JP2006084991A - 投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 合焦ができない場合に原因を直ちにユーザーに知らせる合焦部を備えた投射装置を提供する。
【解決手段】 光源からの照射光を用いて、表示画像を投射面上に投射する投射装置であって、前記投射面に対して前記投射装置の焦点を自動的に合わせる合焦部を有し、前記合焦部は、前記投射面の輝度を測定する測定手段と、前記測定手段で測定した前記輝度が自動合焦可能な輝度であるかを判断する判断手段と、前記判断手段が自動合焦可能でないと判断した場合に自動合焦可能な輝度でない旨を知らせる通知手段とを有することを特徴とする投射装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的には、光源からの照射光を用いて、液晶パネルなどの表示装置上に表示された表示画像を投影光学系を介して投射面上に拡大投射する投射装置に係り、特に、投射面に対して投射装置の焦点を自動的に合わせる合焦部に関する。

近年、プロジェクタなどの投射装置は、高機能化のみならず操作性向上の要請が高まり、投射面（スクリーン）に対して投射装置の焦点位置を自動的に合わせる合焦部を備えた投射装置が提案されている。合焦部は、ＣＣＤカメラなどの撮像装置によってスクリーンを撮像し、撮像した画像を処理することで処理した信号から投射レンズを駆動させて、自動的に合焦を行うものである。

従来の合焦部としては、あらかじめ用意された所定のパターンを有する画像をスクリーン上に投射し、ラインセンサーによってパターンのコントラスト信号を受光することで投射装置とスクリーンとの距離を求め、距離に基づいて合焦する合焦部（例えば、特許文献１を参照のこと）がある。特許文献１の合焦部では、スクリーン上のコントラストが低い場合や変化が小さい場合であっても、コントラストの最大値の位置を発見できるため、正確な合焦を行うことが可能となる。また、別の合焦部としては、合焦中の場合には、自動合焦中という旨を表示する合焦部（例えば、特許文献２を参照のこと）がある。特許文献２の合焦部では、合焦中なのか故障しているのかの判断が容易にできるため、効率的に作業を行うことができる。
特開平５−１８８２８２号公報 特開平８−２８５６９１号公報

しかしながら、特許文献１は、スクリーン上の輝度が高い場合、投射したパターンにもスクリーンの輝度が重なり、パターンのコントラストが低くなり、コントラストの最大値の検出が難しくなる。それにより、合焦部は、合焦ができず、場合によっては、合焦を長時間行い続けるという問題があった。

また、特許文献２は、合焦できない場合にはその原因を特定できないという問題があった。

そこで、本発明は、合焦ができない場合に原因を直ちにユーザーに知らせる合焦部を備えた投射装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての投射装置は、光源からの照射光を用いて、表示画像を投射面上に投射する投射装置であって、前記投射面に対して合焦を行う合焦部を有し、前記合焦部は、前記投射面の輝度を測定する測定手段と、前記測定手段で測定した前記輝度が合焦可能な輝度であるかを判断する判断手段と、前記判断手段が合焦可能でないと判断した場合に合焦可能な輝度でない旨を知らせる通知手段とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての投射装置は、投射光学系を介して表示画像を投射面上に投射する投射装置であって、前記投射面に対して合焦を行う合焦部を有し、前記合焦部は、前記投射光学系内の合焦レンズを駆動させる駆動手段と、前記駆動手段によって駆動された合焦レンズの焦点位置の履歴を記憶する位置記憶手段とを有し、次回に前記投射装置を使用する場合に前記履歴に基づいて合焦を行うことを特徴とする。

本発明の別の側面としての合焦装置は、光源からの照射光を用いて表示画像を投射面上に投射する投射装置に使用され、前記投射面に対して合焦を行う合焦装置であって、前記投射面の輝度を測定する測定手段と、前記測定手段で測定した前記輝度が合焦可能な輝度であるかを判断する判断手段と、前記判断手段が合焦可能でないと判断した場合に合焦可能な輝度でない旨を知らせる通知手段とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての合焦方法は、光源からの照射光を用いて、表示画像を投射面上に投射する投射装置に用いられ、前記投射面に対して合焦を行う合焦方法であって、前記投射面の輝度を測定する工程と、前記測定手段で測定した前記輝度が合焦可能な輝度であるかを判断する工程と、前記判断手段が合焦可能でないと判断した場合に合焦可能な輝度でない旨を知らせる工程とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての投射装置は、光源からの照射光を用いて、表示デバイス上の表示画像を投射光学系を介して投射面上に投射する投射装置において、前記光源および前記表示デバイスを内包する筐体と、前記投射光学系の合焦レンズを移動させる駆動手段と、前記投射装置と投射する投射面との距離を測距する測距手段と、測距用の投影画像を記憶する記憶手段と、前記投射装置から投射された画像の投射面の輝度を測定する測定手段と、前記投射光学系から投射された前記記憶された測距用の投影画像の投影面上の輝度を、前記測定手段によって測定し、投射面が合焦可能な照度であるか否かの判断をする判断手段を具備し、明度の異なる画像を投射し明度の異なる画像の投射面からの反射輝度を測光し、測光値の差から合焦可能な照度であるかを判断し、且つ、明度の異なる画像の投影像のエッジ部を測距装置のラインセンサーから演算し、エッジ部の輝度差の推移をラインセンサーを横軸とし輝度を縦軸としたグラフで演算した場合に、所定の角度より角度を持った曲線で表された場合には、投影面が合焦可能な輝度以外であった場合でも合焦レンズを駆動させ合焦動作を行うことを特長とする。

本発明の別の側面としての投射装置は、光源からの照射光を用いて、表示デバイス上の表示画像を投射光学系を介して投射面上に投射する投射装置において、前記光源および前記表示デバイスを内包する筐体と、前記投射光学系の合焦レンズを移動させる駆動手段と、前記投射装置と投射する投射面との距離を測距する測距装置と、測距用の投影画像を記憶する記憶手段と、前記投射装置から投射された画像の投射面の輝度を測定する測定手段と、前記測光データと対比する投射距離情報を記憶する記憶手段と、前記測光データから投射距離情報を導き出す演算手段と、前記投射光学系から投射された前記記憶された測距用の投影画像の投影面上の輝度を、前記測定手段によって測定し、投射面が合焦可能な照度であるか否かの判断をする判断手段を具備し、前記記憶された測距用の投影画像を投射し投射面からの反射輝度を測光し、測光値から合焦不可能な照度であると判断した場合、反射輝度値から前記投射距離情報を導き出す演算手段によって演算を行い、前記投射距離情報を記憶する記憶手段の情報から合焦レンズを駆動させ合焦補助動作を行い、再度前記測距装置によって測距を行うことを特長とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下の添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、合焦ができない場合に原因を直ちにユーザーに知らせる合焦部を備えた投射装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である投射装置１０について説明する。ここで、図１は、投射装置１０の構成を示すブロック図である。図２は、合焦部１００の構成を示すブロック図である。

投射装置１０は、光源からの照射光を用いて、表示画像を投射面（スクリーン）３００上に投射し、光源２０と、照明光学系３０と、液晶ライトバルブ４０と、投射光学系５０と、合焦部１００とを有する。本実施形態では、投射装置１０として、液晶プロジェクタを用いて説明するが、液晶プロジェクタ装置に限定されず、ＣＲＴプロジェクタ、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタ等の各種構成形態のプロジェクタ装置に適用してもよい。尚、本実施形態の液晶プロジェクタは、前面投射型プロジェクタを使用して説明する。

光源２０は、表示画像を照明する。光源２０は、一般的にランプを使用し、例えば、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどの高輝度放電（ＨＩＤ：Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプが反射鏡と一体化されて用いられる。また、光源２０として、高指向性光源であるコンパクトな固体レーザ、マイクロ波励起の無電極ＨＩＤランプ、カーボンナノチューブ電子源と蛍光体で構成されたランプなどを使用することもできる。

照明光学系３０は、光源２０からの光を色分離する。照明光学系３０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の三原色に分離する。そのため、照明光学系３０は、光インテグレータ、偏光変換光学系、ダイクロイックミラーなどの色分離光学系、およびコンデンサレンズなどの各種レンズ系などで構成される。また、照明光学系３０は、液晶ライトバルブ４０を均一に照明及び効率よく照明するようにレンズ系を組み合わせられている。

液晶ライトバルブ４０は、照明光学系３０から入射する光を変調させる。液晶ライトバルブ４０は、２次元面内の各空間位置における光学特性（透過、反射、位相、散乱、回折、屈折及び吸収）を制御する素子であり、光学特性を変化させることにより画像情報を形成する。液晶ライトバルブ４０への入力信号（画像情報）のアドレス（書き込み）方法は、ｐ−Ｓｉ ＴＦＴやｃ−Ｓｉ ＭＯＳＦＥＴなどの半導体集積回路を用いた電気アドレス方式、小型表示素子の光学像やレーザビームなどにより書き込む光アドレス方式、真空中の電子ビーム走査により情報を書き込む電子ビームアドレス方式などがある。これらの方式は、独立した光源からの光束を制御してスクリーン上に拡大表示するため、自発光型ＣＲＴプロジェクタに比べて使用する光源により表示画像のサイズと明るさを増加できる特徴をもち、大画面表示に好適である。

投射光学系５０は、前記表示画像を投射する機能を有し、液晶ライトバルブ４０で変調した光を合成する。投射光学系５０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の三原色を合成する。また、投射光学系５０は、色合成光学系および投射レンズで構成される。

合焦部１００は、スクリーン３００に対して投射装置１０の焦点を自動的に合わせる機能をもち、ＡＦスイッチ１１０と、測定装置１２０と、ラインセンサー１３０と、フォーカスエンコーダー１４０と、駆動手段１５０と、制御部１６０とを有する。合焦部１００は、投射装置１０に内蔵され、投射光学系５０内の合焦レンズを駆動可能な位置に配置される。また、合焦部１００は、後述する測定装置１２０とラインセンサー１３０の一部が投射装置１０の筐体外部へ露出している。この場合、測定装置１２０とラインセンサー１３０の一部は、スクリーンと対向する面に配置される。

ＡＦスイッチ１１０は、自動合焦の動作を行う信号を発生させる。ＡＦスイッチ１１０ａは、ユーザーが操作を行い易いように投射装置１０の表面に形成され、ボタン式やスライド式などが採用される。また、本実施形態では、投射装置１０の表面に形成されたＡＦスイッチ１１０ａのみならず、自動合焦の遠隔操作が可能なようにリモートコントローラー式のＡＦスイッチ１１０ｂも導入している。この場合、投射装置１０には、ＡＦスイッチ１１０ｂの送信信号を受信するために受信部が設けられる。また、係るリモートコントローラーには、ＡＦスイッチ１１０ｂのみならず、投射画像の輝度、コントラスト、音量調整、角度調整など様々な機能を追加することも可能である。

測定装置（測定手段）１２０は、スクリーン３００上の輝度を測定し、投射装置１０に設けられる。測定装置１２０は、さらに、左右白黒の画像輝度を測定するために２つ搭載されている。また、この場合、測定装置１２０はセンサー内を複数の分割して測定できる構造であれば１つであってもよい。測定装置１２０は、駆動手段１５０によって投射光学系５０を駆動させながらスクリーン３００上の輝度を測定することもできる。測定装置１２０は、図示しない検出部が投射装置１０の筐体外部から露出している。係る検出部は、スクリーン３００の輝度を検出するためにスクリーン３００と対向する位置に配置されている。また、測定装置１２０は、ＣＰＵ１６２と電気的に接続されている。この場合、測定装置１２０は、スクリーン３００上に投影された左右白黒の輝度を測定してＣＰＵ１６２へ伝達する。尚、測定装置１２０は、スクリーン３００上の輝度を測定するだけでなく、自然光又は室内光を含む外部の輝度（光量）を測定することも可能である。

ラインセンサー１３０は、横一列に並んだ光学センサー（ＣＣＤ）によって、対象画像を取得する。それによりラインセンサー１３０は、取得画像の輝度情報を取り込む。また、ラインセンサー１３０は、主にＣＣＤイメージセンサ素子と、レンズ、ドライバー・コントロール回路により構成され、後述するＡ／Ｄ変換回路１６４に電気的に接続される。そのため、ラインセンサー１３０は、図示しない検出部がスクリーン３００と対向する位置の投射装置１０の筐体外部から露出ている。ラインセンサー１３０は、さらに、左右白黒の画像輝度を測定するために２つ搭載されている。また、この場合、ラインセンサー１３０はセンサー内を複数の分割して測定できる構造であれば１つであってもよい。

フォーカスエンコーダー１４０は、投射光学系５０の位置を検出する。そのため、フォーカスエンコーダー１４０は、投射光学系５０に内蔵されている。若しくは、フォーカスエンコーダー１４０は、駆動手段１５０に内蔵されてもよい。

駆動手段１５０は、投射光学系５０内のレンズを駆動させる。そのため駆動手段１５０は、投射光学系５０を駆動可能に保持している。駆動手段１５０は、スクリーン３００と投射光学系５０との位置情報に基づいて自動的に駆動されてもよい。また、駆動手段１５０が手動で駆動される場合には、図示しないダイヤル式のツマミなどによって調整される。さらに、駆動手段１５０は、スクリーン３００と投射光学系５０との焦点位置だけではなく、上下左右方向に投射光学系５０を駆動させて照射位置を調整する機構を設けてもよい。

制御部１６０は、自動合焦機能全体の動作を総括するものであり、画像記憶回路１６１と、ＣＰＵ１６２と、輝度比較演算回路１６３と、Ａ／Ｄ変換回路１６４と、画像出力回路１６５と、輝度記憶回路１６６と、距離演算回路１６７と、投射位置記憶回路１６８とを有する。

画像記憶回路１６１は、画像を記憶するメモリーとして機能し、本実施例では、測定装置１２０によって測定された左右白黒の画像輝度を記憶する。画像記憶回路１６１の記憶画像は、適宜、ＣＰＵ１６２によって参照される。

ＣＰＵ１６２は、入力された情報に基づいて演算し、出力する機能を有し、ＡＦスイッチ１１０と、測定装置１２０と、フォーカスエンコーダー１４０と、駆動手段１５０と、画像記憶回路１６１と、輝度比較演算回路１６３と、Ａ／Ｄ変換回路１６４と、画像出力回路１６５と、輝度記憶回路１６６と、距離演算回路１６７と、投射位置記憶回路１６８とに電気的に接続されている。ＣＰＵ１６２は、合焦部１００のための演算を行うが、投射装置１０のための演算機能を付加させてもよい。

輝度比較演算回路（判断手段）１６３は、測定装置１２０によって測定された輝度情報をＣＰＵ１６２とともに自動合焦可能かどうかを比較する機能を有する。本実施形態では、輝度比較演算回路１６３は、測定された輝度情報と、後述する輝度記憶回路１６６の内部に記憶された参照輝度情報とを比較する。この場合、自動合焦可能な輝度であると判断した場合、輝度比較演算回路１６３は、駆動手段１５０に合焦を行なわせ、自動合焦可能でないと判断した場合には、測定装置１２０に再度測定を行なわせる。尚、輝度比較演算回路１６３の機能は、ＣＰＵ１６２が担ってもよい。

Ａ／Ｄ変換回路１６４は、ラインセンサー１３０の輝度情報をアナログ値からデジタル値へ変換する機能を有する。そのため、Ａ／Ｄ変換回路１６４は、ラインセンサー１３０と電気的に接続されている。そして、デジタル変換した輝度情報はＣＰＵ１６２へ伝達される。Ａ／Ｄ変換回路１６４は、制御部１６０に内蔵されていなくても、ラインセンサー１３０に内蔵されてもよい。

画像出力回路（通知手段）１６５は、画像を外部に出力する機能を有し、本実施形態では、輝度比較演算回路１６３が自動合焦可能でないと判断した場合に自動合焦可能な輝度でない旨を知らせる。また、輝度比較演算回路１６３は、測定装置１２０の測定する左右の輝度の差が最大になったところで、あらかじめ記憶されていた画像若しくは文字列をスクリーン３００へ投射する。尚、画像出力回路１６５は、合焦ができない場合に原因をユーザーに知らせるために使用されているが、投射装置１０の投射画像のための画像出力回路としても使用することが可能である。さらに、画像出力回路１６５は、画像若しくは文字列をスクリーン３００へ投射するだけでなく、例えば、投射装置１０に液晶表示部を形成して、係る液晶表示部に合焦ができない旨の原因を出力してもよい。

輝度記憶回路１６６は、測定装置１２０で測定した輝度を記憶するメモリーとしての機能を有する。輝度記憶回路１６６は、ＣＰＵ１６１に電気的に接続され、適宜記憶された輝度が参照される。また、輝度記憶回路１６６は、画像記憶回路１６１と同一のメモリーであってもよい。

距離演算回路１６７は、距離を演算する機能を有する。本実施形態では、距離演算回路１６７は、ラインセンサー１３０によって取得した画像輝度に基づいてスクリーン３００と、投射光学系５０との距離を演算する。演算した距離は、ＣＰＵ１６２を介して駆動手段１５０に伝達される。

投射位置記憶回路１６８は、投射位置を記憶する機能を有する。本実施例では、投射位置記憶回路１６８は、駆動手段１５０によって合わせた焦点位置の履歴を記憶する。係る履歴は次回に投射装置１０の合焦を行なうために使用される。尚、投射位置記憶回路１６８は、輝度記憶回路１６６と同様に、画像記憶回路１６１と同一のメモリーであってもよい。

以上の構成により、合焦部１００は、合焦ができない原因を特定し、合焦を長時間行い続けるという問題を解消し、合焦ができない場合に原因を直ちにユーザーに知らせることが可能である。

以下、図４を参照して、本実施形態の自動合焦方法５００を説明する。ここで、図４は、自動合焦方法５００を説明するためのフローチャートである。

まず、ＡＦスイッチ１１０を押すことによってオートフォーカス動作に入るためのトリーガーを発生させる（ステップＳ５０２）。ＡＦスイッチ１１０が押されると、投射装置１０は画像記憶回路１６１に記憶された左右２画面に分かれた白黒のサンプル画像を画像出力回路１０によってスクリーン３００上に投射する。

次に、サンプル画像が投射された後、投射装置１０に設けられた測定装置１２０によってスクリーン３００上の輝度を測定する（ステップＳ５０４）。ここでの輝度測定は、スクリーン３００上の輝度が合焦可能な明るさであるかを判断するために行なわれている。この場合、測定する輝度は、本来のスクリーン３００上の輝度に加えられたサンプル画像の輝度である。また、サンプル画像を用いなくとも、投射される画像であれば、様々な画像を使用することができる。尚、測定する装置には、測定装置１２０のみならずラインセンサー１３０を用いることも可能である。

その後、測定された輝度情報をＣＰＵ１６２及び輝度比較演算回路１６３によって合焦可能な明るさであるかを判断する（ステップＳ５０６）。ここでは、スクリーン３００上の輝度を測定して合焦可能であるかを判断しているが、自然光又は室内光を含む外部の輝度（光量）を測定して合焦可能であるかを判断することも可能である。ステップＳ５０６で合焦可能な輝度であると判断されると、通常のオートフォーカス動作に進む。

通常の合焦動作は、まず画像情報をラインセンサー１３０で取得する（ステップＳ５２８）。この場合、ラインセンサー１３０が取得する情報は、スクリーン３００上の輝度情報である。その後に、輝度情報をＡ／Ｄ変換回路１６４によってアナログ値をデジタル信号に変換する（ステップＳ５３０）。そして、デジタル変換された輝度情報は、ＣＰＵ１６２に送られる。ＣＰＵ１６２送られた輝度情報は、ＣＰＵ１６２内部で左右ラインセンサーの輝度差を求め、ラインセンサー間での差から演算を行い投射光学系５０とスクリーン３００との距離を距離演算回路１６７で演算する（ステップＳ５３２）。

投射光学系５０の現在の位置を把握して（ステップＳ５３４）、演算されたデータから投射光学系５０の駆動量を計算する（ステップＳ５３６）。同時に、計算結果に応じて、投射光学系５０の移動目標位置も設定する（ステップＳ５３８）。そして、移動目標位置に駆動手段１５０を用いて投射光学系５０を移動させる（ステップＳ５４０）。そのとき投射光学系５０には、絶対位置を検出するフォーカスエンコーダー１４０が構成されており投射光学系５０の位置をＣＰＵ１６２から判断することが可能となっている。

駆動手段１５０の駆動中は、投射光学系５０の位置をフォーカスエンコーダー１４０によって読み込み（ステップＳ５４２）、投射光学系５０が移動目標位置に達するまで、駆動手段１５０を駆動させる（ステップＳ５４４）。投射光学系５０が移動目標位置に達したときに駆動手段１５０を停止させる（ステップＳ５４６）。そして、合焦動作を終了し、所望の画像をスクリーン３００上に投射する。

一方、ステップＳ５０６で合焦可能な輝度でないと判断されると、スクリーン上３００の左右白黒の輝度を各々測定する（ステップＳ５０８）。ここでの輝度測定は、コントラストの最大値を決定するために行なわれている。また、本実施形態では、測定に使用する装置に測定装置１２０を使用しているが、ラインセンサー１３０を使用してもよい。次に、測定した輝度を輝度記憶回路１６６に記憶させる（ステップＳ５１０）。その後、投射光学系５０を駆動させる（ステップＳ５１２）。そして、再度、輝度を測定し、輝度記憶回路１６６に記憶させる。この工程を複数回行い、記憶させた輝度の中で最もコントラストが高い位置を特定する（ステップＳ５１４）。そして、コントラストが最も高かった位置に投射光学系５０を駆動させる。この場合、スクリーン３００上に投射された画像の状態で、焦点が合っている場合と合っていない場合の差を比べたとき、焦点があっている時の理想的な条件は、左右の白黒の画像の輝度差が最大になるときである。このような条件となるように投射光学系５０を移動させる。

ステップＳ５０８乃至ステップＳ５１４は、スクリーン３００上の輝度が合焦できない状況での、最低限の投射精度を確保するために行なわれている。これにより、例えば、スクリーン３００上の輝度が低下した場合に、投写される映像のコントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズを予め調整しておくと、すぐに投射画像を鑑賞することができるという利点がある。また、スクリーン３００上の輝度が合焦できない状況でも、投写される映像のコントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズを予め調整しておくことで、ユーザーが自動合焦できない旨を知らせる画像や文字列をスクリーン３００上で認識し易くなる。

左右の輝度差が最大になる位置に投射光学系５０が移動されると、予め記憶されていた通知画像若しくは通知文字列を画像出力回路１６５によってスクリーン３００上へ出力する（ステップＳ５１６）。それによりユーザーは自動合焦できない旨を知ることができる。

その後、一定時間経過すると、再度、スクリーン３００上の輝度を測定する（ステップＳ５１８）。ここでの輝度測定は、スクリーン３００上の輝度が合焦可能な明るさに変化したかを判断するために行なわれている。そのため、この場合の輝度測定は、自然光や室内光などの外光の輝度（光量）を調べても良い。

そして、測定された輝度情報をＣＰＵ１６２及び輝度比較演算回路１６３によって合焦可能な明るさであるかを判断する（ステップＳ５２０）。ここで、輝度が変化し、自動合焦可能な明るさの条件になったときには、前述した通常の自動合焦動作（ステップＳ５２８）へ進む。

ステップＳ５２０で、合焦可能な明るさではないと判断された場合、カウンターによって測定回数が数えられる（ステップＳ５２４）。そして、測定が所定回数に達したかを判断する（ステップＳ５２４）。測定が所定回数以下であると、ステップＳ５１８へ戻り、所定回数に達すると、自動合焦が終了する。

以上の工程により、合焦部１００は、合焦ができない原因を特定し、合焦を長時間行い続けるという問題を解消し、合焦ができない場合に原因を直ちにユーザーに知らせることが可能である。

以下、図５を参照して、第２の実施形態である自動合焦方法６００を説明する。ここで、図５は、第２の実施形態である自動合焦方法６００を説明するためのフローチャートである。

自動合焦方法６００は、前述した自動合焦方法５００とほぼ同一であるが、自動合焦方法５００のステップＳ５２２及びＳ５２４が相違する。従って、同一のステップの説明は省略する。

ステップＳ６２０で、合焦可能な明るさではないと判断された場合、タイマーによって測定時間が数えられる（ステップＳ６２４）。そして、測定が所定時間に達したかを判断する（ステップＳ６２４）。測定が所定時間以下であると、ステップＳ６１８へ戻り、所定時間に達すると、自動合焦が終了する。

以上の工程により、合焦部１００は、合焦ができない原因を特定し、合焦を長時間行い続けるという問題を解消し、合焦ができない場合に原因を直ちにユーザーに知らせることが可能である。

以下、図６を参照して、第３の実施形態である自動合焦方法７００を説明する。ここで、図６は、第３の実施形態である自動合焦方法７００を説明するためのフローチャートである。

まず、ＡＦスイッチ１１０を押すことによってオートフォーカス動作に入るためのトリーガーを発生させる（ステップＳ７０２）。ＡＦスイッチ１１０が押されると、投射装置１０は画像記憶回路１６１に記憶された左右２画面に分かれた白黒のサンプル画像を画像出力回路１０によってスクリーン３００上に投射する。

次に、画像情報をラインセンサー１３０で取得する（ステップＳ７０４）。この場合、ラインセンサー１３０が取得する情報は、スクリーン３００上の輝度情報である。その後に、輝度情報をＡ／Ｄ変換回路１６４によってアナログ値をデジタル信号に変換する（ステップＳ７０６）。

そして、デジタル変換された輝度情報は、ＣＰＵ１６２に送られる。ＣＰＵ１６２送られた輝度情報は、ＣＰＵ１６２内部で左右ラインセンサーの輝度差を求め、ラインセンサー間での差から白／黒レベル差（コントラスト差）を算出し（ステップＳ７０８）自動合焦可能かどうかを判断する（ステップＳ７１０）。この場合、左右のラインセンサー１３０によって取り込まれたデータは、図３に示すグラフのようになる。ここで、図３は、左右のコントラスト差を示すグラフである。

ラインセンサー１３０の右と左のレンズの光軸が平行に構成されているためにひとつの画像を同時に取り込んだときには、左右のラインセンサー１３０の取り込み位置がセンサーの基準位置から異なった位置に表示される。

画面左右でコントラストが高く、焦点が合焦状態近傍にあるときには、輝度の差が高く、エッジコントラスト差が広いグラフ、つまり、図５（ａ）となる。この場合、グラフは角度θが大きい場合には、投射装置１０の焦点精度がよいことを示している。また、画面左右でコントラストが高いが、焦点が合焦状態近傍にないときには、輝度の差が高く、角度θが小さい、つまり、図５（ｂ）のようなグラフとなる。ここで、スクリーン３００に、自然光や室内光などの外光が照射されている場合には、図５（ｃ）及び図５（ｄ）のように輝度の差が小さくなり、白黒の輝度差が判別しにくい状態となる。

白黒のレベル差が一定以上（この場合、図５（ａ）及び図５（ｂ）が該当する）であると、演算を行い投射光学系５０とスクリーン３００との距離を距離演算回路１６７で演算する（ステップＳ７１２）。この場合、図５の輝度の差を演算することでスクリーン３００と投射装置１０の距離が計算される。

投射光学系５０の現在の位置を把握して（ステップＳ７１４）、演算されたデータから投射光学系５０の駆動量を計算する（ステップＳ７１６）。同時に、計算結果に応じて、投射光学系５０の移動目標位置も設定する（ステップＳ７１８）。そして、移動目標位置に駆動手段１５０を用いて投射光学系５０を移動させる（ステップＳ７２０）。そのとき投射光学系５０には、絶対位置を検出するフォーカスエンコーダー１４０が構成されており投射光学系５０の位置をＣＰＵ１６２から判断することが可能となっている。

駆動手段１５０の駆動中は、投射光学系５０の位置をフォーカスエンコーダー１４０によって読み込み（ステップＳ７２２）、投射光学系５０が移動目標位置に達するまで、駆動手段１５０を駆動させる（ステップＳ７２４）。投射光学系５０が移動目標位置に達したときに駆動手段１５０を停止させる（ステップＳ７２６）。そして、合焦動作を終了し、所望の画像をスクリーン３００上に投射する。

一方、白黒のレベル差が一定以下（この場合、図５（ｃ）及び図５（ｄ）が該当する）であると、演算回路によって基準となるエッジの白黒濃度変化の傾斜を演算する（ステップＳ７２８）。尚、本実施形態では、係る演算回路の機能は、輝度比較演算回路１６３または距離演算回路１６７が担う。ラインセンサー１３０から得た情報で白黒のエッジを判断し、演算回路で求められた斜度と、所定の斜度を比較する比較手段によって投射された画像のデフォーカス量が基準値以内か基準値以外かを判断する（ステップＳ７３０）。角度θが小さい場合には、デフォーカス量が基準値以外であり、角度θが基準値より大きい場合には、デフォーカス量が少ない場合である。尚、本実施形態では、係る比較手段の機能は、輝度比較演算回路１６３が担う。

角度θが基準より大きい場合には、外光により白黒の濃度差が少なく合焦条件としては悪い状態であるが、デフォーカス量が少ない状態での測距した場合では、測距データからの演算結果に信頼性があるために、前述した通常の自動合焦動作と同じ合焦動作を行う。

一方、デフォーカス量が多く焦点が合っていない状態での測距データからの演算結果には測距誤差が含まれデータに信頼性がないものとなっている。エッジの角度θが基準より小さい場合には、測定装置１２０により画面の輝度を測定し（ステップＳ７３２）する。その後に、輝度情報をＡ／Ｄ変換回路１６４によってアナログ値をデジタル信号に変換する（ステップＳ７３４）。同時に、計算結果に応じて、投射光学系５０の移動目標位置も設定する（ステップＳ７４２）。そして、移動目標位置に駆動手段１５０を用いて投射光学系５０を移動させる（ステップＳ７４４）。

駆動手段１５０の駆動中は、投射光学系５０の位置をフォーカスエンコーダー１４０によって読み込み（ステップＳ７４６）、投射光学系５０が移動目標位置に達するまで、駆動手段１５０を駆動させる（ステップＳ７４８）。投射光学系５０が移動目標位置に達したときに駆動手段１５０を停止させる（ステップＳ７５０）。そして、再度、画像情報をラインセンサー１３０で取得する（ステップＳ７５２）。この場合、ラインセンサー１３０が取得する情報は、スクリーン３００上の輝度情報である。その後に、輝度情報をＡ／Ｄ変換回路１６４によってアナログ値をデジタル信号に変換する（ステップＳ７５４）。そして、ステップＳ７１２へ戻る。

以上の工程により、合焦部１００は、合焦ができない原因を特定し、合焦を長時間行い続けるという問題を解消し、合焦ができない場合に原因を直ちにユーザーに知らせることが可能である。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の投射装置の構成を示す概略ブロック図である。 図１に示す投射装置の合焦部の構成を示すブロック図である。 左右のコントラスト差を示すグラフである。 図２に示す合焦部の自動合焦方法を説明するためのフローチャートである。 図４に示す第２の実施形態である自動合焦方法を説明するためのフローチャートである。 図４に示す第３の実施形態である自動合焦方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ 投射装置
２０ 光源
３０ 照明光学系
４０ 液晶ライトバルブ
５０ 投射光学系
１００ 合焦部
１１０ ＡＦスイッチ
１２０ 測定装置
１３０ ラインセンサー
１４０ フォーカスエンコーダー
１５０ 駆動手段
１６０ 制御部

Claims (8)

1. 光源からの照射光を用いて、表示画像を投射面上に投射する投射装置であって、前記投射面に対して合焦を行う合焦部を有し、
   前記合焦部は、前記投射面の輝度を測定する測定手段と、
   前記測定手段で測定した前記輝度が合焦可能な輝度であるかを判断する判断手段と、
   前記判断手段が合焦可能でないと判断した場合に合焦可能な輝度でない旨を知らせる通知手段とを有することを特徴とする投射装置。
2. 前記合焦部は、前記判断手段が合焦可能な輝度であると判断した場合に前記投射面に対して合焦を行うことを特徴とする請求項１記載の投射装置。
3. 前記投射装置は、前記表示画像を投射するための投射光学系を有し、
   前記合焦部は、前記投射光学系内の合焦レンズを駆動させる駆動手段を有し、
   前記通知手段が合焦可能な輝度でない旨を知らせる前に、前記測定手段は、前記駆動手段によって前記合焦レンズを駆動させながら再度輝度を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の投射装置。
4. 投射光学系を介して表示画像を投射面上に投射する投射装置であって、前記投射面に対して合焦を行う合焦部を有し、
   前記合焦部は、前記投射光学系内の合焦レンズを駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段によって駆動された合焦レンズの焦点位置の履歴を記憶する位置記憶手段とを有し、次回に前記投射装置を使用する場合に前記履歴に基づいて合焦を行うことを特徴とする投射装置。
5. 光源からの照射光を用いて表示画像を投射面上に投射する投射装置に使用され、前記投射面に対して合焦を行う合焦装置であって、
   前記投射面の輝度を測定する測定手段と、
   前記測定手段で測定した前記輝度が合焦可能な輝度であるかを判断する判断手段と、
   前記判断手段が合焦可能でないと判断した場合に合焦可能な輝度でない旨を知らせる通知手段とを有することを特徴とする合焦装置。
6. 光源からの照射光を用いて、表示画像を投射面上に投射する投射装置に用いられ、前記投射面に対して合焦を行う合焦方法であって、
   前記投射面の輝度を測定する工程と、
   前記測定手段で測定した前記輝度が合焦可能な輝度であるかを判断する工程と、
   前記判断手段が合焦可能でないと判断した場合に合焦可能な輝度でない旨を知らせる工程とを有することを特徴とする合焦方法。
7. 光源からの照射光を用いて、表示デバイス上の表示画像を投射光学系を介して投射面上に投射する投射装置において、
   前記光源および前記表示デバイスを内包する筐体と、
   前記投射光学系の合焦レンズを移動させる駆動手段と、
   前記投射装置と投射する投射面との距離を測距する測距手段と、
   測距用の投影画像を記憶する記憶手段と、
   前記投射装置から投射された画像の投射面の輝度を測定する測定手段と、
   前記投射光学系から投射された前記記憶された測距用の投影画像の投影面上の輝度を、前記測定手段によって測定し、投射面が合焦可能な照度であるか否かの判断をする判断手段を具備し、
   明度の異なる画像を投射し明度の異なる画像の投射面からの反射輝度を測光し、測光値の差から合焦可能な照度であるかを判断し、且つ、明度の異なる画像の投影像のエッジ部を測距装置のラインセンサーから演算し、エッジ部の輝度差の推移をラインセンサーを横軸とし輝度を縦軸としたグラフで演算した場合に、所定の角度より角度を持った曲線で表された場合には、投影面が合焦可能な輝度以外であった場合でも合焦レンズを駆動させ合焦動作を行うことを特長とする投射装置。
8. 光源からの照射光を用いて、表示デバイス上の表示画像を投射光学系を介して投射面上に投射する投射装置において、
   前記光源および前記表示デバイスを内包する筐体と、
   前記投射光学系の合焦レンズを移動させる駆動手段と、
   前記投射装置と投射する投射面との距離を測距する測距装置と、
   測距用の投影画像を記憶する記憶手段と、
   前記投射装置から投射された画像の投射面の輝度を測定する測定手段と、
   前記測光データと対比する投射距離情報を記憶する記憶手段と、
   前記測光データから投射距離情報を導き出す演算手段と、
   前記投射光学系から投射された前記記憶された測距用の投影画像の投影面上の輝度を、前記測定手段によって測定し、投射面が合焦可能な照度であるか否かの判断をする判断手段を具備し、前記記憶された測距用の投影画像を投射し投射面からの反射輝度を測光し、測光値から合焦不可能な照度であると判断した場合、反射輝度値から前記投射距離情報を導き出す演算手段によって演算を行い、前記投射距離情報を記憶する記憶手段の情報から合焦レンズを駆動させ合焦補助動作を行い、再度前記測距装置によって測距を行うことを特長とする投射装置。