JP2766229B2 - カラープロジェクタの合焦装置 - Google Patents

カラープロジェクタの合焦装置

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謙一 松村
有二 勝野
保志 早崎
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NEC Corp
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NIPPON DENKI ROBOTSUTO ENJINIARINGU KK
Nippon Electric Co Ltd
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はカラープロジェクタ
の合焦装置に関し、特にカラー液晶表示器の画像を投影
レンズにより拡大しスクリーンに投影するカラープロジ
ェクタの合焦装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自動焦点調整機能を有するプロジ
ェクタでは、例えば、特開平5−188282号公報に
より開示されているように、所定パターンを有する画像
をスクリーンに投影してスクリーンまでの距離を求め、
ピント合わせを行うようにしている。また、スクリーン
上に投影されたパターンのエッジ部分を高倍率で撮影
し、コントラストが最大になるように焦点調整を行う方
法も良く知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
スクリーン上に投影された所定パターンに基づいて焦点
調整を行っている。この場合、スクリーンの投影画面の
一部分でのみ合焦確認を行っているので、投影画面全体
について合焦調整を高精度に行うことができないという
問題点がある。
【0004】本発明の目的は、スクリーン上の投影画面
全体について高精度に合焦調整ができるカラープロジェ
クタの合焦装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のカラープロジェ
クタの合焦装置は、スクリーンに投影した全白の投影画
面をTVカメラで撮像したとき、投影画面に予め設定し
た合焦確認領域のピントが合っている場合(合焦状態)
では、この合焦確認領域におけるR,G,Bの各信号レ
ベルは広い範囲で変動するが、ピントがずれている場合
(非合焦状態)では狭い範囲の変動となることに着目し
て合焦調整を行う。具体的には、カラー液晶表示器の画
像を投影レンズにより拡大しスクリーンに投影するカラ
ープロジェクタの合焦装置において、カラー液晶表示器
の画像を全白とした投影画面をTVカメラで撮像し、T
Vカメラが出力する一画面分のR,G,B信号をビデオ
メモリに記憶し、投影画面の中央部分および周辺部分に
予め設定された各合焦確認領域における各R,G,B信
号の信号レベルの変動を示す値をそれぞれ算出し、この
算出値が最大になるようにカラー液晶表示器の液晶面の
角度および投影レンズの位置を調整する。
【0006】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【0007】図1は本発明の一実施形態例を示すブロッ
ク図である。ここで、カラー液晶表示器(LCD)2に
光源1の光を照射し、カラー液晶表示器2に表示される
画像を投影レンズ3により拡大してスクリーン4に投影
している。
【0008】また、スクリーン4に投影される画像のピ
ントを自動的に調整する合焦装置は、スクリーンの投影
画面全体を撮像して三原色のR,G,B信号を出力する
カラーTVカメラ5と、このカラーTVカメラ5が出力
する各R,G,B信号の一画面分をそれぞれ記憶できる
ビデオメモリ6と、投影画面の中央部分および周辺部分
に予め設定した合焦確認領域について各R,G,B信号
の信号レベルの分散値Rv,Gv,Bvをそれぞれ算出
する分散算出部7と、カラー液晶表示器2の液晶面の光
軸に対する角度(煽り、倒れ)を調整する液晶角度調整
部8と、投影レンズ3を光軸に沿って移動させて焦点を
調整するレンズ位置調整部9と、各合焦確認領域の分散
値Rv,Gv,Bvに基づいて液晶角度調整部8および
レンズ位置調整部9をそれぞれ制御して投影画面全体で
均一にピント合わせを行う合焦制御部10とを備えてい
る。
【0009】ところで、合焦確認を行うに際し、カラー
液晶表示器2に最大輝度の全白を表示させてスクリーン
4に投影する。すなわち、カラー液晶表示器2の全ての
R,G,Bドットを最大輝度とする。スクリーン上の投
影画像を撮像するカラーTVカメラ5としては、撮像画
素のR,G,B成分の濃度に応じた信号をそれぞれ出力
するTVカメラを使用する。例えば、CCDを3つ使用
した3板式のカラーTVカメラ、あるいは、三原色に対
応するカラーフィルタを装着した白黒カメラを使用す
る。
【0010】いま、全白の投影画面を撮像したTVカメ
ラの各撮像画素のR,G,B信号の信号レベルに着目す
る。例えば、ある合焦確認領域においてカラー液晶表示
器のRドットのピントが合っている場合(合焦状態)、
合焦確認領域の各画素のR信号のレベルは、図4(a)
に示すように、広いレベル範囲に分布する。但し、合焦
確認領域内において光量の分布ムラはないものとする。
【0011】これは、Rドットを含む撮像画素とRドッ
トを含まない撮像画素とが存在し、Rドットを含む画素
のR信号レベルは大きくなり、Rドットを含まない画素
のR信号レベルは小さくなり、画素毎にR信号のレベル
変動が大きくなるからである。G,B信号についても同
様に、G,Bドットのピントが合っている状態では、合
焦確認領域の画素毎のG,B信号のレベル変動幅は大き
くなる。しかし、ピントがずれている場合(非合焦状
態)、図4(b)に示すように、狭いレベル範囲に分布
するようになる。これは、投影画面のR,G,Bドット
のピントがずれてボケるために、各画素のR,G,B信
号レベルはそれぞれ一様となり、画素毎のレベル変動が
小さくなるからである。
【0012】従って、各合焦確認領域について、信号レ
ベルの変動状態を分散値として求め、この分散値を最大
にするように調整すれば合焦調整が可能となる。すなわ
ち、図4(c)に示すように、縦軸に分散値をとり横軸
に投影レンズの位置を示せば、分散値が最大となる点が
合焦点である。
【0013】なお、合焦確認領域内に光量の分布ムラが
ある場合は、ピントに関係なく分散値は大きな値にな
り、正常な合焦調整は不可能となるので、合焦確認領域
内の光量分布が一様になるようにシェーディング補正手
段を設ける必要がある。
【0014】次に分散算出部7における分散値算出手順
について説明する。
【0015】図2は分散値算出手順を示す図である。ま
ず、合焦確認領域のR,G,B信号をビデオメモリ6か
ら読出し、画素毎のR,G,B信号のレベルをRij,
Gij,Bijとする(ステップ101)。なお、ビデ
オメモリ6には、走査線アドレスi、水平画素アドレス
jの各画素のR,G,B信号が、Rij,Gij,Bi
jとしてそれぞれ記憶されている。
【0016】そして、各R,G,B信号の黒レベルのオ
フセット補正を行う(ステップ102)。ここでは、
R,G,B信号の黒レベルのオフセット値をRo,G
o,Boとして、Rij−Ro,Gij−Go,Bij
−Boをそれぞれ求める。その後、オフセット補正した
R,G,B信号レベルの平均値Ra,Ga,Baをそれ
ぞれ算出する(ステップ103)。なお、合焦確認領域
内の画素数をSとする。
【0017】なお、平均値Ra,Ga,Baと標準レベ
ルとはそれぞれ異なった値となるので、これらが同じ標
準レベルになるように比例によるレベル補正を行った後
(ステップ104)、正規化した分散値Rv,Gv,B
vをそれぞれ算出する(ステップ105)。
【0018】ところで、投影レンズには色収差があるた
めに、図3(a)に示すように、投影画面の各R,G,
Bドットに対する投影レンズのピント位置が相異する。
ここで、横軸は投影レンズのピント位置を示し、縦軸は
R,G,B信号レベルの分散値Rv,Gv,Bvをそれ
ぞれ示している。このように、投影画面のR,G,Bド
ットが合焦する投影レンズの位置は、分散値Rv,G
v,Bvがそれぞれ最大となる位置Pr,Pg,Pbと
なる。
【0019】図3(a)に示したように、PrとPbと
の中間にPgが位置する場合は、図3(b)に示すよう
に、G色に特定して分散値Gvが最大となるように合焦
調整を行えば、R色およびB色に対し同程度のピントず
れ状態に抑えることができる。なお、R色もしくはB色
を特定して合焦調整してもよいが、R色を特定した場合
はB色のピントずれが大きくなり、B色を特定した場合
はR色のピントずれが大きくなる。
【0020】また、図3(c)に示すように、R,G,
B信号レベルの正規化した分散値を合計し、合計した分
散値が最大となるように合焦調整してもよい。また、合
計した分散値が一定値以上となるようにすれば粗調整が
できる。
【0021】更に、R信号の分散値RvとB信号の分散
値Bvとの比(Rv/Bv)を用いた場合は、図3
(d)に示すように、位置PrからPbの間に単調に変
化する範囲があり、投影レンズのピントずれ量およびず
れ方向を検出できるという効果がある。
【0022】また更に、カラー液晶表示器のドットに欠
陥がない場合は、分散値の代りに、合焦確認領域内の信
号レベルの最大値から最小値を引いた値(最大値−最小
値)を使用することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、全白の画
像をスクリーンに投影し、この投影画面をカラーTVカ
メラにより一括撮像し、投影画面の中央部分および周辺
部分に予め設定した合焦確認領域内の各撮像画素のR,
G,B信号のレベル変動幅に基づき合焦制御を行うこと
により、投影画面全体について合焦調整を高精度に行う
ことができる。加えて、3板式のカラーTVカメラを使
用した場合は、カラープロジェクタのRGBカラーバラ
ンス及びRGB各色別のピントずれを検査、調整でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例を示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示した分散算出部7における分散値算出
手順を示す図である。
【図3】分散値と投影レンズのピント位置とを示す図で
ある。
【図4】全白の投影画面を撮像したTVカメラのR,
G,Bの信号レベルと合焦状態との関係を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
2 カラー液晶表示器 3 投影レンズ 4 スクリーン 5 カラーTVカメラ 6 ビデオメモリ 7 分散算出部 8 液晶角度調整部 9 レンズ位置調整部 10 合焦制御部
フロントページの続き (72)発明者 勝野 有二 神奈川県横浜市神奈川区新浦島町 1丁 目1番地25 日本電気ロボットエンジニ アリング株式会社内 (72)発明者 早崎 保志 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−188282(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/11

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラー液晶表示器の画像を投影レンズに
    より拡大しスクリーンに投影するカラープロジェクタの
    合焦装置において、前記スクリーンの投影画面を撮像し
    てR,G,B信号をそれぞれ出力するTVカメラと、こ
    のTVカメラが出力する一画面分の前記R,G,B信号
    を記憶するビデオメモリと、前記投影画面の中央部分お
    よび周辺部分に予め設定された各合焦確認領域内におけ
    る前記R,G,B信号の信号レベルの変動を示す値をそ
    れぞれ算出するレベル変動算出手段と、前記カラー液晶
    表示器の液晶面の角度を調整する液晶角度調整手段と、
    前記投影レンズを移動させて焦点調整するレンズ位置調
    整手段と、前記レベル変動算出手段が出力する前記各合
    焦確認領域毎の算出値に基づいて前記液晶角度調整手段
    および前記レンズ位置調整手段をそれぞれ制御する合焦
    制御手段とを備えることを特徴とするカラープロジェク
    タの合焦装置。
  2. 【請求項2】 前記レベル変動算出手段は、前記投影画
    面を全白としたときの前記R,G,B信号の信号レベル
    の分散値をそれぞれ算出し、前記合焦制御手段は、前記
    分散値が最大になるように制御することを特徴とする請
    求項1記載のカラープロジェクタの合焦装置。
  3. 【請求項3】 前記合焦制御手段は、前記R,G,B信
    号の各分散値の内、特定色の分散値が最大になるように
    制御することを特徴とする請求項2記載のカラープロジ
    ェクタの合焦装置。
  4. 【請求項4】 前記合焦制御手段は、前記R,G,B信
    号の各分散値の内、G信号の分散値が最大になるように
    制御することを特徴とする請求項2記載のカラープロジ
    ェクタの合焦装置。
  5. 【請求項5】 前記合焦制御手段は、前記R,G,B信
    号の各分散値の合計値が一定値以上になるように制御す
    ることを特徴とする請求項2記載のカラープロジェクタ
    の合焦装置。
  6. 【請求項6】 前記合焦制御手段は、前記R,G,B信
    号の各分散値の内、R信号の分散値とB信号の分散値と
    の比に基づき制御することを特徴とする請求項2記載の
    カラープロジェクタの合焦装置。
  7. 【請求項7】 前記レベル変動算出手段は、前記投影画
    面を全白としたときの前記R,G,B信号の内の特定色
    の信号レベルの最大値から最小値を引いた値を算出し、
    前記合焦制御手段は、前記最大値から最小値を引いた値
    が最大になるように制御することを特徴とする請求項1
    記載のカラープロジェクタの合焦装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載のカラープロジェクタの合
    焦装置において、前記各合焦確認領域内の光量分布が一
    様になるように補正するシェーディング補正手段を具備
    することを特徴とするカラープロジェクタの合焦装置。
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JP2006154393A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Toppan Printing Co Ltd オートフォーカス方法
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