JP2006135675A

JP2006135675A - 投写型映像表示装置

Info

Publication number: JP2006135675A
Application number: JP2004322638A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujisaki; 剛藤崎; Toru Kirimura; 亨桐村; Koji Muraoka; 浩二村岡; Naoki Kaize; 直紀海瀬
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】センサを共用化して構成を簡素化することができると共に、コストダウンを図ることができる投写型映像表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】光源１から出射された光を表示デバイス３１，３２，３３及び投写レンズ１６を介して映像と共にスクリーン４０に投写する投写型映像表示装置において、非接触型の一対の距離センサを備え、前記一対の距離センサは、略水平方向または略垂直方向に並列となるように回動自在に構成されていると共に、一対の距離センサにより水平方向及び垂直方向に対する投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を夫々検出し、検出された夫々の傾き角度に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行う。
【選択図】図１

Description

本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し、特に台形歪み補正機能を有する投写型映像表示装置に関する。

この種、投写型映像表示装置としては、水平方向及び垂直方向に夫々一対のパッシブセンサを配置したものが知られている。そして、一対のパッシブセンサにより水平方向及び垂直方向に対する映像の結像位置の相対的な差を夫々検出し、検出した夫々の値に基づいて水平方向及び垂直方向に対する投写レンズとスクリーンとの傾き角度を算出すると共に、算出された夫々の傾き角度に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行っている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−９３２７５号公報

しかしながら、水平方向及び垂直方向の夫々に対する投写レンズとスクリーンとの傾き角度を検出し、水平方向及び垂直方向の夫々に対して台形歪み補正を行うためには、水平方向及び垂直方向に夫々専用の一対のパッシブセンサを配置しなければならない。この結果、高価なセンサを二対配置することになりコストがアップしてしまう欠点があった。

そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、センサを共用化して構成を簡素化することができると共に、コストダウンを図ることができる投写型映像表示装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段は、光源から出射された光を表示デバイス及び投写レンズを介して映像と共にスクリーンに投写する投写型映像表示装置において、非接触型の一対の距離センサを備え、前記一対の距離センサは、略水平方向または略垂直方向に並列となるように回動自在に構成されていると共に、一対の距離センサにより水平方向及び垂直方向に対する投写レンズとスクリーンとの傾き角度を夫々検出し、検出された夫々の傾き角度に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行うことを特徴とする。

上記課題を解決するための手段において、前記一対の距離センサは、投写レンズと同一面に配置された光学式のパッシブセンサにより構成されていると共に、補助画像パターンを内蔵し、一対のパッシブセンサにより補助画像パターンの水平方向及び垂直方向に対する結像位置の相対的な差を検出し、検出した夫々の値に基づいて水平方向及び垂直方向に対する投写レンズとスクリーンとの傾き角度を算出すると共に、算出された夫々の傾き角度に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行ってもよい。

また、前記補助画像パターンは、垂直方向に延長された２色のストライプからなる第１の補助画像パターンと、水平方向に延長された２色のストライプからなる第２の補助画像パターンとの２種類で構成され、水平方向の傾き角度を検出する際には、一対のパッシブセンサを水平方向に回動させると共に、第１の補助画像パターンを投写し、垂直方向の傾き角度を検出する際には、一対のパッシブセンサを垂直方向に回動させると共に、第２の補助画像パターンを投写してもよい。

また、前記一対の距離センサは、投写レンズと同一面に配置され、スクリーンへ向けて検知信号を照射する送信部と、送信部から照射され、スクリーンにより反射した検知信号を受信する、送信部に対して略対称位置に配置された一対の受信部とから構成され、夫々の受信部が送信部から送信された検知信号を受信するまでの時間を検出する検出手段と、検出手段が検出した受信部の夫々の受信時間を比較する比較手段と、比較手段に基づいて夫々の受信部の受信時間差が閾値を超えていることを検知した時、投写レンズとスクリーンとの傾き角度を求める傾き角度検出手段と、傾き角度検出手段により求められた傾き角度に基づいて台形歪み補正を行ってもよい。

また、前記傾き角度検出手段は、送信部に対して受信時間が短い方の受信部側へ送信部及び一対の受信部を回動させることにより傾き角度を検出してもよい。

また、前記傾き角度検出手段は、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離を検出する距離検出手段を更に備え、夫々の受信部が受信した受信時間に基づいて傾き角度を算出してもよい。

本発明の請求項１の構成によれば、非接触型の一対の距離センサを水平状態から垂直状態に回動させることにより、一対の距離センサによって水平方向及び垂直方向の投写レンズとスクリーンとの傾き角度を検出することができ、センサを共用化して構成を簡素化することができると共に、コストダウンを図ることができる等の効果を奏する。

本発明の請求項２の構成によれば、距離センサに一対のパッシブセンサを使用することにより、投写レンズとスクリーンとの傾き角度を迅速に求めることができると共に、台形歪み補正の有無の判断を迅速に行うことができ、電源を投入してから歪のない最適な映像を見ることができるまでの時間の短縮化を図ることができる等の効果を奏する。

本発明の請求項３の構成によれば、補助画像パターンのストライプは一対のパッシブセンサの並列方向と略直交しているためにコントラストが明確になり、補助画像パターンを光学変換素子上に結像させた時の結像位置の相対的な差は検出し易くなって検出精度を向上させることができる等の効果を奏する。

本発明の請求項４の構成によれば、投写レンズとスクリーンとの傾きが台形歪み補正を必要とするレベルか否かを迅速に検出することができ、台形歪み補正を必要としない場合の電源を投入してから最適な映像を見ることができるまでの時間の短縮化を図ることができる等の効果を奏する。

本発明の請求項５の構成によれば、投写レンズがスクリーンに対して所定角度以上傾いている場合に、その傾き方向を迅速に検出することができるため、投写レンズとスクリーンとの傾き角度検出を速やかに行うことができる等の効果を奏する。

本発明の請求項６の構成によれば、投写レンズとスクリーンとの傾きが台形歪み補正を必要とするレベルか否かを迅速に検出することができると共に、その傾き角度を迅速に算出することができ、電源を投入してから歪のない最適な映像を見ることができるまでの時間の短縮化を図ることができる等の効果を奏する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の投写型映像表示装置を図１乃至図１２に基づいて以下に詳述する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の投写型映像表示装置は３板式の液晶プロジェクタ３０を例として示している。液晶プロジェクタ３０の本体ケース４１内には、後述する光源１から投写レンズ１６に至るまでの光学系４２が配置されている。

図２は本体ケース４１内に配置された光学系４２を示している。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２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３１，３２，３３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に導かれる。

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。また、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。

表示デバイスとしての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とから構成されている。

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７参照）上に表示される。投写レンズ１６はモータ２２により前後（図２においては上下）に移動自在になっている。

図１に示すように液晶プロジェクタ３０の本体ケース４１の前面には、水平方向に一対の透明な窓６０ａ、６０ｂと、垂直方向に一対の透明な窓６１ａ、６１ｂが形成されている。水平方向に一対の透明な窓６０ａ、６０ｂ間の間隔は、垂直方向に一対の透明な窓６１ａ、６１ｂ間の間隔と等しくなるように形成されている。

本体ケース４１内には、図３に示すように距離センサとしての一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂが配置されている。一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂはアーム６２を介してステッピングモータ６３に接続されており、ステッピングモータ６３の駆動により一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂは略水平方向に並列する位置（図４参照）から略垂直方向に並列する位置（図５参照）まで回動自在になっている。通常、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂは図４に示すように略水平方向に並列する位置で停止している。一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂの間隔は、一対の透明な窓６０ａ、６０ｂ間及び一対の透明な窓６１ａ、６１ｂ間の間隔と等しくなるように形成されている。

図４に示すように一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂが水平方向に並列状態になっている時は、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂが一対の透明な窓６０ａ、６０ｂに臨み、図５に示すように一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂが垂直方向に並列状態になっている時は、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂが一対の透明な窓６１ａ、６１ｂに臨むような位置関係になるように一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂは配置されている。

パッシブセンサ５０ａ、５０ｂは、ＣＣＤラインセンサを使用した外光式位相差検出型測距センサで構成され、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂにより映像を光学変換素子上に結像させ、結像位置の相対的な差を検出することによりスクリーン４０までの距離が求められるようになっている。

本発明の第１実施形態の制御を図６に示すブロック図に基づいて詳述する。後述する種々の補助画像パターンを内蔵した制御部５１には、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂからの信号が入力される。また、制御部５１の働きによりオートフォーカス調整を行うために投写レンズ１６を前後に移動させるモータ２２、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂを回動させるステッピングモータ６３、投写レンズ１６から画像を投射する画像投射部５２、水平方向台形歪み補正を行う水平方向画像処理部５３及び垂直方向台形歪み補正を行う垂直方向画像処理部５４を制御するようになっている。

液晶プロジェクタ３０に電源が投入されると、図７に示すように、スクリーン４０に白色と黒色からなる焦点距離検出用の補助画像パターン５５が投写される。その後、投写レンズ１６を焦点が最小になる位置（基準位置）にモータ２２により移動させてパッシブセンサ５０ａにより焦点距離検出用の補助画像パターン５５のコントラストを検出しながら投写レンズ１６の焦点が最大となる位置まで投写レンズ１６を移動させる。フォーカス調整を行うために焦点距離検出用の補助画像パターン５５のコントラストを取得する位置とコントラストの関係を図８に示す。基準位置から投写レンズ１６が移動を開始してから、パッシブセンサ５０ａによるコントラストが最大となる位置まで移動するまでに要する時間を検出し、検出した時間分だけ、基準位置から投写レンズ１６を移動させることによりフォーカス調整が行われる。

次に、水平方向の台形歪み補正を行うために図９に示すような水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン５６が投写される。水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン５６は、垂直方向に延長した白色と黒色との２色のストライプからなり、１周期の白色と黒色の割合は白：黒：白：黒＝５画素：８画素：５画素：１０画素となっている。

次に、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂによる水平方向に対する傾き角度の検出方法について詳述する。図１０はパッシブセンサ５０ａの正面に位置する映像を図示しない光学変換素子上に結像させた状態を示している。図１０において、パッシブセンサ５０ａからスクリーン４０までの距離をｌ２、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂ間の距離をｄ、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂの焦点距離をｆ、パッシブセンサ５０ａの正面に位置する映像をパッシブセンサ５０ｂの光学変換素子上に結像させた時の結像位置の相対的な差をΔｘとすると、三角形の相似関係によりｄ：ｌ２＝Δｘ：ｆとなる。従って、ｌ２＝ｄｆ／Δｘとなり、Δｘを検出することによってｌ２を算出することができる。

図１１はパッシブセンサ５０ｂの正面に位置する映像を光学変換素子上に結像させた状態を示している。図１１において、パッシブセンサ５０ｂからスクリーン４０までの距離をｌ１、パッシブセンサ５０ｂの正面に位置する映像をパッシブセンサ５０ａの光学変換素子上に結像させた時の結像位置の相対的な差をΔｙとすると、三角形の相似関係によりｄ：ｌ１＝Δｙ：ｆとなる。従って、ｌ１＝ｄｆ／ΔｙとなりΔｙを検出することによってｌ１を算出することができる。

ｌ２とｌ１との差であるΔｌとスクリーン４０の傾き角度θとの関係はtanθ＝Δｌ／ｄとなるため、tanθ＝（ｌ２−ｌ１）／ｄとなる。従って、θ＝tan^−１（ｌ２−ｌ１）／ｄとなるため、スクリーン４０の傾き角度θを算出することができる。ここで、ｌ２＞ｌ１であるためθは正の値となる。従って、投写レンズ１６に対してスクリーン４０が左側に傾斜していることを判別することができ、台形となっている右端の映像を算出された傾き角度に応じて台形歪み補正を行えばよい。θが負の値となれば、投写レンズ１６に対してスクリーン４０が右側に傾斜していることを判別することができ、台形となっている左端の映像を算出された傾き角度に応じて台形歪み補正を行えばよい。

水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン５６は、垂直方向に延長した白色と黒色との２色のストライプから構成されているため、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂの並列方向と略直交している。従って、水平方向に対するコントラストが明確になり水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン５６を光学変換素子上に結像させた時の結像位置の相対的な差は検出し易くなり検出精度を向上させることができる。

水平方向に対する投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の算出が終了すると、図１２に示すような水平方向に延長した白色と黒色との２色のストライプからなる垂直方向台形歪み補正用の補助画像パターン５７をスクリーン４０上に投写すると共に、図５に示すように一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂを垂直方向に並列となるように回動させる。

１周期の白色と黒色の割合は、水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン５６と同様に白：黒：白：黒＝５画素：８画素：５画素：１０画素となっている。垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度も一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｃにより検出する。垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の具体的な検出方法は、水平方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の検出方法と同様であるので説明を省略する。

水平方向及び垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の算出が終了すると、算出された値に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行い、垂直方向台形歪み補正用の補助画像パターン５７の表示を消すと共に、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂを水平方向に並列となる位置に回動させた後、通常の投写状態に入る。

このようにして、本発明の第１実施形態の構成であれば、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂを水平状態から垂直状態に回動させることにより、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂによって水平方向及び垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を検出することができ、センサを共用化して構成を簡素化することができると共に、コストダウンを図ることができる。

また、一対のパッシブセンサ５０ａ、５０ｂを使用することにより、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を迅速に求めることができると共に、台形歪み補正の有無の判断も迅速に行うことができ、電源を投入してから歪のない最適な映像を見ることができるまでの時間の短縮化を図ることができる。

尚、本発明の第１実施形態では、焦点距離検出用の補助画像パターン５５、水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン５６及び垂直方向台形歪み補正用の補助画像パターン５７を白色と黒色のストライプで形成したが、他の色によるストライプにより構成してもよい。

また、本発明の第１実施形態では、水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン５６及び垂直方向台形歪み補正用の補助画像パターン５７の１周期は、白：黒：白：黒＝５画素：８画素：５画素：１０画素で構成したが、パターン幅はこれに限定されるものではなく、周期性のある補助画像パターンであればよい。

また、本発明の第１実施形態では、水平方向のスクリーン４０との傾き角度検出を行った後、垂直方向のスクリーン４０との傾き角度検出を行ったが、傾き角度を検出する順は特に限定されるものではなく、検出する順番が逆になってもよい。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の投写型映像表示装置を図１３乃至図２３に基づいて以下に詳述する。尚、第１実施形態と同一部品については同一符号を付して説明は省略する。

図１３に示すように液晶プロジェクタ３０の本体ケース４１の前面には、水平方向に一対の透明な窓６４ａ、６４ｂと、窓６４ａと窓６４ｂ間の中央位置に透明な窓６４ｃが形成されていると共に、垂直方向に一対の透明な窓６５ａ、６５ｂと、窓６５ａと窓６５ｂ間の中央位置に透明な窓６５ｃが形成されている。一対の透明な窓６４ａ、６４ｂ間の間隔は、一対の透明な窓６５ａ、６５ｂ間の間隔と等しくなるように形成されている。

本体ケース４１内には、図１４に示すように超音波等の検知信号をスクリーン４０へ向けて照射する送信部６６が配置されていると共に、送信部６６の両側には、スクリーン４０へ向けて照射され、スクリーン４０により反射した検知信号を受信する一対の受信部６７ａ、６７ｂが配置されている。送信部６６及び一対の受信部６７ａ、６７ｂはアーム６２を介してステッピングモータ６３に接続されており、ステッピングモータ６３の駆動により送信部６６及び一対の受信部６７ａ、６７ｂは略水平状態（図１５参照）から略垂直状態（図１６参照）まで回動自在になっている。通常、一対の受信部６７ａ、６７ｂは略水平方向に並列する位置で停止している。一対の受信部６７ａ、６７ｂの間隔は、一対の透明な窓６４ａ、６４ｂ間及び一対の透明な窓６５ａ、６５ｂ間の間隔と等しくなるように形成されている。

図１５に示すように一対の受信部６７ａ、６７ｂが水平方向に並列状態になっている時は、一対の受信部６７ａ、６７ｂが一対の透明な窓６４ａ、６４ｂに臨むと共に、送信部６６が窓６４ｃに臨み、図１６に示すように一対の受信部６７ａ、６７ｂが垂直方向に並列状態になっている時は、一対の受信部６７ａ、６７ｂが一対の透明な窓６５ａ、６５ｂに臨むと共に、送信部６６が窓６５ｃに臨むような位置関係になるように一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び送信部６６は配置されている。また、図示は省略しているが、送信部６６及び一対の受信部６７ａ、６７ｂはその並列方向に回動自在に構成されている。

本発明の第２実施形態の送信部６６と一対の受信部６７ａ、６７ｂの信号処理系を図１７に示すブロック図に基づいて詳述する。

図１７において、水晶発信器６８から発信された信号は分周器６９に入力され、超音波帯の信号に分周されてパルス発生部７０で所定のパルス波にして送信部６６からスクリーン４０へ向けて超音波が照射される。

スクリーン４０へ向けて照射され、スクリーン４０により反射した超音波は一対の受信部６７ａ、６７ｂに到達して受信される。受信部６７ａで受信した超音波は第１ＢＰＦ７１ａで周波数成分を取り出し、第１増幅部７２ａで増幅され、第１コンパレータ７３ａでデジタル信号に変換されて、マイコン５８に入力される。また、受信部６７ｂで受信した超音波は第２ＢＰＦ７１ｂで周波数成分を取り出し、第２増幅部７２ｂで増幅され、第２コンパレータ７３ｂでデジタル信号に変換されて、マイコン５８に入力される。マイコン５８に入力された夫々のデジタル信号はマイコン５８内で合成されて時間差波形となる。

図１８に示すように、液晶プロジェクタ３０の投写レンズ１６とスクリーン４０とが略正対の位置関係にある場合は、送信部６６から照射された超音波は図１９に示すように左右対称な経路を経て一対の受信部６７ａ、６７ｂで受信される。

この場合、一対の受信部６７ａ、６７ｂは、送信部６６からの超音波を略同時期に受信するため、図２０に示すように、一対の受信部６７ａ、６７ｂのデジタル信号は略同じとなり、合成された時間差波形には時間差が発生しない。

液晶プロジェクタ３０の投写レンズ１６は、必ずしもスクリーン４０と正確に垂直に正対する位置関係に設置しないと映像に台形歪みが生じるのではなく、投写レンズ１６とスクリーン４０とが正対する角度が所定角度範囲内でずれた場合でも、映像に台形歪みが生じないため、映像の台形歪み補正を行う必要がない。

従って、この台形歪みが生じない所定角度を実験等により予め求め、図２０に示すように基準の時間差波形としてマイコン５８に記憶させている。そして、検出した時間差が、基準の時間差波形の時間差よりも短い場合は、映像の台形歪み補正は不要となり、検出した時間差が、基準の時間差波形の時間差よりも長い場合は、映像の台形歪み補正は必要となる。

従って、図２０の場合は、時間差波形には時間差が発生していないため、映像の台形歪み補正は不要となり、液晶プロジェクタ３０は直ちに使用することができる状態になっていることを検知することができる。この結果、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度が所定の角度範囲内であることを迅速に検出することができ、電源を投入した後、時間を要することなく歪のない最適な映像を鑑賞することができる。

また、図２１に示すように、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して所定角度以上傾いている場合、送信部６６から照射された超音波は、図２２に示すように左右非対称な経路を経て一対の受信部６７ａ、６７ｂで受信される。

この場合、受信部６７ａは受信部６７ｂよりも早く送信部６６からの超音波を受信するため、図２３に示すように、受信部６７ａと受信部６７ｂのデジタル信号は異なり、合成された時間差波形には時間差が発生する。この時間差は、基準の時間差波形の時間差よりも長くなっているため、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して所定角度以上傾いていることを迅速に検出することができる。従って、映像の台形歪み補正が必要であることを迅速に判別することができる。

そして、マイコン５８は、受信部６７ａの方が受信部６７ｂよりも早く送信部６６からの超音波を受信していることを記憶しているため、投写レンズ１６はスクリーン４０に対して受信部６７ｂ側へ傾いていることを迅速に判別することができる。

従って、一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び送信部６６を連動させて、受信時間が短かった受信部６７ａ側へ回動させて、一対の受信部６７ａ、６７ｂが、送信部６６からの超音波を受信する時間が略同じになる位置を検出する。そして、この一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び送信部６６を回動させた角度が、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度となる。

そして、この検出した傾き角度に基づいて、マイコン５８は映像の台形歪み補正を行う。台形歪み補正の具体的な方法については第１実施形態と同様な方法で行えばよい。また、一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び送信部６６を回動させる方法は、所定角度毎に徐々に回動させる方法でもよいし、一度にある程度の角度まで回動させた後、左右どちらの方向に回動させたらよいのかを検出して微調整する方法でもよい。

このようにして、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して水平方向に所定角度以上傾いている場合、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して所定角度以上傾いていること及びその傾き方向を迅速に検出することができるため、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度検出を速やかに行うことができ、映像の台形歪み補正を速やかに行うことができる。

水平方向に対する投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の検出が終了すると、図１６に示すように送信部６６及び一対受信部６７ａ、６７ｂが垂直方向に並列となるように回動させる。垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度も送信部６６及び一対受信部６７ａ、６７ｂにより検出する。垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の具体的な検出方法は、水平方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度検出方法と同様であるので説明を省略する。

水平方向及び垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の検出が終了すると、検出された値に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行う。

このようにして、本発明の第２実施形態の構成であれば、送信部６６及び一対の受信部６７ａ、６７ｂを水平状態から垂直状態に回動させることにより、送信部６６及び一対の受信部６７ａ、６７ｂによって水平方向及び垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を検出することができ、センサを共用化して構成を簡素化することができると共に、コストダウンを図ることができる。

また、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾きが台形歪み補正を必要とするレベルか否かを迅速に検出することができ、台形歪み補正を必要としない場合の電源を投入してから歪のない最適な映像を見ることができるまでの時間の短縮化を図ることができる。

（第３実施形態）
図２４乃至図２８は本発明の第３実施形態を示している。尚、第１実施形態または第２実施形態と同一部品については同一符号を付して詳細な説明は省略する。第３実施形態の液晶プロジェクタ３０ｂは、図２５に示すように送信部６６の近傍に送信部６６からの超音波を受信する第２の受信部７４を備えると共に、水平方向及び垂直方向に回動する第２の受信部７４に対応する本体ケース４１の前面に夫々第２の窓７５，７６を形成した構成となっている。

図２８は投写レンズ１６とスクリーン４０とが角度θだけ傾いた状態を示している。図２８において、送信部６６の位置をＳとし，一対の受信部６７ａ、６７ｂの位置を夫々Ｒ１、Ｒ２とする。送信部６６から受信部６７ａまでの距離と、送信部６６から受信部６７ｂまでの距離をｄとし、送信部６６の法線上の送信部６６からスクリーン４０までの距離をＬとする。また、送信部６６とスクリーン４０の法線方向とを結ぶ線とスクリーン４０との交点をＱとする。

音速をＶとし、送信部６６の法線方向からスクリーン４０へ向けて照射されてから、スクリーン４０により反射して第２の受信部７４が受信するまでの時間をｔすると、送信部６６の法線上の送信部６６からスクリーン４０までの距離Ｌは、Ｌ＝Ｖｔ／２となる。

送信部６６から照射された超音波はスクリーン４０で反射して第２実施形態と同様に、夫々一対の受信部６７ａ、６７ｂで受信されるが、ここでは計算を容易にするために、受信部６７ａに到達する超音波の延長上で、且つ、Ｓからスクリーン４０上のβまでの距離だけ離れた点と、受信部６７ｂに到達する超音波の延長上で、且つ、Ｓからスクリーン４０上のαまでの距離だけ離れた点とが交差する点であるＳ´から超音波が照射されるものとみなして考える。

図２８において線分ＳＱの長さＳＱは、ＳＱ＝Ｌcosθとなる。線分ＳＳ´の長さは線分ＳＱの２倍となるため線分ＳＳ´の長さは、ＳＳ´＝２Ｌcosθとなる。従って、液晶プロジェクタ３０とＳ´からの垂線との交点ＰとＳとの距離ＳＰは、ＳＰ＝２Ｌcosθsinθとなる。また、Ｒ１とＰ間の距離をｘとするとｘは、ｘ＝２Ｌcosθsinθ−ｄ＝Ｌsin２θ−ｄとなる。また、Ｓからスクリーン４０を介してＲ１に到達するまでの距離をｌとするとｌは、Ｓ´とＲ１間の距離と等しくなり、Ｓからスクリーン４０を介してＲ２に到達するまでの距離をｌ´とするとｌ´は、Ｓ´とＲ２間の距離と等しくなる。また、Ｓ´とＰ間の距離をｙとすると次式が成立する。ｌ^２＝ｘ^２+ｙ^２、ｌ´^２＝（ｘ+２ｄ）^２+ｙ^２。

よって、Ｓ´からＲ１までの距離とＳ´からＲ２までの距離の差は、ｌ^２−ｌ´^２＝４ｄ^２+４ｘｄ＝４ｄ^２+４ｄ（Ｌsin２θ−ｄ）＝４Ｌｄsin２θとなる。従って、傾き角度θは、
θ＝１／２sin^−１{（ｌ^２−ｌ´^２）／４Ｌｄ}となり傾き角度を算出することができる。但し、ｌとｌ´は、送信部６６から照射された超音波を受信部６７ａが受信するまでの時間をｔａ、送信部６６から照射された超音波を受信部６７ｂが受信するまでの時間をｔｂとすると、ｌ＝Ｖｔａ、ｌ´＝Ｖｔｂ（Ｖは音速）から求めることができる。

このようにして、送信部６６から照射された超音波を受信部６７ａが受信するまでの時間と、送信部６６から照射された超音波を受信部６７ｂが受信するまでの時間を検出ことにより、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を迅速に算出することができる。

水平方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の検出が終了すると、図２７に示すように送信部６６、一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び第２の受信部７４を垂直方向に並列となるように回動させる。そして、垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度も送信部６６、一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び第２の受信部７４により検出する。垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度の具体的な検出方法は、水平方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度検出方法と同様であるので説明を省略する。

水平方向及び垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度検出が終了すると、検出された値に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行う。

このようにして、本発明の第３実施形態の構成であれば、送信部６６、一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び第２の受信部７４を水平状態から垂直状態に回動させることにより、送信部６６、一対の受信部６７ａ、６７ｂ及び第２の受信部７４によって水平方向及び垂直方向の投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を検出することができ、センサを共用化して構成を簡素化することができると共に、コストダウンを図ることができる。

また、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾きが台形歪み補正を必要とするレベルか否かを迅速に検出することができると共に、その傾き角度を迅速に算出することができ、電源を投入してから歪のない最適な映像を見ることができるまでの時間の短縮化を図ることができる。

尚、本発明の第１実施形態では距離センサとして遠赤外線を検出するパッシブタイプのセンサを使用し、本発明の第２実施形態または第３実施形態では、超音波を検出するセンサを使用したが、本発明はこのようなセンサに限定されるものではない。例えば、赤外線を検出するアクティブタイプのセンサ等その他の方式のセンサを使用してもよい。即ち、非接触で距離を検出することができる距離センサであれば、本発明の第１実施形態乃至第３実施形態と同様な作用効果を奏することができる。

また、本発明の第１実施形態乃至第３実施形態では、液晶表示パネルを用いた液晶プロジェクタを示したが、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本発明を適用できる。前面投写型の他、背面投写型映像表示装置においても本発明を適用することができる。また、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ）社の登録商標）方式のプロジェクタにおいても本発明を適用することができる。

本発明の第１実施形態の液晶プロジェクタの外観斜視図である。同液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図である。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図で、一対の距離センサが水平方向に並列した状態を示す。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図で、一対の距離センサが垂直方向に並列した状態を示す。同液晶プロジェクタの制御を示したブロック図である。同液晶プロジェクタの焦点距離検出用の補助画像パターン図である。同液晶プロジェクタの焦点距離検出用の補助画像パターン図において、コントラストを取得する位置コントラストとの関係を示す図である。同液晶プロジェクタの水平方向台形歪み補正用の補助画像パターン図である。同液晶プロジェクタとスクリーンとの傾き角度を検出する状態を示す図で、パッシブセンサ５０ａの正面の映像を光学変換素子上に結像させた状態を示す。同液晶プロジェクタとスクリーンとの傾き角度を検出する状態を示す図で、パッシブセンサ５０ｂの正面の映像を光学変換素子上に結像させた状態を示す。同液晶プロジェクタの垂直方向台形歪み補正用の補助画像パターン図である。本発明の第１実施形態の液晶プロジェクタの外観斜視図である。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図である。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図で、一対の距離センサが水平方向に並列した状態を示す。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図で、一対の距離センサが垂直方向に並列した状態を示す。同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。同液晶プロジェクタとスクリーンとの位置関係を示す図で、投写レンズとスクリーンが正対した状態を示す。図１８の状態における、超音波の軌道を示す図である。図４の状態における、受信部の波形及びデジタル信号を示す図である。同液晶プロジェクタとスクリーンとの位置関係を示す図で、投写レンズがスクリーンに対して傾いた状態を示す。図２１の状態における、超音波の軌道を示す図である。図２１の状態における、受信部の波形及びデジタル信号を示す図である。本発明の第３実施形態の液晶プロジェクタの外観斜視図である。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図である。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図で、一対の距離センサが水平方向に並列した状態を示す。同液晶プロジェクタの距離センサの構成を示す斜視図で、一対の距離センサが垂直方向に並列した状態を示す。同投写レンズとスクリーンとの傾き角度を算出する方法を示す説明図である。

符号の説明

１光源
１６投写レンズ
３１液晶ライトバルブ（表示デバイス）
３２液晶ライトバルブ（表示デバイス）
３３液晶ライトバルブ（表示デバイス）
４０スクリーン
５０ａパッシブセンサ（距離センサ）
５０ｂパッシブセンサ（距離センサ）
５１制御部
５３水平方向画像処理部
５４垂直方向画像処理部
５８マイコン
６２アーム
６３ステッピングモータ
６６送信部（距離センサ）
６７ａ受信部（距離センサ）
６７ｂ受信部（距離センサ）

Claims

光源から出射された光を表示デバイス及び投写レンズを介して映像と共にスクリーンに投写する投写型映像表示装置において、非接触型の一対の距離センサを備え、前記一対の距離センサは、略水平方向または略垂直方向に並列となるように回動自在に構成されていると共に、一対の距離センサにより水平方向及び垂直方向に対する投写レンズとスクリーンとの傾き角度を夫々検出し、検出された夫々の傾き角度に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行うことを特徴とする投写型映像表示装置。
前記一対の距離センサは、投写レンズと同一面に配置された光学式のパッシブセンサにより構成されていると共に、補助画像パターンを内蔵し、一対のパッシブセンサにより補助画像パターンの水平方向及び垂直方向に対する結像位置の相対的な差を検出し、検出した夫々の値に基づいて水平方向及び垂直方向に対する投写レンズとスクリーンとの傾き角度を算出すると共に、算出された夫々の傾き角度に基づいて水平方向及び垂直方向の台形歪み補正を行うことを特徴とする投写型映像表示装置。
前記補助画像パターンは、垂直方向に延長された２色のストライプからなる第１の補助画像パターンと、水平方向に延長された２色のストライプからなる第２の補助画像パターンとの２種類で構成され、水平方向の傾き角度を検出する際には、一対のパッシブセンサを水平方向に回動させると共に、第１の補助画像パターンを投写し、垂直方向の傾き角度を検出する際には、一対のパッシブセンサを垂直方向に回動させると共に、第２の補助画像パターンを投写す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。
前記一対の距離センサは、投写レンズと同一面に配置され、スクリーンへ向けて検知信号を照射する送信部と、送信部から照射され、スクリーンにより反射した検知信号を受信する、送信部に対して略対称位置に配置された一対の受信部とから構成され、夫々の受信部が送信部から送信された検知信号を受信するまでの時間を検出する検出手段と、検出手段が検出した受信部の夫々の受信時間を比較する比較手段と、比較手段に基づいて夫々の受信部の受信時間差が閾値を超えていることを検知した時、投写レンズとスクリーンとの傾き角度を求める傾き角度検出手段と、傾き角度検出手段により求められた傾き角度に基づいて台形歪み補正を行うことを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
前記傾き角度検出手段は、送信部に対して受信時間が短い方の受信部側へ送信部及び一対の受信部を回動させることにより傾き角度を検出することを特徴とする請求項４記載の投写型映像表示装置。
前記傾き角度検出手段は、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離を検出する距離検出手段を更に備え、夫々の受信部が受信した受信時間に基づいて傾き角度を算出することを特徴とする請求項４記載の投写型映像表示装置。