JP2004279444A - 投映型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な測距演算により、高精度なオートフォーカス調整を行うことができるようにする。
【解決手段】演算領域指定手段３０は、パッシブセンサ２０のラインセンサ２１，２２が受光して出力した画像信号から、スクリーン外領域の信号を判別し、スクリーン領域で測距処理を行うための領域指定を行う。ラインセンサ２１，２２の出力信号において、スクリーン外領域では検出信号のレベルが下がるために、ラインセンサの全出力信号におけるスクリーン領域とスクリーン外領域とを判別することができる。距離算出手段１０は、演算領域指定手段３０によって指定された領域情報に従って測距計算を実行する。レンズ駆動部４０は、距離算出手段１０で得られた距離情報に基づいてレンズを駆動して自動フォーカス調整を行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投映型表示装置、より詳細には、パッシブセンサで検出した画像データに基づいてフォーカス調整を行うパッシブオートフォーカスシステムを具備した投映型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源光を変調し、スクリーン等の被投映面に投映することによって被投映面に画像表示を行う投映型画像表示装置において、投映画像のフォーカス調整を自動で行うオートフォーカスシステムを用いた技術が知られている。このようなオートフォーカスシステムとしては、例えば、光学的な測距手段によって投映型表示装置からスクリーンまでの距離を求め、その距離に基づいて投映レンズの位置を駆動させることにより、スクリーンに投映する投映画像のフォーカス調整を自動で行うものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、所定距離だけ離間して配置された光学系を通して、スクリーン上の投映画像をそれぞれラインセンサに取り込み、取り込まれた画像データの一方をシフトレジスタに入力して、ＣＰＵにより他方の画像データと比較しながら両データのずれ量を検出し、検出したずれ量からスクリーンまでの距離を求めることによって、ピント合わせを行うようにしたプロジェクタが開示されている。
【特許文献１】
特開平５−１８８２８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９及び図１０は、従来の投映型表示装置で生じる問題について説明するための図で、スクリーン等の被投映面に投映した投映画像とラインセンサの検出信号との関係を示すものである。図９及び図１０において、７０は被投映面を構成するスクリーン、７１はスクリーン後部の壁、８０はラインセンサ、８１はラインセンサの検出範囲、Ｓはラインセンサの出力信号である。
【０００５】
従来の投映型表示装置のフォーカス自動調整に使用される測距手段において、図９及び図１０に示すように、ラインセンサの検出範囲８１にはスクリーン外領域が含まれてしまう場合、ラインセンサ８０に取り込まれた全てのデータを参照して測距演算を行うと、スクリーン７０から外れた部分の検出データが影響して、正確な測距演算を行うことができず、正確なフォーカス調整を行うことができないという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、測距演算に使用する演算領域をラインセンサの出力信号から判別し、その判別結果に従って演算領域を指定することによって、スクリーン等の被画像投映面から外れる領域を測距演算に用いることなく高精度に測距演算を実行でき、これにより高精度なフォーカス調整を行うことができるようにした投映型表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による投映型表示装置は、光源と、その光源からの光を変調する光変調手段と、光変調手段で変調された光を被投映面に投映する投映光学系とを有し、投映光学系によって被投映面に投映された変調光によって画像表示を行う投映型画像表示装置に適用される。そして本発明の投映型表示装置は、投映画像光を検知するパッシブセンサと、パッシブセンサにより出力された検知信号に基づいてパッシブセンサと被投映面との距離算出を行う距離算出手段と、距離算出の結果に基づいて被投映面における投映画像のフォーカスを調整するフォーカス調整手段と、パッシブセンサの全検出信号のうち前記距離算出に用いる信号領域を検出信号の出力レベルによって判別して領域指定する演算領域指定手段とを有しており、距離算出手段は、演算領域指定手段によって指定された領域の出力信号を用いてパッシブセンサと被投映面との距離を算出することを特徴としている。
【０００８】
さらに本発明の投映型表示装置は、上記の演算領域指定手段が、距離算出に用いる領域として、被投映面に該当する信号領域もしくは該信号領域の一部を指定することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の投映型表示装置は、上記の演算領域指定手段が、距離算出に用いる領域として、投映画像領域に該当する信号領域もしくは該信号領域の一部を指定することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の投映型表示装置は、上記の演算領域指定手段が、距離算出に用いる領域として、被投映面に投映された投映画像領域に該当する信号領域もしくは該信号領域の一部を指定することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の投映型表示装置の一実施例を説明するためのブロック図である。投影型光学装置は、光源４１と、液晶パネル等の表示パネルによる光変調手段４２と、光変調手段４２で変調された光源光をスクリーン等の被投映面に投映するための投映光学系４３と、投映画像信号を入力する画像信号入力端子４４と、画像信号入力端子４４から入力された画像信号に応じて表示パネルを駆動する表示パネル駆動手段４５と備えている。
【００１２】
そして本発明に関わる投映型表示装置は、該装置からスクリーン等の被投映面までの距離を求める測距手段として、ＣＰＵ１１、第１メモリ１２及び第２メモリ１３を備えた距離算出手段１０と、第１ラインセンサ２１，第２ラインセンサ２２、第１レンズ２３及び第２レンズ２４を備えたパッシブセンサ２０とを有し、さらに、距離算出のための演算領域を指定する演算領域指定手段３０と、距離算出手段１０で算出された距離情報に従って、投映光学系４３のレンズを駆動せしめて被投映面における投映画像のフォーカス調整を行うレンズ駆動部４０とを有している。
【００１３】
まず、パッシブセンサを用いた被投映面との距離の算出処理について説明する。図２は、投映型表示装置の外観概略図で、図中、５０は投射型表示装置本体、６０は投射レンズで、また２０は上述したパッシブセンサ、２３，２４はそれぞれパッシブセンサの第１，第２レンズである。図２に示すように、本例では、投映画像を投映するための光学系を構成する投映レンズ６０に近接させてパッシブセンサ２０を配置する。このときに、本例では、パッシブセンサ２０のレンズ２３、２４（すなわちラインセンサ２１，２２）が水平方向に配列するように構成する。
【００１４】
図３はパッシブセンサの構成を説明するための概略図である。上述のように、パッシブセンサ２０は、所定の距離をおいて配置された第１ラインセンサ２１及び第２ラインセンサ２２と、これら各ラインセンサに被投映面における投映画像を受光させるための第１レンズ２３及び第２レンズ２４を備えている。ここで第１レンズ２３によって受光された光束は第１ラインセンサ２１で受光され、また第２レンズ２４で受光された光束は第２ラインセンサ２２で受光される。
【００１５】
図４は、ラインセンサの出力データの一例を示す図で、第１ラインセンサ２１の出力信号２１ｓを図４（Ａ）に、第１ラインセンサ２１の出力信号２１ｓに基づいて生成されたデジタルデータ２１ｄを図４（Ｂ）に、第２ラインセンサ２２の出力信号２２ｓを図４（Ｃ）に、第２ラインセンサの出力信号２２ｓに基づいて生成されたデジタルデータ２２ｄを図４（Ｄ）に示すものである。
【００１６】
すなわち、同一の投映画像をそれぞれ第１ラインセンサ２１及び第２ラインセンサ２２で受光した際、第１ラインセンサ２１と第２ラインセンサ２２は所定距離離間して配置されているために、特定のシフト量だけシフトした画像信号が出力される（図４（Ａ）、図４（Ｃ））。そして、これらに基づくデジタルデータは、それぞれ図４（Ｂ）及び図４（Ｄ）のごとくとなる。
【００１７】
図５は、ラインセンサによる出力データをシフトし、そのシフト量から被投映面とパッシブセンサとの距離を算出する処理を説明するための図で、図中、７０は画像投映を行うスクリーン、Ｂはパッシブセンサの第１及び第２レンズ２３、２４間の距離（基線帳）、Ｌはパッシブセンサのレンズとスクリーン７０との距離、ｆは各レンズ２３，２４の焦点距離である。
【００１８】
まず、距離算出手段１０は、図４（Ｂ）のデジタルデータ２１ｄを基準として図４（Ｄ）に示すデジタルデータ２２ｄをシフトしていき、これら第１ラインセンサ２１によるデジタルデータ２１ｄと、第２ラインセンサ２２によるデジタルデータ２２ｄと位置が一致したときのシフト量ΔＸを得る。
【００１９】
そして図５に示す基線長Ｂ，シフト量ΔＸ、及び焦点距離ｆの関係から三角測量を用いて距離Ｌを得ることができる。このときに、距離算出手段１０は、シフト量ΔＸと距離Ｌとの関係を予めテーブルとして保持しておき、ΔＸが得られた際に該テーブルを参照して距離Ｌを得るようにしてもよい。
【００２０】
次に上記のごとく測距演算を行う領域を指定する演算領域指定手段３０の機能について説明する。距離算出手段１０の第１メモリ１２及び第２メモリ１３には、それぞれパッシブセンサ２０の第１ラインセンサ２１及び第２ラインセンサ２２から出力された画像信号情報が保持され、距離算出手段１０のＣＰＵ１１は、これら画像信情報を演算領域指定手段３０に出力する。
【００２１】
演算領域指定手段３０は、パッシブセンサ２０の各ラインセンサ２１，２２による画像信号情報から、上述のごとくの距離Ｌの算出（測距演算）に使用する演算領域を指定する。この場合、スクリーン７０に投映された画像信号のみならず、各ラインセンサ２１、２２で検出された検出信号（例えば、スクリーン７０から外れた領域の検出信号）からスクリーン７０の領域を判別し、測距演算を行う演算領域を指定する。
【００２２】
図６は、演算領域指定手段３０による領域指定の一例を説明するための図で、スクリーン等の被投映面に投映した投映画像とラインセンサの検出信号との関係を示すものである。図６において、７０は被投映面を構成するスクリーン、７１はスクリーン後部の壁面、Ｐはラインセンサの全検出領域、Ｓ１はラインセンサの出力信号である。このとき、演算領域の指定に用いる出力信号は、第１及び第２ラインセンサ２１，２２の出力信号のうちのいずれかまたは両方を用いる。
【００２３】
演算領域指定手段３０は、パッシブセンサ２０のラインセンサ２１，２２が受光して出力した画像信号のなかから、スクリーン７０から外れた領域の信号を判別し、スクリーン領域の画像信号について上記の測距処理を行うための領域指定を行う。このときに、例えば単色の映像をスクリーン７０に投映し、この投映画像をパッシブセンサ２０のラインセンサ２１，２２にて検出する。ラインセンサ２１，２２による投映画像の検出信号は、距離算出手段１０の各メモリ１２，１３に一旦保持された後、演算領域指定手段３０に入力する。
【００２４】
ラインセンサの出力信号Ｓ１において、スクリーン７０から外れた部分は検出信号のレベルが下がるために、ラインセンサ２１（２２）の全出力信号におけるスクリーン領域とスクリーン外領域とを判別することができる。演算領域指定手段３０は、上記のごとくにラインセンサ２１（２２）の検出信号からスクリーン領域の検出信号を判別し、その領域を指定して、該指定情報を距離算出手段１０に渡す。
【００２５】
距離算出手段１０は、演算領域指定手段３０によって指定された領域について、上述のごとくの測距計算を実行し、得られた距離情報に基づいてレンズ駆動部４０を駆動して自動フォーカス調整を行う。このときに、距離算出手段１０による測距は、演算領域指定手段３０で指定された領域の全域において実行してもよく、また、さらに演算領域指定手段３０でスクリーン領域のなかから特定の範囲の領域を指定し、その指定情報に基づいて測距演算を行うようにしてもよい。
【００２６】
図７は、演算領域指定手段による領域指定の他の例を説明するための図で、スクリーン等の被投映面に投映した投映画像とラインセンサの検出信号との関係の他の例を示すものである。図７において、７０は被投映面を構成するスクリーン、Ｐはラインセンサの全検出領域、Ｑはスクリーンに投映した特定の映像領域、Ｓ２はラインセンサの出力信号である。本例では、スクリーン７０の投映面に、予め用意された所定のパターンの画像を投映した例を示すもので、スクリーン７０の投映面と、その投映面に投映された映像の映像領域Ｑと、これらに対応するラインセンサの全検出領域Ｐとの関係を概念的に示してある。
【００２７】
図７の例において、演算領域指定手段３０は、ラインセンサ２１（２２）の出力信号Ｓ２に従って、映像領域と非映像領域とを判別する。この場合、映像領域では相対的に高い出力レベルが得られる。この映像領域では、映像のコントラストに従って出力レベルがさらに変化する。演算領域指定手段３０は、出力信号Ｓ２から映像領域を判別し、その領域を指定して、該指定情報を距離算出手段１０に渡す。
【００２８】
距離算出手段１０は、演算領域指定手段３０によって指定された領域について、上述のごとくの測距計算を実行し、得られた距離情報に基づいてレンズ駆動部４０を駆動して自動フォーカス調整を行う。本実施例では特定のパターンを有する高コントラストの映像領域を用いて測距を行うため、高精度の測距及びフォーカス制御を実現することができる。
【００２９】
図８は、演算領域指定手段による領域指定の更に他の例を説明するための図で、スクリーン等の被投映面に投映した投映画像とラインセンサの検出信号との関係の更に他の例を示すものである。図８において、７０は被投映面を構成するスクリーン、Ｐはラインセンサの全検出領域、Ｑはスクリーンに投映した特定の映像領域、Ｓ３はラインセンサの出力信号である。本例も図７の例と同様に、スクリーン７０の投映面に、予め用意された所定のパターンの画像を投映した例を示すものであるが、図８の例では、投映映像がスクリーン７０の投映面から一部外れて投映されている状態が示される。図８においては、スクリーン７０の投映面と、その投映面に投映された映像の映像領域Ｑと、これらに対応するラインセンサ２１（２２）の全検出領域Ｐとの関係を概念的に示してある。
【００３０】
図８の例において、演算領域指定手段３０は、ラインセンサの出力信号Ｓ３に従って、映像領域と非映像領域、及びスクリーン領域と非スクリーン領域とを判別し、映像領域とスクリーン領域との共通領域について領域指定を行い、その領域指定情報を距離算出手段１０に出力する。この場合、ラインセンサの出力信号Ｓ３では、映像領域とスクリーン領域との共通領域では相対的に最も高い出力レベルが得られ、次いで、映像領域かつスクリーン外領域、非映像領域かつスクリーン外領域となり、これらの領域を出力信号の出力レベルから判別することができる。距離算出手段１０は、演算領域指定手段３０によって指定された領域について、上述のごとくの測距計算を実行し、得られた距離情報に基づいてレンズ駆動部４０を駆動して自動フォーカス調整を行う。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、測距演算に使用する演算領域をラインセンサの出力信号から判別し、該判別結果に従って演算領域を指定することによって、スクリーン等の被画像投映面から外れる領域を測距演算に用いることなく高精度に測距演算を実行でき、これにより、高精度なフォーカス調整を行うことができるようになる。従って、本発明によれば、投映環境や投映条件に左右されることなく、被投映面における画像フォーカスを信頼性をもって管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投映型表示装置の一実施例を説明するためのブロック図である。
【図２】投映型表示装置の外観概略図である。
【図３】パッシブセンサの構成を説明するための概略図である。
【図４】ラインセンサの出力データの一例を示す図である。
【図５】ラインセンサによる出力データをシフトし、そのシフト量から被投映面とパッシブセンサとの距離を算出する処理を説明するための図である。
【図６】演算領域指定手段による領域指定の一例を説明するための図である。
【図７】演算領域指定手段による領域指定の他の例を説明するための図である。
【図８】演算領域指定手段による領域指定の更に他の例を説明するための図である。
【図９】従来の投映型表示装置で生じる問題について説明するための図である。
【図１０】従来の投映型表示装置で生じる問題について説明するための他の図である。
【符号の説明】
１０…距離算出手段、１１…ＣＰＵ、１２…第１メモリ、１３…第２メモリ、２０…パッシブセンサ、２１…第１ラインセンサ、２２…第２ラインセンサ、２３…第１レンズ、２４…第２レンズ、３０…演算領域指定手段、４０…レンズ駆動部、４１…光源、４２…光変調手段、４３…投映光学系、４４…画像信号入力端子、４５…表示パネル駆動手段、５０…投射型表示装置本体、６０…投射レンズ、７０…スクリーン、７１…スクリーン後部の壁、８０…ラインセンサ、８１…ラインセンサの検出範囲。

Claims (4)

1. 光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段で変調された光を被投映面に投映する投映光学系とを有し、該投映光学系によって被投映面に投映された変調光によって画像表示を行う投映型画像表示装置において、該投映型表示装置は、投映画像光を検知するパッシブセンサと、該パッシブセンサにより出力された検知信号に基づいて前記パッシブセンサと前記被投映面との距離算出を行う距離算出手段と、該距離算出の結果に基づいて前記被投映面における投映画像のフォーカスを調整するフォーカス調整手段と、前記パッシブセンサの全検出信号のうち前記距離算出に用いる信号領域を検出信号の出力レベルによって判別して領域指定する演算領域指定手段とを有し、前記距離算出手段は、前記演算領域指定手段によって指定された領域の出力信号を用いて前記パッシブセンサと前記被投映面との距離を算出することを特徴とする投映型表示装置。
2. 請求項１に記載の投映型表示装置において、前記演算領域指定手段は、前記距離算出に用いる領域として、前記被投映面に該当する信号領域もしくは該信号領域の一部を指定することを特徴とする投映型表示装置。
3. 請求項１に記載の投映型表示装置において、前記演算領域指定手段は、前記距離算出に用いる領域として、投映画像領域に該当する信号領域もしくは該信号領域の一部を指定することを特徴とする投映型表示装置。
4. 請求項１に記載の投映型表示装置において、前記演算領域指定手段は、前記距離算出に用いる領域として、前記被投映面に投映された投映画像領域に該当する信号領域もしくは該信号領域の一部を指定することを特徴とする投映型表示装置。

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