プロジェクタ、プロジェクタの距離計測方法、プロジェクタの投影面傾き取得方法及びプログラム
【課題】スクリーンの傾き計測の精度を向上させ、プロジェクタを小型化する。
【解決手段】投影部１６の光源部１６５は、内蔵するＬＥＤに供給する電流をＡＭ変調し、投影部１６は、光強度を変調した投影光をスクリーンに投影する。受光部１７１は、光強度が変調された反射光を遅れて受光する。この時間遅れは、光の飛行時間に相当する。演算部１７３は、スクリーン上の複数の測距点について、光強度が変調されている投影光と反射光との位相のずれ量を取得し、この位相のずれ量に基づいて、スクリーン上の複数の測距点までの距離を取得し、スクリーンの傾き角度を取得する。位相のずれ量に基づいて、スクリーンの複数の測距点の距離を取得するため、三角測距法と比較して精度は向上する。また、測距専用の光源も不要となり、プロジェクタ１は小型化される。
【解決手段】投影部１６の光源部１６５は、内蔵するＬＥＤに供給する電流をＡＭ変調し、投影部１６は、光強度を変調した投影光をスクリーンに投影する。受光部１７１は、光強度が変調された反射光を遅れて受光する。この時間遅れは、光の飛行時間に相当する。演算部１７３は、スクリーン上の複数の測距点について、光強度が変調されている投影光と反射光との位相のずれ量を取得し、この位相のずれ量に基づいて、スクリーン上の複数の測距点までの距離を取得し、スクリーンの傾き角度を取得する。位相のずれ量に基づいて、スクリーンの複数の測距点の距離を取得するため、三角測距法と比較して精度は向上する。また、測距専用の光源も不要となり、プロジェクタ１は小型化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ、プロジェクタの距離計測方法、プロジェクタの投影面傾き取得方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに画像を投影するプロジェクタでは、プロジェクタの光軸に対してスクリーンが垂直でないと、歪みのない画像をスクリーンに投影しても、スクリーンに投影された画像は歪んでしまう。このため、プロジェクタは、スクリーンの傾きを修正しなくても画像の歪みを補正するため、自動台形補正（Automatic Keystone correction）を行う。
【０００３】
このような自動台形補正を行うために、プロジェクタの光軸に垂直な面を理想投影面とし、この理想投影面と投影面としての実際のスクリーンとの角度を、スクリーンの傾き角度として、この傾き角度を計測する投影面傾き計測装置を備えたプロジェクタがある。
【０００４】
かかる従来の投影面傾き計測装置は、三角測距法に基づくセンサを利用してプロジェクタ本体からスクリーン上の複数の測距点までの距離を測定する。投影面傾き計測装置は、測定の結果、得られた複数の距離情報に基づいてスクリーンの傾き角度を算出し、プロジェクタは、算出したスクリーンの傾き角度に基づいて自動台形補正を行う。
【０００５】
このような従来の投影面傾き計測装置として、例えば、パッシブ位相差測距センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。この測距センサは、２つの撮像素子とレンズとを備え、レンズで２つの撮像素子上に像を結像させ、結像した２つの像の位相差を検出する。従来の投影面傾き計測装置は、この測距センサが検出した位相差に基づいて、複数の測距点までの距離を計測する。
【特許文献１】特開２００５−２３３８８０号公報（第５、６頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、パッシブ位相差測距センサを用いた従来のこのような投影面傾き計測装置では、距離が遠くなると測定精度が低下してしまう。通常のフロント式プロジェクタにおいて測距を行う場合、投影距離が３〜４ｍであり、従来の投影面傾き計測装置では、この投影距離では、十分な測定精度を得ることはできない。
【０００７】
また、従来の位相差センサでは、２つの撮像素子に像を結像させるためのレンズが必要なため、焦点距離分だけ、レンズと撮像素子との間隔を確保しなければならない。特に、プロジェクタ、カメラでは、小型化が要求され、位相差センサでは、これ以上の小型化は難しい。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、投影面までの距離計測の精度を向上させることが可能なプロジェクタ、距離計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、投影面の傾き角度計測の精度を向上させることが可能なプロジェクタ、投影面傾き計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、小型化が可能なプロジェクタ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】
【００１１】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプロジェクタは、
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する測距部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の観点に係るプロジェクタは、
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を、複数の受光点に配置された複数の受光素子で受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部の複数の受光素子が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面の複数の点までの距離を取得する測距部と、
前記測距部が取得した複数の距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する投影面傾き角度取得部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記投影部は、電流が供給されて前記投影光を生成する光源を備え、
前記光変調部は、前記光源に供給する電流のＡＭ変調を行うことにより、前記投影光の光強度を変調するものであってもよい。
【００１４】
前記光源は、発光ダイオードによって構成されたものであってもよい。
【００１５】
前記光源は、レーザによって構成されたものであってもよい。
【００１６】
前記受光部は、複数の受光素子が行列配置され、各受光素子が受光した光の受光量に基づいて前記投影面上の複数の点までの距離を取得する距離画像センサによって構成されたものであってもよい。
【００１７】
本発明の第３の観点に係るプロジェクタの距離計測方法は、
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を受光するステップと、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第４の観点に係るプロジェクタの投影面計測方法は、
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光するステップと、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得するステップと、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第５の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を受光する手順、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する手順、 を実行させるためのものである。
【００２０】
本発明の第６の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する手順、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する手順、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する手順、
を実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、投影面までの距離計測の精度を向上させることができる。また、投影面の傾き角度計測の精度を向上させることができる。また、プロジェクタを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係るプロジェクタを図面を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施形態に係るプロジェクタ１は、入出力コネクタ部１１と、入出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１２と、画像処理部１３と、ビデオＲＡＭ１４と、表示エンコーダ１５と、投影部１６と、投影面傾き計測装置１７と、キー／インジケータ部１８と、Ｉｒ受信部１９と、制御部２０と、画像記憶部２１と、スピーカ２２と、音声処理部２３と、を備える。
【００２３】
投影面傾き計測装置１７と、入出力Ｉ／Ｆ１２と、画像処理部１３と、表示エンコーダ１５と、制御部２０と、画像記憶部２１と、音声処理部２３とは、バスＳＢに接続されている。
【００２４】
このプロジェクタ１は、スクリーンが理想投影面に対して傾いている場合でも、画像を歪みなく表示するため、自動台形補正を行う。このため、プロジェクタ１は、投影光に対して光強度変調を行い、この投影光をスクリーンに投影し、反射光を受光するまでの時間遅れを計測する。尚、ここで、理想投影面とは、投影部１６が投影する投影光に対して垂直な面をいう。
【００２５】
この時間遅れは、プロジェクタ１とスクリーンとの間の光の飛行時間に対応するものであり、プロジェクタ１とスクリーンとの間の距離によって決定される。
【００２６】
プロジェクタ１は、スクリーン上の複数の点から反射した光の時間遅れを計測し、プロジェクタ１とスクリーンの複数の点との間の距離に基づいてスクリーンの傾き角度を取得し、取得した傾き角度に基づいて自動台形補正を行う。
【００２７】
入出力コネクタ部１１は、画像信号を入力するための端子を備えたものである。入出力Ｉ／Ｆ１２は、信号の入出力を仲介するためのものである。
【００２８】
画像処理部１３は、種々の画像処理を実行するものである。画像処理部１３は、画像処理として、入出力コネクタ部１１、入出力Ｉ／Ｆ１２を介して供給された画像信号をシステムバスＳＢを介して取得し、取得した画像信号を予め設定されたフォーマットの画像信号に変換する。
【００２９】
また、画像処理部１３は、制御部２０からスクリーンの傾き角度が供給され、自動台形補正を行うように指示されると、この自動台形補正を行うための変換パラメータを求める。
【００３０】
そして、画像処理部１３は、画像信号に対して、取得した変換パラメータを用いて自動台形補正を実行する。
【００３１】
ビデオＲＡＭ１４は、画像データを展開記憶するためのものである。表示エンコーダ１５は、画像処理部１３が変換した画像信号をビデオＲＡＭ１４に展開して記憶するものである。表示エンコーダ１５は、ビデオＲＡＭ１４に展開記憶した画像信号から、ビデオ信号を生成し、生成したビデオ信号を投影部１６に供給する。
【００３２】
投影部１６は、光の画像を生成して投影光をスクリーンに投影するものであり、表示駆動部１６１と、ＳＯＭ１６２と、投影レンズ１６３と、レンズモータ１６４と、光源部１６５と、を備える。
【００３３】
表示駆動部１６１は、表示エンコーダ１５から供給された画像信号に対応するように、フレームレートを、例えば３０［フレーム／秒］として、ＳＯＭ１６２を色毎に時分割で表示駆動するものである。
【００３４】
ＳＯＭ１６２は、例えば、複数のマイクロミラー（図示せず）によって構成され、時分割で色毎の光像を形成するためのものである。
【００３５】
投影レンズ１６３は、ＳＯＭ１６２で形成された光像をスクリーンに結像させるためのものである。この投影レンズ１６３は、ズーム及びフォーカス調整を行うための機構部（図示せず）を備えている。投影レンズ１６３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにプロジェクタ本体１ａの前面に取り付けられる。
【００３６】
レンズモータ１６４は、投影レンズ１６３に備えられた機構部を駆動することにより、ズームとフォーカスとを設定するためのモータである。
【００３７】
光源部１６５は、スクリーンに投影する投影光の発光源である。光源部１６５は、図３に示すように、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１６５ａと、直流電源１６５ｂと、ＡＭ変調器１６５ｃと、抵抗１６５ｄと、を備え、投影光の光強度を変調するように構成されている。
【００３８】
ＬＥＤ１６５ａは、光を発する発光ダイオードである。直流電源１６５ｂは、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流の発生源である。ＡＭ変調器１６５ｃは、直流電源１６５ｂがＬＥＤ１６５ａに供給する電流を、例えば、１０ＭＨｚの周波数でＡＭ変調を行うことにより、投影光の光強度を変調するものである。ＡＭ変調器１６５ｃは、ＡＭ変調を行った電流を抵抗１６５ｄを介してＬＥＤ１６５ａに供給することにより、投影光の光強度変調を行う。光源部１６５は、光をＳＯＭ１６２に向けて出射する。
【００３９】
投影面傾き計測装置１７は、スクリーンの傾き角度を計測するためのものであり、受光部１７１と、受光制御部１７２と、演算部１７３と、からなる。
【００４０】
受光部１７１は、図４に示すように、スクリーンＳ上に投影された映像からの反射光Ｒ１，Ｒ２を受光するものである。
【００４１】
図５に示すように、プロジェクタ１近傍の投影光Ｔと反射光Ｒ１，Ｒ２との間には、時間遅れΔｔ１，Δｔ２が発生する。この時間遅れΔｔ１，Δｔ２を直接測定することは困難であるため、受光部１７１は、投影光Ｔと反射光Ｒ１、投影光Ｔと反射光Ｒ２と、の位相のずれ量を検出する。
【００４２】
受光部１７１には、例えば、特開２００６−１５３７７３号公報に記載された距離画像センサが用いられる。この距離画像センサは、例えば、１００×１００個のフォトダイオードが行列配置されて構成されたものである。ここでは、説明を簡単にするため、フォトダイオードを３列×４行として、この距離画像センサ３１の構成について説明する。
【００４３】
図６に示すように、距離画像センサ３１は、フォトダイオード３２と、垂直転送レジスタ３３と、水平転送レジスタ３４と、オーバーフロー電極３５と、を備える。フォトダイオード３２は、入射した光の量に対応した量の信号電荷を生成するものである。
【００４４】
垂直転送レジスタ３３は、フォトダイオード３２が生成した信号電荷を水平転送レジスタ３４方向に転送し、転送した信号電荷を水平転送レジスタ３４に順次供給するためのものである。
【００４５】
水平転送レジスタ３４は、各垂直転送レジスタ３３から供給された信号電荷を出力方向に転送して、順次出力するものであり、垂直転送レジスタ３３の各列に対応して備えられる。
【００４６】
オーバーフロー電極３５は、受光制御部１７２が廃棄電圧を印加するための電極であり、例えば、アルミニウムによって形成される。廃棄電圧は、フォトダイオード３２が生成した信号電荷のうち、不要とする電荷を廃棄するための電圧である。オーバーフロー電極３５には、信号電荷の廃棄先としての電源（図示せず）が接続される。
【００４７】
図７（ａ）は、距離画像センサ３１のフォトダイオード３２が形成されるフォトダイオード領域３２ａと垂直転送レジスタ３３が形成される垂直転送レジスタ領域３３ａとを示す断面図である。
【００４８】
この図７（ａ）に示すように、オーバーフロー電極３５は、絶縁膜を介さずに半導体基板４０と接触する。半導体基板４０上には、ｐ形半導体のウェル領域４１が形成される。フォトダイオード領域３１ａのウェル領域４１上には、ｎ＋形半導体層４２が形成される。このウェル領域４１とｎ＋形半導体層４２とがｐｎ接合部となり、ウェル領域４１とｎ＋形半導体層４２とによってフォトダイオード３２が構成される。
【００４９】
ｎ＋形半導体層４２上には、Ｐ＋形半導体からなる表面層４３が積層される。この表面層４３は、フォトダイオード領域３２ａで生成された電荷を垂直転送レジスタ領域３３ａに移動させる際に、ｎ＋形半導体層４２の表面近傍が電荷の通過経路となることを阻止するために設けられたものである。
【００５０】
垂直転送レジスタ領域３３ａのウェル領域４１は、フォトダイオード領域３２ａのウェル領域４１よりも厚く形成される。垂直転送レジスタ領域３３ａのウェル領域４１上には、ｎ＋形半導体からなる蓄積転送層４４が、表面層４３と同じ高さとなるように積層される。フォトダイオード領域３２ａのｎ＋形半導体層４２と蓄積転送層４４との間には、ｐ＋形半導体からなる分離層４５が形成される。
【００５１】
図７（ｂ）は、垂直転送レジスタ領域３３ａの図７（ａ）と直角方向の断面を示す図であり、この図７（ｂ）に示すように、蓄積転送層４４の上には、絶縁膜４６を介して、２つの転送電極４７ａ，４７ｂが形成される。
【００５２】
絶縁膜４６は、例えば、ＳｉＯ2によって形成され、転送電極４７ａ，４７ｂは、例えば、ポリシリコンによって形成される。転送電極４７ａの幅は、転送電極４７ｂの幅よりも広くなっている。転送電極４７ａは、受光制御部１７２が通過電圧を印加するための電極である。通過電圧は、フォトダイオード領域３２ａにおいて生成された信号電荷の通過を制御する電圧である。
【００５３】
垂直転送レジスタ領域３３ａ上には、遮光膜４８が形成され、垂直転送レジスタ領域３３ａは、この遮光膜４８によって遮光される。フォトダイオード領域３２ａ上には、この遮光膜４３が形成されず、フォトダイオード３２は、入射した光によって電荷を生成する。
【００５４】
この距離画像センサ３１が位相のずれ量を検出する原理について説明する。
図８（ａ）に示すように、光源部１６５からの光の強度が曲線イのように変化するものとする。図８（ｂ）に示すように、この曲線イに対して、受光量が曲線ロのように変化し、曲線イと曲線ロとの位相差（位相のずれ量）がΔφとすると、この位相差Δφが光の飛行時間に相当する。
【００５５】
この図８（ａ）に示す曲線イの位相を基準として、位相０〜９０°未満、９０°〜１８０°未満、１８０°〜２７０°未満、２７０°〜３６０°未満のそれぞれの期間の図８（ｂ）における受光量Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求める。受光量Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３は、次の式（１）〜（４）によって表される。
Ａ０＝Ａ・ｓｉｎ（Δφ）＋Ｂ ・・・（１）
Ａ１＝Ａ・ｓｉｎ（π／２＋Δφ）＋Ｂ ・・・（２）
Ａ２＝Ａ・ｓｉｎ（π＋Δφ）＋Ｂ ・・・（３）
Ａ３＝Ａ・ｓｉｎ（３π／２＋Δφ）＋Ｂ ・・・（４）
尚、Ａは最大光強度、Ｂは直流成分（外光成分と反射光成分との平均値）を示す。
【００５６】
この式（１）〜（４）から、位相差Δφは、次の式（５）によって表される。
Δφ＝ｔａｎ-1｛（Ａ２−Ａ０）／（Ａ１−Ａ３）｝ ・・・（５）
即ち、位相のずれ量は、受光量Ａ０〜Ａ３を検出することにより、式（５）から求められる。
【００５７】
フォトダイオード３２が生成した電荷のうち、垂直転送レジスタ３３に転送される信号電荷の量は、垂直転送レジスタ３３に印加される通過電圧とオーバーフロー電極３５に印加される廃棄電圧との関係によって決定される。
【００５８】
転送電極４７ａに通過電圧Ｖ１＝＋Ｖが印加されると、フォトダイオード３２は、生成した信号電荷を垂直転送レジスタ３３に供給する。
【００５９】
オーバーフロー電極３５に、廃棄電圧Ｖ２＝＋Ｖのが印加されると、フォトダイオード３２が生成した信号電荷は、オーバーフロー電極３５を経由して、オーバーフロー電極３５に接続された電源に廃棄される。
【００６０】
受光量Ａ０〜Ａ３を検出するには、通過電圧と廃棄電圧との３つの印加パターンが考えられる。
【００６１】
第１の印加パターンは、図８（ｃ１），（ｄ１）に示すように、転送電極４７ａに印加する通過電圧Ｖ１を＋Ｖで一定に保持し、オーバーフロー電極３５に印加する廃棄電圧Ｖ２を位相９０°〜３６０°未満において＋Ｖに設定するパターンである。
【００６２】
第２の印加パターンは、図８（ｃ２）、（ｄ２）に示すように、転送電極４７ａに印加する通過電圧Ｖ１を、位相０°〜９０°未満において、＋Ｖに設定し、オーバーフロー電極３５に印加する廃棄電圧Ｖ２を位相９０°〜３６０°未満において＋Ｖに設定するパターンである。
【００６３】
第３の印加パターンは、図８（ｃ３）、（ｄ３）に示すように、転送電極４７ａに印加する通過電圧Ｖ１を、位相０°〜９０°未満において、＋Ｖに設定し、オーバーフロー電極３５に印加する廃棄電圧Ｖ２を、＋Ｖで一定に保持するパターンである。
【００６４】
図１に戻り、受光制御部１７２と演算部１７３とは、投影部１６が変調した投影光と受光部１７１が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、スクリーンＳまでの距離を取得し、スクリーンＳの傾き角度を取得するものである。
【００６５】
まず、受光制御部１７２は、投影部１６と受光部１７１とを制御するものであり、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。
【００６６】
ＲＯＭは、図８に示す印加パターン、ＣＰＵが実行する処理プログラムを記憶するためのメモリである。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業に必要なデータを記憶するためのメモリである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された処理プログラムに従って、スクリーンＳの傾き角度を計測する処理を実行するためのものである。
【００６７】
受光制御部１７２（ＣＰＵ）は、このような処理として、投影光をスクリーンＳに投影するように投影部１６を制御する。
【００６８】
受光制御部１７２は、図８に示す３つの印加パターンのうちのいずれか１つの印加パターンを選択する。
【００６９】
受光制御部１７２は、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流をＡＭ変調するようにＡＭ変調器１６５ｃを制御する。そして、受光制御部１７２は、選択した印加パターンに従って、転送電極４７ａ、オーバーフロー電極３５に、それぞれ、通過電圧Ｖ１、廃棄電圧Ｖ２を印加する。
【００７０】
受光制御部１７２が転送電極４７ａ、オーバーフロー電極３５に、それぞれ、通過電圧Ｖ１、廃棄電圧Ｖ２を印加することにより、受光部１７１は、受光量Ａ０〜Ａ３に対応する量の信号電荷を出力する。
【００７１】
受光制御部１７２は、さらに、演算部１７３に対して、投影光と反射光との位相のずれ量Δφ、各測距点までのそれぞれの距離、スクリーンＳの傾き角度を取得するように指示する。
【００７２】
演算部１７３は、理想投影面に対するスクリーンＳの傾き角度を取得するものであり、受光制御部１７２と同様に、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。
【００７３】
演算部１７３は、受光制御部１７２に指示されて上記処理を実行する。演算部１７３は、式（５）に従い、受光部１７１が出力した信号電荷の量に対応する受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて位相のずれ量Δφを取得する。
【００７４】
図４に示すように、スクリーンＳ上の２つの測距点までの距離を取得する場合、演算部１７３は、この２つの測距点に対応する受光部１７１の画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得し、取得した受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて位相のずれ量Δφを取得する。
【００７５】
演算部１７３は、取得した位相のずれ量Δφに基づいて、時間遅れΔｔ１，Δｔ２を取得し、プロジェクタ１とスクリーンＳ上の複数の点までの距離を演算し、理想投影面に対するスクリーンＳの傾き角度を取得する。
【００７６】
位相のずれ量をΔφとすると、時間遅れΔｔは、次の式（６）によって表される。
【数１】
また、時間遅れΔｔは、プロジェクタ１とスクリーンＳとの距離の２倍を光が飛行する飛行時間にほぼ等しいので、距離ｄは、次の式（７）によって表される。
【数２】
式（６）、（７）より、距離ｄは、次の式（８）によって表される。
【数３】
【００７７】
スクリーンＳが理想投影面に対して傾いている場合、２つの測距点までの距離が異なるため、反射光Ｒ１の時間遅れと反射光Ｒ２の時間遅れが異なる。
【００７８】
図９は、３つの方向で距離を取得する場合のスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１，ｐ２，ｐ３とプロジェクタ１との位置関係を示す。
【００７９】
演算部１７３は、スクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３を選択し、受光部１７１が出力した信号電荷のうち、選択した３つの測距点ｐ１〜ｐ３に対応するそれぞれの画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得する。
【００８０】
演算部１７３は、取得したそれぞれの受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて、プロジェクタ１から測距点ｐ１〜ｐ３までのそれぞれの距離ｄ１〜ｄ３を式（６）〜（８）に従って求める。演算部１７３は、これら３つの距離ｄ１〜ｄ３に基づいてスクリーンＳの傾き角度を算出する。
【００８１】
キー／インジケータ部１８は、キーとインジケータとを備えたものであり、キーとして、電源キーと、ズームキーと、フォーカスキーと、「ＡＦＫ」キーと、入力切換キーと、メニューキーと、操作キーと、を備える（いずれも図示せず）。
【００８２】
電源キーは、電源のオン／オフするためのキーである。ズームキーは、ズームアップ及びズームダウンを指示するためのキーである。フォーカスキーは、プロジェクタ１に対して合焦位置の前方向及び後方向への移動を指示するためのキーである。
【００８３】
「ＡＦＫ」キーは、自動合焦（Automatic Focus）と自動台形補正の即時実行を指示するためのキーである。入力切換キーは、入出力コネクタ部１１の画像信号入出力用のコネクタを切換えるためのキーである。
【００８４】
メニューキーは、投影動作に関する各種メニュー項目の表示を指示するためのキーである。操作キーは、カーソルキー等、各種操作を指示するためのキーである。キー／インジケータ部１８は、これらのキーが押下されると、この操作情報を制御部２０に供給する。
【００８５】
また、キー／インジケータ部１８は、インジケータとして、電源／待機インジケータを備える（いずれも図示せず）。電源／待機インジケータは、電源のオン／オフ状態、画像信号の入力がない状態を表示するものであり、例えば、表示用ＬＥＤを備える。電源／待機インジケータは、表示用ＬＥＤを点灯／消灯、あるいは点滅させることにより、これらの状態を表示する。
【００８６】
Ｉｒ受信部１９は、このプロジェクタ１のリモートコントローラ（図示せず）からの操作情報を示す赤外光信号を受信するものである。
【００８７】
制御部２０は、各部の動作制御を行うためのものであり、受光制御部１７２と同様に、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。制御部２０は、キー／インジケータ部１８、Ｉｒ受信部１９から操作情報が供給されると、この操作情報に基づいて各部を制御する。
【００８８】
具体的に、制御部２０は、キー／インジケータ部１８から、電源キーが押下された旨の操作情報が供給される毎に、プロジェクタ１の電源をオン、オフする。
【００８９】
制御部２０は、キー／インジケータ部１８から、「ＡＦＫ」キーが押下された旨の操作情報が供給されと、投影面傾き計測装置１７に、スクリーンＳまでの距離を計測するように指示する。そして、投影面傾き計測装置１７から距離情報が供給されると、制御部２０は、この距離情報に基づいてレンズモータ１６４を駆動して自動合焦を行う。
【００９０】
また、制御部２０は、投影面傾き計測装置１７からスクリーンＳの傾き角度が供給されると、画像処理部１３に、このスクリーンＳの傾き角度を供給して、自動台形補正を行うように指示する。
【００９１】
画像記憶部２１は、作業に必要な画像データを記憶するためのものであり、例えばフラッシュメモリ等からなる。制御部２０は、画像記憶部２１に記憶された画像データを読出して表示エンコーダ１５へ送出し、読み出した画像データに基づく画像を投影させる。
【００９２】
スピーカ２２は、音声を出力するためのものである。音声処理部２３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、スピーカ２２を駆動して拡声放音させるためのものである。
【００９３】
次に本実施形態に係るプロジェクタ１の動作を説明する。
キー／インジケータ部１８の電源キーが押下されると、キー／インジケータ部１８は、この操作情報を制御部２０に供給し、制御部２０は、この操作情報に基づいてプロジェクタ１の電源をオンする。
【００９４】
プロジェクタ１に画像信号が供給されると、画像処理部１３は、供給された画像信号をシステムバスＳＢを介して取得し、取得した画像信号を予め設定されたフォーマットの画像信号に変換する。
【００９５】
表示エンコーダ１５は、画像処理部１３が変換した画像信号を展開して、ビデオＲＡＭ１４に記憶し、ビデオＲＡＭ１４に展開記憶した画像信号から、ビデオ信号を生成し、生成したビデオ信号を投影部１６の表示駆動部１６１に供給する。
【００９６】
表示駆動部１６１は、表示エンコーダ１５から供給された画像信号に対応するように、３０［フレーム／秒］のフレームレートでＳＯＭ１６２を色毎に時分割で表示駆動する。
【００９７】
光源部１６５がこのＳＯＭ１６２に光を照射すると、ＳＯＭ１６２は、照射された光を反射する。ＳＯＭ１６２で反射した光像は、投影レンズ１６３を介してスクリーンＳに投影される。
【００９８】
「ＡＦＫ」キーが押下されると、キー／インジケータ部１８は、この操作情報を制御部２０に供給し、制御部２０は、受光制御部１７２に、傾き計測制御処理を実行するように指示する。
【００９９】
受光制御部１７２は、内蔵するＲＯＭから傾き計測制御処理の処理プログラムを読み出して、図１０に示すフローチャートに従って、この傾き計測制御処理を実行する。
【０１００】
受光制御部１７２は、投影光をスクリーンＳに投影するように投影部１６を制御する（ステップＳ１１）。
【０１０１】
受光制御部１７２は、図８に示す３つの印加パターンのうちのいずれか１つの印加パターンを選択する（ステップＳ１２）。
【０１０２】
受光制御部１７２は、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流をＡＭ変調するようにＡＭ変調器１６５ｃを制御する（ステップＳ１３）。
【０１０３】
受光制御部１７２は、反射光を受光するように受光部１７１を制御する（ステップＳ１４）。
【０１０４】
受光制御部１７２は、選択した印加パターンに従って、転送電極４７ａ、オーバーフロー電極３５に、それぞれ、通過電圧Ｖ１、廃棄電圧Ｖ２を印加する（ステップＳ１５）。
【０１０５】
受光制御部１７２は、受光部１７１が出力した信号電荷の量に基づいて、演算部１７３に各演算を行うように指示する。演算部１７３は、この指示に従い、式（５）により、投影光Ｔと反射光Ｒ１，Ｒ２との位相のずれ量Δφを検出する（ステップＳ１６）。
【０１０６】
演算部１７３は、各測距点までのそれぞれの距離、スクリーンＳの傾き角度を取得する（ステップＳ１７）。
【０１０７】
演算部１７３は、スクリーンＳの傾き角度を取得する（ステップＳ１８）。
【０１０８】
例えば、受光制御部２０が、図８（ｃ１）、（ｄ１）に示す第１の印加パターンを選択した場合（ステップＳ１２の処理）、受光制御部１７２は、変調信号の位相０°から計測が終了するまで、転送電極４７ａに通過電圧Ｖ１＝＋Ｖを印加する。また、受光制御部１７２は、変調信号の位相９０°から期間Ｔｗの間、オーバーフロー電極３５に廃棄電圧Ｖ２＝０を印加する（ステップＳ１５の処理）。
【０１０９】
フォトダイオード３２は、受光量Ａ０に対応する量の信号電荷を生成し、生成した信号電荷を垂直転送レジスタ３３に供給する。各垂直転送レジスタ３３は、供給された信号電荷を水平転送レジスタ３４方向に転送し、水平転送レジスタ３４に信号電荷を順次供給する。
【０１１０】
水平転送レジスタ３４は、垂直転送レジスタ３３から供給された信号電荷を出力方向に転送し、信号電荷を順次出力する。このようにして、受光部１７１は、変調信号の位相０°から期間Ｔｗにおける受光量Ａ０を取得する。
【０１１１】
同様に、受光制御部１７２は、それぞれ、変調信号の位相９０°，１８０°，２７０°から期間Ｔｗの間、オーバーフロー電極３５に廃棄電圧Ｖ２＝０を印加し、受光部１７１は、各期間Ｔｗにおける受光量Ａ１，Ａ２，Ａ３を取得する。そして、受光部１７１は、各画素毎の各期間Ｔｗにおける受光量Ａ１，Ａ２，Ａ３を取得する。
【０１１２】
演算部１７３は、図９に示すスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３を選択し、受光部１７１が出力した信号電荷のうち、選択した３つの測距点ｐ１〜ｐ３に対応するそれぞれの画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得する。
【０１１３】
演算部１７３は、式（５）に従い、受光部１７１が取得した３つの画素のそれぞれの受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて、位相のずれ量Δφを取得する（ステップＳ１６の処理）。
また、演算部１７３は、式（８）に従い、取得した位相のずれ量Δφに基づいて距離ｄ１〜ｄ３を演算する（ステップＳ１７の処理）。
【０１１４】
演算部１７３は、演算した距離ｄ１〜ｄ３に基づいてスクリーンＳの傾き角度を算出する（ステップＳ１８の処理）。
【０１１５】
このように、受光制御部１７２、演算部１７３が傾き計測制御処理を実行すると、投影面傾き計測装置１７は、演算部１７３が演算した結果の距離ｄ１〜ｄ３、スクリーンＳの傾き角度を制御部２０に供給する。
【０１１６】
制御部２０は、投影面傾き計測装置１７から供給された距離ｄ１〜ｄ３に基づいて、レンズモータ１６４を制御して、自動合焦を行う。
【０１１７】
また、制御部２０は、投影面傾き計測装置１７から供給されたスクリーンＳの傾き角度を画像処理部１３に供給し、自動台形補正を行うように指示する。
【０１１８】
画像処理部１３は、供給されたスクリーンＳの傾き角度に基づいて変換パラメータを取得する。そして、画像処理部１３は、システムバスＳＢを介して取得した画像信号に対して、この変換パラメータを用いて自動台形補正を行う。スクリーンＳには、スクリーンＳが傾いていたとしても、あたかも正面からみた画像が表示される。
【０１１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、光源部１６５は、投影光に対して光強度変調を行い、プロジェクタ１は、光強度変調を行った投影光をスクリーンＳに投影する。投影面傾き計測装置１７の受光部１７１は、スクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３からの投影光の反射光を受光して、投影光に対する反射光の位相のずれ量Δφを検出する。
【０１２０】
演算部１７３は、この位相のずれ量Δφに基づいて、時間遅れΔｔを取得し、プロジェクタ１とスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３の距離情報を取得し、スクリーンＳの傾き角度を取得するようにした。そして、画像処理部１３は、このスクリーンＳの傾き角度に基づいて自動台形補正を行うようにした。
【０１２１】
従って、位相のずれ量Δφに基づいて、スクリーンＳの測距点ｐ１〜ｐ３の距離を取得するため、プロジェクタ１は、三角測距法と比較して、精度良くスクリーンＳの傾き角度を取得することができる。
【０１２２】
このため、プロジェクタ１は、自動台形補正の精度を向上させることができ、測距のための光学変調素子が不要となり、測距専用の光源も不要となり、プロジェクタ１を小型化することができる。
【０１２３】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、光源部１６５のＡＭ変調器１６５ｃが行うＡＭ変調の変調周波数は、１０ＭＨｚに限られるものではなく、さらに、高い変調周波数、あるいは、１０ＭＨｚ未満の変調周波数であってもよい。
【０１２４】
上記実施形態では、光源部１６５の発光源としては、ＬＥＤ１６５ａに限られるものではなく、レーザであってもよい。レーザ光であってもＡＭ変調は可能である。但し、レーザを用いる場合には、レーザ光を拡散するためのレンズを備える必要がある。
【０１２５】
また、上記実施形態では、光源部１６５にＡＭ変調器１６５ｃを備えるようにした。しかし、光源部１６５にＡＭ変調器１６５ｃを備える代わりに、表示駆動部１６１がＳＯＭ１６２を制御して投影光をＡＭ変調するような構成であってもよい。また、投影レンズ１６３に光量調整部を備え、この光量調節部が投影光に対する光強度変調を行うような構成であってもよい。
【０１２６】
上記実施形態では、投影面傾き計測装置１７は受光部子１７１として、距離画像センサ３１を備えるようにした。しかし、受光部１７１は、距離画像センサ３１に限られるものではなく、アバランシェフォトダイオードであってもよい。但し、受光部１７１に距離画像センサ３１を用いた方が１つのセンサで細かい設定を行うことができる。
【０１２７】
上記実施形態では、キー／インジケータ部１８の「ＡＦＫ」キーが押下されたときに、プロジェクタ１は、自動台形補正を行うようにした。しかし、「ＡＦＫ」キーが押下されなくても、プロジェクタ１は、測距を定期的に実行し、台形補正を完全自動で実行するようにしてもよい。
【０１２８】
上記実施形態では、投影面傾き計測装置１７がスクリーンＳの傾き角度を計測するものとして説明した。しかし、投影面傾き計測装置１７は、スクリーンＳまでの距離を取得するだけのものであってもよい。
【０１２９】
この場合も、プロジェクタ１は、スクリーンＳの傾きを計測する場合と同様に動作する。但し、受光部１７１は、フォトダイオードを１つ備えるだけでよいし、スクリーンＳ上の測距点も１つだけでよい。
【０１３０】
上記実施形態では、プログラムが、それぞれメモリ等に予め記憶されているものとして説明した。しかし、プロジェクタを、装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical disk）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これを別のコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。
【０１３１】
さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】プロジェクタの外観を示す図であり、（ａ）は、プロジェクタの前面部を示す正面図であり、（ｂ）は、プロジェクタの平面図である。
【図３】図１の光源部の構成を示す回路図である。
【図４】スクリーンの傾き角度を取得する方法を示す図である。
【図５】投影光に対する反射光の時間遅れを示すタイミングチャートである。
【図６】受光部として用いられた距離画像センサを示す平面図である。
【図７】図６に示す距離画像センサのフォトダイオード領域と垂直転送レジスタとを示す図であり、（ａ）は、距離画像センサのこれらの領域の断面を示し、（ｂ）は、（ａ）に示す転送電極の断面を示す。
【図８】位相のずれ量を取得する方法を示すタイミングチャートである。
【図９】スクリーン上の３つの測距点を示す図である。
【図１０】受光制御部が実行する傾き計測制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３３】
１・・・プロジェクタ、１６・・・投影部、１６５・・・光源部、１７・・・投影面傾き計測装置、３１・・・距離画像センサ、１７１・・・受光部、１７２・・・受光制御部、１７３・・・演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ、プロジェクタの距離計測方法、プロジェクタの投影面傾き取得方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに画像を投影するプロジェクタでは、プロジェクタの光軸に対してスクリーンが垂直でないと、歪みのない画像をスクリーンに投影しても、スクリーンに投影された画像は歪んでしまう。このため、プロジェクタは、スクリーンの傾きを修正しなくても画像の歪みを補正するため、自動台形補正（Automatic Keystone correction）を行う。
【０００３】
このような自動台形補正を行うために、プロジェクタの光軸に垂直な面を理想投影面とし、この理想投影面と投影面としての実際のスクリーンとの角度を、スクリーンの傾き角度として、この傾き角度を計測する投影面傾き計測装置を備えたプロジェクタがある。
【０００４】
かかる従来の投影面傾き計測装置は、三角測距法に基づくセンサを利用してプロジェクタ本体からスクリーン上の複数の測距点までの距離を測定する。投影面傾き計測装置は、測定の結果、得られた複数の距離情報に基づいてスクリーンの傾き角度を算出し、プロジェクタは、算出したスクリーンの傾き角度に基づいて自動台形補正を行う。
【０００５】
このような従来の投影面傾き計測装置として、例えば、パッシブ位相差測距センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。この測距センサは、２つの撮像素子とレンズとを備え、レンズで２つの撮像素子上に像を結像させ、結像した２つの像の位相差を検出する。従来の投影面傾き計測装置は、この測距センサが検出した位相差に基づいて、複数の測距点までの距離を計測する。
【特許文献１】特開２００５−２３３８８０号公報（第５、６頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、パッシブ位相差測距センサを用いた従来のこのような投影面傾き計測装置では、距離が遠くなると測定精度が低下してしまう。通常のフロント式プロジェクタにおいて測距を行う場合、投影距離が３〜４ｍであり、従来の投影面傾き計測装置では、この投影距離では、十分な測定精度を得ることはできない。
【０００７】
また、従来の位相差センサでは、２つの撮像素子に像を結像させるためのレンズが必要なため、焦点距離分だけ、レンズと撮像素子との間隔を確保しなければならない。特に、プロジェクタ、カメラでは、小型化が要求され、位相差センサでは、これ以上の小型化は難しい。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、投影面までの距離計測の精度を向上させることが可能なプロジェクタ、距離計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、投影面の傾き角度計測の精度を向上させることが可能なプロジェクタ、投影面傾き計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、小型化が可能なプロジェクタ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】
【００１１】
この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプロジェクタは、
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する測距部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の観点に係るプロジェクタは、
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を、複数の受光点に配置された複数の受光素子で受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部の複数の受光素子が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面の複数の点までの距離を取得する測距部と、
前記測距部が取得した複数の距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する投影面傾き角度取得部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記投影部は、電流が供給されて前記投影光を生成する光源を備え、
前記光変調部は、前記光源に供給する電流のＡＭ変調を行うことにより、前記投影光の光強度を変調するものであってもよい。
【００１４】
前記光源は、発光ダイオードによって構成されたものであってもよい。
【００１５】
前記光源は、レーザによって構成されたものであってもよい。
【００１６】
前記受光部は、複数の受光素子が行列配置され、各受光素子が受光した光の受光量に基づいて前記投影面上の複数の点までの距離を取得する距離画像センサによって構成されたものであってもよい。
【００１７】
本発明の第３の観点に係るプロジェクタの距離計測方法は、
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を受光するステップと、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第４の観点に係るプロジェクタの投影面計測方法は、
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光するステップと、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得するステップと、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第５の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を受光する手順、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する手順、 を実行させるためのものである。
【００２０】
本発明の第６の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する手順、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する手順、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する手順、
を実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、投影面までの距離計測の精度を向上させることができる。また、投影面の傾き角度計測の精度を向上させることができる。また、プロジェクタを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係るプロジェクタを図面を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施形態に係るプロジェクタ１は、入出力コネクタ部１１と、入出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１２と、画像処理部１３と、ビデオＲＡＭ１４と、表示エンコーダ１５と、投影部１６と、投影面傾き計測装置１７と、キー／インジケータ部１８と、Ｉｒ受信部１９と、制御部２０と、画像記憶部２１と、スピーカ２２と、音声処理部２３と、を備える。
【００２３】
投影面傾き計測装置１７と、入出力Ｉ／Ｆ１２と、画像処理部１３と、表示エンコーダ１５と、制御部２０と、画像記憶部２１と、音声処理部２３とは、バスＳＢに接続されている。
【００２４】
このプロジェクタ１は、スクリーンが理想投影面に対して傾いている場合でも、画像を歪みなく表示するため、自動台形補正を行う。このため、プロジェクタ１は、投影光に対して光強度変調を行い、この投影光をスクリーンに投影し、反射光を受光するまでの時間遅れを計測する。尚、ここで、理想投影面とは、投影部１６が投影する投影光に対して垂直な面をいう。
【００２５】
この時間遅れは、プロジェクタ１とスクリーンとの間の光の飛行時間に対応するものであり、プロジェクタ１とスクリーンとの間の距離によって決定される。
【００２６】
プロジェクタ１は、スクリーン上の複数の点から反射した光の時間遅れを計測し、プロジェクタ１とスクリーンの複数の点との間の距離に基づいてスクリーンの傾き角度を取得し、取得した傾き角度に基づいて自動台形補正を行う。
【００２７】
入出力コネクタ部１１は、画像信号を入力するための端子を備えたものである。入出力Ｉ／Ｆ１２は、信号の入出力を仲介するためのものである。
【００２８】
画像処理部１３は、種々の画像処理を実行するものである。画像処理部１３は、画像処理として、入出力コネクタ部１１、入出力Ｉ／Ｆ１２を介して供給された画像信号をシステムバスＳＢを介して取得し、取得した画像信号を予め設定されたフォーマットの画像信号に変換する。
【００２９】
また、画像処理部１３は、制御部２０からスクリーンの傾き角度が供給され、自動台形補正を行うように指示されると、この自動台形補正を行うための変換パラメータを求める。
【００３０】
そして、画像処理部１３は、画像信号に対して、取得した変換パラメータを用いて自動台形補正を実行する。
【００３１】
ビデオＲＡＭ１４は、画像データを展開記憶するためのものである。表示エンコーダ１５は、画像処理部１３が変換した画像信号をビデオＲＡＭ１４に展開して記憶するものである。表示エンコーダ１５は、ビデオＲＡＭ１４に展開記憶した画像信号から、ビデオ信号を生成し、生成したビデオ信号を投影部１６に供給する。
【００３２】
投影部１６は、光の画像を生成して投影光をスクリーンに投影するものであり、表示駆動部１６１と、ＳＯＭ１６２と、投影レンズ１６３と、レンズモータ１６４と、光源部１６５と、を備える。
【００３３】
表示駆動部１６１は、表示エンコーダ１５から供給された画像信号に対応するように、フレームレートを、例えば３０［フレーム／秒］として、ＳＯＭ１６２を色毎に時分割で表示駆動するものである。
【００３４】
ＳＯＭ１６２は、例えば、複数のマイクロミラー（図示せず）によって構成され、時分割で色毎の光像を形成するためのものである。
【００３５】
投影レンズ１６３は、ＳＯＭ１６２で形成された光像をスクリーンに結像させるためのものである。この投影レンズ１６３は、ズーム及びフォーカス調整を行うための機構部（図示せず）を備えている。投影レンズ１６３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにプロジェクタ本体１ａの前面に取り付けられる。
【００３６】
レンズモータ１６４は、投影レンズ１６３に備えられた機構部を駆動することにより、ズームとフォーカスとを設定するためのモータである。
【００３７】
光源部１６５は、スクリーンに投影する投影光の発光源である。光源部１６５は、図３に示すように、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１６５ａと、直流電源１６５ｂと、ＡＭ変調器１６５ｃと、抵抗１６５ｄと、を備え、投影光の光強度を変調するように構成されている。
【００３８】
ＬＥＤ１６５ａは、光を発する発光ダイオードである。直流電源１６５ｂは、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流の発生源である。ＡＭ変調器１６５ｃは、直流電源１６５ｂがＬＥＤ１６５ａに供給する電流を、例えば、１０ＭＨｚの周波数でＡＭ変調を行うことにより、投影光の光強度を変調するものである。ＡＭ変調器１６５ｃは、ＡＭ変調を行った電流を抵抗１６５ｄを介してＬＥＤ１６５ａに供給することにより、投影光の光強度変調を行う。光源部１６５は、光をＳＯＭ１６２に向けて出射する。
【００３９】
投影面傾き計測装置１７は、スクリーンの傾き角度を計測するためのものであり、受光部１７１と、受光制御部１７２と、演算部１７３と、からなる。
【００４０】
受光部１７１は、図４に示すように、スクリーンＳ上に投影された映像からの反射光Ｒ１，Ｒ２を受光するものである。
【００４１】
図５に示すように、プロジェクタ１近傍の投影光Ｔと反射光Ｒ１，Ｒ２との間には、時間遅れΔｔ１，Δｔ２が発生する。この時間遅れΔｔ１，Δｔ２を直接測定することは困難であるため、受光部１７１は、投影光Ｔと反射光Ｒ１、投影光Ｔと反射光Ｒ２と、の位相のずれ量を検出する。
【００４２】
受光部１７１には、例えば、特開２００６−１５３７７３号公報に記載された距離画像センサが用いられる。この距離画像センサは、例えば、１００×１００個のフォトダイオードが行列配置されて構成されたものである。ここでは、説明を簡単にするため、フォトダイオードを３列×４行として、この距離画像センサ３１の構成について説明する。
【００４３】
図６に示すように、距離画像センサ３１は、フォトダイオード３２と、垂直転送レジスタ３３と、水平転送レジスタ３４と、オーバーフロー電極３５と、を備える。フォトダイオード３２は、入射した光の量に対応した量の信号電荷を生成するものである。
【００４４】
垂直転送レジスタ３３は、フォトダイオード３２が生成した信号電荷を水平転送レジスタ３４方向に転送し、転送した信号電荷を水平転送レジスタ３４に順次供給するためのものである。
【００４５】
水平転送レジスタ３４は、各垂直転送レジスタ３３から供給された信号電荷を出力方向に転送して、順次出力するものであり、垂直転送レジスタ３３の各列に対応して備えられる。
【００４６】
オーバーフロー電極３５は、受光制御部１７２が廃棄電圧を印加するための電極であり、例えば、アルミニウムによって形成される。廃棄電圧は、フォトダイオード３２が生成した信号電荷のうち、不要とする電荷を廃棄するための電圧である。オーバーフロー電極３５には、信号電荷の廃棄先としての電源（図示せず）が接続される。
【００４７】
図７（ａ）は、距離画像センサ３１のフォトダイオード３２が形成されるフォトダイオード領域３２ａと垂直転送レジスタ３３が形成される垂直転送レジスタ領域３３ａとを示す断面図である。
【００４８】
この図７（ａ）に示すように、オーバーフロー電極３５は、絶縁膜を介さずに半導体基板４０と接触する。半導体基板４０上には、ｐ形半導体のウェル領域４１が形成される。フォトダイオード領域３１ａのウェル領域４１上には、ｎ＋形半導体層４２が形成される。このウェル領域４１とｎ＋形半導体層４２とがｐｎ接合部となり、ウェル領域４１とｎ＋形半導体層４２とによってフォトダイオード３２が構成される。
【００４９】
ｎ＋形半導体層４２上には、Ｐ＋形半導体からなる表面層４３が積層される。この表面層４３は、フォトダイオード領域３２ａで生成された電荷を垂直転送レジスタ領域３３ａに移動させる際に、ｎ＋形半導体層４２の表面近傍が電荷の通過経路となることを阻止するために設けられたものである。
【００５０】
垂直転送レジスタ領域３３ａのウェル領域４１は、フォトダイオード領域３２ａのウェル領域４１よりも厚く形成される。垂直転送レジスタ領域３３ａのウェル領域４１上には、ｎ＋形半導体からなる蓄積転送層４４が、表面層４３と同じ高さとなるように積層される。フォトダイオード領域３２ａのｎ＋形半導体層４２と蓄積転送層４４との間には、ｐ＋形半導体からなる分離層４５が形成される。
【００５１】
図７（ｂ）は、垂直転送レジスタ領域３３ａの図７（ａ）と直角方向の断面を示す図であり、この図７（ｂ）に示すように、蓄積転送層４４の上には、絶縁膜４６を介して、２つの転送電極４７ａ，４７ｂが形成される。
【００５２】
絶縁膜４６は、例えば、ＳｉＯ2によって形成され、転送電極４７ａ，４７ｂは、例えば、ポリシリコンによって形成される。転送電極４７ａの幅は、転送電極４７ｂの幅よりも広くなっている。転送電極４７ａは、受光制御部１７２が通過電圧を印加するための電極である。通過電圧は、フォトダイオード領域３２ａにおいて生成された信号電荷の通過を制御する電圧である。
【００５３】
垂直転送レジスタ領域３３ａ上には、遮光膜４８が形成され、垂直転送レジスタ領域３３ａは、この遮光膜４８によって遮光される。フォトダイオード領域３２ａ上には、この遮光膜４３が形成されず、フォトダイオード３２は、入射した光によって電荷を生成する。
【００５４】
この距離画像センサ３１が位相のずれ量を検出する原理について説明する。
図８（ａ）に示すように、光源部１６５からの光の強度が曲線イのように変化するものとする。図８（ｂ）に示すように、この曲線イに対して、受光量が曲線ロのように変化し、曲線イと曲線ロとの位相差（位相のずれ量）がΔφとすると、この位相差Δφが光の飛行時間に相当する。
【００５５】
この図８（ａ）に示す曲線イの位相を基準として、位相０〜９０°未満、９０°〜１８０°未満、１８０°〜２７０°未満、２７０°〜３６０°未満のそれぞれの期間の図８（ｂ）における受光量Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を求める。受光量Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３は、次の式（１）〜（４）によって表される。
Ａ０＝Ａ・ｓｉｎ（Δφ）＋Ｂ ・・・（１）
Ａ１＝Ａ・ｓｉｎ（π／２＋Δφ）＋Ｂ ・・・（２）
Ａ２＝Ａ・ｓｉｎ（π＋Δφ）＋Ｂ ・・・（３）
Ａ３＝Ａ・ｓｉｎ（３π／２＋Δφ）＋Ｂ ・・・（４）
尚、Ａは最大光強度、Ｂは直流成分（外光成分と反射光成分との平均値）を示す。
【００５６】
この式（１）〜（４）から、位相差Δφは、次の式（５）によって表される。
Δφ＝ｔａｎ-1｛（Ａ２−Ａ０）／（Ａ１−Ａ３）｝ ・・・（５）
即ち、位相のずれ量は、受光量Ａ０〜Ａ３を検出することにより、式（５）から求められる。
【００５７】
フォトダイオード３２が生成した電荷のうち、垂直転送レジスタ３３に転送される信号電荷の量は、垂直転送レジスタ３３に印加される通過電圧とオーバーフロー電極３５に印加される廃棄電圧との関係によって決定される。
【００５８】
転送電極４７ａに通過電圧Ｖ１＝＋Ｖが印加されると、フォトダイオード３２は、生成した信号電荷を垂直転送レジスタ３３に供給する。
【００５９】
オーバーフロー電極３５に、廃棄電圧Ｖ２＝＋Ｖのが印加されると、フォトダイオード３２が生成した信号電荷は、オーバーフロー電極３５を経由して、オーバーフロー電極３５に接続された電源に廃棄される。
【００６０】
受光量Ａ０〜Ａ３を検出するには、通過電圧と廃棄電圧との３つの印加パターンが考えられる。
【００６１】
第１の印加パターンは、図８（ｃ１），（ｄ１）に示すように、転送電極４７ａに印加する通過電圧Ｖ１を＋Ｖで一定に保持し、オーバーフロー電極３５に印加する廃棄電圧Ｖ２を位相９０°〜３６０°未満において＋Ｖに設定するパターンである。
【００６２】
第２の印加パターンは、図８（ｃ２）、（ｄ２）に示すように、転送電極４７ａに印加する通過電圧Ｖ１を、位相０°〜９０°未満において、＋Ｖに設定し、オーバーフロー電極３５に印加する廃棄電圧Ｖ２を位相９０°〜３６０°未満において＋Ｖに設定するパターンである。
【００６３】
第３の印加パターンは、図８（ｃ３）、（ｄ３）に示すように、転送電極４７ａに印加する通過電圧Ｖ１を、位相０°〜９０°未満において、＋Ｖに設定し、オーバーフロー電極３５に印加する廃棄電圧Ｖ２を、＋Ｖで一定に保持するパターンである。
【００６４】
図１に戻り、受光制御部１７２と演算部１７３とは、投影部１６が変調した投影光と受光部１７１が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、スクリーンＳまでの距離を取得し、スクリーンＳの傾き角度を取得するものである。
【００６５】
まず、受光制御部１７２は、投影部１６と受光部１７１とを制御するものであり、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。
【００６６】
ＲＯＭは、図８に示す印加パターン、ＣＰＵが実行する処理プログラムを記憶するためのメモリである。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業に必要なデータを記憶するためのメモリである。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された処理プログラムに従って、スクリーンＳの傾き角度を計測する処理を実行するためのものである。
【００６７】
受光制御部１７２（ＣＰＵ）は、このような処理として、投影光をスクリーンＳに投影するように投影部１６を制御する。
【００６８】
受光制御部１７２は、図８に示す３つの印加パターンのうちのいずれか１つの印加パターンを選択する。
【００６９】
受光制御部１７２は、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流をＡＭ変調するようにＡＭ変調器１６５ｃを制御する。そして、受光制御部１７２は、選択した印加パターンに従って、転送電極４７ａ、オーバーフロー電極３５に、それぞれ、通過電圧Ｖ１、廃棄電圧Ｖ２を印加する。
【００７０】
受光制御部１７２が転送電極４７ａ、オーバーフロー電極３５に、それぞれ、通過電圧Ｖ１、廃棄電圧Ｖ２を印加することにより、受光部１７１は、受光量Ａ０〜Ａ３に対応する量の信号電荷を出力する。
【００７１】
受光制御部１７２は、さらに、演算部１７３に対して、投影光と反射光との位相のずれ量Δφ、各測距点までのそれぞれの距離、スクリーンＳの傾き角度を取得するように指示する。
【００７２】
演算部１７３は、理想投影面に対するスクリーンＳの傾き角度を取得するものであり、受光制御部１７２と同様に、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。
【００７３】
演算部１７３は、受光制御部１７２に指示されて上記処理を実行する。演算部１７３は、式（５）に従い、受光部１７１が出力した信号電荷の量に対応する受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて位相のずれ量Δφを取得する。
【００７４】
図４に示すように、スクリーンＳ上の２つの測距点までの距離を取得する場合、演算部１７３は、この２つの測距点に対応する受光部１７１の画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得し、取得した受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて位相のずれ量Δφを取得する。
【００７５】
演算部１７３は、取得した位相のずれ量Δφに基づいて、時間遅れΔｔ１，Δｔ２を取得し、プロジェクタ１とスクリーンＳ上の複数の点までの距離を演算し、理想投影面に対するスクリーンＳの傾き角度を取得する。
【００７６】
位相のずれ量をΔφとすると、時間遅れΔｔは、次の式（６）によって表される。
【数１】
また、時間遅れΔｔは、プロジェクタ１とスクリーンＳとの距離の２倍を光が飛行する飛行時間にほぼ等しいので、距離ｄは、次の式（７）によって表される。
【数２】
式（６）、（７）より、距離ｄは、次の式（８）によって表される。
【数３】
【００７７】
スクリーンＳが理想投影面に対して傾いている場合、２つの測距点までの距離が異なるため、反射光Ｒ１の時間遅れと反射光Ｒ２の時間遅れが異なる。
【００７８】
図９は、３つの方向で距離を取得する場合のスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１，ｐ２，ｐ３とプロジェクタ１との位置関係を示す。
【００７９】
演算部１７３は、スクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３を選択し、受光部１７１が出力した信号電荷のうち、選択した３つの測距点ｐ１〜ｐ３に対応するそれぞれの画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得する。
【００８０】
演算部１７３は、取得したそれぞれの受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて、プロジェクタ１から測距点ｐ１〜ｐ３までのそれぞれの距離ｄ１〜ｄ３を式（６）〜（８）に従って求める。演算部１７３は、これら３つの距離ｄ１〜ｄ３に基づいてスクリーンＳの傾き角度を算出する。
【００８１】
キー／インジケータ部１８は、キーとインジケータとを備えたものであり、キーとして、電源キーと、ズームキーと、フォーカスキーと、「ＡＦＫ」キーと、入力切換キーと、メニューキーと、操作キーと、を備える（いずれも図示せず）。
【００８２】
電源キーは、電源のオン／オフするためのキーである。ズームキーは、ズームアップ及びズームダウンを指示するためのキーである。フォーカスキーは、プロジェクタ１に対して合焦位置の前方向及び後方向への移動を指示するためのキーである。
【００８３】
「ＡＦＫ」キーは、自動合焦（Automatic Focus）と自動台形補正の即時実行を指示するためのキーである。入力切換キーは、入出力コネクタ部１１の画像信号入出力用のコネクタを切換えるためのキーである。
【００８４】
メニューキーは、投影動作に関する各種メニュー項目の表示を指示するためのキーである。操作キーは、カーソルキー等、各種操作を指示するためのキーである。キー／インジケータ部１８は、これらのキーが押下されると、この操作情報を制御部２０に供給する。
【００８５】
また、キー／インジケータ部１８は、インジケータとして、電源／待機インジケータを備える（いずれも図示せず）。電源／待機インジケータは、電源のオン／オフ状態、画像信号の入力がない状態を表示するものであり、例えば、表示用ＬＥＤを備える。電源／待機インジケータは、表示用ＬＥＤを点灯／消灯、あるいは点滅させることにより、これらの状態を表示する。
【００８６】
Ｉｒ受信部１９は、このプロジェクタ１のリモートコントローラ（図示せず）からの操作情報を示す赤外光信号を受信するものである。
【００８７】
制御部２０は、各部の動作制御を行うためのものであり、受光制御部１７２と同様に、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＣＰＵと、を備える（いずれも図示せず）。制御部２０は、キー／インジケータ部１８、Ｉｒ受信部１９から操作情報が供給されると、この操作情報に基づいて各部を制御する。
【００８８】
具体的に、制御部２０は、キー／インジケータ部１８から、電源キーが押下された旨の操作情報が供給される毎に、プロジェクタ１の電源をオン、オフする。
【００８９】
制御部２０は、キー／インジケータ部１８から、「ＡＦＫ」キーが押下された旨の操作情報が供給されと、投影面傾き計測装置１７に、スクリーンＳまでの距離を計測するように指示する。そして、投影面傾き計測装置１７から距離情報が供給されると、制御部２０は、この距離情報に基づいてレンズモータ１６４を駆動して自動合焦を行う。
【００９０】
また、制御部２０は、投影面傾き計測装置１７からスクリーンＳの傾き角度が供給されると、画像処理部１３に、このスクリーンＳの傾き角度を供給して、自動台形補正を行うように指示する。
【００９１】
画像記憶部２１は、作業に必要な画像データを記憶するためのものであり、例えばフラッシュメモリ等からなる。制御部２０は、画像記憶部２１に記憶された画像データを読出して表示エンコーダ１５へ送出し、読み出した画像データに基づく画像を投影させる。
【００９２】
スピーカ２２は、音声を出力するためのものである。音声処理部２３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、スピーカ２２を駆動して拡声放音させるためのものである。
【００９３】
次に本実施形態に係るプロジェクタ１の動作を説明する。
キー／インジケータ部１８の電源キーが押下されると、キー／インジケータ部１８は、この操作情報を制御部２０に供給し、制御部２０は、この操作情報に基づいてプロジェクタ１の電源をオンする。
【００９４】
プロジェクタ１に画像信号が供給されると、画像処理部１３は、供給された画像信号をシステムバスＳＢを介して取得し、取得した画像信号を予め設定されたフォーマットの画像信号に変換する。
【００９５】
表示エンコーダ１５は、画像処理部１３が変換した画像信号を展開して、ビデオＲＡＭ１４に記憶し、ビデオＲＡＭ１４に展開記憶した画像信号から、ビデオ信号を生成し、生成したビデオ信号を投影部１６の表示駆動部１６１に供給する。
【００９６】
表示駆動部１６１は、表示エンコーダ１５から供給された画像信号に対応するように、３０［フレーム／秒］のフレームレートでＳＯＭ１６２を色毎に時分割で表示駆動する。
【００９７】
光源部１６５がこのＳＯＭ１６２に光を照射すると、ＳＯＭ１６２は、照射された光を反射する。ＳＯＭ１６２で反射した光像は、投影レンズ１６３を介してスクリーンＳに投影される。
【００９８】
「ＡＦＫ」キーが押下されると、キー／インジケータ部１８は、この操作情報を制御部２０に供給し、制御部２０は、受光制御部１７２に、傾き計測制御処理を実行するように指示する。
【００９９】
受光制御部１７２は、内蔵するＲＯＭから傾き計測制御処理の処理プログラムを読み出して、図１０に示すフローチャートに従って、この傾き計測制御処理を実行する。
【０１００】
受光制御部１７２は、投影光をスクリーンＳに投影するように投影部１６を制御する（ステップＳ１１）。
【０１０１】
受光制御部１７２は、図８に示す３つの印加パターンのうちのいずれか１つの印加パターンを選択する（ステップＳ１２）。
【０１０２】
受光制御部１７２は、ＬＥＤ１６５ａに供給する電流をＡＭ変調するようにＡＭ変調器１６５ｃを制御する（ステップＳ１３）。
【０１０３】
受光制御部１７２は、反射光を受光するように受光部１７１を制御する（ステップＳ１４）。
【０１０４】
受光制御部１７２は、選択した印加パターンに従って、転送電極４７ａ、オーバーフロー電極３５に、それぞれ、通過電圧Ｖ１、廃棄電圧Ｖ２を印加する（ステップＳ１５）。
【０１０５】
受光制御部１７２は、受光部１７１が出力した信号電荷の量に基づいて、演算部１７３に各演算を行うように指示する。演算部１７３は、この指示に従い、式（５）により、投影光Ｔと反射光Ｒ１，Ｒ２との位相のずれ量Δφを検出する（ステップＳ１６）。
【０１０６】
演算部１７３は、各測距点までのそれぞれの距離、スクリーンＳの傾き角度を取得する（ステップＳ１７）。
【０１０７】
演算部１７３は、スクリーンＳの傾き角度を取得する（ステップＳ１８）。
【０１０８】
例えば、受光制御部２０が、図８（ｃ１）、（ｄ１）に示す第１の印加パターンを選択した場合（ステップＳ１２の処理）、受光制御部１７２は、変調信号の位相０°から計測が終了するまで、転送電極４７ａに通過電圧Ｖ１＝＋Ｖを印加する。また、受光制御部１７２は、変調信号の位相９０°から期間Ｔｗの間、オーバーフロー電極３５に廃棄電圧Ｖ２＝０を印加する（ステップＳ１５の処理）。
【０１０９】
フォトダイオード３２は、受光量Ａ０に対応する量の信号電荷を生成し、生成した信号電荷を垂直転送レジスタ３３に供給する。各垂直転送レジスタ３３は、供給された信号電荷を水平転送レジスタ３４方向に転送し、水平転送レジスタ３４に信号電荷を順次供給する。
【０１１０】
水平転送レジスタ３４は、垂直転送レジスタ３３から供給された信号電荷を出力方向に転送し、信号電荷を順次出力する。このようにして、受光部１７１は、変調信号の位相０°から期間Ｔｗにおける受光量Ａ０を取得する。
【０１１１】
同様に、受光制御部１７２は、それぞれ、変調信号の位相９０°，１８０°，２７０°から期間Ｔｗの間、オーバーフロー電極３５に廃棄電圧Ｖ２＝０を印加し、受光部１７１は、各期間Ｔｗにおける受光量Ａ１，Ａ２，Ａ３を取得する。そして、受光部１７１は、各画素毎の各期間Ｔｗにおける受光量Ａ１，Ａ２，Ａ３を取得する。
【０１１２】
演算部１７３は、図９に示すスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３を選択し、受光部１７１が出力した信号電荷のうち、選択した３つの測距点ｐ１〜ｐ３に対応するそれぞれの画素の受光量Ａ０〜Ａ３を取得する。
【０１１３】
演算部１７３は、式（５）に従い、受光部１７１が取得した３つの画素のそれぞれの受光量Ａ０〜Ａ３に基づいて、位相のずれ量Δφを取得する（ステップＳ１６の処理）。
また、演算部１７３は、式（８）に従い、取得した位相のずれ量Δφに基づいて距離ｄ１〜ｄ３を演算する（ステップＳ１７の処理）。
【０１１４】
演算部１７３は、演算した距離ｄ１〜ｄ３に基づいてスクリーンＳの傾き角度を算出する（ステップＳ１８の処理）。
【０１１５】
このように、受光制御部１７２、演算部１７３が傾き計測制御処理を実行すると、投影面傾き計測装置１７は、演算部１７３が演算した結果の距離ｄ１〜ｄ３、スクリーンＳの傾き角度を制御部２０に供給する。
【０１１６】
制御部２０は、投影面傾き計測装置１７から供給された距離ｄ１〜ｄ３に基づいて、レンズモータ１６４を制御して、自動合焦を行う。
【０１１７】
また、制御部２０は、投影面傾き計測装置１７から供給されたスクリーンＳの傾き角度を画像処理部１３に供給し、自動台形補正を行うように指示する。
【０１１８】
画像処理部１３は、供給されたスクリーンＳの傾き角度に基づいて変換パラメータを取得する。そして、画像処理部１３は、システムバスＳＢを介して取得した画像信号に対して、この変換パラメータを用いて自動台形補正を行う。スクリーンＳには、スクリーンＳが傾いていたとしても、あたかも正面からみた画像が表示される。
【０１１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、光源部１６５は、投影光に対して光強度変調を行い、プロジェクタ１は、光強度変調を行った投影光をスクリーンＳに投影する。投影面傾き計測装置１７の受光部１７１は、スクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３からの投影光の反射光を受光して、投影光に対する反射光の位相のずれ量Δφを検出する。
【０１２０】
演算部１７３は、この位相のずれ量Δφに基づいて、時間遅れΔｔを取得し、プロジェクタ１とスクリーンＳ上の３つの測距点ｐ１〜ｐ３の距離情報を取得し、スクリーンＳの傾き角度を取得するようにした。そして、画像処理部１３は、このスクリーンＳの傾き角度に基づいて自動台形補正を行うようにした。
【０１２１】
従って、位相のずれ量Δφに基づいて、スクリーンＳの測距点ｐ１〜ｐ３の距離を取得するため、プロジェクタ１は、三角測距法と比較して、精度良くスクリーンＳの傾き角度を取得することができる。
【０１２２】
このため、プロジェクタ１は、自動台形補正の精度を向上させることができ、測距のための光学変調素子が不要となり、測距専用の光源も不要となり、プロジェクタ１を小型化することができる。
【０１２３】
尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、光源部１６５のＡＭ変調器１６５ｃが行うＡＭ変調の変調周波数は、１０ＭＨｚに限られるものではなく、さらに、高い変調周波数、あるいは、１０ＭＨｚ未満の変調周波数であってもよい。
【０１２４】
上記実施形態では、光源部１６５の発光源としては、ＬＥＤ１６５ａに限られるものではなく、レーザであってもよい。レーザ光であってもＡＭ変調は可能である。但し、レーザを用いる場合には、レーザ光を拡散するためのレンズを備える必要がある。
【０１２５】
また、上記実施形態では、光源部１６５にＡＭ変調器１６５ｃを備えるようにした。しかし、光源部１６５にＡＭ変調器１６５ｃを備える代わりに、表示駆動部１６１がＳＯＭ１６２を制御して投影光をＡＭ変調するような構成であってもよい。また、投影レンズ１６３に光量調整部を備え、この光量調節部が投影光に対する光強度変調を行うような構成であってもよい。
【０１２６】
上記実施形態では、投影面傾き計測装置１７は受光部子１７１として、距離画像センサ３１を備えるようにした。しかし、受光部１７１は、距離画像センサ３１に限られるものではなく、アバランシェフォトダイオードであってもよい。但し、受光部１７１に距離画像センサ３１を用いた方が１つのセンサで細かい設定を行うことができる。
【０１２７】
上記実施形態では、キー／インジケータ部１８の「ＡＦＫ」キーが押下されたときに、プロジェクタ１は、自動台形補正を行うようにした。しかし、「ＡＦＫ」キーが押下されなくても、プロジェクタ１は、測距を定期的に実行し、台形補正を完全自動で実行するようにしてもよい。
【０１２８】
上記実施形態では、投影面傾き計測装置１７がスクリーンＳの傾き角度を計測するものとして説明した。しかし、投影面傾き計測装置１７は、スクリーンＳまでの距離を取得するだけのものであってもよい。
【０１２９】
この場合も、プロジェクタ１は、スクリーンＳの傾きを計測する場合と同様に動作する。但し、受光部１７１は、フォトダイオードを１つ備えるだけでよいし、スクリーンＳ上の測距点も１つだけでよい。
【０１３０】
上記実施形態では、プログラムが、それぞれメモリ等に予め記憶されているものとして説明した。しかし、プロジェクタを、装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical disk）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これを別のコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。
【０１３１】
さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】プロジェクタの外観を示す図であり、（ａ）は、プロジェクタの前面部を示す正面図であり、（ｂ）は、プロジェクタの平面図である。
【図３】図１の光源部の構成を示す回路図である。
【図４】スクリーンの傾き角度を取得する方法を示す図である。
【図５】投影光に対する反射光の時間遅れを示すタイミングチャートである。
【図６】受光部として用いられた距離画像センサを示す平面図である。
【図７】図６に示す距離画像センサのフォトダイオード領域と垂直転送レジスタとを示す図であり、（ａ）は、距離画像センサのこれらの領域の断面を示し、（ｂ）は、（ａ）に示す転送電極の断面を示す。
【図８】位相のずれ量を取得する方法を示すタイミングチャートである。
【図９】スクリーン上の３つの測距点を示す図である。
【図１０】受光制御部が実行する傾き計測制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３３】
１・・・プロジェクタ、１６・・・投影部、１６５・・・光源部、１７・・・投影面傾き計測装置、３１・・・距離画像センサ、１７１・・・受光部、１７２・・・受光制御部、１７３・・・演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する測距部と、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を、複数の受光点に配置された複数の受光素子で受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部の複数の受光素子が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面の複数の点までの距離を取得する測距部と、
前記測距部が取得した複数の距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する投影面傾き角度取得部と、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
前記投影部は、電流が供給されて前記投影光を生成する光源を備え、
前記光変調部は、前記光源に供給する電流のＡＭ変調を行うことにより、前記投影光の光強度を変調する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光源は、発光ダイオードによって構成されたものである、
ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光源は、レーザによって構成されたものである、
ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記受光部は、複数の受光素子が行列配置され、各受光素子が受光した光の受光量に基づいて前記投影面上の複数の点までの距離を取得する距離画像センサによって構成されたものである、
ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を受光するステップと、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得するステップと、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタの距離計測方法。
【請求項８】
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光するステップと、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得するステップと、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得するステップと、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタの投影面傾き取得方法。
【請求項９】
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を受光する手順、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する手順、 を実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する手順、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する手順、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する手順、
を実行させるためのプログラム。
【請求項１】
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する測距部と、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
投影光を投影面に投影する投影部と、
前記投影部が投影する前記投影光の光強度を変調する光変調部と、
前記投影部が投影した投影光が投影面で反射した反射光を、複数の受光点に配置された複数の受光素子で受光する受光部と、
前記光変調部が光変調した前記投影光と前記受光部の複数の受光素子が受光した反射光との位相のずれ量を検出し、検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面の複数の点までの距離を取得する測距部と、
前記測距部が取得した複数の距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する投影面傾き角度取得部と、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
前記投影部は、電流が供給されて前記投影光を生成する光源を備え、
前記光変調部は、前記光源に供給する電流のＡＭ変調を行うことにより、前記投影光の光強度を変調する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光源は、発光ダイオードによって構成されたものである、
ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光源は、レーザによって構成されたものである、
ことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記受光部は、複数の受光素子が行列配置され、各受光素子が受光した光の受光量に基づいて前記投影面上の複数の点までの距離を取得する距離画像センサによって構成されたものである、
ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を受光するステップと、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得するステップと、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタの距離計測方法。
【請求項８】
投影面に投影光を投影するステップと、
前記投影光の光強度を変調するステップと、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光するステップと、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出するステップと、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得するステップと、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得するステップと、を備えた、
ことを特徴とするプロジェクタの投影面傾き取得方法。
【請求項９】
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を受光する手順、
前記投影光と前記反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面までの距離を取得する手順、 を実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、
投影面に投影光を投影する手順、
前記投影光の光強度を変調する手順、
前記投影面で反射した反射光を複数の受光点で受光する手順、
前記投影光と各受光点で受光した反射光との位相のずれ量を検出する手順、
前記検出した位相のずれ量に基づいて、前記投影面上の複数の点までのそれぞれの距離を取得する手順、
取得した前記投影面までのそれぞれの距離に基づいて、前記投影光の光軸に垂直な理想投影面に対する前記投影面の傾き角度を取得する手順、
を実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−４６３１４（Ｐ２００８−４６３１４Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２１１８２（Ｐ２００６−２２１１８２）
【出願日】平成１８年８月１４日（２００６．８．１４）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１４日（２００６．８．１４）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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