JP4150300B2 - 角度検出装置及びそれを備えたプロジェクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライン式測距装置を利用した角度検出装置及びそれを備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタなどのプロジェクタを使用した場合、プロジェクタの投射光軸及びこのプロジェクタにより投影されるスクリーン平面の相対的な位置関係により、スクリーン上に投影された画像に台形歪みと呼ばれる歪みが生じる不具合がある。この台形歪みは、プロジェクタがスクリーン前方から画像を投射する際に、見る者の邪魔にならないようにプロジェクタの位置がスクリーンの中心からずらされるため、プロジェクタの投射光軸がスクリーン平面に対して垂直ではなく傾斜し、この結果、スクリーン上部がスクリーン下部よりもプロジェクタから遠く（又は近く）なることにより発生する。また、スクリーン右側がスクリーン左側よりもプロジェクタから遠く（又は近く）なることによっても発生する。
【０００３】
従来より、この台形歪を自動的に補正するために、スクリーン平面がプロジェクタ投射光軸に対して垂直な状態からどれだけ傾斜しているかを示す傾斜角度を自動的に検出して、検出された傾斜角度に応じて、プロジェクタ内部の映像回路において投影画像とは逆の台形歪を持つ画像を生成してそれを投影する電気的補正方法や、プロジェクタの投射光学系の投射レンズ（コンデンサレンズ）の傾きを調整する光学的補正方法が用いられている（特許文献１）。
【０００４】
プロジェクタの投射光軸がスクリーン平面に対して垂直な状態からどれだけ傾いているかの相対的な傾斜角度を自動的に検出するため、従来の角度検出装置としては、特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に記載されているものは、プロジェクタ本体１の正面の上下に所定距離だけ離間して配置された２つのアクティブ測距センサにより、スクリーンとのそれぞれの距離を測定して、相対的な傾斜角度を求めるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２０００−１２２６１７号公報（段落００４４及び図２参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された従来技術の角度検出装置では、２つの距離をアクティブ測距センサで測定して、プロジェクタの投射光軸がスクリーン平面に対して垂直な方向から傾いた相対的な傾斜角度を求める構成であるため、２つの距離測定の内のいずれか一方又は両方がノイズ等のために正しく測定されないと、傾斜角度の検出精度が悪化してしまい、正しく台形歪の補正ができないという問題点があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、ノイズ等が存在していても傾斜角度をできるだけ正確に検出できるようにして、従来の問題点を解決したライン式測距装置を利用した角度検出装置及びそれを備えたプロジェクタを提供することである。
【０００８】
なお、上記問題点を解決するために、本出願人は平成１４年１２月３日付けで特願２００２−３５１００４号を出願しているが、本発明はこの先願発明にも関連する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によれば、同一平面上に基線長だけ離間して配置された一対のレンズと、該一対のレンズから所定距離だけ離間して上記基線長方向に延びるように配置されて上記一対のレンズを介して測定対象がその上に結像されるラインセンサと、該ラインセンサからの出力に基づいて上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上において複数の異なる測距方向上にある上記測定対象上の複数の異なる位置までの距離をそれぞれ演算する演算部とを備えたライン型測距装置と、上記演算部の演算結果である距離の信頼性の有無を、上記複数の位置の内からいくつかの上記位置を含む小グループを形成して、該小グループに含まれる上記位置までの上記距離の大小に応じて上記小グループ内の上記演算結果の相互関係に基づく判定値により判定する判定部と、上記判定部で信頼性有りと判定された演算結果に基づき、上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で、上記の上記同一平面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度算出部とを含むことを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００１０】
本発明のかかる構成によれば、ライン式測距装置により測定対象上に直線的に並んだ複数の位置までの距離を測定する際、測定距離が直線的に変化するという原理に基づいて、測定対象上のいくつかの位置からなる各小グループ毎に測定された距離の相互の信頼性の有無を距離の大小に応じて判定することが可能なので、測定対象上の１つの位置までの距離測定がたとえノイズ等又は製造誤差に起因して正しくできない場合でもその影響を少なくすることができる。例えば、距離が大きい場合は三角測距法による測定誤差も大きいから測定距離が直線的に変化するという原理に基づく判定基準を比較的緩やかにし、距離が小さい場合は三角測距法による測定誤差も小さいから測定距離が直線的に変化するという原理に基づく判定基準を比較的厳格にする。このように、信頼性の有る測距結果を距離の大小に応じた判定基準で判定して角度検出に使用することで、ノイズや製造誤差の影響を少なくして精度の高い角度検出ができる。さらに、１つのライン式測距装置を備えることにより、測定対象上の互いに異なる複数の位置までの距離を測定することが可能となるため、従来装置のように測定位置の増大に応じて測距装置を増やす必要が無く、角度検出装置の構成が簡略化できる。
【００１１】
請求項２に記載された本発明によれば、請求項１に記載において、上記判定部は、上記演算結果が上記小グループ内の演算結果により決定されるべき所望の直線に対応しているか否かに基づいた判定値により、上記演算結果の信頼性の有無を判定することを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００１２】
本発明のかかる構成によれば、ライン式測距装置により測定対象上に直線的に並んだ複数の位置までの距離を測定する際、測定距離が直線的に変化するという原理に基づいて、いくつかの測距結果の小グループ内において、測定結果の距離が互いに直線的な関係を有するか否かにより、距離測定の演算結果の信頼性の有無を判定することで、測定対象上の１つの位置までの距離測定がノイズ等又は製造誤差に起因して正しくできない場合でもその影響を少なくすることができる。
【００１３】
請求項３に記載された本発明によれば、請求項１に記載において、上記判定部は、上記演算結果が上記小グループ内の上記演算結果により決定されるべき所望の信頼性判定領域内に含まれるか否かに基づいた判定値により、上記演算結果の信頼性の有無を判定することを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００１４】
本発明のかかる構成によれば、ライン式測距装置により測定対象上に直線的に並んだ複数の位置までの距離を測定する際、測定距離が直線的に変化するという原理に基づいて、いくつかの測距結果の小グループ内において、測定結果の距離が互いに直線的な関係を有するか否かにより、距離測定の演算結果の信頼性の有無を判定することが可能となり、測定対象上の１つの位置までの距離測定がノイズ等又は製造誤差に起因して正しくできない場合でもその影響を少なくすることができる。
【００１５】
請求項４に記載された本発明によれば、請求項２に記載において、上記小グループが互いに隣接した３つの位置を含み、上記判定部が、上記３つの位置の両端の２つの位置の演算結果により決定されるべき上記所望の直線に、真中の位置の演算結果が対応しているか又は含まれるかに基づいた判定値により判定することを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００１６】
請求項５に記載された本発明によれば、請求項３に記載において、上記小グループが互いに隣接した３つの位置を含み、上記判定部が、上記３つの位置の両端の２つの位置の演算結果により決定されるべき上記信頼性判定領域内に、真中の位置の演算結果が対応しているか又は含まれるかに基づいた判定値により判定することを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００１７】
本発明のかかる構成によれば、上記小グループが互いに隣接した３つの位置を含み、上記判定部が、測定対象である平面的物体上の位置の測定距離が直線的に変化するという相互関係に基づいているかどうかを判定可能なように、両端の２つの位置の測距結果により決定されるべき所望の直線又は信頼性判定領域内に、真中の位置の測距結果が対応しているか又は含まれるかを判定して、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値以上逸脱している場合は信頼性無しと判定して以後の角度検出処理からは排除し、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値内に留まっている場合は信頼性有りと判定して以後の角度検出処理に使用する。この結果、精度の高い角度検出装置が達成できる。
【００１８】
請求項６に記載された本発明によれば、請求項２又は３のいずれかにおいて、上記ラインセンサは、上記一対のレンズにより生成される上記測定対象の一対の像の一方が結像される第１受光領域及び上記一対の像の他方が結像される第２受光領域を有し、上記第１受光領域中に上記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、上記演算部は上記第１受光領域中の上記測距演算領域からの出力及び上記第２受光領域からの出力に基づいて上記複数の測距方向について測距演算することを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００１９】
本発明のかかる構成によれば、ラインセンサが測定対象の一対の像をそれぞれ結像する第１及び第２受光領域を有し、第１受光領域内に複数の測距演算領域を設定して、各測距演算領域に結像された像と対応した像を第２受光領域内で検出することで、複数の測距演算領域に対応した複数の測距方向にある測定対象の平面的物体上の位置までの距離測定を簡潔な構成で達成できる。
【００２０】
請求項７に記載された本発明によれば、請求項６において、上記小グループが互いに隣接した３つの測距方向に対応した位置を含み、上記判定部が、上記３つの測距方向の両端の測距方向に対応した位置の２つの演算結果により決定されるべき所望の直線的関係に、真中の測距方向に対応した位置の演算結果が対応しているか否かに基づいた判定値により判定することを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００２１】
本発明のかかる構成によれば、判定部が、測定対象上の位置の測定距離が直線的に変化するという相互関係に基づいているかどうかを判定するため、両端の２つの位置の測距結果により決定されるべき所望の直線関係に、真中の位置の測距結果が対応しているか又は含まれるかを判定して、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値以上逸脱している場合は信頼性無しと判定して以後の角度検出処理からは排除し、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値内に留まっている場合は信頼性有りと判定して以後の角度検出処理に使用する。この結果、精度の高い角度検出装置が達成できる。
【００２２】
請求項８に記載の本発明によれば、請求項１乃至７のいずれかに記載において、上記測定対象が、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が提供される。
【００２３】
本発明のかかる構成によれば、測定対象が画像が投影されるスクリーンであるから、このスクリーンの傾斜角度を検出してスクリーン上の画像の歪みを補正するために使用できる。
【００２４】
請求項９に記載の本発明によれば、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８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度に基づいて上記スクリーン上の上記画像の歪みを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が提供される。
【００２５】
本発明のかかる構成によれば、プロジェクタとスクリーンの相対的な傾斜角度に起因する画像の歪みを簡単な構成で自動的に正確に補正することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態による角度検出装置を備え、検出したスクリーン１の傾斜角度に基づいてスクリーン１に投影される画像の台形歪を電気的に補正するプロジェクタ２の概略ブロック図を示す。本実施の形態による角度検出装置は、水平面内及び垂直面内において、スクリーン１に対するプロジェクタ２の傾斜角度を検出するため、プロジェクタ２からスクリーン１平面上の水平方向及び垂直方向に並んだ複数の位置までの距離を測定する第１パッシブ型ライン式測距装置３及び第２パッシブ型ライン式測距装置４を備える。パッシブ型測距装置は、自らが発光したり送信したりせずに、スクリーン１に投影された画像を受光して距離を測定する。ライン式測距装置は、複数の光検出器セルが直線状に配列されたラインセンサを有する。
【００２８】
図２は、図１に示すプロジェクタ２の正面を示す平面図である。なお、本実施の形態の角度検出装置は、プロジェクタに設けられるものに限定されるものではなく、また、スクリーンとの傾斜角度を検出するものに限られるものでもなく、一般に、平面的物体との相対的な傾斜角度検出に適用できる。プロジェクタ２は本発明の角度検出装置が用いられる用途の一例である。
【００２９】
図２に示すように、図１の第１パッシブ型ライン式測距装置３は、プロジェクタ２の正面を構成する平面上に、水平方向に延びた第１の基線長ｋ（図４）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を有する。同じく第２パッシブ型ライン式測距装置４は、プロジェクタ２の正面を構成する同じ平面上に、撮像部３１の水平方向と直交する垂直方向へ延びて第２の基線長ｋ’（図示せず）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を有する。図２に示すように、プロジェクタ２の正面を構成する同じ平面上には、さらに投射光学系の投射レンズ（コンデンサレンズ等を含んでもよい。）８が設けられていて、スクリーン１上に画像を投射する光を照射する。投射レンズ８の光軸はプロジェクタ２の正面を構成する平面に対して垂直の関係にある。
【００３０】
図１を再び参照する。投射レンズ８からスクリーン１へ照射される光軸がスクリーン１平面に対して垂直の位置関係にあれば、スクリーン１の上下（又は左右）は、投射レンズ８からの距離が等しく、スクリーン１上の画像には台形歪は発生しない。しかし、実際は、上述の通り、プロジェクタ２は、スクリーン１の前方から照射する際に見る者の邪魔にならないように、スクリーンの中心からは下又は上方に偏移されて置かれるため、プロジェクタ２の投射レンズ８からスクリーン１へ照射される投射光軸はスクリーン１平面に対して垂直の位置関係から傾斜している。
【００３１】
このため、スクリーン１の上下は、投射レンズ８からの距離が異なり、よって、スクリーン１上に投影された画像に台形歪を生ずる。上述の通り、この台形歪を補正するためには、投射レンズ８の光軸の傾斜を光学的に補正するか、又は、台形歪で小さく（大きく）投射される部分を大きく拡大（小さく縮小）する画像処理を電気回路で行なう電気的補正が、特許文献１に記載されているように行なわれる。
【００３２】
しかし、これらの補正を自動的に行なうためには、まず、投射レンズ８の光軸がスクリーン１の平面の垂直方向から傾斜した傾斜角度、すなわち、プロジェクタ２の正面を構成する平面に対するスクリーン１の平面の傾斜角度、を自動的に正確に測定することが必要である。
【００３３】
本発明の角度検出装置は、以下に詳細に説明するように、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４を備えて、プロジェクタ２の正面からスクリーン１上の水平（第１パッシブ型ライン式測距装置３の基線長方向に対応）及び垂直（第２パッシブ型ライン式測距装置４の基線長方向に対応）方向に沿った複数の位置までの距離を測定することにより、プロジェクタ２の正面を構成する平面に対するスクリーン１の平面の傾斜角度を、水平面内及び垂直面内において正確に測定することができる。
【００３４】
第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４は、それぞれ演算部３２及び４２を有し、それぞれ撮像部３１及び４１からの出力信号が入力される。演算部３２及び４２からの出力信号は本発明の構成を含んだ制御回路５に入力される。制御回路５は、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４を制御すると共に、図示しないパーソナル・コンピュータ等の機器から入力画像を入力して画像情報を出力する投影画像生成部６及び投射レンズ８へ画像出力する表示駆動部７を制御する。制御回路５は、本発明に従って演算部３２及び４２からの出力に基づいてプロジェクタ２の正面を構成する平面に対するスクリーン１のそれぞれ水平方向及び垂直方向の相対的な傾斜角度を算出する。次ぎに、制御回路５は、算出された傾斜角度に基づいて、台形歪を補正するように投影画像生成部６及び／又は表示駆動部７を制御して、スクリーン１の上下及び／又は左右に投影される画像の拡大又は縮小をする。しかし、上述した通り、台形歪の光学的補正又は電気的補正自体は公知であるので（例えば、特許文献１を参照）、これ以上説明しない。制御回路５及び演算部３２及び４２は、１つのマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９で構成することができる。
【００３５】
プロジェクタ２は、メモリ部１０を有し、本発明の構成に必要なデータや命令を記憶していて、制御回路５及び演算部３２及び４２等に随時にデータや命令を供給し又は制御回路５及び演算部３２及び４２等からデータを受取る。メモリ部１０は、不揮発性のフラッシュメモリ等及び揮発性のＲＡＭ等の２つのタイプのメモリ装置を含み、本発明に必要な命令や長期的に使用されるデータは不揮発性のメモリ装置に記憶され、一時的にのみ使用されるデータは揮発性のメモリ装置に記憶される。
【００３６】
次ぎに図３を参照して、本実施の形態によるプロジェクタ２の構成を機能ブロックを使用して説明する。なお、説明の簡潔にするために、第１パッシブ型ライン式測距装置３の構成についてのみ説明するが、第２パッシブ型ライン式測距装置４も同様に構成されている。プロジェクタ２の正面を構成する平面上に、水平方向に基線長ｋ（図４）だけ離間された一対のレンズ３１ａ及び３１ｂの下には、これらのレンズ３１ａ及び３１ｂから焦点距離ｆ（図４）だけ離間されて、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄがそれぞれ基線長ｋ（図４）方向に沿って配置されている。ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄは直線状に配列された所定数、例えば、１０４個、の光検出素子（画素）を有する一対のラインＣＣＤ又はその他のライン型撮像素子である。撮像部３１から、出力部３１ｅを介して、レンズ３１ａ及び３１ｂによりラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各画素上に結像された画像の光量に対応した電気信号が直列的に出力される。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換部３２ａは、撮像部３１の出力部３１ｅから出力されたアナログ電気信号をデジタル信号に変換する。ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄからのデジタル化された出力信号はそれぞれ映像データ信号列ＩＬ及びＩＲとして、メモリ領域３２ｂ内にその後の処理のために記憶される。従って、メモリ領域３２ｂ内にはそれぞれ１０４個のデータ列から成る一対の映像データ信号列ＩＬ及びＩＲが記憶される。メモリ領域３２ｂはメモリ部１０内に設けても良い。
【００３８】
フィルタ処理部３２ｃは、ラインセンサ出力信号から直流成分を取除いて（フィルタリング）、画像に対応した空間周波数成分だけを含んだ有用な信号に映像データ信号列ＩＬ及びＩＲを変える。相関演算部３２ｄは、後で図４及び図５を参照して説明するように、映像データ信号列ＩＬ及びＩＲ内から空間的に近接した例えば２６個の画素グループからなる部分映像データ群ｉＬｍ（基準部）及びｉＲｎ（参照部）をそれぞれ選択的に取り出して、データの一致度を計算するために両部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎを互いに比較する。例えば、一方の部分映像データ群ｉＬｍを基準部として固定して、他方の部分映像データ群ｉＲｎを参照部としてＩＲ内で画素を１つずつすらしながら、互いに比較を繰り返す。最大相関度検出部３２ｅは、一対の映像データ信号列ＩＬ及びＩＲ内で最もデータの一致度の高い２つの部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎを検出する。
【００３９】
補間演算部３２ｆは、最大相関度検出部３２ｅで得られた最大の一致度の部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎの位置間隔を、既知の補間方法により画素ピッチ単位の位置間隔よりもより正確な位置間隔に補間する。この補間演算部３２ｆにより補間された位置間隔に基づいて、位相差検出部３２ｇは、一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像された同一の測距対象物体の一対の像の相対的なずれ量（位相差）を算定する。
【００４０】
コントラスト重心演算部３２ｈは、後で図１２を参照して説明するように、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像された画像のコントラスト重心を求める。信頼性判定部３２ｉは、算定された両ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像された位置の相対的なずれ量（位相差）の信頼性を判定する。この信頼性の判定は、例えば、もし、距離測定対象の物体が両ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に正しく結像されているならば、最大相関度検出部３２ｅにおいて得られる一致度が所定値以上となるはずである。従って、もし、最大相関度検出部３２ｅにおいて得られる一致度がたとえ相対的に最高であったとしても、所定値未満の一致度であれば信頼性が低いとして、信頼性判定部３２ｉでその測定結果を排除する。もし、最大相関度検出部３２ｅにおいて得られる一致度が所定値以上であると、データの信頼性有りとして、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫと設定する。以上の撮像部３１及び演算部３２の構成は周知であり、例えば、特許文献２及び特許文献３に記載されているため、これ以上の説明は省略する。
【００４１】
【特許文献２】
特許第３２３０７５９号公報
【特許文献３】
特公平４−７７２８９号公報
【００４２】
プロジェクタ２は、さらに本発明の実施の形態による制御回路５を有し、後で詳細に説明するように、空間的に隣接したいくつかの測定位置の小グループの測距結果の信頼性を距離に応じて判定するための相互信頼性判定部５１と、測距結果から傾斜角度を求めるための演算を行なう角度演算部５３を含む。角度演算部５３で算出されたスクリーン１の傾斜角度に基づいて、台形歪みを補正するための補正量が、投影画像生成部６及び／又は表示駆動部７に与えられる。これによりスクリーン１上の台形歪みが補正される。なお、メモリ部１０がマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９と接続されていて、本実施の形態に必要な命令コード及びデータの保存及び提供を行なう。
【００４３】
次ぎに図４を参照して、パッシブ型ライン式測距装置３及び４の動作原理（外光三角測距方式）を説明する。第１パッシブ型ライン式測距装置３は、プロジェクタ２の正面を構成する平面上に水平方向へ延びて基線長ｋだけ離間された一対のレンズ３１ａ及び３１ｂと、この基線長ｋからレンズ３１ａ及び３１ｂの焦点距離ｆだけ離間して基線長ｋ方向と同じ水平方向に沿って延びた一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを含んでいる。第１パッシブ型ライン式測距装置３は、基線長ｋとラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを含んだ平面（水平面）内に位置するスクリーン１の平面上の複数の位置の距離を測定して、基線長ｋとラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを含んだ平面（水平面）内において、プロジェクタ２の正面とスクリーン１平面との間の相対的な傾斜角度を算出する。
【００４４】
他方、第２パッシブ型ライン式測距装置４は、プロジェクタ２の正面を構成する平面上に垂直方向へ延びた基線長ｋ’（図示せず）だけ離間された一対のレンズ４１ａ及び４１ｂと、この基線長ｋ’（図示せず）からレンズ４１ａ及び４１ｂの焦点距離ｆだけ離間して基線長ｋ’（図示せず）方向と同じ垂直方向に沿って延びた一対のラインセンサ４１ｃ（図示せず）及び４１ｄ（図示せず）を含んでいる。第２パッシブ型ライン式測距装置４は、基線長ｋ’（図示せず）とラインセンサ４１ｃ（図示せず）及び４１ｄ（図示せず）を含んだ平面（垂直面）内に位置するスクリーン１の平面上の複数の位置の距離を測定して、基線長ｋ’（図示せず）とラインセンサ４１ｃ（図示せず）及び４１ｄ（図示せず）を含んだ平面（垂直面）内において、プロジェクタ２の正面とスクリーン１平面との間の相対的な傾斜角度を算出する。
【００４５】
説明を簡潔にするため、ここでは第１パッシブ型ライン式測距装置３についてのみ説明をして、第２パッシブ型ライン式測距装置４については説明を省略するが、動作原理が同じであるため同じ説明が第２ライン型パッシブ測距装置４についても、水平方向を垂直方向に置き換えるだけで適用される。
【００４６】
図４（ａ）において、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂが、プロジェクタ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ｋだけ離間して配置されている。プロジェクタ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ｋ方向（水平方向）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て、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により距離測定対象のスクリーン１上のある位置の画像１Ａが結像される。
【００４７】
図４（ａ）においては、スクリーン１上の測定位置１Ａ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。
【００４８】
もし、測定位置１Ａ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１Ａ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。
【００４９】
次ぎに、測定位置１Ａ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、距離ＬＣに達すると、測定位置１Ａ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からずれ量αだけずれた位置に結像される。
【００５０】
三角測距法の原理から、測定位置１Ａまでの距離ＬＣは、ＬＣ＝ｋｆ／αで求められる。ここで、基線長ｋ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３１ｄ上の基準位置３１ｄｘからのずれ量αを検出すれば、距離ＬＣが測定できる。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。ずれ量αの検出及びＬＣ＝ｋｆ／αの演算は、図１中の演算部３２で実行される。
【００５１】
すなわち、ラインセンサ３１ｄの基準位置３１ｄｘからのずれ量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映像データ信号列ＩＬ及びＩＲからそれぞれ抽出した部分映像データ群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。この相関演算は周知である（例えば、特許文献２参照）。
【００５２】
このため、相関演算については詳細な説明を省略して以下の概要的な説明に留める。図４（ｂ）に示すように、相関演算は、部分映像データ群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、重ね合わせる部分映像データ群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からの部分映像データ群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からの部分映像データ群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映像データ群ｉＲｎを探す。最も一致度の高い部分映像データ群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と間の間隔がずれ量αである。
【００５３】
ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各々は、後述するように所定数の光検出器セル（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、ずれ量αは、部分映像データ群ｉＲｎの映像データ信号列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１Ａまでの距離ＬＣを、ずれ量αを検出することにより測定できる。
【００５４】
次ぎに、図５を参照して、図４とは異なる方向にある測定位置１Ｂまでの距離ＬＲ’及びＬＲを測定する原理を説明する。図５（ａ）に示すように、測定位置１Ｂが、異なる方向の光路Ｃ及び光路Ｄ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。
【００５５】
もし、測定したい方向Ｃの無限遠位置に測定位置１Ｂが存在すると仮定した場合、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂにより一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像される測定位置１Ｂの像の中心を、互いに基線長ｋだけ離間した基準位置３１ｃｙ及び３１ｄｙとする。次ぎに、この無限遠位置にある測定位置１Ｂが測距方向Ｃに沿って近づいて図５（ａ）の位置に来ると、レンズ３１ａにより結像される測定位置１Ｂの像のラインセンサ３１ｃ上の基準位置３１ｃｙには変化ないが、レンズ３１ｂにより結像される測定位置１Ｂの像のラインセンサ３ｄｃ上の位置は基準位置３１ｄｙからずれ量α’だけずれる。
【００５６】
三角測距の原理から、測定位置１Ｂまでの距離ＬＲは、ＬＲ＝ｋｆ／（α’ｃｏｓβ）となる。なお、角度βは、基線長ｋの垂直線、すなわち、レンズ３１ａの光軸３１ａｘ、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である。基線長ｋ、焦点距離ｆ及びｃｏｓβは既知の値なので、ずれ量α’を検出すれば、距離ＬＲを測定できる。
【００５７】
レンズ３１ａ及び３１ｂが配置されたプロジェクタ２の正面を構成する同一平面（基線長ｋ方向）から測定位置１Ｂまでの距離ＬＲ’は、ＬＲ’＝ＬＲｃｏｓβ＝ｋｆ／α’で求められる。すなわち、距離ＬＲ’は、ずれ量α’を検出すれば、既知の値である基線長ｋ及び焦点距離ｆから求めることができる。すなわち、距離ＬＲ’を測定するためには、角度βは不要である。
【００５８】
ずれ量α’を検出するためには、上述した相関演算を行なう。図５（ｂ）に示すように、一方のラインセンサ３１ｃからの基準位置３１ｃｙに対応する部分映像データ群ｉＬｍを基準部として位置を固定し、他方のラインセンサ３１ｄからの部分映像データ群ｉＲｎを参照部として位置を１画素づつずらして互いに重ね合せて行くことにより、最も基準部ｉＬｍのデータと最も一致度の高いデータを持つ参照部ｉＲｍを見つける。
【００５９】
ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各々は、後述するように所定数の光検出器セル（画素）を直線上に所定長に配列した一対のラインＣＣＤで構成されているから、ずれ量α’は、部分映像データ群ｉＲｎの映像データ信号列ＩＲ内の位置（画素番号）及び部分映像データ群ｉＬｍの映像データ信号列ＩＬ内の位置（画素番号）と画素ピッチから容易に求めることができる。
【００６０】
なお、上述した相関演算の方法において、一方のラインセンサ３１ｃからの部分映像データ群ｉＬｍを基準部として固定し、他方のラインセンサ３１ｄからの部分映像データ群ｉＲｎを参照部としてその位置を１画素ずつずらして互いの一致度の高さを検査するとした。しかし、測距方向を両レンズ３１ａ及び３１ｂの中間位置からの方向とする場合は、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上で部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎの位置を共に反対方向に移動させながら、部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｍ間で互いの一致度の高さを検査するようにしてもよい。
【００６１】
次ぎに図６を参照して、一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの内、１方のラインセンサ３１ｃを詳細に説明する。他方のラインセンサ３１ｄはラインセンサ３１ｃと同様に構成されている。図６に示すように、ラインセンサ３１ｃは多数、例えば、１０４個の光検出器セル（画素）が直線的に配列されたリニアＣＣＤ（電荷結合素子）又はその他の線形の撮像素子で構成されている。１０４個の光検出器セル（画素）は、図６中左端から右端へ順に画素番号が付けられている。これらの光検出器セル（画素）は、隣接する２６個単位のグループにより７つの測距演算領域を３１ｃ１（１〜２６）、３１ｃ２（１３〜３８）、３１ｃ３（２７〜５２）、３１ｃ４（３９〜６４）、３１ｃ５（５３〜７８）、３１ｃ６（６５〜９０）及び３１ｃ７（７９〜１０４）を構成している。但し、括弧内の数は光検出器セル（画素）番号である。各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７は、その２６個の光検出器セル内、前半が前隣りの測距演算領域に含まれ且つ後半が後隣りの測距演算領域に含まれていて、各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７は両隣の測距演算領域と互いに半分ずつ重複している。
【００６２】
各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７内の光検出器セル（画素）からの信号は、図４及び図５中のラインセンサ３１ｃの映像データ信号列ＩＬの各部分映像データ群ｉＬｍに対応する。各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７の中心位置ａ（１３）、ｂ（２６）、ｃ（３８）、ｄ（５２）、ｅ（６４）、ｆ（７８）及びｇ（９０）の各々は（但し、括弧内は画素番号である）、測距方向を定める基準位置となる。この結果、本実施の形態のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを使用した測距装置３は、基準線ｋと同じ平面（水平面）内にあるスクリーン１上の７つの離間した位置までの距離を測定することができる。ただし、実際の測距方向は、図３のコントラスト重心演算部３２ｈにより後述する通り、測距演算領域内でのコントラスト重心位置により補正され得る。図６には、他方のラインセンサ３１ｄに対応する基準位置ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’及びｇ’が示されていて、参照部としてラインセンサ３１ｃ中の測距演算領域と相関演算する際のずれ量を求める際に使用される。
【００６３】
本発明により距離測定するスクリーン１上の複数の異なる位置は、７つに限る必要はなく、適宜、適当な数、例えば１１とすることも、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの画素数又は測距演算領域の数を適当に選択することで可能である。
【００６４】
例えば、１６２個の光検出器セル（画素）数のラインＣＣＤを用いて２７個の光検出器セル（画素）グループ単位で１１の測距演算領域を設けていも良い。各領域は２７個の画素数の内、１３乃至１４個の画素が隣接する測距演算領域と重複して使用される。この例では、スクリーン１上の基準線方向（水平方向）に沿った１１の複数の位置の内の１つを選択することができる。
【００６５】
次ぎに図７を参照して説明する。図７は、ライン型測距装置３及び４の初期調節をするため、プロジェクタ２のスクリーン１の相互の位置関係を所定の位置関係にした様子を示す。すなわち、プロジェクタ２からの投射光軸がスクリーン１に垂直になるように、スクリーン１を予め基線長ｋ及びｋ’に対して平行にして、プロジェクタ２からライン式測距装置３及び４の初期調節に適した画像を投射する。初期調節とは、例えば、レンズ３１ａ及び３１ｂは収差を持つ。このため、スクリーン１上の基線長ｋ方向に沿った異なる測定位置がラインセンサ３１ｃ及び３１ｄに結像する際、直線上に結像されるのでなく、実際は、歪む。初期調節はこのレンズ収差による歪みを補正するための補正係数を計算して、メモリ部１０に記憶して、以後の演算部３２及び４２により使用する。ライン式測距装置３は、ラインセンサ３１ｃ上の７つの測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７を使用して、７つの測距方向のスクリーン１上の距離を測定する。簡潔にするため、図７中においては７つの方向の内、ラインセンサ３１ｃ上の３つの測距演算領域３１ｃ３、３１ｃ５、３１ｃ７に対応した３つの測距方向のスクリーン１上の１Ｃ、１Ｅ、１Ｇの位置のみを図示している。
【００６６】
ライン式測距装置３は水平面においてスクリーン１平面の基線長ｋ方向に対する傾斜角度を測定し、ライン式測距装置４は垂直面内においてスクリーン１平面の基線長ｋ’（図示しない）方向の傾斜角度を測定する。説明の簡潔のためにライン式測距装置３による水平面においてスクリーン１平面の基線長ｋ方向に対する傾斜角度の測定についてのみ説明する。しかし、本実施の形態の説明はライン式測距装置４によるスクリーン１の垂直面内の傾斜角度の測定にも同様に適用される。
【００６７】
次ぎに図８乃至図１１を参照して、パッシブ型ライン式測距装置３を用いて、スクリーン１の傾斜角度を測定する方法を説明する。説明の簡略のために、ラインセンサ３１ｃの２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７の２つの測距方向Ｃ及びＧを用いて、これら２つの測距方向Ｃ及びＧにあるスクリーン１平面上の２つの測定位置１Ｃ及び１Ｇまでの２つの距離ＬＲ’及びＬＬ’を、図５で説明した方法で測定する。本実施の形態では２つの距離ＬＲ’及びＬＬ’しか測定しないが、実際は、７つ（又は１１）の測距方向にあるスクリーン１上の７個（又は１１個）の測定位置までの距離が測定される。
【００６８】
スクリーン１上の測定位置１Ｃや１Ｇは、パッシブ型ライン式距離測定に適した画像であるならば、プロジェクタ２の電源が投入された時に投射レンズ８を介してスクリーン１に最初に投影される製造メーカーのロゴマーク等を含んだ画像でもよく、また、プロジェクタ２の動作中に定期的に角度検出操作する際には、スクリーン１上の測定位置１Ｃ及び１Ｇは、スクリーン１上に投射されている任意の画像であってもよい。
【００６９】
ラインセンサ３１ｃの２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７のそれぞれの測距方向Ｃ及びＧの基準位置ｃ（３８）及びｇ（９０）間の距離Ｌは、その括弧内の画素番号及び画素ピッチより予め知られている値である。
【００７０】
基線長ｋに平行な直線ｋ２上にある測定位置１Ｃから測定位置１Ｇを通る基線長ｋに平行な直線ｋ１上に垂直に下ろした点をＣ’とした場合、測定位置１Ｃ〜点Ｃ’間の距離は、ＬＲ’−ＬＬ’に等しい。このＬＲ’−ＬＬ’の大きさは、スクリーン１の傾斜角度θ１があまり大きくない場合、直線ｋ１上で測定位置１Ｇから距離（ＬＬ’＊Ｌ／ｆ）にある点をＣ”として、点Ｃ”からの直線ｋ１と直交する線とスクリーン１との交点１Ｃ’とした場合の、距離１Ｃ’−Ｃ”と近似できる。通常は、予め人手等によりスクリーン１とプロジェクタ２の相対的な位置関係は調整されていることが多いから傾斜角度θ１はあまり大きくならず、多くの場合にこの近似は妥当である。測定位置１Ｇと点Ｃ”とレンズ３１ａの中心とで構成される三角形と基準位置ｃとｇおよびレンズ３１ａの中心とで構成される三角形とは相似の関係にあり、ラインセンサ３１ｃ上の２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７の２つの基準位置ｃ（３８）及びｇ（９０）間の距離Ｌは、測定位置１Ｇ〜点Ｃ”間の距離に対応しているから、この傾斜角度θ１の値は、相似形の関係と三角関数を使用して、
θ１＝ａｒｃｔａｎ｛（ＬＲ’−ＬＬ’）／（ＬＬ’＊Ｌ／ｆ）｝
と求めることができる。
【００７１】
従って、プロジェクタ２の制御回路５により、上式の演算をすることにより、水平面内におけるスクリーン１とプロジェクタ２の基線長ｋ方向の傾斜角度θ１を算出できる。この傾斜角度θ１の大きさに基づいて、図１の制御回路１が投影画像生成部６及び／又は表示駆動部７に、画像の台形歪みを補正する指示を与えることができる。しかし、上式から求められる傾斜角度θ１は、測定位置１Ｇ及び１Ｃまでの距離測定結果ＬＲ’及びＬＬ’の精度に依存する。本発明は、この測距結果の精度及び信頼性を距離の大小に応じた判定基準を使用することで高めて、正確な角度検出を行なうことができるようにする。これは、三角測距法では、遠距離では近距離に較べて実距離への誤差量が大きく、もし、遠距離も近距離も同じ判定基準を使用すると、遠距離では判定基準が常に厳しすぎるか、近距離では判定基準が常に緩すぎるかのどちらかになる問題を解決するためである。
【００７２】
例えば、基線長ｋ＝６．４５ｍｍ、焦点距離ｆ＝１３．２ｍｍ、画素ピッチが０．０１５ｍｍのラインセンサ３１ｃと３１ｄを使用した場合に、位相差検出方式により算出されたシフト（ずれ）量αの誤差が０．０４シフト（画素数）であったとする。この時、距離１ｍでのシフト（ずれ）量αが５．６７６シフト（画素数）であると、＋０．０４シフト（画素数）ずれた場合、実距離換算で０．９９３ｍとなり、実距離誤差は０．００７ｍとなる。しかし、これを距離１０ｍ相当で考えた場合、シフト（ずれ）量αが０．５６７６シフト（画素数）、よって、＋０．０４シフト（画素数）ずれた場合、９．３４２ｍとなり、実距離誤差は０．６５８ｍとなる。
【００７３】
このため、本発明では、後で図１８を参照して詳述するように、測距結果の信頼性を判定するために、隣接する３つの位置の距離が直線上にある相互関係を有するかどうかの判定基準を、距離の大小に応じて、近距離の場合は厳しくし、遠距離の場合は緩やかにしている。
【００７４】
なお、図８において、測定距離を、各測定位置１Ｃ及び１Ｇから基線長ｋ方向に下ろした垂直線ＬＲ’及びＬＬ’の長さに代えて、レンズ３１ａから各測距方向Ｄ及びＧに沿った各測定位置１Ｃ及び１Ｇまでの長さとしてもよい。この場合については図１３において説明する。
【００７５】
もし、角度検出に高い精度が求められる場合には、角度検出に用いる２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７の基準値ｃ（３８）及びｇ（９０）間の距離Ｌに代えて、各々の測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７中のコントラスト重心位置の距離を使用しても良い。
【００７６】
図１２を参照して、図３のコントラスト重心演算部３２ｈによるコントラスト重心位置を用いた距離測定を説明する。周知のように、パッシブ式測距は、２つのラインセンサ上に結像される一対の映像を重ね合せた時に最も一致度が高くなる場所を検出する動作を含むが、この一致度は一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。
【００７７】
従って、パッシブ式測距は、図１２に示すようにある１つの測距演算領域３１ｃｎの設計上の測距方向が矢印Ｊ方向である場合、もし、測距演算領域３１ｃｎ上に結像される測距対象の像が矢印Ｋ方向のみにコントラスト位置１Ｋが存在する像である場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｋ方向にずれる。もし、測距演算領域３１ｃｎ上に結像される測距対象の像が矢印Ｍ方向のみにコントラスト位置１Ｍが存在する像である場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｍ方向にずれる。さらに、測距演算領域３１ｃｎ上に結像される測距対象の像が矢印Ｋ方向及び矢印Ｍ方向にコントラスト位置１Ｋ及び１Ｍが存在する像である場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から測定演算領域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。
【００７８】
従って、角度検出に使用する２つの測距演算領域間の距離に対応した値として、各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Ｌ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は、特許文献４に記載されており、公知である。
【００７９】
【特許文献４】
特開平８−７５９８５号公報
参考までに、本実施の形態においてコントラスト重心位置を求める数式１を以下に示す。
【００８０】
【数１】

ここで、Ｌ（）：基準部３１ｃ側センサーデータ
Ｓａ ：基準部３１ｃ側受光素子最小Ｎｏ．
Ｗｎ ：部分群の受光素子数
ｔ ；整数（一般的に１〜４）
ノイズの影響を解除するためには、差分の絶対値が所定値（ノイズキャンセルレベル）以下の場合は、総和に加えない。
なお、ラインセンサ３１ｃの一列に配列された受光素子（画素）にはそれぞれ一連の通し番号（画素番号）がふってある。
【００８１】
次ぎに図１３を参照して、別の方法によるパッシブ型ライン式測距装置３を用いて傾斜角度θ１の計算方法を説明する。図１３に示すように、パッシブ型ライン式測距装置３の基線長方向（プロジェクタ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、図５で説明した方法により、ラインセンサ３１ｃの測距演算領域３１ｃ７の測距方向に沿って測距演算して算出されたスクリーン１までの距離がＬ１、測距演算領域３１ｃ３の測距方向に沿って測距演算して算出されたスクリーン１までの距離がＬ２とする。予め知られている測距演算領域３１ｃ３の測距方向と基線長方向に垂直な方向とがなす角度をβとし、同じく予め知られている測距演算領域３１ｃ７の測距方向と基線長方向に垂直な方向とがなす角度をγとする。傾斜角度θ１は、次式で計算される。
【００８２】
θ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ２ｃｏｓβ−Ｌ１ｃｏｓγ）／（Ｌ１ｓｉｎγ＋Ｌ２ｓｉｎβ）
【００８３】
次ぎに、図１４を参照して説明する。本実施の形態によるパッシブ型ライン式測距装置３により距離が測定される測距方向は、ラインセンサ３１ｃが例えば１０４画素列を有するラインＣＣＤの場合は例えば７つであり（１６２画素列を有する場合は例えば１１）、従って、７つの測距方向にある測定対象のスクリーン１上の７つの位置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇまでの距離が測定される。本実施の形態のライン式測距装置３が測定する距離、すなわち、測距結果は、スクリーン１平面上の基線長ｋ方向（水平方向）に沿った７つの測定位置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇからそれぞれ、基線長ｋを含む平面に下ろした垂線の長さである（例えば、図５のＬＲ’又は図８のＬＬ’、ＬＲ’に対応する長さ）。このパッシブ型ライン式測距装置３により測定された測距結果に基づいて、プロジェクタ２は上記されたθ１を求めるための２つの式の内の前者を使用して、スクリーン１の傾斜角度θ１を算出する。
【００８４】
しかしながら、パッシブ型ライン式測距装置３により、複数の測定位置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇから基線長ｋ方向に下ろした垂線の長さ（例えば、図５のＬＲ’又は図８のＬＬ’、ＬＲ’の距離）を測定した場合、測定対象のスクリーン１平面上の７つの位置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇまでの距離は、信頼性判定等のさまざまな手段により正確な測定値が得られるように補正しても、なお、図１５（ａ）に示されるように、測距離演算領域３１ｃ１、３１ｃ２、３１ｃ３、３１ｃ４、３１ｃ５、３１ｃ６及び３１ｃ７（各領域の下の括弧内の数字は、図３のコントラスト重心演算部３２ｈにより計算された各領域のコントラスト重心位置画素の番号）を横軸として、測定された距離（測距結果）を縦軸に取って示される、丸点の位置にある距離として測定される。
【００８５】
測距結果が、スクリーン１平面上の複数の測定位置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ及び１Ｇから基線長ｋ方向に下ろした垂線の長さである場合（図５のＬＲ’又は図８のＬＬ’、ＬＲ’の場合）、本来ならば直線的に変化するはずであるが、現実の測距結果は、図１５（ａ）の丸点に示すように必ずしも直線的に変化しない。このような直線関係からの逸脱は製造誤差や測定時のノイズ等に起因する。
【００８６】
スクリーン１平面上の複数の測距結果は、本来はほぼ直線的に変化する関係にあり、この直線的変化から１つの傾斜角度θ１が一義的に算出されるべきである。しかし、実際は、ノイズ及び製造誤差等のさまざまな原因により、直線関係から逸脱した測距結果が図１５（ａ）に示すように発生する。このため、複数の測距結果からスクリーン１の正確な傾斜角度θ１を一義的に算出することが困難となる。本発明はこの問題点を解決するため、測距結果が直線的に変化するという上記原理を用いて、測定対象の平面的物体上に直線的に並んだ複数の位置までの距離を測定する場合、直線的関係から逸脱した測距結果をデータの信頼性が無いとして排除して、直線関係を有する測距結果だけを使用して精度の高い角度検出を行なう。この際、前述したように三角測距法による測距結果は遠距離ほど測定誤差が大きくなるから、信頼性の有無の判定は、位置が近距離にある場合は比較的厳しい判定基準を使用し、位置が遠距離にある場合は比較的緩い判定基準を使用する。
【００８７】
図１６に、本発明の原理を説明するため、図６に示されたパッシブ型ライン式測距装置３のラインセンサ３１ｃ内の距離を測定するために使用される測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７を、模式的に示す。本実施の形態のラインセンサ３１ｃ内の各演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７は、隣りの演算領域と互いに半分の画素数を共有する関係になっている。例えば、領域３１ｃ１と領域３１ｃ２は半分の画素数を互いに共有し、領域３１ｃ２と領域３１ｃ３は互いに半分の画素数を共有している。図１６は、このような本実施の形態で使用される図６のラインセンサ３１ｃ内の測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７間の画素の重複関係を、重複した部分を上側に配した模式図で示す。
【００８８】
図１６に示すような測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７を有するラインセンサ３１ｃにより、スクリーン１のような平面上の直線的に並んだ複数の位置を測距する場合、領域３１ｃ１により測定された距離、領域３１ｃ２により測定された距離、及び領域３１ｃ３により測定された距離の３者の関係は、領域３１ｃ１と領域３１ｃ３により測定された距離の平均値が、領域３１ｃ２により測定された距離に等しくなる。何故ならば、測定対象は平面的物体であるため、その上に直線的に並んだ位置までの測距結果は直線的関係を有するからである。すなわち、測距結果同士は相互関係を有する。この相互関係は測定対象が平面的物体であることから起因する。一般的に、このようなラインセンサのＮ番目の測距演算領域とＮ＋１番目の測距演算領域とＮ＋２番目の測距演算領域でもって、スクリーン１のような平面物体上のある直線に沿った複数の位置を距離を測定した場合、Ｎ番目の領域による測定距離とＮ＋２番目の領域による測定距離の平均値Ｓは、その中間のＮ＋１番目の領域による測定距離Ｔとほぼ等しくなるはずである。
【００８９】
本発明は、上記原理を用いて、複数の隣接した測距演算領域の測距結果から、中間の測距演算領域の測距結果Ｔが両隣の測距演算領域の平均値Ｓと所定の判定値以上離間している場合は、これらの測距演算領域の測距結果は信頼性が無いと判定して、以後の演算処理から排除する。すなわち、以下の（１）若しくは（２）により、測距結果の相互関係に基づく信頼性を判定する。
（１）｜Ｔ−Ｓ｜＜判定値の時は信頼性有り、｜Ｔ−Ｓ｜≧判定値の時は信頼性無し。又は、
（２）｜Ｔ／Ｓ−１｜＜判定値の時は信頼性有り、｜Ｔ／Ｓ−１｜≧判定値の時は信頼性無し。
【００９０】
但し、判定値の大きさは、前述したように三角測距法による測距結果は遠距離ほど測定誤差が大きくなるから、位置が近距離にある場合は比較的厳しい判定値を使用し、位置が遠距離にある場合は比較的緩い判定値を使用する。すなわち、距離が設定値よりも大きい場合は、比較的大きい値の判定値を使用し、距離が設定値以下の場合は、比較的小さな判定値を使用する。
【００９１】
図１５（ａ）に示すように、上記相互関係（１）又は（２）に基づく信頼性判定を、Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２（但し、図１５（ａ）においてはＮ＝１〜５の自然数）の各３つの測距演算領域を含む５つの小グループ毎について行なう。そうすると、測距演算領域３１ｃ４の測距結果の値が両隣の測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ５の測距結果と直線関係に無いことが判明する。直線関係の有無は、小グループの両端の測距結果の平均値を真中の測距結果と比較してみれば容易に判定できる。すなわち、小グループ内の測距結果が直線関係にあれば、両端の測距結果の平均値Ｓと真中の測距結果Ｔとの差は所定の範囲内にあるはずである。このようにして、小グループ毎に両端の測距結果の平均値Ｓと真中の測距結果Ｔとの差が所定の範囲内にある場合は、ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ２＝ＯＫと設定し、所定範囲外である場合は、ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ２＝ＮＧと設定した例が、図１５（ｂ）の表に示されている。ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ２＝ＮＧと設定された測距結果を以後の角度検出処理から排除すれば、より精度の高い角度検出ができる。
【００９２】
もし、図１５（ｂ）において、ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ２＝ＯＫと設定された測距結果が２つ以上なければ、上記の角度検出はできなくなってしまうので、ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ２＝ＯＫと設定された測距結果が１つ以下の場合は、ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ１＝ＯＫと設定された測距結果が２つ以上あれば、これらＣＯＮＦ＿ＦＩＧ１＝ＯＫと設定された測距結果を使用して、角度検出を行なうことになる。
【００９３】
さらに、小グループ毎に平均化された測距結果の値を使用すれば、より精度の高い角度検出ができる。例えば、図１５（ｂ）に示されるＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ及びＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＯＫの５つの測距結果から、互いに隣接した３つの測距演算領域３１ｃ２、３１ｃ３、３１ｃ４及び３１ｃ３、３１ｃ４、３１ｃ５同士等の２つの小グループ毎の平均化された値を使用して、上述した式から傾斜角度θ１を求める。もし、傾斜角度θ１が複数求められれば、そのうち最大値と最小値を除いた中央値又はその平均値を傾斜角度θ１として、傾斜角度を決定することができる。
【００９４】
なお、プロジェクタ２の投射レンズ８を含む投射光学系が自動焦点機構を有していて、スクリーン１までの距離を自動的に検出して、スクリーン１上に投射された画像の自動焦点を行なう場合、スクリーン１までの距離としては、図１５（ｂ）に示されるＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＯＫの４つ測距結果内の最大値及び最小値を除いた中央値又はそれらの平均値を選ぶことができる。もし、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＯＫの測距結果の数が少ない場合には、図１５（ｂ）に示されるＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫの測距結果から、最大値及び最小値を除いた中央値又はそれらの平均値の距離を選ぶこともできる。代替的に、測距結果の平均値、又は、ラインセンサ３１ｃの中央の測距演算領域３１ｃ４の測距結果がＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＯＫの場合（図１５（ｂ）の場合は異なる）は、それを使用してもよい。このようにして、精度の高い距離検出ができる。
【００９５】
次ぎに、図１７及び図１８に示されるフローチャートを参照して、本発明の角度検出器の動作を説明する。
【００９６】
まず、図１７を図１と併せて参照しながら説明する。プロジェクタ２に電源が投入されると、又は、プロジェクタ２の動作中において定期的な角度検出動作が開始されると、制御回路５は外部の図示しないパーソナルコンピュータ等から入力画像データが入力されているかどうかを判断して、外部からの入力画像データがあれば、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て、表示駆動部７及び投射レンズ８を介して画像をスクリーン１に投射する。もし、入力画像データがなければ、制御回路５はプロジェクタ２内に予め記憶された調整用コントラスト画像データ（例えば、ロゴマーク等を含んだ適当な画像データ）を投影画像生成部６に出力し、表示駆動部７及び投射レンズ８を介してその画像をスクリーン１に投射する（ブロック１０１）。
【００９７】
上記の動作は、プロジェクタ２が持つ本来の画像投影機能により投射された画像を使用して角度を検出をするための動作であり、このようにパッシブ型ライン式測距装置３及び４は調整用コントラスト画像の投影専用の投光部が不要である。
【００９８】
続いて、制御回路５は、パッシブ型ライン式測距装置３及び４の撮像部３１及び４１を動作させて（ブロック１０２）、スクリーン１上の水平面内及び垂直面内にある複数の位置までの距離を測定して、水平面内及び垂直面内のスクリーン１のプロジェクタ２に対する傾斜角度を検出する。なお、上述の通り角度検出操作スタート（ブロック１０１）は、プロジェクタ２の電源投入時に限らず、プロジェクタ２の動作中に随時に行なうことができる。この際には、スクリーン１上に投射されている任意の画像が角度検出のための測距に使用される。撮像部３１及び４１を動作させて、ラインセンサからデータを読出してＡ／Ｄ変換（図３中の３２ａ）をする（ブロック１０３）。ラインセンサのセンサデータから直流成分を除去するためのフィルタ（図３中の３２ｃ）処理がされ（ブロック１０４）、その後に、各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７に関して、相関演算（図３中の３２ｄ、３２ｅ）、補間演算（図３中の３２ｆ）、コントラスト重心演算（図３中の３２ｈ）、そして信頼性判定（図３中の通常の信頼性判定部３２ｉによる、最大相関度検出部３２ｅにおいて得られる一致度が所定値以上かの判定）を行い、この信頼性判定が合格すれば、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫをセットする（ブロック１０５）。もし、２つ以上の測距演算領域でデータ信頼性判定（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ）に合格していなければ（ブロック１０６）、以後の角度検出は不可能であるから（ブロック１１１）、動作を終了する（ブロック１１２）。
【００９９】
２つ以上の測距演算領域でデータ信頼性に合格していれば（ブロック１０６）、図５を参照して説明した方法により距離を算出する（ブロック１０７）。距離を算出する際にはレンズ収差による補正や温度補正等の既知の補正をする。そして、３つ以上の測距演算領域でデータ信頼性判定（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ）に合格しているかを見る（ブロック１０８）。もし、３つ以上の測距演算領域でのデータ信頼性（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ）が合格していなければ（ブロック１０８）、本発明の相互信頼性判定は使用できないから、従来の傾斜角度θ１を求めるための上述した２つの式のいずれかを使用して角度演算をして（ブロック１１０）、終了する（ブロック１１２）。角度演算は、図３中の角度演算部５３により処理される。
【０１００】
もし、３つ以上の測距演算領域でのデータ信頼性判定（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ）が合格していれば（ブロック１０８）、図１８のサブルーチン処理による本発明の相互信頼性判定が適用される（ブロック１０９）。図１８のサブルーチン処理で実行される相互信頼性判定を適用した後（ブロック１０９）、相互信頼性の有る２つ以上の距離測定結果が得られればそれらを用いて、傾斜角度θ１を求めるために上述した２つの式の前者を使用して角度演算がされて（ブロック１１０）、終了する（ブロック１１２）。
【０１０１】
このようにして、検出された傾斜角度θ１が制御部５により表示駆動部７又は投影画像生成部６に供給されて、スクリーン１上の画像の台形歪みを補正するため、上述したような電気的な又は光学的な補正動作を行なう。
【０１０２】
図１８は、図１７中のブロック１０９において実行される本発明の相互信頼性判定を行なうためのサブルーチンを示すフローチャートである。これらのサブルーチンは、図３に示される相互信頼性判定部５１において実行される。
【０１０３】
図１７のブロック１０９に入ると、図１８のサブルーチン測距結果処理が開始されて（ブロック２０１）、Ｎ＝１にセットされる（ブロック２０２）。そして、Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２の測距演算領域のデータ信頼性（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ）がすべて合格しているかを検査する（ブロック２０３）。もし、連続した３つの測距演算領域のデータ信頼性（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ）が合格していなければ、Ｎに１を加算して（ブロック２１２）、加算後のＮが最終値（本実施の形態では、７）から１を引いた値であれば（ブロック２１３）、図１７のブロック１１０に戻る。加算後のＮが、最終値から１を引いた値でなければ（ブロック２１３）、ブロック２０３に戻る。もし、連続した３つの測距演算領域のデータ信頼性（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫ）が合格していれば（ブロック２０３）、領域Ｎの測距結果と領域Ｎ＋２の測距結果の平均値Ｓを求める（ブロック２０４）。そして、領域Ｎ＋１の測距結果をＴとして（ブロック２０５）、ＳとＴの差の絶対値Ｕを求める（ブロック２０６）。
【０１０４】
そして、領域Ｎ＋１の測距結果の値Ｔ、すなわち、距離が設定値よりも大きいかどうかを判定し（ブロック２０７）、もし、大きければ、判定値１を使用する。もし、領域Ｎ＋１の測距結果の値Ｔの距離が設定値以下であれば、判定値１よりも小さい値の判定値２を使用する。判定値１、２の大きさは、前述したように三角測距法による測距結果は遠距離ほど測定誤差が大きくなるから、領域Ｎ＋１の測距結果の値Ｔが設定値よりも近距離にある場合は比較的厳しい判定値２を使用し、設定値よりも遠距離にある場合は比較的緩い判定値１を使用する。
【０１０５】
もし、領域Ｎ＋１の測距結果の値Ｔが設定値よりも大きい遠距離にある場合でＳとＴの差の絶対値Ｕが所定の判定値１以上であれば（ブロック２０８）、この隣接する３領域の測定データの信頼性がないと判定されて、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＮＧと設定され（ブロック２１１）、ブロック２１２に行く。もし、ＳとＴの差の絶対値Ｕが所定の判定値１未満であれば（ブロック２０８）、Ｎ＋１の測距演算領域の測距結果は、両隣りの測距演算領域による測距結果と直線関係を有するため信頼性が有ると判定され（ブロック２１０）、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＯＫと設定される。そして。ブロック２１２、２１３へと進む。
【０１０６】
もし、領域Ｎ＋１の測距結果の値Ｔが設定値以下の近距離にある場合でＳとＴの差の絶対値Ｕが所定の判定値２以上であれば（ブロック２０９）、この隣接する３領域の測定データの信頼性がないと判定されて、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＮＧと設定され（ブロック２１１）、ブロック２１２に行く。もし、ＳとＴの差の絶対値Ｕが所定の判定値２未満であれば（ブロック２０９）、Ｎ＋１の測距演算領域の測距結果は、両隣りの測距演算領域による測距結果と直線関係を有するため信頼性が有ると判定され（ブロック２１０）、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２＝ＯＫと設定される。そして。ブロック２１２、２１３へと進む。
【０１０７】
このようにして、図１８での信頼性有りとして判定されて、ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ２＝ＯＫと設定された測距結果が図１７のブロック１１０における角度演算に使用される。しかし、ＣＯＮＦ＿ＦＩＧ２＝ＯＫと設定された測距結果が２つ以上なければ、角度演算に必要なだけの測距結果がないから、図１７でＣＯＮＦ＿ＦＩＧ１＝ＯＫと設定された測距結果が２つ以上あれば、それらを使用して角度演算を行なうことになる（ブロック１１０）。このようして計算で求められた傾斜角度θ１が複数存在する場合は、その内の最大値と最小値を除いた中央値又はそれらの平均値を傾斜角度θ１とする。このようにして、精度の高い角度検出ができる。
【０１０８】
図１８のフローチャートに示すように本発明の角度検出装置は、ラインセンサを用いて測定対象の平面的物体上の直線的に並んで隣接した３つの位置の距離を測定した測距結果については、中間の位置の測距結果が両端の位置の測距結果の平均値とほぼ等しくなるはずだから、もし、中間の位置の測距結果が両端の測距結果の平均値と所定値以上離間しているならば、測距結果の直線性が無く、よって測距結果の信頼性が無いと判定して、以降の処理には使用しない。もし、中間の位置の測距結果が両端の測距結果の平均値と所定値未満内にあれば、測距結果は直線性を有しよって信頼性が有るとして、以降の処理に使用する。この所定値の大きさは、前述したように三角測距法による測距結果は遠距離ほど測定誤差が大きくなるから、中間の位置の測距結果の値が設定値よりも近距離にある場合は比較的厳しい、すなわち、比較的小さい所定値（判定値２）を使用し、設定値よりも遠距離にある場合は比較的緩い、すなわち、比較的大きい所定値（判定値１）を使用する。なお、本発明の相互信頼性判定方法は、上記（１）に代えて（２）でも行なうことができる。
【０１０９】
なお、本発明の角度検出装置は、ラインセンサを用いて測定対象の平面的物体上の直線的に並んだ複数の位置の距離を測定した結果から、隣接した３つの位置からなる小グループを複数個作成して、各小グループ毎に測距結果の平均値及びコントラスト分布の重心位置の平均値を求めて、これら平均値に基づいて角度演算をして、測定対象の平面的物体の相対的な傾斜角度を検出するようにしてもよい。
【０１１０】
上述の本発明の実施の形態の説明は、水平方向の基線長ｋを有するライン型測距装置３による水平面内のスクリーン１と基線長ｋ方向との傾斜角度θ１の角度検出について述べたが、垂直方向の基線長ｋ’（図示せず）を有するライン型測距装置４による垂直面内のスクリーン１と基線長ｋ’（図示せず）方向との傾斜角度の角度検出についても同様であることは容易に理解できるであろう。
【０１１１】
以上説明した本発明の実施の形態において、距離を測定する測距部としてはパッシブ型ライン式測距装置を用いたが、ライン式であれば良く、パッシブ型でなくアクティブ型であっても良く、また、光学式でなくても良い。例えば、超音波を出力して、その反射が検出されるまでの時間を計測してその時間に基づいて距離を測定する測距装置であっても良い。上述した本実施の形態においては、水平方向と垂直方向の一対のライン型測距装置を使用したが、水平方向と垂直方向の直交関係にある必要は無く、また、１つのライン式測距装置のみでもよい。また、測定対象としてスクリーン平面を用いたが、スクリーンに限らず、どんな平面的物体の測定対象についても本発明の角度検出装置は適用できる。例えば、測定対象の平面的物体としては、工作機械により加工される被加工物であって良く、これら被加工物に対して加工道具を正対させるため、被加工物と加工道具の相対的な傾斜角度を検出するためにも、本発明の角度検出器は適用できる。
【０１１２】
さらに、上述した本発明の実施の形態による相互信頼性判定のための２つの測距演算領域の平均値を中間の測距演算領域の値と比較する手法にそれぞれ使用された測定距離、すなわち、測距結果は、基線長ｋ方向に沿った測定対象の平面的物体１の複数の測定位置１Ａ〜１Ｇから基線長ｋ方向に下ろした垂線の長さ（例えば、図５のＬＲ’又は図８のＬＬ’、ＬＲ’）であるが、レンズ３１ａから測距方向Ａ〜Ｇに沿った複数の測定位置１Ａ〜１Ｇまでの距離（例えば、図５のＬＲ又は図１３のＬ１、Ｌ２）を使用しても、本発明の原理は適用できる。後者の複数の測距結果は前者の直線的な関係ではなく、三角関数的な関係を有する。従って、三角関数を使用して信頼性判定と平均化処理を行なうことになるであろう。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の請求項１によれば、三角測距法によるライン式測距装置を用いて測定対象上の複数の位置までの距離測定をする場合、距離の大小に応じて測距結果間の相互関係に基づいて信頼性を判定するため、ノイズ等又は製造誤差に起因して正しくできない場合でもその影響を少なくすることができる。また、少なくとも１つの位置の距離測定が正常に行なわれない場合でもその影響を少なくすることができる。さらに、１つのライン式測距装置を備えることにより、測定対象上の互いに異なる複数の位置までの距離を測定することが可能となるため、従来装置のように測定位置の増大に応じて測距装置を増やす必要が無く、角度検出装置の構成が簡略化できる。
【０１１４】
請求項２に記載された本発明によれば、ライン式測距装置により測定対象上に直線的に並んだ複数の位置までの距離を測定する際、測定距離が直線的に変化するという原理に基づいて、いくつかの測距結果の小グループ内において、測定結果の距離が互いに直線的な関係を有するか否かにより、距離測定の演算結果の信頼性の有無を判定することで、測定対象の平面的物体上の１つの位置までの距離測定がノイズ等又は製造誤差に起因して正しくできない場合でもその影響を少なくすることができる。
【０１１５】
請求項３に記載された本発明によれば、ライン式測距装置により測定対象上に直線的に並んだ複数の位置までの距離を測定する際、測定距離が直線的に変化するという原理に基づいて、いくつかの測距結果の小グループ内において、測定結果の距離が互いに直線的な関係を有するか否かにより、距離測定の演算結果の信頼性の有無を判定することで、測定対象上の１つの位置までの距離測定がノイズ等又は製造誤差に起因して正しくできない場合でもその影響を少なくすることができる。
【０１１６】
請求項４に記載された本発明によれば、互いに隣接した３つの位置の測距結果を含む小グループについて、判定部が、測距結果が直線的に変化するという相互関係に基づいているかどうかを判定するため、両端の２つの位置の測距結果により決定されるべき所望の直線に、真中の位置の測距結果が対応しているか又は含まれるかを判定して、真中の位置の測距結果が上記した相互的な関係から所定値以上逸脱している場合は信頼性無しと判定して以後の角度検出処理からは排除し、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値内に留まっている場合は信頼性有りと判定して以後の角度検出処理に使用する。この結果、精度の高い角度検出装置が達成できる。
【０１１７】
請求項５に記載された本発明によれば、互いに隣接した３つの位置の測距結果を含む小グループについて、判定部が、測距結果が直線的に変化するという相互関係に基づいているかどうかを判定するため、両端の２つの位置の測距結果により決定されるべき信頼性判定領域に、真中の位置の測距結果が対応しているか又は含まれるかを判定して、真中の位置の測距結果が上記した相互的な関係から所定値以上逸脱している場合は信頼性無しと判定して以後の角度検出処理からは排除し、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値内に留まっている場合は信頼性有りと判定して以後の角度検出処理に使用する。この結果、精度の高い角度検出装置が達成できる。
【０１１８】
請求項６に記載された本発明によれば、ラインセンサが測定対象の一対の像をそれぞれ結像する第１及び第２受光領域を有し、第１受光領域内に複数の測距演算領域を設定して、各測距演算領域に結像された像と対応した像を第２受光領域内で検出することで、複数の測距演算領域に対応した複数の測距方向にある測定対象の平面的物体上の位置までの距離測定を簡潔な構成で達成できる。
【０１１９】
請求項７に記載の本発明によれば、判定部が、測定対象上の位置の測定距離が直線的に変化するという相互関係に基づいているかどうかを判定するため、両端の２つの位置の測距結果により決定されるべき所望の直線関係に、真中の位置の測距結果が対応しているか又は含まれるかを判定して、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値以上逸脱している場合は信頼性無しと判定して以後の角度検出処理からは排除し、真中の位置の測距結果が上記相互的な関係から所定値内に留まっている場合は信頼性有りと判定して以後の角度検出処理に使用する。この結果、精度の高い角度検出装置が達成できる。
【０１２０】
請求項８に記載の本発明によれば、測定対象が画像の投影されるスクリーンであるから、このスクリーンの傾斜角度を検出してスクリーン上の画像の台形歪みの補正をするために使用できる。
【０１２１】
請求項９に記載の本発明によれば、プロジェクタとスクリーンの相対的な傾斜角度に起因する画像の台形歪みを簡単な構成で自動的に正確に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器を有するプロジェクタの構成を示す概略ブロック図。
【図２】 図１に示したプロジェクタの概略正面図。
【図３】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器の機能ブロック図。
【図４】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の測距操作を説明する図。
【図５】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の測距操作を説明する別の図。
【図６】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の一対のラインセンサの概略を示すブロック図。
【図７】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による複数位置の距離測定を説明する別の図。
【図８】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による角度検出方法を説明する図。
【図９】 図８による角度検出方法を説明する別の図。
【図１０】 図８による角度検出方法を説明する別の図。
【図１１】 図８による角度検出方法を説明する別の図。
【図１２】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の測距演算領域のコントラスト重心位置を求める方法を説明する別の図。
【図１３】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による角度検出方法を説明する別の図。
【図１４】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による複数位置の測距結果に基づく角度検出方法を説明する別の図。
【図１５】 （ａ）本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置により測定された７つの測距方向の位置に対応した測距結果を縦軸に測定された距離と横軸にラインセンサ上の画素位置を示すグラフ、及び（ｂ）それらの測距結果について本発明による信頼性の判定した結果（ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ２）を示す表。
【図１６】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置のラインセンサの測距演算領域の構成を概略的に示す模式図。
【図１７】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器の動作を示すフローチャート図。
【図１８】 本発明の１つの実施の形態による角度検出器の相互信頼性判定の動作を示すフローチャート図。
【符号の説明】
１ スクリーン
１Ａ〜１Ｇ 測定位置
２ プロジェクタ
３ 測距装置
４ 測距装置
５ 制御回路
３１ 撮像部
３１ａ レンズ
３１ｂ レンズ
３１ｃ ラインセンサ
３１ｄ ラインセンサ
３１ｃ１〜３１ｃ７ 測距演算領域
３２ 演算部
５１ 相互信頼性判定部
５３ 角度演算部
ｋ 基線長
θ１ 水平面内でスクリーン１が基線長ｋ方向となす傾斜角度

Claims (9)

1. 同一平面上に基線長だけ離間して配置された一対のレンズと、該一対のレンズから所定距離だけ離間して上記基線長方向に延びるように配置されて上記一対のレンズを介して測定対象がその上に結像されるラインセンサと、該ラインセンサからの出力に基づいて上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上において複数の異なる測距方向上にある上記測定対象上の複数の異なる位置までの距離をそれぞれ演算する演算部とを備えたライン式測距装置と、
   上記演算部の演算結果である距離の信頼性の有無を、上記複数の位置の内からいくつかの上記位置を含む小グループを形成し、該小グループに含まれる上記位置までの上記距離の大小に応じて上記小グループ内の上記演算結果の相互関係に基づいた判定値により判定する判定部と、
   上記判定部で信頼性有りと判定された演算結果に基づき、上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で、上記測定対象の上記同一平面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度算出部とを含むことを特徴とする角度検出装置。
2. 上記判定部は、上記演算結果が上記小グループ内の演算結果により決定されるべき所望の直線に対応しているか否かに基づいた判定値により、上記演算結果の信頼性の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
3. 上記判定部は、上記演算結果が上記小グループ内の上記演算結果により決定されるべき所望の信頼性判定領域内に含まれるか否かに基づいた判定値により、上記演算結果の信頼性の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
4. 上記小グループが互いに隣接した３つの位置を含み、上記判定部が、上記３つの位置の両端の２つの位置の演算結果により決定されるべき上記所望の直線に、真中の位置の演算結果が対応しているか又は含まれるかに基づいた判定値により判定することを特徴とする請求項２に記載の角度検出装置。
5. 上記小グループが互いに隣接した３つの位置を含み、上記判定部が、上記３つの位置の両端の２つの位置の演算結果により決定されるべき上記信頼性判定領域内に、真中の位置の演算結果が対応しているか又は含まれるかに基づいた判定値により判定することを特徴とする請求項３に記載の角度検出装置。
6. 上記ラインセンサは、上記一対のレンズにより生成される上記測定対象の一対の像の一方が結像される第１受光領域及び上記一対の像の他方が結像される第２受光領域を有し、上記第１受光領域中に上記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、上記演算部は上記第１受光領域中の上記測距演算領域からの出力及び上記第２受光領域からの出力に基づいて上記複数の測距方向について測距演算することを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の角度検出装置。
7. 上記小グループが互いに隣接した３つの測距方向に対応した上記位置を含み、上記判定部が、上記３つの測距方向の両端の測距方向に対応した上記位置の２つの演算結果により決定されるべき所望の直線的関係に、真中の測距方向に対応した上記位置の演算結果が対応しているか否かに基づいた判定値により判定することを特徴とする請求項６に記載の角度検出装置。
8. 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請求項１乃至７のいずれかに記載の角度検出装置。
9. 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８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度に基づいて上記スクリーン上の上記画像の歪みを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。

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