(57)【要約】【課題】精度が高く迅速なフォーカス制御が可能な画像処理装置を提供する。【解決手段】フォーカスレンズ１０２を含み、被投射面に画像を投射する投射光学系と、被投射面までの距離および該被投射面に対する投射光学系の焦点状態のうち少なくとも一方を検出する検出手段１１６と、フォーカスレンズ１０２を被投射面に対する合焦位置に駆動するフォーカス制御を行う制御手段１１１と、フォーカス制御を実行させるために操作される操作手段１２３とを有し、制御手段１１１は、操作手段１２３が操作される前に、検出手段１１６の検出動作および該検出手段の検出結果に基づく第１の情報の演算を所定回数行い、操作手段１２３が操作されることに応じて、所定回数演算された第１の情報に基づいてフォーカス制御を行う。【選択図】図１
2006003426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含み、被投射面に画像を投射する投射光学系と、
前記被投射面までの距離情報を検出する検出手段と、
前記フォーカスレンズを前記被投射面に対する合焦位置に駆動するフォーカス制御を行う制御手段と、
前記フォーカス制御を実行させるために操作される操作手段とを有し、
前記制御手段は、前記操作手段が操作される前に、前記検出手段の検出動作および該検出手段の検出結果に基づく第１の情報の演算を所定回数行い、前記操作手段が操作されることに応じて、前記所定回数演算された前記第１の情報に基づいて前記フォーカス制御を行うことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記所定回数は、複数回数であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記所定回数演算された前記第１の情報から前記フォーカス制御に用いる第２の情報を求め、前記操作手段が操作されることに応じて、該第２の情報に基づいて前記フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記所定回数演算された前記第１の情報から前記フォーカス制御に用いる第２の情報と該第２の情報を評価するための第３の情報とを求め、該第３の情報が所定評価レベルを示す場合に該第２の情報に基づいて前記フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２の情報について前記所定評価レベルを示す前記第３の情報が得られるまで、前記検出動作から前記第１および第２の情報の演算を繰り返して行うことを特徴とする請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記制御手段は、該画像投射装置の電源投入後、前記操作手段が操作されるまでの間に前記所定回数の前記検出動作および前記第１の情報の演算を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像投射装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明はオートフォーカス機能を有する画像投射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、目標とする位置までの距離情報に基づいてレンズのピントを自動的に合焦動作させるオートフォーカス制御は、操作スッチなどのからの合焦トリガーを受けてから合焦及び非合焦の判定を含む焦点検出演算と合焦演算をし、合焦演算後、極力素早くレンズ駆動させている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、撮像素子から得られる輝度信号の高域成分のピーク点が合焦位置である山登りＡＦ方式やコントラストＡＦ方式等のオートフォーカス制御においては、レンズ駆動と合焦演算を交互に実行することで合焦動作をしていた。又は、フォーカスレンズを駆動範囲内でスキャン走査動作後、合焦動作を行っていた（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−１２７１３７号公報（５頁、図３、図４等）
【特許文献２】特開平４−１８６３１０号公報（３〜４頁、図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のオートフォーカス（ＡＦ）によって実現されるＡＦ機能は、操作スイッチを押してから合焦演算をし、その後素早く合焦駆動する場合には、一回の検出動作でレンズ駆動位置を決めてしまうため、合焦情報の精度が低くなりやすい問題があった。
【０００５】
また、コントラストＡＦ方式では、フォーカスレンズのスキャン走査動作後、合焦演算し、合焦駆動する場合には合焦時間が遅くなってしまう問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、精度が高く迅速なフォーカス制御が可能な画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の画像投射装置は、フォーカスレンズを含み、被投射面に画像を投射する投射光学系と、被投射面までの距離情報を検出する検出手段と、フォーカスレンズを被投射面に対する合焦位置に駆動するフォーカス制御を行う制御手段と、フォーカス制御を実行させるために操作される操作手段とを有する。
【０００８】
そして、制御手段は、操作手段が操作される前に、検出手段の検出動作および該検出手段の検出結果に基づく第１の情報の演算を所定回数行い、操作手段が操作されることに応じて、所定回数演算された第１の情報に基づいてフォーカス制御を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、操作手段が操作された後のフォーカス制御が操作手段が操作される前に所定回数演算された第１の情報に基づいて行われるので、正確、かつ迅速なフォーカス制御が可能な画像投射装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１から図５を参照して、本発明の実施例１におけるオートフォーカス（自動焦点調整機能）を有した画像投影装置（プロジェクター）５００について説明する。
【００１２】
図５は本実施例の画像投影装置５００の全体構成図であり、５００は画像投影装置、５０２はパソコン、ビデオ、ＤＶＤ等の機器で、画像投影装置５００に接続され、投射面（スクリーン）５０１に投射される画像を画像投影装置５００に出力（入力）する。
図１は、本実施例の画像投影装置の基本構成ブロック図である。１０１は投射レンズ光学系、１０２は投射される画像の焦点調節を行うフォーカスレンズ、１０３は投射される画像の変倍を行うための変倍レンズである。
【００１３】
１０６は液晶表示回路で、入力された画像のＲＧＢをそれぞれの液晶パネル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに表示させるための回路である。液晶パネル１０４ａ〜１０４ｂ上に表示された画像は、該液晶パネルの背面に配置されたランプ１０５からの照射光で投射され、液晶パネル１０４ａ〜１０４ｂの正面に配設された投射レンズ光学系１０１を介して、投射面（スクリーン）５０１に投射される。
【００１４】
ここで、液晶表示回路１０６に出力される機器５０２からの画像は、電源投入後、画像信号入力端子１１０から画像信号として入力される。この入力された画像信号はデジタル変換され、画像処理回路１０８でデジタル画像信号を一時的に格納し、ガンマ変換等の色や画質に関しての補正処理を行う。又、画像信号入力端子１１０からの画像信号が無い場合は、ブルーバック等の予め決められたＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）信号や白色光が出力される。そして、このように画像処理された画像信号が、液晶表示回路１０６に送信されることになる。
【００１５】
１１２はフォーカスレンズ１０２のレンズ位置情報を検出するフォーカスエンコーダ、１１３は変倍レンズ１０３の変倍（ズーム）情報を検出するズームエンコーダ、１１４はフォーカスレンズ１０２の駆動回路１１５の制御によりフォーカスレンズ１０２を駆動するモータである。
【００１６】
１１１はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）で、合焦制御回路１１９、合焦演算回路１１７、合焦情報記憶回路１１８、台形歪補正（キーストン補正）回路１２０が設けられている。
【００１７】
１１６は投射面（スクリーン）５０１までの距離を計測する焦点検出回路で、スクリーン等の投射面輝度を２ラインの光電変換素子から出力される信号から位相差を演算して合焦目標位置を算出するパッシブＡＦセンサである。
【００１８】
１２１は不図示の重力加速度センサ等の装置の傾斜（傾斜量、傾斜変位）を検出する傾斜検出回路である。検出された傾斜量はＣＰＵ１１１の台形歪補正回路１２０を介して、画像処理回路１０８によって台形歪補正される。また、傾斜変位は装置の振れ情報として、ＣＰＵ１１１内の合焦制御回路１１９に入力される。
【００１９】
１２２は電源スイッチから得られる電源トリガー信号で、ＣＰＵ１１１の合焦制御回路１１９に入力される。１０９は操作手段である合焦動作スイッチ１２３から出力される合焦トリガー信号、１０７は合焦補正情報である。
【００２０】
ここで図２を用いてパッシブＡＦセンサの動作原理を説明する。
【００２１】
図２は投射面までの距離を外測三角測距方式により測定する場合の原理を示している。２０１は画像が投射される投射面、２０４および２０５はそれぞれ、光電変換センサが並んで配置されたセンサアレイ（以下ラインセンサ）ＬおよびＲである。ラインセンサＬ２０４、ラインセンサＲ２０５にはそれぞれＡＦセンサレンズＬ２０２、ＡＦセンサレンズＲ２０３が配置されており、投射面２０１に投射された像はそれぞれの光路を通り、ラインセンサＬ２０４、Ｒ２０５で検出される。ここでは、これらＡＦセンサレンズＬ２０２、ＡＦセンサレンズＲ２０３、ラインセンサＬ２０４、ラインセンサＲ２０５からなる外測三角測距用センサ群をＡＦセンサユニット２０６とする。
ＡＦセンサユニット２０６から投射面２０１までの距離ｌはＡＦセンサユニット２０６の基線長をＢ、焦点距離をｆ、ラインセンサＲ２０５を基準とした位相差をｘとしたときｌ＝Ｂ×ｆ／ｘで求めることができる。よって、この結果に基づいて距離ｌまたは位相差ｘを関数としたフォーカスレンズ１０２の合焦位置までの繰出し量を求めることができる。
【００２２】
また、図５において、ＡＦセンサユニット２０６は、画像投射装置５００からスクリーン５０１内部へ投射された投影光５０３と投影されない境界線５０６を含んだ視野面５０５のコントラストを受光するよう配されているので、ブルイバックや白色光が投影されていれば機器５０２から画像が入力されなくとも測距が可能である。なお、本実施例の焦点検出回路１１６はこれ以外の赤外センサと受光センサとの組み合せや、超音波センサと超音波受信センサとの組み合わせでもよい。
【００２３】
そして、この焦点検出回路１１６で検出された情報は、ＣＰＵ１１１の合焦演算回路１１７にデジタル情報として入力され、入力された左右のラインセンサから得られた相関演算による位相差情報から合焦目標位置の情報、すなわち合焦情報を算出する。
【００２４】
一連の合焦演算は繰り返し行われ、合焦情報記憶回路１１８に蓄積される。蓄積された合焦情報は所定回数毎や所定時間毎に平均化演算や時系列的重み付け演算、さらには一度演算によって得られた合焦情報の中で大きく離れた数値情報を除外する再平均化演算などの数値演算処理によって、逐次、合焦情報は補正演算されながら更新される。
【００２５】
そして、合焦動作スイッチ１２３が押されると、合焦トリガー信号１０９がＣＰＵ１１１の合焦制御回路１１９に入力され、合焦制御回路１１９は合焦演算回路１１７から最新の合焦情報と、ＥＥＰＲＯＭ等からなるフォーカスバック補正情報や光学系レンズの倒れ補正情報や焦点距離情報等の合焦補正情報１０７と、フォーカスエンコーダ１１２のレンズ位置情報と、ズームレンズ１０３の位置情報とに基づいて、目標とするフォーカスレンズ移動位置（目標レンズ駆動位置）を算出する。その後、モータ１１４を駆動してフォーカスレンズ１０２を投射画像が合焦する位置まで素早く移動させる。
【００２６】
次に図３のフローチャート及び図４のタイミングチャートを用いて、より詳細に説明する。
【００２７】
画像投射装置の電源スイッチから電源トリガー信号１２２が合焦制御回路１１９に入力されると（Ｓ３０１）、合焦制御回路１１９は傾斜検出回路１２１の出力により、該装置の振れや移動が生じているか判断する（Ｓ３０２）。該装置の振れが無ければ合焦演算回路１１７は、焦点検出回路１１６から得られる測距位相差情報を基に演算して合焦情報を合焦情報記憶回路１１８に格納する（Ｓ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５）。この動作を第１の所定回数繰り返し、順次、合焦情報記憶回路１１８に格納するが（図４のＴ４２０期間）、焦点検出から合焦演算に至った回数が第１の所定回数に達しない間に装置の振れを検知した場合には、この振れが無くなるまで、合焦演算を一旦中断（延期）させて（図４のＴ４１１期間）ステップ３０２に戻る。
【００２８】
装置の振れが無くなったと合焦制御回路１１９が判断すると、合焦演算回路１１７は焦点検出回路１１６から得られる測距位相差情報を基に演算して合焦情報を合焦情報記憶回路１１８に格納する処理を再開する。合焦情報の格納回数が第１の所定回数（例えば１０回）に達すると、複数の合焦情報のバラツキ分布と合焦情報の平均値を演算して統計演算処理し、合焦情報の信頼性を判定する（Ｓ３０６）。統計演算値の偏差値σが所定期待（評価レベル）値より大きければ、合焦情報の信頼性が低いと判定し、平均値より大きく外れている合焦情報は合焦情報記憶回路１１８から消去し（Ｓ３０７）、消去した回数分を再度焦点検出から合焦演算を実行する（Ｓ３０８）。
【００２９】
このように第１の所定回数に達するまで、焦点検出回路１１６からの測距位相差情報を演算して第１の合焦情報を合焦情報記憶回路１１８に格納する処理を繰り返し、第１の所定回数分の第１の合焦情報の統計演算偏差値（第３の合焦情報）σが所定値以下のある程度信頼性の高い合焦情報ΔＤｒｅｆ（第２の合焦情報）を得るまで合焦演算を続ける（図４のＴ４２１期間、図３のステップ３０９）。
【００３０】
そして、この合焦情報ΔＤｒｅｆが得られた後、合焦トリガー信号１０９が入力されていないと判断すれば（Ｓ３１１）、所定時間（例えば２００ｍｓｅｃ）合焦演算を休止した後（Ｓ３１２）、更に、合焦演算回路１１７は、焦点検出回路１１６から得られる測距位相差情報を基に演算して合焦情報を合焦情報記憶回路１１８に格納する処理を第２の所定回数（例えば５回）に達するまで継続する（Ｓ３１３、Ｓ３１４、Ｓ３１５）。
【００３１】
ここで得られた複数の合焦情報の平均値演算値に時間的係数又は、焦点検出演算回数の重み付け演算を実行して合焦補正情報ΔＤｃとし（Ｓ３１６）、改めて合焦情報ΔＤｒｅｆとの平均化演算を実行し、合焦情報ΔＤｒｅｆを更新する（図４のＴ４２２、Ｔ４２３期間、図３のステップ３１７）。
【００３２】
更に、上述した合焦情報更新処理を逐次繰り返し、やがて合焦動作スイッチ１２３から出力された合焦トリガー信号１０９が合焦制御回路１１９に入力されると（Ｓ３１１）、最新の合焦情報ΔＤｒｅｆを合焦演算回路１１７と合焦情報記憶回路１１８から取り出し、ＥＥＰＲＯＭ等のフォーカスバック補正情報や光学系レンズの倒れ補正情報や焦点距離情報等の合焦補正情報１０７と、フォーカスエンコーダ１１２のレンズ位置情報と、ズームレンズ１０３の位置情報に基づいて、目標とするフォーカスレンズ移動位置（目標レンズ駆動位置）を算出する。そして、フォーカス駆動モータ１１４を駆動してフォーカスレンズ１０３を投射画像が合焦する位置まで素早く駆動させる。（図４のＴ４０４タイミング、図３のステップ３１８）
また、逐次、合焦情報の更新が実行されている途中に、傾斜検出回路１２１により装置の振れや移動が生じているかを合焦演算回路１１９が検知すると（Ｓ３１０）、これまで更新を続けてきた合焦情報ΔＤｒｅｆをリセットし（Ｓ３１９）、振れが無くなるまで待機する。（図４のＴ４１２期間）
そして、振れが無くなったと合焦制御回路１１９が判断すると、最初の処理に戻り、焦点検出回路１１６から得られる測距位相差情報を基に演算して合焦情報を合焦情報記憶回路１１８に格納する処理を初めから実行する。
【００３３】
合焦情報の格納回数が第１の所定回数（例えば１０回）に達すると、複数の合焦情報のバラツキ分布と合焦情報の平均値を演算して統計演算処理し、合焦情報の信頼性を判定する。統計演算値の偏差値σが所定期待値より大きければ、合焦情報の信頼性が低いと判定し、平均値より大きく外れている合焦情報は合焦情報記憶回路１１８から消去し、消去した回数分を再度焦点検出から合焦演算処理を実行する。
【００３４】
このように第１の所定回数に達するまで測距位相差情報を基に演算して合焦情報を合焦情報記憶回路１１８に格納する処理を繰り返し、第１の所定回数分の合焦情報の統計演算偏差値σが所定値以下のある程度信頼性の高い合焦情報ΔＤｒｅｆを得るまで合焦演算を続け、再び、合焦情報ΔＤｒｅｆを得てから、合焦トリガー信号１０９の有無を判定する。
【００３５】
やがて合焦動作スイッチ１２３を介して合焦トリガー信号１０９を合焦制御回路１１９が検知すると、最新の合焦情報ΔＤｒｅｆを合焦演算回路１１７と合焦情報記憶回路１１８から取り出し、ＥＥＰＲＯＭ等からなるフォーカスバック補正情報や光学系レンズの倒れ補正情報や焦点距離情報等の合焦補正情報１０７と、フォーカスエンコーダ１１２のレンズ位置情報と、ズームレンズ１０３の位置情報に基づいて、目標フォーカスレンズ移動位置を算出する。
【００３６】
そして、合焦制御回路１１９は駆動回路１１５にモータ１の駆動信号を出力し、フォーカスレンズ１０２を投射画像が合焦する位置まで素早く駆動させる。（図４のＴ４０７タイミング）
なお、本実施例では、一旦信頼性の有する合焦情報が得られると、次の焦点検出及び合焦演算を開始するまで休止期間を設けたが、休止期間を設けずに電源オンされてから、電源がオフされるまで連続して焦点検出による測距位相差情報から合焦演算をして、より精度を高めながら逐次合焦情報の補正更新を実行してもよい。
【００３７】
また、装置の他の操作スイッチ、例えば画質調整メニュースイッチや台形歪補正スイッチ等の動作とは無関係に合焦情報の更新を実行することで、投影面の明るさや輝度変化等のノイズ成分も排除した合焦情報を得ることが可能である。
【００３８】
このように本実施例では、電源投入後から即時、投射レンズ光学系の合焦演算を繰り返し実行し、合焦動作スイッチ１２３が操作される前においても、第１の所定回数演算された第１の合焦情報から、第２の合焦情報ΔＤｒｅｆと、該第２の合焦情報ΔＤｒｅｆを評価するための第３の合焦情報（偏差値σ）とを求め、該第３の合焦情報が所定評価レベル以下の場合に、第２の合焦情報ΔＤｒｅｆを得るように、常に合焦情報の精度を向上させるよう演算を続けている。
【００３９】
よって、合焦動作スイッチ１２３が操作された時には、（最新の）第２の合焦情報ΔＤｒｅｆに基づいて即座に合焦動作（フォーカスレンズ駆動）が可能となるので、高速かつ正確な合焦動作（ＡＦ）が可能な画像投射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の画像投射装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の焦点検出回路の原理説明図である。
【図３】本発明の画像投射装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の画像投射装置の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の画像投射装置の全体構成図を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０２    フォーカスレンズ
１１１    ＣＰＵ
１１６    焦点検出回路
１２３    合焦動作スイッチ
【図１】
2006003426.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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