JP2014142466A - 投影装置及びその制御方法、プログラム、並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】投影装置をスクリーンに対して傾けた場合に発生する、投影画面内のフォーカス不均一を低減する。
【解決手段】投影装置１００は、画像を投影面に投影する投影手段１７１と、投影画像のフォーカス位置を調整する調整手段１７０と、前記投影画像の周辺の所定の距離だけ離間した少なくとも２つの位置から前記投影手段までの距離を取得する取得手段１９４と、前記距離の最大値と最小値の差分から前記少なくとも２つの位置が同時に合焦しているか判定する判定手段１１１と、前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得手段により得られた距離に基づいて、前記投影画像を縮小する縮小手段１４０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、投影装置に関する。

従来、投影装置としてのプロジェクタを設置する際、ユーザは、スクリーンの位置とプロジェクタの位置を予め決めた後、スクリーンに投影された画像を見ながら、最適な投影状態が得られるように、投影レンズのズームやフォーカスを調整している。また、プロジェクタの向きやレンズシフト量を調整する必要が生じると、投影レンズのズームやフォーカスを再度調整しなければならず、最適な投影状態を得るまでに同様の作業を繰り返し行うため、非常に煩雑であった。

このような課題に対して、例えば、特許文献１には、プロジェクタとスクリーンの正確な位置情報を検出し、検出された位置情報に基づいて、ズーム、フォーカス、レンズシフトを制御することで、最適な投影画像を自動的に得られる技術が提案されている。

特許第４０９０３８６号公報

上記特許文献１に記載の技術は、プロジェクタとスクリーンの位置情報を利用して、投影画像を自動調整するものである。しかしながら、プロジェクタをスクリーンに対して傾けたときに、投影画面内のフォーカス分布により発生する、フォーカスが合っていない部分を投影画面全体で最適化するものではない。そのため、図１０に示すように、プロジェクタの投影画面がスクリーンに対してフォーカスしていない部分があると、投影画面全体でフォーカスが合うように、ズームやフォーカスを個別に調整する必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、投影装置をスクリーンに対して傾けた場合に発生する、投影画面内のフォーカスの不均一を低減し、投影画面全体で、フォーカス位置を最適化することができる技術を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の投影装置は、画像を投影面に投影する投影手段と、投影画像のフォーカス位置を調整する調整手段と、前記投影画像の周辺の所定の距離だけ離間した少なくとも２つの位置から前記投影手段までの距離を取得する取得手段と、前記距離の最大値と最小値の差分から前記少なくとも２つの位置が同時に合焦しているか判定する判定手段と、前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得手段により得られた距離に基づいて、前記投影画像を縮小する縮小手段と、を有する。

本発明によれば、投影装置をスクリーンに対して傾けた場合に発生する、投影画面内のフォーカスの不均一を低減し、投影画面全体で、フォーカス位置を最適化することができる。

本発明に係る実施形態の装置構成を示すブロック図。 本実施形態の投影装置の基本動作を示すフローチャート。 光学系制御部の構成図。 画像処理部の構成図。 撮像部の構成図。 実施形態１のプロジェクタの動作を示すフローチャート。 実施形態２のプロジェクタの動作を示すフローチャート。 実施形態３のプロジェクタの動作を示すフローチャート。 実施形態４のプロジェクタの動作を示すフローチャート。 従来の課題を説明する図。

以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成してもよい。

以下、本発明の投影装置を、例えば、静止画や動画を投影する液晶プロジェクタに適用した実施形態について説明する。

＜装置構成＞図１を参照して、本発明に係る実施形態の投影装置の構成及び機能の概略について説明する。

本実施形態の液晶プロジェクタ（以下、プロジェクタ）は、投影面に表示するべき画像に応じて、液晶素子の光の透過率を制御して、液晶素子を透過した光源からの光をスクリーンに投影することで、画像をユーザに提示する。

図１において、本実施形態のプロジェクタ１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２、操作部１１３、画像入力部１３０、画像処理部１４０を有する。また、プロジェクタ１００は、液晶制御部１５０、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂ、光源制御部１６０、光源１６１、色分離部１６２、色合成部１６３、光学系制御部１７０、投影光学系１７１を有する。さらに、プロジェクタ１００は、記録再生部１９１、記録媒体１９２、通信部１９３、撮像部１９４、表示制御部１９５、表示部１９６を有していてもよい。

ＣＰＵ１１０は、プロジェクタ１００の各動作ブロックを制御する。ＲＯＭ１１１は、ＣＰＵ１１０の処理手順を記述した制御プログラムを記憶する。ＲＡＭ１１２は、ワークメモリとして一時的に制御プログラムやデータを格納する。また、ＣＰＵ１１０は、記録再生部１９１により記録媒体１９２から読み出された静止画ファイルや動画ファイルを一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムを用いて、それぞれの静止画や動画を再生することもできる。また、ＣＰＵ１１０は、通信部１９３より受信した静止画ファイルや動画ファイルを一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムを用いて、それぞれの静止画や動画を再生することもできる。また、ＣＰＵ１１０は、撮像部１９４により得られた画像信号を一時的にＲＡＭ１１２に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムを用いて、静止画ファイルや動画ファイルを生成して記録媒体１９２に記録させることもできる。

また、操作部１１３は、例えばスイッチやダイヤル、表示部１９６上に設けられたタッチパネルなどからなり、ユーザの操作指示を受け付け、ＣＰＵ１１０に指示信号を送信する。また、操作部１１３は、例えば、不図示のリモコンからの信号を受信する信号受信部（赤外線受信部など）で、受信した信号に基づいて所定の指示信号をＣＰＵ１１０に送信するものであってもよい。また、ＣＰＵ１１０は、操作部１１３や、通信部１９３から入力された制御信号を受信して、プロジェクタ１００の各動作ブロックを制御する。

画像入力部１３０は、外部装置から静止画信号や動画信号を受信する。画像入力部１３０は、例えば、コンポジット端子、Ｓ映像端子、Ｄ端子、コンポーネント端子、アナログＲＧＢ端子、ＤＶＩ−Ｉ端子、ＤＶＩ−Ｄ端子、ＨＤＭＩ（登録商標）端子等を含む。また、画像入力部１３０は、アナログの静止画信号や動画信号を受信した場合には、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、画像処理部１４０に送信する。ここで、外部装置は、静止画信号や動画信号を出力できるものであれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機など、どのようなものであってもよい。

画像処理部１４０は、図４で詳述するが、例えば画像処理用のマイクロプロセッサからなり、画像入力部１３０から受信した静止画信号や動画信号にフレーム数、画素数、画像形状などの変更処理を施して、液晶制御部１５０に送信する。また、画像処理部１４０は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が画像処理部１４０と同様の処理を実行してもよい。画像処理部１４０は、フレーム間引き処理、フレーム補間処理、解像度変換処理、歪み補正処理（キーストン補正処理）といった機能を実行することが可能である。また、画像処理部１４０は、画像入力部１３０から受信した信号以外にも、ＣＰＵ１１０によって再生された画像や映像に対して前述の変更処理を施すこともできる。

液晶制御部１５０は、例えば制御用のマイクロプロセッサからなり、画像処理部１４０で処理された静止画信号や動画信号に基づいて、各液晶パネルの液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂの画素の液晶に印加する電圧を制御して、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂの透過率を調整する。なお、液晶制御部１５０は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が液晶制御部１５０と同様の処理を実行してもよい。例えば、画像処理部１４０に動画信号が入力されている場合、液晶制御部１５０は、画像処理部１４０から１フレームの画像データを受信するごとに、画像に対応する透過率となるように、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂを制御する。液晶素子１５１Ｒは、赤色に対応する液晶素子であって、光源１６１から出力された光のうち、色分離部１６２で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離された光のうち、赤色の光の透過率を調整する。液晶素子１５１Ｇは、緑色に対応する液晶素子であって、光源１６１から出力された光のうち、色分離部１６２で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離された光のうち、緑色の光の透過率を調整する。液晶素子１５１Ｂは、青色に対応する液晶素子であって、光源１６１から出力された光のうち、色分離部１６２で赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離された光のうち、青色の光の透過率を調整する。

光源制御部１６０は、光源１６１のオン／オフの制御や光量の制御をする、例えば制御用のマイクロプロセッサからなる。なお、光源制御部１６０は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が光源制御部１６０と同様の処理を実行してもよい。また、光源１６１は、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプであり、スクリーン１８０に画像や映像を投影するための光を出力する。また、色分離部１６２は、例えばダイクロイックミラーやプリズムからなり、光源１６１から出力された光を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離する。なお、光源１６１として、各色に対応するＬＥＤ等を使用する場合には、色分離部１６２は不要である。また、色合成部１６３は、例えばダイクロイックミラーやプリズムからなり、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂを透過した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を合成する。そして、色合成部１６３により赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の成分を合成した光は、投影光学系１７１に送られる。このとき、液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂは、画像処理部１４０から入力された画像データに対応する光の透過率となるように、液晶制御部１５０により制御される。そのため、色合成部１６３により合成された光は、投影光学系１７１によりスクリーンに投影されると、画像処理部１４０により入力された静止画データや動画データに対応する静止画や動画がスクリーン上に表示されることになる。

光学系制御部１７０は、図３で詳述するが、例えば制御用のマイクロプロセッサからなり、投影光学系１７１を制御する。なお、光学系制御部１７０は、専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が光学系制御部１７０と同様の処理を実行してもよい。また、投影光学系１７１は、色合成部１６３から出力された合成光をスクリーンに投影する。投影光学系１７１は、複数のレンズ、レンズ駆動用のアクチュエータからなり、レンズをアクチュエータにより駆動することで、投影画像の拡大、縮小、シフト、焦点調整などを行うことができる。

記録再生部１９１は、記録媒体１９２から読み出した静止画ファイルや動画ファイルを再生したり、また、撮像部１９４により得られた画像信号をＣＰＵ１１０から受信して記録媒体１９２に記録する。また、通信部１９３より受信した静止画ファイルや動画ファイルを記録媒体１９２に記録してもよい。記録再生部１９１は、例えば、記録媒体１９２と電気的に接続するインタフェースや記録媒体１９２と通信するためのマイクロプロセッサからなる。なお、記録再生部１９１には、専用のマイクロプロセッサを含む必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が記録再生部１９１と同様の処理を実行してもよい。また、記録媒体１９２は、静止画ファイルや動画ファイル、その他、本実施形態のプロジェクタに必要な制御データなどを記録することができるものである。記録媒体１９２は、磁気ディスク、光学式ディスク、半導体メモリなどのあらゆる方式の記録媒体であってよく、着脱可能な記録媒体であっても、内蔵型の記録媒体であってもよい。

通信部１９３は、外部装置から制御信号や画像信号、静止画ファイルや動画ファイル等を受信するものであり、例えば、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、ＵＳＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などであってよく、通信方式を特に限定するものではない。また、画像入力部１３０の端子が、例えばＨＤＭＩ（登録商標）端子であれば、その端子を介してＣＥＣ通信を行うものであってもよい。ここで、外部装置は、プロジェクタ１００と通信が可能な機器であれば、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話、スマートフォン、ハードディスクレコーダ、ゲーム機、リモコンなど、どのようなものであってもよい。

撮像部１９４は、液晶プロジェクタ１００の周辺の被写体を撮像して画像信号を生成するために設けられており、投影光学系１７１を介して投影された静止画や動画を撮影（スクリーン方向を撮影）する。なお、撮像部１９４は、スクリーン方向を撮影するものに限られず、例えば、スクリーンとは反対方向の視聴者側を撮影しても良い。

ＣＰＵ１１０は、撮像部１９４により得られた画像信号を一時的にＲＡＭ１１２に記憶し、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムを用いて、静止画データや動画データに変換する。また、ＣＰＵ１１０は、変換した静止画データや動画データを解析し、合焦データ、輝度むら分布データに変換し、光学系制御部１７０や画像処理部１４０により、フォーカス調整、レンズ絞り調整、縮小処理、色むら補正等が施される。さらに、ＣＰＵ１１０は、上記処理が施された静止画データや動画データを所定の形式の静止画ファイルや動画ファイルに変換して記録媒体１９２に記録する。なお、撮像部１９４の詳細な構成については、図５で後述する。

表示制御部１９５は、表示制御用のマイクロプロセッサなどからなり、プロジェクタ１００に備えられた表示部１９６にプロジェクタ１００を操作するための操作画面やスイッチアイコン等の画像を表示させるための制御をする。なお、表示制御部１９５専用のマイクロプロセッサである必要はなく、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が表示制御部１９５と同様の処理を実行してもよい。また、表示部１９６は、プロジェクタ１００を操作するための操作画面やスイッチアイコンを表示する。表示部１９６は、画像を表示できればどのようなものであってもよい。例えば、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイであってよい。また、特定のボタンをユーザに認識可能に掲示するために、各ボタンに対応するＬＥＤ等を発光させるものであってもよい。

なお、本実施形態の画像処理部１４０、液晶制御部１５０、光源制御部１６０、光学系制御部１７０、記録再生部１９１、表示制御部１９５は、これらの動作ブロックと同様の処理を行うことのできる単数または複数のマイクロプロセッサあってもよい。または、例えば、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムによって、ＣＰＵ１１０が各ブロックと同様の処理を実行してもよい。

＜基本動作＞次に、図１及び図２を参照して、本実施形態のプロジェクタ１００の基本動作について説明する。

図２は、本実施形態のプロジェクタ１００の基本動作を示すフローチャートである。なお、図２の動作は、ＣＰＵ１１０が、ＲＯＭ１１１に格納されたプログラムを、ＲＡＭ１１２のワークエリアに展開し、各動作ブロックを制御することにより実現される。また、図２の動作は、ユーザが操作部１１３やリモコンによりプロジェクタ１００の電源をオンすると開始される。操作部１１３やリモコンによりユーザがプロジェクタ１００の電源をオンすると、ＣＰＵ１１０は、不図示の電源制御部によりプロジェクタ１００の各部へ不図示の電源部から電力の供給を開始する。

次に、ＣＰＵ１１０は、ユーザによる操作部１１３やリモコンの操作により選択された表示モードを判定する（Ｓ２１０）。本実施形態のプロジェクタ１００の表示モードの１つは、画像入力部１３０より入力された静止画データや動画データを表示する「入力画像表示モード」である。また、本実施形態のプロジェクタ１００の表示モードの１つは、記録再生部１９１により記録媒体１９２から読み出された静止画ファイルや動画ファイルを表示する「ファイル再生表示モード」である。また、本実施形態のプロジェクタ１００の表示モードの１つは、通信部１９３から受信した静止画ファイルや動画ファイルを表示する「ファイル受信表示モード」である。なお、本実施形態では、ユーザにより表示モードが選択される場合について説明するが、電源を投入した時点での表示モードは、前回終了時の表示モードになっていてもよく、また、前述のいずれかの表示モードをデフォルトの表示モードとしてもよい。その場合には、Ｓ２１０の処理は省略可能である。

ここでは、Ｓ２１０で、「入力画像表示モード」が選択されたものとして説明する。

「入力画像表示モード」が選択されると、ＣＰＵ１１０は、画像入力部１３０から静止画データや動画データが入力されるまで待機する（Ｓ２２０）。そして、入力された場合（Ｓ２２０でＹｅｓ）は投影処理（Ｓ２３０）に移行する。

Ｓ２３０では、ＣＰＵ１１０は、画像処理部１４０により、画像入力部１３０により入力された静止画データや動画データの画素数、フレームレート、画像形状などの変更を実行させ、処理の施された１画面分の画像データを液晶制御部１５０に送信する。そして、ＣＰＵ１１０は、液晶制御部１５０により、受信した１画面分の画像データの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色成分の階調レベルに応じた透過率となるように、各液晶パネルの液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂの透過率を制御する。そして、ＣＰＵ１１０は、光源制御部１６０により光源１６１からの光の出力を制御する。色分離部１６２は、光源１６１から出力された光を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に分離し、それぞれの光を、各液晶パネルの液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂに供給する。各液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂに供給された各色の光は、各液晶素子の画素毎に透過する光量が制限される。そして、各液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂを透過した赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）それぞれの光は、色合成部１６３に供給され再び合成される。そして、色合成部１６３で合成された光は、投影光学系１７１を介して、スクリーン１８０に投影される。

この投影処理は、画像を投影している間、１フレームの画像データ毎に順次、実行されている。

なお、このとき、ユーザにより操作部１１３から投影光学系１７１の操作指示が入力されると、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０により、投影画像の焦点を変更したり、光学系の拡大率を変更したりするように投影光学系１７１のアクチュエータを制御する。

この投影処理実行中に、ＣＰＵ１１０は、ユーザにより操作部１１３から表示モードを切り替える指示が入力されたか否かを判定する（Ｓ２４０）。ここで、操作部１１３から表示モードを切り替える指示が入力されると（Ｓ２４０でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、再びＳ２１０に戻り、表示モードの判定を行う。このとき、ＣＰＵ１１０は、画像処理部１４０に、表示モードを選択させるためのメニュー画面をＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）画像データとして送信し、投影中の画像に対して、このＯＳＤ画面を重畳させるように画像処理部１４０を制御する。ユーザは、この投影されたＯＳＤ画面を見ながら、表示モードを選択する。

一方、投影処理実行中に、ユーザにより操作部１１３から表示モードを切り替える指示が入力されない場合は（Ｓ２４０でＮＯ）、ＣＰＵ１１０は、ユーザにより操作部１１３から投影終了の指示が入力されたか否かを判定する（Ｓ２５０）。ここで、操作部１１３から投影終了の指示が入力された場合には（Ｓ２５０でＹＥＳ）、ＣＰＵ１１０は、プロジェクタ１００の各動作ブロックに対する電源供給を停止させ、投影処理を終了する。一方、操作部１１３から投影終了の指示が入力されない場合には（Ｓ２５０でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、Ｓ２２０へ戻り、以降、操作部１１３から投影終了の指示が入力されるまで、Ｓ２２０からＳ２５０までの処理を繰り返す。

以上のようにして、本実施形態のプロジェクタ１００は、スクリーンに対して画像を投影する。

なお、「ファイル再生表示モード」では、ＣＰＵ１１０は、記録再生部１９１により、記録媒体１９２から静止画ファイルや動画ファイルのファイルリストや各ファイルのサムネイルデータを読み出し、ＲＡＭ１１２に一時的に記憶する。そして、ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムに基づいて、ＲＡＭ１１２に一時的に記憶されたファイルリストに基づく文字画像や各ファイルのサムネイルデータに基づく画像データを生成し、画像処理部１４０に送信する。そして、ＣＰＵ１１０は、通常の投影処理（Ｓ２３０）と同様に、画像処理部１４０、液晶制御部１５０、光源制御部１６０を制御する。

次に、投影画面上において、記録媒体１９２に記録された静止画ファイルや動画ファイルに対応する文字画像やサムネイルを選択する指示が操作部１１３を介して入力される。そして、ＣＰＵ１１０は、選択された静止画ファイルや動画ファイルを記録媒体１９２から読み出すように記録再生部１９１を制御する。さらに、ＣＰＵ１１０は、読み出された静止画ファイルや動画ファイルをＲＡＭ１１２に一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１記憶されたプログラムに基づいて静止画や動画を再生する。そして、ＣＰＵ１１０は、例えば再生した静止画データや動画データを順次、画像処理部１４０に送信し、通常の投影処理（Ｓ２３０）と同様に、画像処理部１４０、液晶制御部１５０、光源制御部１６０を制御する。

また、「ファイル受信表示モード」では、ＣＰＵ１１０は、通信部１９３により受信した静止画ファイルや動画ファイルをＲＡＭ１１２に一時的に記憶し、ＲＯＭ１１１記憶されたプログラムに基づいて、静止画ファイルや動画ファイルをデコードして再生する。そして、ＣＰＵ１１０は、例えば再生した静止画データや動画データを順次、画像処理部１４０に送信し、通常の投影処理（Ｓ２３０）と同様に、画像処理部１４０、液晶制御部１５０、光源制御部１６０を制御する。

＜光学系制御部の構成＞次に、図３を参照して、図１の光学系制御部１７０の詳細な構成について説明する。

フォーカス制御部３０１は、ＣＰＵ１１０の指示に従ってフォーカスレンズ位置を調整する。ズーム制御部３０２は、ＣＰＵ１１０の指示に従ってズームレンズ位置を調整する。レンズ絞り制御部３０３は、ＣＰＵ１１０の指示に従って絞りの開度を調整する。レンズシフト制御部３０４は、ＣＰＵ１１０の指示に従ってレンズのシフト位置を調整する。

また、フォーカス制御部３０１、ズーム制御部３０２、レンズ絞り制御部３０３、レンズシフト制御部３０４はそれぞれ、フォーカスレンズ位置、ズームレンズ位置、絞り値、レンズシフト位置をＣＰＵ１１０に通知し、各情報はＲＡＭ１１２に格納される。

また、光学系制御部１７０は、ＣＰＵ１１０の指示に従って投影光学系１７１を制御する。

＜画像処理部の構成＞次に、図４を参照して、図１の画像処理部１４０の詳細な構成について説明する。

画像処理部１４０は、画像入力部１３０により外部から入力された画像データに画像処理を施す。具体的には、入力処理部４０１は、ＣＰＵ１１０の指示に従って、画像データに対して、ビット深度調整、レベル変換、色空間変換、周波数変換等の処理を施し、解像度変換部４０２に送出する。解像度変換部４０２は、ＣＰＵ１１０の指示に従って、上記処理が施された画像データの解像度を変換し、階調変換部４０３に送出する。階調変換部４０３は、解像度が変換された画像データに対して、ＣＰＵ１１０の指示に従って、ＲＡＭ１１２に格納されたＬＵＴ等に基づいて、ガンマ変換、色変換、シャープネス処理等の階調変換処理を施し、画像合成部４０４へ送出する。画像合成部４０４は、階調変換処理された画像データに対して、ＣＰＵ１１０の指示に従って、液晶パネルの解像度になるように黒画像データを付加し、台形補正部４０５へ送出する。台形補正部４０５は、ＣＰＵ１１０の指示に従って、液晶パネルの解像度にされた画像データに対して、形状変換するパラメータである射影変換マトリクスにより形状変換を実施し、パネル補正部４０６へ送出する。パネル補正部４０６は、ＣＰＵ１１０の指示に従って、形状変換された画像データに対して、液晶パネルの特性を吸収するため、予め計測により定められた、ＲＡＭ１１２に格納されたＬＵＴ等により、ガンマ補正、面内輝度むら補正等を実施する。そして、補正された画像データは、液晶制御部１５０に送出され、各液晶パネルの液晶素子１５１Ｒ、１５１Ｇ、１５１Ｂの透過率が制御される。

＜撮像部の構成＞次に、図５を参照して、図１の撮像部１９４の詳細な構成について説明する。

撮像部１９４は、被写体の光学像を結像するズームレンズやフォーカスレンズを含むレンズ群５０１、レンズ群５０１を駆動するアクチュエータ５０２、アクチュエータ５０２を制御するアクチュエータ制御マイクロプロセッサ５０３を備える。また、撮像部１９４は、レンズ群５０１により結像された被写体像を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子５０４、撮像素子５０４により得られた画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５０５、画像処理マイクロプロセッサ５０６を備える。

投影光学系１７１を介して投影された静止画や動画は、レンズ群５０１を通して、撮像素子５０４により撮像される。アクチュエータ制御マイクロプロセッサ５０３は、アクチュエータ５０２を制御することで、フォーカスやズーム等の撮像条件を最適化する。撮像素子５０４で撮像されたアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部５０５によりデジタル信号に変換される。画像処理マイクロプロセッサ５０６はデジタル信号に画像処理を施して得られる投影画像データの解析、例えば、投影画像データのエッジ部を解析することで、投影画像のエッジ部のフォーカスが合っているか否かの判定を行う。

［実施形態１］次に、図６を参照して、実施形態１のフォーカス位置設定処理について説明する。なお、図６の動作は、ＣＰＵ１１０が、ＲＯＭ１１１に格納されたプログラムを、ＲＡＭ１１２のワークエリアに展開し、各動作ブロックを制御することにより実現される。また、図６の動作は、ユーザが操作部１１３やリモコンによりプロジェクタ１００の電源をオンすると開始される。操作部１１３やリモコンによりユーザがプロジェクタ１００の電源をオンすると、ＣＰＵ１１０は、不図示の電源制御部によりプロジェクタ１００の各部へ不図示の電源部から電力の供給を開始する。

まず、Ｓ６０１では、ＣＰＵ１１０は、プロジェクタ１００がスクリーンに対して傾いて設置されているか判定する。そして、スクリーンに対して傾いている場合、ＣＰＵ１１０は、スクリーン上の投影画像は四角形ではあっても長方形でないため、台形補正部４０５により台形補正を実施する。この台形補正は、プロジェクタ１００の傾きを不図示のセンサで検知し、傾きが検知されたときに自動で実施する、あるいは、投影画像を見ながら手動で実施しても良い。

次に、Ｓ６０２では、ＣＰＵ１１０は、初期設定として、レンズ絞り制御部３０３により、絞りを開放する。この結果、最も照度が高い状態となる。

次に、Ｓ６０３では、ＣＰＵ１１０は、投影画面と投影画面の略中心を通る水平軸との左右の交点と、投影画面と投影画面の略中心を通る垂直軸との上下の交点の、計４点の距離データを取得する。距離データの具体的な取得方法としては、撮像部１９４の画像処理マイクロプロセッサ５０６が合焦と判定した場合に、光学系制御部１７０のフォーカス制御部３０１のフォーカス位置のエンコード値を取得し、その値を距離データとしてＲＡＭ１１２に格納する。同様の方法で、上記４点について順次、距離データを取得する。また、ＣＰＵ１１０は、上記４点の距離データの平均値を演算し、その値をスクリーン距離としてＲＡＭ１１２に格納する。

次に、Ｓ６０４では、ＣＰＵ１１０は、ＲＡＭ１１２に格納された４点の距離データから最大値と最小値を抽出し、（最大値−最小値）を距離データの差分値として、ＲＡＭ１１２に格納する。

次に、Ｓ６０５では、ＣＰＵ１１０は、焦点距離、絞り値、液晶パネル上での表示領域の四角形の対角の長さの光学情報と、スクリーン距離情報とをＲＡＭ１１２から読み出す。液晶パネル上での表示領域の四角形の対角の長さは、液晶パネル上で、入力信号により、動作している領域の対角線の長さのことを意味する。２本の対角線の長さが異なる場合は、対角線の長さの平均値を、液晶パネル上での表示領域の四角形の対角の長さとする。

次に、Ｓ６０６では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ６０５で読み出された各情報を用いて、以下の式（１）〜（４）に示す演算を実施し、合焦深度を求める。

合焦深度＝前方合焦深度＋後方合焦深度・・・（１）
前方合焦深度＝許容錯乱円径×絞り値×スクリーン距離²／(焦点距離²＋許容錯乱円径×絞り値×スクリーン距離)・・・（２）
後方合焦深度＝許容錯乱円径×絞り値×スクリーン距離²／(焦点距離²−許容錯乱円径×絞り値×スクリーン距離)・・・（３）
許容錯乱円径＝液晶パネル上での表示領域の四角形の対角の長さ／定数（定数は１４００）・・・（４）
上記式（１）〜（３）における合焦深度は、カメラ等での被写界深度に相当する用語であり、スクリーン上で、フォーカスの合う距離範囲を意味する。また、許容錯乱円径に使用する定数を１４００とするが、投影画面を見るユーザの位置等により変更可能としても良い。

次に、Ｓ６０７では、ＣＰＵ１１０は、距離データ差分値と合焦深度を比較し、距離データ差分値が合焦深度より大きい場合は、距離データ差分値と合焦深度の関係から、投影画面の縮小率を計算する（Ｓ６０８）。縮小率の計算は、以下の式（５）に示す演算を実施する。

縮小率＝合焦深度距離／データ差分値・・・（５）
上記式（５）の合焦深度もカメラ等での被写界深度に相当し、許容錯乱円径に使用する定数も変更可能である。

次に、Ｓ６０９では、ＣＰＵ１１０は、上記式（５）により演算された縮小率を画像処理部１４０の解像度変換部４０２に設定する。

次に、Ｓ６１０では、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０のフォーカス制御部３０１に、Ｓ６０３で演算したスクリーン距離を設定し、Ｓ６０３に戻る。

一方、Ｓ６０７で、距離データ差分値が合焦深度以下の場合、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０のフォーカス制御部３０１に、Ｓ６０３で演算したスクリーン距離を設定し、フォーカス位置が設定されると（Ｓ６１１）、本処理を終了する。

なお、Ｓ６０３での距離データの取得は上記４点（投影画面と水平軸の左右との交点や垂直軸の上下との交点）でなくとも、投影画像の一辺の付近の任意の点（第１の位置）と、他辺の付近の任意の点（第２の位置）などの所定の距離だけ離間した任意の２点以上であれば良い。また、フォーカスが合うことが望ましい点を選んでも良い。また、距離データの取得は、撮像部１９４とフォーカス制御部３０１のエンコード値を用いて実施したが、距離センサ等で測距しても良い。

なお、Ｓ６０４では、４点の距離データの最大値と最小値の差分を距離データ差分値としたが、この値の代わりに、左端部と右端部の距離データの差分値と、上端部と下端部の距離データの差分値に縦横比（例えば、４：３の場合は、×４／３）を乗じた値を比較して、大きい方の値を使用しても良い。

また、Ｓ６０７では、距離データ差分値と合焦深度とを比較しているが、多少のデフォーカスを許容するものとし、距離データ差分値と、合焦深度に定数を乗算したものを比較しても良い。

なお、Ｓ６０９では、画像処理部１４０の解像度変換部４０２で、電気的に縮小処理しているが、光学系制御部１７０のズーム制御部３０２で、光学的に縮小処理しても良い。

なお、光学系制御部１７０のレンズシフト制御部３０４で、レンズシフト処理をした場合は、Ｓ６１０、Ｓ６１１のフォーカス位置の設定は、レンズシフト量を加味する必要がある。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタは、所定距離離間した任意の少なくとも２点（例えば、投影画像の一辺の付近の任意の点と、他辺の付近の任意の点）の合焦距離を取得し、これらの点が同時に合焦していない場合に、画像を縮小する処理を行っている。これにより、プロジェクタをスクリーンに対して傾けた場合に発生する、投影画面内のフォーカスの不均一を低減し、投影画面全体で、フォーカス位置を最適化することができる。

また、本実施形態では、液晶プロジェクタを例に説明したが、本発明は、液晶プロジェクタに限られるものではない。本実施形態のように、レンズ等の投影光学系を通してスクリーンに投影する装置であれば、例えばＤＬＰプロジェクタその他の投影装置にも本発明は適用可能である。

［実施形態２］次に、図７を参照して、実施形態２のフォーカス位置設定処理について説明する。なお、本実施形態も液晶プロジェクタの適用例であり、装置構成や基本動作は実施形態１と同様であるため説明を省略する。また、光学系制御部１７０、画像処理部１４０、撮像部１９４の構成についても、実施形態１と同様であるため説明を省略する。

図７は、本実施形態のフォーカス位置設定処理を示すフローチャートである。なお、図７のＳ７０１〜Ｓ７０５の処理は、図６で説明したＳ６０１〜Ｓ６０５と同様であるため、異なる処理について説明する。なお、図７の動作は、ＣＰＵ１１０が、ＲＯＭ１１１に格納されたプログラムを、ＲＡＭ１１２のワークエリアに展開し、各動作ブロックを制御することにより実現される。また、図７の動作は、ユーザが操作部１１３やリモコンによりプロジェクタ１００の電源をオンすると開始される。操作部１１３やリモコンによりユーザがプロジェクタ１００の電源をオンすると、ＣＰＵ１１０は、不図示の電源制御部によりプロジェクタ１００の各部へ不図示の電源部から電力の供給を開始する。

Ｓ７０６では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ７０５で読み出された情報を用いて、上記式（１）〜（４）の合焦深度にスクリーン距離を代入して演算を実施し、絞り値を求める。

Ｓ７０７では、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０のレンズ絞り制御部３０３に、Ｓ７０６で演算した絞り値を設定する（Ｓ７０７）。

Ｓ７０８では、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０のフォーカス制御部３０１に、Ｓ７０３で演算したスクリーン距離を設定し、フォーカス位置が設定されると、本処理を終了する。

なお、Ｓ７０６では、合焦深度にスクリーン距離を代入しているが、多少のデフォーカスを許容するものとし、合焦深度に定数を乗算したものをスクリーン距離に代入しても良い。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタは、所定距離離間した任意の少なくとも２点の合焦距離を取得し、これらの点が同時に合焦していない場合に、絞りを絞る動作を行っている。これにより、プロジェクタをスクリーンに対して傾けた場合に発生する、投影画面内のフォーカスの不均一を低減し、投影画面全体で、フォーカス位置を最適化することができる。

［実施形態３］次に、図８を参照して、実施形態３のフォーカス位置設定処理について説明する。

本実施形態は、照度の制約があり、絞り値の可変範囲に制限がある場合に、実施形態１と２を組み合わせたものであり、絞りの調整を行った後に、画像の縮小処理を行う。

なお、本実施形態の液晶プロジェクタの装置構成や基本動作は実施形態１と同様であるため説明を省略する。また、光学系制御部１７０、画像処理部１４０、撮像部１９４の構成についても、実施形態１と同様であるため説明を省略する。

図８は、本実施形態のフォーカス位置設定処理を示すフローチャートである。なお、図８のＳ８０１〜Ｓ８０５、Ｓ８１１の処理は、図６で説明したＳ６０１〜Ｓ６０５、Ｓ６１０と同様であり、Ｓ８０６、Ｓ８１２及びＳ８１３の処理は、図７で説明したＳ７０６〜Ｓ７０８と同様であるため、異なる処理について説明する。なお、図８の動作は、ＣＰＵ１１０が、ＲＯＭ１１１に格納されたプログラムを、ＲＡＭ１１２のワークエリアに展開し、各動作ブロックを制御することにより実現される。また、図７の動作は、ユーザが操作部１１３やリモコンによりプロジェクタ１００の電源をオンすると開始される。操作部１１３やリモコンによりユーザがプロジェクタ１００の電源をオンすると、ＣＰＵ１１０は、不図示の電源制御部によりプロジェクタ１００の各部へ不図示の電源部から電力の供給を開始する。

Ｓ８０７では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ８０６で演算した絞り値を制限値と比較し、絞り値が制限値より小さい場合は、絞り値を制限値に設定する（Ｓ８０８）。

Ｓ８０９では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ８０８で設定した絞り値を用いて、上記式（１）〜（５）により投影画面の縮小率を計算する。

Ｓ８１０では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ８０９で求めた縮小率を、画像処理部１４０の解像度変換部４０２に設定する。

また、Ｓ８０７で絞り値が制限値以上の場合は、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０のレンズ絞り制御部３０３に、Ｓ８０６で演算した絞り値を設定する（Ｓ８１２）。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタは、所定距離離間した任意の少なくとも２点の合焦距離を取得し、これらの点が同時に合焦していない場合に、絞りを絞る動作と画像を縮小する処理を行っている。これにより、プロジェクタをスクリーンに対して傾けた場合に発生する、投影画面内のフォーカスの不均一を低減し、投影画面全体で、フォーカス位置を最適化することができる。

［実施形態４］次に、図９を参照して、実施形態４のフォーカス位置設定処理について説明する。

本実施形態は、縮小率に制限がある場合に、実施形態１と２を組み合わせたものであり、画像の縮小処理を行った後に、絞りの調整を行う。

なお、本実施形態の液晶プロジェクタの装置構成や基本動作は実施形態１と同様であるため説明を省略する。また、光学系制御部１７０、画像処理部１４０、撮像部１９４の構成についても、実施形態１と同様であるため説明を省略する。

図９は、本実施形態のフォーカス位置設定処理を示すフローチャートである。なお、図９のＳ９０１〜Ｓ９０６の処理は、図６で説明したＳ６０１〜Ｓ６０６と同様であり、Ｓ９０８及びＳ９１２の処理は、図８で説明したＳ８０７及びＳ８１１と同様であるため、異なる処理について説明する。なお、図９の動作は、ＣＰＵ１１０が、ＲＯＭ１１１に格納されたプログラムを、ＲＡＭ１１２のワークエリアに展開し、各動作ブロックを制御することにより実現される。また、図９の動作は、ユーザが操作部１１３やリモコンによりプロジェクタ１００の電源をオンすると開始される。操作部１１３やリモコンによりユーザがプロジェクタ１００の電源をオンすると、ＣＰＵ１１０は、不図示の電源制御部によりプロジェクタ１００の各部へ不図示の電源部から電力の供給を開始する。

Ｓ９０７では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ９０６で演算した合焦深度と、Ｓ９０４で演算した距離データ差分と、上記式（５）とにより投影画面の縮小率を計算する。

Ｓ９０８では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ９０７で求めた縮小率と制限値とを比較し、縮小率が制限値より小さい場合は、以下の式（６）により求めた距離データ差分の限界値を合焦深度に代入し、上記式（１）〜（４）により絞り値を演算する（Ｓ９０９）。

距離データ差分の限界値＝距離データ差分×縮小率制限値・・・（６）
Ｓ９１０では、ＣＰＵ１１０は、光学系制御部１７０のレンズ絞り制御部３０３に、Ｓ９０９で演算した絞り値を設定する。

Ｓ９１１では、ＣＰＵ１１０は、Ｓ９０７で求めた縮小率と制限値のうち大きい方の値を、画像処理部１４０の解像度変換部４０２に設定する。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタは、所定距離離間した任意の少なくとも２点の合焦距離を取得し、これらの点が同時に合焦していない場合に、、画像の縮小処理を行った後に、絞りを絞る動作を行っている。これにより、プロジェクタをスクリーンに対して傾けた場合に発生する、投影画面内のフォーカスの不均一を低減し、投影画面全体で、フォーカス位置を最適化することができる。

［他の実施形態］本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、本実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (15)

1. 画像を投影面に投影する投影手段と、
   投影画像のフォーカス位置を調整する調整手段と、
   前記投影画像の周辺の所定の距離だけ離間した少なくとも２つの位置から前記投影手段までの距離を取得する取得手段と、
   前記距離の最大値と最小値の差分から前記少なくとも２つの位置が同時に合焦しているか判定する判定手段と、
   前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得手段により得られた距離に基づいて、前記投影画像を縮小する縮小手段と、を有することを特徴とする投影装置。
2. 前記縮小手段は、前記縮小した画像における前記少なくとも２つの位置が同時に合焦するように前記投影画像の縮小率を設定することを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
3. 前記縮小手段は、前記投影手段の合焦深度に基づいて前記投影画像の縮小率を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の投影装置。
4. 前記投影画像の形状を補正する補正手段を更に有し、
   前記補正手段により画像の形状を補正し、前記縮小手段により縮小率を設定した後、前記調整手段によりフォーカス位置を調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の投影装置。
5. 前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得手段により得られた距離に基づいて、前記投影手段の絞りを調整する絞り制御手段を更に有し、
   前記縮小手段は、前記絞り制御手段の絞り値を用いて、前記投影画像の縮小率を設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の投影装置。
6. 画像を投影面に投影する投影手段と、
   投影画像のフォーカス位置を調整する調整手段と、
   前記投影画像の周辺の所定の距離だけ離間した少なくとも２つの位置から前記投影手段までの距離を取得する取得手段と、
   前記距離の最大値と最小値の差分から前記少なくとも２つの位置が同時に合焦しているか判定する判定手段と、
   前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得手段により得られた距離に基づいて、前記投影手段の絞りを調整する絞り制御手段と、を有することを特徴とする投影装置。
7. 前記絞り制御手段は、前記少なくとも２つの位置が同時に合焦するように前記投影手段の絞り値を設定することを特徴とする請求項６に記載の投影装置。
8. 前記絞り制御手段は、前記投影手段の合焦深度に基づいて前記投影手段の絞り値を設定することを特徴とする請求項６または７に記載の投影装置。
9. 前記投影画像の形状を補正する補正手段を更に有し、
   前記補正手段により画像の形状を補正し、前記絞り制御手段により前記投影手段の絞り値を設定した後、前記調整手段によりフォーカス位置を調整することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の投影装置。
10. 前記絞り制御手段により前記投影手段の絞り値を設定した後、前記調整手段によりフォーカス位置を調整することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の投影装置。
11. 前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得手段により得られた距離に基づいて、前記投影画像を縮小する縮小手段を更に有し、
    前記絞り制御手段は、前記縮小手段の縮小率を用いて、前記投影手段の絞り値を設定することを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１項に記載の投影装置。
12. 画像を投影面に投影する投影手段と、投影画像のフォーカス位置を調整する調整手段と、を有する投影装置の制御方法であって、
    前記投影画像の周辺の所定の距離だけ離間した少なくとも２つの位置から前記投影手段までの距離を取得する取得ステップと、
    前記距離の最大値と最小値の差分から前記少なくとも２つの位置が同時に合焦しているか判定する判定ステップと、
    前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得ステップにより得られた距離に基づいて、前記投影画像の縮小率を設定する設定ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
13. 画像を投影面に投影する投影手段と、投影画像のフォーカス位置を調整する調整手段と、を有する投影装置の制御方法であって、
    前記投影画像の周辺の所定の距離だけ離間した少なくとも２つの位置から前記投影手段までの距離を取得する取得ステップと、
    前記距離の最大値と最小値の差分から前記少なくとも２つの位置が同時に合焦しているか判定する判定ステップと、
    前記少なくとも２つの位置が同時に合焦していない場合に、前記取得ステップにより得られた距離に基づいて、前記投影手段の絞り値を設定する設定ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
14. コンピュータを、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の投影装置の各手段として機能させるプログラム。
15. コンピュータを、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の投影装置の各手段として機能させるプログラムを格納した記憶媒体。

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