JP2006251604A - テーブル型ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 スクリーン上の目的の位置に画像を正確に投影することができるテーブル型ディスプレイを提供すること。
【解決手段】 最初にイメージセンサ５１を動作させて、イメージセンサ５１からの撮像信号を撮像データ処理部６３に取り込む。撮像データ処理部６３では、スクリーン４０上のマークＭＡの座標位置を検出し、位置データ変換テーブル部６４を位置換算テーブルを更新する。これにより、初期化の処理が完了する。この状態で、外部から画像信号が画像データ処理部６１に入力されると、画像データ処理部６１では、制御部６５を介して位置データ変換テーブル部６４の位置換算テーブルを参照しつつ、画像信号に対して座標変換が行われる。これにより、各液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃによって変調された像光が、スクリーン４０の表示領域４１内にぴったり収まるように投射される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、透過型のスクリーンを天板として配置し、このスクリーンに下方から画像を投影するテーブル型ディスプレイに関する。

テーブル型ディスプレイとして、複数のプロジェクタからの画像形成用の光束を、水平に設置した天板のスクリーンに下面側から投射することにより、高解像度の大画面表示を可能にしたものが存在する（特許文献１）。このテーブル型ディスプレイでは、撓みを少なくする透明ベース部材等を設けたスクリーンを用いて撓みを低減し大画面表示に際して高解像度を達成している。
特開２００４−１２７１２号公報

しかし、上記のようなテーブル型ディスプレイでは、スクリーン上の目的の位置に画像を正確に投影することが容易でない。また、複数のプロジェクタからの画像の投影位置を相互に位置合わせすることも容易でない。

そこで、本発明は、スクリーン上の目的の位置に画像を正確に投影することができるテーブル型ディスプレイを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るテーブル型ディスプレイは、（ａ）光源と、当該光源から射出された照明光を変調する光変調部と、当該光変調部を経て形成される像光を投射する投射光学系とを有するプロジェクタ本体と、（ｂ）プロジェクタ本体からの像光が投影される透過型のスクリーンと、（ｃ）プロジェクタ本体を収納するとともに、当該プロジェクタ本体の上方にスクリーンを支持する保持体と、（ｄ）プロジェクタ本体から投射される像光とスクリーンとの位置関係を調整するための情報を提供する認識手段とを備える。

上記テーブル型ディスプレイでは、認識手段がプロジェクタ本体から投射される像光とスクリーンとの位置関係を調整するための情報を提供するので、スクリーン上の目的の位置に収まるように像光を正確に投射することができる。

また、本発明の具体的態様では、上記テーブル型ディスプレイにおいて、認識手段が、スクリーン及び当該スクリーン周辺のすくなくとも一方に形成したマークと、プロジェクタ本体側に固定されてマークを撮影するカメラとを含む。また、このテーブル型ディスプレイでは、カメラの検出した画像に基づいてマークの位置情報を検出する位置検出手段と、当該位置検出手段からの位置情報に基づいて光変調部を動作させることにより、像光の投射位置を調節する投射位置調整手段とをさらに備える。この場合、基準となるマークの撮影によってマークの画像を取り込み、このマークの画像を利用して、投射位置調整手段によって投射位置を調節することができる。

また、本発明の具体的態様では、投射位置調整手段が、光変調部に行わせる変調を調整することによって、スクリーン上に像光によって形成される画像に関して台形補正を行う。この場合、プロジェクタ本体による画像の投影角度等に関係なく歪みの少ない画像をスクリーン上に形成することができる。

また、本発明の具体的態様では、プロジェクタ本体が、光源と、光変調部と、投射光学系とを個別に備える複数組のプロジェクタユニットを含むことを特徴とする。この場合、複数のプロジェクタユニットによってつなぎ合わせた画像をスクリーン上に形成することができる。

また、本発明の具体的態様では、投射位置調整手段が、位置検出手段からの位置情報に基づいて、各プロジェクタユニットに設けた光変調部を動作させることにより、各プロジェクタユニットによる像光の投射位置を調節する。この場合、各プロジェクタユニットによって投射される像光をスクリーン上で正確に位置合わせして、スクリーン上に継ぎ目の目立たない画像を形成することができる。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るテーブル型ディスプレイの形状的構造を説明する側方部分断面図である。図示のテーブル型ディスプレイ１０は、構成要素として、保持枠部分２０と、プロジェクタ本体３０と、スクリーン４０とを備える。

ここで、保持枠部分２０は、プロジェクタ本体３０とスクリーン４０とを相対的位置関係を保持したままで支持するための保持体である。この保持枠部分２０は、下部にプロジェクタ本体３０を収納するケース２１を有しており、上部にスクリーン４０を水平に支持する枠体２３を有している。

前者のケース２１は、テーブル型ディスプレイ１０の台座となっており、その下面には、テーブル型ディスプレイ１０を移動させるためのキャスタ２５が取り付けられている。ケース２１の底板２１ａ上には、プロジェクタ本体３０がアライメントされた状態で固定されており、ケース２１の上板２１ｂ中央には、プロジェクタ本体３０の上部に突起する投射レンズ３８を上方に露出させるための開口２１ｄが形成されている。なお、上板２１ｂの開口２１ｄの傍らには、イメージセンサ５１が固定されており、スクリーン４０の下面及びその周囲を撮像することができるようになっている。イメージセンサ５１の詳細については後述するが、スクリーン４０上にプロジェクタ本体３０からの像光ＩＬをアライメントして投射するために利用される。

後者の枠体２３は、ケース２１の四隅から上方に延びる４本の支柱２３ａと、これらの支柱２３ａの上端に四隅が固定された矩形枠部材２３ｂとを備える。矩形枠部材２３ｂは、内周側に段差２３ｃを有しており、スクリーン４０の縁部分を周囲から支持して水平に保持し固定する。

プロジェクタ本体３０は、既に説明したようにケース２１の底板２１ａ上面の中央に固定され、全体が目立たないようにケース２１内に収納されている。プロジェクタ本体３０の上部からは、開口２１ｄを臨むように投射レンズ３８が突起しており、開口２１ｄを介して上方のスクリーン４０に向けて像光ＩＬを射出する。

スクリーン４０は、透過型のスクリーンであり、図示を省略するが、厚く十分な強度を有する透明樹脂板上に、フレネルレンズシート及びレンチキュラシートを積層し、その上に、拡散板パネルを重ねた構造となっている。このスクリーン４０には、プロジェクタ本体３０からの像光ＩＬが投影され、拡散板パネル上に画像が形成される。なお、スクリーン４０と矩形枠部材２３ｂとは、テーブル型ディスプレイ１０の天板として機能する。つまり、テーブル型ディスプレイ１０をミーティング等に利用した場合、スクリーン４０上に必要な画像を表示できるだけでなく、テーブル天板としてのスクリーン４０上に資料その他の物品を置くことができる。

イメージセンサ５１は、ＣＣＤ撮像素子等を利用した小型のカメラである。このイメージセンサ５１は、スクリーン４０の下面と、枠体２３の矩形枠部材２３ｂの下面とを画角内に収めており、任意のタイミングでスクリーン４０の下面等の画像を取り込むことができる。イメージセンサ５１は、プロジェクタ本体３０に対してアライメントされて固定されており、イメージセンサ５１によって撮影される画像中の座標は、スクリーン４０上の座標に対応したものとなっている。

図２は、スクリーン４０の支持状態を概念的に説明するものであり、図３は、スクリーン４０の裏面を図示したものである。スクリーン４０は、枠体２３によって水平に支持されている。このスクリーン４０は、中央に表示領域４１を有しており、外周に枠領域４２を有している。表示領域４１は、ケース２１内のプロジェクタ本体３０（図１参照）からの像光ＩＬに対応する画像を表示する部分である。また、枠領域４２は、プロジェクタ本体３０からの光を遮る部分である。つまり、プロジェクタ本体３０からの投射光によって、枠領域４２内の開口である表示領域４１にぴったり収まるような画像が形成される。

スクリーン４０の枠領域４２には、四隅に対応してアライメント用のマークＭＡが形成されている。このマークＭＡは、裏面側から観察可能となるようにスクリーン４０のうち例えば透明樹脂板の下面に形成することもできるが、スクリーン４０のうち画像が形成される拡散板パネルの層に形成することもできる。また、マークＭＡは、スクリーン４０に限らず、枠体２３の矩形枠部材２３ｂ下面に形成することもできる。なお、マークＭＡは、イメージセンサ５１とともに認識手段として機能し、プロジェクタ本体３０から投射される像光ＩＬとスクリーン４０との位置関係を調整するための情報を提供する。

以上で例示したマークＭＡは、十字状であるが、スクリーン４０の板面に沿った２次元的変位に関するアライメントを可能にする限り、他の形状とすることができる。また、この場合、例えば黒地の枠領域４２上に白色のマークＭＡを形成しているが、枠領域４２やマークＭＡの色彩は、イメージセンサ５１による撮像が可能であれば様々な色彩の組み合わせとすることができる。また、マークＭＡの配置も４隅に限らず、枠領域４２に沿って適当な間隔で配置することができる。

なお、スクリーン４０は交換可能になっており、拡散板パネルの種類を変更したり、表示領域４１の寸法や形状を変更したりすることができる。

図４は、図１に示すプロジェクタ本体３０と、これを動作させるための附属装置６０とについて、これらの構造等を具体的に説明するブロック図である。

まず、プロジェクタ本体３０は、光源光を発生する光源装置３１と、ダイクロイックミラー（不図示）等からなり光源装置３１からの光源光をＲＧＢの３色に分割する色分離光学系３３と、色分離光学系３３から射出された各色の照明光によってそれぞれ照明される３つの液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃを有する光変調部３５と、光変調部３５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム３７と、クロスダイクロイックプリズム３７を経た像光をスクリーン４０に投射するための投射光学系である投射レンズ３８とを備える。

プロジェクタ本体３０の附属装置６０は、画像データ処理部６１と、パネル駆動部６２と、撮像データ処理部６３と、位置データ変換テーブル部６４と、とを備える。ここで、撮像データ処理部６３、及び制御部６５は、マークＭＡの位置情報を検出するための位置検出手段として機能し、画像データ処理部６１、位置データ変換テーブル部６４、及び制御部６５は、プロジェクタ本体３０から射出される像光ＩＬの投射位置（すなわち画像の投影位置）を調節するための投射位置調整手段として機能する。

ここで、画像データ処理部６１は、ビデオ信号等の外部信号を受け入れる部分であり、入力された画像信号に所望の処理を施すことができる。例えばスクリーン４０に投影する画像の倍率を調整したり、投影画像の歪み補正や台形補正を行うことができる。また、画像データ処理部６１は、投影画像のスクリーン４０上での位置を、２次元的に微調整することができる。さらに、画像データ処理部６１は、スクリーン４０に投影すべき画像の色調や輝度等を調整・補正することもできる。

パネル駆動部６２は、画像データ処理部６１で処理された画像信号を、各液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃを構成する各液晶パネルの駆動に適する駆動信号に変換し、各液晶パネルに所望の表示動作を行わせる。

撮像データ処理部６３は、イメージセンサ５１からの撮像信号を取り込んでスクリーン４０の周辺部に設けたマークＭＡの位置座標を検出する。具体的に説明すると、撮像データ処理部６３は、撮影画像の画像データに対してパターンマッチ等の処理を行って、撮影画像中の４箇所のマークＭＡの座標位置を検出する。この際、マークＭＡが画像の隅にあることを考慮して撮影画像の周辺領域に絞ってマークＭＡの位置検出を行うこともできる。なお、イメージセンサ５１によって得た撮影画像中の座標は、スクリーン４０上の座標に１対１で対応したものとなっており、撮影画像からマークＭＡの位置検出が可能になる。

位置データ変換テーブル部６４は、メモリ等の装置で構成され、マークＭＡの座標位置から像光の投射位置を算出するための位置換算テーブルを内蔵する。この位置データ変換テーブル部６４を利用することにより、スクリーン４０の矩形の表示領域４１に対応するものとして、各液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃの表示層上の画素領域を決定することができる。つまり、位置データ変換テーブル部６４に記録された位置換算テーブルを利用して画像データ処理部６１に画像処理を行わせることで、各液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃの画素領域の各画素に割り当てるべき画素データを迅速に決定することができる。これにより、各液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃによって変調した像光を、スクリーン４０の表示領域４１内にぴったり収まるように投射することができる。つまり、プロジェクタ本体３０によって、スクリーン４０の表示領域４１上に、歪まず、かつ、はみ出すことのない投影画像を形成することができる。

制御部６５は、画像データ処理部６１、パネル駆動部６２、撮像データ処理部６３、位置データ変換テーブル部６４等の動作を統括的に制御する。すなわち、テーブル型ディスプレイ１０に新しいスクリーン４０を取り付けたり、テーブル型ディスプレイ１０を移動した場合、オペレータが適当な入力キーを操作することによって、イメージセンサ５１を動作させて、イメージセンサ５１からの撮像信号を撮像データ処理部６３に取り込む。撮像データ処理部６３では、スクリーン４０上のマークＭＡの座標位置を検出し、位置データ変換テーブル部６４の位置換算テーブルを更新する。これにより、初期化の処理が完了する。この状態で、外部から画像信号が画像データ処理部６１に入力されると、画像データ処理部６１では、制御部６５を介して位置データ変換テーブル部６４の位置換算テーブルを参照しつつ、画像信号に対して座標変換が行われる。こうして座標変換された画像信号は、パネル駆動部６２によって各液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃの駆動信号に変換される。つまり、各液晶ライトバルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃによって変調された像光が、スクリーン４０の表示領域４１内にぴったり収まるように投射される。換言するならば、制御部６５の制御下で、スクリーン４０の表示領域４１内に全画像がぴったり収まるように、画像データ処理部６１によって、画像の拡大や縮小処理が行われ、或いは縦横方向への画像シフトや台形補正といった画像処理が行われることになる。

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２実施形態に係るテーブル型ディスプレイの形状的構造を説明する側方部分断面図である。図示のテーブル型ディスプレイ１１０は、プロジェクタ本体１３０として、２つのプロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂを備える。両プロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂは、図１に示すプロジェクタ本体３０と同一の構造を有し、保持枠部分２０のケース２１中に並んで配置される。各プロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂからの像光は、一対の開口２１ｄを介して上方のスクリーン４０に投射される。スクリーン４０上に投影された画像は、プロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂ内における画像処理（つまり、画像位置の調整）によって境界で継目が生じないものとなっており、全体で一つの画像が形成される。

図６は、図１に示すプロジェクタ本体１３０とこれを適宜動作させるための附属装置１６０について、これらの構造等を具体的に説明するブロック図である。

まず、プロジェクタ本体１３０は、協働する２つのプロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂからなる。各プロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂは、スクリーン４０の表示領域４１の半分にそれぞれ画像を投影し、表示領域４１全体にわたって１つの画像が形成される。スクリーン４０の枠領域４２には、計６箇所にマークＭＡ，ＭＡ２が形成されている。この場合も、第１実施形態の場合と同様の位置換算テーブルを利用した画像処理が行われる。つまり、スクリーン４０の表示領域４１の半分づつに対応する画素領域を各液晶ライトバルブに対して設定することができ、位置換算テーブルを参照しつつ座標変換を行った画像信号を利用して各液晶ライトバルブが駆動される。この結果、両プロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂによって、スクリーン４０の表示領域４１上に歪まず、かつ、はみ出すことのない投影画像を形成することができる。

以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、スクリーン４０の周辺にマークＭＡ，ＭＡ２を形成したが、スクリーン４０自体に適当なマーク画像を投影してこれをイメージセンサ５１によって撮影してもよい。この場合も、マーク画像の位置を基準に画像に補正をかけることで、スクリーン４０の表示領域４１に正確に一致する領域に、歪みのない画像を投影することができる。

また、上記実施形態では、スクリーン４０の周辺にマークＭＡ，ＭＡ２を形成したが、これに加えてスクリーン４０の型式等を印刷、刻設等によって形成することもできる。この場合、交換後のスクリーン４０の型式等を自動的に判定することが可能となり、スクリーン４０の型式等に適合した像光ＩＬの投射が可能になる。

また、上記第２実施形態では、２つのプロジェクタユニット１３０Ａ，１３０Ｂからなるプロジェクタ本体１３０について説明したが、３つ以上のプロジェクタユニットでプロジェクタ本体１３０を構成することもできる。例えば４つのプロジェクタユニットによって、スクリーン４０上の４分割した領域にそれぞれの画像を投射することも可能であり、この場合も、マークＭＡ，ＭＡ２の撮影を利用したアライメント及び画像処理によって継目や歪みの目立たない画像を投影することができる。

第１実施形態に係るディスプレイの形状的構造を説明する図である。 スクリーンの支持状態を概念的に説明するものである。 スクリーンの裏面を図示したものである。 図１に示すディスプレイの構造を説明するブロック図である。 第２実施形態に係るディスプレイの形状的構造を説明する図である。 図５に示すディスプレイの構造を説明するブロック図である。

符号の説明

１０…テーブル型ディスプレイ、 ２０…保持枠部分、 ２１…ケース、 ２１ｄ…開口、 ２３…枠体、 ２３ａ…支柱、 ２３ｂ…矩形枠部材、 ３０…プロジェクタ本体、 ３７…クロスダイクロイックプリズム、 ３８…投射レンズ、 ４０…スクリーン、 ４１…表示領域、 ４２…枠領域、 ５１…イメージセンサ、 ６０…附属装置、 ６１…画像データ処理部、 ６２…パネル駆動部、 ６３…撮像データ処理部、 ６４…位置データ変換テーブル部、 ６５…制御部、 ＩＬ…像光、 ＭＡ…マーク

Claims (5)

1. 光源と、当該光源から射出された照明光を変調する光変調部と、当該光変調部を経て形成される像光を投射する投射光学系とを有するプロジェクタ本体と、
   前記プロジェクタ本体からの像光が投影される透過型のスクリーンと、
   前記プロジェクタ本体を収納するとともに、当該プロジェクタ本体の上方に前記スクリーンを支持する保持体と、
   前記プロジェクタ本体から投射される像光と前記スクリーンとの位置関係を調整するための情報を提供する認識手段と、
   を備えるテーブル型ディスプレイ。
2. 前記認識手段は、前記スクリーン及び当該スクリーン周辺のすくなくとも一方に形成したマークと、前記プロジェクタ本体側に固定されて前記マークを撮影するカメラとを含み、
   前記カメラの検出した画像に基づいて前記マークの位置情報を検出する位置検出手段と、当該位置検出手段からの位置情報に基づいて光変調部を動作させることにより、像光の投射位置を調節する投射位置調整手段とをさらに備えること
   を特徴とする請求項１記載のテーブル型ディスプレイ。
3. 前記投射位置調整手段は、前記光変調部に行わせる変調を調整することによって、前記スクリーン上に前記像光によって形成される画像に関して台形補正を行うことを特徴とする請求項２記載のテーブル型ディスプレイ。
4. 前記プロジェクタ本体は、前記光源と、前記光変調部と、前記投射光学系とを個別に備える複数組のプロジェクタユニットを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のテーブル型ディスプレイ。
5. 前記投射位置調整手段は、前記位置検出手段からの位置情報に基づいて、各プロジェクタユニットに設けた光変調部を動作させることにより、各プロジェクタユニットによる像光の投射位置を調節することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載のテーブル型ディスプレイ。

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