(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザの使用を妨げることなく、温度によるフォーカスのずれ補正を精度よく行うことが可能な投射型表示装置を提供する。【解決手段】光変調素子１０７と、光変調素子１０７で表示された画像を投射する投射光学系１１０と、投射光学系１１０によって投射された画像を撮影する撮影手段１１１と、入力画像信号に基づいて光変調素子１０７を制御すると共に、撮影手段１１１を制御する制御手段１１５と、を備える投射型表示装置であって、制御手段１１５が、所定の時間毎に、入力画像信号に基づく入力画像に調整画像を合成した合成画像を、光変調素子１０７に表示させ、投射光学系１１０によって投射された合成画像を、撮影手段１１１に撮影させ、撮影手段１１１が撮影した撮影画像に基づいて、投射光学系１１０の合焦動作を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調素子と、
前記光変調素子で表示された画像を投射する投射光学系と、
前記投射光学系によって投射された画像を撮影する撮影手段と、
入力画像信号に基づいて前記光変調素子を制御すると共に、前記撮影手段を制御する制御手段と、
を備える投射型表示装置であって、
前記制御手段が、所定の時間毎に、
前記入力画像信号に基づく入力画像に調整画像を合成した合成画像を、前記光変調素子に表示させ、
前記投射光学系によって投射された前記合成画像を、前記撮影手段に撮影手段に撮影させ、
前記撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて、前記投射光学系の合焦動作を制御する、ように構成されている、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、予め設定された時間の間、前記合成画像を生成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。
【請求項３】
前記制御手段は、前記撮影画像の前記調整画像の隣接画素の差分の最大値を演算し、過去の前記隣接画素の差分の最大値と比較し、差分が所定の閾値より大きい場合、前記投射光学系の合焦動作を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記入力画像が表示される有効領域の周囲に、前記調整画像を合成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記合成画像を生成するタイミングと、前記撮影するタイミングは同期していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関し、フォーカスのずれ補正に最適な投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像をスクリーン等に投射レンズを介して表示する投射型表示装置が、大画面の表示装置として利用されている。投射型表示装置は、使用する前にスクリーン上に投射される画像のフォーカスを合わせる必要がある。また最適なフォーカスは環境、特に温度により変化するため、投射型表示装置起動後、温度が安定した状態でフォーカス調整を行う必要がある。ユーザの負荷や煩わしさを低減する目的で、フォーカス調整の補助を行う投射型表示装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、投射型表示装置とスクリーンの間の距離を間欠的に測定し、得られた結果に基づいてフォーカス調整を行う技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、筺体内に設けられた複数の温度検出手段の検出結果に応じてフォーカスレンズを駆動することでフォーカス調整を行う投射型表示装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３１１５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１にて開示された技術では、投射型表示装置とスクリーンとの間の距離を測定するだけでは、温度変化によるフォーカスの変動に対応することができない。
【０００７】
また、上記特許文献２にて開示された技術では、筺体内に設けられた複数の温度検出手段の検出結果に応じてフォーカスレンズを駆動するが、投射画像のフォーカスが合っているか否かを測定しているわけではないため、厳密なフォーカス調整は難しい。
【０００８】
そこで本発明の目的は、ユーザの使用を妨げることなく、フォーカスのずれの補正を精度よく行うことが可能な投射型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、光変調素子と、前記光変調素子で表示された画像を投射する投射光学系と、前記投射光学系によって投射された画像を撮影する撮影手段と、入力画像信号に基づいて前記光変調素子を制御すると共に、前記撮影手段を制御する制御手段と、を備える投射型表示装置であって、前記制御手段が、所定の時間毎に、前記入力画像信号に基づく入力画像に調整画像を合成した合成画像を、前記光変調素子に表示させ、前記投射光学系によって投射された前記合成画像を、前記撮影手段に撮影手段に撮影させ、前記撮影手段が撮影した撮影画像に基づいて、前記投射光学系の合焦動作を制御する、ように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユーザの使用を妨げることなく、フォーカスのずれの補正を精度よく行うことが可能な投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施例のブロック図
【図２】本実施の投射画像の概要
【図３】本実施例のフローチャート
【図４】本実施例の投射画像の時間遷移を表す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
以下、図１から図４を参照して、本発明の実施例による投射型表示装置について説明する。
【００１４】
図１は本実施の投射型表示装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
ＭＰＵ１１５は、画像処理部１０２、画像合成部１０３、調整画像生成部１０４、合成タイミング制御部１０５、光変調素子駆動部１０６、光源駆動部１０８、投射光学系駆動部１１６の各ブロックの制御を行う。また、撮影部１１１、撮影画像処理部１１３、コントラスト評価部１１４の各ブロックの制御も行い、ＲＯＭ１１８の読み込み／書き込み処理、操作部１１７に入力されたユーザ操作を読み取り、ユーザ操作に応じた動作を行うことができる。
【００１６】
画像入力部１０１は、画像入力用インターフェースコネクタを含み、外部から画像信号が入力される。入力された入力画像信号は、画像処理部１０２に出力される。
【００１７】
画像処理部１０２は、解像度変換や台形補正、および、明るさ、コントラスト、色合いなどの各種画像処理を行う。画像処理部１０２から出力された処理画像信号は、画像合成部１０３へ出力される。
【００１８】
調整画像生成部１０４は、フォーカスの調整に最適な調整画像信号を生成する。生成された調整画像信号は、画像合成部１０３に出力される。
【００１９】
画像合成部１０３は、画像処理部１０２から出力される処理画像信号と、調整画像生成部１０４から出力される調整画像信号の合成を行う。
【００２０】
合成タイミング制御部１０５は、調整画像信号を合成するタイミング示すタイミング信号を画像合成部１０３に出力する。画像合成部１０３は、そのタイミング信号に基づいて調整画像信号を合成する。また、後述する撮影タイミング制御部１１２へ、調整画像信号の合成タイミングと撮影タイミングを同期させるための同期信号を出力している。
【００２１】
画像合成部１０３からの画像信号は、光変調素子駆動部１０６へ出力される。
【００２２】
光変調素子駆動部１０６は、画像信号に基づいて光変調素子１０７を駆動する。光変調素子は、透過型液晶パネルや反射型液晶パネル、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの表示素子を用いることができる。
【００２３】
光源駆動部１０８は、光源１０９の点灯、消灯の制御や、光源１０９への供給電力を一定に保つ制御など、光源１０９の制御を行う。
【００２４】
光源１０９から出射した光は、不図示の光変調素子照明光学系により光変調素子１０７に導かれ、光変調素子１０７によって光変調される。光変調された光は投射光学系１１０により投射され、画像を表示する。
【００２５】
撮影部１１１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、投射された画像を撮影する。撮影するタイミングは、撮影タイミング制御部１１２により、調整画像信号の合成タイミングと同期するように制御されている。撮影された信号は撮影画像処理部１１３へ出力される。
【００２６】
撮影画像処理部１１３は、撮影部１１１からの出力信号を処理し、撮影画像信号に変換する。変換された撮影画像信号はコントラスト評価部１１４へ出力される。
【００２７】
コントラスト評価部１１４は、撮影画像信号の調整画像の領域のコントラストを評価する。評価の結果はＭＰＵ１１５へ出力される。
【００２８】
ＲＯＭ１１８は、不揮発性メモリなどであり、ＭＰＵ１１５を動作させるためのプログラムや、各種設定、評価結果などが保存されている。
【００２９】
次に、図２を用い、投射画像の概略を説明する。
【００３０】
１１は有効領域であり、入力画像信号を画像処理した処理画像が表示される。一般的に、１４００×１０５０（ＳＸＧＡ＋）や、１９２０×１０８０（フルＨＤ）、１９２０×１２００（ＷＵＸＧＡ）など様々な解像度が存在する。
【００３１】
１２は調整領域であり、例えば、投射画像のレジストレーション調整など、様々な調整のために、有効領域１１の周囲に数画素から数十画素程度設けられている。
【００３２】
１３は調整画像であり、調整領域１２の範囲に、フォーカス調整用の画像を表示している。なお実施例では、調整画像１３が画面下部にあるが、調整領域１２の中であればどこでも良い。また、実施例で調整画像は長方形であるが、格子模様など他の図形や、画像を用いることもできる。
【００３３】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施例の投射型表示装置のＭＰＵの動作を説明する。
【００３４】
ステップ（図にはＳと記す）２０１は、ＲＯＭに後述するコントラスト評価値が基準値として記憶されている場合はクリアする。
【００３５】
ステップ２０２は、合成タイミング制御部により、調整画像を間欠的に合成するタイミングを決めるため、時間計測を開始する。
【００３６】
ステップ２０３は、調整画像を合成中か否かを判定する。合成中の場合はステップ２０４へ、合成中でない場合はステップ２０７へ移行する。
【００３７】
ステップ２０４は、経過時間と、予め設定されている合成設定時間と、を比較する。経過時間が合成設定時間を超える場合はステップ２０５へ、経過時間が合成設定時間を下回る場合はステップ２１０へ移行する。合成設定時間は、例えば、１垂直同期期間で更新される画面数を基準とした値、例えば、１／３０秒や１／６０秒などを設定する。つまり、所定の時間毎に、調整画像を合成した画像が、１／３０秒や１／６０秒投射される。これは、有効領域の周囲にある調整領域に短い時間だけ調整画像を表示することで、ユーザの使用を妨げることを抑止しながら、投射光学系の調整を行うことができる。
【００３８】
ステップ２０５は、調整画像の合成をオフにする。また、合成タイミング制御部から、撮影同期信号として、オフを出力する。
【００３９】
続く、ステップ２０６は、時間の計測を停止しリセットする。
【００４０】
ステップ２０７は、経過時間と、予め設定されている合成オフ設定時間と、を比較する。カウント値が合成オフ設定時間を超える場合はステップ２０８へ、経過時間が合成オフ設定時間を下回る場合はステップ２１０へ移行する。
【００４１】
ここで、投射型表示装置は、時間経過と共に、投射光学系付近の温度も上昇し、温度上昇に伴い投射光学系の特性も変化する。すなわち、同じ投射距離でも、温度により最適なフォーカスが異なる。故に、起動直後にフォーカスの調整を行っても、時間の経過と共に、フォーカスがずれてしまうことになる。
【００４２】
従って、合成オフ設定時間は、予め投射開始からの時間に対する投射型表示装置内温度の変化に伴うフォーカスのずれを測定しておき、フォーカスのずれが許容範囲を超えない時間を基準とした値を設定する。例えば、５分と設定した場合、調整画像を合成した画像は５分間投射されない。
【００４３】
ステップ２０８は、調整画像の合成をオンにする。また、合成タイミング制御部から、撮影タイミングを同期させるために、撮影同期信号として、オンを出力する。
【００４４】
続く、ステップ２０９は、時間の計測を停止しリセットする。
【００４５】
Ｓ２０２〜Ｓ２０９のフローによる、調整画像と調整画像の表示時間の関係を、図４に示す。つまり、合成オフ設定期間は処理画像のみ（非合成画像２１）の表示であり、合成オン設定期間は処理画像と調整画像を合成した（合成画像２２）表示である。図４に示すように、調整画像は処理画像に間欠的に合成されることで、間欠的に調整画像２２が投射される。
【００４６】
ステップ２１０は、合成タイミング制御部からの撮影同期信号に基づいて、撮影タイミング制御部は、撮影部による撮影を行うためのタイミングを判定する。撮影同期信号がＯＦＦの場合はステップ２０２へ戻り、撮影同期信号がＯＮである場合はステップ２１１へ移行する。
【００４７】
ステップ２１１は、撮影部による投射された画像の撮影を行う。
【００４８】
ステップ２１２は、撮影画像処理部により、撮影部のセンサ出力を処理し、撮影画像信号に変換する。
【００４９】
ステップ２１３は、コントラスト評価部により撮影画像の中の調整画像のコントラストを評価する。例えば、調整画像の隣接画素の差分値を演算し、隣接画素の差分値の最大値を評価値とすることで、コントラストを評価することができる。
【００５０】
ステップ２１４は、ＲＯＭにコントラスト評価値が基準値として記憶されているかどうかを判定する。記憶されている場合はステップ２１５へ、記憶されていない場合はステップ２１６へ移行する。
【００５１】
ステップ２１５は、ユーザによりフォーカス調整を行ったか否かを判定する。行った場合はステップ２１６へ、行われなかった場合はステップ２１７へ移行する。
【００５２】
ステップ２１６は、ＲＯＭ１１８にコントラスト評価の結果を基準値として記憶し、ステップ２１７へ移行する。
【００５３】
ステップ２１４、２１５、２１６は、自動でフォーカスを調整する際の目標点を決定している。投射型表示装置の起動直後であるステップ２０１で、ＲＯＭに記憶されている基準値をクリアしているため、起動後、最初にステップ２１４を処理する時点では基準値がない。従って、起動後、予め設定された投射光学系の駆動など初期設定を完了した後、最初に行ったコントラスト評価結果を基準値とする。また、ステップ２１５は、ユーザによりフォーカス調整を行ったか否かを監視している。これにより、ユーザがフォーカス調整を行っても、その後のコントラスト評価結果を基準値とすることができる。
【００５４】
ステップ２１７は、ＲＯＭに記憶されている過去の基準値と、コントラスト評価結果の差分を計算する。差分が小さいほど基準値を定めたときからフォーカスはずれておらず、大きいほど基準値を定めたとき、つまり、フォーカスを調整したにもかかわらず、温度などの影響によりフォーカスがずれてしまっていることになる。
【００５５】
ステップ２１８は、ステップ２１７で計算された差分が、予め設定された閾値より大きい場合はステップ２１９へ移行し、小さい場合はステップ２０２へ戻る。
【００５６】
ステップ２１９は、ステップ２１７で計算された差分に基づいて、フォーカスのずれを補正する駆動量を計算する。
【００５７】
２２０は、計算した投射光学系駆動量分だけ投射光学系を駆動し、フォーカスのずれを補正する。その後ステップ２０２へ戻る。
【００５８】
以上説明したように、投射型表示装置の起動後、フォーカスを調整しても、所定の時間経過すると、温度などの影響でフォーカスがずれてしまう。そこで、間欠表示される調整画像を撮影し、そのコントラスト評価から、フォーカスのずれを計算することにより、合焦動作を補正することができる。また、調整画像が間欠表示されることにより、ユーザに認知される可能性が低く、ユーザの使用を妨げることがない。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、５分ごとに調整画像を表示しているが、投射光学系付近の温度の変化率に合わせ、その時間を可変にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、投射型表示装置のフォーカスのずれ補正に有効である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１  画像入力部
１０２  画像処理部
１０３  画像合成部
１０４  調整画像生成部
１０５  合成タイミング制御部
１０６  光変調素子駆動部
１０７  光変調素子
１０８  光源駆動部
１０９  光源
１１０  投射光学系
１１１  撮影部
１１２  撮影タイミング制御部
１１３  撮影画像処理部
１１４  コントラスト評価部
１１５  ＭＰＵ
１１６  投射光学系駆動部
１１７  操作部
１１８  ＲＯＭ
【図１】
2016173508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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