JP2005227700A

JP2005227700A - 表示装置

Info

Publication number: JP2005227700A
Application number: JP2004038479A
Authority: JP
Inventors: Osamu Honda; 修本田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】投写型の表示装置で表示する画像の傾きや歪みなどを容易に補正する。
【解決手段】第１の角度測定手段１５は、投写手段１３の光軸１３２まわりの表示装置
１０の傾きを測定する。第２の角度測定手段１６は、光軸１３２の水平に対する角度を測
定する。距離測定手段１７は、投写手段１３により画像が投写される投写面３０と表示装
置１０との距離を測定する。姿勢制御手段１８は、表示装置１０の姿勢を制御することに
よって光軸１３２まわりの表示装置１０の傾きを解消する。焦点調整手段１９は、距離測
定手段１７で測定された距離に応じて、投写手段１３から投写される画像の焦点を投写面
３０に一致させる。画像補正手段２０は、第２の角度測定手段１６で測定された角度に基
づいて、光軸１３２と投写面３０とのなす角度に起因する画像の歪みを修正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像をスクリーン等の投写面に投写する表示装置に関する。

近年、表示装置の大画面化への要望に伴い、画像をスクリーン等に拡大投写して表示す
る投写型表示装置が供給されている。この種の投写型表示装置としては、例えば、透過型
の液晶パネルに画像データに基づいて画像を表示し、この液晶パネルを透過させた光を光
学系により拡大してスクリーンに投写する液晶表示装置が知られている。
ところで、投写型表示装置は、多くの場合、持ち運び可能な可搬型の装置として構成さ
れており、別体のスクリーンあるいは部屋の壁面を投写面として画像を投写するようにな
っている。そのため、表示装置と投写面との位置関係に応じて、表示を調整することが必
要となる。例えば、会議室等では、後方の席の聴衆にも画像が見えやすくするためにスク
リーンがやや高い位置に設置され、表示装置の光軸に仰角を持たせて使用することが多い
。この場合、図５に示すように、表示装置１０の光軸１３２と投写面３０とが必ずしも垂
直にならないため、図６に示すように画像が台形に変形されて表示されてしまう。

上記のように画像が台形に変形されて表示されることを防止するための技術が種々提案
されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、図６に示すように、液晶パネルに表
示する画像の図中のＡとＣの部分を非表示とすることによって、上向きに投写された画像
が矩形となるようにしている。このとき、所定の画像がＢの部分の画素数で表示できるよ
うに画像データを変換している。非表示領域の算出は、表示装置とスクリーンの角度に基
づいて行われる。そのために、傾きを測定する装置が表示装置とスクリーンの各々に設け
られている。
特開２００３−１８５０１号公報

上述のように、表示装置とスクリーンの設置角度に起因する画像の歪みを補正するため
の技術は特許文献１をはじめとして種々提案されているが、画像の傾きや焦点の調整も含
めて総合的に調整を行うことのできる表示装置は、従来知られていない。
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、投写型の表示装置で表示する画像
の傾きや歪みなどを容易に補正することのできる技術の提供を目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明は、画像データに基づいて画像を生成し、当該画
像を投写する投写手段と、前記投写手段の光軸まわりの前記表示装置の傾きを測定する第
１の角度測定手段と、前記光軸の水平に対する角度を測定する第２の角度測定手段と、前
記投写手段により画像が投写される投写面と前記表示装置との距離を測定する距離測定手
段と、前記表示装置の姿勢を制御することによって前記光軸まわりの前記表示装置の傾き
を解消する姿勢制御手段と、前記距離測定手段で測定された距離に応じて、前記投写手段
から投写される画像の焦点を前記投写面に一致させる焦点調整手段と、前記第２の角度測
定手段で測定された角度に基づいて、前記光軸と前記投写面とのなす角度に起因する画像
の歪みを修正する画像補正手段とを有する表示装置を提供する。

上記の構成による表示装置の作用は以下のとおりである。第１の角度測定手段は、投写
手段の光軸まわりの表示装置の傾きを測定する。第２の角度測定手段は、光軸の水平に対
する角度を測定する。距離測定手段は、投写手段により画像が投写される投写面と表示装
置との距離を測定する。姿勢制御手段は、表示装置の姿勢を制御することによって光軸ま
わりの表示装置の傾きを解消する。焦点調整手段は、距離測定手段で測定された距離に応
じて、投写手段から投写される画像の焦点を投写面に一致させる。画像補正手段は、第２
の角度測定手段で測定された角度に基づいて、光軸と投写面とのなす角度に起因する画像
の歪みを修正する。
これによって、傾きのない画像を表示することができ、また、表示される画像の焦点を
投写面に一致させることができる。さらに、光軸と投写面とのなす角度に起因する歪みの
ない画像を表示することができる。

また、前記姿勢制御手段は、前記表示装置底部における前記画像の投写方向側の縁辺で
あって前記光軸を挟んで対向する位置に設けられた突出量の調整可能な２本の支柱と、前
記支柱の突出量を変化させる駆動手段とを有することが好ましい。この構成によれば、表
示装置の姿勢を容易に制御することができる。
また、上述の表示装置においては、前記投写面の傾きを測定する第３の角度測定手段を
有し、前記画像補正手段は、前記第２の角度測定手段で測定された角度と前記第３の角度
測定手段で測定された前記投写面の傾きとに基づいて前記画像の歪みを補正する手段を有
することが好ましい。この構成によれば、投写面の傾きが測定されるから、画像の補正の
精度を向上させることができる。

また、上述の表示装置においては、一定時間間隔で前記第１の角度測定手段を用いて前
記光軸まわりの前記表示装置の傾きを測定し、測定された傾きの変化量が予め定められた
閾値を超えた場合には、前記姿勢制御手段を用いて前記光軸まわりの前記表示装置の傾き
を解消する手段を有することが好ましい。この構成によれば、常に傾きのない画像を表示
することができる。
また、一定時間間隔で前記第２の角度測定手段を用いて前記光軸の水平に対する角度を
測定し、測定された角度の変化量が予め定められた閾値を超えた場合には、前記画像補正
手段を用いて画像の歪みを修正する手段を有することが好ましい。この構成によれば、常
に画像の焦点を投写面に一致させることができる。
また、一定時間間隔で前記距離測定手段を用いて前記投写面と前記表示装置との距離を
測定し、測定された距離の変化量が予め定められた閾値を超えた場合には、前記焦点調整
手段を用いて前記焦点を前記投写面に一致させる手段を有することが好ましい。この構成
によれば、光軸と投写面とのなす角度に起因する画像の歪みのない画像を常に表示するこ
とができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
＜構成＞
図１は、本実施形態にかかる表示装置１０の構成を示す図である。表示装置は、光源１
１と、光源１１から出射された光束を映像信号に基づいて変調する変調手段１２と、変調
手段１２により変調された光束を投写する投写手段１３とを有する投写型表示装置である
。表示装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）
、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる制御部１４を有し、ＣＰＵがＲＯＭに記憶
されたプログラムを実行することによって表示装置１０各部の動作を制御する。光源１１
は、ハロゲンランプ、キセノンランプ等からなる。変調手段１２は、光源１１から出射さ
れた光束（白色光束）をダイクロイックミラー等を用いて赤、緑、青の光束に分離する光
学系１２１と、画像データに基づいて画像を表示する液晶パネル（液晶ライトバルブ）１
２２とを主な構成要素とする。赤、緑、青に分離された光束は、液晶パネル１２２に入射
され、変調される。液晶パネル１２２で変調された光束は合成されて、投写手段１３に導
かれる。投写手段１３は、変調手段１２で変調され合成された光束を拡大投写するレンズ
１３１を有し、このレンズ１３１を光軸１３２（図１では省略）の方向に移動させること
によって焦点の調整を行うことが可能となっている。なお、液晶パネル１２２に画像を表
示するための画像データは、表示装置１０に接続されたパーソナルコンピュータ（図示せ
ず）等から表示装置１０に送信される。

第１の角度測定手段１５は、投写手段１３の光軸１３２まわりの表示装置の傾きを測定
する手段である。第１の角度測定手段１５は、例えば、ハウジング内部に吊り下げられた
錘のハウジングに対する角度を電気的に読み取る角度センサであってもよいし、地磁気を
測定し、地磁気との相対的な角度の関係から表示装置１０の角度を測定する角度センサで
あってもよい。また、角度を測定できる手段であればいかなる手段を用いてもよい。図２
は、表示装置１０の前面（レンズ１３１が設けられた面）を示す図である。図示されてい
るｙ軸は、投写手段１３の光軸１３２に平行な座標軸である。図中のθが、光軸１３２ま
わりの表示装置１０の傾きを表す角度である。

第２の角度測定手段１６は、投写手段１３の光軸１３２の水平に対する角度を測定する
手段であり、その構成は、第１の角度測定手段１５と同様である。図３は、表示装置１０
の側面を示す図である。図中のφが、光軸１３２の水平に対する角度である。
距離測定手段１７は、投写手段１３により画像が投写される投写面３０と表示装置１０
との距離を測定する手段である。距離測定手段１７は、例えば、レーザ光を投写面３０に
出射して反射光を受光し、その時間差から距離を算出する装置であってもよい。また、レ
ーザ光の代わりに超音波を用いる装置であってもよく、表示装置１０と投写面３０との距
離を測定できる手段であればいかなる手段を用いてもよい。

姿勢制御手段１８は、表示装置１０の姿勢を制御することによって光軸１３２まわりの
表示装置１０の傾きを解消する手段である。図４は、表示装置１０の底面を示す図である
。同図に示されているように、表示装置１０の底面には、２本の支柱１８１が底面におけ
る光束の投写方向側の縁辺に設けられている。この支柱１８１は、モータ、ギア等から構
成された駆動手段１８２（図示省略）を有しており、この駆動手段１８２によって支柱１
８１の突出量を調整することができる。また、姿勢制御手段１８は、第１の角度測定手段
１５で測定された傾きに基づいて、光軸１３２まわりの表示装置１０の傾きを解消するの
に要する支柱の突出量を算出し、算出された突出量に応じて支柱の突出量を調整する。ま
た、駆動手段１８２を作動させるための電気スイッチ（図示省略）が設けられており、ユ
ーザが手動で支柱１８１の突出量を調整することができるようになっている。

焦点調整手段１９は、距離測定手段１７で測定された距離に応じて、投写手段１３から
投写される画像の焦点を投写面３０に一致させる手段である。具体的には、焦点調整手段
１９は、モータ、ギア等から構成された駆動手段１９１を有している。また、焦点調整手
段１９は、光束の焦点を投写面３０に一致させるのに要するレンズ１３１の移動距離を距
離測定手段１７で測定された距離に応じて算出する手段を備えている。焦点調整手段１９
は、算出された移動距離だけ駆動手段１９１を用いてレンズ１３１を移動させる。

画像補正手段２０は、第２の角度測定手段１６で測定された角度に基づいて、表示装置
１０の光軸１３２と投写面３０とのなす角度に起因する画像の歪みを修正する手段である
。以下、補正の手順について概略的に説明する。図５は、表示装置１０と投写面３０の位
置関係を示す図である。ここでは、同図に示されているように、投写面３０は床面に対し
て垂直に設置されており、表示装置１０の光軸１３２に仰角が与えられている場合につい
て説明する。

図６は、液晶パネル１２２に表示される画像と投写面３０に表示される画像の輪郭を示
す図である。画像の補正を行っていない場合には、投写面３０に表示される画像の輪郭は
上方ほど水平方向に幅の広い台形となる。このように画像が変形されることを回避して本
来の矩形の画像を表示するために、画像補正手段２０は以下に示す処理を行う。
画像補正手段２０は、液晶パネル１２２に表示する画像のＡ領域とＣ領域を非表示とす
る。すると、投写面３０に投写される画像は、Ｄ領域とＦ領域が非表示となり、Ｅ領域の
みが表示され、これによって矩形の画像が表示される。このとき、画像補正手段２０は、
所定の画像がＢ領域の画素数で表示できるように画像データを変換する。例えば、画像の
上端のラインにおけるＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域の画素数をそれぞれａ、ｂ、ｃとすると、
（ａ＋ｂ＋ｃ）個の画素からなる画像をｂ個の画素で表示するように画像データを変換す
る。そして、下方のラインほどＢ領域の画素を増加させ、画像の下端のラインにおいては
、すべての画素を用いて画像を表示する。

この補正の際に非表示とする画素の数は、光軸１３２と投写面３０とのなす角度によっ
て算出することができる。本実施形態においては、投写面３０は床面に対して垂直である
ので、第２の角度測定手段１６で光軸１３２の水平に対する角度を測定することによって
、光軸１３２と投写面３０との角度を求めることができる。なお、投写面３０が床面に対
して垂直でない場合には、その角度を表すデータを表示装置１０に入力し、投写面３０の
床面に対する傾きを考慮した調整を行う構成としてもよい。また、投写面３０の傾きを測
定する第３の角度測定手段を設け、第２の角度測定手段１６および第３の角度測定手段で
測定された角度から光軸１３２と投写面３０とのなす角度を求めるようにしてもよい。図
９は、第３の角度測定手段による角度測定の方法を示す図である。投写面３０上の点Ｍお
よび点Ｎは、投写面３０に直交する鉛直面と投写面３０との交線上に存在する２点である
。距離測定手段１７と同様の手段により、例えばレーザ光を用いて表示装置１０と点Ｍお
よび点Ｎとの距離を測定する。このとき、レーザ光の出射角から角度λ１が求められるか
ら、点Ｍと点Ｎの相対的な位置関係が求められ、これによって、線分ＭＮの鉛直に対する
傾きλ２を求めることができる。
なお、上記の画像補正の手順の詳細については、例えば、特開平１０−１１１５３３号
公報に記載されている。

上述した角度および距離の測定、さらにこれらの測定結果を用いた姿勢制御、焦点調整
および画像補正の動作（これ以降、補正処理と呼ぶ）は、図７に示すフローに従って行わ
れるが、本実施形態においては、ユーザが表示装置１０に対して指示を入力するための指
示入力手段２１を表示装置１０に設け、これにより入力された指示をトリガとして、補正
処理を開始させる。指示入力手段２１は電気スイッチでもよいし、表示装置に接続したパ
ーソナルコンピュータ（図示せず）等を用いて、補正処理開始を指示するコマンドを入力
するようにしてもよい。

＜動作＞
次に上記の構成からなる表示装置１０の動作について説明する。図７は、表示装置１０
によって行われる処理のフローを示す図である。
まず、ユーザにより、表示装置１０が机などに載置され、電源が投入される（ステップ
Ａ０１）。ここで、ユーザは、投写面３０に写し出された画像の輪郭を目視して、画像が
概ね投写面３０内に収まるように表示装置１０の姿勢をおおまかに調整する。このとき、
ユーザは、前述したように支柱１８１の駆動手段１８２を作動させて、支柱１８１の突出
量を調整する。

次に、補正処理を開始することを表す指示が指示入力手段２１を用いて入力され、入力
された指示が制御部１４に供給される（ステップＡ０２）。
次に、制御部１４は、第１の角度測定手段１５を用いて、投写手段１３の光軸１３２ま
わりの表示装置１０の傾きを測定する（ステップＡ０３）。続いて、制御部１４は、姿勢
制御手段１８を用いて、光軸１３２まわりの表示装置１０の傾きが解消されるように、す
なわち、図２における角度θがゼロとなるように、表示装置１０の姿勢を制御する（ステ
ップＡ０４）。具体的には、姿勢制御手段１８は、光軸１３２まわりの表示装置１０の傾
きを解消するのに必要な支柱の突出量を算出し、この突出量に応じて駆動手段１８２を用
いて２本の支柱１８１の突出量を変化させる。

次に、制御部１４は、距離測定手段１７を用いて、投写面３０と表示装置１０との距離
を測定する（ステップＡ０５）。続いて、制御部１４は、焦点調整手段１９を用いて、投
写光（投写手段１３から投写される光束）の焦点を投写面３０に一致させる（ステップＡ
０６）。具体的には、投写光の焦点を投写面３０に一致させるのに要するレンズ１３１の
移動距離を距離測定手段１７で測定された距離に応じて算出し、駆動手段１９１を用いて
、算出された移動距離だけレンズ１３１を移動させる。
次に、制御部１４は、第２の角度測定手段１６を用いて、光軸１３２の水平に対する角
度を測定する（ステップＡ０７）。そして、制御部１４は、光軸１３２の水平に対する角
度を用いて光軸１３２と投写面３０とのなす角度を算出し、画像補正手段２０を用いて画
像の歪みを補正する（ステップＡ０８）。

以上説明したように、本実施形態によれば、投写手段１３の光軸１３２まわりの表示装
置１０の傾きが解消され、投写される光束の焦点を投写面３０に一致させることができる
。さらに、光軸１３２と投写面３０とのなす角度に起因する画像の歪みを補正することが
できる。
また、表示装置１０の底面に設けられた２本の支柱１８１の突出量が調整可能となって
いるから、容易に表示装置１０の姿勢を制御することができる。また、駆動手段１８２に
より支柱１８１の突出量を調整することができるから、突出量の調整が容易である。

＜変形例＞
以上説明した形態に限らず、本発明は種々の形態で実施可能である。例えば、上述の実
施形態を以下のように変形した形態でも実施可能である。
上述の実施形態においては、補正処理を開始することを表す指示をユーザが指示入力手
段２１により入力し、これをトリガとして補正処理を開始することとしているが、補正処
理開始のトリガはこれに限定されない。例えば、一定時間間隔（例えば、３０秒間隔）で
光軸１３２まわりの表示装置１０の傾き、光軸１３２の水平に対する角度、表示装置１０
と投写面３０との距離を測定し、測定結果の変化量が予め定められた閾値を超えた場合に
補正処理を行うようにしてもよい。
また、表示装置１０に電源が投入されてから一定時間経過後（例えば、６０秒後）に補
正処理が開始されるようにしてもよい。

姿勢制御手段１８は、突出量の調整可能な支柱１８１を表示装置１０の筐体背面付近の
底面にさらに１本以上設け、すべての支柱の突出量を調整するようにしてもよい。また、
姿勢制御手段は突出量の調整可能な支柱に限らず、種々の態様で実施可能である。図８は
、姿勢制御手段の一例を示す図である。図８（ａ）は表示装置１０の正面図、図８（ｂ）
は側面図である。表示装置１０の筐体は、筐体の両側面を支点として部材４１によって吊
り下げられており、筐体は部材４１に対して矢印方向に回動可能となっている。さらに部
材４１は長手方向の中点を支点として部材４２によって吊り下げられており、部材４１は
部材４２に対して矢印方向に回動可能となっている。３つの支点には、モータ、ギヤ等か
らなる駆動手段が設けられており、これによって表示装置１０の姿勢制御が可能となって
いる。

姿勢制御手段１８は、光軸１３２まわりの表示装置１０の傾きを解消するのに要する支
柱の突出量を算出しない態様でも実施可能である。例えば、支柱１８１の突出量を微小量
だけ変化させ、変化後の表示装置１０の傾きを測定する。傾きが増加していれば、反対方
向に突出量を微小量だけ変化させる。傾きが減少していれば、同じ方向にさらに微小量だ
け突出量を変化させ、傾きが解消されるまでこれを繰り返す。

上述の実施形態においては、液晶パネルを用いた投写型表示装置の例を用いて説明した
が、例えば、半導体基板の上に敷き詰められた微小面積のミラーの傾きを画像データに基
づいて制御することによって画像を投写するＤＭＤ（digital micro-mirror device）を
用いた表示装置などに用いてもよい。

表示装置１０の構成を示す図である。表示装置１０の前面を示す図である。表示装置１０の側面を示す図である。表示装置１０の底面を示す図である。表示装置１０と投写面３０の位置関係を示す図である。液晶パネル１２２に表示される画像と投写面３０に表示される画像の輪郭を示す図である。表示装置１０によって行われる処理のフローを示す図である。姿勢制御手段の一例を示す図である。第３の角度測定手段による角度測定の方法を示す図である。

符号の説明

１０…表示装置、１１…光源、１２…変調手段、１２１…光学系、１２２…液晶パネル
、１３…投写手段、１３１…レンズ、１３２…光軸、１４…制御部、１５…第１の角度測
定手段、１６…第２の角度測定手段、１７…距離測定手段、１８…姿勢制御手段、１８１
…支柱、１８２…駆動手段、１９…焦点調整手段、１９１…駆動手段、２０…画像補正手
段、２１…指示入力手段。

Claims

画像データに基づいて画像を生成し、当該画像を投写する投写手段と、
前記投写手段の光軸まわりの前記表示装置の傾きを測定する第１の角度測定手段と、
前記光軸の水平に対する角度を測定する第２の角度測定手段と、
前記投写手段により画像が投写される投写面と前記表示装置との距離を測定する距離測
定手段と、
前記表示装置の姿勢を制御することによって前記光軸まわりの前記表示装置の傾きを解
消する姿勢制御手段と、
前記距離測定手段で測定された距離に応じて、前記投写手段から投写される画像の焦点
を前記投写面に一致させる焦点調整手段と、
前記第２の角度測定手段で測定された角度に基づいて、前記光軸と前記投写面とのなす
角度に起因する画像の歪みを修正する画像補正手段と
を有する表示装置。
前記姿勢制御手段は、
前記表示装置底部における前記画像の投写方向側の縁辺であって前記光軸を挟んで対向
する位置に設けられた突出量の調整可能な２本の支柱と、
前記支柱の突出量を変化させる駆動手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記投写面の傾きを測定する第３の角度測定手段を有し、
前記画像補正手段は、前記第２の角度測定手段で測定された角度と前記第３の角度測定
手段で測定された前記投写面の傾きとに基づいて前記画像の歪みを補正する手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
一定時間間隔で前記第１の角度測定手段を用いて前記光軸まわりの前記表示装置の傾き
を測定し、測定された傾きの変化量が予め定められた閾値を超えた場合には、前記姿勢制
御手段を用いて前記光軸まわりの前記表示装置の傾きを解消する手段を有することを特徴
とする請求項１に記載の表示装置。
一定時間間隔で前記第２の角度測定手段を用いて前記光軸の水平に対する角度を測定し
、測定された角度の変化量が予め定められた閾値を超えた場合には、前記画像補正手段を
用いて画像の歪みを修正する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
一定時間間隔で前記距離測定手段を用いて前記投写面と前記表示装置との距離を測定し
、測定された距離の変化量が予め定められた閾値を超えた場合には、前記焦点調整手段を
用いて前記焦点を前記投写面に一致させる手段を有することを特徴とする請求項１に記載
の表示装置。