(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】複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、仮想円の中心と投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を表す画像光を投写して、測定用画像を投写スクリーン上に表示する。投写スクリーンに投写表示された複数の投写測定点を、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。検出された複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、その位置情報と、予め設定されたその位置情報に対するズーム比の関係とを用いて投写光学系のズーム比を決定する。【選択図】図８
2010183219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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）複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
（ｂ）前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、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）検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定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、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の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複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、測定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測定方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程（ｃ）は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、測定方法。
【請求項６】
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）複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
（ｂ）前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、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）検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定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、前記投写画像の表示状態を補正する工程と、
を備える、画像の補正方法。
【請求項７】
請求項６記載の画像の補正方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の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複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、画像の補正方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の画像の補正方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程（ｃ）は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、画像の補正方法。
【請求項９】
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、画像の補正方法。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、画像の補正方法。
【請求項１１】
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、複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する投写光学系と、
前記投写光学系に対する相対的な位置が固定され、前記複数の測定点が前記投写スクリーン上に投写されることによって表示された複数の投写測定点を検出する測定点検出部と、
検出された前記複数の投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定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表示状態の補正を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とする、プロジェクタ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロジェクタであって、
前記測定点検出部は、前記複数の投写測定点を撮影する撮像部を含み、
前記位置情報は、前記撮像部が撮影した撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、プロジェクタ。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載のプロジェクタであって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記制御部は、前記複数の測定点群のそれぞれについて、検出された前記複数の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、プロジェクタ。
【請求項１４】
請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、プロジェクタ。
【請求項１５】
請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【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。
【発明の概要】
【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］
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）複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
（ｂ）前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、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）検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定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、複数の測定点を投写スクリーンに投写表示して、各測定点の位置を検出することにより、各測定点ごとに投写光学系のズーム比を決定することができる。また、各測定点は、投写光学系の光軸を中心とする仮想円の円周上に配置さるため、当該ズーム比の決定値が、投写光学系のズーム比の変化による歪曲収差の変化の影響を受けることを抑制できる。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、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の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複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、測定方法。
この測定方法によれば、撮影画像から検出された複数の測定点のそれぞれの座標を位置情報として用いて、容易にズーム比を決定できる。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。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の測定方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程（ｃ）は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、測定方法。
一般に、投写光学系の固有の歪曲収差の影響によって、投写画像領域内のズーム比は、光軸からの距離に応じて変化する。しかし、この測定方法によれば、仮想円の半径、即ち、各測定点と光軸との間の距離がそれぞれ異なる各測定点群ごとにズーム比を決定することができる。従って、投写画像における光軸を中心とした周辺領域ごとにズーム比を測定できるため、ズーム比の測定精度を向上させることができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、測定方法。
この測定方法によれば、予め準備されたマップを用いて、測定点の位置情報から投写光学系のズーム比を、迅速に決定することができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の測定方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、測定方法。
この測定方法によれば、予め設定された関係式に、測定点の位置情報としての数値を代入することにより、投写光学系のズーム比を容易に算出できる。
【００１２】
［適用例６］
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）複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する工程と、
（ｂ）前記複数の測定点が前記投写スクリーンに投写されることによって表示された複数の投写測定点を、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）検出された前記複数の投写測定点のそれぞれの位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定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、前記投写画像の表示状態を補正する工程と、
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、例えば、原画像の台形歪み補正などの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、投写画像の表示状態の補正を適切に実行可能となる。
【００１３】
［適用例７］
適用例６記載の画像の補正方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記測定点検出位置から撮像部によって前記複数の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複数の投写測定点の像を検出する工程を含み、
前記位置情報は、前記撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、撮影画像から検出された複数の測定点のそれぞれの座標を位置情報として用いて、容易にズーム比を決定して、画像の補正処理に反映できる。従って、より適切な画像補正が可能となり、ズーム機構を備える投写光学系を介して投写表示された画像の画質を向上させることができる。
【００１４】
［適用例８］
適用例６または適用例７に記載の画像の補正方法であって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記工程（ｃ）は、前記複数の測定点群ごとに、前記ズーム比を決定する、画像の補正方法。
この補正方法によれば、投写画像において光軸からの距離が互いに異なる各測定点群ごとにズーム比を求めることができるため、投写光学系の歪曲収差を反映した原画像の補正を実行することができる。従って、より適切な画像補正が可能となり、ズーム機構を備えた投写光学系を介して投写表示された画像の画質を向上させることができる。
【００１５】
［適用例９］
適用例６ないし適用例８のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、予め準備されたマップを用いて、測定点の位置情報から投写光学系のズーム比を迅速に決定し、その決定されたズーム比を画像の補正処理に反映することができる。
【００１６】
［適用例１０］
適用例６ないし適用例８のいずれかに記載の画像の補正方法であって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、画像の補正方法。
この画像の補正方法によれば、予め設定された関係式に、測定点の位置情報としての数値を代入して投写光学系のズーム比を算出し、その算出されたズーム比を画像の補正処理に反映することができる。
【００１７】
［適用例１１］
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、複数の測定点が仮想円の円周上に配置された測定点群を含む原画像であって、前記仮想円の中心と前記投写光学系の光軸との位置が一致する原画像を、前記投写スクリーンに投写することによって、測定用画像を前記投写スクリーン上に表示する投写光学系と、
前記投写光学系に対する相対的な位置が固定され、前記複数の測定点が前記投写スクリーン上に投写されることによって表示された複数の投写測定点を検出する測定点検出部と、
検出された前記複数の投写測定点の位置情報を求め、前記位置情報と、予め設定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表示状態の補正を実行する制御部と、
を備えたことを特徴とする、プロジェクタ。
【００１８】
［適用例１２］
適用例１１に記載のプロジェクタであって、
前記測定点検出部は、前記複数の投写測定点を撮影する撮像部を含み、
前記位置情報は、前記撮像部が撮影した撮影画像上における前記複数の投写測定点のそれぞれの像の座標を含む、プロジェクタ。
【００１９】
［適用例１３］
適用例１１または適用例１２に記載のプロジェクタであって、
前記測定点群は、前記仮想円の半径が互いに異なる複数の測定点群を含み、
前記制御部は、前記複数の測定点群のそれぞれについて、検出された前記複数の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、プロジェクタ。
【００２０】
［適用例１４］
適用例１１ないし適用例１３のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報に対する前記ズーム比のマップを含む、プロジェクタ。
【００２１】
［適用例１５］
適用例１１ないし適用例１３のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記予め設定された前記位置情報に対するズーム比の関係は、予め設定された前記位置情報と前記ズーム比との関係式を含む、プロジェクタ。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】投写光学系の歪曲収差による投写画像の歪みを説明するための説明図。
【図１０】第２実施例の測定用画像を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
A．第１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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
測定用パターン画像ＭＩは、複数の測定点ｍｐを有する測定点群ＭＰを有している。測定点群ＭＰの各測定点ｍｐは、パネル面１３０ｓ上の所定の一点（「中心点Ｃｐ」と呼ぶ）からほぼ等しい距離ｒを有して配置されている。即ち、各測定点ｍｐは、パネル面１３０ｓ上の同一の仮想円の円周上に配置されている。なお、図では、１６個の測定点ｍｐが、ほぼ等間隔で配置されている。このプロジェクタ１００では、パネル光軸交点ＯＰｐの位置が、この中心点Ｃｐと一致するように、投写光学系１５０と液晶パネル１３０との位置が決められている。なお、液晶パネル１３０のパネル面１３０ｓと、投写光学系１５０の光軸ＯＡｐとは直交する（図２（Ｂ），（Ｃ））。ここで、各測定点ｍｐは、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、以後、「ズーム比測定点ｍｐ」とも呼ぶ。
【００４５】
ところで、一般に、プロジェクタは、投写光学系の光軸が投写面に対して仰角を有するように配置される。そこで、このプロジェクタ１００では、投写画像の歪みを低減するために、パネル光軸交点ＯＰｐ（中心点Ｃｐ）の位置を、パネル面１３０ｓの中央より上側にオフセットさせている。具体的には、中心点Ｃｐは、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上側に位置している
【００４６】
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。
【００４７】
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上の測定点群ＭＰの各測定点ｍｐ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。
【００４８】
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複数の測定点ｍｐをそれぞれ検出するとともに、各測定点ｍｐ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各測定点ｍｐを検出し、各測定点ｍｐを表す画素の重心座標を求める。
【００４９】
パターン検出部１２１は、さらに、求めた各ズーム比測定点ｍｐ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、各ズーム比測定点ｍｐ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。
【００５０】
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。
【００５１】
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ｍｐ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、測定点群ＭＰのうちの任意の１つのズーム比測定点ｍｐのみが図示され、他のズーム比測定点ｍｐの図示が省略されている点と、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。なお、以下における図示された１つのズーム比測定点ｍｐについての説明は、図示を省略した他のズーム比測定点ｍｐについても同様であるため、その説明は省略する。
【００５２】
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ｍｐは、ズーム比の変化に応じてスクリーン光軸交点ＯＰｓとズーム比測定点ｍｐとを結ぶ直線方向（矢印で図示）に移動し、ズーム比測定点ｍｐとスクリーン光軸交点ＯＰｓとの間の距離が増大する。
【００５３】
図７（Ｃ）は、投写光学系１５０がズーム比測定点ｍｐ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ｍｐの投写画像ｍｐmin，ｍｐmax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。
【００５４】
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ｍｐとを結ぶ直線Ｌｐを考える。この直線Ｌｐは、ズーム比測定点ｍｐ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ｍｐ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。
【００５５】
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ｍｐ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ｍｐと撮影画像ＳＩに映り込んだズーム比測定点ｍｐとを区別するために、撮影画像ＳＩ中のズーム比測定点ｍｐを「ズーム比測定点ｓｍｐ」と表記する。
【００５６】
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ｍｐ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ｓｍｐ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ｓｍｐ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ｍｐ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ｓｍｐ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。
【００５７】
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ｍｐ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】
2010183219.tif 000003
ここで、ｋ1〜ｋ4は定数である。
【００５８】
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ｓｍｐ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】
2010183219.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ｓｍｐ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ｓｍｐの座標ｘm，ｙm，ｚmは、撮像画像ＳＩ上の座標系における測定点ｓｍｐの座標ｕ，ｖから既知の座標変換によって算出できる。
【００５９】
投写スクリーン上の測定点ｍｐ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】
2010183219.tif 000005
【００６０】
（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ｓｍｐ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ｓｍｐ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スクリーンＳＣ上のズーム比測定点ｍｐ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ｓｍｐ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。
【００６１】
このように、撮影画像ＳＩ中のズーム比測定点ｓｍｐ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。
【００６２】
なお、撮影画像ＳＩにおけるズーム比測定点ｓｍｐ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ｍｐ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ｓｍｐ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。
【００６３】
ここで、ズーム比測定部１２２は、測定点群ＭＰ（図６）の有する各ズーム比測定点ｍｐごとにズーム比の測定値を得ることができる。具体的には、本実施例では、１６個の測定点ｍｐから１６個のズーム比の測定値を得ることが可能である。ズーム比測定部１２２は、これらのズーム比の測定値の平均値を求めて、投写光学系１５０のズーム比を決定する。上記の説明からも理解できるように、１つの測定点ｍｐのみに基づいて投写光学系１５０のズーム比を測定することも可能であるが、本実施例のように、複数の測定点ｍｐを用いれば、さらに、その測定精度を向上させることができる。しかし、複数の測定点に基づいてズーム比を測定する場合であっても、以下のような問題がある。
【００６４】
図９（Ａ），（Ｂ）は、一般的な投写光学系における歪曲収差（ディストーション）による像の歪みを説明するための説明図である。図９（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、異なるズーム比で略正方格子状の模様を投写表示したときの投写画像５００を模式的に示している。図９（Ａ）はズーム比が最小のときの投写画像５００であり、図９（Ｂ）はズーム比が最大のときの投写画像５００である。なお、図９（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、投写光学系の光軸の位置を「×」で図示してある。図９（Ａ），（Ｂ）ではそれぞれ、投写光学系の光軸の位置と投写画像５００の中心の位置とが一致している。
【００６５】
一般に、プロジェクタでは、投写光学系固有の歪曲収差によってその投写画像が、投写光学系の光軸を中心として歪むことが知られている。また、その歪みは、投写光学系のズーム比に応じて変化することも知られている。例えば、略正方格子形状の模様を投写した場合に、ズーム比が最大のときには、その投写画像は、光軸を中心として、糸巻き型に歪み（図９（Ａ））、ズーム比が最小のときには、その投写画像は、光軸を中心として、たる型に歪む（図９（Ｂ））。これは、投写光学系のレンズが光軸を中心とした球面対称の形状によって構成されているためである。この歪曲収差によって、投写画像上におけるズーム比は、厳密には、光軸からの距離に応じて変化している。そのため、光軸から比較的遠い位置に設けられた測定点と、光軸から比較的近い位置に設けられた測定点とでは、測定されるズーム比の値が異なる。そのため、複数の測定点のそれぞれについて、投写画像上における座標を求めてズーム比を測定する場合、各測定点の光軸からの距離の相違によって、各測定点ごとに得られるズーム比の測定値にばらつきが生じ、測定誤差の原因となる。
【００６６】
しかし、本実施例の複数のズーム比測定点ｍｐは、投写光学系１５０の光軸ＯＰｐを中心とする仮想円周上に配置されており、各測定点ｍｐは互いに、光軸ＯＰｐからほぼ等距離の位置に配置されている（図６）。即ち、測定用投写画像ＭＩｐ上において検出される各測定点ｍｐに基づいて測定される各ズーム比は、歪曲収差による歪みの影響による誤差の発生が抑制される。従って、この測定用パターン画像ＭＩによれば、ズーム比の測定において、ズームレンズ１５２の歪曲収差による歪みの影響を抑制できるため、測定点ｍｐの位置情報に基づく投写光学系１５０のズーム比の測定精度が向上する。
【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の内部パラメータとを用いて、各測定点ｍｐ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の内部パラメータとしては、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、各測定点ｍｐ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に投写された複数の測定点ｍｐ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．第２実施例：
図１０は、本発明の第２実施例としてのプロジェクタに用いられる測定用パターン画像ＭＩａを示す概略図である。図１０は、測定点群ＭＰに換えて、第１と第２の測定点群ＭＰ１，ＭＰ２が設けられている点以外は、図６（Ａ）とほぼ同じである。なお、この第２実施例におけるプロジェクタの他の構成及び台形補正処理の処理手順は、第１実施例と同様である（図１，図２，図４，図５）。
【００７２】
第１の測定点群ＭＰ１は、複数の測定点ｍｐ１を有しており（図では１６個）、各測定点ｍｐ１は、パネル光軸交点ＯＰｐを中心とする半径ｒ１の仮想円の円周上にほぼ等間隔に配置されている。また、第２の測定点群ＭＰ２も同様に、複数の（図では１６個の）測定点ｍｐ２が、パネル光軸交点ＯＰｐを中心とする半径ｒ２の仮想円の円周上に、ほぼ等間隔で配置されている。なお、第１の測定点群ＭＰ１における仮想円の半径ｒ１は、第２の測定点群ＭＰ２における仮想円の半径ｒ２より大きい。即ち、第１の測定点群ＭＰ１の各測定点ｍｐ１は、第２の測定点群ＭＰ２の各測定点ｍｐ２より、パネル面１３０ｓのより外側に配置されている。
【００７３】
第２実施例のプロジェクタでは、台形補正処理（図４）のステップＳ４０において、第１実施例と同様の方法によって、第１と第２の測定点群ＭＰ１，ＭＰ２のそれぞれについてのズーム比Ｚ１，Ｚ２を決定する。続くステップＳ５０では、各測定点群ＭＰ１，ＭＰ２ごとに求められたズーム比Ｚ１，Ｚ２を用いて、各測定点群ＭＰ１，ＭＰ２ごとに焦点距離Ｆ１，Ｆ２を算出する。ステップＳ６０では、２つの測定点群ＭＰ１，ＭＰ２のそれぞれに属する測定点ｍｐ１，ｍｐ２の三次元座標を、それぞれの属する測定点群ＭＰ１，ＭＰ２から得られた焦点距離Ｆ１，Ｆ２を用いて算出する。
【００７４】
ここで、図９で説明したように、第１の測定点群ＭＰ１の各測定点ｍｐ１が投写表示される位置におけるズーム比と、第２の測定点群ＭＰ２の各測定点ｍｐ２が投写表示される位置におけるズーム比とは、ズームレンズ１５２の歪曲収差によって相違する。従って、各測定点群ＭＰ１，ＭＰ２ごとに求めた焦点距離Ｆ１，Ｆ２を用いて、各測定点群ＭＰ１，ＭＰ２の測定点ｍｐ１，ｍｐ２ごとに三次元座標をそれぞれ算出することにより、ステップＳ６０における三角測量の精度がより向上する。なお、第２実施例の測定用パターン画像ＭＩａでは、第１実施例の測定用パターン画像ＭＩよりも測定点の個数が２倍になっているため、測定精度が、さらに、向上している。
【００７５】
このように、第２実施例のプロジェクタによれば、各測定点群ＭＰ１，ＭＰ２が投写表示された領域ごとのズーム比を測定することができる。また、各測定点群ＭＰ１，ＭＰ２の各測定点ｍｐの位置に応じたズーム比・焦点距離を用いて、三角測量が可能であるため、より台形補正の精度が向上する。
【００７６】
C．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。
【００７７】
C1．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。
【００７８】
C2．変形例２：
上記実施例において、測定用パターン画像ＭＩ，ＭＩａの測定点群ＭＰ，ＭＰ１，ＭＰ２にはそれぞれ、１６個の測定点ｍｐ，ｍｐ１，ｍｐ２が、ほぼ等間隔で仮想円の円周上に配置されていた。しかし、測定用パターン画像ＭＩ，ＭＩａは、他の構成を有していても良い。測定用画像ＭＩ，ＭＩａの測定点群ＭＰ，ＭＰ１，ＭＰ２は、ズーム比測定点ｍｐ，ｍｐ１，ｍｐ２を、少なくとも２個以上有していれば良い。なお、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ｍｐ，ｍｐ１，ｍｐ２は、点として表示されていなくとも良い。測定点は、例えば、直線同士の交点や直線の端点など、直線上の検出可能な特定の点として表示されるものとしても良い。なお、測定点同士の距離は、等距離でなくとも良いが、三角測量の精度を向上させるために、測定点同士は、互いに離れているほど好ましい。
【００７９】
C3．変形例３：
上記実施例において、測定用パターン画像ＭＩ，ＭＩａは、他の画像と組み合わされて表示されるものとしても良い。例えば、台形歪み補正処理が開始される直前に表示されていた投写画像に重ねて測定用パターン画像ＭＩ，ＭＩａが表示されるものとしても良い。
【００８０】
C4．変形例４：
上記第２実施例において、測定用パターン画像ＭＩａは、さらに仮想円の半径が異なる複数の測定点群を有するものとしても良い。これによって、ズーム比の測定精度及び三角測量の精度をより向上させることができる。また、上記第２実施例において、第１と第２の測定点群ＭＰ１，ＭＰ２は、同時に投写表示されていたが、同時に投写表示されなくとも良く、それぞれが順次に投写表示されるものとしても良い。
【００８１】
C5．変形例５：
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ｍｐ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ｍｐ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ｍｐ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（関係式）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。
【００８２】
C6．変形例６：
上記実施例において、撮像部１８０の撮影画像ＳＩにおいて複数のズーム比測定点ｍｐ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ｍｐの位置情報として検出していた。しかし、ズーム比測定点ｍｐ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ｍｐ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。
【００８３】
ここで、本明細書において、「ズーム比測定点ｍｐの位置情報」とは、ズーム比測定点ｍｐ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ｍｐ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ｍｐの座標ｕ，ｖが含まれる。また、ズーム比測定点ｍｐ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ｍｐの座標が含まれる。
【００８４】
C7．変形例７：
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ｍｐ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。
【００８５】
C8．変形例８：
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、台形補正以外の画像の表示状態を補正する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。
【００８６】
C9．変形例９：
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。
【００８７】
C10．変形例１０：
上記実施例において、各測定点群ＭＰ，ＭＰ１，ＭＰ２が有する複数の測定点ｍｐ，ｍｐ１，ｍｐ２のそれぞれについて得られた複数のズーム比を平均することによって、各測定点群ＭＰ，ＭＰ１，ＭＰ２ごとに投写光学系１５０のズーム比を決定していた。しかし、投写光学系１５０のズーム比は、複数の測定点ｍｐ，ｍｐ１，ｍｐ２のそれぞれについて得られた複数のズーム比の平均値として決定されなくとも良く、他の方法によって決定されるものとしても良い。例えば、複数のズーム比の最頻値や中央値を投写光学系１５０のズーム比として決定するものとしても良い。
【００８８】
C11．変形例１１：
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。
【符号の説明】
【００８９】
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
ｍｐ，ｍｐ１，ｍｐ２…測定点
ｍｐmin…ズーム比最小設定時の投写画像
ｍｐmax…ズーム比最大設定時の投写画像
ＭＰ，ＭＰ１，ＭＰ２…測定点群
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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