投写型映像表示装置
【課題】高精度にフォーカス調整を行なうことが可能な投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】投写型映像表示装置は、フォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写するための投写部と、フォーカス調整用パターンを撮像して撮像画像として取得する撮像部６０と、撮像画像のフォーカスの合焦具合を示す評価値であるコントラストデータを算出するための合焦算出手段と、算出されたコントラストデータに基づき、投写画像光の焦点が投写面に合うように投写部のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整手段とを備える。フォーカス調整用パターンは、互いに明度が異なる第１の領域および第２の領域を有する。投写型映像表示装置は、撮像画像内で明度の分解能およびコントラストの少なくとも一方が均一となるように、フォーカス調整用パターンにおける第１の領域および第２の領域の形態を調整する。
【解決手段】投写型映像表示装置は、フォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写するための投写部と、フォーカス調整用パターンを撮像して撮像画像として取得する撮像部６０と、撮像画像のフォーカスの合焦具合を示す評価値であるコントラストデータを算出するための合焦算出手段と、算出されたコントラストデータに基づき、投写画像光の焦点が投写面に合うように投写部のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整手段とを備える。フォーカス調整用パターンは、互いに明度が異なる第１の領域および第２の領域を有する。投写型映像表示装置は、撮像画像内で明度の分解能およびコントラストの少なくとも一方が均一となるように、フォーカス調整用パターンにおける第１の領域および第２の領域の形態を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投写型映像表示装置に関し、より特定的には、投写画像のフォーカス状態を自動的に調整する自動フォーカス調整機能を備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動フォーカス調整機能を備えた投写型映像表示装置（以下、プロジェクタという）として、特開２００６−１０７９１号公報（特許文献１）には、投写面上に投写されたテストパターンを撮像して撮像画像を生成し、画像光の焦点の移動に伴ない変動する撮像画像のフォーカス状態を示す指標値を用いてフォーカス調整を行なう技術が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載のプロジェクタでは、テストパターンは、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配置された構成されている。そして、撮像部がスクリーンに投写されたテストパターンを撮像して撮像画像を生成すると、撮像画像のフォーカス状態を示す指標値として、撮像画像のテストパターンの幅方向に沿った明度の変化の程度を表わす値を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０７９１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、上記の従来技術では、撮像部とスクリーンとの位置関係（たとえば、撮像部およびスクリーン間の距離やスクリーンに対する撮像部の傾斜角度など）や撮像部の解像度に起因して撮像画像内でコントラストや分解能に差が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
このように撮像画像内でコントラストおよび分解能の差が発生すると、撮像画像からフォーカス状態を示す指標値を正確に算出することが困難となるため、高精度にフォーカス調整を行なうことができないという問題が生じる。
【０００７】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高精度にフォーカス調整を行なうことが可能な投写型映像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従えば、画像を投写して表示する投写型映像表示装置は、キャリブレーション用画像を投写面に投写するための投写部と、キャリブレーション用画像を撮像して撮像画像として取得する撮像部と、撮像画像のフォーカスの合焦具合を算出するための合焦算出手段と、算出された合焦具合に基づき、投写画像光の焦点が投写面に合うように投写部のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整手段とを備える。キャリブレーション用画像は、互いに明度が異なる第１の領域および第２の領域を有する。投写型映像表示装置は、撮像画像内で明度の分解能およびコントラストの少なくとも一方が均一となるように、第１の領域および第２の領域の形態を調整するためのキャリブレーション用画像調整手段をさらに備える。
【０００９】
好ましくは、キャリブレーション用画像は、第１の領域および第２の領域を交互に配列して構成される。キャリブレーション用画像調整手段は、第１の領域および第２の領域の各々の配列方向の幅を、撮像画像内での明度の分解能が均一となるように、撮像部と投写面との位置関係および撮像部の解像度に応じて調整する。
【００１０】
好ましくは、キャリブレーション用画像調整手段は、第１の領域および第２の領域の各々の配列方向の幅を、撮像画像内で各領域が一定幅となるように調整する。
【００１１】
好ましくは、キャリブレーション用画像調整手段は、第１の領域および第２の領域の少なくとも一方の明度を、撮像画像内でコントラストが均一となるように、撮像部と投写面との位置関係および撮像部の解像度に応じて調整する。
【００１２】
好ましくは、キャリブレーション用画像調整手段は、撮像画像内で各領域が一定の明度を示すように、第１および第２の領域の少なくとも一方に、明度が連続して変化するグラデーションを設ける。
【００１３】
好ましくは、投写部は、各々が所定幅を有する第１および第２の領域を交互に配して構成されたテスト用画像を投写面に投写する。撮像部は、投写部によって投写されたテスト用画像を撮像して撮像画像を生成する。投写型映像表示装置は、撮像画像に基づき、撮像画像内でのコントラストおよび分解能の差を検出するための検出手段とをさらに備える。キャリブレーション用画像調整手段は、検出手段の検出結果に基づいて第１の領域および第２の領域の形態を調整する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、投写画像のフォーカスの合焦具合を精度よく算出することができるため、高精度にフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の概略構成図である。
【図２】図１における光学エンジンの概略構成図である。
【図３】図１におけるプロジェクタの主要部の制御ブロック図である。
【図４】本実施の形態においてキャリブレーション用画像として用いられるフォーカス調整用パターンを示す図である。
【図５】自動フォーカス調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図６】図４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【図８】図７に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１０】本実施の形態においてテスト用画像として用いられるコントラスト差比較用パターンを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【図１２】図１１に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【図１５】図１４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の概略構成図である。
【００１８】
図１を参照して、投写型映像表示装置（以下、プロジェクタという）１００は、光学エンジン２００と、投写レンズユニット３００と、反射ミラー４００と、カバー５００と、撮像部６０とを備える。なお、プロジェクタ１００は、スピーカ等の音声を出力するための構成要素や、光学エンジン２００の構成要素および音声出力部を電気的に制御するための回路基板なども搭載するが、図１では、これらを含む一部の構成要素の図示は省略されている。
【００１９】
光学エンジン２００は、光源（図示せず）を含む。光学エンジン２００は、入力される映像信号に応じて光源から出射された光を変調することにより、画像光を生成する。光学エンジン２００には、投写レンズユニット３００が装着されている。光学エンジン２００から出射された画像光は、投写レンズユニット３００に入射される。
【００２０】
投写レンズユニット３００は、外筒３０１と、外筒３０１内に配された内筒３０２とを含む。内筒３０２内には、可動レンズ群３０５が配されている。内筒３０２は、図のＹ−Ｚ平面の面内方向に回動可能に構成されている。内筒３０２が回動すると、カム機構などの連動機構によって可動レンズ群３０５の位置が光軸Ｌ１の方向に変位される。これによって、投写画像のフォーカス状態が調整される。ここで、フォーカス状態とは、どこに画像光の焦点の位置が合っているかの状態を意味している。フォーカス状態の変化は、内筒３０２を回動することにより可動レンズ群３０５を光軸Ｌ１に沿って前後に変位させることにより、焦点の位置を変化させることにより行なう。
【００２１】
投写レンズユニット３００の後方には、反射ミラー４００が配されている。反射ミラー４００は、非球面形状または自由曲面形状の凹面状反射面を有し、投写レンズユニット３００の光軸Ｌ１に対して下方（投写口５０２と反対側）に有効反射領域を有している。投写レンズユニット３００から出射された画像光は、反射ミラー４００によって反射される。
【００２２】
投写レンズユニット３００および反射ミラー４００は、カバー５００によって覆われている。カバー５００には、反射ミラー４００にて反射された画像光が通過する投写口５０２が形成されている。
【００２３】
このプロジェクタ１００では、スクリーンＳＣとプロジェクタ本体との距離が変更されることにより、スクリーンＳＣとの間の画像光の投写距離が変更されると、投写サイズが拡大あるいは縮小される。具体的には、投写サイズを小さくするときにはプロジェクタ本体をスクリーンＳＣに近づければよく、投写サイズを大きくするときにはプロジェクタ本体をスクリーンＳＣから遠ざければよい。
【００２４】
撮像部６０は、カバー５００上の投写口５０２近傍に設置されている。画像光が通過する投写口５０２に可能な限り近づけて撮像部６０を配置することで、撮像部６０により生成された撮像画像に基づき、投写口５０２からスクリーンＳＣまでの距離（投写距離に相当）を正確に検出することを可能としている。
【００２５】
撮像部６０は、投写画像を含む領域を、撮像面を介して撮像して撮像画像を生成する。撮像部６０は、撮像素子と、当該撮像素子の各画素からの出力信号の取得など撮像素子を制御する撮像素子制御部と、撮像光学系とを含む。撮像素子としては、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などを用いることができる。なお、撮像部６０の撮像範囲は、投写画像が十分収まる範囲とする。
【００２６】
図２は、図１における光学エンジン２００の概略構成図である。
図２を参照して、光学エンジン２００は、光源２０１と、導光光学系２０２と、３つの透過型の液晶パネル２０３，２０４，２０５と、ダイクロイックプリズム２０６とを含む。なお、液晶パネル２０３，２０４，２０５の各々の入射側および反射側には、図示しない偏光板が配されている。
【００２７】
光源２０１から出射された白色光は、導光光学系２０２によって、赤色波長域の光（以下、「Ｒ光」という）と、緑色波長域の光（以下、「Ｇ光」という）と、青色波長域の光（以下、「Ｂ光」という）とに分離され、液晶パネル２０３，２０４，２０５にそれぞれ照射される。これらの液晶パネル２０３，２０４，２０５によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、ダイクロイックプリズム２０６によって色合成され、画像光として出射される。
【００２８】
なお、光学エンジン２００内に配される光変調素子としては、上記の透過型の液晶パネル２０３，２０４，２０５の他、反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳデバイスを用いることもできる。また、液晶パネルを用いた場合、上記のように３板式ではなく、たとえばカラーホイールを用いた単板式の光学系とすることもできる。
【００２９】
図３は、図１におけるプロジェクタ１００の主要部の制御ブロック図である。
図３を参照して、プロジェクタ１００は、入力部１０と、画像供給部１２と、画像処理部１４と、液晶表示駆動部１６と、画像投写部１８と、レンズ駆動部２２と、制御部３０と、操作受付部３２と、記憶部３４とを備える。
【００３０】
入力部１０は、外部の信号供給装置（図示せず）から供給される画像信号を受け付けるための入力ポートを含む。信号供給装置には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）再生装置、Ｂｌｕ−Ｒａｙディスク再生装置などのデジタル信号を出力するデジタル信号供給装置および、コンピュータなどのアナログ信号を出力するアナログ信号供給装置などが含まれる。
【００３１】
画像供給部１２は、画像データを画像処理部１４に供給する。具体的には、画像供給部１２は、入力部１０に接続されており、入力部１０から入力された画像信号を、画像処理部１４で処理可能な形式の画像データに変換し、画像処理部１４に出力する。
【００３２】
画像処理部１４は、制御部３０からの指示に基づいて、画像供給部１２から供給された画像データに対し、解像度を液晶パネル２０３，２０４，２０５（図２）の解像度（画素数）に合わせる解像度変換や、輝度調整、コントラスト調整、シャープネス調整などの各種画質調整を施し、画像信号を液晶表示駆動部１６に出力する。なお、画像処理部１４から出力される画像信号は、液晶パネル２０３，２０４，２０５のすべての画素に対応する複数の画素値によって構成されている。画素値とは、対応する画素の光透過率を定めるものである。
【００３３】
液晶表示駆動部１６は、画像処理部１４から出力された画像信号に従い、画像投写部１８による画像の表示動作を制御するための駆動信号を生成して画像投写部１８に出力する。具体的には、液晶表示駆動部１６は、画像処理部１４から出力される画像信号に応じた駆動電圧を液晶パネル２０３，２０４，２０５の各画素に印加することにより、各画素を画像信号に応じた光透過率に設定する。これにより、光源２０１（図２）から出射された光は、液晶パネル２０３，２０４，２０５を通過することによって変調され、画像信号に応じた画像光が色光ごとに形成される。形成された各色の画像光は、色合成光学系によって画素ごとに合成されてカラー画像を示す画像光となった後、投写レンズユニット３００によってスクリーンＳＣに投写される。
【００３４】
画像投写部１８は、図２に示した光学エンジン２００と、投写レンズユニット３００とを含んで構成される。なお、投写レンズユニット３００は、上記のように、プロジェクタ１００の光軸Ｌ１に沿って変位可能に構成された可動レンズ群３０５（図１）を含んでいる。
【００３５】
レンズ駆動部２２は、制御部３０の指示に基づいて、投写レンズユニット３００に設けられる可動レンズ群３０５を光軸Ｌ１の方向に変位させるためのアクチュエータ（カム機構などの連動機構を含む）を駆動する。
【００３６】
なお、可動レンズ群３０５は、光軸Ｌ１の方向に沿って一定範囲、変位可能に構成されるとともに、光軸Ｌ１を中心として一定範囲、光軸Ｌ１に垂直な方向にも変位可能に構成されている。これにより、スクリーンＳＣなどの投写面への投写画像の投写位置を画面の垂直方向および水平方向に調整することができる。このような可動レンズ群３０５の変位動作は、上記のレンズ駆動部２２がアクチュエータを駆動することにより行なうことができる。
【００３７】
制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、フラッシュメモリ等からなるＲＯＭ（Read Only Memory）、各種データ等の一時記憶に用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）等（いずれも図示せず）を備え、コンピュータとして機能するものである。制御部３０は、ＣＰＵが記憶部３４に記憶されている制御プログラムに従って動作することにより、プロジェクタ１００の動作を統括制御する。なお、この制御プログラムには、後述する、投写画像のフォーカス状態を自動的に調整するプログラムとしての「自動フォーカス調整プログラム」が含まれている。
【００３８】
操作受付部３２は、ユーザが操作するリモコン（リモートコントローラの略）から送信される赤外線変調されるリモコン信号を受信する。リモコン信号には、プロジェクタ１００を遠隔制御するためのコマンド信号が含まれる。
【００３９】
なお、操作受付部３２は、リモコン信号を受信するだけでなく、プロジェクタ１００の本体に設けられ、プロジェクタ１００を操作するための複数の操作用ボタンを有する操作部（図示せず）からの信号を受付けることができる。操作受付部３２は、リモコンあるいは操作部への操作がなされると、当該操作を受付け、制御部３０への各種動作のトリガとなるコマンド信号を送る。
【００４０】
図３に示す構成において、プロジェクタ１００は、撮像部６０と、撮像画像記憶部２６と、撮像画像解析部２８とをさらに備える。
【００４１】
撮像部６０は、制御部３０からの指示に基づいて、投写画像を撮像し、撮像画像データを生成する。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００４２】
撮像画像解析部２８は、撮像画像記憶部２６に記憶される撮像画像データに基づいて、投写画像の状態を検出する。本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、撮像画像解析部２８による解析結果に基づいて投写画像を自動調整する自動調整機能を有している。なお、投写画像の状態には、以下に述べるフォーカス状態の他、画像の歪み状態、表示サイズおよび表示位置などが含まれる。これらの投写画像の状態は、スクリーンＳＣに投写された所定のキャリブレーション用画像に基づく投写画像に基づいて検出することができる。
【００４３】
（自動フォーカス調整）
次に、本発明の実施の形態によるプロジェクタ１００が実行するスクリーンＳＣなどの投写面上に画像光の焦点を合わせるためのフォーカス調整を自動的に行なう処理（以下、自動フォーカス調整処理という）について、図面を参照して説明する。
【００４４】
自動フォーカス調整処理は、キャリブレーション用画像をスクリーンＳＣ上に投写することにより行なわれる。図４は、本発明の実施の形態においてキャリブレーション用画像として用いられるフォーカス調整用パターンを示す図である。
【００４５】
図４を参照して、フォーカス調整用パターンは、互いに明度が異なる２つの領域を横方向に交互に配列して構成される。図４では、フォーカス調整用パターンは、所定幅の複数の黒色領域と所定幅の複数の白色領域とを含んでいる。なお、同図では、複数の黒色領域および白色領域の各々を一定幅としているが、各色領域の幅を異ならせてもよい。
【００４６】
図４に示すフォーカス調整用パターンは、予め記憶部３４に格納されている。制御部３０は、フォーカス自動調整が指示されると、記憶部３４からフォーカス調整用パターンを読み出して画像処理部１４に送出する。画像処理部１４は、フォーカス調整用パターンを表示のための信号（表示画像信号）に変換して出力する。液晶表示駆動部１６は、表示画像信号に応じて、画像投写部１８内部の液晶パネル２０３，２０４，２０５を駆動制御する。これにより、フォーカス調整用パターンが投写レンズユニット３００から投写される。
【００４７】
図５は、自動フォーカス調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。図５に示す各ステップの処理は、フォーカス調整指示に応答して制御部３０を構成するＣＰＵが予め格納された自動フォーカス調整プログラムを実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００４８】
なお、フォーカス調整指示は、ユーザがリモコンまたは操作部に対して自動フォーカス調整を指示するための操作を行なった場合に、操作受付部３２（図３）により発行されるコマンド信号である。あるいは、プロジェクタ１００の電源投入時や映像信号の入力時において、フォーカス調整指示を発行する構成としてもよい。
【００４９】
図５を参照して、制御部３０は、ステップＳ０９１により、画像処理部１４を指示して、図４に示すフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。
【００５０】
次に、制御部３０は、ステップＳ０９２により、レンズ駆動部２２を制御して、投写レンズユニット３００内部の可動レンズ群３０５の移動を開始させる。具体的には、レンズ駆動部２２は、投写レンズユニット３００内部のアクチュエータに駆動信号を供給する。アクチュエータは、レンズ駆動部２２からの駆動信号に従って可動レンズ群３０５を光軸Ｌ１の方向にその可動範囲で移動させる。なお、レンズ駆動部２２から繰り出し方向駆動信号がアクチュエータに与えられると、可動レンズ群３０５が繰り出し方向（前方向）に移動し、引き込み方向駆動信号がアクチュエータに与えられると、可動レンズ群３０５が引き込み方向（後ろ方向）に移動する。たとえば、レンズ駆動部２２は、アクチュエータに対して繰り出し方向駆動信号を与えるものとする。
【００５１】
制御部３０は、ステップＳ０９３により、投写されているフォーカス調整用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００５２】
そして、制御部３０は、ステップＳ０９４により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、フォーカスの合焦具合を示す評価値としてのコントラストデータを算出する。制御部３０は、上記可動レンズ群３０５の移動を開始するときに、タイマをスタートさせるとともに、一定時間間隔でコントラストデータを生成して、記憶部３４に格納する。
【００５３】
ここで、コントラストデータは、撮像部６０内部の撮像素子が出力する信号上の高周波成分の程度を示す信号であり、出力信号上で高周波成分が得られているほど、画像光の焦点の位置がスクリーンＳＣ上により近いようなフォーカス状態であると判定される。すなわち、画像光の焦点の位置がスクリーンＳＣ上に合っている状態（以下、合焦状態という）のときには、スクリーンＳＣ上に投写されたフォーカス調整用パターンにおいて、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される。そのため、すべての白色領域および黒色領域の明度が一定となり、コントラストの値は最大となる。これに対して、画像光の焦点がスクリーンＳＣ上から離れるに従って、スクリーンＳＣ上に投写されたフォーカス調整用パターンでは、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色とが混合されたように表現される。そのため、当該境界近傍では、黒色領域の明度が大きくなる一方で白色領域の明度が小さくなることにより、コントラストの値が小さくなる。
【００５４】
したがって、制御部３０がタイマをスタートさせてからの時間経過（可動レンズ群３０５の位置）とコントラストとの間には、可動レンズ群３０５がフォーカス状態が合焦状態となる位置に近づいていく方向に移動すると、コントラストの値は可動レンズ群３０５の変位に伴なって増加し、可動レンズ群３０５がフォーカス状態が合焦状態となる位置のときにコントラストの値が最大となり、可動レンズ群３０５がフォーカス状態が合焦状態となる位置を通り過ぎるとコントラストの値が小さくなるという山なりの関係が得られる。なお、以下では、フォーカス状態が合焦状態となるときの可動レンズ群３０５の位置を、合焦位置とも称する。
【００５５】
制御部３０は、ステップＳ０９５により、可動レンズ群３０５の位置が所定の可動範囲の限界値に到達することにより、可動レンズ群３０５の移動が終了したか否かを判定する。可動レンズ群３０５の位置が可動範囲の限界値に到達していないとき（ステップＳ０９５のＮＯ判定時）には、制御部３０は、処理をステップＳ０９２に戻し、引き続き可動レンズ群３０５を移動させる。
【００５６】
一方、可動レンズ群３０５の位置が可動範囲の限界値に到達したとき（ステップＳ０９５のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ０９６により、記憶部３４に格納されているコントラストデータのうち、最も良好なコントラストデータ（コントラストが最大値となる）を判定し、このコントラストデータが得られたときの時間情報（可動レンズ群３０５の合焦位置情報）を取得する。
【００５７】
最後に、制御部３０は、ステップＳ０９７により、可動レンズ群３０５を合焦位置まで移動させる。このとき、制御部３０は、レンズ駆動部２２を指示して、アクチュエータに繰り出し方向駆動信号を与えた全時間から時間情報を減算した時間だけ、アクチュエータに引き込み駆動信号を与える。これにより、可動レンズ群３０５は、アクチュエータにより合焦位置まで移動する。
【００５８】
以上の処理を行なうことにより、本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、自動的にフォーカス調整を行なうことができる。なお、上述した自動フォーカス調整においては、可動レンズ群３０５を所定範囲で移動させたときに得られたコントラストデータおよび時間情報を全て記憶部３４に格納してから、最も良好なコントラストデータを判定する構成としているが、一定時間間隔でコントラストデータが得られるごとに以前のコントラストデータとの比較処理を行ない、コントラストの値が大きい方のコントラストデータおよび時間情報のみを更新記録していくようにしてもよい。
【００５９】
一方、上記の自動フォーカス調整は、スクリーンＳＣ上に投写されたフォーカス調整用パターンを撮像して撮像画像を生成し、撮像画像のフォーカスの合焦具合に関する評価値（コントラストデータ）を算出する構成を採用するところ、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係や撮像部６０の解像度に起因して、撮像画像内でコントラストや分解能に差が生じる虞がある。
【００６０】
たとえば、本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、投写距離を短くするために、反射ミラー４００（図１）によって、画像光を広角かつ斜め方向に投写させる構成を採用している。本構成において、撮像部６０は、画像光を透過する投写口５０２の近傍に配置されており、フォーカス調整用パターン（図４）を斜め方向に撮像する。そのため、撮像部６０により生成される撮像画像には、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係（撮像部６０およびスクリーンＳＣ間の距離やスクリーンＳＣに対する撮像部６０の傾斜角度）に起因して、撮像画像内でコントラストや分解能に差が発生する場合がある。このように撮像画像内でコントラストおよび分解能の差が発生すると、撮像画像からフォーカスの合焦具合を示す評価値としてのコントラストデータを精度良く生成することが困難となる。
【００６１】
図６は、図４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【００６２】
図６を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図４）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されているが、各色領域の幅は、縦方向に沿って上に行くに従って狭くなっている。これは、本実施の形態によるプロジェクタ１００では、撮像部６０が投写口５０２の近傍に配置されるため、斜め方向からスクリーンＳＣ上に投写された画像を撮像していることによる。
【００６３】
さらに、図６に示す撮像画像において、複数の白色領域の各々には、縦方向に沿って明度差が生じている。詳細には、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に小さくなっている。同様に、複数の黒色領域の各々においても、縦方向に沿って明度差が生じている。詳細には、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。各色領域における明度の変化はいずれも、縦方向に沿って上に行くに従い、撮像素子およびスクリーンＳＣ間の距離が長くなることによる。これにより、撮像画像内の下辺側の領域（図６の領域ＲＧＮ２）では、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される一方で、撮像画像内の上辺側の領域（図６の領域ＲＧＮ１）では、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色との混合が発生している。その結果、撮像画像内では、下辺側の領域ＲＧＮ２のコントラストの値が大きくなり、上辺側の領域ＲＧＮ１のコントラストの値が小さくなるというコントラスト差が生じている。
【００６４】
そして、このように撮像画像内にコントラスト差が生じると、画像光の焦点がスクリーンＳＣ上にほとんど合っているときであっても、撮像画像から得られるコントラストデータにおいてはコントラストの値が小さくなる。そのため、撮像画像内のコントラスト差が可動レンズ群３０５の合焦位置とコントラストデータとの相関に影響を及ぼすことにより、精度良くフォーカス調整を行なうことが困難となる。
【００６５】
また、図６の撮像画像では、下辺側の領域ＲＧＮ２と比べて上辺側の領域ＲＧＮ１の方が白色領域および黒色領域の幅が狭くなっている。そのため、撮像部６０の撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳなど）の持つ解像度によっては、下辺側の領域ＲＧＮ２と上辺側の領域ＲＧＮ１との間で輝度の分解能に差が発生する虞がある。図６の場合では、上辺側の領域ＲＧＮ１に含まれる全ての白色領域および黒色領域を解像することができない虞がある。このように撮像画像内において分解能の差が生じると、正確なコントラストデータを生成することができず、高精度のフォーカス調整を行なうことが困難となる。
【００６６】
本発明に係るプロジェクタは、このような撮像部とスクリーンとの位置関係や撮像部の解像度などに起因して生じる撮像画像内でのコントラストおよび分解能の差を補償するように、フォーカス調整用パターンを調整する。フォーカス調整用パターンの調整処理は、交互に配された白色領域および黒色領域の各々の形態（形状および明度）を調整することにより行なう。本発明の実施の形態１では、フォーカス調整用パターンの調整処理の一態様として、撮像画像内のコントラスト差を補償するようにフォーカス調整用パターンを調整する。以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態１に係るフォーカス調整用パターンの調整処理について説明する。
【００６７】
図７は、本発明の実施の形態１に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【００６８】
図７を参照して、調整後のフォーカス調整用パターンは、図４に示すフォーカス調整用パターンと同様に、黒色領域と白色領域とを横方向に交互に配列して構成される。一方、調整後のフォーカス調整用パターンでは、各色領域には、縦方向に沿って明度が連続的に変化するグラデーションが設けられている。具体的には、各白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。同様に、各黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。これにより、撮像画像内の下辺側の領域（図７の領域ＲＧＮ４）では、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色との混合が発生している一方で、撮像画像内の上辺側の領域（図７の領域ＲＧＮ３）では、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される。
【００６９】
ここで、各色領域のグラデーションは、図６に示した撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように設けられる。すなわち、図６の撮像画像は、縦方向に沿って上に行くに従いコントラストが低くなるという分布を有することから、図７のフォーカス調整用パターンには、縦方向に沿って下に行くに従いコントラストが低くなるという分布を形成する。なお、図７では、黒色領域および白色領域の各々にグラデーションを設ける構成としているが、いずれか一方の領域にグラデーションを設ける構成としてもよい。
【００７０】
図８は、図７に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【００７１】
図８を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図７）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されている。
【００７２】
この撮像画像において、各白色領域は一定の明度を示している。同様に、各黒色領域は一定の明度を示している。これにより、撮像画像内でコントラストが均一となっている。すなわち、上記のように、撮像画像内のコントラストの分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内のコントラスト差がフォーカス調整用パターンのコントラスト差によって相殺されている。この結果、撮像画像内のコントラストを均一化できる。これにより、撮像画像からは、可動レンズ群３０５の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができるため、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００７３】
以下、フォーカス調整用パターンの調整処理を、図９のフローチャートに従って説明する。なお、図９に示す各ステップの処理は、フォーカス調整指示に応答して制御部３０を構成するＣＰＵが予め格納されたパターン調整処理プログラムを実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００７４】
図９を参照して、ステップＳ０１により、フォーカス調整指示が入力されると、制御部３０は、記憶部３４が撮像画像内でのコントラスト差に関する情報（以下、コントラスト差情報という）を有しているか否かを判定する。コントラスト差情報とは、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係や撮像部６０の解像度などに起因して生じる撮像画像内でのコントラスト差を示す情報である。たとえば、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度と撮像画像内に生じるコントラスト差との対応関係を示すマップを予め取得しておき、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度が既知である場合には、上記マップを参照することにより、コントラスト差情報を取得することができる。あるいは、前回フォーカス調整パターンの補正処理を行なった時点以降にプロジェクタ本体を移動させていない場合には、前回の補正処理で取得したコントラスト差情報を利用することができる。
【００７５】
コントラスト差情報を有している場合（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ０８により、画像処理部１４を指示して、この既知のコントラスト差情報に応じたフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。なお、フォーカス調整用パターンには、既知のコントラスト差情報に基づいて、撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように、各色領域にグラデーションが設けられている。
【００７６】
一方、コントラスト差情報を有していない場合（ステップＳ０２のＮＯ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ０３〜Ｓ０５により、撮像画像内に生じるコントラスト差を検出するための処理を実行してコントラスト差情報を取得する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ０３により、画像処理部１４を指示して、コントラスト差比較用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。コントラスト差比較用パターンは、撮像画像内に生じるコントラスト差を検出するためのテスト用画像であり、たとえば図１０に示すように、フォーカス調整用パターンよりも幅広の白色領域および黒色領域を交互に配列して構成される。
【００７７】
制御部３０は、ステップＳ０４により、投写されているコントラスト差比較用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００７８】
次に、制御部３０は、ステップＳ０５により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、撮像画像内に生じているコントラスト差を検出する。撮像画像解析部２８は、撮像画像を複数の領域に分割し、該領域ごとにコントラストを算出する。そして、撮像画像解析部２８は、算出された領域ごとのコントラストを、複数の領域間で比較することにより、撮像画像内のコントラスト差を検出する。検出された撮像画像内のコントラスト差は、コントラスト差情報として記憶部３４に格納される。
【００７９】
コントラスト差情報を取得すると、制御部３０は、ステップＳ０６により、コントラスト差情報に応じて図４のフォーカス調整用パターンを補正する。具体的には、制御部３０は、画像処理部１４を指示して、撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布が形成されるように、図４のフォーカス調整用パターンの各色領域にグラデーションを設ける。
【００８０】
そして、制御部３０は、ステップＳ０７により、画像処理部１４を指示して、補正後のフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。これにより、ステップＳ０９では、撮像画像内でのコントラスト差が補償されたフォーカス調整用パターンを用いて、自動フォーカス調整処理（図５）が実行される。
【００８１】
以上のように、この発明の実施の形態１に係るプロジェクタによれば、自動フォーカス調整処理の実行時には、撮像画像内でのコントラストが均一となるように白色領域および黒色領域の明度が調整されたフォーカス調整用パターンがスクリーン上に投写される。したがって、フォーカス調整用パターンの撮像画像に基づいて、可動レンズ群の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができる。この結果、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００８２】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２では、本発明に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の他の態様として、撮像画像内の分解能差を補償するようにフォーカス調整用パターンを調整する。以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態２に係るフォーカス調整用パターンの調整処理について説明する。
【００８３】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【００８４】
図１１を参照して、調整後のフォーカス調整用パターンは、図４に示すフォーカス調整用パターンと同様に、黒色領域と白色領域とを横方向に交互に配列して構成される。一方、調整後のフォーカス調整用パターンでは、各色領域の横方向の幅が縦方向に沿って連続的に変化している。具体的には、各白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。同様に、各黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。これにより、撮像画像内の上辺側の領域（図１１の領域ＲＧＮ５）は、下辺側の領域（図１１の領域ＲＧＮ６）と比較して、白色領域および黒色領域の本数が少なくなっている。
【００８５】
ここで、各色領域の幅は、撮像画像内での分解能が均一となるように、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係および撮像部６０の解像度に応じて設定される。たとえば、図６の撮像画像では、縦方向に沿って上に行くに従い分解能が低くなることから、図１１のフォーカス調整用パターンでは、縦方向に沿って上に行くに従い白色領域および黒色領域の幅を広くするように形成する。すなわち、図６の撮像画像は、縦方向に沿って上に行くに従い分解能が低くなるという分布を有することから、図１１のフォーカス調整用パターンには、縦方向に沿って下に行くに従い分解能が低くなるという分布を形成する。
【００８６】
図１２は、図１１に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【００８７】
図１２を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図１１）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されている。
【００８８】
この撮像画像において、白色領域および黒色領域はそれぞれ一定の幅を示している。上記のように、撮像画像内の分解能の分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内の分解能の差がフォーカス調整用パターンの分解能の差によって相殺されている。この結果、撮像画像内の分解能を均一化できる。これにより、撮像画像からは、可動レンズ群３０５の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができるため、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００８９】
以下、フォーカス調整用パターンの調整処理を、図１３のフローチャートに従って説明する。
【００９０】
図１３を参照して、ステップＳ１１により、フォーカス調整指示が入力されると、制御部３０は、記憶部３４が撮像画像内での分解能の差に関する情報（以下、分解能差情報という）を有しているか否かを判定する。分解能差情報とは、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係や撮像部６０の解像度などに起因して生じる撮像画像内での分解能の差を示す情報である。たとえば、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度と撮像画像内に生じる分解能の差との対応関係を示すマップを予め取得しておき、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度が既知である場合には、上記マップを参照することにより、分解能差情報を取得することができる。また、前回フォーカス調整パターンの補正処理を行なった時点以降にプロジェクタ本体を移動させていない場合には、前回の補正処理で取得した分解能差情報を利用することができる。
【００９１】
分解能差情報を有している場合（ステップＳ１２のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ１８により、画像処理部１４を指示して、この既知の分解能差情報に応じたフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。なお、フォーカス調整用パターンには、既知の分解能差情報に基づいて、撮像画像内での分解能の分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように、各色領域の幅が調整されている。
【００９２】
一方、分解能差情報を有していない場合（ステップＳ１２のＮＯ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ１３〜Ｓ１５により、撮像画像内に生じる分解能差を検出するための処理を実行して分解能差情報を取得する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ１３により、画像処理部１４を指示して、コントラスト差比較用パターン（図１０）をスクリーンＳＣ上に投写させる。
【００９３】
制御部３０は、ステップＳ１４により、投写されているコントラスト差比較用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００９４】
次に、制御部３０は、ステップＳ１５により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、撮像画像内に生じている分解能の差を検出する。撮像画像解析部２８は、撮像画像を複数の領域に分割し、該領域ごとに分解能を算出する。そして、撮像画像解析部２８は、算出された領域ごとの分解能を、複数の領域間で比較することにより、撮像画像内の分解能の差を検出する。検出された撮像画像内の分解能の差は、分解能差情報として記憶部３４に格納される。
【００９５】
分解能差情報を取得すると、制御部３０は、ステップＳ１６により、分解能差情報に応じて図４のフォーカス調整用パターンを補正する。具体的には、制御部３０は、画像処理部１４を指示して、撮像画像内での分解能の分布とは逆の分布が形成されるように、図４のフォーカス調整用パターンの各色領域の幅を調整する。
【００９６】
そして、制御部３０は、ステップＳ１７により、画像処理部１４を指示して、補正後のフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。これにより、ステップＳ０９では、撮像画像内でのコントラスト差が補償されたフォーカス調整用パターンを用いて、自動フォーカス調整処理（図５）が実行される。
【００９７】
以上のように、この発明の実施の形態２に係るプロジェクタによれば、自動フォーカス調整処理の実行時には、撮像画像内での分解能が均一となるように白色領域および黒色領域の形状が調整されたフォーカス調整用パターンがスクリーン上に投写される。したがって、撮像部により生成されるフォーカス調整用パターンの撮像画像から、可動レンズ群の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができる。この結果、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００９８】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３では、本発明に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の他の態様として、撮像画像内のコントラスト差および分解能差を補償するようにフォーカス調整用パターンを調整する。以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態３に係るフォーカス調整用パターンの調整処理について説明する。
【００９９】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【０１００】
図１４を参照して、調整後のフォーカス調整用パターンは、図４に示すフォーカス調整用パターンと同様に、黒色領域と白色領域とを横方向に交互に配列して構成される。一方、調整後のフォーカス調整用パターンでは、各色領域には、縦方向に沿って明度が連続的に変化するグラデーションが設けられている。具体的には、白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。同様に、黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。なお、図１４では黒色領域および白色領域の各々にグラデーションを設けているが、黒色領域および白色領域のいずれか一方にのみグラデーションを設ける構成としてもよい。
【０１０１】
さらに、調整後のフォーカス調整用パターンにおいて、色領域の横方向の幅は縦方向に沿って連続的に変化する。具体的には、各白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。同様に、各黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。
【０１０２】
これにより、撮像画像内の下辺側の領域（図１４の領域ＲＧＮ８）では、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色との混合が発生している一方で、撮像画像内の上辺側の領域（図１４の領域ＲＧＮ７）では、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される。また、撮像画像内の上辺側の領域ＲＧＮ７は、下辺側の領域ＲＧＮ８と比較して、白色領域および黒色領域の本数が少なくなっている。
【０１０３】
ここで、各色領域のグラデーションは、図６に示した撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように設けられる。すなわち、図６の撮像画像は、縦方向に沿って上に行くに従いコントラストが低くなるという分布を有することから、図１４のフォーカス調整用パターンには、縦方向に沿って下に行くに従いコントラストが低くなるという分布を形成する。
【０１０４】
また、各色領域の幅は、撮像画像内での分解能が均一となるように、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係および撮像部６０の解像度に応じて設定される。すなわち、図６の撮像画像では、縦方向に沿って上に行くに従い分解能が低くなることから、図１４のフォーカス調整用パターンでは、縦方向に沿って上に行くに従い白色領域および黒色領域の幅が広くなるように形成される。
【０１０５】
図１５は、図１４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【０１０６】
図１５を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図１４）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されている。
【０１０７】
この撮像画像において、各白色領域は一定の明度を示している。同様に、各黒色領域は一定の明度を示している。撮像画像内のコントラストの分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内のコントラスト差がフォーカス調整用パターンのコントラスト差によって相殺されていることによる。この結果、撮像画像内のコントラストを均一化できる。また、撮像画像において、白色領域および黒色領域はそれぞれ一定の幅を示している。上記のように、撮像画像内の分解能の分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内の分解能の差がフォーカス調整用パターンの分解能の差によって相殺されていることによる。この結果、撮像画像内の分解能を均一化できる。この結果、撮像画像からは、可動レンズ群３０５の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができるため、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【０１０８】
以下、フォーカス調整用パターンの調整処理を、図１６のフローチャートに従って説明する。
【０１０９】
図１６を参照して、ステップＳ２１によりフォーカス調整指示が入力されると、制御部３０は、ステップＳ２２により、記憶部３４がコントラスト差情報および分解能差情報を有しているか否かを判定する。
【０１１０】
コントラスト差情報および分解能差情報を有している場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ２８により、画像処理部１４を指示して、この既知のコントラスト差情報および分解能差情報に応じたフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。なお、フォーカス調整用パターンには、既知のコントラスト差情報および分解能差情報に基づいて、撮像画像内でのコントラストおよび分解能の分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように、各色領域の明度および幅が調整されている。
【０１１１】
一方、コントラスト差情報および分解能差情報を有していない場合（ステップＳ２２のＮＯ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ２３〜Ｓ２５により、撮像画像内に生じるコントラスト差および分解能差を検出するための処理を実行してコントラスト差情報および分解能差情報を取得する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ２３により、画像処理部１４を指示して、コントラスト差比較用パターン（図１０）をスクリーンＳＣ上に投写させる。
【０１１２】
制御部３０は、ステップＳ２４により、投写されているコントラスト差比較用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【０１１３】
次に、制御部３０は、ステップＳ２５により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、撮像画像内に生じているコントラスト差および分解能差を検出する。撮像画像解析部２８は、撮像画像を複数の領域に分割し、該領域ごとにコントラストおよび分解能を算出する。そして、撮像画像解析部２８は、算出された領域ごとのコントラストおよび分解能を、複数の領域間で比較することにより、撮像画像内のコントラスト差および分解能差を検出する。検出された撮像画像内のコントラスト差は、コントラスト差情報として記憶部３４に格納される。また、検出された撮像画像内の分解能差は、分解能差情報として記憶部３４に格納される。
【０１１４】
コントラスト差情報および分解能差情報を取得すると、制御部３０は、ステップＳ２６により、コントラスト差情報および分解能差情報に応じて図４のフォーカス調整用パターンを補正する。具体的には、制御部３０は、画像処理部１４を指示して、撮像画像内でのコントラストおよび分解能の分布とは逆の分布が形成されるように、図４のフォーカス調整用パターンの各色領域の明度および幅を調整する。
【０１１５】
そして、制御部３０は、ステップＳ２７により、画像処理部１４を指示して、調整後のフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。これにより、ステップＳ０９では、撮像画像内でのコントラスト差および分解能差が補償されたフォーカス調整用パターンを用いて、自動フォーカス調整処理（図５）が実行される。
【０１１６】
以上のように、この発明の実施の形態３に係るプロジェクタによれば、自動フォーカス調整処理の実行時には、撮像画像内でのコントラストおよび分解能が均一となるように白色領域および黒色領域の形状が調整されたフォーカス調整用パターンがスクリーン上に投写される。したがって、撮像部により生成されるフォーカス調整用パターンの撮像画像から、可動レンズ群の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができる。この結果、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【０１１７】
なお、上述した実施の形態１〜３では、プロジェクタの構成例として、投写距離を短くするために、反射ミラー４００（図１）によって、画像光を広角かつ斜め方向に投写させる構成を示したが、本発明の適用はこのようなプロジェクタに限定されるものではない。具体的には、スクリーン上に投写されたフォーカス調整用パターンを撮像して撮像画像を生成し、撮像画像のフォーカスの合焦具合に関する評価値に基づいてフォーカス調整を行なう機能を備えていれば、本発明を適用することが可能である。
【０１１８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１９】
１０ 入力部、１２ 画像供給部、１４ 画像処理部、１６ 液晶表示駆動部、１８ 画像投写部、２２ レンズ駆動部、２６ 撮像画像記憶部、２８ 撮像画像解析部、３０ 制御部、３２ 操作受付部、３４ 記憶部、６０ 撮像部、１００ プロジェクタ、２００ 光学エンジン、２０１ 光源、２０２ 導光光学系、２０３，２０４，２０５ 液晶パネル、２０６ ダイクロイックプリズム、３００ 投写レンズユニット、３０１ 外筒、３０２ 内筒、３０５ 可動レンズ群、４００ 反射ミラー、５００ カバー、５０２ 投写口。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投写型映像表示装置に関し、より特定的には、投写画像のフォーカス状態を自動的に調整する自動フォーカス調整機能を備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動フォーカス調整機能を備えた投写型映像表示装置（以下、プロジェクタという）として、特開２００６−１０７９１号公報（特許文献１）には、投写面上に投写されたテストパターンを撮像して撮像画像を生成し、画像光の焦点の移動に伴ない変動する撮像画像のフォーカス状態を示す指標値を用いてフォーカス調整を行なう技術が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載のプロジェクタでは、テストパターンは、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配置された構成されている。そして、撮像部がスクリーンに投写されたテストパターンを撮像して撮像画像を生成すると、撮像画像のフォーカス状態を示す指標値として、撮像画像のテストパターンの幅方向に沿った明度の変化の程度を表わす値を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０７９１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、上記の従来技術では、撮像部とスクリーンとの位置関係（たとえば、撮像部およびスクリーン間の距離やスクリーンに対する撮像部の傾斜角度など）や撮像部の解像度に起因して撮像画像内でコントラストや分解能に差が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
このように撮像画像内でコントラストおよび分解能の差が発生すると、撮像画像からフォーカス状態を示す指標値を正確に算出することが困難となるため、高精度にフォーカス調整を行なうことができないという問題が生じる。
【０００７】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高精度にフォーカス調整を行なうことが可能な投写型映像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従えば、画像を投写して表示する投写型映像表示装置は、キャリブレーション用画像を投写面に投写するための投写部と、キャリブレーション用画像を撮像して撮像画像として取得する撮像部と、撮像画像のフォーカスの合焦具合を算出するための合焦算出手段と、算出された合焦具合に基づき、投写画像光の焦点が投写面に合うように投写部のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整手段とを備える。キャリブレーション用画像は、互いに明度が異なる第１の領域および第２の領域を有する。投写型映像表示装置は、撮像画像内で明度の分解能およびコントラストの少なくとも一方が均一となるように、第１の領域および第２の領域の形態を調整するためのキャリブレーション用画像調整手段をさらに備える。
【０００９】
好ましくは、キャリブレーション用画像は、第１の領域および第２の領域を交互に配列して構成される。キャリブレーション用画像調整手段は、第１の領域および第２の領域の各々の配列方向の幅を、撮像画像内での明度の分解能が均一となるように、撮像部と投写面との位置関係および撮像部の解像度に応じて調整する。
【００１０】
好ましくは、キャリブレーション用画像調整手段は、第１の領域および第２の領域の各々の配列方向の幅を、撮像画像内で各領域が一定幅となるように調整する。
【００１１】
好ましくは、キャリブレーション用画像調整手段は、第１の領域および第２の領域の少なくとも一方の明度を、撮像画像内でコントラストが均一となるように、撮像部と投写面との位置関係および撮像部の解像度に応じて調整する。
【００１２】
好ましくは、キャリブレーション用画像調整手段は、撮像画像内で各領域が一定の明度を示すように、第１および第２の領域の少なくとも一方に、明度が連続して変化するグラデーションを設ける。
【００１３】
好ましくは、投写部は、各々が所定幅を有する第１および第２の領域を交互に配して構成されたテスト用画像を投写面に投写する。撮像部は、投写部によって投写されたテスト用画像を撮像して撮像画像を生成する。投写型映像表示装置は、撮像画像に基づき、撮像画像内でのコントラストおよび分解能の差を検出するための検出手段とをさらに備える。キャリブレーション用画像調整手段は、検出手段の検出結果に基づいて第１の領域および第２の領域の形態を調整する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、投写画像のフォーカスの合焦具合を精度よく算出することができるため、高精度にフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の概略構成図である。
【図２】図１における光学エンジンの概略構成図である。
【図３】図１におけるプロジェクタの主要部の制御ブロック図である。
【図４】本実施の形態においてキャリブレーション用画像として用いられるフォーカス調整用パターンを示す図である。
【図５】自動フォーカス調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図６】図４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【図８】図７に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１０】本実施の形態においてテスト用画像として用いられるコントラスト差比較用パターンを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【図１２】図１１に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【図１５】図１４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態に係る投写型映像表示装置の概略構成図である。
【００１８】
図１を参照して、投写型映像表示装置（以下、プロジェクタという）１００は、光学エンジン２００と、投写レンズユニット３００と、反射ミラー４００と、カバー５００と、撮像部６０とを備える。なお、プロジェクタ１００は、スピーカ等の音声を出力するための構成要素や、光学エンジン２００の構成要素および音声出力部を電気的に制御するための回路基板なども搭載するが、図１では、これらを含む一部の構成要素の図示は省略されている。
【００１９】
光学エンジン２００は、光源（図示せず）を含む。光学エンジン２００は、入力される映像信号に応じて光源から出射された光を変調することにより、画像光を生成する。光学エンジン２００には、投写レンズユニット３００が装着されている。光学エンジン２００から出射された画像光は、投写レンズユニット３００に入射される。
【００２０】
投写レンズユニット３００は、外筒３０１と、外筒３０１内に配された内筒３０２とを含む。内筒３０２内には、可動レンズ群３０５が配されている。内筒３０２は、図のＹ−Ｚ平面の面内方向に回動可能に構成されている。内筒３０２が回動すると、カム機構などの連動機構によって可動レンズ群３０５の位置が光軸Ｌ１の方向に変位される。これによって、投写画像のフォーカス状態が調整される。ここで、フォーカス状態とは、どこに画像光の焦点の位置が合っているかの状態を意味している。フォーカス状態の変化は、内筒３０２を回動することにより可動レンズ群３０５を光軸Ｌ１に沿って前後に変位させることにより、焦点の位置を変化させることにより行なう。
【００２１】
投写レンズユニット３００の後方には、反射ミラー４００が配されている。反射ミラー４００は、非球面形状または自由曲面形状の凹面状反射面を有し、投写レンズユニット３００の光軸Ｌ１に対して下方（投写口５０２と反対側）に有効反射領域を有している。投写レンズユニット３００から出射された画像光は、反射ミラー４００によって反射される。
【００２２】
投写レンズユニット３００および反射ミラー４００は、カバー５００によって覆われている。カバー５００には、反射ミラー４００にて反射された画像光が通過する投写口５０２が形成されている。
【００２３】
このプロジェクタ１００では、スクリーンＳＣとプロジェクタ本体との距離が変更されることにより、スクリーンＳＣとの間の画像光の投写距離が変更されると、投写サイズが拡大あるいは縮小される。具体的には、投写サイズを小さくするときにはプロジェクタ本体をスクリーンＳＣに近づければよく、投写サイズを大きくするときにはプロジェクタ本体をスクリーンＳＣから遠ざければよい。
【００２４】
撮像部６０は、カバー５００上の投写口５０２近傍に設置されている。画像光が通過する投写口５０２に可能な限り近づけて撮像部６０を配置することで、撮像部６０により生成された撮像画像に基づき、投写口５０２からスクリーンＳＣまでの距離（投写距離に相当）を正確に検出することを可能としている。
【００２５】
撮像部６０は、投写画像を含む領域を、撮像面を介して撮像して撮像画像を生成する。撮像部６０は、撮像素子と、当該撮像素子の各画素からの出力信号の取得など撮像素子を制御する撮像素子制御部と、撮像光学系とを含む。撮像素子としては、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などを用いることができる。なお、撮像部６０の撮像範囲は、投写画像が十分収まる範囲とする。
【００２６】
図２は、図１における光学エンジン２００の概略構成図である。
図２を参照して、光学エンジン２００は、光源２０１と、導光光学系２０２と、３つの透過型の液晶パネル２０３，２０４，２０５と、ダイクロイックプリズム２０６とを含む。なお、液晶パネル２０３，２０４，２０５の各々の入射側および反射側には、図示しない偏光板が配されている。
【００２７】
光源２０１から出射された白色光は、導光光学系２０２によって、赤色波長域の光（以下、「Ｒ光」という）と、緑色波長域の光（以下、「Ｇ光」という）と、青色波長域の光（以下、「Ｂ光」という）とに分離され、液晶パネル２０３，２０４，２０５にそれぞれ照射される。これらの液晶パネル２０３，２０４，２０５によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、ダイクロイックプリズム２０６によって色合成され、画像光として出射される。
【００２８】
なお、光学エンジン２００内に配される光変調素子としては、上記の透過型の液晶パネル２０３，２０４，２０５の他、反射型の液晶パネルや、ＭＥＭＳデバイスを用いることもできる。また、液晶パネルを用いた場合、上記のように３板式ではなく、たとえばカラーホイールを用いた単板式の光学系とすることもできる。
【００２９】
図３は、図１におけるプロジェクタ１００の主要部の制御ブロック図である。
図３を参照して、プロジェクタ１００は、入力部１０と、画像供給部１２と、画像処理部１４と、液晶表示駆動部１６と、画像投写部１８と、レンズ駆動部２２と、制御部３０と、操作受付部３２と、記憶部３４とを備える。
【００３０】
入力部１０は、外部の信号供給装置（図示せず）から供給される画像信号を受け付けるための入力ポートを含む。信号供給装置には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）再生装置、Ｂｌｕ−Ｒａｙディスク再生装置などのデジタル信号を出力するデジタル信号供給装置および、コンピュータなどのアナログ信号を出力するアナログ信号供給装置などが含まれる。
【００３１】
画像供給部１２は、画像データを画像処理部１４に供給する。具体的には、画像供給部１２は、入力部１０に接続されており、入力部１０から入力された画像信号を、画像処理部１４で処理可能な形式の画像データに変換し、画像処理部１４に出力する。
【００３２】
画像処理部１４は、制御部３０からの指示に基づいて、画像供給部１２から供給された画像データに対し、解像度を液晶パネル２０３，２０４，２０５（図２）の解像度（画素数）に合わせる解像度変換や、輝度調整、コントラスト調整、シャープネス調整などの各種画質調整を施し、画像信号を液晶表示駆動部１６に出力する。なお、画像処理部１４から出力される画像信号は、液晶パネル２０３，２０４，２０５のすべての画素に対応する複数の画素値によって構成されている。画素値とは、対応する画素の光透過率を定めるものである。
【００３３】
液晶表示駆動部１６は、画像処理部１４から出力された画像信号に従い、画像投写部１８による画像の表示動作を制御するための駆動信号を生成して画像投写部１８に出力する。具体的には、液晶表示駆動部１６は、画像処理部１４から出力される画像信号に応じた駆動電圧を液晶パネル２０３，２０４，２０５の各画素に印加することにより、各画素を画像信号に応じた光透過率に設定する。これにより、光源２０１（図２）から出射された光は、液晶パネル２０３，２０４，２０５を通過することによって変調され、画像信号に応じた画像光が色光ごとに形成される。形成された各色の画像光は、色合成光学系によって画素ごとに合成されてカラー画像を示す画像光となった後、投写レンズユニット３００によってスクリーンＳＣに投写される。
【００３４】
画像投写部１８は、図２に示した光学エンジン２００と、投写レンズユニット３００とを含んで構成される。なお、投写レンズユニット３００は、上記のように、プロジェクタ１００の光軸Ｌ１に沿って変位可能に構成された可動レンズ群３０５（図１）を含んでいる。
【００３５】
レンズ駆動部２２は、制御部３０の指示に基づいて、投写レンズユニット３００に設けられる可動レンズ群３０５を光軸Ｌ１の方向に変位させるためのアクチュエータ（カム機構などの連動機構を含む）を駆動する。
【００３６】
なお、可動レンズ群３０５は、光軸Ｌ１の方向に沿って一定範囲、変位可能に構成されるとともに、光軸Ｌ１を中心として一定範囲、光軸Ｌ１に垂直な方向にも変位可能に構成されている。これにより、スクリーンＳＣなどの投写面への投写画像の投写位置を画面の垂直方向および水平方向に調整することができる。このような可動レンズ群３０５の変位動作は、上記のレンズ駆動部２２がアクチュエータを駆動することにより行なうことができる。
【００３７】
制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、フラッシュメモリ等からなるＲＯＭ（Read Only Memory）、各種データ等の一時記憶に用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）等（いずれも図示せず）を備え、コンピュータとして機能するものである。制御部３０は、ＣＰＵが記憶部３４に記憶されている制御プログラムに従って動作することにより、プロジェクタ１００の動作を統括制御する。なお、この制御プログラムには、後述する、投写画像のフォーカス状態を自動的に調整するプログラムとしての「自動フォーカス調整プログラム」が含まれている。
【００３８】
操作受付部３２は、ユーザが操作するリモコン（リモートコントローラの略）から送信される赤外線変調されるリモコン信号を受信する。リモコン信号には、プロジェクタ１００を遠隔制御するためのコマンド信号が含まれる。
【００３９】
なお、操作受付部３２は、リモコン信号を受信するだけでなく、プロジェクタ１００の本体に設けられ、プロジェクタ１００を操作するための複数の操作用ボタンを有する操作部（図示せず）からの信号を受付けることができる。操作受付部３２は、リモコンあるいは操作部への操作がなされると、当該操作を受付け、制御部３０への各種動作のトリガとなるコマンド信号を送る。
【００４０】
図３に示す構成において、プロジェクタ１００は、撮像部６０と、撮像画像記憶部２６と、撮像画像解析部２８とをさらに備える。
【００４１】
撮像部６０は、制御部３０からの指示に基づいて、投写画像を撮像し、撮像画像データを生成する。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００４２】
撮像画像解析部２８は、撮像画像記憶部２６に記憶される撮像画像データに基づいて、投写画像の状態を検出する。本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、撮像画像解析部２８による解析結果に基づいて投写画像を自動調整する自動調整機能を有している。なお、投写画像の状態には、以下に述べるフォーカス状態の他、画像の歪み状態、表示サイズおよび表示位置などが含まれる。これらの投写画像の状態は、スクリーンＳＣに投写された所定のキャリブレーション用画像に基づく投写画像に基づいて検出することができる。
【００４３】
（自動フォーカス調整）
次に、本発明の実施の形態によるプロジェクタ１００が実行するスクリーンＳＣなどの投写面上に画像光の焦点を合わせるためのフォーカス調整を自動的に行なう処理（以下、自動フォーカス調整処理という）について、図面を参照して説明する。
【００４４】
自動フォーカス調整処理は、キャリブレーション用画像をスクリーンＳＣ上に投写することにより行なわれる。図４は、本発明の実施の形態においてキャリブレーション用画像として用いられるフォーカス調整用パターンを示す図である。
【００４５】
図４を参照して、フォーカス調整用パターンは、互いに明度が異なる２つの領域を横方向に交互に配列して構成される。図４では、フォーカス調整用パターンは、所定幅の複数の黒色領域と所定幅の複数の白色領域とを含んでいる。なお、同図では、複数の黒色領域および白色領域の各々を一定幅としているが、各色領域の幅を異ならせてもよい。
【００４６】
図４に示すフォーカス調整用パターンは、予め記憶部３４に格納されている。制御部３０は、フォーカス自動調整が指示されると、記憶部３４からフォーカス調整用パターンを読み出して画像処理部１４に送出する。画像処理部１４は、フォーカス調整用パターンを表示のための信号（表示画像信号）に変換して出力する。液晶表示駆動部１６は、表示画像信号に応じて、画像投写部１８内部の液晶パネル２０３，２０４，２０５を駆動制御する。これにより、フォーカス調整用パターンが投写レンズユニット３００から投写される。
【００４７】
図５は、自動フォーカス調整処理の処理手順を説明するフローチャートである。図５に示す各ステップの処理は、フォーカス調整指示に応答して制御部３０を構成するＣＰＵが予め格納された自動フォーカス調整プログラムを実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００４８】
なお、フォーカス調整指示は、ユーザがリモコンまたは操作部に対して自動フォーカス調整を指示するための操作を行なった場合に、操作受付部３２（図３）により発行されるコマンド信号である。あるいは、プロジェクタ１００の電源投入時や映像信号の入力時において、フォーカス調整指示を発行する構成としてもよい。
【００４９】
図５を参照して、制御部３０は、ステップＳ０９１により、画像処理部１４を指示して、図４に示すフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。
【００５０】
次に、制御部３０は、ステップＳ０９２により、レンズ駆動部２２を制御して、投写レンズユニット３００内部の可動レンズ群３０５の移動を開始させる。具体的には、レンズ駆動部２２は、投写レンズユニット３００内部のアクチュエータに駆動信号を供給する。アクチュエータは、レンズ駆動部２２からの駆動信号に従って可動レンズ群３０５を光軸Ｌ１の方向にその可動範囲で移動させる。なお、レンズ駆動部２２から繰り出し方向駆動信号がアクチュエータに与えられると、可動レンズ群３０５が繰り出し方向（前方向）に移動し、引き込み方向駆動信号がアクチュエータに与えられると、可動レンズ群３０５が引き込み方向（後ろ方向）に移動する。たとえば、レンズ駆動部２２は、アクチュエータに対して繰り出し方向駆動信号を与えるものとする。
【００５１】
制御部３０は、ステップＳ０９３により、投写されているフォーカス調整用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００５２】
そして、制御部３０は、ステップＳ０９４により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、フォーカスの合焦具合を示す評価値としてのコントラストデータを算出する。制御部３０は、上記可動レンズ群３０５の移動を開始するときに、タイマをスタートさせるとともに、一定時間間隔でコントラストデータを生成して、記憶部３４に格納する。
【００５３】
ここで、コントラストデータは、撮像部６０内部の撮像素子が出力する信号上の高周波成分の程度を示す信号であり、出力信号上で高周波成分が得られているほど、画像光の焦点の位置がスクリーンＳＣ上により近いようなフォーカス状態であると判定される。すなわち、画像光の焦点の位置がスクリーンＳＣ上に合っている状態（以下、合焦状態という）のときには、スクリーンＳＣ上に投写されたフォーカス調整用パターンにおいて、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される。そのため、すべての白色領域および黒色領域の明度が一定となり、コントラストの値は最大となる。これに対して、画像光の焦点がスクリーンＳＣ上から離れるに従って、スクリーンＳＣ上に投写されたフォーカス調整用パターンでは、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色とが混合されたように表現される。そのため、当該境界近傍では、黒色領域の明度が大きくなる一方で白色領域の明度が小さくなることにより、コントラストの値が小さくなる。
【００５４】
したがって、制御部３０がタイマをスタートさせてからの時間経過（可動レンズ群３０５の位置）とコントラストとの間には、可動レンズ群３０５がフォーカス状態が合焦状態となる位置に近づいていく方向に移動すると、コントラストの値は可動レンズ群３０５の変位に伴なって増加し、可動レンズ群３０５がフォーカス状態が合焦状態となる位置のときにコントラストの値が最大となり、可動レンズ群３０５がフォーカス状態が合焦状態となる位置を通り過ぎるとコントラストの値が小さくなるという山なりの関係が得られる。なお、以下では、フォーカス状態が合焦状態となるときの可動レンズ群３０５の位置を、合焦位置とも称する。
【００５５】
制御部３０は、ステップＳ０９５により、可動レンズ群３０５の位置が所定の可動範囲の限界値に到達することにより、可動レンズ群３０５の移動が終了したか否かを判定する。可動レンズ群３０５の位置が可動範囲の限界値に到達していないとき（ステップＳ０９５のＮＯ判定時）には、制御部３０は、処理をステップＳ０９２に戻し、引き続き可動レンズ群３０５を移動させる。
【００５６】
一方、可動レンズ群３０５の位置が可動範囲の限界値に到達したとき（ステップＳ０９５のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ０９６により、記憶部３４に格納されているコントラストデータのうち、最も良好なコントラストデータ（コントラストが最大値となる）を判定し、このコントラストデータが得られたときの時間情報（可動レンズ群３０５の合焦位置情報）を取得する。
【００５７】
最後に、制御部３０は、ステップＳ０９７により、可動レンズ群３０５を合焦位置まで移動させる。このとき、制御部３０は、レンズ駆動部２２を指示して、アクチュエータに繰り出し方向駆動信号を与えた全時間から時間情報を減算した時間だけ、アクチュエータに引き込み駆動信号を与える。これにより、可動レンズ群３０５は、アクチュエータにより合焦位置まで移動する。
【００５８】
以上の処理を行なうことにより、本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、自動的にフォーカス調整を行なうことができる。なお、上述した自動フォーカス調整においては、可動レンズ群３０５を所定範囲で移動させたときに得られたコントラストデータおよび時間情報を全て記憶部３４に格納してから、最も良好なコントラストデータを判定する構成としているが、一定時間間隔でコントラストデータが得られるごとに以前のコントラストデータとの比較処理を行ない、コントラストの値が大きい方のコントラストデータおよび時間情報のみを更新記録していくようにしてもよい。
【００５９】
一方、上記の自動フォーカス調整は、スクリーンＳＣ上に投写されたフォーカス調整用パターンを撮像して撮像画像を生成し、撮像画像のフォーカスの合焦具合に関する評価値（コントラストデータ）を算出する構成を採用するところ、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係や撮像部６０の解像度に起因して、撮像画像内でコントラストや分解能に差が生じる虞がある。
【００６０】
たとえば、本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、投写距離を短くするために、反射ミラー４００（図１）によって、画像光を広角かつ斜め方向に投写させる構成を採用している。本構成において、撮像部６０は、画像光を透過する投写口５０２の近傍に配置されており、フォーカス調整用パターン（図４）を斜め方向に撮像する。そのため、撮像部６０により生成される撮像画像には、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係（撮像部６０およびスクリーンＳＣ間の距離やスクリーンＳＣに対する撮像部６０の傾斜角度）に起因して、撮像画像内でコントラストや分解能に差が発生する場合がある。このように撮像画像内でコントラストおよび分解能の差が発生すると、撮像画像からフォーカスの合焦具合を示す評価値としてのコントラストデータを精度良く生成することが困難となる。
【００６１】
図６は、図４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【００６２】
図６を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図４）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されているが、各色領域の幅は、縦方向に沿って上に行くに従って狭くなっている。これは、本実施の形態によるプロジェクタ１００では、撮像部６０が投写口５０２の近傍に配置されるため、斜め方向からスクリーンＳＣ上に投写された画像を撮像していることによる。
【００６３】
さらに、図６に示す撮像画像において、複数の白色領域の各々には、縦方向に沿って明度差が生じている。詳細には、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に小さくなっている。同様に、複数の黒色領域の各々においても、縦方向に沿って明度差が生じている。詳細には、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。各色領域における明度の変化はいずれも、縦方向に沿って上に行くに従い、撮像素子およびスクリーンＳＣ間の距離が長くなることによる。これにより、撮像画像内の下辺側の領域（図６の領域ＲＧＮ２）では、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される一方で、撮像画像内の上辺側の領域（図６の領域ＲＧＮ１）では、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色との混合が発生している。その結果、撮像画像内では、下辺側の領域ＲＧＮ２のコントラストの値が大きくなり、上辺側の領域ＲＧＮ１のコントラストの値が小さくなるというコントラスト差が生じている。
【００６４】
そして、このように撮像画像内にコントラスト差が生じると、画像光の焦点がスクリーンＳＣ上にほとんど合っているときであっても、撮像画像から得られるコントラストデータにおいてはコントラストの値が小さくなる。そのため、撮像画像内のコントラスト差が可動レンズ群３０５の合焦位置とコントラストデータとの相関に影響を及ぼすことにより、精度良くフォーカス調整を行なうことが困難となる。
【００６５】
また、図６の撮像画像では、下辺側の領域ＲＧＮ２と比べて上辺側の領域ＲＧＮ１の方が白色領域および黒色領域の幅が狭くなっている。そのため、撮像部６０の撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳなど）の持つ解像度によっては、下辺側の領域ＲＧＮ２と上辺側の領域ＲＧＮ１との間で輝度の分解能に差が発生する虞がある。図６の場合では、上辺側の領域ＲＧＮ１に含まれる全ての白色領域および黒色領域を解像することができない虞がある。このように撮像画像内において分解能の差が生じると、正確なコントラストデータを生成することができず、高精度のフォーカス調整を行なうことが困難となる。
【００６６】
本発明に係るプロジェクタは、このような撮像部とスクリーンとの位置関係や撮像部の解像度などに起因して生じる撮像画像内でのコントラストおよび分解能の差を補償するように、フォーカス調整用パターンを調整する。フォーカス調整用パターンの調整処理は、交互に配された白色領域および黒色領域の各々の形態（形状および明度）を調整することにより行なう。本発明の実施の形態１では、フォーカス調整用パターンの調整処理の一態様として、撮像画像内のコントラスト差を補償するようにフォーカス調整用パターンを調整する。以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態１に係るフォーカス調整用パターンの調整処理について説明する。
【００６７】
図７は、本発明の実施の形態１に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【００６８】
図７を参照して、調整後のフォーカス調整用パターンは、図４に示すフォーカス調整用パターンと同様に、黒色領域と白色領域とを横方向に交互に配列して構成される。一方、調整後のフォーカス調整用パターンでは、各色領域には、縦方向に沿って明度が連続的に変化するグラデーションが設けられている。具体的には、各白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。同様に、各黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。これにより、撮像画像内の下辺側の領域（図７の領域ＲＧＮ４）では、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色との混合が発生している一方で、撮像画像内の上辺側の領域（図７の領域ＲＧＮ３）では、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される。
【００６９】
ここで、各色領域のグラデーションは、図６に示した撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように設けられる。すなわち、図６の撮像画像は、縦方向に沿って上に行くに従いコントラストが低くなるという分布を有することから、図７のフォーカス調整用パターンには、縦方向に沿って下に行くに従いコントラストが低くなるという分布を形成する。なお、図７では、黒色領域および白色領域の各々にグラデーションを設ける構成としているが、いずれか一方の領域にグラデーションを設ける構成としてもよい。
【００７０】
図８は、図７に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【００７１】
図８を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図７）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されている。
【００７２】
この撮像画像において、各白色領域は一定の明度を示している。同様に、各黒色領域は一定の明度を示している。これにより、撮像画像内でコントラストが均一となっている。すなわち、上記のように、撮像画像内のコントラストの分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内のコントラスト差がフォーカス調整用パターンのコントラスト差によって相殺されている。この結果、撮像画像内のコントラストを均一化できる。これにより、撮像画像からは、可動レンズ群３０５の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができるため、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００７３】
以下、フォーカス調整用パターンの調整処理を、図９のフローチャートに従って説明する。なお、図９に示す各ステップの処理は、フォーカス調整指示に応答して制御部３０を構成するＣＰＵが予め格納されたパターン調整処理プログラムを実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００７４】
図９を参照して、ステップＳ０１により、フォーカス調整指示が入力されると、制御部３０は、記憶部３４が撮像画像内でのコントラスト差に関する情報（以下、コントラスト差情報という）を有しているか否かを判定する。コントラスト差情報とは、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係や撮像部６０の解像度などに起因して生じる撮像画像内でのコントラスト差を示す情報である。たとえば、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度と撮像画像内に生じるコントラスト差との対応関係を示すマップを予め取得しておき、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度が既知である場合には、上記マップを参照することにより、コントラスト差情報を取得することができる。あるいは、前回フォーカス調整パターンの補正処理を行なった時点以降にプロジェクタ本体を移動させていない場合には、前回の補正処理で取得したコントラスト差情報を利用することができる。
【００７５】
コントラスト差情報を有している場合（ステップＳ０２のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ０８により、画像処理部１４を指示して、この既知のコントラスト差情報に応じたフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。なお、フォーカス調整用パターンには、既知のコントラスト差情報に基づいて、撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように、各色領域にグラデーションが設けられている。
【００７６】
一方、コントラスト差情報を有していない場合（ステップＳ０２のＮＯ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ０３〜Ｓ０５により、撮像画像内に生じるコントラスト差を検出するための処理を実行してコントラスト差情報を取得する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ０３により、画像処理部１４を指示して、コントラスト差比較用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。コントラスト差比較用パターンは、撮像画像内に生じるコントラスト差を検出するためのテスト用画像であり、たとえば図１０に示すように、フォーカス調整用パターンよりも幅広の白色領域および黒色領域を交互に配列して構成される。
【００７７】
制御部３０は、ステップＳ０４により、投写されているコントラスト差比較用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００７８】
次に、制御部３０は、ステップＳ０５により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、撮像画像内に生じているコントラスト差を検出する。撮像画像解析部２８は、撮像画像を複数の領域に分割し、該領域ごとにコントラストを算出する。そして、撮像画像解析部２８は、算出された領域ごとのコントラストを、複数の領域間で比較することにより、撮像画像内のコントラスト差を検出する。検出された撮像画像内のコントラスト差は、コントラスト差情報として記憶部３４に格納される。
【００７９】
コントラスト差情報を取得すると、制御部３０は、ステップＳ０６により、コントラスト差情報に応じて図４のフォーカス調整用パターンを補正する。具体的には、制御部３０は、画像処理部１４を指示して、撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布が形成されるように、図４のフォーカス調整用パターンの各色領域にグラデーションを設ける。
【００８０】
そして、制御部３０は、ステップＳ０７により、画像処理部１４を指示して、補正後のフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。これにより、ステップＳ０９では、撮像画像内でのコントラスト差が補償されたフォーカス調整用パターンを用いて、自動フォーカス調整処理（図５）が実行される。
【００８１】
以上のように、この発明の実施の形態１に係るプロジェクタによれば、自動フォーカス調整処理の実行時には、撮像画像内でのコントラストが均一となるように白色領域および黒色領域の明度が調整されたフォーカス調整用パターンがスクリーン上に投写される。したがって、フォーカス調整用パターンの撮像画像に基づいて、可動レンズ群の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができる。この結果、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００８２】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２では、本発明に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の他の態様として、撮像画像内の分解能差を補償するようにフォーカス調整用パターンを調整する。以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態２に係るフォーカス調整用パターンの調整処理について説明する。
【００８３】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【００８４】
図１１を参照して、調整後のフォーカス調整用パターンは、図４に示すフォーカス調整用パターンと同様に、黒色領域と白色領域とを横方向に交互に配列して構成される。一方、調整後のフォーカス調整用パターンでは、各色領域の横方向の幅が縦方向に沿って連続的に変化している。具体的には、各白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。同様に、各黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。これにより、撮像画像内の上辺側の領域（図１１の領域ＲＧＮ５）は、下辺側の領域（図１１の領域ＲＧＮ６）と比較して、白色領域および黒色領域の本数が少なくなっている。
【００８５】
ここで、各色領域の幅は、撮像画像内での分解能が均一となるように、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係および撮像部６０の解像度に応じて設定される。たとえば、図６の撮像画像では、縦方向に沿って上に行くに従い分解能が低くなることから、図１１のフォーカス調整用パターンでは、縦方向に沿って上に行くに従い白色領域および黒色領域の幅を広くするように形成する。すなわち、図６の撮像画像は、縦方向に沿って上に行くに従い分解能が低くなるという分布を有することから、図１１のフォーカス調整用パターンには、縦方向に沿って下に行くに従い分解能が低くなるという分布を形成する。
【００８６】
図１２は、図１１に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【００８７】
図１２を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図１１）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されている。
【００８８】
この撮像画像において、白色領域および黒色領域はそれぞれ一定の幅を示している。上記のように、撮像画像内の分解能の分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内の分解能の差がフォーカス調整用パターンの分解能の差によって相殺されている。この結果、撮像画像内の分解能を均一化できる。これにより、撮像画像からは、可動レンズ群３０５の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができるため、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００８９】
以下、フォーカス調整用パターンの調整処理を、図１３のフローチャートに従って説明する。
【００９０】
図１３を参照して、ステップＳ１１により、フォーカス調整指示が入力されると、制御部３０は、記憶部３４が撮像画像内での分解能の差に関する情報（以下、分解能差情報という）を有しているか否かを判定する。分解能差情報とは、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係や撮像部６０の解像度などに起因して生じる撮像画像内での分解能の差を示す情報である。たとえば、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度と撮像画像内に生じる分解能の差との対応関係を示すマップを予め取得しておき、プロジェクタ１００の投写距離および撮像部６０の解像度が既知である場合には、上記マップを参照することにより、分解能差情報を取得することができる。また、前回フォーカス調整パターンの補正処理を行なった時点以降にプロジェクタ本体を移動させていない場合には、前回の補正処理で取得した分解能差情報を利用することができる。
【００９１】
分解能差情報を有している場合（ステップＳ１２のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ１８により、画像処理部１４を指示して、この既知の分解能差情報に応じたフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。なお、フォーカス調整用パターンには、既知の分解能差情報に基づいて、撮像画像内での分解能の分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように、各色領域の幅が調整されている。
【００９２】
一方、分解能差情報を有していない場合（ステップＳ１２のＮＯ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ１３〜Ｓ１５により、撮像画像内に生じる分解能差を検出するための処理を実行して分解能差情報を取得する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ１３により、画像処理部１４を指示して、コントラスト差比較用パターン（図１０）をスクリーンＳＣ上に投写させる。
【００９３】
制御部３０は、ステップＳ１４により、投写されているコントラスト差比較用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【００９４】
次に、制御部３０は、ステップＳ１５により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、撮像画像内に生じている分解能の差を検出する。撮像画像解析部２８は、撮像画像を複数の領域に分割し、該領域ごとに分解能を算出する。そして、撮像画像解析部２８は、算出された領域ごとの分解能を、複数の領域間で比較することにより、撮像画像内の分解能の差を検出する。検出された撮像画像内の分解能の差は、分解能差情報として記憶部３４に格納される。
【００９５】
分解能差情報を取得すると、制御部３０は、ステップＳ１６により、分解能差情報に応じて図４のフォーカス調整用パターンを補正する。具体的には、制御部３０は、画像処理部１４を指示して、撮像画像内での分解能の分布とは逆の分布が形成されるように、図４のフォーカス調整用パターンの各色領域の幅を調整する。
【００９６】
そして、制御部３０は、ステップＳ１７により、画像処理部１４を指示して、補正後のフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。これにより、ステップＳ０９では、撮像画像内でのコントラスト差が補償されたフォーカス調整用パターンを用いて、自動フォーカス調整処理（図５）が実行される。
【００９７】
以上のように、この発明の実施の形態２に係るプロジェクタによれば、自動フォーカス調整処理の実行時には、撮像画像内での分解能が均一となるように白色領域および黒色領域の形状が調整されたフォーカス調整用パターンがスクリーン上に投写される。したがって、撮像部により生成されるフォーカス調整用パターンの撮像画像から、可動レンズ群の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができる。この結果、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【００９８】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３では、本発明に係るフォーカス調整用パターンの調整処理の他の態様として、撮像画像内のコントラスト差および分解能差を補償するようにフォーカス調整用パターンを調整する。以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態３に係るフォーカス調整用パターンの調整処理について説明する。
【００９９】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る調整処理によって調整されたフォーカス調整用パターンの一例を示す図である。
【０１００】
図１４を参照して、調整後のフォーカス調整用パターンは、図４に示すフォーカス調整用パターンと同様に、黒色領域と白色領域とを横方向に交互に配列して構成される。一方、調整後のフォーカス調整用パターンでは、各色領域には、縦方向に沿って明度が連続的に変化するグラデーションが設けられている。具体的には、白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。同様に、黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い明度が徐々に大きくなっている。なお、図１４では黒色領域および白色領域の各々にグラデーションを設けているが、黒色領域および白色領域のいずれか一方にのみグラデーションを設ける構成としてもよい。
【０１０１】
さらに、調整後のフォーカス調整用パターンにおいて、色領域の横方向の幅は縦方向に沿って連続的に変化する。具体的には、各白色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。同様に、各黒色領域は、縦方向に沿って上に行くに従い幅が徐々に大きくなっている。
【０１０２】
これにより、撮像画像内の下辺側の領域（図１４の領域ＲＧＮ８）では、白色領域と黒色領域との境界において白色と黒色との混合が発生している一方で、撮像画像内の上辺側の領域（図１４の領域ＲＧＮ７）では、白色領域と黒色領域との境界が鮮明に表現される。また、撮像画像内の上辺側の領域ＲＧＮ７は、下辺側の領域ＲＧＮ８と比較して、白色領域および黒色領域の本数が少なくなっている。
【０１０３】
ここで、各色領域のグラデーションは、図６に示した撮像画像内でのコントラストの分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように設けられる。すなわち、図６の撮像画像は、縦方向に沿って上に行くに従いコントラストが低くなるという分布を有することから、図１４のフォーカス調整用パターンには、縦方向に沿って下に行くに従いコントラストが低くなるという分布を形成する。
【０１０４】
また、各色領域の幅は、撮像画像内での分解能が均一となるように、撮像部６０とスクリーンＳＣとの位置関係および撮像部６０の解像度に応じて設定される。すなわち、図６の撮像画像では、縦方向に沿って上に行くに従い分解能が低くなることから、図１４のフォーカス調整用パターンでは、縦方向に沿って上に行くに従い白色領域および黒色領域の幅が広くなるように形成される。
【０１０５】
図１５は、図１４に示すフォーカス調整用パターンが投写された場合に、撮像部６０により生成された撮像画像の一例を示す図である。
【０１０６】
図１５を参照して、撮像画像は、上辺に比べて下辺の方が長い台形形状を有している。そして、この台形形状の撮像画像において、フォーカス調整用パターン（図１４）を反映して、白色領域と黒色領域とが横方向に交互に配列されている。
【０１０７】
この撮像画像において、各白色領域は一定の明度を示している。同様に、各黒色領域は一定の明度を示している。撮像画像内のコントラストの分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内のコントラスト差がフォーカス調整用パターンのコントラスト差によって相殺されていることによる。この結果、撮像画像内のコントラストを均一化できる。また、撮像画像において、白色領域および黒色領域はそれぞれ一定の幅を示している。上記のように、撮像画像内の分解能の分布とは逆の分布をフォーカス調整用パターンに形成したことによって、撮像画像内の分解能の差がフォーカス調整用パターンの分解能の差によって相殺されていることによる。この結果、撮像画像内の分解能を均一化できる。この結果、撮像画像からは、可動レンズ群３０５の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができるため、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【０１０８】
以下、フォーカス調整用パターンの調整処理を、図１６のフローチャートに従って説明する。
【０１０９】
図１６を参照して、ステップＳ２１によりフォーカス調整指示が入力されると、制御部３０は、ステップＳ２２により、記憶部３４がコントラスト差情報および分解能差情報を有しているか否かを判定する。
【０１１０】
コントラスト差情報および分解能差情報を有している場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ２８により、画像処理部１４を指示して、この既知のコントラスト差情報および分解能差情報に応じたフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。なお、フォーカス調整用パターンには、既知のコントラスト差情報および分解能差情報に基づいて、撮像画像内でのコントラストおよび分解能の分布とは逆の分布がフォーカス調整用パターンに形成されるように、各色領域の明度および幅が調整されている。
【０１１１】
一方、コントラスト差情報および分解能差情報を有していない場合（ステップＳ２２のＮＯ判定時）には、制御部３０は、ステップＳ２３〜Ｓ２５により、撮像画像内に生じるコントラスト差および分解能差を検出するための処理を実行してコントラスト差情報および分解能差情報を取得する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ２３により、画像処理部１４を指示して、コントラスト差比較用パターン（図１０）をスクリーンＳＣ上に投写させる。
【０１１２】
制御部３０は、ステップＳ２４により、投写されているコントラスト差比較用パターンを撮像部６０に撮像させる。撮像部６０により生成された撮像画像データは、撮像画像記憶部２６に記憶される。
【０１１３】
次に、制御部３０は、ステップＳ２５により、撮像画像解析部２８を指示して、撮像画像を分析し、撮像画像内に生じているコントラスト差および分解能差を検出する。撮像画像解析部２８は、撮像画像を複数の領域に分割し、該領域ごとにコントラストおよび分解能を算出する。そして、撮像画像解析部２８は、算出された領域ごとのコントラストおよび分解能を、複数の領域間で比較することにより、撮像画像内のコントラスト差および分解能差を検出する。検出された撮像画像内のコントラスト差は、コントラスト差情報として記憶部３４に格納される。また、検出された撮像画像内の分解能差は、分解能差情報として記憶部３４に格納される。
【０１１４】
コントラスト差情報および分解能差情報を取得すると、制御部３０は、ステップＳ２６により、コントラスト差情報および分解能差情報に応じて図４のフォーカス調整用パターンを補正する。具体的には、制御部３０は、画像処理部１４を指示して、撮像画像内でのコントラストおよび分解能の分布とは逆の分布が形成されるように、図４のフォーカス調整用パターンの各色領域の明度および幅を調整する。
【０１１５】
そして、制御部３０は、ステップＳ２７により、画像処理部１４を指示して、調整後のフォーカス調整用パターンをスクリーンＳＣ上に投写させる。これにより、ステップＳ０９では、撮像画像内でのコントラスト差および分解能差が補償されたフォーカス調整用パターンを用いて、自動フォーカス調整処理（図５）が実行される。
【０１１６】
以上のように、この発明の実施の形態３に係るプロジェクタによれば、自動フォーカス調整処理の実行時には、撮像画像内でのコントラストおよび分解能が均一となるように白色領域および黒色領域の形状が調整されたフォーカス調整用パターンがスクリーン上に投写される。したがって、撮像部により生成されるフォーカス調整用パターンの撮像画像から、可動レンズ群の合焦位置との相関が反映されたコントラストデータを生成することができる。この結果、高精度のフォーカス調整を行なうことが可能となる。
【０１１７】
なお、上述した実施の形態１〜３では、プロジェクタの構成例として、投写距離を短くするために、反射ミラー４００（図１）によって、画像光を広角かつ斜め方向に投写させる構成を示したが、本発明の適用はこのようなプロジェクタに限定されるものではない。具体的には、スクリーン上に投写されたフォーカス調整用パターンを撮像して撮像画像を生成し、撮像画像のフォーカスの合焦具合に関する評価値に基づいてフォーカス調整を行なう機能を備えていれば、本発明を適用することが可能である。
【０１１８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１９】
１０ 入力部、１２ 画像供給部、１４ 画像処理部、１６ 液晶表示駆動部、１８ 画像投写部、２２ レンズ駆動部、２６ 撮像画像記憶部、２８ 撮像画像解析部、３０ 制御部、３２ 操作受付部、３４ 記憶部、６０ 撮像部、１００ プロジェクタ、２００ 光学エンジン、２０１ 光源、２０２ 導光光学系、２０３，２０４，２０５ 液晶パネル、２０６ ダイクロイックプリズム、３００ 投写レンズユニット、３０１ 外筒、３０２ 内筒、３０５ 可動レンズ群、４００ 反射ミラー、５００ カバー、５０２ 投写口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投写して表示する投写型映像表示装置であって、
キャリブレーション用画像を投写面に投写するための投写部と、
前記キャリブレーション用画像を撮像して撮像画像として取得する撮像部と、
前記撮像画像のフォーカスの合焦具合を算出するための合焦算出手段と、
前記算出された合焦具合に基づき、投写画像光の焦点が前記投写面に合うように前記投写部のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整手段とを備え、
前記キャリブレーション用画像は、互いに明度が異なる第１の領域および第２の領域を有し、
前記撮像画像内で明度の分解能およびコントラストの少なくとも一方が均一となるように、前記第１の領域および前記第２の領域の形態を調整するためのキャリブレーション用画像調整手段をさらに備える、投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記キャリブレーション用画像は、前記第１の領域および前記第２の領域を交互に配列して構成され、
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記第１の領域および前記第２の領域の各々の配列方向の幅を、前記撮像画像内での明度の分解能が均一となるように、前記撮像部と前記投写面との位置関係および前記撮像部の解像度に応じて調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記第１の領域および前記第２の領域の各々の配列方向の幅を、前記撮像画像内で各領域が一定幅となるように調整する、請求項２に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記第１の領域および前記第２の領域の少なくとも一方の明度を、前記撮像画像内でコントラストが均一となるように、前記撮像部と前記投写面との位置関係および前記撮像部の解像度に応じて調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記撮像画像内で各領域が一定の明度を示すように、前記第１および前記第２の領域の少なくとも一方に、明度が連続して変化するグラデーションを設ける、請求項４に記載の投写型映像表示装置。
【請求項６】
前記投写部は、各々が所定幅を有する前記第１および第２の領域を交互に配して構成されたテスト用画像を前記投写面に投写し、
前記撮像部は、前記投写部によって投写された前記テスト用画像を撮像して撮像画像として取得し、
前記撮像画像に基づき、前記撮像画像内でのコントラストおよび分解能の差を検出するための検出手段とをさらに備え、
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１の領域および前記第２の領域の形態を調整する、請求項１から５のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項１】
画像を投写して表示する投写型映像表示装置であって、
キャリブレーション用画像を投写面に投写するための投写部と、
前記キャリブレーション用画像を撮像して撮像画像として取得する撮像部と、
前記撮像画像のフォーカスの合焦具合を算出するための合焦算出手段と、
前記算出された合焦具合に基づき、投写画像光の焦点が前記投写面に合うように前記投写部のフォーカス調整を行なうためのフォーカス調整手段とを備え、
前記キャリブレーション用画像は、互いに明度が異なる第１の領域および第２の領域を有し、
前記撮像画像内で明度の分解能およびコントラストの少なくとも一方が均一となるように、前記第１の領域および前記第２の領域の形態を調整するためのキャリブレーション用画像調整手段をさらに備える、投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記キャリブレーション用画像は、前記第１の領域および前記第２の領域を交互に配列して構成され、
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記第１の領域および前記第２の領域の各々の配列方向の幅を、前記撮像画像内での明度の分解能が均一となるように、前記撮像部と前記投写面との位置関係および前記撮像部の解像度に応じて調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記第１の領域および前記第２の領域の各々の配列方向の幅を、前記撮像画像内で各領域が一定幅となるように調整する、請求項２に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記第１の領域および前記第２の領域の少なくとも一方の明度を、前記撮像画像内でコントラストが均一となるように、前記撮像部と前記投写面との位置関係および前記撮像部の解像度に応じて調整する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記撮像画像内で各領域が一定の明度を示すように、前記第１および前記第２の領域の少なくとも一方に、明度が連続して変化するグラデーションを設ける、請求項４に記載の投写型映像表示装置。
【請求項６】
前記投写部は、各々が所定幅を有する前記第１および第２の領域を交互に配して構成されたテスト用画像を前記投写面に投写し、
前記撮像部は、前記投写部によって投写された前記テスト用画像を撮像して撮像画像として取得し、
前記撮像画像に基づき、前記撮像画像内でのコントラストおよび分解能の差を検出するための検出手段とをさらに備え、
前記キャリブレーション用画像調整手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１の領域および前記第２の領域の形態を調整する、請求項１から５のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１７８６７４（Ｐ２０１２−１７８６７４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９９４６（Ｐ２０１１−３９９４６）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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