CN100460993C

CN100460993C - 投影型图像显示器

Info

Publication number: CN100460993C
Application number: CNB200410069008XA
Authority: CN
Inventors: 平尾义周; 海濑直纪
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2024-07-12
Also published as: US7370980B2; US20050012908A1; CN1577054A

Abstract

本发明涉及一种投影型图像显示器，在手动调整时，将与使用者的键操作相对应的电动机驱动信号从微机(25)经过开关(50)提供给调焦电动机(22)。在自动调整时，开关(50)选择来自传感器(29)的电动机驱动信号，将其提供给调焦电动机(22)。传感器(29)的内部设置有专用微机。该专用微机对传感器(29)的CCD行传感器的拍摄信号进行取样处理，产生对比度数据，并自动地驱动调焦电动机(22)，自动地进行调焦。

Description

投影型图像显示器

技术领域

本发明涉及液晶投影仪等的投影型图像显示器。

背景技术

作为投影型图像显示器的投影时设定的调整内容，具有投影图像的调焦、梯形失真补偿等处理(参照日本第2003-78842号发明专利申请公开公报)。

发明内容

然而，在上述调焦中，最好可进行使用者的手动的调整和显示器本身进行的自动调整，另外，可简化用于切换这样的手动调整和自动调整的控制系统。

本发明的目的在于针对上述情况，提供一种投影型图像显示器，该投影型图像显示器通过较简单的控制系统，以切换方式进行使用者的手动的调整和显示器本身进行的自动调整。

为了解决上述课题，本发明的投影型图像显示器涉及下述的投影型图像显示器，其通过光阀对从光源射出的光进行调制，通过投影透镜，对图像进行放大投影，其特征在于其包括调焦电动机，该调焦电动机驱动上述投影透镜；第1控制机构，该第1控制机构检测使用者的键操作，将驱动信号供给到上述调焦电动机；传感部，该传感部具有对投影图像进行拍摄的拍摄机构；第2控制机构，该第2控制机构一边自动地将驱动信号供给到上述调焦电动机，一边根据传感部的输出，判断焦点位置，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦；切换机构，该切换机构在手动调整时，选择上述第1控制机构的驱动信号，另一方面在自动调整时，选择上述第2控制机构的驱动信号。

按照上述方案，可在手动调整时，进行第1控制机构的调焦电动机的手动驱动，进行手动的调焦，在自动调整时，进行第2控制机构的自动调焦，通过较简单的控制系统，以切换方式进行使用者的手动的调整和显示器本身所进行的自动调整。

第1控制机构可提供相对第2控制机构的处理开始指令和相对切换机构的切换信号。

另外，本发明的投影型图像显示器涉及下述的投影型图像显示器，其通过光阀对从光源射出的光进行调制，通过投影透镜，对图像进行放大投影，其特征在于其包括传感部，该传感部具有对投影图像进行拍摄的拍摄机构；根据上述传感部的输出，进行调焦的机构；根据上述传感部的输出，进行梯形失真补偿的机构，上述传感部设置于上述投影透镜的附近位置。

按照上述方案，从投影透镜射出的投影图像和上述传感部的拍摄范围容易一致，可实现良好的调整。

如上所述，显示器本身可自动地进行调焦。但是，与可获得较高的调整精度的相反地，存在必须延长所需时间的类型，或与此相反，虽然所需时间较短，但是无法过度地期待较高的调整精度的类型，任何的类型具有优缺点，均无法满足使用者。

本发明的还一目的在于针对上述的情况，提供一种投影型图像显示器，该投影型图像显示器进行对应于使用者的要求而不同的精度的自动调焦。

为了解决上述课题，本发明的投影型图像显示器涉及一种投影型图像显示器，其通过光阀对从光源射出的光进行调制，通过投影透镜，对图像进行放大投影，其特征在于其包括调焦电动机，该调焦电动机驱动上述投影透镜；传感部，该传感部具有对投影图像进行拍摄的拍摄机构；控制机构，该控制机构一边自动地将驱动信号供给到上述调焦电动机，一边对上述传感部的输出进行取样处理，判断最佳焦点位置，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦；选择机构，该选择机构根据使用者操作，选择高精度自动调焦模式和低精度自动调焦模式中的任何一种，该显示器按照下述方式构成，即，在低精度自动调焦模式中，进行沿一个方向在活动范围内使投影透镜移动后将其返回到上述最佳焦点位置的控制，在高精度自动调焦模式中，在沿一个方向在活动范围内使投影透镜移动后将其返回到上述最佳焦点位置，进而一边在规定范围内驱动投影透镜，一边进行上述取样处理，判断新的最佳焦点位置，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦。

按照上述方案，使用者在即使于所需时间延长的情况下，仍要求较高的调整精度时，可选择高精度自动调焦模式，反之，在人们希望即使在无法期待过高的调整精度的情况下，所需时间仍较短时，可选择低精度自动调焦模式，可应对自动调焦的使用者的时刻的要求的差异。

另外，高精度自动调焦模式的上述规定范围内的取样处理也可按照小于其之前的取样间隔的间隔进行的方式构成。

此外，本发明的投影型图像显示器涉及一种投影型图像显示器，其通过光阀对从光源射出的光进行调制，通过投影透镜对图像进行放大投影，其特征在于其包括调焦电动机，该调焦电动机驱动上述投影透镜；传感部，该传感部具有对投影图像进行拍摄的拍摄机构；控制机构，该控制机构一边自动地将驱动信号供给到上述调焦电动机，一边对上述传感部的输出进行取样处理，判断最佳焦点位置，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦；选择机构，该选择机构根据使用者操作，选择高精度自动调焦模式和低精度自动调焦模式中的任何一种，其按照在高精度自动调焦模式中缩短上述取样周期，在低精度自动调焦模式中延长取样周期的方式构成。

附图说明

图1为表示本发明的实施例的液晶投影仪的光学系统的组成图；

图2为表示投影透镜的立体图；

图3为液晶投影仪的主视图；

图4为表示液晶投影仪的电路系统的方框图；

图5为传感器的基本组成图；

图6A为表示纵向梯形失真的发生的样子的说明图；

图6B为表示横向梯形失真的发生的样子的说明图；

图7为表示从使计时器开始起的经过时间(透镜位置)和对比度之间的关系与快速模式和精细模式的动作的基本内容的说明图。

图8为表示液晶投影仪的其他电气电路系统的图。

具体实施方式

下面根据图1～图8，对本发明的实施例的液晶投影仪进行描述。

图1为表示本实施例的3板式液晶投影仪30的图。光源1的发光部由超高压水银灯、金属卤化物灯、氙灯等形成，其照射光通过平行反射器，形成平行光而射出，送向合成透镜4。

该合成透镜4由一对透镜组(蝇眼透镜)4a，4b构成，相应的透镜部分将从光源1射出的光送向后面将要描述的液晶光阀的整个表面，对位于光源1中的部分的亮度不均匀进行平均化处理，减小画面中央和周边部的光量差。经过合成透镜4的光经过偏振光转换器5以及聚光透镜6，然后，将其送向第1二向色镜7。

偏振光转换器5由偏振光束分光器阵列(在下面称为“PBS阵列”)构成。该PBS阵列包括偏振光分离膜和相位差片(1/2λ片)。该PBS阵列的各偏振光分离膜使来自合成透镜4的光中的，比如，P偏振光通过，将S偏振光的光路改变90°。经过光路改变处理的S偏振光通过邻接的偏振光分离膜而反射，照原样射出。另一方面，在偏振光分离膜中实现透射的P偏振光通过设置于其前侧(光射出侧)的上述相位差片，变换为S偏振光而射出。即，在此场合，将几乎全部的光转换为S偏振光。

第1二向色镜7使红色波长频带的光透射，将青色(绿+蓝)的波长频带的光反射。在第1二向色镜7中实现透射的红色波长频带的光通过反射镜8反射，将其光路改变。通过反射镜8反射的红色光经过透镜9，在红色光用的透射型的液晶光阀31中实现透射，由此，进行光调制。另一方面，将通过第1二向色镜7反射的青色的波长频带的光送向第2二向色镜10。

第2二向色镜10使蓝色波长频带的光实现透射，将绿色波长频带的光反射。通过第2二向色镜10反射的绿色波长频带的光通过透镜11，送向绿色光用的透射型的液晶光阀32，在其中实现透射，由此，进行光调制。另外，在第2二向色镜10中实现透射的蓝色波长频带的光通过全反射镜12、全反射镜13、透镜14，送向蓝色光用的透射型的液晶光阀33，在其中实现透射，由此，进行光调制。

各液晶光阀31，32，33包括入射侧偏振片31a，32a，33a；面板部31b，32b，33b，该面板部31b，32b，33b按照在一对玻璃衬底(形成像素电极、定向膜)之间，密封液晶的方式形成；射出侧偏振片31c，32c，33c。

通过经过液晶光阀31，32，33的方式而调制的调制光(备颜色图像光)通过十字二向色棱镜15而合成，形成彩色图像光。该彩色图像光通过投影透镜16进行放大投影，将其投影而显示于屏幕40(参照图4)上。

还象图2所示的那样，投影透镜16包括调焦用的调焦电动机(透镜驱动用电动机)22。在将送出方向驱动信号从将在后面进行描述的微机(微型计算机)25提供给调焦电动机22时，透镜沿送出方向移动，当将拉入方向驱动信号提供给调焦电动机22时，沿拉入方向驱动透镜。

图3为液晶投影仪的主视图。在该投影仪的外壳的底面部，设置有仰角调整用的调整器21，21。另外，投影透镜16的侧方附近位置(比如在距透镜外周缘5cm以内)，设置传感器29，在该传感器29的上方，设置有遥控信号感光部26。上述投影透镜16安装于图中未示出的主体机架上，上述遥控信号感光部26和传感器29安装于正面盖上。

图4及图8为表示液晶投影仪30的电气系统的基本组成的方框图。图像信号处理电路23输入图像信号，进行频率变换(扫描线变换)等处理，并且根据来自微机25的指令，进行形成梯形失真补偿的图像处理等。γ校正电路24进行针对液晶光阀(LCD)的外加电压-光透射特性的校正处理，将该校正后的图像信号(图像数据)提供给液晶光阀(驱动)。

在操作部(或遥控信号发送器)27中，设置有各种操作用的键。在本实施例中，作为上述键，设置有指令调焦和梯形失真补偿的自动调整指示键，以及用于进行手动调焦的手动指定键、手动调焦方向键等。另外，设置有下述的指示键等，该指示键指示是快速地进行调焦(高速低精度)，还是精细地进行调焦(低速高精度)。

屏幕显示(OSD)电路28进行产生基于由微机25输出指示的字符信息、图形信息的图像数据，将该图像数据组合到输入图像数据中的处理。

传感器29由第1传感部29A和第2传感部29B构成。各传感部29A(29B)象图5所示的那样，包括2个透镜部29a，与CCD行传感器29b，该CCD行传感器29b对应于各透镜部29a而设置。该CCD行传感器29b沿透镜部29a的并排方向按照较大长度形成。这样的传感部29A(29B)可采用日本第2002-213946号发明专利申请公开公报，日本第2003-57531号发明专利申请公开公报所公开的传感器。

另外，第1传感部29A按照透镜部29a，29a沿垂直方向并排的方式设置，第2传感部29B按照透镜部29a，29a沿水平方向并排的方式设置(参照图3)。

此外，传感器29A，在图8所示的例中，包括微机(在下面称为“传感器微机”)。该传感器微机29A在其与微机25之间通过IIC总线进行命令、数据的获取，并且具有电动机驱动控制线，可分别进行调焦电动机22的驱动控制。此外，图8的传感器微机29A或图4的微机25对各CCD行传感器29b的拍摄信号进行取样处理，产生拍摄数据，计算对比度数据、角度数据。该对比度数据为表示CCD行传感器29b所输出的拍摄信号上的高频成分的程度的信号，其表示在拍摄信号上获得高频成分等的聚焦状态。另外，在角度数据中，具有第1角度数据θ1(参照图6A)和第2角度数据θ2(参照图6B)，该第1角度数据θ1表示通过第1传感部29A获得的纵向梯形失真的程度，该第2角度数据θ2表示通过第2传感部29B获得的横向梯形失真的程度。

角度数据可通过基于从传感器29到调整用投影图像(屏幕40)的距离测定结果的运算处理获得。距离测定通过所谓的三角测量而进行，可根据传感部29A(29B)的各CCD行传感器29b上的拍摄图像的相对偏差(相位差)与透镜焦距和透镜之间的距离而求出。距离测定可针对调整用投影图像的拍摄范围的多个区域的每个而进行。即，可将CCD行传感器29b的图像范围分割为多个区域，针对各测距区域，计算测距结果。另外，比如，针对调整用投影图像的最上区域与最下区域(最左区域与最右区域)的每个区域进行距离测定。最上区域与最下区域(最左区域与最右区域)之间的测距值的差异对应于投影光轴和屏幕的非垂直度而形成较大的值，可根据最上区域与最下区域(最左区域与最右区域)之间的距离与上述测距值的差异，求出反正切值，计算角度数据(θ1，θ2)。

微机25、25A进行该液晶投影仪30的整体控制，但是，特别是作为本发明的控制，可进行在下面给出的投影时设定的调整控制。另外，在图8的例中是进行传感器微机29A进行规定的控制。在该调整中，包括手动控制和自动控制。首先，对自动调整进行描述。

(单一模式)

使用者在接通电源后，等待光源充分的发光状态，按下操作部27的自动调整指示键。如果微机25检测到自动调整指示键的按下，则进行OSD电路28的调整用投影图像的绘图处理。调整用投影图像可采用形成高对比度的黑白区域的图像。另外，在图8的例中，微机25A将开始命令提供给传感器微机29A，并且按照选择来自传感器微机29A的电动机控制信号的方式，将切换指令提供给开关50。

微机25将送出方向驱动信号提供给调焦电动机22，且对CCD行传感器29b的拍摄信号进行取样处理，产生对比度数据。另外，在图8的例中，接收了开始命令的传感器微机29A向调焦电动机22，提供送出方向驱动信号，并且对CCD行传感器29b的拍摄信号进行取样处理，产生对比度数据。该传感器微机29A或微机25在开始上述取样处理时，使计时器开始，按照一定时间间隔，产生对比度数据，将其存储于图中未示出的存储器中。传感器微机29A或微机25判断最佳的对比度数据，获得取得该对比度数据时的时间信息(聚焦透镜位置信息)。传感器微机29A或微机25按照下述时间，将拉入方向驱动信号提供给调焦电动机22，该时间指从将送出方向驱动信号提供给调焦电动机22的总时间中扣除上述时间信息后得出的时间。由此，实现调焦。

(2个模式)

在这里，对不具有传感器微机的场合进行描述(参照图4)。使用者对操作部27的指定键进行操作，指示是快速地(高速低精度)进行调焦，还是精细地(低速高精度)进行调焦。微机25检测上述指定键的操作，进行模式判断。接着，如果微机25检测调整指示键的按下，则进行OSD电路28的调整用投影图像的绘图处理。调整用投影图像可采用形成高对比度的黑白区域的图像。此外，微机25将送出方向驱动信号提供给调焦电动机22，并且对传感器29的拍摄信号进行取样处理，产生对比度数据。

微机25在开始上述取样处理时，使计时器开始，并按照一定时间间隔，产生对比度数据，将其保持于图中未示出的存储器中。微机25还判断最佳的对比度数据，获得取得该对比度数据时的时间信息(聚焦透镜位置信息)。在从使计时器开始起的经历时间(透镜位置)与对比度之间，具有图7所示的那样的形成人字形的关系。

微机25按照下述时间，将拉入方向驱动信号提供给调焦电动机22，该时间指从将送出方向驱动信号提供给调焦电动机22的总时间中扣除上述时间信息后得出的时间(参照图7的“快速”)。当指定快速模式时，在此，结束调焦。另一方面，在精细模式中，象图7的“精细”所示的那样，在此后，一边在规定范围内驱动投影透镜，一边进行上述取样处理，判断新的最佳的焦点位置(聚焦透镜位置)，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机22进行调焦。上述规定范围作为时间信息(电动机驱动时间)而通过程序设置。比如，一边按照时间t1，将拉入方向驱动信号提供给调焦电动机22，一边进行取样处理，接着一边按照时间t1+t2，将送出方向驱动信号提供给调焦电动机22，一边进行取样处理。判断此期间最佳的对比度数据，通过获得该对比度数据时的时间信息，进行调焦。上述调焦，在图8的例中是由传感器微机29A进行的。

(梯形失真补偿)

另外，传感器微机29A或微机25根据CCD行传感器29b的拍摄数据，进行梯形失真补偿。在该梯形失真补偿中，如前所述，计算最上区域与最下区域之间的距离与测距值的差异的角度数据(纵向梯形失真补偿用)，以及最左区域与最右区域之间的距离与测距值的差异的角度数据(横向梯形失真补偿用)。上述角度与梯形失真的程度处于比例关系，如果判断角度，则可确定针对图像实施什么样程度的补偿。在图8的例中，传感器微机29A通过IIC总线，将角度数据发送给微机25A。比如，图像信号处理电路23从微机25，25A接收上述角度数据，按照下述方式，进行输入图像数据的像素内插/像素抽取处理，该方式为：具有与假定在按照该角度的投影而产生的梯形失真相反形状的梯形失真。在图8的例中，在传感器29A中设置专用的微机，在自动调整时，通过该专用微机29A进行调焦、角度计算等处理，因此，上述微机25A可分配处理能力，以便进行其它的处理。

(手动调焦)

下面根据图4，对手动调焦进行描述。微机25在检测到手动指定键的按下时，进行OSD电路28的调整用投影图像的绘图处理，并且按照选择来自微机25的电动机控制信号的方式，将切换指令提供给开关50。另外，微机25在检测到构成送出指令的手动焦距方向键的按下时，输出送出方向驱动信号，在检测到形成拉入指令的手动焦距方向键的按下时，输出拉入方向驱动信号。使用者在观看调整用投影图像，感到最清楚时，可停止键操作。上述手动调焦，在图8的例中是由微机25A进行的。

另外，上述的调焦、梯形失真补偿的方式本身不受到任何的限制，采用什么样的方式均没有关系。此外，使用者在接通电源后，等待光源充分的发光状态，按下操作部27的自动调整指示键，但是，也可在比如，电源接通后，使计时器开始，在经过光源处于充分的发光状态的规定时间后，自动地进行调整处理。用户也可预先将模式的选择，设定为该显示器的基本设定。另外，通过OSD电路28制作的调整用投影图像构成形成有黑白区域的调整用投影图像，以便获得高对比度，但是，不必限于黑白区域图像，另外，不限于单一的图像，也可配备多个图像。显然，也可不依赖OSD，而通过外部输入，产生调整用投影图像。另外，也可通过OSD，在调整用投影图像的角部等处，显示调整进展状况、模式的类别等的消息。另外，作为投影型图像显示器，给出透射型的液晶投影仪，但是，也可为反射型的液晶投影仪，此外，并不限于液晶投影仪，也可为驱动多个微小镜，进行光调制的方式的投影型图像显示器。

在上述精细模式的调焦中，针对上述规定范围内的进一步的取样处理，按照相对此之前的取样的间隔没有任何变化的间隔，进行取样处理，但是，也可针对该规定范围内的进一步的取样处理，按照小于此之前的取样的间隔的间隔，进行处理。另外，还可多次进行上述规定范围内的进一步的取样处理。

此外，也可指示是按照低精度模式进行调焦，还是按照高精度模式进行调焦，象前述的快速模式那样，在沿一个方向在活动范围内使投影透镜移动，然后，返回到焦点位置的动作按照在低精度模式和高精度模式这两种场合相同的方式进行，在高精度模式，缩短上述取样处理周期，在低精度模式，延长上述取样处理周期。

另外，也可将通过取样处理获得的数据(对比度数据，时间信息)全部地存储存储器(微机25的内置存储器，或外部RAM等的存储器)，然后，判断最佳的对比度数据，但是，也可每当通过取样处理获得对比度数据时，进行与以前的对比度数据的比较处理，仅仅对对比度较大的数据(对比度数据，时间信息)进行更新记录处理。

象上面描述的那样，按照本发明，可通过较简单的控制系统，切换使用者的手动的调整与显示器本身进行的自动调整。另外，如果采用可指定是快速地(高速低精度)进行调焦，还是精细地(低速高精度)进行调焦的方案，则具有可与使用者的时时的要求相对应的效果。

Claims

1.一种投影型图像显示器，其通过光阀对从光源射出的光进行调制，通过投影透镜，对图像进行放大投影，其特征在于其包括调焦电动机，该调焦电动机驱动上述投影透镜；第1控制机构，该第1控制机构检测使用者的键操作，将驱动信号供给到上述调焦电动机；传感部，该传感部具有对投影图像进行拍摄的拍摄机构；第2控制机构，该第2控制机构一边将驱动信号供给到上述调焦电动机，一边根据传感部的输出，判断焦点位置，根据判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦；切换机构，该切换机构在手动调整时，选择上述第1控制机构的驱动信号，另一方面在自动调整时，选择上述第2控制机构的驱动信号；并且，上述第1控制机构按照提供相对上述第2控制机构的处理开始指令和相对上述切换机构的切换信号的方式构成。

2.一种投影型图像显示器，其通过光阀对从光源射出的光进行调制，通过投影透镜，对图像进行放大投影，其特征在于其包括调焦电动机，该调焦电动机驱动上述投影透镜；传感部，该传感部具有对投影图像进行拍摄的拍摄机构；控制机构，该控制机构一边自动地将驱动信号供给到上述调焦电动机，一边对上述传感部的输出进行取样处理，判断最佳焦点位置，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦；选择机构，该选择机构根据使用者操作，选择高精度自动调焦模式和低精度自动调焦模式中的任何一种，该显示器按照下述方式构成，即，在低精度自动调焦模式中，进行沿一个方向在活动范围内使投影透镜移动后将其返回到上述最佳焦点位置的控制，在高精度自动调焦模式中，在沿一个方向在活动范围内使投影透镜移动后将其返回到上述最佳焦点位置，进而一边在规定范围内驱动投影透镜，一边进行上述取样处理，判断新的最佳焦点位置，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦。

3.根据权利要求2所述的投影型图像显示器，其特征在于其按照高精度自动调焦模式的上述规定范围内的取样处理按照小于其之前的取样间隔的间隔进行的方式构成。

4.一种投影型图像显示器，其通过光阀对从光源射出的光进行调制，通过投影透镜，对图像进行放大投影，其特征在于其包括调焦电动机，该调焦电动机驱动上述投影透镜；传感部，该传感部具有对投影图像进行拍摄的拍摄机构；控制机构，该控制机构一边自动地将驱动信号供给到上述调焦电动机，一边对上述传感部的输出进行取样处理，判断最佳焦点位置，根据该判断结果，驱动上述调焦电动机，进行调焦；选择机构，该选择机构根据使用者操作，选择高精度自动调焦模式和低精度自动调焦模式中的任何一种，该显示器按照在高精度自动调焦模式中缩短上述取样周期，在低精度自动调焦模式中延长取样周期的方式构成。