(57)【要約】【課題】製品個体ごとに校正を行わなくても投影レンズの適切な焦点調整を行うことが可能な焦点調整機構を提供すること。【解決手段】焦点調整機構は、投影面に所定の映像を投影するための投影レンズを介して、濃淡の差異がある濃部および淡部が交互に配列される画像パターンを投影面に投影させるとともに投影面上で濃部と淡部との配列方向へ画像パターンを走査させる映像発生機構５および映像発生部１３と、投影面で反射される画像パターンの反射光の一部を受光する受光素子１０と、受光素子１０で受光される反射光のコントラストに基づいて、投影レンズの焦点を調整する焦点調整部１４とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影面に所定の映像を投影するための投影レンズを介して、濃淡の差異がある濃部および淡部が交互に配列される画像パターンを前記投影面に投影させるとともに前記投影面上で前記濃部と前記淡部との配列方向へ前記画像パターンを走査させる画像生成手段と、前記投影面で反射される前記画像パターンの反射光の一部を受光する受光手段と、前記受光手段で受光される前記反射光のコントラストに基づいて、前記投影レンズの焦点を調整する焦点調整手段とを備えることを特徴とする焦点調整機構。
【請求項２】
前記受光手段は、単一の受光面を有することを特徴とする請求項１記載の焦点調整機構。
【請求項３】
前記投影レンズをその光軸方向へ駆動するレンズ駆動機構を備え、
前記焦点調整手段は、前記レンズ駆動機構を駆動して、前記投影レンズの焦点を調整することを特徴とする請求項１または２記載の焦点調整機構。
【請求項４】
前記濃部は、黒色からなる黒色部であり、前記淡部は、白色からなる白色部であり、
前記画像パターンは、白黒の縞模様であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の焦点調整機構。
【請求項５】
前記画像パターンの走査方向における前記白色部の幅と前記黒色部の幅とが略等しいことを特徴とする請求項４記載の焦点調整機構。
【請求項６】
前記投影面と前記受光手段との間に配置されるセンサレンズを備え、
前記センサレンズの、前記画像パターンの走査方向に略直交する方向の集光性能は、前記センサレンズの、前記画像パターンの走査方向の集光性能よりも高いことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の焦点調整機構。
【請求項７】
前記センサレンズは、シリンドリカルレンズまたはアナモフィックレンズであることを特徴とする請求項６記載の焦点調整機構。
【請求項８】
前記投影面は、鉛直面と略平行に配置され、
前記投影面における前記画像パターンの走査方向は、略鉛直方向または略水平方向であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の焦点調整機構。
【請求項９】
前記画像生成手段は、可視光線を発生させる可視光発生源を備え、
前記画像パターンは、可視光線で生成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の焦点調整機構。
【請求項１０】
前記画像生成手段は、不可視光線を発生させる不可視光発生源を備え、
前記画像パターンは、不可視光線で生成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の焦点調整機構。
【請求項１１】
前記焦点調整手段は、前記受光手段で受光される前記反射光のコントラストを評価するための評価値と、前記光軸方向における前記投影レンズの位置との関係を示す評価関数の極大値または極小値を算出し、前記評価関数が極大値または極小値となる位置に前記投影レンズを移動させて、前記投影レンズの焦点合わせを行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の焦点調整機構。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の焦点調整機構と、前記投影レンズと、照明光を発生させる光源と、前記光源からの照明光を変調する光変調素子とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１３】
電源投入後の初期設定時に、前記投影レンズの焦点調整が行われることを特徴とする請求項１２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、投影レンズの焦点を調整する焦点調整機構およびこの焦点調整機構を備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投影レンズの焦点調整を行うための焦点調整機構を備えるプロジェクタが知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。特許文献１および２に記載のプロジェクタでは、焦点調整を行う際に、所定の方向へ走査される焦点調整用の画像パターンを投影レンズからスクリーンに投射し、スクリーンで反射された反射光を受光センサで受光している。また、このプロジェクタでは、受光センサは、焦点調整用の画像パターンの走査方向において受光センサの光軸と投射光軸とが平行になるように配置されており、受光センサの出力結果に基づいて三角法によって投影レンズからスクリーンまでの距離が算出され、この距離に基づいて投影レンズの焦点調整が行われている。
【０００３】
なお、特許文献１に記載のプロジェクタでは、受光センサとして、ラインセンサ等が使用されており、特許文献２に記載のプロジェクタでは、受光センサとして、単一セルのフォトダイオードが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８４３５９号公報
【特許文献２】特開２００５−２４９９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、特許文献１および２に記載のプロジェクタでは、三角法によって投影レンズからスクリーンまでの距離が算出され、この距離に基づいて投影レンズの焦点調整が行われているため、投影レンズの製造誤差や収差のばらつき、あるいは、受光センサの光軸と投射光軸との距離のばらつき等の影響で、製品個体ごとに校正を行わないと、投影レンズの適切な焦点調整を行うことは困難である。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、製品個体ごとに校正を行わなくても投影レンズの適切な焦点調整を行うことが可能な焦点調整機構およびこの焦点調整機構を備える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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の焦点調整機構は、投影面に所定の映像を投影するための投影レンズを介して、濃淡の差異がある濃部および淡部が交互に配列される画像パターンを投影面に投影させるとともに投影面上で濃部と淡部との配列方向へ画像パターンを走査させる画像生成手段と、投影面で反射される画像パターンの反射光の一部を受光する受光手段と、受光手段で受光される反射光のコントラストに基づいて、投影レンズの焦点を調整する焦点調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の焦点調整機構では、画像生成手段は、濃淡の差異がある濃部および淡部が交互に配列される画像パターンを投影面上で濃部と淡部との配列方向へ走査させ、焦点調整手段は、受光手段で受光される画像パターンの反射光のコントラストに基づいて、投影レンズの焦点を調整している。そのため、本発明では、製品個体ごとに校正を行わなくても、受光手段で受光される画像パターンの反射光のコントラストに基づいて、投影レンズの適切な焦点調整を行うことが可能になる。
【０００９】
本発明において、受光手段は、単一の受光面を有することが好ましい。このように構成すると、受光手段の構成を簡素化して、受光手段を小型化することが可能になる。また、受光手段のコストを低減することが可能になる。したがって、焦点調整機構の小型化および低コスト化が可能になる。
【００１０】
本発明において、焦点調整機構は、たとえば、投影レンズをその光軸方向へ駆動するレンズ駆動機構を備え、焦点調整手段は、レンズ駆動機構を駆動して、投影レンズの焦点を調整する。
【００１１】
本発明において、濃部は、黒色からなる黒色部であり、淡部は、白色からなる白色部であり、画像パターンは、白黒の縞模様であることが好ましい。このように構成すると、投影面に投影される画像パターンのコントラスト比が高くなり、受光手段で受光される画像パターンの反射光のコントラストに基づいて、投影レンズのより適切な焦点調整を行うことが可能になる。また、この場合には、画像パターンの走査方向における白色部の幅と黒色部の幅とが略等しいことが好ましい。このように構成すると、受光手段の出力が略一定の周期で変動するようになるため、焦点調整手段における受光手段の受光結果の処理が容易になる。
【００１２】
本発明において、焦点調整機構は、投影面と受光手段との間に配置されるセンサレンズを備え、センサレンズの、画像パターンの走査方向に略直交する方向の集光性能は、センサレンズの、画像パターンの走査方向の集光性能よりも高いことが好ましい。このように構成すると、受光手段で受光される、画像パターンの反射光以外の光の影響を低減することが可能になり、焦点調整手段は、受光手段で受光される反射光のコントラストをより適切に評価することが可能になる。また、この場合には、センサレンズは、たとえば、シリンドリカルレンズまたはアナモフィックレンズである。
【００１３】
本発明において、たとえば、投影面は、鉛直面と略平行に配置され、投影面における画像パターンの走査方向は、略鉛直方向または略水平方向である。
【００１４】
本発明において、画像生成手段は、たとえば、可視光線を発生させる可視光発生源を備え、画像パターンは、可視光線で生成されている。この場合には、投影面に投影される画像パターンを目視で確認することが可能になる。また、本発明において、画像生成手段は、たとえば、不可視光線を発生させる不可視光発生源を備え、画像パターンは、不可視光線で生成されている。この場合には、投影面に所定の映像を投影している最中であっても、画像パターンを用いて、投影レンズの焦点を調整することが可能になる。すなわち、この場合には、温度変化等の影響で、投影面に所定の映像を投影しているときに投影レンズの焦点がずれてしまっても、投影面に映像を投影したままの状態で、投影レンズの焦点を調整することが可能になる。
【００１５】
本発明において、焦点調整手段は、たとえば、受光手段で受光される反射光のコントラストを評価するための評価値と、光軸方向における投影レンズの位置との関係を示す評価関数の極大値または極小値を算出し、評価関数が極大値または極小値となる位置に投影レンズを移動させて、投影レンズの焦点合わせを行う。
【００１６】
本発明の焦点調整機構は、投影レンズと、照明光を発生させる光源と、光源からの照明光を変調する光変調素子とを備えるプロジェクタに用いることができる。このプロジェクタでは、製品個体ごとに校正を行わなくても、投影レンズの適切な焦点調整を行うことが可能になる。
【００１７】
本発明のプロジェクタでは、たとえば、電源投入後の初期設定時に、投影レンズの焦点調整が行われる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の焦点調整機構およびプロジェクタでは、製品個体ごとに校正を行わなくても、投影レンズの適切な焦点調整を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態にかかるプロジェクタの概略平面図である。
【図２】図１に示すプロジェクタを構成する投影レンズおよび受光部を示す斜視図である。
【図３】図１に示すプロジェクタの制御部およびその周辺部の構成を示すブロック図である。
【図４】図２に示す投影レンズの焦点を調整する際に投影面に投影される画像パターンを示す図である。
【図５】図２に示す受光部による画像パターンの受光範囲を説明するための図である。
【図６】図２に示す受光素子の出力の変化を説明するためのグラフである。
【図７】図２に示す受光素子の出力の最大値と最小値との差と、投影レンズの光軸方向における位置との関係を示す評価関数を示すグラフである。
【図８】図１に示すプロジェクタにおける投影レンズの焦点調整方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（プロジェクタの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるプロジェクタ１の概略平面図である。図２は、図１に示すプロジェクタ１を構成する投影レンズ３および受光部６を示す斜視図である。図３は、図１に示すプロジェクタ１の制御部７およびその周辺部の構成を示すブロック図である。
【００２２】
本形態のプロジェクタ１は、光源からの照明光を変調して、投影面２に所定の映像を拡大投影する装置である。具体的には、本形態のプロジェクタ１は、いわゆる携帯用ポケットプロジェクタ等の比較的小型のプロジェクタである。このプロジェクタ１は、図２、図３に示すように、投影面２に所定の映像を拡大投影するための投影レンズ３と、投影レンズ３の光軸方向に投影レンズ３を駆動するレンズ駆動機構４と、投影面２に投影される映像を発生させる映像発生機構５と、投影面２で反射される反射光の一部を受光する受光部６と、プロジェクタ１の各種の制御を行う制御部７とを備えている。なお、本形態の投影レンズ３は、ガラスあるいは樹脂で形成されている。
【００２３】
投影面２は、たとえば、スクリーン、壁面あるいはホワイトボード等であり、鉛直面と略平行に配置されている。レンズ駆動機構４は、投影レンズ３を駆動するステッピングモータ、ボイスコイルモータあるいは圧電素子等の駆動源や、光軸方向へ投影レンズ３を案内するためのガイド等を備えている。
【００２４】
映像発生機構５は、照明光を発生させる光源（図示省略）と、光源からの光を変調する光変調素子（図示省略）と、光源と光変調素子との間に配置される照明光学系（図示省略）とを備えている。光変調素子は、たとえば、液晶ディスプレイやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）である。本形態では、光源で発生し、照明光学系を経て、光変調素子で変調された光は、投影レンズ３を透過して、投影面２に拡大投影される。
【００２５】
受光部６は、受光手段としての受光素子１０と、受光素子１０と投影面２との間に配置されるセンサレンズ１１とを備えている。受光素子１０およびセンサレンズ１１は、図示を省略するケース体に固定されている。また、受光素子１０とセンサレンズ１１とは、受光素子１０の光軸方向において、所定の隙間をあけた状態で配置されている。
【００２６】
受光素子１０は、単一の受光面を有するとともに光電変換を行う光センサであり、たとえば、フォトダイオードである。受光素子１０には、フレキシブルプリント基板等の配線１２が接続されている。なお、受光素子１０は、フォトダイオードと増幅回路（トランジスタ）とを有するフォトトランジスタであっても良い。
【００２７】
センサレンズ１１は、たとえば、シリンドリカルレンズであり、図２に示すように、その円筒面１１ａが投影面２に向くように配置されている。また、センサレンズ１１は、水平面に略平行な断面において円筒面１１ａを構成する曲線が現れるように配置されている。すなわち、センサレンズ１１は、水平方向Ｈの集光性能が鉛直方向Ｖの集光性能よりも高くなるように配置されている。
【００２８】
制御部７は、ＣＰＵ等の演算手段、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶手段、ＩＯポート等の入出力手段、および、レンズ駆動機構４を構成する駆動源や光変調素子のドライバ回路等によって構成されている。本形態のプロジェクタ１は、投影レンズ３の自動焦点調整機能を備えており、制御部７は、投影レンズ３の自動焦点調整機能に関連する構成として、映像発生機構５を制御する映像発生部１３と、投影レンズ３の焦点を調整する焦点調整手段としての焦点調整部１４とを備えている。映像発生部１３および焦点調整部１４の詳細な構成について後述する。
【００２９】
（投影レンズの焦点調整方法の考え方）
図４は、図２に示す投影レンズ３の焦点を調整する際に投影面２に投影される画像パターンＰを示す図である。図５は、図２に示す受光部６による画像パターンＰの受光範囲を説明するための図である。図６は、図２に示す受光素子１０の出力の変化を説明するためのグラフである。図７は、図２に示す受光素子１０の出力の最大値と最小値との差と、投影レンズ３の光軸方向における位置との関係を示す評価関数Ｆを示すグラフである。
【００３０】
投影レンズ３の焦点を調整する際には、図４に示すように、濃淡の差がある濃部ＰＢと淡部ＰＷとが鉛直方向Ｖに交互に配置される画像パターンＰが投影面２に投影される。また、投影レンズ３の焦点を調整する際には、画像パターンＰが鉛直方向Ｖへ走査される。本形態の濃部ＰＢは、黒色からなる黒色部であり、淡部ＰＷは、白色からなる白色部である。すなわち、本形態の画像パターンＰは、白黒の横縞模様である。また、本形態では、鉛直方向Ｖにおける濃部ＰＢの幅と淡部ＰＷの幅とが略等しくなっている。また、本形態では、投影レンズ３の焦点を調整する際に、映像発生機構５を構成する光源が可視光線を発生させており、画像パターンＰは可視光線で生成されている。なお、本形態の光源は、可視光線を発生させる可視光発生源である。
【００３１】
また、本形態では、たとえば、図５に示すように、投影面２に投影される画像パターンＰの一部ＰＰの反射光が受光素子１０に入射する。そのため、画像パターンＰを鉛直方向Ｖへ走査させると、受光素子１０で受光される画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストに応じて、受光素子１０の出力は、たとえば、図６の実線あるいは破線のように変動する。具体的には、投影レンズ３の焦点が合っている場合には、図６の実線のように、受光素子１０の出力が変化し、投影レンズ３の焦点が合っていない場合には、図６の破線のように、受光素子１０の出力が変化する。
【００３２】
すなわち、投影レンズ３の焦点が合っている場合には、画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストが明確になるため、投影レンズ３の焦点が合っている場合の受光素子１０の出力の最大値と最小値との差Ｄ１は、投影レンズ３の焦点が合っていない場合の受光素子１０の出力の最大値と最小値との差Ｄ２よりも大きくなる。したがって、たとえば、受光素子１０の出力の最大値と最小値との差を画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストを評価するための評価値とし、この評価値の評価結果に基づいて、投影レンズ３を移動させれば、投影レンズ３の焦点を合わせることができる。
【００３３】
具体的には、たとえば、受光素子１０の出力の最大値と最小値との差を評価値として、図７に示すように、投影レンズ３の光軸方向における位置とこの評価値との関係を示す評価関数Ｆの極大値Ｍを算出し、評価関数Ｆが極大値Ｍとなる位置に投影レンズ３を移動させれば、投影レンズ３の焦点を合わせることができる。
【００３４】
（映像発生部および焦点調整部の構成）
映像発生部１３は、投影レンズ３の焦点を調整する際に、画像パターンＰが投影面２に投影されるように映像発生機構５を制御する。また、映像発生部１３は、投影レンズ３の焦点を調整する際に、画像パターンＰが鉛直方向Ｖへ走査されるように映像発生機構５を制御する。具体的には、映像発生部１３は、画像パターンＰが投影面２に投影され、かつ、画像パターンＰが鉛直方向Ｖへ走査されるように光変調素子を制御する。
【００３５】
焦点調整部１４は、レンズ駆動機構４を制御するレンズ駆動部１５と、評価関数Ｆの極大値Ｍを求め、レンズ駆動機構４に駆動指令を出力するコントラスト検出部１６とを備えている。
【００３６】
コントラスト検出部１６には、受光素子１０からの出力が入力される。また、コントラスト検出部１６には、レンズ駆動部１５から、光軸方向における投影レンズ３の位置情報が入力される。コントラスト検出部１６は、受光素子１０からの出力と、レンズ駆動部１５からの投影レンズ３の位置情報とに基づいて、評価関数Ｆの極大値Ｍを求める。すなわち、コントラスト検出部１６は、受光素子１０で受光される画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストと、レンズ駆動部１５からの投影レンズ３の位置情報とに基づいて、評価関数Ｆの極大値Ｍを求める。また、コントラスト検出部１６は、評価関数Ｆが極大値Ｍとなる位置に投影レンズ３が移動するように、レンズ駆動部１５に駆動指令を出力する。レンズ駆動部１５は、コントラスト検出部１６からの駆動指令に基づいて、レンズ駆動機構４を駆動し、投影レンズ３の焦点を合わせる。
【００３７】
なお、本形態では、映像発生機構５と映像発生部１３とによって、投影レンズ３を介して画像パターンＰを投影面２に投影させるとともに投影面２上で鉛直方向Ｖへ画像パターンＰを走査させる画像生成手段が構成されている。また、本形態では、レンズ駆動機構４と、映像発生機構５と、受光部６と、映像発生部１３と、焦点調整部１４とによって、投影レンズ３の焦点を調整する焦点調整機構が構成されている。
【００３８】
（投影レンズの焦点調整方法）
図８は、図１に示すプロジェクタ１における投影レンズ３の焦点調整方法の一例を示すフローチャートである。
【００３９】
以上のように構成されたプロジェクタ１では、たとえば、プロジェクタ１の電源投入後の初期設定時に、投影レンズ３の焦点調整が行われる。すなわち、プロジェクタ１の電源が投入されると、投影面２に画像パターンＰが投影されて、投影レンズ３の焦点調整が行われる。また、本形態では、たとえば、以下のように、投影レンズ３の焦点調整が行われる。
【００４０】
すなわち、まず、画像パターンＰを投影面２に投影させ、走査させるとともに、レンズ駆動機構４によって投影レンズ３を光軸方向へ移動させながら、受光素子１０からの出力と投影レンズ３の位置情報とに基づいて、評価関数Ｆを作成する（ステップＳ１）。その後、評価関数Ｆに極大値Ｍが現れたか否かを判断する（ステップＳ２）。評価関数Ｆに極大値Ｍが現れていない場合には、ステップＳ１へ戻る。
【００４１】
一方、評価関数Ｆに極大値Ｍが現れている場合には、評価関数Ｆが極大値Ｍとなる位置に投影レンズ３を移動させ（すなわち、焦点が合う位置（合焦位置）に投影レンズ３を移動させ）、画像パターンＰの投影面２への投影を停止させて（ステップＳ３）、投影レンズ３の焦点調整を終了する。このように、本形態では、評価関数Ｆに極大値Ｍが現れるまで、投影レンズ３を光軸方向へ移動させた後に、評価関数Ｆが極大値Ｍとなる位置に投影レンズ３を戻して、投影レンズ３の焦点を合わせる。
【００４２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の受光素子１０は、単一の受光面を有する光センサであり、たとえば、フォトダイオードである。そのため、受光素子１０の構成が簡易であり、受光素子１０を小型化、薄型化することができる。したがって、本形態では、プロジェクタ１の小型化、薄型化が可能になる。また、本形態の受光素子１０は安価であるため、本形態では、プロジェクタ１の低コスト化が可能になる。
【００４３】
本形態では、投影面２上で、濃部ＰＢと淡部ＰＷとの配列方向となる鉛直方向Ｖへ画像パターンＰを走査させるとともに、受光素子１０で受光される画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストに応じて出力される受光素子１０の出力に基づいて、レンズ駆動機構４を駆動し、投影レンズ３の焦点を調整している。そのため、本形態では、プロジェクタ１の製品個体ごとに校正を行わなくても、受光素子１０の出力に基づいて、投影レンズ３の適切な焦点調整を行うことができる。
【００４４】
特に本形態では、濃部ＰＢは、黒色からなる黒色部であり、淡部ＰＷは、白色からなる白色部である。そのため、投影面２に投影される画像パターンＰのコントラスト比が高くなる。したがって、受光素子１０からの出力に基づいて、投影レンズ３のより適切な焦点調整を行うことが可能になる。
【００４５】
また、本形態では、センサレンズ１１はシリンドリカルレンズであり、水平方向Ｈの集光性能が鉛直方向Ｖの集光性能よりも高くなるように配置されている。すなわち、濃部ＰＢと淡部ＰＷとの配列方向に略直交する方向の集光性能が、濃部ＰＢと淡部ＰＷとの配列方向の集光性能より高くなるように、センサレンズ１１が配置されている。そのため、受光素子１０で受光される、画像パターンＰの反射光以外の光の影響を低減することが可能になり、コントラスト検出部１６は、受光素子１０で受光される反射光のコントラストをより適切に評価することが可能になる。
【００４６】
本形態では、画像パターンＰの走査方向である鉛直方向Ｖにおける濃部ＰＢの幅と淡部ＰＷの幅とが略等しくなっている。そのため、受光素子１０の出力が略一定の周期で変動する。したがって、コントラスト検出部１６での受光素子１０の出力の処理が容易になる。また、本形態では、画像パターンＰは、可視光線で生成されているため、投影面２に投影される画像パターンＰを目視で確認することができる。
【００４７】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【００４８】
上述した形態では、受光素子１０は、単一の受光面を有する光センサである。この他にもたとえば、受光素子１０は、複数の受光面を有する光センサであっても良い。たとえば、受光素子１０は、ラインセンサであっても良い。
【００４９】
上述した形態では、投影レンズ３は、ガラス製または樹脂製のレンズであり、プロジェクタ１は、投影レンズ３を駆動するレンズ駆動機構４を備えている。この他にもたとえば、投影レンズ３が液体レンズである場合には、プロジェクタ１は、レンズ駆動機構４を備えていなくても良い。この場合には、受光素子１０で受光される画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストに応じて出力される受光素子１０の出力に基づいて、投影レンズ３の表面形状を変化させることで、投影レンズ３の焦点調整を行えば良い。すなわち、この場合には、焦点調整部１４は、受光素子１０の出力に基づいて、投影レンズ３の表面形状を変化させる表面形状制御手段を備えていれば良い。なお、この場合には、表面形状制御手段は、投影レンズ３の厚さや曲率半径等を制御する。
【００５０】
上述した形態では、濃部ＰＢと淡部ＰＷとが鉛直方向Ｖに交互に配置されて、画像パターンＰが構成されている。この他にもたとえば、濃部ＰＢと淡部ＰＷとが水平方向Ｈに交互に配置されて、画像パターンＰが構成されても良い。すなわち、画像パターンＰは、白黒の縦縞模様であっても良い。この場合には、投影レンズ３の焦点を調整する際に、画像パターンＰを水平方向Ｈへ走査させる。また、この場合には、センサレンズ１１は、鉛直方向Ｖの集光性能が水平方向Ｈの集光性能よりも高くなるように配置される。
【００５１】
上述した形態では、濃部ＰＢは、黒色からなる黒色部であり、淡部ＰＷは、白色からなる白色部である。この他にもたとえば、濃部ＰＢの色は、黒色以外の濃い色であっても良いし、淡部ＰＷの色は、白色以外の薄い色であっても良い。また、上述した形態では、鉛直方向Ｖにおける濃部ＰＢの幅と淡部ＰＷの幅とが略等しくなっているが、鉛直方向Ｖにおける濃部ＰＢの幅と淡部ＰＷの幅とが等しくなくても良い。さらに、上述した形態では、画像パターンＰは縞模様であるが、濃部と淡部とが交互に配置されるのであれば、画像パターンＰは縞模様以外の模様であっても良い。
【００５２】
上述した形態では、受光素子１０とセンサレンズ１１とは、受光素子１０の光軸方向において、所定の隙間をあけた状態で配置されている。この他にもたとえば、受光素子１０の光軸方向におけるセンサレンズ１１の厚さを厚くして、受光素子１０とセンサレンズ１１とを互いに当接させた状態で配置しても良い。この場合には、受光素子１０の光軸方向における受光素子１０とセンサレンズ１１との相対的な位置合わせが不要になる。
【００５３】
上述した形態では、受光部６にセンサレンズ１１が配置されている。この他にもたとえば、投影面２に投影される画像パターンＰの輝度が十分に高い場合には、投影面２で反射される画像パターンＰの一部ＰＰの反射光の一部が通過するピンホールが形成されるピンホール形成部材がセンサレンズ１１の代わりに配置されても良い。また、上述した形態では、センサレンズ１１は、シリンドリカルレンズであるが、センサレンズ１１は、アナモフィックレンズであっても良い。
【００５４】
上述した形態では、画像パターンＰは可視光線で生成されているが、画像パターンＰは、赤外線等の不可視光線で生成されても良い。この場合には、プロジェクタ１が投影面２に所定の映像を投影している最中であっても、画像パターンＰを用いて、投影レンズ３の焦点を調整することが可能になる。すなわち、この場合には、温度変化等の影響で、プロジェクタ１が投影面２に所定の映像を投影しているときに投影レンズ３の焦点がずれてしまっても、投影面２に映像を投影したままの状態で、投影レンズ３の焦点を調整することが可能になる。
【００５５】
上述した形態では、受光素子１０の出力の最大値と最小値との差を画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストを評価するための評価値としている。この他にもたとえば、図６に示すように、投影レンズ３の焦点が合っている場合の、受光素子１０の出力の減少時に所定の閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切るまでの時間Ｔ１は、投影レンズ３の焦点が合っていない場合の、受光素子１０の出力の減少時に閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切るまでの時間Ｔ２よりも長くなるため、受光素子１０の出力の減少時に閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切るまでの時間を画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストを評価するための評価値とし、この評価値の評価結果に基づいて、投影レンズ３を移動させて、投影レンズ３の焦点を合わせても良い。すなわち、受光素子１０の出力の減少時に閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切るまでの時間を評価値として、投影レンズ３の光軸方向における位置とこの評価値との関係を示す評価関数の極大値を算出し、評価関数が極大値となる位置に投影レンズ３を移動させて、投影レンズ３の焦点を合わせても良い。
【００５６】
あるいは、図６に示すように、投影レンズ３の焦点が合っている場合の、受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の減少時に閾値ｔｈを横切るまでの時間Ｔ３は、投影レンズ３の焦点が合っていない場合の、受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の減少時に閾値ｔｈを横切るまでの時間Ｔ４よりも短くなるため、受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の減少時に閾値ｔｈを横切るまでの時間を画像パターンＰの一部ＰＰの反射光のコントラストを評価するための評価値とし、この評価値の評価結果に基づいて、投影レンズ３を移動させて、投影レンズ３の焦点を合わせても良い。すなわち、受光素子１０の出力の増加時に閾値ｔｈを横切ったときから次の受光素子１０の出力の減少時に閾値ｔｈを横切るまでの時間を評価値として、投影レンズ３の光軸方向における位置とこの評価値との関係を示す評価関数の極小値を算出し、評価関数が極小値となる位置に投影レンズ３を移動させて、投影レンズ３の焦点を合わせても良い。
【００５７】
上述した形態では、投影レンズ３の焦点を調整する際に、投影面２に投影される映像を発生させる映像発生機構５を利用して、画像パターンＰを投影面２に投影している。この他にもたとえば、プロジェクタ１は、画像パターンＰを投影面２に投影するための専用の画像発生機構を備えていても良い。すなわち、映像発生機構５とは別に、画像パターンＰを投影面２に投影するための画像発生機構を設けても良い。
【００５８】
上述した形態では、光変調素子を備えるプロジェクタ１を例に本発明の実施の形態にかかる焦点調整機構の構成を説明しているが、本発明の焦点調整機構は、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクタ）に用いることもできる。
【００５９】
なお、上述した形態のプロジェクタ１がズーム機能を備えている場合には、ズーム倍率に合わせて、濃部ＰＢおよび淡部ＰＷの幅や、画像パターンＰの走査速度を変更することが好ましい。
【符号の説明】
【００６０】
１  プロジェクタ
２  投影面
３  投影レンズ
４  レンズ駆動機構（焦点調整機構の一部）
５  映像発生機構（画像生成手段の一部、焦点調整機構の一部）
６  受光部（焦点調整機構の一部）
１０  受光素子（受光手段）
１１  センサレンズ
１３  映像発生部（画像生成手段の一部、焦点調整機構の一部）
１４  焦点調整部（焦点調整手段、焦点調整機構の一部）
Ｆ  評価関数
Ｍ  極大値
Ｐ  画像パターン
ＰＢ  濃部（黒色部）
ＰＷ  淡部（白色部）
【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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【図８】
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