(57)【要約】【課題】スクリーン上の画像の台形歪みを補正するための角度検出装置を、プロジェクタの筐体に正確に取り付けるための構造や治具を必要としない。【解決手段】本発明の角度検出装置は、プロジェクタ（２）の正面上に基線長（ｋ）だけ離間して配置された一対のレンズ（３１ａ、３１ｂ）と、基線長方向に延びるように配置されたラインセンサ（３１ｃ、３１ｄ）と、ラインセンサからの出力に基づいて基線長及びラインセンサを含む平面上においてスクリーン（１）上の複数の位置までの距離を演算する演算部とを備えたライン式測距装置（３、４）と、演算部から得られた距離に基づき、基線長及びラインセンサを含む平面上で、スクリーンのプロジェクタの正面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、調整の際に、傾斜角度算出部で算出される傾斜角度を記憶しておき以後の補正のために使用する記憶手段（１０）を含む。【選択図】          図１５（ｂ）
2005030922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に基線長だけ離間して配置された一対のレンズと、該一対のレンズから所定距離だけ離間して上記基線長方向に延びるように配置されて上記一対のレンズを介して測定対象がその上に結像される一対のラインセンサと、該ラインセンサからの出力に基づいて上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上において複数の異なる測距方向上にある上記測定対象上の複数の異なる位置までの距離をそれぞれ演算する演算部とを備えたライン式測距装置と、
上記演算部から得られた距離に基づき、上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で、上記測定対象の上記同一平面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、
上記傾斜角度算出部で算出される上記傾斜角度を記憶しておき、該傾斜角度を以後に算出される上記傾斜角度の補正のために使用する記憶手段を含むことを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
上記角度検出装置が上記測定対象上に画像を投影する投影手段をさらに有し、上記記憶手段は、上記投影手段の投射光軸を上記測定対象に対して上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で実質的に垂直になるように配置した時の上記傾斜角度を記憶することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項３】
上記角度検出装置が上記測定対象上に画像を投影する投影手段をさらに有し、上記記憶手段は、上記投影手段から上記測定対象上に投影した画像の台形歪みが実質的に無くなるように上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で上記測定対象と上記同一平面とを互いに配置した時の上記傾斜角度を記憶することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項４】
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１乃至３のいずれかに記載の角度検出装置と、上記角度検出装置が算出した傾斜角度に基づいて上記測定対象である上記スクリーン上にプロジェクタから投影される画像の歪みを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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライン式測距装置を利用した角度検出装置及びそれを備えたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタなどのプロジェクタを使用した場合、プロジェクタの投射光軸及びこのプロジェクタにより投影されるスクリーン平面の相対的な位置関係により、スクリーン上に投影された画像に台形歪みと呼ばれる歪みが生じる不具合がある。この台形歪みは、プロジェクタがスクリーン前方から画像を投射する際に、見る者の邪魔にならないようにプロジェクタの位置がスクリーンの中心からずらされるため、プロジェクタの投射光軸がスクリーン平面に対して垂直ではなく傾斜し、この結果、スクリーン上部がスクリーン下部よりもプロジェクタから遠く（又は近く）なることにより発生する。また、スクリーン右側がスクリーン左側よりもプロジェクタから遠く（又は近く）なることによっても発生する。
【０００３】
従来より、この台形歪を自動的に補正するために、スクリーン平面がプロジェクタ投射光軸に対して垂直な状態からどれだけ傾斜しているかを示す傾斜角度を自動的に検出して、検出された傾斜角度に応じて、プロジェクタ内部の映像回路において投影画像とは逆の台形歪を持つ画像を生成してそれを投影する電気的補正方法や、プロジェクタの投影光学系の投影レンズ（コンデンサレンズ）の傾きを調整する光学的補正方法が用いられている（特許文献１）。
【０００４】
プロジェクタの投射光軸がスクリーン平面に対して垂直な状態からどれだけ傾いているかの相対的な傾斜角度を自動的に検出するため、従来の角度検出装置としては、特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に記載されているものは、プロジェクタ本体１の正面の上下に所定距離だけ離間して配置された２つのアクティブ測距センサにより、スクリーンとのそれぞれの距離を測定して、相対的な傾斜角度を求めるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２２６１７号公報（段落００４４及び図２参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された従来技術の角度検出装置では、２つの距離をそれぞれのアクティブ測距センサにより測定して、プロジェクタの投射光軸がスクリーン平面に対して垂直な方向から傾いた相対的な傾斜角度を求める構成であるため、２つの距離測定の内のいずれか一方又は両方がノイズ等のために正しく測定されないと、傾斜角度の検出精度が悪化してしまい、正しく台形歪の補正ができないという問題点があった。
【０００７】
また、角度検出装置により、プロジェクタの投影レンズの投射光軸とスクリーンとの相対的な傾斜角度を求めるためには、角度検出装置を予め基準となる取り付け角度でプロジェクタの筐体に取り付けて置く必要がある。角度検出装置を予め基準となる取り付け角度でプロジェクタの筐体等に取り付けるには、複雑な機械的構成が必要であり、また、基準となる取り付け角度を調整するための高精度の治具環境が必要となる。さらに、経時変化により角度検出装置がプロジェクタの筐体から基準となる取り付け角度よりずれてしまうと、もはや正確な角度検出ができなくなるという問題点もあった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、２つの測距センサによる１つの距離測定がノイズ等のためにたとえ正確に測定できなくとも、傾斜角度をできるだけ正確に検出できるようにし、また、角度検出装置をプロジェクタ等の筐体に取り付ける際に予め基準となる取り付け角度でもって取り付ける必要がなく、さらに、経時的に角度検出装置の筐体への取り付け角度が変化しても容易に検出角度の補正ができるようにして、従来の問題点を解決した、ライン式測距装置を利用した角度検出装置及びそれを備えたプロジェクタを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によれば、同一平面上に基線長だけ離間して配置された一対のレンズと、該一対のレンズから所定距離だけ離間して上記基線長方向に延びるように配置されて上記一対のレンズを介して測定対象がその上に結像される一対のラインセンサと、該ラインセンサからの出力に基づいて上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上において複数の異なる測距方向上にある上記測定対象上の複数の異なる位置までの距離をそれぞれ演算する演算部とを備えたライン式測距装置と、上記演算部から得られた距離に基づき、上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で、上記測定対象の上記同一平面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、上記傾斜角度算出部で算出される上記傾斜角度を記憶しておき、該傾斜角度を以後に算出される上記傾斜角度の補正のために使用する記憶手段を含むことを特徴とする角度検出装置が提供される。
【００１０】
本発明のかかる構成によれば、ライン式測距装置を備えることにより、測定対象上の互いに異なる複数の位置までの距離を測定することが可能となるため、従来装置のようにノイズの影響を受けることが少なく、そして測定位置の増大に応じて測距装置を増やす必要も無く、角度検出装置の構成が簡略化できる。また、測定対象との相対的な傾斜角度を検出して記憶しておく記憶手段を有し、以後に算出された傾斜角度を補正するために使用する。このようにすれば、角度検出装置をプロジェクタ等の筐体に取り付ける際に予め基準となる取り付け角度でもって高精度に取り付けるための機械的構造や治具が必要なく、さらに、角度検出装置の筐体への取り付け角度が経時的に変化しても再調整して、その後に検出角度の補正ができ、精度の高い角度検出を容易にすることができる。
【００１１】
請求項２に記載された本発明によれば、上記角度検出装置が上記測定対象上に画像を投影する投影手段をさらに有し、上記記憶手段は、上記投影手段の投射光軸が上記測定対象に対して上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で実質的に垂直になるように配置した時の上記傾斜角度を記憶することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置が提供される。
【００１２】
本発明のかかる構成によれば、測定対象に対して投影手段の投射光軸が予め基線長及びラインセンサを含む平面上で実質的に垂直になるように配置する。この配置では、測定対象と一対のレンズが基線長の間隔で設けられた同一平面が互いに正対しているから両者の傾斜角度はゼロとなるはずである。従って、この時に角度検出装置が算出する角度は角度検出装置の筐体への基準となる取り付け角度に対する誤差角度である。この誤差角度を記憶手段に記憶しておき、以後に算出される傾斜角度の補正に使用すれば、測定対象の真の傾斜角度が算出できる。このため、角度検出装置をプロジェクタ等の筐体に取り付ける際に予め基準となる取り付け角度でもって高精度に取り付ける必要がなく、さらに、角度検出装置の筐体への取り付け角度が経時的に変化しても再調整をすることにより容易に検出角度の補正ができ、精度の高い角度検出をすることができる。
【００１３】
請求項３に記載された本発明によれば、上記角度検出装置が上記測定対象上に画像を投影する投影手段をさらに有し、上記記憶手段は、上記投影手段から上記測定対象上に投影した画像の台形歪みが実質的に無くなるように上記基線長及び上記ラインセンサを含む平面上で上記測定対象と上記同一平面とを互いに配置した時の上記傾斜角度を記憶することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置が提供される。
【００１４】
本発明のかかる構成によれば、投影手段により測定対象上に画像を投影して、投影手段から平面的物体上に投影した画像の台形歪みが基線長及びラインセンサを含む平面上で実質的に無くなるように平面的物体と同一平面とを互いに配置する。この配置では、測定対象と投影手段の投射光軸が基線長及びラインセンサを含む平面上で実質的に垂直な関係にある。したがって、この時に角度検出装置が算出する角度は角度検出装置の筐体への基準となる取り付け角度に対する誤差角度である。この誤差角度を記憶手段に記憶しておき、以後に算出される傾斜角度の補正に使用すれば、測定対象の真の傾斜角度が算出できる。このため、角度検出装置をプロジェクタ等の筐体に取り付ける際に予め基準となる取り付け角度でもって高精度に取り付ける必要がなく、さらに、角度検出装置の筐体への取り付け角度が経時的に変化しても再調整をすることにより容易に検出角度の補正ができ、精度の高い角度検出をすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の本発明によれば、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１乃至３のいずれかに記載の角度検出装置と、上記角度検出装置が算出した傾斜角度に基づいて上記測定対象である上記スクリーン上にプロジェクタから投影される画像の歪みを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が提供される。
【００１６】
本発明のかかる構成によれば、プロジェクタとスクリーンの相対的な傾斜角度に起因する画像の歪みを簡単な構成で自動的に正確に補正することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態による角度検出装置を備え、検出したスクリーン１の傾斜角度に基づいてスクリーン１に投影される画像の台形歪を電気的に補正するプロジェクタ２の概略ブロック図を示す。本実施の形態による角度検出装置は、水平面内及び垂直面内において、スクリーン１に対するプロジェクタ２の傾斜角度を検出するため、プロジェクタ２からスクリーン１平面上の水平方向及び垂直方向に並んだ複数の位置までの距離を測定する第１パッシブ型ライン式測距装置３及び第２パッシブ型ライン式測距装置４を備える。パッシブ型測距装置は、自らが発光したり送信したりせずに、スクリーン１に投影された画像を受光して距離を測定する。ライン式測距装置は、複数の光検出器セルが直線状に配列されたラインセンサを有する。
【００１９】
図２は、図１に示すプロジェクタ２の正面を示す平面図である。なお、本実施の形態の角度検出装置は、プロジェクタに設けられるものに限定されるものではなく、また、スクリーンとの傾斜角度を検出するものに限られるものでもなく、一般に、平面的物体との相対的な傾斜角度検出に適用できる。プロジェクタ２は本発明の角度検出装置が用いられる用途の一例である。
【００２０】
図２に示すように、図１の第１パッシブ型ライン式測距装置３は、プロジェクタ２の正面を構成する平面上に、水平方向に延びた第１の基線長ｋ（図４）だけ離間して配置された一対のレンズ３１ａ及び３１ｂを備えた撮像部３１を有する。同じく第２パッシブ型ライン式測距装置４は、プロジェクタ２の正面を構成する同じ平面上に、撮像部３１の水平方向と直交する垂直方向へ延びて第２の基線長ｋ’（図示せず）だけ離間して配置された一対のレンズ４１ａ及び４１ｂを備えた撮像部４１を有する。図２に示すように、プロジェクタ２の正面を構成する同じ平面上には、さらに投影光学系の投射レンズ（コンデンサレンズ等を含んでもよい。）８が設けられていて、スクリーン１上に画像を投射する光を照射する。この投影光学系の投射レンズ８の投射光軸は、プロジェクタ２の正面を構成する同じ平面に対して実質的に垂直な角度を有する。
【００２１】
図１を再び参照する。もし、投射レンズ８からスクリーン１へ照射される光軸がスクリーン１平面に対して垂直の位置関係にあれば、スクリーン１の上下（又は左右）は、投射レンズ８からの距離が等しく、スクリーン１上の画像には台形歪は発生しない。しかし、実際は、上述の通り、プロジェクタ２は、スクリーン１の前方から照射する際に見る者の邪魔にならないように、スクリーンの中心からは下又は上方に偏移されて置かれるため、プロジェクタ２の投射レンズ８からスクリーン１へ照射される投射光軸はスクリーン１平面に対して垂直の位置関係から傾斜している。
【００２２】
このため、スクリーン１の上下は、投射レンズ８からの距離が異なり、よって、スクリーン１上に投影された画像に台形歪を生ずる。上述の通り、この台形歪を補正するためには、投射レンズ８の光軸の傾斜を光学的に補正するか、又は、台形歪で小さく（大きく）投射される部分を大きく拡大（小さく縮小）する画像処理を電気回路で行なう電気的補正が、特許文献１に記載されているように考えられる。
【００２３】
しかし、これらの補正を自動的に行なうためには、まず、投射レンズ８の光軸がスクリーン１の平面の垂直方向から傾斜した傾斜角度、すなわち、プロジェクタ２の正面を構成する平面に対するスクリーン１の平面の傾斜角度、を自動的に正確に測定することが必要である。
【００２４】
本発明の角度検出装置は、以下に詳細に説明するように、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４を備えて、プロジェクタ２の正面からスクリーン１上の水平（第１パッシブ型ライン式測距装置３の基線長方向に対応）及び垂直（第２パッシブ型ライン式測距装置４の基線長方向に対応）方向に沿った複数の位置までの距離を測定することにより、プロジェクタ２の正面を構成する平面に対するスクリーン１の平面の傾斜角度を、水平面内及び垂直面内において測定することができる。しかし、角度検出装置がこの相対的な傾斜角度を正確に測定するためには、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４が予めプロジェクタ２の筐体に基準となる取り付け角度でもって正確に取り付けられていなければならない。すなわち、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４は、その基線長方向が予めプロジェクタ２の正面を構成する平面と正確に平行に取り付けられている必要がある。もし、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４の基線長方向が、プロジェクタ２の正面を構成する平面に対して傾斜していると、その傾斜による誤差角度が常に角度検出装置の測定するプロジェクタ２の正面を構成する平面に対するスクリーン１の平面の傾斜角度に影響することになる。本発明は以下に詳述するように、この第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４の基線長方向がプロジェクタ２の正面を構成する平面に対して傾斜することに起因する誤差角度を補正できる。この結果、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４を予めプロジェクタ２の筐体の正面を構成する平面に基準となる取り付け角度でもって正確に取り付けることを必要としない。
【００２５】
第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４は、それぞれ演算部３２及び４２を有し、それぞれ撮像部３１及び４１からの出力信号が入力される。演算部３２及び４２からの出力信号は本発明の構成を含んだ制御回路５に入力される。制御回路５は、第１及び第２パッシブ型ライン式測距装置３及び４を制御すると共に、図示しないパーソナル・コンピュータ等の機器から入力画像を入力して画像情報を出力する投影画像生成部６及び投射レンズ８へ画像出力する表示駆動部７を制御する。制御回路５は、本発明に従って演算部３２及び４２からの出力に基づいてプロジェクタ２の正面を構成する平面に対するスクリーン１のそれぞれ水平方向及び垂直方向の相対的な傾斜角度を算出する。次ぎに、制御回路５は、算出された傾斜角度に基づいて、台形歪を補正するように投影画像生成部６及び／又は表示駆動部７を制御して、スクリーン１の上下及び／又は左右に投影される画像の拡大又は縮小をする。しかし、上述した通り、台形歪の光学的補正又は電気的補正自体は公知であるので（例えば、特許文献１を参照）、これ以上説明しない。制御回路５及び演算部３２及び４２は、１つのマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９で構成することができる。
【００２６】
プロジェクタ２は、メモリ部１０を有し、本発明の構成に必要なデータや命令を記憶していて、制御回路５及び演算部３２及び４２等に随時にデータや命令を供給し又は制御回路５及び演算部３２及び４２等からデータを受取る。メモリ部１０は、不揮発性のフラッシュメモリ等及び揮発性のＲＡＭ等の２つのタイプのメモリ装置を含み、本発明に必要な命令や長期的に使用されるデータは不揮発性のメモリ装置に記憶され、一時的にのみ使用されるデータは揮発性のメモリ装置に記憶される。このメモリ部１０の不揮発性のメモリ装置は、後述するように、調整の際に傾斜角度算出部で算出される傾斜角度を記憶しておき、以後に算出される傾斜角度の補正のために使用する本発明の記憶手段をも構成する。
【００２７】
次ぎに図３を参照して、本実施の形態によるプロジェクタ２の構成を機能ブロックを使用して説明する。なお、説明の簡潔にするために、第１パッシブ型ライン式測距装置３の構成についてのみ説明するが、第２パッシブ型ライン式測距装置４も同様に構成されている。プロジェクタ２の正面を構成する平面上に、水平方向に基線長ｋ（図４）だけ離間された一対のレンズ３１ａ及び３１ｂの下には、これらのレンズ３１ａ及び３１ｂから焦点距離ｆ（図４）だけ離間されて、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄがそれぞれ基線長ｋ（図４）方向に沿って配置されている。ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄは直線状に配列された所定数、例えば、１０４個、の光検出素子（画素）を有する一対のラインＣＣＤ又はその他のライン式撮像素子である。撮像部３１から、出力部３１ｅを介して、レンズ３１ａ及び３１ｂによりラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各画素上に結像された画像の光量に対応した電気信号が直列的に出力される。この第１パッシブ型ライン式測距装置３の基線長ｋ（図４）方向が、プロジェクタ２の正面を構成する平面と正確に平行になるように取り付けられていないと、後述するようなプロジェクタ２とスクリーン１の真の相対的な傾斜角度を正確に算出できず、基線長ｋ（図４）方向がプロジェクタ２の正面を構成する平面に対して傾斜した分に相当する誤差角度が傾斜角度に影響する。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部３２ａは、撮像部３１の出力部３１ｅから出力されたアナログ電気信号をデジタル信号に変換する。ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄからのデジタル化された出力信号はそれぞれ映像データ信号列ＩＬ及びＩＲとして、メモリ領域３２ｂ内にその後の処理のために記憶される。従って、メモリ領域３２ｂ内にはそれぞれ１０４個のデータ列から成る一対の映像データ信号列ＩＬ及びＩＲが記憶される。メモリ領域３２ｂはメモリ部１０内に設けても良い。
【００２９】
フィルタ処理部３２ｃは、ラインセンサ出力信号から直流成分を取除いて（フィルタリング）、画像に対応した空間周波数成分だけを含んだ有用な信号に映像データ信号列ＩＬ及びＩＲを変える。相関演算部３２ｄは、後で図４及び図５を参照して説明するように、映像データ信号列ＩＬ及びＩＲ内から空間的に近接した例えば２６個の画素グループからなる部分映像データ群ｉＬｍ（基準部）及びｉＲｎ（参照部）をそれぞれ選択的に取り出して、データの一致度を計算するために両部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎを互いに比較する。例えば、一方の部分映像データ群ｉＬｍを基準部として固定して、他方の部分映像データ群ｉＲｎを参照部としてＩＲ内で画素を１つずつすらしながら、互いに比較を繰り返す。最大相関度検出部３２ｅは、一対の映像データ信号列ＩＬ及びＩＲ内で最もデータの一致度の高い２つの部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎを検出する。
【００３０】
補間演算部３２ｆは、最大相関度検出部３２ｅで得られた最大の一致度の部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎの位置間隔を、既知の補間方法により画素ピッチ単位の位置間隔よりもより正確な位置間隔に補間する。この補間演算部３２ｆにより補間された位置間隔に基づいて、位相差検出部３２ｇは、一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像された同一の測距対象物体の一対の像の相対的なずれ量（位相差）を算定する。
【００３１】
コントラスト重心演算部３２ｈは、後で図１２を参照して説明するように、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像された画像のコントラスト重心を求める。信頼性判定部３２ｉは、算定された両ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像された位置の相対的なずれ量（位相差）の信頼性を判定する。この信頼性の判定は、例えば、もし、距離測定対象の物体が両ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に正しく結像されているならば、最大相関度検出部３２ｅにおいて得られる一致度が所定値以上となるはずである。従って、もし、最大相関度検出部３２ｅにおいて得られる一致度がたとえ相対的に最高であったとしても、所定値未満の一致度であれば信頼性が低いとして、信頼性判定部３２ｉでその測定結果を排除する。もし、最大相関度検出部３２ｅにおいて得られる一致度が所定値以上であると、データの信頼性有りとして、ＣＯＮＦ＿ＦＬＧ１＝ＯＫと設定する。以上の撮像部３１及び演算部３２の構成は周知であり、例えば、特許文献２及び特許文献３に記載されているため、これ以上の説明は省略する。
【００３２】
【特許文献２】
特許第３２３０７５９号公報
【特許文献３】
特公平４−７７２８９号公報
【００３３】
プロジェクタ２は、さらに制御回路５を有し、後で詳細に説明するように、空間的に隣接したいくつかの測定位置の小グループの測距結果の信頼性を判定するための相互信頼性判定部５１と、測距結果から傾斜角度を求めるための演算を行なう角度演算部５３を含む。角度演算部５３で算出されたスクリーン１の傾斜角度に基づいて、台形歪みを補正するための補正量が、投影画像生成部６及び／又は表示駆動部７に与えられる。これによりスクリーン１上の台形歪みが補正される。なお、メモリ部１０がマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９と接続されていて、本実施の形態に必要な命令コード及びデータの保存及び提供を行なう。
【００３４】
次ぎに図４を参照して、パッシブ型ライン式測距装置３及び４の動作原理（外光三角測距方式）を説明する。第１パッシブ型ライン式測距装置３は、プロジェクタ２の正面を構成する平面上を水平方向へ延びて基線長ｋだけ離間された一対のレンズ３１ａ及び３１ｂと、この基線長ｋからレンズ３１ａ及び３１ｂの焦点距離ｆだけ離間して基線長ｋ方向と同じ水平方向に沿って延びた一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを含んでいる。第１パッシブ型ライン式測距装置３は、基線長ｋとラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを含んだ平面（水平面）内に位置するスクリーン１の平面上の複数の位置の距離を測定して、基線長ｋとラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを含んだ平面（水平面）内において、プロジェクタ２の正面とスクリーン１平面との間の相対的な傾斜角度を算出する。
【００３５】
他方、第２パッシブ型ライン式測距装置４は、プロジェクタ２の正面を構成する平面上に垂直方向へ延びた基線長ｋ’（図示せず）だけ離間された一対のレンズ４１ａ及び４１ｂと、この基線長ｋ’（図示せず）からレンズ４１ａ及び４１ｂの焦点距離ｆだけ離間して基線長ｋ’（図示せず）方向と同じ垂直方向に沿って延びた一対のラインセンサ４１ｃ（図示せず）及び４１ｄ（図示せず）を含んでいる。第２パッシブ型ライン式測距装置４は、基線長ｋ’（図示せず）とラインセンサ４１ｃ（図示せず）及び４１ｄ（図示せず）を含んだ平面（垂直面）内に位置するスクリーン１の平面上の複数の位置の距離を測定して、基線長ｋ’（図示せず）とラインセンサ４１ｃ（図示せず）及び４１ｄ（図示せず）を含んだ平面（垂直面）内において、プロジェクタ２の正面とスクリーン１平面との間の相対的な傾斜角度を算出する。
【００３６】
説明を簡潔にするため、ここでは第１パッシブ型ライン式測距装置３についてのみ説明をして、第２パッシブ型ライン式測距装置４については説明を省略するが、動作原理が同じであるため同じ説明が第２パッシブ型ライン式測距装置４についても、水平方向を垂直方向に置き換えるだけで適用される。
【００３７】
第１パッシブ型ライン式測距装置３は、後で図８と図１３を参照して詳述するように、その基線長ｋ方向に対するスクリーン１の傾斜角度を算出するために、スクリーン１上に直線的に並んだ複数位置までの距離を測定する。もし、第１パッシブ型ライン式測距装置３の基線長ｋ方向がプロジェクタ２の正面を構成する平面と平行でなくて傾斜していると、前述したようにその傾斜分が誤差角度となって、算出されたスクリーン１とプロジェクタ２の正面との間の相対的な傾斜角度に加わる。このことは第２パッシブ型ライン式測距装置４についても同様である。
【００３８】
図４（ａ）において、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂが、プロジェクタ２の正面を構成する平面上に水平方向に延びた所定の基線長ｋだけ離間して配置されている。プロジェクタ２の正面を構成する平面の下には、これら一対のレンズ３１ａ及び３１ｂからそれらの焦点距離ｆだけそれぞれ離間され、基線長ｋ方向（水平方向）に延びた一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄが配置されている。ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄは、その中央部分がそれぞれレンズ３１ａ及び３１ｂの光軸３１ａｘ及び３１ｂｘ上にほぼ位置するように配置されていて、これらラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に、それぞれ対応するレンズ３１ａ及び３１ｂにより距離測定対象のスクリーン１上のある位置の画像１Ａが結像される。
【００３９】
図４（ａ）においては、スクリーン１上の測定位置１Ａが、異なる方向の光路Ａ及びＢを通って、それぞれのレンズ３１ａ及び３１ｂを介して、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像されている。
【００４０】
もし、測定位置１Ａが無限遠の位置に存在すると仮定した場合、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂから焦点距離ｆにあるラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上には、測定位置１Ａがレンズ３１ａ及び３１ｂのそれぞれの光軸３１ａｘ及び３１ｂｘと交差する基準位置３１ｃｘ及び３１ｄｘに結像される。
【００４１】
次ぎに、測定位置１Ａが無限遠位置からレンズ３１ａの光軸３１ａｘ上の方向Ａに沿って近づき、図４（ａ）の位置、すなわち、距離ＬＣに達すると、測定位置１Ａはラインセンサ３１ｃ上においては、基準位置３１ｃｘ上に結像されたままであるが、ラインセンサ３１ｄ上においては、レンズ３１ｂにより基準位置３１ｄｘからαだけずれた位置に結像される。
【００４２】
三角測距の原理から、測定位置１Ａまでの距離ＬＣは、ＬＣ＝ｋｆ／αで求められる。ここで、基線長ｋと焦点距離ｆは予め知られている既知の値であり、ラインセン３１ｄ上の基準位置３１ｄｘからのずれ量αを検出すれば、距離ＬＣが測定できる。これが外光三角測距のパッシブ型ラインセンサ測距装置の動作原理である。ずれ量αの検出及びＬＣ＝ｋｆ／αの演算は、図１中の演算部３２で実行される。
【００４３】
すなわち、ラインセンサ３１ｄの基準位置３１ｄｘからのずれ量αの検出は、一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄから出力される一対の映像データ信号列ＩＬ及びＩＲからそれぞれ抽出した部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎについて、演算部３２が相関演算を行なうことにより検出する。この相関演算は周知である（例えば、特許文献２参照）。
【００４４】
このため、相関演算については詳細な説明を省略して以下の概要的な説明に留める。図４（ｂ）に示すように、相関演算は、部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎを互いに重ねた時に最も一致度が高くなる領域を、重ね合わせる部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎをラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上で相対的にずらしながら検出していく演算である。図４（ｂ）においては、一方のラインセンサ３１ｃからの部分映像データ群ｉＬｍを基準位置３１ｃｘに位置を固定して、基準部として使用する。他方のラインセンサ３１ｄからの部分映像データ群ｉＲｎは参照部として位置を一画素ずつずらして行き、基準部と最も一致度の高い部分映像データ群ｉＲｎを探す。最も一致度の高い部分映像データ群ｉＲｎを発生するラインセンサ３１ｄ上の位置とそのラインセンサ３１ｄの基準位置３１ｄｘと間の間隔がずれ量αである。
【００４５】
ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各々は、後述するように所定数の光検出器セル（画素）を所定長の直線上に配列した一対のラインＣＣＤで構成されているから、ずれ量αは、部分映像データ群ｉＲｎの映像データ信号列ＩＲ内の画素位置と画素ピッチから容易に求めることができる。このようにして、レンズ３１ａの光軸３１ａｘと同じ方向Ａにある測定位置１Ａまでの距離ＬＣを、ずれ量αを検出することにより測定できる。
【００４６】
次ぎに、図５を参照して、図４とは異なる方向にある測定位置１Ｂまでの距離ＬＲ’及びＬＲを測定する原理を説明する。図５（ａ）に示すように、測定位置１Ｂが、異なる方向の光路Ｃ及び光路Ｄを通って、それぞれのレンズ３１ａ及び３１ｂを介してラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像されている。
【００４７】
もし、測定したい方向Ｃの無限遠位置に測定位置１Ｂが存在すると仮定した場合、一対のレンズ３１ａ及び３１ｂにより一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上に結像される測定位置１Ｂの像の中心を、互いに基線長ｋだけ離間した基準位置３１ｃｙ及び３１ｄｙとする。次ぎに、この無限遠位置にある測定位置１Ｂが測距方向Ｃに沿って近づいて図５（ａ）の位置に来ると、レンズ３１ａにより結像される測定位置１Ｂの像のラインセンサ３１ｃ上の基準位置３１ｃｙには変化ないが、レンズ３１ｂにより結像される測定位置１Ｂの像のラインセンサ３ｄｃ上の位置は基準位置３１ｄｙからα’だけずれる。
【００４８】
三角測距の原理から、測定位置１Ｂまでの距離ＬＲは、ＬＲ＝ｋｆ／（α’ｃｏｓβ）となる。なお、角度βは、基線長ｋの垂直線、すなわち、レンズ３１ａの光軸３１ａｘ、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である。基線長ｋ、焦点距離ｆ及びｃｏｓβは既知の値なので、ずれ量α’を検出すれば、距離ＬＲを測定できる。
【００４９】
レンズ３１ａ及び３１ｂが配置されたプロジェクタ２の正面を構成する同一平面（基線長ｋ方向）から測定位置１Ｂまでの距離ＬＲ’は、ＬＲ’＝ＬＲｃｏｓβ＝ｋｆ／α’で求められる。すなわち、距離ＬＲ’は、ずれ量α’を検出すれば、既知の値である基線長ｋ及び焦点距離ｆから求めることができる。すなわち、距離ＬＲ’を測定するためには、角度βは不要である。
【００５０】
ずれ量α’を検出するためには、上述した相関演算を行なう。図５（ｂ）に示すように、一方のラインセンサ３１ｃからの基準位置３１ｃｙに対応する部分映像データ群ｉＬｍを基準部として位置を固定し、他方のラインセンサ３１ｄからの部分映像データ群ｉＲｎを参照部として位置を１画素づつずらして互いに重ね合せて行くことにより、最も基準部ｉＬｍのデータと最も一致度の高いデータを持つ参照部ｉＲｍを見つける。
【００５１】
ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの各々は、後述するように所定数の光検出器セル（画素）を直線上に所定長に配列した一対のラインＣＣＤで構成されているから、ずれ量α’は、部分映像データ群ｉＲｎの映像データ信号列ＩＲ内の位置（画素番号）及び部分映像データ群ｉＬｍの映像データ信号列ＩＬ内の位置（画素番号）と画素ピッチから容易に求めることができる。
【００５２】
なお、上述した相関演算の方法において、一方のラインセンサ３１ｃからの部分映像データ群ｉＬｍを基準部として固定し、他方のラインセンサ３１ｄからの部分映像データ群ｉＲｎを参照部としてその位置を１画素ずつずらして互いの一致度の高さを検査するとした。しかし、測距方向を両レンズ３１ａ及び３１ｂの中間位置からの方向とする場合は、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄ上で部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｎの位置を共に反対方向に移動させながら、部分映像データ群ｉＬｍ及びｉＲｍ間で互いの一致度の高さを検査するようにしてもよい。
【００５３】
次ぎに図６を参照して、一対のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの内、１方のラインセンサ３１ｃを詳細に説明する。他方のラインセンサ３１ｄはラインセンサ３１ｃと同様に構成されている。図６に示すように、ラインセンサ３１ｃは多数、例えば、１０４個の光検出器セル（画素）が直線的に配列されたリニアＣＣＤ（電荷結合素子）又はその他の線形の撮像素子で構成されている。１０４個の光検出器セル（画素）は、図６中左端から右端へ順に画素番号が付けられている。これらの光検出器セル（画素）は、隣接する２６個単位のグループにより７つの測距演算領域を３１ｃ１（１〜２６）、３１ｃ２（１３〜３８）、３１ｃ３（２７〜５２）、３１ｃ４（３９〜６４）、３１ｃ５（５３〜７８）、３１ｃ６（６５〜９０）及び３１ｃ７（７９〜１０４）を構成している。但し、括弧内の数は光検出器セル（画素）番号である。各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７は、その２６個の光検出器セル内、前半が前隣りの測距演算領域に含まれ且つ後半が後隣りの測距演算領域に含まれていて、各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７は両隣の測距演算領域と互いに半分ずつ重複している。
【００５４】
各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７内の光検出器セル（画素）からの信号は、図４及び図５中のラインセンサ３１ｃの映像データ信号列ＩＬの各部分映像データ群ｉＬｍに対応する。各測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７の中心位置ａ（１３）、ｂ（２６）、ｃ（３８）、ｄ（５２）、ｅ（６４）、ｆ（７８）及びｇ（９０）の各々は（但し、括弧内は画素番号である）、測距方向を定める基準位置となる。この結果、本実施の形態のラインセンサ３１ｃ及び３１ｄを使用した測距装置３は、基準線ｋと同じ平面（水平面）内にあるスクリーン１上の７つの離間した位置までの距離を測定することができる。ただし、実際の測距方向は、図３のコントラスト重心演算部３２ｈにより後述する通り、測距演算領域内でのコントラスト重心位置により補正され得る。図６には、他方のラインセンサ３１ｄに対応する基準位置ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’及びｇ’が示されていて、参照部としてラインセンサ３１ｃ中の測距演算領域と相関演算する際のずれ量を求める際に使用される。
【００５５】
本発明により距離測定するスクリーン１上の複数の異なる位置は、７つに限る必要はなく、適宜、適当な数、例えば１１とすることも、ラインセンサ３１ｃ及び３１ｄの画素数又は測距演算領域の数を適当に選択することで可能である。
【００５６】
例えば、１６２個の光検出器セル（画素）数のラインＣＣＤを用いて２７個の光検出器セル（画素）グループ単位で１１の測距演算領域を設けていも良い。各領域は２７個の画素数の内、１３乃至１４個の画素が隣接する測距演算領域と重複して使用される。この例では、スクリーン１上の基準線方向（水平方向）に沿った１１の複数の位置の内の１つを選択することができる。
【００５７】
次ぎに図７を参照して説明する。図７は、ライン式測距装置３及び４の初期調節をするため、プロジェクタ２のスクリーン１の相互の位置関係を所定の位置関係にした様子を示す。すなわち、プロジェクタ２からの投射光軸がスクリーン１に垂直になるように、スクリーン１を予め基線長ｋ及びｋ’に対して平行にして、プロジェクタ２からライン式測距装置３及び４の初期調節に適した画像を投射する。初期調節とは、例えば、レンズ３１ａ及び３１ｂは収差を持つ。このため、スクリーン１上の基線長ｋ方向に沿った異なる測定位置がラインセンサ３１ｃ及び３１ｄに結像する際、直線上に結像されるのでなく、実際は、歪む。初期調節はこのレンズ収差による歪みを補正するための補正係数を計算して、メモリ部１０に記憶して、以後の演算部３２及び４２により使用する。ライン式測距装置３は、ラインセンサ３１ｃ上の７つの測距演算領域３１ｃ１乃至３１ｃ７を使用して、７つの測距方向のスクリーン１上の距離を測定する。簡潔にするため、図７中においては７つの方向の内、ラインセンサ３１ｃ上の３つの測距演算領域３１ｃ３、３１ｃ５、３１ｃ７に対応した３つの測距方向のスクリーン１上の１Ｃ、１Ｅ、１Ｇの位置のみを図示している。
【００５８】
ライン式測距装置３は水平面においてスクリーン１平面の基線長ｋ方向に対する傾斜角度を測定し、ライン式測距装置４は垂直面内においてスクリーン１平面の基線長ｋ’（図示しない）方向の傾斜角度を測定する。説明の簡潔のためにライン式測距装置３による水平面においてスクリーン１平面の基線長ｋ方向に対する傾斜角度の測定についてのみ説明する。しかし、本実施の形態の説明はライン式測距装置４によるスクリーン１の垂直面内の傾斜角度の測定にも同様に適用される。
【００５９】
次ぎに図８乃至図１１を参照して、パッシブ型ライン式測距装置３を用いて、スクリーン１の傾斜角度を測定する方法を説明する。説明の簡略のために、ラインセンサ３１ｃの２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７の２つの測距方向Ｃ及びＧを用いて、これら２つの測距方向Ｃ及びＧにあるスクリーン１平面上の２つの測定位置１Ｃ及び１Ｇまでの２つの距離ＬＲ’及びＬＬ’を、図５で説明した方法で測定する。本実施の形態では２つの距離ＬＲ’及びＬＬ’しか測定しないが、実際は、７つ（又は１１）の測距方向にあるスクリーン１上の７個（又は１１個）の測定位置までの距離が測定される。
【００６０】
スクリーン１上の測定位置１Ｃや１Ｇは、パッシブ距離測定に適した画像であるならば、プロジェクタ２の電源が投入された時に投射レンズ８を介してスクリーン１に最初に投影される製造メーカーのロゴマーク等を含んだ画像でもよく、また、プロジェクタ２の動作中に定期的に角度検出操作する際には、スクリーン１上の測定位置１Ｃ及び１Ｇは、スクリーン１上に投射されている任意の画像であってもよい。
【００６１】
ラインセンサ３１ｃの２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７のそれぞれの測距方向Ｃ及びＧの基準位置ｃ（３８）及びｇ（９０）間の距離Ｌは、その括弧内の画素番号及び画素ピッチより予め知られている値である。
【００６２】
基線長ｋに平行な直線ｋ２上にある測定位置１Ｃから測定位置１Ｇを通る基線長ｋに平行な直線ｋ１上に垂直に下ろした点をＣ’とした場合、測定位置１Ｃ〜点Ｃ’間の距離は、ＬＲ’−ＬＬ’に等しい。このＬＲ’−ＬＬ’の大きさは、スクリーン１の傾斜角度θ１があまり大きくない場合、直線ｋ１上で測定位置１Ｇから距離（ＬＬ’＊Ｌ／ｆ）にある点をＣ”として、点Ｃ”からの直線ｋ１と直交する線とスクリーン１との交点１Ｃ’とした場合の、距離１Ｃ’−Ｃ”と近似できる。通常は、予め人手等によりスクリーン１とプロジェクタ２の相対的な位置関係は調整されていることが多いから傾斜角度θ１はあまり大きくならず、多くの場合にこの近似は妥当である。測定位置１Ｇと点Ｃ”とレンズ３１ａの中心とで構成される三角形と基準位置ｃとｇおよびレンズ３１ａの中心とで構成される三角形とは相似の関係にあり、ラインセンサ３１ｃ上の２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７の２つの基準位置ｃ（３８）及びｇ（９０）間の距離Ｌは、測定位置１Ｇ〜点Ｃ”間の距離に対応しているから、この傾斜角度θ１の値は、相似形の関係と三角関数を使用して、
θ１＝ａｒｃｔａｎ｛（ＬＲ’−ＬＬ’）／（ＬＬ’＊Ｌ／ｆ）｝
と求めることができる。
【００６３】
従って、プロジェクタ２の制御回路５により、上式の演算をすることにより、水平面内におけるスクリーン１とプロジェクタ２の基線長ｋ方向の傾斜角度θ１を算出できる。この傾斜角度θ１の大きさに基づいて、図１の制御回路１が投影画像生成部６及び／又は表示駆動部７に、画像の台形歪みを補正する指示を与えることができる。しかし、上式から求められる傾斜角度θ１は、基線長ｋ方向に対するスクリーン１の相対的な傾斜角度であるから、パッシブ型ライン式測距装置３をプロジェクタ２の筐体に取り付ける際に基線長ｋ方向が予め基準となる角度で取り付けられないと正しいスクリーン１とプロジェクタ２の相対角度の検出ができない。従って、従来ではパッシブ型ライン式測距装置３をプロジェクタ２の筐体に基線長ｋ方向が予め基準となる角度で取り付けるための構造や治具が必要であった。本発明は、後述するように、プロジェクタ２の工場出荷時に又はユーザ使用時の調整の際に、パッシブ型ライン式測距装置３の基線長ｋ方向とプロジェクタ２の筐体との誤差角度を検出してメモリ部１０の不揮発性メモリ装置に記憶しておき、基線長ｋ方向が正しくプロジェクタ２に取り付けられていなくとも、上述した方法により算出された傾斜角度θ１から誤差角度を補正をすることより、スクリーン１とプロジェクタ２との間の真の相対的な傾斜角度を算出できるようにしている。
【００６４】
図８において、測定距離を、各測定位置１Ｃ及び１Ｇから基線長ｋ方向に下ろした垂直線ＬＲ’及びＬＬ’の長さに代えて、レンズ３１ａから各測距方向Ｄ及びＧに沿った各測定位置１Ｃ及び１Ｇまでの長さとしてもよい。この場合については図１３において説明する。
【００６５】
もし、角度検出に高い精度が求められる場合には、角度検出に用いる２つの測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７の基準値ｃ（３８）及びｇ（９０）間の距離Ｌに代えて、各々の測距演算領域３１ｃ３及び３１ｃ７中のコントラスト重心位置の距離を使用しても良い。
【００６６】
図１２を参照して、図３のコントラスト重心演算部３２ｈによるコントラスト重心位置を用いた距離測定を説明する。周知のように、パッシブ式測距は、２つのラインセンサ上に結像される一対の映像を重ね合せた時に最も一致度が高くなる場所を検出する動作を含むが、この一致度は一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。
【００６７】
従って、パッシブ式測距は、図１２に示すようにある１つの測距演算領域３１ｃｎの設計上の測距方向が矢印Ｊ方向である場合、もし、測距演算領域３１ｃｎ上に結像される測距対象の像が矢印Ｋ方向のみにコントラスト位置１Ｋが存在する像である場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｋ方向にずれる。もし、測距演算領域３１ｃｎ上に結像される測距対象の像が矢印Ｍ方向のみにコントラスト位置１Ｍが存在する像である場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から矢印Ｍ方向にずれる。さらに、測距演算領域３１ｃｎ上に結像される測距対象の像が矢印Ｋ方向及び矢印Ｍ方向にコントラスト位置１Ｋ及び１Ｍが存在する像である場合、実際の測距方向は矢印Ｊ方向から測定演算領域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。
【００６８】
従って、角度検出に使用する２つの測距演算領域間の距離に対応した値として、各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Ｌ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は、特許文献４に記載されており、公知である。
【００６９】
【特許文献４】
特開平８−７５９８５号公報
参考までに、本実施の形態においてコントラスト重心位置を求める数式１を以下に示す。
【００７０】
【数１】
2005030922.tif 000003
ここで、Ｌ（）：基準部３１ｃ側センサーデータ
Ｓａ  ：基準部３１ｃ側受光素子最小Ｎｏ．
Ｗｎ  ：部分群の受光素子数
ｔ    ；整数（一般的に１〜４）
ノイズの影響を解除するためには、差分の絶対値が所定値（ノイズキャンセルレベル）以下の場合は、総和に加えない。
なお、ラインセンサ３１ｃの一列に配列された受光素子（画素）にはそれぞれ一連の通し番号（画素番号）がふってある。
【００７１】
次ぎに図１３を参照して、別の方法によるパッシブ型ライン式測距装置３を用いて傾斜角度θ１の計算方法を説明する。図１３に示すように、パッシブ型ライン式測距装置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、図５で説明した方法により、ラインセンサ３１ｃの測距演算領域３１ｃ７の測距方向に沿って測距演算して算出されたスクリーン１までの距離がＬ１、測距演算領域３１ｃ３の測距方向に沿って測距演算して算出されたスクリーン１までの距離がＬ２とする。予め知られている測距演算領域３１ｃ３の測距方向と基線長方向に垂直な方向とがなす角度をβとし、同じく予め知られている測距演算領域３１ｃ７の測距方向と基線長方向に垂直な方向とがなす角度をγとする。傾斜角度θ１は、次式で計算される。
【００７２】
θ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ２ｃｏｓβ−Ｌ１ｃｏｓγ）／（Ｌ１ｓｉｎγ＋Ｌ２ｓｉｎβ）
上式から求められる傾斜角度θ１も、基線長ｋ方向に対するスクリーン１の相対的な傾斜角度であるから、パッシブ型ライン式測距装置３をプロジェクタ２の筐体に取り付ける際に基線長ｋ方向が予め基準となる角度で取り付けられないとスクリーン１とプロジェクタ２の真の相対角度の検出ができない。従来ではパッシブ型ライン式測距装置３をプロジェクタ２の筐体に基線長ｋ方向が予め基準となる角度で取り付けるための構造や治具が必要であった。本発明は、後述するように、プロジェクタ２の工場出荷時に又はユーザ使用時の調整の際、パッシブ型ライン式測距装置３の基線長ｋ方向とプロジェクタ２の筐体との誤差角度を検出してメモリ部１０の不揮発性メモリ装置に記憶しておき、基線長ｋ方向が正しくプロジェクタ２に取り付けられていなくとも、上述した方法により算出された傾斜角度θ１から誤差角度を補正することより、スクリーン１とプロジェクタ２との間の真の相対的な傾斜角度を算出できるようにしている。
【００７３】
次ぎに、図１４を参照して本発明の１つの実施の形態を説明する。プロジェクタ２の工場出荷時又はユーザ使用時の調整の際、プロジェクタ２の投影レンズ８の投射光軸がパッシブ型ライン式測距装置３の基線長ｋとラインセンサを含む水平な面内においてスクリーン１と垂直な関係にあるように、すなわち、水平面内でプロジェクタ２の正面をスクリーン１に正対して配置しておいて、プロジェクタ２の角度検出装置によりスクリーン１の傾斜角度を測定する。図１４に示すように、パッシブ型ライン式測距装置３の基線長ｋ方向が、プロジェクタ２の筐体に基準となる角度から誤差角度θだけ傾いて取り付けられているとすると、調整の際、上述した角度検出方法によりこの誤差角度θが検出される。この誤差角度θがプロジェクタ２のメモリ部１０の不揮発性メモリ装置に記憶される。そして、以降の角度検出操作において算出された傾斜角度θ１から誤差角度θを足算又は引算することにより、真の相対的な傾斜角度を算出することができる。プロジェクタ２はこの補正された真の相対的な傾斜角度を使用して台形歪みを補正する。
【００７４】
次に、図１５を参照して本発明の別の実施の形態を説明する。まず、図１５（ａ）に示されるように、プロジェクタ２の工場出荷時又はユーザ使用時の調整の際、プロジェクタ２を水平な面の回転台１５の上に載置しておき、スクリーン１を垂直に立ててプロジェクタ２から適当な距離だけ離間させておく。そして、プロジェクタ２の投影レンズ８から画像をスクリーン１上に投影する。スクリーン１上の投影画像１６が示されている。図１５（ａ）の投影画像１６は、水平方向に台形歪みを有する。次に、図１５（ｂ）に示すように、プロジェクタ２が載った水平な面の回転台１５を回転して行き、スクリーン１上に投影された画像１６の水平方向の台形歪みが実質的になくなった場所で、回転台１５を固定する。そして、この場所でプロジェクタ２の角度検出装置によりスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な傾斜角度を上述した方法で算出する。もし、パッシブ型ライン式測距装置３の基線長ｋ方向が、プロジェクタ２の筐体に基準となる角度から誤差角度θだけ傾いて取り付けられている場合、この誤差角度θが検出される。この誤差角度θがプロジェクタ２のメモリ部１０の不揮発性メモリ装置に記憶される。そして、以降の角度検出操作において算出された傾斜角度θ１から誤差角度θを引算することにより、真の相対的な傾斜角度を算出することができる。プロジェクタ２はこの補正された真の相対的な傾斜角度を使用して台形歪みを補正する。
【００７５】
上述の本発明の実施の形態の説明は、水平方向の基線長ｋを有するライン式測距装置３の筐体への取り付け誤差角度による水平面内のスクリーン１と基線長ｋ方向との傾斜角度θ１の補正について述べたが、垂直方向の基線長ｋ’（図示せず）を有するライン式測距装置４の筐体への取り付け誤差角度による垂直面内のスクリーン１と基線長ｋ’（図示せず）方向との傾斜角度の補正についても同様であることは容易に理解できるであろう。
【００７６】
以上説明した本発明の実施の形態において、距離を測定する測距部としてはパッシブ型ライン式測距装置を用いたが、ライン式であれば良く、パッシブ型でなくアクティブ型であっても良く、また、光学式でなくても良い。例えば、超音波を出力して、その反射が検出されるまでの時間を計測してその時間に基づいて距離を測定する測距装置であっても良い。上述した本実施の形態においては、水平方向と垂直方向の一対のライン式測距装置を使用したが、水平方向と垂直方向の直交関係にある必要は無く、また、１つのライン式測距装置のみでもよい。また、測定対象としてスクリーン平面を用いたが、スクリーンに限らず、どんな平面的物体の測定対象についても本発明の角度検出装置は適用できる。例えば、測定対象の平面的物体としては、工作機械により加工される被加工物であって良く、これら被加工物に対して加工道具を正対させるため、被加工物と加工道具の相対的な傾斜角度を検出するためにも、本発明の角度検出器は適用できる。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１乃至３に記載された本発明によれば、角度検出装置のライン式測距装置を筐体に取り付ける際に、従来のライン式測距装置の基線長方向を筐体に予め基準の角度（ゼロ度）で正確に取り付けるための構造や治具を必要としない。また、経時的にライン式測距装置の基線長方向と筐体の取り付け角度が変化しても、ユーザが再度の調整をすることにより、補正することが可能である。
【００７８】
請求項４に記載された本発明によれば、プロジェクタとスクリーンの相対的な傾斜角度に起因する画像の台形歪みを自動的に正確に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態による角度検出器を有するプロジェクタの構成を示す概略ブロック図。
【図２】図１に示したプロジェクタの概略正面図。
【図３】本発明の１つの実施の形態による角度検出器の機能ブロック図。
【図４】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の測距操作を説明する図。
【図５】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の測距操作を説明する別の図。
【図６】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の一対のラインセンサの概略を示すブロック図。
【図７】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による複数位置の距離測定を説明する別の図。
【図８】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による角度検出方法を説明する図。
【図９】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による角度検出方法を説明する別の図。
【図１０】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による角度検出方法を説明する別の図。
【図１１】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による角度検出方法を説明する別の図。
【図１２】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置の測距演算領域のコントラスト重心位置を求める方法を説明する別の図。
【図１３】本発明の１つの実施の形態による角度検出器に含まれる測距装置による角度検出方法を説明する別の図。
【図１４】本発明の１つの実施の形態による調整の際のプロジェクタとスクリーンの配置を説明する図。
【図１５（ａ）】本発明の別の実施の形態による調整の際のプロジェクタとスクリーンの配置を説明する図。
【図１５（ｂ）】本発明の別の実施の形態による調整の際のプロジェクタとスクリーンの配置を説明する別の図。
【符号の説明】
１                    スクリーン
１Ａ〜１Ｇ            測定位置
２                    プロジェクタ
３                    測距装置
４                    測距装置
５                    制御回路
１０                  メモリ部
３１                  撮像部
３１ａ                レンズ
３１ｂ                レンズ
３１ｃ                ラインセンサ
３１ｄ                ラインセンサ
３１ｃ１〜３１ｃ７    測距演算領域
３２                  演算部
５１                  相互信頼性判定部
５３                  角度演算部
ｋ                    基線長
θ１  水平面内でスクリーン１が基線長ｋ方向となす傾斜角度
【図１】
2005030922.tif 000004
【図２】
2005030922.tif 000005
【図３】
2005030922.tif 000006
【図４】
2005030922.tif 000007
【図５】
2005030922.tif 000008
【図６】
2005030922.tif 000009
【図７】
2005030922.tif 000010
【図８】
2005030922.tif 000011
【図９】
2005030922.tif 000012
【図１０】
2005030922.tif 000013
【図１１】
2005030922.tif 000014
【図１２】
2005030922.tif 000015
【図１３】
2005030922.tif 000016
【図１４】
2005030922.tif 000017
【図１５（ａ）】
2005030922.tif 000018
【図１５（ｂ）】
2005030922.tif 000019