JP2009063606A - オートフォーカス装置、撮像装置、プロジェクタオートフォーカスシステム、プロジェクタ、およびプロジェクタのオートフォーカス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に焦点合わせ処理を実施可能なオートフォーカス装置、撮像装置、プロジェクタオートフォーカスシステム、プロジェクタ、およびプロジェクタのオートフォーカス方法を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、光束が入射する撮像レンズ１１と、撮像レンズ１１を光軸方向に沿って移動させる駆動モータ１７と、撮像レンズ１１を透過した光束を撮像する撮像部１２と、撮像部１２にて撮像された撮像画像の輝度最大値を検出する検出回路１５と、駆動モータ１７を制御して、撮像レンズ１１を光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、検出回路１５により検出される輝度最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断し、合焦状態と判断した場合に、撮像レンズ１１の移動を停止させる制御をするフォーカス制御回路１６と、を具備した。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズの焦点を合わせるオートフォーカス装置、撮像装置、プロジェクタオートフォーカスシステム、プロジェクタ、およびプロジェクタのオートフォーカス方法に関する。

従来、撮像された像のコントラストに応じてレンズの焦点を実施するフォーカス制御装置が知られている。

この特許文献１に記載の自動合焦装置は、合焦レンズを介して取り込まれた被写体光を撮像素子により撮像して撮像信号を生成し、この撮像信号の所定高周波成分をコントラスト値として抽出する。また、モータを駆動させて光学系の合焦駆動を制御し、前記コントラスト値がピーク値となる方向に光学系を移動させる構成が採られている。

特開平５−７３２１号公報

しかしながら、上記特許文献１のような自動合焦装置では、コントラストに基づいて焦点合わせを実施する。ここで、コントラストは輝度値の最大値および最小値により決定される値であるため、これら輝度値の最大値および最小値の双方を検出する必要がある。したがって、２つの値を検出する必要がある分、処理が煩雑となり、フォーカス制御におけるより高速な処理が困難であるという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、容易に焦点合わせ処理を実施可能なオートフォーカス装置、撮像装置、プロジェクタオートフォーカスシステム、プロジェクタ、およびプロジェクタのオートフォーカス方法を提供することを目的とする。

本発明のオートフォーカス装置は、光束が入射するレンズと、前記レンズを光軸方向に沿って移動させるレンズ移動手段と、前記レンズの光軸に略直交する面内における前記光軸を中心とした所定領域内に入射する光束の明るさを検出する明るさ検出手段と、前記明るさ検出手段により検出される前記所定領域内における明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断する合焦判断手段と、前記レンズ移動手段を制御して、前記レンズを光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記レンズの移動を停止させる制御をする駆動制御手段と、を具備したことを特徴とする。

このオートフォーカス装置では、例えば照度センサなどの明るさ検出手段により、レンズの光軸に略直交する面内における光軸を中心とした所定領域内に入射する光束の明るさの最大値を検出する。また、オートフォーカス装置の駆動制御手段は、レンズ移動手段を制御することでレンズを進退移動させる。これにより、明るさ検出手段により検出される明るさの最大値が変化する。そして、合焦判断手段は、明るさ検出手段にて検出される明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態として判断し、駆動制御手段は、合焦判断手段により合焦状態であると判断されると、レンズの移動を停止させる。すなわち、レンズは、入射される光束の明るさの最大値が最大となる位置で停止される。
また、本発明のオートフォーカス装置では、明るさの最大値の変位を比較して、この最大値が最大となる状態を判断するため、少なくともフォーカス制御を実施する間は、レンズから入射される光束の光量は一定に維持される。
これにより、一定光量の光がレンズを透過して明るさ検出手段に到達する。この時、レンズを透過した光束は、レンズの焦点位置に向かって集光するため、この焦点位置では光束の明るさの最大値も最大となる。従って、明るさ検出手段により検出される明るさの最大値が最も大きくなるように、焦点位置を移動させることで、レンズのオートフォーカスを実施することができる。このようなフォーカス制御では、明るさの最大値を検出するだけでよく、コントラストに基づいて焦点合わせを実施する場合に比べて、より簡単な処理で焦点合わせを実施することができる。したがって、迅速、かつ低コストでフォーカス制御を実施することができる。

そして、本発明のオートフォーカス装置では、前記駆動制御手段は、前記明るさ検出手段にて検出される前記明るさの最大値が大きくなる方向に前記レンズを移動させる制御をすることが好ましい。
この発明によれば、駆動制御手段は、明るさの最大値が大きくなる方向にレンズを移動させる。これにより、明るさ検出手段により検出される明るさの最大値を徐々に変位させることができ、明るさの最大値が最も大きくなる位置をより正確に検出することができる。

また、本発明の撮像装置は、光束が入射する撮像レンズと、前記撮像レンズを光軸方向に沿って移動させるレンズ移動手段と、前記撮像レンズを透過した光束を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された撮像画像の明るさの最大値を認識する明るさ認識手段と、前記明るさ認識手段により認識される明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断する合焦判断手段と、前記レンズ移動手段を制御して、前記撮像レンズを光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記レンズの移動を停止させる制御をする駆動制御手段と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、撮像装置では、明るさ認識手段により、撮像手段にて撮像された撮像画像の明るさの最大値を認識する。そして、合焦判断手段は、この明るさの最大値に基づいて、上記オートフォーカス装置と同様に、容易に合焦状態を判断することができる。したがって、撮像装置において容易にフォーカス制御を実施することができ、撮像装置の撮像動作における処理時間の短縮を図ることができるとともに、低コストで簡単な構成のオートフォーカス機能を備えた撮像装置を提供することができる。

さらに、本発明の撮像装置では、前記駆動制御手段は、前記明るさ認識手段にて認識される前記明るさの最大値が大きくなる方向に前記レンズを移動させる制御をすることが好ましい。
この発明によれば、上記オートフォーカス装置と同様に、駆動制御手段は、明るさの最大値が大きくなる方向に撮像レンズを移動させる。これにより、明るさ認識手段により認識される明るさの最大値を徐々に変位させることができ、明るさの最大値が最も大きくなる位置をより正確に認識することができる。

そして、本発明のプロジェクタオートフォーカスシステムでは、光源と、光源から射出された光束を画像データに応じて変調し、投射レンズから拡大投射させる光学装置と、前記投射レンズをレンズ光軸方向に移動させる投射レンズ移動手段と、この投射レンズ移動手段の駆動を制御する投射レンズ駆動制御手段と、を備えたプロジェクタと、請求項１または請求項２に記載のオートフォーカス装置と、を具備したプロジェクタオートフォーカスシステムであって、前記プロジェクタは、前記光学装置から所定のテスト画像を投射させるテスト画像投射制御手段を備え、前記オートフォーカス装置の前記明るさ検出手段は、前記レンズから入射する前記プロジェクタにより投射された前記テスト画像の画像光の明るさを検出し、前記プロジェクタの前記投射レンズ駆動制御手段は、前記投射レンズ移動手段を制御して、前記投射レンズを投射レンズの光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記オートフォーカス装置の前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記投射レンズの移動を停止させる制御をすることを特徴とする。

この発明によれば、プロジェクタから例えばテスト画像を投射させ、オートフォーカス装置のレンズにこの投射されたテスト画像の反射光の光束を入射させる。そして、オートフォーカス装置の明るさ検出手段により、この入射された光の明るさの最大値を検出させる。また、プロジェクタの投射レンズ駆動制御手段を制御することで、投射レンズを移動させて投射画像のピントを変化させる。これにより、オートフォーカス装置のレンズに入射する光束の明るさの最大値も変化するので、合焦判断手段は、この明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断する。そして、プロジェクタの投射レンズ駆動制御手段は、オートフォーカス装置の合焦判断手段により合焦状態と判断されると、投射レンズの移動を停止させる。
これにより、プロジェクタのオートフォーカスをオートフォーカス装置により検出される明るさの最大値により容易に実施することができる。すなわち、投射手段の投射レンズの焦点位置に投射画像が投影される状態、つまりピントが合った良好な画質の投射画像が表示される状態では、投射画像の明るさも最大となる。したがって、上記のように、投射画像の明るさが最大となる状態をオートフォーカス装置で検出することで、プロジェクタのフォーカス制御も容易に実施することができる。

また、本発明のプロジェクタオートフォーカスシステムは、光源と、光源から射出された光束を画像データに応じて変調し、投射レンズから拡大投射させる光学装置と、前記投射レンズをレンズの光軸方向に移動させる投射レンズ移動手段と、この投射レンズ移動手段の駆動を制御する投射レンズ駆動制御手段と、を備えたプロジェクタと、請求項３または請求項４に記載の撮像装置と、を具備したプロジェクタオートフォーカスシステムであって、前記プロジェクタは、前記光学装置から所定のテスト画像を投射させるテスト画像投射制御手段を備え、前記撮像装置の前記撮像手段は、前記撮像レンズから入射する前記プロジェクタにより投射された前記テスト画像の画像光を検出し、前記プロジェクタの前記投射レンズ駆動制御手段は、前記投射レンズ移動手段を制御して、前記投射レンズを投射レンズの光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記撮像装置の前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記投射レンズの移動を停止させる制御をすることを特徴とする。
この発明によれば、プロジェクタオートフォーカスシステムでは、撮像装置により投影されたテスト画像を撮像し、明るさ認識手段により、この撮像画像の明るさの最大値を認識する。また、プロジェクタの投射レンズ駆動制御手段を制御することで、投射レンズを移動させて投射画像のピントを変化させる。これにより、撮像画像の明るさの最大値も変化する。そして、合焦判断手段は、この明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断し、プロジェクタの投射レンズ駆動制御手段は、撮像装置の合焦判断手段により合焦状態と判断されると、投射レンズの移動を停止させる。
これにより、上記発明と同様に、プロジェクタのオートフォーカスを撮像装置により認識される明るさの最大値により容易に実施することができる。また、この時、撮像装置の駆動制御手段により撮像装置のオートフォーカスを実施することで、撮像装置における合焦も実施することができ、プロジェクタおよび撮像装置の合焦を良好にかつ容易に実施することができる。

そして、本発明のプロジェクタは、光源と、この光源から射出される光束を画像データに応じて変調し、この光変調された光束を投射レンズにより拡大投射する光学装置と、を備えたプロジェクタであって、前記投射レンズを移動させる投射レンズ移動手段と、前記光学装置から所定のテスト画像を投射させるテスト画像投射制御手段と、前記テスト画像の画像光が入射する撮像レンズと、前記撮像レンズを介して入射した前記テスト画像の画像光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された撮像画像の明るさの最大値を認識する明るさ認識手段と、前記明るさ認識手段により認識される明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断する合焦判断手段と、前記投射レンズ移動手段を制御して、前記投射レンズを光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記レンズの移動を停止させる制御をする駆動制御手段と、を具備したことを特徴とする。
この発明によれば、プロジェクタは、上記したような撮像手段と、明るさ認識手段と、投射レンズ移動手段と、投射レンズ駆動制御手段とを備えている。そして、プロジェクタは、テスト画像投射制御手段により光学装置からテスト画像を投射させ、撮像手段によりこのテスト画像を撮像し、この撮像画像の明るさの最大値を認識して、明るさの最大値が最大となる位置に投射レンズを移動させる。そして、合焦判断手段により明るさの最大値が最大となり、合焦状態であると判断されると、投射レンズ駆動制御手段は、投射レンズの移動を停止する。
これにより、別途オートフォーカス装置や撮像装置を設けることなく、明るさの最大値のみでオートフォーカスを実施することができる。したがって、簡単な構成でプロジェクタの焦点合わせを迅速に実施することができる。

そして、本発明のプロジェクタのオートフォーカス方法では、光源と、この光源から射出される光束を画像データに応じて変調し、この光変調された光束を投射レンズにより拡大投射する光学装置と、を備えたプロジェクタのオートフォーカス方法であって、光学装置から所定のテスト画像を投射させ、この投射されたテスト画像を撮像手段により撮像し、撮像された撮像画像の明るさの最大値を認識し、前記投射レンズを移動させて前記撮像画像の明るさの最大値を変化させ、この明るさの最大値が最大となる状態を合焦状態と判断し、この合焦状態で前記投射レンズの移動を停止させることを特徴とする。
この発明によれば、光学装置から拡大投射された投射画像を撮像し、撮像した撮像画像の明るさの最大値を認識する。そして、投射レンズを移動させて、撮像画像の明るさの最大値を変化させ、この明るさの最大値が最大となる状態を合焦状態と判断して、投射レンズの移動を停止させる。
これにより、上記発明と同様に、撮像画像の明るさの最大値を認識して、その明るさの最大値が最大となるように制御するだけで容易にプロジェクタのオートフォーカスを実施することができる。したがって、コントラストに基づいて焦点合わせを実施する場合に比べて、より簡単な処理でオートフォーカスを実施することができる。

〔第一の実施の形態〕
以下、本発明の第一の実施の形態に係る撮像装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る撮像装置の概略を示す図である。
（撮像装置の構成）
図１において、１は撮像装置であり、この撮像装置１は、撮像レンズ１１と、撮像手段としての撮像部１２と、データ取得部１３と、信号処理部１４と、明るさ認識手段としての検出回路１５と、合焦判断手段および駆動制御手段としても機能するフォーカス制御回路１６と、レンズ移動手段としての駆動モータ１７と、などを備えている。

撮像レンズ１１は、被撮像対象に対向して設けられるとともに、駆動モータ１７の動作によりレンズ光軸方向に進退自在に設けられている。また、撮像レンズ１１は、図１に示すように、複数のレンズにより構成されるものであってもよく、単一のレンズにより構成されるものであってもよい。
撮像部１２は、複数の撮像素子により構成され、撮像レンズ１１を透過した被撮像対象の画像光を撮像する。

データ取得部１３は、撮像部１２により撮像された撮像データを取得し、信号処理部１４および検出回路１５にそれぞれ出力する。
信号処理部１４は、データ取得部１３から入力された撮像データに所定の信号処理を実施する。例えば、信号処理部１４は、取得した撮像データを撮像装置１に組み込まれる図示しない記録部に記録させる処理を実施する。また、信号処理部１４は、例えばパーソナルコンピュータやテレビジョン装置などの外部機器に接続可能な図示しない端子部を備え、この端子部から前記外部機器に取得した撮像データを出力する。

検出回路１５は、データ取得部１３から入力される撮像データの画像の明るさを検出する。具体的には、検出回路１５は、撮像データにおいて、輝度が最大となる部分を検出し、その輝度最大値をフォーカス制御回路１６に出力する。具体的には、撮像データにおける画像略中心部（撮像レンズ１１のレンズ光軸を中心とした所定領域内に入射した光束を撮像した部分）における各画素の輝度を検出し、その所定領域内における輝度最大値を出力する。

フォーカス制御回路１６は、入力された輝度最大値に応じて、駆動モータ１７を制御し、撮像レンズ１１をレンズ光軸方向に沿って移動させる制御をする。
具体的には、フォーカス制御回路１６は、駆動モータ１７を制御して、撮像レンズ１１を撮像部１２に近接する方向または離隔する方向のいずれか一方に移動させる。そして、この移動により検出回路１５から入力される輝度最大値の変化を認識し、輝度が上昇する方向に撮像レンズ１１を移動させる制御をする。また、フォーカス制御回路１６は、輝度最大値が最大となるピーク位置を検出し、このピーク位置を撮像レンズ１１のフォーカスが合った状態（合焦状態）として判断する。そして、フォーカス制御回路１６は、撮像レンズ１１が合焦状態に移動されたと判断すると、駆動モータ１７の駆動を制御して撮像レンズ１１の移動を停止させる。

（撮像装置の動作）
次に、上記撮像装置１におけるフォーカス制御動作について説明する。
図２は、撮像装置１のフォーカス制御処理のフローチャートである。

撮像装置１では、撮像環境が一定の元でフォーカス制御動作を実施する。すなわち、撮像レンズ１１から入光する外光の光量が一定となる撮像環境を維持した状態で、フォーカス制御動作を実施する。

そして、図２に示すように、撮像装置１のフォーカス制御動作では、先ず、撮像レンズ１１を介して入射する画像光を撮像部１２の撮像素子により撮像する（ステップＳ１０１）。そして、撮像装置１の検出回路１５は、撮像部１２にて撮像された撮像データのうち、輝度が最も大きくなる部分を検出し、その輝度最大値をフォーカス制御回路１６に出力する（ステップＳ１０２）。

フォーカス制御回路１６は、検出回路１５から入力される輝度最大値を認識すると、駆動モータ１７を制御して、例えば撮像レンズ１１を撮像部１２から離隔する方向に僅かに移動させる（ステップＳ１０３）。なお、撮像レンズ１１が撮像部１２から所定寸法以上離隔する位置にある場合などでは、撮像部１２に近接する方向に移動させる制御をしてもよい。
そして、フォーカス制御回路１６は、撮像レンズ１１の移動後に検出回路１５から入力される輝度最大値を認識し、この認識した輝度最大値と、駆動モータ１７の駆動前に認識した輝度最大値の輝度とを比較して、値が上昇したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

ここで、フォーカス制御回路１６は、輝度最大値の値が上昇した場合、駆動モータ１７をそのまま照度最大値が上昇する方向に駆動させ、撮像レンズ１１を移動させる（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０４において、輝度最大値が下降した場合、駆動モータ１７を制御して撮像レンズ１１を前記移動方向と逆方向、例えば撮像レンズ１１を撮像部１２から離隔する方向に移動させた場合は、撮像部１２に近接する方向に移動させる制御をする（ステップＳ１０６）。これにより、撮像レンズ１１は、検出回路１５にて検出される輝度最大値が上昇する方向に移動される。

この後、フォーカス制御回路１６は、撮像レンズ１１が合焦状態に対応する位置まで移動したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
具体的には、フォーカス制御回路１６は、次に検出回路１５から入力される輝度が下降するまで、前記同一方向に撮像レンズ１１を移動させる制御をする。そして、フォーカス制御回路１６は、検出回路１５から入力される輝度最大値が下降すると、輝度最大値が下降する直前のピーク位置を検出し、このピーク位置を合焦状態であると判断する。そして、フォーカス制御回路１６は、撮像レンズ１１がピーク位置を越えて移動した場合、このピーク位置に撮像レンズ１１を逆方向に移動させて停止させる制御をする（ステップＳ１０８）。

（撮像装置の作用効果）
上述したように、上記撮像装置１では、撮像レンズ１１を介して透過した被写体の画像光を撮像部１２で撮像し、検出回路１５でこの撮像データの明るさ（輝度最大値）を検出する。また、フォーカス制御回路１６は、この輝度最大値が最大となるように、駆動モータ１７を制御して撮像レンズ１１を移動させる。そして、フォーカス制御回路１６は、輝度最大値が最大となる状態を合焦状態として判断し、この合焦状態で撮像レンズ１１の移動を停止させる。
このため、検出回路１５で輝度最大値のみを検出してフォーカス制御回路１６に出力するので、従来のように輝度の最大値および最小値を検出してコントラストを検出する構成に比べて、簡単な構成で、かつ迅速なフォーカス制御を実施することができる。

また、フォーカス制御回路１６は、撮像レンズ１１を輝度最大値が上昇する方向に順次変位させて、検出回路１５にて検出される輝度最大値が最も大きくなるピーク位置を合焦点とする、いわゆる山登り形式にてフォーカス制御を実施する。
このため、輝度最大値が最も大きくなる点を容易に、かつ確実に見つけることができる。したがって、撮像装置１におけるフォーカス制御を効率よく実施することができる。

〔第二の実施の形態〕
以下、本発明の第二の実施の形態に係る撮像装置を図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の第二の実施の形態に係る撮像装置の概略を示す図である。なお、第一の実施の形態の撮像装置１と略同一構成については、同一符号を付し、その説明を省略、または簡略する。

（撮像装置の構成）
第一の実施の形態の撮像装置１では、撮像レンズ１１から入射される光束を撮像部１２により撮像し、検出回路１５にて撮像部１２により撮像された撮像画像の輝度最大値を検出する構成を示したが、第二の実施の形態では、撮像レンズ１１から入射した光束の明るさを直接検出し、この検出された明るさによりオートフォーカスを実施するオートフォーカス装置を備えた撮像装置の例を示す。
すなわち、図３に示すように、本発明のオートフォーカス装置を備えた撮像装置２は、撮像レンズ１１と、撮像部２１と、データ取得部１３と、信号処理部１４と、合焦判断手段および駆動制御手段としても機能するフォーカス制御回路１６Ａと、駆動モータ１７と、などを備えている。

第二の実施の形態の撮像装置２の撮像部２１は、複数の撮像素子により構成され、撮像レンズ１１のレンズ光軸に対して略直交する状態で配置される撮像部本体２２と、明るさ検出手段としての照度センサ２３と、を備えている。ここで、照度センサ２３は、撮像レンズ１１のレンズ光軸と撮像部本体２２との交差点に、例えば隣合う撮像素子間に配設され、撮像レンズ１１のレンズ光軸を中心とした所定領域内における光束の照度の最大値を検出する。そして、照度センサ２３は、この検出された照度最大値をフォーカス制御回路１６Ａに出力する。

フォーカス制御回路１６Ａは、第一の実施の形態のフォーカス制御回路１６と略同様の動作を実施し、入力された照度最大値に応じて、駆動モータ１７を制御し、撮像レンズ１１を光軸方向に沿って移動させる制御をする。すなわち、第一の実施の形態におけるフォーカス制御回路１６は、検出回路１５から入力される輝度最大値に基づいて、駆動モータ１７の駆動を制御したが、フォーカス制御回路１６Ａは、照度センサ２３により検出される照度最大値に基づいて、駆動モータ１７の駆動を制御する。
また、フォーカス制御回路１６Ａは、照度輝度最大値が最大となるピーク位置を検出し、このピーク位置を撮像レンズ１１のフォーカスが合った状態（合焦状態）として判断する。そして、フォーカス制御回路１６Ａは、撮像レンズ１１が合焦状態に移動されたと判断すると、駆動モータ１７の駆動を制御して撮像レンズ１１の移動を停止させる。

（撮像装置２の動作）
次に、上記撮像装置２におけるフォーカス制御動作について説明する。
図４は、撮像装置２のフォーカス制御処理のフローチャートである。

撮像装置２では、第一の実施の形態の撮像装置１と同様に、フォーカス環境が一定の下でフォーカス制御動作を実施する。すなわち、撮像レンズ１１から入光する光束の光量が一定となる環境を維持した状態で、フォーカス制御動作を実施する。

そして、図４に示すように、撮像装置２のフォーカス制御動作では、先ず、照度センサ２３により、撮像レンズ１１を介して入射する光束の照度最大値を計測する（ステップＳ２０１）。また、照度センサ２３は、計測した照度最大値をフォーカス制御回路１６Ａに出力する。

フォーカス制御回路１６Ａは、照度センサ２３から照度最大値の入力を認識すると、駆動モータ１７を制御して、例えば撮像レンズ１１を撮像部２１から離隔する方向に僅かに移動させる（ステップＳ２０２）。なお、撮像レンズ１１が撮像部２１から所定寸法以上離隔する位置にある場合などでは、撮像部２１に近接する方向に移動させる制御をしてもよい。
そして、フォーカス制御回路１６Ａは、撮像レンズ１１の移動後に照度センサ２３から入力される照度最大値を認識し、この認識した照度最大値と、駆動モータ１７の駆動前に認識した照度最大値とを比較して、値が上昇したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

ここで、フォーカス制御回路１６Ａは、照度最大値の値が上昇した場合、駆動モータ１７をそのまま照度最大値が上昇する方向に駆動させ、撮像レンズ１１を移動させる（ステップＳ２０４）。一方、このステップＳ２０３において、照度最大値が下降した場合、駆動モータ１７を制御して撮像レンズ１１を前記移動方向と逆方向、例えば撮像レンズ１１を撮像部２１から離隔する方向に移動させた場合は、撮像部２１に近接する方向に移動させる制御をする（ステップＳ２０５）。これにより、撮像レンズ１１は、照度センサ２３にて検出される照度最大値が上昇する方向に移動される。

この後、フォーカス制御回路１６Ａは、撮像レンズ１１が合焦状態に対応する位置まで移動したか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
具体的には、フォーカス制御回路１６Ａは、次に照度センサ２３から入力される照度最大値が下降するまで、撮像レンズ１１を照度最大値が上昇する方向移動させる。そして、フォーカス制御回路１６Ａは、照度センサ２３から入力される照度最大値が下降したと判断すると、照度最大値が下降する直前のピーク位置を検出し、このピーク位置を合焦状態であると判断する。そして、フォーカス制御回路１６Ａは、撮像レンズ１１がピーク位置を越えて移動した場合、このピーク位置に撮像レンズ１１を逆方向に移動させて停止させる制御をする（ステップＳ２０７）。

（撮像装置の作用効果）
上述したように、上記撮像装置１では、照度センサ２３により撮像レンズ１１を介して入射される光束の明るさ（照度最大値）を検出する。また、フォーカス制御回路１６Ａは、この照度最大値が最大となるように、駆動モータ１７を制御して撮像レンズ１１を移動させる。そして、フォーカス制御回路１６Ａは、照度センサ２３にて計測される照度最大値が最大となるピーク位置を検出し、このピーク位置に撮像レンズ１１が移動した状態を合焦状態と判断し、撮像レンズ１１の移動を停止させる。
このため、照度センサ２３で照度最大値のみを検出してフォーカス制御回路１６Ａに出力するので、従来のように明るさの最大値および最小値を検出してコントラストを検出する構成に比べて、簡単な構成で、かつ迅速なフォーカス制御を実施することができる。

また、フォーカス制御回路１６Ａは、撮像レンズ１１を照度最大値が上昇する方向に順次変位させて、照度センサ２３にて検出される照度最大値が最も大きくなるピーク位置を合焦点とする、いわゆる山登り形式にてフォーカス制御を実施する。
このため、照度最大値が最も大きくなる点を容易に、かつ確実に見つけることができる。したがって、撮像装置２におけるフォーカス制御を効率よく実施することができる。

〔第三の実施の形態〕
次に、本発明の第三の実施の形態に係るプロジェクタのオートフォーカスシステムについて説明する。
図５は、第三の実施の形態におけるプロジェクタオートフォーカスシステムの概略構成を示す図である。

第三の実施の形態では、上記第一の実施の形態の撮像装置１を用いて、プロジェクタ３の焦点合わせを実施する。
図５において、プロジェクタオートフォーカスシステム１０は、撮像装置１と、プロジェクタ３とを備えている。

撮像装置１は、上記第一の実施の形態と同様の構成であり、その説明を簡略する。
第三の実施の形態の撮像装置１では、撮像レンズ１１から投射面４上に投射された画像光を取り込み、撮像部１２により撮像する。そして、検出回路１５により、撮像部１２により撮像された撮像データの輝度最大値を取得する。
さらに、撮像装置１のフォーカス制御回路１６は、プロジェクタ３の後述する投射レンズ３１Ａの移動により、投射画像の輝度最大値に変化があった場合、この輝度最大値が最大となるピーク位置を検出し、このピーク位置をプロジェクタ３の投射レンズ３１Ａにおける合焦状態として判断する。そして、フォーカス制御回路１６は、前記検出された輝度最大値および輝度最大値が最大となり合焦状態となったことを示す旨のピーク信号を、例えば信号処理部１４に設けられる図示しない端子からプロジェクタ３に出力する制御をする。また、上記第一の実施の形態と同様に、フォーカス制御回路１６により、撮像レンズ１１のフォーカス制御動作を実施する構成としてもよい。

プロジェクタ３は、光学装置としての光学エンジン３１と、信号認識部３２と、投射レンズ駆動制御手段としてのフォーカス制御部３３と、画像表示制御部３４と、を備えている。

光学エンジン３１は、図示は省略するが、光源と、光源から射出される光を画像データに応じて変調する液晶パネルとを備えている。また、光学エンジン３１は、液晶パネルにより光変調された光（画像光）を、投射レンズ３１Ａから投射面４に投射する。この投射レンズ３１Ａは、図示しない投射レンズ移動手段としてのレンズ制御モータにより光軸方向に進退可能に設けられており、進退方向に移動することで投射レンズ３１Ａの焦点位置が変化する。そして、投射レンズ３１Ａの焦点位置が投射面４と一致すると、投射面４上に焦点が合った良好な画質の画像を表示可能となる。

信号認識部３２は、撮像装置１に接続可能な図示しない端子を備え、撮像装置１から入力される輝度最大値およびピーク信号を認識する。

フォーカス制御部３３は、前記レンズ制御モータを制御して、光学エンジン３１の投射レンズ３１Ａを所定方向に移動させ、合焦動作を実施する。
この時、フォーカス制御部３３は、撮像装置１のフォーカス制御回路１６と同様に、信号認識部３２にて認識した輝度最大値に基づいて、輝度最大値が上昇する方向に投射レンズ３１Ａを順次変位させる。そして、信号認識部３２において、ピーク信号を認識すると、輝度最大値が最も大きくなるピーク位置に投射レンズ３１Ａが移動されたと判断し、投射レンズ３１Ａの移動を停止させる。

画像表示制御部３４は、光学エンジン３１を制御して、画像データに基づいた画像光を光学エンジン３１から拡大投射させる制御をする。また、画像表示制御部３４は、所定のテスト画像を光学エンジン３１から投射させる制御をする。

〔プロジェクタオートフォーカスシステムの動作〕
次に上記のようなプロジェクタオートフォーカスシステムの動作について説明する。図６は、プロジェクタオートフォーカスシステム１０におけるプロジェクタ３のオートフォーカス処理を示すフローチャートである。

プロジェクタオートフォーカスシステム１０では、利用者によりプロジェクタ３が操作され、オートフォーカスを実施する旨の操作信号が入力されると、先ず、プロジェクタ３の画像表示制御部３４は、光学エンジン３１を制御して、所定のテスト画像を投射面４に投射させる制御をする（ステップＳ３０１）。
また、撮像装置１は、撮像部１２にて、撮像レンズ１１から入射されるステップＳ３０１で投射されたテスト画像の画像光を撮像する(ステップＳ３０２)。
この後、撮像装置１の検出回路１５は、ステップＳ３０２にて撮像された撮像画像の輝度最大値を検出する（ステップＳ３０３）。また、撮像装置１は、検出した輝度最大値をプロジェクタ３に出力する（ステップＳ３０４）。

一方、プロジェクタ３は、信号認識部３２にて撮像装置１から入力される輝度最大値を認識する（ステップＳ３０５）。また、フォーカス制御部３３は、レンズ制御モータを制御して、ステップＳ３０５にて認識した輝度最大値が大きくなる方向に投射レンズ３１Ａを移動させる（ステップＳ３０６）。
具体的には、フォーカス制御部３３は、投射レンズ３１Ａを微小移動させ、この時、撮像装置１から入力される輝度最大値が、投射レンズ３１Ａの移動前に比べて上昇したか否かと判断する。そして、フォーカス制御部３３は、撮像装置１から入力される輝度最大値が上昇したと判断すると、投射レンズ３１Ａを同方向に移動させ、輝度最大値が下降したと判断すると、投射レンズ３１Ａを逆方向に移動させる制御をする。

また、撮像装置１は、このステップＳ３０６により明るさが変化するテスト画像を撮像部１２にて撮像し（ステップＳ３０７）、検出回路１５にて撮像画像の輝度最大値を検出する（ステップＳ３０８）。
そして、撮像装置１のフォーカス制御回路１６は、輝度最大値が最大となるピーク位置を検出し、プロジェクタ３の投射レンズ３１Ａが合焦状態に移動されたか否かを判断する（ステップＳ３０９）。そして、フォーカス制御回路１６は、輝度最大値が最大となり、合焦状態であると判断すると、ピーク信号をプロジェクタ３に出力する（ステップＳ３１０）。

プロジェクタ３のフォーカス制御部３３は、撮像装置１からピーク信号が入力されると（ステップＳ３１１）、レンズ制御モータの駆動を停止させ、投射レンズ３１Ａを合焦状態に対応する位置で停止させる制御をする（ステップＳ３１２）。

ここで、図７にプロジェクタ３の焦点をずらした状態で、撮像装置１のフォーカス状態を変化させた際の検出回路１５により検出される輝度最大値の変化を示す図を示す。
図７において、線ａおよび線ｂは、プロジェクタ３の設置位置の違いであり、線ｂは、線ａの場合よりもプロジェクタ３を投射面４から離れた位置においた場合における輝度変化を示す。
また、図８は、図７における線ａの設置位置にプロジェクタ３を設置した状態で、テスト画像を撮像装置１により撮像した際の撮像データを模式的に示す図であり、（Ａ）は、撮像装置１のフォーカス位置が２に設定された状態、（Ｂ）は、撮像装置１のフォーカス位置が５に設定された状態、（Ｃ）は、撮像装置１のフォーカス位置が７に設定された状態における撮像データを示す。さらに、図９は、図７における線ｂの設置位置にプロジェクタ３を設置した状態で、テスト画像を撮像装置１により撮像した際の撮像データを模式的に示す図であり、（Ａ）は、撮像装置１のフォーカス位置が２に設定された状態、（Ｂ）は、撮像装置１のフォーカス位置が５に設定された状態、（Ｃ）は、撮像装置１のフォーカス位置が７に設定された状態における撮像データを示す。
さらに、図１０は、撮像装置１の焦点をずらした状態（図７におけるカメラフォーカス位置１の設定の状態）で、プロジェクタ３のフォーカス状態を変化させた際の検出回路１５により検出される輝度最大値の変化を示す図である。また、図１１は、図１０におけるテスト画像を撮像装置１により撮像した際の撮像データを模式的に示す図であり、（Ａ）は、プロジェクタ３のフォーカス位置が１に設定された状態、（Ｂ）は、プロジェクタ３のフォーカス位置が３に設定された状態、（Ｃ）は、プロジェクタ３のフォーカス位置が５に設定された状態における撮像データを示す。

ここで、図示されていないが、撮像装置１およびプロジェクタ３の双方が合焦している状態での輝度最大値は５９１０４である。また、図１２に、撮像装置１およびプロジェクタ３の双方が合焦している状態での撮像装置１によりテスト画像を撮像した際の撮像データを示す。
図７ないし図１２から、撮像装置１およびプロジェクタ３のフォーカスが合っていない状態で、一方の機材のフォーカスを変化させると、この一方の機材のフォーカスの合焦度合いと比例して検出回路１５にて検出される輝度最大値が変化することが確認できる。すなわち、検出回路１５にて検出される輝度最大値が最大となるように、撮像装置１およびプロジェクタ３のフォーカス制御を実施することで、双方のフォーカスを合焦位置に合わせることが可能となる。

（プロジェクタオートフォーカスシステムの作用効果）
上記したように、プロジェクタオートフォーカスシステム１０では、プロジェクタ３は、信号認識部３２にて撮像装置１の検出回路１５にて検出される輝度最大値を認識し、フォーカス制御部３３は、この輝度最大値が大きくなる方向に投射レンズ３１Ａを移動させる制御をする。そして、撮像装置１から輝度最大値が最大となった旨のピーク信号が入力されると、投射レンズ３１Ａの移動を停止させる。
このため、撮像装置１により検出される輝度最大値に基づいて、プロジェクタ３のフォーカス制御動作を実施することができ、プロジェクタ３の投射レンズ３１Ａのオートフォーカスを容易に実施できる。

また、上記において、撮像装置１とプロジェクタ３を接続し、撮像装置１から入力される輝度最大値に基づいて、自動的にプロジェクタ３のフォーカス制御を実施する構成を示したが、例えば、撮像装置１により検出される輝度最大値を確認しながら、プロジェクタ３のフォーカス制御を手動により実施してもよい。このような場合では、既存のプロジェクタ３においても、撮像装置１を用いて容易に合焦動作を実施することができる。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、上記第三の実施の形態で、撮像装置１とプロジェクタ３とを用いて、プロジェクタ３のフォーカス制御を実施するプロジェクタオートフォーカスシステムを例示したが、これに限らない。
例えば、第二の実施の形態の撮像装置２とプロジェクタ３とを接続することでプロジェクタのオートフォーカス制御を実施する構成としてもよい。
この場合でも、第三の実施の形態と同様の動作でプロジェクタ３のオートフォーカス制御を実施することができる。

また、第三の実施の形態では、プロジェクタ３に撮像装置１を接続して、プロジェクタ３のオートフォーカスを実施する構成を示したが、プロジェクタ３自身が撮像装置１を有する構成としてもよい。すなわち、プロジェクタ３は、投射面４に投射されたテスト画像の画像光が入射される撮像レンズ、撮像レンズを透過した画像光を撮像する撮像素子、撮像素子にて撮像された撮像データの輝度最大値を検出する検出回路、輝度最大値の最大を検出して合焦状態であるか否かを判断するフォーカス制御回路を備える構成としてもよい。このような構成では、撮像装置１がなくても、プロジェクタ３のみで、投射レンズ３１Ａのフォーカス制御を実施することができる。
さらに、プロジェクタ３が撮像装置２を有する構成としてもよい。さらには、入射される光束から明るさの最大値を認識することができればよいため、撮像部２１として、撮像部本体２２がなく、照度センサ２３のみが搭載された構成としてもよい。この構成では、画像光を撮像する処理が不要となり、構成をより簡単にできる。
さらには、プロジェクタ３の光学エンジン３１から投射レンズ３１Ａに至るまでの光学部材のいずれかに、照度検出素子を設けて投射画像の明るさの最大値を検出する構成としてもよい。

そして、明るさ認識手段としての検出回路１５は、撮像画像の輝度最大値を検出する構成としたが、例えば撮像データにおける平均輝度を演算し、この平均輝度が最も大きくなる位置を合焦点としてフォーカス制御するものであってもよい。また、輝度に限られず、例えば明度などに基づいて、明度最大値が最も大きくなる位置を合焦点とするフォーカス制御を実施するなどしてもよい。同様に、撮像装置２において、明るさ検出手段として照度センサ２３を例示したが、撮像レンズ１１から入射した光束の光量を計測するいかなる構成を用いてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明の第一の実施の形態に係る撮像装置の概略を示す図である。 前記第一の実施の形態の撮像装置のフォーカス制御処理のフローチャートである。 本発明の第二の実施の形態に係る撮像装置の概略を示す図である。 前記第二の実施の形態の撮像装置のフォーカス制御処理のフローチャートである。 本発明の第三の実施の形態におけるプロジェクタオートフォーカスシステムの概略構成を示す図である。 第三の実施の形態のプロジェクタオートフォーカスシステムにおけるプロジェクタのフォーカス制御処理のフローチャートである。 前記第三の実施の形態において、プロジェクタの焦点をずらした状態で、撮像装置のフォーカス状態を変化させた際の検出回路により検出される輝度最大値の変化を示す図である。 図７における線ａの設置位置にプロジェクタを設置した状態で、テスト画像を撮像装置により撮像した際の撮像データを示す図であり、（Ａ）は、撮像装置のフォーカス位置が２に設定された状態、（Ｂ）は、撮像装置のフォーカス位置が５に設定された状態、（Ｃ）は、撮像装置のフォーカス位置が７に設定された状態における撮像データを示す図である。 図７における線ｂの設置位置にプロジェクタを設置した状態で、テスト画像を撮像装置により撮像した際の撮像データを示す図であり、（Ａ）は、撮像装置のフォーカス位置が２に設定された状態、（Ｂ）は、撮像装置のフォーカス位置が５に設定された状態、（Ｃ）は、撮像装置のフォーカス位置が７に設定された状態における撮像データを示す図である。 撮像装置の焦点をずらした状態（図７におけるカメラフォーカス位置１の設定の状態）で、プロジェクタのフォーカス状態を変化させた際の検出回路により検出される輝度最大値の変化を示す図である。 図１０におけるテスト画像を撮像装置により撮像した際の撮像データを示す図であり、（Ａ）は、プロジェクタのフォーカス位置が１に設定された状態、（Ｂ）は、プロジェクタのフォーカス位置が３に設定された状態、（Ｃ）は、プロジェクタのフォーカス位置が５に設定された状態における撮像データを示す図である。 撮像装置およびプロジェクタの双方が合焦している状態での撮像装置によりテスト画像を撮像した際の撮像データを示す図である。

符号の説明

１，２…撮像装置、３…プロジェクタ、１０…プロジェクタオートフォーカスシステム、１１…撮像レンズ、１２，２１…撮像手段としての撮像部、１５…明るさ認識手段としての検出回路、１６，１６Ａ…合焦判断手段および駆動制御手段としても機能するフォーカス制御回路、１７…レンズ移動手段としての駆動モータ、２３…明るさ検出手段としての照度センサ、３１…光学装置としての光学エンジン、３１Ａ…投射レンズ、３３…投射レンズ駆動制御手段としてのフォーカス制御部、３４…テスト画像投射制御手段としての画像表示制御部。

Claims (8)

1. 光束が入射するレンズと、
   前記レンズを光軸方向に沿って移動させるレンズ移動手段と、
   前記レンズの光軸に略直交する面内における前記光軸を中心とした所定領域内に入射する光束の明るさを検出する明るさ検出手段と、
   前記明るさ検出手段により検出される前記所定領域内における明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断する合焦判断手段と、
   前記レンズ移動手段を制御して、前記レンズを光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記レンズの移動を停止させる制御をする駆動制御手段と、
   を具備したことを特徴としたオートフォーカス装置。
2. 請求項１に記載のオートフォーカス装置であって、
   前記駆動制御手段は、前記明るさ検出手段にて検出される前記明るさが大きくなる方向に前記レンズを移動させる制御をする
   ことを特徴としたオートフォーカス装置。
3. 光束が入射する撮像レンズと、
   前記撮像レンズを光軸方向に沿って移動させるレンズ移動手段と、
   前記撮像レンズを透過した光束を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された撮像画像における明るさの最大値を認識する明るさ認識手段と、
   前記明るさ認識手段により認識される明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断する合焦判断手段と、
   前記レンズ移動手段を制御して、前記撮像レンズを光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記レンズの移動を停止させる制御をする駆動制御手段と、
   を具備したことを特徴とした撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置であって、
   前記駆動制御手段は、前記明るさ認識手段にて認識される前記明るさの最大値が大きくなる方向に前記レンズを移動させる制御をする
   ことを特徴とした撮像装置。
5. 光源と、光源から射出された光束を画像データに応じて変調し、投射レンズから拡大投射させる光学装置と、前記投射レンズをレンズ光軸方向に移動させる投射レンズ移動手段と、この投射レンズ移動手段の駆動を制御する投射レンズ駆動制御手段と、を備えたプロジェクタと、
   請求項１または請求項２に記載のオートフォーカス装置と、
   を具備したプロジェクタオートフォーカスシステムであって、
   前記プロジェクタは、前記光学装置から所定のテスト画像を投射させるテスト画像投射制御手段を備え、
   前記オートフォーカス装置の前記明るさ検出手段は、前記レンズから入射する前記プロジェクタにより投射された前記テスト画像の画像光の明るさを検出し、
   前記プロジェクタの前記投射レンズ駆動制御手段は、前記投射レンズ移動手段を制御して、前記投射レンズを投射レンズの光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記オートフォーカス装置の前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記投射レンズの移動を停止させる制御をする
   ことを特徴としたプロジェクタオートフォーカスシステム。
6. 光源と、光源から射出された光束を画像データに応じて変調し、投射レンズから拡大投射させる光学装置と、前記投射レンズをレンズの光軸方向に移動させる投射レンズ移動手段と、この投射レンズ移動手段の駆動を制御する投射レンズ駆動制御手段と、を備えたプロジェクタと、
   請求項３または請求項４に記載の撮像装置と、
   を具備したプロジェクタオートフォーカスシステムであって、
   前記プロジェクタは、前記光学装置から所定のテスト画像を投射させるテスト画像投射制御手段を備え、
   前記撮像装置の前記撮像手段は、前記撮像レンズから入射する前記プロジェクタにより投射された前記テスト画像の画像光を検出し、
   前記プロジェクタの前記投射レンズ駆動制御手段は、前記投射レンズ移動手段を制御して、前記投射レンズを投射レンズの光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記撮像装置の前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記投射レンズの移動を停止させる制御をする
   ことを特徴としたプロジェクタオートフォーカスシステム。
7. 光源と、この光源から射出される光束を画像データに応じて変調し、この光変調された光束を投射レンズにより拡大投射する光学装置と、を備えたプロジェクタであって、
   前記投射レンズを移動させる投射レンズ移動手段と、
   前記光学装置から所定のテスト画像を投射させるテスト画像投射制御手段と、
   前記テスト画像の画像光が入射する撮像レンズと、
   前記撮像レンズを介して入射した前記テスト画像の画像光を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された撮像画像における明るさの最大値を認識する明るさ認識手段と、
   前記明るさ認識手段により認識される明るさの最大値が最も大きくなる状態を合焦状態と判断する合焦判断手段と、
   前記投射レンズ移動手段を制御して、前記投射レンズを光軸方向に沿って移動させる制御をするとともに、前記合焦判断手段により前記合焦状態と判断された場合に、前記レンズの移動を停止させる制御をする駆動制御手段と、
   を具備したことを特徴としたプロジェクタ。
8. 光源と、この光源から射出される光束を画像データに応じて変調し、この光変調された光束を投射レンズにより拡大投射する光学装置と、を備えたプロジェクタのオートフォーカス方法であって、
   光学装置から所定のテスト画像を投射させ、
   この投射されたテスト画像を撮像手段により撮像し、
   撮像された撮像画像の明るさの最大値を認識し、
   前記投射レンズを移動させて前記撮像画像の明るさの最大値を変化させ、この明るさの最大値が最大となる状態を合焦状態と判断し、この合焦状態で前記投射レンズの移動を停止させる
   ことを特徴とするプロジェクタのオートフォーカス方法。