JP2014183434A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正な視差量を設定することが可能な投射型表示装置を提供すること
【解決手段】光源２０１からの光を映像信号に従って変調し、被投射面に投射する投射型表示装置は、映像信号に含まれる視差量の情報を取得する視差情報取得手段１０３と、被投射面までの投影距離の情報を取得する投影距離取得手段１０８と、光学ズーム倍率の情報を取得する光学ズーム倍率取得手段１０７と、視聴距離の情報を取得する視聴距離取得手段１０５と、予め取得した関係と、取得された投影距離、光学ズーム倍率、視聴距離に基づいて、視差量の適正量の情報を取得する視差量取得手段１０４と、視差情報取得手段１０３が取得した視差量と視差量取得手段１０４が取得した視差量の適正量に基づいて映像信号の視差量を調整する視差調整手段１０２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に関する。

左眼と右眼で見る映像の差（視差）を人工的に作り出し、投射像に奥行感や立体感を感じさせる場合、視差量が適正でないと眼精疲労の原因となったり、二重像として知覚されて立体映像として認識できなくなったりする。そこで、特許文献１は、表示画面サイズに応じて視差量を自動で調整するプロジェクタを提案している。

特開２０１０−９８４７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、表示画面サイズにより視差量を設定するだけでは適正な視差量とはならない。

本発明は、適正な視差量を設定することが可能な投射型表示装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の投射型表示装置は、映像信号に含まれる視差量の情報を取得する視差情報取得手段と、被投射面までの投影距離の情報を取得する投影距離取得手段と、光学ズーム倍率の情報を取得する光学ズーム倍率取得手段と、視聴距離の情報を取得する視聴距離取得手段と、予め取得した前記投影距離、前記光学ズーム倍率、前記視聴距離および前記視差量の間の関係と、前記投影距離取得手段が取得した前記投影距離の情報と、前記光学ズーム倍率取得手段が取得した前記光学ズーム倍率の情報と、前記視聴距離取得手段が取得した前記視聴距離の情報とに基づいて、前記視差量の適正量の情報を取得する視差量取得手段と、前記視差情報取得手段が取得した前記視差量と前記視差量取得手段が取得した前記視差量の前記適正量に基づいて前記映像信号の視差量を調整する視差調整手段と、を有し、光源からの光を、前記視差調整手段によって前記視差量が調整された前記映像信号に従って変調し、被投射面に投射することを特徴とする。

本発明によれば、適正な視差量を設定することが可能な投射型表示装置を提供することができる。

本実施形態の液晶プロジェクタのブロック図と光路図である。 図１（ｂ）に示す映像信号入力手段に入力される立体視用映像信号の例を示す図である。 光学ズーム倍率と投影距離と投影サイズの関係の一例を示すグラフである。 視差量と投影サイズと視聴距離の関係の一例を示すグラフである

図１（ａ）は、本実施形態の液晶プロジェクタのブロック図である。液晶プロジェクタは投射型表示装置（画像表示装置）の一例である。本実施形態の液晶プロジェクタは、光源２０１、ダイクロイックミラー２０２、２０３、ミラー２０４、偏光ビームスプリッタ２０５、２０６、２０７、液晶パネル２０８、２０９、２１０、Ｘプリズム２１１、投影レンズ（投射光学系）２１２を有する。

光源２０１は、超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどの白色光を出力する光源と、光源からの光によって光変調素子を照明する不図示の照明光学系と、を含む。照明光学系は、必要があれば、インテグレータ、ＵＶ−ＩＲ（紫外光・赤外光）カットフィルタ、偏光方向を揃える偏光変換素子を有してもよい。

光源２０１からの白色光は、ダイクロイックミラー２０２に入射する。ダイクロイックミラー２０２は、緑（以下、「Ｇ」と称する）の成分光を反射し、赤（以下、「Ｒ」と称する）の成分光と青（以下、「Ｂ」と称する）の成分光を透過する。Ｇ成分光、Ｒ成分光、Ｂ成分光は波長領域がそれぞれ異なる。この結果、Ｇ成分光とＲＢ成分光が分離される。

次に、ＲＢの成分光はダイクロイックミラー２０３に入射する。ダイクロイックミラー２０３は、Ｒ成分光を反射し、Ｂ成分光を透過する。この結果、Ｒ成分光とＢ成分光が分離される。Ｇの成分光は折り曲げミラー２０４によって光路が折り曲げられる。

このように、ダイクロイックミラー２０２、２０３は白色光を複数の色成分に分光する色分離手段として機能する。

分離されたＧＲＢの各成分光はそれぞれ偏光ビームスプリッタ２０５、２０６、２０７に入射する。偏光ビームスプリッタ２０５、２０６、２０７は、第１の偏光を透過し、第２の偏光を反射する偏光分離面を有する偏光分離手段として機能する。第１の偏光と第２の偏光は偏光方向が直交し、例えば、第１の偏光はＰ偏光であり、第２の偏光はＳ偏光である。

偏光ビームスプリッタ２０５、２０６、２０７で反射されたＧＲＢの各成分光は、それぞれ反射型の液晶パネル２０８、２０９、２１０へ供給される。液晶パネル２０８、２０９、２１０は、各成分光を後述する映像信号出力手段１０９から出力される映像信号に応じて変調して反射する光変調素子として機能する。

液晶パネル２０８、２０９、２１０により反射され、偏光方向が変換されたＧＢＲの成分光は、それぞれ再度、偏光ビームスプリッタ２０５、２０６、２０７に戻る。これにより、ＧＢＲの成分光は、偏光ビームスプリッタ２０５、２０６、２０７を透過してＸプリズム２１１に入射する成分光と偏光ビームスプリッタ２０５、２０６、２０７で反射されて光源方向へ戻る成光分とに分離される。

Ｘプリズム２１１は、変調されて偏光分離手段を経た成分光合成する合成手段として機能する。Ｘプリズム２１１は、ＧＲＢ成分光を合成し、合成光として投影レンズ２１２に供給する。投影レンズ２１２は、ズーム機能を備えており、供給された合成光を任意の倍率でスクリーン等の被投射面へ投射し、映像を表示する。ここでは、液晶パネルを３枚使用した例を示したが、これに限定されるものではなく、液晶パネルを1枚で時分割により色再生を行うシステムや、デジタルミラーデバイスを使用するものにも適用することができる。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す液晶プロジェクタのブロック図である。映像信号入力手段１０１、視差調整手段１０２、視差情報取得手段１０３、視差量取得手段１０４、視聴距離取得手段１０５、投影サイズ取得手段１０６、光学ズーム倍率取得手段１０７、投影距離取得手段１０８、映像信号出力手段１０９が設けられている。視差調整手段１０２、視差情報取得手段１０３、視差量取得手段１０４、視聴距離取得手段１０５および投影サイズ取得手段１０６は、マイクロコンピュータ等の一つの制御手段の一部として具現化されてもよい。

図２は、映像信号入力手段１０１に入力される立体視用映像信号の例を示す図である。映像信号入力手段１０１に入力される立体視用映像信号は、図２（ａ）に示すように、左眼用信号と右眼用信号が１フレーム毎に時間的に交互に送られてくるものや、図２（ｂ）に示すように、１フレーム内に左眼用信号と右眼用信号が混在しているものなどがある。また、立体視用映像信号には、不図示の視差量の情報（視差情報）が重畳されている。

視差情報取得手段１０３は、映像信号入力手段１０１に入力される立体視用映像信号に重畳されている視差量の情報を取得する。視差情報は、左眼用映像信号と右眼用映像信号の左右方向のずれを含み、その量はピクセル数や長さで表わされる。視差情報取得手段１０３は、取得した視差情報を視差調整手段１０２へ供給する。

視聴距離取得手段１０５は、ユーザの視聴距離の情報を取得する。視聴距離は、ユーザから被投射面までの距離であり、従来の視差量の調整においては考慮されておらず、適正な視差量を設定することが困難であった。視聴距離取得手段１０５は、ユーザが不図示の入力手段から手動入力した視聴距離の情報を取得してもよいが、視聴距離を自動で検出してもよい。

後者の場合、視聴位置を検出手段によって検出してもよい。例えば、焦電型センサと赤外線方式の測距センサとを組み合わせて視聴距離を検出することができる。焦電型センサにより熱線（遠赤外線）を検出することで人体（視聴者）を検出する。また、赤外線方式の測距センサにより発光素子から近赤外線を発して、検出対象からの反射光を位置検出素子（ＰＳＤ）で検出することで、視聴者までの距離と方向を検出し、視聴距離を検出することができる。

視聴距離取得手段１０５は、取得した視聴距離の情報を、視差量取得手段１０４へ供給する。

光学ズーム倍率取得手段１０７は、ユーザにより任意に設定された光学ズーム倍率の情報を取得し、投影サイズ取得手段１０６へ供給する。

投影距離取得手段１０８は、投影レンズ２１２から被投射面までの投影距離の情報を取得する。投影距離取得手段１０８は、ユーザが不図示の入力手段から手動入力した投影距離の情報を取得してもよいが、投影距離を自動で検出してもよい。

後者の場合、投影距離取得手段１０８は、例えば、適当なテストパターンを表示させ、その表示した映像情報をセパレータレンズへ入力して２つの像を生成し、その像間隔をラインセンサーで計測することで投影距離を検出することができる。また、赤外線や超音波を投影面へ発して、その反射を受光するまでの時間を測定し、検出することもできる。投影距離取得手段１０８は、取得した投影距離を、投影サイズ取得手段１０６へ供給する。

図３は、光学ズーム倍率と投影距離と投影サイズの関係の一例を示すグラフであり、光学ズーム倍率が２倍の場合と、光学ズーム倍率が１倍の場合の関係が例示的に示されている。光学ズーム倍率と投影距離と投影サイズの関係は、数式、表など図３に示すグラフに限定されず、不図示のメモリに予め取得されて保存されている。

投影サイズ取得手段１０６は、保存された（図３に示すような）関係と、光学ズーム倍率取得手段１０７から取得した光学ズーム倍率と、投影距離取得手段１０８から取得した投影距離から一意に投影サイズを得る。投影サイズ取得手段１０６は、取得した投影サイズは、視差量取得手段１０４へ供給する。

図４は、視差量と投影サイズと視聴距離の関係の一例を示すグラフであり、投影サイズが５０インチの場合と、投影サイズが１００インチの場合の関係が例示的に示されている。視差量と投影サイズと視聴距離の関係は、数式、表など図４に示すグラフに限定されず、不図示のメモリに予め取得されて保存されている。

視差量取得手段１０４は、保存された（図４に示すような）関係と、視聴距離取得手段１０５から取得した視聴距離と、投影サイズ取得手段１０６から取得した投影サイズから一意に視差量の適正量の情報を取得する。視差量取得手段１０４は、取得した視差量を、視差調整手段１０２へ供給する。

視差調整手段１０２は、視差情報取得手段１０３から取得した視差量の情報と視差量取得手段１０４が取得した視差量の適正量（の差分）に基づいて、映像信号の視差量を調整する。視差調整された映像信号は、映像信号出力手段１０９より液晶パネル２０８、２０９、２１０に出力される。

なお、図１（ｂ）に示す各手段の動作（ステップ）の少なくとも幾つかは、コンピュータに各ステップを行わせるためのプログラムとして具現化が可能である。

本実施形態によれば、視差量を投影サイズと視聴距離に基づいて取得するので従来よりも適正になる。また、視聴環境が変化した場合でも、ユーザが視差量を調整することなく適切な視差量を自動設定することが可能となる。

なお、本実施例では、投影距離と光学ズーム倍率から投影サイズを取得し、投影サイズと視聴距離から視差量を取得しているが、中間値としての投影サイズを求めずに、投影距離と光学ズーム倍率と視聴距離から視差量を取得してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明は、液晶プロジェクタの用途に適用することができる。

１０２…視差調整手段、１０３…視差情報取得手段、１０５…視聴距離取得手段、１０７…光学ズーム倍率取得手段、１０８…投影距離取得手段

Claims (4)

1. 映像信号に含まれる視差量の情報を取得する視差情報取得手段と、
   被投射面までの投影距離の情報を取得する投影距離取得手段と、
   光学ズーム倍率の情報を取得する光学ズーム倍率取得手段と、
   視聴距離の情報を取得する視聴距離取得手段と、
   予め取得した前記投影距離、前記光学ズーム倍率、前記視聴距離および前記視差量の間の関係と、前記投影距離取得手段が取得した前記投影距離の情報と、前記光学ズーム倍率取得手段が取得した前記光学ズーム倍率の情報と、前記視聴距離取得手段が取得した前記視聴距離の情報とに基づいて、前記視差量の適正量の情報を取得する視差量取得手段と、
   前記視差情報取得手段が取得した前記視差量と前記視差量取得手段が取得した前記視差量の前記適正量に基づいて前記映像信号の視差量を調整する視差調整手段と、
   を有し、
   光源からの光を、前記視差調整手段によって前記視差量が調整された前記映像信号に従って変調し、被投射面に投射することを特徴とする投射型表示装置。
2. 予め取得した前記投影距離、前記光学ズーム倍率および前記被投射面における投影サイズの関係と、前記投影距離取得手段が取得した前記投影距離の情報と、前記光学ズーム倍率取得手段が取得した前記光学ズーム倍率の情報に基づいて、前記投影サイズの情報を取得する投影サイズ取得手段を更に有し、
   前記視差量取得手段は、予め取得した前記視聴距離、前記投影サイズおよび前記視差量の関係と、前記投影サイズ取得手段が取得した前記投影サイズの情報と、前記視聴距離取得手段が取得した前記視聴距離の情報に基づいて、前記視差量の適正量の情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記視聴距離取得手段は、視聴位置を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
4. 前記検出手段は、視聴者を検出する焦電型センサと、前記焦電型センサによって検出された前記視聴者までの距離と方向を検出する測距センサと、とを有することを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。