(57)【要約】【課題】ズーム機能を有する投写光学系において、そのズーム比の測定精度を向上させる技術を提供する。【解決手段】原画像を表す画像光を投写スクリーンにズームして投写する投写光学系のズーム比を測定する測定方法であって、測定点を含む測定用画像を、測定点が投写光学系の光軸からオフセットした位置に投写されるように、投写スクリーンに投写表示する工程と、測定点が投写スクリーンに投写表示された投写測定点を、投写光学系からの相対的な固定位置として予め設定されている測定点検出位置から検出する工程と、検出された投写測定点の位置情報を求め、位置情報と、予め準備された位置情報に対するズーム比との関係を用いてズーム比を決定する工程とを備える、測定方法。【選択図】図８
2010122273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像を表す画像光を投写スクリーンに投写する投写光学系のズーム比を測定する測定方法であって、
（ａ）測定点を含む測定用画像を、前記測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットした位置に表示されるように、前記投写スクリーンに投写表示する工程と、
（ｂ）前記測定点が前記投写スクリーンに投写表示された投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
（ｃ）検出された前記投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
を備える、測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の測定方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記測定検出位置から撮像部によって前記投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記撮像部の光軸の方向ベクトルと、前記測定用画像の原画像において前記測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットされた方向の方向ベクトルとが、ほぼ垂直の関係を有する、測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の測定方法であって、
前記位置情報には、前記撮影画像上における前記投写測定点の像の座標が含まれ、
前記工程（ｃ）は、前記像の座標と、予め準備された前記像の座標に対する前記ズーム比の関係とを用いて、前記像の座標に対する前記ズーム比を決定する工程を含む、測定方法。
【請求項４】
原画像を表す画像光をズーム機構を備える投写光学系を介して投写スクリーンに投写することにより表示された投写画像を補正する画像の補正方法であって、
（ａ）測定点を含む測定用画像を、前記測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットした位置に表示されるように、前記投写スクリーンに投写表示する工程と、
（ｂ）前記測定点が前記投写スクリーンに投写表示された投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
（ｃ）検出された前記投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
（ｄ）決定された前記ズーム比を用いて、前記投写画像の台形歪みを補正する工程と、
を備える、画像の補正方法。
【請求項５】
請求項４記載の画像の補正方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記測定検出位置から撮像部によって前記投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記撮像部の光軸の方向ベクトルと、前記測定用画像の原画像において前記測定点が前記投射光学系の光軸からオフセットされた方向の方向ベクトルとがほぼ垂直の関係を有する、画像の補正方法。
【請求項６】
請求項５に記載の画像の補正方法であって、
前記位置情報には、前記撮影画像上における前記投写測定点の像の座標が含まれ、
前記工程（ｃ）は、前記像の座標と、予め準備された前記像の座標に対する前記ズーム比の関係とを用いて、前記像の座標に対する前記ズーム比を決定する工程を含む、画像の補正方法。
【請求項７】
原画像を表す画像光を投写スクリーンに投写することにより投写画像を表示するプロジェクタであって、
ズーム機構を備え、前記画像光を前記投写スクリーンに投写する投写光学系と、
前記投写光学系から前記投写スクリーンに投写された測定用画像に含まれる投写測定点を検出する測定点検出部と、
前記投写画像の補正を実行する制御部と、
を備え、
前記投写測定点は、前記投写光学系の光軸からオフセットされた位置に投写表示されるズーム比測定用投写測定点を含み、
前記測定点検出部は、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置に設けられており、
前記制御部は、検出された前記ズーム比測定用投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定し、決定された前記ズーム比を用いて前記投写画像の補正を実行する、プロジェクタ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロジェクタであって、
前記測定点検出部は、前記投写測定点を撮影する撮像部を含み、
前記撮像部の光軸の方向ベクトルと、前記測定用画像の原画像において前記ズーム比測定用測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットされた方向の方向ベクトルとが、ほぼ垂直の関係を有する、プロジェクタ。
【請求項９】
請求項８に記載のプロジェクタであって、
前記位置情報は、前記撮像部によって撮影された撮影画像上における前記ズーム比測定用投写測定点の像の座標が含まれ、
前記制御部は、前記像の座標と、予め準備された前記像に対する前記ズーム比との関係とを用いて、前記像の座標に対する前記ズーム比を決定する、プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光を投写面にズームして投写する投写光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタでは、液晶パネルに表示される原画像を表す画像光を投写光学系を介して投写スクリーンに投写することにより画像を表示する。しかし、プロジェクタの投写画像は、投写スクリーンの状態（例えば、投写光学系に対する投写スクリーンの位置や傾斜角度、投写スクリーンの面の形状など）によっては、台形歪みなどの歪みを生じてしまう場合がある。これまで、投写スクリーンの状態に応じて、原画像に対して補正処理を実行することにより、投写画像の歪みを低減する種々の技術が提案されてきた（特許文献１等）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０６１１２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３２０６５２号公報
【特許文献３】特開２００４−１４０８４５号公報
【０００４】
ところで、プロジェクタに用いられる投写光学系は、一般に、ズーム機構を備えており、投写画像を任意にズームして表示することが可能である。しかし、ズーム機構によりズーム比を調整した場合には、投写光学系の焦点距離が変化する。従って、上述した原画像の補正処理などにおいて、投写光学系の焦点距離を投写光学系の内部パラメータとして用いる場合には、ズーム比が調整された後の投写光学系の焦点距離がより正確に測定されることが好ましい。こうした要求はプロジェクタに限らず、ズーム機能を有する投写光学系を備える光学機器において共通する要求であった。しかし、これまで、こうした要求に対して十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ズーム機能を有する投写光学系において、そのズーム比の測定精度を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
原画像を表す画像光を投写スクリーンに投写する投写光学系のズーム比を測定する測定方法であって、
（ａ）測定点を含む測定用画像を、前記測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットした位置に表示されるように、前記投写スクリーンに投写表示する工程と、
（ｂ）前記測定点が前記投写スクリーンに投写表示された投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
（ｃ）検出された前記投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
を備える、測定方法。
この測定方法によれば、少なくとも１つの測定点を投写スクリーンに投写表示して、その位置を検出することにより、投写光学系のズーム比を決定することができる。従って、ズーム機能を有する投写光学系において、そのズーム比の測定精度を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１記載の測定方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記測定検出位置から撮像部によって前記投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記撮像部の光軸の方向ベクトルと、前記測定用画像の原画像において前記測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットされた方向の方向ベクトルとが、ほぼ垂直の関係を有する、測定方法。
この測定方法によれば、撮影画像上において、投写光学系のズーム比の変化に応じて、測定点の像が移動する方向と、測定点の投写距離の変化に応じて移動する方向とは、ほぼ直交する。従って、ズーム比の変化による撮影画像上における測定点の像の位置の変化の検出精度が向上し、ズーム比の測定精度を向上させることができる。なお、本明細書において「原画像」と呼ぶときには、投写光学系の前段において、投写画像を形成するために液晶パネルなどに形成された画像が含まれる。
【０００９】
［適用例３］
適用例２に記載の測定方法であって、
前記位置情報には、前記撮影画像上における前記投写測定点の像の座標が含まれ、
前記工程（ｃ）は、前記像の座標と、予め準備された前記像の座標に対する前記ズーム比の関係とを用いて、前記像の座標に対する前記ズーム比を決定する工程を含む、測定方法。
この測定方法によれば、予め準備されたマップによって一意にズーム比を決定できるため、ズーム比の測定が容易となる。
【００１０】
［適用例４］
原画像を表す画像光をズーム機構を備える投写光学系を介して投写スクリーンに投写することにより表示された投写画像を補正する画像の補正方法であって、
（ａ）測定点を含む測定用画像を、前記測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットした位置に表示されるように、前記投写スクリーンに投写表示する工程と、
（ｂ）前記測定点が前記投写スクリーンに投写表示された投写測定点を、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置から検出する工程と、
（ｃ）検出された前記投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定する工程と、
（ｄ）決定された前記ズーム比を用いて、前記投写画像の台形歪みを補正する工程と、
を備える、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、投写光学系のズーム比の変化により、その焦点距離が変化した場合であっても、その変化した焦点距離を原画像の台形歪み補正に反映させることができる。従って、ズーム機構を有する投写光学系を備えるプロジェクタにおいて、より適切な投写画像の画像補正が可能となる。
【００１１】
［適用例５］
適用例４記載の画像の補正方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記測定検出位置から撮像部によって前記投写測定点を撮影し、撮影された撮影画像上における前記投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記撮像部の光軸の方向ベクトルと、前記測定用画像の原画像において前記測定点が前記投射光学系の光軸からオフセットされた方向の方向ベクトルとがほぼ垂直の関係を有する、画像の補正方法。
この補正方法によれば、さらに、ズーム比を精度良く測定することができ、原画像の台形歪み補正に反映させることができる。従って、表示画像の画質を向上させることができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例５に記載の画像の補正方法であって、
前記位置情報には、前記撮影画像上における前記投写測定点の像の座標が含まれ、
前記工程（ｃ）は、前記像の座標と、予め準備された前記像の座標に対する前記ズーム比の関係とを用いて、前記像の座標に対する前記ズーム比を決定する工程を含む、画像の補正方法。
この補正方法によれば、ズーム比を容易に測定することができ、原画像の歪み補正に反映させることができる。従って、表示画像の画質を向上させることができる。
【００１３】
［適用例７］
原画像を表す画像光を投写スクリーンに投写することにより投写画像を表示するプロジェクタであって、
ズーム機構を備え、前記画像光を前記投写スクリーンに投写する投写光学系と、
前記投写光学系から前記投写スクリーンに投写された測定用画像に含まれる投写測定点を検出する測定点検出部と、
前記投写画像の補正を実行する制御部と、
を備え、
前記投写測定点は、前記投写光学系の光軸からオフセットされた位置に投写表示されるズーム比測定用投写測定点を含み、
前記測定点検出部は、前記投写光学系に対する相対的な位置が固定されている測定点検出位置に設けられており、
前記制御部は、検出された前記ズーム比測定用投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め準備された前記位置情報に対するズーム比の関係とを用いて前記ズーム比を決定し、決定された前記ズーム比を用いて前記投写画像の補正を実行する、プロジェクタ。
【００１４】
［適用例８］
適用例７に記載のプロジェクタであって、
前記測定点検出部は、前記投写測定点を撮影する撮像部を含み、
前記撮像部の光軸の方向ベクトルと、前記測定用画像の原画像において前記ズーム比測定用測定点が前記投写光学系の光軸からオフセットされた方向の方向ベクトルとが、ほぼ垂直の関係を有する、プロジェクタ。
【００１５】
［適用例９］
適用例８に記載のプロジェクタであって、
前記位置情報は、前記撮像部によって撮影された撮影画像上における前記ズーム比測定用投写測定点の像の座標が含まれ、
前記制御部は、前記像の座標と、予め準備された前記像に対する前記ズーム比との関係とを用いて、前記像の座標に対する前記ズーム比を決定する、プロジェクタ。
【００１６】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ズーム機構を備える投写光学系のズーム比測定方法およびズーム比測定装置、ズーム比測定装置の制御方法およびズーム比測定装置の制御装置、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
A．実施例：
図１は本発明の一実施例としてのプロジェクタの内部構成の概略を示すブロック図である。このプロジェクタ１００は、画像を表す画像光を投写スクリーンＳＣなどの投写面上に投写して画像を表示する。
【００１８】
プロジェクタ１００は、Ａ／Ｄ変換部１１０と、中央処理装置１２０（ＣＰＵ１２０）と、映像用プロセッサ１３４と、内部メモリ１６０（ＲＡＭ１６０）と、不揮発性記憶部１７０（ＲＯＭ１７０）と、撮影画像メモリ１８２とを備えている。プロジェクタ１００は、さらに、照明光学系１４０と、液晶パネル１３０と、投写光学系１５０と、液晶パネル駆動部１３２と、ズームレンズ駆動部１５５と、撮像部１８０と、リモコン制御部１９０と、リモコン１９１とを備えている。なお、ＣＰＵ１２０と、液晶パネル駆動部１３２と、映像用プロセッサ１３４と、ズームレンズ駆動部１５５と、ＲＡＭ１６０と、ＲＯＭ１７０と、撮像部１８０と、撮影画像メモリ１８２と、リモコン制御部１９０とは内部バス１０２を介して互いに接続されている。
【００１９】
プロジェクタ１００は、リモコン１９１を介してユーザからのプロジェクタ１００の操作に関する指示入力を受け付ける。リモコン制御部１９０は、ユーザによる指示入力を示す信号をリモコン１９１から受信してＣＰＵ１２０へと送信する。ＣＰＵ１２０は、その信号に応じてプロジェクタ１００の各構成部を制御する。
【００２０】
プロジェクタ１００は、図示しないＤＶＤプレーヤやパソコンなどの外部機器から表示画像を表す画像信号をケーブル３００を介して受け取る。外部機器から入力されたアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部１１０によってデジタル画像信号へと変換され、映像用プロセッサ１３４に供給される。
【００２１】
映像用プロセッサ１３４は、台形歪み補正部１３６を備える。台形歪み補正部１３６は、Ａ／Ｄ変換部１１０から入力されたデジタル画像信号に対して台形補正を実行する。台形補正については後述する。なお、以後、本明細書においては、Ａ／Ｄ変換部１１０から出力されるデジタル画像信号によって表される画像を「補正前原画像」と呼ぶ。一方、映像用プロセッサ１３４によって補正された後のデジタル画像信号が表す画像を「補正後原画像」または、単に「原画像」と呼ぶ。
【００２２】
ここで、ＣＰＵ１２０は、パターン検出部１２１と、ズーム比測定部１２２と、焦点距離算出部１２３と、三次元測量部１２４と、投写角度算出部１２５とを有する。これらの各構成部１２１〜１２５の連携処理により、台形歪み補正部１３６が実行する台形補正で用いられるパラメータが決定される。具体的なその連携処理の内容については後述する。なお、ＣＰＵ１２０が備える各構成部１２１〜１２５は、ＲＡＭ１６０に格納されたコンピュータプログラムとして実現され、必要に応じてＣＰＵ１２０に読み込まれるものとしても良い。一方、映像用プロセッサ１３４の台形歪み補正部１３６は、ハードウェア的に構成されるものとしても良い。
【００２３】
映像用プロセッサ１３４は、補正後原画像を表すデジタル画像信号を液晶パネル駆動部１３２へと出力する。液晶パネル駆動部１３２は、当該デジタル画像信号に基づいて液晶パネル１３０を駆動する。液晶パネル１３０は、照明光学系１４０から照射された照明光を画像を表す画像光へと変調する。液晶パネル１３０から出力された画像光は、投写光学系１５０を介して投写スクリーンＳＣへと投写される。以後、本明細書においては、投写スクリーンＳＣに投写表示された画像を「投写画像」と呼ぶ。
【００２４】
なお、投写光学系１５０は、ズームレンズ１５２を備えている。ズームレンズ１５２は、ズームレンズ駆動部１５５のズーム調整用モータ１５６やフォーカス調整用モータ１５７によって焦点距離が調整される。これによって、投写画像は、その表示倍率やフォーカスが調整される。
【００２５】
撮像部１８０は、投写画像が表示されている投写スクリーンＳＣを撮影することが可能である。プロジェクタ１００は、この撮影画像に基づいて、プロジェクタ１００に対する投写スクリーンＳＣの配置状態を検出することができる。ここで、「投写スクリーンＳＣの配置状態」とは、プロジェクタ１００に対する投写スクリーンＳＣの位置及び傾斜角度を意味する。
【００２６】
撮像部１８０は、投写光学系１５０から相対的に固定された位置に設けられており、例えば、ＣＭＯＳセンサや、ＣＣＤセンサなどのイメージセンサによって構成される。撮像部１８０の撮像データは、撮像部１８０から直接的に撮影画像メモリ１８２に格納される。ＣＰＵ１２０は、内部バス１０２を介して当該撮像データを撮影画像メモリ１８２から読み込むことができる。
【００２７】
図２（Ａ）は、プロジェクタ１００の外観を示す概略正面図である。なお、図２（Ａ）には、説明の便宜のため、三次元方向（ｘ，ｙ，ｚ方向）を矢印で示してある。プロジェクタ１００は、略直方体形状を有しており、矢印ｘ方向及び矢印ｙ方向に沿った同一の面１００ｓに投写光学系１５０と撮像部１８０とが配置されている。より具体的には、投写光学系１５０と撮像部１８０とは、面１００ｓの矢印ｘ方向（長辺方向）に沿って並列に配置されており、それぞれが対向する面１００ｓの短辺側に寄った位置に設けられている。なお、プロジェクタ１００の底面には、脚部１０５が設けられている。プロジェクタ１００は、脚部１０５の高さを調整することにより、投写光学系１５０の光軸及び撮像部１８０の光軸をともに図中の矢印ｙ方向に沿って移動させることが可能である。
【００２８】
図２（Ｂ），（Ｃ）は、プロジェクタ１００の投写光学系１５０が投写スクリーンＳＣへ画像光を投写している状態及び撮像部１８０が投写スクリーンＳＣを撮影している状態を模式的に示す説明図である。なお、図２（Ｂ），（Ｃ）に図示した矢印ｘ，ｙ，ｚの示す方向はそれぞれ、図２（Ａ）の矢印ｘ，ｙ，ｚの示す方向と対応している。
【００２９】
投写光学系１５０と撮像部１８０とは、プロジェクタ１００を上面方向（矢印ｙに沿った方向）に沿って見たときに（図２（Ｂ））、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐと撮像部１８０の光軸ＯＡｉとが交わるように配置されている。また、プロジェクタ１００の側面方向（矢印ｘに沿った方向）に沿ってみたときに（図２（Ｃ））、２つの光軸ＯＡｐ，ＯＡｉは、ほぼ重なっており、光軸ＯＡｐと液晶パネル１３０のパネル面とは直交している。なお、図２（Ｃ）では、光軸ＯＡｉの図示は省略されている。
【００３０】
ここで、投写光学系１５０から投写スクリーンＳＣへと互いに放射状に延びる２本の直線ＰＡ1，ＰＡ2に挟まれている領域は、画像光の投写領域を示している。また、撮像部１８０から投写スクリーンＳＣに互いに放射状に延びる２本の破線ＳＡ1，ＳＡ2に挟まれた領域は、撮像部１８０による撮像領域を示している。このように、撮像部１８０は、投写スクリーンＳＣの投写画像全体を撮影することが可能である。
【００３１】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、液晶パネル１３０に形成される原画像と、投写画像と、撮像部１８０の撮影画像との関係を説明するための説明図である。  図３（Ａ）は、液晶パネル１３０（図１）を模式的に示す正面図である。液晶パネル１３０は、略長方形のパネル面１３０ｓを有している。液晶パネル１３０は、そのパネル面１３０ｓに、照明光を画像光へと変調するためのパネル画像を形成するための画像形成領域ＩＦを有している。画像形成領域ＩＦは、ｍ×ｎドットの画素によって構成されている（ｍ，ｎは任意の実数）。なお、本実施例の画像形成領域ＩＦは、パネル面１３０ｓの外周より２ドットずつ小さい内周領域として形成されているが、画像形成領域ＩＦの大きさは任意に設定可能である。
【００３２】
図３（Ｂ）は、投写スクリーンＳＣに全白投写画像ＰＩが投写表示された状態を示す模式図である。なお、全白投写画像ＰＩは、便宜上、ハッチングによって図示してある。プロジェクタ１００と投写スクリーンＳＣの投写面とが正対しておらず、投写スクリーンＳＣの投写面がプロジェクタ１００に対して傾きを有している場合には、全白投写画像ＰＩは、その傾きに応じてその形状が歪む。
【００３３】
図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の全白投写画像ＰＩが表示された投写スクリーンＳＣを撮像部１８０が撮影したときの撮影画像ＳＩを示す模式図である。撮像部１８０は、投写光学系１５０の横位置から、投写スクリーンＳＣに対して斜め方向に向かって撮影するため、投写スクリーンＳＣは、略台形形状に歪んだ形状となる。
【００３４】
プロジェクタでは、一般に、その投写光学系の光軸と画像光の投写面とが垂直に交わるように配置されない場合が多く、原画像をそのまま投写表示すると、図３（Ｂ）に示すように投写画像は歪んでしまう。そこで、このプロジェクタ１００では、プロジェクタ１００に対する投写スクリーンＳＣの配置状態を検出し、その配置状態に応じて原画像の台形歪みを補正する台形補正処理を実行する。
【００３５】
図４は、プロジェクタ１００において実行される台形補正処理の処理手順を示すフローチャートである。図５は、台形補正処理実行時におけるプロジェクタ１００の内部の機能を示すブロック図である。図５は、図１で示したプロジェクタ１００の内部構成の一部を書き換えたものであり、各構成部の符号は対応している。なお、この台形補正処理は、リモコン１９１（図１）を介したユーザからの指示により開始されるものとしても良いし、プロジェクタ１００の起動時に常に実行されるものとしても良い。
【００３６】
ステップＳ１０（図４）では、プロジェクタ１００は、投写スクリーンＳＣに、投写スクリーンＳＣの配置状態を測定するための測定用パターン画像を投写する。ステップＳ１０における具体的な処理手順としては、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ１７０の測定パターン記憶部１７１に予め格納された測定用パターン画像ＭＩを表す画像データを、ＣＰＵ１２０が液晶パネル駆動部１３２へと送信する。液晶パネル駆動部１３２は、液晶パネル１３０に測定用パターン画像ＭＩを表すパネル画像を画像形成領域ＩＦに形成させる。これによって、測定用パターン画像ＭＩが、投写光学系１５０を介して投写スクリーンＳＣに表示される。
【００３７】
図６（Ａ）は、測定用パターン画像ＭＩの一例を示す説明図であり、画像形成領域ＩＦに測定用パターン画像ＭＩが形成された液晶パネル１３０が模式的に示されている。図６（Ａ）は、画像形成領域ＩＦに測定用パターン画像ＭＩが形成されている点と、投写光学系１５０の光軸とパネル面１３０ｓとの交点ＯＰｐ（以後、「パネル光軸交点ＯＰｐ」と呼ぶ）が「×」で示されている点以外は、図３（Ａ）とほぼ同じである。なお、図６（Ａ）には、説明の便宜のために、パネル面１３０ｓの対向する２つの短辺の中点を通る第１の中央線ＣＬ１と、パネル面１３０ｓの対向する２つの長辺の中点を通る第２の中央線ＣＬ２とを一点鎖線で図示してある。
【００３８】
測定用パターン画像ＭＩは、９個の画像面内における座標が予め固定されている測定点ＭＰ１〜ＭＰ９を有している。測定点ＭＰ１〜ＭＰ９は、画像面内において、上下左右均等に３行３列で整列して配置されている。より具体的には、図６（Ａ）の紙面に向かって、左から第１列として測定点ＭＰ１〜ＭＰ３が配置され、第２列として測定点ＭＰ４〜ＭＰ６が配置され、第３列として測定点ＭＰ７〜ＭＰ９が配置されている。なお、符号中の数字が小さいものほど紙面上側に配置されている。また、第１の中央線ＣＬ１上には、測定点ＭＰ２，ＭＰ５，ＭＰ８が存在し、第２の中央線ＣＬ２上には測定点ＭＰ３〜ＭＰ６が存在する。ここで、測定点ＭＰ４については、他の白丸で示した測定点ＭＰ１〜ＭＰ３，ＭＰ５〜ＭＰ９と異なり、後述するステップＳ４０〜Ｓ５０における投写光学系１５０のズーム比測定工程において用いられるため、便宜上、区別のために黒丸で示してある。以後、この測定点ＭＰ４を「ズーム比測定点ＭＰ４」と呼ぶ。
【００３９】
ところで、このプロジェクタ１００では、投写光学系１５０の光軸が投写面に対して仰角を有することによって生じる投写画像の歪みを低減するために、予め投写光学系１５０の光軸を、パネル面１３０ｓの中央より下側にオフセットさせている。具体的には、パネル光軸交点ＯＰｐが、第２の中央線ＣＬ２上であって、第１の中央線ＣＬ１より紙面に向かって下側に位置するように、投写光学系１５０と液晶パネル１３０との位置が決められる。なお、液晶パネル１３０は、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐと直交するようにプロジェクタ１００の内部に配置されている（図２（Ｂ），（Ｃ））。
【００４０】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の測定用パターン画像ＭＩが投写スクリーンＳＣに投写表示された状態を示す模式図である。図６（Ｂ）は、測定用パターン画像ＭＩの投写画像（以後、「測定用投写画像ＭＩｐ」と呼ぶ）が追加されている点以外は図３（Ｂ）と同様である。測定用投写画像ＭＩｐは、投写面において略台形形状に歪んでいる点以外は、図６（Ａ）の測定用パターン画像ＭＩと同様である。なお、図６（Ｂ）には、投写光学系１５０の光軸と投写スクリーンＳＣの投写面との交点ＯＰｓ（以後、「スクリーン光軸交点ＯＰｓ」と呼ぶ）を「×」で図示してある。ステップＳ２０（図４）では、撮像部１８０（図５）が、測定用投写画像ＭＩｐが表示されている投写スクリーンＳＣを撮影する。
【００４１】
図６（Ｃ）は、撮像部１８０によって撮影された撮影画像ＳＩを示す模式図である。この撮影画像ＳＩには、投写スクリーンＳＣ上の測定点ＭＰ１〜ＭＰ９が映り込んでいる。なお、図６（Ｃ）には、スクリーン光軸交点ＯＰｓを「×」で図示してある。撮像部１８０は、この撮影画像ＳＩを表す画像データ（以後、「撮像データ」と呼ぶ）を撮影画像メモリ１８２に格納する。
【００４２】
ステップＳ３０（図４）では、ＣＰＵ１２０は、撮影画像メモリ１８２に格納された撮像データを読み込む。また、ＣＰＵ１２０のパターン検出部１２１は、撮影画像ＳＩ中に映り込んでいる測定点ＭＰ１〜ＭＰ９を検出するとともに、各測定点ＭＰ１〜ＭＰ９の撮像画像面内における座標を検出する。具体的には、パターン検出部１２１は、画像のコントラスト比によって測定点ＭＰ１〜ＭＰ９を検出し、各測定点ＭＰ１〜ＭＰ９を表す画素の重心座標を求める。
【００４３】
パターン検出部１２１は、さらに、求めた座標データのうち、ズーム比測定点ＭＰ４の座標データをズーム比測定部１２２へと送信する。ステップＳ４０では、ズーム比測定部１２２が、ズーム比測定点ＭＰ４の座標データを用いて、投写光学系１５０の現時点におけるズーム比を測定する。
【００４４】
ここで、投写光学系１５０のズーム比は、上述したように、ズームレンズ駆動部１５５（図１）によって調整されて変化する。投写光学系１５０は、そのズーム比が変化すると、それに応じて、その焦点距離も変化する。投写光学系１５０の焦点距離は、後述するプロジェクタ１００に対する投写スクリーンＳＣの配置状態を求めるための三角測量に用いられるパラメータの１つである。従って、投写光学系１５０のズーム比をより精度よく測定することにより、三角測量をより正確に行うことができる。以下に、投写光学系１５０のズーム比を測定するための原理を説明する。
【００４５】
図７及び図８は、投写光学系１５０のズーム比とズーム比測定点ＭＰ４との関係を説明するための説明図である。図７（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、配置状態が同じ投写スクリーンＳＣに対して投写光学系１５０のズーム比を最小と最大とにそれぞれ設定したときに投写表示された測定用投写画像ＭＩｐを撮像した撮影画像ＳＩを示す模式図である。図７（Ａ），（Ｂ）は、表示倍率の異なる測定用投写画像ＭＩｐが示されている点と、ズーム比測定点ＭＰ４以外の測定点ＭＰ１〜ＭＰ３，ＭＰ５〜ＭＰ９及び投写スクリーンＳＣの図示が省略されている点以外は、図６（Ｃ）と同様である。また、図７（Ｂ）には、最小倍率で投写表示された測定用投写画像ＭＩｐを破線で図示してある。
【００４６】
図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、測定用投写画像ＭＩｐは、投写光学系１５０のズーム比を最小から最大に変化させると、スクリーン光軸交点ＯＰｓを中心として投影サイズが変化する。このとき、ズーム比測定点ＭＰ４は、ズーム比の変化に応じてスクリーン光軸交点ＯＰｓに対する距離は増大する方向（矢印で図示）に直線的に移動する。
【００４７】
図７（Ｃ）は、投写光学系１５０がズーム比測定点ＭＰ４を投写スクリーンＳＣへ投写している状態を模式的に示した図である。図７（Ｃ）には、投写光学系１５０と、投写スクリーンＳＣと、投写光学系１５０のズーム比が最小であるときと最大であるときのそれぞれのズーム比測定点ＭＰ４の投写画像ＭＰ４ｍｉｎ，ＭＰ４ｍａｘとが模式的に図示されている。また、図７（Ｃ）には、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐと、スクリーン光軸交点ＯＰｓとが模式的に図示されている。なお、光軸ＯＡｐは一点鎖線によって図示されている。
【００４８】
ここで、投写光学系１５０の主点ＰＰと投写スクリーンＳＣ上に投写表示されたズーム比測定点ＭＰ４とを結ぶ直線Ｌｐを考える。この直線Ｌｐは、ズーム比測定点ＭＰ４を表す画像光の軌跡である。この画像光の軌跡Ｌｐは、投写光学系１５０のズーム比を最小から最大に変化させたときに、主点ＰＰを中心としてその傾きが変化し、ハッチングで示した平面領域ＰＡを形成する。即ち、この平面領域ＰＡ上の直線Ｌｐの傾きと、投写光学系１５０のズーム比とは一意の関係である。従って、投写スクリーンＳＣに表示されたズーム比測定点ＭＰ４の世界座標系における座標を特定できれば、当該座標と投写光学系１５０の主点ＰＰの座標とから直線Ｌｐを求めることができ、投写光学系１５０のズーム比を一意に特定できる。
【００４９】
図８は、撮像部１８０の撮影画像ＳＩと投写されたズーム比測定点ＭＰ４との関係を模式的に示している図である。図８は、図７（Ｃ）に撮像部１８０及びその撮影画像ＳＩが追加されている点以外は、図７（Ｃ）とほぼ同じである。なお、撮影画像ＳＩは、撮像部１８０のレンズにより反転された像として示してある。また、以下の説明では、投写スクリーンＳＣに投写表示されたズーム比測定点ＭＰ４と撮影画像ＳＩに映り込んだズーム比測定点ＭＰ４とを区別するために、撮影画像ＳＩ中のズーム比測定点ＭＰ４を「ズーム比測定点ＳＭＰ４」と表記する。
【００５０】
ここで、撮像部１８０の主点ＰＰｓと投写スクリーンＳＣ上のズーム比測定点ＭＰ４の投写画像とを結ぶ仮想的直線Ｌｍを考える。この直線Ｌｍは、撮影画像ＳＩ中のズーム比測定点ＳＭＰ４と撮像部１８０の主点ＰＰｓとを通過する。撮像部１８０の主点ＰＰｓの座標は既知なので、撮影画像ＳＩ中のズーム比測定点ＳＭＰ４の座標から、直線Ｌｍを決定することができる。ここで、投写スクリーンＳＣに投写されたズーム比測定点ＭＰ４は、平面領域ＰＡ上の点である。従って、投写スクリーンＳＣ上のズーム比測定点ＭＰ４の投写画像の座標は、仮想的直線Ｌｍと平面領域ＰＡとの交点として求めることが可能である。
【００５１】
ここで、投写光学系１５０の主点ＰＰを原点とする世界座標系を考える。前述したように、投写スクリーンＳＣ上に投写されるズーム比測定点ＭＰ４を投写する光線で規定される平面領域ＰＡは既知であり、その平面の式は、一般に以下の（１）式で与えられる。
【数１】
2010122273.tif 000003
ここで、ｋ1〜ｋ4は定数である。
【００５２】
一方、撮像部１８０の主点ＰＰｓと、撮影画像ＳＩ上におけるズーム比測定点ＳＭＰ４とを通る仮想直線Ｌｍの式は、以下の（２）式で与えられる。
【数２】
2010122273.tif 000004
ここで、ｘ0，ｙ0，ｚ0 は撮像部１８０の主点ＰＰｓの座標であり、ｘm，ｙm，ｚm は撮像画像ＳＩ上の測定点ＳＭＰ４の座標であり、いずれも世界座標系の座標である。なお、撮像画像ＳＩ上の測定点ＳＭＰ４の座標ｘm，ｙm，ｚmは、撮像画像ＳＩ上の座標系における測定点ＳＭＰ４の座標ｕ，ｖから既知の座標変換によって算出できる。
【００５３】
投写スクリーン上の測定点ＭＰ４の座標は、上記（１）式と（２）式を用いた以下の連立方程式を解くことによって得ることが可能である。
【数３】
2010122273.tif 000005
【００５４】
（３ａ）〜（３ｃ）式に含まれる定数のうち、ズーム比の変化によって変更されるのは、撮像画像ＳＩ上の測定点ＳＭＰ４の座標ｘm，ｙm，ｚmだけである。また、この座標ｘm，ｙm，ｚmは、撮像画像ＳＩ上の座標系におけるズーム比測定点ＳＭＰ４の座標ｕ，ｖから既知の座標変換によって算出される。一方、（３ａ）〜（３ｃ）式を解いて得られる投写投写スクリーンＳＣ上のズーム比測定点ＭＰ４の座標は、ズーム比と一意な関係にある。従って、撮像画像ＳＩ上の座標系におけるズーム比測定点ＳＭＰ４の座標ｕ，ｖを測定することによって、ズーム比を一意に決定することが可能である。
【００５５】
このように、撮影画像ＳＩ中のズーム比測定点ＳＭＰ４の画像面内における座標ｕ，ｖと、投写光学系１５０のズーム比とは、一意に関係づけられる。そこで、本実施例のズーム比測定部１２２（図５）では、撮影画像ＳＩにおける座標ｕ，ｖと投写光学系１５０のズーム比とを対応させたマップを予め備えており、そのマップを用いて投写光学系１５０のズーム比を特定する。
【００５６】
ところで、撮影画像ＳＩにおけるズーム比測定点ＳＭＰ４の位置は、投写光学系１５０のズーム比の変化のみでなく、投写光学系１５０の主点ＰＰから投写スクリーンＳＣ上のズーム比測定点ＭＰ４の投写位置までの距離（以後、「測定点投写距離」と呼ぶ）の変化に応じても変化する。従って、撮影画像ＳＩにおけるズーム比測定点ＳＭＰ４の位置を検出することにより、投写光学系１５０のズーム比とともに、測定点投写距離を測定することも可能である。
【００５７】
図９は、図８の仮想的平面領域ＰＡを正対する方向から見たときの模式図であり、仮想的平面領域ＰＡ上におけるズーム比測定点ＭＰ４の位置の変化を模式的に示してある。図９には、仮想的平面領域ＰＡと、投写光学系１５０の主点ＰＰと、仮想的直線である画像光の軌跡Ｌｐ及び投写光学系の光軸ＯＡｐとが図示されている。
【００５８】
ここで、測定点投写距離を一定に保持したまま、投写光学系１５０のズーム比を変化させた場合を想定する。図８で説明したように、仮想的直線Ｌｐの傾きは、投写光学系１５０のズーム比の変化に応じて投写光学系１５０の主点ＰＰを中心に変化する。従って、この場合には、投写光学系１５０のズーム比の変化によるズーム比測定点ＭＰ４の軌跡は、仮想的平面領域ＰＡ上において、投写光学系１５０の主点ＰＰを中心とする円弧を描く。
【００５９】
一方、投写光学系１５０のズーム比を一定に保持したまま、測定点投写距離を変化させた場合を想定する。この場合には、ズーム比測定点ＭＰ４は、仮想的直線Ｌｐ上を、測定点投写距離の変化量に応じて移動する。このように、仮想的直線Ｌｐの傾きを特定することにより、投写光学系１５０のズーム比を特定でき、特定された仮想的直線Ｌｐ上におけるズーム比測定点ＭＰ４の位置を特定することにより、測定点投写距離を特定できる。なお、投写スクリーンＳＣの傾斜角度が既知であれば、測定点投写距離とズーム比測定点ＭＰ４とパネル光軸交点ＯＰｐとのオフセット距離を用いて、投写距離（投写光学系１５０の主点ＰＰとスクリーン光軸交点ＯＰｓとの間の距離）を求めることができる。
【００６０】
また、図９からも理解できるように、仮想的平面領域ＰＡにおいて、投写光学系１５０のズーム比を変化によるズーム比測定点ＭＰ４の移動方向Ｄ１と、測定点投写距離の変化によるズーム比測定点ＭＰ４の移動方向Ｄ２とは直交する。これらの２つの方向Ｄ１，Ｄ２が、撮影画像ＳＩ上においても直交した状態にあれば、ズーム比の変化と測定点投写距離の変化とを撮影画像ＳＩ上において分離して測定可能であり、それらの測定精度が向上する。２つの方向Ｄ１，Ｄ２が撮影画像ＳＩでも直交するためには、撮像部１８０の光軸と、仮想的平面領域ＰＡとが直交する状態に近いことが好ましい。即ち、ズーム比及び測定点投写距離のそれぞれの変化による仮想的平面領域ＰＡにおけるズーム比測定点ＭＰ４の位置の変化の測定精度を向上させるためには、撮像部１８０の光軸と平面領域ＰＡを含む仮想的無限平面とのなす角度が垂直に近いほど好ましい。従って、図２（Ｂ）において、投写光学系１００と撮像部１８０とは、ｘ軸に沿った方向に互いに離れて配置されるほど好ましい。
【００６１】
あるいは、撮像部１８０の撮影方向（撮像部１８０の光軸方向）と、仮想的平面領域ＰＡとは以下に説明する関係を有するようにしても良い。
【００６２】
図１０は、本実施例のプロジェクタ１００における仮想的平面領域ＰＡに対する撮像部１８０の撮影方向を説明するための説明図である。図１０は、図８と同様な模式図であるが、以下の点において図８と異なる。図１０には、液晶パネル１３０と、撮像部１８０の光軸ＯＡｉとが追加されている。また、図１０は、液晶パネル１３０のパネル面１３０ｓにおけるズーム比測定点ＭＰ４とパネル光軸交点ＯＰｐとが重なる方向から見た図である。なお、この方向は、液晶パネル１３０のパネル面１３０ｓにおいて、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐがズーム比測定点ＭＰ４からオフセットされた方向である（図６（Ａ）のＣＬ２の方向）。以後、この方向を「光軸オフセット方向」と呼ぶ。このプロジェクタ１００では、光軸オフセット方向は、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐ及び撮像部１８０の光軸ＯＡｉのそれぞれの方向と垂直な関係となる（図２（Ｃ））。
【００６３】
この光軸オフセット方向に沿って見たときに、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐと画像光の軌跡Ｌｐとは重なり、仮想的平面領域ＰＡは、紙面に対して垂直な平面となる。そのため、仮想的平面領域ＰＡは、直線として図示されている。また、撮像部１８０の光軸ＯＡｉを法線とする撮影画像ＳＩの画像面も、紙面に対して垂直な平面となるため、直線として図示されている。なお、図には、ズーム比測定点ＭＰ４，ＳＭＰ４の位置を点で図示してある。
【００６４】
さらに、図１０には、投写スクリーンＳＣの投写方向への移動により投写距離が変化する様子が模式的に示されている。なお、説明の便宜のために、投写スクリーンＳＣは液晶パネル１３０と略平行であり、投写スクリーンＳＣは、投写スクリーンＳＣ及び液晶パネル１３０の法線に沿って移動しているものとする。このように、投写距離が変化した場合には、撮影画像ＳＩにおけるズーム比測定点ＳＭＰ４の位置は画像上の横方向へと移動する。一方、投写距離を一定に保持して投写光学系１５０のズーム比を変化させた場合には、ズーム比測定点ＳＭＰ４の位置は光軸オフセット方向へと移動する。
【００６５】
ここで、本実施例のプロジェクタ１００では、光軸オフセット方向の方向ベクトルと撮像部１８０の光軸ＯＡｉの方向ベクトルとがなす角度はほぼ直角となる。このような構成であれば、投写光学系１５０のズーム比や投写距離の変化による撮影画像ＳＩの画面上におけるズーム比測定点ＳＭＰ４の移動方向は、図９に示した方向Ｄ１，Ｄ２となる。従って、投写距離の変化によるズーム比測定点ＳＭＰ４の移動方向Ｄ１と、投写光学系１５０のズーム比の変化によるズーム比測定点ＳＭＰ４の移動方向Ｄ２とを容易に分離して検出することが可能となる。従って、投写光学系１５０のズーム比の測定精度を向上させることができる。
【００６６】
なお、本実施例のプロジェクタ１００では、さらに、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐと撮像部１８０の光軸ＯＡｉとで規定される平面が、仮想的平面領域ＰＡと直交する構成である。このような構成であれば、投写光学系１５０のズーム比の変化による仮想的平面領域ＰＡ上でのズーム比測定点ＭＰ４の移動量と、撮影画像ＳＩ上におけるズーム比測定点ＳＭＰ４の移動量とは、ほぼ線形的な関係となる。従って、ズーム比の測定精度をより向上させることができる。なお、上述したように、撮像部１８０の光軸ＯＡｉと仮想的平面領域ＰＡが直交していると、さらに好ましい。
【００６７】
ステップＳ５０（図４）では、ズーム比測定部１２２で測定されたズーム比を用いて、焦点距離算出部１２３が、投写光学系１５０の焦点距離を求める。ステップＳ６０では、三次元測量部１２４（「三角測量部１２４」とも呼ぶ）が、この焦点距離と、予め測定されている他の投写光学系１５０及び撮像部１８０の内部パラメタとを用いて、他の測定点ＭＰ１〜ＭＰ３，ＭＰ４，ＭＰ５〜ＭＰ９の投写画像の三次元座標を三角測量によって検出する。なお、投写光学系１５０及び撮像部１８０の内部パラメタとしては、例えば、投写光学系１５０の光軸位置や、撮像部１８０の焦点距離及び光軸位置、投写光学系１５０と撮像部１８０との間の回転量と並進量などがある。
【００６８】
ステップＳ７０では、投写角度算出部１２５が、測定点ＭＰ１〜ＭＰ９の三次元座標を最小二乗法などにより平面近似して、三次元座標空間における投写スクリーンＳＣの投写面を求め、プロジェクタ１００に対する投写スクリーンＳＣの位置及び傾きを算出する。ステップＳ８０では、これらの算出結果が映像用プロセッサ１３４の台形歪み補正部１３６に出力される。台形歪み補正部１３６は、この算出結果を用いて、Ａ／Ｄ変換部１１０から受信した補正前原画像を表すデジタル画像信号に対して投写スクリーンＳＣの位置及び傾きに応じた台形補正処理を実行する。台形歪み補正部１３６は、補正後原画像を表すデジタル画像信号を液晶パネル駆動部１３２へと送信する。
【００６９】
このように、本実施例のプロジェクタ１００によれば、投写スクリーンＳＣに投写された１点の測定点を用いて、投写光学系１５０のズーム比を精度良く測定することができる。また、この測定されたズーム比を用いて投写画像を台形補正するため、プロジェクタ１００による原画像の再現性を向上させることができる。
【００７０】
ところで、プロジェクタ１００では、投写光学系１５０のズームレンズ１５２の位置を検出してズーム比を特定するズーム比検出部を追加することも可能である。しかし、本発明を適用すれば、当該ズーム比検出部を設けることなく投写光学系１５０のズーム比を測定することが可能であり、ズーム比検出部を省略できる分だけプロジェクタ１００を小型化・軽量化することが可能である。また、本実施例のプロジェクタ１００では、少なくとも１つの撮像部１８０で三角測量が可能な能動的ステレオ法を採用している。従って、プロジェクタ１００は、撮像部として２つ以上のカメラを用いて行う受動的ステレオ法を採用したプロジェクタに比較して、より小型化・軽量化が可能である。
【００７１】
B．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７２】
B1．変形例１：
上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、ＣＰＵ１２０が有していた各構成部１２１〜１２５の機能の一部または全部を映像用プロセッサ１３４が実行するようにすることもできる。
【００７３】
B2．変形例２：
上記実施例において、測定用パターン画像ＭＩは、３行３列に整列された９個の測定点ＭＰ１〜ＭＰ９を有していたが、測定用パターン画像ＭＩは、他の構成を有していても良い。例えば、測定点の個数は９個より少ないものとしても良く、９個よりさらに多いものとしても良い。なお、三角測量を実行するためには、少なくとも、ズーム比測定点ＭＰ４の他に、２個の測定点を有していることが好ましいが、測定点の個数が多いほど、三角測量の測定精度を向上させることが可能である。また、測定点を表す画像は、点でなくとも良く、例えば、パターン検出部１２１は、直線同士の交点など、直線上の特定の点を測定点として検出するものとしても良い。なお、三角測量の精度を向上させるために、測定点同士の距離は、互いに離れているほど好ましい。
【００７４】
さらに、上記実施例において、１個のズーム比測定点ＭＰ４によって投写光学系１５０のズーム比を測定していたが、さらに複数の測定点をズーム比の測定に用いるものとしても良い。これによって、ズーム比の測定精度を向上させることができる。
【００７５】
ところで、図６（Ａ）に示されているように、液晶パネル１３０のパネル面１３０ｓ上におけるパネル光軸交点ＯＰｐの位置とズーム比測定点ＭＰ４の位置とは互いにオフセットされていることが好ましい。この理由は、交点ＯＰｐの位置とズーム比測定点ＭＰ４の位置とが一致していると、ズーム比の変化に応じたズーム比測定点ＭＰ４の投写位置の変化を検出することが困難となるためである。また、交点ＯＰｐとズーム比測定点ＭＰ４との間の距離が大きいほど、投写光学系１５０のズーム比の変化に応じたズーム比測定点ＭＰ４の投写位置の変化が大きくなり、ズーム比の測定精度が向上するため好ましい。
【００７６】
また、上記実施例では、光軸オフセット方向の方向ベクトルと撮像部１８０の光軸ＯＡｉの方向ベクトルとがなす角度がほぼ直角であったが、当該角度は、他の角度であっても良い。このような構成であっても、投写光学系１５０のズーム比を測定することが可能である。ただし、この場合には、ズーム比の変化による撮影画像ＳＩ上におけるズーム比測定点ＳＭＰ４の移動方向は、投写距離の変化による移動方向と直交しなくなる。従って、投写光学系１５０のズーム比の測定精度を向上させるためには、上記実施例の構成が好ましい。
【００７７】
B3．変形例３：
上記実施例において、ズーム比測定部１２２は、ズーム比測定点ＭＰ４の撮影画像ＳＩにおける座標と投写光学系１５０のズーム比とを一意に対応させたマップを用いて投写光学系１５０のズーム比を決定していた。しかし、ズーム比測定部１２２は、当該マップを用いなくとも良く、ズーム比測定点ＭＰ４の位置情報と投写光学系１５０のズーム比との予め準備された関係を用いて投写光学系１５０のズーム比を決定すれば良い。例えば、ズーム比測定部１２２は、ズーム比測定点ＭＰ４の座標を用いて投写光学系１５０のズーム比を算出できる数式によって、投写光学系１５０のズーム比を算出するものとしても良い。
【００７８】
B4．変形例４：
上記実施例において、撮像部１８０の撮影画像ＳＩによってズーム比測定点ＭＰ４を検出し、撮影画像ＳＩの画像面内における座標をズーム比測定点ＭＰ４の位置情報として検出していた。しかし、ズーム比測定点ＭＰ４は、他の方法により、その位置情報が検出されるものとしても良い。例えば、撮像部１８０に換えて、エリアセンサなどの光センサによってズーム比測定点ＭＰ４の投写画像を検出し、その位置情報を求めるものとしても良い。
【００７９】
ここで、本明細書において、「ズーム比測定点ＭＰ４の位置情報」とは、ズーム比測定点ＭＰ４の位置を直接的または間接的に特定することが可能な情報を意味する。従って、ズーム比測定点ＭＰ４の位置情報には、例えば、上述した撮影画像ＳＩの画像面内におけるズーム比測定点ＳＭＰ４の座標ｕ，ｖが含まれる。また、ズーム比測定点ＭＰ４の位置情報には、三次元座標空間における投写スクリーンＳＣ上に投写表示されたズーム比測定点ＭＰ４の座標が含まれる。
【００８０】
B5．変形例５：
上記実施例において、撮像部１８０の位置は投写光学系１５０の位置に対して１カ所に固定されていた。しかし、撮像部１８０は、１カ所に固定されていなくとも良く、投写光学系１５０に対して複数箇所の相対的位置に移動可能であるとしても良い。なお、この場合には、その撮像部１８０の位置ごとに、ズーム比測定のためのズーム比測定点ＭＰ４の位置情報と投写光学系１５０のズーム比との関係が、予め準備されていることが好ましい。
【００８１】
B6．変形例６：
上記実施例では、測定された投写光学系１５０のズーム比を用いた三角測量によって投写スクリーンＳＣの配置状態を測定し、その配置状態に応じた原画像に対する台形補正を実行していた。しかし、プロジェクタ１００は、測定されたズーム比を利用して、台形補正以外の処理を実行するものとしても良い。例えば、測定されたズーム比を用いて、曲率を有する投写面への画像投写に際して原画像に実行される画像の歪み補正を実行するものとしても良い。また、投写画像のフォーカスを調整するオートフォーカス処理するものとしても良い。
【００８２】
B7．変形例７：
上記実施例では、ズーム機構を備える投写光学系１５０を有するプロジェクタ１００において、投写光学系１５０のズーム比の測定を実行していた。しかし、上記実施例で説明したズーム比の測定方法は、プロジェクタに限らず、投写面に光をズームして投写する投写光学系を備える装置やシステムに適用することが可能である。例えば、物体表面に画像光を投写して物体の形状を測定する三次元物体認識装置に本発明が適用されるものとしても良い。
【００８３】
B8．変形例８：
上記実施例では、光変調素子として透過型の液晶パネルを用いた。しかし、プロジェクタ１００は、透過型の液晶パネル以外の光変調素子を用いても良い。例えば、光変調素子として反射型の液晶パネルやＤＬＰ（Digital Light Processing）（登録商標）等を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】プロジェクタの内部構成を示す概略ブロック図。
【図２】プロジェクタの外観を示す概略正面図及びプロジェクタによる投写スクリーンへの投写を説明するための模式図。
【図３】液晶パネルのパネル画像と投写スクリーンに表示された投写画像と撮像部による撮影画像とを示す概略図。
【図４】台形補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図５】台形補正処理におけるプロジェクタの機能ブロック図。
【図６】測定用パターン画像を説明するための説明図。
【図７】投写光学系のズーム比測定方法の原理を説明するための説明図。
【図８】投写光学系のズーム比測定方法の原理を説明するための説明図。
【図９】投写光学系のズーム比及び測定点投写距離の変化によるズーム比測定点ＭＰ４の位置の変化を説明するための説明図。
【図１０】撮像部と仮想的平面領域との位置関係を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００８５】
１００…プロジェクタ
１０２…内部バス
１０５…脚部
１１０…Ａ／Ｄ変換部
１２０…中央処理装置
１２１…パターン検出部
１２２…ズーム比測定部
１２３…焦点距離算出部
１２４…三次元測量部
１２５…投写角度算出部
１３０…液晶パネル
１３０ｓ…パネル面
１３２…液晶パネル駆動部
１３４…映像用プロセッサ
１３６…台形歪み補正部
１４０…照明光学系
１５０…投写光学系
１５２…ズームレンズ
１５５…ズームレンズ駆動部
１５６…ズーム調整用モータ
１５７…フォーカス調整用モータ
１６０…内部メモリ（ＲＡＭ）
１７０…不揮発性記憶部（ＲＯＭ）
１７１…測定パターン記憶部
１８０…撮像部
１８２…撮影画像メモリ
１９０…リモコン制御部
１９１…リモコン
３００…ケーブル
ＣＬ１…第１の中央線
ＣＬ２…第２の中央線
ＩＦ…画像形成領域
Ｌｍ…仮想的直線
Ｌｐ…測定点を表す画像光の軌跡
ＭＩ…測定用パターン画像
ＭＩｐ…測定用投写画像
ＭＰ１〜ＭＰ９…測定点
ＭＰ４ｍｉｎ…ズーム比最小設定時の投写画像
ＭＰ４ｍａｘ…ズーム比最大設定時の投写画像
ＭＰｉ…測定用投写画像
ＯＡｉ…撮像部の光軸
ＯＡｐ…投写光学系の光軸
ＯＰｐ…パネル光軸交点
ＯＰｓ…スクリーン光軸交点
ＰＡ…平面領域
ＰＩ…全白投写画像
ＰＰ…投写光学系の主点
ＰＰｓ…撮像部の主点
ＳＣ…投写スクリーン
ＳＩ…撮影画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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