(57)【要約】【課題】投映型表示装置単体で自動的な台形歪み補正を行うことができるようにする。【解決手段】エリアセンサ８は、投映画像光を検知する。レンズシフト制御手段１０は、投映光学系の投映レンズを前記エリアセンサとともに所定方向にシフトさせて投映画像の位置を調整する。距離算出手段７は、レンズシフト制御手段１０によってシフトしたエリアセンサ８による出力信号に基づいて、８エリアセンサと被投映面との距離算出を行う。相対角度検出手段６は、距離算出の結果に基づいて前記被投映面と投映光の投映軸との相対角度を検出し、台形補正手段３は、検出された相対角度データに基づいて投映画像の台形歪みを補正する。そして台形補正手段３で補正された画像信号に従って光変調を行って画像投映を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段で変調された光を被投映面に投映する投映光学系とを有し、該投映光学系によって被投映面に投映された変調光によって画像表示を行う投映型画像表示装置であって、該投映型表示装置は、投映画像光を検知するエリアセンサと、前記投映光学系の投映レンズを前記エリアセンサとともに所定方向にシフトさせて投映画像の位置を調整するためのレンズシフト制御手段と、該レンズシフト制御手段によってシフトしたエリアセンサによる出力信号に基づいて、該エリアセンサと前記被投映面との距離算出を行う距離算出手段と、該距離算出の結果に基づいて前記被投映面と投映光の投映軸との相対角度を検出する相対角度検出手段と、該相対角度検出手段によって検出された前記相対角度データに基づいて投映画像の台形歪みを補正する台形補正手段とを有し、前記光変調手段は、前記台形補正手段で補正された画像信号に従って光変調を行う画像を生成することを特徴とする投映型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投映型表示装置おいて、前記エリアセンサは、該エリアセンサのセンサ部に投映画像光を集光するレンズを有し、前記距離算出手段は、レンズシフト制御手段によってシフトした前記エリアセンサのシフト前後の検知信号を入力して、一方の位置における検知信号に対する他方の位置の検知信号のシフト量を算出し、該検知信号のシフト量、前記エリアセンサのシフト量、及び前記レンズの焦点距離から前記エリアセンサと前記被投映面との距離算出を行うことを特徴とする投映型表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の投映型表示装置において、前記レンズシフト制御手段によってシフトされる前記投映レンズ及びエリアセンサは、互いに直交する２方向にシフトするように構成され、前記距離算出手段は、各方向の複数の位置で前記被投映面との距離算出を行い、前記相対角度検出手段は、前記距離算出手段が算出した各距離データに従って、前記相対角度を検出することを特徴とする投映型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投映型表示装置、より詳細には、エリアセンサで検出した画像データに基づいて台形歪みの補正を行う投映型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源光を変調し、スクリーン等の被投映面に投映することによって被投映面に画像表示を行う投映型画像表示装置において、投映画像がスクリーン等の被投映面に垂直でない場合に生じる投映画像の台形歪み補正を行うことができる装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、プロジェクタのあおり角度をスクリーン傾斜角度でオフセットすることにより、傾斜のあるスクリーンであっても台形歪み補正を行うことができるようにしたプロジェクタ装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら上記特許文献１の技術では、スクリーンの角度をオフセットするために、スクリーンの傾斜角情報を入力する必要がり、もしくはスクリーン自体に角度センサを取り付けてその角度検出結果を使用する必要があり、投映型表示装置独自で自動調整を行うものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１―３３９６７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、スクリーンの投映画像から投映型表示装置とスクリーンとの相対的な傾斜を演算することにより、投映型表示装置単体で自動的な台形歪み補正を行うことができるようにした投映型表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の投映型表示装置は、光源と、光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段で変調された光を被投映面に投映する投映光学系とを有し、投映光学系によって被投映面に投映された変調光によって画像表示を行う投映型画像表示装置に適用される。そして本発明の投映型表示装置は、投映画像光を検知するエリアセンサと、前記投映光学系の投映レンズを前記エリアセンサとともに所定方向にシフトさせて投映画像の位置を調整するためのレンズシフト制御手段と、レンズシフト制御手段によってシフトしたエリアセンサによる出力信号に基づいて、エリアセンサと被投映面との距離算出を行う距離算出手段と、距離算出の結果に基づいて被投映面と投映光の投映軸との相対角度を検出する相対角度検出手段と、相対角度検出手段によって検出された相対角度データに基づいて投映画像の台形歪みを補正する台形補正手段とを有しており、光変調手段は、台形補正手段で補正された画像信号に従って光変調を行う画像を生成することを特徴としている。
【０００８】
さらに本発明の投映型表示装置は、上記エリアセンサが、エリアセンサのセンサ部に投映画像光を集光するレンズを有し、距離算出手段が、レンズシフト制御手段によってシフトしたエリアセンサのシフト前後の検知信号を入力して、一方の位置における検知信号に対する他方の位置の検知信号のシフト量を算出し、これら検知信号のシフト量、エリアセンサのシフト量、及びレンズの焦点距離からエリアセンサと被投映面との距離算出を行うことを特徴としている。
【０００９】
さらに本発明の投映型表示装置は、レンズシフト制御手段によってシフトされる投映レンズ及びエリアセンサが、互いに直交する２方向にシフトするように構成され、距離算出手段は、各方向の複数の位置で前記被投映面との距離算出を行い、相対角度検出手段は、距離算出手段が算出した各距離データに従って、相対角度を検出することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の投映型表示装置の一実施例を説明するためのブロック図を示している。投映型表示装置において、映像信号入力端子１からは、投映表示を行うための映像信号が入力する。そして入力した映像信号は、信号処理手段２にて信号処理され、台形補正手段３に入力される。台形補正手段３では、投映光の投映軸とスクリーン等の被投映面との相対角度に従って、被投映面における投映画像の形状を補正する。すなわち、ここでは、被投映面に対して正面から投映できない場合（投映軸と被投映面が垂直ではない場合）に、そのままでは台形となってしまう投映画像形状を補正し、歪みのない投映を行うための補正画像データを出力する。
上記のような台形補正手段３については、公知の技術を適用することができ、台形補正手段３では、入力する上記相対角度データに従って、台形歪みの補正を行う。
【００１１】
信号出力手段４は、台形補正手段３で歪み補正された画像信号を表示デバイス５に出力する。表示デバイス５は、例えば液晶パネル等による光変調手段が用いられ、歪み補正された画像信号を表示し、その表示画像によって光源光を変調させることによって、被投映面に投映画像を表示させることができる。
【００１２】
台形補正手段３に用いる相対角度は、エリアセンサ８の検出信号に基づいて算出する。すなわち、エリアセンサ８では、被投映面に投映された画像信号を検出し、距離算出手段７に出力する。距離算出手段７では、エリアセンサ８で検出した画像信号に基づいて、該エリアセンサ８と被投映面との距離を算出する。このとき、距離算出手段７は、演算領域指定手段９によって指定された信号領域について演算を行い、被投映面とエリアセンサ８との距離を算出する。エリアセンサ８と距離算出手段７による測距演算処理については後述する。
【００１３】
距離算出手段７で算出されたエリアセンサ８と被投映面との距離データは、相対角度検出手段６に入力され、相対角度検出手段６がこれら距離データに基づいて、投映軸と被投映面との相対角度を検出する。相対角度検出手段６が検出した相対角度データは、台形補正手段３に入力され、投映画像信号の台形歪み補正が実行される。
【００１４】
本発明では、上記投映軸と被投映面との相対角度を検出するために、エリアセンサ８と、レンズシフト制御手段１０によるレンズシフト機構とを用いている。エリアセンサ８とレンズシフト機構とを組み合わせることによって、水平方向及び垂直方向の複数点における距離データ（被投映面からエリアセンサまでの距離）を算出することができる。距離算出手段７は、レンズシフト制御手段１０に対してレンズシフトを行うように指示し、レンズシフト制御手段１０によってレンズとともにエリアセンサ８をシフトさせ、シフト前後でエリアセンサ８を用いた測距演算を行うようにする。
【００１５】
距離算出手段７は、エリアセンサ８からの出力信号を演算領域指定手段９に出力する。演算領域指定手段９は、エリアセンサ８が検出した検出信号において距離の算出（測距演算）に使用する演算領域を指定する。例えば、演算領域指定手段によって、スクリーン端部やスクリーン外の影響をなくすように、演算に使用する部分を指定することができる。距離算出手段７は、指定されたエリアについて、上記の測距演算を行ってエリアセンサから被投映面までの距離を算出する。
【００１６】
図２は、本発明による投映型表示装置の正面概略構成を示す図で、図中、８はエリアセンサ、２０は投映型表示装置本体、２０ｆは投映型表示装置本体の前面、３０は投映レンズ、Ｒｖは垂直方向レンズ駆動範囲、Ｒｈは水平方向レンズ駆動範囲である。本例では、投映画像を投映するための光学系を構成する投映レンズ３０に近接させて、エリアセンサ８を配置する。
【００１７】
そして、投映型表示装置は、投映レンズ３０及びこれに近接配置されたエリアセンサ８を一体的に垂直方向及び水平方向にシフトさせるレンズシフト機構を備えている。レンズシフト機構によって垂直方向にエリアセンサ８がシフトすることにより、垂直方向の複数の領域で測距演算を行うことができ、また水平方向にエリアセンサ８がシフトすることにより、水平方向の複数の領域で測距演算を行うことができる。
【００１８】
なお、上記図２の例では、エリアセンサ８が水平方向及び垂直方向にシフトされるように構成したが、本発明において、レンズシフト方向は、水平及び垂直方向以外に、投映画面形状及び／または被投映面形状に応じて、最適な歪み補正を行うことができる任意の方向に設定することができる。
【００１９】
レンズシフトによって算出した複数の距離データは、図１に示す相対角度検出手段６に送られる。相対角度検出手段６は、複数の距離データから、被投映面と投映光の投映軸との相対角度を算出することができる。この場合、算出される相対角度は、レンズシフト方向に一致した角度を表すことになる。
【００２０】
エリアセンサによる測距演算処理について説明する。図３は、エリアセンサによる出力データの一例を示す図で、エリアセンサの出力信号に基づいて生成されたデジタルデータを示すものである。図３（Ａ）ないし図３（Ｅ）は、演算領域指定手段で指定された同一領域の画像データであり、レンズシフト機構によって垂直または水平にエリアセンサ８が所定距離シフトしたときのデジタルデータを示すものである。ここで図３（Ａ）の位置を基準とするとき、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）から水平方向にＢだけエリアセンサ８がシフトしたときを示し、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）からさらにＢだけエリアセンサ８がシフトしたときのデータを示す。また同様に、図３（Ｄ）は、図３（Ａ）から垂直方向にＢだけエリアセンサがシフトしたときのデータを示し、図３（Ｅ）は、図３（Ｂ）から垂直方向にＢだけエリアセンサがシフトしたときのデータを示す。図３に示すように、エリアセンサを所定量（Ｂ）だけシフトさせるときに、同一の信号エリアで検出される信号も特定量（ΔＸ）のシフトが生じる。なお、ΔＸは、測距ポイントにおける被投映面の相対的な傾きに応じて変化する。
【００２１】
図４は、エリアセンサによる出力データのシフト量から被投映面とエリアセンサとの距離を算出する処理を説明するための図で、図中、８ａはエリアセンサのレンズ、７０は画像投映を行うスクリーン等の被投映面、Ｂはエリアセンサのシフト距離、Ｌはエリアセンサのレンズ８ａと被投映面７０との距離、ｆはレンズの焦点距離である。
【００２２】
距離算出手段７は、レンズシフト前後のエリアセンサ８の出力データを保持しておく。そして例えば、図３（Ａ）のデータを基準として図３（Ｂ）に示す画像データをシフトしていき、これらの画像データが一致したときのシフト量ΔＸを得る。
【００２３】
そして図４に示す基線長（レンズシフト量）Ｂ，シフト量ΔＸ、及び焦点距離ｆの関係から三角測量を用いて距離Ｌを得ることができる。このときに、距離算出手段７は、シフト量ΔＸと距離Ｌとの関係を予めテーブルとして保持しておき、ΔＸが得られた際に該テーブルを参照して距離Ｌを得るようにしてもよい。
【００２４】
そして上記のような距離Ｌを算出する処理を、レンズシフトを行った２つのポイントによるエリアセンサ８の出力信号に基づいて実行し、さらに垂直方向と水平方向でそれぞれ複数の距離データを算出する。これによって、相対角度検出手段６によって各方向におけるスクリーンと投映光の投映軸との相対角度を算出することができる。
【００２５】
例えば、図３の例では、図３（Ａ）と図３（Ｂ）とのデータシフトΔＸ及びレンズシフト量Ｂから算出した距離データをＡ１とし、同様に図３（Ｂ）と図３（Ｃ）のΔＸ及びＢから算出した距離をＡ２とするとき、相対角度検出手段６では、これらＡ１及びＡ２の距離データから水平方向のスクリーンの相対的な傾きを算出することがきる。
【００２６】
また、同様に、図３（Ｄ）と図３（Ｅ）とのデータシフトΔＸ及びレンズシフトＢから算出した距離データをＡ３とするとき、相対角度検出手段６では、Ａ１とＡ３の距離データから垂直方向のスクリーンの相対的な傾きを算出することができる。ここで距離Ａ３の測距ポイントは、距離Ａ１の測距ポイントに対して垂直にシフトした位置になっていることが特徴である。距離Ａ１を各方向共通の測距ポイントとすることで、高精度の相対角度計算が可能となる。例えば、水平方向と垂直方向との共通点を含むすくなくとも３点の測距データによって、被投映面の法線と投映光の投映軸との関係が規定できる。これによって、より精密な補正演算を実行することができる。
【００２７】
上記のごとくの処理によって被投映面において算出した複数の距離データは、図１に示す相対角度検出手段６に送られる。相対角度検出手段６は、複数の距離データから、被投映面と投映光の投映軸との相対角度を算出することができる。
【００２８】
図５は、相対角度検出手段６における被投映面と投映光の投映軸との相対角度の算出処理について説明するための図である。相対角度検出手段６は、距離算出手段７から入力した距離Ｌの情報から上記相対角度を検出する。この例では、レンズシフトによってエリア１とエリア２の距離Ｌ１，Ｌ２が相対角度検出手段６に入力されたものとする。
【００２９】
相対角度検出手段６は、距離算出手段７から入力された測距結果Ｌ１、Ｌ２及び図５に示す三角形の相似関係から、図６に示すｄ及びｈを算出し、下記の数式１によって、相対角度θを得ることができる。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
上記相対角度検出手段６で得られた相対角度情報は、前述したように図１の台形補正手段３に入力され、投映画像の歪み補正が実行される。
図７は、垂直方向の台形歪み補正前後の投映画像形状を示す図で、図中、５１は補正前の投映画像、５２は補正後の投映画像である。また図８は、水平方向の台形歪み補正前後の投映画像形状を示す図で、図中、５３は補正前の投映画像、５４は補正後の投映画像である。
【００３２】
上述のように、本発明によれば、レンズシフト機構とエリアセンサとを組み合わせて２方向の複数点で測距演算を行うことにより、水平方向と垂直方向（もしくは直交する任意の２方向）の台形歪み補正を行うことができる。また、上述したように本発明のエリアセンサとレンズシフト機構を用いることにより、各方向における共通の測距ポイントを容易に指定することができ、２方向で測距を行う場合に、共通の１点を含む複数点で測距を行うことによって、高精度の相対角度計算が可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明らかなように、本発明によれば、スクリーン等の被投映面に対して歪み補正のための特別な準備を行う必要がなく、スクリーンの投映画像から投映型表示装置とスクリーンとの相対的な傾斜を演算することにより、投映型表示装置単体で自動的な台形歪み補正を行うことができるため、投映角度の条件が変わっても高精度の画像投映を自動で行うことができ、ユーザに対して高い利便性を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投映型表示装置の一実施例を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明による投映型表示装置の正面概略構成を示す図である。
【図３】エリアセンサによる出力データの一例を示す図である。
【図４】エリアセンサによる出力データのシフト量から被投映面とエリアセンサとの距離を算出する処理を説明するための図である。
【図５】相対角度検出手段における被投映面と投映光の投映軸との相対角度の算出処理について説明するための図である。
【図６】相対角度検出手段における被投映面と投映光の投映軸との相対角度の算出処理について説明するための他の図である。
【図７】垂直方向の台形歪み補正前後の投映画像形状を示す図である。
【図８】水平方向の台形歪み補正前後の投映画像形状を示す図である。
【符号の説明】
１…映像信号入力端子、２…信号処理手段、３…台形補正手段、４…信号出力手段、５…表示デバイス、６…相対角度検出手段、７…距離算出手段、８…エリアセンサ、８ａ…エリアセンサのレンズ、９…演算領域指定手段、１０…レンズシフト制御手段、２０…投映型表示装置本体、２０ｆ…投映型表示装置本体の前面、３０…投映レンズ、５１，５３…補正前の投映画像、５２，５４…補正後の投映画像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004282129.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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