JP2005037771A

JP2005037771A - Projector

Info

Publication number: JP2005037771A
Application number: JP2003276000A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tamura; 陽一田村
Original assignee: NEC Viewtechnology Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector constituted to perform autofocus and image distortion correcting processing using a test pattern while displaying a video by an input signal. <P>SOLUTION: The projector is equipped with a light source 1 such as a metal halide lamp and an extra-high pressure mercury lamp, a color wheel 3 rotating and cyclically changing white light from the light source 1 to red (R) light, green (G) light, blue (B) light and infrared light, a DMD 4 on which the red light, the green light, the blue light and the infrared light are cyclically made incident by passing through the color wheel 3 and which forms an image by a dot matrix system, a projection lens 5 enlarging and projecting the image formed by the DMD 4 to a screen 6, a condensing lens 7 making the projected image on the screen 6 incident, an infrared light transmission filter 8 through which only the infrared light out of the light from the lens 7 passes, and an imaging device 9 such as a CCD for picking up the image of the infrared light passing through the filter 8. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、パソコンやカメラやテレビ等の画像データをスクリーンに投影するプロジェクタに関し、特に、スクリーンにテストパターンを投影し、このテストパターンの画像を読み取ることで投影画像のひずみ補正やオートフォーカスなどの処理を行うプロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector that projects image data on a screen such as a personal computer, a camera, or a television, and in particular, projects a test pattern on the screen and reads the image of this test pattern to correct distortion of the projected image, autofocus, etc. The present invention relates to a projector that performs processing.

近年、液晶プロジェクタやDLP（Digtal Light Processing）プロジェクタが携帯性に優れた小型で且つ軽量な装置であるため、さまざまなシーンでの利用が急増している。 In recent years, liquid crystal projectors and DLP (Digtal Light Processing) projectors are compact and lightweight devices with excellent portability, and therefore, their use in various scenes is rapidly increasing.

このような携帯性の有るプロジェクタは、据え置き型のCRTプロジェクタと異なり、スクリーンとプロジェクタとの位置関係を変化させながら表示するといった環境が想定される。この場合、スクリーンとプロジェクタとの位置関係に応じて画像を調整する必要がある。具体的には、スクリーンとプロジェクタの距離に応じて画面の大きさや焦点距離を調整する必要がある。また、スクリーンの傾きや湾曲に応じて画面形状を補正する必要がある。 Unlike a stationary CRT projector, such a portable projector is supposed to be displayed in an environment in which the positional relationship between the screen and the projector is changed. In this case, it is necessary to adjust the image according to the positional relationship between the screen and the projector. Specifically, it is necessary to adjust the screen size and focal length according to the distance between the screen and the projector. In addition, it is necessary to correct the screen shape according to the inclination and curvature of the screen.

従来は、上記のようなオートフォーカスや画像の歪み補正を行う場合、テストパターンを赤、緑、青の光でスクリーンに投影し、スクリーン上のテストパターン（投影画像）を撮像し、撮像したテストパターンを既知のテストパターンに基づいて分析し、焦点距離や画像歪みを修正していた（例えば特許文献１および２参照）。
特開２０００−２８９０１号公報（段落番号［０００２］〜［０００３］参照）特許第２５３８４３５号公報 Conventionally, when performing autofocus and image distortion correction as described above, the test pattern is projected onto the screen with red, green, and blue light, and the test pattern (projected image) on the screen is imaged. The pattern was analyzed based on a known test pattern, and the focal length and image distortion were corrected (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
JP 2000-28901 A (see paragraph numbers [0002] to [0003]) Japanese Patent No. 2538435

しかし、テストパターンの画像は本来は不要な画像であり、R、G、Bの可視光による画像であるため、スクリーンに投影されると本来の画像の視認の妨げとなり、煩わしい。 However, since the test pattern image is originally an unnecessary image and is an image of R, G, and B visible light, when projected onto the screen, the original image is not visually recognized and is troublesome.

このため、投影されたテストパターンをオートフォーカスや画像歪み補正の処理に利用する場合、入力信号による映像の表示を中止し、スクリーンにテストパターンのみを表示する。 For this reason, when the projected test pattern is used for autofocus and image distortion correction processing, the display of the video by the input signal is stopped and only the test pattern is displayed on the screen.

したがって、従来のプロジェクタでは、テストパターンを使用してのオートフォーカスや画像歪み補正を、本来の映像を表示しながら常時行うことは不可能であった。 Therefore, with a conventional projector, it is impossible to always perform autofocus and image distortion correction using a test pattern while displaying an original video.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、入力信号による映像を表示しながらも、テストパターンを使用したオートフォーカスや画像歪み補正の処理を常時可能とするプロジェクタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a projector that can always perform autofocus and image distortion correction processing using a test pattern while displaying an image based on an input signal in view of the above-described problems of the prior art. .

上記目的を達成するために本発明は、ドットマトリックス方式の画像表示手段を用いたプロジェクタであって、スクリーンにR、G、Bのカラー画像を表示すると同時に、赤外光または紫外光に代表される不可視光のテストパターンを表示するプロジェクタである。 In order to achieve the above object, the present invention is a projector using dot matrix type image display means, which displays R, G, B color images on a screen, and at the same time, is represented by infrared light or ultraviolet light. This is a projector that displays a test pattern of invisible light.

このプロジェクタはスクリーンに表示された不可視光のテストパターンを撮像する撮像素子を備えることが好ましく、撮像素子で撮像された不可視光のテストパターンを使用して常時オートフォーカス処理および画像歪み補正を実施しつつ、外部入力信号によるカラー映像をスクリーンに表示することが好ましい。 The projector preferably includes an image sensor that captures an invisible light test pattern displayed on the screen, and always performs autofocus processing and image distortion correction using the invisible light test pattern imaged by the image sensor. However, it is preferable to display a color image by an external input signal on the screen.

また本発明は、光源と、回転して前記光源からの白色光を赤、緑、青、赤外の光に周期的に変化させるカラーホイールと、前記カラーホイールを通って赤、緑、青、赤外の光が周期的に入射し、ドットマトリックス方式で画像を形成するＤＭＤと、前記ＤＭＤで形成した画像をスクリーンに拡大投影する投影レンズと、前記スクリーン上の投影画像を入射させる集光レンズと、前記集光レンズからの光のうち赤外光のみを通す赤外光透過フィルタと、前記赤外光透過フィルタを通った赤外光の像を撮像する撮像素子とを備えたプロジェクタである。 The present invention also includes a light source, a color wheel that rotates and periodically changes white light from the light source to red, green, blue, and infrared light, and the red, green, blue, DMD that periodically receives infrared light and forms an image by a dot matrix method, a projection lens that enlarges and projects an image formed by the DMD onto a screen, and a condensing lens that makes the projection image on the screen incident And an infrared light transmission filter that passes only infrared light out of the light from the condenser lens, and an image pickup device that captures an image of infrared light that has passed through the infrared light transmission filter. .

上記のプロジェクタにおいて、ＤＭＤは、該ＤＭＤに入る光がカラーホイールによって赤外光になった時にテストパターンの画像を形成することが好ましい。 In the projector described above, the DMD preferably forms an image of a test pattern when light entering the DMD becomes infrared light by a color wheel.

そして、撮像素子で撮像された赤外光のテストパターンを使用して常時オートフォーカス処理および画像歪み補正を実施しつつ、外部入力信号によるカラー映像をスクリーンに表示することが好ましい。 It is preferable to display a color image based on an external input signal on a screen while always performing autofocus processing and image distortion correction using a test pattern of infrared light imaged by an image sensor.

本発明によれば、外部入力信号によるカラー映像を表示しながらも、赤外光または紫外光に代表される不可視光でテストパターンを表示し、不可視光を撮像素子で取り込むことにより、テストパターンを使用したオートフォーカスや画像歪み補正などの処理を常時実施することができる。 According to the present invention, while displaying a color image based on an external input signal, a test pattern is displayed with invisible light typified by infrared light or ultraviolet light, and the invisible light is captured by the image pickup device, whereby the test pattern is displayed. Processing such as used autofocus and image distortion correction can always be performed.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に本発明の実施の形態であるＤＬＰプロジェクタの概略構成を示す。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a DLP projector according to an embodiment of the present invention.

本実施形態のプロジェクタは、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプなどの光源１と、回転して光源１からの白色光を赤（R）、緑（G）、青（B）、赤外の光に周期的に変化させるカラーホイール３と、カラーホイール３を通って赤、緑、青、赤外の光が周期的に入射し、ドットマトリックス方式で画像を形成するＤＭＤ４と、ＤＭＤ４で形成した画像をスクリーン６に拡大投影する投影レンズ５と、スクリーン６上の投影画像を入射させる集光レンズ７と、集光レンズ７からの光のうち赤外光のみを通す赤外光透過フィルタ８と、赤外光透過フィルタ８を通った赤外光の像を撮像するＣＣＤなどの撮像素子９とを備える。 The projector according to this embodiment is rotated with a light source 1 such as a metal halide lamp or an ultra-high pressure mercury lamp, and white light from the light source 1 is converted into red (R), green (G), blue (B), and infrared light. A color wheel 3 that changes periodically, red, green, blue, and infrared light periodically passing through the color wheel 3 to form an image by the dot matrix method, and an image formed by the DMD 4 A projection lens 5 for enlarging and projecting onto the screen 6, a condensing lens 7 for allowing a projection image on the screen 6 to enter, an infrared light transmission filter 8 for passing only infrared light out of the light from the condensing lens 7, and red And an image pickup device 9 such as a CCD for picking up an image of infrared light that has passed through the external light transmission filter 8.

図示していないが、光源１とカラーホイール３の間、ならびにカラーホイール３とＤＭＤ４の間の光路に収束レンズが配置されている。 Although not shown, a converging lens is disposed in the optical path between the light source 1 and the color wheel 3 and between the color wheel 3 and the DMD 4.

スクリーン６はプロジェクタ１０から離れた位置に設置されている。 The screen 6 is installed at a position away from the projector 10.

投影レンズ５および集光レンズ７はスクリーン６に対面する位置に配置される。 The projection lens 5 and the condenser lens 7 are arranged at a position facing the screen 6.

カラーホイール３は回転駆動されるディスク形の色フィルタであり、光源１からＤＭＤ４までの光路上に配置される。この光路に、回転するカラーフィルタ３の外周部が横切る。カラーフィルタ３の外周部は、赤外光のみを透過する赤外光透過領域２と、R（赤）のフィルタ領域と、G（緑）のフィルタ領域と、B（青）のフィルタ領域に均等に分かれている。 The color wheel 3 is a disk-shaped color filter that is driven to rotate, and is disposed on the optical path from the light source 1 to the DMD 4. The outer periphery of the rotating color filter 3 crosses this optical path. The outer periphery of the color filter 3 is equally divided into an infrared light transmission region 2 that transmits only infrared light, an R (red) filter region, a G (green) filter region, and a B (blue) filter region. It is divided into.

ＤＭＤ４は、数十万〜数百万個敷き詰められた、画像データに基づく入力信号のオン／オフに応じて±１０度に傾くミクロンサイズのマイクロミラーを備えたものである。 The DMD 4 is provided with micron-sized micromirrors tilted to ± 10 degrees according to ON / OFF of an input signal based on image data, which is spread over hundreds of thousands to millions.

画像データに基づいて各マイクロミラーがスクリーン６に向けての反射光をスイッチング（オン／オフ）することで、投影画像が形成される。光源１からの光を、回転するカラーホイール３を通してＤＭＤ４に入射させているため、投影画像はカラーとなる。このとき、一つのマイクロミラーが、投影画像の一画素分を担当し、時分割方式でR、G、Bの各色と赤外光を受け持つ。例えば毎秒６０フレームのカラー画像を表示するため、その４倍の周期でカラーホイール３を回転させ、Ｒ、Ｇ、Ｂと赤外の映像を時分割で表示する。すなわち、１／２４０秒単位でＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、赤外での画像をスクリーンに投影する。この場合、実際のカラー合成は人間の脳で処理される。 Each micromirror switches (on / off) the reflected light toward the screen 6 based on the image data, thereby forming a projection image. Since the light from the light source 1 is incident on the DMD 4 through the rotating color wheel 3, the projected image is colored. At this time, one micromirror is in charge of one pixel of the projected image, and takes charge of each color of R, G, and B and infrared light in a time division manner. For example, in order to display a color image of 60 frames per second, the color wheel 3 is rotated at a cycle that is four times that to display R, G, B, and infrared images in a time-sharing manner. That is, R (red), G (green), B (blue), and infrared images are projected onto the screen in units of 1/240 seconds. In this case, the actual color composition is processed by the human brain.

このように、本発明のカラーホイール３はＲ、Ｇ、Ｂの色フィルタ領域に加えて赤外光透過領域２を有しているため、スクリーン６上に本来のカラー映像とともに、不可視光の赤外線による画像を映し出すことができる。 As described above, the color wheel 3 of the present invention has the infrared light transmission region 2 in addition to the R, G, and B color filter regions. The image by can be projected.

本発明では、本来のカラー映像を投影しながら、オートフォーカスや画像歪み補正の処理に利用するテストパターンを赤外光でスクリーン６上に表示する。 In the present invention, a test pattern used for autofocus and image distortion correction processing is displayed on the screen 6 with infrared light while projecting an original color image.

具体的には、ＤＭＤ４に入る光がカラーホイール３によって赤外光になった時に矩形や格子状、あるいは垂直線と水平線の組み合わせ等のテストパターン（例えばクロスハッチ）の画像を形成するようにＤＭＤ４のマイクロミラーがスイッチング制御され、結果としてスクリーン６上に赤外光のテストパターン１１が表示（出力）される。 Specifically, when the light entering the DMD 4 becomes infrared light by the color wheel 3, the DMD 4 forms an image of a test pattern (for example, a cross hatch) such as a rectangle, a lattice, or a combination of vertical and horizontal lines. As a result, the infrared light test pattern 11 is displayed (output) on the screen 6.

スクリーン６に表示された赤外光のテストパターン１１の像は集光レンズ７によりプロジェクタ本体内に入り、赤外光透過フィルタ８を通ることで可視光が除去された後、撮像素子９に入力される。そして、この撮像素子９に入力されたテストパターンを使用して常時オートフォーカスや画像歪み補正を実施しつつ、パソコンやデジタルビデオ等の外部入力からの画像データによる映像をスクリーン６に表示する。 The image of the infrared light test pattern 11 displayed on the screen 6 enters the projector main body through the condenser lens 7, passes through the infrared light transmission filter 8, removes visible light, and then enters the image sensor 9. Is done. The test pattern input to the image sensor 9 is used to constantly perform autofocus and image distortion correction, while displaying on the screen 6 video based on image data from an external input such as a personal computer or digital video.

なお、本例ではＤＬＰプロジェクタを示したが、これ以外に液晶パネルなどのドットマトリックス表示（格子状表示）を使用するプロジェクタに適用することもできる。 In addition, although the DLP projector was shown in this example, it can also be applied to a projector using a dot matrix display (lattice display) such as a liquid crystal panel.

例えば、単板方式の液晶プロジェクタにおいて、使用する液晶パネルの構造を、４つの隣接する液晶セルを一つの画素に対応させ、画素毎の各液晶セルにＲ、Ｇ、Ｂのフィルタ領域と赤外光のみを透過する領域を作り込んだものとする。そして、液晶パネルの片面側から白色光を当てて、各液晶セルをオン・オフ駆動することで、本来のカラー画像とともに赤外光のテストパターンを形成し、投射レンズでスクリーンに拡大表示する。上述したＤＬＰプロジェクタと同様に、スクリーンに表示された赤外光のテストパターンの像を集光レンズによりプロジェクタ本体内に入射させ、赤外光透過フィルタにより可視光を除去し、撮像素子に入力させる。この撮像素子から得られたテストパターンを使用して、常時、オートフォーカスや画像歪み補正を実施しながら、パソコンやデジタルビデオ等からの画像データによる映像をスクリーンに表示する。 For example, in a single-plate type liquid crystal projector, the structure of a liquid crystal panel to be used is such that four adjacent liquid crystal cells correspond to one pixel, and R, G, B filter regions and infrared rays are assigned to each liquid crystal cell for each pixel. It is assumed that a region that transmits only light is formed. Then, by applying white light from one side of the liquid crystal panel and driving each liquid crystal cell on and off, an infrared light test pattern is formed together with the original color image, and is enlarged and displayed on the screen by the projection lens. Similar to the DLP projector described above, an image of an infrared light test pattern displayed on the screen is made incident into the projector main body by the condenser lens, visible light is removed by the infrared light transmission filter, and input to the image sensor. . A test pattern obtained from the image sensor is used to display an image based on image data from a personal computer, digital video, etc. on a screen while always performing autofocus and image distortion correction.

なお、本例ではテストパターンの表示に赤外線を使用する構成例を示したが、本来の映像の視認を妨げない不可視光を使用できればよく、紫外線でも応用できる。したがって、図１のＤＬＰプロジェクタの場合、カラーホイール３の赤外光透過領域２を、紫外光のみを透過する部分に代え、さらに赤外光透過フィルタ８を紫外光透過領域に代えた構成となる。 In this example, a configuration example in which infrared rays are used to display a test pattern is shown. However, it is only necessary to use invisible light that does not hinder the original visual recognition, and ultraviolet rays can be applied. Therefore, in the case of the DLP projector of FIG. 1, the infrared light transmission region 2 of the color wheel 3 is replaced with a portion that transmits only ultraviolet light, and the infrared light transmission filter 8 is replaced with an ultraviolet light transmission region. .

但し、紫外線や遠赤外線は温度上昇を招くおそれがあるため、出来るだけ近赤外光をテストパターン表示に使用することが好ましい。 However, since ultraviolet rays and far infrared rays may cause an increase in temperature, it is preferable to use near infrared rays for test pattern display as much as possible.

本発明の実施の形態であるDLPプロジェクタの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a DLP projector according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１光源
２赤外光透過領域部分
３カラーホイール
４ＤＭＤ
５投影レンズ
６スクリーン
７集光レンズ
８赤外光透過フィルタ
９撮像素子
１０プロジェクタ
１１（赤外光の）テストパターン 1 Light source 2 Infrared light transmission region 3 Color wheel 4 DMD
5 Projection Lens 6 Screen 7 Condensing Lens 8 Infrared Light Transmission Filter 9 Image Sensor 10 Projector 11 (Infrared Light) Test Pattern

Claims

ドットマトリックス方式の画像表示手段を用いたプロジェクタであって、スクリーンにR、G、Bのカラー画像を表示すると同時に、赤外光または紫外光に代表される不可視光のテストパターンを表示するプロジェクタ。 A projector using dot matrix image display means, which displays R, G, B color images on a screen and at the same time displays a test pattern of invisible light typified by infrared light or ultraviolet light.

スクリーンに表示された不可視光のテストパターンを撮像する撮像素子を備える請求項１に記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 1, further comprising an image sensor that images a test pattern of invisible light displayed on the screen.

撮像素子で撮像された不可視光のテストパターンを使用して常時オートフォーカス処理および画像歪み補正を実施しつつ、外部入力信号によるカラー映像をスクリーンに表示する請求項２に記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 2, wherein a color image based on an external input signal is displayed on a screen while always performing autofocus processing and image distortion correction using a test pattern of invisible light imaged by an image sensor.

光源と、
回転して前記光源からの白色光を赤、緑、青、赤外の光に周期的に変化させるカラーホイールと、
前記カラーホイールを通って赤、緑、青、赤外の光が周期的に入射し、ドットマトリックス方式で画像を形成するＤＭＤと、
前記ＤＭＤで形成した画像をスクリーンに拡大投影する投影レンズと、
前記スクリーン上の投影画像を入射させる集光レンズと、
前記集光レンズからの光のうち赤外光のみを通す赤外光透過フィルタと、
前記赤外光透過フィルタを通った赤外光の像を撮像する撮像素子とを備えたプロジェクタ。 A light source;
A color wheel that rotates to periodically change white light from the light source into red, green, blue, and infrared light;
DMD in which red, green, blue, and infrared light are periodically incident through the color wheel to form an image in a dot matrix manner;
A projection lens that magnifies and projects an image formed by the DMD onto a screen;
A condensing lens that makes the projection image on the screen incident;
An infrared light transmission filter that passes only infrared light out of the light from the condenser lens; and
A projector comprising: an image pickup device that picks up an image of infrared light that has passed through the infrared light transmission filter.

ＤＭＤは、該ＤＭＤに入る光がカラーホイールによって赤外光になった時にテストパターンの画像を形成する請求項４に記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 4, wherein the DMD forms an image of a test pattern when light entering the DMD becomes infrared light by a color wheel.

撮像素子で撮像された赤外光のテストパターンを使用して常時オートフォーカス処理および画像歪み補正を実施しつつ、外部入力信号によるカラー映像をスクリーンに表示する請求項５に記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 5, wherein a color image based on an external input signal is displayed on a screen while constantly performing autofocus processing and image distortion correction using a test pattern of infrared light imaged by an image sensor.