JP4600488B2

JP4600488B2 - 投影装置及び測距方法。

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Publication number: JP4600488B2
Application number: JP2008038147A
Authority: JP
Inventors: 太一本荘; 圭一小林; 秀昭井上
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: US20090207384A1; US7960677B2; JP2009198618A

Description

本発明は、投影装置及び測距方法に関するものである。

今日、パーソナルコンピュータの画面に表示される画像や映像信号の画像、更にはメモリカードなどに記憶されている画像データによる画像などをスクリーンに投影する投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。

投影装置は、多くの場合、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプなど小型高輝度の光源を用い、光源から射出された光をカラーフィルタにより３原色の光として光源側光学系により液晶やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれる表示素子に照射し、表示素子の透過光または反射光を、ズーム機能を備えた投影側光学系とされるレンズ群を介してスクリーンに投影する。

このような投影装置では、投影装置から発せられる投影光の光軸に垂直な面に対して、投影面が斜めに傾いている場合、投影映像が台形に歪んでしまうという事象が生じる。そこで従来より、例えば位相差方式の測距センサで投影面上の複数点から投影装置までの距離を測定して、投影装置と投影面との相対位置関係を求め、これに基づいて、投影装置と投影面との相対位置関係を物理的に調整することなく投影像の台形歪を画像処理により補正する技術が提案されている（例えば、特許文献1参照）。

ところで、位相差方式に代わる測距センサとして、レーザー方式による測距センサがあり、位相差方式と比較して、測距速度が速い、測距精度が高い、などといったメリットがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−３９５５８号公報特開平７−８４０４５号公報

しかし、投影装置においてレーザー方式で投影面までの測距を行う場合、投影面上にレーザー光と同一波長の色成分の像が投影されているときは、その像としての反射光の影響によって測距の精度が落ちてしまうという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、投影装置から投影面上までの距離を迅速且つ高精度に測距出来る投影装置及び測距方法を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するため、請求項１に記載の投影装置は、複数の色成分の投影光を所定の時間間隔で色成分毎に順次射出する光源部と、
前記光源部から射出されてくる投影光の色成分に対応する映像を投影面に顕在化する表示素子と、前記投影面に光を照射させて、前記投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、を備え、前記投影距離取得部は、前記光源部が、射出する色成分のうちの何れか１つの色成分を除く他の色成分の投影光を射出している間のみに前記光を前記投影面に照射し、前記他の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の投影装置は、請求項１に記載の投影装置において、前記光源部は、投影光を射出する光源装置と、前記光源装置からの投影光を前記各色成分に順次変調するカラーホイールと、を備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の投影装置は、請求項１に記載の投影装置において、前記光源部は、前記各色成分に対応した複数のＬＥＤを備えることを特徴とする。

また、請求項４に記載の投影装置は、請求項１から３の何れかに記載の投影装置において、前記表示素子は、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）であることを特徴とする。

また、請求項５に記載の投影装置は、請求項１から４の何れかに記載の投影装置において、前記投影距離取得部により取得された投影面までの距離に基づいて、前記投影面上に結像される投影像のフォーカスを調整するフォーカス調整制御部を備えることを特徴とする。

また、請求項６に記載の投影装置は、請求項１から５の何れかに記載の投影装置において、前記投影距離取得部により取得された投影面までの距離に基づいて、前記投影面上に結像される投影像の歪を補正する歪補正部を備えることを特徴とする。

また、請求項７に記載の投影装置は、請求項６に記載の投影装置において、前記投影距離取得部は、前記投影面上の少なくとも三点に向けて光を照射させ、前記三点までの距離を取得し、前記歪補正部は、前記投影距離取得部により取得された前記各点までの距離に基づいて前記投影面上に結像される投影像の歪を補正することを特徴とする。

また、請求項８に記載の投影装置は、複数の色成分の投影光を所定の時間間隔で色成分毎に順次射出する光源部と、前記射出された投影光の色成分に対応する色成分の映像を順次投影面に顕在化する表示素子と、前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、前記光源部が所定の色成分の投影光を射出している間は前記投影距離取得部が前記投影面への前記光の照射を禁止する照射タイミング制御部と、を備え、前記所定の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と同じ色成分であることを特徴とする。

また、請求項９に記載の投影装置は、複数の色成分の投影光を所定の時間間隔で色成分毎に順次射出する光源部と、前記射出された投影光の色成分に対応する色成分の映像を順次投影面に顕在化する表示素子と、前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、を備え、前記投影距離取得部は、前記表示素子が、前記光源部が射出する色成分のうちの何れか１つの色成分を除く他の色成分に対応する映像を前記投影面に顕在化している間のみに前記光を前記投影面に照射し、前記他の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする。

また、請求項１０に記載の投影装置は、投影光を射出する光源装置と、前記光源装置の前記投影光の射出方向に位置し、当該光源装置からの投影光が通過する際に当該投影光を複数の異なる色成分に所定の時間間隔で順次変調するカラーホイールと、前記カラーホイールで変調された前記投影光の色成分に対応する映像を前記投影面に顕在化する表示素子と、前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、前記投影距離取得部が前記光を前記投影面に照射するタイミングを、前記カラーホイールが前記投影光の色成分を所定の色成分に変調するタイミングのみと同期させる制御部と、を備え、前記所定の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の投影装置は、請求項１から１０の何れかに記載の投影装置において、前記投影距離取得部が照射する光は、レーザーであることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の測距方法は、光源から色成分毎に順次射出されてくる投影光の色成分に対応する映像を投影面に顕在化させている際に、前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する測距方法において、前記光源が射出する色成分のうちの何れか１つの色成分を除く他の色成分に対応する映像を前記投影面に顕在化させている間のみに前記光を前記投影面に照射し、前記他の色成分は、前記投影面に照射される光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする。

また、請求項１３に記載の測距方法は、請求項１２に記載の測距方法において、前記投影面までの距離を取得する際に照射する光は、レーザーであることを特徴とする。

本発明によれば、投影装置から投影面上までの距離を迅速且つ高精度に測距することができる。

以下、本発明の投影装置をプロジェクタ1に適用した場合の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、プロジェクタ1によって映像が投影される投影面から当該プロジェクタ1までの投影距離を取得し、この取得した投影距離に基づいて投影映像のフォーカス調整を行う場合について説明する。

プロジェクタ1の外観構成は、図１に示すように、外部操作のためのキー入力／インジケータ部20や、音声出力部18、映像を投影する投影部13、投影面に向かってパルスレーザーを照射して投影面までの投影距離を取得する投影距離取得部14、リモートコントローラからの制御信号を受信するIｒ受信部15等の各動作ブロックが、筐体としての本体ケース10，11に設置された構成となっている。

筐体には、その側面側や前面側に、外気を導入して当該筐体内を冷却するための複数の吸気孔17や排気孔16が形成されている。また、筐体の底面には、投影角度を手動調整することが可能なように伸張機能を有する前足19が備えられている。さらに、筐体の背面には、図示はしないが、外部からの映像データ入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子を備える入力コネクタ部21や、ＵＳＢ端子、電源アダプタプラグ、メモリカードスロット等が備えられている。

ここで、キー入力／インジケータ部20は、当該プロジェクタ1の電源をオン／オフ操作させるための電源スイッチキーや、電源のオン／オフ状態を報知するパワーインジケータ、後述するハロゲンランプを点灯操作させるためのランプスイッチキー、ハロゲンランプの点灯状態を表示するランプインジケータ、ハロゲンランプ等が過熱したときにその旨を報知する過熱インジケータ、等から構成されている。

また、プロジェクタ1の内部（筐体の内部）には、図２に示すように、電源回路ブロック30や、プロジェクタ1内部の温度を検出する温度センサ31、温度センサ31により検出される温度に基づいてプロジェクタ1の内部温度を冷却する冷却ファン32、投影面61へ投影される光を射出する光源部80、入力コネクタ部21を介して外部から入力される外部信号を後述の表示素子に対応した映像データに変換する変換回路部40、変換回路部40によって変換された映像データに基づく映像を顕在化させるための表示素子としてのＤＭＤ35（デジタル・マイクロミラー・デバイス）、ＤＭＤ35によって所定方向に反射されたハロゲンランプからの光を投影面61へ投影させる投影側光学系36等の各動作ブロックと、上述したような各動作ブロックを統括制御する制御部50、が備えられている。

光源部80は、高輝度のハロゲンランプ等を備えた光源装置33と、光源装置33から射出される光をＤＭＤ35に集光させる光源側光学系34を備えている。なお、光源側光学系34は、光源装置33とＤＭＤ35との間に設置されている。

光源側光学系34は、光源装置33からの射出光を、異なる色成分（例えば、Ｒ（赤色）成分、Ｇ（緑色）成分、Ｂ（青色）成分）に所定の時間間隔で順次変調するカラーホイール72と、当該変調された光を表示素子としてのＤＭＤ35に集光させる集光レンズ等を備えて構成されている。

カラーホイール72は、図３に示すように正円板形状で、各色成分のフィルタ（例えば、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）が扇形で互いに等領域となるように貼られ、当該フィルタを通過した光の色成分をそのフィルタの色成分に変調させるものである。そして、カラーホイール72は、光源装置33とＤＭＤ35の間に、カラーホイール72の中心でない表面上の所定の一点（カラーホイール通過点73）を光源装置33からの射出光の主光軸Ｌａが垂直に通過するように配置され、映像投影時にはカラーホイール72の中心を軸として一定の速度で回転駆動される。このとき、各色成分のフィルタが前記射出光の主光軸Ｌａを所定の時間間隔で通過することによって前記射出光は各色成分に順次変調される。つまり、カラーホイール72は、図４に示すように、光源装置33からの射出光を、カラーホイール72が一回転する期間中（１サイクル）に所定の時間間隔でＲ、Ｇ、Ｂの色成分に順次変調し、ＤＭＤ35に射出するように構成されている。

変換回路部40は、入力コネクタ部21等から入力された各種規格の映像信号や予め記憶されている映像信号を所定のフォーマットに変換するとともに、内蔵のビデオＲＡＭに色成分（例えば、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）別に展開して加工処理した上で記憶する。そして、図４に示すように、そのビデオＲＡＭの記憶内容から、後述する投影駆動制御部53の指示に基づいて、上述のカラーホイール72によって変調された前記射出光の色成分に対応する映像データを読み出し、ＤＭＤ35に出力する。

ＤＭＤ35は、基板上に複数のマイクロミラーがマトリックス状に配置され、当該基板の正面方向に対して一方向に傾くように入射されたハロゲンランプからの光を複数のマイクロミラーによって反射させるものである。

具体的には、ＤＭＤ35は、光源装置33からの射出光を上述のように光源側光学系34が各色成分に順次変調してＤＭＤ35に射出する各領域の光を、それぞれの領域に対応する各マイクロミラーが、変換回路部40から入力されてくる映像データに基づいてその傾き方向を切換えることにより、順次正面方向のオン状態光線と斜め方向のオフ状態光線とに切り換えて順次反射させるものである。そして、オン状態光線として正面方向に反射された光は投影側光学系36によって投影面61へ投影される。また、オフ状態光線として反射された光は吸光板によって吸収される。つまり、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより映像が顕在化される。なお、各階調は、所定期間内における明表示時間と暗表示時間との比率を調整するといった各マイクロミラーの時分割駆動によって表現される。

投影側光学系36は、ＤＭＤ35によって正面方向に反射された光を投影面61に投影させるためのもので、投影映像を投影面61上で合焦させるためのフォーカスレンズや投影映像を光学的に拡縮するズームレンズからなるレンズ群38、フォーカスレンズやズームレンズの位置を主光軸Laに沿うように前後方向に移動させるレンズ駆動部37、などを備えて構成されている。

投影距離取得部14は、図５に示すように、測距用基板23と、測距用基板23に固定されたレーザー光線受光素子24と、両端面を開口とする円錐台形状の筒体であってレーザー光線受光素子24の周縁に配置された受光鏡筒25と、受光鏡筒25の外側面に配置され、例えばＲ成分領域にそのピーク波長を有したパルスレーザーを射出するレーザー光源22と、受光鏡筒の先端部に配置された集光レンズ26とを備える。そして、レーザー光線受光素子24は、投影面で反射されて戻ってきた当該レーザー光源22から射出したパルスレーザーを受光するとともに、パルスレーザーのピーク波長に対する受光感度が、他の波長領域に対する受光感度よりも高くなるように構成されている。

つまり、投影距離取得部14は、レーザー光源22から射出され、観測面（投影面61）で反射されて戻ってくることによりレーザー光線受光素子24で検出されるパルスレーザーの往復時間に基づいて観測面までの距離を検出するように構成されている。また、投影距離取得部14は、後述する照射タイミング制御部57からの指示に基づいて上述のように測距を実施し、測距を実施した際は、得られた投影距離を後述するフォーカス調整制御部55に送るように構成されている。

なお、投影距離取得部14は、投影面61までの距離が少なくとも所定距離以上あれば、図６に示すように、投影面61上に投影される投影映像の映像領域62の大凡中心付近に、パルスレーザーが照射される領域であるレーザー測距点63がくるように、その配置位置が調整されている。例えば、投影光の主光軸64とレーザー光源22から射出されるパルスレーザーの軌跡65とが平行となるように、投影距離取得部14と投影側光学系36とが近接して配置されている。

制御部50は、動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭと、ワークメモリとして使用されるＲＡＭと、ＲＯＭに記憶されたプログラムを展開して実行するＣＰＵとを備えている。そして、制御部50における機能ブロック構成は、図２に示すように、ランプスイッチキーの操作に応じて光源装置33のハロゲンランプを点灯させる光源制御部51と、光源装置33等に設けられた複数の温度センサ31による検出温度に基づいて冷却ファン32を回転制御する温度制御部52と、カラーホイール72の回転駆動を制御するとともに、変換回路部40に所定の映像データを読み出させ、その映像データに基づいた映像をＤＭＤ35に顕在化させる投影駆動制御部53と、投影距離取得部14に所定のタイミングでレーザーを照射させて投影面61までの投影距離を取得させる照射タイミング制御部57と、当該取得された投影面61までの投影距離に基づいてレンズ駆動部37を介してフォーカスレンズの位置を移動制御するフォーカス調整制御部55と、測距を実施するタイミングを計るために計時を行う内蔵カウンタ56などを備えて構成されている。なお、光源制御部51は、点灯されているハロゲンランプに対して温度センサ31による検出温度に基づいて消灯制御も行う。そして、温度制御部52は、ハロゲンランプ消灯後も、温度センサ31による検出温度が所定の温度に低下するまでまたは所定の時間だけ冷却ファン32の回転を持続させる。

投影駆動制御部53は、光源装置33からの射出光を周期的にＲ、Ｇ、Ｂの光に変調する上述のカラーホイール72の回転を制御する回転駆動制御信号を出力する。この回転駆動制御信号は、カラーホイール72が駆動する際のスタート位置、回転周期、回転方向などの情報を含んでおり、投影駆動制御部53からカラーホイール72に送られると、その情報に基づいてカラーホイール72を回転させるものである。

さらに、投影駆動制御部53は、カラーホイール72の回転駆動を制御する回転駆動制御信号に基づいて、前記光源装置33からの射出光がカラーホイール72によってR成分、G成分、B成分へ変調されるタイミングを抽出し、それを示す色成分タイミング信号を変換回路部40及び後述する照射タイミング制御部57に出力する。そして、投影駆動制御部53は、上述の変換回路部40に、投影駆動制御部53が出力した色成分タイミング信号に基づく映像データを読み出させ、ＤＭＤ35に出力させる。

すなわち、投影駆動制御部53は、光源装置33からの射出光をカラーホイール72を駆動させてＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の光に等時間間隔で順次変調させ、ＤＭＤ35に射出させる。一方で、投影駆動制御部53は、カラーホイール72を制御する回転駆動制御信号に基づいて抽出する上述の色成分タイミング信号を変換回路部40に出力することで、変換回路部40に、その色成分タイミング信号に基づく映像データをＤＭＤ35に出力させる。そして、ＤＭＤ35は、上述のようにカラーホイール72で変調された射出光を、変換回路部40から送られてくる当該変調された射出光に対応する映像データに基づいて投影面61に反射し、映像を顕在化する。つまり、図４に示したように、投影駆動制御部53は、カラーホイール72や、変換回路部40や、ＤＭＤ35などを介することで、カラーホイール72が一回転する期間を1サイクルとして、１フレームの映像を１サイクル中でＲＧＢの色成分毎の映像に分割したＲ成分映像、Ｇ成分映像、Ｂ成分映像を、周期的に投影面61に投影させる。また、その1サイクルの周期を60分の１秒よりも短い間隔とすることで、それを見る者にちらつきを知覚させないようにしている。

照射タイミング制御部57は、投影駆動制御部53から色成分タイミング信号が送られてくると、その色成分タイミング信号に基づいて投影距離取得部14に測距を実施させる。具体的には、照射タイミング制御部57は、図４に示すように、投影駆動制御部53から送られてくる色成分タイミング信号がＲ成分以外のＧ成分もしくはＢ成分に変調されるタイミングを示す期間中は、投影距離取得部14に対して測距の実施を許可する期間（測距許可期間）であると判断し、一方で、色成分タイミング信号がＲ成分のタイミングを示す期間中は、投影距離取得部14に対して測距の実施を禁止する期間（測距禁止期間）であると判断する。そして、照射タイミング制御部57は、測距を実施する際は、測距許可期間中に投影距離取得部14に測距を実施させる測距指示信号を出力する。

そして、投影距離取得部14は、照射タイミング制御部57から測距指示信号を受けると、パルスレーザーを投影面61に向けて照射し、当該パルスレーザーが投影面61で反射されて戻ってくるまでの往復時間に基づいて当該投影面61までの投影距離を算出し、その算出した投影距離情報を後述のフォーカス調整制御部55に出力する。

すなわち、照射タイミング制御部57は、前記光源装置33からの射出光がカラーホイール72によって、Ｇ成分もしくはＢ成分に変調されているタイミングで投影距離取得部14に測距を実施させる。このような構成にすることで、測距の際に、投影駆動制御部53が前記光源装置33からの射出光をレーザーと同一波長でない光に変調するタイミングと、投影距離取得部14がレーザーを射出するタイミングとを同期することができ、その結果測距の際に投影面に投影されている投影光が測距の精度に悪影響を与えることはなく、精度良く投影面61までの距離を取得することができる。

そして、フォーカス調整制御部55は、上述のように投影距離取得部14によって算出され、当該投影距離取得部14から送られてくる上述の投影距離情報に基づいて、フォーカスレンズ位置を調整する。具体的には、投影面61上に顕在化される投影映像が合焦可能なフォーカスレンズ位置が予め投影距離に対応させて内部メモリに記憶されていて、投影距離取得部14によって投影距離が取得されると、当該取得された投影距離に対応したフォーカスレンズ位置を内部メモリから読み出し、フォーカスレンズ位置が当該読み出したフォーカスレンズ位置になるようにレンズ駆動部37を駆動する。

以下、上述のように構成されるプロジェクタ１において、まず、レーザー測距の実施にかかる投影駆動制御部53及び照射タイミング制御部57の動作を説明する。次に、レーザー測距によって取得した投影距離に基づくフォーカス調整にかかるフォーカス調整制御部55の動作を説明する。最初に、レーザー測距の実施にかかる動作を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

プロジェクタ1の電源が投入されると、光源装置33から射出光が射出されるとともに、投影駆動制御部53は、入力コネクタ部21から送られてくる映像データに基づいてカラーホイール72の駆動を制御する回転駆動制御信号を出力する（ＳＡ１）。カラーホイール72は、この回転駆動制御信号に基づいて、所定のスタート位置から所定の速度で回転駆動を始める。このとき、投影駆動制御部53は、カラーホイール72が回転駆動することによって前記射出光がR成分、G成分、B成分に変調されるタイミングを示す色成分タイミング信号を回転駆動制御信号に基づいて抽出する（ＳＡ２）。そして、抽出した色成分タイミング制御信号を変換回路部40及び照射タイミング制御部57にそれぞれ出力する（ＳＡ３）。このようにカラーホイール72、変換回路部40、ＤＭＤ35を制御することで、投影駆動制御部53は上述のように映像を投影面61に顕在化する。

また、予め内蔵している内蔵カウンタ56のカウント値Ｎを０にリセットするとともに、そのカウント（計時）を開始する（ＳＡ４、ＳＡ５）。

そして、内蔵カウンタ56のカウント値Ｎが第一の閾値Ｔ１を越えているかどうかを判断し（ＳＡ６）、内蔵カウンタ56のカウント値Ｎが第一の閾値Ｔ１を越えていると（ＳＡ６／Ｙ）、照射タイミング制御部57は、投影駆動制御部53から送られてくる色成分タイミング信号に基づいて測距許可期間であるか判断する（ＳＡ７）。ここで、第一の閾値Ｔ１は、定期的に行うレーザー測距の時間間隔として設定されている値であり、予め所定の値が第一の閾値Ｔ１として記憶されていてもよいし、キー入力/インジケータ部20やリモートコントローラを介したユーザからの操作に基づいて、その値を変更可能なように構成されていてもよい。

そして、照射タイミング制御部57は、投影駆動制御部53から送られてくる色成分タイミング信号が、前記光源装置33からの射出光がカラーホイール72によってＧ成分もしくはＢ成分に変調されるタイミングを示す場合は、測距許可期間であると判断し（ＳＡ７／Ｙ）、投影距離取得部14に測距指示信号を出力する（ＳＡ８）。

一方、照射タイミング制御部57は、当該色成分タイミング信号が、前記光源装置33からの射出光がカラーホイール72によってＲ成分に変調されるタイミングを示す場合は、測距禁止期間であると判断し（ＳＡ７／Ｎ）、ステップＳＡ９へ進む。

そして、内蔵カウンタ56により計時され続けたカウント値Nが、第一の閾値Ｔ１よりも大きい第二の閾値Ｔ２を超えていなければ（ＳＡ９／Ｎ）、ステップＳＡ７に戻り、再び測距を実施するかどうかの判断を行う。一方、内蔵カウンタ56のカウンタ値Nが第二の閾値Ｔ２を超えていれば（ＳＡ９／Ｙ）、ステップＳＡ４に戻り、内蔵カウンタ56のカウント値Ｎを０にリセットする。

つまり、照射タイミング制御部57は、内蔵カウンタ値が第一閾値Ｔ１から第二閾値Ｔ２に至るまでの間、投影駆動制御部53から出力される上述の色成分タイミング信号に基づいて、投影距離取得部14に測距を許可するか禁止するかの判断を継続して行い、測距を許可する場合は測距許可信号を投影距離取得部14に出力する。ここで、第二の閾値Ｔ２は、第一の閾値Ｔ１から第二の閾値Ｔ２に至るまでの間が投影距離を取得するのに十分な時間となるように設定されているものであり、予め所定の値が記憶されていても良いし、キー入力/インジケータ部20やリモートコントローラを介したユーザからの操作に基づいて、その値を変更可能なように構成されていてもよい。

次に、フォーカス調整にかかるフォーカス調整制御部55の動作について図８に示すフローチャートに基づいて説明する。

内蔵カウンタ56のカウンタ値Nが第一の閾値Ｔ１を超えていると（ＳＢ１／Ｙ）、投影距離取得部14は、照射タイミング制御部57から出力される測距指示信号に基づいてパルスレーザーを投影面61に照射し、当該投影面61で反射して戻ってきた当該パルスレーザーを受光して、その往復時間に基づいて投影面61までの投影距離を取得する（ＳＢ２）。

このとき、投影距離取得部14は、映像を顕在化するための光源装置33からの射出光が、レーザー光と同一波長のＲ成分以外の色成分に変調されるタイミングで投影面61までの測距を行うため、測距の際に投影面上にレーザー光と同一波長の色成分の像が投影されることはない。したがって、測距の際に、その像としての反射光の影響によって測距の精度が落ちてしまうことはなく、投影面までの投影距離を精度よく取得することができる。また、レーザーを用いて投影面61までの投影距離を取得するので投影距離取得時間が短縮化されている。

次に、フォーカス調整制御部55は、上述のように投影距離取得部14が取得した投影距離に基づいて、投影面61で投影映像が合焦するフォーカスレンズ位置を導出する（ＳＢ３）。つまり、当該取得した投影距離に対応するフォーカスレンズ位置データを内部メモリから読み出す。

そして、フォーカス調整制御部55は、当該導出したフォーカスレンズ位置となるように、レンズ駆動部37を介してフォーカスレンズを移動させて（ＳＢ４）、ステップＳＢ１に戻る。

このように動作することで、プロジェクタ1は、投影面までの距離を精度よく且つ迅速に測ることができる。そして、得られた投影距離に基づいてフォーカスレンズを駆動し、フォーカス調整することでより見やすい映像を提供し、ユーザの使い勝手を向上させることができる。

また、上述の実施の形態では、レーザー測距によって得られた投影距離を用いて定期的にフォーカス調整を行う場合について説明したが、キー／インジケータ部20やリモートコントローラを介したユーザからの操作に基づいて、フォーカス調整を行うこととしてもよい。

また、上述の実施の形態において、第二の閾値Ｔ２は、第一の閾値Ｔ１から第二の閾値Ｔ２に至るまでの間を投影距離取得に十分な時間とし、この間に測距を行う構成としたが、ＴＩからＴ２に至るまでの間に所定回数測距を実施し、得られた複数の投影距離の平均値を最終的な投影距離としてフォーカス調整を行うとしてもよい。

また、上述の実施の形態では、レーザー測距によって取得した投影距離に基づいてフォーカス調整を行う場合について説明したが、当該投影距離に基づいて歪補正（台形補正）を行うこととしてもよい。その場合、投影距離取得部14を三箇所に設け、それぞれ投影面上の異なる三点に対して測距を行い、得られた三点の投影距離から投影面の傾斜角を算出し、当該傾斜角に基づいて前記歪補正を行えばよい。

或いは、投影面上の異なる三点に向けて測距が可能な可動式の投影距離取得部14を設け、得られた三点の投影距離から投影面の傾斜角を算出し、当該傾斜角に基いて前記歪補正を行ってもよい。

また、上述の実施の形態では、光を各色成分に所定の時間間隔で変調するカラーホイール72はＲＧＢの三色で構成されているものとしたが、これに限らず、例えばＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（白色成分）のように四色以上で構成されていても良い。

また、上述の実施の形態では、投影駆動制御部53はカラーホイール72を一定の回転数で回転させる場合について説明したが、これに限らず、使用状況に応じて回転数を切り替え可能な構成としてもよい。

また、上述の実施の形態において、カラーホイール72は、プロジェクタ１の電源投入時に投影駆動制御部53から出力される回転駆動制御信号に基づいて制御される場合について説明したが、それ以降において定期的にカラーホイール72の回転駆動の補正を行う構成としてもよい。

また、上述の実施の形態では、光源からの射出光を所定の時間間隔で複数の色成分に順次変調するためにカラーホイール72を高速回転駆動させたが、これに限定するものではない。例えば、光源として異なる色成分の光を射出できる複数のＬＥＤを使用した場合でも、それぞれの光源を制御することで所定の時間間隔で複数の色成分の光を順次射出することができ、何れにしても、複数の色成分の光を、時分割でＤＭＤ35に射出することができる構成となっていればよい。

また、上述の実施の形態では、投影距離取得部14が測距のために投影面61に照射する光としてレーザーを用いた場合について説明したが、これに限定するものではない。

例えば、前記投影距離を取得するための光は、半導体から射出されるレーザーや、LEDから射出される光や、LEDから射出される光を変調した光等でもよい。

また、上述の実施の形態では、パルスレーザーのピーク波長は赤色成分であり、それに対応させて、測距の際に投影面に投影される映像としての光の波長が赤色成分でないタイミングでレーザー測距する場合について説明したが、これに限らず、レーザーが他の色成分にピーク波長を持つ場合であってもよい。何れにしても、測距の際に、投影面61に射出される映像を顕在化するための光の波長が、投影距離を取得するための光の波長と同一波長にならないように測距のタイミングを制御する構成となっていればよい。

また、上述の実施の形態では、レーザーの波長と同一波長の光が投影されている期間は測距行為を禁止する構成としたが、これに限らず、レーザーの波長と同一波長の光が投影されている期間においては、レーザーを照射した場合であっても投影距離を算出しなければよいし、投影距離を算出した場合であってもその投影距離に基づくフォーカス調整を行わなければよい。何れにしても、レーザーの波長と同一波長の光が投影されていない期間中に投影距離を取得し、その取得した投影距離に基づいてフォーカス調整や台形補正を行う構成となっていればよい。

プロジェクタ１の外観構成の説明図本実施の形態におけるプロジェクタ１の説明図カラーホイールの模式図本実施の形態における測距のタイミングチャート図投影距離取得部の模式図投影面上における投影映像範囲とレーザー測距点の説明図本実施の形態におけるレーザー測距動作を説明するためのフローチャート本実施の形態におけるフォーカス調整動作を説明するためのフローチャート

符号の説明

１：プロジェクタ
１０：上面板
１１：前面板
１３：投影口
１４：投影距離取得部
２０：キー／インジケータ部
２１：入力コネクタ部
２２：レーザー光源
２４：レーザー光線受光素子
３３：光源装置
３４：光源側光学系
３５：ＤＭＤ
３６：投影側光学系
３７：レンズ駆動部
４０：変換回路部
５０：制御部
５３：投影駆動制御部
５５：フォーカス調整制御部
５６：内蔵カウンタ
５７：照射タイミング制御部
６１：投影面
６２：映像領域
６３：レーザー測距点
６４：投影光主光軸
６５：パルスレーザー軌跡
７２：カラーホイール
７３：カラーホイール通過点
８０：光源部

Claims

複数の色成分の投影光を所定の時間間隔で色成分毎に順次射出する光源部と、
前記光源部から射出されてくる投影光の色成分に対応する映像を投影面に顕在化する表示素子と、
前記投影面に光を照射させて、前記投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、
を備え、
前記投影距離取得部は、前記光源部が、射出する色成分のうちの何れか１つの色成分を除く他の色成分の投影光を射出している間のみに前記光を前記投影面に照射し、前記他の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする投影装置。
前記光源部は、投影光を射出する光源装置と、前記光源装置からの投影光を前記各色成分に順次変調するカラーホイールと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
前記光源部は、前記各色成分に対応した複数のＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
前記表示素子は、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の投影装置。
前記投影距離取得部により取得された投影面までの距離に基づいて、前記投影面上に結像される投影像のフォーカスを調整するフォーカス調整制御部を備えることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の投影装置。
前記投影距離取得部により取得された投影面までの距離に基づいて、前記投影面上に結像される投影像の歪を補正する歪補正部を備えることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の投影装置。
前記投影距離取得部は、前記投影面上の少なくとも三点に向けて光を照射させ、前記三点までの距離を取得し、
前記歪補正部は、前記投影距離取得部により取得された前記各点までの距離に基づいて前記投影面上に結像される投影像の歪を補正することを特徴とする請求項６に記載の投影装置。
複数の色成分の投影光を所定の時間間隔で色成分毎に順次射出する光源部と、
前記射出された投影光の色成分に対応する色成分の映像を順次投影面に顕在化する表示素子と、
前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、
前記光源部が所定の色成分の投影光を射出している間は前記投影距離取得部が前記投影面への前記光の照射を禁止する照射タイミング制御部と、を備え、
前記所定の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と同じ色成分であることを特徴とする投影装置。
複数の色成分の投影光を所定の時間間隔で色成分毎に順次射出する光源部と、
前記射出された投影光の色成分に対応する色成分の映像を順次投影面に顕在化する表示素子と、
前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、
を備え、
前記投影距離取得部は、前記表示素子が、前記光源部が射出する色成分のうちの何れか１つの色成分を除く他の色成分に対応する映像を前記投影面に顕在化している間のみに前記光を前記投影面に照射し、前記他の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする投影装置。
投影光を射出する光源装置と、
前記光源装置の前記投影光の射出方向に位置し、当該光源装置からの投影光が通過する際に当該投影光を複数の異なる色成分に所定の時間間隔で順次変調するカラーホイールと、
前記カラーホイールで変調された前記投影光の色成分に対応する映像を前記投影面に顕在化する表示素子と、
前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する投影距離取得部と、
前記投影距離取得部が前記光を前記投影面に照射するタイミングを、前記カラーホイールが前記投影光の色成分を所定の色成分に変調するタイミングのみと同期させる制御部と、
を備え、
前記所定の色成分は、前記投影距離取得部が照射する光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする投影装置。
前記投影距離取得部が照射する光は、レーザーであることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の投影装置。
光源から色成分毎に順次射出されてくる投影光の色成分に対応する映像を投影面に顕在化させている際に、前記投影面に光を照射させて、当該投影面までの距離を取得する測距方法において、
前記光源が射出する色成分のうちの何れか１つの色成分を除く他の色成分に対応する映像を前記投影面に顕在化させている間のみに前記光を前記投影面に照射し、前記他の色成分は、前記投影面に照射される光のピーク波長が含まれる色成分と異なる色成分であることを特徴とする測距方法。
前記投影面までの距離を取得する際に照射する光は、レーザーであることを特徴とする請求項１２に記載の測距方法。