(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写光学系を有する投写部と、
前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像結果に基づき所定の処理を行う処理部と、を備え、
前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されてい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】
請求項１に記載のプロジェクションシステムにおいて、
前記投射光学系が、投写光を上方向側に投写するあおり投射光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の下端よりも低い位置に配置され、
前記投射光学系が、投写光を下方向側に投写するあおり投射光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の上端よりも高い位置に配置されていることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプロジェクションシステムにおいて、
前記被投写部は、所定の反射率を有する高反射部材で構成されていることを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項４】
所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写部を有するプロジェクタであって、
前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部を含み、
前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
前記投写部は、投写光を上方向側に投写するあおり投射光学系を有し、
前記撮像部の撮像レンズは、前記あおり投写光学系による投写領域の下端よりも低い位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項６】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
前記投写部は、投写光を下方向側に投写するあおり投射光学系を有し、
前記撮像部の撮像レンズは、前記あおり投写光学系による投写領域の上端よりも高い位置に配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載のプロジェクタにおいて、
前記投写部の光軸に対して、前記撮像部の撮像レンズによる撮像角度が調整可能に構成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写画像を、撮像部を用いて撮像するプロジェクションシステムおよびプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ（投写型表示装置）を用いて画像をスクリーン等に投写してプレゼンテーションする場合に、投写される画像の前面において、説明者が指示棒やレーザポインタ等を用いて投写画面内を指し示して投写画像を説明することが行なわれる。
【０００３】
このようなプレゼンテーションにおいては、投写画像及びその投写画像上にて指示された指示画像をＣＣＤカメラ等を用いて撮像し、撮像画像内において指示棒や手指による影を低輝度領域として検出しその影の形状からポインティング位置の検出を行なったり、レーザポインタの高輝度領域を検出することによってポインティング位置の検出を行ない、それによりポインティング位置に相当する投写画面内にカーソルや所定の画像を表示したり、ポインティング位置に応じた所定のプログラム処理を行なってその結果の画像を表示させたりして、プレゼンテーションを支援するプレゼンテーションシステムが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の装置の場合、被投写部として専用のスクリーンを用いれば、光の拡散性が高いので問題ないが、例えば、スクリーンとして、ホワイトボード等の表面に高反射部材を含む被投写部を適用した場合、画像を見る視点位置によってはホワイトボード上にホットスポットと呼ばれる高輝度の領域が発生する。このホットスポットは、プロジェクタの光源ランプの光源像が高反射部材を有するスクリーンにて反射して見える投写画像内の高輝度部分である。
【０００５】
このため、ＣＣＤカメラの位置によっては、ホットスポットの影響を受け、投写画像内の輝度変化分布によりポインティング位置を検出しようとする場合に、ホットスポット反射光によりポインティング位置の検出が正確に行なえず、撮像結果に基づく各種処理が正確に行えない場合も生じうる。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ホットスポットの影響を低減して撮像データを良好に処理できるプロジェクションシステムおよび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】
本発明のプロジェクションシステムは、所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写部と、前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部と、前記撮像部による撮像結果に基づき所定の処理を行う処理部と、を備えており、前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されていて、そのことによって上記目的を達成する。
【０００８】
本発明のプロジェクタは、所定の被投写部へ向け画像の光を投写する投写部を有しており、前記投写部とは別体で構成されるとともに前記投写部から離間した位置に配置され、前記投写部による投写画像を撮像する撮像部を含み、前記撮像部の撮像レンズが前記投写画像の光の直接反射光の反射領域外に配置されていて、そのことによって上記目的を達成する。
【０００９】
これらの発明によれば、投写部により投写した投写光が被投写部（スクリーン）にて直接的に反射して投写部側に戻ってくる反射光の反射領域外に、被投写部に写された投写画像を撮像するための撮像レンズを配置することにより、上述したホットスポットの影響を低減し、正確な撮像データを取得し、良好に撮像データを処理することができる。特に、ＣＣＤカメラ等に代表されるように撮像部は光強度（輝度）を電気信号に変換するものであるため、ＣＣＤの撮像エリアにホットスポットの反射光が入り込めば、その部分だけが高輝度となって、スクリーン前面において説明者によって指示されたポインティング位置を検出することが困難となるが、本発明では被投写部からの反射光が撮像部の撮像レンズに取り込まれないように配慮しているので、撮像による画像認識が正確なものとなる。
【００１０】
なお、ここで、所定の処理としては、例えば、撮像結果に基づき、投写画像内に示された指示棒やレーザポインタ等による被投写部上の指示位置を検出する処理等が該当する。
【００１１】
好ましくは、前記投写部は投写光学系を有し、該投写光学系が、投写光を上方向側に投写するあおり投写光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の下端よりも低い位置に配置され、該投写光学系が、投写光を下方向側に投写するあおり投写光学系である場合には、前記撮像部の撮像レンズは前記投写部による投写領域の上端よりも高い位置に配置されている。
【００１２】
これによれば、投写光が被投写部で直接的に反射する反射光の反射領域外に撮像レンズを配置することとなり、高反射部材で構成される被投写部に対して画像が投写されている場合でも、上述したホットスポットの影響を低減し、正確な撮像データを取得し、良好に撮像データを処理することができる。
【００１３】
ある実施の形態では、前記投写部と前記撮像部とが一体的に形成されている。
【００１４】
これによれば、投写部と撮像部を一体的に形成することにより、各部の位置調整や角度調整が容易となる。
【００１５】
好ましくは、前記投写部の光軸に対して、前記撮像レンズの撮像角度が調整可能に形成されている。
【００１６】
これによれば、投写部の位置や投写角度が変更された場合でも、撮像部もそれに合わせて調整することが可能となり、正確に撮像データを取得することができる。
【００１７】
さらに好ましくは、前記被投写部は、所定の反射率を有する高反射部材で構成されている。
【００１８】
これによれば、ホットスポットの生じやすい高反射部材で構成される被投写部に対して画像が投写されている場合でも、上述したホットスポットの影響を低減し、正確な撮像データを取得し、良好に撮像データを処理することができる。
【００１９】
なお、ここで、被投写部としては、例えば、ホワイトボード、コンクリート壁等が該当する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本実施の形態では、投写部を有するプロジェクタ（投写型表示装置）を用いて画像をスクリーン等に投写表示し、投写表示される画像を撮像部であるＣＣＤカメラで撮像し、撮像結果に基づき、投写画像内にてプレゼンテーションする説明者が指し示す指示棒や手指やレーザポインタによるポインティング位置の検出等を所定の処理部を用いて行うプロジェクションシステムを例に採り説明する。
【００２１】
図１は、プロジェクタ等にて通常用いられるスクリーンと、ペン等により描画・消去できるいわゆるホワイトボードに対して、プロジェクタから投写した場合に、投写光を被投写面で直接的に反射する反射光の中心からスクリーンやホワイトボードを見た場合の傾き角度によるゲインの違いを示す模式図であり、図４は、ホワイトボード３０上のホットスポット４００を示す模式図である。
【００２２】
図１に示すように、スクリーンの場合はデータ３１０に示すように、上記角度によるゲイン値（明るさ）の違いは少ないが、ホワイトボード３０の場合は表面がデータ３００のように角度０度付近で高いゲイン値を示している。
【００２３】
これは、被投写部としてのホワイトボード３０の表面が、傷や汚れの防止等のために施された表面処理のために高反射特性を有していることによるものである。このため、ホワイトボード３０をプロジェクタによる被投写面として適用した場合、ホワイトボードからの直接反射光の範囲内からホワイトボード３０を見ると、投写領域２００内にホットスポット４００と呼ばれる高輝度の円形状の領域があるように見える。
【００２４】
なお、本実施の形態において、用語「ホットスポット」は、プロジェクタの光源ランプの光源像が高反射部材を有するスクリーンにて反射して見える投写画像内の高輝度部分を意味する。
【００２５】
ホットスポット４００が見える状態で撮像すると、すなわちホットスポット４００の反射光をＣＣＤカメラが撮り込んでしまうと、ＣＣＤの撮像素子アレイ内のホットスポットを撮像するエリアにおいてＣＣＤカメラのダイナミックレンジを超えてしまい、ホットスポット４００周辺の正確な撮像データが取得できず、撮像データを用いた処理に影響が生じてしまう。
【００２６】
これを避けるため、ＣＣＤカメラのレンズを絞るとホットスポット４００以外の撮像素子アレイの他の部分の明るさが不足してＳＮ（シグナルノイズ）比が悪くなってしまう。
【００２７】
ホットスポット４００の影響を低減して撮像データを良好に処理できるようにするため、本実施の形態では、投写光の被投写部からの直接反射光の範囲外にＣＣＤカメラ等の撮像部が配置されるプロジェクションシステムおよびプロジェクタを適用することとした。
【００２８】
ところで、近年のプロジェクションシステムで用いられるプロジェクタでは、投写光学系として、いわゆるあおり投写光学系が採用されている。
【００２９】
図２は、プロジェクタにおける通常の投写光学系を示し、（Ａ）は通常投写光学系の原理図、（Ｂ）は被投写部に投写された通常投写光学系での投写画像領域４２を示す。また、図３は、あおり投写光学系による投写光学系を示し、（Ａ）はあおり投写光学系の原理図、（Ｂ）は被投写部に投写されたあおり投写光学系での投写画像領域４０を示す。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、通常の投写光学系を有するプロジェクタは、光源２と、光源２からの光を前方に反射するリフレクタ４と、反射光を集光する集光レンズ６と、集光レンズ６によって集光された光が照射され、これを画像信号に応じて変調するライトバルブ８と、ライトバルブ８によって変調された光を投写する投写レンズ１０とを含んで構成され、投写光のほぼ中心が点線で示す光軸と一致するように投写される。なお、ライトバルブ８としては、透過型液晶パネルを用いているが、液晶パネル以外の透過型変調装置を用いても、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の反射型変調装置を用いても構わない。
【００３１】
実際のプレゼンテーションでは、プロジェクタ本体は視界の妨げとならないように、ホワイトボード３０に対して低い位置に置かれる。
【００３２】
ところが、単純に低い位置から高い位置に投写すると、投写画像上端までの距離が投写画像下端までの距離と比べて遠いため、図２（Ｂ）に示すように投写画像４２の上部が広がって台形状にひずんでしまう。
【００３３】
この台形ひずみを解消するため、図３（Ａ）に示すようなあおり投写光学系が採用されている。あおり投写光学系は、ライトバルブ８に入射する光の中心軸（点線）と投写レンズ１０の光軸とが一致せず、投写レンズ１０の光軸に対して投写光の中心軸が角度を持って交差するように各部材が配置される。さらには、ライトバルブ８からの出射光の出射面に対する角度とスクリーン３０に投写される投写光の角度が同じになるように配置するとよい。
【００３４】
したがって、あおり投写光学系では、ライトバルブ８と、投写レンズ１０と、ホワイトボード３０が平行になるように配置され、投写光は上向きに投写される。
【００３５】
図３（Ｂ）に示すように、あおり投写光学系を採用すると、投写画像４０は長方形状となり、台形ひずみは発生しにくい。
【００３６】
しかし、あおり投写光学系を採用した場合でも、表面が高反射率のホワイトボード３０や、白いコンクリート壁等に投写した場合には、上述したホットスポット４００は発生してしまう。
【００３７】
図５は、本実施の形態に係る投写部であるプロジェクタ５０（図３の２、４、６、８、１０を含むプロジェクタに相当）と撮像部であるＣＣＤカメラ６０を用いたプロジェクションシステムにおいて、プロジェクタ５０とＣＣＤカメラ６０とホワイトボード３０の位置関係を示す模式図である。
【００３８】
通常、ホワイトボード３０上の投写領域の全てが撮像されるように、ＣＣＤカメラ６０の向きおよび位置が決められる。一方、投写光の一部はホワイトボード３０によって反射される。ここで、ＣＣＤカメラ６０の位置が、ホワイトボード３０からの直接的な反射光の範囲に含まれる場合には、ＣＣＤカメラ６０がホワイトボード３０上のホットスポット４００を撮像してしまう。より具体的には、ＣＣＤカメラ６０の撮像レンズ７２の位置がホワイトボード３０からの直接的な反射光の範囲に含まれる場合に、ホットスポット４００が撮像される。
【００３９】
例えば、プロジェクタ５０から投写光によりホワイトボード３０上に表示される画像を、ＣＣＤカメラによって視点Ａから撮像した場合、その視線の延長が破線で示す投写光の光軸４５０と、２点鎖線で示すホワイトボードからの直接的な反射光の範囲内にあるので、その視線はホットスポット発生範囲５００に含まれるため、ホワイトボード３０にホットスポット４００が発生し、撮像部にホットスポット４００が撮り込まれてしまう。
【００４０】
そこで、本実施の形態のプロジェクションシステムでは、撮像部であるＣＣＤカメラ６０の撮像レンズ７２、さらにはその撮像部の本体を、投写部であるプロジェクタ５０に対して下方に位置させるとともに、被投写部となるホワイトボード３０上の投写光による投写領域の下端よりも低い位置に配置している。つまり、ＣＣＤカメラ６０の位置が、ホワイトボード３０からの直接反射光の範囲内に入らないように、ＣＣＤカメラ６０が配置されている。より具体的には、撮像レンズ７２の位置が、ホワイトボード３０からの直接反射光の範囲内に入らないように、ＣＣＤカメラ６０が配置されている。このため、ＣＣＤカメラ６０の撮像レンズ７２には、ホットスポット４００が入射しない。ＣＣＤカメラ６０は撮像レンズ７２から撮り込まれた投写画像の光をＣＣＤの撮像素子アレイ上に照射して、各素子に照射された光強度を電気信号に変換するものである。
【００４１】
これにより、投写される画像の光による被投写部からの直接的な反射光の反射領域外にＣＣＤカメラ６０の撮像レンズ７２が配置されることとなるため、ホットスポット発生範囲５００外からプロジェクタ５０により投写された画像を撮像することとなり、ホットスポット４００の影響を受けずに撮像することができる。
【００４２】
これにより、正確な撮像データが得られる。また、プロジェクタ５０に内蔵された処理部により、撮像データに基づきポインティング位置検出等の処理が行われるが、撮像データはホットスポット４００による影響を受けないため、処理部は当該処理を良好に行うことができる。
【００４３】
以上、本発明を適用したプロジェクションシステムについて説明してきたが、投写部と、撮像部であるＣＣＤカメラとが一体的に形成されたプロジェクタを適用することも可能である。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係るプロジェクタ１００の外観図である。
【００４５】
プロジェクタ１００は、縦置き型のプロジェクタであり、ケース内に図３の２、４、６、８からなる各部材を内蔵し、正面に投写レンズ１０（図３の投写レンズ１０に相当）とＣＣＤカメラのレンズ７２（図５のＣＣＤカメラ６０のレンズに相当）を備えており、ケース底部に備えられた４つの足部８０−１〜４（ただし、足部８０−４は図示せず）を伸縮させて高さや角度の調整ができるように形成されている。
【００４６】
このような投写部と撮像部をケース内に一体に構成した一体型のプロジェクタ１００においても、被投写部の最下端よりも低い位置にＣＣＤカメラの撮像レンズ７２が配置されるようにすることが好ましい。
【００４７】
投写部である投写レンズ１０と撮像部であるＣＣＤカメラを一体的に備えることにより、各部の位置調整や角度調整を容易に行うことができる。
【００４８】
また、投写レンズ１０の光軸に対して、ＣＣＤカメラの撮像角度が調整可能に形成されていることが好ましい。
【００４９】
本実施例のプロジェクタ１００は、ＣＣＤカメラの撮像角度を調整する駆動部と、駆動部を駆動するカメラの撮像レンズ７２の角度調整ダイヤル７４とを有する。使用者が手動で角度調整ダイヤル７４を調整することで、ＣＣＤカメラの撮像レンズ７２の向きが調整される。
【００５０】
このように、手動で直接調整することも可能であるが、例えば、ＣＣＤカメラの撮像角度を調整する駆動部と、駆動部を駆動するリモコンを設け、リモコンを用いた遠隔操作によりＣＣＤカメラの撮像角度を調整することも可能である。
【００５１】
また、投写レンズ１０のフォーカス調整に連動させてＣＣＤカメラの撮像レンズ７２による撮像角度を調整するような構成とすることも可能である。
【００５２】
これらによれば、投写レンズ１０およびホワイトボード３０の位置や投写角度が変更された場合でも、ＣＣＤカメラの撮像レンズ７２による撮像角度もそれに合わせて調整することが可能となり、正確に撮像データを取得することができる。
【００５３】
以上本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【００５４】
例えば、以上説明してきた実施例では、プロジェクタ１００は床置き型になっているが、天吊り型に形成することも可能である。
【００５５】
この場合は、天井側にプロジェクタが配置され、プロジェクタの投写部が下向きのあおりを行うことになる。すなわち、図３、図５、図６の上下関係が逆となって、投写レンズ１０から下方向に向けて画像を投写する。したがって、このような配置の場合には、図５における撮像部６０の撮像レンズ７２や図６における撮像レンズ７２を、高反射部材を有する被投写部上の投写領域の上端よりも高い位置（図３では投写レンズ１０の下側の位置、図５でのプロジェクタ５０の投写レンズの下側の位置）に配置することにより、ホットスポット４００の影響を低減し、良好な撮像データを得ることができる。
【００５６】
なお、本発明の実施の形態においては、各図において、ライトバルブ８を１個用いて光源光を変調する単板方式のプロジェクタを適用してきたが、本発明はこれに限られるものではない。光源４からの出射される光を、２枚のダイクロイックミラー又はクロスプリズムからなる光分離部によって赤、青、緑の３色に分離し、３つの色光を３つの変調装置８に対応させて各色先の画像信号に応じて変調し、変調後の３つの色光を２枚のダイクロイックミラー又はクロスプリズムからなる光合成部によって合成し、その合成光を投写レンズ１０によりスクリーン３０に投写する３板方式のプロジェクタを用いてもよい。
【００５７】
本発明は、投写画像を、撮像部を用いて撮像するプロジェクションシステムおよびプロジェクタに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロジェクタ等にて通常用いられるスクリーンと、ペン等により描画・消去できるいわゆるホワイトボードに対して、プロジェクタから投写した場合に、投写光を被投写面で直接的に反射する反射光の中心からスクリーンやホワイトボードを見た場合の傾き角度によるゲインの違いを示す模式図である。
【図２】通常の投写光学系を示し、（Ａ）は通常投写光学系の原理図、（Ｂ）は被投写部に投写された通常投写光学系での投写画像領域を示す図である。
【図３】あおり投写光学系による投写光学系を示し、（Ａ）はあおり投写光学系の原理図、（Ｂ）は被投写部に投写されたあおり投写光学系での投写画像領域を示す図である。
【図４】ホワイトボード上のホットスポットを示す模式図である。
【図５】本実施の形態に係るプロジェクタとＣＣＤカメラとホワイトボードの位置関係を示す模式図である。
【図６】本実施の形態に係るプロジェクタの外観図である。
【符号の説明】
５０…プロジェクタ（投写部）、６０…ＣＣＤカメラ（撮像部）、７２…撮像レンズ。
【図１】
0003736350.tif 000002
【図２】
0003736350.tif 000003
【図３】
0003736350.tif 000004
【図４】
0003736350.tif 000005
【図５】
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【図６】
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