JP2006184359A - Projection display device and projection display method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像をスクリーンに投射して表示する投射型表示装置および投射型表示方法に関する。 The present invention relates to a projection display apparatus and a projection display method for projecting and displaying an image on a screen.
透過型表示デバイス若しくは反射型表示デバイスを有して、当該表示デバイスに表示した画像をスクリーンに拡大投射する投射型表示装置に於いて、投射部の焦点距離調整を行う機構として、ラインセンサをペアにしてモジュール化したパッシブセンサを用いた焦点距離調整機構がある。
上記したパッシブセンサを用いた焦点距離調整機構は、ラインセンサおよびそのラインセンサに像を結像させるための光学系を二組備える必要があることから、装置の煩雑化、大型化、高価格化を招くという問題があった。 The focal length adjustment mechanism using the above-described passive sensor needs to include two sets of a line sensor and an optical system for forming an image on the line sensor, so that the apparatus becomes complicated, large, and expensive. There was a problem of inviting.
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、焦点距離調整機構の簡素化を図った投射型表示装置および同装置の焦点調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a projection display apparatus and a focus adjustment method for the same, in which a focal length adjustment mechanism is simplified.
上記の目的を達成するために、この発明においては、スクリーンに画像を投射する投射手段と、前記投射手段から前記スクリーンに第1の方向に走査する測距用画像を投射させる画像出力手段と、前記画像出力手段によって前記スクリーンに投射され、前記スクリーンにより反射された測距用画像光を受光する、前記画像出力手段の投射光軸と平行、かつ前記第1の方向に設けられた受光手段と、前記受光手段の出力信号をもとに三角測距により前記投射手段から前記スクリーンまでの距離を算出し、当該算出した距離に基づく制御信号を出力する処理手段と、前記処理手段が出力した制御信号をもとに前記投射手段の焦点調整を行う駆動手段とを具備したことを特徴とする投射型表示装置を提供する。 In order to achieve the above object, in the present invention, a projection means for projecting an image on a screen, an image output means for projecting a distance measurement image to be scanned in the first direction from the projection means to the screen, A light receiving means provided on the screen in parallel with the projection optical axis of the image output means and receiving the distance measuring image light projected on the screen by the image output means and reflected by the screen; A processing unit that calculates a distance from the projection unit to the screen by triangulation based on an output signal of the light receiving unit and outputs a control signal based on the calculated distance; and a control output by the processing unit Provided is a projection display device comprising a driving unit for adjusting a focus of the projection unit based on a signal.
なお、装置に係る本発明は方法に係る発明としても成立し、方法に係る本発明は装置に係る発明としても成立する。
また、装置または方法に係る本発明は、コンピュータに当該発明に相当する手順を実行させるための(あるいはコンピュータを当該発明に相当する手段として機能させるための、あるいはコンピュータに当該発明に相当する機能を実現させるための)プログラムとしても成立し、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としても成立する。
The present invention relating to the apparatus is also established as an invention relating to a method, and the present invention relating to a method is also established as an invention relating to an apparatus.
Further, the present invention relating to an apparatus or a method has a function for causing a computer to execute a procedure corresponding to the invention (or for causing a computer to function as a means corresponding to the invention, or for a computer to have a function corresponding to the invention. It can also be realized as a program (for realizing the program), and can also be realized as a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
透過型表示デバイス若しくは反射型表示デバイスを用いた投射型表示装置に於いて、焦点調整機構を簡素化することができる。 In a projection display device using a transmissive display device or a reflective display device, the focus adjustment mechanism can be simplified.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態に係る投射型表示装置の構成を図1に示す。
本発明の実施形態に係る投射型表示装置10は、制御部11、メモリ12、映像信号切替回路13、映像信号出力回路14、表示素子15、光センサ16、温度センサ17、モータ駆動回路18、モータ19およびフォーカス環20、操作部21、投射レンズ31、受光用導光路32等の構成要素を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A configuration of a projection display device according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
A
制御部11は投射型表示装置10の全体の制御を司るもので、ここではマイクロプロセッサを用いて実現され、メモリ12に格納されたプログラムに従い、図5に示すような処理手順に従い、図2に示すような三角測距の原理を用いて、一つの光センサ16の出力信号により焦点調整の処理を実行する。
The
メモリ12は上記制御部11が実行するプログラムおよび表示画像データを含む各種のデータを記憶する。ここでは図5に示すような処理手順の焦点調整処理ルーチンを含むプログラムおよび表示画像データの他に、フォーカス調整用画像データ12aが上記メモリ12に格納される。
The
映像信号切替回路13は制御部11の制御の下にスクリーンに投射する画像を選択するもので、制御部11から出力された切替制御信号(SEL)に従い、装置内部で生成した映像信号と外部から供給される映像信号(EXVD)とを切り替えて出力する。
The video
映像信号出力回路14は上記映像信号切替回路13から出力された映像信号をもとに表示ドライブ用の画像データを生成し、この生成した画像データを表示素子15に送出する。
The video
表示素子15は投射レンズ31とともに投射部を構成するもので、映像信号出力回路14から受けた画像データを表示出力する透過型(例えば、液晶)または反射型(例えば、DMD)の表示デバイスである。
The
光センサ16は受光用導光路32と共に受光部を構成するもので、図2に示すように投射光軸に平行に設けられた細長い受光用導光路32の後に設けられている。この受光用導光路32の内側には光を吸収する素材または塗装が施されている。
The
制御部11は焦点調整時に、表示素子15から図4に示すような測距用画像を投射レンズ31からスクリーンに投射させる。このときの投射画像はスクリーン上を縦ライン形状の測距用画像を表示し、縦ラインが左右に走査する画像である。
At the time of focus adjustment, the
なお、本発明はこの縦ライン形状の測距用画像に限定しない。例えば、全画面が白色画像と全画面が黒色画像とが交互に現れて右側に流れていくようなものであっても同様の効果を得ることができる。 Note that the present invention is not limited to this vertical line-shaped distance measuring image. For example, the same effect can be obtained even when the full screen is a white image and the full screen is a black image alternately appearing and flowing to the right side.
光センサ16はスクリーンにより反射された測距用画像光を受光素子により受光し、この受光に従う信号を制御部11に出力する。具体的には縦ラインを検出したときに信号の出力が高くなるので、これをもって光センサ16の受光軸上に縦ラインが到達したことを検出することができる。
The
制御部11は光センサ16が縦ラインを検出したときの表示素子15走査幅Δxと、投射レンズ31の焦点距離fと、投射レンズ31と光センサ16の光取り入れ口間に相当する基線長Bとに基づいて、図2に示す三角測距により、投射レンズ31の投射基点とスクリーン40上の投射光軸とスクリーン面が交わる点との間の距離を算出し、この算出した距離に基づいてモータ駆動信号(MD)を生成しモータ19を駆動してフォーカス環20の回転位置を制御し投射レンズ31の焦点調整を行う。
The
温度センサ17は温度特性をもつ光センサ16の温度を監視し、この温度検知信号を制御部11に送出する。制御部11は温度センサ17から受けた温度検知信号に基づき光センサ16から出力される位置信号を補正する。
The
モータ駆動回路18は制御部11から出力されたモータ駆動信号(MD)によりモータ19を駆動制御してフォーカス環20を回転駆動し、フォーカス環20の回転位置を制御して投射レンズ31の焦点調整を行う。制御部11は後述する測距演算によって求められた測距データをもとに、予め用意した焦点距離とモータ回転数を対応させたテーブルを算出してモータ回転数を導き出し、この回転数に従うモータ駆動信号(MD)を生成して、この生成したモータ駆動信号(MD)をモータ駆動回路18に送出する。
The
操作部21はユーザが操作する操作ボタンを有し、操作ボタンの操作に従う各種指示信号を制御部11に送出する。ここでは操作ボタンの操作に従う焦点調整の開始並びに終了信号等を制御部11に通知する。
The
投射レンズ31と光センサ16の光取り入れ口とは、図2に示すように投射型表示装置10の筐体前面に所定の距離を隔てて配置される。
本発明の実施形態に於ける一つの光センサ16を用いた測距機構の測距原理を図2に示している。
光センサ16と光センサ16の光取り入れ口から光センサ16までの光路管はモジュール化され、投射レンズ31の投射光軸に対し平行に置かれて、それぞれ相対位置が決まっている。この測定原理は、三角測距から導き出されるもので、斜線部分の2つの三角形が相似であることから、L:B=f:Δxの関係がある。
As shown in FIG. 2, the
FIG. 2 shows the distance measuring principle of the distance measuring mechanism using one
The
従って、
L=Bf/Δx ・・・(式1)
である。
ここで、
Lは光センサ16の光取り入れ口から光センサ16迄の受光軸とスクリーン面が交わる点(A)との間の距離、
Bは投射レンズ31と光センサ16の受光軸の間に相当する距離、
fは投射レンズ31の焦点距離、
Δxは光センサ16が縦ラインを検出したときの走査幅の距離Δx
である。
なお、Δxは、表示素子15の画素密度から求めることが可能である。なお、投射型表示装置10の製造時に、表示素子15の中心画素の位置と投射軸とを合わせておく必要がある。これにより正確なΔxの値を求めることができる。
Therefore,
L = Bf / Δx (Formula 1)
It is.
here,
L is the distance between the light receiving axis from the light inlet of the
B is a distance corresponding to the distance between the
f is the focal length of the
Δx is a scanning width distance Δx when the
It is.
Δx can be obtained from the pixel density of the
上記した距離Bと、距離fと、距離Δxとにより、スクリーン40上の投射光軸とスクリーン面が交わる点(A)との間の距離をLを求めることができる。この測距手段を用いてラインセンサを1個のみ用いた測距機構を実現している。
The distance L between the projection optical axis on the
この測距機構に於いて正確な測距を行うためには、図2に斜線で示す2つの三角形が二次元的に配置されていなければならない。そこでこの実施形態では、図3に示すように、受光用導光路32および光センサ16をモジュール化したセンサモジュールを投射レンズ31の光軸を基準にした基準面(s)に合わせて配置している。
In order to perform accurate distance measurement with this distance measuring mechanism, two triangles indicated by hatching in FIG. 2 must be two-dimensionally arranged. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a sensor module obtained by modularizing the light receiving
この測距機構による測距は、測距用画像を用いて行う。この測距用画像の一例を図4に示している。ここではスクリーン40のスクリーン面中央に縦ライン形状の測距用画像(Pv)を投射する。この投射画像はスクリーン上を縦ライン形状の測距用画像を表示し、縦ラインが左右に走査する画像である。
Distance measurement by this distance measurement mechanism is performed using a distance measurement image. An example of this distance measurement image is shown in FIG. Here, a distance measuring image (Pv) having a vertical line shape is projected onto the center of the screen surface of the
制御部11は、スクリーン面を反射した測距用画像光を受光用導光路32を介して光センサ16が受光したタイミングによって、上記図2に示した距離Lが算出され、この算出された距離Lをもとに投射レンズ31の焦点調整を行う。
The
上記実施形態に於ける投射型表示装置10の処理手順を図5に示している。
投射型表示装置10に動作用の電源が供給されると、制御部11はメモリ12に格納されたプログラムに従い、図5に示すような処理手順に従い、図2に示すような三角測距の原理を用いて、一つの光センサ16の出力信号により焦点調整の処理を実行する。
The processing procedure of the
When power for operation is supplied to the
制御部11は、システム電源の投入(パワーオン)に伴い、メモリ12からフォーカス調整用画像データ12aを読み出し、このフォーカス調整用画像データ12aに基づく図4に示すような縦ライン形状の測距用動画像(Pv)をスクリーン40のスクリーン面に投射する(ステップS501)。
When the system power is turned on (power-on), the
この縦ライン形状の測距用画像(Pv)のスクリーン40への投射により、スクリーン面を反射した測距用画像光が受光用導光路32に入射され、光センサ16に受光される。
By projecting the vertical line-shaped distance measuring image (Pv) onto the
制御部11は、
B:投射レンズ31と光センサ16の受光軸の間に相当する距離、
f:投射レンズ31の焦点距離、
Δx:光センサ16が縦ラインを検出したときの走査幅の距離Δx
に基づいて、図2に示す三角測距により、投射レンズ31の投射基点とスクリーン40上の投射光軸とスクリーン面が交わる点との間の距離を算出し、この算出した距離に基づくモータ駆動信号(MD)をモータ駆動回路18に送出し、モータ19を駆動してフォーカス環20の回転位置を制御し、投射レンズ31の焦点調整を行う(ステップS502)。
The
B: Distance corresponding to the distance between the
f: the focal length of the
Δx: scanning width distance Δx when the
2, the distance between the projection base point of the
この焦点調整が完了した後(ステップS503)、制御部11は操作部21からの指示操作に従い、メモリ12に格納された映像信号、若しくは外部から供給される映像信号(EXVD)を映像信号出力回路14に入力して、この映像信号をもとに表示素子15に表示した画像をスクリーン40のスクリーン面に拡大表示する(ステップS504)。そして操作部21から画像表示の終了指示を受けると画像表示の処理を終了して(ステップS505)、システム電源を遮断(パワーオフ)する。
After the focus adjustment is completed (step S503), the
上記した実施形態によれば、測距のための光学系およびラインセンサを1個のみ設けた構成であることから、投射型表示装置10全体の構成を簡素化でき、これによって自動焦点機能を備えた投射型表示装置を小型化、軽量化、低価格化できる。
According to the above-described embodiment, since only one optical system and a line sensor for distance measurement are provided, the overall configuration of the
10…投射型表示装置、11…制御部、12…メモリ、13…映像信号切替回路、14…映像信号出力回路、15…表示素子、16…光センサ、17…温度センサ、18…モータ駆動回路、19…モータ、20…フォーカス環、21…操作部、31…投射レンズ、32…受光用導光路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記投射手段から前記スクリーンに第1の方向に走査する測距用画像を投射させる画像出力手段と、
前記画像出力手段によって前記スクリーンに投射され、前記スクリーンにより反射された測距用画像光を受光する、前記画像出力手段の投射光軸と平行、かつ前記第1の方向に設けられた受光手段と、
前記受光手段の出力信号をもとに三角測距により前記投射手段から前記スクリーンまでの距離を算出し、当該算出した距離に基づく制御信号を出力する処理手段と、
前記処理手段が出力した制御信号をもとに前記投射手段の焦点調整を行う駆動手段とを具備したことを特徴とする投射型表示装置。 Projection means for projecting an image on the screen;
Image output means for projecting a distance measuring image scanned in the first direction from the projection means to the screen;
A light receiving means provided on the screen in parallel with the projection optical axis of the image output means and receiving the distance measuring image light projected on the screen by the image output means and reflected by the screen; ,
Processing means for calculating a distance from the projection means to the screen by triangulation based on an output signal of the light receiving means, and outputting a control signal based on the calculated distance;
A projection type display apparatus comprising: a drive unit that adjusts a focus of the projection unit based on a control signal output from the processing unit.
画像出力手段により、前記投射手段から前記スクリーンに水平方向に走査する測距用画像を投射させ、
前記画像出力手段によって前記スクリーンに投射され、前記スクリーンにより反射された測距用画像光を前記画像出力手段の投射光軸と平行に設けられた受光手段により受光し、
処理手段により、前記受光手段の出力信号をもとに三角測距により前記投射手段から前記スクリーンまでの距離を算出し、当該算出した距離に基づく制御信号を出力し、
駆動手段により前記処理手段が出力した制御信号をもとに前記投射手段の焦点調整を行うことを特徴とする投射型表示方法。 Project the image on the screen by the projection means,
The image output means causes the projection means to project a distance measuring image to be scanned in the horizontal direction on the screen,
Ranging image light projected on the screen by the image output means and reflected by the screen is received by a light receiving means provided in parallel with the projection optical axis of the image output means,
The processing means calculates the distance from the projection means to the screen by triangulation based on the output signal of the light receiving means, and outputs a control signal based on the calculated distance,
A projection type display method comprising: adjusting a focus of the projection unit based on a control signal output from the processing unit by a driving unit.
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