(57)【要約】【課題】テストパターンを用いて投射面との距離を測定し自動焦点調整を行うための投射面距離測定装置を有するプロジェクタを提供する。【解決手段】投射面距離測定装置は、レーザポインタ４０とデジタルカメラと投射面距離算定部とを備え、レーザポインタ４０は、投射面７０に対して投射レンズ２１の光軸と平行な方向にポイント８１となるレーザ光４９を投射し、デジタルカメラは、投射面７０に投射されたポイント８１を撮像し、投射面距離算定部は、デジタルカメラで撮像した撮像画面８０のポイント８１の画素位置を解析して、投影装置と投射面７０との距離を算定して投影装置の投射レンズ２１の焦点調整部を制御する。投影装置の投射レンズ２１に近接してレーザポインタ４０が配置され、投射レンズ２１を隔ててレーザポインタ４０と離れた位置に撮像レンズ５１が配置されている【選択図】      図２
2005017336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタの投影装置と投射面との距離を算定する投射面距離測定装置を有し、算定した距離に従って前記投影装置の投射レンズの焦点調整部を制御することにより前記投射面に鮮鋭な画像を投射するプロジェクタであって、
前記投射面距離測定装置は、テストパターン表示装置とデジタルカメラと投射面距離算定部とを備え、
前記テストパターン表示装置の投射口と前記デジタルカメラのレンズは前記プロジェクタの照射側の面に設けられおり、
前記テストパターン表示装置は、前記投射面に対して前記投射レンズの光軸と平行な方向にポイントを投射し、
前記デジタルカメラは、前記投射面に投射されたポイントを撮像し、
前記投射面距離算定部は、前記デジタルカメラで撮像した撮像画面の前記投射面のポイントの画素位置を解析して、該画素位置から前記投影装置と前記投射面との距離を算定して前記投影装置の投射レンズの焦点調整部を制御する投射面距離測定装置を有するプロジェクタにおいて、
前記投影装置の前記投射レンズに近接して前記テストパターン表示装置が配置され、前記投射レンズを隔てて前記テストパターン表示装置と離れた位置に前記デジタルカメラの前記撮像レンズが配置されていることを特徴とする投射面距離測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項２】
前記投影装置の前記投射レンズは前記プロジェクタの筐体の前面の長手方向の第１の側縁に近い位置に設けられており、前記テストパターン表示装置は前記投射レンズと前記第１の側縁との間に設けられ、前記デジタルカメラの前記撮像レンズは前記第１の側縁とは反対側の第２の側縁に近接して設けられている、請求項１に記載の投射面距離測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項３】
前記テストパターン表示装置は点照射を行うポイント型レーザポインタである、請求項１または請求項２に記載の投射面距離測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項４】
前記プロジェクタが液晶プロジェクタである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投射面距離測定装置を有するプロジェクタ。
【請求項５】
前記プロジェクタがＤＭＤ方式プロジェクタである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投射面距離測定装置を有するプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジェクタに関し、特にプロジェクタと投射面との距離を測定し自動的に焦点を調整できるプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶技術やＤＬＰ（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、画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、設置の都度投射面に映像が鮮明に結像するよう焦点を調整する必要があった。通常は画面の映像を見ながら手動で焦点の調整を行っているが、手動による調整は煩雑なために自動焦点調整も提案されている。特開平１１−１１９８１８５公報には、投射レンズの焦点調整機構を有し、光源と投射レンズとの間に可動透過反射鏡を設け、焦点調整モードでは可動透過反射鏡を光源と投射レンズとの間に位置させ、スクリーンからの反射光を光源と等価の位置にある受光素子に受光させ受光出力信号によって焦点位置を検出演算して焦点調整機構を制御する液晶プロジェクタ用自動焦点装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１１９８１８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平１１−１１９８１８５号公報で開示された液晶プロジェクタ用自動焦点装置では、可動反射鏡によって光源の明るさが低減するため焦点調整モードの都度可動反射鏡を引き出す必要があるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、テストパターンを用いて投射面との距離を測定し自動焦点調整を行うための投射面距離測定装置を有するプロジェクタを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の投射面距離測定装置を有するプロジェクタは、
プロジェクタの投影装置と投射面との距離を算定する投射面距離測定装置を有し、算定した距離に従って投影装置の投射レンズの焦点調整部を制御することにより投射面に鮮鋭な画像を投射するプロジェクタであって、投射面距離測定装置は、テストパターン表示装置とデジタルカメラと投射面距離算定部とを備え、テストパターン表示装置の投射口とデジタルカメラのレンズはプロジェクタの照射側の面に設けられおり、テストパターン表示装置は、投射面に対して投射レンズの光軸と平行な方向にポイントを投射し、デジタルカメラは、投射面に投射されたポイントを撮像し、投射面距離算定部は、デジタルカメラで撮像した撮像画面の投射面のポイントの画素位置を解析して、その画素位置から投影装置と投射面との距離を算定して投影装置の投射レンズの焦点調整部を制御する、投射面距離測定装置を有するプロジェクタにおいて、投影装置の投射レンズに近接してテストパターン表示装置が配置され、投射レンズを隔ててテストパターン表示装置と離れた位置にデジタルカメラの撮像レンズが配置されていることを特徴とする。
【０００８】
投影装置の投射レンズはプロジェクタの筐体の前面の長手方向の第１の側縁に近い位置に設けられており、テストパターン表示装置は投射レンズと第１の側縁との間に設けられ、デジタルカメラの撮像レンズは第１の側縁とは反対側の第２の側縁に近接して設けられていてもよい。
【０００９】
テストパターン表示装置は点照射を行うポイント型レーザポインタであってもよく、プロジェクタが液晶プロジェクタであってもよく、プロジェクタがＤＭＤ方式プロジェクタであってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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は本発明の実施の形態の投射面距離測定装置を有する液晶プロジェクタの模式的ブロック構成図であり、図２は本発明の実施の形態の投射面距離測定装置を有する液晶プロジェクタの模式的説明図であり、（ａ）は投射状態を示す模式的上面図、（ｂ）は液晶プロジェクタの模式的正面図、（ｃ）はデジタルカメラの撮像画面の模式図である。
【００１１】
ここでは、プロジェクタを画像表示部に液晶表示部を有する液晶プロジェクタとして説明するが、これに限定されるものではなく画像表示部にＤＭＤ（デジタルライトプロセッサ）表示部を有するＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）方式プロジェクタであっても三管式であってもよい。
【００１２】
また、テストパターン表示装置としてレーザポインタを例として説明するが、これに限定されるものではなく、例えば赤外線などの不可視光線の投射装置であり、このポイントを赤外線透過フイルタを通過させて撮像してもよい。
【００１３】
液晶プロジェクタ１０は投射レンズ２１と液晶表示部２２と焦点調整部２３とを有する投影装置２０と、液晶表示部２２の画像を制御する画像制御部２５と、投射面距離測定装置３０と、全体の動作を制御するＣＰＵ６０とを備える。投射面距離測定装置３０は、レーザポインタ４０と、撮像レンズ５１と撮像素子５２を有するデジタルカメラ５０と、撮像素子５２が撮像した画像の画素を解析して投射面７０と投影装置２０の距離を算出する投射面距離算定部５３とを備える。
【００１４】
図２（ａ）に示すようにスクリーンや壁などの投射面７０に映像が投射されるように液晶プロジェクタ１０は配置される。投射面７０と液晶プロジェクタ１０との距離は使用条件によって変化するので投射面７０に鮮鋭な映像を投射するには距離に合わせて投射レンズ２１の焦点を調整する必要がある。
【００１５】
本発明は投影装置２０と投射面７０との距離を正確に把握することを目的としており、以下に説明する投射面距離測定装置３０によりその目的は達成される。
【００１６】
投射面距離測定装置３０では、図２（ｂ）に示すように、投影装置２０の投射レンズ２１の斜め上に近接して１個のポイント型レーザポインタ４０が配置され、投影装置２０の投射レンズ２１を隔ててレーザポインタ４０と離れた水平位置に撮像素子５２を有するデジタルカメラ５０の撮像レンズ５１が配置されている。
【００１７】
ポイント型のレーザポインタ４０から投影装置２０の投射光軸２７と平行に投射されたレーザ光４９は、投射面７０上にポイント８１を結ぶ。図２（ａ）に実線で示す投射面７０ａは第１の位置であり、図２（ａ）に鎖線で示す投射面７０ｂは第１の位置より液晶プロジェクタ１０より離れた第２の位置である。ポイント８１ａ、８１ｂはそれぞれに投射されたポイント８１である。図２（ｃ）は投射面７０ａおよび７０ｂ上のポイント８１ａ、８１ｂをデジタルカメラ５０の撮像素子５２で撮像したときの撮像画面８０を模式的に合成して表示しており、図２（ａ）から判るようにポイント８１ｂはポイント８１ａより撮像画面８０上で右側に寄った画素ライン８２上に表示される。
【００１８】
このように投影装置２０と投射面７０との距離によってポイント８１の表示位置が異なるので、投射面距離算定部５３では撮像画面８０におけるポイント８１の位置をその表示された画素の位置により解析し、画素の位置から所定の計算式によって投影装置２０と投射面７０との距離を算出して画像制御部２５に出力し、画像制御部２５はその距離に基づいて焦点制御部２３を操作して投射面７０に投射された映像を鮮鋭な状態に調整する。
【００１９】
上述のようなレーザポインタ４０のようなテストパターン表示装置と撮像素子５２とを併せ持つプロジェクタ１０において、例えば表示面７０となるスクリーンまでの距離を得る場合、テストパターン表示装置と撮像素子５２との距離は離れていたほうが撮像画面８０から高精度で距離が算定できる。しかしながら、このときテストパターン表示装置が撮像レンズ５１から大きく離れていると、投射面７０となるスクリーンが小さい場合にスクリーンにテストパターンを投射できないという問題がおこる。図３は図２におけるレーザポインタと撮像レンズの位置を反対にしたときの投射面距離測定装置を有する液晶プロジェクタの模式的説明図である。ここでは標準的な巾をもつプロジェクタから６２５ｍｍ（２５インチ）スクリーンに映像を投射した例で示しているが、レーザポインタ４０ａからのレーザ光４９ａは投射面７０上にポイントを結ばない。これを防ぐため、映像投射レンズ２１とレーザポインタ４０との距離を映像投射レンズ２１と撮像レンズ５１との距離より小さく配置することで、テストパターン表示装置と撮像素子の距離を大きく保ちつつ、この問題を解決している。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、小さな投射面であっても投射面と投影装置との距離を正確に算定でき、焦点調整部によって投射レンズの焦点を調整し鮮鋭な映像を投射面に投射することができるという効果がある。
【００２１】
これは、投影装置の投射レンズがプロジェクタの筐体の前面の長手方向の第１の側縁に近い位置に設けられており、テストパターン表示装置が投射レンズと第１の側縁との間に設けられ、デジタルカメラの撮像レンズは第１の側縁とは反対側の第２の側縁に近接して設けられているので、テストパターン表示装置とデジタルカメラの撮像レンズとの間隔を十分に取りながら、小さな投射面にもポイントが投射できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の画面距離測定装置を有する液晶プロジェクタの模式図ブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の投射面距離測定装置を有する液晶プロジェクタの模式的説明図である。
（ａ）は投射状態を示す模式的上面図である。
（ｂ）は液晶プロジェクタの模式的正面図である。
（ｃ）はデジタルカメラの撮像画面の模式図である。
【図３】図２におけるレーザポインタと撮像レンズの位置を反対にしたときの投射面距離測定装置を有する液晶プロジェクタの模式的説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ    液晶プロジェクタ
２０    投影装置
２１、２１ａ    投射レンズ
２２    液晶表示部
２３    焦点調整部
２５    画像制御部
２７    投射光軸
３０    投射面距離測定装置
４０、４０ａ    レーザポインタ
４９、４９ａ    レーザ光
５０    デジタルカメラ
５１、５１ａ    撮像レンズ
５２    撮像素子
５３    投射面距離算定部
６０    ＣＰＵ
７０、７０ａ、７０ｂ    投射面
８０    撮像画面
８１ａ、８１ｂ    ポイント
８２    画素ライン
【図１】
2005017336.tif 000003
【図２】
2005017336.tif 000004
【図３】
2005017336.tif 000005