JP5140973B2 - 計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法 - Google Patents

計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法 Download PDF

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Description

本発明は、計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法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傾いていると、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歪みのない画像をスクリーンに投影するため、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、この理想投影面と計測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計測面傾き計測装置を備えたプロジェクタがある。
かかる従来の計測面傾き計測装置は、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。計測面傾き計測装置は、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。
このような従来の計測面傾き計測装置として、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。従来の計測面傾き計測装置は、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、位相差センサでは、2つの撮像素子上に像を結像させるレンズを必要とし、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、小型化が可能な計測面傾き計測装置、プロジェクタ及び計測面傾き計測方法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の観点に係る計測面傾き計測装置は、
光を投光する投光部と、
計測対象の計測面に設定された複数の投光点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各投光点に光を投光する毎に前記各投光点で反射した反射光をそれぞれ受光し、受光した反射光の入射角度を検出する固定された複数の入射角センサと、
前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備え
前記複数の入射角センサは、入射角センサ同士間の間隔の異なる長距離計測用及び短距離計測用の2つ組からなる、
ことを特徴とする。
前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に、前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサの間隔に基づいて前記各投光点までの距離を取得し、前記複数の投光点までの距離に基づいて、前記計測面の傾き角度を取得するようにしてもよい。
前記複数の入射角センサは、地平面に対して水平方向に配置され、
前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記計測面の前記水平方向の傾き角度を取得するようにしてもよい。
前記複数の入射角センサは、地平面に対して垂直方向に配置され、
前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記計測面の前記垂直方向の傾き角度を取得するようにしてもよい
前記入射角センサは、
予め設定された間隔をもって配置されて、光を受光する面積が互いに等しくほぼ同一面上に形成された第1の受光部と第2の受光部と、
前記第1の受光部と前記第2の受光部とに対して光の入射方向に、予め設定された距離だけ離れて配置され、前記第1の受光部と前記第2の受光部とに対して平行光が垂直に照射されたときに、前記第1の受光部と前記第2の受光部とを、遮蔽面積が等しくなるように遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
前記第1の受光部と前記第2の受光部とに前記反射光が、前記第1の受光部と前記第2の受光部とに垂直な垂直軸に対して角度をもって照射された場合に、前記第1の受光部が受光した光の受光量と前記第2の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであってもよい。
前記光制限部材は、前記入射角センサの入射面側のパッケージに設けられた1つのスリットを構成し、
前記第1の受光部と前記第2の受光部と前記スリットとの位置は、前記第1の受光部及び前記第2の受光部が、前記第1の受光部及び前記第2の受光部の受光面に対して垂直方向から前記スリットを介して光を受光したとき、前記第1の受光部及び前記第2の受光部の受光量が等しくなるように設定されているようにしてもよい。
前記入射角センサは、前記第1の受光部と前記第2の受光部を含む4つの受光部から構成され、
前記光制限部材は、前記入射角センサの入射面側のパッケージに設けられた1つの十字状のスリットを構成し、
前記4つの受光部と前記十字状のスリットとの位置は、前記4つの受光部が、前記4つの受光部の受光面に対して垂直方向から前記十字状のスリットを介して光を受光したとき、前記4つの受光部の受光量が等しくなるように設定されているようにしてもよい。
前記入射角センサは、
底面に対する角度が等しい複数の斜面を有するセンサ台と、
前記センサ台の各斜面に配置されて、光を受光する面積が互いに等しい第1の受光部と第2の受光部と、を備え、
前記センサ台の底面に対して垂直方向の垂直軸に対して、角度を持って前記反射光が照射された場合に、前記第1の受光部が受光した光の受光量と前記第2の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものであってもよい。
前記入射角センサは、
前記底面に対して凹面となる複数の斜面に配置されているようにしてもよい。
前記投光部は、赤外線を投光する赤外LEDであるようにしてもよい。
前記投光部は、光を交流点灯させるようにしてもよい。
前記投光部は、水平方向の複数の投光点に光を投影する投光ユニットと、垂直方向の複数の投光点に光を投影する投光ユニットと、が個別に備えられているようにしてもよい。
本発明の第の観点に係るプロジェクタは、
実際に画像を投影する投影面を前記計測面として、前記計測面の傾き角度を計測する上述の計測面傾き計測装置と、
前記計測面傾き計測装置が取得した前記計測面の傾き角度に基づいて台形補正を行う画像処理部と、
前記画像処理部が台形補正を行った画像を前記計測面に投影する投影部と、を備えたことを特徴とする。
前記入射角センサは、前記プロジェクタの本体の前面部の隅に備えられているようにしてもよい。
本発明の第の観点に係る計測面傾き計測方法は、
入射角度を検出する固定された複数の入射角センサを受光点として用いた計測面傾き計測方法であって、
傾き角度計測対象の計測面に対する投光部の投光角度を制御して、前記投光部から前記計測面に設定された複数の投光点に光を投光するステップと、
予め設定された間隔をもって配置された複数の固定された受光点で前記各投光点から反射した反射光をそれぞれ受光し、前記複数の固定された受光点で受光した反射光の複数の入射角度を前記複数の投光点毎に検出するステップと、
前記計測面上の各投光点毎にそれぞれ検出した前記複数の入射角度に基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備え
前記複数の入射角センサは、入射角センサ同士間の間隔の異なる長距離計測用及び短距離計測用の2つ組からなる、
ことを特徴とする。
本発明によれば、計測面傾き計測装置、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計測面傾き計測装置及びプロジェクタを図面を参照して説明する。尚、以下の実施形態では、計測面を実際に画像を投影するスクリーン(投影面)とし、計測面傾き計測装置を投影面傾き計測装置として説明する。
(実施形態1)
実施形態1に係るプロジェクタの構成を図1に示す。
実施形態1に係るプロジェクタ1は、投影面傾き計測装置11と、入出力コネクタ部12と、入出力I/F(インタフェース)13と、画像処理部14と、ビデオRAM15と、表示エンコーダ16と、表示駆動部17と、SOM(空間的光変調素子)18と、投影レンズ19と、レンズモータ20と、光源21と、キー/インジケータ部22と、Ir受信部23と、制御部24と、画像記憶部25と、スピーカ26と、音声処理部27と、を備える。
投影面傾き計測装置11と、入出力I/F13と、画像処理部14と、表示エンコーダ16と、制御部24と、画像記憶部25と、音声処理部27とは、バスSBに接続されている。
投影面傾き計測装置11は、図2に示すように、プロジェクタ1の光軸cに対して垂直な面を理想投影面Saとし、傾き計測対象の計測面を、実際に画像を投影するスクリーンSとして、理想投影面Saに対するスクリーンSの傾き角度を計測するためのものである。
プロジェクタ1が理想投影面Saに光の画像を投影すると、投影された光像は歪みなく表示される。投影面傾き計測装置11は、この理想投影面Saに対する実際のスクリーンSの傾き角度θsを計測するものである。
投影面傾き計測装置11は、小型化のため、レンズを不要とする入射角センサを用いて傾き角度θsを取得する。このため、投影面傾き計測装置11は、予め設定された2つの測距点に光を投光して、その投光角度と測距点で反射した反射光の入射角度との少なくとも2つの角度と、投光点と受光点との配置間隔と、に基づいて、スクリーンSの傾き角度θsを取得するように構成されている。
また、スクリーンS上において、互いに交差する方向を、地平面に対して水平、垂直の方向として、投影面傾き計測装置11は、この水平方向、垂直方向に、それぞれ、2つの測距点を設定し、スクリーンSの水平方向の傾き角度θhと垂直方向の傾き角度θvとを取得することにより、この傾き角度θsを取得する。
具体的に、投影面傾き計測装置11は、図3に示すように、投光ユニット101と、センサ部102と、測距制御部103と、演算部104と、からなる。
投光ユニット101は、スクリーンS上に設定された測距点に光を投光して、投光スポットを形成するものである。投光ユニット101は、例えば赤外LEDとレンズとによって構成され(図示せず)、図4に示すように、プロジェクタ本体1aの前面部に取り付けられる。
センサ部102は、スクリーンS面までの距離を計測するためのものであり、複数の入射角センサ111,112,113,114を備えたものである。入射角センサ111,112は、スクリーンSの水平方向の傾き角度θhを取得するための1組のセンサであり、入射角センサ113,114は、スクリーンSの垂直方向の傾き角度θvを取得するための1組のセンサである。
入射角センサ111,112,113,114は、図4に示すように、プロジェクタ本体1aの前面部に取り付けられる。そして、入射角センサ111,112,113,114は、それぞれ、スクリーンS面上の各投影スポットから反射した反射光を受光し、この反射光の入射角度を検出する。尚、入射角度は、入射角センサ111〜114の受光部に垂直な垂直軸に対する反射光の角度であり、この垂直軸は、プロジェクタ1の光軸cに一致する。
2つの入射角センサ111,112は、水平方向Hに並べて配置される。この入射角センサ111,112の間隔は、予め、k0に設定される。
2つの入射角センサ113,114は、垂直方向Vに並べて配置され、入射角センサ113,114の間隔は、予め、k0に設定される。尚、理想投影面Saは、この水平方向H,垂直方向Vと平行な面になる。
入射角センサ111〜114には、例えば、図5(a)、(b)に示すような構成を有する入射角センサ120が用いられる(特開平08−264826号公報参照)。入射角センサ120のパッケージ121の底部には、導体パターン122a,122b,122cが形成される。導体パターン122aは、パッケージ121の底部の中間部に形成されたものであり、導体パターン122a上には、受光素子123が配置される。
受光素子123は、図6(a)、(b)に示すように、高抵抗層123aと、P層123b,123cと、保護膜123dと、上部電極123e,123fと、N層123gと、下部電極123hと、からなる2分割受光素子によって構成される。
高抵抗層123aは、N型シリコン単結晶からなる層であり、P層123b,123cは、高抵抗層123aの一方の表面側に埋め込まれた層であり、この2つの層がpin型の受光部となる。P層123b,123cの面積は、互いに等しく、同一面上に形成される。
尚、本実施形態1の入射角センサ111,112のP層123b,123cは、入射角センサ111,112のセンサ配置方向と同じ水平方向Hに設置され、入射角センサ113,114のP層123b,123cは、入射角センサ113,114のセンサ配置方向と同じ垂直方向Vに設置される。
高抵抗層123a、P層123b,123cの上には、保護膜123dが形成されている。この保護膜123dは、SiO2,Si34等によって形成された光透過性の膜である。
上部電極123e,123fは、保護膜123dを貫通して、それぞれ、P層123b,123cに接続される。
+層123gは、高抵抗層123aの他方の表面に形成され、N+層123gの表面には、下部電極123hが形成される。そして、下部電極123hは導体パターン122aに接続される。
図5(b)に示すボンディングワイヤ124aは、上部電極123eと導体パターン122aとを接続し、ボンディングワイヤ124bは、上部電極123fと導体パターン122bとを接続する。
パッケージ121の下面には、外部取り出し電極125a,125b,125cが形成され、導体パターン122a〜122cの下部には、スルーホールが形成されている。そして、外部取り出し電極125a〜125cは、それぞれ、スルーホールを介して導体パターン122a〜122cに接続される。
パッケージ121の上部には、窓材126が設置され、パッケージ121と窓材126とは、接着剤127によって接着される。窓材126の下面には、光制限部材として、遮蔽膜126cが形成され、さらに、遮蔽膜126cを開口させることによって2つの受光窓126a,126bが形成される。
遮蔽膜126cは、図7(a)に示すようにP層123b,123cに対して、光の入射方向に予め設定された距離だけ離れて配置される。そして、遮蔽膜126cは、受光素子123の表面に対して光が垂直(θ=0)に照射されたとき、図7(b)に示すように、P層123b,123cの遮蔽面積が、それぞれの全表面積の1/2となり、等しくなるように、P層123b,123cを遮蔽して、P層123b,123cに照射される光の量を制限する。
図7(a)、(b)に示すように、この入射角度θ≠0であれば、P層123b,123cの受光割合も1対1から変化し、P層123bの受光量≠P層123cの受光量となる。
この受光割合と入射角度θとは対応し、入射角センサ111〜114は、それぞれ、この受光割合に基づいて、入射角度θを検出する。この入射角度θが、スクリーンS面の測距点に投影された各投影スポットから反射した反射光の光軸cに対する入射角度となる。入射角センサ111〜114は、このようにして、レンズを備えずに、入射角度θを検出する。
測距制御部103は、スクリーンSの傾き角度θh,θvを検出するように、投光ユニット101の投光角度を制御し、センサ部102の各入射角センサ111〜114を制御するものである。
測距制御部103は、画像を投影するためのスクリーンS面の水平方向H、垂直方向Vに、それぞれ、2つの測距点を設定し、各測距点に光を投影するように投光ユニット101の投光角度wを制御する。そして、測距制御部103は、各測距点からの反射光を受光して、その入射角度を検出するように入射角センサ111〜114を制御する。
例えば、スクリーンSの水平方向Hの傾き角度θhを検出する場合、測距制御部103は、図8(a)に示すように、スクリーンSの左側に測距点S1を設定し、この測距点S1に光を投影するように、投光ユニット101の投光角度wをw1に制御する。尚、基準面11aは、計測する距離の基準を示す面であり、理想投影面Saと平行な面である。この基準面11aは、図5,図6に示す受光素子123のセンサ面に対応する。
測距制御部103は、この測距点S1に形成された投光スポットからの反射光を受光して、受光した反射光の入射角度θ=a1,b1を計測するように入射角センサ111,112を制御する。
次に測距制御部103は、図8(b)に示すように、スクリーンSの右側に測距点S2を設定し、この測距点S2に光を投影するように、投光ユニット101の投光角度wをw2に制御する。
測距制御部103は、この測距点S2に形成された投光スポットからの反射光を受光して、受光した反射光の入射角度θ=a2,b2を計測するように入射角センサ111,112を制御する。
測距制御部103は、光軸に対する垂直方向VのスクリーンSの傾き角度θvを検出する場合、水平方向Hと同じように、投光ユニット101の投光角度wと入射角センサ111,112とを制御する。
演算部104は、入射角度センサ111〜114がそれぞれ検出した入射角度θに基づいて、理想投影面Saに対するスクリーンSの傾き角度θsを演算により取得するためのものである。
演算部104は、2つの入射角センサが測距点S1,S2からの反射光を受光して検出した2つの入射角度θ及び投光ユニット101の投光角度wのうちの少なくとも2つの角度を選択する。
本実施形態1のように、入射角センサ111,112のP層123b,123cが水平方向Hに並べて配置された場合、演算部104は、この角度として、入射角センサ111,112の入射角度θ=a,bを選択するものとする。そして、演算部104は、この入射角度θ=a,bと、入射角センサ111,112の配置間隔k0と、に基づいて、理想投影面Saに対するスクリーンSの傾き角度θsを演算により取得する。
水平方向Hの場合、図8(a)に示すように、基準面11aと左側の測距点S1との距離X1は、入射角度a1,b1、及び間隔k0に基づいて、次の数1に従い、算出される。
Figure 0005140973
また、プロジェクタ1の基準面11aと右側の測距点S2との距離X2は、入射角度a2,b2、及び間隔kに基づいて、次の数2に従い、算出される。
Figure 0005140973
さらに、スクリーンSの傾き角度θhは、距離X1,X2、入射角度a1,b1,a2,b2に基づいて、次の数3に従い、算出される。
Figure 0005140973
演算部104は、この式(1)〜(3)に従って演算を行い、スクリーンSの水平方向Hの傾き角度θhを取得する。演算部104は、入射角センサ113,114が検出した入射角度に基づいて、垂直方向Vについても同じような演算を行い、スクリーンSの垂直方向Vの傾き角度θvを取得する。
演算部104は、スクリーンSの水平方向Hの傾き角度θh、垂直方向Vの傾き角度θvに基づいて、スクリーンSの傾き角度θsを取得する。
投影面傾き計測装置11は、このような処理を制御部24から指示されて実行し、演算部104が取得したスクリーンSの傾き角度θsを制御部24に供給する。
尚、制御部24から、スクリーンSまでの距離を計測するように指示されると、測距制御部103は、投光ユニット101の投光角度wを0に設定し、同じようにして、演算部104は、同じような処理を行って、スクリーンSまでの距離を、演算により、取得する。そして、投影面傾き計測装置11は、演算部104が取得した距離を制御部24に供給する。
図1に戻り、入出力コネクタ部12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/F13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14は、種々の画像処理を実行するものである。画像処理部14は、画像処理として、入出力コネクタ部12、入出力I/F13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14は、制御部24からスクリーンSの傾き角度θs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。
この台形補正は、スクリーンSに投影する画像が理想投影面Saに投影する画像と等しくなるように投影前の画像に対して行う補正、言い換えれば、スクリーンSに投影される画像があたかも正面からみた画像となるように投影前の画像に対して行う補正である。
そして、画像処理部14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RAM15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16は、画像処理部14が変換した画像信号をビデオRAM15に展開して記憶するものである。表示エンコーダ16は、ビデオRAM15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表示駆動部17に供給する。
表示駆動部17とSOM18と投影レンズ19と光源21とは、光像をスクリーンSに投光するものである。
表示駆動部17は、表示エンコーダ16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、SOM18を時分割で表示駆動するものである。
SOM18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、時分割で光像を形成するためのものである。
投影レンズ19は、SOM18で形成された光像をスクリーンSに結像させるためのものである。この投影レンズ19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19は、図4(a)、(b)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20は、投影レンズ19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21は、光をSOM18に向けて出射するものであり、光源ランプ21aとリフレクタ21bとからなる。光源ランプ21aは、超高圧水銀灯等からなり、高輝度の白色光を出射する。但し、光源ランプ21aは、近赤外線や紫外線の光を出射するものであってもよい。
リフレクタ21bは、光源ランプ21aが出射した白色光をSOM18方向に反射するためのものである。尚、光源21には、光源ランプ21aの温度を検出する温度センサ(図示せず)が備えられている。温度センサは、光源ランプ21aの温度を示す温度検出信号を制御部24に供給する。
キー/インジケータ部22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22は、これらのキーが押下されると、この操作情報を制御部24に供給する。
また、キー/インジケータ部22は、インジケータとして、電源/待機インジケータと、温度インジケータと、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、LEDを備える。電源/待機インジケータは、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。
温度インジケータは、光源ランプ21aの温度が投影に適した状態となっているか否かを示すためのものであり、例えば、LEDを備える。温度インジケータは、LEDを点灯/消灯、あるいは点滅させることにより光源ランプ21aの温度状態を表示する。
Ir受信部23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24は、各部の動作制御を行うためのものである。制御部24は、キー/インジケータ部22、Ir受信部23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24は、キー/インジケータ部22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24は、キー/インジケータ部22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11に、スクリーンSまでの距離を計測するように指示し、投影面傾き計測装置11から距離情報が供給されると、この距離情報に基づいてレンズモータ20を駆動して自動合焦を行う。
また、制御部24は、投影面傾き計測装置11に、スクリーンSの傾き角度θsを検出するように指示する。そして、制御部24は、投影面傾き計測装置11から、検出されたスクリーンSの傾き角度θsが供給されると、画像処理部14に、このスクリーンSの傾き角度θsを供給して、自動台形補正を行うように指示する。
そして、制御部24は、光源21に備えられた温度センサから供給された温度検出信号に基づいて、光源ランプ21aの温度が投影に適した状態となっているか否かを判別し、判別した結果に基づいて、キー/インジケータ部22の温度インジケータを表示制御する。
画像記憶部25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24は、画像記憶部25に記憶された画像データを読出して表示エンコーダ16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26は、音声を出力するためのものである。音声処理部27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26を駆動して拡声放音させるためのものである。
次に実施形態1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22の電源キーが押下されると、キー/インジケータ部22は、この操作情報を制御部24に供給し、制御部24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14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16は、画像処理部14が変換した画像信号を展開して、ビデオRAM15に記憶し、ビデオRAM15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表示駆動部17に供給する。
表示駆動部17は、表示エンコーダ16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SOM18を時分割で表示駆動する。
光源21がこのSOM18に光を照射すると、SOM18は、照射された光を反射する。SOM18で反射した光像は、投影レンズ19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22は、この操作情報を制御部24に供給し、制御部24は、投影面傾き計測装置11に、プロジェクタ1からスクリーンSまでの距離を計測するように指示し、投影面傾き計測装置11から供給された距離情報に基づいて、レンズモータ20を制御して、自動合焦を行う。
また、制御部24は、投影面傾き計測装置11に、スクリーンSの傾き角度θsを取得するように指示し、投影面傾き計測装置11から、スクリーンSの傾き角度θsが供給されると、このスクリーンSの傾き角度θsを画像処理部14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14は、供給されたスクリーンSの傾き角度θs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14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1によれば、投影面傾き計測装置11は、投光ユニット101と入射角センサ111〜114とを備え、投光ユニット101がスクリーンS上に形成した投光スポットからの反射光の入射角度に基づいてスクリーンSの傾き角度を取得するようにした。
従って、入射角センサ111〜114を用いて、プロジェクタ1(基準面11a)とスクリーンSの測距点S1,S2との距離を計測することができる。また、入射角センサ111〜114がレンズを不要とするものであるため、安価にすることができ、コストを削減することができる。
また、レンズが不要のため、焦点距離を設定するだけの奥行きサイズを確保する必要がなく、入射角センサ111〜114の奥行き方向のサイズを小さくすることができ、投影面傾き計測装置11を小型化することができ、さらには、プロジェクタ1の小型化も可能となる。
(実施形態2)
実施形態2に係る投影面傾き計測装置は、入射角センサを2つだけ備えるようにしたものである。
実施形態2に係る投影面傾き計測装置11の構成を図9に示す。
実施形態2に係る投影面傾き計測装置11のセンサ部102は、入射角センサ112,114だけを備える。
図10に示すように、投光ユニット101と入射角センサ112とは、水平方向Hに並べて配置され、投光ユニット101と入射角センサ112との配置間隔は、k0に設定される。
また、投光ユニット101と入射角センサ112とは、垂直方向Vに並べて配置され、投光ユニット101と入射角センサ114との配置間隔は、k0に設定される。
測距制御部121は、図11に示すように、光を測距点S1,S2に投影するように投光ユニット101を制御する。
演算部104は、実施形態1と異なり、投光ユニット101の投光角度wと、入射角センサ112が検出した入射角度θと、投光ユニット101と入射角センサ112との配置間隔k0と、に基づいて、入射角センサ112と投光ユニット101とを結ぶ水平方向Hの理想投影面Saに対するスクリーンSの傾き角度θhを取得する。
但し、演算部104は、実施形態1と同様、数1〜数3に従い、このスクリーンSの水平方向Hの傾き角度θhを取得する。演算部104は、垂直方向Vについても同じような演算を行い、スクリーンSの垂直方向Vの傾き角度θvを取得する。
以上説明したように、本実施形態2によれば、投影面傾き計測装置11は、投光ユニット101と、入射角センサ112,114と、を備えることにより、プロジェクタ1の光軸に対するスクリーンSの傾き角度θh,θvを取得するようにした。
従って、入射角センサを2つ省くことができ、投影面傾き計測装置11、プロジェクタ1のコストをさらに削減し、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1では、投光ユニット101の赤外LEDを交流点灯させ、各入射角センサ111〜114の受光素子123の直流成分をカットすることにより外光の影響による精度低下を抑えることができる。上記実施形態2についても同様である。
また、投光ユニット101として、測距点S1,S2のそれぞれに光を投影する投光ユニット101と、垂直方向Vの2つの測距点のそれぞれに光を投影する投光ユニット101と、が個別に備えられてもよい。
また、センサ部102は、水平方向H、垂直方向Vに、それぞれ、投光ユニット101を中心に2組以上の入射角センサを備えるようにしてもよい。例えば、入射角センサの組を2つとして、それぞれ、長距離計測用、短距離計測用の入射角センサの組としておき、長距離計測用の組の2つの入射角センサの間隔を、短距離計測用の組の2つの入射角センサの間隔よりも広くしておく。
そして、プロジェクタ1とスクリーンSとの距離が長い場合には、長距離計測用の組の入射角センサを選択し、短い場合には、短距離計測用の組の入射角センサを選択する。
このようにすれば、プロジェクタ1とスクリーンSとの距離が長くても、短くても、その距離にかかわらず、計測精度を維持することができる。
また、実施形態1において、投光ユニット101は、入射角センサ111,112の中心、入射角センサ113,114の中心に配置されなくてもよい。例えば、入射角センサ111と投光ユニット101との間隔と入射角センサ112と投光ユニット101との間隔とが異なっていてもよい。
また、入射角センサ111,112、投光ユニット101の配置は、図4に示すようなものでなくてもよく、例えば、プロジェクタ本体1aの前面部を前からみて、左から、入射角センサ111,112、投光ユニット101の順であってもよいし、投光ユニット101、入射角センサ111,112の順であってもよい。
実施形態2についても、同様であり、例えば入射角センサ112,114の代わりに、それぞれ、入射角センサ111,113を用いてもよい。
また、実施形態1において、水平方向Hの場合、演算部104は、2つの入射角センサ111,112が測距点S1,S2からの反射光を受光して検出した2つの入射角度θ及び投光ユニット101の投光角度wのうち、入射角センサ111,112の入射角度θ=a,bを選択して、スクリーンSの水平方向Hの傾き角度θhを取得するようにした。しかし、演算部104は、入射角センサ111,112のうちのいずれか一方の入射角度θと、投光角度wと、を選択してもよい。
また、演算部104は、入射角センサ111又は入射角センサ112の入射角θと投光ユニット101の投光角度wとに基づいて、あるいは、入射角センサ111,112と、投光ユニット101の投光角度wとに基づいてスクリーンSの水平方向Hの傾き角度θhを演算するようにしてもよい。
また、実施形態1,2では、演算部104は、距離X1,X2を、それぞれ、測距点S1,S2と基準面11aとの距離とした。しかし、この距離X1,X2を、それぞれ、測距点S1,S2から投光ユニット101までの距離として、スクリーンSの水平方向Hの傾き角度θhを演算するようにしてもよい。
また、センサ部102は、図5に示すような入射角センサ111〜114を備えたものに限られるものではない。例えば、センサ部102は、図12に示すような入射角センサ130を備えてもよい。
この入射角センサ130は、2つの受光素子131,132を備え、2つの受光素子131,132は、パッケージ133内に収納される。
このパッケージ133には、スリット133aが設けられ、2つの受光素子131,132は、このスリット133aを介して、測距点からの光を受光する。2つの受光素子131,132とスリット133aとの位置は、2つの受光素子131,132が受光面に対して垂直方向から光を受光したとき、2つの受光素子131,132の受光量が等しくなるように設定される。
受光した光の光軸が受光面に対して垂直であれば、受光した光の入射角度は0となり、2つの受光素子131,132の受光割合は1対1になる。
しかし、受光した光の軸が受光面に対して垂直でなければ、2つの受光素子131,132の受光割合は、1対1とはならない。演算部104は、この受光割合に基づいて演算を行い、受光した光の入射角度を取得する。
また、センサ部102は、図13に示すような入射角センサ140を備えたものであってもよい。この入射角センサ140は、4つの受光素子141〜144を備え、受光素子141〜144は、パッケージ145内に収納される。
パッケージ145の上面には、図13(a)に示すように、入射角センサ140の正面を視点として、十字状のスリット145aが形成されている。4つの受光素子141〜144は、このスリット145aを介して測距点からの光を受光する。
4つの受光素子141〜144とスリット145aとの位置は、受光面に対して垂直方向から光を受光したとき、4つの受光素子141〜144の受光量が等しくなるように、設定される。
受光した光の光軸が受光面に対して垂直でなければ、受光した光の入射角度は0とはならず、4つの受光素子141〜144の受光量は等しくはならない。演算部104は、4つの受光素子141〜144の受光割合に基づいて演算を行い、受光した光の入射角度を取得する。
また、センサ部102は、図14に示すような入射角センサ150を備えたものであってもよい。この入射角センサ150は、正四角錐の一部の形状を有し、4つの斜面を有するセンサ台155を備え、4つの受光素子151〜154は、それぞれ、このセンサ台155の4つの斜面に配置される。
このセンサ台155の底面を基準面11aとする。そして、受光した光の軸が基準面11aに対して垂直な垂直軸と受光した光の軸とが一致したとき、4つの受光素子151〜154の受光量は等しくなる。このときの入射角センサ150の入射角を0とする。
受光した光の入射角が0でなければ、受光した光の軸と基準面11aの垂直軸とが一致せず、4つの受光素子151〜154の受光割合は変化する。演算部104は、4つの受光素子151〜154の受光割合に基づいて、入射角度を取得する。
また、センサ部102は、図15に示すような入射角センサ160を備えたものであってもよい。この入射角センサ160も、図14に示す入射角センサ150と同様に、正四角錐の一部の形状を有し、4つの斜面を有するセンサ台165を備え、4つの受光素子161〜164は、それぞれ、このセンサ台165の斜面に配置される。
この入射角センサ160の底面を基準面11aとする。そして、受光した光の軸が基準面11aの垂直軸と受光した光の軸とが一致したとき、4つの受光素子161〜164の受光量は等しくなる。このときの入射角センサ160の入射角を0とする。
演算部104は、4つの受光素子161〜164の受光割合に基づいて、入射角度を取得する。
また、センサ部102は、図16に示すように、プロジェクタ本体1aの前面部の4隅に、入射角センサ171〜174を備えて構成されたものであってもよい。
この場合も、演算部104は、図14、図15に示す構成の入射角センサ150,160を備えた場合と同様に、入射角センサ171〜174の受光割合に基づいて演算を行うことにより、スクリーンS上の測距点からの反射光の入射角度を取得する。
また、上記実施形態1では、図4(a)に示すように、2つの入射角センサ111,112が、地平面に対して水平方向Hに配置され、また、2つの入射角センサ113,114が、垂直方向Vに配置されるものとして説明した。
しかし、水平方向H、垂直方向Vが既知であれば、2つの入射角センサ111,112、2つの入射角センサ113,114は、それぞれ、水平方向H、垂直方向Vに配置されなくてもよい。
但し、水平方向Hの傾き角度θh、垂直方向Vの傾き角度θvを取得するためには、図17に示すように2つの入射角センサ111,112のP層123b,123cが水平方向Hに配置され、2つの入射角センサ111,112のP層123b,123cが垂直方向Vに配置される必要がある。
そして、演算部104は、入射角センサ111,112が検出した入射角度を水平方向Hに射影変換して傾き角度θhを取得し、入射角センサ113,114が検出した入射角度を垂直方向Vに射影変換して傾き角度θvを取得する。
また、入射角センサ111,112間のセンサ配置方向H成分の距離が入射角センサ111,112の間隔k0となり、入射角センサ113,114間のセンサ配置方向V成分の距離が入射角センサ113,114の間隔k0となる。
このように、入射角センサ111〜114が図17に示すように配置されても、理論的には、投影面傾き計測装置11は、スクリーンSの水平方向Hの傾き角度θh,垂直方向Vの傾き角度θvを取得することができる。
上記実施形態1では、入射角センサ111〜114の各P層123bと各P層123cとが同一の面積として説明した。しかし、各P層123bと各P層123cとが同一の面積でなくとも、入射角度を検出することができる。但し、この場合、各P層123bと各P層123cとの面積比は既知である必要がある。
また、上記実施形態1では、受光素子123の表面に対して光が垂直(θ=0)に照射されたとき、P層123b,123cの遮蔽面積が、それぞれ、全表面積の1/2となるように、入射角センサ111〜114の遮蔽膜126cがP層123b,123cを遮蔽し、P層123b,123cに照射される光の量を制限するものとして説明した。
しかし、P層123b,123cの遮蔽面積比が予め設定された比となるように、入射角センサ111〜114の遮蔽膜126cがP層123b,123cを遮蔽してP層123b,123cに照射される光の量を制限するようにしてもよい。
入射角センサ111〜114のP層123b,123cに対して光が垂直に照射されたときにP層123b,123cを遮蔽する遮蔽面積比は、入射角センサ111〜114の配置位置に基づいて予め設定される。入射角センサ111〜114の遮蔽膜126cは、この遮蔽面積比でP層123b,123cをそれぞれ遮蔽してP層123b,123cに照射される光の量を制限する。
また、投影面傾き計測装置11が取得する傾き角度は、この傾き角度θh,θvでなくてもよい。例えば、スクリーンSが傾いている方向に複数の測距点が設定されて、投影面傾き計測装置11は、複数の測距点を結ぶ方向のスクリーンSの傾き角度θsを取得する。このようにしても、投影面傾き計測装置11は、理想投影面Saに対するスクリーンSの傾き角度θsを取得することができる。
また、上記実施形態1,2では、計測面傾き計測装置を、スクリーンSの傾き角度θsを検出する投影面傾き計測装置11として説明した。しかし、計測面傾き計測装置は、投影面傾き計測装置11に限られるものではなく、例えば、扇風機の前面、照明の照射面等を制御するため、これらの面を計測面として、その傾き角度を計測するようなものであってもよい。
本発明の実施形態1に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図1に示す投影面傾き計測装置がスクリーンの傾きを取得する概略を示す図である。 図1に示す投影面傾き計測装置の構成を示す図である。 プロジェクタの外観を示す図であり、(a)は、プロジェクタの前面部を示す正面図であり、(b)は、プロジェクタの平面図である。 図3に示す入射角センサの構成を示す図であり、(a)は、入射角センサの平面図であり、(b)は、(a)のA−A'線における断面図である。 図5の受光素子を示す図であり、(a)は、受光素子の平面図、(b)は、受光素子の断面図である。 図5の入射角センサの入射角を検出する原理を示す図であり、(a)は、受光素子の部分断面図であり、(b)は、受光素子の平面図である。 図1の投影面傾き計測装置がスクリーンの傾き角度を取得する動作を示す図であり、(a)は、スクリーンの左側に測距点が設定された場合の動作を示す図であり、(b)は、スクリーンの右側に測距点が設定された場合の動作を示す図である。 本発明の実施形態2に係る投影面傾き計測装置の構成を示すブロック図である。 図9の投光ユニット、入射角センサが取り付けられたプロジェクタの前面部を示す図である。 図9の投影面傾き計測装置の動作を説明するための図である。 入射角センサの応用例(その1)を示す図であり、(b)は、入射角センサの平面図であり、(a)は、(b)のB−B'線における断面図である。 入射角センサの応用例(その2)を示す図であり、(b)は、入射角センサの平面図であり、(a)は、(b)のC−C'線における断面図である。 入射角センサの応用例(その3)を示す図であり、(b)は、入射角センサの平面図であり、(a)は、側面図である。 入射角センサの応用例(その4)を示す図であり、(b)は、入射角センサの平面図であり、(a)は、(b)のD−D'線における断面図である。 プロジェクタの前面部に取り付けられた入射角センサの応用例(その5)を示す図である。 入射角センサの配置と入射角センサのP層の配置方向を示す図である。
符号の説明
1・・・プロジェクタ、11・・・投影面傾き計測装置、101・・・投光ユニット、102・・・センサ部、111〜114・・・入射角センサ部、103・・・測距制御部、104・・・演算部

Claims (15)

  1. 光を投光する投光部と、
    計測対象の計測面に設定された複数の投光点に光が投光されるように、前記投光部が前記計測面に対して投光する光の投光角度を制御する投光制御部と、
    予め設定された間隔をもって配置された位置で、前記投光部が前記計測面上の各投光点に光を投光する毎に前記各投光点で反射した反射光をそれぞれ受光し、受光した反射光の入射角度を検出する固定された複数の入射角センサと、
    前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得する傾き角度取得部と、を備え、
    前記複数の入射角センサは、入射角センサ同士間の間隔の異なる長距離計測用及び短距離計測用の2つ組からなる、
    ことを特徴とする計測面傾き計測装置。
  2. 前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に、前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度と前記複数の入射角センサの間隔に基づいて前記各投光点までの距離を取得し、前記複数の投光点までの距離に基づいて、前記計測面の傾き角度を取得する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の計測面傾き計測装置。
  3. 前記複数の入射角センサは、地平面に対して水平方向に配置され、
    前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記計測面の前記水平方向の傾き角度を取得する、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の計測面傾き計測装置。
  4. 前記複数の入射角センサは、地平面に対して垂直方向に配置され、
    前記傾き角度取得部は、前記投光部が各投光点に光を投光する毎に前記複数の入射角センサがそれぞれ検出した入射角度に基づいて、前記計測面の前記垂直方向の傾き角度を取得する、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の計測面傾き計測装置。
  5. 前記入射角センサは、
    予め設定された間隔をもって配置されて、光を受光する面積が互いに等しくほぼ同一面上に形成された第1の受光部と第2の受光部と、
    前記第1の受光部と前記第2の受光部とに対して光の入射方向に、予め設定された距離だけ離れて配置され、前記第1の受光部と前記第2の受光部とに対して平行光が垂直に照射されたときに、前記第1の受光部と前記第2の受光部とを、遮蔽面積が等しくなるように遮蔽して両受光部に照射される光の量を制限する光制限部材と、を備え、
    前記第1の受光部と前記第2の受光部とに前記反射光が、前記第1の受光部と前記第2の受光部とに垂直な垂直軸に対して角度をもって照射された場合に、前記第1の受光部が受光した光の受光量と前記第2の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、
    前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものである、
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の計測面傾き計測装置。
  6. 前記光制限部材は、前記入射角センサの入射面側のパッケージに設けられた1つのスリットを構成し、
    前記第1の受光部と前記第2の受光部と前記スリットとの位置は、前記第1の受光部及び前記第2の受光部が、前記第1の受光部及び前記第2の受光部の受光面に対して垂直方向から前記スリットを介して光を受光したとき、前記第1の受光部及び前記第2の受光部の受光量が等しくなるように設定されている、
    ことを特徴とする請求項に記載の計測面傾き計測装置。
  7. 前記入射角センサは、前記第1の受光部と前記第2の受光部を含む4つの受光部から構成され、
    前記光制限部材は、前記入射角センサの入射面側のパッケージに設けられた1つの十字状のスリットを構成し、
    前記4つの受光部と前記十字状のスリットとの位置は、前記4つの受光部が、前記4つの受光部の受光面に対して垂直方向から前記十字状のスリットを介して光を受光したとき、前記4つの受光部の受光量が等しくなるように設定されている、
    ことを特徴とする請求項に記載の計測面傾き計測装置。
  8. 前記入射角センサは、
    底面に対する角度が等しい複数の斜面を有するセンサ台と、
    前記センサ台の各斜面に配置されて、光を受光する面積が互いに等しい第1の受光部と第2の受光部と、を備え、
    前記センサ台の底面に対して垂直方向の垂直軸に対して、角度を持って前記反射光が照射された場合に、前記第1の受光部が受光した光の受光量と前記第2の受光部が受光した光の受光量との受光割合に基づいて、前記反射光の前記垂直軸に対する入射角度を検出するように構成されたものである、
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の計測面傾き計測装置。
  9. 前記入射角センサは、
    前記底面に対して凹面となる複数の斜面に配置されている、
    ことを特徴とする請求項に記載の計測面傾き計測装置。
  10. 前記投光部は、赤外線を投光する赤外LEDである、
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の計測面傾き計測装置。
  11. 前記投光部は、光を交流点灯させる、
    ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の計測面傾き計測装置。
  12. 前記投光部は、水平方向の複数の投光点に光を投影する投光ユニットと、垂直方向の複数の投光点に光を投影する投光ユニットと、が個別に備えられている、
    ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の計測面傾き計測装置。
  13. 実際に画像を投影する投影面を前記計測面として、前記計測面の傾き角度を計測する前記請求項1乃至12のいずれか1項に記載の計測面傾き計測装置と、
    前記計測面傾き計測装置が取得した前記計測面の傾き角度に基づいて台形補正を行う画像処理部と、
    前記画像処理部が台形補正を行った画像を前記計測面に投影する投影部と、を備えた、
    ことを特徴とするプロジェクタ。
  14. 前記入射角センサは、前記プロジェクタの本体の前面部の隅に備えられている、
    ことを特徴とする請求項13に記載のプロジェクタ。
  15. 入射角度を検出する固定された複数の入射角センサを受光点として用いた計測面傾き計測方法であって、
    傾き角度計測対象の計測面に対する投光部の投光角度を制御して、前記投光部から前記計測面に設定された複数の投光点に光を投光するステップと、
    予め設定された間隔をもって配置された複数の固定された受光点で前記各投光点から反射した反射光をそれぞれ受光し、前記複数の固定された受光点で受光した反射光の複数の入射角度を前記複数の投光点毎に検出するステップと、
    前記計測面上の各投光点毎にそれぞれ検出した前記複数の入射角度に基づいて、前記複数の投光点を結ぶ方向の前記計測面の傾き角度を取得するステップと、を備え、
    前記複数の入射角センサは、入射角センサ同士間の間隔の異なる長距離計測用及び短距離計測用の2つ組からなる、
    ことを特徴とする計測面傾き計測方法。
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