(57)【要約】【課題】プロジェクタのオートフォーカスにおいて、低スペックなカメラで、高精度なオートフォーカスを実現する。【解決手段】投写部１０は、投影面２００にフォーカスレンズ１３を介して画像を投写する。レンズ駆動部２０は、フォーカスレンズ１３の位置を移動させる。撮像部３０は、投影面２００に投影された画像を撮像する。制御部４０は、複数のレンズ位置にて撮像部３０によりそれぞれ撮像された複数の画像の鮮明度をもとに、フォーカスレンズ１３の位置を決定する。制御部４０は、各レンズ位置にて、時間的または空間的に分割された複数の画像を投写部１０に投写させ、かつ撮像部３０により撮像された複数の画像を合成することにより、固体撮像素子３１の画素数で撮像可能な画像より高解像度な画像を生成する。【選択図】図１
2011059416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影面にレンズを介して画像を投写する投写部と、
前記レンズの位置を移動させるレンズ駆動部と、
前記投影面に投影された前記画像を撮像する撮像部と、
複数のレンズ位置にて前記撮像部によりそれぞれ撮像された複数の画像の鮮明度をもとに、前記レンズの位置を決定する制御部と、を備え、
前記制御部は、各レンズ位置にて、時間的または空間的に分割された複数の画像を前記投写部に投写させ、かつ前記撮像部により撮像された前記複数の画像を合成することにより、前記撮像部に搭載される固体撮像素子の画素数で撮像可能な画像より高解像度な画像を生成することを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、各レンズ位置にて、一枚の基準画像、および当該基準画像から前記固体撮像素子の画素ピッチの１／ｎ（ｎは自然数）の距離ずつ、同一方向上にずらされた（ｎ−１）枚のずれ画像を時分割に、前記投写部に投写させることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、各レンズ位置にて、一枚の基準部分画像、および当該基準部分画像から前記固体撮像素子の画素ピッチの１／ｎ（ｎは自然数）の距離ずつ、同一方向上にずらされた（ｎ−１）枚のずれ部分画像を一画面に結合して、前記投写部に投写させることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記一画面は、主走査方向にｎ個の領域に分割され、
前記ｎ個の領域のそれぞれには、前記基準部分画像および前記（ｎ−１）枚のずれ部分画像のそれぞれが割り当てられることを特徴とする請求項３に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記固体撮像素子の主走査方向の画素数の、１／ｎに対応した数の記憶領域を持つラインメモリを用いて、ライン単位で前記基準部分画像および前記（ｎ−１）枚のずれ部分画像を合成することを特徴とする請求項４に記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートフォーカス機能を搭載した投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オートフォーカス機能を搭載した投写型映像表示装置（以下適宜、プロジェクタと表記する）が実用化されている。たとえば、プロジェクタ本体に測距センサ（たとえば、一対のラインセンサで構成される）を搭載し、プロジェクタ本体とスクリーンとの距離を測定することにより、ピントを合わせる手法が実用化されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、プロジェクタ本体にカメラを搭載し、複数のレンズ位置でそれぞれ撮像された画像のコントラストを算出し、コントラストが最大となるレンズ位置を検出することにより、ピントを合わせる手法も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この手法は、プロジェクタ本体とスクリーンとの距離が大きく離れていても、対応することができる。上記測距センサを用いる手法では、プロジェクタ本体とスクリーンとの距離が、所定の範囲を超えて離れてしまうと対応できなくなる。その場合、ユーザの目視により手動でフォーカスを調整する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７１７６０号公報
【特許文献２】特開２００６−２８５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したカメラを用いる手法では、プロジェクタ本体に搭載されるカメラの解像度が、投影画像の解像度以上であることが望まれる。投影画像の解像度に対して、カメラの解像度が低い場合、オートフォーカス精度が十分に担保されない可能性がある。
【０００６】
ところで、プロジェクタの表示可能解像度は年々増加しており、ＸＧＡを超える、ＷＸＧＡやＵＸＧＡの画面を表示可能な機種も普及してきている。このような状況下で、上述したカメラを用いたオートフォーカス機能を実現しようとする場合、高解像度なカメラを搭載する必要がある。
【０００７】
高解像度のカメラはコストが高く、オートフォーカス用カメラに高スペックなものを用いることは、製品全体のコストを押し上げることになる。このことが、カメラを用いたオートフォーカス機能の実用化が、測距センサを用いたものより、遅れている大きな要因となっている。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、プロジェクタのオートフォーカスにおいて、低スペックなカメラで、高精度なオートフォーカスを実現することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様の投写型映像表示装置は、投影面にレンズを介して画像を投写する投写部と、レンズの位置を移動させるレンズ駆動部と、投影面に投影された画像を撮像する撮像部と、複数のレンズ位置にて撮像部によりそれぞれ撮像された複数の画像の鮮明度をもとに、レンズの位置を決定する制御部と、を備える。制御部は、各レンズ位置にて、時間的または空間的に分割された複数の画像を投写部に投写させ、かつ撮像部により撮像された複数の画像を合成することにより、撮像部に搭載される固体撮像素子の画素数で撮像可能な画像より高解像度な画像を生成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プロジェクタのオートフォーカスにおいて、低スペックなカメラで、高精度なオートフォーカスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図２】フォーカスレンズの合焦位置の決定処理について説明するための図である。
【図３】投影面に投影されるパターン画像の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の動作例１を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の動作例２−１を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の動作例２−２を説明するための図である。
【図７】エリア設定部とＨＰＦとの間に設けられるメモリ部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、実施の形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。投写型映像表示装置１００は、投写部１０、レンズ駆動部２０、撮像部３０および制御部４０を備える。
【００１３】
投写部１０は、スクリーンなどの投影面２００に画像を投写する。オートフォーカス時には、所定のパターン画像を投写する。投写部１０は、光源１１、光変調部１２およびフォーカスレンズ１３を含む。光源１１には、フィラメント型の電極構造を有するハロゲンランプ、アーク放電を発生させる電極構造を有するメタルハライドランプ、キセノンショートアークランプ、高圧型の水銀ランプ、ＬＥＤランプなどを採用することができる。
【００１４】
光変調部１２は、制御部４０（より具体的には、後述する画像信号設定部４６）から設定される画像信号に応じて、光源１１から入射される光を変調する。たとえば、光変調部１２にはＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を採用することができる。ＤＭＤは、画素数に対応した複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの向きが各画素信号に応じて制御されることにより、所望の画像を形成する。
【００１５】
フォーカスレンズ１３は、光変調部１２から入射される光の焦点位置を調整する。フォーカスレンズ１３は、レンズ駆動部２０によりそのレンズ位置が光軸上で移動される。
【００１６】
レンズ駆動部２０は、制御部４０（より具体的には、後述する駆動信号設定部４８）から設定される駆動信号に応じて、フォーカスレンズ１３の位置を移動させる。レンズ駆動部２０には、ステッピングモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、ピエゾ素子などを採用することができる。
【００１７】
撮像部３０は、投影面２００に投影された画像を撮像する。オートフォーカス時には上記パターン画像を撮像する。撮像部３０は、固体撮像素子３１および信号処理回路３２を含む。固体撮像素子３１には、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどを採用することができる。本実施の形態では、上記パターン画像の解像度より、低解像度の固体撮像素子３１が用いられる。信号処理回路３２は、固体撮像素子３１から出力される信号に対して、Ａ／Ｄ変換などの各種信号処理を施し、制御部４０に出力する。
【００１８】
制御部４０は、複数のレンズ位置にて撮像部３０によりそれぞれ撮像された複数のパターン画像の鮮明度をもとに、フォーカスレンズ１３の位置を決定する。より具体的には、制御部４０は、各レンズ位置にて、時間的または空間的に分割された複数のパターン画像を投写部１０により投影面２００に投写させる。それとともに、撮像部３０は、各レンズ位置にて、撮像部３０により撮像された複数のパターン画像を合成することにより、固体撮像素子３１の画素数で撮像可能な画像より高解像度な画像を生成する。
【００１９】
以下、より具体的に説明する。制御部４０は、画像処理部４１、画像メモリ４５、画像信号設定部４６、フォーカス調整部４７および駆動信号設定部４８を備える。画像処理部４１は、エリア設定部４２、ＨＰＦ４３および積算部４４を含む。
【００２０】
制御部４０の構成は、ハードウェア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２１】
画像処理部４１は、撮像部３０から供給される画像信号を処理する。以下、より具体的に説明する。エリア設定部４２は、投影面２００を写した画像のうち、上記パターン画像が写っているエリアの画像信号を抽出して、その抽出した画像信号をＨＰＦ４３に渡す。ＨＰＦ４３は、上記エリアの画像信号の高周波成分を抽出して、その抽出した高周波成分を積算部４４に渡す。積算部４４は、上記エリアの画像ごとに、高周波成分を積算して、その積算値をフォーカス調整部４７に渡す。
【００２２】
画像メモリ４５は、投影面２００に投写すべき画像データを保持する。当該画像データは、図示しない外部インタフェースを介して、ＰＣなどから供給される。本実施の形態では、オートフォーカス時に投写されるパターン画像も保持する。画像信号設定部４６は、画像メモリ４５に保持される画像データにもとづく画像信号を光変調部１２に設定する。
【００２３】
フォーカス調整部４７は、オートフォーカス時に、画像信号設定部４６にパターン画像の信号を光変調部１２に設定させることにより、投影面２００に当該パターン画像を投影させる。それとともに、フォーカス調整部４７は、フォーカスレンズ１３を所定のステップ幅で順次、移動させるための制御信号を駆動信号設定部４８に供給する。なお、この一ステップの移動ごとに、画像処理部４１により上記積算値が算出される。フォーカス調整部４７は、積算部４４から渡される複数の積算値のうち、最大値をとるフォーカスレンズ１３の位置を、合焦位置に決定する。
【００２４】
図２は、フォーカスレンズ１３の合焦位置の決定処理について説明するための図である。オートフォーカス機能が有効化されると、フォーカス調整部４７は、画像信号設定部４６にパターン画像の投写を指示するとともに、フォーカスレンズ１３をニア側からファー側へまたはファー側からニア側へ、所定のステップ幅で順次、移動させるための制御信号を駆動信号設定部４８に設定する。画像信号設定部４６は、パターン画像の信号を光変調部１２に設定し、駆動信号設定部４８は、上記制御信号に応じた駆動信号をレンズ駆動部２０に設定する。
【００２５】
画像処理部４１は、フォーカスレンズ１３の各レンズ位置において撮像されたパターン画像のシャープネス（上記積算値を用いることができる）を算出する。このシャープネスは、フォーカスレンズ１３が合焦位置に近づくにつれ、上昇する。その上昇がピークをうち、下降に転換したとき、フォーカス調整部４７は、その一つ前のレンズ位置を合焦位置に決定する。
【００２６】
なお、上述したオートフォーカス機能が有効化される条件としては、投写型映像表示装置１００の電源投入、ユーザ操作、定期的な自動発動などが該当する。
【００２７】
図３は、投影面に投影されるパターン画像の一例を示す図である。投影面２００に投影されるパターン画像ＰＩは、模様、文字列などで形成される。パターン画像ＰＩ内の一マスが一画素に対応する。図３では、各画素の内容が分かりやすいように、パターン画像ＰＩをアルファベットの羅列で形成した例を描いている。以下、このパターン画像ＰＩを用いて、本実施の形態に係る投写型映像表示装置１００の動作例について説明する。
【００２８】
図４は、本発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置１００の動作例１を説明するための図である。動作例１では、各レンズ位置にて複数のパターン画像を時分割に表示させる。より具体的には、制御部４０は、各レンズ位置にて、基準パターン画像ＰＩｓ、および当該基準パターン画像ＰＩｓから固体撮像素子３１の画素ピッチＷの１／ｎ（ｎは自然数）の距離ずつ、同一方向上にずらされたｎ枚のずれパターン画像ＰＩｍを時分割に、投写部１０に投写させる。
【００２９】
図４では、固体撮像素子３１の画素数が、パターン画像ＰＩの画素数の１／４の例を描いている。すなわち、固体撮像素子３１の水平方向の画素数が、パターン画像ＰＩの水平方向の画素数の１／２で、固体撮像素子３１の垂直方向の画素数が、パターン画像ＰＩの垂直方向の画素数の１／２の例を描いている。画素数を増大させるべき方向の、固体撮像素子３１とパターン画像ＰＩとの画素数の比（以下、拡大比と表記する）が１：２の場合、ｎ＝２となる。
【００３０】
ｎ＝２では、制御部４０は、各レンズ位置にて、一枚の基準パターン画像ＰＩｓ、および当該基準パターン画像ＰＩｓから固体撮像素子３１の画素ピッチＷの１／２の分、水平方向または垂直方向にずらされた一枚のずれパターン画像ＰＩｍを時分割に、投写部１０に投写させる。図４では、Ｔ＝ｔ１で基準パターン画像ＰＩｓを投影面２００に投写させ、Ｔ＝ｔ２で、上記ずれパターン画像ＰＩｍを投写させる。
【００３１】
なお、実際には固体撮像素子３１の一画素の大きさと、パターン画像ＰＩの一画素の大きさは一致しない。そこで、オートフォーカス処理が開始されると、イニシャル処理として、固体撮像素子３１の画素ピッチと、パターン画像ＰＩの画素ピッチとの比（以下、画素比と表記する）を算出する。
【００３２】
たとえば、画像処理部４１は、撮像されたパターン画像ＰＩの水平方向の長さを特定し、フォーカス調整部４７は、その長さ、固体撮像素子３１の水平方向の長さ、パターン画像ＰＩの水平方向の画素数、固体撮像素子３１の水平方向の画素数、投写部１０に搭載される図示しない投写レンズの画角、および固体撮像素子３１に搭載される図示しない集光レンズの画角をもとに、固体撮像素子３１の水平方向の画素ピッチと、パターン画像ＰＩの水平方向の画素ピッチとの画素比を算出することができる。垂直方向についても同様である。なお、水平方向にしか解像度を増加させない場合、垂直方向については算出する必要はない。
【００３３】
図４にて、上記ずれパターン画像ＰＩｍを生成するには、基準パターン画像ＰＩｓを、上記画素比で正規化後の画素ピッチの１／２の分、水平方向にシフトすることにより生成することができる。画像信号設定部４６は、フォーカス調整部４７の指示にしたがい、当該ずれパターン画像ＰＩｍを生成し、当該基準パターン画像ＰＩｓの信号と、当該ずれパターン画像ＰＩｍの信号とを時分割に、光変調部１２に設定する。
【００３４】
撮像部３０は、Ｔ＝ｔ１およびＴ＝ｔ２でそれぞれ投影面２００に投影された、上記基準パターン画像ＰＩｓおよび上記ずれパターン画像ＰＩｍを撮像する。Ｔ＝ｔ１では、上記基準パターン画像ＰＩｓに含まれる文字列のうち、固体撮像素子３１で「ａ」、「ｃ」、「ｅ」、「ｇ」、「ｉ」、「ｕ」、「ｗ」、「ｙ」が撮像される。Ｔ＝ｔ２では、固体撮像素子３１で「ｂ」、「ｄ」、「ｆ」、「ｈ」、「ｊ」、「ｖ」、「ｘ」、「ｚ」が撮像される。
【００３５】
図４では、固体撮像素子３１の水平方向および垂直方向の画素数が、パターン画像ＰＩの水平方向および垂直方向の画素数のそれぞれ１／２であるため、Ｔ＝ｔ１およびＴ＝ｔ２のそれぞれで、水平方向および垂直方向に一文字飛ばしで撮像される。
【００３６】
画像処理部４１は、Ｔ＝ｔ１で撮像された上記基準パターン画像ＰＩｓと、Ｔ＝ｔ２で撮像された上記ずれパターン画像ＰＩｍとを空間的に合成し、合成画像ＣＩを生成する。合成画像ＣＩでは、基準パターン画像ＰＩｓの水平方向の文字列がすべて含まれる。すなわち、固体撮像素子３１の画素数に対して、水平方向に２倍の解像度を持つ画像が得られる。
【００３７】
なお、垂直方向にも同様に処理することにより、基準パターン画像ＰＩｓの垂直方向の文字列がすべて含まれる合成画像を生成することも可能である。
【００３８】
図５は、本発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の動作例２−１を説明するための図である。動作例２−１および後述する動作例２−２では、各レンズ位置にて、空間分割された複数のパターン画像を表示させる。より具体的には、制御部４０は、各レンズ位置にて、一枚の基準パターン部分画像Ｉｐｓ、および当該基準パターン部分画像Ｉｐｓから固体撮像素子３１の画素ピッチＷの１／ｎ（ｎは自然数）の距離ずつ、同一方向上にずらされた（ｎ−１）枚のずれパターン部分画像Ｉｐｍを一画面に結合して、投写部１０に投写させる。
【００３９】
その一画面は、主走査方向にｎ個の領域に分割されてもよい。その場合、ｎ個の領域のそれぞれには、一枚の基準パターン部分画像Ｉｐｓおよび（ｎ−１）枚のずれパターン部分画像Ｉｐｍのそれぞれが割り当てられる。なお、分割パターンは、このパターンに限るものではなく、副走査方向にｎ個の領域に分割されてもよいし、十字に四分割されてもよい。
【００４０】
動作例２−１では、動作例１と同様に、固体撮像素子３１の画素数が、パターン画像ＰＩの画素数の１／４の例を描いている。上記拡大比も１：２であり、ｎ＝２となる。
【００４１】
ｎ＝２では、上記基準パターン画像ＰＩが水平方向または垂直方向に二分割される。ここでは、水平方向に二分割される。その一方の部分画像が水平方向に二つ並べられて、新たなパターン画像ＰＩが生成される。その二つの部分画像（ここでは、基準パターン部分画像Ｉｐｓおよびずれパターン画像Ｉｐｍ）のうち、一方の部分画像が、固体撮像素子３１の画素ピッチＷの１／２の分、水平方向にずらされて配置される。
【００４２】
図５では、太線で囲われた非網点の領域が基準パターン部分画像Ｉｐｓを示し、太線で囲われた網点の領域が、ずれパターン部分画像Ｉｐｍを示す。本来、部分画像の水平画素数は偶数であるべきであるが、ここでは部分画像の水平画素数を奇数に設定している。これにより、ずれパターン部分画像Ｉｐｍは、本来の位置（図５では点線で描いている）より、固体撮像素子３１の画素ピッチＷの１／２の分、水平方向にずらされて配置される。ここで、当該本来の位置とは、固体撮像素子３１の画素列が水平方向に二等分された場合の、右半分に対応する位置を指す。
【００４３】
画像信号設定部４６は、フォーカス調整部４７の指示にしたがい、上記基準パターン部分画像Ｉｐｓおよび上記ずれパターン部分画像Ｉｐｍを空間的に合成したパターン画像ＰＩの信号を、光変調部１２に設定する。
【００４４】
撮像部３０は、投影面２００に投影された、上記基準パターン部分画像Ｉｐｓおよび上記ずれパターン部分画像Ｉｐｍが空間的に合成されたパターン画像ＰＩを撮像する。当該パターン画像ＰＩに含まれる文字列のうち、固体撮像素子３１の左側半分で「ａ」、「ｃ」、「ｅ」、「ｇ」、「ｕ」、「ｗ」、「ｙ」が撮像され、その右側半分で「ｂ」、「ｄ」、「ｆ」、「ｖ」、「ｘ」、「ｚ」が撮像される。
【００４５】
図４では、固体撮像素子３１の水平方向および垂直方向の画素数が、パターン画像ＰＩの水平方向および垂直方向の画素数のそれぞれ１／２であるため、固体撮像素子３１の左側半分と、右側半分とでそれぞれ、水平方向および垂直方向に一文字飛ばしで撮像される。
【００４６】
画像処理部４１は、固体撮像素子３１の左側半分で撮像された上記基準パターン部分画像Ｉｐｓと、その右側半分で撮像された上記ずれパターン部分画像Ｉｐｍとを空間的に合成し、合成画像ＣＩを生成する。合成画像ＣＩは、固体撮像素子３１で撮像された画像サイズに対して、水平方向に半分のサイズとなるが、基準パターン部分画像Ｉｐｓの水平方向の文字列がすべて含まれる。すなわち、固体撮像素子３１の画素数に対して、水平方向に２倍の解像度を持つ部分画像が得られる。
【００４７】
なお、垂直方向にも同様に処理することにより、基準パターン部分画像Ｉｐｓの垂直方向の文字列がすべて含まれる合成画像を生成することも可能である。
【００４８】
図６は、本発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の動作例２−２を説明するための図である。動作例２−２では、固体撮像素子３１の画素数が、パターン画像ＰＩの画素数の１／９の例を描いている。すなわち、固体撮像素子３１の水平方向の画素数が、パターン画像ＰＩの水平方向の画素数の１／３で、固体撮像素子３１の垂直方向の画素数が、パターン画像ＰＩの垂直方向の画素数の１／３の例を描いている。上記拡大比は１：３であり、ｎ＝３となる。
【００４９】
ｎ＝３では、上記基準パターン画像ＰＩｓが水平方向または垂直方向に三分割される。ここでは、水平方向に三分割される。そのうちの一つの部分画像が水平方向に三つ並べられて、新たなパターン画像ＰＩが生成される。その三つの部分画像（ここでは、基準パターン部分画像Ｉｐｓ、第１ずれパターン画像Ｉｐｍ１および第２ずれパターン画像Ｉｐｍ２）のうち、一つの部分画像が、本来の位置から、固体撮像素子３１の画素ピッチＷの１／３の距離、水平方向にずらされて配置される。別の一つの部分画像が、本来の位置から、固体撮像素子３１の画素ピッチＷの２／３の距離、水平方向にずらされて配置される。
【００５０】
図６では、太線で囲われたノーマルの領域が基準パターン部分画像Ｉｐｓを示し、太線で囲われた網点の領域が第１ずれパターン部分画像Ｉｐｍ１を示し、太線で囲われた斜線の領域が第２ずれパターン部分画像Ｉｐｍ２を示す。上記基準パターン画像ＰＩｓの水平方向の画素数を三等分した画素数より、各部分画像の水平方向の画素数を少なく設定している。これにより、第１ずれパターン部分画像Ｉｐｍ１および第２ずれパターン部分画像Ｉｐｍ２を、それぞれの本来の位置（図６ではそれぞれ点線で描いている）より、固体撮像素子３１の画素ピッチＷの１／３の分、および当該画素ピッチＷの２／３の分、それぞれ水平方向にずらして配置している。ここで、当該本来の位置とは、固体撮像素子３１の画素列が水平方向に三等分された場合の、中央領域に対応する位置および右側領域に対応する位置をそれぞれ指す。なお、画素数は整数であるため、図６では、右側領域が、左側領域および中央領域より小さくなっている。
【００５１】
画像信号設定部４６は、フォーカス調整部４７の指示にしたがい、上記基準パターン部分画像Ｉｐｓ、上記第１ずれパターン部分画像Ｉｐｍ１および上記第２ずれパターン部分画像Ｉｐｍ２を空間的に合成したパターン画像ＰＩの信号を、光変調部１２に設定する。
【００５２】
撮像部３０は、投影面２００に投影された、上記基準パターン部分画像Ｉｐｓ、上記第１ずれパターン部分画像Ｉｐｍ１および上記第２ずれパターン部分画像Ｉｐｍ２が空間的に合成されたパターン画像ＰＩを撮像する。当該パターン画像ＰＩに含まれる文字列のうち、固体撮像素子３１の左側領域で「ａ」、「ｄ」が撮像され、その中央領域で「ｂ」、「ｅ」が撮像され、その右側領域で「ｃ」が撮像される。
【００５３】
図６では、固体撮像素子３１の水平方向および垂直方向の画素数が、パターン画像ＰＩの水平方向および垂直方向の画素数のそれぞれ１／３であるため、固体撮像素子３１の左側領域、中央領域、右側領域とでそれぞれ、水平方向および垂直方向に二文字飛ばしで撮像される。
【００５４】
画像処理部４１は、固体撮像素子３１の左側領域で撮像された上記基準パターン部分画像Ｉｐｓと、その中央領域で撮像された上記第１ずれパターン部分画像Ｉｐｍ１と、その右側領域で撮像された上記第２ずれパターン部分画像Ｉｐｍ２とを空間的に合成し、合成画像ＣＩを生成する。合成画像ＣＩは、固体撮像素子３１で撮像された画像サイズに対して、水平方向に１／３のサイズとなるが、基準パターン部分画像Ｉｐｓの水平方向の文字列がすべて含まれる。すなわち、固体撮像素子３１の画素数に対して、水平方向に３倍の解像度を持つ部分画像が得られる。
【００５５】
なお、垂直方向にも同様に処理することにより、基準パターン部分画像Ｉｐｓの垂直方向の文字列がすべて含まれる合成画像を生成することも可能である。
【００５６】
以上説明したように本発明の実施の形態によれば、各レンズ位置にて、時間的または空間的に分割された複数のパターン画像を投写部１０に投写させ、かつ撮像部３０により撮像された当該複数のパターン画像を合成することにより、固体撮像素子３１の画素数で撮像可能な画像より高解像度な画像を生成することができる。したがって、固体撮像素子３１が低スペックであっても、高精度なオートフォーカスを実現することができる。よって、プロジェクタ全体のコストの増大を抑制しつつ、高精度なオートフォーカス機能をプロジェクタに搭載することができる。
【００５７】
動作例１に示したように、時分割に複数のパターン画像を投写する場合、画像処理部４１により生成される合成画像ＣＩのサイズを、通常のサイズにすることができ、各画像のシャープネスの算出精度の低下を抑制することができる。
【００５８】
一方、動作例２に示したように、空間分割で複数のパターン画像を投写する場合、画像処理部４１により生成される合成画像ＣＩのサイズが、通常のサイズより小さくなる。ただし、当該複数のパターン画像の合成用のメモリを小さくすることができる。以下、この点についてより具体的に説明する。
【００５９】
図７は、エリア設定部４２とＨＰＦ４３との間に設けられるメモリ部の構成例を示す図である。図１では、簡略化するため、エリア設定部４２とＨＰＦ４３との間にメモリ部を描かなかったが、上記合成画像Ｃ１を生成するには、実際には複数のパターン画像のそれぞれを形成する画素データの順番を組みかえる必要がある。
【００６０】
当該メモリ部は、第１セレクタ４２１、ラインメモリ４２２および第２セレクタ４２３を備える。動作例２にて、投影面２００に投影されるパターン画像ＰＩが、固体撮像素子３１の主走査方向に分割されている場合、ラインメモリ４２２は、固体撮像素子３１の主走査方向の一ライン分の画素数を記憶する領域を備えていればよい。限界的には、固体撮像素子３１の主走査方向の一ライン分の画素数の、１／ｎに対応または一致した数の記憶領域を持っていればよい。
【００６１】
図５に示した動作例２−１では、ラインメモリ４２２は、四つの記憶領域を持っていればよい。第１セレクタ４２１は、固体撮像素子３１で撮像された画像の各ラインの、左半分の画素データをラインメモリ４２２に記憶する。その左半分の画素データが入力されてくると、第１セレクタ４２１は、その画素データを第２セレクタ４２３に出力し、第２セレクタ４２３は、ラインメモリ４２２に記憶された画素データと、第１セレクタ４２１から入力される画素データとを交互に出力する。この処理を、すべてのラインについて実行することにより、固体撮像素子３１で撮像された画像の左側半分と、右側半分とを空間的に合成することができる。
【００６２】
同様に、図６に示した動作例２−２では、ラインメモリ４２２は、二つの記憶領域を持っていればよい。このように、制御部４０は、ラインメモリ４２２を用いて、ライン単位で一枚の基準パターン部分画像Ｉｐｓおよび（ｎ−１）枚のずれパターン部分画像Ｉｐｍを合成することができる。この点、動作例１では、固体撮像素子３１で撮像された画像を形成する画素データをすべて記憶可能なメモリ部を設ける必要がある。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６４】
なお、プロジェクタのオートフォーカスでは、カメラのオートフォーカスと異なり、オートフォーカス用に撮像される画像が、パターン画像に限られる。また、プロジェクタと投影面との距離も、一定の範囲に限られる。したがって、撮像された画像の全領域を使用しなくても、比較的高精度なシャープネスを得ることができる。したがって、撮像された画像の一部の領域を使用して、その画像のシャープネスを算出してもよい。たとえば、撮像された画像の半分のラインの画素データを基礎に、その画像のシャープネスを算出してもよいし、その画像の数ラインの画素データを基礎に、算出してもよい。なお、この観点から、動作例２で示した合成画像ＣＩを基礎としても、オートフォーカス精度を確保することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  投写部、  １１  光源、  １２  光変調部、  １３  フォーカスレンズ、  ２０  レンズ駆動部、  ３０  撮像部、  ３１  固体撮像素子、  ３２  信号処理回路、  ４０  制御部、  ４１  画像処理部、  ４２  エリア設定部、  ４３  ＨＰＦ、  ４４  積算部、  ４５  画像メモリ、  ４６  画像信号設定部、  ４７  フォーカス調整部、  ４８  駆動信号設定部、  １００  投写型映像表示装置、  ２００  投影面。
【図１】
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【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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