专利名称：投影仪及投射状态调整方法
技术领域：
本发 明涉及投影仪及使用投影仪进行的投射状态调整方法。
背景技术：
以往，已知有调制从光源射出的光束而形成图像，并将该图像放大投射在屏幕等被投射面上的投影仪。在使用这样的投影仪投射图像时，受被投射面与投影仪与的位置关系影响，有时投射在该被投射面的图像会变形成梯形。对于这样的问题，已知有计算与被投射面间的相对的角度及距离，对图像的梯形变形进行修正(梯形修正keystone修正)的投影仪(例如，参照专利文献1)。在该专利文献1所记载的投影仪中，显示在3行X 3列相互配置白区域及黑区域的格子状图案图像，并利用摄像部摄像该图案图像。然后，从摄像图像检测白区域与黑区域的分界线(特别是中央部分的分界线)，计算图像的投射区域的位置，并据此修正图像的梯形变形。此外，该投影仪中，还根据计算出的投射区域的位置实施投射图像的聚焦调整。[专利文献1]日本特开2006-60447号公报在此，投影仪的梯形修正及聚焦调整，是在投影仪起动且切换成可投射图像的状态后来进行的。因此，当从输入到投影仪的输入图像的显示切换至上述的图案图像的显示时，会在投射区域发生亮度急变，因此存在摄像部的摄像不稳定的问题。因此，产生到该摄像部的摄像趋于稳定为止需要长时间的问题。对此，考虑生成并显示将上述的图案图像与输入图像重叠而成的修正用图像，根据对该修正用图像进行摄像而得到的摄像图像来检测投射区域的位置。然而，在该情况下，根据输入图像不同，担心受图案周边的灰度的影响，难以进行该图案的检测，进而无法恰当地进行投射状态的调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够恰当地调整图像的投射状态的投影仪及投射状态调整方法。为了实现上述目的，本发明的投影仪被用于投射图像，上述投影仪具备图像投射单元，其投射上述图像；摄像单元，其对所投射的上述图像进行摄像；输入图像生成单元， 其生成基于输入到该投影仪的图像信息的输入图像；第1修正用图像生成单元，其生成使含有多个检测区域的第1图案重叠于上述输入图像而成的第1修正用图像，并利用上述图像投射单元来投射该第1修正用图像；以及投射状态调整单元，其根据从由上述摄像单元摄像得到的上述第1修正用图像检测出的上述检测区域来调整图像的投射状态，上述第1 图案具有第1部分和第2部分，该第2部分具有不同于上述第1部分的灰度，且形成上述第 1部分的边界，上述检测区域位于上述第1部分。根据本发明，由第1修正用图像生成部生成的第1修正用图像所含的第1图案具有灰度不同于第1部分，且形成该第1部分的边界的第2部分，由此能够容易地依据该第1图案的第1部分与第2部分的灰度之差检测出摄像后的第1修正用图像所含的第1图案 (特别是，第1部分)。因此，能够提高依据第1图案所含的检测区域的摄像图像的检测精度，能够高精度地实施投射状态调整单元对图像的投射状态的调整。 另外，由于使用者能够容易地识别投射的第1图案，故该使用者能够容易地知晓处于正在调整投射状态的情况。另外根据本发明，差分图像取得单元通过取得上述的第1修正用图像的摄像图像与含有第2图案的第2修正用图像的摄像图像的差分图像，能够从用于检测检测区域的差分图像中除去基于输入图像的图像成分。由于第2图案整体是与第1图案的第2部分相同的灰度，故在该差分图像中，能使与第1图案的第1部分浮起。因此，能够容易地检测第1 图案所含的检测区域，能够进一步提高该检测区域的检测精度。另外根据本发明，通过检测检测区域的灰度最高的位置，或者灰度最低的位置，能够检测该检测区域的中心位置。因此，即便在检测区域比较大的情况下，也能够高精度地检测出该检测区域的中心位置，因此能够更高精度地进行图像的投射状态的调整。另外，由于各检测区域具有这样的灰度变化，即便在由摄像单元摄像得到的修正用图像中含有基于输入图像的噪声的情况下，也能够将该灰度变化作为指标，进行噪声的隔罔。另外根据本发明，由于第1图案的设定于第1部分的灰度比设定于第2部分的灰度高，故在该第1部分所含的检测区域中，灰度随着趋向中心而升高(变亮)。据此，即便在投影仪与被投射面的距离大、摄像单元的灵敏度低的情况下，该摄像单元也能够容易地取得检测区域的灰度变化。因此，能够容易地依据摄像图像进行检测区域的中心位置的检测。另外根据本发明，如上所述，由于能够容易地检测检测区域的位置，故能够利用梯形修正部高精度地修正所投射的图像的梯形变形。因此，能够恰当地调整图像的投射状态， 能够恰当地显示输入图像。另外根据本发明，如上所述，由于能够容易地检测检测区域的位置，故能够利用聚焦调整部高精度地调整所投射的图像的聚焦偏移。因此，能够恰当地调整图像的投射状态， 能够恰当地显示输入图像。另外，本发明的投射状态调整方法是使用投射图像的投影仪进行的、调整该图像的投射状态的方法，该投射状态调整方法包括下述步骤生成基于输入到上述投影仪的图像信息的输入图像的输入图像生成顺序；生成使第1图案重叠于上述输入图像而成的修正用图像的修正用图像生成步骤，该第1图案具有第1部分和第2部分，其中在上述第1部分含有多个检测区域，该第2部分具有不同于该第1部分的灰度，且形成上述第1部分的边界；投射上述修正用图像的图像投射步骤；对投射后的上述修正用图像进行摄像的摄像步骤；和根据由摄像得到的上述修正用图像检测出的上述检测区域调整图像的投射状态的投射状态调整步骤。通过使用投影仪进行本发明的投射状态调整方法，能够起到与上述的投影仪同样的效果。另外，本发明的投射状态调整程序是使用投射图像的投影仪进行的、调整该图像的投射状态的程序，使上述投影仪执行下述程序生成基于输入到上述投影仪的图像信息的输入图像的输入图像生成步骤；生成使第1图案重叠于上述输入图像而成的修正用图像的修正用图像生成步骤，该第1图案具有第1部分和第2部分，其中在上述第1部分含有多个检测区域，该第2部分具有不同于该第1部分的灰度，且形成上述第1部分的边界；投射上述修正用图像的图像投射步骤；对投射后的上述修正用图像进行摄像的摄像步骤；和根据从由摄像得到的上述修正用图像检测出的上述检测区域来调整图像的投射状态的投射状态调整步骤。通过使投影仪执行该投射状态调整程序，能够起到与上述的投影仪同样的效果。此外，也可以将上述投射状态调整程序记录在可供计算机读取的记录介质中。此时，通过使投影仪根据需要读取并执行该投射状态调整程序，能够起到与上述的投影仪相同的效果。另外，作为记录介质，可以使用DAT (Digital Audio Tape)等磁带，FD (Flexible Disc)等磁盘，CD (Compact Disc)以及 DVD (Digital Versatile Disc)等光盘，光磁盘，硬盘装置，以及半导体存储器等，凭此能够使投影仪安装及执行投射状态调整程序，此外还能够容易地进行该投射状态调整程序的发布。
图1是表示本发明的一实施方式的投影仪的构成的框图。图2是表示上述实施方式的修正用图像的生成工序的图。图3是表示上述实施方式的第1图案的图。图4是表示上述实施方式的检测区域的灰度变化的图。图5是表示上述实施方式的第2图案的图。图6是表示上述实施方式的差分图像的取得工序的图。图7是表示相对于上述实施方式的比较例的图。图8是表示上述实施方式的差分图像的检测区域附近的灰度的图。图9是表示上述实施方式的投射状态调整处理的流程图。图10是表示上述实施方式的修正用图像的图。图11是表示上述实施方式的修正用图像的图。图12是表示上述实施方式的修正用图像的图。图13是表示上述实施方式的变形的图。其中，附图标记说明如下1...投影仪，2...图像投射单元，5...摄像单元，61...输入图像生成部(输入图像生成单元)，62...修正用图像生成部(第1修正用图像生成单元，第2修正用图像生成单元)，65...差分图像取得部(差分图像取得单元)，66...区域检测部(区域检测单元)， 69...投射状态调整部(投射状态调整单元)，691...梯形修正部，692...聚焦调整部， B...边缘(第2部分)，C...中央部(第1部分)，EP(EP1 EP8)...输入图像，CPl...第 1修正用图像，CP2...第2修正用图像，PI, P3...第1图案，P2，P4...第2图案，M...检测区域。
具体实施例方式
以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。〔投影仪的构成〕
图1是表示本实施方式的投影仪1的构成及功能的框图。本实施方式的投影仪1调制从光源射出的光束，形成与输入的图像信息对应的图像，并将该图像放大投射在屏幕等被投射面上。此时，投影仪1将含有多个检测区域的修正用图像投射在投射面上，对所投射的该修正用图像进行摄像，并从由此生成的摄像图像检测出上述多个检测区域，并根据该检测结果来调整图像的投射状态。如图1所示，这样的投影仪1具备图像投射单元2、驱动单元3、操作单元4、摄像单元5及控制单元6。〔图像投射单元的构成〕 图像投射单元2将与从后述的控制单元6输入的驱动信号对应的图像放大投射在被投射面上。该图像投射单元2除了具备光源装置21、光调制装置22及投射光学装置23 夕卜，还具备多个光学元件(省略图示)。光源装置21具备高压水银灯等光源灯及作为反射镜的反光元件或LED(Light Emitting Diode)等固体光源，向光调制装置22照射光束。虽然省略了详细图示，但是光调制装置22按照上述的驱动信号调制从光源装置 21射出的光束，进而形成与该驱动信号对应的图像。在本实施方式中，该光调制装置22是具备液晶面板的构成，但并不局限于此，也可以采用使用微镜的元件等、液晶以外的构成。投射光学装置23将由光调制装置22形成的图像放大投射在上述的被投射面上。 该投射光学装置23构成为具备镜筒和收纳在该镜筒内的多个透镜的组透镜。在这样的多个透镜中含有变焦透镜及聚焦透镜等，利用驱动单元3使该聚焦透镜沿镜筒的轴向进退， 调整投射的图像(投射图像)的聚焦位置。〔驱动单元的构成〕驱动单元3在控制单元6的控制下，使上述的聚焦透镜进退，进行投射图像的聚焦调整。该驱动单元3具备步进电机等马达，该驱动单元3的驱动根据从控制单元6输入的驱动信号而得到控制。〔操作单元的构成〕虽然省略了详细图示，但是操作单元4由在遥控器及投影仪1上设置的操作面板构成，对此省略图示，该操作单元4具有多个键。作为上述键，操作单元4除了具有执行投影仪1的电源的开/关的电源键、显示菜单画面的菜单键、进行菜单画面所含的项目的选择的方向键，以及进行所选的项目的确定的确定键之外，还具有使控制单元6执行后述的投射状态调整处理的键。而且，操作单元4将与所输入的键对应的操作信号发送给控制单元 6。〔摄像单元的构成〕摄像单元5在控制单元6的控制下，对包括被图像投射单元2投射图像的区域(以下有时称作“投射区域”)的摄像区域进行摄像。然后，摄像单元5将对该摄像区域进行摄像后的摄像图像发送给控制单元6。该摄像单元5被设置在投影仪1中的可对投射图像进行摄像的位置，具体地说，设置在投射光学装置23附近。其中，在本实施方式中，摄像单元5 采用具有CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)传感器的构成，但并不局限于此，也可以采用具有CXD(Charge Coupled Device)影像传感器，或其他检测元件的构成。〔控制单元的构成〕
控制单元6对投影仪1整体的动作进行控制。虽然省略了图示，但是该控制单 7Π 6 CPU (Central Processing Unit) > RAM (Random Access Memory)、 ROM (Read Only Memory)及视频处理处理器等电路元件连接的电路基板。而且，控制单元6 通过由CPU处理记录在ROM等中的各种程序及数据，从而实现规定的功能该控制单元6具有输入图像生成部61，该输入图像生成部61对输入到投影仪1的图像信息(包括图像数据及图像信号)进行处理，进而在构成上述的RAM的帧存储器上生成与该图像信息对应的图像(输入图像)。该输入图像生成部61由上述的视频处理器构成。另外，控制单元6通过由CPU处理记录在ROM中的投射状态调整程序，来实现作为修正用图像生成部62、图像输出部63、摄像图像取得部64、差分图像取得部65、区域检测部 66、投射角计算部67、距离计算部68及投射状态调整部69所表示的各功能。图2是表示生成各修正用图像CPl、CP2的工序的图。修正用图像生成部62相当于本发明的第1修正用图像生成单元及第2修正用图像生成单元，生成第1修正用图像CPl 及第2修正用图像CP2。具体而言，修正用图像生成部62从上述的ROM读取含有投射状态调整用的第1图案Pl的第1图案图像PP1，通过将该第1图案图像PPl与在帧存储器上生成的输入图像EP 重叠来生成第1修正用图像CPl。同样，修正用图像生成部62从ROM读取含有投射状态调整用的第2图案P2的第2图案图像PP2，通过使该第2图案图像PP2与输入图像EP重叠， 来生成第2修正用图像CP2。这些第1图案图像PPl以及第2图案图像PP2中，配置有第1图案Pl及第2图案 P2的部位以外的区域是透过输入图像EP的透过区域，当各图案图像PP1、PP2被重叠时，在各图案P1、P2以外的区域分别设定基于输入图像EP的图像成分。另外，在以下的说明中，分别以相同的静态图像的形式对重叠有各图案图像PP1、 PP2的输入图像EP进行说明。图3是表示第1图案Pl的图。如图3所示，第1图案Pl形成为具有规定的线宽的多个直线Ll以隔开规定的间隔的方式沿纵横延伸的格子状。详述而言，在本实施方式中，第1图案Pl由3行X3列的直线Ll形成。在这样的第1图案Pl中，例如，由后述的区域检测部66检测出的检测区域M 分别位于沿纵向延伸的直线Ll与沿横方向延伸的直线Ll的交点。因此，在该第1图案Pl 中会含有不在同一条直线Ll的3个以上的检测区域M(例如，图3中由虚线包围的检测区域M)。图4是表示第1图案Pl的检测区域M的灰度变化的图。在这样的第1图案Pl的外侧及内侧的周缘设定边缘B，该边缘B具有规定的线宽， 并且具有不同于形成该第1图案Pl的各直线Ll的中心侧的灰度的灰度。即，各直线Ll具有相当于本发明的第1部分的中央部C、和形成该中央部C的边界的作为第2部分的边缘 B。而且，中央部C与边缘B的灰度彼此不同，将中央部C的灰度(第1灰度)设定为比边缘B的灰度(第2灰度)高。具体而言，如图4所示，该边缘B被设定为最低灰度“0”。另一方面，在各直线Ll的中心侧，即各直线Ll的由边缘B包夹的中央部C设定比该边缘B的灰度高的灰度(亮灰度)。具体而言，如图4所示，该中央部C的灰度被设定为从边缘B的中心侧的边缘起，随着趋向该直线Ll的中心而升高。而且，在该直线Ll的中心设定最高的灰度(256灰度中的‘255’ )。此外，将直线Ll的与该直线Ll的延伸方向正交的方向(该直线Ll的宽度方向) 的尺寸(线宽)设为线宽WP1。换言之、将图4中一个直线Ll的宽度方向的从一方端部Xl 到另一方端部X2的尺寸设为线宽度WPl。图5是表示第2图案P2的图。如图5所示，第2图案P2具有与第1图案Pl相同形状及相同尺寸，该第2图案P2 在第2图案图像PP2所处的位置与第1图案Pl在第1图案图像PPl所处的位置相同。这样的第2图案P2形成为以与该各直线Ll相同的间隔分别配置多个直线L2而成的格子状，在本实施方式中，形成为3行X3列的格子状。这些各直线L2的整体的灰度被设定为与上述的边缘B相同的灰度。即，在本实施方式中，第2图案P2的灰度被设定为作为最低的灰度的“0”。另外，构成第2图案P2的直线L2的线宽WP2(图5中，在作为与一个直线L2的延伸方向正交的方向的宽度方向上从一方端部X3到另一方端部X4的尺寸) 被设定为与上述的直线Ll的线宽WPl相同。返回图1，图像输出部63向上述的图像投射单元2输出与在上述的帧存储器上生成的图像对应的驱动信号。因此，图像输出部63在由输入图像生成部61生成输入图像的情况下，输出与该输入图像对应的驱动信号。另外，图像输出部63在由修正用图像生成部 62生成第1修正用图像CPl或者第2修正用图像CP2(均参照图2)的情况下，输出与该图像对应的驱动信号。由此，图像投射单元2将输入图像、第1修正用图像CPl及第2修正用图像CP2中的任意图像投射在被投射面上。图6是表示从摄像图像SPl、SP2取得差分图像DP的工序的图。摄像图像取得部64在修正用图像CP1、CP2被投射的情况下发挥功能。该摄像图像取得部64控制摄像单元5的动作，分别取得由该摄像单元5摄像得到的各修正用图像 CPUCP2的摄像图像SP1、SP2 (参照图6上半部)。然后，该摄像图像取得部64将所取得的摄像图像SPl、SP2的图像数据存储在未图示的存储器上。差分图像取得部65相当于本发明的差分图像取得单元。该差分图像取得部65从所取得的摄像图像SPl的各像素的灰度减去同样取得的摄像图像SP2的相同位置的像素的灰度，取得成为这些各摄像图像SP1、SP2的差分的差分图像DP(参照图6的下半部分)。由此，在该差分图像DP中含有除去第1图案Pl的边缘B的图案P0，S卩，与该第1图案Pl的中央部C对应的图案P0。因此，在图案PO中含有该中央部C的各检测区域M。图7是表示相对于本实施方式的比较例的图。具体而言，图7(A)是表示没有边缘的第1图案的检测区域附近的灰度的图，图7(B)是表示第2图案的与上述检测区域对应的位置的灰度的图。另外，图7(C)是表示从含有没有边缘的第1图案(即，与中央部C对应的图案P0)的第1修正用图像(以下，称作“比较用第1图像”)、与具有与该第1图案对应的第2图案的第2修正用图像(以下，称作“比较用第2图像”)的各摄像图像取得的差分图像所含的检测区域附近的灰度的图。在此，对比较用第1图像的摄像图像与比较用第2图像的摄像图像的差分图像所含的图案的检测区域的灰度进行说明，比较用第2图像含有由具有与形成该第1图案的直线的线宽相同的线宽，且具有不同于该直线的灰度的灰度的直线形成的第2图案。在输入图像EP为半色调的图像(灰度为‘128’的图像)的情况下，如图7(A)所示，比较用第1图像的检测区域附近的灰度随着朝向检测区域的中心而增高，该中心的灰度为“255”。另 一方面，在相同的输入图像EP为半色调的图像的情况下，如图7(B)所示，含有由与该第1图案相同的线宽形成且灰度为“0”的第2图案的比较用第2图像的上述的检测区域附近的灰度，在与该检测区域对应的位置的灰度为“0”。然后，在比较用第1图像的摄像图像与比较用第2图像的摄像图像的差分图像中， 基于输入图像EP的灰度减少而成为大致“0”，另一方面第1图案的与检测区域对应的位置的灰度被维持。然而，该差分图像是比较用第1图像及比较用第2图像的各摄像图像的差分，该差分图像的与检测区域对应的位置的灰度，在摄像时受到该检测区域附近的输入图像EP的图像成分的影响。因此，如图7(C)所示，差分图像的与检测区域对应的区域的灰度被降低。因此，即便检测区域的中心的灰度最高，该检测区域的中心位置的检测精度仍会降低。图8是表示差分图像DP的检测区域M附近的灰度的图。具体而言，图8(A)是表示第1图案Pl的检测区域M附近的灰度的图，图8(B)是表示第2图案P2的与检测区域M 对应的位置的灰度的图。另外，图8(C)是表示差分图像DP的检测区域M附近的灰度的图。在第1图案Pl的检测区域M附近，如图8㈧所示，与边缘B对应的区域的灰度从作为半色调的输入图像EP的灰度下降至“0”，另外，夹在该边缘B的中央部C的灰度随着趋向该中央部C的中心而升高。另外，如图8(B)所示，第2图案P2的与检测区域M对应的位置的灰度从作为半色调的输入图像EP的灰度下降至“0”。而且，在差分图像DP所含的图案PO的检测区域M附近，与上述情况相同，基于输入图像EP的灰度减少而成为“0”，另一方面中央部C的检测区域M的灰度被维持。此时， 对应于边缘B的线宽的灰度，基于输入图像EP的图像成分很难对具有高灰度的检测区域M 造成影响。因此，如图8(C)所示，由于差分图像DP的中央部C的检测区域M的灰度很难减少，故容易检测该检测区域M的中心位置，提高了该中心位置的检测精度。区域检测部66相当于本发明的区域检测单元，从差分图像DP所含的图案P0，针对每一检测区域M分别检测该检测区域M的中心位置。此时，例如，区域检测部66首先用规定的阈值将差分图像DP的灰度二值化，由此检测图案P0。然后，区域检测部66根据检测出的图案PO的位置从差分图像DP检测各检测区域M，进而分别检测二值化前的差分图像DP 的检测区域M中灰度最高的中心位置。其中，只要能高精度地检测出检测区域M即可，也可以不进行差分图像DP的灰度的二值化。投射角计算部67根据检测出的多个检测区域M的中心位置来计算投射区域相对于投影仪1的相对坐标。此时，投射角计算部67使用检测出的多个检测区域M中不在相同直线上的3个检测区域M(例如，图3中由虚线包围的检测区域M)，计算该相对坐标，用于计算相对坐标的检测区域M的数目越多，越能够进行准确的坐标计算。然后，投射角计算部 67根据算出的相对坐标来计算投影仪1的图像的投射角。距离计算部68根据检测出的多个检测区域M的中心位置进行三点测量，计算投影仪1与投射区域的距离。这样，投射角计算部67以及距离计算部68根据各检测区域M的中心位置，进行相对坐标及投射角的计算、以及距离的计算，由此能够高精度地进行上述计算。
投射状态调整部69相当于本发明的投射状态调整单元，对图像投射单元2的图像的投射状态进行调整。该投射状态调整部69具备梯形修正部691及聚焦调整部692。梯形修正部691根据算出的投射区域的坐标以及投射角，进行由输入图像生成部 61生成的输入图像的坐标变换，并以投射在投射区域的图像的纵横比与输入图像的纵横比相同的方式来修正在帧存储器上生成的输入图像，从而进行投射图像的梯形修正。聚焦调整部692将与算出的距离对应的聚焦调整量预先存储在ROM，并且从关联该距离与聚焦调整量而生成的表格中取得聚焦调整量，根据该聚焦调整量驱动驱动单元3， 使投射光学装置23的聚焦透镜进退。由此，进行投射图像的聚焦调整。此外，聚焦调整量也可以通过基于该距离的运算而计算得出。〔投射状态调整处理〕图9是表示投射状态调整处理的流程图。在使用者操作输入操作单元4的上述的键的情况下，上述的控制单元6读取投射状态调整程序进行处理，由此执行以下所示的投射状态调整处理。该投射状态调整处理中，如图9所示，首先输入图像生成部61在帧存储器上生成输入图像EP (步骤Si)。然后，修正用图像生成部62使从ROM读取出的第1图案图像PPl与输入图像EP 重叠，生成第1修正用图像CPl。该第1修正用图像CPl由图像输出部63从帧存储器读取出，并通过图像投射单元2投射及显示在被投射面上(步骤S2)。然后，摄像图像取得部64使摄像单元5对投射的第1修正用图像CPl进行摄像， 从而取得第1修正用图像CPl的摄像图像SPl (步骤S3)。接下来，修正用图像生成部62与步骤S2同样地使从ROM读取出的第2图案图像 PP2与输入图像EP重叠，从而生成第2修正用图像CP2。该第2修正用图像CP2被图像投射单元2投射及显示(步骤S4)。然后，摄像图像取得部64与步骤S3同样地从摄像单元5取得第2修正用图像CP2 的摄像图像SP2(步骤S5)。然后，差分图像取得部65取得摄像图像SP1、SP2的差分图像DP (步骤S6)。然后，区域检测部66从所取得的差分图像DP检测出图案P0，从该图案PO检测出各检测区域M的位置(中心位置)(步骤S7)。进而投射角计算部67根据检测出的各检测区域M的位置来计算被投射面的坐标及图像对于该被投射面的投射角，距离计算部68根据该各检测区域M来计算投影仪1与被投射面的距离(步骤S8)。然后，投射状态调整部69的梯形修正部691根据算出的被投射面的坐标及投射角，修正投射图像的梯形变形，此外该投射状态调整部69的聚焦调整部692进行投射图像的聚焦调整(步骤S9)。由此，投射状态调整处理结束，以下进行如上述那样调整了投射状态的图像投射。〔输入图像为动态图像的情况〕
以上的说明中，重叠有第1图案图像PPl及第2图案图像PP2的输入图像EP(成为该各图案图像PP1、PP2的背景的输入图像EP)都为相同的静态图像，而在显示中的图像为动态图像的情况下，使各图案图像PP1、PP2重叠于基于该动态图像的图像，生成第1修正用图像CPl及第2修正用图像CP2。此时，选择以下所示的第1 第3修正用图像生成工序中的任一工序或组合多个工序来生成各修正用图像。其中，这些各工序将在上述步骤S2、 S4中被执行。图10是表示由第1修正用图像生成工序生成的修正用图像CP1、CP2的图。其中， 图10 图12中，输入图像EP(EPl EP8)分别按照各图的㈧ (H)的顺序被依次更新。
在第1修正用图像生成工序中，修正用图像生成部62使第1图案图像PPl以及第 2图案图像PP2分别与可随着时间的经过而发生变化的帧的输入图像EP重叠，生成第1修正用图像CPl及第2修正用图像CP2。此时，重叠有第1图案图像PPl的输入图像EP(图 10例中，输入图像EP2 EP4)也可以不是连续的帧。同样，重叠有第2图案图像PP2的输入图像EP(图10例中，输入图像EP5 EP7)也可以不是连续的帧。此外，此时由于动态图像再生未被停止，故在各修正用图像CPl、CP2的显示中，有时成为修正用图像CPl、CP2的背景的输入图像EP会发生变化。即便在这样的第1修正用图像生成工序中，在摄像图像SP1、SP2的差分图像DP中与边缘B的线宽对应的区域的灰度成为“0”，位于夹在该区域的位置的灰度变化区域(与中央部C对应的区域)被抽出。因此，通过检测这样的灰度变化区域，能够检测上述的检测区域M。图11是表示由第2修正用图像生成工序生成的修正用图像CP1、CP2的图。在第2修正用图像生成工序中，如图11所示，投射状态调整处理被执行，修正用图像生成部62在显示第1修正用图像CPl及第2修正用图像CP2时，临时停止动态图像的再生。即，修正用图像生成部62使第1图案图像PPl及第2图案图像PP2与可随着时间的经过而发生变化的帧的上述输入图像EP (EPl EP8)中的一个输入图像EP (图11例中，输入图像EP2)重叠，生成各修正用图像CP1、CP2。因此，图Il(B) (G)所示的期间处于动态图像的再生停止的状态(不进行输入图像EP的更新的状态)。因此，如图Il(B) ⑶所示，显示的第1修正用图像CPl的背景在输入图像EP2中全部相同，另外如图Il(E) (G) 所示，显示的第2修正用图像CP2的背景在输入图像EP2中全部相同。根据这样的第2修正用图像生成工序，由于在各修正用图像CP1、CP2的显示中成为背景的输入图像EP不会发生变化，故摄像图像SP1、SP2的差分图像DP成为作为输入图像EP2的图像成分的背景部分被删除的图像。因此，与输入图像EP为静态图像的情况相同， 容易抽出与中央部C对应的图案P0，能够恰当且容易地检测上述的检测区域M。图12是表示由第3修正用图像生成工序生成的修正用图像CP1、CP2的图。第3修正用图像生成工序中，如图12所示，使动态图像的帧周期与各修正用图像 CPUCP2的显示及摄像单元3的摄像周期同步。即，该工序中，修正用图像生成部62使第1图案图像PPl重叠于输入图像EP4而生成第1修正用图像CP1，该输入图像EP4是在与随着时间的经过而发生变化的帧对应的输入图像EP(EPl EP8)中，与一个帧对应的图像。然后，摄像图像取得部64控制摄像单元 3，在显示第1修正用图像CPl的时刻取得该第1修正用图像CPl的摄像图像SPl。
同样，修正用图像生成部62使第2图案图像PP2重叠于该输入图像EP (EPl EP8) 中与一个帧对应的输入图像EP5，生成第2修正用图像CP2。然后，摄像图像取得部64在显示第2修正用图像CP2的时刻取得该第2修正用图像CP2的摄像图像SP2。 根据这样的第3修正用图像生成工序，由于各修正用图像CP1、CP2未被长时间显示，故能够抑制妨碍动态图像再生，此外通过根据与连续的帧对应的2个输入图像EP4、EP5 生成各修正用图像CP1、CP2，能够减少残留于差分图像DP的帧间的差异(背景的差异)。 另外，只要能够高精度地取得摄像图像SP1、SP2，则与采用上述的第1以及第2修正用图像生成工序的情况相比，能够在短时间结束投射状态调整处理。根据以上说明的本实施方式的投影仪1，具有以下的效果。在由修正用图像生成部62生成的第1修正用图像CPl中含有第1图案P1，该第1 图案Pl具有灰度不同于位于内侧的中央部C的边缘B。据此，根据该第1图案Pl的中央部C与边缘B的灰度之差，能够容易地从第1修正用图像CPl的摄像图像SPl检测第1图案Pl。因此，能够提高该第1图案Pl所含的检测区域M的检测精度，能够高精度地进行投射状态调整部69对图像的投射状态的调整。另外，由于使用者能够容易地识别投射的第1 修正用图像CPl的第1图案P1，故该使用者能够容易地知晓处于正在调整投射状态调整处理的情况。差分图像取得部65通过取得第1修正用图像CPl的摄像图像SPl与含有第2图案P2的第2修正用图像CP2的摄像图像的差分图像DP，能够除去基于输入图像EP的图像成分。另外，由于第2图案P2具有与第1图案Pl相同的形状，且整体被设定成与该第1图案Pl的边缘B具有相同的灰度，故在该差分图像DP中，能使与第1图案Pl的由边缘B形成边界的中央部C对应的图案PO浮起。因此，能够容易地检测第1图案Pl所含的检测区域M,能够进一步提高该检测区域M的检测精度。区域检测部66，通过检测检测区域M中灰度最高的位置，能够检测该检测区域M的中心位置。因此，即便检测区域M较大，仍能够高精度地检测出该检测区域M的中心位置， 能够更高精度地进行图像的投射状态的调整。另外，各检测区域M具有这样的灰度变化，由此即便在由摄像单元5摄像而得到的修正用图像CP1、CP2中含有基于输入图像EP等的噪声的情况下，仍能够以该灰度变化作为指标，容易地从取得的摄像图像中除去噪声。由于检测区域M的边缘B的灰度低，该中央部C的灰度高，故在该检测区域M，随着趋向中心灰度升高(变亮)。据此，即便在投影仪1与被投射面的距离大、摄像单元5的灵敏度低的情况下，该摄像单元5也能够容易恰当地取得检测区域M的灰度变化。因此，能够容易地依据摄像图像进行检测区域M的中心位置的检测。由于梯形修正部691根据基于检测区域M的中心位置计算出的被投射面的坐标及投射角来修正投射图像的梯形变形，故能够恰当地调整图像的投射状态，能够恰当地显示输入图像。同样，由于聚焦调整部692能够根据基于检测区域M的中心位置计算出的距离来进行投射图像的聚焦调整，故能够高精度地进行调整聚焦偏移，能够恰当地显示输入图像。修正用图像生成部62通过使第1图案图像PPl与输入图像EP重叠来生成第1修正用图像CPl，通过使第2图案图像PP2与输入图像EP重叠来生成第2修正用图像CP2，因此第1修正用图像CPl及第2修正用图像CP2都含有输入图像EP。据此，与使用不含输入图像EP的修正用图像(例如，含有单色的背景和不同于背景色的单色的图案的图像)的情况相比，便于视认持续进行基于输入图像EP的图像的投射，因此在图像的投射是否持续方面不会造成使用者的不安。〔实施方式的变形〕本发明并不局限于上述的实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内的变形、 改进等都被包含在本发明中。上述实施方式中，第1图案Pl以及第2图案P2分别具有由直线Li、L2形成的3 行X3列的格子状，本发明并不局限于此。即，可以对行数及列数分别进行恰当地设定，且各图案也可以不是格子状。进而，也可以恰当设定检测区域的形状。图13是表示作为上述实施方式的变形的第1修正用图像CP3及第2修正用图像 CP4的生成工序的图。S卩，还可代替含有第1图案Pl的第1图案图像PP1，如图13中间部分所示使用含有第1图案P3的第1图案图像PP3和含有第2图案P4的第2图案图像PP4来执行上述投射状态调整处理，该第1图案P3具有设定成灰度不同于内侧的灰度的边缘B，并且设定有不在同一直线上的至少3个检测区域M(在该图13中间部分的例中，为4个检测区域M)，第2 图案P4具有与该第1图案P3相同的形状，并且整体设定为灰度与该检测区域M的边缘B 相同。此时，利用修正用图像生成部使该第1图案图像PP3重叠于输入图像EP，由此生成第 1修正用图像CP3，并使该第2图案图像PP4重叠于输入图像EP，由此生成第2修正用图像 CP4。在利用这样的各图案P3、P4的情况下，也能够起到与上述的投影仪1相同的效果。在上述实施方式中，修正用图像生成部62通过分别使从ROM读取的第1图案图像 PPl及第2图案图像PP2与在帧存储器上生成的输入图像EP重叠，而分别生成第1修正用图像CPl及第2修正用图像CP2，但本发明并不局限于此。例如，也可以将预先从上述的ROM 读取出的第1图案图像PPl传送至与存储输入图像EP的帧存储器区域不同的RAM上的区域，在执行投射状态调整处理的情况下，利用图像输出部63输出将输入图像EP与第1图案图像PPl合成后的第1修正用图像CP1。此外，对于第2修正用图像CP2也可以通过与第1 修正用图像CPl相同的方法生成及输出。由此，能够迅速进行修正用图像的生成。上述实施方式中，修正用图像生成部62生成使含有第2图案P2的第2图案图像 PP2重叠于输入图像EP的第2修正用图像CP2，差分图像取得部65通过取得作为第1修正用图像CPl的摄像图像SPl与第2修正用图像CP2的摄像图像SP2的差分的差分图像DP， 而从摄像图像除去输入图像EP的图像成分，但本发明并不局限于此。即，只要能够从第1 修正用图像CPl的摄像图像SPl检测出第1图案Pl (特别是，第1图案Pl的检测区域M)， 还可以省略 第2修正用图像CP2的生成以及差分图像DP的取得。此时，例如，可以通过首先从第1修正用图像CPl的摄像图像SPl检测出第1图案Pl的边缘B，接着根据检测出的边缘B检测第1图案Pl的中央部C，由此来检测中央部C所含的检测区域M。上述实施方式中，检测区域M被设定为灰度随着趋向该检测区域M的中心而逐渐升高，但本发明并不局限于此。即，检测区域也可以被设定为灰度随着趋向中心而逐渐降低。而且，也可以不设置这样的灰度变化。
上述实施方式中，检测区域M中，边缘B的灰度被设定为“0”，是最低的灰度，中心的灰度被设定为“255”、是最高灰度，但本发明并不局限于此。即，只要能够检测各个灰度的差异，可使缘与中心侧的灰度不同。进而，形成图像的各像素的灰度也可以不是256灰度。上述实施方式中，边缘B被设定为形成直线Ll的中央部C的边界，但本发明并不局限于此。即，也可以按照将中央部C的一部分形成为边界的方式来设置该边缘B。上述实施方式中，设置为投射状态调整部69具有对投射图像的梯形变形进行修正的梯形修正部691、和进行聚焦调整的聚焦调整部692，但本发明并不局限于此。即，也可以调整其他投射状态。工业实用性本发明能够被用于投影仪。
权利要求
1.一种投影仪，其特征在于，该投影仪被用于投射图像， 上述投影仪具备图像投射单元，其投射上述图像； 摄像单元，其对所投射的上述图像进行摄像；输入图像生成单元，其生成基于输入到该投影仪的图像信息的输入图像； 第1修正用图像生成单元，其生成使含有多个检测区域的第1图案重叠于上述输入图像而成的第1修正用图像，并利用上述图像投射单元来投射该第1修正用图像；以及投射状态调整单元，其根据从由上述摄像单元摄像得到的上述第1修正用图像检测出的上述检测区域来调整图像的投射状态，上述第1图案具有第1部分和第2部分，该第2部分具有不同于上述第1部分的灰度， 且形成上述第1部分的边界，上述检测区域位于上述第1部分。
2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于， 上述投影仪具有第2修正用图像生成单元，其生成使第2图案重叠于上述输入图像而成的第2修正用图像，并通过上述图像投射单元投射该第2修正用图像，该第2图案具有与上述第1图案大致相同的形状，并且被配置在与该第1图案大致相同的位置，该第2图案整体具有与上述第 2部分相同的灰度；差分图像取得单元，其取得作为由上述摄像单元摄像得到的上述第1修正用图像与由该摄像单元摄像得到的上述第2修正用图像的差分的差分图像；以及区域检测单元，其从上述差分图像检测上述检测区域的上述第1部分， 上述投射状态调整单元根据由上述区域检测单元检测出的上述第1部分来调整图像的投射状态。
3.根据权利要求1或2所述的投影仪，其特征在于，上述检测区域具有如下灰度的至少任意一种随着从上述第2部分趋向该检测区域的中心，而灰度增加及降低。
4.根据权利要求3所述的投影仪，其特征在于， 上述第1部分的灰度比上述第2部分的灰度高。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的投影仪，其特征在于，上述投射状态调整单元具有梯形修正部，该梯形修正部根据检测出的上述检测区域来修正所投射的图像的梯形变形。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的投影仪，其特征在于，上述投射状态调整单元具有聚焦调整部，该聚焦调整部根据检测出的上述检测区域来进行所投射的图像的聚焦调整。
7.一种投射状态调整方法，其特征在于，是使用投射图像的投影仪进行的、调整该图像的投射状态的方法，该投射状态调整方法包括下述步骤生成基于输入到上述投影仪的图像信息的输入图像的输入图像生成步骤； 生成使第1图案重叠于上述输入图像而成的修正用图像的修正用图像生成步骤，该第1图案具有第1部分和第2部分，其中上述第1部分含有多个检测区域，该第2部分具有不同于该第1部分的灰度，且形成上述第1部分的边界； 投射上述修正用图像的图像投射步骤； 对投射后的上述修正用图像进行摄像的摄像步骤；和根据从由摄像得到的上述修正用图像检测出的上述检测区域来调整图像 的投射状态的投射状态调整步骤。
全文摘要
一种投影仪及投射状态调整方法，投影仪具备投射图像的图像投射单元；对所投射的图像进行摄像的摄像单元；生成基于输入到该投影仪的图像信息的输入图像的输入图像生成单元；第1修正用图像生成单元，其生成使含有多个检测区域的第1图案重叠于上述输入图像而成的第1修正用图像，并利用上述图像投射单元来投射该第1修正用图像；以及投射状态调整单元，其根据由摄像单元摄像得到的上述第1修正用图像来调整图像的投射状态。上述第1图案具有第1部分和第2部分，该第2部分具有不同于第1部分的灰度，且形成第1部分的边界，上述检测区域位于第1部分。
文档编号H04N5/74GK102263920SQ20111013918
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月23日 优先权日2010年5月25日
发明者市枝博行 申请人:精工爱普生株式会社