JP4535749B2

JP4535749B2 - 距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ

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Publication number: JP4535749B2
Application number: JP2004061125A
Authority: JP
Inventors: 陽一田村
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP2005250159A

Description

本発明はプロジェクタに関し、特に使用するプロジェクタの投射面までの距離と投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度とを算定するための距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタに関する。

液晶技術やＤＬＰ（商標）（デジタルライトプロセッシング）技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、映像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置としても注目されている。

しかし、プロジェクタはディスプレイ型テレビと違って映像面がスクリーンであったり壁であったりするためにプロジェクタの投射光軸と投射面との相対関係によって映像に歪を生ずるという問題点がある。液晶プロジェクタの据付角度の検出手段と液晶プロジェクタと投射対象との間の距離を検出する距離検出手段を有し、両検出結果から算出された角度によって液晶表示ユニットの角度を調整する方法が開示されている（特許文献１参照）。この場合液晶表示ユニットの角度を機械的に調整する必要がある。また、角度制御可能なレーザポインタの光点を曲面のスクリーンに投影し、一方、計測用点画像を生成してプロジェクタからスクリーンに投影し、カメラで撮影して光点と点画像との位置計測を行って点画像を移動しながら両点が一致したときに点画像のフレームメモリ上の画素座標を光点の入力画像上の座標に置換して座標変換パラメータメモリに設定する歪補正方法が開示されている（特許文献２参照）。この場合レーザポインタの角度を制御する必要があり、構造が複雑となる。

一方、スクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜がわかればプロジェクタのフレームメモリの座標を変換したりすることによって歪のない映像をスクリーンに投影する技術は実用化されている。このため特に歪みの原因となりやすい垂直方向の傾斜を測定するために、スクリーンが垂直に設置されているという前提でプロジェクタの垂直の傾きを重力センサで検知し、その傾きに見合った歪み補正を行うプロジェクタは既に開示されて発売されている（特許文献３参照）。
特開平９−２８１５９７号公報特開２００１−１６９２１１号公報特開２００３−５２７８号公報

しかし、特許文献３に記載の方法はスクリーンが垂直に設置されているという前提であり、スクリーンが垂直に設置されていない場合やプロジェクタの投射光軸に対し水平方向に傾斜している場合には正確な歪み補正を行うことができないという問題がある。本発明者は、映像の歪補正のためにスクリーンの液晶プロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜角度をレーザポインタと撮像素子を有するデジタルカメラを用いて正確に測定できる傾斜角度測定装置を有する液晶プロジェクタを発明して特願平２００３−１４３５０１号で出願した。特願平２００３−１４３５０１号で開示された傾斜角度測定装置はスクリーンに対するプロジェクタの角度を正確に取得する手段としては非常に優れているが、その構成機器に二次元配列撮像素子を有するデジタルカメラを用いるためにコストが高くなっている。

また、プロジェクタの一般化に伴って投射レンズの焦点の自動調節の要求も強くなっている。

本発明の目的は、映像の歪補正のためにプロジェクタの投射光軸に対する投射面の水平方向および垂直方向の傾斜角度と投射面までの距離とを低コストで測定できる距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタを提供することにある。

本発明の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタは、
投射レンズから投射面の所定の位置に所定の色の輝点を生成するスポット光を投射可能な投影装置と、スポット光を制御するテストパターン生成部と、距離傾斜角度測定装置と、投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度により投射面に投射される映像の歪みを補正して投影装置から投射させる画像制御部とを備えている。距離傾斜角度測定装置は、投射レンズから同方向に並んで所定の間隔で配設されている、第１の色の光線のみ透過可能な第１の撮像レンズおよび第２の色の光線のみ透過可能な第２の撮像レンズと、第１の撮像レンズと第２の撮像レンズを透過した輝点からの反射光の入射位置を検出して位置情報として出力する光学的位置検出素子と、テストパターン生成部の制御により投射面に投射された第１の色の輝点から第１の撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の位置と、前記投射面における前記第１の色の輝点と同じ位置に前記テストパターン生成部の制御により投射された第２の色の輝点から第２の撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の位置との間の距離から輝点までの距離を算出し、所定の位置に投射された２つの輝点までの距離から投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度を算出して傾斜情報として出力する受光位置解析距離傾斜角度算出部とを有している。

受光位置解析距離傾斜角度算出部は、投射面上に所定の方向に離れて形成された第１の輝点および第２の輝点の内、第１の輝点に投射された第１の色の、第１の撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置と、第１の輝点に投射された第２の色の、第２の撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置との距離から第１の輝点までの距離を算出し、第２の輝点に投射された第１の色の、第１の撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置と、第２の輝点に投射された第２の色の、第２の撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置との距離から第２の輝点までの距離を算出し、第１の輝点までの距離と第２の輝点までの距離から投射面上の所定の方向における投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度を算出して傾斜情報として出力してもよい。

距離傾斜角度測定装置は、投射面上に水平方向に離れて形成された第１の輝点および第２の輝点からの反射光により投射面上の水平方向における投影装置の投射光軸と投射面との傾斜を算出し、画像制御部は水平方向の傾斜に基づく投射面に投射される映像の歪みを補正して投影装置から投射させてもよく、さらに、重力の方向に対する傾斜角度を測定する垂直方向傾斜センサを有し、画像制御部は水平方向の傾斜と垂直方向の傾斜に基づく投射面に投射される映像の歪みを補正して投影装置から投射させてもよい。

また、距離傾斜角度測定装置は、投射面上に水平方向に離れて形成された第１の輝点および第２の輝点からの反射光により投射面上の水平方向における投影装置の投射光軸と投射面との傾斜を算出するとともに、投射面上に垂直方向に離れて形成された第３の輝点および第４の輝点からの反射光により投射面上の垂直方向における投影装置の投射光軸と投射面との傾斜を算出し、画像制御部は水平方向と垂直方向の傾斜に基づく投射面に投射される映像の歪みを補正して投影装置から投射させてもよい。

第１の色が赤色であり、第２の色が緑色であってもよく、光学的位置検出素子がＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）であってもよく、さらに、投射レンズの自動焦点調整機構を有し、その自動焦点調整機構は受光位置解析距離傾斜角度算定部で算出された投射面上の輝点までの距離により制御されてもよい。

本発明は、投射レンズから投射面の所定の位置に所定の色の輝点を生成するスポット光を投射し、投射レンズの水平方向に並んで配置された２個の撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置から輝点までの距離を算出し、離れて投射された２個の輝点までの距離から投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度を算出するので、容易に投影装置の投射光軸と投射面との水平方向および／または垂直方向の傾斜角度を算出でき、表示部の映像の画素への配置を移動させることによって投射面に投射された映像を正しい状態に修正することができるという効果がある。

また、投射面に投射された輝点までの距離が算定できるので、投射レンズの焦点距離を自動調整できるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図２は本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図であり（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図であり、図３は投影装置から投射面に投射されたスポット光の反射光の状態を示す模式図であり、図４は図３において光学的位置検出素子上の輝点の入射点によりスクリ−ン上の輝点とプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的部分拡大図であり、（ａ）はスクリーンに対し投射光軸が垂直の場合、（ｂ）はスクリーンが投射光軸に対し水平方向に傾斜している場合であり、図５は輝点がスクリーンの上下方向に投射された時のスクリ−ン上の輝点とプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的部分拡大図である。

本発明のプロジェクタ１０は、投影装置２０と投射面７０との距離と、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０との傾斜角度を算定する距離傾斜角度測定装置３０を有しており、算定した傾斜角度に従って表示部２２の出力映像を制御することにより投射面７０の映像の歪が補正される。

プロジェクタ１０は、投射レンズ２１と表示部２２とを有する投影装置２０と、表示部２２の映像を制御する画像制御部２３と、距離傾斜角度測定装置３０と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備える。距離傾斜角度測定装置３０が算定した傾斜角度に従って表示部２２の出力映像を制御することにより投射面７０の映像の歪が補正される。映像の歪の補正は中央処理装置６０によって所定の手順で自動的に行われる。距離傾斜角度測定装置３０で得られた距離情報によって投射レンズ２１の焦点を自動調整する場合は投影装置２０に焦点調整部２６が備えられる。

投影装置２０は、テストパターン生成部５５で形成された所定の色のスポットを所定の方向と角度で投射レンズ２１から投射面７０に投射できるスポット光出力機能を有しており、距離傾斜角度測定装置３０は、投射レンズ２１から水平同一方向に所定の間隔をおいてプロジェクタ１０の前面に設けられていて、それぞれが互いに異なった色のみを透過する第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２と、第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２を通過する投射面７０からのスポット光の輝点の反射光を受光して受光点の位置情報を出力するようにプロジェクタ１０の内部に水平方向に設けられた光学的位置検出素子５３と、受光強度解析距離傾斜角度算定部５４と、画像制御部２３に所定の色のスポット光を所定の方向と角度で投射レンズ２１から投射面７０に投射させるテストパターン生成部５５とを備えている。

受光強度解析距離傾斜角度算定部５４は、光学的位置検出素子５３で取得した投射面７０上の同一輝点からの反射光の２点の入射点の位置情報から投射面７０上の輝点とプロジェクタ１０との距離を算定し、算定された投射面７０上の離れた２箇所の輝点のそれぞれのプロジェクタ１０との距離から投射面７０と投射光軸２７に垂直な面との傾斜角度を算出して画像制御部２３に出力する。画像制御部２３は歪みを補正するように傾斜角度に基づいて表示部２２の出力映像を制御する。ここで水平方向とはプロジェクタ１０が通常の使用状態で設置されたときの水平方向を指すものとする。

プロジェクタ１０は液晶プロジェクタでもＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）方式のプロジェクタであっても本発明は適用でき、液晶プロジェクタの場合の表示部２２は液晶表示部となり、ＤＬＰ方式のプロジェクタの場合の表示部２２はＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）表示部、カラーホイール、光源を備える。

次に、本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタにおける距離と傾斜角度の算定方法について説明する。

図２に示されるように、第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２は投射レンズ２１から水平同一方向に所定の間隔をおいてプロジェクタ１０の前面に設けられおり、それぞれが互いに異なった色のみを透過する。説明を容易にするためにここでは第１の撮像レンズ５１が赤色のみを透過し、第２の撮像レンズ５２は緑色のみを透過するものとする。光学的位置検出素子５３は、第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２を通過するスポット光３１、３２の投射面７０からの反射光３３、３４を受光するように、プロジェクタ１０の筐体の内部に水平方向に設けられている。

図３に示されるように、距離傾斜角度測定動作中は、テストパターン生成部５５と画像制御部２３との制御によって投射レンズ２１から所定の色のスポット光が所定の方向と角度で投射面７０に投射される。図３ではスポット光は投射面７０上で水平方向に離れた第１の輝点７１と第２の輝点７２となるように投射され、輝点からの反射光は第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２を透過して光学的位置検出素子５３上に４つの入射点４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂが形成されるように表示されているが、光学的位置検出素子５３は同時には１点の入射光の位置しか取得できないので、これは４回の位置取得動作を合わせて表示した模式図である。

先ず第１の輝点７１について具体的にこの動作を説明すると、第１の時刻には投射レンズ２１から第１のスポット光３１を赤色で第１の輝点７１に向けて投射する。第１の輝点７１は投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０の交点より水平方向に離れた点である。第１の輝点７１からの赤色の反射光３３は第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２に入射するが、第２の撮像レンズ５２は赤色を透過しないので、赤色を透過する第１の撮像レンズ５１の透過光のみが第１の輝点の第１の入射光４１ａとして光学的位置検出素子５３に入射する。入射光が１点なので第１の輝点の第１の入射光４１ａの位置が取得され受光位置解析距離傾斜角度算定部５４に記憶される。

第２の時刻には投射レンズ２１から同じ第１のスポット光３１を緑色で第１の輝点７１に向けて投射する。第１の輝点７１からの緑色の反射光３３は第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２に入射するが、第１の撮像レンズ５１は緑色を透過しないので、緑色を透過する第２の撮像レンズ５２の透過光のみが第１の輝点７１の第２の入射光４１ｂとして光学的位置検出素子５３に入射する。入射光が１点なので第１の輝点の第２の入射光３５の位置４１ｂが取得され、受光位置解析距離傾斜角度算定部５４に記憶されると同時に、既に記憶している第１の輝点の第１の入射光の位置４１ａとの距離（図４ａのＷ１）が算定される。

図４（ａ）における第１の撮像レンズ５１と第２の撮像レンズ５２との間隔Ｌ１、撮像レンズ５１、５２の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離Ｌ２は既知なので、第１の輝点７１の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離Ｌ３は、比例計算で求めることができる。

次に第２の輝点７２についても同様な動作を行うことによって、第２の輝点７２の第１の入射光の位置４２ａと第２の入射光の位置４２ｂとが取得され、その間の距離（図４ａのＷ２）が算定され、第２の輝点７２の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離を求めることができる。図４（ａ）の例では投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の水平線との間で形成される傾斜角度が９０°なのでＷ１＝Ｗ２となり、第１の輝点７１までの距離と第２の輝点７２までの距離とは同じとなる。即ち、第１の輝点７１までの距離と第２の輝点７２までの距離が同じ場合は投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の水平線との間で形成される傾斜角度が９０°であり水平方向の歪みは生じない。

次に、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の水平線との間で形成される傾斜角度が９０°でない場合を、投射面７０の図上の右側が左側よりも離れている場合を例として図４（ｂ）を参照して説明する。

光学的位置検出素子５３上における各輝点の第１の撮像レンズ５１、第２の撮像レンズ５２を透過した入射点の距離の求め方はこれまでの説明と同じであるが、第１の輝点７１に対応する入射点の距離Ｗ３は、第２の輝点７２に対応する入射点の距離Ｗ２よりも短くなる。従って、第１の輝点７１の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離は、第２の輝点７２の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離よりも長くなる。プロジェクタ１０と投射面７０との距離はこの平均値として受光位置解析距離傾斜角度算定部５４で算定され、自動焦点調整を行う場合はこの平均距離により焦点調整部２６を制御することができる。

第１の輝点７１の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離と、第２の輝点７２の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離とが求められると、第１の輝点７１と第２の輝点７２との間の距離は同じ撮像レンズを透過した第１の輝点７１と第２の輝点７２からの反射光の光学的位置検出素子５３上の入射位置の距離から比例関係で求めることができるので、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の水平線との間で形成される傾斜角度を算出することができる。

投射面７０は壁やスクリーンを用いる場合などには垂直面となっていることが多く、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の垂直線との間で形成される傾斜角度が９０°に近い場合には垂直方向の映像の歪みが余り出ないので、上述の方法で求められた水平方向の傾斜角度だけで歪み調整を行っても余り問題はない。

また、機械の据付の心出しなどにも利用されている加速度検出素子を用いた傾斜センサ（Ｇセンサ）であって、重力の方向に対する傾斜角度を精密に測定し数値データとして出力する垂直方向傾斜センサが実用化しているので、不図示のこのセンサを距離傾斜角度測定装置３０に設けて、そこで計測された重力の方向に対する傾斜角度を受光位置解析距離傾斜角度算定部５４に入力して水平方向と垂直方向の傾斜角度に対する歪み調整を行ってもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタについて説明する。第１の実施の形態では、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の水平線との間で形成される傾斜角度を算出することとしていたが、第２の実施の形態では第１の実施の形態と同じ距離傾斜角度測定装置３０を用いて投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の垂直線との間で形成される傾斜角度も算出し、水平方向と垂直方向の傾斜角度に対する歪み調整を行う。

図５は図３において投影装置の投射光軸を含む垂直面上で互いに離れた２本のスポット光を投射面に投射したときの一次元配列撮像素子上の輝点の入射点によりスクリ−ン上の輝点とプロジェクタとの距離を取得する方法を説明するための模式的部分拡大図である。光学的位置検出装置５３は一般に位置検出方向と直交する方向にも入射光検出幅を有していてその巾の範囲であれば入射光の位置を検出できる。

図５では投射面７０は上部がプロジェクタ１０から離れるように垂直方向に傾斜している。投射レンズ２１からは投射光軸２７を含む垂直面上で互いに離れた２本の第３のスポット光３５および第４のスポット光３６が投射面７０にそれぞれ第３の輝点７３、第４の輝点７４を形成するように投射され、それぞれの輝点７３、７４からの反射光３７、３８は第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２を透過して光学的位置検出素子５３上に４つの入射点４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂが形成されるように表示されているが、光学的位置検出素子５３は１点の入射光の位置しか取得できないので、これは４回の位置取得動作を合わせて表示したものである。

先ず第３の輝点７３について具体的にこの動作を説明すると、第１の時刻には投射レンズ２１から第３のスポット光３５を赤色で第３の輝点７３に向けて投射する。第３の輝点７３は投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０の交点より垂直上方向に延びた点である。第３の輝点７３からの赤色の反射光３７は第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２に入射するが、第２の撮像レンズ５２は赤色を透過しないので、赤色を透過する第１の撮像レンズ５１の透過光のみが第３の輝点の第１の入射光４３ａとして光学的位置検出素子５３に入射する。入射光が１点なので第３の輝点７３の第１の入射光の位置４３ａが取得され受光位置解析距離傾斜角度算定部５４に記憶される。

第２の時刻には投射レンズ２１から同じ第３のスポット光３５を緑色で第３の輝点７３に向けて投射する。第３の輝点７３からの緑色の反射光３７は第１の撮像レンズ５１および第２の撮像レンズ５２に入射するが、第１の撮像レンズ５１は緑色を透過しないので、緑色を透過する第２の撮像レンズ５２の透過光のみが第３の輝点７３の第２の入射光４３ｂとして光学的位置検出素子５３に入射する。入射光が１点なので第３の輝点の第２の入射光の位置４３ｂが取得され、受光位置解析距離傾斜角度算定部５４に記憶されると同時に既に記憶している第３の輝点の第１の入射光の位置４３ａとの距離（図５のＷ４）が算定される。第３の輝点７３の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離は、上述のように比例計算で求めることができる。

次に第４の輝点７４についても同様な動作を行うことによって、第４の輝点７４の第１の入射光の位置４４ａと第２の入射光の位置４４ｂが取得され、その間の距離（図５のＷ５）が算定され、第４の輝点７４の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離を求めることができる。

第３の輝点７３に対応する入射点の距離Ｗ４は、第４の輝点７４に対応する入射点の距離Ｗ５よりも短くなる。従って、第３の輝点７３の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離は、第４の輝点７４の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離よりも長いことがわかる。

第３の輝点７３の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離と、第４の輝点７４の光学的位置検出素子５３からの垂直方向の距離とが求められると、第３の輝点７３と第４の輝点７４との間の距離は同じ撮像レンズを透過した第３の輝点７３と第４の輝点７４からの反射光の光学的位置検出素子５３上の入射位置の距離と投射レンズ２１とその撮像レンズとの距離とから比例関係で求めることができるので、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の垂直線との間で形成される傾斜角度を算出することができる。

受光位置解析距離傾斜角度算定部５４では、算出された投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の水平線との間で形成される傾斜角度と、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の垂直線との間で形成される傾斜角度とを画像制御部２３に出力し、画像制御部２３は入力した水平方向と垂直方向の傾斜角度に対する歪み調整を行う。

図６は光学的位置検出素子５３の反射光の入射位置から表示部２２の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。受光強度解析距離傾斜角度算定部５４が、投射面の水平方向の所定の位置に第１の輝点と第２の輝点とを設定し（ステップＳ１１）、第１の輝点に赤を表示し光学的位置検出素子５３の第１の入射点の位置を取得し（ステップＳ１２）、第１の輝点に緑を表示し光学的位置検出素子５３の第２の入射点の位置を取得し（ステップＳ１３）、第１の入射点位置と第２の入射点位置との距離から第１の輝点までの距離を算出し（ステップＳ１４）、第２の輝点に赤を表示し光学的位置検出素子５３の第１の入射点の位置を取得し（ステップＳ１５）、第２の輝点に緑を表示し光学的位置検出素子５３の第２の入射点の位置を取得し（ステップＳ１６）、第１の入射点位置と第２の入射点位置との距離から第２の輝点までの距離を算出し（ステップＳ１７）、第１の輝点までの距離と第２の輝点までの距離を基に投影装置の光軸と投射面との水平方向の傾斜角度を算出する（ステップＳ１８）。

次に、受光強度解析距離傾斜角度算定部５４が、投射面の垂直方向の所定の位置に第３の輝点と第４の輝点とを設定し（ステップＳ２１）、第３の輝点に赤を表示し光学的位置検出素子５３の第１の入射点の位置を取得し（ステップＳ２２）、第３の輝点に緑を表示し光学的位置検出素子５３の第２の入射点の位置を取得し（ステップＳ２３）、第１の入射点位置と第２の入射点位置との距離から第３の輝点までの距離を算出し（ステップＳ２４）、第４の輝点に赤を表示し光学的位置検出素子５３の第１の入射点の位置を取得し（ステップＳ２５）、第４の輝点に緑を表示し光学的位置検出素子５３の第２の入射点の位置を取得し（ステップＳ２６）、第１の入射点位置と第２の入射点位置との距離から第４の輝点までの距離を算出し（ステップＳ２７）、第３の輝点までの距離と第４の輝点までの距離を基に投影装置の光軸と投射面との垂直方向の傾斜角度を算出する（ステップＳ２８）。

生成した水平方向と垂直方向との傾斜角度を受けて画像制御部２３はＬＳＩ制御パラメータを生成し（ステップＳ３１）、プロジェクタ用画像処理ＬＳＩを制御することにより（ステップＳ３２）、入力映像２４が修正されて表示部２２で出力映像２５となる。この出力映像２５は投射面７０に投射されると入力映像２４と相似の映像となる。

本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図である。（ａ）は正面図である。（ｂ）は側面図である。（ｃ）は上面図である。投影装置から投射面に投射されたスポット光の反射光の状態を示す模式図である。図３において光学的位置検出素子上の輝点の入射点によりスクリ−ン上の輝点とプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的部分拡大図である。（ａ）はスクリーンに対し投射光軸が垂直の場合である。（ｂ）はスクリーンが投射光軸に対し水平方向に傾斜している場合である。輝点がスクリーンの上下方向に投射された時のスクリ−ン上の輝点とプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的部分拡大図である。光学的位置検出素子の入射位置から表示部の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。

符号の説明

１０プロジェクタ
２０投影装置
２１投射レンズ
２２表示部
２３画像制御部
２４入力映像
２５出力映像
２７投射光軸
３０距離傾斜角度測定装置
３１第１のスポット光
３２第２のスポット光
３３第１の輝点の反射光
３４第２の輝点の反射光
３５第３のスポット光
３６第４のスポット光
３７第３の輝点の反射光
３８第４の輝点の反射光
４１ａ第１の輝点の第１の入射点
４１ｂ第１の輝点の第２の入射点
４２ａ第２の輝点の第１の入射点
４２ｂ第２の輝点の第２の入射点
４３ａ第３の輝点の第１の入射点
４３ｂ第３の輝点の第２の入射点
４４ａ第４の輝点の第１の入射点
４４ｂ第４の輝点の第２の入射点
５１第１の撮像レンズ
５２第２の撮像レンズ
５３光学的位置検出素子
５４受光位置解析距離傾斜角度算定部
５５テストパターン生成部
６０中央処理装置
７０投射面
Ｓ１１〜Ｓ１８、Ｓ２１〜Ｓ２８、Ｓ３１、Ｓ３２ステップ

Claims

投射レンズから投射面の所定の位置に所定の色の輝点を生成するスポット光を投射可能な投影装置と、前記スポット光を制御するテストパターン生成部と、距離傾斜角度測定装置と、前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜角度により前記投射面に投射される映像の歪みを補正して前記投影装置から投射させる画像制御部とを備え、
前記距離傾斜角度測定装置は、
前記投射レンズから同方向に並んで所定の間隔で配設されている、第１の色の光線のみ透過可能な第１の撮像レンズおよび第２の色の光線のみ透過可能な第２の撮像レンズと、
前記第１の撮像レンズと前記第２の撮像レンズを透過した前記輝点からの反射光の入射位置を検出して位置情報として出力する光学的位置検出素子と、
前記テストパターン生成部の制御により前記投射面に投射された第１の色の輝点から前記第１の撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の位置と、前記投射面における前記第１の色の輝点と同じ位置に前記テストパターン生成部の制御により投射された第２の色の輝点から前記第２の撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の位置との間の距離から前記輝点までの距離を算出し、所定の位置に投射された２つの輝点までの距離から前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜角度を算出して傾斜情報として出力する受光位置解析距離傾斜角度算出部とを有する、距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
前記受光位置解析距離傾斜角度算出部は、前記投射面上に所定の方向に離れて形成される第１の輝点および第２の輝点の内、前記第１の輝点に投射された前記第１の色の、前記第１の撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置と、前記第１の輝点に投射された前記第２の色の、前記第２の撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置との距離から前記第１の輝点までの距離を算出し、前記第２の輝点に投射された前記第１の色の、前記第１の撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置と、前記第２の輝点に投射された前記第２の色の、前記第２の撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置との距離から前記第２の輝点までの距離を算出し、前記第１の輝点までの距離と前記第２の輝点までの距離から前記投射面上の前記所定の方向における前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜角度を算出して傾斜情報として出力する、請求項１に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
前記距離傾斜角度測定装置は、前記投射面上に水平方向に離れて形成された第１の輝点および第２の輝点からの反射光により前記投射面上の水平方向における前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜を算出し、前記画像制御部は水平方向の傾斜に基づく前記投射面に投射される映像の歪みを補正して前記投影装置から投射させる、請求項１または請求項２に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
さらに、重力の方向に対する傾斜角度を測定する垂直方向傾斜センサを有し、前記画像制御部は水平方向の傾斜と垂直方向の傾斜に基づく前記投射面に投射される映像の歪みを補正して前記投影装置から投射させる、請求項３に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
前記距離傾斜角度測定装置は、前記投射面上に水平方向に離れて形成された第１の輝点および第２の輝点からの反射光により前記投射面上の水平方向における前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜を算出するとともに、前記投射面上に垂直方向に離れて形成された第３の輝点および第４の輝点からの反射光により前記投射面上の垂直方向における前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜を算出し、前記画像制御部は水平方向と垂直方向の傾斜に基づく前記投射面に投射される映像の歪みを補正して前記投影装置から投射させる、請求項１または請求項２に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
前記第１の色が赤色であり、前記第２の色が緑色である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
前記光学的位置検出素子がＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
さらに、前記投射レンズの自動焦点調整機構を有し、該自動焦点調整機構は前記受光位置解析距離傾斜角度算定部で算出された前記投射面上の輝点までの距離により制御される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。