JP2005006228A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】投射光の光軸に対するスクリーンの傾き角度を正確に検出する。
【解決手段】２つの位相差方式の測距センサ２１，２２を備える。測距センサ２１，２２は、測距センサ２１が内蔵する２つのフォトセンサアレイの中心点を結ぶ直線と、測距センサ２２が内蔵する２つのフォトセンサアレイの中心点を結ぶ直線と、がほぼ直角に交差するように、投影レンズ１４の近傍に配置される。制御部２４は、この測距センサ２１，２２を制御して、スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を計測する。制御部２４は、計測した距離に基づいてスクリーン３１の傾き角度を演算し、演算した傾き角度を、台形補正部１２、光学メカ部１５に供給する。
【選択図】 図１
【解決手段】２つの位相差方式の測距センサ２１，２２を備える。測距センサ２１，２２は、測距センサ２１が内蔵する２つのフォトセンサアレイの中心点を結ぶ直線と、測距センサ２２が内蔵する２つのフォトセンサアレイの中心点を結ぶ直線と、がほぼ直角に交差するように、投影レンズ１４の近傍に配置される。制御部２４は、この測距センサ２１，２２を制御して、スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を計測する。制御部２４は、計測した距離に基づいてスクリーン３１の傾き角度を演算し、演算した傾き角度を、台形補正部１２、光学メカ部１５に供給する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ（光投射装置：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｊｅｃｔｅｒ）は、スクリーン（被投射面）に光を投射して、スクリーン上に像を結像させるための装置である。このプロジェクタの投射光の光軸とスクリーン面とが垂直でないと、映像に歪みが生じる。このため、プロジェクタは、光軸に対するスクリーン面の傾き角度を検出して映像の歪みを補正するようにしている。
【０００３】
従来のプロジェクタとして、スクリーンの角度の情報を予め取得し、検出したプロジェクタの水平及び垂直方向の角度に対して、取得したスクリーンの角度の情報をオフセット値として設定するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３３９６７１号公報（第３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のこのようなプロジェクタでは、スクリーンの角度を予め設定しなければならず、スクリーンの角度が不明であったり、取得したスクリーンの角度が誤っていたりすると、プロジェクタの投射光の光軸に対するスクリーンの傾き角度が不正確となって、映像の歪みを正確に補正することができず、また、プロジェクタの投射光のフォーカスも正確に設定することができないといった不都合があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、傾き角度を正確に測定することを可能とするプロジェクタを提供することを目的とする。
また、本発明は、測定された傾き角度に基づいて、映像の歪み補正を正確に行うことを可能とするプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明は、測定された傾き角度に基づいて、投射光のフォーカスを正確に設定することを可能とするプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである。
【０００８】
前記複数の距離計測部は、前記各々の基線と基線とが互いに交差するようにして、前記投射光を結像させるための投射レンズの近傍に備えられたものであってもよい。
【０００９】
前記制御部は、前記スクリーン上の複数の測距ポイントのうち、少なくとも１つは、異なる２つの測距ポイントを結ぶ直線から離間した位置を選択して、前記複数の測距ポイントまでの距離を計測するように、前記複数の距離計測部を制御するものであってもよい。
【００１０】
また、本発明の第２の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも３つの受光部と結像レンズとを有し、各受光部の入射中心点間を結ぶ直線が互いに交差するように配置され、前記スクリーン上の点を測距ポイントとして、前記測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記受光部上の結像点と前記入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を計測するように前記距離計測部を制御する制御部と、
前記制御部が前記距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備えたものである。
【００１１】
また、本発明の第３の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置と、
前記傾き角度検出装置が検出した前記傾き角度に基づいて、前記スクリーンの傾きによって歪んだ映像を補正する補正部と、を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである。
【００１２】
また、本発明の第４の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置と、
前記傾き角度検出装置が検出した前記傾き角度に基づいて、前記スクリーンに像を結像させるための投射レンズの姿勢を制御してフォーカスを制御するフォーカス制御部と、を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るプロジェクタを図面を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施の形態に係るプロジェクタ１は、スケーラ１１と、台形補正部１２と、投影光変換部１３と、投影レンズ１４と、光学メカ部１５と、スクリーン角度センサ１６と、を備えて構成される。
【００１４】
スケーラ１１は、映像信号の解像度を調整するものである。
台形補正部１２は、スケーラ１１が解像度を補正した映像信号に対して、台形補正を行うものである。即ち、台形補正部１２は、プロジェクタ１が投射する光の光軸に対するスクリーン３１の面の傾き角度に基づいて、スクリーン３１に投影された投影像から、補正後の投影像を切り出し、時間連続的に映像信号を射影変換することにより、台形補正を行う。
【００１５】
投影光変換部１３は、台形補正部１２が補正した投影像の逆変換を行うものである。
【００１６】
投影レンズ１４は、投影光変換部１３が逆変換した像を、スクリーン３１の面に結像させるためのものである。
【００１７】
光学メカ部１５は、スクリーン角度センサ１６が検出した傾き角度に基づいて、投影レンズ１４のフォーカス等を制御するものである。
【００１８】
スクリーン角度センサ１６は、プロジェクタ１が投射する光の光軸に対するスクリーン３１の面の傾き角度を検出するものであり、測距センサ２１，２２と、パターン投影部２３と、制御部２４と、を備える。
【００１９】
測距センサ２１，２２は、スクリーン３１の面の複数の測距ポイントとの距離を測距するものである。
【００２０】
測距センサ２１，２２は、図２、図３に示すように、本来、ＡＦモジュールによって構成された位相差方式のものである。測距センサ２１は、レンズ４１−１，４１−２と、フォトセンサアレイ４２−１，４２−２と、を備える。尚、測距センサ２２も同様に構成される。
【００２１】
図２に示すように、被写体５１を測距ポイントとすると、レンズ４１−１，４１−２は、それぞれ、被写体５１をフォトセンサアレイ４２−１，４２−２の検出面上に結像させるためのものである。
【００２２】
フォトセンサアレイ４２−１，４２−２は、それぞれ、検出面で結像した被写体５１の像を検出して、その検出信号を電気信号として出力するものであり、受光部に相当する。
【００２３】
レンズ４１−１のレンズ面とフォトセンサアレイ４２−１の検出面とは、平行に配置される。レンズ４１−１の中心点を点ｐ１１として、点ｐ１１を通るレンズ４１−１の中心軸がフォトセンサアレイ４２−１の検出面と垂直に交わる交点を点ｐ１２とする。また、被写体５１の像５１’が結像した点を点ｐ１３として、点ｐ１３の点ｐ１２からの偏差をｘ１とする。
【００２４】
レンズ４１−１のレンズ面とフォトセンサアレイ４２−１の検出面との距離ｆは予め設定されている。
【００２５】
レンズ４１−２とフォトセンサアレイ４２−２についても同様に構成され、レンズ４１−２の中心点をｐ２１，レンズ４１−２の中心軸とフォトセンサアレイ４２−２の検出面と垂直に交わった交点を点ｐ２２とする。そして、被写体５１の像５１’が結像した点を点ｐ２３として、点ｐ２３の点ｐ２２からの偏差をｘ２とする。また、点ｐ１２と点ｐ２２との距離をＢとする。
【００２６】
被写体５１、点ｐ１１，ｐ２１で表される三角形と、点ｐ１１〜点ｐ１３で表される三角形と、点ｐ２１〜点ｐ２３で表される三角形と、は相似であることから、被写体５１と測距センサ２１との距離ｄは次の数１によって表される。
【数１】
【００２７】
このように測距センサ２１、２２は、偏差ｘ１，ｘ２に基づいて、数１から被写体５１からの距離を計測する。
【００２８】
測距センサ２１，２２は、図４に示すように、投影レンズ１４の近傍に配置される。
【００２９】
測距センサ２１、２２は、測距センサ２１の点ｐ１２と点ｐ２２とを結ぶ直線（基線）と、測距センサ２２の点ｐ１２と点２２とを結ぶ直線（基線）と、がほぼ直交するように配置される。
【００３０】
パターン投影部２３は、測距センサ２１，２２がスクリーン３１上の複数の点を検知できるように、図５に示すような格子状のパターン２３ａを投影するものである。
【００３１】
制御部２４は、プロジェクタ１とスクリーン３１上の複数の点との距離を計測するように、測距センサ２１，２２を制御し、測距センサ２１，２２が計測した距離に基づいて、プロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーン３１の傾き角度を求めるものである。
【００３２】
図５に示すように、制御部２４は、スクリーン３１上の複数の点ｐ３１，ｐ３２までの距離を計測するように測距センサ２１を制御する。また、制御部２４は、点ｐ３３，ｐ３４までの距離を計測するように測距センサ２２を制御する。
【００３３】
そして、制御部２４は、点ｐ３１とｐ３２とを結ぶ直線と、点ｐ３３とｐ３４とを結ぶ直線は互いに直交するように、点ｐ３１〜ｐ３４を設定し、測距センサ２１，２２を制御する。
また、制御部２４は、求めた点ｐ３１〜３４までの距離に基づいて、プロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーン３１の傾き角度を求める。
【００３４】
スクリーン３１の垂直方向の傾き角度を演算する場合、図６に示すように、スクリーン３１が点ｐ３２を中心に角度αだけ傾いているものとすると、この傾き角度αは、余弦の定理を用いて、次の数２によって表される（尚、ｈ：点ｐ３１とｐ３２との距離、ｈ＝ｔａｎβ×ｄ０）。
【数２】
制御部２４は、この数２に従って、垂直方向の傾き角度αを求める。
【００３５】
尚、制御部２４は、計測した点ｐ３３，ｐ３４までの距離に基づいて、同様にして、水平方向におけるプロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーン３１の傾き角度を求める。
制御部２４は、求めた傾き角度αを台形補正部１２と光学メカ部１５とに供給する。
【００３６】
次に本実施の形態に係るプロジェクタ１の動作を説明する。
スクリーン角度センサ１６は、プロジェクタ１が投射する光の光軸に対するスクリーン３１の面の傾き角度αを検出する。この動作を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３７】
制御部２４は、パターン投影部２３を制御して、スクリーン３１上に、図５に示すような格子状のパターン２３ａを投影する（ステップＳ１１）。
制御部２４は、測距センサ２１を制御して測距ポイントｐ３１までの距離を計測する（ステップＳ１２）。
【００３８】
制御部２４は、測距センサ２１を制御して測距ポイントｐ３２までの距離を計測する（ステップＳ１３）。
制御部２４は、測距センサ２２を制御して測距ポイントｐ３３までの距離を計測する（ステップＳ１４）。
【００３９】
制御部２４は、測距センサ２２を制御して測距ポイントｐ３４までの距離を計測する（ステップＳ１５）。
制御部２４は、パターン投影部２３を制御して、パターン２３ａの投影を停止する（ステップＳ１６）。
【００４０】
制御部２４は、測距ポイントｐ３１〜ｐ３４までの計測した距離に基づいて、傾き角度αを演算する（ステップＳ１７）。
【００４１】
制御部２４は、演算した傾き角度αを台形補正部１２と光学メカ部１５とに供給し（ステップＳ１８）、この測距制御処理を終了させる。
【００４２】
測距制御処理が終了すると、スケーラ１１は、映像信号の解像度を調整し、この映像信号を台形補正部１２に供給する。
【００４３】
この映像信号を図８（１）に示すような四角形ａｂｃｄとすると、台形補正部１２は、スクリーン角度センサ１６から供給された傾き角度αに基づいて、この四角形ａｂｃｄに対して台形補正を行う。台形補正部１２が台形補正を行った結果、図８（１）に示す四角形ａｂｃｄは、図８（２）に示す四角形ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’になる。
【００４４】
投影光変換部１３は、この図８（２）に示す四角形ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’を逆変換して、図８（３）に示すような四角形ｐｑｒｓを生成する。
【００４５】
また、光学メカ部１５は、スクリーン角度センサ１６から供給された傾き角度αに基づいて、投影レンズ１４のフォーカス等を制御する。
【００４６】
プロジェクタ１は、図８（３）に示す四角形ｐｑｒｓを、フォーカス制御された投影レンズ１４を介してスクリーン３１上に投射すると、図８（１）に示すような四角形ａｂｃｄがスクリーン３１上に結像する。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、２つの位相差方式の測距センサ２１，２２を備え、測距センサ２１，２２は、それぞれ、内蔵しているフォトセンサアレイ４２−１，４２−２の中心点を結ぶ直線と直線とがほぼ直角に交差するように配置される。また、この測距センサ２１，２２で、それぞれ、スクリーン上の測距ポイントｐ３１〜ｐ３４までの距離を計測するようにした。
【００４８】
従って、プロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーンの傾き角度αを正確に検出することができる。台形補正により映像の歪みを正確に補正することができ、投射レンズ１４のフォーカスも正確に設定することができる。
【００４９】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
例えば、上記実施の形態では、測距センサを２つ用いた。しかし、これに限られるものではなく、測距センサを３つ以上備えることもできる。
【００５０】
また、本実施の形態では、スクリーン３１上の測距ポイントを、４点としたが、５点以上であってもよいし、逆に３点であってもよい。即ち、測距センサ２１，２２のうちのいずれか一方の測距ポイントを１つとすれば、測距ポイントは３点となる。但し、この場合、２点の測距ポイントを結ぶ直線上から離れた位置に３つ目の測距ポイントを設定する。そして、台形補正部１２は、この３点の測距情報を用いて台形補正を行うこともできるし、光学メカ部１５も、この３点の測距情報を用いてフォーカスを設定することもできる。
【００５１】
また、図９に示すように、受光部として３つのフォトセンサアレイ４２−１，４２−２，４２−３を備えた測距センサ２１’を、１つ備えるようにしてもよい。
この場合、制御部２４は、フォトセンサアレイ４２−１，４２−２を制御して、スクリーン３１上の点ｐ３１，ｐ３２までの距離を計測し、フォトセンサアレイ４２−３，４２−２を制御して、点ｐ３３，点３４までの距離を計測する。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、投射光の光軸に対するスクリーンの傾き角度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の測距センサの構成を示す説明図である。
【図３】図１の測距センサの構造を示す断面図である。
【図４】図１のプロジェクタの外観を示す斜視図である。
【図５】図１のスクリーン上の測距ポイントを示す説明図である。
【図６】図１のスクリーンの傾き角度の演算内容を示す説明図である。
【図７】図１の制御部の測距制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】図１の台形補正部、投影光変換部の動作を示すフローチャートである。
【図９】図１の測距センサの応用例を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・プロジェクタ、１２・・・台形補正部、１３・・・投影光変換部、１４・・・投影レンズ、１５・・・光学メカ部、１６・・・スクリーン角度センサ、２１，２２・・・測距センサ、２４・・・制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ（光投射装置：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｊｅｃｔｅｒ）は、スクリーン（被投射面）に光を投射して、スクリーン上に像を結像させるための装置である。このプロジェクタの投射光の光軸とスクリーン面とが垂直でないと、映像に歪みが生じる。このため、プロジェクタは、光軸に対するスクリーン面の傾き角度を検出して映像の歪みを補正するようにしている。
【０００３】
従来のプロジェクタとして、スクリーンの角度の情報を予め取得し、検出したプロジェクタの水平及び垂直方向の角度に対して、取得したスクリーンの角度の情報をオフセット値として設定するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３３９６７１号公報（第３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のこのようなプロジェクタでは、スクリーンの角度を予め設定しなければならず、スクリーンの角度が不明であったり、取得したスクリーンの角度が誤っていたりすると、プロジェクタの投射光の光軸に対するスクリーンの傾き角度が不正確となって、映像の歪みを正確に補正することができず、また、プロジェクタの投射光のフォーカスも正確に設定することができないといった不都合があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、傾き角度を正確に測定することを可能とするプロジェクタを提供することを目的とする。
また、本発明は、測定された傾き角度に基づいて、映像の歪み補正を正確に行うことを可能とするプロジェクタを提供することを目的とする。
本発明は、測定された傾き角度に基づいて、投射光のフォーカスを正確に設定することを可能とするプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである。
【０００８】
前記複数の距離計測部は、前記各々の基線と基線とが互いに交差するようにして、前記投射光を結像させるための投射レンズの近傍に備えられたものであってもよい。
【０００９】
前記制御部は、前記スクリーン上の複数の測距ポイントのうち、少なくとも１つは、異なる２つの測距ポイントを結ぶ直線から離間した位置を選択して、前記複数の測距ポイントまでの距離を計測するように、前記複数の距離計測部を制御するものであってもよい。
【００１０】
また、本発明の第２の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも３つの受光部と結像レンズとを有し、各受光部の入射中心点間を結ぶ直線が互いに交差するように配置され、前記スクリーン上の点を測距ポイントとして、前記測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記受光部上の結像点と前記入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を計測するように前記距離計測部を制御する制御部と、
前記制御部が前記距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備えたものである。
【００１１】
また、本発明の第３の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置と、
前記傾き角度検出装置が検出した前記傾き角度に基づいて、前記スクリーンの傾きによって歪んだ映像を補正する補正部と、を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである。
【００１２】
また、本発明の第４の観点に係るプロジェクタは、
光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置と、
前記傾き角度検出装置が検出した前記傾き角度に基づいて、前記スクリーンに像を結像させるための投射レンズの姿勢を制御してフォーカスを制御するフォーカス制御部と、を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るプロジェクタを図面を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施の形態に係るプロジェクタ１は、スケーラ１１と、台形補正部１２と、投影光変換部１３と、投影レンズ１４と、光学メカ部１５と、スクリーン角度センサ１６と、を備えて構成される。
【００１４】
スケーラ１１は、映像信号の解像度を調整するものである。
台形補正部１２は、スケーラ１１が解像度を補正した映像信号に対して、台形補正を行うものである。即ち、台形補正部１２は、プロジェクタ１が投射する光の光軸に対するスクリーン３１の面の傾き角度に基づいて、スクリーン３１に投影された投影像から、補正後の投影像を切り出し、時間連続的に映像信号を射影変換することにより、台形補正を行う。
【００１５】
投影光変換部１３は、台形補正部１２が補正した投影像の逆変換を行うものである。
【００１６】
投影レンズ１４は、投影光変換部１３が逆変換した像を、スクリーン３１の面に結像させるためのものである。
【００１７】
光学メカ部１５は、スクリーン角度センサ１６が検出した傾き角度に基づいて、投影レンズ１４のフォーカス等を制御するものである。
【００１８】
スクリーン角度センサ１６は、プロジェクタ１が投射する光の光軸に対するスクリーン３１の面の傾き角度を検出するものであり、測距センサ２１，２２と、パターン投影部２３と、制御部２４と、を備える。
【００１９】
測距センサ２１，２２は、スクリーン３１の面の複数の測距ポイントとの距離を測距するものである。
【００２０】
測距センサ２１，２２は、図２、図３に示すように、本来、ＡＦモジュールによって構成された位相差方式のものである。測距センサ２１は、レンズ４１−１，４１−２と、フォトセンサアレイ４２−１，４２−２と、を備える。尚、測距センサ２２も同様に構成される。
【００２１】
図２に示すように、被写体５１を測距ポイントとすると、レンズ４１−１，４１−２は、それぞれ、被写体５１をフォトセンサアレイ４２−１，４２−２の検出面上に結像させるためのものである。
【００２２】
フォトセンサアレイ４２−１，４２−２は、それぞれ、検出面で結像した被写体５１の像を検出して、その検出信号を電気信号として出力するものであり、受光部に相当する。
【００２３】
レンズ４１−１のレンズ面とフォトセンサアレイ４２−１の検出面とは、平行に配置される。レンズ４１−１の中心点を点ｐ１１として、点ｐ１１を通るレンズ４１−１の中心軸がフォトセンサアレイ４２−１の検出面と垂直に交わる交点を点ｐ１２とする。また、被写体５１の像５１’が結像した点を点ｐ１３として、点ｐ１３の点ｐ１２からの偏差をｘ１とする。
【００２４】
レンズ４１−１のレンズ面とフォトセンサアレイ４２−１の検出面との距離ｆは予め設定されている。
【００２５】
レンズ４１−２とフォトセンサアレイ４２−２についても同様に構成され、レンズ４１−２の中心点をｐ２１，レンズ４１−２の中心軸とフォトセンサアレイ４２−２の検出面と垂直に交わった交点を点ｐ２２とする。そして、被写体５１の像５１’が結像した点を点ｐ２３として、点ｐ２３の点ｐ２２からの偏差をｘ２とする。また、点ｐ１２と点ｐ２２との距離をＢとする。
【００２６】
被写体５１、点ｐ１１，ｐ２１で表される三角形と、点ｐ１１〜点ｐ１３で表される三角形と、点ｐ２１〜点ｐ２３で表される三角形と、は相似であることから、被写体５１と測距センサ２１との距離ｄは次の数１によって表される。
【数１】
このように測距センサ２１、２２は、偏差ｘ１，ｘ２に基づいて、数１から被写体５１からの距離を計測する。
【００２８】
測距センサ２１，２２は、図４に示すように、投影レンズ１４の近傍に配置される。
【００２９】
測距センサ２１、２２は、測距センサ２１の点ｐ１２と点ｐ２２とを結ぶ直線（基線）と、測距センサ２２の点ｐ１２と点２２とを結ぶ直線（基線）と、がほぼ直交するように配置される。
【００３０】
パターン投影部２３は、測距センサ２１，２２がスクリーン３１上の複数の点を検知できるように、図５に示すような格子状のパターン２３ａを投影するものである。
【００３１】
制御部２４は、プロジェクタ１とスクリーン３１上の複数の点との距離を計測するように、測距センサ２１，２２を制御し、測距センサ２１，２２が計測した距離に基づいて、プロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーン３１の傾き角度を求めるものである。
【００３２】
図５に示すように、制御部２４は、スクリーン３１上の複数の点ｐ３１，ｐ３２までの距離を計測するように測距センサ２１を制御する。また、制御部２４は、点ｐ３３，ｐ３４までの距離を計測するように測距センサ２２を制御する。
【００３３】
そして、制御部２４は、点ｐ３１とｐ３２とを結ぶ直線と、点ｐ３３とｐ３４とを結ぶ直線は互いに直交するように、点ｐ３１〜ｐ３４を設定し、測距センサ２１，２２を制御する。
また、制御部２４は、求めた点ｐ３１〜３４までの距離に基づいて、プロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーン３１の傾き角度を求める。
【００３４】
スクリーン３１の垂直方向の傾き角度を演算する場合、図６に示すように、スクリーン３１が点ｐ３２を中心に角度αだけ傾いているものとすると、この傾き角度αは、余弦の定理を用いて、次の数２によって表される（尚、ｈ：点ｐ３１とｐ３２との距離、ｈ＝ｔａｎβ×ｄ０）。
【数２】
【００３５】
尚、制御部２４は、計測した点ｐ３３，ｐ３４までの距離に基づいて、同様にして、水平方向におけるプロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーン３１の傾き角度を求める。
制御部２４は、求めた傾き角度αを台形補正部１２と光学メカ部１５とに供給する。
【００３６】
次に本実施の形態に係るプロジェクタ１の動作を説明する。
スクリーン角度センサ１６は、プロジェクタ１が投射する光の光軸に対するスクリーン３１の面の傾き角度αを検出する。この動作を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３７】
制御部２４は、パターン投影部２３を制御して、スクリーン３１上に、図５に示すような格子状のパターン２３ａを投影する（ステップＳ１１）。
制御部２４は、測距センサ２１を制御して測距ポイントｐ３１までの距離を計測する（ステップＳ１２）。
【００３８】
制御部２４は、測距センサ２１を制御して測距ポイントｐ３２までの距離を計測する（ステップＳ１３）。
制御部２４は、測距センサ２２を制御して測距ポイントｐ３３までの距離を計測する（ステップＳ１４）。
【００３９】
制御部２４は、測距センサ２２を制御して測距ポイントｐ３４までの距離を計測する（ステップＳ１５）。
制御部２４は、パターン投影部２３を制御して、パターン２３ａの投影を停止する（ステップＳ１６）。
【００４０】
制御部２４は、測距ポイントｐ３１〜ｐ３４までの計測した距離に基づいて、傾き角度αを演算する（ステップＳ１７）。
【００４１】
制御部２４は、演算した傾き角度αを台形補正部１２と光学メカ部１５とに供給し（ステップＳ１８）、この測距制御処理を終了させる。
【００４２】
測距制御処理が終了すると、スケーラ１１は、映像信号の解像度を調整し、この映像信号を台形補正部１２に供給する。
【００４３】
この映像信号を図８（１）に示すような四角形ａｂｃｄとすると、台形補正部１２は、スクリーン角度センサ１６から供給された傾き角度αに基づいて、この四角形ａｂｃｄに対して台形補正を行う。台形補正部１２が台形補正を行った結果、図８（１）に示す四角形ａｂｃｄは、図８（２）に示す四角形ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’になる。
【００４４】
投影光変換部１３は、この図８（２）に示す四角形ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’を逆変換して、図８（３）に示すような四角形ｐｑｒｓを生成する。
【００４５】
また、光学メカ部１５は、スクリーン角度センサ１６から供給された傾き角度αに基づいて、投影レンズ１４のフォーカス等を制御する。
【００４６】
プロジェクタ１は、図８（３）に示す四角形ｐｑｒｓを、フォーカス制御された投影レンズ１４を介してスクリーン３１上に投射すると、図８（１）に示すような四角形ａｂｃｄがスクリーン３１上に結像する。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、２つの位相差方式の測距センサ２１，２２を備え、測距センサ２１，２２は、それぞれ、内蔵しているフォトセンサアレイ４２−１，４２−２の中心点を結ぶ直線と直線とがほぼ直角に交差するように配置される。また、この測距センサ２１，２２で、それぞれ、スクリーン上の測距ポイントｐ３１〜ｐ３４までの距離を計測するようにした。
【００４８】
従って、プロジェクタ１の投射光の光軸に対するスクリーンの傾き角度αを正確に検出することができる。台形補正により映像の歪みを正確に補正することができ、投射レンズ１４のフォーカスも正確に設定することができる。
【００４９】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
例えば、上記実施の形態では、測距センサを２つ用いた。しかし、これに限られるものではなく、測距センサを３つ以上備えることもできる。
【００５０】
また、本実施の形態では、スクリーン３１上の測距ポイントを、４点としたが、５点以上であってもよいし、逆に３点であってもよい。即ち、測距センサ２１，２２のうちのいずれか一方の測距ポイントを１つとすれば、測距ポイントは３点となる。但し、この場合、２点の測距ポイントを結ぶ直線上から離れた位置に３つ目の測距ポイントを設定する。そして、台形補正部１２は、この３点の測距情報を用いて台形補正を行うこともできるし、光学メカ部１５も、この３点の測距情報を用いてフォーカスを設定することもできる。
【００５１】
また、図９に示すように、受光部として３つのフォトセンサアレイ４２−１，４２−２，４２−３を備えた測距センサ２１’を、１つ備えるようにしてもよい。
この場合、制御部２４は、フォトセンサアレイ４２−１，４２−２を制御して、スクリーン３１上の点ｐ３１，ｐ３２までの距離を計測し、フォトセンサアレイ４２−３，４２−２を制御して、点ｐ３３，点３４までの距離を計測する。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、投射光の光軸に対するスクリーンの傾き角度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の測距センサの構成を示す説明図である。
【図３】図１の測距センサの構造を示す断面図である。
【図４】図１のプロジェクタの外観を示す斜視図である。
【図５】図１のスクリーン上の測距ポイントを示す説明図である。
【図６】図１のスクリーンの傾き角度の演算内容を示す説明図である。
【図７】図１の制御部の測距制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】図１の台形補正部、投影光変換部の動作を示すフローチャートである。
【図９】図１の測距センサの応用例を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・プロジェクタ、１２・・・台形補正部、１３・・・投影光変換部、１４・・・投影レンズ、１５・・・光学メカ部、１６・・・スクリーン角度センサ、２１，２２・・・測距センサ、２４・・・制御部
Claims (6)
- 光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである、
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 前記複数の距離計測部は、前記各々の基線と基線とが互いに交差するようにして、前記投射光を結像させるための投射レンズの近傍に備えられた、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。 - 前記制御部は、前記スクリーン上の複数の測距ポイントのうち、少なくとも１つは、異なる２つの測距ポイントを結ぶ直線から離間した位置を選択して、前記複数の測距ポイントまでの距離を計測するように、前記複数の距離計測部を制御するものである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。 - 光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも３つの受光部と結像レンズとを有し、各受光部の入射中心点を結ぶ直線が互いに交差するように配置され、前記スクリーン上の点を測距ポイントとして、前記測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記受光部上の結像点と前記入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を計測するように前記距離計測部を制御する制御部と、
前記制御部が前記距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置と、
前記傾き角度検出装置が検出した前記傾き角度に基づいて、前記スクリーンの傾きによって歪んだ映像を補正する補正部と、を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである、
ことを特徴とするプロジェクタ。 - 光を投射してスクリーン面に像を結像させるプロジェクタにおいて、
前記投射する光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を検出する傾き角度検出装置と、
前記傾き角度検出装置が検出した前記傾き角度に基づいて、前記スクリーンに像を結像させるための投射レンズの姿勢を制御してフォーカスを制御するフォーカス制御部と、を備え、
前記傾き角度検出装置は、
少なくとも２つの受光部と結像レンズとをそれぞれ有し、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測する複数の距離計測部と、
前記スクリーン上の複数の測距ポイントまでの距離を、前記複数の距離計測部を制御することによって計測する制御部と、
前記制御部が前記複数の距離計測部を制御することによって計測された少なくとも３つの計測距離に基づいて、前記スクリーンへの投射光の光軸に対する前記スクリーン面の傾き角度を求める傾き角度取得部と、を備え、
前記各距離計測部は、前記スクリーン上の測距ポイントの像を前記結像レンズによって結像したときの前記各受光部上の結像点と入射中心点との偏差の和に基づいて、前記スクリーン上の測距ポイントまでの距離を計測するものであって、
前記複数の距離計測部が、それぞれの受光部の入射中心点を結ぶ直線を基線として、基線と基線とが互いに交差するように配置されたものである、
ことを特徴とするプロジェクタ。
Priority Applications (6)
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