JP2011099958A - Image display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device, transmitting inclination information intelligible to an adjusting person by detecting the inclination of the optical axis of a projection lens and a normal of a screen with good accuracy. <P>SOLUTION: The image display device includes: an image display element; the projection lens for projecting an image displayed by the image display element on the screen; at least three distance measuring means for detecting the distance information of at least three ranging points, two ranging points sandwiching the optical axis of the projection lens in a first direction orthogonal to the optical axis of the projection lens and one ranging point orthogonal to the optical axis of the projection lens, and different in position from the two ranging points in a second direction orthogonal to the first direction, on the screen or on the same plane as the screen; and a display means for displaying the distance information obtained by the three range measuring means. The optical axes of the three distance measuring means are disposed with the same gradient in different directions to the optical axis of the projection lens. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

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.
特開2004−191221号公報JP 2004-191221 A 特開2001−125192号公報JP 2001-125192 A 特開2007−101836号公報JP 2007-101836 A
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.
本発明の実施例1のスクリーンと投影パターンと測距点の斜視図1 is a perspective view of a screen, a projection pattern, and a distance measuring point in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1の上面図The top view of Example 1 of the present invention 本発明の実施例1の側面図Side view of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1の正面図Front view of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1の測距装置の構成図1 is a configuration diagram of a distance measuring device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の測距装置の他の構成図Another configuration diagram of the distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の上面図(回路ブロック図)Top view (circuit block diagram) of Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1の上面図(回路ブロック図)Top view of the first embodiment of the present invention (circuit block diagram) 本発明の実施例2の正面図Front view of Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施例3の正面図Front view of Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施例2、3の上面図(回路ブロック図)Top view (circuit block diagram) of Embodiments 2 and 3 of the present invention 本発明に係るシフト機構の説明図Explanatory drawing of the shift mechanism based on this invention
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)

  1. 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. Image display comprising at least three distance measuring means for detecting distance information of at least three distance measuring points for one distance measuring point, and display means for displaying distance information obtained by the three distance measuring means. An image display apparatus, 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.
  2. 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3つの距離測定手段と、を備えた画像表示装置であって、該3つの距離測定手段から得られる3点の距離情報から、該投射レンズの光軸と該スクリーンの法線との傾き角度を算出する演算手段と、該演算手段から出力された該傾き角度情報を表示する表示手段を備え、該3つの距離測定手段の光軸は、各々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: three distance measuring means that respectively detect distance information of at least three distance measuring points of one distance measuring point, the distance information of three points obtained from the three distance measuring means And calculating means for calculating the inclination angle between the optical axis of the projection lens and the normal line of the screen, and display means for displaying the inclination angle information output from the calculation means, the three distance measuring means The optical axes of the projection lenses The image display apparatus characterized by the optical axis, are arranged inclined at the same angle in different directions.
  3. 前記3つの距離測定手段の光軸は、前記投射レンズの光軸に対して7度以上傾いていることを特徴とする請求項1又は2の画像表示装置。   The image display apparatus according to claim 1 or 2, wherein the optical axes of the three distance measuring means are inclined at least 7 degrees with respect to the optical axis of the projection lens.
  4. 前記3つの距離測定手段は、該3つの距離測定手段の光軸が、前記投射レンズの光軸上の1点で交差するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項の画像表示装置。   4. The three distance measuring means are arranged so that the optical axes of the three distance measuring means intersect at one point on the optical axis of the projection lens. Item 1. An image display device.
  5. 前記3つの距離測定手段の光軸と前記投射レンズの光軸とのなす角度は、該投射レンズが、前記画像表示素子により表示された画像を投射する第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ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項の画像表示装置。   The angle formed by the optical axis of the three distance measuring means and the optical axis of the projection lens is such that the projection lens projects the image displayed by the image display element in the first direction and the second direction. 5. The image display device according to claim 1, wherein the angle is smaller than a smaller angle when the maximum angles are compared.
  6. 前記3つの距離測定手段は、各々基線長を隔てて配置される2つのレンズと、1次元ラインセンサを有し、該2つのレンズにより結像される2つの物体像の間隔を検出することにより、前記測距点までの距離を検出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項の画像表示装置。   Each of the three distance measuring means includes two lenses arranged with a base line length apart and a one-dimensional line sensor, and detects a distance between two object images formed by the two lenses. 6. The image display device according to claim 1, wherein a distance to the distance measuring point is detected.
  7. 前記第2方向の測距点を測距する距離測定手段は前記第1方向に2つのレンズを備え、前記第1方向の測距点を測距する距離測定手段は第2方向に2つのレンズを備え、前記画像表示素子は、前記第1および2方向にエッジを有するパターンを投影することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項の画像表示装置。   The distance measuring means for measuring the distance measuring point in the second direction has two lenses in the first direction, and the distance measuring means for measuring the distance measuring point in the first direction has two lenses in the second direction. The image display device according to claim 1, wherein the image display element projects a pattern having edges in the first and second directions.
  8. 前記画像表示装置は該該画像表示装置の傾きが調整可能な調整手段を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, further comprising an adjusting unit capable of adjusting an inclination of the image display device.
  9. 前記画像表示装置の筐体を設置する下面に対して、平行な方向に移動可能な移動手段を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, further comprising a moving unit that is movable in a direction parallel to a lower surface on which the housing of the image display device is installed.
  10. 前記画像表示装置の筐体を設置する下面に対して、前記第2方向の高さが調整可能な調整手段を備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項の画像表示装置。   The image display device according to any one of claims 1 to 9, further comprising an adjusting unit capable of adjusting a height in the second direction with respect to a lower surface on which a housing of the image display device is installed.
  11. 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前記第1方向と前記第2方向に移動させるシフト機構を備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項の画像表示装置。   11. The shift mechanism according to claim 1, further comprising a shift mechanism that moves the optical axis of the projection lens in the first direction and the second direction in a state perpendicular to the image display element. Image display device.
  12. 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、前記投射レンズによる投射範囲を撮像する撮像手段とを有する画像表示装置であって、
    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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