專利名稱：投影機(jī)的自動調(diào)焦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使圖像在屏幕等投影面上顯示的投影機(jī)，特別涉及進(jìn)行自動調(diào)焦的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為投影機(jī)用的自動調(diào)焦技術(shù)，公知的，比如，有在使焦點(diǎn)移動的同時反復(fù)進(jìn)行顯示于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(nèi)包含高頻分量最多的位置焦點(diǎn)對準(zhǔn)的技術(shù)。在此技術(shù)中，在利用軟件進(jìn)行頻率分析時處理時間會增加，并且在使用專用的硬件進(jìn)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(nèi)的亮處和暗處的對比度差，于對比度差最大的位置焦點(diǎn)對準(zhǔn)的自動調(diào)焦技術(shù)(比如，專利文獻(xiàn)1)。另外，公知的還有使用攝影圖像內(nèi)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(diào)焦技術(shù)(比如，專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開平8-292496號公報專利文獻(xiàn)2特開平6-3577號公報專利文獻(xiàn)3特開2000-241874號公報然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，存在的問題是，由于在接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)的狀態(tài)下，隨著焦點(diǎn)的移動的對比度差的變動小，很難進(jìn)行高精度的調(diào)焦。并且，即使是在焦點(diǎn)偏離很大的狀態(tài)時，由于隨著焦點(diǎn)的移動對比度差的變動小，也存在需要耗費(fèi)時間判定使投影透鏡應(yīng)該向哪個方向移動的問題。另外，如上述現(xiàn)有技術(shù)所示，如果使用亮度差的平方和，則雖然在接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)的狀態(tài)時，隨著焦點(diǎn)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(diǎn)偏離很大的狀態(tài)時，變動依然很小。這樣，在現(xiàn)有的技術(shù)中，過去一直存在難于進(jìn)行高速高精度的自動調(diào)焦的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系為解決上述現(xiàn)有問題而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種在使圖像顯示于屏幕等投影面上的投影機(jī)中，可以高速高精度地自動調(diào)焦的技術(shù)。
為了解決上述問題的至少一部分，本發(fā)明的投影機(jī)，是使圖像顯示于投影面上的投影機(jī)，其構(gòu)成包括將預(yù)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(jī)的焦點(diǎn)移動的聚焦變更單元；對所投影的上述測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像的拍攝單元；計算與隨著上述焦點(diǎn)的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦?fàn)顟B(tài)相關(guān)的指標(biāo)值的指標(biāo)值計算單元；以及利用上述指標(biāo)值進(jìn)行調(diào)焦以使上述焦點(diǎn)在上述投影面上焦點(diǎn)對準(zhǔn)的調(diào)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(qū)域，并且至少上述第1種濃度區(qū)域包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)域。
在此投影機(jī)中，對投影到投影面上的測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像，利用隨著焦點(diǎn)移動而變動的攝影圖像的聚焦?fàn)顟B(tài)相關(guān)的指標(biāo)值進(jìn)行調(diào)焦。此時，測試圖形包括寬度窄的區(qū)域。因此，即使是在接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)的狀態(tài)時，隨著聚焦?fàn)顟B(tài)的變化，指標(biāo)值增減。所以，可以高精度地進(jìn)行自動調(diào)焦。另外，測試圖形包括寬度寬的區(qū)域。因此，即使是在焦點(diǎn)偏離很大的狀態(tài)時，隨著聚焦?fàn)顟B(tài)的變化，指標(biāo)值增減。所以，可以迅速地判定調(diào)焦的方向而可以高速進(jìn)行自動調(diào)焦。
在上述投影機(jī)中，上述寬度窄的區(qū)域的寬度，是與上述攝影圖像內(nèi)的大于等于1個像素且小于等于3個像素相當(dāng)?shù)膶挾?，上述寬度寬的區(qū)域的寬度，也可以是與上述攝影圖像內(nèi)的大于等于15個像素且小于等于30個像素相當(dāng)?shù)膶挾取?br> 這樣一來，在接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)的狀態(tài)時，以及即使是在焦點(diǎn)偏離很大的狀態(tài)時，可以隨著聚焦?fàn)顟B(tài)的變化，使指標(biāo)值增減。
另外，在上述投影機(jī)中，上述測試圖形，在變焦?fàn)顟B(tài)為最望遠(yuǎn)側(cè)時和在變焦?fàn)顟B(tài)為最廣角側(cè)時兩種情況下，也可以包括上述寬度窄的區(qū)域和上述寬度寬的區(qū)域。
這樣一來，使用一個測試圖形，就可以對多個不同的變焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行自動調(diào)焦，可以使自動調(diào)焦的方便程度提高。
另外，在上述投影機(jī)中，上述測試圖形，也可以是對上述第1種濃度區(qū)域而言夾著第2種濃度區(qū)域的相鄰的兩個區(qū)域的寬度比是恒定的。
這樣一來，上述測試圖形，變?yōu)樵诙鄠€不同的變焦?fàn)顟B(tài)中，包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)域，使用一個測試圖形，就可以對多個不同的變焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行自動調(diào)焦。
另外，在上述投影機(jī)中，上述指標(biāo)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(qū)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(jī)中，上述指標(biāo)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(guān)值。
這樣一來，使用指標(biāo)值可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)焦。
另外，在上述投影機(jī)中，上述極大值及上述極小值，也可以是根據(jù)上述測試圖形中的上述濃度區(qū)域的配置設(shè)定的上述攝影圖像中的預(yù)定位置的亮度的值。
這樣一來，可以減少運(yùn)算次數(shù)，可以使處理更加高速化。
另外，本發(fā)明可以通過各種方式實(shí)現(xiàn)，比如，可以以投影機(jī)、圖像投影方法及裝置、自動調(diào)焦方法及裝置、圖像調(diào)整方法及裝置、用來實(shí)現(xiàn)這些方法或裝置的功能的計算機(jī)程序、存儲該計算機(jī)程序的存儲媒體、包括該計算機(jī)程序的在載波內(nèi)具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號等形態(tài)實(shí)現(xiàn)。


圖1為概略示出作為本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2為示出投影機(jī)100的自動調(diào)焦處理的流程的流程圖。
圖3為概略示出在本實(shí)施例中使用的測試圖形和在調(diào)焦中使用的指標(biāo)值的說明圖。
圖4為概略示出隨著聚焦?fàn)顟B(tài)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(shí)施方式2的自動調(diào)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(jī)102總線110 A/D變換單元120內(nèi)部存儲器122圖像處理單元124測試圖形投影單元126指標(biāo)值計算單元128調(diào)焦單元130液晶屏132液晶屏驅(qū)動單元140照明光學(xué)系統(tǒng)150投影光學(xué)系統(tǒng)152投影透鏡154透鏡驅(qū)動單元156聚焦?fàn)顟B(tài)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(shí)施方式
下面根據(jù)實(shí)施例以以下順序?qū)Ρ景l(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
A.實(shí)施例1A-1.投影機(jī)的結(jié)構(gòu)A-2.自動調(diào)焦處理B.實(shí)施例2C.變形例A-1.投影機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1為概略示出作為本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。投影機(jī)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(jī)100，具有A/D變換單元110、內(nèi)部存儲器120、液晶屏130、液晶屏驅(qū)動單元132、照明光學(xué)系統(tǒng)140、具有投影透鏡152的投影光學(xué)系統(tǒng)150、透鏡驅(qū)動單元154、聚焦?fàn)顟B(tài)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(nèi)部存儲器120，液晶屏驅(qū)動單元132、透鏡驅(qū)動單元154、聚焦?fàn)顟B(tài)檢測單元156、CPU160、遙控控制單元170以及攝影圖像存儲器182經(jīng)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(jī)等經(jīng)過纜線300輸入的輸入圖像信號進(jìn)行A/D變換，作為數(shù)字圖像信號輸出。
在內(nèi)部存儲器120中存儲用作圖像處理單元122而發(fā)揮功能的計算機(jī)程序。圖像處理單元122，對于從A/D變換單元110輸出的數(shù)字圖像信號，進(jìn)行圖像顯示狀態(tài)(比如，亮度、對比度、同步、跟蹤、色濃度、色調(diào)等等)的調(diào)整，輸出到液晶屏驅(qū)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(biāo)值計算單元126和調(diào)焦單元128的功能，利用這些功能，進(jìn)行后述的自動調(diào)焦處理。另外，測試圖形投影單元124，將測試圖形數(shù)據(jù)TPD作為數(shù)字圖像信號保持。
液晶屏驅(qū)動單元132，根據(jù)從圖像處理單元122輸入的數(shù)字圖像信號，驅(qū)動液晶屏130。液晶屏130，將從照明光學(xué)系統(tǒng)140照射的照明光調(diào)制成為顯示圖像的圖像光。
具有投影透鏡152的投影光學(xué)系統(tǒng)150，安裝于投影機(jī)100的框體的前表面，對利用液晶屏130調(diào)制成為圖像光的光進(jìn)行擴(kuò)大投影。透鏡驅(qū)動單元154，驅(qū)動投影透鏡152，使聚焦?fàn)顟B(tài)改變或使變焦?fàn)顟B(tài)改變。此處，所謂聚焦?fàn)顟B(tài)，指的是焦點(diǎn)的位置焦點(diǎn)對準(zhǔn)于某處的狀態(tài)。另外，所謂變焦?fàn)顟B(tài)，指的是在投影光學(xué)系統(tǒng)150中，在將透射液晶屏130后的光進(jìn)行投影之際的擴(kuò)大的程度(倍率)。聚焦?fàn)顟B(tài)的改變，是通過使投影透鏡152整個沿著光軸前后移動而使焦點(diǎn)位置改變而進(jìn)行的。另外，變焦?fàn)顟B(tài)的改變，是通過驅(qū)動投影透鏡152使焦點(diǎn)距離改變而進(jìn)行的。
聚焦?fàn)顟B(tài)檢測單元156，檢測投影透鏡152的聚焦?fàn)顟B(tài)。具體言之，聚焦?fàn)顟B(tài)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(shù)字值的A/D變換器。于是，聚焦?fàn)顟B(tài)檢測單元156，將作為數(shù)字值的電阻值(以下稱其為“聚焦編碼值”)作為表示聚焦?fàn)顟B(tài)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，并經(jīng)過總線102將該指示傳送給CPU160。另外，在本實(shí)施例中，是假設(shè)投影機(jī)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(shè)通過，比如，操作屏等其他結(jié)構(gòu)接收來自用戶的指示。
拍攝單元180，具有CCD相機(jī)，對投影于屏幕200上的圖像進(jìn)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(jīng)過內(nèi)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的計算機(jī)程序從內(nèi)部存儲器120中讀出并執(zhí)行，將圖像投影于屏幕200上、進(jìn)行后述的自動調(diào)焦處理。另外，CPU160控制投影機(jī)100內(nèi)的各單元的工作。
A-2.自動調(diào)焦處理圖2為示出投影機(jī)100的自動調(diào)焦處理的流程的流程圖。自動調(diào)焦處理，是自動地使焦點(diǎn)在屏幕200等的投影面上焦點(diǎn)對準(zhǔn)的處理。自動調(diào)焦處理，由用戶發(fā)出的通過遙控器172的指示執(zhí)行。另外，自動調(diào)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(zhí)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(shù)據(jù)TPD進(jìn)行。
圖3為概略示出在本實(shí)施例中使用的測試圖形和在調(diào)焦中使用的指標(biāo)值的說明圖。在圖3(a)中示出本實(shí)施例中使用的測試圖形。在本實(shí)施例中使用的測試圖形中，白色區(qū)域(不帶有影線的區(qū)域)和黑色區(qū)域(帶有影線的區(qū)域)，在橫向方向上是交互配置的。于是，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(qū)域，并且同樣包括從寬寬度到窄寬度的不同寬度的多個黑色區(qū)域。
在步驟S404(圖2)中，調(diào)焦單元128(圖1)控制透鏡驅(qū)動單元154，使投影透鏡152的移動開始。透鏡驅(qū)動單元154，使投影透鏡152沿著光軸以預(yù)定的速度移動。由此，焦點(diǎn)的位置移動，聚焦?fàn)顟B(tài)改變。另外，投影透鏡152的移動方向，可以是前后方向中的任何一個。
在步驟S406(圖2)中，圖像處理單元122(圖1)對拍攝單元180進(jìn)行控制，通過對投影于屏幕200上的測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像SI。另外，指標(biāo)值計算單元126，對生成的攝影圖像SI進(jìn)行分析，計算出作為調(diào)焦用的指標(biāo)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(nèi)顯現(xiàn)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(yīng)。另外，圖3(b)的縱軸表示亮度。此時，本實(shí)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(diào)焦可以以屏幕200上的一部分區(qū)域作為對象而執(zhí)行。此時，全變動V值的計算，可以以與進(jìn)行調(diào)焦的屏幕200上的區(qū)域相對應(yīng)的攝影圖像SI中的圖像為對象進(jìn)行。
以上述方式計算出的全變動V，作為調(diào)焦的指標(biāo)值使用，全變動V的值越大，就可以判定是焦點(diǎn)的位置與屏幕200越接近的聚焦?fàn)顟B(tài)。其理由說明如下。圖4為概略示出隨著聚焦?fàn)顟B(tài)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(nèi)顯現(xiàn)出的測試圖形的圖像。在圖4(b)～(f)中示出隨著聚焦?fàn)顟B(tài)的變化的亮度曲線f(L)的變化的情況。
在焦點(diǎn)的位置在屏幕200上完全焦點(diǎn)對準(zhǔn)的聚焦?fàn)顟B(tài)(以下稱其為“焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)”)時，在投影到屏幕200上的測試圖形中，白色區(qū)域和黑色區(qū)域的邊界表現(xiàn)鮮明。因此，亮度曲線f(L)變?yōu)?，如圖4(b)所示，全部的白色區(qū)域及黑色區(qū)域的亮度分別變?yōu)橐欢ǖ闹担诎咨珔^(qū)域和黑色區(qū)域的邊界(以下稱其為“區(qū)域邊界”)上亮度垂直變化的曲線。另外，將此時的白色區(qū)域的亮度稱為“全白色亮度”，而將黑色區(qū)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(qū)域和黑色區(qū)域的數(shù)目相加后的值。
在圖4(c)～(f)中，依次示出焦點(diǎn)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(diǎn)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(qū)域邊界接近的區(qū)域，表現(xiàn)為白色和黑色混合。因此，在接近區(qū)域邊界的白色區(qū)域中，與全白色亮度相比，亮度減小，而在接近區(qū)域邊界的黑色區(qū)域中，與全黑色亮度相比，亮度變大。隨著焦點(diǎn)的位置從屏幕200上進(jìn)一步離開，在距離區(qū)域邊界更遠(yuǎn)的區(qū)域中也發(fā)生白色和黑色的混合。因此，隨著焦點(diǎn)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?fàn)顟B(tài)的變化，全變動V的變化的情況。在橫軸上利用b～f標(biāo)號示出的聚焦?fàn)顟B(tài)是成為圖4(b)～(f)分別示出的亮度曲線的聚焦?fàn)顟B(tài)。如圖4(g)所示，全變動V的值，在聚焦?fàn)顟B(tài)為圖4(b)所示的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)時為最大，隨著焦點(diǎn)位置離開屏幕200而變小。
此處，在本實(shí)施例中使用的測試圖形中，包括寬度窄的白色區(qū)域及寬度窄的黑色區(qū)域。在此寬度窄的白色區(qū)域中，即使是如圖4(c)所示的焦點(diǎn)的位置稍微從屏幕200上偏離的聚焦?fàn)顟B(tài)時，該區(qū)域的亮度的最大值也會變?yōu)楸热咨炼刃〉闹?。這與在寬度寬的白色區(qū)域中，該區(qū)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(qū)域中，該區(qū)域的亮度的最小值變?yōu)楸热谏炼却蟮闹?。因此，由于存在這一寬度窄的白色區(qū)域及寬度窄的黑色區(qū)域，即使是焦點(diǎn)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(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的圖4(b)的聚焦?fàn)顟B(tài)中取得最大值，即使是聚焦?fàn)顟B(tài)從該狀態(tài)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(shí)施例中使用的測試圖形中，包括寬度寬的白色區(qū)域和寬度寬的黑色區(qū)域。在此寬度寬的白色區(qū)域和寬度寬的黑色區(qū)域中，即使是在如圖4(f)所示的焦點(diǎn)位置為相當(dāng)程度偏離屏幕200的聚焦?fàn)顟B(tài)時，也存在亮度的增減。這一點(diǎn)與在寬度窄的白色區(qū)域及寬度窄的黑色區(qū)域中亮度全部為一定值形成對照。因此，由于存在此寬度寬的白色區(qū)域和寬度寬的黑色區(qū)域，即使是焦點(diǎn)位置為相當(dāng)程度偏離屏幕200時，在聚焦?fàn)顟B(tài)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(diǎn)位置為相當(dāng)程度偏離屏幕200的聚焦?fàn)顟B(tài)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?fàn)顟B(tài)檢測單元156取得此時的聚焦編碼值，存放到內(nèi)部存儲器120內(nèi)的預(yù)定區(qū)域。另外，在后述的步驟中，在進(jìn)行拍攝時，與拍攝同時也進(jìn)行聚焦編碼值的取得和存放。
在步驟S408(圖2)中，再次進(jìn)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(jìn)行控制，在通過對測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像SI的同時，指標(biāo)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(jīng)過預(yù)定的時間之后執(zhí)行。因此，在步驟S408中的拍攝時的聚焦?fàn)顟B(tài)與在步驟S406中的拍攝時的聚焦?fàn)顟B(tài)相比有變化，其變化的大小與投影透鏡152在預(yù)定的時間中的移動量相對應(yīng)。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(diào)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，由于投影透鏡152向著聚焦?fàn)顟B(tài)遠(yuǎn)離焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)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(jìn)入到步驟S412，調(diào)焦單元128(圖1)對透鏡驅(qū)動單元154進(jìn)行控制，使投影透鏡152的移動方向相反，之后進(jìn)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(jìn)入到步驟S414。
在步驟S414(圖2)中，再次進(jìn)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(jìn)行控制，在通過對測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像SI的同時，指標(biāo)值計算單元126算出全變動V的值。然后，在步驟S416(圖2)中，與在步驟S410中一樣，調(diào)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(jīng)越過了聚焦?fàn)顟B(tài)成為焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的位置而進(jìn)行的。在最初的步驟S414的時刻，由于投影透鏡152是向著聚焦?fàn)顟B(tài)接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)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。之后，當(dāng)投影透鏡152已經(jīng)越過了聚焦?fàn)顟B(tài)成為焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的位置時，由于聚焦?fàn)顟B(tài)變成離開焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)，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(jīng)越過使聚焦?fàn)顟B(tài)成為焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的位置。此步驟S414和步驟S416，反復(fù)進(jìn)行一直到判定為全變動V的值減小為止。就是說，當(dāng)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(jìn)行拍攝及計算全變動V的值。當(dāng)在步驟S416中，判定為全變動V的值減小時，就進(jìn)入到步驟S418。
在步驟S418(圖2)中，調(diào)焦單元128(圖1)對透鏡驅(qū)動單元154進(jìn)行控制而使投影透鏡152的移動結(jié)束。
在步驟S420(圖2)中，調(diào)焦單元128(圖1)，計算焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置。此處，所謂焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置指的是使聚焦?fàn)顟B(tài)變?yōu)榻裹c(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的投影透鏡152的位置。在本實(shí)施例中，焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置的算出，是通過算出聚焦?fàn)顟B(tài)成為焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)時的聚焦編碼值而進(jìn)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(guān)聯(lián)而算出。利用這些值，將相對聚焦編碼值的全變動V采用直線或曲線進(jìn)行近似或插值。然后，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?fàn)顟B(tài)變?yōu)榻裹c(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)時的聚焦編碼值。
在步驟S422(圖2)中，調(diào)焦單元128(圖1)，對透鏡驅(qū)動單元154進(jìn)行控制，使投影透鏡152一直移動到焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置為止。使投影透鏡152一直移動到焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置為止的移動，比如，可以通過利用聚焦編碼值的輪詢實(shí)施的位置監(jiān)視來進(jìn)行。
通過進(jìn)行以上的處理，本實(shí)施例的投影機(jī)100，可以進(jìn)行自動調(diào)焦。此處，如上所述，在利用本實(shí)施例的投影機(jī)100的自動調(diào)焦處理中使用的測試圖形中，包括寬度窄的白色區(qū)域及寬度窄的黑色區(qū)域。因此，即使是聚焦?fàn)顟B(tài)接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)時，全變動V的值也會隨著聚焦?fàn)顟B(tài)的變化而增減。所以，本實(shí)施例的投影機(jī)100，可以高精度地進(jìn)行自動調(diào)焦。
另外，寬度窄的白色區(qū)域及寬度窄的黑色區(qū)域的寬度，在攝影圖像SI中，優(yōu)選是與大于等于1個像素且小于等于3個像素相當(dāng)?shù)膶挾龋鼉?yōu)選是與大于等于1個像素且小于等于2像素相當(dāng)?shù)膶挾?。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(shí)施例的投影機(jī)100的自動調(diào)焦處理中使用的測試圖形中，包括寬度寬的白色區(qū)域及寬度寬的黑色區(qū)域。因此，即使是聚焦?fàn)顟B(tài)在相當(dāng)程度上偏離焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的狀態(tài)時，全變動V的值也會隨著聚焦?fàn)顟B(tài)的變化而增減。所以，即使是聚焦?fàn)顟B(tài)在相當(dāng)程度上偏離焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的狀態(tài)時，也可以迅速判定應(yīng)該使投影透鏡152移動的方向。這樣，本實(shí)施例的投影機(jī)100，可以進(jìn)行高速度的自動調(diào)焦。
另外，寬度寬的白色區(qū)域及寬度寬的黑色區(qū)域的寬度，在攝影圖像SI中，優(yōu)選是與大于等于15個像素且小于等于30個像素相當(dāng)?shù)膶挾?，更?yōu)選是與大于等于20像素且小于等于30個像素相當(dāng)?shù)膶挾取?br> 進(jìn)而，因?yàn)楸緦?shí)施例的投影機(jī)100具有聚焦?fàn)顟B(tài)檢測單元156，通過算出焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置使投影透鏡152移動，就可以進(jìn)行更高速的自動調(diào)焦。
另外，本實(shí)施例的自動調(diào)焦處理，由于不大會受到光學(xué)特性、拍攝單元180的精度、投影機(jī)100的框體組裝精度等的影響，所以可以應(yīng)用于各種投影裝置。
B.實(shí)施例2圖5為概略示出在實(shí)施例2的自動調(diào)焦處理中使用的測試圖形的說明圖。在實(shí)施例2的自動調(diào)焦處理中使用的測試圖形是在中央處配置寬度窄的區(qū)域，并且相鄰的兩個白色區(qū)域的寬度比及相鄰的兩個黑色區(qū)域的寬度比分別為一定的這一點(diǎn)與圖3(a)所示的實(shí)施例1的測試圖形不同。就是說，配置于中央處的寬度最窄的白色區(qū)域Aw1的寬度w1和與其相鄰的寬度第二窄的白色區(qū)域Aw2的寬度w2的比ra，等于白色區(qū)域Aw2的寬度w2和與其相鄰的寬度第三窄的白色區(qū)域Aw3的寬度w3的比rb。同樣，白色區(qū)域Aw3的寬度w3與白色區(qū)域Aw4的寬度w4的比rc也為同一值。另外，對于黑色區(qū)域也同樣是相鄰的兩個黑色區(qū)域的寬度比為一定。
實(shí)施例2的測試圖形，可以在投影機(jī)100的不同的多個變焦?fàn)顟B(tài)的自動調(diào)焦中使用。就是說，比如，在變焦?fàn)顟B(tài)是望遠(yuǎn)時，使用圖5所示的區(qū)域Zt的部分的測試圖形，而在變焦?fàn)顟B(tài)是廣角時，使用圖5所示的區(qū)域Zw的部分的測試圖形。此時，測試圖形，由于相鄰的兩個白色區(qū)域的寬度比及相鄰的兩個黑色區(qū)域的寬度比分別為一定的，所以在不同的多個變焦?fàn)顟B(tài)中，包括寬度窄的和寬度寬的區(qū)域。因此，在實(shí)施例2中，只使用一個測試圖形，可以進(jìn)行不同的多個變焦?fàn)顟B(tài)的自動調(diào)焦，可以使自動調(diào)焦的方便程度提高。
另外，實(shí)施例2的測試圖形，在變焦?fàn)顟B(tài)為最望遠(yuǎn)側(cè)時，寬度窄的區(qū)域的寬度，在攝影圖像SI中，優(yōu)選是與大于等于1個像素且小于等于3個像素相當(dāng)?shù)膶挾?，更?yōu)選是與大于等于1個像素且小于等于2像素相當(dāng)?shù)膶挾取Ａ硗?，在變焦?fàn)顟B(tài)為最望遠(yuǎn)側(cè)時，寬度寬的區(qū)域的寬度，在攝影圖像SI中，優(yōu)選是與大于等于15個像素且小于等于30個像素相當(dāng)?shù)膶挾?，更?yōu)選是與大于等于20像素且小于等于30個像素相當(dāng)?shù)膶挾取?br> 另外，實(shí)施例2的測試圖形，在變焦?fàn)顟B(tài)為最廣角側(cè)時，寬度窄的區(qū)域的寬度，在攝影圖像SI中，優(yōu)選是與大于等于1個像素且小于等于3個像素相當(dāng)?shù)膶挾龋鼉?yōu)選是與大于等于1個像素且小于等于2像素相當(dāng)?shù)膶挾?。另外，在變焦?fàn)顟B(tài)為最廣角側(cè)時，寬度寬的區(qū)域的寬度，在攝影圖像SI中，優(yōu)選是與大于等于15個像素且小于等于30個像素相當(dāng)?shù)膶挾?，更?yōu)選是與大于等于20像素且小于等于30個像素相當(dāng)?shù)膶挾取?br> C.變形例另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例及實(shí)施方式，在不脫離其主要精神的范圍內(nèi)，可以以種種方式實(shí)施，比如，可以有以下變形。
C-1.變形例1在上述各實(shí)施例中示出的測試圖形，歸根到底是一個示例而已，也可以采用其他的測試圖形進(jìn)行自動調(diào)焦處理。比如，在上述實(shí)施例中，是采用白色區(qū)域和黑色區(qū)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(qū)域就可以，比如，白色區(qū)域也可以是白色以外的顏色，并且黑色區(qū)域也可以是黑色以外的顏色。另外，也不需要多個白色區(qū)域是互相相同的顏色，也不需要多個黑色區(qū)域是互相相同的顏色。
另外，在上述實(shí)施例中，采用的是對白色區(qū)域和黑色區(qū)域兩者包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)域的測試圖形，但也可以采用只對白色區(qū)域或黑色區(qū)域中某一方包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)域的測試圖形。
另外，在上述實(shí)施例中，采用的是只沿著一個方向(橫向)交互配置白色區(qū)域和黑色區(qū)域的測試圖形，但也可以采用也沿著與上述方向正交的方向(縱向)交互配置白色區(qū)域和黑色區(qū)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(diào)焦處理用的指標(biāo)值，也可以分別對橫向和縱向算出全變動V的值并使用兩者。
C-2.變形例2在上述實(shí)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(yù)先測定沿著測試圖形的各白色區(qū)域和各黑色區(qū)域的寬度方向的顯現(xiàn)中心點(diǎn)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(yùn)算次數(shù)，可以使處理更加高速化。
另外，作為調(diào)焦用的指標(biāo)值，也可以采用在上述實(shí)施例中使用的全變動V的值以外的不同的指標(biāo)值，一般講，可以采用對測試圖形的攝影圖像SI分析所得到的與聚焦?fàn)顟B(tài)相關(guān)的指標(biāo)值。比如，也可以算出亮度曲線的平均值，采用亮度曲線上的各點(diǎn)的與平均值的差分的絕對值的合計值作為指標(biāo)值。另外，也可以對攝影圖像SI進(jìn)行頻率分析，采用所包括的高頻分量的量作為指標(biāo)值。
C-3.變形例3在上述實(shí)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(jìn)行判斷，但也可以利用以大于等于3個的步驟算出的全變動V進(jìn)行判斷而提高可靠性。
另外，在上述實(shí)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(jié)束投影透鏡152的移動，進(jìn)行焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置的計算和使投影透鏡152向焦點(diǎn)對準(zhǔn)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(jìn)行更高精度的調(diào)焦。
C-4.變形例4在上述實(shí)施例中，是假設(shè)拍攝單元180具有CCD相機(jī)，但拍攝單元180也可以具有，比如，CMOS相機(jī)等其他拍攝裝置。
C-5.變形例5在上述實(shí)施例中，聚焦?fàn)顟B(tài)的檢測是利用可變電阻進(jìn)行的，但也可以利用其他方法檢測聚焦?fàn)顟B(tài)。比如，也可以在投影透鏡152上安裝旋轉(zhuǎn)式編碼器，由旋轉(zhuǎn)式編碼器的輸出值檢測聚焦?fàn)顟B(tài)。另外，也可以使用步進(jìn)電機(jī)作為透鏡驅(qū)動單元154，由其驅(qū)動量檢測聚焦?fàn)顟B(tài)。
C-6.變形例6在上述實(shí)施例中，投影透鏡152向著焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置的移動是通過利用聚焦編碼值的輪詢實(shí)施的位置監(jiān)視來進(jìn)行的，但也可以采用其他方法。比如，也可以在投影透鏡152上安裝旋轉(zhuǎn)式編碼器，利用采用旋轉(zhuǎn)式編碼器的輪詢實(shí)施的位置監(jiān)視進(jìn)行投影透鏡152的移動。另外，也可以采用步進(jìn)電機(jī)作為透鏡驅(qū)動單元154，并根據(jù)其驅(qū)動量進(jìn)行投影透鏡152的移動。另外，也可以從預(yù)先測定的投影透鏡152的移動速度算出電機(jī)的驅(qū)動時間，通過將電機(jī)按該時間驅(qū)動而進(jìn)行投影透鏡152的移動。
C-7.變形例7在上述實(shí)施例中，液晶屏130只示出一個，但也可以設(shè)置多個色分量用的多個液晶屏130。另外，也可以采用液晶屏以外的電光學(xué)裝置(比如，DMD(Texas Instruments公司的商標(biāo)))。另外，投影機(jī)100也可以使用CRT投影機(jī)。
C-8.變形例8在上述實(shí)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，白板及墻面等其他裝置。
權(quán)利要求
1.一種使圖像顯示于投影面上的投影機(jī)，其具備將預(yù)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(jī)的焦點(diǎn)移動的聚焦變更單元；對所投影的上述測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像的拍攝單元；計算與隨著上述焦點(diǎn)的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦?fàn)顟B(tài)相關(guān)的指標(biāo)值的指標(biāo)值計算單元；以及利用上述指標(biāo)值進(jìn)行調(diào)焦以使上述焦點(diǎn)在上述投影面上對準(zhǔn)的調(diào)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(qū)域，并且至少上述第1種濃度區(qū)域包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中，上述寬度窄的區(qū)域的寬度是相當(dāng)于上述攝影圖像內(nèi)的大于等于1個像素且小于等于3個像素的寬度，上述寬度寬的區(qū)域的寬度是相當(dāng)于上述攝影圖像內(nèi)的大于等于15個像素且小于等于30個像素的寬度。
3.如權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其中，上述測試圖形在變焦?fàn)顟B(tài)為最望遠(yuǎn)側(cè)時和在變焦?fàn)顟B(tài)為最廣角側(cè)時兩種情況下，包括上述寬度窄的區(qū)域和上述寬度寬的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的投影機(jī)，其中，上述測試圖形中，上述第1種濃度區(qū)域，其夾著第2種濃度區(qū)域的相鄰的兩個區(qū)域的寬度比是一定的。
5.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中，上述指標(biāo)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(qū)域的寬度方向的亮度的增減的程度的值。
6.如權(quán)利要求5所述的投影機(jī)，其中，上述指標(biāo)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(guān)的值。
7.如權(quán)利要求6所述的投影機(jī)，其中，上述極大值及上述極小值是根據(jù)上述測試圖形中的上述濃度區(qū)域的配置所設(shè)定的上述攝影圖像中的預(yù)定位置的亮度的值。
8.一種使圖像顯示于投影面上的投影機(jī)的調(diào)焦方法，其包括(a)將預(yù)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(jī)的焦點(diǎn)移動的步驟；(c)對所投影的上述測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像的步驟；(d)計算與隨著上述焦點(diǎn)的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦?fàn)顟B(tài)相關(guān)的指標(biāo)值的步驟；以及(e)利用上述指標(biāo)值進(jìn)行調(diào)焦以使上述焦點(diǎn)在上述投影面上對準(zhǔn)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(qū)域，并且至少上述第1種濃度區(qū)域包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)域。
9.一種調(diào)焦程序，其用來在使圖像顯示于投影面上的投影機(jī)中調(diào)焦，其特征在于使投影機(jī)實(shí)現(xiàn)以下的功能將預(yù)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(jī)的焦點(diǎn)移動的聚焦變更功能；對所投影的上述測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像的拍攝功能；計算與隨著上述焦點(diǎn)的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦?fàn)顟B(tài)相關(guān)的指標(biāo)值的指標(biāo)值計算功能；以及利用上述指標(biāo)值進(jìn)行調(diào)焦以使上述焦點(diǎn)在上述投影面上對準(zhǔn)的調(diào)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(qū)域，并且至少上述第1種濃度區(qū)域包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明可以提供一種在使圖像顯示于屏幕等投影面上的投影機(jī)中，可以高速高精度地進(jìn)行自動調(diào)焦的技術(shù)。本發(fā)明的投影機(jī)的構(gòu)成包括將預(yù)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(jī)的焦點(diǎn)移動的聚焦變更單元；以及對所投影的上述測試圖形進(jìn)行拍攝而生成攝影圖像的拍攝單元。此外，投影機(jī)包括計算與隨著上述焦點(diǎn)的移動而變動的上述攝影圖像的聚焦?fàn)顟B(tài)相關(guān)的指標(biāo)值的指標(biāo)值計算單元；以及利用上述指標(biāo)值進(jìn)行調(diào)焦以使上述焦點(diǎn)在上述投影面上焦點(diǎn)對準(zhǔn)的調(diào)焦單元。預(yù)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(qū)域，并且至少上述第1種濃度區(qū)域包括寬度窄的區(qū)域和寬度寬的區(qū)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(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者松本守生, 古井志紀(jì) 申請人:精工愛普生株式會社