(57)【要約】【課題】映像の歪補正のためにプロジェクタの投射光軸に対する投射面の傾斜角度と投射面までの距離とを測定できる距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタを提供する。【解決手段】投射面７０の左右に所定の形状で所定の方向に所定の角度で投射されたテストパターンの輝線７１、７２の反射光が、投射レンズ２１の水平方向に離れて設けられた撮像レンズ５１を通過して光学的位置検出素子５３にそれぞれ輝線の入射点４１、４２として入射する。入射点の間隔は投射面７０が投射光軸２７に垂直な場合は距離に関係なく一定の値となり、距離に相関して入射位置全体が移動し、投射面７０の傾斜方向並びに角度により間隔が一定値より増加あるいは減少するので、入射点の位置情報から投影装置の投射光軸と投射面７０との傾斜角度を算出して傾斜情報として出力する。【選択図】図３
2005331585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射面の両側の所定の位置に平行な第１の輝線と第２の輝線を生成するためのテストパターン光を投射レンズから投射可能な投影装置と、前記テストパターン光を制御するテストパターン生成部と、距離傾斜角度測定装置と、前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜角度に基づいて前記投射面に投射される映像の歪みを補正して前記投影装置から投射させる画像制御部とを備え、
前記距離傾斜角度測定装置は、
前記投射レンズから所定の方向に所定の間隔をおいて配設されている撮像レンズと、
前記撮像レンズを透過した前記輝線からの反射光の入射位置を検出して位置情報として出力する光学的位置検出素子と、
前記第１の輝線から前記撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の位置と、前記第２の輝線から前記撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の位置との間隔に基づいて前記投射面の傾斜角度を算出し、さらにそれぞれの前記位置情報に基づいて前記投射面までの距離を算出し、距離傾斜角度情報として前記画像制御部に出力する受光位置解析距離傾斜角度算出部とを有する、距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項２】
前記受光位置解析距離傾斜角度算出部は、前記投射面上の両側の所定の位置に平行に形成される第１の輝線および第２の輝線から前記撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置の情報から前記輝線までの距離を算出し、前記投射面が前記投射レンズの投射光軸に垂直な場合には距離に関係なく一定である両入射位置の間隔を基準値とし、両入射位置の間隔が基準値と同じ場合には投射面の傾斜角を０とし、基準値より少ない場合は前記撮像レンズに対する前記投射レンズ側の前記投射面が離れる方向に傾いており、基準値より大きい場合は前記投射レンズに対する前記撮像レンズ側の前記投射面が離れる方向に傾いているとして、両入射位置の間隔と基準値との比率に基づいて前記投射面の傾斜角度を算出して傾斜情報として出力する、請求項１に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項３】
前記撮像レンズは前記投射レンズの水平方向に離れて設けられ、前記光学的位置検出素子は、前記撮像レンズから入射する前記投射面上に水平方向に離れて形成された輝線の反射光が入力する位置に水平方向で設けられており、前記受光位置解析距離傾斜角度算出部は、前記光学的位置検出素子の反射光の入力位置情報から前記投射面の水平方向の傾斜を算出する、請求項１または請求項２に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項４】
さらに、重力の方向に対する傾斜角度を測定する垂直方向傾斜センサを有し、前記画像制御部は水平方向の傾斜と垂直方向の傾斜に基づく前記投射面に投射される映像の歪みを補正して前記投射装置から投射させる、請求項３に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項５】
前記撮像レンズは前記投射レンズの垂直方向に離れて設けられ、前記光学的位置検出素子は、前記撮像レンズから入射する前記投射面上に垂直方向に離れて形成された輝線の反射光が入力する位置に垂直方向で設けられており、前記受光位置解析距離傾斜角度算出部は、前記光学的位置検出素子の反射光の入力位置情報から前記投射面の垂直方向の傾斜を算出する、請求項１または請求項２に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項６】
投射面の投射光軸の交点から離れた左右の所定の位置にそれぞれ縦方向の第１の輝線と第２の輝線を生成し、投射光軸の交点に前記左右の輝線よりも長い縦方向の中央の輝線を生成するテストパターン光を、投射レンズから投射可能な投影装置と、前記テストパターン光を制御するテストパターン生成部と、距離傾斜角度測定装置と、前記投影装置の投射光軸と前記投射面との傾斜角度に基づいて前記投射面に投射される映像の歪みを補正して前記投影装置から投射させる画像制御部とを備え、
前記距離傾斜角度測定装置は、
前記投射レンズから水平方向に所定の間隔をおいて配設されている撮像レンズと、
前記撮像レンズを透過した前記輝線からの反射光の入射位置を検出して位置情報として出力し、前記中央の輝線の反射光の上下端部の水平方向における位置のずれを検出して位置情報として出力する二次元計測可能な光学的位置検出素子と、
前記第１の輝線から前記撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の位置と第２の輝線から前記撮像レンズを透過して前記光学的位置検出素子に入射した反射光の位置との間隔から前記投射面の水平方向の傾斜角度を算出し、それぞれの反射光の入射位置情報から前記投射面までの距離を算出し、前記中央の輝線の反射光の上下端部の水平方向における位置のずれの値から前記投射面の垂直方向の傾斜角度を算出し、距離傾斜角度情報として前記画像制御部に出力する受光位置解析距離傾斜角度算出部とを有する、距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項７】
前記光学的位置検出素子がＰＳＤ（位置検出フォトダイオード）である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項８】
前記光学的位置検出素子がＣＣＤ（電荷結合素子）センサである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項９】
前記光学的位置検出素子がＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）センサである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項１０】
前記撮像レンズが光学レンズである、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項１１】
前記撮像レンズが空気レンズ（ピンホール）である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の距離傾斜角度測定装置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、特に使用するプロジェクタの投射面までの距離と投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度とを算定するための距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタに関する。
【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、映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投射面との相対関係によって映像に歪を生ずるという問題点がある。特許文献１には液晶プロジェクタの据付角度の検出手段と液晶プロジェクタと投射対象との間の距離を検出する距離検出手段を有し、両検出結果から算出された角度によって液晶表示ユニットの角度を調整する方法が開示されている（特許文献１参照）。この場合液晶表示ユニットの角度を機械的に調整する必要がある。また、特許文献２には角度制御可能なレーザポインタの光点を曲面のスクリーンに投影し、一方、計測用点画像を生成してプロジェクタからスクリーンに投影し、カメラで撮影して光点と点画像との位置計測を行って点画像を移動しながら両点が一致したときに点画像のフレームメモリ上の画素座標を光点の入力画像上の座標に置換して座標変換パラメータメモリに設定する歪補正方法が開示されている（特許文献２参照）。この場合レーザポインタの角度を制御する必要があり、構造が複雑となる。
【０００４】
一方、スクリーンのプロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜に応じてプロジェクタのフレームメモリの座標を変換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３参照）。
【特許文献１】特開平９−２８１５９７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６９２１１号公報
【特許文献３】特開２００３−５２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献３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に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。映像の歪補正のためにスクリーンの液晶プロジェクタの投射光軸に対する垂直方向および水平方向の傾斜角度をレーザポインタと撮像素子を有するデジタルカメラを用いて正確に測定できる傾斜角度測定装置を有する液晶プロジェクタも検討されており、スクリーンに対するプロジェクタの角度を正確に取得する手段としては非常に優れているが、その構成機器にデジタルカメラを用いるためにコストが高くなっている。また、プロジェクタの一般化に伴って投射レンズの焦点の自動調節の要求も強くなっている。
【０００６】
本発明の目的は、映像の歪補正のためにプロジェクタの投射光軸に対する投射面の水平方向および垂直方向の傾斜角度と投射面までの距離とを低コストで測定できる距離傾斜角度測定装置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】
【０００７】
本発明の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタは、
投射面の両側の所定の位置に平行な第１の輝線と第２の輝線を生成するためのテストパターン光を投射レンズから投射可能な投影装置と、テストパターン光を制御するテストパターン生成部と、距離傾斜角度測定装置と、投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度に基づいて投射面に投射される映像の歪みを補正して投影装置から投射させる画像制御部とを備えている。距離傾斜角度測定装置は、投射レンズから所定の方向に所定の間隔をおいて配設されている撮像レンズと、撮像レンズを透過した輝線からの反射光の入射位置を検出して位置情報として出力する光学的位置検出素子と、第１の輝線から撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の位置と、第２の輝線から撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の位置との間隔に基づいて投射面の傾斜角度を算出し、それぞれの反射光の入射位置情報に基づいて投射面までの距離を算出し、距離傾斜角度情報として画像制御部に出力する受光位置解析距離傾斜角度算出部とを有する。
【０００８】
受光位置解析距離傾斜角度算出部は、投射面上の両側の所定の位置に平行に形成される第１の輝線および第２の輝線から撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置の情報から輝線までの距離を算出し、投射面が投射レンズの投射光軸に垂直な場合には距離に関係なく一定である両入射位置の間隔を基準値とし、両入射位置の間隔が基準値と同じ場合には投射面の傾斜角を０とし、基準値より少ない場合は撮像レンズに対する投射レンズ側の投射面が離れる方向に傾いており、基準値より大きい場合は投射レンズに対する撮像レンズ側の投射面が離れる方向に傾いているとして、両入射位置の間隔と基準値との比率に基づいて投射面の傾斜角度を算出して傾斜情報として出力してもよい。
【０００９】
撮像レンズは投射レンズの水平方向に離れて設けられ、光学的位置検出素子は、撮像レンズから入射する投射面上に水平方向に離れて形成された輝線の反射光が入力する位置に水平方向で設けられており、受光位置解析距離傾斜角度算出部は、光学的位置検出素子の反射光の入力位置情報から投射面の水平方向の傾斜を算出してもよく、さらに、重力の方向に対する傾斜角度を測定する垂直方向傾斜センサを有し、画像制御部は水平方向の傾斜と垂直方向の傾斜に基づく投射面に投射される映像の歪みを補正して投射装置から投射させてもよい。
【００１０】
撮像レンズは投射レンズの垂直方向に離れて設けられ、光学的位置検出素子は、撮像レンズから入射する投射面上に垂直方向に離れて形成された輝線の反射光が入力する位置に垂直方向で設けられており、受光位置解析距離傾斜角度算出部は、光学的位置検出素子の反射光の入力位置情報から投射面の垂直方向の傾斜を算出してもよい。
【００１１】
他の態様では、投射面の投射光軸の交点から離れた左右の所定の位置にそれぞれ縦方向の第１の輝線と第２の輝線を生成し、投射光軸の交点に左右の輝線よりも長い縦方向の中央の輝線を生成するテストパターン光を、投射レンズから投射可能な投影装置と、テストパターン光を制御するテストパターン生成部と、距離傾斜角度測定装置と、投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度に基づいて投射面に投射される映像の歪みを補正して投影装置から投射させる画像制御部とを備えている。距離傾斜角度測定装置は、投射レンズから水平方向に所定の間隔をおいて配設されている撮像レンズと、撮像レンズを透過した輝線からの反射光の入射位置を検出して位置情報として出力し、中央の輝線の反射光の上下端部の水平方向における位置のずれを検出して位置情報として出力する二次元計測可能な光学的位置検出素子と、第１の輝線から撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の位置と第２の輝線から撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の位置との間隔から投射面の水平方向の傾斜角度を算出し、それぞれの反射光の入射位置情報から投射面までの距離を算出し、中央の輝線の反射光の上下端部の水平方向における位置のずれの値から投射面の垂直方向の傾斜角度を算出し、距離傾斜角度情報として画像制御部に出力する受光位置解析距離傾斜角度算出部とを有している。
【００１２】
光学的位置検出素子はＰＳＤでも、ＣＣＤセンサでも、ＣＭＯＳセンサであってもよく、撮像レンズが光学レンズであっても、空気レンズ（ピンホール）であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、投射レンズから投射面の所定の位置に所定の輝線を生成するテストパターン光を投射し、投射レンズの水平方向に配置された撮像レンズを透過して光学的位置検出素子に入射した反射光の入射位置から輝線までの距離を算出し、離れて投射された２個の輝線の反射光の入射位置の間隔から投影装置の投射光軸と投射面との傾斜角度を算出するので、容易に投影装置の投射光軸と投射面との水平方向および／または垂直方向の傾斜角度を算出でき、表示部の映像の画素への配置を移動させることによって投射面に投射された映像を正しい状態に修正することができるという効果がある。
【００１４】
また、投射面に投射されたテストパターンまでの距離が算定できるので、投射レンズの焦点距離を自動調整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】
【００１５】
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は本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置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の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図であり（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図であり、図３は投影装置から投射面に投射されたテストパターン光の反射光の状態を示す模式図であり、図４は図３において光学的位置検出素子上の輝線の反射光の入射点位置によりスクリ−ン上のテストパターンとプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的説明図であり、図５は投射テストパターンと、光学的位置検出装置へのテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図であり、（ａ）は投射レンズから投射されるテストパターンの模式図、（ｂ）はスクリーンに対し投射光軸が垂直の場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図、（ｃ）はスクリーンが投射光軸に対し水平方向に傾斜している場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図であり、図６は図３において光学的位置検出素子上の輝線の反射光の入射点位置により投射面上の輝線とプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的部分拡大図である。
【００１６】
プロジェクタ１０は、投射レンズ２１と表示部２２とを有する投影装置２０と、表示部２２の映像を制御する画像制御部２３と、距離傾斜角度測定装置３０と、全体の動作を制御する中央処理装置６０とを備える。距離傾斜角度測定装置３０が算定した傾斜角度に従って表示部２２の出力映像を制御することにより投射面７０の映像の歪が補正される。映像の歪の補正は中央処理装置６０によって所定の手順で自動的に行われる。距離傾斜角度測定装置３０で得られた距離情報によって投射レンズ２１の焦点を自動調整する場合は、投射装置２０に焦点調整部２６が備えられる。
【００１７】
投影装置２０は、テストパターン生成部５５で形成された所定のテストパターンを投射レンズ２１から所定の時間に所定の方向と角度で投射面７０に投射できるテストパターン光出力機能を有しており、距離傾斜角度測定装置３０は、投射レンズ２１から水平方向に所定の間隔をおいてプロジェクタ１０の前面に設けられている撮像レンズ５１と、撮像レンズ５１を通過する投射面７０からのテストパターンの輝線の反射光を受光して受光点の位置情報を出力するようにプロジェクタ１０の内部に水平方向に設けられた光学的位置検出素子５３と、受光位置解析距離傾斜角度算定部５４と、画像制御部２３に所定のテストパターン光を所定の時間に所定の方向と角度で投射レンズ２１から投射面７０に投射させるためのテストパターン生成部５５とを備えている。ここではテストパターンは投射レンズ２１から左右同一の角度で投射される２本の垂直線であり、投射面７０の左右に２本の輝線を描くものとする。
【００１８】
受光位置解析距離傾斜角度算定部５４は、光学的位置検出素子５３で取得した投射面７０上の水平方向左右に投射されたテストパターンの描く垂直方向の輝線７１、７２からの反射光３３、３４の入射位置情報から、投射面７０上のテストパターンの輝線７１、７２とプロジェクタ１０との距離と投射面７０の水平方向の傾斜角度を算定して画像制御部２３に出力する。距離は輝線７１、７２からの反射光３３、３４のそれぞれの入射位置情報から予め作成されたテーブルによって算定し、水平方向の傾斜角度は反射光３３、３４の入射位置の間隔から予め作成されたテーブルによって算定することができる。また、投射面７０上の左右２箇所の輝線７１、７２のそれぞれのプロジェクタ１０からの距離を、それぞれの光学的位置検出素子５３上の入射位置と、撮像レンズ５１の中心を通る投射光軸２７に平行な線と光学的位置検出素子５３との交点との間隔を変数とした関数として計算することができ、求められたそれぞれの輝線７１、７２までの距離とその距離とテストパターン光の投射角から求められた２箇所の輝線７１、７２の間隔とから投射光軸２７に垂直な面と投射面７０との水平方向の傾斜角度を算出することもできる。
【００１９】
画像制御部２３は歪みを補正するように傾斜角度に基づいて表示部２２の出力映像を制御する。ここで水平方向とはプロジェクタ１０が通常の使用状態で設置されたときの水平方向を指すものとする。
【００２０】
プロジェクタ１０は液晶プロジェクタでも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表示部２２は液晶表示部となり、ＤＬＰ方式のプロジェクタの場合の表示部２２は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。
【００２１】
次に、本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタにおける距離と傾斜角度の算定方法について説明する。
【００２２】
図２に示されるように、撮像レンズ５１は投射レンズ２１から水平方向に所定の間隔をおいてプロジェクタ１０の前面に設けられている。光学的位置検出素子５３は、撮像レンズ５１を通過するテストパターン光３１、３２の投射面７０からの反射光３３、３４を受光するように、プロジェクタ１０の筐体の内部に水平方向に設けられている。
【００２３】
距離傾斜角度測定動作中は、図３に示されるように、テストパターン生成部５５と画像制御部２３との制御によって投射レンズ２１から所定のテストパターン光３１、３２が所定の方向と角度と所定のタイミングで投射面７０に投射される。テストパターンの形状が図５（ａ）に模式的に示されている。図３では投射面７０は投射光軸２７に垂直に配設されているものとして記載されており、テストパターン光３１、３２は投射面７０上で水平方向に離れた垂直な第１の輝線７１と垂直な第２の輝線７２となるように投射され、輝線の反射光３３、３４は撮像レンズ５１を透過して光学的位置検出素子５３上に２つの輝線の入射点４１、４２が形成される。ここでは２つの入射点４１、４２が表示されているが、光学的位置検出素子５３は同時には１点の入射光の位置しか取得できないので、これは２回の位置取得動作を合わせて表示した模式図である。
【００２４】
先ず第１の輝線７１について具体的にこの動作を説明すると、第１の時刻には投射レンズ２１から第１のテストパターン光３１が投射面７０に向けて投射され垂直な第１の輝線７１が投射面７０に形成される。第１の輝線７１は投射装置２０の投射光軸２７と投射面７０の交点より水平方向に離れた位置に形成された垂直線である。第１の輝線７１からの反射光３３は撮像レンズ５１に入射し、第１の輝線の入射点４１として光学的位置検出素子５３に入射する。入射点が１点なので第１の輝線７１の第１の入射点４１の位置が取得され受光位置解析距離傾斜角度算定部５４に記憶される。
【００２５】
第２の時刻には投射レンズ２１から第２のテストパターン光３２が投射面７０に向けて投射され垂直な第２の輝線７２が投射面７０に形成される。第２の輝線７２からの反射光３４は撮像レンズ５１に入射し、第２の輝線７２の入射点４２として光学的位置検出素子５３に入射する。入射点が１点なので第２の輝線７２の入射点の位置４２が取得され、受光位置解析距離傾斜角度算定部５４に記憶される。
【００２６】
次に、プロジェクタ１０と輝線７１、７２までの距離と、投射面７０の傾斜角度の取得方法ついて説明する。図４は説明のために図３の主要点の位置と間隔のみを記入しかつ、距離の離れた２つの投射面７０ａ、７０ｂにテストパターンが投射された状態を同一の図に記載している。投射光軸２７に垂直な投射面７０ａにテストパターン光が投射されるとＣＲ１、ＣＬ１に輝線が形成され反射光は光学的位置検出素子５３のＤＲ１、ＤＬ１に入射する。ＤＲ１、ＤＬ１は撮像レンズ５１の中心点Ａを通過する投射光軸２７と平行な線と光学的位置検出素子５３との交点Ｏからそれぞれｆ１、ｆ２離れている。投射面７０ａよりも遠い投射光軸２７に垂直な投射面７０ｂにテストパターン光が投射されるとＣＲ２、ＣＬ２に輝線が形成され反射光は光学的位置検出素子５３のＤＲ２、ＤＬ２に入射する。ＤＲ２、ＤＬ２は撮像レンズ５１の中心点Ａを通過する投射光軸２７と平行な線と光学的位置検出素子５３との交点Ｏからそれぞれｇ１、ｇ２離れている。
【００２７】
このように、投射光軸２７に垂直な投射面７０にテストパターン光が投射された場合、投射面７０が離れるに従って右側の輝線の反射光の入射位置は中心点Ｏに近づくように移動し、左側の輝線の反射光の入射位置は中心点Ｏから離れるように移動する。これは撮像レンズ５１の中心Ａが投射レンズ２１の中心Ｂよりも左にあるからである。ここで直角三角形Ａ−ＣＲ１−Ｅ１は直角三角形Ａ−ＤＲ１−Ｏと相似なので、
（ｃ１＋ｄ）／Ｌ１＝ｆ１／ｅとなり、ｃ１＝Ｌ１×ｔａｎαを代入すると、
ｆ１＝ｅ×ｔａｎα＋ｅ×ｄ／Ｌ１となる。
【００２８】
また、直角三角形Ａ−ＣＬ１−Ｅ１は直角三角形Ａ−ＤＬ１−Ｏは相似なので、
（ｃ１−ｄ）／Ｌ１＝ｆ２／ｅとなり、ｃ１＝Ｌ１×ｔａｎαを代入すると、
ｆ２＝ｅ×ｔａｎα−ｅ×ｄ／Ｌ１となる。
【００２９】
従って、ｆ１＋ｆ２＝２×ｅ×ｔａｎαとなり、投射面７０までの距離Ｌ１と無関係であることがわかる。
【００３０】
同様に、投射面７０ｂからの反射光の入射位置を求めると、
ｇ１＝ｅ×ｔａｎα＋ｅ×ｄ／Ｌ２
ｇ２＝ｅ×ｔａｎα−ｅ×ｄ／Ｌ２となり、ｇ１＋ｇ２＝２×ｅ×ｔａｎαとなる。
【００３１】
このように、投射光軸２７に垂直な投射面７０にテストパターン光が投射された場合には投射面７０までの距離に関係なく第１の輝線の入射点４１と第２の輝線の入射点４２の間隔は同じなので、第１の輝線の入射点４１と第２の輝線の入射点４２の間隔がその値ならば投射面７０は投射光軸２７に垂直である。一方投射面７０までの距離が大きくなると２つの入射点４１、４２は図３、図４において左側に移動するので、予めテーブルを作成しておけば、それぞれの入射点の位置により投射面７０までの距離を取得することができる。
【００３２】
投射面が傾斜している場合は、例えば左側の輝線の位置が図４のＣＬ１の位置のままで、右側の輝線の位置が図４のＣＲ２の位置に動いて図の右側が離れるように傾斜する場合は、第２の輝線の入射点４２はＤＬ１のままで第１の輝線の入射点４１はＤＲ１から右側のＤＲ２に移動し、第１の輝線の入射点４１と第２の輝線の入射点４２の間隔が狭くなる。図５の（ｂ）、（ｃ）はその状態を示している。逆に右側の輝線の位置が図４のＣＲ１の位置のままで、左側の輝線の位置が図４のＣＬ２の位置に動いて図の左側が離れるように傾斜する場合は、第１の輝線の入射点４１はＤＲ１のままで第２の輝線の入射点４２はＤＬ１から右側のＤＬ２に移動し、第１の輝線の入射点４１と第２の輝線の入射点４２の間隔が広くなる。即ち投射面が平行の場合の基準の間隔より狭くなる場合は右側が離れるように傾いており、基準の間隔より広くなる場合は左側が離れるように傾いており、狭くなったり広くなったりする度合いは傾斜角と相関関係がある。狭くなる場合は右側が離れる方向に傾斜しており、予め入射点位置と距離との相関のテーブルを設けておけば第２の輝線の入射点４２の位置で第２の輝線までの距離を取得でき、両入射点の間隔と基準の間隔との比と傾斜角度のとの相関のテーブルを予め設けておけば両入射点の間隔から傾斜角度を取得することができる。例えば基準の間隔より広くなる場合は左側が離れる方向に傾斜しており、第１の輝線の入射点４１の位置で第１の輝線までの距離が取得でき、両入射点の間隔と基準の間隔との相関から傾斜角度を取得することができる。
【００３３】
プロジェクタ１０と投射面７０上の輝線７１、７２までの垂直距離は演算によっても算出できる。図６は光学的位置検出素子５３上のテストパターンの輝線の入射点位置により投射面７０上の輝線７１、７２とプロジェクタ１０との距離の取得方法を説明するための模式的部分拡大図であり、投射光軸２７に垂直な面と投射面７０とが傾斜している例を参照して説明する。撮像レンズ５１の中心点をＡ、投射レンズ２１の中心点をＢ、第１の輝線７１の位置をＣＲ２、第１の輝線７１を含む投射光軸２７に垂直な面と投射光軸２７との交点をＤ、撮像レンズ５１の中心点Ａから投射光軸２７に平行に伸びる軸線と第１の輝線７１を含む投射光軸２７に垂直な面との交点をＥ、第１の輝線の反射光３３の光学的位置検出素子５３への入射点４１をＤＲ２、撮像レンズ５１の中心点Ａから投射光軸２７に平行に伸びる軸線と光学的位置検出素子５３の交点をＯ、第１の輝線７１を含む投射光軸２７に平行な面と撮像レンズ５１を含む投射光軸２７に垂直な面との交線の位置をＦＲ２とし、撮像レンズ５１中心を含む投射光軸２７に垂直な面と第１の輝線７１との距離、即ち線分ＣＲ２−ＦＲ２の長さをＬ２とし、線分ＤＲ２−Ｏの長さをｇ１、撮像レンズ５１と光学的位置検出素子５３との距離、即ち線分Ａ−Ｏの長さをｅ、線分ＣＲ２−Ｄの長さをｃ２、撮像レンズ５１と投射レンズ２１との間隔、即ち線分ＡＢ、および線分ＤＥの長さをｄとし、第１のテストパターン光３１および第２のテストパターン光３２の投射角度をαとする。
【００３４】
直角三角形Ａ−ＣＲ２−Ｅと直角三角形Ａ−ＤＲ２−０は相似なので、
（Ｌ２×ｔａｎα＋ｄ）／ｇ１＝Ｌ２／ｅ
となり、撮像レンズ５１中心を含む投射光軸２７に垂直な面と第１の輝線７１との距離Ｌ２は、
Ｌ２＝ｅ×ｄ／（ｇ１−ｅ×ｔａｎα）
となる。ここで、ｅ、ｄ、αは既知なので、ｇ１、即ち光学的位置検出素子５３における輝線からの反射光の位置がわかればＬ２は算出できる。
【００３５】
同様にして第２の輝線７２までの距離も算定できる。ただし、この場合＋ｄは−ｄとなるので、
Ｌ１＝ｅ×ｄ／（ｅ×ｔａｎα−ｆ２）
となり、ｅ、ｄ、αは既知なので、ｆ２、即ち光学的位置検出素子５３における輝線からの反射光の位置がわかればＬ１は算出できる。
【００３６】
それぞれの距離が算定できれば投射角αが既知なので第１の輝線７１と第２の輝線７２との投射光軸２７に垂直な平面上でのそれぞれの距離ｃ２、ｃ１が算出でき、投射面７０の傾斜角が両方の輝線までの距離の差（Ｌ２−Ｌ１）と両方の輝線の間隔（ｃ１＋ｃ２）とから三角関数で算出できる。
【００３７】
プロジェクタ１０と投射面７０との平均距離はこの２つの入射点の位置から求められたそれぞれに対応する距離の平均値として受光位置解析距離傾斜角度算定部５４で算定され、自動焦点調整を行う場合はこの平均距離により焦点調整部２６を制御することができる。
【００３８】
投射面７０は壁やスクリーンを用いる場合などには垂直面となっていることが多く、プロジェクタ１０が水平に設置され、投影装置２０の投射光軸２７と投射面７０上の鉛直線との間で形成される傾斜角度が９０°に近い場合には垂直方向の映像の歪みが余り出ないので、上述の方法で求められた水平方向の傾斜角度だけで歪み調整を行っても余り問題はない。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態について図７を参照して説明する。図７は本発明の第２の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。
【００４０】
第１の実施の形態では水平方向の傾斜角度だけで歪み調整を行ってが、第２の実施の形態ではさらに垂直方向傾斜センサを設けて、水平方向と垂直方向との傾斜角度を用いて歪み調整を行う。第２の実施の形態では距離傾斜角度測定装置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５６が設けられている以外は第１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。
【００４１】
垂直方向傾斜センサ５６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５４に入力され、受光位置解析距離傾斜角度算定部５４では光学的位置検出装置５３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５６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。
【００４２】
図８は第２の実施の形態における光学的位置検出素子５３の反射光の入射位置と垂直方向傾斜センサの測定結果から表示部２２の出力映像を修正する過程を示す模式的流れ図である。
【００４３】
受光位置解析距離傾斜角度算定部５４が、投射面の水平方向の所定の位置に第１の輝線位置と第２の輝線位置を設定し（ステップＳ１１）、第１の輝線位置にテストパターンを投射して光学的位置検出素子５３の第１の入射点の位置を取得し（ステップＳ１２）、第１の入射点位置から第１の輝線までの距離を算出し（ステップＳ１３）、第２の輝線位置にテストパターンを投射して光学的位置検出素子５３の第２の入射点の位置を取得し（ステップＳ１４）、第２の入射点位置から第２の輝線までの距離を算出し（ステップＳ１５）、第１の輝線までの距離と第２の輝線までの距離を基に投射装置の光軸と投射面との水平方向の傾斜角度を算出する（ステップＳ１６）。また、垂直方向傾斜センサ５６から垂直方向傾斜角度を取得する（ステップＳ１７）。
【００４４】
生成した水平方向と垂直方向との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Ｓ２１）、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Ｓ２２）、入力映像２４が修正されて表示部２２で出力映像２５となる。この出力映像２５は投射面７０に投射されると入力映像２４と相似の映像となる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態について図９を参照して説明する。図９は本発明の第３の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。第１の実施の形態では撮像レンズ５１が投射レンズ２１の水平方向に離れて設けられ、光学的位置検出素子５３が水平方向に配設されていたが、第３の実施の形態では撮像レンズ１５１が投射レンズ１２１の垂直方向に離れて設けられ、光学的位置検出素子１５３が垂直方向に配設されており、投射面１７０の垂直方向の傾斜角度を算出する。計測方向が９０°変化しただけでありそれ以外の構成や機能は第１の実施の形態と同じなので説明を省略する。
【００４６】
次に、本発明の第４の実施の形態について図１０を参照して説明する。図１０は本発明の第４の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタで投射面の中央に投射された垂直方向の輝線の光学的位置検出素子の入射位置から投射面の垂直方向の傾斜を取得する方法の説明図であり、（ａ）は投射レンズから投射されるテストパターンの模式図、（ｂ）は投射面に対し投射光軸が垂直の場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図、（ｃ）は投射面が投射光軸に対し垂直方向に傾斜している場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図である。
【００４７】
第４の実施の形態では、第１の実施の形態の左右に投射されたテストパターンに加えて、中央に長さの長い垂直方向のテストパターンを投射することと、光学的位置検出素子を二次元の計測のできる光学的位置検出素子を使用する以外は第１の実施の形態と同じなので同じ構成と機能については説明を省略する。投射面に対し投射光軸が垂直の場合のテストパターンの反射光の入射位置は図１０（ｂ）に示すように投射されたテストパターンと同じに垂直であるが、投射面が投射光軸に対し鉛直方向に傾斜している場合の輝線の反射光は図１０（ｃ）に示すように傾斜した状態で入射する。投射レンズと撮像レンズが水平方向に離れているので輝線の離れている部分は輝線の近い部分に比べて投射レンズ寄りに移動する。図１０（ｃ）は傾斜面の上部が離れる方向に傾斜した状態での光学的位置検出装置を入射側から見た状態を示している。二次元の計測のできる光学的位置検出素子を使用することにより中央の輝線の入射位置２４３の上端２４３ａと下端２４３ｂの水平方向の差分が取得でき、予め作成してある上下の差分と上下の間隔と傾斜角度を関連付けたテーブルにより垂直方向の傾斜角度を算定できる。第１の実施の形態で説明した水平方向の傾斜角度とこの垂直方向の傾斜角度により、図８に示すステップ２１のＬＳＩ制御パラメータの生成とステップＳ２２のプロジェクタ用画像処理ＬＳＩの制御ができる。
【００４８】
これまで、説明していた撮像レンズは光学レンズに限定されるものではなく、ピンホールを用いた空気レンズであってもよい。また、光学的位置検出素子はＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）センサ、あるいはＰＳＤ（位置検出フォトダイオード）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の距離傾斜角度測定装置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の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図である。（ａ）は正面図である。（ｂ）は側面図である。（ｃ）は上面図である。
【図３】投影装置から投射面に投射されたテストパターン光の反射光の状態を示す模式図である。
【図４】図３において光学的位置検出素子上の輝線の反射光の入射点位置によりスクリ−ン上のテストパターンとプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的説明図である。
【図５】投射テストパターンと、光学的位置検出装置へのテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図である。（ａ）は投射レンズから投射されるテストパターンの模式図である。（ｂ）は投射面に対し投射光軸が垂直の場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図である。（ｃ）は投射面が投射光軸に対し水平方向に傾斜している場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図である。
【図６】図３において光学的位置検出素子上の輝線の反射光の入射点位置により投射面上の輝線とプロジェクタとの距離の取得方法を説明するための模式的部分拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の距離傾斜角度測定装置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８】光学的位置検出素子の反射光の入射位置と垂直方向傾斜センサの測定結果から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９】本発明の第３の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタの模式図である。（ａ）は正面図である。（ｂ）は側面図である。（ｃ）は上面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の距離傾斜角度測定装置を有するプロジェクタで投射面の中央に投射された垂直方向の輝線の光学的位置検出素子の入射位置から投射面の垂直方向の傾斜を取得する方法の説明図である。（ａ）は投射レンズから投射されるテストパターンの模式図である。（ｂ）は投射面に対し投射光軸が垂直の場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図である。（ｃ）は投射面が投射光軸に対し垂直方向に傾斜している場合のテストパターンの反射光の入射位置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１１０    プロジェクタ
２０    投影装置
２１、１２１    投射レンズ
２２    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
３０    距離傾斜角度測定装置
３１    第１のテストパターン光
３２    第２のテストパターン光
３３    第１の輝線の反射光
３４    第２の輝線の反射光
４１    第１の輝線の入射点
４２    第２の輝線の入射点
５１、１５１    撮像レンズ
５３、１５３    光学的位置検出素子
５４    受光位置解析距離傾斜角度算定部
５５    テストパターン生成部
５６    垂直方向傾斜センサ
６０    中央処理装置
７０    投射面
７１    第１の輝線
７２    第２の輝線
２４１    第１の輝線の入射位置
２４２    第２の輝線の入射位置
２４３    中央の輝線の入射位置
２４３ａ    上端
２４３ｂ    下端
Ｓ１１〜Ｓ１７、Ｓ２１、Ｓ２２    ステップ
【図１】
2005331585.tif 000003
【図２】
2005331585.tif 000004
【図３】
2005331585.tif 000005
【図４】
2005331585.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005331585.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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