专利名称：图像投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶投影器等图像投影装置。特别是涉及通过对投影面投射光、对其反射光进行感光来检测焦点状态，并且在该进行检测的光是来自于图像投影装置的图像投影光本身的反射光情况下的焦点检测技术。
背景技术：
以往，投影器的AF(自动对焦＝自动焦点调节)方式，公知有利用红外线根据三角光学式焦点检测的原理进行AF的有源方式，以及通过用一对感光线传感器来读取屏幕上的亮度的对比度，并通过得到各自的像素输出的相关值来求得距离以驱动透镜的无源方式等。
在这些AF方式之中上述无源方式可大致分为两种方式。即、使作为焦点被检对象的AF图表等视差图像成像在按规定的基线长度所配置的多个光电传感器上，并与图像信息的取得进行比较的、所谓双像相关性(或者叫偏移检测)AF方式(参照日本专利特许第3120526号公报)，和使焦点被检对象成像在具有一维或者二维图像配置的多像素的光学传感器上，通过从其图像信息检测出图像清晰度(＝对比度)，并驱动正在进行向传感器的成像的透镜的焦点位置来求得其最佳状态的(登山)方式。
除了这些方式以外，还提出了利用投影器自身对图像进行投影这样的特性，用照相机拍摄所投影的特定图像，通过比较所投影的原图像数据和所拍摄的图像数据来检测出焦点的技术(参照日本专利公开特开2000-28901号公报)。
在将这样的投影器自身的投影光用于焦点调节的情况下，尽管是对无源AF不利的亮度，也与有利的亮度条件下同样地进行处理，由此就存在不需要地进行错误的焦点检测动作的可能性。
为此，在进行焦点检测时，提出了许多依照对象物体或环境的亮度来变更判定算法、焦点检测动作以及方式等的技术(参照日本专利特许3272429号公报、日本专利公开特开2001-317935号公报)。
在日本专利特许3272429号公报中，提出了如下进行构成的焦点检测装置，其具备发出投影到对象物的光的发光单元；控制此发光单元的发光输出的发光输出控制单元；对来自上述对象物的反射光进行感光，并测定从该感光位置到对象物的距离的第1检测单元；对在上述第1检测单元中进行了多次测定的距离的偏差进行判定的判定单元；其中，上述发光输出控制单元在由上述判定单元所判定的偏差为大于等于规定值时增大上述发光单元的发光输出。
另外，在日本专利公开特开2001-317935号公报中，提出了如下测距装置，是通过投射光并对来自对象物体的反射光进行感光，来测定距对象物体的距离的测距装置，具备检测反射光的感光强度等级的装置，依照所检测出的感光强度等级来决定投光感光的次数，并只按该次数反复控制投光感光。在此装置中，感光强度等级越低就越增多投光感光的次数。另外，以通过多次投光感光所得到的数据为基础，进行平均处理运算后计算出测定结果数据。
但是，上述各技术是假定红外LED为投光光源，且假定为电池驱动的装置，关于适合作为在液晶投影器等的图像投影装置中所用的测距或者焦点检测方法的、用于AF精度的改善的技术却未被提出。
具体来讲，就是如在日本专利特许3272429号公报所提案那样，在AF时使发光单元的发光输出增大的情况下，在液晶显示器等图像投影装置中，需要在对液晶板等图像形成元件进行照明的灯上使用对应于那样的输出控制的装置，就产生高成本化等问题而不现实。
另外，在如上述那样在图像投影装置中，使来自投影画面的反射光成像在传感器上，并基于来自该传感器的信号来进行投影光学系统的AF，但即便投影画面的亮度高，如果在图像未被投影的状态下原本的屏幕的亮度(环境亮度图像投影中就成为投影画面外的区域的亮度)较高，则在屏幕上就得不到适合于测距(或者焦点检测)的对比度。
为此，仅仅将在日本专利公开特开2001-317935号公报中所提案的测距装置应用于图像投影装置，仅以与来自投影画面的光(投影光和环境光之和)的感光强度等级相应的次数来进行测距(或者焦点检测)，有时在传感器上就得不到适合于测距(或者焦点检测)的对比度的图像的情况，而无法可靠地提高AF精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用适合于图像投影装置的使用条件的AF方式，即便在明亮的环境下也能够确保良好的AF精度的图像投影装置。
作为本发明技术方案之一的图像投影装置，其具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统，和进行相对于上述投影面的距离的检测动作或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统。上述检测系统，基于感光元件的感光强度等级来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作，所述感光元件对经由上述投影光学系统所投影的光的、来自上述投影面的反射光进行感光。
另外，作为本发明其他技术方案的图像投影装置，其具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统，和进行相对于上述投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统。该检测系统将光投影到上述投影面，通过感光元件对来自该投影面的反射光进行感光，并使用来自该感光元件的信号来进行上述检测动作。进而，上述检测系统，具有检测环境光的强度等级的环境光检测部，并基于上述环境光的强度等级或者上述环境光的强度等级与上述感光元件中的上述反射光的强度等级之差分来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作。
另外，作为本发明其他技术方案的图像投影装置，其具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统，和进行相对于上述投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统。该检测系统将光投影到上述投影面，并使用来自感光元件的信号进行上述检测动作。上述感光元件，对来自上述投影面中的上述光的投影区域和投影外区域的光进行感光。另外，上述检测系统，使用来自上述感光元件的信号来求得上述投影区域和上述投影外区域各自的亮度信息，基于至少一方的亮度信息决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作。
另外，作为本发明其他技术方案的图像投影装置，其具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统，和使用来自上述投影面的光来进行相对于该投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统。上述检测系统，基于来自感光元件的信号来求得有关取决于上述投影面中的投影光的亮度相对于取决于环境光的亮度的亮度信息，基于该亮度信息来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作，所述感光元件，对来自上述投影面的光进行感光。
进而，作为本发明其他技术方案的图像投影装置，其具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统，和使用来自上述投影面的光、进行相对于该投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统。上述检测系统，具有分别对来自上述投影面中的光的投影区域的光进行感光和来自投影外区域的光进行感光的感光元件。然后，该检测系统，基于用该感光元件所感光的来自上述投影区域和上述投影外区域的光的感光强度等级来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作。
本发明的图像投影装置的特征，通过参照附图的以下具体实施例的说明将会明确。
图1是表示作为本发明实施例1的AF液晶投影器的构成的图。
图2是表示实施例1的AF传感器部的构成的图。
图3是表示实施例1的AF电路的概略构成的图。
图4是双像相关性测距方式的说明图。
图5是表示实施例1的动作的流程图。
图6是表示实施例1的测距次数设定的概念图。
图7是表示作为本发明实施例2的AF液晶投影器的构成的图。
图8是表示作为本发明实施例3的AF液晶投影器的构成的图。
图9是投影器的画面亮度的说明图。
具体实施例方式
下面，对本发明实施例进行说明。
图1中表示出作为本发明实施例1的带AF的3板式液晶投影器(图像投影装置)的构成。
在图1中，100是液晶投影器。110是光源，120是透射式液晶显示板，130是交叉二向色棱镜，140是变焦投影透镜(投影光学系统)，150是马达驱动器，160是作为控制器的微机，170是操作板，180是个人计算机(PC)、摄像机、DVD播放器、电视调谐器等图像信号供给装置，190是图像处理电路，200是屏幕，300是包含感光元件的无源AF传感器。
上述投影器100的基本构成，一般的构成为3板式液晶投影器。即、使用3张透射式液晶显示板120(图中仅显示出1波道的部分)，通过未图示的二向色镜将来自光源(高压水银灯、金属卤化物灯、氙灯等)110的照明光分离成红R、绿G、蓝B三波道的色光成分，并分别照明3张液晶显示板120。
液晶显示板120基于从图像信号供给装置180所供给的图像信号由LCD驱动器121进行驱动，以显示对应于该图像信号的各波道的原图像。然后，若上述所分离的色光成分入射到这些液晶显示板120，则这些光成分依照原图像被调制后从液晶显示板120出射。
透过了各液晶显示板120的色光成分用交叉二向色棱镜130进行颜色合成以使光轴一致，并通过投影透镜140扩大投影到屏幕200。
投影透镜140的光轴102相对于照明系统的光轴101如标号145所示那样向上方偏移(上升)。通过这样使透镜光轴102偏移来进行配置，被投影到屏幕200的图像就相对于透镜光轴102朝上方进行投影、当把投影器放置在桌子上进行投影的情况下，就能够减轻因桌子而引起的画面的发暗。
投影透镜140为变焦透镜，通过变焦使投影视场角在屏幕200上如箭头所示那样进行变化。由于从投影透镜140的光轴102到画面端的距离按缩放变倍率成比例地进行扩大缩小，所以在靠近光轴102的下边画面端的移动相对变少。
在投影透镜140的外围设置着具有外围齿轮部的对焦操作环146和变焦操作环147，通过其转动来驱动对焦透镜148以及变倍透镜(未图示)，以分别进行焦点调节和视场角调节。
在这两个操作环146、147中，被一体化于电动驱动用的减速单元的作为齿轮传动马达的对焦用马达141以及变焦用马达143的输出小齿轮相互啮合，并根据马达141、143的输出来进行电动驱动。此外，还可以通过对焦操作环146和变焦操作环147的手动操作来进行变焦和对焦。
在操作环146、147的外围齿轮部中，为了检测出其绝对位置(间接地检测透镜的绝对位置)，电位计型的回转式编码器142、144经由小齿轮连结起来，从这些回转式编码器142、144向微机160输出表示当前的对焦透镜148的位置以及变倍透镜的位置的信号。
上述对焦用马达141以及变焦用马达142通过微机160经由马达驱动器150来进行驱动控制。
由本投影器100所投影的图像，由切换电路6从基于来自上述图像信号供给装置180的图像信号的图像、基于来自在最近的投影器上大多装备的用于动作模式等的OSD(屏幕显示)显示的字符发生器7的图像信号的图像、和基于未图示的存储器内的图像信号的图像中的某一个来进行选择。所选择的图像信号由图像处理电路190依照图像信号的种类来实施析像度变换、伽马处理、间行处理等，并经由RGB各波道用LCD驱动器121而显示在液晶显示板120上。
操作板170被配置在投影器100的外面，集中配置进行电源的开/关、投影图像(也就是原图像)的供给方的选择、电动变焦操作、电动对焦操作、自动对焦的开/关操作、各种模式设定的开关组。
图2中表示出本实施例中的无源AF传感器300的概略构成。无源AF传感器300接受来自屏幕200上的图像被投影的区域(投影区域)的下边、即包含投影区域和图像未被投影的投影外区域的边界的双方的范围(视场)的反射光。
无源AF传感器300构成如下通过按作为基线长度的规定距离、间隔配置的一对透镜31、32来取入上述反射光，并在一对反射镜33、34以及棱镜35的一对反射面上分别反射从各透镜入射的两个光束后导入一对线传感器36、37以使其感光。
然后，无源AF传感器300，被配置在投影透镜140的附近，并且进行配置以使基线长度方向沿垂直方向延伸，视场横跨屏幕200上的图像投影区域的下边的一部分，且视场中心轴相对于投影透镜140的光轴102大致平行。
通过这样配置无源AF传感器300，将一般大体上呈四方柱状所构成的AF传感器单元配置在投影器100内则在空间效率上浪费就变得非常少。
图3中表示出用本实施例的投影器100所进行的有关AF控制的电路构成。
微机160负责本投影器100整体的控制，同时还负责AF控制。此微机160除了CPU41之外还具有存储器A42、存储器B43、移位寄存器44以及ROM44(微机160和无源AF传感器300相当于检测系统)。
线传感器36、37的各像素(图2所示的各线传感器36、37的多个像素)的输出(例如电压值)，通过省略了图示的A/D变换器被变换成例如8位数字信号(信息)。此外，通过依照各像素输出的信号电平来改变各像素中的存储时间，或者改变增益来防止各像素的存储的饱和，并扩大信号的动态范围。
这里，存储器A42、存储器B43分别存储用上述的无源AF传感器300的线传感器36、37进行了光电变换的图像信号(上述的数字信号)。
移位寄存器44输入例如存储器A42的图像数据，并进行动作以使此输入数据依次移位。然后，由CPU41比较此移位寄存器44的数据和存储器B43的数据并检测两数据的一致性，把此时的移位量与ROM45的内容进行对照以求得距屏幕200的距离，并将应驱动对焦透镜148(参照图1)的输出送往马达驱动器150。
这里的ROM45将移位寄存器44的移位量与距屏幕200的距离的关系存储为表数据。此外，可以准备多个此表数据，选择以温度作为参数的表，进而还能够构成为在投影器100内的无源AF传感器300附近追加未图示的温度传感器，通过选择透镜驱动量算出表或驱动量运算系数表来减少因温度引起的焦点变动。
由此，在容易发生温度上升的投影器中，就能够确保良好的AF精度。
5是AF开关，被设置于操作板170上。此AF开关5的操作经由微机160被送往切换电路6。此切换电路6，响应AF开关5的操作，将成为显示在液晶显示板120的原图像的基础的图像信号，从视频信号切换成用于显示使用了字符发生器7的硬件背景生成功能的投影图像的信号。
在此情况下，字符发生器7按照微机160的指示将表示无背景字符显示用的不具有图案的全白图像、全灰图像或者与它们等同的AF检测用图像的图像信号送往LCD驱动器121，以使对应于上述AF检测用图像的检测用原图像显示在液晶显示板120上。
接着，对如上面那样所构成的投影器100中的AF动作进行说明。此AF动作最好是在通常的视频图像的投影显示之前进行。
首先，若设置于操作板170的AF开关5被操作，则通过切换电路6来选择字符发生器7的输出，微机160将字符发生器7的输出内容送往LCD驱动器121。由此，上述的AF检测用原图像就被显示于液晶显示板120，而AF检测用图像就被映射到屏幕200。
这里，投影透镜140的光轴102，在液晶显示板120的有效显示范围的上下尺寸中偏移到朝上方为1、朝下方为19这一比率的位置。为此，屏幕200上的投影图像就相对于投影透镜140的光轴102偏移成朝上方为19、朝下方为1这一比率，且为了没有歪斜，以外观上的仰角来进行投影。
然后，无源AF传感器300的视场角就朝基线长度方向进行约10度的设定，在视场内包含投影图像的下边。
在此屏幕200上的图像的投影(画面内)区域和作为其外侧的投影外(画面外)区域的边界，例如可投影的最高亮度的全白图像和亮度比投影了黑色等级图像时还要低的画面外区域就会邻接。
这里，黑色等级图像比画面外区域还要亮是因为在本实施例中所用的透射式液晶显示板120的一般特性，即便是全遮光状态也一定会存在漏光。另外，在画面内必然是投影透镜140具有的杂光或二向色棱镜130周围的漏光等也会使黑色等级图像变亮。
这些起因于光学系统的对比度的下降要因，即便是在透射式液晶显示元件以外的显示元件、例如反射式微型反射镜驱动元件或LCOS等反射式液晶显示元件、EL元件等自发光式图像显示元件之类的任一图像显示元件也同样存在。从而，在使用了这些图像显示元件的投影器中，画面内的黑色等级部分一般总是比画面外要亮。
另一方面，投影图像的下边由于位于接近透镜光轴102的位置，所以也是连周围光量遗漏都没有、在全投影画面内最亮的白色显示易于获得的地方。
从而，通过使此位置进入到传感器视场以取得传感器输出，上述边界就表示通过投影器的投影可获得的最高的对比度。此外，即便在投影图像为全灰色图像的情况下，由于投影外区域的亮度低，所以在视场内也能够获得充分高的对比度。
另外，即便投影透镜140在摄远端和广角端之间进行变焦，如先前所说明那样伴随于画面下边的位置变动小，即便未上下调整传感器视场的基线长度方向中心(光轴)，上述边界也总是包含在传感器视场内。
这样来自入射到无源AF传感器300的传感器视场的反射光，经由上述透镜31、32、反射镜33、34以及棱镜35分别被线传感器36、37感光。
然后，由这些线传感器36、37的各像素进行了光电变换的图像信号被分别存储到微机160的存储器A42和存储器B43。
图4中表示出使用了在上述线传感器36和线传感器37上所形成的双像的相关性的双像相关性测距方法。
在线传感器36和线传感器37中分别如图4(a)、(b)所示那样视场内的图像进行成像，从构成各线传感器的像素组输出图4(c)、(d)所示那样的信号。在存储器A42和存储器B43中分别存储对应于图4(c)、(d)所示那样的输出信号的、图4(e)、(f)所示那样的图像数据。
然后，其中存储器A42的数据如该图(g)所示那样，被输入到移位寄存器44，并沿图中的箭头方向按顺序使移位寄存器44的内容进行移位动作。
在此状态下，若CPU41比较移位寄存器44的数据图案和存储器B43的数据图案(参照图4(h))，通过公知的差分(＝OR-AND)的最小化、AND的最大化、OR的最小化等判定办法，检测出两数据图案的一致性，则将此时的移位量与ROM45的存储内容进行对照来求得距屏幕200的距离。
根据需要，通过作为进行对照比较的数据取得各自的邻接像素数据的差分量后进行相关性比较处理(微分处理)在本实施例中所采用的光学式测距的精度就将提高。
也可以设将取得差分的数据不是邻接数据而是跳跃一个的差分，或者跳跃n个的差分。另外，也可以对相加了规定间隔(内)的多个连续的数据的数据组进行运算后进行相关性比较处理。
进而，通过将此所求得的距离数据输出给马达驱动器150，使对焦透镜148(参照图1)驱动，来进行调焦(焦点调节)。
这样，通过选择预先由硬件所生成的图像，并将此图像投影到屏幕200就可以进行AF控制，由此就能够大幅提高焦点调节的精度(调焦精度)而无需使用多余的存储器，而且还能够使成本上的负担减少。
此外，在本实施例中，说明了投影利用在AF检测中作为投影器的功能所标准装备的OSD(屏幕显示)用字符发生器7的硬件生成图像来进行AF控制的情况，但在投影了通常的视频图像等、根据来自图像信号供给装置180的图像信号的DVD活动图像或计算机监视器图像的情况下也可同样地进行AF控制。
图5是表示本实施例中的AF动作的流程图。下面，使用本图来说明与微机160(CPU41)的AF动作有关的动作。
在图5中，若使操作板170的电源开关接通(电源打开)(步骤(下面记为S)101)，则微机160进行初始化动作(S102)，之后，启动未图示的光源控制电路，使未图示的稳定器动作并产生为使光源110(在这里，设为高压水银灯)亮灯所必要的高电压，外加给光源110的电极。由此开始光源110的亮灯(S103)。
光源110亮灯以后，在图5所示的步骤的期间中，直到在切换电路6中完成了向外部输入图像的切换之前，利用字符发生器7的功能对屏幕200投影全白图像，或者在无源AF传感器300的视场外将以全白图像作为背景投影表示处于“准备中”等初始模式的字符。
此时的投影图像(初始投影图像)，通过在由公知的定时电路按照本流程所自动执行的、第一次的AF取得已完成以后，检测出经过规定时间、或对光源110的亮度上升进行监视并检测出已到达规定亮度时自动地，或者通过使用者操作设置于操作板170的未图示的输入选择按钮来任意地，由图3所示的切换电路6根据来自外部(图像信号供给装置180)的图像信号被输入的情况而切换到其外部输入图像。
通过受理这样的使用者的操作就可进行图像切换，由此在投影器100被固定地设置于会议室等而不需要初始设置准备之时，就能够对应想要尽量早些确认投影图像的内容之类的使用者的意思。
另外，如按图2所说明那样，若设置于操作板170的AF开关5被随时操作，则再次通过切换电路6选择字符发生器7的输出，微机160将字符发生器7的输出内容送往LCD驱动器121。
通过此中断处置，上述AF检测用原图像就被显示于液晶显示板120，而AF检测用图像就被映射到屏幕200，在此情况下也是在后述的S104中循环来进行动作。
在S104中，使图1、2所示的无源AF传感器(在这里假定为线CCD类型)300，对来自屏幕200上的图像被投影的区域(投影区域)的下边、即包含投影区域和图像未被投影的投影外区域的边界的双方的范围(视场)的反射光进行感光，进行线传感器36以及线传感器37中至少一方的每个像素的电荷存储以及该电荷的A/D变换，进而根据该A/D变换值(感光强度等级)来进行画面内/画面外的亮度判定(S105)。也就是，在本实施例中，作为用于进行亮度判定的感光元件，兼用作无源AF传感器300。
这里，由于在线传感器上入射有来自设定于屏幕200上的视场内的投影区域的光和来自投影外区域的光，所以能够根据上述每个像素的A/D变换值，检测出屏幕200上的投影区域的亮度(取决于来自投影透镜140的投影光和在该投影光以外存在于屏幕200及其周围的投影环境的环境光之和的亮度)和投影外区域的亮度(取决于环境光的亮度)。于是，在本实施例中根据这些检测出的亮度，来求得表示屏幕200上的取决于投影光的亮度相对于取决于环境光的亮度之关系的亮度比信息(换言之，即感光强度等级的差分信息)。
例如，在投影区域的亮度(在这里是照度)为2000lx，投影外区域的亮度为500lx的情况下，取决于投影光的亮度就为1500lx(＝2000-500lx)，取决于环境光的亮度就为500lx。从而，亮度比＝取决于投影光的亮度∶取决于环境光的亮度就为3∶1。
此外，这里所求得的亮度比，也可以表示投影区域的亮度(取决于投影光+环境光的亮度)和投影外区域的亮度(取决于环境光的亮度)之比。在上述具体例子的情况下，投影区域的亮度∶投影外区域的亮度就为4∶1。
然后，将所求得的亮度比(例如3∶1)与存储于微机160的存储器(ROM45)中的判定阈值表互相对照。
这里，在图6中表示出判定阈值表的概念图。图中的A是在可获得上述亮度比的范围之中，设2∶1为下限值并设规定比为上限值的可检测区域，即获得适合于上述测距动作的对比度的区域。
此外，这里所说的下限值只不过是例子，也可以是其他值。另外，还可以设下限值和上限值为可变。另外，在亮度比作为投影区域的亮度和投影外区域的亮度之比而求得的情况下，例如设4∶1为下限值即可。
然后，在所求得的亮度比进入上述可检测区域A的情况(例如，亮度比为3∶1的情况)下，作为良好的亮度比进入S111，仅进行最小测距次数即1次上述测距动作(也就是，将测距次数决定为1次)。然后，使用该测距结果计算出距屏幕200的距离(S112)。
另一方面，在亮度比为可检测区域A以外的情况(例如，亮度比为1.5∶1的情况)下，作为不良好的亮度比进入S106，亮度比越小(即，越离开可检测区域A或者投影外区域的环境光的感光强度等级越高)就将测距次数决定成越多的次数。另外，在此步骤中，将对测距次数进行计数的微机160内的计数器(未图示)初始化(设定成0)。
测距次数的决定使用在微机160的存储器(ROM45)中所存储的、图6所示的次数表。在此次数表中，表示出可检测区域A外的亮度比与测距次数的关系，通过从此次数表读出与亮度比相应的测距次数来决定测距次数。
由此，例如，亮度比超过2∶1越小的话，则如3次、5次...等那样决定越多的测距次数。
这就是在相对于环境光的亮度投影光的亮度不足而使亮度比低于2∶1，或者投影器100远离其规格上的使用距离而从屏幕200离开、或投影画面尺寸非常大使取决于投影光的屏幕200上的亮度比250lx还要暗而无法检测取决于投影光的亮度这样的情况下，由于测距精度降低所以增多测距次数。
此外，在亮度比超过规定比(上限值)很大的情况下，通常作为不会发生的亮度比状态而不进行测距。
另外，上述最小测距次数以及逐渐增多的测距次数均是例子，既可以是其他的次数，也可以设为可变。
若在S106中决定了测距次数，则进入S107进行上述的测距动作。每当进行测距动作，就将测距值存储到微机160内的未图示的RAM，同时将上述计数器值(测距次数)递减一(S108)，在S109直到计数器值成为0为止反复进行测距动作、测距值的存储(S107)以及计数器值的递减(S108)。
若在S109中计数器值成为0，则在S110中用公知的方法进行存储在上述RAM中的各次的测距值的平均处理，并基于进行了平均处理的测距数据计算出距屏幕200的距离(S112)。
从S112进入S113，基于在S112中计算出的距屏幕200的距离和由对焦编码器142所检测出的对焦透镜148的当前的位置信息来运算马达驱动量，并进行该驱动量的判定处理(S114)。
在驱动量为零的情况下，由于已经对焦所以进入下一步骤(例如，使切换电路6进行切换动作后取入来自图像信号供给装置180的图像信号)(S116)。在驱动量不为零的情况下，一边监视由对焦编码器142所检测出的对焦透镜148的位置，一边驱动对焦用马达141来进行焦点调节(S115)。然后，返回S104。
此外，在本实施例中，对根据来自无源AF传感器300的输出来检测距屏幕200的距离作为“测距”进行了说明，但也可通过利用无源AF传感器300的双像相关性运算，利用相位差检测方式来进行投影透镜140的对焦量(焦点状态)的检测。然后，就可基于此对焦量进行用于获得对焦的对焦透镜148的驱动量运算。为此，通过将图5中的“测距”设为“焦点状态的检测(焦点检测)”，就能够利用所谓的相位差检测方式来进行AF动作。
另外，在本实施例中还能够进行所谓的对比度检测方式的(登山方式)的AF。在此情况下，一边驱动对焦透镜148一边探索可得到来自无源AF传感器300的输出信号的高频成分的最大峰值的对焦透镜148的位置而获得对焦，在上述亮度比处于中间区域的情况下进行一次得到此最大峰值的对焦透镜148的位置探索动作。另一方面，在处于中间区域外时进行多次(越离开中间区域就越多)，将所存储的各次的探索位置的平均位置设为最终的对焦位置即可。
图7中表示出作为本发明实施例2的带AF的3板式液晶投影器(图像投影装置)的构成。
在上述实施例1中，对将测距(或者焦点检测)用的无源AF传感器兼用作投影区域合投影外区域的亮度检测用的传感器的情况进行了说明，在本实施例中使用专用的亮度检测传感器。
在图7中，400是投影器，440是投影透镜，300是与在实施例1中所说明的同样的无源AF传感器。
300a是无源AF传感器的视场，C是从投影透镜440进行投影以在视场300a中包含其一部分的AF用图表。
410是对屏幕200上的来自利用投影透镜440的图像的投影区域P的反射光进行感光，并输出与亮度(也就是感光强度等级)相应的信号的投影区域感光强度传感器(第1感光元件)。410a是此投影区域感光强度传感器410的视场(反射用传感器410进行感光的光的屏幕200上的范围)。在本实施例中，以白图像为背景在屏幕200上投影图像以使AF用图表显示在投影透镜440的光轴位置附近。投影区域感光强度传感器410的视场410a被设定在投影区域P之中上述AF用图表C的侧方(不包含AF用图表C的范围)附近。
进而，420是对来自投影外区域(投影区域P的外侧的区域)的反射光进行感光，并输出与亮度(也就是感光强度等级)相应的信号的投影外区域感光强度传感器(第2感光元件)。420a是此投影外区域感光强度传感器420的视场(在本实施例中是反射用传感器420进行感光的光的屏幕200以及屏幕外的范围)。
在本实施例中，根据来自投影区域感光强度传感器410的输出和投影外区域感光强度传感器420的输出，求得取决于来自投影透镜440的投影光的亮度相对于取决于环境光的亮度的关系(亮度比)，并基于该亮度比通过与实施例1同样的方法来决定测距(或者焦点检测)的次数。
在图8中表示出作为本发明实施例3的带AF的3板式液晶投影器(图像投影装置)400’的构成。
在本实施例中，作为AF方式采用清晰度检测方式(所谓的模糊方式或者对比度检测方式)，取代在实施例1中所示的双像相关性检测类型的无源AF传感器300，而使用清晰度检测类型的AF传感器500。
500a是AF传感器500的视场，该视场500a被设定成包含从投影透镜440所投影的AF用图表C的一部分。
然后，与此AF传感器500不同，使用在实施例2中所说明的投影区域感光强度传感器410和投影外区域感光强度传感器420。此外，对与实施例3相同的要素，附加与实施例2相同的标记而取代说明。
本实施例的投影器400’中与本发明有关的动作如在实施例1中所追记那样。
在上述实施例1～3中，说明了对图像的投影区域的亮度和投影外区域的亮度进行检测，并根据这些检测结果求得取决于投影光的亮度与取决于环境光的亮度之关系(亮度比)的情况，但即便未必检测出投影外区域的亮度，也可以求得上述亮度比。下面对这一点进行说明。
图9是投影器的投影亮度的说明图。投影亮度1000ANSIlm的小型投影器的通常投影距离，表示被限定于根据其投影亮度和画面尺寸的非常有限的距离。具体而言，设实用亮度投影范围为从40到100英寸的画面，若限定性地考虑则利用投影的亮度就为2000lx到250lx。
为此，在检测出白画面的投影画面内的亮度相当于4000lx的情况下，在常用距离下取决于投影光的亮度最大也为其一半，而取决于环境光的亮度则为一半以上。
若环境光进一步变亮，则成为更低的对比度，所以增加测距(焦点检测)次数。在此情况下，也可以用显示或者声音等来进行周围的环境过亮意旨的警告。
此最高亮度环境的判定仅通过画面内亮度的检测就能够进行。在此情况下，画面上的黑白对比度就比2∶1还低。
另外，在所检测出的亮度为从2000到4000lx的情况下，就有环境光为从零到3750lx的各种各样的可能性。进而，在所检测出的亮度为从250到2000lx的情况下，就有环境光为从零到2000lx的各种各样的可能性。
在这些范围内通过画面内外的亮度测定，去除环境光进行判定，在亮度比为2∶1以上的情况下，作为可检测区域内，按最小次数来进行测距(焦点检测)。当亮度比不到2∶1以及所检测出的亮度在250lx以下而成为更暗的值，则检测精度进一步下降，所以使测距(焦点检测)次数增加。此时，也可以用显示或者声音对使用者进行是远距离投影意旨的警告。
如上面所说明那样，在投影器的使用状态中，图像投影中的画面内的宽度收敛于规定范围。
其中，图像投影中的画面内的亮度＝在通常使用距离下取决于投影光的亮度+取决于对图像投影没有妨碍的环境光的亮度于是，在设投影图像为利用投影器的最高亮度的、全面白或者在白背景中配置了一部分黑图案的图表的情况下，投影亮度就进一步收敛于限定的值，故规定范围就变得更窄。
从而，通过对亮度的绝对值进行评价，如果没有规定以上的环境光在检测到没有到达如白天窗边那样明亮的亮度的情况下，就能够自测距(焦点检测)前检测出为低对比度，故使测距(焦点检测)次数增加，就能够使对焦精度提高。
另外，在检测到比上述规定范围还暗的、且在暗室环境中通常使用距离下由投影器所得到的亮度以上的亮度范围(可检测范围A)的情况下，若设投影距离为适合于图像投影(至少能够预想在使用者考虑“欲进行图像投影”条件下被利用的概率较高)的通常距离，则在事前就知道环境光为有利于测距(焦点检测)程度的良好状态。为此，就能够预想对比度为良好的概率较高，并能够减少感光以及测距(焦点检测)的次数而迅速地完成测距动作。
另外，在所检测出的亮度比为比上述可检测范围A还要小，环境光几乎没有的暗室状态，且仅在投影光较暗这样的情况下才发生的亮度时，就可确定为是使画面变暗的大画面投影，在此情况下，也能够通过使测距(焦点检测)次数增加而使对焦精度提高。
于是，通过在视频投影器或包含它的AV系统中采用这样的机构，就能够在使用时维持较高的对焦精度的基础上谋求焦点调节动作的高速化。从而，系统整体的高性能化就可以实现，对初学者而言也容易操作其商品性增高。
此外，虽然在上述各实施例中，对依照感光强度等级来变更测距次数的情况进行了说明，但作为使测距以及焦点状态的检测精度提高的构成并不限于此。例如，还可以设为以下构成，即依照感光强度等级，i)感光强度等级越大(明亮)就使线传感器36、37的各像素中的存储时间越短，通过放大增益来防止各像素的存储的饱和，使输出信号的精度提高；ii)感光强度等级越大(明亮)就越增加将来自线传感器36、37的多个像素的输出信号(模拟信号)变换成数字信号时的A/D变换器中的变换位数(例如将8位设成16位)以使数字信号的信息量增加，由此使输出信号的精度提高；iii)使用具有将线传感器36、37的像素间距进一步细化分割了的多个像素的线传感器，使来自线传感器的输出信号数增加而使输出信号的精度提高。
如上面所说明那样，根据本发明，在图像投影装置中即便是在明亮环境下也能够维持较高的焦点调节精度。
特别是，通过求得投影光相对于环境光的亮度，并依照该亮度设定距离检测或者焦点检测的条件(次数)，就能够针对各种各样的使用条件使其分别进行恰当的距离检测或者焦点检测动作，并能够确保焦点调节精度。
此外，当所检测出的感光强度等级或者相对于环境光取决于投影光的亮度信息在规定范围内时，将作为检测动作的条件的检测次数设为最少次数，由此就能够迅速地获得相对于投影面的对焦。另外，当感光强度等级或者亮度信息在规定范围外时，越离开该规定范围就越增多作为检测动作之条件的检测次数，或者将用于检测的感光存储时间比亮度信息在规定范围内时的存储时间缩短并提高信号增益，或者使对检测输出信号进行A/D变换时的位数比亮度信息在规定范围内时位数多，由此，就能够提高所检测出的信号的信息量或精度，不管感光强度等级或者亮度信息如何都能够使焦点调节精度提高。
权利要求
1.一种图像投影装置，具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统、进行相对于上述投影面的距离的检测动作或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统，其特征在于上述检测系统，基于感光元件的感光强度等级来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作，所述感光元件对经由上述投影光学系统所投影的光的来自上述投影面的反射光进行感光。
2.根据权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于上述条件为上述检测动作的次数。
3.根据权利要求2所述的图像投影装置，其特征在于上述检测系统，当上述感光强度等级越高就越多设定上述检测动作的次数。
4.根据权利要求2所述的图像投影装置，其特征在于上述检测系统，在上述感光强度等级为规定范围内时将上述检测动作的次数设定成可决定的次数中最少的次数，而在上述感光强度等级为上述规定范围外时则越离开该规定范围就越多设定上述检测动作的次数。
5.一种图像投影装置，具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统、进行相对于上述投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统，该检测系统将光投影到上述投影面，通过感光元件对来自该投影面的反射光进行感光，并使用来自该感光元件的信号进行上述检测动作，其特征在于上述检测系统，具有检测环境光的强度等级的环境光检测部，并基于上述环境光的强度等级或者上述环境光的强度等级与上述感光元件中的上述反射光的强度等级之差分来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作。
6.根据权利要求5所述的图像投影装置，其特征在于上述条件为上述检测动作的次数。
7.一种图像投影装置，具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统、进行相对于上述投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统，该检测系统将光投影到上述投影面，并使用来自感光元件的信号进行上述检测动作，其特征在于上述感光元件，对来自上述投影面中的上述光的投影区域和投影外区域的光进行感光，上述检测系统，使用来自上述感光元件的信号来求得上述投影区域和上述投影外区域各自的亮度信息，基于至少一方的亮度信息决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作。
8.根据权利要求7所述的图像投影装置，其特征在于上述条件为上述检测动作的次数。
9.一种图像投影装置，具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统、使用来自上述投影面的光来进行相对于该投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统，其特征在于上述检测系统，基于来自感光元件的信号来求得有关取决于上述投影面中的投影光的亮度相对于取决于环境光的亮度的亮度信息，基于该亮度信息来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作，所述感光元件对来自上述投影面的光进行感光。
10.根据权利要求9所述的图像投影装置，其特征在于上述条件为上述检测动作的次数。
11.根据权利要求10所述的图像投影装置，其特征在于上述检测系统，在上述亮度信息处于规定范围内时将进行上述检测动作的次数设定成可决定的次数中最少的次数，而在处于上述规定范围外时则设定成越离开上述规定范围就越多的次数。
12.根据权利要求9所述的图像投影装置，其特征在于上述检测系统，将上述亮度信息作为取决于上述投影光的亮度与取决于环境光的亮度之比，或者取决于上述投影光和上述环境光的亮度之和与取决于上述环境光的亮度之比来求得。
13.根据权利要求9所述的图像投影装置，其特征在于包括对来自经由上述投影光学系统的光的投影区域的光进行感光的第1感光元件；对来自投影外区域的光进行感光的第2感光元件。
14.一种图像投影装置，具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统、使用来自上述投影面的光、进行相对于该投影面的距离或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统，其特征在于上述检测系统，具有分别对来自上述投影面中的光的投影区域的光进行感光和来自投影外区域的光进行感光的感光元件；基于用该感光元件所感光的来自上述投影区域和上述投影外区域的光的感光强度等级来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作。
15.根据权利要求14所述的图像投影装置，其特征在于上述条件为上述检测动作的次数。
16.根据权利要求1、5、7、9或者15所述的图像投影装置，其特征在于具有基于根据上述检测动作的检测结果，来控制包含在上述投影光学系统中的对焦透镜的驱动的控制器。
17.根据权利要求1、5、7、9或者15所述的图像投影装置，其特征在于上述检测系统，进行根据上述检测动作的多次检测结果的平均运算。
18.根据权利要求1、5、7、9或者15所述的图像投影装置，其特征在于具有供给该图像投影装置的图像信号的图像信号供给装置。
全文摘要
本发明提供一种图像投影装置。公开一种采用适合于图像投影装置的使用条件的AF方式，即便在明亮的环境下也能够确保良好的AF精度的图像投影装置。这种图像投影装置，具有将来自图像形成元件的光投影到投影面的投影光学系统，和进行相对于上述投影面的距离的检测动作或者相对于上述投影光学系统的上述投影面的焦点状态的检测动作的检测系统。其中，上述检测系统，基于感光元件的感光强度等级来决定上述检测动作的条件，并按照该条件来进行该检测动作，所述感光元件对经由上述投影光学系统所投影的光的、来自上述投影面的反射光进行感光。
文档编号G01B11/00GK1612032SQ20041009016
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月30日
发明者江口正治 申请人:佳能株式会社