(57)【要約】【課題】  合焦点への位置合わせを精度よく行なうと共に、再測定の範囲を適切に設定することで無理な再測定や不必要な再測定の実施を防止したプロジェクタを提供する。【解決手段】  制御回路５は、第１工程で測定したＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数Ｘと予め設定された詳細測定のステップ数Ａとを比較し、詳細測定のステップ数Ａの方が大きい場合にはＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数よりも小さいステップ数Ｃに変更して範囲を絞った詳細測定を行なう。画像信号にノイズが乗ってしまい特定した位置が合焦位置からずれてしまっても、特定した位置から所定の範囲を測定範囲として再度詳細測定を行うため、合焦点への位置合わせを精度よく行なうことができる。また、再測定の範囲を適切に設定することで無理な再測定や不必要な再測定が行われることがない。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影装置の光学系を一方向に移動させながらスクリーン上に投影される画像の焦点距離を変更し、前記スクリーン上に投影された画像の反射光量に基づいて前記画像の合焦位置を特定するプロジェクタにおいて、
特定した合焦位置から焦点距離を所定の範囲で変更して合焦位置の特定を再度行う際に、前記特定した合焦位置に応じて前記所定の範囲を変更する制御を行う制御部を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
投影装置の光学系を一方向に移動させながらスクリーン上に投影される画像の焦点距離を変更し、前記スクリーン上に投影された画像の反射光量に基づいて前記画像の合焦位置を特定するプロジェクタの焦点調節方法において、
特定した合焦位置から焦点距離を所定の範囲で変更して合焦位置の特定を再度行う際に、前記特定した合焦位置に応じて前記所定の範囲を変更することを特徴とするプロジェクタの焦点調節方法。
【請求項３】
投影装置の光学系を一方向に移動させながらスクリーン上に投影される画像の焦点距離を変更し、前記スクリーン上に投影された画像の反射光量に基づいて前記画像の合焦位置を特定するプロジェクタの焦点調節プログラムにおいて、
特定した合焦位置から焦点距離を所定の範囲で変更して合焦位置の特定を再度行う際に、前記特定した合焦位置に応じて前記所定の範囲を変更することを特徴とするプロジェクタの焦点調節プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影レンズ光学系を動かしながらスクリーン上に投影された画像の反射光を利用して合焦位置を求め、スクリーン上に投影する画像の焦点合わせを行なうプロジェクタ、その焦点調節方法、及びその焦点調節プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像をスクリーン上に投影するプロジェクタにおいて、スクリーン上に投影された画像の焦点合わせを精度よく行なうことが、プロジェクタの利便性を高めるために望まれている。
【０００３】
画像の焦点を合わせる方法の１つとして、入力した画像信号のコントラスト値が再生画像の精細度に対応していることに着目し、コントラスト値が最大となるように投影レンズの位置を合焦位置に一致させる自動焦点調節方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に開示された自動焦点調節方法について説明する。
特許文献１に開示された発明は、撮像装置に関する発明であり、図１４に示されるように主レンズ１０１と、フォーカスレンズ１０２と、絞り兼用シャッター１０３と、フォーカスモータ１０４と、リセットスイッチ１０５と、光電変換素子１０６と、撮像回路１０７と、演算回路１０８と、ＣＰＵ１０９と、モード切り替えスイッチ１１０とを有している。
【０００５】
焦点距離が無限遠位置から最近位置に連続的に変化するように、被写体像を光電変換素子１０６上に結像させるフォーカスレンズ１０２を移動させる。フォーカスレンズ１０２により光電変換素子１０６上に結像された被写体像を光電変換素子１０６により電気信号に変換し、撮像回路１０７により電気信号を後段の演算回路１０８に適した輝度信号に変換する。輝度信号は、演算回路１０８に入力され、焦点評価値が求められる。図１５に、焦点距離が無限遠位置から最近位置に連続的に変化するようにフォーカスレンズ１０２を移動させた時の焦点評価値を示す。焦点評価値はコントラストの大小を表しており、焦点評価値が高いほど画像の精細度が高いと言える。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８６７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の発明をプロジェクタに適用し、フォーカスレンズを連続的に変化させた場合に得られる焦点評価値は、図１６に示されるようにノイズによるピーク値が含まれたものとなる。
【０００８】
プロジェクタが電源の供給を受ける交流電源は、様々な電気・電子機器が接続されていた場合、これらの機器から発生するノイズが少なからず乗ってしまう。また、交流電源に接続された各機器の消費電力が変動することにより、電源の波形そのものが歪んでしまう場合も多い。従って、この電源の供給を受けて発光するプロジェクタの光源は、これらの影響により光量が一定とはならない。
【０００９】
また、照明装置として蛍光灯を使用した場合、蛍光灯の輝度は一定ではないため、明るい時と暗い時とで光電変換素子の受光強度に変化が生じ、焦点評価値にノイズとして表れることになる。
【００１０】
さらに、プロジェクタには装置内の熱を外部に放出するための空冷ファンが一般的に設けられている。自然放熱だけでは十分な冷却効果が得られない場合は、空冷ファンを使って、熱を発生している部品の回りの空気を強制的に対流させたり、システム内部の熱を外部へ排気している。しかしながら、この空冷ファンの振動が画像をスクリーンに投影する投影レンズに伝わり、スクリーンに投影される画像に乱れが生じてしまう。従って、この投影された画像の反射光により測定される焦点評価置にも影響を及ぼす。
【００１１】
また、プロジェクタをスクリーンに対してどのような位置に配置するかによって、スクリーン上に投影される画像の焦点が合う焦点距離が変わってしまう。従って、プロジェクタの位置によっては、焦点距離の測定を開始して直ぐに、すなわち光学系を駆動して直ぐに合焦位置が現れる、また、測定の終了間際に、すなわち光学系の駆動終了間際になって合焦位置が現れるようなことが起こる。このとき、合焦位置が現れる光学系の位置が、光学系の移動可能な範囲の端部の近くとなる。このような場合に、検出した合焦点から予め決められた範囲を再度測定しようとしても、検出範囲となる焦点距離の画像を投影できる位置に光学系が移動できない場合がある。光学系を駆動する駆動部に強制的に測定位置まで移動させる命令が出されると、駆動部は、光学系が移動できなくなっても光学系を移動させようとするため、光学系や駆動部の故障の原因となる。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、合焦点への位置合わせを精度よく行なうと共に、再測定の範囲を適切に設定することで無理な再測定や不必要な再測定の実施を防止したプロジェクタ、その焦点調節方法、及びその焦点調節プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するために請求項１記載のプロジェクタは、投影装置の光学系を一方向に移動させながらスクリーン上に投影される画像の焦点距離を変更し、前記スクリーン上に投影された画像の反射量に基づいて前記画像の合焦位置を特定するプロジェクタにおいて、特定した合焦位置から焦点距離を所定の範囲で変更して合焦位置の特定を再度行う際に、前記特定した合焦位置に応じて前記所定の範囲を変更する制御を行う制御部を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項１記載のプロジェクタは、プロジェクタの光源や空冷ファンの振動等によって画像信号にノイズが乗ってしまい特定した位置が合焦位置からずれてしまっても、特定した位置から所定の範囲を測定範囲として再度合焦位置の特定を行うため、合焦点への位置合わせを精度よく行なうことができる。
【００１５】
また、特定した合焦位置から光学系を移動させて合焦位置の特定を再度行う際に、特定した合焦位置に応じて再特定における光学系の移動範囲を設定している。これにより、再特定における前記光学系の位置が、常に該光学系の移動可能な範囲内にあるように調整でき、光学系が移動できなくなった場合に光学系を移動させようとする駆動力を光学系に与える不具合を防止でき、光学系や駆動部の故障を防止することができる。
【００１６】
請求項２記載のプロジェクタの焦点調節方法は、投影装置の光学系を一方向に移動させながらスクリーン上に投影される画像の焦点距離を変更し、前記スクリーン上に投影された画像の反射光量に基づいて前記画像の合焦位置を特定するプロジェクタの焦点調節方法において、特定した合焦位置から焦点距離を所定の範囲で変更して合焦位置の特定を再度行う際に、前記特定した合焦位置に応じて前記所定の範囲を変更することを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載のプロジェクタの焦点調節方法は、プロジェクタの光源や空冷ファンの振動等によって画像信号にノイズが乗ってしまい特定した位置が合焦位置からずれてしまっても、特定した位置から所定の範囲を測定範囲として再度合焦位置の特定を行うため、合焦点への位置合わせを精度よく行なうことができる。
【００１８】
また、特定した合焦位置から光学系を移動させて合焦位置の特定を再度行う際に、特定した合焦位置に応じて再特定における光学系の移動範囲を設定している。これにより、再特定における前記光学系の位置が、常に該光学系の移動可能な範囲内にあるように調整でき、光学系が移動できなくなった場合に光学系を移動させようとする駆動力を光学系に与える不具合を防止でき、光学系や駆動部の故障を防止することができる。
【００１９】
請求項３記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、投影装置の光学系を一方向に移動させながらスクリーン上に投影される画像の焦点距離を変更し、前記スクリーン上に投影された画像の反射量に基づいて前記画像の合焦位置を特定するプロジェクタの焦点調節プログラムにおいて、特定した合焦位置から焦点距離を所定の範囲で変更して合焦位置の特定を再度行う際に、前記特定した合焦位置に応じて前記所定の範囲を変更することを特徴としている。
【００２０】
請求項３記載のプロジェクタの焦点調節プログラムは、特定した合焦位置から光学系を移動させて合焦位置の特定を再度行う際に、再測定される焦点距離の画像を投影する位置が、光学系の移動可能な範囲内にあるか否かを判定している。再測定される焦点距離の画像を投影する位置が、光学系の移動可能な範囲内にあるか否かを判定することで、光学系が移動できなくなっても光学系を移動させようとする駆動力を光学系に与える不具合を防止でき、光学系や駆動部の故障を防止することができる。
【００２１】
また、特定した合焦位置から光学系を移動させて合焦位置の特定を再度行う際に、特定した合焦位置に応じて再特定における光学系の移動範囲を設定している。これにより、再特定における前記光学系の位置が、常に該光学系の移動可能な範囲内にあるように調整でき、光学系が移動できなくなった場合に光学系を移動させようとする駆動力を光学系に与える不具合を防止でき、光学系や駆動部の故障を防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画像信号にノイズが乗ってしまい特定した位置が合焦位置からずれてしまっても、特定した位置から所定の範囲を測定範囲として再度合焦位置の特定を行うため、合焦点への位置合わせを精度よく行なうことができる。また、再特定の範囲を適切に設定することで無理な再測定や不必要な再測定が行われることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１に示されるように本実施例のプロジェクタ２は、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像のスクリーン１での反射光を受光して、画像の焦点距離を判定するためのコントラスト値を出力する自動焦点検出装置２０と、プロジェクタ２に対するスクリーン１の相対的な傾斜角度を、水平面内および垂直面内において正確に測定する第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４とを備えている。
【００２５】
また、図１に示す制御回路５は、自動焦点検出装置２０と、第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４と、図示しないパーソナルコンピュータ等の機器から画像を入力して、画像情報を出力する投影画像生成部６と、投影レンズ光学系８へ画像を出力する表示駆動部７と、投影レンズ光学系８の焦点距離を可変するために、光軸に沿って投影レンズ光学系８を移動させるステッピングモータ等からなる光学系駆動部２３と、を制御する。
【００２６】
制御回路５は、投影レンズ光学系８を駆動させる光学系駆動部２３を制御することでスクリーン１上に投影される画像の焦点距離を調節する。さらに、制御回路５は、第１ライン型パッシブ測距装置３の演算部３２および第２ライン型パッシブ測距装置４の演算部４２からの出力に基づいて、プロジェクタ２に対するスクリーン１の水平方向および垂直方向の相対的な傾斜角度を算出する。制御回路５は、また、算出された傾斜角度に基づいて台形歪を補正するように投影画像生成部６と表示駆動部７を制御し、スクリーン１の上下、左右に投影される画像の拡大、縮小を行なう。
【００２７】
メモリ部１０は、プロジェクタ２の構成に必要なデータや命令を記憶していて、制御回路５と演算部２２と演算部３２及び４２等に随時データや命令を供給し、これら各部から演算結果のデータを受け取る。また、メモリ部１０は不揮発性のフラッシュメモリや揮発性のＲＡＭなどの２種類のメモリ装置を有し、必要なデータや命令、および長期的に使用されるデータを不揮発性のメモリ装置に記憶し、一時的にのみ使用されるデータを揮発性のメモリ装置に記憶する。
【００２８】
自動焦点検出装置２０には、投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影された画像の、スクリーン１での反射光を受光する受光センサ２１と、受光センサ２１から出力される電気信号に演算を行い、画像のコントラスト値を出力する演算部２２とを有している。受光センサ２１として、ＣＣＤラインセンサなどを適用することができる。
【００２９】
図２を参照しながら自動焦点検出装置２０の演算部２２について説明する。
図２に示されるように演算部２２は、受光センサ２１から入力した電気信号から高周波成分を取り出す高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２２ａと、高周波成分だけとなった輝度信号の振幅検波を行なう検波器２２ｂと、検波器２２ｂの検波出力をＡ／Ｄ変換し、ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２ｃと、Ａ／Ｄ変換器２２ｃから出力されるディジタル信号を積分する積分器２２ｄと、を有している。積分器２２ｄからは図３に示すような画像信号のコントラスト値が出力される。
【００３０】
画像信号の高周波成分に現れるコントラスト値は、図１５に示されるように、合焦位置でコントラスト値が最大となり、合焦位置から外れるに従って、コントラスト値が減少していくという特性を有している。この特性を利用して本実施例は、投影レンズ光学系８によって投影される画像がスクリーン１上に像を結ぶ時の投影レンズ光学系８の位置（合焦位置）を検出する。
【００３１】
より詳細に説明すると、まず、オートフォーカス用の画像パターンを投影レンズ光学系８からスクリーン１に投影する。投影レンズ光学系８は光学系駆動部２３によって図３に示す初期位置から一定の速度で移動し、図３に示す最近位置まで移動する。初期位置とは、投影レンズ光学系８によって投射される画像のピントが合う位置（合焦位置）が無限遠となる投影レンズ光学系８の位置であり、最近位置とは、投影レンズ光学系８がプロジェクタ２から最も近い位置にピントを合わせることができる投影レンズ光学系８の位置である。一定の速度で移動する投影レンズ光学系８から投射され、スクリーン１で反射された反射光を受光センサ２１で受光して、演算部２２により画像のコントラスト値を算出する。算出されたコントラスト値は、投射光がスクリーン１上に像を結ぶ時に最大値となるため、このコントラスト値が最大となる位置を検出することで合焦位置を検出することができる（ここまでの手順を第１工程と呼ぶ）。
【００３２】
しかしながら、投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置に連続的に変化させて測定されるコントラスト値は、図１６に示されるようにノイズによるピーク値が含まれたものとなる。
【００３３】
コントラスト値にノイズが乗ってしまう要因としては、上述したようにプロジェクタの光源の光量が一定しない、外光の輝度が一定しない、プロジェクタに設けられた空冷ファンによる振動が、画像をスクリーンに投影する投影レンズ光学系８に伝わり、スクリーン１に投影される画像に乱れが生じる、などが挙げられる。
【００３４】
そこで本実施例では、１回の測定（第１工程）で正確に画像のコントラスト値が最大となる位置を検出することができなくても、画像のコントラスト値が最大となる付近で、再度投影レンズ光学系８を移動させて画像のコントラスト値が最大となる所を詳細検出することで、正確な合焦点を検出する。
【００３５】
この詳細測定の動作概略を図３を参照しながら説明する。
図３には第１工程により、投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置まで連続的に移動させて測定されたコントラスト値が示されている。制御回路５は、コントラスト値の測定が終了すると、測定したコントラスト値の中から値が最大となる位置（以下、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置とも表記する）に投影レンズ光学系８を移動させる。投影レンズ光学系８は、ステッピングモータ等の光学系駆動部２３により駆動されるが、制御回路５はステッピングモータを駆動する駆動パルスの数（以下、ステップ数という）を記憶することでＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置を記憶する。
【００３６】
投影レンズ光学系８をＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置まで移動させると、制御回路５は、投影レンズ光学系８を予め設定された範囲内で移動させ、再度コントラスト値の測定（詳細測定）を行なう。
【００３７】
図３に示されるようにＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置を基準として、投影レンズ光学系８を繰り込み方向、及び繰り出し方向にそれぞれ移動させて、コントラスト値の測定を行う（以下、繰り込み方向のコントラスト値の測定を第３工程、繰り出し方向のコントラスト値の測定を第４工程と呼ぶ）。なお、繰り込み方向とは、図３に示されるようにＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から初期位置の方向に投影レンズ光学系８を移動させる方向であり、繰り出し方向とは、図３に示されるようにＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置の方向へ投影レンズ光学系８を移動させる方向である。
【００３８】
また、繰り出し方向と繰り込み方向とのコントラスト値の測定幅は、光学系駆動部２３のステッピングモータのステップ数情報として設定されている。すなわち、第１工程で測定したＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置を基準位置として、このＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から予め決められたステップ数、投影レンズ光学系８を繰り込み方向に移動させてコントラスト値を測定することで第３工程を行い、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から予め決められたステップ数、投影レンズ光学系を繰り出し方向に移動させてコントラスト値を測定することで第４工程を行う。
【００３９】
しかしながら、第３工程、第４工程で詳細測定を行う時に、予め設定された詳細測定の幅だけ測定を行うことができない場合がある。これは、プロジェクタ２をスクリーン１に対してどのような位置に配置するかによって、測定できるコントラスト値の範囲が変わってしまうからである。例えば、図４に示されるようにコントラスト値の測定を開始して直ぐにＭａｘ＿ｃｏｎｔが検出される場合や、図５に示されるようにＭａｘ＿ｃｏｎｔの検出後、直ぐに最近位置となり、測定が終了する場合である。
【００４０】
図４、５に示されるような測定範囲において詳細測定を実行しようとすると、図４に示されるように初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までの幅よりも繰り込み方向の詳細測定の幅のほうが広くなり、予め設定されていた繰り込み方向の測定範囲を測定することができない場合がある。同様に、図５に示されるようにＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までの幅よりも繰り出し方向の詳細測定幅のほうが広くなり、予め設定されていた繰り出し方向の測定範囲を測定することができない場合がある。
【００４１】
このような場合に、設定された詳細測定の範囲を測定しようと投影レンズ光学系８を移動させようとしても、投影レンズ光学系８が移動できず、ステッピングモータなどが空回りし、故障の原因となる。また、測定が行なわれたとしても無駄な測定となってしまう。
【００４２】
上述した問題の発生を防止するために本実施例は、第２工程として、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数（初期位置のステップ数は０であるのでＭａｘ＿ｃｏｎｔまでのステップ数）と詳細測定のステップ数とを比較し、詳細測定のステップ数の方が大きい場合にはＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数よりも小さいステップ数に変更して詳細測定（第３工程）を行なう。図６（ｂ）に示されるように詳細測定のステップ数ＡがＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数Ｘよりも大きいため、第３工程の詳細ステップ数をＣに変更する。
【００４３】
同様に、第２工程としてＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数（最近位置のステップ数−Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数）と詳細測定のステップ数とを比較し、詳細測定のステップ数の方が大きい場合にはＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数よりも小さいステップ数に変更して詳細測定（第４工程）を行なう。図７（ｂ）に示されるように詳細測定のステップ数ＡがＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数（Ｙ−Ｘ）よりも大きいため、第４工程の詳細ステップ数をＤに変更する。
【００４４】
このように第３、第４工程の詳細測定を行う前に、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から端部（初期位置、または最近位置）までのステップ数と、詳細測定のステップ数とを比較し、詳細測定のステップ数のほうが大きい場合に、詳細測定の範囲を変更することで、ステッピングモータの空回りによる故障、無駄な測定を防止することができる。
【００４５】
次に、本実施例の動作手順を説明する。最初に、図８に示されたフローチャートを参照しながら全体の概略動作を説明する。
まず、焦点位置を検出するために、投影画像の焦点距離が最遠位置から最近位置に連続的に変わるように投影レンズ光学系８を移動させる。投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影される画像の反射光を受光センサ２１で受光し、受光センサ２１の受光量に応じた電気信号を出力する。受光センサ２１から出力される電気信号は演算部２２で演算され、画像信号のコントラスト値が算出される。演算部２２で算出されたコントラスト値は制御回路５に入力され、コントラスト値が最も大きい位置（初期位置からのステッピングモータのステップ数）と、このコントラスト値とがメモリ部１０に保持される（ステップＳ１、ここまで第１工程）。
【００４６】
次に、第１工程により検出したコントラスト値が最大の位置(Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置)へ投影レンズ光学系８を移動させる。第１工程のコントラスト値測定の終点（最近位置）でのステッピングモータのステップ数と、検出したＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数とが判っているので、最近位置のステップ数からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数を減算したステップ数だけステッピングモータを逆方向に回転させ、投影レンズ光学系８をＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置に位置合わせする（ステップＳ２）。
【００４７】
次に、検出したＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数、予め設定された詳細測定の幅を示すステップ数、最近位置のステップ数等により第３工程、第４工程の詳細測定のステップ数を決定する（ステップＳ３：第２工程）。
【００４８】
Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から決定した詳細測定のステップ数だけ初期位置方向へ投影レンズ光学系８を移動させ、投影レンズ光学系８からスクリーン上に投影された画像のコントラスト値が最大の位置を検出する（ステップＳ４：第３工程）。画像のコントラスト値が最大の位置を検出すると、検出した位置情報（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置からのステップ数）と、この位置でのコントラスト値とを繰り込み方向でのコントラスト値が最大の位置（以下、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＩとも表記する）の情報としてメモリ部１０に記憶する。
【００４９】
繰り込み方向への詳細測定が終了すると、投影レンズ光学系８を詳細測定のステップ数だけ逆方向に移動させ、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置へ戻す（ステップＳ５）。
【００５０】
次に、第３工程と同様にして、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から決定した詳細測定のステップ数だけ最近位置方向へ投影レンズ光学系８を移動させ、投影レンズ光学系８からスクリーン１上に投影された画像のコントラスト値が最大の位置を検出する（ステップＳ６:第４工程）。画像のコントラスト値が最大の位置を検出すると、検出した位置情報（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置からのステップ数）と、この位置でのコントラスト値とを繰り出し方向でのコントラスト値が最大の位置（以下、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＲとも表記する）の情報としてメモリ部１０に記憶する。
【００５１】
繰り出し方向への詳細測定が終了すると、投影レンズ光学系８を詳細測定のステップ数だけ逆方向に移動させ、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置へ戻す（ステップＳ７）。
【００５２】
次に、検出した繰り込み方向の最大コントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＩ）と、繰り出し方向の最大コントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＲ）とを比較し、最もコントラスト値が大きい位置を真の焦点位置と判断し、この位置へ投影レンズ光学系８を移動させる。
【００５３】
次に、図９に示されたフローチャートを参照しながら第１工程の詳細な手順を説明する。
プロジェクタ２の電源投入後に自動焦点調節操作が開始される。まず、光学系駆動部２３により投影レンズ光学系８が初期位置に駆動され、計測結果を記憶するメモリ部１０の領域が初期化される（ステップＳ１１）。初期化される情報としては、自動焦点検出装置２０で算出されるコントラスト値（ｃｏｎｔ値）と、算出されたコントラスト値の中で値が最大となるコントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ）と、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数の情報などが挙げられる。
【００５４】
次に、プロジェクタ２内に予め記憶されている、自動焦点調節に適したオートフォーカス用の画像パターンを投影レンズ光学系８によりスクリーン１上に投影する（ステップＳ１２）。
【００５５】
次に、ステッピングモータ等の光学系駆動部２３により投影レンズ光学系８を初期位置（焦点距離が無限遠となる位置）から一定速度で移動させる（繰り出し開始）。同時に受光センサ２１がスクリーン１に投影された画像パターンの反射光を受光する（ステップＳ１３）。受光センサ２１は受光した反射光量に応じた電気信号を後段の演算部２２に出力する（ステップＳ１４）。受光センサ２１からの電気信号は演算部２２でフィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理、積分処理などが施され（ステップＳ１５）、画像のコントラスト値（ｃｏｎｔ値）が算出される（ステップＳ１６）。算出されたコントラスト値（ｃｏｎｔ値）は、制御回路５に出力される。
【００５６】
制御回路５は、演算部２２で算出されたコントラスト値（ｃｏｎｔ値）が、最大のコントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ）よりも大きいか否かを判定する。最大のコントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ）とは、算出したコントラスト値よりも前に得られたコントラスト値の中で値が最大のものである。もし、算出したコントラスト値（ｃｏｎｔ値）が最大コントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ）よりも大きければ（ステップＳ１７／ＹＥＳ）、コントラスト値（ｃｏｎｔ値）を最大コントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ）として入れ換え、この位置までのステップ数（初期位置を０として起算したもの）をメモリ部１０に登録する（ステップＳ１８）また、算出したコントラスト値が最大コントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ）よりも小さい場合には（ステップＳ１７／ＮＯ）、このコントラスト値に対する処理を終了する。
【００５７】
次に、制御回路５はステッピングモータを駆動するステップ数が、予め設定されたステップ数に達したかどうかを確認する（ステップＳ１９）。投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置まで駆動させるためのステップ数は予め決まっているため、現在の駆動ステップ数が、この最近位置までのステップ数に達したかどうかを判定する。達していなければ（ステップＳ１９／ＮＯ）、受光センサ２１で出力される反射光強度に応じた電気信号からコントラスト値を算出し、最大コントラスト値（Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ）と比較する手順を繰り返す。
【００５８】
現在の駆動ステップ数が、最近位置までのステップ数に達した場合には（ステップＳ１９／ＹＥＳ）、コントラスト値の測定を終了し、検出したＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置へ投影レンズ光学系８を移動させる制御を行う（ステップＳ２０）。
【００５９】
次に、図１０に示されたフローチャートを参照しながら詳細測定のステップ数の設定手順を説明する。
上述した第１工程によりＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置を検出すると、検出したＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置へ投影レンズ光学系８を移動させる。次に、制御回路５は、詳細測定のステップ数を決定する第２工程を実行する。まず、繰り込み方向の詳細ステップ数を決定する。予め設定された詳細測定のステップ数とＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置のステップ数とを比較し、繰り込み方向の詳細測定の幅が、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔまでの幅よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３１）。図６（ａ）に示されるように詳細測定のステップ数Ａが、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数Ｘよりも小さい場合には（ステップＳ３１／ＹＥＳ）、正常なコントラスト値の測定が実行できるため、詳細測定のステップ数として予め決められたステップ数Ａを使用する（ステップＳ３２）。
【００６０】
また、図６（ｂ）に示されるように詳細測定のステップ数Ａが、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数Ｘよりも大きい場合には（ステップＳ３１／ＮＯ）、繰り込み方向の詳細測定の幅を変更する。変更するステップ数として、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数Ｘよりも小さい値Ｃとする（ステップＳ３３）。このように詳細測定のステップ数を、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数Ｘよりも小さい値に変更することで、光学系駆動部２３のステッピングモータが空回りするなどの不具合を防止することができる。
【００６１】
次に、繰り出し方向の詳細測定のステップ数を決定する。最近位置までのステップ数ＹからＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数Ｘを減算した値と、予め設定された詳細ステップ数Ｂとを比較し、繰り出し方向の詳細測定の幅が、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までの幅よりも大きいか否かを判定する。図７（ａ）に示されるように詳細測定のステップ数Ｂが、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数（Ｙ−Ｘ）よりも小さい場合には（ステップＳ３４／ＹＥＳ）、正常なコントラスト値の測定が実行できるため、詳細測定のステップ数として予め決められたステップ数Ｂを使用する（ステップＳ３５）。
【００６２】
また、図７（ｂ）に示されるように詳細測定のステップ数Ｂが、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数（Ｙ−Ｘ）よりも大きい場合には（ステップＳ３４／ＮＯ）、繰り出し方向の詳細測定の幅を変更する。変更するステップ数として、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数（Ｙ−Ｘ）よりも小さい値Ｄとする（ステップＳ３６）。このように詳細測定のステップ数を、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数（Ｙ−Ｘ）よりも小さい値に変更することで、光学系駆動部２３のステッピングモータが空回りするなどの不具合を防止することができる。
【００６３】
次に、図１１に示されたフローチャートを参照しながら繰り込み方向の詳細測定の動作を説明する。
まず、初期設定がされて、メモリ部１０に記録されるＭａｘ＿ｃｏｎｔＩ値、ｃｏｎｔ値、ＮｉＰ値、及びｎ値がゼロにセットされる（ステップＳ４１）。Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＩ値は、図３に示す繰り込み方向への詳細測定（第３工程）で、最大のコントラスト値を記録したものである。ｃｏｎｔ値は、繰り込み方向への詳細測定（第３工程）で算出されるコントラスト値を記録したものであり、ＮｉＰ値は、コントラスト値が最大の時のステップ数を記録したものである。また、ｎ値は、ステッピングモータを駆動するステップ数をカウントするカウンタのカウンタ値である。
【００６４】
まず、投影レンズ光学系８が、１ステップだけ初期位置方向に繰り込まれて、ｎ値に１が加えられる（ステップＳ４２）。次に、投影レンズ光学系８からスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光センサ２１で受光し、受光した反射光の受光量に応じた電気信号が出力される（ステップＳ４３）。この電気信号は演算部２２に送られ、フィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理、積分処理などが施され（ステップＳ４４）、画像のコントラスト値が算出される（ステップＳ４５）。
【００６５】
制御回路５は、演算部２２によって算出されたコントラスト値を入力し、このコントラスト値（ｃｏｎｔ値）をＭａｘ＿ｃｏｎｔＩ値と比較する（ステップＳ４６）。Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＩ値は、先に測定されたコントラスト値の中で値が最大のコントラスト値を記録したものである。もし、ｃｏｎｔ値のほうが大きければ（ステップＳ４６／ＹＥＳ）、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＩ値にｃｏｎｔ値が代入され、ＮｉＰ値にｎ値が代入される（ステップＳ４７）
【００６６】
そして、ｎ値がＮｉ＿ｍａｘ値に達したかどうかが判定される（ステップＳ４８）。Ｎｉ＿ｍａｘ値は、図１０のフローチャートのステップＳ３２、またはＳ３３で決定された繰り込み方向のステップ数であり、繰り込み方向の詳細測定の幅を決定する。
【００６７】
また、ｃｏｎｔ値がＭａｘ＿ｃｏｎｔＩ値よりも小さい場合には（ステップＳ４６／ＮＯ）、保持したｃｏｎｔ値に対する処理は行わずに、ｎ値が最大繰り込みステップ数Ｎｉ＿ｍａｘ値に達しているか否かが判定される（ステップＳ４８）。
【００６８】
ｎ値が最大繰り込みステップ数Ｎｉ＿ｍａｘ値に達していた場合には（ステップＳ４８／ＹＥＳ）、投影レンズ光学系８をＮｉ＿ｍａｘ値だけ最近位置方向に戻し、第１工程の読み込みでコントラスト値が最大となったＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置へ戻す（ステップＳ４９）。
【００６９】
次に、図１２に示されたフローチャートを参照しながら繰り出し方向の詳細測定の動作を説明する。
まず、初期設定がされて、メモリ部１０に記録されるＭａｘ＿ｃｏｎｔＲ値、ｃｏｎｔ値、ＮｒＰ値、及びｎ値がゼロにセットされる（ステップＳ６１）。Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＲ値は、図３に示す繰り出し方向への詳細測定（第４工程）で、最大のコントラスト値を記録したものである。ｃｏｎｔ値は、繰り出し方向への詳細測定（第４工程）で算出されるコントラスト値を記録したものであり、ＮｒＰ値は、コントラスト値が最大の時のステップ数を記録したものである。また、ｎ値は、ステッピングモータを駆動するステップ数をカウントするカウンタのカウンタ値である。
【００７０】
まず、投影レンズ光学系８が、１ステップだけ最近位置方向に繰り出されて、ｎ値に１が加えられる（ステップＳ６２）。次に、投影レンズ光学系８からスクリーン１上に投影された画像の反射光を受光センサ２１で受光し、受光した反射光の受光量に応じた電気信号が出力される（ステップＳ６３）。この電気信号は演算部２２に送られ、フィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理、積分処理などが施され（ステップＳ６４）、画像のコントラスト値が算出される（ステップＳ６５）。
【００７１】
制御回路５は、演算部２２によって算出されたコントラスト値を入力し、このコントラスト値（ｃｏｎｔ値）をＭａｘ＿ｃｏｎｔＲ値と比較する（ステップＳ６６）。Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＲ値は、先に測定されたコントラスト値の中で値が最大のコントラスト値を記録したものである。もし、ｃｏｎｔ値のほうが大きければ（ステップＳ６６／ＹＥＳ）、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔＲ値にｃｏｎｔ値が代入され、ＮｒＰ値にｎ値が代入される（ステップＳ６７）
【００７２】
そして、ｎ値がＮｒ＿ｍａｘ値に達したかどうかが判定される（ステップＳ６８）。Ｎｒ＿ｍａｘ値は、図１０のフローチャートのステップＳ３５、またはＳ３６で決定された繰り出し方向のステップ数であり、繰り出し方向の詳細測定の幅を決定する。
【００７３】
また、ｃｏｎｔ値がＭａｘ＿ｃｏｎｔＲ値よりも小さい場合には（ステップＳ６６／ＮＯ）、保持したｃｏｎｔ値に対する処理は行わずに、ｎ値が最大繰り出しステップ数Ｎｒ＿ｍａｘ値に達しているか否かが判定される（ステップＳ６８）。
【００７４】
ｎ値が最大繰り出しステップ数Ｎｒ＿ｍａｘ値に達していた場合には（ステップＳ６８／ＹＥＳ）、投影レンズ光学系８をＮｒ＿ｍａｘ値だけ初期位置方向に戻し、第１工程の読み込みでコントラスト値が最大となったＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置へ戻す（ステップＳ６９）。
【００７５】
このようにして算出された繰り込み方向の詳細測定のコントラスト値と、繰り出し方向の詳細測定のコントラスト値とを比較する。比較の結果、コントラスト値が大きかったほうを真の焦点位置として、この焦点位置へ投影レンズ光学系８を移動させる。
【実施例２】
【００７６】
上述した実施例１では、投射光の焦点位置を判定するためのコントラスト値を出力する自動焦点検出装置２０と、プロジェクタ２に対するスクリーン１の相対的な傾斜角度を、水平面内および垂直面内において正確に測定する第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４とを別々に設けていた。
【００７７】
本実施例では、図１３に示されるように第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４のいずれか一方に実施例１の自動焦点検出装置の機能を持たせている。第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４の撮像部３１、４１にはラインセンサが用いられているので、このラインセンサのいずいれかの出力を、演算部３２または４２により演算し、画像のコントラスト値を出力する。制御回路５は、第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４のいずれか一方から出力されるコントラスト値により、コントラスト値が最大となる位置を検出して、投影レンズ光学系８からの画像がスクリーン１上に投影されるように位置合わせを行なう。また、詳細測定の際にも第１及び第２ライン型パッシブ測距装置３及び４のいずれか一方から出力されるコントラスト値により、コントラスト値が最大となる位置を検出する。
【００７８】
このように本実施例は、投射光の焦点位置を検出する焦点検出機能を、測距装置に設けたことにより、部品点数を削減しプロジェクタの構成を簡略化させることが可能となる。
【実施例３】
【００７９】
次に、本発明のプロジェクタの焦点調節プログラムの実施例を説明する。本実施例は、図１に示すＣＰＵ９の処理を、ハードウェア回路と、ハードウェア回路から制御プログラムを読み出して、この制御プログラムに従った処理を行なうコンピュータとによって行なうものである。具体的には、コンピュータに、投影レンズ光学系８を初期位置から最近位置まで移動させる制御を行わせ、投影レンズ光学系８からスクリーン１上に投影される画像の焦点距離を変更する処理と、スクリーン１上に投影された画像の反射光を受光センサ２１に受光させて、受光センサ２１から出力される電気信号から画像のコントラスト値を算出する処理と、焦点距離を変更しながら算出されたコントラスト値が最大となるＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置を算出する処理と、初期位置からＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置までのステップ数と詳細測定のステップ数とを比較して第３工程の詳細測定のステップ数を設定する処理と、Ｍａｘ＿ｃｏｎｔ位置から最近位置までのステップ数と詳細測定のステップ数とを比較して第４工程の詳細測定のステップ数を設定する処理と、
設定されたステップ数だけ投影レンズ光学系８をＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置から移動させ、コントラスト値が最大となる位置を検出して、画像の合焦位置を特定する処理と、を実行させる。
【００８０】
このような処理をコンピュータが実行することで、予め設定された詳細測定の範囲が、投影レンズ光学系８を移動させることができない範囲であっても、新たに詳細測定の範囲を設定することができ、モータの空回りなどの発生を防止することができる。
【００８１】
また、プロジェクタの光源や空冷ファンの振動等によって画像信号にノイズが乗ってしまい、一度特定した位置が合焦位置からずれてしまっても、特定した位置から所定の範囲を測定範囲として再度合焦位置の特定を行うため、合焦点への位置合わせを精度よく行なうことができる。
【００８２】
なお、上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、投影レンズ光学系８によって投射される画像のピントが合う位置（合焦位置）が無限遠となる投影レンズ光学系８の位置を初期位置として、投影レンズ光学系８をこの初期位置から焦点距離が短くなる方向に移動させていた。これとは逆に、画像のピントが合う位置（焦点距離）が最も短くなる投影レンズ光学系８の位置を初期位置として、投影レンズ光学系８をこの初期位置から焦点距離が長くなる方向に移動させるものであってもよい。また、上述した実施例では、投影レンズ光学系８の位置をステッピングモータのステップ数で求めていたが、投影レンズ光学系８を連続的に移動させ、初期位置、またはＭａｘ＿ｃｏｎｔ位置からの移動時間を測定して、投影レンズ光学系８の位置の把握に利用するものであってもよい。また、上述した実施例では、詳細測定のステップ数の設定を繰り出し方向と繰り込み方向の両方で行っていたが、第３工程と第４工程のいずれか一方でステップ数が変更された場合に、もう一方は予め設定されたステップ数をそのまま使用するものであってもよい。また、繰り込み方向と繰り出し方向のステップ数の設定と詳細測定は、どちらから先に行うものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例のプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２】演算部２２の構成を示すブロック図である。
【図３】第１工程で算出されたコントラスト値と、焦点距離との関係を示す図である。
【図４】コントラスト値の測定開始位置と、詳細測定を行う幅との関係を示す図である。
【図５】コントラスト値の測定終了位置と、詳細測定を行う幅との関係を示す図である。
【図６】繰り込み方向の詳細測定のステップ数を決定する手順を説明するための図である。
【図７】繰り出し方向の詳細測定のステップ数を決定する手順を説明するための図である。
【図８】全体の動作の概略を示すフローチャートである。
【図９】第１工程の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２工程の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１１】第３工程の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１２】第４工程の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施例２の構成を示すブロック図である。
【図１４】特許文献１に開示された発明の構成を示す図である。
【図１５】合焦点と焦点評価値（コントラスト値）との関係を示す図である。
【図１６】測定されるコントラスト値にノイズが乗った状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  スクリーン                    ２  プロジェクタ
３  第１ライン型パッシブ測距装置  ４  第２ライン型パッシブ測距装置
５  制御回路                      ６  投影画像生成部
７  表示駆動部                    ８  投影レンズ光学系
１０  メモリ部                    ２０  自動焦点検出装置
２１  受光センサ                  ２２  演算部
３１、４１  撮像部                ３２、４２  演算部
【図１】
2005070238.tif 000003
【図２】
2005070238.tif 000004
【図３】
2005070238.tif 000005
【図４】
2005070238.tif 000006
【図５】
2005070238.tif 000007
【図６】
2005070238.tif 000008
【図７】
2005070238.tif 000009
【図８】
2005070238.tif 000010
【図９】
2005070238.tif 000011
【図１０】
2005070238.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005070238.tif 000014
【図１３】
2005070238.tif 000015
【図１４】
2005070238.tif 000016
【図１５】
2005070238.tif 000017
【図１６】
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