JP2012233920A - 計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法 - Google Patents

計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法 Download PDF

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Abstract

【課題】投影面傾き計測装置、プロジェクタを小型化する。
【解決手段】投影面傾き計測装置１１は、投光ユニットと、入射角センサと、を備える。入射角センサは、水平方向、垂直方向にそれぞれ、２つずつ配置される。投光ユニットは、スクリーンＳ上の水平方向、垂直方向に、それぞれ、設定された２つの測距点に光を投光して投光スポットを形成する。入射角センサは、投光スポットからの反射光を受光して、その入射角を検出する。この入射角センサは、２分割受光素子からなり、２つの受光素子に入射した光の受光割合に基づいて、反射光の入射角を検出する。このような構成により、位相センサで必須のレンズが不要となり、レンズの焦点距離を確保する必要もないので、小型化も可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法に関するものである。
スクリーンに画像を投影するプロジェクタでは、プロジェクタの光軸に対してスクリーンが傾いていると、スクリーンに投影された画像は歪んでしまう。このため、プロジェクタは、スクリーンの傾きを修正しなくても歪みのない画像をスクリーンに投影するため、自動台形補正（Automatic Keystone correction）を行う。
このような自動台形補正を行うために、プロジェクタの光軸に垂直な面を理想投影面とし、この理想投影面と計測面としての実際のスクリーンとの角度を、スクリーンの傾き角度として、この傾き角度を計測する計測面傾き計測装置を備えたプロジェクタがある。
かかる従来の計測面傾き計測装置は、三角測距法に基づくセンサを利用してプロジェクタ本体からスクリーン上の複数の測距点までの距離を測定する。計測面傾き計測装置は、測定の結果、得られた複数の距離情報に基づいてスクリーンの傾き角度を算出し、プロジェクタは、算出したスクリーンの傾き角度に基づいて自動台形補正を行う。
このような従来の計測面傾き計測装置として、パッシブ位相差測距センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。この測距センサは、２つの撮像素子とレンズとを備え、レンズで２つの撮像素子上に像を結像させ、結像した２つの像の位相差を検出する。従来の計測面傾き計測装置は、この測距センサが検出した位相差に基づいて、複数の測距点までの距離を計測する。
特開２００５−２３３８８０号公報（第５、６頁、図１、２）
しかし、位相差センサでは、２つの撮像素子上に像を結像させるレンズを必要とし、焦点距離分だけ、レンズと撮像素子との間隔を確保しなければならない。特に、プロジェクタ、カメラでは、小型化が要求され、位相差センサでは、これ以上の小型化は難しい。
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、小型化が可能な計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る計測面傾き計測装置は、
光を投光する投光部と、
計測対象の計測面に設定された複数の測距点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光をそれぞれ受光し、受光した反射光の入射角度を検出する複数の入射角センサと、を備え、
各入射角センサは、
光を受光する第１の受光部及び第２の受光部と、
前記第１の受光部及び前記第２の受光部に対して光の入射方向に予め設定された距離だけ離れて設置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して光が垂直に照射されたときに、前記第１の受光部と前記第２の受光部とを遮蔽する遮蔽面積比が前記入射角センサの配置位置に基づいて予め設定されて前記第１の受光部と前記第２の受光部とを遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
前記第１の受光部と前記第２の受光部とが予め設定されたセンサ配置方向に配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに前記反射光が、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに照射された場合に、前記光制限部材により遮蔽されずに前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記両受光部に対する垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであり、
前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサ間の前記センサ配置方向成分の距離に基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記各入射角センサの前記第１の受光部と前記第２の受光部とが配置された方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部をさらに備えたことを特徴とする。
前記複数の入射角センサのそれぞれの前記第１の受光部と前記第２の受光部とは、地平面に対して水平方向に配置され、
前記傾き角度取得部は、前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサが配置された間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記計測面の前記水平方向の傾き角度を取得するようにしてもよい。
前記複数の入射角センサのそれぞれの前記第１の受光部と前記第２の受光部とは、地平面に対して垂直方向に配置され、
前記傾き角度取得部は、前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサが配置された間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記計測面の前記垂直方向の傾き角度を取得するようにしてもよい。
本発明の第２の観点に係る計測面傾き計測装置は、
光を投光する投光部と、
計測対象の計測面の予め設定された方向に設定された複数の測距点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光をそれぞれ受光し、受光した反射光の入射角度を検出する複数の入射角センサと、
前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサの間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の第３の観点に係る計測面傾き計測装置は、
光を投光する投光部と、
計測対象の計測面の予め設定された方向に設定された複数の測距点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
前記投光部と予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光を受光し、受光した反射光の入射角度を検出する入射角センサと、
前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に、前記投光制御部が制御した前記投光角度を取得し、取得した前記投光角度、前記入射角センサが検出した入射角度及び前記投光部と前記入射角センサとの配置間隔に基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備えたことを特徴とする。
前記入射角センサは、
予め設定された間隔をもって配置されて、光を受光する面積が互いに等しくほぼ同一面上に形成された第１の受光部と第２の受光部と、
前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して光の入射方向に、予め設定された距離だけ離れて配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して平行光が垂直に照射されたときに、前記第１の受光部と前記第２の受光部とを、遮蔽面積が等しくなるように遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
前記第１の受光部と前記第２の受光部とに前記反射光が、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに垂直な垂直軸に対して角度をもって照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであってもよい。
前記入射角センサは、
底面に対する角度が等しい複数の斜面を有するセンサ台と、
前記センサ台の各斜面に配置されて、光を受光する面積が互いに等しい第１の受光部と第２の受光部と、を備え、
前記センサ台の底面に対して垂直方向の垂直軸に対して、角度を持って前記反射光が照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであってもよい。
本発明の第４の観点に係るプロジェクタは、
実際に画像を投影する投影面を前記計測面として、前記計測面の傾き角度を計測する上述の計測面傾き計測装置と、
前記計測面傾き計測装置が取得した前記計測面の傾き角度に基づいて台形補正を行う画像処理部と、
前記画像処理部が台形補正を行った画像を前記計測面に投影する投影部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の第５の観点に係る計測面傾き計測方法は、
予め設定された方向に、予め設定された間隔をもって配置されて、光を受光する面積が互いに等しくほぼ同一面上に形成された第１の受光部と第２の受光部と、
前記第１の受光部及び前記第２の受光部に対して光の入射方向に、予め設定された距離だけ離れて配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して平行光が垂直に照射されたときに、前記第１の受光部と前記第２の受光部とを、遮蔽面積が等しくなるように遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
前記第１の受光部と前記第２の受光部とが予め設定された方向に配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに前記反射光が、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに垂直な垂直軸に対して角度をもって照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成された複数の入射角センサを用いた計測面傾き計測方法であって、
計測対象の計測面に対する投光点の投光角度を制御して、前記計測面に設定された複数の測距点に、前記投光点から光を投光するステップと、
複数の入射角センサを予め設定された間隔で配置し、予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光をそれぞれ受光させ、受光した反射光の入射角度を検出させるステップと、
前記投光点から各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサの間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得するステップと、
複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の入射角センサの前記第１の受光部と前記第２の受光部とが配置された方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明の第６の観点に係る計測面傾き計測方法は、
傾き角度計測対象の計測面に対する投光点の投光角度を制御して、前記投光点から前記計測面に設定された複数の測距点に光を投光するステップと、
予め設定された間隔をもって配置された複数の受光点で前記各測距点から反射した反射光をそれぞれ受光し、前記複数の受光点で受光した反射光の複数の入射角度を前記複数の測距点毎に検出するステップと、
前記計測面上の各測距点毎にそれぞれ検出した前記複数の入射角度と前記反射光を受光する受光点の間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得するステップと、
複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明の第７の観点に係る計測面傾き計測方法は、
傾き角度計測対象の計測面に対する投光点の投光角度を制御して、前記投光点から前記計測面に設定された複数の測距点に光を投光するステップと、
前記投光点と予め設定された間隔をもって受光点が配置されて、前記投光角度を制御する毎に、前記計測面上の各測距点で反射した反射光を前記受光点で受光し、受光した反射光の入射角度を検出するステップと、
前記計測面上の各測距点毎に制御した投光角度、前記検出した入射角度及び前記投光点と前記受光点との配置間隔に基づいて前記各測距点までの距離を取得するステップと、
複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、計測面傾き計測装置、プロジェクタを小型化することができる。
本発明の実施形態１に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図１に示す投影面傾き計測装置がスクリーンの傾きを取得する概略を示す図である。 図１に示す投影面傾き計測装置の構成を示す図である。 プロジェクタの外観を示す図であり、（ａ）は、プロジェクタの前面部を示す正面図であり、（ｂ）は、プロジェクタの平面図である。 図３に示す入射角センサの構成を示す図であり、（ａ）は、入射角センサの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ'線における断面図である。 図５の受光素子を示す図であり、（ａ）は、受光素子の平面図、（ｂ）は、受光素子の断面図である。 図５の入射角センサの入射角を検出する原理を示す図であり、（ａ）は、受光素子の部分断面図であり、（ｂ）は、受光素子の平面図である。 図１の投影面傾き計測装置がスクリーンの傾き角度を取得する動作を示す図であり、（ａ）は、スクリーンの左側に測距点が設定された場合の動作を示す図であり、（ｂ）は、スクリーンの右側に測距点が設定された場合の動作を示す図である。 本発明の実施形態２に係る投影面傾き計測装置の構成を示すブロック図である。 図９の投光ユニット、入射角センサが取り付けられたプロジェクタの前面部を示す図である。 図９の投影面傾き計測装置の動作を説明するための図である。 入射角センサの応用例（その１）を示す図であり、（ｂ）は、入射角センサの平面図であり、（ａ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ'線における断面図である。 入射角センサの応用例（その２）を示す図であり、（ｂ）は、入射角センサの平面図であり、（ａ）は、（ｂ）のＣ−Ｃ'線における断面図である。 入射角センサの応用例（その３）を示す図であり、（ｂ）は、入射角センサの平面図であり、（ａ）は、側面図である。 入射角センサの応用例（その４）を示す図であり、（ｂ）は、入射角センサの平面図であり、（ａ）は、（ｂ）のＤ−Ｄ'線における断面図である。 プロジェクタの前面部に取り付けられた入射角センサの応用例（その５）を示す図である。 入射角センサの配置と入射角センサのＰ＋層の配置方向を示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る計測面傾き計測装置及びプロジェクタを図面を参照して説明する。尚、以下の実施形態では、計測面を実際に画像を投影するスクリーン（投影面）とし、計測面傾き計測装置を投影面傾き計測装置として説明する。
（実施形態１）
実施形態１に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
実施形態１に係るプロジェクタ１は、投影面傾き計測装置１１と、入出力コネクタ部１２と、入出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１３と、画像処理部１４と、ビデオＲＡＭ１５と、表示エンコーダ１６と、表示駆動部１７と、ＳＯＭ（空間的光変調素子）１８と、投影レンズ１９と、レンズモータ２０と、光源２１と、キー／インジケータ部２２と、Ｉｒ受信部２３と、制御部２４と、画像記憶部２５と、スピーカ２６と、音声処理部２７と、を備える。
投影面傾き計測装置１１と、入出力Ｉ／Ｆ１３と、画像処理部１４と、表示エンコーダ１６と、制御部２４と、画像記憶部２５と、音声処理部２７とは、バスＳＢに接続されている。
投影面傾き計測装置１１は、図２に示すように、プロジェクタ１の光軸ｃに対して垂直な面を理想投影面Ｓａとし、傾き計測対象の計測面を、実際に画像を投影するスクリーンＳとして、理想投影面Ｓａに対するスクリーンＳの傾き角度を計測するためのものである。
プロジェクタ１が理想投影面Ｓａに光の画像を投影すると、投影された光像は歪みなく表示される。投影面傾き計測装置１１は、この理想投影面Ｓａに対する実際のスクリーンＳの傾き角度θｓを計測するものである。
投影面傾き計測装置１１は、小型化のため、レンズを不要とする入射角センサを用いて傾き角度θｓを取得する。このため、投影面傾き計測装置１１は、予め設定された２つの測距点に光を投光して、その投光角度と測距点で反射した反射光の入射角度との少なくとも２つの角度と、投光点と受光点との配置間隔と、に基づいて、スクリーンＳの傾き角度θｓを取得するように構成されている。
また、スクリーンＳ上において、互いに交差する方向を、地平面に対して水平、垂直の方向として、投影面傾き計測装置１１は、この水平方向、垂直方向に、それぞれ、２つの測距点を設定し、スクリーンＳの水平方向の傾き角度θｈと垂直方向の傾き角度θｖとを取得することにより、この傾き角度θｓを取得する。
具体的に、投影面傾き計測装置１１は、図３に示すように、投光ユニット１０１と、センサ部１０２と、測距制御部１０３と、演算部１０４と、からなる。
投光ユニット１０１は、スクリーンＳ上に設定された測距点に光を投光して、投光スポットを形成するものである。投光ユニット１０１は、例えば赤外ＬＥＤとレンズとによって構成され（図示せず）、図４に示すように、プロジェクタ本体１ａの前面部に取り付けられる。
センサ部１０２は、スクリーンＳ面までの距離を計測するためのものであり、複数の入射角センサ１１１，１１２，１１３，１１４を備えたものである。入射角センサ１１１，１１２は、スクリーンＳの水平方向の傾き角度θｈを取得するための１組のセンサであり、入射角センサ１１３，１１４は、スクリーンＳの垂直方向の傾き角度θｖを取得するための１組のセンサである。
入射角センサ１１１，１１２，１１３，１１４は、図４に示すように、プロジェクタ本体１ａの前面部に取り付けられる。そして、入射角センサ１１１，１１２，１１３，１１４は、それぞれ、スクリーンＳ面上の各投影スポットから反射した反射光を受光し、この反射光の入射角度を検出する。尚、入射角度は、入射角センサ１１１〜１１４の受光部に垂直な垂直軸に対する反射光の角度であり、この垂直軸は、プロジェクタ１の光軸ｃに一致する。
２つの入射角センサ１１１，１１２は、水平方向Ｈに並べて配置される。この入射角センサ１１１，１１２の間隔は、予め、ｋ０に設定される。
２つの入射角センサ１１３，１１４は、垂直方向Ｖに並べて配置され、入射角センサ１１３，１１４の間隔は、予め、ｋ０に設定される。尚、理想投影面Ｓａは、この水平方向Ｈ，垂直方向Ｖと平行な面になる。
入射角センサ１１１〜１１４には、例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すような構成を有する入射角センサ１２０が用いられる（特開平０８−２６４８２６号公報参照）。入射角センサ１２０のパッケージ１２１の底部には、導体パターン１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃが形成される。導体パターン１２２ａは、パッケージ１２１の底部の中間部に形成されたものであり、導体パターン１２２ａ上には、受光素子１２３が配置される。
受光素子１２３は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、高抵抗層１２３ａと、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃと、保護膜１２３ｄと、上部電極１２３ｅ，１２３ｆと、Ｎ＋層１２３ｇと、下部電極１２３ｈと、からなる２分割受光素子によって構成される。
高抵抗層１２３ａは、Ｎ型シリコン単結晶からなる層であり、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃは、高抵抗層１２３ａの一方の表面側に埋め込まれた層であり、この２つの層がｐｉｎ型の受光部となる。Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃの面積は、互いに等しく、同一面上に形成される。
尚、本実施形態１の入射角センサ１１１，１１２のＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃは、入射角センサ１１１，１１２のセンサ配置方向と同じ水平方向Ｈに設置され、入射角センサ１１３，１１４のＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃは、入射角センサ１１３，１１４のセンサ配置方向と同じ垂直方向Ｖに設置される。
高抵抗層１２３ａ、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃの上には、保護膜１２３ｄが形成されている。この保護膜１２３ｄは、ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4等によって形成された光透過性の膜である。
上部電極１２３ｅ，１２３ｆは、保護膜１２３ｄを貫通して、それぞれ、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃに接続される。
Ｎ+層１２３ｇは、高抵抗層１２３ａの他方の表面に形成され、Ｎ+層１２３ｇの表面には、下部電極１２３ｈが形成される。そして、下部電極１２３ｈは導体パターン１２２ａに接続される。
図５（ｂ）に示すボンディングワイヤ１２４ａは、上部電極１２３ｅと導体パターン１２２ａとを接続し、ボンディングワイヤ１２４ｂは、上部電極１２３ｆと導体パターン１２２ｂとを接続する。
パッケージ１２１の下面には、外部取り出し電極１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃが形成され、導体パターン１２２ａ〜１２２ｃの下部には、スルーホールが形成されている。そして、外部取り出し電極１２５ａ〜１２５ｃは、それぞれ、スルーホールを介して導体パターン１２２ａ〜１２２ｃに接続される。
パッケージ１２１の上部には、窓材１２６が設置され、パッケージ１２１と窓材１２６とは、接着剤１２７によって接着される。窓材１２６の下面には、光制限部材として、遮蔽膜１２６ｃが形成され、さらに、遮蔽膜１２６ｃを開口させることによって２つの受光窓１２６ａ，１２６ｂが形成される。
遮蔽膜１２６ｃは、図７（ａ）に示すようにＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃに対して、光の入射方向に予め設定された距離だけ離れて配置される。そして、遮蔽膜１２６ｃは、受光素子１２３の表面に対して光が垂直（θ＝０）に照射されたとき、図７（ｂ）に示すように、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃの遮蔽面積が、それぞれの全表面積の１／２となり、等しくなるように、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃを遮蔽して、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃに照射される光の量を制限する。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、この入射角度θ≠０であれば、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃの受光割合も１対１から変化し、Ｐ＋層１２３ｂの受光量≠Ｐ＋層１２３ｃの受光量となる。
この受光割合と入射角度θとは対応し、入射角センサ１１１〜１１４は、それぞれ、この受光割合に基づいて、入射角度θを検出する。この入射角度θが、スクリーンＳ面の測距点に投影された各投影スポットから反射した反射光の光軸ｃに対する入射角度となる。入射角センサ１１１〜１１４は、このようにして、レンズを備えずに、入射角度θを検出する。
測距制御部１０３は、スクリーンＳの傾き角度θｈ，θｖを検出するように、投光ユニット１０１の投光角度を制御し、センサ部１０２の各入射角センサ１１１〜１１４を制御するものである。
測距制御部１０３は、画像を投影するためのスクリーンＳ面の水平方向Ｈ、垂直方向Ｖに、それぞれ、２つの測距点を設定し、各測距点に光を投影するように投光ユニット１０１の投光角度ｗを制御する。そして、測距制御部１０３は、各測距点からの反射光を受光して、その入射角度を検出するように入射角センサ１１１〜１１４を制御する。
例えば、スクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈを検出する場合、測距制御部１０３は、図８（ａ）に示すように、スクリーンＳの左側に測距点Ｓ１を設定し、この測距点Ｓ１に光を投影するように、投光ユニット１０１の投光角度ｗをｗ１に制御する。尚、基準面１１ａは、計測する距離の基準を示す面であり、理想投影面Ｓａと平行な面である。この基準面１１ａは、図５，図６に示す受光素子１２３のセンサ面に対応する。
測距制御部１０３は、この測距点Ｓ１に形成された投光スポットからの反射光を受光して、受光した反射光の入射角度θ＝ａ１，ｂ１を計測するように入射角センサ１１１，１１２を制御する。
次に測距制御部１０３は、図８（ｂ）に示すように、スクリーンＳの右側に測距点Ｓ２を設定し、この測距点Ｓ２に光を投影するように、投光ユニット１０１の投光角度ｗをｗ２に制御する。
測距制御部１０３は、この測距点Ｓ２に形成された投光スポットからの反射光を受光して、受光した反射光の入射角度θ＝ａ２，ｂ２を計測するように入射角センサ１１１，１１２を制御する。
測距制御部１０３は、光軸に対する垂直方向ＶのスクリーンＳの傾き角度θｖを検出する場合、水平方向Ｈと同じように、投光ユニット１０１の投光角度ｗと入射角センサ１１１，１１２とを制御する。
演算部１０４は、入射角度センサ１１１〜１１４がそれぞれ検出した入射角度θに基づいて、理想投影面Ｓａに対するスクリーンＳの傾き角度θｓを演算により取得するためのものである。
演算部１０４は、２つの入射角センサが測距点Ｓ１，Ｓ２からの反射光を受光して検出した２つの入射角度θ及び投光ユニット１０１の投光角度ｗのうちの少なくとも２つの角度を選択する。
本実施形態１のように、入射角センサ１１１，１１２のＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃが水平方向Ｈに並べて配置された場合、演算部１０４は、この角度として、入射角センサ１１１，１１２の入射角度θ＝ａ，ｂを選択するものとする。そして、演算部１０４は、この入射角度θ＝ａ，ｂと、入射角センサ１１１，１１２の配置間隔ｋ０と、に基づいて、理想投影面Ｓａに対するスクリーンＳの傾き角度θｓを演算により取得する。
水平方向Ｈの場合、図８（ａ）に示すように、基準面１１ａと左側の測距点Ｓ１との距離Ｘ１は、入射角度ａ１，ｂ１、及び間隔ｋ０に基づいて、次の数１に従い、算出される。
Figure 2012233920
 また、プロジェクタ１の基準面１１ａと右側の測距点Ｓ２との距離Ｘ２は、入射角度ａ２，ｂ２、及び間隔ｋに基づいて、次の数２に従い、算出される。
Figure 2012233920
 さらに、スクリーンＳの傾き角度θｈは、距離Ｘ１，Ｘ２、入射角度ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２に基づいて、次の数３に従い、算出される。
Figure 2012233920
演算部１０４は、この式（１）〜（３）に従って演算を行い、スクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈを取得する。演算部１０４は、入射角センサ１１３，１１４が検出した入射角度に基づいて、垂直方向Ｖについても同じような演算を行い、スクリーンＳの垂直方向Ｖの傾き角度θｖを取得する。
演算部１０４は、スクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈ、垂直方向Ｖの傾き角度θｖに基づいて、スクリーンＳの傾き角度θｓを取得する。
投影面傾き計測装置１１は、このような処理を制御部２４から指示されて実行し、演算部１０４が取得したスクリーンＳの傾き角度θｓを制御部２４に供給する。
尚、制御部２４から、スクリーンＳまでの距離を計測するように指示されると、測距制御部１０３は、投光ユニット１０１の投光角度ｗを０に設定し、同じようにして、演算部１０４は、同じような処理を行って、スクリーンＳまでの距離を、演算により、取得する。そして、投影面傾き計測装置１１は、演算部１０４が取得した距離を制御部２４に供給する。
図１に戻り、入出力コネクタ部１２は、画像信号を入力するための端子を備えたものである。入出力Ｉ／Ｆ１３は、信号の入出力を仲介するためのものである。
画像処理部１４は、種々の画像処理を実行するものである。画像処理部１４は、画像処理として、入出力コネクタ部１２、入出力Ｉ／Ｆ１３を介して供給された画像信号をシステムバスＳＢを介して取得し、取得した画像信号を予め設定されたフォーマットの画像信号に変換する。
また、画像処理部１４は、制御部２４からスクリーンＳの傾き角度θｓが供給され、自動台形補正を行うように指示されると、この自動台形補正を行うための変換パラメータを求める。
この台形補正は、スクリーンＳに投影する画像が理想投影面Ｓａに投影する画像と等しくなるように投影前の画像に対して行う補正、言い換えれば、スクリーンＳに投影される画像があたかも正面からみた画像となるように投影前の画像に対して行う補正である。
そして、画像処理部１４は、画像信号に対して、取得した変換パラメータを用いて自動台形補正を実行する。
ビデオＲＡＭ１５は、画像データを展開記憶するためのものである。表示エンコーダ１６は、画像処理部１４が変換した画像信号をビデオＲＡＭ１５に展開して記憶するものである。表示エンコーダ１６は、ビデオＲＡＭ１５に展開記憶した画像信号から、ビデオ信号を生成し、生成したビデオ信号を表示駆動部１７に供給する。
表示駆動部１７とＳＯＭ１８と投影レンズ１９と光源２１とは、光像をスクリーンＳに投光するものである。
表示駆動部１７は、表示エンコーダ１６から供給された画像信号に対応するように、フレームレートを、例えば３０［フレーム／秒］として、ＳＯＭ１８を時分割で表示駆動するものである。
ＳＯＭ１８は、例えば、複数のマイクロミラー（図示せず）によって構成され、時分割で光像を形成するためのものである。
投影レンズ１９は、ＳＯＭ１８で形成された光像をスクリーンＳに結像させるためのものである。この投影レンズ１９は、ズーム及びフォーカス調整を行うための機構部（図示せず）を備えている。投影レンズ１９は、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにプロジェクタ本体１ａの前面に取り付けられる。
レンズモータ２０は、投影レンズ１９に備えられた機構部を駆動することにより、ズームとフォーカスとを設定するためのモータである。
光源２１は、光をＳＯＭ１８に向けて出射するものであり、光源ランプ２１ａとリフレクタ２１ｂとからなる。光源ランプ２１ａは、超高圧水銀灯等からなり、高輝度の白色光を出射する。但し、光源ランプ２１ａは、近赤外線や紫外線の光を出射するものであってもよい。
リフレクタ２１ｂは、光源ランプ２１ａが出射した白色光をＳＯＭ１８方向に反射するためのものである。尚、光源２１には、光源ランプ２１ａの温度を検出する温度センサ（図示せず）が備えられている。温度センサは、光源ランプ２１ａの温度を示す温度検出信号を制御部２４に供給する。
キー／インジケータ部２２は、キーとインジケータとを備えたものであり、キーとして、電源キーと、ズームキーと、フォーカスキーと、「ＡＦＫ」キーと、入力切換キーと、メニューキーと、操作キーと、を備える（いずれも図示せず）。
電源キーは、電源のオン／オフするためのキーである。ズームキーは、ズームアップ及びズームダウンを指示するためのキーである。フォーカスキーは、プロジェクタ１に対して合焦位置の前方向及び後方向への移動を指示するためのキーである。
「ＡＦＫ」キーは、自動合焦（Automatic Focus）と自動台形補正の即時実行を指示するためのキーである。入力切換キーは、入出力コネクタ部１１の画像信号入出力用のコネクタを切換えるためのキーである。
メニューキーは、投影動作に関する各種メニュー項目の表示を指示するためのキーである。操作キーは、カーソルキー等、各種操作を指示するためのキーである。キー／インジケータ部２２は、これらのキーが押下されると、この操作情報を制御部２４に供給する。
また、キー／インジケータ部２２は、インジケータとして、電源／待機インジケータと、温度インジケータと、を備える（いずれも図示せず）。電源／待機インジケータは、電源のオン／オフ状態、画像信号の入力がない状態を表示するものであり、例えば、ＬＥＤを備える。電源／待機インジケータは、ＬＥＤを点灯／消灯、あるいは点滅させることにより、これらの状態を表示する。
温度インジケータは、光源ランプ２１ａの温度が投影に適した状態となっているか否かを示すためのものであり、例えば、ＬＥＤを備える。温度インジケータは、ＬＥＤを点灯／消灯、あるいは点滅させることにより光源ランプ２１ａの温度状態を表示する。
Ｉｒ受信部２３は、このプロジェクタ１のリモートコントローラ（図示せず）からの操作情報を示す赤外光信号を受信するものである。
制御部２４は、各部の動作制御を行うためのものである。制御部２４は、キー／インジケータ部２２、Ｉｒ受信部２３から操作情報が供給されると、この操作情報に基づいて各部を制御する。
具体的に、制御部２４は、キー／インジケータ部２２から、電源キーが押下された旨の操作情報が供給される毎に、プロジェクタ１の電源をオン、オフする。
制御部２４は、キー／インジケータ部２２から、「ＡＦＫ」キーが押下された旨の操作情報が供給されと、投影面傾き計測装置１１に、スクリーンＳまでの距離を計測するように指示し、投影面傾き計測装置１１から距離情報が供給されると、この距離情報に基づいてレンズモータ２０を駆動して自動合焦を行う。
また、制御部２４は、投影面傾き計測装置１１に、スクリーンＳの傾き角度θｓを検出するように指示する。そして、制御部２４は、投影面傾き計測装置１１から、検出されたスクリーンＳの傾き角度θｓが供給されると、画像処理部１４に、このスクリーンＳの傾き角度θｓを供給して、自動台形補正を行うように指示する。
そして、制御部２４は、光源２１に備えられた温度センサから供給された温度検出信号に基づいて、光源ランプ２１ａの温度が投影に適した状態となっているか否かを判別し、判別した結果に基づいて、キー／インジケータ部２２の温度インジケータを表示制御する。
画像記憶部２５は、作業に必要な画像データを記憶するためのものであり、例えばフラッシュメモリ等からなる。制御部２４は、画像記憶部２５に記憶された画像データを読出して表示エンコーダ１６へ送出し、読み出した画像データに基づく画像を投影させる。
スピーカ２６は、音声を出力するためのものである。音声処理部２７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、スピーカ２６を駆動して拡声放音させるためのものである。
次に実施形態１に係るプロジェクタ１の動作を説明する。
キー／インジケータ部２２の電源キーが押下されると、キー／インジケータ部２２は、この操作情報を制御部２４に供給し、制御部２４は、この操作情報に基づいてプロジェクタ１の電源をオンする。
プロジェクタ１に画像信号が供給されると、画像処理部１４は、供給された画像信号をシステムバスＳＢを介して取得し、取得した画像信号を予め設定されたフォーマットの画像信号に変換する。
表示エンコーダ１６は、画像処理部１４が変換した画像信号を展開して、ビデオＲＡＭ１５に記憶し、ビデオＲＡＭ１５に展開記憶した画像信号から、ビデオ信号を生成し、生成したビデオ信号を表示駆動部１７に供給する。
表示駆動部１７は、表示エンコーダ１６から供給された画像信号に対応するように、３０［フレーム／秒］のフレームレートでＳＯＭ１８を時分割で表示駆動する。
光源２１がこのＳＯＭ１８に光を照射すると、ＳＯＭ１８は、照射された光を反射する。ＳＯＭ１８で反射した光像は、投影レンズ１９を介してスクリーンＳに投影される。
「ＡＦＫ」キーが押下されると、キー／インジケータ部２２は、この操作情報を制御部２４に供給し、制御部２４は、投影面傾き計測装置１１に、プロジェクタ１からスクリーンＳまでの距離を計測するように指示し、投影面傾き計測装置１１から供給された距離情報に基づいて、レンズモータ２０を制御して、自動合焦を行う。
また、制御部２４は、投影面傾き計測装置１１に、スクリーンＳの傾き角度θｓを取得するように指示し、投影面傾き計測装置１１から、スクリーンＳの傾き角度θｓが供給されると、このスクリーンＳの傾き角度θｓを画像処理部１４に供給し、自動台形補正を行うように指示する。
画像処理部１４は、供給されたスクリーンＳの傾き角度θｓに基づいて変換パラメータを取得する。そして、画像処理部１４は、システムバスＳＢを介して取得した画像信号に対して、この変換パラメータを用いて自動台形補正を行う。スクリーンＳには、スクリーンＳが傾いていたとしても、あたかも正面からみた画像が表示される。
以上説明したように、本実施形態１によれば、投影面傾き計測装置１１は、投光ユニット１０１と入射角センサ１１１〜１１４とを備え、投光ユニット１０１がスクリーンＳ上に形成した投光スポットからの反射光の入射角度に基づいてスクリーンＳの傾き角度を取得するようにした。
従って、入射角センサ１１１〜１１４を用いて、プロジェクタ１（基準面１１ａ）とスクリーンＳの測距点Ｓ１，Ｓ２との距離を計測することができる。また、入射角センサ１１１〜１１４がレンズを不要とするものであるため、安価にすることができ、コストを削減することができる。
また、レンズが不要のため、焦点距離を設定するだけの奥行きサイズを確保する必要がなく、入射角センサ１１１〜１１４の奥行き方向のサイズを小さくすることができ、投影面傾き計測装置１１を小型化することができ、さらには、プロジェクタ１の小型化も可能となる。
（実施形態２）
実施形態２に係る投影面傾き計測装置は、入射角センサを１つだけ備えるようにしたものである。
実施形態２に係る投影面傾き計測装置１１の構成を図９に示す。
実施形態２に係る投影面傾き計測装置１１のセンサ部１０２は、入射角センサ１１２，１１４だけを備える。
図１０に示すように、投光ユニット１０１と入射角センサ１１２とは、水平方向Ｈに並べて配置され、投光ユニット１０１と入射角センサ１１２との配置間隔は、ｋ０に設定される。
また、投光ユニット１０１と入射角センサ１１２とは、垂直方向Ｖに並べて配置され、投光ユニット１０１と入射角センサ１１４との配置間隔は、ｋ０に設定される。
測距制御部１２１は、図１１に示すように、光を測距点Ｓ１，Ｓ２に投影するように投光ユニット１０１を制御する。
演算部１０４は、実施形態１と異なり、投光ユニット１０１の投光角度ｗと、入射角センサ１１２が検出した入射角度θと、投光ユニット１０１と入射角センサ１１２との配置間隔ｋ０と、に基づいて、入射角センサ１１２と投光ユニット１０１とを結ぶ水平方向Ｈの理想投影面Ｓａに対するスクリーンＳの傾き角度θｈを取得する。
但し、演算部１０４は、実施形態１と同様、数１〜数３に従い、このスクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈを取得する。演算部１０４は、垂直方向Ｖについても同じような演算を行い、スクリーンＳの垂直方向Ｖの傾き角度θｖを取得する。
以上説明したように、本実施形態２によれば、投影面傾き計測装置１１は、投光ユニット１０１と、入射角センサ１１２，１１４と、を備えることにより、プロジェクタ１の光軸に対するスクリーンＳの傾き角度θｈ，θｖを取得するようにした。
従って、入射角センサを２つ省くことができ、投影面傾き計測装置１１、プロジェクタ１のコストをさらに削減し、小型化することができる。
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、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態１では、投光ユニット１０１の赤外ＬＥＤを交流点灯させ、各入射角センサ１１１〜１１４の受光素子１２３の直流成分をカットすることにより外光の影響による精度低下を抑えることができる。上記実施形態２についても同様である。
また、投光ユニット１０１として、測距点Ｓ１，Ｓ２のそれぞれに光を投影する投光ユニット１０１と、垂直方向Ｖの２つの測距点のそれぞれに光を投影する投光ユニット１０１と、が個別に備えられてもよい。
また、センサ部１０２は、水平方向Ｈ、垂直方向Ｖに、それぞれ、投光ユニット１０１を中心に２組以上の入射角センサを備えるようにしてもよい。例えば、入射角センサの組を２つとして、それぞれ、長距離計測用、短距離計測用の入射角センサの組としておき、長距離計測用の組の２つの入射角センサの間隔を、短距離計測用の組の２つの入射角センサの間隔よりも広くしておく。
そして、プロジェクタ１とスクリーンＳとの距離が長い場合には、長距離計測用の組の入射角センサを選択し、短い場合には、短距離計測用の組の入射角センサを選択する。
このようにすれば、プロジェクタ１とスクリーンＳとの距離が長くても、短くても、その距離にかかわらず、計測精度を維持することができる。
また、実施形態１において、投光ユニット１０１は、入射角センサ１１１，１１２の中心、入射角センサ１１３，１１４の中心に配置されなくてもよい。例えば、入射角センサ１１１と投光ユニット１０１との間隔と入射角センサ１１２と投光ユニット１０１との間隔とが異なっていてもよい。
また、入射角センサ１１１，１１２、投光ユニット１０１の配置は、図４に示すようなものでなくてもよく、例えば、プロジェクタ本体１ａの前面部を前からみて、左から、入射角センサ１１１，１１２、投光ユニット１０１の順であってもよいし、投光ユニット１０１、入射角センサ１１１，１１２の順であってもよい。
実施形態２についても、同様であり、例えば入射角センサ１１２，１１４の代わりに、それぞれ、入射角センサ１１１，１１３を用いてもよい。
また、実施形態１において、水平方向Ｈの場合、演算部１０４は、２つの入射角センサ１１１，１１３が測距点Ｓ１，Ｓ２からの反射光を受光して検出した２つの入射角度θ及び投光ユニット１０１の投光角度ｗのうち、入射角センサ１１１，１１２の入射角度θ＝ａ，ｂを選択して、スクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈを取得するようにした。しかし、演算部１０４は、入射角センサ１１１，１１２のうちのいずれか一方の入射角度θと、投光角度ｗと、を選択してもよい。
また、演算部１０４は、入射角センサ１１１又は入射角センサ１１２の入射角θと投光ユニット１０１の投光角度ｗとに基づいて、あるいは、入射角センサ１１１，１１２と、投光ユニット１０１の投光角度ｗとに基づいてスクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈを演算するようにしてもよい。
また、実施形態１，２では、演算部１０４は、距離Ｘ１，Ｘ２を、それぞれ、測距点Ｓ１，Ｓ２と基準面１１ａとの距離とした。しかし、この距離Ｘ１，Ｘ２を、それぞれ、測距点Ｓ１，Ｓ２から投光ユニット１０１までの距離として、スクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈを演算するようにしてもよい。
また、センサ部１０２は、図５に示すような入射角センサ１１１〜１１４を備えたものに限られるものではない。例えば、センサ部１０２は、図１２に示すような入射角センサ１３０を備えてもよい。
この入射角センサ１３０は、２つの受光素子１３１，１３２を備え、２つの受光素子１３１，１３２は、パッケージ１３３内に収納される。
このパッケージ１３３には、スリット１３３ａが設けられ、２つの受光素子１３１，１３２は、このスリット１３３ａを介して、測距点からの光を受光する。２つの受光素子１３１，１３２とスリット１３３ａとの位置は、２つの受光素子１３１，１３２が受光面に対して垂直方向から光を受光したとき、２つの受光素子１３１，１３２の受光量が等しくなるように設定される。
受光した光の光軸が受光面に対して垂直であれば、受光した光の入射角度は０となり、２つの受光素子１３１，１３２の受光割合は１対１になる。
しかし、受光した光の軸が受光面に対して垂直でなければ、２つの受光素子１３１，１３２の受光割合は、１対１とはならない。演算部１０４は、この受光割合に基づいて演算を行い、受光した光の入射角度を取得する。
また、センサ部１０２は、図１３に示すような入射角センサ１４０を備えたものであってもよい。この入射角センサ１４０は、４つの受光素子１４１〜１４４を備え、受光素子１４１〜１４４は、パッケージ１４５内に収納される。
パッケージ１４５の上面には、図１３（ａ）に示すように、入射角センサ１４０の正面を視点として、十字状のスリット１４５ａが形成されている。４つの受光素子１４１〜１４４は、このスリット１４５ａを介して測距点からの光を受光する。
４つの受光素子１４１〜１４４とスリット１４５ａとの位置は、受光面に対して垂直方向から光を受光したとき、４つの受光素子１４１〜１４４の受光量が等しくなるように、設定される。
受光した光の光軸が受光面に対して垂直でなければ、受光した光の入射角度は０とはならず、４つの受光素子１４１〜１４４の受光量は等しくはならない。演算部１０４は、４つの受光素子１４１〜１４４の受光割合に基づいて演算を行い、受光した光の入射角度を取得する。
また、センサ部１０２は、図１４に示すような入射角センサ１５０を備えたものであってもよい。この入射角センサ１５０は、正四角錐の一部の形状を有し、４つの斜面を有するセンサ台１５５を備え、４つの受光素子１５１〜１５４は、それぞれ、このセンサ台１５５の４つの斜面に配置される。
このセンサ台１５５の底面を基準面１１ａとする。そして、受光した光の軸が基準面１１ａに対して垂直な垂直軸と受光した光の軸とが一致したとき、４つの受光素子１５１〜１５４の受光量は等しくなる。このときの入射角センサ１５０の入射角を０とする。
受光した光の入射角が０でなければ、受光した光の軸と基準面１１ａの垂直軸とが一致せず、４つの受光素子１５１〜１５４の受光割合は変化する。演算部１０４は、４つの受光素子１５１〜１５４の受光割合に基づいて、入射角度を取得する。
また、センサ部１０２は、図１５に示すような入射角センサ１６０を備えたものであってもよい。この入射角センサ１６０も、図１４に示す入射角センサ１５０と同様に、正四角錐の一部の形状を有し、４つの斜面を有するセンサ台１６５を備え、４つの受光素子１６１〜１６４は、それぞれ、このセンサ台１６５の斜面に配置される。
この入射角センサ１６０の底面を基準面１１ａとする。そして、受光した光の軸が基準面１１ａの垂直軸と受光した光の軸とが一致したとき、４つの受光素子１６１〜１６４の受光量は等しくなる。このときの入射角センサ１６０の入射角を０とする。
演算部１０４は、４つの受光素子１６１〜１６４の受光割合に基づいて、入射角度を取得する。
また、センサ部１０２は、図１６に示すように、プロジェクタ本体１ａの前面部の４隅に、入射角センサ１７１〜１７４を備えて構成されたものであってもよい。
この場合も、演算部１０４は、図１４、図１５に示す構成の入射角センサ１５０，１６０を備えた場合と同様に、入射角センサ１７１〜１７４の受光割合に基づいて演算を行うことにより、スクリーンＳ上の測距点からの反射光の入射角度を取得する。
また、上記実施形態１では、図４（ａ）に示すように、２つの入射角センサ１１１，１１２が、地平面に対して水平方向Ｈに配置され、また、２つの入射角センサ１１３，１１４が、垂直方向Ｖに配置されるものとして説明した。
しかし、水平方向Ｈ、垂直方向Ｖが既知であれば、２つの入射角センサ１１１，１１２、２つの入射角センサ１１３，１１４は、それぞれ、水平方向Ｈ、垂直方向Ｖに配置されなくてもよい。
但し、水平方向Ｈの傾き角度θｈ、垂直方向Ｖの傾き角度θｖを取得するためには、図１７に示すように２つの入射角センサ１１１，１１２のＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃが水平方向Ｈに配置され、２つの入射角センサ１１１，１１２のＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃが垂直方向Ｖに配置される必要がある。
そして、演算部１０４は、入射角センサ１１１，１１２が検出した入射角度を水平方向Ｈに射影変換して傾き角度θｈを取得し、入射角センサ１１３，１１４が検出した入射角度を垂直方向Ｖに射影変換して傾き角度θｖを取得する。
また、入射角センサ１１１，１１２間のセンサ配置方向Ｈ成分の距離が入射角センサ１１１，１１２の間隔ｋ０となり、入射角センサ１１３，１１４間のセンサ配置方向Ｖ成分の距離が入射角センサ１１３，１１４の間隔ｋ０となる。
このように、入射角センサ１１１〜１１４が図１７に示すように配置されても、理論的には、投影面傾き計測装置１１は、スクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈ，垂直方向Ｖの傾き角度θｖを取得することができる。
上記実施形態１では、入射角センサ１１１〜１１４の各Ｐ＋層１２３ｂと各Ｐ＋層１２３ｃとが同一の面積として説明した。しかし、各Ｐ＋層１２３ｂと各Ｐ＋層１２３ｃとが同一の面積でなくとも、入射角度を検出することができる。但し、この場合、各Ｐ＋層１２３ｂと各Ｐ＋層１２３ｃとの面積比は既知である必要がある。
また、上記実施形態１では、受光素子１２３の表面に対して光が垂直（θ＝０）に照射されたとき、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃの遮蔽面積が、それぞれ、全表面積の１／２となるように、入射角センサ１１１〜１１４の遮蔽膜１２６ｃがＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃを遮蔽し、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃに照射される光の量を制限するものとして説明した。
しかし、Ｐ＋層１２３ｂ，１２３ｃの遮蔽面積比が予め設定された比となるように、入射角センサ１１１〜１１４の遮蔽膜１２６ｃがＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃを遮蔽してＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃに照射される光の量を制限するようにしてもよい。
入射角センサ１１１〜１１４のＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃに対して光が垂直に照射されたときにＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃを遮蔽する遮蔽面積比は、入射角センサ１１１〜１１４の配置位置に基づいて予め設定される。入射角センサ１１１〜１１４の遮蔽膜１２６ｃは、この遮蔽面積比でＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃをそれぞれ遮蔽してＰ＋層１２３ｂ，１２３ｃに照射される光の量を制限する。
また、投影面傾き計測装置１１が取得する傾き角度は、この傾き角度θｈ，θｖでなくてもよい。例えば、スクリーンＳが傾いている方向に複数の測距点が設定されて、投影面傾き計測装置１１は、複数の測距点を結ぶ方向のスクリーンＳの傾き角度θｓを取得する。このようにしても、投影面傾き計測装置１１は、理想投影面Ｓａに対するスクリーンＳの傾き角度θｓを取得することができる。
また、上記実施形態１，２では、計測面傾き計測装置を、スクリーンＳの傾き角度θｓを検出する投影面傾き計測装置１１として説明した。しかし、計測面傾き計測装置は、投影面傾き計測装置１１に限られるものではなく、例えば、扇風機の前面、照明の照射面等を制御するため、これらの面を計測面として、その傾き角度を計測するようなものであってもよい。
１・・・プロジェクタ、１１・・・投影面傾き計測装置、１０１・・・投光ユニット、１０２・・・センサ部、１１１〜１１４・・・入射角センサ部、１０３・・・測距制御部、１０４・・・演算部
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る計測面傾き計測装置は、
光を投光する投光部と、
計測対象の計測面に設定された複数の投光点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各投光点に光を投光する毎に前記各投光点で反射した反射光をそれぞれ受光し、受光した反射光の入射角度を検出する固定された複数の入射角センサと、
前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度のみに基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備えたことを特徴とする。
前記傾き角度取得部は、
前記投光部が各投光点に光を投光する毎に、前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサの間隔に基づいて前記各投光点までの距離を取得してもよい。
前記複数の入射角センサは、地平面に対して水平方向に配置され、
前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記計測面の前記水平方向の傾き角度を取得するようにしてもよい。
前記複数の入射角センサは、地平面に対して垂直方向に配置され、
前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記計測面の前記垂直方向の傾き角度を取得するようにしてもよい。
前記複数の入射角センサは、入射角センサ同士間の間隔の異なる長距離計測用及び短距離計測用の２つ組からなるようにしてもよい。
本発明の第２の観点に係る計測面傾き計測装置は、
光を投光する投光部と、
計測対象の計測面に設定された複数の投光点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
前記投光部と予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各投光点に光を投光する毎に前記各投光点で反射した反射光を受光し、受光した反射光の入射角度を検出する固定された入射角センサと、
前記投光部が前記計測面上の各投光点に光を投光する毎に、前記投光制御部が制御した前記投光角度と、前記入射角センサが検出した入射角度のみに基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備えたことを特徴とする。
前記傾き角度取得部は、
前記投光部が各投光点に光を投光する毎に、前記投光制御部が制御した前記投光角度、前記入射角センサが検出した入射角度と、前記投光部と前記入射角センサとの配置間隔に基づいて前記各投光点までの距離を取得してもよい。
前記入射角センサは、
予め設定された間隔をもって配置されて、光を受光する面積が互いに等しくほぼ同一面上に形成された第１の受光部と第２の受光部と、
前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して光の入射方向に、予め設定された距離だけ離れて配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して平行光が垂直に照射されたときに、前記第１の受光部と前記第２の受光部とを、遮蔽面積が等しくなるように遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
前記第１の受光部と前記第２の受光部とに前記反射光が、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに垂直な垂直軸に対して角度をもって照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであってもよい。
前記光制限部材は、前記入射角センサの入射面側のパッケージに設けられた１つのスリットを構成し、
前記第１の受光部と前記第２の受光部と前記スリットはとの位置は、前記両受光部が受光面に対して垂直方向から前記スリットを介して光を受光したとき、前記両受光部の受光量が等しくなるように設定されているようにしてもよい。
前記入射角センサは、前記第１の受光部と前記第２の受光部を含む４つの受光部から構成され、
前記光制限部材は、前記入射角センサの入射面側のパッケージに設けられた１つの十字状のスリットを構成し、
前記４つの受光部と前記十字状のスリットとの位置は、前記４つの受光部が受光面に対して垂直方向から前記十字状のスリットを介して光を受光したとき、前記４つの受光部の受光量が等しくなるように設定されているようにしてもよい。
前記入射角センサは、
底面に対する角度が等しい複数の斜面を有するセンサ台と、
前記センサ台の各斜面に配置されて、光を受光する面積が互いに等しい第１の受光部と第２の受光部と、を備え、
前記センサ台の底面に対して垂直方向の垂直軸に対して、角度を持って前記反射光が照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであってもよい。
前記入射角センサは、
前記底面に対して凹面となる複数の斜面に配置されているようにしてもよい。
前記投光部は、赤外線を投光する赤外ＬＥＤであるようにしてもよい。
前記投光部は、光を交流点灯させるようにしてもよい。
前記投光部は、水平方向の複数の投光点に光を投影する投光ユニットと、垂直方向の複数の投光点に光を投影する投光ユニットと、が個別に備えられているようにしてもよい。
本発明の第３の観点に係るプロジェクタは、
実際に画像を投影する投影面を前記計測面として、前記計測面の傾き角度を計測する上述の計測面傾き計測装置と、
前記計測面傾き計測装置が取得した前記計測面の傾き角度に基づいて台形補正を行う画像処理部と、
前記画像処理部が台形補正を行った画像を前記計測面に投影する投影部と、を備えたことを特徴とする。
前記入射角センサは、本体の前面部の隅に備えられているようにしてもよい。
本発明の第４の観点に係る計測面傾き計測方法は、
入射角度を検出する固定された複数の入射角センサを用いた計測面傾き計測方法であって、
傾き角度計測対象の計測面に対する投光部の投光角度を制御して、前記投光部から前記計測面に設定された複数の投光点に光を投光するステップと、
予め設定された間隔をもって配置された複数の固定された受光点で前記各投光点から反射した反射光をそれぞれ受光し、前記複数の受光点で受光した反射光の複数の入射角度を前記複数の投光点毎に検出するステップと、
前記計測面上の各投光点毎にそれぞれ検出した前記複数の入射角度のみに基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明の第５の観点に係る計測面傾き計測方法は、
入射角度を検出する固定された入射角センサを用いた計測面傾き計測方法であって、
傾き角度計測対象の計測面に対する投光部の投光角度を制御して、前記投光部から前記計測面に設定された複数の投光点に光を投光するステップと、
前記投光部と予め設定された間隔をもって固定された受光点が配置されて、前記投光角度を制御する毎に、前記計測面上の各投光点で反射した反射光を前記受光点で受光し、受光した反射光の入射角度を検出するステップと、
前記計測面上の各投光点毎に制御した投光角度、前記検出した入射角度のみに基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
（実施形態２）
実施形態２に係る投影面傾き計測装置は、入射角センサを２つだけ備えるようにしたものである。
また、実施形態１において、水平方向Ｈの場合、演算部１０４は、２つの入射角センサ１１１，１１２が測距点Ｓ１，Ｓ２からの反射光を受光して検出した２つの入射角度θ及び投光ユニット１０１の投光角度ｗのうち、入射角センサ１１１，１１２の入射角度θ＝ａ，ｂを選択して、スクリーンＳの水平方向Ｈの傾き角度θｈを取得するようにした。しかし、演算部１０４は、入射角センサ１１１，１１２のうちのいずれか一方の入射角度θと、投光角度ｗと、を選択してもよい。

Claims (11)

  1. 光を投光する投光部と、
    計測対象の計測面に設定された複数の測距点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
    予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光をそれぞれ受光し、受光した反射光の入射角度を検出する複数の入射角センサと、を備え、
    各入射角センサは、
    光を受光する第１の受光部及び第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部に対して光の入射方向に予め設定された距離だけ離れて設置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して光が垂直に照射されたときに、前記第１の受光部と前記第２の受光部とを遮蔽する遮蔽面積比が前記入射角センサの配置位置に基づいて予め設定されて前記第１の受光部と前記第２の受光部とを遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
    前記第１の受光部と前記第２の受光部とが予め設定されたセンサ配置方向に配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに前記反射光が、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに照射された場合に、前記光制限部材により遮蔽されずに前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記両受光部に対する垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであり、
    前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサ間の前記センサ配置方向成分の距離に基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記各入射角センサの前記第１の受光部と前記第２の受光部とが配置された方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部をさらに備えた、
    ことを特徴とする計測面傾き計測装置。
  2. 前記複数の入射角センサのそれぞれの前記第１の受光部と前記第２の受光部とは、地平面に対して水平方向に配置され、
    前記傾き角度取得部は、前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサが配置された間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記計測面の前記水平方向の傾き角度を取得する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の計測面傾き計測装置。
  3. 前記複数の入射角センサのそれぞれの前記第１の受光部と前記第２の受光部とは、地平面に対して垂直方向に配置され、
    前記傾き角度取得部は、前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサが配置された間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記計測面の前記垂直方向の傾き角度を取得する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の計測面傾き計測装置。
  4. 光を投光する投光部と、
    計測対象の計測面の予め設定された方向に設定された複数の測距点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
    予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光をそれぞれ受光し、受光した反射光の入射角度を検出する複数の入射角センサと、
    前記投光部が各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサの間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備えた、
    ことを特徴とする計測面傾き計測装置。
  5. 光を投光する投光部と、
    計測対象の計測面の予め設定された方向に設定された複数の測距点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
    前記投光部と予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光を受光し、受光した反射光の入射角度を検出する入射角センサと、
    前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に、前記投光制御部が制御した前記投光角度を取得し、取得した前記投光角度、前記入射角センサが検出した入射角度及び前記投光部と前記入射角センサとの配置間隔に基づいて前記各測距点までの距離を取得し、複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備えた、
    ことを特徴とする計測面傾き計測装置。
  6. 前記入射角センサは、
    予め設定された間隔をもって配置されて、光を受光する面積が互いに等しくほぼ同一面上に形成された第１の受光部と第２の受光部と、
    前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して光の入射方向に、予め設定された距離だけ離れて配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して平行光が垂直に照射されたときに、前記第１の受光部と前記第２の受光部とを、遮蔽面積が等しくなるように遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
    前記第１の受光部と前記第２の受光部とに前記反射光が、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに垂直な垂直軸に対して角度をもって照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものである、
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の計測面傾き計測装置。
  7. 前記入射角センサは、
    底面に対する角度が等しい複数の斜面を有するセンサ台と、
    前記センサ台の各斜面に配置されて、光を受光する面積が互いに等しい第１の受光部と第２の受光部と、を備え、
    前記センサ台の底面に対して垂直方向の垂直軸に対して、角度を持って前記反射光が照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものである、
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の計測面傾き計測装置。
  8. 実際に画像を投影する投影面を前記計測面として、前記計測面の傾き角度を計測する前記請求項１乃至７のいずれか１項に記載の計測面傾き計測装置と、
    前記計測面傾き計測装置が取得した前記計測面の傾き角度に基づいて台形補正を行う画像処理部と、
    前記画像処理部が台形補正を行った画像を前記計測面に投影する投影部と、を備えた、
    ことを特徴とするプロジェクタ。
  9. 予め設定された方向に、予め設定された間隔をもって配置されて、光を受光する面積が互いに等しくほぼ同一面上に形成された第１の受光部と第２の受光部と、
    前記第１の受光部及び前記第２の受光部に対して光の入射方向に、予め設定された距離だけ離れて配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに対して平行光が垂直に照射されたときに、前記第１の受光部と前記第２の受光部とを、遮蔽面積が等しくなるように遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
    前記第１の受光部と前記第２の受光部とが予め設定された方向に配置され、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに前記反射光が、前記第１の受光部と前記第２の受光部とに垂直な垂直軸に対して角度をもって照射された場合に、前記第１の受光部が受光した光の受光量と前記第２の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成された複数の入射角センサを用いた計測面傾き計測方法であって、
    計測対象の計測面に対する投光点の投光角度を制御して、前記計測面に設定された複数の測距点に、前記投光点から光を投光するステップと、
    複数の入射角センサを予め設定された間隔で配置し、予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各測距点に光を投光する毎に前記各測距点で反射した反射光をそれぞれ受光させ、受光した反射光の入射角度を検出させるステップと、
    前記投光点から各測距点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサの間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得するステップと、
    複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の入射角センサの前記第１の受光部と前記第２の受光部とが配置された方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えた、
    ことを特徴とする計測面傾き計測方法。
  10. 傾き角度計測対象の計測面に対する投光点の投光角度を制御して、前記投光点から前記計測面に設定された複数の測距点に光を投光するステップと、
    予め設定された間隔をもって配置された複数の受光点で前記各測距点から反射した反射光をそれぞれ受光し、前記複数の受光点で受光した反射光の複数の入射角度を前記複数の測距点毎に検出するステップと、
    前記計測面上の各測距点毎にそれぞれ検出した前記複数の入射角度と前記反射光を受光する受光点の間隔とに基づいて前記各測距点までの距離を取得するステップと、
    複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えた、
    ことを特徴とする計測面傾き計測方法。
  11. 傾き角度計測対象の計測面に対する投光点の投光角度を制御して、前記投光点から前記計測面に設定された複数の測距点に光を投光するステップと、
    前記投光点と予め設定された間隔をもって受光点が配置されて、前記投光角度を制御する毎に、前記計測面上の各測距点で反射した反射光を前記受光点で受光し、受光した反射光の入射角度を検出するステップと、
    前記計測面上の各測距点毎に制御した投光角度、前記検出した入射角度及び前記投光点と前記受光点との配置間隔に基づいて前記各測距点までの距離を取得するステップと、
    複数の測距点までの距離に基づいて、前記複数の測距点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備えた、
    ことを特徴とする計測面傾き計測方法。
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