CN1488990A - 投射型显示装置 - Google Patents

Abstract

提供一种投射型显示装置。在液晶投影仪中，为了自动调整梯形失真而测定与屏幕的倾角时，以前为了利用距离传感器求出与屏幕的而计算出倾角要求距离检出精度以mm为单位，必需昂贵的距离传感器。在本发明中，通过使距离传感器转动观测其反射波电平，由反射波电平变为最大值的转动角度检出与屏幕的倾角而对梯形失真进行校正，可以使用便宜的距离传感器对梯形失真进行自动调整。

Description

投射型显示装置

技术领域

本发明涉及液晶投影仪等的投射型显示装置，涉及梯形失真校正。

背景技术

近年来，在会议中盛行将个人计算机生成的展示画面由液晶投影仪扩大投影的展示而不再分发展示资料。

一般，在利用液晶投影仪扩大投影的场合，在从屏幕的正面，即从屏幕的垂直方向投影时，投影画面的显示无失真。但在离开屏幕的垂直方向投影时，投影画面的显示有失真。这种失真一般称为梯形失真。作为校正这种梯形失真的方法，有光学校正方式和电学校正方式。光学方式，由于在结构上受到限制，成本高，使用的不多。电学方式是进行影像信号的数字处理对影像自身进行反失真而校正梯形失真的方式，现在一般使用此种方式。在采用此种电学方式的场合，迄今的主流方式是用户在观察失真画面的同时利用手动方式进行调整，但也报告有自动地进行这种调整的方法(例如，可参见日本专利特开2000-122617号公报)。

根据该特许公报(日本的专利公报)，使用多个距离传感器检出到屏幕的距离，根据该检出结果求出屏幕与显示装置之间的倾角而自动校正梯形失真。

发明内容

在上述特许公报中记载的方式中，为了求出与屏幕的倾角，要求距离检出精度以mm为单位。

就是说，如上述特许公报的图2所示，设主机和屏幕的倾角为θ，设正常的投影画面的纵幅为d(在设2个传感器的光为传感器平行光时，相当于各传感器平行光D1、D2之间的距离)，则tanθ＝(D1-D2)/d成立。如将由一般液晶投影仪的形状得出的d＝300mm、θ＝1°代入上式，

      D1-D2＝d×tanθ＝300×tan1°≈5.2mm.

即为了检出倾角1°，必需要有检出精度至少为约5mm的距离传感器。另一方面，当前的情况是便宜的距离传感器，例如，在超声波传感器及红外传感器等之中即使是检出精度好也只是数cm程度，作为可以以mm单位检出的传感器，只有昂贵的激光传感器，但使用激光传感器还不实用。

本发明的目的是要提供一种解决上述现有技术的问题，利用便宜的距离传感器进行梯形失真的自动校正的投射型显示装置。

为达到上述目的，本发明的构成是转动距离传感器观测反射波的电平，从反射波电平变为最大值的转动角度检出对屏幕角度进行梯形失真校正。

附图说明

图1为示出适用本发明的投射型显示装置的实施方案1的框图。

图2为说明实施方案1的动作的定时图。

图3为说明实施方案1的动作的构成图。

图4为说明实施方案1的动作的角度特性图。

图5为说明实施方案1的动作的构成图。

图6为说明实施方案1的动作的角度特性图。

图7为说明实施方案1的动作的流程图。

图8为示出传感器转动装置的另一构成的构成图。

图9为示出适用本发明的投射型显示装置的实施方案2的框图。

图10为说明适用本发明的投射型显示装置的实施方案3的动作的角度特性图。

图11为说明梯形失真形状处理电路的动作的概念图。

图12为包含本发明的光学***的构成图。

具体实施方式

本发明的实施方案1示于图1。在本实施方案中作为距离传感器使用的是超声波传感器。

图1为示出适用本发明的投射型显示装置的实施方案1的框图，由液晶投影仪等的投射型显示装置1及屏幕2构成，投射型显示装置1的构成包括梯形失真校正单元10、信号处理单元11、显示单元12、CPU 13，而梯形失真校正单元10的构成包括40kHz发生单元100、第一放大单元101、超声波传感器102、台座103、峰值检出单元104、第二放大单元105、电动机106、驱动器108以及AD单元109。

下面对图1的动作予以说明。超声波传感器102一般在输入40kHz的脉冲时发生超声波，并且在接收到超声波时，发生40kHz的脉冲。也有只发生超声波的发送专用传感器及只接收超声波的接收专用传感器，此处示出的则是可应用于两方面的收发兼用传感器的场合的示例。发生40kHz脉冲由40kHz发生单元100进行。具体说，如图2的波形①，40kHz的脉冲，例如，以间隔20Hz间歇振荡而发生。发生这种脉冲可以通过组合逻辑IC，但由于电路规模大，也可以使用可编程逻辑器件(下面称其为PLD)。逻辑IC或PLD这样的器件的输出一般是CMOS或TTL电平，另一方面，由于输入到超声波传感器102的40kHz脉冲的信号振幅必须大于数十Vpp，在第一放大单元101中放大40kHz脉冲。作为该器件，例如，可以使用耐高压晶体管及变压器。超声波传感器102，利用输入的40kHz脉冲发生超声波。发生的超声波利用投射型显示装置1向外发送，由屏幕2反射而由相同的超声波传感器102接收。超声波传感器102利用接收到的超声波发生40kHz脉冲。但是，由于该发生的40kHz脉冲的振幅只是大约数mVpp～数十mVpp，由第二放大单元105放大。放大后的40kHz脉冲，变为图2的波形②，发生于比波形①的脉冲迟的位置。这一延迟，相当于到反复达到屏幕2的距离的大小的时间。此40kHz脉冲由AD单元109进行A/d变换之后，利用峰值检出单元104求出图2的波形②的40kHz脉冲的电平的峰值。具体说，也可以利用比较器进行大小比较，以PLD等组成保存该峰值的逻辑。CPU 13，在读入该峰值进行运算的同时，发生用来使电动机转动的控制信号。关于CPU 13的详细处理方法见后述。驱动器108根据来自CPU 13的控制信号将用来使电动机转动的驱动信号供给电动机106。在电动机106将自身的转动机构的转动传达到台座103之处使超声波传感器102转动。

图3示出超声波的反射特性。图3的①示出的是超声波传感器102向着与屏幕2的垂直方向。此时，由超声波传感器102发送的超声波垂直于屏幕2反射而返回。图3的②示出的是超声波传感器102与屏幕2保持一定角度的场合。此时，由于由超声波传感器102发送的超声波与屏幕2有一定大小的入射角，返回超声波传感器102的反射波的数量减少。图3的③与②一样，由于比②的角度更大，返回超声波传感器102的超声波的数量更加减少。图示的这些关系如图4。图4的横轴是超声波传感器102的转动角度，纵轴是作为峰值检出单元104的输出值的超声波反射波电平的峰值。如以超声波传感器102在向着屏幕2的垂直方向时的转动角度0°作为基准，则如图4所示转动角度以0°为中心呈抛物线形状的曲线。从此图可以了解，超声波传感器102在相对屏幕2垂直的场合超声波反射波电平最大。

如应用这一特性，可以检出投射型显示装置1和屏幕2的相对角度。下面利用图5予以说明。如投射型显示装置1和屏幕2的相对倾斜角度为θ，则在超声波传感器102相对投射型显示装置1转动一个角度θ时，超声波传感器102相对屏幕2为向着垂直方向。此时的超声波传感器102的转动角度和峰值检出单元104的输出值的关系如图6所示，在超声波传感器102的转动角度为θ时超声波反射波电平最大。由此，通过求出超声波传感器102的超声波反射波电平为最大时的转动角度，可以检出投射型显示装置1和屏幕2的相对角度。

下面参照附图7的流程图对CPU 13中的详细处理方法予以说明。作为前提条件，例如，超声波传感器102对于投射型显示装置1从-20°的开始位置起到+20°的结束位置为止每次转动1°。首先转动电动机106使超声波传感器102位于转动开始位置的-20°(步骤30)。之后，判断超声波传感器102是否已经到达转动结束位置+20°，如未到达，进入步骤32，如已到达，就转到步骤34。因为现在还是处于转动开始位置，转到步骤32。在步骤32中，读入由峰值检出单元104输出的超声波反射波电平。之后，转动电动机106使超声波传感器102每次转动1°(步骤33)，返回步骤31。重复步骤32及步骤33一直到超声波传感器102到达结束位置的+20°为止。如到达转动结束位置，将读入的从-20°到+20°的超声波反射波电平进行比较，求出电平变为最大的转动角度(步骤34)。由该转动角度计算出梯形失真校正量，并将该校正量发送到信号处理单元11(步骤35)。信号处理单元11具有梯形失真校正电路，对输入的影像信号进行数字处理，在显示元件12的显示面上显示以该校正量为基础的具有梯形失真的影像信号(步骤36)。以上是在CPU 13中的处理方法。

下面利用图11对信号处理单元11内的梯形失真校正处理电路的动作予以说明。在图11中示出的是相对投影光轴，屏幕在垂直方向上倾斜，随着趋向屏幕上的上部，图像缩小的场合的校正。图11示出影像信号的梯形失真校正前的影像显示元件上的区域41和梯形失真校正后的影像显示元件上的区域42，例如，在垂直方向上施加梯形失真而进行数字处理的场合。如图11所示，设画面最上部的线为0线，最下部的线为M线，中间的线为N线，并且校正前的水平像素数为L像素，为了进行梯形失真，进行数字处理以便随着趋向最下部的M线缩小水平像素数。说明的是，例如，使M线的缩小系数为0.6，即M线的水平像素数为L×0.6的梯形失真校正的场合。如设从画面最上部的0线趋向M线的变化为线性的，途中的N线的缩小系数以1.0-(0.4×N/M)表示，此像素数以L×(1.0-(0.4×N/M))进行计算。按照此计算式，通过改变水平像素数可以施加梯形失真。并且，可知在水平方向上同样也可以施加梯形失真，通过对每一列改变缩小系数进行上述处理而可以实现。

下面对包含液晶投影仪等的投射型显示装置1的光学***的构成例予以补充说明。图12为包含投射型显示装置1的光学***的构成例，与图1对应的部分赋予同一标号。追加的部分为由灯511、反射器512、聚光透镜513组成的照明光学***51和将显示元件12的像投影到屏幕2上的投影透镜52。由灯511及反射器512发射的放射光，由聚光透镜513聚光，入射到显示元件12。接受此入射光而在显示元件12上产生的像进入到投影透镜52，投影于屏幕2上。超声波传感器102的配置位置，只要是在转动时投影透镜52等不会遮蔽超声波的场所就可以。另外，图12的显示元件12是采用透射型进行说明的，但是即使是反射型的显示元件12，由与其相对应的照明光学***51构成也可以。并且，在用多透镜代替聚光透镜513的场合本发明也适用，这是自不待言的。

如上所述，转动超声波传感器每一次取得超声波的反射波，由反射波电平成为最大值的转动角度检出对屏幕角度而可以自动地校正梯形失真。

另外，在以上的实施方案中，说明的是采用超声波传感器作为距离传感器的场合，但本发明不限于此。例如，如果是红外线传感器及激光传感器等可以发生直线指向性的波的传感器，在与屏幕面垂直时反射波电平变为最大的特性相同，都适用于本发明。

另外，在以上的实施方案中，说明的是为了转动距离传感器是利用电动机106的转动机构转动台座103的方法，但本发明不限于此，也可采用距离传感器本身转动的方式。例如，可以举出的有使用丝杠型的电动机，将其丝杠的平移运动变为转动运动的构造等。图8为其示例。图8的构造包括超声波传感器102、电动机110、丝杠111、滑块112以及轴113。下面对其动作予以说明。如转动电动机110及丝杠111，则同时滑块112沿着轴113平行移动。其平行移动传达到超声波传感器102，超声波传感器102，因为其中心位置固定而发生转动。这样，如构成为距离传感器本身可以转动，也可以不使用转动机构。

下面在图9中示出本发明的实施方案2。本实施方案的特征在于使用两个距离传感器，并且通过使各个距离传感器相对投射型显示装置在水平方向上及垂直方向上分别转动而可以对水平及垂直的任何一种梯形失真进行校正。

图9为示出本发明的实施方案2的构成的示图，对作为实施方案1的构成例的图1的对应部分赋予同一标号。不同的部分是CPU 14和与图1的梯形失真校正单元10相同的两个电路块(梯形失真校正单元10a、10b)。除此之外与实施方案1相同，其说明省略。梯形失真校正单元10a内的超声波传感器102相对投射型显示装置1的设置状态配置成为可在水平方向上转动，在梯形失真校正单元10b内的超声波传感器102相对投射型显示装置1的设置状态配置成为可在垂直方向上转动，梯形失真校正单元10a、10b各自的动作，除了相对投射型显示装置1的转动方向不同之外，其他的动作完全相同。

所以，CPU 14，可以利用梯形失真校正单元10a取得的超声波反射波电平检出在水平方向上相对屏幕2的倾角，并利用梯形失真校正单元10b取得的超声波反射波电平检出在垂直方向上相对屏幕2的倾角。根据此检出结果，CPU 14将水平垂直两方面的梯形失真校正量发送到信号处理单元11，信号处理单元11在接收到该校正量时就对输入的影像信号进行数字处理而进行水平垂直两方面的梯形失真校正。

下面对本发明的实施方案3予以说明。其构成与实施方案1的图1相同。不同之处在于CPU 13中的倾角的计算方法。

利用图10对该计算方法予以说明。超声波一般容易受到风等周围环境条件的影响。所以，如图4那样的超声波反射波电平为完全的抛物线的情况很少见，而是成为如图10的实线所示的附加了噪声分量的曲线。在此曲线中取最大值的角度为图10的①。不过有时在此角度①处的反射波电平增大有可能是由于噪声引起的而与本来的超声波传感器102和屏幕2成为垂直的转动角度不同。于是，利用由CPU 13取得的超声波反射波电平的数据组求出近似式。其结果为图10的点线的近似式，其最大值为在角度②时。作为近似式，例如，有最小二乘法近似等。通过求出这种近似式，可以减小噪声分量。并且，CPU 13，通过求出成为近似式最大值的超声波传感器转动角度而控制信号处理单元11。

对于以上述方式取得的超声波反射波电平，通过求出近似式，减小噪声分量，可以提高梯形失真校正量的精度。

另外，在本实施方案中，讲述的是在超声波情况下的周围环境条件的影响，在红外线等光的情况下也一样。

另外，上述的梯形失真校正，可以在影像显示装置的电源接通时进行，也可以通过按下在显示位置调整及输入信号检出产生的输入端子切换等的自动调整开关等的专用开关而动作。此外，本申请也可也可应用于，例如，利用超声波传感器输出的变化量检出影像显示装置移动而使梯形失真校正动作的场合。

如上所述，根据本发明，可以利用便宜的距离传感器检出液晶投影仪和屏幕的倾角而自动地进行梯形失真的自动调整。

Claims (20)

1.一种投射型显示装置，用来把输入影像信号扩大投影到屏幕上，其构成包括：

将超声波或光照射到上述屏幕上，接收从上述屏幕反射的上述超声波或光的传感器；

使上述传感器转动的转动装置；

检出上述接收信号的电平的电平检出装置；

根据上述电平检出装置发出的检出结果校正上述影像信号的梯形失真的梯形失真校正处理电路；以及

投影装置；且

将经过梯形失真校正处理的影像信号投影到屏幕上。

2.一种投射型显示装置，用来把输入影像信号扩大投影到屏幕，其构成包括：

将超声波或光照射到上述屏幕上，接收从上述屏幕反射的上述超声波或光的传感器；

使上述传感器每次转动规定角度的转动装置；

检出各转动角度的上述接收信号内的峰值的峰值检出装置；

根据上述峰值检出装置发出的检出结果进行控制的梯形失真校正处理电路；以及

投影装置；且

将经过梯形失真校正处理的影像信号投影到屏幕上。

3.一种投射型显示装置，用来把输入影像信号扩大投影到屏幕，其构成包括：

将超声波或光照射到上述屏幕上，接收从上述屏幕反射的上述超声波或光的传感器；

使上述传感器每次转动规定角度的的转动装置；

检出各转动角度的上述接收信号内的峰值的峰值检出装置；

根据上述峰值检出装置发出的检出结果对上述影像信号进行控制的梯形失真校正处理电路；

形成与经过梯形失真校正处理的影像信号相应的光学像的影像显示元件；以及

将上述光学像投影的投影装置。

4.如权利要求2记载的投射型显示装置，其中

上述梯形失真校正处理电路构成为，根据由上述峰值检出装置检出的成为峰值的上述传感器的转动角度，计算上述投射型显示装置和上述屏幕的倾角，并对该倾角产生的梯形失真进行校正处理。

5.如权利要求3记载的投射型显示装置，其中

上述梯形失真校正处理电路构成为，根据由上述峰值检出装置检出的成为峰值的上述传感器的转动角度，计算上述投射型显示装置和上述屏幕的倾角，并对该倾角产生的梯形失真进行校正处理。

6.如权利要求2记载的投射型显示装置，其中

上述峰值检出装置构成为，由各转动角度的上述接收信号计算近似式并以该近似式的最大值作为峰值。

7.如权利要求3记载的投射型显示装置，其中

上述峰值检出装置构成为，由各转动角度的上述接收信号计算近似式并以该近似式的最大值作为峰值。

8.如权利要求1记载的投射型显示装置，其中

上述转动装置构成为，使上述传感器在上述投射型显示装置的水平方向上转动。

9.如权利要求2记载的投射型显示装置，其中

上述转动装置构成为，使上述传感器在上述投射型显示装置的水平方向上转动。

10.如权利要求3记载的投射型显示装置，其中

上述转动装置构成为，使上述传感器在上述投射型显示装置的水平方向上转动。

11.如权利要求4记载的投射型显示装置，其中

上述转动装置构成为，使上述传感器在上述投射型显示装置的水平方向上转动。

12.如权利要求5记载的投射型显示装置，其中

上述转动装置构成为，使上述传感器在上述投射型显示装置的水平方向上转动。

13.如权利要求6记载的投射型显示装置，其中

上述转动装置构成为，使上述传感器在上述投射型显示装置的水平方向上转动。：

14.如权利要求7记载的投射型显示装置，其中

上述转动装置构成为，使上述传感器在上述投射型显示装置的水平方向上转动。

15.如权利要求1记载的投射型显示装置，其中

上述传感器及上述转动装置分别具有两个；

上述转动装置构成为，使上述投射型显示装置在水平方向上和垂直方向上分别使上述传感器转动。

16.如权利要求2记载的投射型显示装置，其中

上述传感器及上述转动装置分别具有两个；

上述转动装置构成为，使上述投射型显示装置在水平方向上和垂直方向上分别使上述传感器转动。

17.如权利要求2记载的投射型显示装置，其中

上述传感器及上述转动装置分别具有两个；

上述转动装置构成为，使上述投射型显示装置在水平方向上和垂直方向上分别使上述传感器转动。

18.如权利要求3记载的投射型显示装置，其中

上述传感器及上述转动装置分别具有两个；

上述转动装置构成为，使上述投射型显示装置在水平方向上和垂直方向上分别使上述传感器转动。

19.如权利要求4记载的投射型显示装置，其中

上述传感器及上述转动装置分别具有两个；

上述转动装置构成为，使上述投射型显示装置在水平方向上和垂直方向上分别使上述传感器转动。

20.如权利要求5记载的投射型显示装置，其中

上述传感器及上述转动装置分别具有两个；

上述转动装置构成为，使上述投射型显示装置在水平方向上和垂直方向上分别使上述传感器转动。

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