JP4534285B2

JP4534285B2 - Image input / output device

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Publication number: JP4534285B2
Application number: JP37469499A
Authority: JP
Inventors: 政詞今井; 博文左; 啓一新田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001189903A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を撮像して画像信号に変換し、この画像信号による映像をスクリーンに投射する画像入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、特開平１０−２２４７１７号公報に記載されているように、カメラで被写体を撮像して、カメラから出力される映像信号を液晶プロジェクタでスクリーンなどに投射するカメラ付き液晶プロジェクタが知られている。このカメラ付き液晶プロジェクタは、通常、カメラ用撮影レンズと液晶プロジェクタ用投射レンズとを有し、それぞれ手動で焦点調節が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のカメラ付き液晶プロジェクタには次のような問題がある。
（１）投射画像がピンボケの場合、カメラ用撮影レンズの焦点調節不良で投射映像がピンボケであるのか、投射レンズの焦点調節不良で投射映像がピンボケであるのかがわからない。そこで、撮影者はまずカメラ用撮影レンズまたは投射レンズの何れか一方の焦点調整を試みる。一方の焦点調節では投射映像のピンボケが解消しない場合には、他方のレンズの焦点調節を行って、スクリーン上の投射映像を鮮明にする。したがって、焦点調節の時間が長くなる。
（２）従来のカメラ付き液晶プロジェクタでは、カメラ用撮影レンズの焦点調節を行うとき、フォーカス調整途中のボケ画像が液晶プロジェクタでスクリーンに投射される。そのため、スクリーンを見ている人にボケ画像が見えてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、撮影レンズなどの撮像光学系と、投射レンズなどの投影光学系とのどちらの影響により画像がぼけているのか迷うことなく、光学系の焦点調節を行うことができる画像入出力装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、撮像光学系の焦点調節途中のボケ画像を投射しないようにした画像入出力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】
本発明による画像入出力装置は、被写体像を結像する撮像光学系と、撮像光学系の焦点調節をする第１焦点調節手段と、撮像光学系によって結ばれた像を撮像し、画像信号を出力する撮像手段と、画像信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、画像生成手段によって生成された画像をスクリーンに結像する投影光学系と、投影光学系の焦点調節をする第２焦点調節手段と、第１焦点調節手段による撮像光学系の焦点調節が終了した後に、第２焦点調節手段による投影光学系の焦点調節を開始するように、第１焦点調節手段および第２焦点調節手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
−第一の実施の形態−
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態による画像入出力装置の一例を表す外観図である。画像入出力装置は、画像を入力する撮像部３と、画像を出力する投射型表示部１とに大別される。第１の実施の形態による画像入出力装置は、投射レンズ６側に自動焦点調節装置を設け、撮影レンズ４側に手動焦点調節装置を設けたものである。撮像部３は、投射型表示部１のハウジングに折りたたみ可能に設けられた支柱５により、その支持部５１に対して回動可能に支持される。被写体２は、投射型表示部１のハウジング上部(以降、載置台と呼ぶ)に載置される。撮像部３は、撮影レンズ４を通して被写体２を撮像して画像信号を投射型表示部１へ送る。投射型表示部１はハウジングの一側面に投射レンズ６を備え、この投射レンズ６を通してスクリーンＳなどに撮像部３から送られた画像信号による映像を投射する。なお、支柱５の支持部５２には、撮像部３の向きを変える可動機構が備えられる。撮像部３を支持部５２に対して回動させることにより、載置台に載置された被写体２以外の被写体、たとえば、投射型表示部１によりスクリーンＳ上に投射された投射画像を撮像することができる。
【０００８】
図２は画像入出力装置の概要を表すブロック図である。図２において、撮像部３は、ズーム式の撮像レンズ４と、ＣＣＤなどで構成される撮像素子２１と、信号処理部２２と、後述するオーバレイ画像用のオーバレイ回路２３とを有する。撮像レンズ４の焦点調節は焦点調節リング４９の回転操作、あるいは、後述する操作部４１のスイッチ操作により行われる。撮像レンズ４のズーミングは後述する操作部４１のスイッチ操作により行われる。撮影レンズ４は、入射する被写体像を撮像素子２１の撮像面に結像させる。撮像素子２１で光電変換された撮像信号に対しては、信号処理部２２で増幅およびディジタル信号への変換が行われる。信号処理部２２は、撮像信号に対してホワイトバランス調整などの信号処理も行う。信号処理後の画像信号は、支柱５(図１)内に収容されたケーブルを通して撮像部３から投射型表示部１へ送られる。
【０００９】
撮像部３には、撮影レンズ４のズーム倍率を調節するための駆動モータ２６と、撮影レンズ４の焦点位置を調節するための駆動モータ２７と、撮影レンズ４のフォーカシングレンズ４ａをガイドするガイド４８とが設けられている。各々のモータ２６，２７は後述する投射型表示部１内の制御部４０により駆動制御される。撮像部３には、撮影レンズ４の焦点調節リング４９の回転に応じて検出信号を出力するセンサ２８も設けられている。このセンサ２８による検出信号は投射型表示部１の制御部４０へ送られる。上記の各モータ２６，２７に対する駆動信号およびセンサ２８による検出信号は、画像信号と同様に支柱５(図１)内に収容されたケーブルを通して撮像部３および投射型表示部１間で伝送される。
【００１０】
撮像部３のオーバレイ回路２３は、撮像素子２１により撮像された被写体画像に対して文字やポインタなどを重ねるための重畳信号を発生する。オーバレイ回路２３は、投射型表示部１の制御部４０からの指令により、重畳信号を発生して信号処理部２２へ送る。信号処理部２２は、撮像素子２１から入力されて所定の信号処理が施された画像信号に対して、オーバレイ回路２３から送られた重畳信号を重畳させる。重畳信号が重畳された画像信号は、投射型表示部１へ送出される。
【００１１】
投射型表示部１は、撮像部３から送られてくる画像信号に対して種々の処理を行う処理部３０と、処理部３０で処理された画像信号に基づいて投射画像を生成する光学系３３と、処理部３０から出力された映像信号で光学系３３を駆動するための駆動回路３２と、光学系３３の液晶パネルを照明する投射用ランプ３９と、投射レンズ６とを有する。投射型表示部１は、画像切換スイッチ４６を介して入力される画像信号に基づいて光学系３３で投射映像を生成してスクリーンＳに投射する。すなわち、投射型表示部１は、画像切換スイッチ４６の入力端子Ａを介して撮像部３からの画像信号を入力し、入力端子Ｂを介して外部入力端子３４からの画像信号を入力する。画像切換スイッチ４６は制御部４０の指令で切換えられ、入力端子Ａに入力される撮像部３による画像信号、および入力端子Ｂに入力される外部入力端子３４からの画像信号のうち一方を選択して、出力端子Ｃを介して処理部３０へ出力する。外部入力端子３４には、たとえば、ビデオカメラなどで撮影された画像信号が入力される。
【００１２】
処理部３０は、スイッチ４６を介して入力された画像信号に対してγ調整処理を施して駆動回路３２へ出力する。処理部３０はまた、γ調整処理後の画像に対してＯＳＤメモリ３６から読出される重畳用のデータを重ねてオーバーレイ画像を作る。ＯＳＤメモリ３６は、制御部４０からの指令により画像に対して重畳させる重畳データを記憶し、記憶されている重畳用データを制御部４０からの指令により読出して処理部３０へ送る。なお、重畳用データは、たとえば、オンスクリーン・メニューなどのテキストデータ、および後述するミュート画面などのスクリーンデータである。
【００１３】
駆動回路３２は、入力された画像信号に応じて、光学系３３の液晶パネルを駆動する。図３を参照して光学系３３を詳細に説明する。光学系３３は、ＲＧＢ各色用の画像をそれぞれ生成する液晶パネルＰ１〜Ｐ３と、投射用ランプ３９(図２)からの照明光を赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）にそれぞれ分解して各液晶パネルＰ１〜Ｐ３を照明するＲＧＢ分解光学系（ダイクロイックミラー）Ｄ１〜Ｄ３とを備えている。図３において、制御部４０の指令により点灯されたランプ３９(図２)により発せられた光がミラーＭ１で反射され、赤色光を反射するダイクロイックミラーＤ１に入射される。ダイクロイックミラーＤ１は赤色光のみを反射して残りの光を透過する。ダイクロイックミラーＤ１で反射された赤色光はミラーＭ２で再び反射され、赤色用液晶パネルＰ１、色合成用のダイクロイックミラーＤ３およびＤ４を透過して投射レンズ６へ出射される。
【００１４】
ダイクロイックミラーＤ１を透過した光は、青色光を反射するダイクロイックミラーＤ２に入射される。ダイクロイックミラーＤ２は青色光のみを反射して残りの光を透過する。ダイクロイックミラーＤ２で反射された青色光は、青色用液晶パネルＰ３を透過した後、色合成用のダイクロイックミラーＤ３で反射され、ダイクロイックミラーＤ４を透過して投射レンズ６へ出射される。ダイクロイックミラーＤ２を透過した緑色光は、緑色用液晶パネルＰ２を透過した後、ミラーＭ３および色合成用のダイクロイックミラーＤ４で反射されて投射レンズ６に出射される。投射レンズ６に出射された上記の赤色、青色および緑色の合成光が、投射レンズ６によりスクリーンＳ上に映し出される。
【００１５】
図２に示すように、投射型表示部１には、スクリーンＳ上に投射された画像に対する投射レンズ６の焦点調節状態を検出するため、赤外線発光素子３７および赤外線受光素子３８が備えられている。赤外線発光素子３７および赤外線受光素子３８は、投射レンズ６に対して光学系３３内の赤色用液晶パネルＰ１と共役な位置に配設されている。赤外線発光素子３７は投射レンズ６を通してスクリーンＳの方向（図２において右）へ赤外光を発し、赤外線受光素子３８はスクリーンＳで反射された赤外光を投射レンズ６を介して受光する。赤外線受光素子３８の受光信号は図４に示す焦点検出／調節部４０１へ入力され、ここで、投射レンズ６による焦点調節状態が検出される。その検出結果に応じて焦点調節用モータ４４が駆動され、投射レンズ６のフォーカシングレンズ６ａがガイド６２で光軸方向にガイドされることにより、投射レンズ６が合焦位置へ移動する。なお、焦点検出／調節部４０１は制御部４０(図２)に設けられる。
【００１６】
図５（ａ）に示すように、投射レンズ用操作部４２にはオートフォーカス動作スタートスイッチ４２１と、後述するズーム倍率変更スイッチ４２２，４２３とが設けられている。焦点検出／調節部４０１による投射レンズ６の焦点調節操作は、不図示の電源スイッチがオンされてオートフォーカス動作スタートスイッチ４２１がオン操作されると開始される。
【００１７】
焦点検出／調節部４０１により投射レンズ６を焦点調節する動作を説明する。操作者によりオートフォーカス動作スタートスイッチ４２１が操作されると、ＣＰＵ４０９がメモリ４０６を書き込み可とする。これにより、投射レンズ６の焦点調節動作が開始される。パルス発生部４０２で発生されたパルス電流が赤外線発光素子３７に流れ、赤外線発光素子３７が赤外パルス光を発光する。赤外パルス光は投射レンズ６を通してスクリーンＳに向けて照射され、スクリーンＳで反射された赤外パルス光が再び投射レンズ６を通して赤外線受光素子３８で受光される。赤外線受光素子３８により光電変換された受光パルス信号は、ゲート回路４０３に入力される。ゲート回路４０３にはパルス発生部４０２で発生されたパルス信号が入力されており、この電気パルス信号を用いてゲートが開かれることにより、受光パルス信号がゲート回路４０３を通って増幅回路４０４に導かれる。増幅回路４０４で増幅された受光パルス信号は、Ａ／Ｄ変換回路４０５でディジタル信号に変換され、メモリ４０６にディジタルデータが記録される。
【００１８】
メモリ４０６に記録されたディジタルデータは、逐次読出されてＤ／Ａ変換回路４０７でアナログ信号に変換される。変換後のアナログ信号はモータ駆動回路４０８に入力される。モータ駆動回路４０８は、焦点位置調節用駆動モータ４４を駆動してメモリ４０６に記録されるデータの大きさが最大となるように、投射レンズ６の焦点位置を調節する。
【００１９】
たとえば、焦点位置調節用駆動モータ４４を駆動して投射レンズ６の焦点位置をスクリーンＳ側に移動したとき、メモリ４０６から読出されたデータの大きさが増加するときは投射レンズ６の焦点位置をさらに同一方向に移動し、メモリ４０６から読出されたデータの大きさが減少するときは投射レンズ６の焦点位置を反対方向に移動する。このように、赤外パルス光が赤外線検出素子３８で最も強く受光されるように投射レンズ６の焦点位置が調節される。
【００２０】
焦点調節が終了して、投射レンズ６の焦点位置がスクリーンＳ上で最適な状態に調節された状態になると、ＣＰＵ４０９はメモリ４０６を書き込み禁止にして、新たなデータがメモリ４０６に記録されないようにする。このため、メモリ４０６から常に同じデータが読出されるようになり、モータ制御回路４０８に入力されるアナログ信号が変化しなくなる。この結果、焦点位置調節用駆動モータ４４の駆動が停止されて、投射レンズ６の焦点調節状態が固定される。
【００２１】
図２において、投射レンズ６はズームレンズであり、不図時のズーミングレンズを備えている。図５（ａ）に示すズーム倍率変更スイッチ４２２，４２３は、駆動モータ４３を駆動して投射レンズ６のズーム倍率を調節するスイッチである。ズーミング用駆動モータ４３は、ズーム倍率変更スイッチ４２２，４２３からの操作入力に応じて制御部４０により駆動制御される。
【００２２】
図５（ｂ）は撮像部用操作部４１の詳細を示す図である。NEARスイッチ４１１は、撮影レンズ４の焦点位置を撮影レンズ４側に近づけるために駆動モータ２７によりフォーカシングレンズ４ａを駆動するスイッチである。また、FARスイッチ４１２は、撮影レンズ４の焦点位置を撮影レンズ４側から遠ざけるために駆動モータ２７によりフォーカシングレンズ４ａを駆動するスイッチである。TELEスイッチ４１３は撮影レンズ４のズーム倍率を上げるために駆動モータ２６でズーミングレンズを駆動するスイッチであり、WIDEスイッチ４１４は撮影レンズ４のズーム倍率を下げるために駆動モータ２６でズーミングレンズを駆動するスイッチである。なお、ズーミングレンズ(不図示)は撮影レンズ４内に設けられている。
【００２３】
図２において、投射型表示部１は赤外線受光素子３１を有する。この赤外線受光素子３１は、不図示のリモコン送信機から送信される赤外光による操作信号を受光して電気信号に変換する。電気信号に変換された操作信号は、制御部４０内のデコード回路によりデコードされることにより、操作部４１および４２から入力された操作信号と同等の操作信号に変換される。すなわち、不図示のリモコン送信機を用いて、撮影レンズ４に対するズーム倍率調節および焦点調節、および投射レンズ６に対するズーム倍率調節を行うことができる。
【００２４】
図２において、投射型表示部１は外部出力端子２９と画像切換スイッチ３５とを有する。外部出力端子２９は、外部に用意されるモニター４７に対して画像信号を出力する。外部出力端子２９へ出力される画像信号は、画像切換えスイッチ３５により端子Ａに入力される撮像部３による画像信号、および端子Ｂに入力される外部入力端子３４からの画像信号のうち一方が選択される。たとえば、スクリーンＳが用意されていない場合、あるいは、操作者が手元で映像を確認したい場合などに、外部出力端子２９にモニター４７を接続すれば、撮像部３により撮影された画像をモニター４７に表示させることができる。
【００２５】
このような第一の実施の形態による画像入出力装置では、マニュアル操作による撮影レンズ４の焦点調節に先立って、オートフォーカスによる投射レンズ６の焦点調節を行うことができる。すなわち、電源を投入した後にオートフォーカス動作スタートスイッチ４２１をオン操作する。これにより、上述したように、投射レンズ６を介して赤外線発光素子３７から赤外光がスクリーンに投射され、スクリーンからの反射光が赤外線受光素子３８で受光される。受光素子３８の受光信号に基づいて投射レンズ６のフォーカシングレンズ６ａを駆動し、受光信号が最大となるレンズ位置を合焦位置とする。
【００２６】
投射レンズ６の焦点調節が終了した後、撮像部３からの画像信号に基づいて投写型表示部１からスクリーンＳに映像を投射する。このとき、スクリーン上の投射映像が鮮明であれば、撮影レンズ４の焦点調節は正しく行われている。なお、投射レンズ６の焦点調節終了後に、操作者が映像の投射開始を指示してもよいが、制御部４０が投射レンズ６の焦点調節終了を認識したとき、制御部４０の指令に基づいて、撮像部３からの画像信号で映像の投射を開始するのが好ましい。なお、投射レンズ６の焦点調節動作中、スクリーンＳに撮像部３からの画像信号に基づいた映像を投射しておいてもよい。
【００２７】
投射レンズ６の焦点調節終了後のスクリーン上の投射映像がぼけていれば、操作者はマニュアルで撮影レンズ４の焦点調節を行う。すなわち、スクリーン上の投射映像が鮮明になるまで、図５（ｂ）に示すNEARスイッチ４１１とFARスイッチ４１２を適宜操作して撮影レンズ４の焦点位置を調節する。
【００２８】
なお、操作者は撮影レンズ４の焦点調節を非投射型表示装置４７を見ながら行ってもよい。その場合には、撮像部３の出力する画像信号に対応する画像を投射型表示部１にて表示しなくてもよい。以下、その場合の制御について説明する。NEARスイッチ４１１およびFARスイッチ４１２のいずれかが操作されると、制御部４０が焦点調節開始を検出する。制御部４０は、処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、撮像部３で撮像された画像信号に代えて、ミューティング用の画像データを駆動回路３２に出力させる。すなわち、制御部４０がＯＳＤメモリ３６に対して、たとえば、画面全体を青色にするデータを書き込み、ＯＳＤメモリ３６から読出された青色画面用のデータが処理部３０に出力される。処理部３０は、撮像部３により撮影された画像を青色画面のデータに置き換えて駆動回路３２に出力する。駆動回路３２は、投射される映像が青色となるように光学系３３に対して駆動信号を出力する。
【００２９】
制御部４０はさらに、NEARスイッチ４１１およびFARスイッチ４１２からの操作信号に応じて撮影レンズ４の焦点位置調節用駆動モータ２７を駆動する。すなわち、NEARスイッチ４１１から操作信号が入力されると焦点位置調節用駆動モータ２７を駆動して焦点位置を撮影レンズ４側に近づけ、FARスイッチ４１２から操作信号が入力されると焦点位置を撮影レンズ４側から遠ざける。撮影レンズ４を焦点調節している間、切換スイッチ３５をＡ端子に切換えておく。これにより、載置台上の被写体２(図１)に撮影レンズ４が合焦したか否かは、外部出力端子２９に接続されるモニター４７に表示される表示画面を見て操作者が確認する。モニター４７に表示されている合焦操作途中の画面は、上述したように投射レンズ６からスクリーンＳに対して投射されないので、スクリーンＳの前にいる人は合焦作業中のボケた投射画像を見なくてよい。
【００３０】
撮影レンズ４の焦点位置の調節が終了すると、NEARスイッチ４１１およびFARスイッチ４１２はいずれも操作されない。制御部４０は、両スイッチ４１１および４１２からの操作信号が所定時間入力されないことを判別すると、焦点調節終了と判断する。制御部４０は、処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、ミューティング用の画像データに代えて撮像部３で撮像された画像信号を駆動回路３２に出力させる。この結果、合焦操作完了後の撮像部３によるピントが合った映像が、投射型表示部１の投射レンズ６からスクリーンＳ上に投射される。なお、上記の所定時間は、制御部４０が内部のタイマ回路を用いてカウントすることにより計時される。
【００３１】
以上説明した第一の実施の形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
（１）投射レンズ６側には自動焦点調節装置を設け、撮影レンズ４側には手動焦点調節装置を設けた。その結果、撮影レンズ４の焦点調節状態に関係なく、操作者はまず投射レンズ６を自動焦点調節させ、次にスクリーンの投射映像が鮮明になるように撮影レンズ４を焦点調節すればよい。したがって、従来のように撮影レンズも投射レンズもマニュアル操作で焦点調節する場合に比べて、焦点調節時間を短縮することができる。
（２）投射レンズ６および撮影レンズ４の両方の焦点位置の調節をオートフォーカスで行う場合に比べてコストが低減される。
（３）撮影レンズ４の焦点調節中に、ミューティング用の画像データによる映像を投射型表示部１から投射するようにした。この結果、撮影レンズ４の焦点位置を調節している途中のボケた映像がスクリーンＳ上に投射されないので、スクリーンの前にいる人びとに不快感を与えることを防止できる。
【００３２】
上記の説明では、NEARスイッチ４１１およびFARスイッチ４１２による操作信号が制御部４０に入力されるとミューティング用の画像データが駆動回路３２に出力されるようにした。スイッチ４１１，４１２による操作信号の代わりに、上述した焦点調節用リング４９の回転を検出するセンサ２８による検出信号を利用してもよい。この場合には、センサ２８による検出信号が制御部４０に入力されると、制御部４０が焦点調節開始を検出する。制御部４０は、処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、撮像部３で撮像された画像信号に代えて、ミューティング用の画像データを駆動回路３２に出力させる。また、センサ２８による検出信号が所定時間以上制御部４０に入力されなくなったことを制御部４０が判断すると、制御部４０が処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に画像切換指令を出して、ミューティング用の画像データに代えて撮像部３で撮像された画像信号を駆動回路３２に出力させる。
【００３３】
また、上記の説明では、NEARスイッチ４１１およびFARスイッチ４１２による操作信号が所定時間以上制御部４０に入力されなくなったことを判断して、制御部４０が焦点調節終了を検出するようにした。しかし、所定時間を待たずに、NEARスイッチ４１１およびFARスイッチ４１２による操作信号が入力されなくなったことにより、焦点調節終了を検出するようにしてもよい。
【００３４】
上記の説明では、撮影レンズ４の焦点調節動作中に、画面全体を青色にするようなミューティング用画像データによる映像をスクリーンＳ上に投射するようにしたが、画面の色を他の色にしてもよい。さらに、ミューティング用の画像には、焦点調節中を表す「フォーカス調節中」のメッセージを表示させることもできる。メッセージの表示内容は、制御部４０がＯＳＤメモリ３６に対して表示内容を書き込むことにより決定される。
【００３５】
また、撮影レンズ４の焦点調節動作中を表すミューティング用画像データによる映像の代わりに、外部入力端子３４から入力される画像信号による映像をスクリーンＳ上に投射するようにしてもよい。この場合には、スイッチ４１１，４１２による操作信号、および焦点調節用リング４９の回転を検出するセンサ２８による検出信号のいずれかが制御部４０に入力されると、制御部４０が画像切換えスイッチ４６に対して指令を出して、画像切換えスイッチ４６の入力をＢ端子側に切換えるようにする。
【００３６】
−第二の実施の形態−
第二の実施の形態による画像入出力装置は、撮影レンズ４側に自動焦点調節装置を設け、投射レンズ６側に手動焦点調節装置を設けたものである。そして、撮影レンズ４をオートフォーカス動作により先に焦点調節し、しかる後に投射レンズ６をマニュアル操作により焦点調節する。図６は、第二の実施の形態による画像入出力装置の概要を表すブロック図である。第一の実施の形態と同様に、画像を入力する撮像部３Ｂと、画像を出力する投射型表示部１Ｂとに大別される。第一の実施の形態と比べて、撮影レンズ４の焦点調節用の赤外線発光素子２４および赤外線受光素子２５を撮像部３Ｂに設けた点、投射レンズ６の焦点調節用の赤外線発光素子３７および赤外線受光素子３８を省略した点、投射レンズ６の焦点調節用調節リング６１の回転に応じて信号を出力するセンサ４５を設けた点、撮影レンズ４から焦点調節用リング４９とセンサ２８を省略した点が主に異なる。以下では、相違点を主に説明する。
【００３７】
図６に示す画像入出力装置では、第一の実施の形態のものと同様に、撮像部３Ｂには、撮影レンズ４のズーム倍率を調節するための駆動モータ２６と、撮影レンズ４の焦点位置を調節するための駆動モータ２７と、撮影レンズ４のフォーカシングレンズ４ａをガイドするガイド４８とが設けられている。駆動モータ２６と２７は、図７で後述する操作部４１Ｂのスイッチ操作に応答して投写型表示部１の制御部４０Ｂにより駆動される。また同様に、投射型表示部１には、投射レンズ６のズーム倍率を調節するための駆動モータ４３と、投射レンズ６の焦点位置を調節するための駆動モータ４４と、投射レンズ６のフォーカシングレンズ６ａをガイドするガイド６２とが設けられている。駆動モータ４３と４４は、図７で後述する操作部４２Ｂのスイッチ操作に応答して投写型表示部１の制御部４０Ｂにより駆動される。
【００３８】
図７（ａ）において、撮像部用操作部４１Ｂには、オートフォーカスにより撮影レンズ４の焦点調節動作を指令するオートフォーカス動作スタートスイッチ４１１Ｂと、撮影レンズ４のズーム倍率調節を行うスイッチ４１２Ｂ、４１３Ｂとを備えている。図７（ｂ）に示すように、投射型表示部用操作部４２Ｂには、マニュアル操作により投射レンズ６の焦点調節を行うスイッチ４２１Ｂおよび４２２Ｂと、マニュアル操作により投射レンズ６のズーム倍率調節を行うスイッチ４２３Ｂおよび４２４Ｂとを備えている。
【００３９】
図６に示すように、撮像部３Ｂには、載置台上に載置された被写体に対する撮影レンズ４の焦点調節状態を検出するため、赤外線発光素子２４および赤外線受光素子２５が備えられている。赤外線発光素子２４および赤外線受光素子２５は、撮影レンズ４に対して撮像素子２１と共役な位置に配設されている。赤外線発光素子２４は撮影レンズ４を通して被写体２(図１)に向けて赤外光を発し、赤外線受光素子２５は被写体２(図１)で反射された赤外光を受光する。赤外線受光素子２５の受光信号は図８に示す焦点検出／調節部４０１Ｂへ入力され、ここで、撮影レンズ４による焦点調節状態が検出される。その検出結果に応じて焦点調節用モータ２７が駆動され、撮影レンズ４のフォーカシングレンズ４ａがガイド４８で光軸方向にガイドされることにより、撮影レンズ４が合焦位置へ移動する。なお、焦点検出／調節部４０１Ｂは制御部４０Ｂ(図６)に設けられる。
【００４０】
図８を参照して、撮影レンズ４の焦点調節状態を検出して撮影レンズ４の焦点位置を調節する焦点検出／調節部４０１Ｂを詳細に説明する。なお、この焦点検出／調節部４０１Ｂは図４で説明した投射レンズ用のものと同一の回路構成である。操作者によりオートフォーカス動作スタートスイッチ４１１Ｂが操作されると、ＣＰＵ４０９Ｂがメモリ４０６Ｂを書き込み可とする。これにより、撮影レンズ４の焦点調節動作が開始される。パルス発生部４０２Ｂで発生されたパルス電流が赤外線発光素子２４に流れ、赤外線発光素子２４が赤外パルス光を発光する。赤外パルス光は撮影レンズ４を通して被写体２に照射され、被写体２で反射された赤外パルス光が再び撮影レンズ４を通して赤外線受光素子２５で受光される。赤外線受光素子２５により光電変換された受光パルス信号が、ゲート回路４０３Ｂに入力される。ゲート回路４０３Ｂにはパルス発生部４０２Ｂで発生されたパルス信号が入力されており、この電気パルス信号を用いてゲートが開かれることにより、受光パルス信号がゲート回路４０３Ｂを通って増幅回路４０４Ｂに導かれる。増幅回路４０４Ｂで増幅された受光パルス信号は、Ａ／Ｄ変換回路４０５Ｂでディジタル信号に変換され、メモリ４０６Ｂにディジタルデータが記録される。
【００４１】
メモリ４０６Ｂに記録されたディジタルデータは、逐次読出されてＤ／Ａ変換回路４０７Ｂでアナログ信号に変換される。変換後のアナログ信号がモータ駆動回路４０８Ｂに入力される。モータ駆動回路４０８Ｂは、焦点位置調節用駆動モータ２７を駆動してメモリ４０６Ｂに記録されるデータの大きさが最大となるように、撮影レンズ４の焦点位置を調節する。
【００４２】
たとえば、焦点位置調節用駆動モータ２７を駆動して撮影レンズ４の焦点位置を被写体２に近づけたとき、メモリ４０６Ｂから読出されたデータの大きさが増加する場合は撮影レンズ４の焦点位置をさらに被写体２に近づけ、メモリ４０６Ｂから読出されたデータの大きさが減少する場合は撮影レンズ４の焦点位置を被写体２から遠ざける。これにより、赤外パルス光が赤外線検出素子２５で最も強く受光されるように撮影レンズ４の焦点位置が調節される。
【００４３】
焦点調節が終了して、撮影レンズ４の焦点位置が被写体２に対して最適な状態に調節された状態になると、ＣＰＵ４０９Ｂはメモリ４０６Ｂを書き込み禁止にして、新たなデータがメモリ４０６Ｂに記録されないようにする。このため、メモリ４０６Ｂから常に同じデータが読出されるようになり、モータ制御回路４０８Ｂに入力されるアナログ信号が変化しなくなる。この結果、焦点位置調節用駆動モータ２７の駆動が停止されて、撮影レンズ４の焦点調節状態が固定される。
【００４４】
このような第二の実施の形態による画像入出力装置では、マニュアル操作による投射レンズ６の焦点調節に先立って、オートフォーカスによる撮影レンズ４の焦点調節を行うことができる。すなわち、電源を投入した後にオートフォーカス動作スタートスイッチ４１１Ｂをオン操作する。これにより、上述したように、撮影レンズ４を介して赤外線発光素子２４から赤外光が被写体２に投射され、被写体２からの反射光が赤外線受光素子２５で受光される。受光素子２５の受光信号に基づいて撮影レンズ４のフォーカシングレンズ４ａを駆動し、受光信号が最大となるレンズ位置を合焦位置とする。
【００４５】
撮影レンズ４の焦点調節が終了した後、撮像部３からの画像信号に基づいて投写型表示部１からスクリーンＳに映像を投射する。このとき、スクリーン上の投射映像が鮮明であれば、投射レンズ６の焦点調節は正しく行われている。なお、撮影レンズ４の焦点調節終了後に、操作者が映像の投射開始を指示してもよいが、制御部４０Ｂが撮影レンズ４の焦点調節終了を認識したとき、制御部４０Ｂの指令に基づいて、撮像部３からの画像信号で映像の投射を開始するのが好ましい。なお、撮影レンズ４の焦点調節動作中、スクリーンＳに撮像部３からの画像信号に基づいた映像を投射しておいてもよい。
【００４６】
撮影レンズ４の焦点調節終了後のスクリーン上の投射映像がぼけていれば、操作者はマニュアルで投射レンズ６の焦点調節を行う。すなわち、スクリーン上の投射映像が鮮明になるまで、図７（ｂ）に示すNEARスイッチ４２１ＢとFARスイッチ４２２Ｂを適宜操作して投射レンズ６の焦点位置を調節する。
【００４７】
NEARスイッチ４２１ＢおよびFARスイッチ４２２Ｂのいずれかが操作されると、制御部４０Ｂが焦点調節開始を検出する。制御部４０Ｂは、処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、撮像部３Ｂで撮像された画像信号に対して、たとえば、画面の中央にクロスマーカを表示させるデータを重畳して駆動回路３２に出力させる。この場合には、制御部４０ＢがＯＳＤメモリ３６に対してクロスマーカ用のデータを書き込み、ＯＳＤメモリ３６から読出されたクロスマーカ用データが処理部３０に出力される。処理部３０は、撮像部３Ｂにより撮影された画像とクロスマーカとを合成して駆動回路３２に出力する。駆動回路３２は、クロスマーカが重畳された映像が投射されるように光学系３３に対して駆動信号を発生する。
【００４８】
制御部４０Ｂはさらに、NEARスイッチ４２１ＢおよびFARスイッチ４２２Ｂからの操作信号に応じて投射レンズ６の焦点位置調節用駆動モータ４４を駆動する。すなわち、NEARスイッチ４２１Ｂから操作信号が入力されると焦点位置調節用駆動モータ４４を駆動して焦点位置を投射レンズ６側に近づけ、FARスイッチ４２２Ｂから操作信号が入力されると焦点位置を投射レンズ６側から遠ざける。スクリーンＳ(図１)に投射レンズ６が合焦したか否かは、スクリーンＳ上に投射された投射画像を見て操作者が確認する。撮像部３Ｂで撮像された画像にコントラストの高い部分が含まれていない場合は、画像に重畳されたクロスマーカを目印にして投射レンズ６の焦点位置の調節を行えば、調節作業が行いやすい。
【００４９】
投射レンズ６の焦点位置の調節が終了すると、NEARスイッチ４２１ＢおよびFARスイッチ４２２Ｂのいずれも操作されない。制御部４０Ｂは、両スイッチ４２１Ｂおよび４２２Ｂからの操作信号が所定時間入力されないことを判別すると、焦点調節終了と判断する。制御部４０Ｂは、処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、クロスマーカのデータの重畳を停止させる。この結果、合焦操作完了後の撮像部３Ｂによるピントが合った映像が、投射型表示部１Ｂの投射レンズ６からスクリーンＳ上に投射される。なお、上記の所定時間は、制御部４０Ｂが内部のタイマ回路を用いてカウントすることにより計時される。
【００５０】
以上説明した第二の実施の形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
（１）撮影レンズ４側には自動焦点調節装置を設け、投射レンズ６側には手動焦点調節装置を設けた。その結果、投射レンズ６の焦点調節状態に関係なく、操作者はまず撮影レンズ４を自動焦点調節させ、次にスクリーンの投射映像が鮮明になるように投射レンズ６を焦点調節すればよい。したがって、従来のように撮影レンズも投射レンズもマニュアル操作で焦点調節する場合に比べて、焦点調節時間を短縮することができる。
（２）投射レンズ６および撮影レンズ４の両方の焦点位置の調節をオートフォーカスで行う場合に比べてコストが低減される。
（３）投射レンズ６の焦点調節中、撮像部３Ｂによる撮影画像にクロスマーカのデータを重畳してスクリーンＳ上に投射するようにした。したがって、撮像部３Ｂにより撮影された画像の中にコントラストの高い部分が含まれていないとき、スクリーンＳに投射された画像を用いた投射レンズ６の焦点位置の調節作業が行いにくい場合でも、重畳されたクロスマーカを目印にして焦点位置の調節が行える。この結果、焦点位置の調節作業が容易になり、調節時間を短縮する効果が得られる。
【００５１】
上記の説明では、NEARスイッチ４２１ＢおよびFARスイッチ４２２Ｂによる操作信号が制御部４０Ｂに入力されると、撮像部３Ｂで撮影された画像にクロスマーカのデータが重畳されるようにした。スイッチ４２１Ｂ，４２２Ｂによる操作信号の代わりに、上述した焦点調節用リング６１の回転を検出するセンサ４５による検出信号を利用してもよい。この場合には、センサ４５による検出信号が制御部４０Ｂに入力されると、制御部４０Ｂが焦点調節開始を検出する。制御部４０Ｂは、処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、撮像部３Ｂで撮像された画像信号にクロスマーカのデータを重畳して駆動回路３２に出力させる。また、センサ４５による検出信号が制御部４０Ｂに所定時間以上入力されなくなったことを制御部４０Ｂが判別すると、制御部４０Ｂが焦点調節終了と判断する。制御部４０Ｂは、処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、クロスマーカのデータの重畳を停止させる。
【００５２】
上記の説明では、赤外線発光素子２４および赤外線受光素子２５を用いて撮影レンズ４の焦点調節状態を検出するようにしたが、撮像素子２１で撮像された画像データを用いて撮影レンズ４の焦点調節状態を検出するようにすることもできる。この場合には、撮像素子２１で撮像された画像信号を用いて、信号処理部２２で撮影画像のコントラストが検出される。制御部４０Ｂは、信号処理部２２で検出されるコントラストが最大になるように、焦点位置調節用駆動モータ２７を駆動して撮影レンズ４の焦点位置を調節する。この方法は、撮像素子を用いたカメラで「山登り法」と呼ばれる方法である。この方法によれば、赤外線発光素子２４および赤外線受光素子２５を用いないで撮影レンズ４の焦点調節状態を検出することができる。
【００５３】
また、上記の説明では、撮影レンズ４の焦点調節状態をオートフォーカス動作により検出して、撮影レンズ４を焦点調節するようにした。撮影レンズ４の焦点調節動作を行うことなく撮影レンズ４を焦点位置にセットする他の方法を説明する。通常、載置台上に載置された被写体２と撮像部３Ｂとの間隔は、撮像部３を支持する支柱５の長さにより所定の長さに保たれる。そこで、調節された撮影レンズ４の焦点位置を制御部４０Ｂ内のメモリ領域に記録する。撮影レンズ４の焦点調節を行う場合、上記メモリ領域に記憶された撮影レンズ４の焦点位置を読出して、読出された焦点位置に応じて制御部４０Ｂが焦点位置調節用駆動モータ２７を駆動して撮影レンズ４の焦点位置を調節する。このようにすれば、オートフォーカス動作を行う場合に比べて、より速く撮影レンズ４の焦点位置を調節することが可能になる。たとえば、オートフォーカス動作スタートスイッチ４１１Ｂに代えて、操作部４１Ｂにプリセットスイッチを設け、このスイッチがオン操作されたときに記憶されているプリセット位置へ撮影レンズ４を駆動すればよい。
【００５４】
−第三の実施の形態−
図９は、第三の実施の形態を説明する画像入出力装置の外観図である。図９において、撮影レンズ４は、上述した支柱５の先端の支持部５２を回動させて任意の方向にセットできる。撮影レンズ４は、支持部５２を回動させてスクリーンＳの方向に向けられる。第三の実施の形態による画像入出力装置は、撮影レンズ４側と投射レンズ６側の双方に自動焦点調節装置を設けたものである。撮影レンズ４側の自動焦点調節装置は第２の実施の形態の画像入出力装置と同様に、赤外線発光素子２４と、受光素子２５と、焦点検出／焦点調節部４０１Ｂとで構成される。また、投射レンズ６側の自動焦点調節装置は、スクリーンＳに投射された映像を撮像レンズ４を介して撮像素子２１で撮像し、その撮像信号のコントラストに基づいて焦点調節状態を検出するいわゆる「山登り法」の焦点調節装置である。すなわち、第３の実施の形態による画像入出力装置は、（１）撮像部３Ｂの撮影レンズ４をスクリーンＳに合焦させ、（２）投射型表示部１によりＯＳＤ回路３６からオートフォーカス用パターンをスクリーンＳに投射し、（３）そのパターンを撮像部３Ｂで撮像し、（４）撮像部３Ｂで撮影された撮影画像を用いて投射レンズ６の焦点調節状態を検出し、（５）その検出結果に基づいて投射レンズ６の焦点調節を行ってスクリーンＳに合焦させるものである。
【００５５】
第３の実施の形態による画像入出力装置における制御回路は、図６に示した第２の実施の形態のものと同様に構成することができる。第２の実施の形態のものと異なる点は、制御部４０Ｂに上述した「山登り法」による焦点調節状態検出機能を付加した点である。
【００５６】
図１０（ａ）、（ｂ）は、第３の実施の形態による画像入出力装置における操作部４１Ｃおよび４２Ｃの詳細を示す図である。図１０（ａ）において、撮像部用操作部４１Ｃには、オートフォーカスにより撮影レンズ４の焦点調節動作を指令するオートフォーカス動作スタートスイッチ４１１Ｃと、撮影レンズ４のズーム倍率調節を行うスイッチ４１２Ｃ、４１３Ｃとを備えている。図１０（ｂ）に示すように、投射側表示部用操作部４２Ｃには、オートフォーカスにより投射レンズ６の焦点調節動作を指令するオートフォーカス動作スタートスイッチ４２１Ｃと、投射レンズ６のズーム倍率調節を行うスイッチ４２２Ｃ、４２３Ｃとを備えている。
【００５７】
このような第三の実施の形態による画像入出力装置の焦点調節の手順を詳細に説明する。撮像部３Ｂの撮影レンズ４をスクリーンＳに向けて固定する。操作部４１Ｃのオートフォーカス動作スタートスイッチ４１１Ｃが操作されると、図８において、ＣＰＵ４０９Ｂがメモリ４０６Ｂを書き込み可とすることにより、撮影レンズ４の焦点位置の調節動作が開始される。赤外線発光素子２４からの赤外変調光をスクリーンＳに投射し、スクリーンＳからの反射光を受光素子２５で受光する。撮影レンズ４の焦点位置をシフトしながら受光信号の最大値を検出して、その位置を合焦位置とする。これにより、撮影レンズ４がスクリーンＳに合焦されると、ＣＰＵ４０９Ｂはメモリ４０６Ｂを書き込み禁止にして、新たなデータがメモリ４０６Ｂに記録されないようにする。このため、メモリ４０６Ｂから常に同じデータが読出されるようになり、モータ制御回路４０８Ｂに入力されるアナログ信号が変化しなくなる。この結果、焦点位置調節用駆動モータ２７の駆動が停止されて、撮影レンズ４の焦点調節状態が固定される。
【００５８】
操作部４２Ｃのオートフォーカス動作スタートスイッチ４２１Ｃが操作されると、図６において、制御部４０Ｂが処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出す。この指令は、撮像部３Ｂで撮像された画像信号に代えて、たとえば、画面の中央にオートフォーカス用パターンを表示させるデータを作成して駆動回路３２に出力させるものである。この場合には、制御部４０ＢがＯＳＤメモリ３６に対してオートフォーカス用パターンのデータを書き込み、ＯＳＤメモリ３６から読出されたオートフォーカス用パターンのデータが処理部３０に出力される。処理部３０は、撮像部３Ｂにより撮影された画像に代えてオートフォーカス用パターンのデータを駆動回路３２に出力する。駆動回路３２は、オートフォーカス用パターンによる映像がスクリーンＳに投射されるように光学系３３に対して駆動信号を発生する。
【００５９】
スクリーンＳに合焦されている撮像部３Ｂは、上述したようにスクリーンＳ上に投射されたオートフォーカス用パターンの投射画像を撮像する。撮像部３Ｂにおいて、スクリーンＳ上に投射されたオートフォーカス用パターンの像が撮像素子２１で撮像される。制御部４０Ｂは、撮像素子２１で撮像された画像信号を用いて、撮影画像からコントラストを抽出し、抽出されたコントラストが最大になるように、焦点位置調節用駆動モータ４４を駆動して投射レンズ６の焦点位置を調節する。この方法は、上述した「山登り法」と呼ばれる方法である。この方法によれば、投射レンズ６の焦点調節状態を検出するための赤外線発光素子および赤外線受光素子を用いずに、撮像部３Ｂにより撮像された画像を用いて投射レンズ６の焦点調節状態を検出することができる。
【００６０】
制御部４０Ｂは、抽出されたコントラストが最大になったと判定すると、焦点位置調節用駆動モータ４４に対する駆動信号の出力を停止して投射レンズ６の焦点調節状態を固定する。そして、制御部４０Ｂが処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出して、オートフォーカス用パターンに代えて「フォーカス調整完了」というメッセージをスクリーンＳに投射させる。制御部４０ＢがＯＳＤメモリ３６に対してメッセージ用のデータを書き込み、ＯＳＤメモリ３６から読出されたメッセージ用データが処理部３０に出力される。
【００６１】
操作者は、スクリーンに投射されたメッセージを見て撮像部３Ｂの向きを変え、載置台上の被写体２に向けて固定する。図６において、操作者が操作部４１Ｃのオートフォーカス動作スタートスイッチ４１１Ｃを操作すると、制御部４０Ｂの指令により、撮影レンズ４の焦点位置が載置台上の被写体２に最適になるように調節される。すなわち、上述した図８の焦点検出／調節回路４０１Ｂにより撮影レンズ４が載置台上の被写体２に合焦する。このとき、制御部４０Ｂは処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出力して、撮像部３Ｂで撮像された画像信号による映像が投射されないようにする。たとえば、制御部４０ＢはＯＳＤメモリ３６に青色の背景に「撮影レンズ焦点調節中」という文字を投影するような画像データを書き込む。そして、処理部３０では青色の画面データの上にＯＳＤメモリ３６からの文字データを重畳した画像信号を駆動回路３２に出力する。撮影レンズ４が被写体２に合焦したことを制御部４０Ｂが認識すると、制御部４０Ｂは処理部３０およびＯＳＤメモリ３６に指令を出力して、撮像部３Ｂで撮像された画像信号による映像が投射されるように駆動回路３２に信号を供給する。その結果、投射型表示部１Ｂの投射レンズ６を通してスクリーンＳ上にピントが合った被写体映像が投射される。
【００６２】
以上説明した第三の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。すなわち、撮像部３Ｂの撮影レンズ４をスクリーンＳにオートフォーカス動作で合焦させ、スクリーンＳ上のオートフォーカス用パターンの撮像信号の最大のコントラストを検出することにより、投射レンズ６の焦点調節を行うようにした。したがって、投射レンズ６の焦点調節状態検出用に赤外線発光素子および赤外線受光素子を用いなくても、投射レンズ６のオートフォーカス動作を行うことができる。この結果、赤外線発光および受光素子を用いる場合に比べてコストを低減する効果が得られる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、撮像光学系および投影光学系を有する画像入出力装置の両光学系を適切に焦点調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態による画像入出力装置の外観図である。
【図２】図１の画像入出力装置の概要を表すブロック図である。
【図３】投射型表示部の光学系のブロック図である。
【図４】投射レンズの焦点検出／調節部のブロック図である。
【図５】 (a)投射レンズ用操作部を表す図、(b)撮影レンズ用操作部を表す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態による画像入出力装置の概要を表すブロック図である。
【図７】 (a)撮影レンズ用操作部を表す図、(b)投射レンズ用操作部を表す図である。
【図８】撮影レンズの焦点検出／調節部のブロック図である。
【図９】第三の実施の形態を説明する画像入出力装置の外観図である。
【図１０】 (a)撮影レンズ用操作部を表す図、(b)投射レンズ用操作部を表す図である。
【符号の説明】
１，１Ｂ…投射型表示部、２…被写体、
３，３Ｂ…撮像部、４…撮影レンズ、
５…支柱、６…投射レンズ、
２１…撮像素子、２２…信号処理部、
２４，３７…赤外線発光素子、２５，３８…赤外線受光素子、
２７…焦点位置調節用駆動モータ、２８…センサ、
３０…処理部、３２…駆動回路、
３３…光学系、３４…外部入力端子、
３６…ＯＳＤメモリ、４０，４０Ｂ…制御部、
４１，４１Ｂ，４１Ｃ，４２，４２Ｂ，４２Ｃ…操作部、
４４…焦点位置調節用駆動モータ、
４５…センサ、４８，６２…ガイド、
４９，６１…焦点調節用リング、５１，５２…支持部、
Ｓ…スクリーン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image input / output device that captures an image of a subject, converts it into an image signal, and projects a video image based on the image signal onto a screen.
[0002]
[Prior art]
For example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-224717, a camera-equipped liquid crystal projector that captures a subject with a camera and projects a video signal output from the camera onto a screen or the like is known. . This camera-equipped liquid crystal projector usually has a camera photographing lens and a liquid crystal projector projection lens, each of which is manually adjusted in focus.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Such a conventional liquid crystal projector with a camera has the following problems.
(1) When the projected image is out of focus, it is not known whether the projected image is out of focus due to poor focus adjustment of the camera photographic lens or whether the projected image is out of focus due to poor focus adjustment of the projection lens. Therefore, the photographer first attempts to adjust the focus of either the camera photographing lens or the projection lens. If the focus adjustment of one of the projected images does not eliminate the blur of the projected image, the focus of the other lens is adjusted to make the projected image on the screen clear. Therefore, the time for focus adjustment becomes longer.
(2) In a conventional liquid crystal projector with a camera, when the focus of a camera photographing lens is adjusted, a blurred image in the middle of focus adjustment is projected onto the screen by the liquid crystal projector. For this reason, there is a problem that a blurred image is seen by a person looking at the screen.
[0004]
An object of the present invention is to provide an image input that can adjust the focus of an optical system without wondering whether the image is blurred due to the influence of an imaging optical system such as a photographing lens or a projection optical system such as a projection lens. To provide an output device.
Another object of the present invention is to provide an image input / output device that does not project a blurred image during focus adjustment of an imaging optical system.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An image input / output device according to the present invention captures an image signal formed by an imaging optical system that forms a subject image, a first focus adjustment unit that adjusts the focus of the imaging optical system, and an imaging optical system, and outputs an image signal. An imaging means for outputting, an image generating means for generating an image based on an image signal, a projection optical system for forming an image generated by the image generating means on a screen, and a second focus for adjusting the focus of the projection optical system The first focus adjustment unit and the second focus adjustment unit are configured to start the focus adjustment of the projection optical system by the second focus adjustment unit after the focus adjustment of the imaging optical system by the adjustment unit and the first focus adjustment unit is completed. And a control means for controlling.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
-First embodiment-
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view showing an example of an image input / output device according to the first embodiment of the present invention. The image input / output device is roughly divided into an imaging unit 3 that inputs an image and a projection display unit 1 that outputs an image. The image input / output device according to the first embodiment is provided with an automatic focus adjustment device on the projection lens 6 side and a manual focus adjustment device on the photographing lens 4 side. The imaging unit 3 is rotatably supported with respect to the support unit 51 by a support column 5 foldably provided on the housing of the projection display unit 1. The subject 2 is placed on the upper part of the housing of the projection display unit 1 (hereinafter referred to as a mounting table). The imaging unit 3 captures the subject 2 through the photographing lens 4 and sends an image signal to the projection display unit 1. The projection display unit 1 includes a projection lens 6 on one side surface of the housing, and projects an image based on the image signal sent from the imaging unit 3 onto the screen S or the like through the projection lens 6. Note that the support portion 52 of the support column 5 is provided with a movable mechanism that changes the orientation of the imaging unit 3. By rotating the imaging unit 3 with respect to the support unit 52, a subject other than the subject 2 mounted on the mounting table, for example, a projection image projected on the screen S by the projection display unit 1 is captured. Can do.
[0008]
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the image input / output device. In FIG. 2, the imaging unit 3 includes a zoom imaging lens 4, an imaging device 21 configured by a CCD or the like, a signal processing unit 22, and an overlay image 23 for an overlay image described later. The focus adjustment of the imaging lens 4 is performed by a rotation operation of the focus adjustment ring 49 or a switch operation of the operation unit 41 described later. Zooming of the imaging lens 4 is performed by a switch operation of the operation unit 41 described later. The photographing lens 4 forms an incident subject image on the imaging surface of the imaging element 21. An image signal photoelectrically converted by the image sensor 21 is amplified and converted into a digital signal by the signal processing unit 22. The signal processing unit 22 also performs signal processing such as white balance adjustment on the imaging signal. The image signal after the signal processing is sent from the imaging unit 3 to the projection type display unit 1 through a cable accommodated in the column 5 (FIG. 1).
[0009]
The imaging unit 3 includes a drive motor 26 for adjusting the zoom magnification of the photographic lens 4, a drive motor 27 for adjusting the focal position of the photographic lens 4, and a guide 48 for guiding the focusing lens 4 a of the photographic lens 4. And are provided. The motors 26 and 27 are driven and controlled by a control unit 40 in the projection display unit 1 described later. The imaging unit 3 is also provided with a sensor 28 that outputs a detection signal in accordance with the rotation of the focus adjustment ring 49 of the photographing lens 4. A detection signal from the sensor 28 is sent to the control unit 40 of the projection display unit 1. The drive signals for the motors 26 and 27 and the detection signals from the sensors 28 are transmitted between the imaging unit 3 and the projection display unit 1 through the cables accommodated in the support column 5 (FIG. 1) as in the case of the image signals. .
[0010]
The overlay circuit 23 of the imaging unit 3 generates a superimposition signal for superimposing characters and pointers on the subject image captured by the image sensor 21. The overlay circuit 23 generates a superimposed signal and sends it to the signal processing unit 22 in response to a command from the control unit 40 of the projection display unit 1. The signal processing unit 22 superimposes the superimposed signal sent from the overlay circuit 23 on the image signal input from the image sensor 21 and subjected to predetermined signal processing. The image signal on which the superimposed signal is superimposed is sent to the projection display unit 1.
[0011]
The projection display unit 1 includes a processing unit 30 that performs various processes on the image signal sent from the imaging unit 3, and an optical system 33 that generates a projection image based on the image signal processed by the processing unit 30. And a drive circuit 32 for driving the optical system 33 with the video signal output from the processing unit 30, a projection lamp 39 for illuminating the liquid crystal panel of the optical system 33, and the projection lens 6. The projection type display unit 1 generates a projection video by the optical system 33 based on the image signal input via the image changeover switch 46 and projects it onto the screen S. That is, the projection display unit 1 inputs an image signal from the imaging unit 3 via the input terminal A of the image changeover switch 46 and inputs an image signal from the external input terminal 34 via the input terminal B. The image changeover switch 46 is switched by a command from the control unit 40 and selects one of the image signal from the imaging unit 3 input to the input terminal A and the image signal from the external input terminal 34 input to the input terminal B. And output to the processing unit 30 via the output terminal C. For example, an image signal captured by a video camera or the like is input to the external input terminal 34.
[0012]
The processing unit 30 performs γ adjustment processing on the image signal input via the switch 46 and outputs the image signal to the drive circuit 32. The processing unit 30 also creates an overlay image by superimposing the superimposition data read from the OSD memory 36 on the image after the γ adjustment processing. The OSD memory 36 stores superimposition data to be superimposed on the image according to a command from the control unit 40, reads the stored superposition data according to a command from the control unit 40, and sends it to the processing unit 30. Note that the superimposition data is, for example, text data such as an on-screen menu and screen data such as a mute screen described later.
[0013]
The drive circuit 32 drives the liquid crystal panel of the optical system 33 according to the input image signal. The optical system 33 will be described in detail with reference to FIG. The optical system 33 decomposes the illumination light from the liquid crystal panels P1 to P3 that respectively generate RGB images and the projection lamp 39 (FIG. 2) into red, green, and blue (RGB) liquid crystal panels. RGB separation optical systems (dichroic mirrors) D1 to D3 for illuminating P1 to P3. In FIG. 3, light emitted by the lamp 39 (FIG. 2) that is turned on by a command from the control unit 40 is reflected by the mirror M <b> 1 and enters the dichroic mirror D <b> 1 that reflects red light. The dichroic mirror D1 reflects only red light and transmits the remaining light. The red light reflected by the dichroic mirror D1 is reflected again by the mirror M2, passes through the liquid crystal panel P1 for red color, and the dichroic mirrors D3 and D4 for color synthesis, and is emitted to the projection lens 6.
[0014]
The light transmitted through the dichroic mirror D1 is incident on the dichroic mirror D2 that reflects blue light. The dichroic mirror D2 reflects only blue light and transmits the remaining light. The blue light reflected by the dichroic mirror D2 passes through the blue liquid crystal panel P3, is then reflected by the dichroic mirror D3 for color synthesis, passes through the dichroic mirror D4, and is emitted to the projection lens 6. The green light transmitted through the dichroic mirror D2 is transmitted through the green liquid crystal panel P2, reflected by the mirror M3 and the color composition dichroic mirror D4, and emitted to the projection lens 6. The combined red, blue, and green light emitted to the projection lens 6 is projected on the screen S by the projection lens 6.
[0015]
As shown in FIG. 2, the projection display unit 1 includes an infrared light emitting element 37 and an infrared light receiving element 38 for detecting the focus adjustment state of the projection lens 6 with respect to the image projected on the screen S. . The infrared light emitting element 37 and the infrared light receiving element 38 are disposed at a position conjugate to the red liquid crystal panel P <b> 1 in the optical system 33 with respect to the projection lens 6. The infrared light emitting element 37 emits infrared light in the direction of the screen S (right in FIG. 2) through the projection lens 6, and the infrared light receiving element 38 receives the infrared light reflected by the screen S through the projection lens 6. The light reception signal of the infrared light receiving element 38 is input to the focus detection / adjustment unit 401 shown in FIG. 4, where the focus adjustment state by the projection lens 6 is detected. The focus adjustment motor 44 is driven according to the detection result, and the focusing lens 6a of the projection lens 6 is guided in the optical axis direction by the guide 62, whereby the projection lens 6 moves to the in-focus position. The focus detection / adjustment unit 401 is provided in the control unit 40 (FIG. 2).
[0016]
As shown in FIG. 5A, the projection lens operation unit 42 is provided with an autofocus operation start switch 421 and zoom magnification change switches 422 and 423 described later. The focus adjustment operation of the projection lens 6 by the focus detection / adjustment unit 401 is started when a power switch (not shown) is turned on and an autofocus operation start switch 421 is turned on.
[0017]
An operation of adjusting the focus of the projection lens 6 by the focus detection / adjustment unit 401 will be described. When the autofocus operation start switch 421 is operated by the operator, the CPU 409 enables writing to the memory 406. Thereby, the focus adjustment operation of the projection lens 6 is started. The pulse current generated by the pulse generator 402 flows to the infrared light emitting element 37, and the infrared light emitting element 37 emits infrared pulsed light. The infrared pulse light is irradiated toward the screen S through the projection lens 6, and the infrared pulse light reflected by the screen S is received by the infrared light receiving element 38 through the projection lens 6 again. The received light pulse signal photoelectrically converted by the infrared light receiving element 38 is input to the gate circuit 403. The pulse signal generated by the pulse generator 402 is input to the gate circuit 403, and the received light pulse signal is guided to the amplifier circuit 404 through the gate circuit 403 by opening the gate using this electric pulse signal. It is burned. The received light pulse signal amplified by the amplifier circuit 404 is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 405, and the digital data is recorded in the memory 406.
[0018]
The digital data recorded in the memory 406 is sequentially read and converted into an analog signal by the D / A conversion circuit 407. The converted analog signal is input to the motor drive circuit 408. The motor driving circuit 408 adjusts the focal position of the projection lens 6 so as to drive the focal position adjusting drive motor 44 and maximize the data recorded in the memory 406.
[0019]
For example, when the focal position adjusting drive motor 44 is driven to move the focal position of the projection lens 6 toward the screen S, the focal position of the projection lens 6 is changed when the size of data read from the memory 406 increases. Further, when the size of data read from the memory 406 decreases in the same direction, the focal position of the projection lens 6 is moved in the opposite direction. In this way, the focal position of the projection lens 6 is adjusted so that the infrared pulse light is most strongly received by the infrared detection element 38.
[0020]
When the focus adjustment is completed and the focal position of the projection lens 6 is adjusted to the optimum state on the screen S, the CPU 409 prohibits writing to the memory 406 so that new data is not recorded in the memory 406. To do. For this reason, the same data is always read from the memory 406, and the analog signal input to the motor control circuit 408 does not change. As a result, the drive of the focus position adjustment drive motor 44 is stopped, and the focus adjustment state of the projection lens 6 is fixed.
[0021]
In FIG. 2, the projection lens 6 is a zoom lens, and includes a zooming lens when not shown. The zoom magnification change switches 422 and 423 shown in FIG. 5A are switches that drive the drive motor 43 to adjust the zoom magnification of the projection lens 6. The zooming drive motor 43 is driven and controlled by the control unit 40 in response to an operation input from the zoom magnification change switches 422 and 423.
[0022]
FIG. 5B is a diagram illustrating details of the imaging unit operation unit 41. The NEAR switch 411 is a switch for driving the focusing lens 4a by the drive motor 27 in order to bring the focal position of the photographing lens 4 closer to the photographing lens 4 side. The FAR switch 412 is a switch that drives the focusing lens 4a by the drive motor 27 in order to move the focal position of the photographing lens 4 away from the photographing lens 4 side. The TELE switch 413 is a switch for driving the zooming lens by the driving motor 26 in order to increase the zoom magnification of the photographing lens 4, and the WIDE switch 414 is for driving the zooming lens by the driving motor 26 in order to decrease the zoom magnification of the photographing lens 4. Switch. A zooming lens (not shown) is provided in the photographing lens 4.
[0023]
In FIG. 2, the projection display unit 1 has an infrared light receiving element 31. The infrared light receiving element 31 receives an operation signal by infrared light transmitted from a remote controller (not shown) and converts it into an electrical signal. The operation signal converted into the electrical signal is decoded by a decoding circuit in the control unit 40, and thereby converted into an operation signal equivalent to the operation signal input from the operation units 41 and 42. That is, the zoom magnification adjustment and the focus adjustment for the photographing lens 4 and the zoom magnification adjustment for the projection lens 6 can be performed using a remote control transmitter (not shown).
[0024]
In FIG. 2, the projection display unit 1 has an external output terminal 29 and an image changeover switch 35. The external output terminal 29 outputs an image signal to a monitor 47 prepared outside. One of the image signal output to the external output terminal 29 is selected from the image signal from the imaging unit 3 input to the terminal A by the image changeover switch 35 and the image signal from the external input terminal 34 input to the terminal B. Is done. For example, when the screen S is not prepared, or when the operator wants to check the video at hand, if the monitor 47 is connected to the external output terminal 29, the image taken by the imaging unit 3 is displayed on the monitor 47. Can be displayed.
[0025]
In such an image input / output device according to the first embodiment, the focus adjustment of the projection lens 6 by autofocus can be performed prior to the focus adjustment of the photographing lens 4 by manual operation. That is, the autofocus operation start switch 421 is turned on after the power is turned on. Thereby, as described above, infrared light is projected from the infrared light emitting element 37 onto the screen via the projection lens 6, and reflected light from the screen is received by the infrared light receiving element 38. The focusing lens 6a of the projection lens 6 is driven based on the light reception signal of the light receiving element 38, and the lens position where the light reception signal is maximum is set as the in-focus position.
[0026]
After the focus adjustment of the projection lens 6 is completed, an image is projected from the projection display unit 1 to the screen S based on the image signal from the imaging unit 3. At this time, if the projected image on the screen is clear, the focus adjustment of the photographing lens 4 is correctly performed. Although the operator may instruct the start of video projection after the focus adjustment of the projection lens 6 is completed, when the control unit 40 recognizes the end of the focus adjustment of the projection lens 6, it is based on the command of the control unit 40. It is preferable to start projecting a video with an image signal from the imaging unit 3. Note that an image based on an image signal from the imaging unit 3 may be projected onto the screen S during the focus adjustment operation of the projection lens 6.
[0027]
If the projected image on the screen after the focus adjustment of the projection lens 6 is blurred, the operator manually adjusts the focus of the photographing lens 4. That is, the focus position of the photographic lens 4 is adjusted by appropriately operating the NEAR switch 411 and the FAR switch 412 shown in FIG. 5B until the projected image on the screen becomes clear.
[0028]
The operator may adjust the focus of the photographic lens 4 while looking at the non-projection display device 47. In that case, an image corresponding to the image signal output from the imaging unit 3 may not be displayed on the projection display unit 1. Hereinafter, the control in that case will be described. When either the NEAR switch 411 or the FAR switch 412 is operated, the control unit 40 detects the start of focus adjustment. The control unit 40 issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 and causes the drive circuit 32 to output image data for muting instead of the image signal captured by the imaging unit 3. That is, the control unit 40 writes, for example, data for making the entire screen blue in the OSD memory 36, and the blue screen data read from the OSD memory 36 is output to the processing unit 30. The processing unit 30 replaces the image photographed by the imaging unit 3 with blue screen data and outputs the data to the drive circuit 32. The drive circuit 32 outputs a drive signal to the optical system 33 so that the projected image is blue.
[0029]
The controller 40 further drives the focus position adjusting drive motor 27 of the photographic lens 4 in accordance with operation signals from the NEAR switch 411 and the FAR switch 412. That is, when an operation signal is input from the NEAR switch 411, the focus position adjusting drive motor 27 is driven to bring the focus position closer to the photographic lens 4, and when an operation signal is input from the FAR switch 412, the focus position is set to the photographic lens. Keep away from side 4. While the photographic lens 4 is focused, the changeover switch 35 is switched to the A terminal. Thus, the operator confirms whether or not the photographing lens 4 is focused on the subject 2 (FIG. 1) on the mounting table by viewing a display screen displayed on the monitor 47 connected to the external output terminal 29. . Since the screen in the middle of the focusing operation displayed on the monitor 47 is not projected from the projection lens 6 onto the screen S as described above, a person in front of the screen S can display a blurred projection image during the focusing operation. You don't have to watch it.
[0030]
When the adjustment of the focal position of the taking lens 4 is completed, neither the NEAR switch 411 nor the FAR switch 412 is operated. When the control unit 40 determines that the operation signals from both the switches 411 and 412 are not input for a predetermined time, it determines that the focus adjustment is completed. The control unit 40 issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36, and causes the drive circuit 32 to output an image signal captured by the imaging unit 3 instead of the image data for muting. As a result, an image focused by the imaging unit 3 after completion of the focusing operation is projected on the screen S from the projection lens 6 of the projection display unit 1. The predetermined time is counted by the control unit 40 using an internal timer circuit.
[0031]
According to the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) An automatic focus adjustment device is provided on the projection lens 6 side, and a manual focus adjustment device is provided on the photographing lens 4 side. As a result, regardless of the focus adjustment state of the photographic lens 4, the operator may first adjust the projection lens 6 automatically and then adjust the photographic lens 4 so that the projected image on the screen becomes clear. Therefore, the focus adjustment time can be shortened as compared with the conventional case where the focus is adjusted manually by the photographing lens and the projection lens.
(2) Cost is reduced as compared with the case where the focal positions of both the projection lens 6 and the photographing lens 4 are adjusted by autofocus.
(3) During the focus adjustment of the photographic lens 4, an image based on image data for muting is projected from the projection display unit 1. As a result, a blurred image while adjusting the focal position of the photographic lens 4 is not projected on the screen S, so that it is possible to prevent the people in front of the screen from feeling uncomfortable.
[0032]
In the above description, when operation signals from the NEAR switch 411 and the FAR switch 412 are input to the control unit 40, image data for muting is output to the drive circuit 32. Instead of the operation signals from the switches 411 and 412, a detection signal from the sensor 28 that detects the rotation of the focus adjusting ring 49 may be used. In this case, when the detection signal from the sensor 28 is input to the control unit 40, the control unit 40 detects the start of focus adjustment. The control unit 40 issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 and causes the drive circuit 32 to output image data for muting instead of the image signal captured by the imaging unit 3. Further, when the control unit 40 determines that the detection signal from the sensor 28 is not input to the control unit 40 for a predetermined time or longer, the control unit 40 issues an image switching command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 to perform muting. The drive circuit 32 is made to output the image signal imaged by the imaging unit 3 instead of the image data.
[0033]
In the above description, it is determined that the operation signals from the NEAR switch 411 and the FAR switch 412 are not input to the control unit 40 for a predetermined time or more, and the control unit 40 detects the end of focus adjustment. However, the end of focus adjustment may be detected when the operation signals from the NEAR switch 411 and the FAR switch 412 are not input without waiting for a predetermined time.
[0034]
In the above description, during the focus adjustment operation of the photographic lens 4, an image based on muting image data that makes the entire screen blue is projected on the screen S. However, the screen color is changed to another color. May be. Further, a message “focus adjustment in progress” indicating that the focus is being adjusted can be displayed on the muting image. The display content of the message is determined by the control unit 40 writing the display content to the OSD memory 36.
[0035]
Further, instead of the video based on the muting image data indicating that the photographing lens 4 is in focus adjustment, the video based on the image signal input from the external input terminal 34 may be projected on the screen S. In this case, when either the operation signal from the switches 411 and 412 or the detection signal from the sensor 28 that detects the rotation of the focus adjustment ring 49 is input to the control unit 40, the control unit 40 causes the image changeover switch 46 to switch. Is issued to switch the input of the image changeover switch 46 to the B terminal side.
[0036]
-Second embodiment-
The image input / output device according to the second embodiment is provided with an automatic focus adjustment device on the photographing lens 4 side and a manual focus adjustment device on the projection lens 6 side. Then, the focus of the photographing lens 4 is first adjusted by an autofocus operation, and then the focus of the projection lens 6 is manually adjusted. FIG. 6 is a block diagram showing an outline of the image input / output device according to the second embodiment. As in the first embodiment, the image pickup unit 3B that inputs an image and the projection display unit 1B that outputs an image are roughly divided. Compared with the first embodiment, an infrared light emitting element 24 and an infrared light receiving element 25 for adjusting the focus of the photographing lens 4 are provided in the imaging unit 3B, an infrared light emitting element 37 for adjusting the focus of the projection lens 6 and an infrared ray. The point that the light receiving element 38 is omitted, the point that a sensor 45 that outputs a signal according to the rotation of the focus adjustment ring 61 of the projection lens 6 is provided, and the point that the focus adjustment ring 49 and the sensor 28 are omitted from the photographing lens 4. Is mainly different. In the following, differences will be mainly described.
[0037]
In the image input / output device shown in FIG. 6, as in the first embodiment, the imaging unit 3B includes a drive motor 26 for adjusting the zoom magnification of the photographic lens 4 and the focal position of the photographic lens 4. A drive motor 27 for adjusting the angle and a guide 48 for guiding the focusing lens 4a of the photographing lens 4 are provided. The drive motors 26 and 27 are driven by the control unit 40B of the projection display unit 1 in response to a switch operation of the operation unit 41B described later with reference to FIG. Similarly, the projection display unit 1 includes a drive motor 43 for adjusting the zoom magnification of the projection lens 6, a drive motor 44 for adjusting the focal position of the projection lens 6, and a focusing lens of the projection lens 6. A guide 62 for guiding 6a is provided. The drive motors 43 and 44 are driven by the control unit 40B of the projection display unit 1 in response to a switch operation of the operation unit 42B described later with reference to FIG.
[0038]
In FIG. 7A, the imaging unit operation unit 41B has an autofocus operation start switch 411B for instructing a focus adjustment operation of the photographing lens 4 by autofocus, and switches 412B and 413B for adjusting the zoom magnification of the photographing lens 4. And. As shown in FIG. 7B, the projection display unit operation unit 42B has switches 421B and 422B for adjusting the focus of the projection lens 6 by manual operation, and zoom magnification adjustment of the projection lens 6 by manual operation. Switches 423B and 424B are provided.
[0039]
As shown in FIG. 6, the imaging unit 3 </ b> B includes an infrared light emitting element 24 and an infrared light receiving element 25 in order to detect the focus adjustment state of the photographing lens 4 with respect to the subject placed on the mounting table. The infrared light emitting element 24 and the infrared light receiving element 25 are disposed at a position conjugate with the imaging element 21 with respect to the photographing lens 4. The infrared light emitting element 24 emits infrared light toward the subject 2 (FIG. 1) through the photographing lens 4, and the infrared light receiving element 25 receives the infrared light reflected by the subject 2 (FIG. 1). The light reception signal of the infrared light receiving element 25 is input to the focus detection / adjustment unit 401B shown in FIG. 8, where the focus adjustment state by the photographing lens 4 is detected. The focus adjustment motor 27 is driven according to the detection result, and the focusing lens 4a of the photographing lens 4 is guided in the optical axis direction by the guide 48, whereby the photographing lens 4 moves to the in-focus position. The focus detection / adjustment unit 401B is provided in the control unit 40B (FIG. 6).
[0040]
The focus detection / adjustment unit 401B that detects the focus adjustment state of the photographic lens 4 and adjusts the focal position of the photographic lens 4 will be described in detail with reference to FIG. The focus detection / adjustment unit 401B has the same circuit configuration as that for the projection lens described with reference to FIG. When the autofocus operation start switch 411B is operated by the operator, the CPU 409B enables writing to the memory 406B. Thereby, the focus adjustment operation of the photographing lens 4 is started. The pulse current generated by the pulse generator 402B flows to the infrared light emitting element 24, and the infrared light emitting element 24 emits infrared pulsed light. The infrared pulse light is applied to the subject 2 through the photographing lens 4, and the infrared pulse light reflected by the subject 2 is again received by the infrared light receiving element 25 through the photographing lens 4. The light reception pulse signal photoelectrically converted by the infrared light receiving element 25 is input to the gate circuit 403B. A pulse signal generated by the pulse generator 402B is input to the gate circuit 403B, and the gate is opened using this electric pulse signal, so that the received light pulse signal is guided to the amplifier circuit 404B through the gate circuit 403B. It is burned. The received light pulse signal amplified by the amplifier circuit 404B is converted to a digital signal by the A / D conversion circuit 405B, and the digital data is recorded in the memory 406B.
[0041]
The digital data recorded in the memory 406B is sequentially read and converted into an analog signal by the D / A conversion circuit 407B. The converted analog signal is input to the motor drive circuit 408B. The motor drive circuit 408B drives the focal position adjustment drive motor 27 to adjust the focal position of the photographic lens 4 so that the size of data recorded in the memory 406B is maximized.
[0042]
For example, when the focus position adjusting drive motor 27 is driven to bring the focus position of the photographic lens 4 closer to the subject 2, if the size of data read from the memory 406 B increases, the focus position of the photographic lens 4 is further increased. When the size of the data read from the memory 406B decreases closer to the subject 2, the focal position of the photographic lens 4 is moved away from the subject 2. Thereby, the focal position of the photographic lens 4 is adjusted so that the infrared pulse light is most strongly received by the infrared detection element 25.
[0043]
When the focus adjustment is completed and the focus position of the photographing lens 4 is adjusted to an optimum state with respect to the subject 2, the CPU 409B prohibits writing to the memory 406B so that new data is not recorded in the memory 406B. To. For this reason, the same data is always read from the memory 406B, and the analog signal input to the motor control circuit 408B does not change. As a result, the drive of the focus position adjustment drive motor 27 is stopped, and the focus adjustment state of the photographing lens 4 is fixed.
[0044]
In such an image input / output device according to the second embodiment, focus adjustment of the photographing lens 4 by autofocus can be performed prior to focus adjustment of the projection lens 6 by manual operation. That is, the autofocus operation start switch 411B is turned on after the power is turned on. Thus, as described above, infrared light is projected from the infrared light emitting element 24 onto the subject 2 via the photographing lens 4, and reflected light from the subject 2 is received by the infrared light receiving element 25. The focusing lens 4a of the photographic lens 4 is driven based on the light reception signal of the light receiving element 25, and the lens position where the light reception signal is maximized is set as the focus position.
[0045]
After the focus adjustment of the photographic lens 4 is completed, an image is projected from the projection display unit 1 to the screen S based on the image signal from the imaging unit 3. At this time, if the projected image on the screen is clear, the focus adjustment of the projection lens 6 is correctly performed. Although the operator may instruct the start of video projection after the focus adjustment of the photographic lens 4 is completed, when the control unit 40B recognizes the completion of the focus adjustment of the photographic lens 4, it is based on a command from the control unit 40B. It is preferable to start projecting a video with an image signal from the imaging unit 3. Note that an image based on the image signal from the imaging unit 3 may be projected onto the screen S during the focus adjustment operation of the photographing lens 4.
[0046]
If the projected image on the screen after the focus adjustment of the photographic lens 4 is blurred, the operator manually adjusts the focus of the projection lens 6. That is, the focus position of the projection lens 6 is adjusted by appropriately operating the NEAR switch 421B and the FAR switch 422B shown in FIG. 7B until the projected image on the screen becomes clear.
[0047]
When either the NEAR switch 421B or the FAR switch 422B is operated, the control unit 40B detects the start of focus adjustment. The control unit 40B issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36, and superimposes, for example, data for displaying a cross marker on the center of the screen on the image signal captured by the imaging unit 3B. To output. In this case, the control unit 40B writes the cross marker data to the OSD memory 36, and the cross marker data read from the OSD memory 36 is output to the processing unit 30. The processing unit 30 combines the image photographed by the imaging unit 3B and the cross marker and outputs the synthesized image to the drive circuit 32. The drive circuit 32 generates a drive signal for the optical system 33 so that an image on which the cross marker is superimposed is projected.
[0048]
The control unit 40B further drives the focus position adjusting drive motor 44 of the projection lens 6 in accordance with operation signals from the NEAR switch 421B and the FAR switch 422B. That is, when an operation signal is input from the NEAR switch 421B, the focus position adjusting drive motor 44 is driven to bring the focus position closer to the projection lens 6, and when an operation signal is input from the FAR switch 422B, the focus position is changed to the projection lens. Keep away from 6th side. The operator confirms whether or not the projection lens 6 is focused on the screen S (FIG. 1) by looking at the projection image projected on the screen S. If the image captured by the imaging unit 3B does not include a high-contrast portion, the adjustment work can be easily performed by adjusting the focal position of the projection lens 6 using the cross marker superimposed on the image as a mark.
[0049]
When the adjustment of the focal position of the projection lens 6 is completed, neither the NEAR switch 421B nor the FAR switch 422B is operated. When it is determined that the operation signals from both the switches 421B and 422B are not input for a predetermined time, the control unit 40B determines that the focus adjustment is completed. The control unit 40B issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 to stop the superimposition of the cross marker data. As a result, an image focused by the imaging unit 3B after completion of the focusing operation is projected onto the screen S from the projection lens 6 of the projection display unit 1B. The predetermined time is counted by the control unit 40B counting using an internal timer circuit.
[0050]
According to the second embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) An automatic focus adjustment device is provided on the photographing lens 4 side, and a manual focus adjustment device is provided on the projection lens 6 side. As a result, regardless of the focus adjustment state of the projection lens 6, the operator may first adjust the photographing lens 4 automatically and then adjust the projection lens 6 so that the projected image on the screen becomes clear. Therefore, the focus adjustment time can be shortened as compared with the conventional case where the focus is adjusted manually by the photographing lens and the projection lens.
(2) Cost is reduced as compared with the case where the focal positions of both the projection lens 6 and the photographing lens 4 are adjusted by autofocus.
(3) During the focus adjustment of the projection lens 6, the data of the cross marker is superimposed on the image captured by the imaging unit 3B and projected onto the screen S. Therefore, when the image captured by the imaging unit 3B does not include a high-contrast portion, even if it is difficult to adjust the focal position of the projection lens 6 using the image projected on the screen S, the superimposition is performed. The focal position can be adjusted using the cross marker as a mark. As a result, the adjustment operation of the focal position becomes easy and the effect of shortening the adjustment time can be obtained.
[0051]
In the above description, when the operation signals from the NEAR switch 421B and the FAR switch 422B are input to the control unit 40B, the cross marker data is superimposed on the image captured by the imaging unit 3B. Instead of the operation signals from the switches 421B and 422B, a detection signal from the sensor 45 that detects the rotation of the focus adjustment ring 61 may be used. In this case, when the detection signal from the sensor 45 is input to the control unit 40B, the control unit 40B detects the start of focus adjustment. The control unit 40B issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36, and causes the driving circuit 32 to superimpose cross marker data on the image signal captured by the imaging unit 3B. When the control unit 40B determines that the detection signal from the sensor 45 is not input to the control unit 40B for a predetermined time or more, the control unit 40B determines that the focus adjustment is finished. The control unit 40B issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 to stop the superimposition of the cross marker data.
[0052]
In the above description, the focus adjustment state of the photographic lens 4 is detected using the infrared light emitting element 24 and the infrared light receiving element 25. However, the focus adjustment of the photographic lens 4 is performed using the image data captured by the image sensor 21. It is also possible to detect the state. In this case, the contrast of the captured image is detected by the signal processing unit 22 using the image signal captured by the image sensor 21. The controller 40B adjusts the focal position of the photographic lens 4 by driving the focal position adjusting drive motor 27 so that the contrast detected by the signal processor 22 is maximized. This method is called a “mountain climbing method” with a camera using an image sensor. According to this method, the focus adjustment state of the taking lens 4 can be detected without using the infrared light emitting element 24 and the infrared light receiving element 25.
[0053]
In the above description, the focus adjustment state of the photographic lens 4 is detected by the autofocus operation to adjust the focus of the photographic lens 4. Another method for setting the photographing lens 4 at the focal position without performing the focus adjustment operation of the photographing lens 4 will be described. Usually, the distance between the subject 2 placed on the mounting table and the imaging unit 3B is kept at a predetermined length by the length of the support column 5 that supports the imaging unit 3. Therefore, the adjusted focal position of the taking lens 4 is recorded in a memory area in the control unit 40B. When the focus of the photographic lens 4 is adjusted, the focus position of the photographic lens 4 stored in the memory area is read, and the control unit 40B drives the focus position adjustment drive motor 27 in accordance with the read focus position. The focal position of the taking lens 4 is adjusted. In this way, it is possible to adjust the focal position of the taking lens 4 faster than in the case of performing the autofocus operation. For example, instead of the auto focus operation start switch 411B, a preset switch may be provided in the operation unit 41B, and the photographing lens 4 may be driven to a preset position stored when this switch is turned on.
[0054]
-Third embodiment-
FIG. 9 is an external view of an image input / output device for explaining the third embodiment. In FIG. 9, the photographic lens 4 can be set in an arbitrary direction by rotating the support portion 52 at the tip of the support column 5 described above. The photographing lens 4 is directed in the direction of the screen S by rotating the support portion 52. The image input / output device according to the third embodiment is provided with an automatic focusing device on both the photographing lens 4 side and the projection lens 6 side. Similar to the image input / output device of the second embodiment, the automatic focus adjustment device on the photographing lens 4 side includes an infrared light emitting element 24, a light receiving element 25, and a focus detection / focus adjustment unit 401B. The automatic focusing device on the projection lens 6 side picks up an image projected on the screen S with the imaging element 21 via the imaging lens 4 and detects the focus adjustment state based on the contrast of the imaging signal. It is a focus adjustment device for "Climbing method" That is, the image input / output device according to the third embodiment (1) focuses the photographing lens 4 of the imaging unit 3B on the screen S, and (2) the auto-focus pattern from the OSD circuit 36 by the projection display unit 1. Is projected onto the screen S, (3) the pattern is captured by the imaging unit 3B, (4) the focus adjustment state of the projection lens 6 is detected using the captured image captured by the imaging unit 3B, and (5) the Based on the detection result, the focus of the projection lens 6 is adjusted to focus on the screen S.
[0055]
The control circuit in the image input / output device according to the third embodiment can be configured in the same manner as that of the second embodiment shown in FIG. The difference from the second embodiment is that a focus adjustment state detection function based on the above-described “mountain climbing method” is added to the control unit 40B.
[0056]
FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating details of the operation units 41C and 42C in the image input / output device according to the third embodiment. In FIG. 10A, the imaging unit operation unit 41C has an autofocus operation start switch 411C for instructing a focus adjustment operation of the photographing lens 4 by autofocus, and switches 412C and 413C for adjusting the zoom magnification of the photographing lens 4. And. As shown in FIG. 10B, the projection-side display unit operation unit 42C has an autofocus operation start switch 421C for instructing the focus adjustment operation of the projection lens 6 by autofocus, and zoom magnification adjustment of the projection lens 6. Switches 422C and 423C for performing are provided.
[0057]
The focus adjustment procedure of the image input / output device according to the third embodiment will be described in detail. The photographing lens 4 of the imaging unit 3B is fixed toward the screen S. When the autofocus operation start switch 411C of the operation unit 41C is operated, the CPU 409B enables writing to the memory 406B in FIG. Infrared modulated light from the infrared light emitting element 24 is projected onto the screen S, and reflected light from the screen S is received by the light receiving element 25. The maximum value of the received light signal is detected while shifting the focal position of the photographic lens 4, and that position is set as the in-focus position. Accordingly, when the photographing lens 4 is focused on the screen S, the CPU 409B prohibits writing to the memory 406B so that new data is not recorded in the memory 406B. For this reason, the same data is always read from the memory 406B, and the analog signal input to the motor control circuit 408B does not change. As a result, the drive of the focus position adjustment drive motor 27 is stopped, and the focus adjustment state of the photographing lens 4 is fixed.
[0058]
When the autofocus operation start switch 421C of the operation unit 42C is operated, the control unit 40B issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 in FIG. This command is for generating, for example, data for displaying an autofocus pattern at the center of the screen and outputting the data to the drive circuit 32 instead of the image signal captured by the imaging unit 3B. In this case, the control unit 40B writes the autofocus pattern data to the OSD memory 36, and the autofocus pattern data read from the OSD memory 36 is output to the processing unit 30. The processing unit 30 outputs autofocus pattern data to the drive circuit 32 instead of the image captured by the imaging unit 3B. The drive circuit 32 generates a drive signal for the optical system 33 so that an image based on the autofocus pattern is projected onto the screen S.
[0059]
The imaging unit 3B focused on the screen S captures the projected image of the autofocus pattern projected on the screen S as described above. In the imaging unit 3B, an image of the autofocus pattern projected on the screen S is captured by the imaging element 21. The control unit 40B extracts the contrast from the captured image using the image signal captured by the image sensor 21, and drives the focus position adjustment drive motor 44 so as to maximize the extracted contrast, thereby projecting the lens. 6 focus position is adjusted. This method is a method called the “hill climbing method” described above. According to this method, the focus adjustment state of the projection lens 6 is detected using the image captured by the imaging unit 3B without using the infrared light emitting element and the infrared light receiving element for detecting the focus adjustment state of the projection lens 6. can do.
[0060]
When the control unit 40B determines that the extracted contrast is maximized, the control unit 40B stops outputting the drive signal to the focus position adjusting drive motor 44 and fixes the focus adjustment state of the projection lens 6. Then, the control unit 40B issues a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 to project a message “focus adjustment complete” on the screen S instead of the autofocus pattern. The control unit 40B writes message data to the OSD memory 36, and the message data read from the OSD memory 36 is output to the processing unit 30.
[0061]
The operator changes the direction of the imaging unit 3B by looking at the message projected on the screen, and fixes it toward the subject 2 on the mounting table. In FIG. 6, when the operator operates the autofocus operation start switch 411C of the operation unit 41C, the focal position of the photographic lens 4 is adjusted to be optimal for the subject 2 on the mounting table according to a command from the control unit 40B. . That is, the photographing lens 4 is focused on the subject 2 on the mounting table by the focus detection / adjustment circuit 401B of FIG. At this time, the control unit 40B outputs a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36 so that the image based on the image signal captured by the imaging unit 3B is not projected. For example, the control unit 40B writes image data that projects the characters “focusing on the taking lens” on the blue background in the OSD memory 36. Then, the processing unit 30 outputs an image signal in which the character data from the OSD memory 36 is superimposed on the blue screen data to the drive circuit 32. When the control unit 40B recognizes that the photographing lens 4 is focused on the subject 2, the control unit 40B outputs a command to the processing unit 30 and the OSD memory 36, and a video based on the image signal captured by the imaging unit 3B is projected. In this manner, a signal is supplied to the drive circuit 32. As a result, a focused subject image is projected onto the screen S through the projection lens 6 of the projection display unit 1B.
[0062]
According to the third embodiment described above, the following operational effects can be obtained. That is, the photographing lens 4 of the imaging unit 3B is focused on the screen S by an autofocus operation, and the focus of the projection lens 6 is adjusted by detecting the maximum contrast of the imaging signal of the autofocus pattern on the screen S. I did it. Therefore, the autofocus operation of the projection lens 6 can be performed without using the infrared light emitting element and the infrared light receiving element for detecting the focus adjustment state of the projection lens 6. As a result, an effect of reducing the cost can be obtained as compared with the case where infrared light emitting and light receiving elements are used.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, both optical systems of an image input / output apparatus having an imaging optical system and a projection optical system can be appropriately focused.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of an image input / output device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the image input / output device of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram of an optical system of a projection display unit.
FIG. 4 is a block diagram of a focus detection / adjustment unit of the projection lens.
5A is a diagram illustrating a projection lens operation unit, and FIG. 5B is a diagram illustrating a photographing lens operation unit.
FIG. 6 is a block diagram showing an outline of an image input / output device according to a second embodiment of the invention.
7A is a diagram illustrating a photographing lens operation unit, and FIG. 7B is a diagram illustrating a projection lens operation unit.
FIG. 8 is a block diagram of a focus detection / adjustment unit of the photographic lens.
FIG. 9 is an external view of an image input / output device for explaining a third embodiment;
10A is a diagram illustrating a photographing lens operation unit, and FIG. 10B is a diagram illustrating a projection lens operation unit.
[Explanation of symbols]
1, 1B ... Projection type display unit, 2 ... Subject,
3, 3B ... Imaging unit, 4 ... Shooting lens,
5 ... post, 6 ... projection lens,
21 ... Image sensor, 22 ... Signal processing part,
24, 37 ... infrared light emitting element, 25, 38 ... infrared light receiving element,
27: Drive motor for adjusting the focal position, 28 ... Sensor,
30 ... Processor, 32 ... Drive circuit,
33: Optical system, 34 ... External input terminal,
36 ... OSD memory, 40, 40B ... control unit,
41, 41B, 41C, 42, 42B, 42C ... operation unit,
44 ... Focus position adjustment drive motor,
45 ... sensor, 48,62 ... guide,
49, 61 ... ring for adjusting focus, 51, 52 ... support part,
S ... Screen

Claims

An imaging optical system for forming a subject image;
First focus adjusting means for adjusting the focus of the imaging optical system;
Imaging means for capturing an image connected by the imaging optical system and outputting an image signal;
Image generating means for generating an image based on the image signal;
A projection optical system for forming an image generated by the image generating means on a screen;
Second focus adjusting means for adjusting the focus of the projection optical system;
After the focus adjustment of the imaging optical system by the first focus adjustment means is finished, the first focus adjustment means and the second focus are set so that the focus adjustment of the projection optical system by the second focus adjustment means is started. Control means for controlling the adjusting means;
An image input / output device comprising:

The image input / output device according to claim 1.
Focus adjustment start determination means for determining the focus adjustment start of the imaging optical system by the first focus adjustment means ;
Focus adjustment end determination means for determining the end of focus adjustment of the imaging optical system by the first focus adjustment means ,
The control unit prohibits projecting an image generated based on the imaging unit from the projection optical system in response to the focus adjustment start determination by the focus adjustment start determination unit, and the focus adjustment end determination unit An image input / output apparatus that allows an image generated based on the imaging unit to be projected from the projection optical system based on a focus adjustment end determination.

The image input / output device according to claim 2 .
Wherein, when the prohibits that projects an image generated based on said image pickup means from said projection optical system, the image input and output, characterized in that to project a predetermined image from the projection optical system apparatus.

The image input / output device according to any one of claims 1 to 3,
A camera head comprising said imaging optical system, and the imaging means,
A camera head moving mechanism for changing the orientation of the camera head in order to selectively image the subject or the screen ;
An image input / output device comprising:

The image input / output device according to claim 4 .
An image input / output apparatus further comprising automatic focus adjustment means for guiding the imaging optical system to an imaging state.

In the image input / output device according to any one of claims 1 to 5,
2. The image input / output apparatus according to claim 1, wherein the second focus adjustment unit guides the projection optical system to an imaging state based on the image signal obtained when the imaging unit images the screen.