(57)【要約】【課題】測距装置を用いた角度検出装置とプロジェクタにおいて、測距部としてライン型パッシブ測距装置を用いて複数方向の測距演算を行うことにより、１つの測距結果が異常値の場合でもその影響を少なくし、構成の小型化を図る。【解決手段】制御回路５は、５つの方向で測距するライン型パッシブ測距装置３の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な水平方向の傾斜角を４つ算出してその平均値を求め、５つの方向で測距するライン型パッシブ測距装置４の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な垂直方向の傾斜角を４つ算出してその平均値を求め、表示駆動部７は、制御回路５が算出した水平方向と垂直方向の傾斜角および測距演算領域間の距離に基づきコンデンサレンズを含む投射光学系８を調整して投影画像の台形歪みを補正する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の互いに異なる複数の測距方向について測定対象までの距離を求める測距部と、
上記測距部の３以上の複数の測距結果に基づき基準線に対する上記測定対象の傾斜角を２つ以上算出し、当該算出した２つ以上の傾斜角に基づき１つの傾斜角を求める傾斜角算出部と
を含むことを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
請求項１において、上記傾斜角算出部は、上記２つ以上の傾斜角の平均値を上記１つの傾斜角として求めることを特徴とする角度検出装置。
【請求項３】
請求項１において、上記複数の方向は、４以上の互いに異なる複数の方向であり、上記傾斜角算出部は、上記測距部の４以上の複数の測距結果に基づき上記基準線からの上記測定対象の傾斜角を３つ以上算出し、当該算出した３つ以上の傾斜角の中からその中の最大角と最小角を除いた残りの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求めることを特徴とする角度検出装置。
【請求項４】
請求項３において、上記傾斜角算出部は、上記残りの傾斜角の平均値を上記１つの傾斜角として求めることを特徴とする角度検出装置。
【請求項５】
請求項１において、上記傾斜角算出部は、上記複数の方向を正面方向を基準に２つに分けたうちの一方の複数の方向についての上記測距部の測距結果に基づき上記基準線からの上記測定対象の傾斜角を算出するとともに他方の複数の方向についての上記測距部の測距結果に基づき上記基準線に対する上記測定対象の傾斜角を算出し、当該算出した２つの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求めることを特徴とする角度検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、上記測距部は、基線長だけ離して配置した１対のレンズと、上記１対のレンズにより測定対象の１対の像が結像するラインセンサと、上記ラインセンサの出力に基づき互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部とを備えたライン型パッシブ測距装置であり、上記基準線は、上記基線長方向であることを特徴とする角度検出装置。
【請求項７】
基線長だけ離して配置した１対のレンズと、上記１対のレンズにより測定対象の１対の像が結像するラインセンサと、上記ラインセンサの出力に基づき３つ以上の互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部とを備えたライン型パッシブ測距装置と、
上記ライン型パッシブ測距装置の上記３以上の複数の測距結果に基づき上記基線長方向に対する上記測定対象の傾斜角を２つ以上算出する傾斜角算出部と
を含むことを特徴とする角度検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、上記測定対象は、画像が投影されるスクリーンであることを特徴とする角度検出装置。
【請求項９】
入力映像信号に基づき形成された画像をスクリーンに投影するプロジェクタであって、請求項８に記載の傾斜角度検出装置と、上記傾斜角度検出装置が算出した傾斜角に基づき上記スクリーン上の画像の歪み補正する画像歪み補正部とを含むことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、測距装置を利用した角度検出装置およびそれを備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶プロジェクタなどのプロジェクタを使用する場合、プロジェクタとスクリーンの位置関係により、投影画像に台形歪みと呼ばれる歪みが生じる不具合があった。この台形歪の補正技術としては、プロジェクタ内の映像回路で投影映像とは逆の台形歪のある画像を生成してそれを投影する電気的補正方法や、映像回路で生成する画像は補正せずにプロジェクタ内の投射光学系に含まれるコンデンサレンズの傾きを調整する光学的補正方法の２つの方法が一般的であった。
【０００３】
このような台形歪を自動的に補正するために測距装置を使用する従来技術が、特開２０００−１２２６１７号公報に記載されている。特開２０００−１２２６１７号公報に記載された従来技術は、液晶プロジェクタ前面の異なる位置に設けた２つのアクティブ式測距センサでそれぞれスクリーンまでの距離を検出し、検出した２つの距離と２つの測距センサ間の距離に基づきスクリーンに対する液晶プロジェクタの傾斜角を１つだけ算出し、この算出した傾斜角に基づき上述したような方法で台形歪を補正するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−１２２６１７号公報に記載された従来技術は、スクリーンに対する液晶プロジェクタの傾斜角を２つの測距結果のみから１つだけ検出しているので、この２つの測距結果のいずれか一方または両方が、測距演算時のノイズ等により信頼し得ない値になってしまうと、傾斜角の検出精度が悪化してしまうという問題があった。つまり、全ての測距が正常に行われないと傾斜角を正確に検出できないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、測距装置を利用した角度検出装置およびそれを備えたプロジェクタにおいて、１つの測距が正常に行われない場合でもその影響を少なくすることができる角度検出装置およびそれを備えたプロジェクタを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、３以上の互いに異なる複数の測距方向について測定対象までの距離を求める測距部と、上記測距部の３以上の複数の測距結果に基づき基準線からの上記測定対象の傾斜角を２つ以上を算出し、当該算出した２つ以上の傾斜角に基づき１つの傾斜角を求める傾斜角算出部とを含む角度検出装置である。このような構成によれば、少なくとも１つの方向の測距が正常に行われない場合でもその影響を少なくすることができる。
【０００７】
第２の発明は、上記傾斜角算出部が上記２つ以上の傾斜角の平均値を上記１つの傾斜角として求める角度検出装置である。このような構成によれば、少なくとも１つの方向の測距が正常に行われない場合でもその影響を少なくすることができる。
【０００８】
第３の発明は、上記複数の方向が４以上の互いに異なる複数の方向であり、上記傾斜角算出部は、上記測距部の４以上の複数の測距結果に基づき基準線からの上記測定対象の傾斜角を３つ以上算出し、当該算出した３つ以上の傾斜角からその中の最大角と最小角を除いた残りの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求める角度検出装置である。このような構成によれば、誤測距に基づいて算出された可能性の高い最大角と最小角を除いた残りの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求めているので、角度検出精度の悪化を防止可能となる。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、上記傾斜角算出部は、上記算出した３つ以上の傾斜角の最大角と最小角を除いた残りの傾斜角の平均値を上記１つの傾斜角として求める角度検出装置である。このような構成によれば、上記と同様の効果を奏するとともにさらに角度検出精度の悪化を防止可能となる。
【００１０】
第５の発明は、上記傾斜角算出部が、上記複数の方向を正面方向を基準に２つに分けたうちの一方の複数の方向についての上記測距部の測距結果に基づき上記基準線からの上記測定対象の傾斜角を算出するとともに他方の複数の方向についての上記測距部の測距結果に基づき上記基準線からの上記測定対象の傾斜角を算出し、当該算出した２つの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求める角度検出装置である。このような構成によれば、正面方向を基準に２つに分けたそれぞれの領域について測定対象の傾斜角度を算出し、当該算出した２つの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求めるので、測定対象の全体的な傾斜角を求めることが可能となる。
【００１１】
第６の発明は、第１乃至５の発明のいずれかにおいて、上記測距部は、基線長だけ離して配置した１対のレンズと、上記１対のレンズにより測定対象の１対の像が結像するラインセンサと、上記ラインセンサの出力に基づき互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部とを備えたライン型パッシブ測距装置であり、上記基準線は、上記基線長方向である角度検出装置である。このような構成によれば、上記の効果に加えて、１つのライン型パッシブ測距装置を用いて３以上の互いに異なる複数の測距方向について測定対象までの距離を求めることが可能となり、例えば従来のように測距方向の増大に応じて測距装置を増やすことが無くなり、角度検出装置の構成の簡略化が図れる。
【００１２】
第７の発明は、基線長だけ離して配置した１対のレンズと、上記１対のレンズにより測定対象の１対の像が結像するラインセンサと、上記ラインセンサの出力に基づき３つ以上の互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部とを備えたライン型パッシブ測距装置と、上記ライン型パッシブ測距装置の上記３以上の複数の測距結果に基づき上記基線長方向に対する上記測定対象の傾斜角を２つ以上算出する傾斜角算出部とを含む角度検出装置である。このような構成によれば、１つのライン型パッシブ測距装置を用いて３以上の互いに異なる複数の測距方向について測定対象までの距離を求めることが可能となり、角度検出装置の構成の簡略化が図れる。この点を補足すると、例えば上述した特開２００１−３３９６７１号公報に記載された従来の構成では測距方向を増やすと測距装置も増えてしまい構成が大型化してしまうという問題が生じるが、第７の発明によればこの問題を解消可能である。
【００１３】
第８の発明は、上記測定対象を、画像が投影されるスクリーンとしている。このような構成によれは、スクリーンの傾斜角を検出可能となる。
【００１４】
第９の発明は、入力映像信号に基づき形成された画像をスクリーンに投影するプロジェクタであって、上記傾斜角度検出装置と、上記傾斜角度検出装置が算出した傾斜角に基づき上記スクリーン上の上記画像の歪み補正する画像歪み補正部とを含むプロジェクタである。このような構成によれば、プロジェクタとスクリーンとの相対的な傾斜角に応じた画像の歪みを簡単な構成で実現可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す一実施例に基づき説明する。図１は、スクリーン１とプロジェクタ２との傾斜角を検出し、検出した傾斜角に基づきスクリーン１に投影される画像の台形歪みを補正するプロジェクタの例を示した図であり、図２はプロジェクタ２の正面図である。なお、傾斜角検出装置はプロジェクタに設けられるものに限るものではなく、またスクリーンとの傾斜角を検出するものに限るものでもない。
【００１６】
図１において、第１のライン型パッシブ測距装置３は、図２に示した１対のレンズ３１ａ、３１ｂと１対のレンズ３１ａ、３１ｂにより測定対象としてのスクリーン１の１対の像が結像する第１のラインセンサとしての後述する１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄを備えた撮像部３１と、１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄの出力に基づき互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部３２とを備え、スクリーン１までの距離を水平（左右）方向の複数ポイントで検出する。１対のレンズ３１ａ、３１ｂは水平方向に第１の基線長ｂだけ離して配置してある。なお、本例では、互いに異なる複数の方向を５つの方向とするが、この方向は５つに限るものではなく、３個以上であればよい。
【００１７】
第２のライン型パッシブ測距装置４は、図２に示した１対のレンズ４１ａ、４１ｂと１対のレンズ４１ａ、４１ｂによりスクリーン１の１対の像が結像する第２のラインセンサとしての後述する１対のラインセンサ４１ｃ、４１ｄを備えた撮像部４１と、１対のラインセンサ４１ｃ、４１ｄの出力に基づき互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部４２とを備え、スクリーン１までの距離を垂直（上下）方向の複数ポイントで検出する。１対のレンズ４１ａ、４１ｂは垂直方向に第２の基線長ｂ’だけ離して配置してある。なお、本例では、互いに異なる複数の方向を５つの方向とするが、この方向は５つに限るものではなく、３個以上であればよい。
【００１８】
第１、第２の傾斜角算出部としての制御回路５は、種々の制御や演算を行い、例えばライン型パッシブ測距装置３の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２（第１の基線長方向）との相対的な水平方向の傾斜角を複数算出するとともに、ライン型パッシブ測距装置４の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２（第２の基線長方向）との相対的な垂直方向の傾斜角を複数算出する。さらに、制御回路５は、複数算出した水平方向の傾斜角に基づき１つの水平方向の傾斜角を求めたり、複数算出した垂直方向の傾斜角に基づき１つの垂直方向の傾斜角を求めたりする。
【００１９】
投影画像生成部６は、外部のパソコン等の画像データ出力部から出力される画像データを入力し、入力した画像データを表示用データに変換して表示駆動部７に出力する。
【００２０】
画像歪み補正部としての表示駆動部７は、制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づきコンデンサレンズを含む投射光学系８を調整して投影画像の台形歪みを補正する。
【００２１】
次に、図３を参照してライン型パッシブ測距装置（外光三角測距方式）３、４の動作原理を説明する。なお、ライン型パッシブ測距装置３とライン型パッシブ測距装置４は設置されている角度は異なるが、同一構成なので、説明を簡略化するため、本例ではライン型パッシブ測距装置３についてのみ説明する。なお、構成の対応関係を説明すると、ライン型パッシブ測距装置４の１対のレンズ４１ａ、４１ｂはライン型パッシブ測距装置３の１対のレンズ３１ａ、３１ｂに対応し、ライン型パッシブ測距装置４の１対のラインセンサ４１ｃ、４１ｄはライン型パッシブ測距装置３の１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄに対応し、ライン型パッシブ測距装置４の撮像部４１はライン型パッシブ測距装置３の撮像部３１に対応し、ライン型パッシブ測距装置４の演算部４２はライン型パッシブ測距装置３の演算部３２に対応する。
【００２２】
同図において、１対のレンズ３１ａと３１ｂは所定の基線長ｂだけ離して配設してあり、１対のレンズ３１ａと３１ｂから焦点距離ｆだけ離して配設された１対の光センサアレイ３１ｃと３１ｄに互いに異なる光路１Ａと１Ｂを介して測定対象（スクリーン）１の映像をそれぞれ結像させる。測定対象１は１対のレンズ３１ａ、３１ｂから正面方向に距離ＬＣだけ離れた位置に存在するものとする。
【００２３】
測定対象１が無限遠の位置に存在するとき一対の光センサアレイ３１ｃと３１ｄに結像される映像の中心は光センサアレイ３１ｃ、３１ｄ上のレンズ３１ａ、３１ｂの光軸に対応する基準位置（３１ｃ１、３１ｄ１）に結像されるが、測定対象１が無限遠位置よりも近づくと、これら基準位置（３１ｃ１、３１ｄ１）からαだけずれた位置に結像される。三角測距の原理から測定対象１までの距離ＬＣはＬＣ＝ｂｆ／αとなる。ここで、基線長ｂと焦点距離ｆは定数なので、ずれ量αを検出すれば距離ＬＣを測定できる。これが外光三角測距のパッシブ型測距装置の動作原理であり、この演算を演算部３２が行う。
【００２４】
基準位置からのずれ量αは、１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄから出力される１対の映像信号（映像データ列）ＩＬ、ＩＲからそれぞれ抽出した部分映像データ群ｉＬ、ｉＲについて図１に示した演算部３２が相関演算を行うことにより検出する。この相関演算は周知であるため詳細な説明は割愛するが、概要的には図３（ｂ）に示すように部分映像データ群ｉＬ、ｉＲを重ねたときに最も一致度が高くなる領域を、重ねる部分映像データ群ｉＬ、ｉＲを光センサアレイの並び方向に相対的にずらしながら検出していく演算である。
【００２５】
なお、相関演算を行う際、図３（ｂ）のように一方の部分映像データ群ｉＬを基準部として基準位置に応じて固定し、他方の部分映像データ群ｉＲを参照部としてずらしていくことにより、レンズ３１ａの光軸方向を測距方向とすることができる。しかしながら、測距方向を両レンズの中心位置からの方向とする場合は、一方の部分映像データ群ｉＬと他方の部分映像データ群ｉＲをそれぞれ相対的にずらしていくようにしても良い。
【００２６】
次に、図４を参照して正面と異なる方向を測距方向とする場合のライン型パッシブ測距装置の測距原理を説明する。
【００２７】
同図において、測定したい方向Ｃの無限遠位置に測定対象１が存在するときに１対の光センサアレイ３１ｃと３１ｄに結像される映像の中心を基準位置（３１ｃ２、３１ｄ２）とすると、測距方向Ｃにおいて測定対象１が無限遠位置よりも近づくと、これら基準位置（３１ｃ２、３１ｄ２）からαだけずれた位置に測定対象１の像が結像される。三角測距の原理から測定対象１までの距離ＬＲはＬＲ＝ｂｆ／（αｃｏｓβ）となる。なお、角度βは基線の垂線Ａに対する測距方向Ｃの傾き角であり、測定方向Ｃを決定することにより確定される角度となる。ここで、基線長ｂ、焦点距離ｆおよびｃｏｓβは定数なので、ずれ量αを検出すれば距離ＬＲを測定できる。これが正面と異なる方向を測距方向とする場合の測距原理である。
【００２８】
さらに、基線長を伸ばした直線から測定対象１までの距離ＬＲ’は、ＬＲ’＝ＬＲｃｏｓβ＝ｂｆ／αとなり、上記と同様にずれ量αを検出すれば距離ＬＲ’を測定でき、ＬＲ’を求める際は角度βが不要になる。
【００２９】
なお、この場合も、相関演算を行う際、図４（ｂ）のように一方の部分映像データ群ｉＬを基準部として固定し、他方の部分映像データ群ｉＲを参照部としてずらしていくことにより、レンズ３１ａの光軸に対して角度βだけずれた方向Ｃを測距方向とすることができる。よって、測距方向に応じて基準位置を複数設定することにより、１つのライン型パッシブ測距装置で複数方向の距離を検出可能となる。
【００３０】
本例は、このようなライン型パッシブ測距装置３、４を利用してスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な傾斜角を検出するものである。
【００３１】
なお、１つのライン型パッシブ測距装置で複数方向の測距を行う際には、図５に示したようにラインセンサ３１ｃ中に複数の測距方向（本例ではＲａ（右）、Ｒｂ（中央より右）、Ｃ（中央）、Ｌｂ（中央より左）、Ｌａ（左）とする。）に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域（３１ｃＲａ、３１ｃＲｂ、３１ｃＣ、３１ｃＬｂ、３１ｃＬａ）を設けるとともにラインセンサ３１ｄ中に複数の測距方向（Ｒａ、Ｒｂ、Ｃ、Ｌｂ、Ｌａ）に基づく複数の基準位置に応じた複数の測距演算領域（３１ｄＲａ、３１ｄＲｂ、３１ｄＣ、３１ｄＬｂ、３１ｄＬａ）を設け、測距方向で対応する１対の測距演算領域（３１ｃＲａと３１ｄＲａ、３１ｃＲｂと３１ｄＲｂ、３１ｃＣと３１ｄＣ、３１ｃＬｂと３１ｄＬｂ、３１ｃＬａと３１ｄＬａ）中の部分映像データを使用して基準位置からのずれ量を求めている。なお、本例では測距方向をＲａ（右）、Ｒｂ（中央より右）、Ｃ（中央）、Ｌｂ（中央より左）、Ｌａ（左）の５方向としているが、測距方向はこれらに限らず適宜変更可能であり、測距方向の数も５方向に限らず、３以上の方向であればよい。
【００３２】
次に、動作を説明する。
【００３３】
電源等が投入されると、制御回路５は画像データが入力しているか否かを判断し、画像データの入力があれば、投影画像生成部６にその画像データに応じた表示データを出力させ、表示駆動部７、投射光学系８を介して画像をスクリーン１に投影し、画像データの入力がなければ、制御回路５の内部に予め記憶してある調整用コントラスト画像データを投影画像生成部６に出力し、そのデータに応じた画像をスクリーン１に投影させる。この動作は、ライン型パッシブ測距装置３、４の測距精度の悪化を防ぐため、コントラストのある画像をスクリーン１に表示させるための動作である。このように、ライン型パッシブ測距装置３、４の測距精度（傾斜角検出）の悪化を防止するための投光をプロジェクタが本来有している画像投影機能を利用して行うので、専用の投光部が不要になり、構成の簡略化が図れる。また、画像投影に基づき測距するので、測距可能な距離が投影可能な距離に応じたものとなる。よって、測距限界距離と投影限界距離を合わせ込む必要がなくなる。
【００３４】
続いて、制御回路５はライン型パッシブ測距装置３、４を動作させ、各々にスクリーン１までの距離を複数方向において検出させる。
【００３５】
制御回路５は、ライン型パッシブ測距装置３の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な水平方向（第１の基線長方向）の複数の傾斜角を算出するとともに、ライン型パッシブ測距装置４の測距演算結果に基づきスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な垂直方向（第２の基線長方向）の複数の傾斜角を算出する。
【００３６】
図６〜図１０は、上述した傾斜角の算出の一例を説明するための図である。なお、本例は、水平（左右）方向の傾斜角検出、垂直（上下）方向の傾斜角検出または水平および垂直方向の複合された傾斜角検出を行うものを含んでいるが、同様な方式で理解できるため、以降はライン型パッシブ測距装置３を用いた水平方向の傾斜角検出について説明する。
【００３７】
図６は、プロジェクタ内のライン型パッシブ測距装置３の事前調整処理を説明するための図である。本例で用いるライン型パッシブ測距装置３は、正面と異なる方向を測距方向とする場合、その測距演算結果として、本来の距離ではなく基線長を伸ばした直線から測定対象１までの距離（図４を例にすると、ＬＲでなくＬＲ’）を出力するものとする。よって、図６のように基線長ｂ方向と平行なチャート１上の測定対象１Ｄ、１Ｅおよび１Ｆを測距した場合、理想的には測定対象１Ｄ、１Ｅ、１Ｆまでの測距演算結果（位相差）は同一になるべきものであるが、実際には各測距演算領域における収差の影響等を受け、同一の結果となりにくい。そのため本例では、これらの演算結果が同一になるようにするための補正係数を予め測距方向毎に算出し、その補正係数を演算部内のＥＥＰＲＯＭ等に記憶しておき、測距演算の際に、この補正係数を利用にて測距演算結果のバラツキを補正するようにしている。よって、基線長ｂ方向と平行な直線上の測定対象１を測距した場合、いずれの測距方向（測距演算領域）で測距しても同一の演算結果すなわち基線長を伸ばした直線から測定対象１までの距離が得られるようになる。
【００３８】
図７は、上述したような調整を施してあるライン型パッシブ測距装置３用いて基線長ｂ方向（プロジェクタ２の水平方向）に対して角度（傾斜角）θ１だけ傾いているスクリーン１を測距した場合の例を示してある。なお、説明を判りやすくするために、図７では測距演算領域３１ｃＲｂと３１ｃＬｂを用いて２つの測距方向で測距を行い、その測距結果に基づき傾斜角を求める例を示してある。同図において、測距演算領域３１ｃＲｂを使用した際の測距演算結果がＬＲ’、測距演算領域３１ｃＬｂを使用した際の測距演算結果がＬＬ’であり、スクリーン１上の測距地点１Ｄを通り基線長ｂと平行な直線をｂ１、スクリーン１上の測距地点１Ｆを通り基線長ｂと平行な直線をｂ２とし、測距地点１Ｆを通る直線ｂ１の垂線と直線ｂ１との交点をＧ、測距方向Ｒｂと直線ｂ１との交点をＨ、点Ｈを通る直線ｂ１の垂線とスクリーン１との交点を１Ｉとし、測距演算領域３１ｃＲｂと３１ｃＬｂとの間の距離をＤとしている。なお、本例では、測距方向Ｒｂと測距演算領域３１ｃＲｂとの交点を３１ｃＲｂ１、測距方向Ｌｂと測距演算領域３１ｃＬｂとの交点を３１ｃＬｂ１とし、点３１ｃＲｂ１と点３１ｃＬｂ１との間の距離を距離Ｄとしている。
【００３９】
このような状況において、測距地点１Ｆと点Ｇ間の距離は、ＬＲ’−ＬＬ’となる。つまり、距離ＬＲ’と距離ＬＬ’の差となる。
【００４０】
ここで、図８に示したように、角度θ１が小さい場合、測距地点１Ｆと点Ｇ間の距離と点Ｈと点１Ｉ間の距離はほぼ等しくなることに着目すると、点Ｈと点１Ｉ間の距離はＬＲ’−ＬＬ’とほぼ等しくなる。ここで、角度θ１は本例ではプロジェクタ２とスクリーン１との傾斜角であり、プロジェクタ２の投影画像をスクリーン１に投影する関係上、角度θ１があまり大きくなることは考えられず、実用上点Ｈと点１Ｉ間の距離がＬＲ’−ＬＬ’となるとみなしても大きな問題とならない。例えば、携帯可能なプロジェクタ２をスクリーン１に投影するような場合、使用者がプロジェクタを設置するので、使用者の設置により両者の大まかな角度調整が通常為されるものと思われる。
【００４１】
また、図９に示すように、測距地点１Ｄと点Ｈとレンズ３１ａの中心からなる３角形と点３１ｃＲｂ１と点３１ｃＬｂ１とレンズ３１ａの中心からなる３角形が相似なので、測距地点１Ｄと点Ｈとの距離は、ＬＬ’Ｄ／ｆとなる。
【００４２】
よって、図１０に示すように、測距地点１Ｄと点Ｈと点１Ｉで構成される直角３角形から傾斜角θ１は、
θ１＝ａｒｃｔａｎ（（ＬＲ’−ＬＬ’）／（ＬＬ’Ｄ／ｆ））
から求めることが可能である。
【００４３】
なお、上記では測距演算領域３１ｃＲｂと３１ｃＬｂとの間の距離Ｄとして、点３１ｃＲｂ１と点３１ｃＬｂ１との間の距離を用いたが、例えば測距演算領域３１ｃＲｂの基線長方向の中心位置と測距演算領域３１ｃＬｂの基線長方向の中心位置の間の距離としてもよい。この場合、測距演算領域上での測距方向との交点を検出する必要がなくなり、角度検出に用いる２つの測距演算領域間の距離に応じた値を容易に検出可能となり、角度検出の簡略化が図れる。
【００４４】
なお、角度検出に高い精度が求められる場合、角度検出に用いる２つの測距演算領域間の距離に応じた値として、各々の測距演算領域中のコントラスト重心位置の距離を用いるようにしてもよい。以下、この場合の例を図１１を参照して説明する。
【００４５】
周知のようにパッシブ式測距は、１対の映像を重ね合わせた際に最も一致度が高くなる状態を検出する動作を含むが、この一致度は１対の映像のコントラスト状態が一致しているか否かを検出するものである。
【００４６】
したがって、パッシブ式測距の場合、図１１のように、ある１つの測距演算領域３１ｃｎの設計上の測距方向が矢印Ｊ方向であった場合でも、測距演算領域３１ｃｎに結像される測距対象１の像が矢印Ｋ方向のみにコントラスト位置１Ｋが存在する像の場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｋ方向にずれ、測距演算領域３１ｃｎに結像される測距対象１の像が矢印Ｍ方向のみにコントラスト位置１Ｍが存在する像の場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｍ方向にずれる。また、測距演算領域３１ｃｎに結像される測距対象１の像が矢印Ｋ方向と矢印Ｍ方向にコントラスト位置１Ｋと１Ｍが存在する像の場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から測距演算領域３１ｃｎ上に結像された画像のコントラスト重心位置にずれる。
【００４７】
よって、角度検出に用いる２つの測距演算領域間の距離に応じた値として、各々の測距演算領域中のコントラスト重心位置の距離を用いれば、精度の高い距離Ｄを使用することができ、角度検出精度が向上する。なお、コントラスト重心位置の求め方としては、特開平８−７５９８５号公報により公知である。参考までに本例では以下の数式１から求める。
【００４８】
【数１】
2004093275.tif 000003
なお、本例ではラインセンサ３１ｃが有する一列に配列された受光素子にそれぞれ通し番号がふってある。
【００４９】
このように、カメラ等で利用されているライン型パッシブ測距装置を利用した簡便な傾斜角検出装置を実現できる。
【００５０】
図１２は、上述した傾斜角の算出の他の例を説明するための図である。なお、本例は、水平（左右）方向の傾斜角検出、垂直（上下）方向の傾斜角検出または水平および垂直方向の複合された傾斜角検出を行うものを含んでいるが、同様な方式で理解できるため、以降はライン型パッシブ測距装置３を用いた水平方向の傾斜角検出について説明する。
【００５１】
図１２に示すように、ライン型パッシブ測距装置３の基線長方向（プロジェクタ２の水平方向）に対するスクリーン１の傾斜角度をθ１とし、測距演算領域３１ｃＬｂを用いて測距演算された結果がＬ１、測距演算領域３１ｃＲｂを用いて測距演算された結果がＬ２、測距演算領域３１ｃＲｂに対応する測距方向と基線長の垂線との角度をβ、測距演算領域３１ｃＬｂに対応する測距方向と基線長の垂線との角度をγとすると、傾斜角θ１は
ｔａｎθ１＝（Ｌ２ｃｏｓβ−Ｌ１ｃｏｓγ）／（Ｌ１ｓｉｎγ＋Ｌ２ｓｉｎβ）
で求めることが可能である。なお、角度β、γは上述したように設計段階等で求められる定数であり、これらの値は制御回路５内に予め記憶しておく。
【００５２】
制御回路５は、図１３で示したＬａ、Ｌｂ、ｃ、Ｒｂ、Ｒａの測距方向についての測距結果（以下、それぞれ「ＬＬａ、ＬＬｂ、Ｌｃ、ＬＲｂ、ＬＲａ」という。）に基づき上述した方式で複数の傾斜角を求める。具体的には、ＬＬａとＬＬｂから１つの傾斜角θ１ａを求め、ＬＬｂとＬｃから１つの傾斜角θ１ｂを求め、ＬｃとＬＲｂから１つの傾斜角θ１ｃを求め、ＬＲｂからＬＲａから１つの傾斜角θ１を求める。
【００５３】
ライン型パッシブ測距装置４の基線長方向（プロジェクタ２の垂直方向）に対するスクリーン１の傾斜角θ２は、上記と同様な原理で求めることができる。
【００５４】
よって、このような演算を制御回路５が行うことにより、傾斜角θ１とθ２を求められる。
【００５５】
制御回路５は求めた垂直方向および水平方向の複数の傾斜角に基づいたそれぞれの傾斜角情報を表示駆動部７に出力し、表示駆動部７は、制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づきコンデンサレンズを含む投射光学系８を調整して投影画像の台形歪みを補正する。
【００５６】
複数の傾斜角に基づいた傾斜角情報としては、求めた複数の傾斜角中のいずれか１つの傾斜角、例えば求めた角度を角度の大きい順に並べた際にその並び順で中央となる傾斜角としてもよいし、複数の傾斜角の平均値としてもよいし、最大傾斜角と最小傾斜角を除いた残りの傾斜角の平均値としてもよい。このように複数の傾斜角に基づき１つの傾斜角を求めることにより、少なくとも１つの方向の測距が正常に行われない場合でもその影響を少なくすることができる。
【００５７】
また、複数の方向を正面方向を基準に２つに分けたうちの一方の複数の方向についての測距部の測距結果に基づき基準線（基線長方向の線）からの測定対象の傾斜角を算出するとともに他方の複数の方向についての測距部の測距結果に基づき基準線（基線長方向の線）からの測定対象の傾斜角を算出し、当該算出した２つの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求めるようにしてもよい。本例でいえば、傾斜角θ１ａおよび／またはθ１ｂとから一方の傾斜角を求め、傾斜角θ１ｃおよび／またはθ１ｄとから他方の傾斜角を求め、これら求めた２つの傾斜角に基づき１つの傾斜角を求めるようにしてもよい。なお、複数の傾斜角から１つの傾斜角を求める手順は、上述した内容に準拠する。この場合、測定対象の全体的な傾斜角を求めることが可能となる。
【００５８】
なお、本例では、制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づきコンデンサレンズを含む投射光学系８を調整して投影画像の台形歪みを光学的に補正するようにしているが、投影画像生成部６において制御回路５が算出した水平方向および垂直方向の傾斜角に基づき投影映像とは逆の台形歪のある画像の表示データを生成して投影画像の台形歪みを電気的に補正するようにしてもよい。
【００５９】
このように、プロジェクタとスクリーンとの相対的な傾斜角に応じた画像の歪みをカメラ等で利用されているライン型パッシブ測距装置を利用した簡単な構成で実現可能となる。
【００６０】
制御回路５は、傾斜角θ１とθ２が求まるとライン型パッシブ測距装置３、４の動作を停止させ、角度検出動作と台形歪み補正動作を終了する。
【００６１】
なお、制御回路５は、一旦傾斜角θ１とθ２を求めた後、所定時間経過した時点で再びライン型パッシブ測距装置３、４を動作させ、再度傾斜角θ１とθ２を検出し、この検出した傾斜角θ１とθ２に基づき再び台形歪み補正動作を行うようにしてもよい。このようにすれば、間欠的に画像の歪みを補正するので、スクリーンやプロジェクタの設置状況等が変化してもその変化に応じた歪補正を自動的に行える。
【００６２】
なお、上記の例では、２つのライン型パッシブ測距装置を用いて異なる複数の方向についての傾斜角を検出し、各々の検出結果に基づき台形歪み補正を行うようにしたが、１つのライン型パッシブ測距装置を用いて１方向についての傾斜角を検出し、この検出した１つの傾斜角に基づき台形歪み補正を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、上記の例では２つのライン型パッシブ測距装置で、異なる複数の方向として垂直方向と水平方向の２方向の傾斜角を検出するようにしたが、異なる複数の方向は垂直方向と水平方向に限らず、適宜変更可能である。
【００６４】
また、上記では測定対象をスクリーンとしたが、測定対象はスクリーンに限らず、適宜変更可能である。
【００６５】
また、上記では測距部としてライン型パッシブ測距装置を用いたが、測距部はライン型パッシブ測距装置に限るものではなく、アクティブ式測距装置や超音波を出力し、その反射波が検出されるまでの時間に基づき距離を計測する測距部等でもよく、適宜変更可能である。ただし、測距部としてライン型パッシブ測距装置を用いた場合、１つのライン型パッシブ測距装置で異なる複数方向の測距が可能となるため測距部の構成の小型化が図れる。
【００６６】
また、本発明は上記実施例にのみ限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、３以上の互いに異なる複数の測距方向について測定対象までの距離を求める測距部と、上記測距部の３以上の複数の測距結果に基づき基準線からの上記測定対象の傾斜角を２つ以上を算出し、当該算出した２つ以上の傾斜角に基づき１つの傾斜角を求める傾斜角算出部とを含むので、少なくとも１つの方向の測距が正常に行われない場合でもその影響を少なくすることができる。
【００６８】
また、測距部として、基線長だけ離して配置した１対のレンズと、１対のレンズにより測定対象の１対の像が結像するラインセンサと、ラインセンサの出力に基づき互いに異なる複数の方向について測距演算する演算部とを備えたライン型パッシブ測距装置を用い、基準線を上記基線長方向とすれば、上記の効果に加えて、１つのライン型パッシブ測距装置を用いて３以上の互いに異なる複数の測距方向について測定対象までの距離を求めることが可能となり、例えば従来のように測距方向の増大に応じて測距装置を増やすことが無くなり、角度検出装置の構成の簡略化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示したブロック図。
【図２】図１の正面図。
【図３】図１のライン型パッシブ測距装置の測距原理を示した図。
【図４】図１のライン型パッシブ測距装置の測距原理を示した図。
【図５】本例の１対のラインセンサ３１ｃ、３１ｄの複数の測距演算領域を示した図。
【図６】図１の傾斜角の検出方式を示した図。
【図７】図１の傾斜角の検出方式を示した図。
【図８】図１の傾斜角の検出方式を示した図。
【図９】図１の傾斜角の検出方式を示した図。
【図１０】図１の傾斜角の検出方式を示した図。
【図１１】図１の傾斜角の検出方式を示した図。
【図１２】図１の傾斜角の他の検出方式を示した図。
【図１３】複数の傾斜角から１つの傾斜角を求める動作を説明するための図。
【符号の説明】
３　　　　　　　　　測距部、ライン型パッシブ測距装置
３１ａ、３１ｂ　　　１対のレンズ
３１ｃ、３１ｄ　　　ラインセンサ
３２　　　　　　　　演算部
４　　　　　　　　　測距部、ライン型パッシブ測距装置
４１ａ、４１ｂ　　　１対のレンズ
４１ｃ、４１ｄ　　　ラインセンサ
４２　　　　　　　　演算部
５　　　　　　　　　傾斜角算出部
６　　　　　　　　　画像歪み補正部
７　　　　　　　　　画像歪み補正部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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