JP3821777B2

JP3821777B2 - Projection apparatus and focus adjustment method thereof

Info

Publication number: JP3821777B2
Application number: JP2002372805A
Authority: JP
Inventors: 寿和青柳
Original assignee: Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP2004205681A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射レンズを介して、スクリーン上に画像を投射する液晶プロジェクタなどの投射装置に関し、特に、投射レンズのフォーカス調整を自動的に行うことができる投射装置及びそのフォーカス調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スクリーン上に投射したフォーカスパターンをカメラで撮像するとともに、その撮像イメージを分析しながら、投射レンズのフォーカス調整を自動的に行う投射装置及びそのフォーカス調整方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に示されるフォーカス調整方法は、上記撮像イメージの所定信号成分が、スクリーン上におけるフォーカスパターンの合焦状態に応じて変化することを利用したものであり、例えば、上記撮像イメージの高周波成分を検出しつつ、この高周波成分が最大となるように投射レンズをフォーカス調整することにより、スクリーン上のフォーカスパターンを合焦させる。
【０００４】
以下、上記フォーカス調整方法の具体的な内容について、図面を参照して説明する。図５は、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの高周波成分特性を示す図である。
この図に示すように、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの高周波成分特性は、許容投射距離範囲内であれば山形となり、高周波成分が最大になる点、すなわち、高周波成分特性の頂点にフォーカ調整位置が合ったとき、フォーカスが最良となる。
【０００５】
上記高周波成分特性における頂点の検索処理には、通常、現在のフォーカス調整位置に対して頂点がどちらの方向（近点方向又は遠点方向）にあるかを判定する検索方向決め処理と、高周波成分の最大値を検出する最大値検出処理とが含まれる。
【０００６】
検索方向決め処理では、図５に示すように、現在のフォーカス調整位置Ｓ１の高周波成分レベルＬ１と、この位置Ｓ１から所定距離ΔＳだけ離れたフォーカス調整位置Ｓ２の高周波成分レベルＬ２とを比較し、Ｌ１＞Ｌ２であれば、頂点は近点側（図５の左方向）にあり、Ｌ１＜Ｌ２であれば、頂点は遠点側（図５の右方向）にあると判定する。このとき、高周波成分特性に平坦な部分があると、フォーカス調整機構の動作量（ΔＳ）が大きくなり、検索方向の判定に時間がかかってしまう。
【０００７】
また、最大値検出処理では、検索方向決め処理で判定した方向にフォーカス調整機構を動作させながら、高周波成分の最大値を検出する。このとき、高周波成分特性の頂点近傍に平坦な部分があると、ノイズなどによって頂点の特定が難しくなり、フォーカス調整精度が低下してしまう。つまり、高周波成分特性の頂点近傍に平坦な部分があると、頂点以外の部分がノイズによって最大値になり易くなるため、高周波成分特性の頂点を誤認し、フォーカス調整に大きな誤差を生じる可能性がある。
【０００８】
したがって、スクリーン上に投射したフォーカスパターンをカメラで撮像し、その撮像イメージに含まれる所定信号成分にもとづいて、投射レンズを自動的にフォーカス調整する場合は、その所定信号成分特性に平坦な部分が生じないように、フォーカスパターンの形状や大きさを設定することが要求される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２８９０１号公報（第５頁、第３図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶プロジェクタなどの投射装置は、通常、投射画面の大きさを調整するために、ズーム調整機構を備えているため、そのズーム調整位置に応じて、カメラが捉えるフォーカスパターンの大きさが変わり、前述した所定信号成分特性が変化するという問題がある。
【００１１】
つまり、従来の投射装置では、図７（ａ）に示すように、投射レンズのズーム比を大きくすると、カメラが撮像したイメージ内の投射範囲及びフォーカスパターンが大きくなり、所定信号成分が低域にシフトするため、所定信号成分特性が図８（ａ）のように変化し、その頂点部分が平坦になる。そのため、前述したように、ノイズなどによって頂点の特定が難しくなり、フォーカス調整精度が低下してしまう。
【００１２】
また、図７（ｂ）に示すように、投射レンズのズーム比を小さくすると、カメラが撮像したイメージ内の投射範囲及びフォーカスパターンが小さくなり、所定信号成分が高域にシフトするため、所定信号成分特性が図８（ｂ）のように変化し、その山すそ部分が平坦になる。そのため、前述したように、検索方向決めにおけるフォーカス調整機構の動作量が大きくなり、検索方向の判定に時間がかかってしまう。
【００１３】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、スクリーン上に投射したフォーカスパターンをカメラで撮像し、その撮像イメージを分析しつつ、投射レンズのフォーカス調整を自動的に行うものでありながら、投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンを変更することにより、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの所定信号成分特性を、投射レンズのズーム調整位置にかかわらず常に適正なものとし、自動フォーカス調整の時間短縮や精度の向上を図ることができる投射装置及びそのフォーカス調整方法の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の投射装置は、フォーカス調整及びズーム調整が可能な投射レンズを備え、この投射レンズを介して、スクリーン上に画像を投射する投射装置であって、前記投射レンズを介して、前記スクリーン上にフォーカスパターンを投射するフォーカスパターン投射部と、前記スクリーン上に投射されたフォーカスパターンを撮像するカメラと、前記カメラの撮像イメージを分析しつつ、前記投射レンズのフォーカス調整を自動的に行うオートフォーカス制御部とを備え、前記フォーカスパターン投射部が、前記投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンを変更する構成としてある。
【００１５】
投射装置をこのように構成すれば、投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンを変更することにより、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの所定信号成分特性を、投射レンズのズーム調整位置にかかわらず常に適正なものとできる。
これにより、所定信号成分特性の頂点検索において、検索方向決めを迅速に行うことができるだけでなく、ノイズによる頂点の誤認を回避することができ、その結果、自動フォーカス調整の時間短縮や精度の向上を図ることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の投射装置は、前記オートフォーカス制御部が、前記撮像イメージの高周波成分が最大となるように、前記投射レンズのフォーカス調整を行い、前記フォーカスパターン投射部が、前記投射レンズのフォーカス調整位置に対する前記撮像イメージの高周波成分特性が適正となるように、前記投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンを変更する構成としてある。
投射装置をこのように構成すれば、撮像イメージの高周波成分が最大となるように、投射レンズのフォーカス調整を行うにあたり、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの高周波成分特性を、投射レンズのズーム調整位置にかかわらず常に適正なものとし、自動フォーカス調整の時間短縮や精度の向上を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の投射装置は、前記フォーカスパターン投射部が、複数のフォーカスパターンを有し、その中から前記投射レンズのズーム調整位置に適合したフォーカスパターンを選択する構成としてある。
投射装置をこのように構成すれば、ズーム調整に応じてフォーカスパターンを生成する場合に比べ、フォーカスパターンの変更処理を簡略化することが可能になる。
【００１８】
また、本発明の投射装置は、前記フォーカスパターン投射部が、前記投射レンズのズーム調整位置に適合したフォーカスパターンを生成する構成としてある。投射装置をこのように構成すれば、ズーム調整位置に応じてフォーカスパターンの大きさを無段階状に変化させるなど、きわめて精度の高いパターン変更が可能になる。
【００１９】
また、本発明の投射装置は、前記オートフォーカス制御部が、前記投射レンズのフォーカス調整時に、前記投射レンズのズーム調整を禁止する構成としてある。
投射装置をこのように構成すれば、自動フォーカス調整中に誤ってズーム調整操作が行われても、問題なく自動フォーカス調整を続行することができる。
【００２０】
また、上記目的を達成するため本発明における投射装置のフォーカス調整方法は、フォーカス調整及びズーム調整が可能な投射レンズを備え、この投射レンズを介して、スクリーン上に画像を投射する投射装置のフォーカス調整方法であって、前記投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンを選択又は生成し、前記投射レンズを介して、前記スクリーン上にフォーカスパターンを投射し、前記スクリーン上に投射されたフォーカスパターンをカメラで撮像し、前記カメラの撮像イメージを分析しつつ、前記投射レンズのフォーカス調整を自動的に行う方法としてある。
投射装置のフォーカス調整方法をこのような方法にすれば、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの所定信号成分特性を、投射レンズのズーム調整位置にかかわらず常に適正なものとし、自動フォーカス調整の時間短縮や精度の向上を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
まず、本発明の第一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、第一実施形態における投射装置及びスクリーンの斜視図、図２は、第一実施形態における投射装置の構成を示すブロック図である。
これらの図に示すように、投射装置１００は、投射回路１０、投射レンズ２０、カメラ３０、制御部４０などを備えて構成されている。
【００２２】
投射回路１０は、外部からの投射信号又は画像メモリ１１に記憶されたフォーカスパターンデータを、切替回路１２を介して入力する。外部からの投射信号は、パソコンなどが出力するＲＧＢ信号やビデオ信号であり、フォーカスパターンデータは、制御部４０が画像メモリ１１に書き込んだ画像データである。そして、投射回路１０は、入力した投射信号又はフォーカスパターンデータを、液晶パネルなどの画像形成デバイス上に画像形成し、これが投射レンズ２０を介してスクリーンＳ上に投射される。
【００２３】
投射レンズ２０は、フォーカス調整機構及びズーム調整機構を備える。フォーカス調整機構を構成するフォーカスレンズ駆動モータ２１は、フォーカスレンズ駆動回路２２によって駆動され、投射レンズ２０のフォーカスレンズ（図示せず）を移動させる。また、フォーカスレンズの移動位置は、フォーカスレンズ位置センサ２３によって検出され、フォーカスレンズ位置検出回路２４を介して制御部４０に入力される。
【００２４】
一方、ズーム調整機構を構成するズームレンズ駆動モータ２５は、ズームレンズ駆動回路２６によって駆動され、投射レンズ２０のズームレンズ（図示せず）を移動させる。また、ズームレンズの移動位置は、ズームレンズ位置センサ２７によって検出され、ズームレンズ位置検出回路２８を介して制御部４０に入力される。
【００２５】
カメラ３０は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサを備えて構成され、スクリーンＳ上に投射されたフォーカスパターンを、制御部４０からの撮像指示信号に応じて撮像する。ここで撮像された撮像イメージデータは、高周波成分検出回路３１で高周波成分信号に変換され、制御部４０に入力される。つまり、撮像イメージに含まれる高周波成分は、スクリーンＳ上におけるフォーカスパターンの合焦状態に応じて変化し、これをもとに後述する自動フォーカス調整が行われる。
【００２６】
制御部４０は、ハードウエアとしてＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えており、ＲＯＭに書き込まれるプログラムによって、オートフォーカス制御部４１、切替部４２、４３、フォーカスパターン投射部４４などを構成する。
オートフォーカス制御部４１は、パソコンやリモコンからのオートフォーカス開始信号に応じて、切替回路１２、切替部４２、４３、フォーカスパターン投射部４４などにオートフォーカスモード信号を出力するとともに、高周波成分検出回路３１からの高周波成分信号を分析しつつ、投射レンズ２０のフォーカス調整を自動的に行う。
【００２７】
切替部４２は、フォーカスレンズ駆動回路２２への出力信号を切り替える部分であり、通常モードでは、パソコンやリモコンからのフォーカスレンズ駆動信号をフォーカスレンズ駆動回路２２へ出力し、オートフォーカスモードでは、オートフォーカス制御部４１からのフォーカスレンズ駆動信号をフォーカスレンズ駆動回路２２へ出力するように切り替え動作される。
【００２８】
切替部４３は、ズームレンズ駆動回路２６への信号出力をＯＮ／ＯＦＦする部分であり、通常モードでは、パソコンやリモコンからのズームレンズ駆動信号をズームレンズ駆動回路２６へ出力し、オートフォーカスモードでは、それを禁止するように切り替え動作される。
【００２９】
第一実施形態のフォーカスパターン投射部４４は、パターンデータ部４５と、フォーカスパターン選択部４６と、切替部４７とを備えている。パターンデータ部４５は、大きさが異なるＮ個のフォーカスパターンデータを記憶している。フォーカスパターン選択部４６は、ズームレンズ位置検出回路２８から入力したズームレンズ位置検出信号にもとづいて、フォーカスパターンデータを選択する部分であり、パターン選択信号は、切替部４７の切り替え信号として出力される。そして、切替部４７は、フォーカスパターン選択部４６からのパターン選択信号に応じて、パターンデータ部４５から対応するフォーカスパターンデータを読み出し、画像メモリ１１に書き込む。
【００３０】
つまり、第一実施形態のフォーカスパターン投射部４４は、投射レンズ２０のズーム調整位置にかかわらず、スクリーンＳ上に投射されるフォーカスパターンの大きさがほぼ同じになるようにフォーカスパターンデータを選択する。これにより、投射レンズ２０のフォーカス調整位置に対する撮像イメージの高周波成分特性を、投射レンズ２０のズーム調整位置にかかわらず常に適正なものとできる。
【００３１】
次に、投射装置１００の動作について、図３及び図４を参照して説明する。
図３は、第一実施形態における投射装置の動作ステップ（オートフォーカスモード）を示すフローチャート、図４は、第一実施形態の投射装置においてズーム比を変化させた場合の撮像イメージを示す説明図である。
【００３２】
外部からオートフォーカス開始信号が入力されると、制御部４０がオートフォーカスモードとなり、図３に示す動作ステップによって投射レンズ２０の自動フォーカス調整が実行される。オートフォーカスモードの動作ステップは、図３に示すように、オートフォーカス開始処理を行うステップ（Ｓ１０１）と、投射レンズ２０のズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンデータを選択するステップ（Ｓ１０２）と、選択したフォーカスパターンをスクリーンＳに投射するステップ（Ｓ１０３）と、スクリーンＳ上に投射されたフォーカスパターンをカメラ３０で撮像するステップ（Ｓ１０４）と、撮像イメージの高周波成分信号を読み込むステップ（Ｓ１０５）と、投射レンズ２０のフォーカスレンズを高周波成分信号が最大となる位置に合せるステップ（Ｓ１０６）と、フォーカス調整の終了を判断するステップ（Ｓ１０７）と、オートフォーカス終了処理を行うステップ（Ｓ１０８）とから構成される。以下、各ステップを図２の構成に沿って説明する。
【００３３】
まず、オートフォーカス制御部４１からオートフォーカスモード信号を出力し、切替回路１２及び切替部４２、４３の切り替え行う。これにより、オートフォーカス制御部４１によるフォーカス調整が優先されるとともに、外部信号によるズーム調整が禁止される。（Ｓ１０１）
【００３４】
次に、オートフォーカスモード信号によりフォーカスパターン選択部４６を動作させ、ズームレンズ位置検出回路２８の出力を元に、ズーム比に応じたフォーカスパターンデータを選択し、切替部４７へパターン選択信号を出力する。切替部４７は、パターンデータ部４５から対応するフォーカスパターンデータを読み出し、これを画像メモリ１１に書き込む。（Ｓ１０２）
【００３５】
切替回路１２の切り替えにより、投射回路１０へは画像メモリ１１のフォーカスパターンデータが出力され、このフォーカスパターンが投射レンズ２０を介してスクリーンＳに投射される。（Ｓ１０３）
このとき、スクリーンＳに投射されたフォーカスパターンは、図４に示すように、投射レンズ２０のズーム調整位置にかかわらず、ほぼ同じ大きさとなる。
【００３６】
スクリーンＳにフォーカスパターンが投射されると、オートフォーカス制御部４１が撮像指示信号を出力する。カメラ３０は、撮像指示信号に応じて、スクリーンＳに投射されたフォーカスパターンを撮像し、その撮像イメージデータを高周波成分検出回路３１に出力する。（Ｓ１０４）
【００３７】
オートフォーカス制御部４１は、高周波成分検出回路３１から撮像イメージの高周波成分信号を入力し（Ｓ１０５）、この高周波成分が最大になる方向にフォーカスレンズを移動し、最終的に高周波成分が最大になる位置にフォーカスレンズを合せる。その間、オートフォーカス制御部４１では、フォーカスレンズ位置検出回路２４の出力を監視しながらフォーカスレンズの移動制御を行う。（Ｓ１０６）
【００３８】
上記ステップにおける高周波成分特性は、図５に示すような山形となり、その頂点を目標としてフォーカレンズの移動が行われる。高周波成分特性における頂点の検索処理には、検索方向決め処理と最大値検出処理とが含まれ、検索方向決め処理では、図５に示すように、現在のフォーカス調整位置Ｓ１の高周波成分レベルＬ１と、この位置Ｓ１から所定距離ΔＳだけ離れたフォーカス調整位置Ｓ２の高周波成分レベルＬ２とを比較し、Ｌ１＞Ｌ２であれば、頂点は近点側にあり、Ｌ１＜Ｌ２であれば、頂点は遠点側にあると判定する。このとき、高周波成分特性に平坦な部分があると、フォーカス調整機構の動作量（ΔＳ）が大きくなり、検索方向の判定に時間がかかってしまうが、本実施形態における高周波成分特性は、フォーカスパターンの選択により、投射レンズ２０のズーム調整位置にかかわらず常に適正化されるため、検索方向の判定を迅速に行うことが可能になる。
【００３９】
また、最大値検出処理では、検索方向決め処理で判定した方向にフォーカス調整機構を動作させながら、高周波成分の最大値を検出する。このとき、高周波成分特性の頂点近傍に平坦な部分があると、ノイズなどによって頂点の特定が難しくなり、フォーカス調整精度が低下してしまうが、本実施形態における高周波成分特性は、フォーカスパターンの選択により、投射レンズ２０のズーム調整位置にかかわらず常に適正化されるため、ノイズによるフォーカス調整精度の低下を回避することが可能になる。
【００４０】
そして、フォーカス調整の終了を判断すると（Ｓ１０７）、オートフォーカス制御部４１からのオートフォーカスモード信号出力を停止することにより、切替回路１２及び切替部４２、４３を通常モード側へ切り替えるとともに、オートフォーカス終了信号を出力してオートフォーカスモードを終了する。（Ｓ１０８）
【００４１】
上記のように構成された第一実施形態の投射装置１００によれば、スクリーンＳ上に投射したフォーカスパターンをカメラ３０で撮像し、その撮像イメージを分析しつつ、投射レンズ２０のフォーカス調整を自動的に行うものでありながら、投射レンズ２０のズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンを変更することにより、投射レンズ２０のフォーカス調整位置に対する撮像イメージの高周波成分特性を、投射レンズ２０のズーム調整位置にかかわらず常に適正なものとできる。これにより、高周波成分特性の頂点検索において、検索方向決めを迅速に行うことができるだけでなく、ノイズによる頂点の誤認を回避することができ、その結果、自動フォーカス調整の時間短縮や精度の向上を図ることが可能になる。
【００４２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図６を参照して説明する。ただし、第一実施形態と共通する部分は、同じ符号を付け、第一実施形態の説明を援用する。
図６は、第二実施形態における投射装置の構成を示すブロック図である。
この図に示すように、第二実施形態の投射装置１００は、フォーカスパターン投射部４４にフォーカスパターン生成部４８を備える点が第一実施形態と相違する。
【００４３】
フォーカスパターン生成部４８は、第一実施形態のように、複数のフォーカスパターンデータを予め持つことなく、ズームレンズ位置検出回路２８からのズームレンズ検出位置信号を元に、計算処理によってフォーカスパターンデータを生成する。そのため、ズーム調整位置に応じてフォーカスパターンの大きさを無段階状に変化させるなど、きわめて精度の高いパターン変更が可能になる。
【００４４】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態のフォーカスパターン投射部は、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの高周波成分特性が適正となるように、投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンの大きさを変更しているが、投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンの形状（内容）を変更するものや、投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンの大きさ及び形状（内容）を変更するものも本発明に含まれる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スクリーン上に投射したフォーカスパターンをカメラで撮像し、その撮像イメージを分析しつつ、投射レンズのフォーカス調整を自動的に行うものでありながら、投射レンズのズーム調整位置に応じて、フォーカスパターンを変更することにより、投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの所定信号成分特性を、投射レンズのズーム調整位置にかかわらず常に適正なものとし、自動フォーカス調整の時間短縮や精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態における投射装置及びスクリーンの斜視図である。
【図２】第一実施形態における投射装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第一実施形態における投射装置の動作ステップ（オートフォーカスモード）を示すフローチャートである。
【図４】第一実施形態の投射装置においてズーム比を変化させた場合の撮像イメージを示す説明図である。
【図５】投射レンズのフォーカス調整位置に対する撮像イメージの高周波成分特性を示す図である。
【図６】第二実施形態における投射装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の投射装置においてズーム比を変化させた場合の撮像イメージを示す説明図である。
【図８】従来の投射装置においてズーム比を変化させた場合の高周波成分特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１００投射装置
１０投射回路
２０投射レンズ
２１フォーカスレンズ駆動モータ
２３フォーカスレンズ位置センサ
２５ズームレンズ駆動モータ
２７ズームレンズ位置センサ
３０カメラ
３１高周波成分検出回路
４０制御部
４１オートフォーカス制御部
４４フォーカスパターン投射部
４５パターンデータ部
４６フォーカスパターン選択部
４８フォーカスパターン生成部
Ｓスクリーン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection apparatus such as a liquid crystal projector that projects an image on a screen via a projection lens, and more particularly to a projection apparatus that can automatically adjust the focus of a projection lens and a focus adjustment method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been proposed a projection apparatus and a focus adjustment method for automatically adjusting the focus of a projection lens while capturing a focus pattern projected on a screen with a camera and analyzing the captured image (for example, patents). Reference 1).
[0003]
The focus adjustment method disclosed in Patent Document 1 utilizes that the predetermined signal component of the captured image changes according to the focus state of the focus pattern on the screen. For example, the high-frequency component of the captured image The focus pattern on the screen is focused by adjusting the focus of the projection lens so that this high frequency component is maximized.
[0004]
Hereinafter, specific contents of the focus adjustment method will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram illustrating high-frequency component characteristics of a captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens.
As shown in this figure, the high-frequency component characteristic of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens becomes a mountain shape within the allowable projection distance range, and the focus is at the peak of the high-frequency component characteristic, that is, at the apex of the high-frequency component characteristic. Focus is best when the adjustment position is correct.
[0005]
The vertex search processing in the high-frequency component characteristics usually includes search direction determination processing for determining which direction (near-point direction or far-point direction) the vertex is with respect to the current focus adjustment position, and high-frequency component And a maximum value detection process for detecting the maximum value of.
[0006]
In the search direction determination process, as shown in FIG. 5, the high-frequency component level L1 at the current focus adjustment position S1 is compared with the high-frequency component level L2 at the focus adjustment position S2 that is a predetermined distance ΔS away from this position S1, If L1> L2, it is determined that the vertex is on the near point side (left direction in FIG. 5), and if L1 <L2, the vertex is on the far point side (right direction in FIG. 5). At this time, if there is a flat portion in the high-frequency component characteristic, the operation amount (ΔS) of the focus adjustment mechanism becomes large, and it takes time to determine the search direction.
[0007]
In the maximum value detection process, the maximum value of the high frequency component is detected while operating the focus adjustment mechanism in the direction determined by the search direction determination process. At this time, if there is a flat portion near the apex of the high-frequency component characteristics, it becomes difficult to specify the apex due to noise or the like, and the focus adjustment accuracy is lowered. In other words, if there is a flat part near the apex of the high-frequency component characteristic, the part other than the apex is likely to become the maximum value due to noise. is there.
[0008]
Therefore, when the focus pattern projected on the screen is imaged by the camera and the projection lens is automatically focused based on the predetermined signal component included in the captured image, the flat portion of the predetermined signal component characteristic is It is required to set the shape and size of the focus pattern so as not to occur.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-28901 A (page 5, FIG. 3)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, since a projection device such as a liquid crystal projector usually includes a zoom adjustment mechanism for adjusting the size of the projection screen, the size of the focus pattern captured by the camera changes according to the zoom adjustment position. There is a problem that the aforementioned predetermined signal component characteristics change.
[0011]
That is, in the conventional projection apparatus, as shown in FIG. 7A, when the zoom ratio of the projection lens is increased, the projection range and the focus pattern in the image captured by the camera are increased, and the predetermined signal component is lowered. Due to the shift, the predetermined signal component characteristic changes as shown in FIG. 8A, and the apex portion becomes flat. For this reason, as described above, it becomes difficult to specify the vertex due to noise or the like, and the focus adjustment accuracy is lowered.
[0012]
Further, as shown in FIG. 7B, when the zoom ratio of the projection lens is reduced, the projection range and the focus pattern in the image captured by the camera are reduced, and the predetermined signal component is shifted to a high frequency. The component characteristics change as shown in FIG. 8B, and the crest portion becomes flat. For this reason, as described above, the amount of operation of the focus adjustment mechanism in determining the search direction increases, and it takes time to determine the search direction.
[0013]
The present invention has been considered in view of the above circumstances, and while the focus pattern projected on the screen is imaged by the camera and the captured image is analyzed, the focus adjustment of the projection lens is automatically performed. By changing the focus pattern according to the zoom adjustment position of the projection lens, the predetermined signal component characteristic of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens is always appropriate regardless of the zoom adjustment position of the projection lens, It is an object of the present invention to provide a projection apparatus and a focus adjustment method thereof that can shorten the time of automatic focus adjustment and improve accuracy.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a projection apparatus of the present invention is provided with a projection lens capable of focus adjustment and zoom adjustment, and projects an image on a screen through the projection lens. A focus pattern projection unit that projects a focus pattern on the screen, a camera that captures the focus pattern projected on the screen, and the focus adjustment of the projection lens while analyzing the captured image of the camera. An auto focus control unit that performs automatically, and the focus pattern projection unit changes the focus pattern according to the zoom adjustment position of the projection lens.
[0015]
If the projection device is configured in this manner, the predetermined signal component characteristic of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens is changed to the zoom adjustment position of the projection lens by changing the focus pattern according to the zoom adjustment position of the projection lens. Regardless of whether it is always appropriate.
This makes it possible not only to quickly determine the search direction in the vertex search for a given signal component characteristic, but also to avoid misidentification of the vertex due to noise, resulting in a reduction in the time and accuracy of automatic focus adjustment. Can be achieved.
[0016]
In the projection apparatus of the present invention, the autofocus control unit adjusts the focus of the projection lens so that the high-frequency component of the captured image is maximized, and the focus pattern projection unit is configured to focus the projection lens. The focus pattern is changed according to the zoom adjustment position of the projection lens so that the high-frequency component characteristics of the captured image with respect to the adjustment position are appropriate.
When the projection apparatus is configured in this way, the focus adjustment of the projection lens is performed so that the high-frequency component of the captured image is maximized. Regardless of the adjustment position, it is always appropriate, and the time for automatic focus adjustment can be shortened and the accuracy can be improved.
[0017]
In the projection apparatus of the present invention, the focus pattern projection unit has a plurality of focus patterns, and selects a focus pattern suitable for the zoom adjustment position of the projection lens from the plurality of focus patterns.
If the projection device is configured in this way, it is possible to simplify the focus pattern changing process as compared with the case where the focus pattern is generated according to the zoom adjustment.
[0018]
In the projection device of the present invention, the focus pattern projection unit generates a focus pattern suitable for the zoom adjustment position of the projection lens. If the projection apparatus is configured in this manner, it is possible to change the pattern with extremely high accuracy, such as changing the size of the focus pattern steplessly in accordance with the zoom adjustment position.
[0019]
In the projection apparatus of the present invention, the autofocus control unit prohibits zoom adjustment of the projection lens during focus adjustment of the projection lens.
If the projection device is configured in this way, even if the zoom adjustment operation is mistakenly performed during the automatic focus adjustment, the automatic focus adjustment can be continued without any problem.
[0020]
Further, in order to achieve the above object, the focus adjustment method of the projection apparatus according to the present invention includes a projection lens capable of focus adjustment and zoom adjustment, and the focus of the projection apparatus that projects an image on the screen via the projection lens. An adjustment method, wherein a focus pattern is selected or generated according to a zoom adjustment position of the projection lens, a focus pattern is projected on the screen via the projection lens, and the focus projected on the screen This is a method of automatically adjusting the focus of the projection lens while capturing a pattern with a camera and analyzing the captured image of the camera.
If the focus adjustment method of the projection apparatus is such a method, the predetermined signal component characteristic of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens is always appropriate regardless of the zoom adjustment position of the projection lens, and automatic focus adjustment is performed. Time can be shortened and accuracy can be improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a projection device and a screen in the first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the projection device in the first embodiment.
As shown in these drawings, the projection apparatus 100 includes a projection circuit 10, a projection lens 20, a camera 30, a control unit 40, and the like.
[0022]
The projection circuit 10 inputs an external projection signal or focus pattern data stored in the image memory 11 via the switching circuit 12. The projection signal from the outside is an RGB signal or a video signal output from a personal computer or the like, and the focus pattern data is image data written in the image memory 11 by the control unit 40. The projection circuit 10 forms an image of the input projection signal or focus pattern data on an image forming device such as a liquid crystal panel, and this is projected onto the screen S via the projection lens 20.
[0023]
The projection lens 20 includes a focus adjustment mechanism and a zoom adjustment mechanism. A focus lens drive motor 21 constituting a focus adjustment mechanism is driven by a focus lens drive circuit 22 and moves a focus lens (not shown) of the projection lens 20. Further, the movement position of the focus lens is detected by the focus lens position sensor 23 and is input to the control unit 40 via the focus lens position detection circuit 24.
[0024]
On the other hand, the zoom lens drive motor 25 constituting the zoom adjustment mechanism is driven by the zoom lens drive circuit 26 and moves the zoom lens (not shown) of the projection lens 20. The movement position of the zoom lens is detected by the zoom lens position sensor 27 and is input to the control unit 40 via the zoom lens position detection circuit 28.
[0025]
The camera 30 includes an image sensor such as a CCD or a CMOS, and images the focus pattern projected on the screen S in accordance with an imaging instruction signal from the control unit 40. The captured image data captured here is converted into a high-frequency component signal by the high-frequency component detection circuit 31 and input to the control unit 40. That is, the high-frequency component included in the captured image changes according to the focus state of the focus pattern on the screen S, and automatic focus adjustment described later is performed based on this.
[0026]
The control unit 40 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like as hardware, and an autofocus control unit 41, switching units 42 and 43, a focus pattern projection unit 44, and the like are configured by a program written in the ROM.
The autofocus control unit 41 outputs an autofocus mode signal to the switching circuit 12, the switching units 42 and 43, the focus pattern projection unit 44, and the like in response to an autofocus start signal from a personal computer or a remote controller, and a high frequency component detection circuit While the high frequency component signal from 31 is analyzed, the focus adjustment of the projection lens 20 is automatically performed.
[0027]
The switching unit 42 is a part that switches an output signal to the focus lens driving circuit 22. In the normal mode, the switching unit 42 outputs a focus lens driving signal from a personal computer or a remote controller to the focus lens driving circuit 22. The switching operation is performed so that the focus lens drive signal from the control unit 41 is output to the focus lens drive circuit 22.
[0028]
The switching unit 43 is a part for turning on / off the signal output to the zoom lens driving circuit 26. In the normal mode, the switching unit 43 outputs a zoom lens driving signal from a personal computer or a remote controller to the zoom lens driving circuit 26, and in the auto focus mode. It is switched to prohibit it.
[0029]
The focus pattern projection unit 44 of the first embodiment includes a pattern data unit 45, a focus pattern selection unit 46, and a switching unit 47. The pattern data unit 45 stores N pieces of focus pattern data having different sizes. The focus pattern selection unit 46 is a part that selects focus pattern data based on the zoom lens position detection signal input from the zoom lens position detection circuit 28, and the pattern selection signal is output as a switching signal of the switching unit 47. . Then, the switching unit 47 reads the corresponding focus pattern data from the pattern data unit 45 in accordance with the pattern selection signal from the focus pattern selection unit 46 and writes it in the image memory 11.
[0030]
That is, the focus pattern projection unit 44 of the first embodiment selects the focus pattern data so that the size of the focus pattern projected on the screen S is substantially the same regardless of the zoom adjustment position of the projection lens 20. . As a result, the high-frequency component characteristics of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens 20 can always be appropriate regardless of the zoom adjustment position of the projection lens 20.
[0031]
Next, the operation of the projection apparatus 100 will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation steps (autofocus mode) of the projection apparatus in the first embodiment, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a captured image when the zoom ratio is changed in the projection apparatus of the first embodiment. is there.
[0032]
When an autofocus start signal is input from the outside, the control unit 40 enters the autofocus mode, and the autofocus adjustment of the projection lens 20 is executed by the operation steps shown in FIG. As shown in FIG. 3, the operation steps of the auto focus mode include a step of performing an auto focus start process (S101), a step of selecting focus pattern data according to the zoom adjustment position of the projection lens 20 (S102), A step of projecting the selected focus pattern onto the screen S (S103), a step of capturing the focus pattern projected on the screen S with the camera 30 (S104), and a step of reading a high-frequency component signal of the captured image (S105) The step includes the step of aligning the focus lens of the projection lens 20 to the position where the high-frequency component signal is maximum (S106), the step of determining the end of the focus adjustment (S107), and the step of performing the autofocus end process (S108). Is done. Hereinafter, each step will be described along the configuration of FIG.
[0033]
First, an autofocus mode signal is output from the autofocus control unit 41 and the switching circuit 12 and the switching units 42 and 43 are switched. Accordingly, priority is given to focus adjustment by the autofocus control unit 41 and zoom adjustment by an external signal is prohibited. (S101)
[0034]
Next, the focus pattern selection unit 46 is operated by the auto focus mode signal, the focus pattern data corresponding to the zoom ratio is selected based on the output of the zoom lens position detection circuit 28, and the pattern selection signal is output to the switching unit 47. To do. The switching unit 47 reads the corresponding focus pattern data from the pattern data unit 45 and writes it in the image memory 11. (S102)
[0035]
By switching the switching circuit 12, the focus pattern data in the image memory 11 is output to the projection circuit 10, and this focus pattern is projected onto the screen S via the projection lens 20. (S103)
At this time, the focus pattern projected onto the screen S has substantially the same size regardless of the zoom adjustment position of the projection lens 20, as shown in FIG.
[0036]
When the focus pattern is projected onto the screen S, the autofocus control unit 41 outputs an imaging instruction signal. The camera 30 images the focus pattern projected on the screen S in response to the imaging instruction signal, and outputs the captured image data to the high frequency component detection circuit 31. (S104)
[0037]
The autofocus control unit 41 inputs a high frequency component signal of the captured image from the high frequency component detection circuit 31 (S105), moves the focus lens in a direction in which the high frequency component becomes maximum, and finally the high frequency component becomes maximum. Align the focus lens with the position. Meanwhile, the autofocus control unit 41 controls the movement of the focus lens while monitoring the output of the focus lens position detection circuit 24. (S106)
[0038]
The high-frequency component characteristic in the above step has a mountain shape as shown in FIG. 5, and the focus lens is moved with the vertex as a target. The search processing for the vertexes in the high frequency component characteristics includes search direction determination processing and maximum value detection processing. In the search direction determination processing, as shown in FIG. 5, the high frequency component level L1 of the current focus adjustment position S1 and The high frequency component level L2 of the focus adjustment position S2 that is separated from the position S1 by a predetermined distance ΔS is compared. If L1> L2, the vertex is on the near point side, and if L1 <L2, the vertex is far away. Determined to be on the point side. At this time, if there is a flat portion in the high-frequency component characteristics, the amount of movement (ΔS) of the focus adjustment mechanism becomes large, and it takes time to determine the search direction. Since the selection is always optimized regardless of the zoom adjustment position of the projection lens 20, the search direction can be quickly determined.
[0039]
In the maximum value detection process, the maximum value of the high frequency component is detected while operating the focus adjustment mechanism in the direction determined by the search direction determination process. At this time, if there is a flat portion near the apex of the high-frequency component characteristic, it becomes difficult to specify the apex due to noise or the like, and the focus adjustment accuracy is lowered. However, the high-frequency component characteristic in this embodiment is the focus pattern selection. Thus, since it is always optimized regardless of the zoom adjustment position of the projection lens 20, it is possible to avoid a decrease in focus adjustment accuracy due to noise.
[0040]
When it is determined that the focus adjustment is finished (S107), the output of the autofocus mode signal from the autofocus control unit 41 is stopped, thereby switching the switching circuit 12 and the switching units 42 and 43 to the normal mode side, and autofocusing. Outputs the end signal and ends the autofocus mode. (S108)
[0041]
According to the projection apparatus 100 of the first embodiment configured as described above, the focus pattern projected on the screen S is imaged by the camera 30, and the focus adjustment of the projection lens 20 is automatically performed while analyzing the captured image. However, by changing the focus pattern according to the zoom adjustment position of the projection lens 20, the high-frequency component characteristics of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens 20 can be changed to the zoom adjustment position of the projection lens 20. Regardless of whether it is always appropriate. This makes it possible not only to quickly determine the direction of the search in the vertex search of high-frequency component characteristics, but also to avoid misidentification of the vertex due to noise, thereby reducing the time and improving accuracy of automatic focus adjustment. It becomes possible to plan.
[0042]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the part which is common in 1st embodiment attaches the same code | symbol, and uses description of 1st embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the projection apparatus in the second embodiment.
As shown in this figure, the projection apparatus 100 of the second embodiment is different from the first embodiment in that the focus pattern projection unit 44 includes a focus pattern generation unit 48.
[0043]
As in the first embodiment, the focus pattern generation unit 48 does not have a plurality of focus pattern data in advance, and generates focus pattern data by calculation processing based on the zoom lens detection position signal from the zoom lens position detection circuit 28. Generate. Therefore, it is possible to change the pattern with extremely high accuracy, such as changing the size of the focus pattern steplessly in accordance with the zoom adjustment position.
[0044]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the focus pattern projection unit of the embodiment changes the size of the focus pattern according to the zoom adjustment position of the projection lens so that the high-frequency component characteristics of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens are appropriate. However, depending on the zoom adjustment position of the projection lens, the shape (content) of the focus pattern is changed, and the size and shape (content) of the focus pattern is changed according to the zoom adjustment position of the projection lens. Are also included in the present invention.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the focus pattern projected on the screen is captured by the camera, and the captured lens is automatically adjusted while analyzing the captured image. By changing the focus pattern according to the zoom adjustment position, the predetermined signal component characteristics of the captured image with respect to the focus adjustment position of the projection lens are always appropriate regardless of the zoom adjustment position of the projection lens. Time can be shortened and accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a projection device and a screen according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a projection apparatus in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation step (autofocus mode) of the projection apparatus in the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a captured image when the zoom ratio is changed in the projection apparatus of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating high-frequency component characteristics of a captured image with respect to a focus adjustment position of a projection lens.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a projection device according to a second embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a captured image when the zoom ratio is changed in a conventional projection apparatus.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing high-frequency component characteristics when the zoom ratio is changed in a conventional projection apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Projector 10 Projection circuit 20 Projection lens 21 Focus lens drive motor 23 Focus lens position sensor 25 Zoom lens drive motor 27 Zoom lens position sensor 30 Camera 31 High frequency component detection circuit 40 Control part 41 Autofocus control part 44 Focus pattern projection part 45 Pattern data section 46 Focus pattern selection section 48 Focus pattern generation section S Screen

Claims

A projection device that includes a projection lens capable of focus adjustment and zoom adjustment, and projects an image on a screen via the projection lens,
A focus pattern projection unit for projecting a focus pattern onto the screen via the projection lens;
A camera for imaging a focus pattern projected on the screen;
An autofocus control unit that automatically adjusts the focus of the projection lens while analyzing a captured image of the camera;
The projection apparatus, wherein the focus pattern projection unit changes a focus pattern according to a zoom adjustment position of the projection lens.

The autofocus control unit adjusts the focus of the projection lens so that the high-frequency component of the captured image is maximized,
The focus pattern projection unit changes a focus pattern according to a zoom adjustment position of the projection lens so that a high frequency component characteristic of the captured image with respect to a focus adjustment position of the projection lens is appropriate. The projection device according to claim 1.

The projection apparatus according to claim 1, wherein the focus pattern projection unit has a plurality of focus patterns, and selects a focus pattern suitable for a zoom adjustment position of the projection lens from the plurality of focus patterns.

The projection apparatus according to claim 1, wherein the focus pattern projection unit generates a focus pattern suitable for a zoom adjustment position of the projection lens.

The projection apparatus according to claim 1, wherein the autofocus control unit prohibits zoom adjustment of the projection lens during focus adjustment of the projection lens.

A focus adjustment method for a projection apparatus including a projection lens capable of focus adjustment and zoom adjustment, and projecting an image on a screen via the projection lens,
According to the zoom adjustment position of the projection lens, a focus pattern is selected or generated,
A focus pattern is projected onto the screen via the projection lens,
Capture the focus pattern projected on the screen with a camera,
A focus adjustment method for a projection apparatus, wherein the focus adjustment of the projection lens is automatically performed while analyzing a captured image of the camera.