JP2006186469A - 投射型表示装置および投射型表示方法 - Google Patents

投射型表示装置および投射型表示方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 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、縦横台形歪み補正や焦点調整機構を簡素化する。
【解決手段】 投射レンズ31は、四隅に反射部材が配設されたスクリーンに画像を投射する。縦横台形歪み補正や焦点調整時、投射レンズ31からスクリーンに所定の方向に走査する測定用画像を投射させる。光センサ16は、スクリーンにより反射された測定用画像光を受光する。制御部11は、光センサ16の出力信号および前記測定用画像をもとに前記スクリーンの四隅に配設された反射部材の位置を算出し、当該算出した位置に基づきフォーカス環20を制御し台形歪みの調整を行う。
【選択図】 図1

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。
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が存在している。
従来、スクリーン内に表示した特定のパターンを2次元イメージセンサで検出することにより投射映像表示範囲に対するスクリーンの位置を特定し、スクリーンに投射映像が合うように画像歪み補正(オートキーストーン)や自動焦点調整(オートフォーカス)を行う技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2004−260785公報
上記したパッシブセンサを用いた焦点距離調整機構は、2次元配列された高価なイメージセンサを用い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。
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、画像歪み補正や焦点距離調整機構の簡素化を図った投射型表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、この発明においては、四隅に反射部材が配設された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所定の方向に走査する測定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定用画像光を受光する受光手段と、前記受光手段の出力信号および前記測定用画像をもとに前記反射部材の位置を算出し、当該算出した位置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台形歪みの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。
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。
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、縦横台形歪み補正や焦点調整機構を簡素化することができる。
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。
(第1の実施形態)
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、受光モジュール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等の構成要素を有している。
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6に示すような処理手順に従い縦横台形歪み補正(オートキーストーン)や自動焦点調整(オートフォーカス)の処理を実行する。
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6に示すような処理手順の縦横台形歪み補正(オートキーストーン)や自動焦点調整(オートフォーカス)の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、縦横台形歪み補正や自動焦点調整用画像データ12aが上記メモリ12に格納される。
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。
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。
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。
受光モジュール16は光センサ等から構成されている。
図2は、本発明の投射型表示装置10の投影画像が表示されるスクリーン40を示す図である。
図2に示すように、投影対象のスクリーン40の四隅には高光反射率の物体である、例えば高輝度反射テープ201が設置されている。
図3は、縦横台形歪み補正(オートキーストーン)や自動焦点調整(オートフォーカス)の処理時に投射型表示装置10が投射レンズ31からスクリーン40へ投射する動画像を示す図である。
投射型表示装置10はテレビジョンの順次走査のごとく、図3の矢印に示すように順次、投影光点203がスクリーン401上を全て走査できるように予め設置しておく。
受光モジュール16は、映像投影方向からの反射光を受光素子により受光し、この強度を検出する。
(調整処理の動作)
次に、以上のように設置した状態で、投射型表示装置10による調整処理の動作について説明する。
図3に示すように投射型表示装置10から投影光点203を走査投影し、投影光点203が投射型表示装置10の投影できる領域全てを通過させる。
(オートキーストーン(自動台形)補正処理の動作)
受光モジュール16は、映像投影方向からの反射光の強度を検出し、これを制御部11へ渡す。
制御部11は、受光モジュール16からの反射光の強度によって、高輝度反射テープ201が貼られた4つの位置を検出し、この4つの位置を元に投影画面の補正を行なう。
(オートフォーカス補正処理の動作)
オートキーストーン補正処理が終わると、次に、オートフォーカス補正処理を行う。
制御部11は、受光モジュール16により高輝度反射テープ201へ投影光点203を通過させたときの反射光強度を測定する。このとき制御部11は、図4に示す通り高輝度反射テープ201が貼られている前後付近のみを通過させれば、より早く調整処理を実行することができる。
このとき更に高輝度反射テープ201が貼られている前後付近のみを走査密度を、より高めて走査させる。これにより、より正確な位置を検出することができる。
受光モジュール16により測定された反射光強度は、フォーカスが合っているときは強度のピークが高く、かつピーク強度が長く継続する。このため図5(a)に示す通り位置−反射強度グラフを取ると台形に近づく。一方、フォーカスが合っていないときでは、ピーク強度が弱く、かつ継続時間も短い。このため図5(b)に示す通りグラフの形が崩れていく。
これを利用して制御部11は、反射光強度グラフが図5(a)の型に最も近づくようにモータ回転させフォーカスを調整していくことで自動的にフォーカスが合うように調整する。
温度センサ17は温度特性をもつ受光モジュール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受光モジュール16から出力される位置信号を補正する。
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。
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。
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6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6に示すような処理手順に従い、まずは調整用動画像出力を行う(ステップS501)。
ステップS501の次に、オートキーストーン(自動台形)補正処理を実行する(ステップS502)。
ステップS502の次に、オートフォーカス補正処理を実行する(ステップS503)。このとき必要により、図4に示す通り高輝度反射テープ201が貼られている前後付近のみを投射する調整用動画像出力を行う。
ステップS503のオートフォーカス補正処理が完了した後(ステップS504)、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S505)。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S506)、システム電源を遮断(パワーオフ)する。
以上説明したとおり、この発明の投射型表示装置によれば、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、画像歪み補正や焦点調整機構を簡素化することができる。
(第2の実施形態)
オートキーストーン(自動台形補正)に関する他の実施形態を図7および図8を用いて説明する。
上記第1の実施例では図3に示すように投影光点203を用いた。
これに対し第2の実施形態では、図7に示すような棒状の走査光(701,702)を用いて投影領域全体の検査を行ない、高光反射率の物体(高輝度反射テープ201)の検出を行なう。
まずは投影領域に対して横方向へ走査光701を移動させていき、各高輝度反射テープ201の横方向の位置を検出する。同様に、縦方向についても走査光702を移動させることで各高輝度反射テープ201の位置を検出する。
そして、図8にプロジェクターから見た投影画面と反射体の位置関係を示す。ここで、図7で取得した位置について破線で示している。この破線が交差したところのいずれかに高輝度反射テープ201があるので、交差している点16ヶ所について図4に示すように投影光点203による位置検出を行なうことで、各高輝度反射テープ201の位置を特定する。
この方法を用いると、更に第1の実施形態による方法よりも、より早く高輝度反射テープ201の位置を特定することができる。
以上説明したとおり、この発明の投射型表示装置によれば、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、画像歪み補正や焦点調整機構を簡素化することができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明の実施形態に係る投射型表示装置の構成を示すブロック図。 スクリーンと高光反射率の物体との配置関係を示す図。 スクリーンへの投影光点の走査を示す図。 スクリーンへの投影光点の走査を示す図。 オートフォーカス補正処理の原理を説明するための図。 本発明の実施形態に係る投射型表示装置の処理手順を示すフローチャート。 本発明の第2の実施形態に係る投射型表示装置のスクリーンと高光反射率の物体との配置関係を示す図。 本発明の第2の実施形態に係る投射型表示装置の縦横台形歪み補正(オートキーストーン)を説明するための図。
符号の説明
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、201…高輝度反射テープ。

Claims (4)

  1. 四隅に反射部材が配設された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所定の方向に走査する測定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定用画像光を受光する受光手段と、
    前記受光手段の出力信号および前記測定用画像をもとに前記反射部材の位置を算出し、当該算出した位置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台形歪みの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。
  2. 更に、前記駆動手段は、前記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請求項1記載の投射型表示装置。
  3. 前記投射手段は、画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスに表示された画像を前記スクリーンに拡大投射する投射レンズとを具備する請求項2記載の投射型表示装置。
  4. 投射手段により、四隅に反射部材が配設されたスクリーンに画像を投射し、
    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所定の方向に走査する測定用画像を投射させ、
    受光手段により、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定用画像光を受光し、
    処理手段により、前記受光手段の出力信号および前記測定用画像をもとに前記反射部材の位置を算出し、当該算出した位置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台形歪みの調整を行うことを特徴とする投射型表示方法。
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