JP2005039655A

JP2005039655A - 投写型映像表示装置及び当該装置の出荷時調整方法

Info

Publication number: JP2005039655A
Application number: JP2003276037A
Authority: JP
Inventors: Yoshichika Hirao; 義周平尾; Naoki Kaize; 直紀海瀬; Kenji Momotake; 健二百武
Original assignee: Seiko Precision Inc; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Seiko Precision Inc; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP4412932B2

Abstract

【目的】縦台形歪み補正と横台形歪み補正の各々について正確な補正を実現できる投写型映像表示装置を提供する。
【構成】マイコン２５はセンサー２９の撮像データに基づいて台形歪み補正を実行する。台形歪みには縦台形歪みと横台形歪みとがあり、まず、ＯＳＤ回路２８による第１の調整用投写映像の描画処理を実行し、この第１の調整用投写映像を前記センサー２９にて撮像することにより縦台形歪み補正のための角度データの取得処理を行う。次に、マイコン２５は、ＯＳＤ回路２８による第２の調整用投写映像の描画処理を実行し、この第２の調整用投写映像を前記センサー２９にて撮像することにより、横台形歪み補正のための角度データの取得処理を行う。そして、それぞれ取得した角度データにて縦台形歪み補正及び横台形歪み補正を実行する。
【選択図】図２

Description

この発明は、液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置に関する。

投写型映像表示装置の投写時セッティングの調整内容としては投写映像のフォーカス調整や台形歪み補正などがある（特許文献１参照）。
特開２００３−７８８４２号公報

ところで、台形歪み補正には、縦台形歪み補正と横台形歪み補正とがあり、その各々について正確な補正を実現することが求められる。

この発明は、上記の事情に鑑み、縦台形歪み補正と横台形歪み補正の両方を適正に行うことができる投写型映像表示装置及び当該装置の出荷時調整方法を提供することを目的とする。

この発明の投写型映像表示装置は、上記の課題を解決するために、光源から出射された光をライトバルブにて光変調し、投写レンズにて映像を拡大投写する投写型映像表示装置において、投写映像を撮像する撮像手段を備えたセンサー部と、前記センサー部の出力に基づいてフォーカス調整を行う手段と、少なくとも縦台形歪み補正に利用する第１の調整用投写映像及び横台形歪み補正に利用する第２の調整用投写映像を順次に生成する手段と、前記第１の調整用投写映像の投写中のセンサー部の出力に基づいて縦台形歪み補正に用いる第１の情報を取得すると共に前記第２の調整用投写映像の投写中のセンサー部の出力に基づいて横台形歪み補正に用いる第２の情報を取得する手段と、前記第１の情報及び第２の情報に基づいて台形歪み補正を行う手段と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成であれば、縦台形歪み補正用の調整用投写映像の投写と横台形歪み補正用の調整用投写映像の投写とを別々（順次）に行ってそれぞれで必要な情報をセンサーにて取得するので、縦台形歪み補正と横台形歪み補正の各々について正確な補正を実現できる。

前記第１の情報は投写光軸に直交する平面と投影面との交差箇所で形成される角度のうちの垂直成分の角度情報であり、前記第２の情報は投写光軸に直交する平面と投影面との交差箇所で形成される角度のうちの水平成分の角度情報であるのがよい。前記縦台形歪み補正に利用する第１の調整用投写映像は白色横線領域と黒色横線領域とが交互に形成されたストライプ映像であり、前記横台形歪み補正に利用する第２の調整用投写映像は白色縦線領域と黒色縦線領域とが交互に形成されたストライプ映像であるのがよい。前記センサーは装置の前面カバーに取り付けられ、投写レンズはシャーシに取り付けられていてもよい。出荷時の検査により得られた縦台形歪み補正用の第１のオフセット値及び横台形歪み補正用の第２のオフセット値を格納するメモリを備え、実際の台形歪み補正に際して前記オフセット値による調整を行うように構成されていてもよい。

また、この発明の投写型映像表示装置の出荷時調整方法は、台形歪みが生じないとされる投写型映像表示装置とスクリーンとの配置関係を設定し、第１の調整用投写映像の投写時に得られた第１の情報を第１のオフセット値として前記メモリに格納し、第２の調整用投写映像の投写時に得られた第２の情報を第２のオフセット値として前記メモリに格納する工程を含むことを特徴とする。

以上説明したように、この発明によれば、縦台形歪み補正用の調整用投写映像の投写と横台形歪み補正用の調整用投写映像の投写とを別々（順次）に行ってそれぞれで必要な情報をセンサーにて取得するので、縦台形歪み補正と横台形歪み補正の各々について正確な補正を実現できる。また、オフセット値を持つことで更に正確な補正を実現できるという効果を奏する。

以下、この発明の実施形態の液晶プロジェクタを図１乃至図５に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の３板式液晶プロジェクタ３０を示した図である。光源１における発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ４へと導かれる。

インテグレータレンズ４は一対のレンズ群（フライアイレンズ）４ａ・４ｂから構成されており、個々のレンズ部分が光源１から出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面に導くようになっており、光源１において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ４を経た光は、偏光変換装置５、及び集光レンズ６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。

偏光変換装置５は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ４からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路偏光されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。

第１ダイクロイックミラー７は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色波長帯域の光は、反射ミラー８にて反射されて光路を変更される。反射ミラー８にて反射された赤色光はレンズ９を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー７にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０に導かれる。

第２ダイクロイックミラー１０は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１１を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１２、全反射ミラー１３、レンズ１４を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３に導かれ、これを透過することで光変調される。

各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａと、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとを備えて成る。

液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム１５によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１６によって拡大投写され、スクリーン４０（図４参照）上に投写表示される。

投写レンズ１６は、フォーカス調整のためのフォーカスモータ（レンズ駆動用モータ）２２を備える。後述するマイコン（マイクロコンピュータ）２５から繰り出し方向駆動信号がフォーカスモータ２２に与えられると、レンズが繰り出し方向に移動し、引き込み方向駆動信号がフォーカスモータ２２に与えられると、レンズが引き込み方向に駆動される。

液晶プロジェクタ３０の装置筐体の下面部には、仰角調整用のアジャスタが設けられている。また、前記投写レンズ１６は本体シャーシに取り付けられ、後述するセンサー２９は正面カバーに取り付けられる。

図２は液晶プロジェクタ３０の電気系の概要を示したブロック図である。映像信号処理回路２３は映像信号を入力して周波数変換（走査線数変換）等の処理を行うと共に、マイコン２５からの指令に基づいて台形歪み補正となる画像処理等を実行する。ガンマ補正回路２４は液晶ライトバルブ（ＬＣＤ）の印加電圧−光透過特性に鑑みた補正処理を行い、この補正後の映像信号（映像データ）を液晶ライトバルブに与える（駆動する）。

操作部（或いはリモコン送信機）２７には、各種操作のためのキーが設けられている。この実施形態においては、前記キーとして、フォーカス調整及び台形歪み補正を指令する調整指示キーなどが設けられている。

オンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）回路２８は、マイコン２５から出力指示された文字情報や図形情報に基づく映像データを生成し、この映像データを入力映像データに組み込む処理を行う。

センサー２９は、第１センサー部２９Ａと第２センサー部２９Ｂとから成る。各センサー部２９Ａ（２９Ｂ）は、図３に示すように、二つのレンズ部２９ａと各レンズ部２９ａに対応して設けられたＣＣＤラインセンサー２９ｂとを備えて成る。ＣＣＤラインセンサー２９ｂはレンズ部２９ａの並びの方向に長く形成されている。このようなセンサー部２９Ａ（２９Ｂ）としては、特開２００２−２１３９４６号公報や特開２００３−５７５３１号公報に開示されているセンサーを利用することができる。

そして、第１センサー部２９Ａはレンズ部２９ａ・２９ａが垂直方向に並ぶように配置され、第２センサー部２９Ｂはレンズ部２９ａ・２９ａが水平方向に並ぶように配置される。

マイコン２５はセンサー２９の撮像信号をサンプリングして撮像データを生成し、コントラストデータや角度データを算出する。コントラストデータは、ＣＣＤラインセンサー２９ｂが出力する撮像信号上の高周波成分の程度を示す信号であり、撮像信号上で高周波成分が得られているほど、合焦状態であることを示すことになる。また、角度データには、第１センサー部２９Ａによって得られる縦方向台形歪みの程度を示す第１角度データθ１（図４（ａ）参照）と、第２センサー部２９Ｂによって得られる横方向台形歪みの程度を示す第２角度データθ２（図４（ｂ）参照）とがある。

角度データは、センサー２９から調整用投写映像（スクリーン４０）までの距離測定結果に基づく演算処理によって得ることができる。距離測定は、いわゆる三角測量により行っており、センサー部２９Ａ（２９Ｂ）の各ＣＣＤラインセンサー２９ｂ上での撮像映像の相対的なずれ（位相差）とレンズ焦点距離とレンズ間距離とから求めることができる。距離測定は調整用投写映像の撮像範囲の複数エリア毎に行うことができる。すなわち、ＣＣＤラインセンサー２９ｂの画角範囲を複数のエリアに分割し、各測距エリアごとに測距結果を算出できる。そして、例えば、距離測定を調整用投写映像の最上エリアと最下エリア（最左エリアと最右エリア）のそれぞれについて行う。最上エリアと最下エリア（最左エリアと最右エリア）間の測距値の差異は投写光軸とスクリーンとの非垂直度に対応して大きな値となるものであり、最上エリアと最下エリア（最左エリアと最右エリア）間の距離と前記測距値の差異からアークタンジェントを求めて角度データ（θ１，θ２）を算出することができる。

マイコン２５は、この液晶プロジェクタ３０における全体制御を行うものであるが、特にこの発明にかかる制御として、以下に示す投写時セッティングの調整制御を行うようになっている。

ユーザは、電源投入後、光源が十分な発光状態となるのを待って、操作部２７の調整指示キーを押下する。マイコン２５は調整指示キーの押下を検出すると、ＯＳＤ回路２８による第１の調整用投写映像の描画処理を実行する。第１の調整用投写映像は、図５（ａ）に示すように、白色横線領域と黒色横線領域が交互に形成されたストライプ画像である。なお、ＣＣＤラインセンサー２９ｂの分解能から各測距エリア内に入るコントラスト（白黒ストライプ）の数は限られるので、測距エリア幅に合わせてコントラストがとれるパターン幅としている。

また、マイコン２５は、フォーカスモータ２２に対して繰り出し方向駆動信号を与えると共にセンサー２９の撮像信号をサンプリングしてコントラストデータを生成する。マイコン２５は上記サンプリングを開始するときに、タイマーをスタートさせると共に、一定時間間隔でコントラストデータを生成して図示しないメモリに格納する。マイコン２５は最も良好なコントラストデータを判定し、このコントラストデータが得られたときの時間情報（合焦レンズ位置情報）を取得する。マイコン２５は、フォーカスモータ２２に繰り出し方向駆動信号を与えた全時間から前記時間情報を減算した時間だけ、フォーカスモータ２２に対して引き込み方向駆動信号を与える。これにより、フォーカス調整が実現される。

更に、マイコン２５はセンサー２９の撮像データに基づいて台形歪み補正を実行する。台形歪みには縦台形歪みと横台形歪みとがあり、まず、前記図５（ａ）に示した第１の調整用投写映像にて、縦台形歪み補正のための角度データθ１の取得処理を行う。すなわち、マイコン２５は、第１センサー部２９Ａの出力を採用し、距離測定を調整用投写映像の最上エリアと最下エリアのそれぞれについて行い、最上エリアと最下エリア間の距離と測距値の差異から角度データθ１を算出する。次に、マイコン２５は、ＯＳＤ回路２８による第２の調整用投写映像の描画処理を実行する。第２の調整用投写映像は、図５（ｂ）に示すように、白色縦線領域と黒色縦線領域が交互に形成されたストライプ画像である。マイコン２５は、第２センサー部２９Ｂの出力を採用し、距離測定を調整用投写映像の最左エリアと最右エリアのそれぞれについて行い、最左エリアと最右エリア間の距離と測距値の差異から角度データθ２を算出する。

ここで、例えば、図５（ｂ）に示した第２の調整用投写映像の中央水平領域において図５（ａ）に示した第１の調整用投写映像の一部を組み込んだ調整用投写映像を描画し、当該調整用投写映像にて第１の角度データθ１と第２の角度データθ２とを同時に取得することが考えられる。しかしながら、このような手法の実現のためには、第１センサー部２９Ａはそれ用の調整用投写映像領域を正確に撮像する（センサー睨み方向を正確にする）ことが必要であり、同様に、第２センサー部２９Ｂはそれ用の調整用投写映像領域を正確に撮像する（センサー睨み方向を正確にする）ことが必要である。センサー２９は、前述したごとく、正面カバーに取り付けられる。正面カバーはシャーシに比べて撓みやすく、センサー睨み方向が不正確になりやすい。従って、各センサー部がそれ用の調整用投写映像領域を正確に撮像できない事態が生じるおそれがある。上記のごとく、縦台形歪み補正用の第１の調整用投写映像の投写と横台形歪み補正用の第２の調整用投写映像の投写とを別々（順次）に行うことで、センサー睨み方向が不正確であったとしても、各センサー部はそれ用の調整用投写映像領域を確実に撮像でき、常に的確に角度データを生成できることになる。

マイコン２５は、第１の角度データθ１に対する第１のオフセット値（±α１）や第２の角度データθ２に対する第２のオフセット値（±α２）が図示しないメモリに保持されているときには、例えば角度データからオフセット値を減算することによって補正角度データを算出する。そして、この補正角度データに基づいて台形歪み補正を行う。前記角度と台形歪みの程度とは比例関係にあり、角度が判明すれば画像に対してどの程度の補正を施せばよいかが決定できる。例えば、映像信号処理回路２３は、マイコン２５から前記補正角度データを受け取り、当該角度での投写で生じると想定される台形歪みとは逆形状となる台形歪みを持たせるように入力映像データの画素補間／画素間引き処理を実行する。

液晶プロジェクタ３０の出荷時には、前記オフセット値をメモリに格納する検査工程を実施するようにしている。例えば、水平に設定された台上に液晶プロジェクタ３０を配置すると共に、投写光軸に垂直となるようにスクリーンが設置された環境を設けておく。すなわち、台形歪みが生じないとされる液晶プロジェクタ３０とスクリーンとの配置関係を設定しておく。そして、前述したごとく、第１の調整用投写映像の投写時に得られた第１の角度データθ１を第１のオフセット値（±α１）として前記メモリに与え、第２の調整用投写映像の投写時に得られた第２の角度データθ２を第２のオフセット値（±α２）として前記メモリに与える。

なお、上述したフォーカス調整や台形歪み補正の手法自体は何ら限定されるものではなく、どのような手法を用いても構わないものである。また、ＯＳＤ回路２８にて作成する調整用投写映像は高コントラストを得るために白黒領域が形成された画像としたが、必ずしも白黒領域画像に限定するものではない。また、投写型映像表示装置として透過型の液晶プロジェクタを示したが、反射型の液晶プロジェクタでもよく、また、液晶プロジェクタに限らず、多数枚の微小鏡を駆動して光変調を行う方式の投写型映像表示装置としてもよいものである。また、この実施形態では、液晶プロジェクタ３０における全体制御を行うマイコン２５が上述した投写時セッティングの調整制御を行うようにしたが、センサー２９に専用のマイコンを設け、この専用マイコンにてフォーカス調整や角度データ算出等の処理を行い、前記マイコン２５が処理能力を他の処理のために割り当てることができる構成としてもよいものである。

この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。液晶プロジェクタの電気回路系を示したブロック図である。センサーの概略構成図である。同図（ａ）は縦台形歪みの発生の様子を示した説明図であり、同図（ｂ）は横台形歪みの発生の様子を示した説明図である。同図（ａ）はスクリーン上に映し出された第１の調整用投写映像において縦台形歪みが生じたことを示した説明図であり、同図（ｂ）はスクリーン上に映し出された第２の調整用投写映像において横台形歪みが生じたことを示した説明図である。

符号の説明

１光源
１６投写レンズ
２２フォーカスモータ
２３映像信号処理回路
２５マイコン（マイクロコンピュータ）
２８オンスクリーンディスプレイ回路（ＯＳＤ回路）
２９センサー
３０液晶プロジェクタ
３１，３２，３３液晶ライトバルブ

Claims

光源から出射された光をライトバルブにて光変調し、投写レンズにて映像を拡大投写する投写型映像表示装置において、投写映像を撮像する撮像手段を備えたセンサー部と、前記センサー部の出力に基づいてフォーカス調整を行う手段と、少なくとも縦台形歪み補正に利用する第１の調整用投写映像及び横台形歪み補正に利用する第２の調整用投写映像を順次に生成する手段と、前記第１の調整用投写映像の投写中のセンサー部の出力に基づいて縦台形歪み補正に用いる第１の情報を取得すると共に前記第２の調整用投写映像の投写中のセンサー部の出力に基づいて横台形歪み補正に用いる第２の情報を取得する手段と、前記第１の情報及び第２の情報に基づいて台形歪み補正を行う手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記第１の情報は投写光軸に直交する平面と投影面との交差箇所で形成される角度のうちの垂直成分の角度情報であり、前記第２の情報は投写光軸に直交する平面と投影面との交差箇所で形成される角度のうちの水平成分の角度情報であることを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１又は請求項２に記載の投写型映像表示装置において、前記縦台形歪み補正に利用する第１の調整用投写映像は白色横線領域と黒色横線領域とが交互に形成されたストライプ映像であり、前記横台形歪み補正に利用する第２の調整用投写映像は白色縦線領域と黒色縦線領域とが交互に形成されたストライプ映像であることを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記センサーは装置の前面カバーに取り付けられ、投写レンズはシャーシに取り付けられていることを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、出荷時の検査により得られた縦台形歪み補正用の第１のオフセット値及び横台形歪み補正用の第２のオフセット値を格納するメモリを備え、実際の台形歪み補正に際して前記オフセット値による調整を行うように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項５に記載の投写型映像表示装置の出荷時調整方法であって、台形歪みが生じないとされる投写型映像表示装置とスクリーンとの配置関係を設定し、第１の調整用投写映像の投写時に得られた第１の情報を第１のオフセット値として前記メモリに格納し、第２の調整用投写映像の投写時に得られた第２の情報を第２のオフセット値として前記メモリに格納する工程を含むことを特徴とする投写型映像表示装置の出荷時調整方法。