JP2011099958A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投射型の画像表示装置に関し、画像表示素子で表示された画像を投射レンズによってスクリーン上に拡大投射するプロジェクタに好適なものである。 The present invention relates to a projection-type image display device, and is suitable for a projector that enlarges and projects an image displayed on an image display element on a screen by a projection lens.
投射型の画像表示装置としてのプロジェクタでは、例えばライトバルブ（画像表示素子）上に表示されたパソコン・ビデオなどの画像を投射レンズによってスクリーン上に大画面で拡大投射する。近年、パソコンやＴＶの高解像化に伴い、プロジェクタの高解像化及び高画質化が要望されている。プロジェクタの設置時に投射レンズの光軸がスクリーンと交わる角度を正確に垂直に調整しないと、投射時に歪がなく高解像な投影像を得ることができなくなる。 In a projector as a projection type image display device, for example, an image such as a personal computer or a video displayed on a light valve (image display element) is enlarged and projected on a large screen on a screen by a projection lens. In recent years, with higher resolution of personal computers and TVs, higher resolution and higher image quality of projectors have been demanded. If the angle at which the optical axis of the projection lens intersects the screen is not adjusted to be exactly vertical when the projector is installed, a high-resolution projection image without distortion will not be obtained during projection.
またプロジェクタにおいて、電気的なキーストン補正（台形歪の補正）では信号の解像度変換を行うため、部分的に１本の線が２重になったりして解像度が低下してくる。このため高解像でかつ歪のない高画質の投射像（スクリーン像）を得るためには、投射レンズの光軸とスクリーンの法線を正確に平行に調整し、電気的なキーストン（台形歪み）補正を行わないで投影を行うことが必要となってくる。従来より、投射レンズの光軸とスクリーンが垂直となるようにした、調整手段を有するプロジェクタが知られている（特許文献１〜３）。 In a projector, since the resolution of a signal is converted by electrical keystone correction (trapezoidal distortion correction), one line is partially doubled, resulting in a reduction in resolution. For this reason, in order to obtain a high-resolution and distortion-free high-quality projected image (screen image), the optical axis of the projection lens and the normal of the screen are adjusted accurately in parallel, and an electrical keystone (trapezoidal distortion) is obtained. ) It is necessary to perform projection without correction. 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a projector having an adjustment unit in which an optical axis of a projection lens and a screen are perpendicular to each other (Patent Documents 1 to 3).
特許文献１のプロジェクタでは、縦に並んだ複数の点までの距離を検出する測距装置と、横に並んだ複数の点までの距離を検出し、その検出結果から得られた距離情報に基づいて投射レンズとスクリーンの傾きを自動的に検出している。特許文献２のプロジェクタの光軸調整装置では、スクリーンの拡散特性から、プロジェクタからスクリーンに垂直に入射したときのスクリーンからの戻り光が最大になる特性を利用して、スクリーンとプロジェクタの光軸の調整を行っている。特許文献３のプロジェクタ装置では、プロジェクタの壁に対する傾き角度を検出するために２つの測距センサを同一方向に向けて配置し、それらの測距センサの距離情報の差から傾き角度を算出している。 In the projector of Patent Document 1, a distance measuring device that detects distances to a plurality of vertically arranged points, and distances to a plurality of horizontally arranged points are detected, and based on distance information obtained from the detection results. The tilt of the projection lens and screen is automatically detected. In the optical axis adjustment device for a projector disclosed in Patent Document 2, the characteristics of the optical axis of the screen and the projector are obtained by utilizing the characteristic that the return light from the screen is maximized when the light enters the screen perpendicularly from the diffusion characteristic of the screen. Adjustments are being made. In the projector device of Patent Document 3, in order to detect the tilt angle with respect to the wall of the projector, two distance measuring sensors are arranged in the same direction, and the tilt angle is calculated from the difference in distance information of the distance measuring sensors. Yes.
特許文献１のプロジェクタにおける測距装置は、一対の正レンズと、１次元ラインセンサを使用し、複数の距離情報からスクリーンの傾きを検出している。このときのスクリーンの傾きを求める演算が複雑になる傾向があった。特許文献２では、拡散特性が強く、完全拡散に近いスクリーンを使用した場合、調整精度が極端に低くなってしまい正確な調整が困難になる傾向があった。特許文献３では、２つの測距センサが同一方向を向いているため傾きに対する２つの測距センサの距離情報の差が小さくなり、僅かな傾きしか検出できなくなる傾向があった。 The distance measuring device in the projector of Patent Document 1 uses a pair of positive lenses and a one-dimensional line sensor, and detects the tilt of the screen from a plurality of distance information. At this time, the calculation for obtaining the screen inclination tends to be complicated. In Patent Document 2, when a screen having strong diffusion characteristics and nearly perfect diffusion is used, the adjustment accuracy tends to be extremely low, and accurate adjustment tends to be difficult. In Patent Document 3, since the two distance measuring sensors are directed in the same direction, the difference in distance information between the two distance measuring sensors with respect to the inclination tends to be small, and only a slight inclination tends to be detected.
本発明は、簡単な構成で、投射レンズの光軸と、スクリーンの法線との傾きを精度よく検出し、調整者にわかりやすく傾き情報を伝達することができる画像表示装置の提供を目的とする。この他本発明は、投射レンズの光軸とスクリーンの法線との傾き情報を検出し、得られた傾き情報から自動的に傾き調整を行うことができる画像表装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an image display apparatus that can accurately detect the tilt between the optical axis of the projection lens and the normal line of the screen with a simple configuration and can transmit tilt information in an easy-to-understand manner to the adjuster. To do. Another object of the present invention is to provide an image table device capable of detecting inclination information between the optical axis of the projection lens and the normal line of the screen and automatically adjusting the inclination from the obtained inclination information.
本発明の画像表示装置は、画像表示素子と、該画像表示素子により表示された画像をスクリーン上に投射する投射レンズと、該スクリーン上あるいは該スクリーンと同一平面上であって、該投射レンズの光軸と直交する第１方向で該投射レンズの光軸を挟んだ２つの測距点と、該投射レンズの光軸と直交し、該第１方向と直交する第２方向において、前記２つの測距点とは位置が異なる１つの測距点の、少なくとも３つの測距点の距離情報を各々検出する少なくとも３つの距離測定手段と、該３つの距離測定手段で得られる距離情報を表示する表示手段とを備えた画像表示装置であって、該３つの距離測定手段の光軸は、該投射レンズの光軸に対して、同じ角度だけ異なる方向に傾けて配置されていることを特徴としている。 An image display device of the present invention includes an image display element, a projection lens that projects an image displayed by the image display element on a screen, the screen or the same plane as the screen, and the projection lens Two distance measuring points sandwiching the optical axis of the projection lens in a first direction orthogonal to the optical axis, and the two distance measurement points in a second direction orthogonal to the optical axis of the projection lens and orthogonal to the first direction At least three distance measuring means for detecting distance information of at least three distance measuring points of one distance measuring point whose position is different from the distance measuring points, and distance information obtained by the three distance measuring means are displayed. An image display device comprising display means, wherein the optical axes of the three distance measuring means are arranged to be inclined in different directions by the same angle with respect to the optical axis of the projection lens. Yes.
本発明によれば、投射レンズの光軸と、スクリーンの法線との傾きを精度よく検出し、調整者にわかりやすく傾き情報を伝達することができる画像表示装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an image display device capable of accurately detecting the inclination between the optical axis of the projection lens and the normal line of the screen and transmitting the inclination information to the adjuster in an easily understandable manner.
本発明の投射型の画像表示装置は、液晶パネル等の画像表示素子に表示された画像を投射レンズでスクリーン上に投射する。このときスクリーン上あるいはスクリーンと同一平面上であって、投射レンズの光軸と直交する第１方向（水平方向、左右方向）で投射レンズの光軸を挟んだ２点を測距点とする。更に、投射レンズの光軸と直交し、第１方向と直交する第２方向（垂直方向、上下方向）の１点の少なくとも３点を測距点とする。そして各測距装置からこの測距点までの距離情報を少なくとも３つの測距装置（距離測定手段、測距手段）で測定する。尚、３つの測距点のうち１つの測距点は、残りの２つの測距点を結ぶ直線とは異なる位置に存在する。 The projection type image display device of the present invention projects an image displayed on an image display element such as a liquid crystal panel onto a screen by a projection lens. At this time, two points on the screen or on the same plane as the screen and sandwiching the optical axis of the projection lens in a first direction (horizontal direction, left-right direction) orthogonal to the optical axis of the projection lens are set as distance measuring points. Further, at least three points in the second direction (vertical direction, vertical direction) perpendicular to the optical axis of the projection lens and perpendicular to the first direction are set as distance measuring points. Then, distance information from each distance measuring device to this distance measuring point is measured by at least three distance measuring devices (distance measuring means, distance measuring means). Of the three distance measuring points, one distance measuring point exists at a position different from the straight line connecting the remaining two distance measuring points.
このとき各測距装置の光軸は、各々投射レンズの光軸に対して、同じ角度だけ異なる方向に傾けて配置されている。そして各測距装置で得られる距離情報を表示手段（表示部）に表示する。表示される情報は距離に限られず、各測距装置から得られる距離情報から、投射レンズの光軸とスクリーンの法線との傾き角度（角度情報）を演算手段（角度検出手段）で算出する。そして演算手段から出力された傾き角度を表示手段に表示しても良い。尚、第１方向を垂直方向、第２方向を水平方向として扱っても良い。 At this time, the optical axes of the distance measuring devices are arranged so as to be inclined in different directions by the same angle with respect to the optical axes of the projection lenses. Then, the distance information obtained by each distance measuring device is displayed on the display means (display unit). The displayed information is not limited to the distance, and the calculation means (angle detection means) calculates the tilt angle (angle information) between the optical axis of the projection lens and the normal line of the screen from the distance information obtained from each distance measuring device. . The tilt angle output from the computing means may be displayed on the display means. The first direction may be treated as the vertical direction and the second direction as the horizontal direction.
［実施例１］
図１は、投射型の画像表示装置において、スクリーンＳＣ上の異なる３点から測距装置までの距離を３つの受動型の測距装置で測定する場合のスクリーンＳＣ上の投影パターンＩＭＷと、スクリーンＳＣ上の３つの測距点を示した説明図である。まず、受動型の測距装置による測距を行うために、スクリーンＳＣ上には、投射レンズにより、３つの測距点を検出するための投影パターンが投射される。本実施例では、図１に示した白色の投影パターンＩＭＷと黒色の投影パターンＩＭＢが投射される。黒色の投影パターンＩＭＢは、投射レンズの光軸ＣＬとスクリーンＳＣの交点ＤからスクリーンＳＣの上方向（第２方向）に引いた線分ＣＬＶの第１方向であって、紙面上右側に形成されている。投影パターンの投影時には、スクリーンＳＣ上のズーミングによる不動点を投射レンズの光軸ＣＬとスクリーンＳＣ上の交点に一致させて投影を行う。スクリーン上の異なる３点の測距位置は、投射レンズの光軸ＣＬとスクリーンＳＣ上の交点Ｄから等距離な、上方向、右方向、左方向に設定されている。図１においてはＡ、Ｂ、Ｃが測距点となる。尚、実施例１においては、図１に示したような測距点検出パターン（エッジ検出パターン）としたが、これに限られず、第１方向、第２方向において３点が検出可能なパターンであれば良い。
[Example 1]
FIG. 1 shows a projection pattern IMW on a screen SC when the distance from three different points on the screen SC to a distance measuring device is measured by three passive distance measuring devices in the projection type image display device, and the screen It is explanatory drawing which showed three ranging points on SC. First, in order to perform distance measurement by a passive distance measuring device, a projection pattern for detecting three distance measuring points is projected on the screen SC by a projection lens. In the present embodiment, the white projection pattern IMW and the black projection pattern IMB shown in FIG. 1 are projected. The black projection pattern IMB is formed in the first direction of the line segment CLV drawn from the intersection D of the optical axis CL of the projection lens and the screen SC in the upward direction (second direction) of the screen SC, and is formed on the right side on the paper surface. ing. When projecting a projection pattern, projection is performed with the fixed point due to zooming on the screen SC coincided with the intersection of the optical axis CL of the projection lens and the screen SC. Three different distance measuring positions on the screen are set in the upward direction, the right direction, and the left direction, which are equidistant from the intersection D on the optical axis CL of the projection lens and the screen SC. In FIG. 1, A, B, and C are distance measuring points. In the first embodiment, the distance measuring point detection pattern (edge detection pattern) as shown in FIG. 1 is used. However, the present invention is not limited to this, and the pattern can detect three points in the first direction and the second direction. I need it.
そして３つの測距装置の光軸は投射レンズの光軸ＣＬに対して、それぞれ同じ角度だけ異なる方向に傾けて配置されている。具体的に、スクリーンＳＣに向かって、上方向、右方向、左方向にある３つの測距装置をそれぞれＤＳＵ、ＤＳＲ、ＤＳＬとする。３つの測距装置の光軸をＤＳＲＣＬ、ＤＳＬＣＬ、ＤＳＵＣＬとすると、それぞれの光軸は、投射レンズの光軸ＣＬ上の１点Ｆから、スクリーンＳＣ上の３点、Ａ、Ｂ、Ｃに向かうよう配置されている。即ち、３つの測距装置の光軸は投射レンズの光軸上の一点で交差する。各測距装置の光軸上の一点で交わるように測距装置を配置することで、スクリーンＳＣと投射レンズの光軸ＣＬが垂直な場合、３つの測距装置ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵの基準位置（測距装置の第１レンズ面）から各測距点までの距離を同一値になる。３つの測距装置の光軸は投射レンズの光軸ＣＬに対して７度以上傾いている。この傾き角度は投射レンズがスクリーンＳＣを投射する第１方向の最大角度と第２方向の最大角度を比較した場合の小さいほうの角度より小さい。 The optical axes of the three distance measuring devices are inclined with respect to the optical axis CL of the projection lens in different directions by the same angle. Specifically, the three ranging devices in the upward direction, the right direction, and the left direction toward the screen SC are referred to as DSU, DSR, and DSL, respectively. Assuming that the optical axes of the three distance measuring devices are DSRCL, DSLCL, and DSUCL, the respective optical axes go from one point F on the optical axis CL of the projection lens to three points A, B, and C on the screen SC. It is arranged as follows. That is, the optical axes of the three distance measuring devices intersect at one point on the optical axis of the projection lens. When the distance measuring device is arranged so as to intersect at one point on the optical axis of each distance measuring device, when the screen SC and the optical axis CL of the projection lens are vertical, the reference positions of the three distance measuring devices DSR, DSL, DSU The distances from the (first lens surface of the distance measuring device) to each distance measuring point have the same value. The optical axes of the three distance measuring devices are inclined by 7 degrees or more with respect to the optical axis CL of the projection lens. This inclination angle is smaller than the smaller angle when the maximum angle in the first direction and the maximum angle in the second direction at which the projection lens projects the screen SC are compared.
ここで、３つの測距装置ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵの光軸ＤＳＲＣＬ、ＤＳＬＣＬ、ＤＳＵＣＬが交差する点Ｆを投射レンズの射出瞳の位置ＥよりもスクリーンＳＣから遠い位置になるよう、各測距装置を配置している。これは、画像表示装置の最短投影距離において、点（測距点）Ａ、Ｂ、Ｃが投射範囲の内側に位置するようにするためである。こうすることで測距点は必ず投射画面の内側に位置することになり、投影距離が変化しても測距が可能である。 Here, each distance measuring device is set so that the point F where the optical axes DSRCL, DSLCL, and DSUCL of the three distance measuring devices DSR, DSL, and DSU intersect is located farther from the screen SC than the position E of the exit pupil of the projection lens. Is arranged. This is because the points (ranging points) A, B, and C are positioned inside the projection range at the shortest projection distance of the image display device. By doing so, the distance measuring point is always located inside the projection screen, and distance measurement is possible even if the projection distance changes.
以上のように配置された３つの測距装置ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵからの距離情報を表示手段に直接表示するだけで、画像表示装置の傾き調整を容易に行うことが可能となる。つまり、表示部に表示された３つの距離情報それぞれを一致させるよう上下方向および左右回転方向の傾きを調整手段で調整するだけで良い。よって、３つの距離情報から複雑な演算を行わなくとも、投射レンズの光軸ＣＬと、スクリーンＳＣの法線を平行に調整できるため演算回路が簡素化できる。 By simply displaying the distance information from the three distance measuring devices DSR, DSL, and DSU arranged as described above directly on the display means, it is possible to easily adjust the inclination of the image display device. That is, it is only necessary to adjust the inclination in the vertical direction and the horizontal rotation direction with the adjusting means so that the three pieces of distance information displayed on the display unit match each other. Therefore, the calculation circuit can be simplified because the optical axis CL of the projection lens and the normal line of the screen SC can be adjusted in parallel without performing complicated calculation from the three distance information.
本発明のその他の効果として、図１のように測距装置の光軸を投射レンズの光軸ＣＬに対してそれぞれ別方向に傾けて配置している。そして、測距装置の光軸を傾けずに配置する場合に比べ、スクリーンＳＣ上の光軸ＣＬから、より離れた３点Ａ、Ｂ、Ｃの距離情報を測定している。これにより、スクリーンＳＣの法線と投射レンズの光軸ＣＬとの傾きを高精度に検出することができる。 As another effect of the present invention, as shown in FIG. 1, the optical axis of the distance measuring device is inclined with respect to the optical axis CL of the projection lens in different directions. Then, distance information of three points A, B, and C that are further away from the optical axis CL on the screen SC is measured as compared with the case where the optical axis of the distance measuring device is arranged without tilting. Thereby, the inclination of the normal line of the screen SC and the optical axis CL of the projection lens can be detected with high accuracy.
本発明のその他の効果として、受動型の測距装置を使用する場合、図１のようなエッジが検出可能な投影パターンＩＭＷ、ＩＭＢを投影することで、簡単なパターンでありながらズーミングによる測距誤差の発生が少ない精度の高い測距が可能となる。なぜなら、ズーミングにより投影像は、投射レンズの光軸ＣＬを中心として大きさが変化するが、測距装置のレンズ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）が配列されている方向と垂直な方向の白黒エッジパターンのエッジ位置は変化しないからである。 As another effect of the present invention, when a passive distance measuring device is used, projection patterns IMW and IMB that can detect edges as shown in FIG. A highly accurate distance measurement with few errors is possible. This is because zooming changes the size of the projected image around the optical axis CL of the projection lens, but black and white in the direction perpendicular to the direction in which the lenses (L1, L2, L3, L4) of the distance measuring device are arranged. This is because the edge position of the edge pattern does not change.
図２は、本発明の投射型の画像表示装置の実施例１の上面図（水平断面図）である。画像表示素子としての液晶パネルＩＭＰにより表示された画像を投射レンズ投射ＰＪＬを介してスクリーンＳＣ上に投影している状態を示している。投射レンズＰＪＬの射出瞳位置Ｅから、スクリーンＳＣ上で左右方向の点Ｊから点Ｈの範囲（投射範囲の第１方向）に図１の投影パターンが投影されている。投影像の右側（片側）下端の測距点Ｃに向けて、測距装置ＤＳＲの光軸ＤＳＲＣＬは投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬに対して角度ＱＲ（１０°）だけ傾けて配置されている。 FIG. 2 is a top view (horizontal sectional view) of the first embodiment of the projection type image display apparatus of the present invention. An image displayed by a liquid crystal panel IMP as an image display element is projected on a screen SC via a projection lens projection PJL. The projection pattern in FIG. 1 is projected from the exit pupil position E of the projection lens PJL to the range from the point J to the point H in the left-right direction on the screen SC (the first direction of the projection range). The optical axis DSRCL of the distance measuring device DSR is disposed so as to be inclined by an angle QR (10 °) with respect to the optical axis CL of the projection lens PJL toward the distance measuring point C on the lower right side (one side) of the projected image.
投影像の左側（片側）下端の測距点Ｂに向けて、測距装置ＤＳＬの光軸ＤＳＬＣＬは投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬに対して角度ＱＬ(１０°)だけ傾けて配置されている。光軸ＤＳＲＣＬと光軸ＤＳＬＣＬは投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬ上の１点（光軸上の１点）である点Ｆで交差している。画像表示装置の筐体ＰＪＢの下部は、該筐体ＰＪＢを水平方向に回動可能な支持足ＬＥＧＲを有する。更に該筐体ＰＪＢを水平方向に回動可能でかつ上下方向にも移動可能な支持足（移動手段）ＬＥＧＬ、該筐体ＰＪＢを水平方向には固定し、上下方向（第２方向）に移動可能な支持足（調整手段）ＬＥＧＣを有する。支持足ＬＥＧＣの長さを調整手段により変化させることにより、上下方向の傾きを変化させることができる。支持足ＬＥＧＣを中心として、紙面と水平方向に筐体ＰＪＢを回転することにより左右方向の傾きを調整できる。 The optical axis DSLCL of the distance measuring device DSL is arranged to be inclined by an angle QL (10 °) with respect to the optical axis CL of the projection lens PJL toward the distance measuring point B at the lower left side (one side) of the projected image. The optical axis DSRCL and the optical axis DSLCL intersect at a point F that is one point on the optical axis CL of the projection lens PJL (one point on the optical axis). The lower part of the housing PJB of the image display device has support legs LEGR that can turn the housing PJB in the horizontal direction. Furthermore, the support leg (moving means) LEGL that can rotate the housing PJB in the horizontal direction and move in the vertical direction is fixed in the horizontal direction, and moved in the vertical direction (second direction). Possible support foot (adjustment means) LEGC. By changing the length of the support leg LEGC with the adjusting means, the vertical inclination can be changed. The tilt in the left-right direction can be adjusted by rotating the housing PJB around the support leg LEGC in the horizontal direction with respect to the paper surface.
図３は、本発明の画像表示装置の実施例１の側面図（垂直断面図）である。液晶パネルＩＭＰにより表示された画像を投射レンズＰＪＬを介してスクリーンＳＣ上に投影している状態を示している。投射レンズＰＪＬの射出瞳位置Ｅから、スクリーンＳＣ上の点Ｄから点Ｇの範囲に図１に示す投影パターンＩＭＷ、ＩＭＢが投影されている。投射レンズＰＪＬの上方に配置される測距装置ＤＳＵの光軸ＤＳＵＣＬは、スクリーンＳＣ上の点Ａに向けて投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬに対して角度ＱＣ（１０°）だけ傾けて配置されている。光軸ＤＳＵＣＬは投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬ上の点Ｆで投射レンズの光軸CLと交差している。投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬ上の点Ｆから同じ角度だけ、上方向、右方向、左方向に測距装置ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵを、その光軸ＤＳＲＣＬ、ＤＳＬＣＬ、ＤＳＵＣＬが傾くように配置している。これにより、投射レンズＰＪＬからスクリーンＳＣまでの距離が変化しても誤差の小さい距離情報が得られる。 FIG. 3 is a side view (vertical sectional view) of Embodiment 1 of the image display apparatus of the present invention. A state in which an image displayed by the liquid crystal panel IMP is projected onto the screen SC via the projection lens PJL is shown. Projection patterns IMW and IMB shown in FIG. 1 are projected from the exit pupil position E of the projection lens PJL to the range from point D to point G on the screen SC. The optical axis DSUCL of the distance measuring device DSU disposed above the projection lens PJL is disposed to be inclined by an angle QC (10 °) with respect to the optical axis CL of the projection lens PJL toward the point A on the screen SC. Yes. The optical axis DSUCL intersects the optical axis CL of the projection lens at a point F on the optical axis CL of the projection lens PJL. Distance measuring devices DSR, DSL, DSU are arranged at the same angle from the point F on the optical axis CL of the projection lens PJL in the upward, right, left direction so that the optical axes DSRCL, DSLCL, DSUCL are inclined. Yes. Thereby, even if the distance from the projection lens PJL to the screen SC changes, distance information with a small error can be obtained.
図２、図３において、投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬと測距装置ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵの光軸ＤＳＲＣＬ、ＤＳＬＣＬ、ＤＳＵＣＬは互いに異なる方向で同じ角度だけ傾けてあるので、
ＱＲ＝ＱＬ＝ＱＣ
となる。また投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬと、スクリーンＳＣの法線の左右方向の傾きを求める場合には以下の式で求められる。スクリーンＳＣの右側の点Ｃの距離情報をＤＲ、スクリーンＳＣの左側の点Ｂの距離情報をＤＬ、測距装置の光軸と投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬの傾き角度をＱ（ＱＲ、ＱＬ）、右側と左側の測距装置の間隔をＬＡとする。このとき、図２に示した投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬとスクリーンＳＣの左右方向の傾き角度ＱＳＲＬは、以下の式で求められる。
2 and 3, the optical axis CL of the projection lens PJL and the optical axes DSRCL, DSLCL, and DSUCL of the distance measuring devices DSR, DSL, and DSU are inclined by the same angle in different directions.
QR = QL = QC
It becomes. Further, when obtaining the horizontal tilt of the optical axis CL of the projection lens PJL and the normal line of the screen SC, it is obtained by the following equation. The distance information of the point C on the right side of the screen SC is DR, the distance information of the point B on the left side of the screen SC is DL, and the tilt angle between the optical axis of the distance measuring device and the optical axis CL of the projection lens PJL is Q (QR, QL). Let LA be the distance between the right and left ranging devices. At this time, the optical axis CL of the projection lens PJL and the horizontal tilt angle QSRL of the screen SC shown in FIG.
ＱＳＲＬ＝ｔａｎ−１（（ＤＲ−ＤＬ）・ｃｏｓＱ）／（ＬＡ＋（ＤＬ＋ＤＲ）・ｓｉｎＱ））
また投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬと、スクリーンＳＣの法線の上下方向の傾きを求める場合には以下の式で求められる。スクリーンＳＣ上側の点Ａの距離情報をＤＵ、スクリーンＳＣの右側の点Ｃの距離情報をＤＲ、スクリーンＳＣの左側の点Ｂの距離情報をＤＬとする。測距装置の光軸と投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬの傾き角度をＱ（ＱＣ）、上側の測距装置ＤＳＵと投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬとの間隔をＬＢとする。このとき、図３に示した、投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬとスクリーンＳＣの上下方向の傾き角度ＱＳＵＤは以下の式で求められる。
QSRL = tan −1 ((DR−DL) · cosQ) / (LA + (DL + DR) · sinQ))
Further, when the vertical axis inclination of the optical axis CL of the projection lens PJL and the normal line of the screen SC is obtained, the following expression is used. The distance information of the point A on the screen SC is DU, the distance information of the right point C of the screen SC is DR, and the distance information of the left point B of the screen SC is DL. An inclination angle between the optical axis of the distance measuring device and the optical axis CL of the projection lens PJL is Q (QC), and an interval between the upper distance measuring device DSU and the optical axis CL of the projection lens PJL is LB. At this time, the optical axis CL of the projection lens PJL and the vertical tilt angle QSUD of the screen SC shown in FIG.
ＱＳＵＤ＝ｔａｎ−１（（ＤＵ−（ＤＲ＋ＤＬ）／２）・ｃｏｓＱ／（ＬＢ＋ＤＵ・ｓｉｎＱ））
図４は本発明の画像表示装置の実施例１の正面図である。投射レンズＰＪＬは図面上構成を省略しているが、液晶パネルＩＭＰに対して投射レンズＰＪＬの光軸に垂直な方向における紙面上において上下左右方向に移動可能とするシフト機構を有している。このシフト機構については後述する。画像表示装置の筐体ＰＪＢ内における投射レンズＰＪＬの上側には測距装置ＤＳＵが、紙面右側には測距装置ＤＳＬが、紙面左側には測距装置ＤＳＲが配置されている。画像表示装置の筐体ＰＪＢの下部には設置面（下面）ＦＬに対して、上下方向傾き、左右方向傾き、左右回転方向の回転が可能なように調整手段と移動手段が構成されている。上下方向の長さが可変である支持足（調整手段）ＬＥＧＣ、上下方向の長さが可変でかつ設置面ＦＬに対して水平方向に移動可能な車輪（移動手段）ＴＹＲを備えた支持足ＬＥＧＲを有する。
QSUD = tan −1 ((DU− (DR + DL) / 2) · cosQ / (LB + DU · sinQ))
FIG. 4 is a front view of Embodiment 1 of the image display apparatus of the present invention. Although the projection lens PJL is omitted in the drawing, it has a shift mechanism that can move in the vertical and horizontal directions on the paper surface in the direction perpendicular to the optical axis of the projection lens PJL with respect to the liquid crystal panel IMP. This shift mechanism will be described later. A distance measuring device DSU is disposed above the projection lens PJL in the housing PJB of the image display device, a distance measuring device DSL is disposed on the right side of the paper, and a distance measuring device DSR is disposed on the left side of the paper. In the lower part of the housing PJB of the image display device, an adjusting unit and a moving unit are configured so that the installation surface (lower surface) FL can be rotated in the vertical direction, the horizontal direction, and the horizontal direction. Support leg LEGRC having a variable length in the vertical direction (adjusting means) LEGC, and a support leg LEGR having a variable length in the vertical direction and movable in the horizontal direction with respect to the installation surface FL (moving means) TYR Have
更に設置面ＦＬに対して水平方向に移動可能な車輪（移動手段）ＴＹＬを備えた支持足（調整手段）ＬＥＧＬを有する。支持足ＬＥＧＲの車輪ＴＹＲおよび支持足ＬＥＧＬの車輪ＴＹＬを同時に動かすことで、支持足（調整手段）ＬＥＧＣを中心として左右回転方向に回転することが可能となる。支持足ＬＥＧＣの長さを変化させることにより上下方向の傾きを変化させることが可能となる。支持足ＬＥＧＬの長さを変化させることにより左右方向の傾きを変化させることが可能となる。尚、図２において、調整手段ＴＹＬ、ＴＹＲは画像表示装置の正面側に、ＬＥＧＣは画像表示装置の後ろ側に取り付けられているが、これに限られず、調整手段ＬＥＧＣを正面側に備え、ＴＹＬ、ＴＹＲを後ろ側に配置しても良い。 Furthermore, it has the support leg (adjustment means) LEGL provided with the wheel (movement means) TYL which can move to a horizontal direction with respect to the installation surface FL. By simultaneously moving the wheel TYR of the support leg LEGR and the wheel TYL of the support leg LEGL, the support leg (adjusting means) LEGC can be rotated in the left-right rotation direction. It is possible to change the vertical inclination by changing the length of the support leg LEGC. By changing the length of the support leg LEGL, the horizontal inclination can be changed. In FIG. 2, the adjusting means TYL and TYR are attached to the front side of the image display apparatus, and the LEGC is attached to the rear side of the image display apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the adjusting means LEGC is provided on the front side. , TYR may be arranged on the rear side.
測距装置ＤＳＵ、測距装置ＤＳＬ、測距装置ＤＳＲにより得られた距離情報から、スクリーンＳＣの法線に対する投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬの傾き情報を傾き演算回路（角度演算手段）で算出する。そしてその傾き情報から、手動制御によりスクリーンＳＣの法線と投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬが平行となるよう調整を行う。あるいは得られた傾き情報から不図示のモーターなどにより、支持足ＬＥＧＣ、ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬおよび車輪ＴＹＲ、ＴＹＬを制御し、自動的にスクリーンＳＣの法線と投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬを合わせ込んでもよい。 From the distance information obtained by the distance measuring device DSU, the distance measuring device DSL, and the distance measuring device DSR, inclination information of the optical axis CL of the projection lens PJL with respect to the normal line of the screen SC is calculated by an inclination calculating circuit (angle calculating means). . Based on the tilt information, adjustment is performed by manual control so that the normal line of the screen SC and the optical axis CL of the projection lens PJL are parallel to each other. Alternatively, even if the support legs LEGC, LEGR, LEGL and wheels TYR, TYL are controlled from the obtained tilt information by a motor (not shown), the normal line of the screen SC and the optical axis CL of the projection lens PJL are automatically aligned. Good.
図５は本発明の実施例１の画像表示装置に使用される受動型の測距装置の構成を説明した要部断面図である。２つの正レンズＬ１、Ｌ２が基線長ＬＨ１隔てて配置されている。正レンズＬ１、Ｌ２の焦点面に配置された１次元ラインセンサＬＳ１上に結像される２つの物体像の間隔ＢＨ１を検出する。そして１次元ラインセンサＬＳ１上に結像される２つの物体像の間の距離ＢＨ１と、２つの正レンズの間隔（基線長）ＬＨ１の差から、距離情報（測距装置から測距点ＤＳＰ１までの距離）を算出する。この測距装置の場合、２つの正レンズの光軸Ｌ１ＣＬ、Ｌ２ＣＬに平行で、かつ２つの正レンズＬ１、Ｌ２の中間に位置する線分ＤＳＵＣＬを測距装置（測距測定手段）の光軸と定義する。 FIG. 5 is a cross-sectional view of an essential part for explaining the configuration of a passive distance measuring device used in the image display device according to the first embodiment of the present invention. Two positive lenses L1 and L2 are arranged with a baseline length LH1 apart. A distance BH1 between two object images formed on the one-dimensional line sensor LS1 disposed on the focal planes of the positive lenses L1 and L2 is detected. The distance information (from the distance measuring device to the distance measuring point DSP1) is calculated from the difference between the distance BH1 between the two object images formed on the one-dimensional line sensor LS1 and the distance (base length) LH1 between the two positive lenses. ). In the case of this distance measuring device, a line segment DSUCL parallel to the optical axes L1CL and L2CL of the two positive lenses and located between the two positive lenses L1 and L2 is used as the optical axis of the distance measuring device (ranging measurement means). It is defined as
図６は本発明の実施例１の投射型の画像表示装置に使用可能な他の形態（能動型）の測距装置の構成を説明した断面図である。光源ＬＥＤから発せられた赤外光は正レンズＬ４により集光され、スクリーンＳＣ上のある点ＤＳＰ２に結像、点ＤＳＰ２上に結像された光源像が正レンズＬ３により光位置検出素子ＰＳ１上に結像される。光源ＬＥＤから光位置検出素子ＰＳ１上の結像位置までの距離ＢＨ２と２つのレンズＬ３、Ｌ４の間隔ＬＨ２との差からスクリーンＳＣ上の点ＤＳＰ２までの距離を算出する。この測距装置の場合、測距装置の光軸ＤＳ１ＣＬは光源側のレンズＬ４の光軸Ｌ４ＣＬと一致している。 FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of another type (active type) distance measuring device that can be used in the projection-type image display device according to the first embodiment of the present invention. Infrared light emitted from the light source LED is condensed by the positive lens L4 and formed on a certain point DSP2 on the screen SC, and the light source image formed on the point DSP2 is formed on the optical position detection element PS1 by the positive lens L3. Is imaged. The distance to the point DSP2 on the screen SC is calculated from the difference between the distance BH2 from the light source LED to the imaging position on the optical position detection element PS1 and the distance LH2 between the two lenses L3 and L4. In the case of this distance measuring device, the optical axis DS1CL of the distance measuring device coincides with the optical axis L4CL of the lens L4 on the light source side.
図７は、本発明の投射型の画像表示装置において距離情報のみを用いる場合の上面図（回路ブロック図）である。筐体ＰＪＢの上面に３つの測距装置ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵからの信号が距離演算回路１、２、３で演算され、その距離情報がそれぞれ表示される表示部（表示手段）ＤＳＰを有する。３つの測距装置ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵに基づいて距離演算回路１、２、３から出力される距離情報を距離表示部ＤＳＰに表示する。そして距離表示部ＤＳＰで見ながら３つの距離情報が一致するよう、支持足ＬＥＧＬ、ＬＥＧＲの長さを調整するとともに支持足ＬＥＧＬ、ＬＥＧＲの車輪を回転させて筐体ＰＪＢの上下傾きおよび左右回転傾き調整を行う。 FIG. 7 is a top view (circuit block diagram) when only distance information is used in the projection-type image display device of the present invention. On the upper surface of the housing PJB, there is provided a display unit (display means) DSP in which signals from the three distance measuring devices DSR, DSL, DSU are calculated by the distance calculation circuits 1, 2, and 3 and the distance information is displayed. Based on the three distance measuring devices DSR, DSL, DSU, the distance information output from the distance calculation circuits 1, 2, 3 is displayed on the distance display DSP. Then, the lengths of the support legs LEGL and LEGR are adjusted so that the three pieces of distance information coincide with each other while looking at the distance display unit DSP, and the wheels of the support legs LEGL and LEGR are rotated to tilt the casing PJB vertically and horizontally. Make adjustments.
図８は、本発明の投射型の画像表示装置において傾きを算出する場合の上面図（回路ブロック図）である。図８は図７に対して、傾き演算回路４と演算制御回路５を加えた点が異なっている。距離演算回路１、２、３から出力された距離情報から傾き演算回路４は前述した方法でスクリーンの傾き情報を算出している。演算制御回路５は、傾き演算回路４により得られた情報から、支持足ＬＥＧＣ、ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬの調整量および車輪の回転量、投射レンズＰＪＬのシフト量を演算し制御信号を出力する。これらの傾き演算回路４および演算制御回路５により算出された各情報は表示部ＤＳＰ３に表示される。 FIG. 8 is a top view (circuit block diagram) when the inclination is calculated in the projection type image display apparatus of the present invention. FIG. 8 is different from FIG. 7 in that an inclination calculation circuit 4 and an operation control circuit 5 are added. From the distance information output from the distance calculation circuits 1, 2, and 3, the tilt calculation circuit 4 calculates screen tilt information by the method described above. The calculation control circuit 5 calculates the adjustment amount of the support legs LEGC, LEGR, LEGL, the rotation amount of the wheel, and the shift amount of the projection lens PJL from the information obtained by the inclination calculation circuit 4, and outputs a control signal. Each piece of information calculated by the inclination calculation circuit 4 and the calculation control circuit 5 is displayed on the display unit DSP3.
以上のように本実施例によれば、３つの測距装置から得られる３点の距離情報から、投射レンズの光軸とスクリーンの法線とを容易に一致させることができる。その他の効果として、測距装置の光軸をレンズ光軸に対して傾けることにより測距装置の光軸が投射レンズの光軸と平行な場合に比べ、より離れた測距点までの距離を測定が可能なので、より精度の高い傾き検出が可能となる。その他の効果として、３つの測距装置の光軸は、各々投射レンズの光軸に対して同じ角度だけ異なる方向に傾けて投射レンズの光軸に対して対称に配置されている。このため投射距離が変化しても３つの測距装置の測距誤差が原理的に発生しなくすることができる。本実施例においては、測距装置は３つ以上あっても良い。そして表示手段に３つ以上の測距情報を表示しても良い。 As described above, according to the present embodiment, the optical axis of the projection lens and the normal line of the screen can be easily matched from the distance information of the three points obtained from the three distance measuring devices. Another effect is that by tilting the optical axis of the distance measuring device with respect to the lens optical axis, the distance to the distance measuring point that is more distant than when the optical axis of the distance measuring device is parallel to the optical axis of the projection lens. Since measurement is possible, more accurate tilt detection is possible. As another effect, the optical axes of the three distance measuring devices are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the projection lens by being inclined in different directions by the same angle with respect to the optical axis of the projection lens. For this reason, even if the projection distance changes, the ranging errors of the three ranging devices can be prevented from occurring in principle. In this embodiment, there may be three or more distance measuring devices. Then, three or more ranging information may be displayed on the display means.
[実施例２]
図９は、本発明の投射型の画像表示装置の実施例２の正面図である。実施例１と同じ部分についての説明は割愛し、異なる部分についてのみ説明する。投射レンズＰＪＬはシフト機構により、液晶パネルＩＭＰに対して投射レンズＰＪＬの光軸に垂直な方向における紙面上において上下左右方向に移動可能となっている。画像表示装置の筐体ＰＪＢ内における投射レンズＰＪＬの上側には測距装置ＤＳＵが、紙面右側には測距装置ＤＳＬが、紙面左側には測距装置ＤＳＲが配置されている。
[Example 2]
FIG. 9 is a front view of Embodiment 2 of the projection type image display apparatus of the present invention. The description about the same part as Example 1 is omitted, and only a different part is demonstrated. The projection lens PJL is movable in the vertical and horizontal directions on the paper surface in the direction perpendicular to the optical axis of the projection lens PJL with respect to the liquid crystal panel IMP by the shift mechanism. A distance measuring device DSU is disposed above the projection lens PJL in the housing PJB of the image display device, a distance measuring device DSL is disposed on the right side of the paper, and a distance measuring device DSR is disposed on the left side of the paper.
画像表示装置の筐体ＰＪＢの下部には、設置面（下面）ＦＬに対して、上下方向傾き、左右方向傾き、左右回転方向の回転が可能なよう構成の調整機構が設けられている。上下方向の長さが可変でかつ設置面ＦＬに対して水平方向に移動可能な車輪（移動手段）ＴＹＣを備えた支持足ＬＥＧＣ２を備える。上下方向の長さが可変でかつ設置面ＦＬに対して水平方向に移動可能な車輪（移動手段）ＴＹＲを備えた支持足ＬＥＧＲ、を備える。上下方向の長さが可変でかつ設置面ＦＬに対して水平方向に移動可能な車輪ＴＹＬを備えた支持足ＬＥＧＬを備える。これらの車輪ＴＹＣ、ＴＹＲ、ＴＹＬは移動手段の一要素を構成している。 Below the housing PJB of the image display device, there is provided an adjustment mechanism configured to be able to rotate in the vertical direction, the horizontal direction, and the horizontal direction with respect to the installation surface (lower surface) FL. A support leg LEGC2 having wheels (moving means) TYC that has a variable length in the vertical direction and is movable in the horizontal direction with respect to the installation surface FL is provided. A support leg LEGR provided with wheels (moving means) TYR that has a variable vertical length and is movable in the horizontal direction with respect to the installation surface FL. A support leg LEGL including a wheel TYL that has a variable vertical length and is movable in a horizontal direction with respect to the installation surface FL is provided. These wheels TYC, TYR, TYL constitute an element of the moving means.
支持足ＬＥＧＲの車輪ＴＹＲおよび支持足ＬＥＧＬの車輪ＴＹＬを同時に動かすことで、支持足ＬＥＧＣ２を中心として、左右回転方向に回転することが可能となる。支持足ＬＥＧＣ２の長さを変化させることにより上下方向の傾きを変化させることが可能となる。支持足ＬＥＧＬの長さを変化させることにより左右方向の傾きを変化させることが可能となる。支持足ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬ、ＬＥＧＣ２等は調整手段の一要素を構成している。また３つの支持足ＬＥＧＣ、ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬの車輪ＴＹＣ、ＴＹＲ、ＴＹＬを同時に動かすことにより画像表示装置の筐体ＰＪＢを水平方向に移動することができる。 By simultaneously moving the wheel TYR of the support leg LEGR and the wheel TYL of the support leg LEGL, the support leg LEGC2 can be rotated in the left-right rotation direction. It is possible to change the vertical inclination by changing the length of the support leg LEGC2. By changing the length of the support leg LEGL, the horizontal inclination can be changed. The support legs LEGR, LEGL, LEGC2, etc. constitute one element of the adjusting means. Further, by simultaneously moving the wheels TYC, TYR, TYL of the three support legs LEGC, LEGR, LEGL, the housing PJB of the image display device can be moved in the horizontal direction.
さらに、スクリーンＳＣ方向の投影像およびスクリーンＳＣおよびスクリーンＳＣの周辺部まで撮像可能な撮像装置（撮像手段、撮像カメラ）ＣＡにより、スクリーンと投影像の相対的位置関係を撮像している。また、傾き演算回路は、測距装置ＤＳＵ、測距装置ＤＳＬ、測距装置ＤＳＲにより得られた距離情報から、スクリーンＳＣの法線に対する投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬの傾き情報を算出している。その傾き情報と撮像装置ＣＡからの映像情報から、前記支持足および車輪および不図示のシフト機構を制御し、スクリーン枠に対して一定の余裕幅を保った投影像を、傾きや歪みを発生させることなく投影することができるようにしている。 Further, the relative positional relationship between the screen and the projected image is captured by the projected image in the direction of the screen SC and the imaging device (imaging means, imaging camera) CA that can capture the screen SC and the periphery of the screen SC. In addition, the tilt calculation circuit calculates tilt information of the optical axis CL of the projection lens PJL with respect to the normal line of the screen SC from distance information obtained by the distance measuring device DSU, the distance measuring device DSL, and the distance measuring device DSR. . Based on the tilt information and the video information from the image pickup device CA, the support foot, the wheel, and a shift mechanism (not shown) are controlled to generate tilt and distortion in the projected image with a certain margin with respect to the screen frame. So that it can be projected without any problems.
このように本実施例では、画像表示装置を自走させることができる。このため画像表示装置自体が最適な投射位置を探し、スクリーンＳＣに対して投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬを垂直に調整し、スクリーン枠に合わせて最適な位置に投影像を投影することができる。尚、机など高いところに画像表示装置を設置する場合には、机からの落下防止のためセンサを設け、机の端まできた場合は停止する機能を設けてもよい。 As described above, in this embodiment, the image display device can be self-propelled. For this reason, the image display device itself can search for an optimal projection position, adjust the optical axis CL of the projection lens PJL perpendicularly to the screen SC, and project the projection image at an optimal position according to the screen frame. When the image display device is installed at a high place such as a desk, a sensor may be provided to prevent falling from the desk, and a function of stopping when the end of the desk is reached may be provided.
[実施例３]
図１０は、本発明の投射型の画像表示装置の実施例３の正面図である。実施例１と同じ部分についての説明は割愛し、異なる部分についてのみ説明する。投射レンズＰＪＬはシフト機構により液晶パネルＩＭＰに対して投射レンズＰＪＬの光軸に垂直な方向における紙面上において上下左右方向に移動可能となっている。画像表示装置の筐体ＰＪＢ内の投射レンズＰＪＬの上側には測距装置ＤＳＵが、紙面右側には測距装置ＤＳＬが、紙面左側には測距装置ＤＳＲが配置されている。３本の支持足ＬＥＧＲＲ、ＬＥＧＣＣ、ＬＥＧＬＬは支持台Ｄ１のくぼみに設置され、支持足ＬＥＧＣＣおよびＬＥＧＬＬは長さが可変となっており、筐体ＰＪＢを上下傾き方向および左右傾き方向に調整可能な構成の調整手段を構成している。
[Example 3]
FIG. 10 is a front view of Example 3 of the projection-type image display device of the present invention. The description about the same part as Example 1 is omitted, and only a different part is demonstrated. The projection lens PJL is movable in the vertical and horizontal directions on the paper surface in the direction perpendicular to the optical axis of the projection lens PJL with respect to the liquid crystal panel IMP by the shift mechanism. A distance measuring device DSU is arranged above the projection lens PJL in the housing PJB of the image display device, a distance measuring device DSL is arranged on the right side of the paper, and a distance measuring device DSR is arranged on the left side of the paper. The three support legs LEGRR, LEGCC, and LEGLL are installed in the recess of the support base D1, and the lengths of the support legs LEGCC and LEGLL are variable, and the housing PJB can be adjusted in the vertical and horizontal tilt directions. A configuration adjusting means is configured.
また、さらに伸縮可能な支柱ＰＬ１とそれを支える保持部（移動手段）ＰＬ２により、画像表示装置の筐体ＰＪＢを上下方向に移動可能としている。そして高い位置に設置されているスクリーンに対しても、キーストン補正を行わないで歪みのない投影像を投影可能としている。また支持台Ｄ２の下部に取り付けられた３本の支持足ＬＥＧＲ、ＬＥＧＣ２、ＬＥＧＬの車輪（移動手段）ＴＹＲ、ＴＹＣ、ＴＹＬを回転させることにより、設置面ＦＬに対して水平方向に移動可能としている。またひとつの支持足の車輪を固定とし、他の１つの車輪を回転させることにより筐体ＰＪＢを左右方向に回転するこができる。また、撮像装置ＣＡからの情報によりスクリーンＳＣと投影像の位置関係を把握し、スクリーンＳＣに対して投影像が上下左右ほぼ一定の間隔をもって投影されるよう筐体ＰＪＢを移動させてもよい。また、投射レンズＰＪＬを液晶パネルＩＭＰに対して上下方向および左右方向に移動して、投影像のスクリーンに対する投影位置を移動可能とすることでスクリーン内に投影像が上下左右ほぼ一定の間隔をもって投影されるよう調節を行ってもよい。 Further, the housing PJB of the image display device can be moved in the vertical direction by the supportable pillar PL1 that can further expand and contract and the holding portion (moving means) PL2 that supports it. Even on a screen installed at a high position, a projection image without distortion can be projected without performing keystone correction. Further, by rotating the wheels (moving means) TYR, TYC, TYL of the three support legs LEGR, LEGC2, LEGL attached to the lower part of the support base D2, it is possible to move in the horizontal direction with respect to the installation surface FL. . Further, the housing PJB can be rotated in the left-right direction by fixing one support leg wheel and rotating the other wheel. Further, the positional relationship between the screen SC and the projected image may be grasped based on information from the imaging device CA, and the housing PJB may be moved so that the projected image is projected on the screen SC at substantially regular intervals. In addition, the projection lens PJL is moved in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the liquid crystal panel IMP so that the projection position of the projected image with respect to the screen can be moved, so that the projected image is projected on the screen at substantially constant intervals. Adjustments may be made to
上記構成をとることで、３つの測距装置ＤＳＵ、ＤＳＲ、ＤＳＬの距離情報から上記支持足の長さを調節し、スクリーンの法線と投射レンズＰＪＬの光軸ＳＣを平行に調整できる。さらに撮像装置ＣＡからの情報により、スクリーンと投影像を左右上下ほぼ一定の間隔をあけた状態になるよう筐体ＰＪＢを平行移動してもよい。このように本実施例では、画像表示装置を自走させることができるので、画像表示装置自体が最適な投射位置を探し、スクリーンＳＣに対して投射レンズＰＪＬの光軸ＣＬを垂直に調整し、スクリーン枠に合わせて最適な位置に投影像を投影可能としている。画像表示装置自体が自走可能なので、他の物体に接近したときには停止するためのセンサを設けても良い。 With the above configuration, the length of the support foot can be adjusted from the distance information of the three distance measuring devices DSU, DSR, and DSL, and the normal line of the screen and the optical axis SC of the projection lens PJL can be adjusted in parallel. Further, the housing PJB may be translated in accordance with information from the imaging device CA so that the screen and the projected image are left and right and up and down at a substantially constant interval. Thus, in the present embodiment, the image display device can be caused to self-run, so that the image display device itself searches for an optimal projection position, adjusts the optical axis CL of the projection lens PJL perpendicular to the screen SC, The projection image can be projected at an optimum position according to the screen frame. Since the image display device itself can run, a sensor may be provided to stop when approaching another object.
図１１は、本発明の投射型の画像表示装置の実施例２、３の上面図（回路ブロック図）である。実施例２、３は実施例１に対して、投射レンズによる投射像およびその周辺を撮像する撮像手段を有する撮像装置（カメラ）ＣＡと演算制御回路５を加えた点が異なっている。本実施例では撮像装置ＣＡと、傾き演算回路（演算手段）４から出力されたスクリーンの法線と投射レンズの傾き情報を用いている。これより支持足ＬＥＧＣ、ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬの調整量および、投射レンズＰＪＬのシフト量を演算し制御信号を出力する演算制御回路５を設けている。 FIG. 11 is a top view (circuit block diagram) of Embodiments 2 and 3 of the projection type image display apparatus of the present invention. The second and third embodiments are different from the first embodiment in that an image pickup apparatus (camera) CA having an image pickup unit for picking up an image projected by the projection lens and its periphery and an arithmetic control circuit 5 are added. In the present embodiment, the screen normal and the tilt information of the projection lens output from the imaging apparatus CA and the tilt calculation circuit (calculation means) 4 are used. Accordingly, an arithmetic control circuit 5 is provided that calculates the adjustment amount of the support legs LEGC, LEGR, LEGL and the shift amount of the projection lens PJL and outputs a control signal.
傾き演算回路４と撮像装置ＣＡから得られた情報からスクリーン上に歪がなく、かつスクリーンの上下左右方向に一定の余裕幅を設けて投影像を投影するようにしている。このために、支持足ＬＥＧＣ２、ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬの長さの調整量と車輪の回転量を演算制御回路５より出力している。あるいは、傾き演算回路４と撮像装置ＣＡから得られた情報からスクリーン上に歪がなく、かつスクリーンの上下左右方向に一定の余裕幅を設けて投影像を投影するようにしている。このために支持足ＬＥＧＣ２、ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬの長さの調整量と投射レンズＰＪＬのシフト量を演算制御回路５より出力している。これらの各情報は表示部ＤＳＰ３に表示される。このように、画像表示装置自体が最適な設置場所まで移動して、自動的に設置を行うようにすれば、画像表示装置の設置者が複雑な調整を行うことなしに歪みのない高解像の投影像を得ることができる。 From the information obtained from the inclination calculation circuit 4 and the imaging device CA, the projection image is projected with no distortion on the screen and with a certain margin in the vertical and horizontal directions of the screen. For this purpose, the calculation control circuit 5 outputs the adjustment amounts of the lengths of the support legs LEGC2, LEGR, and LEGL and the rotation amounts of the wheels. Alternatively, the projection image is projected from the information obtained from the inclination calculation circuit 4 and the imaging device CA with no distortion on the screen and with a certain margin in the vertical and horizontal directions of the screen. For this purpose, the calculation control circuit 5 outputs the adjustment amounts of the lengths of the support legs LEGC2, LEGR, and LEGL and the shift amount of the projection lens PJL. These pieces of information are displayed on the display unit DSP3. In this way, if the image display device itself moves to the optimal installation location and automatically performs the installation, the image display device installer can perform high resolution without distortion without complicated adjustments. Can be obtained.
図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各実施例で用いる投射レンズをシフトさせるためのシフト機構の正面図、側面図、底面図である。投射レンズＰＪＬは支持部材６に固定され、支持部材７は支持部材６とテーパー形状で勘合されている。投射レンズＰＪＬは支持部材６のメスねじが形成されている部分６Ａでねじ部材８と勘合され、ハンドル８Ａの回転により紙面左右方向に移動可能な構成となっている。７Ａは支持部材７の突起部であり、中央の穴には紙面表から裏に向かって６Ａのメスねじが形成されている。 12A, 12B, and 12C are a front view, a side view, and a bottom view of a shift mechanism for shifting the projection lens used in each embodiment. The projection lens PJL is fixed to the support member 6, and the support member 7 is fitted with the support member 6 in a tapered shape. The projection lens PJL is engaged with the screw member 8 at a portion 6A where the female screw of the support member 6 is formed, and can be moved in the left-right direction on the paper surface by the rotation of the handle 8A. 7A is a protrusion of the support member 7, and a 6A female screw is formed in the center hole from the front to the back of the drawing.
ねじ部材８にはダブルナットなどで形成される固定部８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅがあり、ねじ部材８のねじ形状の部分に対して固定されている。同様に支持部材９は、支持部材１０とテーパー形状で勘合され、支持部材９のメスねじが形成されている部分９Ａでねじ部材１１と勘合され、ハンドル１１Ａの回転により紙面上下方向に移動可能な構成となっている。９Ｂは支持部材９の突起部であり、中央の穴には紙面表から裏に向かって９Ａのメスねじが形成されている。１０Ａ、１０Ｂは支持部材１０の突起部であり、中央にはねじ部材１１を通すための穴が形成されている。ねじ部材１１にはダブルナットなどで形成される固定部１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅがあり、ねじ部材１１のねじ形状形成部分に対して固定されている。支持部材７と支持部材９は接着剤などで固定されている。支持部材１０は不図示の投射型の画像表示装置本体に接着剤などで固定され、投射レンズＰＪＬを投射型の画像表示装置本体に対して上下左右方向に微動調整可能な構成となっている。 The screw member 8 has fixing portions 8B, 8C, 8D, and 8E formed of a double nut or the like, and is fixed to the screw-shaped portion of the screw member 8. Similarly, the support member 9 is fitted into the support member 10 in a tapered shape, is fitted into the screw member 11 at the portion 9A where the female screw of the support member 9 is formed, and can be moved in the vertical direction on the paper surface by the rotation of the handle 11A. It has a configuration. 9B is a protrusion of the support member 9, and a 9A female screw is formed in the center hole from the front to the back of the drawing. 10A and 10B are protrusions of the support member 10, and a hole for passing the screw member 11 is formed in the center. The screw member 11 has fixing portions 11B, 11C, 11D, and 11E formed of a double nut or the like, and is fixed to a screw shape forming portion of the screw member 11. The support member 7 and the support member 9 are fixed with an adhesive or the like. The support member 10 is fixed to a projection type image display device main body (not shown) with an adhesive or the like, and the projection lens PJL can be finely adjusted in the vertical and horizontal directions with respect to the projection type image display device main body.
本発明の画像表示装置は、１台で使用する場合にはスクリーンの法線に対して投射レンズの光軸を簡単に平行に調整可能となるため、歪みのない高解像の投影像が得られる。
また、その他の効果として本発明の画像表示装置は、スクリーンに歪みのない投影像を簡単に得ることができるので、２台以上の複数の画像表示装置を使用して、投影像をほぼ完全に重ね合わせるスタック投影の設置を容易なものとすることができる。この場合、歪曲収差の少ない投射レンズを使用すれば、レンズシフト調整と、左右方向の傾き調整と、ズーム調整により、簡単にスタック調整が可能となる。また複数の画像表示装置を使用し、複数の投影像を横並びに投影し、複数の投影像の境目を目立たなくさせる場合にも調整が容易となる。歪曲収差の少ない投射レンズを使用すれば、レンズシフト調整と、左右傾き調整と、ズーム調整により、複数の投影像の境目が目立たない調整が容易に行える。
When the image display device of the present invention is used alone, the optical axis of the projection lens can be easily adjusted parallel to the normal line of the screen, so that a high-resolution projection image without distortion can be obtained. It is done.
As another effect, the image display device of the present invention can easily obtain a projection image without distortion on the screen, so that the projection image can be almost completely obtained by using two or more image display devices. Installation of stack projections to be superimposed can be facilitated. In this case, if a projection lens with little distortion is used, stack adjustment can be easily performed by lens shift adjustment, left-right tilt adjustment, and zoom adjustment. In addition, adjustment is facilitated even when a plurality of image display devices are used and a plurality of projection images are projected side by side so that the boundary between the plurality of projection images is inconspicuous. If a projection lens with little distortion is used, an adjustment in which the boundary between a plurality of projection images is not conspicuous can be easily performed by lens shift adjustment, left-right tilt adjustment, and zoom adjustment.
ＰＪＢは筐体 ＰＪＬは投射レンズ ＤＳＲ、ＤＳＬ、ＤＳＵは測距装置 ＬＥＧＲ、ＬＥＧＬ、ＬＥＧＣは支持足 ＴＹＲ、ＴＹＬ、ＴＹＣは車輪 ＩＭＰは元画像 １、２、３は距離演算回路 ４は傾き演算回路 ５は演算制御回路 ＤＳＰは距離表示部 ＤＳＰ３は傾き表示部 PJB is a housing PJL is a projection lens DSR, DSL, DSU are distance measuring devices LEGR, LEGL, LEGC are support feet TYR, TYL, TYC are wheels IMP is an original image 1, 2 and 3 are distance calculation circuits 4 is a tilt calculation circuit 5 is an arithmetic control circuit DSP is a distance display part DSP3 is an inclination display part
Claims (12)
前記投射レンズの光軸とスクリーンの法線の傾き角度を検出する角度検出手段と、
前記投射レンズの光軸を前記画像表示素子に対して垂直な状態で第１方向と第２方向に移動させるシフト機構と、
前記画像表示装置の筐体を設置する下面に対して、第１方向に移動可能とする移動手段と、前記画像表示装置の傾きを可変とする調整手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。 An image display element, a projection lens that projects an image displayed by the image display element on a screen, and a first direction that is on the screen or the same plane as the screen and is orthogonal to the optical axis of the projection lens The two distance measuring points sandwiching the optical axis of the projection lens and the second direction perpendicular to the optical axis of the projection lens and perpendicular to the first direction are different in position from the two distance measuring points. An image display device comprising at least three distance measuring means for detecting distance information of at least three distance measuring points of one distance measuring point, and an imaging means for imaging a projection range by the projection lens,
An angle detection means for detecting an inclination angle between the optical axis of the projection lens and the normal line of the screen;
A shift mechanism that moves the optical axis of the projection lens in a first direction and a second direction in a state perpendicular to the image display element;
An image display comprising: moving means that can move in a first direction relative to a lower surface on which the housing of the image display apparatus is installed; and adjustment means that makes the inclination of the image display apparatus variable. apparatus.
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