JP2005143043A - Projector and focus detecting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリーン上に投影される画像の焦点合わせを行うプロジェクタ装置及びその焦点検出方法に関する。 The present invention relates to a projector apparatus that focuses an image projected on a screen and a focus detection method thereof.
プロジェクタ装置においては、スクリーン上に投影される画像の焦点合わせを精度よく行うことが、プロジェクタ装置の利便性を高めるために望まれている。 In a projector device, it is desired to accurately focus an image projected on a screen in order to improve the convenience of the projector device.
画像の焦点を合わせる方法の1つとして、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。 Focusing on the fact that the contrast value of the image signal corresponds to the definition of the reproduced image as one method of focusing the image, the position of the projection lens matches the in-focus position so that the contrast value is maximized An automatic focusing method is known.
特許文献1の撮像装置に開示された自動焦点調節方法について、以下に説明する。特許文献1の撮像装置は、図16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。
The automatic focus adjustment method disclosed in the imaging apparatus of
焦点距離が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。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。
The focus lens 102 that forms the subject image on the
一般的に、投影レンズには焦点深度(ピントが多少ずれていても像がはっきりと見える範囲)があるため、プロジェクタ装置とスクリーンとの距離が長くなる程焦点深度が深く、すなわち焦点の合う範囲が広くなる。逆に、プロジェクタ装置とスクリーンとの距離が短くなると焦点深度が浅く、すなわち焦点の合う範囲が狭くなる。これにより、スクリーンまでの距離が長い場合には、投影レンズ位置がコントラスト値のピーク位置から少しだけずれていても投影画像の焦点は合い、逆にスクリーンまでの距離が短い場合には、投影レンズ位置がコントラスト値のピーク位置から少しでもずれると投影画像の焦点は合わなくなる。 In general, since the projection lens has a depth of focus (a range in which an image can be clearly seen even if the focus is slightly shifted), the depth of focus increases as the distance between the projector device and the screen increases, that is, the in-focus range. Becomes wider. Conversely, when the distance between the projector device and the screen is shortened, the depth of focus is shallow, that is, the in-focus range is narrowed. As a result, when the distance to the screen is long, the projected image is focused even if the projection lens position is slightly shifted from the peak position of the contrast value. Conversely, when the distance to the screen is short, the projection lens If the position is slightly deviated from the peak position of the contrast value, the projected image is not focused.
従って、従来技術においては、焦点合わせのために投影レンズの焦点距離を連続的に変化させても、投影レンズを移動させる間隔(以下、ステップ幅という)や、スクリーンからの反射光を受光する受光素子からセンサデータを取得する間隔(以下、サンプリング間隔という)をスクリーンまでの距離に応じて適切に設定しなければ、コントラスト値のピーク位置を正確に検出できなかったり、ピーク位置の検出に時間がかかり過ぎるという問題が生じる。 Therefore, in the prior art, even if the focal length of the projection lens is continuously changed for focusing, an interval for moving the projection lens (hereinafter referred to as a step width) and light reception for receiving reflected light from the screen. If the interval for acquiring sensor data from the element (hereinafter referred to as sampling interval) is not set appropriately according to the distance to the screen, the peak position of the contrast value cannot be detected accurately, or the time to detect the peak position The problem of taking too much arises.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、投影画像の焦点合わせをスクリーンまでの距離が短い場合には正確に、またスクリーンまでの距離が長い場合には短時間で行なうことができるプロジェクタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can perform projection image focusing accurately when the distance to the screen is short, and in a short time when the distance to the screen is long. An object is to provide an apparatus.
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装置は、投影レンズ光学系を所定の移動間隔で移動させながらスクリーンに投影された画像の反射光を受光素子で受光し、前記受光素子の出力信号を所定の取得間隔で取得し、前記出力信号に基づいて前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する焦点検出処理を行うプロジェクタ装置であって、測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を設定し、設定した間隔で前記焦点検出処理を行い前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う合焦位置を特定する制御手段を有することを特徴としている。
In order to achieve this object, the projector device according to
請求項1記載の発明は、測距したスクリーンまでの測距データに基づいて投影レンズ光学系の移動間隔と受光素子の出力信号を取得する間隔との少なくとも一方を設定し、設定した間隔で焦点検出処理を行い投影レンズ光学系の焦点がスクリーンに合う合焦位置を特定している。画像を投影するスクリーンまでの距離に応じて焦点深度、すなわち投影画像の焦点が合う範囲も変わる。従って、スクリーンまでの距離に応じて移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を変更することで、投影レンズ光学系の焦点がスクリーンに合う合焦位置の特定を効率的に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, at least one of the movement interval of the projection lens optical system and the interval for obtaining the output signal of the light receiving element is set based on the distance measurement data up to the screen, and the focus is set at the set interval. A detection process is performed to identify the in-focus position where the projection lens optical system is focused on the screen. The depth of focus, that is, the range in which the projected image is in focus, varies depending on the distance to the screen on which the image is projected. Therefore, by changing at least one of the movement interval and the acquisition interval according to the distance to the screen, it is possible to efficiently specify the in-focus position where the projection lens optical system is focused on the screen.
請求項2記載のプロジェクタ装置は、投影レンズ光学系を所定の移動間隔で移動させながらスクリーンに投影された画像の反射光を受光素子で受光し、前記受光素子の出力信号を所定の取得間隔で取得し、前記出力信号に基づいて前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する焦点検出処理を行うプロジェクタ装置であって、測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を設定し、前記焦点検出処理により特定した合焦点の前後の所定範囲内で前記投影レンズ光学系を移動させて前記焦点検出処理を再度行い、前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する制御手段を有することを特徴としている。
The projector device according to
請求項2記載の発明は、焦点検出処理により特定した合焦点の前後の所定範囲内で投影レンズ光学系を移動させて焦点検出処理を再度行う。このとき、投影レンズ光学系の移動間隔と受光素子の出力信号を取得する間隔との少なくとも一方を測距データに基づいて設定する。画像を投影するスクリーンまでの距離に応じて焦点深度、すなわち投影画像の焦点が合う範囲も変わるため、移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を測距データに対応した値に設定することで、合焦位置の特定を効率的に行うことができる。また、最初の焦点検出処理で合焦点のおおまかな位置を求め、この合焦位置の前後の所定範囲内に限定して2度目の詳細な焦点検出処理を行うことにより、合焦位置の検出精度を高めることができると共に2度目の詳細な焦点検出処理にかかる時間を短縮することができる。 According to the second aspect of the invention, the focus detection process is performed again by moving the projection lens optical system within a predetermined range before and after the in-focus point specified by the focus detection process. At this time, at least one of the movement interval of the projection lens optical system and the interval for acquiring the output signal of the light receiving element is set based on the distance measurement data. Since the depth of focus, that is, the range in which the projected image is focused, changes depending on the distance to the screen on which the image is projected, setting at least one of the movement interval and the acquisition interval to a value corresponding to the distance measurement data The focal position can be identified efficiently. In addition, the approximate position of the in-focus position is obtained in the first focus detection process, and the second detailed focus detection process is performed only within a predetermined range before and after the in-focus position, thereby detecting the in-focus position detection accuracy. As well as the time required for the second detailed focus detection process.
請求項3記載のプロジェクタ装置は、請求項1または2記載のプロジェクタ装置において、前記制御手段は、前記測距データをしきい値と比較し、該しきい値よりも測距データが大きい場合には、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を基準値よりも長く設定し、前記しきい値よりも前記測距データが小さい場合には、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を前記基準値よりも短く設定することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the projector device according to the first or second aspect, the control means compares the distance measurement data with a threshold value, and the distance measurement data is larger than the threshold value. Sets at least one of the movement interval and the acquisition interval to be longer than a reference value, and if the distance measurement data is smaller than the threshold value, sets at least one of the movement interval and the acquisition interval. It is characterized in that it is set shorter than the reference value.
請求項3記載の発明は、しきい値を設けて、このしきい値よりも測距データが大きい場合には、投影レンズ光学系の移動間隔と受光素子の出力信号を取得する間隔との少なくとも一方を基準値よりも長く設定する。また、しきい値が測距データよりも大きい場合には、移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を基準値よりも短くする。スクリーンまでの距離が長い場合には、焦点深度は深くなり投影画像の焦点が合う範囲も広くなる。このため、移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を基準値より長く設定しても、合焦点を検出できないといった問題が生じることがない。また、移動間隔や取得間隔が長く設定されているので、合焦点検出の時間を短縮することができる。反対に、スクリーンまでの距離が短い場合には、焦点深度は浅くなり投影画像の焦点が合う範囲が狭くなる。このため、移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を基準値よりも短く設定することで、詳細な検出を行い合焦点を正確に検出することが可能となる。 According to a third aspect of the present invention, when a threshold value is provided and the distance measurement data is larger than the threshold value, at least a movement interval of the projection lens optical system and an interval at which the output signal of the light receiving element is acquired. One is set longer than the reference value. When the threshold is larger than the distance measurement data, at least one of the movement interval and the acquisition interval is made shorter than the reference value. When the distance to the screen is long, the depth of focus becomes deep and the range in which the projected image is focused becomes wide. For this reason, even if at least one of the movement interval and the acquisition interval is set longer than the reference value, the problem that the in-focus point cannot be detected does not occur. In addition, since the movement interval and the acquisition interval are set to be long, it is possible to shorten the time for detecting the in-focus point. On the contrary, when the distance to the screen is short, the depth of focus becomes shallow and the range in which the projected image is focused becomes narrow. For this reason, by setting at least one of the movement interval and the acquisition interval to be shorter than the reference value, it is possible to perform detailed detection and accurately detect the focal point.
請求項4記載の焦点検出方法は、投影レンズ光学系を所定の移動間隔で移動させながらスクリーンに投影された画像の反射光を受光素子で受光し、前記出力信号を所定の取得間隔で取得し、前記出力信号に基づいて前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する焦点検出方法であって、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方は、測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて設定された間隔であることを特徴としている。
The focus detection method according to
請求項4記載の発明は、測距したスクリーンまでの測距データに基づいて、投影レンズ光学系の移動間隔と受光素子の出力信号を取得する間隔との少なくとも一方を設定し、投影レンズ光学系の焦点がスクリーンに合う位置を特定している。画像を投影するスクリーンまでの距離に応じて焦点深度、すなわち投影画像の焦点が合う範囲も変わる。従って、スクリーンまでの距離に応じて移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を変更することで、投影レンズ光学系の焦点がスクリーンに合う合焦位置の特定を効率的に行うことができる。 According to a fourth aspect of the present invention, at least one of the movement interval of the projection lens optical system and the interval at which the output signal of the light receiving element is acquired is set based on the distance measurement data up to the screen, and the projection lens optical system The position where the focus is on the screen is specified. The depth of focus, that is, the range in which the projected image is in focus, varies depending on the distance to the screen on which the image is projected. Therefore, by changing at least one of the movement interval and the acquisition interval according to the distance to the screen, it is possible to efficiently specify the in-focus position where the projection lens optical system is focused on the screen.
請求項5記載の焦点検出方法は、投影レンズ光学系を所定の移動間隔で移動させながらスクリーンに投影された画像の反射光を受光素子で受光し、前記受光素子の出力信号を所定の取得間隔で取得し、前記出力信号に基づいて前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する第1の焦点検出工程と、測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を設定し、前記焦点検出処理により特定した合焦点の前後の所定範囲内で前記投影レンズ光学系を移動させて前記焦点検出処理を再度行い、前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する第2の焦点検出工程と、を有することを特徴としている。
The focus detection method according to
請求項5記載の発明は、第1の焦点検出工程で特定した合焦点の前後の所定範囲内で投影レンズ光学系を移動させて第2の焦点検出工程を行う。このとき、投影レンズ光学系の移動間隔と受光素子の出力信号を取得する間隔との少なくとも一方を測距データに基づいて設定する。画像を投影するスクリーンまでの距離に応じて焦点深度、すなわち投影画像の焦点が合う範囲も変わるため、スクリーンまでの距離に応じて移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を変更することで、合焦位置の特定を効率的に行うことができる。また、第1の焦点検出工程で合焦点のおおまかな位置を求め、この合焦位置の前後の所定範囲内に限定して第2の焦点検出工程を実行することにより、合焦位置の検出精度を高めることができると共に第2の焦点検出工程にかかる時間を短縮することができる。
The invention according to
請求項6記載の焦点検出方法は、請求項4または5記載の焦点検出方法において、前記しきい値よりも測距データが大きい場合には、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を基準値よりも長く設定し、前記しきい値よりも前記測距データが小さい場合には、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を前記基準値よりも短く設定することを特徴としている。
The focus detection method according to claim 6 is the focus detection method according to
請求項6記載の発明は、しきい値よりも測距データが大きい場合には、投影レンズ光学系の移動間隔と受光素子の出力信号を取得する間隔との少なくとも一方を基準値よりも長く設定する。また、しきい値が測距データよりも大きい場合には、移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を基準値よりも短くする。スクリーンまでの距離が長い場合には、焦点深度は深くなり投影画像の焦点が合う範囲も広くなる。このため、移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を基準値より長く設定しても、合焦点を検出できないといった問題を生じることがない。また、移動間隔や取得間隔が長く設定されているので、合焦点検出の時間を短縮することができる。反対に、スクリーンまでの距離が短い場合には、焦点深度は浅くなり投影画像の焦点が合う範囲が狭くなる。このため、移動間隔と取得間隔との少なくとも一方を基準値よりも短く設定することで、詳細な検出を行い合焦点を正確に検出することが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the distance measurement data is larger than the threshold value, at least one of the movement interval of the projection lens optical system and the interval of acquiring the output signal of the light receiving element is set longer than the reference value To do. When the threshold is larger than the distance measurement data, at least one of the movement interval and the acquisition interval is made shorter than the reference value. When the distance to the screen is long, the depth of focus becomes deep and the range in which the projected image is focused becomes wide. For this reason, even if at least one of the movement interval and the acquisition interval is set longer than the reference value, there is no problem that the focal point cannot be detected. In addition, since the movement interval and the acquisition interval are set to be long, it is possible to shorten the time for detecting the in-focus point. On the contrary, when the distance to the screen is short, the depth of focus becomes shallow and the range in which the projected image is focused becomes narrow. For this reason, by setting at least one of the movement interval and the acquisition interval to be shorter than the reference value, it is possible to perform detailed detection and accurately detect the focal point.
本発明によれば、投影画像の焦点合わせをスクリーンまでの距離が短い場合には正確に、またスクリーンまでの距離が長い場合には短時間で行なうことができるプロジェクタ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a projector apparatus that can accurately perform projection image focusing when the distance to the screen is short and in a short time when the distance to the screen is long.
次に、添付図面を参照しながら本発明の最良の実施例を説明する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図1を参照しながら本実施例のプロジェクタ装置2の構成について説明する。図1に示されるように本実施例のプロジェクタ装置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、投影画像の焦点位置を判定するためのコントラスト値を算出する自動焦点検出装置20と、プロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離をスクリーン1の左右方向(水平方向)の複数ポイントで測距する第1ライン型パッシブ測距装置30と、同じくプロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離をスクリーン1の上下方向(垂直方向)の複数ポイントで測距する第2ライン型パッシブ測距装置40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、スクリーン1に投影する表示データを出力する投影画像生成部6と、投影レンズ光学系8へ表示データを出力する表示駆動部7と、表示駆動部7により出力された表示データをスクリーン1上に投影する投影レンズ光学系8と、投影レンズ光学系8の焦点距離を変更するために、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9と、プロジェクタ装置2の構成に必要なデータや命令を記憶したメモリ部10と、これら各部を制御する制御回路5とを有している。
First, the configuration of the
自動焦点検出装置20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(センサデータ)に演算を行い、画像のコントラスト値を算出する演算部22とを有している。本実施例では、受光センサ21としてCCDラインセンサを適用している。
The automatic
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(センサデータ)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。
The
画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値は、図3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、投影レンズ光学系8により撮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)を求める(以下、この方法を山登りオートフォーカスと呼ぶ)。
As shown in FIG. 3, the contrast value appearing in the high-frequency component of the image signal 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. . Using this characteristic, the position (focus position) of the projection lens optical system 8 when an image photographed by the projection lens optical system 8 forms an image on the
図4には、図1に示したプロジェクタ装置2を正面から見た構成図が示されている。プロジェクタ装置2の正面には投影レンズが設けられている。投影レンズは投影レンズ光学系(コンデンサレンズを含んでいてもよい)8に含まれ、投影レンズを介してスクリーン1上へ画像が投影される。
FIG. 4 shows a configuration diagram of the
図4に示されるように第1ライン型パッシブ測距装置30は、プロジェクタ装置2の正面を構成する平面上で、水平方向に基線長aだけ離間して配置された一対のレンズ31a及び31bを備えた撮像部31を有している。同様に第2ライン型パッシブ測距装置40は、図4に示されるようにプロジェクタ装置2の正面を構成する平面上で、垂直方向に基線長bだけ離間して配置された一対のレンズ41a及び41bを備えた撮像部41を有している。なお、本実施例では、図4に示されるように撮像部31の基線長aに平行する方向をプロジェクタ装置2の第1基準方向と呼ぶ。また、撮像部41の基線長bに平行する方向をプロジェクタ装置2の第2基準方向と呼ぶ。第1ライン型パッシブ測距装置30は、図5(A)に示すように第1基準方向(プロジェクタ装置2の水平方向)に対するスクリーン1の傾斜角度θ1を算出するために、スクリーン1の水平方向の複数の測距位置までの距離を測距する。第2ライン型パッシブ測距装置40は、図5(B)に示すように第2基準方向(プロジェクタ装置2の垂直方向)に対するスクリーン1の傾斜角度θ2を算出するために、スクリーン1の垂直方向の複数の測距位置までの距離を測距する。なお、図5(A)には、プロジェクタ装置2及びスクリーン1を上から見た上面図が示され、図5(B)には、プロジェクタ装置2及びスクリーン1を側方から見た側面図が示されている。
As shown in FIG. 4, the first line type passive
図6を参照しながら撮像部31の構成について説明する。外部から入射した光を受光するレンズ31aの下には、焦点距離fだけ離間されてラインセンサ31cが配置されている。またレンズ31bの下には、焦点距離fだけ離間されてラインセンサ31dが配置されている。これらのラインセンサ31c,31dは、直線状に配列された複数の光検出素子を有する一対のラインCCDまたはその他のライン型撮像素子からなる。撮像部31は、レンズ31a及び31bを介してラインセンサ31c及び31d上に結像した画像について、図示しない出力部を介して画像の光量に応じた電気信号を直列的に出力する。なお、撮像部41の構成は撮像部31と同様であるため説明を省略する。
The configuration of the
演算部32は、ラインセンサ31c,31dから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算する。演算部42も同様にラインセンサ41c,41dから出力される一対の画像信号のうちの少なくとも一方の画像信号を、所定のシフト範囲に渡って順次シフトさせながら相関値を演算し、この相関値に基づいて測定対象までの距離を演算する。
The
制御回路5は、出力される投影画像のコントラスト値を自動焦点検出装置20から受け取って、投影レンズ光学系8の焦点がスクリーンに合う位置(合焦位置)を特定する。また、第1ライン型パッシブ測距装置30の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置2の第1基準方向に対するスクリーン1の傾斜角度を算出する。同様に第2ライン型パッシブ測距装置40の測距演算結果に基づき、プロジェクタ装置2の第2基準方向に対するスクリーン1の傾斜角度を算出する。これらの傾斜角度情報を基に台形歪みの形状を求め、スクリーン1に投影された画像とは逆の台形歪みを発生するための制御信号を投影画像生成部6に通知する。
The
投影画像生成部6は、外部のパソコン等の画像データ出力部から出力される画像データを入力し、入力した画像データを表示用データに変換して表示駆動部7に出力する。 The projection image generation unit 6 receives image data output from an image data output unit such as an external personal computer, converts the input image data into display data, and outputs the display data to the display drive unit 7.
表示駆動部7は、画像歪み補正部として機能し、制御回路5が算出した第1基準方向および第2基準方向に対する傾斜角に基づき、不図示の投影レンズとしてのコンデンサレンズを含む投影レンズ光学系8を調整して、投影画像の台形歪みを補正する。また、表示駆動部7は、不図示の投影レンズのピント調整を自動的に行うオートフォーカス手段として機能する。投影レンズ光学系8は、所定の映像光をスクリーン1上に投影する。
The display drive unit 7 functions as an image distortion correction unit, and based on the tilt angles with respect to the first reference direction and the second reference direction calculated by the
次に、図6を参照しながら第1パッシブ測距装置(外光三角測距方式)30の動作原理を説明する。図6は、第1ライン型パッシブ測距装置30によりスクリーン1までの距離を測距する様子を示した図である。なお、第2ライン型パッシブ測距装置40の動作原理も第1ライン型パッシブ測距装置30と同様であるため説明を省略する。
Next, the operation principle of the first passive distance measuring device (external light triangular distance measuring method) 30 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the distance to the
図6(a)において、一対のレンズ31a及び31bが、プロジェクタ装置2の正面を構成する平面上に水平方向に延びた所定の基線長aだけ離間して配置されている。プロジェクタ装置2の正面を構成する平面の下には、これら一対のレンズ31a及び31bからそれらの焦点距離fだけそれぞれ離間され、基線長a方向に延びた一対のラインセンサ31c及び31dが配置されている。ラインセンサ31c及び31dは、その中央部分がそれぞれレンズ31a及び31bの光軸31ax及び31bx上にほぼ位置するように配置されている。これらラインセンサ31c及び31d上に、それぞれ対応するレンズ31a及び31bを介して距離測定(測距)対象のスクリーン1上のある位置の画像Tが結像される。図6(a)においては、スクリーン1上の測定位置Tが、異なる方向の光路A及びBを通って、それぞれのレンズ31a及び31bを介して、ラインセンサ31c及び31d上に結像されている。
In FIG. 6A, a pair of
測定位置Tが無限遠の位置に存在すると仮定した場合、一対のレンズ31a及び31bから焦点距離fにあるラインセンサ31c及び31d上には、測定位置Tがレンズ31a及び31bのそれぞれの光軸31ax及び31bxと交差する基準位置31cx及び31dxに結像されることになる。ここで測定位置Tが無限遠位置からレンズ31aの光軸31ax上の方向Aに沿って近づき、図6(a)の位置、すなわち、レンズ31aからスクリーン2までの距離LCに達すると、測定位置Tはラインセンサ31c上においては、基準位置31cx上に結像されたままであるが、ラインセンサ31d上においては、レンズ31bにより基準位置31dxから位相差(ずれ量)αだけずれた位置に結像される。
Assuming that the measurement position T exists at an infinite position, the measurement position T is located on the
このとき、三角測距の原理から測定位置Tまでの距離LCは、LC=af/αで求められる。ここで、基線長aと焦点距離fは予め知られている既知の値であり、ラインセンサ31d上の基準位置31dxからの位相差(ずれ量)αを検出すれば、距離LCを測定できる。すなわち、スクリーン1までの距離を検出できる。これが外光三角測距のパッシブ型ラインセンサ測距装置の動作原理である。位相差(ずれ量)αの検出及びLC=af/αの演算は、図1で示した演算部32で実行される。
At this time, the distance LC from the principle of triangulation to the measurement position T is obtained by LC = af / α. Here, the base line length a and the focal length f are known values known in advance, and the distance LC can be measured by detecting the phase difference (shift amount) α from the reference position 31dx on the
ラインセンサ31dの基準位置31dxからの位相差(ずれ量)αの検出は、一対のラインセンサ31c及び31dから出力される一対の画像データ信号列IL及びIRからそれぞれ抽出した部分画像データ群iLm及びiRnについて、演算部32が相関演算を行なうことにより検出する。
Detection of the phase difference (shift amount) α from the reference position 31dx of the
上記相関演算の概略を説明する。図6(b)に示すように、相関演算は、部分画像データ群iLm及びiRnを互いに重ねた時に最も一致度が高くなる領域を、重ね合わせる部分画像データ群iLm及びiRnをラインセンサ31c及び31d上で相対的にずらしながら検出していく演算である。図6(b)においては、一方のラインセンサ31cからの部分画像データ群iLmを基準位置31cxに位置を固定して、基準部として使用する。他方のラインセンサ31dからの部分画像データ群iRnは参照部として位置を一画素ずつずらして行き、基準部と最も一致度の高い部分画像データ群iRnを探す。最も一致度の高い部分画像データ群iRnを発生するラインセンサ31d上の位置とそのラインセンサ31dの基準位置31dxと間の間隔が位相差(ずれ量)αである。
An outline of the correlation calculation will be described. As shown in FIG. 6B, the correlation calculation is performed by using the
ラインセンサ31c及び31dの各々は、所定数の光検出素子(画素)を所定長の直線上に配列した一対のラインCCDで構成されているから、位相差(ずれ量)αは、部分画像データ群iRnの画像データ信号列IR内の画素位置と画素ピッチから容易に求めることができる。このようにして、レンズ31aの光軸31axと同じ方向Aにある測定位置Tまでの距離LCを、位相差(ずれ量)αを検出することにより測定できる。
Since each of the
本実施例のプロジェクタ装置2は、山登りオートフォーカスにより投影レンズ光学系8の焦点がスクリーンに合う合焦位置を特定する。しかしながら投影レンズは、図7に示されるようにプロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離が短くなるほど焦点深度が浅くなり、また長くなるほど焦点深度が深くなるという性質を有している。
The
従って、山登りオートフォーカスでは、演算部22がコントラスト値を算出するために受光センサ21のセンサデータを取得する取得間隔(以下、サンプリング間隔という)や、投影レンズ光学系8を光軸方向に移動させる移動間隔(以下、ステップ幅という)をスクリーンまでの距離に応じて適切に設定しないと、合焦位置の検出時間が長くなってしまったり、合焦位置を正確に検出できないといった問題が生じる。たとえば、スクリーン1までの距離が短い場合、図7(A)に示されるように焦点深度が浅いので、投影レンズ光学系8を移動させるステップ幅が広いとコントラスト値のピーク位置を正確に検出することができない。また、スクリーン1までの距離が長い場合、図7(B)に示されるように焦点深度が深いので、ステップ幅を狭くして測定間隔を短くしなくてもコントラスト値のピーク位置を容易に検出することができる。したがって、ステップ幅を小さいままにしてコントラスト値の測定を行っていると、無駄な測定時間が発生し、測定時間が長くなるという問題がある。
Accordingly, in the hill-climbing autofocus, the
このため、本実施例のプロジェクタ装置2は、第1ライン型パッシブ測距装置30と第2ライン型パッシブ測距装置40の少なくとも一方によりプロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離を測距する。得られた測距データ、すなわちスクリーン1までの距離に基づいて、投影レンズ光学系8の移動間隔であるステップ幅や、受光センサ21から出力されるセンサデータのサンプリング間隔を最適な値に設定することで、合焦点の検出をより効率的に行う。
For this reason, the
次に、図8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。なお、本手順では、測距データに応じて投影レンズ光学系8のステップ幅を調整する場合について説明するが、センサデータのサンプリング間隔を調整する場合であっても同様の手順で実現することができる。まず、第1ライン型パッシブ測距装置30と第2ライン型パッシブ測距装置40のいずれか一方、または両方によりプロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離を測距する(ステップS1)。本実施例では、測距装置としてスクリーン1の傾きを求めて台形歪みを補正するための第1ライン型パッシブ測距装置30、第2ライン型パッシブ測距装置40を用いているが、他のパッシブまたはアクティブ測距装置を別途設けてもよい。
Next, the operation procedure of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In this procedure, the case where the step width of the projection lens optical system 8 is adjusted according to the distance measurement data will be described. However, even if the sampling interval of the sensor data is adjusted, the same procedure can be used. it can. First, the distance from the
次に、測距装置によりスクリーン1までの距離が測距されると、制御回路5は測距データを予め設定された基準値と比較する(ステップS2)。測距データが基準値よりも大きい場合には(ステップS2/YES)、次に行う山登りオートフォーカスのステップ幅をAに設定する。また、測距データが基準値よりも小さい場合には(ステップS2/NO)、山登りオートフォーカスのステップ幅をBに設定する(ステップS4)。ステップ幅Aは、ステップ幅Bよりも大きく設定されているので、スクリーンまでの距離が短い場合には、投影レンズ光学系8の移動間隔を短くして詳細な測定を行うことができる。また、スクリーンまでの距離が長い場合には、投影レンズ光学系8の移動間隔を長くして測定時間を短縮させることができる。
Next, when the distance to the
設定されたステップ幅で投影レンズ光学系8を移動させながらスクリーン1上に画像を投影し、山登りオートフォーカスを行う(ステップS5)。山登りオートフォーカスの詳細について図9に示されたフローチャートを参照しながら説明する。山登りオートフォーカスは、投影レンズ光学系8を図3に示す初期位置から最近位置まで移動させながら画像パターンをスクリーン1に投影する。この画像パターンの反射光を受光センサ21で受光してコントラスト値を求め、測定されたコントラスト値を比較して値が最も大きい位置(Max_cont)へ投影レンズ光学系8を移動させる焦点検出方法である。なお、初期位置とは、投影レンズ光学系8の焦点距離が無限遠となる位置であり、最近位置とは投影レンズ光学系8の焦点距離が最も近くなる位置である。
An image is projected on the
まず、光学系駆動部9により投影レンズ光学系8が初期位置に駆動され、計測結果を記憶するメモリ部10の領域が初期化される(ステップS10)。初期化される情報としては、自動焦点検出装置20で算出されるコントラスト値(cont)と、算出されたコントラスト値の中で値が最大となるコントラスト値(Max_cont)と、初期位置からMax_cont位置までのステップ数の情報などが挙げられる。
First, the projection lens optical system 8 is driven to the initial position by the optical system drive unit 9, and the area of the
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上に投影する(ステップS11)。
Next, an image pattern for autofocus suitable for automatic focus adjustment stored in advance in the
次に、ステッピングモータ等の光学系駆動部9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)からステップS3またはS4で設定したステップ幅で移動させる(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S12)。受光センサ21は受光した反射光量に応じた電気信号(センサデータ)を後段の演算部22に出力する(ステップS13)。受光センサ21からの電気信号(センサデータ)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S14)、画像のコントラスト値(cont)が算出される(ステップS15)。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。
Next, the projection lens optical system 8 is moved from the initial position (position where the focal length is infinite) by the optical system driving unit 9 such as a stepping motor by the step width set in step S3 or S4 (start of feeding). At the same time, the
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、最大のコントラスト値(Max_cont)よりも大きいか否かを判定する。最大のコントラスト値(Max_cont)とは、算出したコントラスト値よりも前に得られたコントラスト値の中で値が最大のものである。もし、算出したコントラスト値(cont)が最大コントラスト値(Max_cont)よりも大きければ(ステップS16/YES)、コントラスト値(cont)を最大コントラスト値(Max_cont)として入れ換え、この位置までのステップ数(初期位置を0として起算したもの)をメモリ部10に登録する(ステップS17)また、算出したコントラスト値が最大コントラスト値(Max_cont)よりも小さい場合には(ステップS16/NO)、このコントラスト値に対する処理を終了する。
The
次に、制御回路5はステッピングモータを駆動するステップ数が、予め設定されたステップ数に達したかどうかを確認する(ステップS18)。投影レンズ光学系8を初期位置から最近位置まで駆動させるためのステップ数は予め決まっているため、現在の駆動ステップ数が、この最近位置までのステップ数に達したかどうかを判定する。達していなければ(ステップS18/NO)、受光センサ21で出力される反射光強度に応じた電気信号からコントラスト値を算出し、最大コントラスト値(Max_cont)と比較する手順を繰り返す。
Next, the
現在の駆動ステップ数が、最近位置までのステップ数に達した場合には(ステップS18/YES)、コントラスト値の測定を終了し、検出したMax_cont位置へ投影レンズ光学系8を移動させる制御を行う(ステップS19)。 When the current number of driving steps reaches the number of steps up to the nearest position (step S18 / YES), the measurement of the contrast value is finished, and control is performed to move the projection lens optical system 8 to the detected Max_cont position. (Step S19).
次に、添付図面を参照しながら本発明の第2実施例を説明する。前記実施例では、始めにパッシブ測距装置を用いてスクリーン1までの距離を測距したが、投影レンズ光学系8の焦点がスクリーン1に合っていない状態では、パッシブ測距装置の測距データの精度が悪くなるので、測距データに基づくステップ幅の調整精度が低下する可能性がある。本実施例では、まず、投影レンズ光学系8をこのレンズの焦点距離が無限遠となる初期位置から焦点距離が最も近い位置となる最近位置まで移動させて1回目の山登りオートフォーカスを行う。この山登りオートフォーカスは、ステップ幅やサンプリング間隔に予め設定された値を用い、大まかな合焦位置を特定するものである。次に、第1ライン型パッシブ測距装置30または第2ライン型パッシブ測距装置40を用いてスクリーン1までの距離を測距する。測距装置により得られた測距データを基準値と比較して、測距データが基準値よりも大きい場合には、次に行う詳細検出のステップ幅をAに設定する。また、測距データが基準値よりも小さい場合には、次に行う詳細検出のステップ幅をBに設定する。A,Bの値は、上述した第1実施例と同様にA>Bに設定されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the above embodiment, the distance to the
また、2回目に行う詳細検出では、図10に示されるように1回目の山登りオートフォーカスで大まかに特定した合焦位置を基準点として、この合焦位置の前後の所定範囲内で投影レンズ光学系8を再度移動させて詳細な測定を行う。スクリーンまで距離がある(測距データが基準値よりも大きい)場合には、1回目の山登りオートフォーカスの時に使用したステップ幅やサンプリング間隔よりも値を大きく(または長く)設定した設定値Aを使用する。また、スクリーン1までの距離が近い(測距データが基準値よりも小さい)場合には、1回目の山登りオートフォーカスの時に使用したステップ幅やサンプリング間隔よりも値を小さく(または短く)設定した設定値Bを使用する。スクリーン1までの距離が長い場合には、焦点深度は深くなり投影画像の焦点が合う範囲も広くなるため、設定値Aを使用しても合焦点を検出できないといった問題が生じることがない。逆にスクリーン1までの距離が短い場合には、焦点深度は浅くなり投影画像の焦点が合う範囲も狭くなるため、設定値Bを使用して詳細な合焦点検出を行う。なお、合焦位置から投影レンズ光学系8を初期位置側に戻す方向を繰り込み方向、合焦位置から投影レンズ光学系8を最近位置に進ませる方向を繰り出し方向と呼ぶ(図10参照)。
Further, in the detailed detection performed at the second time, as shown in FIG. 10, the projection lens optics is used within a predetermined range before and after the in-focus position with the in-focus position roughly specified by the first hill-climbing autofocus as a reference point. The system 8 is moved again to make a detailed measurement. When there is a distance to the screen (the distance measurement data is larger than the reference value), the setting value A that is set larger (or longer) than the step width and sampling interval used during the first hill-climbing autofocus is set. use. In addition, when the distance to the
このように本実施例は、1回目の山登りオートフォーカスで合焦点のおおまかな位置を求め、この合焦位置の前後の所定範囲内に限定して2回目の詳細検出を実行している。従って、合焦位置の検出精度を高めることができると共に2回目の詳細検出にかかる時間を短縮させることができる。また、パッシブ測距よりも先におおまかな山登りオートフォーカスを行うので、より精度の高い測距データを得ることができ、前記実施例よりも高精度にステップ幅を設定可能となる。 As described above, in this embodiment, the approximate position of the in-focus point is obtained by the first hill-climbing autofocus, and the second detail detection is executed only within a predetermined range before and after the in-focus position. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the in-focus position and reduce the time required for the second detailed detection. Further, since rough hill-climbing autofocus is performed prior to passive distance measurement, distance measurement data with higher accuracy can be obtained, and the step width can be set with higher accuracy than in the above-described embodiment.
次に、図11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。まず、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て、山登りオートフォーカスによりおおまかな合焦位置を求める(ステップS20)。山登りオートフォーカスの詳細については、上述した第1実施例で説明済みであるため説明を省略する。次に、第1ライン型パッシブ測距装置30、第2ライン型パッシブ測距装置40の少なくとも一方を用いて、プロジェクタ装置2からスクリーン1までの距離を測距する(ステップS21)。制御回路5は、測距装置からの測距データを予め設定された基準値と比較し、次に行う詳細検出のステップ幅を決定する(ステップ22)。測距データが基準値よりも大きい場合には(ステップS22/YES)、詳細検出のステップ幅をAに設定する。また、測距データが基準値よりも小さい場合には(ステップS22/NO)、詳細検出のステップ幅をBに設定する(ステップS24)。
Next, the operation procedure of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the projection lens optical system 8 is driven from the initial position to the nearest position, and a rough focus position is obtained by hill-climbing autofocus (step S20). Details of the hill-climbing autofocus have already been described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Next, the distance from the
次に、決定したステップ幅で投影レンズ光学系8を移動させて、詳細検出を行う(ステップ25)。詳細検出の手順について図12に示されたフローチャートを参照しながら説明する。投影レンズ光学系8は、1回目の山登りオートフォーカス(ステップS20)で初期位置から最近位置までの駆動が終了すると、コントラスト値が最大となるMax_cont位置(1回目の山登りオートフォーカスで合焦点と判定された位置)に移動させる。このMax_cont位置を基準点として繰り出し方向、及び繰り込み方向の所定の範囲に投影レンズ光学系8を移動させて詳細検出を行う。 Next, the projection lens optical system 8 is moved by the determined step width to perform detailed detection (step 25). The detailed detection procedure will be described with reference to the flowchart shown in FIG. When the driving from the initial position to the nearest position is completed in the first hill-climbing autofocus (step S20), the projection lens optical system 8 determines the Max_cont position where the contrast value is maximum (determined as the focal point in the first hill-climbing autofocus Position). Using the Max_cont position as a reference point, the projection lens optical system 8 is moved to a feeding direction and a predetermined range in the feeding direction to perform detailed detection.
まず、1回目の山登りオートフォーカスで検出したMax_cont位置から、投影レンズ光学系8が所定ステップ数(Ni_max)だけ、最近位置方向へ繰り出される。そして、投影レンズ光学系8が繰り出される際、再度、コントラストデータが測定される(ステップS30)。この繰り出し方向の詳細検出で検出されたコントラスト値の最大値をMax_contIと称する。また、Max_cont位置からこのMax_contIが測定された位置までのステップ数をNipステップとする。 First, from the Max_cont position detected by the first hill-climbing autofocus, the projection lens optical system 8 is advanced toward the nearest position by a predetermined number of steps (Ni_max). Then, when the projection lens optical system 8 is extended, the contrast data is measured again (step S30). The maximum contrast value detected by the detailed detection in the feeding direction is referred to as Max_contI. Further, the number of steps from the Max_cont position to the position where Max_contI is measured is defined as a Nip step.
同様にして、Max_cont位置から、投影レンズ光学系8が所定ステップ数(Nr_max)だけ、無限遠焦点位置方向へ繰り込まれる。そして、投影レンズ光学系8が繰り込まれる際、再度、コントラストデータが測定される(ステップS31)。この繰り込み方向の詳細検出で検出されたコントラスト値の最大値をMax_contRと称する。また、Max_cont位置からこのMax_contRが測定された位置までのステップ数をNrpステップとする。 Similarly, from the Max_cont position, the projection lens optical system 8 is moved toward the infinity focal position by a predetermined number of steps (Nr_max). Then, when the projection lens optical system 8 is retracted, contrast data is measured again (step S31). The maximum contrast value detected by the detailed detection in the retraction direction is referred to as Max_contR. Further, the number of steps from the Max_cont position to the position where Max_contR is measured is defined as an Nrp step.
繰り出し方向の詳細検出で検出した最大コントラスト値(Max_contI)と、繰り込み方向の詳細検出で検出した最大コントラスト値(Max_contR)とを比較して(ステップS32)、より大きいコントラスト値を測定した位置へ投影レンズ光学系8が移動される(Nipステップ繰り出し、又はNrpステップ繰り込み)(ステップS33、またはステップS34)。 The maximum contrast value (Max_contI) detected by the detailed detection in the feeding direction is compared with the maximum contrast value (Max_contR) detected by the detailed detection in the feeding direction (step S32), and a larger contrast value is projected to the measured position. The lens optical system 8 is moved (Nip step extension or Nrp step extension) (step S33 or step S34).
次に、上述した繰り出し方向詳細検出(ステップS30)の詳細について図13に示されたフローチャートを参照しながら説明する。まず、初期設定がされて、メモリ部10に記録されるMax_contI、cont、NiP、及びnがゼロにセットされる(ステップS41)。Max_contIは、図10に示す繰り出し方向への詳細測定で、最大のコントラスト値を記録したものである。contは、繰り出し方向への詳細測定で算出されるコントラスト値を記録したものであり、NiPは、コントラスト値が最大の時のステップ数を記録したものである。また、nは、ステッピングモータを駆動するステップ数をカウントするカウンタのカウンタ値である。
Next, details of the above-described feeding direction detail detection (step S30) will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, initialization is performed, and Max_contI, cont, NiP, and n recorded in the
まず、投影レンズ光学系8が、1ステップだけ最近焦点位置方向に繰り出されて、nに1が加えられる(ステップS42)。次に、投影レンズ光学系8からスクリーン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、受光した反射光の受光量に応じた電気信号(センサデータ)が出力される(ステップS43)。この電気信号は演算部22に送られ、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S44)、画像のコントラスト値が算出される(ステップS45)。
First, the projection lens optical system 8 is advanced toward the focal position by one step, and 1 is added to n (step S42). Next, the reflected light of the image projected on the
制御回路5は、演算部22によって算出されたコントラスト値を入力し、このコントラスト値(cont)をMax_contIと比較する(ステップS46)。Max_contIは、先に測定されたコントラスト値の中で値が最大のコントラスト値を記録したものである。もし、contのほうが大きければ(ステップS46/YES)、Max_contIにcontが代入され、NiPにnが代入される(ステップS47)
The
そして、nがNi_max値に達したかどうかが判定される(ステップS48)。Ni_maxは、繰り出し方向の詳細検出の幅を規定するものである。 Then, it is determined whether n has reached the Ni_max value (step S48). Ni_max defines the width of detail detection in the feeding direction.
また、contがMax_contIよりも小さい場合には(ステップS46/NO)、保持したcontに対する処理は行わずに、nが最大繰り出しステップ数Ni_maxに達しているか否かが判定される(ステップS48)。 If cont is smaller than Max_contI (step S46 / NO), it is determined whether n has reached the maximum number of feeding steps Ni_max without performing processing for the held cont (step S48).
n値が最大繰り出しステップ数Ni_maxに達していた場合には(ステップS48/YES)、投影レンズ光学系8をNi_maxだけ初期位置方向に戻し、1回目の山登りオートフォーカスでコントラスト値が最大となったMax_cont位置へ戻す(ステップS49)。 When the n value has reached the maximum extension step number Ni_max (step S48 / YES), the projection lens optical system 8 is returned to the initial position direction by Ni_max, and the contrast value is maximized by the first hill-climbing autofocus. Return to the Max_cont position (step S49).
次に、上述した繰り込み方向詳細検出(ステップS31)の詳細について図14に示されたフローチャートを参照しながら説明する。まず、初期設定がされて、メモリ部10に記録されるMax_contR、cont、NrP、及びnがゼロにセットされる(ステップS51)。Max_contRは、図3に示す繰り込み方向への詳細測定で、最大のコントラスト値を記録したものである。contは、繰り込み方向への詳細測定で算出されるコントラスト値を記録したものであり、NrPは、コントラスト値が最大の時のステップ数を記録したものである。また、nは、ステッピングモータを駆動するステップ数をカウントするカウンタのカウンタ値である。
Next, details of the above-described retraction direction detail detection (step S31) will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, initialization is performed, and Max_contR, cont, NrP, and n recorded in the
まず、投影レンズ光学系8が、1ステップだけ初期位置方向に繰り込まれて、nに1が加えられる(ステップS52)。次に、投影レンズ光学系8からスクリーン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、受光した反射光の受光量に応じた電気信号(センサデータ)が出力される(ステップS53)。この電気信号(センサデータ)は演算部22に送られ、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S54)、画像のコントラスト値が算出される(ステップS55)。
First, the projection lens optical system 8 is moved in the initial position direction by one step, and 1 is added to n (step S52). Next, the reflected light of the image projected on the
制御回路5は、演算部22によって算出されたコントラスト値を入力し、このコントラスト値(cont)をMax_contRと比較する(ステップS56)。Max_contRは、先に測定されたコントラスト値の中で値が最大のコントラスト値を記録したものである。もし、contのほうが大きければ(ステップS56/YES)、Max_contRにcontが代入され、NrPにnが代入される(ステップS57)
The
そして、nがNr_maxに達したかどうかが判定される(ステップS58)。Nr_maxは、繰り込み方向の詳細検出の幅を規定するものである。 Then, it is determined whether n has reached Nr_max (step S58). Nr_max defines the width of detail detection in the retraction direction.
また、contがMax_contRよりも小さい場合には(ステップS56/NO)、保持したcontに対する処理は行わずに、nが最大繰り込みステップ数Nr_maxに達しているか否かが判定される(ステップS58)。 If cont is smaller than Max_contR (step S56 / NO), it is determined whether or not n has reached the maximum number of retraction steps Nr_max without performing processing for the held cont (step S58).
nが最大繰り込みステップ数Nr_maxに達していた場合には(ステップS58/YES)、投影レンズ光学系8をNr_maxだけ最近焦点位置方向に戻し、1回目の山登りオートフォーカスでコントラスト値が最大となったMax_cont位置へ戻す(ステップS59)。 When n has reached the maximum number of retraction steps Nr_max (step S58 / YES), the projection lens optical system 8 is returned to the closest focus position direction by Nr_max, and the contrast value is maximized by the first hill-climbing autofocus. Return to the Max_cont position (step S59).
このようにして算出された繰り出し方向の詳細測定のコントラスト値と、繰り込み方向の詳細測定のコントラスト値とを比較する。比較の結果、コントラスト値が大きかったほうを真の焦点位置として、この焦点位置へ投影レンズ光学系8を移動させる。 The contrast value of the detailed measurement in the feeding direction calculated in this way is compared with the contrast value of the detailed measurement in the feeding direction. As a result of comparison, the projection lens optical system 8 is moved to this focal position, with the one having the larger contrast value as the true focal position.
上述した第1実施例、及び第2実施例では、投影レンズ光学系8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30及び40とを別々に設けていた。
In the first and second embodiments described above, the automatic
本実施例では、図15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30及び40のいずれか一方に第1実施例、第2実施例の自動焦点検出装置20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30及び40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30及び40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30及び40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。
In this embodiment, as shown in FIG. 15, one of the first and second line type passive
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。 As described above, in this embodiment, the focus detection function for detecting the focus position of the projection light is provided in the distance measuring device, so that the number of components can be reduced and the configuration of the projector can be simplified.
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。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述した第2実施例では投影レンズ光学系8を初期位置から最近位置まで駆動して山登りオートフォーカスを行い、合焦位置をおおまかに特定してから2回目の詳細検出を行っているが、このおおまかな合焦位置の特定を、測距装置により測距した測距データに基づいて行ってもよい。この場合、第1ライン型パッシブ測距装置30、第2ライン型パッシブ測距装置40に搭載した一対のラインセンサによりスクリーンまでの距離を位相差検出方法で測距する。得られた測距データに基づいて、投影レンズ光学系8の焦点距離が測距した距離となるように投影レンズ光学系8を光軸方向に移動させる。このような手順で合焦位置を特定しても上述した実施例と同様の効果を得ることができる。なお、一対のラインセンサを用いた位相差検出方法については上述した第1実施例で既に説明を行っているため省略する。
For example, in the second embodiment described above, the projection lens optical system 8 is driven from the initial position to the nearest position, hill-climbing autofocusing is performed, and the in-focus position is roughly specified, and then the second detail detection is performed. The rough focus position may be specified based on distance measurement data measured by the distance measuring device. In this case, the distance to the screen is measured by a phase difference detection method by a pair of line sensors mounted on the first line type passive
また、上述した第1実施例、及び第2実施例では、スクリーン1までの距離に応じて投影レンズ光学系8のステップ幅を調整する手順を説明したが、受光センサ21から出力されるセンサデータを取得するサンプリング間隔を設定しても同様の効果を得ることができる。
In the first and second embodiments described above, the procedure for adjusting the step width of the projection lens optical system 8 according to the distance to the
また、上述した実施例では、光学系駆動部9としてステッピングモータを用い、スクリーン1までの距離に応じてステップ幅を調整したが、光学系駆動部9としてDCモータを用いてもよい。この場合、投影レンズ光学系8を一定速度で駆動させ、スクリーン1までの距離に応じてDCモータの通電時間を調整すれば、上記実施例と同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, a stepping motor is used as the optical system driving unit 9 and the step width is adjusted according to the distance to the
また、上述した実施例において、山登りオートフォーカスの際に投影レンズ光学系8を無限遠位置(初期位置)から最近位置まで駆動したが、最近位置を初期位置として無限遠位置まで駆動してもよい。 In the above-described embodiment, the projection lens optical system 8 is driven from the infinity position (initial position) to the nearest position during hill-climbing autofocus. However, the projection position may be driven to the infinity position using the nearest position as the initial position. .
また、上述した実施例では、基準値を1つだけ設けて測距データと比較しているが、この基準値を複数設けて、測距データとこれらの基準値とを比較するものであってもよい。この場合、測距データの値に応じてより詳細にステップ幅、またはサンプリング間隔を設定することができるので精度の高いオートフォーカス機能を実現することができる。 In the above-described embodiment, only one reference value is provided and compared with distance measurement data. However, a plurality of reference values are provided to compare distance measurement data with these reference values. Also good. In this case, since the step width or the sampling interval can be set in more detail according to the value of the distance measurement data, a highly accurate autofocus function can be realized.
1 スクリーン 2 プロジェクタ装置
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
9 光学系駆動部 10 メモリ部
20 自動焦点検出装置 21 受光センサ
22 演算部 30 第1ライン型パッシブ測距装置
31 撮像部 40 第2ライン型パッシブ測距装置
41 撮像部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を設定し、設定した間隔で前記焦点検出処理を行い前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う合焦位置を特定する制御手段を有することを特徴とするプロジェクタ装置。 The reflected light of the image projected on the screen is received by the light receiving element while moving the projection lens optical system at a predetermined movement interval, and the output signal of the light receiving element is acquired at the predetermined acquisition interval, and based on the output signal A projector apparatus that performs a focus detection process for specifying a position where a focus of the projection lens optical system is aligned with the screen;
Based on distance measurement data up to the screen that has been measured, at least one of the movement interval and the acquisition interval is set, the focus detection process is performed at the set interval, and the focus of the projection lens optical system is applied to the screen. A projector device comprising control means for specifying an in-focus position.
測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を設定し、前記焦点検出処理により特定した合焦点の前後の所定範囲内で前記投影レンズ光学系を移動させて前記焦点検出処理を再度行い、前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する制御手段を有することを特徴とするプロジェクタ装置。 The reflected light of the image projected on the screen is received by the light receiving element while moving the projection lens optical system at a predetermined movement interval, and the output signal of the light receiving element is acquired at the predetermined acquisition interval, and based on the output signal A projector apparatus that performs a focus detection process for specifying a position where a focus of the projection lens optical system is aligned with the screen;
The projection lens optical system is set within a predetermined range before and after the in-focus point specified by the focus detection process by setting at least one of the movement interval and the acquisition interval based on the distance measurement data up to the screen. And a control means for specifying the position where the focal point of the projection lens optical system matches the screen.
前記しきい値よりも前記測距データが小さい場合には、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を前記基準値よりも短く設定することを特徴とする請求項1または2記載のプロジェクタ装置。 The control means compares the distance measurement data with a threshold value, and if the distance measurement data is larger than the threshold value, at least one of the movement interval and the acquisition interval is set longer than a reference value. And
3. The projector device according to claim 1, wherein when the distance measurement data is smaller than the threshold value, at least one of the movement interval and the acquisition interval is set shorter than the reference value. .
前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方は、測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて設定された間隔であることを特徴とする焦点検出方法。 The reflected light of the image projected on the screen is received by the light receiving element while moving the projection lens optical system at a predetermined movement interval, and the output signal of the light receiving element is acquired at the predetermined acquisition interval, and based on the output signal A focus detection method for specifying a position where a focus of the projection lens optical system is aligned with the screen,
At least one of the movement interval and the acquisition interval is an interval set based on distance measurement data up to the screen that has been measured.
測距した前記スクリーンまでの測距データに基づいて、前記移動間隔と前記取得間隔との少なくとも一方を設定し、前記焦点検出処理により特定した合焦点の前後の所定範囲内で前記投影レンズ光学系を移動させて前記焦点検出処理を再度行い、前記投影レンズ光学系の焦点が前記スクリーンに合う位置を特定する第2の焦点検出工程と、を有することを特徴とする焦点検出方法。 The reflected light of the image projected on the screen is received by the light receiving element while moving the projection lens optical system at a predetermined movement interval, and the output signal of the light receiving element is acquired at the predetermined acquisition interval, and based on the output signal A first focus detection step for specifying a position where the projection lens optical system is focused on the screen;
The projection lens optical system is set within a predetermined range before and after the in-focus point specified by the focus detection process by setting at least one of the movement interval and the acquisition interval based on the distance measurement data up to the screen. And a second focus detection step of performing a focus detection process again to specify a position where the focus of the projection lens optical system matches the screen.
前記しきい値よりも前記測距データが小さい場合には、前記移動間隔と、前記取得間隔との少なくとも一方を前記基準値よりも短く設定することを特徴とする請求項4または5記載の焦点検出方法。 If the distance measurement data is larger than the threshold value, set at least one of the movement interval and the acquisition interval longer than a reference value,
6. The focus according to claim 4, wherein when the distance measurement data is smaller than the threshold value, at least one of the movement interval and the acquisition interval is set shorter than the reference value. Detection method.
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- 2003-11-10 JP JP2003380269A patent/JP2005143043A/en active Pending
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