(57)【要約】【課題】画像投射装置において、測距センサや装置を大型化することなく、投射レンズをシフトさせても良好に測距が行えるようにする。【解決手段】画像投射装置は、投射レンズ１００を光軸方向とは異なる方向にシフトさせるシフト手段３２０と、投射レンズを通して投射された測距用画像に含まれる特定パターンＰを検出して測距を行う測距センサ２００と、シフト手段による投射レンズのシフト位置を検出するシフト位置検出手段３２５と、該シフト位置検出手段により検出されたシフト位置に応じて、特定パターンが測距センサの検出視野Ｆ内に位置するように測距用画像Ａ，Ｂを変更する画像変更手段３３０とを有する。【選択図】図４
2010266796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射レンズを通して画像を投射する画像投射装置であって、
前記投射レンズを光軸方向とは異なる方向にシフトさせるシフト手段と、
前記投射レンズを通して投射された測距用画像に含まれる特定パターンを検出して測距を行う測距センサと、
前記シフト手段による前記投射レンズのシフト位置を検出するシフト位置検出手段と、
該シフト位置検出手段により検出された前記シフト位置に応じて、前記特定パターンが前記測距センサの検出視野内に位置するように前記測距用画像を変更する画像変更手段とを有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記画像変更手段は、前記投射レンズの焦点距離および該画像投射装置のチルト角のうち少なくとも一方に応じて前記測距用画像を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタ等の画像投射装置に関し、特に投射レンズシフト機能と測距機能とを有する画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような画像投射装置には、測距センサを用いて投射距離を測定し、該投射距離に応じて投射レンズのオートフォーカスを行う測距機能を有するものがある。例えば特許文献１には、測距センサとしてラインセンサを有し、特定パターンを含む測距用画像を投射してラインセンサにより該特定パターンを読み取ることで測距を行う画像投射装置が開示されている。
また、画像投射装置には、特許文献２にも開示されているように、投射レンズをその光軸方向に対して直交する方向にシフトさせることで画像の投射位置を任意に設定することができる投射レンズシフト機能を有するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１２０５２６号公報
【特許文献２】特開平５−１９６８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、画像投射装置が測距機能と投射レンズシフト機能の両方を有する場合、投射レンズのシフトによって、測距用の特定パターンが測距センサの検出視野外に投射され、測距を行えなくなる場合がある。
測距センサとして、投射レンズのシフトによって測距用の特定パターンが移動する全範囲をカバーする検出視野を有するものを用いれば、上記のような問題を解消することは可能である。しかし、広い検出視野において良好な測距精度を確保するためには、測距センサの大型化や高コスト化につながり、好ましくない。
さらに、測距センサを移動させたり回転させたりすることで、検出視野を特定パターンの移動に追従させる構成を採ることも可能ではある。しかし、測距センサの移動機構を追加したり測距センサの移動スペースを装置内に確保したりする必要があり、画像投射装置が大型化する。
そこで、本発明は、測距センサや装置を大型化することなく、投射レンズをシフトさせても良好に測距が行えるようにした画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としての画像投射装置は、投射レンズを光軸方向とは異なる方向にシフトさせるシフト手段と、投射レンズを通して投射された測距用画像に含まれる特定パターンを検出して測距を行う測距センサと、シフト手段による投射レンズのシフト位置を検出するシフト位置検出手段と、該シフト位置検出手段により検出されたシフト位置に応じて、特定パターンが測距センサの検出視野内に位置するように測距用画像を変更する画像変更手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、投射レンズをシフトさせても良好に測距を行うことが可能な小型の画像投射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１である液晶プロジェクタの外観図。
【図２】実施例１の液晶プロジェクタの光学的構成および電気的構成を示す図。
【図３】実施例１の液晶プロジェクタに設けられた測距センサの概略図。
【図４】実施例１の液晶プロジェクタにおける投射レンズのシフト位置と測距センサの検出視野と測距用画像との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明の実施例である液晶プロジェクタ（画像投射装置）３００の外観を示している。
プロジェクタ３００の筐体内には、不図示の光学ボックスと、投射レンズ１００とが収納されている。光学ボックスには、光源ランプと、照明光学系と、液晶パネルと、分解合成光学系とが内蔵されている。光学ボックスの光射出部には、投射レンズ１００が取り付けられている。また、光学ボックスの光射出部の側方には、測距センサ２００が取り付けられている。
プロジェクタ３００は、投射レンズ１００を通して、不図示のスクリーンや壁等の被投射面に画像を投射する。測距センサ２００は、被投射面までの距離（投射距離）を測定（検出）する。測定された投射距離の情報は、後述するコントローラに入力され、該コントローラは投射距離に応じて投射レンズ１００のオートフォーカス（ＡＦ）を行う。この投射距離の測定からＡＦまでの一連の動作を測距ともいう。
【０００９】
図２には、プロジェクタ３００の光学的構成および電気的構成を示している。光源ランプ３０９からの白色光（照明光）は、照明光学系３０３に入射する。照明光学系３０３は、照明光を複数の光束に分割し、該複数の分割光束を各液晶パネル上で重ね合わせるように集光する。
照明光学系３０３から射出した白色光（複数の分割光束）は、ダイクロイックミラー３０４や偏光ビームスプリッタ３０５ａ，３０５ｂを介してＲ，Ｇ，Ｂ光に分離され、該Ｒ，Ｇ，Ｂ光はそれぞれ反射型液晶パネル３０６Ｒ，３０６Ｇ，３０６Ｂに導かれる。ダイクロイックミラー３０４、偏光ビームスプリッタ３０５ａ，３０５ｂおよび後述する色合成プリズム３０５ｃによって色分解合成光学系が構成される。
プロジェクタ３００内に設けられた不図示の液晶駆動回路には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置（図示せず）が接続されている。液晶駆動回路は、画像供給装置から入力された画像信号に基づいて各反射型液晶パネルを駆動し、これらに各色用の原画を形成させる。
各反射型液晶パネルは、入射した光を原画に応じて変調し、かつ反射する。反射型液晶パネル３０６Ｒ，３０６Ｇ，３０６Ｂにより変調されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、偏光ビームスプリッタ３０５ａ，３０５ｂを介して色合成プリズム３０５ｃに入射し、色合成プリズム３０５ｃで合成された投射光は、投射レンズ１００を介して被投射面に投射される。これにより、原画に対応する投射画像が拡大表示される。
３２０は投射レンズ１００を、その光軸１００ａとは異なる方向（例えば、図中の矢印に示すように光軸１００ａに直交する垂直方向および水平方向）にシフトさせるレンズシフト機構（シフト手段）である。投射レンズ１００をシフトさせることで、プロジェクタ全体の向きを変えたり移動させたりすることなく、被投射面上での画像の投射位置をシフトさせることができる。
３２５はレンズシフト機構３２０による投射レンズ１００のシフト位置を検出するシフト位置検出器である。シフト位置検出器３２５は、投射レンズ１００の所定の基準位置（例えば、投射レンズ１００の光軸１００ａが照明光学系３０３の光軸３１０に一致する位置）からの移動量と移動方向を、投射レンズ１００の位置（相対位置）として検出する。ただし、シフト位置検出器３２５は、投射レンズ１００のシフト方向における絶対位置を検出してもよい。
２００は図１にも示した測距センサである。また、３３０は制御回路としてのコントローラである。
図３に示すように、該測距センサ２００は、垂直方向に配置された一対のラインセンサ（以下、垂直測距センサという）２０１と、水平方向に配置された一対のラインセンサ（以下、水平測距センサという）２０２とを有する。各一対のラインセンサの前方には、一対のレンズ２０３が設けられている。
測距が行われる際には、特定パターン（例えば、明部と暗部の境界や互いに異なる色領域の境界）を含む測距用画像を投射レンズ１００を通して被投射面に投射する。特定パターンからの光は、一対のレンズ２０３を通して各ラインセンサ上に結像する。特定パターンが水平方向に延びる境界を有する場合（垂直方向に明部と暗部又は色領域が分かれている場合）、垂直測距センサ２０１におけるそれぞれのラインセンサ上に該境界の像が形成される。
コントローラ３３０は、これら一対のラインセンサから出力された一対の像信号の位相差を求め、該位相差に基づいてプロジェクタ３００から被投射面までの距離（投射距離）を算出する。特定パターンが垂直方向に延びる境界を有する場合（水平方向に明部と暗部又は色領域が分かれている場合）も同様にして水平測距センサ２０２からの一対の像信号の位相差に基づいて投射距離を算出する。
コントローラ３３０は、算出した投射距離に応じてフォーカスモータ３５０を制御し、投射レンズ１００内の不図示のフォーカスレンズユニットを光軸方向に移動させて投射レンズ１００のピントを被投射面に合わせる。このようにして、投射レンズ１００のＡＦが行われる。
図４には、投射レンズ１００の垂直方向でのシフト位置と、測距センサ２００の検出視野と、測距用画像との関係を示す。図中の１００は図１および図２にも示した投射レンズであり、２００は測距センサである。測距センサ２００の光軸は、水平方向視において投射レンズ１００の光軸１００ａに一致している。言い替えれば、測距センサ２００の検出視野Ｆの中心は、投射レンズ１００がシフトしても常に投射レンズ１００の光軸１００ａ上に位置している。
３０５は色分解合成光学系（図２に示した偏光ビームスプリッタ３０５ａ，３０５ｂおよび色合成プリズム３０５ｃ）をまとめて示しており、３０６は反射型液晶パネル３０６Ｒ，３０６Ｇ，３０６Ｂをまとめて示している。
図４の上図は、投射レンズ１００が色分解合成光学系３０５および反射型液晶パネル３０６に対して上方にシフトした状態を示している。被投射面Ｓには、明部と暗部の境界（又は互いに異なる色領域の境界）として形成された特定パターンＰが下部に位置する第１の測距用画像Ａが投射されている。特定パターンＰは、測距センサ２００の検出視野Ｆ内に位置している。このため、測距センサ２００は特定パターンＰを検出することができ、測距を行うことができる。
図４の下図は、投射レンズ１００が色分解合成光学系３０５および反射型液晶パネル３０６に対して下方にシフトした状態を示している。この状態で仮に第１の測距用画像Ａが投射されると、該第１の測距用画像Ａの特定パターンＰは検出視野外、つまりは検出視野Ｆよりも下方に移動し、測距センサ２００によって特定パターンＰを検出することができない。
このため、図２に示したコントローラ（画像変更手段）３３０は、シフト位置検出器３２５を通じて投射レンズ１００のシフト位置を検出する。そして、該シフト位置に応じて、測距用画像を変更する。具体的には、図４の下図に示すように、測距用画像を、特定パターンＰが上部に位置する第２の測距用画像Ｂに変更する。第２の測距用画像Ｂの特定パターンＰは、測距センサ２００の検出視野Ｆ内に位置しているので、測距センサ２００は特定パターンＰを検出することができ、測距を行うことができる。
なお、投射レンズ１００が水平方向にシフトする場合には、投射する測距用画像を、特定パターンが右側に位置する画像と左側に位置する画像とに変更すればよい。
このように、本実施例では、投射レンズ１００のシフト位置に応じて、特定パターンが測距センサ２００の検出視野内に位置するように、投射する測距用画像を変更する。これにより、投射レンズ１００のシフト位置にかかわらず、良好な測距を行うことができる。
また、プロジェクタには、投射レンズがズームレンズである場合やプロジェクタ全体をチルトさせる（投射レンズの光軸を水平方向に対して傾ける）ことが可能であるものがある。この場合、コントローラ３３０は、投射レンズの焦点距離およびプロジェクタのチルト角のうち少なくとも一方に応じて、特定パターンが測距センサの検出視野内に位置するように測距用画像を変更する。
さらに、測距用画像の変更後において測距が正常に行われない場合（測距用画像を変更したにもかかわらず、特定パターンが測距センサの検出視野から外れて位置する場合）は、測距用画像を再度変更して測距を行うようにしてもよい。
以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタについて説明したが、本発明は、透過型液晶パネルを用いた液晶プロジェクタや、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いたプロジェクタにも適用することができる。
【００１０】
また、上記実施例にて説明した特定パターンは例にすぎず、測距センサによって検出可能なパターンであれば、どのようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
投射レンズをシフトさせても良好に測距を行うことができる小型の画像投射装置を提供できる。
【符号の説明】
【００１２】
１００  投射レンズ
２００  測距センサ
３２０  レンズシフト機構
３２５  シフト位置検出器
３３０  コントローラ
Ａ，Ｂ  測距用画像
Ｆ  測距センサの検出視野
Ｐ  特定パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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