JP2011041182A - 背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】背面投射型表示装置の歪み補正を容易に実行可能とする。
【解決手段】光源からの光を光学像として投射する投射装置２０と、光学像が投射される透過型スクリーン３０と、投射装置と透過型スクリーンを保持する筐体５０と、ユーザの操作が入力される入力手段６０３を有する背面投射型表示装置であって、透過型スクリーン３０に表示される歪み検出画像を記憶するメモリ１０３と、入力手段６０３から入力された操作に応じて歪み検出画像を変化させ、透過型スクリーン３０に表示された歪み検出画像が所定の状態になるまでに入力手段６０３により入力された操作から画像の歪み量を検出し、歪み量から補正量を算出し、算出された補正量で投射装置が投射する画像を補正する出荷後歪み補正装置１０２とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、投射型表示装置に関するものであり、特にスクリーン上に投射した画像の歪みの補正が可能な背面投射型表示装置に関する。

投射型表示装置は、光源から出射された光を表示デバイスにより変調し画像信号に応じた光学像を形成し、投射レンズによって光学像をスクリーン上に拡大して投射することによって大画面の画像を表示する。背面投射型表示装置は、透過型のスクリーンの背面から画像を投射する投射型表示装置である。

しかし、投射型表示装置には、スクリーンと投射装置との位置関係がずれると投射画像が台形状に歪むという問題がある。また、投射型表示装置では、投射装置からスクリーンまでの光路上にミラー等の光学部品を備えており、光学部品の光学的特性によって表示画像に歪みが生じる場合があるという問題もある。光学部品の光学的特性による歪みを有する投射画像の形状は、台形状になるだけでなく、画像の輪郭線が直線ではない複雑な形状となる。

歪みを補正するには、歪み量を正確に知る必要がある。歪みは、投射される画像がスクリーンの表示されるべき位置からどれだけ離れた位置に表示されるかにより、測定する。そのために、補正用の検出点を含む画像をスクリーンに投射し、カメラ等の検出装置を使用してスクリーンに投射された検出点の位置を検出する方法がある。補正の精度を上げるためには、画像の外周部および内部にそれぞれ複数の検出点を表示する必要がある。
歪み量が分かると、そのような歪みが加えられると正しく表示されるように、表示する画像を変形しておくことにより歪みを補正する。

投射型表示装置は歪み補正が実施された状態で工場を出荷されるが、使用される場所まで輸送される際に振動によりスクリーンと投射装置との位置関係が変化する等の要因で新たに画像に歪みが発生してしまう。そのため、使用される場所でも歪み補正ができる投射型表示装置が必要となる。画像の歪みの検出装置として光センサを投射型表示装置内に設置し、補正用画像を投射した時の光センサからの出力により、画像の歪みを検出し、検出した歪みを補正する方法がある（特許文献１参照）。しかしこの方法は、歪み補正のために複数の光センサを設置する必要があり、構成が複雑になる。

特開２００８−２６８５７９号公報

本発明が解決しようとする課題は、一般家庭などの背面投射型表示装置が使用される場所で歪み補正を容易に実行可能とすることである。

この発明に係る背面投射型表示装置は、光源からの光を光学像として投射する投射装置と、前記光学像が投射される透過型スクリーンと、前記投射装置と前記透過型スクリーンを保持する筐体と、ユーザの操作が入力される入力手段を有する背面投射型表示装置であって、前記透過型スクリーンに表示される歪み検出画像を記憶する記憶部と、前記入力手段から入力された操作に応じて前記歪み検出画像を変化させ、前記透過型スクリーンに表示された前記歪み検出画像が所定の状態になるまでに前記入力手段により入力された操作から画像の歪み量を検出する歪み量検出部と、歪み量から補正量を算出する補正量算出部と、算出された補正量で前記投射装置が投射する画像を補正する補正部とを備えたものである。

この発明に係る背面投射型表示装置は、光源からの光を光学像として投射する投射装置と、前記光学像が投射される透過型スクリーンと、前記投射装置と前記透過型スクリーンを保持する筐体と、ユーザの操作が入力される入力手段を有する背面投射型表示装置であって、前記透過型スクリーンに表示される歪み検出画像を記憶する記憶部と、前記入力手段から入力された操作に応じて前記歪み検出画像を変化させ、前記透過型スクリーンに表示された前記歪み検出画像が所定の状態になるまでに前記入力手段により入力された操作から画像の歪み量を検出する歪み量検出部と、歪み量から補正量を算出する補正量算出部と、算出された補正量で前記投射装置が投射する画像を補正する補正部とを備えたものなので、一般家庭などの背面投射型表示装置が使用される場所で歪み補正を容易に実行できる。

実施の形態１．
図１はこの発明装置の実施の形態１に係る背面投射型表示装置の主要な構成要素を示すものである。同図において、背面投射型表示装置は、光源からの光を光学像として投射する投射装置２０と、投射装置２０を収納する外装筐体５０と、外装筐体５０に備えられて投射装置２０からの光学像が投射される透過型スクリーン３０と、投射装置２０より投射される投射画像に含まれる歪みを補正する歪み補正装置１０とを備えている。歪み補正装置１０により歪みを補正された光学像が投射装置２０により投射され、ミラー４０は投射された光学像を透過型スクリーン３０に向けて反射させ、透過型スクリーン３０上に光学像を結像させる。

図１における歪み補正装置１０は、出荷前歪み補正装置１０１および出荷後補正装置１０２の二つの補正装置を備えており、さらにメモリ１０３を備えている。出荷前歪み補正装置１０１は出荷前において画面歪みの補正を実行し、その実行時にはメモリ１０３より歪み検出画像１０３１を読み出して使用し、出荷前補正データ１０３２をメモリに保存する。出荷後歪み補正装置１０２は工場出荷後において歪みの補正を実行し、その実行時にはメモリ１０３より歪み検出画像１０３１および出荷前補正データ１０３２を読み出して使用する。

図２は歪み補正装置１０の構成図である。出荷前歪み補正装置１０１は、歪み量を検出する出荷前歪み検出部１０１ａ、歪み量から補正量を算出する出荷前補正量算出部１０１ｂ、算出された補正量による補正を実行する出荷前補正実行部１０１ｃを有する。出荷後歪み補正装置１０２は、歪み量検出部である出荷後歪み検出部１０２ａ、補正量算出部である出荷後補正量算出部１０２ｂ、補正部である出荷後補正実行部１０２ｃ、補正量から歪み量を算出する歪み量逆算部１０２ｄを有する。記憶部であるメモリ１０３は、歪み検出画像１０３１として出荷前歪み検出画像１０３１ａと出荷後歪み検出画像１０３１ｂを記憶している。またメモリ１０３は出荷前補正データ１０３２として、出荷前補正量１０３２ａを記憶している。出荷前補正量１０３２ａは、ある時点で検出された歪み量を補正する補正量である過去補正量である。出荷前の歪み量補正に使用される歪み情報検出装置６０は、透過型スクリーン２０に表示された画像を撮影するカメラ６０１と、カメラ６０１が撮影した画像を処理して画像の歪み情報を検出する画像解析装置６０２を有する。歪み情報受信部１０４は、歪み情報検出装置６０が検出した歪み情報を受信する。

出荷前歪み補正処理では、まず出荷前歪み検出部１０１ａにより歪みの検出が実行される。歪みの検出は、出荷前歪み検出画像１０３１ａをメモリ１０３から読み出して投射装置２０より透過型スクリーン３０に投射し、投射された画像の歪み情報を歪み情報検出装置６０によって検出する。検出された歪み情報は、歪み情報検出装置６０により歪み情報受信部１０４へと送信される。歪み情報受信部１０４が受信した歪み情報は、出荷前歪み検出部１０１ａへと送られ、歪み量が検出される。検出された歪み量は出荷前歪み検出部１０１ａから出荷前補正量算出部１０１ｂに送られ、出荷前補正量算出部１０１ｂにおいて、所定の関係式を使用して検出された歪み量の補正に最適な補正量が算出される。算出された補正量は、出荷前補正実行部１０１ｃに送られる。出荷前補正実行部１０１ｃは投射装置２０より投射される画像信号が出荷前補正量１０３２ａに基づいて補正されるように、投射装置２０が有するパラメータを設定する。また、出荷前補正量算出部１０１ｂが算出した補正量は、メモリ１０３に出荷前補正量１０３２ａとして記憶される。

図３は出荷前歪み補正の実行形態を説明する図である。フレーム３５はスクリーン３０周囲の構造部材である。カメラ６０１はスクリーン３０の前面全体および周囲のフレーム３５を撮影可能であり、撮影した画像は画像解析装置６０２により解析され、歪み情報を算出して歪み情報受信部１０４へと送信される。
図４は出荷前歪み検出画像１０３１ａの一例であり、スクリーン３０上に投射され画像が表示されている状態を表している。検出用ポイント７０は黒色の四角形であり、検出用ポイント７０以外の背景は白色である。出荷前歪み検出画像１０３１ａは、２６個の検出用ポイント７０を含んでいる。画像の上と下に水平に７個の検出用ポイント７０が並び、その間に４個の検出用ポイント７０が水平に並ぶものが３行ある。垂直に５個の検出用ポイント７０が並ぶ列が、４列ある。

カメラ６０１によりスクリーン３０上に表示されている検出用ポイント７０を含む出荷前歪み検出画像１０３１ａおよびフレーム３５を撮影し、撮影された画像を画像解析装置６０２によってすべての検出用ポイント７０の位置情報を算出し、検出用ポイント７０の本来の位置との差分が歪み情報として算出される。ここで検出用ポイント７０の本来の位置とは、歪みが存在しない場合に検出用ポイント７０が表示される理想的な位置であり、あらかじめ算出可能であるため算出しておき画像処理装置６０２内に記録しておく。検出用ポイント７０の位置情報としては、フレーム３５の上下左右の４辺の端からの距離の比率が一例として挙げられる。歪み情報は歪み情報受信部１０４により受信され、検出された歪み情報を使用して出荷前歪み補正装置１０１は補正量を算出し、補正が実行される。

ここで、歪み量の１次歪み成分と２次以上歪み成分について説明する。なお、画像の表示位置のズレは、ユーザが調整できるので、本願発明でいう歪み量には含まない。１次歪み成分とは、水平な直線が水平でない直線にまたは垂直な直線が垂直でない直線に表示される歪み成分である。１次歪み成分があると、矩形の画像は、内角が９０度ではない頂点を有する四角形に変形して表示される。歪み量の１次歪み成分は、おもにスクリーンと投射装置との位置関係がずれることにより発生する。
２次以上歪み成分とは、一次歪み成分以外の歪み成分であり、直線が直線でなく表示される歪み成分である。２次以上歪み成分は、投射装置からスクリーンまでの光路上にあるミラー等の光学部品の光学的特性によって発生する。

出荷後歪み補正処理では、出荷後歪み検出部１０２ａにより歪みの検出が実行される。出荷後歪み検出部１０２ａは、出荷後歪み検出画像１０３１ｂをメモリ１０３より読み出して投射装置２０より透過型スクリーン３０に投射して表示する。その際に、投射装置２０が、出荷前補正量１０３２ａに基づく画像の補正はしないで画像を表示させる。その理由は、補正した画像を表示させると、歪み情報が補正を含むものになり、処理が複雑になるからである。歪み情報から補正を除く処理を実施して歪み量を算出すれば、補正した画像を表示するようにしてもよい。

出荷後歪み補正処理では、ユーザの操作が入力される入力手段である赤外線リモコン６０３を操作することにより、透過型スクリーン３０に表示される画像を変化させることができる。透過型スクリーン３０に表示された画像が所定の状態になるまでに赤外線リモコン６０３から入力された操作が、歪み情報として出荷後歪み検出部１０２ａにより検出される。出荷後歪み検出部１０２ａで検出された歪み量は出荷後補正量算出部１０２ｂに送られる。

出荷後補正量算出部１０２ｂは、メモリ１０３より出荷前補正量１０３２ａを読み出し、歪み量逆算部１０２ｄにより出荷前補正量１０３２ａから出荷前の歪み量を計算し、出荷後歪み検出部１０２ａで検出された歪み量とを用いて補正量を算出する。算出された補正量は出荷後補正実行部１０２ｃに送られて、出荷後補正実行部１０２ｃは投射装置２０より投射される画像信号が出荷後補正量算出部１０２ｂで算出される補正量に基づいて補正されるように、投射装置２０が有するパラメータを設定する。

図５は出荷後歪み補正の実行形態を説明する図である。図６は出荷後歪み検出画像１０３１ｂの一例であり、スクリーン３０上に投射され画像が表示されている。４個の検出用ポイント７０を含み、出荷前歪み検出画像１０３１ａでの検出用ポイント７０が２６個であることと比較して少なくなっている。画像の色は、検出用ポイント７０は黒色、検出用ポイント７０以外の背景は白色である。出荷後歪み検出部１０２ａは、赤外線リモコン６０３から入力された信号をもとに、出荷後歪み検出画像１０３１ｂの検出用ポイント７０の位置を操作可能である。検出用ポイント７０の移動は、出荷後歪み検出画像１０３１ｂを変更することにより行なう。

歪み情報は、赤外線リモコン６０３を使用して各検出用ポイント７０をフレーム端の角に至るまで移動させ、検出用ポイント７０の移動した量として得られる。出荷後補正において赤外線リモコン６０３により実行可能な動作は、移動させる検出用ポイント７０の選択、検出用ポイント７０の上下左右の４方向への移動、検出用ポイント７０を移動させる前の位置に戻す、全検出用ポイント７０の移動終了の確定などである。検出用ポイント７０の移動時においては、赤外線リモコン６０３に対して上下左右の１方向への移動操作が実行されると対応した移動信号が、出荷後歪み検出部１０２ａへと伝達される。出荷後歪み検出部１０２ａでは、移動信号に対応した方向に検出用ポイント７０が移動するように出荷後歪み検出画像１０３１ｂを操作する。移動させる操作には、大きく移動させる操作、小さく移動させる操作など数種類がある。操作ごとに移動量が決まっている。フレーム３５端の角に移動するまでの操作から求められる移動量が、その検出用ポイント７０の歪み情報になる。なお、１種類の移動量の操作だけで移動させるようにしてもよい。

出荷後歪み検出部１０２ａでは、４個の検出用ポイント７０の歪み情報から、長方形として表示されるべき画像がどのように変形した四角形として表示されているかすなわち１次の歪み成分の歪み量を算出する。出荷後に生じた歪み量の算出方法の例として、画面上側の歪み量算出について説明する。出荷後歪み検出画像１０３１ｂでは、画面上側に検出用ポイント７０は２個であり、この２点をつないだ一次式がどれだけ水平からずれているかが、歪み量となる。

出荷後補正量算出部１０２ｂでは、出荷後歪み検出部１０２ａで検出された歪み量と、歪み量逆算部１０２ｄにより出荷前補正量１０３２ａから計算された出荷前の歪み量とから、補正量を算出する。歪み量の１次歪み成分に関して、出荷後と出荷前の差をとって、出荷後に生じた歪み量を算出する。出荷後に生じた歪み量から算出される出荷後補正量は、出荷後に生じた歪み量だけを補正する値となる。補正量は出荷後補正実行部１０２ｃに送られ補正が実行される。このとき出荷前補正実行部１０１ｃによる補正も同時に行われる。
出荷前の歪み量の２次以上歪み成分と出荷後の１次歪み成分の歪み量とを合成して、出荷後のその時点での歪み量として、この歪み量から補正量を算出して、出荷後補正実行部１０２ｃで補正を実行してもよい。その場合には、出荷前補正実行部１０１ｃによる補正は実行しない。

こうすることにより、２次以上歪み成分に対する出荷前の補正を維持したまま、背面投射型表示装置が設置される箇所で、特別な装置を使用することなく、出荷後に生じた１次歪み成分を補正することができる。
工場から出荷されて設置される箇所に移動するまでの間に振動することなどにより、スクリーンと投射装置との位置関係がずれることが考えられ、１次歪み成分が出荷後に変化する場合が多い。光学部品の光学的特性はほとんど変化しないと考えられる。したがって、この実施の形態１の背面投射型表示装置は、１次歪み成分と２次以上歪み成分の両方の歪みを適正に補正した状態で使用される箇所に設置されることになる。

出荷後歪み検出画像に表示する検出用ポイントを多くしてやれば、歪み量の検出に要する時間は長くなるが、出荷後に２次以上歪み成分も補正することができる。出荷前補正量ではなく、出荷前の歪み量を保存しておいてもよい。

実施の形態２
図７は、はこの発明装置の実施の形態２に係る背面投射型表示装置が有する歪み補正装置の構成図である。実施の形態２においては、出荷前補正データ１０３２として出荷前歪み量１０３２ｂを使用する。出荷前歪み補正装置１０１の出荷前歪み装置１０１ａは出荷前歪み量１０３２ｂをメモリ１０３に記憶する。出荷後歪み補正装置１０２は、歪み量逆算部１０２ｄを有しない。出荷前歪み量１０３２ｂは、ある時点で検出された歪み量である過去歪み量である。
出荷後歪み検出部１０２ａは、実施の形態１と同様に動作して、歪み情報を取得する。出荷後補正量算出部１０２ｂは、出荷後歪み検出部１０２ａで検出された１次歪み成分と、メモリ１０３より読み出された出荷前歪み量１０３２ｂの２次以上歪み成分とを合成してその時点での歪み量を算出し、この歪み量から補正量を算出する。補正量は出荷後補正実行部１０２ｃに送られ補正が実行される。

こうすることにより、２次以上歪み成分に対する出荷前の補正を維持したまま、背面投射型表示装置が設置される箇所で、特別な装置を使用することなく、出荷後に生じた１次歪み成分を補正することができる。

この発明の実施の形態１に係る背面投射型表示装置の概略図である。 この発明の実施の形態１に係る背面投射型表示装置が有する歪み補正装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に係る背面投射型表示装置における出荷前歪み補正の実行形態を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る背面投射型表示装置で使用する出荷前歪み検出画像の一例である。 この発明の実施の形態１に係る背面投射型表示装置における出荷後歪み補正の実行形態を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る背面投射型表示装置で使用する出荷後歪み検出画像の一例である。 この発明の実施の形態２に係る背面投射型表示装置が有する歪み補正装置の構成図である。

１０ 歪み補正装置、
２０ 投射装置、
３０ 透過型スクリーン、
３５ フレーム、
４０ ミラー、
５０ 外装筐体、
６０ 歪み情報検出装置、
６０１ カメラ、
６０２ 画像解析装置、
６０３ 赤外線リモコン（入力手段）、
７０ 検出用ポイント、
１０１ 出荷前歪み補正装置、
１０１ａ 出荷前歪み検出部、
１０１ｂ 出荷前補正量算出部、
１０１ｃ 出荷前補正実行部、
１０２ 出荷後歪み補正装置、
１０２ａ 出荷後歪み検出部（歪み量検出部）、
１０２ｂ 出荷後補正量算出部（補正量算出部）、
１０２ｃ 出荷後補正実行部（補正部）、
１０３ メモリ（記憶部）、
１０３１ 歪み検出画像、
１０３１ａ 出荷前歪み検出画像、
１０３１ｂ 出荷後歪み検出画像、
１０３２ 出荷前補正データ、
１０３２ａ 出荷前補正量、
１０３２ｂ 出荷前歪み量
１０３３ 出荷後補正データ
１０３３ａ 出荷後補正量、
１０３３ｂ 出荷後歪み量
１０４ 歪み情報受信部

Claims (7)

1. 光源からの光を光学像として投射する投射装置と、前記光学像が投射される透過型スクリーンと、前記投射装置と前記透過型スクリーンを保持する筐体と、ユーザの操作が入力される入力手段を有する背面投射型表示装置であって、
   前記透過型スクリーンに表示される歪み検出画像を記憶する記憶部と、
   前記入力手段から入力された操作に応じて前記歪み検出画像を変化させ、前記透過型スクリーンに表示された前記歪み検出画像が所定の状態になるまでに前記入力手段により入力された操作から画像の歪み量を検出する歪み量検出部と、
   歪み量から補正量を算出する補正量算出部と、
   算出された補正量で前記投射装置が投射する画像を補正する補正部とを備えた背面投射型表示装置。
2. ある時点で検出された歪み量である過去歪み量が前記記憶部に記録されており、
   前記補正量算出部が、前記歪み量検出部で検出された歪み量と前記過去歪み量とを用いて前記補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
3. 補正量から対応する歪み量を算出する歪み量逆算部を備え、
   ある時点で検出された歪み量である過去歪み量を補正する補正量である過去補正量が前記記憶部に記録されており、
   前記歪み量逆算部により前記過去補正量から前記過去歪み量を算出し、
   前記補正量算出部が、前記歪み量検出部で検出された歪み量と前記過去歪み量とを用いて前記補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の背面投射型表示装置。
4. 歪み量は、矩形が四角形に変形して表示される一次歪み成分と、前記一次歪み成分以外の歪み成分である２次以上歪み成分とに分けられ、
   前記歪み量検出部は前記一次歪み成分を検出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の背面投射型表示装置。
5. 出荷前に検出した歪み量を前記過去歪み量として前記記憶部に記録することを特徴とする請求項２に記載の背面投射型表示装置。
6. 出荷前に検出した歪み量を補正する補正量を前記過去補正量として前記記憶部に記録することを特徴とする請求項３に記載の背面投射型表示装置。
7. 前記歪み量検出部は、前記補正部による補正がなされないで投射された前記歪み検出画像を使用して歪み量を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の背面投射型表示装置。

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