(57)【要約】【課題】  プロジェクタの正面側すなわちスクリーン側にセンサを配する構成を用いても、スクリーン周辺の輝度を正確に検出し、投影画像の輝度を高精度に調整可能なプロジェクタ及びプロジェクタの調整方法を提供する。【解決手段】  所定の画像を結像面を投影する投影手段と、前記結像面を含む像を光電変換して像信号を出力する測距装置と、前記測距装置の測距結果に基づいて前記結像面の傾斜角を算出するとともに当該傾斜角に基づいて前記投影手段の画像出力角度を調整する制御手段とを含むプロジェクタを、前記制御手段が、前記画像を投影する前に前記像信号を測定し、前記像信号に基づいて前記結像面の輝度を算出して、前記結像面の前記輝度に基づいて前記画像の輝度を調整するように構成する。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の画像を結像面に投影する投影手段と、前記結像面を含む像を光電変換して像信号を出力する測距装置と、前記測距装置の測距結果に基づいて前記結像面の傾斜角を算出するとともに当該傾斜角に基づいて前記投影手段の画像出力角度を調整する制御手段とを含むプロジェクタであって、
前記制御手段は、前記画像を投影する前に前記像信号を測定し、前記像信号に基づいて前記結像面の輝度を算出して、前記結像面の前記輝度に基づいて前記画像の輝度を調整することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記投影手段は、画像投影用の光源を有し、前記制御手段は、算出された前記結像面の輝度に基づいて、前記光源に印加される電力を調整することにより前記画像の輝度を制御することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記投影手段は、液晶パネルを含み、前記制御手段は、算出された前記結像面の輝度に基づいて、前記液晶パネル上の画像の輝度を調整することにより前記画像の輝度を制御することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記制御手段は、前記画像出力を調整する動作を前記プロジェクタの起動時に実行し、その後前記画像を投影し、その後前記画像出力角度を調整する動作を実行することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項５】
所定の画像を結像面に投影する前に、前記結像面を含む像を光電変換して得られる像信号に基づいて前記結像面の輝度を算出し、前記結像面の前記輝度に基づいて前記画像の輝度を調整するステップと、
輝度を調整した前記画像を投影するステップと、
前記輝度を調整した画像に基づいて前記結像面までの距離を測定し、前記距離に基づいて前記結像面の傾斜角を算出し、前記傾斜角に基づいて前記投影手段の画像出力角度を調整するステップとを含むことを特徴とするプロジェクタの調整方法。
【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、特にライン型パッシブ測距方法を用いて投影画像の補正を行うプロジェクタ及びプロジェクタの調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プロジェクタを用いてスクリーンに画像を投影する際に、スクリーン周辺が暗い場合には、投影画像の輝度が低くても画像のコントラストは十分鮮明であり、プロジェクタの使用者にとって見やすい画像となる。逆に、スクリーン周辺が明るい場合には、投影画像の輝度が低いと画像のコントラストが不鮮明となり、使用者にとって見にくい画像となる。したがって、プロジェクタから投影される画像の輝度は、投影するスクリーン周辺の輝度に応じて調整される必要がある。
【０００３】
従来から用いられているプロジェクタは、スクリーンの大きさが大きくなると投影される画像の輝度が低くなるため、周囲を暗くする必要があった。また、周囲の明るさが常時変化するような環境で使用する場合は、最適な輝度を得ることが困難であった。
【０００４】
このような問題については、例えば特許文献１に見られるように、周囲の明るさを検知するセンサをプロジェクタの背面部または側面部に設け、このセンサの出力と所定の基準値との比較を行って、センサの出力に応じた投影画像の輝度を調整する手法を用いた映像投射装置の構成を用いることによって、周囲の明るさの変化に応じて、自動的に投影画面の輝度を制御可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６２７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プロジェクタの背面部または側面部にセンサを設けた場合は、センサがスクリーン周辺の方向とは異なる方向を検知するため、例えばセンサの方向のみに光源が存在するような場合に、本来必要とされるスクリーン及びスクリーン周辺の正確な輝度を検出できないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、プロジェクタの正面側すなわちスクリーン側にセンサを配する構成を用いても、スクリーン周辺の輝度を正確に検出し、投影画像の輝度を高精度に調整可能なプロジェクタ及びプロジェクタの調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、所定の画像を結像面に投影する投影手段と、前記結像面を含む像を光電変換して像信号を出力する測距装置と、前記測距装置の測距結果に基づいて前記結像面の傾斜角を算出するとともに当該傾斜角に基づいて前記投影手段の画像出力角度を調整する制御手段とを含むプロジェクタであって、前記制御手段は、前記画像を投影する前に前記像信号を測定し、前記像信号に基づいて前記結像面の輝度を算出して、前記結像面の前記輝度に基づいて前記画像の輝度を調整するように構成される。このような構成によれば、画像の投影前にスクリーン上の輝度を直接検出できるため、高精度な投影画像の輝度調整が可能である。
【０００９】
請求項１記載のプロジェクタは、例えば請求項２記載のように、前記投影手段は、画像投影用の光源を有し、前記制御手段は、算出された前記結像面の輝度に基づいて、前記光源に印加される電力を調整することにより前記画像の輝度を制御するように構成することもできる。このような構成によれば、スクリーン上での輝度に応じて光源に印加される電力を調整できるため、消費電力を最適に制御することが可能となる。
【００１０】
請求項１記載のプロジェクタは、例えば請求項３記載のように、前記投影手段は、液晶パネルを含み、前記制御手段は、算出された前記結像面の輝度に基づいて、前記液晶パネル上の画像の輝度を調整することにより前記画像の輝度を制御するように構成することもできる。このような構成によれば、スクリーン上での輝度に応じて画像の輝度を調整できるため、消費電力を最適に制御することが可能となる。
【００１１】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載のプロジェクタは、例えば請求項４記載のように、前記制御手段は、前記画像出力を調整する動作を前記プロジェクタの起動時に実行し、その後前記画像を投影し、その後前記画像出力角度を調整する動作を実行するように構成することもできる。
【００１２】
また、本発明は、請求項５記載のように、所定の画像を結像面に投影する前に、前記結像面を含む像を光電変換して得られる像信号に基づいて前記結像面の輝度を算出し、前記結像面の前記輝度に基づいて前記画像の輝度を調整するステップと、輝度を調整した前記画像を投影するステップと、前記輝度を調整した画像に基づいて前記結像面までの距離を測定し、前記距離に基づいて前記結像面の傾斜角を算出し、前記傾斜角に基づいて前記投影手段の画像出力角度を調整するステップとを含んでいる。これにより、画像の投影前にスクリーン上の輝度を直接検出できるため、高精度な投影画像の輝度調整が可能となるとともに、輝度を調整した投影画像を用いて傾斜角を調整することが可能となるため、スクリーンの傾斜角度補正動作をより高精度に実行することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プロジェクタの正面側すなわちスクリーン側にセンサを配する構成を用いても、スクリーン周辺の輝度を正確に検出し、投影画像の輝度を高精度に調整可能なプロジェクタを実現できる。
【００１４】
また、本発明によれば、プロジェクタからの投影画像の輝度を予め算出されたスクリーンの輝度に基づいて調整するため、プロジェクタの消費電力を最適に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
まず、本発明による実施例１について図面を用いて詳細に説明する。尚、本実施例では、センサとしてライン型パッシブ測距装置が適用された装置を例に挙げて説明する。
【００１７】
図１は、本実施例によるライン型パッシブ測距装置３が組み込まれたプロジェクタ１を正面から見た構成を示した図である。プロジェクタ１の正面には投影レンズ８が設けられている。投影レンズ８は、投影レンズ光学系（コンデンサレンズ等を含んでもよい）に含まれ、画像が投影レンズ光学系を介してスクリーン２へ投影される。ライン型パッシブ測距装置３は、プロジェクタ１の正面を構成する平面上に、基線長ｋ１だけ離間して配置された一対のレンズ３１Ｌ及び３１Ｒを備えた撮像部３１を有する。図１では、測距装置３は基線軸が水平方向となるように配置されているが、プロジェクタ１の正面であれば、任意の位置及び配置方向を取ることができる。
【００１８】
図２は、図１に示されたプロジェクタ１の内部の構成を示すブロック図である。測距装置３は、集光レンズで構成されたレンズ３１Ｌ、３１Ｒと、ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒとを有し、レンズ３１Ｌ、３１Ｒで形成される２つの光学系で撮像された画素データ列（Ｌ側画素データ列、Ｒ側画素データ列）に基づいて、撮像面から結像面上の対象物（スクリーン２）までの距離Ｄを測定するものであり、同時に上記の画素データ列に受光した光量を数値データ化して対象物の明るさ（輝度）を判別する機能をも有する。続いて、測距装置３の構成をより詳細に説明する。測距装置３は、２つの光学系を形成するレンズ３１Ｌ及び３１Ｒと、レンズ３１Ｌ、３１Ｒにそれぞれ対応づけられたラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒと、ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒを構成する画素すなわち受光素子（ＣＣＤ等）からアナログ信号を取り出し、これをＬ側画素データ列、Ｒ側画素データ列として出力する出力部３３とを有する。
【００１９】
測距装置３の出力部から出力された出力信号（像信号）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５に入力される。ＣＰＵ５は、メモリ部６、合焦制御部１０及び投影装置１１と相互データ通信可能に接続されており、メモリ部６に格納してある種々の動作プログラムや、Ｌ側画素データ列及びＲ側画素データ列に基づいて撮像面からスクリーン２までの距離Ｄを算出し、対象物の光量すなわち輝度を出力データより算出する動作を実行する。メモリ部６は、ＣＰＵ５から出力されたデータを一時格納する機能も有する。
【００２０】
また、プロジェクタ１は、上記の構成の他に、合焦制御部１０及び投影装置１１を含んでいる。合焦制御部１０は、ＣＰＵ５から出力された制御データに基づいて投影装置１１側の対物レンズ１２を制御し、投影装置１１は、ＣＰＵ５の指令に基づいてスクリーン２に対物レンズ１２を介して画像を投影する。このとき、ＣＰＵ５は、投影装置１１内部の画像生成部に対して画像情報を送付しかつ輝度調整部を調整するための駆動信号を出力する。このＣＰＵ５の動作については後述する。
【００２１】
次に、本実施例１による測距装置３の実行する測距方法について説明する。図３は、測距装置３によって実行される測距方法の原理を示す図である。測距装置３に基線長ｋ１だけ離間して設けられた焦点距離ｆの一対のレンズ３１Ｌ、３１Ｒが、スクリーン２上の任意の点Ｏ（例えば任意の特徴点を示す画像等）の像α１、α２を受光すると、それらの像は、レンズ３１Ｌ、３１Ｒにそれぞれ対応するラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒ上において、レンズ中心位置からそれぞれ位相Ｘａ、Ｘｂだけずれた位置に結像する。このとき、スクリーン２から測距装置３までの距離Ｄはレンズの基線長ｋ１より十分に大きいため、２つのラインセンサで受光した像の位相差をΔＸとすると、三角形の相似の関係から距離Ｄを容易に算出することができる。ここで位相差ΔＸは、２つのラインセンサに結像した像の位相のずれＸａ、Ｘｂの和である。
【００２２】
また、上述のようにラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒが例えば点Ｏの像を受光すると、ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒに設けられた複数のライン状の受光素子は、受光した光量をそのライン位置の受光量として数値化する。ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒは、これらのラインの位置データと受光量データをアナログ信号として出力部３３に送る。出力部３３はこれらの信号を集約して、Ｌ側画素データ列、Ｒ側画素データ列としてＣＰＵ５に出力する。
【００２３】
次に、本実施例によるＣＰＵ５の輝度調整動作を説明する。図４は、本実施例によるプロジェクタ１に組み込まれたＣＰＵ５のスクリーン輝度調整動作を示すフローチャートである。本動作は、プロジェクタ１が所定の画像をスクリーン２に投影する前に実行される動作であり、ここではその一例として、プロジェクタ１本体の電源投入時における動作を説明する。
【００２４】
プロジェクタ１の電源が投入されると、図３に示すように、ＣＰＵ５は、先ず、出力部３３を介してラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒからそれぞれ出力されたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列のアナログ信号を入力する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ５は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する（ステップＳ２）。尚、デジタルデータに変換されたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列は、ＲＡＭ（Random Access Memory、図示せず。）等の記憶手段に一時格納される。
【００２５】
次にＣＰＵ５は、得られたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に対してフィルタ処理を行う（ステップＳ３）。ここでフィルタ処理とは、Ｌ側画素データ列及びＲ側画素データ列に含まれるノイズ等を除去するための処理である。フィルタ処理としては、例えば画素データ（画素値ともいう）の上限を識別するための閾値（これを第１の閾値という）と、下限を識別するための閾値（これを第２の閾値という）とを予め設定しておき、第１及び第２の閾値の間に含まれる画素データのみを通過させる等の処理が挙げられる。
【００２６】
次に、ＣＰＵ５は、図２で示されたラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒの所定領域にて所定時間に亘って感知した受光量を積算し、これに基づいて上記の入力した信号における輝度を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、算出したスクリーン２の輝度に基づいて、プロジェクタ１が出力すべき上記の輝度に対応する出力光量を合わせて算出する。続いて、ＣＰＵ５は、算出した出力光量に基づいて、これに対応する投影装置１１の輝度調整部（後述の図５参照）の投影電圧値を算出し（ステップＳ５）、投影装置１１に対して、白黒の縦縞パターン等の測距用画像を上記投影電圧値で投影するように出力指令を発する（ステップＳ６）。
【００２７】
ここで、ＣＰＵ５の指令に基づく投影装置１１の輝度調整動作について、図５を用いて説明する。図５は、図２で示された投影装置１１の詳細を示すブロック図である。図５に示すように、投影装置１１は、ＣＰＵ５からの投影電圧値の指令に基づいて所望の電圧値に対応する電気抵抗値を設定する電子可変抵抗器１５と、電源より定格電圧を入力し電子可変抵抗器１５の抵抗値に応じて投影電圧値を出力する電源回路１６と、電源回路１６の出力に応じて投影される画像の輝度を調整する輝度調整部１７と、ＣＰＵ５から入力された画像情報をスクリーン２に投影するための画像を生成する画像生成部１８とを含む。ここで、輝度調整部１７は、例えば入力電圧に応じて光量が変化するランプ等であり、画像生成部１８は、例えば電気的な画像信号を光学的な画像に変換できるライトバルブ等である。画像生成部１８は、ＣＰＵ５からの画像入力によらず、例えば使用者が手動で入れ替えを行うスライド等を用いてもよい。
【００２８】
ＣＰＵ５から投影電圧値に応じた駆動指令が入力されると、電子可変抵抗器１５は、所望の投影電圧値に対応する電気抵抗値となるように動作する。ここで、電子可変抵抗器１５は、所定の投影電圧値、例えば基準電圧値のときに抵抗値が中央値を示すように予め調整されている。電源回路１６は、電子可変抵抗器１５の抵抗値に応じて輝度調整部１７に印加される電圧値を出力する。このような動作をすることによって、例えばスクリーン周辺が暗い場合に、ＣＰＵ５から周囲が暗い場合の投影電圧値の駆動指令が発せられ、この指令に応じて輝度調整部１７が輝度を低下させて、所望の輝度の測距用画像を投影することができる。
【００２９】
ステップＳ６を実行して測距用画像を投影すると、ＣＰＵ５は、スクリーン傾斜角算出処理を実行する（ステップＳ７）。この処理について、図６を参照して説明する。図６に示すように、スクリーン２が測距装置３の光軸方向に垂直な面となす角をθとすると、傾斜角θはｔａｎθ＝（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）の式から算出できる。よって、ステップＳ７が実行するスクリーン傾斜角算出処理は、まず、測距装置３に設けられた一方のレンズ３１Ｌでスクリーン２上の点Ｏ１及びＯ２に対する測距装置３からの距離Ｄ１、Ｄ２を測距する。続いて、三角形の相似の関係より、Ｄ１：Ｌ１＝ｆ：Ｘ１が成り立つので、Ｌ１＝Ｄ１×Ｘ１／ｆとなる。ここで、ｆはレンズの焦点距離、Ｘ１は点Ｏ１のラインセンサ３２Ｌ上での結像位置をラインセンサのピッチと位相差を用いて換算した距離（長さ）である。同様に、Ｌ２＝Ｄ２×Ｘ２／ｆと表すことができる。ここで、Ｘ２は点Ｏ２のラインセンサ３２Ｌ上での結像位置をラインセンサのピッチと位相差を用いて換算した距離である。したがって、上述の式から、測距装置３を用いてＤ１、Ｄ２、Ｘ１、Ｘ２をそれぞれ求めることによって、スクリーン２の傾斜角θを算出することができる。
【００３０】
続いて、ＣＰＵ５は、ステップＳ７でのスクリーン２の傾斜角θの算出結果に基づいて、投影装置１１及び合焦制御部１０に対して角度補正指令を発して（ステップＳ８）、ルーチンを終了する。すなわち、図２及び図５に示すように、ＣＰＵ５から合焦制御部１０に傾斜角θの角度補正指令を発せられると、合焦制御部１０は、投影装置１１の出力部に設けられた対物レンズ１２の角度を傾斜角θに応じて制御する。このとき、ＣＰＵ５が、投影装置１１の画像生成部１８に入力される画像情報を傾斜角θに応じて直接修正する、または画像生成部１８自体の角度を制御する等の構成を用いてもよい。
【００３１】
以上のＣＰＵ５の動作は、従来のプロジェクタの電源投入から画像投影までの時間（数秒から数十秒）の間に実施が可能であり、また、通常の使用時においても、例えばプロジェクタ１本体に設けられた再調整ボタンを押すことにより、数秒間だけ測距用画像に切り替えることによって、使用者が不快に思うような長時間の画像出力待ちや画像中断を避けることができる。
【００３２】
以上のような構成及び動作とすることによって、プロジェクタの正面側すなわちスクリーン側にセンサを配する構成を用いても、スクリーン周辺の輝度を正確に検出し、投影画像の輝度を高精度に調整可能なプロジェクタを提供することが可能となり、その結果として、画像投影に係る消費電力を最適に制御することが可能となる。
【００３３】
また、投影画像の輝度を最適化できることから、スクリーンの傾斜を補正する際に最適な輝度の画像を用いて傾斜角を調整することが可能となるため、スクリーンの傾斜角度補正動作をより高精度に実行することができる。
【００３４】
上記実施例１では、スクリーンの傾斜角補正に用いられるライン型パッシブ測距装置を用いているため、輝度を検出するための追加のセンサ等を別途設ける必要がなく、構成を簡略化とともにコストダウンが可能となる。また、ライン型パッシブ測距装置を用いた位相差検出方式によるオートフォーカス機能を有するプロジェクタにも適用可能である。
【００３５】
また、対象物の輝度の算出において、ラインセンサの所定領域にて所定光量だけ蓄積するまでの蓄積時間に基づいて輝度を算出しても良い。
【００３６】
また、図１及び図２に示されたプロジェクタ１においては、投影レンズ８を含む投影装置１１の構成を示しているが、液晶パネルを用いた液晶投射型の投影装置を用いて、ランプの出力電圧値を調整する代わりに液晶上の投影画像の輝度を直接調整する構成を用いてもよい。
【００３７】
以上、説明した実施例１は、本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変化及び変形して実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１による測距装置３が組み込まれた投影装置（プロジェクタ）１を正面から見た構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるプロジェクタ１の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１による測距装置３の実行する測距方法の原理を示す図である。
【図４】本発明の実施例１におけるＣＰＵ５の動作フローを示すフローチャートである。
【図５】図２で示された投影装置１１の詳細を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例１による測距装置３の実行するスクリーンの傾斜角θの算出方法の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  プロジェクタ
２  スクリーン（結像面）
３  測距装置
５  ＣＰＵ
６  メモリ部
８  投影レンズ
１０  合焦制御部
１１  投影装置
１２  対物レンズ
１７  輝度調整部
１８  画像生成部
３１Ｌ、３１Ｒ  レンズ
３２Ｌ、３２Ｒ  ラインセンサ
３３  出力部
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２  距離
ｋ１  基線長
ｆ  レンズ焦点距離
θ  スクリーン傾斜角
【図１】
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【図２】
2005167744.tif 000004
【図３】
2005167744.tif 000005
【図４】
2005167744.tif 000006
【図５】
2005167744.tif 000007
【図６】
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