(57)【要約】【課題】投写型映像表示装置の投写レンズとスクリーンとの傾き角度を迅速に求めることができ、電源を投入した後、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる投写型映像表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】スクリーン４０へ向けて検知信号を照射する送信部５０と、送信部５０から照射され、スクリーン４０により反射した検知信号を受信する、送信部５０に対して略対象位置に配置された一対の受信部５１ａ、５１ｂと、夫々の受信部５１ａ、５１ｂが送信部５０から送信された検知信号を受信するまでの時間を夫々検出する検出手段と、検出手段が検出した受信部の夫々の受信時間を比較する比較手段と、比較手段に基づいて夫々の受信部の受信時間の差が閾値を超えていることを検知した時、傾き角度を求める傾き角度検出手段と、傾き角度検出手段により求められた傾き角度に基づいて映像の台形歪み補正を行う補正手段とを備える。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を表示デバイス及び投写レンズを介してスクリーンへ映像を投写する投写型映像表示装置において、投写レンズと同一面に配置され、スクリーンへ向けて検知信号を照射する送信部と、送信部から照射され、スクリーンにより反射した検知信号を受信する、送信部に対して略対象位置に配置された少なくとも一対の受信部と、夫々の受信部が送信部から送信された検知信号を受信するまでの時間を夫々検出する検出手段と、検出手段が検出した受信部の夫々の受信時間を比較する比較手段と、比較手段に基づいて夫々の受信部の受信時間の差が閾値を超えていることを検知した時、投写レンズとスクリーンとの傾き角度を求める傾き角度検出手段と、傾き角度検出手段により求められた傾き角度に基づいて映像の台形歪み補正を行う補正手段とを備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記傾き角度検出手段は、送信部に対して受信時間が短かかった方の受信部側へ送信部及び受信部を傾斜させることにより傾き角度を検出することを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記傾き角度検出手段は、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離を検出する距離検出手段を更に備え、夫々の受信部が受信した受信時間に基づいて傾き角度を算出することを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記受信部は、略水平方向に並設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
前記受信部は、略垂直方向に並設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本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。
【背景技術】
【０００２】
この種、投写型映像表示装置としては、投写型映像表示装置の投写レンズがスクリーンに対する傾き角度を1つの超音波センサにより検出し、検出した情報に基づいて投射レンズからスクリーンへ投写される映像を自動的に台形歪み補正するものが知られている。そして、投写レンズの傾き角度の検出は、現在の位置から左右２０度の角度範囲内で１度毎に超音波センサを回動させて超音波センサの受信レベルが最大となる位置を求め、現在の位置から超音波センサの受信レベルが最大となる位置までの角度を検出している（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１３４９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
投写型映像表示装置により映画等を鑑賞しようとしてスクリーン及び投写型映像表示装置を設置した場合、大多数の人は投写型映像表示装置の投写レンズとスクリーンとが略直交する位置関係に配置するものであると考えられる。
【０００４】
しかしながら、上記投写型映像表示装置では、既に投写レンズとスクリーンとが略直交する位置関係に配置され、映像の台形歪み補正が不要であるにもかかわらず、この状態を迅速に検出することができず、現在の位置から左右２０度の範囲内で１度毎に超音波センサを回動させないと、現在の位置が最適な位置であることを検出することができない。
【０００５】
従って、電源を投入してから投写型映像表示装置を使用することができるまでに時間を要してしまうという課題があった。
【０００６】
また、投写レンズがスクリーンに対して傾いて設置されている場合は、左右どちらの方向に傾いているのかを検出することができないため、傾き角度を検出する際に、傾き角度の検出に関係のない方向にも超音波センサを回動させている。
【０００７】
従って、投写レンズとスクリーンが略直交する位置に配置されている場合と同様に、電源を投入してから投写型映像表示装置を使用することができるまでに時間を要してしまうという課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、投写型映像表示装置の投写レンズとスクリーンとの傾き角度を迅速に求めることができ、電源を投入した後、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる投写型映像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための第１の手段は、光源から出射された光を表示デバイス及び投写レンズを介してスクリーンへ映像を投写する投写型映像表示装置において、投写レンズと同一面に配置され、スクリーンへ向けて検知信号を照射する送信部と、送信部から照射され、スクリーンにより反射した検知信号を受信する、送信部に対して略対象位置に配置された少なくとも一対の受信部と、夫々の受信部が送信部から送信された検知信号を受信するまでの時間を夫々検出する検出手段と、検出手段が検出した受信部の夫々の受信時間を比較する比較手段と、比較手段に基づいて夫々の受信部の受信時間の差が閾値を超えていることを検知した時、投写レンズとスクリーンとの傾き角度を求める傾き角度検出手段と、傾き角度検出手段により求められた傾き角度に基づいて映像の台形歪み補正を行う補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記傾き角度検出手段は、送信部に対して受信時間が短かかった方の受信部側へ送信部及び受信部を傾斜させることにより傾き角度を検出してもよい。
【００１１】
また、前記傾き角度検出手段は、投写型映像表示装置とスクリーンとの距離を検出する距離検出手段を更に備え、夫々の受信部が受信した受信時間に基づいて傾き角度を算出してもよい。
【００１２】
また、前記受信部は、略水平方向に並設されていてもよい。
【００１３】
また、前記受信部は、略垂直方向に並設されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１の構成によれば、投写レンズがスクリーンに対して傾いていることを迅速に検出することができると共に、映像の台形歪み補正の要否を迅速に判別することができ、電源を投入した後、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる等の効果を奏する。
【００１５】
本発明の請求項２の構成によれば、投写レンズのスクリーンに対する傾き方向を迅速に検出することができるため、投写レンズとスクリーンとの傾き角度検出を速やかに行うことができ、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる等の効果を奏する。
【００１６】
本発明の請求項３の構成によれば、投写レンズとスクリーンとの傾き角度を迅速に算出することができ、電源を投入した後、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる等の効果を奏する。
【００１７】
本発明の請求項４の構成によれば、水平方向の傾き角度を検出することができ、映像の水平方向の台形歪み補正行うことができる等の効果を奏する。
【００１８】
本発明の請求項５の構成によれば、垂直方向の傾き角度を検出することができ、映像の垂直方向の台形歪み補正行うことができる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の投写型映像表示装置を図１乃至図９に基づいて以下に詳述する。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本実施形態の投写型映像表示装置は３板式の液晶プロジェクタ３０を例として示している。液晶プロジェクタ３０の本体ケース４１内には、後述する光源１から投写レンズ１６に至るまでの光学系４２が配置されている。
【００２１】
図２は本体ケース４１内に配置された光学系４２を示している。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２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。
【００２２】
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３１，３２，３３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に導かれる。
【００２３】
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。また、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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とから構成されている。
【００２６】
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）上に表示される。
【００２７】
図１に示すように液晶プロジェクタ３０の本体ケース４１前面には超音波等の検知信号をスクリーン４０へ向けて照射する送信部５０が配置されている。また、送信部５０の略水平方向に、且つ、送信部５０に対して略対称位置には、スクリーン４０へ向けて照射され、スクリーン４０により反射した検知信号を受信する第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂが一対配置されている。また、図示はしてないが、送信部５０、第１受信部５１ａ及び第２受信部５１ｂは左右水平方向に回動自在に構成されている。
【００２８】
本発明の第１実施形態の送信部５０と第１受信部５１ａ及び第２受信部５１ｂの信号処理系を図３に示すブロック図に基づいて詳述する。
【００２９】
図３において、水晶発信器５２から発信された信号は分周器５３に入力され、超音波帯の信号に分周されてパルス発生部５４で所定のパルス波にして送信部５０からスクリーン４０へ向けて超音波が照射される。
【００３０】
スクリーン４０へ向けて照射され、スクリーン４０により反射した超音波は第１受信部５１ａ及び第２受信部５１ｂに到達して受信される。第１受信部５１ａで受信した超音波は第１ＢＰＦ５５ａで周波数成分を取り出し、第１増幅部５６ａで増幅され、第１コンパレータ５７ａでデジタル信号に変換されて、マイコン５８に入力される。また、第２受信部５１ｂで受信した超音波は第２ＢＰＦ５５ｂで周波数成分を取り出し、第２増幅部５６ｂで増幅され、第２コンパレータ５７ｂでデジタル信号に変換されて、マイコン５８に入力される。マイコン５８に入力された夫々のデジタル信号はマイコン５８内で合成されて時間差波形となる。
【００３１】
図４に示すように、液晶プロジェクタ３０の投写レンズ１６とスクリーン４０とが略正対の位置関係にある場合は、送信部５０から照射された超音波は図５に示すように左右対称な経路を経て夫々第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂで受信される。
【００３２】
この場合、第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂは、送信部５０からの超音波を略同時期に受信するため、図６に示すように、第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂからのデジタル信号は略同じとなり、合成された時間差波形には時間差が発生しない。
【００３３】
液晶プロジェクタ３０の投写レンズ１６は、必ずしもスクリーン４０と正確に垂直に正対する位置関係に設置しないと映像に台形歪みが生じるのではなく、投写レンズ１６とスクリーン４０とが正対する角度が所定角度範囲内でずれた場合でも、映像に台形歪みが生じないため、映像の台形歪み補正を行う必要がない。
【００３４】
従って、この台形歪みが生じない所定角度を実験等により予め求め、図６に示すように基準の時間差波形としてマイコン５８に記憶させている。そして、検出した時間差が、基準の時間差波形の時間差よりも短い場合は、映像の台形歪み補正は不要となり、検出した時間差が、基準の時間差波形の時間差よりも長い場合は、映像の台形歪み補正は必要となる。
【００３５】
従って、図６の場合は、時間差波形には時間差が発生していないため、映像の台形歪み補正は不要となり、液晶プロジェクタ３０は直ちに使用することができる状態になっていることを検知することができる。この結果、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度が所定の角度範囲内であることを迅速に検出することができ、電源を投入した後、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる。
【００３６】
また、図７に示すように、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して所定角度以上傾いている場合、送信部５０から照射された超音波は、図８に示すように左右非対称な経路を経て夫々第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂで受信される。
【００３７】
この場合、第１受信部５１ａは第２受信部５１ｂよりも早く送信部５０からの超音波を受信するため、図９に示すように、第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂからのデジタル信号は異なり、合成された時間差波形には時間差が発生する。この時間差は、基準の時間差波形の時間差よりも長くなっているため、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して所定角度以上傾いていることを迅速に検出することができる。従って、映像の台形歪み補正が必要であることを迅速に判別することができる。
【００３８】
そして、マイコン５８は、第１受信部５１ａの方が第２受信部５１ｂよりも早く送信部５０からの超音波を受信していることを記憶しているため、投写レンズ１６はスクリーン４０に対して第２受信部５１ｂ側へ傾いていることを迅速に判別することができる。
【００３９】
従って、第１受信部５１ａ、第２受信部５１ｂ及び送信部５０を連動させて、受信時間が短かった第１受信部５１ａ側へ回動させて、第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂが、送信部５０からの超音波を受信する時間が略同じになる位置を検出する。この第１受信部５１ａ、第２受信部５１ｂ及び送信部５０を回動させた角度が、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度となる。
【００４０】
そしてこの検出した傾き角度に基づいて、マイコン５８は映像の台形歪み補正を行う。台形歪み補正の具体的な方法については既存の方法に従って行えばよい。また、第１受信部５１ａ、第２受信部５１ｂ及び送信部５０を回動させる方法は、所定角度毎に徐々に回動させる方法でもよいし、一度にある程度の角度回動させた後、左右どちらの方向に回動させたらよいのかを検出して微調整する方法でもよい。
【００４１】
このようにして、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して所定角度以上傾いている場合、投写レンズ１６がスクリーン４０に対して所定角度以上傾いていること及びその傾き方向を迅速に検出することができるため、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度検出を速やかに行うことができ、映像の台形歪み補正を速やかに行うことができる。この結果、電源を投入した後、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図１０または図１１は本発明の第２実施形態を示している。尚、第１実施形態と同一部品については同一符号を付して詳細な説明は省略する。第２実施形態の液晶プロジェクタ３０ａは、図１０に示すように送信部５０の近傍に送信部５０からの超音波を受信する第３受信部５１ｃを備えた構成となっている。また、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を検出するのではなく、算出する構成になっている。以下にその算出方法について詳述する。
【００４３】
図１１は投写レンズ１６とスクリーン４０とが角度θだけ傾いた状態を示している。図１１において、送信部５０の位置をＳとし，第１受信部５１ａ及び第２受信部５１ｂの位置を夫々Ｒ１、Ｒ２とする。送信部５０から第１受信部５１ａまでの距離と、送信部５０から第２受信部５１ｂまでの距離をｄとし、送信部５０からスクリーン４０までの距離をＬとする。また、スクリーン４０と送信部５０からの垂線との交点をＱとする。
【００４４】
音速をＶとし、送信部５０からスクリーン４０の略中央に向けて照射されてから、スクリーン４０により反射して第３受信部５１ｃが受信するまでの時間をｔすると、送信部５０からスクリーン４０までの距離Ｌは、Ｌ＝Ｖｔ／２となる。
【００４５】
送信部５０から照射された超音波はスクリーン４０で反射して第１実施形態と同様に、夫々第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂで受信されるが、ここでは計算を容易にするために、第１受信部５１ａに到達する超音波の延長上で、且つ、Ｓからスクリーン４０上のβまでの距離だけ離れた点と、第２受信部５１ｂに到達する超音波の延長上で、且つ、Ｓからスクリーン４０上のαまでの距離だけ離れた点とが交差する点Ｓ´から超音波が照射されるものとみなして考える。
【００４６】
図１１において線分ＳＱの長さＳＱは、ＳＱ＝Ｌcosθとなる。線分ＳＳ´の長さは線分ＳＱの２倍となるため線分ＳＳ´の長さは、ＳＳ´＝２Ｌcosθとなる。従って、液晶プロジェクタ３０とＳ´からの垂線との交点Ｐと、Ｓとの距離ＳＰは、ＳＰ＝２Ｌcosθsinθとなる。また、Ｒ１とＰ間の距離をｘとするとｘは、ｘ＝２Ｌcosθsinθ−ｄ＝Ｌsin２θ−ｄとなる。また、Ｓからスクリーン４０を介してＲ１に到達するまでの距離をｌとするとｌは、Ｓ´とＲ１間の距離と等しくなり、Ｓからスクリーン４０を介してＲ２に到達するまでの距離をｌ´とするとｌ´は、Ｓ´とＲ２間の距離と等しくなる。また、Ｓ´とＰ間の距離をｙとすると次式が成立する。ｌ２＝ｘ２+ｙ２、ｌ´２＝（ｘ+２ｄ）２+ｙ２。
【００４７】
よって、Ｓ´からＲ１までの距離とＳ´からＲ２までの距離の差は、ｌ２−ｌ´２＝４ｄ２+４ｘｄ＝４ｄ２+４ｄ（Ｌsin２θ−ｄ）＝４Ｌｄsin２θとなる。従って、傾き角度θは、
θ＝１／２sin−１{（ｌ２−ｌ´２）／４Ｌｄ}となり傾き角度を算出することができる。但し、ｌとｌ´は、送信部５０から照射された超音波を第１受信部５１ａが受信するまでの時間をｔａ、送信部５０から照射された超音波を第２受信部５１ｂが受信するまでの時間をｔｂとすると、ｌ＝Ｖｔａ、ｌ´＝Ｖｔｂ（Ｖは音速）から求めることができる。
【００４８】
このようにして、送信部５０から照射された超音波を第１受信部５１ａが受信するまでの時間と、送信部５０から照射された超音波を第２受信部５１ｂが受信するまでの時間を検出ことにより、投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を迅速に算出することができる。
【００４９】
そして、この算出された傾き角度に応じて、映像の台形歪み補正を速やかに行うことができ、電源を投入した後、時間を要することなく最適な映像を鑑賞することができる。
【００５０】
尚、本発明の第１実施形態または第２実施形態では、第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂを略水平方向に配置することにより水平方向の映像の台形歪み補正を行う構成にしたが、第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂを略垂直方向に配置することにより垂直方向の映像の台形歪み補正を行う構成にしてもよい。また、略水平方向と略垂直方向の両方に第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂを配置することにより、水平及び垂直方向の映像の台形歪み補正を行う構成にしてもよい。
【００５１】
また、本発明の第１実施形態または第２実施形態では、第１受信部５１ａと第２受信部５１ｂとの一対のセンサを配置したが、この構成に限定されるものではなく、複数対のセンサを配置した構成にしてもよい。この構成により傾き角度検出の精度を向上させることができると共に、信頼性を向上させることができる。
【００５２】
また、本発明の第１実施形態または第２実施形態では、スクリーン４０へ向けて照射され、反射した超音波をセンサが検出することにより投写レンズ１６とスクリーン４０との傾き角度を検出したが、傾き角度を検出するセンサは超音波のセンサに限定されるものではない。例えば、赤外線を検出するアクティブタイプのセンサや、遠赤外線を検出するパッシブタイプのセンサを使用しても本発明の第１実施形態または第２実施形態と同様な作用効果を奏する。
【００５３】
また、本発明の第１実施形態または第２実施形態では、液晶表示パネルを用いた液晶プロジェクタを示したが、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本発明を適用できる。前面投写型の他、背面投写型映像表示装置においても本発明を適用することができる。また、ＤＬＰ（Digital Light Processing）（テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ）社の登録商標）方式のプロジェクタにおいても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶プロジェクタの外観斜視図である。
【図２】同液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。
【図３】同液晶プロジェクタの信号処理系を示したブロック図である。
【図４】同液晶プロジェクタとスクリーンとの位置関係を示す図で、投写レンズとスクリーンが正対した状態を示す。
【図５】図４の状態における、超音波の軌道を示す図である。
【図６】図４の状態における、受信部の波形を示す図である。
【図７】同液晶プロジェクタとスクリーンとの位置関係を示す図で、投写レンズがスクリーンに対して傾いた状態を示す。
【図８】図７の状態における、超音波の軌道を示す図である。
【図９】図７の状態における、受信部の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の液晶プロジェクタの外観斜視図である。
【図１１】同投写レンズとスクリーンとの傾き角度を算出する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      光源
１６    投写レンズ
３１    液晶ライトバルブ（表示デバイス）
３２    液晶ライトバルブ（表示デバイス）
３３    液晶ライトバルブ（表示デバイス）
４０    スクリーン
５０    送信部
５１ａ  第１受信部（受信部）
５１ｂ  第２受信部（受信部）
５８  マイコン
【図１】
2006113125.tif 000003
【図２】
2006113125.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006113125.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006113125.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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