(57)【要約】【課題】ユーザによるマニュアルフォーカス調整動作の開始時に、自動的にフォーカス合焦情報をスクリーンに投写表示させる。【解決手段】投写部１０は、スクリーン３００にレンズを介して映像を投写する。撮像部３０は、スクリーンを撮像する。投写部１０には、手動で操作されるフォーカスリング１５が備えられる。フォーカス評価値算出部４２は、撮像部３０により撮像された撮像画像を取得し、スクリーンに投写された映像のフォーカス状態に応じて変化する特性値をフォーカス評価値として算出する。評価値変化検出部４４は、フォーカス評価値が変化しているとき、ユーザによりフォーカスリング１５が操作されていると判定する。フォーカス調整アシスト部７０は、フォーカスリング１５が操作されていると判定されると、フォーカス調整を補助するためのフォーカス合焦情報を映像と合わせて投写表示させる。【選択図】図２
2012008522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、前記スクリーンを撮像するための撮像部と、前記投写部に設けられ手動で操作されるフォーカス調整部と、備える投写型映像表示装置に搭載される制御装置であって、
前記撮像部により撮像された撮像画像を取得し、スクリーンに投写された映像のフォーカス状態に応じて変化する特性値をフォーカス評価値として算出するフォーカス評価値算出部と、
前記フォーカス評価値が変化しているとき、ユーザにより前記フォーカス調整部が操作されていると判定する評価値変化検出部と、
前記フォーカス調整部が操作されていると判定されると、フォーカス調整を補助するためのフォーカス合焦情報を前記映像と合わせて投写表示させるフォーカス調整アシスト部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記評価値算出部は、前記撮像画像を複数の領域に分割して領域毎に前記フォーカス評価値を算出し、
前記評価値変化検出部は、前記フォーカス評価値が変化している領域の数に応じて、ユーザにより前記フォーカス調整部が操作されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記評価値変化検出部は、前記フォーカス評価値が変化しなくなったとき、ユーザによる前記フォーカス調整部の操作が終了したと判定し、
前記フォーカス調整アシスト部は、前記フォーカス合焦情報の投写表示を終了することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記スクリーンに投写される映像信号を取得し、映像内の動きの有無に応じて変化する特性値を入力信号評価値として算出する入力信号評価値算出部と、
前記入力信号評価値が所定の期間にわたり変化しないとき、映像が静止画であると判定する入力信号評価値判定部と、をさらに備え、
前記フォーカス調整アシスト部は、映像が静止画であると判定されたときに前記フォーカス合焦情報を投写表示させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記撮像部により撮像された撮像画像を取得して画像解析することにより、ユーザによりズーム調整部が操作されているか否かを判定するズーム操作検出部と、
前記フォーカス評価値算出部から取得したフォーカス評価値の変化を追跡してフォーカス状態情報を導出するフォーカス状態決定部と、をさらに含み、
前記フォーカス状態決定部は、前記ズーム操作検出部による前記ズーム調整部が操作されている旨の判定を契機として、フォーカス評価値の変化の追跡を再始動することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
フォーカス状態情報を前記映像と合わせて投写表示させる映像として設定する映像信号設定部をさらに含み、
前記ズーム操作検出部は、前記スクリーンに投写されたフォーカス状態情報の映像を取得して画像解析することにより、ユーザにより前記ズーム調整部が操作されていると判定することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
フォーカス評価値の算出に利用するための画像の周囲がズーム操作の決定に利用するための画像で囲まれた画像を、前記映像として投写表示する映像信号設定部をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項８】
フォーカス評価値の算出に利用するための映像とズーム操作の決定に利用するための映像とを、前記映像として交互に時分割で投写表示する映像信号設定部をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項９】
スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、前記スクリーンを撮像するための撮像部と、を備える投写型映像表示装置に搭載されるべき制御装置であって、
前記撮像部により撮像された画像内に写ったスクリーンの位置を検出するスクリーン位置検出部と、
前記スクリーン位置検出部により検出されたスクリーン領域内の中央領域を検出領域に設定する検出領域設定部と、
複数のレンズ位置にて前記撮像部によりそれぞれ撮像された複数の画像内の、前記検出領域の鮮明度をもとに、前記レンズの位置を決定するフォーカス調整部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
前記検出領域設定部は、設定された前記検出領域を前記スクリーン領域内で移動させることを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記スクリーン位置検出部により検出されたスクリーン領域の対向する二辺のそれぞれの長さを測定する辺長測定部をさらに備え、
前記検出領域設定部は、前記辺長測定部により測定された二辺のうちの短辺の方向に、前記検出領域を所定の距離、移動させることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記フォーカス調整部は、前記投写部を介して、フォーカス調整用のテストパターンを前記検出領域内に投写することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１３】
前記フォーカス調整部は、前記検出領域以外のスクリーン領域内に、ユーザによるフォーカス調整を支援するためのフォーカス情報を前記投写部を介して投写することを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記撮像部により撮像された画像内のエッジを検出することにより、テストパターンの形状の歪みを検出し、その歪みがキャンセルされるよう映像信号を補正する形状補正部をさらに備え、
前記形状補正部は、前記フォーカス調整部によるフォーカス調整が終了した後、形状歪み検出処理を実行することを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１５】
スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、
前記スクリーンを撮像するための撮像部と、
請求項１から１４のいずれかに記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型映像表示装置におけるフォーカス調整技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに映像を投写する投写型映像表示装置（以下適宜、プロジェクタと表記する）の中には、ユーザがフォーカスリングを操作するマニュアルフォーカス調整を補助するための情報を投写するものがある。例えば、特許文献１には、スクリーン上にフォーカス調整パターンの映像信号を出力させる液晶プロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−０５１２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォーカス合焦情報をスクリーンに表示させようとする場合、上述の特許文献１では、ユーザが調整スイッチを操作してフォーカス調節パターンを投写させる必要がある。このようなユーザによる専用ボタンの操作や、または所定のメニューからの選択などの特別な動作なしに、ユーザのマニュアルフォーカス調整の意図を察知して、スクリーン上にフォーカス合焦情報を投写表示することができれば、便利である。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、ユーザがマニュアルによるフォーカス調整動作を開始したときに、フォーカス合焦情報を自動的にスクリーン上に投写表示する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、スクリーンを撮像するための撮像部と、投写部に設けられ手動で操作されるフォーカス調整部と、備える投写型映像表示装置に搭載される制御装置である。この装置は、撮像部により撮像された撮像画像を取得し、スクリーンに投写された映像のフォーカス状態に応じて変化する特性値をフォーカス評価値として算出するフォーカス評価値算出部と、フォーカス評価値が変化しているとき、ユーザによりフォーカス調整部が操作されていると判定する評価値変化検出部と、フォーカス調整部が操作されていると判定されると、フォーカス調整を補助するためのフォーカス合焦情報を映像と合わせて投写表示させるフォーカス調整アシスト部と、を備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、投写型映像表示装置である。この装置は、スクリーンにレンズを介して映像を投写する投写部と、スクリーンを撮像するための撮像部と、上述した制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ユーザによるマニュアルフォーカス調整動作の開始時に、フォーカス合焦情報をスクリーンに投写表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る投写型映像表示装置とスクリーンとの位置関係を示す図である。
【図２】一実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図３】映像信号評価部の動作を説明するフローチャートである。
【図４】入力信号評価値の変化とフォーカスアシスト機能の状態との関係を説明する図である。
【図５】フォーカス評価部の動作を説明するフローチャートである。
【図６】フォーカス評価値の変化とフォーカスアシスト機能の状態との関係を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る投写型映像表示装置の機能構成を模式的に示す図である。
【図８】図８（ａ）は、スクリーンに投写されたズーム操作検出用の映像と撮像部の撮像範囲との関係の一例を示す図である。図８（ｂ）は、スクリーンに投写されたズーム操作検出用の映像と撮像部の撮像範囲との関係を示す別の例を示す図である。
【図９】フォーカス調整時におけるフォーカス評価値の変動の一例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、フォーカス調整開始時のグラフの一例を示す図である。図１０（ｂ）は、フォーカス評価値の取るべき目標値が未検出の期間において、フォーカス評価値がそれまでの最大値よりも小さな値となる場合のグラフの一例を示す図である。図１０（ｃ）は、フォーカス評価値の取るべき目標値が検出された後の期間において、フォーカス評価値が下降する場合のグラフの一例を示す図である。図１０（ｄ）は、フォーカス評価値の取るべき目標値が検出された後の期間において、フォーカス評価値が上昇する場合のグラフの一例を示す図である。
【図１１】フォーカス評価値および目標値の組み合わせとフォーカス状態情報の表示色とが対応づけられたテーブルを示す図である。
【図１２】フォーカス状態情報の表示色の状態遷移を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る、主に制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】図１４（ａ）は、主にフォーカス調整に利用されるパターン画像を示す図である。図１４（ｂ）は、フォーカス調整に利用されるパターン画像とズーム操作検出に利用されるパターン画像との組み合わせの例を示す図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る投写型映像表示装置と、スクリーンとの位置関係を示す図である。
【図１６】図１５に示した位置関係において、撮像部により撮像された撮像画像の一例を示す図である。
【図１７】第３実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図１８】第３実施形態に係る撮像画像内のスクリーン領域内に、検出領域が設定される様子を示す図である。
【図１９】第３実施形態に係る検出領域の設定方法の一例を説明するための図である。
【図２０】フォーカスレンズの合焦位置の決定処理について説明するための図である。
【図２１】本発明の第４実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図２２】第４実施形態に係る撮像画像内のスクリーン領域内に、検出領域が設定される様子を示す図である。
【図２３】スクリーン領域のいずれかの角を含む領域に検出領域を移動させる様子を示す図である。
【図２４】本発明の第５実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図２５】台形歪み補正を説明するための図である。図２５（ａ）は、垂直台形歪み補正を示し、図２５（ｂ）は、水平台形歪み補正を示す。
【図２６】第５実施形態に係る撮像画像内のスクリーン領域内に、台形歪み検出用のテストパターンが写っている様子を示す図である。
【図２７】四点補正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る投写型映像表示装置２００とスクリーン３００との位置関係を示す図である。第１実施形態に係る投写型映像表示装置２００は、スクリーン３００方向を撮影するための撮像部３０を備える。撮像部３０は、その光軸中心と、投写型映像表示装置２００から投写される投写光の光軸中心とが例えば平行な関係になるよう、設置される。図１では、スクリーン３００が投写型映像表示装置２００に対して正対している。
【００１１】
投写型映像表示装置２００は、レンズの前に設けられたフォーカスリングを手動で動かしてフォーカス調節を実施する。このフォーカス調節を補助するために、投写型映像表示装置２００は、フォーカス合焦情報をスクリーン３００上に投写表示する。ユーザは、このフォーカス合焦情報を参照しながらフォーカスリングを動かして、適切なフォーカス調節をすることができる。
【００１２】
図２は、投写型映像表示装置２００の構成を示す図である。投写型映像表示装置２００は、投写部１０、撮像部３０および制御部１００を備える。制御部１００は、フォーカス評価部４０、映像信号評価部５０、フォーカス目標算出部６０、フォーカス調整アシスト部７０、映像信号設定部８２および画像メモリ８４を備える。
【００１３】
制御部１００の構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１４】
投写部１０は、スクリーン３００に映像を投写する。投写部１０は、光源１１、光変調部１２およびフォーカスレンズ１３を含む。光源１１には、フィラメント型の電極構造を有するハロゲンランプ、アーク放電を発生させる電極構造を有するメタルハライドランプ、キセノンショートアークランプ、高圧型の水銀ランプ、ＬＥＤランプなどを採用することができる。
【００１５】
光変調部１２は、映像信号設定部８２から設定される映像信号に応じて、光源１１から入射される光を変調する。光変調部１２には、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を採用することができる。ＤＭＤは、画素数に対応した複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの向きが各画素信号に応じて制御されることにより、所望の映像光を生成する。
【００１６】
フォーカスレンズ１３は、光変調部１２から入射される光の焦点位置を調整する。フォーカスレンズ１３にはフォーカスリング１５が設けられており、このフォーカスリングを手動で回転させることによりそのレンズ位置が光軸上で移動される。光変調部１２により生成された映像光は、フォーカスレンズ１３を介してスクリーン３００に投写される。なお、レンズ位置を光軸上で移動させるものであれば、フォーカスリング以外の任意の装置でよい。
【００１７】
撮像部３０は、スクリーン３００およびスクリーン３００に投影された投影画像を主な被写体として撮像する。撮像部３０は、固体撮像素子３１および信号処理回路３２を含む。固体撮像素子３１には、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Devices）イメージセンサなどを採用することができる。信号処理回路３２は、固体撮像素子３１から出力される信号に対して、Ａ／Ｄ変換や、ＲＧＢフォーマットからＹＵＶフォーマットへの変換などの各種信号処理を施し、制御部１００に出力する。
【００１８】
フォーカス目標算出部６０は、映像信号設定部８２から、スクリーンに投写表示中の映像信号を取得する。そして、後述するフォーカス評価値算出部４２と同様の演算を行って、入力映像信号の評価値を算出する。フォーカス評価値算出部４２と同様に、画像全体に対して演算を行ってもよいし、または画像内の分割された領域毎に演算を行ってもよい。
【００１９】
算出された入力映像信号の評価値は、フォーカス度合いの目標値として利用される。したがって、入力映像信号の評価値は、フォーカス調整アシスト部７０に送られる。そして、後述するフォーカスアシスト機能がオンであるときに、フォーカス合焦情報として撮像画像に対するフォーカス評価値とともにスクリーン上に重畳表示される。ユーザは、フォーカス合焦情報として表示された、入力信号の評価値と、撮像画像に対するフォーカス評価値とを比較することで、フォーカスの合焦度合いの目安を得ることができる。
【００２０】
なお、入力信号の評価値と、撮像画像に対するフォーカス評価値とを表示する代わりに、またはこれとともに、両評価値を用いてフォーカスの合焦度合いを表す評価値を算出し、これを表示するようにしてもよい。
【００２１】
フォーカス調整アシスト部７０は、映像信号評価部５０からの指示に応じて、フォーカスアシスト機能をスタンバイ状態にする。そして、フォーカス評価部４０からの指示に応じて、フォーカスアシスト機能をオンまたはオフにする。
【００２２】
ここで「フォーカスアシスト機能」とは、フォーカスリングのマニュアル操作によるフォーカス調整を補助するためのフォーカス合焦情報を、スクリーン上の投影画面の少なくとも一部として重畳表示する機能である。本実施形態では、ユーザによるマニュアルフォーカス調整の開始を検出してフォーカス合焦情報を重畳表示するとともに、マニュアルフォーカス調整の終了を検出してフォーカス合焦情報の表示を終了する。また、フォーカス合焦情報とともに表示される映像は、映像信号をそのまま使用してもよいし、またはフォーカス専用のパターンを表示してもよい。
【００２３】
フォーカス合焦情報は、撮像画像のフォーカス評価値およびフォーカス目標値（すなわち、入力映像信号の評価値）である。これにより、フォーカスリングのマニュアル調節を補助することができる。
【００２４】
映像信号評価部５０は、映像信号設定部８２からスクリーンに投写表示中の映像信号を取得する。映像信号評価部５０は、入力信号評価値算出部５２および入力信号評価値判定部５４を含む。
【００２５】
入力信号評価値算出部５２は、フォーカスアシスト機能をスタンバイ状態にするか否かを判定するための入力信号評価値を算出する。入力信号評価値としては、映像信号の高周波成分、コントラスト情報、輝度情報などの、映像内での動きの有無に応じて変化する任意の特性値を用いることができる。映像信号から高周波成分またはコントラストを算出するには、任意の手法を用いることができる。入力信号評価値は、画面の全体から算出してもよいし、画面を複数の領域に分割して領域毎に算出してもよい。入力信号評価値は、所定の時間間隔で、または所定数のフレーム毎に算出されることが好ましい。
【００２６】
入力信号評価値判定部５４は、入力信号評価値の変化に基づき、フォーカスアシスト機能をスタンバイするか否かを判定する。入力信号評価値に基づき、スクリーンに投写表示中の映像信号が動画であるか、または静止画が切り替わっていると判定された場合、マニュアルフォーカス調整は困難であるから、フォーカスアシスト機能をオフのままとする。入力信号評価値に基づき、スクリーンに投写表示中の映像信号が静止画であると判定された場合、フォーカスアシスト機能をスタンバイ状態にするようにフォーカス調整アシスト部７０に指示する。
【００２７】
フォーカス評価部４０は、信号処理回路３２から撮像画像を取得する。フォーカス評価部４０は、フォーカス評価値算出部４２および評価値変化検出部４４を含む。
【００２８】
フォーカス評価値算出部４２は、ユーザによるマニュアルフォーカス調整の開始および終了を検出するためのフォーカス評価値を算出する。フォーカス評価値としては、撮像画像の高周波成分、コントラスト情報、輝度情報など、スクリーンに投写された映像のフォーカス状態に応じて変化する任意の特性値を用いることができる。撮像画像から高周波成分またはコントラストを算出するには、任意の手法を用いることができる。フォーカス評価値は、撮像画像全体から、または撮像画像を複数の領域に分割して領域毎に算出される。フォーカス評価値は、所定の時間間隔で、または所定数のフレーム毎に算出されることが好ましい。
【００２９】
評価値変化検出部４４は、フォーカスアシスト機能がスタンバイ状態にあるとき、フォーカス評価値に基づきユーザによるマニュアルフォーカス調整の開始を検出する。具体的には、フォーカス評価値の変化がない場合は、フォーカスリングが動かされていないものとしてフォーカスアシスト機能のスタンバイ状態を維持する。複数の領域のうち一部の領域のフォーカス評価値のみが変化した場合は、プロジェクタの前方を人や手が横切ったものと判断して、フォーカスアシスト機能のスタンバイ状態を維持する。全ての領域でフォーカス評価値が同じ増減方向に変化した場合は、フォーカスリングが動かされているものと判断して、フォーカスアシスト機能をオンにするようにフォーカス調整アシスト部７０に指示する。
【００３０】
さらに、評価値変化検出部４４は、フォーカス評価値に基づきユーザによるマニュアルフォーカス調整の終了を検出する。すなわち、フォーカスアシスト機能がオンにされた後、所定の期間（例えば５〜１０秒）フォーカス評価値に変化が見られない場合、フォーカスリングによる調整が終了したと判断して、フォーカスアシスト機能をオフにするようにフォーカス調整アシスト部７０に指示する。
【００３１】
なお、フォーカスリング１５が動かされた場合、投影画像の画角はわずかではあるが変化する。したがって、フォーカス評価値にはある程度の許容変化量を設定しておくことが好ましい。
【００３２】
また、投写表示されている映像が、その一部にのみパターンがありその他はベタ画像である場合には、フォーカスリングによるマニュアル調整の最中に、一部の領域のフォーカス評価値の変化度合いが、その他の領域のフォーカス評価値の変化度合いよりも大きくなる現象が起こることがある。このようなときでも、全ての領域におけるフォーカス評価値の増減方向は等しい（すなわち、全ての領域で増加するか、または全ての領域で減少する）ので、フォーカスリングによるマニュアル調整の開始を検出できることに変わりはない。
【００３３】
画像メモリ８４は、スクリーン３００に投写すべき画像データを保持する。当該画像データは、図示しない外部インタフェースを介して、パーソナルコンピュータやＤＶＤプレーヤ等の映像再生装置から供給される。映像信号設定部８２は、画像メモリ８４に保持される画像データにもとづく映像信号を光変調部１２に設定する。
【００３４】
本実施形態に係る投写型映像表示装置２００では、ユーザによるフォーカスリング１５を用いたマニュアルフォーカス調整の開始および終了を、以下のような特性に基づいて検出している。
【００３５】
すなわち、フォーカスリングを動かした場合、画面全体のフォーカス状態が変化することが多く、画面の一部のみのフォーカス状態が大きく変化することは少ない。また、フォーカス状態は比較的緩やかに変化し、フォーカスが合っている付近でのみ急峻な変化がある。これに対し、プロジェクタの前を人や手が横切った場合は、画面の一部のみでフォーカス状態は大きく変化する。また、映像信号が切り替わった場合には、フォーカス状態は急峻に変化する。
【００３６】
このような特性に基づき、投写型映像表示装置２００は、スクリーンに投写表示される映像をカメラにより撮像し、撮像画像から算出されたフォーカス評価値の変化の様子から、フォーカスリングが動かされているか否か、すなわちマニュアルフォーカス調整の開始および終了を判断する。
【００３７】
図３は、主に映像信号評価部５０の動作を説明するフローチャートである。まず、入力信号評価値算出部５２は、映像信号設定部８２から投写表示中の映像信号を取得し（Ｓ１０）、画面全体または分割された領域毎に入力信号評価値を算出する（Ｓ１２）。所定の期間（例えば数秒）内に入力信号評価値に変化がない場合（Ｓ１４のＮ）、映像信号が静止画であると判定し、フォーカスアシスト機能をスタンバイ状態にするようにフォーカス調整アシスト部７０に指示する（Ｓ２０）。入力信号評価値に変化がある場合（Ｓ１４のＹ）、映像信号が動画であるか、または静止画が切り替わっているものと判定し、フォーカスアシスト機能をオフのままにする（Ｓ１６）。その後、所定の期間内に入力信号評価値に変化が見られない場合は（Ｓ１８のＹ）、映像信号が静止画に切り替わったと判定し、フォーカスアシスト機能をスタンバイ状態にするようにフォーカス調整アシスト部７０に指示する（Ｓ２０）。
【００３８】
図４は、入力信号評価値の変化とフォーカスアシスト機能の状態とを説明する図である。図４（ａ）は入力信号評価値の時間変化を示し、図４（ｂ）はフォーカスアシスト機能の状態を示している。
【００３９】
図４（ａ）において、期間ｔ１、ｔ３、ｔ５では、入力信号評価値の変化がない。したがって、この期間は映像信号が静止画であると判断され、フォーカスアシスト機能はスタンバイ状態にされる。期間ｔ２では、入力信号評価値が急激に変化する。この期間は静止画が切り替わったものと判断され、フォーカスアシスト機能はオフにされる。期間ｔ４では、各領域の入力信号評価値がランダムに変動している。この期間は映像信号が動画であると判断され、フォーカスアシスト機能はオフにされる。
【００４０】
図５は、主にフォーカス評価部４０の動作を説明するフローチャートである。まず、フォーカスアシスト機能がスタンバイ状態にあるか否かを判定する（Ｓ５０）。スタンバイ状態のとき（Ｓ５０のＹ）、フォーカス評価値算出部４２は撮像画像を取得し、分割された領域毎にフォーカス評価値を算出する（Ｓ５２）。評価値変化検出部４４は、所定の期間（例えば数秒）内でのフォーカス評価値を観測する（Ｓ５４）。そして、全ての領域でフォーカス評価値に変化が見られないか、または所定の割合以下の領域でフォーカス評価値に変化がある場合（Ｓ５４のＹ）、フォーカスアシスト機能のスタンバイ状態を維持する（Ｓ５６）。所定の割合以上の領域でフォーカス評価値に変化が見られる場合（Ｓ５４のＮ）、マニュアルフォーカス調整が開始されていると判定し、フォーカスアシスト機能をオンにするようにフォーカス調整アシスト部７０に指示する（Ｓ５８）。これに応じて、フォーカス合焦情報が投写画面の少なくとも一部に投写表示される。
【００４１】
評価値変化検出部４４は、フォーカス評価値が変化している間は（Ｓ６０のＮ）、フォーカスリングが動かされていると判断する。所定の期間、フォーカス評価値に変化が見られなくなると（Ｓ６０のＹ）、ユーザによるマニュアルフォーカス調整が終了したと判定し、フォーカスアシスト機能をオフにするようにフォーカス調整アシスト部７０に指示する（Ｓ６２）。これに応じて、フォーカス合焦情報が投写画面から消える。
【００４２】
なお、上述のＳ５２〜５４において、分割された領域毎にフォーカス評価値を算出し、全ての領域でフォーカス評価値に変化がみられないか、または一部の領域のみでフォーカス評価値に変化があるかを判定する際に、評価値変化検出部４４は、画面を複数の領域に分割して領域毎に算出された入力信号評価値も合わせて参照するようにしてもよい。こうすると、入力信号の局所的な特徴を参照しながら撮像画像のフォーカス評価値を判定することができるので、判定精度を向上させることができる。
【００４３】
図６は、フォーカス評価値の変化とフォーカスアシスト機能の状態とを説明する図である。図６（ａ）はフォーカス評価値の時間変化を示し、図６（ｂ）はフォーカスアシスト機能の状態を示している。
【００４４】
以下の説明では、フォーカスアシスト機能がスタンバイ状態にあるものとする。図６（ａ）において、期間ｔ６では、フォーカス評価値の変化がないのでスタンバイ状態が維持される。期間ｔ７では、一部の領域のみのフォーカス評価値が変動しているので、フォーカスリングの動作とはみなされず、フォーカスアシスト機能のスタンバイ状態が維持される。期間ｔ８では、全ての領域のフォーカス評価値が変動しているので、フォーカスリングが動かされていると判断され、フォーカスアシスト機能がオンにされる。これに応じて、フォーカス合焦情報が投写画面の少なくとも一部に投写表示される。その後、所定の期間Ｄにわたり、フォーカス変化値に変化がなかったため、フォーカスリングの操作が終わったと判断され、期間ｔ９ではフォーカスアシスト機能がオフにされる。これに応じて、フォーカス合焦情報が投写画面から消える。
【００４５】
以上説明したように、第１実施形態に係る投写型映像表示装置によれば、ユーザがフォーカスリングを手動で動かしているか否かを判断することができる。ユーザによりフォーカスリングが動かされると、フォーカス合焦情報が自動的に投写画面に重畳表示され、フォーカスリングの操作が止まると、フォーカス合焦情報が投写画面から消える。したがって、ユーザは、フォーカス合焦情報を表示させるために、専用のボタンを操作したり、メニュー画面から機能を選択したりする必要がない。
【００４６】
上記で説明した第１実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４７】
第１実施形態では、撮像画像の全体または分割された領域毎に、フォーカス評価値を算出することを述べた。この代わりに、フォーカス評価値算出部は、周知の手法により撮像画像の中からスクリーン領域を検出し、このスクリーン領域内についてのみフォーカス評価値を算出するようにしてもよい。これにより、フォーカスリングの操作によるフォーカスが変化するスクリーン内でのみフォーカス評価値が算出されるので、フォーカスリング操作の検出がより正確に行える。
【００４８】
撮像画像に基づき、スクリーン３００が傾斜しているか否かを判定する傾斜判定部を設けてもよい。スクリーンが傾斜していると判定された場合、フォーカスリングが操作されたときの合焦ポイントは、スクリーン内の位置によって異なる。この場合、フォーカス評価値算出部は、スクリーン内の後ろピント寄りの領域でのみ、フォーカス評価値を算出することが好ましい。
【００４９】
第２実施形態．
投写型映像表示装置において、表示に必要な各種調整を自動的に行うためにはモータやその制御機器等が必要となり、装置のコストが高くなりうる。一方で、フォーカスリングを手動で操作してフォーカスを調整するのは、ユーザにとって繁雑な作業となりうる。そこで、ユーザが手動でフォーカスを調整する際にスクリーン上に現在のフォーカス状態を投写表示することができれば、装置のコストを抑えつつ、フォーカス調整時の利便性を向上させることができる。
【００５０】
本発明の第２実施形態では、ユーザが手動によるフォーカス調整動作をする際の補助手段を提供することを目的とする。
【００５１】
第２実施形態の概要を述べる。第２実施形態に係る投写型映像表示装置は、ユーザによるズーム操作を検出することを契機として、ユーザに提示するフォーカス調整の補助情報を刷新する。
【００５２】
図７は、第２実施形態に係る投写型映像表示装置１２００の機能構成を模式的に示す図である。投写型映像表示装置１２００は、投写部１０、撮像部３０および制御部１１００を含む。制御部１１００は、フォーカス評価値算出部１４２、ズーム操作検出部１４４、フォーカス状態情報設定部１５０、映像信号設定部８２および画像メモリ８４を含む。投写部１０、撮像部３０、映像信号設定部８２および画像メモリ８４については、図１で説明したものと同様の構成を備えるので、一部説明を省略する。
【００５３】
投写部１０は、光源１１、光変調部１２、レンズ１３、ズームリング１４、およびフォーカスリング１５を含む。レンズ１３は、光変調部１２から入射される光の焦点距離の調整および焦点調整をする。図示はしないが、レンズ１３は焦点距離を移動するためのズームレンズと、焦点調整をするためのフォーカシングレンズとを含む。レンズ１３にはズームリング１４とフォーカスリング１５とが設けられている。ユーザがズームリング１４やフォーカスリング１５を手動で回転させると、そのレンズ位置が光軸上で移動する。光変調部１２により生成された映像光は、レンズ１３を介してスクリーン３００に投写される。なお、レンズ位置を光軸上で移動させるものであれば、ズームリング１４やフォーカスリング１５以外の任意の装置でよい。
【００５４】
フォーカス評価値算出部１４２は、撮像部３０により撮像された撮像画像を取得して画像解析することにより、フォーカスリング１５によって調整された映像のフォーカス状態に応じて変化する特性値をフォーカス評価値として算出する。フォーカス評価値は、フォーカスアシスト機能に利用される。
【００５５】
「フォーカスアシスト機能」とは、フォーカスリング１５のマニュアル操作によるフォーカス調整を補助するためのフォーカス状態情報を、スクリーン３００上の投影画面の少なくとも一部として重畳表示する機能である。フォーカス状態情報の詳細については後述する。第２実施形態では、ユーザによるマニュアルフォーカス調整時にフォーカス状態情報を重畳表示する。また、フォーカス状態情報とともに表示される映像は、映像信号をそのまま使用してもよいし、またはフォーカス専用のパターンを表示してもよい。
【００５６】
フォーカス評価値としては、撮像画像の高周波成分、コントラスト情報、輝度情報など、スクリーンに投写された映像のフォーカス状態に応じて変化する任意の特性値を用いることができる。撮像画像から高周波成分またはコントラストを算出するには、例えばフーリエ変換や多重解像度解析、エッジ抽出等、任意の画像解析手法を用いることができる。フォーカス評価値は、撮像画像全体から、または撮像画像を複数の領域に分割して領域毎に算出される。フォーカス評価値は、所定の時間間隔で、または所定数のフレーム毎に算出されることが好ましい。
【００５７】
ズーム操作検出部１４４は、撮像部３０により撮像された撮像画像を取得して画像解析することにより、ユーザによりズームリング１４が操作されているか否かを判定する。これは例えば画像中のエッジ成分を抽出し、エッジ成分の増減を検出することで実現できる。
【００５８】
図８は、ズーム操作の有無を検出する原理の一例を説明するための図である。図８に示す例は、ユーザによるズーム操作を検出するために、ズーム操作検出用の映像をスクリーン３００に投写し、その映像を取得して解析する場合の例である。図８（ａ）は、スクリーン３００に投写されたズーム操作検出用の映像と撮像部３０の撮像範囲との関係の一例を示す図である。図８（ａ）は、スクリーン３００に縦縞状のパターン５００が投写され、撮像範囲４００を撮像部３０が撮像することを示している。
【００５９】
図８（ｂ）は、スクリーン３００に投写されたズーム操作検出用の映像と撮像部３０の撮像範囲との関係を示す別の例を示す図である。図８（ｂ）は図８（ａ）と比較すると、ユーザによるズーム操作の影響により、パターン５００が縮小されて投写されている。なお、スクリーン３００の大きさと撮像部３０の撮像範囲４００とは図８（ａ）と変わらない。
【００６０】
ズーム操作検出部１４４は、スクリーン３００に投写されている縦縞の本数をカウントしてその変動を調べることにより、ズーム操作の有無を検出する。例えば図８（ａ）に示す例では、スクリーン３００上に７本の黒い縦縞が投写されている。ユーザがズームリング１４を操作してパターン５００を縮小し、図８（ｂ）に示す例の状態となったとする。図８（ｂ）に示す例では、スクリーン３００上に投写される黒い縦縞の本数が、７本から９本に変動している。このように、ズーム操作検出部１４４はスクリーン３００上に投写される縦縞の本数をカウントしてその変動を調べることで、ズーム操作の有無を検出することが可能となる。黒い縦縞の本数のカウントは、例えば一般的なエッジ抽出処理と閾値処理とを用いることで実現できる。
【００６１】
フォーカス状態情報設定部１５０は、上述のフォーカスアシスト機能としてスクリーン３００に表示されるフォーカス状態情報を設定する。フォーカス状態情報設定部１５０は、フォーカス評価値格納部１５２、フォーカス状態決定部１５４、およびグラフデータベース１５６を含む。以下、図９、図１０、図１１、および図１２を参照してフォーカス状態情報設定部１５０の構成を説明する。
【００６２】
図９は、フォーカス調整時におけるフォーカス評価値の変動の一例を示す図である。以下に示す例では、フォーカスの状態がよいほどフォーカス評価値の値が大きくなることを前提としている。
【００６３】
時刻ｔ０において、投写型映像表示装置１２００の電源が投入され、スクリーン３００に映像が表示されたとする。この状態では通常フォーカスが合っておらず、撮像部３０により撮像された撮像画像は高周波成分の少ないぼけた画像となっている。時刻ｔ０からｔ１の間はフォーカスの調整がなされず、フォーカス評価値は変動しない。フォーカス評価値格納部１５２は、フォーカス評価値算出部１４２から取得したｆ０をフォーカス評価値の初期値として格納する。フォーカス評価値格納部１５２はまた、ｆ０をフォーカス評価値の暫定最大値ｆｍとして格納する。「暫定最大値ｆｍ」とは、フォーカス評価値算出部１４２が過去に算出したフォーカス評価値の最大値である。
【００６４】
時刻ｔ１においてユーザはフォーカスの調整を開始する。時刻ｔ１からｔ２の間、ユーザは誤った方向、すなわちフォーカスがより合わなくなる方向に調整をしたため、フォーカス評価値ｆが初期値ｆ０よりも低くなる。以下、添字を付さず単にｆと表記するときは、フォーカス評価値の現在の値を表す。フォーカス評価値格納部１５２は、フォーカス評価値の初期値ｆ０とは別に、フォーカス評価値の現在値ｆも計算する毎に格納する。
【００６５】
時刻ｔ２において、ユーザは正しい方向にフォーカスの調整を開始する。時刻ｔ３においてフォーカス評価値の現在値ｆは初期値ｆ０となるまで上昇する。時刻ｔ３以降、フォーカス評価値ｆは上昇を続けるので、フォーカス評価値格納部１５２は、暫定最大値ｆｍをフォーカス評価値ｆの値で都度更新する。
【００６６】
ユーザが正しい方向にフォーカスの調整を続けた結果、時刻ｔ４においてフォーカス評価値ｆはピーク値ｆ１を取り、以後減少する。これはフォーカスが合ったにも関わらずさらにフォーカスの調整を続けると、かえってフォーカスが合わなくなって映像がぼけるからである。その後時刻ｔ５においてユーザはフォーカス調整を戻し、時刻ｔ６において再度フォーカス評価値ｆはピーク値ｆ１となる。時刻ｔ６の時点でフォーカスの調整は終了する。
【００６７】
フォーカス状態決定部１５４は、過去に算出されたフォーカス評価値の平均値ｆａを計算して、その結果をフォーカス評価値格納部１５２に格納する。フォーカス状態決定部１５４はまた、前述のフォーカス評価値のピーク値ｆ１を検出して、フォーカス評価値の最大値ｆＭとしてフォーカス評価値格納部１５２に格納する。具体的には、フォーカス状態決定部１５４は、フォーカス評価値の変化量を追跡し、その変化量が増加から減少に転じる場合のフォーカス評価値ｆを、フォーカス評価値の最大値ｆＭとする。フォーカス評価値の最大値ｆＭはフォーカスが合った状態におけるフォーカス評価値であるから、フォーカス評価値の取るべき目標値となる。
【００６８】
このフォーカス評価値の現在値ｆとフォーカス評価値の目標値との大小関係が、前述のフォーカス状態情報となる。そこでフォーカス状態決定部１５４は、フォーカス状態情報をフォーカスの度合いを示す色彩を持ったグラフとして表現するため、そのグラフの表示態様を決定する。
【００６９】
図１０は、フォーカス状態情報をあらわすグラフの一例を示す図である。図１０（ａ）はフォーカス調整開始時のグラフの一例を示す図であり、図９におけるｔ０からｔ１の期間のグラフである。グラフはスクリーンに投写される映像に上書きされて投写される。映像に対して水平方向を長手方向とする長方形がグラフであり、フォーカス評価値とグラフのメモリとが対応づけられており、フォーカス評価値の変化に応じてグラフの色彩および色彩のついた領域の面積が増減する。図１０（ａ）の例では、グラフの４分の３の領域に色彩がついている。以下図１０において斜めの斜線で表す領域は黄色の領域を表し、斜めの格子で表す領域は赤色の領域を表すものとする。また、図１０においてグラフの左端部は右端部と比較してグラフのメモリ幅が大きく、色彩のついた領域が大きく増減する。反対にグラフの右端部では色彩のついた領域が細かく増減する。これにより、フォーカスが正しい状態に近づくにつれ、ユーザは詳細なフォーカス状態を把握することができ、利便性が向上する点で有利である。
【００７０】
図１０（ｂ）は、前述のフォーカス評価値の最大値ｆＭ、すなわちフォーカス評価値の取るべき目標値が未検出の期間において、フォーカス評価値ｆが暫定最大値ｆｍよりも小さな値となる場合のグラフの一例を示す図であり、図９におけるｔ１からｔ２の期間のグラフである。フォーカス評価値ｆの値に応じて、グラフ中の黄色の色彩の領域の長さが変化する。図示はしないが、前述のフォーカス評価値の最大値ｆＭの最大値、すなわちフォーカス評価値の取るべき目標値が未検出の期間において、フォーカス評価値ｆが上昇を続ける期間（図９におけるｔ３からｔ４の期間）は、図１０（ａ）の例と同じグラフとなる。
【００７１】
図１０（ｃ）は、フォーカス評価値ｆの取るべき目標値が検出された後の期間において、フォーカス評価値ｆが下降する場合のグラフの一例を示す図であり、図９におけるｔ４からｔ５の期間のグラフである。グラフの４分の３の領域をしめる色彩のついた領域の表示色が黄色から赤色に変化する。
【００７２】
図１０（ｄ）は、フォーカス評価値ｆの取るべき目標値が検出された後の期間において、フォーカス評価値ｆが上昇する場合のグラフの一例を示す図であり、図９におけるｔ５からｔ６の期間のグラフである。グラフのほぼ全域が黄色の色彩となる。なお図示はしないが、フォーカス評価値ｆが目標値である最大値ｆＭと等しくなった時点で、グラフの全域が青色の色彩となり、ユーザにフォーカス調整が完了したことを通知する。このように、フォーカス状態情報は、ユーザがマニュアルによるフォーカス調整動作をする際の補助手段となる。
【００７３】
図１１は、フォーカス評価値および目標値の組み合わせと、フォーカス状態情報の表示色およびその表示量とが対応づけられたテーブルを示す図である。図１１に示すテーブルは、グラフデータベース１５６に格納されており、フォーカス状態決定部１５４はこのテーブルを参照して表示すべきフォーカス状態情報を決定する。
【００７４】
具体的に、フォーカス状態決定部１５４は、フォーカス評価値格納部１５２に格納されたフォーカス評価値を取得してその変化を算出する。まず、フォーカス評価値の現在値ｆと平均値ｆａとの大小関係を調べ、図１１に示すテーブルの上昇、定常、下降のいずれの状態にあるかを判断する。次にフォーカス状態決定部１５４は、フォーカス評価値の目標値である最大値ｆＭが検出されているか否かを判断する。最大値ｆＭが未検出の場合、フォーカス状態決定部１５４は暫定最大値ｆｍとフォーカス評価値の現在値ｆとの大小関係、およびフォーカス評価値の初期値ｆ０と暫定最大値ｆｍとの大小関係を調べる。
【００７５】
最大値ｆＭが検出されている場合、フォーカス状態決定部１５４は最大値ｆＭとフォーカス評価値の現在値ｆとの大小関係、およびフォーカス評価値の初期値ｆ０と最大値ｆＭとの大小関係を調べる。以上を調べることにより、フォーカス状態決定部１５４は、グラフデータベース１５６に格納されているテーブルから表示すべきフォーカス状態情報を決定することができる。なお、最大値ｆＭが検出されているか否かは、図示しないワークメモリ内に確保されている、最大値ｆＭが検出されているか否かを示すフラグ（ＭａｘＦｌａｇ）の値を調べることで実現できる。このフラグは０で初期化されており、フォーカス状態決定部１５４が最大値ｆＭを検出したときに１に設定する。
【００７６】
図１２は、フォーカス状態情報の表示色の状態遷移を示す図である。図１２において、フォーカス状態情報の表示色の取り得る状態を、状態を意味するＳＴ（Ｓｔａｔｅの略）と数字との組み合わせで表示している。制御部１１００が起動し、フォーカス評価値算出部１４２がフォーカス評価値ｆを算出すると、評価値初期化状態ＳＴ１０となる。評価値初期化状態ＳＴ１０において、フォーカス評価値算出部１４２が最初に算出した評価値が暫定最大値ｆｍおよび初期値ｆ０としてフォーカス評価値格納部１５２に格納される。
【００７７】
暫定最大値ｆｍおよび初期値ｆ０がフォーカス評価値格納部１５２に格納されると、黄色の表示状態ＳＴ１２に移行する。黄色の表示状態ＳＴ１２からは黄色の表示状態ＳＴ１２自身、赤色の表示状態ＳＴ１６、青色の表示状態ＳＴ１４、グラフ消去状態ＳＴ２０、およびズーム変化検出状態ＳＴ１８に移行可能である。
【００７８】
図１２において丸で囲まれた数字は、図１１のテーブルにおける丸で囲まれた数字と対応する。例えば黄色の表示状態ＳＴ１２から青色の表示状態ＳＴ１４に移行するのは、次のふたつの場合である。すなわち、フォーカスの評価値の現在値ｆが平均値ｆａよりも大きく、最大値ｆＭが検出されており、現在値ｆと最大値ｆＭとが等しくなった場合か、あるいはフォーカスの評価値の現在値ｆと平均値ｆａとが等しく、最大値ｆＭが検出されており、現在値ｆと最大値ｆＭとが等しくなった場合である。
【００７９】
ユーザがズームリング１４を操作すると、スクリーン３００に投写される映像の大きさが変化するためフォーカス評価値が変動する。そのため、それまでに求めた暫定最大値ｆｍや最大値ｆＭが意味をなさなくなる。そこで、ズーム操作検出部１４４がユーザによってズームリング１４が操作されたことを検出すると、それを契機として、黄色の表示状態ＳＴ１２、青色の表示状態ＳＴ１４、および赤色の表示状態ＳＴ１６からズーム変化検出状態ＳＴ１８に移行する。この結果、フォーカス評価値ｆの初期化等の操作がやり直される。フォーカス評価値の信頼性を担保できる点で有利である。
【００８０】
なお、黄色の表示状態ＳＴ１２、青色の表示状態ＳＴ１４、および赤色の表示状態ＳＴ１６において、ユーザがフォーカス調整を強制的に終了すると、グラフ消去状態ＳＴ２０に移行してフォーカス調整は終了する。
【００８１】
図１３は、第２実施形態に係る、主に制御部１１００の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば投写型映像表示装置１２００の電源が投入されて撮像部３０がスクリーン３００に投写された映像を撮像したときに開始する。
【００８２】
フォーカス評価値算出部１４２は、撮像部３０により撮像された撮像画像を取得して画像解析することにより、フォーカスリング１５によって調整された映像のフォーカス状態に応じて変化する特性値をフォーカス評価値として算出し、フォーカス評価値格納部１５２に格納する（Ｓ１１０）。フォーカス状態決定部１５４は、フォーカス評価値格納部１５２に格納されたフォーカス評価値を取得してその変化を算出する（Ｓ１１２）。
【００８３】
フォーカス状態決定部１５４は、フォーカス状態情報の表示色と、現在のフォーカス評価値ｆと平均値ｆａとの大小関係、最大値ｆＭまたは暫定最大値ｆｍと現在のフォーカス評価値ｆとの大小関係、および最大値ｆＭまたは暫定最大値ｆｍと初期値ｆ０との大小関係の組み合わせとが対応づけられたテーブルを参照することにより、表示すべきフォーカス状態情報を決定する（Ｓ１１４）。映像信号設定部８２は、フォーカス状態決定部１５４からフォーカス状態情報をフォーカスの度合いを示す色彩を持ったグラフとして取得し、投写部１０に送信してスクリーン３００に表示されているグラフを更新させる（Ｓ１１６）。
【００８４】
現在のフォーカス評価値ｆと最大値ｆＭとが一致せずフォーカス調整が終了していない場合（Ｓ１１８のＮ）、上述のステップＳ１０からＳ１６の処理を繰り返す。現在のフォーカス評価値ｆと最大値ｆＭとが一致してフォーカス調整が終了すると（Ｓ１１８のＹ）、フォーカス状態決定部１５４は、グラフを消去する旨を映像信号設定部８２に通知してグラフを消去させる（Ｓ１２０）。ステップＳ２０においてグラフが消去されると、本フローチャートにおける処理は終了する。
【００８５】
以上の構成による動作は以下のとおりである。ユーザは第２実施形態に係る投写型映像表示装置１２００を用いて映像をスクリーン３００に投影し、そのフォーカスリング１５を操作してフォーカスを調整する。フォーカス評価値算出部１４２が算出しフォーカス評価値格納部１５２に格納されるフォーカスの評価値をフォーカス状態決定部１５４が解析し、現在のフォーカスの状態を色彩を持ったグラフとしてスクリーン３００に投影する。ユーザはそのグラフをフォーカス調整の補助手段として参照する。
【００８６】
以上説明したように、第２実施形態に係る投写型映像表示装置１２００によれば、ユーザが手動によるフォーカス調整動作をする際の補助手段を提供することができる。現在のフォーカス状態を色彩を持ったグラフとして表示されるので、ユーザはフォーカス状態を直感的に理解することが可能となる。
【００８７】
上記の説明では、フォーカス状態決定部が、フォーカス評価値の変化量を追跡し、その変化量が増加から減少に転じる場合のフォーカス評価値を、フォーカス評価値の取るべき目標値として算出する場合について説明したが、フォーカス評価値の取るべき目標値は、スクリーン３００に投写される映像の入力信号を取得して画像解析することにより算出してもよい。これはフォーカス評価値算出部１４２が、映像信号設定部８２を介して画像メモリ８４から入力信号を取得し、取得した入力信号を直接解析して目標値を算出することで実現できる。
【００８８】
フォーカス評価値の変化量を追跡し、その変化量が増加から減少に転じる場合のフォーカス評価値を、フォーカス評価値の取るべき目標値として算出する場合、変化量が増加から減少に転じるまで最大値が確定できず、暫定的な最大値しか算出できないこともあり得る。フォーカス評価値の変化量が増加から減少に転じるときを最大値として検出すればよいが、この場合フォーカスが正しい状態になってから一度フォーカスが外れた状態となる必要があり、フォーカス調整が効率的に行えないことになり得る。これらはスクリーン３００に投写される映像の入力信号を取得して画像解析することによりフォーカス評価値の取るべき目標値を設定すれば回避することができ、撮像部３０により撮像された撮像画像を取得して画像解析する場合と比較して、より精度の高い目標値を設定しうる点で有利である。
【００８９】
上記の説明において、フォーカス状態決定部１５４がフォーカス評価値の変化量を追跡することを説明したが、フォーカス状態決定部１５４は、算出したフォーカス評価値の変化量が所定の閾値を超えて変化した場合、フォーカス評価値格納部１５２から閾値を超えたフォーカス評価値を破棄してもよい。ここで所定の閾値とは、フォーカス評価値としての信頼性を調べるためのフォーカス評価値の変化量の基準値である。例えばフォーカスアシスト時にカメラの前に手をかざしたり、カメラの前を人が通るなどの状況が発生すると、正しいフォーカス評価値を算出することができず、フォーカス評価値の変化量が大きくなる。この結果誤動作することがあり得る。したがってそれらの状況をあらかじめ実験で再現し、所定の閾値を定めておく。上記のような誤動作を未然に防ぐことができる点で有利である。
【００９０】
上記の説明では、フォーカス状態情報を表すグラフとしてスクリーンに投写される映像に対して水平方向を長手方向とする長方形の場合を説明したが、グラフの形は長方形には限られない。例えば、円や三角形等の多角形でもよい。グラフが円の場合フォーカス評価値と角度とを対応づけた円グラフとして実現できる。三角形等の多角形の場合も同様に、フォーカス評価値をグラフを塗りつぶす面積に対応づけることで実現できる。
【００９１】
上記の説明では、ズーム操作検出部１４４が、撮像部３０により撮像された縦縞状のパターンを取得して画像解析することにより、ズーム操作されているか否かを判定する場合について説明したが、解析の対象となる画像は様々な態様が考えられる。以下この態様について説明する。
【００９２】
図１４は、画像解析に利用するパターン画像の一例を示す図である。図１４（ａ）は、主にフォーカス調整に利用されるパターン画像を示す図である。図１４（ａ）に示すような市松模様は周期的にエッジ成分が出現するため高周波成分を多く含み、前述のフォーカス評価値の算出に都合がよい。ズーム操作検出部１４４は、この市松模様のパターンを画像解析することによりズーム操作を検出することができる。これは例えば、パターンに対して水平方向のプロファイルを算出してそのエッジ成分を算出する場合には前述の縦縞模様のパターンを利用する場合と同様になるが、任意の方向のプロファイルが利用可能である。フォーカス評価値の計算とズーム操作の有無の判定とを同時に実行しうる点で有利である。
【００９３】
図１４（ｂ）は、フォーカス調整に利用されるパターン画像とズーム操作検出に利用されるパターン画像との組み合わせの例を示す図である。具体的には、フォーカス評価値の算出に利用するための市松模様の画像の周囲が、ズーム操作の決定に利用するための縦縞模様の画像で囲まれた画像である。このように、フォーカス評価値の計算に利用するための画像とズーム操作の決定に利用するための画像とを空間的に分割して配置することにより、フォーカス評価値の計算とズーム操作の有無の判定とを同時に実行しうる点で有利である。
【００９４】
あるいは、フォーカス評価値の算出に利用するための市松模様の画像とズーム操作の決定に利用するための縦縞模様の画像とを、交互に時分割で投写表示してもよい。画像の切換周期はユーザに視覚的な違和感を与えない程度に遅く、かつ、フォーカス評価値の計算の計算およびズーム操作の決定に支障が出ない程度に早くする必要があるため、実験的に定めればよいが、例えば１秒周期である。フォーカス評価値算出部１４２およびズーム操作検出部１４４が、それぞれの動作に適した画像を解析することができるため、フォーカス評価値の計算およびズーム操作の有無の判定の精度を向上しうる点で有利である。
【００９５】
ズーム操作検出部１４４は、図１０に示すフォーカス状態情報を表すグラフを取得して解析することにより、ズーム操作の有無を検出するようにしてもよい。図１０に示すようにフォーカス状態情報を表すグラフには垂直方向にメモリが付されている。ズーム操作検出部１４４はこのメモリの間隔を取得してその変動を調べることにより、ズーム操作の有無を検出することができる。ズーム操作の有無を検出するための無味乾燥な画像を投写しなくてよく、フォーカス調整時に感じるユーザの退屈さを軽減しうる点で有利である。
【００９６】
スクリーン３００に人の顔を含む画像が投写されている場合には、ズーム操作検出部１４４は人の顔を検出してその大きさの変動を調べることにより、ズーム操作の有無を検出することができる。これは例えばパターンマッチングや色彩解析等、一般的な画像認識技術を用いて実現できる。あるいは、スクリーン３００に文字が投写されている場合には、ズーム操作検出部１４４は文字を検出してその大きさの変動を調べることにより、ズーム操作の有無を検出することができる。これは例えば汎用の文字認識技術を用いて実現することができる。
【００９７】
第３実施形態．
撮像画像を使用するオートフォーカス調整では、複数のレンズ位置でそれぞれ撮像された画像のコントラストを算出し、コントラストが最大となるレンズ位置を検出することにより、フォーカスを合わせる手法（コントラスト検出法）が、よく使用される。
【００９８】
プロジェクタのオートフォーカス調整では、スクリーン面内にフォーカスを合わせる必要がある。しかしながら、スクリーンがプロジェクタに対して正対していない場合、すなわち、スクリーンが傾斜している場合、スクリーン面内の各位置とプロジェクタとの距離が不均一となる。その場合、スクリーン面内においてプロジェクタとの距離が近い領域にフォーカスが調整されてしまい、プロジェクタとの距離が遠い領域の画像が、ピンぼけてしまうことがあった。また、スクリーンが大きく傾斜している場合、スクリーン面内の中央領域の画像でさえ、ピンぼけてしまうことがあった。
【００９９】
本発明の第３実施形態では、コントラスト検出法を用いたオートフォーカス調整にて、スクリーンが傾斜している場合でも、スクリーン面内の好適な位置にフォーカスを合わせる技術を提供することを目的とする。
【０１００】
図１５は、本発明の第３実施形態に係る投写型映像表示装置２２００と、スクリーン３００との位置関係を示す図である。第３実施形態に係る投写型映像表示装置２２００は、スクリーン３００方向を撮影するための撮像部３０を備える。撮像部３０は、その光軸中心と、投写型映像表示装置２２００から投写される投写光の光軸中心とが平行な関係になるよう、設置される。図１５では、スクリーン３００が投写型映像表示装置２２００に対して正対せずに、右側が奧に傾いている。
【０１０１】
図１６は、図１５に示した位置関係において、撮像部３０により撮像された撮像画像ＰｕＩの一例を示す。撮像画像ＰｕＩ内には、投写型映像表示装置２２００から投写された、テストパターンが描かれた投影画像ＰｒＩが写っている。また、撮像画像ＰｕＩ内には、スクリーン３００の画像ＳＩも写っている。スクリーン３００面内の各位置の投影光量は光源からの距離の二乗に反比例するため、スクリーン３００の画像ＳＩの左側から右側にいくにしたがって、輝度レベルが漸次的に低下する。以下、スクリーン３００面内の好適な位置にフォーカスを合わせるための、オートフォーカス処理について説明する。
【０１０２】
図１７は、第３実施形態に係る投写型映像表示装置２２００の構成を示す図である。投写型映像表示装置２００は、投写部１０、レンズ駆動部２０、撮像部３０および制御装置２１００を備える。制御装置２１００は、スクリーン位置検出部２４０、検出領域設定部２５０、オートフォーカス調整部２６０、映像信号設定部８２、画像メモリ８４および駆動信号設定部８６を備える。
【０１０３】
制御装置２１００の構成は、ハードウェア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【０１０４】
投写部１０は、スクリーン３００に映像を投写する。投写部１０は、光源１１、光変調部１２およびフォーカスレンズ１３を含む。光源１１には、フィラメント型の電極構造を有するハロゲンランプ、アーク放電を発生させる電極構造を有するメタルハライドランプ、キセノンショートアークランプ、高圧型の水銀ランプ、ＬＥＤランプなどを採用することができる。
【０１０５】
光変調部１２は、映像信号設定部８２から設定される映像信号に応じて、光源１１から入射される光を変調する。たとえば、光変調部１２にはＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を採用することができる。ＤＭＤは、画素数に対応した複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの向きが各画素信号に応じて制御されることにより、所望の映像光を生成する。
【０１０６】
フォーカスレンズ１３は、光変調部１２から入射される光の焦点位置を調整する。フォーカスレンズ１３は、レンズ駆動部２０によりそのレンズ位置が光軸上で移動される。光変調部１２により生成された映像光は、フォーカスレンズ１３を介して、スクリーン３００に投写される。
【０１０７】
レンズ駆動部２０は、駆動信号設定部８６から設定される駆動信号に応じて、フォーカスレンズ１３の位置を移動させる。レンズ駆動部２０には、ステッピングモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、ピエゾ素子などを採用することができる。
【０１０８】
撮像部３０は、スクリーン３００およびスクリーン３００に投影された投影画像を、主な被写体として、撮像する。撮像部３０は、固体撮像素子３１および信号処理回路３２を含む。固体撮像素子３１には、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Devices）イメージセンサなどを採用することができる。信号処理回路３２は、固体撮像素子３１から出力される信号に対して、Ａ／Ｄ変換や、ＲＧＢフォーマットからＹＵＶフォーマットへの変換などの各種信号処理を施し、制御装置２１００に出力する。本実施形態では、スクリーン位置検出部２４０および検出領域設定部２５０に出力する。
【０１０９】
スクリーン位置検出部２４０は、撮像部３０により撮像された画像内に写ったスクリーンの位置を検出する。より具体的には、スクリーン位置検出部２４０は、撮像画像内のエッジを抽出することにより、当該撮像画像内に写ったスクリーン３００の四辺（上辺、下辺、左辺および右辺）の位置を検出する。検出されたスクリーン位置は、検出領域設定部２５０に設定される。当該スクリーン位置は、たとえば、四隅の頂点座標で特定される。
【０１１０】
検出領域設定部２５０は、スクリーン位置検出部２４０により検出されたスクリーン領域内の中央領域を検出領域に設定する。
【０１１１】
図１８は、第３実施形態に係る撮像画像ＰｕＩ内のスクリーン領域ＳＡ内に、検出領域ＤＡが設定される様子を示す図である。図１９は、第３実施形態に係る検出領域ＤＡの設定方法の一例を説明するための図である。図１８に示すように、検出領域設定部２５０は、スクリーン位置検出部２４０からスクリーン領域ＳＡの位置を取得し、その中央領域を検出領域ＤＡに設定する。当該検出領域ＤＡの位置およびサイズは、たとえば、次のように決定する。
【０１１２】
図１９に示すように、検出領域設定部２５０は、スクリーン領域ＳＡに内接する最大の長方形ＩＲを設定する。つぎに、その長方形ＩＲを縦方向および横方向にそれぞれ三等分する。これにより形成される九個の長方形のうちの真ん中の長方形を、検出領域ＤＡに設定する。
【０１１３】
図１９では、スクリーン３００が左右方向に傾斜することにより、スクリーン領域ＳＡに水平台形歪みが発生している例を描いているが、スクリーン３００が上下方向に傾斜することにより、スクリーン領域ＳＡに垂直台形歪みが発生している場合にも、水平台形歪みおよび垂直台形歪みの両方が発生している場合にも、上記アルゴリズムにより検出領域ＤＡを設定することができる。このアルゴリズムでは、スクリーン領域ＳＡの位置およびサイズに関わらず、簡易な計算で検出領域ＤＡを設定することができる。
【０１１４】
なお、スクリーン領域ＳＡの中央領域に設定される検出領域ＤＡのサイズは、上記アルゴリズムにより算出されるサイズに限定されるものではない。検出領域ＤＡのサイズは、設計者が実験やシミュレーションにもとづき導き出した値に設定されてもよい。当該値は、実験やシミュレーションにおいて、後述する台形歪み検出用のテストパターンの検出精度および／または主観画質の評価値が最大となるときの値であってもよい。なお、実際に設定される検出領域ＤＡのサイズは、スクリーン領域ＳＡのサイズに応じて、正規化された値となる。
【０１１５】
また、検出領域ＤＡのサイズは、投写型映像表示装置２２００に搭載されるカメラのスペック（たとえば、Ｓ／Ｎ比、解像度）に応じて、調整されてもよい。たとえば、Ｓ／Ｎ比が低い場合、ノイズの影響が大きくなるため、オートフォーカス調整精度を維持するには、検出領域ＤＡのサイズを比較的大きくする必要がある。一方、Ｓ／Ｎ比が高い場合、ノイズの影響が小さいため、検出領域ＤＡのサイズを小さくしても、オートフォーカス調整精度が維持される。同様に、解像度が低い場合も、検出領域ＤＡのサイズを比較的大きくする必要がある。設計者は、スペックの異なるカメラごとに、上記実験やシミュレーションを行ってもよい。
【０１１６】
図１８に戻る。オートフォーカス調整部２６０は、コントラスト検出法を用いて、フォーカスを合わせる。投写型映像表示装置２２００の起動時や、ユーザ操作によりオートフォーカス調整が指示されたとき、映像信号設定部８２は、画像メモリ８４からオートフォーカス調整用のテストパターンを読み出し、投写部１０に投写させる。当該テストパターンは、たとえば、ストライプパターンやチェッカーフラグパターンで形成される。撮像部３０は、スクリーン３００に投影されたテストパターンを撮像する。
【０１１７】
オートフォーカス調整部２６０は、複数のレンズ位置にて、撮像部３０によりそれぞれ撮像された複数の画像内における、スクリーン位置検出部２４０により設定された検出領域の鮮明度をもとに、レンズの位置を決定する。以下、オートフォーカス調整部２６０の構成をより具体的に説明する。
【０１１８】
オートフォーカス調整部２６０は、ハイパスフィルタ２６１、積算部２６２およびレンズ位置決定部２６３を含む。ハイパスフィルタ２６１は、上記検出領域内の画像信号の、所定の閾値を超える高周波成分を抽出して、その抽出した高周波成分を積算部２６２に供給する。ハイパスフィルタ２６１は、水平方向に高周波成分を抽出してもよいし、水平方向および垂直方向の両方向に高周波成分を抽出してもよい。
【０１１９】
積算部２６２は、それぞれのレンズ位置にて、ハイパスフィルタ２６１により抽出された高周波成分を積算し、レンズ位置決定部２６３に供給する。なお、ハイパスフィルタ２６１により水平方向および垂直方向の両方向に高周波成分が抽出されている場合、積算部６２は、両者の高周波成分を合算する。レンズ位置決定部２６３は、積算部２６２から供給される複数の積算値のうち、最大積算値が検出されたフォーカスレンズ１３の位置を、合焦位置に決定する。
【０１２０】
図２０は、フォーカスレンズ１３の合焦位置の決定処理について説明するための図である。オートフォーカス機能が有効化されると、オートフォーカス調整部２６０は、映像信号設定部８２にテストパターンの投写を指示するとともに、フォーカスレンズ１３をニア側からファー側へまたはファー側からニア側へ、所定のステップ幅で順次、移動させるための制御信号を駆動信号設定部８６に設定する。映像信号設定部８２は、当該テストパターンの映像信号を光変調部１２に設定し、駆動信号設定部８６は、上記制御信号に応じた駆動信号をレンズ駆動部２０に設定する。
【０１２１】
オートフォーカス調整部２６０は、フォーカスレンズ１３の各レンズ位置において撮像された、テストパターンに含まれるシャープネス（上記積算値を用いることができる）を算出する。このシャープネスは、フォーカスレンズ１３が合焦位置に近づくにつれ、上昇する。その上昇がピークをうち、下降に転換したとき、オートフォーカス調整部２６０は、その一つ前のレンズ位置を合焦位置に決定する。
【０１２２】
図１８に戻る。画像メモリ８４は、スクリーン３００に投写すべき画像データを保持する。当該画像データは、図示しない外部インタフェースを介して、ＰＣなどから供給される。本実施形態では、オートフォーカス調整時に投写されるテストパターンも保持する。映像信号設定部８２は、画像メモリ８４に保持される画像データにもとづく映像信号を光変調部１２に設定する。駆動信号設定部８６は、フォーカスレンズ１３を、オートフォーカス調整部２６０から指示されるレンズ位置に移動させるための駆動信号をレンズ駆動部２０に設定する。
【０１２３】
以上説明したように第３実施形態によれば、スクリーンの中央領域に検出領域を設定することにより、スクリーンが傾斜している場合でも、スクリーン面内の好適な位置、すなわち、スクリーンの中央領域にフォーカスを合わせることができる。また、撮像画像全体の画像信号ではなく、上記検出領域の画像信号を用いて、各画像のシャープネスを検出することにより、演算量を低減することができる。したがって、オートフォーカス調整時間を短縮することができる。
【０１２４】
第４実施形態．
図２１は、本発明の第４実施形態に係る投写型映像表示装置３２００の構成を示す図である。第４実施形態に係る投写型映像表示装置３２００は、第３実施形態に係る投写型映像表示装置２２００に、辺長測定部２４５が追加された構成である。
【０１２５】
辺長測定部２４５は、スクリーン位置検出部２４０により検出されたスクリーン領域の対向する二辺のそれぞれの長さを測定する。辺長測定部２４５は、それら二辺の長さからスクリーン３００の傾きを検出することができる。より具体的には、当該スクリーン領域の左辺と右辺のそれぞれの長さを測定し、スクリーン３００の左右方向の傾きを検出する。なお、左辺と右辺のそれぞれの長さの比率を算出して、その傾きの程度を検出してもよい。当該比率が大きいほど、その傾きが大きいことを示す。同様に、当該スクリーン領域の上辺と下辺のそれぞれの長さを測定し、スクリーン３００の上下方向の傾きを検出する。
【０１２６】
検出領域設定部２５０は、辺長測定部２４５により測定された二辺のうちの短辺の方向に、上記スクリーン領域の中央領域に設定された検出領域を所定の距離、移動させる。
【０１２７】
図２２は、第４実施形態に係る撮像画像ＰｕＩ内のスクリーン領域ＳＡ内に、検出領域ＤＡが設定される様子を示す図である。図２２に示す検出領域ＤＡは、図１８に示した検出領域ＤＡに対して、右方向に移動されている。スクリーン領域ＳＡの右辺の長さが、左辺の長さより短いため、検出領域設定部２５０により、検出領域ＤＡが中央領域から右辺の方向に移動される。図２２では、スクリーン領域ＳＡの上辺の長さと下辺の長さが等しい例を描いているため、検出領域ＤＡを上下方向に移動されていないが、それらの長さが異なる場合、上下方向にも移動される。
【０１２８】
検出領域ＤＡを中央領域から短辺の方向に移動させる距離は、設計者が実験やシミュレーションにもとづき導き出した値に設定されてもよい。当該値は、その実験やシミュレーションにおいて、後述する台形歪み検出用のテストパターンの検出精度および／または主観画質の評価値が最大となるときの値であってもよい。上述したように、投写型映像表示装置３２００に搭載されるカメラのスペック（たとえば、Ｓ／Ｎ比、解像度）に応じて、当該距離が調整されてもよい。なお、実際に短辺の方向に移動させる距離は、上記スクリーン領域のサイズに応じて、正規化された値となる。
【０１２９】
また、検出領域設定部２５０は、辺長測定部２４５により検出されたスクリーン３００の傾きの程度に応じて、検出領域ＤＡを移動させる距離を適応的に変化させてもよい。たとえば、検出領域設定部２５０は、当該傾きが大きいほど、検出領域ＤＡを移動させる距離を大きくする。
【０１３０】
以上説明したように第４実施形態によれば、スクリーンの中央領域から、光源からの距離が遠い方向に少しずらした位置に検出領域を設定することにより、スクリーンが傾斜している場合でも、スクリーン面内の好適な位置にフォーカスを合わせることができる。
【０１３１】
本発明者の実験では、スクリーンの中央領域から、光源からの距離が遠い方向に少しずらした位置に検出領域を設定したほうが、スクリーンの中央領域に検出領域を設定する場合より、後述する台形歪み検出用のテストパターンの検出精度が高いという結果が得られた。また、主観画質の評価値に大きな違いが発生しないという結果が得られた。このように、スクリーンの中央領域よりも、光源からの距離が遠い方向にずらした位置にフォーカスを合わせる手法は、有効な手法である。
【０１３２】
第４実施形態では、スクリーンの中央領域から、光源からの距離が遠い方向に少しずらした位置に検出領域を設定することを述べたが、検出領域をさらに他の位置に設定してもよい。例えば、図２３に示すように、スクリーン領域の各辺を三等分して九個の領域に分割したときに、スクリーン領域ＳＡのいずれかの角を含む領域に検出領域ＤＡを移動させてもよい。図２３では、スクリーン領域ＳＡにおいて対辺同士を比較したときに短い方の辺が交わる角に検出領域ＤＡが移動されている。このように短辺の方向に検出領域ＤＡを移動させるのは、仮に検出領域が長辺寄りに設定された場合、短辺寄りに設定されるよりも検出領域内での輝度変化が大きくなるため、フォーカスレンズ１３の合焦位置が長辺寄りになってしまうので、これを避ける必要があるからである。
【０１３３】
なお、検出領域の移動先は、投写型映像表示装置の位置、投写型映像表示装置とスクリーン間の距離などに基づき最適な位置に設定してもよい。
【０１３４】
第３および第４実施形態において、オートフォーカス調整部２６０は、中央の検出領域または移動した後の検出領域の中に、オートフォーカス調整用のテストパターンを投写部１０に投写させてもよい。この場合、検出領域以外のスクリーン領域内に、ユーザによるフォーカス調整を支援するためのフォーカス情報を投写部１０に投写させてもよい。フォーカス情報には、フォーカス調整用のバー、ボタンや、フォーカス評価値、文字情報などが含まれる。ユーザは、フォーカス評価値等を参照しながらバーやボタンをマウスまたはレーザポインタを用いて操作して、フォーカスを微調整することが可能になる。
【０１３５】
第５実施形態．
図２４は、本発明の第５実施形態に係る投写型映像表示装置４２００の構成を示す図である。第５実施形態に係る投写型映像表示装置４２００は、第３実施形態に係る投写型映像表示装置２２００に、台形歪み補正部２７０が追加された構成である。
【０１３６】
台形歪み補正部２７０は、撮像部３０により撮像された画像内のエッジを検出することにより、台形歪み検出用のテストパターンの形状の歪みを検出し、その歪みがキャンセルされるよう映像信号を補正する。台形歪みは、スクリーン３００と投写型映像表示装置４２００とが正対していない場合に発生する。たとえば、投写光の光軸が上向きにずれている場合、スクリーン３００には上部が膨らんだ台形歪みが発生する。
【０１３７】
投写型映像表示装置４２００の起動時や、ユーザ操作により台形歪みの調整が指示されると、映像信号設定部８２は、画像メモリ８４から台形歪み調整用のテストパターンを読み出し、投写部１０に投写させる。当該テストパターンは、たとえば、四角形（正方形、長方形、平行四辺形、菱形など）で形成される。撮像部３０は、スクリーン３００に投影されたテストパターンを撮像する。台形歪み補正部２７０は、撮像画像に写ったテストパターンの形状をもとに、台形歪みを検出し、その台形歪みがキャンセルされるよう、映像信号設定部８２に設定すべき映像信号を補正する。映像信号設定部８２は、台形歪み補正部２７０による台形歪み補正機能が有効な期間は、台形歪み補正部２７０から供給される台形歪み補正後の映像信号を光変調部１２に設定する。
【０１３８】
投写型映像表示装置４２００の起動時において、台形歪み補正部２７０は、オートフォーカス調整部２６０によるフォーカス調整が終了した後、上述した台形歪み検出処理を実行する。以下、台形歪み補正部２７０の構成をより具体的に説明する。
【０１３９】
台形歪み補正部２７０は、エッジ抽出部２７１、歪み検出部２７２および映像信号補正部２７３を含む。エッジ抽出部２７１は、上記テストパターンが写った撮像画像内からエッジを検出する。その際、エッジ抽出部２７１は、スクリーン位置検出部２４０から設定されるスクリーン領域の範囲内でエッジを抽出する。エッジは、所定の閾値を超える輝度レベル変化が発生した箇所で抽出される。
【０１４０】
歪み検出部２７２は、エッジ抽出により特定されるテストパターンの頂点座標から、上下左右のどちらの方向に、どの程度膨らんでいるかを特定する。映像信号補正部２７３は、スクリーン３００に投影されたテストパターンの膨らみがキャンセルされるよう、映像信号設定部８２に設定すべき映像信号を補正する。
【０１４１】
図２５は、台形歪み補正を説明するための図である。図２５（ａ）は、垂直台形歪み補正を示し、図２５（ｂ）は、水平台形歪み補正を示す。図２５（ａ）では、投影画像ＰｒＩの上部が膨らんでいる。映像信号補正部２７３は、アスペクト比が維持された四角形がスクリーン３００に投影されるよう、投影すべき映像の上端から下端に向けて、映像の横幅を徐々にスケールダウンする。図２５（ｂ）では、投影画像ＰｒＩの左部が膨らんでいる。映像信号補正部７３２は、アスペクト比が維持された四角形がスクリーン３００に投影されるよう、投影すべき映像の左端から右端に向けて、映像の縦幅を徐々にスケールダウンする。
【０１４２】
図２６は、第５実施形態に係る撮像画像ＰｕＩ内のスクリーン領域ＳＡ内に、台形歪み検出用のテストパターンＴＰが写っている様子を示す図である。この撮像画像ＰｕＩは、スクリーン領域ＳＡの左部領域にフォーカスが合っている。すなわち、第３、第４実施形態で説明した検出領域が設定されずに、撮像画像全体またはスクリーン領域ＳＡ全体の画像信号を用いて、オートフォーカス調整が実行された場合を示している。その場合、スクリーン領域ＳＡの中央領域より、光源からの距離が近いスクリーン領域ＳＡの左部領域にフォーカスが合わせられる。
【０１４３】
その後、スクリーン３００に台形歪み検出用のテストパターンＴＰが投影され、撮像部３０により撮像されると、図２６に示すように撮像画像ＰｕＩ内において、テストパターンＴＰの左部は鮮明に写るが、その右部はピンぼけしてしまう（図２６では、ピンぼけを点線で示している）。この場合、エッジ抽出部２７１にて、その撮像画像ＰｕＩ内からテストパターンＴＰの一部の形状が抽出できない可能性があり、抽出できない場合、台形歪み補正の精度が低下する。
【０１４４】
これに対し、第３、第４実施形態で説明した検出領域が設定され、その検出領域の画像信号を用いて、オートフォーカス調整が実行されると、スクリーン領域ＳＡの中央領域か、そこから少し右側にずれた位置にフォーカスが合わせられる。その後、スクリーン３００に台形歪み検出用のテストパターンが投影され、撮像部３０により撮像されると、その撮像画像内に、テストパターン全体がピンぼけせずに写る。したがって、エッジ抽出部２７１は、その撮像画像内からテストパターン全体の形状を抽出することができ、台形歪み補正の精度が向上する。
【０１４５】
以上説明したように第５実施形態によれば、第３、第４実施形態で説明したオートフォーカス調整が実行された後、台形歪み検出を実行することにより、台形歪み補正の精度を向上させることができる。これに対し、オートフォーカス調整前、または撮像画像全体もしくはスクリーン領域全体の画像信号を用いたオートフォーカス調整後に、台形歪み検出が実行されると、台形歪み補正の精度が低下する可能性がある。撮像画像内からテストパターン全体の形状を抽出できない可能性があるためである。
【０１４６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１４７】
第４実施形態にて、検出領域設定部２５０は、辺長測定部２４５により検出されたスクリーン３００の傾きの程度に応じて、上記検出領域のサイズを適応的に変化させてもよい。たとえば、検出領域設定部２５０は、当該傾きが大きいほど、当該検出領域のサイズを小さくする。当該傾きが大きい場合、当該検出領域内において、その中心より光源に近い側にずれてフォーカスが合わせられる。したがって、検出領域のサイズが小さいほど、スクリーン領域全体の中心近くに、フォーカスを合わせることができる。
【０１４８】
第５実施形態において、台形歪み補正部２７０の代わりに形状補正部を設けてもよい。形状補正部は、周知の四点補正（フィッティング補正）などの形状補正を実行する。投写型映像表示装置の起動時などに、映像信号設定部８２は、四点補正用のテストパターンを投写部１０に投写させる。当該テストパターンは、たとえば白色の長方形である。撮像部３０は、スクリーン３００に投影されたテストパターンを撮像する。オートフォーカス調整部２６０によるフォーカス調整が終了した後、形状補正部は撮像画像に写ったテストパターンの四つの頂点をスクリーンの四つの頂点と一致させるように、映像信号設定部８２に設定すべき映像信号を補正する。映像信号設定部８２は、形状補正部から供給される補正後の映像信号を光変調部１２に設定する。
【０１４９】
図２７は、四点補正を説明するための図である。図２７は撮像画像であり、投影画像（たとえば白色のテストパターン）ＰｒＩがスクリーン３００からずれて投影されている様子を示す。図中に矢印で示すように、投影画像ＰｒＩの四つの頂点を、スクリーン３００の対応する四つの頂点と一致させるように、映像の形状を調整する。
【０１５０】
なお、形状補正部は、投影画像ＰｒＩの形状の特徴に基づき、台形歪み補正と四点補正のいずれかを選択して実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１０  投写部、  １１  光源、  １２  光変調部、  １３  フォーカスレンズ、  ２０  レンズ駆動部、  ３０  撮像部、  ４０  フォーカス評価部、  ４２  フォーカス評価値算出部、  ４４  評価値変化検出部、５０  映像信号評価部、  ５２  入力信号評価値算出部、  ５４  入力信号評価値判定部、  ６０  フォーカス目標算出部、  ７０  フォーカス調整アシスト部、  ８２  映像信号設定部、  １００、１１００、２１００、３１００、４１００  制御部、  １４４  ズーム操作検出部、  １５０  フォーカス状態情報設定部、  １５２  フォーカス評価値格納部、  １５４  フォーカス状態決定部、  １５６  グラフデータベース、  ２００、１２００、２２００、３２００、４２００  投写型映像表示装置、  ２４０  スクリーン位置検出部、  ２４５  辺長測定部、  ２５０  検出領域設定部、  ２６０  オートフォーカス調整部、  ２６１  ハイパスフィルタ、  ２６２  積算部、  ２６３  レンズ位置決定部、  ２７０  台形歪み補正部、  ２７１  エッジ抽出部、  ２７２  歪み検出部、  ２７３  映像信号補正部、３００  スクリーン。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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