(57)【要約】【課題】黒挿入の際に安定した投射画像を検出可能な画像投射装置を提供する。【解決手段】画像投射装置は、光源手段からの光を変調する光変調手段と、光変調手段による変調光を投射画像として投射する投射手段と、投射画像の複数のフレームのうち少なくとも一部のフレームにおいて、異なるタイミングで、投射画像の互いに異なる部分領域に所定の画像を挿入する画像挿入手段と、部分領域のそれぞれにおける所定の画像の挿入時間が等しくなるように検出手段による投射画像の検出タイミングを制御する制御手段とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段からの光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段による変調光を投射画像として投射する投射手段と、
前記投射画像の複数のフレームのうち少なくとも一部のフレームにおいて、異なるタイミングで、前記投射画像の互いに異なる部分領域に所定の画像を挿入する画像挿入手段と、
前記部分領域のそれぞれにおける前記所定の画像の挿入時間が等しくなるように検出手段による前記投射画像の検出タイミングを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
光源手段からの光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段による変調光を投射画像として投射する投射手段と、
前記投射画像の複数のフレームのうち少なくとも一部のフレームにおいて、異なるタイミングで、前記投射画像の互いに異なる部分領域に所定の画像を挿入する画像挿入手段と、
前記部分領域のそれぞれにおける前記所定の画像の挿入時間を含まないように検出手段による前記投射画像の検出タイミングを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項３】
前記投射画像の各フレームを複数のサブフレームに分割するフレーム分割手段を更に有し、
前記画像挿入手段は、前記複数のサブフレームのうち少なくとも一部のサブフレームにおいて、異なるタイミングで、前記投射画像の互いに異なる前記部分領域に前記所定の画像を挿入することを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記フレーム分割手段は、前記投射画像のフレームを第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを含む前記複数のサブフレームに分割し、
前記画像挿入手段は、前記第１のサブフレームにおいて前記投射画像の第１の部分領域に前記所定の画像を挿入し、前記第２のサブフレームにおいて該投射画像の第２の部分領域に該所定の画像を挿入することを特徴とする請求項３に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記光源手段は、前記異なるタイミングで、前記部分領域を照明するように互いに独立に発光可能な複数の光源を有し、
前記画像挿入手段は、前記部分領域において、前記投射画像として設定される第１の光量と異なる第２の光量を発するように該複数の光源を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記画像挿入手段は、前記第２の光量をゼロに設定することにより前記所定の画像を挿入することを特徴とする請求項５に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記画像挿入手段は、前記所定の画像として、前記投射画像のフレームバッファに記録されている第１の画像と異なる第２の画像を挿入することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記画像挿入手段は、前記第２の画像として黒画像を挿入することを特徴とする請求項７に記載の画像投射装置。
【請求項９】
映像信号を入力する入力手段と、
前記投射画像の前記フレームを更新する周期を決定する周期決定手段と、を更に有し、
前記周期決定手段は、前記入力手段からの入力画像または前記画像投射装置の内部で生成された画像を、メモリへ格納して前記フレームを形成する周期的なタイミングを決定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、前記投射画像を撮像する撮像手段であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記撮像手段は、前記投射画像の被投射面からの反射光を検出することを特徴とする請求項１０に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
前記検出手段は、前記画像投射装置の外部に設けられたカメラであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１３】
前記検出手段による検出時間を取得する取得手段を更に有し、
前記制御手段は、前記取得手段により取得された前記検出時間に基づいて、前記検出手段による前記投射画像の前記検出タイミングを制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像投射装置。
【請求項１４】
前記検出手段から得られた像信号に基づいてオートフォーカス制御を行うフォーカス制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項１５】
前記検出手段から得られた像信号に基づいてオートキーストーン制御を行うキーストーン制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタなどの画像投射装置に関し、特に投射画像の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、黒挿入と呼ばれる手法（黒挿入方法）を用いて動画ぼけを改善する方法が知られている。黒挿入方法とは、液晶パネルなどのホールド型表示デバイスを使用した表示装置において、サブフレーム期間に黒を挿入する手法である。サブフレーム期間とは、１フレーム期間を複数に分割した期間のことである。
【０００３】
特許文献１には、黒挿入方法として、黒画像表示の走査開始のタイミングに基づいて複数の光源ブロックの消点灯タイミングを制御する方法が開示されている。特許文献２には、投射画像を撮像する方法として、複数の色成分ごとに時分割投影された画像を撮像する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４４７１７号公報
【特許文献２】特開２００６−０９４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に開示された技術では、黒挿入中に投射画像を撮影することが考慮されていない。このため、黒挿入中に投射画像を撮影すると、撮像結果が黒挿入の影響を受け、サブフレームしか撮像されない、撮像ごとの輝度が安定しない、急激な階調変動箇所が撮影されるなどの影響がある。その結果、撮像結果に基づいてオートフォーカス、台形補正、色補正などの処理を実施すると、誤作動の可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、黒挿入の際に安定した投射画像を検出可能な画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての画像投射装置は、光源手段からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段による変調光を投射画像として投射する投射手段と、前記投射画像の複数のフレームのうち少なくとも一部のフレームにおいて、異なるタイミングで、前記投射画像の互いに異なる部分領域に所定の画像を挿入する画像挿入手段と、前記部分領域のそれぞれにおける前記所定の画像の挿入時間が等しくなるように検出手段による前記投射画像の検出タイミングを制御する制御手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としての画像投射装置は、光源手段からの光を変調する光変調手段と、前記光変調手段による変調光を投射画像として投射する投射手段と、前記投射画像の複数のフレームのうち少なくとも一部のフレームにおいて、異なるタイミングで、前記投射画像の互いに異なる部分領域に所定の画像を挿入する画像挿入手段と、前記部分領域のそれぞれにおける前記所定の画像の挿入時間を含まないように検出手段による前記投射画像の検出タイミングを制御する制御手段とを有する。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、黒挿入の際に安定した投射画像を検出可能な画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における画像投射装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態における動作シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図３】第１の実施形態における制御方法を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態における動作シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図５】第２の実施形態における制御方法を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態における画像投射装置のブロック図である。
【図７】第３の実施形態における制御方法を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態におけるセンシング開始タイミング算出方法を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施形態におけるセンシング開始動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】第３の実施形態におけるサブフレーム変更後のセンシング開始動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態における画像投射装置による黒挿入中のＡＦ処理について説明する。なお本実施形態の画像投射装置は、イメージセンサを用いてＡＦ処理を行うが、これに限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本実施形態におけるプロジェクタ１（画像投射装置）のブロック図である。プロジェクタ１は、入力画像信号に応じてパネル６２により変調された光を投射手段である投射レンズ８０を介して、投射像としてスクリーンなどの被投射面に投射する画像投射装置である。プロジェクタ１は、映像信号入力部１０、画像処理エンジン２０、制御マイコン３０、操作部４０、光源ユニット５０、光変調ユニット６０、イメージセンサ７０、および、投射レンズ８０を有する。映像信号入力部１０は、単一または複数の映像信号を受信する。
【００１５】
画像処理エンジン２０は、映像信号入力部１０からの入力映像信号に対して各種画像処理や同期タイミングの変更を行い、処理された出力映像信号をパネル駆動部６１へ出力する画像処理手段である。また、画像処理エンジン２０は、入力信号の有無にかかわらず、内部で生成された画像を出力映像信号として出力することができる。画像処理エンジン２０は、更新周期決定部２１を有する。更新周期決定部２１は、所定の周期で更新されるフレームバッファ更新周期を決定する。ここでフレームバッファ更新周期とは、入力映像信号や内部で生成された画像を、メモリ上に格納し形成されるフレームバッファの更新周期である。更新周期決定部２１は、入力映像の垂直同期信号や内部生成タイミングに基づいてフレームバッファ更新周期を決定し、フレームバッファ更新信号を制御マイコン３０へ出力する。
【００１６】
制御マイコン３０は、操作部４０からの入力に従いプロジェクタ１の各部を制御するように、マイクロコンピュータから構成される制御手段である。制御マイコン３０は、サブフレーム生成部３１、サブフレーム挿入部３２、および、センシングタイミング制御部３３を有する。サブフレーム生成部３１は、更新周期決定部２１から出力された信号に基づいて、フレームバッファ更新周期の１周期を複数のサブフレーム期間に分割し、サブフレーム開始信号を生成する。サブフレーム挿入部３２は、サブフレーム生成部３１により生成されたサブフレーム開始信号に同期して光源駆動回路５１を制御し、各サブフレームに対応する黒挿入処理を行う、サブフレーム挿入手段として機能する。センシングタイミング制御部３３は、サブフレーム生成部３１により生成されたサブフレーム開始信号に基づいて、表示画像の全領域において黒挿入時間が均一となるようにイメージセンサ７０（光センシング手段）の撮像タイミングを制御する。
【００１７】
操作部４０は、ユーザからの各種操作を受け付ける不図示のスイッチ、ボタン、および、リモコン受光部などから構成される。光源ユニット５０は、制御マイコン３０から出力された光源駆動信号に基づいて、投射する光を生成する光源手段として機能する。光源ユニット５０は、光源駆動回路５１およびＬＥＤユニット５２を有する。光源駆動回路５１は、サブフレーム挿入部３２から出力される光源駆動信号に同期して、ＬＥＤユニット５２へ光量制御信号を出力する。ＬＥＤユニット５２は、複数のＬＥＤから構成され、各ＬＥＤにより照明される領域が異なる。各ＬＥＤは、光源駆動回路５１から出力される光量制御信号に基づいて個別に光量制御される。
【００１８】
光変調ユニット６０は、画像処理エンジン２０から出力された信号に基づいて、光源ユニット５０により生成された光を変調する光変調手段として機能する。光変調ユニット６０は、パネル駆動部６１およびパネル６２を有する。パネル駆動部６１は、画像処理エンジン２０から出力されるパネル駆動信号に基づいて、パネル６２を駆動する。パネル６２は、パネル駆動部６１から出力される信号に基づいて、光変調パターンを形成する。
【００１９】
イメージセンサ７０は、プロジェクタ１による投射画像の反射光を検知する光センシング手段（撮像手段）として機能する。本実施形態において、イメージセンサ７０は、プロジェクタ１の前面に２つ配置されており、各々のイメージセンサ７０が被投射面に投射された画像を撮像することにより、互いに異なる位置から撮像された２つの二次元画像データを得ることができる。撮像して得られた２つの像（２つの画像データ）は、投射像までの距離に応じて位相が互いに異なる。本実施形態のイメージセンサ７０は、この位相差を利用して、位相差方式によるオートフォーカス機能を実現する。なお、本実施形態では位相の異なる２つの画像データから位相差方式によりオートフォーカス機能を実現するが、これに限定されるものではなく、１つのイメージセンサを利用し、コントラスト方式によりオートフォーカス機能を実現してもよい。また本実施形態では、光センシング手段としてイメージセンサ７０（撮像手段）を用いているが、これに限定されるものではなく、光量センサなどの他の光センシング手段を用いることもできる。
【００２０】
投射レンズ８０は、光変調ユニット６０からの光から投射像を形成する投射手段として機能する。投射レンズ８０は、レンズ位置検知部８１およびモータ８２を有する。レンズ位置検知部８１は、投射レンズ８０に含まれるフォーカスレンズの位置を制御マイコン３０へ伝達する。フォーカスレンズの位置は、例えば、投射レンズ８０のフォーカス環の回転角を検知することにより検知可能である。フォーカス環の回転角は、例えば、パルスエンコーダによるデジタル出力や、可変抵抗器によるアナログ出力により、レンズ位置検知部８１から制御マイコン３０へ伝達される。いずれの伝達方法においても、フォーカスレンズの位置は、制御マイコン３０によりデジタル値に変換される。モータ８２は、投射レンズ８０に含まれるフォーカスレンズを、投射レンズ８０の光軸方向に移動させるアクチュエータである。投射レンズ８０に含まれるフォーカスレンズをモータ８２により移動させることにより、投射画像のピント状態（焦点状態）を変化させることができる。
【００２１】
続いて、図２を参照して、黒挿入の動作について説明する。図２は、本実施形態におけるイメージセンサ７０および制御マイコン３０によるＡＦの動作シーケンスを示すタイミングチャートである。図２に示されるように、本実施形態において、１周期におけるサブフレーム数は５である。また、サブフレーム２、３、４において、表示画像の一部に黒が挿入されている。各サブフレームにおける黒挿入方法は、表示画像の黒挿入領域を照明するＬＥＤの光量を０に設定することで実現可能である。なお、本実施形態のサブフレーム数、黒挿入が行われるサブフレーム番号、および、黒挿入方法は一例であり、適宜変更可能である。
【００２２】
黒挿入が実行されると、まず、画像処理エンジン２０（更新周期決定部２１）は、映像信号入力部１０から出力された映像信号に基づいて、フレームバッファの更新周期を決定し、制御マイコン３０へフレームバッファ更新信号を出力する。続いて、制御マイコン３０のサブフレーム生成部３１は、フレームバッファ更新信号に基づいて、サブフレーム開始信号を生成する。そしてサブフレーム挿入部３２は、サブフレーム開始信号に同期して、各サブフレームに対応する黒挿入の点灯パターンに対応する光源駆動信号を光源駆動回路５１へ出力する。光源駆動回路５１は、光源駆動信号に基づいて、ＬＥＤユニット５２の各ＬＥＤの光量を制御し、黒挿入パターンに応じた光量を生成する。
【００２３】
続いて、黒挿入中に投射画像を撮像した場合において、安定した投射画像を撮像する方法について説明する。イメージセンサ７０により任意のタイミングで撮像を行った場合、図２中のイメージセンサ（誤）のように、黒挿入領域ごとに輝度の異なる画像が撮像される。これは、撮像時間中に発生する各領域の黒挿入回数が異なるためである。このような結果を回避するには、イメージセンサ７０の撮像時間中に発生する各領域の黒挿入回数が均一となるように撮像時間を制御すればよい。
【００２４】
図３を参照して、黒挿入中にイメージセンサ７０を用いて安定した撮像画像を撮像し、オートフォーカス（ＡＦ）を行う具体例について説明する。図３は、本実施形態における制御方法（イメージセンサ７０を用いたＡＦ制御方法）を示すフローチャートである。図３の各ステップ（ＡＦ処理）は、制御マイコン３０がコンピュータプログラムに従って実行される。
【００２５】
ＡＦが開始すると、まずステップＳ１０１において、制御マイコン３０はＡＦパターンの投射を開始する。ＡＦパターンは、ＡＦパターンに対応する画像データをフレームバッファに格納することで、被投射面に投射される。このとき用いられるＡＦパターンは、コントラストが高く、エッジが明瞭な画像であることが好ましい。例えば、ＡＦパターンとして、白と黒のラインが交互に表示される画像が用いられる。
【００２６】
続いてステップＳ１０２において、制御マイコン３０は、サブフレーム生成部３１から出力されるサブフレーム２開始信号（黒挿入開始信号）を検出したか否かを判定する。制御マイコン３０は、サブフレーム２開始信号を検出していない場合、ステップＳ１０２の判定を繰り返す。一方、制御マイコン３０は、サブフレーム２開始信号を検出した場合、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３において、制御マイコン３０は、イメージセンサ７０を用いて投射画像を撮像する。前述のように、本実施形態のイメージセンサ７０は、プロジェクタ１の前面に２つ配置されている。このため、各々のイメージセンサ７０を用いて、被投射面に投射された画像を撮像することにより、互いに異なる位置から撮像された２つの二次元画像データが得られる。
【００２７】
続いてステップＳ１０４において、制御マイコン３０は、サブフレーム生成部３１から出力されるサブフレーム５開始信号（黒挿入終了信号）を検出したか否かを判定する。制御マイコン３０は、サブフレーム５開始信号を検出していない場合、ステップＳ１０３へ戻り、イメージセンサ７０を用いて撮像を継続する。一方、制御マイコン３０は、サブフレーム５開始信号を検出した場合、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５において、制御マイコン３０は、撮像終了条件を満たしているかを判定する。撮像終了条件を満たしていない場合、ステップＳ１０３に戻り、イメージセンサ７０を用いて撮像を継続する。一方、撮像終了条件を満たしている場合、ステップＳ１０６へ進み、イメージセンサ７０を用いた撮像を終了する。ここで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６にて撮影された画像（投射画像）は、画像中のいずれの領域においても黒挿入回数が等しくなる。例えば、図２に示されるように、投射画像の上領域、中領域、および、下領域の３領域のそれぞれにおいて、黒挿入回数が各領域で２回となるように撮像時間が設定される。このため、黒挿入による輝度低下が均一である安定した画像が得られる。
【００２８】
続いてステップＳ１０７において、制御マイコン３０は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６にて撮像した２つの像（画像データ）の位相差を算出する。そしてステップＳ１０８において、制御マイコン３０は、ステップＳ１０７にて算出された位相差に基づいて、フォーカスレンズの位置（フォーカス位置）を算出する。フォーカス位置は、投射画像までの距離により決定される。また、以下の式（１）のように、位相差と、投射画像（被写体）までの距離の逆数は、比例関係となる。
【００２９】
（位相差）∝（１／投射画像までの距離）  …  （１）
このため、位相差を決定されると、フォーカス位置の算出が可能となる。位相差とフォーカス位置との対応関係については、既知であるとする。例えば、製造時に２つの距離（近距離と遠距離）における、位相差とフォーカス位置の関係を記憶しておく。ステップＳ１０７にて算出される位相差に対応するフォーカス位置は、その２点（２つの距離）から線形補完で算出することが可能である。
【００３０】
続いてステップＳ１０９において、制御マイコン３０は、ステップＳ１０８にて算出したフォーカス位置まで、投射レンズ８０内のフォーカスレンズを移動させる。このとき制御マイコン３０は、モータ８２を駆動し、レンズ位置検知部８１の出力を監視する。そしてレンズ位置検知部８１の出力がステップＳ１０８にて算出したフォーカス位置まで到達した場合、制御マイコン３０はモータ８２の駆動を停止する。そしてステップＳ１１０において、制御マイコン３０は、ＡＦパターンの出力を停止し、ＡＦ処理を終了する。
【００３１】
このように、本実施形態の画像投射装置（プロジェクタ１）は、光源手段（光源ユニット５０）からの光を変調する光変調手段（光変調ユニット６０）、および、光変調手段による変調光を投射画像として投射する投射手段（投射レンズ８０）を有する。また画像投射装置は、フレーム分割手段（サブフレーム生成部３１）、画像挿入手段（サブフレーム挿入部３２）、および、制御手段（センシングタイミング制御部３３）を有する。フレーム分割手段は、投射画像のフレームを複数のサブフレーム（例えば、サブフレーム１〜５）に分割する。画像挿入手段は、複数のサブフレームのうち少なくとも一部のサブフレーム（例えば、サブフレーム２〜４）において、異なるタイミングで、投射画像の異なる部分領域（例えば、上領域、中領域、および、下領域の３つの部分領域）に所定の画像を挿入する。制御手段は、部分領域のそれぞれにおける所定の画像の挿入時間が等しく（均一に）なるように、検出手段（イメージセンサ７０）による投射画像の検出タイミングを制御する。
【００３２】
なお本実施形態において、フレーム分割が不要な場合には、フレーム分割手段（サブフレーム生成手段３１）を備えていなくてもよい。この場合、画像挿入手段（サブフレーム挿入部３２に対応するフレーム挿入部）は、投射画像の複数のフレームのうち少なくとも一部のフレームにおいて、異なるタイミングで、投射画像の互いに異なる部分領域に所定の画像を挿入する。
【００３３】
好ましくは、フレーム分割手段は、投射画像のフレームを第１のサブフレーム（例えば、サブフレーム２〜４の一つ）および第２のサブフレーム（例えば、サブフレーム２〜４の他の一つ）を含む複数のサブフレームに分割する。そして画像挿入手段は、第１のサブフレームにおいて投射画像の第１の部分領域（３つの部分領域の一つ）に所定の画像を挿入し、第２のサブフレームにおいて投射画像の第２の部分領域（３つの部分領域の他の一つ）に所定の画像を挿入する。
【００３４】
好ましくは、光源手段は、複数の部分領域を照明するように互いに独立に発光可能な複数の光源を有する。そして画像挿入手段は、複数の部分領域のそれぞれにおいて、投射画像として設定される第１の光量と異なる第２の光量を発するように複数の光源を制御する。より好ましくは、画像挿入手段は、第２の光量をゼロに設定することにより所定の画像を挿入する（黒挿入を行う）。
【００３５】
好ましくは、画像挿入手段は、所定の画像として、投射画像のフレームバッファに記録されている第１の画像と異なる第２の画像を挿入する。より好ましくは、画像挿入手段は、第２の画像として黒画像を挿入する（黒挿入を行う）。
【００３６】
好ましくは、画像投射装置は、投射画像のフレームを更新する周期を決定する周期決定手段（更新周期決定部２１）、および、映像信号を入力する入力手段（映像信号入力部１０）を有する。そして周期決定手段は、入力手段からの入力画像または画像投射装置の内部で生成された画像を、メモリへ格納してフレームを形成する周期的なタイミングを決定する。また好ましくは、検出手段は、投射画像を撮像する撮像手段（イメージセンサ７０）である。より好ましくは、撮像手段は、投射画像の被投射面からの反射光を検出する。また好ましくは、画像投射装置は、検出手段から得られた像信号に基づいてオートフォーカス制御（ＡＦ制御）を行うフォーカス制御手段（制御マイコン３０）を有する。
【００３７】
このように本実施形態において、制御マイコン３０は、イメージセンサ７０の撮像時間中に発生する画像中の各領域の黒挿入回数が均一となるように（等しくなるように）撮像時間を制御する。これにより、黒挿入による輝度低下の程度が画像中の各領域において均一となり、安定した画像が得られる。また、安定した画像が得られることにより、正しい位相差を算出することができる。その結果、ＡＦ処理の誤動作や失敗を低減することが可能となる。
【００３８】
なお本実施形態において、黒挿入中に撮像した画像を用いてＡＦ処理を行っているが、これに限定されるものではない。本実施形態は、ＡＦ処理に限定されるものではなく、キーストーン（台形）補正処理など、他の処理を行う際にも適用可能である。この場合、画像投射装置は、検出手段から得られた像信号に基づいてオートキーストーン制御を行うキーストーン制御手段（制御マイコン３０）を有する。
【００３９】
また、本実施形態の黒挿入方法は、表示画像の黒挿入領域を照明するＬＥＤの光量を０に設定することにより実現しているが、これに限定されるものではなく、液晶パネルに黒を表示するなど、他の方法を用いて黒挿入を実現することもできる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、図４および図５を参照して、本発明の第２の実施形態における画像投射装置による黒挿入中のＡＦ処理について説明する。なお、本実施形態において、イメージセンサを用いてＡＦ処理を行うが、これに限定されるものではない。
【００４１】
本実施形態は、撮像期間中の黒挿入が行われていない期間のみを有効撮像期間とする点で、画像中の各領域の黒挿入期間が均一となるように撮像タイミングを制御する第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のプロジェクタ（画像投射装置）の基本構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態のプロジェクタ１と共通であるため、その説明は省略する。
【００４２】
図４を参照して、黒挿入中に投射画像を撮像した場合に安定した投射画像を取得する方法について説明する。図４は、本実施形態におけるイメージセンサ７０および制御マイコン３０によるＡＦの動作シーケンスを示すタイミングチャートである。図４に示されるように、１周期におけるサブフレーム数は５である。また、サブフレーム２、３、４において、表示画像の一部の領域に黒が挿入されている。各サブフレームにおける黒挿入方法は、表示画像の黒挿入領域を照明するＬＥＤの光量を０に設定することにより実現される。なお、本実施形態のサブフレーム数、黒挿入が行われるサブフレーム番号、および、黒挿入方法は、一例であり、適宜変更可能である。本実施形態では、図４に示されるように、イメージセンサ７０を用いた撮像期間中のうち、黒が挿入されていないサブフレーム期間を有効撮像期間とし、有効撮像期間のみの投射画像を撮像に用いる。
【００４３】
続いて、図５を参照して、黒挿入中にイメージセンサ７０を用いて安定した撮像画像を撮像し、オートフォーカス（ＡＦ）を行う具体例について説明する。図５は、本実施形態における制御方法（イメージセンサ７０を用いたＡＦ制御方法）を示すフローチャートである。図５の各ステップ（ＡＦ処理）は、制御マイコン３０がコンピュータプログラムに従って実行される。
【００４４】
ＡＦが開始すると、まずステップＳ２０１において、制御マイコン３０はＡＦパターンの投射を開始する。続いてステップＳ２０２において、制御マイコン３０は、現在表示しているサブフレームに黒挿入領域が含まれているか否かを判定し、その判定結果に応じて撮像有効状態を更新する。具体的には、現在表示しているサブフレームに黒挿入領域が含まれている場合、制御マイコン３０は撮像有効状態を無効にする。一方、黒挿入領域が含まれない場合、撮像有効状態を有効にする。
【００４５】
続いてステップＳ２０３において、制御マイコン３０は、撮像有効状態が有効であるか否かを判定する。撮像有効状態が有効である場合、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４において、制御マイコン３０は、イメージセンサ７０により表示されているＡＦパターンの撮像を行う。一方、撮像有効状態が無効である場合、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５において、制御マイコン３０は、イメージセンサ７０により表示されているＡＦパターンの撮像を一時停止させ、撮像を行わないように制御する。
【００４６】
続いてステップＳ２０６において、制御マイコン３０は、サブフレーム開始信号を検出したか否かを判定する。サブフレーム開始信号が検出されていない場合、ステップＳ２０３に戻り、ステップＳ２０４、Ｓ２０５を継続して実行する。一方、サブフレーム開始信号が検出された場合、ステップＳ２０７へ進む。
【００４７】
ステップＳ２０７において、制御マイコン３０は、撮像終了条件を満たしているかを判定する。撮像終了条件を満たしている場合、ステップＳ２０８へ進む。一方、撮像終了条件を満たしていない場合、ステップＳ２０２へ戻る。なお撮像終了条件は、撮像時間が規定時間に達する場合や、有効撮像時間が規定時間に達した場合など、適宜設定可能である。続くステップＳ２０８〜Ｓ２１１は、図３を参照して説明した第１実施形態のステップＳ１０７〜Ｓ１１０とそれぞれ同様であるため、それらの説明は省略する。
【００４８】
このように本実施形態において、制御手段（センシングタイミング制御部３３）は、部分領域における所定の画像の挿入時間を含まないように、検出手段（イメージセンサ７０）による投射画像の検出タイミングを制御する。すなわち本実施形態では、イメージセンサ７０の撮像期間中の黒挿入が行われていない期間のみを有効撮像期間として撮像を行う。これにより、撮像画像の各領域の黒挿入による輝度のばらつきを抑制した安定した画像が得られる。また、安定した画像が得られることにより、正しい位相差を算出することができる。その結果、ＡＦ処理の誤動作や失敗を低減することが可能である。なお本実施形態は、ＡＦ処理に限定されるものではなく、キーストーン（台形）補正処理など、他の処理を行う際にも適用可能である。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の第３の実施形態における画像投射装置による黒挿入中のＡＦ処理について説明する。なお、本実施形態において、ステレオカメラを用いてＡＦ処理を行うが、これに限定されるものではない。
【００５０】
図６は、本実施形態におけるプロジェクタ１００（画像投射装置）のブロック図である。プロジェクタ１００は、センシング時間取得部３３４を備えた制御マイコン３００を有し、また、イメージセンサ７０に代えてステレオカメラ３７０を利用する点で、第１の実施形態におけるプロジェクタ１とは異なる。プロジェクタ１００の他の構成は、プロジェクタ１と同様であるため、それらの説明は省略する。
【００５１】
ステレオカメラ３７０は、プロジェクタ１００による投射画像の反射光を検知する外部光イメージセンサとして機能する。ステレオカメラ３７０は、一定の間隔で配置された２つのレンズを有し、一度の撮像で互いに異なる位置から撮像された２枚の二次元画像を撮像することができる。ステレオカメラ３７０は、プロジェクタ１００の外部にあり、通信手段によりプロジェクタ１００と通信可能に構成される。ステレオカメラ３７０とプロジェクタ１００との通信は、ケーブル接続または無線通信（通信手段）により行われる。
【００５２】
制御マイコン３００のセンシング時間取得部３３４は、ステレオカメラ３７０から通信手段を通じて撮像時間を取得する。センシングタイミング制御部３３は、ステレオカメラ３７０へセンシングタイミングを通知するセンシングタイミング制御手段として機能する。センシングタイミング制御部３３は、センシング時間取得部３３４により取得されたステレオカメラ３７０の撮像時間からセンシング開始タイミングを算出し、ステレオカメラ３７０にセンシング開始通知信号を送信する。ステレオカメラ３７０は、センシング開始通知信号を受信すると、投射画像の撮像を開始する。撮像が完了すると、ステレオカメラ３７０は、センシング終了通知信号をセンシングタイミング制御部３３へ通知する。制御マイコン３００は、センシング終了通知信号と同時に撮像結果を通信手段によりステレオカメラ３７０から受信し、ＡＦ処理を行う。
【００５３】
図７を参照して、黒挿入中にステレオカメラ３７０を用いて安定した撮像画像を撮像し、オートフォーカス（ＡＦ）を行う具体例について説明する。図７は、本実施形態における制御方法（ステレオカメラ３７０を用いたＡＦ制御方法）を示すフローチャートである。図７の各ステップ（ＡＦ処理）は、制御マイコン３００がコンピュータプログラムに従って実行される。
【００５４】
ＡＦが開始すると、まずステップＳ３０１において、制御マイコン３００はＡＦパターンの投射を開始する。ＡＦパターンは、ＡＦパターンに対応する画像データをフレームバッファに格納することにより被投射面に投射される。このとき用いられるＡＦパターンは、コントラストが高く、エッジが明瞭な画像であることが好ましい。例えば、白と黒のラインが交互に表示される画像が用いられる。
【００５５】
続いてステップＳ３０２において、センシング時間取得部３３４は、ステレオカメラ３７０から撮像時間（撮像時間に関する情報）を取得する。そしてステップＳ３０３において、センシングタイミング制御部３３は、ステップＳ３０２にて取得された撮像時間に基づいて、センシング開始タイミングを設定する。
【００５６】
ここで、図８乃至図１０を参照して、センシングタイミング制御部３３によるセンシング開始タイミングの算出方法について説明する。図８は、本実施形態におけるセンシング開始タイミング算出方法（ステップＳ３０３）を示すフローチャートである。図９は、センシング開始動作を示すタイミングチャートである。図１０は、サブフレーム変更後のセンシング開始動作を示すタイミングチャートである。
【００５７】
まず、図８のステップＳ３０３ａにおいて、センシングタイミング制御部３３は、ステップＳ３０２にて取得したセンシング時間、および、フレームバッファ更新信号に基づいて、余剰時間を算出する。ここで余剰時間とは、センシング時間からフレームバッファ更新周期の整数倍を引いた時間（余剰時間＜フレームバッファ更新周期）である。
【００５８】
続いてステップＳ３０３ｂにおいて、センシングタイミング制御部３３は、ステップＳ３０３ａにて算出した余剰時間に関し、各領域の黒挿入時間が等しくなるように設定可能であるか否かを判定する。各領域の黒挿入時間が等しくなるように設定することができない場合、ステップＳ３０３ｃへ進む。一方、各領域の黒挿入時間が等しくなるように設定可能である場合、ステップＳ３０３ｄへ進む。本実施形態において、各領域の黒挿入時間が等しくなるように設定可能な条件は、以下の条件（１）、（２）を満たす場合である。
【００５９】
条件（１）：連続する黒挿入が行われない期間＞余剰時間
条件（２）：黒挿入時間＜余剰時間
図９に示されるように、連続する黒挿入が行われない期間＞余剰時間を満たす場合（条件（１）を満たす場合）、センシング開始タイミングを黒挿入が終了したサブフレーム開始信号に設定することで、各領域の黒挿入時間が等しくなるように設定可能である。また、図９に示されるように、黒挿入時間＜余剰時間を満たす場合（条件（２）を満たす場合）、センシング開始タイミングを黒挿入開始のサブフレーム開始信号に設定することで、各領域の黒挿入時間が等しくなるように設定可能である。
【００６０】
図８のステップＳ３０３ｃにおいて、図１０に示されるように、サブフレーム生成部３１およびサブフレーム挿入部３２は、ステップＳ３０３ａにて算出された余剰時間で黒挿入時間が等しくなるようにサブフレームを設定する。サブフレームの設定方法としては、例えばサブフレーム生成部３１において分割するサブフレーム数を変更し、または、サブフレーム挿入部３２において黒挿入の対象となるサブフレーム数を変更し、サブフレーム開始信号を生成するなどの方法がある。なお本実施形態において、サブフレーム生成部３１およびサブフレーム挿入部３２によりサブフレーム開始信号を変更するが、これに限定されるものではなく、画像処理エンジン２０おいてフレームバッファ更新周期を変更するなど適宜変更可能である。
【００６１】
そしてステップＳ３０３ｄにおいて、センシングタイミング制御部３３は、図９に示されるタイミングをセンシング開始タイミングとして設定する。
【００６２】
続いて、図７のステップＳ３０４において、制御マイコン３０は、ステップＳ３０３にて設定したセンシング開始タイミング信号を検出したか否かを判定する。センシング開始タイミング信号を検出していない場合、ステップＳ３０４を繰り返す。一方、センシング開始タイミング信号が検出された場合、ステップＳ３０５へ進む。ステップＳ３０５において、制御マイコン３０は、通信手段を介して、ステレオカメラ３７０へセンシング開始を通知する。そしてステレオカメラ３７０は、投射画像の撮像を開始する。
【００６３】
続いてステップＳ３０６において、制御マイコン３０は、通信手段を介して、ステレオカメラ３７０からセンシング終了通知信号を検知したか否かを判定する。センシング終了通知信号を検知していない場合、ステップＳ３０６を繰り返す。一方、センシング終了通知信号を検知した場合、撮像が終了したためステップＳ３０７へ進む。
【００６４】
ステップＳ３０７において、制御マイコン３０は、通信手段を介して、ステレオカメラ３７０から２つの撮像結果を受信する。続いてステップＳ３０８において、制御マイコン３０は、ステップＳ３０２〜Ｓ３０７にて撮像した２つの像の位相差を算出する。そしてステップＳ３０９において、制御マイコン３０は、ステップＳ３０８にて算出した位相差に基づいて、フォーカス位置を算出する。続いてステップＳ３１０において、制御マイコン３０は、ステップＳ３０９にて算出したフォーカス位置まで投射レンズ８０内のフォーカスレンズを移動させる。このとき制御マイコン３０は、モータ８２を駆動し、レンズ位置検知部８１の出力を監視する。レンズ位置検知部８１の出力がステップＳ３０９にて算出したフォーカス位置まで到達した場合、制御マイコン３０はモータ８２の駆動を停止する。
【００６５】
続いてステップＳ３１１において、制御マイコン３０は、ステップＳ３０３ｃにてサブフレームの設定が変更されたか否かを判定する。サブフレームの設定が変更されている場合、ステップＳ３１２へ進み、サブフレームの設定を戻す。一方、サブフレームの設定が変更されていない場合、ステップＳ３１３へ進む。ステップＳ３１３において、制御マイコン３０は、ＡＦパターンの出力を停止し、ＡＦ処理を終了する。
【００６６】
このように本実施形態の画像投射装置（プロジェクタ１００）において、検出手段は、画像投射装置の外部に設けられたステレオカメラ３７０である。好ましくは、画像投射装置は、検出手段による検出時間を取得する取得手段（センシング時間取得部３３４）を有する。そして制御手段（センシングタイミング制御部３３）は、取得手段により取得された検出時間に基づいて、検出手段による投射画像の検出タイミングを制御する。より好ましくは、フレーム分割手段（サブフレーム生成部３１）は、検出時間に応じてサブフレームの設定を変更する。
【００６７】
このように本実施形態では、ステレオカメラ３７０の撮像時間に基づいて、撮像時間中に発生する各領域の黒挿入回数が均一となるように撮像時間を制御する。これにより、外部光イメージセンサを使用した場合でも、黒挿入による輝度低下が均一となり安定した画像が得られる。また、安定した画像が得られることにより、正しい位相差を算出することができる。その結果、ＡＦ処理の誤動作や失敗を低減することが可能である。
【００６８】
なお本実施形態において、黒挿入中に撮像した画像を用いてＡＦ処理を行っているが、これに限定されるものではない。本実施形態は、ＡＦ処理に限定されるものではなく、キーストーン（台形）補正処理など、他の処理を行う際にも適用可能である。また本実施形態において、ステレオカメラを用いて２つの撮像結果から位相差方式によりオートフォーカス機能を実現しているが、通常のカメラなどを使用し単独の撮像結果からコントラスト方式によりオートフォーカス機能を実現してもよい。また、キーストーン補正処理などを行う場合、ステレオカメラ３７０に代えて、通常のカメラで実現することが可能である。
【００６９】
各実施形態によれば、黒挿入の際に安定した投射画像を検出可能な画像投射装置を提供することができる。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１、１００  プロジェクタ（画像投射装置）
３２  サブフレーム挿入部（画像挿入手段）
３３  センシングタイミング制御部（制御手段）
６０  光変調ユニット（光変調手段）
８０  投射レンズ（投射手段）
【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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