である。また、映像処理部１１１は、本発明の「画像補正部」の一例である。また、光検出部１２１は、本発明の「受光部」の一例であり、位置取得ＣＰＵ１２２は、本発明の「位置取得部」の一例である。
【００２６】
メインＣＰＵ１０１は、プロジェクタ１００の各部を制御するように構成されている。操作部１０２は、プロジェクタ１００の電源を入れる操作を受け付けたり、画像の投影角度を変更する操作を受け付けたり、画像の解像度を変更する操作を受け付けたりするために設けられている。レーザ光源１０３は、青色のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１０６およびレンズ１０８を通過させてＭＥＭＳミラー１０９ａに照射するように構成されている。レーザ光源１０４および１０５は、それぞれ、緑色のレーザ光および赤色のレーザ光をビームスプリッタ１０７、１０６およびレンズ１０８を通過させてＭＥＭＳミラー１０９ａに照射するように構成されている。
【００２７】
画像投影部１０９は、画像１ａ（図１参照）をテーブル１に投影するように構成されている。具体的には、画像投影部１０９のＭＥＭＳミラー１０９ａが、レーザ光源１０３〜１０５から照射されたレーザ光を走査して、画像１ａをテーブル１に投影するように構成されている。ＭＥＭＳミラー１０９ａは、水平方向および垂直方向の２軸に駆動してレーザ光を走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー１０９ａは、水平方向を共振駆動により高速走査するとともに、垂直方向を直流駆動により低速走査するように構成されている。
【００２８】
映像処理部１１１は、外部から入力される映像信号に基づいて、映像の投影を制御するように構成されている。具体的には、映像処理部１１１は、外部から入力される映像信号に基づいて、ミラー制御部１１４を介して、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動を制御するとともに、光源制御部１１２を介して、レーザ光源１０３〜１０５によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。また、映像処理部１１１は、投影された画像１ａの歪みを補正するように構成されている。
【００２９】
具体的には、映像処理部１１１は、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比に基づいて後述する時間情報と画像変換情報との関係式（後述の式（７）参照）を導出する。そして、映像処理部１１１は、導出した時間情報と画像変換情報との関係式に基づいてレーザ光のテーブル１上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡に基づいて画像１ａの歪みを補正するように構成されている。また、映像処理部１１１は、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報をフレーム周期の自然数倍の周期でフレームとフレームの間のブランキング期間に更新するように構成されている。また、映像処理部１１１は、ユーザの操作により、投影角度が変更された場合に、投影角度の情報およびＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角の情報を更新するように構成されている。また、映像処理部１１１は、ユーザの操作により、解像度およびアスペクト比が変更された場合に、それぞれ、画像１ａの解像度の情報および画像１ａのアスペクト比の情報を更新するように構成されている。また、映像処理部１１１は、温度変動等により、ＭＥＭＳミラー１０９ａの共振周波数が変動した場合に、駆動周波数の情報を更新するように構成されている。また、映像処理部１１１は、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報を位置取得ＣＰＵ１２２に更新させるための同期信号を送信可能に構成されている。なお、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報は、本発明の「投影条件情報」および「画像補正用情報」の一例である。
【００３０】
光源制御部１１２は、映像処理部１１１による制御に基づいて、ＬＤドライバ１１３を制御して、レーザ光源１０３〜１０５によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。具体的には、光源制御部１１２は、ＭＥＭＳミラー１０９ａが走査するタイミングに合せて画像１ａの各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源１０３〜１０５から照射させる制御を行うように構成されている。
【００３１】
ミラー制御部１１４は、映像処理部１１１による制御に基づいて、ミラードライバ１１５を制御して、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動を制御するように構成されている。
【００３２】
ここで、本実施形態では、光検出部１２１は、図３に示すように、タッチペン２により反射されたレーザ光を受光（検出）するように構成されている。位置取得ＣＰＵ１２２は、反射されたレーザ光を光検出部１２１が検出した時間情報と、レーザ光の走査軌跡とに基づいてタッチペン２の位置を取得するように構成されている。具体的には、位置取得ＣＰＵ１２２は、水平同期信号からレーザ光を検出するまでの経過時間と、レーザ光の走査軌跡とに基づいて、検出したレーザ光が画像１ａに対してどの位置を走査されているのかを特定して、タッチペン２の画像１ａに対応する位置を取得する。また、位置取得ＣＰＵ１２２は、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報に基づいて、後述する時間情報と画像変換情報との関係式（後述の式（７）参照）を導出する。そして、位置取得ＣＰＵ１２２は、導出した時間情報と画像変換情報との関係式に基づいてレーザ光の走査軌跡を推定するように構成されている。なお、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報は、本発明の「位置取得用情報」の一例である。また、時間情報は、本発明の「受光情報」の一例である。
【００３３】
また、位置取得ＣＰＵ１２２は、映像処理部１１１からの同期信号を受信した場合に、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報を更新するように構成されている。また、位置取得ＣＰＵ１２２は、映像処理部１１１からの同期信号を受信した場合に、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報を更新した際に、更新後所定の時間（たとえば１秒）が経過するまで位置取得を行わないように構成されている。
【００３４】
図４〜図５を参照して、本発明の一実施形態によるプロジェクタ１００の画像１ａの歪みの補正について説明する。
【００３５】
プロジェクタ１００から照射されたレーザ光の走査軌跡は、図４に示すように、左右に振動しながら、徐々にプロジェクタ１００から遠ざかるような軌跡を描く。また、レーザ光の走査軌跡は、プロジェクタ１００に近い側では、比較的直線的でかつ横幅が狭く描かれ、プロジェクタ１００から遠い側では、比較的曲線的でかつ横幅が大きくなって描かれる。このため、長方形の画像１ａに対して、走査領域は台形のような形になるため、画像１ａを投影する際に歪みを補正することが必要となる。
【００３６】
映像処理部１１１は、図５に示すように、後述する時間情報と画像変換情報との関係式に基づいて推定したレーザ光の走査軌跡に沿って画像１ａの画素に対応する色のレーザ光を出力するように光源制御部１１２を制御する。たとえば、この場合、映像処理部１１１は、推定した走査軌跡が通るｐ１〜ｐ７の順に各画素に対応する色のレーザ光を出力するように光源制御部１１２を制御する。また、画像１ａの外側の領域を走査している際には、レーザ光を出力しないように光源制御部１１２を制御する。このように走査軌跡に応じて、映像処理部１１１が各画素に対応する色のレーザ光を出力させる制御を行うことにより、画像１ａの歪みが補正される。言い換えると、映像処理部１１１は、同じ走査位置でも補正をしない場合に比べてレーザ光の出力タイミングを変更させて投影される画像１ａの歪みを補正する。
【００３７】
図６〜図９を参照して、本発明の一実施形態によるプロジェクタ１００の映像処理部１１１および位置取得ＣＰＵ１２２がレーザ光のテーブル１上の走査軌跡を推定する処理について説明する。
【００３８】
まず、図６に示すようなＭＥＭＳミラー１０９ａの中心を原点とする座標系を用いてレーザ光の反射について説明する。ＭＥＭＳミラー１０９ａの垂直方向の駆動軸はｘ軸上として、水平方向の駆動軸はｙ軸上とする。また、点Ｐは、ＭＥＭＳミラー１０９ａの法線上の点である。また、点Ｑは、レーザ光源１０３〜１０５から照射されるレーザ光がＭＥＭＳミラー１０９ａに入射する方向の点である。また、点Ｒは、レーザ光がＭＥＭＳミラー１０９ａによりテーブル１上に走査される方向の点である。また、点Ｓは、レーザ光がＭＥＭＳミラー１０９ａによりテーブル１上に走査された点である。ここで、点ＱはＭＥＭＳミラー１０９ａの中心に対して同じ位置にあり移動しないものとする。また、ＭＥＭＳミラー１０９ａが駆動することにより、レーザ光が走査されてテーブル１上において点Ｓが移動する。
【００３９】
次に、以下の式（１）〜式（７）を用いて、時間情報と画像変換情報との関係式を導出する過程を説明する。ここで、各フレームの開始時間をｔ＝０とする。ＭＥＭＳミラー１０９ａは、図７に示すように、角αを中心に±θｖだけ回転速度一定で式（１）のように垂直方向（ｘ軸回り）に駆動される。また、ＭＥＭＳミラー１０９ａは、式（２）のように水平方向（ｙ軸回り）に回転角一定となるよう共振駆動される。なお、式（１）においてθｖ（ｔ）は時間ｔに対応するＭＥＭＳミラー１０９ａの垂直方向（ｘ軸回り）の回転角度、αはＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動の中心の角度、θｖは振幅角、ａは回転速度を、それぞれ表す。また、式（２）においてθｈ（ｔ）は時間ｔに対応するＭＥＭＳミラー１０９ａの水平方向（ｙ軸回り）の回転角度、θｈｍａｘは振幅角、ωは角速度、ｆは角速度ωに対応する周波数、πは円周率を、それぞれ表す。
【００４０】
【数１】
0005864177.tif 000002
なお、フレームレートが変更された場合、ＭＥＭＳミラー１０９ａの垂直方向の回転速度が変わり式（１）の回転速度ａの値が対応して変更される。また、投影角度が変更された場合、ＭＥＭＳミラー１０９ａの垂直方向の駆動中心が変わり式（１）の角αの値が対応して変更される。
【００４１】
【数２】
0005864177.tif 000003
なお、アスペクト比または走査角が変更された場合、ＭＥＭＳミラー１０９ａの水平方向の振幅角が変わり式（２）のθhmaxの値が対応して変更される。また、駆動周波数が変更された場合、式（２）の角速度ωおよび周波数ｆの値が対応して変更される。
【００４２】
また、点Ｑの位置ベクトルは式（３）のように表される。なお、式（３）においてβは点Ｑのｙ軸からの角度を表す。
【００４３】
【数３】
0005864177.tif 000004
また、ＭＥＭＳミラー１０９ａの法線方向の単位ベクトルは式（４）のように表される。
【００４４】
【数４】
0005864177.tif 000005
よって、走査される方向の点Ｒのベクトルは式（５）のように表される。なお、式（５）においてｘｒ（ｔ）、ｙｒ（ｔ）およびｚｒ（ｔ）はそれぞれ、時間ｔに対応する点Ｒのｘ座標、ｙ座標およびｚ座標を表す。
【００４５】
【数５】
0005864177.tif 000006
ここで、テーブル１の投影面は、ｚ軸に垂直で（０，０，Ｄ）を通る平面上に位置する。よって、テーブル上に走査される点Ｓは、式（６）のように表される。なお、式（６）においてＤは、テーブル１のｚ座標を表す。
【００４６】
【数６】
0005864177.tif 000007
図８に示すように、この点Ｓのｘ座標およびｙ座標を画像１ａの画素に対応するようにｖ（ｘ，ｙ）により線形変換すると、時間情報と画像変換情報との関係式は、式（７）のように表される。
【００４７】
【数７】
0005864177.tif 000008
映像処理部１１１および位置取得ＣＰＵ１２２は、導出された時間情報と画像変換情報との関係式（式（７））に基づいて、レーザ光のテーブル上の走査軌跡を推定する。
【００４８】
ここで、本実施形態では、映像処理部１１１および位置取得ＣＰＵ１２２は、図９に示すように、水平同期信号に応じたラインごとにそれぞれ走査軌跡を近似してレーザ光のテーブル上の走査軌跡を推定する。また、映像処理部１１１および位置取得ＣＰＵ１２２は、同じ時間情報と画像座標変換情報との関係式に基づいてレーザ光のテーブル２上の走査軌跡を近似式にして推定する。
【００４９】
式（８）〜式（１０）を用いて、ｉライン目の近似式について説明する。水平同期信号を基準とした時間をｔｏｆｓとして、ｕ（ｔ）の式をテイラー展開して近似する。なお、ｉライン目の開始位置における時間はｔｏｆｓ＝０とする。また、ｉライン目の終了位置における時間はＭＥＭＳミラー１０９ａの水平方向の周波数ｆを用いてｔｏｆｓ＝１／２ｆと表せる。ここで、開始位置と終了位置の中央の時間ｔｏｆｓ＝１／４ｆを中心にテイラー展開すると、ｘ座標は、式（８）のように表せ、ｙ座標は、式（９）のように表せる。
【００５０】
【数８】
0005864177.tif 000009
【００５１】
【数９】
0005864177.tif 000010
なお、式（８）のｕｉｘ（ｔｏｆｓ）は、レーザ光のテーブル１上の走査軌跡の時間ｔｏｆｓに対応するｘ座標を表す。また、ａ０ｉｘ〜ａ７ｉｘは、それぞれ、ｕ（ｔ）のｘ座標の関数の０次〜７次微分のｔ＝１／４ｆ（展開中心）における微分係数である。また、式（９）のｕｉｙ（ｔｏｆｓ）は、レーザ光のテーブル１上の走査軌跡の時間ｔｏｆｓに対応するｙ座標を表す。また、ａ０ｉｙ〜ａ７ｉｙは、それぞれ、ｕ（ｔ）のｙ座標の関数の０次〜７次微分のｔ＝１／４ｆ（展開中心）における微分係数である。
【００５２】
本実施形態では、上記のように、光検出部１２１により受光されたレーザ光の受光情報と映像処理部１１１が画像１ａを補正する際に用いた投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報とに基づいてタッチペン２の位置を取得する位置取得ＣＰＵ１２２を設けることによって、投影された画像１ａの歪みを補正した場合に、位置取得ＣＰＵ１２２により画像１ａを補正する際に用いたのと共通の投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報を用いてタッチペン２の位置を取得することができるので、歪みが補正された画像１ａに対応するようにタッチペン２の位置を対応させて取得することができる。その結果、画像１ａの歪みを補正して投影した際に、歪みが補正された画像１ａに対応するタッチペン２の位置を精度よく取得することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、上記のように、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報に基づいてレーザ光のテーブル１上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡に基づいて投影された画像１ａの歪みを補正するように映像処理部１１１を構成するとともに、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報に基づいてレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡と受光情報とに基づいて検出対象物の位置を取得するように位置取得ＣＰＵ１２２を構成することによって、位置取得ＣＰＵ１２２がタッチペン２の位置を取得するために用いる走査軌跡が、映像処理部１１１が画像補正する際に用いる走査軌跡と同じ投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報に基づいて推定されるので、位置取得ＣＰＵ１２２が容易に補正後の画像１ａに対応するタッチペン２の位置を精度よく取得することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、上記のように、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報を、ブランキング期間中に更新するように構成することによって、レーザ光が出力されていないブランキング期間中に投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報が更新されるので、１枚の映像表示フレームを走査している途中に補正画像が更新されてしまうことを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報を、映像処理部１１１および位置取得ＣＰＵ１２２により、互いに同期して更新するように構成することによって、映像処理部１１１により投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報に基づいて推定される走査軌跡と位置取得ＣＰＵ１２２により投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報に基づいて推定される走査軌跡とを略同じタイミングで更新することができるので、映像処理部１１１により更新された投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報に対応して画像補正が行われた直後でも、位置取得ＣＰＵ１２２により補正後の画像１ａに対応するタッチペン２の位置を精度よく取得することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、位置取得ＣＰＵ１２２を、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報が更新された際に、更新後所定の時間（たとえば１秒）が経過するまで位置取得を行わないように構成することによって、投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報が更新されたことにより補正画像が更新された場合に、ユーザが更新後の補正画像に対応させてタッチペン２を移動させた場合でもユーザがタッチペン２を移動させるのを待って移動後のタッチペン２の位置を取得することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、映像処理部１１１を、位置取得ＣＰＵ１２２がレーザ光のテーブル２上の走査軌跡を推定するための時間情報と画像座標変換情報との関係式と同じ関係式に基づいてレーザ光のテーブル２上の走査軌跡を推定して、推定した走査軌跡に基づいて投影された画像の歪みを補正するように構成することによって、映像処理部１１１により推定される走査軌跡と位置取得ＣＰＵ１２２により推定される走査軌跡とが同じになるので、位置取得ＣＰＵ１２２が補正後の画像に対応するタッチペン２の位置をより精度よく取得することができる。
【００５８】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５９】
たとえば、上記実施形態では、画像を投影領域としてのテーブルに投影する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像をスクリーンなどの投影領域に投影してもよいし、レーザ光を分けてテーブルとスクリーンのように２つ以上の投影領域に投影するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、画像補正部としての映像処理部１１１がレーザ光の走査軌跡を推定するために用いた画像補正用情報および投影条件情報としての投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報と、位置取得部としての位置取得ＣＰＵ１２２がレーザ光の走査軌跡を推定するために用いた位置取得用情報および投影条件情報としての投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報とが同じである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像補正用情報と位置取得用情報とで少なくとも１つの同じ投影条件情報を含んでいればよい。たとえば、画像補正用情報として投影角度、ＭＥＭＳミラー１０９ａの駆動周波数、ＭＥＭＳミラー１０９ａの走査角、画像１ａの解像度および画像１ａのアスペクト比の情報を用いて、位置取得用情報として投影角度の情報のみを用いるようにしてもよい。この場合、位置取得部は、走査軌跡を推定するために複雑な計算をしなくてもよく、簡易な構成にすることが可能である。
【００６１】
また、上記実施形態では、画像補正部としての映像処理部１１１がレーザ光の走査軌跡を推定するために用いた時間情報と画像座標変換情報との関係式と、位置取得部としての位置取得ＣＰＵ１２２がレーザ光の走査軌跡を推定するために用いた時間情報と画像座標変換情報との関係式とが同じ関係式である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、少なくとも１つの同じ投影条件情報を用いていれば画像補正部がレーザ光の走査軌跡を推定するために用いた時間情報と画像座標変換情報との関係式と、位置取得部がレーザ光の走査軌跡を推定するために用いた時間情報と画像座標変換情報との関係式とが、互いに異なる関係式であってもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、画像を投影する赤緑青のレーザ光を照射することにより検出対象物としてタッチペンの位置（座標）を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、赤外線レーザのような画像投影に寄与しない（非可視光の）検出専用のレーザ光により検出対象物の位置（座標）を検知してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、画像補正部としての映像処理部１１１、受光部としての光検出部１２１および位置取得部としての位置取得ＣＰＵ１２２がプロジェクタに設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、受光部がプロジェクタとは別の装置に設けられていてもよい。また、位置取得部、受光部および画像補正部が互いに別の装置に設けられていてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、画像補正部としての映像処理部１１１および位置取得部としての位置取得ＣＰＵ１２２が水平同期信号に応じたラインごとにそれぞれ走査軌跡を近似してレーザ光の走査軌跡を推定する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、画像補正部および位置取得部は、導出された時間情報と画像変換情報との関係式（式（７））に基づいて、図１０に示すように、フレーム毎にレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定してもよい。この場合、たとえば、画像補正部および位置取得部は、垂直同期信号に応じて各フレームの開始時間をｔ＝０とし、垂直同期信号からレーザ光を検出するまでの経過時間をｔとし、回路処理の遅延時間をΔｔとした場合に、式（１０）のようにレーザ光の投影領域上の走査軌跡を推定してもよい。なお、遅延時間Δｔは一定の時間（たとえば、０．１ミリ秒）である。遅延時間Δｔを考慮することにより、より精度よく検出対象物の位置を取得することが可能である。また、式（１０）のｗ（ｔ）は、レーザ光の投影領域上の走査軌跡の時間ｔに対応する座標を表す。
【００６５】
【数１０】
0005864177.tif 000011
【符号の説明】
【００６６】
１  テーブル（投影領域）
１ａ  画像
２  タッチペン（検出対象物）
１００  プロジェクタ（プロジェクタシステム）
１０３、１０４、１０５  レーザ光源（レーザ光発生部）
１０９  画像投影部
１０９ａ  ＭＥＭＳミラー（走査部）
１１１  映像処理部（画像補正部）
１２１  光検出部（受光部）
１２２  位置取得ＣＰＵ（位置取得部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図１０】
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