JP5497698B2 - オートフォーカス機能を有する投影装置及びそのオートフォーカス方法 - Google Patents
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Description
本発明の第2の目的は、焦点を合わせる動作が完了した後、スクリーン上に投影される画像を明瞭にすることができるオートフォーカス機能を有する投影装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、焦点を合わせる動作が完了した後、スクリーン上に投影される画像を正確かつ明瞭にすることができる投影装置のオートフォーカス方法を提供することにある。
(b)第2の結像レンズにより、スクリーン上の画像をイメージセンサユニットに結像させる。このイメージセンサユニットは、後続の計算処理を行うために、検知した光学画像を電気信号に変換する。この画像処理ユニットは、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal−Oxide−Semiconductor)などでもよいがこれらだけに限定されるわけではない。
(c)第2の結像レンズを焦点位置に位置させる:所定の距離及び方向で第2の結像レンズの光軸に沿うように、第2の結像レンズを移動させ、各レンズの位置においてイメージセンサユニットを起動させて画像をキャプチャし、各レンズ位置の画像鮮明度を計算し、画像鮮明度が最良となる箇所に第2の結像レンズを位置させる(即ち、この位置が第2の結像レンズの焦点位置である)。
画像コントラスト値が最大となる第2の結像レンズの位置とは、即ち、第2の結像レンズの焦点位置である。第2の結像レンズの焦点動作を完了した後、第1の結像レンズを移動させ、第1の結像レンズを移動させる毎に、イメージセンサユニットを起動させ、第2の結像レンズにより結像された画像をキャプチャし、画像の画像コントラスト値を計算する。
これらの画像コントラスト値を比較してコントラスト値が最大である画像を得て、画像コントラスト値が最大であるときの第1の結像レンズの箇所とは、即ち、第1の結像レンズの焦点位置である。第1の結像レンズの焦点合わせの工程が完了すると、投影装置の焦点合わせ動作が完了する。
例えば、従来の広域探索(global search)法は、レンズの各位置における鮮明度を得て、全範囲の探索が完了した後に、鮮明度の値が最大となる箇所までレンズを移動させ、焦点合わせを行う。また、従来のフィボナッチ探索(Fibonacci search)法は、互いに隣接した2つのレンズ位置の鮮明度を比較して差値を得て、この差値にプラスマイナス記号の変化が発生すると、レンズを反対方向に移動させて1つの位置を探索する毎に、レンズが次に移動する距離を減らして最小距離に近づけ、最適な焦点位置を探し出すことができる。
図2を参照する。図2に示すように、本発明の第1実施形態によるオートフォーカス機能を有する投影装置1は、少なくとも画像光源発生装置10と、画像光源をスクリーンA上に投影する第1の結像レンズ20と、イメージセンサユニット30と、第2の結像レンズ40と、テンポラリメモリ50と、イメージセンサユニット30及びテンポラリメモリ50とそれぞれ電気的に接続されたマイクロプロセッサ60と、マイクロプロセッサ60と電気的に接続された第1の駆動装置70と、マイクロプロセッサ60と電気的に接続された第2の駆動装置80と、から構成される。
テンポラリメモリ50は、前回記憶した画像コントラスト値を読取って、新たな画像コントラスト値と比較するために用い、もし新たな画像コントラスト値が前回の画像コントラスト値より大きい場合、マイクロプロセッサ60は、前回出力した信号と同様の信号を第2の駆動装置80へ出力し、第2の結像レンズ40を前回移動させたときと同様の方向に所定距離移動させてから、新たな画像コントラスト値を記憶する。
もし新たな画像コントラスト値が前回の画像コントラスト値より小さい場合、マイクロプロセッサ60から第1の駆動装置70に第2の制御信号を出力し、光軸に沿って第1の結像レンズ20を第4の方向(即ち、第3の方向と反対方向)で所定距離、移動させる。この移動距離は、第1の結像レンズ20が第3の方向で移動する距離より大きい。その後、この新たな画像コントラスト値をテンポラリメモリ50中に記憶する。
例えば、従来の広域探索(global search)法は、レンズの各位置における鮮明度を得て、全範囲の探索が完了した後に、鮮明度の値が最大となる箇所までレンズを移動させ、焦点合わせを行う。また、従来のフィボナッチ探索法は、互いに隣接した2つのレンズ位置の鮮明度を比較して差値を得て、この差値にプラスマイナス記号の変化が発生すると、レンズを反対方向に移動させて1つの位置を探索する毎に、レンズが次に移動する距離を減らして最小距離に近づけ、最適な焦点位置を探し出すことができる。
図4を参照する。図4に示すように、本発明の第2実施形態によるオートフォーカス機能を有する投影装置1には、イメージセンサユニット30と電気的に接続された画像符号化ユニット90と、画像符号化ユニット90と電気的に接続された記憶装置(例えば、メモリカード又はハードディスク)92とが増設され、イメージセンサユニット30から出力される電気信号を符号化して画像信号に変換し、記憶装置92に出力して記憶する。この構成により、投影装置1は、静的なスチール撮影機能及び動的なビデオ撮影機能を得ることができる。
図5を参照する。図5に示すように、本発明の第3実施形態によるオートフォーカス機能を有する投影装置2は、第1実施形態と同様に、少なくとも画像光源発生装置10と、画像光源をスクリーンA上に投影するのに用いる第1の結像レンズ20と、イメージセンサユニット30と、第2の結像レンズ40と、テンポラリメモリ50と、イメージセンサユニット30及びテンポラリメモリ50とそれぞれ電気的に接続されたマイクロプロセッサ60と、から構成される。
2 投影装置
10 画像光源発生装置
20 第1の結像レンズ
30 イメージセンサユニット
40 第2の結像レンズ
50 テンポラリメモリ
60 マイクロプロセッサ
70 第1の駆動装置
80 第2の駆動装置
90 画像符号化ユニット
92 記憶装置
A スクリーン
B 駆動装置
C 駆動切換え装置
Claims (10)
- (a)第1の結像レンズにより、画像光源をスクリーン上に投影して画像を形成するステップと、
(b)第2の結像レンズにより、前記スクリーン上の画像をイメージセンサユニットに結像させるステップと、
(c)所定の距離及び方向で前記第2の結像レンズの光軸に沿うように、前記第2の結像レンズを移動させ、前記レンズのそれぞれの位置において前記イメージセンサユニットを起動させて画像をキャプチャし、前記レンズのそれぞれの位置におけるキャプチャした画像の画像コントラスト値に基づく画像鮮明度を計算し、当該画像鮮明度が最良となる箇所に前記第2の結像レンズを位置させるべく、
(c1)前記イメージセンサユニットを起動し、前記第2の結像レンズにより結像した画像をキャプチャし、前記キャプチャした画像の画像コントラスト値を計算するサブステップと、
(c2)前記サブステップ(c1)で計算した画像コントラスト値を記憶するサブステップと、
(c3)前記第2の結像レンズの光軸に沿って、前記第2の結像レンズを第1の方向で所定距離、移動させるサブステップと、
(c4)前記イメージセンサユニットを起動し、前記第2の結像レンズにより結像した画像をキャプチャし、前記キャプチャした画像の画像コントラスト値を計算するサブステップと、
(c5)前記サブステップ(c4)で得た画像コントラスト値と、前記サブステップ(c2)で記憶した画像コントラスト値とを比較し、前記サブステップ(c4)で得た画像コントラスト値が前記サブステップ(c2)で記憶した画像コントラスト値より大きい場合、前記第2の結像レンズの光軸に沿って、前記第2の結像レンズを第1の方向で所定距離、移動させ、前記サブステップ(c4)で得た画像コントラスト値が前記サブステップ(c2)で記憶した画像コントラスト値より小さい場合、前記第2の結像レンズの光軸に沿って、前記第2の結像レンズを第1の方向と反対方向である第2の方向で、画像コントラスト値が最大となる当該第2の結像レンズの位置に対しより近傍に位置する程度に当該第1の方向の所定距離より大きい所定距離、移動させるサブステップと、
(c6)前記サブステップ(c4)で得た画像コントラスト値を記憶するサブステップと、
(c7)前記イメージセンサユニットを起動し、前記第2の結像レンズにより結像した画像をキャプチャし、前記キャプチャした画像の画像コントラスト値を計算するサブステップと、
(c8)新たな画像コントラスト値と、前回記憶した画像コントラスト値とを比較し、新たな画像コントラスト値が前回記憶した画像コントラスト値より大きい場合、前記第2の結像レンズを前回と同様の方向で所定距離、移動させるサブステップと、
(c9)新たな画像コントラスト値を記憶するサブステップと、
(c10)前記サブステップ(c7)〜(c9)を繰り返し行い、新たな画像コントラスト値が前回の画像コントラスト値より小さい場合、前記第2の結像レンズを元の所に留め置くサブステップと、を含むステップと、
(d)前記第1の結像レンズの光軸に沿うように、所定の距離及び方向で前記第1の結像レンズを移動させ、前記レンズのそれぞれの位置において前記イメージセンサユニットを起動させて画像をキャプチャし、前記レンズのそれぞれの位置におけるキャプチャした画像の画像コントラスト値に基づく画像鮮明度を計算し、当該画像鮮明度が最良となる箇所に前記第1の結像レンズを位置させるべく、
(d1)前記第1の結像レンズの光軸に沿って、前記第1の結像レンズを第3の方向で所定距離、移動させるサブステップと、
(d2)前記イメージセンサユニットを起動し、前記第2の結像レンズにより結像した画像をキャプチャし、前記キャプチャした画像の画像コントラスト値を計算するサブステップと、
(d3)前記サブステップ(d2)で得た画像コントラスト値と、前回記憶した画像コントラスト値とを比較し、前記サブステップ(d2)で得た画像コントラスト値が前回記憶した画像コントラスト値より大きい場合、前記第1の結像レンズの光軸に沿って、前記第1の結像レンズを第3の方向で所定距離、移動させ、前記サブステップ(d2)で得た画像コントラスト値が前回記憶した画像コントラスト値より小さい場合、前記第1の結像レンズの光軸に沿って、前記第1の結像レンズを第3の方向と反対方向である第4の方向で、画像コントラスト値が最大となる当該第1の結像レンズの位置に対しより近傍に位置する程度に当該第3の方向の所定距離より大きい所定距離、移動させるサブステップと、
(d4)前記サブステップ(d2)で得た画像コントラスト値を記憶するサブステップと、
(d5)前記イメージセンサユニットを起動し、前記第2の結像レンズにより結像した画像をキャプチャし、前記キャプチャした画像の画像コントラスト値を計算するサブステップと、
(d6)新たな画像コントラスト値と、前回記憶した画像コントラスト値とを比較し、新たな画像コントラスト値が前回記憶した画像コントラスト値より大きい場合、前回と同様の方向で前記第1の結像レンズを所定距離、移動させるサブステップと、
(d7)新たな画像コントラスト値を記憶するサブステップと、
(d8)前記ステップ(d5)〜(d7)を繰り返し行い、新たな画像コントラスト値が前回の画像コントラスト値より小さい場合、前記第1の結像レンズを元の所に留め置くサブステップと、を含むステップと、
を含むことを特徴とする投影装置のオートフォーカス方法。 - 前記イメージセンサユニットがキャプチャする画像は、前記第2の結像レンズが結像した画像のなかの1つの部分的な画像であることを特徴とする請求項1に記載の投影装置のオートフォーカス方法。
- 前記イメージセンサユニットがキャプチャする画像は、前記第2の結像レンズにより結像した画像のなかの異なる箇所における複数の部分的な画像であることを特徴とする請求項1に記載の投影装置のオートフォーカス方法。
- 前記画像光源を生成して出力する画像光源発生装置と、
前記第1の結像レンズと、
前記イメージセンサユニットと、
前記第2の結像レンズと、
テンポラリメモリと、
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の投影装置のオートフォーカス方法における前記ステップ(c1)乃至ステップ(c10)と、前記ステップ(d1)乃至ステップ(d8)とを実行するべく、前記イメージセンサユニット及び前記テンポラリメモリとそれぞれ電気的に接続され、前記イメージセンサユニットの電気信号を受信した後に計算し、画像鮮明度の値に変換してから前記テンポラリメモリへ出力し、異なる時間点で計算して得た画像鮮明度を比較し、その比較結果に基づいて制御信号を出力するマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、前記マイクロプロセッサから出力された制御信号を受信し、前記第1の結像レンズの光軸に沿って、前記第1の結像レンズを移動させたり、前記第2の結像レンズの光軸に沿って、前記第2の結像レンズを移動させたりする少なくとも1つの駆動装置と、
を備えることを特徴とするオートフォーカス機能を有する投影装置。 - 前記イメージセンサユニットはCCDであることを特徴とする請求項4に記載のオートフォーカス機能を有する投影装置。
- 前記イメージセンサユニットはCMOSであることを特徴とする請求項4に記載のオートフォーカス機能を有する投影装置。
- 駆動切換え装置をさらに備え
前記駆動切換え装置は、前記駆動装置と、前記第1の結像レンズ及び前記第2の結像レンズとの接続を切換え、前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、前記マイクロプロセッサの制御信号を受信すると、前記駆動装置と、前記第1の結像レンズ及び前記第2の結像レンズとの間の動力伝達を切換え、前記第1の結像レンズの光軸に沿って、前記第1の結像レンズを移動させるか、前記第2の結像レンズの光軸に沿って、前記第2の結像レンズを移動させるかを決定することを特徴とする請求項4に記載のオートフォーカス機能を有する投影装置。 - 前記駆動装置は、
前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、前記マイクロプロセッサから出力された制御信号を受信し、前記第1の結像レンズの光軸に沿って、前記第1の結像レンズを移動させる第1の駆動装置と、
前記マイクロプロセッサと電気的に接続され、前記マイクロプロセッサから出力された制御信号を受信し、前記第2の結像レンズの光軸に沿って、前記第2の結像レンズを移動させる第2の駆動装置と、を有することを特徴とする請求項4に記載のオートフォーカス機能を有する投影装置。 - 前記投影装置上には、ユーザが押すとオートフォーカスを開始するオートフォーカス始動ボタンが設けられていることを特徴とする請求項4に記載のオートフォーカス機能を有する投影装置。
- 前記イメージセンサユニットと電気的に接続された画像符号化ユニットと、前記画像符号化ユニットと電気的に接続された記憶装置と、をさらに備え、
前記画像符号化ユニットは、前記イメージセンサユニットから出力される電気信号を符号化して画像信号に変換して出力し、前記記憶装置に記憶することにより、静的なスチール撮影機能と、動的なビデオ撮影機能とを得ることを特徴とする請求項4に記載のオートフォーカス機能を有する投影装置。
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