JP2005159425A - 画像投射装置及びそれを有する画像投射システム - Google Patents

Abstract

【課題】 キーストン歪補正を行うとともに投影画面全体にわたりピントの合った投影画像が得られる投影装置及びそれを有する映像システムを得ること。
【解決手段】 被投影画像をスクリーン面上に投射する投影装置において、該スクリーンから該投影装置の所定面までの距離情報を検出する測距部を含む自動合焦手段と、該被投影画像を該スクリーン面に対し斜方向から投射したときの投影画像の歪みを補正するキーストン歪補正手段とを有しており、該自動合焦手段により距離情報を検出するときの該スクリーン面における合焦領域を、該キーストン歪補正手段により投影画面のキーストン歪を補正した後の投影画面に基づいて設定していること。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル等の画像表示素子上に生成された画像を投影装置によりスクリーン面等の被投射面上に投射して拡大表示する画像投射装置及びそれを備えた画像投射システムに関する。

投射光学系を介して液晶パネル等に形成された被投影画像をスクリーン（被投射面）上に拡大表示する投射型の投影装置は、大画面を得ることができるため、会議のプレゼンテーションや観賞会等で利用されている。

このうち、被投影画像をスクリーン面上に斜方向に投影したときに発生するキーストン歪（台形歪）を補正するとともにスクリーン面上への投影像のピント（合焦）調整を自動的に行う自動合焦機構を備えた投影装置（プロジェクタ）が知られている（例えば特許文献１、２、３）。

特許文献１では、画像表示素子上に生成された画像を投射光学系により被投射面上に投射して拡大表示する投射型表示装置において、該被投射面上に投射される画像の歪みに関わる情報を出力する歪み情報出力手段を有し、装置情報に応じて歪みが補正された投射画像を表示することの可能な投射型表示装置を開示している。このとき装置情報の取得方法として、例えば、複数箇所の測距値からスクリーンの傾きを求めたりする事が開示されている。

特許文献２では、プロジェクタの前面にモニターカメラを設けて、プロジェクタから投射したスクリーン上の縦縞や全白などを投射し、これをモニターカメラで撮像して解析し、その結果から、プロジェクタのフォーカス調整、スクリーン枠に合わせたズーミングや位置調整を行い、最終的に台形歪調整を行うようにしたものを開示している。

特許文献３では、投射レンズ近傍に設置したスリットからの光をラインセンサで受光する構成の方向センサにより、投射レンズからスクリーンに投射した画像パターンの方向を視差をもって計測する事で、スクリーンまでの距離を求めたり，前記画像パターンを大きく移動させてスクリーンの端部を検出し、スクリーンの大きさを求めたり、或いは，画像パターンを異なる方向に投射して複数箇所の測距値からスクリーンの傾きを求めたりし、これらの結果から，自動合焦，自動ズーム、投射レンズの自動あおりなどを実現するものを開示している。
特開２０００−０８１５９３号公報 特開２０００−２４１８７４号公報 特開平０９−１９７２４９号公報

特許文献１は、相対位置検出手段によりスクリーンの相対的な傾きを測定するため（例えばカメラやビデオで用いられているような方法で）スクリーン上の複数の距離を測定するとしていて、その結果、最終的に台形歪補正を実施している。特許文献１では、歪補正後の最適ピント位置をどこに設定するか特定していない為に歪補正前に測定した距離情報によってピントを合わせていることとなり、歪補正によって表示されない領域が発生すると最適ピント位置がずれてくる場合があった。

特許文献２は、一連の流れとして、画像パターンをモニターカメラで検出しながら高周波成分が大きくなるようにレンズを駆動し、フォーカス調整をする。その後、ズーミングや台形歪補正をするために、ピント合わせをするスクリーン上の位置が変わることが無く、キーストン補正を実施した際、画面内の最適ピント位置がずれてくる傾向があった。

又、特許文献２では、傾いたスクリーンへの投射状態ではズーミングをすると投射画面或いは画面内の投射画面形状の相似性が崩れるために，或いは正対したスクリーンにおいてさえもキーストン歪補正量を変えたときは投射画面形状が変化してしまうために、画面内の一番良いと思われるピント合わせの位置の変化には応じきれない。

特許文献３は、画像パターンをスクリーン上で移動させて計測するところのスクリーン情報は、スクリーンの大きさに合わせたズーミングのための情報として、或いは、全画面上で同時にピントを最良に出来るレンズあおりの情報として使われるのであって、キーストン歪補正の目的に使われているのではい。又、キーストン歪補正の記載もない。又、特許文献３では画像パターンをスクリーン上で移動させる必要があるのは、それによって、スクリーンの大きさを認知したり、投射レンズとスクリーンの空間的な配置関係を知ることで、スクリーン面上で全画が同時にピントが最良に出来るようにレンズあおりを実施することを目的としている。

本発明は、被投影画像をスクリーン面上に斜方向から投影したときに生ずるキーストン歪を補正した場合であっても、スクリーン面上に投影画像をピント調整を良好に維持しつつ、投影することができる画像投射装置及びそれを有する画像投射システムの提供を目的とする。

請求項１の発明の画像投射装置は、画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
前記投射画像の変形処理を行なう画像変形手段とを備え、
前記合焦手段の合焦領域を、前記画像変形手段による変形量に基づいて設定することを特徴としている。

請求項２の発明の画像投射装置は、画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
前記合焦手段の合焦領域を、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像に基づいて設定することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２の発明において前記合焦手段の合焦領域は、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像における２本の対角線の交点、または、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像の重心位置を含むことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部は、格子パターンまたは十字パターンを含むことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項２の発明において前記合焦手段は、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像の輪郭部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その検出結果に基づいて演算を行ない、その演算結果に基づいて合焦を行なうことを特徴としている。

請求項６の発明の画像投射装置は、画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
前記合焦手段の合焦領域を、前記歪補正手段による歪み補正量に基づいて設定することを特徴としている。

請求項７の発明の画像投射装置は、画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
前記投射画像の変形処理を行なう画像変形手段とを備え、
前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記画像変形手段による変形量に基づいて移動させることを特徴としている。

請求項８の発明の画像投射装置は、画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像に基づいて移動させることを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項８の発明において前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像における２本の対角線の交点近傍、または、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像の重心位置近傍に移動させることを特徴としている。

請求項１０の発明は、請求項８又は９の発明において前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部は、格子パターンまたは十字パターンを含むことを特徴としている。

請求項１１の発明は、請求項８の発明において前記合焦手段は、前記合焦手段の合焦領域とは異なる領域での距離情報を用いて演算を行ない、その演算結果に基づいて合焦を行なうことを特徴としている。
請求項１２の発明の画像投射装置は、画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記歪補正手段による歪み補正量に基づいて移動させることを特徴としている。

請求項１３の発明は、請求項２又は８の発明において前記歪補正手段は、前記被投射面に対する前記画像の投射方向の角度に関する角度情報に基づいて前記投射画像のキーストン歪みを補正することを特徴としている。

請求項１４の発明は、請求項１３の発明において前記歪補正手段は、前記画像の投射画角に関する画角情報にも基づいて前記投射画像のキーストン歪みを補正することを特徴としている。

請求項１５の発明は、請求項２又は８の発明において前記歪補正手段は、前記投射画像のキーストン歪みを補正するための手動操作ボタンを有することを特徴としている。

請求項１６の発明の画像投射システムは、請求項１または７のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置に画像信号を入力する画像信号入力装置とを具備することを特徴としている。

本発明によれば、
・キーストン歪補正後の投射領域内の最適な合焦ポイントに設定し、このポイントに対して投射レンズのピント調整を行うように構成したことにより、従来実施されていなかったキーストン歪補正を行う事によって生ずるピント位置のずれに対応出来るようになり、ＡＦの方式にかかわらず投影装置の投射画面における全面のピント合わせがより正確に、或いは均一になるように最適な自動焦点調節を行える。
・最適な合焦ポイントが容易に決定可能となる。
・キーストン歪補正後の最適な合焦ポイントに向け、自動合焦用のパターンを投射すれば、レンズシャッターカメラで一般的に用いられている位相差ＡＦ方式や、ビデオカメラに一般的に用いられている画像のコントラストを判定しながら合焦するコントラストＡＦ方式、或いは、映画映像によるＡＦプロジェクタに広く適応して合焦の精度を向上させることができる。
・投射領域である４辺形の辺までの投射距離情報をもとに演算によって自動合焦させるようにすれば、投射画面の1辺に、測距可能なある程度以上の明るさをもった投射画面が投射されていれば良く、最適合焦ポイントまでの補正距離を算出によって決定でき、投射映像がＡＦ専用画面に切り替わる必要も無く、ほぼ常時最適なピンと合わせを実現することができる。このためＡＦに関しては、本来の投射映像を用いて実施するので、ＡＦ実施時に画面が切り替わる等の違和感が生じない。
・キーストン歪補正量に応じた投射画面の形状変化に対し，常時ピントを合わせることが可能となり、投射映像の快適な鑑賞が実現される。
・投射画面や表示範囲の変化中も，それに対応して投射パターンを移動させれば，確実に最適位置にピントを合わせることができる。
又測距ポイントを投射画面の下端などの常に測距可能な投射映像が投射されている可能性が高い場所に設定しておけば、投影装置のピント合わせを，通常の投射映像の鑑賞を阻害することなく，ほぼ常時行う事が可能となる。
・キーストン歪補正量を正しく補正することができる。
・キーストン歪補正量に応じた投射画面の形状変化に対し，常時最適なピントを合わせが可能となる。

本発明の画像投射装置（プロジェクタ）の各実施例を図を用いて説明する。

本実施例及び以下の各実施例では、プロジェクタとして透過型液晶プロジェクタ又は、反射型液晶プロジェクタを含む。

本発明の実施例１について図１、図２を用いて説明する。

図１、図２は、本発明の実施例１を示す図である。図１は，プロジェクタ１を水平面Ｈａに対して上向きに設置し、投射画像を水平面Ｈａに対し垂直に設定されたスクリーン４に対して上向きに投射した状態の要部概略図である。図２は，図１に対応したスクリーン４上の投射画像の状態の説明図である。

図１において、ＫＨＳは画像変形手段であり投射画像の変形処理を行う、ここで投射画像の変形処理には、キーストン歪補正の他に、投射画像の拡大表示や縮小表示、投射画像のアスペクト比変換表示などの画像変形処理を含む。画像変形手段の中には、画像３を被投射面４に対し斜め方向から投射した際の投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備えている。

ＡＦＳは合焦手段であり、投射画像の少なくとも一部を用いて被投射面４との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう。

ここで被投射面との距離に関する距離情報には、距離の他に、位相差量や、コントラスト値や、像のぼけ量などを含む。

本実施例では合焦手段ＡＦＳの合焦領域を、画像変形手段ＫＨＳによる変形量に基づいて、著しくは、歪補正手段による歪み歪補正後の投射画像に基づいて、著しくは、歪補正手段による歪み補正量に基づいて設定している。

以下の実施例では、例として投射画像の変形処理として、キーストン歪の変形処理をとり、又、距離情報として距離をとる場合について説明する。

本実施例は、キーストン歪補正機能を有し、キーストン歪補正機能と自動合焦手段を有する投影装置（プロジェクタ）において、キーストン歪補正時におけるスクリーン上のＡＦのための合焦ポイントを、キーストン歪補正後の投射領域内の最適な合焦ポイントに設定する様にし、この合焦ポイントに対して投射レンズのピント調整を行うようにした構成している。

図１、図２において，プロジェクタ１は投射レンズ２と、被投影画像用の液晶パネル（液晶面）３を備えている。投射レンズ２の近傍には投射光の投射方向に向けられた自動合焦（ＡＦ）のための光学センサを含むＡＦ手段ＡＦＳが配置されている。ＡＦ手段ＡＦＳは、スクリーン４上の合焦ポイント（測距領域）から投影装置１の所定面（例えば投射レンズ２）までの距離情報を検出する測距部と測距部からの距離情報に基づいて投射レンズ２の合焦レンズ（フォーカスレンズ）を駆動する合焦駆動部とを有している。又、プロジェクタ１には、キーストン（台形）歪補正機能と、傾斜センサを含むキーストン歪補正手段ＫＨＳが具備されており、必要に応じて投射画面の形状歪を補正することが可能となっている。尚図１、図２ではプロジェクタ１はスクリーン４に対して上向きに投射するように設置されているが下向きでも良い。

Ｃａは、プロジェクタ１が水平面Ｈａに対し水平に設置された場合の水平状態におけるスクリーン４面上における投射レンズ２の光軸を示している。投射領域ＣＰは、スクリーン４上に投射できるプロジェクター４の投射光の範囲を示している。尚、ＣＯは投射範囲ＣＰの対角を結んだ２直線の交点である。

Ａａは、プロジェクター１の上向き投射状態での光軸である。即ち水平面Ｈａに対し上向き角θを持った投射レンズ２の光軸である。点線で示す液晶面投射画角Ａθと液晶面３の投射領域ＡＰはそれぞれ、プロジェクター１の上下方向の投射最大画角とスクリーン４上に投射できる最大範囲を示している。尚、ＡＸは液晶面投射領域ＡＰの重心位置（幾何光学的な重心位置）である。又、実線で示す補正画面投射画角Ｂθと投射領域ＢＰはそれぞれ、前記液晶面３の投射領域ＡＰの台形形状をキーストン歪補正（台形歪補正）した時の、上下方向の投射画角とスクリーン４上に投射された投射領域を示す。ＢＯはキーストン歪補正した時の投射領域ＢＰに対して、ピント合わせを行う際の最適な合焦ポイント（合焦領域、測距領域）、即ち、画面全体に良好なる投射像が得られる合焦ポイントである。そして、この最適な合焦ポイントＢＯは、実施例１では前記キーストン歪補正が正しく行われているため、投射領域ＢＰの４辺形における２本の対角線の交点と一致しており、又、同時に、投射領域ＢＰの重心位置にも一致している。

このように、本実施例では、合焦手段ＡＦＳの合焦領域は、歪補正手段による歪み補正後の投射画像における２本の対角線の交点、または、歪補正手段による歪み補正後の投射画像の重心位置を含んでいる。

次に距離情報を検出するときの、最適な合焦ポイント（合焦領域）として点ＢＯの技術的な意味合いを考える。投射領域ＢＰの対角線の交点や重心や中央のほかの意味付けとして厳密に考えたとき、投射レンズ２の光軸Ａａがスクリーン４に対し角度θ傾いている。この為投射領域ＢＰの上下の各辺ではプロジェクタ１の投射レンズ２からは距離に差が有り、投射領域ＢＰ内の遠点としての上辺ＢＰＵ近傍と近点としての下辺ＢＰＬ近傍とのピントのボケ量を後ボケと前ボケとで同程度に設定するとすれば、より厳密には、図２に示すの中央の位置（点ＡＸ）から僅かに上下方向に適量シフトさせた位置（点ＢＯ）に設定すれば投射領域ＢＰ内全体では更にピントのあった状態を作り出せる事となる。

上記構成においてスクリーン４が本実施例では水平面Ｈａに対し垂直に設定されている。このため、プロジェクタ１がスクリーン４に正対している状態は、プロジェクタ１のキーストン歪補正手段ＫＨＳに具備されている傾斜センサが角度０度を検出する状態として認識されるので、上向き角θを検出した状態（図１）は、同時にプロジェクタ１がスクリーン４に対し正対している状態からの傾き角θを表す事になる。つまり、水平面Ｈａに対し垂直に設定されたスクリーン４に対しては、上向き角θそのものが、プロジェクタ１のスクリーン４に対する正対している状態からの傾き角に等しくなる。今、この上向き角θに加えて、プロジェクタ１が投射している液晶面投射画角Ａθや液晶パネル３に対する投射レンズ２の光軸Ａａの不図示であるシフト量が既知とすると、これらの光学データからキーストン歪補正量をはじめ、補正画面投射画角Ｂθや、キーストン歪補正後の最適な合焦ポイントＢＯの位置（或いは方向）が算出可能となり、この合焦ポイントＢＯにピントを合わせる事が可能となる。

尚、本実施例では、スクリーン４が水平面Ｈａに対し垂直に設定された場合を述べたが、スクリーン４が垂直でない場合にも、スクリーン４の水平面Ｈａからの垂直からの傾き角度θがわかっている場合には、キーストン歪補正手段ＫＨＳの傾斜センサから検出した上向き角θにスクリーン４の水平面Ｈａに対する垂直からの傾き角度を加味して、プロジェクタ１とスクリーン４の相対位置関係を求めることができる。或いは複数のスクリーン上の測距点を光学センサや超音波センサなどを用いた距離情報から直接、プロジェクタ１とスクリーン４の相対位置関係を求めてもよい。

本発明の実施例２について図３を用いて説明する。

実施例２は、プロジェクタ１のＡＦ方式が、実施例１と異なっている。本実施例では、合焦手段ＡＦＳは、歪補正手段による歪み補正後の投射画像の輪郭部を用いて被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その検出結果に基づいて演算を行ない、その演算結果に基づいて合焦を行なっている。即ち、実施例２ではＡＦを行う際にまずプロジェクター１からスクリーン４の下辺ＢＰＬまでの距離ＤＳを測定し、その測距結果に基き自動合焦（ＡＦ）のための最適合焦ポイントＢＯを演算手段で演算して求め、この合焦ポイントＢＯに対して投射レンズ２のピント補正量を求めてピントを合わせる所謂外測ＡＦ方式に特に有効である。又、本実施例は便宜上、プロジェクタ１を水平面Ｈａに対し垂直なスクリーン４に対して上向きに投射した状態を示しているが、実施例１で説明したように、特にスクリーン４が水平面Ｈａに対し垂直に設定されていない場合にも、スクリーン４とプロジェクタ１の相対関係を得るための構成により実現できるので、実施例１と同様に本発明の本質にかかわることではないのでこの点の詳しい説明は省略する。

図３は本発明の実施例２を示す要部概略図である。前記実施例１と同じように、プロジェクタ１は投射レンズ２、液晶パネル３を備えている。又投射レンズ２の近傍には投射光の投射方向に向けられたＡＦ測距のための光学センサを含むＡＦ手段ＡＦＳが配置されている。又、前記プロジェクタ１には、キーストン歪補正機能及び、傾斜センサを含むキーストン歪補正手段ＫＨＳが具備されており、必要に応じて投射画面の形状歪を補正することが可能となっている。又、図２ではプロジェクタ１はスクリーン４に対し、図１と同様、上向きに投射するように示されている。

上記構成において、ＡＦ手段ＡＦＳを用い図３に示すようにキーストン歪の補正画面の下辺近傍を、投射レンズ２の光軸Ａａに沿って下辺までの距離を測距する。次に、実施例１と同様、キーストン歪補正手段ＫＨＳからの上向き角θに加えて、プロジェクタ１が投射している液晶面投射画角ＡＰや液晶パネル３に対する投射レンズ２の光軸Ａａの不図示であるシフト量が既知とすると、これらの光学データからキーストン歪補正量をはじめ、補正面投射画角Ｂθや、キーストン歪補正後の投射画面ＢＰの下辺から最適な合焦ポイントである点ＢＯまでの距離を算出可能となり、これに上向き角θを加味すればプロジェクタ１から最適合焦ポイント点ＢＯまでの光軸Ａａに沿った距離ＤＢＯを算出することができる。

しかる後に、前記算出した最適合焦ポイント点ＢＯまでの光軸Ａａに沿った距離ＤＢＯを実現すべくこれに対応した位置に投射レンズ２のピント合わせを行う。

実施例２では主に所謂外測ＡＦ方式に向いていて、投射画面ＢＰの下辺ＢＰＬに測距可能な、ある程度以上の明るさをもった投射画面が投射されていれば測距が可能となり、最適合焦ポイントＢＯを算出によって決定するので、投射映像をＡＦ専用画面に切り替えることも無く、ほぼ常時最適なピンと合わせを実現する事が可能である。このためＡＦ方式に関しては、本来の投射映像を用いて実施するので、ＡＦ実施時に画面が切り替わる等の違和感が生じない。

尚、ＡＦ方式として投射画像のコントラストを利用したコントラストＡＦ方式に適応させる場合には、測距点に合焦した後、最適合焦ポイントＢＯにピント位置を補正移動する必要があり、具体的な合焦点までの距離と最適合焦ポイントまでの補正距離の情報を何らかの形で求める必要がある。

本発明の実施例３について図４を用いて説明する。

実施例３は、前記実施例１に対応してプロジェクタ１のＡＦ手段ＡＦＳを用いているＡＦ方式が、実施例１に示したキーストン歪補正後の最適な合焦ポイントＢＯに対してＡＦを行う際に、点ＢＯの位置決定後にこの点ＢＯに対してＡＦ用の投射映像（投射パターン）を投射しこの投射された映像を、合焦パターンとして直接利用している。これにより例えば、レンズシャッターカメラで一般的に用いられている位相差ＡＦ方式や、ビデオカメラに一般的に用いられている画像のコントラストを判定しながら合焦するコントラストＡＦ方式を簡単に利用する事が出来るとともに、映画映像によるＡＦプロジェクタに広く適応して合焦の精度を向上させることができる。

本実施例では、合焦手段ＡＦＳによる距離情報の検出に用いられる投射画像の少なくとも一部は、格子パターンまたは十字パターンを含んでいる。

図４ａ、図４ｂ、図４ｃはそれぞれ本発明の実施例３の説明図である。実施例３は、前記実施例１に加えてＡＦをより確実にするためである。図４ａ、図４ｂ、図４ｃは具体的なＡＦ検出の為の投影映像（投影パターン）を示している。

本実施例では、合焦手段ＡＦＳによる距離情報の検出に用いられる投射画像の少なくとも一部は、格子パターンまたは十字パターンを含んでいる。

図４ａに示す投射映像は、図１に説明したキーストン補正後の最適合焦ポイントＢＯ近傍に投射される投射映像としてのＡＦチャート（ＡＦパターン）であって、主に水平方向で外測ＡＦを行う位相差パターンの形状である。

図４ｂに示す投射映像は、前記図４ａに示す投射映像と同様に、図１に説明したキーストン補正後の最適合焦ポイントＢＯ近傍に投射される投射映像としてのＡＦチャートであって、主にコントラストＡＦ用のパターンである。

図４ｃに示す投射映像は、キーストン歪補正後の投射領域ＢＰに投射される映画映像のある状態を示している。実施例１に説明したキーストン補正後の最適合焦ポイントＢＯに対して、その近傍に左右に延びて設定されたＡＦ有効領域が有り、前記投射される投射映像の一部がこのＡＦ有効領域の中で、合焦のための有効なＡＦチャートとして作用する。このため、前記実施例２と同様に、ＡＦ時に投射映像をＡＦ専用画面に切り替えることも無く、ほぼ常時最適なピンと合わせを実現することが可能である。このためＡＦに関しては、本来の投射映像を用いて実施するので、ＡＦ実施時に画面が切り替わる等の違和感が生じない。

尚、図４ａ、図４ｂ、図４ｃに示すＡＦのための投射映像のパターンとしてはこの他にもいろいろな投射映像のパターンを実施することが可能である。

例えば図４ａに示すＡＦチャートをキーストン歪補正後の投射領域ＢＰの中央で上辺から下辺にかけての全部の範囲に投射し、図４ｃに示すＡＦのための有効領域を最適合焦ポイントＢＯを含むように上下に移動可能なＡＦセンサを用いても良い。

本発明の実施例４について図５を用いて説明する。

前記実施例１から３は、投射するプロジェクタ１を上向きに投射した場合である。これに対して本発明の実施例４は投射するスクリーンとプロジェクタが正対する位置から水平方向（実施例４では左向き）にプロジェクタをやや回転させている。図５は都合、図１に示したような、光軸Ａａに対して直角方向からの図は省略することとし、スクリーンに投射された状態の、図２に対応した、図として示している。

図５には、破線で示す横方向に台形変形したキーストン歪補正前の液晶面投射領域ＤＰと、これに対して正しくキーストン補正を行った投射領域ＥＰを示している。又、前記破線で示す横方向に台形変形したキーストン歪補正前の液晶面投射領域ＤＰにおける重心の位置である点ＤＸと、前記正しくキーストン補正を行った投射領域ＥＰの中央付近にはキーストン補正後の最適合焦ポイントＥＯが示されている。

前述の実施例１で述べた最適合焦ポイントの考え方は、本実施例の横方向にキーストン歪が発生する状況においても縦方向と横方向が異なるだけで同じように実施することができる。

又、実施例２に示した１つの辺までの距離を測距してから最適合焦ポイントを算出したり、実施例３に示した最適合焦ポイントに向けてＡＦのための投射映像を投射することも、縦方向と横方向が異なるだけで同じように実施することができる。

更に、縦方向と横方向のキーストン歪補正が同時に行われた場合にも最適合焦ポイントに合焦ポイントを設定する、という本発明の主旨は適応可能である。

本発明の実施例５について、図６、図７、図８を用いて説明する。

図６は、プロジェクタ１をスクリーン４に対して上向きに投射した状態の要部概略図である。図７は、図６に対応したスクリーン４上の投射状態の説明図である。図８は図７に対応した表示部としての液晶パネル上の説明図である。

本実施例では、合焦手段ＡＦＳによる距離情報検出に用いられる投射画像の少なくとも一部を、画像変形手段ＫＨＳによる変形量に基づいて移動させている。

本実施例も前述の実施例１〜４と同様に画像変形手段ＫＨＳには、歪補正手段を含んでいる。

そして合焦手段ＡＦＳによる距離情報検出に用いられる投射画像の少なくとも一部を、歪補正手段による歪み補正後の投射画像に基づいて、著しくは、歪補正手段による歪み補正量に基づいて移動させている。

本実施例は、キーストン歪補正機能を有し、液晶パネル等の表示部上に形成した画像を投射レンズによってスクリーン上に投射映像として形成するとともに、合焦動作時には、目標とするスクリーン上の所定の合焦ポイントを設定すると同時に、該所定の合焦ポイントに対応した表示部上での位置が、キーストン歪補正時の変化する投射画面形状に応じて移動する様に構成している。

図６、図７、図８において、プロジェクタ１は投射レンズ２、液晶パネル３を備えており、投射レンズ２の近傍には投射光の投射方向に向けられた自動合焦のための光学センサを含むＡＦ手段ＡＦＳが配置されている。又、前記プロジェクタ１には、キーストン歪補正機能と傾斜センサを含むキーストン歪補正手段ＫＨＳが具備されており、必要に応じて投射画面の形状歪を補正することが可能となっている。尚図６、図７ではプロジェクタ１は水平面Ｈａに対し垂直なスクリーン４に対して上向きに投射するように設置されているが下向きや横向きに投射するようにしても良い。

光軸ＣＣａは、プロジェクタ１が水平面Ｈａに対し水平に設置された場合の水平状態での投射レンズ２の光軸である。画角ＣＣθと投射範囲ＣＣＰは、それぞれその上下方向の投射画角とスクリーン４上に投射できる投射光の範囲を示している。尚、ＣＣＯは投射範囲ＣＣＰの対角を結んだ２直線の交点である。

次に、上向き投射状態を説明する。点ＡＡａは、図６に示す水平からの上向き角θを持った投射レンズ２の光軸である。図６、図７に点線で示す画角ＡＡθと投射範囲ＡＡＰはそれぞれ、その上下方向の投射最大画角とスクリーン４上に投射できる最大範囲を示している。一方、図８に示す液晶パネル３上の表示範囲ＬＣＡは、前記画角ＡＡθと前記投射範囲ＡＡＰに対応した液晶パネル３上での最大表示範囲を示す。

又、図６、図７に実線で示す画角ＢＢθと投射範囲ＢＢＰはそれぞれ、前記投射範囲ＡＡＰの台形形状を正しくキーストン歪補正したとした場合の、上下方向の投射画角とスクリーン４上に投射された投射範囲を示している。一方、図８に示す表示範囲ＬＣＢは、前記画角ＢＢθと前記投射範囲ＢＢＰに対応した液晶パネル３上での最大表示範囲を示す。

尚、ＡＡＯは前述の投射範囲ＡＡＰの対角を結んだ２つの線の交点である。この点ＡＡＯの光軸ＡＡａからの投射角度を図のように方向ＡＡＨとする。又、点ＢＢＯは前述同様に投射範囲ＢＢＰの対角を結んだ２つの線の交点である。この点ＢＢＯの光軸ＡＡａからの投射角度を図のように方向ＢＢＨする、更に、前記点ＡＡＯ、前記点ＢＢＯに対応した前記液晶パネル３上での位置をそれぞれ点ＬＣＡ’、点ＬＣＢ’として図３に示す。

又、スクリーン４の各位置までの距離ＤＡＡ、ＤＢＢは、これら各点ＡＡＯ、点ＢＢＯから投射レンズ２の光軸ＡＡａに垂直おろした点から投射レンズ２までの光軸上の距離とし、距離ＤＡＡは前記キーストン歪補正前の投射範囲ＡＡＰの対角を結んだ２つの線の交点ＡＡＯまでの距離で、距離ＤＢＢは前記キーストン歪補正後の投射範囲ＢＢＰの対角を結んだ２つの線の交点ＢＢＯまでの距離である。距離ＤＣＣは光軸ＡＡａに沿ったスクリーン４の交点ＡＡａＯまでの距離で、距離ＤＤＤは前記キーストン歪補正の有るなしにかかわらず変化しない画面ＡＡＰ及び画面ＢＢＰの下端Ｐ点までの距離である。

上記構成において、上記説明の中の点ＡＡＯ、点ＢＢＯ、点ＣＣＯをそれぞれプロジェクタの合焦ポイントとして設定する。すると、この合焦ポイントとに対応した前記液晶パネル３上での位置がそれぞれ点ＬＣＡ’、点ＬＣＢ’、点ＬＣＣとなる。

まず、直立するスクリーン４に対して前記プロジェクタ１を水平に設置して投射した状態（図６の光軸ＣＣａの状態）から、図１の「上向き角θ」だけ設置方向を変えて投射した場合（図１の光軸ＡＡａの状態）においては、キーストン歪補正をしない場合には、先ず投射範囲が図７に示す長方形の投射範囲ＣＣＰから移動して、上広がり形状の台形の投射範囲ＡＡＰへと変化し、合焦ポイントも点ＣＣＯから点ＡＡＯへと変わる。そしてこの合焦ポイント点ＡＡＯに対応する液晶パネル３上の位置も図８に示すように表示範囲ＡＡＰにおける対角線の交点として点ＬＣＡ’は移動したものではなく、まだ水平投射時（点ＬＣＣ’）と同じである。そのために、このまま点ＬＣＡ’を固定したままキーストン歪補正を行うと、図７に示すような上広がり形状の投射範囲ＡＡＰは投射範囲ＢＢＰに変化してしまう。図７で明らかなように以前の合焦ポイントである点ＡＡＯはキーストン歪補正後の投射範囲ＢＢＰに対して上に偏った位置にあり、投射されている投射範囲ＢＢＰの中央である点ＢＢＯから離れているため、この状態ではスクリーン４までの光軸ＡＡａに沿った距離ＤＡＡも図６に示すように距離ＤＡＡのままであり、目的とする点ＢＢＯに対応した距離ＤＢＢに合焦されるわけではないのでピントがずれてしまうことになる。

そこで、本実施例では、このように投射角度を変化させてキーストン歪補正を行う場合には、スクリーン４までの距離として図６に示す光軸ＡＡａに沿って点ＢＢＯまでの距離ＤＢＢとしてピントを合わせる必要があり、キーストン歪補正量に応じて、図７に示す点ＤＢＢに対応した液晶パネル３上のポイントが、図８に示す点ＬＣＡ’から点ＬＣＢ’まで移動する様に構成した。そしてここで、点ＡＡＯ、点ＢＢＯは、各投射範囲ＡＡＰ、投射範囲ＢＢＰに対応したそれぞれの投射範囲における対角線という画面の中心としての意味で、ピント合わせるための合焦ポイントとしてふさわしいと考えられる。点ＣＣＯに関しては、もともと水平設置時の投射レンズ２の光軸ＣＣａに対してスクリーン４が垂直であり、このときには投射範囲ＣＣＰ内は通常同時に全面にピントが合う状態であり、ピントを合わせるための合焦ポイントとしてこの場合重要な意味はもたないが、プロジェクタ１の方向を変更したときに画面を代表する位置としてここに合焦ポイントを設定することで、所定の合焦ポイントとしての意味をなす。

本実施例では、合焦手段ＡＦＳによる距離情報検出に用いられる投射画像の少なくとも一部を、歪補正手段による歪み補正後の投射画像における２本の対角線の交点近傍、または、歪補正手段による歪み補正後の投射画像の重心位置近傍に移動させている。

このように、意味のあるスクリーン４上の合焦のためのポイントを設定し、この所定の合焦ポイントに対応する液晶表示部３上の位置が、キーストン歪補正量に応じて移動する様にしたので、キーストン歪補正量に応じた投射画面の形状変化に対し、常時ピントを合わせることが可能となり、プロジェクタ投射映像の快適な鑑賞が実現される。

尚、上記実施例では、説明の都合上合焦ポイントを画面の対角線の交点に設定する様にしたが、本発明の趣旨はあくまで、キーストン歪補正に応じて、所定の合焦ポイントが対応した表示部３上を移動する事であり、上記合焦ポイントは、画面の対角線の交点に限らず、投射画面の重心位置や、意味のあるスクリーン上のどこに設定しても良い。

又、上記実施例では、プロジェクタ１の方向を上向きに変更した場合の内容としたが、これを横向き方向にし、横方向のキーストン補正を行う場合にも、更に上下方向と水平方向の混在した状況においても同様な考え方が適応可能である。

本発明の実施例６について、図９ａ、図９ｂ、及び、図６、図７、図８を用いて説明する。

実施例６の基本構成は前記実施例５と同じであるためその部分の詳細説明は省略する事とする。この実施例６は、前述の実施例５で述べた構成に対して、前記自動合焦時に目標とする所定の合焦ポイントを含むスクリーン４上の領域に向けて、自動合焦用パターンを投射する構成を加味したものである。そして、前述の実施例５と同様に、前記所定の合焦ポイントに対応した表示部としての図６の液晶パネル３上の位置が、キーストン歪補正時の変化する投射画面形状に応じて、液晶パネル３上を移動するようにしたものである。

図９ａ、図９ｂは、投射する自動合焦用パターンの説明図であり、プロジェクタ１側からスクリーン４上の前記説明にある合焦ポイントに向けて投射する。

本実施例では、合焦手段ＡＦＳによる距離情報検出に用いられる投射画像の少なくとも一部は、格子パターンまたは十字パターンを含んでいる。

図９ａは所謂位相差ＡＦ方式に適したスリット状のパターンの一例であるが、所謂コントラスト方式の自動合焦用パターンとしても使用可能である。又図９ａは、コントラスト方式の自動合焦用パターンとして適した十字状のパターンの一例であるが、位相差ＡＦ方式にも使用可能である。尚、どちらのパターンも一例であって、自動合焦の方式や条件などを考慮し、それに応じて適当なパターンを適応すれば良く、パターンの形状を限定するものではない。

上記構成において図９ａの自動合焦用パターンを用いた、所謂位相差ＡＦ方式の場合は、例えば、プロジェクタが水平状態で図７の点ＣＣＯにパターンを投射してある状態（図８の液晶パネル３では点ＬＣＡ’に位置している）から、上向き角θにプロジェクタを上向きに傾けて投射する。何もしなければ投射画面形状は図７の投射範囲ＡＡＰとなり台形歪が発生してしまうので、傾けたことによるキーストン歪補正を行う。これに応じて投射パターンも最終的に図７の点ＢＢＯに移動させ、プロジェクタ１のピント位置は図６の距離ＤＤＢに合わせる様にするので、図８に示す液晶パネル３上では点ＬＣＡ’に位置している投射用パターンを、同点ＬＣＢ’に移動させる。

このように目標とする合焦ポイントにパターンを投射する事によって、キーストン歪補正を実施する事による投射画面や表示範囲ＢＢＰ（図８参照）の変化中も、それに対応して投射パターンを移動させれば、最適位置にピントを合わせることが可能となる。

本発明の実施例７について、図６、図７、図８を用いて説明する。

実施例７の基本構成は前記実施例５と同じであるためその部分の詳細説明は省略する事とする。この実施例７は、前述の実施例５で述べた構成に対して、前記自動合焦時に目標とする所定の合焦ポイントまでの距離を、該所定の合焦ポイントとは異なる別の測距点までの測距値をもとに、演算で求める構成を加味したものである。そして、前述の実施例５と同様に、前記所定の合焦ポイントに対応した表示部としての図６の液晶パネル３上の位置が、キーストン歪補正時の変化する投射画面形状に応じて、液晶パネル３上を移動するようにしたものである。

先ず図６における、スクリーン４は水平面Ｈａに対し垂直に設定されているとし、光軸ＡＡａの上向き角や、液晶パネル３の中心からの光軸ＡＡａのズレ量或いはズレの割合、及び画角ＡＡθなどが既知であるとする。すると、実施例５で述べた、上向き投射時の投射範囲の下端であるＰ点はキーストン歪補正によらず移動しないので、ＡＦ手段ＡＦＳの測距センサーからの情報をもとにこのＰ点までの距離を測距（図６の距離ＤＤＤ）する事により（計算式は省略するが）演算手段でキーストン歪補正量をはじめ、点ＢＢＯの位置即ち、点ＢＢＯに関しては距離ＤＢＢや方向ＢＢＨ等の値を求めることか可能となる。勿論、点ＡＡＯに関しても距離ＤＡＡや方向ＡＡＨ、を求めることが出来る様になる。

上記構成において、目標とする点ＢＢＯまでの距離に対して自動合焦する様に、ピンと合わせを実施すると、図８に示す目標とする所定の合焦ポイントの対応する位置は、図８に示す点ＬＣＢ’である。次に、図６、図７、図８に示す状態は、プロジェクタ１の光軸ＣＣａが上向き角θの場合の説明図であるので、例えば上向き角θがより大きくなるようにすれば、図８に示す液晶パネル３上における表示範囲ＬＣＢの下辺はもっと光軸ＡＡａに近づくように変化し、同時に対角線の交点ＬＣＢ’点は、もっと図の上の方に移動する事となる。

以上のように本実施例では、合焦手段ＡＦＳの合焦領域とは異なる領域での距離情報を用いて演算を行ない、その演算結果に基づいて合焦を行なっている。

このように、本実施例７は、前記実施例６のように合焦のためのパターンを投射せずに既存の投射映像を利用してパターンを測距し、合焦ポイントまでの距離はそこから算出されて自動合焦に使われるため、例えば本実施例７で示したように測距ポイントを投射画面の下端（Ｐ点の）に選んである場合などは、常に測距可能な投射映像が投射されている可能性が高く、プロジェクタのピント合わせを、通常の投射映像の鑑賞を阻害することなく、ほぼ常時行う事が可能となる。

本発明の実施例８について図１０、図１１、図１２を用いて説明する。

実施例８の基本構成は前記実施例５とほぼ同じである。この実施例８では、前述の実施例５で述べた構成に加えて、特に、投射レンズ２の画角が変化する場合として、前記記載のキーストン歪補正量が、少なくとも投射レンズ１２の投射画角の情報をもとに自動的に或いは、手動で決められる様に構成したものである。そして、前述の実施例５と同様に、前記所定の合焦ポイントに対応した表示部上の位置が、キーストン歪補正時の変化する投射画面形状に応じて、液晶パネル１３上を移動するようにしたものである。

尚、本実施例８は、そのために、投射レンズ１２はズームレンズを用い、更にこの投射レンズ１２にはズームエンコーダ等が具備されていて投射画角情報が得られたり、ズーム操作を手動で行える様に構成されてもいる。

図１０は、プロジェクタ１１をスクリーン１４に対して上向きに投射した状態を示し、図１１は、図１０に対応したスクリーン１４上の投射状態を表す、図１２は図１１に対応した表示部としての液晶パネル１３上の説明図である。

図１０、図１１、図１２において、プロジェクタ１１は、画角変更可能な投射レンズ１２、表示部としての液晶パネル１３を備えており、投射レンズ１２の近傍には投射光の投射方向に向けられた自動合焦のための光学センサを含むＡＦ手段ＡＦＳが配置されている。又、前記プロジェクタ１１には、キーストン歪補正機能と傾斜センサを含むキーストン歪補正手段ＫＨＳが具備されており、必要に応じて投射画面の形状歪を補正することが可能となっている。本実施例ではプロジェクタ１１は水平面Ｈａに対し垂直なスクリーン１４に対して上向きに投射するように設置されている。

尚、画角変更可能な投射レンズ１２は、焦点距離が、テレ端とワイド端で約１。５対１の可変のズームレンズで、焦点距離は不図示のズームエンコーダーにより常時モニター可能となっている。又、テレ端の投射画角は、約４。２ｍの距離で対角線１００インチを実現し、ワイド端での投射画角は、約２。８ｍの距離で対角線１００インチを実現出来るようになっている。更に、該画角変更可能な投射レンズ１２の光軸ＡＡａは、前記液晶パネル１３の中央から上辺に向かって該液晶パネル１３の上下方向の幅の０。４倍の所にシフトして設定されている。

図１１に示す光軸ＣＣａは、前記プロジェクタ１１が水平に設置された場合である水平状態の画角変更可能な投射レンズ１２の光軸を示しており、投射範囲ＣＣＰは、スクリーン１４上に投射できる投射光の範囲を示している。尚、ＣＣＯは投射範囲ＣＣＰの対角を結んだ２つの線の交点である。

次に、図１０、図１１、図１２に示す上向き投射状態を説明する。光軸ＡＡａは、図１０に示す水平からの上向き角θ（上向き角θは２０°としている）を持った画角変更可能な投射レンズ１２の光軸であり、図１０、に示す投射画角Ｗθは、プロジェクタ１１の画角変更可能な投射レンズ１２の投射時のワイド端における上下方向の最大画角である。又、投射画角Ｔθは、同様にして、テレ端における上下方向の最大画角を示す。

図１１に示す投射範囲Ａ（Ｗ）はこの時の最大投射範囲、投射範囲Ｗは前記投射範囲Ａ（Ｗ）にキーストン補正歪を行った投射範囲で有る。点Ａ（Ｗ）Ｏと点ＷＯはそれぞれの投射範囲ＡＷ、Ｗでの対角線の交点を示す。又、投射範囲Ａ（Ｔ）と投射範囲Ｔ、及び点Ａ（Ｔ）Ｏと点ＴＯは、同様にそれぞれテレ端における対角線の交点を示す。

図１２に示す、表示範囲ＬＣＡは前記液晶パネル１３の最大表示範囲であって、画角変更可能な投射レンズ１２の画角に関係なく、前記キーストン歪補正をしていない場合に有効となる表示範囲であり、点ＬＣＡ’は該表示範囲の対角線の交点を示す。尚図１１の点ＣＣＯも点ＬＣＡ’であることは明白である。又、表示範囲ＬＣＷは、画角変更可能な投射レンズ１２のワイド端でキーストン歪補正実施時に有効となる表示範囲であり、点ＬＣＷ’は、該表示範囲の対角線の交点を示す。表示範囲ＬＣＴは点ＬＣＴ’はそれぞれ同様にテレ端における同様の状態を示す。

又、図１０において、プロジェクタ１１の画角変更可能な投射レンズ１２から、スクリーン１４上の各点までの距離を、該各点から前記光軸ＡＡａに垂直におろした所から、前記画角変更可能な投射レンズ１２の所定の位置までの光軸上の距離とし、ワイド端の状態においては、距離ａ（Ｗ）は前記キーストン歪補正前の投射範囲Ａ（Ｗ）の上辺までの距離を示し、距離ｂ（Ｗ）を、同様に下辺までの距離とする。又、距離ａ（Ｔ）、距離ｂ（Ｔ）は、同様にキーストン歪補正前のテレ端における状態を示す。

上記構成において、ワイド（Ｗ）状態とＴ（Ｔ）状態のキーストン歪量を考えるとしたとき、図１０のようにスクリーン１４に対し、画角変更可能な投射レンズ１２の光軸ＡＡａの角度が直行状態から上向き角θ（ここでは２０°）だけ傾くで、公知のキーストン歪が発生するのである。そのときの歪量は、前記投射レンズ１２から光軸ＡＡａに沿ったスクリーン１４上の各点までの距離変化がどの程度発生するかを考える事で定量的に求めることが出来る。

そこで、仮に、ワイド状態のキーストン歪量を図１１に示す投射範囲Ａ（Ｗ）の上辺の長さが、下辺に対して何パーセントに相当するかをキーストン歪量と定義する時、図１０に示すように、ワイド状態では距離ｂ（Ｗ）に対する距離ａ（Ｗ）であり、テレ状態では、距離ｂ（Ｔ）に対する距離ａ（Ｔ）の値となって、図１０で示すそれぞれの距離の大小関係から明らかなように、ワイドからテレに変化させるに連れ、キーストン歪補正量も変化させる必要がある。従って、これに対応して、図１２に示す表
示範囲ＬＣＷと表示範囲ＬＣＴが異なる形状でとなって図に示すそれぞれの対角線の交点ＬＣＷ’、と交点ＬＣＴ’点が異なるポイントとなる。

更に、一般的には、投射レンズ１２のズーミングを行い、投射画角を変化させると、この画角変化に対応してキーストン歪量が変化する。又、キーストン歪量はスクリーン１４と投射レンズ１２の光軸の相対角度に応じて変化するが、スクリーンの距離にはよらない。これは、画角が決まれば投射する４角錐の形状が決定されるので、スクリーン平面を任意の位置に置いても、スクリーンの角度さえ変えなければ、投射された投射領域の形状は相似形状を保つからである。

以上のように本実施例では、画角情報に基づいて投射画像のキーストン歪みを補正している。

本実施例８の自動合焦操作は、上向き角θ及び、テレ端とワイド端の画角と、任意のズーム位置でそれをモニターするズームエンコーダー情報や投射レンズ１２の光軸のシフト量等からキーストン補正量を決定し、自動補正可能となっている。

更に、キーストン歪補正を、例えば手動操作ボタン等の入力手段で手動で行う場合にも、対応する表示部上での合焦ポイントを変化する表示範囲に応じて移動させる様に構成しているので、キーストン歪補正時の変化するスクリーン上の所定の合焦ポイントに追従する事が可能になる。

次に本発明の各実施例に適用可能なＡＦ手段の１つを説明する。

図１３は、投射面（スクリーン面）までの投射距離を求めるＡＦ手段の測距部としての外側三角測距方式を用いた検出原理を示す概略図である。

図１３において、２０１は画像が投射される投射面、Ｌ２０４およびＲ２０５はそれぞれ、光電変換センサが複数並んで配置された光電変換センサアレイである。この光電変換センサアレイＬ２０４、Ｒ２０５は例えばＣＣＤ等のエリアセンサまたはラインセンサである。

ラインセンサＬ２０４、ラインセンサＲ２０５にはそれぞれＡＦセンサレンズ（結像レンズ）Ｌ２０２、ＡＦセンサレンズ（結像レンズ）Ｒ２０３が配置されており、投射面２０１に投射された被検出物（パターン図４、図９参照）の像はそれぞれの検出光路を通り、ＡＦセンサレンズＬ２０２、ＡＦセンサレンズＲ２０３を介して、ラインセンサＬ２０４、ラインセンサＲ２０５で検出される。ここでは、これらＡＦセンサレンズＬ２０２、ＡＦセンサレンズＲ２０３、ラインセンサＬ２０４、ラインセンサＲ２０５をＡＦセンサユニット２０６とする。

ＡＦセンサユニット２０６から投射面２０１までの距離Ｌは、ＡＦセンサユニット２０６の基線長をＬＢ、焦点距離ｆを、ラインセンサＲ２０５を基準としたラインセンサＬ２０４の位相差をＸとしたとき、
ｌ＝Ｂ×ｆ／Ｘ
で求めることができる。さらに、この結果に基づいて距離Ｌまたは位相差Ｘを関数としたフォーカスレンズの合焦位置までの駆動量（繰り出し量）を求めることができ、投射光学系２（１２）の自動焦点調整が可能となる。

図１４は、１つのラインセンサ部Ｌ２０４を拡大したもので、個々の光電変換センサ３０１の回路図である。ラインセンサは複数の光電変換センサが一定間隔で並んだ構成となっており、各光電変換センサ間には、数μｍ程度の隙間が存在している。

３０２は光電変換素子であり、所定時間光が照射されると光電変換素子３０２には電荷が蓄積され、電位が変化する。この電位変化に応じて増幅器または比較器３０４を介して信号が出力される。また、ＲＥＳＥＴ端子からの入力によりスイッチング素子３０３をＯＮとすることで光電変換素子３０２に蓄積された電荷はグランドに放電される。このように、電荷の蓄積と放電を繰り返し行うことで被検出物像を連続的に検出することが可能となる。

図１５は、自動焦点調整の動作フローを示す図である。

ステップＳ１０１では、被検出物像をラインセンサで受光し、ラインセンサを構成する光電変換センサ３０１の各光電変換素子３０２に電荷を蓄積させる。これに伴い、各光電変換素子３０２の電位が変化し、この電位変化に応じた信号が出力される。このとき、受光光量が多い光電変換素子の電位変化は大きくなり、受光光量が少ない光電変換素子の電位変化は小さくなる。

ステップＳ１０２では、各光電変換センサ３０１からの出力信号が読み込まれ、それに基づいてラインセンサＬ２０４、ラインセンサＲ２０５のそれぞれで検出される被検出物像の光強度分布がＣＰＵ１１１内で求められる。求められたデータはＣＰＵ１１１内の記憶部に保存される。

ステップＳ１０３では、ＣＰＵ１１１内に保存されたラインセンサＬ２０４とラインセンサＲ２０５の光強度分布データから位相差が求められる。このとき、位相差を求める方法としては、例えば、左右のラインセンサ出力の類似度を評価する評価値を相関演算により算出し、評価値と左右のラインセンサで検出された像のズレの関係から位相差を求める方法がある。次に、外側三角測距方式に基づいて、演算により投射面までの投射距離が求められる。但し、この距離演算を行うことなく、直接投射レンズ２（１２）のフォーカスレンズの繰り出し量を求めても良く、その場合は次のステップＳ１０４は省略することができる。

ステップＳ１０４では、Ｓ１０３で得られた投射面までの投射距離から、フォーカスレンズの合焦位置までの繰り出し量が算出される。無限距離への投射時を基準とした場合、フォーカスレンズの繰り出し量Ｄは、投射面までの投射距離をＬ、フォーカスレンズの焦点距離ｆＦとすると、
Ｄ＝１／（１／ｆＦ−１／１）−ｆＦ
で算出される。

ステップＳ１０５では、Ｓ１０４で得られたフォーカスレンズの繰り出し量Ｄに基づいてフォーカスレンズが駆動される。フォーカスレンズが合焦位置に達したか否かは、フォーカスエンコーダによって検出されるフォーカスレンズ位置情報から判断される。

以上のステップを行うことで自動焦点調整が完了する。

図１６は本発明の映像システムの要部概略図である。

図１６において、テレビ等の映像信号１０１は、画像生成装置１０２に入力される。画像生成装置１０２と投影装置１は電気的に接続され、投影装置１とスクリーン４との相対位置関係は、画像生成装置１０２で検出できるようになっている。画像生成装置１０２では投影装置１の装置情報により画像の補正を行いその結果得られた画像を映像信号として投影装置１に出力している。

以上の各実施例において、画像表示素子としては、液晶パネルを用いる。液晶パネルについては、１枚の液晶により画像を表示する単板方式であっても、３枚以上の液晶パネルを用いる３板方式のものであってもよい。

本発明の実施例１の自動合焦プロジェクタの投射時の側面図 本発明の実施例１の自動合焦プロジェクタの投射時のスクリーン上での説明図 本発明の実施例２の自動合焦プロジェクタの投射時の側面図 本発明の実施例３の自動合焦プロジェクタの投射映像の説明図 本発明の実施例４の自動合焦プロジェクタの投射時のスクリーン上での説明図 本発明の実施例５、６、７の自動合焦プロジェクタ投射時の側面図。 本発明の実施例５、６、７の自動合焦プロジェクタ投射時のスクリーン上の図 本発明の実施例５、６、７の自動合焦プロジェクタ投射時の表示部上の図 本発明の実施例６の自動合焦プロジェクタ投射映像の説明図 本発明の実施例８の自動合焦プロジェクタ投射時の側面図。 本発明の実施例８の自動合焦プロジェクタ投射時のスクリーン上の図 本発明の実施例８の自動合焦プロジェクタ投射時の表示部上の図 本発明に係る自動合焦手段の説明図 本発明に係る自動合焦手段の説明図 本発明に係る自動合焦手段の説明図 本発明の映像システムの説明図

符号の説明

１、１１：プロジェクタ（投影装置）
２、１２：投射レンズ
３、１３：液晶パネル
４、１４：スクリーン

Claims (16)

1. 画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
   投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
   前記投射画像の変形処理を行なう画像変形手段とを備え、
   前記合焦手段の合焦領域を、前記画像変形手段による変形量に基づいて設定することを特徴とする画像投射装置。
2. 画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
   投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
   前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
   前記合焦手段の合焦領域を、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像に基づいて設定することを特徴とする画像投射装置。
3. 前記合焦手段の合焦領域は、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像における２本の対角線の交点、または、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像の重心位置を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
4. 前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部は、格子パターンまたは十字パターンを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の画像投射装置。
5. 前記合焦手段は、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像の輪郭部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その検出結果に基づいて演算を行ない、その演算結果に基づいて合焦を行なうことを特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
6. 画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
   投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
   前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
   前記合焦手段の合焦領域を、前記歪補正手段による歪み補正量に基づいて設定することを特徴とする画像投射装置。
7. 画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
   投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
   前記投射画像の変形処理を行なう画像変形手段とを備え、
   前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記画像変形手段による変形量に基づいて移動させることを特徴とする画像投射装置。
8. 画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
   投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
   前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
   前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像に基づいて移動させることを特徴とする画像投射装置。
9. 前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像における２本の対角線の交点近傍、または、前記歪補正手段による歪み補正後の投射画像の重心位置近傍に移動させることを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
10. 前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部は、格子パターンまたは十字パターンを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の画像投射装置。
11. 前記合焦手段は、前記合焦手段の合焦領域とは異なる領域での距離情報を用いて演算を行ない、その演算結果に基づいて合焦を行なうことを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
12. 画像を被投射面上に投射する画像投射装置において、
    投射画像の少なくとも一部を用いて前記被投射面との距離に関する距離情報を検出し、その結果に基づいて合焦を行なう合焦手段と、
    前記画像を前記被投射面に対し斜め方向から投射した際の前記投射画像の歪みを補正する歪補正手段とを備え、
    前記合焦手段による距離情報検出に用いられる前記投射画像の少なくとも一部を、前記歪補正手段による歪み補正量に基づいて移動させることを特徴とする画像投射装置。
13. 前記歪補正手段は、前記被投射面に対する前記画像の投射方向の角度に関する角度情報に基づいて前記投射画像のキーストン歪みを補正することを特徴とする請求項２または８に記載の画像投射装置。
14. 前記歪補正手段は、前記画像の投射画角に関する画角情報にも基づいて前記投射画像のキーストン歪みを補正することを特徴とする請求項１３に記載の画像投射装置。
15. 前記歪補正手段は、前記投射画像のキーストン歪みを補正するための手動操作ボタンを有することを特徴とする請求項２または８に記載の画像投射装置。
16. 請求項１または７のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
    前記画像投射装置に画像信号を入力する画像信号入力装置とを具備することを特徴とする画像投射システム。