JP2006101481A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【目的】台形歪み補正時間を短くでき且つ縦方向の台形歪み補正を高精度に行うことができる投写型映像表示装置を提供する。
【構成】光源１から出射された光をライトバルブにて変調し、投写レンズ１６にて映像を拡大投写する投写型映像表示装置において、横方向台形歪みの程度を示す角度データを算出するセンサー部と、前記センサー部の出力に基づいて横方向台形歪み補正を行う手段２５と、重力方向に対する自身の傾きを検出する傾きセンサ２６と、前記傾きセンサ２６の出力に基づいて縦方向台形歪み補正を行う手段２５とを備えている
【選択図】図３

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セッティング時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、上述したフォーカス調整や縦方向／横方向台形歪み補正を行うために、投写型映像表示装置が調整用の映像として白色線と黒色線とを交互に配置したストライプ映像を投写し、このストライプ映像を撮像素子にて撮像し、前記白色線位置と黒色線位置とに対応する撮像素子の出力信号を得ることが考えられる。しかしながら、縦方向の台形歪み補正用と横方向台形歪み補正用の二つの映像を生成して投写すると、投写セッティング時間が長くなる。また、縦方向の台形歪み補正用の投写映像を撮像する撮像素子の配置においては、当該投写映像の中央を睨むようにわずかに角度をつけて取り付けることが必要となるが、この取り付けには高い精度が要求され、取り付け精度いかんで補正精度が左右されるという不利がある。

この発明は、上記の事情に鑑み、台形歪み補正時間を短くでき且つ縦方向の台形歪み補正を高精度に行うことができる投写型映像表示装置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、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、横方向台形歪みの程度を示す角度データを算出するセンサー部と、前記センサー部の出力に基づいて横方向台形歪み補正を行う手段と、重力方向に対する自身の傾きを検出する傾きセンサと、前記傾きセンサの出力に基づいて縦方向台形歪み補正を行う手段とを備えていることを特徴とする。

上記の構成であれば、横台形歪み補正は角度データを算出するセンサー部の出力に基づいて行い、縦台形歪み補正は傾きセンサの出力に基づいて行うので、両台形歪み補正をそれぞれの調整用投写映像を撮像して行う場合に比べて調整時間の短縮化が図れると共に、縦台形歪み補正の精度向上が図れる。

上記構成の投写型映像表示装置において、前記傾きセンサは加速度センサであるのがよい。また、前記加速度センサの検出軸は前記投写レンズの光軸方向に平行に設定されているのがよい。

この発明によれば、台形歪み補正のための時間を短くでき且つ縦方向の台形歪み補正を高精度に行うことが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１０に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の液晶プロジェクタ３０の正面図である。投写レンズ１６の近傍に撮像センサー２９が設けられている。この撮像センサー２９は筐体ケース表面に固着されている。

図２はこの実施形態の液晶プロジェクタ３０の光学系を示した図である。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パネル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パネル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パネル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パネル３３に導かれ、これを透過することで光変調される。
各液晶パネル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。

液晶パネル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５参照）上に表示される。

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。

図３は液晶プロジェクタ３０の信号処理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解像度変換や画像の拡大・縮小等のスケーリング処理を行うと共に、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。各パネルドライバ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、映像信号（映像データ）を液晶パネルに与える（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。

ＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）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、この映像データを画像メモリ２１に書き込む。このＯＳＤ回路２９により、入力映像以外の装置側で作成した映像の投写が行えることになる。

撮像センサー２９は、図４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。このような撮像センサー２９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撮像センサーを利用することができる。

そして、撮像センサー２９はレンズ部２９ａ・２９ａが水平方向に並ぶように配置される（図１参照）。

加速度センサー２６は、重力の方向に対する当該センサー自身の傾きを検出する。この加速度センサー２６は、図５に示すように、各種センサー用回路が搭載されたプリント基板上に装着されている。前記プリント基板はプロジェクタ内の回路基板に螺子留めされる。また、加速度センサー２６の検出軸（一軸）は、図６に示すように、前記投写レンズ１６の光軸方向に平行に設定されている。

マイコン２５は加速度センサー２６の出力に基づいて縦方向台形歪みの程度を示す第１角度データθ１（図５参照）を生成する。この第１角度データθ１は加速度センサー２６の基準面上の垂線と重力方向との成す角度である。

また、マイコン２５は撮像センサー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第２角度データθ２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。第２角度データθ２は、図７に示すように、横方向台形歪みの程度を示す。

第２角度データθ２は、撮像センサー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、撮像センサー２９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左エリアと最右エリアのそれぞれについて行う。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第２角度データ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、以下に示す投写セッティング時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による調整用投写映像の描画処理（画像メモリ２１への画像データ書込）を実行する。調整用投写映像は、図８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。

そして、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は撮像センサー２９の撮像データに基づいて横台形歪み補正を実行する。すなわち、マイコン２５は、撮像センサー２９の出力に基づき、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第２角度データθ２を算出する。また、マイコン２５は加速度センサー２６の出力に基づいて縦台形歪み補正を実行する。図９はマイコン２５における歪補正に関係する機能ブロックを示したブロック図である。角度データを歪補正データに変換する機能部は、例えば角度データをアドレスとしてキーストーンテーブルに与え、このキーストーンテーブルから出力されたデータを歪補正データとして受け取る。そして、この歪補正データを映像信号処理回路（キーストーンスケーラ）２３に与える。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。前記歪補正データは例えば前記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ための画像の各ラインについての画素補間／画素間引き情報である。映像信号処理回路２３は、マイコン２５から前記歪補正データを受け取り、入力映像データに対する画素補間／画素間引き処理を実行する。これにより、図１０に示すように、台形歪みが自動補正されることになる。

以上説明したように、横台形歪み補正は調整用投写映像を撮像して行い、縦台形歪み補正は加速度センサー２６の出力に基づいて行う。これにより、両台形歪み補正をそれぞれの調整用投写映像を撮像して行う場合に比べて調整時間の短縮化が図れると共に、縦台形
歪み補正の精度向上が図れる。

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。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。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が上述した投写セッティング時の調整制御を行うようにしたが、撮像センサー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。また、ＣＣＤラインセンサーに限らず、面状のＣＣＤ等を用いる構成としてもよい。また、傾きセンサーとして前記加速度センサー以外のセンサーを用いることが可能である。

この発明の実施形態の液晶プロジェクタの正面図である。 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信号処理系を示したブロック図である。 撮像センサーの概略構成図である。 加速度センサーの配置形態を説明する説明図である。 加速度センサーの配置形態を説明する説明図である。 横台形歪みの発生の様子を示した説明図である。 スクリーン上に映し出された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。 この発明の実施形態のマイクロコンピュータにおける歪み補正機能ブロックを示した説明図である。 歪み補正がなされた様子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）
２６ 加速度センサー
２８ オンスクリーンディスプレイ回路（ＯＳＤ回路）
２９ 撮像センサー
３０ 液晶プロジェクタ
３１，３２，３３ 液晶パネル

Claims (3)

1. 光源から出射された光をライトバルブにて変調し、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、横方向台形歪みの程度を示す角度データを算出するセンサー部と、前記センサー部の出力に基づいて横方向台形歪み補正を行う手段と、重力方向に対する自身の傾きを検出する傾きセンサと、前記傾きセンサの出力に基づいて縦方向台形歪み補正を行う手段とを備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 前記傾きセンサは加速度センサであることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
3. 前記加速度センサの検出軸は前記投写レンズの光軸方向に平行に設定されていることを特徴とする請求項２記載の投写型映像表示装置。

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