JP2006078566A - Projection type picture display device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type picture display device capable of performing the satisfactory automatic focusing of a projection optical system with simple constitution without providing a movable part at a photodetecting part (AF sensor part). <P>SOLUTION: The projection type picture display device is equipped with a photodetecting means for receiving light from a surface to be projected, an automatic focus control means for performing the focusing control of the projection optical system, and a display means for projecting a picture to the surface to be projected when actuating the focusing control. The display means is constituted to display so that a picture display part and a picture non-display part are segmented on a boundary including a point where the surface to be projected and the optical axis of the projection optical system cross with each other. The picture displayed by the display means is generated by using the hardware function of a character generator. The photodetecting means is constituted of a plurality of sensors arranged separately in a base length direction, and the base length direction of the sensor is made nearly orthogonal to a boundary line between the picture display part and the picture non-display part for the projected picture. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プロジェクタなどの投射型画像表示装置、特に、投射光学系の自動焦点調節が可能な投射型画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to a projection type image display device such as a projector, and more particularly to a projection type image display device capable of automatic focus adjustment of a projection optical system.

プロジェクタでは、机上からやや上方のスクリーンに向けて投射する場合が多いことを考慮して、スクリーンの中央が投射レンズの光軸に一致していないものが一般である。この場合、投射レンズの光軸位置は、投射画面の中央に対して画面下端近くまでシフトおり、これにより投射画像の台形ひずみの発生を防ぎつつ仰角投射を可能としている。   In consideration of the fact that projectors often project toward a screen slightly above the desk, the projector generally does not have the center of the screen aligned with the optical axis of the projection lens. In this case, the optical axis position of the projection lens is shifted to the vicinity of the lower end of the screen with respect to the center of the projection screen, thereby enabling elevation projection while preventing the occurrence of trapezoidal distortion in the projected image.

一方、プロジェクタには、投射レンズのピント合わせを自動的に行うものがある。そして、この場合、いわゆる２像相関を用いたパッシブＡＦ（Auto Focus）や赤外光をスクリーンに発光し、その反射光を受光素子で受光し受光出力から距離を測定するいわゆるアクティブＡＦが用いられることが多い。   On the other hand, some projectors automatically perform projection lens focusing. In this case, passive AF (Auto Focus) using so-called two-image correlation or so-called active AF that emits infrared light on a screen, receives the reflected light with a light receiving element, and measures the distance from the received light output is used. There are many cases.

例えば、特許文献１には、画面の中央にチャートを投影し、その画像パターンを投射レンズとは別の、基線長方向に分離した２つの光学系とそれぞれに対応した光電変換素子からなる受光センサを用い、視差画像信号を得てピント合わせに使用するものが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a light receiving sensor that projects a chart on the center of a screen and has an optical pattern separated from a projection lens in a base line length direction and corresponding photoelectric conversion elements. Is used to obtain a parallax image signal and use it for focusing.

一方、特許文献２には、スクリーンの画面中央に発光素子から赤外光を投射し、その反射光を受光素子（センサ）で受光し、受光素子の受光出力に基づいて、フォーカスレンズを移動させてピント合わせを行う構成が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 2, infrared light is projected from the light emitting element to the center of the screen, the reflected light is received by the light receiving element (sensor), and the focus lens is moved based on the light receiving output of the light receiving element. A configuration for performing focusing is disclosed.

しかしながら、上記特許文献に開示の方式では、画面中央をセンサの視野（検出範囲）としているので、光軸がシフトした投射レンズの場合、投射レンズの光軸とセンサの光軸の向きとが一致しない。このため、センサ光軸に沿った距離が投射レンズの光軸に沿った距離と異なり、その結果、投射光学系の正確なピント合わせを行うことができない。   However, in the method disclosed in the above-mentioned patent document, the center of the screen is the field of view (detection range) of the sensor, so in the case of a projection lens whose optical axis is shifted, the direction of the optical axis of the projection lens coincides with the direction of the optical axis of the sensor. do not do. For this reason, the distance along the optical axis of the sensor is different from the distance along the optical axis of the projection lens, and as a result, accurate focusing of the projection optical system cannot be performed.

この問題に対して、本出願人による特許文献３には、被投射面上における投射光学系の光軸位置を含む光軸位置に近接した範囲（被投射面上における投射画像領域と画像外領域との境界を含む検出範囲）からの反射光をパッシブ方式での焦点調節状態の検出を用いることにより、投射光学系の自動焦点調節を行う構成が開示されている。
特開平０５−１８８２８２号公報 特開平１１−２６４９６３号公報 特開２００４−１０２００９号公報 In order to solve this problem, Patent Document 3 by the present applicant describes a range close to the optical axis position including the optical axis position of the projection optical system on the projection surface (the projected image area and the non-image area on the projection surface). A configuration for performing automatic focus adjustment of the projection optical system by using the detection of the focus adjustment state in a passive manner with respect to the reflected light from the detection range including the boundary of the projection optical system is disclosed.
JP 05-188282 A JP-A-11-264963 JP 2004-102009 A

しかしながら、本出願人による特許文献３の方式でも、投射レンズの光軸のシフト量はレンズによって違いがあるため、シフト量が小さい場合、被投射面上における投射光学系の光軸位置と投射画像領域と画像外領域との境界の距離が大きくなってしまい、光軸位置と境界の両方を含む検出範囲の設定が困難となる場合がある。さらに投射レンズがズームレンズの場合ズーミングにより光軸位置と境界の距離が変化するため適切な検出範囲の設定ができない場合があった。   However, even in the method of Patent Document 3 by the present applicant, since the shift amount of the optical axis of the projection lens varies depending on the lens, when the shift amount is small, the optical axis position of the projection optical system on the projection surface and the projection image In some cases, the distance between the boundary between the region and the region outside the image becomes large, and it becomes difficult to set the detection range including both the optical axis position and the boundary. In addition, when the projection lens is a zoom lens, there are cases where an appropriate detection range cannot be set because the distance between the optical axis position and the boundary changes due to zooming.

上記の課題を解消するために、本発明では画像形成素子からの光を、その画像形成素子に形成された画像の中心を通る基準軸に対して、光軸が所定量シフトして構成された焦点調節が可能な投射光学系により、被投射面に投射して画像を表示する投射型画像表示装置において、
被投射面からの光を受光する受光検出手段と、この受光検出手段からの出力信号に基づいて、投射光学系の焦点調整制御を行う自動焦点制御手段と、焦点調整制御の作動時に被投射面に画像を投射する表示手段を備えて、
表示手段は被投射面上と前記投射光学系の光軸が交わる点を含む境界で、画像表示部と画像非表示部が切り分けて表示するようにしている。 In order to solve the above problems, the present invention is configured such that light from an image forming element is shifted by a predetermined amount with respect to a reference axis passing through the center of an image formed on the image forming element. In a projection-type image display device that displays an image by projecting onto a projection surface by a projection optical system capable of focus adjustment,
Light reception detection means for receiving light from the projection surface, automatic focus control means for performing focus adjustment control of the projection optical system based on an output signal from the light reception detection means, and the projection surface during the focus adjustment control operation Provided with display means for projecting an image on
The display means separates and displays the image display unit and the image non-display unit at a boundary including a point where the optical axis of the projection optical system intersects with the projection surface.

さらに、表示手段により表示される画像はキャラクタジェネレータのハードウェア機能を用いて作成されるようにしている。   Further, the image displayed by the display means is created using the hardware function of the character generator.

さらに、受光検出手段は基線長方向に離間して配置された複数のセンサにより構成し、センサの基線長方向が投射画像の画像表示部と画像非表示部の境界線に対して略直交するようにしている。   Further, the light receiving detection means is composed of a plurality of sensors arranged apart from each other in the base line length direction so that the base line length direction of the sensors is substantially orthogonal to the boundary line between the image display portion and the image non-display portion of the projected image. I have to.

さらに、投射光学系は可変焦点距離（ズーム）レンズで構成するようにしている。   Further, the projection optical system is constituted by a variable focal length (zoom) lens.

この結果、本発明によれば、被投射面上のズーミングによる位置変化の生じない位置にハードウェア機能を用いて焦点調整制御に有用な画像を表示できるので、受光検出部（ＡＦセンサ部）に可動部分を設けることなく、かつ簡単な構成で、投射光学系の良好な自動焦点調節を行うことを可能としている。
また、受光検出手段は基線長方向に離間して配置された複数のセンサにより構成し、センサの基線長方向が投射画像の画像表示部と画像非表示部の境界線に対して略直交するようにしているので、センサの画素が並ぶ基線長方向と上記境界とを略直交させることにより、上記境界を検出範囲に入れ易く、組立調整も容易にできるようにしている。 As a result, according to the present invention, an image useful for focus adjustment control can be displayed using a hardware function at a position on the projection surface where no position change occurs due to zooming, so that the light receiving detection unit (AF sensor unit) can display the image. It is possible to perform a good automatic focus adjustment of the projection optical system without providing a movable part and with a simple configuration.
In addition, the light receiving detection means is constituted by a plurality of sensors spaced apart in the baseline length direction so that the baseline length direction of the sensors is substantially orthogonal to the boundary line between the image display portion and the image non-display portion of the projected image. Therefore, by making the base line length direction in which the pixels of the sensor are arranged substantially orthogonal to the boundary, the boundary is easily included in the detection range, and assembly adjustment can be easily performed.

以上説明したように、本発明によれば、被投射面上のズーミングによる位置変化の生じない位置にハードウェア機能を用いて焦点調整制御に有用な画像を表示できるので、受光検出部（ＡＦセンサ部）に可動部分を設けることなく、かつ簡単な構成で、投射光学系の良好な自動焦点調節を行うことができる。   As described above, according to the present invention, an image useful for focus adjustment control can be displayed using a hardware function at a position on the projection surface where no position change occurs due to zooming. The projection optical system can be satisfactorily adjusted with a simple structure without providing a movable part in the part).

また、受光検出手段は基線長方向に離間して配置された複数のセンサにより構成し、センサの基線長方向がＡＦ検出用画像の画像表示部と画像非表示部の境界線に対して略直交するようにしているので、センサの画素が並ぶ基線長方向と上記境界とを略直交させることにより、上記境界を検出範囲に入れ易く、組立調整も容易にできる。   Further, the light receiving detection means is constituted by a plurality of sensors spaced apart in the base line length direction, and the base line length direction of the sensor is substantially orthogonal to the boundary line between the image display part and the image non-display part of the AF detection image. Therefore, by making the base line length direction in which the pixels of the sensor are lined up substantially perpendicular to the boundary, the boundary can be easily included in the detection range, and assembly adjustment can be easily performed.

［第１実施形態］
本発明の実施形態を図１から図５を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態であるＡＦ付き３板式液晶プロジェクタ（投射型画像表示装置）の構成を示す。図１において、１００は液晶プロジェクタである。１１０は光源、１２０は透過型液晶表示パネル、１３０はクロスダイクロイックプリズム、１４０はズーム投射レンズ（投射光学系）、１５０はモータドライバ、１６０はマイクロコンピュータ（以下、マイコンという：自動焦点制御手段）、１７０は操作パネル、１８０はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ビデオ，ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像信号供給装置、１９０は画像処理回路、２００はスクリーン、３００はパッシブＡＦセンサ（受光検出手段）である。 [First Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a configuration of a three-plate liquid crystal projector (projection-type image display device) with AF that is a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a liquid crystal projector. 110 is a light source, 120 is a transmissive liquid crystal display panel, 130 is a cross dichroic prism, 140 is a zoom projection lens (projection optical system), 150 is a motor driver, 160 is a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer: automatic focus control means), Reference numeral 170 denotes an operation panel, 180 denotes an image signal supply device such as a personal computer (PC), video, DVD player, TV tuner, 190 denotes an image processing circuit, 200 denotes a screen, and 300 denotes a passive AF sensor (light reception detection means).

上記液晶プロジェクタ１００の基本構成は、３板式液晶プロジェクタとして一般の構成となっている。すなわち、透過型液晶表示パネル１２０を３枚（図には、１チャンネル分のみが表示してある）用い、不図示のダイクロイックミラーにて光源（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなど）１１０からの照明光を赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３チャンネルの色光成分に分離し、３枚の液晶表示パネル１２０をそれぞれ照明する。液晶表示パネル１２０は、画像信号供給装置１８０から供給された画像信号に基づいてＬＣＤドライバ１２１により駆動され、該画像信号に対応したチャンネルごとの原画像を表示する。そして、これら液晶表示パネル１２０に上記分離された色光成分が入射すると、これら光成分は原画像に応じて変調されて液晶表示パネル１２０から射出する。   The basic configuration of the liquid crystal projector 100 is a general configuration as a three-plate liquid crystal projector. That is, three transmissive liquid crystal display panels 120 (only one channel is shown in the figure) are used, and a light source (high-pressure mercury lamp, metal halide lamp, xenon lamp, etc.) 110 is driven by a dichroic mirror (not shown). Are divided into color light components of three channels of red R, green G, and blue B, and each of the three liquid crystal display panels 120 is illuminated. The liquid crystal display panel 120 is driven by the LCD driver 121 based on the image signal supplied from the image signal supply device 180, and displays an original image for each channel corresponding to the image signal. When the separated color light components are incident on the liquid crystal display panel 120, the light components are modulated in accordance with the original image and emitted from the liquid crystal display panel 120.

各液晶表示パネル１２０を透過した色光成分はクロスダイクロイックプリズム１３０にて光軸が一致するように色合成され、投射レンズ１４０によってスクリーン２００に拡大投射される。   The color light components transmitted through each liquid crystal display panel 120 are color-synthesized by the cross dichroic prism 130 so that their optical axes coincide with each other, and enlarged and projected onto the screen 200 by the projection lens 140.

投射レンズ１４０の光軸１０２は、照明系の光軸１０１に対して符号１４５に示すように上方へシフト（ライズ）している。このようにレンズ光軸１０２をシフトして配置する（投射レンズ１４０の光軸１０２が、液晶表示パネル１２０に形成された原画像の中心の基準軸に対してシフトしている）ことで、スクリーン２００に投射される画像は、レンズ光軸１０２に対して上方に投射され、プロジェクタを机上に置いて投射する場合、机自体による画面のけられを軽減できる。   The optical axis 102 of the projection lens 140 is shifted upward (rise) as indicated by reference numeral 145 with respect to the optical axis 101 of the illumination system. In this way, the lens optical axis 102 is shifted and arranged (the optical axis 102 of the projection lens 140 is shifted with respect to the reference axis at the center of the original image formed on the liquid crystal display panel 120). The image projected onto the lens 200 is projected upward with respect to the lens optical axis 102, and when the projector is placed on the desk and projected, the screen sag due to the desk itself can be reduced.

投射レンズ１４０は、ズームレンズとなっており、ズーミングにて投射画角がスクリーン２００上に矢印で示したように変化する。   The projection lens 140 is a zoom lens, and the projection angle of view changes on the screen 200 as indicated by an arrow by zooming.

投射レンズ１４０の外周には、外周ギア部を有するフォーカス操作リング１４７およびズーム操作リング１４８が設けられており、その回動により不図示のレンズを駆動して、それぞれ焦点調節と画角調節とを行う。   On the outer periphery of the projection lens 140, a focus operation ring 147 and a zoom operation ring 148 having an outer peripheral gear portion are provided, and a lens (not shown) is driven by the rotation to adjust the focus and the angle of view, respectively. Do.

これら２つの操作リング１４７，１４８には、電動駆動用の減速ユニットに一体化されたギアドモータであるフォーカス用モータ１４１およびズーム用モータ１４３の出力ピニオンギアがかみ合っており、モータ１４１，１４３の出力によって電動駆動が行われる。なお、フォーカス操作リング１４７およびズーム操作リング１４８のマニュアル操作によってズーミングおよびフォーカシングを行うことも可能である。   The two operation rings 147 and 148 are engaged with output pinion gears of a focusing motor 141 and a zooming motor 143 that are geared motors integrated with a reduction unit for electric drive. Electric drive is performed. Note that zooming and focusing can also be performed by manual operation of the focus operation ring 147 and the zoom operation ring 148.

操作リング１４７，１４８の外周ギア部には、その絶対位置（つまりはレンズの絶対位置）を検知するため、ポテンショメータタイプのロータリーエンコーダ１４２，１４４がピニオンギアを介して連結されており、現在のフォーカス用レンズ位置およびズーム用レンズ位置がマイコン１６０へ出力される。   In order to detect the absolute position (that is, the absolute position of the lens) of the operation ring 147, 148, potentiometer type rotary encoders 142, 144 are connected via a pinion gear to detect the current focus. The lens position and zoom lens position are output to the microcomputer 160.

上記フォーカス用モータ１４１とズーム用のモータ１４３はマイコン１６０によりモータドライバ１５０を介して駆動制御される。   The focus motor 141 and zoom motor 143 are driven and controlled by the microcomputer 160 via the motor driver 150.

本プロジェクタによって投射される画像は、前述した画像信号供給装置１８０からの画像信号に基づいたものと、最近のプロジェクタに装備されることが多い動作モード等の表示に用いるキャラクタジェネレータ７からの画像信号に基づいたもの、さらに不図示のメモリ内の画像信号に基づいたもののいずれかから切り換え回路６によって選択される。選択された画像信号は、画像処理回路１９０により解像度変換、ガンマ処理、ノンターレース処理等が、画像信号の種類に応じて施され、ＲＧＢ各チャンネル用ＬＣＤドライバ１２１をへて液晶表示パネル１２０に単独、あるいは複数同時に表示される。   The image projected by the projector is based on the image signal from the image signal supply device 180 described above, and the image signal from the character generator 7 used for displaying an operation mode or the like often installed in a recent projector. Is selected by the switching circuit 6 from the one based on the above, and further based on the image signal in the memory (not shown). The selected image signal is subjected to resolution conversion, gamma processing, non-terrace processing, and the like by the image processing circuit 190 according to the type of the image signal, and is passed through the LCD driver 121 for each RGB channel to the liquid crystal display panel 120. Displayed alone or simultaneously.

操作パネル１７０はプロジェクタ１００の外面に配置され、電源のＯＮ／ＯＦＦ、投射画像（つまりは原画像）の供給元の選択、電動ズーム操作、電動フォーカス操作、オートフォーカスのＯＮ／ＯＦＦ操作を行うスイッチ群を集中配置したものである。   The operation panel 170 is arranged on the outer surface of the projector 100, and is a switch that performs power ON / OFF, selection of a supply source of a projection image (that is, an original image), electric zoom operation, electric focus operation, and auto focus ON / OFF operation. This is a group of groups.

図２には、ＡＦ制御に関わる回路の概略構成を示している。マイコン１６０はプロジェクタシステム全体の制御を司るとともに、ＡＦ制御をも司る。このマイコン１６０は、ＣＰＵ４１の他、メモリＡ４２，メモリＢ４３、シフトレジスタ４４およびＲＯＭ４４を有している。   FIG. 2 shows a schematic configuration of a circuit related to AF control. The microcomputer 160 controls the entire projector system and also controls AF. The microcomputer 160 has a memory A 42, a memory B 43, a shift register 44 and a ROM 44 in addition to the CPU 41.

ここで、メモリＡ４２、メモリＢ４３は、パッシブＡＦセンサ３００のラインセンサＲ３６およびラインセンサＬ３７で光電変換された画像信号を個別に記憶する。   Here, the memory A42 and the memory B43 individually store image signals photoelectrically converted by the line sensor R36 and the line sensor L37 of the passive AF sensor 300.

シフトレジスタ４４は、例えばメモリＡ４２の画像データが入力され、この入力データを順次シフト動作するようにしている。そして、ＣＰＵ４１によりこのシフトレジスタ４４のデータとメモリＢ４３のデータを比較して両データの一致を検出し、このときのシフト量をＲＯＭ４５の内容と照合してスクリーン２００までの距離を求め、フォーカス用レンズを駆動すべき出力をモータドライバ１５０に送る。 ここでのＲＯＭ４５は、シフトレジスタ４４のシフト量とスクリーン２００までの距離との関係をテーブル状にして記憶している。なお、このテーブルデータを複数持ち、温度をパラメータにテーブル選択を可能とし、さらにプロジェクタ１００内のパッシブＡＦセンサ３００の近傍に不図示の温度センサを追加して温度によるピント変動を、テーブル選択によって減じるように構成することもできる。これにより、温度上昇が起こりがちなプロジェクタにおいて、良好なＡＦ精度を確保することができる。   The shift register 44 receives image data from the memory A42, for example, and sequentially shifts the input data. Then, the CPU 41 compares the data in the shift register 44 with the data in the memory B43 to detect the coincidence of both data, and compares the shift amount at this time with the contents of the ROM 45 to obtain the distance to the screen 200. An output to drive the lens is sent to the motor driver 150. The ROM 45 here stores the relationship between the shift amount of the shift register 44 and the distance to the screen 200 in the form of a table. It should be noted that a plurality of the table data are provided, the table can be selected using the temperature as a parameter, and a temperature sensor (not shown) is added in the vicinity of the passive AF sensor 300 in the projector 100 to reduce the focus fluctuation due to the temperature by the table selection. It can also be configured as follows. As a result, it is possible to ensure good AF accuracy in a projector that tends to increase in temperature.

５はＡＦスイッチであり、操作パネル１７０に設けられている。このＡＦスイッチ５の操作は、マイコン１６０を介して切り換え回路６に送られる。この切り換え回路６は、ＡＦスイッチ５の操作に応答して、液晶表示パネル１２０に表示する原画像のもととなる画像信号を、ビデオ信号からキャラクタジェネレータ７のハードウェア背景生成機能を用いた投影画像の内容に切り換えるようにしている。   Reference numeral 5 denotes an AF switch, which is provided on the operation panel 170. The operation of the AF switch 5 is sent to the switching circuit 6 via the microcomputer 160. In response to the operation of the AF switch 5, the switching circuit 6 projects an image signal, which is the original image displayed on the liquid crystal display panel 120, from the video signal using the hardware background generation function of the character generator 7. The content of the image is switched.

本実施形態の場合、キャラクタジェネレータ７は、図３に示すように、スクリーン２００上において、投射レンズ１４０の光軸１０２が交わる点１０２ａを含む境界となるように、無背景文字表示用のパターンを持たない全白画像、全灰画像又はこれらと同等のＡＦ検出用画像をマイコン１６０の指示に従ってＬＣＤドライバ１２１に送り、液晶表示パネル１２０に上記ＡＦ検出用画像に対応した検出用原画像を表示させる。   In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the character generator 7 generates a pattern for displaying backgroundless characters on the screen 200 so as to be a boundary including a point 102 a where the optical axes 102 of the projection lens 140 intersect. An all-white image, an all-ash image, or an AF detection image equivalent to these images is sent to the LCD driver 121 in accordance with an instruction from the microcomputer 160, and a detection original image corresponding to the AF detection image is displayed on the liquid crystal display panel 120. .

図４には、パッシブＡＦセンサ３００の概略構成例を示している。パッシブＡＦセンサ３００は、スクリーン２００上における投射レンズ１４０の光軸１０２が交わる点が境界となるように、表示された全白画像、全灰画像又は、これらと同等のＡＦ検出用画像の下辺、すなわち、ＡＦ検出用画像の表示領域と、非表示領域の境界を含む検出範囲（視野）からの反射光を受光する。   FIG. 4 shows a schematic configuration example of the passive AF sensor 300. The passive AF sensor 300 has a lower side of the displayed all-white image, all-ash image, or an AF detection image equivalent thereto, so that the point where the optical axes 102 of the projection lens 140 intersect on the screen 200 is a boundary. That is, the reflected light from the detection range (field of view) including the boundary between the display area of the AF detection image and the non-display area is received.

具体的には、パッシブＡＦセンサ３００は、上記反射光を、基線長となる所定距離、離間して配置された一対のレンズ３１，３２と、一対のミラー３３，３４を介し、さらにプリズム３５の反射面を介して一対のラインセンサＲ３６およびラインセンサＬ３７によりそれぞれ受光するようにしている。   Specifically, the passive AF sensor 300 passes the reflected light through a pair of lenses 31 and 32 and a pair of mirrors 33 and 34 that are spaced apart from each other by a predetermined distance serving as a base line length. Light is received by the pair of line sensor R36 and line sensor L37 via the reflecting surface.

そして、パッシブＡＦセンサ３００は、図３に示すように、投射レンズ１４０の近傍に配置されているとともに、基線長方向が垂直方向に延びて、スクリーン２００上のＡＦ検出用画像の表示領域と、非表示領域の境界に略直交して視野がまたがるように、かつ、投射レンズ１４０の光軸１０２に対して視野中心軸が略平行になるように配置されている。図中の３０１は、パッシブＡＦセンサ３００の視野を示している。但し、視野３０１は説明上図示しているが、実際は不可視である。   As shown in FIG. 3, the passive AF sensor 300 is disposed in the vicinity of the projection lens 140, and the base line length direction extends in the vertical direction, and an AF detection image display area on the screen 200, The field of view is arranged so that the field of view extends substantially perpendicular to the boundary of the non-display area and the field axis of the projection lens 140 is substantially parallel to the optical axis 102. 301 in the figure indicates the field of view of the passive AF sensor 300. However, although the field of view 301 is illustrated for explanation, it is actually invisible.

このようにパッシブＡＦセンサ３００を配置することで、ほぼ四角柱状に構成されることが一般であるＡＦセンサユニットをプロジェクタ１００内に配置するのにスペース効率上、無駄が少なくなる。   By disposing the passive AF sensor 300 in this way, it is less space-efficient to dispose the AF sensor unit, which is generally configured in a substantially quadrangular prism shape, in the projector 100.

次に、以上のように構成されたプロジェクタ１００におけるＡＦ動作について説明する。このＡＦ動作は通常のビデオ画像の投射表示に先立って行われることが望ましい。   Next, the AF operation in projector 100 configured as described above will be described. This AF operation is desirably performed prior to normal video image projection display.

まず、操作パネル１７０に設けられたＡＦスイッチ５が操作され、切換え回路６がキャラクタジェネレータ７が選択された状態に切り換わると、マイコン１６０は、キャラクタジェネレータ７の内容をＬＣＤドライバ１２１に出力させる。これにより、上述したＡＦ検出用原画像が液晶表示パネル１２０に表示され、ＡＦ検出用画像がスクリーン２００に写し出される。   First, when the AF switch 5 provided on the operation panel 170 is operated and the switching circuit 6 switches to the state where the character generator 7 is selected, the microcomputer 160 causes the LCD driver 121 to output the contents of the character generator 7. As a result, the original AF detection image is displayed on the liquid crystal display panel 120, and the AF detection image is displayed on the screen 200.

ここで、投射レンズ１４０の光軸１０２は、液晶表示パネル１２０の有効表示範囲の上下寸法において一定の比率でシフトしているため、スクリーン２００上の投影画像も、投射レンズ１４０の光軸１０２に対して一定の比率でシフトし、かつ歪みがないように、見かけ上の仰角をもって投影される。   Here, since the optical axis 102 of the projection lens 140 is shifted at a constant ratio in the vertical dimension of the effective display range of the liquid crystal display panel 120, the projected image on the screen 200 is also aligned with the optical axis 102 of the projection lens 140. On the other hand, the image is projected with an apparent elevation angle so that it is shifted at a constant ratio and has no distortion.

そして、パッシブＡＦセンサ３００の視野角は基線長方向に約１０度の設定がなされており、視野内にＡＦ検出用画像の表示領域と非表示領域の境界が含まれる。   The viewing angle of the passive AF sensor 300 is set to about 10 degrees in the base line length direction, and the boundary between the display area and non-display area of the AF detection image is included in the visual field.

従って、この位置をセンサ視野に入れてセンサ出力を得ることで、上記境界はＡＦ検出に必要な十分に高いコントラストを得ることができるので、ＡＦ制御による焦点調節を行うことができる。   Therefore, by obtaining the sensor output by putting this position in the sensor field of view, the boundary can obtain a sufficiently high contrast necessary for AF detection, so that focus adjustment by AF control can be performed.

また、投射レンズ１４０がテレ端とワイド端との間でズーミングされても、先に説明したように、ＡＦ検出用画像の表示領域と非表示領域の境界はスクリーンと投射レンズの光軸の交わる点を含むのでズーミングによる位置の変化は生じない。
すなわち、センサ視野の基線長方向中心（光軸）を上下に調整しなくても、上記境界は常にセンサ視野に含まれる。 Even if the projection lens 140 is zoomed between the tele end and the wide end, as described above, the boundary between the display area and the non-display area of the AF detection image intersects the optical axis of the screen and the projection lens. Since the point is included, the position does not change due to zooming.
That is, the boundary is always included in the sensor visual field without adjusting the base length direction center (optical axis) of the sensor visual field up and down.

こうしてパッシブＡＦセンサ３００に入射したセンサ視野からの反射光は、上述したレンズ３１，３２、ミラー３３，３４およびプリズム３５を介してラインセンサＲ３６およびラインセンサＬ３７にそれぞれ受光される。そして、これらラインセンサＲ３６およびラインセンサＬ３７の各画素で光電変換された画像信号は、マイコン１６０のメモリＡ４２およびメモリＢ４３にそれぞれ記憶される。   Thus, the reflected light from the sensor visual field incident on the passive AF sensor 300 is received by the line sensor R36 and the line sensor L37 via the lenses 31, 32, the mirrors 33, 34 and the prism 35, respectively. The image signals photoelectrically converted by the pixels of the line sensor R36 and the line sensor L37 are stored in the memory A42 and the memory B43 of the microcomputer 160, respectively.

図５には、上記ラインセンサＲ３６およびラインセンサＬ３７上に形成される２像の相関を示す。   FIG. 5 shows the correlation between the two images formed on the line sensor R36 and the line sensor L37.

上記の場合、ラインセンサＲ３６およびラインセンサＬ３７にはそれぞれ、図４（ａ），（ｂ）に示すように視野内の画像が結像し、各ラインセンサを構成する画素群からは図４（ｃ），（ｄ）に示すような信号が出力すれる。メモリＡ４２およびメモリＢ４３にはそれぞれ、図４（ｃ），（ｄ）に示した出力信号に対応する、図４（ｅ），（ｆ）に示すような画像データが記憶される。   In the above case, images in the field of view are formed on the line sensor R36 and the line sensor L37, respectively, as shown in FIGS. 4A and 4B. From the pixel groups constituting each line sensor, FIG. The signals as shown in c) and (d) are output. Image data as shown in FIGS. 4E and 4F corresponding to the output signals shown in FIGS. 4C and 4D is stored in the memory A42 and the memory B43, respectively.

そして、このうちメモリＡ４２のデータが同図（ｇ）に示すようにシフトレジスタ４４に入力され、シフトレジスタ４４の内容を図中の矢印方向に順にシフト動作させる。   Of these, the data in the memory A42 is input to the shift register 44 as shown in FIG. 5G, and the contents of the shift register 44 are sequentially shifted in the direction of the arrow in the figure.

この状態で、ＣＰＵ４１は、シフトレジスタ４４のデータパターンと、メモリＢ４３のデータパターン（図５（ｈ）参照）とを比較し、両データパターンの一致が検出されると、このときのシフト量がＲＯＭ４５の記憶内容と照合され、スクリーン２００までの距離が求められる。   In this state, the CPU 41 compares the data pattern of the shift register 44 with the data pattern of the memory B 43 (see FIG. 5 (h)). The distance to the screen 200 is obtained by collating with the contents stored in the ROM 45.

さらに、この距離データをモータドライバ１５０に出力することにより、フォーカス用レンズが駆動され、ピント合わせ（焦点調節）が行われることになる。このように、予めハードウェアにより生成された画像を選択し、この画像をスクリーン２００に投射することでＡＦ制御を行えるようにすることで、余分なメモリを使うこともなく、焦点調節精度を大幅に向上させることができ、しかもコスト的な負担も少なくすることができる。
また、投射レンズをズームしても焦点調節精度を維持することができるので、レンズ構成が簡単で小型化し易いバリフォーカルレンズなども使用することができるようになる。 Further, by outputting this distance data to the motor driver 150, the focusing lens is driven, and focusing (focus adjustment) is performed. In this way, by selecting an image generated in advance by hardware and projecting this image onto the screen 200, AF control can be performed, so that the focus adjustment accuracy is greatly increased without using an extra memory. In addition, the cost burden can be reduced.
In addition, since the focus adjustment accuracy can be maintained even when the projection lens is zoomed, a varifocal lens that has a simple lens configuration and can be easily miniaturized can be used.

［第２実施形態］
図６に第２の実施形態を説明する。本実施形態において。第１実施形態と同様の構成要素には同一符号を付して説明を一部省略する。 [Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.

図６には、本発明の実施形態であるＡＦ付き液晶プロジェクタにおけるＡＦ検出用画像の表示状態とパッシブＡＦセンサ３００の視野設定を示している。図中の３０２は、パッシブＡＦセンサ３００の視野を示している。但し、視野３０２は説明上図示しているが、実際は不可視である。ＡＦ検出用画像の表示域は非表示域との境界線がスクリーン２００上での投射レンズの光軸１０２が交わる点１０２ａを含んで、画面の上下方向に伸びるように設定されている。センサの基線長方向はＡＦ検出用画像の境界線に対して略直交するように左右方向に一定の視野角を有して設定されている。さらにセンサの光軸は投射レンズの光軸１０２と略平行である。   FIG. 6 shows the display state of the AF detection image and the field of view setting of the passive AF sensor 300 in the liquid crystal projector with AF according to the embodiment of the present invention. 302 in the figure indicates the field of view of the passive AF sensor 300. However, although the field of view 302 is shown for explanation, it is actually invisible. The display area of the AF detection image is set to extend in the vertical direction of the screen, including the point 102a where the boundary line with the non-display area intersects the optical axis 102 of the projection lens on the screen 200. The baseline length direction of the sensor is set with a constant viewing angle in the left-right direction so as to be substantially orthogonal to the boundary line of the AF detection image. Further, the optical axis of the sensor is substantially parallel to the optical axis 102 of the projection lens.

この状態で、プロジェクタ１００の投射画角をワイド状態２１０とテレ状態２２０との間で変化させても、ＡＦ検出画像の境界（スクリーン２００上における画像の表示領域と非表示領域との境界）は常にセンサ視野に含まれる。したがって、上記第１実施形態と同様に、正確な投射レンズ１０４のＡＦ制御を行うことができる。   In this state, even if the projection angle of view of the projector 100 is changed between the wide state 210 and the tele state 220, the boundary of the AF detection image (the boundary between the image display area and the non-display area on the screen 200) remains. It is always included in the sensor field of view. Therefore, as in the first embodiment, accurate AF control of the projection lens 104 can be performed.

［第３実施形態］
図７に第３の実施形態を説明する。本実施形態において。第１実施形態と同様の構成要素には同一符号を付して説明を一部省略する。 [Third Embodiment]
A third embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.

図7には、本発明の実施形態であるＡＦ付き液晶プロジェクタにおけるＡＦ検出用画像の表示状態とパッシブＡＦセンサ３００の視野設定を示している。
図中の３０３は、パッシブＡＦセンサ３００の視野を示している。但し、視野３０３は説明上図示しているが、実際は不可視である。ＡＦ検出用画像の表示域は非表示域との境界線がスクリーン２００上での投射レンズの光軸１０２が交わる点１０２ａを含んで、一定の角度を与えられて画面の斜め方向に伸びるように設定されている。センサの基線長方向はＡＦ検出用画像の境界線に対して略直交するように斜め方向に一定の視野角を有して設定されている。さらにセンサの光軸は投射レンズの光軸１０２と略平行である。 FIG. 7 shows the display state of the AF detection image and the field of view setting of the passive AF sensor 300 in the liquid crystal projector with AF according to the embodiment of the present invention.
Reference numeral 303 in the figure denotes the field of view of the passive AF sensor 300. However, although the visual field 303 is shown for explanation, it is actually invisible. The display area of the AF detection image includes a point 102a where the boundary line with the non-display area intersects the optical axis 102 of the projection lens on the screen 200, and is given a certain angle and extends in the oblique direction of the screen. Is set. The baseline length direction of the sensor is set with a constant viewing angle in an oblique direction so as to be substantially orthogonal to the boundary line of the AF detection image. Further, the optical axis of the sensor is substantially parallel to the optical axis 102 of the projection lens.

この状態で、プロジェクタ１００の投射画角をワイド状態２１０とテレ状態２２０との間で変化させても、ＡＦ検出画像の境界（スクリーン２００上における画像の表示領域と非表示領域との境界）は常にセンサ視野に含まれる。したがって、上記第１実施形態と同様に、正確な投射レンズ１０４のＡＦ制御を行うことができる。   In this state, even if the projection angle of view of the projector 100 is changed between the wide state 210 and the tele state 220, the boundary of the AF detection image (the boundary between the image display area and the non-display area on the screen 200) remains. It is always included in the sensor field of view. Therefore, as in the first embodiment, accurate AF control of the projection lens 104 can be performed.

本発明の第１実施形態であるＡＦ付き液晶プロジェクタの構成図。1 is a configuration diagram of an AF-equipped liquid crystal projector according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第１実施形態であるプロジェクタのＡＦ制御回路の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an AF control circuit of a projector that is a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第１実施形態であるプロジェクタのおける投射画像とＡＦセンサの視野との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the projection image in the projector which is 1st Embodiment of this invention, and the visual field of AF sensor. 本発明の第１実施形態であるプロジェクタのＡＦセンサ部の構成図。1 is a configuration diagram of an AF sensor unit of a projector that is a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第１実施形態であるプロジェクタのＡＦセンサ部の２像相関に関する説明図。Explanatory drawing regarding 2 image correlation of AF sensor part of the projector which is 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態であるプロジェクタのおける投射画像とＡＦセンサの視野との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the projection image in the projector which is 2nd Embodiment of this invention, and the visual field of AF sensor. 本発明の第３実施形態であるプロジェクタのおける投射画像とＡＦセンサの視野との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between the projection image in the projector which is 3rd Embodiment of this invention, and the visual field of AF sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 液晶プロジェクタ
１０１ 照明系の光軸
１０２ 投射レンズの光軸
１１０ 光源
１２０ 透過型液晶表示パネル
１３０ クロスダイクロイックプリズム
１４０ ズーム投射レンズ（投射光学系）
１５０ モータドライバ
１６０ マイクロコンピュータ
１７０ 操作パネル
１８０ 画像信号供給装置
１９０ 画像処理回路
２００ スクリーン
３００ パッシブＡＦセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Liquid crystal projector 101 Optical axis 102 of illumination system Optical axis 110 of projection lens Light source 120 Transmission type liquid crystal display panel 130 Cross dichroic prism 140 Zoom projection lens (projection optical system)
150 Motor Driver 160 Microcomputer 170 Operation Panel 180 Image Signal Supply Device 190 Image Processing Circuit 200 Screen 300 Passive AF Sensor

Claims (4)

画像形成素子からの光を、その画像形成素子に形成された画像の中心を通る基準軸に対して、光軸が所定量シフトして構成された焦点調節が可能な投射光学系により、被投射面に投射して画像を表示する投射型画像表示装置であって、
被投射面からの光を受光する受光検出手段と、この受光検出手段からの出力信号に基づいて、前記投射光学系の焦点調整制御を行う自動焦点制御手段と、焦点調整制御の作動時に被投射面に画像を投射する表示手段を備えて、
前記表示手段は被投射面上と前記投射光学系の光軸が交わる点を含む境界で、画像表示部と画像非表示部が切り分けて表示するよう構成された、ことを特徴とする投射型画像表示装置。 The light from the image forming element is projected by a projection optical system capable of adjusting the focus, which is configured by shifting the optical axis by a predetermined amount with respect to a reference axis passing through the center of the image formed on the image forming element. A projection type image display device that projects an image onto a surface and displays an image,
A light receiving detection unit that receives light from the projection surface, an automatic focus control unit that performs focus adjustment control of the projection optical system based on an output signal from the light reception detection unit, and a projection when the focus adjustment control is activated. A display means for projecting an image on the surface;
The display means is configured so that an image display unit and an image non-display unit are separated and displayed at a boundary including a point where an optical axis of the projection optical system intersects with a projection surface. Display device. 焦点調整制御の作動時に被投射面に前記投射光学系の光軸を含む境界で画像表示部と画像非表示部が切り分けられた状態で、前記表示手段により表示される画像はキャラクタジェネレータのハードウェア機能を用いて作成されることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。 When the focus adjustment control is activated, the image displayed by the display means in the state where the image display unit and the image non-display unit are separated by a boundary including the optical axis of the projection optical system on the projection surface is the character generator hardware. The projection type image display device according to claim 1, wherein the projection type image display device is created using a function. 前記受光検出手段は基線長方向に離間して配置された複数のセンサにより構成され、センサの基線長方向が投射画像の画像表示部と画像非表示部の境界線に対して略直交するように構成された請求項１または２に記載の投射型画像表示装置。 The light receiving detection means is composed of a plurality of sensors arranged apart from each other in the base line length direction so that the base line length direction of the sensors is substantially orthogonal to the boundary line between the image display unit and the image non-display unit of the projected image. The projection type image display device according to claim 1 or 2 constituted. 前記投射光学系は可変焦点距離（ズーム）レンズで構成された請求項１から３に記載の投射型画像表示装置。 The projection type image display apparatus according to claim 1, wherein the projection optical system includes a variable focal length (zoom) lens.

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