JP3852453B2 - プロジェクタ及び露出調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクリーンなどの投射対象物に投射光を投射して、画像を表示するプロジェクタに関し、特に、投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、投射対象物を撮影する撮像部と、を備えるプロジェクタに関するものである。

近年のプロジェクタでは、投射レンズ内にズームレンズを備え、そのズームレンズを駆動させ、そのズームレンズのズーム位置を変化させることにより、スクリーン上に形成される投射光範囲の大きさを自在に可変できるものが知られている。

また、そのようなプロジェクタをスクリーンの前方に設置する場合、プロジェクタからスクリーンに投射された投射光によって、スクリーン上に適切に画像が表示されるように、予め、プロジェクタにおいて、ズーム調整，キーストーン補正，フォーカス調整など種々の調整を行う必要がある。

しかしながら、可搬性のあるプロジェクタの場合、プロジェクタを設置する度に、スクリーンとの相対的位置が変わる可能性があるため、ユーザは、上記のような各種調整を、その都度行わねばならず、非常に煩雑であった。

そこで、従来においては、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、プロジェクタにモニタカメラを設けると共に、そのプロジェクタをスクリーンの前方に設置した際に、まず、プロジェクタによってスクリーン上に調整用パターン画像を投射表示させ、そのパターン画像を表示するスクリーンをモニタカメラによって撮影し、その撮影画像を解析して、その解析結果に基づいて、上記した各種調整を自動的に行うようにしていた。

一般に、モニタカメラでは、入射した光を電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを備えており、撮影画像の全体の明るさを予め設定された値（露出目標値）にするために、シャッタ速度やゲイン（感度）や絞りなどを可変する機能（自動露出）を有している。

図７は従来におけるモニタカメラの自動露出による効果を説明するための説明図である。図７において、上段は、調整用パターン画像の表示されたスクリーンを示し、中段は、そのスクリーンをモニタカメラによって撮影して得た撮影画像を示し、下段は、その撮影画像において、中央の水平線（破線）に沿って並ぶ各画素の明るさを表す値を示している。また、（Ａ）はプロジェクタの通常時の状態を示しており、（Ｂ）は、プロジェクタの低輝度設定時の状態を示している。
なお、撮影画像における各画素の明るさを表す値を、以下、階調値という。かかる階調値は、モニタカメラ（ＣＣＤモジュール）から出力される撮影画像の画像信号から得られる値である。

図７において、調整用パターン画像は全面白の画像であり、上段に示すように、スクリーンにおいて、パターン画像として表示された白色部分の範囲が上記した投射光範囲となる。

また、モニタカメラによって撮影して得られる撮影画像は、中段のようになる。

また、下段において、横軸は撮影画像の中央水平線上における各画素の位置に対応し、縦軸は各画素の階調値を示している。

プロジェクタにおいて、光源ランプが低輝度設定にされている場合は、通常時に比較して、プロジェクタから投射される投射光の輝度は低くなる。そのため、スクリーン上に表示されるパターン画像の明るさも、図７（Ｂ）に示すように、（Ａ）の通常時に比較して、暗くなっている。しかし、そのパターン画像をモニタカメラによって自動露出で撮影すると、被写体が暗くても撮影画像の全体の明るさが適正になるように、シャッタ速度やゲインや絞りなどが調整されるため、その撮影画像では、パターン画像の明るさは、図７（Ｂ）に示すように、（Ａ）の通常時と変わらない。従って、撮影画像において、黒色部分（すなわち、投射光範囲外の部分）は無視できるほど暗いため、黒色部分における各画素の階調値は０とみなせるのに対し、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）における各画素の階調値は、ほぼ、所望階調値Ｌｔのまま、変化しない。

このように、モニタカメラにおいて自動露出機能を働かせることにより、プロジェクタにおいて、光源ランプを低輝度設定し、スクリーン上に表示されるパターン画像の明るさが暗くなっても、撮影画像において、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）における各画素の階調値を、通常時と同様に、所望階調値Ｌｔにほぼ維持することができる。このことは、低輝度設定時に限らず、光源ランプが経年劣化して、その輝度が落ちた場合でも、同様である。

特開２０００−２４１８７４号公報

しかしながら、このようなズームレンズとモニタカメラを備えるプロジェクタにおいては、ズームレンズのズーム位置を変えて、スクリーン上の投射光範囲の大きさを変化させた場合に、モニタカメラの自動露出に起因して、次のような問題があった。

図８は従来におけるズーム位置を変えた場合の、モニタカメラの自動露出による問題を説明するための説明図である。図８において、図７と同様に、上段は調整用パターン画像の表示されたスクリーンを、中段はそのスクリーンの撮影画像を、下段はその撮影画像における画素の階調値を、それぞれ示している。また、（Ａ）はズームレンズのズーム位置を中間位置にした場合の状態を示しており、（Ｂ）はそのズーム位置をワイド側にした場合の状態を示しており、（Ｃ）はそのズーム位置をテレ側にした場合の状態を示している。

プロジェクタにおいて、ズームレンズのズーム位置をワイド側にした場合、スクリーン上における投射光範囲の面積は、図８（Ｂ）の上段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して、広くなり、表示されるパターン画像も拡大する。従って、そのパターン画像をモニタカメラによって撮影すると、その撮影画像において、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）の面積は、図８（Ｂ）の中段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して広くなり、黒色部分（即ち、投射光範囲外の部分）の面積は狭くなる。

このとき、その撮影を自動露出で行うと、撮影画像の全体の明るさを露出計算値として算出し、その露出計算値が、予め設定された露出目標値に等しくなるように、シャッタ速度やゲインや絞りなどが制御される。ここで、撮影画像の全体の明るさは、ＣＣＤにおける各画素で検出される光を電気信号に変換して増幅した量の総和でもあり、その値は、その撮影画像における各画素の階調値の平均値に比例する。よって、通常、露出計算値は、撮影画像における全画素の階調値の平均値を用いる。

一方、露出目標値は、予め設定された一定値であるため、図８（Ａ）に示すように、ズーム位置が中間位置である場合に、露出計算値が、その露出目標値に一致していたとすると、上記したように、ズーム位置をワイド側にして、撮影画像における白色部分の面積が広くなった場合、その面積の広がり分だけ、全画素の階調値の平均値、すなわち、露出計算値は、露出目標値よりも上昇する。その結果、自動露出が働いて、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう、シャッタ速度やゲインや絞りなどを変化させると、撮影画像における全画素の階調値の平均値は下がることになる。上述したように、撮影画像において、黒色部分は無視できるほど暗く、黒色部分における各画素の階調値は０とみなせるので、全画素の階調値の平均値が下がるということは、図８（Ｂ）の下段に示すように、白色部分における各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも下がるということに他ならない。

反対に、ズームレンズのズーム位置をテレ側にした場合、スクリーン上における投射光範囲の面積は、図８（Ｃ）の上段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して、狭くなり、表示されるパターン画像も縮小する。従って、そのパターン画像をモニタカメラによって撮影すると、その撮影画像において、白色部分（すなわち、パターン画像の部分）の面積は、図８（Ｃ）の中段に示すように、（Ａ）の中間位置に比較して狭くなり、黒色部分（即ち、投射光範囲外の部分）の面積は広くなる。

このように、撮影画像における白色部分の面積が狭くなった場合、その面積の狭まばり分だけ、全画素の階調値の平均値、すなわち、露出計算値は、露出目標値よりも低下する。その結果、自動露出が働いて、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう、シャッタ速度やゲインや絞りなどを変化させると、撮影画像における全画素の階調値の平均値は上がり、結果として、図８（Ｃ）の下段に示すように、白色部分における各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも上がることになる。

以上説明したように、従来においては、ズームレンズのズーム位置をワイド側にして、スクリーン上の投射光範囲の面積が広くなった場合には、モニタカメラの自動露出に起因して、撮影画像における白色部分の各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも下がってしまい、反対に、テレ側にして投射光範囲の面積が狭くなった場合には、白色部分の各画素の階調値が所望階調値Ｌｔよりも上がってしまい、何れの場合も、白色部分の階調値の平均値を所望階調値Ｌｔに維持することはできなかった。

従って、このように、ズームレンズのズーム位置の変化によって、撮影画像における白色部分の階調値の平均値が所望階調値Ｌｔから外れてしまうと、その後、上述したように、その撮影画像を解析して、その解析結果に基づき、種々の調整を自動的に行おうとした場合に、調整の内容によっては、適正な調整が行えないという問題があった。

なお、このような問題は、調整用パターン画像が、全面白である場合に限らず、白色以外の他の特定の色（例えば、緑色など）である場合にも、あるいは、全面でなく一部である場合にも、起こり得る。

従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、ズームレンズのズーム位置が変化しても、撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる技術を提供することにある。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の第１のプロジェクタは、投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させるプロジェクタであって、
前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
前記ズームレンズのズーム位置を検出するズームレンズ位置検出部と、
制御部と、
前記投射対象物を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、算出した前記露出計算値が、前記制御部によって設定される露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う撮像制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ズームレンズ位置検出部によって検出された前記ズーム位置を取得し、取得した前記ズーム位置に応じて、前記撮像制御部に設定すべき前記露出目標値を変化させることを要旨とする。

このように、第１のプロジェクタでは、ズームレンズのズーム位置に応じて、露出目標値を変化させている。従って、例えば、ズーム位置をワイド側にして、撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の面積が広くなった場合、撮像制御部において、撮影画像から算出される露出計算値は上昇するが、例えば、ズーム位置がワイド側になるのに伴って、露出目標値も上昇するように変化させれば、自動露出として、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう露出調整が行われても、撮影画像における全画素の階調値の平均値は下がらないため、特定色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる。また、ズーム位置をテレ側にして、撮影画像における特定色部分の面積が狭くなった場合、撮像制御部において、撮影画像から算出される露出計算値は低下するが、例えば、ズーム位置がテレ側になるのに伴って、露出目標値も低下するように変化させれば、自動露出として、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう露出調整が行われても、撮影画像における全画素の階調値の平均値は上がらないため、特定色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる。

本発明の第１のプロジェクタにおいて、前記制御部は、取得した前記ズーム位置に基づいて、前記撮影部によって撮影された撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が、前記ズーム位置の変化に関わらず所望階調値にほぼ等しくなるような、露出目標値を算出し、算出した前記露出目標値を前記撮像制御部に設定するようにしてもよい。

また、本発明の第１のプロジェクタにおいて、前記ズームレンズの各ズーム位置に対応して、前記撮影部によって撮影される撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が、前記ズーム位置の変化に関わらず所望階調値にほぼ等しくなるような、露出目標値がそれぞれ設定された露出目標値テーブルを、予め用意し、
前記制御部は、取得した前記ズーム位置に基づいて、前記露出目標値テーブルを参照し、前記ズーム位置に対応した露出目標値を導き出し、導き出した前記露出目標値を前記撮像制御部に設定するようにしてもよい。

このように、取得したズーム位置に基づいて、露出目標値を算出したり、露出目標値テーブルから導き出したりして、得られた露出目標値を撮影制御部に設定することにより、取得したズーム位置に応じて露出目標値を変化させることができ、ズーム位置が変化しても、撮影画像における特定色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる。

本発明の第２のプロジェクタは、投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させるプロジェクタであって、
前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
制御部と、
前記投射対象物を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、算出した前記露出計算値が、前記制御部によって設定される露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う撮像制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記撮影部によって撮影された撮影画像を取得し、取得した前記撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ等しくなるように、前記撮像制御部に設定すべき前記露出目標値を変化させることを要旨とする。

このように、第２のプロジェクタでは、撮影画像における特定色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ等しくなるように、露出目標値を変化させている。従って、ズームレンズのズーム位置が変化しても、露出目標値は、特定色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ等しくなるように変化するので、撮影画像における特定色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる。

なお、本発明は、上記したプロジェクタなどの装置発明の態様に限ることなく、プロジェクタの撮像部における露出調整を行う方法など、方法発明としての態様で実現することも可能である。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
１．プロジェクタの構成：
２．画像投射動作：
３．露出目標値設定動作：
４．実施例の効果：
５．変形例：
５−１．変形例１：
５−２．変形例２：
５−３．変形例３：
５−４．変形例４：
５−５．変形例５：

１．プロジェクタの構成：
図１は本発明の一実施例としてのプロジェクタの構成を示すブロック図である。このプロジェクタ１００は、可搬性を有するプロジェクタであって、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換部１０２と、撮像部１０４と、撮像制御部１０５と、撮影画像メモリ１０６と、画像処理部１０８と、液晶パネル駆動部１１０と、照明光学系１１２と、液晶パネル１１４と、ズームレンズ１１６を備える投射光学系１１８と、ＣＰＵ１２０と、ズームレンズ位置検出部１２２と、ズームレンズ駆動部１２４と、リモコン制御部１２６と、リモコン１２８と、を備えている。

なお、図１では、ＣＰＵ１２０は、バスを介して、撮像制御部１０５，撮影画像メモリ１０６，画像処理部１０８，液晶パネル駆動部１１０，ズームレンズ位置検出部１２２，ズームレンズ駆動部１２４，リモコン制御部１２６のみとつながっているように描いてあるが、実際には他の構成部ともつながっている。また、撮像部１０４はＣＣＤを備えており、その撮像部１０４及び撮像制御部１０５は、モニタカメラとしてのＣＣＤモジュール１３０を構成している。ズームレンズ位置検出部１２２は、例えば、ズームエンコーダなどによって構成することができる。また、図１において、露出目標値テーブル格納部１０７については、後述する。

また、本実施例において、図１に示す撮像部１０４は請求項に記載の撮像部に、撮像制御部１０５は請求項に記載の撮像制御部に、ズームレンズ１１６は請求項に記載のズームレンズに、ズームレンズ位置検出部１２２は請求項に記載のズームレンズ位置検出部に、ＣＰＵ１２０は請求項における制御部に、それぞれ、相当する。

２．画像投射動作：
それでは、まず、プロジェクタ１００における通常動作である画像投射動作について簡単に説明する。

図１において、ユーザがリモコン１２８を用いて、画像投射の開始を指示すると、リモコン１２８は、入力されたその指示を無線通信によってリモコン制御部１２６に伝える。リモコン制御部１２６は、リモコン１２８からの指示をバスを介してＣＰＵ１２０に伝える。ＣＰＵ１２０は、それら指示に基づいて、画像処理部１０８を始めとする各構成部を制御して、画像投射動作を行う。

まず、Ａ／Ｄ変換部１０２が、ビデオプレーヤやテレビやＤＶＤプレーヤなどから出力された画像信号や、パーソナルコンピュータなどから出力された画像信号を入力し、これらアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して、画像処理部１０８に出力する。画像処理部１０８は、画像の表示状態（例えば、輝度、コントラスト、同期、トラッキング、色の濃さ、色合いなど）が所望の状態となるように、入力されたデジタル画像信号を調整し、液晶パネル駆動部１１０へ出力する。

液晶パネル駆動部１１０は、入力されたデジタル画像信号に基づいて、液晶パネル１１４を駆動する。これにより、液晶パネル１１４では、照明光学系１１２から射出された照明光を、画像情報に応じて変調する。投射光学系１１８は、プロジェクタ１００の筐体の前面に取り付けられており、液晶パネル１１４によって変調された投射光を、スクリーン（図示せず）に投射する。これにより、スクリーン上には、画像が投射表示される。

３．露出目標値設定動作：
それでは、プロジェクタ１００における本発明の特徴部分である露出目標値設定動作について、詳細に説明する。

従来においては、上述したように、モニタカメラの自動露出で用いられる露出目標値は、常に一定であったが、本実施例においては、ズームレンズ１１６のズーム位置が変化しても、撮影画像における白色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ維持されるよう、ズーム位置に応じて、露出目標値を変化させるようにしている。

そこで、ユーザが、スクリーンの前方における所望の位置にプロジェクタ１００を設置した後、プロジェクタ１００の電源をオンすると、プロジェクタ１００は、種々の調整を行うために、スクリーン上に調整用パターン画像を投射表示させる。

具体的には、画像処理部１０８が、調整用パターン画像を生成して、デジタル画像信号として液晶パネル駆動部１１０へ出力する。前述したとおり、液晶パネル駆動部１１０は、入力されたデジタル画像信号に基づいて液晶パネル１１４を駆動し、液晶パネル１１４は、照明光学系１１２から射出された照明光を、その画像情報に応じて変調する。投射光学系１１８は、液晶パネル１１４によって変調された投射光を、ズームレンズ１１６などを介して、スクリーンに投射する。これにより、スクリーンには、調整用パターン画像が表示される。

なお、本実施例では、調整用パターン画像として、例えば、全面白の画像を用いるものとする。従って、スクリーン上においては、図７または図８の上段で示したように、そのパターン画像として表示される白色部分の範囲が投射光範囲となる。

こうして、スクリーン上にパターン画像が表示された後、次に、ユーザが、スクリーン上における投射光範囲の大きさを調整すべく、リモコン１２８のズームボタン（図示せず）を操作して、ズーム位置の移動を指示すると、リモコン１２８は、入力されたその指示を無線通信によってリモコン制御部１２６に伝える。リモコン制御部１２６は、リモコン１２８からの指示をバスを介してＣＰＵ１２０に伝える。ＣＰＵ１２０は、その指示に基づいて、ズームレンズ駆動部１２４を制御して、投射光学系１１８が備えるズームレンズ１１６を駆動し、ズームレンズ１１６のズーム位置を移動させる。その後、スクリーン上における投射光範囲が所望の大きさとなったところで、ユーザが、リモコン１２８のズームボタンを操作して、ズーム位置の移動停止を指示すると、ＣＰＵ１２０は、その指示に基づいて、ズームレンズ駆動部１２４を制御して、ズームレンズ１１６のズーム位置の移動を停止させる。このとき、ズームレンズ位置検出部１２２は、ズームレンズ１１６のズーム位置を検出して、その検出結果をズーム量としてＣＰＵ１２０に伝える。本実施例において、ズーム量は、ズーム位置がテレ側の最端部にある場合を、「０」とし、ワイド側の最端部にある場合を、「２５５」としている。

また、ＣＰＵ１２０は、図示せざるメモリから露出目標値設定処理プログラムを読み出して実行する。具体的には、ＣＰＵ１２０は、図２に示す処理手順に従って、撮像制御部１０５を始めとする各構成部を制御して、露出目標値の設定動作を行うことになる。

図２は図１のプロジェクタにおける露出目標値設定処理の処理手順を示すフローチャートである。

図２に示す処理が開始されると、ＣＰＵ１２０は、ズームレンズ位置検出部１２２より伝えられたズーム量を取得し（ステップＳ１０２）、その取得したズーム量に基づいて、そのズーム量に応じた露出目標値を算出する（ステップＳ１０４）。具体的には、次の手法によって、ズーム量に応じた露出目標値を算出する。ここで、取得したズーム量をＺ、算出すべき露出目標値をＲとする。

図３はＣＣＤモジュール１３０によって撮影された撮影画像を示す説明図である。本実施例においては、前述したとおり、調整用パターン画像として、全面白の画像を用いるため、図３において、撮影画像における白色部分は、投射光範囲の部分となっており、黒色部分は、投射光範囲外の部分となっている。

今、撮影画像において、白色部分（すなわち、投射光範囲の部分）の横辺の長さをｗ、縦辺の長さをｈ、白色部分の面積をＳｚとする。投射光範囲の大きさとズーム量Ｚとの関係では、一般に、投射光範囲の横辺の長さがズーム量Ｚに比例することが知られている。従って、白色部分の横辺の長さｗは、式（１）で表される。
ｗ＝ｋ×Ｚ＋ｗ０ （１）
但し、ｋ，ｗ０は、それぞれ、定数である。

よって、白色部分の面積Ｓｚをズーム量Ｚで表すと、式（１）から、式（２）のごとくになる。
Ｓｚ＝ｗ×ｈ
＝Ｋ×ｗ×ｗ
＝Ｋ×（ｋ×Ｚ＋ｗ０）² （２）
但し、Ｋはアスペクト比に応じた係数である。例えば、パターン画像のアスペクト比が４：３である場合には、Ｋ＝３／４となる。

一方、白色部分の階調値の平均値をＬ、撮影画像全体の面積をＳｃｃｄ、撮影画像における全画素の階調値の平均値をＬｃｃｄとすると、その平均値Ｌｃｃｄは、式（３）で表される。
Ｌｃｃｄ＝Ｓｚ×Ｌ／Ｓｃｃｄ （３）
撮影画像において、黒色部分（すなわち、投射光範囲外の部分）は無視できるほど暗いため、黒色部分における各画素の階調値は０とみなせるからである。
なお、例えば、撮影画像において、画素の階調値が０ではないが、或る閾値以下である部分については、投射光範囲外であると判断して、その部分における画素の階調値を０に置き換えて計算するようにしてもよい。

ところで、自動露出では、前述したとおり、露出計算値として、撮影画像における全画素の階調値の平均値Ｌｃｃｄを用いており、その露出計算値Ｌｃｃｄが露出目標値Ｒに等しくなるように、シャッタ速度やゲインや絞りなどが制御される。従って、式（３）において、ＬｃｃｄにＲを代入することにより、露出目標値Ｒは、式（４）で表される。
Ｒ＝Ｓｚ×Ｌ／Ｓｃｃｄ （４）

従って、ズームレンズ１１６のズーム位置、すなわち、ズーム量Ｚの変化に関わらず、撮影画像における白色部分の階調値の平均値Ｌが所望階調値Ｌｔをほぼ維持するようにするには、式（４）において、ＬにＬｔを、Ｓｚに式（２）の値を、それぞれ代入して、式（５）を導き、ズーム量Ｚに応じて露出計算値Ｒを式（５）に従って算出すればよい。
Ｒ＝Ｋ×（ｋ×Ｚ＋ｗ０）²×Ｌｔ／Ｓｃｃｄ （５）

次に、ＣＰＵ１２０は、ズーム量Ｚに応じて算出した露出目標値Ｒを、撮像制御部１０５に設定し（ステップＳ１０６）、撮像制御部１０５に対して、撮影を指示し（ステップＳ１０８）、図２に示す露出目標値設定処理を終了する。

これにより、撮像制御部１０５は、撮像部１０４を制御して、撮影を開始させる。撮像部１０４は、パターン画像の表示されたスクリーンを撮影する。また、このとき、撮像制御部１０５は、撮像部１０４によって撮影された撮影画像から、全画素の階調値の平均値Ｌｃｃｄを露出計算値として算出し、その露出計算値が、ＣＰＵ１２０により設定された露出目標値Ｒに等しくなるように、撮像部１０４におけるシャッタ速度やゲインや絞りなどを制御して、自動露出を行う。

こうして、撮像部１０４は、パターン画像の表示されたスクリーンを撮影すると、撮影した撮影画像をデジタル画像信号として画像処理部１０８へ出力する。画像処理部１０８は、入力されたデジタル画像信号に、所望の処理を施した後、撮影画像メモリ１０６に書き込み、その内容を更新していく。

ＣＰＵ１２０は、その後、撮影画像メモリ１０６からデジタル画像信号を読み出して、撮影画像を取得し、その撮影画像を解析する。そして、その解析結果に基づいて、各種調整を実行する。

４．実施例の効果：
図４はズーム位置を変えた場合の、撮影画像における白色部分の各画素の階調値を示す説明図である。図４において、図７または図８と同様に、上段は調整用パターン画像の表示されたスクリーンを、中段はそのスクリーンの撮影画像を、下段はその撮影画像における画素の階調値を、それぞれ示している。また、（Ａ）はズームレンズのズーム位置を中間位置にした場合の状態を示しており、（Ｂ）はそのズーム位置をワイド側にした場合の状態を示しており、（Ｃ）はそのズーム位置をテレ側にした場合の状態を示している。

ズーム位置が中間位置である場合、図４（Ａ）の下段に示すように、撮影画像における白色部分の各画素の階調値が所望階調値Ｌｔに一致していたとする。本実施例においては、ズームレンズ１１６のズーム位置、すなわち、ズーム量Ｚに応じて、露出目標値Ｒを、式（５）に従い変化させている。従って、ズーム位置をワイド側にして（すなわち、ズーム量Ｚを増やして）、撮影画像における白色部分の面積が広くなった場合、その面積の広がり分だけ、全画素の階調値の平均値Ｌｃｃｄ、すなわち、露出計算値は上昇するが、露出目標値Ｒも、式（５）に従って、ズーム量Ｚが増えた分だけ、上昇する。その結果、自動露出が働いて、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう、シャッタ速度やゲインや絞りなどを変化させても、撮影画像における全画素の階調値の平均値は下がらないため、本実施例においては、図４（Ｂ）の下段に示すように、白色部分における各画素の階調値を所望階調値Ｌｔにほぼ維持することができる。

一方、ズーム位置をテレ側にして（すなわち、ズーム量Ｚを減らして）、撮影画像における白色部分の面積が狭くなった場合も、同様に、その面積の狭まばり分だけ、全画素の階調値の平均値Ｌｃｃｄ、すなわち、露出計算値は低下するが、露出目標値Ｒも、式（５）に従って、ズーム量Ｚが減った分だけ、低下する。その結果、自動露出が働いて、露出計算値が露出目標値に等しくなるよう、シャッタ速度やゲインや絞りなどを変化させても、撮影画像における全画素の階調値の平均値は上がらないため、本実施例においては、図４（Ｃ）の下段に示すように、白色部分における各画素の階調値を所望階調値Ｌｔにほぼ維持することができる。

このように、本実施例においては、ズームレンズ１１６のズーム位置が変化しても、撮影画像における白色部分の階調値の平均値を所望階調値Ｌｔにほぼ維持することができる。

５．変形例：
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。

５−１．変形例１：
上記した実施例においては、ズーム量Ｚに応じた露出目標値Ｒは、ＣＰＵ１２０が、式（５）に従って計算により導き出していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ズーム量毎に、そのズーム量Ｚに応じた露出目標値Ｒを、予め、計算または実測により求め、その結果を露出目標値テーブルとして、図１に点線で示す露出目標値テーブル格納部１０７に格納しておく。そして、ＣＰＵ１２０は、露出目標値テーブル格納部１０７からその露出目標値テーブルを読み出して参照し、取得したズーム量Ｚから、そのズーム量Ｚに応じた露出目標値Ｒを導き出すようにしてもよい。

図５はそのような露出目標値テーブルの一例を示す説明図である。図５において、（Ａ）は露出目標値テーブルの内容であり、（Ｂ）はその露出目標値テーブルより得られるズーム量Ｚと露出目標値Ｒとの関係を示すグラフである。なお、ズーム量Ｚに関する大小は、エンコーダ値のとり方によって、反対になる場合がある。

この例では、撮像部１０４の備えるＣＣＤは６４０×４８０画素であるため、撮影画像全体の面積Ｓｃｃｄは６４０×４８０となっている。また、調整用パターン画像としては、アスペクト比４：３の全面白の画像を用いており、ズーム位置がテレ側の最端部にある場合、撮影画像における白色部分の面積Ｓｚは、３００×２２５であるのに対し、ワイド側の最端部にある場合は、６００×４５０である。さらに、所望階調値Ｌｔは２００としている。

図５に示すように、露出目標値Ｒは、ズーム量Ｚが増加するのに伴って、増加している。つまり、露出目標値Ｒとしては、ズームレンズ１１６のズーム位置がテレ側にあるほど、値は小さく、ワイド側にあるほど、値は大きくなる。

なお、図５（Ａ）に示す露出目標値テーブルでは、ズーム量Ｚは「５」刻みの値として記載されているが、実際には、その記載した値をａとした場合に、例えば、ａ−２．５＜Ｚ≦ａ＋２．５の範囲のズーム量Ｚに関しては、値ａに対応する露出目標値Ｒを用いるようにする。

５−２．変形例２：
上記した実施例においては、調整用パターン画像として、全面白の画像を用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、調整用パターン画像としては、後に行われる調整の内容に応じて、適正なパターン画像を用いることができる。

また、上述した式（４）からも明らかなように、露出目標値Ｒは、撮影画像における白色部分の面積Ｓｚには依存するが、白色部分の形状には依存していない。従って、調整用パターン画像としては、白色部分の面積が同じであれば、白色部分の形状はどのような形状であっても、ズーム量Ｚに応じて算出される露出目標値Ｒは変わらない。

また、例えば、調整用パターン画像として、全面白の画像ではなく、全面白の画像に比較して、白色部分の縦方向の長さを１／３とすることにより、白色部分の面積を１／３とした横長の画像を用いた場合には、撮影画像において、白色部分の面積Ｓｚは、式（２）'のごとくになる。
Ｓｚ＝（１／３）×Ｋ×（ｋ×Ｚ＋ｗ０）² （２）'

従って、露出目標値Ｒも、式（５）'のように表される。
Ｒ＝（１／３）×Ｋ×（ｋ×Ｚ＋ｗ０）²×Ｌｔ／Ｓｃｃｄ （５）'

よって、撮影画像における白色部分の面積Ｓｚが小さくなるほど、図５（Ｂ）に示したズーム量Ｚと露出目標値Ｒとの関係を表すカーブは緩やかになる。

さらにまた、例えば、調整用パターン画像として、白色ではなく、他の特定の色、例えば、緑色，灰色などを用いるようにしてもよい。

５−３．変形例３：
上記した実施例では、撮像制御部１０５は、撮像部１０４におけるシャッタ速度やゲインや絞りなどを制御して、自動露出を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、シャッタ速度，ゲイン及び絞りのうち、いずれか１つを制御して、自動露出を行ってもよいし、あるいは、２つ以上を組み合わせ、それらを制御して自動露出を行ってもよい。

５−４．変形例４：
上記した実施例では、ズーム位置がテレ側の最端部にある場合を、ズーム量「０」とし、ワイド側の最端部にある場合を、ズーム量「２５５」としていたが、本発明はこれらの値に限定されるものではなく、ワイド側の最端部にある場合、ズーム量を「２５５」以外の値としてもよい。また、ズーム位置がワイド側の最端部にある場合を、ズーム量「０」としてもよい。また、ズーム量にオフセット値を持たせてもよい。さらに、ズームレンズ１１６のズーム位置に対応する値であれば、ズーム量以外の値を用いるようにしてもよい。

なお、この変形例の場合、上述した式（１）〜（５）自体も、その変形に応じて、修正する必要がある。

５−５．変形例５：
上記した実施例においては、ズームレンズ１１６のズーム位置が変化しても、撮影画像における白色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ維持されるよう、ズーム位置に応じて、露出目標値を変化させるようにしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、白色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ等しくなるように、露出目標値を変化させるようにしてもよい。

この変形例におけるプロジェクタの構成は、図１に示したプロジェクタ１００の構成とほぼ同じである。但し、この変形例では、ズームレンズ１１６のズーム位置、すなわち、ズーム量を把握する必要がないため、ズームレンズ位置検出部１２２は不要である。

図６は変形例における露出目標値設定処理の処理手順を示すフローチャートである。

ユーザが、リモコン１２８のズームボタンを操作することにより、ズームレンズ１１６のズーム位置が所望の位置に移動した場合に、図６に示す処理が開始されると、ＣＰＵ１２０は、図示せざるメモリから初期値を読み出し、その初期値を露出目標値Ｒとして、撮像制御部１０５に設定した上で（ステップＳ２０２）、撮像制御部１０５に対して、撮影を指示する（ステップＳ２０４）。これにより、撮像制御部１０５は、撮像部１０４を制御して、撮影を開始させ、撮像部１０４は、パターン画像の表示されたスクリーンを撮影する。このとき、撮像制御部１０５は、撮像部１０４による撮影画像から露出計算値を算出し、その露出計算値が、設定された露出目標値Ｒ、すなわち、初期値に等しくなるように、撮像部１０４におけるシャッタ速度などを制御して、自動露出を行う。また、撮像部１０４によって撮影された撮影画像は、デジタル画像信号として、画像処理部１０８を介して撮影画像メモリ１０６に書き込まれ、その内容が更新されていく。

次に、ＣＰＵ１２０は、撮影画像メモリ１０６からデジタル画像信号を読み出して、撮影画像を取得し、その撮影画像を解析して、撮影画像における白色部分の階調値の平均値を導き出す（ステップＳ２０６）。そして、ＣＰＵ１２０は、図示せざるメモリから所望階調値Ｌｔを読み出して、白色部分の階調値の平均値を所望階調値Ｌｔと比較する（ステップＳ２０８）。その結果、白色部分の階調値の平均値が所望階調値Ｌｔよりも低い場合には、先に撮像制御部１０５に設定した露出目標値よりも高い値を、新たな露出目標値Ｒとして撮像制御部１０５に設定し（ステップＳ２１０）、逆に、所望階調値Ｌｔよりも高い場合には、先に撮像制御部１０５に設定した露出目標値よりも低い値を、新たな露出目標値Ｒとして撮像制御部１０５に設定する（ステップＳ２１２）。そして、ＣＰＵ１２０は、再度、撮影画像メモリ１０６から撮影画像を取得して、その撮影画像における白色部分の階調値の平均値を導き出し、以下、同様の処理を、白色部分の階調値の平均値が所望階調値Ｌｔと等しくなるまで繰り返す。比較の結果、ついに、白色部分の階調値の平均値が所望階調値Ｌｔと等しくなったら、ＣＰＵ１２０は、撮像制御部１０５に対して、撮影を指示する（ステップＳ２１４）。撮像部１０４は、既に撮影中であるため、撮像制御部１０５は、撮像部１０４に撮影を継続させる。

以上のように動作させることにより、この変形例においても、ズームレンズ１１６のズーム位置の変化に対して、撮影画像における白色部分の階調値の平均値を所望階調値にほぼ維持することができる。

本発明の一実施例としてのプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図１のプロジェクタにおける露出目標値設定処理の処理手順を示すフローチャートである。 ＣＣＤモジュール１３０によって撮影された撮影画像を示す説明図である。 ズーム位置を変えた場合の、撮影画像における白色部分の各画素の階調値を示す説明図である。 露出目標値テーブルの一例を示す説明図である。 変形例における露出目標値設定処理の処理手順を示すフローチャートである。 従来におけるモニタカメラの自動露出による効果を説明するための説明図である。 従来におけるズーム位置を変えた場合の、モニタカメラの自動露出による問題を説明するための説明図である。

符号の説明

１００...プロジェクタ
１０２...Ａ／Ｄ変換部
１０４...撮像部
１０５...撮像制御部
１０６...撮影画像メモリ
１０７...露出目標値テーブル格納部
１０８...画像処理部
１１０...液晶パネル駆動部
１１２...照明光学系
１１４...液晶パネル
１１６...ズームレンズ
１１８...投射光学系
１２０...ＣＰＵ
１２２...ズームレンズ位置検出部
１２４...ズームレンズ駆動部
１２６...リモコン制御部
１２８...リモコン
１３０...ＣＣＤモジュール

Claims (7)

1. 投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させるプロジェクタであって、
   前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
   前記ズームレンズのズーム位置を検出するズームレンズ位置検出部と、
   制御部と、
   前記投射対象物を撮影する撮影部と、
   前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、算出した前記露出計算値が、前記制御部によって設定される露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う撮像制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ズームレンズ位置検出部によって検出された前記ズーム位置を取得し、取得した前記ズーム位置に応じて、前記撮像制御部に設定すべき前記露出目標値を変化させることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記制御部は、取得した前記ズーム位置に基づいて、前記撮影部によって撮影された撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が、前記ズーム位置の変化に関わらず所望階調値にほぼ等しくなるような、露出目標値を算出し、算出した前記露出目標値を前記撮像制御部に設定することを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
   前記ズームレンズの各ズーム位置に対応して、前記撮影部によって撮影される撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が、前記ズーム位置の変化に関わらず所望階調値にほぼ等しくなるような、露出目標値がそれぞれ設定された露出目標値テーブルを、予め用意し、
   前記制御部は、取得した前記ズーム位置に基づいて、前記露出目標値テーブルを参照し、前記ズーム位置に対応した露出目標値を導き出し、導き出した前記露出目標値を前記撮像制御部に設定することを特徴とするプロジェクタ。
4. 投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させるプロジェクタであって、
   前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、
   制御部と、
   前記投射対象物を撮影する撮影部と、
   前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、算出した前記露出計算値が、前記制御部によって設定される露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う撮像制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記撮影部によって撮影された撮影画像を取得し、取得した前記撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ等しくなるように、前記撮像制御部に設定すべき前記露出目標値を変化させることを特徴とするプロジェクタ。
5. 投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させると共に、前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、前記投射対象物を撮影する撮影部と、を備えるプロジェクタにおいて、前記撮像部における露出調整を行う方法であって、
   （ａ）前記ズームレンズのズーム位置を検出する工程と、
   （ｂ）検出した前記ズーム位置に基づいて、前記ズーム位置に応じた露出目標値を導き出す工程と、
   （ｃ）前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、前記露出計算値が、導き出した前記露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う工程と、
   を備える露出調整方法
6. 請求項５に記載の露出調整方法において、
   前記工程（ｂ）では、前記ズーム位置に応じた前記露出目標値として、前記撮影部によって撮影された撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が、前記ズーム位置の変化に関わらず所望階調値にほぼ等しくなるような値を導き出すことを特徴とする露出調整方法。
7. 投射対象物に投射光を投射して、画像を表示させると共に、前記投射光の投射される投射光範囲の大きさを変化させることが可能なズームレンズと、前記投射対象物を撮影する撮影部と、を備えるプロジェクタにおいて、前記撮像部における露出調整を行う方法であって、
   （ａ）前記撮影部によって撮影された撮影画像から露出計算値を算出し、前記露出計算値が、露出目標値にほぼ等しくなるように、前記撮像部における露出調整を行う工程と、
   （ｂ）前記撮影部によって撮影された撮影画像を取得する工程と、
   （ｃ）取得した前記撮影画像における、特定の色で表された特定色部分の階調値の平均値が所望階調値にほぼ等しくなるように、前記露出目標値を変化させる工程と、
   を備える露出調整方法

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