JP2008020196A - 投射装置、投射装置の測距方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】空間的光変調素子を用いた投射装置の場合でも、安定した積分センサ出力信号を得られ、これを用いて、精度の高いフォーカス制御や歪み補正制御を行えるようにする。
【解決手段】センサ制御部４２で、カラーホイールマーカ信号Ｓ７およびカラーホイールセグメント信号Ｓ８から、カラーホイール４５の回転に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３を生成し、位相差センサ１３１、１３２で、カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３によりセンサ出力信号を積分し、コントローラ部３９で、一対のフォトセンサアレイの位相によりスクリーン上の測距点までの距離を算出して、フォーカス制御や歪み補正制御を行う。センサ積分制御信号をカラーホイールの回転に同期させると、積分されたセンサ出力信号のバラツキがなくなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、空間的光変調素子からなる表示素子にビデオ信号を供給するとともに、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射して透過した光を表示素子に照射し、この表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置並びに、このような投射装置でスクリーン上の測距点までの距離を計測する投射装置の測距方法およびプログラムに関するもので、特に、フォーカス制御や歪み補正制御に係わる。

ビデオ信号に基づく映像光をスクリーンに投射して表示する投射装置では、投射光による画像がスクリーン上に結像するように、フォーカス調整を行う必要がある。また、スクリーンに像光を結像させる際に、スクリーン面の傾きがあると、映像に歪みが発生する。このため、歪み補正が必要である。

そこで、一対の測距レンズと、この測距レンズに対向して配設された一対のフォトセンサアレイとを設け、一対のフォトセンサアレイに結像される像光の位相から、スクリーン上の測距点までの距離を算出し、これに応じて、フォーカス制御や歪み補正制御を行うようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記の従来技術によれば、一対のフォトセンサアレイに結像される像光の位相からスクリーン上の測距点までの距離を算出する場合、フォトセンサアレイから十分な撮像出力が得られるように、フォトセンサアレイの撮像出力を所定時間積分するようにしている。
特開２００５−６２２８号公報

ところで、近年、マイクロミラー素子等の空間的光変調素子からなる表示素子を配設し、この空間的光変調素子からなる表示素子にビデオ信号を供給するとともに、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールをビデオ信号に同期して回転させ、白色光をこのカラーホイールに透過させ、カラーホイールのセグメントを透過した光を、空間的光変調素子からなる表示素子に照射し、この表示素子からの反射光をスクリーンに投影するＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式の投射装置が注目されている。

しかしながら、このような空間的光変調素子を用いた投射装置では、上述のように、一対のフォトセンサアレイの積分出力から得られるセンサ出力を用いてフォーカス制御や歪み補正制御を行うと、積分されたフォトセンサアレイからのセンサ出力信号にバラツキが多く、調整の精度が悪化するという問題が生じる。

つまり、マイクロミラー素子等の空間的光変調素子を用いた投射装置では、空間的変調素子にビデオ信号を供給し、各色毎に、カラーホイールのセグメントを切換えている。したがって、空間的光変調素子を用いた投射装置の場合には、レベルの異なる各色の信号が時分割で繰り返されることになり、たとえ同一の時間だけフォトセンサアレイの出力を積分したとしても、積分を開始したタイミングにより、フォトセンサアレイの積分出力にレベル変動が生じる。すなわち、Ｒ（Ｒｅｄ）のセグメントから積分を開始した場合と、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）のセグメントから積分を開始した場合と、Ｗ（ｗｈｉｔｅ）のセグメントから積分を開始した場合と、Ｂ（Ｂｌｕｅ）のセグメントから積分を開始した場合とでは、同一の時間だけ積分を行ったとしても、積分値にレベル差が生じている。

そこで、本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、空間的光変調素子を用いた投射装置の場合でも、安定した積分センサ出力信号を得られ、スクリーン上の測距点までの距離を精度良く求められ、これを用いて、精度の高いフォーカス制御や歪み補正制御を行える投射装置、投射装置の測距方法およびプログラムを提供することを目的とする。

（１）本発明は、空間的光変調素子からなる表示素子を備え、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射し、透過した光を表示素子に照射し、表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成するセンサ積分制御信号生成手段と、位相差センサのセンサ出力信号を、センサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する測距手段と、を備えるようにしたことを特徴とする。

（２）本発明は、空間的光変調素子からなる表示素子を備え、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射して透過した光を、前記表示素子に照射し、この表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する投射装置の測距方法であって、前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成する第１のステップと、位相差センサのセンサ出力信号を前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する第２のステップと、を備えたことを特徴とする。

（３）本発明は、空間的光変調素子からなる表示素子を備え、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射して透過した光を、前記表示素子に照射し、この表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成する処理と、位相差センサのセンサ出力信号を前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴とする。

（４）本発明は、空間的光変調素子からなる表示素子を備え、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源の点灯を制御して、該ＬＥＤ光源からの発色光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、所定の順序にしたがって発色する前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号を生成するセンサ積分制御信号生成手段と、位相差センサのセンサ出力信号を前記センサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する測距手段と、を備えたことを特徴とする。

（５）本発明は、空間的光変調素子からなる表示素子を備え、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源の点灯を制御して、該ＬＥＤ光源からの発色光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する投射装置の測距方法であって、前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号を生成する第１のステップと、位相差センサのセンサ出力信号を前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する第２のステップと、を備えたことを特徴とする。

（６）本発明は、空間的光変調素子からなる表示素子を備え、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源の点灯を制御して、該ＬＥＤ光源からの発色光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号を生成する処理と、位相差センサのセンサ出力信号を前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出するする処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを特徴とする。

本発明によれば、カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号によりセンサ出力信号を積分して、スクリーン上の測距点までの距離を算出して、フォーカス制御や歪み補正制御を行っている。センサ出力信号をカラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号により積分させると、積分されたセンサ出力信号のバラツキがなくなり、空間的光変調素子を用いて、カラーホイールの各色を切換えるＤＬＰ方式の投射装置でも、測距の精度が低下することがなく、計測された測距点までの距離に基づいて、精度の高いフォーカス制御や歪み補正制御を行うことができる。

［第１の実施形態］
以下に、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。

＜プロジェクタ装置の外観構成＞
図１は本実施形態に係る投射装置として小型のプロジェクタ装置を例にした場合の外観構成を示す図であり、図１（Ａ）は上から見た場合の斜視図、同図（Ｂ）は下から見た場合の斜視図である。

図１（Ａ）に示すように、このプロジェクタ装置１０は、直方体状の本体ケーシング１１の前面に、投影レンズ１２、２つの位相差センサ１３１および１３２、Ｉｒ受信部１４が設けられている。

投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光変調素子により形成された光像を投影するためのものであり、この実施形態では合焦位置およびズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。

位相差センサ１３１および１３２は、それぞれ被写体像に対する視差から三角測距の原理に基づいて被写体までの距離、具体的にはスクリーン上の測距点までの距離を測定するものである。具体的には、本体ケーシング１１に対して縦方向に配置された位相差センサ１３１の測距レンズ１３ａ，１３ｂで縦方向（垂直方向）に並ぶ測距点までの距離を測定し、位相差センサ１３１に対して横方向に配置された位相差センサ１３２の測距レンズ１３ｃ，１３ｄで横方向（水平方向）に並ぶ測距点までの距離を測定するように構成されている。

Ｉｒ受信部１４は、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラ（図示しない）からのキー操作信号が重畳された赤外光を受信する。

また、本体ケーシング１１の上面には、本体メインキー／インジケータ１５、スピーカ１６、およびカバー１７が配設される。なお、本体メインキー／インジケータ１５の詳細については後述する。スピーカ１６は、動画像の再生時等に音声を拡声出力する。カバー１７は、ここではサブキー（図示しない）を操作する際に開閉する。このサブキーは、プロジェクタ装置１０のリモートコントローラを使用せずに、本体メインキー／インジケータ１５のキーでは設定指示できない詳細な各種動作等を設定指示するために操作される。

さらに、図１（Ｂ）に示すように、本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部１８、Ｉｒ受信部１９、およびＡＣアダプタ接続部２０が配設される。

入出力コネクタ部１８は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部機器との接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、およびＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。

Ｉｒ受信部１９は、Ｉｒ受信部１４と同様に、リモートコントローラ（図示しない）からのキー操作信号が重畳された赤外光を受信する。ＡＣアダプタ接続部２０は、電源となる図示しないＡＣアダプタからのケーブルを接続する。

また、本体ケーシング１１の下面には、背面側に一対の固定脚部２１ａ，２１ｂが取り付けられるとともに、前面側に高さ調節が可能な調整脚部２２が取り付けられる。調整脚部２２は、そのねじ回転位置を手動で操作することにより、正確には投影レンズ１２の投影方向の鉛直方向成分、すなわち仰角を調整する。

＜本体メインキー／インジケータの配置構成＞
図２は本体メインキー／インジケータ１５の詳細な配置構成を示す図である。

本体メインキー／インジケータ１５は、電源（ｐｏｗｅｒ）キー１５ａ、ズーム（Ｚｏｏｍ）キー１５ｂ、フォーカス（Ｆｏｃｕｓ）キー１５ｃ、「ＡＦＫ」キー１５ｄ、「Ｉｎｐｕｔ」キー１５ｅ、「Ａｕｔｏ」キー１５ｆ、「ｍｅｎｕ」キー１５ｇ、「Ｋｅｙｓｔｏｎｅ」キー１５ｈ、「ＨＥＬＰ」キー１５ｉ、「Ｅｓｃ」キー１５ｊ、「アップ（↑）」キー１５ｋ、「ダウン（↓）」キー１５ｌ、「レフト（←）」キー１５ｍ、「ライト（→）」キー１５ｎ、および「Ｅｎｔｅｒ」キー１５ｏと、電源／待機（ｐｏｗｅｒ／ｓｔａｎｄｂｙ）インジケータ１５ｐ、および温度（ＴＥＭＰ）インジケータ１５ｑを備える。

電源キー１５ａは、電源のオン／オフを指示する。ズームキー１５ｂは、「△」「▽」の操作によりズームアップ（ｔｅｌｅ）およびズームダウン（ｗｉｄｅ）を指示する。

フォーカスキー１５ｃは、「△」「▽」の操作により合焦位置の前方向および後方向への移動を指示する。「ＡＦＫ」キー１５ｄは、自動合焦（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｏｃｕｓ）と自動台形補正（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｋｅｙｓｔｏｎｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）の即時実行を指示する。

「Ｉｎｐｕｔ」キー１５ｅは、入出力コネクタ部１８のいずれかに入力されるビデオ信号の手動切換えを指示し、「Ａｕｔｏ」キー１５ｆは、入出力コネクタ部１８のいずれかに入力されるビデオ信号の自動切換えを指示する。

「ｍｅｎｕ」キー１５ｇは、投影動作に関する各種メニュー項目の表示を指示し、「Ｋｅｙｓｔｏｎｅ」キー１５ｈは、台形補正の手動操作を指示する。「ＨＥＬＰ」キー１５ｉは、指示操作が不明な場合の各種ヘルプ情報の表示を指示し、「Ｅｓｃ」キー１５ｊはその時点での操作の解除を指示する。

「アップ」キー１５ｋ、「ダウン」キー１５ｌ、「レフト」キー１５ｍ、および「ライト」キー１５ｎは、メニュー項目や手動台形補正方向、ポインタやカーソル等その時点で選択または移動方向を指示する場合に応じて操作する。

電源／待機インジケータ１５ｐは、電源のオン／オフ状態とビデオ信号の入力がない状態を例えば緑色と赤色のＬＥＤの点灯／消灯あるいは点滅により表示する。温度インジケータ１５ｑは、画像投影の光源となるランプの温度が投影に適した状態となっているか否かを例えば緑色と赤色のＬＥＤの点灯／消灯あるいは点滅により表示する。

＜プロジェクタ装置の機能構成ブロック＞
図３はプロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成を示すブロック図である。図３において、例えばＲＧＢ仕様のアナログ信号からなるビデオ信号が入出力コネクタ部１８より入力されると、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１に設けられたビデオＡ／Ｄ変換器３１ａ、３１ｂ、３１ｃによりＡ／Ｄ変換されてスケーラ部３２に出力される。スケーラ部３２は、表示素子３６の解像度に見合った画像データになるように所定のフォーマットのビデオ信号に統一した後に表示コントローラ部３３へ出力する。

なお、入出力コネクタ部１８より入力された各種規格のビデオ信号は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３１、システムバスＳＢを介してスケーラ部３２で所定のフォーマットのビデオ信号に統一された後に表示コントローラ部３３へ送られる。

表示コントローラ部３３は、スケーラ部３２やコントローラ部３９から入力される画像データをビデオＲＡＭ部３４に展開記憶させるとともに、このビデオＲＡＭ部３４の記憶内容からビデオ信号を発生する。

この表示コントローラ部３３では、ビデオＲＡＭ部３４に記憶されている画像データを読み出して、所定のレートの各色のビデオ信号を生成し、このビデオ信号を空間的光変調素子（ＳＯＭ）からなる表示素子３６を表示駆動する。例えば超高圧水銀灯等の光源ランプ３７が出射する高輝度の白色光をこの表示素子３６に対して照射することで、表示素子３６からの反射光を投影レンズ１２を介してスクリーン５６上に投影し、光像が形成され表示される。投影レンズ１２は、ズーム／フォーカス制御部３８により制御されるレンズモータ（図示しない）を駆動することにより、ズーム位置およびフォーカス位置を適宜移動することができる。

コントローラ部３９は、マイクロコンピュータからなり、後述する自動合焦処理および自動台形補正処理を含む動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ、およびワークメモリとして使用されるＲＡＭ、ＲＯＭから読み出した動作プログラムを実行するＣＰＵ等を備える。コントローラ部３９は、各回路のすべての動作制御を行う。また、このコントローラ部３９には、システムバスＳＢを介して画像記憶部４０、音声処理部４１、センサ制御部４２が接続される。

画像記憶部４０は、例えばフラッシュメモリ等からなり、後述するチャート画像やユーザロゴ画像の画像データを記憶する。コントローラ部３９は、指示された画像データを画像記憶部４０から適宜読み出し、表示コントローラ部３３を介してビデオＲＡＭ部３４に記憶させる。

音声処理部４１は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影表示動作時に与えられる音声データをアナログ化して音声信号を生成し、スピーカ１６を駆動して拡声放音させる。

ＣＷ（Ｃｏｌｏｒ Ｗｈｅｅｌ）制御部４４は、表示コントローラ部３３から出力される同期信号Ｓ５に応じて制御されており、同期信号Ｓ５の垂直同期信号に同期するカラーホイールモータ駆動信号Ｓ６をモータ（図示しない）に与えてカラーホイール４５を回転させる。

このカラーホイール４５は、円形形状の光透過板であり、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｗ（Ｗｈｉｔｅ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の４色のセグメントに塗り分けられた透過板により光源ランプ３７から照射される白色光の内１色を透過する。カラーホイール４５の外周には１カ所のマーカ部（図示しない）が設けられており、カラーホイール４５が回転してマーカ部がフォトカプラ（図示しない）上を通過したことを検出して１回転に１回発生するハイレベルのパルスからなるカラーホイールマーカ信号Ｓ７をＣＷ制御部４４に出力する。

カラーホイール４５を透過した光は、インテグレータ４７を介してミラー４８の方向に出射され、ミラー４８の反射面により反射された光が表示素子３６のそれぞれの画素により反射され、さらに、それぞれの画素から光軸方向に反射された光が投影レンズ１２を介してスクリーン５６上に投影される。

センサ制御部４２は、測距レンズ１３ａ，１３ｂを有する位相差センサ１３１と測距レンズ１３ｃ，１３ｄを有する位相差センサ１３２とにセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３を出力してこれらのセンサを駆動し、位相差センサ１３１，１３２から出力される積分センサ出力信号Ｓ２，Ｓ４を入力する。

本発明の実施形態では、ＣＷ制御部４４からセンサ制御部４２に、カラーホイール４５の１回転に１回発生するハイレベルのパルスからなるカラーホイールマーカ信号Ｓ７と、カラーホイール４５の各色のセグメントの境界でハイレベルとなるカラーホイールセグメント信号Ｓ８が送られる。センサ制御部４２は、このカラーホイールマーカ信号Ｓ７およびカラーホイールセグメント信号Ｓ８により、カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３を生成する。

センサ制御部４２は、内部に積分センサ出力信号Ｓ２，Ｓ４をデジタル信号に変換する例えば８ｂｉｔの分解能を有するＡ／Ｄ変換器４２ａを有し、この積分センサ出力データをコントローラ部３９に設けられたＲＡＭに出力する。センサ制御部４２からセンサ出力データをＲＡＭに記憶したコントローラ部３９は、後に説明するように、一対のフォトセンサアレイの位相を検出して、投影表示されたチャート画像中の任意のポイント位置までの距離を測定する。

なお、本体メインキー／インジケータ１５とカバー１７内に備えられる本体サブキーによりキー／インジケータ部４３を構成し、このキー／インジケータ部４３におけるキー操作信号が直接にコントローラ部３９に入力され、また、コントローラ部３９は電源／待機インジケータ１５ｐおよび温度インジケータ１５ｑを直接点灯／点滅駆動する一方で、Ｉｒ受信部１４およびＩｒ受信部１９により受光された赤外光受信信号も直接にコントローラ部３９に入力される。

＜測距に関する原理＞
図４は、本発明の実施形態による測距の説明図であり、水平測距に用いる位相差センサ１３２を上から見た場合を示している。なお、ここでは、水平測距用の位相差センサ１３２について説明するが、垂直測距用の位相差センサ１３１についても同様である。

位相差センサ１３２は、図４に示すように、一対の測距レンズ１３ｃ，１３ｄと、この測距レンズ１３ｃ，１３ｄに対向して配設された一対のフォトセンサアレイ５１，５２とから構成されている。

今、位相差センサ１３２からスクリーン上に投影された被写体５３を測距点として距離を測定する場合において、被写体５３に対して照射された光の反射光が一方の測距レンズ１３ｃを通じてフォトセンサアレイ５１に結像するとともに、その反射光が他方の測距レンズ１３ｄを通じてフォトセンサアレイ５２に結像する。図中の５４および５５がその被写体像を示している。

ここで、各測距レンズ１３ｃ、１３ｄの光軸と結像間のそれぞれ距離をｘ１、ｘ２とし、測距レンズ１３ｃ、１３ｄの光軸間の距離をＢ、フォトセンサアレイ５１、５２と測距レンズ１３ｃ、１３ｄ間の距離をｆとすると、被写体５３までの距離ｄは以下のような式で求められる。
ｄ＝Ｂ＊ｆ／（ｘ１＋ｘ２） （１）

（１）式において、Ｂ、ｆはセンサ固有の値である。よって、被写体５３までの距離ｄはフォトセンサアレイ５１、５２の位相（ｘ１，ｘ２）で求められることになる。

上述のようにして測距を行うときには、チャート画像が投影表示される。そして、ＣＷ制御部４４からセンサ制御部４２に、図５に示すように、カラーホイール４５の１回転に１回発生するハイレベルのパルスからなるカラーホイールマーカ信号（図３におけるＳ７）と、図５に示すように、カラーホイールの各色のセグメントに対して、そのセグメントの境界でハイレベルとなるカラーホイールセグメント信号（図３におけるＳ８）が送られてくる。センサ制御部４２は、このカラーホイールマーカ信号Ｓ７と、カラーホイールセグメント信号Ｓ８とから、図５に示すように、カラーホイール４５の回転に同期したセンサ積分制御信号（図３におけるＳ１，Ｓ３）を生成する。

なお、図５の例では、Ｒのセグメントの開始に同期してハイレベルとなるセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３が生成されているが、これに限定されるものではない。センサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３は、Ｇのセグメントの開始に同期させても、Ｗのセグメントの開始に同期させても、Ｂのセグメントの開始に同期させても良い。

また、この例では、カラーホイールの１回転の間、センサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３を出力しているが、これに限定されるものではない。センサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３の時間は、積分センサ出力信号が十分得られる時間であれば、どのような長さに設定しても良い。

図４において、フォトセンサアレイ５１および５２からの撮像信号は、カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３により積分される。そして、この積分された信号は、図３において、積分センサ出力信号Ｓ２、Ｓ４として、センサ制御部４２に送られる。この積分センサ出力信号Ｓ２，Ｓ４は、センサ制御部４２でデジタル化され、コントローラ部３９に送られる。

コントローラ部３９は、積分センサ出力信号Ｓ２，Ｓ４から、フォトセンサアレイ５１，５２の位相（ｘ１，ｘ２）を検出し、そして、上述の（１）式に基づいて、被写体５３までの距離を算出する。そして、コントローラ部３９は、算出された距離に基づいて、ズーム／フォーカス制御部３８に制御信号を与え、ズーム位置およびフォーカス位置を適宜移動する。

＜センサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３を生成するためのロジック回路例＞
図６は、上述のように、カラーホイールマーカ信号Ｓ７およびカラーホイールセグメント信号Ｓ８から、カラーホイール４５の回転に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３を生成するためのロジック回路の一例である。

図６において、リセット信号発生回路２０２は、カラーホイールマーカ信号Ｓ７を受け取ると、カウンタ２０１に対して、リセット信号を発生する。これにより、カウンタ２０１は、カラーホイールマーカ信号Ｓ７のタイミングでリセットされる。

カウンタ２０１は、カラーホイールセグメント信号Ｓ８をカウントしている。カウンタ２０１のカウント値は、コンパレータ２０３に送られる。コンパレータ２０３で、カウンタ２０１のカウント値が所定値に達したかどうかが判断される。

図５のように、カラーホイールにセグメントが配列されている場合には、同じく図５に示すように、最初に、Ｒのセグメントの開始時にカラーホイールセグメント信号Ｓ８がハイレベルになり、次に、Ｇのセグメントの開始時にカラーホイールセグメント信号Ｓ８がハイレベルになり、次に、Ｗのセグメントの開始時にカラーホイールセグメント信号Ｓ８がハイレベルになり、次に、Ｂのセグメントの開始時にカラーホイールセグメント信号Ｓ８がハイレベルになる。

そこで、センサ積分パルスをＲのセグメントの開始に同期させる場合には、コンパレータ２０３の所定値として「１」が設定される。なお、センサ積分パルスをＧのセグメントの開始に同期させる場合には、コンパレータ２０３の所定値として「２」が設定され、センサ積分パルスをＷのセグメントの開始に同期させる場合には、コンパレータ２０３の所定値として「３」が設定され、センサ積分パルスをＢのセグメントの開始に同期させる場合には、コンパレータ２０３の所定値として「４」が設定される。

カウンタ２０１のカウント値が所定値に達すると、コンパレータ２０３からパルスが出力される。このコンパレータ２０３の出力がモノステーブルマルチバイブレータ２０４に供給される。モノステーブルマルチバイブレータ２０４から、カラーホイール４５の回転に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１，Ｓ３が出力される。

＜フォーカスおよび台形補正の処理フロー＞
図７および図８は、本発明の実施形態におけるフォーカスおよび台形補正のフローチャートである。図７は、電源がオンされている状態で、本体メインキー／インジケータ１５の「ＡＦＫ」キー１５ｄの操作により強制的に実行される割込み処理としての自動合焦および自動台形補正の処理内容を示すフローチャートであり、コントローラ部３９に設けられたＣＰＵがＲＯＭに記憶されている動作プログラムを読み出して順次実行することで制御される。

なお、ここでは「ＡＦＫ」キー１５ｄの操作に対応して自動合焦処理と自動台形補正処理を１回のみ実行するワンショットモードと、「ＡＦＫ」キー１５ｄが１回目に操作されてから再度２回目に操作されるまでの間、自動合焦処理と常道台形補正処理を繰返し連続して実行するコンティニューモードとのいずれか一方を、予め本体メインキー／インジケータ１５の「ｍｅｎｕ」キー１５ｇと「アップ」キー１５ｋ、「ダウン」キー１５ｌ、および「Ｅｎｔｅｒ」キー１５ｏ等の操作によりユーザが任意に切換え設定しておくものとする。

その処理当初には、「ＡＦＫ」キー１５ｄの操作がなされるのを待機し（ステップＡ１０）、「ＡＦＫ」キー１５ｄが操作されたと判断した時点で、それまでの動作を中断して割込み処理としての自動合焦処理および自動台形補正を開始する状態を設定した上で（ステップＡ２０）、まず１回目の自動合焦処理および自動台形補正を実行する（ステップＡ３０）。

図８は、この自動合焦処理および自動台形補正の内容を示すサブルーチンであり、その当初には投影レンズ１２を含む投影系により、画像記憶部４０に記憶されているチャート画像の画像データを読み出し、この画像データをスケーラ部３２から表示コントローラ部３３を介してビデオＲＡＭ部３４に転送し、チャート画像の画像データをビデオＲＡＭ部３４に記憶させることで、チャート画像を投影表示させる（ステップＢ１０）。

チャート画像をスクリーン５６上に投影表示させた状態で、位相差センサ１３１，１３２から出力される積分センサ出力信号Ｓ２，Ｓ４を用いて、スクリーン上の測距点までの距離を求める（ステップＢ２０）。測距点としては、例えば、中央ポイントと、中央ポイントに対して左右に並ぶ左右ポイントと、中央ポイントに対して上下に並ぶ上下ポイントとが設定される。ここで得られた各測定点の距離データは、コントローラ部３９に設けられた測距結果記憶部３９ａに記憶保持される。

ここで、測距結果記憶部３９ａに記憶された各測定点の距離データに基づいて、投影光軸に対するスクリーン上の上下方向の角度および左右方向の角度を算出する（ステップＢ３０）。

そして、中央の測距点までの距離をそのまま投影画像を代表する距離値であるものとして取得し、その距離値に応じた合焦位置となるようにズーム／フォーカス制御部３８によりレンズモータ（図示しない）を制御して投影レンズ１２を移動させ、合焦処理を行う（ステップＢ４０）。

そして、ステップＢ３０で得られた画像を投影しているスクリーン上の左右方向の角度および上下方向の角度を基にして、スクリーンが全体でどの方向にどれだけの角度で斜めになっており、投影画像を入力されるビデオ信号と同一の適正なアスペクト比の矩形とすればよいのか、必要な台形補正の角度を算出し、表示コントローラ部３３にビデオＲＡＭ部３４で展開記憶させる画像データの上辺と下辺の比、および左辺と右辺の比を補正させるように設定して、自動台形補正処理をした上で（ステップＢ５０）、この図８に示す一連のサブルーチンを一旦終了して図７に示す処理に戻る。

図７では、ステップＡ３０での自動合焦と自動台形補正を実行した後、その時点で上述したコンティニューモードが設定されているか否かを判断する（ステップＡ４０）。

ここで、コンティニューモードが設定されていると判断した場合、次いで２回目の「ＡＦＫ」キー１５ｄの操作がないことを確認した上で（ステップＡ５０）、ステップＡ３０に戻り、再度自動合焦と自動台形補正を実行する。

こうしてコンティニューモードが設定されている状態では、２回目の「ＡＦＫ」キー１５ｄが操作されるまでステップＡ３０〜Ａ５０の処理を繰返し実行することで、自動合焦と自動台形補正の処理を実行し続ける。

２回目の「ＡＦＫ」キー１５ｄが操作されたとステップＡ５０で判断した場合、およびステップＡ４０でコンティニューモードではなくワンショットモードが設定されていると判断した場合には、その時点で割込み処理である自動合焦と自動台形補正を終了する状態を設定し（ステップＡ６０）、再びそれまでの動作に復帰した上で、再度の「ＡＦＫ」キー１５ｄの操作に備えてステップＡ１０からの処理に戻る。

以上説明したように、本発明の実施の形態では、カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号によりセンサ出力信号を積分し、一対のフォトセンサアレイの位相によりスクリーン上の測距点までの距離を算出して、フォーカス制御や歪み補正制御を行っている。このように、センサ積分制御信号をカラーホイールの回転に同期させると、積分されたセンサ出力信号のバラツキがなくなり、空間的光変調素子を用いて、カラーホイールを用いて各色を切換えるような投射装置でも、測距の精度が低下することがなく、計測された測距点までの距離に基づいて、精度の高いフォーカス制御や歪み補正制御を行うことができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る投射装置は、第１の実施形態における白色光を発光する光源ランプに替えて、ＬＥＤ光源を用いたものである。

＜プロジェクタ装置の機能構成ブロック＞
本実施形態に係る投射装置は、図３に示す第１の実施形態に係る投射装置の機能構成ブロックから、光源ランプ３７をＬＥＤ光源とし、カラーホイール４５を削除するとともに、ＣＷ制御部４４に替えて、ＬＥＤ光源の点灯制御を行う制御部を備えた構成になっている。

ここで、ＬＥＤ光源は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ、発光色とするＬＥＤから構成されている。また、ＬＥＤ光源の点灯制御を行う制御部は、ＬＥＤ光源を構成する各ＬＥＤの点灯を制御して、赤色光、緑色光、青色光およびすべてのＬＥＤを同時点灯させることにより白色光を発光させる。

さらに、ＬＥＤ光源の点灯制御を行う制御部は、各ＬＥＤを点灯制御させる信号から第１の実施形態におけるカラーホイールマーカ信号Ｓ７、カラーホイールセグメント信号Ｓ８に相当する信号を生成する。

具体的には、例えば、カラーホイールセグメント信号Ｓ８に相当する信号は、各ＬＥＤを点灯制御させる信号の立ち上がりエッジをトリガに所定のパルス幅を有するワンショットパルスを生成することにより実現してもよいし、カラーホイールマーカ信号Ｓ７に相当する信号は、例えば、青色ＬＥＤの上記カラーホイールセグメント信号Ｓ８に相当する信号の立下りエッジをトリガに所定のパルス幅を有するワンショットパルスを生成することにより実現してもよい。

こうして、生成されたカラーホイールマーカ信号Ｓ７に相当する信号およびカラーホイールセグメント信号Ｓ８に相当する信号は、図６に示すようなロジック回路に入力され、ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１、Ｓ３が出力される。

そして、図４において、フォトセンサアレイ５１および５２からの撮像信号は、図６に示すようなロジック回路から出力されるＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号Ｓ１、Ｓ３により積分され、この積分された信号が、図３において、積分センサ出力信号Ｓ２、Ｓ４として、センサ制御部４２に送られる。この積分センサ出力信号Ｓ２，Ｓ４は、センサ制御部４２でデジタル化され、コントローラ部３９に送られる。

コントローラ部３９は、積分センサ出力信号Ｓ２，Ｓ４から、フォトセンサアレイ５１，５２の位相（ｘ１，ｘ２）を検出し、そして、上述の（１）式に基づいて、被写体５３までの距離を算出する。そして、コントローラ部３９は、算出された距離に基づいて、ズーム／フォーカス制御部３８に制御信号を与え、ズーム位置およびフォーカス位置を適宜移動する。

以上説明したように、本発明の実施の形態においては、第１の実施形態と同様に、測距の精度が低下することがなく、計測された測距点までの距離に基づいて、精度の高いフォーカス制御や歪み補正制御を行うことができる。また、ＬＥＤを光源として用いていることから、第１の実施形態と比較して、光源付近の構成を簡素化して装置の小型化を図ることができる。さらに、ＬＥＤを用いることから、発熱が少なく、高寿命でかつ省電力の投射装置を提供することができる。

なお、本発明は実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。

また、実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

また、上述した実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に適用したり、そのプログラム自体をネットワーク等の伝送媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムあるいは伝送媒体を介して提供されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。

本発明の一実施形態に係る投影装置として小型のプロジェクタ装置を例にした場合の外観構成を示す図である。 本実施形態のプロジェクタ装置に設けられた本体メインキー／インジケータの配置構成を示す図である。 本実施形態のプロジェクタ装置の電子回路の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態の測距について説明するための図である。 センサ積分制御信号の生成について説明するための図である。 センサ積分制御信号を生成するためのロジックについて説明するための図である。 本実施形態のプロジェクタ装置のＡＦＫキー操作に対する処理内容を示すフローチャートである。 本実施形態のプロジェクタ装置のＡＦＫ処理のサブルーチンの処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…測距レンズ、１４…Ｉｒ受信部、１５…本体メインキー／インジケータ、１５ａ…電源（ｐｏｗｅｒ）キー、１５ｂ…ズーム（Ｚｏｏｍ）キー、１５ｃ…フォーカス（Ｆｏｃｕｓ）キー、１５ｄ…「ＡＦＫ」キー、１５ｅ…「Ｉｎｐｕｔ」キー、１５ｆ…「Ａｕｔｏ」キー、１５ｐ…電源／待機インジケータ、１５ｑ…温度インジケータ、１６…スピーカ、１７…カバー、１８…入出力コネクタ部、１９…Ｉｒ受信部、２０…ＡＣアダプタ接続部、２１…固定脚部、２２…調整脚部、３１…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…ビデオＡ／Ｄ変換器、３２…スケーラ部、３３…表示コントローラ部、３４…ビデオＲＡＭ、３５…表示駆動部、３６…表示素子、３７…光源ランプ、３８…レンズモータ（Ｍ）、３９…コントローラ部、３９ａ…測距結果記憶部、４０…画像記憶部、４１…音声処理部、４２…センサ制御部、４３…キー／インジケータ部、ＳＢ…システムバス、５１，５２…フォトセンサアレイ、５４，５５…被写体像、５６…スクリーン、１３１，１３２…位相差センサ

Claims (10)

1. 空間的光変調素子からなる表示素子を備え、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射し、透過した光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、
   前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成するセンサ積分制御信号生成手段と、
   位相差センサのセンサ出力信号を前記センサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する測距手段と、
   を備えたことを特徴とする投射装置。
2. 前記測距点までの距離に応じて、フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
3. 前記測距点を水平方向および垂直方向に配列し、前記水平方向および垂直方向に配列された各測距点までの距離に応じて、歪み補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
4. 前記位相差センサは、
   一対の測距レンズと、前記測距レンズに対向して配設された一対のフォトセンサアレイとからなり、
   前記一対のフォトセンサアレイからの撮像信号を、前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号により積分し、一対のフォトセンサアレイに結像される画像の位相を検出し、この位相を用いて前記スクリーンまでの距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
5. 前記センサ積分制御信号は、前記カラーホイールが回転する毎に発生するカラーホイールマーカ信号と、前記カラーホイールに色分けされたセグメント毎に発生するカラーホイールセグメント信号とから生成されることを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
6. 空間的光変調素子からなる表示素子を備え、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射して透過した光を、前記表示素子に照射し、この表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する投射装置の測距方法であって、
   前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成する第１のステップと、
   位相差センサのセンサ出力信号を前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する第２のステップと、
   を備えたことを特徴とする投射装置の測距方法。
7. 空間的光変調素子からなる表示素子を備え、各色毎に色分けされたセグメントを有するカラーホイールを回転し、白色光をこのセグメントに照射して透過した光を、前記表示素子に照射し、この表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号を生成する処理と、
   位相差センサのセンサ出力信号を前記カラーホイールの回転に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. 空間的光変調素子からなる表示素子を備え、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源の点灯を制御して、該ＬＥＤ光源からの発色光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、
   所定の順序にしたがって発色する前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号を生成するセンサ積分制御信号生成手段と、
   位相差センサのセンサ出力信号を前記センサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する測距手段と、
   を備えたことを特徴とする投射装置。
9. 空間的光変調素子からなる表示素子を備え、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源の点灯を制御して、該ＬＥＤ光源からの発色光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する投射装置の測距方法であって、
   前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号を生成する第１のステップと、
   位相差センサのセンサ出力信号を前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出する第２のステップと、
   を備えたことを特徴とする投射装置の測距方法。
10. 空間的光変調素子からなる表示素子を備え、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光するＬＥＤからなるＬＥＤ光源の点灯を制御して、該ＬＥＤ光源からの発色光を前記表示素子に照射し、前記表示素子からの反射光をスクリーンに投影する投射装置において、前記スクリーン上の測距点までの距離を計測する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号を生成する処理と、
    位相差センサのセンサ出力信号を前記ＬＥＤ光源の発色周期に同期したセンサ積分制御信号により積分し、この積分されたセンサ出力信号によりスクリーン上の測距点までの距離を算出するする処理と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
    

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