(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影装置の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度を算定する傾斜角度測定装置と、算定した傾斜角度に従って表示部の出力映像を制御することにより前記スクリーンの映像における台形の歪を補正する画像制御部とからなる自動台形歪補正手段を有するプロジェクタにおいて、
前記傾斜角度測定装置は、
前記スクリーンにテストパターンを投射する１列に並んで設けられた４個の発光素子と、
前記発光素子の投射光を前記スクリーン近傍に収束させる投光レンズと、
前記発光素子の投射光の前記スクリーンからの反射光を受光する、前記発光素子に対応し、その長手方向が平行となるように並設された４個の一次元配列撮像素子と、
前記発光素子から前記投光レンズを経由して前記スクリーンに投射されたテストパターンの反射光を前記一次元配列撮像素子近傍に収束させる受光用レンズと、
前記一次元配列撮像素子の受光位置情報から前記投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度を算定する受光位置解析距離・傾斜角度算定部と、を有し
前記受光位置解析距離・傾斜角度算定部は、各一次元配列撮像素子のそれぞれにおける受光位置の少なくとも３点を結ぶ直線を確認し、該直線上から外れる受光位置があればその受光位置を除外し、直線性が保持されている受光位置において最も距離が離れている２つの受光位置を基に前記受光用レンズから前記スクリーンまでのそれぞれの距離を求めて、前記投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度を算定することを特徴とする自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項２】
前記傾斜角度測定装置は、前記スクリーンに前記テストパターンである入力光反射点を投射するため前記プロジェクタ内部に水平方向に１列に並んで設けられた４個の発光素子と、該発光素子からの投射光の焦点を前記スクリーン近傍に合わせるための１個の投光用レンズと、前記入力反射点からの反射光を受光するための１個の受光用レンズと、その長手方向が平行となるように水平方向に並設され該受光レンズを経由して前記反射光を受光する４個の一次元配列撮像素子と、該一次元配列撮像素子の反射光の受光位置から前記投射光軸の前記スクリーンに対する傾斜角度を算定する受光位置解析距離・傾斜角度算定部とを備え、
前記発光素子は、前記傾斜角度が求められる基準面に平行に前記投射光軸の垂直上方を中心として対称に前記筐体内部に設けられ、
前記投光用レンズは、前記プロジェクタの筐体の投射方向の面に、前記投射光軸より垂直方向に前記発光素子と同じ距離だけ離れて設けられ、
前記受光用レンズは、前記プロジェクタの筐体の投射方向の面に、前記投光用レンズから基準面と直交する方向上方に所定の距離だけ離れて設けられ、
前記一次元配列撮像素子は、それぞれ前記筐体内部の前記発光素子から基準面と直交する方向上方に所定の距離だけ離れて、それぞれが前記発光素子と対応する位置に設けられており、前記入力反射点からの反射光を前記受光用レンズを経由して受光し、
前記受光位置解析距離・傾斜角度算定部は、前記一次元配列撮像素子の４個の受光位置を結ぶ線の直線性を確認し、直線上から外れる受光位置があればその受光位置を除外し、直線性が保持されている受光位置の外側の２個の受光位置を基に、外側左右の前記一次元配列撮像素子の位置と前記反射光の受光位置の高さと高さの差とから、前記投光用レンズと前記スクリーンとの距離と、前記投影装置の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度とを算定する、請求項１に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項３】
測定される傾斜角度が水平方向における前記投射光軸の前記投射面に対する傾斜角度であり、前記基準面が前記投射光軸を含む水平方向の面である、請求項２に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項４】
さらに、前記傾斜角度測定装置は前記プロジェクタの前記投射光軸を含む垂直面上における前記投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサを有し、該垂直方向傾斜センサで検出された垂直面上の傾斜角度と、選択された左右外側の前記一次元配列撮像素子の前記反射光の受光位置の高さと高さの差との情報から算定された水平方向の基準面上の傾斜角度とを組み合わせて前記表示部の出力映像が制御される、請求項３に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項５】
前記投影装置には前記投射レンズの焦点を調整する焦点調整部が設けられており、該焦点調整部は前記受光位置解析距離・傾斜角度算定部で算定された前記投光用レンズと前記投射面との距離により制御される、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項６】
前記発光素子の投射光が赤外線である、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項７】
前記発光素子と、前記投光用レンズと、前記受光用レンズと、前記一次元配列撮像素子とがパッケージとしてユニット化されており、ユニットとして前記プロジェクタ内部に取付け可能な、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項８】
前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜角度に従った前記表示部の出力映像の制御は、前記傾斜角度に対応して予め算出されている前記表示部の入力映像の補正値によってＬＳＩ制御パラメータを作成し、プロジェクタ用画像処理ＬＳＩを制御することによって実行される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項９】
前記投影装置は液晶表示部を有する、請求項１から請求項８の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【請求項１０】
前記投影装置はＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）表示部とカラーホイールと光源とを有する、請求項１から請求項８の何れか１項に記載の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタに関し、特に自動台形歪補正手段を有するプロジェクタ関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶技術やＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）技術の急速な進展に伴うプロジェクタの小型化・高性能化により、画像投射を目的とするプロジェクタの用途も拡大し、家庭内でのディスプレイ型テレビに代わる大型の表示装置としても注目されている。
【０００３】
しかし、プロジェクタはディスプレイ型テレビと違って映像面がスクリーンであったり壁であったりするためにプロジェクタの投射光軸とスクリーンとの相対関係によって画像に台形の歪を生ずるという問題点がある。
【０００４】
一方、プロジェクタの投射光軸に対するスクリーンの垂直方向および水平方向の傾斜がわかればプロジェクタのフレームメモリの座標を変換したりすることによって歪のない映像をスクリーンに投影する技術は実用化されている。このため特に歪みの原因となりやすい垂直方向の傾斜を測定するために、スクリーンが垂直に設置されているという前提でプロジェクタの垂直の傾きを重力センサで検知し、その傾きに見合った歪み補正を行うプロジェクタは既に開示されて発売されている（特許文献１参照）。
また、スクリーンに投射した画像パターンをスリットを通してラインセンサ上で受像した画像パターンの反射光の位置によりスクリーンまでの距離を求め、スクリーンに投射した画像パターンをスクリーン上で移動させスリットを通してラインセンサ上で受像した画像パターンの反射光の位置の移動とからスクリーンの傾きを求め、あおりアクチュエータを制御して投射部を前後に傾けてあおり調整を行う液晶プロジェクタが開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−５２７８号公報
【特許文献２】特開平９−１９７２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法はスクリーンが垂直に設置されているという前提であり、スクリーンが垂直に設置されていない場合やプロジェクタの投射光軸に対し水平方向で傾斜している場合には正確な歪み補正を行うことができないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載の方法では、角度検出には画像パターンをスクリーン上で移動させる必要があり、リアルタイムで歪補正を実現する検出速度は得られない。しかし、特許文献２に記載のスクリーンまでの距離を求める方法を応用してレーザ光やＬＥＤなどを用いてスポット光のテストパターンをスクリーン上の離れた２ヶ所に投射し、テストパターンを撮像素子（ＣＣＤ）や位置検出素子（ＰＳＤ）などを用いて撮影し、撮影されたテストパターンの撮像素子上の位置からそれぞれのスクリーンまでの距離を求め、三角測量の原理でスクリーンの傾きを求める方法が提案されている。この場合２つのテストパターンは離れていた方が傾斜角算定の精度が上昇するが、プロジェクタのスクリーンに対する水平方向の傾斜が大きい場合には、１個のテストパターンがスクリーンを外れて、例えばスクリーン後方の壁に投射される場合がある、この場合後方の壁に投射されたテストパターンの反射光の撮像素子の受光位置は後方の壁までの距離を示すこととなり、正確なスクリーンの傾きは算定できず、正しい歪補正が行われないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、傾斜角度算定のためのテストパターンの間隔を広げながら１個のテストパターンがスクリーンから外れた場合にも正しいスクリーンの傾斜角度が計測できる自動台形歪補正手段を有するプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタは、
投影装置の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度を算定する傾斜角度測定装置と、算定した傾斜角度に従って表示部の出力映像を制御することによりスクリーンの映像の台形の歪を補正する画像制御部とからなり、傾斜角度測定装置は、スクリーンにテストパターンを投射する１列に並んで設けられた４個の発光素子と、発光素子の投射光をスクリーン近傍に収束させる投光レンズと、発光素子の投射光のスクリーンからの反射光を受光する、発光素子に対応し、その長手方向が平行となるように並設された４個の一次元配列撮像素子と、発光素子から投光レンズを経由してスクリーンに投射されたテストパターンの反射光を一次元配列撮像素子近傍に収束させる受光用レンズと、一次元配列撮像素子の受光位置情報から投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度を算定する受光位置解析距離・傾斜角度算定部とを有し、受光位置解析距離・傾斜角度算定部は、各一次元配列撮像素子のそれぞれにおける受光位置の少なくとも３点を結ぶ直線を確認し、その直線上から外れる受光位置があればその受光位置を除外し、直線性が保持されている受光位置において最も距離が離れている２つの受光位置を基に受光用レンズからスクリーンまでのそれぞれの距離を求めて、投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度を算定することを特徴とする
傾斜角度測定装置は、スクリーンにテストパターンである入力光反射点を投射するためプロジェクタ内部に水平方向に１列に並んで設けられた４個の発光素子と、その発光素子からの投射光の焦点をスクリーン近傍に合わせるための１個の投光用レンズと、入力反射点からの反射光を受光するための１個の受光用レンズと、その長手方向が平行となるように水平方向に並設されその受光レンズを経由して反射光を受光する４個の一次元配列撮像素子と、その一次元配列撮像素子の反射光の受光位置から投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度を算定する受光位置解析距離・傾斜角度算定部とを備え、発光素子は、傾斜角度が求められる基準面に平行に投射光軸の垂直上方を中心として対称に前記筐体内部に設けられ、投光用レンズは、プロジェクタの筐体の投射方向の面に、投射光軸より垂直方向に発光素子と同じ距離だけ離れて設けられ、受光用レンズは、プロジェクタの筐体の投射方向の面に、投光用レンズから基準面と直交する方向上方に所定の距離だけ離れて設けられ、一次元配列撮像素子は、それぞれ筐体内部の発光素子から基準面と直交する方向上方に所定の距離だけ離れて、それぞれが発光素子と対応する位置に設けられており、入力反射点からの反射光を受光用レンズを経由して受光し、受光位置解析距離・傾斜角度算定部は、一次元配列撮像素子の４個の受光位置を結ぶ線の直線性を確認し、直線上から外れる受光位置があればその受光位置を除外し、直線性が保持されている受光位置の外側の２個の受光位置を基に、外側左右の一次元配列撮像素子の位置と反射光の受光位置の高さと高さの差とから、投光用レンズとスクリーンとの距離と、投影装置の投射光軸のスクリーンに対する傾斜角度とを算定してもよい。
【０００９】
測定される傾斜角度が水平方向における投射光軸の投射面に対する傾斜角度であり、基準面が投射光軸を含む水平方向の面であってもよく、さらに、傾斜角度測定装置はプロジェクタの投射光軸を含む垂直面上における投射光軸の傾斜角度を検出する垂直方向傾斜センサを有し、その垂直方向傾斜センサで検出された垂直面上の傾斜角度と、選択された左右外側の一次元配列撮像素子の反射光の受光位置の高さと高さの差の情報から算定された水平方向の基準面上の傾斜角度とを組み合わせて表示部の出力映像が制御されてもよい。
【００１０】
投影装置には投射レンズの焦点を調整する焦点調整部が設けられており、その焦点調整部は受光位置解析距離・傾斜角度算定部で算定された投光用レンズと投射面との距離により制御されてもよい。
【００１１】
発光素子の投射光が赤外線であってもよく、発光素子と、投光用レンズと、受光用レンズと、一次元配列撮像素子とがパッケージとしてユニット化されており、ユニットとしてプロジェクタ内部に取付け可能であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、傾斜角度算定のためのテストパターンの間隔を広げながら１個のテストパターンがスクリーンから外れた場合にも正しいスクリーンの傾斜が計測できるという効果がある。
【００１３】
これは水平方向に１列に並んだ４個の発光素子からスクリーンにテストパターンを投射し、それぞれの反射光を水平方向に並んだ４個の垂直方向一次元配列撮像素子で受光し、４個の垂直方向一次元配列撮像素子の受光位置の直線性を確認し、直線性が保持されている場合は外側の２個の位置からスクリーンまでの距離を求めてスクリーンの傾斜角度を算定し、直線上から外れる外側の垂直方向一次元配列撮像素子の受光位置があればその受光位置を除外し、残る３個の外側の２個の受光位置からスクリーンまでの距離を求めてスクリーンの傾斜角度を算定するので、１個のテストパターンがスクリーンから外れてもスクリーンの傾斜角度を正しく算定できるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図２は本発明の第１の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタの模式的説明図であり、（ａ）はプロジェクタの正面図、（ｂ）は投射状態を示す模式的上面図、（ｃ）は左外側投射用発光素子の投射状態と受光状態を示す模式的側面図、（ｄ）は右外側投射用発光素子の投射状態と受光状態を示す模式的側面図である。
【００１５】
ここではプロジェクタ１０を液晶プロジェクタを例として説明するが、ＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッシング）方式のプロジェクタであっても本発明は適用でき、液晶プロジェクタの場合の液晶表示部２２に代わってＤＬＰ方式のプロジェクタでは通常ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）表示部、カラーホイール、光源を備える。
【００１６】
プロジェクタ１０は、投射レンズ２１と焦点調整部２６と液晶表示部２２とを有する投影装置２０と、液晶表示部２２の画像を制御する画像制御部２３と、傾斜角度測定装置３０と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備える。ここで自動台形歪補正手段は画像制御部２３と、傾斜角度測定装置３０とで構成される。
【００１７】
傾斜角度測定装置３０は、スクリーン７０にテストパターンとなる４個の入力光反射点８５（８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２）を投射するための水平に並んだ４個の発光素子４４（４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２）と、その発光素子４４（４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２）からの投射光３１（３１Ｌ１、３１Ｌ２、３１Ｒ１、３１Ｒ２）の焦点をスクリーン７０の近傍に合わせるための投光用レンズ４５と、受光用レンズ５４と、水平に並んだ４個の縦方向一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）と、受光位置解析距離・傾斜角度算定部５６とを備えている。ここでは、スクリーン７０と投射光軸２７との傾斜角度が求められる投射光軸２７を含む平面を基準面２８と定義する。
【００１８】
発光素子４４（４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２）は、基準面２８に対し平行に、投射光軸２７の垂直上方を中心としてそれぞれが所定の間隔となるようにプロジェクタ１０の筐体内部に設けられる。ここで所定の間隔とは外側の発光素子４４Ｌ１、４４Ｒ１からの投射光３１により形成されるテストパターンが、通常の使用状態ではスクリーンから外れない間隔であり、内側の発光素子４４Ｌ２、４４Ｒ２からの投射光３１により形成されるテストパターンが、想定される水平方向の傾斜の範囲ではスクリーンから外れない間隔として設定される。
【００１９】
投光用レンズ４５は、プロジェクタ１０の筐体の投射方向の面に、投射光軸２７より基準面２８と直交する方向に発光素子４４（４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２）と同じ距離だけ離れて設けられている。
【００２０】
受光用レンズ５４は、プロジェクタ１０の筐体の投射方向の面に、投光用レンズ４５から基準面２８と直交する方向上方に所定の距離だけ離れて設けられ、一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）は、それぞれ筐体内部の発光素子４４（４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２）から基準面と直交する方向上方に所定の距離だけ離れて、それぞれが垂直方向となるように左右に設けられて、スクリーン７０に投射された入力光反射点８５からのの反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）を、受光用レンズ５４を経由して受光する。
【００２１】
受光位置解析距離・傾斜角度算定部５６は、左右４個の一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）の反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）の受光位置の高さと高さの差の情報から、投光用レンズ４５とスクリーン７０との距離と、投影装置２０の投射光軸２７のスクリーン７０に対する基準面２８上での傾斜角度とを算定する。この場合、左右４個の一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）の反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）の受光位置の高さの少なくとも３個を結ぶ直線を求め、その直線上から外れる外側の受光位置があればスクリーン７０から外れた入力光反射点８５からの反射光と判断して算定基準から除外し、直線性が維持されている左右の最も外側の受光位置を用いて投光用レンズ４５とスクリーン７０との距離と、投影装置２０の投射光軸２７のスクリーン７０に対する傾斜角度とを算定する。
【００２２】
液晶表示部２２の出力映像を、算定した傾斜角度に従って画像表示部２３で制御することによりスクリーン７０の映像の台形の歪が補正される。また、算定された投光用レンズ４５からスクリーン７０までの距離に基づいて焦点調整部２６を制御して投射レンズ２１の焦点を調整することもできる。
【００２３】
図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように投射面であるスクリーン７０が投射光軸２７に対して傾斜している場合は、直交する場合と比較して位置によって投射レンズ２１からの距離が変化し、例えば離れた位置では画面が拡大するので投影された画像に台形の歪を生ずるという問題が生ずる。この場合投影装置２０の投射光軸２７のスクリーン７０に対する傾斜角度が正確に把握できれば、画像制御部２３によって液晶表示部２２の画像の画素への配置を移動させることによってスクリーン７０に投射される映像を正しい状態に修正することができ、その移動度は傾斜角度から既知の方法で数値的に求めることができる。
【００２４】
プロジェクタ１０内部に投射光軸２７の垂直上方を中心に左右対称に４個配置された発光素子４４（４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２）から投射された投射光３１（３１Ｌ１、３１Ｌ２、３１Ｒ１、３１Ｒ２）は何れもプロジェクタ１０の投射レンズ２１の垂直上方に設けられた投光用レンズ４５を経由してスクリーン７０の左右水平４箇所のそれぞれの入力光反射点８５（８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２）に集光されてテストパターンとなる輝点を作り、そこから反射された反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）が投光用レンズ４５から所定の距離だけ上方に離れて配置された受光用レンズ５４を経由して、発光素子４４（４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２）の垂直上方に縦方向に配置された一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）に集光されて入射する。一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）はスクリーン７０の投射レンズ２１からの計測予定距離の範囲で反射光３２が入力可能となるような長さと位置とで配置される。
【００２５】
もしスクリーン７０が投射光軸２７に対して垂直であると仮定すると、入力光反射点８５Ｌ１、８５Ｒ１と投光用レンズ４５との距離は同じであり、従って左右対称に配置されている縦置きの一次元配列撮像素子５５Ｌ１、５５Ｒ１における反射光３２Ｌ１、３２Ｒ１の受光位置、即ち高さは左右で同じとなり、投光用レンズ４５とスクリーン７０との距離によりその高さは変化し、距離が離れると受光位置は低くなる。
【００２６】
図２（ｃ）、（ｄ）に示すようにスクリーン７０が基準面２８上で投射光軸２７に対して水平方向に傾斜していると、図示のように左右の一次元配列撮像素子５５Ｌ１、５５Ｒ１の受光位置の高さは異なるが、その平均高さは発光素子４４が投射光軸２７上の垂直上方にあったと仮定した場合のその上方に設けられた一次元配列撮像素子５５への反射光３２の受光高さと同じであり、この平均高さによって投光用レンズ４５と反射面７０との距離を算定することができる。
【００２７】
図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようにスクリーン７０が基準面２８上で投射光軸２７に対して水平方向に傾斜していると図示のように左右の一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）の受光位置の高さは異なるが、それは上述のように一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）のそれぞれに入力した反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）のスクリーン７０上の入力光反射点８５（８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２）と投光用レンズ４５との距離に対応しているので、その高さの差を求めることによって一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）のそれぞれに入力した反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）のスクリーン７０上のそれぞれの入力光反射点８５（８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２）と投光用レンズ４５との距離の差の近似値を求めることができる。
【００２８】
すべての入力光反射点８５（８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２）がスクリーン７０上にあるときは算定の精度を上げるために外側の入力光反射点８５Ｌ１、８５Ｒ１を用いて算出する。
【００２９】
すべての入力光反射点８５（８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２）がスクリーン７０上にあるか否かは、一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）のそれぞれに入力した反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）の受光位置を結ぶ線が一本の直線上に乗っているか否かで判定される。もし、図２（ｂ）に示すように入力光反射点８５Ｒ１がスクリーン７０を外れてスクリーン７０より後方の壁面７１上にあると、一次元配列撮像素子５５Ｒ１の受光位置８８Ｒ１は図３に示すように一次元撮像素子５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ２の受光位置８８Ｌ１、８８Ｌ２、８８Ｒ２を結ぶ直線から外れて直線の下側となる。図３は１個の入力光反射点がスクリーンから外れた場合の４個の一次元配列撮像素子の入力光反射点からの受光位置８８Ｌ１、８８Ｌ２、８８Ｒ１、８８Ｒ２を示す模式図である。受光位置解析距離・傾斜角度算定部５６が一次元撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）の受光位置情報から４点の直線性を判断し、４点が直線上にあるときは外側の受光位置８８Ｌ１、８８Ｒ１を用いてスクリーン７０の水平方向の傾斜角度を算出し、外側の１点が直線から離れていると判断した場合は、その１点を除いて残りの３点の外側の２点における位置情報に基づいてその２点に対応した計算式もしくはテーブルに基づいてスクリーン７０の水平方向の傾斜角度を算出する。
【００３０】
このように入力光反射点８５がスクリーン７０を外れた場合には自動的にその内側の一次元配列撮像素子５５の受光位置８８を用いてスクリーン７０の傾斜角度を算定するので自動台形歪補正手段に悪影響を及ぼすことはなく安定したプロジェクタの使用が可能となる。
【００３１】
次に、外側の入力光反射点８５Ｌ１、８５Ｒ１を用いてスクリーン７０の傾斜角度を算定する手順を説明するが、１個の入力光反射点がスクリーンから外れた場合においてもその内側の一次元配列撮像素子５５の位置情報を用いて同様に傾斜角度を算定できる。
【００３２】
外側の入力光反射点８５Ｌ１、８５Ｒ１を用いて算出する場合の、外側の入力光反射点８５Ｌ１、８５Ｒ１の間の間隔は、左右外側の一次元配列撮像素子５５Ｌ１、５５Ｒ１の間隔と、左右の一次元配列撮像素子５５を結ぶ線と受光用レンズ５４との距離と、投光用レンズ４５とスクリーン７０との距離とで近似的に算定できる。算定された入力光反射点８５Ｌ１、８５Ｒ１の間の間隔と、一次元配列撮像素子５５Ｌ１、５５Ｒ１のそれぞれに入力した反射光３２Ｌ１、３２Ｒ１のスクリーン７０上のそれぞれの入力光反射点８５Ｌ１、８５Ｒ１と投光用レンズ４５との距離もしくは距離の差とから、基準面２８上での投射光軸２７のスクリーン７０に対する水平方向での傾斜角度が三角関数を用いて算定できる。
【００３３】
このようにして算定した傾斜角度に従って液晶表示部２２の出力映像を画像表示部２３で制御することによりスクリーン７０の画像の台形の歪が補正される。また、算定された投射レンズ２１とスクリーン７０までの距離に基づいて焦点調整部２６を制御して投射レンズ２１の焦点を調整することもできる。
【００３４】
図４は左右４個の一次元配列撮像素子５５（５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２）におけるスクリーン７０の入力光反射点８５（８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２）からの反射光３２（３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２）の受光位置８８（８８Ｌ１、８８Ｌ２、８８Ｒ１、８８Ｒ２）から液晶表示部２２の出力映像２５を修正する過程を示す模式的流れ図である。受光位置解析距離・傾斜角度算定部５６が、４個の受光位置高さの直線性から算定の対象とする２個の受光位置高さを選択し（ステップＳ１）、選択された左の一次元配列撮像素子５５Ｌの受光位置の高さから左入力光反射点８５Ｌまでの距離を算出し（ステップＳ２）、選択された右の一次元配列撮像素子５５Ｒの受光位置の高さから右入力光反射点８５Ｒまでの距離を算出して（ステップＳ３）、反射面７０までの距離の平均値を算出し（ステップＳ４）、一方選択された左右の一次元配列撮像素子５５Ｌ、５５Ｒの受光位置の高さの差を取得し（ステップＳ５）、反射面７０までの距離の平均値と左右の一次元配列撮像素子５５Ｌ、５５Ｒの受光位置の高さの差を元に、演算またはテーブル参照により投影装置２０の光軸２７のスクリーン７０に対する水平方向の傾斜角度を生成し（ステップＳ６）、生成した傾斜角度を受けて画像制御部２３はＬＳＩ制御パラメータを生成し（ステップＳ７）、プロジェクタ用画像処理ＬＳＩを制御することにより（ステップＳ８）、入力映像２４が修正されて液晶表示部２２で出力映像２５となる。この出力映像２５はスクリーン７０に投射されると入力映像２４と相似の画像となる。また、反射面７０までの距離の平均値によって焦点調整部２６のフォーカスサーボモータを制御して投射レンズ２１の焦点をスクリーン７０に合わせることができる。
【００３５】
ここでは、受光素子として水平に並んだ４個の縦方向の一次元配列撮像素子５５を用いることとしたが、この面積に対応する二次元配列撮像素子を1個用いてもよい。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について図５を参照して説明する。図５は本発明の第２の実施の形態の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。第２の実施の形態では傾斜角度測定装置３０に、機械の据付の心出しなどにも利用されている加速度検出素子を用いた傾斜センサ（Ｇセンサ）であって、重力の方向に対する傾斜角度を精密に測定し数値データとして出力する垂直方向傾斜センサ５７が設けられている以外は第１の実施の形態と構成も動作も同じなので、同じ構成要素には同じ符号を付し同一の部分についての説明を省略する。
【００３７】
垂直方向傾斜センサ５７が検出した垂直方向の傾斜角度は受光位置解析距離・傾斜角度算定部５６に入力され、受光位置解析距離・傾斜角度算定部５６では４個の一次元配列撮像素子５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２で測定された受光位置情報により水平方向の傾斜角度を算出するとともに、垂直方向傾斜センサ５７が検出した垂直方向の傾斜角度と合わせて画像制御部２３に出力し、画像制御部２３は水平方向と垂直方向の傾斜を加味してＬＳＩ制御パラメータを生成する。
【００３８】
第１の実施の形態のこれまでの説明では、発光素子４４、投光用レンズ４５、受光用レンズ５４、ならびに一次元配列撮像素子５５がそれぞれプロジェクタ１０内の所定の位置に配置されていることとしたが、４個の発光素子４４、１個の投光用レンズ４５、１個の受光用レンズ５４、ならびに４個の一次元配列撮像素子５５をパッケージとしてユニット化し、２個のレンズを持ったユニットとしてプロジェクタ１０の内部に取付け可能とすることができる。これによってプロジェクタ１０への取付けが容易となり、独立したユニットとしての流通も可能となる。さらに受光位置解析距離・傾斜角度算定部５６の機能の一部または全部をユニットに組み込むこともできる。また、第２に実施の形態の垂直方向傾斜センサ５７をこの中に組み込んでもよい。
【００３９】
また、本実施の形態ではプロジェクタ１０のスクリーン７０の映像とは関係なく距離や傾斜角度の算定ができるので、発光素子４４に赤外線発光ダイオードのような赤外線を投射する発光素子４４を使用すれば、スクリーン７０に映像を投射しながらリアルタイムで焦点調整や台形の補正が可能となる。使用する光線は赤外線に限定されるものではなく不可視光線であれば例えば紫外線であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタの模式的説明図である。（ａ）はプロジェクタの正面図である。（ｂ）は投射状態を示す模式的上面図である。（ｃ）は左外側投射用発光素子の投射状態と受光状態を示す模式的側面図である。（ｄ）は右外側投射用発光素子の投射状態と受光状態を示す模式的側面図である。
【図３】１個の入力光反射点がスクリーンから外れた場合の４個の一次元配列撮像素子の入力光反射点からの受光位置を示す模式図である。
【図４】左右４個の一次元配列撮像素子におけるスクリーンの入力光反射点からの反射光の受光位置から液晶表示部の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の自動台形歪補正手段を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    プロジェクタ
２０    投影装置
２１    投射レンズ
２２    液晶表示部
２３    画像制御部
２４    入力映像
２５    出力映像
２６    焦点調整部
２７    投射光軸
２８    基準面
３０    傾斜角度測定装置
３１、３１Ｌ１、３１Ｌ２、３１Ｒ１、３１Ｒ２    投射光
３２、３２Ｌ１、３２Ｌ２、３２Ｒ１、３２Ｒ２    反射光
４４、４４Ｌ１、４４Ｌ２、４４Ｒ１、４４Ｒ２    発光素子
４５    投射用レンズ
５４    受光用レンズ
５５、５５Ｌ１、５５Ｌ２、５５Ｒ１、５５Ｒ２    一次元配列撮像素子
５６    受光位置解析距離・傾斜角度算定部
５７    垂直方向傾斜センサ
６０    中央処理装置
７０    スクリーン
７１    壁面
８５、８５Ｌ１、８５Ｌ２、８５Ｒ１、８５Ｒ２    入力光反射点
８８、８８Ｌ１、８８Ｌ２、８８Ｒ１、８８Ｒ２    受光位置
Ｓ１〜Ｓ８    ステップ
【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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