CN100395654C - 投射型图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种将用于聚焦调整或梯形畸变修正的调整用图像在摄像元件上进行适宜成像的投射型图像显示装置。液晶显示板(30)采用OSD电路(28)，描绘、投射白色横线区域和黑色横线区域交互形成的带状图像。为了准确进行聚焦调整或梯形畸变修正，希望在传感器部(29)上成像的白黑图像间隔基本恒定。在此，检测并预先存储基准变焦状态下的在传感器(29)上成像的白黑图像中的白图像个数。另外，根据实际使用投射型图像显示装置时的调整用图像的投射，可以检测出在传感器(29)上成像的白图像的个数。根据该个数与基准变焦状态时的白图像个数之比，修正描绘生成的带状图像的图形(间距)。

Description

投射型图像显示装置
技术领域
本发明涉及液晶投影仪等投射型图像显示装置。
背景技术
作为投射型图像显示装置的投射时调整(setting)的调整内容，有投射图像的聚焦调整或梯形畸变修正等(参照专利文献1)。
【专利文献1】特开2003-78842号公报
但是，为了进行上述的聚焦调整或梯形畸变修正，作为调整用的图像，投射型图像显示装置投射将白色线和黑色线相互交叉配置的带状图像，由摄像元件拍摄该带状图像，得到对应于上述白色线位置和黑色线位置的摄像元件的输出信号。此时，为了准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正，上述带状图像需要在摄像元件上进行适宜的成像。
发明内容
本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种用于聚焦调整或梯形畸变修正的调整用图像在摄像元件上可以适宜地成像的投射型图像显示装置。
本发明的投射型图像显示装置为了解决上述课题，其中由光阀对从光源射出的光进行调制，由投射透镜将图像放大投射，其特征在于，具备：具备了拍摄投射图像的摄像机构的传感器部；生成调整用图像并进行投射的机构；根据在上述传感器部中形成上述调整用图像时的传感器输出，进行聚焦调整及/或梯形畸变修正的机构；和修正生成的调整用图像的图形，以使在上述传感部中成像的调整用图像的图形与变焦状态无关地基本恒定的机构。
在此，为了准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正，最好调整用图像在摄像元件上以基本恒定的图形成像。根据上述构成，则上述调整用图像在摄像元件上与变焦状态无关，而以基本恒定的图形成像，可准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正。
上述调整用投射图像可以是由具有对比度的第1线区域和第2线区域交替形成的带状图像。
在这些构成中，可以具备：存储作为基准的变焦状态中的在上述传感器部内成像的调整用图像的图形相关的基准信息的机构；和通过将投射开始调整时的上述传感器部内成像的调整用图像的图形的信息与上述基准信息进行比较，从而生成用于修正生成的调整用图像的图形的修正值信息的机构。也能以另外设置检测变焦状态的传感器部等对策生成上述修正信息，但如果是：在基准变焦状态下保持由传感器部检测的图形，通过该图形和投射开始调整时的图形之间的比较，间接了解变焦值的上述构成，则不需要另外的传感器部，就可以实现低成本化。
如以上所说明的，根据本发明，上述调整用图像在摄像元件上与变焦状态无关，以基本恒定的图形成像，可以准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正。如果是：在基准变焦状态下保持由传感器部检测的图形，根据该图形和投射开始调整时的图形之间的比较，间接了解变焦值的上述构成，则不需要另外的传感器部，就可以实现摄像低成本化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的液晶投影仪的光学***的构成图。
图2是表示液晶投影仪的信号处理***的框图。
图3是传感器部的简要构成图。
图4(a)是表示纵梯形畸变产生的形态的说明图，同图(b)是表示横梯形畸变产生的形态的说明图。
图5(a)是表示在屏幕上放映的第1调整用投射图像中产生纵梯形畸变的说明图，同图(b)是表示在屏幕上放映的第2调整用投射图像中产生横梯形畸变的说明图。
图6是表示向变焦不同时的调整用图像的摄像元件导入的说明图。
图7是表示变焦不同时的摄像元件输出的说明图。
图中：1-光源，16-投射透镜，22-聚焦电动机，23-图像信号处理电路，25-微机(微型计算机)，28-屏幕显示电路(OSD电路)，29-传感器，30-液晶投影仪，31、32、33-液晶光阀。
具体实施方式
以下，根据图1～图7说明本发明的实施方式的液晶投影仪。
图1是表示该实施方式的3板式液晶投影仪30的图。光源1的发光部由超高压水银灯、金属卤化物灯、氙灯等构成，其照射光通过抛物线反射镜变成平行光后射出，被引导至积分透镜4中。
积分透镜4由一对透镜群(蝇眼透镜，fly eye lens)4a、4b构成，各透镜部分将从光源1射出的光引导至后述的液晶光阀的整个面，将光源1中存在的部分亮度不均平均化，减小画面中央和周边部之间的光量差。通过积分透镜4的光经过偏振光变换装置5及聚光透镜6后，被导至第1分色镜7。
偏振光变换装置5由偏振光光束分离器阵列(以下称为PBS阵列)构成。PBS阵列具备偏振光分离膜和相位差板(1/2λ板)。PBS阵列的各偏振光分离膜使来自积分透镜4的光中、例如P偏振光通过，将S偏振光进行90°光路变更。光路偏振化的S偏振光被相邻的偏振光分离膜反射后直接射出。另一方面，透过偏振光分离膜的P偏振光由设在其前侧(光射出侧)的上述相位差板变换成S偏振光后射出。即，在这种情况下，几乎所有的光都被变换成S偏振光。
第1分色镜7透过红色波段的光、反射蓝绿色(绿+蓝)波段的光。透过第1分色镜7的红色波段的光由反射镜8反射并变更光路。由反射镜8反射的红色光经过透镜9并透过红色光用的透过型液晶光阀31，从而进行光调制。另一方面，由第1分色镜7反射的蓝绿色波段的光被导至第2分色镜10。
第2分色镜10透过蓝色波段的光、反射绿色波段的光。由第2分色镜10反射的绿色波段的光经过透镜11被导至绿色光用的透过型液晶光阀32，通过透过其而进行光调制。而且。透过第2分色镜10的蓝色波段的光经过全反射镜12、全反射镜13、透镜14，被导至蓝色光用的透过型液晶光阀33，通过透过其而进行光调制。
各液晶光阀31、32、33，具备：入射侧偏振片31a、32a、33a；在一对玻璃基板(形成有像素电极或取向膜)之间封入液晶而成的面板部31b、32b、33b；和射出侧偏振片31c、32c、33c而形成。
通过经过液晶光阀31、32、33而进行调制的调制光(各色图像光)由交叉二向棱镜15合成，变为彩色图像光。该彩色图像光由投射透镜16进行放大投射，并被显示在屏幕40(参照图4)上。
投射透镜16具备用于聚焦调整或变焦调整的透镜驱动用电动机22。一旦从后述的微机(微型计算机)25向的电动机22提供驱动信号，则透镜移动。
图2是表示液晶投影仪30的信号处理***的概况的框图。图像信号处理电路23根据来自微机25的指令，执行梯形畸变修正的图像处理等。各面板驱动器24R、24G、24B将图像信号(图像数据)提供给(驱动)液晶光阀。
在操作部(或遥控发送器)27中设有用于各种操作的键。在该实施方式中，作为上述键，设有指令聚焦调整及梯形畸变修正的调整指示键等。
OSD(屏幕显示)电路28生成基于从微机25输出指示的文字信息或图形信息的图像数据，并将该图像数据写入图像存储器21。由该OSD电路28进行在输入图像以外的装置侧完成的图像的投射。
传感器29由第1传感器部29A和第2传感器部29B构成。各传感器部29A(29B)如图3所示，具备两个透镜部29a和对应于各透镜部29a设置的CCD行传感器29b而构成。CCD行传感器29b沿透镜部29a的行方向延长形成。作为这种传感器部29A(29B)，可利用在特开2002-213946号公报或特开2003-57531号公报中公开的传感器。
而且，第1传感器部29A配置为：透镜29a·29a排列在垂直方向上，第2传感器部29B配置为透镜29a·29a排列在水平方向上。
微机25采样传感器29的摄像信号后生成摄像数据，计算出对比度数据或角度数据。对比度数据是表示CCD行传感器29b输出的摄像信号中的高频成分的程度的信号，越在摄像信号中获得高频成分，就越表示是对焦状态。另外，在角度数据中有：表示由第1传感器部29A取得的纵向梯形畸变的程度的第1角度数据θ1(参照图4(a))、和表示由第2传感器部29B取得的横向梯形畸变的程度的第2角度数据θ2(参照图4(b))。
角度数据可通过基于从传感器29到调整用投射图像(屏幕40)间的距离测量结果的运算处理而获得。距离测量通过所谓的三角测量而进行，可从传感器部29A(29B)的各CCD行传感器29b中的摄像图像的相对偏离(相位差)和透镜焦点距离及透镜间距离求得。距离测量可以在调整用投射图像的摄像范围的多个区域的每一个中进行。即，将CCD行传感器29b的视场角范围分割为多个区域，按每个测距区域计算出测距结果。而且，例如，分别针对调整用投射图像的最上区域和最下区域(最左区域和最右区域)进行距离测量。最上区域和最下区域(最左区域和最右区域)间的测距值的差异对应于投射光轴和屏幕间的非垂直度，呈较大的值，从最上区域和最下区域(最左区域和最右区域)间的距离和上述测距值之间的差异求取反正切(arc tangent)，可计算出角度数据(θ1，θ2)。
微机25进行该液晶投影仪30中的整体控制，但特别作为本发明涉及的控制，进行以下所示的投射时调整的调整控制。
用户接通电源后等待光源成为充分的发光状态，按下操作部27的调整指示键。微机25一旦检测到调整指示键的按下，便执行根据OSD电路28的第1调整用投射图像的绘图处理(对图像存储器21写入图像数据)。第1调整用投射图像，如图5(a)所示，是白色横线区域和黑色横线区域交互形成的带状图像。
而且，在微机25对电动机(聚焦用)22提供输送方向驱动信号的同时，采样传感器部29的摄像信号并生成对比度数据。微机25在开始上述采样时，在启动定时器的同时，以恒定的时间间隔生成对比度数据并存储到未图示的存储器中。微机25判定最好的对比度数据，取得获得该对比度数据时的时间信息(对焦透镜位置信息)。微机25仅在从向电动机22提供输送方向驱动信号的全部时间中减去上述时间信息的时间内，对电动机22提供输送方向驱动信号。由此可实现聚焦调整。
再者，微机25根据传感器29的摄像数据执行梯形畸变修正。在梯形畸变中有纵梯形畸变和横梯形畸变，首先，在上述图5(a)所示的第1调整用投射图像中，进行用于纵梯形畸变修正的角度数据θ1的取得处理。即，微机25采用第1传感器部29A的输出，分别对调整用投射图像的最上区域和最下区域进行距离测量，根据最上区域和最下区域间的距离与测距值的差异计算出角度数据θ1。
下面，微机25执行根据OSD电路28的第2调整用投射图像的绘图处理。第2调整用投射图像如图5所示，是白色纵线区域和黑色纵线区域交互形成的带状图像。
微机25采用第2传感器部29B的输出，分别对调整用投射图像的最左区域和最右区域进行距离测量，根据最左区域和最右区域间的距离与测距值的差异计算出角度数据θ2。
微机25根据第1角度数据θ1和第2角度数据θ2进行梯形畸变修正。上述角度和梯形畸变的程度呈比例关系，如果判明角度，则相对于图像可决定实施何种程度的修正。例如，图像处理电路23从微机25接收上述角度数据，执行输入图像数据的像素插补/像素间隔剔除处理，以使其具有与设想为以在该角度投射产生的梯形畸变形状相反的梯形畸变。
但是，在投射透镜16具有变焦功能的情况下，如图6所示，调整用带状图像在放大(Zoom-IN)状态下投影时的CCD行传感器29b上成像的白黑图像间隔(间距)、与调整用带状图像在缩小(Zoom-OUT)状态投影时的CCD行传感器29b上成像的白黑图像间隔(间距)是有差异的。另一方面，为了准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正，上述带状图像有必要在摄像元件上适当地成像，因此，希望在CCD行传感器29b上成像的白黑图像间隔基本恒定。
因此，例如，作为放大状态(广角端)中的CCD行传感器29b上成像的白黑图像间隔，预先(在校准时)检测CCD行传感器29b上的白黑图像个数并存储在非易失性存储器中。该个数例如为40个左右，但为了简单，如图7(a)所示，白图像个数为5个。而且，这样，虽然白图像个数为5个，但为了准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正，在该CCD行传感器29b中设为所希望的个数。
实际使用投射型图像显示装置时的变焦值是不明的，但通过该使用开始时的调整用图像的投射，可以检测在CCD行传感器29b上成像的白图像的个数。该白图像个数如图7(b)所示，为7个。这种情况下，通过使调整图像的白黑图像间隔(间距)为7/5倍来进行描绘投射，从而在CCD行传感器29b上成像约5个白图像。即，希望在CCD行传感器29b上成像的白黑图像的间隔(间距)可以准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正。在进行了相对于这种变焦的白黑图像的间距描绘修正的基础上，进行上述的聚焦调整或梯形畸变修正处理。
而且，作为变焦值的检测方法，为了检测投射透镜16的变焦透镜部的位置(状态)，并不排除设置位置传感器(旋转传感器)、或在变焦透镜部的驱动中采用步进电动机。即使用这种方法检测变焦值，也能进行相对于变焦值的白黑图像的间距描绘修正，准确地进行聚焦调整或梯形畸变修正。然而，如上所述，只要是保持在校准时的基准变焦状态下用传感器29检测的图形，通过该图形于投射开始调整时的图形的比较来间接得到变焦值的方法，就可以不需要另外的传感器或步进电动机，实现低成本化。
而且，在液晶投影仪30的出厂时实施校准。例如，设置以下环境：将液晶投影仪30配置在设定为水平的台面上，并且以和投射光轴垂直的方式设置屏幕。并且，将第一调整用投射图像的投射时得到的第一角度数据θ1作为第一偏移值(±α1)进行存储，将第二调整用投射图像的投射时得到的第二角度数据θ2作为第二偏移值(±α2)进行存储。微机25，在未图示的存储器内保持有相对于第一角度数据θ1的第一偏移值(±α1)或相对于第二角度数据θ2的第二偏移值(±α2)时，例如通过从角度数据中减去偏移值而计算出修正角度数据。
另外，上述聚焦调整或梯形畸变修正的方法本身并未被限定，可以使用任何方法。此外，作为投射型图像显示装置，虽然示出了透过型的液晶投影仪，但可以是反射型的液晶投影仪，另外不限于液晶投影仪，可以是驱动多枚显微镜来进行光调制的方式的投射型图像显示装置。再有，在本实施方式中，进行液晶投影仪30中的整体控制的微机25进行上述投射时调整的调整控制，但也可以构成为：在传感器29中设置专用的微机，用该专用的微机来进行聚焦调整或角度数据计算等处理，上述微机25可以将处理能力分配给其他处理。还有，不限于CCD行传感器，也可以构成为使用面状的CCD等。另外，并未限于将第一调整用图像和第二调整用图像分别显示。而且，虽然将调整用图像设为白黑的带状图形，但也可以设为绿黑的带状图形。

Claims (3)

1.一种投射型图像显示装置，其中由光阀对从光源射出的光进行调制，由投射透镜将图像放大投射，其特征在于，具备：
具备了拍摄投射图像的摄像机构的传感器部；
生成调整用图像并进行投射的机构；
根据在上述传感器部中形成上述调整用图像时的传感器输出，进行聚焦调整及/或梯形畸变修正的机构；和
修正生成的调整用图像的图形，以使在上述传感部中成像的调整用图像的图形与变焦状态无关地恒定的机构。
2.根据权利要求1所述的投射型图像显示装置，其特征在于，上述调整用投射图像是由具有对比度的第1线区域和第2线区域交替形成的带状图像。
3.根据权利要求1或2所述的投射型图像显示装置，其特征在于，具备：
存储作为基准的变焦状态中的在上述传感器部内成像的调整用图像的图形相关的基准信息的机构；和
通过将投射开始调整时的上述传感器部内成像的调整用图像的图形的信息与上述基准信息进行比较，从而生成用于修正生成的调整用图像的图形的修正值信息的机构。
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