JP2005049660A - Projector and focusing method for projector - Google Patents

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史呂志 金光
Kazuyuki Akiyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector accurately obtaining contrast characteristic so as to perform accurate focusing by processing a contrast value on a return-path and making it approximate to a contrast value on a outward-path. <P>SOLUTION: The projector 2 is equipped with a projection lens 8 for projecting an image on a screen 1, a lens moving means 23 for moving the lens 8 between preset positions in an optical axis direction, a passive sensor 21 for reading light from the image on the screen 1 and outputting an image signal, an arithmetic means 22 for calculating the contrast value in a specified cycle by processing the image signal, and a focus detection means 5. The detection means 5 is constituted in such a way that the position of the lens 8 where the contrast value becomes maximum may be a focusing position after correcting the contrast value from the arithmetic means 22 so that the detection levels in the outward-path and the return-path where the lens 8 moves may be the same. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、スクリーンに所望の画像を投影するプロジェクタに関する。より詳細には、焦点自動調節機能(オートフォーカス(AF)機能)を備えたプロジェクタに関する。   The present invention relates to a projector that projects a desired image on a screen. More specifically, the present invention relates to a projector having an automatic focus adjustment function (autofocus (AF) function).

プロジェクタはユーザの利便性を高めるため、スクリーン上に投影する画像を自動で焦点調節できるAF機能を備えた装置であることが望ましい。焦点調節に利用するセンサには、自ら発した光を利用するアクティブ型のセンサ(Active Sensor)と、自ら光を発せず被測定対象物(プロジェクタの場合はスクリーン)から受ける光を検出するパッシブ型のセンサ(Passive Sensor)との2種類がある。この中でパッシブセンサは光源が不要であるので小型化を図ることができる。また、スクリーン上の複数点について計測を行なえる等のメリットもあるので、プロジェクタにパッシブセンサを用いることが望ましい。   In order to enhance the convenience for the user, the projector is preferably an apparatus having an AF function capable of automatically adjusting the focus of the image projected on the screen. The sensors used for focus adjustment include an active sensor that uses light emitted by itself (active sensor) and a passive sensor that detects light received from the object to be measured (screen in the case of a projector) without emitting light by itself. There are two types of sensors (Passive Sensor). Of these, the passive sensor does not require a light source and can be downsized. In addition, since there is a merit that measurement can be performed at a plurality of points on the screen, it is desirable to use a passive sensor for the projector.

従来から、焦点検出を行なう技術として、山登り式と称される技術が広く知られている。この山登り式を用いた焦点自動調節については、例えば特許文献1に記載がある。この特許文献1は、ビデオカメラ等の撮像装置の焦点自動調節について開示している。この特許文献1では、フォーカスレンズをステッピングモータで光軸方向に前後移動して、撮像回路からの輝度信号の高周波成分を測定して焦点位置を検出し、焦点調節を行なう自動焦点撮像装置を開示している。この特許文献1に記載された焦点自動検出装置では、撮像素子上に結像される像を合焦させるために、フォーカスレンズを無限遠焦点位置と最近焦点位置との間を移動させる。そして撮像回路からの出力輝度信号の焦点評価値を測定し、焦点評価値が最大となる位置を合焦位置とする。   Conventionally, a technique called a hill-climbing type is widely known as a technique for performing focus detection. For example, Patent Document 1 describes automatic focus adjustment using this hill-climbing formula. This patent document 1 discloses automatic focus adjustment of an imaging apparatus such as a video camera. This Patent Document 1 discloses an automatic focus imaging apparatus that performs focus adjustment by moving a focus lens back and forth in the optical axis direction with a stepping motor, measuring a high-frequency component of a luminance signal from an imaging circuit, detecting a focal position. is doing. In the automatic focus detection apparatus described in Patent Document 1, the focus lens is moved between the infinity focal position and the closest focal position in order to focus an image formed on the image sensor. Then, the focus evaluation value of the output luminance signal from the imaging circuit is measured, and the position where the focus evaluation value is maximized is set as the focus position.

この種の山登り式の焦点検出では、撮影対象とした画像に焦点が合った時にはその解像度が最高(コントラストが最高)になるので、細かい画素の明暗も表示され画像の高周波成分が最高となる点に着目している。すなわち上記焦点評価値は実質的にコントラスト値の大小を評価しており、コントラスト値が最高となる点を合焦位置とする。   In this type of hill-climbing focus detection, when the image to be photographed is in focus, the resolution is the highest (the contrast is the highest), so the light and darkness of fine pixels is displayed and the high-frequency component of the image is the highest. Is focused on. That is, the focus evaluation value substantially evaluates the magnitude of the contrast value, and the point where the contrast value is the highest is set as the in-focus position.

上記特許文献1で開示する技術は、ステッピングモータを駆動してフォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させ、コントラスト値が最大となる点を探す操作が行われる。具体的には、フォーカスモータを駆動するパルス毎にコントラスト値を演算し、あるコントラスト値から所定パルス継続してコントラスト値が下がる場合にはそのコントラスト値を最大値とし、これを合焦位置とする。   In the technique disclosed in Patent Document 1, the stepping motor is driven to continuously move the focus lens in the optical axis direction, and an operation for searching for a point having the maximum contrast value is performed. Specifically, the contrast value is calculated for each pulse for driving the focus motor, and when the contrast value decreases continuously from a certain contrast value for a predetermined pulse, the contrast value is set to the maximum value, and this is set as the in-focus position. .

特開平8−186752号 公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-186752

上記山登り式焦点検出をプロジェクタに適用する場合に、投影レンズを往復移動させたときにコントラスト値のレベルが異なる場合がある。図7は、投影レンズの往路F及び復路Bでのコントラスト値と投影レンズ位置との関係の一例を示した図である。この図7で示す波形は、投影レンズの往路Fと復路Bとで異なったレベルを示している。なお、上記特許文献1で合焦位置を検出する手法は、大きなコントラスト値が検出された後に所定パルス連続してコントラスト値が低下したときに最大コントラスト値を確定するので投影レンズは必ずしも終期位置までは移動しない。しかし、最大コントラスト値を確定してから戻る復路において、ここで指摘すると同様の問題が発生する。また、本明細書では、投影レンズが初期位置から終期位置に向かう経路を往路、その逆を復路と称している。また、初期位置から終期位置が所定位置間となる。   When the hill-climbing focus detection is applied to a projector, the level of the contrast value may be different when the projection lens is reciprocated. FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the contrast value and the projection lens position in the forward path F and the backward path B of the projection lens. The waveforms shown in FIG. 7 indicate different levels in the forward path F and the return path B of the projection lens. Note that the method of detecting the in-focus position in Patent Document 1 determines the maximum contrast value when the contrast value decreases continuously for a predetermined pulse after a large contrast value is detected, so the projection lens does not necessarily reach the final position. Does not move. However, a similar problem occurs when the return is made after the maximum contrast value is determined. In this specification, a path from the initial position to the final position of the projection lens is referred to as an outward path, and the reverse is referred to as a return path. Further, the end position from the initial position is between the predetermined positions.

図7で示したように、往路Fでのコントラスト値レベルと復路Bでのコントラスト値レベルとが異なる原因としては、プロジェクタが設置された場所でのノイズや蛍光灯の脈流光による影響等が考えられる。一例として蛍光灯の脈流光の影響について説明する。プロジェクタの焦点検出を行なう場合には、スクリーンに投影された画像からの光(反射光)を受光センサで受けてコントラスト値を算出する。ところが、蛍光灯は所定の周期で明るさが変化し、一方で受光センサも一定周期で画像からの光を受光する。例えば受光センサの受光周期が、たまたま蛍光灯が強く発光する時と一致するとコントラスト値は大きくなる。その逆に、蛍光灯が弱く発光する時に受光センサの周期が一致するとコントラスト値は小さくなる。よって、図7に示した様に往路Fでは相対的に高いコントラスト値が算出され、その逆に復路Bで相対的に低いコントラスト値が算出されるという状況が発生する。当然に、この逆に往路Fで低いコントラスト値が算出され、復路Bで高いコントラスト値が算出されるという場合もある。   As shown in FIG. 7, the reason why the contrast value level in the forward path F and the contrast value level in the return path B are different may be the noise at the place where the projector is installed or the influence of pulsating light from the fluorescent lamp. It is done. As an example, the influence of pulsating light from a fluorescent lamp will be described. When focus detection of the projector is performed, light (reflected light) from an image projected on the screen is received by a light receiving sensor, and a contrast value is calculated. However, the brightness of the fluorescent lamp changes at a predetermined cycle, while the light receiving sensor receives light from the image at a constant cycle. For example, when the light receiving period of the light receiving sensor coincides with the time when the fluorescent lamp emits intense light, the contrast value increases. On the contrary, when the period of the light receiving sensor coincides when the fluorescent lamp emits light weakly, the contrast value becomes small. Therefore, as shown in FIG. 7, a situation occurs in which a relatively high contrast value is calculated in the forward path F and a relatively low contrast value is calculated in the reverse path B. Naturally, on the contrary, a low contrast value may be calculated in the forward path F, and a high contrast value may be calculated in the return path B.

合焦位置を精度よく検出するためには、往路Fで検出した所定レンズ位置での最大コントラスト値を、復路Bでも確認して最終的に合焦位置を決定することが望ましい。ところが、上記のように往路Fと復路Bとでコントラスト値の検出レベルが異なると、復路Bにおいて同じ最大コントラスト値を確認することが困難となり精度良い焦点調節を実行できないという問題が発生する。   In order to accurately detect the in-focus position, it is desirable to confirm the maximum contrast value at the predetermined lens position detected in the forward path F also in the return path B and finally determine the in-focus position. However, if the contrast level detection levels are different between the forward path F and the backward path B as described above, it is difficult to confirm the same maximum contrast value on the backward path B, which causes a problem that accurate focus adjustment cannot be performed.

そこで、本発明は、上記した従来の課題を解決して、周辺環境の影響を受けずに往復路でレベルが一定したコントラスト値に基づいて精度よく焦点調節を行えるプロジェクタを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a projector that can solve the above-described conventional problems and can perform focus adjustment with high accuracy based on a contrast value with a constant level in a round trip without being affected by the surrounding environment. To do.

上記目的は、スクリーン上に画像を投影するための投影レンズと、前記投影レンズを光軸方向の所定位置間を移動させるレンズ移動手段と、前記スクリーン上の画像を受光し所定周期で画像信号を出力するパッシブセンサと、前記画像信号を処理してコントラスト値を算出する演算手段と、前記投影レンズが移動する往路及び復路で前記コントラスト値のレベルが同じになるように前記コントラスト値を修正し、該コントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置を、該投影レンズの合焦位置とする焦点検出手段とを備えるプロジェクタによって達成することができる。   The object is to project a projection lens for projecting an image on a screen, lens moving means for moving the projection lens between predetermined positions in the optical axis direction, and receiving an image on the screen and outputting an image signal at a predetermined cycle. An output passive sensor, an arithmetic means for processing the image signal to calculate a contrast value, and correcting the contrast value so that the level of the contrast value is the same in the forward path and the return path in which the projection lens moves, This can be achieved by a projector including a focus detection unit that sets the position of the projection lens where the contrast value is maximized as the in-focus position of the projection lens.

本発明によると、演算手段によって算出されたコントラスト値に往路と復路とでレベル差が生じた場合に、焦点検出手段はコントラスト値を修正してからコントラスト値が最大となる投影レンズの位置を確認して合焦位置を検出する。よって、プロジェクタが設置された外部環境からの影響を打ち消して、常に精度よく焦点検出が行なえる。   According to the present invention, when a level difference occurs between the forward path and the backward path in the contrast value calculated by the calculation means, the focus detection means confirms the position of the projection lens where the contrast value is maximized after correcting the contrast value. Thus, the in-focus position is detected. Therefore, it is possible to cancel the influence from the external environment where the projector is installed and always perform focus detection with high accuracy.

そして、前記焦点検出手段は、前記投影レンズが移動する往路及び復路での同一位置における前記コントラスト値を比較して前記コントラスト値のレベルを同一とする係数αを設定して復路での合焦位置の検出を行なうように構成することができる。上記係数αを設定することで往復路でのコントラスト値の相違を容易に確認して修正を行なうことができる。また、前記焦点検出手段は、前記往路で前記コントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置と、前記復路で前記コントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置とが一致する位置を合焦位置とすることが更に望ましい。このようにするとより精度良く合焦位置を決定できる。なお、前記パッシブセンサにはラインセンサを採用することができる。パッシブ型のラインセンサを用いると構成を簡素化して、低コスト化を図ることもできる。   The focus detection unit compares the contrast value at the same position on the forward path and the return path on which the projection lens moves, sets a coefficient α that makes the level of the contrast value the same, and sets the focus position on the return path. It is possible to configure so as to perform detection. By setting the coefficient α, it is possible to easily confirm and correct the difference in contrast value in the round trip. Further, the focus detection means determines a focus position as a position where the position of the projection lens where the contrast value is maximum on the forward path and the position of the projection lens where the contrast value is maximum on the backward path are the same. It is further desirable to do so. In this way, the in-focus position can be determined with higher accuracy. A line sensor can be adopted as the passive sensor. When a passive line sensor is used, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.

また、上記目的は、スクリーン上に画像を投影する投影レンズを、光軸方向の所定位置間を移動させ、前記スクリーン上の画像を受光し所定周期で画像信号を出力する画像光読取りステップと、前記画像信号を処理してコントラスト値を算出する演算ステップと、前記投影レンズが移動する往路及び復路で前記コントラスト値のレベルが同じになるように前記コントラスト値を修正する修正ステップと、修正されたコントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置を合焦位置とする焦点検出ステップとを含むプロジェクタの焦点調節方法によっても達成できる。   Further, the object is to move the projection lens for projecting an image on the screen between predetermined positions in the optical axis direction, receive the image on the screen, and output an image signal at a predetermined cycle; A calculation step of calculating the contrast value by processing the image signal, a correction step of correcting the contrast value so that the level of the contrast value is the same in the forward path and the return path in which the projection lens moves, and This can also be achieved by a focus adjustment method for the projector, which includes a focus detection step in which the position of the projection lens with the maximum contrast value is the in-focus position.

以上説明したように、本発明によれば、設置された環境に左右されず安定した焦点調節が行なえるプロジェクタを提供できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a projector capable of performing stable focus adjustment without being influenced by an installed environment.

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る最良の実施の形態について詳細に説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に示されるように本実施例のプロジェクタ2は、投影レンズ8を介してスクリーン1上に投影した画像からの光(反射光)を受光して焦点位置を判定するためのコントラスト値を出力する自動焦点検出装置20を含んでいる。また、プロジェクタ2はスクリーン1の相対的な傾斜角度を水平面内および垂直面内において正確に測定する第1及び第2ライン型パッシブ測距装置3、4を備えている。なお、上記投影レンズ8は複数のレンズを含んで投影レンズ光学系として構成してもよい。   As shown in FIG. 1, the projector 2 of this embodiment receives light (reflected light) from an image projected on the screen 1 via the projection lens 8 and outputs a contrast value for determining the focal position. An automatic focus detection device 20 is included. The projector 2 includes first and second line-type passive distance measuring devices 3 and 4 that accurately measure the relative inclination angle of the screen 1 in a horizontal plane and a vertical plane. The projection lens 8 may be configured as a projection lens optical system including a plurality of lenses.

また、図1に示す制御回路5は上記自動焦点検出装置20及び上記第1及び第2ライン型パッシブ測距装置3、4を制御する。また、制御回路5は図示しないパーソナルコンピュータ等の機器から画像を入力して画像情報を出力する投影画像生成部6、及び投影レンズ8へ画像を出力する表示駆動部7を制御する。さらに、制御回路5はパルスモータ等を含む光学系駆動部23を制御することで、光軸に沿って投影レンズ8を移動させる。   The control circuit 5 shown in FIG. 1 controls the automatic focus detection device 20 and the first and second line type passive distance measuring devices 3 and 4. The control circuit 5 controls a projection image generation unit 6 that inputs an image from a device such as a personal computer (not shown) and outputs image information, and a display drive unit 7 that outputs an image to the projection lens 8. Furthermore, the control circuit 5 moves the projection lens 8 along the optical axis by controlling the optical system driving unit 23 including a pulse motor and the like.

すなわち制御回路5は、自動焦点検出装置20の第1の演算部22からの出力に基づいて、光学系駆動部23を介して投影レンズ8を移動させることで焦点距離を調節する。さらに、制御回路5は、第1ライン型パッシブ測距装置3の第2の演算部32、及び第2ライン型パッシブ測距装置4の第3の演算部42からの出力に基づいて、プロジェクタ2に対するスクリーン1の水平方向および垂直方向の相対的な傾斜角度を算出する。そして、制御回路5は、算出された傾斜角度に基づいて台形歪を補正するように投影画像生成部6と表示駆動部7を制御して、スクリーン1の上下、左右に投影される画像の拡大、縮小を行なう。このような制御回路5は、例えばCPUによって構成することができる。   That is, the control circuit 5 adjusts the focal length by moving the projection lens 8 via the optical system driving unit 23 based on the output from the first calculation unit 22 of the automatic focus detection device 20. Further, the control circuit 5 is configured to output the projector 2 based on outputs from the second calculation unit 32 of the first line type passive distance measuring device 3 and the third calculation unit 42 of the second line type passive distance measuring device 4. The relative tilt angles of the screen 1 with respect to the horizontal and vertical directions are calculated. Then, the control circuit 5 controls the projection image generation unit 6 and the display drive unit 7 so as to correct the trapezoidal distortion based on the calculated tilt angle, and enlarges the image projected on the top, bottom, left and right of the screen 1. , Reduce. Such a control circuit 5 can be constituted by a CPU, for example.

メモリ部10は、プロジェクタ2の構成に必要なデータや命令を記憶していて、制御回路5と第1の演算部22、並びに第2の演算部32及び第3の演算部42等に随時データや命令を供給し、これら各部から演算結果のデータを受け取る。また、メモリ部10は不揮発性のフラッシュメモリや揮発性のRAMなどの2種類のメモリ装置を有し、必要なデータや命令、および長期的に使用されるデータを不揮発性のメモリ装置に記憶し、一時的にのみ使用されるデータを揮発性のメモリ装置に記憶する。   The memory unit 10 stores data and commands necessary for the configuration of the projector 2, and data is stored as needed in the control circuit 5, the first calculation unit 22, the second calculation unit 32, the third calculation unit 42, and the like. And commands are received, and data of operation results are received from these units. The memory unit 10 has two types of memory devices such as a non-volatile flash memory and a volatile RAM, and stores necessary data and instructions and data used for a long time in the non-volatile memory device. Store data that is only used temporarily in a volatile memory device.

上記自動焦点検出装置20には、投影レンズ8を介してスクリーン1上に投影した画像からの光を受光する受光センサ21と、この受光センサ21から出力される画像信号を用いて所定の演算を行なって、所定周期でコントラスト値を出力する第1の演算部22とを含んでいる。受光センサ21としては、例えばCCDラインセンサなどのパッシブセンサを用いることができる。ラインセンサを用いることで構造を簡素化することができる。   The automatic focus detection apparatus 20 performs a predetermined calculation using a light receiving sensor 21 that receives light from an image projected on the screen 1 via the projection lens 8 and an image signal output from the light receiving sensor 21. And a first calculation unit 22 that outputs a contrast value at a predetermined cycle. As the light receiving sensor 21, for example, a passive sensor such as a CCD line sensor can be used. The structure can be simplified by using a line sensor.

図2を参照しながら自動焦点検出装置20の第1の演算部22について説明する。図2に示されるように第1の演算部22は、受光センサ21から入力した画像信号から高周波成分を取り出す高域通過フィルタ(HPF)22aと、高周波成分だけとなった輝度信号の振幅検波を行なう検波器22bと、検波器22bの検波出力をA/D変換し、ディジタル信号に変換するA/D変換器22cと、A/D変換器22cから出力されるディジタル信号を積分する積分器22dとを備えている。積分器22dから画像信号に対応したコントラスト(cont)値が出力される。なお、コントラスト値は、例えば受光センサにパッシブ型のラインセンサを採用した場合には、隣接する画素の出力差の絶対値の総和として求めることができる。   The first calculation unit 22 of the automatic focus detection apparatus 20 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the first calculation unit 22 performs high-pass filter (HPF) 22 a that extracts a high-frequency component from the image signal input from the light receiving sensor 21, and amplitude detection of the luminance signal that includes only the high-frequency component. A detector 22b to perform, an A / D converter 22c for A / D converting the detection output of the detector 22b and converting it to a digital signal, and an integrator 22d for integrating the digital signal output from the A / D converter 22c And. A contrast (cont) value corresponding to the image signal is output from the integrator 22d. Note that the contrast value can be obtained as the sum of absolute values of output differences between adjacent pixels when, for example, a passive line sensor is used as the light receiving sensor.

上記コントラスト値は、合焦位置でコントラスト値が最大となり合焦位置から外れるに従って、コントラスト値が減少していくという特性を有している。この特性を利用して本実施例では、投影レンズ8を介してスクリーン1上に投影した画像から受ける光のコントラスト値を算出して、最大のコントラスト値が得られた投影レンズ8の位置を合焦位置として検出する。   The contrast value has a characteristic that the contrast value becomes maximum at the in-focus position and decreases as the position deviates from the in-focus position. In this embodiment, using this characteristic, the contrast value of light received from the image projected on the screen 1 via the projection lens 8 is calculated, and the position of the projection lens 8 where the maximum contrast value is obtained is adjusted. Detect as the focal position.

より詳細に説明すると、まず、オートフォーカス用の画像パターンを投影レンズ8からスクリーン1に投射する。投影レンズ8は光学系駆動部23によって初期位置から終期位置までの範囲を一定の速度で光軸方向に移動する。ここで初期位置とは、例えばスクリーン1に投影される画像のピント位置が無限遠となる投影レンズ8の位置である。また終期位置とは、例えばスクリーン1に投影される画像のピント位置が最近点となる投影レンズ8の位置である。このように移動する投影レンズ8を介してスクリーン1に投影された画像からの光を受光センサ21で受光して、第1の演算部22により画像のコントラスト値を算出する。そして、制御回路5が投影レンズ8を光軸方向で前後に移動させ、コントラスト値が最大となる位置を確認して合焦位置を検出する。   More specifically, first, an image pattern for autofocus is projected from the projection lens 8 onto the screen 1. The projection lens 8 is moved in the direction of the optical axis at a constant speed in the range from the initial position to the final position by the optical system driving unit 23. Here, the initial position is, for example, the position of the projection lens 8 at which the focus position of the image projected on the screen 1 is infinity. The final position is, for example, the position of the projection lens 8 at which the focus position of the image projected on the screen 1 is the closest point. Light from the image projected on the screen 1 via the moving projection lens 8 is received by the light receiving sensor 21, and the first arithmetic unit 22 calculates the contrast value of the image. Then, the control circuit 5 moves the projection lens 8 back and forth in the optical axis direction, confirms the position where the contrast value is maximized, and detects the in-focus position.

ところが、先に課題で説明したように往路と復路とでコントラストの検出レベルが相異してしまう場合がある。本プロジェクタ2はこのような往復路でのコントラスト値の相違を解消できる構成を備えている。この点について図3を参照して説明する。図3は、初期位置から終期位置に向かう往路Fと、終期位置から初期位置に向かう復路Bで異なるコントラスト値が検出された場合の一例を示した図である。この図3は往路Bのコントラスト値のレベルが低くなった場合を例示している。   However, as described above in the problem, the contrast detection level may differ between the forward path and the return path. The projector 2 has a configuration that can eliminate such a difference in contrast value in the round trip. This point will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example when different contrast values are detected in the forward path F from the initial position to the final position and the return path B from the final position to the initial position. FIG. 3 illustrates a case where the level of the contrast value in the forward path B is low.

コントラスト値のレベルが相異した場合の修正は上記制御回路5によって実行される。制御回路5によるコントラスト調整について図1及び図3を参照して説明する。制御回路5は光学系駆動部23を介して投影レンズ8を初期位置と終期位置との間を移動させる。これと共に、制御回路5は所定周期Tで第1の演算部22でコントラスト値を算出し、これを監視する。また、制御回路5は、投影レンズ8のレンズ位置と関連付けした往復路でのコントラスト値のデータをメモリ部10に格納する。さらに制御回路5は往復路で算出されたコントラスト値の比較を行なって、コントラスト値にレベル差が発生している場合にはこれを修正する。この点を以下で図3を参照して詳細に説明する。   The correction when the level of the contrast value is different is executed by the control circuit 5. The contrast adjustment by the control circuit 5 will be described with reference to FIGS. The control circuit 5 moves the projection lens 8 between the initial position and the final position via the optical system driving unit 23. At the same time, the control circuit 5 calculates the contrast value by the first calculation unit 22 at a predetermined period T, and monitors this. In addition, the control circuit 5 stores the contrast value data in the round-trip path associated with the lens position of the projection lens 8 in the memory unit 10. Further, the control circuit 5 compares the contrast values calculated in the round-trip path, and corrects this if a level difference occurs in the contrast values. This point will be described in detail below with reference to FIG.

本制御回路5は投影レンズ8を終期位置から初期位置に向けて移動させる復路Bでのコントラスト検出を開始した直後にコントラストレベルの確認を行なう。例えば制御回路5は、復路Bでの最初の時刻(復路Bで最初にコントラスト値を算出した時刻)にコントラスト値の比較を行なって、修正のための係数αを定める。制御回路5は、往復路において同じ速度で投影レンズ8を移動し、同じ周期Tで第1の演算部22で算出させている。よって、往路Fにおける最終時刻TE(終期位置に至った時刻)より1つ前の時刻T(E−1)におけるコントラスト値F(T(E−1))と、復路Bにおける最初の時刻T(1)におけるコントラスト値B(T(1))とは略同じになる。そこで、制御回路5は往路Bでの最初の時刻T(1)でコントラスト値B(T(1))を確認したときに、メモリ部10から往路Fにおけるコントラスト値F(T(E−1))を読み出して比較を行なう。   The control circuit 5 confirms the contrast level immediately after starting the contrast detection on the return path B in which the projection lens 8 is moved from the final position toward the initial position. For example, the control circuit 5 compares the contrast values at the first time on the return path B (the time at which the contrast value was first calculated on the return path B), and determines the coefficient α for correction. The control circuit 5 moves the projection lens 8 at the same speed in the round-trip path, and causes the first calculation unit 22 to calculate at the same period T. Therefore, the contrast value F (T (E-1)) at the time T (E-1) immediately before the final time TE (time to reach the final position) in the forward path F and the first time T ( The contrast value B (T (1)) in 1) is substantially the same. Therefore, when the control circuit 5 confirms the contrast value B (T (1)) at the first time T (1) in the forward path B, the contrast value F (T (E-1)) in the forward path F from the memory unit 10. ) Is read and compared.

制御回路5は、例えば両コントラスト値の比の式
[B(T(1))/F(T(E−1))]=α、から係数αを設定する。この係数αは往路Fに対する復路Bの修正係数、或いはコントラスト値を同一化する重み付け調整係数となる。制御回路5はこの係数αを設定した後は、復路Bで第1の演算部22から算出されるコントラスト値に係数αを掛けた修正コントラスト値により合焦位置を検出する。この修正コントラスト値は往路Fと同じレベルに修正されているので、復路Bにおいても同じ基準でコントラスト値を検出できる。よって、本プロジェクタ2では、往路Fで検出した最大コントラスト値を復路Bで確認するという山登り式の操作を行って精度良く合焦位置を検出できる。
The control circuit 5 sets the coefficient α from, for example, the ratio expression [B (T (1)) / F (T (E-1))] = α. This coefficient α is a correction coefficient for the return path B with respect to the forward path F, or a weighting adjustment coefficient for making the contrast value identical. After setting the coefficient α, the control circuit 5 detects the in-focus position based on the corrected contrast value obtained by multiplying the contrast value calculated from the first calculation unit 22 in the return path B by the coefficient α. Since the corrected contrast value is corrected to the same level as that of the forward path F, the contrast value can be detected on the same path in the backward path B. Therefore, the projector 2 can detect the in-focus position with high accuracy by performing a hill-climbing operation of confirming the maximum contrast value detected in the forward path F on the return path B.

以上説明した制御回路5により実行される焦点検出の動作例を、図4及び図5に示すフローチャートを参照してさらに詳細に説明する。例えばプロジェクタ2の電源スイッチが投入された時に、制御回路5は予め記憶されているパターン画像を投影画像生成部6から取り出して表示駆動部7に送り、投影レンズ8を介してスクリーン1上に投影する。さらに、制御回路5は光学系駆動部23のステップモータを移動して投影レンズ8を初期位置に移動する(S11)。   An example of the focus detection operation executed by the control circuit 5 described above will be described in more detail with reference to the flowcharts shown in FIGS. For example, when the power switch of the projector 2 is turned on, the control circuit 5 takes out a pattern image stored in advance from the projection image generation unit 6, sends it to the display drive unit 7, and projects it onto the screen 1 through the projection lens 8. To do. Further, the control circuit 5 moves the step motor of the optical system driving unit 23 to move the projection lens 8 to the initial position (S11).

続いて、制御回路5は初期位置にある投影レンズ8の繰り出し、すなわち往路Fへの移動を開始する(S12)。これと共に制御回路5は、受光センサ21を駆動制御する(S13)。そして、受光センサ21が検出した画像信号(センサデータ)が、第1の演算部22により読み出される(S14)。第1の演算部22はA/D変換処理等を施し(S15)、所定周期Tでコントラスト値を算出する(S16)。第1の演算部22から出力されるコントラスト値は制御回路5に供給される。   Subsequently, the control circuit 5 starts to extend the projection lens 8 at the initial position, that is, to move to the forward path F (S12). At the same time, the control circuit 5 drives and controls the light receiving sensor 21 (S13). Then, the image signal (sensor data) detected by the light receiving sensor 21 is read by the first calculation unit 22 (S14). The first calculation unit 22 performs A / D conversion processing or the like (S15), and calculates a contrast value at a predetermined period T (S16). The contrast value output from the first calculation unit 22 is supplied to the control circuit 5.

制御回路5は、第1の演算部22から所定周期で算出されるコントラスト値を先に保持しているトラスト値と比較し(S17)、より大きいコントラスト値が検出された場合にはMax_contを更新する(S18)。このコントラスト値の検出は、投影レンズ8が終期位置に到達するまで継続される(S19)。   The control circuit 5 compares the contrast value calculated at a predetermined cycle from the first calculation unit 22 with the previously held trust value (S17), and updates Max_cont when a larger contrast value is detected. (S18). The detection of the contrast value is continued until the projection lens 8 reaches the final position (S19).

ステップ19で投影レンズ8が終期位置まで来たことが確認されたときに、往路Fでのコントラスト値の検出を終了する。このとき制御回路5は、往路Fでのコントラスト値のデータをメモリ部10に格納する。このデータは往路Fでの投影レンズ8の位置とコントラスト値が関連付けされて確認できるように形成されている。よって、最大コントラスト値が確認された投影レンズ8の位置や、投影レンズ8が終期位置に至る直前時刻(E−1)でのコントラスト値F(T(E−1))等を容易に読出み出すことができる。   When it is confirmed in step 19 that the projection lens 8 has reached the final position, the detection of the contrast value in the forward path F is terminated. At this time, the control circuit 5 stores the contrast value data in the forward path F in the memory unit 10. This data is formed so that the position of the projection lens 8 in the forward path F and the contrast value can be confirmed in association with each other. Therefore, the position of the projection lens 8 at which the maximum contrast value is confirmed, the contrast value F (T (E-1)) at the time immediately before the projection lens 8 reaches the final position (E-1), etc. are easily read out. Can be put out.

続いて、制御回路5は投影レンズ8を終期位置から繰込み、即ち投影レンズ8の復路B方向への移動を開始して、第1の演算部22によるコントラスト値の算出を同様に実行する(S21)。そして、制御回路5は最初のコントラスト値B(T(1))が算出されたときに、先に得ている往路Fの終期位置直前(E−1)でのコントラスト値F(T(E−1))との比較を行って係数αを設定する(S22)。これ以後、制御回路5は復路Bで、第1の演算部22から算出されるコントラスト値に係数αを掛けて得た修正コントラスト値を算定する(S23)。制御回路5は、この修正コントラスト値が、往路Fで確認された最大コントラスト値(Max_cont)とほぼ同じ値がとなるまで、投影レンズ8を往路側に移動させて検出を行なう(S24)。このステップ24で最大コントラスト値とほぼ同じ修正コントラスト値が確認したとき、制御回路5は投影レンズ8が往復路で同じ位置にあることを確認する(S25)。最後に、制御回路5はこの位置を合焦位置として検出し(S26)、レンズ駆動を停止した本フローチャートによる処理を終了する(S27)。   Subsequently, the control circuit 5 retracts the projection lens 8 from the final position, that is, starts to move the projection lens 8 in the backward path B direction, and similarly executes the calculation of the contrast value by the first calculation unit 22 ( S21). Then, when the first contrast value B (T (1)) is calculated, the control circuit 5 obtains the contrast value F (T (E−) immediately before the final position (E−1) of the forward path F obtained previously. The coefficient α is set by comparison with 1)) (S22). Thereafter, in the return path B, the control circuit 5 calculates a corrected contrast value obtained by multiplying the contrast value calculated from the first calculation unit 22 by the coefficient α (S23). The control circuit 5 performs detection by moving the projection lens 8 toward the forward path until the corrected contrast value becomes substantially the same value as the maximum contrast value (Max_cont) confirmed in the forward path F (S24). When the corrected contrast value almost the same as the maximum contrast value is confirmed in step 24, the control circuit 5 confirms that the projection lens 8 is at the same position in the round trip (S25). Finally, the control circuit 5 detects this position as an in-focus position (S26), and ends the processing according to this flowchart in which the lens driving is stopped (S27).

以上説明した実施例1では、プロジェクタ2に含まれる制御回路5が焦点検出手段として機能し、往復路でコントラスト値が相異するときにこれが同一となるようにレベルを揃えてから合焦位置を検出するので、設置された外部環境の影響により受光センサ21で受光する光が変化するような場合でも確実に合焦位置を検出できる。なお、理論上、往路F及び復路Bでコントラスト値の検出レベルに差が生じない場合には係数αは1となる。しかし、実質的に検出レベルに差が生じていない場合でも、係数αが1となる場合はごく稀である。よって、係数αが1に近い値、コントラストの検出レベル差が例えば±5%程度の範囲内に収まる場合には、コントラスト値に差は無いものとして処理してもよい。この場合には係数α=1として修正コントラスト値を算定する、或いは修正コントラスト値を算定せずに往路Bでのコントラスト値確認を行なうように制御回路5を設定すればよい。上記例では係数αをコントラスト値に掛けて修正を行なったが、係数αをオフセットとして加算すること、或いは係数αを掛けてオフセット係数βを加算することも応用できる。   In the first embodiment described above, the control circuit 5 included in the projector 2 functions as a focus detection means, and when the contrast values are different in the round trip, the levels are adjusted so that they are the same, and then the in-focus position is set. Therefore, even when the light received by the light receiving sensor 21 changes due to the influence of the installed external environment, the in-focus position can be reliably detected. Theoretically, the coefficient α is 1 when there is no difference in the detection level of the contrast value between the forward path F and the backward path B. However, even when there is substantially no difference in the detection level, it is very rare that the coefficient α is 1. Therefore, if the coefficient α is close to 1 and the contrast detection level difference falls within a range of, for example, about ± 5%, it may be processed that there is no difference in contrast value. In this case, the control circuit 5 may be set so that the corrected contrast value is calculated with the coefficient α = 1 or the contrast value is confirmed in the forward path B without calculating the corrected contrast value. In the above example, the correction is performed by multiplying the coefficient α by the contrast value, but it is also possible to apply adding the coefficient α as an offset or adding the offset coefficient β by multiplying the coefficient α.

また、上記例では初期位置を無限遠側としたがこれとは逆の最近点側としてもよい。また、上記フローチャートでは合焦位置をより確実に検出するためステップ25で投影レンズ8が往復路で同じ位置にあることを確認するようにしているが、このステップは省略することが可能である。また、上記フローチャートでは復路Bで往路Fの最大コントラスト値に相当する(修正)コントラスト値を確認した時点で処理を終了しているが、コントラスト値を初期位置まで検出してから最後に合焦位置を確定するようにしてもよい。   In the above example, the initial position is the infinity side, but it may be the closest point side opposite to this. Further, in the above flowchart, in order to detect the in-focus position more reliably, it is confirmed in step 25 that the projection lens 8 is in the same position in the round-trip path, but this step can be omitted. In the above flowchart, the process is completed when a (corrected) contrast value corresponding to the maximum contrast value of the forward path F is confirmed on the return path B, but the focus position is finally detected after the contrast value is detected to the initial position. May be confirmed.

上述した実施例1では、投影光の焦点位置を判定するためのコントラスト値を出力する自動焦点検出装置20と、プロジェクタ2に対するスクリーン1の相対的な傾斜角度を測定する第1及び第2ライン型パッシブ測距装置3、4とを別々に設けた構成を示した。図6に示す実施例2は、第1及び第2ライン型パッシブ測距装置3、4のいずれか一方に実施例1で示した自動焦点検出装置20の機能を持たせた構成例である。図1に示した各部と同じ部位には同一符号を付している。   In the first embodiment described above, the automatic focus detection device 20 that outputs a contrast value for determining the focus position of the projection light, and the first and second line types that measure the relative tilt angle of the screen 1 with respect to the projector 2. A configuration in which the passive distance measuring devices 3 and 4 are separately provided is shown. A second embodiment shown in FIG. 6 is a configuration example in which one of the first and second line type passive distance measuring devices 3 and 4 has the function of the automatic focus detection device 20 shown in the first embodiment. The same parts as those shown in FIG.

本実施例では、第1及び第2ライン型パッシブ測距装置3、4の撮像部31、41には、ラインセンサが採用されている。このラインセンサのいずいれかの出力を、第2の演算部32または第3の演算部42により演算し、画像のコントラスト値を算出する。制御回路5は、第1及び第2ライン型パッシブ測距装置3、4のいずれか一方から出力されるコントラスト値により、このコントラスト値が最大となる位置を検出して、投影レンズ光学系8からの画像がスクリーン1上に投影されるように位置合わせを行なう。本実施例2は、投影光の焦点位置を検出するためのコントラスト値の測定するため、測距装置を利用するようにしたので、AF機能と共に傾き補正機能も備えたプロジェクタの部品点数を削減できる。   In the present embodiment, line sensors are employed for the imaging units 31 and 41 of the first and second line type passive distance measuring devices 3 and 4. The output of either of the line sensors is calculated by the second calculation unit 32 or the third calculation unit 42, and the contrast value of the image is calculated. The control circuit 5 detects the position where the contrast value is maximized based on the contrast value output from one of the first and second line type passive distance measuring devices 3 and 4, and detects the position from the projection lens optical system 8. Alignment is performed so that the image is projected onto the screen 1. In the second embodiment, since the distance measuring device is used to measure the contrast value for detecting the focal position of the projection light, the number of parts of the projector having the tilt correction function as well as the AF function can be reduced. .

以上、本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Deformation / change is possible.

実施例1に係るプロジェクタの概略を示したブロック図である。1 is a block diagram illustrating an outline of a projector according to a first embodiment. 図1に示したプロジェクタに含まれる自動焦点検出装置の第1の演算部のブロック図である。It is a block diagram of the 1st calculating part of the automatic focus detection apparatus contained in the projector shown in FIG. 初期位置から終期位置に向かう往路と、終期位置から初期位置に向かう復路で異なるコントラスト値が検出された場合の一例を示した図である。It is the figure which showed an example when a different contrast value is detected by the outward path | route which goes to an end position from an initial position, and the return path | route which goes to an initial position from an end position. 制御回路により実行される焦点検出の動作で実行されるフローチャートを示した図である。It is the figure which showed the flowchart performed by the operation | movement of the focus detection performed by the control circuit. 制御回路により実行される焦点検出の動作で実行されるフローチャートを示した図である。It is the figure which showed the flowchart performed by the operation | movement of the focus detection performed by the control circuit. 実施例2に係るプロジェクタの概略を示したブロック図である。FIG. 6 is a block diagram schematically illustrating a projector according to a second embodiment. 従来技術に関して投影レンズの往路及び復路でのコントラスト値と投影レンズ位置との関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between the contrast value in the outward path | route of a projection lens, and a projection lens position regarding a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 スクリーン
2 プロジェクタ
3 第1ライン型パッシブ測距装置
4 第2ライン型パッシブ測距装置
5 制御回路
8 投影レンズ
20 自動焦点検出装置
21 受光レンズ
22 第1の演算部
23 光学系駆動部
32 第2の演算部
42 第3の演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screen 2 Projector 3 1st line type passive distance measuring device 4 2nd line type passive distance measuring device 5 Control circuit 8 Projection lens 20 Automatic focus detection apparatus 21 Light receiving lens 22 1st calculating part 23 Optical system drive part 32 2nd Operation unit 42 Third operation unit

Claims (5)

スクリーン上に画像を投影するための投影レンズと、
前記投影レンズを光軸方向の所定位置間を移動させるレンズ移動手段と、
前記スクリーン上の画像を受光し所定周期で画像信号を出力するパッシブセンサと、
前記画像信号を処理してコントラスト値を算出する演算手段と、
前記投影レンズが移動する往路及び復路で前記コントラスト値のレベルが同じになるように前記コントラスト値を修正し、該コントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置を、該投影レンズの合焦位置とする焦点検出手段とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
A projection lens for projecting an image on the screen;
Lens moving means for moving the projection lens between predetermined positions in the optical axis direction;
A passive sensor that receives an image on the screen and outputs an image signal at a predetermined period;
Arithmetic means for processing the image signal to calculate a contrast value;
The contrast value is corrected so that the level of the contrast value is the same in the forward path and the return path in which the projection lens moves, and the position of the projection lens where the contrast value is maximized is the in-focus position of the projection lens. And a focus detection means.
前記焦点検出手段は、前記投影レンズが移動する往路及び復路での同一位置における前記コントラスト値を比較して前記コントラスト値のレベルを同一とする係数αを設定することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。 2. The focus detection unit compares the contrast values at the same position on the forward path and the return path on which the projection lens moves, and sets a coefficient α that makes the level of the contrast value the same. The projector described. 前記焦点検出手段は、前記往路で前記コントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置と、前記復路で前記コントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置とが一致する位置を合焦位置とすることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。 The focus detection means sets a position at which the position of the projection lens where the contrast value is maximized on the forward path and the position of the projection lens where the contrast value is maximized on the return path coincide as the in-focus position. The projector according to claim 1. 前記パッシブセンサはラインセンサであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 1, wherein the passive sensor is a line sensor. スクリーン上に画像を投影する投影レンズを、光軸方向の所定位置間を移動させ、前記スクリーン上の画像を受光し所定周期で画像信号を出力する画像光読取りステップと、
前記画像信号を処理してコントラスト値を算出する演算ステップと、
前記投影レンズが移動する往路及び復路で前記コントラスト値のレベルが同じになるように前記コントラスト値を修正する修正ステップと、
修正されたコントラスト値が最大となる前記投影レンズの位置を合焦位置とする焦点検出ステップとを含むことを特徴とするプロジェクタの焦点調節方法。
An image light reading step of moving a projection lens that projects an image on a screen between predetermined positions in an optical axis direction, receiving an image on the screen and outputting an image signal at a predetermined period;
An arithmetic step of processing the image signal to calculate a contrast value;
A correction step of correcting the contrast value so that the level of the contrast value is the same in the forward path and the return path in which the projection lens moves;
And a focus detection step in which the position of the projection lens having the maximum corrected contrast value is the in-focus position.
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