(57)【要約】【課題】スクリーンに手を加えたりプロジェクタに傾斜検出機構を設けたりすることなしに投射画像の歪みが補正できるプロジェクタを提供する。【解決手段】投射面上の位置を指示する発信器付指し棒７０の発信する超音波および赤外線の受信時刻に基づいて、発信器と第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２との間の距離を算出する発信時刻情報受信部と、投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点において所定の位置となるように画面に向けて投射された複数の基準点９１〜９４について、発信器付指し棒７０を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの距離情報と、補正希望先９８位置情報とから、上縁近傍の基準点９３の座標をそれぞれに対応する補正希望先９８に一致させるための座標変換テーブルを作成する画像補正情報算出部とを有する。【選択図】図３
2006197105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器と組み合わせて使用され、赤外線受光部および互いに離れて配置された第１の超音波受信部と第２の超音波受信部とを有する発信器情報受信部付プロジェクタであって、
投射面上の位置を指示する前記発信器の発信する超音波および赤外線の受信時刻に基づいて、前記発信器と前記第１の超音波受信部および前記発信器と前記第２の超音波受信部とのそれぞれの距離を算出して距離情報として格納する発信時刻情報受信部と、
投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点について、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの投射面上の前記距離情報と、上縁近傍の両隅を含む複数の前記基準点の補正希望先についての位置情報とから、前記上縁近傍の前記基準点の座標をそれぞれに対応する前記補正希望先に一致させるための座標変換テーブルを作成する画像補正情報算出部とを有する、発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項２】
前記基準点の補正希望先は、画面における前記テストパターンの下側両隅近傍の前記基準点の座標を基として、前記テストパターン自体の前記テストパターンの下側両隅近傍の前記基準点の座標と上縁近傍の両隅を含む複数点の前記基準点の座標との位置関係から前記画面上の望ましい所定の位置として算出される、請求項１に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項３】
前記基準点の補正希望先は、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの基準点の補正希望先の投射面上の前記距離情報と投射面の下側両隅近傍の前記基準点の前記距離情報とから算出される、請求項１に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項４】
前記発信時刻情報受信部は、
投射光軸と直交する垂直面上にそれぞれが水平方向に離れて配設されていて、前記発信器の前記超音波発信部で発生した超音波を受信する第１の超音波受信部および第２の超音波受信部と、
前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部の近傍に配置されて前記発信器の前記赤外線発光部で発生した赤外線を受光する赤外線受光部と、
前記赤外線受光部の受光時刻と前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部の受信時刻との差から、前記発信器の前記超音波発信部から前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部までの超音波到達時間を算出し、該超音波到達時間から前記超音波発信部と前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部までの距離を算出する時間差解析距離算出部と、
算出した距離情報を所定の順に格納する発信器距離情報格納部とを有し、
前記画像補正情報算出部は、
投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点に、基準点となる複数点のポイント状のテストパターンを所定の位置となるように投射させるテストパターン生成部と、
前記発信器距離情報格納部に記憶されている下側２点の基準点の距離情報と前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔とから、下側２点の前記基準点が前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む前記投射光軸に平行な面上にあると仮定したときの、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部とを結ぶ線と前記下側２点のそれぞれの前記基準点との間のみなし垂直距離を算出する下側基準点距離取得部と、
前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部とを含む前記投射光軸に垂直な面と前記投射面の上縁側の前記基準点との間の垂直距離が前記みなし垂直距離と等しいと仮定し、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔と、前記発信器距離情報格納部に記憶されている投射面上の上側複数点の前記基準点の距離情報とにより、上側複数点の前記基準点のそれぞれの前記投射光軸と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出する上側基準点座標算出部と、
所定の手順により上側複数点の前記基準点の補正希望先座標を算出する上側補正希望先座標算出部と、
前記上側基準点座標算出部で算出されたそれぞれの上側基準点座標を、前記上側補正希望先座標算出部で算出されたそれぞれの基準点に対応する上側補正希望先座標に一致させるための座標変換テーブルを作成する座標変換テーブル作成部とを有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項５】
前記上側補正希望先座標算出部は、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部とを含む前記投射光軸に垂直な面と投射面上縁側の前記基準点近傍との間の垂直距離が前記みなし垂直距離と等しいと仮定し、
前記発信器距離情報格納部に記憶されている下側２点の基準点の距離情報と前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔とから、下側２点の前記基準点が前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む前記投射光軸に平行な面上にあると仮定したときの下側２点の前記基準点の座標を算出し、
前記下側２点の前記基準点の座標が前記テストパターンの下側２点の前記基準点と対応すると仮定したときの前記テストパターンの上側複数点の前記基準点の座標を算出して上側補正希望先座標とする、請求項４に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項６】
前記上側補正希望先座標算出部は、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部とを含む前記投射光軸に垂直な面と上縁側の前記基準点近傍との間の垂直距離が前記みなし垂直距離と等しいと仮定し、
前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔と、前記発信器距離情報格納部に記憶されている前記発信器付指し棒で指し示された上側複数基準点の補正希望先の距離情報とにより、それぞれの前記補正希望先の、前記投射光軸と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出して上側補正希望先座標とする、請求項４に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項７】
前記投射面の上縁近傍の両隅を含む複数点の所定の位置が、両隅近傍の２点の所定の位置のみである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項８】
前記発信器は前記投射面上の位置を指し示す指し棒の先端部近傍に取り付けられている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項９】
前記プロジェクタが、開口構造を有する筐体に画像投射のための投射ミラーを備えたミラー型プロジェクタである、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の発信器情報受信部付プロジェクタ。
【請求項１０】
発信器情報受信部付プロジェクタにおける投射画像歪み補正方法であって、
テストパターン生成部から投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点に、所定の位置となるように基準点となる複数点のポイント状のテストパターンを投射するステップと、
超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器で、投射面に投射された前記テストパターンの複数の基準点を所定の順序で指して、前記超音波発信部および赤外線発光部から時刻情報となる超音波ならびに赤外線のパルスを同時に発信させるステップと、
前記発信器情報受信部付プロジェクタの第１の超音波受信部と第２の超音波受信部と赤外線受光部で前記超音波ならびに前記赤外線を受信し、前記超音波の受信時刻と前記赤外線の受信時刻の時間差を取得し、取得した時間差から前記発信器の発信部と前記第１の超音波受信部および前記発信器の発信部と前記第２の超音波受信部との間の距離を算定するステップと、
算定した前記発信器の発信部と前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部との間の距離を所定の順序で発信器距離情報格納部に格納するステップと、
下側基準点距離取得部において、前記発信器距離情報格納部に記憶されている下側２点の基準点の距離情報から、下側２点の基準点が前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む投射光軸に水平な面上にあると仮定したときの、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部とを結ぶ線と前記下側２点のそれぞれの前記基準点との間のみなし垂直距離を算出するステップと、
上側基準点座標算出部において、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む前記投射光軸に垂直な面と上側の複数の前記基準点との間の垂直距離がその下側の前記みなし垂直距離と等しいと仮定し、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔と、前記発信器距離情報格納部に記憶されている投射面上の上側の複数の前記基準点の距離情報とにより、上側の複数の前記基準点のそれぞれの前記投射光軸と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出するステップと、
上側補正希望先座標算出部において、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部とを含む前記投射光軸に垂直な面と投射面上縁側の前記基準点近傍との間の垂直距離が前記みなし垂直距離と等しいと仮定し、前記発信器距離情報格納部に記憶されている下側２点の基準点の距離情報と前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔とから、下側２点の前記基準点が前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む前記投射光軸に平行な面上にあると仮定したときの下側２点の前記基準点の座標を算出し、前記下側２点の前記基準点の座標が前記テストパターンの下側２点の前記基準点と対応すると仮定したときの前記テストパターンの上側複数点の前記基準点の座標を算出して補正希望先座標とするステップと、
座標変換テーブル作成部において、前記上側基準点座標算出部で算出されたそれぞれの上側基準点座標を、前記上側補正希望先座標算出部で算出されたそれぞれと対応する上側補正希望先座標に一致させるための座標変換テーブルを作成するステップと、
画像制御部において、前記座標変換テーブルに基づいて入力した原画像を補正して補正した画像を投射部から投射面に投射するステップを含む、投射画像歪み補正方法。
【請求項１１】
発信器情報受信部付プロジェクタにおける投射画像歪み補正方法であって、
テストパターン生成部から投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点に、所定の位置となるように基準点となる複数点のポイント状のテストパターンを投射するステップと、
超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器で、投射面に投射された前記テストパターンの複数の基準点の位置と上側の基準点のそれぞれの補正希望先の位置とを所定の順序で指して、前記超音波発信部および赤外線発光部から時刻情報となる超音波ならびに赤外線のパルスを同時に発信させるステップと、
発信器情報受信部付プロジェクタの第１の超音波受信部と第２の超音波受信部と赤外線受光部で前記超音波ならびに赤外線を受信し、超音波の受信時刻と赤外線の受信時刻の時間差を取得し、取得した時間差から前記発信器の発信部と前記第１の超音波受信部および前記発信器の発信部と前記第２の超音波受信部との間の距離を算定するステップと、
算定した前記発信器の発信部と前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部との間の距離を所定の順序で発信器距離情報格納部に格納するステップと、
下側基準点距離取得部において、前記発信器距離情報格納部に記憶されている下側２点の基準点の距離情報から、下側２点の基準点が前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む前記投射光軸に水平な面上にあると仮定したときの、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部とを結ぶ線と前記下側２点のそれぞれの前記基準点との間のみなし垂直距離を算出するステップと、
上側基準点座標算出部において、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む前記投射光軸に垂直な面と上側の複数の前記基準点との間の垂直距離がその下側の前記みなし垂直距離と等しいと仮定し、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔と、前記発信器距離情報格納部に記憶されている投射面上の上側の複数の前記基準点の距離情報とにより、上側の複数の前記基準点のそれぞれの前記投射光軸と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出するステップと、
上側補正希望先座標算出部において、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部を含む前記投射光軸に垂直な面と上側の複数の前記基準点近傍との間の垂直距離が下側の前記みなし垂直距離と等しいと仮定し、前記第１の超音波受信部と前記第２の超音波受信部との間隔と、前記発信器距離情報格納部に記憶されている投射面上の上側の複数の補正希望先の距離情報とにより、それぞれの前記補正希望先の、前記投射光軸と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出するステップと、
座標変換テーブル作成部において、前記上側基準点座標算出部で算出されたそれぞれの上側基準点座標を、前記上側補正希望先座標算出部で算出されたそれぞれと対応する上側補正希望先座標に一致させるための座標変換テーブルを作成するステップと、
画像制御部において、前記座標変換テーブルに基づいて入力した原画像を補正して補正した画像を投射部から投射面に投射するステップを含む、投射画像歪み補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタと投射画像歪み補正方法に関し、特に超音波発信部および赤外線発光部を備える発信器を使用する発信器情報受信部付プロジェクタとその投射画像歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年プロジェクタの短焦点化が図られ、投射表示距離を非常に短くできるプロジェクタが増え、最近、さらに超短焦点にできる、開口構造を有する筐体に投射ミラーを備えたプロジェクタが開発されている。
【０００３】
短焦点型プロジェクタなどで投射された画像は、スクリーンの歪みや捩れが僅かであっても、プロジェクタとスクリーンとの距離が短いので、距離に対する歪みや捩れの比率が大きくなって投射される画像に非常に大きな歪みを生じやすい。設置の際にこの歪みを調整するに当って、手作業にて調整を行うことには種々な困難が生じていた。
【０００４】
従来、このような設置の際の調整の手間を改善するために特許文献１にはメカ的な傾きセンサの機構を利用した補正方法が開示されている。また、スクリーンに位置情報を発する信号源を取り付けることや、プロジェクタ自身の傾きを電気的に検出して補正する方法なども検討されている。
【特許文献１】特開２００３−３２４６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示された方法では傾きセンサをプロジェクタ内部に取り付けるためのスペースを設ける必要があり、またスクリーン自体の歪みや捻じれによる歪みの修正には対応できない。スクリーンに位置情報を発する信号源を取り付ける方法や、プロジェクタ自身の傾きを電気的に検出して補正する方法では、補正された画像の精度やこの場合使用できるプロジェクタやスクリーンが限定されてしまうなどの問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、スクリーンに手を加えたりプロジェクタに傾斜検出機構を設けたりすることなしに投射画像の歪みが補正できるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発信器情報受信部付プロジェクタは、
超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器と組み合わせて使用され、赤外線受光部および互いに離れて配置された第１の超音波受信部と第２の超音波受信部とを有する発信器情報受信部付プロジェクタであって、投射面上の位置を指示する発信器の発信する超音波および赤外線の受信時刻に基づいて、発信器と第１の超音波受信部および発信器と第２の超音波受信部とのそれぞれの距離を算出して距離情報として格納する発信時刻情報受信部と、投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点について、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの投射面上の距離情報と、上縁近傍の両隅を含む複数の基準点の補正希望先についての位置情報とから、上縁近傍の基準点の座標をそれぞれに対応する補正希望先に一致させるための座標変換テーブルを作成する画像補正情報算出部とを有する。
【０００８】
基準点の補正希望先は、画面におけるテストパターンの下側両隅近傍の基準点の座標を基として、テストパターン自体のテストパターンの下側両隅近傍の基準点の座標と上縁近傍の両隅を含む複数点の基準点の座標との位置関係から画面上の望ましい所定の位置として算出されてもよく、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの基準点の補正希望先の投射面上の距離情報と投射面の下側両隅近傍の基準点の距離情報とから算出されてもよい。
【０００９】
発信時刻情報受信部は、第１の超音波受信部および第２の超音波受信部と、赤外線受光部と、赤外線受光部の受光時刻と第１の超音波受信部および第２の超音波受信部の受信時刻との差から、発信器付指し棒の超音波発信部から第１の超音波受信部および第２の超音波受信部までの超音波到達時間を算出し、その超音波到達時間から超音波発信部と第１の超音波受信部および超音波発信部と第２の超音波受信部までの距離を算出する時間差解析距離算出部と、算出した距離情報を所定の順に格納する発信器距離情報格納部とを有し、画像補正情報算出部は、投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点に、基準点となる複数点のポイント状のテストパターンを所定の位置となるように投射させるテストパターン生成部と、記憶されている下側２点の基準点の距離情報と第１の超音波受信部と第２の超音波受信部との間隔とから、下側２点の基準点が第１の超音波受信部と第２の超音波受信部を含む投射光軸に平行な面上にあると仮定したときの、第１の超音波受信部と第２の超音波受信部とを結ぶ線と下側２点のそれぞれの基準点との間のみなし垂直距離を算出する下側基準点距離取得部と、第１の超音波受信部と第２の超音波受信部とを含む投射光軸に垂直な面と上縁側の基準点との間の垂直距離がみなし垂直距離と等しいと仮定し、第１の超音波受信部と第２の超音波受信部との間隔と、記憶されている投射面上の上側複数点の基準点の距離情報とにより、上側複数点の基準点のそれぞれの投射光軸と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出する上側基準点座標算出部と、所定の手順により上側複数点の基準点の補正希望先座標を算出する上側補正希望先座標算出部と、上側基準点座標算出部で算出されたそれぞれの上側基準点座標を、上側補正希望先座標算出部で算出されたそれぞれの基準点に対応する上側補正希望先座標に一致させるための座標変換テーブルを作成する座標変換テーブル作成部とを有していてもよい。
【００１０】
投射面の上縁近傍の両隅を含む複数点の所定の位置が、両隅近傍の２点の所定の位置のみであってもよく、発信器は投射面上の位置を指し示す指し棒の先端部近傍に取り付けられていてもよく、プロジェクタが、開口構造を有する筐体に画像投射のための投射ミラーを備えたミラー型プロジェクタであってもよい。
【００１１】
本発明の投射画像歪み補正方法は、
発信器情報受信部付プロジェクタにおける投射画像歪み補正方法であって、テストパターン生成部から投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点に、所定の位置となるように基準点となる複数点のポイント状のテストパターンを投射するステップと、超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器で、投射面に投射されたテストパターンの複数の基準点を所定の順序で指して、超音波発信部および赤外線発光部から時刻情報となる超音波ならびに赤外線のパルスを同時に発信させるステップと、発信器情報受信部付プロジェクタの第１の超音波受信部と第２の超音波受信部と赤外線受光部で超音波ならびに赤外線を受信し、超音波の受信時刻と赤外線の受信時刻の時間差を取得し、取得した時間差から発信器の発信部と第１の超音波受信部および発信器の発信部と第２の超音波受信部との間の距離を算定するステップと、算定した発信器の発信部と第１の超音波受信部および第２の超音波受信部との間の距離を所定の順序で発信器距離情報格納部に格納するステップと、下側基準点距離取得部において、発信器距離情報格納部に記憶されている下側２点の基準点の距離情報から、下側２点の基準点が第１の超音波受信部と第２の超音波受信部を含む投射光軸に水平な面上にあると仮定したときの、第１の超音波受信部と第２の超音波受信部とを結ぶ線と下側２点のそれぞれの基準点との間のみなし垂直距離を算出するステップと、上側基準点座標算出部において、第１の超音波受信部と第２の超音波受信部を含む投射光軸に垂直な面と上側の複数の基準点との間の垂直距離がその下側のみなし垂直距離と等しいと仮定し、第１の超音波受信部と第２の超音波受信部との間隔と、発信器距離情報格納部に記憶されている投射面上の上側の複数の基準点の距離情報とにより、上側の複数の基準点のそれぞれの投射光軸と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出するステップと、上側補正希望先座標算出部において、第１の超音波受信部と第２の超音波受信部とを含む投射光軸に垂直な面と投射面上縁側の基準点近傍との間の垂直距離がみなし垂直距離と等しいと仮定し、発信器距離情報格納部に記憶されている下側２点の基準点の距離情報と第１の超音波受信部と第２の超音波受信部との間隔とから、下側２点の基準点が第１の超音波受信部と第２の超音波受信部を含む投射光軸に平行な面上にあると仮定したときの下側２点の基準点の座標を算出し、下側２点の基準点の座標がテストパターンの下側２点の基準点と対応すると仮定したときのテストパターンの上側複数点の基準点の座標を算出して補正希望先座標とするステップと、座標変換テーブル作成部において、上側基準点座標算出部で算出されたそれぞれの上側基準点座標を、上側補正希望先座標算出部で算出されたそれぞれと対応する上側補正希望先座標に一致させるための座標変換テーブルを作成するステップと、画像制御部において、座標変換テーブルに基づいて入力した原画像を補正して補正した画像を投射部から投射面に投射するステップを含む。
【００１２】
発信器情報受信部付プロジェクタに超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器を組み合わせることによって、発信器によって投射面に投射された基準点あるいはその補正希望先の位置情報を取得できるので、基準点をその補正希望先の位置に一致させる座標変換テーブルが作成でき、発信器が指し棒の先端に取り付けられていれば位置の取得が容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、発信器情報受信部付プロジェクタを、超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器と組み合わせて使用することによって投射画像の歪み情報を取得できるので、スクリーン側に手を加えることなく、スクリーンの歪み等によって生じる投射画像の歪みを補正することができるという効果がある。
【００１４】
また、発信器を使用して必要な点を指して発信するだけなので、基準点とその補正希望先を増やすことが容易であり、複数の基準点とその補正希望先を用いてより正確な歪みの補正を行えるという効果がある。発信器付指し棒を使用すれば必要な点を指し示す動作がより容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタと発信器付指し棒と投射面との関係を示す模式的斜視図であり、図２は本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図３は、発信器情報受信部付プロジェクタと投射面の基準点と基準点の補正希望先との関係を示す模式的斜視図である。
【００１６】
本発明は投射面８０の歪みやねじれによって生じた投射面８０の画像の歪みを、超音波を発信する超音波発信部７１および赤外線を発光する赤外線発光部７２を備える発信器を用いて補正することを特徴とする。本実施の形態では発信器は指し棒の先端に取り付けられているものとし、発信器付指し棒７０として説明するがこれに限定されるものではなく、発信器が投射面の任意の位置に移動でき、赤外線と超音波を発光・発信できる構成であればよい。
【００１７】
本発明の実施の形態では、投射面８０に投射されたテストパターンの上縁近傍の両隅を含む複数の基準点９０の座標を望ましい補正希望先の座標に一致させる座標変換テーブルを作成し、座標変換テーブルによって投射される画像が歪みなく投射されるように原画像の補正を行うことに特徴があるが、補正希望先の座標の取得について第１の実施の形態と、第２の実施の形態がある。第１の実施の形態では投射面８０の下側両隅近傍の基準点９１、９２の座標がテストパターンの下側両隅近傍の基準点と対応するものとしてテストパターンの上縁の基準点の座標を算出して補正希望先の座標とし、第２の実施の形態では補正希望先の位置を発信器付指し棒７０で指し示すことにより直接その座標を取得する。
【００１８】
それ以外の構成や動作は共通なので、以後の共通部分の説明の中における補正希望先の座標の取得の部分で第１の実施の形態と第２の実施の形態を区分して説明する。
【００１９】
発信器付指し棒７０を用い、第１の実施の形態では投射面８０に投射された基準点を指して発信器を作動させることによって２ヶ所の超音波受信部３１、３２までの距離を把握し、投射面８０の下側両隅近傍の基準点９１、９２の座標がテストパターンの下側両隅近傍の基準点と対応するものとしてテストパターンの上縁の基準点の望ましい座標を算出し、第２の実施の形態では投射面８０に投射された基準点とその基準点の補正希望先とを指し示して発信器を作動させることによって２ヶ所の超音波受信部３１、３２までの距離を把握し、それによって所定の基準点とその補正希望先の座標を算出し、所定の基準点をその補正希望先に補正するための座標変換テーブルを作成し、座標変換テーブルによって投射される画像が歪みなく投射されるように原画像の補正を行う。
【００２０】
本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタ１０と発信器付指し棒７０と投射面８０との構成と機能とを図１、図２を参照して説明する。発信器付指し棒７０は電子黒板用としてよく使用される電子ペンと同様な構成であり、位置検出用として超音波を発信する超音波発信部７１およびトリガパルスとして赤外線を発光する赤外線発光部７２を備える発信器が先端近傍に設けられた指し棒を用いるものとして説明する。
【００２１】
超音波発信部７１と赤外線発光部７２は同期して一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生する。超音波発信部７１と赤外線発光部７２のオンオフは発信器付指し棒７０の手元のスイッチ７６で操作できる。
【００２２】
発信器情報受信部付プロジェクタ１０は、発信時刻情報受信部３０と画像補正情報算出部５０と投影部２０と各部の制御を行う中央制御装置６０とを有する。
【００２３】
発信時刻情報受信部３０は、第１の超音波受信部３１と、第２の超音波受信部３２と、赤外線受光部３３と、時間差解析距離算出部４１と発信器距離情報格納部４２とを有する。
【００２４】
第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２は、投射光軸８１と直交する垂直面上にそれぞれが水平方向に離れて配設されていて、発信器付指し棒７０の超音波発信部７１で発生した超音波信号７３、７４を受信する。また、赤外線受光部３３は、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２の近傍に配置されて発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２で発生した赤外線パルス７５を受光する。
【００２５】
発信器付指し棒７０の超音波発信部７１と赤外線発光部７２は同期して一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生するので、赤外線受光部３３の受光時刻と第１の超音波受信部３１および赤外線受光部３３の受光時刻と第２の超音波受信部３２のそれぞれの受信時刻の差から、発信器付指し棒７０の超音波発信部７１から第１の超音波受信部３１および超音波発信部７１から第２の超音波受信部３２までのそれぞれの超音波到達時間が算出され、時間差解析距離算出部４１で音速を用いて換算することで超音波発信部７１から第１の超音波受信部３１および超音波発信部７１から第２の超音波受信部３２のそれぞれの距離が算出できる。
【００２６】
算出された距離情報は将来の読み出しのために所定の順に、例えば受信順に発信器距離情報格納部４２に格納される。
【００２７】
画像補正情報算出部５０は、テストパターン生成部５１、下側基準点距離取得部５２、上側基準点座標取得部５３、上側補正希望先座標取得部５４、座標変換テーブル作成部５５を有する。
【００２８】
テストパターン生成部５１は、投射面の下側両隅近傍と上縁近傍の両隅を含む複数点に、基準点となる複数点のポイント状のテストパターンを所定の位置となるように投射させる。
【００２９】
投射画像の補正は、第１の実施の形態では上縁近傍の基準点を発信器付指し棒７０で指して発信させてその座標を求め、投射面８０の下側両隅近傍の基準点９１、９２の座標がテストパターンの下側両隅近傍の基準点と対応するものとしてテストパターンの上縁の基準点の座標を算出して補正希望先の座標とすることにより行なわれる。
【００３０】
第２の実施の形態では、上縁近傍の基準点を発信器付指し棒７０で指して発信させたあと、その基準点の望ましい補正希望先を発信器付指し棒７０で指して発信させることで両点の座標を求めることにより行なわれる。
【００３１】
上縁近傍の両隅を含む複数点は、両隅の２点だけの基準点でも投射面の補正が可能なので、以下の説明では両隅の２点だけの基準点として説明する。上縁近傍の両隅を含む複数点は基準点を増やすほどより正確な歪みの補正が可能となり、第１の実施の形態では画面上の基準点を、第２の実施の形態では画面上の基準点とその基準点に対応する補正希望先を発信器付指し棒７０で指して発信させるだけでよいので、容易に基準点を増やすことができる。この動作については図３を参照して後でさらに詳細に説明する。
【００３２】
この補正は投射面の下側両隅近傍に投射された基準点を補正のための基準位置として、上縁近傍の両隅を含む複数点の基準点の位置を補正して行われるので、先ず画面上の下側基準点の第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２からの距離を取得する。後述のように下側基準点は第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２を含む投射光軸８１と平行な面上にあるものと仮定する。
【００３３】
下側基準点距離取得部５２は、発信器距離情報格納部４２に記憶されている下側２点の基準点の距離情報とあらかじめ発信器距離情報格納部４２に記憶されている第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２との間隔とから、下側２点の基準点が第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２を含む投射光軸８１に平行な面上にあると仮定したときの第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とを結ぶ線と下側２点の基準点との間のそれぞれのみなし垂直距離を算出する。距離の算出方法については後述する。ミラー型プロジェクタのような短焦点型プロジェクタではプロジェクタ１０の投射部２４が低い位置にあることが多いので、みなし垂直距離と実際の垂直距離との差は少なく、みなし垂直距離に基づいた補正であっても大きな誤差は生じない。
【００３４】
上側基準点座標算出部５３は、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とを含む投射光軸８１に垂直な面と上縁側の基準点との間の垂直距離がみなし垂直距離と等しいと仮定し、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２との間隔と、発信器距離情報格納部４２に記憶されている投射面上の上側複数の基準点の距離情報とにより、それぞれの上側の基準点の投射光軸８１と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出する。座標の算出の原理については後述する。投射面８０が前後方向に傾斜している場合は第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とを含む投射光軸８１に垂直な面と上縁側の基準点との間の垂直距離は上下方向で変化するが、垂直距離は投射面の上下方向の長さに比べて小さいので等しいとみなしても大きな誤差は生じない。
【００３５】
上側補正希望先座標算出部５４は、第１の実施の形態では、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とを含む投射光軸８１に垂直な面と投射面８０上縁側の基準点近傍との間の垂直距離がみなし垂直距離と等しいと仮定し、発信器距離情報格納部４２に記憶されている下側２点の基準点９１、９２の距離情報と第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２との間隔とから、下側２点の基準点９１、９２が第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２を含む投射光軸８１に平行な面上にあると仮定したときの下側２点の基準点９１、９２の座標を算出し、下側２点の基準点９１、９２の座標がテストパターンの下側２点の基準点と対応すると仮定したときのテストパターンの上側複数点の基準点の座標を算出して上側補正希望先座標９８とする。
【００３６】
第２の実施の形態では、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とを含む投射光軸８１に垂直な面と上縁側の基準点近傍との間の垂直距離がみなし垂直距離と等しいと仮定し、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２との間隔と、発信器距離情報格納部４２に記憶されている上側複数基準点の補正希望先の距離情報とにより、それぞれの補正希望先の、投射光軸８１と直交する面上での鉛直方向ならびに水平方向の座標を算出する。座標の算出の原理については後述する。
【００３７】
座標変換テーブル作成部５５は、上側基準点座標算出部５３で算出されたそれぞれの上側基準点座標を、上側補正希望先座標算出部５４で算出されたそれぞれに対応する上側補正希望先座標に一致させるための座標変換テーブルを作成する。
【００３８】
投影部２０は、画像制御部２１と光束変調部２２と光学系２３と投射部２４とを有し、画像制御部２１は座標変換テーブルにより原画像の逆補正を行って補正画像を光束変調部２２に送出し、変調された光束は歪のない画像として光学系２３を経由して投射部２４から投射面８０に投射される。光束変調部２２はＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いたＤＬＰ表示部であっても液晶表示部であってもよい。
【００３９】
補正の動作を図３を用いてさらに説明する。左上部に少し歪みのある投射面８０に投射された投射画像８２は図３に示すように左上部に若干の歪みを生じ、長方形の頂点の位置となるように投射されている下側左右および上側左右の基準点９１、９２、９３、９４の内、上左基準点９３は上左補正希望先９８にあることが望ましい。ここでは説明を簡略にするために上左基準点９３のみを補正することとして説明するが、右上基準点９４、あるいは中間の基準点の補正が必要な場合でも同様な操作で補正を行うことができる。
【００４０】
第１の実施の形態では、上左補正希望先９８は、下側２点の基準点９１、９２の座標がテストパターンの下側２点の基準点と対応すると仮定したときのテストパターンの上側複数点の基準点の座標として算出される。
【００４１】
発信器付指し棒７０の先端にある発信器により所定の順序で順次各基準点を指して発信させる。この順序は発信器距離情報格納部４２における格納番地を指定するためのものであり、例えば下左基準点９１、下右基準点９２、上左基準点９３、その右側の基準点といった順に上の最も右側の基準点まで逐次発信させる。これによって基準点の距離情報が時間差解析距離算出部４１で算出されて、所定の順序で発信器距離情報格納部４２に格納される。
【００４２】
距離情報は画像補正情報算出部５０で読み出されて所定の手順で基準点の座標が求められ、上左基準点９３が上左補正希望先９８へ補正されるような重み付けを持つ座標変換テーブルが作成される。
【００４３】
第２の実施の形態では、補正希望先は視認により望ましい基準点の位置として設定される。
【００４４】
発信器付指し棒７０の先端にある発信器により所定の順序で順次各基準点と補正希望先を指して発信させる。この順序は発信器距離情報格納部４２における格納番地を指定するためのものであり、例えば下左基準点９１、下右基準点９２、上左基準点９３、上左補正希望先９８、その右側の基準点、その基準点の補正希望先といった順に上の最も右側の基準点、その基準点の補正希望先まで逐次発信させる。図３では上左基準点９３の次が上右基準点９４となり上右基準点９４は補正の必要がないのでもう一度上右基準点９４を指して発信させる。これによって基準点と基準点の補正希望先の距離情報が時間差解析距離算出部４１で算出されて、所定の順序で発信器距離情報格納部４２に格納される。
【００４５】
距離情報は画像補正情報算出部５０で読み出されて所定の手順で基準点と基準点の補正希望先との座標が求められ、上左基準点９３が上左補正希望先９８へ補正されるような重み付けを持つ座標変換テーブルが作成される。
【００４６】
座標情報を元に元画像から補正画像を生成する動作を図３、図４を用い説明する。図４は座標情報を元に元画像から補正画像を生成する動作を説明する模式図である。投射面８０に投射された投射画像８２は投射面８０の歪み等により図３に示すように画像に歪みを生じている。
【００４７】
第１の実施の形態では、各基準点９１、９２、９３、９４を発信器付指し棒７０を用い、それぞれの座標を取得する。上左補正希望先９８は上述のようにテストパターンの基準点の位置関係から下左基準点９１と下右基準点９２の座標を基に算出される。
【００４８】
第２の実施の形態では、各基準点９１、９２、９３、補正希望先９８、基準点９４を発信器付指し棒７０を用い、それぞれの座標を取得する。
【００４９】
この結果から歪みを生じている上左基準点９３が上左補正希望先９８へ補正されるよう、水平方向補正１０１、垂直方向補正１０２にて補正量に重み付けを行う座標変換テーブルを生成する。このテーブルを用い、元画像に対し、画素変換処理を行い、投射される画像が歪みのある投射面８０に対しても歪みのない画像として投射される。また、上縁部の基準点を多く設けることにより、より正確な歪み補正希望先の座標を取得でき、より正確な画像補正が可能となる。
【００５０】
以上の説明では、説明を単純にするために左上基準点の補正を例として説明しているが、上述のように画面に投射されるテストパターンの基準点を増加しても同様に補正され、より正確な補正を行うことができる。また上縁部のみでなく左上−左下の間や右上−右下の間にも基準点を投射し、補正希望先を指定することによって更に正確な補正を行うことができる。
【００５１】
次に距離情報の取得方法について詳細に説明する。図５は発信器付指し棒と発信器情報受信部付プロジェクタとの間の赤外線と超音波の発信と受信との関係を示す模式図であり、図６は本発明の実施の形態のプロジェクタの時間差解析距離算定部と発信器距離情報格納部の模式的ブロック構成図である。
【００５２】
指定する位置に発信器を当ててスイッチ７６をＯＮとすると、図５に示すように、発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２から赤外線トリガパルス７０１が発光され、同時に超音波発信部７１から超音波信号７０２が発信される。発信器情報受信部付プロジェクタ１０の赤外線受光部３３が赤外線トリガパルス７０１を赤外線トリガパルス３３１として受光し、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とが超音波信号７０２をそれぞれ超音波信号３１１、３２１として受信する。
【００５３】
赤外線受光部３３において受光される赤外線トリガパルス３３１の受光時刻ｔ0は発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２から発光された赤外線トリガパルス７０１の発光時刻との間に時間遅延は殆どない。しかし、第１の超音波受信部３１にて受信される超音波信号３１１の受信時刻ｔ1、第２の超音波受信部３２にて受信される超音波信号３２１の受信時刻ｔ2は、超音波発信部７１から超音波信号７０２が発信された時刻からは距離を音速（約３４０ｍ／ｓ）で割った時間分の遅れが生じている。この時刻ｔ1、ｔ2とｔ0との差であるＴ1、Ｔ2を求めることで、それぞれの所用時間の情報が得られる。
【００５４】
次に、発信時刻情報受信部３０の時間差解析距離算出部４１と発信器距離情報格納部４２の構成と動作を説明する。上述のように、超音波発信部７１と赤外線発光部７２は一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生するので、赤外線パルスの受光時刻が超音波信号の発射時刻とほぼ同一となり、超音波信号の受信時刻と赤外線パルスの受光時刻との差が超音波の到達時間となり、音速を用いて超音波発信部７１と超音波受信部３１、３２との距離が算出できる。
【００５５】
図６に示すように、時間差解析距離算出部４１は、赤外線受光時刻（ｔ0 ）取得部４１１、第１の超音波受信時刻（ｔ1 ）取得部４１２、第２の超音波受信時刻（ｔ2 ）取得部４１３、第１の超音波到達時間（ｔ1 −ｔ0 ＝Ｔ1 ）算出部４１４、第２の超音波到達時間（ｔ2 −ｔ0 ＝Ｔ2 ）算出部４１５、Ｔ1 距離換算部（＝Ｌ1 ）４１６、Ｔ2 距離換算部（＝Ｌ2 ）４１７、およびＬ1 、Ｌ2 距離通知部４１８を有する。発信器距離情報格納部４２は第１の超音波受信部−第２の超音波受信部距離Ｌ0 格納部４２１、およびＬ1 、Ｌ2 距離格納部４２２を有する。第１の超音波受信部−第２の超音波受信部距離Ｌ0 格納部４２１には、予め第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２との間の距離Ｌ0 が格納され、Ｌ1 、Ｌ2 距離格納部４２２には時間差解析位置算出部４１で算出されたＬ1 、Ｌ2 距離が所定の順序で、例えば算出順に格納され、格納順をインデックスとして次の画像補正情報算出部５０で引き出される。
【００５６】
赤外線受光時刻（ｔ0 ）取得部４１１は、発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２から超音波発信部７１と同時に発光された赤外線パルス７５の赤外線受光部３３での受光時刻ｔ0 を取得する。第１の超音波受信時刻（ｔ1 ）取得部４１２と第２の超音波受信時刻（ｔ2 ）取得部４１３は、それぞれ発信器付指し棒７０の超音波発信部７１から赤外線発光部７２と同時に発信された超音波信号７３、７４の第１の超音波受信部３１、第２の超音波受信部３２における受信時刻ｔ1 、ｔ2 を取得する。第１の超音波到達時間（ｔ1 −ｔ0 ＝Ｔ1 ）算出部４１４は、第１の超音波受信部３１の受信時刻ｔ1 と赤外線受光部３３の受光時刻ｔ0 との時間差Ｔ1 を算出する。第２の超音波到達時間（ｔ2 −ｔ0 ＝Ｔ2 ）算出部４１５は、第２の超音波受信部３２の受信時刻ｔ2 と赤外線受光部３３の受光時刻ｔ0 との時間差Ｔ2 を算出する。
【００５７】
Ｔ1 距離換算部（＝Ｌ1 ）４１６は、音速のデータを用いて時間差Ｔ1 を発信器付指し棒７０の超音波発信部７１と第１の超音波受信部３１までの距離Ｌ1 に換算する。Ｔ2 距離換算部（＝Ｌ2 ）４１７は、音速のデータを用いて時間差Ｔ2を発信器付指し棒７０の超音波発信部７１と第２の超音波受信部３２までの距離Ｌ2 に換算し、Ｌ1 、Ｌ2 距離通知部４１８は、取得した距離Ｌ1 、Ｌ2 を発信器距離情報格納部４２のＬ1 、Ｌ2 距離格納部４２２に記憶させる。
【００５８】
次に、画像補正情報算出部５０における指定点の座標取得の原理について説明する。図７は画像補正情報算出部における投射面上の座標算定動作を説明するための模式図である。ここで第２の超音波受信部３２の位置をＡとし、第１の超音波受信部３１の位置をＢとし、発信器付指し棒７０の超音波発信部７１の位置をＣとし、Ｃを通って投射面８０と直交する垂直面とＡ−Ｂを通る線分との交点をＤとし、Ｄより投射面８０に対して垂直な線と投射面８０との交点をＥとし、水平方向の座標をｘ、垂直方向の座標をｙとする。
【００５９】
△ＣＡＢにおいて辺ＣＡと辺ＡＢのなす角度をαとすると、
ｃｏｓα＝（Ｌ4 2 ＋Ｌ1 2 −Ｌ3 2 ）／（２Ｌ4 ＋Ｌ1 ）  なので、
α＝ｃｏｓ-1 ｛（Ｌ4 2 ＋Ｌ1 2 −Ｌ3 2 ）／（２Ｌ4 ＋Ｌ1 ）｝  となる。
【００６０】
一方、△ＣＤＡは直角三角形なので、
ｃｏｓ（１８０°−α）＝ｘ／Ｌ4  従って、水平方向の座標ｘは、
ｘ＝ｃｏｓ（１８０°−α）×Ｌ4  となり、先に求めたαを代入するとｘは求められる。
【００６１】
また、△ＣＤＡにおける辺ＣＤの長さｙ’は、
ｙ’＝ｓｉｎ（１８０°−α）×Ｌ4  で求められる。
【００６２】
一方、△ＣＥＤも直角三角形なので、
ｙ2 ＝ｙ’2 −Ｌ2 2   なので、垂直方向の座標ｙは、
ｙ＝√（ｙ’2 −Ｌ2 2 ）  として求められる。
【００６３】
下側基準点距離取得部５２における、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２を結ぶ直線を含む投射光軸８１と平行な面上における第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２を結ぶ直線と下側基準点との垂直距離は、下側基準点が第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２を結ぶ直線を含む投射光軸８１と平行な面上にあると仮定しているので、ＣはＥ点に移動するのでｙ’が求める値となり、上述の式から、
α＝ｃｏｓ-1 ｛（Ｌ4 2 ＋Ｌ1 2 −Ｌ3 2 ）／（２Ｌ4 ＋Ｌ1 ）｝
ｙ’＝ｓｉｎ（１８０°−α）×Ｌ4  で求められる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタと発信器付指し棒と投射面との関係を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【図３】発信器情報受信部付プロジェクタと投射面の基準点と基準点の補正希望先との関係を示す模式的斜視図である。
【図４】座標情報を元に元画像から補正画像を生成する動作を説明する模式図である。
【図５】発信器付指し棒と発信器情報受信部付プロジェクタとの間の赤外線と超音波の発信と受信との関係を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態のプロジェクタの時間差解析距離算定部と発信器距離情報格納部の模式的ブロック構成図である。
【図７】画像補正情報算出部における投射面上の座標算定動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    発信器受信部付プロジェクタ
２０    投影部
２１    画像制御部
２２    光束変調部
２３    光学系
２４    投射部
３０    発信時刻情報受信部
３１    第１の超音波受信部
３２    第２の超音波受信部
３３    赤外線受信部
４１    時間差解析距離算出部
４２    発信器距離情報格納部
５０    画像補正情報算出部
５１    テストパターン生成部
５２    下側基準点距離取得部
５３    上側基準点座標取得部
５４    上側補正希望点座標算出部
５５    座標変換テーブル作成部
６０    中央制御装置
７０    発信器付指し棒
７１    超音波発信部
７２    赤外線発光部
７３、７４    超音波信号
７５    赤外線パルス
７６    スイッチ
８０    投射面
８１    投射光軸
８２    投射画像
９１    下左基準点
９２    下右基準点
９３    上左基準点
９４    上右基準点
９８    上左補正希望先
１０１    水平方向補正
１０２    垂直方向補正
３１１、３２１、７０２    超音波信号
３３１、７０１    赤外線パルス
４１１    赤外線受光時刻（ｔ0 ）取得部
４１２    第１の超音波受信時刻（ｔ1 ）取得部
４１３    第２の超音波受信時刻（ｔ2 ）取得部
４１４    第１の超音波到達時間（ｔ1 −ｔ0 ＝Ｔ1 ）算出部
４１５    第２の超音波到達時間（ｔ2 −ｔ0 ＝Ｔ2 ）算出部
４１６    Ｔ1 距離換算部（＝Ｌ1 ）
４１７    Ｔ2 距離換算部（＝Ｌ2 ）
４１８    Ｌ1 、Ｌ2 距離通知部
４２１    第１の超音波受信部−第２の超音波受信部Ｌ0 格納部
４２２    Ｌ1 、Ｌ2 距離格納部
【図１】
2006197105.tif 000003
【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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