(57)【要約】【課題】オートフォーカス時に参照する記憶部（ＥＥＲＰＥＭ）内のデータの精度を上げる。【解決手段】投射距離Ｄｐを測定する測距部４と、オートフォーカスレンズ３Ａｂのフォーカス位置と投射距離Ｄｐとの対応関係を示すデータを予め記憶しているＡＦ制御部６内のＰＲＯＭと、キャリブレーションスイッチ７Ａとを有する。ＡＦ制御部６内のＣＰＵは、キャリブレーション開始時のフォーカス位置を検出し、検出したフォーカス位置を、最新の投射距離をＰＲＯＭ内のデータに参照して得られるフォーカス位置と比較する。そして、２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出し、その量だけＰＲＯＭ内のデータをシフトさせる。【選択図】図１
2005351959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射レンズおよびオートフォーカスレンズを含む投射光学部を有し、当該投射光学部内で光変調された画像光を投射レンズによって拡大し外部の投射面に投射する画像投射装置であって、
前記投射レンズから前記投射面までの投射距離を測定する測距部と、
前記オートフォーカスレンズの投射光学部内の光軸方向位置であるフォーカス位置と前記投射距離との対応関係を示すデータを予め記憶している記憶部と、
キャリブレーション開始の指示手段と、
当該キャリブレーション開始が指示されたときの前記フォーカス位置を検出し、検出したフォーカス位置を、キャリブレーション開始時までに前記測距部により測定された最新の投射距離を前記記憶部内のデータに参照して得られるフォーカス位置と比較し、２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出し、当該オフセット量だけ前記記憶部内のデータをシフトさせるキャリブレーション実行手段と、
を有する画像投射装置。
【請求項２】
前記測距部が測定した投射距離を前記記憶部内のデータを参照してフォーカス位置を求め、求めたフォーカス位置に前記オートフォーカスレンズを制御するオートフォーカス制御手段をさらに有し、
前記キャリブレーション開始の指示手段は、オートフォーカス制御手段により制御されたフォーカス位置で前記画像の投射を行ったときに前記投射面でフォーカスがずれているときに操作される操作手段である
請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
投射レンズおよびオートフォーカスレンズを含む投射光学部を有し、当該投射光学部内で光変調された画像光を投射レンズによって拡大し外部の投射面に投射する画像投射装置のフォーカス調整方法であって、
前記投射レンズから前記投射面までの投射距離を測定し、当該測定結果に基づいて、前記オートフォーカスレンズの投射光学部内の光軸方向位置であるフォーカス位置を、予め記憶している前記フォーカス位置と前記投射距離との対応関係を示すデータを参照して求め、求めたフォーカス位置に前記オートフォーカスレンズを移動するオートフォーカスのステップと、
オートフォーカス後に前記フォーカス位置が手動で調整されたときは、当該手動調整されたフォーカス位置を検出し、検出したフォーカス位置を、前記オートフォーカス時のフォーカス位置と比較し、２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出し、当該オフセット量だけ前記記憶部内のデータをシフトさせるキャリブレーションのステップと、
を有する画像投射装置のフォーカス調整方法。
【請求項４】
前記オートフォーカスおよび前記キャリブレーションの各ステップを、それぞれ外部からの操作に基づいて開始させ、当該キャリブレーションの実行中に前記オートフォーカスの再度の開始指示の操作があっても、当該操作を無効とする
請求項３に記載の画像投射装置のフォーカス調整方法。
【請求項５】
前記オートフォーカスのステップおよび当該オートフォーカス後の前記手動調整時に画像を投射する光として、ＲＧＢの各色光が所定の比率で混合された白色光を用いる
請求項３に記載の画像投射装置のフォーカス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射光学部内で光変調された画像光を投射レンズによって拡大し外部の投射面（たとえば、スクリーン面）に投射する画像投射装置と、そのフォーカス調整方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターなどの投射型の画像表示装置（以下、画像投射装置という）の多くは、スクリーンに投影された画像のピントのボケを自動で直すオートフォーカス（ＡＦ）の機構を有する。
ＡＦのための機構としては、一般に、投射光学部内のフォーカスレンズと、そのフォーカスレンズを投射光学部内の投射光軸方向に動かすＡＦ駆動部（ＡＦモータ部）と、ＡＦ駆動部を制御して最適な位置にフォーカスレンズを移動させるＡＦ制御部とを備える。
【０００３】
かかる画像投射装置は、光源からの光が光変調手段、たとえばＲＧＢごとの液晶パネルにより変調された画像光をスクリーン上で合焦させる際に、投射光学部内の投射レンズとスクリーンとの相対位置を正確に測定する必要があり、そのための構成として、いわゆる測距部を備える。
代表的な測距部としては、内蔵の赤外線ＬＥＤからの光をスクリーンに当て、反射した光（反射光）をＰＳＤ(position sensitive detector)などの位置検出センサにより受光して、その光電変換後の電気信号を出力するものがある。
【０００４】
ＰＳＤから出力される電気信号はＡＦ制御部に送られ、そこでは、いわゆる三角測量法に基づく合焦計算が実行され、最適なフォーカスレンズ位置が算出される。
このときＡＦ制御部は、ＰＳＤの電気信号から受光パターンの光強度分布のピーク位置を求めることにより受光位置を検出し、その受光位置が基準位置からどれ位ずれているかによってスクリーンまでの距離計算の基礎となるデータを取得する。そのデータから三角測量法を用いてスクリーンまでの投射距離を割り出し、さらに、その投射距離を用いて最適なフォーカスレンズ位置を算出する。
ＡＦ制御部は、求めたフォーカスレンズ位置が得られるようにＡＦ駆動部を制御する。この制御は、プロジェクターの初期設定時などで、実際に画像を投射して行われることが多く、フォーカスレンズが動いて画像のピントが合ったことが視認できる。これにより一連のＡＦ動作が完了する。
【０００５】
基本的なＡＦ動作は以上のように行われるが、実際には、ＡＦ制御部が算出したフォーカスレンズ位置で画像投射を行ってもスクリーン上で、ピントが合わない場合がある。その原因の一つに、測距部を構成する赤外線ＬＥＤとＰＳＤとに光軸間距離（基線長）にばらつき、投射レンズやオートフォーカスレンズのレンズ位置の機械的なばらつき、レンズ特性の個体差がある。
【０００６】
より詳細には、プロジェクターに搭載されている投射光学部の投射光学レンズ部は、たとえば１０数枚の多数のレンズを精度よく組み立てたものであることから、各種レンズ自体の寸法誤差および各種レンズの組み立て誤差により設計値からずれる場合がある。また、レンズの光学特性にも個体差が存在する。
そのような誤差要因があると実際の投射光学部は、投射距離とフォーカスレンズ位置との関係を示すＡＦ特性カーブの理想曲線から特性がずれたものとなる。
【０００７】
このような誤差要因を補正するために、ＡＦ制御部が、算出したフォーカスレンズ位置を内蔵のＥＥＰＲＯＭなどに予め記憶してあるデータによって補正演算し、適宜修正するようにしたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
特許文献１の記載によれば、測距データのばらつきや測距データをレンズ位置データに変換する際のレンズ位置の機械的ばらつき等により発生する誤差を、生産時に補正するための調整データが、このＥＥＰＲＯＭに記憶されている。
【特許文献１】特開平０８−２３４０７９号公報（第４頁、左段第１行〜第４行参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プロジェクターの製造においては、光学レンズユニットなどの部品を納入し、その特性が部品規格に合格したものを組立てに供する。その際にＥＰＰＲＯＭに対し、部品規格を定めた光学レンズユニットの理想特性（理想カーブ）に基づいて、投射距離とフォーカスレンズ位置（または、基準位置からのフォーカス移動量）との関係を示すデータを予め書き込む。
しかし、それでは個々の光学レンズユニットの個体差による各光学レンズユニットと理想カーブとの微妙なズレがＥＥＰＲＯＭ内のデータに反映されない。
【００１０】
また、このＥＥＰＲＯＭに格納されているデータは、特許文献１の記載によれば光学レンズ部の機械的ばらつきを反映したデータである。したがって、投射光学部から光変調素子までの距離（フランジバック）は光学レンズ部の特性測定時に用いた固定値で当該データに反映されていることから、当該データにはフランジバックのばらつきが反映されていない。
【００１１】
フランジバックのばらつきは、一般に、投射レンズ性能、ＲＧＢの各変調光を合成する４Ｐプリズムの寸法精度、ＲＧＢの各光変調手段の出射側に配置される偏光板の、とくに厚み精度などに依存する。したがって、特許文献１の記載のように光学レンズ部の機械的ばらつきをＥＥＰＲＯＭ内の補正データに反映させただけでは、精度が高いオートフォーカスができない。
【００１２】
以上の２つの理由により、従来の画像投射装置ではオートフォーカス時の投射画像のフォーカス精度が悪いという課題がある。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、オートフォーカス時に参照する記憶部（ＥＥＲＰＥＭ）内のデータの精度を上げ、その結果、フォーカス精度を向上させた画像投射装置と、そのフォーカス調整方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかる画像投射装置は、投射レンズおよびオートフォーカスレンズを含む投射光学部を有し、当該投射光学部内で光変調された画像光を投射レンズによって拡大し外部の投射面に投射する画像投射装置であって、前記投射レンズから前記投射面までの投射距離を測定する測距部と、前記オートフォーカスレンズの投射光学部内の光軸方向位置であるフォーカス位置と前記投射距離との対応関係を示すデータを予め記憶している記憶部と、キャリブレーション開始の指示手段と、当該キャリブレーション開始が指示されたときの前記フォーカス位置を検出し、検出したフォーカス位置を、キャリブレーション開始時までに前記測距部により測定された最新の投射距離を前記記憶部内のデータに参照して得られるフォーカス位置と比較し、２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出し、当該オフセット量だけ前記記憶部内のデータをシフトさせるキャリブレーション実行手段と、を有する。
【００１５】
本発明の画像投射装置は、好ましくは、前記測距部が測定した投射距離を前記記憶部内のデータを参照してフォーカス位置を求め、求めたフォーカス位置に前記オートフォーカスレンズを制御するオートフォーカス制御手段をさらに有し、前記キャリブレーション開始の指示手段は、オートフォーカス制御手段により制御されたフォーカス位置で前記画像の投射を行ったときに前記投射面でフォーカスがずれているときに操作される操作手段である。
【００１６】
このように構成されている画像投射装置によれば、キャリブレーションの開始指示があると、キャリブレーション実行手段が、フォーカス位置と投射距離との対応関係を示す記憶部内のデータを補正するキャリブレーションを実行する。
より詳細には、まず、キャリブレーション開始が指示されたときのフォーカス位置を検出する。つぎに、検出したフォーカス位置を、キャリブレーション開始時までに測距部により測定された最新の投射距離を前記記憶部内のデータに参照して得られるフォーカス位置と比較する。つぎに、この２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出する。そして、たとえば、前記記憶部内のデータを読み出し、算出したオフセット量だけデータをシフトさせた後に、記憶部内に書き込むことによりデータの補正を行う。
【００１７】
本発明にかかる画像投射装置のフォーカス調整方法は、投射レンズおよびオートフォーカスレンズを含む投射光学部を有し、当該投射光学部内で光変調された画像光を投射レンズによって拡大し外部の投射面に投射する画像投射装置のフォーカス調整方法であって、前記投射レンズから前記投射面までの投射距離を測定し、当該測定結果に基づいて、前記オートフォーカスレンズの投射光学部内の光軸方向位置であるフォーカス位置を、予め記憶している前記フォーカス位置と前記投射距離との対応関係を示すデータを参照して求め、求めたフォーカス位置に前記オートフォーカスレンズを移動するオートフォーカスのステップと、オートフォーカス後に前記フォーカス位置が手動で調整されたときは、当該手動調整されたフォーカス位置を検出し、検出したフォーカス位置を、前記オートフォーカス時のフォーカス位置と比較し、２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出し、当該オフセット量だけ前記記憶部内のデータをシフトさせるキャリブレーションのステップと、を有する。
【００１８】
本発明のフォーカス調整方法は、好ましくは、前記オートフォーカスおよび前記キャリブレーションの各ステップを、それぞれ外部からの操作に基づいて開始させ、当該キャリブレーションの実行中に前記オートフォーカスの再度の開始指示の操作があっても、当該操作を無効とする。
また、好ましくは、前記オートフォーカスのステップおよび当該オートフォーカス後の前記手動調整時に画像を投射する光として、ＲＧＢの各色光が所定の比率で混合された白色光を用いる。
【００１９】
このフォーカス調整方法によれば、最初にオートフォーカスのステップを実行する。
このステップでは、まず、投射レンズから投射面までの投射距離を測定する。つぎに当該測定結果に基づいて、オートフォーカスレンズの投射光学部内の光軸方向位置であるフォーカス位置を、予め記憶しているフォーカス位置と前記投射距離との対応関係を示すデータを参照して求める。そして、求めたフォーカス位置にオートフォーカスレンズを移動する。
【００２０】
つぎに、オートフォーカス後に前記フォーカス位置が手動で調整されたときはキャリブレーションのステップを実行する。
このステップでは、まず、手動調整されたフォーカス位置を検出する。つぎに、検出したフォーカス位置を、前記オートフォーカス時のフォーカス位置と比較し、２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出する。そして、当該オフセット量だけ記憶部内のデータをシフトさせる。
【００２１】
このキャリブレーションの実行中に、再度のオートフォーカスの開始指示があっても、これを無効とすると、キャリブレーションの確実な実行が保証される。これは、ユーザーがオートフォーカスを行ってもピントがずれていると直ぐに、もう一度オートフォーカスの指示を行うことがあり、そのような場合に何時までたっても正確なデータ補正が行われないことを防止するためである。
【００２２】
また、オートフォーカス時、その後の手動調整時には白色光を用いると、ＲＧＢごとに異なるフランジバックのバランス値を加味した補正が実行される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像投射装置によれば、投射光学部内の投射レンズやフォーカスレンズなどのレンズ位置等の機械的ばらつきのみならず、投射レンズに光を入射する側の光学部品のばらつきに起因したデータ補正が実行でき、記憶部内データの精度を向上できるという利点がある。
【００２４】
本発明の画像投射装置のフォーカス調整方法によれば、オートフォーカス時に参照する記憶データの精度を、上記画像投射装置と同様な理由により向上できるという利点がある。また、この記憶データの精度向上を行うキャリブレーションを、オートフォーカス後に手動調整があったときに行うことによって、たとえばユーザーの使用環境で最適なデータ補正が行えるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、カラー画像を投射可能なプロジェクターを例として、本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係るプロジェクター（画像投射装置）の上面から見た構成図である。
図１に示すプロジェクター１は、その筐体２内に、光学レンズユニット３Ａを含む投射光学部３、測距部４、フォーカス・ズームモータ５、ＡＦ制御部６、および、投射光学部３やＡＦ制御部を含むプロジェクター全体を制御する本体コントロール基板７を有する。
【００２７】
投射光学部３は、リフレクタ３０Ｂと、その中心軸に配置されているランプ３０Ａとからなる光源３０、不要光線を除去するフィルタを含むマルチレンズアレイ３１、ダイクロイックミラー３２Ｒと３２Ｇ、リレーレンズ３３Ａと反転用リレーレンズ３３Ｂ、反射ミラー３４Ｒ，３４Ｂ１および３４Ｂ２、コンデンサーレンズ３５Ｒ，３５Ｇおよび３５Ｂ、光変調素子としての液晶表示パネルと液晶表示パネルを挟む入射側偏向板および出射側検光子（または出射側偏光板）からなる液晶パネルブロック３６Ｒ，３６Ｇおよび３６Ｂ、ならびに、いわゆる４Ｐプリズムと称する光合成素子３７を有する。
【００２８】
光学レンズユニット３Ａは、投射レンズ３Ａａとフォーカスレンズ３Ａｂを含む１０数枚のレンズ群の組み立て体であり、投射する画像の倍率調整、ピント調整に用いられる。
フォーカス・ズームモータ５は、フォーカスレンズ３Ａｂの光軸方向の位置（フォーカス位置）を調整するモータであり、ＡＦ制御部６により制御されて動作する。
【００２９】
投射光学部３０においてランプ３０Ａから照射された光は、リフレクタ３０Ｂにより反射されて光学軸にほぼ平行となるようにコリメートされて、リフレクタ３０Ｂの開口部から出射される。
リフレクタ３０Ｂの開口部から出射された光は、マルチレンズアレイ３１に入り、フィルタにより不要光線が除去された後、液晶パネルブロックの有効開口に適合するように調整される。
その後、２枚のダイクロイックミラー３２Ｒと３２Ｇにより、ＲＧＢの各色の光に分光される。赤色光は、ダイクロイックミラー３２Ｒで反射されて光路が９０度曲げられ、さらに反射ミラー３４Ｒで反射されてコンデンサーレンズ３５Ｒに導かれる。緑色光および青色光はダイクロイックミラー３２Ｒを透過するが、そのうち緑色光は、つぎのダイクロイックミラー３２Ｇで反射されて光路が９０度曲げられ、コンデンサーレンズ３５Ｇに導かれる。一方、青色光はダイクロイックミラー３２Ｇを透過し、リレーレンズ３３Ａ、反射ミラー３４Ｂ１、反転用リレーレンズ３３Ｂ、反射ミラー３４Ｂ２を経て、コンデンサーレンズ３５Ｂに導かれる。
【００３０】
このようにして分光され、それぞれ対応するコンデンサーレンズ３５Ｒ，３５Ｇまたは３５Ｂに入射された各色の光は、対応する液晶パネルブロック３６Ｒ，３６Ｇまたは３６Ｂに入射される。これら各色の液晶パネルブロック３６Ｒ〜３６Ｂにおいては、それぞれ、偏光板により光の偏光方向を一定方向に揃え、液晶表示パネルにより光の強度を変調し、さらに、検光子により所定の偏光面を持つ光のみ透過させられる。液晶表示パネルによる光強度の変調では、入力された映像信号に対応して液晶表示パネル上の各画素の変調度が決まることから、液晶表示パネルから出力される光の束は、映像信号が示す色ごとの画像に対応する光強度分布を有している。
【００３１】
その後、光合成素子３７より、各色の光束（画像光）が１つの光束（画像光）に合成された状態で光学レンズユニット３Ａに入射される。
光学レンズユニット３Ａは、光合成素子３７から入射された光束が示す画像を所定倍率に変換し、ピント調整した後、外部に設けられているスクリーン１３０の投射面１３０Ａに向けて投射する。
【００３２】
図２は、ＡＦ制御部６の詳細を示すブロック図である。
ＡＦ制御部６は、マイクロコンピュータ（μＣ）６１と、これに制御される測距ＩＣ６２およびモータードライバ（回路またはＩＣ）６３とを有する。
さらに、マイクロコンピュータ６１は、ＣＰＵ６４と、本体コントロール基板７からの指示入力側の入出力部（Ｉ／Ｏ）６５と、測距ＩＣ６２およびモータードライバ６３に接続されている制御側の入出力部（Ｉ／Ｏ）６６と、ＣＰＵ６４に接続されているＲＡＭ６７およびＰＲＯＭ６８とを有する。
このＡＦ制御部６の動作（ＡＦ動作）については後述する。
【００３３】
つぎに、測距部４の構成と測距動作について説明する。
【００３４】
図３に、測距部４の構成と、その動作時の測距光の経路をスクリーンとともに示す。
測距部４は、測距発光部４Ａと測距受光部４Ｂの各ユニットからなり、こられのユニットはプロジェクター１の筐体２内に、ここでは縦に配置されている。なお図３は、プロジェクター１を設置面に水平において、かつ、スクリーン１３０を当該設置面と垂直に立てた場合を示している。
【００３５】
測距発光部４Ａは、発光素子としての赤外線ＬＥＤ４１と、赤外線ＬＥＤ４１からの投射赤外光Ｌｐの像をスクリーン１３０に投射するための赤外線投射レンズ４２とを備えている。測距受光部４Ｂは、スクリーン１３０で反射して戻る反射赤外光Ｌｒを受光する受光素子としてのＰＳＤ(position sensitive detector)４３と、受光レンズ４４とを備える。受光レンズ４４と赤外線投射レンズ４２は、設置面と垂直な軸４５上で並んでいる。
【００３６】
測距時に赤外線ＬＥＤ４１からの投射赤外光Ｌｐを、赤外線投射レンズ４２を通してスクリーン１３０に投射する。このときスクリーン面１３０上に投影する投射赤外光Ｌｐのスポット像を、赤外線投射レンズ４２の光学軸を中心として対照な円形または左右対称な長方形の赤外光パターンとする必要がある。そのために図示を省略しているが、通常、赤外線ＬＥＤ４１と赤外線投射レンズ４２との間にスリットを設け、スリットの形状に応じて投射赤外光Ｌｐのスポット形状を規定する。
【００３７】
スクリーン面１３０で散乱、反射された光（反射赤外光）Ｌｒが受光レンズ４４により集光され、これによりスクリーン面１３０上の赤外光パターンが縮小されてＰＳＤ４３の受光面上で結像する。ＰＳＤ４３は、縦長のライン状の受光面を有し、反射赤外光Ｌｒの入射角に応じて、結像により生じる光強度分布の受光面内でのピーク位置が変化する。ＰＳＤ４３が受光面で受けた光をその強弱に応じた電気信号に変換し、この電気信号を図２に示す測距ＩＣ６２に出力する。測距ＩＣ６２は、入力した電気信号をデジタル値に変換し、そのデジタル値から受光した赤外光パターンの光強度分布のピーク位置を検出する。
【００３８】
より詳細に、投射赤外光Ｌｐの光学軸と平行で、かつ受光レンズ４４の中心を通る光学軸４６がＰＳＤ４３と交わる位置Ｐ０を、受光位置検出の基準とする。測距ＩＣ６２は、基準位置Ｐ０から実際の受光検出位置（光強度分布のピーク位置）Ｐ１までの距離（以下、受光検出距離）Ｄを、ＰＳＤ４３が出力する電気信号に基づいて検出する。
【００３９】
ここで投射距離Ｄｐを、軸４５とスクリーン１３０の投射面１３０Ａとの距離と定義する。軸４５は、図１に示す光学レンズユニット３Ａ内の投射レンズ３Ａａのレンズ幅方向の中心を通るように設計されている。
投射距離Ｄｐが測距発光部４Ａの光学軸と測距受光部４Ｂの光学軸との距離（基線長）Ｄ０より十分長い場合、赤外線反射光Ｌｒは比較的真っ直ぐに受光レンズ４４に入射する。そのため測距ＩＣ６２が検出する受光検出距離Ｄは相対的に小さい。この状態からスクリーン面１３０を徐々に近づけて投射距離Ｄｐを短くしていくと、赤外線反射光Ｌｒが受光レンズ４４に対し、より斜めから入射するようになることから、受光検出距離Ｄが徐々に大きくなる。したがって、測距ＩＣ６２は、受光検出距離Ｄの大小を基に三角測距法により当該プロジェクター１からスクリーン１３０の投射面１３０Ａまでの投射距離Ｄｐを算出できる。
【００４０】
なお、測距発光部４Ａと測距受光部４Ｂの各ユニットは横置きでもよい。
ただし、スクリーン正面から横にずれた位置からの投射による横方向斜め投射時の測距誤差の影響を低減するには、測距発光部４Ａと測距受光部４Ｂを横置きとし、かつＰＳＤ４３の受光面を横長とすることが望ましい。なぜなら、このようにすると、横方向斜め投射時に投射赤外光Ｌｐのスポット像がＰＳＤ４３の幅方向（横方向）にずれ、受光検出距離Ｄに殆ど影響しないからである。
【００４１】
つぎに、この測距方法を前提として、図２に示すＡＦ制御部６によるＡＦ動作を説明する。
最初に、本体コントロール基板７からＡＦ制御開始の指示がＩ／Ｏ６５を介してＣＰＵ６４に入力される。ＣＰＵ６４は、Ｉ／Ｏ６６を解して測距ＩＣに測距指示を与え、これによって測距部４による測距動作が開始する。すなわち、図３に示す測距発光部４ＡのＬＥＤ４１から投射赤外光Ｌｐが赤外線投射レンズ４２を介してスクリーン１３０に向けて出射され、その反射光（反射赤外光）Ｌｒが受光レンズ４４を介してＰＳＤ４３に入射される。ＰＳＤ４３からの信号は図２の測距ＩＣ６２に入力され、測距ＩＣ（またはＣＰＵ６４）は、この信号を基に前述した方法によって投射距離Ｄｐを算出する。
【００４２】
ＰＲＯＭ６８には、オートフォーカス制御プログラム、および、投射距離Ｄｐとフォーカスレンズ３Ａｂ（図１参照）の光軸方向位置（フォーカス位置）との関係を対応付けるデータが予め格納されている。
ＣＰＵ６４は、算出された投射距離Ｄｐを、ＰＲＯＭ６８内の格納データに照らし合わせて、最適なフォーカス位置とするためのフォーカス移動量を決め、これを移動量信号としてＩ／Ｏ６６を介してモータードライバ６３に送る。
モータードライバ６３は、入力した移動量信号に基づいてフォーカス・ズームモータ５を制御して最適なフォーカス位置へフォーカスレンズ３Ａｂを移動させる。
【００４３】
これにより、１回のＡＦ動作が完了する。
なお、ＲＡＭ６７には、たとえばＡＦ動作時の投射距離Ｄｐとフォーカス移動量などが書き換え可能に保持されており、必要に応じてフォーカス量の表示や次のＡＦ動作時（またはキャリブレーション時：後述）に用いられる。
【００４４】
ＰＲＯＭ６８に格納さしているデータの具体的な形式としては、フォーカス移動量を投射距離の変数とする関数で表現し、光変調素子と投射レンズ間の距離やレンズのメカニカル量などの設計値は関数の固定パラメータとして扱われている。
【００４５】
図４は、投射レンズ、スクリーン面および光変調素子の投射光軸方向の位置関係を示す。
測距時にピントが合っているとすると、測距により求めた投射距離Ｄｐは、投射レンズ３Ａｂの中心軸からスクリーン面１３０Ａまでの距離である。ＰＲＯＭ６８に格納されているデータ関数の投射距離の変数は、このピントが合ったときの理想的な投射距離Ｄｐである。
また、この関数の固定パラメータとして取り扱われているフランジバックＤｆｂは、バック投射レンズ３Ａｂ中心軸から設計時に規定されている光変調素子３６の撮像面までの距離である。
【００４６】
ところが、実際の光学レンズユニット３Ａ（図１）には、各種レンズの組み立て誤差などのメカニカル量が個々の光学レンズユニットで異なり、それを関数の固定パラメータとしてＰＲＯＭ内のデータに反映させる必要がある。また、実際のフランジバックＤｆｂ’も、設計時に規定したフランジバックＤｆｂからΔＤｆｂだけずれた値を有する。
【００４７】
ＡＦ動作の前にピントがスクリーンの手前で合っているとすると、これは図４に示すように現在の投射距離Ｄｐ’は正しい投射距離ＤｐよりΔＤｐだけ短いことに相当する。この場合に、ＡＦ動作では正しい投射距離Ｄｐを測距により求め、現在の投射距離Ｄｐ’との差ΔＤｐに対応した量だけフォーカスレンズ３Ａｂの位置を光軸方向にシフトさせる。
このとき、ＰＲＯＭ６８内のデータが参照されるのであるが、前述したようにＰＲＯＭ６８には、メカニカル量については理想カーブが固定パラメータに反映されている場合でも、その理想カーブから微妙なずれ量までは固定パラメータに反映されていない場合がある。
また、フランジバックについては、設計時のフランジバックＤｆｂは固定パラメータに反映されているが、その偏差ΔＤｆｂまで固定パラメータに反映されていないことから、このフランジバックの偏差ΔＤｆｂがＡＦ動作を行ってもピントが合わない主な要因となる。その理由は、メカニカル量については光学レンズユニットの部品規格で厳しく管理され、その理想カーブからのずれ量は通常、僅かであるが、フランジバックは実際にプロジェクターの組み立てを完成して、諸特性を調整した後でなければ、その製品固有の値が分からないからである。
【００４８】
フランジバックのばらつきは、一般に、投射レンズ性能、ＲＧＢの各変調光を合成する４Ｐプリズムの寸法精度、ＲＧＢの各光変調手段の出射側に配置される偏光板の、とくに厚み精度などに依存する。
したがって、フランジバックのばらつきに応じた分だけ、ＰＲＯＭ６８内データのフォーカス移動量にオフセット値を与えて補正しなければ、オートフォーカスを動作させても合焦せず、任意の投射距離に対して常にピントがずれている状態となる。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、ＰＲＯＭ６８内データのフォーカス移動量にオフセット値を与える補正を行う。この補正をキャリブレーションと称し、プロジェクターの組立て時または最終検査のＡＦ動作確認時にＡＦ動作を行ってもピントがずれているとき、ユーザーがプロジェクターを使用するときの初期設定時、あるいは、その両方で行う。
【００５０】
キャリブレーションのための手段として、本発明では、キャリブレーション開始の指示手段と、キャリブレーション実行手段とを有する。
キャリブレーション開始の指示手段は、キャリブレーション信号を発生させる手段であり、図１に示す本体コントロール基板７に設けたキャリブレーションスイッチ（ＳＷ）７Ａ、または、初期設定のＡＦメニューに画面表示されリモコン等で操作されると状態が変化するＡＦメニュープログラム上の変数のどちらでもよい。また、キャリブレーションスイッチ（ＳＷ）７ＡとＡＦメニュープログラム上の変数との両方を備えていてもよい。
このキャリブレーション開始の指示手段は、組み立て工程や検査工程の手順、あるいは、ユーザー用マニュアル等で、ＡＦ動作によりピントずれがあった場合にフォーカスレンズ位置を手動で調整した後に操作されるように定められている。
【００５１】
キャリブレーション実行手段は、キャリブレーション開始が指示されたときに、手動調整によるフォーカス位置を検出し、検出したフォーカス位置を、直前のＡＦ動作時の投射距離Ｄｐ’をＰＲＯＭ６８内のデータに参照して得られるフォーカス位置と比較する。このとき直前のＡＦ動作時の投射距離Ｄｐ’がＲＡＭ６７に一時保存されている場合は、その値を用いるとよい。
そして、２つのフォーカス位置のずれ量からオフセット量を算出し、当該オフセット量だけＰＲＯＭ６８内のデータをシフトさせてキャリブレーションを実行する。
【００５２】
キャリブレーション実行手段は、そのために特別に制御回路を設けてもよいが、その実行内容はデータ比較やデータシフトといった数値演算であることから、本例では図２に示すＣＰＵ６４がキャリブレーション実行手段を兼用する。この場合、キャリブレーション実行の手順は、ＰＲＯＭ６８内のプログラム上に記述されている。
【００５３】
以下、プロジェクターの組立て時または最終検査時に行うことを主な例として、キャリブレーションの具体的な手順を図５および図６を用いて説明する。
ここで、図５はキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。また図６に、図１および図２に示す本体コントロール基板７とＡＦ制御部６（厳密にはＣＰＵ６４）との間で受け渡しされる制御信号を示す。
【００５４】
ステップＳＴ１では、最初に、プロジェクター１を固定投射位置に正確に設定する。固定投射位置は任意であるが、スクリーンの真正面にプロジェクター１を据え、その両者の投射距離を正確に推奨距離などに設定する。推奨距離は製品ごとに異なるが、一例を挙げると、６０インチ画面が得られるような推奨距離として２．７ｍの距離を用いる。
固定投射位置の設定が終わると、その状態でプロジェクター１を起動し、所定のＡＦ用画像を投射する。ＡＦ用画像としてはピントずれが視認しやすいパターンの画像を用いる。
【００５５】
この状態で、ズーム位置をＴＥＬＥ端にするかＷＩＤＥ端にするかを設定する（ステップＳＴ２）。図６に示すように、この設定に応じてズーム移動（フォーカスレンズ移動）がプラス方向かマイナス方向かを示すズーム方向識別信号Ｓ１が本体コントロール基板７から、ＡＦ制御部６に送られる。
【００５６】
続いて、ＡＦ動作をオンさせる（ステップＳＴ３）。このとき、図６に示すように、本体コントロール基板７からＡＦ制御部６に与えられるオートフォーカス駆動信号Ｓ２がＯＦＦからＯＮの状態に切り替わり、ＡＦ動作が開始する。
ＡＦ動作は、前述した測距動作、その結果に基づく投射距離算出、ＰＲＯＭ６８内データを参照したフォーカス移動量の取得後に、そのフォーカス移動量だけフォーカスレンズ３Ａｂを移動させることにより実行される。
【００５７】
操作者が、このＡＦ後の画像をスクリーン上で確認し（ステップＳＴ４）、ピントが合っていれば、ＯＫの指示を本体コントロール基板７に与えて、キャリブレーションなしで当該工程を終了させる。
ピントがずれている場合、ステップＳＴ５において、操作者はプロジェクター１のレンズ部に設けられているフォーカスリングを手動で操作する。このとき、操作者は、フォーカスリングをフォーカスＦＡＲの向きまたはフォーカスＮＥＡＲの向きに適宜回し、画像を見ながらピントが合う箇所を探す。
これにより、図６に示すように、本体コントロール基板７からＡＦ制御部６に送られるフォーカス移動量信号Ｓ３のフォーカス移動の向き（ＦＡＲまたはＮＥＡＲ）と移動量ΔＦが変化し、手動ピント合わせの終了とともに一定の値に落ち着く。
【００５８】
操作者はピントが合ったと判断すると、つぎに、本体コントロール基板７等に設けられているキャリブレーションＳＷ７Ａを操作し、キャリブレーションの開始を指示する（ステップＳＴ６）。これに応じて、本体コントロール基板７からキャリブレーション信号Ｓ４がＡＦ制御部６に送られ、ステップＳＴ７に示すキャリブレーションが実行される。
このキャリブレーションの開始と同時に、キャリブレーション動作中であることを示す信号Ｓ５がＡＦ制御部６から基板コントロール基板７に送られる。その信号Ｓ５が有効な間は、再度のＡＦ動作指示を操作者が行っても基板コントロール基板７は、この操作を無効とする。
【００５９】
キャリブレーション動作を詳細に説明すると、キャリブレーション信号Ｓ４を受けたＡＦ制御部６内のＣＰＵ６４は、先に受けた手動調整時のフォーカス移動の向き（ＦＡＲまたはＮＥＡＲ）と移動量ΔＦを検出する。以下、このフォーカス移動の向き（ＦＡＲまたはＮＥＡＲ）と移動量ΔＦを検出データという。
つぎに、この検出データに対応し予め記憶されているフォーカス位置（以下、記憶データという）をＰＲＯＭ６８から読み出す。記憶データは、現在の投射距離におけるフォーカス位置データ（基準位置からのフォーカスの向きと移動量）である。
つぎに、記憶データを検出データと比較する。
比較の結果、たとえば記憶データを基準とした検出データのフォーカス位置の差をオフセット量として求める。オフセット量は、正または負の極性を有し、その極性がフォーカス位置ずれの向きを表す。
そして、オフセット量をＰＲＯＭ６８内の、投射距離とフォーカス補正量との対応データの全てに加算することによりオフセット補正する。なお、当然のことであるが、オフセット量を、検出データを基準とした記憶データのフォーカス位置の差とする場合は、オフセット量を対応データから引く演算となる。
【００６０】
オフセット補正したデータをＰＲＯＭ６８に書き戻すと、処理がステップＳＴ４に戻り、再度のフォーカスが合っているかの視認を操作者に促す。
このときフォーカスが合っていれば処理が終了する。フォーカスが合っていなければ再度、ステップＳＴ５〜ＳＴ７およびＳＴ３とＳＴ４を繰り返すようにするとよい。この繰り返し回数は任意であるが、余り何回も行っても意味がないので、たとえばもう一度だけ繰り返してもフォーカスが合わない場合は、処理をステップＳＴ１の固定投射位置設定からやり直すようにしてもよい。
【００６１】
以上、プロジェクターの組立て時または最終検査時に行うキャリブレーションを説明したが、ユーザーによる初期設定時においても基本的な手順は上記と同じである。ただし、ＡＦ動作やキャリブレーションは、リモコンなどを用いた設定メニューでの操作となる。また、この場合に特徴的なことは、プロジェクターの正確な位置設定をユーザーに期待することは無理である点と、設定メニューはユーザーの好みの位置での設定となる点である。
【００６２】
その場合、毎回の初期設定時にＥＰＲＯＭ６８内容を書き換えることになるが、その時々では最適なデータ設定とすることができる。つまり、斜め投射時には、そのプロジェクターとスクリーンとの位置関係に応じて斜め投射による測距誤差が生じることがあるが、その設定状態を維持したままのＡＦ動作およびキャリブレーションを行うとその測距誤差まで加味してＥＰＲＯＭ６８内容が書き換わり、その設定状態では最適なデータとなる。したがって、このときのピントあわせは非常に精度が高くなるという利点がある。
その意味では、毎回の初期設定時にＥＰＲＯＭ６８内容を書き換えるシーケンスの採用が好ましい。その場合でも、プロジェクターの組立て時または最終検査時に行うキャリブレーションによって、ＥＰＲＯＭ６８内のデータの精度をある程度高めておくことは有効である。
【００６３】
上述のように固定の推奨距離で行うＡＦ動作と手動調整から割り出した１つのオフセット量で全データをシフトさせる方式は、キャリブレーション時間が短くてすむ。ただし、距離を替えて、たとえば３つのオフセット量を計算し、これを用いたキャリブレーションも可能である。
ただし、ＰＲＯＭ６８に格納された特性カーブの形状自体は光学レンズ部の特性でほぼ決まり、そのオフセット量がフランジバック等によりばらつくことを勘案すると、キャリブレーションを１つのオフセット量を用いても数点のオフセット量を用いても、効果としてはあまり変わらないことが多い。
したがって、キャリブレーション時間と効果のバランスでは、１つのオフセット量を用いるキャリブレーションが望ましい。
【００６４】
また、ＡＦ動作時およびキャリブレーション動作時に投影する画像は、ＲＧＢの３原色を通常用いる比で混合した白色光を用いることが望ましい。その理由は、１つのオフセット量を用いるキャリブレーション時に、投射レンズとＲＧＢの３つの光変調素子までのフランジバックのバランス点でキャリブレーションを可能とするためである。
【００６５】
本発明の実施の形態によれば、赤外線等を用いた三角測距方式のオートフォーカス機能を備えたプロジェクターにおいて、投射レンズとパネル間の距離に応じてレンズフォーカス位置のオフセット量を調整することにより、投射レンズとパネル間の距離（バックフォーカス）がバラついても、より精度よくピント合わせができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態に係るプロジェクターを上面から見た構成図である。
【図２】ＡＦ制御部の詳細を示すブロック図である。
【図３】測距部の構成と、その動作時の測距光の経路をスクリーンとともに示す図である。
【図４】投射レンズ、スクリーン面および光変調素子の投射光軸方向の位置関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかるキャリブレーション方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】キャリブレーション時に本体コントロール基板とＡＦ制御部との間で受け渡しされる制御信号を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…プロジェクター、２…筐体、３…投射光学部、３Ａ…工学レンズユニット、３Ａａ…投射レンズ、３Ａｂ…フォーカスレンズ、４…測距部、４Ａ…測距発光部、４Ｂ…測距受光部、６…ＡＦ制御部、７…本体コントロール基板、７Ａ…キャリブレーションスイッチ、１３０Ａ…スクリーン面、Ｄｐ…投射距離、Ｄｆｂ…フランジバック
【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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