(57)【要約】【課題】プロジェクタにおいて、赤外発光ダイオードの劣化を防止して投影開始から継続的にオートフォーカスする。【解決手段】電源をＯＮにすると、ＩＲＥＤが第１駆動条件で駆動され、ＰＳＤからの出力信号に基づいてピント合わせが行なわれる。この後、第１駆動条件よりもＩＲＥＤへの負荷を減らした第２駆動条件によってＩＲＥＤが駆動され、クランプ信号に基づいて測距信号が算出され、積算された測距信号に基づいて距離信号が算出される。測距エラーが生じた場合には、前回の第１駆動条件による測距結果がそのまま維持され、第１駆動条件による再測距は行なわれない。正常に得られた距離信号が前回の第１駆動条件による距離信号から所定の閾値以上に変化した場合には、第１駆動条件による測距のやり直しが行なわれる。このやり直し測距以外では、電源をＯＦＦするまで、第２駆動条件による測距が継続して行なわれる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影レンズからの画像が投影される投影面に投光部から測距光を投光し、その反射光を受光部で受けて投影面までの距離に対応した測距データを得るアクティブ式測距装置を備えたプロジェクタにおいて、
前記投光部の光源の光量，発光回数及び発光間隔を規定する第１駆動条件と、前記光源の光量，発光回数及び発光間隔のうち少なくとも一つについて第１駆動条件よりも光源への負担を減らすように設定した第２駆動条件とを記憶する記憶部と、
投光開始時は第１駆動条件によって光源の発光を制御し、前記測距データが得られた後は第１駆動条件から第２駆動条件に切り替えて光源の発光を制御するとともに、この第２駆動条件で得られた測距データと第１駆動条件で得られた測距データとの間に所定の閾値を超える変化が生じた場合には、第２駆動条件から第１駆動条件に切り替えて光源の発光を制御する制御部と
を設けたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記制御部は、第２駆動条件で測距エラーが生じた場合には、前回の測距データをそのまま維持することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記制御部は、第２駆動条件で測距エラーが生じた場合には、第２駆動条件から第１駆動条件に切り替えて光源の発光を制御し、測距データが得られた後、第１駆動条件から第２駆動条件に切り替えて光源の発光を制御することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオートフォーカス装置を備えたプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像を投写表示するプロジェクタでは、投写画像のフォーカス調整を容易にするために、投写画像のフォーカスを自動的に調整するオートフォーカス機能を備えたものが知られている（例えば特許文献１）。このオートフォーカス機能を提供する測距装置としては、投影レンズからの画像が投影される投影面に投光部から測距光を投光し、その反射光を受光部で受けて投影面までの距離に対応した測距データを得るアクティブ式測距装置が採用されている。
【０００３】
特許文献１記載のプロジェクタでは、移動状態にあるか静止状態にあるかを検出し、プロジェクタの状態が移動状態から静止状態となった場合に、自動的にフォーカス調整を実行するから、ユーザがプロジェクタの位置を移動するたびに、オートフォーカスの実行コマンドを入力するという余分な作業を省略することができる。
【特許文献１】特開２００３−１３１１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１記載のようなプロジェクタでは、移動が頻繁でないことを前提としている。プロジェクタの移動を頻繁に行なう場合、その都度、プロジェクタは自動的にフォーカス調整を実行することになるため、アクティブ式測距装置に組み込まれている投光部の光源である赤外発光ダイオードが頻繁に駆動され、急速に劣化するという問題点がある。
【０００５】
本発明は、赤外発光ダイオードの劣化を防止してプロジェクタの投影開始から継続的なオートフォーカスができるようにしたプロジェクタ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、投影レンズからの画像が投影される投影面に投光部から測距光を投光し、その反射光を受光部で受けて投影面までの距離に対応した測距データを得るアクティブ式測距装置を備えたプロジェクタにおいて、前記投光部の光源の光量，発光回数及び発光間隔を規定する第１駆動条件と、前記光源の光量，発光回数及び発光間隔のうち少なくとも一つについて第１駆動条件よりも光源への負担を減らすように設定した第２駆動条件とを記憶する記憶部と、投光開始時は第１駆動条件によって光源の発光を制御し、前記測距データが得られた後は第１駆動条件から第２駆動条件に切り替えて光源の発光を制御するとともに、この第２駆動条件で得られた測距データと第１駆動条件で得られた測距データとの間に所定の閾値を超える変化が生じた場合には、第２駆動条件から第１駆動条件に切り替えて光源の発光を制御する制御部とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記制御部は、第２駆動条件で測距エラーが生じた場合には、前回の測距データをそのまま維持することを特徴とする。また、前記制御部は、第２駆動条件で測距エラーが生じた場合には、第２駆動条件から第１駆動条件に切り替えて光源の発光を制御し、測距データが得られた後、第１駆動条件から第２駆動条件に切り替えて光源の発光を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のプロジェクタによれば、投光開始時は第１駆動条件によって光源の発光を制御し、この後は第１駆動条件よりも光源に対して負荷を減らした第２駆動条件に切り替えて光源の発光を制御するとともに、第２駆動条件で得られた測距データと第１駆動条件で得られた測距データとの間に所定の閾値を超える変化が生じた場合には、第２駆動条件から第１駆動条件に切り替えて光源の発光を制御するようにしたので、赤外発光ダイオードの劣化を防止してプロジェクタの投影開始から継続的なオートフォーカスができる。
【０００９】
また、第２駆動条件で測距エラーが生じた場合には、前回の測距データをそのまま維持するのが好ましい。また、第２駆動条件で測距エラーが生じた場合には、第２駆動条件から第１駆動条件に切り替えて測距を行ない、その後、第１駆動条件から第２駆動条件に切り替えて測距を行なうようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態であるオートフォーカス装置付きの液晶プロジェクタの外観を示す図１において、液晶プロジェクタ１０の使用時にはレンズカバーを開放することにより、筐体の前面に形成された開口から投影レンズ１２が露呈する。筐体にズームダイヤル１４とピント合わせダイヤル１５とが設けられ、これらをマニュアル操作することによって、投影レンズ１２の変倍やピント合わせを行うことができる。ピント合わせダイヤル１５には自動ピント合わせ用のマークが付され、これを筐体に付された指標に合わせたときには投影レンズ１２のピント合わせが自動的に行われる。
【００１１】
投影レンズ１２のピント合わせを自動的に行うことができるように、筐体にはオートフォーカス装置が組み込まれている。このオートフォーカス装置は、後述するアクティブ式の測距ユニットと、この測距ユニットから得られた測距データに基づいて投影レンズ１２のフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動ユニットとから構成される。
【００１２】
前記投影レンズ１２の脇に、測距ユニットの投光レンズ１８と受光レンズ１９とが垂直方向に並べて設けられ、投光レンズ１８を通して測距光（近赤外光）が画像の投影面に向けて一定の光路にしたがって投光され、投影面上に測距光によるスポット像が形成される。このスポット像が測距点となり、スポット像からの測距光は受光レンズ１９を通して後述する受光素子で受光される。
【００１３】
テーブルなどの載置面にプロジェクタ１０を水平に設置したとき、投影レンズ１２の光軸１２ａは水平となるように設定され、図２に示すように、光軸１２ａはスクリーンなどの投影面２０に対して垂直となる。投影レンズ１２は、投影対象となる画像が表示される液晶パネル２２に対して上方にシフトしている。したがって、液晶パネル２２に表示された画像は投影光源２３を点灯すると上向きに投影面２０に投影され、投影面２０には歪みのない画像が投影される。なお、投影面２０とプロジェクタ１０との高低差に応じて投影レンズ１２のシフト量を調節できるようにシフト機構を設けてもよい。
【００１４】
投影レンズ１２の光軸１２ａが水平であるのに対し、測距ユニットの投光光軸１８ａは受光レンズ１９の光軸１９ａとともに上向きに傾けられている。投光光軸１８ａ及び受光レンズ１９の光軸１９ａを傾ける方向としてはいずれの方向でもよいが、測距光の投光位置が投影される画像から大きく隔たることがないように、上記のように上向きにしておくのが実用的である。
【００１５】
前記投影レンズ１２とオートフォーカス装置の概略を示す図３において、投影レンズ１２はズームレンズで構成され、鏡筒２４に収納されている。鏡筒２４にはフォーカスリング２６とズームリング２７とが設けられ、光軸１２ａを中心にそれぞれを回転させることにより、ピント合わせとズーミングとが行われる。鏡筒２４はホルダプレート３０で保持され、このホルダプレート３０がプロジェクタの筐体に一体化されたベースプレートに固定される。ホルダプレート３０には固定用のボス３２を介してレンズ駆動ユニット３４が固定されている。
【００１６】
オートフォーカス装置３５は、レンズ駆動ユニット３４と測距ユニット３６とからなる。レンズ駆動ユニット３４は、測距ユニット３６を保持するとともに、その上下にフォーカスモータ３８，ズームモータ３９が組み付けられた支持板４０と、フォーカスリング２６に噛合する駆動ギヤ及び減速ギヤ系が組み込まれたフォーカス用ギヤボックス４２と、ズームリング２７に噛合する駆動ギヤ及び減速ギヤ系が組み込まれたズーム用ギヤボックス４３と、フォーカスモータ３８，ズームモータ３９の回転量をそれぞれ検出するロータリエンコーダを収納したエンコーダユニット４５と、これらの側面にビス止めされた回路基板４６とからなる。
【００１７】
前記測距ユニット３６は、前記投光レンズ１８及び受光レンズ１９と、これらの背後に投光部の光源として近赤外光を発光する赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）５８（図４参照）と、受光部の受光素子としてのＰＳＤ（Position Sensitive Detector)６０（図４参照）とからなる。なお、前記ＩＲＥＤ５８と投光レンズ１８とから投光部が構成され、前記ＰＳＤ６０と受光レンズ１９とから受光部が構成される。
【００１８】
前記ＰＳＤ６０は、受光レンズ１９によって結像されるスポット像の位置（重心位置）に対応して一対の電気信号を出力する。ＰＳＤ６０は、投光レンズ１８の中心と受光レンズ１９の中心とを結ぶ基線長方向で光の入射位置を弁別する機能を有し、その光電面上のスポット像の結像位置は三角測距の原理により投影面２０までの距離と一対一に対応する。したがって、ＰＳＤ６０からの一対の電気信号に基づき、入射した光の光量に左右されずに投影面２０までの距離に対応した測距信号を得ることができる。そして、測距信号に応じてフォーカスモータ３８を駆動し、投影レンズ１２中のフォーカスレンズを光軸１２ａ方向に移動させることにより、自動的にピント合わせを行なうことができる。
【００１９】
オートフォーカス装置３５の電気的構成を示す図４において、ＣＰＵ５０は、ＥＥＰＲＯＭ５２に書き込まれた後述する第１，第２駆動条件をはじめとする初期設定データや調整データなどを読込み、測距ＩＣ５４，フォーカスレンズ駆動回路５５，ドライバ５６に適宜のコマンドを送出し、測距処理及びフォーカシング処理を全体的に管制する。また、前記測距ＩＣ５４は、第１信号処理回路６１、第２信号処理回路６２、クランプ回路６３、演算回路６４および積分回路６５から構成される。
【００２０】
第１信号処理回路６１は、測距ＩＣ５４のＰＳＤＮ端子を介して入力されるＰＳＤ６０からの出力信号Ｉ1 ＋Ｉ0 に含まれる定常光成分Ｉ0 を除去し、受光光量が一定であれば距離が近いほど大きな値である近側信号Ｉ1 を出力する。また、第２信号処理回路６２は、測距ＩＣ５４のＰＳＤＦ端子を介して入力されるＰＳＤ６０からの出力信号Ｉ2 ＋Ｉ0 に含まれる定常光成分Ｉ0 を除去し、受光光量が一定であれば距離が遠いほど大きな値である遠側信号Ｉ2 を出力する。
【００２１】
クランプ回路６３は、第２信号処理回路６２から出力された遠側信号Ｉ2 を入力し、或る一定レベルのクランプ信号Ｉc および遠側信号Ｉ2 それぞれのレベルを大小比較し、前者が大きいときにはクランプ信号Ｉc を出力し、そうでないときには遠側信号Ｉ2 をそのまま出力する。以下、クランプ回路６３から出力される信号をＩ2cで表す。
【００２２】
演算回路６４は、第１信号処理回路６１から出力された近側信号Ｉ1 と、クランプ回路６３から出力された信号Ｉ2c（遠側信号Ｉ2 およびクランプ信号Ｉc の何れか）とを入力し、出力比（Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2c））を演算し、その結果を出力する。積分回路６５は、その出力比を入力し、測距ＩＣ５４のＣINT 端子に接続された積分コンデンサ６６とともに、その出力比を多数回積算し、これによりＳ／Ｎ比の改善を図る。そして、その積算された出力比は、測距信号として測距ＩＣ５４のＳOUT 端子から出力される。
【００２３】
ＣＰＵ５０は、測距ＩＣ５４から出力された測距信号を入力し、所定の演算を行って測距信号を測距データとしての距離信号に変換し、その距離信号をフォーカスレンズ駆動回路５５に入力する。フォーカスレンズ駆動回路５５は、入力された距離信号に応じてフォーカスモータ３８を駆動し、投影レンズ１２の一部であるフォーカスレンズ６７をホームポジションから移動させる。
【００２４】
フォーカスモータ３８の駆動はエンコーダユニット４５に収容されているロータリエンコーダ６８によって監視され、そのフィードバック信号をうけながらフォーカスレンズ駆動回路５５はモータ３８がＣＰＵ５０からの距離信号に対応する回転量に達した時点でモータ３８を停止させる。これにより、フォーカスレンズ６７が距離信号と一対一に対応する位置で停止し、ピント合わせが完了する。もちろん、フォーカスレンズ６７の移動量を監視しながらフォーカスモータ３８の駆動及び停止を制御することも可能である。
【００２５】
なお、ピント合わせダイヤル１５をマニュアル操作したときにはその操作量に応じてフォーカスモータ３８が駆動され、投影面２０に投影された画像のピントを観察しながらフォーカスレンズ６７の移動をマニュアルで調節することもできる。また、ズームダイヤル１４をマニュアル操作すると、その操作量に応じてズームモータ３９が駆動され、投影レンズ１２の一部である変倍レンズが移動してズーミングが行われる。ズーミングが行われると、ピント合わせのためのフォーカスレンズ６７の移動量も変化するが、ＣＰＵ５０には変倍レンズの位置情報が入力され、ＣＰＵ５０は変倍レンズの位置情報を加味した距離信号をフォーカスレンズ駆動回路５５に入力するから、同様にして投影レンズ１２のピント合わせが行なわれる。
【００２６】
前記第１駆動条件は、厳密に測距を行なう際にＩＲＥＤ５８の駆動を規定する条件であり、本実施形態では、ＩＲＥＤ５８の光量を規定する駆動電流を１Ａ、発光回数を１６０回、発光間隔を３５０μｓと設定する。また、前記第２駆動条件は、測距精度よりもＩＲＥＤ５８の劣化防止を優先して設定された条件であり、本実施形態では、ＩＲＥＤ５８の駆動電流を０．１Ａ、発光回数を２０回、発光間隔を７００μｓと設定する。
【００２７】
また、第１駆動条件は、液晶プロジェクタ１０の電源投入後に行なわれる最初の測距動作時に用いられ、第２駆動条件は、その後の定期的な（例えば３秒間隔）測距に用いられる。第２駆動条件では、ＩＲＥＤ５８の発光光量が小さいため、投影面２０までの距離が遠い場合には、ＰＳＤ６０が受光する反射光の強度が小さくなり、ノイズ成分Ｉ0 が相対的に大きくなるので、前記クランプ回路６３は遠側信号Ｉ2 ではなくクランプ信号Ｉc を出力する。そのため、第２駆動条件では、前記クランプ信号Ｉｃを用いて距離信号を算出してもよい。なお、第２駆動条件による定期的な測距によって測距エラーが生じた場合には、その前に行なわれた第１駆動条件による測距結果を維持する。また、前記測距エラーには、投光レンズ１８から投光された光線が往ったきり戻ってこない、いわゆるＩＮＦ（無限）も含む。
【００２８】
このように構成された液晶プロジェクタ１０の測距処理について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、液晶プロジェクタ１０の電源をＯＮにすると（ｓｔ１）、ＣＰＵ５０は、ＥＥＰＲＯＭ５２から第１駆動条件を読み込み（ｓｔ２）、これに基づいてドライバ５６にコマンドを送る。これにより、ＩＲＥＤ５８が駆動電流１Ａ、発光間隔３５０μｓで駆動される（ｓｔ３）。
【００２９】
ＩＲＥＤ５８が１回発光される毎に投影面２０で反射した測距光はＰＳＤ６０に入射し、ＰＳＤ６０から出力された一対の電気信号Ｉ1 ＋Ｉ0 ，Ｉ2 ＋Ｉ0 が第１，第２信号処理回路６１，６２に入力され、第１，第２信号処理回路６１，６２から出力信号Ｉ1 ，Ｉ2 が演算回路６４に入力される。演算回路６４は、出力比（Ｉ1／（Ｉ1＋Ｉ2c））を演算して、その結果を積分回路６５に出力する。
【００３０】
このようにＩＲＥＤ５８が１回発光する毎に演算回路６４からの演算結果が積分回路６５に入力され（ｓｔ４）、これが発光間隔３５０μｓで１６０回繰り返される。積分回路６５は、前記演算結果を１６０回積算し（ｓｔ５）、測距信号として測距ＩＣ５４のＳOUT 端子からＣＰＵ５０に出力する（ｓｔ６）。
【００３１】
ＣＰＵ５０は、前記測距信号を距離信号に変換してフォーカスレンズ駆動回路５５に入力する。フォーカスレンズ駆動回路５５は、前記距離信号に応じてフォーカスモータ３８を駆動し、フォーカスレンズ６７をホームポジションから移動させ、ＣＰＵ５０からの距離信号に対応する回転量に達した時点でモータ３８を停止させ、ピント合わせが完了する（ｓｔ７）。
【００３２】
このように第１駆動条件によるピント合わせが行われて３秒経過した後（ｓｔ８）、第２駆動条件がＣＰＵ５０に読み込まれ（ｓｔ９）、ＩＲＥＤ５８が駆動電流０．１Ａ、発光間隔７００μｓで駆動される（ｓｔ１０）。ＩＲＥＤ５８が１回発光される毎に、第１信号処理回路６１からの近側信号Ｉ1 と、クランプ回路６３からのクランプ信号Ｉc とが演算回路６４に入力され、測距信号が算出され、この測距信号が積分回路６５に入力される（ｓｔ１１）。
【００３３】
ＩＲＥＤ５８の発光（ｓｔ１０）とこれに続く測距信号の積分（ｓｔ１１）が繰り返されて２０回に達すると（ｓｔ１２）、積算された測距信号がＣＰＵ５０に読み込まれ、距離信号が算出される（ｓｔ１３）。通常の使用では、前記クランプ信号により測距エラーは生じにくくなっているが、ＩＲＥＤ５８から放出された光が往ったきり戻ってこないＩＮＦなどの測距エラーが生じる場合もある。このような測距エラーが生じた場合には（ｓｔ１４）、ＣＰＵ５０は、前回の第１駆動条件による測距結果をそのまま維持し、第１駆動条件による再測距は行なわず、ステップ８（ｓｔ８）に戻るシーケンスを実行する。
【００３４】
前記測距エラーが生じずに正常に距離信号が得られた場合には（ｓｔ１４）、ＣＰＵ５０は、この距離信号と第１駆動条件による測距で得られた距離信号との間に所定の閾値を超える変化がないか否かを検証する（ｓｔ１５）。前記閾値は、投影面２０に投影された画像がユーザから見てピントが合っていると判断される投光光軸１８ａ方向の距離の許容範囲に対応する距離信号であり、例えば３０ｍｍに対応する距離信号とする。
【００３５】
前記変化がある場合には、液晶プロジェクタ１０が移動されたと考えられるので、ＣＰＵ５０は、あらためてステップ（ｓｔ２）から測距のやり直しを実行する（第２駆動条件から第１駆動条件への切り替え）。また、前記変化がない場合には、液晶プロジェクタ１０の電源をＯＦＦにしないかぎり（ｓｔ１６）、ＣＰＵ５０は、３秒間隔で（ｓｔ８）、第２駆動条件による測距を継続して行なう。
【００３６】
このように、電源をＯＮにした直後に第１駆動条件による測距を１回行なった後は、距離信号に前記変化がない限り、第１駆動条件による測距は行なわず、第２駆動条件による測距を継続して行なうので、ＩＲＥＤの劣化が防止できるとともにプロジェクタの投影開始から継続的なオートフォーカスができる。
【００３７】
なお、前記測距エラーが発生した場合に（ｓｔ１４）、図５に示す破線矢印７０のように、ステップ（ｓｔ２）から測距のやり直しを実行する（第２駆動条件から第１駆動条件への切り替え）ようにしてもよい。この場合、第２駆動条件では再度測距エラーとなる可能性があるため、第１駆動条件で測距のやり直しを行なうものである。
【００３８】
以上説明した実施形態では、電源をＯＮにしてからＯＦＦにするまで継続的に測距を行なうようにしたが、投影開始から一定時間のみ測距を行ない、その後は測距を停止し、再度測距を開始する際には、マニュアルでピント合わせダイヤルを操作するなどの操作を行なうようにしてもよい。また、上記実施形態では、投光レンズと受光レンズとの配列方向（基線長の方向）を縦配列としたが、水平配列としてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、第１駆動条件をＩＲＥＤの駆動電流１Ａ，発光回数１６０回，発光間隔３５０μｓと設定し、第２駆動条件をＩＲＥＤの駆動電流０．１Ａ，発光回数２０回，発光間隔７００μｓと設定するとともに第２駆動条件での測距を３秒間隔で行なうようにしたが、本発明はこれらの数値に限定されないのは勿論である。
【００４０】
また、前記第２駆動条件は、ＩＲＥＤの駆動電流，発光回数及び発光間隔のいずれについても第１駆動条件よりもＩＲＥＤへの負荷を減らすように設定したが、本発明はこれに限定されることなく、前記駆動電流，発光回数及び発光間隔のうち少なくとも一つについてＩＲＥＤへの負荷を減らすように設定すればよく、例えば、前記駆動電流と発光回数を減らし、前記発光間隔は第１駆動条件と同じとしてもよい。
【００４１】
また、前記閾値を３０ｍｍに対応する距離信号としたが、本発明はこれに限定されることなく、ピントが合っていると判断される許容範囲であれば、例えば１０ｍｍや５０ｍｍに対応する距離信号としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を用いたプロジェクタの外観図である。
【図２】プロジェクタの一使用形態を示す概念図である。
【図３】投影レンズとオートフォーカス装置の外観図である。
【図４】オートフォーカス装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る測距処理の主なシーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  液晶プロジェクタ
１２  投影レンズ
１８  投光レンズ
１９  受光レンズ
３４  レンズ駆動ユニット
３５  オートフォーカス装置
３６  測距ユニット
３８  フォーカスモータ
５０  ＣＰＵ
５２  ＥＥＰＲＯＭ
５４  測距ＩＣ
５８  ＩＲＥＤ
６０  ＰＳＤ
６１  第１信号処理回路
６２  第２信号処理回路
６３  クランプ回路
６４  演算回路
６５  積分回路
６７  フォーカスレンズ
【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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