(57)【要約】【課題】投射画像と撮像画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションの精度のばらつきを抑制可能な技術を提供する。【解決手段】プロジェクターは、投射面に投射画像を投射する投射部と、投射画像を撮像した撮像画像に基づいて投射画像と撮像画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションを実行する制御部を備える。制御部は、第１シンボルを有する第１投射画像を投射部が投射面に投射しているときに第１投射画像を撮像した第１撮像画像から、第１シンボルにおける第１検出点の位置を検出し、第１シンボルに対応する位置に配置され、前記第１シンボルとは形状が異なる第２シンボルを有する第２投射画像を投射部が投射面に投射しているときに第２投射画像を撮像した第２撮像画像から、第１検出点の位置に基づいて、第２シンボルにおける第２検出点の位置を検出し、第２検出点の位置に基づいてキャリブレーションを実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射面に投射画像を投射する投射部と、
前記投射画像を撮像した撮像画像に基づいて、前記投射画像と前記撮像画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションを実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、
第１シンボルを有する第１投射画像を前記投射部が前記投射面に投射しているときに前記第１投射画像を撮像した第１撮像画像から、前記第１シンボルにおける第１検出点の位置を検出し、
前記第１シンボルに対応する位置に配置され、前記第１シンボルとは形状が異なる第２シンボルを有する第２投射画像を前記投射部が前記投射面に投射しているときに前記第２投射画像を撮像した第２撮像画像から、前記第１検出点の位置に基づいて、前記第２シンボルにおける第２検出点の位置を検出し、
前記第２検出点の位置に基づいて前記キャリブレーションを実行する、
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記第１検出点の前記第１投射画像に対する相対位置は、前記第２検出点の前記第２投射画像に対する相対位置と対応していることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記第１シンボルは、角部を有する図形であることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記第１シンボルは、複数の角部を有する図形であることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記第２シンボルは、閉じた線にて形成される図形であり、
前記第２検出点は、前記閉じた線にて形成される図形の重心である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記第２シンボルは、円または楕円であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記制御部は、検出した前記第１検出点の位置に基づいて、前記第２撮像画像における検出領域を決定し、前記検出領域に含まれる前記第２シンボルにおいて前記第２検出点の位置を検出する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記第１シンボルの色は、前記第２シンボルの色と異なり、
前記投射部は、前記第１投射画像と前記第２投射画像とを同時に前記投射面に投射する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のプロジェクター。
【請求項９】
投射面に投射画像を投射し、前記投射画像を撮像した撮像画像に基づいて前記投射画像と前記撮像画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションを実行するプロジェクターの制御方法であって、
第１シンボルを有する第１投射画像を前記投射面に投射しているときに前記第１投射画像を撮像した第１撮像画像から、前記第１シンボルにおける第１検出点の位置を検出するステップと、
前記第１シンボルに対応する位置に配置され、前記第１シンボルとは形状が異なる第２シンボルを有する第２投射画像を前記投射面に投射しているときに前記第２投射画像を撮像した第２撮像画像から、前記第１検出点の位置に基づいて、前記第２シンボルにおける第２検出点の位置を検出するステップと、
前記第２検出点の位置に基づいて前記キャリブレーションを実行するステップと、
を含むことを特徴とするプロジェクターの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射画像が投射された投射面を指示する指示体（例えば、電子ペンまたは指）を用いて投射画像を制御できるプロジェクター（インタラクティブプロジェクター）が知られている。このようなプロジェクターでは、投射面上の投射画像を撮像した撮像画像と、投射画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションが実行される。
特許文献１には、所定パターンの投射画像をプロジェクターの撮像部で撮像した撮像画像から、所定パターンにおける特定位置（特定点）を検出し、その検出結果に基づいてキャリブレーションを実行するプロジェクターが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５９５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像画像に表される所定パターンは、投射条件（例えば、投射面に対するプロジェクターの傾きや投射面とプロジェクターとの距離）等に応じて変形してしまう。このため、キャリブレーションに適したパターンは、投射条件等に応じて異なる。よって、単一のパターンのみに基づいて特定位置を検出する手法では、投射条件等の変化に応じて特定位置の検出精度が変化してしまい、キャリブレーションの精度がばらついてしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、キャリブレーションの精度のばらつきを抑制可能な技術を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るプロジェクターの一態様は、投射面に投射画像を投射する投射部と、前記投射画像を撮像した撮像画像に基づいて、前記投射画像と前記撮像画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションを実行する制御部と、を備え、前記制御部は、第１シンボルを有する第１投射画像を前記投射部が前記投射面に投射しているときに前記第１投射画像を撮像した第１撮像画像から、前記第１シンボルにおける第１検出点の位置を検出し、前記第１シンボルに対応する位置に配置され、前記第１シンボルとは形状が異なる第２シンボルを有する第２投射画像を前記投射部が前記投射面に投射しているときに前記第２投射画像を撮像した第２撮像画像から、前記第１検出点の位置に基づいて、前記第２シンボルにおける第２検出点の位置を検出し、前記第２検出点の位置に基づいて前記キャリブレーションを実行することを特徴とする。
この態様によれば、第１シンボルにおける第１検出点の位置に基づいて、第２シンボルにおける第２検出点の位置が検出され、第２検出点の位置に基づいてキャリブレーションが実行される。このため、単一のパターンのみ（例えば、第２投射画像のみ）に基づいて検出点の位置を検出する場合に比べて、検出点の位置の検出精度を向上でき、投射条件等に起因するキャリブレーションの精度のばらつきを抑制可能になる。
【０００７】
上述したプロジェクターの一態様において、前記第１検出点の前記第１投射画像に対する相対位置は、前記第２検出点の前記第２投射画像に対する相対位置と対応していることが望ましい。この態様によれば、第１検出点と第２検出点の相対位置が対応しているため、第１検出点を検出した後、容易に第２検出点を検出することが可能となる。
【０００８】
上述したプロジェクターの一態様において、前記第１シンボルは、角部を有する図形であることが望ましい。撮像画像に表れる太陽光や天井灯の光等の外光に起因するノイズの形状は、円または楕円形状であることが多い。この態様では、第１シンボルは角部を有する図形である。つまり、第１シンボルは、外光に起因するノイズの形状と異なる。このため、外光に起因するノイズを第１シンボルとして誤検出し難くできる。
【０００９】
上述したプロジェクターの一態様において、前記第１シンボルは、複数の角部を有する図形であることが望ましい。この態様によれば、第１シンボルは複数の角部を有する図形であるため、外光に起因するノイズを第１シンボルとしてさらに誤検出し難くできる。
【００１０】
上述したプロジェクターの一態様において、前記第２シンボルは、閉じた線にて形成される図形であり、前記第２検出点は、前記閉じた線にて形成される図形の重心であることが望ましい。
撮像画像に示されたシンボルは、投射条件（例えば、投射面に対するプロジェクターの傾き）等により歪むおそれがある。この歪みの影響は、図形の輪郭に対してよりも、図形の重心に対しての方が小さい。この態様によれば、第２検出点は、閉じた線にて形成される図形の重心である。このため、図形の輪郭の一部を検出する場合よりも、位置の検出精度が高くなる。よって、第２検出点の位置の検出結果に基づいてキャリブレーションを実行することで、精度の高いキャリブレーションを実行することが可能になる。
【００１１】
上述したプロジェクターの一態様において、前記第２シンボルは、円または楕円であることが望ましい。
円または楕円は、投射条件等に起因する歪みが生じても重心位置がずれ難い。このため、この態様によれば、高精度のキャリブレーションを行うことが可能になる。
【００１２】
上述したプロジェクターの一態様において、前記制御部は、検出した前記第１検出点の位置に基づいて、前記第２撮像画像における検出領域を決定し、前記検出領域に含まれる前記第２シンボルにおいて前記第２検出点の位置を検出することが望ましい。この態様によれば、決定した検出領域に含まれる第２シンボルにおいて第２検出点の位置を検出するため、外光に起因するノイズを第２シンボルとして誤検出してしまうことを抑制できる。
【００１３】
上述したプロジェクターの一態様において、前記第１シンボルの色は、前記第２シンボルの色と異なり、前記投射部は、前記第１投射画像と前記第２投射画像とを同時に前記投射面に投射することが望ましい。この態様によれば、第１シンボルと第２シンボルとを異なる色にして同時に投射するため、投射の回数を減らすことが可能となる。
【００１４】
本発明に係るプロジェクターの制御方法の一態様は、投射面に投射画像を投射し、前記投射画像を撮像した撮像画像に基づいて前記投射画像と前記撮像画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションを実行するプロジェクターの制御方法であって、第１シンボルを有する第１投射画像を前記投射面に投射しているときに前記第１投射画像を撮像した第１撮像画像から、前記第１シンボルにおける第１検出点の位置を検出するステップと、前記第１シンボルに対応する位置に配置され、前記第１シンボルとは形状が異なる第２シンボルを有する第２投射画像を前記投射面に投射しているときに前記第２投射画像を撮像した第２撮像画像から、前記第１検出点の位置に基づいて、前記第２シンボルにおける第２検出点の位置を検出するステップと、前記第２検出点の位置に基づいて前記キャリブレーションを実行するステップと、を含むことを特徴とする。
この態様によれば、投射条件等に起因するキャリブレーションの精度のばらつきを抑制可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るプロジェクションシステム１を示す模式図である。
【図２】プロジェクター１００の構成例を示した図である。
【図３】投射部１０２の一例を示した図である。
【図４】撮像部１０３の一例を示した図である。
【図５】第１投射画像Ａの一例を示した図である。
【図６】第１撮像画像Ｃの一例を示した図である。
【図７】クロスポイントＤの一例を示した図である。
【図８】第２投射画像Ｅの一例を示した図である。
【図９】第２撮像画像Ｇの一例を示した図である。
【図１０】キャリブレーション動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】クロスポイントＤの検出結果の一例を示した図である。
【図１２】サーチエリアＩの一例を示した図である。
【図１３】第２撮像画像Ｇに設定されたサーチエリアＩを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際のものと適宜異なる。また、以下に記載する実施の形態は、本発明の好適な具体例である。このため、本実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明を適用した実施形態に係るプロジェクションシステム１を示す模式図である。プロジェクションシステム１は、プロジェクター１００と光出射装置２００とを備える。
【００１８】
プロジェクター１００は、スクリーンＳＣの上端Ｕより上に設置され、ＰＣ（パーソナルコンピューター）３００から通信線４００を介して画像情報を受け取り、その画像情報に応じた画像をスクリーンＳＣに投射して表示する。プロジェクター１００は、記憶部１０４（図２参照）に記憶された画像情報を読み取り、この画像情報に応じた画像をスクリーンＳＣに表示してもよい。以下、スクリーンＳＣに投射された画像を「投射画像」とも称する。スクリーンＳＣは投射面の一例である。投射面は、スクリーンＳＣに限らず適宜変更可能であり、例えば壁でもよい。
【００１９】
光出射装置２００は、スクリーンＳＣの上端Ｕより上に設置され、下向きに角度θの範囲に光（例えば、可視領域外の光）を出射する。本実施形態では、光出射装置２００は赤外光を出射する。光出射装置２００が出射した光は、スクリーンＳＣに沿う光の層を形成する。光出射装置２００が出射した光は、スクリーンＳＣを指示する使用者の手の指６００の位置をプロジェクター１００が検出するために使用される。
【００２０】
プロジェクター１００は、撮像部１０３（図２参照）を用いてスクリーンＳＣを撮像することによって、光出射装置２００からの光を指６００が反射した位置を表す撮像画像を生成し、この撮像画像に基づいて指６００の位置を検出する。
また、プロジェクター１００は、撮像部１０３を用いてスクリーンＳＣを撮像することによって、先端５０１から赤外光を発する電子ペン５００を表す撮像画像を生成し、撮像画像に表された赤外光の発光位置（先端５０１）に基づいて電子ペン５００の位置を検出する。
なお、電子ペン５００および指６００は、指示体の一例である。
【００２１】
プロジェクター１００は、撮像画像と投射画像との間で位置を対応づけるキャリブレーション（以下、単に「キャリブレーション」とも称する）を実行する。キャリブレーションの詳細については後述する。プロジェクター１００は、キャリブレーション結果と撮像画像とを利用して、電子ペン５００が指示する投射画像（スクリーンＳＣ）の位置を特定したり、指６００が指示する投射画像（スクリーンＳＣ）の位置を特定したりする。
【００２２】
図２は、プロジェクター１００の構成例を示した図である。プロジェクター１００は、受付部１０１と、投射部１０２と、撮像部１０３と、記憶部１０４と、制御部１０５と、を含む。
【００２３】
受付部１０１は、使用者の入力操作（例えば、電源オン操作およびキャリブレーション開始操作）を受け付ける各種の操作ボタンまたはタッチパネルである。受付部１０１は、使用者から受け付けた入力操作に応じた情報を無線または有線で送信するリモートコントローラー等であってもよい。その場合、プロジェクター１００は、リモートコントローラーが送信した情報を受信する受信部を備える。なお、リモートコントローラーは、使用者の入力操作を受け付ける各種の操作ボタンや操作キーまたはタッチパネルを備える。
【００２４】
投射部１０２は、制御部１０５が出力した画像信号に応じた画像をスクリーンＳＣに投射する。画像信号は、例えば、ＰＣ３００から出力された画像情報を制御部１０５が処理することで生成され、または、記憶部１０４から読み取られた画像情報を制御部１０５が処理することで生成される。画像信号は、画像情報に応じた情報である。
【００２５】
図３は、投射部１０２の一例を示した図である。投射部１０２は、光源１１、光変調装置の一例である３つの液晶ライトバルブ１２（１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ）、投射光学系の一例である投射レンズ１３、ライトバルブ駆動部１４等を含む。投射部１０２は、光源１１から射出された光を液晶ライトバルブ１２で変調して投射画像（画像光）を形成し、この投射画像を投射レンズ１３から拡大投射する。
【００２６】
光源１１は、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、またはレーザー光源等からなる光源部１１ａと、光源部１１ａが放射した光の方向のばらつきを低減するリフレクター１１ｂとを含む。光源１１から射出された光は、不図示のインテグレーター光学系によって輝度分布のばらつきが低減され、その後、不図示の色分離光学系によって光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の色光成分に分離される。Ｒ，Ｇ，Ｂの色光成分は、それぞれ液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射する。
【００２７】
液晶ライトバルブ１２は、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネル等によって構成される。液晶ライトバルブ１２には、マトリクス状に配列された複数の画素１２ｐからなる矩形の画素領域１２ａが形成されている。液晶ライトバルブ１２は、液晶に対して画素１２ｐごとに駆動電圧を印加可能である。ライトバルブ駆動部１４が、制御部１０５から入力される画像信号に応じた駆動電圧を各画素１２ｐに印加すると、各画素１２ｐは、画像信号に応じた光透過率に設定される。このため、光源１１から射出された光は、画素領域１２ａを透過することで変調され、画像信号に応じた画像が色光ごとに形成される。
【００２８】
各色の画像は、図示しない色合成光学系によって画素１２ｐごとに合成され、カラー画像（カラー画像光）である投射画像が生成される。投射画像は、投射レンズ１３によってスクリーンＳＣに拡大投射される。
【００２９】
図２に戻って、撮像部１０３は、スクリーンＳＣを撮像して撮像画像を生成する。
図４は、撮像部１０３の一例を示した図である。撮像部１０３は、フィルター切替装置２１と、レンズ等の光学系２２と、イメージセンサー２３等を含む。
【００３０】
フィルター切替装置２１は、可視光透過フィルター２１ａと、ＩＲ（赤外光）透過フィルター２１ｂと、切替部２１ｃとを含む。可視光透過フィルター２１ａは、可視光を透過して赤外光をカットする。ＩＲ透過フィルター２１ｂは、赤外光を透過して可視光をカットする。切替部２１ｃは、光学系２２とイメージセンサー２３との間に、可視光透過フィルター２１ａとＩＲ透過フィルター２１ｂとを択一的に配置する。切替部２１ｃは、キャリブレーションの際には、可視光透過フィルター２１ａを光学系２２とイメージセンサー２３との間に配置し、指示体（電子ペン５００や指６００）の指示位置が検出される際には、ＩＲ透過フィルター２１ｂを光学系２２とイメージセンサー２３との間に配置する。
【００３１】
光学系２２は、スクリーンＳＣからの光を集光する。イメージセンサー２３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーである。イメージセンサー２３は、光学系２２で集光された光を、可視光透過フィルター２１ａまたはＩＲ透過フィルター２１ｂを介して受光し、撮像画像を生成する。なお、キャリブレーションの際に赤外光をカットする必要がない場合には、可視光透過フィルター２１ａを省略してもよい。この場合、切替部２１ｃは、光学系２２とイメージセンサー２３との間にＩＲ透過フィルター２１ｂを配置する状態と、配置しない状態とを切り替える。
【００３２】
図２に戻って、記憶部１０４は、コンピューターが読み取り可能な記録媒体である。記憶部１０４は、プロジェクター１００の動作を規定するプログラムと、種々の情報（例えば、画像情報）とを記憶する。本実施形態では、記憶部１０４は、第１画像を表す第１画像情報と、第２画像を表す第２画像情報とを記憶する。第１画像情報と第２画像情報は、キャリブレーションに使用される。
【００３３】
図５は、投射部１０２が、第１画像情報に応じた第１画像信号に従ってスクリーンＳＣに投射した第１投射画像Ａの一例を示した図である。第１投射画像Ａは、投射条件等に応じて、第１画像に歪みや拡大または縮小等の変形が生じた画像である。
第１投射画像Ａには、縦５行×横５列のシンボルＢが配置されている。シンボルＢは、第１シンボルの一例である。シンボルＢは、黒色の背景の上に白色の６つの四角形が配置されたチェックパターンである。シンボルＢは、角部を有する図形、さらに言えば、複数の角部を有する図形の一例である。
【００３４】
図６は、撮像部１０３が、スクリーンＳＣに表示された第１投射画像Ａを撮像して生成した第１撮像画像Ｃの一例を示した図である。第１撮像画像Ｃにも、シンボルＢが表されている。
【００３５】
第１撮像画像Ｃ（図６参照）に示されたシンボルＢの形状および位置は、第１投射画像Ａ（図５参照）に示されたシンボルＢの形状および位置と異なっている。この違いは、スクリーンＳＣに対する撮像部１０３の角度および撮像部１０３の光学系２２に起因する歪み等によって生じる。
【００３６】
シンボルＢは、図７に示したように、白色と黒色との境界線がクロス（交差）する５つのクロスポイント（交差位置）Ｄを有する。５つのクロスポイントＤは、第１撮像画像Ｃにおいて、左右方向に沿って一列に並ぶ。クロスポイントＤは、シンボルＢを構成する白色の矩形の角部（コーナー）の頂点、さらに言えば、角部の頂点同士が接する点でもある。クロスポイントＤは、第１検出点の一例である。
【００３７】
クロスポイントＤは、第１撮像画像Ｃから検出される。第１撮像画像Ｃに表れる外光に起因するノイズの形状は、円または楕円形状であることが多い。一方、クロスポイントＤは、角部の頂点である。つまり、クロスポイントＤを含む角部の形状は、外光に起因するノイズの形状と異なる。このため、外光に起因するノイズは、クロスポイントＤを含むシンボルＢとして誤検出され難くなる。
【００３８】
クロスポイントＤを検出する手法としては、シンボルＢを構成する白色の矩形の角部を検出する手法（例えば、Harrisのコーナー検出法）が用いられる。このため、第１撮像画像Ｃに示されたシンボルＢの輪郭を表す線が、第１撮像画像Ｃの水平方向ｘまたは垂直方向ｙと平行であることが好ましい。よって、第１撮像画像Ｃに示されるシンボルＢの輪郭を表す線が、所定の条件の下で第１撮像画像Ｃの水平方向ｘまたは垂直方向ｙと平行になるように、第１画像情報が予め設定される。
【００３９】
しかしながら、投射条件および制御部１０５での画像情報の処理（例えば、台形歪を補正する処理、または画像のサイズを変更する電子テレワイド処理）により、第１撮像画像ＣにおけるシンボルＢに歪み等の変形が生じる場合がある。この場合、第１撮像画像ＣにおいてシンボルＢの輪郭を表す線が、第１撮像画像Ｃの水平方向ｘまたは垂直方向ｙと平行にならず、クロスポイントＤの検出精度が低下してしまう。
そこで、本実施形態では、投射条件の変化および制御部１０５での画像情報の処理の影響を受け難い円パターンのキャリブレーション用画像（第２画像情報に応じた画像）も併用される。
【００４０】
図８は、投射部１０２が、第２画像情報に応じた第２画像信号に従ってスクリーンＳＣに投射した第２投射画像Ｅの一例を示した図である。第２投射画像Ｅは、投射条件等に応じて第２画像に歪み等の変形が生じた画像である。第２投射画像Ｅは、キャリブレーション用投射画像の一例である。
第２投射画像Ｅには、縦５行×横５列のシンボルＦが配置されている。シンボルＦは、第２シンボルの一例である。２５個のシンボルＦは、２５個のシンボルＢ（図５、図６参照）と１対１で対応する。シンボルＦは、対応するシンボルＢの位置に対応する位置に配置されている。シンボルＦは、黒色の背景の上に白色で表示される円であり、シンボルＢとは形状が異なる。シンボルＦは、閉じた線にて形成される図形の一例である。
【００４１】
シンボルＦの重心の第２投射画像Ｅに対する相対位置は、対応するシンボルＢの５つのクロスポイントＤのうちの１つのクロスポイントＤの第１投射画像Ａに対する相対位置と対応（本実施形態では、一致）している。このため、この１つのクロスポイントＤのみが第１検出点の一例を意味すると言うこともできる。
【００４２】
図９は、撮像部１０３が、スクリーンＳＣに表示された第２投射画像Ｅを撮像して生成した第２撮像画像Ｇの一例を示した図である。第２撮像画像Ｇにも、シンボルＦが表されている。
【００４３】
第２撮像画像Ｇ（図９参照）に示されたシンボルＦの形状および位置は、第２投射画像Ｅ（図８参照）に示されたシンボルＦの形状および位置と異なっている。この違いは、スクリーンＳＣに対する撮像部１０３の角度および撮像部１０３の光学系２２に起因する歪みによって生じる。シンボルＦの重心は、第２検出点の一例である。
【００４４】
本実施形態では、図５の第１投射画像Ａに示された２５個のシンボルＢのうち垂直線Ｌよりも左側に位置する１５個のシンボルＢでは、５つのクロスポイントＤのうち左から２つ目のクロスポイントＤ１（図７参照）の第１投射画像Ａに対する相対位置が、対応するシンボルＦの重心の第２投射画像Ｅに対する相対位置と一致している。
また、図５の第１投射画像Ａに示された２５個のシンボルＢのうち垂直線Ｌよりも右側に位置する１０個のシンボルＢでは、５つのクロスポイントＤのうち右から２つ目のクロスポイントＤ２（図７参照）の第１投射画像Ａに対する相対位置が、対応するシンボルＦの重心の第２投射画像Ｅに対する相対位置と一致している。
【００４５】
図２に戻って、制御部１０５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のコンピューターであり、記憶部１０４に記憶されているプログラムを読み取り実行することによって、位置検出部１０６と画像制御部１０７と画像処理部１０８とキャリブレーション制御部１０９とを実現する。
【００４６】
位置検出部１０６は、光射出装置２００に赤外光を射出させ、撮像部１０３が赤外光を利用して生成した撮像画像とキャリブレーション結果とに基づいて、電子ペン５００の指示位置と指６００の指示位置とを検出する。
【００４７】
画像制御部１０７は、電子ペン５００または指６００の指示位置に基づいて、投射される画像を制御する。例えば、画像制御部１０７は、電子ペン５００または指６００による投射画像の指示位置に図形を描画したり文字や記号を配置したり、指示位置の軌跡に沿って図形を描画したりする。
【００４８】
画像処理部１０８は、例えばＰＣ３００から受け付けた画像情報を処理して画像信号を生成する。例えば、画像処理部１０８は、ＰＣ３００から受け付けた画像情報が表す画像に、画像制御部１０７が描画した画像が重畳された重畳画像を生成し、その重畳画像を表す画像信号を生成する。画像処理部１０８は、生成した画像信号を投射部１０２に出力して、投射部１０２に画像信号に応じた投射画像を投射させる。
【００４９】
キャリブレーション制御部１０９は、撮像画像と投射画像との間で位置を対応づけるキャリブレーションを実行する。キャリブレーション制御部１０９は、投射部１０２に第１投射画像Ａ（図５参照）と第２投射画像Ｅ（図８参照）をスクリーンＳＣに投射させる。キャリブレーション制御部１０９は、第１投射画像Ａを撮像部１０３が撮像した第１撮像画像Ｃ（図６参照）と、第２投射画像Ｅを撮像部１０３が撮像した第２撮像画像Ｇと、に基づいて、キャリブレーションを実行する。
【００５０】
次に、動作を説明する。図１０は、キャリブレーション動作を説明するためのフローチャートである。図１０に示した動作は、受付部１０１が、電源オン操作またはキャリブレーション開始操作を受け付けると開始される。
【００５１】
キャリブレーション制御部１０９は、記憶部１０４から第１画像情報を読み取り、第１画像情報を画像処理部１０８に出力する。画像処理部１０８は、第１画像情報に応じた第１画像信号を生成し、第１画像信号を投射部１０２に出力する。投射部１０２は、第１画像信号に応じた第１投射画像Ａ（図５参照）を、スクリーンＳＣに投射する（ステップＳ１）。
【００５２】
続いて、キャリブレーション制御部１０９は、切替部２１ｃを制御して可視光透過フィルター２１ａを光学系２２とイメージセンサー２３の間に配置させる。続いて、キャリブレーション制御部１０９は、イメージセンサー２３を動作させる。イメージセンサー２３が動作を開始すると、撮像部１０３は、第１投射画像Ａが表示されているスクリーンＳＣを撮像して第１撮像画像Ｃ（図６参照）を生成する（ステップＳ２）。
【００５３】
続いて、キャリブレーション制御部１０９は、例えばHarrisのコーナー検出法を用いて、第１撮像画像ＣからクロスポイントＤを検出する（ステップＳ３）。クロスポイントＤの形状は、外光に起因するノイズの形状（円または楕円形状）と異なるため、クロスポイントＤの検出に際して、外光に起因するノイズを誤検出してしまう可能性を低くできる。
【００５４】
図１１は、クロスポイントＤの検出結果の一例を示した図である。図１１では、クロスポイントＤとして検出された点が、点Ｈで示されている。図１１に示したように、キャリブレーション制御部１０９は、ノイズの影響により、クロスポイントＤの数よりも多くの点をクロスポイントＤとして検出してしまうこともある。このような場合、キャリブレーション制御部１０９は、第１撮像画像Ｃにおいて、特定の大きさの領域内で５つ並んでいる点ＨのみをクロスポイントＤの検出点として特定することでノイズを抑制できる。
【００５５】
続いて、キャリブレーション制御部１０９は、シンボルＦ（図９参照）の重心を検出する際に用いるサーチエリアを、クロスポイントＤの検出結果を用いて決定する（ステップＳ４）。サーチエリアは、クロスポイントＤの検出結果を用いて決定されるため、サーチエリアにはシンボルＦの重心が存在する可能性が高い。サーチエリアは、検出領域の一例である。
【００５６】
図１２は、サーチエリアＩの一例を示した図である。
図１２に示した例では、２５個のシンボルＢのうち垂直線Ｍよりも左側に位置する１５個のシンボルＢでは、５つのクロスポイントＤのうち左から２つ目のクロスポイントＤを中心にサーチエリアＩが設定される。また、垂直線Ｍよりも右側に位置する１０個のシンボルＢでは、５つのクロスポイントＤのうち右から２つ目のクロスポイントＤを中心にサーチエリアＩが設定される。図１２において、２５個のシンボルＢは、サーチエリアＩとの相対的な位置関係を説明するために示されており、サーチエリアＩが設定される撮像画像には、シンボルＢは実際には存在しない。
【００５７】
キャリブレーション制御部１０９は、各サーチエリアＩが他のサーチエリアＩと重ならないように、各サーチエリアＩを決定する。なお、サーチエリアＩの大きさは、シンボルＦよりも大きい。
【００５８】
続いて、キャリブレーション制御部１０９は、記憶部１０４から第２画像情報を読み取り、第２画像情報を画像処理部１０８に出力する。画像処理部１０８は、第２画像情報に応じた第２画像信号を生成し、第２画像信号を投射部１０２に出力する。投射部１０２は、第２画像信号に応じて第２投射画像Ｅ（図８参照）をスクリーンＳＣに投射する（ステップＳ５）。
【００５９】
続いて、キャリブレーション制御部１０９は、撮像部１０３を制御して、撮像部１０３に、第２投射画像Ｅが表示されているスクリーンＳＣを撮像させて第２撮像画像Ｇ（図９参照）を生成させる（ステップＳ６）。
【００６０】
続いて、キャリブレーション制御部１０９は、第２撮像画像ＧにサーチエリアＩを設定し、第２撮像画像Ｇにおける各サーチエリアＩに含まれるシンボルＦの重心の位置を検出する（ステップＳ７）。
【００６１】
図１３は、第２撮像画像Ｇに設定されたサーチエリアＩを示した図である。シンボルＦの本来の形状は円形であるため、シンボルＦは、第２撮像画像Ｇ上では楕円に歪む場合もあるが重心は大きくずれない。このため、クロスポイントＤの位置検出よりも精度の高い位置検出が可能である。また、第２撮像画像ＧにおけるシンボルＦの形状は、円形や楕円形であり、外光に起因するノイズの形状に類似するが、キャリブレーション制御部１０９は、第２撮像画像Ｇに設定したサーチエリアＩの範囲内で検出を行うため、外光のノイズをシンボルＦとして誤検出してしまうことが抑制される。
【００６２】
続いて、キャリブレーション制御部１０９は、シンボルＦの重心位置の検出結果に基づいてキャリブレーションを実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８では、キャリブレーション制御部１０９は、シンボルＦごとに、第２撮像画像ＧにおけるシンボルＦの重心位置と、第２投射画像ＥにおけるシンボルＦの重心位置（第２画像情報が表すシンボルＦの重心位置）とを対応づけるキャリブレーションデータを生成する。キャリブレーション制御部１０９は、キャリブレーションデータを記憶部１０４に記憶する。なお、第２画像情報が表すシンボルＦの重心位置は、第２画像情報と共に記憶部１０４に予め記憶されている。
【００６３】
キャリブレーションが終了すると、キャリブレーション制御部１０９は、切替部２１ｃを制御してＩＲ透過フィルター２１ｂを光学系２２とイメージセンサー２３の間に配置させる。これ以降、位置検出部１０６は、光射出装置２００に赤外光を射出させ、撮像部１０３が赤外光を撮像して生成した撮像画像から、電子ペン５００や指６００で指示された指示位置を検出する。そして、位置検出部１０６は、検出した指示位置を、記憶部１０４に記憶されているキャリブレーションデータに基づいて、画像情報に応じた投射画像上の位置に変換し、画像制御部１０７に出力する。
【００６４】
本実施形態のプロジェクター１００およびプロジェクター１００の制御方法によれば、外光のノイズの影響を受け難いクロスポイントＤの位置検出の結果に基づいてサーチエリアＩが設定され、サーチエリアＩに存在するシンボルＦの重心の位置が検出される。このため、外光のノイズをシンボルＦとして誤検出し難くなり、高精度のキャリブレーションを行うことが可能になる。
【００６５】
＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、次に述べるような各種の変形が可能である。また、次に述べる変形の態様の中から任意に選択された一または複数の変形を適宜組み合わせることもできる。
【００６６】
＜変形例１＞
シンボルＢの形状は、チェックパターンに限らず、角部を有する図形であればよい。また、シンボルＢであるチェックパターンを構成する白色の矩形の数は６に限らず適宜変更可能である。
【００６７】
＜変形例２＞
シンボルＦは、円に限らず、閉じた線にて形成される図形であればよい。なお、シンボルＦが円または楕円である場合、投射条件等に起因する歪みに対して重心位置がずれ難くなり、重心位置を高精度で検出可能になる。
【００６８】
＜変形例３＞
所定のクロスポイントＤ１の第１投射画像Ａに対する相対位置と、対応するシンボルＦの重心の第２投射画像Ｅに対する相対位置とは、一致していなくてもよい。例えば、所定のクロスポイントＤ１の第１投射画像Ａに対する相対位置を、対応するシンボルＦの重心の第２投射画像Ｅに対する相対位置から、予め定められた方向に予め定められた距離だけずらして配置するようにしてもよい。
【００６９】
＜変形例４＞
シンボルＢの色をシンボルＦの色と異ならせて（例えば、シンボルＢを青色、シンボルＦを赤色）、投射部１０２が、第１投射画像Ａと第２投射画像Ｅとを重畳した合成画像をスクリーンＳＣに投射してもよい。この場合、投射部１０２は、第１投射画像Ａと第２投射画像Ｅとを同時にスクリーンＳＣに投射することになる。この際、撮像部１０３は、シンボルＢの色のみをキャプチャーして第１撮像画像Ｃを生成し、シンボルＦの色のみをキャプチャーして第２撮像画像Ｇを生成する。なお、シンボルＢとシンボルＦとが重なり合うことによりそれぞれの検出が困難になる場合には、上記変形例３に示したように、予め定められた方向に予め定められた距離だけそれぞれをずらして配置すればよい。
【００７０】
＜変形例５＞
シンボルＢの数およびシンボルＦの数は、２５に限らず１以上であればよい。
【００７１】
＜変形例６＞
指６００の検出が不要である場合には、光出射装置２００は省略されてもよい。
【００７２】
＜変形例７＞
投射部１０２では、光変調装置として液晶ライトバルブが用いられたが、光変調装置は液晶ライトバルブに限らず適宜変更可能である。例えば、光変調装置として、３枚の反射型の液晶パネルを用いた構成であってもよい。また、光変調装置は、１枚の液晶パネルとカラーホイールを組み合わせた方式、３枚のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた方式、１枚のデジタルミラーデバイスとカラーホイールを組み合わせた方式等の構成であってもよい。光変調装置として１枚のみの液晶パネルまたはＤＭＤが用いられる場合には、色分離光学系や色合成光学系に相当する部材は不要である。また、液晶パネルおよびＤＭＤ以外にも、光源が発した光を変調可能な構成は、光変調装置として採用できる。
【００７３】
＜変形例８＞
位置検出部１０６と画像制御部１０７と画像処理部１０８とキャリブレーション制御部１０９の全部または一部は、例えばＦＰＧＡ（field programmable gate array）またはＡＳＩＣ（Application Specific IC）等の電子回路によりハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現されてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１…プロジェクションシステム、１００…プロジェクター、１０１…受付部、１０２…投射部、１０３…撮像部、１０４…記憶部、１０５…制御部、１０６…位置検出部、１０７…画像制御部、１０８…画像処理部、１０９…キャリブレーション制御部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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