(57)【要約】【課題】  投影面の凹凸に対しても投影画像が補正される画像補正を実現し、ボケを抑制する。【解決手段】  この投影装置には、投影面に対して画像を投影する投影部と、投影部が投影する画像を合焦させる合焦部と、投影面上に表示された画像の表示範囲中の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距部と、測距部の測定結果を基に投影部及び合焦部を制御する制御部とが備えられている。制御部は、測定位置における測距部の各測定結果から各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、各測定位置の各測定距離を基に仮想平面を算出して、投影部により投影された画像が前記仮想平面上に合焦されるように、合焦部を制御する。【選択図】図１
2007264413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影面に対して画像を投影する投影手段と、
前記投影手段が投影する画像を合焦させる合焦手段と、
前記投影面の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距手段と、
前記測距手段の測定結果を基に前記投影手段及び前記合焦手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記複数位置における前記測距手段の各測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定距離を基に仮想平面を算出して、前記投影手段より投影された画像が前記仮想平面上に合焦されるように、前記合焦手段を制御することを特徴とする投影装置。
【請求項２】
請求項１記載の投影装置において、
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離が最大となる前記光軸成分距離と、最小となる前記前記光軸成分距離との中間値である前記光軸成分距離となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴とする投影装置。
【請求項３】
請求項１記載の投影装置において、
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離の平均値をとり、その平均値となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴とする投影装置。
【請求項４】
請求項１記載の投影装置において、
前記制御手段は、前記各測定位置が所定の割合以上同一平面上にあると判断した場合には、その平面を仮想平面とすることを特徴とする投影装置。
【請求項５】
投影面に対して画像を投影する投影工程と、
前記投影面の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距工程と、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦工程とを有し、
前記合焦工程は、
前記測距工程により得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴とする投影方法。
【請求項６】
投影面に対して画像を投影する投影ステップと、
投影面の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距ステップと、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦ステップとを有し、
前記合焦ステップは、
前記測距ステップにより得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置、投影方法及びプログラムに係り、特に、投影画像を補正することのできる投影装置、投影方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、壁面や、スクリーン等に画像を投影する投影装置においては、例えば壁面やスクリーン等の投影面に対して傾いて設置されている場合に、その傾きを検出して投影画像を補正することで、好適な投影画像を表示するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−７０４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されるような投影装置では、投影面の傾きにのみ対応して補正をするものの、投影面上の凹凸については考慮されていないために、投影面上に凹凸があった場合には好適な投影画像が形成されていないのが現状であった。特に大抵の場合投影面上の凹部や凸部に焦点が合うことになるので、例えば、凹部に焦点があっている場合には凸部では画像がボケてしまうことになっていた。
【０００４】
本発明の課題は、投影面の凹凸に対しても投影画像が補正される画像補正を実現し、ボケを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の投影装置は、
投影面に対して画像を投影する投影手段と、
前記投影手段が投影する画像を合焦させる合焦手段と、
前記投影面の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距手段と、
前記測距手段の測定結果を基に前記投影手段及び前記合焦手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記複数位置における前記測距手段の各測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定距離を基に仮想平面を算出して、前記投影手段より投影された画像が前記仮想平面上に合焦されるように、前記合焦手段を制御することを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の投影装置において、
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離が最大となる前記光軸成分距離と、最小となる前記前記光軸成分距離との中間値である前記光軸成分距離となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の投影装置において、
前記制御手段は、
前記各測定位置における前記測距手段で測定した各距離について、投影光軸方向成分の光軸方向成分距離の平均値をとり、その平均値となる前記測定位置群が存在する位置に前記仮想平面が配置されるように、前記仮想平面を算出することを特徴としている。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の投影装置において、
前記制御手段は、前記各測定位置が所定の割合以上同一平面上にあると判断した場合には、その平面を仮想平面とすることを特徴としている。
【０００９】
請求項５記載の発明の投影方法は、
投影面に対して画像を投影する投影工程と、
前記投影面の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距工程と、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦工程とを有し、
前記合焦工程は、
前記測距工程により得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴としている。
【００１０】
請求項６記載の発明のプログラムは、
投影面に対して画像を投影する投影ステップと、
投影面の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距ステップと、
前記投影する画像を前記投影面に合焦する合焦ステップとを有し、
前記合焦ステップは、
前記測距ステップにより得られた前記各測定位置の測定結果から前記各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、前記各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出して、前記投影する画像を前記仮想平面上に合焦することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少なくとも３つの測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合、つまり投影面上に表示された画像の表示範囲中に凹凸がある場合には、測定位置の各測定距離を基に仮想平面を算出して、この仮想平面上に画像を合焦するので、投影面上の凹部や凸部に焦点が合うことを防止することができる。これにより、投影画像のボケを抑制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】
【００１２】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第１の実施の形態について説明する。本実施形態の投影装置には、投影面に対して画像を投影する投影部と、投影部が投影する画像を合焦させる合焦部と、投影面上に表示された画像の表示範囲中の少なくとも３つの測定位置に対する各距離を測定する測距部と、測距部の測定結果を基に投影部及び合焦部を制御する制御部とが備えられている。そして、制御部は、複数位置における測距部の各測定結果から全ての測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、各測定位置の測定距離を基に仮想平面を算出して、投影部により投影された画像が仮想平面上に合焦されるように、合焦部を制御するようになっている。
【００１３】
具体的に本発明に係る投影装置について説明する。この図１は投影装置としてのプロジェクタ装置の外観構成を示すものであり、（ａ）はプロジェクタ装置の上側を表す斜視図であり、（ｂ）はプロジェクタ装置の下側を表す斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、プロジェクタ装置１０は、直方体状の本体ケーシング１１の前面に、投影レンズ１２、２対の測距レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ及びＩｒ送受信部１４が配設されている。
【００１５】
投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光学変調素子で形成された光像を投影するためのものであり、ここでは合焦位置およびズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。
【００１６】
２対の測距レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのうち、一対の測距レンズ１３ａ，１３ｂは上下方向に沿って配設されていて、他の一対の測距レンズ１３ｃ，１３ｄは水平方向に沿って配設されている。これらの測距レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、それぞれ後述する位相差センサ１３１，１３２の一部を構成するものであり、被写体像に対するこれら両レンズでの視差から三角測距の原理の基づいて被写体までの距離、具体的には投影画像面までの距離を測距する。
【００１７】
Ｉｒ送受信部１４は、後述するリモートコントローラ４０からのキー操作信号が重畳された赤外線光を受信するとともに、リモートコントローラ４０に対して指示信号を送信する。
【００１８】
また、本体ケーシング１１の上面には、カバー１７及びインジケータ１５が配設されている。
カバー１７は、ここでは図示しない本体サブキーを操作する際に開閉されるようになっている。本体サブキーは、リモートコントローラ４０を使用せずにインジケータ１５のキーでは設定指示できない詳細な各種動作等が操作できるようになっている。
【００１９】
本体ケーシング１１の背面には、入力部１８、Ｉｒ送受信部１９及びＡＣアダプタ接続部２０が配設されている。
【００２０】
入力部１８は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部機器との映像入出力の接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。
【００２１】
Ｉｒ送受信部１９は、上記Ｉｒ送受信部１４と同様にリモートコントローラ４０からのキー操作信号が重畳された赤外光を受信するとともに、リモートコントローラ４０に対して指示信号を送信する。
【００２２】
ＡＣアダプタ接続部２０には、電源となるＡＣアダプタ（図示省略）からのケーブルが接続される。
【００２３】
また、本体ケーシング１１の下面には、背面側に一対の固定脚部２１，２１が取り付けられるとともに、前面側に高さ調節が可能な調整脚部２２が取り付けられている。
調整脚部２２は、そのネジ回転位置を手動で操作することにより、正確には上記投影レンズ１２の投影方向の垂直方向成分、すなわち仰角を調整するようになっている。
【００２４】
次に、インジケータ１５について図２を参照にして説明する。図２は、インジケータ１５のキー配列等を表す説明図である。図２に示すように、インジケータ１５には、電源キー１５ａ、ズーム（Ｚｏｏｍ）キー１５ｂ、フォーカス（Ｆｏｃｕｓ）キー１５ｃ、「ＡＦＫ」キー１５ｄ、「Ｉｎｐｕｔ」キー１５ｅ、「Ａｕｔｏ」キー１５ｆ、「ｍｅｎｕ」キー１５ｇ、「Ａｄｊｕｓｔ」キー１５ｈ、「ＨＥＬＰ」キー１５ｉ、「Ｅｓｃ」キー１５ｊ、「アップ（↑）」キー１５ｋ、「ダウン（↓）」キー１５ｌ、「レフト（←）」キー１５ｍ、「ライト（→）」キー１５ｎ、及び「Ｅｎｔｅｒ」キー１５ｏと、電源／待機（ｐｏｗｅｒ／ｓｔａｎｄｂｙ）インジケータ１５ｐ及び温度（ＴＥＭＰ）インジケータ１５ｑが備えられている。
【００２５】
電源キー１５ａは、電源のオン／オフを指示する。 
ズームキー１５ｂは、「△」「▽」の操作によりズームアップ（ｔｅｌｅ）及びズームダウン（ｗｉｄｅ）を指示する。
【００２６】
フォーカスキー１５ｃは、「△」「▽」の操作により合焦位置の前方向及び後方向への移動を指示する。
「ＡＦＫ」キー１５ｄは、自動合焦（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｏｃｕｓ）等の各種処理の即時実行を指示する。
【００２７】
「Ｉｎｐｕｔ」キー１５ｅは、上記入力部１８のいずれかに入力される画像信号の手動切換えを指示し、「Ａｕｔｏ」キー１５ｆは、同入力部１８のいずれかに入力される画像信号の自動切換えを指示する。
【００２８】
「ｍｅｎｕ」キー１５ｇは、投影動作に関する各種メニュー項目の表示を指示し、「Ａｄｊｕｓｔ」キー１５ｈは、投影面の状態を検出するための解析処理の開始を指示する。 
「ＨＥＬＰ」キー１５ｉは、指示操作が不明な場合の各種ヘルプ情報の表示を指示し、「Ｅｓｃ」キー１５ｊはその時点での操作の解除を指示する。
【００２９】
「アップ」キー１５ｋ、「ダウン」キー１５ｌ、「レフト」キー１５ｍ及び「ライト」キー１５ｎは、メニュー項目、ポインタやカーソル等その時点で選択または移動方向を指示する場合に応じて操作される。これら以外にも、「アップ」キー１５ｋ、「ダウン」キー１５ｌ、「レフト」キー１５ｍ、及び「ライト」キー１５ｎは、プレゼンテーションの発表時間の入力操作や、投影されている画像の頁送り操作などが操作される。このように、これらの「アップ」キー１５ｋ、「ダウン」キー１５ｌ、「レフト」キー１５ｍ及び「ライト」キー１５ｎが、プレゼンテーションの発表時間が登録される本発明に係る登録部である。
【００３０】
電源／待機インジケータ１５ｐは、電源のオン／オフ状態と画像信号の入力がない状態を例えば緑色と赤色のＬＥＤの点灯／消灯あるいは点滅により表示する。 
温度インジケータ１５ｑは、画像投影の光源となるランプの温度が投影に適した状態となっているか否かを例えば緑色と赤色のＬＥＤの点灯／消灯あるいは点滅により表示する。
【００３１】
次に、リモートコントローラ４０について説明する。図３はリモートコントローラ４０のキー配列等を表す説明図である。図３に示すように、リモートコントローラ４０には、インジケータ１５と同様に電源キー４０ａ、ズーム（Ｚｏｏｍ）キー４０ｂ、フォーカス（Ｆｏｃｕｓ）キー４０ｃ、「ＡＦＫ」キー４０ｄ、「Ｉｎｐｕｔ」キー４０ｅ、「Ａｕｔｏ」キー４０ｆ、「ｍｅｎｕ」キー４０ｇ、「Ａｄｊｕｓｔ」キー４０ｈ、「ＨＥＬＰ」キー４０ｉ、「Ｅｓｃ」キー４０ｊ、「アップ（↑）」キー４０ｋ、「ダウン（↓）」キー４０ｌ、「レフト（←）」キー４０ｍ、「ライト（→）」キー４０ｎ及び「Ｅｎｔｅｒ」キー４０ｏが備えられている。
これら各キーは、それぞれ対応するインジケータ１５の各キーと同様の指示を出力するようになっている。
【００３２】
図４は、プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成を表すブロック図である。この図４に示すように、プロジェクタ装置１０には、画像を投影する投影部（投影手段）５０が設けられている。この投影部５０には、表示エンコーダ３３、ビデオＲＡＭ３４、表示駆動部３５、表示素子３６、光源部３７、投影レンズ１２、レンズモータ（Ｍ）３８が備えられている。
【００３３】
図５は、投影部５０の具体的な概略構成を表すブロック図である。
光源部３７には、光源ランプ６１と、当該光源ランプ６１からの出射光を前方に集光する方向に反射するリフレクタ６２と、リフレクタ６２の前方に出射した光の輝度分布を均一にするための導光部材６３とが設けられている。
【００３４】
導光部材６３はガラス等からなる透明な角棒体からなっており、その一端が光の入射端とされ、他端が入射端から入射した光の出射端とされている。導光部材６３は、その入射端をリフレクタ６２の出射面に対向させて配置されており、リフレクタ６２の前方に出射した光を入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて、均一な輝度分布の光を出射端から出射する。
【００３５】
また光源部３７の出射側に配置されたカラーホイール６４は、モータ６５により低速回転される中心部材６７の周囲にその周方向に並べて複数色のカラーフィルタと当該カラーフィルタのない少なくとも１つの空間部とを設けたものである。カラーホイール６４は、そのホイール面を光源部３７からの出射光の集光点に合わせて、複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部が光源部３７から出射光の光路と交差するように配置されている。
【００３６】
表示素子３６は、縦横の幅がそれぞれ１０〜２０μｍの極薄金属片からなるマイクロミラー素子である。マイクロミラー素子はＣＯＭＳをベースとするミラー駆動素子により一方の方向と他方の方向とに傾動されるマイクロミラーにより形成された複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有しており、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光を、マイクロミラーの傾き方向の切り替えにより表示の観察方向と他の方向のいずれかに反射し、複数の画素から観察方向への光の出射を制御して画像を表示する。
【００３７】
表示素子３６と光源部３７との間には、光源部３７からの出射光を平行に補正して表示素子３６に入射させる光源側レンズ７１が配置されている。投影レンズ１２は、表示素子３６からの観察方向への出射光をその光束を拡大してスクリーン等の投影面に投影するようになっている。
なお、本実施形態では、光源側レンズ７１と投影レンズ１２とをそれぞれ１枚のレンズで例示しているが、光源側レンズ７１及び投影レンズ１２はそれぞれレンズ収差を小さくするために複数枚のレンズを組み合わせて構成されている。
【００３８】
また、表示素子３６を制御する表示駆動部３５は、カラーホイール６４の回転に同期して当該カラーホイールの各色のカラーフィルタが光源部３７からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタの色にそれぞれ対応した色成分の単色画像を表示素子２７に表示させ、カラーホイール６４の空間部が光源部３７からの出射光の光路を通過するときに表示素子３６の複数の画素からの光の出射時間を調整する。
この表示駆動部３５は、カラーホイール制御部６８と、時分割駆動回路６９と、カラーシーケンス制御回路７０とにより構成されている。
【００３９】
カラーホイール制御部６８は、カラーホイール６４を回転させるモータ６５を、時分割駆動回路６９から与えられるタイミング信号に同期して制御するものであり、モータ６５は、カラーホイール制御部６８により制御され、カラーホイール６４を定速回転させる。
【００４０】
時分割駆動回路６９は、カラーシーケンス制御回路７０から送られてくる表示モード信号に従い、カラーホイール制御部６８にタイミング信号を与えるとともに、図示しない外部回路から与えられる赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいてマトリックス演算により白黒画像信号Ｗを生成し、カラーホイール６４の回転に同期して、前記赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと白黒画像信号Ｗとを順次表示素子３６に供給する。
【００４１】
すなわち、この時分割駆動回路６９は、カラーホイール６４の回転に同期して、カラーホイール６４のカラーフィルタが光源部３７からの出射光の光路を通過するときに、そのカラーフィルタの色に対応した色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを表示素子３６に供給して単色画像を表示させ、カラーホイール６４の空間部が光源部３７からの出射光の光路を通過するときに、白黒画像信号Ｗを表示素子３６に供給し、表示素子３６の複数の画素からの光の出射を制御する。
【００４２】
さらに、この時分割駆動回路６９は、カラーシーケンス制御回路７０からの表示モード信号に応じて表示素子３６への白黒画像信号Ｗの供給時間を調整し、前記画像信号Ｗの供給時間中、表示素子３６に前記白黒画像信号Ｗに対応する白黒画像を表示させる。
【００４３】
つまり、時分割駆動回路６９は、カラーホイール６４の空間部が光源部３７からの出射光の光路を通過するときに、表示素子３６の複数の画素からの光の出射時間を白黒画像信号Ｗの供給時間により調整する。
【００４４】
なお、この実施形態では上述したように、光源部３７からの出射光を、カラーホイール６４が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化させるようにしており、したがって時分割駆動回路６９は、表示素子３６に対して、緑の単色画像信号、青の単色画像信号、赤の単色画像信号、白黒画像信号を順に供給する。
【００４５】
また、前記カラーシーケンス制御回路７０は、投影型表示装置の使用者により選択される投影画像の明るさを指定するための表示モード信号を時分割駆動回路６９に送出する。
【００４６】
そして、図４に示すように、プロジェクタ装置１０の入力部１８より入力された各種規格の画像信号や、後述する記憶部６０内の画像データによる画像信号は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１、システムバスＳＢを介して画像変換部３２で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、表示エンコーダ３３へ送られる。
【００４７】
表示エンコーダ３３は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ３４に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ３４の記憶内容からビデオ信号を発生して表示駆動部３５に出力する。
【００４８】
表示駆動部３５は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば３０［フレーム／秒］で上記したように表示素子３６を制御する。
【００４９】
上記投影レンズ１２はレンズモータ（Ｍ）３８に駆動されることでズーム位置及びフォーカス位置を適宜移動させる。つまり、この投影レンズ１２及びレンズモータ３８が、投影部５０により投影された画像を合焦する本発明に係る合焦手段である。
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部（制御手段）３９である。この制御部３９は、ＣＰＵと、動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成される。
【００５０】
制御部３９には、システムバスＳＢを介して記憶部６０、音声処理部４１、加速度センサ４２及び測距部（測距手段）４３が接続されている。 
記憶部６０は、例えばフラッシュメモリ等でなり、画像データなどを記憶するもので、制御部３９に指示された画像データを適宜読出して上記表示エンコーダ３３へ送出し、それらの画像を投影レンズ１２により投影表示させる。
【００５１】
音声処理部４１は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影表示動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１６を駆動して拡声放音させる。 
加速度センサ４２は、このプロジェクタ装置１０が設置されている状態から移動された場合にその振動を検知して検知信号を制御部３９へ出力する。
【００５２】
測距部４３は、測距レンズ１３ａ，１３ｂを有する位相差センサ１３１及び測距レンズ１３ｃ，１３ｄを有する位相差センサ１３２をそれぞれ駆動して、投影された画像中の任意の複数位置に対する距離を測定する。
【００５３】
ここで、測距部４３による測距方法について詳細に説明する。なお、以下の説明においてプロジェクタ装置１０に設けられた位相差センサ１３１と、位相差センサ１３２のうち、水平測距用の位相差センサ１３２を例にして説明するが、垂直測距用の位相差センサ１３１についても同様である。
【００５４】
図６は、位相差センサ１３２の概略構成を表す上面図である。図６に示すように、位相差センサ１３２には、一対の測距レンズ１３ｃ，１３ｄと、測距レンズ１３ｃ，１３ｄに対抗して配置された一対のフォトセンサアレイ５１，５２が設けられている。
【００５５】
位相差センサ１３２から被写体５３までの距離を測定する場合において、被写体５３に対して照射された光の反射光が一方の測距レンズ１３ｃを通じてフォトセンサアレイ５１に結像するとともに、その反射光が他方の測距レンズ１３ｄを通じてフォトセンサアレイ５２に結像する。図中の５４，５５がその被写体像を示している。
【００５６】
各測距レンズ１３ｃ，１３ｄの光軸と結像間のそれぞれの距離をｘ１，ｘ２とし、測距レンズ１３ｃ，１３ｄ間の距離をＢ、フォトセンサアレイ５１，５２と測距レンズ１３ｃ，１３ｄ間の距離をｆとすると、被写体５３までの距離ｄは以下のような式で求められる。
ｄ＝Ｂ・ｆ／（ｘ１＋ｘ２）・・・（１）
この式（１）においてＢ，ｆはセンサ固有の値であるので、被写体５３までの距離ｄはフォトセンサアレイ５１，５２の位相（ｘ１，ｘ２）で求められることになる。
【００５７】
次に多点測距について説明する。図７は、多点測距を説明するための説明図である。図７に示すように、位相差センサ１３２の一対のフォトセンサアレイ５１，５２は、それぞれ一列に配設された数百ｂｉｔのフォトセンサを有するラインセンサで構成されている。これらのフォトセンサを複数のグループに分けて、そのグループ毎に測距センサを行うのが多点測距である。
【００５８】
図７の例では、投影面上に表示された画像の表示範囲中の少なくとも３つの測定位置（左側、中央、右側）から、投影面に垂直な方向に対する位相差センサ１３２までの距離（投影光軸方向成分の光軸方向成分距離）を測定する場合を示している。具体的にはフォトセンサアレイ５１，５２のフォトセンサをそれぞれ３つのグループに分けて、左側に位置するＡ１とＡ２グループのフォトセンサがスクリーン５６に向かって右側を測距し、中央に位置するＢ１とＢ２のグループのフォトセンサがスクリーン５６の中央付近を測距し、右側に位置するＣ１とＣ２のグループのフォトセンサがスクリーン５６の左側を測距するようになっている。
【００５９】
図８は、位相差センサとスクリーンとの位置関係を表す説明図である。この図８に示すようにスクリーン５６（実線部分）が位相差センサ１３２と並行である場合には、スクリーン５６の右側、中央、左側の３つの測定点の測距結果は、位相差がＤ＝Ｅ＝Ｆといった関係が成り立つ。
【００６０】
一方、図中の点線で示すようにスクリーン５６がθだけ傾いた場合、スクリーン５６の右側、中央、左側の３つの測定点を測距すると（Ｄ’，Ｅ’，Ｆ’）、位相差がＤ’＜Ｅ’＜Ｆ’といった関係になる。この場合、スクリーン５６は平面であるから、この３点は１次関数的な直線として表すことができ、この３点の距離からスクリーン５６の傾き角度、つまりはスクリーン５６に投影された画像の傾き角度を求めることができる。
【００６１】
図９は、位相差センサと凹凸のある壁面との位置関係を表す説明図である。この図９に示すように、壁面５７には、例えば柱５８などの凹凸が形成されている。このような場合、位相差センサ１３２で壁面の右側、中央、左側の３つの測定点（Ｇ，Ｈ，Ｉ）を測距して、これらの位相により各測定位置から位相差センサ１３２までの測定距離ｄ１，ｄ２，ｄ３（ここではｄ１＝ｄ３＞ｄ２）が求められることになる。
【００６２】
この方法によって測距部４３で得られた複数位置の測定結果から、制御部３９は各測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合には、各測定位置の各測定距離を基に仮想平面を算出する。この算出では、各測定結果のうち、投影面に垂直な方向に対して最大な測定値（ｄ１，ｄ３）と、最小な測定値（ｄ２）との中間値Ｍとなる位置に配置されるように仮想平面を算出する。算出された仮想平面Ｖは、図９の点線部である。
【００６３】
制御部３９は、投影部５０により投影された画像が仮想平面Ｖ上に合焦されるように、合焦部のレンズモータ３８を制御して投影レンズ１２を駆動させる。
【００６４】
なお、上記インジケータ１５やリモートコントローラ４０により、キー操作信号が制御部３９に入力されると、当該信号に基づいて制御部３９は各駆動部を制御する。
【００６５】
次に、本実施形態の作用について説明する。図１０は、本実施形態のプロジェクタ装置１０で実行される本発明に係るプログラムの一例を表すフローチャートである。このプログラムが実行されることにより、本発明に係る投影方法が実現されることになる。
【００６６】
「Ａｄｊｕｓｔ」キー１５ｈから解析処理開始指示が入力されると、制御部３９はプログラムを実行する。
ステップＳ１では、制御部３９は測距部４３を制御して各測定位置までの距離を測距するとともに、測距方向と測定結果とから投影方向距離に換算する（測距ステップ、測距工程）。
【００６７】
ステップＳ２では、制御部３９はステップＳ１で算出した各投影方向距離を比較することにより、各測定位置が同一平面上に存在しているか否かを判断する。制御部３９は、全ての投影方向距離が同一である場合には各測定位置が同一平面上に存在していると認識して、ステップＳ４に移行し、全ての投影方向距離が同一でない場合には各測定位置が同一平面上に存在していないと認識して、ステップＳ３に移行する。
【００６８】
ステップＳ３では、制御部３９は、所定の方法により、ピントを合わせるための平面である仮想平面を算出する。この仮想平面の算出においては、前記したように投影方向距離の最大値と最小値の中間値の距離にある投影方向と垂直な平面を仮想平面としてもよいし、各投影方向距離の平均値の距離にある投影方向と垂直な平面を仮想平面としてもよい。
また、投影装置がレンズシフト機能等、投影方向を変更できる機能を有する場合には、投影方向距離だけでなく測距方向を考慮した上で仮想平面を算出し、変更した投影方向に対して垂直な平面となるようにすることもできる。これによって、よりボケを抑制した投影画像とすることができる。
【００６９】
ステップＳ４では、制御部３９は、決定した投影平面にピントを合わせて画像を投影するように、レンズモータ３８を制御して投影レンズ１２を移動させることでフォーカスを合わせる。この投影平面は、各測定位置が同一平面上にあるときは、その平面であり、そうでない時は算出した仮想平面となる（合焦工程、合焦ステップ）。
【００７０】
ステップＳ５では、制御部３９は、台形補正を行なうためのチャートを投影させる。
【００７１】
ステップＳ６では、制御部３９は、投影したチャートを基に、台形補正（オートキーストーン補正）を行なう。
【００７２】
ステップＳ７では、制御部３９は投影部５０を制御して投影面に対して画像を投影する（投影ステップ、投影工程）。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、３つの測定位置が同一平面上にあるか否かを判断して、同一平面上にない場合、つまり投影面上に表示された画像の表示範囲中に凹凸がある場合には、測定位置の各測定距離を基に仮想平面を算出して、この仮想平面上に画像を合焦するので、投影面上の凹部や凸部に焦点が合うことを防止することができる。これにより、投影画像のボケを抑制することが可能となる。
【００７４】
上記では、測距工程→合焦工程→投影工程の順番で処理を実行しているが、これに限らず測距工程の後に合焦工程が実行されるのならば投影工程は前後してもかまわない。例えば測距工程の前に投影工程があってもよいし、測距工程と合焦工程との間に投影工程がある場合が挙げられる。つまり、先に画像を投影しておいて、後から測距工程と合焦工程を行って、後追いでピントを合わせるように構成してもよい。これにより、少しでも早く画像を投影することが可能となる。
【００７５】
また、制御部３９は、３つの測定位置における測距部４３の各測定結果のうち、投影面に垂直な方向に対して最大な測定値と最小な測定値との中間値となる位置に仮想平面が配置されるように、仮想平面を算出しているので、仮想平面に対して画像を合焦した際には、最大な値となった測定位置や最小な値となった測定位置のいずれにおいても極力投影画像のボケを抑制することができる。
【００７６】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、フロントプロジェクタとしてのプロジェクタ装置を例示して説明しているが、リアプロジェクタに対しても適用可能である。
また、本実施形態では、測定位置を３箇所とした場合について例示したが、測定位置は４箇所以上であってもかまわない。測定位置を多くすればそれだけ投影面の平面検出精度が高まることになる。例えば、図１１では投影面（壁面５７）に３本柱５８が配置されている場合を表していて、図１２では投影面５９が波打っている場合を表しているが、測定位置が３箇所（図中Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）の場合であると、図１１，図１２のいずれで場合でも各測定位置の測定結果は同じとなってしまい（図１１の場合は測定結果がＤ１、図１２の場合は測定結果がＤ２）、平面として判断されてしまう。しかしながら、例えば図中のＬ４、Ｌ５を加えて測定位置を５箇所とすると、全ての測定位置の測定結果は異なることになるので、この投影面が平面ではないと判断されることになるのである。
【００７７】
また、本実施形態では、少なくとも３つの測定位置における測距部４３の各測定結果のうち、投影面に垂直な方向に対して最大な測定値と最小な測定値との中間値となる位置に仮想平面が配置される場合を例示して説明したが、各測定位置における測距部４３の各測定結果の平均値となる位置に仮想平面が配置されてもよい。これによって、仮想平面に対して画像を合焦した際の投影面に対するボケを抑制するための別の形態を提供することができる。
【００７８】
そして、本実施形態では、各測定位置の測定結果を基に仮想平面を算出しているが、各測定位置の測定結果の最小値と最大値の差が許容範囲を超えている場合には、エラーや警告を報知してもよい。このように投影面の凹凸の許容範囲を設けていれば、あまり極端に凹凸している投影面である場合にはその状態のまま投影することを回避することができる。
また、前記した各測定位置の測定結果の最小値と最大値の差が許容範囲を超えている場合であっても、強制的に上記の平均値となる位置に仮想平面を配置してもよい。これによって、かなり凹凸の激しい場所へもピントの自動調整をした画像の投影が可能となる。
【００７９】
また、多数の点を測距している場合には、その内の所定割合（例えば８０％）が同一の平面にあることがわかっている場合には、残りを無視して、その同一平面へ投影するようにしてもよい。これによって、投影面の一部がスクリーンからはみ出ていたり、投影面の極一部だけが極端に突起しているような場合であっても、それにより投影画像がボケてしまうことなく、ピントがあった画像を投影することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、測距のために位相差センサを用いたが、距離画像センサを用いてもよい。距離画像センサとは、例えば、画素に蓄積した電荷を電圧として読み出して出力回路に転送して増幅して出力する「電荷転送方式」に基づく特殊画素構造をしたＣＭＯＳセンサと、そのＣＭＯＳセンサ周辺に被写体に向けて近赤外光を照射するＬＥＤとを備え、このＬＥＤ反射光を前記ＣＭＯＳが受光するまでの時間を計測することで距離を求める「ＴＯＦ方式」を用いたものである。これによって、より広範囲にわたる測距を、素早く行なうことができる。
【００８１】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形させることが可能である。また、前述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよい。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより、種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本実施形態の投影装置としてのプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１のプロジェクタ装置に備わるインジケータのキー配列等を表す説明図である。
【図３】図１のプロジェクタ装置に備わるリモートコントローラのキー配列等を表す説明図である。
【図４】図１のプロジェクタ装置の電子回路の機能構成を表すブロック図である。
【図５】図１のプロジェクタ装置に備わる投影部の具体的な概略構成を表すブロック図である。
【図６】図５の投影部に備わる位相差センサの概略構成を表す上面図である。
【図７】図１のプロジェクタ装置で用いられる多点測距を説明するための説明図である。
【図８】図５の投影部に備わる位相差センサとスクリーンとの位置関係を表す説明図である。
【図９】図８の位相差センサと凹凸のある壁面との位置関係を表す説明図である。
【図１０】本実施形態のプロジェクタ装置１０で実行されるプログラムの一例を表すフローチャートである。
【図１１】図８の位相差センサと、３本柱を有する壁面との位置関係を表す説明図である。
【図１２】図８の位相差センサと、波打った投影面との位置関係を表す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０      プロジェクタ装置
１１      本体ケーシング
１２      投影レンズ（合焦手段）
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 測距レンズ
１４      Ｉｒ送受信部
１５      インジケータ
１６      スピーカ
１７      カバー
１８      入力部
１９      Ｉｒ送受信部
２０      アダプタ接続部
２１      固定脚部
２２      調整脚部
２７      表示素子
３２      画像変換部
３３      表示エンコーダ
３４      ビデオＲＡＭ
３５      表示駆動部
３６      表示素子
３７      光源部
３８      レンズモータ（合焦手段）
３９      制御部
４０      リモートコントローラ
４１      音声処理部
４２      加速度センサ
４３      測距部
５０      投影部
５１      フォトセンサアレイ
５１，５２      フォトセンサアレイ
５３      被写体
５６      スクリーン
６０      記憶部
６１      光源ランプ
６２      リフレクタ
６３      導光部材
６４      カラーホイール
６５      モータ
６７      中心部材
６８      カラーホイール制御部
６９      時分割駆動回路
７０      カラーシーケンス制御回路
７１      光源側レンズ
１３１，１３２      位相差センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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