(57)【要約】【課題】この発明は、センサの性能や取り付け精度等を高めることなく、正確な水平キーストン補正を行なうことを可能とした投射型表示装置及びその水平キーストン補正方法を提供することを目的としている。【解決手段】測距部１４を用いて２点測距を行なって得られた測定値に基づいて算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θと、その角度θにおいて投射された映像を見ながらキーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に対してキーストン補正量に対応したキーストン変調処理を施す処理手段と、
前記処理手段から出力される映像信号を光学像に変換し投射レンズを介して投射面に投射する投射手段と、
前記投射面に対して出射され該投射面で反射された光を受光することにより、前記投射面までの距離を測定可能とする測距手段と、
前記測距手段により前記投射面上で水平方向に異なる２つの位置までの距離をそれぞれ測定した結果に基づいて、前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度を算出する演算手段と、
前記処理手段に与えるキーストン補正量を可変するキーストン補正操作を行なうことを可能とした操作手段と、
前記操作手段によるキーストン補正操作によって確定されたキーストン補正量と、前記演算手段で算出された前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度とを対応付けて記憶する記憶手段とを具備することを投射型表示装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度を異ならせた複数の位置において、それぞれ、前記操作手段によるキーストン補正操作によって確定されたキーストン補正量と、前記演算手段で算出された前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度とを対応付けたテーブルが記憶されることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記演算手段で算出された前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度と前記キーストン補正量との関係がノンリニアの場合、前記テーブルに記述された複数の傾き角度の間の角度に対するキーストン補正量は、近似曲線によって近似して得ることを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記演算手段で算出された前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度に対応するキーストン補正量を前記記憶手段から取得し、その取得したキーストン補正量を前記処理手段に与えて映像信号にキーストン変調処理を施させる制御手段を具備することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項５】
映像信号に対してキーストン補正量に対応したキーストン変調処理を施す第１の工程と、
前記第１の工程で出力される映像信号を光学像に変換し投射レンズを介して投射面に投射する第２の工程と、
前記投射面に対して出射され該投射面で反射された光を受光することにより、前記投射面までの距離を測定可能とする測距手段により、前記投射面上で水平方向に異なる２つの位置までの距離をそれぞれ測定した結果に基づいて、前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度を算出する第３の工程と、
キーストン補正操作に基づいて前記第１の工程で用いるキーストン補正量を可変する第４の工程と、
前記第４の工程によるキーストン補正操作によって確定されたキーストン補正量と、前記第３の工程で算出された前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度とを対応付けて記憶手段に記憶する第５の工程とを具備することを投射型表示装置の水平キーストン補正方法。
【請求項６】
前記第３の工程で算出された前記投射レンズに対する前記投射面の水平方向の傾き角度に対応するキーストン補正量を前記記憶手段から取得し、その取得したキーストン補正量に基づいて前記第１の工程にキーストン変調処理を施させる第６の工程を具備することを特徴とする請求項５記載の投射型表示装置の水平キーストン補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばカラープロジェクタ等の投射型表示装置に係り、特にその水平方向の台形歪みを補正する水平キーストン補正機能を改良したものに関する。また、この発明は、投射型表示装置の水平キーストン補正方法を改良したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えばカラープロジェクタ等に代表される投射型表示装置にあっては、スクリーン上の投射映像に対する水平方向の台形歪みを電気的に自動補正するために、水平オートキーストンシステムが搭載されている。
【０００３】
この水平オートキーストンシステムは、投射型表示装置の投射レンズに対する投射面の傾きを自動的に測定し、その傾きの角度に対応して予め設定されたキーストン補正量に基づいて、映像信号に変調処理を施すことで実現される。
【０００４】
ところで、この種の水平オートキーストンシステムでは、正確な水平キーストン補正を行なうために、投射型表示装置の投射レンズに対する投射面の傾きを正確に測定する必要がある。
【０００５】
しかしながら、投射レンズに対する投射面の傾きを正確に測定するためには、測定のために使用するセンサの性能や取り付け精度等を向上させる必要があり、経済的な面を考慮すると自ずと限界が生じることになる。
【０００６】
特許文献１には、距離センサを回転させてその反射波のレベルを観測し、反射波レベルが最大値になる回転角度から、スクリーンとの傾斜角を検出して台形歪みを補正するようにした構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１３４９０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、センサの性能や取り付け精度等を高めることなく、正確な水平キーストン補正を行なうことを可能とした投射型表示装置及びその水平キーストン補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る投射型表示装置は、映像信号に対してキーストン補正量に対応したキーストン変調処理を施す処理手段と；処理手段から出力される映像信号を光学像に変換し投射レンズを介して投射面に投射する投射手段と；投射面に対して出射され該投射面で反射された光を受光することにより、投射面までの距離を測定可能とする測距手段と；測距手段により投射面上で水平方向に異なる２つの位置までの距離をそれぞれ測定した結果に基づいて、投射レンズに対する投射面の水平方向の傾き角度を算出する演算手段と；処理手段に与えるキーストン補正量を可変するキーストン補正操作を行なうことを可能とした操作手段と；操作手段によるキーストン補正操作によって確定されたキーストン補正量と、演算手段で算出された投射レンズに対する投射面の水平方向の傾き角度とを対応付けて記憶する記憶手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
また、この発明に係る投射型表示装置の水平キーストン補正方法は、映像信号に対してキーストン補正量に対応したキーストン変調処理を施す第１の工程と；第１の工程で出力される映像信号を光学像に変換し投射レンズを介して投射面に投射する第２の工程と；投射面に対して出射され該投射面で反射された光を受光することにより、投射面までの距離を測定可能とする測距手段により、投射面上で水平方向に異なる２つの位置までの距離をそれぞれ測定した結果に基づいて、投射レンズに対する投射面の水平方向の傾き角度を算出する第３の工程と；キーストン補正操作に基づいて第１の工程で用いるキーストン補正量を可変する第４の工程と；第４の工程によるキーストン補正操作によって確定されたキーストン補正量と、第３の工程で算出された投射レンズに対する投射面の水平方向の傾き角度とを対応付けて記憶手段に記憶する第５の工程とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
上記した発明によれば、測距に基づいて算出した投射レンズに対する投射面の傾き角度と、キーストン補正操作により確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶するようにしたので、個々の部品の性能や取り付け精度のばらつき等を全て含んだ状態での水平キーストン補正が行なえるため、正確な水平キーストン補正を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で使用されるカラープロジェクタ１１の外観を示している。このカラープロジェクタ１１は、ほぼ薄型の箱状に形成されたキャビネット１２を有している。
【００１２】
このキャビネット１２には、その前面パネル１２ａに、映像投射面となる後述するスクリーンに映像を拡大投射するための投射レンズ１３と、測距部１４とが近接して配置されている。
【００１３】
この測距部１４は、投射レンズ１３からスクリーンまでの距離を測定するもので、キャビネット１２を移動させることなく、スクリーン上で水平方向に異なる２つの位置までの距離をそれぞれ自動的に測定する機能を有している。
【００１４】
図２は、上記したカラープロジェクタ１１の信号処理系を概略的に示している。すなわち、入力端子１５に供給された映像信号は、映像信号処理部１６に供給されて投射される際に必要な所定の信号処理が施される。
【００１５】
そして、映像信号処理部１６から出力された映像信号は、映像投射部１７に供給されて光学像に変換された後、上記投射レンズ１３を介してスクリーン１８に拡大投射され、ここに、映像表示が行なわれる。
【００１６】
また、上記測距部１４は、制御部１９により、スクリーン１８上で水平方向に異なる２つの位置までの距離をそれぞれ自動的に測定するように制御される。そして、測定された値は、制御部１９を介してＣＰＵ（central processing unit）２０に供給される。
【００１７】
このＣＰＵ２０は、詳細は後述するが、測距部１４から供給されるスクリーン１８上で水平方向に異なる２つの位置までの各距離の測定値に基づいて、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θを算出する。
【００１８】
また、ＣＰＵ２０は、操作部２１による作業者からのキーストン補正操作を受けて、そのキーストン補正操作に対応したキーストン補正量を示す補正データを、キーストン制御部２２に出力する。
【００１９】
すると、キーストン制御部２２は、映像信号処理部１６に対して、入力された補正データが示すキーストン補正量に対応するように、映像信号にキーストン変調処理を施すように制御し、ここに、キーストン補正操作に対応したキーストン補正が行なわれる。
【００２０】
そして、このＣＰＵ２０は、測距部１４からの測定値に基づいて算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θと、その角度θにおいてキーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶することができる。
【００２１】
このため、カラープロジェクタ１１をスクリーン１８に対して水平方向に順次向きを変えて設置し、それぞれの設置位置で、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θと、その角度θにおいてキーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶することにより、ＣＰＵ２０には、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の種々の傾き角度θに対して、キーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量を対応させたキーストン補正テーブルが記憶される。
【００２２】
ここで、測距部１４からの測定値に基づいて算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θは、測距部１４を構成する各種部品の性能や取り付け精度等の影響が総合的に加味された値となっている。
【００２３】
このため、測距部１４からの測定値に基づいて算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θに対して、キーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量を対応させることは、個々のカラープロジェクタ１１毎にそれぞれ、測距部１４を構成する各種部品の性能や取り付け精度等のばらつきを含めた、固有のキーストン補正テーブルが形成されることを意味する。
【００２４】
これにより、カラープロジェクタ１１をスクリーン１８に対向させて設置したとき、ＣＰＵ２０が、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θを算出し、キーストン補正テーブルを参照してその算出された角度θに対応した（または近似した）キーストン補正量を、キーストン制御部２２に出力することにより、そのカラープロジェクタ１１に相応しい正確な水平キーストン補正を行なうことが可能となる。
【００２５】
図３は、上記測距部１４を用いてスクリーン１８までの距離を測定する手法を説明している。この測距法は、赤外線によるアクティブ三角測距方式を用いている。すなわち、測距部１４は、赤外光を出射するＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子２３を備えている。この発光素子２３から出射された赤外光は、出射レンズ２４を介してスクリーン１８に照射され赤外光のプロファイルを形成する。そして、このプロファイルを、入射レンズ２５を介して受光素子２６に受光させ、受光素子２６上における位置を検出する。
【００２６】
ここで、発光素子２３の基準位置と受光素子２６の基準位置との間の距離（基線長）をＢ、受光素子２６の基準位置と受光した赤外光位置との間の距離（発光点移動量）をΔｘ、入射レンズ２５の中心と受光素子２６の受光面２６ａとの間の距離（レンズ焦点距離）をｆ、入射レンズ２５の中心とスクリーン１８との間の距離（投射面までの距離）をＬとする。
【００２７】
すると、出射レンズ２４の中心点とスクリーン１８の赤外光の照射点と入射レンズ２５の中心点とを結ぶ直角三角形２７と、受光素子２６の受光面２６ａの基準位置と入射レンズ２５の中心点と受光素子２６に受光した赤外光位置とを結ぶ直角三角形２８とは、相似であるから、
Ｂ：Δｘ＝Ｌ：ｆ
となり、これより、
Ｌ＝Ｂ・ｆ／Δｘ    ……  （１）
となって、スクリーン１８までの距離Ｌを求めることができる。
【００２８】
すなわち、基線長Ｂとレンズ焦点距離ｆとは予め分かっているため、赤外光位置Δｘを測定することにより、スクリーン１８までの距離Ｌを求めることができる。
【００２９】
そして、水平キーストン補正を行なう場合には、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θを求める必要があることから、上記した測距法を用いて、スクリーン１８上で水平方向に異なる２つの位置までの距離をそれぞれ測定する、いわゆる２点測距が行なわれる。
【００３０】
図４は、２点測距によって投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θを求める手法を説明している。すなわち、カラープロジェクタ１１をスクリーン１８に対して任意の水平角度で設置する。
【００３１】
そして、測距部１４を、その出射レンズ２４の光軸が、投射レンズ１３の光軸に平行な状態（ａ）から水平に一方向に角度αだけ回転されるように移動し、その位置でスクリーン１８までの距離Ｌを測定する。その後、測距部１４を、その出射レンズ２４の光軸が、投射レンズ１３の光軸に平行な状態（ａ）から水平に他方向に角度βだけ回転されるように移動し、その位置でスクリーン１８までの距離Ｒを測定する。
【００３２】
すると、スクリーン１８と、投射レンズ１３の光軸に平行な状態（ａ）にある出射レンズ２４の光軸に直交する線ｂと、この線ｂに対して、投射レンズ１３の光軸に平行な状態（ａ）から水平に他方向に角度βだけ回転された状態の出射レンズ２４の光軸とスクリーン１８との交点から垂直に降ろした線ｃとで構成される直角三角形２９に対して、
θ＝tan−１［（Ｒcosβ−Ｌcosα）／（Ｒsinβ＋Ｌsinα）］    ……  （２）
が成立し、ここに、２点測距によって投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θを求めることができる。
【００３３】
ここで、正確な水平キーストン補正を行なうためには、正確な測距が必要になる。そのためには、上式（２）より分かるように、測距部１４による赤外光の左右投光角度α及びβを設計どおりの数値に管理する必要がある。
【００３４】
カラープロジェクタ１１の製造過程において、左右投光角度α及びβは、各構成部品（発光素子２３、出射レンズ２４、入射レンズ２５及び受光素子２６等）の性能や取り付け・製造精度により変わるため、測距部１４の精度が直接測距精度に影響することになる。また、だからといって、各構成部品の性能や取り付け・製造精度を高めることは、直接コストアップにつながるため、容易に実現することは困難になる。
【００３５】
そこで、この実施の形態では、個々の部品の精度を上げ、精度を劣化させる要素を排除していくのではなく、上述したように、全ての誤差要素を許容したかたちの水平キーストン補正方法（調整方法）を採用している。
【００３６】
図５は、カラープロジェクタ１１の製造過程で、測距部１４からの測定値に基づいて算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θと、その角度θにおいてキーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶する手法を説明している。
【００３７】
すなわち、カラープロジェクタ１１を、その測距部１４を構成する受光素子２６の受光面２６ａの中心点が回転中心となるようにして、回転台３０に載置する。そして、測距部１４を、その出射レンズ２４の光軸が、投射レンズ１３の光軸に平行な状態となるように制御した後、出射レンズ２４の光軸がスクリーン１８にほぼ直交するように回転台３０の位置を調整する。この回転台３０の位置調整は、厳密なものではなく目測で十分である。
【００３８】
その後、回転台３０を、図５において時計回りの方向に所定角度（例えば１５°）回転させる。この回転も厳密に行なわなくて良い。そして、この回転位置において、図４で説明した２点測距によって算出された、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θを求める。
【００３９】
また、この回転位置においては、スクリーン１８に投射された映像は、図６に示すように台形歪みを有している。このため、作業者は、操作部２１によりキーストン補正操作を行ない、図７に示すように、スクリーン１８に投射された映像に台形歪みがなくなるように、目視により調整する。
【００４０】
そして、この調整により決定されたキーストン補正量が例えば＋１４であるとすれば、このキーストン補正量を、先に算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θに対応付けて、ＣＰＵ２０に記憶させる。
【００４１】
次に、出射レンズ２４の光軸がスクリーン１８にほぼ直交する位置に回転台３０を戻した後、回転台３０を、図５において反時計回りの方向に所定角度（例えば１５°）回転させる。この回転も厳密に行なわなくて良い。そして、この回転位置において、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θを算出するとともに、キーストン補正操作により台形歪みがなくなるように目視による調整を行なう。
【００４２】
そして、この調整により決定されたキーストン補正量が例えば−１４であるとすれば、このキーストン補正量を、先に算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θに対応付けて、ＣＰＵ２０に記憶させる。
【００４３】
図８は、２点測距によって算出された、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θと、キーストン補正量との関係を示している。２点測距によって算出された所定の水平角度θ１に対して、予め計算によって設定されたキーストン補正量が＋１５であっても、キーストン補正操作により実際に確定されたキーストン補正量が＋１４であれば、水平角度θ１に対してキーストン補正量＋１４が対応付けて記憶される。
【００４４】
ここで、水平角度θに対するキーストン補正量の特性が、図９に示すように水平角度θ＝０°を中心として正逆方向に対称でリニアであれば、任意の２つの水平角度θにおけるキーストン補正量を求めれば、全ての水平角度θに対するキーストン補正量を得ることができる。
【００４５】
また、水平角度θに対するキーストン補正量の特性が、図１０に示すように水平角度θ＝０°を中心として正逆方向に非対称でノンリニアである場合には、複数の水平角度θにおけるキーストン補正量を求め、測定ポイントの間はｎ次の近似曲線で近似することにより、全ての水平角度θに対するキーストン補正量を得ることができる。
【００４６】
図１１は、測距部１４からの測定値に基づいて算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θと、その角度θにおいてキーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶する処理動作をまとめた、フローチャートを示している。
【００４７】
すなわち、処理が開始（ステップＳ１）されると、作業者は、ステップＳ２で、回転台３０を回転させて、カラープロジェクタ１１がスクリーン１８に対して所定の水平角度θで設置されるようにする。そして、ＣＰＵ２０は、ステップＳ３で、２点測距の結果に基づいて、投射レンズ１３に対するスクリーン１８の水平方向の傾き角度θを算出する。
【００４８】
その後、作業者は、ステップＳ４で、操作部２１によりキーストン補正操作を行ない、キーストン補正量が確定されると、ＣＰＵ２０は、ステップＳ５で、算出された水平角度θと確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶する。
【００４９】
そして、作業者は、ステップＳ６で、水平角度θとキーストン補正量とを対応させて記憶する全ての作業が完了したか否かを判別し、完了していないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ２の処理に戻され、全ての作業が完了したと判断された場合（ＹＥＳ）、処理を終了（ステップＳ７）する。
【００５０】
上記した実施の形態によれば、測距部１４からの測定値に基づいて算出した投射レンズ１３に対するスクリーン１８の傾き角度θと、その角度θにおいて投射された映像を見ながらキーストン補正操作により最終的に確定されたキーストン補正量とを対応させて記憶するようにしたので、個々の部品の性能や取り付け精度のばらつき等を全て含んだ状態での水平キーストン補正が行なえるため、各カラープロジェクタ１１に対応した正確な水平キーストン補正を行なうことができる。
【００５１】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施の形態を示すもので、カラープロジェクタの外観を説明するために示す斜視図。
【図２】同実施の形態におけるカラープロジェクタの信号処理系を説明するために示すブロック構成図。
【図３】同実施の形態におけるカラープロジェクタの投射レンズからスクリーンまでの距離を測定する手法を説明するために示す図。
【図４】同実施の形態におけるカラープロジェクタの投射レンズに対するスクリーンの傾き角度を算出する手法を説明するために示す図。
【図５】同実施の形態におけるカラープロジェクタの水平角度とキーストン補正量とを対応させて記憶する手法を説明するために示す図。
【図６】同実施の形態におけるカラープロジェクタのスクリーンに投射された映像の台形歪みを説明するために示す図。
【図７】同実施の形態におけるカラープロジェクタのスクリーンに投射された映像の台形歪みを補正した状態を説明するために示す図。
【図８】同実施の形態におけるカラープロジェクタの算出された水平角度とそのキーストン補正量との関係を説明するために示す図。
【図９】同実施の形態におけるカラープロジェクタの算出された水平角度とそのキーストン補正量との関係がリニアである場合を説明するために示す図。
【図１０】同実施の形態におけるカラープロジェクタの算出された水平角度とそのキーストン補正量との関係がノンリニアである場合を説明するために示す図。
【図１１】同実施の形態におけるカラープロジェクタの水平角度とキーストン補正量とを対応させて記憶する処理動作を説明するために示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５３】
１１…カラープロジェクタ、１２…キャビネット、１３…投射レンズ、１４…測距部、１５…入力端子、１６…映像信号処理部、１７…映像投射部、１８…スクリーン、１９…制御部、２０…ＣＰＵ、２１…操作部、２２…キーストン制御部、２３…発光素子、２４…出射レンズ、２５…入射レンズ、２６…受光素子、２７〜２９…直角三角形、３０…回転台。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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