JP4098194B2 - 角度検出装置およびそれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、ライン型パッシブ測距装置を用いた角度検出装置およびそれを備えたプロジェクタに関する。

従来、液晶プロジェクタなどのプロジェクタを使用する場合、プロジェクタとスクリーンの位置関係により、投影画像に台形歪みと呼ばれる歪みが生じる不具合があった。この台形歪の補正技術としては、プロジェクタ内の映像回路で投影映像とは逆の台形歪のある画像を生成してそれを投影する電気的補正方法や、映像回路で生成する画像は補正せずにプロジェクタ内の投射光学系に含まれるコンデンサレンズの傾きを調整する光学的補正方法の２つの方法が一般的であった。

このような台形歪を自動的に補正する従来技術が、特開２０００−１２２６１７号公報や特開２００１−３３９６７１号公報、特開２００２−６２８４２号公報に記載されている。

特開２０００−１２２６１７号公報に記載された従来技術は、液晶プロジェクタ前面の異なる位置に設けた２つのアクティブ式測距センサでそれぞれスクリーンまでの距離を検出し、検出した２つの距離と２つの測距センサ間の距離に基づきスクリーンに対する液晶プロジェクタの傾斜角を算出し、この算出した傾斜角に基づき上述したような方法で台形歪を補正するものである。

特開２００１−３３９６７１号公報に記載された従来技術は、プロジェクタやスクリーンにジャイロなどの角度センサ回路を設け、この回路から得られた角度情報に基づき水平（左右）方向の台形歪み補正、垂直（上下）方向の台形歪み補正あるいは水平および垂直方向の複合された台形歪み補正を行うものである。

特開２００２−６２８４２号公報に記載された従来技術は、スクリーンの位置や傾きを検出するためにカメラを用い、カメラで撮影されたスクリーンの映像をスクリーン位置検出部で画像処理してスクリーンの位置や傾きを検出し、この検出したスクリーンの位置や傾きに応じて台形歪を補正するものである。
特開２０００−１２２６１７号（第４頁、図１） 特開２００１−３３９６７１号（第３頁、図１） 特開２００２−６２８４２号（第１０頁、図１）

特開２０００−１２２６１７号公報に記載された従来技術は、スクリーンに対する液晶プロジェクタの傾斜角を検出するために複数のアクティブ式測距装置を用いているので、画像投射用とは別に測距専用の発光素子が必要となるため構成が大きくなり、また測距用の発光素子を発光させるための電力が必要となるという問題があった。また、プロジェクタの投影画像が届く範囲において測距用の発光素子の光が届かない、またはプロジェクタの投影画像が届く範囲においてスクリーンで反射された測距用光が弱くなってしまう距離にスクリーンが存在する場合、測距精度が落ち、それに伴いスクリーンに対する液晶プロジェクタの傾斜角の検出精度が悪化してしまうという問題が生じていた。また、垂直方向の傾斜角度しか検出できないので、水平方向の傾斜に起因する台形歪を補正できなかった。

これに対して、特開２００１−３３９６７１号公報に記載された従来技術は、アクティブ式の測距装置を使わず、かつ水平および垂直方向の傾斜角を検出しているので、上述した不都合は生じないが、プロジェクタとスクリーンとの相対的な傾斜角を検出するためにプロジェクタとスクリーンの両方に角度センサを設けているため、構成が大きくなるという不都合が生じていた。

特開２００２−６２８４２号公報に記載された従来技術は、スクリーンに対する液晶プロジェクタの傾斜角を検出するためにカメラを用いるので、上述したアクティブ式の測距装置を用いた場合の不都合やプロジェクタとスクリーンの両方に角度センサを設けて構成が大きくなるという不都合は解消されるが、傾斜角を検出するためにカメラや複雑な画像処理を行う処理回路が必要となるという不都合があった。

本発明の目的は、角度検出専用の発光素子を用いない角度検出装置およびそれを備えたプロジェクタの構成の簡略化を図ることである。

第１の発明は、基線長だけ離して配置した１対のレンズと、上記１対のレンズにより生成される測定対象の１対の像の一方が結像する第１の受光領域と上記１対の像の他方が結像する第２の受光領域とを有し、上記第１および第２の受光領域中のそれぞれに複数の測距方向に対応した複数の測距演算領域が設定されているラインセンサと、上記第１の受光領域中の上記測距演算領域の上記ラインセンサの出力と上記第２の受光領域中の上記測距演算領域の上記ラインセンサの出力との出力に基づき上記複数の測距方向について測距演算する演算部とを備えたライン型パッシブ測距装置と、上記ライン型パッシブ測距装置が上記複数の測距方向について測距演算した演算結果中の異なる２つの測距方向についての演算結果と上記２つの測距方向に対応する上記第１の受光領域中の２つの上記測距演算領域間の距離に応じた値とに基づき上記基線長方向に対する上記測定対象の傾斜角を算出する傾斜角算出部とを含む角度検出装置である。このような構成によれば、カメラ等で利用されているライン型パッシブ測距装置を利用可能な簡便な傾斜角検出装置を実現できる。

第２の発明は、第１の発明において、上記第１の受光領域中の２つの上記測距演算領域間の距離に応じた値を、上記２つの測距演算領域の各々の上記基線長方向の中心位置の距離としている。このような構成によれば、角度検出に用いる上記第１の受光領域中の２つの上記測距演算領域間の距離に応じた値を容易に検出可能となり、角度検出の簡略化が図れる。

第３の発明は、第１の発明において、上記第１の受光領域中の２つの上記測距演算領域間の距離に応じた値は、上記２つの測距演算領域の各々に結像された像のコントラスト重心位置の距離としている。このような構成によれば、各測距演算領域に結像される像のコントラスト位置に起因する測距方向の微妙なずれを補償する角度検出が可能となり、角度検出精度の向上が図れる。

第４の発明は、上記測定対象を、画像が投影されるスクリーンとしている。このような構成によれは、基線長方向に対するスクリーンの傾斜角を検出可能となる。

第５の発明は、入力映像信号に基づき形成された画像をスクリーンに投影するプロジェクタであって、上記傾斜角度検出装置と、上記傾斜角度検出装置が算出した傾斜角に基づき上記スクリーン上の上記画像の歪み補正する画像歪み補正部とを含むプロジェクタである。このような構成によれば、プロジェクタとスクリーンとの相対的な傾斜角に応じた画像の歪みを簡単な構成で実現可能となる。

第６の発明は、第５の発明において、基線長方向が互いに異なる複数の上記ライン型パッシブ測距装置と、上記複数のライン型パッシブ測距装置の演算結果に基づいて上記スクリーンの複数方向の傾斜角を算出する上記角度検出装置とを備え、上記複数のライン型パッシブ測距装置が測距する際に、当該複数のライン型パッシブ測距装置の各基線長方向に対応する複数のパターンを備える調整用画像を投影する。このような構成によれば、調整用画像データ量の削減と測距時間の短縮が可能になる。

本発明によれば、カメラ等で利用されているライン型パッシブ測距装置を利用可能な簡便な傾斜角検出装置やスクリーンとの傾斜角度に応じて投影画像の台形歪み補正を行うプロジェクタの構成の簡略化が図れる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に示す一実施例に基づき説明する。

図１は、スクリーン１とプロジェクタ２との傾斜角を検出し、検出した傾斜角に基づきスクリーン１に投影される画像の台形歪みを補正するプロジェクタの例を示した図であり、図２はプロジェクタ２の正面図である。なお、傾斜角検出装置はプロジェクタに設けられるものに限るものではなく、またスクリーンとの傾斜角を検出するものに限るものでもない。

図１において、第１のライン型パッシブ測距装置３は、図２に示した１対のレンズ３１ａ、３１ｂと１対のレンズ３１ａ、３１ｂにより測定対象としてのスクリーン１の１対の像が結像する第１のラインセンサとしての後述する１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄを備えた撮像部３１と、１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄの出力に基づき互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部３２とを備え、スクリーン１までの距離を水平（左右）方向の複数ポイントで検出する。１対のレンズ３１ａ、３１ｂは水平方向に第１の基線長ｂだけ離して配置してある。

第２のライン型パッシブ測距装置４は、図２に示した１対のレンズ４１ａ、４１ｂと１対のレンズ４１ａ、４１ｂによりスクリーン１の１対の像が結像する第２のラインセンサとしての後述する１対のラインセンサ４１ｃ、４１ｄを備えた撮像部４１と、１対のラインセンサ４１ｃ、４１ｄの出力に基づき互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部４２とを備え、スクリーン１までの距離を垂直（上下）方向の複数ポイントで検出する。１対のレンズ４１ａ、４１ｂは垂直方向に第２の基線長ｂ’だけ離して配置してある。

第１、第２の傾斜角算出部としての制御回路５は、種々の制御や演算を行い、例えばライン型パッシブ測距装置３の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２（第１の基線長方向）との相対的な水平方向の傾斜角を算出するとともに、ライン型パッシブ測距装置４の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２（第２の基線長方向）との相対的な垂直方向の傾斜角を算出する。

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。

画像歪み補正部としての表示駆動部７は、制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づきコンデンサレンズを含む投射光学系８を調整して投影画像の台形歪みを補正する。

次に、図３を参照してライン型パッシブ測距装置（外光三角測距方式）３、４の動作原理を説明する。なお、ライン型パッシブ測距装置３とライン型パッシブ測距装置４は設置されている角度は異なるが、同一構成なので、説明を簡略化するため、本例ではライン型パッシブ測距装置３についてのみ説明する。なお、構成の対応関係を説明すると、ライン型パッシブ測距装置４の１対のレンズ４１ａ、４１ｂはライン型パッシブ測距装置３の１対のレンズ３１ａ、３１ｂに対応し、ライン型パッシブ測距装置４の１対のラインセンサ４１ｃ、４１ｄはライン型パッシブ測距装置３の１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄに対応し、ライン型パッシブ測距装置４の撮像部４１はライン型パッシブ測距装置３の撮像部３１に対応し、ライン型パッシブ測距装置４の演算部４２はライン型パッシブ測距装置３の演算部３２に対応する。

同図において、１対のレンズ３１ａと３１ｂは所定の基線長ｂだけ離して配設してあり、１対のレンズ３１ａと３１ｂから焦点距離ｆだけ離して配設された１対の光センサアレイ３１ｃと３１ｄに互いに異なる光路１Ａと１Ｂを介して測定対象（スクリーン）１の映像をそれぞれ結像させる。測定対象１は１対のレンズ３１ａ、３１ｂから正面方向に距離ＬＣだけ離れた位置に存在するものとする。

測定対象１が無限遠の位置に存在するとき一対の光センサアレイ３１ｃと３１ｄに結像される映像の中心は光センサアレイ３１ｃ、３１ｄ上のレンズ３１ａ、３１ｂの光軸に対応する基準位置（３１ｃ１、３１ｄ１）に結像されるが、測定対象１が無限遠位置よりも近づくと、これら基準位置（３１ｃ１、３１ｄ１）からαだけずれた位置に結像される。三角測距の原理から測定対象１までの距離ＬＣはＬＣ＝ｂｆ／αとなる。ここで、基線長ｂと焦点距離ｆは定数なので、ずれ量αを検出すれば距離ＬＣを測定できる。これが外光三角測距のパッシブ型測距装置の動作原理であり、この演算を演算部３２が行う。

基準位置からのずれ量αは、１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄから出力される１対の映像信号（映像データ列）ＩＬ、ＩＲからそれぞれ抽出した部分映像データ群ｉＬ、ｉＲについて図１に示した演算部３２が相関演算を行うことにより検出する。この相関演算は周知であるため詳細な説明は割愛するが、概要的には図３（ｂ）に示すように部分映像データ群ｉＬ、ｉＲを重ねたときに最も一致度が高くなる領域を、重ねる部分映像データ群ｉＬ、ｉＲを光センサアレイの並び方向に相対的にずらしながら検出していく演算である。

なお、相関演算を行う際、図３（ｂ）のように一方の部分映像データ群ｉＬを基準部として基準位置に応じて固定し、他方の部分映像データ群ｉＲを参照部としてずらしていくことにより、レンズ３１ａの光軸方向を測距方向とすることができる。しかしながら、測距方向を両レンズの中心位置からの方向とする場合は、一方の部分映像データ群ｉＬと他方の部分映像データ群ｉＲをそれぞれ相対的にずらしていくようにしても良い。

次に、図４を参照して正面と異なる方向を測距方向とする場合のライン型パッシブ測距装置の測距原理を説明する。

同図において、測定したい方向Ｃの無限遠位置に測定対象１が存在するときに１対の光センサアレイ３１ｃと３１ｄに結像される映像の中心を基準位置（３１ｃ２、３１ｄ２）とすると、測距方向Ｃにおいて測定対象１が無限遠位置よりも近づくと、これら基準位置（３１ｃ２、３１ｄ２）からαだけずれた位置に測定対象１の像が結像される。三角測距の原理から測定対象１までの距離ＬＲはＬＲ＝ｂｆ／（αｃｏｓβ）となる。なお、角度βは基線の垂線Ａに対する測距方向Ｃの傾き角であり、測定方向Ｃを決定することにより確定される角度となる。ここで、基線長ｂ、焦点距離ｆおよびｃｏｓβは定数なので、ずれ量αを検出すれば距離ＬＲを測定できる。これが正面と異なる方向を測距方向とする場合の測距原理である。

さらに、基線長を伸ばした直線から測定対象１までの距離ＬＲ’は、ＬＲ’＝ＬＲｃｏｓβ＝ｂｆ／αとなり、上記と同様にずれ量αを検出すれば距離ＬＲ’を測定でき、ＬＲ’を求める際は角度βが不要になる。

なお、この場合も、相関演算を行う際、図４（ｂ）のように一方の部分映像データ群ｉＬを基準部として固定し、他方の部分映像データ群ｉＲを参照部としてずらしていくことにより、レンズ３１ａの光軸に対して角度βだけずれた方向Ｃを測距方向とすることができる。よって、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つのライン型パッシブ測距装置で複数方向の距離を検出可能となる。

本例は、このようなライン型パッシブ測距装置３、４を利用してスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な傾斜角を検出するものである。

なお、１つのライン型パッシブ測距装置で複数方向の測距を行う際には、図５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）を設けるとともにラインセンサ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、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ている。なお、本例では測距方向をＲ（右）、Ｃ（中央）、Ｌ（左）の３方向としているが、測距方向はこれらに限らず適宜変更可能である。

次に、動作を説明する。

電源等が投入されると、制御回路５は画像データが入力しているか否かを判断し、画像データの入力があれば、投影画像生成部６にその画像データに応じた表示データを出力させ、表示駆動部７、投射光学系８を介して画像をスクリーン１に投影し、画像データの入力がなければ、制御回路５の内部に予め記憶してある調整用コントラスト画像データを投影画像生成部６に出力し、図１２に示すようにそのデータに応じた画像をスクリーン１に投影させる。この動作は、ライン型パッシブ測距装置３、４の測距精度の悪化を防ぐため、コントラストのある画像をスクリーン１に表示させるための動作である。このように、ライン型パッシブ測距装置３、４の測距精度（傾斜角検出）の悪化を防止するための投光をプロジェクタが本来有している画像投影機能を利用して行うので、専用の投光部が不要になり、構成の簡略化が図れる。また、画像投影に基づき測距するので、測距可能な距離が投影可能な距離に応じたものとなる。よって、測距限界距離と投影限界距離を合わせ込む必要がなくなる。

ここで、図１２を参照して調整用コントラスト画像について説明する。調整用コントラスト画像１００は、ライン型パッシブ測距装置３を用いてスクリーン１までの距離を算出するための水平方向パターン１０１と、ライン型パッシブ測距装置４を用いてスクリーン１までの距離を算出するための垂直方向パターン１０２とを備えており、各パターン１０１、１０２を互いに直交させて十字型パターンになるように配置している。水平方向パターン１０１は、幅が異なる２つの矩形状の黒色パターンを交互に第１の基線長方向に整列させたコントラストの高い形状となっており、ライン型パッシブ測距装置３が高精度に位相差を検出できる。同様に、垂直方向パターン１０２は、幅が異なる２つの矩形状の黒色パターンを交互に第２の基線長方向に整列させたコントラストの高い形状となっており、ライン型パッシブ測距装置４が高精度に位相差を検出できる。このように、調整用コントラスト画像１００が測距装置３及び４によってスクリーン１までの距離を測距する際に使用する水平方向パターン１０１と垂直方向パターン１０２とを備えているので、調整用コントラスト画像のデータ量を削減でき、また測距装置３及び４の測距動作を同時に行うことによって測距時間を短縮できる。

なお、調整用コントラスト画像１００は、図１２に示すような十字型パターンに限らず、例えば、図１３に示すように、水平方向パターン１０１と垂直方向パターン１０２とを互いに直交するように配置させたＴ字型パターン又はＬ字型パターンとしても良い。また、水平方向パターン１０１及び垂直方向パターン１０２を構成する幅が異なる矩形状のパターンの数及び色は上記に限らず、コントラストが高いパターンであれば適宜変更可能である。また、本例では図１２に示すように、水平方向パターン１０１及び垂直方向パターン１０２の幅が異なるパターンの互いの面積が異なっているが、各パターンの面積を同一にしても良い。

続いて、制御回路５はライン型パッシブ測距装置３、４を動作させ、各々にスクリーン１までの距離を複数方向において検出させる。

制御回路５は、ライン型パッシブ測距装置３の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な水平方向（第１の基線長方向）の傾斜角を算出するとともに、ライン型パッシブ測距装置４の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な垂直方向（第２の基線長方向）の傾斜角を算出する。

図６〜図１０は、上述した傾斜角の算出の一例を説明するための図である。なお、本例は、水平（左右）方向の傾斜角検出、垂直（上下）方向の傾斜角検出または水平および垂直方向の複合された傾斜角検出を行うものを含んでいるが、同様な方式で理解できるため、以降はライン型パッシブ測距装置３を用いた水平方向の傾斜角検出について説明する。

図６は、プロジェクタ内のライン型パッシブ測距装置３の事前調整処理を説明するための図である。本例で用いるライン型パッシブ測距装置３は、正面と異なる方向を測距方向とする場合、その測距演算結果として、本来の距離ではなく基線長を伸ばした直線から測定対象１までの距離（図４を例にすると、ＬＲでなくＬＲ’）を出力するものとする。よって、図６のように基線長ｂ方向と平行なチャート１上の測定対象１Ｄ、１Ｅおよび１Ｆを測距した場合、理想的には測定対象１Ｄ、１Ｅ、１Ｆまでの測距演算結果（位相差）は同一になるべきものであるが、実際には各測距演算領域における収差の影響等を受け、同一の結果となりにくい。そのため本例では、これらの演算結果が同一になるようにするための補正係数を予め測距方向毎に算出し、その補正係数を演算部内のＥＥＰＲＯＭ等に記憶しておき、測距演算の際に、この補正係数を利用にて測距演算結果のバラツキを補正するようにしている。よって、基線長ｂ方向と平行な直線上の測定対象１を測距した場合、いずれの測距方向（測距演算領域）で測距しても同一の演算結果すなわち基線長を伸ばした直線から測定対象１までの距離が得られるようになる。

図７は、上述したような調整を施してあるライン型パッシブ測距装置３用いて基線長ｂ方向（プロジェクタ２の水平方向）に対して角度（傾斜角）θ１だけ傾いているスクリーン１を測距した場合の例を示しており、測距演算領域３１ｃＲを使用した際の測距演算結果がＬＲ’、測距演算領域３１ｃＬを使用した際の測距演算結果がＬＬ’であり、スクリーン１上の測距地点１Ｄを通り基線長ｂと平行な直線をｂ１、スクリーン１上の測距地点１Ｆを通り基線長ｂと平行な直線をｂ２とし、測距地点１Ｆを通る直線ｂ１の垂線と直線ｂ１との交点をＧ、測距方向Ｒと直線ｂ１との交点をＨ、点Ｈを通る直線ｂ１の垂線とスクリーン１との交点を１Ｉとし、測距演算領域３１ｃＲと３１ｃＬとの間の距離をＤとしている。なお、本例では、測距方向Ｒと測距演算領域３１ｃＲとの交点を３１ｃＲ１、測距方向Ｌと測距演算領域３１ｃＬとの交点を３１ｃＬ１とし、点３１ｃＲ１と点３１ｃＬ１との間の距離を距離Ｄとしている。

このような状況において、測距地点１Ｆと点Ｇ間の距離は、ＬＲ’−ＬＬ’となる。つまり、距離ＬＲ’と距離ＬＬ’の差となる。

ここで、図８に示したように、角度θ１が小さい場合、測距地点１Ｆと点Ｇ間の距離と点Ｈと点１Ｉ間の距離はほぼ等しくなることに着目すると、点Ｈと点１Ｉ間の距離はＬＲ’−ＬＬ’とほぼ等しくなる。ここで、角度θ１は本例ではプロジェクタ２とスクリーン１との傾斜角であり、プロジェクタ２の投影画像をスクリーン１に投影する関係上、角度θ１があまり大きくなることは考えられず、実用上点Ｈと点１Ｉ間の距離がＬＲ’−ＬＬ’となるとみなしても大きな問題とならない。例えば、携帯可能なプロジェクタ２をスクリーン１に投影するような場合、使用者がプロジェクタを設置するので、使用者の設置により両者の大まかな角度調整が通常為されるものと思われる。

また、図９に示すように、測距地点１Ｄと点Ｈとレンズ３１ａの中心からなる３角形と点３１ｃＲ１と点３１ｃＬ１とレンズ３１ａの中心からなる３角形が相似なので、測距地点１Ｄと点Ｈとの距離は、ＬＬ’Ｄ／ｆとなる。

よって、図１０に示すように、測距地点１Ｄと点Ｈと点１Ｉで構成される直角３角形から傾斜角θ１は、
θ１=ａｒｃｔａｎ（（ＬＲ’−ＬＬ’）／（ＬＬ’Ｄ／ｆ））
から求めることが可能である。

なお、上記では測距演算領域３１ｃＲと３１ｃＬとの間の距離Ｄとして、点３１ｃＲ１と点３１ｃＬ１との間の距離を用いたが、例えば測距演算領域３１ｃＲの基線長方向の中心位置と測距演算領域３１ｃＬの基線長方向の中心位置の間の距離としても良い。この場合、測距演算領域上での測距方向との交点を検出する必要がなくなり、角度検出に用いる２つの測距演算領域間の距離に応じた値を容易に検出可能となり、角度検出の簡略化が図れる。

なお、角度検出に高い精度が求められる場合、角度検出に用いる２つの測距演算領域間の距離に応じた値として、各々の測距演算領域中のコントラスト重心位置の距離を用いるようにしてもよい。以下、この場合の例を図１１を参照して説明する。

周知のようにパッシブ式測距は、１対の映像を重ね合わせた際に最も一致度が高くなる状態を検出する動作を含むが、この一致度は１対の映像のコントラスト状態が一致しているか否かを検出するものである。

したがって、パッシブ式測距の場合、図１１のように、ある１つの測距演算領域３１ｃｎの設計上の測距方向が矢印Ｊ方向であった場合でも、測距演算領域３１ｃｎに結像される測距対象１の像が矢印Ｋ方向のみにコントラスト位置１Ｋが存在する像の場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｋ方向にずれ、測距演算領域３１ｃｎに結像される測距対象１の像が矢印Ｍ方向のみにコントラスト位置１Ｍが存在する像の場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｍ方向にずれる。また、測距演算領域３１ｃｎに結像される測距対象１の像が矢印Ｋ方向と矢印Ｍ方向にコントラスト位置１Ｋと１Ｍが存在する像の場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から測距演算領域３１ｃｎ上に結像された画像のコントラスト重心位置にずれる。

よって、角度検出に用いる２つの測距演算領域間の距離に応じた値として、各々の測距演算領域中のコントラスト重心位置の距離を用いれば、精度の高い距離Ｄを使用することができ、角度検出精度が向上する。なお、コントラスト重心位置の求め方としては、特開平８−７５９８５号公報により公知である。参考までに本例では以下の数式１から求める。

なお、本例ではラインセンサ３１ｃが有する一列に配列された受光素子にそれぞれ通し番号がふってある。

このように、カメラ等で利用されているライン型パッシブ測距装置を利用した簡便な傾斜角検出装置を実現できる。

傾斜角θ１とθ２が求まると、制御回路５は求めた傾斜角θ１とθ２を表示駆動部７に出力し、表示駆動部７は、制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づきコンデンサレンズを含む投射光学系８を調整して投影画像の台形歪みを補正する。

なお、本例では、制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づきコンデンサレンズを含む投射光学系８を調整して投影画像の台形歪みを光学的に補正するようにしているが、投影画像生成部６において制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づき投影映像とは逆の台形歪のある画像の表示データを生成して投影画像の台形歪みを電気的に補正するようにしてもよい。

このように、プロジェクタとスクリーンとの相対的な傾斜角に応じた画像の歪みをカメラ等で利用されているライン型パッシブ測距装置を利用した簡単な構成で実現可能となる。

制御回路５は、傾斜角θ１とθ２が求まるとライン型パッシブ測距装置３、４の動作を停止させ、角度検出動作と台形歪み補正動作を終了する。

なお、制御回路５は、一旦傾斜角θ１とθ２を求めた後、所定時間経過した時点で再びライン型パッシブ測距装置３、４を動作させ、再度傾斜角θ１とθ２を検出し、この検出した傾斜角θ１とθ２に基づき再び台形歪み補正動作を行うようにしてもよい。このようにすれば、間欠的に画像の歪みを補正するので、スクリーンやプロジェクタの設置状況等が変化してもその変化に応じた歪補正を自動的に行える。

なお、上記の例では、２つのライン型パッシブ測距装置を用いて異なる複数の方向についての傾斜角を検出し、各々の検出結果に基づき台形歪み補正を行うようにしたが、１つのライン型パッシブ測距装置を用いて１方向についての傾斜角を検出し、この検出した１つの傾斜角に基づき台形歪み補正を行うようにしてもよい。

また、上記の例では２つのライン型パッシブ測距装置で、異なる複数の方向として垂直方向と水平方向の２方向の傾斜角を検出するようにしたが、異なる複数の方向は垂直方向と水平方向に限らず、適宜変更可能である。

また、上記では測定対象をスクリーンとしたが、測定対象はスクリーンに限らず、適宜変更可能である。

また、本発明は上記実施例にのみ限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

本発明の一実施例を示したブロック図。 図１の正面図。 図１のライン型パッシブ測距装置の測距原理を示した図。 図１のライン型パッシブ測距装置の測距原理を示した図。 本例の１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄの複数の測距演算領域を示した図。 図１の傾斜角の検出方式を示した図。 図１の傾斜角の検出方式を示した図。 図１の傾斜角の検出方式を示した図。 図１の傾斜角の検出方式を示した図。 図１の傾斜角の検出方式を示した図。 図１の傾斜角の検出方式を示した図。 図１のライン型パッシブ測距装置での測距に使用される調整用コントラスト画像を示した図。 図１のライン型パッシブ測距装置での測距に使用される調整用コントラスト画像を示した図。

符号の説明

３ 第１のライン型パッシブ測距装置
３１ａ、３１ｂ 第１の１対のレンズ
３１ｃ、３１ｄ 第１のラインセンサ
３２ 第１の演算部
４ 第２のライン型パッシブ測距装置
４１ａ、４１ｂ 第２の１対のレンズ
４１ｃ、４１ｄ 第２のラインセンサ
４２ 第２の演算部
５ 第１、第２の傾斜角算出部
６ 画像歪み補正部
７ 画像歪み補正部

Claims (6)

1. 基線長だけ離して配置した１対のレンズと、上記１対のレンズにより生成される測定対象の１対の像の一方が結像する第１の受光領域と上記１対の像の他方が結像する第２の受光領域とを有し、上記第１および第２の受光領域中のそれぞれに複数の測距方向に対応した複数の測距演算領域が設定されているラインセンサと、上記第１の受光領域中の上記測距演算領域の上記ラインセンサの出力と上記第２の受光領域中の上記測距演算領域の上記ラインセンサの出力との出力に基づき上記複数の測距方向について測距演算する演算部とを備えたライン型パッシブ測距装置と、
   上記ライン型パッシブ測距装置が上記複数の測距方向について測距演算した演算結果中の異なる２つの測距方向についての演算結果と上記２つの測距方向に対応する上記第１の受光領域中の２つの上記測距演算領域間の距離に応じた値とに基づき上記基線長方向に対する上記測定対象の傾斜角を算出する傾斜角算出部と
   を含むことを特徴とする角度検出装置。
2. 請求項１において、上記第１の受光領域中の２つの上記測距演算領域間の距離に応じた値は、上記２つの測距演算領域の各々の上記基線長方向の中心位置の距離であることを特徴とする角度検出装置。
3. 請求項１において、上記第１の受光領域中の２つの上記測距演算領域間の距離に応じた値は、上記２つの測距演算領域の各々に結像された像のコントラスト重心位置の距離であることを特徴とする角度検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、上記測定対象は、画像が投影されるスクリーンであることを特徴とする角度検出装置。
5. 入力映像信号に基づき形成された画像をスクリーンに投影するプロジェクタであって、請求項４に記載の角度検出装置と、上記角度検出装置が算出した傾斜角に基づき上記スクリーン上の画像の歪み補正する画像歪み補正部とを含むことを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項５において、基線長方向が互いに異なる複数の上記ライン型パッシブ測距装置と、上記複数のライン型パッシブ測距装置の演算結果に基づいて上記スクリーンの複数方向の傾斜角を算出する上記角度検出装置とを備え、上記複数のライン型パッシブ測距装置が測距する際に、当該複数のライン型パッシブ測距装置の各基線長方向に対応する複数のパターンを備える調整用画像を投影することを特徴とするプロジェクタ。