JP2005275120A - スクリーン傾斜検出装置、スクリーン傾斜検出方法、及び投写型プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 正確、簡素にスクリーンの傾斜が検出できるスクリーン検出装置を提供する。
【解決手段】 スクリーン１１両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光が入射され、その入射された反射光の明るさに応じた電圧値Ｖ１，Ｖ２を検出する単一のイメージセンサ１３と、このイメージセンサ１３により検出された電圧値Ｖ１，Ｖ２を基にスクリーン１１の両端位置Ｐ１，Ｐ２とイメージセンサ１３の間の距離Ｌを算出する距離算出手段と、この距離Ｌからスクリーン１１の傾斜角を算出する傾斜角算出手段とからなるスクリーン傾斜検出装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像光が拡大投写されるスクリーンの傾斜を検出するスクリーン傾斜検出装置、スクリーン傾斜検出方法、及び投写型プロジェクタ装置に関する。

映像信号に応じた映像光をスクリーンに拡大投写させる投写型プロジェクタ装置において、投写される映像光に対してスクリーンが傾斜していると、スクリーンに表示される映像に台形歪みや表示映像内でのフォーカスズレ等が生ずる。このため、映像光が投写される投写レンズに対してスクリーン面が傾斜しないよう最善の注意が払われて設置されている。

このスクリーンの設置の際に、スクリーン面の傾斜状態を検出する方法としては、スクリーン面の少なくとも２点の位置、例えば、スクリーン面の左右端面側の２点と、そのスクリーン面の２点に対向する前方の基準位置、例えば、投写型プロジェクタの投写レンズ面の延長上の位置との間の距離を計測し、その２点の計測距離の相違によりスクリーン面の傾斜を検出している。

このスクリーン面の２点の位置と、基準位置との間の距離の測定方法として、光は伝送距離に比例して光の明るさが減少することから、前記スクリーン面の２点のそれぞれの前方に光の明るさに応じた電圧値を生成出力する２つのイメージセンサを配置させ、その２つのイメージセンサにより検出された光の明るさに応じた電圧値からスクリーン面の傾斜を検出するスクリーン傾斜検出装置、あるいはスクリーン傾斜検出方法等が用いられている。

従来のスクリーン傾斜検出装置、あるいはスクリーン傾斜検出方法は、スクリーン面の少なくとも２点の位置からの反射光の明るさを、そのスクリーン面の２点に対向する前方の基準位置に設けた２つのイメージセンサにより電圧値としてそれぞれ検出し、その検出されたそれぞれの電圧値からスクリーン面の傾斜状態を検出している。この２つのイメージセンサによるスクリーン傾斜の検出は、スクリーン面の前方に２つのイメージセンサを配置させる必要があり、かつ、その２つのイメージセンサを配置させる基準位置に誤差が生じるとスクリーン面とイメージセンサの間の距離検出に誤差が生じる。

特に、家庭内の投写型プロジェクタ装置は、恒久的にスクリーンを設置させることは少なく、また、投写プロジェクタ装置を用いる都度、スクリーンが容易に設置できることが望まれる。そのために、スクリーンの傾斜を正確に、かつ、簡素に検出できることが望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、正確に、かつ、簡素にスクリーンの傾斜が検出できるスクリーン検出装置、スクリーン検出方法、及び投写型プロジェクタ装置を提供することを目的としている。

本発明のスクリーン傾斜検出装置は、スクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光が入射され、その入射された夫々の反射光の明るさに応じた夫々の電圧値を検出する単一のイメージセンサと、このイメージセンサにより検出された夫々の電圧値を基に前記スクリーンの傾斜を検出する傾斜検出手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明のスクリーン傾斜検出装置の前記傾斜検出手段は、前記イメージセンサにより検出された夫々の反射光の明るさに応じた夫々の電圧値から前記スクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離を算出する距離算出手段と、この距離算出手段により算出されたスクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離から前記スクリーンの傾斜角を算出する傾斜角算出手段とからなり、前記距離算出手段は、前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光の明るさに応じて前記イメージセンサにより検出した電圧値Ｖ１，Ｖ２から前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２とイメージセンサまでの距離Ｌ１，Ｌ２をＶ＝ｋ／（２・Ｌ）^２（但しｋは定数）により算出し、前記傾斜角算出手段は、前記距離算出手段において算出された前記スクリーン両端の距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーンの傾斜角θｘをθｘ＝ｔａｎ−１｛［（Ｌ２−Ｌ１）・ｓｉｎ（９０−θｃ）］／（Ｌ１・ｓｉｎθｃ＋Ｌ２・ｓｉｎθｃ）｝、（但し、θｃはスクリーンとイメージセンサの光軸中心と、前記スクリーンの両端所定位置との間の角度定数）により求めることを特徴としている。

本発明のスクリーン検出方法は、スクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光を単一のイメージセンサに入射させ、その単一のイメージセンサにより検出した前記スクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光の明るさに応じた夫々の電圧値から前記スクリーンの傾斜を検出する。

本発明のスクリーン傾斜検出方法は、前記イメージセンサにより検出された前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光の明るさに応じたそれぞれの電圧Ｖ１，Ｖ２から前記スクリーンの両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２とイメージセンサの間のそれぞれ距離Ｌ１，Ｌ２をＶ＝ｋ／（２・Ｌ）^２（但し、ｋは定数）により算出し、その算出されたそれぞれの距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーンの傾斜角θｘをθｘ＝ｔａｎ−１｛［（ｌ２−Ｌ１）・ｓｉｎ（９０−θｃ）］／（Ｌ１・ｓｉｎθｃ＋Ｌ２・ｓｉｎθｃ）｝（但し、θｃはスクリーンとイメージセンサの光軸中心と、前記スクリーンの両端の所定位置の間の角度定数）により算出することを特徴としている。

本発明の投写型プロジェクタ装置は、映像信号に応じた映像信号をスクリーンに拡大投影する投写プロジェクタ手段と、この投写プロジェクタ手段からの映像光が投影されたスクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光が入射され、その入射された夫々の反射光に応じた夫々の電圧値を検出する単一のイメージセンサと、このイメージセンサにより検出した前記反射光の明るさに応じた夫々の電圧値を基に、前記スクリーンの傾斜を検出する傾斜検出手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明の投写型プロジェクタ装置の前記傾斜検出手段は、前記イメージセンサにより検出された反射光の明るさに応じた電圧値から前記スクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離を算出する距離算出手段と、この距離算出手段により算出されたスクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離から前記スクリーンの傾斜角を算出する傾斜角算出手段とからなり、前記距離算出手段は、前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光の明るさに応じて前記イメージセンサにより検出した電圧値Ｖ１，Ｖ２から前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２とイメージセンサまでの距離Ｌ１，Ｌ２をＶ＝ｋ／（２・Ｌ）^２（但しｋは定数）により算出し、前記傾斜角算出手段は、前記距離算出手段において算出された前記スクリーン両端の距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーンの傾斜角θｘをθｘ＝ｔａｎ−１｛［（Ｌ２−Ｌ１）・ｓｉｎ（９０−θｃ）］／（Ｌ１・ｓｉｎθｃ＋Ｌ２・ｓｉｎθｃ）｝、（但し、θｃはスクリーンとイメージセンサの光軸中心と、前記スクリーンの両端所定位置との間の角度定数）により求めることを特徴としている。

本発明のスクリーン傾斜検出装置、スクリーン傾斜検出方法、及び投写型プロジェクタ装置は、１つのイメージセンサによりスクリーンの傾斜状態が確実に検出でき、スクリーン傾斜検出の構成が簡素で、スクリーン設置の都度スクリーン傾斜検出が容易に実行できる効果を有している。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明に係るスクリーン傾斜検出装置、及びスクリーン傾斜検出方法を用いた投写型プロジェクタの構成について図３を用いて説明する。

投写型プロジェクタ１０は、映像光が投写されるスクリーン１１、このスクリーン１１に映像光を拡大投写させる投射レンズ１５、映像を表示する液晶パネル１６、この液晶パネル１６を駆動させる液晶駆動回路１７、信号源２０、この信号源２０からの信号に所定の信号処理を施し映像信号を生成する映像処理回路２１、映像処理回路２１において生成された映像信号に文字図形信号を重畳させるオンスクリーン回路２２、このオンスクリーン回路２２において文字図形信号が重畳された映像信号、または文字図形信号が重畳されていない映像信号による映像がスクリーンに投写表示された際の映像の歪みを補正する歪み補正回路２３、前記映像処理回路２１、オンスクリーン回路２２、及び歪み補正回路２３の駆動を制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）２４、ユーザがマイコン２４に対して各種指示を行う操作部２５とリモコン３０、前記液晶パネル１６に対して投写光を投射させる光源ランプ２７とその光源ランプ２７を点灯させるランプ電源回路２６、及び光源ランプ２７を冷却させるファン２９とそのファン２９を駆動させるファン駆動回路２８から構成されている。この投写型プロジェクタ１０の投射レンズ１５の近傍には、後述する本発明に係るスクリーン傾斜検出用のイメージセンサ１４と、このイメージセンサ１４が出力した電圧値からマイコン２４の駆動制御の基でスクリーン１１の傾斜状態を検出する傾斜検出回路１４が設けられている。

マイコン２４は、操作部２５、またはリモコン３０によって入力された指示に応じて、前記映像処理回路２１、オンスクリーン回路２２、歪み補正回路２３、及び傾斜検出回路１４の駆動を制御する。映像処理回路２１は、信号源２０からのテレビ放送信号、ビデオ機器、あるいはＤＶＤプレーヤ等のビデオ信号、またはパーソナルコンピュータからの情報信号が入力され、その入力された信号により液晶駆動回路１７を介して液晶パネル１６に表示させる映像の映像信号を生成するための所定の信号処理が施される。

この映像処理回路２１において処理されて生成された映像信号は、オンスクリーン回路２２と歪み補正回路２３により映像と共にオンスクリーン表示される文字図形の文字図形信号の重畳と、歪み補正処理が施されて液晶駆動回路１７に出力される。液晶駆動回路１７は、歪み補正回路２３から出力された映像信号に応じて、液晶パネル１６の透過光の強度を変調させて液晶パネル１６に光学像を表示させる。

一方、ランプ電源回路２６は、光源ランプ２７を点灯させ、液晶パネル１６に照明光を投射する。この光源ランプ２７から投射された照明光は、液晶パネル１６を透過して投射レンズ１５で拡大されて、スクリーン１１に投写される。なお、ファン駆動回路２８はファン２９を回動させて、光源ランプ２７の点灯時に発生する熱を強制的に放熱冷却させる。

このような投写型プロジェクタ１０において、投射レンズ１５に対してスクリーン１１が傾斜して設置されていると前述したように、スクリーン１１に投写される映像に歪みやフォーカスズレなどが生じる。このスクリーン１１の傾斜による歪みは、歪み補正回路２３による歪み補正では解消されるものではなく、スクリーン１１の設置時の課題となる。

そこで、イメージセンサ１３と傾斜検出回路１４によりスクリーン１１の傾斜角を検出して、スクリーン１１を投射レンズ１５に対して正しく設置させる。この傾斜検出について、図１を用いて説明する。

図１は、本発明に係るスクリーン傾斜検出装置、及びスクリーン傾斜検出方法によるスクリーン傾斜の検出概念を示す概念図である。

映像をスクリーンに拡大投写させる投写型プロジェクタ１０において、映像光を投写させる投射レンズ１５に対向して、スクリーン１１が配置されている。このスクリーン１１に映像光を投写させる投射レンズ１５の近傍で、光軸上に集光レンズ１２とイメージセンサ１３を設けている。

集光レンズ１２は、投射レンズ１５から投写された映像光がスクリーン１１により反射された反射光を集光して、イメージセンサ１３に照射させる。イメージセンサ１３は、フォトダイオードなどで構成され、複数のセルを有しており、複数のセルが集光レンズ１２の光軸に対して左右均等に位置するように配置されている。

このイメージセンサ１３のセルは、図２に示すように、照射された光の明るさＥに応じて電圧値Ｖが出力される。すなわち、イメージセンサ１３の各セルは、照射された光の明るさに比例した電圧値を出力する。

これにより、投射レンズ１５からスクリーン１１に投写されスクリーン１１において反射された反射光は、集光レンズ１２により集光されてイメージセンサ１３に照射され、そのイメージセンスの各セル毎に照射された反射光の明るさに応じた電圧値が出力される。

また、光は、照射距離により明るさが低減することから、イメージセンサ１３の各セルに照射された光の明るさに比例して出力される電圧値は、スクリーン１１とイメージセンサ１３との間の距離の関係を示している。従って、イメージセンサ１３のセル電圧Ｖと、スクリーン１１と集光レンズ１２との間の距離Ｌとは、近似的に、セル電圧Ｖ≒ｋ／（２・Ｌ）^２ （但し、ｋは定数）との関係となる。

この関係からスクリーン１１の両端の一方端の位置Ｐ１から反射された反射光は、集光レンズ１２を介してイメージセンス１３の中央（光軸上）から図中右側に位置するセルに照射され、その位置Ｐ１からの反射光が照射されるセルのセル電圧Ｖ１＝ｋ／（２・Ｌ１）^２ が検出される。また、スクリーン１１の両端の他方端の位置Ｐ２から反射された反射光は、集光レンズ１２を介してイメージセンス１３の中央（光軸上）から図中左側に位置するセルに照射され、その位置Ｐ２からの反射光が照射されるセルのセル電圧Ｖ２＝ｋ／（２・Ｌ２）^２が検出される。

この両セル電圧Ｖ１，Ｖ２を用いて、傾斜検出回路１７において、スクリーン１１の両端の位置Ｐ１、Ｐ２と集光レンズ１２の間の距離Ｌ１，Ｌ２を数式１により求める。

この数式１により算出したスクリーン１１の両端のＰ１，Ｐ２と集光レンズ１２の間の距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーン１１の傾斜角θｘを三角法を用いて数式２により算出する。

但し、θｃは、光軸と、スクリーンの位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光が照射されるイメージセンサ１３のセル位置で決まる角度（常数）である。

この数式２により算出されたスクリーン１１の傾斜角θｘにより、スクリーン１１の傾斜状態が検出され、傾斜角θｘが零になるようにスクリーン１１の傾斜調整を行う。

すなわち、傾斜検出回路１４である傾斜検出手段は、イメージセンサ１３が検出した電圧Ｖ１，Ｖ２を用いて数式１により検出したスクリーン１１の位置Ｐ１，Ｐ２と集光レンズ１２の間の距離Ｌ１，Ｌ２を検出する距離算出手段と、この距離算出手段により算出されたスクリーン１１の位置Ｐ１，Ｐ２と集光レンズ１２の間の距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーン１１の傾斜角を数式２により算出する傾斜角算出手段とからなっている。

以上説明したように、スクリーン１１に映像光を投写させる投射レンズ１５の近傍で、投射レンズ１５の光軸上にスクリーン１１からの反射光を集光する集光レンズ１２と、この集光レンズ１２で集光された反射光が照射される複数のセルからなる単一のイメージセンス１３からなり、イメージセンサ１３に放射されたスクリーン１１の両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光によるセル電圧値Ｖ１，Ｖ２を基に、スクリーン１１の傾斜角を算出することによりスクリーン１１の形状状態が把握でき、この算出傾斜角を零になるようにスクリーン１１の傾斜調整が容易なスクリーン傾斜検出装置とスクリーン傾斜検出方法が提供できる。

また、このスクリーン傾斜装置は、投写型プロジェクタの投射レンズ近傍に設けることにより、投写型プロジェクタに対するスクリーン１１の傾斜状態検出と、その傾斜調整が容易となる。

本発明の一実施形態であるスクリーンの傾斜検出の基本概念を説明する概念図。 本発明の一実施形態であるスクリーンの傾斜検出に用いるイメージセンサのセルを説明する説明図。 本発明のスクリーンの傾斜検出装置を用いた投写型プロジェクタの構成を示すブロック図。

符号の説明

１０ 投写型プロジェクタ、１１ スクリーン、１２集光レンズ、１３イメージセンサ、１４ 傾斜検出回路。
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (12)

1. スクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光が入射され、その入射された夫々の反射光の明るさに応じた夫々の電圧値を検出する単一のイメージセンサと、
   このイメージセンサにより検出された夫々の電圧値を基に前記スクリーンの傾斜を検出する傾斜検出手段と、
   を具備したことを特徴とするスクリーン傾斜検出装置。
2. 前記傾斜検出手段は、前記イメージセンサにより検出された夫々の反射光の明るさに応じた夫々の電圧値から前記スクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離を算出する距離算出手段と、
   この距離算出手段により算出されたスクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離から前記スクリーンの傾斜角を算出する傾斜角算出手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１記載のスクリーン傾斜検出装置。
3. 前記距離算出手段は、前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの夫々の反射光の明るさに応じて前記イメージセンサにより検出した電圧値Ｖ１，Ｖ２から前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２とイメージセンサまでの距離Ｌ１，Ｌ２をＶ＝ｋ／（２・Ｌ）^２（但しｋは定数）により算出することを特徴とした請求項２記載のスクリーン傾斜検出装置。
4. 前記傾斜角算出手段は、前記距離算出手段において算出された前記スクリーン両端の距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーンの傾斜角θｘをθｘ＝ｔａｎ−１｛［（Ｌ２−Ｌ１）・ｓｉｎ（９０−θｃ）］／（Ｌ１・ｓｉｎθｃ＋Ｌ２・ｓｉｎθｃ）｝、（但し、θｃはスクリーンとイメージセンサの光軸中心と、前記スクリーンの両端所定位置との間の角度定数）により求めることを特徴とした請求項２記載のスクリーン傾斜検出装置。
5. 前記イメージセンサは、前記スクリーンからの反射光の光軸中心に配置させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスクリーン傾斜検出装置。
6. スクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光を単一のイメージセンサに入射させ、その単一のイメージセンサにより検出した前記スクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光の明るさに応じた夫々の電圧値から前記スクリーンの傾斜を検出するスクリーン傾斜検出方法。
7. 前記イメージセンサにより検出された前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光の明るさに応じたそれぞれの電圧Ｖ１，Ｖ２から前記スクリーンの両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２とイメージセンサの間の夫々の距離Ｌ１，Ｌ２をＶ＝ｋ／（２・Ｌ）^２（但し、ｋは定数）により算出し、その算出された夫々の距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーンの傾斜角θｘをθｘ＝ｔａｎ−１｛［（ｌ２−Ｌ１）・ｓｉｎ（９０−θｃ）］／（Ｌ１・ｓｉｎθｃ＋Ｌ２・ｓｉｎθｃ）｝（但し、θｃはスクリーンとイメージセンサの光軸中心と、前記スクリーンの両端の所定位置の間の角度定数）により算出することを特徴とした請求項６記載のスクリーン傾斜検出方法。
8. 映像信号に応じた映像信号をスクリーンに拡大投影する投写プロジェクタ手段と、
   この投写プロジェクタ手段からの映像光が投影されたスクリーン両端の所定位置からの夫々の反射光が入射され、その入射され夫々の反射光に応じた夫々の電圧値を検出する単一のイメージセンサと、
   このイメージセンサにより検出した前記反射光の明るさに応じた夫々の電圧値を基に、前記スクリーンの傾斜を検出する傾斜検出手段と、
   を具備したことを特徴とする投写型プロジェクタ装置。
9. 前記傾斜検出手段は、前記イメージセンサにより検出された夫々の反射光の明るさに応じた夫々の電圧値から前記スクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離を算出する距離算出手段と、
   この距離算出手段により算出されたスクリーン両端の所定位置とイメージセンサの間の距離から前記スクリーンの傾斜角を算出する傾斜角算出手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項７記載の投写型プロジェクタ装置。
10. 前記距離算出手段は、前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２からの反射光の明るさに応じて前記イメージセンサにより検出した電圧値Ｖ１，Ｖ２から前記スクリーン両端の所定位置Ｐ１，Ｐ２とイメージセンサまでの距離Ｌ１，Ｌ２をＶ＝ｋ／（２・Ｌ）^２（但しｋは定数）により算出することを特徴とした請求項９記載の投写型プロジェクタ装置。
11. 前記傾斜角算出手段は、前記距離算出手段において算出された前記スクリーン両端の距離Ｌ１，Ｌ２からスクリーンの傾斜角θｘをθｘ＝ｔａｎ−１｛［（Ｌ２−Ｌ１）・ｓｉｎ（９０−θｃ）］／（Ｌ１・ｓｉｎθｃ＋Ｌ２・ｓｉｎθｃ）｝、（但し、θｃはスクリーンとイメージセンサの光軸中心と、前記スクリーンの両端所定位置との間の角度定数）により求めることを特徴とした請求項９記載の投写型プロジェクタ装置。
12. 前記イメージセンサは、前記投写プロジェクタ手段の投射レンズとスクリーンの光軸中心の投射レンズ近傍に設けたことを特徴とした請求項８乃至１１のいずれかに記載の投写型プロジェクタ装置。

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