(57)【要約】【課題】投射画面とプロジェクタの投射光軸との傾斜角度を検出して、正しいプロジェクタの補正角度を表示できるプロジェクタを提供する。【解決手段】投射面８０上の位置を指し示す発信器の発信する超音波および赤外線の受信時刻に基づいて、発信器と第１の超音波受信部３１および発信器と第２の超音波受信部３２とのそれぞれの距離を算出して距離情報として格納する発信時刻情報受信部３０と、投射面８０の鉛直方向中心線の上下および水平方向中心線の左右において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面８０に向けて投射された複数の基準点について、発信器を介して発信時刻情報受信部３０が取得したそれぞれの距離情報から、投射面８０のプロジェクタの投射光軸８５に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を算出する角度補正情報算出部５０と、傾斜角度および補正角度を表示する補正角度表示部５３とを有する。【選択図】図２
2006243149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波発光部および波動発信部を備える発信器と組み合わせて使用され、電磁波受光部および互いに離れて配置された第１の波動受信部と第２の波動受信部とを有するプロジェクタであって、
前記発信器の発信する波動および電磁波の受信時刻に基づいて、前記発信器と前記第１の波動受信部および前記発信器と前記第２の波動受信部のそれぞれの距離を算出して距離情報として格納する発信時刻情報受信部と、
投射面上の複数の基準点について、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの前記距離情報から、前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する傾斜角度を算出する角度補正情報算出部とを有する、プロジェクタ。
【請求項２】
前記投射面上の複数の基準点が、前記投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点であり、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの前記距離情報から、前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する所定の方向の傾斜角度を算出する、請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点が、投射面の鉛直方向中心線の上下において所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点であり、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの前記距離情報から、前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向の傾斜角度を算出する、請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点が、投射面の水平方向中心線の左右において所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点であり、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの前記距離情報から、前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する水平方向の傾斜角度を算出する、請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点が、投射面の第１の方向の中心線上、および第２の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点であり、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの前記距離情報から、前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する前記第１の方向ならびに前記第２の方向の傾斜角度を算出する、請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記投射面の第１の方向が投射面の鉛直方向であり、第２の方向が水平方向であり、所定の位置となるようにテストパターンとして前記投射面に向けて投射された複数の基準点について、前記発信器を介して前記発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの前記距離情報から、前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向ならびに水平方向の傾斜角度を算出する、請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記角度補正情報算出部は、さらに前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向または水平方向またはそれらの両方の傾斜角度を所定の角度に補正するための補正値を算出する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記角度補正情報算出部で算出された前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向または水平方向またはそれらの両方の傾斜角または補正値またはそれらの両方は、前記投射面上の画面に表示される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記角度補正情報算出部で算出された前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向または水平方向またはそれらの両方の傾斜角度または補正値またはそれらの両方は、前記プロジェクタの表示部に表示される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記電磁波は赤外線であり、前記波動は超音波である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記発信時刻情報受信部は、
前記発信器の前記超音波発信部で発生した超音波を受信する第１の超音波受信部および第２の超音波受信部と、
前記発信器の前記赤外線発光部で発生した赤外線を受光する赤外線受光部と、
前記赤外線受光部の受光時刻と前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部の受信時刻との差から、前記発信器の前記超音波発信部から前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部までの超音波到達時間をそれぞれ算出し、該超音波到達時間から前記超音波発信部と前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部までの距離をそれぞれ算出する時間差解析距離算出部と、
算出した距離情報を所定の順に格納する発信器距離情報格納部とを有し、
前記角度補正情報算出部は、
複数の基準点となるポイント状のテストパターンを投射させるテストパターン生成部と、
前記発信器距離情報格納部に記憶されている前記投射面の鉛直方向中心線の上下および水平方向中心線の左右の所定の位置に投射された前記基準点と前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部との距離情報と、前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部間の距離情報と、前記基準点の投射角度情報とから前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、
前記角度補正情報算出部で算出された前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を、前記投射面上の画面に表示する補正角度表示部とを有する、請求項１０に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記角度補正情報算出部は、さらに前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を所定の角度に補正するための補正値を算出する、請求項１１に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
プロジェクタから投射面に複数の基準点を持つテストパターンを投射するステップと、
超音波発信部および赤外線発光部を備える発信器で前記投射面に投射された基準点を逐次指し示して発信を行なうステップと、
発信時刻情報受信部の赤外線受信部で受信した前記赤外線の受信時刻と２個の超音波受信部で受信した前記超音波の受信時刻とで、前記複数の基準点のそれぞれと前記２個の超音波受信部との距離をそれぞれ算出して格納するステップと、
前記投射面に投射された基準点のそれぞれと前記２個の超音波受信部との距離情報と、前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部間の距離情報と、前記基準点の投射角度情報とから前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する傾斜角度を算出するステップと、
前記プロジェクタの光軸に対する傾斜角度を、投射画像歪み補正用データとして前記投射面上の画面に表示するステップとを有する、投射画像歪み補正方法。
【請求項１４】
プロジェクタから投射面に該投射面の第１の方向の中心線上、および第２の方向の中心線上において所定の位置となるように複数の基準点となるポイント状のテストパターンを投射するステップと、
超音波発信部および赤外線発光部を備える発信器で前記投射面に投射された基準点を逐次指し示して発信を行なうステップと、
発信時刻情報受信部の赤外線受信部で受信した前記赤外線の受信時刻と２個の超音波受信部で受信した前記超音波の受信時刻とで、前記複数の基準点のそれぞれと前記２個の超音波受信部との距離をそれぞれ算出して格納するステップと、
前記投射面の第１の方向の中心線上、および第２の方向の中心線上に投射された基準点のそれぞれと前記２個の超音波受信部との距離情報と、前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部間の距離情報と、前記基準点の投射角度情報とから前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する第１の方向、および第２の方向の傾斜角度を算出するステップと、
前記プロジェクタの光軸に対する第１の方向および第２の方向の傾斜角度を、投射画像歪み補正用データとして前記投射面上の画面に表示するステップとを有する、請求項１３に記載の投射画像歪み補正方法。
【請求項１５】
プロジェクタから投射面に該投射面の鉛直方向中心線の上下、および水平方向中心線の左右において所定の位置となるように複数の基準点となるポイント状のテストパターンを投射するステップと、
超音波発信部および赤外線発光部を備える発信器で前記投射面に投射された基準点を逐次指し示して発信を行なうステップと、
発信時刻情報受信部の赤外線受信部で受信した前記赤外線の受信時刻と２個の超音波受信部で受信した前記超音波の受信時刻とで、前記複数の基準点のそれぞれと前記２個の超音波受信部との距離をそれぞれ算出して格納するステップと、
前記投射面の鉛直方向中心線の上下、および水平方向中心線の左右に投射された基準点のそれぞれと前記２個の超音波受信部との距離情報と、前記第１の超音波受信部および前記第２の超音波受信部間の距離情報と、前記基準点の投射角度情報とから前記投射面の前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向および、水平方向の傾斜角度を算出するステップと、
前記プロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を、投射画像歪み補正用データとして前記投射面上の画面に表示するステップとを有する、請求項１４に記載の投射画像歪み補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタと投射画像歪み補正方法に関し、特に投射面とプロジェクタとの傾斜関係を投射面に表示できる発信器情報受信部付プロジェクタと投射画像歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年プロジェクタの短焦点化が図られ、投射表示距離を非常に短くできるプロジェクタが増え、最近、さらに超短焦点にすることが可能な、開口構造を有する筐体に投射ミラーを備えたミラー型のプロジェクタの開発が進み、現在、投射画面６０型で投射距離約２６ｃｍの超短焦点型ミラープロジェクタまでが開発されている。
【０００３】
短焦点型プロジェクタで投射された画像は、投射面とプロジェクタの投射ミラーの投射光軸とが所定の角度の場合に歪みのない画像が投影されるが、プロジェクタとスクリーンとの相対的な関係に僅かな相違を生ずると、プロジェクタとスクリーンとの距離が短いために、距離に対する歪みの比率が大きくなって投射される画像には非常に大きな歪みを生じ易い。ミラープロジェクタの場合プロジェクタ自体の上下方向や左右方向の角度を手作業にて調整して歪みを調整しているが、手間がかかりかつ正確な調整が容易ではないという問題がある。これは、プロジェクタとスクリーンの上下方向の傾斜角度が所定の傾斜角度の場合に歪のない画像が投射されるように設定されているので、所定の角度でかつプロジェクタの投射光軸とスクリーンとが左右方向で直交していないと、プロジェクタから投射される画像は歪みを生じてしまうからであるが、これに対しユーザーが傾きの度合いや必要な補正量を認識することが困難であったことも影響している。
【０００４】
従来、このような設置の際の調整の手間を改善するために特許文献１にはメカ的な傾きセンサの機構を利用した補正方法が開示されている。さらに、プロジェクタ自身の傾きを電気的に検出して補正する方法なども検討されている。
【特許文献１】特開２００３−３２４６６９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で開示された方法では傾きセンサをプロジェクタ内部に取り付けるためのスペースを設ける必要があり、プロジェクタ自身の傾きを電気的に検出して補正する方法は、プロジェクタ自体の問題解決のためであり、プロジェクタとスクリーンとの傾き関係を把握することはできなかった。
【０００６】
本発明の目的は、プロジェクタ自体の傾斜検出機構を設けることなしに投射画面とプロジェクタの投射光軸との傾斜角度を検出して、正しいプロジェクタの補正角度を表示でき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】
【０００７】
本発明の発信器情報受信部付プロジェクタは、
電磁波発光部および波動発信部を備える発信器と組み合わせて使用され、電磁波受光部および互いに離れて配置された第１の波動受信部と第２の波動受信部とを有するプロジェクタであって、発信器の発信する波動および電磁波の受信時刻に基づいて、発信器と第１の波動受信部および発信器と第２の波動受信部のそれぞれの距離を算出して距離情報として格納する発信時刻情報受信部と、投射面上の複数の基準点について、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの距離情報から、投射面のプロジェクタの光軸に対する傾斜角度を算出する角度補正情報算出部とを有する。
【０００８】
投射面上の複数の基準点が、投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点であり、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの距離情報から、投射面のプロジェクタの光軸に対する所定の方向の傾斜角度を算出してもよく、投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点が、投射面の鉛直方向中心線の上下において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点であり、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの距離情報から、投射面のプロジェクタの光軸に対する鉛直方向の傾斜角度を算出してもよく、投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点が、投射面の水平方向中心線の左右において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点であり、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの距離情報から、投射面のプロジェクタの光軸に対する水平方向の傾斜角度を算出してもよい。
【０００９】
投射面の所定の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点が、投射面の第１の方向の中心線上、および第２の方向の中心線上において所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点であり、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの距離情報から、投射面のプロジェクタの光軸に対する第１の方向ならびに第２の方向の傾斜角度を算出してもよく、投射面の第１の方向が投射面の鉛直方向であり、第２の方向が水平方向であり、所定の位置となるようにテストパターンとして投射面に向けて投射された複数の基準点について、発信器を介して発信時刻情報受信部が取得したそれぞれの距離情報から、投射面のプロジェクタの光軸に対する鉛直方向ならびに水平方向の傾斜角度を算出してもよい。
【００１０】
角度補正情報算出部は、さらに投射面のプロジェクタの光軸に対する鉛直方向または水平方向またはそれらの両方の傾斜角度を所定の角度に補正するための補正値を算出してもよく、プロジェクタの光軸に対する鉛直方向または水平方向またはそれらの両方の傾斜角または補正値またはそれらの両方は、投射面上の画面に表示されてもよく、プロジェクタの表示部に表示されてもよい。
【００１１】
電磁波は赤外線であり、波動は超音波であり、発信時刻情報受信部は、発信器の超音波発信部で発生した超音波を受信する第１の超音波受信部および第２の超音波受信部と、発信器の赤外線発光部で発生した赤外線を受光する赤外線受光部と、赤外線受光部の受光時刻と第１の超音波受信部および第２の超音波受信部の受信時刻との差から、発信器の超音波発信部から第１の超音波受信部および第２の超音波受信部までの超音波到達時間をそれぞれ算出し、その超音波到達時間から超音波発信部と第１の超音波受信部および第２の超音波受信部までの距離をそれぞれ算出する時間差解析距離算出部と、算出した距離情報を所定の順に格納する発信器距離情報格納部とを有し、角度補正情報算出部は、複数の基準点となるポイント状のテストパターンを投射させるテストパターン生成部と、発信器距離情報格納部に記憶されている投射面の鉛直方向中心線の上下および水平方向中心線の左右の所定の位置に投射された基準点と第１の超音波受信部および第２の超音波受信部との距離情報と、第１の超音波受信部および第２の超音波受信部間の距離情報と、基準点の投射角度情報とから投射面のプロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、角度補正情報算出部で算出されたプロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を、投射面上の画面に表示する補正角度表示部とを有してもよく、角度補正情報算出部は、さらに投射面のプロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を所定の角度に補正するための補正値を算出してもよい。
【００１２】
本発明の投射画像歪み補正方法は、
プロジェクタから投射面に複数の基準点を持つテストパターンを投射するステップと、
超音波発信部および赤外線発光部を備える発信器で投射面に投射された基準点を逐次指し示して発信を行なうステップと、発信時刻情報受信部の赤外線受信部で受信した赤外線の受信時刻と２個の超音波受信部で受信した超音波の受信時刻とで、複数の基準点のそれぞれと２個の超音波受信部との距離をそれぞれ算出して格納するステップと、投射面に投射された基準点のそれぞれと２個の超音波受信部との距離情報と、第１の超音波受信部および第２の超音波受信部間の距離情報と、基準点の投射角度情報とから投射面のプロジェクタの光軸に対する傾斜角度を算出するステップと、プロジェクタの光軸に対する傾斜角度を、投射画像歪み補正用データとして投射面上の画面に表示するステップとを有する。
【００１３】
また、プロジェクタから投射面にその投射面の第１の方向の中心線上、および第２の方向の中心線上において所定の位置となるように複数の基準点となるポイント状のテストパターンを投射するステップと、超音波発信部および赤外線発光部を備える発信器で投射面に投射された基準点を逐次指し示して発信を行なうステップと、発信時刻情報受信部の赤外線受信部で受信した赤外線の受信時刻と２個の超音波受信部で受信した超音波の受信時刻とで、複数の基準点のそれぞれと２個の超音波受信部との距離をそれぞれ算出して格納するステップと、投射面の第１の方向の中心線上、および第２の方向の中心線上に投射された基準点のそれぞれと２個の超音波受信部との距離情報と、第１の超音波受信部および第２の超音波受信部間の距離情報と、基準点の投射角度情報とから投射面のプロジェクタの光軸に対する第１の方向、および第２の方向の傾斜角度を算出するステップと、プロジェクタの光軸に対する第１の方向および第２の方向の傾斜角度を、投射画像歪み補正用データとして投射面上の画面に表示するステップとを有してもよい。
【００１４】
また、プロジェクタから投射面にその投射面の鉛直方向中心線の上下、および水平方向中心線の左右において所定の位置となるように複数の基準点となるポイント状のテストパターンを投射するステップと、超音波発信部および赤外線発光部を備える発信器で投射面に投射された基準点を逐次指し示して発信を行なうステップと、発信時刻情報受信部の赤外線受信部で受信した赤外線の受信時刻と２個の超音波受信部で受信した超音波の受信時刻とで、複数の基準点のそれぞれと２個の超音波受信部との距離をそれぞれ算出して格納するステップと、投射面の鉛直方向中心線の上下、および水平方向中心線の左右に投射された基準点のそれぞれと２個の超音波受信部との距離情報と、第１の超音波受信部および第２の超音波受信部間の距離情報と、基準点の投射角度情報とから投射面のプロジェクタの光軸に対する鉛直方向および、水平方向の傾斜角度を算出するステップと、プロジェクタの光軸に対する鉛直方向および水平方向の傾斜角度を、投射画像歪み補正用データとして投射面上の画面に表示するステップとを有してもよい。
【００１５】
赤外線発光部と超音波発信部を有する発信器を用いて、投射された画像の複数個の基準点を指し示し、指し示された各基準点とプロジェクタに内蔵された受信部との距離を、赤外線と超音波の時間差により把握することにより、プロジェクタとスクリーンとの傾きを検出して傾斜角度・必要補正量を画面に表示する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、発信器情報受信部付プロジェクタを、超音波を発信する超音波発信部および赤外線を発光する赤外線発光部を備える発信器と組み合わせて使用することによって、プロジェクタの光軸に対する投射面の鉛直方向ならびに水平方向の傾斜角度を取得でき、その傾斜角度と必要補正量が表示されるので、容易にプロジェクタの設置角度を正しい角度に調整することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、投射された基準点を有する画像および発信器付指し棒を用いてプロジェクタと投射面との傾きを検出し、ユーザーに示すことによりプロジェクタと投射面との設置条件の調整を容易にすることを特徴とする。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタと発信器付指し棒と投射面との関係を示す模式的斜視図であり、図２は本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタの模式的ブロック構成図である。以後の説明では発信器情報受信部付プロジェクタ１０をプロジェクタ１０と略称する場合もある。
【００１９】
本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタ１０と発信器付指し棒７０と投射面８０との構成と機能とを図１、図２を参照して説明する。発信器付指し棒７０は電子黒板用としてよく使用される電子ペンと同様な構成であり、トリガパルスとして赤外線を発光する赤外線発光部７２および位置検出用として超音波を発信する超音波発信部７１を備える発信器が先端近傍に設けられた指し棒である。ここでは１５ｋＨｚより高い振動数の音波を超音波といい、０．７４μｍより長い波長の光を赤外線という。本実施の形態では発信器付指し棒として説明するが、長さの短い電子ペンであっても問題はなく、赤外線発光部と超音波発信部を有する発信器とが備えられていれば各種の形態が考えられる。この超音波発信部を有する発信器は、投射面を指し示す部分の近傍に設けられていることが望ましい。
【００２０】
発信器の超音波発信部７１と赤外線発光部７２は同期して一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生する。ここでは、超音波発信部７１と赤外線発光部７２のオンオフは発信器付指し棒７０の手元のスイッチ７６の操作で行われることとしているが、先端部を投射面に押し付けることによって行なわれてもよい。
【００２１】
発信器情報受信部付プロジェクタ１０は、発信時刻情報受信部３０と、角度補正情報算出部５０と、画像制御部２１、光束変調部２２、光学系２３、投射部２４を有して入力した画像情報を外部に投射する投影部２０と、各部の制御を行う中央制御装置６０とを有する。ここでは超短焦点のミラー型プロジェクタを例として説明するが、レンズシフト機構を有する短焦点のレンズ投射型プロジェクタに対しても有効に適用できる。
【００２２】
発信時刻情報受信部３０は、第１の超音波受信部３１と、第２の超音波受信部３２と、赤外線受光部３３と、時間差解析距離算出部４１と発信器距離情報格納部４２とを有する。
【００２３】
第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２は、投射光軸８５を含む鉛直面と直交する方向にそれぞれが水平方向に離れて配設されていて、発信器付指し棒７０の超音波発信部７１で発生した超音波信号７３、７４をそれぞれが受信する。このような配置が傾斜角の計算上望ましいが、違った配置であっても補正することができる。また、赤外線受光部３３は、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２の近傍に配置されて発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２で発生した赤外線パルス７５を受光する。赤外線受光部３３は、離れた場所に設けられていても受光時刻に大きな誤差を生ずることはない。
【００２４】
発信器付指し棒７０の超音波発信部７１と赤外線発光部７２とは同期して一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生し、赤外線の発光時刻と受光時刻とは殆ど同一と見なされるので、赤外線受光部３３の受光時刻と第１の超音波受信部３１の受信時刻および赤外線受光部３３の受光時刻と第２の超音波受信部３２の受信時刻のそれぞれの受信時刻の差から、発信器付指し棒７０の超音波発信部７１から第１の超音波受信部３１および超音波発信部７１から第２の超音波受信部３２までのそれぞれの超音波到達時間が算出されて、時間差解析距離算出部４１で音速を用いて換算することで超音波発信部７１から第１の超音波受信部３１および超音波発信部７１から第２の超音波受信部３２のそれぞれの距離が算出できる。
【００２５】
算出された距離情報は将来の読み出しのために所定の順に、例えば受信順に発信器距離情報格納部４２に格納される。
【００２６】
角度補正情報算出部５０は、テストパターン生成部５１、傾斜角度算出部５２、補正角度表示部５３を有する。
【００２７】
テストパターン生成部５１は、基準点となるポイント状のテストパターンを、投射面８０に投射される画像の中心点を挟んで上下に所定の投射角度で２点および中心点を挟んで水平方向に所定の投射角度で２点を投影部２０から画像として投射面８０に投射させる。上下方向の傾斜角度のみを検出するのであれば上下方向のテストパターンだけでよく、左右方向の傾斜角度のみを検出するのであれば水平方向のテストパターンだけでよい。上下方向および水平方向とすることで傾斜角度の算出は容易となるが、任意の方向であっても傾斜角度の算出は可能である。
【００２８】
基準点を所定の順で発信器付指し棒７０の発信部で指し示し発信させることにより、各基準点と発信時刻情報受信部３０の第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２との到着時間を取得し時間差解析距離算出部４１で距離を算出して発信器距離情報格納部４２に格納する。
【００２９】
傾斜角度算出部５２では、発信器距離情報格納部４２に格納されている発信器距離情報から基準点の距離情報を取得して、所定の計算式あるいはルックアップテーブルにより、プロジェクタ１０の投射光軸８５に対する投射面８０の鉛直方向ならびに水平方向の傾斜角度、および必要な補正値を算出して、補正角度表示部５３に出力する。
【００３０】
補正角度表示部５３は、入力したプロジェクタ１０の投射光軸８５に対する投射面８０の鉛直方向ならびに水平方向の傾斜角度、および必要な補正値を画像制御部２１を経由して投影部２０から投射面８０に画像として表示する。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態の動作について図面を用いて説明する。図３はプロジェクタと投射面との傾斜関係による画像の歪みと基準点の位置関係を示す模式図であり、（ａ）は所定の角度に設置されている場合、（ｂ）は投射面が左右方向に傾斜している場合、（ｃ）は投射面が上下方向に傾斜している場合を示す。それぞれにおいて、下左は正面図、上左は上面図、右は側面図である。プロジェクタ１０と投射面８０とが所定の角度関係となるように設置されている場合は図３（ａ）に示すように投射画像の輪郭には歪みを生じないが、プロジェクタ１０と投射面８０とが所定の角度ではない状態で設置されていると、画像８２は図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように投射画像の輪郭に歪みを生じ基準点２００が移動する。
【００３２】
図４はプロジェクタから投射画面に対して投射光軸から同一の角度となるように左右２点の基準点を投射した場合の説明図であり，（ａ）は投射面と投射光軸とのなす角度が水平方向で左右同一の場合の画像面における基準点の正面図であり、（ｂ）は投射面と投射光軸とのなす角度が水平方向で左右同一の場合の画像面における基準点と、左右異なる場合の画像面における基準点の移動状態を示す上面図である。投射面８０と投射光軸８５とのなす角度が水平方向で左右同一の場合の投射面８０における左右の基準点２０１、２０２は鉛直方向中心線に対し左右同一距離であるが、投射面８０と投射光軸８５とのなす角度が水平方向で左右異なる場合は基準点２０２は基準点２０４の位置に移動する。
【００３３】
発信器付指し棒７０にて投射画像の各基準点２００を指し示すと、発信器情報受信部付プロジェクタ１０で基準点２００と第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２との間の距離情報を取得することができ、これらの距離情報を元にプロジェクタ１０と投射面８０との間の傾斜角を算出することができる。
【００３４】
距離情報の取得原理およびプロジェクタ１０と投射面８０との間の傾斜角の算出法を説明する。図５は発信器付指し棒と発信器情報受信部付プロジェクタとの間の赤外線と超音波の発信と受信との関係を示す模式図であり、図６は本発明の実施の形態のプロジェクタの時間差解析距離算定部と発信器距離情報格納部の模式的ブロック構成図である。
【００３５】
指し示す位置に発信器を当ててスイッチ７６をＯＮとすると、図５に示すように、発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２から赤外線トリガパルス７０１が発光され、同時に超音波発信部７１から超音波信号７０２が発信される。発信器情報受信部付プロジェクタ１０の赤外線受光部３３が赤外線トリガパルス７０１を赤外線トリガパルス３３１として受光し、第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とが超音波信号７０２をそれぞれ超音波信号３１１、３２１として受信する。
【００３６】
赤外線受光部３３において受光される赤外線トリガパルス３３１の受光時刻ｔ0は発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２から発光された赤外線トリガパルス７０１の発光時刻との間に時間遅延は殆どない。しかし、第１の超音波受信部３１にて受信される超音波信号３１１の受信時刻ｔ1、第２の超音波受信部３２にて受信される超音波信号３２１の受信時刻ｔ2は、超音波発信部７１から超音波信号７０２が発信された時刻からは距離を音速（約３４０ｍ／ｓ）で割った時間分の遅れが生じている。この時刻ｔ1、ｔ2とｔ0との差であるＴ1、Ｔ2を求めることで、それぞれの所用時間の情報が得られる。実際の受信時刻の測定では第１波の測定では誤差を生ずるおそれがあるので第２波以降の受信時刻を測定してｔ1、ｔ2を計算で求めてもよい。
【００３７】
次に、発信時刻情報受信部３０の時間差解析距離算出部４１と発信器距離情報格納部４２の構成と動作を説明する。上述のように、超音波発信部７１と赤外線発光部７２は一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生するので、赤外線パルスの受光時刻が超音波信号の発射時刻とほぼ同一となり、超音波信号の受信時刻と赤外線パルスの受光時刻との差が超音波の到達時間となり、音速を用いて超音波発信部７１と超音波受信部３１、３２との距離が算出できる。
【００３８】
図６に示すように、時間差解析距離算出部４１は、赤外線受光時刻（ｔ0 ）取得部４１１、第１の超音波受信時刻（ｔ1 ）取得部４１２、第２の超音波受信時刻（ｔ2 ）取得部４１３、第１の超音波到達時間（ｔ1 −ｔ0 ＝Ｔ1 ）算出部４１４、第２の超音波到達時間（ｔ2 −ｔ0 ＝Ｔ2 ）算出部４１５、Ｔ1 距離換算部（＝Ｌ1 ）４１６、Ｔ2 距離換算部（＝Ｌ2 ）４１７、およびＬ1 、Ｌ2 距離通知部４１８を有する。発信器距離情報格納部４２は第１の超音波受信部−第２の超音波受信部距離Ｌ0 格納部４２１、およびＬ1 、Ｌ2 距離格納部４２２を有する。第１の超音波受信部−第２の超音波受信部距離Ｌ0 格納部４２１には、予め第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２との間の距離Ｌ0 が格納され、Ｌ1 、Ｌ2 距離格納部４２２には時間差解析位置算出部４１で算出されたＬ1 、Ｌ2 距離が所定の順序で、例えば算出順に格納され、格納順をインデックスとして次の角度補正情報算出部５０で引き出される。この発信器距離情報格納部に各基準点の投射角度を予め格納しておき、傾斜角度算出部５２で必要に応じて読み出して算出に利用してもよい。
【００３９】
赤外線受光時刻（ｔ0 ）取得部４１１は、発信器付指し棒７０の赤外線発光部７２から超音波発信部７１と同時に発光された赤外線パルス７５の赤外線受光部３３での受光時刻ｔ0 を取得する。第１の超音波受信時刻（ｔ1 ）取得部４１２と第２の超音波受信時刻（ｔ2 ）取得部４１３は、それぞれ発信器付指し棒７０の超音波発信部７１から赤外線発光部７２と同時に発信された超音波信号７３、７４の第１の超音波受信部３１、第２の超音波受信部３２における受信時刻ｔ1 、ｔ2 を取得する。第１の超音波到達時間（ｔ1 −ｔ0 ＝Ｔ1 ）算出部４１４は、第１の超音波受信部３１の受信時刻ｔ1 と赤外線受光部３３の受光時刻ｔ0 との時間差Ｔ1 を算出する。第２の超音波到達時間（ｔ2 −ｔ0 ＝Ｔ2 ）算出部４１５は、第２の超音波受信部３２の受信時刻ｔ2 と赤外線受光部３３の受光時刻ｔ0 との時間差Ｔ2 を算出する。
【００４０】
Ｔ1 距離換算部（＝Ｌ1 ）４１６は、音速のデータを用いて時間差Ｔ1 を発信器付指し棒７０の超音波発信部７１と第１の超音波受信部３１までの距離Ｌ1 に換算する。Ｔ2 距離換算部（＝Ｌ2 ）４１７は、音速のデータを用いて時間差Ｔ2を発信器付指し棒７０の超音波発信部７１と第２の超音波受信部３２までの距離Ｌ2 に換算し、Ｌ1 、Ｌ2 距離通知部４１８は、取得した距離Ｌ1 、Ｌ2 を発信器距離情報格納部４２のＬ1 、Ｌ2 距離格納部４２２に記憶させる。
【００４１】
角度補正情報算出部５０の傾斜角度算出部５２では、発信器距離情報格納部４２のＬ1 、Ｌ2 距離格納部４２２に格納されている投射面８０上の複数の基準点と第１の超音波受信部３１および第２の超音波受信部３２までの距離情報と発信器距離情報格納部４２の第１の超音波受信部−第２の超音波受信部距離Ｌ0 格納部４２１に格納されている第１の超音波受信部−第２の超音波受信部距離Ｌ0 と、予め定められている各基準点の投射角度からプロジェクタ１０と投射面８０との傾斜角を算出することができる。
【００４２】
図７はプロジェクタと投射面との間の左右方向の傾斜角の算出法を説明するための模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。画面上の第１の基準点３４１および第２の基準点３４２はいずれもプロジェクタ１０から仰角α、左右の開き角それぞれβで、左右方向の傾斜角θの投射面８０に投射されたものとする。発信器付指し棒７０の発信器で第１の基準点３４１および第２の基準点３４２を逐次指し示しながら発信すると時間差解析距離算出部４１で第１の基準点３４１から第１の超音波受信部３１までの距離ｌ11、第１の基準点３４１から第２の超音波受信部３２までの距離ｌ12、および第２の基準点３４２から第１の超音波受信部３１までの距離ｌ21、第２の基準点３４２から第２の超音波受信部３２までの距離ｌ22が取得でき、発信器距離情報格納部４２に所定の順で格納される。
【００４３】
第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２が投射の中心点Ｃから左右等距離に配置されているとすると、投射の中心点Ｃから画面上の第１の基準点３４１および第２の基準点３４２までの距離ｌ10および距離ｌ20はそれぞれ、
ｌ10＝（ｌ11＋ｌ12）／２
ｌ20＝（ｌ21＋ｌ22）／２
となる。図７（ｂ）に示すｌ10およびｌ20の水平面上での投影長さｌ10’およびｌ20’は、
ｌ10’＝ｌ10×ｃｏｓα
ｌ20’＝ｌ20×ｃｏｓα
となる。投射面８０の傾斜角θは図７（ｂ）のａとｂとが判れば算出できる。
【００４４】
ａ＝ａ1 −ａ2 ＝ｌ10’×ｃｏｓβ−ｌ20’×ｃｏｓβ
＝（ｌ10’−ｌ20’）×ｃｏｓβ
ｂ＝ｂ1 ＋ｂ2 ＝ｌ10’×ｓｉｎβ＋ｌ20’×ｓｉｎβ
＝（ｌ10’＋ｌ20’）×ｓｉｎβ
従って、
ｔａｎθ＝ａ／ｂ
＝｛（ｌ10’−ｌ20’）×ｃｏｓβ｝／｛（ｌ10’＋ｌ20’）×ｓｉｎβ｝
θ＝ｔａｎ-1｛（ｌ10’−ｌ20’）×ｃｏｓβ｝／｛（ｌ10’＋ｌ20’）×ｓｉｎβ｝
これによって、投射面の左右方向の傾斜角θが、第１の基準点３４１から第１の超音波受信部３１までの距離ｌ11、第１の基準点３４１から第２の超音波受信部３２までの距離ｌ12、および第２の基準点３４２から第１の超音波受信部３１までの距離ｌ21、第２の基準点３４２から第２の超音波受信部３２までの距離ｌ22と、予め設定されている基準点３４１、３４２のプロジェクタ１０からの投射仰角α、左右それぞれの投射開き角βとによって求められる。
【００４５】
この式で、（ｌ10’−ｌ20’）、即ち２つの基準点３４１、３１２と２つの超音波受信部３１、３２との距離が同じであれば（ｌ10’−ｌ20’）＝０となり、θ＝０となり、投射面８０はプロジェクタ１０の投射光軸８５に対し左右同一の角度、即ち９０°で設置されていることがわかる。
【００４６】
次に、投射面８０の鉛直方向の傾斜角度の算定方法について説明する。図８はプロジェクタと投射面との間の上下方向の傾斜角の算出法を説明するための模式図であり、（ａ）は投射面上の基準点と超音波受信部との関係を示す斜視図、（ｂ）は側面図である。第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２とは中心点Ｃを挟んで中心点Ｃから同じ
Ｌ0 ／２の距離にあり、第３の基準点３４３および第４の基準点３４４は第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２を結ぶ線に直交する方向に、それぞれ仰角γとδで投射されており、基準点と第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２との距離は同一でｌ31 およびｌ41 である。従って第３の基準点３４３と第４の基準点３４４と中心点との距離ｌ30 およびｌ40
は、
ｌ30 ＝｛ｌ31 2 −（Ｌ0 ／２）2 ｝1/2
ｌ40 ＝｛ｌ41 2 −（Ｌ0 ／２）2 ｝1/2
となる。
【００４７】
図８（ｂ）において、
ｌ30’＝ｌ30 ×ｃｏｓγ
ｌ30”＝ｌ30 ×ｓｉｎγ
ｌ40’＝ｌ40 ×ｃｏｓδ
ｌ40”＝ｌ40 ×ｓｉｎδ
ｌH   ＝ｌ40’−ｌ30’
ｌV   ＝ｌ30”−ｌ40”
であり、
ｔａｎθ’＝ｌH ／ｌV 
なので、傾斜角θ’は、
θ’＝ｔａｎ-1 （ｌH ／ｌV ）
となる。
【００４８】
これによって、投射面の上下方向の傾斜角θ’が、第３の基準点３４３から第１の超音波受信部３１までの距離ｌ31 、および第４の基準点３４４から第１の超音波受信部３１までの距離ｌ41 と、予め設定されている中心点Ｃから第１の超音波受信部３１までの距離Ｌ0 ／２、基準点３４３のプロジェクタ１０からの投射仰角γ、基準点３４４のプロジェクタ１０からの投射仰角δとによって求められる。基準点の投射点が第１の超音波受信部３１と第２の超音波受信部３２の中間点と異なる位置にある場合はその違いを補正する必要がある。
【００４９】
これらの投射面の左右方向の傾斜角θならびに投射面の上下方向の傾斜角θ’は上述の計算式によって計算されてもよいし、予め設定されているルックアップテーブルによって求めてもよい。
【００５０】
これらの傾斜角情報、ならびに現在の傾斜角から算定された正規の角度に補正するための補正角情報を補正角度表示部５３から画像制御部２１を経由して画面上に表示することによって、ユーザーに現在の傾斜角や必要な補正量を認識させることができ、ユーザーはプロジェクタ１０の設定状態を容易に正しい状態に修正することができる。現在の傾斜角や必要な補正量は画面に表示することとして説明してきたが、プロジェクタ１０の本体に表示していてもよく、また、画面とプロジェクタ１０の本体の両方に表示してもよい。
【００５１】
これまで、水平方向や垂直方向の基準点をそれぞれ２点として説明してきたが、水平方向や垂直方向の基準点を増やすことにてプロジェクタとスクリーンとの傾斜角検出の精度が向上する。
【００５２】
本発明は、プロジェクタに限らず、発信器付指し棒を用いて対象物と発信器情報受信部を持つ機器との傾き情報を取得してユーザーに示す用途として適用できる。特に投射画像に歪みを生じ易い、電子黒板機能を有する短焦点型および超短焦点型プロジェクタに対して有効である。
【００５３】
上述の実施の形態では、トリガパルスとして赤外線を、位置検出用として超音波を、それぞれ使用した。人間の目は赤外線に対しては感度が低いため、トリガパルスとしては赤外線を用いることが望ましいが、赤外線以外の電磁波を用いることもできる。例えば、波長０．４０μｍ以上の電磁波であれば、人体への影響も少ない。また、人間の耳は超音波に対しては感度が低いため、位置検出用としては超音波を用いることが望ましいが、超音波以外の波動を用いることもできる。例えば、１５ｋＨｚ以下の振動数の音波であっても、ユーザがうるさいと感じない程度の音量であれば、支障なく用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタと発信器付指し棒と投射面との関係を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の発信器情報受信部付プロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【図３】プロジェクタと投射面との傾斜関係による画像の歪みと基準点の位置関係を示す模式図であり、（ａ）は所定の角度に設置されている場合、（ｂ）は投射面が左右方向に傾斜している場合、（ｃ）は投射面が上下方向に傾斜している場合を示す。
【図４】プロジェクタから投射画面に対して投射光軸から同一の角度となるように左右２点の基準点を投射した場合の説明図であり，（ａ）は投射面と投射光軸とのなす角度が水平方向で左右同一の場合の画像面における基準点の正面図であり、（ｂ）は投射面と投射光軸とのなす角度が水平方向で左右同一の場合の画像面における基準点と左右異なる場合の画像面における基準点の移動状態を示す上面図である。
【図５】発信器付指し棒と発信器情報受信部付プロジェクタとの間の赤外線と超音波の発信と受信との関係を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態のプロジェクタの時間差解析距離算定部と発信器距離情報格納部の模式的ブロック構成図である。
【図７】プロジェクタと投射面との間の左右方向の傾斜角の算出法を説明するための模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図８】プロジェクタと投射面との間の上下方向の傾斜角の算出法を説明するための模式図であり、（ａ）は投射面上の基準点と超音波受信部との関係を示す斜視図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    発信器情報受信部付プロジェクタ
２０    投影部
２１    画像制御部
２２    光束変調部
２３    光学系
２４    投射部
３０    発信時刻情報受信部
３１    第１の超音波受信部
３２    第２の超音波受信部
３３    赤外線受信部
４１    時間差解析距離算出部
４２    発信器距離情報格納部
５０    角度補正情報算出部
５１    テストパターン生成部
５２    傾斜角度算定部
５３    補正角度表示部
６０    中央制御装置
７０    発信器付指し棒
７１    超音波発信部
７２    赤外線発光部
７３、７４    超音波信号
７５    赤外線パルス
７６    スイッチ
８０    投射面
８１    傾斜した投射面
８２    画像
８３    鉛直方向中心線
８４    水平方向中心線
８５    投射光軸
２００、２０１、２０２、２０３、２０４    基準点
３１１、３２１、７０２    超音波信号
３３１、７０１    赤外線パルス
３４１    第１の基準点
３４２    第２の基準点
３４３    第３の基準点
３４４    第４の基準点
４１１    赤外線受光時刻（ｔ0 ）取得部
４１２    第１の超音波受信時刻（ｔ1 ）取得部
４１３    第２の超音波受信時刻（ｔ2 ）取得部
４１４    第１の超音波到達時間（ｔ1 −ｔ0 ＝Ｔ1 ）算出部
４１５    第２の超音波到達時間（ｔ2 −ｔ0 ＝Ｔ2 ）算出部
４１６    Ｔ1 距離換算部（＝Ｌ1 ）
４１７    Ｔ2 距離換算部（＝Ｌ2 ）
４１８    Ｌ1 、Ｌ2 距離通知部
４２１    第１の超音波受信部−第２の超音波受信部Ｌ0 格納部
４２２    Ｌ1 、Ｌ2 距離格納部
【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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