(57)【要約】【課題】投射レンズと投射面との間の投射距離の長短にかかわらずに投射距離を高精度に検出する。【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。そして、距離検出装置６は、投射距離内の異なる第１および第２の距離範囲Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ検出するために、近距離用の水平ライン光２５ａと、遠距離用の垂直ライン光２５ｂとを照射するレーザーポインタ２５を有する。【選択図】  図２
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【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部を備えるプロジェクタ装置であって、
前記距離検出部は、前記投射距離内の異なる距離範囲をそれぞれ検出するために、近距離用の距離検出手段と、遠距離用の距離検出手段とを有することを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記テストパターン照射手段は、レーザー光によって、直線状の遠距離用のテストパターンおよび近距離用のテストパターンが互いに直交してなる十字状の前記テストパターンを照射する請求項１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
前記投射レンズが一側面に設けられた筐体を備え、
前記筐体の一側面には、前記テストパターン照射手段および前記撮像素子が、前記投射レンズを間に挟んで対向する位置にそれぞれ配設されている請求項１または２に記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
前記テストパターン照射手段は、四角形をなす前記一側面の角部に位置して設けられ、
前記撮像素子は、前記角部に対向する他の角部に位置して設けられた請求項３に記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
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、
前記投射距離内の異なる距離範囲をそれぞれ検出するために、近距離用の距離検出手段と、遠距離用の距離検出手段とを有することを特徴とする距離検出装置。
【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の遠距離用のテストパターンおよび近距離用のテストパターンが互いに直交してなる十字状の前記テストパターンを照射する請求項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。従来の距離検出装置は、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とを有している。
【０００４】
距離検出装置は、投射距離を検出する際に、レーザーポインタ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。距離検出装置では、撮像素子が、画角内に進入したレーザー光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。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１９７２４９号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の距離検出装置では、投射レンズと撮像素子との間の距離、および撮像素子の画角を、投射距離として比較的短距離を検出するための短距離用に設定した場合に、長距離を検出したときに生じる誤差が大きくなってしまう問題がある。一方で、上述したレンズ距離および撮像素子の画角を、投射距離として長距離用に設定した場合には、短距離を検出することができなくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、投射レンズと投射面との間の投射距離の長短にかかわらずに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。
【０００８】
【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前記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部を備える。そして、距離検出部は、投射距離内の異なる距離範囲をそれぞれ検出するために、近距離用の距離検出手段と、遠距離用の距離検出手段とを有する。
【０００９】
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、距離検出部によって検出する投射距離が比較的長距離である場合に、遠距離用の距離検出手段によって投射距離を検出し、距離検出部によって検出する投射距離が比較的短距離である場合に、短距離用の距離検出手段によって投射距離を検出する。したがって、本発明に係るプロジェクタ装置によれば、投射距離の各距離範囲に応じて、適当な距離検出手段を選択して検出することで、投射距離の長短にかかわらずに投射距離を高精度に検出することが可能になる。
【００１０】
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。そして、本発明に係る距離検出装置は、投射距離内の異なる距離範囲をそれぞれ検出するために、近距離用の距離検出手段と、遠距離用の距離検出手段とを有する。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。図２に示すように、投射レンズ１１は、筐体８の四角形をなす一側面に設けられている。
【００１５】
距離検出装置６は、図１に示すように、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。
【００１６】
テストパターン照射部２１は、図２に示すように、互いに直交するライン状の垂直ライン光２５ａおよび水平ライン光２５ｂをそれぞれ出射するクロスライン型レーザーポインタ２５を有している。このレーザーポインタ２５は、垂直ライン光２５ａおよび水平ライン光２５ｂをそれぞれ同時に出射して、投射面上に各テストパターンを十字状に照射する。
【００１７】
撮像部２２は、図１に示すように、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）センサ等が適用される。また、撮像素子２８は、図３および図４に示すように、垂直ライン光２５ａおよび水平ライン光２５ｂによる各テストパターンを撮像可能な撮像範囲として、水平画角θａおよび垂直画角θｂを有している。撮像素子２８は、垂直画角θａが水平画角θｂよりも大きく設定されている。
【００１８】
そして、撮像素子２８は、垂直ライン光２５ａおよび水平ライン光２５ｂによる各テストパターンをそれぞれ検出し、受光領域上の各テストパターンの位置に基づいて、距離算出部２３によって投射距離が算出される。
【００１９】
また、図２に示すように、筐体８の一側面には、レーザーポインタ２５および撮像素子２８が、投射レンズ１１を挟んで対向する各角部に配設されている。したがって、筐体８の一側面に配設されたレーザーポインタ２５の光軸と撮像素子２８との相対位置は、図２中矢印Ｘ軸方向である水平方向の水平距離が、図２中矢印Ｙ軸方向である垂直方向の垂直距離よりも数倍程度大きく確保されている。
【００２０】
また、液晶プロジェクタ１は、図示しないが、距離検出装置６によって検出された投射距離に基づいて、自動焦点調整を行うための自動焦点調整部を備えている。
【００２１】
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。
【００２２】
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が垂直ライン光２５ａおよび水平ライン光２５ｂによるライン状の各テストパターンを投射面上に照射し、これらのテストパターンを撮像素子２８によって撮像する。
【００２３】
距離検出装置６では、撮像素子２８が、水平画角θａおよび垂直画角θｂ内に進入した垂直ライン光２５ａおよび水平ライン光２５ｂによって投射面に照射された各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。
【００２４】
そして、レーザーポインタ２５からそれぞれ照射された垂直ライン光２５ａと水平ライン光２５ｂは、それぞれ水平画角θａ、垂直画角θｂ内に入射した状態で、投射面上に照射されなければ、撮像素子２８で捉えることができない。
【００２５】
このため、距離検出装置６では、図４に示すように、垂直画角θｂと水平ライン光２５ｂを用いて検出可能な距離範囲が、垂直画角θｂ内に水平ライン光２５ｂが入射した位置から投射面までの第１の距離範囲Ｌ１になる。
【００２６】
また、距離検出装置６では、図３に示すように、水平画角θａと垂直ライン光２５ａを用いて検出可能な距離範囲が、水平画角θａ内に垂直ライン光２５ａが入射した位置から投射面までの第２の距離範囲Ｌ２になる。
【００２７】
ここで、第２の距離範囲Ｌ２は、垂直画角θａが水平画角θｂよりも大きく、レーザーポインタ２５と撮像素子２８との相対位置で、図２中矢印Ｘ軸方向の水平距離が、図２中矢印Ｙ軸方向の垂直距離よりも数倍程度大きく確保されているため、第１の距離範囲Ｌ１よりも比較的高精度に投射距離を検出することができる。したがって、第１の距離範囲Ｌ１と第２の距離範囲Ｌ２の双方に重複する範囲では、水平画角θａと垂直ライン光２５ａを用いて投射距離を検出することが好ましい。
【００２８】
また、第１の距離範囲Ｌ１および第２の距離範囲Ｌ２に含まれない第３の距離範囲Ｌ０では、各画角θａ，θｂ内に各ライン光２５ａ，２５ｂが入射していないため、投射距離を検出することが不可能な距離範囲となる。
【００２９】
したがって、距離検出装置６は、投射距離が比較的長距離である第２の距離範囲Ｌ２を検出する際、水平画角θａおよび垂直ライン光２５ａによって検出を行い、投射距離が比較的短距離である距離範囲（第１の距離範囲Ｌ１−第２の距離範囲Ｌ２）を検出する際、垂直画角θｂおよび水平ライン光２５ｂによって検出を行う。このように、距離検出装置６は、投射距離の距離範囲に応じて、適当な画角およびライン光で検出することで、投射距離の長短にかかわらずに投射距離を高精度に検出することができる。
【００３０】
最後に、距離検出装置６の具体的な構成について説明する。距離検出装置６において、レーザーポインタ２５と撮像素子２８との間の図２中矢印Ｘ軸方向の水平距離を２５［ｃｍ］、レーザーポインタ２５と撮像素子２８との間の図２中矢印Ｙ軸方向の垂直距離を５［ｃｍ］とする。また、撮像素子２８は、水平画角θａが１８．４度、垂直画角θｂが１４．０度とする。
【００３１】
この構成の場合には、投射レンズ１１が設けられている位置を「０」として、距離検出が不可能な第３の距離範囲Ｌ０が、０〜２０［ｃｍ］、撮像素子２８の垂直画角θｂおよび水平ライン光２５ｂを用いて検出可能な第１の距離範囲Ｌ１が、２０［ｃｍ］〜、撮像素子２８の水平画角θａおよび垂直ライン光２５ａを用いて検出可能な第２の距離範囲Ｌ２が、８０［ｃｍ］〜となる。また、投射面までの投射距離を検出した際に生じる誤差は、投射距離を５［ｍ］とした場合に、撮像素子２８の画素上の１ドット当たり１０［ｃｍ］となる。以上の距離検出が可能な可能範囲とその誤差は、液晶プロジェクタ１において、高精度な自動焦点調整を実現することが可能とされる。
【００３２】
上述したように、液晶プロジェクタ１は、投射距離内の異なる距離範囲をそれぞれ検出するために、近距離用の水平ライン光２５ａと、遠距離用の垂直ライン光２５ｂとを照射するレーザーポインタ２５を有する距離検出装置６を備えることによって、投射距離の距離範囲に応じて、適当な画角およびライン光で選択的に検出することで、投射距離の長短にかかわらずに投射距離を高精度に検出することができる。
【００３３】
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、充分な信頼性が確保された自動焦点調整を実現することができる。
【００３４】
なお、本実施形態に係る液晶プロジェクタ１は、垂直ライン光２５ａおよび水平ライン光２５ｂをそれぞれ出射するレーザーポインタ２５を備えることによって、距離検出装置６が検出する投射距離を短距離と長距離との各距離範囲Ｌ１，Ｌ２に区分して構成されたが、投射距離を更に複数の距離範囲に区分し、例えば、中距離を検出するために他のレーザーポインタを備えるように構成されてもよいことは勿論である。
【００３５】
【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、投射距離内の異なる距離範囲をそれぞれ検出するために、近距離用の距離検出手段と、遠距離用の距離検出手段とを有する距離検出部を備えることによって、投射距離の各距離範囲に応じて、適当な距離検出手段を選択して検出することで、投射距離の長短にかかわらずに投射距離を高精度に検出することができる。
【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】水平画角内に垂直ライン光が入射する状態を示す平面図である。
【図４】垂直画角内に水平ライン光が入射する状態を示す側面図である。
【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  クロス光型レーザーポインタ
２５ａ  垂直ライン光
２５ｂ  水平ライン光
２６  光学系
２７  撮像レンズ
２８  撮像素子
θａ  水平画角
θｂ  垂直画角
Ｌ１  第１の距離範囲
Ｌ２  第２の距離範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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