JP2007140383A

JP2007140383A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2007140383A
Application number: JP2005337358A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Katagame; 博和片亀
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】このような実情に鑑みてなされたものであり、実際にスクリーンに投射される画像の形状に基づいて、画像の歪みを自動的に補正する機能を備えた投射型表示装置を提供する。
【解決手段】スクリーンに表示された投射画像の４隅角の位置を光学的に検出する検出手段と、前記検出された４隅角の位置に基づいて、前記４隅角それぞれとレンズとの距離を計算する距離計算手段と、前記計算された４隅角それぞれとレンズとの距離に基づいて、投射画像の歪みを計算する歪み計算手段と、前記歪みの補正を行うための画像補正量を計算する画像補正量計算手段とを備えていることを特徴とする投射型表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン等に投射光を照射して画像を表示させるフロントプロジェクタタイプの投射型表示装置に関し、特に、投射された画像の歪みを自動的に補正する機能を備えた投射型表示装置に関するものである。

従来、投射型表示装置において、投射された画像の歪みを補正する方法としては、レンズから投射される光の４隅の投射角を光学的に検出し、この４隅の投射角が直角となるようにプロジェクタ内で投射光の調整を行っている。また、プロジェクタ自体の傾きを加速度センサなどにより検出して、この傾きに応じて投射光の調整を行うものもある。このような投射型表示装置における自動補正機能を実現する方法は、特許文献１、特許文献２などに記載されている。一般的に、このような画像補正を台形補正又はキーストン補正と呼んでいる。

特開２００１−１８６５３８号公報特開２００１−３３９６７１号公報

フロントプロジェクタタイプの投射型表示装置は、プロジェクタ本体とスクリーンとが独立しており、様々な設置環境で利用される。通常、プロジェクタ本体を台などの上に設置し、レンズをスクリーンに向けて画像を投射し、画像がスクリーン上に適切に投射されるようプロジェクタ本体の設置位置や向きを調整する。このとき、台の上のプロジェクタ本体の設置位置が必ずしもスクリーン正面に対向する位置となるとは限らず、スクリーン中央からずれた方向から投射する場合も多い。この場合には、図５に示すように、投射される画像は、直方形状とはならず各辺が歪んだ形で表示されてしまう。特許文献１、特許文献２などに記載されている画像補正方法では、投射光のビーム形状を直方形状に調整することは可能であるが、実際にスクリーンに投射される画像が適正な直方形状になるよう補正を行うことは不可能である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、実際にスクリーンに投射される画像の形状に基づいて、画像の歪みを自動的に補正する機能を備えた投射型表示装置を提供しようとするものである。

上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、スクリーン上の投射画像の４隅についてレンズからの距離を当該４隅角からの反射波によって測定し、この測定結果に基づいて投射画像の歪みを計算し、プロジェクタ本体側で投射光の調整を行うことにより、画像補正を行うことに想到した。

すなわち、本発明は、スクリーンに表示された投射画像の４隅角の位置を当該４隅角からの反射波によって検出し、前記４隅角の位置に基づいて投射画像の歪みを計算し、前記歪みの補正を行うことを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。反射波は、所定波長の光、電磁波、音波、超音波等を前記４隅角に照射して得られる反射波である。

本発明は、また、スクリーンに表示された投射画像の４隅角の位置を当該４隅角からの反射波によって検出する検出手段と、前記検出された４隅角の位置に基づいて、前記４隅角それぞれとレンズとの距離を計算する距離計算手段と、前記計算された４隅角それぞれとレンズとの距離に基づいて、投射画像の歪みを計算する歪み計算手段と、前記歪みの補正を行うための画像補正量を計算する画像補正量計算手段とを備えていることを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。

本発明の投射型表示装置において、前記検出手段は、スクリーンに表示された投射画像の４隅角に向けてレーザ光を照射する発光手段と、前記レーザ光の反射光を受光する受光手段とを含んでいることを特徴とする。前記発光手段は、レンズのシャッター又はレンズ周辺部に付属していることを特徴とする。

本発明の投射型表示装置において、前記検出手段の前記発光手段は、スクリーンに表示された投射画像の対向する２辺に沿ってレーザ光を走査し、前記距離計算手段は、前記走査されたレーザ光の反射光に基づいて、前記投射画像の対向する２辺とレンズとの最短距離を計算することを特徴とする。

本発明の投射型表示装置において、前記歪み計算手段は、スクリーンに表示された投射画像の対向する２辺の長さをそれぞれ計算することを特徴とする。

以上、説明したように、本発明の投射型表示装置によれば、実際にスクリーンに投射される画像の形状に基づいて、画像の歪みを自動的に補正することが可能になる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の投射型表示装置を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１〜図４は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。

図１は、本発明の投射型表示装置の構成を概略的に示す図である。図１において、本発明の投射型表示装置は、光源、光学系、レンズ等を有するプロジェクタ本体部と、スクリーン上に投射された画像の４隅角の位置情報を取得する受光部と、当該４隅角までの距離を計算する距離計算部と、前記計算された距離に基づいて投射画像の補正量を計算する補正量計算部とから構成されている。尚、受光部、距離計算部、補正量計算部等はプロジェクタ本体部に内蔵されていてもよい。

さらに、図２に示すように、本発明の投射型表示装置は、スクリーンに対してレーザ光等を照射するための発光部を備えている。図２において、発光部はレーザ光源であり、（ａ）ではレンズの外枠部分に埋め込んだ構成例、（ｂ）ではレンズのシャッターに埋め込んだ構成例を示している。尚、（ａ）では投射画像の上側２隅及び下側２隅のそれぞれを検出するための２つのレーザ光源があり、（ｂ）では投射画像の４隅全てを検出するための１つのレーザ光源があるが、レーザ光源の設置数及び配置については、任意に設計することができる。

受光部は、上記した発光部からスクリーンに対して照射された光の反射光を受光する。発光部によりプロジェクタから発射される投射光の４隅のそれぞれと同じ方向にレーザ光を発射し、このレーザ光がスクリーン上に現れる投射画像の４隅角とほぼ同じ位置に照射されて、その反射光が受光部に入射されるようになっている。また、受光部は、発光部によりスクリーン上に現れる投射画像の４辺に沿ってレーザ光をスキャンした反射光を受光できるようになっている。

距離計算部は、受光部において受光した投射画面の４隅からの反射光に基づいて、投射画面の各隅とレンズとの間の距離を計算する。この距離計算方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３において、投射画像の４隅をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、プロジェクタのレンズ位置をＯとしている。受光部において受光した投射画面の４隅からの反射光により、レンズ位置ＯからＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄまでの距離、すなわちＯＡ，ＯＢ，ＯＣ，ＯＤの長さが検出される（それぞれの長さをａ，ｂ，ｃ，ｄとする）。

尚、投射画面の４隅からの反射光に基づいて距離計算を行う具体的な手法については、例えば、以下に示すような周知技術を応用すればよい。
・所定波長の可視光や赤外光を投射画面の４隅に投射してその反射光を受光する方法（特開平６−２３２８１９号公報，特開平６−２３５６３３号公報，特開平７−１９１１４３号公報，特開平７−３１８６４８号公報，特開平９−２６４７４１号公報等を参照）。
・所定波長の電磁波、音波、超音波等を投射画面の４隅に投射してその反射光を受光する方法（特開２００４−１７７３３８号公報，特開２００４−１７７３４０号公報，特開平５−１９０４３号公報）。

次に、図４において、２つの三角形ＯＡＢ，ＯＣＤの辺ＡＢ，ＣＤの長さを計算する。図４に示すように、それぞれの三角形の頂点Ｏから辺ＡＢ，ＣＤに向かって引いた垂線の長さをｘ，ｙとすると、辺ＡＢ，ＣＤの長さは、それぞれ、√（ａ^２−ｘ^２）＋√（ｂ^２−ｘ^２），√（ｃ^２−ｙ^２）＋√（ｄ^２−ｙ^２）となる。ここで、垂線ｘ，ｙの長さは、投射画像の辺Ａ，Ｂ間、辺Ｃ，Ｄ間をレーザ光でスキャンして得られる距離の最短値として求めることができる。あるいは、それぞれの三角形において２辺（ＯＡ，ＯＢとＯＣ，ＯＤ）の長さとそれらの間の角（∠ＡＯＢ，∠ＣＯＤ）の角度とからソフトウェア計算により求めることもできる。尚、レーザ光源と受光部とは、プロジェクタのレンズ位置Ｏとほぼ同位置に配置されていてもよいし、他の場所に配置されていても良い。後者の場合、距離計算部では、レーザ光源及び受光部とレンズ位置Ｏとの相対的な位置関係を考慮して距離計算を行うことになる。

次に、補正量計算部では、距離計算部で行った距離計算結果に基づいて、投射画像に対する補正量を計算する。すなわち、投射画像の上底辺ＡＢ及び下底辺ＣＤが同じ長さとなるような補正量を求める。この補正量計算については、特許文献１，２等に記載されている従来の様々な手法を利用して行うことができる。

以上、本発明の投射型表示装置について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。

本発明の投射型表示装置の構成を概略的に示す図である。本発明の投射型表示装置における発光部の形態を示す図である。投射画面の４隅からの反射光に基づいて投射画面の各隅とレンズとの間の距離を計算する方法を説明するための図である。投射画面の４隅からの反射光に基づいて投射画面の各隅とレンズとの間の距離を計算する方法を説明するための図である。従来の投射型表示装置における投射画像の歪みの問題を示す図である。

Claims

スクリーンに表示された投射画像の４隅角の位置を当該４隅角からの反射波によって検出し、前記４隅角の位置に基づいて投射画像の歪みを計算し、前記歪みの補正を行うことを特徴とする投射型表示装置。
スクリーンに表示された投射画像の４隅角の位置を当該４隅角からの反射波によって検出する検出手段と、
前記検出された４隅角の位置に基づいて、前記４隅角それぞれとレンズとの距離を計算する距離計算手段と、
前記計算された４隅角それぞれとレンズとの距離に基づいて、投射画像の歪みを計算する歪み計算手段と、
前記歪みの補正を行うための画像補正量を計算する画像補正量計算手段とを備えていることを特徴とする投射型表示装置。
前記検出手段は、スクリーンに表示された投射画像の４隅角に向けてレーザ光を照射する発光手段と、前記レーザ光の反射光を受光する受光手段とを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
前記検出手段の前記発光手段は、レンズのシャッターに付属していることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
前記検出手段の前記発光手段は、レンズの周辺部に付属していることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
前記検出手段の前記発光手段は、スクリーンに表示された投射画像の対向する２辺に沿ってレーザ光を走査し、
前記距離計算手段は、前記走査されたレーザ光の反射光に基づいて、前記投射画像の対向する２辺とレンズとの最短距離を計算することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
前記歪み計算手段は、スクリーンに表示された投射画像の対向する２辺の長さをそれぞれ計算することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の投射型表示装置。