(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射によって生じるスクリーン上の水平方向及び垂直方向の画像歪の補正を行う投射型表示装置において、
水平右スイッチと、水平左スイッチと、垂直自動スイッチを有し、これらのスイッチの操作に応じて操作信号を送信するリモコン部と、
当該投射型表示装置の垂直方向の傾斜角度を検出する角度検出手段と、
前記リモコン部からの操作信号を受信して出力する入力部と、
前記入力部から垂直自動スイッチの押下による操作信号を受けると、前記角度検出手段が検出した前記投射型表示装置の垂直方向の傾斜角度に基づいて画像信号の垂直方向の補正を行ない、前記リモコン部の水平右スイッチまたは水平左スイッチの押下による操作信号を受けると押下された回数に基づいて、前記画像信号の水平方向の補正を行う補正手段と、
前記補正手段により水平方向及び垂直方向の補正がなされた画像信号に基づいて、光源から入射された光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段で変調した光を投射レンズでスクリーンに投射する投射手段と、
を具備することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
投射によって生じるスクリーン上の水平方向及び垂直方向の画像歪の補正を行う投射型表示装置において、
水平右スイッチと、水平左スイッチと、垂直自動スイッチを有し、これらのスイッチの操作に応じて操作信号を送信するリモコン部と、
当該投射型表示装置の垂直方向の傾斜角度を検出する角度検出手段と、
前記リモコン部からの操作信号を受信して出力する入力部と、
液晶ライトバルブで構成され、光源から入射された光を変調する光変調手段と、
前記入力部から垂直自動スイッチの押下による操作信号を受けると、前記角度検出手段が検出した前記投射型表示装置の垂直方向の傾斜角度に基づいて画像信号の垂直方向の補正を行ない、前記リモコン部の水平右スイッチまたは水平左スイッチの押下による操作信号を受けると押下された回数に基づいて、前記画像信号の水平方向の補正を行なうことで、
前記スクリーンに生じる水平方向に伸びる逆台形状の歪を補正するため、前記液晶ライトバルブに表示される画像の形状を相補の台形状に補正するとともに、前記リモコン部の操作量に応じて前記台形状の画像の大きさを制御する補正手段と、
を具備することを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に関し、光学像を投射レンズを介してスクリーン上に拡大投射するもので、スクリーンに対して光学像を垂直及び水平斜め方向に投射（あおり投射）したときに生じる画面歪みを補正可能にした投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ライトバルブやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等を利用した投射型表示装置が知られている。例えば光変調手段として透過型液晶パネル（液晶ライトバルブ）を用いた投射型表示装置は、光源から出射された白色光を３原色光に分離し、分離された各色光を液晶ライトバルブで変調し、液晶ライトバルブを透過した光学像を投射レンズを介してスクリーンに投射するものである。
【０００３】
このような投射型表示装置は、図１０に示すように、投射装置１をスクリーン２の中心に合わせ正面から光学像を投射する場合は、方形状の画像3-1が投射されるが、実際には図のようにスクリーン２の中心よりも下側に投射装置１を配置し、投射レンズ４を斜め上向きにして拡大投射することも多い。これは一般に「あおり投射」という投射のし方であり、投射レンズの中心よりも上方に画像を投射する方式である。
【０００４】
しかしながら、あおり投射した場合、スクリーンに投射された画像は逆台形状に歪み、スクリーンの上端にいくほど上方向に伸び、かつ水平方向に広がるという不具合がある。また、投射装置をスクリーンに対して水平方向にあおり投射した場合は、さらに複雑な歪を生じてしまう。
【０００５】
この様子を図１０を参照して説明する。図１０において、３-1、3-2、3-3はスクリーン２に投射された光学像の表示例を示している。投射装置１の中心とスクリーンの中心が一致し、真正面から投射された場合、光学像は3-1のように方形画像となるが、実際には投射装置１はスクリーン２よりも下側に、かつ垂直方向に所定の傾斜角度（Ｋｙ）をもって配置され、投射レンズ４からあおり投射されるため、スクリーンに投射された画像は3-2のように台形状に歪み、投射画像の上端部に行くほど上側に伸び、かつ水平方向に広がった形状になってしまう。
【０００６】
また、投射装置１をスクリーンに対し、水平方向（例えば右側）に所定の傾斜角度（Ｋｘ）をもって配置した場合、投射画像の右上端がさらに広がり画像は3-3で示すように、より複雑な形状に歪んでしまう。図１１は、上記の投射画像３-1、3-2、3-3をスクリーンの正面側から見た図である。
【０００７】
このような投射画像の歪みを補正するため、例えば特開平１０−１１１５３３号公報には、投射装置からの投射方向（例えば投射レンズの傾き等）を検出して、自動的に画像歪みを補正する装置が記載されている。
【０００８】
この公報に記載の例では、スクリーンに投射される画像の歪み（逆台形歪）を補正するため、液晶ライトバルブに表示される映像を投射歪みと逆の形状（台形状）になるように補正し、その補正量を上記の投射方向検出手段からの検出結果に応じて制御するようにしている。
【０００９】
しかしなから、上記公報に記載されたものでは、垂直方向のあおり投射による画像歪み3-2は補正できるが、投射装置１を水平方向にあおり投射した場合の画像歪み3-3を補正することはできないという不都合があった。水平方向のあおり投射による歪みを補正するには、投射装置１をスクリーンに対して正面を向くように向きを変えればよいが、投射装置の置かれた場所やスクリーンの位置によっては、水平方向にあおり投射せざるを得ない場合もあり、水平のあおり投射による歪み補正機能が待望されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の投射型表示装置では、投射装置１をスクリーンに対して垂直方向あるいは水平方向にあおり投射した場合、スクリーンの上端及び左右端にいくほど、投射画像が上方向及び水平方向に延びしてしまうという問題点があった。また投射方向を検出して自動的に投射画像の歪みを補正する装置もあるが、垂直方向のあおり投射による歪みしか補正することができず、水平方向のあおり投射による歪みは補正することはできなかった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、垂直および水平方向にあおり投射した場合でも、スクリーン上の表示画像の歪みを補正することができる投射型表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための一実施形態は、
投射によって生じるスクリーン上の水平方向及び垂直方向の画像歪の補正を行う投射型表示装置において、
水平右スイッチと、水平左スイッチと、垂直自動スイッチを有し、これらのスイッチの操作に応じて操作信号を送信するリモコン部と、
当該投射型表示装置の垂直方向の傾斜角度を検出する角度検出手段と、
前記リモコン部からの操作信号を受信して出力する入力部と、
前記入力部から垂直自動スイッチの押下による操作信号を受けると、前記角度検出手段が検出した前記投射型表示装置の垂直方向の傾斜角度に基づいて画像信号の垂直方向の補正を行ない、前記リモコン部の水平右スイッチまたは水平左スイッチの押下による操作信号を受けると押下された回数に基づいて、前記画像信号の水平方向の補正を行う補正手段と、
前記補正手段により水平方向及び垂直方向の補正がなされた画像信号に基づいて、光源から入射された光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段で変調した光を投射レンズでスクリーンに投射する投射手段と、
を具備することを特徴とする投射型表示装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態の投射型表示装置について説明する。
図１は本発明の投射型表示装置を示すブロック図であり、図２は投射装置とスクリーンの関係を示す配置図である。
【００１６】
先ず図２を参照して、投射装置１とスクリーン２の関係を説明すると、スクリーン２は大地面に対して垂直に設けられ、投射装置１は水平軸ａに対して所定の角度Ｔｙだけ傾斜しており、投射レンズ４からの光学像は、スクリーン２に対し垂直方向に上向きにあおり投射するように配置されている。なお角度Ｔｙは、フットアジャスタ１００を調整することよって変えることができるようになっている。
【００１７】
次にこのような投射装置１の構成について図１を参照して説明する。図１において、１１はマイクロコンピュータ（以下マイコン１１と称す）であり、投射装置の動作を制御するものである。マイコン１１には、リモコン１２や操作部１３からの指示を受ける入力回路（図示せず）が設けられている。
【００１８】
また光源ランプ１４の点灯や消灯を行なうランプ電源回路１５と、前記ランプ１５を冷却するためのファン１６を駆動するファン駆動回路１７、及び液晶パネル１８を有し、光源ランプ１４からの光を液晶パネル１８に照射するようにしている。また映像処理回路１９には、信号源２０が接続され、テレビジョン放送信号を受信処理した映像信号やパソコンからの情報信号が信号源２０から供給されるようになっている。
【００１９】
前記映像処理回路１９からの信号は歪補正回路２１を介して液晶駆動回路２２に供給され、この液晶駆動回路２２によって液晶パネル１８を駆動することで、液晶パネル１８の透過光の強度を変調し、液晶パネル１８からの光学像を投射レンズ４を介してスクリーン（図示せず）に投射し表示するようにしている。
【００２０】
なお、液晶パネル１８としては、単枚式であっても良いが、複数（例えば３枚）の液晶パネルを用いた多板式であっても良い。多板式の場合、３枚の液晶パネルをそれぞれＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の原色信号で駆動し、光源ランプからの光をＲ光，Ｇ光，Ｂ光に分光して各液晶パネルに入射し、それぞれの液晶パネルの透過光を再合成してスクリーンに投射する構成となっている。
【００２１】
また、２４は傾きセンサーであり、投射装置１の垂直方向の傾斜角度（Ｋｙ）を測定する角度センサーとして機能するものである。この傾きセンサー２４からの検出結果は、マイコン１１に供給され、傾斜角度に関するデータを歪補正回路２１に供給し、歪補正回路２１は、垂直あおり投射による歪（図１０の3-2参照）を補正すべく、液晶パネル１８に表示する映像を前記検出した角度に応じて補正するようにしている。
【００２２】
またリモコン１２には電源キー121、メニューキー122の他に、自動台形歪補正キー123及び台形歪を手動で補正する補正キー124、125を備えている。
【００２３】
次にこのような投射型表示装置の動作を図３、図４、図５を参照して説明する。
なお、図３、図４、図５は、スクリーンに投射された画像を示しているが、影を施した部分3-1（40）については、以下、符号3-1で説明する場合は投射画像を意味し、符号４０で説明する場合は液晶パネル上での表示領域を意味する。これは液晶パネルでの表示画像と、スクリーン上での投射画像を対比して説明するためである。
【００２４】
図３は、垂直あおり投射による台形歪を示したもので、本来、スクリーンの真正面から投射した場合の画像3-1に対して、垂直方向にあおり投射した場合、3-2で示すように垂直方向の上端部が上方向に伸び、上端部にいくに従って水平方向に広がり、全体として逆台形に歪むようになる。
【００２５】
これに対し、歪補正回路２１は、傾きセンサー２４によって検出した傾斜角度（Ｋｙ）を基に、液晶パネル１８に供給する映像信号を補正し、液晶パネルの表示領域４０に、投射光学像の歪と逆形状の映像４１を表示するように制御する。
【００２６】
つまり、補正映像４１は、上端部が垂直方向に縮んで表示領域が削られ（即ち黒表示となり）、かつ上端部にいくに従って左右方向の表示領域の幅が徐々に狭くなるように補正され、その結果、投射画像が正規の方形状画像3-1になるように制御される。また検出された角度（Ｋｙ）が大きくなるほど、表示領域４０に表示される映像４１は上端部にいくに従って垂直方向の表示領域がより多く縮み、左右方向の表示領域も狭くなるように補正される。
【００２７】
このような垂直あおり投射による光学像の歪3-1が生じた場合は、例えばリモコン１２に設けた自動台形歪補正キー１２３を押すことにより、マイコン１１はそれに応答して傾きセンサー２４からの測定結果を基に歪補正回路２１を制御して、図３で説明したような補正を行うことができる。
【００２８】
また、図４は水平あおり投射による台形歪をを示したもので、本来、スクリーンの真正面から投射した場合の画像3-1に対して、水平方向（たとえば右方向）にあおり投射した場合、3-4で示すように画像が右側方向に伸び、かつ右端部にいくに従って垂直方向に広がり、全体として逆台形に歪むようになる。
【００２９】
これに対し、歪補正回路２１は、液晶パネル１８に供給する映像信号を補正し、液晶パネルの表示領域４０に、投射光学像の歪と逆形状の映像４２を表示するように制御する。
【００３０】
つまり、補正映像４２は、右端部が水平方向に縮んで表示領域が削られ（即ち黒表示となり）、かつ右端部にいくに従って上下方向の表示領域の幅が徐々に狭くなるように補正され、その結果、投射画像が正規の方形状画像3-1になるように制御される。
【００３１】
このような水平あおり投射による台形歪の補正は、ユーザがリモコン１２に設けた台形歪補正キー１２４又は１２５を押すことにより、マイコン１１はそれに応答して歪補正回路２１を制御して、図４で説明したような補正を行うようにしている。
【００３２】
例えば、スクリーン２に対して右側方向にあおり投射している場合は、右側の台形歪補正キー１２５を押すことで図４のような補正が成され、歪量が大きい場合はキー１２５の操作回数を多くし、補正画像の補正量を大きくするようにしている。したがって、ユーザは、投射された画像を見ながら投射画像が正規の方形状画像3-1に近づくように補正することができる。また、左方向にあおり投射された場合は、図４と左右対称型の歪が生じるが、その場合は左側の台形歪補正キー１２４を押すことで画像歪を補正することができる。
【００３３】
なお、図４の場合は、水平方向のあおり投射による歪補正を図示しているが、実際には垂直方向のあおり投射による歪も加わるため、図５のような画像歪を生じることになる。
【００３４】
即ち、図５に示すように、垂直あおり投射歪3-2と水平あおり投射歪3-4が合成される結果、変形した台形歪3-3を生じることになる。そして自動台形歪補正キー１２３が操作されることにより、傾きセンサー２４の測定結果に基づいて垂直あおり投射歪3-2が補正され、スクリーン上には水平あおり投射歪3-4が残ることになり、台形歪補正キー１２５が操作されることにより、正規の投射画像3-1に近づくような補正が成される。
【００３５】
上記のように垂直あおり投射歪3-2の補正を自動補正とし、水平あおり投射歪3-4の補正を手動としたのは、実際の投射歪が図５の3-3で示したように複雑な形状になるため、手動補正では補正操作が難しいのと、投射装置１がスクリーン２に対して水平方向にどれだけ傾いているかを検出するための検出手段がない（検出手段があっても構成が複雑になる）ことによる。
【００３６】
次に台形歪の補正のし方について、もう少し詳しく説明する。
【００３７】
一般に液晶パネルへ供給されるＲ、Ｇ、Ｂの画像信号はデジタル信号に変換され、フレームメモリ等に一時記憶され、これらに記憶された１画面分の映像情報は、書き込まれた順序に従って読み出されて出力され、液晶パネルの対応する画素に順次書き込まれていくようになっている。したがってメモリからの読み出しを制御することにより、液晶パネルに表示する映像の形状を任意に補正することが可能になる。
【００３８】
例えば、図３の画像歪3-2を補正する場合は、液晶パネルの下端側のラインの画素については、全ての画素に表示し、上端部にいくにしたがって左右両側の画素の駆動しない領域を徐々に広げるようにすれば良い。その結果、スクリーン２上では、方形に補正された画像3-1が表示されることになる。
【００３９】
但し、液晶パネルの上端部では表示される画素の数が少なくなるため、正常な映像に対し左右の両側部分が欠落して歪んだ画面になってしまう。したがってスクリーン上端部に表示される映像信号についてはデータ圧縮を行い、少ない画素で１ライン分を表示するようにし、スクリーン中央部分についてはデー圧縮の度合いを低くし、スクリーンの下端部については映像信号の圧縮は行わず、通常通りに１ライン分を表示するようにすれば良い。
【００４０】
また図４の画像歪3-4を補正する場合は、液晶パネル上端部の何ラインかの画素については、左端から右下方向に徐々に階段状に表示領域を増やしていき、液晶パネル中央部では右端部の列にある画素は駆動しないようし、下端部の何ラインかの画素については、左下方向に徐々に階段状に表示領域を減らしていくようにすれば良い。その結果、スクリーン２上では、方形に補正された画像3-1が表示されることになる。
【００４１】
但し、液晶パネルの上・下端部の何ラインかは表示される画素の数が右端の列ほど少なくなるため、正常な映像に対し右端の上下部分が欠落して歪んだ画面になってしまう。したがってスクリーン上・下端部に表示される映像信号についてはライン補間や画像圧縮を行ってスクリーンに表示された画像が歪まないようにすれば良い。
【００４２】
また、歪の補正量につては次のように算出すれば良い。図６は投射装置１からスクリーンに向けて、垂直方向に投射角度（Ｔｙ）をもって投射し、水平方向（右）に投射角度（Ｔｘ）をもってあおり投射した場合を示している。
【００４３】
図７（ａ）は水平方向に投射角度（Ｔｘ）をもって投射したときのスクリーン２での画像を示し、スクリーンに投射された画像は右方向に伸びてしまう。この状態は図７（ｂ）のように、投射装置１からの画像がスクリーン２に対して傾斜して投射されているのと同等であり、その傾斜角をＫxとして示している。
【００４４】
また図８（ａ）は垂直方向に投射角度（Ｔｙ）をもって投射したときのスクリーン２での画像を示し、スクリーンに投射された画像は上方向に伸びてしまう。この状態は図８（ｂ）のように、投射装置１からの画像がスクリーン２に対して傾斜して投射されているのと同等であり、その傾斜角をＫｙとして示している。
【００４５】
さらに図９は、液晶パネル１８上での歪補正のための表示例を示している。スクリーン２に表示された画像が台形状に歪んだ場合、液晶パネル１８に表示する映像は図９の点線で示すように補正すればよい。例えば図９の右上の座標（ｘ，ｙ）に表示される映像を座標（ｘ’，ｙ’）で示す位置に表示すれば、スクリーン上での台形歪を補正することができる。
【００４６】
上記座標（ｘ’，ｙ’）は、図７，図８から、例えば
ｘ’= ｘ（cos Kx−sin Kx・tan Tx）−y（tan Ky・tanTx）
ｙ’= ｙ（cos Ky−sin Ky・tan Ty）−y（tan Kx・tanTy）
で求めることができる。
【００４７】
投射装置１を、例えば右に１０度、垂直方向に１５度あおり投射した場合は、図５の一点鎖線で示すような台形歪3-3がスクリーン２に表示される。このような歪3-3は複雑な形状となるため、直感的にどのような補正をすればよいか判り難く、また水平・垂直の２つの項目を調整しなければ補正できないため、手動での調整は難しい。
【００４８】
本発明では、先ず投射装置１に内蔵されている傾きセンサー２４のデータを基に垂直方向の台形歪を自動補正するため、補正された図形は図５の点線3-4のようになり、その後、ユーザは手動調整により、投射された画像の上下部分が水平になるように水平方向の歪補正を行えばよい。したがって、水平、垂直方向の台形歪が混ざり合った複雑な形状の歪を簡単に調整することができる。
【００４９】
なお、以上の説明では透過型の液晶ライトバルブを用いた投写型表示装置を例に説明したが、これ以外に反射型の液晶パネルを用いた投射型表示装置、ＣＲＴ方式の投射型表示装置、あるいはマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた投射型表示装置等、他の投射型表示装置にも適用できることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の投射表示装置では、スクリーンに対して投射装置を垂直方向及び水平方向に傾斜させて投射した場合でも、簡単に台形歪を補正することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による投射型表示装置を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態による投射型表示装置の外観を示す説明図。
【図３】本発明の投射型表示装置による垂直方向の画像歪の補正動作を説明する説明図。
【図４】本発明の投射型表示装置による水平方向の画像歪の補正動作を説明する説明図。
【図５】本発明の投射型表示装置による全体の画像歪の補正動作を説明する説明図。
【図６】本発明の投射型表示装置によるあおり投射の状態を説明する説明図。
【図７】本発明の投射型表示装置による水平方向の画像歪を説明する説明図。
【図８】本発明の投射型表示装置による垂直方向の画像歪を説明する説明図。
【図９】本発明の投射型表示装置による液晶パネル上の補正画像の表示例を示す説明図。
【図１０】従来の投射型表示装置によるあおり投射の状態を説明する説明図。
【図１１】従来の投射型表示装置による投射画像の例を説明する説明図。
【符号の説明】
１…投射装置
２…スクリーン
４…投射レンズ
１１…マイクロコンピュータ
１２…リモコン
１８…液晶パネル
１９…映像処理回路
２１…歪補正回路
２２…液晶駆動回路
２４…傾きセンサー
【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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