(57)【要約】【課題】スクリーンの種類が制限されたりすることなく、ユーザの手を煩わせることなく自動的にピント調整が可能な投射型映像表示装置を提供する。【解決手段】映像の付加された投射光を投射レンズ２６を介して出射する映像投射手段と、投射された映像をカメラレンズ３０を介して取り込む撮像手段２９と、投射レンズ２６を変位させるフォーカス駆動モータ２７とを備えた投射型映像表示装置１である。そして、予め設定されたマーク画像ＴＭを投射させるとともに、撮像手段２９によりこのマーク画像ＴＭの画像を取り込ませ、この取り込んだマーク画像のピントが合うようにフォーカス駆動モータ２７を動作させて投射映像のピント調整を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像の付加された投射光を生成して投射レンズを介して出射する映像投射手段と、
該映像投射手段により投射された映像をカメラレンズを介して取り込む撮像手段と、
前記投射レンズを映像のピントを変化させる方向に移動可能な移動手段と、
投射される映像のピント調整を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、
予め設定されたマーク画像を前記映像投射手段により投射させるとともに、前記撮像手段により該マーク画像の投射映像を取り込ませ、この取り込んだマーク画像のピントが合うように前記移動手段を動作させて投射される映像のピント調整を行うことを特徴とする投射型映像表示装置。
【請求項２】
前記マーク画像の画像データを格納する記憶手段を備え、
前記制御手段は、
前記画像データに基づいて前記マーク画像の投射を行わせることを特徴とする請求項１記載の投射型映像表示装置。
【請求項３】
前記マーク画像は、明るい部分と暗い部分とが交互に並べられた画像であることを特徴とする請求項１又は２に記載の投射型映像表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記撮像手段により取り込まれた前記マーク画像の明るい部分と暗い部分との面積を比較してピントの合否を判断することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
【請求項５】
映像データ又は映像信号を入力する映像入力部と、
映像データ又は映像信号中に文字や図柄の表示内容を挿入可能な画像挿入手段とを備え、
前記映像入力部から入力された映像を前記映像投射手段により投射させながら、前記画像挿入手段により前記マーク画像を投射映像に挿入することが可能であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
【請求項６】
前記マーク画像の投射又は非投射を切り換える操作部を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の投射型映像表示装置。
【請求項７】
映像の付加された投射光を生成して投射レンズを介して出射する映像投射手段と、
該映像投射手段により投射された映像をカメラレンズを介して取り込む撮像手段と、
明るい部分と暗い部分とが交互に並べられたマーク画像の画像データを格納する記憶手段と、
映像データ又は映像信号を入力する映像入力部と、
映像データ又は映像信号中に文字や図柄の表示内容を挿入可能な画像挿入手段と、
前記投射レンズを映像のピントを変化させる方向に移動可能な移動手段と、
投射される映像のピント調整を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記映像投射手段により前記映像入力部から入力された映像を投射させながら、前記画像挿入手段により前記マーク画像を投射映像に挿入することが可能であり、且つ、前記撮像手段により前記マーク画像の投射映像を取り込ませ、該マーク画像の明るい部分と暗い部分との面積を比較することでピントの合否を判定しながら、前記移動手段を動作させて投射される映像のピント調整を行うことを特徴とする投射型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、映像の投射を行う投射型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型映像表示装置としてスクリーン上に映像を投射するプロジェクタ装置がある。プロジェクタ装置では、一般に、スクリーンとプロジェクタ装置との距離を所定の長さに合わせたり、投射用のレンズをつまみを回して変位させることで、投射される映像のピント調整を行っていた。また、スクリーンまでの距離を自動測定して、この測定距離に基づいて投射用のレンズ位置を調整することで自動的にピント調整する機能を備えたものもある。
【０００３】
また、本発明に関連する従来技術として、次のような技術の開示があった。例えば、特許文献１には、スクリーン上に複数のポイントを貼り付けてこれらのポイントを撮像するとともに、この複数のポイントに基づき投射映像の大きさ等の補正を行う技術が開示されている。また、特許文献２には、スクリーンに複数のマークを配してこれを全方位カメラで撮像することでスクリーンの方向や距離を算出する技術が開示されている。また、特許文献３には、画像の四隅位置をマーキングしてこのマーキングにより光変調装置の位置調整を行う技術が開示されている。また、特許文献４には、カメラで投射映像を撮像して投射映像の台形補正を行う技術が開示されている。また、特許文献５には、基準マークを投射してこの基準マークに基づいて２つの投射画像の位置合わせを行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−０９８７８９号公報
【特許文献２】特開２００６−０６４９１３号公報
【特許文献３】特開２００５−２４１７１３号公報
【特許文献４】特開２００３−２８９４８５号公報
【特許文献５】特開２００３−０１５２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロジェクタ装置において手動でピント合わせを行うのはユーザにとって煩雑である。また、スクリーンとの距離を自動測定してピント調整を行うものでは、スクリーンの色や種類によって距離を測定することが出来ず、それにより正常なピント調整が行えなくなるという課題があった。
【０００５】
この発明の目的は、ユーザの手を煩わせずに自動的なピント調整が可能であり、且つ、スクリーン構成がどのような場合でもピント調整が可能であるなど、様々な状況に適応してピント調整を行うことのできる投射型映像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、映像の付加された投射光を生成して投射レンズを介して出射する映像投射手段と、該映像投射手段により投射された映像をカメラレンズを介して取り込む撮像手段と、前記投射レンズを映像のピントを変化させる方向に移動可能な移動手段と、投射される映像のピント調整を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、予め設定されたマーク画像を前記映像投射手段により投射させるとともに、前記撮像手段により該マーク画像の投射映像を取り込ませ、この取り込んだマーク画像のピントが合うように前記移動手段を動作させて投射される映像のピント調整を行う投射型映像表示装置である。
【０００７】
好ましくは、前記マーク画像の画像データを格納する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記画像データに基づいて前記マーク画像の投射を行わせる構成とすると良い。
【０００８】
具体的には、前記マーク画像は、明るい部分と暗い部分とが交互に並べられた画像とすると良い。
【０００９】
さらに具体的には、前記制御手段は、前記撮像手段により取り込まれた前記マーク画像の明るい部分と暗い部分との面積を比較してピントの合否を判断するように構成すると良い。
【００１０】
好ましくは、映像データ又は映像信号を入力する映像入力部と、映像データ又は映像信号中に文字や図柄の表示内容を挿入可能な画像挿入手段とを備え、前記映像入力部から入力された映像を前記映像投射手段により投射させながら、前記画像挿入手段により前記マーク画像を投射映像に挿入することが可能なように構成すると良い。
【００１１】
さらに、好ましくは、前記マーク画像の投射又は非投射を切り換える操作部を備えると良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ユーザの手を煩わせることなく投射映像の自動的なピント調整を行うことができる。さらに、マーク画像を投射した映像を撮像してピント調整を行うので、ピント調整のためにスクリーンの種類が制限されたりすることがない。また、予め設定されたマーク画像を用いているので、マーク画像を認識する際や、ピントのずれを判断する際の解析処理が容易になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態の投射型映像表示装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
この実施形態の投射型映像表示装置１は、映像の付加された光をスクリーン上に投射して映像表示を行う装置であり、外部から映像信号又は映像データを入力する信号処理を行う映像入力部２１と、複数の操作ボタンを有しユーザからの操作指令を入力する操作部２２と、装置の全体制御を行う制御手段としてのマイクロコンピュータ１０と、ランプ光を映像のドット単位で反射して映像の付加された投射光を生成する映像投射手段としてのＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）２５と、映像データ又は映像信号からＤＭＤ２５に供給する投射用の映像信号を生成する信号処理回路２３と、ＤＭＤ２５に供給される信号に文字や図柄の信号を挿入するＯＳＤ（On Screen Display）処理部２４と、ＤＭＤ２５の反射光をスクリーンに投射する投射レンズ２６と、投射レンズ２６を変位させてフォーカス調整を行う移動手段としてのフォーカス駆動モータ２７と、スクリーンに投射された映像を取り込むカメラレンズ３０と、撮像手段としてカメラレンズ３０により取り込まれた映像を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのイメージセンサ２９と、イメージセンサ２９から出力される画像信号をデータ化する信号処理回路２８等を備えている。
【００１６】
マイクロコンピュータ１０には、制御プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）１１と、ＣＰＵ１１に作業用のメモリ空間を与えるＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、記憶手段として制御データや制御プログラムを格納したフラッシュメモリ等の記憶部１３等が設けられている。記憶部１３には、制御データや制御プログラムとして、マーク画像を表わす画像データ１４と、投射映像のピントを合わせるためのピント合わせ処理プログラム１５等が格納されている。
【００１７】
また、操作部２２には、マーク画像の投射をオン・オフさせる操作部２２ａや、自動的なピント合わせの処理を開始させるための操作部２２ｂが設けられている。
【００１８】
図２には、記憶部１３に格納されているマーク画像の一例を表わした図を示す。
【００１９】
画像データ１４により表わされるマーク画像は、図２に示すように、白い部分（明るい部分）と黒い部分（暗い部分）とが交互に配置された円形のマークである。白い部分と黒い部分は、それぞれ、円の中心角を複数分割（４等分）し且つ円の半径を複数分割（ほぼ二等分）したそれぞれの範囲に交互に配置され、白い部分のトータルの面積と、黒い部分のトータルの面積とが等しくされている。
【００２０】
上記のように構成された投射型映像表示装置１によれば、次のようにして、スクリーン上への映像の投射が行われる。すなわち、映像入力部２１により外部から映像データ又は映像信号が入力されたら、これら映像データ又は映像信号に基づき信号処理回路２３から投射用の映像信号が出力されてＤＭＤ２５に供給される。そして、図示略のランプ光をＤＭＤ２５が反射して投射レンズ２６を介して出射され、これがスクリーン上に投射されて映像が表示される。
【００２１】
また、ユーザがマークオン・オフの操作部２２ａを操作することで、次のようにして、マーク画像の投射が行われる。すなわち、マーク画像の画像データ１４がＯＳＤ処理部２４に送られるとともに、ＯＳＤ処理部２４により信号処理回路２３からＤＭＤ３に送られる投射用の映像信号にマーク画像の信号が挿入される。そして、これにより、例えば、スクリーン上に投射される映像表示の左隅部分に図２のマーク画像が投射される。また、マーク画像が投射されている状態で、ユーザがマークオン・オフの操作部２２ａを操作することで、投射される映像表示からマーク画像が消去される。
【００２２】
また、ユーザがピント合わせ用の操作部２２ｂを操作することで、次のようにして、自動ピント調整の処理が実行されるようになっている。なお、自動ピント調整の処理は、操作部２２ｂの操作に基づき開始されるように構成する必要はなく、例えば、電源投入時や映像出力時に自動的に開始されるように構成したり、電源投入中、投射型映像表示装置１が動かされた場合に開始されるようにしたり、或いは、映像出力中に所定時間ごとに開始されるようにするなど、種々の状態に基づいて開始されるように構成しても良い。
【００２３】
図３には、ピント調整中の状態を表わした説明図を、図４には、ピントが合った場合と前後にずれた場合の投射されたマーク画像を表わした説明図を、図５には、ＣＰＵ１１により実行されるピント合わせ処理のフローチャートを、それぞれ示す。
【００２４】
図５のピント合わせ処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ１１は記憶部１３の画像データ１４をＯＳＤ処理部２４に送ってマーク画像ＴＭの投射を実行させる（ステップＳ１）。これによりスクリーン５０にマーク画像ＴＭが表示される。
【００２５】
次いで、イメージセンサ２９によりスクリーン５０に投射された映像を取り込んで、取り込んだ映像の中からマーク画像ＴＭが表示された部分の抽出およびマーク画像ＴＭの認識を行う（ステップＳ２）。カメラレンズ３０は焦点深度の大きなものを用いたり、広角レンズをパンフォーカス形式で用いたりすることで、スクリーン５０までの距離が大幅に合っていればスクリーン５０の映像をほぼ焦点のあった状態で取り込むことが出来る。また、この状態では、スクリーン５０のマーク画像ＴＭはピントがずれた状態で投射されている場合と、ピントが合った状態で投射されている場合とがありえるが、例えば、記憶部１３に予めピントの合った状態のマーク画像ＴＭの撮像データや、ピントがずれた状態のマーク画像ＴＭの撮像データを格納しておき、これらの撮像データに近似する部分がイメージセンサ２９から送られてくる画像データ中に無いか検索することで、ピントが合っている状態でもずれている状態でも、比較的容易にマーク画像ＴＭを認識することが出来る。
【００２６】
マーク画像ＴＭを認識したら、この撮像データからマーク画像ＴＭがボケた状態にあるか否かを確認し（ステップＳ３）、ボケていなければピントが合っている状態であるとしてこのピント合わせ処理を終了するが、ボケている状態であれば続くピント調整処理（ステップＳ４〜Ｓ７）に移行する。
【００２７】
ピント調整処理では、先ず、フォーカス駆動モータ２７を駆動させて投射レンズ２６を最後端へ移動させ（ステップＳ４）、続いて、投射レンズ２６を微小な所定量だけ前進させる（ステップＳ５）。そして、イメージセンサ２９により撮像されたデータから、マーク画像ＴＭの白部分の面積と黒部分の面積を算出する（ステップＳ６）。
【００２８】
図４に示すように、イメージセンサ２９に入射されるマーク画像ＴＭは、ピントが合った状態（図４（ｂ））と、投射レンズ２６が前方にずれてピントがボケた状態（図４（ａ））と、投射レンズ２６が後方にずれてピントがボケた状態（図４（ｃ））とで、白部分と黒部分の面積比が異なってくる。すなわち、ピントが合った状態では、白部分と黒部分の面積比はほぼ５０：５０であるが、ピントがずれた状態では、白を表わす投射光が黒の部分に滲入して、その部分が少し陰った白となる。それゆえ、少し陰った範囲も白として見なして面積の算出を行うことで、白部分の面積比が大きくなった状態となる。
【００２９】
従って、上記のようにマーク画像ＴＭの白部分と黒部分の面積を算出したら、これらの面積比を演算し、この面積比がほぼ５０：５０になっているか否かを判別する（ステップＳ７）。そして、ほぼ５０：５０であれば、ピントが合った状態になったものとして、ピント合わせ処理を終了するが、５０：５０から所定量外れている場合には、再び投射レンズ２６を所定量前進させる（ステップＳ５）。そして、このような、投射レンズ２６を微小量変位させる処理とマーク画像ＴＭの白部分と黒部分の面積比の確認処理とを繰り返して、白黒比率がほぼ５０：５０になるまで、投射レンズ２６の位置を調整する。そして、これによりピントが合った状態になったものとして、このピント合わせ処理を終了する。
【００３０】
以上のように、この実施の形態の投射型映像表示装置１によれば、ピント合わせ処理により自動的に投射映像のピントを合わせることが出来るので、ピント合わせに要されるユーザの煩わしさを解消することが出来る。また、投射レンズ２６から実際に出力されるマーク画像ＴＭの映像を用いてピント調整を行うので、映像の投射が可能な状態であればピント調整処理が可能となる。距離測定を行ってピント調整を行う構成ではスクリーン種類に制限が生じるが、この実施の形態のピント調整処理では、そのような制限が生じない。
【００３１】
また、予め設定されたマーク画像ＴＭを用いてピント調整処理を行うので、撮像データからマーク画像ＴＭを認識する際や、ピントのずれを判断する際の画像解析処理が容易なものとなる。
【００３２】
また、マーク画像ＴＭの画像データは記憶部１３に格納しておくので、外部からマーク画像の映像データ等を入力する必要がない。さらに、マーク画像ＴＭは、明るい部分と暗い部分とが交互に並べられた画像であるので、マーク画像ＴＭの明るい部分と暗い部分との面積を比較することで、容易にピントの合否の判断を行うことが可能になっている。
【００３３】
また、マーク画像ＴＭは、外部入力された映像の表示中でも、その投射映像中に挿入する形式で表示することが出来るので、映像視聴中にピント調整を実行させることも可能となる。さらに、マーク画像ＴＭの出力のオン・オフを切り替える操作部２２ａにより、不要なときにはマーク画像ＴＭの表示を行わせないようにすることも出来る。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、投射映像にマーク画像を挿入する構成としてＯＳＤ処理部２４を例示したが、これに制限されることはなく、投射映像を画像データとして扱っているときにマーク画像のデータを挿入することで投射映像にマーク画像を挿入するように構成することも出来る。また、マーク画像は、図２のような円形のものに限られず、例えば、矩形状に明るい部分と暗い部分とを交互に配したマークとしても良い。その他、種々のマークを用いても良い。
【００３５】
また、上記実施の形態では、ＤＭＤを用いた映像の投射方式を適用した例を示したが、例えば、反射型液晶素子を用いた方式など、映像の投射方式は特に制限されるものでない。また、ピントを調整するために投射レンズのみを変位させる構成を例示したが、投射型映像表示装置１の配置自体を移動させる機構を設け、装置自体を前後に移動させることで投射レンズとスクリーンとの相対位置を変化させてピントを合わせるようにしても良い。
【００３６】
その他、図５のピント合わせ処理の具体的な処理ステップの内容など、実施の形態で示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の投射型映像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】記憶部に格納されるマーク画像の一例を示す図である。
【図３】ピント調整中の状態を表わした説明図である。
【図４】ピントが合った場合と前後にずれた場合の投射されたマーク画像を表わした説明図である。
【図５】ＣＰＵにより実行されるピント合わせ処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１      投射型映像表示装置
１０    マイクロコンピュータ
１１    ＣＰＵ
１２    ＲＡＭ
１３    記憶部
１４    マーク画像データ
１５    ピント合わせ処理プログラム
２１    映像入力部
２２    操作部
２２ａ  マークオン・オフ用の操作部
２２ｂ  ピント合わせ用の操作部
２４    ＯＳＤ処理部
２５    ＤＭＤ
２６    投射レンズ
２７    フォーカス駆動モータ
２９    イメージセンサ
３０    カメラレンズ
【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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