JP2009121991A - 距離測定装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 一つの受光素子を用いて常に投影画像における外枠近傍の位置との距離を測定できる距離測定装置を備えたプロジェクタを提供する。
【解決手段】 プロジェクタ1は、光源装置と、光源側光学系と、表示素子と、ズーム機構90を有する投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、距離測定装置15と、傾斜角算出手段及び距離算出手段とを有し、距離測定装置15が、距離測定部51と測定位置調整部52とを有するものであって、この距離測定装置15は、レーザ光線を照射する複数のレーザユニット58と、測距対象からの反射光を受光する複数のレーザユニット58の中心に配置された受光素子56とを有し、レーザユニット58から照射されるレーザ光線の照射方向を相互に間隔を広げる方向に変化させる光学素子を備えるものであり、この光学素子は、レーザユニット58との距離を可変とされた凹レンズ61とされるものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プロジェクタに適した距離測定装置及びこの距離測定装置を備えたプロジェクタに関するものである。

今日、パーソナルコンピュータの画面に表示される画像やビデオ信号の画像、更にはメモリカードなどに記憶されている画像データによる画像などをスクリーンに投影するデータプロジェクタが多用されている。

データプロジェクタは、多くの場合、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプなどの小型高輝度の光源を用い、光源から射出された光をカラーフィルタにより３原色の光として光源側光学系により液晶やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれる表示素子に照射し、表示素子の透過光又は反射光をズーム機能を備えた投影側光学系とされるレンズ群を介してスクリーンに投影する構造とされている。

このようなプロジェクタにおいては、スクリーン面との距離に合わせて画像を鮮明に投影するフォーカス調整と共に、スクリーン面の傾斜角並びに投影角度によって投影画像に発生する台形歪みを補正（キーストン補正）するために、スクリーン面との距離及びスクリーン面の傾斜角並びに投影角度を正確に測る必要があり、このため、プロジェクタからスクリーン上の複数箇所までの距離を測定する距離測定装置を備えたプロジェクタに関する提案が多々なされている。

この距離測定装置として一般的なものの一つに、レーザ光線を用いた光学式の距離測定装置がある。この光学式の距離測定装置は、レーザ光線を対象物に照射し、対象物からの反射光をアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等の受光素子で受光して測距を行なうものである。

この光学式の距離測定装置を備えたプロジェクタにおいて、スクリーンとの距離及びスクリーンの傾斜角並びに投影角度を正確に測るためには、スクリーン面上における直線上に並ぶことのない少なくとも三点との距離を測定する必要がある。又、レーザ投光点がスクリーン面から外れないようにするため、距離を測定する三点はスクリーン面内に位置する必要がある。更に、正確な投影画像の傾きを求めるためには、三点間の相互の距離ができる限り離れている必要がある。

しかし、現在の多くのプロジェクタではズーム機能を備えており、スクリーンまでの距離が同一として、小型のスクリーンに投影した場合の投影画像と、大型のスクリーンに投影した場合の投影画像とでは、小型のスクリーン上において上述の条件を満たす三点を決定した場合、大型のスクリーン上における該三点はスクリーン上の小さな範囲となり、上述の条件を満たすことはできない。一方、大型のスクリーン上に上述の条件を満たす三点を決定した場合には、小型のスクリーンの外部に三点が位置することとなり、小型のスクリーン面との距離や傾きを測定することはできないこととなる。このため、スクリーンの大きさやスクリーンとの距離によって距離測定装置を利用したキーストン補正の精度に差が発生し、様々な状況において明瞭な画像を投影可能なプロジェクタを提供することは困難であった。

このような問題点を解決するため、特開２００５−２４９４３２号公報（特許文献１）では、スクリーンに投影された所定サイズの画像パターンの反射光を縦方向及び横方向の受光素子とするラインセンサで受光し、ラインセンサの出力から演算部でセンサデータを求め、センサデータが極値を取る極値数を制御部で求め、制御部で求めた極値数を基準極値数と比較して画像パターンのサイズを基準極値数を得ることができるサイズに調整し、基準極値数を得ることができる画像パターンのサイズを、所望の測距精度を得ることができるサイズに設定することで精度のよい距離データを求めることができる距離測定装置を備えたプロジェクタの提案がなされている。
特開２００５−２４９４３２号公報

一般にズーム機能を有するプロジェクタでは、従来の距離測定装置によってはスクリーンの大きさやスクリーンとの距離の変化に合わせた適切なキーストン補正を行なうことが困難であった。又、ズーム変化に合わせたキーストン補正が可能なプロジェクタでは、距離測定装置の受光素子を複数備える必要があり、製造工程が複雑となると共に生産コストが高くなるといった問題点もあった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光の照射方向を変化させることによりスクリーンの大きさに合わせて様々な投影条件におけるスクリーンとの測距が可能な距離測定装置を備えたプロジェクタを提供することを目的としている。

本発明の距離測定装置は、レーザ光線を照射する複数のレーザユニットと、測距対象からの反射光を受光する受光素子とを有し、レーザユニットから照射されるレーザ光線の向きを変化させる光学素子を備えるものである。

又、この距離測定装置は、等間隔に配置された三個のレーザユニットの中心に一個の受光素子を有し、光学素子は、前記レーザユニットから射出された三本の各レーザ光線の照射方向を相互に間隔を広げ又は狭める方向に変化させるものである。

更に、前記光学素子は、レーザユニットとの距離を可変とされたレンズであることを特徴とするものである。

又、前記光学素子は、順次レーザユニットの前方に位置するように回転する複数の屈折角の異なるプリズムとすることもある。

更に、距離測定部としてレーザユニットと受光素子と光学素子とを有すると共に、光学素子を稼働させる測定位置調整部を有するものである。

そして、本発明のプロジェクタは、光源装置と、光源側光学系と、表示素子と、ズーム機構を有する投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、距離測定装置と、傾斜角算出手段及び距離算出手段とを有し、前記距離測定装置が、距離測定部と測定位置調整部を有する請求項５に記載の距離測定装置であることを特徴とするものである。

又、測定位置調整部は、投影側光学系の可動レンズの移動に合わせて光学素子を稼働させるものである。

更に、測定位置調整部は、光学素子を一定回転角で光学素子を一回転させ、距離算出手段は、各レーザユニットによる光学素子の駆動ごとの複数の距離を算出することもある。

本発明によれば、レーザ光の照射方向を変化させることによりスクリーンの大きさに合わせて様々な投影条件におけるスクリーンとの距離測定が可能な距離測定装置と、この距離測定装置を備えたプロジェクタを提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態のプロジェクタ1は、光源装置80と、光源側光学系と、表示素子50と、ズーム機構90を有する投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、距離測定装置15と、傾斜角算出手段とする傾斜角算出部46及び距離算出手段とする距離算出部45を有し、距離測定装置15が、距離測定部51と測定位置調整部52とを有するものである。

この距離測定装置15は、レーザ光線を照射する複数のレーザユニット58と、測距対象からの反射光を受光する複数のレーザユニット58の中心に配置された受光素子56とを有し、レーザユニット58から照射される各レーザ光線の照射方向を相互に間隔を広げ又は狭める方向に変化させる光学素子を備えるものである。

又、光学素子は、レーザユニット58との距離を可変とされた凹レンズ61であり、この凹レンズ61は、投影側光学系の可動レンズ91の移動に連動する測定位置調整部52によって動作を制御されるものである。

そして、測定位置調整部52は、凹レンズ61を固定し前後方向に摺動可能であって外壁に測距用カムピン62aを有した測距用レンズ鏡筒62と、測距用レンズ鏡筒62を摺動可能に保持する測距用主鏡筒63と、測距用主鏡筒63の外壁周縁に位置し測距用カムピン62aが摺動するカム溝を内壁に有した測距用リング64とを備え、測距用リング64が回動することによって凹レンズ61が固定された測距用レンズ鏡筒62が前後方向に摺動し、距離測定部51のレーザユニット58から射出される光のスクリーン85面上における照射位置を変動させるものである。

そして、測定位置調整部52の凹レンズ61は、投影側光学系のズーム機構90とギアボックス65によって連結され、可動レンズ91の動きと連動して稼働するものである。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。本発明の実施例に係るプロジェクタ1は、図１に示すように、本体ケースの前面板12の側方近傍に投影口14と距離測定装置15を備え、距離測定装置15の近傍から他端近傍までプロジェクタ1の筐体内を冷却した排気が排出される複数の排気孔16が形成され、更に、図示しないが、リモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

又、本体ケースである上面板11には、キー／インジケータ部37や音声出力部18を備え、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、光源装置のランプを点灯させるランプスイッチキー及びランプの点灯を表示するランプインジケータ、光源装置等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータを備えているものである。

更に、本体ケースの背面には、図示しないが、背面板にＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子やメモリカードスロット等を有しているものである。

又、本体ケースの側板である右側板13、及び、図示しない側板である左側板には、各々複数の吸気孔19を備え、本体ケースの底面である底面板には投影角度を調整する伸張機能を備えた前足20を有し、上方向に傾けた状態でスクリーンに画像を投影するものである。

そして、プロジェクタ1の内部には、ランプ電源回路ブロック等を備えた電源制御回路基板と、プロジェクタ制御手段を備えた主回路ブロックを有し、又、プロジェクタ1の内部温度を低減させるための冷却ファンと、光源手段とするハロゲンランプ等を備えた高輝度の光源装置と、画像を生成する表示素子とするＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と、光源装置からの光を表示素子に集光する光源側光学系及びＤＭＤからの射出光をスクリーンへと投影する投影側光学系と、スクリーンとの距離を測定する距離測定装置とを備えるものである。

このＤＭＤは、複数のマイクロミラーがマトリックス状に配置され、正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から入射した光を、複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向のオン状態光線と斜め方向のオフ状態光線とに分けて反射することにより画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射するオン状態光線とし、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射してオフ状態光線とすると共に、このオフ状態光線を吸光板で吸収し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を生成するものである。

このプロジェクタ1のプロジェクタ制御手段は、図２に示すように、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等を有するものであって、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に送られるものである。

表示エンコーダ24は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力するものである。

表示エンコーダ24からビデオ信号が入力される表示駆動部26は、送られてくる画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子50を駆動するものであり、光源装置80からの光を光源側光学系を介して表示素子50に入射することにより、表示素子50の反射光で光像を形成し、投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示するものであり、この投影側光学系の可動レンズ群89は、レンズモータ42により光軸方向に駆動し、これによりズームの倍率調整及び焦点調整が行われるものである。

画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＴＣ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理や、再生モード時はメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長して画像変換部23を介して表示エンコーダ24に送り、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とするものである。

距離算出部45は、距離測定装置15と、後述する距離測定装置15が備える受光素子によって変換された電気信号を元にスクリーン上の複数点との距離を測定しスクリーンとの平均距離を算出する演算手段とを備えるものであり、傾斜角算出部46は、距離算出部45が算出したスクリーン上の複数点との距離からスクリーンの傾斜角を算出するものである。そして、距離算出部45及び傾斜角算出部46は、算出したスクリーンとの距離及びスクリーンの傾斜角のデータを歪み補正部47に送信し、距離算出部45が算出したスクリーンとの平均距離はレンズモータ42による焦点調整において用いられるものである。

歪み補正部47は、距離算出部45及び傾斜角算出部46から受信したデータ及び後述する位置検索センサからの可動レンズの位置情報を元に投影画像の歪み補正を行い、画像変換部23を介して表示エンコーダ24に歪み補正後の画像信号を送信し、歪み補正後の投影画像の表示を可能とするものである。

制御部38は、プロジェクタ1内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の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等により構成されている。

本体ケースの上面板11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に送られるものである。

尚、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部48が接続されており、音声処理部48はＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ49を駆動して拡声放音させることができるものである。

又、この制御部38は、電源制御回路41を制御しており、この電源制御回路41は、ランプスイッチキーが操作されると光源装置の放電ランプを点灯させる。更に、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43も制御しており、この冷却ファン駆動制御回路43は、光源装置等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせて、冷却ファンの回転速度を制御させ、又、タイマー等により光源装置のランプ消灯後も冷却ファンの回転を持続させるものであり、更に、温度センサによる温度検出の結果によっては光源装置を停止してプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行うものである。

次に、本実施例におけるプロジェクタ1の前面板12に配置されたレーザ光線を利用してスクリーンとの距離測定を行なう距離測定装置15について述べる。一般的なレーザ距離計は、レーザ光線を決められた周波数で点滅させて投光し、発信時と受信時の位相差から距離を算出するものである。しかし、プロジェクタ1で歪み補正を行なうためにはスクリーンの傾斜角を算出する必要があり、スクリーンの傾斜角を算出するためには、直線上に位置していないスクリーン上の三点とプロジェクタ1との距離を測定する必要がある。

このため距離測定装置15は、投影側光学系の近傍の位置に距離測定装置15の中心軸が投影側光学系の光軸と平行となるように配置され、図３及び図４に示すように、距離測定部51と、測定位置調整部52から形成されており、距離測定部51は、測距用基板55と、測距用基板55上に配置された受光素子56と、両端面を開口とする円錐台形状の筒体であって受光素子56の周縁を覆うように配置された受光鏡筒57と、受光鏡筒57の外側面の三方向に放射状に配置されたレーザ光線を射出する三本のレーザユニット58と、受光鏡筒57の先端部に配置された受光レンズ59と、三本のレーザユニット58の光軸上に配置された光学素子とされる凹レンズ61とを備えるものである。

又、測定位置調整部52は、凹レンズ61を固定する摺動可能な測距用レンズ鏡筒62と、測距用レンズ鏡筒62が摺動可能に保持される測距用主鏡筒63と、測距用レンズ鏡筒62の摺動を制御する測距用リング64とから形成され、この測定位置調整部52は、ギアボックス65によって投影側光学系と連結されて、後述する可動レンズ91の動作と連動して凹レンズ61を前後に稼働させるものである。

そして、距離測定部51の測距用基板55は、レーザユニット58を時分割制御するレーザユニット制御手段を備えると共に、受光素子56が受光した光のデータを上述の距離算出部45の演算手段に送信するものであり、受光素子56が固定されている。

この距離測定部51の受光素子56は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）のような電子なだれ現象によって起こるアバランシェ増倍現象を利用して光信号を増幅する高感度な受光素子であり、市販のレーザ距離計における受光素子として用いられるものであって、レーザユニット58から射出されスクリーン上で反射したレーザ光線を受光して電気信号に変換し、測距用基板55を介してこの電気信号を上述した距離算出部45の演算手段に送信するものである。

又、距離測定部51の受光鏡筒57は、前後を開口とする円錐台形状の筒体であって、受光素子56に不要な外光が入射するのを防止するものであり、後方の狭開口側の中心部に受光素子56が配置され、前方の広開口側端部を塞ぐように受光レンズ59が配置され、測距用基板55に対して垂直に配置されているものである。

そして、距離測定部51のレーザユニット58は、直線光であるレーザ光線を射出するレーザ光源を内部に備え、測距用基板55のレーザユニット制御手段により時分割制御されて発光するものであり、受光鏡筒57の上方に一本、下方に二本が等内角にして放射状に配置されるものである。このように受光鏡筒57の外表面に等内角にして放射状に配置されているため、スクリーン上の任意の三角形の異なる頂点に向けて光を射出することができるものである。

更に、距離測定部51の受光レンズ59は、受光鏡筒57の広開口側の端部を塞ぐように配置され、受光素子56に光を集光するレンズであって、三本のレーザユニット58における各レーザユニット58に対応する三枚の扇形の集光レンズが周方向に隣接配置されたものであり、レーザユニット58から射出されスクリーン上で反射して受光鏡筒57に入射する光を受光素子56に向けて屈折させるものである。

又、距離測定部51の光学素子とされる凹レンズ61は、測距用レンズ鏡筒62に固定され測定用レンズ鏡筒62と共に前後方向に可動であって、レーザユニット58との距離を可変とされたものであり、各レーザユニット58から射出されるレーザ光線が凹レンズ61を透過するようにレーザユニット58の光軸上に配置されているものである。そして、この凹レンズ61は、レーザユニット58との距離を変動させることにより、三本のレーザ光線の相互の間隔を広げ又は狭めるように変化させ、レーザユニット58から射出されるレーザ光線がスクリーン上の広い範囲に照射されるように調整するものである。即ち、凹レンズ61は、レーザユニット58に近づけると各レーザ光線の相互の間隔を広げる程度を小さくするように変化させ、レーザユニット58から遠ざけると各レーザ光線の相互の間隔を大きく広げるように変化させ、各レーザ光線の相互の間隔を同時に広げるように又は狭めるように変化させてレーザユニット58との距離によってレーザ光線を相互に広げる程度を調整することができるものである。

そして、測定位置調整部52の測距用レンズ鏡筒62は、内壁に凹レンズ61の後端が係止する段差を備え、外周縁の所定の位置には後述する測距用リング64のカム溝に沿って摺動する測距用カムピン62aを備え、この測距用カムピン62aが後述する測距用主鏡筒63の貫挿穴を貫挿して、測距用リング64のカム溝に係合しているものである。

又、測定位置調整部52の測距用主鏡筒63は、測距用レンズ鏡筒62を摺動可能に保持するものであり、所定の位置に測距用カムピン62aが貫挿する貫挿穴を備えるものである。この貫挿穴は、円周方向の幅は測距用カムピン62aの幅と略等しい大きさとして、前後方向には測距用レンズ鏡筒62の移動長さよりも僅かに長く形成されている。

更に、測定位置調整部52の測距用リング64は、測距用主鏡筒63の外壁周縁に回動可能に配置されており、内壁に測距用カムピン62aが係合するカム溝が形成されている。このカム溝は、測距用リング64の後端近傍の位置から前端近傍の位置まで内壁を斜めに横断するように形成されているものである。又、測距用リング64の外壁には、後述するギアボックス65の測距用ギア67と噛合する歯が形成されている。

そして、測距用リング64が測距用主鏡筒63の周縁を回動すると、カム溝に係止した測距用カムピン62aがカム溝に支持されて測距用主鏡筒63の貫挿穴を前後方向に摺動し、この測距用カムピン62aに支持されて測距用レンズ鏡筒62も前後方向に稼働するため、凹レンズ61が前後方向に稼働する。これによって、レーザユニット58と凹レンズ61の距離が変動するため、レーザ光線がレンズ61で屈折し、スクリーン上における照射位置が変動するものである。

又、投影側光学系は、固定レンズ群及び可動レンズ群を備えて投影側主鏡筒93に保持されており、可動レンズ群が光軸方向に稼働することにより、投影画像のフォーカス調整やズーム調整が可能となるものである。この可動レンズ群には、焦点調整部とズーム調整部があり、ズーム調整部は、可動レンズ部を移動させて投影画像のズーム倍率を調整し、焦点調整部では可動レンズ群の一部を移動させて画像のフォーカス調整を行なうものである。

このズーム調整部のズーム機構90は、投影側主鏡筒93の前端近傍に配置された可動レンズ91と、可動レンズ91を固定する光軸方向に摺動可能な可動レンズ鏡筒92と、投影側主鏡筒93と、投影側主鏡筒93の周縁を回動可能な投影側リング94とを備え、投影側リング94の近傍に位置検索センサ86が配置されているものである。

又、可動レンズ鏡筒92は、内壁に可動レンズ91の後端が係止する段差を備え、外周縁の所定の位置に後述する投影側リング94のカム溝に沿って摺動する投影側カムピン92aを備え、この投影側カムピン92aが後述する投影側主鏡筒93の貫挿穴を貫挿し、投影側リング94のカム溝と係止するものである。

更に、投影側主鏡筒93は、投影側光学系を保持するものであって可動レンズ鏡筒92を摺動可能に保持しており、所定の位置に投影側カムピン92aが貫挿する貫挿穴を備えるものである。この貫挿穴は、円周方向の幅は投影側カムピン92aの幅よりも僅かに大きく形成され、前後方向の長さは投影側リング94の前後方向の長さよりも小さく形成されている。

この投影側リング94は、投影側主鏡筒93の外壁周縁に回動可能に配置されており、内壁に投影側カムピン92aが係止するカム溝が形成されている。又、投影側リング94の外壁には、後述するギアボックス65の投影側ギア66と噛合する歯が形成されている。このカム溝は、投影側リング94の後端近傍の位置から前端近傍の位置まで内壁を斜めに横断するように形成されている。

又、位置検索センサ86は、可動レンズ91の近傍に配置され、可動レンズ91の現在位置を把握して、プロジェクタ制御手段にこの位置情報を送信するものであり、プロジェクタ制御手段は、可動レンズ91の位置情報からズームの倍率を算出し、上述した距離算出部45及び傾斜角算出部46が算出した情報と、ズームの倍率を元にして歪み補正部47にキーストン補正を行なわせるものである。

そして、ズーム機構90は、上述した測定位置調整部52と同様に、投影側リング94が投影側主鏡筒93の周縁を回動すると、カム溝に係止した投影側カムピン92aがカム溝に支持されて投影側主鏡筒93の貫挿穴を前後方向に摺動し、この投影側カムピン92aに支持されて可動レンズ鏡筒92も前後方向に稼働するため、可動レンズ91が前後方向に稼働し、投影画像の倍率を変えるものである。

又、ギアボックス65は、投影側ギア66と、測距用ギア67と、図示しない連結ギアを備えるものである。そして、投影側ギア66が投影側リング94の外壁に形成された歯及び連結ギアと噛合し、測距用ギア67が測距用リング64の外壁に形成された歯及び連結ギアと噛合しているものである。これにより、投影側リング94が回動すると測距用リング64が同様に回動し、プロジェクタ1での画像投影時にズーム機能を使用すると、投影画像の倍率変動に合わせてレーザユニット58から射出されるレーザ光線のスクリーン面上の照射位置が変動するものである。

そして、本発明のプロジェクタ1は、図５に示すように、スクリーン85に投影画像を投影すると投影画像の外枠84近傍の三点にレーザユニット58からレーザ光線を射出するものであり、スクリーン85の枠に合わせて外枠84を拡大又は縮小すると、可動レンズ91の動きと連動して凹レンズ61が稼働することにより、拡大又は縮小された投影画像の外枠84の近傍の三点にレーザユニット58からのレーザ光線の照射位置が変動することになる。これにより、常に投影画像の外枠84近傍に位置する三点からの距離を測定することができるため、スクリーン85の正確な傾きを測定できるものである。

本実施例における距離測定装置15によれば、レーザユニット58から照射されるレーザ光線の向きを変化させる光学素子を備えることにより、距離を測定するスクリーン85面上の測定点を変動させることができる。

又、距離測定装置15において、三本のレーザユニット58の中心に一個の受光素子56を配置し、光学素子によって三本のレーザ光線の照射方向を相互に間隔を広げる方向に変化させることにより、プロジェクタ1においてズーム機能を使用して画像を投影した場合においても、スクリーン85上に投影した投影画像の外枠84近傍にレーザ光線を照射でき、且つ、これらの照射点からの反射光を一つの受光素子56で受光できるため、複数の受光素子を備える必要もなく、又、各レーザユニット58を個々に制御する必要もないため、安価で且つ測定点を変動させることができる距離測定装置15を提供できる。

更に、距離測定装置15において、光学素子としてレーザユニット58との距離を可変とされた凹レンズ61を用いることにより、前後方向に動かすことでレーザユニット58から射出されたレーザ光線の照射位置を連続的に変化させることができるため、様々な投影状況に応じて適切な測定点からの距離を測定できる。

又、距離測定装置15が光学素子を稼働させる測定位置調整部52を有することにより、凹レンズ61の動作を容易に制御することができる。

そして、本実施例におけるプロジェクタ1が上述したような距離測定装置15を備えることにより、距離を測定するスクリーン85面上の測定点を変動させることができるため、ズーム機能等を備えたプロジェクタにおいて、ズーム倍率に関わらず正確なスクリーン85の傾きが算出できる。よって、スクリーン85との距離や投影状況にかかわらず、常に正確なキーストン補正が可能となる。

又、測定位置調整部52が投影側光学系の可動レンズ91の移動に合わせて光学素子とする凹レンズ61を稼働させることにより、投影時に投影画像上から測定点を都度検索することなく測定点を決定することができるため、距離測定装置15の制御が容易となる。

尚、上述した実施例においては、可動レンズ91と凹レンズ61をギアボックス65によって連動させて稼働させているが、凹レンズ61をモータ等によって別駆動させることも可能である。

又、凹レンズ61に換えて凸レンズを使用する場合も、レーザユニット58との距離を可変とすることにより、各レーザユニット58から射出される三本のレーザ光線の相互の間隔を変化させてスクリーン上に照射する各レーザ光線による照射位置の相互の間隔を調整することができる。

次に、本発明の他の実施例について述べる。本発明の他の実施例における距離測定装置15は、図６及び図７に示すように、上述した実施例と同様に距離測定部51と、測定位置調整部52とから形成されており、距離測定部51は、上述した実施例と同様に測距用基板55と、受光素子56と、受光鏡筒57と、受光鏡筒57の周縁に放射状に配置された三本のレーザユニット58a,58b,58cと、受光レンズ59と、順次任意のレーザユニット58a,58b,58cの前方に位置するように回転する光学素子としてのプリズムレンズ111とを備えるものである。

又、この実施例における測定位置調整部52は、プリズムレンズ111を固定する回動可能な測距用レンズ鏡筒112と、測距用レンズ鏡筒112が摺動可能に保持される測距用主鏡筒113と、測距用レンズ鏡筒112の回動を制御する回動制御装置114とを備えるものである。

そして、このプリズムレンズ111は、三本のレーザユニット58a,58b,58cの光軸上に配置され、内角を１２０度とする屈折角を異ならせた二つの扇形プリズム111b,111cが周方向に隣接配置されて形成されたものであり、測距用レンズ鏡筒112の内側に貼着されて固定されている。そして、プリズムレンズ111は、１２０度ずつ回転することにより、三本のレーザユニット58a,58b,58cからの射出光のスクリーン上における照射位置を順次変動させるものである。

測距用レンズ鏡筒112は、前端近傍に光学素子としてのプリズムレンズ111が固定されるものであり、外周縁には後述する回動支持ギア123と噛合する歯が形成され、測距用主鏡筒113の内側に回動可能に配置されるものである。又、二つの扇形プリズム111b,111cが位置していない場所には中心角を１２０度とする扇形の平板ガラス111aが配置されているものである。

従って、平板ガラス111aを透過するレーザ光線は、レーザユニット58a,58b,58cからの照射方向を維持するも、屈折角の小さな扇形プリズムを透過するレーザ光線は外側に僅かに屈折されてレーザ光線の相互の間隔を広げた方向に照射され、屈折角の大きな扇形プリズムを透過するレーザ光線は外側により大きく屈折されてレーザ光線の相互の間隔をより広げた方向に照射されるものである。

又、測距用主鏡筒113は、測距用レンズ鏡筒62を摺動可能に保持するものであり、所定の位置に回動支持ギア123が貫挿する貫挿穴を備えるものである。

回動制御装置114は、測距用モータ121と、測距用モータ121の回転軸に取付けられたモータギア122と、モータギア122と噛合する回動支持ギア123とを備えるものであり、回動支持ギア123が測距用主鏡筒113の貫挿穴を貫通して測距用レンズ鏡筒112の外壁に形成された歯と噛合し、測距用レンズ鏡筒112を回動させるものである。

従って、この距離測定装置15は、図８に示すように、スクリーン85面上の上方にレーザ光線を照射するレーザユニット58aから射出されたレーザ光線が、平板ガラス111aを介して照射点85aに照射された場合、進行方向を変化させることなく平板ガラス111aを透過し、スクリーン85面上の左下方にレーザ光線を照射するレーザユニット58bから射出されたレーザ光線は、扇形プリズム111bによって進行方向を外方に曲げるように屈折されて照射点85bに照射され、スクリーン85面上の右下方にレーザ光線を照射するレーザユニット58cから射出されたレーザ光線は、扇形プリズム111cによって進行方向を外方に大きく曲げるように屈折されて照射点85cに照射されることになる。

又、測距用レンズ鏡筒112が回動した場合には、レーザユニット58aから射出されたレーザ光線は、照射点85a'、照射点85a''の順に照射点が変化し、同様にレーザユニット58bから射出されたレーザ光線は、照射点85b'、照射点85b''の順に変化し、レーザユニット58cから射出されたレーザ光線は、照射点85c'、照射点85c''の順に変化する。よって、合計九つの照射点までの距離を測定することが可能となる。

又、プロジェクタ1における投影側光学系のズーム機構90は、図６及び図７に示したように、投影側主鏡筒93の前端近傍に位置しており、可動レンズ91と、可動レンズ鏡筒92と、投影側主鏡筒93と、投影側主鏡筒93の周縁を回動可能な投影側リング94とから形成されており、投影側リング94の近傍には、位置検索センサ86が配置されているものである。そして、可動レンズ91は、上述した実施例と同様に光軸に沿って摺動し、可動レンズ91の位置を位置検索センサ86が確認して、可動レンズ91の位置情報をプロジェクタ制御手段に送信するものである。

そして、プロジェクタ制御手段はこの可動レンズ91の位置情報を元に距離測定装置15のレーザユニット58a,58b,58cが照射した九つの照射点の中から適した照射点を選択し、スクリーン85との距離及び傾斜角を算出してキーストン補正を行なうものである。

本実施例によれば、測定光学素子としてプリズムレンズ111を用いることにより、プリズムレンズ111を回転させることで、各レーザ光線の照射方向を順次広げるように又は狭めるように各々変化させてスクリーン85面上の九つの点との距離を測定できるため、投影倍率が変動した場合でも、スクリーン85の傾きを正確に算出することができ、キーストン補正の精度を高めることができる。

又、測定位置調整部52が備える回動制御装置114によってプリズムレンズ111を回動させ、レーザユニット58から射出され扇形プリズム111b,111c及び平板ガラス111aを透過してスクリーン85上に照射された九つの点からの距離を算出することにより、スクリーン85の正確な傾きを算出することができる。

尚、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

本発明の実施例に係るプロジェクタの外観を示す斜視図。 本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロックを示す図。 本発明の実施例に係る距離測定装置の上面図。 本発明の実施例に係る距離測定装置の断面図。 本発明の実施例に係る距離測定装置のスクリーンにレーザ光線を射出した状態を示す簡略斜視図。 本発明の他の実施例に係る距離測定装置の上面図。 本発明の他の実施例に係る距離測定装置の断面図。 本発明の他の実施例に係る距離測定装置のスクリーンにレーザ光線を射出した状態を示す簡略斜視図。

符号の説明

1 プロジェクタ 11 上面板
12 前面板 13 右側板
14 投影口 15 距離測定装置
16 排気孔 18 音声出力部
19 吸気孔 20 前足
21 入出力コネクタ部 22 入出力インターフェース
23 画像変換部 24 表示エンコーダ
25 ビデオＲＡＭ 26 表示駆動部
31 画像圧縮伸長部 32 メモリカード
35 ＩＲ受信部 36 ＩＲ処理部
37 キー／インジケータ部 38 制御部
41 電源制御回路 42 レンズモータ
43 冷却ファン駆動制御回路 45 距離算出部
46 傾斜角算出部 47 歪み補正部
48 音声処理部 49 スピーカ
50 表示素子 51 距離測定部
52 測定位置調整部 55 測距用基板
56 受光素子 57 受光鏡筒
58 レーザユニット 58a レーザユニット
58b レーザユニット 58c レーザユニット
59 受光レンズ 61 凹レンズ
62 測距用レンズ鏡筒 62a 測距用カムピン
63 測距用主鏡筒 64 測距用リング
65 ギアボックス 66 投影側ギア
67 測距用ギア 80 光源装置
84 外枠
85 スクリーン 85a 照射点
85b 照射点 85c 照射点
86 位置検索センサ 89 可動レンズ群
90 ズーム機構 91 可動レンズ
92 可動レンズ鏡筒 92a 投影側カムピン
93 投影側主鏡筒 94 投影側リング
111 プリズムレンズ 111a 平板ガラス
111b 扇形プリズム 111c 扇形プリズム
112 測距用レンズ鏡筒 113 測距用主鏡筒
114 回動制御装置 121 測距用モータ
122 モータギア 123 回動支持ギア

Claims (8)

1. レーザ光線を照射する複数のレーザユニットと、測距対象からの反射光を受光する受光素子とを有し、レーザユニットから照射されるレーザ光線の向きを変化させる光学素子を備えることを特徴とする距離測定装置。
2. 等間隔に配置された三個の前記レーザユニットの中心に一個の前記受光素子を有し、前記光学素子は、前記レーザユニットから射出された三本の各レーザ光線の照射方向を相互に間隔を広げ又は狭める方向に変化させることを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
3. 前記光学素子は、レーザユニットとの距離を可変とされたレンズであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の距離測定装置。
4. 前記光学素子は、順次レーザユニットの前方に位置するように回転する複数の屈折角の異なるプリズムであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の距離測定装置。
5. 距離測定部としてレーザユニットと受光素子と光学素子とを有すると共に、光学素子を稼働させる測定位置調整部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の距離測定装置。
6. 光源装置と、光源側光学系と、表示素子と、ズーム機構を備える投影側光学系と、プロジェクタ制御手段と、距離測定装置と、傾斜角算出手段及び距離算出手段とを有し、前記距離測定装置が、距離測定部と測定位置調整部を有する請求項５に記載の距離測定装置であることを特徴とするプロジェクタ。
7. 前記測定位置調整部は、前記投影側光学系の可動レンズの移動に合わせて前記光学素子を稼働させることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
8. 前記測定位置調整部は、前記光学素子を一定回転角で光学素子を一回転させ、前記距離算出手段は、各レーザユニットによる光学素子の駆動ごとの複数の距離を算出することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。

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