(57)【要約】  【課題】  投射される画像の焦点距離の調整に際して、スクリーンへ投射された画像の全体としての明るさには拘わらずに、焦点距離の調整を高精度で行えるプロジェクタの焦点調整方法、及びそのようなプロジェクタを提供する。【解決手段】  テストパターンの画像を横切るラインの各画素に関して隣接する画素との間の輝度値の差の絶対値ｄＹi を求め、その最大値ｄＹmax に応じて焦点調整のためにテストパターンの画像の輝度値の差の絶対値ｄＹi を判定する閾値ＴＨを設定する。従って、スクリーンに投射される画像の明るさ、換言すればコントラストに応じて適切な閾値ＴＨが設定されるので、スクリーンへ投射された画像の全体としての明るさには拘わらずに焦点距離の調整が高精度で行なわれる。【選択図】      図４
2006023401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを投射手段によりスクリーンへ投射し、撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタの焦点調整方法において、
前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、隣接画素間で最大の明るさの差を求め、
求められた最大の明るさの差に基づいて閾値を設定し、
複数の焦点位置それぞれで、前記設定された閾値よりも前記明るさの差が大である画素数を計数し、
計数結果が最大の焦点位置を最適の焦点位置とすること
を特徴とするプロジェクタの焦点調整方法。
【請求項２】
画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射させて前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタの焦点調整方法において、
前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測し、
該計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算し、
該演算結果の差分値の最大値を取得し、
取得された差分値の最大値に基づいて閾値を設定し、
該設定された閾値と、前記演算された画素単位の差分値とを比較し、
該比較結果から、前記設定された閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数し、
複数の焦点位置それぞれでの前記比較結果及び前記計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数を行わせ、
前記計数結果の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として決定すること
を特徴とするプロジェクタの焦点調整方法。
【請求項３】
画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射させて前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタの焦点調整方法において、
前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測し、
該計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算し、
該演算結果の差分値の最大値を取得し、
複数の焦点位置それぞれでの前記計測結果及び前記演算結果の差分値に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記差分値の最大値を取得し、
該取得された差分値の最大値に基づいて閾値を設定し、
該設定された閾値と、前記演算された画素単位の差分値とを比較し、
該比較結果から、前記設定された閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数し、
複数の焦点位置それぞれでの前記比較結果及び前記計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数を行わせ、
前記計数結果の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として決定すること
を特徴とするプロジェクタの焦点調整方法。
【請求項４】
前記テストパターンは、明部を背景として棒状の暗部が設定されているパターンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかひとつに記載のプロジェクタの焦点調整方法。
【請求項５】
前記テストパターンは、暗部を背景として棒状の明部が設定されているパターンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかひとつに記載のプロジェクタの焦点調整方法。
【請求項６】
画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射して前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタにおいて、
前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算する差分値演算手段と、
該差分値演算手段が演算した差分値の最大値を取得する最大差分値取得手段と、
該最大差分値取得手段が取得した差分値の最大値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、
該閾値設定手段が設定した閾値と、前記差分値演算手段が演算した画素単位の差分値とを比較する比較手段と、
該比較手段による比較結果から、前記閾値設定手段が設定した閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数する計数手段と、
複数の焦点位置それぞれでの前記比較手段による比較結果及び前記計数手段による計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数手段に前記計数を行わせる焦点位置別計数手段と、
前記計数手段が複数の焦点位置で計数した計数値の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として焦点調整を行う焦点位置設定手段と
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項７】
画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射して前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタにおいて、
前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算する差分値演算手段と、
該差分値演算手段が演算した差分値の最大値を取得する最大差分値取得手段と、
複数の焦点位置それぞれでの前記計測手段による計測結果及び前記差分値演算手段による演算結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記最大差分値取得手段に差分値の最大値を取得させる焦点位置別最大差分値取得手段と、
該焦点位置別最大差分値取得手段が取得した差分値の最大値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、
該閾値設定手段が設定した閾値と、前記差分値演算手段が演算した画素単位の差分値とを比較する比較手段と、
該比較手段による比較結果から、前記閾値設定手段が設定した閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数する計数手段と、
複数の焦点位置それぞれでの前記比較手段による比較結果及び前記計数手段による計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数手段に前記計数を行わせる焦点位置別計数手段と、
前記計数手段が複数の焦点位置で計数した計数値の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として焦点調整を行う焦点位置設定手段と
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
前記テストパターンは、明部を背景として棒状の暗部が設定されているパターンであることを特徴とする請求項６又は７に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記テストパターンは、暗部を背景として棒状の明部が設定されているパターンであることを特徴とする請求項６又は７に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射する画像の焦点を自動的に調整することが可能なプロジェクタ、及びそのようなプロジェクタの焦点を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、パーソナルコンピュータ又は映像再生装置から画像データを入力され、画像データに基づいた画像を外部のスクリーンに対して投射するプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の投射デバイス上に画像データに基づいた画像を形成し、投射デバイス上の画像を内部の光源からの光により外部のスクリーンへ投射する構成となっている。またこのようなプロジェクタは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）各色を合成した画像を投射するか、又はＲＧＢ各色の画像を時分割で投射することにより、カラー画像を投射することができる。
【０００３】
劇場等のようにスクリーンとプロジェクタとが共に固定されている場合を除き、通常はスクリーンとプロジェクタとの相対位置は可変であるので、プロジェクタは、適切な画像がスクリーンに投射されるように、画像の投射範囲、投射形状、及び焦点距離等の調整を行う必要がある。プロジェクタを調整するための従来の技術は、例えば特許文献１に開示されている。プロジェクタは、予め定められた所定画像（以下、テストパターンと言う）をスクリーンへ投射し、スクリーン上に投射されたテストパターンをカメラで撮像する。プロジェクタは、撮像されたテストパターンの大きさがスクリーン上の適切な範囲に収まるように画像の投射範囲を調整し、撮像されたテストパターンの形が所定の形になるように画像の投射形状を調整する。
【０００４】
またプロジェクタは、テストパターンを用いて焦点距離を調整することができる。図９は、焦点距離を調整するためのテストパターンの例を示す模式図である。図９には、垂直な複数の直線からなるテストパターンの例を示す。プロジェクタは、例えば、撮像されたテストパターンを構成する各画素の明るさを示す画像信号強度の水平方向（テストパターンの垂直な直線と直交する方向）への変化に基づいて焦点距離を調整する。具体的には、焦点距離を変化させつつ撮像されたテストパターンの水平方向の隣接画素間の信号強度の差が所定の閾値以上になる画素数を計数し、最も計数値が多い焦点距離を最適の焦点距離として調整していた。
【０００５】
以上の如くにして、従来のプロジェクタは、テストパターンを投射することによって、画像の投射範囲、投射形状、及び焦点距離等の調整を自動で行うことができる。
【特許文献１】特開２０００−２４１８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、プロジェクタとスクリーンとの間の距離、プロジェクタが画像を投射する光度、及びスクリーンの光反射率等に応じて、スクリーンに投射されている画像の明るさが変化するので、カメラで撮像された画像の各画素の明るさを示す輝度信号も変化する。従って、プロジェクタからスクリーンへ投射された画像が全体として明るくなる場合もあれば暗くなる場合もある。換言すれば、投射された画像のコントラストが強い場合もあれば弱い場合もある。このため、上述のような従来の焦点距離の調整を行うと、撮像されたテストパターンの水平方向の隣接画素間の信号強度の差が所定の閾値以上になる画素数が非常に多くなる場合、また逆に非常に少なくなる場合があり得る。そのような場合には、最適な焦点距離として判定可能な範囲が広くなるため、焦点距離の調整精度が低下する虞があった。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、焦点距離の調整に際して、スクリーンへ投射された画像の全体としての明るさには拘わらずに、焦点距離の調整を高精度で行えるプロジェクタの焦点調整方法、及びそのようなプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法は、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを投射手段によりスクリーンへ投射し、撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタの焦点調整方法において、前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、隣接画素間で最大の明るさの差を求め、求められた最大の明るさの差に基づいて閾値を設定し、複数の焦点位置それぞれで、前記設定された閾値よりも前記明るさの差が大である画素数を計数し、計数結果が最大の焦点位置を最適の焦点位置とすることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法では、撮像手段により撮像された撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に隣接画素間で最大の明るさの差が求められ、求められた最大の明るさの差のに基づいて閾値が設定される。そして、複数の焦点位置それぞれで上述のようにして設定された閾値よりも明るさの差が大である画素数が計数され、計数結果が最大の焦点位置が最適の焦点位置として決定されて焦点調整が行われる。
【００１０】
また本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法は、画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射させて前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタの焦点調整方法において、前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測し、該計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算し、該演算結果の差分値の最大値を取得し、取得された差分値の最大値に基づいて閾値を設定し、該設定された閾値と、前記演算された画素単位の差分値とを比較し、該比較結果から、前記設定された閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数し、複数の焦点位置それぞれでの前記比較結果及び前記計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数を行わせ、前記計数結果の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として決定することを特徴とする。
【００１１】
また本発明に係るプロジェクタは、画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射して前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタにおいて、前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測する計測手段と、該計測手段による計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算する差分値演算手段と、該差分値演算手段が演算した差分値の最大値を取得する最大差分値取得手段と、該最大差分値取得手段が取得した差分値の最大値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、該閾値設定手段が設定した閾値と、前記差分値演算手段が演算した画素単位の差分値とを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果から、前記閾値設定手段が設定した閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数する計数手段と、複数の焦点位置それぞれでの前記比較手段による比較結果及び前記計数手段による計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数手段に前記計数を行わせる焦点位置別計数手段と、前記計数手段が複数の焦点位置で計数した計数値の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として焦点調整を行う焦点位置設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタでは、撮像手段により撮像された撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に画素単位で明るさが計測され、この計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値が差分値として演算され、演算された差分値の最大値が取得され、取得された差分値の最大値に基づいて閾値が設定される。そして、上述のようにして設定された閾値と、画素単位の差分値とが比較され、この比較結果から、閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数が計数され、複数の焦点位置それぞれでの計数結果の内の最も大きい値に対応する焦点位置が最適の焦点位置として決定されて焦点調整が行われる。
【００１３】
更に本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法は、画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射させて前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタの焦点調整方法において、前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測し、該計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算し、該演算結果の差分値の最大値を取得し、複数の焦点位置それぞれでの前記計測結果及び前記演算結果の差分値に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記差分値の最大値を取得し、該取得された差分値の最大値に基づいて閾値を設定し、該設定された閾値と、前記演算された画素単位の差分値とを比較し、該比較結果から、前記設定された閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数し、複数の焦点位置それぞれでの前記比較結果及び前記計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数を行わせ、前記計数結果の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として決定することを特徴とする。
【００１４】
また本発明に係るプロジェクタは、画像をスクリーンへ投射する投射手段と、前記スクリーンへ投射された画像を撮像する撮像手段とを備え、明部と暗部とを組み合わせた焦点調整のためのテストパターンを前記投射手段により前記スクリーンへ投射して前記撮像手段で撮像した撮像画像中のテストパターンの画像に基づいて焦点調整を行うプロジェクタにおいて、前記撮像手段が撮像した撮像画像中のテストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に、画素単位で明るさを計測する計測手段と、該計測手段による計測結果から、画素単位で隣接する画素との間の明るさの差の絶対値を差分値として演算する差分値演算手段と、該差分値演算手段が演算した差分値の最大値を取得する最大差分値取得手段と、複数の焦点位置それぞれでの前記計測手段による計測結果及び前記差分値演算手段による演算結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記最大差分値取得手段に差分値の最大値を取得させる焦点位置別最大差分値取得手段と、該焦点位置別最大差分値取得手段が取得した差分値の最大値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、該閾値設定手段が設定した閾値と、前記差分値演算手段が演算した画素単位の差分値とを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果から、前記閾値設定手段が設定した閾値の方がそれぞれの差分値よりも大である画素数を計数する計数手段と、複数の焦点位置それぞれでの前記比較手段による比較結果及び前記計数手段による計数結果に基づいて、前記複数の焦点位置それぞれで前記計数手段に前記計数を行わせる焦点位置別計数手段と、前記計数手段が複数の焦点位置で計数した計数値の内の最も大きい値に対応する焦点位置を最適の焦点位置として焦点調整を行う焦点位置設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このような本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタでは、上述の発明に加えて、閾値を設定する際に複数の焦点位置それぞれでの差分値の最大値の内の更に最も大きい値が求められ、その結果に応じて閾値が設定される。
【００１６】
更に本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタは上記の両発明において、前記テストパターンは、明部を背景として棒状の暗部が設定されているパターンであることを特徴とする。
【００１７】
このような本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタでは、テストパターンが明部を背景として棒状の暗部が設定されているので、撮像された画像上では輝度変化が明確になる。
【００１８】
また更に本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタは前記の両発明において、前記テストパターンは、暗部を背景として棒状の明部が設定されているパターンであることを特徴とする。
【００１９】
このような本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタでは、テストパターンが暗部を背景として棒状の明部が設定されているので、撮像された画像上では輝度変化が明確になる。
【発明の効果】
【００２０】
上述のような本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法によれば、閾値を固定値とするのではなく、テストパターンの画像の明部と暗部との境界を横切る方向に隣接画素間で最大の明るさの差を求め、その内の最大の明るさの差のに基づいて閾値を設定しているので、スクリーンスクリーンに投射される画像の明るさ、換言すればコントラストに応じて適切な閾値が設定される。従って、スクリーンに投射される画像の明るさには拘わらずに、適切な焦点調整が行われる。
【００２１】
また本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタによれば、閾値を固定値とするのではなく、テストパターンの画像を横切るラインの各画素に関して隣接する画素との間の輝度値の差の絶対値を求め、その最大値に応じて閾値を設定しているので、スクリーンに投射される画像の明るさ、換言すればコントラストに応じて適切な閾値が設定される。従って、スクリーンに投射される画像の明るさには拘わらずに、適切な焦点調整が行われる。
【００２２】
また本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタによれば、上述の発明に加えて、閾値を設定する際に複数の焦点位置それぞれでの差分値の最大値の内の更に最も大きい値が求められ、その結果に応じて閾値が設定されるので、より最適な焦点調整が可能になる。
【００２３】
更に本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法及びプロジェクタによれば、上述の発明に加えて、テストパターンが明部（又は暗部）を背景として棒状の暗部（又は明部）が設定されているので、撮像された画像上では輝度変化が明確になるので、より適切な焦点調整が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明のプロジェクタの内部構成例を示すブロック図である。図中の矢印はデータ又は制御信号を示し、白矢印は光を示す。プロジェクタ１は、キセノンランプ又は超高圧水銀ランプ等の光源１８と、光源１８からの光を集光する集光光学系１７と、画像を形成する投射デバイス１４と、投射デバイス１４上の画像を拡大して外部のスクリーン３へ投射する投射光学系１３とを備えている。
【００２５】
プロジェクタ１は、光源１８からの光を集光光学系１７を通して投射デバイス１４へ照射し、画像を形成した投射デバイス１４上で反射された光を投射光学系１３を通して投射することで、投射デバイス１４上の画像をスクリーン３へ投射する構成となっている。なお、光源１８からの光を投射デバイス上１４で反射させるのではなく透過させることで画像を投射する構成としてもよい。
【００２６】
集光光学系１７は、カラーフィルタ、レンズ又はプリズム等を用いてなり、光源からの光の集光・偏光・色分離等を行う。投射デバイス１４は、液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を一又は複数個用いてなり、ＲＧＢ各色の画像を形成する。投射光学系１３は、画像を投射するための投射レンズ、この投射レンズが投射する画像の焦点を調整するための焦点調整用レンズ（以下、ピントレンズという）及び大きさを調整するためのズームレンズ等を含み、更に焦点調整及び大きさの調整のためにピントレンズ及びズームレンズを投射レンズの光軸に沿って移動させるモータ、モータを駆動させるための駆動回路等からなる。なお、投射光学系１３は、ＲＧＢ各色の画像を合成する色合成光学系を有する構成であってもよい。
【００２７】
またプロジェクタ１は、パーソナルコンピュータ又は映像再生装置等の外部の送信装置２から送信される画像データを受信する通信部１６と、通信部１６が受信した画像データを処理し、画像データに基づいた画像を投射デバイス１４に形成させる画像処理部１５とを備えている。従って、送信装置２から送信された画像データに基づいた画像がスクリーン３に投射されることとなる。
【００２８】
またプロジェクタ１は、スクリーン３に投射されている画像を撮像するカメラ１２を備えている。カメラ１２は、画像を撮像するＣＣＤ、及びＣＣＤが撮像した画像を表すアナログの画像信号をデジタルの画像信号にＡＤ変換するＡＤ変換部等を備える。更にプロジェクタ１は、プロジェクタ１全体の動作を制御する制御部１１を備えている。制御部１１は、演算を行うＣＰＵ、及びプログラムを記憶するフラッシュメモリ等からなる。カメラ１２は、撮像した画像を表すデジタルの画像信号を焦点調整値決定部２０を介して制御部１１へ出力し、制御部１１は、カメラ１２から入力された画像信号に基づいて、投射光学系１３及び画像処理部１５の制御を行う。制御部１１は、投射光学系１３の駆動回路の動作を制御することにより、プロジェクタ１が投射する画像の投射範囲（大きさ）又は焦点距離等を調整する。また制御部１１は、画像処理部１５が投射デバイス１４に画像を形成させる処理を制御することにより、投射する画像の内容、画像の形状、色合い又は画像の投射光度等を制御する。
【００２９】
なお、焦点調整値決定部２０は後述するようにして、焦点調整の際に隣接画素間の信号強度（たとえば、輝度値）の差を分類する閾値を計算するための回路である。なお、この焦点調整値決定部２０の機能については後述するが、制御部１１がソフトウェア的に代行することも可能である。
【００３０】
次に、本発明のプロジェクタ１の焦点調整方法、即ち本発明に係るプロジェクタの焦点調整方法について、図２乃至図５のフローチャートを参照して説明する。なお、焦点調整以外の各種調整に関しては従来同様に行われる。
【００３１】
図２は、本発明のプロジェクタ１が行う焦点調整のメインルーチンの処理手順を示すフローチャートである。制御部１１は、画像処理部１５を制御して前述した従来例同様の図９に示すようなテストパターンを投射デバイス１４に形成させてスクリーン３へ投射させる（Ｓ１１）。制御部１１は、スクリーン３上に投射されたテストパターンをカメラ１２に撮像させる（Ｓ１２）。カメラ１２は、テストパターンを撮像した撮像画像を表すデジタルの画像信号を生成して焦点調整値決定部２０へ入力する（ステップＳ１３）。
【００３２】
図６はスクリーン３へ投射されたテストパターンをカメラ１２により撮像した画像を示す模式図である。参照符号１２Ｉがカメラ１２により撮像された画像を示しており、スクリーン３の画像Ｓが撮像されている。また、スクリーン３の画像Ｓの内部にはテストパターンの画像ＴＰが撮像されている。なお、画像１２Ｉ中の参照符号ＰＡで示した範囲が焦点調整値決定部２０により後述するように利用される画像の領域であり、参照符号Ｌで示したテストパターンの画像ＴＰを水平方向に横切る１ラインの各画素を対象として焦点調整値決定部２０による閾値の計算が行われる。
【００３３】
即ち、焦点調整値決定部２０はカメラ１２から入力されたデジタルの画像信号の内のテストパターンの画像ＴＰを水平方向に横切るラインＬの各画素の信号強度（たとえば、輝度値）に基づいて最適の焦点調整値を求める処理を行う（ステップＳ１４）。そしてこのステップＳ１４で求めた最適の焦点調整値に従って投射光学系１３の駆動回路を制御してピントレンズを移動させることにより焦点調整を行う（ステップＳ１５）。
【００３４】
このステップＳ１４で焦点調整値決定部２０が実行する最適の焦点調整値を求める処理の手順については図３に示すサブルーチンのフローチャートに示す。具体的には、最適の焦点調整値を求める処理は、図３に示すように、閾値ＴＨを設定する処理（ステップＳ２１）と、このステップＳ２１での処理により求められた閾値ＴＨを使用して最大の焦点調整値を求める処理（ステップＳ２２）とで構成される。
【００３５】
図４はステップＳ２１での閾値ＴＨを設定するサブルーチンの処理手順を示すフローチャートであり、まず最初に制御部１０がピントレンズを初期位置（たとえばいずれか一方の移動端部）へ移動させ（ステップＳ３０）、以下の処理を焦点調整値決定部２０に実行させる。
【００３６】
焦点調整値決定部２０はカウンタｉを「１」に初期化し（ステップＳ３１）、図６に示したカメラ１２が撮像した画像１２Ｉ中の所定の範囲ＰＡ内で所定のラインＬについて、第ｉ画素（最初は第１画素、即ち左端部の画素）の輝度値Ｙi と第ｉ画素に隣接する第ｉ＋１画素の輝度値Ｙi+1との差の絶対値ｄＹi を下記式により求める（ステップＳ３２）。
ｄＹi ＝｜Ｙi−Ｙi+1 ｜
【００３７】
図７は図６においてラインＬがテストパターンの画像ＴＰの二つの直線を横切る場合の第ｉ番目の画素の輝度値Ｙを模式的に示すグラフである。図７のグラフの左端部ではテストパターンの画像ＴＰの黒い直線の部分が低輝度（ほとんど０に近い）であり、テストパターンの画像ＴＰの二つの黒い直線の間の部分では急激に高輝度になっていることが分かる。そして、第ｉ番目の画素の輝度値がＹi であり、これに隣接する第ｉ＋１番目の画素の輝度値がＹi+1である。従って、第ｉ番目の画素に関しては、隣接画素との輝度値の差は「Ｙi −Ｙi+1」であり、その絶対値を第ｉ番目の画素の差分値という。
【００３８】
次に焦点調整値決定部２０はステップＳ３２で求めた第ｉ画素に関する輝度値の差の絶対値ｄＹi と、ラインＬ上の一つ前の画素、即ち第ｉ−１画素について求められた輝度値の差の絶対値ｄＹi-1とを比較し（ステップＳ３３）、第ｉ画素に関する隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹi の方が第ｉ−１画素に関する隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹi-1よりも大であれば（ステップＳ３３でＹＥＳ）、第ｉ画素に関する隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹiでｄＹmax を更新し、更新後のｄＹmax を記憶する（ステップＳ３４）。ステップＳ３３での判断結果がＮＯであった場合は焦点調整値決定部２０はｄＹmaxを更新しない。
【００３９】
次に焦点調整値決定部２０はカウンタｉがｍ−１になっているか否かを判断する（ステップＳ３５）。カウンタｉがｍ−１に達するまでは（ステップＳ３５でＮＯ）、焦点調整値決定部２０はカウンタｉを「１」インクリメントし（ステップＳ３６）、ステップＳ３２へ処理を戻す。
【００４０】
なお、「ｍ」はカメラ１２が撮像した画像１２Ｉ中の所定の領域ＰＡ内のラインＬの水平方向の画素数である。従って、カウンタｉがｍ−１になっている場合は（ステップＳ３５でＹＥＳ）、ピントレンズがある一つの位置（最初は初期位置）にある状態でのカメラ１２が撮像した画像上の水平方向のラインＬの最後の一つ手前の画素（第ｍ−１画素）まで全ての画素について、隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹi が求められたことを意味している。
【００４１】
以上により、ピントレンズがある一つの位置（最初は初期位置）にある場合のラインＬ上の各画素に関する隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹi の最大値ｄＹmaxが求まるので、次に制御部１０がピントレンズが終端位置（初期位置とは逆側の端部の位置）にあるか否かを判断する（ステップＳ３７）。最初はピントレンズは終端位置にはないので（ステップＳ３７でＮＯ）、制御部１０は投射光学系１３の駆動回路を制御してピントレンズの位置を終端位置側へ所定量、たとえばピントレンズを移動させるモータがステップモータである場合にはこのステップモータを１ステップ分回転させてピントレンズを移動させ（ステップＳ３８）、上述のステップＳ３１へ処理が戻される。
【００４２】
以上のような処理がピントレンズが終端位置に至るまで（ステップＳ３７でＹＥＳ）、ピントレンズを所定量ずつ順次移動させつつ反復されることにより、ピントレンズの移動可能な全ての位置におけるラインＬ上の各画素に関する隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹi の最大値ｄＹmaxが求まる。そして、焦点調整値決定部２０はこの最大値ｄＹmax に基づいて閾値ＴＨを設定する（ステップＳ３９）。閾値ＴＨは具体的には、上述のようにして求められたｄＹmaxに所定の係数（本実施の形態では「０．４」）を乗じた値として設定される。なお、上記の所定の計数は「０．４」に限定されるものではなく、要は閾値を固定するのではなく、ｄＹmaxに応じて変動する値を閾値として使用することが本発明の特徴である。
【００４３】
このようにして閾値ＴＨが求まると、図３に示すサブルーチンのフローチャートへ処理がリターンされる。
【００４４】
ところで、図８は閾値ＴＨを変更した場合のピントレンズの位置に対応する焦点調整値Ｆの値及びｄＹmax との関係を示すグラフである。ここで、図８（ｂ）は上述のようにしてｄＹmaxを得た結果を示すグラフであり、横軸はピントレンズを移動させるためのステップモータの移動ステップ数（ピントレンズの位置に対応している）を、縦軸はｄＹmaxの値（デジタルデータである輝度値の差分値）をそれぞれ示している。より具体的には、図８（ｂ）に示されているグラフの曲線は、ピントレンズの移動可能な各位置でのｄＹmaxの実測値を示しており、最大値は６０弱であることが分かる。
【００４５】
このようなｄＹmax を実測した結果からは、前述の図４に示すサブルーチンのフローチャートではピントレンズを移動可能な全ての位置に移動させて最終的にｄＹmaxを得ているが、ピントレンズの位置はおおよその位置に固定しておき、その１個所の位置においてのみ上述のような処理を行ってｄＹmax を得てもよい。換言すれば、よほど極端に、たとえば図８（ｂ）に示すグラフからは左右方向の両側端部寄りの部分に焦点位置がずれていない限りは、１個所の焦点位置での処理結果から閾値を設定しても、実用上はほとんど問題はないと考えられる。
【００４６】
以上のことから、ｄＹmax を求める処理はピントレンズの移動可能な全ての位置において行う必要はなく、ピントレンズの移動可能な範囲のほぼ中央部分の１個所のみで行ってもよい。勿論、より正確な焦点調整を行うためには、ピントレンズの移動可能な全ての位置においてｄＹmaxを求めることが好ましいが、両者を折衷してピントレンズの移動可能な範囲の数個所でｄＹmax を求めてその結果から閾値ＴＨを設定するようにしてもよい。
【００４７】
以上のようにして、カメラ１２が撮像した画像１２Ｉ中の所定のラインＬに関して閾値ＴＨが設定されたので、次に制御部１０はステップＳ２２の処理、即ち最大の焦点調整値Ｆmax を求める処理を焦点調整値決定部２０に行わせる。図５にそのサブルーチンの処理手順のフローチャートを示す。
【００４８】
まず最初に制御部１０がピントレンズを初期位置（たとえばいずれか一方の移動端部）へ移動させ（ステップＳ４０）、以下の処理を焦点調整値決定部２０に実行させる。焦点調整値決定部２０はカウンタｉを「１」に初期化し（ステップＳ４１）、また焦点調整値Ｆを「０」に初期化する（ステップＳ４２）。そして、焦点調整値決定部２０はカメラ１２が撮像した画像信号中の所定のラインＬ（ｄＹmax が求められたラインと同一のライン）の第１画素から第ｍ−１画素までの全ての画素の輝度値Ｙi とそれに隣接する画素の輝度値Ｙi+1 との差の絶対値、即ち前述したｄＹi について、前述の如くして求めた閾値ＴＨとの大小を判断する（ステップＳ４３）。
【００４９】
第ｉ画素（ｉは１〜ｍの自然数）の隣接する画素との輝度値の差の絶対値が閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳ４３でＹＥＳ）、焦点調整値決定部２０は焦点調整値Ｆを「１」インクリメントする（ステップＳ４４）。なお、ステップＳ４３での判断結果がＮＯであった場合は焦点調整値決定部２０は焦点調整値Ｆをインクリメントしない。
【００５０】
次に焦点調整値決定部２０はカウンタｉがｍ−１になっているか否かを判断する（ステップＳ４５）。カウンタｉがｍ−１に達するまでは（ステップＳ４５でＮＯ）、焦点調整値決定部２０はカウンタｉを「１」インクリメントし（ステップＳ４６）、ステップＳ４３へ処理を戻す。なお、「ｍ」はカメラ１２が撮像した画像１２Ｉ中の所定の領域ＰＡ内のラインＬの水平方向の画素数であることは前述同様である。
【００５１】
従って、カウンタｉがｍ−１になっている場合は（ステップＳ４５でＹＥＳ）、カメラ１２がその時点のピントレンズの位置で撮像した画像上の水平方向のラインＬの最後の一つ手前の画素（第ｍ−１画素）まで全ての画素について隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹi が閾値ＴＨと大小比較され、隣接画素との輝度値の差の絶対値ｄＹi が閾値ＴＨ以上である画素数が焦点調整値Ｆとして求められるので、焦点調整値決定部２０はその時点のピントレンズの位置と焦点調整値Ｆとを対応付けて記憶する（ステップＳ４７）。
【００５２】
以上により、ピントレンズがある一つの位置（最初は初期位置）にある場合のラインＬに関しての焦点調整値Ｆが求まるので、次に制御部１０がピントレンズが終端位置（初期位置とは逆側の端部の位置）にあるか否かを判断する（ステップＳ４８）。最初はピントレンズは終端位置にはないので（ステップＳ４８でＮＯ）、制御部１０は投射光学系１３の駆動回路を制御してピントレンズの位置を終端位置側へ所定量、たとえばピントレンズを移動させるモータがステップモータである場合にはこのステップモータを１ステップ分回転させてピントレンズを移動させ（ステップＳ４９）、上述のステップＳ４１へ処理が戻される。
【００５３】
以上のような処理がピントレンズが終端位置に至るまで（ステップＳ４８でＹＥＳ）、ピントレンズを所定量ずつ順次移動させつつ反復されることにより、ピントレンズの移動可能な全ての位置におけるラインＬに関しての焦点調整値Ｆが求まるので、焦点調整値決定部２０はそれらの内の最大値Ｆmax を求め（ステップＳ５０）、図３のサブルーチンのフローチャートへリターンする。但し、ステップＳ５０から図３のサブルーチンへリターンした場合には、図２のメインルーチンへリターンしてステップＳ１５の処理へ進められる。
【００５４】
ステップＳ１５では、以上のようにして求められた最適の焦点調整値Ｆmax に従って投射光学系１３の駆動回路の動作を制御することにより、ピントレンズを移動させて焦点調整を行う。
【００５５】
以上のような処理が行われる結果、閾値ＴＨを固定値として「１０」に設定してある場合は図８（ａ）の上側の曲線のように焦点調整値Ｆの極大値の周辺が比較的なだらかな台状になるため、実際の焦点調整値Ｆをどの値に設定すればよいのかが判然としない。このような場合にも、制御部１０は最大の値を選択するが、そのようにして選択された値が最適な焦点調整値であるという保証はない。しかし、同一のｄＹmax に対して閾値ＴＨを固定値の「１０」からｄＹmaxに基づいて「２０」（０．４×ｄＹmax ）に設定した場合は図８（ａ）の下側の曲線のように焦点調整値Ｆの極大値をピークとしてその周辺が比較的急峻になるため、最適な焦点調整値Ｆの値を容易に決定することが可能になる。このようにして決定された値は最適な焦点調整値であることが十分に保証された値であると考えられる。
【００５６】
以上詳述した如く、本発明においては、閾値を固定値とするのではなく、テストパターンの画像ＴＰを横切るラインＬの各画素に関して隣接する画素との間の輝度値の差の絶対値を求め、その最大値に応じて閾値を設定しているので、スクリーン３に投射される画像の明るさ、換言すればコントラストに応じて適切な閾値が設定される。従って、スクリーン３に投射される画像の明るさには拘わらずに、適切な焦点調整が行われる。
【００５７】
なお、上記の実施の形態では、テストパターンは明部を背景として棒状の暗部を配置したパターンとしているが、逆に暗部を背景として棒状の明部を配置したパターンとしてもよい。またそのようなパターンに限らず、テストパターンの画像ＴＰ上で明部と暗部との境界を横切るラインの各画素の輝度値を求めることが可能であれば、いかなる形状のパターンのテストパターンでも使用可能である。
【００５８】
なおまた、上記の実施の形態では、計測手段、差分値演算手段、最大差分値取得手段、焦点位置別最大差分値取得手段、閾値設定手段、比較手段、計数手段、焦点位置別計数手段、焦点位置設定手段等は制御部１０又は焦点調整値決定部２０により実行されるソフトウェア的手段として実現される構成を採っているが、それぞれをハードウェア的手段として、具体的にはハードウェア回路として実現することも勿論可能である。
【００５９】
更にまた、図４に示したサブルーチンにおいて各画素の輝度値Ｙを全てメモリ装置に記憶すれば、図５に示すサブルーチンにおいてはメモリ装置に記憶してある各画素の輝度値を使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のプロジェクタの内部構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明のプロジェクタが行う焦点調整の処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明のプロジェクタが行う焦点調整の処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明のプロジェクタが行う焦点調整の処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明のプロジェクタが行う焦点調整の処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明のプロジェクタからスクリーンへ投射されたテストパターンをカメラにより撮像した画像を示す模式図である。
【図７】図６において所定のラインがテストパターンの画像の二つの直線を横切る場合の画素の輝度値を模式的に示すグラフである。
【図８】閾値を変更した場合のピントレンズの位置に対応する焦点調整値の値及びｄＹmax との関係を示すグラフである。
【図９】焦点距離を調整するためのテストパターンの例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  プロジェクタ
３  スクリーン
１１  制御部
１２  カメラ
１３  投射光学系
１４  投射デバイス
１５  画像処理部
２０  焦点調整値決定部
Ｓ  スクリーンの画像
１２Ｉ  カメラ画像
ＴＰ  テストパターンの画像
Ｌ  ライン
【図１】
2006023401.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006023401.tif 000010
【図９】
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