JP2005143054A

JP2005143054A - プロジェクタ装置及びその異常状態検出方法

Info

Publication number: JP2005143054A
Application number: JP2003380431A
Authority: JP
Inventors: Kenji Momotake; 健二百武
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】測定した距離データによりプロジェクタ装置に発生した異常を検出可能なプロジェクタ装置を提供する。
【解決手段】制御回路５は、測定された距離データと他の測定回に測定された距離データとの差を求め、これらの距離データの差が所定の範囲内にあるか否かを判定している。プロジェクタ装置に異常状態が発生している場合、第１パッシブ測距装置３０、または第２パッシブ測距装置４０により測定された距離データに異常な値を示すデータが検出されるため、測定した距離データを他の測定回に測定した距離データと比較することで異常状態を検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像を投影するスクリーンまでの距離を測定する測距装置を備えたプロジェクタ装置に関する。特に、この測距装置で測定した距離データによりプロジェクタ装置及びその異常状態検出方法に関する。

従来からプロジェクタ装置においては、プロジェクタ装置とスクリーンの相対的な位置関係により、スクリーン上に映し出される画面が画面上端から画面下端に向けて漸増、または漸減する台形歪みが発生することが知られている。

このような問題に対処するため、プロジェクタ装置にスクリーンまでの距離を検出する測距装置を搭載することが提案されている。測距装置には、自ら発した光のスクリーンでの反射光を計測してプロジェクタ装置からスクリーンまでの距離を測定するアクティブ型の測距装置と、自らは光を発せず、外光やスクリーンに投影する画像の反射光を利用してプロジェクタ装置からスクリーンまでの距離を測定するパッシブ型の測距装置とがある。プロジェクタ装置では、これらの測距装置により検出したスクリーンまでの距離情報に基づき、スクリーンに対するプロジェクタ装置の傾斜角を算出して台形歪みを補正している。

台形歪みを補正する補正装置について開示した特許文献１では、図１５に示されるようにプロジェクタ装置本体１００の前面の異なる位置に２つのアクティブ距離センサ１０１、１０２を設けて、プロジェクタ装置本体１００とスクリーン２００との距離をそれぞれ検出している。制御マイコン１０４は、これらのアクティブ距離センサ１０１、１０２の検出結果に基づき、スクリーン２００に対するプロジェクタ装置本体１００の傾斜角度を算出している。算出した傾斜角度に基づいて、液晶パネル１０３の投射画像光がプロジェクタ装置本体１００の傾斜角度に起因する投射画面の台形歪み形状とは逆の台形歪み形状となるように、各ラインの画素データの間引き調整を映像回路１０５で行っている。

特開２０００−１２２６１７号公報

しかしながら、測距装置による測距中にプロジェクタ装置の前を人が横切ったり、プロジェクタ装置自体が移動して向きが変わってしまうと、異常な距離データが検出され、傾斜角度の測定精度が低下するという問題が発生する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、測距装置で測定した距離データによりプロジェクタ装置に発生した異常を検出可能なプロジェクタ装置及びその異常状態検出方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１記載のプロジェクタ装置は、スクリーンまでの距離を測定する測距手段を備え、前記測距手段によって複数回測定した距離データにより異常状態の検出を行うプロジェクタ装置であって、前記距離データのうち所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとの差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出する制御手段を有することを特徴としている。

請求項１記載の発明は、所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとの差を求め、これらの距離データの差が所定の範囲内にあるか否かを判定している。プロジェクタ装置に異常状態が発生している場合、測距手段により測定された距離データに異常な値を示すデータが検出されるため、測定した距離データを他の測定回に測定した距離データと比較することで異常状態を検出することができる。

請求項２記載のプロジェクタ装置は、スクリーン上の複数の測距位置までの距離を測定する測距手段を備え、前記測距装置によって複数回測定した距離データにより異常状態の検出を行うプロジェクタ装置であって、前記距離データのうち所定の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度と他の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度との差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出する制御手段を有することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、所定の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度と他の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度との差を求め、これらの傾きの差が所定の範囲内にあるか否かを判定している。プロジェクタ装置のスクリーンに対する向きが測距中に変わってしまった場合、測距手段で測定した測距データから算出されるスクリーンの傾斜角度にも変化が現れる。そこで、測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度と他の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度とを比較することで異常状態を検出することができる。

請求項３記載のプロジェクタ装置は、請求項２記載のプロジェクタ装置において、前記制御手段は、前記所定の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度と、前記他の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度との差が所定の範囲内にあり、前記所定の測定回に測定した距離データと前記他の測定回に測定し前記スクリーンの傾斜角度の算出に用いた距離データとの差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、所定の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度と、他の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度との差が所定の範囲内にあっても、測距中にプロジェクタ装置自体が光軸方向に移動してしまった場合など、傾斜角度の比較だけからでは異常状態を検出することができない場合がある。そこで、スクリーンの傾斜角度の比較による判定に加えて、測定した距離データと他の測定回にスクリーンの傾斜角度の算出に用いた距離データとを比較することで異常状態をより正確に検出することができる。

請求項４記載のプロジェクタ装置は、請求項１から３のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置において、異常データを検出したことを表示する表示手段を有することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、異常データを検出したことを表示する表示手段を有している。従って、測距手段による距離の測定にエラーが発生したことを操作者に通知して、再測定の設定を行うように促すことも可能となる。従って、スクリーンまでの距離の測定精度を高めることができる。

請求項５記載のプロジェクタ装置は、請求項１から４のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置において、前記制御手段は、前記複数回の測定で異常データと判定されなかった距離データを用いて前記スクリーンの傾斜角度を求め、投影画像の台形歪みを補正することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、複数回の測定で異常データと判定されなかった距離データを用いてスクリーンの傾斜角度を求め、投影画像の台形歪みを補正している。従って、測定精度の高い距離データを用いてスクリーンの傾斜角度を算出することができるので、台形歪みを精度よく補正することができる。

請求項６記載の異常状態検出方法は、測距手段によりスクリーンまでの距離を複数回測定し、得られた距離データにより異常状態の検出を行う異常状態検出方法であって、前記測距手段により前記スクリーンまでの距離を測定する測距工程と、前記距離データのうち所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとを比較し、これらの差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出する判定工程とを有することを特徴としている。

請求項６記載の発明は、所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとの差を求め、これらの距離データの差が所定の範囲内にあるか否かを判定している。プロジェクタ装置に異常状態が発生している場合、測距手段により測定された距離データに異常な値を示すデータが検出されるため、測定した距離データを他の測定回に測定した距離データと比較することで異常状態を検出することができる。

請求項７記載の異常状態検出方法は、測距手段によりスクリーン上の複数の測距位置までの距離を複数回測定し、得られた距離データにより異常状態の検出を行う異常状態検出方法であって、前記測距手段により前記スクリーンまでの距離を測定する測距工程と、前記距離データのうち所定の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度と他の測定回に算出した傾斜角度との差が所定の範囲内にあるか否かを判定する第１の判定工程と、を有し、前記第１の判定工程により前記所定の測定回に測定した距離データから算出した傾斜角度と前記他の測定回に算出した傾斜角度との差が所定の範囲内にないと判定した場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出することを特徴としている。

請求項７記載の発明は、所定の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度と他の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度との差を求め、これらの傾斜角度の差が所定の範囲内にあるか否かを判定している。プロジェクタ装置のスクリーンに対する向きが測距中に変わってしまった場合、測距手段で測定した測距データから算出されるスクリーンの傾斜角度にも変化が現れる。そこで、測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度と他の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度とを比較することで異常状態を検出することができる。

請求項８記載の異常状態検出方法は、請求項７記載の異常状態検出方法において、前記所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとの差が所定の範囲内にあるか否かを判定する第２の判定工程を有し、前記第１の判定工程により、前記所定の測定回に測定した距離データから算出した傾斜角度と前記他の測定回に算出した傾斜角度との差が所定の範囲内にあると判定され、前記第２の判定工程により、前記所定の測定回に測定した距離データと前記他の測定回に測定し前記傾斜角度の算出に用いた距離データとの差が所定の範囲内にないと判定された場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データとすることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、所定の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾斜角度と、他の測定回に測定した距離データから求めたスクリーンの傾斜角度との差が所定の範囲内にあっても、測距中にプロジェクタ装置自体が光軸方向に移動してしまった場合など、傾斜角度の比較だけからでは異常状態を検出することができない場合がある。そこで、スクリーンの傾斜角度の比較による判定に加えて、測定した距離データと他の測定回にスクリーンの傾斜角度の算出に用いた距離データとを比較することで異常状態をより正確に検出することができる。

本発明は、測距装置で測定した距離データによりプロジェクタ装置に発生した異常状態を検出することができる。

次に、添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。

まず、図１を参照しながら本実施例のプロジェクタ装置について説明する。図１に示されるように本実施例のプロジェクタ装置２は、プロジェクタ装置２からスクリーン１までの距離をスクリーン１の左右方向（水平方向）の複数ポイントで測距する第１パッシブ測距装置３０と、同じくプロジェクタ装置２からスクリーン１までの距離をスクリーン１の上下方向（垂直方向）の複数ポイントで測距する第２パッシブ測距装置４０と、図示しないパーソナルコンピュータ等の機器から画像を入力して、画像情報を出力する投影画像生成部６と、投影レンズ光学系８へ画像を出力する表示駆動部７と、表示駆動部７により出力された画像をスクリーン１上に投影する投影レンズ光学系８と、投影レンズ光学系８の焦点距離を変更するために、光軸に沿って投影レンズ光学系８を移動させるステッピングモータ等からなる光学系駆動部９と、プロジェクタ装置２の構成に必要なデータや命令を記憶したメモリ部１０と、これら各部を制御する制御回路５とを有している。

自動焦点検出装置２０は、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光する受光センサ２１と、受光センサ２１から出力される電気信号（センサデータ）に演算を行い、画像のコントラスト値を算出する演算部２２とを有している。本実施例では、受光センサ２１としてＣＣＤラインセンサを適用している。

画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値は、図２に示されるように、合焦位置でコントラスト値が最大となり、合焦位置から外れるに従って、コントラスト値が減少していくという特性を有している。この特性を利用して、投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置まで駆動し、投影レンズ光学系８により投影された画像がスクリーン１上に像を結ぶ時の投影レンズ光学系８の位置（合焦位置）を求める。

図３は、図１に示したプロジェクタ装置２を正面から見た構成を示した図である。プロジェクタ装置２の正面には投影レンズが設けられている。投影レンズは投影レンズ光学系（コンデンサレンズを含んでいてもよい）８に含まれ、投影レンズを介してスクリーン１上へ画像が投影される。

図３に示されるように第１パッシブ測距装置３０は、プロジェクタ装置２の正面を構成する平面上で水平方向に基線長ａだけ離間して配置された一対のレンズ３１ａ及び３１ｂを備えた撮像部３１を有している。同様に第２パッシブ測距装置４０は、図３に示されるようにプロジェクタ装置２の正面を構成する平面上で垂直方向に基線長ｂだけ離間して配置された一対のレンズ４１ａ及び４１ｂを備えた撮像部４１を有している。なお、本実施例では、図３に示されるように撮像部３１の基線長ａに平行する方向をプロジェクタ装置２の第１基準方向と呼ぶ。また、撮像部４１の基線長ｂに平行する方向をプロジェクタ装置２の第２基準方向と呼ぶ。

図４を参照しながら撮像部３１の構成について説明する。外部から入射した光を受光するレンズ３１ａの下には焦点距離ｆだけ離間されてラインセンサ３１ｃが配置され、またセンサ３１ｂの下には焦点距離ｆだけ離間されてラインセンサ３１ｄが配置されている。これらのラインセンサ３１ｃ，３１ｄは、直線状に配列された複数の光検出素子を有する一対のラインＣＣＤまたはその他のライン型撮像素子からなる。なお、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄの構成については説明の便宜上後ほど詳述する。撮像部３１は、レンズ３１ａ及び３１ｂを介してラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像した画像について、図示しない出力部を介して画像の光量に応じた電気信号を直列的に出力する。なお、撮像部４１についても撮像部３１と同様に、レンズ４１ａ，４１ｂから焦点距離ｆだけ離間されてそれぞれラインセンサ３１ｃ，３１ｄが配置されている。

演算部３２は、ラインセンサ３１ｃ，３１ｄから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算する。演算部４２も同様にラインセンサ４１ｃ，４１ｄから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算し、この相関値に基づいてスクリーン１までの距離を演算する。

制御回路５は、第１パッシブ測距装置３０、第２パッシブ測距装置４０により測定されたスクリーン１までの距離データに異常な値を示すデータが含まれているか否かを判定し、異常なデータが含まれていた場合には操作者に対し警告を行うなどの処理を行う。また、異常な値を示すデータは消去して、スクリーン１の傾斜角度を求めるためのデータには使用しない。また、制御回路５は、第１パッシブ測距装置３０の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置２の第１基準方向（水平方向）に対するスクリーン１の傾斜角度θ１を算出する（図５（Ａ）参照）。同様に第２パッシブ測距装置４０の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置２の第２基準方向（垂直方向）に対するスクリーン１の傾斜角度θ２を算出する（図５（Ｂ）参照）。

投影画像生成部６は、外部のパソコン等の画像データ出力部から出力される画像データを入力し、入力した画像データを表示用データに変換して表示駆動部７に出力する。

表示駆動部７は、画像歪み補正部として機能し、制御回路５が算出した第１基準方向および第２基準方向に対する傾斜角に基づき、不図示の投影レンズとしてのコンデンサレンズを含む投影レンズ光学系８を調整して、投影画像の台形歪みを補正する。また、表示駆動部７は、不図示の投影レンズのピント調整を自動的に行うオートフォーカス手段として機能する。投影レンズ光学系８は、所定の映像光をスクリーン１上に投影する。

次に、図４を参照しながら、第１パッシブ測距装置（外光三角測距方式）３０の動作原理を説明する。図４は、第１パッシブ測距装置３０によりスクリーン１までの距離を測定する様子を示した図である。なお、第２パッシブ測距装置４０の動作原理も第１パッシブ測距装置３０と同様であるため説明を省略する。

図４（Ａ）において、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂが、プロジェクタ装置２の正面を構成する平面上に水平方向に延びた所定の基線長ａだけ離間して配置されている。プロジェクタ装置２の正面を構成する平面の下には、これら一対のレンズ３１ａ及び３１ｂからそれらの焦点距離ｆだけそれぞれ離間され、基線長ａ方向に延びた一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄが配置されている。ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄは、その中央部分がそれぞれレンズ３１ａ及び３１ｂの光軸３１ａｘ及び３１ｂｘ上にほぼ位置するように配置されている。これらラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に、それぞれ対応するレンズ３１ａ及び３１ｂを介して距離測定（測距）対象のスクリーン１上のある位置の画像Ｔが結像される。図４（Ａ）においては、スクリーン１上の測定位置Ｔが、異なる方向の光路Ａ及びＢを通って、それぞれのレンズ３１ａ及び３１ｂを介して、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像されている。

測定位置Ｔが無限遠の位置に存在すると仮定した場合、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂから焦点距離ｆにあるラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上には、測定位置Ｔがレンズ３１ａ及び３１ｂのそれぞれの光軸３１ａｘ及び３１ｂｘと交差する基準位置３１ｃｘ及び３１ｄｘに結像されることになる。ここで測定位置Ｔが無限遠位置からレンズ３１ａの光軸３１ａｘ上の方向Ａに沿って近づき、図４（Ａ）の位置、すなわち、レンズ３１ａからスクリーン１までの距離ＬＣに達すると、測定位置Ｔはラインセンサ３１ｃ上においては、基準位置３１ｃｘ上に結像されたままであるが、ラインセンサ３１ｄ上においては、レンズ３１ｂにより基準位置３１ｄｘから位相差（ずれ量）αだけずれた位置に結像される。

このとき、三角測距の原理から、測定位置Ｔまでの距離ＬＣは、ＬＣ＝ａｆ／αで求められる。ここで、基線長ａと焦点距離ｆは予め知られている既知の値であり、ラインセンサ３１ｄ上の基準位置３１ｄｘからの位相差（ずれ量）αを検出すれば、距離ＬＣを測定できる。すなわち、スクリーン１までの距離を検出できる。これが外光三角測距のパッシブ型ラインセンサ測距装置の動作原理である。位相差（ずれ量）αの検出及びＬＣ＝ａｆ／αの演算は、図１で示した演算部３２で実行される。

ラインセンサ３１ｄの基準位置３１ｄｘからの位相差（ずれ量）αの検出は、一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄから出力される一対の画像データ信号列ＩＬ及びＩＲからそれぞれ抽出した部分画像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎについて、演算部３２が相関演算を行なうことにより検出する。

上記相関演算の概略を説明する。図４（Ｂ）に示すように、相関演算は、部分画像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎを互いに重ねた時に最も一致度が高くなる領域を、重ね合わせる部分画像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎをラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上で相対的にずらしながら検出していく演算である。図４（Ｂ）においては、一方のラインセンサ３１ｃからの部分画像データ群ｉＬｍを基準位置３１ｃｘに位置を固定して、基準部として使用する。他方のラインセンサ３１ｄからの部分画像データ群ｉＲｎは参照部として位置を一画素ずつずらして行き、基準部と最も一致度の高い部分画像データ群ｉＲｎを探す。最も一致度の高い部分画像データ群ｉＲｎを発生するラインセンサ３１ｄ上の位置とそのラインセンサ３１ｄの基準位置３１ｄｘと間の間隔が位相差（ずれ量）αである。

ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各々は、所定数の光検出素子（画素）を所定長の直線上に配列した一対のラインＣＣＤで構成されているから、位相差（ずれ量）αは、部分画像データ群ｉＲｎの画像データ信号列ＩＲ内の画素位置と画素ピッチから容易に求めることができる。このようにして、レンズ３１ａの光軸３１ａｘと同じ方向Ａにある測定位置Ｔまでの距離ＬＣを、位相差（ずれ量）αを検出することにより測定できる。

次に、ラインセンサの構成について図６を参照しながら説明する。図６には、一対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄにて、複数方向の距離を検出する際のラインセンサの構成が示されている。図６に示すように、ラインセンサ３１ｃ、３１ｄを複数に分割し、測距方向に応じて基準位置を複数設定することにより、１つの測距装置で複数方向の距離を検出することができる。すなわち、一対のラインセンサ３１ｃ，３１ｄで複数方向の測距を行う際には、図６に示したようにラインセンサ３１ｃ中に複数の測距方向（本例ではＲ（右）、Ｃ（中央）、Ｌ（左）とする）に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域（３１ｃＲ、３１ｃＣ、３１ｃＬ）を設ける。同様にラインセンサ３１ｄ中に複数の測距方向（Ｒ、Ｃ、Ｌ）に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域（３１ｄＲ、３１ｄＣ、３１ｄＬ）を設ける。そして、測距方向で対応する１対の測距演算領域（３１ｃＲと３１ｄＲ、３１ｃＣと３１ｄＣ、３１ｃＬと３１ｄＬ）中の部分映像データを使用して基準位置からのずれ量を求めることができる。

本実施例のプロジェクタ装置２は、測距装置によって測定された距離データにより、測距中にプロジェクタ装置に異常が発生しているか否かを判定している。また、操作者に異常な距離データが検出されたことを通知し、異常データであると判定された距離データを傾斜角度の検出のためのデータから取り除くことで、投影画像の台形歪みの補正を精度よく行うことを特徴としている。

第１パッシブ測距装置３０、第２パッシブ測距装置４０によりスクリーンまでの距離を測定中に、例えば人がプロジェクタ装置２の前を横切ったり、プロジェクタ装置自体の向きが変わってしまうと、異常な値を示す距離データが検出される。このような距離データを使用してスクリーン１の傾斜角度を求めると、求められる傾斜角度の精度が低下してしまう。

このため本実施例では、第１パッシブ測距装置３０、第２パッシブ測距装置４０を使用してスクリーン１までの距離を複数回測定する。なお、スクリーン１までの距離の測定は、スクリーン１を複数のエリアに分割し、この分割したエリア毎に複数回行う。すなわち分割したエリア毎に複数の距離データが算出される。各エリア毎に複数算出された距離データを比較して、距離データに異常な値を示すデータがあるか否かを判定する。例えば、図７に示すように図７（Ａ）に示すＮ番目の距離データと、図７（Ｂ）に示すＮ＋１番目の距離データとの値に大きな変化が見られる場合には、プロジェクタ装置２とスクリーン１との間に人等の物体が進入したとして、使用者への警告を行う。また、この異常な値を示した距離データを消去して、スクリーン１の傾斜角度の算出には使用しないようにする。使用者への警告の方法は、図示しないプロジェクタ装置２の表示部に「スクリーンまでの距離の測定にエラーが生じました」などの表示を行ってもよいし、ブザー等の警報音を発生する手段を設けて、距離測定にエラーが発生したことを通知するものであってもよい。異常な値を示した距離データの検出及び消去が終了すると、エリア毎に距離データの平均を求め、スクリーン１の傾斜角度を求める演算を行う。また、使用者に警告して再設定が入力された場合には再度スクリーン１までの距離測定を行ってもよい。

このように本実施例は、測定された距離データに異常な値を示すデータが含まれているか否かを検出することで、測距中にプロジェクタ装置２の前を人が通ったり、プロジェクタ装置２自体の向きが変わってしまうなどの異常状態を検出することができる。また、距離データに異常な値を示すデータが含まれていた場合に、この異常な距離データを検出して消去することで、スクリーン１の傾斜角度の算出精度を高めることができる。

次に、本実施例の動作手順を説明する。まず、図８に示されたフローチャートを参照しながら全体の流れを説明する。

まず、初期設定として測定回数をカウントするカウンタｉがゼロクリアされる（ステップＳ１）。次に、投影レンズ光学系８によりスクリーン１に位相差検出用の画像パターンを投影する（ステップＳ２）。位相差検出用パターンのスクリーン１での反射光をラインセンサ３１ｃ，３１ｄで受光してセンサデータを出力する。ラインセンサ３１ｃからのセンサデータは、第１パッシブ測距装置３０に出力される。なお、本実施例では、スクリーン１までの距離を測定する測距装置として第１パッシブ測距装置３０を用いているが、第２パッシブ測距装置４０を用いてもよいし、第１パッシブ測距装置３０と第２パッシブ測距装置４０との両方を用いてスクリーン１までの距離を測定するものであってもよい。

第１パッシブ測距装置３０に出力されたセンサデータは、演算部３２に入力される。演算部３２では、アナログのセンサデータをデジタルのセンサデータに変換するＡ／Ｄ変換、ラインセンサ３１ｃのセンサデータとラインセンサ３１ｄのセンサデータとの相関を演算する相関演算、相関演算で得られた最大の一致度の部分画像データの位置間隔を補間する補間処理などが行われ、スクリーン１までの距離データがエリア毎に求められる（ステップＳ４）。なお、設定されたエリア毎の距離データの算出は、予め設定された回数ｉｍａｘ回行われ、各エリア毎に距離データがｉｍａｘ個出力される（ステップＳ５／ＹＥＳ）。

制御回路５は、演算部３２から出力された各エリアの距離データを用いて距離データの判定を行う（ステップＳ６）。距離データの判定手順については、図１０に示すフローチャートを用いて後ほど詳述する。距離データの判定を行い、異常な値を示す距離データを取り除く。この判定処理はエリア毎に行われる。異常な値を示す距離データが検出された場合には操作者に対して警告を行い、再度測定を行うようにしてもよい。

異常な値を示す距離データを消去すると、残された距離データから平均値が求められる。エリア毎に距離データを平均して平均値を求め（ステップＳ７）、平均値をこのエリアの距離データとする。

次に、求められた各エリアの距離データからスクリーン１の傾斜角度を算出する（ステップＳ８）。傾斜角度の算出手順の一例を図９を参照しながら説明する。第１パッシブ測距装置３０の距離データに基づいて、第１基準方向に対するスクリーン１の傾斜角θ１を算出する方法を説明する。図９に示すように、第１パッシブ測距装置３０の第１基準方向（プロジェクタ装置２の水平方向）に対するスクリーン１の傾斜角度をθ１とし、測距位置１Ａに対して測距演算領域３１ｃＬを用いて測距演算された結果をＬｌ、測距位置１Ｂに対して測距演算領域３１ｃＲを用いて測距演算された結果をＬ２、測距位置１Ａと光軸Ｌとの距離をＬ１’、測距位置１Ｂと光軸Ｌとの距離をＬ２’とすると、傾斜角度θ１は、
ｔａｎθ１＝（Ｌ２−Ｌ１）／（Ｌ１’＋Ｌ２’）
で求められる。

ここで、三角形の相似により、Ｌ１：Ｌ１’＝ｆ：Ｐ（１ａ−ｋ）が成り立つ。これを展開すると、Ｌ１’＝ＰＬ１（１ａ−ｋ）／ｆとなる。ここで、１ａは測距演算領域３１ｃＬに結像した測距位置１Ａのコントラスト重心位置に相当する画素番号、ｋは光軸に相当するラインセンサの画素番号、Ｐはラインセンサの画素ピッチ、ｆは焦点距離である。同様に、Ｌ２’は、Ｌ２’＝ＰＬ２（１ｂ−ｋ）／ｆで表わせる。ここで、１ｂは測距演算領域３１ｃＲに結像した測距位置１Ｂのコントラスト重心位置に相当する画素番号である。なお、Ｐ及びｆは設計段階等で求められる定数であり、これらの値は制御部４内に予め記憶しておく。なお、コントラスト重心位置の求め方については公知技術（例えば特開平８−７５９８５号参照）であるため、本実施形態では、その説明を省略する。また、第２パッシブ測距装置４０の距離データに基づいて、第２基準方向に対するスクリーン１の傾斜角θ２を算出する方法についても同様の方法を適用することができる。

次に、図１０に示されたフローチャートを参照しながら距離データの判定手順を説明する。まず、測距回数をカウントするカウンタＮ，エリアを識別する変数ｍの値が０に初期化される（ステップＳ１１）。

制御回路５は、演算部３２から距離データが出力されると、エリア毎の距離データに異常な値を示すデータが含まれているか否かを判定する。判定方法は、エリア毎に、今回の距離データとこの距離データよりも一つ前に測定された前回の距離データとの差分を取り、この差分値が所定のしきい値αよりも大きいか否かを判定する。すなわち、エリアｍの［Ｎ＋１］番目（今回）のデータＤｍ［Ｎ＋１］と、［Ｎ］番目（前回）のデータＤｍ［Ｎ］との差の絶対値が求められる。この差分の絶対値がしきい値αよりも大きい場合には（ステップＳ１４／ＹＥＳ）、使用者へ警告を行い（ステップＳ１５）、Ｄｍ［Ｎ＋１］を消去する（ステップＳ１６）。この手順をすべてのエリアについて行う（ステップＳ１７）。

すべてのエリアについて距離データの判定が終了すると（ステップＳ１７／ＹＥＳ）、測定回数Ｎの値を１インクリメントして（ステップＳ１２）、次の距離データの判定を行う。

上述したステップＳ１２〜ステップＳ１７までの処理を繰り返し、複数回の測定で得られた全ての距離データについて判定処理が終了すると（ステップＳ１８／ＹＥＳ）、この処理を終える。

このように本実施例は、測定された距離データに異常な値を示すデータが含まれているか否かを検出することで、異常状態の発生を検出することができる。また、距離データに異常な値を示すデータが含まれていた場合に、この異常な距離データを検出して消去するので、スクリーンの傾斜角度の算出精度を高めることができる。

なお、上述した実施例では、対象となる距離データと、この距離データの直前に測定した距離データとを比較して対象となる距離データが異常なデータであるか否かの判定を行っているが、対象となる距離データと比較する距離データは必ずしも直前に測定されたものでなくてもよい。例えば、２つ前に測定された距離データや、３つ前に測定された距離データであってもよい。また、複数回測定して得られたすべての距離データについて他の測定回に測定した距離データとの比較を行っているが、複数回測定を行った中でいくつかの距離データを取り出してこれらを比較するものであってもよい。

次に、添付図面を参照しながら本発明の第２実施例について説明する。上述した第１実施例では、測定した距離データに大きな変化が現れた場合に、異常であると判定して操作者に警告を行っていた。また、この距離データをスクリーン１の傾斜角度の算出には使用しないように消去していた。これに対し本実施例では、距離データによりスクリーン１の傾斜角度を求めて、この傾斜角度の変化を監視する。例えば、測距中にだれかがプロジェクタ装置２に触れることで、プロジェクタ装置２の向きが変わってしまう場合がある。このようなプロジェクタ装置２の向きの変化は、スクリーン１に対するプロジェクタ装置２の傾斜角度、すなわち、プロジェクタ装置から測定されるスクリーン１の傾斜角度の変化として現れる。そこで、スクリーン１までの距離が測定される毎に、この距離データを用いてスクリーン１の傾斜角度を求め、傾斜角度の変化を監視することで、プロジェクタ装置の向きの変化を検出することができる。例えば、図１１に示されるようにＮ番目に測定した距離データから求めたスクリーン１の傾斜角度θ１（図１１（Ａ）に示す）と、Ｎ＋１番目に測定した距離データから求めたスクリーン１の傾斜角度θ２（図１１（Ｂ）に示す）とを比較する。傾斜角度の算出は、図９にて説明した方法を用いてもよいが、例えば、２地点の距離データの差分を取り、この値を２地点間の距離で除算したものなどの簡易な方法でもよい。

本実施例の距離データの判定手順を図１２に示されたフローチャートを参照しながら説明する。まず、測距回数をカウントするカウンタＮがリセットされる（ステップＳ２１）。制御回路５は、演算部３２から複数エリアの距離データが出力されると、予め設定されたエリアの距離データを使用して、スクリーン１の傾きを算出する（ステップＳ２２）。例えば、予め選択されている２つのエリアの距離データの差分を、この２つのエリアの距離で除算することで傾きを求める。

次に、今回求めたスクリーン１の傾きと前回求めたスクリーン１の傾斜角度との差分を取り、この差分値が所定のしきい値βよりも大きいか否かが判定される。すなわち、傾斜角度の値をＩとすると、今回の距離データから求めたスクリーン１の傾きデータＩ［Ｎ＋１］と、前回の距離データから求めたスクリーン１の傾きデータＩ［Ｎ］との差の絶対値がβよりも大きいか否かが判定される（ステップＳ２４）。傾きデータの差の絶対値がβよりも大きい場合には（ステップＳ２４／ＹＥＳ）、操作者に警告すると共に（ステップＳ２５）、処理対象のＮ＋１番目のデータを消去する（ステップＳ２６）。

複数回測定したすべての距離データに対する判定処理が終了すると（ステップＳ２７／ＹＥＳ）、この判定処理を終了する。

なお、上述した第２実施例では、測定されたスクリーン１の傾きが同じでも、測距中にプロジェクタ装置２が光軸方向に移動してしまいスクリーン１からプロジェクタ装置２までの距離が変わってしまった場合に、異常状態であると判定することができない。例えば、図１３（Ａ）に示すＮ番目の距離データから得られるスクリーン１の傾きθと、図１３（Ｂ）に示すＮ＋１番目の距離データから得られるスクリーン１の傾きθとが同じでも、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すようにスクリーン１までの距離が異なる場合もある。このため、算出されたスクリーン１の傾きを比較した後に、任意のエリアの距離データを比較してもよい。この場合の手順を図１４に示されたフローチャートを参照しながら説明する。

まず、測距回数をカウントするカウンタＮがリセットされる（ステップＳ３１）。制御回路５は、演算部３２から複数エリアの距離データが出力されると、予め設定されたエリアの距離データを使用して、スクリーン１の傾きを算出する（ステップＳ３２）。例えば、予め選択されている２つのエリアの距離データの差分を、この２つのエリアの距離で除算することで傾きを求める。

次に、今回測定された距離データから求めたスクリーン１の傾きと前回測定された距離データからさ求めたスクリーン１の傾きとの差分を取り、この差分値が所定のしきい値βよりも大きいか否かが判定される。すなわち、傾きの値をＩとすると、今回の距離データから求めた傾きデータＩ［Ｎ＋１］と、前回の距離データから求めた傾きデータＩ［Ｎ］との差の絶対値がβよりも大きいか否かが判定される（ステップＳ３４）。傾きデータの差の絶対値がβよりも大きい場合には（ステップＳ３４／ＹＥＳ）、操作者に警告すると共に（ステップＳ３６）、処理対象のＮ＋１番目のデータを消去する（ステップＳ３７）。

また、傾きデータの差の絶対値がβよりも小さい場合には（ステップＳ３４／ＮＯ）、予め設定されたエリアの距離データ同士を比較する。今回の測定で得られた距離データＤ［Ｎ＋１］と前回の測定で得られた距離データＤ［Ｎ］との差の絶対値を取り、この値がしきい値αよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３５）。比較する距離データは、同一のエリアの距離データであればどのエリアの距離データであってもよい。距離データの差の絶対値がしきい値αよりも大きい場合には（ステップＳ３５／ＹＥＳ）、使用者に警告すると共に（ステップＳ３６）、処理対象のＮ＋１番目のデータを消去する（ステップＳ３７）。

複数回測定したすべての距離データに対する判定処理が終了すると（ステップＳ３８）、この判定処理を終了する。

なお、本実施例においても対象となる距離データから算出したスクリーンの傾きと比較する傾きは、必ずしも直前に測定した距離データから算出したものでなくてもよい。また、複数回測定して得られたすべての距離データについてスクリーンの傾きを求めて、他の測定回に測定した距離データから算出したスクリーンの傾きと比較する必要はない。例えば、複数回測定を行った中でいくつかの距離データを取り出し、それぞれスクリーンの傾きを求めて比較するものであってもよい。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これらの実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、上述した実施例では、台形歪み補正のために搭載された第１パッシブ測距装置３０、第２パッシブ測距装置４０を用いて距離の測定を行っているが、別途パッシブまたはアクティブ測距装置を設けて距離の測定を行ってもよい。

また、上述した実施例では第１パッシブ測距装置３０、第２パッシブ測距装置４０で測定された距離データを直接比較して、測距装置による距離の測定に異常が発生しているか否かを判定していたが、図１に示す自動焦点検出装置２０により測定されるコントラスト値、または受光センサ２１やラインセンサ３１ｃ，３１ｄ、４１ｃ，４１ｄから出力されるセンサデータを距離データの変わりに用いても同様の効果を得ることができる。

プロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。自動焦点検出装置により測定されるコントラスト値と合焦位置との関係を示す図である。図１に示したプロジェクタ装置を正面から見た構成を示す図である。パッシブ測距装置によりスクリーンまでの距離を測定する様子を示した図である。プロジェクタ装置２に対するスクリーン１の傾斜角度を説明するための図である。ラインセンサの構成を示す図である。（Ａ）はＮ番目に測定された距離データを示し、（Ｂ）はＮ＋１番目に測定された距離データを示すものであり、測距中にプロジェクタ装置２とスクリーン１との間に測定対象以外のもの、例えば人が進入した時に測定される距離データを示すものである。第１実施例の動作手順を示すフローチャートである。傾斜角度の算出方法を説明するための図である。距離データの判定手順を示すフローチャートである。（Ａ）はＮ番目に測定された距離データを示し、（Ｂ）はＮ＋１番目に測定された距離データを示すものであり、測距中にプロジェクタ装置の向きが変わってしまった場合に測定される距離データを示すものである。第２実施例の動作手順を示すフローチャートである。（Ａ）はＮ番目に測定された距離データを示し、（Ｂ）はＮ＋１番目に測定された距離データを示すものであり、測距中にプロジェクタ装置が光軸方向に移動した場合に測定される距離データを示すものである。第３実施例の動作手順を示すフローチャートである。特許文献１に開示された台形歪み補正装置の構成を示す図である。

符号の説明

１スクリーン２プロジェクタ装置
５制御回路６投影画像生成部
７表示駆動部８投影レンズ光学系
９光学系駆動部１０メモリ部
２０自動焦点検出装置２１受光センサ
２２演算部３０第１パッシブ測距装置
３１撮像部３１ａ、３１ｂレンズ
３１ｃ、３１ｄラインセンサ３２演算部
４０第２パッシブ測距装置４１撮像部
４２演算部

Claims

スクリーンまでの距離を測定する測距手段を備え、前記測距手段によって複数回測定した距離データにより異常状態の検出を行うプロジェクタ装置であって、
前記距離データのうち所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとの差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出する制御手段を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
スクリーン上の複数の測距位置までの距離を測定する測距手段を備え、前記測距手段によって複数回測定した距離データにより異常状態の検出を行うプロジェクタ装置であって、
前記測距データのうち所定の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度と他の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度との差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出する制御手段を有することを特徴とするプロジェクタ装置。
前記制御手段は、前記所定の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度と前記他の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度との差が所定の範囲内にあり、
前記所定の測定回に測定した距離データと前記他の測定回に測定し前記スクリーンの傾斜角度の算出に用いた距離データとの差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出することを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ装置。
異常データを検出したことを表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置。
前記制御手段は、前記複数回の測定で異常データと判定されなかった距離データを用いて前記スクリーンの傾斜角度を算出し、投影画像の台形歪みを補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置。
測距手段によりスクリーンまでの距離を複数回測定し、得られた距離データにより異常状態の検出を行う異常状態検出方法であって、
前記測距手段により前記スクリーンまでの距離を測定する測距工程と、
前記距離データのうち所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとを比較し、これらの差が所定の範囲内にない場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出する判定工程とを有することを特徴とする異常状態検出方法。
測距手段によりスクリーン上の複数の測距位置までの距離を複数回測定し、得られた距離データにより異常状態の検出を行う異常状態検出方法であって、
前記測距手段により前記スクリーンまでの距離を測定する測距工程と、
前記距離データのうち所定の測定回に測定した距離データから算出した前記スクリーンの傾斜角度と他の測定回に算出した前記スクリーンの傾斜角度との差が所定の範囲内にあるか否かを判定する第１の判定工程と、を有し、
前記第１の判定工程により前記所定の測定回に測定した距離データから算出した傾斜角度と前記他の測定回に算出した傾斜角度との差が所定の範囲内にないと判定した場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出することを特徴とする異常状態検出方法。
前記所定の測定回に測定した距離データと他の測定回に測定した距離データとの差が所定の範囲内にあるか否かを判定する第２の判定工程を有し、
前記第１の判定工程により、前記所定の測定回に測定した距離データから算出した傾斜角度と前記他の測定回に算出した傾斜角度との差が所定の範囲内にあると判定され、
前記第２の判定工程により、前記所定の測定回に測定した距離データと前記他の測定回に測定し前記傾斜角度の算出に用いた距離データとの差が所定の範囲内にないと判定された場合に、前記所定の測定回に測定した距離データを異常データと判定して異常状態の発生を検出することを特徴とする請求項７記載の異常状態検出方法。