專利名稱：投射型圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶投影儀等投射型圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為投射型圖像顯示裝置的投射時調(diào)整(setting)的調(diào)整內(nèi)容，有投射圖像的聚焦調(diào)整或梯形畸變修正等(參照專利文獻1)。
專利文獻1特開2003-78842號公報但是，為了進行上述的聚焦調(diào)整或梯形畸變修正，作為調(diào)整用的圖像，投射型圖像顯示裝置投射將白色線和黑色線相互交叉配置的帶狀圖像，由攝像元件拍攝該帶狀圖像，得到對應(yīng)于上述白色線位置和黑色線位置的攝像元件的輸出信號。此時，為了準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正，上述帶狀圖像需要在攝像元件上進行適宜的成像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于提供一種用于聚焦調(diào)整或梯形畸變修正的調(diào)整用圖像在攝像元件上可以適宜地成像的投射型圖像顯示裝置。
本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置為了解決上述課題，其中由光閥對從光源射出的光進行調(diào)制，由投射透鏡將圖像放大投射，其特征在于，具備具備了拍攝投射圖像的攝像機構(gòu)的傳感器部；生成調(diào)整用圖像并進行投射的機構(gòu)；根據(jù)在上述傳感器部成像上述調(diào)整用圖像時的傳感器輸出，進行聚焦調(diào)整及/或梯形畸變修正的機構(gòu)；和修正生成的調(diào)整用圖像的圖形，以使在上述傳感部中成像的調(diào)整用圖像的圖形與變焦狀態(tài)無關(guān)地基本恒定的機構(gòu)。
在此，為了準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正，最好調(diào)整用圖像在攝像元件上以基本恒定的圖形成像。根據(jù)上述構(gòu)成，則上述調(diào)整用圖像在攝像元件上與變焦狀態(tài)無關(guān)，而以基本恒定的圖形成像，可準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正。
上述調(diào)整用投射圖像可以是由具有對比度的第1線和第2線構(gòu)成的帶狀圖像。
在這些構(gòu)成中，可以具備存儲作為基準的變焦狀態(tài)中的在上述傳感器部內(nèi)成像的調(diào)整用圖像的圖形相關(guān)的基準信息的機構(gòu)；和通過將投射開始調(diào)整時的上述傳感器部內(nèi)成像的調(diào)整用圖像的圖形的信息與上述基準信息進行比較，從而生成用于修正生成的調(diào)整用圖像的圖形的修正值信息的機構(gòu)。也能以另外設(shè)置檢測變焦狀態(tài)的傳感器部等對策生成上述修正信息，但如果是在基準變焦狀態(tài)下保持由傳感器部檢測的圖形，通過該圖形和投射開始調(diào)整時的圖形之間的比較，間接了解變焦值的上述構(gòu)成，則不需要另外的傳感器部，就可以實現(xiàn)低成本化。
如以上所說明的，根據(jù)本發(fā)明，上述調(diào)整用圖像在攝像元件上與變焦狀態(tài)無關(guān)，以基本恒定的圖形成像，可以準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正。如果是在基準變焦狀態(tài)下保持由傳感器部檢測的圖形，根據(jù)該圖形和投射開始調(diào)整時的圖形之間的比較，間接了解變焦值的上述構(gòu)成，則不需要另外的傳感器部，就可以實現(xiàn)攝像低成本化。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的液晶投影儀的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
圖2是表示液晶投影儀的信號處理系統(tǒng)的框圖。
圖3是傳感器部的簡要構(gòu)成圖。
圖4(a)是表示縱梯形畸變產(chǎn)生的形態(tài)的說明圖，同圖(b)是表示橫梯形畸變產(chǎn)生的形態(tài)的說明圖。
圖5(a)是表示在屏幕上放映的第1調(diào)整用投射圖像中產(chǎn)生縱梯形畸變的說明圖，同圖(b)是表示在屏幕上放映的第2調(diào)整用投射圖像中產(chǎn)生橫梯形畸變的說明圖。
圖6是表示向變焦不同時的調(diào)整用圖像的攝像元件導(dǎo)入的說明圖。
圖7是表示變焦不同時的攝像元件輸出的說明圖。
圖中1-光源，16-投射透鏡，22-聚焦電動機，23-圖像信號處理電路，25-微機(微型計算機)，28-屏幕顯示電路(OSD電路)，29-傳感器，30-液晶投影儀，31、32、33-液晶光閥。
具體實施例方式
以下，根據(jù)圖1～圖7說明本發(fā)明的實施方式的液晶投影儀。
圖1是表示該實施方式的3板式液晶投影儀30的圖。光源1的發(fā)光部由超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、氙燈等構(gòu)成，其照射光通過拋物線反射鏡變成平行光后射出，被引導(dǎo)至積分透鏡4中。
積分透鏡4由一對透鏡群(蠅眼透鏡，fly eye lens)4a、4b構(gòu)成，各透鏡部分將從光源1射出的光引導(dǎo)至后述的液晶光閥的整個面，將光源1中存在的部分亮度不均平均化，減小畫面中央和周邊部之間的光量差。通過積分透鏡4的光經(jīng)過偏振光變換裝置5及聚光透鏡6后，被導(dǎo)至第1分色鏡7。
偏振光變換裝置5由偏振光光束分離器陣列(以下稱為PBS陣列)構(gòu)成。PBS陣列具備偏振光分離膜和相位差板(1/2λ板)。PBS陣列的各偏振光分離膜使來自積分透鏡4的光中、例如P偏振光通過，將S偏振光進行90°光路變更。光路偏振化的S偏振光被相鄰的偏振光分離膜反射后直接射出。另一方面，透過偏振光分離膜的P偏振光由設(shè)在其前側(cè)(光射出側(cè))的上述相位差板變換成S偏振光后射出。即，在這種情況下，幾乎所有的光都被變換成S偏振光。
第1分色鏡7透過紅色波段的光、反射藍綠色(綠+藍)波段的光。透過第1分色鏡7的紅色波段的光由反射鏡8反射并變更光路。由反射鏡8反射的紅色光經(jīng)過透鏡9并透過紅色光用的透過型液晶光閥31，從而進行光調(diào)制。另一方面，由第1分色鏡7反射的藍綠色波段的光被導(dǎo)至第2分色鏡10。
第2分色鏡10透過藍色波段的光、反射綠色波段的光。由第2分色鏡10反射的綠色波段的光經(jīng)過透鏡11被導(dǎo)至綠色光用的透過型液晶光閥32，通過透過其而進行光調(diào)制。而且。透過第2分色鏡10的藍色波段的光經(jīng)過全反射鏡12、全反射鏡13、透鏡14，被導(dǎo)至藍色光用的透過型液晶光閥33，通過透過其而進行光調(diào)制。
各液晶光閥31、32、33，具備入射側(cè)偏振片31a、32a、33；在一對玻璃基板(形成有像素電極或取向膜)之間封入液晶而成的面板部31b、32b、33b；和射出側(cè)偏振片31c、32c、33c而形成。
通過經(jīng)過液晶光閥31、32、33而進行調(diào)制的調(diào)制光(各色圖像光)由交叉二向棱鏡15合成，變?yōu)椴噬珗D像光。該彩色圖像光由投射透鏡16進行放大投射，并被顯示在屏幕40(參照圖4)上。
投射透鏡16具備用于聚焦調(diào)整或變焦調(diào)整的透鏡驅(qū)動用電動機22。一旦從后述的微機(微型計算機)25向的電動機22提供驅(qū)動信號，則透鏡移動。
圖2是表示液晶投影儀30的信號處理系統(tǒng)的概況的框圖。圖像信號處理電路23根據(jù)來自微機25的指令，執(zhí)行梯形畸變修正的圖像處理等。各面板驅(qū)動器24R、24G、24B將圖像信號(圖像數(shù)據(jù))提供給(驅(qū)動)液晶光閥。
在操作部(或遙控發(fā)送器)27中設(shè)有用于各種操作的鍵。在該實施方式中，作為上述鍵，設(shè)有指令聚焦調(diào)整及梯形畸變修正的調(diào)整指示鍵等。
OSD(屏幕顯示)電路28生成基于從微機25輸出指示的文字信息或圖形信息的圖像數(shù)據(jù)，并將該圖像數(shù)據(jù)寫入圖像存儲器21。由該OSD電路28進行在輸入圖像以外的裝置側(cè)完成的圖像的投射。
傳感器29由第1傳感器部29A和第2傳感器部29B構(gòu)成。各傳感器部29A(29B)如圖3所示，具備兩個透鏡部29a和對應(yīng)于各透鏡部29a設(shè)置的CCD行傳感器29b而構(gòu)成。CCD行傳感器29b沿透鏡部29a的行方向延長形成。作為這種傳感器部29A(29B)，可利用在特開2002-213946號公報或特開2003-57531號公報中公開的傳感器。
而且，第1傳感器部29A配置為透鏡29a·29a排列在垂直方向上，第2傳感器部29B配置為透鏡29a·29a排列在水平方向上。
微機25采樣傳感器29的攝像信號后生成攝像數(shù)據(jù)，計算出對比度數(shù)據(jù)或角度數(shù)據(jù)。對比度數(shù)據(jù)是表示CCD行傳感器29b輸出的攝像信號中的高頻成分的程度的信號，越在攝像信號中獲得高頻成分，就越表示是對焦狀態(tài)。另外，在角度數(shù)據(jù)中有表示由第1傳感器部29A取得的縱向梯形畸變的程度的第1角度數(shù)據(jù)θ1(參照圖4(a))、和表示由第2傳感器部29B取得的橫向梯形畸變的程度的第2角度數(shù)據(jù)θ2(參照圖4(b))。
角度數(shù)據(jù)可通過基于從傳感器29到調(diào)整用投射圖像(屏幕40)間的距離測量結(jié)果的運算處理而獲得。距離測量通過所謂的三角測量而進行，可從傳感器部29A(29B)的各CCD行傳感器29b中的攝像圖像的相對偏離(相位差)和透鏡焦點距離及透鏡間距離求得。距離測量可以在調(diào)整用投射圖像的攝像范圍的多個區(qū)域的每一個中進行。即，將CCD行傳感器29b的視場角范圍分割為多個區(qū)域，按每個測距區(qū)域計算出測距結(jié)果。而且，例如，分別針對調(diào)整用投射圖像的最上區(qū)域和最下區(qū)域(最左區(qū)域和最右區(qū)域)進行距離測量。最上區(qū)域和最下區(qū)域(最左區(qū)域和最右區(qū)域)間的測距值的差異對應(yīng)于投射光軸和屏幕間的非垂直度，呈較大的值，從最上區(qū)域和最下區(qū)域(最左區(qū)域和最右區(qū)域)間的距離和上述測距值之間的差異求取反正切(arc tangent)，可計算出角度數(shù)據(jù)(θ1，θ2)。
微機25進行該液晶投影儀30中的整體控制，但特別作為本發(fā)明涉及的控制，進行以下所示的投射時調(diào)整的調(diào)整控制。
用戶接通電源后等待光源成為充分的發(fā)光狀態(tài)，按下操作部27的調(diào)整指示鍵。微機25一旦檢測到調(diào)整指示鍵的按下，便執(zhí)行根據(jù)OSD電路28的第1調(diào)整用投射圖像的繪圖處理(對圖像存儲器21寫入圖像數(shù)據(jù))。第1調(diào)整用投射圖像，如圖5(a)所示，是白色橫線區(qū)域和黑色橫線區(qū)域交互形成的帶狀圖像。
而且，在微機25對電動機(聚焦用)22提供輸送方向驅(qū)動信號的同時，采樣傳感器部29的攝像信號并生成對比度數(shù)據(jù)。微機25在開始上述采樣時，在啟動定時器的同時，以恒定的時間間隔生成對比度數(shù)據(jù)并存儲到未圖示的存儲器中。微機25判定最好的對比度數(shù)據(jù)，取得獲得該對比度數(shù)據(jù)時的時間信息(對焦透鏡位置信息)。微機25僅在從向電動機22提供輸送方向驅(qū)動信號的全部時間中減去上述時間信息的時間內(nèi)，對電動機22提供輸送方向驅(qū)動信號。由此可實現(xiàn)聚焦調(diào)整。
再者，微機25根據(jù)傳感器29的攝像數(shù)據(jù)執(zhí)行梯形畸變修正。在梯形畸變中有縱梯形畸變和橫梯形畸變，首先，在上述圖5(a)所示的第1調(diào)整用投射圖像中，進行用于縱梯形畸變修正的角度數(shù)據(jù)θ1的取得處理。即，微機25采用第1傳感器部29A的輸出，分別對調(diào)整用投射圖像的最上區(qū)域和最下區(qū)域進行距離測量，根據(jù)最上區(qū)域和最下區(qū)域間的距離與測距值的差異計算出角度數(shù)據(jù)θ1。
下面，微機25執(zhí)行根據(jù)OSD電路28的第2調(diào)整用投射圖像的繪圖處理。第2調(diào)整用投射圖像如圖5所示，是白色縱線區(qū)域和黑色縱線區(qū)域交互形成的帶狀圖像。
微機25采用第2傳感器部29B的輸出，分別對調(diào)整用投射圖像的最左區(qū)域和最右區(qū)域進行距離測量，根據(jù)最左區(qū)域和最右區(qū)域間的距離與測距值的差異計算出角度數(shù)據(jù)θ2。
微機25根據(jù)第1角度數(shù)據(jù)θ1和第2角度數(shù)據(jù)θ2進行梯形畸變修正。上述角度和梯形畸變的程度呈比例關(guān)系，如果判明角度，則相對于圖像可決定實施何種程度的修正。例如，圖像處理電路23從微機25接收上述角度數(shù)據(jù)，執(zhí)行輸入圖像數(shù)據(jù)的像素插補/像素間隔剔除處理，以使其具有與設(shè)想為以在該角度投射產(chǎn)生的梯形畸變形狀相反的梯形畸變。
但是，在投射透鏡16具有變焦功能的情況下，如圖6所示，調(diào)整用帶狀圖像在放大(Zoom-IN)狀態(tài)下投影時的CCD行傳感器29b上成像的白黑圖像間隔(間距)、與調(diào)整用帶狀圖像在縮小(Zoom-OUT)狀態(tài)投影時的CCD行傳感器29b上成像的白黑圖像間隔(間距)是有差異的。另一方面，為了準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正，上述帶狀圖像有必要在攝像元件上適當?shù)爻上?，因此，希望在CCD行傳感器29b上成像的白黑圖像間隔基本恒定。
因此，例如，作為放大狀態(tài)(廣角端)中的CCD行傳感器29b上成像的白黑圖像間隔，預(yù)先(在校準時)檢測CCD行傳感器29b上的白黑圖像個數(shù)并存儲在非易失性存儲器中。該個數(shù)例如為40個左右，但為了簡單，如圖7(a)所示，白圖像個數(shù)為5個。而且，這樣，雖然白圖像個數(shù)為5個，但為了準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正，在該CCD行傳感器29b中設(shè)為所希望的個數(shù)。
實際使用投射型圖像顯示裝置時的變焦值是不明的，但通過該使用開始時的調(diào)整用圖像的投射，可以檢測在CCD行傳感器29b上成像的白圖像的個數(shù)。該白圖像個數(shù)如圖7(b)所示，為7個。這種情況下，通過使調(diào)整圖像的白黑圖像間隔(間距)為7/5倍來進行描繪投射，從而在CCD行傳感器29b上成像約5個白圖像。即，希望在CCD行傳感器29b上成像的白黑圖像的間隔(間距)可以準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正。在進行了相對于這種變焦的白黑圖像的間距描繪修正的基礎(chǔ)上，進行上述的聚焦調(diào)整或梯形畸變修正處理。
而且，作為變焦值的檢測方法，為了檢測投射透鏡16的變焦透鏡部的位置(狀態(tài))，并不排除設(shè)置位置傳感器(旋轉(zhuǎn)傳感器)、或在變焦透鏡部的驅(qū)動中采用步進電動機。即使用這種方法檢測變焦值，也能進行相對于變焦值的白黑圖像的間距描繪修正，準確地進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正。然而，如上所述，只要是保持在校準時的基準變焦狀態(tài)下用傳感器29檢測的圖形，通過該圖形于投射開始調(diào)整時的圖形的比較來間接得到變焦值的方法，就可以不需要另外的傳感器或步進電動機，實現(xiàn)低成本化。
而且，在液晶投影儀30的出廠時實施校準。例如，設(shè)置將液晶投影儀30配置在設(shè)定為水平的臺面上，同時以和投射光軸垂直的方式設(shè)置屏幕、的環(huán)境。并且，將第一調(diào)整用投射圖像的投射時得到的第一角度數(shù)據(jù)θ1作為第一偏移值(±α1)進行存儲，將第二調(diào)整用投射圖像的投射時得到的第二角度數(shù)據(jù)θ2作為第二偏移值(±α2)進行存儲。微機25，在未圖示的存儲器內(nèi)保持有相對于第一角度數(shù)據(jù)θ1的第一偏移值(±α1)或相對于第二角度數(shù)據(jù)θ2的第二偏移值(±α2)時，例如通過從角度數(shù)據(jù)中減去偏移值而計算出修正角度數(shù)據(jù)。
另外，上述聚焦調(diào)整或梯形畸變修正的方法本身并未被限定，可以使用任何方法。此外，作為投射型圖像顯示裝置，雖然示出了透過型的液晶投影儀，但可以是反射型的液晶投影儀，另外不限于液晶投影儀，可以是驅(qū)動多枚顯微鏡來進行光調(diào)制的方式的投射型圖像顯示裝置。再有，在本實施方式中，進行液晶投影儀30中的整體控制的微機25進行上述投射時調(diào)整的調(diào)整控制，但也可以構(gòu)成為在傳感器29中設(shè)置專用的微機，用該專用的微機來進行聚焦調(diào)整或角度數(shù)據(jù)計算等處理，上述微機25可以將處理能力分配給其他處理。還有，不限于CCD行傳感器，也可以構(gòu)成為使用面狀的CCD等。另外，并未限于將第一調(diào)整用圖像和第二調(diào)整用圖像分別顯示。而且，雖然將調(diào)整用圖像設(shè)為白黑的帶狀圖形，但也可以設(shè)為綠黑的帶狀圖形。
權(quán)利要求
1.一種投射型圖像顯示裝置，其中由光閥對從光源射出的光進行調(diào)制，由投射透鏡將圖像放大投射，其特征在于，具備具備了拍攝投射圖像的攝像機構(gòu)的傳感器部；生成調(diào)整用圖像并進行投射的機構(gòu)；根據(jù)在上述傳感器部成像上述調(diào)整用圖像時的傳感器輸出，進行聚焦調(diào)整及/或梯形畸變修正的機構(gòu)；和修正生成的調(diào)整用圖像的圖形，以使在上述傳感部中成像的調(diào)整用圖像的圖形與變焦狀態(tài)無關(guān)地恒定的機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于，上述調(diào)整用投射圖像是由具有對比度的第1線和第2線構(gòu)成的帶狀圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于，具備存儲作為基準的變焦狀態(tài)中的在上述傳感器部內(nèi)成像的調(diào)整用圖像的圖形相關(guān)的基準信息的機構(gòu)；和通過將投射開始調(diào)整時的上述傳感器部內(nèi)成像的調(diào)整用圖像的圖形的信息與上述基準信息進行比較，從而生成用于修正生成的調(diào)整用圖像的圖形的修正值信息的機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將用于聚焦調(diào)整或梯形畸變修正的調(diào)整用圖像在攝像元件上進行適宜成像的投射型圖像顯示裝置。液晶顯示板(30)采用OSD電路(28)，描繪、投射白色橫線區(qū)域和黑色橫線區(qū)域交互形成的帶狀圖像。為了準確進行聚焦調(diào)整或梯形畸變修正，希望在傳感器部(29)上成像的白黑圖像間隔基本恒定。在此，檢測并預(yù)先存儲基準變焦狀態(tài)下的在傳感器(29)上成像的白黑圖像中的白圖像個數(shù)。另外，根據(jù)實際使用投射型圖像顯示裝置時的調(diào)整用圖像的投射，可以檢測出在傳感器(29)上成像的白圖像的個數(shù)。根據(jù)該個數(shù)與基準變焦狀態(tài)時的白圖像個數(shù)之比，修正描繪生成的帶狀圖像的圖形(間距)。
文檔編號H04N17/04GK1641472SQ200510004360
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者村岡浩二, 海瀨直紀, 中西了路, 桐村亨, 平尾義周 申請人:三洋電機株式會社