JP4383117B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置に関する。

投写型映像表示装置の投写時セッティングの調整内容としては投写映像のフォーカス調整や台形歪み補正などがある（特許文献１参照）。
特開２００３−７８８４２号公報

ところで、上記フォーカス調整においては、ユーザの手動による調整と装置自身が行う自動調整とが行えるようにするのが望ましく、更には、このような手動調整と自動調整とを切り替えるための制御系が簡単化されるのがよい。

この発明は、上記の事情に鑑み、比較的簡単な制御系でユーザの手動による調整と装置自身が行う自動調整とを切り替えて行うことができる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明の投写型映像表示装置は、上記の課題を解決するために、光源から出射された光をライトバルブにて光変調し、投写レンズにて映像を拡大投写する投写型映像表示装置において、前記投写レンズを駆動するフォーカスモータと、ユーザのキー操作を検出して前記フォーカスモータに駆動信号を供給する第１の制御手段と、投写映像を撮像する撮像手段を備えたセンサー部と、自動的に前記フォーカスモータに駆動信号を供給しつつ前記センサー部の出力に基づいてフォーカス位置を判定し、この判定結果にて前記フォーカスモータを駆動してフォーカス調整を行う第２の制御手段と、手動調整時には前記第１の制御手段の駆動信号を選択する一方、自動調整時には前記第２の制御手段の駆動信号を選択する切替手段と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成であれば、手動調整時には第１の制御手段によるフォーカスモータの手動駆動が行われて手動によるフォーカス調整が行え、自動調整時には第２の制御手段によるフォーカス自動調整が行われることになり、比較的簡単な制御系でユーザの手動による調整と装置自身が行う自動調整とを切り替えて行うことができる。

第１の制御手段が第２の制御手段に対する処理スタート指令及び切替手段に対する切替信号を与えることとしてもよい。

また、この発明の投写型映像表示装置は、光源から出射された光をライトバルブにて光変調し、投写レンズにて映像を拡大投写する投写型映像表示装置において、投写映像を撮像する撮像手段を備えたセンサー部と、前記センサー部の出力に基づいてフォーカス調整を行う手段と、前記センサー部の出力に基づいて台形歪み補正を行う手段と、を備え、前記センサー部を前記投写レンズの近傍位置に配置したことを特徴とする。かかる構成であれば、投写レンズから出射される投写映像と前記センサー部における撮像範囲とが合致し易くなり、良好な調整が実現できる。

以上説明したように、この発明によれば、比較的簡単な制御系でユーザの手動による調整と装置自身が行う自動調整とを切り替えて行うことができるという効果を奏する。

以下、この発明の実施形態の液晶プロジェクタを図１乃至図６に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の３板式液晶プロジェクタ３０を示した図である。光源１における発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ４へと導かれる。

インテグレータレンズ４は一対のレンズ群（フライアイレンズ）４ａ・４ｂから構成されており、個々のレンズ部分が光源１から出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面に導くようになっており、光源１において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ４を経た光は、偏光変換装置５、及び集光レンズ６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。

偏光変換装置５は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ４からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路偏光されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。

第１ダイクロイックミラー７は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色波長帯域の光は、反射ミラー８にて反射されて光路を変更される。反射ミラー８にて反射された赤色光はレンズ９を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー７にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０に導かれる。

第２ダイクロイックミラー１０は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１１を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１２、全反射ミラー１３、レンズ１４を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３に導かれ、これを透過することで光変調される。

各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａと、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとを備えて成る。

液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム１５によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１６によって拡大投写され、スクリーン４０（図４参照）上に投写表示される。

投写レンズ１６は、図２にも示すように、フォーカス調整のためのフォーカスモータ（レンズ駆動用モータ）２２を備える。後述するマイコン（マイクロコンピュータ）２５等から繰り出し方向駆動信号がフォーカスモータ２２に与えられると、レンズが繰り出し方向に移動し、引き込み方向駆動信号がフォーカスモータ２２に与えられると、レンズが引き込み方向に駆動される。

図３は液晶プロジェクタ３０の正面図である。装置筐体の下面部には、仰角調整用のアジャスタ２１，２１が設けられている。また、投写レンズ１６の側方近傍位置（例えば、レンズ外周縁から５ｃｍ以内とする）にセンサー２９が設けられており、このセンサー２９の上方にリモコン信号受光部２６を設けている。投写レンズ１６は図示しない本体シャーシに取り付けられるが、前記リモコン信号受光部２６及びセンサー２９は正面カバーに取り付けられる。

図４は液晶プロジェクタ３０の電気系の概要を示したブロック図である。映像信号処理回路２３は映像信号を入力して周波数変換（走査線数変換）等の処理を行うと共に、マイコン２５からの指令に基づいて台形歪み補正となる画像処理等を実行する。ガンマ補正回路２４は液晶ライトバルブ（ＬＣＤ）の印加電圧−光透過特性に鑑みた補正処理を行い、この補正後の映像信号（映像データ）を液晶ライトバルブに与える（駆動する）。

操作部（或いはリモコン送信機）２７には、各種操作のためのキーが設けられている。この実施形態においては、前記キーとして、フォーカス調整及び台形歪み補正を指令するオート調整指示キー、及びフォーカスの手動調整を行うための手動指定キーや手動フォーカス方向キーなどが設けられている。

オンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）回路２８は、マイコン２５から出力指示された文字情報や図形情報に基づく映像データを生成し、この映像データを入力映像データに組み込む処理を行う。

センサー２９は、第１センサー部２９Ａと第２センサー部２９Ｂとから成る。各センサー部２９Ａ（２９Ｂ）は、図５に示すように、二つのレンズ部２９ａと各レンズ部２９ａに対応して設けられたＣＣＤラインセンサー２９ｂとを備えて成る。ＣＣＤラインセンサー２９ｂはレンズ部２９ａの並びの方向に長く形成されている。このようなセンサー部２９Ａ（２９Ｂ）としては、特開２００２−２１３９４６号公報や特開２００３−５７５３１号公報に開示されているセンサーを利用することができる。

そして、第１センサー部２９Ａはレンズ部２９ａ・２９ａが垂直方向に並ぶように配置され、第２センサー部２９Ｂはレンズ部２９ａ・２９ａが水平方向に並ぶように配置される（図３参照）。

また、センサー２９はマイコン（以下、センサーマイコンという）を備えている。このセンサーマイコンは、マイコン２５との間でＩＩＣバスを通じて命令やデータのやり取りを行うと共に、モータ駆動制御線を有し、独自にフォーカスモータ２２の駆動制御が行えるようになっている。そして、センサーマイコンは、各ＣＣＤラインセンサー２９ｂの撮像信号をサンプリングして撮像データを生成し、コントラストデータや角度データを算出する。コントラストデータは、ＣＣＤラインセンサー２９ｂが出力する撮像信号上の高周波成分の程度を示す信号であり、撮像信号上で高周波成分が得られているほど、合焦状態であることを示すことになる。また、角度データには、第１センサー部２９Ａによって得られる縦方向台形歪みの程度を示す第１角度データθ１（図４（ａ）参照）と、第２センサー部２９Ｂによって得られる横方向台形歪みの程度を示す第２角度データθ２（図４（ｂ）参照）とがある。

角度データは、センサー２９から調整用投写映像（スクリーン４０）までの距離測定結果に基づく演算処理によって得ることができる。距離測定は、いわゆる三角測量により行っており、センサー部２９Ａ（２９Ｂ）の各ＣＣＤラインセンサー２９ｂ上での撮像映像の相対的なずれ（位相差）とレンズ焦点距離とレンズ間距離とから求めることができる。距離測定は調整用投写映像の撮像範囲の複数エリア毎に行うことができる。すなわち、ＣＣＤラインセンサー２９ｂの画角範囲を複数のエリアに分割し、各測距エリアごとに測距結果を算出することができる。そして、例えば、距離測定を調整用投写映像の最上エリアと最下エリア（最左エリアと最右エリア）のそれぞれについて行う。最上エリアと最下エリア（最左エリアと最右エリア）間の測距値の差異は投写光軸とスクリーンとの非垂直度に対応して大きな値となるものであり、最上エリアと最下エリア（最左エリアと最右エリア）間の距離と前記測距値の差異からアークタンジェントを求めて角度データ（θ１，θ２）を算出することができる。

マイコン２５は、この液晶プロジェクタ３０における全体制御を行うものであるが、特にこの発明にかかる制御として、以下に示す投写時セッティングの調整制御を行うようになっている。この調整には、手動調整と自動調整とがある。まず、自動調整について説明していく。

ユーザは、電源投入後光源が十分な発光状態となるのを待って、操作部２７のオート調整指示キーを押下する。マイコン２５はオート調整指示キーの押下を検出すると、ＯＳＤ回路２８による調整用投写映像の描画処理を実行する。調整用投写映像としては高コントラストの白黒領域を形成する画像を用いるのがよい。また、マイコン２５はセンサーマイコンに対してスタート命令を与えると共に、センサーマイコンからのモータ制御信号を選択するようにスイッチ５０に対して切替指令を与える。

スタート命令を受けたセンサーマイコンは、フォーカスモータ２２に対して繰り出し方向駆動信号を与えると共にＣＣＤラインセンサー２９ｂの撮像信号をサンプリングしてコントラストデータを生成する。センサーマイコンは、上記サンプリングを開始するときに、タイマーをスタートさせると共に、一定時間間隔でコントラストデータを生成して図示しないメモリに格納する。センサーマイコンは、最も良好なコントラストデータを判定し、このコントラストデータが得られたときの時間情報（合焦レンズ位置情報）を取得する。センサーマイコンは、フォーカスモータ２２に繰り出し方向駆動信号を与えた全時間から前記時間情報を減算した時間だけ、フォーカスモータ２２に対して引き込み方向駆動信号を与える。これにより、フォーカス調整が実現される。

更に、センサーマイコンは、ＣＣＤラインセンサー２９ｂの撮像データに基づいて台形歪み補正を実行する。この台形歪み補正においては、先述のごとく、最上エリアと最下エリア間の距離と測距値の差異とによる角度データ（縦方向台形歪み補正用）及び最左エリアと最右エリア間の距離と測距値の差異とによる角度データ（横方向台形歪み補正用）を算出する。前記角度と台形歪みの程度とは比例関係にあり、角度が判明すれば画像に対してどの程度の補正を施せばよいかが決定できる。センサーマイコンはＩＩＣバスを通じてマイコン２５に角度データを送信する。例えば、映像信号処理回路２３は、マイコン２５から前記角度データを受け取り、当該角度での投写で生じると想定される台形歪みとは逆形状となる台形歪みを持たせるように入力映像データの画素補間／画素間引き処理を実行する。このように、センサー２９に専用のマイコンを設け、自動調整時にはこの専用マイコンにてフォーカス調整や角度データ算出等の処理を行うので、前記マイコン２５は処理能力を他の処理のために割り当てることができる。

次に、フォーカス手動調整について説明する。マイコン２５は手動指定キーの押下を検出すると、ＯＳＤ回路２８による調整用投写映像の描画処理を実行すると共に、マイコン２５からのモータ制御信号を選択するようにスイッチ５０に対して切替指令を与える。そして、マイコン２５は、繰り出し指令となる手動フォーカス方向キーの押下を検出したときには、繰り出し方向駆動信号を出力し、引き込み指令となる手動フォーカス方向キーの押下を検出したときには、引き込み方向駆動信号を出力する。ユーザは、調整用投写映像を見て最もくっきりしていると感じたところでキー操作を止めればよい。

なお、上述したフォーカス調整や台形歪み補正の手法自体は何ら限定されるものではなく、どのような手法を用いても構わないものである。また、電源投入後光源が十分な発光状態となるのを待って、ユーザが操作部２７のオート調整指示キーを押下することとしたが、例えば、電源投入後にタイマーをスタートさせ、光源が十分な発光状態となる所定時間経過後に自動的に調整処理を実行するようにしてもよい。また、ＯＳＤ回路２８にて作成する調整用投写映像は高コントラストを得るために白黒領域が形成された画像としたが、必ずしも白黒領域画像に限定するものではなく、また、単一の画像に限らず、複数の画像を用意してもよい。勿論、ＯＳＤによらずに外部入力で調整用投写映像を生成してもよい。また、投写型映像表示装置として透過型の液晶プロジェクタを示したが、反射型の液晶プロジェクタでもよく、また、液晶プロジェクタに限らず、多数枚の微小鏡を駆動して光変調を行う方式の投写型映像表示装置としてもよいものである。

この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。 投写レンズの斜視図である。 液晶プロジェクタの正面図である。 液晶プロジェクタの電気回路系を示したブロック図である。 センサーの概略構成図である。 同図（ａ）は縦台形歪みの発生の様子を示した説明図であり、同図（ｂ）は横台形歪みの発生の様子を示した説明図である。

符号の説明

１ 光源
１６ 投写レンズ
２２ フォーカスモータ
２３ 映像信号処理回路
２５ マイコン（マイクロコンピュータ）
２８ オンスクリーンディスプレイ回路（ＯＳＤ回路）
２９ センサー（マイコン付き）
３０ 液晶プロジェクタ
３１，３２，３３ 液晶ライトバルブ
５０ スイッチ

Claims (3)

1. 光源から出射された光をライトバルブにて光変調し、投写レンズにて映像を拡大投写する投写型映像表示装置において、
   前記投写レンズを駆動するフォーカスモータと、
   第１のマイクロコンピュータを有し、手動操作時にユーザのキー操作を検出して前記フォーカスモータに駆動信号を供給する第１の制御手段と、
   投写映像を撮像する撮像手段を備えたセンサー部と、
   前記第１のマイクロコンピュータと相互接続される第２のマイクロコンピュータを有し、自動調整時に前記フォーカスモータに駆動信号を供給しつつ前記センサー部の出力に基づいてフォーカス位置を判定し、この判定結果にて前記フォーカスモータを駆動してフォーカス調整を行う第２の制御手段と、
   手動調整時には前記第１の制御手段の駆動信号を選択する一方、自動調整時には前記第２の制御手段の駆動信号を選択する切替手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記第１の制御手段の第１のマイクロコンピュータは自動調整開始時に前記第２の制御手段の第２のマイクロコンピュータに対する処理スタート指令および前記切替手段に対する切替信号を与えることを特徴とする投写型映像表示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の投写型映像表示装置において、前記第２の制御手段の第２のマイクロコンピュータは前記センサー部の出力に基づいて台形歪み補正に利用できるデータを生成してこのデータを前記第１の制御手段の第１のマイクロコンピュータに与えることを特徴とする投写型映像表示装置。

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