专利名称：投影机的自动调焦的制作方法
技术领域：
本发明涉及使图像在屏幕等投影面上显示的投影机，特别涉及进行自动调焦的技术。
背景技术：
作为投影机用的自动调焦技术，公知的，比如，有在使焦点移动的同时反复进行显示于屏幕等的投影面的测试图形的拍摄和摄影图像的频率分析，在摄影图像内包含高频分量最多的位置焦点对准的技术。在此技术中，在利用软件进行频率分析时处理时间会增加，并且在使用专用的硬件进行频率分析的场合成本会增加。
另外，公知的有为了处理高速化和抑制成本，利用摄影图像内的亮处和暗处的对比度差，于对比度差最大的位置焦点对准的自动调焦技术(比如，专利文献1)。另外，公知的还有使用摄影图像内的相邻像素的亮度差的平方和代替上述的对比度差的同样的自动调焦技术(比如，专利文献2)。
专利文献1特开平8-292496号公报专利文献2特开平6-3577号公报专利文献3特开2000-241874号公报然而，在上述现有技术中，存在的问题是，由于在接近焦点对准的状态下，随着焦点的移动的对比度差的变动小，很难进行高精度的调焦。并且，即使是在焦点偏离很大的状态时，由于随着焦点的移动对比度差的变动小，也存在需要耗费时间判定使投影透镜应该向哪个方向移动的问题。另外，如上述现有技术所示，如果使用亮度差的平方和，则虽然在接近焦点对准的状态时，随着焦点的移动的亮度差的平方和的变动在一定程度上变大，但是在焦点偏离很大的状态时，变动依然很小。这样，在现有的技术中，过去一直存在难于进行高速高精度的自动调焦的问题。
发明内容
本发明系为解决上述现有问题而完成的发明，其目的在于提供一种在使图像显示于屏幕等投影面上的投影机中，可以高速高精度地自动调焦的技术。
为了解决上述问题的至少一部分，本发明的投影机，是使图像显示于投影面上的投影机，其构成包括将预定的测试图形投影到上述投影面上的测试图形投影单元；使上述投影机的焦点移动的聚焦变更单元；对所投影的上述测试图形进行拍摄而生成摄影图像的拍摄单元；计算与随着上述焦点的移动而变动的上述摄影图像的聚焦状态相关的指标值的指标值计算单元；以及利用上述指标值进行调焦以使上述焦点在上述投影面上焦点对准的调焦单元；上述测试图形，包括交互配置的浓度互相不同的第1种和第2种浓度区域，并且至少上述第1种浓度区域包括宽度窄的区域和宽度宽的区域。
在此投影机中，对投影到投影面上的测试图形进行拍摄而生成摄影图像，利用随着焦点移动而变动的摄影图像的聚焦状态相关的指标值进行调焦。此时，测试图形包括宽度窄的区域。因此，即使是在接近焦点对准的状态时，随着聚焦状态的变化，指标值增减。所以，可以高精度地进行自动调焦。另外，测试图形包括宽度宽的区域。因此，即使是在焦点偏离很大的状态时，随着聚焦状态的变化，指标值增减。所以，可以迅速地判定调焦的方向而可以高速进行自动调焦。
在上述投影机中，上述宽度窄的区域的宽度，是与上述摄影图像内的大于等于1个像素且小于等于3个像素相当的宽度，上述宽度宽的区域的宽度，也可以是与上述摄影图像内的大于等于15个像素且小于等于30个像素相当的宽度。
这样一来，在接近焦点对准的状态时，以及即使是在焦点偏离很大的状态时，可以随着聚焦状态的变化，使指标值增减。
另外，在上述投影机中，上述测试图形，在变焦状态为最望远侧时和在变焦状态为最广角侧时两种情况下，也可以包括上述宽度窄的区域和上述宽度宽的区域。
这样一来，使用一个测试图形，就可以对多个不同的变焦状态进行自动调焦，可以使自动调焦的方便程度提高。
另外，在上述投影机中，上述测试图形，也可以是对上述第1种浓度区域而言夹着第2种浓度区域的相邻的两个区域的宽度比是恒定的。
这样一来，上述测试图形，变为在多个不同的变焦状态中，包括宽度窄的区域和宽度宽的区域，使用一个测试图形，就可以对多个不同的变焦状态进行自动调焦。
另外，在上述投影机中，上述指标值，也可以是表示沿着上述摄影图像中的上述第1种和第2种浓度区域的宽度方向的亮度的增减的程度的值。
另外，在上述投影机中，上述指标值，也可以是与表示沿着上述宽度方向上的亮度的变化的曲线中的相邻的极大值和极小值的差分的绝对值的合计值的相关值。
这样一来，使用指标值可以进行适当的调焦。
另外，在上述投影机中，上述极大值及上述极小值，也可以是根据上述测试图形中的上述浓度区域的配置设定的上述摄影图像中的预定位置的亮度的值。
这样一来，可以减少运算次数，可以使处理更加高速化。
另外，本发明可以通过各种方式实现，比如，可以以投影机、图像投影方法及装置、自动调焦方法及装置、图像调整方法及装置、用来实现这些方法或装置的功能的计算机程序、存储该计算机程序的存储媒体、包括该计算机程序的在载波内具体实现的数据信号等形态实现。
图1为概略示出作为本发明的实施方式1的投影机的结构的框图。
图2为示出投影机100的自动调焦处理的流程的流程图。
图3为概略示出在本实施例中使用的测试图形和在调焦中使用的指标值的说明图。
图4为概略示出随着聚焦状态的变化的亮度曲线及全变动V的变化情况的说明图。
图5为概略示出在实施方式2的自动调焦处理中使用的测试图形的说明图。
附图符号说明100投影机102总线110 A/D变换单元120内部存储器122图像处理单元124测试图形投影单元126指标值计算单元128调焦单元130液晶屏132液晶屏驱动单元140照明光学系统150投影光学系统152投影透镜154透镜驱动单元156聚焦状态检测单元160 CPU170遥控控制单元172遥控器
180拍摄单元182摄影图像存储器200屏幕300缆线具体实施方式
下面根据实施例以以下顺序对本发明的实施方式进行说明。
A.实施例1A-1.投影机的结构A-2.自动调焦处理B.实施例2C.变形例A-1.投影机的结构图1为概略示出作为本发明的实施方式1的投影机的结构框图。投影机100，可以通过将显示图像的图像光投影，使图像在屏幕200等的投影面上显示。投影机100，具有A/D变换单元110、内部存储器120、液晶屏130、液晶屏驱动单元132、照明光学系统140、具有投影透镜152的投影光学系统150、透镜驱动单元154、聚焦状态检测单元156、CPU160、遥控控制单元170、遥控器172、拍摄单元180以及摄影图像存储器182。内部存储器120，液晶屏驱动单元132、透镜驱动单元154、聚焦状态检测单元156、CPU160、遥控控制单元170以及摄影图像存储器182经过总线102互相连接。
A/D变换单元110，对从未图示的DVD播放器或个人计算机等经过缆线300输入的输入图像信号进行A/D变换，作为数字图像信号输出。
在内部存储器120中存储用作图像处理单元122而发挥功能的计算机程序。图像处理单元122，对于从A/D变换单元110输出的数字图像信号，进行图像显示状态(比如，亮度、对比度、同步、跟踪、色浓度、色调等等)的调整，输出到液晶屏驱动单元132。另外，图像处理单元122，包括作为测试图形投影单元124、指标值计算单元126和调焦单元128的功能，利用这些功能，进行后述的自动调焦处理。另外，测试图形投影单元124，将测试图形数据TPD作为数字图像信号保持。
液晶屏驱动单元132，根据从图像处理单元122输入的数字图像信号，驱动液晶屏130。液晶屏130，将从照明光学系统140照射的照明光调制成为显示图像的图像光。
具有投影透镜152的投影光学系统150，安装于投影机100的框体的前表面，对利用液晶屏130调制成为图像光的光进行扩大投影。透镜驱动单元154，驱动投影透镜152，使聚焦状态改变或使变焦状态改变。此处，所谓聚焦状态，指的是焦点的位置焦点对准于某处的状态。另外，所谓变焦状态，指的是在投影光学系统150中，在将透射液晶屏130后的光进行投影之际的扩大的程度(倍率)。聚焦状态的改变，是通过使投影透镜152整个沿着光轴前后移动而使焦点位置改变而进行的。另外，变焦状态的改变，是通过驱动投影透镜152使焦点距离改变而进行的。
聚焦状态检测单元156，检测投影透镜152的聚焦状态。具体言之，聚焦状态检测单元156，具有随着投影透镜152的移动电阻值改变的可变电阻和将可变电阻的电阻值变换为数字值的A/D变换器。于是，聚焦状态检测单元156，将作为数字值的电阻值(以下称其为“聚焦编码值”)作为表示聚焦状态的值检测。
遥控控制单元170，通过遥控器172接收来自用户的指示，并经过总线102将该指示传送给CPU160。另外，在本实施例中，是假设投影机100通过遥控器172及遥控控制单元170接收来自用户的指示，但也可以假设通过，比如，操作屏等其他结构接收来自用户的指示。
拍摄单元180，具有CCD相机，对投影于屏幕200上的图像进行拍摄而生成摄影图像SI。由拍摄单元180生成的摄影图像SI，经过内部存储器120存储到摄影图像存储器182中。
CPU160，通过将作为图像处理单元122的计算机程序从内部存储器120中读出并执行，将图像投影于屏幕200上、进行后述的自动调焦处理。另外，CPU160控制投影机100内的各单元的工作。
A-2.自动调焦处理图2为示出投影机100的自动调焦处理的流程的流程图。自动调焦处理，是自动地使焦点在屏幕200等的投影面上焦点对准的处理。自动调焦处理，由用户发出的通过遥控器172的指示执行。另外，自动调焦处理，比如，也可以随着电源接通及图像信号的输入而自动地执行。
在步骤S402中，测试图形投影单元124(图1)，将测试图形投影到屏幕200上。测试图形的投影，是利用测试图形投影单元124所保持的测试图形数据TPD进行。
图3为概略示出在本实施例中使用的测试图形和在调焦中使用的指标值的说明图。在图3(a)中示出本实施例中使用的测试图形。在本实施例中使用的测试图形中，白色区域(不带有影线的区域)和黑色区域(带有影线的区域)，在横向方向上是交互配置的。于是，在测试图形中包括从宽宽度到窄宽度的不同宽度的多个白色区域，并且同样包括从宽宽度到窄宽度的不同宽度的多个黑色区域。
在步骤S404(图2)中，调焦单元128(图1)控制透镜驱动单元154，使投影透镜152的移动开始。透镜驱动单元154，使投影透镜152沿着光轴以预定的速度移动。由此，焦点的位置移动，聚焦状态改变。另外，投影透镜152的移动方向，可以是前后方向中的任何一个。
在步骤S406(图2)中，图像处理单元122(图1)对拍摄单元180进行控制，通过对投影于屏幕200上的测试图形进行拍摄而生成摄影图像SI。另外，指标值计算单元126，对生成的摄影图像SI进行分析，计算出作为调焦用的指标值的全变动V的值。
在图3(b)中示出全变动V的定义的一例。图3(b)的f(L)，是表示沿着摄影图像SI的测试图形的宽度方向的亮度的变化的曲线(以下称其为“亮度曲线f(L)”。图3(b)的横轴，与在摄影图像SI内显现出的沿着图3(a)所示出的测试图形的宽度方向的位置相对应。另外，图3(b)的纵轴表示亮度。此时，本实施例的全变动V，定义为亮度曲线f(L)的相邻的极大值和极小值的差分的绝对值的合计值。就是说，在图3的示例中，全变动V由下式定义全变动V＝|V1|+|V2|+…+|V10|具体言之，全变动V的值，可以在摄影图像SI中，沿着测试图形的宽度方向，针对全部像素计算出与相邻像素的亮度差，通过计算该亮度差的绝对值的合计值而算出。
另外，调焦可以以屏幕200上的一部分区域作为对象而执行。此时，全变动V值的计算，可以以与进行调焦的屏幕200上的区域相对应的摄影图像SI中的图像为对象进行。
以上述方式计算出的全变动V，作为调焦的指标值使用，全变动V的值越大，就可以判定是焦点的位置与屏幕200越接近的聚焦状态。其理由说明如下。图4为概略示出随着聚焦状态的变化的亮度曲线及全变动V的变化情况的说明图。在图4(a)中，示出在摄影图像SI内显现出的测试图形的图像。在图4(b)～(f)中示出随着聚焦状态的变化的亮度曲线f(L)的变化的情况。
在焦点的位置在屏幕200上完全焦点对准的聚焦状态(以下称其为“焦点对准状态”)时，在投影到屏幕200上的测试图形中，白色区域和黑色区域的边界表现鲜明。因此，亮度曲线f(L)变为，如图4(b)所示，全部的白色区域及黑色区域的亮度分别变为一定的值，在白色区域和黑色区域的边界(以下称其为“区域边界”)上亮度垂直变化的曲线。另外，将此时的白色区域的亮度称为“全白色亮度”，而将黑色区域的亮度称为“全黑色亮度”。此时的全变动V，成为全白色亮度和全黑色亮度的差分按照白色区域和黑色区域的数目相加后的值。
在图4(c)～(f)中，依次示出焦点的位置随着从屏幕200上离开，亮度曲线f(L)变化的情况。在焦点的位置从屏幕200上离开时，与投影到屏幕200上的测试图形上的区域边界接近的区域，表现为白色和黑色混合。因此，在接近区域边界的白色区域中，与全白色亮度相比，亮度减小，而在接近区域边界的黑色区域中，与全黑色亮度相比，亮度变大。随着焦点的位置从屏幕200上进一步离开，在距离区域边界更远的区域中也发生白色和黑色的混合。因此，随着焦点的位置从屏幕200上离开，亮度曲线f(L)变成增减小的平缓的曲线，全变动V的值变小。
在图4(g)中，示出随着聚焦状态的变化，全变动V的变化的情况。在横轴上利用b～f标号示出的聚焦状态是成为图4(b)～(f)分别示出的亮度曲线的聚焦状态。如图4(g)所示，全变动V的值，在聚焦状态为图4(b)所示的焦点对准状态时为最大，随着焦点位置离开屏幕200而变小。
此处，在本实施例中使用的测试图形中，包括宽度窄的白色区域及宽度窄的黑色区域。在此宽度窄的白色区域中，即使是如图4(c)所示的焦点的位置稍微从屏幕200上偏离的聚焦状态时，该区域的亮度的最大值也会变为比全白色亮度小的值。这与在宽度宽的白色区域中，该区域的亮度的最大值依然是与全白色亮度相同的值形成对照。同样，在宽度窄的黑色区域中，该区域的亮度的最小值变为比全黑色亮度大的值。因此，由于存在这一宽度窄的白色区域及宽度窄的黑色区域，即使是焦点位置从屏幕200上稍微有一些偏离，全变动V的值也会减小。所以，在图4(g)中示出的表示全变动V的变化的曲线，在焦点对准状态的图4(b)的聚焦状态中取得最大值，即使是聚焦状态从该状态稍微有些改变，也会成为全变动V的值变化的峰值明显的曲线。
另外，在本实施例中使用的测试图形中，包括宽度宽的白色区域和宽度宽的黑色区域。在此宽度宽的白色区域和宽度宽的黑色区域中，即使是在如图4(f)所示的焦点位置为相当程度偏离屏幕200的聚焦状态时，也存在亮度的增减。这一点与在宽度窄的白色区域及宽度窄的黑色区域中亮度全部为一定值形成对照。因此，由于存在此宽度宽的白色区域和宽度宽的黑色区域，即使是焦点位置为相当程度偏离屏幕200时，在聚焦状态变化时，全变动V的值会改变。所以，在图4(g)中示出的表示全变动V的变化的曲线，会成为即使是在焦点位置为相当程度偏离屏幕200的聚焦状态中，也存在全变动V的值随着聚焦的变化而变化的曲线。
另外，图像处理单元122(图1)，与步骤S406(图2)的拍摄同时，从聚焦状态检测单元156取得此时的聚焦编码值，存放到内部存储器120内的预定区域。另外，在后述的步骤中，在进行拍摄时，与拍摄同时也进行聚焦编码值的取得和存放。
在步骤S408(图2)中，再次进行与步骤S406相同的处理。就是说，图像处理单元122(图1)，对拍摄单元180进行控制，在通过对测试图形进行拍摄而生成摄影图像SI的同时，指标值计算单元126计算全变动V的值。此处，在步骤S408中的拍摄，是在从步骤S406中的拍摄开始经过预定的时间之后执行。因此，在步骤S408中的拍摄时的聚焦状态与在步骤S406中的拍摄时的聚焦状态相比有变化，其变化的大小与投影透镜152在预定的时间中的移动量相对应。所以，从图4(g)可知，在步骤S408中算出的全变动V的值与在步骤S406中算出的全变动V的值相比有变化。
在步骤S410(图2)中，调焦单元128(图1)，判定在步骤S408中算出的全变动V的值与在步骤S406中算出的全变动V的值相比是否减小。这一判定，是用来判断投影透镜152的移动方向是否合适。比如，在全变动V的值减小时，由于投影透镜152向着聚焦状态远离焦点对准状态的方向移动，就判断为投影透镜152的移动方向不合适。所以，在步骤S410中，在判定为减小时，就进入到步骤S412，调焦单元128(图1)对透镜驱动单元154进行控制，使投影透镜152的移动方向相反，之后进入到步骤S414。另一方面，在全变动V的值不减小时，就判断为投影透镜152的移动方向合适。所以，在步骤S410中，在判定为不减小时，就跳过步骤S412而进入到步骤S414。
在步骤S414(图2)中，再次进行与步骤S406同样的处理。就是说，图像处理单元122(图1)，对拍摄单元180进行控制，在通过对测试图形进行拍摄而生成摄影图像SI的同时，指标值计算单元126算出全变动V的值。然后，在步骤S416(图2)中，与在步骤S410中一样，调焦单元128(图1)，判定在步骤S414中算出的全变动V的值是否比前次算出的全变动V的值减小。这一判定是为了判断投影透镜152是否已经越过了聚焦状态成为焦点对准状态的位置而进行的。在最初的步骤S414的时刻，由于投影透镜152是向着聚焦状态接近焦点对准状态的方向移动，故全变动V的值随着投影透镜152的移动而增加。之后，当投影透镜152已经越过了聚焦状态成为焦点对准状态的位置时，由于聚焦状态变成离开焦点对准状态，故全变动V的值将随着投影透镜152的移动而减小。因此，在步骤S416中，在判定为全变动V的值减小时，投影透镜152就已经越过使聚焦状态成为焦点对准状态的位置。此步骤S414和步骤S416，反复进行一直到判定为全变动V的值减小为止。就是说，当在步骤S416中，判定为全变动V的值不减小时，就返回到步骤S414，再次进行拍摄及计算全变动V的值。当在步骤S416中，判定为全变动V的值减小时，就进入到步骤S418。
在步骤S418(图2)中，调焦单元128(图1)对透镜驱动单元154进行控制而使投影透镜152的移动结束。
在步骤S420(图2)中，调焦单元128(图1)，计算焦点对准位置。此处，所谓焦点对准位置指的是使聚焦状态变为焦点对准状态的投影透镜152的位置。在本实施例中，焦点对准位置的算出，是通过算出聚焦状态成为焦点对准状态时的聚焦编码值而进行的。此处，在上述步骤S406、S408及S414中，全变动V的值，是与聚焦编码值相关联而算出。利用这些值，将相对聚焦编码值的全变动V采用直线或曲线进行近似或插值。然后，计算在全变动V取得最大值时的聚焦编码值。这样一来，就可算出聚焦状态变为焦点对准状态时的聚焦编码值。
在步骤S422(图2)中，调焦单元128(图1)，对透镜驱动单元154进行控制，使投影透镜152一直移动到焦点对准位置为止。使投影透镜152一直移动到焦点对准位置为止的移动，比如，可以通过利用聚焦编码值的轮询实施的位置监视来进行。
通过进行以上的处理，本实施例的投影机100，可以进行自动调焦。此处，如上所述，在利用本实施例的投影机100的自动调焦处理中使用的测试图形中，包括宽度窄的白色区域及宽度窄的黑色区域。因此，即使是聚焦状态接近焦点对准状态时，全变动V的值也会随着聚焦状态的变化而增减。所以，本实施例的投影机100，可以高精度地进行自动调焦。
另外，宽度窄的白色区域及宽度窄的黑色区域的宽度，在摄影图像SI中，优选是与大于等于1个像素且小于等于3个像素相当的宽度，更优选是与大于等于1个像素且小于等于2像素相当的宽度。另外，所谓摄影图像SI中的1个像素，指的是拍摄单元180的1个像素。
另外，如上所述，在利用本实施例的投影机100的自动调焦处理中使用的测试图形中，包括宽度宽的白色区域及宽度宽的黑色区域。因此，即使是聚焦状态在相当程度上偏离焦点对准状态的状态时，全变动V的值也会随着聚焦状态的变化而增减。所以，即使是聚焦状态在相当程度上偏离焦点对准状态的状态时，也可以迅速判定应该使投影透镜152移动的方向。这样，本实施例的投影机100，可以进行高速度的自动调焦。
另外，宽度宽的白色区域及宽度宽的黑色区域的宽度，在摄影图像SI中，优选是与大于等于15个像素且小于等于30个像素相当的宽度，更优选是与大于等于20像素且小于等于30个像素相当的宽度。
进而，因为本实施例的投影机100具有聚焦状态检测单元156，通过算出焦点对准位置使投影透镜152移动，就可以进行更高速的自动调焦。
另外，本实施例的自动调焦处理，由于不大会受到光学特性、拍摄单元180的精度、投影机100的框体组装精度等的影响，所以可以应用于各种投影装置。
B.实施例2图5为概略示出在实施例2的自动调焦处理中使用的测试图形的说明图。在实施例2的自动调焦处理中使用的测试图形是在中央处配置宽度窄的区域，并且相邻的两个白色区域的宽度比及相邻的两个黑色区域的宽度比分别为一定的这一点与图3(a)所示的实施例1的测试图形不同。就是说，配置于中央处的宽度最窄的白色区域Aw1的宽度w1和与其相邻的宽度第二窄的白色区域Aw2的宽度w2的比ra，等于白色区域Aw2的宽度w2和与其相邻的宽度第三窄的白色区域Aw3的宽度w3的比rb。同样，白色区域Aw3的宽度w3与白色区域Aw4的宽度w4的比rc也为同一值。另外，对于黑色区域也同样是相邻的两个黑色区域的宽度比为一定。
实施例2的测试图形，可以在投影机100的不同的多个变焦状态的自动调焦中使用。就是说，比如，在变焦状态是望远时，使用图5所示的区域Zt的部分的测试图形，而在变焦状态是广角时，使用图5所示的区域Zw的部分的测试图形。此时，测试图形，由于相邻的两个白色区域的宽度比及相邻的两个黑色区域的宽度比分别为一定的，所以在不同的多个变焦状态中，包括宽度窄的和宽度宽的区域。因此，在实施例2中，只使用一个测试图形，可以进行不同的多个变焦状态的自动调焦，可以使自动调焦的方便程度提高。
另外，实施例2的测试图形，在变焦状态为最望远侧时，宽度窄的区域的宽度，在摄影图像SI中，优选是与大于等于1个像素且小于等于3个像素相当的宽度，更优选是与大于等于1个像素且小于等于2像素相当的宽度。另外，在变焦状态为最望远侧时，宽度宽的区域的宽度，在摄影图像SI中，优选是与大于等于15个像素且小于等于30个像素相当的宽度，更优选是与大于等于20像素且小于等于30个像素相当的宽度。
另外，实施例2的测试图形，在变焦状态为最广角侧时，宽度窄的区域的宽度，在摄影图像SI中，优选是与大于等于1个像素且小于等于3个像素相当的宽度，更优选是与大于等于1个像素且小于等于2像素相当的宽度。另外，在变焦状态为最广角侧时，宽度宽的区域的宽度，在摄影图像SI中，优选是与大于等于15个像素且小于等于30个像素相当的宽度，更优选是与大于等于20像素且小于等于30个像素相当的宽度。
C.变形例另外，本发明并不限定于上述实施例及实施方式，在不脱离其主要精神的范围内，可以以种种方式实施，比如，可以有以下变形。
C-1.变形例1在上述各实施例中示出的测试图形，归根到底是一个示例而已，也可以采用其他的测试图形进行自动调焦处理。比如，在上述实施例中，是采用白色区域和黑色区域交互配置的测试图形，但测试图形只要包括交互配置的浓度不同的两种浓度区域就可以，比如，白色区域也可以是白色以外的颜色，并且黑色区域也可以是黑色以外的颜色。另外，也不需要多个白色区域是互相相同的颜色，也不需要多个黑色区域是互相相同的颜色。
另外，在上述实施例中，采用的是对白色区域和黑色区域两者包括宽度窄的区域和宽度宽的区域的测试图形，但也可以采用只对白色区域或黑色区域中某一方包括宽度窄的区域和宽度宽的区域的测试图形。
另外，在上述实施例中，采用的是只沿着一个方向(横向)交互配置白色区域和黑色区域的测试图形，但也可以采用也沿着与上述方向正交的方向(纵向)交互配置白色区域和黑色区域的测试图形(即黑白格形状的图形)。此时，既可以使用沿着纵向的全变动V的值作为调焦处理用的指标值，也可以分别对横向和纵向算出全变动V的值并使用两者。
C-2.变形例2在上述实施例中，全变动V的值，是对全部的像素算出与相邻的像素的亮度差，通过求出该亮度差的绝对值的合计值而算出的，但也可以利用其他方法算出。比如，也可以利用微分电路及微分滤波器算出亮度曲线的极大值及极小值，算出其差分的绝对值的合计值。另外，在摄影图像SI中，也可以预先测定沿着测试图形的各白色区域和各黑色区域的宽度方向的显现中心点的位置，将摄影图像SI中的该位置的亮度作为亮度曲线的极大值及极小值而算出全变动V。利用这些方法，可以减少运算次数，可以使处理更加高速化。
另外，作为调焦用的指标值，也可以采用在上述实施例中使用的全变动V的值以外的不同的指标值，一般讲，可以采用对测试图形的摄影图像SI分析所得到的与聚焦状态相关的指标值。比如，也可以算出亮度曲线的平均值，采用亮度曲线上的各点的与平均值的差分的绝对值的合计值作为指标值。另外，也可以对摄影图像SI进行频率分析，采用所包括的高频分量的量作为指标值。
C-3.变形例3在上述实施例中，是利用在图2的步骤S406及步骤S408两个步骤中算出的全变动V，对投影透镜152的移动方向是否合适进行判断，但也可以利用以大于等于3个的步骤算出的全变动V进行判断而提高可靠性。
另外，在上述实施例中，在图2的步骤S416中，是只要一次判定为全变动V减小时，就结束投影透镜152的移动，进行焦点对准位置的计算和使投影透镜152向焦点对准位置的移动，但也可以在一次判定为全变动V减小时，使投影透镜152的移动方向相反，再次测定全变动V的变动，而进行更高精度的调焦。
C-4.变形例4在上述实施例中，是假设拍摄单元180具有CCD相机，但拍摄单元180也可以具有，比如，CMOS相机等其他拍摄装置。
C-5.变形例5在上述实施例中，聚焦状态的检测是利用可变电阻进行的，但也可以利用其他方法检测聚焦状态。比如，也可以在投影透镜152上安装旋转式编码器，由旋转式编码器的输出值检测聚焦状态。另外，也可以使用步进电机作为透镜驱动单元154，由其驱动量检测聚焦状态。
C-6.变形例6在上述实施例中，投影透镜152向着焦点对准位置的移动是通过利用聚焦编码值的轮询实施的位置监视来进行的，但也可以采用其他方法。比如，也可以在投影透镜152上安装旋转式编码器，利用采用旋转式编码器的轮询实施的位置监视进行投影透镜152的移动。另外，也可以采用步进电机作为透镜驱动单元154，并根据其驱动量进行投影透镜152的移动。另外，也可以从预先测定的投影透镜152的移动速度算出电机的驱动时间，通过将电机按该时间驱动而进行投影透镜152的移动。
C-7.变形例7在上述实施例中，液晶屏130只示出一个，但也可以设置多个色分量用的多个液晶屏130。另外，也可以采用液晶屏以外的电光学装置(比如，DMD(Texas Instruments公司的商标))。另外，投影机100也可以使用CRT投影机。
C-8.变形例8在上述实施例中，作为投影面使用的是屏幕200，但作为投影面也可以使用，比如，白板及墙面等其他装置。
权利要求
1.一种使图像显示于投影面上的投影机，其具备将预定的测试图形投影到上述投影面上的测试图形投影单元；使上述投影机的焦点移动的聚焦变更单元；对所投影的上述测试图形进行拍摄而生成摄影图像的拍摄单元；计算与随着上述焦点的移动而变动的上述摄影图像的聚焦状态相关的指标值的指标值计算单元；以及利用上述指标值进行调焦以使上述焦点在上述投影面上对准的调焦单元；上述测试图形包括交互配置的浓度互相不同的第1种和第2种浓度区域，并且至少上述第1种浓度区域包括宽度窄的区域和宽度宽的区域。
2.如权利要求1所述的投影机，其中，上述宽度窄的区域的宽度是相当于上述摄影图像内的大于等于1个像素且小于等于3个像素的宽度，上述宽度宽的区域的宽度是相当于上述摄影图像内的大于等于15个像素且小于等于30个像素的宽度。
3.如权利要求2所述的投影机，其中，上述测试图形在变焦状态为最望远侧时和在变焦状态为最广角侧时两种情况下，包括上述宽度窄的区域和上述宽度宽的区域。
4.如权利要求3所述的投影机，其中，上述测试图形中，上述第1种浓度区域，其夹着第2种浓度区域的相邻的两个区域的宽度比是一定的。
5.如权利要求1所述的投影机，其中，上述指标值是表示沿着上述摄影图像中的上述第1种和第2种浓度区域的宽度方向的亮度的增减的程度的值。
6.如权利要求5所述的投影机，其中，上述指标值是与表示沿着上述宽度方向上的亮度的变化的曲线中的相邻的极大值和极小值的差分的绝对值的合计值相关的值。
7.如权利要求6所述的投影机，其中，上述极大值及上述极小值是根据上述测试图形中的上述浓度区域的配置所设定的上述摄影图像中的预定位置的亮度的值。
8.一种使图像显示于投影面上的投影机的调焦方法，其包括(a)将预定的测试图形投影到上述投影面上的步骤；(b)使上述投影机的焦点移动的步骤；(c)对所投影的上述测试图形进行拍摄而生成摄影图像的步骤；(d)计算与随着上述焦点的移动而变动的上述摄影图像的聚焦状态相关的指标值的步骤；以及(e)利用上述指标值进行调焦以使上述焦点在上述投影面上对准的步骤；上述测试图形包括交互配置的浓度互相不同的第1种和第2种浓度区域，并且至少上述第1种浓度区域包括宽度窄的区域和宽度宽的区域。
9.一种调焦程序，其用来在使图像显示于投影面上的投影机中调焦，其特征在于使投影机实现以下的功能将预定的测试图形投影到上述投影面上的测试图形投影功能；使上述投影机的焦点移动的聚焦变更功能；对所投影的上述测试图形进行拍摄而生成摄影图像的拍摄功能；计算与随着上述焦点的移动而变动的上述摄影图像的聚焦状态相关的指标值的指标值计算功能；以及利用上述指标值进行调焦以使上述焦点在上述投影面上对准的调焦功能；上述测试图形包括交互配置的浓度互相不同的第1种和第2种浓度区域，并且至少上述第1种浓度区域包括宽度窄的区域和宽度宽的区域。
全文摘要
本发明可以提供一种在使图像显示于屏幕等投影面上的投影机中，可以高速高精度地进行自动调焦的技术。本发明的投影机的构成包括将预定的测试图形投影到投影面上的测试图形投影单元；使投影机的焦点移动的聚焦变更单元；以及对所投影的上述测试图形进行拍摄而生成摄影图像的拍摄单元。此外，投影机包括计算与随着上述焦点的移动而变动的上述摄影图像的聚焦状态相关的指标值的指标值计算单元；以及利用上述指标值进行调焦以使上述焦点在上述投影面上焦点对准的调焦单元。预定的测试图形，包括交互配置的浓度互相不同的第1种和第2种浓度区域，并且至少上述第1种浓度区域包括宽度窄的区域和宽度宽的区域。
文档编号H04N5/74GK1713068SQ20051007354
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月2日 优先权日2004年6月23日
发明者松本守生, 古井志纪 申请人:精工爱普生株式会社