(57)【要約】【課題】投影位置との距離に拘わらず、常に測距精度を充分高いものとし、投影する画像を正確に合焦させる。【解決手段】入力された画像信号に基づく光像を形成して投影表示する空間的光変調素子36、光源ランプ37及び投影レンズ12と、その投影位置までの距離を測定するＩｒ発信部14、Ｉｒ受信部15と、予備的に投影位置までの距離を測定し、予め設定されている複数の距離範囲から対応する距離範囲を選択し、選択した距離範囲に対応して予め設定されている複数回分だけ投影位置までの距離を測定させ、複数回分の投影位置までの距離の値から投影位置までの距離を算出する制御部44とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像信号に基づく光像を形成して投影表示する投影手段と、
この投影手段による投影位置までの距離を測定する測距手段と、
この測距手段により投影位置までの距離を測定し、予め設定されている複数の距離範囲から対応する距離範囲を選択する第１の測距制御手段と、
この第１の測距制御手段で選択した距離範囲に対応して予め設定されている複数回分だけ上記測距手段により投影位置までの距離を測定させる第２の測距制御手段と、
この第２の測距制御手段で得た、複数回分の投影位置までの距離の値から上記投影手段による投影位置までの距離を算出する距離算出手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
上記投影手段で投影表示した画像を撮影する、自動合焦機能を有した撮影手段をさらに具備し、
上記測距手段は、上記撮影手段の自動合焦機能により得る撮影画像の自動合焦位置から投影位置までの距離を測定する
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項３】
上記第２の測距制御手段は、上記第１の測距制御手段で選択した距離範囲が遠いほど、より多くの回数、投影位置までの距離を測定させることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項４】
上記距離算出回数は、複数回分の投影位置までの距離の平均値を投影位置までの距離とすることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項５】
入力された画像信号に基づく光像を形成して投影表示する投影装置の測距方法であって、
投影位置までの距離を測定し、予め設定されている複数の距離範囲から対応する距離範囲を選択する第１の測距制御工程と、
この第１の測距制御工程で選択した距離範囲に対応して予め設定されている複数回分だけ投影位置までの距離を測定する第２の測距制御工程と、
この第２の測距制御工程で得た、複数回分の投影位置までの距離の値から投影位置までの距離を算出する距離算出工程と
を有したことを特徴とする投影装置の測距方法。
【請求項６】
入力された画像信号に基づく光像を形成して投影表示する投影装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、
投影位置までの距離を測定し、予め設定されている複数の距離範囲から対応する距離範囲を選択する第１の測距制御ステップと、
この第１の測距制御ステップで選択した距離範囲に対応して予め設定されている複数回分だけ投影位置までの距離を測定する第２の測距制御ステップと、
この第２の測距制御ステップで得た、複数回分の投影位置までの距離の値から投影位置までの距離を算出する距離算出ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影画像の自動合焦機能を有する投影装置、投影装置の測距方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可搬型映写装置において、超音波送受信装置を用いてスクリーンで反射される超音波信号の伝播時間からスクリーンまでの距離を測定し、測定した距離により投影レンズの焦点調整を行なうようにしたものが考えられている。（例えば特許文献１）
【特許文献１】特開平４−３３８７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、超音波に限らず、例えば赤外光を送受信する装置も含めて、それらの送受信により得られる時間差からスクリーンまでの距離を測定するものとした場合、得られる距離の精度は、装置との距離に応じて大きく異なり、具体的には距離が大きく、装置からスクリーンが離れるにしたがって、測距精度は著しく低下することとなる。
【０００４】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、投影位置との距離に拘わらず、常に測距精度を充分高いものとし、投影する画像を正確に合焦させることが可能な投影装置、投影装置の測距方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願請求項１記載の発明は、入力された画像信号に基づく光像を形成して投影表示する投影手段と、この投影手段による投影位置までの距離を測定する測距手段と、この測距手段により投影位置までの距離を測定し、予め設定されている複数の距離範囲から対応する距離範囲を選択する第１の測距制御手段と、この第１の測距制御手段で選択した距離範囲に対応して予め設定されている複数回分だけ上記測距手段により投影位置までの距離を測定させる第２の測距制御手段と、この第２の測距制御手段で得た、複数回分の投影位置までの距離の値から上記投影手段による投影位置までの距離を算出する距離算出手段とを具備したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記投影手段で投影表示した画像を撮影する、自動合焦機能を有した撮影手段をさらに具備し、上記測距手段は、上記撮影手段の自動合焦機能により得る撮影画像の自動合焦位置から投影位置までの距離を測定することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記第２の測距制御手段は、上記第１の測距制御手段で選択した距離範囲が遠いほど、より多くの回数、投影位置までの距離を測定させることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記距離算出回数は、複数回分の投影位置までの距離の平均値を投影位置までの距離とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、入力された画像信号に基づく光像を形成して投影表示する投影装置の測距方法であって、投影位置までの距離を測定し、予め設定されている複数の距離範囲から対応する距離範囲を選択する第１の測距制御工程と、この第１の測距制御工程で選択した距離範囲に対応して予め設定されている複数回分だけ投影位置までの距離を測定する第２の測距制御工程と、この第２の測距制御工程で得た、複数回分の投影位置までの距離の値から投影位置までの距離を算出する距離算出工程とを有したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、入力された画像信号に基づく光像を形成して投影表示する投影装置が内蔵したコンピュータが実行するプログラムであって、投影位置までの距離を測定し、予め設定されている複数の距離範囲から対応する距離範囲を選択する第１の測距制御ステップと、この第１の測距制御ステップで選択した距離範囲に対応して予め設定されている複数回分だけ投影位置までの距離を測定する第２の測距制御ステップと、この第２の測距制御ステップで得た、複数回分の投影位置までの距離の値から投影位置までの距離を算出する距離算出ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、距離範囲に対応した測距回数を予め設定しておくことで、投影位置までの距離に関係なく、常に測距精度を充分高いものとし、投影する画像を正確に合焦させることが可能となる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、撮影手段の有する自動合焦機能により、実際に投影される画像の状態から投影位置までの距離を測定するようにしたので、より投影に適していると思われる距離値を得ることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、精度が低下する遠い距離範囲ではその分だけ多くの回数測距を行なうことで、相対的に測距精度の低下を補償し、どの距離範囲でも高い測距精度を維持できる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、非常に簡単な計算により複数回の測距の結果から投影位置までの距離を算出できる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、投影位置までの距離に関係なく、常に測距精度を充分高いものとし、投影する画像を正確に合焦させることが可能となる。
【００１６】
請求項６記載の発明によれば、投影位置までの距離に関係なく、常に測距精度を充分高いものとし、投影する画像を正確に合焦させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の外観構成を示すものである。同図（Ａ）に示すように、直方体状の本体ケーシング１１の前面に、投影レンズ１２、撮影レンズ１３、Ｉｒ発信部１４、及びＩｒ受信部１５が配設される。
【００１９】
投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光変調素子で形成された光像を投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。
【００２０】
撮影レンズ１３は、少なくとも上記投影レンズ１２の最大の投影画角と同等の撮影画角を有する、やはり自動合焦及びズーム可能な光学レンズ系でなり、ここでは図示しない固体撮像素子、例えばＣＣＤの撮像面に上記投影レンズ１２の投影画像を含む光像を結像させる。
【００２１】
Ｉｒ発信部１４は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）とその駆動回路とで構成され、セッティング時の測距に際して赤外光（Ｉｒ）を発信する。  
Ｉｒ受信部１５は、上記Ｉｒ発信部１４、または図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光を受信する。
【００２２】
Ｉｒ発信部１４とＩｒ受信部１５は、赤外光を発信してから対象物であるスクリーンで反射し、その反射光を受信するまでの時間差を取得するべく、三角法による精度を上げるためにプロジェクタ装置１０前面でなるべく距離をあけてその両端に位置するように配置される。
【００２３】
また、本体ケーシング１１の上面には、共にダイヤルリングでなるズームリング１６とフォーカスリング１７、本体メインキー／インジケータ１８、スピーカ１９、及びカバー２０が配設される。
【００２４】
ズームリング１６及びフォーカスリング１７は、上記投影レンズ１２より投影表示する画像のズーム位置及びフォーカス位置をそれぞれ手動で操作する際に使用する。  
本体メインキー／インジケータ１８は、電源のオン／オフと自動／手動、及び入力切換等を切換操作するためのキーとその操作状態を点灯／消灯及び点灯色により表示するＬＥＤで構成されたインジケータとでなる。
【００２５】
スピーカ１９は、プレゼンテーション内容や記録した動画の再生時の音声を拡声出力する。  
カバー２０は、ここでは図示しないサブキーを操作する際、及び後述するメモリカードの装脱の際に開閉する。該サブキーは、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラを使用せずに、上記本体メインキー／インジケータ１８では設定指示できない詳細な各種動作等を操作する。
【００２６】
さらに、図１（Ｂ）に示すように本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部２１、Ｉｒ受信部２２、及びＡＣアダプタ接続部２３が配設される。  
入出力コネクタ部２１は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部機器との接続のためのＵＳＢ端子、映像入力用のミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子等からなる。
【００２７】
Ｉｒ受信部２２は、上記Ｉｒ受信部１５と同様に、図示しないリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光を受信する。  
ＡＣアダプタ接続部２３は、電源となる図示しないＡＣアダプタからのケーブルを接続する。
【００２８】
加えて、本体ケーシング１１の下面には、背面側に一対の固定脚部２４，２４が取り付けられると共に、前面側に高さ調節が可能な調整脚部２５が取り付けられる。  
調整脚部２５は、そのねじ回転位置を手動で操作することにより、正確には上記投影レンズ１２の投影方向及び撮影レンズ１３の撮影方向の鉛直方向成分、すなわち仰角を調整する。
【００２９】
次に図２により上記プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成について説明する。図中、基本モードである投影モード時においては、上記入出力コネクタ部２１より入力された各種規格の画像信号が、入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１、システムバスＳＢを介して画像変換部３２で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、表示エンコーダ３３へ送られる。
【００３０】
表示エンコーダ３３は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ３４に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ３４の記憶内容からビデオ信号を発生して表示駆動部３５に出力する。
【００３１】
この表示駆動部３５は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば３０［フレーム／秒］で空間的光変調素子（ＳＯＭ）３６を表示駆動するもので、この空間的光変調素子３６に対して、例えば超高圧水銀灯等の光源ランプ３７が出射する高輝度の白色光を照射することで、その反射光で光像が形成され、上記投影レンズ１２を介して図示しないスクリーンに投影表示される。
【００３２】
しかるに、上記投影レンズ１２はレンズモータ（Ｍ）３８に駆動されることでズーム位置及びフォーカス位置を適宜移動する。  
また、投影画像の撮影を行なう撮影モード時には、レンズモータ（Ｍ）３９によりズーム位置及びフォーカス位置が移動される上記撮影レンズ１３の光軸上に配置された、固体撮像素子であるＣＣＤ４０の撮像面に結像すると、ＣＣＤ４０から対応するアナログ値の画像信号が生成され、プロセス回路４１に送られる。
【００３３】
このプロセス回路４１は、ＣＣＤ４０で得た画像信号をデジタル化し、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理を実施した上でデジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒを生成し、上記システムバスＳＢを介して画像圧縮／伸長部４２に出力する。
【００３４】
画像圧縮／伸長部４２は、輝度及び色差信号をＡＤＣＴ、ハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮し、得た画像データを、このプロジェクタ装置１０の記録媒体として着脱自在に装着されるメモリカード４３に順次書込む。
【００３５】
また、メモリカード４３に記録された画像データを読出して投影表示する再生モード時においては、メモリカード４３に記録されている一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で読出し、上記画像圧縮／伸長部４２で記録モード時にデータ圧縮した手順と全く逆の手順で圧縮されている画像データを伸長し、伸長した画像データを上記表示エンコーダ３３へ送出して、ビデオＲＡＭ３４、表示駆動部３５を介して空間的光変調素子３６を駆動させ、光源ランプ３７の出射光を照射してその反射光により光像を形成し、投影レンズ１２を介して投影表示する。
【００３６】
なお、このプロジェクタ装置１０の記録媒体としては、上記メモリカード４３のように着脱可能ではなく、固定内蔵式の半導体メモリであってもよく、さらにはハードディスク装置などの本体に内蔵された大容量のものであってもよい。
【００３７】
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部４４であり、この制御部４４は、ＣＰＵと、後述する測距処理時を含む該ＣＰＵで実行される動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ、及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成される。
【００３８】
この制御部４４にはまた、システムバスＳＢを介して音声処理部４５が接続される。  
音声処理部４５は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影モード及び再生モード時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１９を駆動して拡声放音させる。
【００３９】
なお、上記本体メインキー／インジケータ１８とカバー２０内に備えられる本体サブキーによりキー／インジケータ部４６を構成し、また上記Ｉｒ発信部１４、Ｉｒ受信部１５、及びＩｒ受信部２２でＩｒ送受信部４７を構成するもので、これらのキー操作信号、赤外光受信信号はいずれも直接制御部４４へ送出される。
【００４０】
次に上記実施の形態の動作について説明する。
【００４１】
図３は、投影モードの初期設定として、プロジェクタ装置１０の設置を終えた後に、図示しないスクリーンとの距離に対応して投影レンズ１２による投影画像を自動合焦させる際の測距処理に係る処理内容を示すもので、主として制御部４４が内部のＲＯＭに記憶されている動作プログラムに基づいて実行する。
【００４２】
その当初には、Ｉｒ発信部１４により該スクリーン方向に向けて赤外光を発射し、その反射光をＩｒ受信部１５で受信して、その時間差を計時することで第１段階としての測距を実行する（ステップＳ０１）。
【００４３】
そして、得たスクリーンまでの距離が１［ｍ］以下であるか（ステップＳ０２）、１［ｍ］より遠く且つ２［ｍ］以下であるか（ステップＳ０３）、２［ｍ］より遠く且つ３［ｍ］以下であるか（ステップＳ０４）、それとも３［ｍ］より遠く且つ４［ｍ］以下であるか（ステップＳ０５）を順次該当する範囲となるまで判断する。
【００４４】
上記ステップＳ０２でスクリーンまでの距離が１［ｍ］以下であると判断した場合には、続く第２段階としての測距を行なう回数ｎを「３」に設定する（ステップＳ０６）。  
上記ステップＳ０３でスクリーンまでの距離が１［ｍ］より遠く且つ２［ｍ］以下であると判断した場合には、続く第２段階としての測距を行なう回数ｎを「５」に設定する（ステップＳ０７）。
【００４５】
上記ステップＳ０４でスクリーンまでの距離が２［ｍ］より遠く且つ３［ｍ］以下であると判断した場合には、続く第２段階としての測距を行なう回数ｎを「１０」に設定する（ステップＳ０８）。
【００４６】
上記ステップＳ０５でスクリーンまでの距離が３［ｍ］より遠く且つ４［ｍ］以下であると判断した場合には、続く第２段階としての測距を行なう回数ｎを「２０」に設定する（ステップＳ０９）。
【００４７】
そして、上記ステップＳ０５でスクリーンまでの距離が３［ｍ］より遠く且つ４［ｍ］以下でもないと判断した場合には、スクリーンまでの距離が４［ｍ］より遠くであることとなるので、続く第２段階としての測距を行なう回数ｎを「３０」に設定する（ステップＳ１０）。
【００４８】
このように上記ステップＳ０６〜Ｓ１０のいずれかで測距を行なう回数ｎを設定した後、Ｉｒ発信部１４とＩｒ受信部１５とによるスクリーンまでの測距を実施し、その結果得た距離を保持した上で（ステップＳ１１）、上記回数ｎを「−１」更新設定し（ステップＳ１２）、その更新設定後の回数ｎが「０」となっていないことを確認する（ステップＳ１３）、という処理を繰返し実行することで、第２段階としての測距をｎ回実行する。
【００４９】
そして、設定したｎ回の測距を実行した後に上記ステップＳ１３でｎ回の距離の測定値の総合計をｎで除算して距離の平均値を算出し（ステップＳ１４）、これを合焦する距離であるものとしてレンズモータ３８により撮影レンズ１３のフォーカス位置を移動させ（ステップＳ１５）、以上で初期設定時の測距処理に係る一連の動作を終了する。
【００５０】
このように、第１段階での測距で得た距離値に基づき、距離範囲に対応して予め設定しておいた複数の回数だけ第２段階で測距を実行してからの測距結果から最終的な距離値を算出するようにしたので、距離範囲に対応した適正な測距回数を設定しておくことで、投影位置までの距離に関係なく、常に測距精度を充分高いものとし、投影する画像を正確に合焦させることが可能となる。
【００５１】
加えて、より具体的には、１回の測距では精度が低下する遠い距離範囲ではその分だけ多くの回数の測距を行なうことで、相対的に測距精度の低下を補償し、どの距離範囲でも高い測距精度を維持できる。
【００５２】
なお、上記図３で示した各距離範囲の設定と、それらの距離範囲に対応した測距回数ｎの設定は一例であり、プロジェクタ装置１０の投影系の特性等に応じて適宜容易に変更設定し得る。
【００５３】
また、上記実施の形態の動作では、Ｉｒ発信部１４での赤外光の発信とその反射光のＩｒ受信部１５での実施の時間差から投影対象の図示しないスクリーンまでの距離を算出するものとして説明したが、このようなアクティブ方式の測距を行なうに際しては、赤外光に限らず、空気中の伝播速度が赤外光に比して著しく低く、そのために原理的にはより高い精度で測距が可能な超音波を送受信するものとしてもよい。
【００５４】
さらに、上記のようなアクティブ方式の測距を行なずとも、このプロジェクタ装置１０は他に上記レンズモータ３９、撮影レンズ１３、ＣＣＤ４０、及びプロセス回路４１を含む撮影系の回路を有しているので、制御部４４に予め用意しておいたテストパターン画像を投影レンズ１２より投影対象のスクリーンに投影した状態で、その画像を上記撮影系の回路を駆動して撮影し、例えばコントラスト方式などパッシブ方式の自動合焦処理に伴う測距を行なうことで当該スクリーンまでの距離を測定することができる。
【００５５】
したがって、上記撮影系の回路の駆動に基づく自動合焦処理でその都度スクリーンまでの距離値を得るものとしてもよく、このように実際に投影される画像の状態から投影位置までの距離を測定することで、より投影に適していると思われる距離値を得ることができる。
【００５６】
また、上記実施の形態では、第２段階での複数回の測距で得た距離値から単純に平均値を算出することにより正しい距離値を得るものとした。これにより、非常に簡単な計算で複数回の測距の結果から投影位置までの距離を算出することができるものであるが、あえて平均値の算出ではなく、例えばスクリーンとの距離が近いほど、プロジェクタ装置１０に対するスクリーンの対向角度のずれによる測距精度の低下が大きいと思われるので、距離範囲に対応して測距結果の重み付けを行なうものとしてもよいし、さらにはその重み付けを上記測距を行なう回数に反映させるものとしてもよい。
【００５７】
なお、上記実施の形態は本発明をプロジェクタ装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明はこれに限るものではなく、より精密な測距が必要な、例えば静物としての商品の撮影を行なうデジタルスチルカメラ等にも適用することが考えられる。
【００５８】
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００５９】
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の一形態に係るプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図。
【図２】同実施の形態に係るプロジェクタ装置の電子回路の機能構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態に係る測距時の処理内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６１】
１０…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３…撮影レンズ、１４…Ｉｒ発信部、１５…Ｉｒ受信部、１６…ズームリング、１７…フォーカスリング、１８…本体メインキー／インジケータ、１９…スピーカ、２０…カバー、２１…入出力コネクタ部、２２…Ｉｒ受信部、２３…ＡＣアダプタ接続部、２４…固定脚部、２５…調整脚部、３１…入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、３２…画像変換部、３３…表示エンコーダ、３４…ビデオＲＡＭ、３５…表示駆動部、３６…空間的光変調素子（ＳＯＭ）、３７…光源ランプ、３８，３９…レンズモータ（Ｍ）、４０…ＣＣＤ、４１…プロセス回路、４２…画像圧縮／伸長部、４３…メモリカード、４４…制御部、４５…音声処理部、４６…キー／インジケータ部、４７…Ｉｒ送受信部、ＳＢ…システムバス。
【図１】
2005062455.tif 000003
【図２】
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【図３】
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