(57)【要約】【課題】  プロジェクタに電子黒板機能を併せ持たせるために撮像デバイスを投射レンズのそばに搭載しても、斜め投射時に投射映像歪み補正を行った場合、歪み補正が加えられた映像がそのまま撮影されてしまい、電子黒板の機能が実現されない。【解決手段】  方形からスクリーン２０上で発生する歪みの方向とは逆方向に歪ませた画像をライトバルブ上に表示し、投射レンズを介して表示映像を投射する。これによって、スクリーンに映る映像は、歪みが補正され、輪郭が方形をした補正投射映像３１となって視認される。このとき、補正投射映像３１を撮像した撮像素子１２からは、出力として歪んだ撮影映像３２が得られる。この映像データと歪み補正を行う画像処理のためのパラメータとをメモリカードや通信手段を介してパソコン３３に送る。パソコンは撮影映像３２を画像処理によって補正して補正撮影映像３４を得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトバルブに表示された映像を投射面に拡大投射するプロジェクション手段と前記投射面を撮像して撮影映像を出力する撮像手段を備えたプロジェクション装置と、画像処理手段を有するプロジェクションシステムであって、
前記プロジェクション手段が、前記投射面に斜めに投射したとき前記投射映像に生ずる歪みを補正して投射し、
前記撮像手段が、前記投射面を斜めに撮像したとき、前記撮影映像と前記斜め投射時の投射条件に関するパラメータを前記プロジェクション装置外に出力し、
前記画像処理手段が、前記撮影映像と前記パラメータを入力し、前記前記パラメータに基づいて前記撮影映像に生じている歪みを補正する、
ことを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項２】
前記斜めに投影する中心光軸と、前記斜めに撮像する中心光軸とは、ほぼ同一である、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションシステム。
【請求項３】
前記撮影映像と前記パラメータの出力及び入力は、記憶媒体を介して行われる、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
【請求項４】
前記撮影映像と前記パラメータの出力及び入力は、通信手段を介して行われる、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
【請求項５】
前記投射映像に生ずる歪みの補正は、
前記ライトバルブへの映像の表示を変形させることによって行われ、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
【請求項６】
前記ライトバルブの映像表示を変形させるためのパラメータは、
前記プロジェクション装置の外部から設定される、
ことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクションシステム。
【請求項７】
前記プロジェクション装置は、
さらに、前記投射面の前記プロジェクション装置に対する相対距離と相対角度を検知する投射面検知手段を備え、
前記ライトバルブの映像表示を変形させるためのパラメータは、
前記投射面検知手段が前記検知した前記距離と角度から自動的に設定され、
前記画像処理のためのパラメータは、
前記投射面検知手段の検知した前記距離と角度である、
ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクションシステム。
【請求項８】
ライトバルブに表示された映像を投射面へ斜めに投射したとき前記投射面上の投射映像に生ずる歪みを補正して拡大投射するプロジェクション手段と、
前記投射面を撮影した撮影映像と前記撮影映像に生じている歪みを補正するためのパラメータとを出力する撮影手段とを備えるプロジェクション装置と、
前記プロジェクション装置外にあって、前記撮像映像と前記パラメータ入力し、前記パラメータに基づいて前記撮影映像に生じている歪みを補正する手段、
を有する、
ことを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項９】
前記撮影映像と前記パラメータの出力及び入力は、記憶媒体を介して行われる、
ことを特徴とする請求項８に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１０】
前記記憶媒体は、フラッシュカードである、
ことを特徴とする請求項９に記載のプロジェクションシステム。
【請求項１１】
前記撮影映像と前記パラメータの出力及び入力は、通信手段を介して行われる、
ことを特徴とする請求項８に記載のプロジェクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型画像表示システムに関し、とくに、投射面に画像を投影する投射機能と、投射面に描画された画像を撮像入力する機能である電子黒板機能とを併せ備え、スクリーンへ斜めに投射・撮像できるプロジェクションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタに撮像素子を搭載し、投射面に投射された画像と投射画像の上に描画された図形や文字を併せて撮像するマルチメディアボードの機能を備えたプロジェクタとしては、下記の発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
上記の発明は、スクリーン上に映像を投射する液晶プロジェクション装置において、透過型液晶表示板と投射光学レンズ系との間に、半反射ミラーを配置し、スクリーンから反射してきた映像をこの半反射ミラーによって透過型液晶表示板以外の方向に反射させ、この反射光を撮像手段によって撮像して信号化するものである。
しかしながら、上記の従来技術では、半反射ミラーを用いているため、投射される画像の照度が暗く、また、近年プロジェクタとして求められているスクリーンに対して斜めに投射でき、なおかつそのとき投射画像に生じる台形歪みを補正する機能を備えていない。
【０００３】
投射照度を犠牲にしないためには、撮像手段を投射レンズの近傍に並置して備えることが必要である。投射レンズに並置した形で撮像素子を搭載したプロジェクタが市販されて来ているが、このような機種では、撮像素子はオートフォーカス、自動色補正などの機能を実装する為に積まれたものであって、電子黒板としては全く用いられていない。電子黒板機能実現に必要な撮像デバイスが投射レンズのそばに搭載されていても、電子黒板の機能が実装されない原因の一つとして、斜め投射時に投射映像歪み補正を行った場合、歪み補正が加えられた映像がそのまま撮影されてしまうことが挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０４７５１号公報（第３−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような従来の電子黒板機能を備えたプロジェクタの問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、投射照度を損なわず、かつ歪み補正が加えられた斜めの投射が可能で、かつ、撮影された投射映像を、メモリ媒体や通信手段を介して、汎用のコンピュ−タによって投射映像歪み補正の逆補正にあたる補正をかけ、撮影された映像の歪みを打ち消して閲覧や加工が自在にできることを可能にするプロジェクシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明のプロジェクションシステムは、ライトバルブに表示された映像を投射面に拡大投射するプロジェクション手段と投射面を撮像して撮影映像を出力する撮像手段を備えたプロジェクション装置と、画像処理手段を有するプロジェクションシステムであって、プロジェクション手段が、投射面に斜めに投射したとき投射映像に生ずる歪みを補正して投射し、撮像手段が、投射面を斜めに撮像したとき、撮影映像と斜め投射時の投射条件に関するパラメータをプロジェクション装置外に出力し、画像処理手段が、撮影映像とパラメータを入力し、パラメータに基づいて撮影映像に生じている歪みを補正することを特徴とする。
斜めに投影する中心光軸と、斜めに撮像する中心光軸とは、ほぼ同一である。
撮影映像とパラメータの出力及び入力は、記憶媒体を介して行われる。
撮影映像とパラメータの出力及び入力は、通信手段を介して行われる。
投射映像に生ずる歪みの補正は、ライトバルブへの映像の表示を変形させることによって行われる。
ライトバルブの映像表示を変形させるためのパラメータは、プロジェクション装置の外部から設定される。
プロジェクション装置は、さらに、投射面のプロジェクション装置に対する相対距離と相対角度を検知する投射面検知手段を備え、ライトバルブの映像表示を変形させるためのパラメータは、投射面検知手段が検知した距離と角度から自動的に設定され、画像処理のためのパラメータは、投射面検知手段の検知した距離と角度である。
【０００７】
また、本発明のプロジェクションシステムは、ライトバルブに表示された映像を投射面へ斜めに投射したとき投射面上の投射映像に生ずる歪みを補正して拡大投射するプロジェクション手段と、投射面を撮影した撮影映像と撮影映像に生じている歪みを補正するためのパラメータとを出力する撮影手段とを備えるプロジェクション装置と、プロジェクション装置外にあって、撮像映像とパラメータ入力し、パラメータに基づいて撮影映像に生じている歪みを補正する手段を有することを特徴とする。
撮影映像とパラメータの出力及び入力は、記憶媒体を介して行われる。
記憶媒体は、フラッシュカードである。
撮影映像とパラメータの出力及び入力は、通信手段を介して行われる。
【発明の効果】
【０００８】
上記の手段によって、投射面に画像を投影する投射機能と、投射面に描画された画像を撮像入力する機能である電子黒板機能とを併せ備え、かつ、スクリーンへ斜めに投射・撮像でき、またプロジェクタ外に画像処理する手段を備えるため、撮影映像の編集・加工・表示・プリント等が自在にできるプロジェクションシステムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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、本発明が実現しようとする機能を説明する図である。
図１（ａ）はスクリーン２０に対してプロジェクタ１の投射光軸をあおり、垂直なスクリーンに対して水平面内で斜めに投射した場合を示している。あおり投射は、水平方向だけでなく、垂直方向にも行われるが、ここでは説明を簡略化するため、水平方向の場合について説明する。この場合、スクリーン２０に映る無補正投射映像２１は、スクリーン内のプロジェクタから遠い位置の画像が、水平方向ではプロジェクタから遠く離れていく方向に延び、また上下にも延びて、映像の輪郭は、方形から横に寝た形の台形へと歪む。しかしながら、投射レンズ１１のそばに設置されている撮像素子１２から見た場合、殆ど歪みが無い方形をした映像として見える。実際には投射レンズ及び撮像素子が備える結像レンズの収差の影響等で僅かに歪みは残るが、ここでは簡単のために歪みが全く無いように見えるとして説明を進める。この状態で撮像素子１２からは出力として歪みの無い撮影映像２２が得られ、問題はない。
【００１０】
しかしながら、実際にプロジェクタ１を使用する際は、プロジェクタが備える投射映像ひずみ補正手段（図示せず）によって、方形からスクリーン２０上で発生する歪みの方向とは逆方向に歪ませた画像をライトバルブ上に表示し、これを投射レンズを介して投射する。これによって、スクリーンに映る映像の歪みが補正され、図１（ｂ）のように輪郭が方形をした補正投射映像３１となって視認される。
このとき、補正投射映像３１を撮像した撮像素子１２からは、出力として撮影映像３２が得られる。この撮影映像３２は歪んでいるため、これを輪郭が方形をした映像に補正するために、汎用のＰＣ３３を用いて補正撮影映像３４を得る。
ここで本発明のもっとも特徴的な部分は、投射映像補正の際に使用された条件を撮像映像を出力する際に一緒に出力し、プロジェクタ外部で撮像映像の歪みを取り除くことである。
【実施例】
【００１１】
図２に本発明のプロジェクタの実施例の構成ブロック図を示す。
電子黒板プロジェクタ１は、ライトバルブ１０と、投射レンズ１１と、撮像素子１２と、スクリーンセンサ１３と、ライトバルブ駆動回路１４と、ランプ１５と、ＣＰＵ５１と、プロジェクション用映像処理ＬＳＩ５２と、映像入力部５４と、フラッシュカード記録部５５と、入力部５７とから構成される。
スクリーンセンサは、超音波センサと、超音波センサのセンシング面の方向とスクリーン２０までの距離を算出する手段とで構成されている。
超音波センサは、４０〜５０ＫＨｚ程度の振動周波数の圧電屈曲振動子を一定周期のバーストパルスで駆動することによって、空気中に超音波パルスを送出し、スクリーン２０からの反射パルスを同じ振動子によって検知するものである。
超音波センサのセンシング面の方向とスクリーンまでの距離を算出する手段は、ＣＰＵの５１の指示によって超音波センサ部１３が送信した送信超音波パルスと、受信した反射エコーを検波し、２つのパルス時間差からスクリーンまでの距離を算出する。また、超音波センサのセンシング面をスクリーンに手動又は自動的に正対させた時の仰角と首振り角を検知する。そして、スクリーンまでの距離データと、仰角及び首振り角とをＣＰＵ５１に出力する。センシング面のスクリーンへの正対は、超音波センサを仰角・首振り角を変化させた時反射エコーの振幅が最大となる角度にセンシング面を定めることで決定できる。
【００１２】
図３に動作フローを示す。
まずユーザーが、ＣＰＵによってスクリーン２０上に表示されるＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）などのインターフェイスにより（Ｓ１０）、スクリーン上の映像に歪みがなくなるよう入力部５７から設定を行う。もしくはスクリーンセンサによって検出されたスクリーンまでの距離とスクリーンに対するプロジェクタのあおり角度（Ｓ１０）からＣＰＵが自動設定を行う（Ｓ１１）。
次にその設定値からＣＰＵ５１がＰＪ用映像処理ＬＳＩ５２に設定する映像処理のためのパラメータを生成する（Ｓ１２）。
設定されたパラメータによって、ＰＪ用映像処理ＬＳＩ５２は、ＰＪ用映像処理ＬＳＩ５２に入力した方形の入力映像を画像処理し、変形した投影映像を生成してライトバルブ駆動回路５２を介してライトバルブ１０に投影映像を書き込み、ライトバルブはスクリーン２０上に投影する。これによってプロジェクタ投射画像のひずみ補正が行われる（Ｓ１３）。
ここで電子黒板機能である投射映像の取り込みを行うと、スクリーンにマジックペンで書かれた情報もあわせて撮像素子１２に取り込まれ、フラッシュカード記録部５６を介してフラッシュカード５６に記録される（Ｓ１４）。このとき、あわせて歪み補正の設定状態がフラッシュカード５６に記録される（Ｓ１５）。
【００１３】
後に、フラッシュカード５６をパソコン５８に差込み、撮影映像を閲覧し、またプリントしようとする際、撮影映像処理用関数プログラムが、フラッシュカード５６に書き込まれていた歪み補正の設定状態（Ｓ１６）をもとに撮影映像の歪みを取り除くことができる（Ｓ１７）。
この際、歪み補正の設定状態として、スクリーンプロジェクタ間の距離、水平角度、垂直角度に加えて、投影レンズと撮像素子との位置関係（水平距離、垂直距離、奥行き距離）があることが歪みを取り除く上で好ましいがスクリーンプロジェクタ間距離に対して投影レンズと撮像素子との距離が十分小さければ投影レンズと撮像素子との位置関係は記録されなくてもよい。
【００１４】
上記の実施例では、撮影映像データと撮影映像の歪みを補正するために使用するパラメータをフラッシュカードに記憶させ、このカードを介してパソコンや端末が映像処理する場合を説明したが、プロジェクタとパソコンに通信インターフェイスを装備し、有線無線を含む通信ネットワークに接続しておけば、パソコンはこれを介して閲覧やプリントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が実現しようとする機能を説明する図である。
【図２】本発明を構成するプロジェクタの実施例の構成を示す図である。
【図３】本発明を構成するプロジェクタ内のＣＰＵとパソコンの動作フローを説明する図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    プロジェクタ
１１    投射レンズ
１２    撮像素子
１３    スクリーンセンサ
２０    スクリーン
２１    無補正投射映像
２２    撮影映像
３１    補正投射映像
３２    撮影映像
３３    ＰＣ
３４    補正撮影映像
５１    ＣＰＵ
５２    ＰＪ用映像処理ＬＳＩ
５４    映像入力部
５５    フラッシュカード記録部
５７    入力部
【図１】
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【図２】
2005064668.tif 000004
【図３】
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