JP4955309B2 - オートフォーカス調整機能を有するプロジェクタ装置と自動焦点調整方法 - Google Patents

Description

本発明はオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタと自動焦点調整方法に関し、特に測距センサの人間感知によって生ずるフォーカス調整の誤動作を防止できるプロジェクタと自動焦点調整方法に関する。

プロジェクタは、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶パネルといった画像形成素子に光源からの光を照射することにより、画像形成素子上に生成した画像を、投写面上に拡大投影する投写型表示装置であり、現在ではホームシアタから業務用のプレゼンテーションにまで幅広く利用されている。

特に業務用のプレゼンテーションに使用される場合には異なる場所で使用されることが多く、移動のたびに投写面とプロジェクタとの距離が変わることからその都度焦点距離の再調整を行う必要があり、使用者にとってその調整が負担となっていた。

その負担を軽減するため、近年プロジェクタに測距センサを設け、投写面との距離を連続的に計測して、投写面との距離に対応させて自動的に投写レンズの焦点の自動調整が行われるオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタが使用されるようになってきた。

例えば、特許文献１には、常時は表示用画像の投影により１対のラインセンサが出力する画像信号のレベル差が所定の値以上の場合はその画像信号に基づいて投影レンズのピント調整を行い、所定の値以下の場合はあらかじめ記憶されている所定パターンを有する画像を読み出して投影し１対のラインセンサが出力する画像信号によりピント調整を行うプロジェクタが開示されている。また、特許文献２には、間歇的に自動的な測距動作を行い、得られた測距結果に基づいてピント合わせを行うピント合せの完全な自動化のためのパッシブ型測距装置とプロジェクタが開示されている。
特開２００４−４３８８号公報 特開２００４−２３３１１５号公報

オートフォーカス調整機能を有するプロジェクタを用いることによって、投写の位置が変わっても都度焦点の調整を行う必要がなくなり、使用者の負担が軽減して本来のプレゼンテーションにその時間を向けることができるようになった。

しかし、オートフォーカス調整機能は、使用者の負担を減らすために、投写中は常に投写面との距離を計測して焦点の自動調整を行うことになっているため、もし人間が投写面の前の距離計測位置に入ると、人間との距離が投写面との距離と誤認され、自動的に投写レンズの焦点距離がその人間との距離に調整されるので、投写面には焦点の合わない映像が投影されるという問題点がある。

オートフォーカス調整機能を設置の都度使用者が作動させて焦点調整を行った後は機能を休止することとすればこの問題は避けられるが、現在のプロジェクタは非常に多くの機能が要求され、一方使用者には負担をかけない自動化が進められていることから、現在のオートフォーカス調整機能を維持しながら人間が投写光を遮った場合でも投写面には焦点の合った画像が投写されるプロジェクタが要求されている。

本発明の目的は、プロジェクタと投写面との間を人間が遮った場合においても、焦点が変化することなく、常に焦点の合った画像が投写面に投影できるプロジェクタと自動焦点調整方法を提供することにある。

本発明のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタは、
投写面に映像を投写するプロジェクタにおいて、プロジェクタから投写面までの距離を連続的に計測する測距部と、焦点距離が調整可能な投写レンズと、測距部の計測結果に基づいて自動的に投写レンズの焦点距離を調整するフォーカス調整部と、投写面とプロジェクタとの間の人間の所在を感知可能な人感センサと、人感センサが人間の所在を感知したときにフォーカス調整部による投写レンズの焦点距離の調整を中断させる人感制御部と、を備えたことを特徴とする。

人感センサが投写面近傍に設けられていてもよく、人感センサには、その人感センサと投写面のプロジェクタからの投写画像の範囲との間の人間の像をその人感センサの入光部に集光できるレンズを有してもよい。

本発明の自動焦点調整方法は、
プロジェクタの投写レンズの焦点距離を自動的に調整する自動焦点調整方法であって、プロジェクタと画像の投射される投写面との距離を連続して自動的に計測するステップと、計測されたプロジェクタと投写面との距離に基づいて、そのプロジェクタの投写レンズの焦点距離を連続して調整するステップと、プロジェクタと投写面との間における人間の存在を連続して自動的に感知するステップと、人間を感知している間、プロジェクタの投写レンズの焦点距離の調整を中断するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明では、測距センサが内蔵され焦点距離を自動的に調整しているプロジェクタにおいて、プロジェクタと投写面との間を人間が遮ろうとした場合でも、人間の動き検出が可能な人感センサを用いて人間を検出することにより、その人間との距離に対応したオートフォーカス動作を一時的に停止させるので、投写面の画像の焦点が乱れることがない。

オートフォーカス調整機能を有するプロジェクタでは、投写面との距離をプロジェクタに内蔵された測距センサにより常時計測しており、プロジェクタ、あるいは投写面が移動した場合、瞬時に自動で焦点の再調整が行われるが、人間がプロジェクタと投写面との間を遮ろうとした場合には、人間との距離を投写面との距離と認識して焦点を調整するという問題点がある。本発明では、プロジェクタに内蔵された人感センサにより人間を検知して焦点調整を一時的に停止するので、人間がプロジェクタと投写面との間を遮ろうとした場合でも、常に焦点の合った画像を投写面に投写することができるという効果がある。

本発明のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタでは、プロジェクタや投写面を含めた設置状態が変化した場合においても、常にフォーカスが合った状態を提供するとともに、人間がプロジェクタと投写面との間に入り込んだ場合にも、投写面には焦点の合った画像が投写されることを特徴とする。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。図１に示されるように本発明の第１の実施の形態のプロジェクタ１は、画像投写要素としての光源部２１、画像形成素子２３を有する光学エンジン２２、投写レンズ２４、フォーカス調整部２５、映像信号入力部２６、および画像制御部２７と、オートフォーカス要素としての測距センサ３１、測距部３２、およびフォーカス調整制御部３３と、人間感知要素としての集光レンズ４１、人感センサ４２、および人感制御部４３と、全体の動作を制御する中央制御装置５０とを有する。

プロジェクタ１の画像投写要素では、映像信号入力部２６に入力した映像信号を画像制御部２７で制御して光学エンジン２２の画像形成素子２３にて画像を形成し、画像形成素子２３で形成された画像を、光源部２１からの光によって投写レンズ２４を経由して外部の投写面６０に投写する。投写レンズ２４の焦点はフォーカス調整部２５により調整される。

オートフォーカス要素では、距離測定装置である測距センサ３１を有する測距部３２が投写面６０までの距離を計測する。距離測定装置自体はカメラ用を始めとして既に多くの方式が衆知となっており、対象までの距離を正確に測定できる装置であれば使用できる。フォーカス調整制御部３３は、測距部３２により計測された距離情報に基づき、フォーカスレンズ駆動に関し、正転、逆転、停止といった必要動作を判別してフォーカス調整部２５に出力し、フォーカス調整部２５はレンズモータを駆動し、投写レンズ２４のレンズ群の一部を前後に移動させることにより、焦点を自動で調整する。この時、常時監視の状態で測距センサ３１による距離情報を常に更新することにより、焦点の再調整が継続して行われ、プロジェクタ１、あるいは投写面６０が移動した場合においても、投写面６０上の画像を常時焦点の合った状態に維持する。また、フォーカス調整制御部３３は、後述のように人感制御部４３からの人間感知の情報により、焦点調整をその直前の状態で固定する。

人間感知要素では、人感センサ４２は集光レンズ４１を介してプロジェクタ１と投写面６０上の投写画像との間に存在する人間を検知する。人感センサ４２は防犯用をはじめライトの自動点灯用としても広く用いられており集電素子に代表されるセンサが使用できる。集光レンズ４１は投写レンズ２４から投写された投写面６０上の画像表示領域とほぼ一致する領域にある人間の像を人感センサ４２に集光する役割を果たす。人感制御部４３は人感センサ４２の検知範囲内に人間を検知している間、測距部３２の計測した投写面６０までの距離に基づくフォーカス調整の一時的な固定をフォーカス調整制御部３３に指示する。フォーカス調整制御部３３は常時は測距部３２の計測した投写面６０までの距離に基づいてフォーカス調整部２５により投写レンズ２４の焦点距離を調整しているが、人感制御部４３からの指示があると投写レンズ２４の焦点距離を直前の状態で固定し、人感制御部４３からの指示がなくなると測距部３２の計測した距離に基づく投写レンズ２４の焦点距離の調整を再開する。

次に、本発明の実施の形態のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタの焦点距離調整の動作について説明する。上述のように、プロジェクタ１と投写面６０との間に何も障害物がない場合、測距センサ３１により計測された距離情報に基づき、フォーカス調整制御部３３にてフォーカスレンズ駆動に関し、正転、逆転、停止といった必要動作を決定し、フォーカス調整部２５によりレンズモータを駆動し、投写レンズ２４のレンズ群の一部を前後に移動することにより、焦点距離を自動的に調整する。この時、測距センサ３１による距離情報を常に更新することにより、焦点距離の再調整を続け、プロジェクタ１、あるいは投写面６０が移動した場合においても、常時投写画像の焦点が合った状態を維持する。ここで、プロジェクタ１と投写面６０との間を人間が遮ろうとした場合、集電素子に代表される人感センサ４２によって人間の動きを検知し、人感制御部４３からフォーカス調整制御部３３に対し、フォーカス調整部２５経由の一連のレンズ駆動を一時的に停止させる命令を最優先で実行するように発行する。なお、ここで集光レンズ４１は投写レンズ２４にて投写された投写面６０上の表示領域とほぼ一致する領域に入る人間の映像を人感センサ４２に集光する役割を果たす。

これらの一連の動作を図２のフローチャートに示す。図２は本発明の実施の形態のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタの焦点距離調整の動作を示すフローチャートである。プロジェクタ１を起動すると（Ｓ１）、一度、測距センサ３１の取得した距離データに基づいて、オートフォーカス処理を実行することにより投写面６０に投写された画像が焦点の合った状態となる（Ｓ２）。その後、人感センサ４２により常時、人間の検知を実行し続ける（Ｓ３）。人間を検知している場合は、次の処理へは移行せず、オートフォーカス再調整は行わない（Ｓ３Ｙｅｓ）。人間を検知しなくなると、次の処理へ移行し（Ｓ３Ｎｏ）、測距センサ３１により距離変化を判別する（Ｓ４）。距離に変化がなければ、再びステップＳ３に戻って処理を続け（Ｓ４Ｎｏ）、距離に変化があれば次のステップに進み（Ｓ４Ｙｅｓ）、処理終了であれば（Ｓ５Ｙｅｓ）、オートフォーカス処理を終了し（Ｓ６）、処理終了でなければ（Ｓ５Ｎｏ）、ステップＳ２に戻ってフォーカス処理を継続する。

オートフォーカス処理Ｓ２により、フォーカスの再調整を行い、その後同様に人間検知のステップＳ３に移行する。したがって、人間を検知しない限り（Ｓ３Ｎｏ）、ステップＳ４で距離変化に対し、瞬時にオートフォーカス処理が実行され続け、人間を検知すると（Ｓ３Ｙｅｓ）、オートフォーカス処理は停止され、常に投写面６０にフォーカスが合った直前の状態を維持する。

第１の実施の形態では、人感センサ４２がプロジェクタ１の内部に設けられたこととして説明したが、第２の実施の形態として、プロジェクタ１と投写面６０との間の人間の存在が検知できる場所であれば、例えば人感センサ４２が投写面６０の近傍に設けられていてもよい。

本発明の第１の実施の形態のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタの模式的ブロック構成図である。 本発明の実施の形態のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタの焦点距離調整の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ プロジェクタ
２１ 光源部
２２ 光学エンジン
２３ 画像形成素子
２４ 投写レンズ
２５ フォーカス調整部
２６ 映像信号入力部
２７ 画像制御部
３１ 測距センサ
３２ 測距部
３３ フォーカス調整制御部
４１ 集光レンズ
４２ 人感センサ
４３ 人感制御部
５０ 中央制御装置
Ｓ１〜Ｓ６ ステップ

Claims (4)

1. 投写面に映像を投写するプロジェクタにおいて、
   前記プロジェクタから前記投写面までの距離を連続的に計測する測距部と、
   焦点距離が調整可能な投写レンズと、
   前記投写レンズの焦点距離を調整するフォーカス調整部と、
   前記フォーカス調整部に、前記測距部の計測結果に基づいて前記投写レンズの焦点距離の調整を行わせるフォーカス調整制御部と、
   前記投写面と前記プロジェクタとの間の人間の所在を感知可能な人感センサと 、
   前記人感センサによって人間の所在が感知されると、人間の所在が感知されている間、前記フォーカス調整部によって調整されている前記投写レンズの焦点距離が直前の状態で固定されるように、前記フォーカス調整制御部に指示する人感制御部と、を備えたことを特徴とするオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタ。
2. 前記人感センサが前記投写面近傍に設けられている、請求項１に記載のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタ。
3. 前記人感センサには、該人感センサと前記投写面の前記プロジェクタからの投写画像の範囲との間の人間の像を該人感センサの入光部に集光できるレンズを有する、請求項１または請求項２に記載のオートフォーカス調整機能を有するプロジェクタ。
4. プロジェクタの投写レンズの焦点距離を自動的に調整する自動焦点調整方法であって、
   前記プロジェクタと画像の投射される投写面との距離を連続して自動的に計測するステップと、
   計測された前記プロジェクタと前記投写面との距離に基づいて、該プロジェクタの投写レンズの焦点距離を連続して調整するステップと、
   前記プロジェクタと前記投写面との間における人間の存在を連続して自動的に感知するステップと、
   人間の存在が感知されたときに、人間の所在が感知されている間、前記プロジェクタの前記投写レンズの焦点距離を直前の状態で固定するステップと、を含むことを特徴とするプロジェクタの自動焦点調整方法。

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