JP2005055618A - プロジェクタ、その焦点調節方法、及びその焦点調節プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズ成分が乗ったコントラスト値を用いても、合焦位置を精度よく特定することができるプロジェクタを提供する。
【解決手段】 投影レンズ光学系８を初期位置から一定時間移動させて焦点距離を変更しながら、演算部２２から出力される画像のコントラスト値を制御回路５でしきい値と比較する。しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の初期位置からの移動時間を記録しておく。投影レンズ光学系８の移動が全て終了すると、得られた複数の移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間としている。しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求めることでノイズ成分が乗せられたコントラスト値であっても合焦点を特定することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投影レンズ光学系を動かしながらスクリーン上に投影された画像の反射光を利用して合焦位置を求め、スクリーン上に投影する画像の焦点合わせを行なうプロジェクタ、その焦点調節方法、及びその焦点調節プログラムに関する。

画像をスクリーン上に投影するプロジェクタにおいて、スクリーン上に投影された画像の焦点合わせを精度よく行なうことが、プロジェクタの利便性を高めるために望まれている。

画像の焦点を合わせる方法の１つとして、入力した画像信号のコントラスト値が再生画像の精細度に対応していることに着目し、コントラスト値が最大となるように投影レンズの位置を合焦位置に一致させる自動焦点調節方法が知られている。

特許文献１に開示された自動焦点調節方法について説明する。特許文献１に開示された発明は、撮像装置に関する発明であり、図８に示されるように主レンズ１０１と、フォーカスレンズ１０２と、絞り兼用シャッター１０３と、フォーカスモータ１０４と、リセットスイッチ１０５と、光電変換素子１０６と、撮像回路１０７と、演算回路１０８と、ＣＰＵ１０９と、モード切り替えスイッチ１１０とを有している。

焦点距離が無限遠位置から最近位置に連続的に変化するように、被写体像を光電変換素子１０６上に結像させるフォーカスレンズ１０２を移動させる。フォーカスレンズ１０２により光電変換素子１０６上に結像された被写体像を光電変換素子１０６により電気信号に変換し、撮像回路１０７により電気信号を後段の演算回路１０８に適した輝度信号に変換する。輝度信号は、演算回路１０８に入力され、焦点評価値が求められる。図９に、焦点距離が無限遠位置から最近位置に連続的に変化するようにフォーカスレンズ１０２を移動させた時の焦点評価値を示す。焦点評価値はコントラストの大小を表しており、焦点評価値が高いほど画像の精細度が高いと言える。

特開平８−１８６７５２号公報

しかしながら、特許文献１の発明をプロジェクタに適用し、フォーカスレンズを連続的に変化させた場合に得られる焦点評価値は、図１０に示されるようにノイズによるピーク値が複数現れ、合焦点を頂点とした左右対称な山にはならない。このような焦点評価値を用いて合焦点の検出を行うと、ノイズ成分によってできた合焦点ではないピーク値を合焦点と誤って判定してしまうことがある。図１０に示された例では、合焦位置Ｐから離れたピーク位置Ｑを最大の焦点評価値の所と誤認している。

特許文献１では、撮像装置に関する発明であるため、焦点評価値に影響を与える要因は、蛍光灯などの外光の輝度が一定しないことが挙げられる。しかしながらプロジェクタの場合、この外光による影響に加えて装置内部の熱を放熱させる空冷ファンの影響も考慮しなければならない。プロジェクタは、自然放熱だけでは十分な冷却効果が得られない場合に、空冷ファンを使って熱を発生している部品の回りの空気を強制的に対流させたり、システム内部の熱を外部へ排気している。しかしながら、この空冷ファンの振動が、画像をスクリーンに投影する投影レンズに伝わり、スクリーンに投影される画像に乱れが生じてしまう。従って、この投影された画像の反射光により測定される焦点評価値にも影響を及ぼす。

また、プロジェクタが電源の供給を受ける交流電源は、様々な電気・電子機器が接続されていた場合、これらの機器から発生するノイズが少なからず乗ってしまう。また、交流電源に接続された各機器の消費電力が変動することにより、電源の波形そのものが歪んでしまう場合も多い。従って、この電源の供給を受けて発光するプロジェクタの光源は、これらの影響により光量が一定とはならない。

また、照明装置として蛍光灯を使用した場合、蛍光灯の輝度は一定ではないため、蛍光灯が明るい時と暗い時とで光電変換素子の受光量に変化が生じる。例えば、蛍光灯の輝度が落ち、周囲が暗い時に投影レンズから投影された画像を受光センサで受光すると、受光センサの出力も低くなる。逆に、蛍光灯の輝度が上がり、周囲が明るい時に投影レンズから投影された画像を受光センサで受光すると、受光センサの出力も高くなる。これらの誤差が焦点評価値にノイズとして表れることになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ノイズ成分の乗ったコントラスト値を用いても合焦点への位置合わせを精度よく行うことができるプロジェクタ、その焦点調節方法、およびその焦点調節プログラムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１記載のプロジェクタは、投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する受光素子と、前記受光素子からの電気信号に基づいて演算を行い、前記画像のコントラスト値を所定時間毎に出力する演算器と、前記投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて焦点距離を変更しながら、前記演算器から出力される前記画像のコントラスト値をしきい値と比較し、該しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の前記初期位置からの前記光学系の移動時間を記録する制御部と、を有し、前記制御部は、得られた複数の前記移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間とすることを特徴としている。

請求項１記載のプロジェクタは、投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて焦点距離を変更しながら、演算器から出力される画像のコントラスト値をしきい値と比較する。そして、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の初期位置からの移動時間を記録しておく。投影装置の光学系の一定時間の移動が終了すると、得られた複数の移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間としている。すなわち、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が測定された時の移動時間を保持しておき、これらの平均の移動時間を合焦点への移動時間と判定している。ノイズの影響がまったくないと仮定して得られるコントラスト値は、合焦点を境界にして左右が略対称な形になることが知られている。実際に測定されるコントラスト値は、このようなコントラスト値の上にノイズ成分が乗せられている。従って、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求めることでノイズ成分が乗せられたコントラスト値であっても合焦点を特定することが可能となる。よって、コントラスト値が最大の位置を正確に検出することができ、スクリーン上に投影された画像を正確に焦点合わせすることができる。

請求項２記載のプロジェクタは、請求項１記載のプロジェクタにおいて、前記制御部は、前記コントラスト値が最も大きい時に最も重く、該最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽く設定された重み係数を、得られた前記移動時間に積算して平均を求め、合焦点への移動時間を算出することを特徴としている。

請求項２記載のプロジェクタは、測定されたコントラスト値が最も大きい時に最も重く、この最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽くなるように設定された重み係数を移動時間に積算して平均値を求めている。従って、測定されたコントラスト値が最も大きい時の移動時間に重きを置いて合焦点の特定を行うこととなり、合焦点の特定を精度よく行うことが可能となる。

請求項３記載のプロジェクタの焦点調節方法は、投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて、焦点距離を変更しながらスクリーン上に画像を投影する画像投影工程と、前記スクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、該受光素子から出力される受光量に応じた電気信号に基づいて演算を行い、前記画像のコントラスト値を所定時間毎に出力するコントラスト値算出工程と、前記コントラスト値算出工程により求められた前記画像のコントラスト値をしきい値と比較し、該しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の前記初期位置からの前記光学系の移動時間を記録するしきい値比較工程と、前記しきい値比較工程で得られた複数の前記移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間を算出する平均値算出工程と、を有することを特徴としている。

請求項３記載のプロジェクタの焦点調節方法は、投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて焦点距離を変更しながら、演算器から出力される画像のコントラスト値をしきい値と比較する。そして、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の初期位置からの移動時間を記録しておく。投影装置の光学系の一定時間の移動が終了すると、得られた複数の移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間としている。すなわち、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が測定された時の移動時間を保持しておき、これらの平均の移動時間を合焦点への移動時間と判定している。ノイズの影響がまったくないと仮定して得られるコントラスト値は、合焦点を境界にして左右が略対称な形になることが知られている。実際に測定されるコントラスト値は、このようなコントラスト値の上にノイズ成分が乗せられている。従って、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求めることでノイズ成分が乗せられたコントラスト値であっても合焦点を特定することが可能となる。よって、コントラスト値が最大の位置を正確に検出することができ、スクリーン上に投影された画像を正確に焦点合わせすることができる。

請求項４記載のプロジェクタの焦点調節方法は、請求項３記載のプロジェクタの焦点調節方法において、前記平均値算出工程は、前記コントラスト値が最も大きい時に最も重く、該最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽く設定された重み係数を、得られた前記移動時間に積算して平均を求め、合焦点への移動時間を算出することを特徴としている。

請求項４記載のプロジェクタの焦点調節方法は、測定されたコントラスト値が最も大きい時に最も重く、この最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽くなるように設定された重み係数を移動時間に積算して平均値を求めている。従って、測定されたコントラスト値が最も大きい時の移動時間に重きを置いて合焦点の特定を行うこととなり、合焦点の特定を精度よく行うことが可能となる。

請求項５記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて、焦点距離を変更しながらスクリーン上に画像を投影する画像投影処理と、前記スクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、該受光素子から出力される受光量に応じた電気信号に基づいて演算を行い、前記画像のコントラスト値を所定時間毎に出力するコントラスト値算出処理と、前記コントラスト値算出処理により求められた前記画像のコントラスト値をしきい値と比較し、該しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の前記初期位置からの前記光学系の移動時間を記録するしきい値比較処理と、前記しきい値比較処理で得られた複数の前記移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間を算出する平均値算出処理と、を実行することを特徴としている。

請求項５記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて焦点距離を変更しながら、演算器から出力される画像のコントラスト値をしきい値と比較する。そして、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の初期位置からの移動時間を記録しておく。投影装置の光学系の一定時間の移動が終了すると、得られた複数の移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間としている。すなわち、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が測定された時の移動時間を保持しておき、これらの平均の移動時間を合焦点への移動時間と判定している。ノイズの影響がまったくないと仮定して得られるコントラスト値は、合焦点を境界にして左右が略対称な形になることが知られている。実際に測定されるコントラスト値は、このようなコントラスト値の上にノイズ成分が乗せられている。従って、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求めることでノイズ成分が乗せられたコントラスト値であっても合焦点を特定することが可能となる。よって、コントラスト値が最大の位置を正確に検出することができ、スクリーン上に投影された画像を正確に焦点合わせすることができる。

請求項６記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、請求項５記載のプロジェクタの焦点調節プログラムにおいて、前記平均値算出処理は、前記コントラスト値が最も大きい時に最も重く、該最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽く設定された重み係数を、得られた前記移動時間に積算して平均を求め、合焦点への移動時間を算出することを特徴としている。

請求項６記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、測定されたコントラスト値が最も大きい時に最も重く、この最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽くなるように設定された重み係数を移動時間に積算して平均値を求めている。従って、測定されたコントラスト値が最も大きい時の移動時間に重きを置いて合焦点の特定を行うこととなり、合焦点の特定を精度よく行うことが可能となる。

本発明によれば、プロジェクタの光源、外光やプロジェクタの空冷ファンによって生じるノイズ成分が乗せられたコントラスト値を用いても、合焦位置を精度よく特定することができるプロジェクタを提供することができる。

次に、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

図１に示されるように本実施例のプロジェクタ２は、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光して、画像の焦点距離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、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及び４とを備えている。

また、図１に示す制御回路５は、自動焦点検出装置２０と、第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４と、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と、投影レンズ光学系８へ画像を出力する表示駆動部７と、投影レンズ光学系８の焦点距離を可変するために、光軸に沿って投影レンズ光学系８を移動させるステッピングモータ等からなる光学系駆動部２３と、を制御する。

制御回路５は、投影レンズ光学系８を駆動させる光学系駆動部２３を制御することでスクリーン１上に投影される画像の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の演算部３２および第２ライン型パッシブ測距装置４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。制御回路５は、また、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、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。

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と演算部２２と演算部３２及び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。

自動焦点検出装置２０には、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の、スクリーン１での反射光を受光する受光センサ２１と、受光センサ２１から出力される電気信号に演算を行い、画像のコントラスト値を出力する演算部２２とを有している。受光センサ２１として、ＣＣＤラインセンサなどを適用することができる。

図２を参照しながら自動焦点検出装置２０の演算部２２について説明する。図２に示されるように演算部２２は、受光センサ２１から入力した電気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、を有している。積分器２２ｄからは図３に示すような画像信号のコントラスト値が出力される。

画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値は、図９に示されるように、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は、投影レンズ光学系８によって投影される画像がスクリーン１上に像を結ぶ時の投影レンズ光学系８の位置（合焦位置）を検出する。

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光学系８からスクリーン１に投影する。投影レンズ光学系８は光学系駆動部２３によって図３に示す初期位置から一定の速度で移動し、図３に示す最近位置まで移動する。初期位置とは、投影レンズ光学系８によって投射される画像のピントが合う位置（合焦位置）が無限遠となる投影レンズ光学系８の位置であり、最近位置とは、投影レンズ光学系８がプロジェクタ２に最も近い位置にピントを合わせることができる投影レンズ光学系８の位置である。一定の速度で移動する投影レンズ光学系８から投射され、スクリーン１で反射された反射光を受光センサ２１で受光して、受光センサ２１の受光量に応じた電気信号を出力する。演算部２２は、受光センサ２１から出力される電気信号に基づいて演算を行い、所定時間毎に画像のコントラスト値を算出する。算出されるコントラスト値は、投射光がスクリーン１上に像を結ぶ時に最大値となるため、制御回路５で演算部２２から出力されるコントラスト値を比較していくことで、コントラスト値が最大となる位置を検出することができる。

しかしながら、投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置に連続的に変化させて測定されるコントラスト値は、図１０に示されるようにノイズによるピーク値が複数含まれたものとなる。このようなコントラスト値を用いて合焦点の検出を行うと、ノイズ成分によってできた合焦点ではないピーク値を合焦点と誤って判定してしまうことがある。図１０に示された例では、合焦位置Ｐから離れたピーク位置Ｑをコントラスト値が最大の所と誤認している。

コントラスト値にノイズが乗ってしまう要因としては、上述したようにプロジェクタの光源の光量が一定しない、外光の輝度が一定しない、プロジェクタに設けられた空冷ファンによる振動が、画像をスクリーンに投影する投影レンズ光学系８に伝わり、スクリーン１に投影される画像に乱れが生じる、などが挙げられる。

このため本実施例は、メモリ部１０に所定のしきい値を登録しておき、制御回路５は、このしきい値と演算部２２から所定時間毎に算出されるコントラスト値とを比較する。そして、しきい値よりも値の大きなコントラスト値が得られた場合に、このコントラスト値が測定された移動時間（初期位置からの移動時間）をメモリ部１０に保持しておく。図３には、焦点距離を無限遠から最近位置へ移動させながら測定されたコントラスト値のなかで、しきい値よりも値の大きかった時の移動時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，・・・Ｔｎが算出されている。

初期位置から最近位置までの投影レンズ光学系８の移動が終了し、コントラスト値の測定が終了すると、求めた移動時間の平均値を算出する。

ノイズの影響がまったくないと仮定して得られるコントラスト値は、図９に示されるように合焦点を境界にして左右が略対称な形になることが知られている。実際に測定されるコントラスト値は、このようなコントラスト値の上にノイズ成分が乗せられている。従って、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求めることで図３に示されるるようなノイズ成分が乗せられたコントラスト値であっても合焦点を特定することが可能となる。

図４に示されたフローチャートを参照しながら、自動焦点検出装置２０による合焦位置検出の手順について説明する。プロジェクタ２の電源投入後に自動焦点調節操作が開始される。まず、光学系駆動部２３により投影レンズ光学系８が初期位置に駆動され、データを記憶する制御回路５の記憶領域（レジスタ）が初期化される（ステップＳ１）。初期化される情報には、時間を計時するタイマの値と、演算部２２によって算出されたコントラスト値（ｃｏｎｔ）と、しきい値を超えたコントラスト値を測定した初期位置からの移動時間Ｔ［ｉ］とが挙げられる。また、ステップモータ等の光学系駆動部２３により、投影レンズ光学系８が初期位置から最近位置までの全範囲を一定速度で移動する繰り出し時間Ｔｓは予め設定されているものとする。

次に、プロジェクタ２内に予め記憶されている、自動焦点調節に適したオートフォーカス用の画像パターンを投影レンズ光学系８によりスクリーン１に投射する（ステップＳ２）。

次に、投影レンズ光学系８の移動時間を計時するタイマを作動させ、光学系駆動部２３により投影レンズ光学系８を初期位置（焦点距離が無限遠となる位置）から一定速度で移動させる（繰り出し開始）。同時に受光センサ２１がスクリーン１に投影された画像パターンの反射光を受光する（ステップＳ３）。受光センサ２１は受光した反射光量に応じた電気信号を後段の演算部２２に出力する（ステップＳ４）。受光センサ２１からの電気信号は演算部２２でフィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理、積分処理などが施され（ステップＳ５）、画像のコントラスト値（ｃｏｎｔ）が所定の時間間隔で出力される（ステップＳ６）。算出されたコントラスト値（ｃｏｎｔ）は、制御回路５に出力される。

制御回路５は、演算部２２で算出されたコントラスト値（ｃｏｎｔ）が、予め設定されたしきい値よりも大きいか否かを判定する。もし、算出したコントラスト値（ｃｏｎｔ）がしきい値よりも大きければ（ステップＳ７／ＹＥＳ）、このコントラスト値（ｃｏｎｔ）を測定した時の移動時間（初期位置から現在位置までの移動時間）をＴ［ｉ］として記憶する（ステップＳ８）。また、変数ｉの値を１増加させて、次にしきい値を超えたコントラスト値を測定した時間を識別する変数とする（ステップＳ８）。

次に、現在のタイマの時間が、あらかじめ設定された繰り出し時間Ｔｓに達しているか否かを判定する（ステップＳ９）。達していなければ（ステップＳ９／ＮＯ）、受光センサ２１で出力される反射光量に応じた電気信号からコントラスト値を算出し、しきい値と比較する手順を繰り返す。

もし、現在のタイマの時間が繰り出し時間Ｔｓに達したならば（ステップＳ９／ＹＥＳ）、しきい値よりも値の大きいコントラスト値を測定した移動時間Ｔ［ｉ］の平均値を求める（ステップＳ１０）。この得られた平均の移動時間を真の合焦点と判定して、Ｔｓから平均値を減算した時間だけ投影レンズ光学系８を逆方向に移動させる（ステップＳ１１）。投影レンズ光学系８を駆動するステッピングモータの回転方向を、コントラスト値の測定方向とは逆方向（最近位置から初期位置の方向）に回転させ、投影レンズ光学系８を求めた合焦点に移動させる。

このように本実施例は、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が測定された時の移動時間を保持しておき、これらの平均の移動時間を合焦点への移動時間と判定している。ノイズの影響がまったくないと仮定して得られるコントラスト値は、図９に示されるように合焦点を境界にして左右が略対称な形になることが知られている。実際に測定されるコントラスト値は、このようなコントラスト値の上にノイズ成分が乗せられている。従って、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求めることでノイズ成分が乗せられたコントラスト値であっても合焦点を特定することが可能となる。よって、コントラスト値が最大の位置を正確に検出することができ、スクリーン上に投影された画像を正確に焦点合わせすることができる。

本実施例は、コントラスト値がしきい値よりも大きい時の移動時間を検出し、この検出した各移動時間に重み係数を積算して平均値を求める。この重み係数は、測定により得られたコントラスト値の中で値が最大の時の移動時間に対して最も重い値が付けられる。また、このコントラスト値が最大の時の移動時間から時間的に近いものほど重みが重く設定されている。図５に示された例では、コントラスト値が最大の時の移動時間Ｔｍに最も重い値が付けられ、このＴｍから時間的に離れるに従って軽くなる重み係数が付けられている。

次に、図６に示されたフローチャートを参照しながら本実施例の動作手順を説明する。投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置まで駆動し、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光センサ２１で受光して、画像のコントラスト値を自動焦点検出装置２０で算出する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。このとき上述した実施例１のように得られたコントラスト値としきい値との比較が行われ、しきい値よりも値の大きいコントラスト値を測定した移動時間がＴ［ｉ］として記憶される。

初期位置から最近位置までのコントラスト値の測定が終了すると（ステップＳ２１／ＹＥＳ）、測定したコントラスト値の中で値が最も大きい時の移動時間を求める（ステップＳ２３）。求められたコントラスト値が最大の時の移動時間を基準にして、各移動時間に重み係数を積算する（ステップＳ２４）。割り当てられる重み係数は、コントラスト値が最大の時の移動時間が最も重く、この移動時間から時間的に離れるに従って軽くなるように設定されている。

次に、重み係数を積算した各移動時間の平均値を求め、投影レンズ光学系８によってスクリーン１上に投影される画像の合焦位置を求める（ステップＳ２５）。得られた平均値を初期位置から最近位置までの移動時間Ｔｓから減算することで、最近位置から合焦位置までの移動時間が求められる。求められた移動時間だけステッピングモータを逆回転させることで投影レンズ光学系８を合焦位置へ移動させることができる（ステップＳ２６）。

このように本実施例２は、移動時間の平均値を算出する際に、最も大きなコントラスト値が得られた時の移動時間を基準点として、この基準点が最も重く、基準点から時間的に離れるに従って軽くなるように設定された重み係数を付けて平均値を求めている。従って、測定されたコントラスト値が最も大きい時の移動時間に重きを置いて合焦点の特定を行うこととなり、合焦点の特定を精度よく行うことが可能となる。

なお、本実施例では、最も大きなコントラスト値が得られた時の移動時間を基準点として、この基準点が最も重く、基準点から時間的に離れるに従って軽くなるように設定された重み係数を設定しているが、測定されたコントラスト値の大きさに応じて重み係数を設定するものであってもよい。すなわち、得られたコントラスト値の大きい順に重く設定された重み係数を割り当てて、平均値を算出する。図９に示されるようにノイズが乗っていない時のコントラスト値は合焦点を頂点とした左右対称な形となるので、ノイズが乗っていても合焦点の近傍でコントラスト値が大きい値が連続して測定される。そこで、コントラスト値の大きい順に重く設定された重み係数を割り当てて平均値を算出することで、コントラスト値が最大の位置を正確に検出することができ、スクリーン上に投影された画像を正確に焦点合わせすることができる。

上述した実施例１では、投射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、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及び４とを別々に設けていた。

本実施例では、図７に示されるように第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４のいずれか一方に実施例１の自動焦点検出装置の機能を持たせている。第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４の撮像部３１、４１にはラインセンサが用いられているので、このラインセンサのいずいれかの出力を、演算部３２または４２により演算し、画像のコントラスト値を出力する。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及び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、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。また、詳細測定の際にも第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び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、コントラスト値が最大となる位置を検出する。

このように本実施例は、投射光の焦点位置を検出する焦点検出機能を、測距装置に設けたことにより、部品点数を削減しプロジェクタの構成を簡略化させることが可能となる。

次に、本発明のプロジェクタの焦点調節プログラムの実施例を説明する。本実施例は、図１に示すＣＰＵ９の処理を、ハードウェア回路と、ハードウェア回路から制御プログラムを読み出して、この制御プログラムに従った処理を行なうコンピュータとによって行なうものである。具体的には、コンピュータに、次の各処理を実行させる。まず、投影レンズ光学系８を初期位置から一定時間移動させて、焦点距離を変更しながらスクリーン１上に画像を投影する画像投影処理を実行させる。次に、スクリーン１上に投影された画像の反射光を受光センサ２１に受光させ、受光センサ２１から出力される、反射光の受光量に応じた電気信号に基づいて演算を行い、画像のコントラスト値を所定時間毎に出力するコントラスト値算出処理を実行させ、コントラスト値算出処理により求められた画像のコントラスト値をしきい値と比較し、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の初期位置からの移動時間を記録するしきい値比較処理を実行させる。そして、しきい値比較処理で得られた複数の移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間を算出する平均値算出処理を実行させる。

このようにして、しきい値よりも値の大きいコントラスト値が測定された時の移動時間を保持しておき、これらの平均の移動時間を合焦点への移動時間と判定する。ノイズの影響がまったくないと仮定して得られるコントラスト値は、合焦点を境界にして左右が略対称な形になることが知られている。実際に測定されるコントラスト値は、このようなコントラスト値の上にノイズ成分が乗せられている。従って、しきい値よりも値が大きいコントラスト値が測定された時の移動時間だけを抽出して、これらの平均を求めることでノイズ成分が乗せられたコントラスト値であっても合焦点を特定することが可能となる。よって、コントラスト値が最大の位置を正確に検出することができ、スクリーン上に投影された画像を正確に焦点合わせすることができる。

また、上述した平均値算出処理を、コントラスト値が最も大きい時に最も重く、該コントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽く設定された係数を、各初期位置からの移動時間に積算して平均を求めるようにしてもよい。

このような処理を実行することで、測定されたコントラスト値が最も大きい時の移動時間に重きを置いて合焦点の特定を行うこととなり、合焦点の特定を精度よく行うことが可能となる。

なお、上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、投影レンズ光学系８によって投射される画像のピントが合う位置（合焦位置）が無限遠となる投影レンズ光学系８の位置を初期位置として、投影レンズ光学系８をこの初期位置から焦点距離が短くなる方向に移動させていた。これとは逆に、画像のピントが合う位置（焦点距離）が最も短くなる投影レンズ光学系８の位置を初期位置として、投影レンズ光学系８をこの初期位置から焦点距離が長くなる方向に移動させるものであってもよい。また、上述した実施例では、投影レンズ光学系８の位置を初期位置からの移動時間で求めていたが、投影レンズ光学系８を駆動するステッピングモータのステップ数により位置を把握するものであってもよい。

実施例のプロジェクタの構成を示すブロック図である。 演算部２２の構成を示すブロック図である。 測定により得られたコントラスト値と、しきい値よりも大きいコントラスト値が測定された時の移動時間とを示す図である。 実施例１の動作手順を示すフローチャートである。 しきい値よりも大きなコントラスト値が得られた時の移動時間に積算される重み係数について説明するための図である。 実施例２の動作手順を示すフローチャートである。 実施例３の構成を示すブロック図である。 特許文献１に開示された発明の構成を示す図である。 合焦点と焦点評価値（コントラスト値）との関係を示す図である。 測定されるコントラスト値にノイズが乗った状態を示す図である。

符号の説明

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 ６ 投影画像生成部
７ 表示駆動部 ８ 投影レンズ光学系
１０ メモリ部 ２０ 自動焦点検出装置
２１ 受光センサ ２２ 演算部
３１、４１ 撮像部 ３２、４２ 演算部

Claims (6)

1. 投影装置によりスクリーン上に投影された画像の反射光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する受光素子と、
   前記受光素子からの電気信号に基づいて演算を行い、前記画像のコントラスト値を所定時間毎に出力する演算器と、
   前記投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて焦点距離を変更しながら、前記演算器から出力される前記画像のコントラスト値をしきい値と比較し、該しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の前記初期位置からの前記光学系の移動時間を記録する制御部と、を有し、
   前記制御部は、得られた複数の前記移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間とすることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記制御部は、前記コントラスト値が最も大きい時に最も重く、該最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽く設定された重み係数を、得られた前記移動時間に積算して平均を求め、合焦点への移動時間を算出することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
3. 投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて、焦点距離を変更しながらスクリーン上に画像を投影する画像投影工程と、
   前記スクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、該受光素子から出力される受光量に応じた電気信号に基づいて演算を行い、前記画像のコントラスト値を所定時間毎に出力するコントラスト値算出工程と、
   前記コントラスト値算出工程により求められた前記画像のコントラスト値をしきい値と比較し、該しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の前記初期位置からの前記光学系の移動時間を記録するしきい値比較工程と、
   前記しきい値比較工程で得られた複数の前記移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間を算出する平均値算出工程と、
   を有することを特徴とするプロジェクタの焦点調節方法。
4. 前記平均値算出工程は、
   前記コントラスト値が最も大きい時に最も重く、該最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽く設定された重み係数を、得られた前記移動時間に積算して平均を求め、合焦点への移動時間を算出することを特徴とする請求項３記載のプロジェクタの焦点調節方法。
5. 投影装置の光学系を初期位置から一定時間移動させて、焦点距離を変更しながらスクリーン上に画像を投影する画像投影処理と、
   前記スクリーン上に投影された画像の反射光を受光素子に受光させ、該受光素子から出力される受光量に応じた電気信号に基づいて演算を行い、前記画像のコントラスト値を所定時間毎に出力するコントラスト値算出処理と、
   前記コントラスト値算出処理により求められた前記画像のコントラスト値をしきい値と比較し、該しきい値よりも値の大きいコントラスト値が得られた時の前記初期位置からの前記光学系の移動時間を記録するしきい値比較処理と、
   前記しきい値比較処理で得られた複数の前記移動時間の平均を求めて合焦点への移動時間を算出する平均値算出処理と、
   を実行することを特徴とするプロジェクタの焦点調節プログラム。
6. 前記平均値算出処理は、
   前記コントラスト値が最も大きい時に最も重く、該最大のコントラスト値が得られた時の移動時間から時間的に離れるに従って軽く設定された重み係数を、得られた前記移動時間に積算して平均を求め、合焦点への移動時間を算出することを特徴とする請求項５記載のプロジェクタの焦点調節プログラム。

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