投射型顯示裝置的製作方法
2023-10-06 09:59:54 1
專利名稱：投射型顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶投影儀等的投射型顯示裝置，涉及梯形失真校正。
背景技術：
近年來，在會議中盛行將個人計算機生成的展示畫面由液晶投影儀擴大投影的展示而不再分發展示資料。
一般，在利用液晶投影儀擴大投影的場合，在從屏幕的正面，即從屏幕的垂直方向投影時，投影畫面的顯示無失真。但在離開屏幕的垂直方向投影時，投影畫面的顯示有失真。這種失真一般稱為梯形失真。作為校正這種梯形失真的方法，有光學校正方式和電學校正方式。光學方式，由於在結構上受到限制，成本高，使用的不多。電學方式是進行影像信號的數字處理對影像自身進行反失真而校正梯形失真的方式，現在一般使用此種方式。在採用此種電學方式的場合，迄今的主流方式是用戶在觀察失真畫面的同時利用手動方式進行調整，但也報告有自動地進行這種調整的方法(例如，可參見日本專利特開2000-122617號公報)。
根據該特許公報(日本的專利公報)，使用多個距離傳感器檢出到屏幕的距離，根據該檢出結果求出屏幕與顯示裝置之間的傾角而自動校正梯形失真。
發明內容
在上述特許公報中記載的方式中，為了求出與屏幕的傾角，要求距離檢出精度以mm為單位。
就是說，如上述特許公報的圖2所示，設主機和屏幕的傾角為θ，設正常的投影畫面的縱幅為d(在設2個傳感器的光為傳感器平行光時，相當於各傳感器平行光D1、D2之間的距離)，則tanθ＝(D1-D2)/d成立。如將由一般液晶投影儀的形狀得出的d＝300mm、θ＝1°代入上式，D1-D2＝d×tanθ＝300×tan1°≈5.2mm.
即為了檢出傾角1°，必需要有檢出精度至少為約5mm的距離傳感器。另一方面，當前的情況是便宜的距離傳感器，例如，在超聲波傳感器及紅外傳感器等之中即使是檢出精度好也只是數cm程度，作為可以以mm單位檢出的傳感器，只有昂貴的雷射傳感器，但使用雷射傳感器還不實用。
本發明的目的是要提供一種解決上述現有技術的問題，利用便宜的距離傳感器進行梯形失真的自動校正的投射型顯示裝置。
為達到上述目的，本發明的構成是轉動距離傳感器觀測反射波的電平，從反射波電平變為最大值的轉動角度檢出對屏幕角度進行梯形失真校正。
圖1為示出適用本發明的投射型顯示裝置的實施方案1的框圖。
圖2為說明實施方案1的動作的定時圖。
圖3為說明實施方案1的動作的構成圖。
圖4為說明實施方案1的動作的角度特性圖。
圖5為說明實施方案1的動作的構成圖。
圖6為說明實施方案1的動作的角度特性圖。
圖7為說明實施方案1的動作的流程圖。
圖8為示出傳感器轉動裝置的另一構成的構成圖。
圖9為示出適用本發明的投射型顯示裝置的實施方案2的框圖。
圖10為說明適用本發明的投射型顯示裝置的實施方案3的動作的角度特性圖。
圖11為說明梯形失真形狀處理電路的動作的概念圖。
圖12為包含本發明的光學系統的構成圖。
具體實施例方式
本發明的實施方案1示於圖1。在本實施方案中作為距離傳感器使用的是超聲波傳感器。
圖1為示出適用本發明的投射型顯示裝置的實施方案1的框圖，由液晶投影儀等的投射型顯示裝置1及屏幕2構成，投射型顯示裝置1的構成包括梯形失真校正單元10、信號處理單元11、顯示單元12、CPU 13，而梯形失真校正單元10的構成包括40kHz發生單元100、第一放大單元101、超聲波傳感器102、臺座103、峰值檢出單元104、第二放大單元105、電動機106、驅動器108以及AD單元109。
下面對圖1的動作予以說明。超聲波傳感器102一般在輸入40kHz的脈衝時發生超聲波，並且在接收到超聲波時，發生40kHz的脈衝。也有隻發生超聲波的發送專用傳感器及只接收超聲波的接收專用傳感器，此處示出的則是可應用於兩方面的收發兼用傳感器的場合的示例。發生40kHz脈衝由40kHz發生單元100進行。具體說，如圖2的波形①，40kHz的脈衝，例如，以間隔20Hz間歇振蕩而發生。發生這種脈衝可以通過組合邏輯IC，但由於電路規模大，也可以使用可編程邏輯器件(下面稱其為PLD)。邏輯IC或PLD這樣的器件的輸出一般是CMOS或TTL電平，另一方面，由於輸入到超聲波傳感器102的40kHz脈衝的信號振幅必須大於數十Vpp，在第一放大單元101中放大40kHz脈衝。作為該器件，例如，可以使用耐高壓電晶體及變壓器。超聲波傳感器102，利用輸入的40kHz脈衝發生超聲波。發生的超聲波利用投射型顯示裝置1向外發送，由屏幕2反射而由相同的超聲波傳感器102接收。超聲波傳感器102利用接收到的超聲波發生40kHz脈衝。但是，由於該發生的40kHz脈衝的振幅只是大約數mVpp～數十mVpp，由第二放大單元105放大。放大後的40kHz脈衝，變為圖2的波形②，發生於比波形①的脈衝遲的位置。這一延遲，相當於到反覆達到屏幕2的距離的大小的時間。此40kHz脈衝由AD單元109進行A/d變換之後，利用峰值檢出單元104求出圖2的波形②的40kHz脈衝的電平的峰值。具體說，也可以利用比較器進行大小比較，以PLD等組成保存該峰值的邏輯。CPU 13，在讀入該峰值進行運算的同時，發生用來使電動機轉動的控制信號。關於CPU 13的詳細處理方法見後述。驅動器108根據來自CPU 13的控制信號將用來使電動機轉動的驅動信號供給電動機106。在電動機106將自身的轉動機構的轉動傳達到臺座103之處使超聲波傳感器102轉動。
圖3示出超聲波的反射特性。圖3的①示出的是超聲波傳感器102向著與屏幕2的垂直方向。此時，由超聲波傳感器102發送的超聲波垂直於屏幕2反射而返回。圖3的②示出的是超聲波傳感器102與屏幕2保持一定角度的場合。此時，由於由超聲波傳感器102發送的超聲波與屏幕2有一定大小的入射角，返回超聲波傳感器102的反射波的數量減少。圖3的③與②一樣，由於比②的角度更大，返回超聲波傳感器102的超聲波的數量更加減少。圖示的這些關係如圖4。圖4的橫軸是超聲波傳感器102的轉動角度，縱軸是作為峰值檢出單元104的輸出值的超聲波反射波電平的峰值。如以超聲波傳感器102在向著屏幕2的垂直方向時的轉動角度0°作為基準，則如圖4所示轉動角度以0°為中心呈拋物線形狀的曲線。從此圖可以了解，超聲波傳感器102在相對屏幕2垂直的場合超聲波反射波電平最大。
如應用這一特性，可以檢出投射型顯示裝置1和屏幕2的相對角度。下面利用圖5予以說明。如投射型顯示裝置1和屏幕2的相對傾斜角度為θ，則在超聲波傳感器102相對投射型顯示裝置1轉動一個角度θ時，超聲波傳感器102相對屏幕2為向著垂直方向。此時的超聲波傳感器102的轉動角度和峰值檢出單元104的輸出值的關係如圖6所示，在超聲波傳感器102的轉動角度為θ時超聲波反射波電平最大。由此，通過求出超聲波傳感器102的超聲波反射波電平為最大時的轉動角度，可以檢出投射型顯示裝置1和屏幕2的相對角度。
下面參照附圖7的流程圖對CPU 13中的詳細處理方法予以說明。作為前提條件，例如，超聲波傳感器102對於投射型顯示裝置1從-20°的開始位置起到+20°的結束位置為止每次轉動1°。首先轉動電動機106使超聲波傳感器102位於轉動開始位置的-20°(步驟30)。之後，判斷超聲波傳感器102是否已經到達轉動結束位置+20°，如未到達，進入步驟32，如已到達，就轉到步驟34。因為現在還是處於轉動開始位置，轉到步驟32。在步驟32中，讀入由峰值檢出單元104輸出的超聲波反射波電平。之後，轉動電動機106使超聲波傳感器102每次轉動1°(步驟33)，返回步驟31。重複步驟32及步驟33一直到超聲波傳感器102到達結束位置的+20°為止。如到達轉動結束位置，將讀入的從-20°到+20°的超聲波反射波電平進行比較，求出電平變為最大的轉動角度(步驟34)。由該轉動角度計算出梯形失真校正量，並將該校正量發送到信號處理單元11(步驟35)。信號處理單元11具有梯形失真校正電路，對輸入的影像信號進行數字處理，在顯示元件12的顯示面上顯示以該校正量為基礎的具有梯形失真的影像信號(步驟36)。以上是在CPU 13中的處理方法。
下面利用圖11對信號處理單元11內的梯形失真校正處理電路的動作予以說明。在圖11中示出的是相對投影光軸，屏幕在垂直方向上傾斜，隨著趨向屏幕上的上部，圖像縮小的場合的校正。圖11示出影像信號的梯形失真校正前的影像顯示元件上的區域41和梯形失真校正後的影像顯示元件上的區域42，例如，在垂直方向上施加梯形失真而進行數字處理的場合。如圖11所示，設畫面最上部的線為0線，最下部的線為M線，中間的線為N線，並且校正前的水平像素數為L像素，為了進行梯形失真，進行數字處理以便隨著趨向最下部的M線縮小水平像素數。說明的是，例如，使M線的縮小係數為0.6，即M線的水平像素數為L×0.6的梯形失真校正的場合。如設從畫面最上部的0線趨向M線的變化為線性的，途中的N線的縮小係數以1.0-(0.4×N/M)表示，此像素數以L×(1.0-(0.4×N/M))進行計算。按照此計算式，通過改變水平像素數可以施加梯形失真。並且，可知在水平方向上同樣也可以施加梯形失真，通過對每一列改變縮小係數進行上述處理而可以實現。
下面對包含液晶投影儀等的投射型顯示裝置1的光學系統的構成例予以補充說明。圖12為包含投射型顯示裝置1的光學系統的構成例，與圖1對應的部分賦予同一標號。追加的部分為由燈511、反射器512、聚光透鏡513組成的照明光學系統51和將顯示元件12的像投影到屏幕2上的投影透鏡52。由燈511及反射器512發射的放射光，由聚光透鏡513聚光，入射到顯示元件12。接受此入射光而在顯示元件12上產生的像進入到投影透鏡52，投影於屏幕2上。超聲波傳感器102的配置位置，只要是在轉動時投影透鏡52等不會遮蔽超聲波的場所就可以。另外，圖12的顯示元件12是採用透射型進行說明的，但是即使是反射型的顯示元件12，由與其相對應的照明光學系統51構成也可以。並且，在用多透鏡代替聚光透鏡513的場合本發明也適用，這是自不待言的。
如上所述，轉動超聲波傳感器每一次取得超聲波的反射波，由反射波電平成為最大值的轉動角度檢出對屏幕角度而可以自動地校正梯形失真。
另外，在以上的實施方案中，說明的是採用超聲波傳感器作為距離傳感器的場合，但本發明不限於此。例如，如果是紅外線傳感器及雷射傳感器等可以發生直線指向性的波的傳感器，在與屏幕面垂直時反射波電平變為最大的特性相同，都適用於本發明。
另外，在以上的實施方案中，說明的是為了轉動距離傳感器是利用電動機106的轉動機構轉動臺座103的方法，但本發明不限於此，也可採用距離傳感器本身轉動的方式。例如，可以舉出的有使用絲槓型的電動機，將其絲槓的平移運動變為轉動運動的構造等。圖8為其示例。圖8的構造包括超聲波傳感器102、電動機110、絲槓111、滑塊112以及軸113。下面對其動作予以說明。如轉動電動機110及絲槓111，則同時滑塊112沿著軸113平行移動。其平行移動傳達到超聲波傳感器102，超聲波傳感器102，因為其中心位置固定而發生轉動。這樣，如構成為距離傳感器本身可以轉動，也可以不使用轉動機構。
下面在圖9中示出本發明的實施方案2。本實施方案的特徵在於使用兩個距離傳感器，並且通過使各個距離傳感器相對投射型顯示裝置在水平方向上及垂直方向上分別轉動而可以對水平及垂直的任何一種梯形失真進行校正。
圖9為示出本發明的實施方案2的構成的示圖，對作為實施方案1的構成例的圖1的對應部分賦予同一標號。不同的部分是CPU 14和與圖1的梯形失真校正單元10相同的兩個電路塊(梯形失真校正單元10a、10b)。除此之外與實施方案1相同，其說明省略。梯形失真校正單元10a內的超聲波傳感器102相對投射型顯示裝置1的設置狀態配置成為可在水平方向上轉動，在梯形失真校正單元10b內的超聲波傳感器102相對投射型顯示裝置1的設置狀態配置成為可在垂直方向上轉動，梯形失真校正單元10a、10b各自的動作，除了相對投射型顯示裝置1的轉動方向不同之外，其他的動作完全相同。
所以，CPU 14，可以利用梯形失真校正單元10a取得的超聲波反射波電平檢出在水平方向上相對屏幕2的傾角，並利用梯形失真校正單元10b取得的超聲波反射波電平檢出在垂直方向上相對屏幕2的傾角。根據此檢出結果，CPU 14將水平垂直兩方面的梯形失真校正量發送到信號處理單元11，信號處理單元11在接收到該校正量時就對輸入的影像信號進行數字處理而進行水平垂直兩方面的梯形失真校正。
下面對本發明的實施方案3予以說明。其構成與實施方案1的圖1相同。不同之處在於CPU 13中的傾角的計算方法。
利用圖10對該計算方法予以說明。超聲波一般容易受到風等周圍環境條件的影響。所以，如圖4那樣的超聲波反射波電平為完全的拋物線的情況很少見，而是成為如圖10的實線所示的附加了噪聲分量的曲線。在此曲線中取最大值的角度為圖10的①。不過有時在此角度①處的反射波電平增大有可能是由於噪聲引起的而與本來的超聲波傳感器102和屏幕2成為垂直的轉動角度不同。於是，利用由CPU 13取得的超聲波反射波電平的數據組求出近似式。其結果為圖10的點線的近似式，其最大值為在角度②時。作為近似式，例如，有最小二乘法近似等。通過求出這種近似式，可以減小噪聲分量。並且，CPU 13，通過求出成為近似式最大值的超聲波傳感器轉動角度而控制信號處理單元11。
對於以上述方式取得的超聲波反射波電平，通過求出近似式，減小噪聲分量，可以提高梯形失真校正量的精度。
另外，在本實施方案中，講述的是在超聲波情況下的周圍環境條件的影響，在紅外線等光的情況下也一樣。
另外，上述的梯形失真校正，可以在影像顯示裝置的電源接通時進行，也可以通過按下在顯示位置調整及輸入信號檢出產生的輸入端子切換等的自動調整開關等的專用開關而動作。此外，本申請也可也可應用於，例如，利用超聲波傳感器輸出的變化量檢出影像顯示裝置移動而使梯形失真校正動作的場合。
如上所述，根據本發明，可以利用便宜的距離傳感器檢出液晶投影儀和屏幕的傾角而自動地進行梯形失真的自動調整。
權利要求
1.一種投射型顯示裝置，用來把輸入影像信號擴大投影到屏幕上，其構成包括將超聲波或光照射到上述屏幕上，接收從上述屏幕反射的上述超聲波或光的傳感器；使上述傳感器轉動的轉動裝置；檢出上述接收信號的電平的電平檢出裝置；根據上述電平檢出裝置發出的檢出結果校正上述影像信號的梯形失真的梯形失真校正處理電路；以及投影裝置；且將經過梯形失真校正處理的影像信號投影到屏幕上。
2.一種投射型顯示裝置，用來把輸入影像信號擴大投影到屏幕，其構成包括將超聲波或光照射到上述屏幕上，接收從上述屏幕反射的上述超聲波或光的傳感器；使上述傳感器每次轉動規定角度的轉動裝置；檢出各轉動角度的上述接收信號內的峰值的峰值檢出裝置；根據上述峰值檢出裝置發出的檢出結果進行控制的梯形失真校正處理電路；以及投影裝置；且將經過梯形失真校正處理的影像信號投影到屏幕上。
3.一種投射型顯示裝置，用來把輸入影像信號擴大投影到屏幕，其構成包括將超聲波或光照射到上述屏幕上，接收從上述屏幕反射的上述超聲波或光的傳感器；使上述傳感器每次轉動規定角度的的轉動裝置；檢出各轉動角度的上述接收信號內的峰值的峰值檢出裝置；根據上述峰值檢出裝置發出的檢出結果對上述影像信號進行控制的梯形失真校正處理電路；形成與經過梯形失真校正處理的影像信號相應的光學像的影像顯示元件；以及將上述光學像投影的投影裝置。
4.如權利要求2記載的投射型顯示裝置，其中上述梯形失真校正處理電路構成為，根據由上述峰值檢出裝置檢出的成為峰值的上述傳感器的轉動角度，計算上述投射型顯示裝置和上述屏幕的傾角，並對該傾角產生的梯形失真進行校正處理。
5.如權利要求3記載的投射型顯示裝置，其中上述梯形失真校正處理電路構成為，根據由上述峰值檢出裝置檢出的成為峰值的上述傳感器的轉動角度，計算上述投射型顯示裝置和上述屏幕的傾角，並對該傾角產生的梯形失真進行校正處理。
6.如權利要求2記載的投射型顯示裝置，其中上述峰值檢出裝置構成為，由各轉動角度的上述接收信號計算近似式並以該近似式的最大值作為峰值。
7.如權利要求3記載的投射型顯示裝置，其中上述峰值檢出裝置構成為，由各轉動角度的上述接收信號計算近似式並以該近似式的最大值作為峰值。
8.如權利要求1記載的投射型顯示裝置，其中上述轉動裝置構成為，使上述傳感器在上述投射型顯示裝置的水平方向上轉動。
9.如權利要求2記載的投射型顯示裝置，其中上述轉動裝置構成為，使上述傳感器在上述投射型顯示裝置的水平方向上轉動。
10.如權利要求3記載的投射型顯示裝置，其中上述轉動裝置構成為，使上述傳感器在上述投射型顯示裝置的水平方向上轉動。
11.如權利要求4記載的投射型顯示裝置，其中上述轉動裝置構成為，使上述傳感器在上述投射型顯示裝置的水平方向上轉動。
12.如權利要求5記載的投射型顯示裝置，其中上述轉動裝置構成為，使上述傳感器在上述投射型顯示裝置的水平方向上轉動。
13.如權利要求6記載的投射型顯示裝置，其中上述轉動裝置構成為，使上述傳感器在上述投射型顯示裝置的水平方向上轉動。
14.如權利要求7記載的投射型顯示裝置，其中上述轉動裝置構成為，使上述傳感器在上述投射型顯示裝置的水平方向上轉動。
15.如權利要求1記載的投射型顯示裝置，其中上述傳感器及上述轉動裝置分別具有兩個；上述轉動裝置構成為，使上述投射型顯示裝置在水平方向上和垂直方向上分別使上述傳感器轉動。
16.如權利要求2記載的投射型顯示裝置，其中上述傳感器及上述轉動裝置分別具有兩個；上述轉動裝置構成為，使上述投射型顯示裝置在水平方向上和垂直方向上分別使上述傳感器轉動。
17.如權利要求2記載的投射型顯示裝置，其中上述傳感器及上述轉動裝置分別具有兩個；上述轉動裝置構成為，使上述投射型顯示裝置在水平方向上和垂直方向上分別使上述傳感器轉動。
18.如權利要求3記載的投射型顯示裝置，其中上述傳感器及上述轉動裝置分別具有兩個；上述轉動裝置構成為，使上述投射型顯示裝置在水平方向上和垂直方向上分別使上述傳感器轉動。
19.如權利要求4記載的投射型顯示裝置，其中上述傳感器及上述轉動裝置分別具有兩個；上述轉動裝置構成為，使上述投射型顯示裝置在水平方向上和垂直方向上分別使上述傳感器轉動。
20.如權利要求5記載的投射型顯示裝置，其中上述傳感器及上述轉動裝置分別具有兩個；上述轉動裝置構成為，使上述投射型顯示裝置在水平方向上和垂直方向上分別使上述傳感器轉動。
全文摘要
提供一種投射型顯示裝置。在液晶投影儀中，為了自動調整梯形失真而測定與屏幕的傾角時，以前為了利用距離傳感器求出與屏幕的而計算出傾角要求距離檢出精度以mm為單位，必需昂貴的距離傳感器。在本發明中，通過使距離傳感器轉動觀測其反射波電平，由反射波電平變為最大值的轉動角度檢出與屏幕的傾角而對梯形失真進行校正，可以使用便宜的距離傳感器對梯形失真進行自動調整。
文檔編號H04N17/00GK1488990SQ0310376
公開日2004年4月14日 申請日期2003年2月18日 優先權日2002年10月9日
發明者春名史雄, 野澤庸之, 繁田敦, 之 申請人:株式會社日立製作所