JPWO2017134781A1

JPWO2017134781A1 - プロジェクター及びフォーカス調整方法

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Publication number: JPWO2017134781A1
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Inventors: 藤野　茂; 茂藤野
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Filing date: 2016-02-03
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Abstract

プロジェクターは、複数の画素からなる画像形成面を備えた表示部（４）と、画像形成面に形成された画像を投射面に投射する、フォーカス調整が可能な投射レンズ（５）と、投射面に投射される画像の歪を補正する歪み補正データ（６ａ）に基づいて、入力された映像信号により示される画像を拡大および／又は縮小して補正画像を生成し、該補正画像を画像形成面に形成させる歪み補正処理部（２）と、歪み補正データ（６ａ）に基づいて、投射面上の合焦範囲が広くなるように投射レンズ（５）のフォーカス調整を行う制御部（１、７、８）と、を有する。

Description

本発明は、フォーカス調整が可能なプロジェクター及びそのフォーカス調整方法に関する。

特許文献１には、投影レンズ光学系、自動焦点検出装置及び角度検出装置を有するプロジェクターが記載されている。投影レンズ光学系は、スクリーン上に画像を投影する。投影レンズ光学系は、光軸方向に移動可能である。
自動焦点検出装置は、投影画像を撮像するための受光素子を備える。自動焦点検出装置は、投影レンズ光学系を光軸方向に動かしながら、受光素子を用いてスクリーン上の投影画像を撮像し、撮像した画像の高周波成分が最大となる位置を合焦位置として検出する。自動焦点検出装置は、検出した合焦位置に投影レンズ光学系を移動する。

角度検出装置は、スクリーンからの画像光を受光する一対のラインセンサーを備える。投影レンズ光学系が合焦位置に移動された後、角度検出装置は、一対のラインセンサーを用いて、プロジェクターからスクリーン上の投影画像の複数個所までの距離をそれぞれ測定する。そして、角度検出装置は、各個所の測距結果に基づいて、スクリーンに対する投影レンズ光学系の光軸の傾斜角度を求め、その傾斜角度に応じた台形歪み補正を行う。
台形歪み補正後、角度検出装置は、再び、一対のラインセンサーを用いて、プロジェクターからスクリーン上の投影画像の複数個所までの距離をそれぞれ測定する。そして、角度検出装置は、各個所の測距結果に基づいて、投影レンズ光学系を移動してフォーカスの再調節を行う。

特開２００４−３４７９０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクターにおいては、フォーカス調節用に受光素子と、一対のラインセンサーが必要であるため、コストが増大し、装置も大型化する。
加えて、特許文献１に記載のプロジェクターにおいては、立体物等の平らでない投影面に映像を投影する場合に、以下のような問題が生じる。
通常、立体物等の平らでない投影面に映像を投影する場合、投影面の一部でしか焦点を合わせることができない。このため、投影領域において、フォーカスが合った領域（合焦領域）とフォーカスが合っていない領域（非合焦領域）が形成される。合焦領域の範囲は、投影面上のどの部分にフォーカスを合わせるかによって異なる。人間の視覚特性を考慮すると、良好な画質の映像を提供するには、合焦領域の割合を可能な限り大きくすることが望ましい。

しかし、特許文献１に記載のプロジェクターでは、合焦領域の割合を考慮せずに投影レンズ光学系の焦点調節を行っているため、平らでない投影面に映像を投影した場合に、合焦領域が狭くなって、良好な画質を提供できない場合がある。
本発明の目的は、低コスト化及び小型化を図ることができ、立体物等の平らでない面に映像を投射する場合でも、良好な画質の映像を提供できる、プロジェクター及びフォーカス調整方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
複数の画素からなる画像形成面を備えた表示素子と、
前記画像形成面に形成された画像を投射面に投射する、フォーカス調整が可能な投射レンズと、
前記投射面に投射される画像の歪を補正する歪み補正データに基づいて、入力された映像信号により示される画像を拡大および／又は縮小して補正画像を生成し、該補正画像を前記画像形成面に形成させる歪み補正処理部と、
前記歪み補正データに基づいて、前記投射面上の合焦範囲が広くなるように前記投射レンズのフォーカス調整を行う制御部と、を有する、プロジェクターが提供される。

また、本発明の別の態様によれば、
複数の画素からなる画像形成面を備えた表示素子と、前記画像形成面に形成された画像を投射面に投射する、フォーカス調整が可能な投射レンズと、を備えたプロジェクターのフォーカス調整方法であって、
前記投射面に投射される画像の歪を補正する歪み補正データに基づいて、入力された映像信号により示される画像を拡大および／又は縮小して補正画像を生成し、該補正画像を前記画像形成面に形成させ、
前記歪み補正データに基づいて、前記投射面上の合焦範囲が広くなるように前記投射レンズのフォーカス調整を行う、フォーカス調整方法が提供される。

本発明の一実施形態によるプロジェクターの構成を示すブロック図である。スクリーンに正対するようにプロジェクターを配置した状態を示す模式図である。正対時の投射画面を示す模式図である。スクリーンに対して斜め投射するようにプロジェクターを配置した状態を示す模式図である。斜め投射時の投射画面を示す模式図である。図５に示す投射画像に対して行われる台形歪み補正と補正係数の関係を説明するための図である。投射画像と補正係数の関係を説明するための模式図である。フォーカス検出位置表示バーの一例を示す模式図である。フォーカス調整位置表示バーの一例を示す模式図である。フォーカス調整処理の一手順を示すフローチャートである。重み付けエリア及び抽出エリアの一例を示す模式図である。平らでない面を備えたスクリーンに対して斜め上から投射するようにプロジェクターを配置した状態を上面から見た様子を示す模式図である。平らでない面を備えたスクリーンに対して斜め上から投射するようにプロジェクターを配置した状態を側面から見た様子を示す模式図である。歪み補正なしの投射画像と歪み補正ありの投射画像の関係を示す模式図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるプロジェクターの構成を示すブロック図である。
図１を参照すると、プロジェクターは、制御部１、歪み補正処理回路２、ＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）合成回路３、表示部４、投射レンズ５、記憶部６、フォーカス最良点検出回路７、フォーカス調整回路８及び入力操作部９を有する。フォーカス最良点検出回路７及びフォーカス調整回路８は、制御部１の機能の一つとして提供されてもよい。

表示部４は、複数の画素からなる画像形成面を備える。光源からの光を各画素で空間的及び時間的に変調することで、画像形成面上に画像が形成される。表示部４として、例えば、液晶ディスプレイやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）などを用いることができる。
投射レンズ５は、フォーカスレンズを含むレンズ群とフォーカスレンズを光軸方向に往復移動させるレンズモーターとを収容したレンズ鏡筒を有する。このレンズ鏡筒の外周には、フォーカスリングが設けられている。レンズモーターがフォーカスリングを回転させ、このフォーカスリングの回転に伴ってフォーカスレンズが光軸方向に移動する。手動でフォーカスリングを回転させることで、フォーカスレンズを移動させることもできる。レンズモーターは、回転方向及び回転量（フォーカスレンズの移動方向及び移動量）を示す信号（例えば、パルス信号）を制御部１に供給する。制御部１は、レンズモーターの出力信号に基づいてフォーカスレンズの光軸上の位置を認識することができる。ここで、フォーカスレンズの光軸上の位置は、基準位置からの距離で与えられても良い。

入力操作部９は、使用者の入力操作を受け付け、入力操作内容を示す操作信号（指示信号とも呼ぶ）を制御部１に供給する。例えば、入力操作部９は、メニューボタンやフォーカス操作部などを含み、これらボタンや操作部を用いた入力操作内容を示す操作信号Ｓ８を制御部１に供給する。使用者は、フォーカス操作部を用いてフォーカスレンズを所望の方向に移動させることができる。また、使用者は、メニューボタンを操作して種々の設定項目を表示させ、所望の項目を選択することができる。設定項目には、フォーカス調整項目が含まれており、このフォーカス調整項目を選択することで、フォーカス調整に必要な項目を含む調整画面が表示部４に表示される。

記憶部６は、半導体メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの記憶装置であって、歪み補正やフォーカス調整などの処理をコンピュータ（ＣＰＵ等）に実行させるのに必要なプログラムやデータを保持する。プログラムは、通信網（例えばインターネット）を介して供給されてもよく、また、コンピュータ読み出し可能な記録媒体により供給されてもよい。コンピュータ読み出し可能な記録媒体、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやメモリカードなどである。
歪み補正やフォーカス調整に必要なデータとして、歪み補正データ６ａが記憶部６に格納されている。歪み補正データ６ａは、投射面に対して斜め方向から画像を投射した場合や投射面が平らでない場合に生じる投射画像の歪みを補正するためのデータであって、画像形成面の各画素の補正係数値を含む。

以下、台形補正を例に、投射画像の歪み及び歪み補正データ６ａを詳細に説明する。
図２に、スクリーンに正対するようにプロジェクターを配置した状態を模式的に示し、図３に、正対時の投射画面を模式的に示す。
図２に示すように、プロジェクター１００の投射レンズ１００ａの光軸は、スクリーン２００の中心２００ａを通り、投射レンズ１００ａの光軸とスクリーン２００の面とのなす角度は９０°である。スクリーン２００は平らな面であり、プロジェクター１００が格子画像をスクリーン２００上に投射する。この場合、図３に示すように、歪みのない投射画像１０がスクリーン２００上に表示される。

図４に、スクリーンに対して斜め投射するようにプロジェクターを配置した状態を模式的に示し、図５に、斜め投射時の投射画面を模式的に示す。
図４に示すように、プロジェクター１００は、斜め上からスクリーン２００に格子画像を投射する。プロジェクター１００の水平方向とスクリーン２００の水平方向は平行であるが、プロジェクター１００の垂直方向は、スクリーン２００の垂直方向に対して角度θだけ傾いている。

投射レンズ１００ａの最前面に位置するレンズの中心を接点とする接平面を基準面とする。ｄ１は、基準面とスクリーン２００の上端との間の距離（投射レンズ１００ａからスクリーン２００の上端までの投射距離）である。ｄ２は、基準面とスクリーン２００の中心部との間の距離（投射レンズ１００ａからスクリーン２００の中心部までの投射距離）である。ｄ３は、基準面とスクリーン２００の下端との間の距離（投射レンズ１００ａからスクリーン２００の下端までの投射距離）である。距離ｄ１〜ｄ３は、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３の関係を有する。
距離ｄ２を基準とすると、距離ｄ２より短い距離ｄ１で投射された画像は、距離ｄ２で投射された画像に比較して縮小されたものとなる。一方、距離ｄ２より長い距離ｄ３で投射された画像は、距離ｄ２で投射された画像に比較して拡大されたものとなる。その結果、図５に示すように、台形歪みを生じた投射画像１１が表示される。

図６に、図５に示した投射画像１１に対して行われる台形歪み補正と補正係数の関係を模式的に示す。
図６に示すように、投射距離が最も短い画像領域、すなわち、投射画像１１の上端（台形の上辺）を基準にして、投射画像１１が四角形状の投射画像１１ａになるように、画像形成面１２上で画像を補正する。ここでは、画像形成面１２の上端が投射画像１１の上端に対応する。

画像形成面１２の上端を基準にして、四角形状の元画像を台形形状の補正画像１２ａに補正する。ここで、四角形状の元画像は、入力映像信号Ｓ１に基づく画像である。元画像に対して、拡大処理（画素を補間する処理）および／又は縮小処理（画素を間引く処理）を行うことで、補正画像１２ａを形成する。投射レンズ５を介して補正画像１２ａをスクリーン２００上に投射することで、四角形状の投射画像１１ａを得る。
歪み補正データ６ａは、元画像を台形形状の補正画像１２ａに補正するための各画素の補正係数値を含む。例えば、画像形成面１２がｍ×ｎ個の画素からなる場合、歪み補正データ６ａは、補正係数Ａ₁₁〜Ａ_mnを含む。

図７に、投射画像と補正係数Ａ₁₁〜Ａ_mnの関係を模式的に示す。図７において、プロジェクター１００は、スクリーン２００ａに対して正対し、スクリーン２００ｂに対しては角度θだけ傾いている。
スクリーン２００ａ上には、四角形状の投射画像２０１ａが表示される。プロジェクター１００からスクリーン２００ａまでの投射距離をＡとする。この場合、投射画像２０１ａの各画素の投射距離はいずれもＡであるので、補正係数Ａ₁₁〜Ａ_mnは全て１（＝Ａ／Ａ）とされる。
一方、スクリーン２００ｂ上には、台形形状の投射画像２０１ｂが表示される。プロジェクター１００からスクリーン２００ｂの上端Ｐ１までの投射距離をＡ、プロジェクター１００からスクリーン２００ｂの中央部Ｐ２までの投射距離をＸ（＞Ａ）、プロジェクター１００からスクリーン２００ｂの下端Ｐ３までの投射距離をＭ（＞Ｘ）とする。ここで、Ｐ１、Ｐ２、ｐ３はそれぞれ投射画像２０１ｂの上段、中央段、下段に対応する。図７に示したスクリーン２００ｂの傾θが図４に示したスクリーン２００ａの傾きθと同じである場合、投射距離Ａ、Ｘ、Ｍはそれぞれ、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３に対応する。

投射画像２０１ｂにおいて、上端（台形の上辺）の各画素の投射距離はいずれもＡであるので、これら画素に対応する補正係数Ａ₁₁〜Ａ_1nは全て１（＝Ａ／Ａ）とされる。中央段の各画素の投射距離はいずれもＸであるので、これら画素に対応する補正係数Ａ_x1〜Ａ_xnは全て−Ｘ／Ａとされる。下段（台形の底辺）の各画素の投射距離はいずれもＭであるので、これら画素に対応する補正係数Ａ_m1〜Ａ_mnは全て−Ｍ／Ａとされる。ここで、負の補正係数は画像を縮小することを意味し、反対に、正の補正係数は画像を拡大することを意味する。このように、各画素の補正係数は、各画素の投射距離の基準投射距離に対する倍率で与えられる。換言すると、各画素の補正係数は、各画素の投射距離に比例した値である。

再び、図１を参照する。歪み補正データ６ａは、記憶部６から歪み補正処理回路２及びフォーカス最良点検出回路７に供給される。歪み補正処理回路２は、歪み補正データ６ａに基づいて入力映像信号Ｓ１を補正して補正画像１２ａを示す補正映像信号Ｓ３を生成する。具体的には、歪み補正処理回路２は、各画素の補正係数に基づいて、入力映像信号Ｓ１の元画像を拡大および／又は縮小することで、補正画像１２ａを生成する。補正映像信号Ｓ３は、ＯＳＤ合成回路３に供給される。
ＯＳＤ合成回路３は、歪み補正処理回路２から供給される補正映像信号Ｓ３に制御部１から供給されるＯＳＤ信号Ｓ５を合成した合成映像信号Ｓ６を表示部４に供給する。ＯＳＤ信号Ｓ５がＯＳＤ合成回路３に供給されない場合、ＯＳＤ合成回路３は、歪み補正処理回路２から供給される補正映像信号Ｓ３をそのまま合成映像信号Ｓ６として表示部４に供給する。表示部４では、画像形成面１２ａ上に合成映像信号Ｓ６に基づく画像が形成される。

フォーカス最良点検出回路７は、歪み補正データ６ａに基づいて、投射画像上のフォーカスの最近点、最遠点及び最良点を検出する。フォーカスの最近点は、補正係数が最小値（絶対値）の画素の投射領域にフォーカスを合わせた場合のフォーカス点（一番距離が近いフォーカス点）を意味する。フォーカスの最遠点は、補正係数が最大値（絶対値）の画素の投射領域にフォーカスを合わせた場合のフォーカス点（一番距離が遠いフォーカス点）を意味する。図７の例では、補正係数の最小値は１（＝Ａ／Ａ）であり、補正係数の最大値はＭ／Ａである。
フォーカスの最良点は、図６に示した画像形成面１２ａ上の、補正係数が同じ画素が隣接して配置されたエリアのうち、最も広いエリア（画素数が最も多いエリア）の投射領域にフォーカスを合わせた場合のフォーカス点を意味する。例えば、図７の例において、補正係数が−Ｘ／Ａの画素が隣接して配置されたエリアが最も広い場合は、このエリアの投射領域にフォーカスを合わせた場合のフォーカス点が最良点とされる。

なお、フォーカスの最良点の対象として、複数のエリアが検出される場合がある。例えば、図４に示した配置において、スクリーン２００の投射面が、凹凸のない、一様な面（平坦な面）である場合、フォーカスの最良点の対象として複数のエリアが存在する。この場合は、複数のエリアのうち、投射画像の所定の部位に近いエリアをフォーカスの最良点の対象とする。一般に、画像の中央には、主となる被写体が配置されていることが多いことから、所定の部位を投射画像の中央部に設定してもよい。
フォーカス最良点検出回路７は、フォーカスの最近点、最遠点及び最良点それぞれに対応する補正係数と、最近点、最遠点及び最良点が画像形成面１２ａ上のどの画素に対応するかを示す情報とを含む検出信号Ｓ４を制御部１に供給する。

制御部１は、フォーカス調整用画面を表示させるためのＯＳＤ信号Ｓ５をＯＳＤ合成回路３に供給する。フォーカス調整用画面は、調整メニュー、フォーカス検出位置表示バー及びフォーカス調整位置表示バーを含む。
図８にフォーカス検出位置表示バーの一例を示す。図８に示すように、フォーカス検出位置表示バーは、フォーカス最良点検出回路７が検出した最近点、最遠点及び最良点の関係を示すものであって、最近点を０％とし、最遠点を１００％として、最良点が百分率で示されている。最近点、最遠点及び最良点はいずれも黒色の三角マーカーで表示されている。制御部１は、フォーカス検出位置表示バー上の最良点の位置（百分率の値）を、検出信号Ｓ４により示される最近点、最遠点及び最良点の補正係数の関係から算出することができる。この例では、最良点の百分率の値は７０％とされている。なお、黒色の三角マーカーに代えて、別の形状や色を有するマーカーを用いても良い。

図９にフォーカス調整位置表示バーの一例を示す。図９に示すように、フォーカス調整位置表示バーは、フォーカスレンズの可動域における最近点、最遠点及び最良点の位置を示すものである。フォーカス検出位置表示バーと同様、フォーカス調整位置表示バーにおいても、最近点、最遠点及び最良点は黒色の三角マーカーで表示されている。制御部１は、フォーカス検出位置表示バーにおける最近点、最遠点及び最良点の関係を維持したまま、フォーカスレンズの移動量及び移動方向に応じて、フォーカス調整位置表示バー上の最近点、最遠点及び最良点のマーカーの位置を変化させる。
調整メニューは、フォーカス最近点調整項目、フォーカス最遠点調整項目及びフォーカス最良点設定項目を含み、使用者は、入力操作部９を操作してそれら項目を選択することができる。
フォーカス最近点調整項目が選択されると、制御部１は、フォーカス最近点位置情報登録処理を実行する。フォーカス最近点位置情報登録処理では、制御部１は、フォーカスの最近点におけるフォーカスレンズの光軸上の位置情報を取得する。

具体的には、制御部１は、フォーカスの最近点の位置情報を取得するための最近点入力画面を示すＯＳＤ信号Ｓ５をＯＳＤ合成回路３に供給する。最近点入力画面は、投射画面上の最近点を示す画素の領域上にフォーカスマーカー（例えば、「＋」等の文字）を表示させたものである。画面の一部に、フォーカスリング又はフォーカス操作部を操作してフォーカスマーカーが表示された領域でフォーカスを合わせる旨のメッセージが表示される。使用者が、フォーカスリング又はフォーカス操作部を操作してフォーカスマーカーが表示された領域でフォーカスを合わせた後、所定の入力操作を行うと、制御部１は、フォーカスレンズの光軸上の位置情報を取得し、取得した位置情報を最近点位置情報として記憶部６に登録する。ここで、位置情報は、光軸上の基準位置からの距離情報であってもよい。

フォーカス最遠点調整項目が選択されると、制御部１は、フォーカス最遠点位置情報登録処理を実行する。フォーカス最遠点位置情報登録処理では、制御部１は、フォーカスの最遠点におけるフォーカスレンズの光軸上の位置情報を取得する。
具体的には、制御部１は、フォーカスの最遠点の位置情報を取得するための最遠点入力画面を示すＯＳＤ信号Ｓ５をＯＳＤ合成回路３に供給する。最遠点入力画面は、投射画面上の最遠点を示す画素の領域上にフォーカスマーカー（例えば、「Ｈ」等の文字）を表示させたものである。画面の一部に、フォーカスリング又はフォーカス操作部を操作してフォーカスマーカーが表示された領域でフォーカスを合わせる旨のメッセージが表示される。使用者が、フォーカスリング又はフォーカス操作部を操作してフォーカスマーカーが表示された領域でフォーカスを合わせた後、所定の入力操作を行うと、制御部１は、フォーカスレンズの光軸上の位置情報を取得し、取得した位置情報を最遠点位置情報として記憶部６に登録する。ここで、位置情報は、光軸上の基準位置からの距離情報であってもよい。

フォーカス最良点設定項目が選択されると、制御部１は、登録した最近点位置情報及び最遠点位置情報と、図８に示した最近点、最遠点及び最良点の関係とに基づいて、フォーカスの最良点におけるフォーカスレンズの光軸上の位置情報を算出する。そして、制御部１は、最良点位置情報を記憶部６に登録するとともに、その最良点位置情報により示される光軸上の位置にフォーカスレンズを移動させるためのフォーカス調整信号Ｓ７をフォーカス調整回路８に供給する。
フォーカス調整回路８は、制御部１から供給されたフォーカス調整信号Ｓ７に従ってフォーカスレンズを移動させる。例えば、フォーカス調整信号Ｓ７は、光軸上の基準位置から最良点位置情報により示される光軸上の位置までの距離情報を含み、フォーカス調整回路８は、距離情報に基づいてフォーカスレンズを移動させる。

次に、本実施形態のプロジェクターの動作を詳細に説明する。
図１０は、フォーカス調整処理の一手順を示すフローチャートである。
使用者が入力操作部９を用いてフォーカス調整処理を実行する旨の入力操作を行うと、制御部１が、フォーカス最良点検出回路９を起動させる。そして、フォーカス最良点検出回路９が、歪み補正データ６ａを用いてフォーカスの最近点、最遠点及び最良点を検出し、検出信号Ｓ４を制御部１に供給する（ステップＳ１０）。
次に、制御部１が、フォーカス調整用画面を示すＯＳＤ信号Ｓ５をＯＳＤ合成回路３に供給してスクリーン上にフォーカス調整用画面を表示させる（ステップＳ１１）。使用者は、入力操作部９を用いて、フォーカス調整用画面の調整メニューの中からフォーカス最近点調整項目又はフォーカス最遠点調整項目を選択するための入力操作を行う（ステップＳ１２）。

フォーカス最近点調整項目が選択された旨を示す操作信号Ｓ８が制御部１に供給されると、制御部１は、最近点入力画面を示すＯＳＤ信号Ｓ５をＯＳＤ合成回路３に供給してスクリーン上に最近点入力画面を表示させる。使用者が、フォーカスリング又はフォーカス操作部を操作してフォーカスマーカーが表示された領域でフォーカスを合わせた後、所定の入力操作を行うと、制御部１は、フォーカスレンズの光軸上の位置情報を取得する。そして、制御部１は、取得した位置情報を最近点位置情報として記憶部６に登録する（ステップＳ１３）。
フォーカス最遠点調整項目が選択された旨を示す操作信号Ｓ８が制御部１に供給されると、制御部１は、最遠点入力画面を示すＯＳＤ信号Ｓ５をＯＳＤ合成回路３に供給してスクリーン上に最遠点入力画面を表示させる。使用者が、フォーカスリング又はフォーカス操作部を操作してフォーカスマーカーが表示された領域でフォーカスを合わせた後、所定の入力操作を行うと、制御部１は、フォーカスレンズの光軸上の位置情報を取得する。そして、制御部１は、取得した位置情報を最遠点位置情報として記憶部６に登録する（ステップＳ１４）。

次に、制御部１は、最近点位置情報及び最遠点位置情報が記憶部６に登録されたか否かを確認する（ステップＳ１５）。最近点位置情報及び最遠点位置情報の一方が登録されていない場合は、ステップＳ１２の処理に戻る。
最近点位置情報及び最遠点位置情報が記憶部６に登録された場合は、制御部１は、それら最近点位置情報及び最遠点位置情報と、図８に示した最近点、最遠点及び最良点の関係とに基づいて、フォーカスの最良点におけるフォーカスレンズの光軸上の位置情報を算出する（ステップＳ１６）。
次に、制御部１は、最良点位置情報により示される光軸上の位置にフォーカスレンズを移動させるためのフォーカス調整信号Ｓ７をフォーカス調整回路８に供給する。そして、フォーカス調整回路８が、フォーカス調整信号Ｓ７に従ってフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ１７）。

本実施形態のプロジェクターによれば、歪み補正データ６ａを用いてフォーカス調整を行うことができる。この場合、フォーカス調整のために受光素子やラインセンサーを用いる必要がないので、低コスト化及び小型化を図ることができる。
加えて、本実施形態のプロジェクターによれば、歪み補正データ６ａを用いて検出したフォーカスの最良点にフォーカスが合うようにフォーカスレンズを移動させる。フォーカスの最良点は、画像形成面上の、同じ補正係数を有する画素が配置された、又は、隣接して配置されたエリアのうちの最も広いエリアに対応する。したがって、この最良点にフォーカスを合わせることで、合焦領域が広くなるように、又は、最大となるようにすることができ、その結果、良好な画質の画像を提供することができる。

なお、本実施形態のプロジェクターは本発明の一例であって、その構成は、図示したものに限定されるものではなく、様々な変形を適用することができる。以下に、変形例を説明する。
（変形例１）
フォーカス最良点検出回路７は、画像形成面１２ａを複数のエリアに区画し、エリア毎に重み係数を設定する。この重み付けエリアの設定に必要な情報は予め登録されている。フォーカス最良点検出回路７は、補正係数が同じ画素が隣接して配置されたエリアを抽出し、その抽出エリアの画素数を重み付けエリア毎に取得する。フォーカス最良点検出回路７は、重み付けエリア毎に取得した画素数に重み係数を乗算した値を算出し、その合計値を抽出エリアの画素数とする。

図１１に、重み付けエリア及び抽出エリアを模式的に示す。この例では、画像形成面１２ａは中央エリア２０と周辺エリア２１に区画されている。中央エリア２０の重み係数は１であり、周辺エリア２１の重み係数は０．７５である。抽出エリア２２は中央に位置し、抽出エリア２３は上部に位置し、抽出エリア２４は下部に位置する。抽出エリア２２〜３４は、同じ補正係数を有する画素が隣接して配置されたエリアの一例であり、便宜上、重み付けをしていない場合のエリア内に含まれる画素数は互いに同じである。

抽出エリア２２において、フォーカス最良点検出回路７は、中央エリア２０に含まれる画素の数に１を乗算した値と、周辺エリア２１に含まれる画素の数に０．７５を乗算した値との合計値を、抽出エリア２２の画素数として算出する。
抽出エリア２３において、フォーカス最良点検出回路７は、中央エリア２０に含まれる画素の数に１を乗算した値と、周辺エリア２１に含まれる画素の数に０．７５を乗算した値との合計値を、抽出エリア２３の画素数として算出する。この場合、抽出エリア２３の画素数の算出値は、抽出エリア２２の画素数の算出値よりも小さい。

抽出エリア２４において、フォーカス最良点検出回路７は、中央エリア２０に含まれる画素の数に１を乗算した値と、周辺エリア２１に含まれる画素の数に０．７５を乗算した値との合計値を、抽出エリア２３の画素数として算出する。この場合、抽出エリア２４の画素数の算出値は、抽出エリア２２の画素数の算出値よりも小さい。
上記の場合、抽出エリア２３がフォーカスの最良点の対象エリアとなる。

（変形例２）
フォーカス最良点検出回路７は、フォーカスの最良点を検出する際に、歪み補正係数値に許容誤差範囲±σを設定してもよい。例えば、図７の例において、補正係数値（絶対値）がＸ／Ａの画素が隣接する領域を検出する場合に、フォーカス最良点検出回路７は、補正係数値（絶対値）が（Ｘ／Ａ）±σの範囲内の画素が隣接するエリアを検出する。ここで、許容誤差範囲±σは投射レンズ５の焦点深度等を考慮して設定することが望ましい。

（変形例３）
スクリーンは、立体物等の平らでない面であってもよい。一例として、図１２及び図１３に、平らでない面を備えたスクリーンに対して斜め上から投射するようにプロジェクターを配置した状態を模式的に示す。図１２はプロジェクター１００の上面から見た図、図１３はプロジェクター１００の側面から見た図である。
図１２及び図１３において、スクリーン３００は、２つの面をＶ字状に繋ぎあわせてなる凸面を備え、この凸面がプロジェクター１００側に位置するように配置されている。照射レンズ１００ａからスクリーン３００の上辺の中央部３００ａまでの投射距離ｄ１が最小投射距離であり、照射レンズ１００ａからスクリーン３００の下辺の両端部３００ｂまでの投射距離ｄ２が最大投射距離である。

図１４に、歪み補正なしの投射画像と歪み補正ありの投射画像の関係を模式的に示す。歪み補正なしにスクリーン３００に画像を投射した場合、投射画像３０１のように歪みが発生する。投射画像３０１上の位置Ｐ１〜Ｐ４は図１２及び図１３に示した位置Ｐ１〜Ｐ４に対応する。歪み補正データ６ａは、歪みを有する投射画像３０１を歪みのない四角形状の投射画像３０２に補正するための補正係数値を有する。この歪み補正データ６ａも、図６及び図７を用いて説明した方法で作成することができる。具体的には、位置Ｐ１の投射距離ｄ１を基準となる投射距離Ａとして各画素の補正係数値を算出する。こうして算出した補正データ６ａを用いて、フォーカス最良点検出回路７が、フォーカスの最近点、最遠点及び最良点を検出する。

なお、以上の説明では、投射面に対してプロジェクターを上下方向に傾けた場合の歪み補正データに基づくフォーカス調整を例に挙げたが、本発明は、これに限定されない。投射面に対してプロジェクターを左右方向に傾けた場合も、画像形成面の各画素の投射面への投射距離に比例した補正係数値を含む歪み補正データを作成し、この歪み補正データに基づいて、歪み補正処理及びフォーカス調整処理を行うことができる。また、プロジェクターを上下方向及び左右方向に傾けた場合も、画像形成面の各画素の投射面への投射距離に比例した補正係数値を含む歪み補正データを作成し、この歪み補正データに基づいて、歪み補正処理及びフォーカス調整処理を行うことができる。

また、本発明は、以下の付記１〜１０のような形態をとり得るが、これら形態に限定されない。
［付記１］
複数の画素からなる画像形成面を備えた表示素子と、
前記画像形成面に形成された画像を投射面に投射する、フォーカス調整が可能な投射レンズと、
前記投射面に投射される画像の歪を補正する歪み補正データに基づいて、入力された映像信号により示される画像を拡大および／又は縮小して補正画像を生成し、該補正画像を前記画像形成面に形成させる歪み補正処理部と、
前記歪み補正データに基づいて、前記投射面上の合焦範囲が広くなるように前記投射レンズのフォーカス調整を行う制御部と、を有する、プロジェクター。
［付記２］
付記１に記載のプロジェクターにおいて、
前記歪み補正データは、前記複数の画素ごとに前記投射面への投射距離に対応した補正係数値を含み、
前記制御部は、同じ補正係数値を持つ画素が配置された画素領域のうち、最も画素数が多い画素領域をフォーカスの最良点として前記投射レンズのフォーカス調整を行う、プロジェクター。
［付記３］
付記２に記載のプロジェクターにおいて、
前記画像形成面は複数のエリアに区画され、エリア毎に重み係数値が設定されており、
前記制御部は、前記画素領域毎に、前記エリアに応じて画素数に前記重み係数値を乗算した値を算出し、該算出した値が最も大きな画素領域を前記最良点とする、プロジェクター。
［付記４］
付記３に記載のプロジェクターにおいて、
前記複数のエリアは、前記画像形成面の中央部に位置する第１のエリアと、該第１のエリアを囲む第２のエリアとを含み、前記第１のエリアの重み付け係数値が前記第２のエリアの重み付け係数値よりも大きい、プロジェクター。
［付記５］
付記２乃至４のいずれか一つに記載のプロジェクターにおいて、
フォーカス調整用画像を前記補正画像と合成した合成画像を生成し、該合成画像を前記画像形成面上に形成させる合成部を、さらに有し、
前記投射レンズは、
フォーカスレンズと、
フォーカス調整のための操作を受け付け、該操作に応じて前記フォーカスレンズを光軸に沿って移動させ、該移動方向及び移動量を示す操作信号を出力する操作部と、を有し、
前記制御部は、
最も小さな補正係数値を持つ画素の領域をフォーカスの最近点とし、最も大きな補正係数値を持つ画素の領域をフォーカスの最遠点とし、前記合成部にて、前記最近点を示す第１の画像を前記フォーカス調整用画像として前記補正画像と合成した第１の合成画像と、前記最遠点を示す第２の画像を前記フォーカス調整用画像として前記補正画像と合成した第２の合成画像を生成させ、
使用者が前記操作部を操作して前記第１の合成画像の投射画像上の前記第１の画像に対するフォーカス調整を行うと、前記操作信号に基づいて前記最近点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を示す第１の位置情報を取得し、
使用者が前記操作部を操作して前記第２の合成画像の投射画像上の前記第２の画像に対するフォーカス調整を行うと、前記操作信号に基づいて前記最遠点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を示す第２の位置情報を取得し、
前記最近点、最遠点及び最良点の前記補正係数値の関係と前記第１及び第２の位置情報とに基づいて、前記最良点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を取得し、該位置に前記フォーカスレンズを移動させる、プロジェクター。
［付記６］
複数の画素からなる画像形成面を備えた表示素子と、前記画像形成面に形成された画像を投射面に投射する、フォーカス調整が可能な投射レンズと、を備えたプロジェクターのフォーカス調整方法であって、
前記投射面に投射される画像の歪を補正する歪み補正データに基づいて、入力された映像信号により示される画像を拡大および／又は縮小して補正画像を生成し、該補正画像を前記画像形成面に形成させ、
前記歪み補正データに基づいて、前記投射面上の合焦範囲が広くなるように前記投射レンズのフォーカス調整を行う、フォーカス調整方法。
［付記７］
付記１に記載のフォーカス調整方法において、
前記歪み補正データは、前記複数の画素ごとに前記投射面への投射距離に対応した補正係数値を含み、
同じ補正係数値を持つ画素が配置された画素領域を抽出し、該画素領域のうち、最も画素数が多い画素領域をフォーカスの最良点として前記投射レンズのフォーカス調整を行う、フォーカス調整方法。
［付記８］
付記７に記載のフォーカス調整方法において、
前記画像形成面を複数のエリアに区画してエリア毎に重み係数値を設定し、
前記画素領域毎に、前記エリアに応じて画素数に前記重み係数値を乗算した値を算出し、該算出した値が最も大きな画素領域を前記最良点とする、フォーカス調整方法。
［付記９］
付記８に記載のフォーカス調整方法において、
前記複数のエリアは、前記画像形成面の中央部に位置する第１のエリアと、該第１のエリアを囲む第２のエリアとを含み、前記第１のエリアの重み付け係数値が前記第２のエリアの重み付け係数値よりも大きい、フォーカス調整方法。
［付記１０］
付記７乃至９のいずれか一つに記載のフォーカス調整方法において、
前記投射レンズは、光軸に沿って移動可能なフォーカスレンズを含み、
最も小さな補正係数値を持つ画素の領域をフォーカスの最近点とし、該最近点を示す第１の画像を前記補正画像と合成した第１の合成画像を前記画像形成面上に形成し、
前記第１の合成画像の投射画像上の前記第１の画像に対して使用者が入力したフォーカス調整のための入力情報基づいて、前記最近点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を示す第１の位置情報を取得し、
最も大きな補正係数値を持つ画素の領域をフォーカスの最遠点とし、該最遠点を示す第２の画像を前記補正画像と合成した第２の合成画像を前記画像形成面上に形成し、
前記第２の合成画像の投射画像上の前記第２の画像に対して使用者が入力したフォーカス調整のための入力情報基づいて、前記最遠点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を示す第２の位置情報を取得し、
前記最近点、最遠点及び最良点の前記補正係数値の関係と前記第１及び第２の位置情報とに基づいて、前記最良点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を取得し、該位置に前記フォーカスレンズを移動させる、フォーカス調整方法。

１制御部
２歪み補正処理回路
３ＯＳＤ合成回路
４表示部
５投射レンズ
６記憶部
６ａ歪み補正データ
７フォーカス最良点検出回路
８フォーカス調整回路
９入力操作部

Claims

複数の画素からなる画像形成面を備えた表示素子と、
前記画像形成面に形成された画像を投射面に投射する、フォーカス調整が可能な投射レンズと、
前記投射面に投射される画像の歪を補正する歪み補正データに基づいて、入力された映像信号により示される画像を拡大および／又は縮小して補正画像を生成し、該補正画像を前記画像形成面に形成させる歪み補正処理部と、
前記歪み補正データに基づいて、前記投射面上の合焦範囲が広くなるように前記投射レンズのフォーカス調整を行う制御部と、を有する、プロジェクター。
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
前記歪み補正データは、前記複数の画素ごとに前記投射面への投射距離に対応した補正係数値を含み、
前記制御部は、同じ補正係数値を持つ画素が配置された画素領域のうち、最も画素数が多い画素領域をフォーカスの最良点として前記投射レンズのフォーカス調整を行う、プロジェクター。
請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
前記画像形成面は複数のエリアに区画され、エリア毎に重み係数値が設定されており、
前記制御部は、前記画素領域毎に、前記エリアに応じて画素数に前記重み係数値を乗算した値を算出し、該算出した値が最も大きな画素領域を前記最良点とする、プロジェクター。
請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
前記複数のエリアは、前記画像形成面の中央部に位置する第１のエリアと、該第１のエリアを囲む第２のエリアとを含み、前記第１のエリアの重み付け係数値が前記第２のエリアの重み付け係数値よりも大きい、プロジェクター。
請求項２乃至４のいずれか一項に記載のプロジェクターにおいて、
フォーカス調整用画像を前記補正画像と合成した合成画像を生成し、該合成画像を前記画像形成面上に形成させる合成部を、さらに有し、
前記投射レンズは、
フォーカスレンズと、
フォーカス調整のための操作を受け付け、該操作に応じて前記フォーカスレンズを光軸に沿って移動させ、該移動方向及び移動量を示す操作信号を出力する操作部と、を有し、
前記制御部は、
最も小さな補正係数値を持つ画素の領域をフォーカスの最近点とし、最も大きな補正係数値を持つ画素の領域をフォーカスの最遠点とし、前記合成部にて、前記最近点を示す第１の画像を前記フォーカス調整用画像として前記補正画像と合成した第１の合成画像と、前記最遠点を示す第２の画像を前記フォーカス調整用画像として前記補正画像と合成した第２の合成画像を生成させ、
使用者が前記操作部を操作して前記第１の合成画像の投射画像上の前記第１の画像に対するフォーカス調整を行うと、前記操作信号に基づいて前記最近点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を示す第１の位置情報を取得し、
使用者が前記操作部を操作して前記第２の合成画像の投射画像上の前記第２の画像に対するフォーカス調整を行うと、前記操作信号に基づいて前記最遠点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を示す第２の位置情報を取得し、
前記最近点、最遠点及び最良点の前記補正係数値の関係と前記第１及び第２の位置情報とに基づいて、前記最良点にフォーカスを合わせた場合の前記フォーカスレンズの前記光軸上の位置を取得し、該位置に前記フォーカスレンズを移動させる、プロジェクター。
複数の画素からなる画像形成面を備えた表示素子と、前記画像形成面に形成された画像を投射面に投射する、フォーカス調整が可能な投射レンズと、を備えたプロジェクターのフォーカス調整方法であって、
前記投射面に投射される画像の歪を補正する歪み補正データに基づいて、入力された映像信号により示される画像を拡大および／又は縮小して補正画像を生成し、該補正画像を前記画像形成面に形成させ、
前記歪み補正データに基づいて、前記投射面上の合焦範囲が広くなるように前記投射レンズのフォーカス調整を行う、フォーカス調整方法。