JP2004004284A - 投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】投射画像の状態を調整する焦点調節、台形歪補正の動作を行わせるために、操作者が意図的に操作するのは、面倒であり、装置の操作性を損ねる。
【解決手段】投射型表示装置に、装置の電源がオンされた後、光源の状態変化を検出しその出力に基づいて光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求め、この待機時間中に、スクリーンに対する投射型表示装置の設置状態を検出してその出力に応じて投射画像の状態を調整する動作を行わせる。
【選択図】 図１
【解決手段】投射型表示装置に、装置の電源がオンされた後、光源の状態変化を検出しその出力に基づいて光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求め、この待機時間中に、スクリーンに対する投射型表示装置の設置状態を検出してその出力に応じて投射画像の状態を調整する動作を行わせる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクタのＡＦ（オートフォーカス）ではフォーカススイッチを押してからＡＦ動作を開始していた。又、ＡＦ技術としては超音波信号の伝播時間を測定して距離を求める方法（特開平４−３３８７０７号公報）や赤外光による三角測距の原理によってＡＦするアクティブ方法や、スクリーン上の輝度のコントラストを１対の受光ラインセンサによって読み取り、夫々の画素出力の相関値を得ることで距離を求めるＡＦするパッシブ方式等が知られている。
【０００３】
また、プロジェクタでは、スクリーン面の法線方向と投射光の光軸の方向がずれた場合に、画像に歪みが生じる、いわゆる台形歪みが発生する。例えば、図９のように、スクリーン１に対して水平から仰角をつけてプロジェクタ本体２を設置した場合、スクリーン１に投影される画像は投影画像３のように歪んでしまう。このような台形歪みの補正を自動的に行う提案として特開平８−９３０９号公報では、プロジェクタとスクリーンの少なくとも３点の距離を測定することにより、スクリーン面の傾きを検出し、表示画像の歪みを相殺するような画像データを投射することで自動台形歪み補正を可能としている。また、特開２００１−１８６５３８号公報では、投射光の投射角度とプロジェクタ本体の設置角度からスクリーン面での画像の歪みを算出し、台形歪みを自動的に補正する表示装置を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述したような様々な自動焦点検出方式によって実現される自動焦点調節機能はフォーカススイッチを操作することにより実行され、また、自動台形歪補正機能も補正スイッチを操作することにより実行されるが、各機能の操作スイッチを操作させるのでは、ユーザの操作が煩雑であり、表示装置の操作性を損ねるという問題がある。また、焦点調節機能や台形歪補正機能を動作させているときは、焦点のボケた（焦点が合っていない）画像や形状が歪んだ画像が投射され、良好な投射画像を表示するまでに品位の低い画像が長時間、表示されてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためのもので、装置の電源投入後、焦点調節動作または台形歪補正動作、焦点調節動作および台形歪補正動作を自動的に動作させて、装置の操作性を向上させることができ、また焦点調節動作または台形歪補正動作の際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることのできる投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためのもので、スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、光源からの照明光により照明され、入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段からの画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、前記スクリーンに対する前記投射型表示装置の設置状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段の出力に応じて投射画像の状態を調整する調整手段と、前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記状態検出手段の動作を行わせるとともに、前記状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限する制御手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【０００７】
ここで、前記状態検出手段は前記スクリーンと前記投射型表示装置との距離を測定する測距手段であり、たとえば超音波信号の伝播時間から距離を求める手段や赤外光による三角測距により距離を求める手段を用いることができる。また前記調整手段は該測距手段からの出力に応じて前記投射光学系を光軸方向に駆動する駆動手段であり、たとえば投射光学系の全体、あるいはフォーカスレンズを光軸方向にモータなどのアクチュエータにより駆動する構成とすることができる。
【０００８】
また、ここで、前記状態検出手段は前記投射型表示装置の設置角度を検出する角度検出手段であり、たとえば重力センサにより設置角度（装置の水平方向に対する傾き角度）を検出する構成とすることができ、また前記調整手段は該角度検出手段からの出力に応じて前記入力画像信号を変換処理する画像処理手段であり、この画像処理手段は、前記スクリーンに投射される画像の台形変形を補正するよう前記入力画像信号を変換処理することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、光源からの照明光により照明され入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段により表示された画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、前記投射光学系により投射された前記スクリーン面上の画像の焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、前記焦点状態検出手段からの出力に応じて前記投射光学系を移動する焦点調節手段と、前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記焦点状態検出手段の動作を行わせるとともに、前記焦点状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限する制御手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【００１０】
ここで、前記焦点状態検出手段は、前記スクリーン上の映像と前記スクリーンとの輝度差を含む領域を用いて焦点状態を検出するものである。焦点状態検出手段は、前記輝度差を含む領域のコントラストを評価して焦点状態を検出するコントラスト方式の検出手段を用いることができ、コントラストが最大となる位置に前記焦点調節手段により前記投射光学系を光軸方向に移動して合焦状態とすることができる。また焦点状態検出手段として、前記輝度差を含む領域を一対のホトセンサで受光しその２つの像の位相差から、投射型表示装置とスクリーンとの間の距離を求める位相差検出方式の検出手段を用いることができ、得られた距離情報に基づいて焦点調節手段により投射光学系を光軸方向に移動させて合焦状態とすることができる。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記焦点状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限しているときに、前記画像表示手段に予め決められた設定信号の表示を行わせることを特徴としており、前記設定信号は、前記画像表示手段が、たとえば白色画面（ノーマリーホワイト画面）、灰色画面、青色画面（ブルーバック画面）などのほぼ均一の色光の画像を表示する状態にとする信号であることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、光源からの照明光により照明され、入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、前記光源の状態変化を検出する光源状態検出手段と、前記光源状態検出手段からの出力に基づいて前記光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求める待機時間計測手段と、前記画像表示手段からの画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、前記スクリーンに対する前記投射型表示装置の設置状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段の出力に応じて投射画像の状態を調整する調整手段と、前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記光源状態検出手段からの出力に基づいて前記待機時間計測手段により前記光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求め、該待機時間中に前記状態検出手段の動作を行わせる制御手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、前記制御手段は、前記状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限することを特徴とする。また、前記制御手段は、前記待機時間中に前記状態検出手段からの出力を得て該状態検出手段の動作を終了することを特徴とする。また、前記制御手段は、前記待機時間中に前記状態検出手段の動作を複数回行って出力を得て該状態検出手段の動作を終了することを特徴とする。さらに、制御手段は、前記状態検出手段からの出力を得るまでに前記待機時間を超えたときは、前記出力を得るまで、前記入力画像信号の表示を制限し、前記出力が得られたら前記入力画像信号の表示を許可することを特徴とする。また、制御手段は、前記状態検出手段からの出力を得るまでに前記待機時間を超えたときは、前記出力を得るまで、前記入力画像信号の表示を制限し、前記出力が得られたら前記入力画像信号の表示を許可するとともに、前記出力に応じて前記調整手段により投射画像の状態を調整することを特徴とする。さらに、前記制御手段は、前記装置の電源がオンされた後、予め決められた時間経過後に前記状態検出手段の動作を開始させることを特徴とする。
【００１４】
また、前記光源状態検出手段は、前記光源の温度の変化を検出する温度変化検出手段であり、待機時間計測手段は温度変化検出手段からの一定期間の複数の温度変化の情報から光源が安定温度に達するまでの時間を予測演算して待機時間を求めるものである。ここで、光源の温度変化は光源の輝度変化と略等しい関係にあるので、温度変化検出手段を輝度変化検出手段として用いることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態のプロジェクタの構成を示すブロック図、図２は本発明の制御アルゴリズムを示すフローチャート、図３は光源の状態の変化を説明するための図、図４は本発明の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【００１７】
図１は液晶パネル１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃに基づく画像情報を光学系１２２でスクリーン１２３に投射するカラー液晶プロジェクタ装置の概略的な構成を示している。
【００１８】
図１において、１１１はプロジェクタ装置１１０とスクリーン１２３との距離（設定状態）を計測する、状態検出手段を構成する測距回路（ＡＦセンサ）であり、例えば所定共振周波数振動によって発信される超音波送信部と圧電体によって所定共振周波数振動を検出する超音波受信部から成る超音波測距センサである。１１２はマイクロコンピュータから構成されるＡＦ制御回路で、ＡＦセンサ１１１から得られる超音波発信時間と超音波受信時間の伝播時間の遅れからスクリーン１２３までの距離情報を求め、この距離情報から光学系１２２におけるフォーカスレンズ１２２ａの目的とするピント位置を算出すると共に、現在のフォーカスレンズ１２２ａの停止位置情報を位置検出回路（エンコーダ）１１３から読み取り、算出されたピント位置に向けて目的位置までのフォーカスレンズ１２２ａの移動量に応じた速度になるようにモータ１１４を駆動する。
【００１９】
１１９は液晶パネル１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃを照明する光源（照明ランプ）であり、色温度及び演色性が高く高発光効率でかつ高輝度照明が可能であるメタルハライドランプ等の高圧放電ランプが用いられる。
【００２０】
１１８は照明ランプ１１９を駆動する安定器であり、照明ランプ１１９を点灯させるのに必要とする高圧電圧を発生させると共に、電力を一定に保持することで、照明ランプ１１９の輝度を安定化させている。
【００２１】
１２１は照明ランプ１１９の冷却器であり照明ランプ１１９の発熱を外部へ排気する例えば冷却ファンから構成されている。
【００２２】
１２０は照明ランプ１１９付近に配置され、照明ランプ１１９の発熱温度を測定する温度センサである。
【００２３】
１２６は映像信号及び音声信号等の画像表示信号（以下「映像信号等」という。）をプロジェクタ装置１１０内に入力させる映像信号入力部である。１１５は映像信号入力部１２６から入力された映像信号を同期分離するデコーダとフレームメモリ及びスキャンコンバータを含み、更にブルーバック発生回路やキャラクタを表示させるＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）回路、及び映像信号とブルーバック信号とを切り替える映像信号スイッチを含み、映像信号の色彩補正や歪補正等のデジタル処理を行う画像処理回路である。
【００２４】
１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ）は画像表示手段である各色光用の液晶パネルであり、例えばＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応して画像処理後の映像信号を表示する。１１６は各液晶パネル１２５の駆動信号を発生させるＴＧ（タイミングジェネレータ）である。
【００２５】
また、光学系（投射レンズ）１２２は各液晶パネル１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃの画像を色合成系（図示省略）等を利用して合成してスクリーン１２３に向けて投射している。３板式のカラー液晶プロジェクタのときには、照明ランプ１１９を含む照明側の光学系には色分解系（図示せず）を有し、各色光で液晶パネル１２５を照明するようにしている。また、光学系（投影光学系）１２２はダイクロプリズムやダイクロイックミラー等を含む色合成系（図示せず）を有している。
【００２６】
１１７は電源のオン・オフを行うための電源スイッチ、ＡＦ動作を行うためのＡＦスイッチ、パワーフォーカス動作を行うためのフォーカス操作スイッチ、ズーム操作等の光学調整操作を行うための調整スイッチ、画像の色彩や明るさ等の画像調整を行うための画像調整操作部、映像信号入力部１２６の接続状態を切り換える切換スイッチなどを有する操作部である。
【００２７】
１２４は画像投射制御手段である制御回路であり、制御回路１２４は、操作部１１７の各スイッチの操作に応じてＡＦ制御回路１１２の光学調整動作、照明ランプ１１９の点灯及び消灯等の照明制御、画像表示タイミングや色彩バランス調整等を含む画像処理回路１１５の制御、プロジェクタ装置１１０内部の冷却器１２１の動作等、プロジェクタ装置１１０全体の各機能の作動の制御を実行する。
【００２８】
次に図２、図３及び図４を用いて、本発明の具体的動作を説明する。
【００２９】
図２において、操作部１１７の電源スイッチが投入（電源オン）される（ステップ（以下Ｓとする）２０１）と、制御回路１２４が起動し、制御回路１２４は安定器１１８を動作させて照明ランプ１１９を点灯させるのに必要な高圧なランプ点灯電圧を発生させ、ランプの電極に印加することにより点灯が開始される（Ｓ２０２）。この後、画像処理回路１１５内でブルーバック信号が選択されてこのブルーバック信号が液晶パネル１２５に出力され、入力画像表示までの待機時間中に液晶パネル１２５はブルーバック画面を表示する（Ｓ２０３）。次に、照明ランプ１１９の状態を検出し（Ｓ２０４）、入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ２０５）。より具体的には、照明ランプ１１９付近に設けられた温度センサ１２０の出力を一定期間検出し、得られた出力の温度上昇の傾きから所定温度（安定温度）に達するまでの時間を演算することで入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ２０４、Ｓ２０５）。ここで上記の待機時間は照明ランプ１１９の輝度安定状態を見込んだ所定時間（数十秒間、たとえば３０秒）を予め決めておいても良い。
【００３０】
本発明では、照明ランプ１１９の状態が光量の少ない状態である不十分な期間（＝待機期間中）を検知し、この入力画像表示までの待機期間中に測距または、ＡＦ動作させることが特徴である。
【００３１】
ここで図３を用いて、入力画像表示までの待機時間と、ランプの輝度及びランプの温度の関係について説明する。
【００３２】
図３ａでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９の輝度が高くなってやがて飽和点に達するまで（Ｔ２）の輝度変化特性ａを示している。入力画像の表示は、照明ランプ１１９の輝度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、輝度の飽和点（Ｔ２）に達する前の例えば約５０％の輝度達成時間（Ｔ１）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像（画像処理回路１１５に予め設定された設定画像信号による画像）を投影し、所定輝度（Ｔ１）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００３３】
図３ｂでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９付近の温度が上昇し、空冷ファン等の冷却器１２１によって冷却されて飽和点（安定温度）に達するまで（Ｔ４）の温度変化特性ｂを示している。図３ａ、図３ｂからも理解できるように、輝度変化特性ａと温度変化特性ｂとは略等しい関係にあるので、照明ランプ１１９の輝度変化検出を照明ランプ１１９付近の温度計測（温度検出）することで代用することができる。従って、入力画像の表示は、照明ランプ１１９の温度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、温度の飽和点（Ｔ４）に達する前の例えば約５０％の温度達成時間（Ｔ３）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像を投影し、所定温度（Ｔ３）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００３４】
ここで、更に図４のタイミングチャートには、操作部１１７の電源スイッチの投入（４１１）から温度センサ１２０の出力信号を制御回路１２４が読んで、照明ランプ１１９の輝度安定までの待機時間を判定し（４１２）、入力画像の表示を開始（４１３）するタイミングを示す。
【００３５】
次に図２のフローチャートに戻り、上述したようにＳ２０５において制御回路１２４により待機時間を求めた後、制御回路１２４は、待機時間のカウントダウンを開始する。
【００３６】
次に、制御回路１２４によって求められた待機時間が、測距回路１１１にて距離を測定する動作の時間に対して十分に長い時間であるかが確認される（Ｓ２０６）。待機時間が距離測定動作に必要な時間より長い時間であれば、測距回路１１１、ＡＦ制御回路１１２は数秒間ＡＦ待ち時間（所定時間）を取る（Ｓ２０８）。これは、プロジェクタ装置１１０の設置後の最初の電源投入であれば、プロジェクタ装置の設置位置を変更する可能性が高いので、設置位置確定後に測距動作を始めた方が良い為である。図４に電源投入から所定時間（Ｔ４１４）経過後に測距（４１４）を開始するタイミングを示す。
【００３７】
図２のフローチャートに戻り、Ｓ２０６において、待機時間が、図４に示したＡＦ待ち時間（Ｔ４１４）以下の短い時間であると確認された場合は、測距終了後の入力画像表示許可を行うまで制御回路１２４は画像処理回路１１５の入力信号の切り替えスイッチ（図示せず）を非入力画像信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止（映像信号入力部１２６からの映像信号の入力を制限（禁止））してブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像の投影を続ける（Ｓ２０７）。その後、測距前に数秒間のＡＦ待ち時間を取る（Ｓ２０８）。
【００３８】
次に、ＡＦ制御回路１１２は、超音波発信器と受信器等の測距回路１１１によってプロジェクタ装置１１０とスクリーン１２３までの測距を実行させ（Ｓ２０９）、測定結果（距離情報）をＡＦ制御回路１１２のメモリに格納する。更に測距を繰り返して測距データを平均化演算し、測距データの信頼性を向上させた値をメモリ上で更新させる（Ｓ２１０）。この後、最小測距回数に到達したかが確認され（Ｓ２１１）、最小測距回数に達していなければＳ２０９に戻る。最小繰り返し測距回数は予め設定されており、例えば、４回測距を繰り返す。Ｓ２１１で最小測距回数に達していれば、次に、再度、待機時間の残り時間を、制御回路１２４から読み出し（Ｓ２１２）、待機時間の残り時間を確認し（Ｓ２１３）、まだ更に測距を実行するだけの十分な残り時間があれば、更にスクリーン１２３までの測距動作が予め設定された測距回数（たとえば３０回）に到達したかが確認される（Ｓ２１４）。設定した測距回数に達していなければＳ２０９に戻り測距動作が行われ、測距データの更新が行われる（Ｓ２１０）。Ｓ２０９からＳ２１４の動作を測距回数がたとえば３０回を満たすまで繰り返して更に測距データを平均化演算し、測距データの信頼性を一層向上させた値をメモリ上で更新させる。
【００３９】
やがて、入力画像表示待機時間の残り時間が無くなってくるか（Ｓ２１３）、スクリーン１２３までの測距回数を満たすと（Ｓ２１４）、測距動作は終了し、メモリ上から平均化された信頼性の有る測距データを基に、レンズ固有の補正値を加算し、位置検出回路１１３からのレンズの位置情報からＡＦ駆動モータ１１４の駆動量が演算される（Ｓ２１５）。
【００４０】
次に、映像信号入力部１２６からの映像信号の表示を禁止しているかの確認をする（Ｓ２１６）。これは、Ｓ２０７において、入力画像表示待機時間までの時間が、ＡＦ待ち時間（Ｔ４１４）以下の短い時間の時に、画像処理回路１１５の入力信号切り替えスイッチを非入力信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止していたのかを確認するためである。そして投影を禁止していた場合は、入力画像の投影の禁止を解除して入力画像の投影許可する投影許可信号を画像処理回路１１５に送信する。これにより、画像処理回路１１５は、入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ２０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替え（Ｓ２１７）、この後、Ｓ２１８に進む。また、Ｓ２１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合（この場合は映像信号入力部１２６からの映像信号の画像表示は行わないブルーバック画像の表示状態である）は、Ｓ２１８に進む。
【００４１】
次に、先に演算したＡＦ駆動モータ１１４の駆動量と駆動方向をモータに印可し、フォーカスレンズ１２２ａをピント方向に移動させてＡＦ動作（焦点調節動作）を実行させる（Ｓ２１８）。
【００４２】
ここまでの様子を図４のタイミングチャートを用いて更に説明する。
【００４３】
図４ａは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が低く、入力画像が表示されるまでに十分な時間（十数秒、たとえば３０秒）がある場合で、所定回数の測距動作後にＡＦ駆動を行い、その後、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像が表示される様子を示す。
【００４４】
電源投入後（４１１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（４１２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１）、所定回数の測距（４１４）と測距演算（４１５）を繰り返し、ＡＦ駆動中（４１６）に、入力画像が投影表示される（４１３）までのタイミングチャートを表す。
【００４５】
また、図４ｂは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が高く、入力画像が短時間で表示可能な場合でも、最低限の所定回数の測距動作を実行後に、ＡＦ駆動を開始するとともに、入力画像が表示される様子を示す。
【００４６】
電源投入後（４２１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（４２２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１’）、一旦入力画像の投影を禁止してから（４２７）、最低回数の測距動作（４２４）と測距演算（４２５）を繰り返し、入力画像の投影を開始するとともに、ＡＦ駆動（４２６）を行うタイミングチャートを表す。
【００４７】
図２のフローチャートに戻り、Ｓ２１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合、Ｓ２１８にてＡＦ動作を実行しているときに（ＡＦ動作が完了していてもよい）、制御回路１２４は入力画像表示までの待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ２１９）、待機時間が終了していれば、映像信号入力部１２６からの映像信号の入力があるかが確認され（Ｓ２２０）、映像信号の入力がある場合は、制御回路１２４は、画像処理回路１１５の入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ２０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替え、その映像信号の画像が投影される（Ｓ２２１）。
【００４８】
また、Ｓ２１６において画像表示を禁止していた場合は、Ｓ２１７において映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替えられ、その映像信号の画像が表示されるとともに、Ｓ２１８においてＡＦ動作が開始される。そしてＳ２１８にてＡＦ動作を実行しているときに、制御回路１２４は入力画像表示までの待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ２１９）、待機時間が終了していれば（この場合はＳ２０６のときから待機時間がない状態である）、映像信号入力部１２６からの映像信号の入力があるかが確認され（Ｓ２２０）、映像信号の入力がある場合（この場合はＳ２１７のときから映像信号が入力されている状態である）は、映像信号の画像が投影される（Ｓ２２１）。
【００４９】
ここで、上述した動作において、Ｓ２１５でレンズの駆動量を求め、次いでＳ２１８のＡＦ動作を行って完了（合焦状態）してから、Ｓ２１６、Ｓ２１７の画像表示の禁止の確認および禁止の解除の動作を行うようにしてもよい。
【００５０】
このように上述した実施形態では、装置の電源投入後、照明ランプの状態を検知して、照明ランプの温度（輝度）が低く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が長い（測距動作が十分行える時間）場合は、その待機時間中に測距動作を行い、また照明ランプの温度（輝度）が高く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が短い（測距動作が行えない時間）場合は、映像信号の入力表示を禁止（制限）してこの禁止している期間に測距動作を行い、焦点調節動作の完了後あるいは焦点動作中に入力される映像信号の画像を投影表示するようにしたので、装置の電源投入後、自動的に焦点調節動作が行われ、装置の操作性を向上させることができる。また焦点調節動作際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることができ、装置の電源投入後から短時間で、使用者は良好な画像を鑑賞することができる。
【００５１】
なお、上記の実施形態では、スクリーンとプロジェクタ装置との距離を測定する、状態検出手段を構成する測距回路に、たとえば超音波信号の伝播時間から距離を求める構成を用いたが、赤外光による三角測距により距離を求める構成を用いることができる。
【００５２】
また、上記の実施形態では、測距回路によりスクリーンとプロジェクタ装置との距離を求め、その距離情報に応じて投射光学系を駆動して焦点状態を調節する構成について説明したが、スクリーン上の映像とスクリーン（映像のない部分）との輝度差を含む領域を用いて焦点状態を検出する構成としてもよい。この場合、焦点状態検出手段は、スクリーン上の映像とスクリーンとの輝度差を含む領域のコントラストを評価して焦点状態を検出するコントラスト方式の検出手段を用いることができ、コントラストが最大となる位置に焦点調節手段（アクチュエータ）により投射光学系を光軸方向に移動して合焦状態とすることができる。また焦点状態検出手段として、スクリーン上の映像とスクリーンとの輝度差を含む領域を一対のホトセンサで受光しその２つの像の位相差から、投射型表示装置とスクリーンとの間の距離を求める位相差検出方式の検出手段を用いることができ、得られた距離情報に基づいて焦点調節手段（アクチュエータ）により投射光学系を光軸方向に移動させて合焦状態とすることができる。また焦点調節手段は測距回路あるいは上記の焦点状態検出手段からの出力に応じて投射光学系を光軸方向に駆動する駆動手段であり、たとえば投射光学系の全体、あるいはフォーカスレンズを光軸方向にモータなどのアクチュエータにより駆動する構成とすることができる。
【００５３】
また、上記の実施形態において、制御回路は、測距回路あるいは焦点状態検出手段の動作中に入力画像信号の表示を制限しているときに、予め決められた設定信号を画像表示手段（液晶パネル）に出力し、画像表示手段（液晶パネル）はその設定信号の画像を表示している。設定信号は、液晶パネルが、たとえば白色画面（ノーマリーホワイト画面）、灰色画面、青色画面（ブルーバック画面）などのほぼ均一の色光の画像を表示する状態になる信号とすることができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５５】
図５は、本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図、図６は図５の第２の実施形態の動作を説明するためのフローチャート、図７は光源の状態の変化を説明するための図、図８は図５の実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。なお、図５において図１と共通する構成要素の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図５において、５１１はスクリーン１２３に対するプロジェクタ装置１１０の設置角度を検出する傾斜検出回路（傾斜センサ）であり、傾斜検出回路５１１は、例えば重力加速度センサで構成される。重力加速度センサは地面からの垂直方向を重力量（±１ｇ）として、水平方向を重力量（０ｇ）として検出できるのでこの中間となる傾斜量は関数演算によって傾斜角度（θ）として検知することができる。プロジェクタ装置１１０の設置角度が大きい程、スクリーン１２３への投影画像の歪みが大きくなる。
【００５７】
５２２は投射光学系である投射レンズであり、フォーカスレンズ５２２ａ、ズームレンズ５２２ｂを有する。ここで、プロジェクタ装置１１０の設置の傾斜量が大きい程、ズームレンズ５２２ｂのズーム位置を変化させた場合にスクリーン１２３への投影画像の歪みが大きくなる。
【００５８】
５１３はズームレンズ５２２ｂの変化量（ズーム位置）を検出するズーム位置検出回路（エンコーダ）で、ズーム駆動モータ５１４の回転角度をズーム位置検出回路５１３によって検知することでズーム駆動位置を検出できる。
【００５９】
スクリーン１２３への投影される画像の歪み量は、マイクロコンピュータで構成される画像歪制御回路５１２により、傾斜検出回路５１１からの傾斜量情報とズーム位置検出回路５１３からのズーム位置情報とを用いて演算することよって画像歪（たとえば台形歪）を補正するための補正量の予測値を得ることができる。画像歪制御回路５１２は得られた投影歪み量から歪み補正量（台形歪（キーストン）補正量）を算出し、この補正量の情報に応じて、画像処理回路５１５において画像信号の信号処理（補正のための信号変換）を行い、出力画像の変形、及び部分変倍を実行して台形歪の補正を実施する。
【００６０】
画像処理回路５１５は、台形歪補正の信号処理の他に、映像信号入力部１２６から入力された映像信号を同期分離するデコーダやフレームメモリ及びスキャンコンバータを含み、更にブルーバック発生回路やキャラクタを表示させるＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）回路、及び映像信号とブルーバック信号とを切り替える映像信号スイッチを含み、映像信号の色彩補正等のデジタル処理を行う回路である。
【００６１】
５１７は電源のオン・オフを行うための電源スイッチ、画像歪補正動作を起動させるための補正操作スイッチ、パワーフォーカス動作を行うためのフォーカススイッチ、ズーム操作を行うためのズームスイッチ、画像の色彩や明るさ等の画像調整を行うための調整操作部、映像信号入力部１２６の接続状態を切り替える切り替えスイッチなどを有する。
【００６２】
次に図６、図７及び図８を用いて、第２の実施形態の具体的動作を説明する。
【００６３】
図６において、操作部５１７の電源スイッチが投入（電源オン）されると（ステップ（以下、Ｓとする）６０１）、制御回路１２４が起動し、制御回路１２４は安定器１１８を動作させてランプ１１９を点灯させるのに必要な高圧なランプ点灯電圧を発生させ、ランプの電極に印加することにより点灯が開始される（Ｓ６０２）。この後、画像処理回路５１５内でブルーバック信号が選択されてこのブルーバック信号が液晶パネル１２５に出力され、入力画像表示までの待機時間中に液晶パネル１２５はブルーバック画面を表示する（Ｓ６０３）。次に、照明ランプ１１９の状態を検出し（Ｓ６０４）、入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ６０５）。より具体的には、照明ランプ１１９付近に配された温度センサ１２０の出力を一定期間検出し、得られた出力の温度上昇の傾きから所定温度（安定温度）に達するまでの時間を演算することで入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ６０４，Ｓ６０５）。ここで上記の待機時間は照明ランプ１１９の光量安定状態を見込んだ所定時間（数十秒間、たとえば３０秒）を予め決めておいても良い。
【００６４】
本実施形態では、照明ランプ１１９の状態が光量の少ない状態である不十分な期間（待機時間）を検知し、入力画像表示までの待機期間中に傾き検出、または、画像歪補正動作を動作させることが特徴である。
【００６５】
ここで図７を用いて、入力画像表示までの待機時間と、ランプの輝度及びランプの温度の関係について説明する。
【００６６】
図７ａでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９の輝度が高くなってやがて飽和点に達するまで（Ｔ２）の輝度変化特性ａを示している。入力画像の表示は、照明ランプ１１９の輝度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、輝度の飽和点（Ｔ２）に達する前の例えば約５０％の輝度達成時間（Ｔ１）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像（画像処理回路５１５に予め設定された設定画像信号による画像）を投影し、所定輝度（Ｔ１）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００６７】
図７ｂでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９付近の温度が上昇し、空冷ファン等の冷却器１２１によって冷却されて飽和点（安定温度）に達するまで（Ｔ４）の温度変化特性ｂを示している。図７ａ、図７ｂからも理解できるように、輝度変化特性ａと温度変化特性ｂとは略等しい関係にあるので、照明ランプ１１９の輝度変化検出を照明ランプ１１９付近の温度計測（温度検出）することで代用することができる。従って、入力画像の表示は、照明ランプ１１９の温度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、温度の飽和点（Ｔ４）に達する前の例えば約５０％の温度達成時間（Ｔ３）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像を投影し、所定温度（Ｔ３）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００６８】
ここで、更に図８のタイミングチャートには、操作部５１７の電源スイッチの投入（８１１）から温度センサ１２０の出力信号を制御回路１２４が読んで、照明ランプ１１９の輝度安定状態を判定し（８１２）、入力画像の表示を開始（８１３）するタイミングを示す。
【００６９】
次に図６のフローチャートに戻り、上述したようにＳ６０５において制御回路１２４により待機時間を求めた後、制御回路１２４は、待機時間のカウントダウンを開始する。
【００７０】
次に、制御回路１２４によって求められた待機時間が、傾斜検出回路５１１にて傾斜角度を測定する動作時間に対して十分に長い（足りる）時間であるかが確認される（Ｓ６０６）。待機時間が傾斜角度測定動作に必要な時間より長い時間であれば、傾斜検出回路５１１、画像歪制御回路５１２は、数秒間検出動作を行わない処理待ち時間（所定時間）を取る（Ｓ６０８）。これは、プロジェクタ装置１１０の設置後の最初の電源投入であれば、プロジェクタ装置１１０の設置位置を変更する可能性が高いので、設置位置確定後に傾斜角度検出動作を始めた方が良い為である。図８ａに電源投入から所定時間（Ｔ８１４）経過後に傾斜角度検出動作を開始するタイミングを示す。
【００７１】
図６のフローチャートに戻り、Ｓ６０６において、待機時間が、図８ａに示した傾斜角度検出動作の待ち時間（Ｔ８１４）以下の短い時間であれば、傾斜角度検出動作終了後の入力画像表示許可を行うまで制御回路１２４は画像処理回路５１５の入力信号切り替えスイッチを非入力画像信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止（映像信号入力部１２６からの映像信号の入力を制限（禁止））してブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像の投影を続ける（Ｓ６０７）。その後、傾斜角度検出動作前に数秒間の検出動作待ち時間を取る（Ｓ６０８）。
【００７２】
次に、画像歪制御回路５１２は、傾斜検出回路５１１からのプロジェクタ装置１１０の傾斜量情報とズーム位置検出回路５１３からのズーム位置情報とを検出し、画像の台形歪などの画像歪補正量を予測検出する（Ｓ６０９）。得られた補正量は、画像歪制御回路５１２内のメモリに格納される。更に補正量検出を繰り返して補正データを平均化演算し、補正データの信頼性を向上させた値をメモリ上で更新させる（Ｓ６１０）。この後、最小繰返し補正量検出回数に到達したかが確認され（Ｓ６１１）、最小繰返し補正量検出回数に達していなければＳ６０９に戻る。最小繰返し補正量検出回数は予め設定されており、例えば、１０回補正量検出を繰り返す。Ｓ６１１で最小繰返し補正量検出回数に達していれば、次に、再度、待機時間の残り時間を、制御回路１２４から読み出し（Ｓ６１２）、待機時間の残り時間が十分であるかを確認し（Ｓ６１３）、まだ更に補正量検出を実行するだけの十分な残り時間があれば、補正量検出動作が予め設定された補正量検出回数（たとえば３０回）に到達したかが確認される（Ｓ６１４）。設定した補正量検出回数に達していなければＳ６０９に戻り補正量検出動作が行われ、補正データの更新が行われる（Ｓ６１０）。Ｓ６０９からＳ６１４の動作を補正量検出回数がたとえば３０回を満たすまで繰り返して更に補正データを平均化演算し、補正データの信頼性を一層向上させた値をメモリ上で更新させる。
【００７３】
やがて、入力画像表示待機時間の残り時間が無くなってくるか（Ｓ６１３）、補正量検出回数を満たすと（Ｓ６１４）、補正量検出は終了し、メモリ上から平均化された信頼性の有る補正データを基に、最終的な画像歪（台形歪）補正量が求められる（Ｓ６１５）。次に、映像信号入力部１２６からの映像信号の表示を禁止しているかの確認をする（Ｓ６１６）。これは、Ｓ６０７において、入力画像表示待機時間までの時間が、補正量検出動作待ち時間（Ｔ８１４）以下の短い時間の時に、画像処理回路５１５の入力信号切り替えスイッチを非入力信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止していたのかを確認するためである。そして投影を禁止していた場合は、これを解除して入力画像の投影を許可するための投影許可信号を画像処理回路５１５に送信し、これにより画像処理回路５１５は、入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ６０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力して入力画像を表示する状態に切り替え（Ｓ６１７）、Ｓ６１８に進む。また、Ｓ６１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合（このときもブルーバック画像の表示状態）は、Ｓ６１８に進む。
【００７４】
次に、先に求められた画像歪補正量に従い、画像処理回路５１５を制御することで出力画像の変形、及び部分変倍を実行して画像歪（台形歪）補正を実施する（Ｓ６１８）。
【００７５】
ここまでの様子を図８のタイミングチャートを用いて更に説明する。
【００７６】
図８ａは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が低く、入力画像が表示されるまでに十分な時間（十数秒、たとえば３０秒）がある場合で、補正量検出の所定回数動作後に画像歪補正制御を行い、その後、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像が表示される様子を示す。
【００７７】
電源投入後（８１１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（８１２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１）、所定回数の補正量検出（８１４）と補正演算（８１５）を繰り返して画像歪補正制御中（８１６）に、入力画像が投影表示される（８１３）までのタイミングチャートを表す。
【００７８】
また、図８ｂは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が高く、入力画像が短時間で表示可能な場合でも、最低限の所定回数の補正量検出を実行後に画像歪補正制御を開始するとともに、入力画像が表示される様子を示す。
【００７９】
電源投入後（８２１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（８２２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１’）、一旦入力画像の投影を禁止してから（８２７）、最低回数の補正量検出（８２４）と補正演算（８２５）を繰り返し、入力画像の投影を開始するとともに、画像歪補正制御（８２６）を行うタイミングチャートを表す。
【００８０】
図６のフローチャートに戻り、Ｓ６１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合、Ｓ６１８にて画像歪補正制御の動作を実行しているときに（歪補正制御の動作が完了していてもよい）、制御回路１２４は、入力画像表示までの待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ６１９）、待機時間が終了していれば、映像信号入力部１２６からの映像信号があるかが確認され（Ｓ６２０）、映像信号がある場合、制御回路１２４は画像処理回路５１５の入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ６０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替え、その映像信号の画像が表示され投影される（Ｓ６２１）。
【００８１】
また、Ｓ６１６において画像表示を禁止していた場合は、Ｓ６１７において映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替えられ、その映像信号の画像が表示されるとともに、Ｓ６１８において画像歪補正制御の動作が開始される。そしてＳ６１８にて画像歪補正制御の動作を実行しているときに、制御回路１２４は待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ６１９）、待機時間が終了していれば（この場合はＳ６０６のときから待機時間がない状態である）、映像信号入力部１２６からの映像信号の入力があるかが確認され（Ｓ６２０）、映像信号の入力がある場合（この場合はＳ６１７のときから映像信号が入力されている状態である）は、映像信号の画像が投影される（Ｓ６２１）。
【００８２】
ここで、上述した動作において、Ｓ６１５で歪補正量を求め、次いでＳ６１８の画像歪補正制御の動作を行って補正が完了してから、Ｓ６１６、Ｓ６１７の画像表示の禁止の確認および禁止の解除動作を行うようにしてもよい。
【００８３】
このように上述した第２の実施形態では、装置の電源投入後、照明ランプの状態を検知して、照明ランプの温度（輝度）が低く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が長い（傾斜角度検出動作が十分行える時間）場合は、その待機時間中に傾斜角度検出の動作を行い、また照明ランプの温度（輝度）が高く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が短い（傾斜角度検出動作が行えない時間）場合は、映像信号の入力表示を禁止（制限）してこの禁止している期間に傾斜角度検出の動作を行い、画像歪補正制御の動作の完了後あるいは画像歪補正制御の動作中に入力される映像信号の画像を投影表示するようにしたので、装置の電源投入後、自動的に画像歪補正制御の動作が行われ、装置の操作性を向上させることができる。また歪補正動作際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることができ、装置の電源投入後から短時間で、使用者は良好な歪の無い画像を鑑賞することができる。
【００８４】
なお、上述した実施形態では、焦点調節動作と画像歪補正動作とを別の実施の形態として説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、焦点調節動作と画像歪補正動作とを、装置の電源投入後の入力映像信号による画像表示までの待機時間中に、同時に行う構成および動作としてもよい。そして、このように焦点調節動作と画像歪補正動作とを同時に行う実施形態では、装置の電源投入後、照明ランプの状態を検知して、照明ランプの温度（輝度）が低く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が長い（傾斜角度・距離検出動作が十分行える時間）場合は、その待機時間中に傾斜角度・距離検出の動作を行い、また照明ランプの温度（輝度）が高く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が短い（傾斜角度・距離検出動作が行えない時間）場合は、映像信号の入力表示を禁止（制限）してこの禁止している期間に傾斜角度・距離検出の動作を行い、画像歪補正制御の動作および焦点状態調節動作の完了後あるいは画像歪補正制御の動作中および焦点状態調節動作中に入力される映像信号の画像を投影表示するようにしたので、装置の電源投入後、自動的に画像歪補正制御の動作および焦点調節動作が行われ、装置の操作性を向上させることができる。また歪補正動作および焦点調節動作の際の不要な入力画像の表示を短時間にすることができ、装置の電源投入後から短時間で、使用者は良好な歪の無く合焦した画像（入力画像信号による画像）を鑑賞することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の電源投入後、焦点調節動作または画像歪補正動作、焦点調節動作および画像歪補正動作を自動的に動作させて、装置の操作性を向上させることができ、また焦点調節動作または画像歪補正動作の際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることのできる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】
【図１】本発明の第１の実施形態であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】上記プロジェクタ装置のランプの輝度および温度の変化を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】上記第２の実施形態のプロジェクタ装置のランプの輝度および温度の変化を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】プロジェクタ装置の設置状態およびその投影画像を説明するための図である。
【符号の説明】
１１０ プロジェクタ装置
１１１ 測距回路
１１２ ＡＦ制御回路
１１５、５１５ 画像処理回路
１１７、５１７ 操作部
１１９ 照明ランプ
１２２、５２２ 投射光学系
１２３ スクリーン
１２４ 制御回路
１２５ 液晶パネル
１２６ 映像信号入力部
５１１ 傾斜検出回路
５１２ 画像歪制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶プロジェクタなどの投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクタのＡＦ（オートフォーカス）ではフォーカススイッチを押してからＡＦ動作を開始していた。又、ＡＦ技術としては超音波信号の伝播時間を測定して距離を求める方法（特開平４−３３８７０７号公報）や赤外光による三角測距の原理によってＡＦするアクティブ方法や、スクリーン上の輝度のコントラストを１対の受光ラインセンサによって読み取り、夫々の画素出力の相関値を得ることで距離を求めるＡＦするパッシブ方式等が知られている。
【０００３】
また、プロジェクタでは、スクリーン面の法線方向と投射光の光軸の方向がずれた場合に、画像に歪みが生じる、いわゆる台形歪みが発生する。例えば、図９のように、スクリーン１に対して水平から仰角をつけてプロジェクタ本体２を設置した場合、スクリーン１に投影される画像は投影画像３のように歪んでしまう。このような台形歪みの補正を自動的に行う提案として特開平８−９３０９号公報では、プロジェクタとスクリーンの少なくとも３点の距離を測定することにより、スクリーン面の傾きを検出し、表示画像の歪みを相殺するような画像データを投射することで自動台形歪み補正を可能としている。また、特開２００１−１８６５３８号公報では、投射光の投射角度とプロジェクタ本体の設置角度からスクリーン面での画像の歪みを算出し、台形歪みを自動的に補正する表示装置を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述したような様々な自動焦点検出方式によって実現される自動焦点調節機能はフォーカススイッチを操作することにより実行され、また、自動台形歪補正機能も補正スイッチを操作することにより実行されるが、各機能の操作スイッチを操作させるのでは、ユーザの操作が煩雑であり、表示装置の操作性を損ねるという問題がある。また、焦点調節機能や台形歪補正機能を動作させているときは、焦点のボケた（焦点が合っていない）画像や形状が歪んだ画像が投射され、良好な投射画像を表示するまでに品位の低い画像が長時間、表示されてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためのもので、装置の電源投入後、焦点調節動作または台形歪補正動作、焦点調節動作および台形歪補正動作を自動的に動作させて、装置の操作性を向上させることができ、また焦点調節動作または台形歪補正動作の際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることのできる投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためのもので、スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、光源からの照明光により照明され、入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段からの画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、前記スクリーンに対する前記投射型表示装置の設置状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段の出力に応じて投射画像の状態を調整する調整手段と、前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記状態検出手段の動作を行わせるとともに、前記状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限する制御手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【０００７】
ここで、前記状態検出手段は前記スクリーンと前記投射型表示装置との距離を測定する測距手段であり、たとえば超音波信号の伝播時間から距離を求める手段や赤外光による三角測距により距離を求める手段を用いることができる。また前記調整手段は該測距手段からの出力に応じて前記投射光学系を光軸方向に駆動する駆動手段であり、たとえば投射光学系の全体、あるいはフォーカスレンズを光軸方向にモータなどのアクチュエータにより駆動する構成とすることができる。
【０００８】
また、ここで、前記状態検出手段は前記投射型表示装置の設置角度を検出する角度検出手段であり、たとえば重力センサにより設置角度（装置の水平方向に対する傾き角度）を検出する構成とすることができ、また前記調整手段は該角度検出手段からの出力に応じて前記入力画像信号を変換処理する画像処理手段であり、この画像処理手段は、前記スクリーンに投射される画像の台形変形を補正するよう前記入力画像信号を変換処理することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、光源からの照明光により照明され入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段により表示された画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、前記投射光学系により投射された前記スクリーン面上の画像の焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、前記焦点状態検出手段からの出力に応じて前記投射光学系を移動する焦点調節手段と、前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記焦点状態検出手段の動作を行わせるとともに、前記焦点状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限する制御手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【００１０】
ここで、前記焦点状態検出手段は、前記スクリーン上の映像と前記スクリーンとの輝度差を含む領域を用いて焦点状態を検出するものである。焦点状態検出手段は、前記輝度差を含む領域のコントラストを評価して焦点状態を検出するコントラスト方式の検出手段を用いることができ、コントラストが最大となる位置に前記焦点調節手段により前記投射光学系を光軸方向に移動して合焦状態とすることができる。また焦点状態検出手段として、前記輝度差を含む領域を一対のホトセンサで受光しその２つの像の位相差から、投射型表示装置とスクリーンとの間の距離を求める位相差検出方式の検出手段を用いることができ、得られた距離情報に基づいて焦点調節手段により投射光学系を光軸方向に移動させて合焦状態とすることができる。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記焦点状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限しているときに、前記画像表示手段に予め決められた設定信号の表示を行わせることを特徴としており、前記設定信号は、前記画像表示手段が、たとえば白色画面（ノーマリーホワイト画面）、灰色画面、青色画面（ブルーバック画面）などのほぼ均一の色光の画像を表示する状態にとする信号であることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、光源からの照明光により照明され、入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、前記光源の状態変化を検出する光源状態検出手段と、前記光源状態検出手段からの出力に基づいて前記光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求める待機時間計測手段と、前記画像表示手段からの画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、前記スクリーンに対する前記投射型表示装置の設置状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段の出力に応じて投射画像の状態を調整する調整手段と、前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記光源状態検出手段からの出力に基づいて前記待機時間計測手段により前記光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求め、該待機時間中に前記状態検出手段の動作を行わせる制御手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置を提供するものである。
【００１３】
ここで、前記制御手段は、前記状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限することを特徴とする。また、前記制御手段は、前記待機時間中に前記状態検出手段からの出力を得て該状態検出手段の動作を終了することを特徴とする。また、前記制御手段は、前記待機時間中に前記状態検出手段の動作を複数回行って出力を得て該状態検出手段の動作を終了することを特徴とする。さらに、制御手段は、前記状態検出手段からの出力を得るまでに前記待機時間を超えたときは、前記出力を得るまで、前記入力画像信号の表示を制限し、前記出力が得られたら前記入力画像信号の表示を許可することを特徴とする。また、制御手段は、前記状態検出手段からの出力を得るまでに前記待機時間を超えたときは、前記出力を得るまで、前記入力画像信号の表示を制限し、前記出力が得られたら前記入力画像信号の表示を許可するとともに、前記出力に応じて前記調整手段により投射画像の状態を調整することを特徴とする。さらに、前記制御手段は、前記装置の電源がオンされた後、予め決められた時間経過後に前記状態検出手段の動作を開始させることを特徴とする。
【００１４】
また、前記光源状態検出手段は、前記光源の温度の変化を検出する温度変化検出手段であり、待機時間計測手段は温度変化検出手段からの一定期間の複数の温度変化の情報から光源が安定温度に達するまでの時間を予測演算して待機時間を求めるものである。ここで、光源の温度変化は光源の輝度変化と略等しい関係にあるので、温度変化検出手段を輝度変化検出手段として用いることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態のプロジェクタの構成を示すブロック図、図２は本発明の制御アルゴリズムを示すフローチャート、図３は光源の状態の変化を説明するための図、図４は本発明の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【００１７】
図１は液晶パネル１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃに基づく画像情報を光学系１２２でスクリーン１２３に投射するカラー液晶プロジェクタ装置の概略的な構成を示している。
【００１８】
図１において、１１１はプロジェクタ装置１１０とスクリーン１２３との距離（設定状態）を計測する、状態検出手段を構成する測距回路（ＡＦセンサ）であり、例えば所定共振周波数振動によって発信される超音波送信部と圧電体によって所定共振周波数振動を検出する超音波受信部から成る超音波測距センサである。１１２はマイクロコンピュータから構成されるＡＦ制御回路で、ＡＦセンサ１１１から得られる超音波発信時間と超音波受信時間の伝播時間の遅れからスクリーン１２３までの距離情報を求め、この距離情報から光学系１２２におけるフォーカスレンズ１２２ａの目的とするピント位置を算出すると共に、現在のフォーカスレンズ１２２ａの停止位置情報を位置検出回路（エンコーダ）１１３から読み取り、算出されたピント位置に向けて目的位置までのフォーカスレンズ１２２ａの移動量に応じた速度になるようにモータ１１４を駆動する。
【００１９】
１１９は液晶パネル１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃを照明する光源（照明ランプ）であり、色温度及び演色性が高く高発光効率でかつ高輝度照明が可能であるメタルハライドランプ等の高圧放電ランプが用いられる。
【００２０】
１１８は照明ランプ１１９を駆動する安定器であり、照明ランプ１１９を点灯させるのに必要とする高圧電圧を発生させると共に、電力を一定に保持することで、照明ランプ１１９の輝度を安定化させている。
【００２１】
１２１は照明ランプ１１９の冷却器であり照明ランプ１１９の発熱を外部へ排気する例えば冷却ファンから構成されている。
【００２２】
１２０は照明ランプ１１９付近に配置され、照明ランプ１１９の発熱温度を測定する温度センサである。
【００２３】
１２６は映像信号及び音声信号等の画像表示信号（以下「映像信号等」という。）をプロジェクタ装置１１０内に入力させる映像信号入力部である。１１５は映像信号入力部１２６から入力された映像信号を同期分離するデコーダとフレームメモリ及びスキャンコンバータを含み、更にブルーバック発生回路やキャラクタを表示させるＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）回路、及び映像信号とブルーバック信号とを切り替える映像信号スイッチを含み、映像信号の色彩補正や歪補正等のデジタル処理を行う画像処理回路である。
【００２４】
１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ）は画像表示手段である各色光用の液晶パネルであり、例えばＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応して画像処理後の映像信号を表示する。１１６は各液晶パネル１２５の駆動信号を発生させるＴＧ（タイミングジェネレータ）である。
【００２５】
また、光学系（投射レンズ）１２２は各液晶パネル１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃの画像を色合成系（図示省略）等を利用して合成してスクリーン１２３に向けて投射している。３板式のカラー液晶プロジェクタのときには、照明ランプ１１９を含む照明側の光学系には色分解系（図示せず）を有し、各色光で液晶パネル１２５を照明するようにしている。また、光学系（投影光学系）１２２はダイクロプリズムやダイクロイックミラー等を含む色合成系（図示せず）を有している。
【００２６】
１１７は電源のオン・オフを行うための電源スイッチ、ＡＦ動作を行うためのＡＦスイッチ、パワーフォーカス動作を行うためのフォーカス操作スイッチ、ズーム操作等の光学調整操作を行うための調整スイッチ、画像の色彩や明るさ等の画像調整を行うための画像調整操作部、映像信号入力部１２６の接続状態を切り換える切換スイッチなどを有する操作部である。
【００２７】
１２４は画像投射制御手段である制御回路であり、制御回路１２４は、操作部１１７の各スイッチの操作に応じてＡＦ制御回路１１２の光学調整動作、照明ランプ１１９の点灯及び消灯等の照明制御、画像表示タイミングや色彩バランス調整等を含む画像処理回路１１５の制御、プロジェクタ装置１１０内部の冷却器１２１の動作等、プロジェクタ装置１１０全体の各機能の作動の制御を実行する。
【００２８】
次に図２、図３及び図４を用いて、本発明の具体的動作を説明する。
【００２９】
図２において、操作部１１７の電源スイッチが投入（電源オン）される（ステップ（以下Ｓとする）２０１）と、制御回路１２４が起動し、制御回路１２４は安定器１１８を動作させて照明ランプ１１９を点灯させるのに必要な高圧なランプ点灯電圧を発生させ、ランプの電極に印加することにより点灯が開始される（Ｓ２０２）。この後、画像処理回路１１５内でブルーバック信号が選択されてこのブルーバック信号が液晶パネル１２５に出力され、入力画像表示までの待機時間中に液晶パネル１２５はブルーバック画面を表示する（Ｓ２０３）。次に、照明ランプ１１９の状態を検出し（Ｓ２０４）、入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ２０５）。より具体的には、照明ランプ１１９付近に設けられた温度センサ１２０の出力を一定期間検出し、得られた出力の温度上昇の傾きから所定温度（安定温度）に達するまでの時間を演算することで入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ２０４、Ｓ２０５）。ここで上記の待機時間は照明ランプ１１９の輝度安定状態を見込んだ所定時間（数十秒間、たとえば３０秒）を予め決めておいても良い。
【００３０】
本発明では、照明ランプ１１９の状態が光量の少ない状態である不十分な期間（＝待機期間中）を検知し、この入力画像表示までの待機期間中に測距または、ＡＦ動作させることが特徴である。
【００３１】
ここで図３を用いて、入力画像表示までの待機時間と、ランプの輝度及びランプの温度の関係について説明する。
【００３２】
図３ａでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９の輝度が高くなってやがて飽和点に達するまで（Ｔ２）の輝度変化特性ａを示している。入力画像の表示は、照明ランプ１１９の輝度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、輝度の飽和点（Ｔ２）に達する前の例えば約５０％の輝度達成時間（Ｔ１）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像（画像処理回路１１５に予め設定された設定画像信号による画像）を投影し、所定輝度（Ｔ１）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００３３】
図３ｂでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９付近の温度が上昇し、空冷ファン等の冷却器１２１によって冷却されて飽和点（安定温度）に達するまで（Ｔ４）の温度変化特性ｂを示している。図３ａ、図３ｂからも理解できるように、輝度変化特性ａと温度変化特性ｂとは略等しい関係にあるので、照明ランプ１１９の輝度変化検出を照明ランプ１１９付近の温度計測（温度検出）することで代用することができる。従って、入力画像の表示は、照明ランプ１１９の温度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、温度の飽和点（Ｔ４）に達する前の例えば約５０％の温度達成時間（Ｔ３）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像を投影し、所定温度（Ｔ３）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００３４】
ここで、更に図４のタイミングチャートには、操作部１１７の電源スイッチの投入（４１１）から温度センサ１２０の出力信号を制御回路１２４が読んで、照明ランプ１１９の輝度安定までの待機時間を判定し（４１２）、入力画像の表示を開始（４１３）するタイミングを示す。
【００３５】
次に図２のフローチャートに戻り、上述したようにＳ２０５において制御回路１２４により待機時間を求めた後、制御回路１２４は、待機時間のカウントダウンを開始する。
【００３６】
次に、制御回路１２４によって求められた待機時間が、測距回路１１１にて距離を測定する動作の時間に対して十分に長い時間であるかが確認される（Ｓ２０６）。待機時間が距離測定動作に必要な時間より長い時間であれば、測距回路１１１、ＡＦ制御回路１１２は数秒間ＡＦ待ち時間（所定時間）を取る（Ｓ２０８）。これは、プロジェクタ装置１１０の設置後の最初の電源投入であれば、プロジェクタ装置の設置位置を変更する可能性が高いので、設置位置確定後に測距動作を始めた方が良い為である。図４に電源投入から所定時間（Ｔ４１４）経過後に測距（４１４）を開始するタイミングを示す。
【００３７】
図２のフローチャートに戻り、Ｓ２０６において、待機時間が、図４に示したＡＦ待ち時間（Ｔ４１４）以下の短い時間であると確認された場合は、測距終了後の入力画像表示許可を行うまで制御回路１２４は画像処理回路１１５の入力信号の切り替えスイッチ（図示せず）を非入力画像信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止（映像信号入力部１２６からの映像信号の入力を制限（禁止））してブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像の投影を続ける（Ｓ２０７）。その後、測距前に数秒間のＡＦ待ち時間を取る（Ｓ２０８）。
【００３８】
次に、ＡＦ制御回路１１２は、超音波発信器と受信器等の測距回路１１１によってプロジェクタ装置１１０とスクリーン１２３までの測距を実行させ（Ｓ２０９）、測定結果（距離情報）をＡＦ制御回路１１２のメモリに格納する。更に測距を繰り返して測距データを平均化演算し、測距データの信頼性を向上させた値をメモリ上で更新させる（Ｓ２１０）。この後、最小測距回数に到達したかが確認され（Ｓ２１１）、最小測距回数に達していなければＳ２０９に戻る。最小繰り返し測距回数は予め設定されており、例えば、４回測距を繰り返す。Ｓ２１１で最小測距回数に達していれば、次に、再度、待機時間の残り時間を、制御回路１２４から読み出し（Ｓ２１２）、待機時間の残り時間を確認し（Ｓ２１３）、まだ更に測距を実行するだけの十分な残り時間があれば、更にスクリーン１２３までの測距動作が予め設定された測距回数（たとえば３０回）に到達したかが確認される（Ｓ２１４）。設定した測距回数に達していなければＳ２０９に戻り測距動作が行われ、測距データの更新が行われる（Ｓ２１０）。Ｓ２０９からＳ２１４の動作を測距回数がたとえば３０回を満たすまで繰り返して更に測距データを平均化演算し、測距データの信頼性を一層向上させた値をメモリ上で更新させる。
【００３９】
やがて、入力画像表示待機時間の残り時間が無くなってくるか（Ｓ２１３）、スクリーン１２３までの測距回数を満たすと（Ｓ２１４）、測距動作は終了し、メモリ上から平均化された信頼性の有る測距データを基に、レンズ固有の補正値を加算し、位置検出回路１１３からのレンズの位置情報からＡＦ駆動モータ１１４の駆動量が演算される（Ｓ２１５）。
【００４０】
次に、映像信号入力部１２６からの映像信号の表示を禁止しているかの確認をする（Ｓ２１６）。これは、Ｓ２０７において、入力画像表示待機時間までの時間が、ＡＦ待ち時間（Ｔ４１４）以下の短い時間の時に、画像処理回路１１５の入力信号切り替えスイッチを非入力信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止していたのかを確認するためである。そして投影を禁止していた場合は、入力画像の投影の禁止を解除して入力画像の投影許可する投影許可信号を画像処理回路１１５に送信する。これにより、画像処理回路１１５は、入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ２０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替え（Ｓ２１７）、この後、Ｓ２１８に進む。また、Ｓ２１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合（この場合は映像信号入力部１２６からの映像信号の画像表示は行わないブルーバック画像の表示状態である）は、Ｓ２１８に進む。
【００４１】
次に、先に演算したＡＦ駆動モータ１１４の駆動量と駆動方向をモータに印可し、フォーカスレンズ１２２ａをピント方向に移動させてＡＦ動作（焦点調節動作）を実行させる（Ｓ２１８）。
【００４２】
ここまでの様子を図４のタイミングチャートを用いて更に説明する。
【００４３】
図４ａは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が低く、入力画像が表示されるまでに十分な時間（十数秒、たとえば３０秒）がある場合で、所定回数の測距動作後にＡＦ駆動を行い、その後、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像が表示される様子を示す。
【００４４】
電源投入後（４１１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（４１２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１）、所定回数の測距（４１４）と測距演算（４１５）を繰り返し、ＡＦ駆動中（４１６）に、入力画像が投影表示される（４１３）までのタイミングチャートを表す。
【００４５】
また、図４ｂは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が高く、入力画像が短時間で表示可能な場合でも、最低限の所定回数の測距動作を実行後に、ＡＦ駆動を開始するとともに、入力画像が表示される様子を示す。
【００４６】
電源投入後（４２１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（４２２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１’）、一旦入力画像の投影を禁止してから（４２７）、最低回数の測距動作（４２４）と測距演算（４２５）を繰り返し、入力画像の投影を開始するとともに、ＡＦ駆動（４２６）を行うタイミングチャートを表す。
【００４７】
図２のフローチャートに戻り、Ｓ２１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合、Ｓ２１８にてＡＦ動作を実行しているときに（ＡＦ動作が完了していてもよい）、制御回路１２４は入力画像表示までの待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ２１９）、待機時間が終了していれば、映像信号入力部１２６からの映像信号の入力があるかが確認され（Ｓ２２０）、映像信号の入力がある場合は、制御回路１２４は、画像処理回路１１５の入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ２０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替え、その映像信号の画像が投影される（Ｓ２２１）。
【００４８】
また、Ｓ２１６において画像表示を禁止していた場合は、Ｓ２１７において映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替えられ、その映像信号の画像が表示されるとともに、Ｓ２１８においてＡＦ動作が開始される。そしてＳ２１８にてＡＦ動作を実行しているときに、制御回路１２４は入力画像表示までの待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ２１９）、待機時間が終了していれば（この場合はＳ２０６のときから待機時間がない状態である）、映像信号入力部１２６からの映像信号の入力があるかが確認され（Ｓ２２０）、映像信号の入力がある場合（この場合はＳ２１７のときから映像信号が入力されている状態である）は、映像信号の画像が投影される（Ｓ２２１）。
【００４９】
ここで、上述した動作において、Ｓ２１５でレンズの駆動量を求め、次いでＳ２１８のＡＦ動作を行って完了（合焦状態）してから、Ｓ２１６、Ｓ２１７の画像表示の禁止の確認および禁止の解除の動作を行うようにしてもよい。
【００５０】
このように上述した実施形態では、装置の電源投入後、照明ランプの状態を検知して、照明ランプの温度（輝度）が低く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が長い（測距動作が十分行える時間）場合は、その待機時間中に測距動作を行い、また照明ランプの温度（輝度）が高く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が短い（測距動作が行えない時間）場合は、映像信号の入力表示を禁止（制限）してこの禁止している期間に測距動作を行い、焦点調節動作の完了後あるいは焦点動作中に入力される映像信号の画像を投影表示するようにしたので、装置の電源投入後、自動的に焦点調節動作が行われ、装置の操作性を向上させることができる。また焦点調節動作際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることができ、装置の電源投入後から短時間で、使用者は良好な画像を鑑賞することができる。
【００５１】
なお、上記の実施形態では、スクリーンとプロジェクタ装置との距離を測定する、状態検出手段を構成する測距回路に、たとえば超音波信号の伝播時間から距離を求める構成を用いたが、赤外光による三角測距により距離を求める構成を用いることができる。
【００５２】
また、上記の実施形態では、測距回路によりスクリーンとプロジェクタ装置との距離を求め、その距離情報に応じて投射光学系を駆動して焦点状態を調節する構成について説明したが、スクリーン上の映像とスクリーン（映像のない部分）との輝度差を含む領域を用いて焦点状態を検出する構成としてもよい。この場合、焦点状態検出手段は、スクリーン上の映像とスクリーンとの輝度差を含む領域のコントラストを評価して焦点状態を検出するコントラスト方式の検出手段を用いることができ、コントラストが最大となる位置に焦点調節手段（アクチュエータ）により投射光学系を光軸方向に移動して合焦状態とすることができる。また焦点状態検出手段として、スクリーン上の映像とスクリーンとの輝度差を含む領域を一対のホトセンサで受光しその２つの像の位相差から、投射型表示装置とスクリーンとの間の距離を求める位相差検出方式の検出手段を用いることができ、得られた距離情報に基づいて焦点調節手段（アクチュエータ）により投射光学系を光軸方向に移動させて合焦状態とすることができる。また焦点調節手段は測距回路あるいは上記の焦点状態検出手段からの出力に応じて投射光学系を光軸方向に駆動する駆動手段であり、たとえば投射光学系の全体、あるいはフォーカスレンズを光軸方向にモータなどのアクチュエータにより駆動する構成とすることができる。
【００５３】
また、上記の実施形態において、制御回路は、測距回路あるいは焦点状態検出手段の動作中に入力画像信号の表示を制限しているときに、予め決められた設定信号を画像表示手段（液晶パネル）に出力し、画像表示手段（液晶パネル）はその設定信号の画像を表示している。設定信号は、液晶パネルが、たとえば白色画面（ノーマリーホワイト画面）、灰色画面、青色画面（ブルーバック画面）などのほぼ均一の色光の画像を表示する状態になる信号とすることができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５５】
図５は、本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図、図６は図５の第２の実施形態の動作を説明するためのフローチャート、図７は光源の状態の変化を説明するための図、図８は図５の実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。なお、図５において図１と共通する構成要素の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図５において、５１１はスクリーン１２３に対するプロジェクタ装置１１０の設置角度を検出する傾斜検出回路（傾斜センサ）であり、傾斜検出回路５１１は、例えば重力加速度センサで構成される。重力加速度センサは地面からの垂直方向を重力量（±１ｇ）として、水平方向を重力量（０ｇ）として検出できるのでこの中間となる傾斜量は関数演算によって傾斜角度（θ）として検知することができる。プロジェクタ装置１１０の設置角度が大きい程、スクリーン１２３への投影画像の歪みが大きくなる。
【００５７】
５２２は投射光学系である投射レンズであり、フォーカスレンズ５２２ａ、ズームレンズ５２２ｂを有する。ここで、プロジェクタ装置１１０の設置の傾斜量が大きい程、ズームレンズ５２２ｂのズーム位置を変化させた場合にスクリーン１２３への投影画像の歪みが大きくなる。
【００５８】
５１３はズームレンズ５２２ｂの変化量（ズーム位置）を検出するズーム位置検出回路（エンコーダ）で、ズーム駆動モータ５１４の回転角度をズーム位置検出回路５１３によって検知することでズーム駆動位置を検出できる。
【００５９】
スクリーン１２３への投影される画像の歪み量は、マイクロコンピュータで構成される画像歪制御回路５１２により、傾斜検出回路５１１からの傾斜量情報とズーム位置検出回路５１３からのズーム位置情報とを用いて演算することよって画像歪（たとえば台形歪）を補正するための補正量の予測値を得ることができる。画像歪制御回路５１２は得られた投影歪み量から歪み補正量（台形歪（キーストン）補正量）を算出し、この補正量の情報に応じて、画像処理回路５１５において画像信号の信号処理（補正のための信号変換）を行い、出力画像の変形、及び部分変倍を実行して台形歪の補正を実施する。
【００６０】
画像処理回路５１５は、台形歪補正の信号処理の他に、映像信号入力部１２６から入力された映像信号を同期分離するデコーダやフレームメモリ及びスキャンコンバータを含み、更にブルーバック発生回路やキャラクタを表示させるＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）回路、及び映像信号とブルーバック信号とを切り替える映像信号スイッチを含み、映像信号の色彩補正等のデジタル処理を行う回路である。
【００６１】
５１７は電源のオン・オフを行うための電源スイッチ、画像歪補正動作を起動させるための補正操作スイッチ、パワーフォーカス動作を行うためのフォーカススイッチ、ズーム操作を行うためのズームスイッチ、画像の色彩や明るさ等の画像調整を行うための調整操作部、映像信号入力部１２６の接続状態を切り替える切り替えスイッチなどを有する。
【００６２】
次に図６、図７及び図８を用いて、第２の実施形態の具体的動作を説明する。
【００６３】
図６において、操作部５１７の電源スイッチが投入（電源オン）されると（ステップ（以下、Ｓとする）６０１）、制御回路１２４が起動し、制御回路１２４は安定器１１８を動作させてランプ１１９を点灯させるのに必要な高圧なランプ点灯電圧を発生させ、ランプの電極に印加することにより点灯が開始される（Ｓ６０２）。この後、画像処理回路５１５内でブルーバック信号が選択されてこのブルーバック信号が液晶パネル１２５に出力され、入力画像表示までの待機時間中に液晶パネル１２５はブルーバック画面を表示する（Ｓ６０３）。次に、照明ランプ１１９の状態を検出し（Ｓ６０４）、入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ６０５）。より具体的には、照明ランプ１１９付近に配された温度センサ１２０の出力を一定期間検出し、得られた出力の温度上昇の傾きから所定温度（安定温度）に達するまでの時間を演算することで入力画像表示までの待機時間を計測する（Ｓ６０４，Ｓ６０５）。ここで上記の待機時間は照明ランプ１１９の光量安定状態を見込んだ所定時間（数十秒間、たとえば３０秒）を予め決めておいても良い。
【００６４】
本実施形態では、照明ランプ１１９の状態が光量の少ない状態である不十分な期間（待機時間）を検知し、入力画像表示までの待機期間中に傾き検出、または、画像歪補正動作を動作させることが特徴である。
【００６５】
ここで図７を用いて、入力画像表示までの待機時間と、ランプの輝度及びランプの温度の関係について説明する。
【００６６】
図７ａでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９の輝度が高くなってやがて飽和点に達するまで（Ｔ２）の輝度変化特性ａを示している。入力画像の表示は、照明ランプ１１９の輝度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、輝度の飽和点（Ｔ２）に達する前の例えば約５０％の輝度達成時間（Ｔ１）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像（画像処理回路５１５に予め設定された設定画像信号による画像）を投影し、所定輝度（Ｔ１）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００６７】
図７ｂでは、照明ランプ１１９の点灯開始（Ｔ０）から、時間の経過と共に照明ランプ１１９付近の温度が上昇し、空冷ファン等の冷却器１２１によって冷却されて飽和点（安定温度）に達するまで（Ｔ４）の温度変化特性ｂを示している。図７ａ、図７ｂからも理解できるように、輝度変化特性ａと温度変化特性ｂとは略等しい関係にあるので、照明ランプ１１９の輝度変化検出を照明ランプ１１９付近の温度計測（温度検出）することで代用することができる。従って、入力画像の表示は、照明ランプ１１９の温度が不十分な時は表示不要で、所定輝度、例えば、温度の飽和点（Ｔ４）に達する前の例えば約５０％の温度達成時間（Ｔ３）までは、ブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像を投影し、所定温度（Ｔ３）に到達した後は、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像の表示を開始する。
【００６８】
ここで、更に図８のタイミングチャートには、操作部５１７の電源スイッチの投入（８１１）から温度センサ１２０の出力信号を制御回路１２４が読んで、照明ランプ１１９の輝度安定状態を判定し（８１２）、入力画像の表示を開始（８１３）するタイミングを示す。
【００６９】
次に図６のフローチャートに戻り、上述したようにＳ６０５において制御回路１２４により待機時間を求めた後、制御回路１２４は、待機時間のカウントダウンを開始する。
【００７０】
次に、制御回路１２４によって求められた待機時間が、傾斜検出回路５１１にて傾斜角度を測定する動作時間に対して十分に長い（足りる）時間であるかが確認される（Ｓ６０６）。待機時間が傾斜角度測定動作に必要な時間より長い時間であれば、傾斜検出回路５１１、画像歪制御回路５１２は、数秒間検出動作を行わない処理待ち時間（所定時間）を取る（Ｓ６０８）。これは、プロジェクタ装置１１０の設置後の最初の電源投入であれば、プロジェクタ装置１１０の設置位置を変更する可能性が高いので、設置位置確定後に傾斜角度検出動作を始めた方が良い為である。図８ａに電源投入から所定時間（Ｔ８１４）経過後に傾斜角度検出動作を開始するタイミングを示す。
【００７１】
図６のフローチャートに戻り、Ｓ６０６において、待機時間が、図８ａに示した傾斜角度検出動作の待ち時間（Ｔ８１４）以下の短い時間であれば、傾斜角度検出動作終了後の入力画像表示許可を行うまで制御回路１２４は画像処理回路５１５の入力信号切り替えスイッチを非入力画像信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止（映像信号入力部１２６からの映像信号の入力を制限（禁止））してブルーバックやキャラクタ等の予め決められた非入力画像の投影を続ける（Ｓ６０７）。その後、傾斜角度検出動作前に数秒間の検出動作待ち時間を取る（Ｓ６０８）。
【００７２】
次に、画像歪制御回路５１２は、傾斜検出回路５１１からのプロジェクタ装置１１０の傾斜量情報とズーム位置検出回路５１３からのズーム位置情報とを検出し、画像の台形歪などの画像歪補正量を予測検出する（Ｓ６０９）。得られた補正量は、画像歪制御回路５１２内のメモリに格納される。更に補正量検出を繰り返して補正データを平均化演算し、補正データの信頼性を向上させた値をメモリ上で更新させる（Ｓ６１０）。この後、最小繰返し補正量検出回数に到達したかが確認され（Ｓ６１１）、最小繰返し補正量検出回数に達していなければＳ６０９に戻る。最小繰返し補正量検出回数は予め設定されており、例えば、１０回補正量検出を繰り返す。Ｓ６１１で最小繰返し補正量検出回数に達していれば、次に、再度、待機時間の残り時間を、制御回路１２４から読み出し（Ｓ６１２）、待機時間の残り時間が十分であるかを確認し（Ｓ６１３）、まだ更に補正量検出を実行するだけの十分な残り時間があれば、補正量検出動作が予め設定された補正量検出回数（たとえば３０回）に到達したかが確認される（Ｓ６１４）。設定した補正量検出回数に達していなければＳ６０９に戻り補正量検出動作が行われ、補正データの更新が行われる（Ｓ６１０）。Ｓ６０９からＳ６１４の動作を補正量検出回数がたとえば３０回を満たすまで繰り返して更に補正データを平均化演算し、補正データの信頼性を一層向上させた値をメモリ上で更新させる。
【００７３】
やがて、入力画像表示待機時間の残り時間が無くなってくるか（Ｓ６１３）、補正量検出回数を満たすと（Ｓ６１４）、補正量検出は終了し、メモリ上から平均化された信頼性の有る補正データを基に、最終的な画像歪（台形歪）補正量が求められる（Ｓ６１５）。次に、映像信号入力部１２６からの映像信号の表示を禁止しているかの確認をする（Ｓ６１６）。これは、Ｓ６０７において、入力画像表示待機時間までの時間が、補正量検出動作待ち時間（Ｔ８１４）以下の短い時間の時に、画像処理回路５１５の入力信号切り替えスイッチを非入力信号出力側に固定し、入力画像の投影を禁止していたのかを確認するためである。そして投影を禁止していた場合は、これを解除して入力画像の投影を許可するための投影許可信号を画像処理回路５１５に送信し、これにより画像処理回路５１５は、入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ６０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力して入力画像を表示する状態に切り替え（Ｓ６１７）、Ｓ６１８に進む。また、Ｓ６１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合（このときもブルーバック画像の表示状態）は、Ｓ６１８に進む。
【００７４】
次に、先に求められた画像歪補正量に従い、画像処理回路５１５を制御することで出力画像の変形、及び部分変倍を実行して画像歪（台形歪）補正を実施する（Ｓ６１８）。
【００７５】
ここまでの様子を図８のタイミングチャートを用いて更に説明する。
【００７６】
図８ａは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が低く、入力画像が表示されるまでに十分な時間（十数秒、たとえば３０秒）がある場合で、補正量検出の所定回数動作後に画像歪補正制御を行い、その後、映像信号入力部１２６からの映像信号による入力画像が表示される様子を示す。
【００７７】
電源投入後（８１１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（８１２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１）、所定回数の補正量検出（８１４）と補正演算（８１５）を繰り返して画像歪補正制御中（８１６）に、入力画像が投影表示される（８１３）までのタイミングチャートを表す。
【００７８】
また、図８ｂは、装置の電源投入後の照明ランプ１１９の温度が高く、入力画像が短時間で表示可能な場合でも、最低限の所定回数の補正量検出を実行後に画像歪補正制御を開始するとともに、入力画像が表示される様子を示す。
【００７９】
電源投入後（８２１）に、照明ランプ１１９の輝度又は温度を検出して（８２２）、入力画像が投影表示されるまでの待機時間を計測し（Ｔ１’）、一旦入力画像の投影を禁止してから（８２７）、最低回数の補正量検出（８２４）と補正演算（８２５）を繰り返し、入力画像の投影を開始するとともに、画像歪補正制御（８２６）を行うタイミングチャートを表す。
【００８０】
図６のフローチャートに戻り、Ｓ６１６において画像表示を禁止していない状態を検出した場合、Ｓ６１８にて画像歪補正制御の動作を実行しているときに（歪補正制御の動作が完了していてもよい）、制御回路１２４は、入力画像表示までの待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ６１９）、待機時間が終了していれば、映像信号入力部１２６からの映像信号があるかが確認され（Ｓ６２０）、映像信号がある場合、制御回路１２４は画像処理回路５１５の入力信号切り替えスイッチを切り替えてＳ６０３で設定したブルーバック信号を出力する状態から、映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替え、その映像信号の画像が表示され投影される（Ｓ６２１）。
【００８１】
また、Ｓ６１６において画像表示を禁止していた場合は、Ｓ６１７において映像信号入力部１２６からの映像信号を入力する状態に切り替えられ、その映像信号の画像が表示されるとともに、Ｓ６１８において画像歪補正制御の動作が開始される。そしてＳ６１８にて画像歪補正制御の動作を実行しているときに、制御回路１２４は待機時間がタイムアップしたかを確認し（Ｓ６１９）、待機時間が終了していれば（この場合はＳ６０６のときから待機時間がない状態である）、映像信号入力部１２６からの映像信号の入力があるかが確認され（Ｓ６２０）、映像信号の入力がある場合（この場合はＳ６１７のときから映像信号が入力されている状態である）は、映像信号の画像が投影される（Ｓ６２１）。
【００８２】
ここで、上述した動作において、Ｓ６１５で歪補正量を求め、次いでＳ６１８の画像歪補正制御の動作を行って補正が完了してから、Ｓ６１６、Ｓ６１７の画像表示の禁止の確認および禁止の解除動作を行うようにしてもよい。
【００８３】
このように上述した第２の実施形態では、装置の電源投入後、照明ランプの状態を検知して、照明ランプの温度（輝度）が低く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が長い（傾斜角度検出動作が十分行える時間）場合は、その待機時間中に傾斜角度検出の動作を行い、また照明ランプの温度（輝度）が高く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が短い（傾斜角度検出動作が行えない時間）場合は、映像信号の入力表示を禁止（制限）してこの禁止している期間に傾斜角度検出の動作を行い、画像歪補正制御の動作の完了後あるいは画像歪補正制御の動作中に入力される映像信号の画像を投影表示するようにしたので、装置の電源投入後、自動的に画像歪補正制御の動作が行われ、装置の操作性を向上させることができる。また歪補正動作際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることができ、装置の電源投入後から短時間で、使用者は良好な歪の無い画像を鑑賞することができる。
【００８４】
なお、上述した実施形態では、焦点調節動作と画像歪補正動作とを別の実施の形態として説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、焦点調節動作と画像歪補正動作とを、装置の電源投入後の入力映像信号による画像表示までの待機時間中に、同時に行う構成および動作としてもよい。そして、このように焦点調節動作と画像歪補正動作とを同時に行う実施形態では、装置の電源投入後、照明ランプの状態を検知して、照明ランプの温度（輝度）が低く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が長い（傾斜角度・距離検出動作が十分行える時間）場合は、その待機時間中に傾斜角度・距離検出の動作を行い、また照明ランプの温度（輝度）が高く、照明ランプが安定状態になるまでの待機時間が短い（傾斜角度・距離検出動作が行えない時間）場合は、映像信号の入力表示を禁止（制限）してこの禁止している期間に傾斜角度・距離検出の動作を行い、画像歪補正制御の動作および焦点状態調節動作の完了後あるいは画像歪補正制御の動作中および焦点状態調節動作中に入力される映像信号の画像を投影表示するようにしたので、装置の電源投入後、自動的に画像歪補正制御の動作および焦点調節動作が行われ、装置の操作性を向上させることができる。また歪補正動作および焦点調節動作の際の不要な入力画像の表示を短時間にすることができ、装置の電源投入後から短時間で、使用者は良好な歪の無く合焦した画像（入力画像信号による画像）を鑑賞することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の電源投入後、焦点調節動作または画像歪補正動作、焦点調節動作および画像歪補正動作を自動的に動作させて、装置の操作性を向上させることができ、また焦点調節動作または画像歪補正動作の際の不要な画像の表示を短時間あるいは非表示にすることのできる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】
【図１】本発明の第１の実施形態であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】上記プロジェクタ装置のランプの輝度および温度の変化を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態であるプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】上記第２の実施形態のプロジェクタ装置のランプの輝度および温度の変化を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態であるプロジェクタ装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】プロジェクタ装置の設置状態およびその投影画像を説明するための図である。
【符号の説明】
１１０ プロジェクタ装置
１１１ 測距回路
１１２ ＡＦ制御回路
１１５、５１５ 画像処理回路
１１７、５１７ 操作部
１１９ 照明ランプ
１２２、５２２ 投射光学系
１２３ スクリーン
１２４ 制御回路
１２５ 液晶パネル
１２６ 映像信号入力部
５１１ 傾斜検出回路
５１２ 画像歪制御回路
Claims (10)
- スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、
光源からの照明光により照明され、入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段からの画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、
前記スクリーンに対する前記投射型表示装置の設置状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段の出力に応じて投射画像の状態を調整する調整手段と、
前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、
前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記状態検出手段の動作を行わせるとともに、前記状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限する制御手段と
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。 - スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、
光源からの照明光により照明され、入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、
前記光源の状態変化を検出する光源状態検出手段と、
前記光源状態検出手段からの出力に基づいて前記光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求める待機時間計測手段と、
前記画像表示手段からの画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、
前記スクリーンに対する前記投射型表示装置の設置状態を検出する状態検出手段と、
前記状態検出手段の出力に応じて投射画像の状態を調整する調整手段と、
前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、
前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記光源状態検出手段からの出力に基づいて前記待機時間計測手段により前記光源が所定の安定状態になるまでの待機時間を求め、該待機時間中に前記状態検出手段の動作を行わせる制御手段と
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。 - 前記制御手段は、前記状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限することを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
- 前記状態検出手段は前記スクリーンと前記投射型表示装置との距離を測定する測距手段であり、
前記調整手段は該測距手段からの出力に応じて前記投射光学系を光軸方向に駆動する駆動手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。 - 前記状態検出手段は前記投射型表示装置の設置角度を検出する角度検出手段であり、
前記調整手段は該角度検出手段からの出力に応じて前記入力画像信号を変換処理する画像処理手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。 - 前記画像処理手段は、前記スクリーンに投射される画像の台形変形を補正するよう前記入力画像信号を変換処理することを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
- スクリーン面に画像を投射する投射型表示装置において、
光源からの照明光により照明され入力画像信号に応じた画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段により表示された画像を前記スクリーン面に投射する投射光学系と、
前記投射光学系により投射された前記スクリーン面上の画像の焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、
前記焦点状態検出手段からの出力に応じて前記投射光学系を移動する焦点調節手段と、
前記投射型表示装置の電源のオン・オフを行うための操作手段と、
前記操作手段により前記投射型表示装置の電源がオンされた後、前記焦点状態検出手段の動作を行わせるとともに、前記焦点状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限する制御手段と
を備えたことを特徴とする投射型表示装置。 - 前記焦点状態検出手段は、前記スクリーン上の映像と前記スクリーンとの輝度差を含む領域を用いて焦点状態を検出することを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
- 前記制御手段は、前記焦点状態検出手段の動作中に前記入力画像信号の表示を制限しているときに、前記画像表示手段に予め決められた設定信号の表示を行わせることを特徴とする請求項７または８に記載の投射型表示装置。
- 前記設定信号は、前記画像表示手段がほぼ均一の色光の画像を表示する状態とする信号であることを特徴とする請求項９に記載の投射型表示装置。
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