(57)【要約】【課題】投射レンズと投射面との間の投射距離の検出精度を向上する。【解決手段】投射レンズ１１と投射面との間の投射距離を検出するためのテストパターンを照射するテストパターン照射部２１と、投射面上に照射されたテストパターンを撮像するための撮像部２２とを有しこの撮像部２２によって撮像されたテストパターンから投射距離を検出するための距離検出装置６を備える。また、撮像部２２は、テストパターンを撮像するための撮像素子２８と、テストパターンを撮像素子２８に導くための光学系２６とを有する。そして、光学系２６の中心位置が、撮像素子２８の受光面の中心位置よりも、受光面に平行な方向に対して、テストパターン照射部２１の光軸に近づけて設けられる。【選択図】  図３
2005016970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射レンズと投射面との間の投射距離を検出するためのテストパターンを照射するテストパターン照射手段と、前記投射面上に照射された前記テストパターンを撮像するための撮像手段とを有し前記撮像手段によって撮像された前記テストパターンから前記投射距離を検出するための距離検出手段を備えるプロジェクタ装置であって、
前記撮像手段は、前記テストパターンを撮像するための撮像素子と、前記テストパターンを前記撮像素子に導くための光学系とを有し、
前記光学系の中心位置が、前記撮像素子の受光面の中心位置よりも、前記受光面に平行な方向に対して、前記テストパターン照射手段の光軸に近づけて設けられていることを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記撮像素子の画角をなす一方の境界線が、前記テストパターン照射手段の光軸に平行にされている請求項１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記テストパターン照射手段は、レーザー光によって直線状または点状の前記テストパターンを前記投射面上に照射する請求項１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
プロジェクタ装置の投射レンズと投射面との間の投射距離を検出するためのテストパターンを照射するテストパターン照射手段と、前記投射面上に照射された前記テストパターンを撮像するための撮像手段とを有し、前記撮像手段によって撮像された前記テストパターンから前記投射距離を検出するための距離検出装置であって、
前記撮像手段は、前記テストパターンを撮像するための撮像素子と、前記テストパターンを前記撮像素子に導くための光学系とを有し、
前記光学系の中心位置が、前記撮像素子の受光面の中心位置よりも、前記受光面に平行な方向に対して、前記テストパターン照射手段の光軸に近づけて設けられていることを特徴とする距離検出装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、前記撮像素子の画角をなす一方の境界線が、前記テストパターン照射手段の光軸に平行にされている請求項４に記載の距離検出装置。
【請求項６】
前記テストパターン照射手段は、レーザー光によって直線状または点状の前記テストパターンを前記投射面上に照射する請求項４または５に記載の距離検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射レンズとスクリーン等の投射面との間の投射距離を検出するための距離検出手段を備えるプロジェクタ装置、および投射距離を検出するための距離検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶プロジェクタとしては、投射面に対して投射する画像の焦点を調整するための構成が開示されている（例えば特許文献１参照。）。この従来の液晶プロジェクタでは、投射レンズと投射面との間の投射距離を検出することで、自動焦点調整を行っている。
【０００３】
この種の液晶プロジェクタは、投射距離を検出するために、撮像素子を有する距離検出装置を備えている。例えば図４に示すように、距離検出装置１０６は、投射距離を検出するためのテストパターンを照射するレーザーポインタ１２５と、投射面上に照射されたテストパターンを撮像するための撮像素子１２８とを有している。
【０００４】
図４中に、液晶プロジェクタ１０１の投射レンズが配置されている位置をＰ１０として、位置Ｐ１０から１ｍ間隔で、位置Ｐ１１、位置Ｐ１２、位置Ｐ１３をそれぞれ示す。
【０００５】
距離検出装置１０６は、投射距離を検出する際に、レーザーポインタ１２５によって投射面上にライン状のテストパターンを照射し、このテストパターンを撮像素子１２８によって撮像することで、投射距離を検出する。距離検出装置１０６では、撮像素子１２８が、画角θ１１内に進入したレーザー光１２５ａによって投射面上に照射されたテストパターンを受光する受光領域上の位置を検出し、この位置に基づいて投射距離を算出する。
【０００６】
すなわち、投射面が位置Ｐ１１の場合、撮像素子１２８は、受光領域の一端、受光領域の他端から距離Ｄ１の位置で、投射面上に照射されたテストパターンを受光し、投射距離が算出される。また、投射面が位置Ｐ１２の場合、撮像素子１２８は、受光領域の一端から距離Ｃ２、受光領域の他端から距離Ｄ２の位置で、投射面上に照射されたテストパターンを受光し、例えば距離Ｃ２から投射距離が算出される。また、投射面が位置Ｐ１３の場合、撮像素子１２８は、受光領域の一端から距離Ｃ３、受光領域の他端から距離Ｄ３の位置で、投射面上に照射されたテストパターンを受光し、例えば距離Ｃ３から投射距離が算出される。
【０００７】
したがって、従来の距離検出装置１０６が備える撮像素子１２８は、受光領域内の距離Ｃ１，Ｃ２によって、投射距離を検出している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１９７２４９号公報（図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の液晶プロジェクタが備える距離検出装置は、レーザーポインタから出射されるレーザー光の光軸が、撮像素子の受光面に直交されているため、テストパターンを撮像素子の受光領域上で受光できる領域が限られている。
【００１０】
すなわち、従来の距離検出装置では、撮像素子の画素のうち、テストパターンの位置を検出するために利用されている領域が、撮像素子の全画素の半分未満である。このため、従来の距離検出装置は、投射距離の検出精度が乏しいという問題があった。したがって、従来の液晶プロジェクタは、自動焦点調整を高精度に行うことが困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、投射レンズと投射面との間の投射距離を高精度に検出することができるプロジェクタ装置および距離検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明に係るプロジェクタ装置は、投射レンズと投射面との間の投射距離を検出するためのテストパターンを照射するテストパターン照射手段と、投射面上に照射されたテストパターンを撮像するための撮像手段とを有し撮像手段によって撮像されたテストパターンから投射距離を検出するための距離検出手段を備える。また、撮像手段は、テストパターンを撮像するための撮像素子と、テストパターンを撮像素子に導くための光学系とを有する。そして、光学系の中心位置が、撮像素子の受光面の中心位置よりも、受光面に平行な方向に対して、テストパターン照射手段の光軸に近づけて設けられる。
【００１３】
以上のように構成した本発明に係るプロジェクタ装置によれば、撮像素子の受光領域で、テストパターンの位置を検出するために使用される範囲が増加する。したがって、本発明に係るプロジェクタ装置によれば、従来のプロジェクタ装置で未使用であった撮像素子の受光領域の範囲も、テストパターンの位置を検出するために使用可能になり、投射距離が高精度に検出される。
【００１４】
また、本発明に係る距離検出装置は、プロジェクタ装置の投射レンズと投射面との間の投射距離を検出するためのテストパターンを照射するテストパターン照射手段と、投射面上に照射されたテストパターンを撮像するための撮像手段とを有し、撮像手段によって撮像されたテストパターンから投射距離を検出する。また、撮像手段は、テストパターンを撮像するための撮像素子と、テストパターンを撮像素子に導くための光学系とを有する。そして、光学系の中心位置が、撮像素子の受光面の中心位置よりも、受光面に平行な方向に対して、テストパターン照射手段の光軸に近づけて設けられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に実施形態の液晶プロジェクタの模式図を示す。図２に液晶プロジェクタの正面図を示す。
【００１７】
図１に示すように、液晶プロジェクタ１は、スクリーン等の投射面上に画像を投射するための投射レンズ１１を有する投射装置５と、投射レンズ１１と投射面との間の投射距離を検出するための距離検出装置６と、これら投射装置５および距離検出装置６をそれぞれ制御するためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）７と、各装置５，６、ＣＰＵ７を覆う筐体８とを備えている。
【００１８】
投射装置５は、投射面上に画像を投射するための投射レンズ１１と、投射する画像を表示する液晶表示部１２と、この液晶表示部１２に表示する画像を制御する画像制御部１３とを有している。
【００１９】
距離検出装置６は、自動焦点調整を行うために設けられており、投射距離を検出するためのテストパターンを照射するテストパターン照射部２１と、投射面上に照射されたテストパターンを撮像するための撮像部２２と、撮像部２２によって撮像されたテストパターンによって投射距離を算出するための距離算出部２３とを有している。
【００２０】
テストパターン照射部２１は、例えばライン状のレーザー光２５ａを出射するレーザーポインタ２５を有しており、投射面上に直線状のテストパターンを照射する。なお、テストパターン照射部２１は、点状のレーザー光を出射するレーザーポインタ等の光源を有する構成にされてもよい。
【００２１】
撮像部２２は、撮像レンズ２７を有する光学系２６と、撮像素子２８とを有している。撮像素子２８としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）ラインセンサ等が適用される。
【００２２】
撮像部２２は、図３に示すように、光学系２６の中心位置、例えば撮像レンズ２７の光軸の位置が、撮像素子２８の中心位置に比較し、撮像素子２８の受光面に平行な方向に対して、レーザーポインタ２５の光軸側に向かって所定距離だけ近づけて配置されている。すなわち、光学系２６は、撮像素子２８に対して図３中上方にオフセット、すなわち相対位置がずらされている。
【００２３】
また、撮像部２２は、撮像範囲の一端、すなわち画角θ１をなす一方の境界線が、レーザー光２５ａの光軸に平行になるように、光学系２６が配置されている。換言すれば、撮像部２２は、画角θ１をなす一方の境界線が、光学系２６の中心位置を通る直線に一致されている。
【００２４】
したがって、テストパターン照射部２１は、図３に示すように、レーザーポインタ２５のレーザー光２５ａの光軸が、撮像素子２８の受光面（不図示）に直交されるとともに、撮像部２２の画角θ１の境界線に平行にされている。
【００２５】
このため、テストパターンを撮像する撮像素子２８は、上述した従来の撮像素子１２８で使用されている受光領域内の使用範囲に比較して、受光領域上の広範囲でテストパターンを受光することになり、撮像素子２８の受光領域を有効に利用することが可能になる。
【００２６】
したがって、距離検出装置６は、投射面上に照射されたテストパターンの位置を高精度に検出することが可能になり、投射距離の検出精度が向上される。そして、液晶プロジェクタ１は、高精度に検出された投射距離に基づいて、自動焦点調整部（不図示）によって自動焦点調整を高精度に行う。
【００２７】
以上のように構成された液晶プロジェクタ１について、距離検出装置６が投射距離を検出する状態を説明する。
【００２８】
図３中に、液晶プロジェクタ１の投射レンズ１１が配置されている位置をＰ０として、この位置Ｐ０から１ｍ間隔で、位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３をそれぞれ示す。
【００２９】
液晶プロジェクタ１が備える距離検出装置６は、投射距離を検出する際に、テストパターン照射部２１によって投射面上にライン状のテストパターンを照射し、このテストパターンを撮像素子２８によって撮像することで、投射距離を検出する。距離検出装置６では、撮像素子２８が、画角θ１内に進入したレーザー光２５ａによって投射面に照射されたテストパターンを受光する受光領域上の位置を検出し、この位置に基づいて距離算出部２３が投射距離を算出する。
【００３０】
すなわち、投射面が位置Ｐ１の場合、撮像素子２８は、受光領域の一端から距離Ａ１、受光領域の他端から距離Ｂ１の位置で、投射面上に照射されたテストパターンを受光し、距離Ａ１から距離算出部２３によって投射距離が算出される。
【００３１】
また、投射面が位置Ｐ２の場合、撮像素子２８は、受光領域の一端から距離Ａ２、受光領域の他端から距離Ｂ２の位置で、投射面上に照射されたテストパターンを受光し、距離Ａ２から距離算出部２３によって投射距離が算出される。
【００３２】
また、投射面が位置Ｐ３の場合、撮像素子２８は、受光領域の一端から距離Ａ３の位置、すなわち受光領域の他端の位置で、投射面上に照射されたテストパターンを受光し、距離Ａ３から距離算出部２３によって投射距離が算出される。
【００３３】
上述したように、距離検出装置６が有する撮像部２２は、光学系２６が、撮像素子２８に対して図３中上方に相対位置がずらされることによって、図４に示した従来の撮像素子１２８における距離Ｃ１，Ｃ２と比較して、撮像素子２８の受光領域の広範囲でテストパターンを受光することが可能になる。
【００３４】
さらに、撮像部２２は、画角θ１の境界線が、レーザー光２５ａの光軸に平行にされていることによって、投射面の位置にかかわらず、位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各距離Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が常にそれぞれ一定になる。このため、撮像部２２では、投射面までの投射距離の増加に伴って生じる撮像範囲の増加分が、テストパターンの位置を検出するための距離Ａ１、Ａ２、Ａ３側の増加に割り振られる。
【００３５】
上述したように、液晶プロジェクタ１は、光学系２６の中心位置を、撮像素子２８の位置に比較して、レーザーポインタ２５の光軸側に近づけて配置された撮像部２２を備えることによって、撮像素子２８の受光領域の広範囲でテストパターンを受光することが可能になるため、受光領域上のテストパターンの位置を高精度に検出することができる。したがって、この液晶プロジェクタ１によれば、投射距離の検出精度を向上することが可能になり、高精度な自動焦点調整を実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】
上述したように本発明に係るプロジェクタ装置によれば、光学系の中心位置が、撮像素子の受光面の中心位置よりも、受光面に平行な方向に対して、テストパターン照射手段の光軸に近づけて設けられた撮像手段を有することによって、テストパターンの位置を検出するために使用される撮像素子の受光領域の範囲が増加するため、投射距離の検出精度を向上することができる。
【００３７】
また、本発明に係るプロジェクタ装置が備える撮像手段は、撮像素子の画角をなす一方の境界線が、テストパターン照射手段の光軸に平行にされることによって、撮像素子の受光領域を最大限に有効利用することが可能になり、投射距離の検出精度を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶プロジェクタを示す模式図である。
【図２】前記液晶プロジェクタを示す正面図である。
【図３】前記液晶プロジェクタが備える距離検出装置によって投射距離を検出する状態を示す模式図である。
【図４】従来の液晶プロジェクタが備える距離検出装置によって投射距離を検出する状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１  液晶プロジェクタ
５  投射装置
６  距離検出装置
７  ＣＰＵ
８  筐体
１１  投射レンズ
１２  液晶表示部
１３  画像制御部
２１  テストパターン照射部
２２  撮像部
２３  距離算出部
２５  レーザーポインタ
２５ａ  レーザー光
２６  光学系
２７  撮像レンズ
２８  撮像素子
θ１  画角
【図１】
2005016970.tif 000003
【図２】
2005016970.tif 000004
【図３】
2005016970.tif 000005
【図４】
2005016970.tif 000006