JP2009302814A - 撮像装置の撮像制御装置および撮像制御方法ならびにプロジェクションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】投射画像を撮像してその撮像画像データを出力する際、撮像装置の能力が有効に活用された撮像画像データを出力可能とする。
【解決手段】投射面（スクリーンＳＣＲ）に投射されたプロジェクタ１００からの投射画像を撮像する撮像装置２００を制御する撮像装置の撮像制御装置であって、投射画像の投射範囲を設定するための投射範囲設定パラメータおよび投射画像の投射位置を設定するための投射位置設定パラメータの少なくとも一方を投射パラメータとして取得する投射パラメータ取得部３１０と、投射パラメータ取得部３１０で取得された投射パラメータに基づき、撮像装置２００の撮像範囲を設定するための撮像範囲設定パラメータおよび撮像装置２００の撮像位置を設定するための撮像位置設定パラメータの少なくとも一方を撮像パラメータとして取得して、取得した撮像パラメータを撮像装置２００に与える撮像装置制御部３３０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射面に投射されたプロジェクタからの投射画像を撮像する撮像装置を制御する撮像装置の撮像制御装置および撮像制御方法ならびにプロジェクションシステムに関する。

プロジェクタは画像を投射するという特性上、投射面としてのスクリーンの表面側から画像を投射するフロント投射型のプロジェクションシステムにおいては、視聴者がスクリーンの直前に立つと自身が投射光を遮ってしまうという課題がある。一方、スクリーンの裏面側から画像を投射するリア投射型のプロジェクションシステムにおいてはこの課題は解決できるが、スクリーンの裏面側に投射距離を稼ぐための空間が必要となり、プロジェクションシステムを構築するために大きなスペースが必要となるという課題がある。

そこで、スクリーンの近接位置にプロジェクタを設置して、当該プロジェクタからスクリーンに投射を行う近接投射型のプロジェクションシステムが開発されている。このような近接投射型のプロジェクションシステムによれば、視聴者がスクリーンの直前に立っても投射光を遮ってしまうことがなく、また、プロジェクションシステムを構築するために大きなスペースを必要としないため、フラットパネル型の画像表示装置に近い使用感を得ることができる。

近接投射型のプロジェクションシステムは、図１に示すように、スクリーンＳＣＲの直前で、かつスクリーンＳＣＲの下端部に近い位置にプロジェクタ１００を設置するように構成される場合が多い。なお、この場合の視聴者の視線方向は、スクリーンＳＣＲに対して垂直方向であるのが一般的である。

このような近接投射型のプロジェクションシステムにおいては、スクリーンＳＣＲに対するプロジェクタ１００からの投射光の入射角が鋭角となるため、プロジェクタ１００からスクリーンＳＣＲに投射される画像が視聴者の視線方向から見た際に正しく表示されるように形状補正などの画像補正を行う必要がある。近接投射型のプロジェクションシステムに限らず、一般的なプロジェクションシステムにおいて、スクリーンに投射された投射画像を撮像装置によって撮像し、撮像装置から出力される撮像画像データに基づいて画像補正を行う技術は様々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００‐２４１８７４号公報

撮像画像データに基づいて画像補正を行う場合、画像補正に用いる撮像画像データは、投射画像の投射範囲や投射位置に対して撮像装置の撮像範囲や撮像位置が適切に設定された状態で撮像された撮像画像データであることが高精度な補正を行う上で重要である。

しかしながら、従来技術においては、スクリーン上において、予め想定した投射範囲および投射位置を撮像可能とするように、撮像装置の撮像範囲および撮像位置が設定されている。このため、従来技術では、補正対象となる投射画像の投射範囲に変化が生じたり、投射位置に変化が生じた場合には、それに対応できないといった問題がある。

プロジェクタは、ズーム機能やレンズシフト機能などによってスクリーン上での投射範囲や投射位置を自由に変更できることがその特徴の１つである。このため、補正対象となる投射画像の投射範囲や投射位置は変化する場合もあり、このような場合、投射画像の投射範囲や投射位置に対して撮像装置の撮像範囲や撮像位置を適切に設定しないで撮像すると、その撮像画像データは、補正対象となる投射画像に対しデータ量が不足した画像データとなったり、撮像装置の解像度が有効に活用されていない画像データとなったりする場合がある。

すなわち、プロジェクタのズーム機能により投射範囲が変化して、変化後の投射範囲が、撮像装置で設定されている撮像範囲よりも大きくなった場合には、投射画像に撮像されない領域が存在することとなり、補正対象となる投射画像に対しデータ量が不足した画像データとなる。また、逆に変化後の投射範囲が、撮像装置で設定されている撮像範囲に比べて小さすぎる場合には、不要なデータが多く含まれた画像データとなり、補正対象となる投射画像に対し撮像装置の解像度が有効に活用されていない画像データとなってしまう。

また、レンズシフト機能により投射位置が変化する場合もある。投射位置が変化すると、撮像装置において設定されている撮像位置に対して投射位置がずれてしまう場合があり、この場合も、投射画像に撮像されない領域が存在することとなり、補正対象となる投射画像に対しデータ量が不足した画像データとなる。

このように、撮像画像データが、補正対象となる投射画像に対しデータ量が不足した画像データであったり、撮像装置の解像度が有効に活用されていない画像データであったりすると、高精度な画像補正を行うことはできない。したがって、補正対象となる投射画像の投射範囲や投射位置が変化した場合でも、投射画像の投射範囲や投射位置に対して、撮像装置の撮像範囲や撮像位置を適切に設定した状態で撮像することが重要である。

そこで本発明は、投射画像を撮像装置によって撮像する際、投射画像の投射範囲や投射位置の変化に対応した適切な撮像範囲や撮像位置での撮像を可能とする撮像装置の撮像制御装置および撮像制御方法ならびにプロジェクションシステムを提供することを目的とする。

本発明の撮像装置の撮像制御装置は、投射面に投射されたプロジェクタからの投射画像を撮像する撮像装置を制御する撮像装置の撮像制御装置であって、前記投射画像の投射範囲を設定するための投射範囲設定パラメータおよび前記投射画像の投射位置を設定するための投射位置設定パラメータの少なくとも一方を投射パラメータとして取得する投射パラメータ取得部と、前記投射パラメータ取得部で取得された投射パラメータに基づき、前記撮像装置の撮像範囲を設定するための撮像範囲設定パラメータおよび前記撮像装置の撮像位置を設定するための撮像位置設定パラメータの少なくとも一方を撮像パラメータとして取得して、取得した前記撮像パラメータを前記撮像装置に与える撮像装置制御部とを有することを特徴とする。

このように、本発明においては、投射面に投射される投射画像の投射範囲および投射位置の少なくとも一方に応じて撮像装置の撮像範囲および撮像位置の少なくとも一方を設定した上で投射画像の撮像を行うようにすることができる。これにより、投射画像を撮像装置によって撮像する際、投射画像の投射範囲や投射位置の変化に対応した適切な撮像範囲や撮像位置での撮像が可能となる。撮像装置に対してこのような撮像制御を行うことにより、撮像装置から得られる撮像画像データは、投射画像を適切な撮像範囲や撮像位置で撮像したときの撮像データとなり、このような撮像画像データを用いて画像補正を行うこと
により、高精度な画像補正が可能となる。

本発明の撮像装置の撮像制御装置において、前記投射範囲設定パラメータは、ズーム値であって、前記投射位置設定パラメータは、レンズシフト値であることが好ましい。

ズーム値およびレンズシフト値はユーザによって設定可能な値であって、ユーザによってこれらの値が設定されると、設定されたズーム値およびレンズシフト値に応じて、投射面における投射画像の投射範囲や投射位置が変化する。このように、ユーザによってズーム値やレンズシフト値が設定されるごとに投射範囲や投射位置は変化するが、本発明によれば、その時点の投射範囲や投射位置に応じて撮像装置の撮像範囲や撮像位置を適切に設定することができる。これは、撮像装置の撮像範囲や撮像位置などを余り考慮せずにズーム値およびレンズシフト値の設定を行うことができるということであり、フレキシブルな投射が可能となるといった効果も得られる。

本発明の撮像装置の撮像制御装置において、前記投射パラメータから前記撮像パラメータを取得可能な撮像パラメータ取得用テーブルを有し、前記撮像装置制御部は、前記撮像パラメータ取得用テーブルを参照して、前記プロジェクタにおいて設定されている前記投射パラメータに対応する前記撮像パラメータを取得することが好ましい。

このような撮像パラメータ取得テーブルを用いることによって、投射パラメータに対応した適切な撮像パラメータを少ない演算量で容易に取得することができる。なお、撮像パラメータ取得用テーブルとしては、例えば、プロジェクタの投射範囲設定パラメータから撮像装置の撮像位置設定パラメータの取得可能なテーブル、プロジェクタの投射範囲設定パラメータから撮像装置の撮像範囲設定パラメータの取得可能なテーブル、プロジェクタの投射位置設定パラメータから撮像装置の撮像位置設定パラメータの取得可能なテーブルなど、種々のテーブルを作成しておくことが可能である。

本発明の撮像装置の撮像制御装置において、前記撮像範囲設定パラメータは、前記撮像範囲が前記投射範囲に一致またはほぼ一致するように前記撮像範囲を変化させるためのパラメータであることが好ましい。

このような撮像範囲設定パラメータによって撮像範囲を設定することにより、撮像範囲を投射範囲に一致またはほぼ一致させることができる。このように、撮像範囲を投射範囲に一致またはほぼ一致させた状態で投射画像を撮像することにより、それによって得られた撮像画像データは、撮像装置の解像度が有効に活用された撮像画像データとすることができる。このように撮像装置の解像度が有効に活用された撮像画像データを用いて投射画像の補正を行うことにより高精度な補正が可能となる。特に、投射画像を縮小した場合、縮小した投射画像に合わせて撮像装置の撮像範囲を縮小して撮像することになるため、投射画像の単位面積当たりの解像度がより高い撮像画像データを得ることができ、より高精度な画像補正が可能となる。

本発明の撮像装置の撮像制御装置において、前記撮像位置設定パラメータは、前記撮像範囲の中心が前記投射範囲の中心に一致またはほぼ一致するように前記撮像位置を変化させるためのパラメータであることが好ましい。

このような撮像位置設定パラメータによって撮像位置を設定することにより、撮像範囲の中心を投射範囲の中心に一致またはほぼ一致させることができる。このため、レンズ歪みの少ない領域を撮像範囲とすることができる。このように、レンズ歪みの少ない領域を撮像範囲として撮像することにより、それによって得られた撮像画像データはレンズ歪みの影響の少ない撮像画像データとすることができる。このようにレンズ歪みの影響の少な
い撮像画像データを用いることにより、例えば、投射面の凹凸などが高精度に把握できるため、高精度な画像補正が可能となる。

本発明の撮像装置の撮像制御装置において、前記プロジェクタは、前記投射面の近接位置に設置され、かつ、投射光が前記投射面に対して鋭角に投射されるように設置されていることが好ましい。

これは、いわゆる近接投射型のプロジェクションシステムであり、このような近接投射型のプロジェクションシステムにおいては、投射面に投射される投射画像は台形歪みが生じるのが一般的であり、また、投射面に存在する「しわ」などによる投射面の凹凸の影響を受けて投射画像が歪み易いという課題がある。したがって、近接投射型のプロジェクションシステムにおいては、投射面に対し主に垂直方向を視線方向とした場合に適切な画像とするための画像補正を行うことが必須であり、このような画像補正を行う際に必要な撮像画像データを得る場合に、本発明はきわめて有効なものとなる。

本発明の撮像装置の撮像制御方法は、投射面に投射されたプロジェクタからの投射画像を撮像する撮像装置を制御する撮像装置の撮像制御方法であって、前記投射画像の投射範囲を設定するための投射範囲設定パラメータおよび前記投射画像の投射位置を設定するための投射位置設定パラメータの少なくとも一方を投射パラメータとして取得するステップと、前記投射パラメータ取得部で取得された投射パラメータに基づき、前記撮像装置の撮像範囲を設定するための撮像範囲設定パラメータおよび前記撮像装置の撮像位置を設定するための撮像位置設定パラメータの少なくとも一方を撮像パラメータとして取得して、取得した前記撮像パラメータを前記撮像装置に与えるステップとを有することを特徴とする。

このようなステップによって撮像装置の撮像制御を行うことにより、投射画像の投射範囲や投射位置の変化に対応した適切な撮像範囲や撮像位置での撮像が可能となる。このように、適切な撮像範囲や撮像位置で撮像された撮像画像データを用いて投射画像の画像補正を行うことにより、高精度な補正が可能となる。なお、本発明の撮像装置の撮像制御方法においても、前記本発明の撮像装置の撮像制御装置が有するそれぞれの特徴を有することが好ましい。

本発明のプロジェクションシステムは、プロジェクタからの投射画像を投射面に表示するプロジェクションシステムであって、前記投射面に投射された前記投射画像を撮像する機能と、前記投射面における撮像範囲および撮像位置の少なくとも一方を変化させる機能とを有する撮像装置と、前記撮像装置を制御する撮像制御装置とを有し、前記撮像制御装置は、前記投射画像の投射範囲を設定するための投射範囲設定パラメータおよび前記投射画像の投射位置を設定するための投射位置設定パラメータの少なくとも一方を投射パラメータとして取得する投射パラメータ取得部と、前記投射パラメータ取得部で取得された投射パラメータに基づき、前記撮像装置の撮像範囲を設定するための撮像範囲設定パラメータおよび前記撮像装置の撮像位置を設定するための撮像位置設定パラメータの少なくとも一方を撮像パラメータとして取得して、取得した前記撮像パラメータを前記撮像装置に与える撮像装置制御部とを有し、前記撮像装置は、前記撮像装置制御部から与えられた撮像パラメータによって前記撮像範囲および前記撮像位置の少なくとも一方を制御することを特徴とする。

本発明のプロジェクションシステムによれば、投射面に投射される投射画像の投射範囲および投射位置の少なくとも一方に応じて、撮像装置の撮像範囲および撮像位置の少なくとも一方を設定するように撮像装置の撮像制御を行う撮像制御装置を有している。このような撮像制御装置を有することによって、撮像装置においては、投射画像の投射範囲や投
射位置の変化に対応した適切な撮像範囲や撮像位置での撮像が可能となる。そして、プロジェクタにおいては、適切な撮像範囲や撮像位置で撮像された撮像画像データを用いて投射画像の画像補正を行うことにより、高精度な補正が可能となる。これにより、高品質な画像表示を可能とするプロジェクションシステムを実現することができる。なお、本発明のプロジェクションシステムにおいても、前記本発明の撮像装置の撮像制御装置が有するそれぞれの特徴を有することが好ましい。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るプロジェクションシステムの概略構成を示す図であり、図１（ａ）は側面図、図１(ｂ)は正面図である。本発明の実施形態に係るプロジェクションシステムは、図１に示すように、プロジェクタ１００を投射面（スクリーンＳＣＲという）に近接した位置で、かつ、スクリーンＳＣＲに対する投射光の入射角が鋭角となるように設置した、いわゆる近接投射型のプロジェクションシステムであるとする。また、本発明の実施形態に係る近接投射型のプロジェクションシステムにおいては、プロジェクタ１００の他にスクリーンＳＣＲ上に投射されるプロジェクタ１００からの投射画像を撮像するための撮像装置２００と、撮像装置２００の撮像制御を行う機能を有する撮像制御装置３００を有している。

なお、撮像制御装置３００は、パーソナルコンピュータなどを用いることができる。ただし、プロジェクタ１００側に、撮像画像データの解析や、撮像装置２００の制御など本発明を実現する上で必要な処理を行うことができる制御部が存在する場合には、その制御部を撮像制御装置として用いることができるため、撮像制御装置３００をプロジェクタ１００とは別に設ける必要は特にない。

また、撮像装置２００の設置位置は、スクリーンＳＣＲ上の投射画像を撮像可能であれば、特に限定されるものではないが、撮像範囲に視聴者などが入らないような位置に設置することが好ましい。このため、本発明の実施形態においては、撮像装置２００は、図１に示すように、プロジェクタ１００とほぼ同じ位置に設置されるものとする。

また、撮像装置２００には撮像範囲を設定するためのズーム機構（図示せず）と撮像位置可変機構（図示せず）が設けられている。ズーム機構は撮像範囲を拡大・縮小するための機構である。また、撮像位置可変機構は、撮像装置２００の設置位置はそのままで撮像位置をスクリーンＳＣＲ上において上下方向および左右方向にシフトさせるように撮像装置２００を駆動することができる機構であり、例えば、撮像装置本体を上下方向および左右方向に所定範囲内で任意の角度だけ傾けることができるような機構が一例として挙げられる。

図２は図１に示したプロジェクションシステムの機能を説明するブロック図である。プロジェクタ１００は、投射すべき画像に対応する画像データを入力する画像データ入力部１１０と、画像データ入力部１１０に入力された画像データを画像光として射出する画像投射部１２０と、投射範囲の設定を行うためのパラメータ（投射範囲設定パラメータという）や投射位置の設定を行うためのパラメータ（投射位置設定パラメータという）など投射に必要な各種パラメータ（投射パラメータという）がユーザによって入力可能なユーザインタフェース部１３０と、ユーザにより入力された投射パラメータ（投射範囲設定パラメータおよび投射位置設定パラメータとする）を保持する投射パラメータ保持部１４０と、画像データ入力部１１０に入力された画像データに対し撮像装置２００から出力される撮像画像データに基づいて、形状補正や歪み補正などの各種補正を行う画像補正部１５０とを有している。

なお、投射範囲設定パラメータは、ズーム値であって、投射位置設定パラメータは、レンズシフト値であるとする。したがって、ユーザによって投射範囲設定パラメータが入力されると、入力された投射範囲設定パラメータに応じてズーム機構（図示せず）が動作し、また、ユーザによって投射位置設定パラメータが入力されると、入力された投射位置設定パラメータに応じてレンズシフト機構部（図示せず）が動作する。
また、画像投射部１２０は、光源、光変調素子、各種レンズなど公知の構成要素を有するものであるため、これらの構成要素については図示を省略する。

撮像制御装置３００は、プロジェクタ１００の投射パラメータ保持部１４０に保持されている投射パラメータを取得する投射パラメータ取得部３１０と、投射パラメータ取得部３１０で取得された投射パラメータから撮像装置２００の撮像範囲を設定するためのパラメータ（撮像範囲設定パラメータという）および撮像装置２００の撮像位置を設定するためのパラメータ（撮像位置設定パラメータという）の少なくとも一方のパラメータを撮像パラメータとして取得可能な撮像パラメータ取得用テーブル３２０と、投射パラメータ取得部３１０で取得された投射パラメータから撮像パラメータ取得用テーブル３２０を参照して撮像パラメータ（撮像範囲設定パラメータおよび撮像位置設定パラメータの少なくとも一方）を取得して、取得した撮像パラメータを撮像装置２００に与える撮像装置制御部３３０と、撮像装置２００で撮像された撮像画像データを取得して画像データ解析などの所定の処理を施してプロジェクタ１００に出力する撮像画像データ処理部３４０とを有している。

撮像装置２００は、レンズや撮像素子などを有する撮像部２１０と、撮像部２１０によって得られた撮像画像データを出力する撮像画像データ出力部２２０と、ズーム機構（図示せず）を制御するズーム機構制御部２３０、撮像位置可変機構（図示せず）を制御する撮像位置可変機構制御部２４０とを有している。

ズーム機構制御部２３０および撮像位置可変機構制御部２４０は、撮像制御装置３００の撮像装置制御部３３０から与えられる撮像パラメータに基づいて動作する。すなわち、ズーム機構制御部２３０に対して、撮像装置制御部３３０から撮像パラメータとして撮像範囲設定パラメータが与えられた場合は、ズーム機構制御部２３０は、与えられた撮像範囲設定パラメータによってズーム機構（図示せず）を制御する。これにより、撮像範囲が撮像範囲設定パラメータに対応した分だけ変化する。また、撮像位置可変機構制御部２４０に対して、撮像装置制御部３３０から撮像パラメータとして撮像位置設定パラメータが与えられた場合は、撮像位置可変機構制御部２４０は、与えられた撮像位置設定パラメータによって撮像位置可変機構（図示せず）を制御する。これにより、撮像位置が撮像位置設定パラメータに対応した分だけ変化する。

ところで、図１に示すような近接投射型のプロジェクションシステムにおいては、プロジェクタ１００は、スクリーンＳＣＲの近接位置に設置され、かつ、スクリーンに対する投射光の入射角が鋭角になるように設置される。このため、スクリーンＳＣＲ上の投射画像は台形歪みが生じ、また、スクリーンＳＣＲに凹凸が存在すると、その凹凸により投射画像に歪みが生じる。したがって、投射画像に対し形状補正（キーストーン補正）やスクリーンＳＣＲの凹凸により生じる歪み補正などを行う必要がある。

このような補正は、撮像装置２００がスクリーンＳＣＲ上の投射画像を撮像して得られた撮像画像データに基づいてプロジェクタの画像補正部１５０で行う。このとき、画像補正に用いる撮像画像データは、投射画像の投射範囲や投射位置に対して撮像装置２００の撮像範囲や撮像位置が適切に設定された状態で撮像された撮像画像データであることが高精度な補正を行う上で重要である。

図３は図１に示した近接投射型のプロジェクションシステムにおけるスクリーンＳＣＲ上の投射画像の形状補正について説明する図である。図３（ａ）は形状補正前のスクリーンＳＣＲにおける投射画像の投射範囲を示し、濃い灰色で示す領域Ａが投射範囲であり、台形歪が生じている。図３（ｂ）は図３（ａ）を形状補正（キーストーン補正）した例であり、形状補正後における有効な投射範囲を濃い灰色の領域Ａ’で示している。なお、有効な投射範囲（濃い灰色の領域Ａ’）以外の領域（薄い灰色で示す領域Ｂ）は「黒」が投射されている領域である。

また、図４は図１に示した近接投射型のプロジェクションシステムにおいてスクリーンＳＣＲの凹凸によって投射画像に生じる歪みについて説明する図である。図４に示すように、スクリーンＳＣＲに凹凸（図４では凸部ｈ）が存在すると、当該凸部ｈにおいて投射画像に歪みが生じる。すなわち、図４におけるＰ１の位置に投射されるべき画素の画像は、実際にはスクリーンＳＣＲの凸部ｈのＰ１’の位置に投射されてしまい、視聴者の視線方向がスクリーンＳＣＲの垂直方向であるとすると、スクリーンＳＣＲの凸部ｈにおいて投射画像に歪みが発生する。なお、図４ではスクリーンＳＣＲに凸部ｈが存在する場合であるが、凹部が存在している場合も同様に歪みが発生する。

スクリーンＳＣＲ上の投射画像の形状補正や歪み補正を、撮像装置２００によって得られた撮像画像データに基づいて行う場合、前述したように、投射画像の投射範囲や投射位置に対して撮像装置２００の撮像範囲や撮像位置が適切に設定された状態で撮像された撮像画像データを用いることが重要である。

ここで例えば、図３（ｂ）に示すような形状補正を行ったあとに、例えば、図４に示すようなスクリーンの凹凸による歪み補正を行う場合について説明する。このとき、撮像装置２００の撮像範囲は変化させずに、プロジェクタ１００のズーム値を変化させることにより投射範囲を変化させたとする。

図５は撮像装置２００の撮像範囲を変化させずにプロジェクタの投射範囲を変化させた場合について説明する図である。なお、図５は投射画像を縮小させるように投射範囲設定パラメータ（ズーム値）が設定された例である。図５において、太線枠Ｌで囲まれる領域は、縮小前の投射画像の投射範囲を示し、白抜きの領域Ｃは縮小後の投射画像の投射範囲を示している。

なお、近接投射型のプロジェクションシステムにおいては、プロジェクタ１００のズーム値を変化させると、投射範囲の中心位置はスクリーンＳＣＲ上において上下動する。この場合、縮小させる方向にズーム値を変化させたため、スクリーンＳＣＲ上において縮小後の投射範囲の中心位置は、スクリーンＳＣＲの下方向に移動する。すなわち、図５において、縮小前の投射範囲の中心Ｐｏは縮小後においてはＰｏ’に移動する。

ここで、撮像装置２００の撮像範囲は、縮小前の投射範囲（図５における太線枠Ｌで囲まれる領域）と同じ範囲に設定されていて、その撮像範囲を変化させずにそのまま保持させたとすると、図５における投射画像（白抜きの領域Ｃ）以外の領域（灰色で示す領域Ｄ）をも撮像範囲としてしまうこととなり、得られた撮像画像データは、撮像装置２００の解像度が有効に活用された撮像画像データとはならない。

また、図５の例では、撮像装置２００の撮像範囲の中心Ｐｏと投射範囲の中心Ｐｏ’とは一致せずに「ずれ」が生じている。一般に、レンズは中央部よりも周辺部にレンズ歪みが多いため、撮像装置２００の撮像範囲の外周部に近い領域に対応する撮像画像データには撮像装置のレンズの歪みなども含まれる可能性もあり、スクリーンの凹凸を正確に把握できない場合もある。このため、レンズ歪みの少ない領域を撮像範囲とすることが好まし
い。これを実現するためには、撮像装置２００の撮像範囲の中心が投射範囲の中心に一致またはほぼ一致するように撮像装置２００の撮像位置をシフトさせることが好ましい。

撮像装置２００の撮像位置のシフトは、撮像位置可変機構制御部２４０によって撮像位置可変機構（図示せず）を制御することによって行うことができる。撮像位置可変機構は、前述したように、撮像装置２００の設置位置はそのままで撮像位置を上下方向および左右方向にシフトさせるように撮像装置２００を駆動することができる機構であるとしているため、この撮像位置可変機構によって、撮像装置２００の撮像範囲を所定量だけシフトさせることができる。

図６は撮像装置２００の撮像範囲の中心Ｐｏが投射画像の中心Ｐｏ’に一致するように撮像装置２００の撮像位置をスクリーンＳＣＲの下方向にシフトさせた例を示す図である。このように、撮像装置２００の撮像範囲の中心Ｐｏが投射画像の中心Ｐｏ’に一致した状態で、スクリーンＳＣＲ上の投射画像を撮像することにより、その撮像画像データは、撮像装置２００のレンズ歪みの少ない撮像画像データとすることができる。このようなレンズ歪みの少ない撮像画像データに基づいて投射画像の補正を行うことにより、スクリーンＳＣＲの凹凸を高精度に把握することができるため、高精度な補正が行える。

また、撮像装置２００の撮像位置をシフトさせることに加えて、撮像装置２００のズーム機構制御部２３０によってズーム機構（図示せず）を制御することにより、撮像範囲を変化させることも可能である。

図７は図６に示した例において撮像装置２００の撮像範囲を変化させた場合について説明する図である。図７においては、撮像装置２００のズーム機構制御部２３０により、撮像範囲（太線枠Ｌで囲まれる領域）が投射画像（白抜きの領域Ｃ）よりもわずかに大きくなる程度にズーム機構（図示せず）を制御した場合である。このように、投射範囲よりもわずかに大きくなる程度に撮像範囲を設定することにより、撮像装置２００の解像度を有効に活用した撮像画像データを得ることができ、高精度な補正が可能となる。なお、図７の例では、撮像装置２００の撮像範囲を投射範囲よりもわずかに大きくなる程度に設定したが、撮像範囲と投射範囲とが一致するように撮像範囲を設定してもよい。

以上はプロジェクタ１００のズーム機構を用いて投射範囲を変化させた場合であるが、プロジェクタ１００にレンズシフト機構が設けられている場合には、レンズシフト機構により投射位置が変化する場合もある。レンズシフト機構により投射位置が変化する場合も、投射位置の変化に対応させて撮像装置２００の撮像範囲や撮像位置を変化させるようにすることが可能である。

ところで、プロジェクタ１００のズーム機構による投射範囲の変化やレンズシフト機構による投射位置の変化に対応するように、撮像装置２００のズーム機構制御部２３０および撮像位置可変機構制御部２４０を制御する際には、プロジェクタ１００において設定された投射パラメータ（投射範囲設定パラメータおよび投射位置設定パラメータの少なくとも一方）に対応した撮像パラメータ（撮像範囲設定パラメータおよび撮像位置設定パラメータの少なとも一方）を取得し、取得した撮像パラメータ（撮像範囲設定パラメータおよび撮像位置設定パラメータの少なとも一方）によって撮像装置２００のズーム機構制御部２３０および撮像位置可変機構制御部２４０の少なくとも一方を制御する。本発明の実施形態においては、このような制御は図２に示す撮像制御装置３００によって行うことができる。

例えば、プロジェクタ１００側において、今、ある値の投射範囲設定パラメータがユーザによって新たに入力されたとすると、入力された投射範囲設定パラメータは、投射パラ
メータ保持部１４０に保持される。一方、撮像制御装置３００においては、プロジェクタ１００に新たに保持された投射パラメータ（この場合、投射範囲設定パラメータ）を投射パラメータ取得部３１０が取得し、取得した投射パラメータを撮像装置制御部３３０に与える。

撮像装置制御部３３０は、投射パラメータ取得部３１０が取得した投射範囲設定パラメータから撮像パラメータ取得用テーブル３２０を参照して撮像装置２００を制御するための撮像パラメータ（例えば、撮像位置設定パラメータとする）を取得し、取得した撮像位置設定パラメータを撮像装置２００の撮像位置可変機構制御部２４０に与える。これにより、撮像装置２００側では、撮像位置可変機構制御部２４０の制御によって、撮像位置可変機構（図示せず）が動作して撮像位置がシフトする。

図８は撮像パラメータ取得用テーブルの一例を示す図である。図８に示す撮像パラメータ取得用テーブルは、プロジェクタ１００で設定可能な投射範囲設定パラメータとしての各ズーム値と撮像装置２００の撮像位置を決めるための撮像位置設定パラメータとしての上下方向シフト値とを対応付けたテーブルである。例えば、プロジェクタ１００のズーム値「＋８」を基準値として、そのときの撮像装置２００の上下方向シフト値を「０」とし、プロジェクタ１００のズーム値が基準値よりもプラス方向に大きくなるにしたがって、撮像装置２００のシフト値がプラス方向（スクリーンＳＣＲの上方向とする）に大きくなるように設定されている。

なお、図８における撮像装置２００の上下方向シフト値というのは、スクリーンＳＣＲ上における撮像位置の上下方向の移動量を意味しており、図８の撮像パラメータ取得用テーブルによって取得された上下方向シフト値を撮像位置設定パラメータとして撮像位置可変機構制御部２４０に与えることによって、撮像装置２００の撮像位置が当該上下方向シフト値だけ上方向または下方向にシフトする。

このような撮像パラメータ取得用テーブルは、図８に示したテーブル、すなわち、プロジェクタ１００の投射範囲設定パラメータ（ズーム値）から撮像装置２００の撮像位置設定パラメータ（上下方向シフト値）が取得可能なテーブルだけではなく、例えば、プロジェクタ１００の投射範囲設定パラメータ（ズーム値）から撮像装置２００の撮像範囲設定パラメータ（ズーム値）が取得可能なテーブル、プロジェクタ１００の投射位置設定パラメータ（上下左右方向のレンズシフト値）から撮像装置２００の撮像位置設定パラメータ（上下左右方向のシフト値）が取得可能なテーブルなど、プロジェクタ１００の各種の投射パラメータに対応した撮像装置２００の撮像パラメータの取得が可能なテーブルをそれぞれ作成しておくことができる。このような各種の撮像パラメータ取得用テーブルを作成しておくことで、現時点において設定されているプロジェクタ１００の投射パラメータに対応した撮像装置２００の撮像パラメータを容易に取得することができる。

なお、本発明は上述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で種々変形実施可能となるものである。例えば、前述の実施形態においては、撮像装置２００側の撮像パラメータは、例えば、図８に示すような撮像パラメータ取得用テーブルを参照することによって取得するようにしたが、撮像装置２００側の撮像パラメータを動的に生成するようにこともできる。

図９は撮像パラメータを動的に生成する例について説明する図である。撮像パラメータを動的に生成する手法は、既知の様々なアルゴリズムを用いることができる。その一例を図９により説明する。

まず、図９（ａ）に示すように、投射画像（白抜きの領域Ｃ）を含む撮像範囲（太線枠
Ｌで囲まれた領域）を撮像して得られた撮像画像データから、撮像範囲（太線枠Ｌで囲まれた領域）を図９（ｂ）の破線で示すように幾つかの領域に分割し（例えば４分割とする）、分割された各領域ごとに背景画像（この場合はスクリーンＳＣＲに相当する画像）との差分を取ることで当該領域が投射画像の投射範囲であるか否かを判定する。

そして、その判定結果から投射範囲全体を推定し、投射範囲（白抜きの領域Ｃ）の位置を特定する。投射範囲の位置が特定できたら、撮像装置２００の撮像範囲の中心を投射範囲の中心に一致またはほぼ一致させることができるような撮像位置設定パラメータを算出する。そして、算出された撮像位置設定パラメータを撮像位置可変機構制御部２４０に与え、それによって、撮像位置可変機構制御部２４０が撮像位置可変機構を制御する。

また、必要に応じて、撮像装置２００の撮像範囲を投射範囲にほぼ一致させることができるような撮像範囲設定パラメータを算出する。そして、算出された投射範囲設定パラメータをズーム機構制御部２３０に与え、それによって、ズーム機構制御部２３０がズーム機構を制御する。これにより、撮像範囲は投射範囲にほぼ一致するように制御される（図９（ｃ）参照）。

このように、撮像装置２００を制御するために必要な撮像パラメータを動的に生成することによってもプロジェクタ１００の投射画像の投射範囲や投射位置の変化に対応して、撮像装置２００の撮像範囲や撮像位置を最適に設定することができる。

また、前述の実施形態では、撮像装置２００はプロジェクタ１００に対して外付けのものを用いたが、プロジェクタ１００に撮像装置２００が内蔵されている場合には、内蔵されている撮像装置を用いることができる。なお、この場合、内蔵されている撮像装置は、ズーム量の設定および撮像位置の設定が可能な機能を有することが必要である。

また、前述の実施形態では、画像補正部はプロジェクタ１００に設けたが、撮像制御装置３００としてパーソナルコンピュータを用いる場合には、パーソナルコンピュータ側で画像補正の一部または全てを行うことも可能である。

また、前述の実施形態では、プロジェクションシステムとして近接投射型のプロジェクションシステムを例にとって説明したが、本発明は近接投射型のプロジェクションシステムだけではなく、一般的なプロジェクションシステムにも適用可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係るプロジェクションシステムの概略構成を示す図。 図１に示したプロジェクションシステムの機能を説明するブロック図。 図１に示した近接投射型のプロジェクションシステムにおけるスクリーン上の投射画像の形状補正について説明する図。 図１に示した近接投射型のプロジェクションシステムにおいてスクリーン上の凹凸によって投射画像に生じる歪みについて説明する図。 撮像装置の撮像範囲を変化させずにプロジェクタのズーム量を変化させた場合について説明する図。 撮像装置２００の撮像範囲の中心Ｐｏが投射画像の中心Ｐｏ’に一致するように撮像装置２００の撮像位置をスクリーンＳＣＲの下方向にシフトさせた例を示す図。 図６に示した例において撮像装置の撮像範囲を変化させた場合について説明する図。 撮像パラメータ取得用テーブルの一例を示す図。 撮像パラメータを動的に生成する例について説明する図。

符号の説明

１００・・・プロジェクタ、１３０・・・ユーザインタフェース、１４０・・・投射パラメータ保持部、１５０・・・画像補正部、２００・・・撮像装置、２３０・・・ズーム機構制御部、２４０・・・撮像位置可変機構制御部、３００・・・撮像制御装置、３１０・・・投射パラメータ取得部、３２０・・・撮像パラメータ取得用テーブル、３３０・・・撮像装置制御部、ＳＣＲ・・・スクリーン、Ｌ・・・太線枠（撮像範囲）、Ｃ・・・投射範囲

Claims (8)

1. 投射面に投射されたプロジェクタからの投射画像を撮像する撮像装置を制御する撮像装置の撮像制御装置であって、
   前記投射画像の投射範囲を設定するための投射範囲設定パラメータおよび前記投射画像の投射位置を設定するための投射位置設定パラメータの少なくとも一方を投射パラメータとして取得する投射パラメータ取得部と、
   前記投射パラメータ取得部で取得された投射パラメータに基づき、前記撮像装置の撮像範囲を設定するための撮像範囲設定パラメータおよび前記撮像装置の撮像位置を設定するための撮像位置設定パラメータの少なくとも一方を撮像パラメータとして取得して、取得した前記撮像パラメータを前記撮像装置に与える撮像装置制御部と、
   を有することを特徴とする撮像装置の撮像制御装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置の撮像制御装置において、
   前記投射範囲設定パラメータは、ズーム値であって、前記投射位置設定パラメータは、レンズシフト値であることを特徴とする撮像装置の撮像制御装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置の撮像制御装置において、
   前記投射パラメータから前記撮像パラメータを取得可能な撮像パラメータ取得用テーブルを有し、前記撮像装置制御部は、前記撮像パラメータ取得用テーブルを参照して、前記プロジェクタにおいて設定されている前記投射パラメータに対応する前記撮像パラメータを取得することを特徴とする撮像装置の撮像制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置の撮像制御装置において、
   前記撮像範囲設定パラメータは、前記撮像範囲が前記投射範囲に一致またはほぼ一致するように前記撮像範囲を変化させるためのパラメータであることを特徴とする撮像装置の撮像制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置の撮像制御装置において、
   前記撮像位置設定パラメータは、前記撮像範囲の中心が前記投射範囲の中心に一致またはほぼ一致するように前記撮像位置を変化させるためのパラメータであることを特徴とする撮像装置の撮像制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置の撮像制御装置において、
   前記プロジェクタは、前記投射面の近接位置に設置され、かつ、投射光が前記投射面に対して鋭角に投射されるように設置されていることを特徴とする撮像装置の撮像制御装置。
7. 投射面に投射されたプロジェクタからの投射画像を撮像する撮像装置を制御する撮像装置の撮像制御方法であって、
   前記投射画像の投射範囲を設定するための投射範囲設定パラメータおよび前記投射画像の投射位置を設定するための投射位置設定パラメータの少なくとも一方を投射パラメータとして取得するステップと、
   前記投射パラメータ取得部で取得された投射パラメータに基づき、前記撮像装置の撮像範囲を設定するための撮像範囲設定パラメータおよび前記撮像装置の撮像位置を設定するための撮像位置設定パラメータの少なくとも一方を撮像パラメータとして取得して、取得した前記撮像パラメータを前記撮像装置に与えるステップと、
   を有することを特徴とする撮像装置の撮像制御方法。
8. プロジェクタからの投射画像を投射面に表示するプロジェクションシステムであって、
   前記投射面に投射された前記投射画像を撮像する機能と、前記投射面における撮像範囲および撮像位置の少なくとも一方を変化させる機能とを有する撮像装置と、
   前記撮像装置を制御する撮像制御装置とを有し、
   前記撮像制御装置は、
   前記投射画像の投射範囲を設定するための投射範囲設定パラメータおよび前記投射画像の投射位置を設定するための投射位置設定パラメータの少なくとも一方を投射パラメータとして取得する投射パラメータ取得部と、
   前記投射パラメータ取得部で取得された投射パラメータに基づき、前記撮像装置の撮像範囲を設定するための撮像範囲設定パラメータおよび前記撮像装置の撮像位置を設定するための撮像位置設定パラメータの少なくとも一方を撮像パラメータとして取得して、取得した前記撮像パラメータを前記撮像装置に与える撮像装置制御部と、
   を有し、
   前記撮像装置は、
   前記撮像装置制御部から与えられた撮像パラメータによって前記撮像範囲および前記撮像位置の少なくとも一方を制御することを特徴とするプロジェクションシステム。