投写型映像表示装置及び画像調整方法
【課題】投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストの抑制を可能とする投写型映像表示装置及び画像調整方法を提供する。
【解決手段】投写型映像表示装置１００は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように構成される。投写型映像表示装置１００は、撮像テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。投写面４００上に投写されるテストパターン画像は、テストパターン画像の撮像に用いるレンズとは逆方向の歪みを有する。
【解決手段】投写型映像表示装置１００は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように構成される。投写型映像表示装置１００は、撮像テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。投写面４００上に投写されるテストパターン画像は、テストパターン画像の撮像に用いるレンズとは逆方向の歪みを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する投写型映像表示装置及び投写型映像表示装置に適用される画像調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射される光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを備える投写型映像表示装置が知られている。
【０００３】
ここで、投写型映像表示装置と投写面との位置関係によっては、投写面上に投写される映像の形状が歪んでしまう。
【０００４】
これに対して、以下の手順で映像の形状を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。第１に、投写型映像表示装置は、長方形形状のテストパターン画像を投写面上に投写する。第２に、投写型映像表示装置は、投写面上に投写されたテストパターン画像を撮像して、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標を特定する。第３に、投写型映像表示装置は、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標に基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を特定して、投写面上に投写される映像の形状を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、投写型映像表示装置と投写面との距離が非常に短い場合には、投写型映像表示装置に設けられる撮像素子によってテストパターン画像を撮像するために、広角レンズなどのように歪みが大きいレンズを用いる必要がある。
【０００７】
このようなケースでは、撮像素子によって撮像された撮像画像（テストパターン画像）が歪むため、撮像画像の歪みを補正するために多量の計算資源が必要とされる。従って、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストが上昇する。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストの抑制を可能とする投写型映像表示装置及び画像調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の特徴に係る投写型映像表示装置は、光源（光源１０）から出射される光を変調するように構成された光変調素子（液晶パネル５０）と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニット（投写ユニット１１０）とを有する。投写型映像表示装置は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する素子制御部（素子制御部２６０）と、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像する撮像素子（撮像素子３００）から前記テストパターン画像の撮像画像を取得する取得部（取得部２３０）と、前記取得部によって取得された撮像画像に基づいて、前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分より３つ以上の交点を特定し、前記３つ以上の交点に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出する算出部（算出部２５０）と、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整する調整部（調整部２８０）とを備える。前記撮像素子は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して前記テストパターン画像を撮像する。前記素子制御部は、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する。
【００１０】
第１の特徴において、前記テストパターン画像が有する歪みは、糸巻き歪みである。
【００１１】
第１の特徴において、前記光変調素子は、前記投写ユニットの光軸中心からシフトした位置に配置される。
【００１２】
第１の特徴において、前記投写ユニットは、レンズ群と、前記レンズ群を透過する光を前記投写面上に反射する反射ミラーとによって構成される。
【００１３】
第２の特徴に係る画像調整方法は、光源から出射される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置に適用される。画像調整方法は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するステップＡと、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像し、前記テストパターン画像の撮像画像を取得するステップＢと、前記撮像画像に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出し、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整するステップＣとを備える。前記ステップＡでは、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストの抑制を可能とする投写型映像表示装置及び画像調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶パネル５０のシフトについて説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係るテストパターン画像の歪みを説明するための図である。
【図１０】第１実施形態に係るレンズの歪みを説明するための図である。
【図１１】第１実施形態に係るレンズ歪みの補正を説明するための図である。
【図１２】第１実施形態に係るテストパターン画像の算出を説明するための図である。
【図１３】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図１４】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図１５】第１実施形態に係る投写テストパターン画像に含まれる交点を算出する方法を説明するための図である。
【図１６】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の動作を示すフロー図である。
【図１７】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の動作を示すフロー図である。
【図１８】変更例１に係る液晶パネル５０のシフトについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１７】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１８】
［実施形態の概要］
実施形態に係る投写型映像表示装置は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する。投写型映像表示装置は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する素子制御部と、投写面上に投写されたテストパターン画像を撮像する撮像素子からテストパターン画像の撮像画像を取得する取得部と、取得部によって取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分より３つ以上の交点を特定し、３つ以上の交点に基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を算出する算出部と、投写型映像表示装置と投写面との位置関係に基づいて、投写面上に投写される映像を調整する調整部とを備える。撮像素子は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通してテストパターン画像を撮像する。素子制御部は、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する。
【００１９】
実施形態では、素子制御部は、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する。従って、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を予め準備することが可能であり、テストパターン画像の撮像画像の歪みがキャンセルされるため、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストを抑制することができる。
【００２０】
なお、投写型映像表示装置は、取得部によって取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分を特定し、撮像画像に含まれる３つ以上の線分に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を特定する特定部を有していてもよい。なお、算出部は、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点と撮像画像に含まれる３つ以上の交点とに基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を算出する。
【００２１】
［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の概略）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。なお、第１実施形態では、投写型映像表示装置１００と投写面４００との距離が非常に近いケースについて例示する。
【００２２】
図１に示すように、投写型映像表示装置１００には、撮像素子３００が設けられる。また、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に映像光を投写する。
【００２３】
撮像素子３００は、投写面４００を撮像するように構成される。すなわち、撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００によって投写面４００上に投写された映像光の反射光を検出するように構成される。撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００に対して、撮像画像を所定ラインに沿って出力する。撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００に内蔵されていてもよく、投写型映像表示装置１００と併設されていてもよい。
【００２４】
ここで、投写型映像表示装置１００と投写面４００との距離が非常に近いため、撮像素子３００は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通してテストパターン画像を撮像する。例えば、レンズが有する歪みは、樽歪みである。
【００２５】
投写面４００は、スクリーンなどによって構成される。投写型映像表示装置１００が映像光を投写可能な範囲（投写可能範囲４１０）は、投写面４００上に形成される。また、投写面４００は、スクリーンの外枠などによって構成される表示枠４２０を有する。
【００２６】
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。
【００２７】
図２に示すように、投写型映像表示装置１００は、投写ユニット１１０と、照明装置１２０とを有する。
【００２８】
投写ユニット１１０は、照明装置１２０から出射された映像光を投写面（不図示）上などに投写する。具体的には、投写ユニット１１０は、照明装置１２０から出射された映像光を投写面（不図示）上などに投写する投写レンズ群１１１と、投写レンズ群から出射された映像光を投写面側に反射する反射ミラー１１２とを有する。反射ミラー１１２は、例えば、非球面の反射面を有する凹面ミラーである。
【００２９】
第１に、照明装置１２０は、光源１０と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０と、フライアイレンズユニット３０と、ＰＢＳアレイ４０と、複数の液晶パネル５０（液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂ）と、クロスダイクロイックプリズム６０とを有する。
【００３０】
光源１０は、白色光を発する光源（例えば、ＵＨＰランプやキセノンランプ）などである。すなわち、光源１０が発する白色光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む。
【００３１】
ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、可視光成分（赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂ）を透過する。ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、赤外光成分や紫外光成分を遮光する。
【００３２】
フライアイレンズユニット３０は、光源１０が発する光を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット３０は、フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２によって構成される。フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２は、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源１０が発する光が液晶パネル５０の全面に照射されるように、光源１０が発する光を集光する。
【００３３】
ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光の偏光状態を揃える。例えば、ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光をＳ偏光（又はＰ偏光）に揃える。
【００３４】
液晶パネル５０Ｒは、赤出力信号Ｒｏｕｔに基づいて赤成分光Ｒを変調する。液晶パネル５０Ｒに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｒが設けられている。液晶パネル５０Ｒから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｒが設けられている。
【００３５】
液晶パネル５０Ｇは、緑出力信号Ｇｏｕｔに基づいて緑成分光Ｇを変調する。液晶パネル５０Ｇに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｇが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｇから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｇが設けられる。
【００３６】
液晶パネル５０Ｂは、青出力信号Ｂｏｕｔに基づいて青成分光Ｂを変調する。液晶パネル５０Ｂに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｂが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｂから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｂが設けられる。
【００３７】
なお、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔは、映像出力信号を構成する。映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎の信号である。
【００３８】
ここで、各液晶パネル５０には、コントラスト比や透過率を向上させる補償板（不図示）が設けられていてもよい。また、各偏光板は、偏光板に入射する光の光量や熱負担を軽減させるプリ偏光板を有していてもよい。
【００３９】
第１実施形態において、投写型映像表示装置１００と投写面４００との距離が非常に近いため、液晶パネル５０は、図３に示すように、投写ユニット１１０の光軸中心Ｌからシフトした位置に配置される。具体的には、液晶パネル５０の中心は、投写ユニット１１０の光軸中心Ｌに対して、投写面４００側にシフトしている。但し、液晶パネル５０のシフト方向は、投写ユニット１１０の構成に依存することに留意すべきである。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム６０は、液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂから出射される光を合成する色合成部を構成する。クロスダイクロイックプリズム６０から出射された合成光は、投写ユニット１１０に導かれる。
【００４１】
第２に、照明装置１２０は、ミラー群（ミラー７１〜ミラー７６）及びレンズ群（レンズ８１〜レンズ８５）を有する。
【００４２】
ミラー７１は、青成分光Ｂを透過して、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７２は、赤成分光Ｒを透過して、緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７１及びミラー７２は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを分離する色分離部を構成する。
【００４３】
ミラー７３は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを反射して、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂをミラー７１側に導く。ミラー７４は、青成分光Ｂを反射して、青成分光Ｂを液晶パネル５０Ｂ側に導く。ミラー７５及びミラー７６は、赤成分光Ｒを反射して、赤成分光Ｒを液晶パネル５０Ｒ側に導く。
【００４４】
レンズ８１は、ＰＢＳアレイ４０から出射された光を集光するコンデンサレンズである。レンズ８２は、ミラー７３で反射された光を集光するコンデンサレンズである。
【００４５】
レンズ８３Ｒは、液晶パネル５０Ｒに赤成分光Ｒが照射されるように、赤成分光Ｒを略平行光化する。レンズ８３Ｇは、液晶パネル５０Ｇに緑成分光Ｇが照射されるように、緑成分光Ｇを略平行光化する。レンズ８３Ｂは、液晶パネル５０Ｂに青成分光Ｂが照射されるように、青成分光Ｂを略平行光化する。
【００４６】
レンズ８４及びレンズ８５は、赤成分光Ｒの拡大を抑制しながら、液晶パネル５０Ｒ上に赤成分光Ｒを略結像するリレーレンズである。
【００４７】
（制御ユニットの構成）
以下において、第１実施形態に係る制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。制御ユニット２００は、投写型映像表示装置１００に設けられており、投写型映像表示装置１００を制御する。
【００４８】
なお、制御ユニット２００は、映像入力信号を映像出力信号に変換する。映像入力信号は、赤入力信号Ｒｉｎ、緑入力信号Ｇｉｎ及び青入力信号Ｂｉｎによって構成される。映像出力信号は、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔによって構成される。映像入力信号及び映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎に入力される信号である。
【００４９】
図４に示すように、制御ユニット２００は、映像信号受付部２１０と、記憶部２２０と、取得部２３０と、特定部２４０と、算出部２５０と、素子制御部２６０と、投写ユニット調整部２７０とを有する。
【００５０】
映像信号受付部２１０は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ＵＳＢメモリ、ＤＶＤやＴＶチューナなどの外部装置（不図示）から映像入力信号を受付ける。
【００５１】
記憶部２２０は、各種情報を記憶する。具体的には、記憶部２２０は、表示枠４２０を検出するために用いる枠検出パターン画像、フォーカスを調整するために用いるフォーカス調整画像、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出するために用いるテストパターン画像を記憶する。或いは、記憶部２２０は、露光値を調整するために用いる露光調整画像を記憶してもよい。
【００５２】
テストパターン画像は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する画像である。また、３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。
【００５３】
なお、撮像素子３００は、上述したように、撮像画像を所定ラインに沿って出力する。例えば、所定ラインは、水平方向の画素列であり、所定ラインの向きは、水平方向である。
【００５４】
以下において、テストパターン画像の一例について、図５〜図８を参照しながら説明する。図５〜図８に示すように、テストパターン画像は、４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）を構成する４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する画像である。第１実施形態では、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、濃淡或いは明暗の差（エッジ）によって表される。
【００５５】
詳細には、図５に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの菱形であってもよい。ここで、白抜きの菱形の４辺は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５６】
或いは、図６に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの線分であってもよい。白抜きの線分は、図５に示す白抜きの菱形の４辺の一部分を構成する。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５７】
或いは、図７に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び１対の白抜きの三角形であってもよい。ここで、１対の白抜きの三角形の２辺は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５８】
或いは、図８に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの線分であってもよい。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。図８に示すように、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）によって構成される４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）は、投写可能範囲４１０の外側に設けられてもよい。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５９】
ここで、第１実施形態では、上述したように、撮像素子３００は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通してテストパターン画像を撮像する。例えば、レンズが有する歪みは、樽歪みである。
【００６０】
従って、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像（すなわち、投写面４００上に投写されるテストパターン画像）は、レンズとは逆方向の歪みを有する必要がある。
【００６１】
例えば、図９に示すように、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像は、糸巻き歪みを有する。これによって、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像は、図１０に示すように、樽歪みが加えられた状態で取得される。
【００６２】
なお、Ｌｓ１〜Ｌｓ４は、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像における線分であり、Ｐｓ１〜Ｐｓ４は、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像における交点である。また、Ｌｔ１〜Ｌｔ４は、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像における線分であり、Ｐｔ１〜Ｐｔ４は、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像における交点である。
【００６３】
以下において、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像の算出について、図面を参照しながら説明する。
【００６４】
第１に、レンズ歪みを補正するためのパラメータについて、図１１を参照しながら説明する。ここでは、歪みが生じない中心画素が（ｃｘ，ｃｙ）で表されており、レンズ歪み補正前の座標が（ｕ，ｖ）で表されており、レンズ歪み補正後の座標が（ｕ’，ｖ’）で表されている。このようなケースにおいて、レンズ歪み補正後の座標（ｕ’，ｖ’）は、以下の式で表される。
【００６５】
【数１】
但し、ｒ２＝（ｕ−ｃｘ）２＋（ｖ−ｃｙ）２、ｐ１、ｐ２、ｑ１及びｑ２は、所定係数
なお、このような歪み補正は、Ｚａｎｇの手法として知られている（例えば、“Ａ Fｌｅｘｉｂｌｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｃａｍｅｒａ ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ， ２２（１１）：１３３０−１３３４，２０００）。
【００６６】
第２に、２次元空間における座標を３次元空間における座標に変換するためのパラメータについて、図１２を参照しながら説明する。ここで、撮像画像の２次元空間における座標（ｘｔ，ｙｔ，１）と撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）との関係は、以下の式によって表される。
【００６７】
【数２】
なお、Ａｔは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｔは、既知のパラメータである。また、λｔは、媒介変数である。
【００６８】
同様に、投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間における座標（ｘｓ，ｙｓ，１）と投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）との関係は、以下の式によって表される。
【００６９】
【数３】
なお、Ａｓは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｓは、既知のパラメータである。また、λｓは、媒介変数である。
【００７０】
第３に、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標と投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標との関係について、図１２を参照しながら説明する。撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）及び投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は、仮想投写面上において以下の関係を有する。
【００７１】
【数４】
なお、投写型映像表示装置１００の光軸及び撮像素子３００の向き（撮像方向）は既知であるため、回転成分を示すパラメータＲは既知である。同様に、投写型映像表示装置１００及び撮像素子３００の相対位置が既知であるため、並進成分を示すパラメータＴも既知である。なお、パラメータＲは、３×３の変換行列であり、パラメータＴは、３×１の変換行列である。
【００７２】
第４に、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像において、理想的なテストパターン画像（以下、理想テストパターンカメラ画像）の座標（ｘｔ，ｙｔ，１）を取得する。理想テストパターンカメラ画像は、例えば、図５〜図８に示すテストパターン画像と同じ形状である。なお、理想テストパターンカメラ画像は、２次元空間における座標を有する。
【００７３】
第５に、上述した式（１）及び式（２）を用いて、理想テストパターンカメラ画像の座標（ｘｔ，ｙｔ，１）を変換する。これによって、レンズ歪みが補正されたテストパターン画像の座標、すなわち、レンズとは逆方向の歪みが付与されたテストパターン画像（以下、歪み補正後テストパターンカメラ画像）の座標（ｘｔ’，ｙｔ’，１）が取得される。なお、歪み補正後テストパターンカメラ画像は、２次元空間における座標を有する。
【００７４】
第６に、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（Ｘｔ’，Ｙｔ’，Ｚｔ’）は、以下の式によって算出される。
【００７５】
【数５】
第７に、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（Ｘｓ’，Ｙｓ’，Ｚｓ’）は、以下の式によって算出される。
【００７６】
【数６】
第８に、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間において、仮想投写面がａＸｓ＋ｂＹｓ＋ｃＺｓ＋ｄ＝０で表される場合に、仮想投写面における歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（Ｘｕ’，Ｙｕ’，Ｚｕ’）は、以下の（式）によって算出される。
【００７７】
【数７】
第９に、投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間において、歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ’，ｙｓ’，１）は、以下の（式）によって算出される。
【００７８】
【数８】
【００７９】
図４に戻って、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される撮像画像を取得する。例えば、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される枠検出パターン画像の撮像画像を取得する。取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力されるフォーカス調整画像の撮像画像を取得する。取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力されるテストパターン画像の撮像画像を取得する。或いは、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される露光調整画像の撮像画像を取得してもよい。
【００８０】
特定部２４０は、取得部２３０によって所定ライン毎に取得される撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。続いて、特定部２４０は、撮像画像に含まれる３つ以上の線分に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を取得する。
【００８１】
具体的には、特定部２４０は、以下の手順によって、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を取得する。ここでは、テストパターン画像が図５に示す画像（白抜きの菱形）であるケースについて例示する。
【００８２】
第１に、特定部２４０は、図１３に示すように、取得部２３０によって所定ライン毎に取得される撮像画像に基づいて、濃淡或いは明暗の差（エッジ）を有する点群Ｐｅｄｇｅを取得する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像の白抜きの菱形の４辺に対応する点群Ｐｅｄｇｅを特定する。
【００８３】
第２に、特定部２４０は、図１４に示すように、点群Ｐｅｄｇｅに基づいて、撮像画像に含まれる４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）に対応する４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定する。
【００８４】
第３に、特定部２４０は、図１４に示すように、４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）に基づいて、撮像画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）に対応する４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。
【００８５】
算出部２５０は、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点（例えば、Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像画像に含まれる３つ以上の交点（例えば、Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。具体的には、算出部２５０は、投写型映像表示装置１００（投写ユニット１１０）の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出する。
【００８６】
なお、以下においては、記憶部２２０に記憶されたテストパターン画像を記憶テストパターン画像と称する。撮像画像に含まれるテストパターン画像を撮像テストパターン画像と称する。投写面４００に投写されたテストパターン画像を投写テストパターン画像と称する。
【００８７】
第１に、算出部２５０は、投写テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｕ１〜Ｐｕ４）の座標を算出する。ここでは、記憶テストパターン画像の交点Ｐｓ１、撮像テストパターン画像の交点Ｐｔ１、投写テストパターン画像の交点Ｐｕ１を例に挙げて説明する。交点Ｐｓ１、交点Ｐｔ１及び交点Ｐｕ１は、互いに対応する交点である。
【００８８】
以下において、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の算出方法について、図１５を参照しながら説明する。交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における座標であることに留意すべきである。
【００８９】
（１）算出部２５０は、記憶テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｓ１の座標（ｘｓ１，ｙｓ１）について、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）に変換する。具体的には、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）は、以下の式によって表される。
【００９０】
【数９】
なお、Ａｓは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｓは、既知のパラメータである。
【００９１】
ここでは、投写型映像表示装置１００の光軸方向に垂直な面がＸｓ軸及びＹｓ軸で表されており、投写型映像表示装置１００の光軸方向がＺｓ軸で表されている。
【００９２】
同様に、算出部２５０は、撮像テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｔ１の座標（ｘｔ１，ｙｔ１）について、撮像素子３００の焦点Ｏｔを原点とする３次元空間における交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）に変換する。
【００９３】
【数１０】
なお、Ａｔは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｔは、既知のパラメータである。
【００９４】
ここでは、撮像素子３００の光軸方向に垂直な面がＸｔ軸及びＹｔ軸で表されており、撮像素子３００の向き（撮像方向）がＺｔ軸で表されている。このような座標空間において、撮像素子３００の向き（撮像方向）の傾き（ベクトル）は既知であることに留意すべきである。
【００９５】
（２）算出部２５０は、交点Ｐｓ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｖの式を算出する。同様に、算出部２５０は、交点Ｐｔ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｗの式を算出する。なお、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗの式は、以下のように表される。
【００９６】
【数１１】
但し、Ｋｓ及びＫｔ＝媒介変数
（３）算出部２５０は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における直線Ｌｗ’に直線Ｌｗを変換する。直線Ｌｗ’は、以下の式によって表される。
【００９７】
【数１２】
なお、投写型映像表示装置１００の光軸及び撮像素子３００の向き（撮像方向）は既知であるため、回転成分を示すパラメータＲは既知である。同様に、投写型映像表示装置１００及び撮像素子３００の相対位置が既知であるため、並進成分を示すパラメータＴも既知である。
【００９８】
（４）算出部２５０は、式（３）及び式（５）に基づいて、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗ’の交点（すなわち、交点Ｐｕ１）における媒介変数Ｋｓ及びＫｔを算出する。続いて、算出部２５０は、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）及びＫｓに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の座標を算出する。或いは、算出部２５０は、交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）及びＫｔに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の座標を算出する。
【００９９】
これによって、算出部２５０は、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）を算出する。同様に、算出部２５０は、交点Ｐｕ２の座標（Ｘｕ２，Ｙｕ２，Ｚｕ２）、交点Ｐｕ３の座標（Ｘｕ３，Ｙｕ３，Ｚｕ３）、交点Ｐｕ４の座標（Ｘｕ４，Ｙｕ４，Ｚｕ４）を算出する。
【０１００】
第２に、算出部２５０は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。具体的には、算出部２５０は、交点Ｐｕ１〜交点Ｐｕ４のうち、少なくとも３つ以上の交点の座標を用いて、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。投写面４００の式は、以下の式によって表され、パラメータｋ１、ｋ２、ｋ３は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを表している。
【０１０１】
【数１３】
但し、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４＝所定係数
これによって、算出部２５０は、投写型映像表示装置１００の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出することができる。すなわち、算出部２５０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出することができる。
【０１０２】
なお、第１実施形態では、特定部２４０及び算出部２５０を別々に説明したが、特定部２４０及び算出部２５０は、１つの構成と考えてもよい。例えば、特定部２４０の機能を算出部２５０が有していてもよい。
【０１０３】
図４に戻って、素子制御部２６０は、映像入力信号を映像出力信号に変換して、映像出力信号に基づいて、液晶パネル５０を制御する。また、素子制御部２６０は、以下に示す機能を有する。
【０１０４】
具体的には、素子制御部２６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、投写面４００上に投写された映像の形状の自動補正を行う機能を有する（形状調整）。すなわち、素子制御部２６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、自動的に台形補正を行う機能を有する。
【０１０５】
投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。第１に、投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群のシフトによって、投写面４００上に設けられる表示枠４２０内に投写可能範囲４１０を収める（ズーム調整）。具体的には、投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット調整部２７０は、取得部２３０によって取得される枠検出パターン画像の撮像画像に基づいて、表示枠４２０内に投写可能範囲４１０が収まるように、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。
【０１０６】
第２に、投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群のシフトによって、投写面４００に投写された映像のフォーカスを調整する（フォーカス調整）。具体的には、投写ユニット調整部２７０は、取得部２３０によって取得されるフォーカス調整画像の撮像画像に基づいて、投写面４００に投写された映像のフォーカス値が最大値となるように、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。
【０１０７】
なお、素子制御部２６０及び投写ユニット調整部２７０は、投写面４００に投写された映像を調整する調整部２８０を構成する。
【０１０８】
ここで、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体を対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出してもよい（一括処理モード）。すなわち、一括処理モードでは、撮像素子３００は、投写可能範囲４１０の全体を対象としてフォーカスが調整された状態でテストパターン画像の全体を撮像し、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。
【０１０９】
或いは、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域のそれぞれを対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出してもよい（分割処理モード）。すなわち、分割処理モードでは、撮像素子３００は、複数の画像領域毎にフォーカスが調整された状態でテストパターン画像を複数の領域毎に撮像し、投写型映像表示装置１００は、複数の領域毎のテストパターン画像の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。
【０１１０】
（投写型映像表示装置の動作）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置（制御ユニット）の動作について、図面を参照しながら説明する。図１６及び図１７は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（制御ユニット２００）の動作を示すフロー図である。
【０１１１】
第１に、レンズとは逆方向の歪みが付与されたテストパターン画像を算出する方法について、図１６を参照しながら説明する。
【０１１２】
図１６に示すように、ステップ１００において、投写型映像表示装置１００は、各種パラメータを取得する。パラメータは、例えば、レンズ歪みを補正するためのパラメータ（ｃｘ、ｃｙ、ｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２）、２次元空間座標を３次元空間座標に変換するためのパラメータ（Ａｔ、Ａｓ、Ｒ、Ｔ）を取得する。
【０１１３】
ステップ１１０において、投写型映像表示装置１００は、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像において、理想テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ，ｙｓ，１）を取得する。
【０１１４】
ステップ１２０において、投写型映像表示装置１００は、上述した式（１）及び式（２）を用いて、理想テストパターンカメラ画像を変換して、歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ’，ｙｓ’，１）を算出する。
【０１１５】
ステップ１３０において、投写型映像表示装置１００は、撮像素子３００によって撮像される画像の２次元空間における座標から投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間における座標に、歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ’，ｙｓ’，１）を変換する。
【０１１６】
詳細には、上述したように、撮像素子３００によって撮像される画像の２次元空間における座標は、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標に変換される。続いて、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標は、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標に変換される。続いて、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標は、投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間における座標に変換される。
【０１１７】
第２に、映像の形状等を調整する方法について、図１７を参照しながら説明する。図１７に示すように、ステップ２００において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に枠検出パターン画像を表示（投写）する。枠検出パターン画像は、例えば、白画像などである。
【０１１８】
ステップ２１０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写された枠検出パターン画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、枠検出パターン画像の撮像画像に基づいて、投写面４００上に設けられる表示枠４２０を検出する。
【０１１９】
ステップ２２０において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上にフォーカス調整画像を表示（投写）する。
【０１２０】
ステップ２３０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写されたフォーカス調整画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、フォーカス調整画像のフォーカス値が最大値となるように、フォーカス調整画像のフォーカスを調整する。
【０１２１】
ステップ２４０において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上にテストパターン画像を表示（投写）する。
【０１２２】
ステップ２５０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写されたテストパターン画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、撮像テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定し、４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）に基づいて、撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。投写型映像表示装置１００は、記憶テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。投写型映像表示装置１００は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、投写面４００上に投写される映像の形状を調整する（台形補正）。
【０１２３】
（作用及び効果）
第１実施形態では、素子制御部２６０は、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を表示するように液晶パネル５０を制御する。言い換えると、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を予め準備することによって、テストパターン画像の撮像画像の歪みがキャンセルされるため、投写面４００上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストを抑制することができる。
【０１２４】
第１実施形態では、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。第1に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、エッジ検出等を行うためにサンプリングすべき画素数を低減することができる。従って、映像調整の処理負荷を軽減することができる。第２に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、テストパターン画像に含まれる線分の検出精度が向上する。
【０１２５】
［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する差異について主として説明する。
【０１２６】
具体的には、第１実施形態では、投写ユニット１１０が反射ミラー１１２を有するケースについて説明した。これに対して、変更例１では、図１８に示すように、投写ユニット１１０は、反射ミラー１１２を有していない。このようなケースにおいて、投写ユニット１１０に設けられる投写レンズ群１１１は、広角レンズを含むことに留意すべきである。
【０１２７】
変更例１においても、液晶パネル５０は、図１８に示すように、投写ユニット１１０の光軸中心Ｌからシフトした位置に配置される。
【０１２８】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１２９】
上述した実施形態では、光源として、白色光源を例示した。しかしながら、光源は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）であってもよい。
【０１３０】
上述した実施形態では、光変調素子として、透過型の液晶パネルについて例示した。しかしながら、光変調素子は、反射型の液用パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。
【０１３１】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０は、表示枠４２０が検出されてから、テストパターン画像が表示されるまで、映像を表示しないように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１３２】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０は、撮像テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点が取得されてから、投写面４００上に投写される映像の形状が補正されるまで、映像を表示しないように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１３３】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０は、テストパターン画像とともに、テストパターン画像以外の所定画像（例えば、背景画像）を表示するように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１３４】
例えば、撮像素子３００によって検出可能な色や輝度によってテストパターン画像が構成されており、撮像素子３００によって検出できない色や輝度によってテストパターン画像以外の所定画像が構成される。
【０１３５】
或いは、赤、緑及び青のうち、いずれかの色によってテストパターン画像が構成されており、他の色によってテストパターン画像以外の所定画像が構成される。撮像素子３００は、テストパターン画像を構成する色のみを検出することによって、テストパターン画像の撮像画像を取得することができる。
【０１３６】
また、映像信号が入力されていない場合には、素子制御部２６０は、テストパターン画像とともに、所定画像としてエラーメッセージを表示するように液晶パネル５０を制御してもよい。或いは、テストパターン画像に含まれる線分或いは交点を特定することができない場合に、素子制御部２６０は、所定画像としてエラーメッセージを表示するように液晶パネル５０を制御してもよい。
【０１３７】
実施形態では、投写型映像表示装置１００は、表示枠４２０の検出後に、フォーカスを調整する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、投写型映像表示装置１００は、表示枠４２０を検出せずに、フォーカスを調整してもよい。具体的には、通常の使用態様では、投写可能範囲４１０の中心部分が表示枠４２０内に含まれることが想定されるため、投写型映像表示装置１００は、投写可能範囲４１０の中心部分にフォーカス調整画像を表示するとともに、投写可能範囲４１０の中心部分に表示される映像（フォーカス調整画像）のフォーカスを調整してもよい。
【０１３８】
実施形態では、テストパターン画像のうち、背景部分が黒であり、パターン部分が白である。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、背景部分が白であり、パターン部分が黒であってもよい。背景部分が青であり、パターン部分が白であってもよい。すなわち、エッジ検出が可能な程度、背景部分とパターン部分との間に輝度差があればよい。なお、エッジ検出が可能な程度は、撮像素子３００の精度に応じて定められる。背景部分とパターン部分との間の輝度差が大きいほど、撮像素子３００の精度が必要とされないため、撮像素子３００のコストを低減できることは勿論である。
【０１３９】
なお、線分は、２点間を結ぶ線であって、直線に限定されるものではない。具体的には、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像は、上述したように、歪みを有するため、記憶部２２０に記憶されたテストパターン画像において、線分は、２点を結ぶ曲線となることに留意すべきである。また、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像において、線分は、２点を結ぶ曲線であってもよい。このようなケースでは、線分の交点を算出することができるように、曲線を特定するためのパラメータが予め記憶されていることに留意すべきである。
【符号の説明】
【０１４０】
１０…光源、２０…ＵＶ／ＩＲカットフィルタ、３０…フライアイレンズユニット、４０…ＰＢＳアレイ、５０…液晶パネル、５２、５３…偏光板、６０…クロスダイクロイックキューブ、７１〜７６…ミラー、８１〜８５…レンズ、１００…投写型映像表示装置、１１０…投写ユニット、１２０…照明ユニット、２００…制御ユニット、２１０…映像信号受付部、２２０…記憶部、２３０…取得部、２４０…特定部、２５０…算出部、２６０…素子制御部、２７０…投写ユニット制御部、２８０…調整部、２９０…露光時間調整部、２９５…モード制御部、３００…撮像素子、４００…投写面、４１０…投写可能範囲、４２０…表示枠
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する投写型映像表示装置及び投写型映像表示装置に適用される画像調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射される光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを備える投写型映像表示装置が知られている。
【０００３】
ここで、投写型映像表示装置と投写面との位置関係によっては、投写面上に投写される映像の形状が歪んでしまう。
【０００４】
これに対して、以下の手順で映像の形状を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。第１に、投写型映像表示装置は、長方形形状のテストパターン画像を投写面上に投写する。第２に、投写型映像表示装置は、投写面上に投写されたテストパターン画像を撮像して、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標を特定する。第３に、投写型映像表示装置は、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標に基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を特定して、投写面上に投写される映像の形状を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１８６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、投写型映像表示装置と投写面との距離が非常に短い場合には、投写型映像表示装置に設けられる撮像素子によってテストパターン画像を撮像するために、広角レンズなどのように歪みが大きいレンズを用いる必要がある。
【０００７】
このようなケースでは、撮像素子によって撮像された撮像画像（テストパターン画像）が歪むため、撮像画像の歪みを補正するために多量の計算資源が必要とされる。従って、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストが上昇する。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストの抑制を可能とする投写型映像表示装置及び画像調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の特徴に係る投写型映像表示装置は、光源（光源１０）から出射される光を変調するように構成された光変調素子（液晶パネル５０）と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニット（投写ユニット１１０）とを有する。投写型映像表示装置は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する素子制御部（素子制御部２６０）と、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像する撮像素子（撮像素子３００）から前記テストパターン画像の撮像画像を取得する取得部（取得部２３０）と、前記取得部によって取得された撮像画像に基づいて、前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分より３つ以上の交点を特定し、前記３つ以上の交点に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出する算出部（算出部２５０）と、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整する調整部（調整部２８０）とを備える。前記撮像素子は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して前記テストパターン画像を撮像する。前記素子制御部は、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する。
【００１０】
第１の特徴において、前記テストパターン画像が有する歪みは、糸巻き歪みである。
【００１１】
第１の特徴において、前記光変調素子は、前記投写ユニットの光軸中心からシフトした位置に配置される。
【００１２】
第１の特徴において、前記投写ユニットは、レンズ群と、前記レンズ群を透過する光を前記投写面上に反射する反射ミラーとによって構成される。
【００１３】
第２の特徴に係る画像調整方法は、光源から出射される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置に適用される。画像調整方法は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するステップＡと、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像し、前記テストパターン画像の撮像画像を取得するステップＢと、前記撮像画像に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出し、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整するステップＣとを備える。前記ステップＡでは、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストの抑制を可能とする投写型映像表示装置及び画像調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶パネル５０のシフトについて説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係るテストパターン画像の歪みを説明するための図である。
【図１０】第１実施形態に係るレンズの歪みを説明するための図である。
【図１１】第１実施形態に係るレンズ歪みの補正を説明するための図である。
【図１２】第１実施形態に係るテストパターン画像の算出を説明するための図である。
【図１３】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図１４】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図１５】第１実施形態に係る投写テストパターン画像に含まれる交点を算出する方法を説明するための図である。
【図１６】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の動作を示すフロー図である。
【図１７】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の動作を示すフロー図である。
【図１８】変更例１に係る液晶パネル５０のシフトについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１７】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１８】
［実施形態の概要］
実施形態に係る投写型映像表示装置は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する。投写型映像表示装置は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する素子制御部と、投写面上に投写されたテストパターン画像を撮像する撮像素子からテストパターン画像の撮像画像を取得する取得部と、取得部によって取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分より３つ以上の交点を特定し、３つ以上の交点に基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を算出する算出部と、投写型映像表示装置と投写面との位置関係に基づいて、投写面上に投写される映像を調整する調整部とを備える。撮像素子は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通してテストパターン画像を撮像する。素子制御部は、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する。
【００１９】
実施形態では、素子制御部は、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する。従って、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を予め準備することが可能であり、テストパターン画像の撮像画像の歪みがキャンセルされるため、投写面上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストを抑制することができる。
【００２０】
なお、投写型映像表示装置は、取得部によって取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分を特定し、撮像画像に含まれる３つ以上の線分に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を特定する特定部を有していてもよい。なお、算出部は、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点と撮像画像に含まれる３つ以上の交点とに基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を算出する。
【００２１】
［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の概略）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。なお、第１実施形態では、投写型映像表示装置１００と投写面４００との距離が非常に近いケースについて例示する。
【００２２】
図１に示すように、投写型映像表示装置１００には、撮像素子３００が設けられる。また、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に映像光を投写する。
【００２３】
撮像素子３００は、投写面４００を撮像するように構成される。すなわち、撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００によって投写面４００上に投写された映像光の反射光を検出するように構成される。撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００に対して、撮像画像を所定ラインに沿って出力する。撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００に内蔵されていてもよく、投写型映像表示装置１００と併設されていてもよい。
【００２４】
ここで、投写型映像表示装置１００と投写面４００との距離が非常に近いため、撮像素子３００は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通してテストパターン画像を撮像する。例えば、レンズが有する歪みは、樽歪みである。
【００２５】
投写面４００は、スクリーンなどによって構成される。投写型映像表示装置１００が映像光を投写可能な範囲（投写可能範囲４１０）は、投写面４００上に形成される。また、投写面４００は、スクリーンの外枠などによって構成される表示枠４２０を有する。
【００２６】
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。
【００２７】
図２に示すように、投写型映像表示装置１００は、投写ユニット１１０と、照明装置１２０とを有する。
【００２８】
投写ユニット１１０は、照明装置１２０から出射された映像光を投写面（不図示）上などに投写する。具体的には、投写ユニット１１０は、照明装置１２０から出射された映像光を投写面（不図示）上などに投写する投写レンズ群１１１と、投写レンズ群から出射された映像光を投写面側に反射する反射ミラー１１２とを有する。反射ミラー１１２は、例えば、非球面の反射面を有する凹面ミラーである。
【００２９】
第１に、照明装置１２０は、光源１０と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０と、フライアイレンズユニット３０と、ＰＢＳアレイ４０と、複数の液晶パネル５０（液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂ）と、クロスダイクロイックプリズム６０とを有する。
【００３０】
光源１０は、白色光を発する光源（例えば、ＵＨＰランプやキセノンランプ）などである。すなわち、光源１０が発する白色光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む。
【００３１】
ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、可視光成分（赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂ）を透過する。ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、赤外光成分や紫外光成分を遮光する。
【００３２】
フライアイレンズユニット３０は、光源１０が発する光を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット３０は、フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２によって構成される。フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２は、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源１０が発する光が液晶パネル５０の全面に照射されるように、光源１０が発する光を集光する。
【００３３】
ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光の偏光状態を揃える。例えば、ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光をＳ偏光（又はＰ偏光）に揃える。
【００３４】
液晶パネル５０Ｒは、赤出力信号Ｒｏｕｔに基づいて赤成分光Ｒを変調する。液晶パネル５０Ｒに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｒが設けられている。液晶パネル５０Ｒから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｒが設けられている。
【００３５】
液晶パネル５０Ｇは、緑出力信号Ｇｏｕｔに基づいて緑成分光Ｇを変調する。液晶パネル５０Ｇに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｇが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｇから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｇが設けられる。
【００３６】
液晶パネル５０Ｂは、青出力信号Ｂｏｕｔに基づいて青成分光Ｂを変調する。液晶パネル５０Ｂに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｂが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｂから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｂが設けられる。
【００３７】
なお、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔは、映像出力信号を構成する。映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎の信号である。
【００３８】
ここで、各液晶パネル５０には、コントラスト比や透過率を向上させる補償板（不図示）が設けられていてもよい。また、各偏光板は、偏光板に入射する光の光量や熱負担を軽減させるプリ偏光板を有していてもよい。
【００３９】
第１実施形態において、投写型映像表示装置１００と投写面４００との距離が非常に近いため、液晶パネル５０は、図３に示すように、投写ユニット１１０の光軸中心Ｌからシフトした位置に配置される。具体的には、液晶パネル５０の中心は、投写ユニット１１０の光軸中心Ｌに対して、投写面４００側にシフトしている。但し、液晶パネル５０のシフト方向は、投写ユニット１１０の構成に依存することに留意すべきである。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム６０は、液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂから出射される光を合成する色合成部を構成する。クロスダイクロイックプリズム６０から出射された合成光は、投写ユニット１１０に導かれる。
【００４１】
第２に、照明装置１２０は、ミラー群（ミラー７１〜ミラー７６）及びレンズ群（レンズ８１〜レンズ８５）を有する。
【００４２】
ミラー７１は、青成分光Ｂを透過して、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７２は、赤成分光Ｒを透過して、緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７１及びミラー７２は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを分離する色分離部を構成する。
【００４３】
ミラー７３は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを反射して、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂをミラー７１側に導く。ミラー７４は、青成分光Ｂを反射して、青成分光Ｂを液晶パネル５０Ｂ側に導く。ミラー７５及びミラー７６は、赤成分光Ｒを反射して、赤成分光Ｒを液晶パネル５０Ｒ側に導く。
【００４４】
レンズ８１は、ＰＢＳアレイ４０から出射された光を集光するコンデンサレンズである。レンズ８２は、ミラー７３で反射された光を集光するコンデンサレンズである。
【００４５】
レンズ８３Ｒは、液晶パネル５０Ｒに赤成分光Ｒが照射されるように、赤成分光Ｒを略平行光化する。レンズ８３Ｇは、液晶パネル５０Ｇに緑成分光Ｇが照射されるように、緑成分光Ｇを略平行光化する。レンズ８３Ｂは、液晶パネル５０Ｂに青成分光Ｂが照射されるように、青成分光Ｂを略平行光化する。
【００４６】
レンズ８４及びレンズ８５は、赤成分光Ｒの拡大を抑制しながら、液晶パネル５０Ｒ上に赤成分光Ｒを略結像するリレーレンズである。
【００４７】
（制御ユニットの構成）
以下において、第１実施形態に係る制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。制御ユニット２００は、投写型映像表示装置１００に設けられており、投写型映像表示装置１００を制御する。
【００４８】
なお、制御ユニット２００は、映像入力信号を映像出力信号に変換する。映像入力信号は、赤入力信号Ｒｉｎ、緑入力信号Ｇｉｎ及び青入力信号Ｂｉｎによって構成される。映像出力信号は、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔによって構成される。映像入力信号及び映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎に入力される信号である。
【００４９】
図４に示すように、制御ユニット２００は、映像信号受付部２１０と、記憶部２２０と、取得部２３０と、特定部２４０と、算出部２５０と、素子制御部２６０と、投写ユニット調整部２７０とを有する。
【００５０】
映像信号受付部２１０は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ＵＳＢメモリ、ＤＶＤやＴＶチューナなどの外部装置（不図示）から映像入力信号を受付ける。
【００５１】
記憶部２２０は、各種情報を記憶する。具体的には、記憶部２２０は、表示枠４２０を検出するために用いる枠検出パターン画像、フォーカスを調整するために用いるフォーカス調整画像、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出するために用いるテストパターン画像を記憶する。或いは、記憶部２２０は、露光値を調整するために用いる露光調整画像を記憶してもよい。
【００５２】
テストパターン画像は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する画像である。また、３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。
【００５３】
なお、撮像素子３００は、上述したように、撮像画像を所定ラインに沿って出力する。例えば、所定ラインは、水平方向の画素列であり、所定ラインの向きは、水平方向である。
【００５４】
以下において、テストパターン画像の一例について、図５〜図８を参照しながら説明する。図５〜図８に示すように、テストパターン画像は、４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）を構成する４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する画像である。第１実施形態では、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、濃淡或いは明暗の差（エッジ）によって表される。
【００５５】
詳細には、図５に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの菱形であってもよい。ここで、白抜きの菱形の４辺は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５６】
或いは、図６に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの線分であってもよい。白抜きの線分は、図５に示す白抜きの菱形の４辺の一部分を構成する。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５７】
或いは、図７に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び１対の白抜きの三角形であってもよい。ここで、１対の白抜きの三角形の２辺は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５８】
或いは、図８に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの線分であってもよい。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。図８に示すように、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）によって構成される４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）は、投写可能範囲４１０の外側に設けられてもよい。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５９】
ここで、第１実施形態では、上述したように、撮像素子３００は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通してテストパターン画像を撮像する。例えば、レンズが有する歪みは、樽歪みである。
【００６０】
従って、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像（すなわち、投写面４００上に投写されるテストパターン画像）は、レンズとは逆方向の歪みを有する必要がある。
【００６１】
例えば、図９に示すように、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像は、糸巻き歪みを有する。これによって、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像は、図１０に示すように、樽歪みが加えられた状態で取得される。
【００６２】
なお、Ｌｓ１〜Ｌｓ４は、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像における線分であり、Ｐｓ１〜Ｐｓ４は、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像における交点である。また、Ｌｔ１〜Ｌｔ４は、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像における線分であり、Ｐｔ１〜Ｐｔ４は、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像における交点である。
【００６３】
以下において、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像の算出について、図面を参照しながら説明する。
【００６４】
第１に、レンズ歪みを補正するためのパラメータについて、図１１を参照しながら説明する。ここでは、歪みが生じない中心画素が（ｃｘ，ｃｙ）で表されており、レンズ歪み補正前の座標が（ｕ，ｖ）で表されており、レンズ歪み補正後の座標が（ｕ’，ｖ’）で表されている。このようなケースにおいて、レンズ歪み補正後の座標（ｕ’，ｖ’）は、以下の式で表される。
【００６５】
【数１】
但し、ｒ２＝（ｕ−ｃｘ）２＋（ｖ−ｃｙ）２、ｐ１、ｐ２、ｑ１及びｑ２は、所定係数
なお、このような歪み補正は、Ｚａｎｇの手法として知られている（例えば、“Ａ Fｌｅｘｉｂｌｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｃａｍｅｒａ ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ， ２２（１１）：１３３０−１３３４，２０００）。
【００６６】
第２に、２次元空間における座標を３次元空間における座標に変換するためのパラメータについて、図１２を参照しながら説明する。ここで、撮像画像の２次元空間における座標（ｘｔ，ｙｔ，１）と撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）との関係は、以下の式によって表される。
【００６７】
【数２】
なお、Ａｔは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｔは、既知のパラメータである。また、λｔは、媒介変数である。
【００６８】
同様に、投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間における座標（ｘｓ，ｙｓ，１）と投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）との関係は、以下の式によって表される。
【００６９】
【数３】
なお、Ａｓは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｓは、既知のパラメータである。また、λｓは、媒介変数である。
【００７０】
第３に、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標と投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標との関係について、図１２を参照しながら説明する。撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）及び投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は、仮想投写面上において以下の関係を有する。
【００７１】
【数４】
なお、投写型映像表示装置１００の光軸及び撮像素子３００の向き（撮像方向）は既知であるため、回転成分を示すパラメータＲは既知である。同様に、投写型映像表示装置１００及び撮像素子３００の相対位置が既知であるため、並進成分を示すパラメータＴも既知である。なお、パラメータＲは、３×３の変換行列であり、パラメータＴは、３×１の変換行列である。
【００７２】
第４に、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像において、理想的なテストパターン画像（以下、理想テストパターンカメラ画像）の座標（ｘｔ，ｙｔ，１）を取得する。理想テストパターンカメラ画像は、例えば、図５〜図８に示すテストパターン画像と同じ形状である。なお、理想テストパターンカメラ画像は、２次元空間における座標を有する。
【００７３】
第５に、上述した式（１）及び式（２）を用いて、理想テストパターンカメラ画像の座標（ｘｔ，ｙｔ，１）を変換する。これによって、レンズ歪みが補正されたテストパターン画像の座標、すなわち、レンズとは逆方向の歪みが付与されたテストパターン画像（以下、歪み補正後テストパターンカメラ画像）の座標（ｘｔ’，ｙｔ’，１）が取得される。なお、歪み補正後テストパターンカメラ画像は、２次元空間における座標を有する。
【００７４】
第６に、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（Ｘｔ’，Ｙｔ’，Ｚｔ’）は、以下の式によって算出される。
【００７５】
【数５】
第７に、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（Ｘｓ’，Ｙｓ’，Ｚｓ’）は、以下の式によって算出される。
【００７６】
【数６】
第８に、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間において、仮想投写面がａＸｓ＋ｂＹｓ＋ｃＺｓ＋ｄ＝０で表される場合に、仮想投写面における歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（Ｘｕ’，Ｙｕ’，Ｚｕ’）は、以下の（式）によって算出される。
【００７７】
【数７】
第９に、投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間において、歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ’，ｙｓ’，１）は、以下の（式）によって算出される。
【００７８】
【数８】
【００７９】
図４に戻って、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される撮像画像を取得する。例えば、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される枠検出パターン画像の撮像画像を取得する。取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力されるフォーカス調整画像の撮像画像を取得する。取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力されるテストパターン画像の撮像画像を取得する。或いは、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される露光調整画像の撮像画像を取得してもよい。
【００８０】
特定部２４０は、取得部２３０によって所定ライン毎に取得される撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。続いて、特定部２４０は、撮像画像に含まれる３つ以上の線分に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を取得する。
【００８１】
具体的には、特定部２４０は、以下の手順によって、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を取得する。ここでは、テストパターン画像が図５に示す画像（白抜きの菱形）であるケースについて例示する。
【００８２】
第１に、特定部２４０は、図１３に示すように、取得部２３０によって所定ライン毎に取得される撮像画像に基づいて、濃淡或いは明暗の差（エッジ）を有する点群Ｐｅｄｇｅを取得する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像の白抜きの菱形の４辺に対応する点群Ｐｅｄｇｅを特定する。
【００８３】
第２に、特定部２４０は、図１４に示すように、点群Ｐｅｄｇｅに基づいて、撮像画像に含まれる４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）に対応する４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定する。
【００８４】
第３に、特定部２４０は、図１４に示すように、４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）に基づいて、撮像画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）に対応する４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。
【００８５】
算出部２５０は、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点（例えば、Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像画像に含まれる３つ以上の交点（例えば、Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。具体的には、算出部２５０は、投写型映像表示装置１００（投写ユニット１１０）の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出する。
【００８６】
なお、以下においては、記憶部２２０に記憶されたテストパターン画像を記憶テストパターン画像と称する。撮像画像に含まれるテストパターン画像を撮像テストパターン画像と称する。投写面４００に投写されたテストパターン画像を投写テストパターン画像と称する。
【００８７】
第１に、算出部２５０は、投写テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｕ１〜Ｐｕ４）の座標を算出する。ここでは、記憶テストパターン画像の交点Ｐｓ１、撮像テストパターン画像の交点Ｐｔ１、投写テストパターン画像の交点Ｐｕ１を例に挙げて説明する。交点Ｐｓ１、交点Ｐｔ１及び交点Ｐｕ１は、互いに対応する交点である。
【００８８】
以下において、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の算出方法について、図１５を参照しながら説明する。交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における座標であることに留意すべきである。
【００８９】
（１）算出部２５０は、記憶テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｓ１の座標（ｘｓ１，ｙｓ１）について、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）に変換する。具体的には、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）は、以下の式によって表される。
【００９０】
【数９】
なお、Ａｓは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｓは、既知のパラメータである。
【００９１】
ここでは、投写型映像表示装置１００の光軸方向に垂直な面がＸｓ軸及びＹｓ軸で表されており、投写型映像表示装置１００の光軸方向がＺｓ軸で表されている。
【００９２】
同様に、算出部２５０は、撮像テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｔ１の座標（ｘｔ１，ｙｔ１）について、撮像素子３００の焦点Ｏｔを原点とする３次元空間における交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）に変換する。
【００９３】
【数１０】
なお、Ａｔは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｔは、既知のパラメータである。
【００９４】
ここでは、撮像素子３００の光軸方向に垂直な面がＸｔ軸及びＹｔ軸で表されており、撮像素子３００の向き（撮像方向）がＺｔ軸で表されている。このような座標空間において、撮像素子３００の向き（撮像方向）の傾き（ベクトル）は既知であることに留意すべきである。
【００９５】
（２）算出部２５０は、交点Ｐｓ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｖの式を算出する。同様に、算出部２５０は、交点Ｐｔ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｗの式を算出する。なお、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗの式は、以下のように表される。
【００９６】
【数１１】
但し、Ｋｓ及びＫｔ＝媒介変数
（３）算出部２５０は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における直線Ｌｗ’に直線Ｌｗを変換する。直線Ｌｗ’は、以下の式によって表される。
【００９７】
【数１２】
なお、投写型映像表示装置１００の光軸及び撮像素子３００の向き（撮像方向）は既知であるため、回転成分を示すパラメータＲは既知である。同様に、投写型映像表示装置１００及び撮像素子３００の相対位置が既知であるため、並進成分を示すパラメータＴも既知である。
【００９８】
（４）算出部２５０は、式（３）及び式（５）に基づいて、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗ’の交点（すなわち、交点Ｐｕ１）における媒介変数Ｋｓ及びＫｔを算出する。続いて、算出部２５０は、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）及びＫｓに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の座標を算出する。或いは、算出部２５０は、交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）及びＫｔに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の座標を算出する。
【００９９】
これによって、算出部２５０は、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）を算出する。同様に、算出部２５０は、交点Ｐｕ２の座標（Ｘｕ２，Ｙｕ２，Ｚｕ２）、交点Ｐｕ３の座標（Ｘｕ３，Ｙｕ３，Ｚｕ３）、交点Ｐｕ４の座標（Ｘｕ４，Ｙｕ４，Ｚｕ４）を算出する。
【０１００】
第２に、算出部２５０は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。具体的には、算出部２５０は、交点Ｐｕ１〜交点Ｐｕ４のうち、少なくとも３つ以上の交点の座標を用いて、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。投写面４００の式は、以下の式によって表され、パラメータｋ１、ｋ２、ｋ３は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを表している。
【０１０１】
【数１３】
但し、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４＝所定係数
これによって、算出部２５０は、投写型映像表示装置１００の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出することができる。すなわち、算出部２５０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出することができる。
【０１０２】
なお、第１実施形態では、特定部２４０及び算出部２５０を別々に説明したが、特定部２４０及び算出部２５０は、１つの構成と考えてもよい。例えば、特定部２４０の機能を算出部２５０が有していてもよい。
【０１０３】
図４に戻って、素子制御部２６０は、映像入力信号を映像出力信号に変換して、映像出力信号に基づいて、液晶パネル５０を制御する。また、素子制御部２６０は、以下に示す機能を有する。
【０１０４】
具体的には、素子制御部２６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、投写面４００上に投写された映像の形状の自動補正を行う機能を有する（形状調整）。すなわち、素子制御部２６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、自動的に台形補正を行う機能を有する。
【０１０５】
投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。第１に、投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群のシフトによって、投写面４００上に設けられる表示枠４２０内に投写可能範囲４１０を収める（ズーム調整）。具体的には、投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット調整部２７０は、取得部２３０によって取得される枠検出パターン画像の撮像画像に基づいて、表示枠４２０内に投写可能範囲４１０が収まるように、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。
【０１０６】
第２に、投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群のシフトによって、投写面４００に投写された映像のフォーカスを調整する（フォーカス調整）。具体的には、投写ユニット調整部２７０は、取得部２３０によって取得されるフォーカス調整画像の撮像画像に基づいて、投写面４００に投写された映像のフォーカス値が最大値となるように、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。
【０１０７】
なお、素子制御部２６０及び投写ユニット調整部２７０は、投写面４００に投写された映像を調整する調整部２８０を構成する。
【０１０８】
ここで、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体を対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出してもよい（一括処理モード）。すなわち、一括処理モードでは、撮像素子３００は、投写可能範囲４１０の全体を対象としてフォーカスが調整された状態でテストパターン画像の全体を撮像し、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。
【０１０９】
或いは、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域のそれぞれを対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出してもよい（分割処理モード）。すなわち、分割処理モードでは、撮像素子３００は、複数の画像領域毎にフォーカスが調整された状態でテストパターン画像を複数の領域毎に撮像し、投写型映像表示装置１００は、複数の領域毎のテストパターン画像の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。
【０１１０】
（投写型映像表示装置の動作）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置（制御ユニット）の動作について、図面を参照しながら説明する。図１６及び図１７は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（制御ユニット２００）の動作を示すフロー図である。
【０１１１】
第１に、レンズとは逆方向の歪みが付与されたテストパターン画像を算出する方法について、図１６を参照しながら説明する。
【０１１２】
図１６に示すように、ステップ１００において、投写型映像表示装置１００は、各種パラメータを取得する。パラメータは、例えば、レンズ歪みを補正するためのパラメータ（ｃｘ、ｃｙ、ｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２）、２次元空間座標を３次元空間座標に変換するためのパラメータ（Ａｔ、Ａｓ、Ｒ、Ｔ）を取得する。
【０１１３】
ステップ１１０において、投写型映像表示装置１００は、撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像において、理想テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ，ｙｓ，１）を取得する。
【０１１４】
ステップ１２０において、投写型映像表示装置１００は、上述した式（１）及び式（２）を用いて、理想テストパターンカメラ画像を変換して、歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ’，ｙｓ’，１）を算出する。
【０１１５】
ステップ１３０において、投写型映像表示装置１００は、撮像素子３００によって撮像される画像の２次元空間における座標から投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間における座標に、歪み補正後テストパターンカメラ画像の座標（ｘｓ’，ｙｓ’，１）を変換する。
【０１１６】
詳細には、上述したように、撮像素子３００によって撮像される画像の２次元空間における座標は、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標に変換される。続いて、撮像素子３００の焦点を原点とする３次元空間における座標は、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標に変換される。続いて、投写型映像表示装置１００の焦点を原点とする３次元空間における座標は、投写型映像表示装置１００に記憶される画像の２次元空間における座標に変換される。
【０１１７】
第２に、映像の形状等を調整する方法について、図１７を参照しながら説明する。図１７に示すように、ステップ２００において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に枠検出パターン画像を表示（投写）する。枠検出パターン画像は、例えば、白画像などである。
【０１１８】
ステップ２１０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写された枠検出パターン画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、枠検出パターン画像の撮像画像に基づいて、投写面４００上に設けられる表示枠４２０を検出する。
【０１１９】
ステップ２２０において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上にフォーカス調整画像を表示（投写）する。
【０１２０】
ステップ２３０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写されたフォーカス調整画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、フォーカス調整画像のフォーカス値が最大値となるように、フォーカス調整画像のフォーカスを調整する。
【０１２１】
ステップ２４０において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上にテストパターン画像を表示（投写）する。
【０１２２】
ステップ２５０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写されたテストパターン画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、撮像テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定し、４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）に基づいて、撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。投写型映像表示装置１００は、記憶テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。投写型映像表示装置１００は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、投写面４００上に投写される映像の形状を調整する（台形補正）。
【０１２３】
（作用及び効果）
第１実施形態では、素子制御部２６０は、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を表示するように液晶パネル５０を制御する。言い換えると、レンズとは逆方向の歪みを有するテストパターン画像を予め準備することによって、テストパターン画像の撮像画像の歪みがキャンセルされるため、投写面４００上に投写される映像の形状の調整に必要とされる処理時間やコストを抑制することができる。
【０１２４】
第１実施形態では、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。第1に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、エッジ検出等を行うためにサンプリングすべき画素数を低減することができる。従って、映像調整の処理負荷を軽減することができる。第２に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、テストパターン画像に含まれる線分の検出精度が向上する。
【０１２５】
［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する差異について主として説明する。
【０１２６】
具体的には、第１実施形態では、投写ユニット１１０が反射ミラー１１２を有するケースについて説明した。これに対して、変更例１では、図１８に示すように、投写ユニット１１０は、反射ミラー１１２を有していない。このようなケースにおいて、投写ユニット１１０に設けられる投写レンズ群１１１は、広角レンズを含むことに留意すべきである。
【０１２７】
変更例１においても、液晶パネル５０は、図１８に示すように、投写ユニット１１０の光軸中心Ｌからシフトした位置に配置される。
【０１２８】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１２９】
上述した実施形態では、光源として、白色光源を例示した。しかしながら、光源は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）であってもよい。
【０１３０】
上述した実施形態では、光変調素子として、透過型の液晶パネルについて例示した。しかしながら、光変調素子は、反射型の液用パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。
【０１３１】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０は、表示枠４２０が検出されてから、テストパターン画像が表示されるまで、映像を表示しないように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１３２】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０は、撮像テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点が取得されてから、投写面４００上に投写される映像の形状が補正されるまで、映像を表示しないように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１３３】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０は、テストパターン画像とともに、テストパターン画像以外の所定画像（例えば、背景画像）を表示するように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１３４】
例えば、撮像素子３００によって検出可能な色や輝度によってテストパターン画像が構成されており、撮像素子３００によって検出できない色や輝度によってテストパターン画像以外の所定画像が構成される。
【０１３５】
或いは、赤、緑及び青のうち、いずれかの色によってテストパターン画像が構成されており、他の色によってテストパターン画像以外の所定画像が構成される。撮像素子３００は、テストパターン画像を構成する色のみを検出することによって、テストパターン画像の撮像画像を取得することができる。
【０１３６】
また、映像信号が入力されていない場合には、素子制御部２６０は、テストパターン画像とともに、所定画像としてエラーメッセージを表示するように液晶パネル５０を制御してもよい。或いは、テストパターン画像に含まれる線分或いは交点を特定することができない場合に、素子制御部２６０は、所定画像としてエラーメッセージを表示するように液晶パネル５０を制御してもよい。
【０１３７】
実施形態では、投写型映像表示装置１００は、表示枠４２０の検出後に、フォーカスを調整する。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、投写型映像表示装置１００は、表示枠４２０を検出せずに、フォーカスを調整してもよい。具体的には、通常の使用態様では、投写可能範囲４１０の中心部分が表示枠４２０内に含まれることが想定されるため、投写型映像表示装置１００は、投写可能範囲４１０の中心部分にフォーカス調整画像を表示するとともに、投写可能範囲４１０の中心部分に表示される映像（フォーカス調整画像）のフォーカスを調整してもよい。
【０１３８】
実施形態では、テストパターン画像のうち、背景部分が黒であり、パターン部分が白である。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、背景部分が白であり、パターン部分が黒であってもよい。背景部分が青であり、パターン部分が白であってもよい。すなわち、エッジ検出が可能な程度、背景部分とパターン部分との間に輝度差があればよい。なお、エッジ検出が可能な程度は、撮像素子３００の精度に応じて定められる。背景部分とパターン部分との間の輝度差が大きいほど、撮像素子３００の精度が必要とされないため、撮像素子３００のコストを低減できることは勿論である。
【０１３９】
なお、線分は、２点間を結ぶ線であって、直線に限定されるものではない。具体的には、記憶部２２０に記憶されるテストパターン画像は、上述したように、歪みを有するため、記憶部２２０に記憶されたテストパターン画像において、線分は、２点を結ぶ曲線となることに留意すべきである。また、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して撮像素子３００によって撮像されるテストパターン画像において、線分は、２点を結ぶ曲線であってもよい。このようなケースでは、線分の交点を算出することができるように、曲線を特定するためのパラメータが予め記憶されていることに留意すべきである。
【符号の説明】
【０１４０】
１０…光源、２０…ＵＶ／ＩＲカットフィルタ、３０…フライアイレンズユニット、４０…ＰＢＳアレイ、５０…液晶パネル、５２、５３…偏光板、６０…クロスダイクロイックキューブ、７１〜７６…ミラー、８１〜８５…レンズ、１００…投写型映像表示装置、１１０…投写ユニット、１２０…照明ユニット、２００…制御ユニット、２１０…映像信号受付部、２２０…記憶部、２３０…取得部、２４０…特定部、２５０…算出部、２６０…素子制御部、２７０…投写ユニット制御部、２８０…調整部、２９０…露光時間調整部、２９５…モード制御部、３００…撮像素子、４００…投写面、４１０…投写可能範囲、４２０…表示枠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置であって、
３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する素子制御部と、
前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像する撮像素子から出力される前記テストパターン画像の撮像画像を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された撮像画像に基づいて、前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分より３つ以上の交点を特定し、前記３つ以上の交点に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出する算出部と、
前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整する調整部とを備え、
前記撮像素子は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して前記テストパターン画像を撮像し、
前記素子制御部は、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御することを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記テストパターン画像が有する歪みは、糸巻き歪みであることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記光変調素子は、前記投写ユニットの光軸中心からシフトした位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記投写ユニットは、レンズ群と、前記レンズ群を透過する光を前記投写面上に反射する反射ミラーとによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
光源から出射される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置に適用される画像調整方法であって、
３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するステップＡと、
正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像し、前記テストパターン画像の撮像画像を取得するステップＢと、
前記撮像画像に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出し、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整するステップＣとを備え、
前記ステップＡでは、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示することを特徴とする画像調整方法。
【請求項１】
光源から出射される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置であって、
３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する素子制御部と、
前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像する撮像素子から出力される前記テストパターン画像の撮像画像を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された撮像画像に基づいて、前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分より３つ以上の交点を特定し、前記３つ以上の交点に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出する算出部と、
前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整する調整部とを備え、
前記撮像素子は、正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して前記テストパターン画像を撮像し、
前記素子制御部は、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御することを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記テストパターン画像が有する歪みは、糸巻き歪みであることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記光変調素子は、前記投写ユニットの光軸中心からシフトした位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記投写ユニットは、レンズ群と、前記レンズ群を透過する光を前記投写面上に反射する反射ミラーとによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
光源から出射される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置に適用される画像調整方法であって、
３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を表示するステップＡと、
正方向或いは負方向の歪みを有するレンズを通して、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像し、前記テストパターン画像の撮像画像を取得するステップＢと、
前記撮像画像に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出し、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整するステップＣとを備え、
前記ステップＡでは、前記レンズとは逆方向の歪みを有する前記テストパターン画像を表示することを特徴とする画像調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−７８４９０（Ｐ２０１２−７８４９０Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２２４４３（Ｐ２０１０−２２２４４３）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]