(57)【要約】【課題】利用者がスクリーンサイズを入力することなく、ズームレンズを用いたプロジェクタの投影画面サイズをスクリーンの大きさに合致させることができる投影画面サイズ調整装置を実現する。【解決手段】プロジェクタの投影領域を含む領域の画像を撮影する撮影部７と、投影領域を検出するための所定の認識画像の投影前後の撮影画像を比較して、スクリーン上への投影領域を検出し、該検出された投影領域に基づいてズーム比率の調整を行う投影領域検出画像処理部１０（投影領域検出手段、調整手段）を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン上の投影画面サイズをズームレンズにより変更可能なプロジェクタに対して前記ズームレンズのズーム比率の制御を行うことにより、前記投影画面サイズを調整する投影画面サイズ調整装置であって、
前記プロジェクタの投影領域を含む領域の画像を撮影する撮影手段と、
前記投影領域を検出するための所定の認識画像の投影前後の前記撮影画像を比較して、前記スクリーン上への前記投影領域を検出する投影領域検出手段と、
前記検出された投影領域に基づいて前記ズーム比率の調整を行う調整手段と、
を備えたことを特徴とする投影画面サイズ調整装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記検出された投影領域が前記認識画像の全領域を含むように前記ズーム比率を調整することを特徴とする請求項１に記載の投影画面サイズ調整装置。
【請求項３】
前記調整手段は、前記検出された投影領域が最大となるように前記ズーム比率を調整することを特徴とする請求項２に記載の投影画面サイズ調整装置。
【請求項４】
前記投影領域検出手段は、前記投影前後の撮影画像を分割し、分割領域毎の色の相違に基づいて前記投影領域の検出を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載の投影画面サイズ調整装置。
【請求項５】
前記認識画像は、少なくとも当該画像のエッジが認識できるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの項に記載の投影画面サイズ調整装置。
【請求項６】
前記認識画像のエッジ領域の色は、前記スクリーンの色と異なっていることを特徴とする請求項５に記載の投影画面サイズ調整装置。
【請求項７】
前記認識画像は、エッジ領域とこのエッジ領域の内側の中央領域とから構成されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の投影画面サイズ調整装置。
【請求項８】
スクリーン上の投影画面サイズを変更可能なズームレンズを具備するプロジェクタであって、
請求項１乃至請求項７のいずれかの項に記載の投影画面サイズ調整装置を備え、
前記投影画面サイズ調整装置は、前記ズームレンズのズーム比率の制御を行うことにより前記投影画面サイズを調整する
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
スクリーン上の投影画面サイズをズームレンズにより変更可能なプロジェクタに対して前記ズームレンズのズーム比率の制御を行うことにより、前記投影画面サイズを調整する投影画面サイズ調整方法であって、
前記プロジェクタの投影領域を含む領域の画像を撮影する過程と、
前記投影領域を検出するための所定の認識画像の投影前後の前記撮影画像を比較して、前記スクリーン上への前記投影領域を検出する過程と、
前記検出された投影領域に基づいて前記ズーム比率の調整を行う過程と、
を含むことを特徴とする投影画面サイズ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン上に投影される画面のサイズをズームレンズにより変更可能なプロジェクタに用いて好適な投影画面サイズ調整装置及び方法、プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリーンから任意の距離にズームレンズ付きのプロジェクタを設置し、該プロジェクタによってスクリーン上に画像を投射する際には、ズームレンズのズーム比率を調整して、スクリーン上に投影される画面のサイズ（投影画面サイズ）をスクリーンの大きさに合致させることが行われる。この投影画面サイズを調整する従来の装置として、例えばプロジェクタが、プロジェクタとスクリーンまでの距離を検出し、このスクリーンまでの距離と、利用者によって入力されたスクリーンサイズとによりズームレンズのズーム比率を演算し、このズーム比率となるようズームレンズを制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−９５３２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の技術では、利用者がスクリーンサイズを入力する必要があり手間がかかる。また、スクリーンサイズが正確に分からないような場合には最適な投影画面サイズを得ることが難しいという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、利用者がスクリーンサイズを入力することなく、ズームレンズを用いたプロジェクタの投影画面サイズをスクリーンの大きさに合致させることができる投影画面サイズ調整装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、その投影画面サイズ調整装置を備えたプロジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の投影画面サイズ調整装置は、スクリーン上の投影画面サイズをズームレンズにより変更可能なプロジェクタに対して前記ズームレンズのズーム比率の制御を行うことにより、前記投影画面サイズを調整する投影画面サイズ調整装置であって、前記プロジェクタの投影領域を含む領域の画像を撮影する撮影手段と、前記投影領域を検出するための所定の認識画像の投影前後の前記撮影画像を比較して、前記スクリーン上への前記投影領域を検出する投影領域検出手段と、前記検出された投影領域に基づいて前記ズーム比率の調整を行う調整手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、認識画像を用いてスクリーン上の投影領域の検出が行われ、該検出した投影領域に基づいて、プロジェクタの投影画面サイズがスクリーンの大きさに合致するように、ズームレンズのズーム比率が調整される。これにより、利用者がスクリーンサイズを入力することなく、ズームレンズを用いたプロジェクタの投影画面サイズをスクリーンの大きさに合致させることができる。
【０００９】
また、本発明の投影画面サイズ調整装置においては、前記調整手段は、前記検出された投影領域が前記認識画像の全領域を含むように前記ズーム比率を調整することを特徴とする。
この発明によれば、認識画像の全領域がスクリーン上に収まるので、プロジェクタの投射画像を欠けることなく正常に投影することができる。
【００１０】
また、本発明の投影画面サイズ調整装置においては、前記調整手段は、前記検出された投影領域が最大となるように前記ズーム比率を調整することを特徴とする。
この発明によれば、スクリーン上での投影領域が最大となるので、プロジェクタの投影画面サイズをスクリーンの大きさに最も合致した最適なものとすることができる。
【００１１】
また、本発明の投影画面サイズ調整装置においては、前記投影領域検出手段は、前記投影前後の撮影画像を分割し、分割領域毎の色の相違に基づいて前記投影領域の検出を行うことを特徴とする。
この発明によれば、認識画像の投影前後の撮影画像の各分割領域についての色の相違（例えばＲＧＢ成分毎の相違）に基づき投影領域が検出されるので、投影領域の検出精度が向上する。
【００１２】
また、本発明の投影画面サイズ調整装置においては、前記認識画像は、少なくとも当該画像のエッジが認識できるものであることを特徴とする。
この発明によれば、認識画像のエッジ部分のみの検出により投影領域の検出が行われるので、簡易な画像処理で投影領域の検出を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の投影画面サイズ調整装置においては、前記認識画像のエッジ領域の色は、前記スクリーンの色と異なっていることを特徴とする。
この発明によれば、認識画像が投影されている領域と、スクリーン自体の領域との区別がしやすくなる。
【００１４】
また、本発明の投影画面サイズ調整装置においては、前記認識画像は、エッジ領域とこのエッジ領域の内側の中央領域とから構成されることを特徴とする。
この発明によれば、エッジ領域の全てが投影されているが、中央領域の全てが投影されていない場合に、スクリーンの異常（例えば穴等の損傷）があることを検出できる。
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明のプロジェクタは、スクリーン上の投影画面サイズを変更可能なズームレンズを具備するプロジェクタであって、上記本発明のいずれかの投影画面サイズ調整装置を備え、前記投影画面サイズ調整装置は、前記ズームレンズのズーム比率の制御を行うことにより前記投影画面サイズを調整することを特徴としている。
この発明によれば、プロジェクタと投影画面サイズ調整装置が一体化されるので、装置の設置が楽になり使い勝手が向上する。
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明の投影画面サイズ調整方法は、スクリーン上の投影画面サイズをズームレンズにより変更可能なプロジェクタに対して前記ズームレンズのズーム比率の制御を行うことにより、前記投影画面サイズを調整する投影画面サイズ調整方法であって、前記プロジェクタの投影領域を含む領域の画像を撮影する過程と、前記投影領域を検出するための所定の認識画像の投影前後の前記撮影画像を比較して、前記スクリーン上への前記投影領域を検出する過程と、前記検出された投影領域に基づいて前記ズーム比率の調整を行う過程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態においては、プロジェクタと投影画面サイズ調整装置を一体化して構成する場合を例に挙げて説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるプロジェクタ（投影画面サイズ調整装置）の構成を示すブロック図である。図１において、プロジェクタはＣＰＵ（中央処理装置）１とＲＯＭ２とＲＡＭ３と操作部４と認識画像生成部５と画像バッファメモリ６と撮影部７とズームレンズ８とズームレンズ制御部９と投影領域検出画像処理部１０とを有する。各部１〜７，１０はバス１１に接続されている。
【００１８】
ＲＯＭ２には予め制御プログラムが書き込まれており、この制御プログラムに従ってＣＰＵ１が各部を制御する。ＲＡＭ３は一時記憶エリアで、制御のための入力データや、制御変数データ、各種設定データ等の記憶場所として使用される。操作部４はプロジェクタを操作するための各種の入力キーなどから構成される。
【００１９】
認識画像生成部５は、スクリーン上に投影され、プロジェクタの投影領域の検出に使用される所定の認識画像の画像データを生成する。図２に認識画像の例を示す。図２に示す認識画像１００は、投影パターンＡの画像エッジ領域１０１と投影パターンＢの画像中央領域１０２から構成される。投影パターンＡと投影パターンＢは異なるパターンである。例えば色または模様が異なっている。さらに、画像エッジ領域１０１の投影パターンＡは、スクリーンとの区別がしやすいように、その色がスクリーンの色と異なっていることが望ましい。
【００２０】
撮影部７はカメラ（撮影手段）を備え、このカメラを用いて撮影した画像（以下、撮影画像と称する）のデータを画像バッファメモリ６に格納する。撮影部７に備わるカメラは、プロジェクタの投影領域を含む画像を撮影することが可能となっている。
ズームレンズ制御部９は、投影領域検出画像処理部１０からの指示に従ってズームレンズ８のズーム比率を制御する。
投影領域検出画像処理部１０（投影領域検出手段、調整手段）は、認識画像の投影前後の撮影画像データを比較することにより、プロジェクタの現在の投影領域を検出する。そして、この検出結果に基づいてズームレンズ制御部９にズーム比率の指示を行う。
【００２１】
次に、図３を参照して、上述した図１のプロジェクタの投影画面サイズ調整に係る動作を説明する。図３は、投影画面サイズ調整処理の流れを示すフローチャートである。
初めに、プロジェクタがスクリーンから任意の距離に設置される。そして、利用者の操作によりプロジェクタが動作を開始すると、先ず、ＣＰＵ１が各部を初期化する。この初期化処理により、ズームレンズ８のズーム比率は最小に設定され（ステップＳ１）、また、画像バッファメモリ６の記憶データは消去される（ステップＳ２）。すなわち、最小のズーム比率から投影画面サイズの調整を開始する。
【００２２】
次いで、撮影部７がスクリーン方向の画像を撮影し、この第１の撮影画像データ（認識画像の投影前の撮影画像データ）を画像バッファメモリ６に格納する（ステップＳ３、Ｓ４）。
次いで、認識画像生成部５が所定の認識画像の画像データを生成し、この画像データがズームレンズ８を介してスクリーンに向けて投射される。この投射中に、撮影部７はスクリーン方向の画像を撮影し、この第２の撮影画像データ（認識画像の投影後の撮影画像データ）を投影領域検出画像処理部１０に出力する（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００２３】
次いで、投影領域検出画像処理部１０は、入力された第２の撮影画像データと、画像バッファメモリ６の第１の撮影画像データを比較してその差分を抽出し、この差分からスクリーン上に投影されている投影領域を検出する（ステップＳ７）。例えば、図４に認識画像１００の投影前の第１の撮影画像が示され、図５に認識画像１００の投影後の第２の撮影画像が示されている。この図５の例ではスクリーン２０上に認識画像１００の領域全体が収まっている。
【００２４】
図４，図５において、領域２００は撮影領域である。図４に示すように、第１の撮影画像では、スクリーン２０上には何も投影されていない。一方、図５に示すように、第２の撮影画像では、スクリーン２０上に認識画像１０１が投影されている。そして、図６に、これら第１の撮影画像と第２の撮影画像の差分画像３００が示されている。図６に示すように、差分画像３００では、第１の撮影画像と第２の撮影画像の差分である認識画像１０１の全領域が抽出され、この抽出領域が投影領域３０１として検出される。この投影領域３０１では、認識画像１０１の画像エッジ領域１０１が全て含まれているので、認識画像１０１の全領域がスクリーン上に収まっていると判断できる。
【００２５】
また、他の第２の撮影画像の例として、図７に、スクリーン２０上に認識画像１００の領域全体が収まっていない場合を示す。この場合には、図８に示すように、差分画像３１０では、認識画像１００の領域のうち、スクリーン２０上に収まっている領域の部分のみが抽出され、この抽出領域が投影領域３１１として検出される。この投影領域３１１では、認識画像１０１の画像エッジ領域１０１が一部分しか含まれず、すなわち全領域が含まれていないので、認識画像１０１の全領域がスクリーン上に収まっていないと判断できる。
【００２６】
次いで、ステップＳ８では、投影領域検出画像処理部１０は、検出した投影領域に基づいて、認識画像の全領域がスクリーン上に収まっているか否かを判断する。そして、スクリーン上に収まっている場合（例えば図５の状態の場合）はステップＳ９へ進み、一方、収まっていない場合（例えば図７の状態の場合）にはステップＳ１１へ進む。なお、上記ステップＳ７において、投影領域を検出できなかった場合には、スクリーンがプロジェクタの正面に存在しない等の理由により正常な投影ができないと判断し、その旨を警報ランプの表示等により報知して処理を終了する。
【００２７】
次に、ステップＳ９では、投影領域検出画像処理部１０は、現在のズーム比率が最大であるか否かを判断する。この判断の結果、最大ではなかった場合に、投影領域検出画像処理部１０はズームレンズ制御部９にズーム比率を一段階大きくするよう指示する。この指示によりズームレンズ制御部９は、ズームレンズ８を制御してズーム比率を一段階大きくさせる（ステップＳ１０）。このステップＳ１０の処理の後、ステップＳ２に戻り、再度、認識画像による投影領域の検出を行う。
【００２８】
一方、ステップＳ９の判断の結果、現在のズーム比率が最大であった場合には、認識画像の全領域がスクリーン上に収まり、且つ、最大の投影画面サイズに調整できたと判断し処理を終了する。これにより、最適な投影画面サイズが得られる。
【００２９】
次に、上記ステップＳ８の判断の結果、認識画像の全領域がスクリーン上に収まっていない場合、ステップＳ１１で投影領域検出画像処理部１０は、現在のズーム比率が最小であるか否かを判断する。この判断の結果、最小ではなかった場合に、投影領域検出画像処理部１０はズームレンズ制御部９にズーム比率を一段階小さくするよう指示する。この指示によりズームレンズ制御部９は、ズームレンズ８を制御してズーム比率を一段階小さくさせる（ステップＳ１２）。このステップＳ１２の処理の後には、認識画像の全領域がスクリーン上に収まり、且つ、最大サイズに調整できたと判断し処理を終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ１１の判断の結果、現在のズーム比率が最小であった場合には、認識画像の全領域をスクリーン上に収めることができないと判断し、その旨を警報ランプの表示等により報知して処理を終了する（ステップＳ１３）。
【００３１】
上述したように本実施形態によれば、認識画像を用いてスクリーン上の投影領域の検出を行い、該検出した投影領域に基づいて認識画像の全領域がスクリーン上に収まっているか否かを判断する。そして、この判断結果に基づいて、認識画像の全領域がスクリーン上に収まり、且つ最大の投影画面サイズになるように、ズームレンズのズーム比率を調整する。これにより、利用者がスクリーンサイズを入力することなく、プロジェクタの投影画面サイズをスクリーンの大きさに最も合致した最適なものとすることができる。
【００３２】
なお、少なくとも認識画像の全領域がスクリーン上に収まるように、ズームレンズのズーム比率を調整するようにしてもよい。この場合にも、利用者がスクリーンサイズを入力することなく、プロジェクタの投影画面サイズをスクリーンの大きさに合致させることができるという効果が得られる。
【００３３】
また、認識画像は少なくとも当該画像のエッジが認識できるものであればよい。例えば、四角形の頂点のみの画像を認識画像として利用してもよい。図９に、四角形の頂点のみの認識画像の投影後の撮影画像が示されている。図９に示すように、認識画像は四角形の４つの頂点の画像１１１〜１１４で構成されている。この撮影画像と図４の認識画像投影前の撮影画像とから、図１０に示す差分画像３２０が得られる。この差分画像３２０では、認識画像の４つの頂点の画像１１１〜１１４全てがそれぞれ対応する投影領域３２１〜３２４として抽出されている。これにより、認識画像の全領域がスクリーン上に収まっていると判断する。一方、差分画像として、認識画像の４つの頂点の画像１１１〜１１４に対応する投影領域３２１〜３２４のいずれか一つでも抽出されなかった場合には、認識画像の全領域がスクリーン上に収まっていないと判断する。このように、認識画像のエッジ部分のみの検出により投影領域の検出が行われるので、簡易な画像処理で投影領域の検出を行うことができる。
【００３４】
なお、上述した実施形態の認識画像１００のように、認識画像を当該画像のエッジ領域と、このエッジ領域の内側の中央領域とから構成するようにすれば、エッジ領域の全てが投影されているが、中央領域の全てが投影されていない場合に、スクリーンの異常（例えば穴等の損傷）があることを検出できる。
【００３５】
なお、上述した実施形態では、撮影部とプロジェクタを一体化して構成したが、撮影部をプロジェクタとは別に設けてもよい。この場合には、撮影部のカメラがプロジェクタの投影領域を含む画像を撮影することができるように、撮影部を設置する。
【００３６】
次に、図１１を参照して、投影領域検出画像処理部１０が行う投影領域検出に係る動作を詳細に説明する。こでは、投影領域検出方法の一例を挙げて説明する。図１１は、認識画像の投影前後の撮影画像を使用して投影領域を検出する処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、認識画像を投影する前の第１の撮影画像と投影中の第２の撮影画像を取得する。これら第１及び第２の撮影画像は同じフレームアングルで連続して撮影された画像である。
初めに、第１、第２の撮影画像を同様にマス目状に分割する（ステップＳ２０）。そして、その分割された一つ一つの領域（分割領域）について、ＲＧＢ成分それぞれについての明度のヒストグラムを計算する（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。
【００３７】
次いで、第１、第２の撮影画像の同じ分割領域でのＲＧＢ成分のヒストグラムの差分を計算する（ステップＳ２４）。ここで、認識画像が投影されている領域以外の領域では、その得られたヒストグラムの差分は理想的には０、すなわち第１の撮影画像のヒストグラムと第１の撮影画像のヒストグラムは同じである。一方、認識画像が投影されている領域内では明らかに第１、第２の撮影画像間で異なったヒストグラムとなり、その差分がＲＧＢ成分のそれぞれについて検出される。この差分が所定の閾値を超過している場合（ステップＳ２５の判断結果がＹＥＳの場合）に、当該分割領域が投影領域内の領域であると判断する（ステップＳ２６）。一方、差分が所定の閾値に満たない場合（ステップＳ２５の判断結果がＮＯの場合）には、当該分割領域が投影領域外の領域であると判断する（ステップＳ２７）。
【００３８】
次いで、全ての分割領域について投影領域であるか否かの判定処理が終了すると、図１１の投影領域検出処理を終了し、未判定の分割領域が残っている場合にはステップＳ２１へ戻る。
上述した投影領域検出方法によれば、認識画像の投影前後の撮影画像の各分割領域についての色のＲＧＢ成分の相違に基づき、投影領域を検出する。これにより精度よく投影領域の検出を行うことができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるプロジェクタ（投影画面サイズ調整装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】認識画像の例を示す図である。
【図３】投影画面サイズ調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図２の認識画像の投影前の撮影画像の第１の例を示す図である。
【図５】図２の認識画像の投影後の撮影画像の例を示す図である。
【図６】図４と図５の各撮影画像の差分画像の例を示す図である。
【図７】図２の認識画像の投影後の撮影画像の第２の例を示す図である。
【図８】図４と図７の各撮影画像の差分画像の例を示す図である。
【図９】他の認識画像の投影後の撮影画像の例を示す図である。
【図１０】図４と図９の各撮影画像の差分画像の例を示す図である。
【図１１】投影領域検出処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ＣＰＵ、２…ＲＯＭ、３…ＲＡＭ、４…操作部、５…認識画像生成部、６…画像バッファメモリ、７…撮影部、８…ズームレンズ、９…ズームレンズ制御部、１０…投影領域検出画像処理部、２０…スクリーン
【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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