投影型图像显示装置的制作方法

专利名称：投影型图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将显示元件上的图像放大投影到被投影面上的投影 型图像显示装置，尤其适用于将投射光从斜方向投影到被投影面上的类型 的投影型图像显示装置。
背景技术：
将显示元件(液晶面板)上的图像扩大投影到投影面(屏幕)上的投 影型图像显示装置(以下称"投影仪")被商品化而广泛普及。该类型的 投影仪，由于投影透镜的光轴方向和投影面的方向之间的不吻合导致在投 影图像上产生梯形状的失真(distortion:畸变)。为了修正此失真，可以采
用按照投影仪的光轴方向接近投影面的法线方向的方式调节投影仪主体 的设置状态、或者在投影透镜的后段侧配置角度可变的反光镜以使失真抑
制的方式调节反射镜的角度的方法(专利文献l、 2、 3)。另外，也可以采 用通过信号处理来调节显示元件上描绘的图像的方法(专利文献4)。于是， 形成预先解除了失真的形状的图像，并描绘在显示元件上。
目前，来自投影仪的光从正面方向投影到屏幕，但是最近提出一种从 斜方向将投射光投影到屏幕上的投影仪(专利文献5、 6)。在此类型的投 影仪中，投射光从斜方向投影到屏幕上，因此与从正面投影的情况相比， 降低了由于人等障碍物遮挡投射光而产生阴影的可能性。而且，也可以减 少人在靠近屏幕站立进行说明时感到投影仪的光刺眼的问题。
专利文献1日本特开2000-171897号公报
专利文献2日本特开平9-5887号公报
专利文献3日本特开2002-262198号公报
专利文献4日本特开平8-98119号公报
专利文献5日本特开2004-45894号公报
专利文献6日本特开2001-255462号公报
相对于屏幕面法线的投射光的入射角度越大上述梯形失真就越显著。因 此，如上所述从斜方向投影投射光时，与从正面方向投影时相比，梯形失 真的发生状况较显著。
在这种情况下，也可以通过如上所述的信号处理来修正梯形失真，但是 这样做会产生投影图像的解像度严重恶化的问题。另外，调节投影仪的设 置状态来修正梯形失真时，仅仅使设置状态稍微改变，投影图像的投影位 置就会产生很大的变化，因此，修正梯形失真的同时将投影图像收敛到屏 幕面上极其困难这样的问题就产生了。
此外，利用角度可变的反射镜反射投射光来修正梯形失真时，随着投射 光相对于屏幕面法线的倾斜角度变大，需要大面积的反射镜，从而产生反 射镜大型化的问题。在这种情况下，伴随反射镜的大型化，反射镜的驱动 传动机构也大型化，结果是产生投影仪本身大型化的问题。

发明内容
本发明是为了解决这些问题而完成的。目的在于提供一种能够通过小 的反射镜顺利地修正梯形失真的投影型图像显示装置。
本发明的投影型图像显示装置的特征在于，具有透镜单元，其入射
根据视频信号调制后的光；第一反射镜，其具有入射经由所述透镜单元的 所述光并且使所述光聚束的反射面；第二反射镜，其反射由第一反射镜反 射的所述光；和反射镜传动机构，其改变所述第二反射镜相对于所述光的 倾斜角度。
根据本发明，由于光被第一反射镜聚束，因此能够将入射到第二反射 镜时的光的尺寸变小，且可以将第二反射镜小型化。由此，也可使驱动第 二反射镜的反射镜传动机构小型化，从而抑制投影仪本身的大型化。
本发明中，第二反射镜可以配置于从第一反射镜到该第一反射镜聚束 的所述光的聚束位置的第一光路、或从该聚束位置到经过第一光路的光路 长的第二光路。更优选第二反射镜配置于第一反射镜聚束的所述光的聚束 位置(光的尺寸变得最小的位置)，这样一来，可以显著縮小第二反射镜， 也可以实现反射镜传动机构的小型化。
另外，本发明中，以由该第二反射镜反射的所述光的光路和穿过透镜
单元的所述光的光路相交叉的方式配置第二反射镜时，譬如如图11所示， 可以縮短投影型图像显示装置和投影面(屏幕面)之间的距离。
另外，本发明中，还配置有输入用于驱动所述反射镜传动机构的指令 的操作部、和按照介由所述操作部输入的所述指令输入驱动所述反射镜传 动机构的驱动部时，用户通过操作操作部(遥控等)则可以顺利地调节第 二反射镜的角度，从而可以简化梯形失真的修正作业。
另外，本发明中，还配置有驱动部，其根据控制信号驱动反射镜传 动机构；检测部，其检测相对于投影面上的图像的投影状态；控制部，其 基于该检测部的检测结果向驱动部输入控制信号，无需进行手动调节的作 业，可自动按照梯形失真调节第二反射镜的角度。因此，与手动的情况相 比，能够更简单的进行梯形失真的修正。
于是，所述检测部可以设计为具有将测试图像投影到投影面的测试图 像投影处理部、拍摄投影面上的测试图像的摄像部、根据由摄像部拍摄的 测试图像的投影状态对该投影图像的失真进行检测的失真检测部的结构。
如上所述，根据本发明，能够提供一种利用小的反射镜即可顺利地修 正梯形失真的投影型图像显示装置。
通过以下所示的实施方式的说明，本发明的效果以及意义变得更加清 楚。但是，以下的实施方式只不过是将本发明实施化时的一个例示。本发 明不受以下实施方式所记载的内容的任何限制。


图1是表示第一实施方式的投影仪的构成的图。
图2是表示第一实施方式的光学引擎的构成例的图。
图3是表示第一实施方式的反射镜传动机构的构成的图。
图4是表示第一实施方式的投影仪中，在修正上下方向的梯形失真时
第二反射镜40的倾斜的调节例的图。
图5是用于说明在只运用透镜单元将投影仪倾斜1°时的投影图像的
状态的图。
图6是用于说明在运用透镜单元和反射镜将投影仪倾斜1°时的投影 图像的状态的图7是表示在只运用透镜单元将投影仪倾斜1°时的投影图像的形状
以及在运用透镜单元和反射镜将投影仪倾斜r时的投影图像的形状的
图8是表示第二实施方式的反射镜传动机构的构成的图； 图9是表示第二实施方式的投影仪中，在修正左右方向的梯形失真时
第二反射镜的倾斜的调节例的图IO是用于说明第二反射镜的配置的图11是表示第三实施方式的投影仪的构成的图12是表示第三实施方式的反射镜传动机构的构成的图13是表示第三实施方式的反射镜传动机构和驱动单元的构成的图。
图14是表示第三实施方式的投影仪中，在修正上下方向的梯形失真
时第二反射镜的倾斜的调节例的图15是表示第三实施方式的投影仪中，在修正左右方向的梯形失真
时第二反射镜的倾斜的调节例的图，
图16是表示第四实施方式的投影仪的构成的图17是表示第四实施方式的投影仪的电路系统的功能方框图18是表示第四实施方式的投影仪中梯形失真的自动修正动作流程
的流程图19是说明第四实施方式的投影仪中，屏幕上的投影图像和拍摄元 件所摄取的拍摄阁像的关系及失真修正方法的图。 图中 10筐体 20透镜单元 30第一反射镜 40第二反射镜 50、 51、 52反射镜传动机构 70驱动单元 80控制部 81遥控装置 90摄像部
901摄像元件 1000显示元件驱动部 1100光源用电源 1200摄像元件驱动部 1300信号处理部 1400主控制部 1500数据比较部 1600反射镜控制部
具体实施例方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。 〈第一实施方式〉
图1是表示第一实施方式的投影仪的构成的图。如图所示，投影仪具 有筐体IO、透镜单元20，第一反射镜30、第二反射镜40、反射镜传动机 构50、和罩60。
筐体10中收容有光学引擎102，该光学引擎102生成根据视频信号调 制后的视频光。生成的视频光从光学引擎入射到透镜单元20。在此，视频 光以其光束中心距透镜单元20的光轴Ll规定距离p的方式入射到透镜单 元20。经过了透镜单元20的视频光通过具有非球面形状或自由曲面形状 的凹面状反射面的第一反射镜30被聚束。
第二反射镜40具有平板形状，配置于经过了第一反射镜30的视频光 的聚束位置(集光面)附近。在此，第二反射镜40以其反射面与透镜单 元20的光轴大致垂直的方式配置。来自第一反射镜30的视频光由第二反 射镜40反射，如同一图中的图示，被投影到被投影面(屏幕面)。
在此，第二反射镜40由反射镜传动机构50以在Y-Z平面的面内方向 可转动的方式支承。如后述，屏幕面上的图像中产生梯形失真时，可通过 调节第二反射镜40的倾斜角度来抑制梯形失真。
罩60收容透镜单元20、第一反射镜30、第二反射镜40、及反射镜传 动机构50。在该罩60上在由第二反射镜40反射的视频光的通过位置，形 成有窗601。另外，在该罩60上，形成有用于操作反射镜传动机构50的
调节用螺钉(后述)的开口 (未图示)。
另外，作为光学引擎102内配置的光调制元件，除了透过型的液晶面 板以外还可以采用反射型液晶面板及MEMS器件。
图2是表示光调制元件采用透过型液晶板时的光学引擎102的构成例 的图。
从光源102a射出的白色光由导光光学系102b分离成红色波段的光 (以下称作"R"光)、绿色波段的光(以下称作"G"光)和蓝色波段 的光(以下称作"B"光)，被照射到液晶面板102c、 102d、 102e。通过这 些液晶板102c、 102d、 102e调制后的R光、G光、B光由二向色棱镜102f 进行色合成，并作为视频光入射到透镜单元20。
图3是表示传动机构50的构成的图。同图(a)为罩省略后的投影仪 的要部上面图，同图(b)为罩省略后的投影仪的要部侧面图。
传动机构50具有反射镜保持板501、支承板502、保持板503、弹簧 504、和调节用螺钉505。上述第二反射镜40安装于反射镜保持板501。 反射镜保持板501具有四角形的平板形状，其表面形成有凹处。该凹处嵌 入固定有第二反射镜40。
反射镜保持板501按照在Y-Z平面的面内方向上可转动的方式由支承 板502的轴承部502a轴支承。另外，反射镜保持板50被两个弹簧504向 其下部接近支承板502的方向施力。
支承板502上形成有螺钉孔502b，该螺钉孔502b中螺合有调节用螺 钉505。调节用螺钉505的前端从支承板502突出，且抵接到反射镜保持 板501的背面。由此制约反射镜保持板501的转动且固定反射镜保持板501 的位置。支承板502通过保持板503安装于筐体10。
调节用螺钉505上形成有旋扭部505a，例如，顺时针转动该旋扭部 505a时，调节用螺钉505的前端向反射镜保持板501侧前进；逆时针方向 转动时，自反射镜保持板501侧后退。
在第二反射镜40的反射面相对于透镜单元20的光轴Ll为垂直的状 态(初始状态)下，使调节用螺钉505前进时，反射保持板501的下部从 同图(b)的状态被调节螺栓505推动而沿逆时针方向转动；伴随于此， 第二反射镜40的反射面从初始状态向上仰着倾斜。另一方面，使调节用
螺钉505后退时，反射镜保持板501的下部被弹簧504牵引而沿顺时针方 向转动。同时，第二反射镜40的反射面从初始状态向下俯着倾斜。
另外，如图3 (b)所示，第二反射镜40的回转中心即反射镜保持板 501的轴支承位置，被设定为穿过配置于上述光学引擎102内的光调制元 件的中心位置的主光线入射到第二反射镜40的位置。
图4是表示修正上下方向的梯形失真时的第二反射镜40的倾斜调节 例的图。
在透镜单元20的光轴Ll和屏幕面的法线一致的情况下，屏幕面的投 影图像不发生梯形失真。但是，如图4 (a)所示，在屏幕面向下俯着倾斜、 其法线在相对于透镜单元20的光轴L1向下俯着倾斜的情况下，如图中虚 线所示，投影图像上产生下底长上底短的梯形状的失真(以下称为"下梯 形失真")。而且，就投影图像而言，其尺寸沿上下方向延伸，上下方向的 尺寸(高)与不倾斜时相比变大。
此时操作上述调节用螺钉505，如同图(a)所示，使第二反射镜40
的反射面从初始状态向上仰着倾斜。据此，就投影图像而言，随着在屏幕 上向上移动，慢慢地，上下部分的放大率差消失，由此下梯形失真被消除。
这样一来，下梯形失真被消除，如同图实线所示，投影图像变为适当的形 状时，就中止调节用螺钉505的操作，将第二反射镜40固定在此位置。 另外，就投影图像而言，其高度随着上述向上方向的移动而縮小，在梯形 失真被消除的状态下，变为与透镜单元20的光轴Ll和投影面的法线不倾 斜时的投影图像的高度相同的尺寸。
另一方面，如图4 (b)所示，投影面向上仰着倾斜，其法线在相对于 透镜单元20的光轴L1向上仰着倾斜的情况下，如图中虚线所示，投影图 像上产生上底长下底短的梯形失真(以下称为"上梯形失真")。而且，就 投影图像而言，其尺寸沿上下方向延伸，上下方向的尺寸(高度)与不倾 斜时相比变大。
此时操作调节用螺钉505，如图(b)所示，第二反射镜40的反射面 从初始状态向下俯着倾斜。据此，就投影图像而言，随着在屏幕上向下移 动，慢慢地，上下部的放大率差消失，由此上梯形失真被消除。这样一来， 上梯形失真被消除，如同图实线所示，投影图像变为适当的形状时，中止
调节用螺钉505的操作，将第二反射镜40固定在此位置。另外，投影图 像的高度随着上述向下方向的移动而縮小，在梯形失真被解除的状态下， 变为与透镜单元20的光轴L1和投影面的法线不倾斜时的投影图像的高度 相同的尺寸。
在本实施方式的构成中，利用反射镜传动机构50来调节第二反射镜 40，由此可以顺利地修正梯形失真。同时可以消除投影图像的上下延伸。
迸一步，由于将第一反射镜30的反射面设计成使光聚束的形状，所 以入射到第二反射镜40时的光束，与入射到第一反射镜30时的光束相比， 尺寸缩小。因此，可以将第二反射镜40小型化。由此也可将驱动第二反 射镜40的反射镜传动机构50小型化，从而可以抑制投影仪本身的大型 化。
图5~图7是用于说明只运用透镜单元的投影仪(从斜方向向屏幕投影 投射光的投影仪)和运用透镜单元和反射镜的投影仪(与本实施方式相同 类型)中的、投影仪相对于屏幕面法线倾斜相同角度时发生的梯形失真等 的大小差异的图。
图5是用于说明只运用了透镜单元将投影仪倾斜1°时的投影图像的 状态的图，同图(a) (b)分别是从侧方、上方看到的投影仪和屏幕的图。 而且图6是用于说明运用了透镜单元和反射镜将投影仪倾斜1°时的投影 图像的状态的图，同图(a) (b)分别是从上方、侧方看到的投影仪和屏 幕的图。此外，图7 (a)是表示只运用了透镜单元将投影仪倾斜1°时的 投影图像的形状的正面图，同图(b)是表示运用了透镜单元和反射镜将 投影仪倾斜r时的投影图像形状的正面图。
首先，参照图5对只运用了透镜单元的投影仪倾斜r的情况进行说
明。该例为假设投影距离为3000mm，投影80英寸(4: 3)尺寸的图像的
情况。另外，该情况的投影距离为从构成投影仪的透镜单元的透镜群中最 靠近屏幕侧的透镜(以下称为前面透镜)到屏幕面的距离。
为了简单地说明，假设视频光从透镜单元的前面透镜的中心点向屏幕 投影，设定投影图像的尺寸为高1200m宽为1600m，设定从投影图像的中 心延伸的屏幕面法线和透镜单元的光轴的距离为800mm。
在这样的条件下，从透镜单元的光轴到投影图像的上端的距离Dt及
到下端的距离Db在投影仪不倾斜的状态(来自投影仪的光线以破线所示 的状态)下，如下所示。
Dt=800+ (1200/2) = 1400mm
Db=800- (1200/2) =200mm
另外，投影图像的水平方向(x轴方向)的中心P的上侧的光线的光
线角度n t、光线长Lt及下侧的光线的光线角度n b、光线长Lb，在投影 仪不倾斜的状态下，如下所示
□ t=tan-1 (1400/3000)=约2.5°
□ b=tan" (200/3000)=约3.8° Lt=3000/cos25° =3310.1mm Lb=300/cos3.8° =3006.6mm
其次，考虑投影仪从上述状态沿图面的逆时针方向倾斜r时的情况。 为了简单地说明，以透镜单元的前面透镜的中心点为回转中心回转。 投影仪倾斜r时，来自投影仪的光线变为图中实线所示的状态。此
情况下口 1=约26° ， D b:约4.8° ，因此上述距离Dt、 Db变为如下所 示。
Dt=3000xtan26° =约1463mm Db=3000xtan4.8° =约252mm
因此，投影图像沿上下方向延伸，它的延伸量口D如下所示。 n D= (1463-1400) - (252-200) =llmm
而且，倾斜r时的光线长Lt、 Lb、及相对于倾斜前的光线长的增长
量O Lt、 OLb如下所示。
Lt=3000/cos26° =3337.8mm Lb=3000/cos4.8° =3010.6mm
□ Lt=3337.8-3310.1=27.2mm
□ Lb=3010.6-3006.6=4.0mm
这样，光线长的增长量在投影图像的上端比在其下端大，因此，投影 图像上产生图像的上端宽度比下端宽度长那样的梯形失真。和投影图像的 水平方向(X轴方向)的中心P的光线长与Lt、 Lb同样地，算出两端Pl、 Pr的上侧的光线的光线长Ltl、 Ltr的增长量及下侧的光线的光线长Lbl、
Lbr的增长量，据此概算出上侧的光线的两端P1、 Pr的光线位置及下侧的 光线的两端P1、 Pr的光线位置，其结果是投影图像的下端宽度的增长量约 为2mm，投影图像的上端宽度的增长量约为13mm。
这样一来，如图7 (a)所示，只运用了透镜单元的投影仪中，通过使 投影仪倾斜l。，投影图像的高度延长llmm成为1211mm。而且，由于 产生梯形失真，所以投影图像的上端宽度变成1613mm，下端宽度变成 1602mm。
这样，图5所示的投影仪中，相对于投影仪的倾斜量来说，投影图像 的上下延伸量D D几乎不变大。因此，为了在屏幕面内的所希望的位置上 投影图像而调节投影仪的高度时，即使投影仪相对于水平面以X轴为中心 稍微倾斜，也不易引起投影图像的上端从屏幕露出。
而且，即使投影仪稍微倾斜，此时的梯形失真(图像的上端宽度与下 端宽度的尺寸差)也是比较小的，因此，这样的梯形失真可以通过信号处 理进行的修正，譬如梯形失真修正来消除。
因此，只运用了透镜单元的投影仪中，即使投影仪稍微倾斜，在投影 图像上产生上下的延伸及梯形失真，也可以通过只进行梯形失真修正在屏 幕面的有效区域内映出矩形状的投影图像。
接着，参照图6，对运用了透镜单元和反射镜的投影仪倾斜1°的情 况进行说明。该例为假设投影距离为500mm， 80英寸(4: 3)尺寸的图 像的情况。而且，该情况下，投影距离为从由反射镜反射的光的集光中心 到屏幕面的距离。
为了简单地进行说明，假设视频光为从所述集光中心投影到屏幕的 光。而且，投影图像的尺寸设定为高1200mm，宽1600mm，设定从投影 图像的中心延伸的屏幕面法线和透镜单元的光轴距离为800mm。
在这样的条件下，距离Dt、 Db与上述同样为Dt=1400mm、 Db=200mm。 另外，光线角度O t、光线长Lt及光线角度nb、光线长Lb在投影仪不倾
斜的状态(来自投影仪的光线以破线表示)下，如下所示。
□ t-tarf1 (1400/500)=约70°
□ b=tan-1 (200/500)=约22° Lt=500/cos70° =1461.9mm
Lb=500/cos22° =539.3mm
接下来，考虑投影仪从上述状态沿图面的逆时针方向倾斜r的情况。 为了简单地进行说明，以所述集光中心为回转中心转动。
投影仪倾斜r时，来自投影仪的光线变成如图中实线所示的状态。
该情况下，口1=约71° 、 nb-约23。，因此，上述距离Dt、 Db如下所
不o
Dt=500xtan71° =约1452mm Db=500xtan23° =约212mm 所以，投影图像沿上下方向延伸，其延伸量口D如下所示。
□ D= (1452-1400) - (212-200) =40mm
另外，倾斜r时的光线长Lt、 Lb及相对于倾斜前的光线长的增加量
□ Lt、 。Lb如下所示。
Lt=500/cos71° =1535.8mm Lb=500/cos23° =543.2mm
□ Lt=1535.8-1461.9=73.9mm
□ Lb=543.2-539.3=3.9mm
这样，光线长的增长量在投影图像的上端比在其下端大得多，所以， 在投影图像上产生图像的上端宽度比下端宽度长得多的梯形失真。与投影 图像的水平方向(X轴方向)的中心P的光线长Lt、 Lb同样，算出两端 Pl、Pr的上侧的光线的光线长Ltl、Ltr的增长量及下侧的光线的光线长Lbl、 Lbr的增长量，基于此概算出上侧的光线两端P1、 Pr的光线位置及下侧的 光线两端Pl、 Pr的光线位置，其结果是投影图的下端宽度的增加量约为 llmm，投影图的上端宽度的增加量约为78mm。
这样一来，如图7 (b)所示，使用透镜单元和反射镜的投影仪，通过使 投影仪倾斜r ，投影图像的高度伸长40mm变为1240mm，由于产生梯 形失真，投影图的下端宽度变为1678mm，下端宽度变为1611mm。
这样，在图6所示的投影仪中，投影图像相对于投影仪的倾斜量的上 下延伸量nD与图5的投影仪相比变得很大。因此，以图像投影到屏幕面 内所希望的位置的方式进行投影仪的高度的调节时，投影仪相对于载置面 (水平面)以X轴为中心稍微倾斜，投影图像的上端就有可能从屏幕露出。
另外，即使投影仪稍微倾斜时，这时的梯形失真(图像的上端宽度和 下端宽度的尺寸差)也比较大，因此这样的梯形失真很难通过信号处理的 修正譬如梯形失真修正来消除。
由于按照通过梯形失真修正使在投影时投影图像的变长的上端宽度
与下端宽度变得相同的方式由信号处理使上部侧的像素跳行(pixe
skipping),因此屏幕上映出的图像在上部侧画质差。因此，在梯形失真较 小、上端宽度和下端宽度的尺寸差较小的范围内，像素几乎不被跳行，画 质变差也比较小，但是梯形失真变大、上端宽度和下端宽度的尺寸差变大 时，像素跳行得多，所以画质严重变差，影响到用户的视听。由此来看， 在如图7(b)所示的梯形失真大的情况下，采用梯形失真修正是不理想的。
这样，运用了透镜单元和反射镜的投影仪的情况，在投影仪稍微倾斜， 由此在投影图像上产生上下延伸的梯形失真时，很难通过梯形失真修正在 屏幕的有效区域内映出矩形状的投影图像。
对于此，本实施方式的构成中，如上所述，通过利用反射镜传动机构 50调节第二反射镜40的倾斜，不会使画质等恶化，并可容易地消除梯形 失真，同时可抑制投影图像的上下延伸。由此，可以顺利地在屏幕的有效 区域内映出矩形状的投影图像。 〈第二实施方式〉
图8是表示第二实施方式的投影仪的构成的图。同图(a)是省略了 罩的投影仪的要部上面图，同图(b)是省略了罩的投影仪的要部侧面图。
在本实施方式的投影仪中，反射镜传动机构的结构与第一实施方式不 同。因此，对于与第一实施方式相同的构成，附加相同的符号并省略其说 明。
反射镜传动机构51具有反射镜保持板511、支承板512，保持板513、 弹簧514和调节用螺钉515。
该反射镜传动机构51中，反射镜保持板5U由支承板512的轴承部 512a以在X-Z平面的面内方向可转动的方式轴支承。而且，可随之改变 弹簧514和调节用螺栓515的配置位置。
第二反射镜40在相对于透镜单元的光轴Ll垂直的状态(初始状态) 转动旋扭部515a使调节用螺钉515前进时，反射镜保持板511的右端部
被调节用螺栓515挤压而从同图(a)的状态沿逆时针方向转动。另一方 面。使调节用螺钉515后退时，反射镜保持板511的右端部被弹簧514牵 引而沿顺时针方向转动，伴随于此，第二反射镜40的反射面从初始状态 沿时针方向倾斜。
另外，该反射镜传动机构51与上述反射镜传动机构50同样，第二反 射镜40的回转中心即反射镜保持板511的轴支承位置设定为穿过上述光 学引擎102内配置的光学调制元件的中心位置的主光线入射到第二反射镜 40的位置。
图9是表示修正左右方向的梯形失真时第二反射镜40的倾斜调节例 的图。
如图9 (a)所示，在屏幕面沿同图的逆时针方向倾斜且其法线相对于 透镜单元20的光轴L1沿逆时针方向倾斜的情况下，如图中虚线所示，屏 幕面上的投影图像上产生右边长左边短的梯形失真(以下称作"右梯形失 真")。
这时，操作上述调节用螺钉515，如同图(a)所示，只要将第二反射 镜40的反射面从初始状态沿同图的逆时针方向倾斜而将右梯形失真消除 即可。
另一方面，如图9 (b)所示，在屏幕面向同图的顺时针方向倾斜、其 法线相对于透镜单元20的光轴L1向顺时针方向倾斜时，如图中虚线所示， 屏幕面上的投影图像上产生左边长右边短的梯形失真(以下称作"左梯形 失真")。这时，操作上述调节用螺钉515，如同图(b)所示，只要将第二 反射镜40的反射面从初始状态向同图的顺时针方向倾斜，将左梯形失真 消除即可。
本实施方式的构成与第一实施方式同样，可以顺利地修正梯形失真。 而且，可以实现第二反射镜40、反射镜传动机构51的小型化，也可抑制 投影仪本身的大型化。
另外，第一实施方式及第二实施方式中，将第二反射镜40配置于由 第一反射镜30聚束视频光的位置(集光面)的附近。这时，第二反射镜 40譬如如图10所示，可以配置于从第一反射镜30到集光面的第一光路和 从集光面到经过第一光路的光路长d的第二光路的范围内。比第二光路更
靠近屏幕侧光路中，射束直径比入射到第一反射镜30时的射束直径大， 因此，第二反射镜40大型化。只要在第一光路和第二光路的范围内配置 第二反射镜40，就可以避免这种麻烦，从而实现第二反射镜40的小型化。
更优选将第二反射镜40配置于第一反射镜30进行的视频光的聚束位 置(光束的尺寸变得最小的位置)或者尽量在其附近。这样一来，可以显 著减小第二反射镜40，也可实现反射镜传动机构50、 51的小型化。
另外，通过将第一实施方式的传动机构50的构成和第二实施方式的 传动机构51的构成相组合，可以修正上下、左右方向上产生的梯形失真。
第三实施方式
图11是表示第三实施方式的投影仪的构成的图。本实施方式的投影 仪中，第二反射镜的朝向与反射镜传动机构的结构与第一实施方式和第二 实施方式不同。另外，对于与第一实施方式及第二实施方式相同的构成， 附加相同的符号并省略其说明。
如图11所示，第二反射镜40以其反射面与透镜单元20的光轴大致 平行的方式配置。因此，第二反射镜40反射的视频光与从透镜单元20朝 向第一反射镜30的视频光的光路相交叉，并通过罩61的上面形成的窗611 投影在屏幕面上。这样，通过作为将视频光折回的构成，与上述实施方式 1、 2相比，可以縮短投影仪和屏幕面之间的距离(同图中的距离H)。
第二反射镜40由反射镜传动机构52以在X-Y平面的面内方向及Y-Z 平面的面内方向可转动的方式支承。反射镜传动机构52由驱动单元70被 电驱动。
图12是表示反射镜传动机构52的构成的图。同图(a)为上面图， 同图(b)为从前侧看同图(a)时的侧面图，同图(c)为从左侧看同图 (a)时的侧面图。另外，同图(a)中，为了容易识别构成构件而附加阴影。
反射镜传动机构52具有反射镜保持板521、第一支承板522、第二支 承板523、第一弹簧524、第二弹簧525、第一调节销526和第二调节销 527。
上述第二反射镜40安装于反射镜保持板521。反射镜保持板521具有 四角形的平板形状，其表面形成有凹处。第二反射板40镶嵌固定于该凹
处。
反射镜保持板521按照在X-Y平面方向上可转动的方式由第一支承板 522的轴承部522a轴支承。而且，反射镜保持板521被两个弹簧524向其 右部接近第一支承板522的方向施力。
第一支承板522按照在Y-Z平面方向上可转动的方式由第二支承板 523的轴承部523a轴支承。而且，第一支承板522被两个弹簧525向其后 部接近第二支承板523的方向施力。
第二支承板523上形成有两个销孔523b、 523c。而且，在第一支承板 522上且在与第二支承板523的销孔523b相对应的位置形成有销孔522b。
第一调节销526由支承构件(未图示)以在Y轴方向可变位的方式支 承，其前端部贯通销孔522b、 523b，抵接于反射镜保持板521的下面。由 此，限制反射镜保持板521的转动、固定反射镜保持板的521的位置。第 一支承板522的销孔522b形成为Z轴方向上长的孔。因此，即使第一支 承板522转动，销孔522b也不会与第一调节销526碰撞。
第二调节销527由支承构件(未图示)以在Y轴方向可变位的方式支 承，其前端部贯通销孔523c，抵接于第一支承板522的下面。由此，限制 第一支承板522的转动、固定第一支承板522的位置。
第一调节销526及第二调节销527由驱动单元驱动。因此，在这些调 节销526、 527的下端部分别安装有蜗轮526a、 527a。
参照图13，对反射镜传动机构52及驱动单元70的构成进行说明。同 图为省略了罩61的投影仪的要部侧面图。
驱动单元70具有第一驱动部701、第二驱动部702和保持部703。
第一驱动部701用于驱动第一调节销526，且由电动机701a、旋转轴 701b和涡轮701c构成。电动机701a固定于安装在筐体10的保持部703。 在从电动机701a向前方延伸的旋转轴701b的前端安装有涡轮701c。该涡 轮701c与第一调节销526的涡轮526a啮合。
第二驱动部702用于驱动第二调节销527，由电动机70h、旋转轴702b 和涡轮702c构成。电动机702a固定于安装在筐体10的保持部703。从电 动机702a向前方延伸的旋转轴702b的前端安装有涡轮702c。该涡轮702c 与第二调节销527的涡轮527a啮合。
另外，保持部703上还固定有上述反射镜传动机构52。
筐体10内配置有控制部80，由该控制部80来控制驱动单元70。从 遥控装置81 (以下简称遥控器)向控制部80发送用于指示驱动单元70 的输入信号。在遥控器81的操作面811上设置有用于切换失真修正模式 的按钮811a及在失真修正模式中用于指示第二反射镜40的倾斜方向的按 钮8Ub。另外，作为操作部，也可以在筐体10的侧面(前面、上面、左 右侧面等)设置配置有操作用按钮的操作板。
控制部80根据遥控器81的指令来控制(正转、逆转、停止)各电动 机701a、 702a的驱动。
电动机701a正转时，涡轮526a依靠涡轮701c的转动被送向上方， 第一调节销526向上方向进行变位。电动机701a逆转时，传递涡轮526a 依靠涡轮701c的转动被送向下方，第一调节销526向下方向进行变位。
在第二反射镜40相对于透镜单元20的光轴Ll为平行的状态(初始 状态)下，第一调节销526沿上下方向进行变位时，通过第一调节销526 调节的反射镜保持板521的转动限制位置沿上下方向变位。由此，反射镜 保持版521在X-Y平面的面内方向上转动，第二反射镜40的反射面从初 始状态在X-Y平面的面内方向倾斜。
同样地，电动机702a正转、逆转时，与第二调节销526同样在上下 方向上变位。
' 第二反射镜40在初始状态下，第二调节销527在上下方向上变位时， 基于第二调节销527的第一支承板522的转动限制位置在上下方向上变 位。由此，第一支承板522在Y-Z平面的面内方向上转动，第二反射镜40 的反射面从初始状态在Y-Z平面的面内方向倾斜。
本实施方式的投影仪中，在屏幕面的法线偏离透镜单元20的光轴Ll 的情况下，与第一、第二实施方式同样，产生梯形失真。
图14是表示修正上下方向的梯形失真时的第二反射镜恥的倾斜调节 例的图。而且，图15是表示修正左右方向的梯形失真时的第二反射镜40
的倾斜调节例的图。
如图14 (a)所示，投影图像上产生下梯形失真时，操作遥控器81， 将第二反射镜40的反射面沿顺时针方向倾斜。据此，就投影图像而言，
随着在屏幕上向上移动，慢慢地上下部的放大率差消失，下梯形失真被消 除。这样，下梯形失真被消除，如同图实线所示，投影图像变为适当形状
时，中止遥控器81的操作，将第二反射镜40固定在此位置上。同样地， 如同图(b)所示，投影图像上产生上梯形失真时，操作遥控器81，将第 二反射镜40的反射面沿逆时针方向倾斜即可。另外，消除下梯形失真及 上梯形失真时，与第一实施方式相同，投影图像的上下方向的延伸也被消 除。
另外，如图15 (a)的虚线所示，投影图像上产生右梯形失真时，操 作遥控器81，将第二反射镜40的反射面沿逆时针方向倾斜即可。同样地， 如同图(b)的虚线所示，投影图像上产生左梯形失真时，操作遥控器81， 将第二反射镜40的反射面沿顺时针方向倾斜即可。
另外，这些上下左右的梯形失真复合发生时，进行第二反射镜40的 复合的倾斜调节即可。，
在本实施方式的构成中，配置有根据输入信号来驱动反射镜传动机构 52的驱动单元70、和输入用于驱动反射镜传动机构52的指令的遥控器81 等的操作部，所以，用户可通过操作操作部顺利地调节第二反射镜40的 角度，从而可以将梯形失真的修正作业简便化。而且，由于可以使反射镜 在上下左右方向倾斜，因此不仅是如所述实施方式1、 2那样的上下的梯 形失真或左右的梯形失真、并且上下左右的梯形失真及这些复合重叠的失 真也能够顺利地进行修正。 〈第四实施方式〉
图16是表示第四实施方式的投影仪的构成的图。本实施方式的投影 仪中配置有摄像部卯，可根据由该摄像部90扑捉到的屏幕面上的投影图 像的状态，自动调节第二反射镜40的倾斜。其他的构成与第三实施方式 相同，对于相同构成，附加相同的符号并省略其说明。
摄像部90以朝向屏幕面的方式配置于罩61的上端部。摄像部90由 黑白CCD等摄像元件构成。
图17是表示本实施方式的投影仪的电路方框图。该投影仪的电路系 统具有显示元件驱动部1000、光源用电源IIOO、摄像元件驱动部1200、 信号处理部1300、主控制部1400、数据比较部1500和反射镜控制部1600。
显示元件驱动部1000根据信号处理部1300的驱动信号，在图2所示 的显示元件102c、 102d、 102e上描画给定的图案。
信号处理部1300 (相当于本发明的测试图像投影处理部)对从外部输 入的视频信号等输入信号进行画质调节及縮放等处理，生成在显示元件 102c、 102d、 102e上应该描画的图案的驱动信号，并向显示元件驱动部 1000输出。信号处理部1300根据主控制部1400的指示，生成失真调节用 的测试信号(用白色显示全图像领域的驱动信号)，并向显示元件驱动部 1000输出。
光源用电源1100根据来自主控制部1400的指示进行工作，向光源 102a进行电力供给。拍摄元件驱动部1200根据主控制部1400的指示，驱 动配置于上述摄像部90的摄像元件901 ，取入摄像元件901捕捉到的图像 信号。这样操作，将取入的图像信号输出给数据比较部1500。
数据比较部1500将来自摄像元件901的图像信号处理成比较用数据， 与预先设定的条件进行比较。然后，将该比较结果输出给主控制部1400。 反射镜控制部1600根据主控制部1400的指示，控制驱动单元70中各电 动机701a、 701b (参照图13)的驱动。
图18是表示上述电路系统完成的梯形失真的自动修正动作的流程的 流程图。以下根据该流程图对梯形失真的自动修正动作进行说明。
首先，有来自遥控器81的失真修正的指示时(S1:YES)，主控制部 1400向信号处理部1300指示失真调节用的测试信号的输出(S2)。由此， 向屏幕投影全领域为白色显示的投影图像。
接着，主控制部1400向摄像元件驱动部1200指示取入来自拍摄元件 卯l的图像数据(S3)。自拍摄元件901取入图像，图像数据被输入数据比 较部1500。
据此，数据比较部1500进行如下数据比较，将比较结果输入主控制 部1400。
艮P，如图19所示，检测距拍摄图像的中心在左右方向上分别为等距 离的直线(以下，左侧的直线称作"直线C"，右侧的直线称作"直线D") 上的拍摄图像(白色显示领域)的长(像素数)。然后，比较直线C的长 Cw和直线D的长Dw。
这时，如图19 (a)所示，屏幕上的投影图像没有梯形失真，且拍摄 图像上的长Cw和长Dw大致相等时，I Cw-Dw I《TH1 。该情况下，数 据比较部1500向主控制部1400输出表示没有失真的检测信号。
另一方面，如图19 (b)所示，在屏幕面上的投影图像上有左梯形失 真、且拍摄图像上的长Cw长、长Dw短的情况下，Cw-Dw>THl。在这 种情况下，数据比较部1500向主控制部1400输出表示左梯形失真的检测 信号。而且，如同图(c)所示，在屏幕面上的投影图像上有右梯形失真、 且拍摄图像上的长Cw长、长Dw短的情况下，Cw-Dw〉THl。在这种情 况下，数据比较部1500向主控制部1400输出表示右梯形失真的检测信号。 另外，阈值TH1为用于假设左右方向上没有产生梯形失真的阈值。
返回图18，主控制部1400根据数据比较部1500的比较结果，判断为 没有产生梯形失真时(S4:YES)，进行下一个步骤S6的动作。另一方面， 判断为产生了左梯形失真或者右梯形失真时(S4:NO)，对反射镜控制部 1600 (S5)进行指示，以使其向消除这些梯形失真的方向调节第二反射镜 40的左右倾斜。然后，再一次执行步骤S3 —S4—S5的动作，在仍然残留 有左梯形失真或右梯形失真的情况下，，进一步调节第二反射镜40的左右 倾斜。反复步骤S3 —S4—S5的动作直到拍摄图像上的长Cw和长Dw大 致相等，且I Cw-Dw I《TH1。
通过该动作使拍摄图像上的长Cw和长Dw满足I Cw-Dw I《TH1 时，进行步骤S6。在步骤S6中，主控制部1400向摄像元件驱动部1200 进行指示，使其取入来自拍摄元件卯l的图像数据。根据该指示，从摄像 元件901取入图像，图像数据被输入到数据比较部1500。
据此，数据比较部1500进行以下的数据比较，将比较结果输入主控 制部1400。
艮P，如图19所示，检测距拍摄图像的中心在上下方向上分别等距离 的直线(以下，上侧的直线称作"直线A"，下侧的直线称作"直线B") 上的拍摄图像的长(像素数)。然后，比较直线A的长Aw和直线B的长 Bw。
在此，拍摄元件901配置于罩61的上部，且从斜下方拍摄屏幕上的 投影图像，所以即使屏幕上的投影图像上不产生梯形失真，拍摄的图像也
会变成下底比上底长的梯形形状。根据这样的现象，数据比较部1500将 对应于摄像元件卯l观测屏幕的角度的修正系数K乘以直线A的长Aw而 取得Aw'，并比较取得的Aw'和直线B的长Bw。
这时，如图19 (a)所示，在屏幕上的投影图像没有上下方向的梯形 失真，且图像的上底和下底的长大致相等的情况下，I Aw' -Bw I《TH2。 在这种情况下，数据比较部1500向主控制部1400输出表示没有失真的检 测信号。另一方面，如图19 (d)所示，在屏幕面上的投影图像上有上梯 形失真、且拍摄部图像的上底长下底短的情况下，Aw' -Bw>TH2。在这 种情况下，数据比较部1500输出表示上梯形失真的检测信号。另外，如 同图(e)所示，在屏幕面上的投影图像上有下梯形失真，且拍摄部图像 的下底长上底短的情况下，Bw- Aw' >TH2。在这种情况下，数据比较部 1500输出表示下梯形失真的检测信号。另外，阈值TH2为用于假设上下 方向上没有发生梯形失真的阈值。
返回图18，主控制部1400根据数据比较部1500的比较结果，判断为 没有发生上下方向的梯形失真时(S7:NO)时，终止梯形失真的修正动作。 而且，前进到步骤S9，对信号处理部1300进行指示，使其对输入的视频 信号进行处理。
另一方面，主控制部1400判断为没有产生上梯形失真或下梯形失真 时(S7:NO)时，对反射镜控制部1600 (S8)进行指示，使其向消除这些 梯形失真的方向调节第二反射镜40的前后倾斜。然后，再一次执行步骤 S6—S7—S8的动作，在仍然残留有上梯形失真或下梯形失真的情况下， 进一步调节第二反射镜40的逆时针/顺时针方向的倾斜。反复步骤S6—S7 —S8的动作直到拍摄图像上的长Aw和长Bw大致相等，且I Aw'-Bw | 《TH2。
通过该动作使拍摄图像上的长Aw'和长Bw满足I Aw' -Bw I《TH2 时，梯形失真消失，梯形失真的修正动作完成，前进到步骤S9。
本实施方式的构成中，没有手动作业，根据梯形失真自动调节第二反 射镜40的角度。因此与依靠手动的情况相比，可以更简便地进行梯形失 真的修正。
以上，对发明的实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式
的任何限制。而且，本发明的实施方式也可在上述以外的、专利申请的范 围所表示的技术思想的范围内适当进行多种变更。
权利要求
1、一种投影型图像显示装置，其特征在于，具有透镜单元，其入射根据视频信号调制后的光；第一反射镜，其具有入射经由所述透镜单元的所述光并且使所述光聚束的反射面；第二反射镜，其反射由第一反射镜反射的所述光；和反射镜传动机构，其改变所述第二反射镜相对于所述光的倾斜角度。
2、 如权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征在于， 第二反射镜配置于从所述第一反射镜到该第一反射镜聚束的所述光的聚束位置的第一光路、或从所述聚束位置到经过所述第一光路的光路长 为止的第二光路。
3、 如权利要求2所述的投影型图像显示装置，其特征在于， 所述第二反射镜配置于所述第一反射镜聚束的所述光的聚束位置。
4、 如权利要求2或3所述的投影型图像显示装置，其特征在于， 所述第二反射镜按照由该第二反射镜反射的所述光的光路与穿过所述透镜单元的所述光的光路相交叉的方式配置。
5、 如权利要求1 4任一项所述的投影型图像显示装置，其特征在于， 还具有.-操作部，其输入用于驱动所述反射镜传动机构的指令；和 驱动部，其根据介由所述操作部输入的所述指令来驱动所述反射镜传 动机构。
6、 如权利要求1 4任一项所述的投影型图像显示装置，其特征在于， 具有驱动部，其根据控制信号驱动所述反射镜传动机构；检测部，其检测图像相对于投影面上的投影状态；和控制部，其根据所述检测部的检测结果向所述驱动部输入控制信号。
7、 如权利要求6所述的投影型图像显示装置，其特征在于， 所述检测部具有 测试图像投影处理部，其使测试图像投影到所述投影面上； 摄像部，其拍摄所述投影面上的所述测试图像；和 失真检测部，其根据所述摄像部所拍摄的所述测试图像的投影状态来 检测该投影图像的失真。
全文摘要
本发明提供一种投影型图像显示装置，其利用小的反射镜可以顺利地修正梯形失真。具有透镜单元(20)，其入射根据视频信号调制后的视频光；第一反射镜(30)，其具有入射经由所述透镜单元(20)的视频光并且使视频光聚束的反射面；第二反射镜(40)，其反射由第一反射镜(30)反射的视频光；和反射镜传动机构(50)，其改变第二反射镜相对于视频光的倾斜角度。
文档编号G03B21/00GK101363957SQ200810146019
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月6日 优先权日2007年8月7日
发明者天野隆平, 池田贵司 申请人:三洋电机株式会社