JP4872525B2 - プロジェクタ、プロジェクタの距離計測方法、プロジェクタの投影面傾き取得方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタ、プロジェクタの距離計測方法、プロジェクタの投影面傾き取得方法及びプログラム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垂直でないと、歪みのない画像をスクリーンに投影しても、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画像の歪みを補正するため、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、この理想投影面と投影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投影面傾き計測装置を備えたプロジェクタがある。

かかる従来の投影面傾き計測装置は、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。投影面傾き計測装置は、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。

このような従来の投影面傾き計測装置として、例えば、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。従来の投影面傾き計測装置は、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、パッシブ位相差測距センサを用いた従来のこのような投影面傾き計測装置では、距離が遠くなると測定精度が低下してしまう。通常のフロント式プロジェクタにおいて測距を行う場合、投影距離が３〜４ｍであり、従来の投影面傾き計測装置では、この投影距離では、十分な測定精度を得ることはできない。

また、従来の位相差センサでは、２つの撮像素子に像を結像させるためのレンズが必要なため、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、投影面までの距離計測の精度を向上させることが可能なプロジェクタ、距離計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。

また、本発明は、投影面の傾き角度計測の精度を向上させることが可能なプロジェクタ、投影面傾き計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。

また、本発明は、小型化が可能なプロジェクタ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の観点に係るプロジェクタは、
投影光を投影面に投影し、光源、ＳＯＭ、投影レンズを有する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する測距部と、を備え、
前記投影部は、画像投影時に、前記光源と前記ＳＯＭによって生成される投影光を前記投影レンズによって投影し、
前記測距部は、投影面までの距離を測距する際に、前記受光部が受光する前記光源と前記光変調部と前記ＳＯＭと前記投影レンズとによって投影される投影光の反射光に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得することを特徴とする。

本発明の第２の観点に係るプロジェクタは、
投影光を投影面に投影し、光源、ＳＯＭ、投影レンズを有する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を、複数の受光点に配置された複数の受光素子で受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部の複数の受光素子が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面の複数の点までの距離を取得する測距部と、
前記測距部が取得した複数の距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する投影面傾き角度取得部と、を備え、
前記投影部は、画像投影時に、前記光源と前記ＳＯＭによって生成される投影光を前記投影レンズによって投影し、
前記測距部は、投影面までの距離を測距する際に、前記受光部が受光する前記光源と前記光変調部と前記ＳＯＭと前記投影レンズとによって投影される投影光の反射光に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得することを特徴とする。

前記投影部は、電流が供給されて前記投影光を生成する光源を備え、
前記光変調部は、前記光源に供給する電流のＡＭ変調を行うことにより、前記投影光の光強度を変調するものであってもよい。

前記光源は、発光ダイオードによって構成されたものであってもよい。

前記光源は、レーザによって構成されたものであってもよい。

前記受光部は、複数の受光素子が行列配置され、各受光素子が受光した光の受光量に基づいて前記投影面上の複数の点までの距離を取得する距離画像センサによって構成されたものであってもよい。

本発明の第３の観点に係るプロジェクタの距離計測方法は、
光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影ステップと、
前記投影光の光強度を変調する光変調ステップと、
前記投影面で反射した反射光を受光する受光ステップと、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する検出ステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する距離算出ステップと、を備え、
前記投影ステップにおける画像投影時に、前記光源と前記ＳＯＭによって生成される投影光を前記投影レンズによって投影し、
前記測距ステップにおける測距時に、前記投影ステップと前記光変調ステップと前記受光ステップとを用いて、前記光源と前記光変調ステップと前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光ステップで反射光を受光して前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得することを特徴とする。

本発明の第４の観点に係るプロジェクタの投影面傾き取得方法は、
光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影ステップと、
前記投影光の光強度を変調する光変調ステップと、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する受光ステップと、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する検出ステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する距離算出ステップと、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する傾斜角取得ステップと、を備え、
前記測距ステップにおける測距時に、前記投影ステップと前記光変調ステップと前記受光ステップとを用いて、前記光源と前記光変調ステップと前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光ステップで反射光を受光して前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得することを特徴とする。

本発明の第５の観点に係るプログラムは、
光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影手順、
前記投影光の光強度を変調する光変調手順、
前記投影面で反射した反射光を受光する受光手順、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する検出手順、
前記光源と前記光変調手順と前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光手順で反射光を受光して、前記検出手順で検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する距離算出手順、を実行させるためのものである。

本発明の第６の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影手順、
前記投影光の光強度を変調する光変調手順、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する受光手順、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する検出手順、
前記光源と前記光変調手順と前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光手順で反射光を受光して、前記検出手順で検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する距離算出手順、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する傾斜角取得手順、
を実行させるためのものである。

本発明によれば、投影面までの距離計測の精度を向上させることができる。また、投影面の傾き角度計測の精度を向上させることができる。また、プロジェクタを小型化することができる。

以下、本発明の実施形態に係るプロジェクタを図面を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施形態に係るプロジェクタ１は、入出力コネクタ部１１と、入出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１２と、画像処理部１３と、ビデオＲＡＭ１４と、表示エンコーダ１５と、投影部１６と、投影面傾き計測装置１７と、キー／インジケータ部１８と、Ｉｒ受信部１９と、制御部２０と、画像記憶部２１と、スピーカ２２と、音声処理部２３と、を備える。

投影面傾き計測装置１７と、入出力Ｉ／Ｆ１２と、画像処理部１３と、表示エンコーダ１５と、制御部２０と、画像記憶部２１と、音声処理部２３とは、バスＳＢに接続されている。

このプロジェクタ１は、スクリーンが理想投影面に対して傾いている場合でも、画像を歪みなく表示するため、自動台形補正を行う。このため、プロジェクタ１は、投影光に対して光強度変調を行い、この投影光をスクリーンに投影し、反射光を受光するまでの時間遅れを計測する。尚、ここで、理想投影面とは、投影部１６が投影する投影光に対して垂直な面をいう。

この時間遅れは、プロジェクタ１とスクリーンとの間の光の飛行時間に対応するものであり、プロジェクタ１とスクリーンとの間の距離によって決定される。

プロジェクタ１は、スクリーン上の複数の点から反射した光の時間遅れを計測し、プロジェクタ１とスクリーンの複数の点との間の距離に基づいてスクリーンの傾き角度を取得し、取得した傾き角度に基づいて自動台形補正を行う。

入出力コネクタ部１１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／Ｆ１２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１３は、種々の画像処理を実行するものである。画像処理部１３は、画像処理として、入出力コネクタ部１１、入出力Ｉ／Ｆ１２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１３は、制御部２０からスクリーンの傾き角度が供給され、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。

そして、画像処理部１３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ＲＡＭ１４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１５は、画像処理部１３が変換した画像信号をビデオＲＡＭ１４に展開して記憶するものである。表示エンコーダ１５は、ビデオＲＡＭ１４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投影部１６に供給する。

投影部１６は、光の画像を生成して投影光をスクリーンに投影するものであり、表示駆動部１６１と、ＳＯＭ１６２と、投影レンズ１６３と、レンズモータ１６４と、光源部１６５と、を備える。

表示駆動部１６１は、表示エンコーダ１５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、ＳＯＭ１６２を色毎に時分割で表示駆動するものである。

ＳＯＭ１６２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、時分割で色毎の光像を形成するためのものである。

投影レンズ１６３は、ＳＯＭ１６２で形成された光像をスクリーンに結像させるためのものである。この投影レンズ１６３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１６３は、図２Ａ、図２Ｂ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１６４は、投影レンズ１６３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。

光源部１６５は、スクリーンに投影する投影光の発光源である。光源部１６５は、図３に示すように、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１６５ａと、直流電源１６５ｂと、ＡＭ変調器１６５ｃと、抵抗１６５ｄと、を備え、投影光の光強度を変調するように構成されている。

ＬＥＤ１６５ａは、光を発する発光ダイオードである。直流電源１６５ｂは、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流の発生源である。ＡＭ変調器１６５ｃは、直流電源１６５ｂがＬＥＤ１６５ａに供給する電流を、例えば、１０ＭＨｚの周波数でＡＭ変調を行うことにより、投影光の光強度を変調するものである。ＡＭ変調器１６５ｃは、ＡＭ変調を行った電流を抵抗１６５ｄを介してＬＥＤ１６５ａに供給することにより、投影光の光強度変調を行う。光源部１６５は、光をＳＯＭ１６２に向けて出射する。

投影面傾き計測装置１７は、スクリーンの傾き角度を計測するためのものであり、受光部１７１と、受光制御部１７２と、演算部１７３と、からなる。

受光部１７１は、図４に示すように、スクリーンＳ上に投影された映像からの反射光Ｒ１，Ｒ２を受光するものである。

図５に示すように、プロジェクタ１近傍の投影光Ｔと反射光Ｒ１，Ｒ２との間には、時間遅れΔｔ１，Δｔ２が発生する。この時間遅れΔｔ１，Δｔ２を直接測定することは困難であるため、受光部１７１は、投影光Ｔと反射光Ｒ１、投影光Ｔと反射光Ｒ２と、の位相のずれ量を検出する。

受光部１７１には、例えば、特開２００６−１５３７７３号公報に記載された距離画像センサが用いられる。この距離画像センサは、例えば、１００×１００個のフォトダイオードが行列配置されて構成されたものである。

この距離画像センサ３１が位相のずれ量を検出する原理について説明する。
図６の（ａ）に示すように、光源部１６５からの光の強度が曲線イのように変化するものとする。図６の（ｂ）に示すように、この曲線イに対して、受光量が曲線ロのように変化し、曲線イと曲線ロとの位相差（位相のずれ量）がΔφとすると、この位相差Δφが光の飛行時間に相当する。

この図６の（ａ）に示す曲線イの位相を基準として、位相０〜９０°未満、９０°〜１８０°未満、１８０°〜２７０°未満、２７０°〜３６０°未満のそれぞれの期間の図６の（ｂ）における受光量Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求める。受光量Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３は、次の式（１）〜（４）によって表される。
Ａ０＝Ａ・ｓｉｎ（Δφ）＋Ｂ ・・・（１）
Ａ１＝Ａ・ｓｉｎ（π／２＋Δφ）＋Ｂ ・・・（２）
Ａ２＝Ａ・ｓｉｎ（π＋Δφ）＋Ｂ ・・・（３）
Ａ３＝Ａ・ｓｉｎ（３π／２＋Δφ）＋Ｂ ・・・（４）
尚、Ａは最大光強度、Ｂは直流成分（外光成分と反射光成分との平均値）を示す。ただし、図６のＴｗは受光量Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を得るためのそれぞれの受光期間を表している。

受光制御部１７２が受光部１７１を制御することにより、受光部１７１は、受光量Ａ０〜Ａ３に対応する量の信号電荷を出力する。

受光制御部１７２は、さらに、演算部１７３に対して、投影光と反射光との位相のずれ量Δφ、各測距点までのそれぞれの距離、スクリーンＳの傾き角度を取得するように指示する。

演算部１７３は、理想投影面に対するスクリーンＳの傾き角度を取得するものであり、受光制御部１７２と同様に、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。

演算部１７３は、受光制御部１７２に指示されて上記処理を実行する。演算部１７３は、式（５）に従い、受光部１７１が出力した信号電荷の量に対応する受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて位相のずれ量Δφを取得する。

図４に示すように、スクリーンＳ上の２つの測距点までの距離を取得する場合、演算部１７３は、この２つの測距点に対応する受光部１７１の画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得し、取得した受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて位相のずれ量Δφを取得する。

演算部１７３は、取得した位相のずれ量Δφに基づいて、時間遅れΔｔ１，Δｔ２を取得し、プロジェクタ１とスクリーンＳ上の複数の点までの距離を演算し、理想投影面に対するスクリーンＳの傾き角度を取得する。プロジェクタからスクリーンＳ上の２点の距離をそれぞれ取得する場合、スクリーンの上下方向の傾斜角度を得て、縦方向の歪み補正が可能となる。

位相のずれ量をΔφとすると、時間遅れΔｔは、次の式（６）によって表される。

また、時間遅れΔｔは、プロジェクタ１とスクリーンＳとの距離の２倍を光が飛行する飛行時間にほぼ等しいので、距離ｄは、次の式（７）によって表される。

式（６）、（７）より、距離ｄは、次の式（８）によって表される。

スクリーンＳが理想投影面に対して傾いている場合、２つの測距点までの距離が異なるため、反射光Ｒ１の時間遅れと反射光Ｒ２の時間遅れが異なる。

次に、図７は、スクリーンＳ上の３つの方向で距離を取得する場合のスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１，ｐ２，ｐ３とプロジェクタ１との位置関係を示す。プロジェクタからスクリーンＳ上の３点の距離をそれぞれ取得する場合、スクリーンの上下方向の傾斜角度に加え左右方向の傾斜角度も得られるため、縦方向と横方向の歪み補正が可能になる。

演算部１７３は、スクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３を選択し、受光部１７１が出力した信号電荷のうち、選択した３つの測距点ｐ１〜ｐ３に対応するそれぞれの画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得する。

演算部１７３は、取得したそれぞれの受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて、プロジェクタ１から測距点ｐ１〜ｐ３までのそれぞれの距離ｄ１〜ｄ３を式（６）〜（８）に従って求める。演算部１７３は、これら３つの距離ｄ１〜ｄ３に基づいてスクリーンＳの傾き角度を算出する。

キー／インジケータ部１８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１８は、これらのキーが押下されると、この操作情報を制御部２０に供給する。

また、キー／インジケータ部１８は、インジケータとして、電源／待機インジケータを備える（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、表示用ＬＥＤを備える。電源／待機インジケータは、表示用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。

Ｉｒ受信部１９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２０は、各部の動作制御を行うためのものであり、受光制御部１７２と同様に、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。制御部２０は、キー／インジケータ部１８、Ｉｒ受信部１９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２０は、キー／インジケータ部１８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２０は、キー／インジケータ部１８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１７に、スクリーンＳまでの距離を計測するように指示する。そして、投影面傾き計測装置１７から距離情報が供給されると、制御部２０は、この距離情報に基づいてレンズモータ１６４を駆動して自動合焦を行う。

また、制御部２０は、投影面傾き計測装置１７からスクリーンＳの傾き角度が供給されると、画像処理部１３に、このスクリーンＳの傾き角度を供給して、自動台形補正を行うように指示する。

画像記憶部２１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２０は、画像記憶部２１に記憶された画像データを読出して表示エンコーダ１５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２２は、音声を出力するためのものである。音声処理部２３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２２を駆動して拡声放音させるためのものである。

次に本実施形態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１８の電源キーが押下されると、キー／インジケータ部１８は、この操作情報を制御部２０に供給し、制御部２０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１３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１５は、画像処理部１３が変換した画像信号を展開して、ビデオＲＡＭ１４に記憶し、ビデオＲＡＭ１４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投影部１６の表示駆動部１６１に供給する。

表示駆動部１６１は、表示エンコーダ１５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ＳＯＭ１６２を色毎に時分割で表示駆動する。

光源部１６５がこのＳＯＭ１６２に光を照射すると、ＳＯＭ１６２は、照射された光を反射する。ＳＯＭ１６２で反射した光像は、投影レンズ１６３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１８は、この操作情報を制御部２０に供給し、制御部２０は、受光制御部１７２に、傾き計測制御処理を実行するように指示する。

受光制御部１７２は、内蔵するＲＯＭから傾き計測制御処理の処理プログラムを読み出して、図８に示すフローチャートに従って、この傾き計測制御処理を実行する。

受光制御部１７２は、投影光をスクリーンＳに投影するように投影部１６を制御する（ステップＳ１１）。

受光制御部１７２は、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流をＡＭ変調するようにＡＭ変調器１６５ｃを制御する（ステップＳ１２）。

受光制御部１７２は、反射光を受光するように受光部１７１を制御する（ステップＳ１３）。

受光制御部１７２は、受光部１７１が出力した信号電荷の量に基づいて、演算部１７３に各演算を行うように指示する。演算部１７３は、この指示に従い、式（５）により、投影光Ｔと反射光Ｒ１，Ｒ２との位相のずれ量Δφを検出する（ステップＳ１４）。

演算部１７３は、各測距点までのそれぞれの距離を取得する（ステップＳ１５）。

演算部１７３は、スクリーンＳの傾き角度を取得する（ステップＳ１６）。

演算部１７３は、図７に示すスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３を選択し、受光部１７１が出力した信号電荷のうち、選択した３つの測距点ｐ１〜ｐ３に対応するそれぞれの画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得する。

演算部１７３は、式（５）に従い、受光部１７１が取得した３つの画素のそれぞれの受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて、位相のずれ量Δφを検出する（ステップＳ１４の処理）。
また、演算部１７３は、式（８）に従い、取得した位相のずれ量Δφに基づいて距離ｄ１〜ｄ３を取得する（ステップＳ１５の処理）。

演算部１７３は、演算した距離ｄ１〜ｄ３に基づいてスクリーンＳの傾き角度を取得する（ステップＳ１６の処理）。

このように、受光制御部１７２、演算部１７３が傾き計測制御処理を実行すると、投影面傾き計測装置１７は、演算部１７３が演算した結果の距離ｄ１〜ｄ３、スクリーンＳの傾き角度を制御部２０に供給する。

制御部２０は、投影面傾き計測装置１７から供給された距離ｄ１〜ｄ３に基づいて、レンズモータ１６４を制御して、自動合焦を行う。

また、制御部２０は、投影面傾き計測装置１７から供給されたスクリーンＳの傾き角度を画像処理部１３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１３は、供給されたスクリーンＳの傾き角度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１３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、本実施形態によれば、光源部１６５は、投影光に対して光強度変調を行い、プロジェクタ１は、光強度変調を行った投影光をスクリーンＳに投影する。投影面傾き計測装置１７の受光部１７１は、スクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３からの投影光の反射光を受光して、投影光に対する反射光の位相のずれ量Δφを検出する。

演算部１７３は、この位相のずれ量Δφに基づいて、時間遅れΔｔを取得し、プロジェクタ１とスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３の距離情報を取得し、スクリーンＳの傾き角度を取得するようにした。そして、画像処理部１３は、このスクリーンＳの傾き角度に基づいて自動台形補正を行うようにした。

従って、位相のずれ量Δφに基づいて、スクリーンＳの測距点ｐ１〜ｐ３の距離を取得するため、プロジェクタ１は、三角測距法と比較して、精度良くスクリーンＳの傾き角度を取得することができる。

このため、プロジェクタ１は、自動台形補正の精度を向上させることができ、測距のための光学変調素子が不要となり、測距専用の光源も不要となり、プロジェクタ１を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、上記実施形態では、光源部１６５のＡＭ変調器１６５ｃが行うＡＭ変調の変調周波数は、１０ＭＨｚに限られるものではなく、さらに、高い変調周波数、あるいは、１０ＭＨｚ未満の変調周波数であってもよい。

上記実施形態では、光源部１６５の発光源としては、ＬＥＤ１６５ａに限られるものではなく、レーザであってもよい。レーザ光であってもＡＭ変調は可能である。但し、レーザを用いる場合には、レーザ光を拡散するためのレンズを備える必要がある。

また、上記実施形態では、光源部１６５にＡＭ変調器１６５ｃを備えるようにした。しかし、光源部１６５にＡＭ変調器１６５ｃを備える代わりに、表示駆動部１６１がＳＯＭ１６２を制御して投影光をＡＭ変調するような構成であってもよい。また、投影レンズ１６３に光量調整部を備え、この光量調節部が投影光に対する光強度変調を行うような構成であってもよい。

上記実施形態では、投影面傾き計測装置１７は受光部子１７１として、距離画像センサ３１を備えるようにした。しかし、受光部１７１は、距離画像センサ３１に限られるものではなく、アバランシェフォトダイオードであってもよい。但し、受光部１７１に距離画像センサ３１を用いた方が１つのセンサで細かい設定を行うことができる。

上記実施形態では、キー／インジケータ部１８の「ＡＦＫ」キーが押下されたときに、プロジェクタ１は、自動台形補正を行うようにした。しかし、「ＡＦＫ」キーが押下されなくても、プロジェクタ１は、測距を定期的に実行し、台形補正を完全自動で実行するようにしてもよい。

上記実施形態では、投影面傾き計測装置１７がスクリーンＳの傾き角度を計測するものとして説明した。しかし、投影面傾き計測装置１７は、スクリーンＳまでの距離を取得するだけのものであってもよい。

この場合も、プロジェクタ１は、スクリーンＳの傾きを計測する場合と同様に動作する。但し、受光部１７１は、フォトダイオードを１つ備えるだけでよいし、スクリーンＳ上の測距点も１つだけでよい。

上記実施形態では、プログラムが、それぞれメモリ等に予め記憶されているものとして説明した。しかし、プロジェクタを、装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical disk）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これを別のコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。

さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。

本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。 プロジェクタの外観を示す図であり、図２Ａは、プロジェクタの前面部を示す正面図であり、図２Ｂは、プロジェクタの平面図である。 図１の光源部の構成を示す回路図である。 スクリーンの傾き角度を取得する方法を示す図である。 投影光に対する反射光の時間遅れを示すタイミングチャートである。 位相のずれ量を取得する方法を示すタイミングチャートである。 スクリーン上の３つの測距点を示す図である。 受光制御部が実行する傾き計測制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、１６・・・投影部、１６５・・・光源部、１７・・・投影面傾き計測装置、３１・・・距離画像センサ、１７１・・・受光部、１７２・・・受光制御部、１７３・・・演算部

Claims (10)

1. 投影光を投影面に投影し、光源、ＳＯＭ、投影レンズを有する投影部と、
   前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
   前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を受光する受光部と、
   前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する測距部と、を備え、
   前記投影部は、画像投影時に、前記光源と前記ＳＯＭによって生成される投影光を前記投影レンズによって投影し、
   前記測距部は、投影面までの距離を測距する際に、前記受光部が受光する前記光源と前記光変調部と前記ＳＯＭと前記投影レンズとによって投影される投影光の反射光に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する
   ことを特徴とするプロジェクタ。
2. 投影光を投影面に投影し、光源、ＳＯＭ、投影レンズを有する投影部と、
   前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
   前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を、複数の受光点に配置された複数の受光素子で受光する受光部と、
   前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部の複数の受光素子が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面の複数の点までの距離を取得する測距部と、
   前記測距部が取得した複数の距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する投影面傾き角度取得部と、を備え、
   前記投影部は、画像投影時に、前記光源と前記ＳＯＭによって生成される投影光を前記投影レンズによって投影し、
   前記測距部は、投影面までの距離を測距する際に、前記受光部が受光する前記光源と前記光変調部と前記ＳＯＭと前記投影レンズとによって投影される投影光の反射光に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する
   ことを特徴とするプロジェクタ。
3. 前記投影部は、電流が供給されて前記投影光を生成する光源を備え、
   前記光変調部は、前記光源に供給する電流のＡＭ変調を行うことにより、前記投影光の光強度を変調する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
4. 前記光源は、発光ダイオードによって構成されたものである、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記光源は、レーザによって構成されたものである、
   ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
6. 前記受光部は、複数の受光素子が行列配置され、各受光素子が受光した光の受光量に基づいて前記投影面上の複数の点までの距離を取得する距離画像センサによって構成されたものである、
   ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
7. 光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影ステップと、
   前記投影光の光強度を変調する光変調ステップと、
   前記投影面で反射した反射光を受光する受光ステップと、
   前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する検出ステップと、
   前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する距離算出ステップと、を備え、
   前記投影ステップにおける画像投影時に、前記光源と前記ＳＯＭによって生成される投影光を前記投影レンズによって投影し、
   前記測距ステップにおける測距時に、前記投影ステップと前記光変調ステップと前記受光ステップとを用いて、前記光源と前記光変調ステップと前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光ステップで反射光を受光して前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する
   ことを特徴とするプロジェクタの距離計測方法。
8. 光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影ステップと、
   前記投影光の光強度を変調する光変調ステップと、
   前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する受光ステップと、
   前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する検出ステップと、
   前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する距離算出ステップと、
   取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する傾斜角取得ステップと、を備え、
   前記測距ステップにおける測距時に、前記投影ステップと前記光変調ステップと前記受光ステップとを用いて、前記光源と前記光変調ステップと前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光ステップで反射光を受光して前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する
   ことを特徴とするプロジェクタの投影面傾き取得方法。
9. コンピュータに、
   光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影手順、
   前記投影光の光強度を変調する光変調手順、
   前記投影面で反射した反射光を受光する受光手順、
   前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する検出手順、
   前記光源と前記光変調手順と前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光手順で反射光を受光して、前記検出手順で検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面までの距離を取得する距離算出手順、
   を実行させるためのプログラム。
10. コンピュータに、
    光源、ＳＯＭ、投影レンズを介して投影面に投影光を投影する投影手順、
    前記投影光の光強度を変調する光変調手順、
    前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する受光手順、
    前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する検出手順、
    前記光源と前記光変調手順と前記ＳＯＭとによって生成した投影光を前記投影レンズによって投影すると共に、前記受光手順で反射光を受光して、前記検出手順で検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影レンズから前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する距離算出手順、
    取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する傾斜角取得手順、
    を実行させるためのプログラム。

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