投影機的自動調焦的製作方法
2023-10-09 08:00:49
專利名稱：投影機的自動調焦的製作方法
技術領域：
本發明涉及使圖像在屏幕等投影面上顯示的投影機，特別涉及進行自動調焦的技術。
背景技術：
作為投影機用的自動調焦技術，公知的，比如，有在使焦點移動的同時反覆進行顯示於屏幕等的投影面的測試圖形的拍攝和攝影圖像的頻率分析，在攝影圖像內包含高頻分量最多的位置焦點對準的技術。在此技術中，在利用軟體進行頻率分析時處理時間會增加，並且在使用專用的硬體進行頻率分析的場合成本會增加。
另外，公知的有為了處理高速化和抑制成本，利用攝影圖像內的亮處和暗處的對比度差，於對比度差最大的位置焦點對準的自動調焦技術(比如，專利文獻1)。另外，公知的還有使用攝影圖像內的相鄰像素的亮度差的平方和代替上述的對比度差的同樣的自動調焦技術(比如，專利文獻2)。
專利文獻1特開平8-292496號公報專利文獻2特開平6-3577號公報專利文獻3特開2000-241874號公報然而，在上述現有技術中，存在的問題是，由於在接近焦點對準的狀態下，隨著焦點的移動的對比度差的變動小，很難進行高精度的調焦。並且，即使是在焦點偏離很大的狀態時，由於隨著焦點的移動對比度差的變動小，也存在需要耗費時間判定使投影透鏡應該向哪個方向移動的問題。另外，如上述現有技術所示，如果使用亮度差的平方和，則雖然在接近焦點對準的狀態時，隨著焦點的移動的亮度差的平方和的變動在一定程度上變大，但是在焦點偏離很大的狀態時，變動依然很小。這樣，在現有的技術中，過去一直存在難於進行高速高精度的自動調焦的問題。
發明內容
本發明係為解決上述現有問題而完成的發明，其目的在於提供一種在使圖像顯示於屏幕等投影面上的投影機中，可以高速高精度地自動調焦的技術。
為了解決上述問題的至少一部分，本發明的投影機，是使圖像顯示於投影面上的投影機，其構成包括將預定的測試圖形投影到上述投影面上的測試圖形投影單元；使上述投影機的焦點移動的聚焦變更單元；對所投影的上述測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像的拍攝單元；計算與隨著上述焦點的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦狀態相關的指標值的指標值計算單元；以及利用上述指標值進行調焦以使上述焦點在上述投影面上焦點對準的調焦單元；上述測試圖形，包括交互配置的濃度互相不同的第1種和第2種濃度區域，並且至少上述第1種濃度區域包括寬度窄的區域和寬度寬的區域。
在此投影機中，對投影到投影面上的測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像，利用隨著焦點移動而變動的攝影圖像的聚焦狀態相關的指標值進行調焦。此時，測試圖形包括寬度窄的區域。因此，即使是在接近焦點對準的狀態時，隨著聚焦狀態的變化，指標值增減。所以，可以高精度地進行自動調焦。另外，測試圖形包括寬度寬的區域。因此，即使是在焦點偏離很大的狀態時，隨著聚焦狀態的變化，指標值增減。所以，可以迅速地判定調焦的方向而可以高速進行自動調焦。
在上述投影機中，上述寬度窄的區域的寬度，是與上述攝影圖像內的大於等於1個像素且小於等於3個像素相當的寬度，上述寬度寬的區域的寬度，也可以是與上述攝影圖像內的大於等於15個像素且小於等於30個像素相當的寬度。
這樣一來，在接近焦點對準的狀態時，以及即使是在焦點偏離很大的狀態時，可以隨著聚焦狀態的變化，使指標值增減。
另外，在上述投影機中，上述測試圖形，在變焦狀態為最望遠側時和在變焦狀態為最廣角側時兩種情況下，也可以包括上述寬度窄的區域和上述寬度寬的區域。
這樣一來，使用一個測試圖形，就可以對多個不同的變焦狀態進行自動調焦，可以使自動調焦的方便程度提高。
另外，在上述投影機中，上述測試圖形，也可以是對上述第1種濃度區域而言夾著第2種濃度區域的相鄰的兩個區域的寬度比是恆定的。
這樣一來，上述測試圖形，變為在多個不同的變焦狀態中，包括寬度窄的區域和寬度寬的區域，使用一個測試圖形，就可以對多個不同的變焦狀態進行自動調焦。
另外，在上述投影機中，上述指標值，也可以是表示沿著上述攝影圖像中的上述第1種和第2種濃度區域的寬度方向的亮度的增減的程度的值。
另外，在上述投影機中，上述指標值，也可以是與表示沿著上述寬度方向上的亮度的變化的曲線中的相鄰的極大值和極小值的差分的絕對值的合計值的相關值。
這樣一來，使用指標值可以進行適當的調焦。
另外，在上述投影機中，上述極大值及上述極小值，也可以是根據上述測試圖形中的上述濃度區域的配置設定的上述攝影圖像中的預定位置的亮度的值。
這樣一來，可以減少運算次數，可以使處理更加高速化。
另外，本發明可以通過各種方式實現，比如，可以以投影機、圖像投影方法及裝置、自動調焦方法及裝置、圖像調整方法及裝置、用來實現這些方法或裝置的功能的電腦程式、存儲該電腦程式的存儲媒體、包括該電腦程式的在載波內具體實現的數據信號等形態實現。
圖1為概略示出作為本發明的實施方式1的投影機的結構的框圖。
圖2為示出投影機100的自動調焦處理的流程的流程圖。
圖3為概略示出在本實施例中使用的測試圖形和在調焦中使用的指標值的說明圖。
圖4為概略示出隨著聚焦狀態的變化的亮度曲線及全變動V的變化情況的說明圖。
圖5為概略示出在實施方式2的自動調焦處理中使用的測試圖形的說明圖。
附圖符號說明100投影機102總線110 A/D變換單元120內部存儲器122圖像處理單元124測試圖形投影單元126指標值計算單元128調焦單元130液晶屏132液晶屏驅動單元140照明光學系統150投影光學系統152投影透鏡154透鏡驅動單元156聚焦狀態檢測單元160 CPU170遙控控制單元172遙控器
180拍攝單元182攝影圖像存儲器200屏幕300纜線具體實施方式
下面根據實施例以以下順序對本發明的實施方式進行說明。
A.實施例1A-1.投影機的結構A-2.自動調焦處理B.實施例2C.變形例A-1.投影機的結構圖1為概略示出作為本發明的實施方式1的投影機的結構框圖。投影機100，可以通過將顯示圖像的圖像光投影，使圖像在屏幕200等的投影面上顯示。投影機100，具有A/D變換單元110、內部存儲器120、液晶屏130、液晶屏驅動單元132、照明光學系統140、具有投影透鏡152的投影光學系統150、透鏡驅動單元154、聚焦狀態檢測單元156、CPU160、遙控控制單元170、遙控器172、拍攝單元180以及攝影圖像存儲器182。內部存儲器120，液晶屏驅動單元132、透鏡驅動單元154、聚焦狀態檢測單元156、CPU160、遙控控制單元170以及攝影圖像存儲器182經過總線102互相連接。
A/D變換單元110，對從未圖示的DVD播放器或個人計算機等經過纜線300輸入的輸入圖像信號進行A/D變換，作為數字圖像信號輸出。
在內部存儲器120中存儲用作圖像處理單元122而發揮功能的電腦程式。圖像處理單元122，對於從A/D變換單元110輸出的數字圖像信號，進行圖像顯示狀態(比如，亮度、對比度、同步、跟蹤、色濃度、色調等等)的調整，輸出到液晶屏驅動單元132。另外，圖像處理單元122，包括作為測試圖形投影單元124、指標值計算單元126和調焦單元128的功能，利用這些功能，進行後述的自動調焦處理。另外，測試圖形投影單元124，將測試圖形數據TPD作為數字圖像信號保持。
液晶屏驅動單元132，根據從圖像處理單元122輸入的數字圖像信號，驅動液晶屏130。液晶屏130，將從照明光學系統140照射的照明光調製成為顯示圖像的圖像光。
具有投影透鏡152的投影光學系統150，安裝於投影機100的框體的前表面，對利用液晶屏130調製成為圖像光的光進行擴大投影。透鏡驅動單元154，驅動投影透鏡152，使聚焦狀態改變或使變焦狀態改變。此處，所謂聚焦狀態，指的是焦點的位置焦點對準於某處的狀態。另外，所謂變焦狀態，指的是在投影光學系統150中，在將透射液晶屏130後的光進行投影之際的擴大的程度(倍率)。聚焦狀態的改變，是通過使投影透鏡152整個沿著光軸前後移動而使焦點位置改變而進行的。另外，變焦狀態的改變，是通過驅動投影透鏡152使焦點距離改變而進行的。
聚焦狀態檢測單元156，檢測投影透鏡152的聚焦狀態。具體言之，聚焦狀態檢測單元156，具有隨著投影透鏡152的移動電阻值改變的可變電阻和將可變電阻的電阻值變換為數字值的A/D變換器。於是，聚焦狀態檢測單元156，將作為數字值的電阻值(以下稱其為「聚焦編碼值」)作為表示聚焦狀態的值檢測。
遙控控制單元170，通過遙控器172接收來自用戶的指示，並經過總線102將該指示傳送給CPU160。另外，在本實施例中，是假設投影機100通過遙控器172及遙控控制單元170接收來自用戶的指示，但也可以假設通過，比如，操作屏等其他結構接收來自用戶的指示。
拍攝單元180，具有CCD相機，對投影於屏幕200上的圖像進行拍攝而生成攝影圖像SI。由拍攝單元180生成的攝影圖像SI，經過內部存儲器120存儲到攝影圖像存儲器182中。
CPU160，通過將作為圖像處理單元122的電腦程式從內部存儲器120中讀出並執行，將圖像投影於屏幕200上、進行後述的自動調焦處理。另外，CPU160控制投影機100內的各單元的工作。
A-2.自動調焦處理圖2為示出投影機100的自動調焦處理的流程的流程圖。自動調焦處理，是自動地使焦點在屏幕200等的投影面上焦點對準的處理。自動調焦處理，由用戶發出的通過遙控器172的指示執行。另外，自動調焦處理，比如，也可以隨著電源接通及圖像信號的輸入而自動地執行。
在步驟S402中，測試圖形投影單元124(圖1)，將測試圖形投影到屏幕200上。測試圖形的投影，是利用測試圖形投影單元124所保持的測試圖形數據TPD進行。
圖3為概略示出在本實施例中使用的測試圖形和在調焦中使用的指標值的說明圖。在圖3(a)中示出本實施例中使用的測試圖形。在本實施例中使用的測試圖形中，白色區域(不帶有影線的區域)和黑色區域(帶有影線的區域)，在橫向方向上是交互配置的。於是，在測試圖形中包括從寬寬度到窄寬度的不同寬度的多個白色區域，並且同樣包括從寬寬度到窄寬度的不同寬度的多個黑色區域。
在步驟S404(圖2)中，調焦單元128(圖1)控制透鏡驅動單元154，使投影透鏡152的移動開始。透鏡驅動單元154，使投影透鏡152沿著光軸以預定的速度移動。由此，焦點的位置移動，聚焦狀態改變。另外，投影透鏡152的移動方向，可以是前後方向中的任何一個。
在步驟S406(圖2)中，圖像處理單元122(圖1)對拍攝單元180進行控制，通過對投影於屏幕200上的測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像SI。另外，指標值計算單元126，對生成的攝影圖像SI進行分析，計算出作為調焦用的指標值的全變動V的值。
在圖3(b)中示出全變動V的定義的一例。圖3(b)的f(L)，是表示沿著攝影圖像SI的測試圖形的寬度方向的亮度的變化的曲線(以下稱其為「亮度曲線f(L)」。圖3(b)的橫軸，與在攝影圖像SI內顯現出的沿著圖3(a)所示出的測試圖形的寬度方向的位置相對應。另外，圖3(b)的縱軸表示亮度。此時，本實施例的全變動V，定義為亮度曲線f(L)的相鄰的極大值和極小值的差分的絕對值的合計值。就是說，在圖3的示例中，全變動V由下式定義全變動V＝|V1|+|V2|+…+|V10|具體言之，全變動V的值，可以在攝影圖像SI中，沿著測試圖形的寬度方向，針對全部像素計算出與相鄰像素的亮度差，通過計算該亮度差的絕對值的合計值而算出。
另外，調焦可以以屏幕200上的一部分區域作為對象而執行。此時，全變動V值的計算，可以以與進行調焦的屏幕200上的區域相對應的攝影圖像SI中的圖像為對象進行。
以上述方式計算出的全變動V，作為調焦的指標值使用，全變動V的值越大，就可以判定是焦點的位置與屏幕200越接近的聚焦狀態。其理由說明如下。圖4為概略示出隨著聚焦狀態的變化的亮度曲線及全變動V的變化情況的說明圖。在圖4(a)中，示出在攝影圖像SI內顯現出的測試圖形的圖像。在圖4(b)～(f)中示出隨著聚焦狀態的變化的亮度曲線f(L)的變化的情況。
在焦點的位置在屏幕200上完全焦點對準的聚焦狀態(以下稱其為「焦點對準狀態」)時，在投影到屏幕200上的測試圖形中，白色區域和黑色區域的邊界表現鮮明。因此，亮度曲線f(L)變為，如圖4(b)所示，全部的白色區域及黑色區域的亮度分別變為一定的值，在白色區域和黑色區域的邊界(以下稱其為「區域邊界」)上亮度垂直變化的曲線。另外，將此時的白色區域的亮度稱為「全白色亮度」，而將黑色區域的亮度稱為「全黑色亮度」。此時的全變動V，成為全白色亮度和全黑色亮度的差分按照白色區域和黑色區域的數目相加後的值。
在圖4(c)～(f)中，依次示出焦點的位置隨著從屏幕200上離開，亮度曲線f(L)變化的情況。在焦點的位置從屏幕200上離開時，與投影到屏幕200上的測試圖形上的區域邊界接近的區域，表現為白色和黑色混合。因此，在接近區域邊界的白色區域中，與全白色亮度相比，亮度減小，而在接近區域邊界的黑色區域中，與全黑色亮度相比，亮度變大。隨著焦點的位置從屏幕200上進一步離開，在距離區域邊界更遠的區域中也發生白色和黑色的混合。因此，隨著焦點的位置從屏幕200上離開，亮度曲線f(L)變成增減小的平緩的曲線，全變動V的值變小。
在圖4(g)中，示出隨著聚焦狀態的變化，全變動V的變化的情況。在橫軸上利用b～f標號示出的聚焦狀態是成為圖4(b)～(f)分別示出的亮度曲線的聚焦狀態。如圖4(g)所示，全變動V的值，在聚焦狀態為圖4(b)所示的焦點對準狀態時為最大，隨著焦點位置離開屏幕200而變小。
此處，在本實施例中使用的測試圖形中，包括寬度窄的白色區域及寬度窄的黑色區域。在此寬度窄的白色區域中，即使是如圖4(c)所示的焦點的位置稍微從屏幕200上偏離的聚焦狀態時，該區域的亮度的最大值也會變為比全白色亮度小的值。這與在寬度寬的白色區域中，該區域的亮度的最大值依然是與全白色亮度相同的值形成對照。同樣，在寬度窄的黑色區域中，該區域的亮度的最小值變為比全黑色亮度大的值。因此，由於存在這一寬度窄的白色區域及寬度窄的黑色區域，即使是焦點位置從屏幕200上稍微有一些偏離，全變動V的值也會減小。所以，在圖4(g)中示出的表示全變動V的變化的曲線，在焦點對準狀態的圖4(b)的聚焦狀態中取得最大值，即使是聚焦狀態從該狀態稍微有些改變，也會成為全變動V的值變化的峰值明顯的曲線。
另外，在本實施例中使用的測試圖形中，包括寬度寬的白色區域和寬度寬的黑色區域。在此寬度寬的白色區域和寬度寬的黑色區域中，即使是在如圖4(f)所示的焦點位置為相當程度偏離屏幕200的聚焦狀態時，也存在亮度的增減。這一點與在寬度窄的白色區域及寬度窄的黑色區域中亮度全部為一定值形成對照。因此，由於存在此寬度寬的白色區域和寬度寬的黑色區域，即使是焦點位置為相當程度偏離屏幕200時，在聚焦狀態變化時，全變動V的值會改變。所以，在圖4(g)中示出的表示全變動V的變化的曲線，會成為即使是在焦點位置為相當程度偏離屏幕200的聚焦狀態中，也存在全變動V的值隨著聚焦的變化而變化的曲線。
另外，圖像處理單元122(圖1)，與步驟S406(圖2)的拍攝同時，從聚焦狀態檢測單元156取得此時的聚焦編碼值，存放到內部存儲器120內的預定區域。另外，在後述的步驟中，在進行拍攝時，與拍攝同時也進行聚焦編碼值的取得和存放。
在步驟S408(圖2)中，再次進行與步驟S406相同的處理。就是說，圖像處理單元122(圖1)，對拍攝單元180進行控制，在通過對測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像SI的同時，指標值計算單元126計算全變動V的值。此處，在步驟S408中的拍攝，是在從步驟S406中的拍攝開始經過預定的時間之後執行。因此，在步驟S408中的拍攝時的聚焦狀態與在步驟S406中的拍攝時的聚焦狀態相比有變化，其變化的大小與投影透鏡152在預定的時間中的移動量相對應。所以，從圖4(g)可知，在步驟S408中算出的全變動V的值與在步驟S406中算出的全變動V的值相比有變化。
在步驟S410(圖2)中，調焦單元128(圖1)，判定在步驟S408中算出的全變動V的值與在步驟S406中算出的全變動V的值相比是否減小。這一判定，是用來判斷投影透鏡152的移動方向是否合適。比如，在全變動V的值減小時，由於投影透鏡152向著聚焦狀態遠離焦點對準狀態的方向移動，就判斷為投影透鏡152的移動方向不合適。所以，在步驟S410中，在判定為減小時，就進入到步驟S412，調焦單元128(圖1)對透鏡驅動單元154進行控制，使投影透鏡152的移動方向相反，之後進入到步驟S414。另一方面，在全變動V的值不減小時，就判斷為投影透鏡152的移動方向合適。所以，在步驟S410中，在判定為不減小時，就跳過步驟S412而進入到步驟S414。
在步驟S414(圖2)中，再次進行與步驟S406同樣的處理。就是說，圖像處理單元122(圖1)，對拍攝單元180進行控制，在通過對測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像SI的同時，指標值計算單元126算出全變動V的值。然後，在步驟S416(圖2)中，與在步驟S410中一樣，調焦單元128(圖1)，判定在步驟S414中算出的全變動V的值是否比前次算出的全變動V的值減小。這一判定是為了判斷投影透鏡152是否已經越過了聚焦狀態成為焦點對準狀態的位置而進行的。在最初的步驟S414的時刻，由於投影透鏡152是向著聚焦狀態接近焦點對準狀態的方向移動，故全變動V的值隨著投影透鏡152的移動而增加。之後，當投影透鏡152已經越過了聚焦狀態成為焦點對準狀態的位置時，由於聚焦狀態變成離開焦點對準狀態，故全變動V的值將隨著投影透鏡152的移動而減小。因此，在步驟S416中，在判定為全變動V的值減小時，投影透鏡152就已經越過使聚焦狀態成為焦點對準狀態的位置。此步驟S414和步驟S416，反覆進行一直到判定為全變動V的值減小為止。就是說，當在步驟S416中，判定為全變動V的值不減小時，就返回到步驟S414，再次進行拍攝及計算全變動V的值。當在步驟S416中，判定為全變動V的值減小時，就進入到步驟S418。
在步驟S418(圖2)中，調焦單元128(圖1)對透鏡驅動單元154進行控制而使投影透鏡152的移動結束。
在步驟S420(圖2)中，調焦單元128(圖1)，計算焦點對準位置。此處，所謂焦點對準位置指的是使聚焦狀態變為焦點對準狀態的投影透鏡152的位置。在本實施例中，焦點對準位置的算出，是通過算出聚焦狀態成為焦點對準狀態時的聚焦編碼值而進行的。此處，在上述步驟S406、S408及S414中，全變動V的值，是與聚焦編碼值相關聯而算出。利用這些值，將相對聚焦編碼值的全變動V採用直線或曲線進行近似或插值。然後，計算在全變動V取得最大值時的聚焦編碼值。這樣一來，就可算出聚焦狀態變為焦點對準狀態時的聚焦編碼值。
在步驟S422(圖2)中，調焦單元128(圖1)，對透鏡驅動單元154進行控制，使投影透鏡152一直移動到焦點對準位置為止。使投影透鏡152一直移動到焦點對準位置為止的移動，比如，可以通過利用聚焦編碼值的輪詢實施的位置監視來進行。
通過進行以上的處理，本實施例的投影機100，可以進行自動調焦。此處，如上所述，在利用本實施例的投影機100的自動調焦處理中使用的測試圖形中，包括寬度窄的白色區域及寬度窄的黑色區域。因此，即使是聚焦狀態接近焦點對準狀態時，全變動V的值也會隨著聚焦狀態的變化而增減。所以，本實施例的投影機100，可以高精度地進行自動調焦。
另外，寬度窄的白色區域及寬度窄的黑色區域的寬度，在攝影圖像SI中，優選是與大於等於1個像素且小於等於3個像素相當的寬度，更優選是與大於等於1個像素且小於等於2像素相當的寬度。另外，所謂攝影圖像SI中的1個像素，指的是拍攝單元180的1個像素。
另外，如上所述，在利用本實施例的投影機100的自動調焦處理中使用的測試圖形中，包括寬度寬的白色區域及寬度寬的黑色區域。因此，即使是聚焦狀態在相當程度上偏離焦點對準狀態的狀態時，全變動V的值也會隨著聚焦狀態的變化而增減。所以，即使是聚焦狀態在相當程度上偏離焦點對準狀態的狀態時，也可以迅速判定應該使投影透鏡152移動的方向。這樣，本實施例的投影機100，可以進行高速度的自動調焦。
另外，寬度寬的白色區域及寬度寬的黑色區域的寬度，在攝影圖像SI中，優選是與大於等於15個像素且小於等於30個像素相當的寬度，更優選是與大於等於20像素且小於等於30個像素相當的寬度。
進而，因為本實施例的投影機100具有聚焦狀態檢測單元156，通過算出焦點對準位置使投影透鏡152移動，就可以進行更高速的自動調焦。
另外，本實施例的自動調焦處理，由於不大會受到光學特性、拍攝單元180的精度、投影機100的框體組裝精度等的影響，所以可以應用於各種投影裝置。
B.實施例2圖5為概略示出在實施例2的自動調焦處理中使用的測試圖形的說明圖。在實施例2的自動調焦處理中使用的測試圖形是在中央處配置寬度窄的區域，並且相鄰的兩個白色區域的寬度比及相鄰的兩個黑色區域的寬度比分別為一定的這一點與圖3(a)所示的實施例1的測試圖形不同。就是說，配置於中央處的寬度最窄的白色區域Aw1的寬度w1和與其相鄰的寬度第二窄的白色區域Aw2的寬度w2的比ra，等於白色區域Aw2的寬度w2和與其相鄰的寬度第三窄的白色區域Aw3的寬度w3的比rb。同樣，白色區域Aw3的寬度w3與白色區域Aw4的寬度w4的比rc也為同一值。另外，對於黑色區域也同樣是相鄰的兩個黑色區域的寬度比為一定。
實施例2的測試圖形，可以在投影機100的不同的多個變焦狀態的自動調焦中使用。就是說，比如，在變焦狀態是望遠時，使用圖5所示的區域Zt的部分的測試圖形，而在變焦狀態是廣角時，使用圖5所示的區域Zw的部分的測試圖形。此時，測試圖形，由於相鄰的兩個白色區域的寬度比及相鄰的兩個黑色區域的寬度比分別為一定的，所以在不同的多個變焦狀態中，包括寬度窄的和寬度寬的區域。因此，在實施例2中，只使用一個測試圖形，可以進行不同的多個變焦狀態的自動調焦，可以使自動調焦的方便程度提高。
另外，實施例2的測試圖形，在變焦狀態為最望遠側時，寬度窄的區域的寬度，在攝影圖像SI中，優選是與大於等於1個像素且小於等於3個像素相當的寬度，更優選是與大於等於1個像素且小於等於2像素相當的寬度。另外，在變焦狀態為最望遠側時，寬度寬的區域的寬度，在攝影圖像SI中，優選是與大於等於15個像素且小於等於30個像素相當的寬度，更優選是與大於等於20像素且小於等於30個像素相當的寬度。
另外，實施例2的測試圖形，在變焦狀態為最廣角側時，寬度窄的區域的寬度，在攝影圖像SI中，優選是與大於等於1個像素且小於等於3個像素相當的寬度，更優選是與大於等於1個像素且小於等於2像素相當的寬度。另外，在變焦狀態為最廣角側時，寬度寬的區域的寬度，在攝影圖像SI中，優選是與大於等於15個像素且小於等於30個像素相當的寬度，更優選是與大於等於20像素且小於等於30個像素相當的寬度。
C.變形例另外，本發明並不限定於上述實施例及實施方式，在不脫離其主要精神的範圍內，可以以種種方式實施，比如，可以有以下變形。
C-1.變形例1在上述各實施例中示出的測試圖形，歸根到底是一個示例而已，也可以採用其他的測試圖形進行自動調焦處理。比如，在上述實施例中，是採用白色區域和黑色區域交互配置的測試圖形，但測試圖形只要包括交互配置的濃度不同的兩種濃度區域就可以，比如，白色區域也可以是白色以外的顏色，並且黑色區域也可以是黑色以外的顏色。另外，也不需要多個白色區域是互相相同的顏色，也不需要多個黑色區域是互相相同的顏色。
另外，在上述實施例中，採用的是對白色區域和黑色區域兩者包括寬度窄的區域和寬度寬的區域的測試圖形，但也可以採用只對白色區域或黑色區域中某一方包括寬度窄的區域和寬度寬的區域的測試圖形。
另外，在上述實施例中，採用的是只沿著一個方向(橫向)交互配置白色區域和黑色區域的測試圖形，但也可以採用也沿著與上述方向正交的方向(縱向)交互配置白色區域和黑色區域的測試圖形(即黑白格形狀的圖形)。此時，既可以使用沿著縱向的全變動V的值作為調焦處理用的指標值，也可以分別對橫向和縱向算出全變動V的值並使用兩者。
C-2.變形例2在上述實施例中，全變動V的值，是對全部的像素算出與相鄰的像素的亮度差，通過求出該亮度差的絕對值的合計值而算出的，但也可以利用其他方法算出。比如，也可以利用微分電路及微分濾波器算出亮度曲線的極大值及極小值，算出其差分的絕對值的合計值。另外，在攝影圖像SI中，也可以預先測定沿著測試圖形的各白色區域和各黑色區域的寬度方向的顯現中心點的位置，將攝影圖像SI中的該位置的亮度作為亮度曲線的極大值及極小值而算出全變動V。利用這些方法，可以減少運算次數，可以使處理更加高速化。
另外，作為調焦用的指標值，也可以採用在上述實施例中使用的全變動V的值以外的不同的指標值，一般講，可以採用對測試圖形的攝影圖像SI分析所得到的與聚焦狀態相關的指標值。比如，也可以算出亮度曲線的平均值，採用亮度曲線上的各點的與平均值的差分的絕對值的合計值作為指標值。另外，也可以對攝影圖像SI進行頻率分析，採用所包括的高頻分量的量作為指標值。
C-3.變形例3在上述實施例中，是利用在圖2的步驟S406及步驟S408兩個步驟中算出的全變動V，對投影透鏡152的移動方向是否合適進行判斷，但也可以利用以大於等於3個的步驟算出的全變動V進行判斷而提高可靠性。
另外，在上述實施例中，在圖2的步驟S416中，是只要一次判定為全變動V減小時，就結束投影透鏡152的移動，進行焦點對準位置的計算和使投影透鏡152向焦點對準位置的移動，但也可以在一次判定為全變動V減小時，使投影透鏡152的移動方向相反，再次測定全變動V的變動，而進行更高精度的調焦。
C-4.變形例4在上述實施例中，是假設拍攝單元180具有CCD相機，但拍攝單元180也可以具有，比如，CMOS相機等其他拍攝裝置。
C-5.變形例5在上述實施例中，聚焦狀態的檢測是利用可變電阻進行的，但也可以利用其他方法檢測聚焦狀態。比如，也可以在投影透鏡152上安裝旋轉式編碼器，由旋轉式編碼器的輸出值檢測聚焦狀態。另外，也可以使用步進電機作為透鏡驅動單元154，由其驅動量檢測聚焦狀態。
C-6.變形例6在上述實施例中，投影透鏡152向著焦點對準位置的移動是通過利用聚焦編碼值的輪詢實施的位置監視來進行的，但也可以採用其他方法。比如，也可以在投影透鏡152上安裝旋轉式編碼器，利用採用旋轉式編碼器的輪詢實施的位置監視進行投影透鏡152的移動。另外，也可以採用步進電機作為透鏡驅動單元154，並根據其驅動量進行投影透鏡152的移動。另外，也可以從預先測定的投影透鏡152的移動速度算出電機的驅動時間，通過將電機按該時間驅動而進行投影透鏡152的移動。
C-7.變形例7在上述實施例中，液晶屏130隻示出一個，但也可以設置多個色分量用的多個液晶屏130。另外，也可以採用液晶屏以外的電光學裝置(比如，DMD(Texas Instruments公司的商標))。另外，投影機100也可以使用CRT投影機。
C-8.變形例8在上述實施例中，作為投影面使用的是屏幕200，但作為投影面也可以使用，比如，白板及牆面等其他裝置。
權利要求
1.一種使圖像顯示於投影面上的投影機，其具備將預定的測試圖形投影到上述投影面上的測試圖形投影單元；使上述投影機的焦點移動的聚焦變更單元；對所投影的上述測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像的拍攝單元；計算與隨著上述焦點的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦狀態相關的指標值的指標值計算單元；以及利用上述指標值進行調焦以使上述焦點在上述投影面上對準的調焦單元；上述測試圖形包括交互配置的濃度互相不同的第1種和第2種濃度區域，並且至少上述第1種濃度區域包括寬度窄的區域和寬度寬的區域。
2.如權利要求1所述的投影機，其中，上述寬度窄的區域的寬度是相當於上述攝影圖像內的大於等於1個像素且小於等於3個像素的寬度，上述寬度寬的區域的寬度是相當於上述攝影圖像內的大於等於15個像素且小於等於30個像素的寬度。
3.如權利要求2所述的投影機，其中，上述測試圖形在變焦狀態為最望遠側時和在變焦狀態為最廣角側時兩種情況下，包括上述寬度窄的區域和上述寬度寬的區域。
4.如權利要求3所述的投影機，其中，上述測試圖形中，上述第1種濃度區域，其夾著第2種濃度區域的相鄰的兩個區域的寬度比是一定的。
5.如權利要求1所述的投影機，其中，上述指標值是表示沿著上述攝影圖像中的上述第1種和第2種濃度區域的寬度方向的亮度的增減的程度的值。
6.如權利要求5所述的投影機，其中，上述指標值是與表示沿著上述寬度方向上的亮度的變化的曲線中的相鄰的極大值和極小值的差分的絕對值的合計值相關的值。
7.如權利要求6所述的投影機，其中，上述極大值及上述極小值是根據上述測試圖形中的上述濃度區域的配置所設定的上述攝影圖像中的預定位置的亮度的值。
8.一種使圖像顯示於投影面上的投影機的調焦方法，其包括(a)將預定的測試圖形投影到上述投影面上的步驟；(b)使上述投影機的焦點移動的步驟；(c)對所投影的上述測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像的步驟；(d)計算與隨著上述焦點的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦狀態相關的指標值的步驟；以及(e)利用上述指標值進行調焦以使上述焦點在上述投影面上對準的步驟；上述測試圖形包括交互配置的濃度互相不同的第1種和第2種濃度區域，並且至少上述第1種濃度區域包括寬度窄的區域和寬度寬的區域。
9.一種調焦程序，其用來在使圖像顯示於投影面上的投影機中調焦，其特徵在於使投影機實現以下的功能將預定的測試圖形投影到上述投影面上的測試圖形投影功能；使上述投影機的焦點移動的聚焦變更功能；對所投影的上述測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像的拍攝功能；計算與隨著上述焦點的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦狀態相關的指標值的指標值計算功能；以及利用上述指標值進行調焦以使上述焦點在上述投影面上對準的調焦功能；上述測試圖形包括交互配置的濃度互相不同的第1種和第2種濃度區域，並且至少上述第1種濃度區域包括寬度窄的區域和寬度寬的區域。
全文摘要
本發明可以提供一種在使圖像顯示於屏幕等投影面上的投影機中，可以高速高精度地進行自動調焦的技術。本發明的投影機的構成包括將預定的測試圖形投影到投影面上的測試圖形投影單元；使投影機的焦點移動的聚焦變更單元；以及對所投影的上述測試圖形進行拍攝而生成攝影圖像的拍攝單元。此外，投影機包括計算與隨著上述焦點的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦狀態相關的指標值的指標值計算單元；以及利用上述指標值進行調焦以使上述焦點在上述投影面上焦點對準的調焦單元。預定的測試圖形，包括交互配置的濃度互相不同的第1種和第2種濃度區域，並且至少上述第1種濃度區域包括寬度窄的區域和寬度寬的區域。
文檔編號H04N5/74GK1713068SQ20051007354
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月2日 優先權日2004年6月23日
發明者松本守生, 古井志紀 申請人:精工愛普生株式會社