专利名称：投影机和图案图像显示方法
技术领域：
本发明涉及向屏幕等的投影对象物上投射投影光以显示图像的投影机，特别是涉及具备可使投射投影光的投影光范围的大小改变的变焦透镜、和拍摄投影对象物的摄像部(imaging unit)的投影机。
背景技术：
在近些年来的投影机中，人们已知作为投影透镜具备变焦透镜，采用驱动该变焦透镜，改变该变焦透镜的变焦位置的办法，可以自由地使要在屏幕上形成的投影光范围的大小可变的投影机。
此外，在要把这样的投影机设置在屏幕的前方的情况下，在投影机中必须预先进行变焦调整、梯形修正和焦点调整等种种的调整，以使得可由从投影机投射到屏幕上的投影光在屏幕上正确地显示图像。
但是，在可搬运性的投影机的情况下，由于每当设置投影机时，与屏幕之间的相对位置都有可能会变动，故每当此时使用者都必须进行上述那样的种种的调整，是非常繁杂的。
于是，在以往，例如，就像在特开2000-241874号公报中所述的那样，在投影机上设置监视摄像机(照相机)，同时在把该投影机设置在屏幕的前方时，一直都这样做首先在投影机中，向屏幕上扩大投影在液晶光阀上形成的调整用图案图像使其显示，用监视摄像机对显示该图案图像的屏幕进行摄影，分析该摄影图像，并根据该分析结果，自动地进行上述各种调整。
一般地说，在监视摄像机中，具备把入射进来的光变换成电信号的CCD(电荷耦合器件)等，为了使摄影图像的全体的亮度变成为预先所设定的值(曝光目标值)，具有可以改变快门速度或增益(灵敏度)或光圈等的功能(自动曝光)。
图8(A)和图8(B)是用来说明现有技术中的监视摄像机的自动曝光的效果的说明图。在图8中，上一排示出的是显示有调整用图案图像的屏幕，中间一排示出的是用监视摄像机对该屏幕进行摄影所得到的摄影图像，下边一排示出的是在该摄影图像中，表示沿着在中央的水平线(虚线)排列的各个像素的亮度的值。此外，(A)示出了投影机的通常时的状态，(B)示出了投影机的低辉度(亮度)设定时的状态。
另外，以下把表示摄影图像中的各个像素的亮度的值叫做灰度等级值(灰度值)。该灰度等级值，是由从监视摄像机(CCD模块)输出的摄影图像的图像信号得到的值。
在图8中，在液晶光阀上形成的调整用图案图像，是整个面为白色的图像，如上一排所示，在屏幕中，显示有图案图像的范围，即，白色部分的范围，成为上述投影光范围。
此外，在用监视摄像机进行摄影所得到的摄影图像的情况下，则将变成为中间一排所示的那样。
此外，在下边一排中，横轴与摄影图像的中央水平线上的各个像素的位置对应，纵轴示出的是各个像素的灰度等级值。
在投影机中，在把光源灯设定为低辉度设定的情况下，与通常时比较，从投影机投射的投影光的辉度就要变低。为此，在屏幕上显示的图案图像的亮度，如图8(B)所示，与(A)的通常时比较，就变得较暗。但是，如果由监视摄像机用自动曝光对该图案图像进行摄影，则即便是被拍摄体暗，由于也可以把快门速度或增益或光圈等调整为使得摄影图像的全体的亮度变成为正确的亮度，故在该摄影图像中，图案图像的亮度，如图8(B)所示，就与(A)的通常时没有什么变化。因此，在摄影图像中，由于黑色部分(即，投影光范围外的部分)暗到可以忽视的那种程度，故相对于在黑色部分上的各个像素的灰度等级值都可以看成为0，白色部分(即，图案图像的部分)上的各个像素的灰度等级值，将大体上保持所希望的灰度等级值Lt的原状地没有变化。
如上所述，在监视摄像机中由于发挥自动曝光功能，在投影机中，即便是把光源灯设定为低辉度，在屏幕上显示的图案图像的亮度变暗，在摄影图像中，也可以使白色部分(即，图案图像的部分)上的各个像素的灰度等级值与通常时同样，大体上维持为所希望的灰度等级值Lt。这种情况，并不限定于低辉度设定时，即便是因光源灯时效性劣化(经年劣化)而使得其辉度下降的情况下，也是同样的。
但是，在具备这样的变焦透镜和监视摄像机的投影机中，在因变焦透镜的变焦位置改变而使得屏幕上的投影光范围的大小变化了的情况下，起因于监视摄像机的自动曝光而存在着如下的问题。
图9(A)到(C)是用来说明现有技术中的改变了变焦位置的情况下的由监视摄像机的自动曝光所产生的问题的说明图。在图9中，与图8同样，上一排示出的是显示有调整用图案图像的屏幕，中间一排示出的是该屏幕的摄影图像，下边一排示出的是该摄影图像的像素的灰度等级值。此外，(A)示出的是使变焦透镜的变焦位置变成为中间位置的情况下的状态，(B)示出的是使该变焦位置设置为宽(W，ヮィド)侧的情况下的状态，(C)示出的是使该变焦位置设置为远(T，テレ)侧的情况下的状态。
在投影机中，在使变焦透镜的变焦位置设置为宽侧的情况下，屏幕上的投影光范围的面积，如图9(B)的上一排所示，与(A)的中间位置比较起来变宽了。在这里，由于可在液晶光阀上形成的调整用图案图像是恒定的，故当屏幕上的投影光范围的面积变宽后，在屏幕上显示的图案图像也将同时扩大。因此，如果用监视摄像机对该图案图像进行摄影，则在该摄影图像中，白色部分(即，图案图像的部分)的面积，如图9(B)的中间一排所示，与(A)的中间位置比较起来就要变宽，而黑色部分(即，投影光范围外的部分)的面积就要变窄。
这时，如果用自动曝光进行其摄影，则要把摄影图像的全体的亮度计算为曝光计算值，并把快门速度或增益或光圈等控制为使得该曝光计算值变成为与预先设定的曝光目标值相等。在这里，摄影图像的全体的亮度，也可以是把用CCD的各个像素检测的光变换成电信号并进行放大后的量的总和，该值与该摄影图像的各个像素的灰度等级值的平均值成正比。因此，通常曝光计算值使用摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值。
另一方面，曝光目标值，由于是预先设定的恒定值，故如图9(A)所示，在变焦位置是中间位置的情况下，如果做成为使曝光计算值与该曝光目标值一致，则如上所述，在摄影图像的白色部分的面积因使变焦位置设置为宽侧而变宽的情况下，全部像素的灰度等级值的平均值，即，曝光计算值，将要比曝光目标值上升一个与该面积的变宽相对应的量。其结果是，如果使自动曝光发挥作用，使快门速度或增益或光圈等变化为使得曝光计算值与曝光目标值变成为相等，则结果就变成为摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值降低。如上所述，在摄影图像中，由于黑色部分越是暗得可以忽视，黑色部分上的各个像素的灰度等级值就越可以看成是0，故所说的全部像素的灰度等级值降低，就如图9(B)的下边一排所示的那样，白色部分上的各个像素的灰度等级值，只能下降得比所希望的灰度等级值Lt更低。
相反，在变焦透镜的变焦位置设置为远侧的情况下，屏幕上的投影光范围的面积，如图9(C)所示，与(A)的中间位置比较就要变窄。在这里，如上所述，由于要在液晶光阀上形成的图案图像是恒定的，故当屏幕上的投影光范围的面积变窄后，可在屏幕上显示的图案图像也将同时缩小。因此，如果用监视摄像机对该图案图像进行摄影，则在该摄影图像中，白色部分(即，图案图像的部分)的面积，就如图9(C)的中间一排所示的那样，与(A)的中间位置比较就要变窄，黑色部分(即，投影光范围外的部分)的面积就要变宽。
如上所述，在摄影图像的白色部分的面积变窄的情况下，全部像素的灰度等级值的平均值，即，曝光计算值，将要比曝光目标值下降一个与该面积的变窄相对应的量。其结果是，如果使自动曝光发挥作用，使快门速度或增益或光圈等变化为使得曝光计算值与曝光目标值变成为相等，则结果就变成为摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值上升。作为结果，如图9(C)的下边一排所示，结果就变成为白色部分上的各个像素的灰度等级值比所希望的灰度等级值Lt更高。
如上所述，在以往，在屏幕上的投影光范围的面积因变焦透镜的变焦位置设置为宽侧而变宽的情况下，起因于监视摄像机的自动曝光，摄影图像的白色部分的各个像素的灰度等级值就要比所希望的灰度等级值Lt更低，相反，在投影光范围的面积因设置为远侧而变窄的情况下，白色部分的各个像素的灰度等级值则变得比所希望的灰度等级值Lt更高，不论在哪一种情况下，白色部分的灰度等级值的平均值都不能维持为所希望的灰度等级值Lt。
因此，如果摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值因变焦透镜的变焦位置的变化而偏离开所希望的灰度等级值Lt，之后，如上所述，在想要对该摄影图像进行分析，并根据该分析结果自动地进行种种的调整的情况下，就存在着取决于调整的内容而不能进行正确地调整的问题。
另外，这样的问题，并不限于调整用图案图像是整个面为白色的情况，在是白色以外的别的特定的颜色(例如，绿色等)的情况下，或者不是整个面而是一部分的情况下，也会产生。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供解决上述现有技术的那些问题，即便是在变焦透镜的变焦位置变化时，也可以把摄影图像中用特定的颜色显示的特定色部分的灰度等级值的平均值基本上维持所希望的灰度等级值的技术。
为了实现上述目的的至少一部分，本发明的第1投影机，是向投影对象物投射投影光并显示图像的投影机，具备能够形成用来在所述投影对象物上进行显示的规定的图案图像的图像形成部；能够使所述投影光所投射的投影光范围的大小变化的变焦透镜；检测所述变焦透镜的变焦位置的变焦透镜位置检测部；控制部；拍摄所述投影对象物的摄像(摄影)部；和根据用所述摄像部所拍摄的摄影图像计算曝光计算值，使得所计算的所述曝光计算值变成为与由所述控制部所设定的曝光目标值基本上相等地进行所述摄像部的曝光调整的摄影控制部，其中所述控制部，获得由所述变焦透镜位置检测部所检测到的所述变焦位置，根据所获得的所述变焦位置，使在所述图像形成部上形成的所述图案图像中的用特定的颜色显示的特定色部分的面积变化。
如上所述，在本发明的第1投影机中，使在图像形成部上形成的图案图像的特定色部分的面积根据变焦透镜的变焦位置进行变化。因此，例如在想要把投影对象物上的投影光范围变窄，而把变焦位置设置为远侧的情况下，虽然摄影图像的投影光范围的面积也要与之相对应地变窄，但是，只要伴随着变焦位置设置为远侧(变远一侧)，使在图像形成部上形成的图案图像的特定色部分的面积相反地变宽(展宽)，就可以使摄影图像的特定色部分的面积大体上保持恒定，摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值也几乎不会变化。即，在自动曝光中，由于曝光计算值保持与曝光目标值相等的原状而不变化，故可以使摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值大体上维持所希望的灰度等级值。此外，在要想展宽投影对象物上的投影光范围而把变焦位置设置到宽侧(变宽一侧)的情况下，虽然摄影图像的投影光范围的面积也要与之相对应地变宽，但是，只要伴随着变焦位置设置为宽侧，使在图像形成部上形成的图案图像的特定色部分的面积相反地变窄，就可以使摄影图像的特定色部分的面积大体上保持恒定，摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值也几乎不会变化。即，在该情况下同样地，在自动曝光中，由于曝光计算值保持与曝光目标值相等的原状而不变化，故可以使摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值大体上维持所希望的灰度等级值。
在本发明的第1投影机中，也可以做成为使得所述控制部，根据所获得的所述变焦位置，计算被所述摄影部所拍摄的摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值变成为与所希望的灰度等级值基本上相等而与所述变焦位置的变化无关的、与所述图案图像的特定色部分的面积有关的参数，在所述图像形成部上形成具有与所计算的所述参数对应的所述特定色部分的面积的所述图案图像。
此外，在本发明的第1投影机中，也可以做成为使得预先准备好有根据所述变焦透镜的各个变焦位置，分别设定被所述摄影部所拍摄的摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值变成为与所希望的灰度等级值基本上相等而与所述变焦位置的变化无关的、与所述图案图像的特定色部分的面积有关的参数的特定色面积表；所述控制部，根据所获得的所述变焦位置，参照所述特定色面积表，导出与所述变焦位置对应的所述参数，在所述图像形成部上形成具有与所导出的所述参数对应的所述特定色部分的面积的所述图案图像。
如上所述，通过根据所获得的变焦位置，计算或从曝光目标值表中导出与图案图像的特定色部分的面积有关的参数，并根据所得到的参数在图像形成部上形成与该参数对应的特定色部分的面积的图案图像，就可以根据所获得的变焦位置使图案图像的特定色部分的面积变化，即便是变焦位置发生了变化，也可以把摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值大体上维持为所希望的灰度等级值。
本发明的第2投影机，是向投影对象物上投射投影光并显示图像的投影机，具备能够形成用来在所述投影对象物上进行显示的规定的图案图像的图像形成部；能够使所述投影光所投射的投影光范围的大小变化的变焦透镜；控制部；拍摄所述投影对象物的摄像部；和根据用所述摄像部所拍摄的摄影图像计算曝光计算值，使得所计算的所述曝光计算值变成为与由所述控制部所设定的曝光目标值基本上相等地进行所述摄像部的曝光调整的摄影控制部，其中所述控制部，获得由所述摄像部所拍摄的摄影图像，导出与所获得的所述摄影图像的、用特定色显示的特定色部分的面积有关的参数，根据所导出的所述参数，使在所述图像形成部上形成的所述图案图像的特定色部分的面积变化。
如上所述，在本发明的第2投影机中，做成为导出与摄影图像的特定色部分的面积有关的参数，根据所导出的参数，使在图像形成部上形成的图案图像的特定色部分的面积变化。由于摄影图像的特定色部分的面积，与变焦透镜的变焦位置具有相关关系，故即便是使用摄影图像的特定色部分的面积而不用变焦位置，来使在图像形成部上形成的图案图像的特定色部分的面积变化，也可以获得与上述第1投影机同样的效果。
此外，在本发明的投影机中，上述特定色也可以是白色。此外，也可以是除去白色以外的别的特定色，例如绿色、灰色等。
另外，本发明并不限于上述投影机等的装置发明的形态，也可以作为在投影机中将规定的图案图像显示在投影对象物上的方法等方法发明的形态来实现。
图1是示出了作为本发明的一个实施例的投影机的构成的框图；图2是示出图1的投影机的图案图像可变处理的处理步骤的流程图；图3(A)和(B)的说明图示出了要在液晶光阀114上形成的调整用图案图像以及要用CCD模块130摄影的摄影图像；图4(A)到(C)的说明图示出了在各个变焦位置上的要在液晶光阀114上形成的图案图像；图5(A)到(C)是示出了在各个变焦位置上的摄影图像和摄影图像的各个像素的灰度等级值的说明图；图6(A)和(B)是图示出了白色面积表的一个例子的说明；图7是示出了变形例的图案图像可变处理的处理步骤的流程图；图8(A)和(B)是用来说明现有技术的监视摄像机的自动曝光的效果的说明图；图9(A)到(C)是用来说明现有技术的变焦位置改变了的情况下的因监视摄像机的自动曝光而产生的问题的说明图。
具体实施例方式
以下，按照以下的顺序，根据实施例，说明本发明的实施形态。
1.投影机的构成
2.图像投影动作3.曝光目标值设定动作4.实施例的效果5.变形例5-1.变形例15-2.变形例25-3.变形例35-4,变形例45-5.变形例55-6.变形例65-7.变形例75-8.变形例81.投影机的构成图1是示出了作为本发明的一个实施例的投影机的构成的框图。该投影机100，是具有可搬运性的投影机，如图1所示，具备A/D转换部102；摄像部104；摄像控制部105；摄影图像存储器106；图案图像存储器107；图像处理部108；液晶光阀驱动部110；照明光学系统112；液晶光阀114；具备变焦透镜116的投影光学系统118；CPU120；变焦透镜位置检测部122、变焦透镜驱动部124；遥控器控制部126和遥控器128。其中，CPU120相当于权利要求中的控制部，本身为电光器件的液晶光阀114则相当于权利要求中的图像形成部。
另外，在图1中，虽然画出的是CPU120通过总线仅仅与摄影控制部105、摄影图像存储器106、图案图像存储器107、图像处理部108、液晶光阀驱动部110、变焦透镜位置检测部122、变焦透镜驱动部124、遥控器控制部126连接起来，但是实际上也和其它的构成部连接了起来。此外，摄像部104具备CCD，该摄像部104和摄像控制部105构成作为监视摄像机的CCD模块130。变焦透镜位置检测部122，例如，可用变焦编码器等构成。此外，在图1中，对于白色面积表存储(存放)部109，将在后边讲述。
此外，在本实施例中，图1所示的摄像部104相当于权利要求中所述的摄像部，摄像控制部105相当于在权利要求中所述的摄像控制部，液晶光阀114相当于权利要求中所述的图像形成部，变焦透镜116相当于权利要求所述的变焦透镜，变焦透镜位置检测部112相当于权利要求所述的变焦透镜位置检测部，CPU120相当于权利要求所述的控制部。
2.图像投影动作首先，简单地对作为投影机100的通常动作的图像投影动作进行说明。
在图1中，当使用者用遥控器128指示图像投影的开始时，遥控器128就借助于无线通信把输入的该指示传达给遥控器控制部126。遥控器控制部126，通过总线把来自遥控器128的指示传达给CPU120。CPU120根据这些指示对以图像处理部108为代表的各个构成部分进行控制，进行图像投影动作。
首先，A/D转换部102，输入从视频播放器或电视或DVD播放器等输出的图像信号，或从个人计算机等输出的图像信号，把这些模拟图像信号变换成数字图像信号后向图像处理部108输出。图像处理部108，把输入进来的数字图像信号调整为使得图像的显示状态(例如，辉度、对比度、同步、跟踪，颜色的浓度、色调等)变成为所希望的状态，向液晶光阀驱动部110输出。
液晶光阀驱动部110，根据输入进来的数字图像信号，驱动液晶光阀114，在液晶光阀114上形成图像。如此，在液晶面板114中，就将与所形成的图像相对应地对从照明光学系统112射出来的照明光进行调制。投影光学系统118安装到投影机100的箱体的前面上，向屏幕(未画出来)上投影被液晶光阀114调制后的投影光。如此，就可以向屏幕上投影显示图像。
3.图案图像可变动作现在，详细地对投影机100的作为本发明的特征部分的图案图像可变动作进行说明。
在现有技术中，如上所述，在液晶光阀上形成的调整用图案图像是恒定的，但是，在本实施例中，则变成为要根据变焦位置，使要在液晶光阀上形成的调整用图案图像的白色部分的面积变化为使得即便是变焦透镜116的变焦位置发生了变化，也可以使摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值大体上维持为所希望的灰度等级值。
于是，当使用者在把投影机100设置在屏幕的前方的所希望的位置上之后，使投影机100的电源接通时，投影机100，为了进行种种的调整，就要向屏幕上投影调整用图案图像。
具体地说，CPU120，产生调整用图案图像，作为数字信号写入到图案图像存储器107内，当向图像处理部108、液晶光阀驱动部110等发出图像投影的指示后，图像处理部108就读出所写入的数字图像信号，向液晶光阀驱动部110输出。液晶光阀驱动部110，根据所输入的数字图像信号驱动液晶光阀114，在液晶光阀114上形成后述那样的调整用图案图像。液晶光阀114，根据该所形成的图案图像对从照明光学系统112射出的照明光进行调制。投影光学系统118通过变焦透镜116等向屏幕上投影被液晶光阀114调制后的投影光。如此，就可以在屏幕上形成调整用图案图像。在屏幕上，显示该调整用图案图像的范围就成为投影光范围。
在本实施例中，作为调整用图案图像，例如，使用在垂直方向上被分成上的部分是黑色，下边的部分是白色的上下2色的图像。因此，在屏幕上，结果就变成为投影光范围也被分成为上的部分是黑色，下边的部分是白色的上下2色。
如此，在屏幕上显示了图案图像后，其次，当使用者为了调整屏幕上的投影光范围的大小，操作遥控器128的变焦按键(未画出来)，指示变焦位置的移动时，遥控器128就借助于无线通信把所输入的指示传达给遥控器控制部126。遥控器控制部126通过总线把来自遥控器128的指示传达给CPU120。CPU120，根据该指示，控制变焦透镜驱动部124，驱动具备投影光学系统118的变焦透镜116，使变焦透镜116的变焦位置移动。然后，当使用者在屏幕上的投影光范围变成为所希望的大小时，操作遥控器128的变焦按键，指示变焦位置的移动停止后，CPU120就根据该指示控制变焦透镜驱动部124，使变焦透镜116的变焦位置的移动停止。在这期间，变焦位置检测部122检测变焦透镜116的变焦位置，把该检测结果作为变焦量传达给CPU120。在本实施例中，变焦量，把变焦位置处于远侧的最端部上的情况设定为”0”，把处于宽侧的最端部的情况设定为”100”。
此外，CPU120从未画出来的存储器中读出并执行图案图像可变处理程序。具体地说，CPU120按照图2所示的处理顺序，控制以图案图像存储器107为代表的各个构成部分，进行图案图像的可变动作。
图2是示出了图1的投影机的图案图像可变处理的处理步骤的流程图。
当图2所示的处理开始后，CPU120，获得从变焦透镜位置检测部122传达过来的变焦量(步骤S102)，根据该所获得的变焦量，计算应当在液晶光阀114上形成的图案图像的白色部分的面积(以下，简称为光阀白色面积)(步骤S104)。具体地说，要借助于其次的手法计算与变焦量对应的光阀白色面积。在这里，设所获得的变焦量为Z，设要计算的光阀白色面积为Sq。
图3(A)和(B)的说明图示出了要在液晶光阀114上形成的调整用图案图像以及要用CCD模块130摄影的摄影图像。在图3中，(A)是要在液晶光阀114上形成的调整用图案图像，(B)是把该调整用图案图像扩大投影到屏幕上进行显示，用CCD模块130拍摄该所显示的屏幕的摄影图像。如上所述，在屏幕上，由于显示该调整用图案图像的范围就是投影光范围，故即便是在摄影图像中，投影光范围的部分也与调整用图案图像对应。
在本实施例中，如图3(A)所示，由于作为调整用图案图像，要使用被分成为上的部分为黑色、下边的部分为白色的上下2色的图像，故如图3(B)所示，在摄影图像中，投影光范围的部分，上的部分变成为黑色部分，下边的部分变成为白色部分。此外，投影光范围外的部分，则变成为黑色部分。
现在，在摄影图像中，设投影光范围的横边的长度为w，纵边的长度为h，，投影光范围的面积为Sz。已知道在投影光范围的大小与变焦量Z之间的关系中，一般地说，投影光范围内、的横边的长度与变焦量Z成正比。因此，投影光范围的横边的长度w可用公式(1)表示。
w＝k×Z+w0...(1)其中，k，w0分别是常数。
因此，当用变焦量Z表示投影光范围的面积Sz时，就从公式(1)变成为公式(2)。
Sz＝w×h＝K×w×w＝K×(k×Z+w0)2...(2)其中，K是与纵横比对应的系数。例如，在图案图像的纵横比为4∶3的情况下，K＝3/4。
此外，在摄影图像中，如设白色部分(即，投影光范围的下边的部分)的面积为Sp，白色部分的灰度等级值的平均值为L，摄影图像全体的面积为Sccd，摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值为Lccd，则灰度等级值的平均值与面积之间的关系就变成为公式(3)那样。
Lccd/L＝Sp/Sccd ...(3)因此，摄影图像的白色部分的面积Sp，可用公式(4)表示。
Sp＝(Lccd×Sccd)/L ...(4)这是因为在摄影图像中，黑色部分(即，投影光范围外的部分)由于暗到可以忽视，可把黑色部分的各个像素的灰度等级值看作的0的缘故。
另外，例如，在摄影图像中，像素的灰度等级值虽然不是0，但是对于小于或等于某一阈值的部分来说，也可以判断为是投影光范围外，把该部分的像素的灰度等级值置换为0后进行计算。
然而，在自动曝光的情况下，如上所述，作为曝光计算值，使用的是摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值Lccd，把快门速度或增益或光圈控制为使得该曝光计算值Lccd变成为与曝光目标值R相等。因此，在公式(4)中，采用把R代入到Lccd中的办法，公式(4)就将变成为公式(5)那样。
Sp＝(R×Sccd)/L...(5)在这里，由于曝光目标值R是常数，摄影图像全体的面积Sccd也是常数，故要想做成为使得摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值L大体上维持所希望的灰度等级值Lt而与变焦透镜116的变焦位置，即与变焦量Z的变化无关，就如在公式(5)中只要把Lt代入到L内就可以导出公式(6)，从而就可以明白，只要做成为使得摄影图像的白色部分的面积Sp总是变成为恒定而与变焦位置的变化无关即可。
Sp＝(R×Sccd)/Lt ...(6)另一方面，如上所述，在摄影图像中，投影光范围的部分，与在屏幕上显示的图案图像，换句话说，与在液晶光阀14上形成的图案图像对应。因此，如设在液晶光阀114上形成的图案图像全体的面积为Slv，则摄影图像的白色部分的面积Sp对投影光范围的面积Sz的比(面积比)，与液晶光阀114上的光阀白色面积Sq对图案图像全体的面积Slv的比(面积比)，如公式(7)所示，就将一致。
Sp/Sz＝Sq/Slv...(7)因此，光阀白色面积Sq可用公式(8)表示。
Sq＝(Sp×Slv)/Sz ...(8)于是，在公式(8)中，若把公式(2)的值代入到Sz内，则将变成为公式(9)那样。
Sq＝(Sp×Slv)/{K×(k×Z+w0)2} ...(9)在这里，由于图案图像全体的面积Slv是常数，故如上所述，要想做成为使得摄影图像的白色部分的面积Sp变成为总是恒定而与变焦透镜116的变焦位置，即，与变焦量Z的变化无关，只要做成为使得在公式(9)中，把该白色部分的面积Sp看作是常数，与变焦量Z相对应地根据公式(9)计算光阀白色面积Sq即可。这样的话，就可以计算使得可以把摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值维持为所希望的灰度等级值而与变焦位置无关的光阀白色面积Sq。就如从公式(9)可知的那样，这样的光阀白色面积Sq与变焦量Z的2次方成反比。
其次，CPU120，根据所计算的光阀白色面积Sq，修正调整用图案图像，改写图案图像存储器107的内容(步骤S106)，向图像处理部108、液晶光阀驱动部110等发出图像投影的指示(步骤S108)。如此，就可以在液晶光阀114上形成已把白色部分的面积修正为Sq的图案图像，该修正后的图案图像扩大投影到屏幕上进行显示。
然后，CPU120对摄像控制部105发出摄影指示(步骤S110)，结束图2所示的图案图像可变处理。
如此，摄像控制部105控制摄像部104使之开始摄影。摄像部104对显示图案图像的屏幕进行摄影。此外，这时，摄像控制部105，要采用根据被摄像部104拍摄的摄影图像、把全部像素的灰度等级值的平均值Lccd计算为曝光计算值、使得该曝光计算值变成为与预先设定好的曝光目标值R相等的方式对摄像部104的快门速度或增益或光圈等进行控制，来进行自动曝光。
如此，当摄像部104对显示图案图像的屏幕进行摄影后，就把所拍摄的摄影图像变成为数字图像信号向图像处理部108输出。图像处理部108，在对所输入的数字图像信号施行了所希望的处理后，就写入到摄影图像存储器106内，从而更新其内容。
CPU120然后从摄影图像存储器106内读出数字图像信号，获得摄影图像，对该摄影图像进行分析。然后，根据该分析结果执行各种调整。
4.实施例的效果图4(A)到(C)的说明图示出了在各个变焦位置上的在液晶光阀114上形成的图案图像。图5(A)到(C)的说明图示出了在同一变焦位置上的摄影图像和摄影图像的各个像素的灰度等级值，在图5中，上一排示出的是用CCD模块130拍摄的摄影图像，下边一排示出的是在该摄影图像中沿着用虚线表示的水平线排列的各个像素的灰度等级值。此外，在图4和图5中，(A)示出的把变焦透镜的变焦位置设置在远侧的情况下的状态，(B)示出的是把该变焦位置设置在中间位置一侧的情况下的状态，(C)示出的是把该变焦位置设置在宽侧的情况下的状态。具体地说，(B)的中间位置，在以(A)的远侧的位置为基准在宽侧进行了2倍变焦的位置；(C)的宽侧的位置，是以(A)的远侧的位置为基准在宽侧进行了3倍变焦的位置。
在变焦位置是中间位置的情况下，如图5(B)的下边一排所示，则变成为摄影图像的白色部分的各个像素的灰度等级值与所希望灰度等级值Lt一致。在本实施例中，与变焦透镜116的变焦位置，即与变焦量Z相对应地按照公式(9)使光阀白色面积Sq变化。具体地说，在要在液晶光阀14上形成的图案图像中，采用使白色部分的横边的长度原状不变地使纵边的长度变化的办法，使光阀白色面积Sq变化。
于是，当使用者想要使屏幕上的投影光范围变窄而把变焦位置设置到了远侧的情况下(即，减少变焦量Z的情况下)，虽然如图5(A)的上一排所示，摄影图像的投影光范围的面积Sz与(B)的中间位置比较也要与之相对应地变窄，但是，光阀白色面积Sq按照公式(9)，如图4(A)所示，却要相反地变宽。因此，摄影图像的白色部分(即，投影光范围的下边的部分)，如图5(A)的上一排所示，与(B)的中间位置比较尽管形状要变化，但是其面积Sp却不变，所以摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值不会变化。即，在自动曝光中，由于曝光计算值不变，仍旧与曝光目标值相等，故在本实施例中，如图5(A)的下边一排所示，白色部分的各个像素的灰度等级值可以大体上维持为所希望的灰度等级值Lt。
另一方面，当使用者想要使屏幕上的投影光范围变宽把变焦位置设置到了宽侧的情况下(即，增加变焦量Z的情况下)，虽然如图5(C)的上一排所示，摄影图像的投影光范围的面积Sz与(B)的中间位置比较也要与之相对应地变宽，但是，光阀白色面积Sq按照公式(9)，如图4(C)所示，却要相反地变窄。因此，摄影图像的白色部分(即，投影光范围的下边的部分)，如图5(C)的上一排所示，与(B)的中间位置比较尽管形状要变化，但是其面积Sp却不变，所以摄影图像的全部像素的灰度等级值的平均值不会变化。即，在自动曝光中，由于曝光计算值不变，仍旧与曝光目标值相等，故在本实施例中，如图5(C)的下边一排所示，白色部分的各个像素的灰度等级值可以大体上维持为所希望的灰度等级值Lt。
顺便地说，在图4所示的在液晶光阀114上形成的图案图像中，光阀白色面积Sq，如果用对图案图像全体的面积比表示，则在(A)的远侧的位置上为90％，相对于此，在(B)的中间位置处则变成为22.5％(＝90/22)，在(C)的宽侧的位置处则变成为10％(＝90/32)。
如上所述，在本实施例中，即便是变焦透镜116的变焦位置变化，也可以把摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值大体上维持为所希望的灰度等级值Lt。
5.变形例另外，本发明并不限于上述实施例或实施形态，在不偏离其要旨的范围内，可用种种的形态实施。
5-1.变形例1在上述实施例中，与变焦量Z对应的光阀白色面积Sq，虽然是CPU120根据公式(9)通过计算导出的，但是，本发明并不限定于此。例如，也可以做成为这样对于每一个变焦量，预先通过计算或实际测量，求出与该变焦量Z对应的光阀白色面积Sq，把其结果当作白色面积表，先存储于在图1中用虚线表示的白色面积表存储部109内。然后，CPU120，从白色面积表存储部109中读出并参照该白色面积表，根据所获得的变焦量Z导出与该变焦量Z对应的光阀白色面积Sq。
图6(A)和(B)的说明图示出了这样的白色面积表的一个例子。在图6中，(A)是白色面积表的内容，(B)的曲线图示出了由该白色面积表得到的变焦量Z与光阀白色面积Sq之间的关系。
在本例中，由于摄像部104所具备的CCD是640×480像素，故摄影图像全体的面积Sccd就变成为640×480。此外，作为调整用图案图像，使用的是纵横比为4∶3的图像，相对于在变焦位置处于远侧的最端部的情况下，摄影图像的投影光范围的面积Sz为300×225，在处于宽侧的最端部的情况下为600×450。另外，摄影图像的白色部分的面积Sp，在变焦位置处于远侧的最端部的情况下，就变成为本身为投影光范围全体的300×225。此外，所希望的灰度等级值Lt则变成为200，曝光目标值R(＝Sp×L/Sccd)变成为43.95。此外，在液晶光阀114上形成的图案图像全体的面积Slv是1024×768。
如上所述，由于光阀白色面积Sq与变焦量Z的2次方成反比，故如图6所示，光阀白色面积Sq伴随着变焦量Z的增加而减小。即作为光阀白色面积Sq，变焦透镜116的变焦位置越处于远侧时值越大，越处于宽侧时值越小。
另外，在图6(A)所示的白色面积表中，变焦量Z虽然是作为步距为“5”的值示出的，但是，实际上在把该所示的值当作a的情况下，例如，就a-2.5＜Z≤a+2.5的范围的变焦量Z来说，可以使用与值a对应的光阀白色面积Sq。
5-2.变形例2在上述实施例中，作为调整用图案图像，虽然规定为使用在垂直方向上分成为上的部分为黑色、下边的部分为白色的上下2色的图像，但是，本发明并不限定于此。因此，作为调整用图案图像来说，可以根据后边要进行的调整的内容使用合适的图案图像。
此外，在要在液晶光阀114上形成的调整用图案图像中，虽然做成为采用保持白色部分的横边的长度不变、而改变纵边的长度的办法，使光阀白色面积Sq变化，但是，本发明并不限定于此，只要光阀白色面积Sq变成为根据变焦位置导出的值，白色部分的形状是什么形状都可以。
再有，例如，作为调整用图案图像，也可以做成为用别的特定色，例如绿色、灰色等而不使用上述白色。
5-3.变形例3在上述实施例中，摄像控制部105控制摄像部104中的快门速度或增益或光圈等进行自动曝光，但是，本发明的并不限定于此，既可以对快门速度、增益和光圈之中任何一者进行控制来进行自动曝光，也可以把2者或2者以上组合起来，控制它们以进行自动曝光。
5-4.变形例4在上述实施例中，把变焦位置位于远侧的最端部的情况定为变焦量“0”，把位于宽侧的最端部的情况定为变焦量“100”，但是本发明并不限定于这些值，在位于宽侧的最端部的情况下，也可以把变焦量定为“100”以外的值。此外，也可以把变焦位置位于宽侧的最端部的情况定为变焦量“0”。此外，也可以使变焦量具有补偿(ォフセット)值。再有，只要是与变焦透镜116的变焦位置对应的值，也可以使用变焦量以外的值。
另外，在该变形例的情况下，上所说公式(1)、(2)、(9)自身也必须与该变形相对应地进行修正。
5-5.变形例5在上述实施例中，虽然做成为根据变焦透镜116的变焦位置直接导出光阀白色面积Sq，但是，本发明并不限定于此，也可以做成为导出光阀白色面积Sq对要在液晶光阀114上形成的图案图像全体的面积Slv的面积比来代替导出光阀白色面积Sq。或者，也可以做成为导出应在液晶光阀114上形成的图案图像的、白色部分的横边的长度和/或纵边的长度或构成白色部分的像素，即白色像素的像素数。
5-6.变形例6在上述实施例中，虽然做成为借助于变焦透镜位置检测部122检测变焦透镜116的变焦位置，即变焦量Z，根据该所检测到的变焦量Z，导出光阀白色面积Sq，但是，本发明并不限定于此，也可以做成为在摄影图像中，使用白色部分(即，投影光范围的下边的部分)的面积Sp而不使用变焦量Z。
就如现有技术那样，在把光阀白色面积Sq变成为恒定而与变焦透镜116的变焦位置，即，变焦量Z的变化无关的情况下，液晶光阀114上的、光阀白色面积Sq与要在液晶光阀114上形成的图案图像全体的面积Slv的比(面积比)也是恒定的，摄影图像的、白色部分的面积Sp与投影光范围的面积Sz的比(面积比)也是恒定的。因此，如设这时的面积比为Tc。则投影光范围的面积Sz就可以表示成公式(10)那样。
Sz＝Tc×Sp ...(10)另一方面，如上所述，投影光范围的面积Sz，当变焦量Z变化时，就要按照公式(2)变化。因此，在公式(2)中，若把公式(10)的值代入到Sz中，则将变成为公式(11)所示的那样。
Tc×Sp＝K×(k×Z+w0)2...(11)即，在使光阀白色面积Sq变成为恒定而与变焦量Z无关的情况下，摄影图像的白色部分的面积Sp就按照公式(11)与变焦量Z的变化相对应地变化。
因此，在使光阀白色面积Sq变成为恒定而与变焦量Z无关的情况下，也可以做成为使用摄影图像的白色部分的面积Sp而不使用变焦量Z。
然而，如上所述，如要想做成为使得摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值L大体上维持所希望的灰度等级值Lt，而与变焦透镜116的变焦位置，即，与变焦量Z无关，只要在公式(5)中，把Lt代入到L内导出公式(6)即可。但是，由于在公式(6)中，曝光目标值R是常数，摄影图像全体的面积Sccd也是常数，所希望的灰度等级值Lt也是常数，故摄影图像的白色部分的面积Sp是常数。因此，如设在该情况下的白色部分的面积为Spc，则公式(6)将变成为公式(6’)所示的那样。
Spc＝(R×Sccd)/Lt ...(6’)另一方面，如上所述，光阀白色面积Sq，若使用变焦量Z，则可用公式(9)表示。
Sq＝(Sp×Slv)/{K×(k×Z+w0)2} ...(9)因此，在公式(9)中，若把公式(6’)的Spc代入到Sp内，把公式(11)的值代入到{K×(k×Z+w0)2}内，则将变成为公式(12)那样。
Sq＝{(R×Sccd)×Slv}/{Lt×(Tc×Sp)} ...(12)因此，在要想做成为使得摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值L大体上维持所希望的灰度等级值Lt而与变焦透镜116的变焦位置，即与变焦量Z的变化无关，只要做成为根据使得摄影图像的白色部分的面积Sp变成为恒定的情况下的、摄影图像的白色部分的面积Sp、按照公式(12)计算光阀白色面积Sq即可。由公式(12)可知，这样的光阀白色面积Sq与摄影图像的白色部分的面积Sp成反比。
本变形例的投影机的构成，与图1所示的投影机100的构成大体上是同样的。但是，在本变形例中，由于不需要获取变焦透镜116的变焦位置，即，变焦量，故不需要变焦透镜位置检测部122。
图7的流程图示出了变形例的图案图像可变处理的步骤。
在使用者已借助于操作遥控器128的变焦按键使变焦透镜116的变焦位置移动到了所希望的位置上的情况下，当图7所示的处理开始后，CPU120，作为调整用图案图像产生整个面白色的图像，作为数字图像信号写入到图案图像存储器107内(步骤S202)，向图像处理部108、液晶光阀驱动部110等发出进行图像投影的指示(步骤S204)。如此就可以在液晶光阀114上形成整个面白色的图案图像，就可以把该图案图像扩大投影到屏幕上进行显示。在屏幕上，显示图案图像的范围就是投影光范围，但是，在该情况下，由于图案图像是整个面白色的图像，故在屏幕上作为图案图像进行显示的白色部分全体就变成为投影光范围。
其次，CPU120对摄像控制部105发出摄影指示(步骤S206)。如此，摄像控制部105控制摄像部104使之开始摄影，摄像部104对显示整个面白色的图案图像的屏幕进行摄影。被摄像部104拍摄的摄影图像以为数字图像信号通过图像处理部108被写入到摄影图像存储器106内。
其次，CPU120，采用从摄影图像存储器106读出数字图像信号并施行2值化处理的办法，获得黑白2值的摄影图像，对该获得的摄影图像进行分析，获得摄影图像的白色部分的面积Sp(步骤S208)。这时，如上所述，在液晶光阀114上形成有整个面白色的图案图像，因此，在液晶光阀114上，光阀白色面积Sq与图案图像全体的面积Slv相等成为恒定值。
另外，在摄影图像中，由于白色部分的面积与白色像素的像素数成正比，故CPU120采用对白色像素的像素数进行计数的办法，就可以从黑白2值的摄影图像导出白色部分的面积Sp。
其次，CPU120，根据所获得的白色部分的面积Sp，如上所述，按照公式(12)，计算光阀白色面积Sq(步骤S210)。
然后，CPU120，根据所计算的光阀白色面积Sq修正调整用图案图像，改写图案图像存储器107的内容(步骤S212)。向图像处理部108、液晶光阀驱动部110等发出图像投影指示(步骤S214)。如此，就可以在液晶光阀114上形成已把白色部分的面积修正为Sq的图案图像而不是整个面为白色，该修正后的图案图像被扩大投影到屏幕上进行显示。
然后，CPU120对摄像控制部105发出摄影(摄像)指示(步骤S216)，结束图7所示的图案图像可变处理。
如此，摄像控制部105控制摄像部104使之开始摄影。摄像部104对显示摄影图像的屏幕进行摄影。此外，这时，摄像控制部105，要以根据被摄像部104拍摄的摄影图像、把全部像素的灰度等级值的平均值Lccd计算为曝光计算值、使得该曝光计算值变成为与预先设定好的曝光目标值R相等的方式，对摄像部104的快门速度或增益或光圈等进行控制，来进行自动曝光。
由于要使之象以上那样地动作，故即便是在该变形例中，对于变焦透镜116的变焦位置的变化，也可以大体上把摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值维持为所希望的灰度等级值。
5-7.变形例7在上述变形例5中，虽然做成为根据摄影图像的白色部分的面积Sp导出光阀白色面积Sq，但是也可以做成为根据白色部分的横边的长度或纵边的长度而不是根据白色部分的面积Sp来导出光阀白色面积Sq。
5-8.变形例8作为投影机100的电光器件虽然使用的是液晶光阀114，但是本发明并不限定于此，可以利用根据图像信号形成图像，射出与该所形成的图像相对应地进行了调制后的光的种种的装置。例如，既可以使用DMD(数字微镜器件)(TI公司的商标)，也可以使用CRT或等离子体显示面板等。
权利要求
1.一种投影机，向投影对象物投射投影光而使图像显示，其特征在于，具备能够形成用来在所述投影对象物上进行显示的规定的图案图像的图像形成部；能够使所述投影光所投射的投影光范围的大小变化的变焦透镜；检测所述变焦透镜的变焦位置的变焦透镜位置检测部；控制部；拍摄所述投影对象物的摄像部；和根据由所述摄像部拍摄的摄影图像计算曝光计算值，以所计算的所述曝光计算值成为与由所述控制部所设定的曝光目标值基本上相等的方式进行所述摄像部的曝光调整的摄影控制部；其中，所述控制部，获得由所述变焦透镜位置检测部检测到的所述变焦位置，根据所获得的所述变焦位置，使在所述图像形成部上形成的所述图案图像中的用特定的颜色显示的特定色部分的面积变化。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于所述控制部，根据所获得的所述变焦位置，计算由所述摄影部拍摄的摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值成为与所希望的灰度等级值基本上相等而与所述变焦位置的变化无关的、与所述图案图像的特定色部分的面积相关联的参数，使所述图像形成部形成具有与所计算的所述参数对应的所述特定色部分的面积的所述图案图像。
3.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于预先准备根据所述变焦透镜的各个变焦位置，分别设定有由所述摄影部拍摄的摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值成为与所希望的灰度等级值基本上相等而与所述变焦位置的变化无关的、与所述图案图像的特定色部分的面积相关联的参数的特定色面积表；所述控制部，根据所获得的所述变焦位置，参照所述特定色面积表，导出与所述变焦位置对应的所述参数，使所述图像形成部形成具有与所导出的所述参数对应的所述特定色部分的面积的所述图案图像。
4.一种投影机，向投影对象物上投射投影光而使图像显示，其特征在于，具备能够形成用来在所述投影对象物上进行显示的规定的图案图像的图像形成部；能够使所述投影光所投射的投影光范围的大小变化的变焦透镜；控制部；拍摄所述投影对象物的摄像部；和根据由所述摄像部拍摄的摄影图像计算曝光计算值，以所计算的所述曝光计算值成为与由所述控制部所设定的曝光目标值基本上相等的方式进行所述摄像部的曝光调整的摄影控制部；其中，所述控制部，获得由所述摄像部拍摄的摄影图像，导出与所获得的所述摄影图像的、用特定色表示的特定色部分的面积相关联的参数，根据所导出的所述参数，使在所述图像形成部上形成的所述图案图像的特定色部分的面积变化。
5.根据权利要求1到4中的任何一项所述的投影机，其特征在于所述特定色是白色。
6.一种图案图像显示方法，在向投影对象物上投射投影光而使图像显示并且具备能够使所述投影光所投射的投影光范围的大小变化的变焦透镜和拍摄所述投影对象物的摄影部的投影机中，使规定的图案图像显示在所述投影对象物上，包括(a)检测所述变焦透镜的变焦位置的工序；(b)根据所检测的所述变焦位置，导出与要形成的所述图案图像的用特定色表示的特定色部分的面积相关联的参数的工序；(c)根据所导出的所述参数，形成具有与所述参数对应的所述特定色部分的面积的所述图案图像的工序；和(d)使所形成的所述图案图像显示在所述投影对象物上的工序。
7.根据权利要求6所述的图案图像显示方法，其特征在于在所述工序(b)中，根据所述变焦位置，导出由所述摄影部所拍摄的摄影图像的特定色部分的灰度等级值的平均值成为与所希望的灰度等级值基本上相等而与所述变焦位置无关的值，作为所述参数。
8.一种图案图像显示方法，在向投影对象物上投射投影光而使图像显示并且具备能够使所述投影光所投射的投影光范围的大小变化的变焦透镜和拍摄所述投影对象物的摄影部的投影机中，使规定的图案图像显示在所述投影对象物上，包括(a)获得由所述摄影部拍摄的摄影图像的工序；(b)导出与所获得的所述摄影图像的所述投影光范围的面积相关联的第1参数的工序；(c)根据所导出的所述第1参数，导出与要形成的所述图案图像的用特定色表示的特定色部分的面积相关联的第2参数的工序；(d)根据所导出的所述第2参数，形成具有与所述第2参数对应的所述特定色部分的面积的所述图案图像的工序；(e)使所形成的所述图案图像显示在所述投影对象物上的工序。
9.根据权利要求6到8中的任何一项所述的图案图像显示方法，其特征在于所述特定色是白色。
全文摘要
本发明涉及一种投影机和图案图像显示方法。CPU(120)获得从变焦透镜位置检测部(122)传达来的变焦量Z，计算与该变焦量Z对应的光阀白色面积Sq。CPU(120)根据所计算的光阀白色面积Sq修正调整用图案图像，改写图案图像存储器(107)的内容，向图像处理部(108)、液晶光阀驱动部(110)等发出图像投影的指示。在液晶光阀(114)上形成已把白色部分的面积修正为Sq的图案图像，在屏幕上扩大投影并显示该修正后的图案图像。CPU(120)对摄像控制部(105)发出摄影指示。如此，即便是变焦透镜的变焦位置发生了变化，也可以使摄影图像的白色部分的灰度等级值的平均值基本上维持为所希望的灰度等级值。
文档编号H04N17/00GK1670614SQ20051005547
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月18日 优先权日2004年3月19日
发明者宫坂德章 申请人:精工爱普生株式会社