画像投射システムおよび画像投射方法
【課題】所望の投射画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができる画像投射システムおよび画像投射方法を提供する。
【解決手段】表示素子１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂはスクリーンに画像を投射すると共に、スクリーン枠に位置ずれ検出用のパターン画像を投射する。カメラ７はパターン画像を撮像する。位置ずれ演算装置１５は、パターン画像に基づいて各表示素子から投射される投射画像間の位置ずれ量を検出する。この位置ずれ量に基づいて投射画像の位置が調整される。
【解決手段】表示素子１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂはスクリーンに画像を投射すると共に、スクリーン枠に位置ずれ検出用のパターン画像を投射する。カメラ７はパターン画像を撮像する。位置ずれ演算装置１５は、パターン画像に基づいて各表示素子から投射される投射画像間の位置ずれ量を検出する。この位置ずれ量に基づいて投射画像の位置が調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の投射画像間に生じる位置ずれを調整する画像投射システムおよび画像投射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、臨場感のある高精細な映像の処理技術が急速に普及し、ハイビジョンを超える超高精細映像の表示が実現されつつある。現在、高精細な画像表示においては、投射型ディスプレイが有望であるが、その内部に設けられた表示素子は微細な画素構造となり、複数の表示素子から投射される投射画像間の位置ずれ（画素ずれ）を高精度かつ自動的に調整する技術が必要となっている。
【０００３】
従来、投射画像の位置調整は、一般的に調整者が目視観察により調整を行う方法をとっているため、個々の調整者の経験と感によるところが大きく、調整に多大な時間を要する。このため、調整の定量的な評価と自動調整が必要とされている。
【０００４】
投射画像の定量的な位置調整技術として特許文献１には、スクリーン上にＸ方向およびＹ方向のラインセンサを配置し、各ラインセンサから入力される信号に基づいて調整を行うことが記載されている。また、特許文献２には、スクリーン上に見える領域と見えない領域の位置調整を行うことが記載されている。また、非特許文献１には、高精細投射画像の位置調整方法として、山型の画像パターンの投影によるコンバーゼンス補正と、周期構造パターンの投影による表示素子間の位置関係の検出方法が記載されている。
【特許文献１】特開平８−２０１９３７号公報
【特許文献２】特開平７−１２３４２７号公報
【非特許文献１】日下部 裕一、他２名，「超高精細映像表示システムのコンバーゼンス誤差と素子位置調整の自動化」，映像情報メディア学会誌，社団法人映像情報メディア学会，Vol.60，No.2，2006，pp.234-241
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の投射画像の位置調整では、画像投射前に長時間のヒートランニングが必要であることと、画面全体を使用して位置調整を行うこととにより、所望の画像の投射開始前に位置調整が行われる。しかし、その位置調整後、所望の画像の投射中には、熱などによって生じる投射画像の位置ずれを自動的に補正し、常時、最適に調整することはできず、安定した高精細画像の表示が困難であった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、所望の投射画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができる画像投射システムおよび画像投射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】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射する複数の画像投射手段と、前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出するパターン画像検出手段と、前記パターン画像検出手段によって検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、前記位置ずれ量検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とする画像投射システムである。
【０００８】
また、本発明の画像投射システムは、前記複数の画像投射手段として第１の画像投射手段と第２の画像投射手段を備え、前記第１の画像投射手段は、所定の空間周波数で輝度が周期的に変化する第１のパターン画像を投射し、前記第２の画像投射手段は、前記所定の空間周波数で輝度が周期的に変化し前記第１のパターン画像とは空間位相特性の異なる第２のパターン画像を投射し、前記位置ずれ量検出手段は、前記パターン画像検出手段によって検出された前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて前記位置ずれ量を検出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の画像投射システムにおいて、前記第１のパターン画像の空間位相特性が一定である方向に沿って前記第２のパターン画像の空間位相特性が変化することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の画像投射システムにおいて、第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第１領域に投射すると共に、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第２領域に投射した状態で、前記位置調整手段は、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれから検出された前記位置ずれ量に基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の画像投射システムにおいて、第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第１の状態と、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第２の状態とを切り替える状態切替手段をさらに備え、前記位置調整手段は、前記第１の状態で検出された前記位置ずれ量と前記第２の状態で検出された前記位置ずれ量とに基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の画像投射システムにおいて、前記パターン画像検出手段が前記第２の表示領域内に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、複数の画像投射手段から第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出し、検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出し、検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整することを特徴とする画像投射方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１の表示領域に投射画像を投射すると共に第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、そのパターン画像に基づいて投射画像の位置を調整することによって、所望の投射画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態における画像投射の様子を示している。画像投射装置１によってスクリーン２（第１の表示領域）に画像が投射され、スクリーン２上に表示された表示画像４を観察者３が観察する。同時に、スクリーン枠５（第２の表示領域）には位置ずれ検出用のパターン画像６が画像投射装置１によって投射される。このパターン画像６はカメラ７によって撮像される。観察者３は、パターン画像６が投射される側とは反対側から表示画像４を観察するので、パターン画像６は観察者３には見えず、表示画像４の投射中でもパターン画像６が観察の邪魔となることはない。
【００１６】
図２は、本実施形態による画像投射システムの構成を示している。投射画像は表示画像信号源８から再生され、位置ずれ検出用のパターン画像は検出パターン発生装置９から生成される。これらはビデスイッチャー等の画像合成器１０によって合成されて画像信号処理装置１１に入力される。パターン画像の総画素数は投射画像と比較して少なくてよく、また同じパターンをスクリーン枠５の複数領域に表示するのみでよい。また、投射画像に対して検出パターンを画像合成したものを表示画像信号源８から再生してもよい。
【００１７】
画像信号処理装置１１によって投射画像の歪みや位置ずれの補正処理が施される。画像信号処理装置１１の出力信号は画像投射装置１に入力される。画像投射装置１は複数の表示素子を有しており、一例として本実施形態では、Ｒ信号に対応した表示素子１３ｒ、２種類のＧ信号に対応した表示素子１３ｇ１，１３ｇ２、Ｂ信号に対応した表示素子１３ｂを有している。これらの表示素子に対して、各信号に基づいた画像が入射し、光学的に合成されてスクリーン２およびスクリーン枠５へ画像が投射される。
【００１８】
これらの表示素子としては、透過型や反射型の液晶デバイスや、デジタルマイクロミラーデバイス、グレーティングライトバルブ等が使用可能である。電気制御式の微動ステージ１４によって、これらの表示素子の位置を微調整することが可能である。この微動ステージ１４としては、ステッピングモータや圧電素子等を基本構成とするものが使用可能であり、表示素子の１画素の大きさの約１／５０以下の分解能を有するものを使用することが望ましい。
【００１９】
スクリーン枠５に投射されたパターン画像６はカメラ７で撮像され、カメラ７から画像信号が位置ずれ演算装置１５へ出力される。カメラ７はアレー状のＣＣＤやＣＭＯＳのセンサあるいはフォトダイオード等の受光センサを有しており、カメラレンズを介して入射したパターン像がセンサ位置で結像する。位置ずれ演算装置１５は、表示素子１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂのそれぞれによって投射された画像間の位置ずれ量をカメラ７からの画像信号に基づいて演算（検出）する。位置ずれ演算装置１５は画像の歪み量を演算することも可能である。
【００２０】
位置ずれ演算装置１５からは、演算された位置ずれ量に基づいた信号が画像信号処理装置１１またはステージ制御装置１６へ出力される。画像信号処理装置１１は位置ずれ演算装置１５からの信号に基づいて、各表示素子へ入射させる画像を形成するための画像信号を、位置ずれが解消するように画像処理によって補正（調整）する。また、ステージ制御装置１６は微動ステージ１４を駆動し、位置ずれが解消するように、水平方向と垂直方向、また必要に応じて回転方向の位置制御を行い、表示素子１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂの位置を調整する。位置ずれ演算装置１５から検出パターン発生装置９へ出力される制御信号に基づいて、位置ずれ検出用の複数のパターン画像を切り替えて表示することも可能である。
【００２１】
次に、本実施形態における位置ずれの検出方法を説明する。高精細映像の表示方法として、緑画像用の表示素子を２枚使用し、半画素ずらしで各表示素子からの画像を合成する方法があり、将来の高精細映像表示に有効な方法となっている（M. Kanazawa, et al., Journal of SID, Vol.12, No.1, 2004, pp.93-103）。この方法を本実施形態に適用することも可能である。
【００２２】
急速に高精細化が進む画像表示において、より高精度な位置ずれの検出と調整の技術が必要となっているが、２枚の緑画像の位置調整には特に高精度な位置検出・補正の技術が要求される。複数の画像間の位置ずれを検出するのに有効な方法として、周期構造の輝度分布を持つパターンを投射し、画像同士の相対位置のずれにより生じる画像の折り返し成分を検出する方法がある（前述した非特許文献１参照）。以下、本実施形態にこの方法を適用した例を説明する。
【００２３】
本実施形態では、２つの画像間の水平方向の位置ずれを検出するために、図３に示す第１のパターン画像３００と第２のパターン画像３１０を用いる。第１のパターン画像３００は、水平方向に所定の空間周波数で輝度が変化する周期的な輝度分布を有している。第２のパターン画像３１０も第１のパターン画像３００と同じ空間周波数で輝度が変化する周期的な輝度分布を有しているが、第１のパターン画像３００とは空間位相特性が異なっており、第１のパターン画像３００と第２のパターン画像３１０は位相差３２０を有している。
【００２４】
図３においてパターン部分３００ａは輝度の高い部分であり、パターン部分３００ｂは輝度の低い部分である。図３においては、図の表現上の制約から、パターン部分３００ａ，３００ｂのそれぞれの中での輝度の変化を表していないが、実際には水平方向に沿って輝度が滑らかに変化しているものとする。
【００２５】
第１のパターン画像３００は、基準となる表示素子（以下、第１の表示素子とする）に入射し、第２のパターン画像３１０は、位置合わせ対象の画像を投射する表示素子（以下、第２の表示素子とする）に入射する。また、第１のパターン画像３００と第２のパターン画像３１０はスクリーン枠５の同じ位置に投射される。以下で説明するように、位置ずれ演算装置１５は、時分割で２つのパターン画像の位相差を変化させながら、２つのパターン画像の合成画像において位置ずれにより生じる折り返し成分を検出し、折り返し成分が最小となる位相差を求め、その位相差に基づいて正規の位置からの位置ずれ量を検出する。
【００２６】
一例として、水平方向（ｘ方向）の位置ずれの検出方法を説明する。第１の表示素子に対して、ｘ方向の輝度分布が以下の（１）式のｇ１で表される第１のパターン画像を表示（投射）させる。ただし、ｆはパターンの空間周波数であり、ｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は画素位置であり、δはデルタ関数である。
【００２７】
【数１】
【００２８】
また、第２の表示素子に対して、第１のパターン画像から半画素ずれた位置が正規の位置であり、ｘ方向の輝度分布が以下の（２）式のｇ２で表される第２のパターン画像を表示（投射）させる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
もし、第２の表示素子によって表示される第２のパターン画像の位置がｑ画素ずれており、第１のパターン画像を位相の基準として第２のパターン画像に加える位相差を２πｆｐとした場合、折り返し成分が生じなくなる条件は以下の（３）式で表される。すなわち、折り返し成分が最小となる位相ｐを求めることで、正規の位置からの位置ずれ量ｑを求めることができる。なお、第１のパターン画像および第２のパターン画像の輝度分布の周期構造として、上記のような正弦波状の分布の他に矩形波状の分布を用いてもよい。
【００３１】
【数３】
【００３２】
以下、図４を参照しながら位置ずれ検出の具体的な手順を説明する。検出パターン発生装置９は、固定パターンである第１のパターン画像を生成すると共に、第１のパターン画像に対して所定の位相差を有する第２のパターン画像を生成する（ステップＳ１００）。２つのパターン画像がそれぞれ別々に画像合成器１０によって投射画像と合成され、画像信号処理装置１１によって処理された後、第１のパターン画像が第１の表示素子によって投射され、第２のパターン画像が第２の表示素子によって投射される（ステップＳ１１０）。
【００３３】
スクリーン枠５に表示された第１のパターン画像および第２のパターン画像の合成画像がカメラ７によって撮像され、位置ずれ演算装置１５へ画像信号が出力される（ステップＳ１２０）。位置ずれ演算装置１５はカメラ７からの画像信号に基づいて、撮像された画像から、位置ずれ検出用のパターン画像が投射された領域の画像を抽出する（ステップＳ１３０）。
【００３４】
位置ずれ演算装置１５は、この領域の画像に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行い（ステップＳ１４０）、折り返し成分の大きさを検出する（ステップＳ１５０）。予め設定された位相差の条件のうち、まだ折り返し成分の検出を行っていない条件がある場合（ステップＳ１６０でＮＯの場合）、検出パターン発生装置９は、位置ずれ演算装置１５から出力される制御信号に基づいて、第２のパターン画像に与える位相量を変更する（ステップＳ１７０）。
【００３５】
予め設定された全ての位相差の条件で折り返し成分の検出を行うまで、第２のパターン画像の位相量を微小に変化させながら、上記のステップＳ１００〜Ｓ１７０が繰り返される。予め設定された全ての位相差の設定条件で折り返し成分の検出を行った場合には、位置ずれ演算装置１５は各位相差の設定条件で検出された折り返し成分の最小値を求める（ステップＳ１８０）。さらに、位置ずれ演算装置１５は、その最小値に相当する位相量から２つのパターン画像の位置ずれ量を（３）式により算出すると共に、スクリーン枠５上の複数箇所で求めた位置ずれ量を補間演算することによって、スクリーン２上の位置ずれ量を算出する（ステップＳ１９０）。
【００３６】
上記の方法により位置ずれ量を精度良く検出するためには、第２のパターン画像に与える位相量の変化量を小さくし、上記のステップＳ１００〜Ｓ１７０の繰り返し回数を増やすことが望ましい。または、位相量の変化量を大きくして位置ずれ量を粗く検出した後、位相量の変化量を小さくして位置ずれ量を検出することによって精度を上げてもよい。また、上記の方法では、水平方向の位置ずれ検出の場合、画像の縦方向については画像を加算平均し、画像に重畳しているランダムノイズを低減してもよい。
【００３７】
次に、位置ずれ検出の他の方法を説明する。図５に示す第１のパターン画像５００を第１の表示素子に表示させると共に、第２のパターン画像５１０を第２の表示素子に表示させてもよい。第１のパターン画像５００と第２のパターン画像５１０の空間周波数は同じであるが、第２のパターン画像５１０の空間位相特性は、第１のパターン画像５００の空間位相特性が一定である方向（図５の垂直方向）に沿って変化している。すなわち、第１のパターン画像５００と第２のパターン画像５１０の同じ垂直方向位置における位相差は、垂直方向位置に応じて変化している。
【００３８】
以下、図６を参照しながら、図５に示した２つのパターン画像を用いた位置ずれ検出の手順を説明する。検出パターン発生装置９は、図５に示した第１のパターン画像および第２のパターン画像を生成する（ステップＳ２００）。２つのパターン画像がそれぞれ別々に画像合成器１０によって投射画像と合成され、画像信号処理装置１１によって処理された後、第１のパターン画像が第１の表示素子によって投射され、第２のパターン画像が第２の表示素子によって投射される（ステップＳ２１０）。
【００３９】
スクリーン枠５に表示された第１のパターン画像および第２のパターン画像の合成画像がカメラ７によって撮像され、位置ずれ演算装置１５へ画像信号が出力される（ステップＳ２２０）。位置ずれ演算装置１５はカメラ７からの画像信号に基づいて、撮像された画像から、位置ずれ検出用のパターン画像が投射された領域の画像を抽出する（ステップＳ２３０）。
【００４０】
位置ずれ演算装置１５は、この領域の画像に対してＦＦＴを行い（ステップＳ２４０）、折り返し成分の大きさを検出する（ステップＳ２５０）。このとき、位置ずれ演算装置１５は図５の垂直方向の複数位置で折り返し成分の大きさを検出する。
【００４１】
続いて、位置ずれ演算装置１５は各垂直方向位置で検出された折り返し成分の最小値を求める（ステップＳ２６０）。さらに、位置ずれ演算装置１５は、その最小値に相当する位相量から２つのパターン画像の位置ずれ量を（３）式により算出すると共に、スクリーン枠５上の複数箇所で求めた位置ずれ量を補間演算することによって、スクリーン２上の位置ずれ量を算出する（ステップＳ２７０）。上記のように、垂直方向の各位置で位相差の異なる第１のパターン画像および第２のパターン画像を用いることによって、図４に示した、時分割で位相差を変化させる方法で生じる繰り返し操作は不要となり、位置調整を高速に行うことができる。
【００４２】
上記では、水平方向の位置ずれの検出方法を説明したが、垂直方向の位置ずれの検出方法も同様である。例えば、図７に示すように、垂直方向に周期的な輝度変化を有する第１のパターン画像７００を、基準となる第１の表示素子に表示させると共に、水平方向の各位置における空間位相特性が変化している第２のパターン画像７１０を、位置合わせ対象の画像を投射する第２の表示素子に表示させ、上記と同様の方法で位置ずれを検出すればよい。
【００４３】
また、垂直方向および水平方向の位置ずれを１画面内で検出するには以下のようにすればよい。すなわち、図８に示すように、図５における水平方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像５００および第２のパターン画像５１０をスクリーン枠５内の第１領域８００に投射すると共に、図７における垂直方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像７００および第２のパターン画像７１０をスクリーン枠５内の第２領域８１０に投射する。
【００４４】
位置ずれ演算装置１５は、カメラ７で撮像された画像のうち、第１領域８００の画像から水平方向の位置ずれ量を算出すると共に、第２領域８１０の画像から垂直方向の位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、水平方向および垂直方向の投射画像の位置調整が行われる。
【００４５】
あるいは、以下のようにしてもよい。すなわち、図５における水平方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像５００および第２のパターン画像５１０をスクリーン枠５に投射する第１の状態と、図７における垂直方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像７００および第２のパターン画像７１０をスクリーン枠５に投射する第２の状態とを時分割で切り替えるようにする。
【００４６】
このため、位置ずれ演算装置１５は検出パターン発生装置９へ制御信号を出力し、第１の状態と第２の状態を切り替えながら、第１の状態で撮像された画像から水平方向の位置ずれ量を算出し、第２の状態で撮像された画像から垂直方向の位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、水平方向および垂直方向の投射画像の位置調整が行われる。
【００４７】
この方法によれば、水平方向および垂直方向の位置ずれ検出用のパターン画像を同時に投射する方法と比較して、スクリーン枠５の領域をより広く使用して各方向の位置ずれを検出することが可能となるので、位置ずれ検出の精度を向上することができる。また、パターン画像の表示領域が比較的狭い領域に限られている場合には、パターン画像の輝度変化の周波数ｆを最適に選び、表示領域に応じて適した周波数帯域に折り返し成分を発生させるようにしてもよい。
【００４８】
次に、受光センサの配置位置の他の例を説明する。上記では、受光センサを有するカメラ７でパターン画像を撮像する説明を行ったが、投射画像のサイズが比較的小さい場合、受光センサをスクリーン枠５上に直接取り付けてもよい。図９は、受光センサ７０をスクリーン枠５内に配置した状態を示している。
【００４９】
受光センサ７０をスクリーン枠５内に配置すると、画像投射装置１から投射されたパターン画像が受光センサ７０に直接入射する。これによって、カメラ７でパターン画像を撮像する場合と比較して、カメラレンズの歪みや口径食の影響を受けなくなる。また、パターン画像を受光センサ７０上に直接結像するため、高精細かつ高効率に受光することができる。さらに、スクリーン２に表示された投射画像の輝度や反射の影響を少なくすることができ、画像投射中の位置ずれ検出に有利である。
【００５０】
上述したように、本実施形態によれば、スクリーン２に画像を投射すると共に、スクリーン枠５に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、そのパターン画像に基づいてパターン画像間の位置ずれを検出し、投射画像の位置を調整する。これによって、所望の画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができ、常時、最適な投射画像を表示することができる。また、位置ずれ検出に係る構成を比較的に簡単なものとすることができる。
【００５１】
また、同じ空間周波数を有すると共に異なる空間位相特性を有する２種類のパターン画像を投射し、それらの合成画像に生じる折り返し成分に基づいて位置ずれ量を検出することによって、半画素未満の精度で位置ずれ量を高精度に検出することができる。
【００５２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態における画像投射の様子を示す参考図である。
【図２】本発明の一実施形態による画像投射システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるパターン画像を模式的に示す参考図である。
【図４】本発明の一実施形態における位置ずれ検出の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態におけるパターン画像を模式的に示す参考図である。
【図６】本発明の一実施形態における位置ずれ検出の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態におけるパターン画像を模式的に示す参考図である。
【図８】本発明の一実施形態における水平方向および垂直方向の位置ずれの検出方法を説明するための参考図である。
【図９】本発明の一実施形態において、受光センサをスクリーン枠内に配置した状態を示す参考図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・画像投射装置、２・・・スクリーン、５・・・スクリーン枠、７・・・カメラ（パターン画像検出手段）、８・・・表示画像信号源、９・・・検出パターン発生装置、１０・・・画像合成器、１１・・・画像信号処理装置（位置調整手段）、１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂ・・・表示素子（画像投射手段）、１４・・・微動ステージ、１５・・・位置ずれ演算装置（位置ずれ量検出手段、状態切替手段）、１６・・・ステージ制御装置（位置調整手段）、７０・・・受光センサ（パターン画像検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の投射画像間に生じる位置ずれを調整する画像投射システムおよび画像投射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、臨場感のある高精細な映像の処理技術が急速に普及し、ハイビジョンを超える超高精細映像の表示が実現されつつある。現在、高精細な画像表示においては、投射型ディスプレイが有望であるが、その内部に設けられた表示素子は微細な画素構造となり、複数の表示素子から投射される投射画像間の位置ずれ（画素ずれ）を高精度かつ自動的に調整する技術が必要となっている。
【０００３】
従来、投射画像の位置調整は、一般的に調整者が目視観察により調整を行う方法をとっているため、個々の調整者の経験と感によるところが大きく、調整に多大な時間を要する。このため、調整の定量的な評価と自動調整が必要とされている。
【０００４】
投射画像の定量的な位置調整技術として特許文献１には、スクリーン上にＸ方向およびＹ方向のラインセンサを配置し、各ラインセンサから入力される信号に基づいて調整を行うことが記載されている。また、特許文献２には、スクリーン上に見える領域と見えない領域の位置調整を行うことが記載されている。また、非特許文献１には、高精細投射画像の位置調整方法として、山型の画像パターンの投影によるコンバーゼンス補正と、周期構造パターンの投影による表示素子間の位置関係の検出方法が記載されている。
【特許文献１】特開平８−２０１９３７号公報
【特許文献２】特開平７−１２３４２７号公報
【非特許文献１】日下部 裕一、他２名，「超高精細映像表示システムのコンバーゼンス誤差と素子位置調整の自動化」，映像情報メディア学会誌，社団法人映像情報メディア学会，Vol.60，No.2，2006，pp.234-241
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の投射画像の位置調整では、画像投射前に長時間のヒートランニングが必要であることと、画面全体を使用して位置調整を行うこととにより、所望の画像の投射開始前に位置調整が行われる。しかし、その位置調整後、所望の画像の投射中には、熱などによって生じる投射画像の位置ずれを自動的に補正し、常時、最適に調整することはできず、安定した高精細画像の表示が困難であった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、所望の投射画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができる画像投射システムおよび画像投射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】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射する複数の画像投射手段と、前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出するパターン画像検出手段と、前記パターン画像検出手段によって検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、前記位置ずれ量検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とする画像投射システムである。
【０００８】
また、本発明の画像投射システムは、前記複数の画像投射手段として第１の画像投射手段と第２の画像投射手段を備え、前記第１の画像投射手段は、所定の空間周波数で輝度が周期的に変化する第１のパターン画像を投射し、前記第２の画像投射手段は、前記所定の空間周波数で輝度が周期的に変化し前記第１のパターン画像とは空間位相特性の異なる第２のパターン画像を投射し、前記位置ずれ量検出手段は、前記パターン画像検出手段によって検出された前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて前記位置ずれ量を検出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の画像投射システムにおいて、前記第１のパターン画像の空間位相特性が一定である方向に沿って前記第２のパターン画像の空間位相特性が変化することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の画像投射システムにおいて、第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第１領域に投射すると共に、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第２領域に投射した状態で、前記位置調整手段は、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれから検出された前記位置ずれ量に基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の画像投射システムにおいて、第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第１の状態と、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第２の状態とを切り替える状態切替手段をさらに備え、前記位置調整手段は、前記第１の状態で検出された前記位置ずれ量と前記第２の状態で検出された前記位置ずれ量とに基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の画像投射システムにおいて、前記パターン画像検出手段が前記第２の表示領域内に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、複数の画像投射手段から第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出し、検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出し、検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整することを特徴とする画像投射方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１の表示領域に投射画像を投射すると共に第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、そのパターン画像に基づいて投射画像の位置を調整することによって、所望の投射画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態における画像投射の様子を示している。画像投射装置１によってスクリーン２（第１の表示領域）に画像が投射され、スクリーン２上に表示された表示画像４を観察者３が観察する。同時に、スクリーン枠５（第２の表示領域）には位置ずれ検出用のパターン画像６が画像投射装置１によって投射される。このパターン画像６はカメラ７によって撮像される。観察者３は、パターン画像６が投射される側とは反対側から表示画像４を観察するので、パターン画像６は観察者３には見えず、表示画像４の投射中でもパターン画像６が観察の邪魔となることはない。
【００１６】
図２は、本実施形態による画像投射システムの構成を示している。投射画像は表示画像信号源８から再生され、位置ずれ検出用のパターン画像は検出パターン発生装置９から生成される。これらはビデスイッチャー等の画像合成器１０によって合成されて画像信号処理装置１１に入力される。パターン画像の総画素数は投射画像と比較して少なくてよく、また同じパターンをスクリーン枠５の複数領域に表示するのみでよい。また、投射画像に対して検出パターンを画像合成したものを表示画像信号源８から再生してもよい。
【００１７】
画像信号処理装置１１によって投射画像の歪みや位置ずれの補正処理が施される。画像信号処理装置１１の出力信号は画像投射装置１に入力される。画像投射装置１は複数の表示素子を有しており、一例として本実施形態では、Ｒ信号に対応した表示素子１３ｒ、２種類のＧ信号に対応した表示素子１３ｇ１，１３ｇ２、Ｂ信号に対応した表示素子１３ｂを有している。これらの表示素子に対して、各信号に基づいた画像が入射し、光学的に合成されてスクリーン２およびスクリーン枠５へ画像が投射される。
【００１８】
これらの表示素子としては、透過型や反射型の液晶デバイスや、デジタルマイクロミラーデバイス、グレーティングライトバルブ等が使用可能である。電気制御式の微動ステージ１４によって、これらの表示素子の位置を微調整することが可能である。この微動ステージ１４としては、ステッピングモータや圧電素子等を基本構成とするものが使用可能であり、表示素子の１画素の大きさの約１／５０以下の分解能を有するものを使用することが望ましい。
【００１９】
スクリーン枠５に投射されたパターン画像６はカメラ７で撮像され、カメラ７から画像信号が位置ずれ演算装置１５へ出力される。カメラ７はアレー状のＣＣＤやＣＭＯＳのセンサあるいはフォトダイオード等の受光センサを有しており、カメラレンズを介して入射したパターン像がセンサ位置で結像する。位置ずれ演算装置１５は、表示素子１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂのそれぞれによって投射された画像間の位置ずれ量をカメラ７からの画像信号に基づいて演算（検出）する。位置ずれ演算装置１５は画像の歪み量を演算することも可能である。
【００２０】
位置ずれ演算装置１５からは、演算された位置ずれ量に基づいた信号が画像信号処理装置１１またはステージ制御装置１６へ出力される。画像信号処理装置１１は位置ずれ演算装置１５からの信号に基づいて、各表示素子へ入射させる画像を形成するための画像信号を、位置ずれが解消するように画像処理によって補正（調整）する。また、ステージ制御装置１６は微動ステージ１４を駆動し、位置ずれが解消するように、水平方向と垂直方向、また必要に応じて回転方向の位置制御を行い、表示素子１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂの位置を調整する。位置ずれ演算装置１５から検出パターン発生装置９へ出力される制御信号に基づいて、位置ずれ検出用の複数のパターン画像を切り替えて表示することも可能である。
【００２１】
次に、本実施形態における位置ずれの検出方法を説明する。高精細映像の表示方法として、緑画像用の表示素子を２枚使用し、半画素ずらしで各表示素子からの画像を合成する方法があり、将来の高精細映像表示に有効な方法となっている（M. Kanazawa, et al., Journal of SID, Vol.12, No.1, 2004, pp.93-103）。この方法を本実施形態に適用することも可能である。
【００２２】
急速に高精細化が進む画像表示において、より高精度な位置ずれの検出と調整の技術が必要となっているが、２枚の緑画像の位置調整には特に高精度な位置検出・補正の技術が要求される。複数の画像間の位置ずれを検出するのに有効な方法として、周期構造の輝度分布を持つパターンを投射し、画像同士の相対位置のずれにより生じる画像の折り返し成分を検出する方法がある（前述した非特許文献１参照）。以下、本実施形態にこの方法を適用した例を説明する。
【００２３】
本実施形態では、２つの画像間の水平方向の位置ずれを検出するために、図３に示す第１のパターン画像３００と第２のパターン画像３１０を用いる。第１のパターン画像３００は、水平方向に所定の空間周波数で輝度が変化する周期的な輝度分布を有している。第２のパターン画像３１０も第１のパターン画像３００と同じ空間周波数で輝度が変化する周期的な輝度分布を有しているが、第１のパターン画像３００とは空間位相特性が異なっており、第１のパターン画像３００と第２のパターン画像３１０は位相差３２０を有している。
【００２４】
図３においてパターン部分３００ａは輝度の高い部分であり、パターン部分３００ｂは輝度の低い部分である。図３においては、図の表現上の制約から、パターン部分３００ａ，３００ｂのそれぞれの中での輝度の変化を表していないが、実際には水平方向に沿って輝度が滑らかに変化しているものとする。
【００２５】
第１のパターン画像３００は、基準となる表示素子（以下、第１の表示素子とする）に入射し、第２のパターン画像３１０は、位置合わせ対象の画像を投射する表示素子（以下、第２の表示素子とする）に入射する。また、第１のパターン画像３００と第２のパターン画像３１０はスクリーン枠５の同じ位置に投射される。以下で説明するように、位置ずれ演算装置１５は、時分割で２つのパターン画像の位相差を変化させながら、２つのパターン画像の合成画像において位置ずれにより生じる折り返し成分を検出し、折り返し成分が最小となる位相差を求め、その位相差に基づいて正規の位置からの位置ずれ量を検出する。
【００２６】
一例として、水平方向（ｘ方向）の位置ずれの検出方法を説明する。第１の表示素子に対して、ｘ方向の輝度分布が以下の（１）式のｇ１で表される第１のパターン画像を表示（投射）させる。ただし、ｆはパターンの空間周波数であり、ｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は画素位置であり、δはデルタ関数である。
【００２７】
【数１】
【００２８】
また、第２の表示素子に対して、第１のパターン画像から半画素ずれた位置が正規の位置であり、ｘ方向の輝度分布が以下の（２）式のｇ２で表される第２のパターン画像を表示（投射）させる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
もし、第２の表示素子によって表示される第２のパターン画像の位置がｑ画素ずれており、第１のパターン画像を位相の基準として第２のパターン画像に加える位相差を２πｆｐとした場合、折り返し成分が生じなくなる条件は以下の（３）式で表される。すなわち、折り返し成分が最小となる位相ｐを求めることで、正規の位置からの位置ずれ量ｑを求めることができる。なお、第１のパターン画像および第２のパターン画像の輝度分布の周期構造として、上記のような正弦波状の分布の他に矩形波状の分布を用いてもよい。
【００３１】
【数３】
【００３２】
以下、図４を参照しながら位置ずれ検出の具体的な手順を説明する。検出パターン発生装置９は、固定パターンである第１のパターン画像を生成すると共に、第１のパターン画像に対して所定の位相差を有する第２のパターン画像を生成する（ステップＳ１００）。２つのパターン画像がそれぞれ別々に画像合成器１０によって投射画像と合成され、画像信号処理装置１１によって処理された後、第１のパターン画像が第１の表示素子によって投射され、第２のパターン画像が第２の表示素子によって投射される（ステップＳ１１０）。
【００３３】
スクリーン枠５に表示された第１のパターン画像および第２のパターン画像の合成画像がカメラ７によって撮像され、位置ずれ演算装置１５へ画像信号が出力される（ステップＳ１２０）。位置ずれ演算装置１５はカメラ７からの画像信号に基づいて、撮像された画像から、位置ずれ検出用のパターン画像が投射された領域の画像を抽出する（ステップＳ１３０）。
【００３４】
位置ずれ演算装置１５は、この領域の画像に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行い（ステップＳ１４０）、折り返し成分の大きさを検出する（ステップＳ１５０）。予め設定された位相差の条件のうち、まだ折り返し成分の検出を行っていない条件がある場合（ステップＳ１６０でＮＯの場合）、検出パターン発生装置９は、位置ずれ演算装置１５から出力される制御信号に基づいて、第２のパターン画像に与える位相量を変更する（ステップＳ１７０）。
【００３５】
予め設定された全ての位相差の条件で折り返し成分の検出を行うまで、第２のパターン画像の位相量を微小に変化させながら、上記のステップＳ１００〜Ｓ１７０が繰り返される。予め設定された全ての位相差の設定条件で折り返し成分の検出を行った場合には、位置ずれ演算装置１５は各位相差の設定条件で検出された折り返し成分の最小値を求める（ステップＳ１８０）。さらに、位置ずれ演算装置１５は、その最小値に相当する位相量から２つのパターン画像の位置ずれ量を（３）式により算出すると共に、スクリーン枠５上の複数箇所で求めた位置ずれ量を補間演算することによって、スクリーン２上の位置ずれ量を算出する（ステップＳ１９０）。
【００３６】
上記の方法により位置ずれ量を精度良く検出するためには、第２のパターン画像に与える位相量の変化量を小さくし、上記のステップＳ１００〜Ｓ１７０の繰り返し回数を増やすことが望ましい。または、位相量の変化量を大きくして位置ずれ量を粗く検出した後、位相量の変化量を小さくして位置ずれ量を検出することによって精度を上げてもよい。また、上記の方法では、水平方向の位置ずれ検出の場合、画像の縦方向については画像を加算平均し、画像に重畳しているランダムノイズを低減してもよい。
【００３７】
次に、位置ずれ検出の他の方法を説明する。図５に示す第１のパターン画像５００を第１の表示素子に表示させると共に、第２のパターン画像５１０を第２の表示素子に表示させてもよい。第１のパターン画像５００と第２のパターン画像５１０の空間周波数は同じであるが、第２のパターン画像５１０の空間位相特性は、第１のパターン画像５００の空間位相特性が一定である方向（図５の垂直方向）に沿って変化している。すなわち、第１のパターン画像５００と第２のパターン画像５１０の同じ垂直方向位置における位相差は、垂直方向位置に応じて変化している。
【００３８】
以下、図６を参照しながら、図５に示した２つのパターン画像を用いた位置ずれ検出の手順を説明する。検出パターン発生装置９は、図５に示した第１のパターン画像および第２のパターン画像を生成する（ステップＳ２００）。２つのパターン画像がそれぞれ別々に画像合成器１０によって投射画像と合成され、画像信号処理装置１１によって処理された後、第１のパターン画像が第１の表示素子によって投射され、第２のパターン画像が第２の表示素子によって投射される（ステップＳ２１０）。
【００３９】
スクリーン枠５に表示された第１のパターン画像および第２のパターン画像の合成画像がカメラ７によって撮像され、位置ずれ演算装置１５へ画像信号が出力される（ステップＳ２２０）。位置ずれ演算装置１５はカメラ７からの画像信号に基づいて、撮像された画像から、位置ずれ検出用のパターン画像が投射された領域の画像を抽出する（ステップＳ２３０）。
【００４０】
位置ずれ演算装置１５は、この領域の画像に対してＦＦＴを行い（ステップＳ２４０）、折り返し成分の大きさを検出する（ステップＳ２５０）。このとき、位置ずれ演算装置１５は図５の垂直方向の複数位置で折り返し成分の大きさを検出する。
【００４１】
続いて、位置ずれ演算装置１５は各垂直方向位置で検出された折り返し成分の最小値を求める（ステップＳ２６０）。さらに、位置ずれ演算装置１５は、その最小値に相当する位相量から２つのパターン画像の位置ずれ量を（３）式により算出すると共に、スクリーン枠５上の複数箇所で求めた位置ずれ量を補間演算することによって、スクリーン２上の位置ずれ量を算出する（ステップＳ２７０）。上記のように、垂直方向の各位置で位相差の異なる第１のパターン画像および第２のパターン画像を用いることによって、図４に示した、時分割で位相差を変化させる方法で生じる繰り返し操作は不要となり、位置調整を高速に行うことができる。
【００４２】
上記では、水平方向の位置ずれの検出方法を説明したが、垂直方向の位置ずれの検出方法も同様である。例えば、図７に示すように、垂直方向に周期的な輝度変化を有する第１のパターン画像７００を、基準となる第１の表示素子に表示させると共に、水平方向の各位置における空間位相特性が変化している第２のパターン画像７１０を、位置合わせ対象の画像を投射する第２の表示素子に表示させ、上記と同様の方法で位置ずれを検出すればよい。
【００４３】
また、垂直方向および水平方向の位置ずれを１画面内で検出するには以下のようにすればよい。すなわち、図８に示すように、図５における水平方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像５００および第２のパターン画像５１０をスクリーン枠５内の第１領域８００に投射すると共に、図７における垂直方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像７００および第２のパターン画像７１０をスクリーン枠５内の第２領域８１０に投射する。
【００４４】
位置ずれ演算装置１５は、カメラ７で撮像された画像のうち、第１領域８００の画像から水平方向の位置ずれ量を算出すると共に、第２領域８１０の画像から垂直方向の位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、水平方向および垂直方向の投射画像の位置調整が行われる。
【００４５】
あるいは、以下のようにしてもよい。すなわち、図５における水平方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像５００および第２のパターン画像５１０をスクリーン枠５に投射する第１の状態と、図７における垂直方向の位置ずれ検出用の第１のパターン画像７００および第２のパターン画像７１０をスクリーン枠５に投射する第２の状態とを時分割で切り替えるようにする。
【００４６】
このため、位置ずれ演算装置１５は検出パターン発生装置９へ制御信号を出力し、第１の状態と第２の状態を切り替えながら、第１の状態で撮像された画像から水平方向の位置ずれ量を算出し、第２の状態で撮像された画像から垂直方向の位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、水平方向および垂直方向の投射画像の位置調整が行われる。
【００４７】
この方法によれば、水平方向および垂直方向の位置ずれ検出用のパターン画像を同時に投射する方法と比較して、スクリーン枠５の領域をより広く使用して各方向の位置ずれを検出することが可能となるので、位置ずれ検出の精度を向上することができる。また、パターン画像の表示領域が比較的狭い領域に限られている場合には、パターン画像の輝度変化の周波数ｆを最適に選び、表示領域に応じて適した周波数帯域に折り返し成分を発生させるようにしてもよい。
【００４８】
次に、受光センサの配置位置の他の例を説明する。上記では、受光センサを有するカメラ７でパターン画像を撮像する説明を行ったが、投射画像のサイズが比較的小さい場合、受光センサをスクリーン枠５上に直接取り付けてもよい。図９は、受光センサ７０をスクリーン枠５内に配置した状態を示している。
【００４９】
受光センサ７０をスクリーン枠５内に配置すると、画像投射装置１から投射されたパターン画像が受光センサ７０に直接入射する。これによって、カメラ７でパターン画像を撮像する場合と比較して、カメラレンズの歪みや口径食の影響を受けなくなる。また、パターン画像を受光センサ７０上に直接結像するため、高精細かつ高効率に受光することができる。さらに、スクリーン２に表示された投射画像の輝度や反射の影響を少なくすることができ、画像投射中の位置ずれ検出に有利である。
【００５０】
上述したように、本実施形態によれば、スクリーン２に画像を投射すると共に、スクリーン枠５に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、そのパターン画像に基づいてパターン画像間の位置ずれを検出し、投射画像の位置を調整する。これによって、所望の画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができ、常時、最適な投射画像を表示することができる。また、位置ずれ検出に係る構成を比較的に簡単なものとすることができる。
【００５１】
また、同じ空間周波数を有すると共に異なる空間位相特性を有する２種類のパターン画像を投射し、それらの合成画像に生じる折り返し成分に基づいて位置ずれ量を検出することによって、半画素未満の精度で位置ずれ量を高精度に検出することができる。
【００５２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態における画像投射の様子を示す参考図である。
【図２】本発明の一実施形態による画像投射システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるパターン画像を模式的に示す参考図である。
【図４】本発明の一実施形態における位置ずれ検出の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態におけるパターン画像を模式的に示す参考図である。
【図６】本発明の一実施形態における位置ずれ検出の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態におけるパターン画像を模式的に示す参考図である。
【図８】本発明の一実施形態における水平方向および垂直方向の位置ずれの検出方法を説明するための参考図である。
【図９】本発明の一実施形態において、受光センサをスクリーン枠内に配置した状態を示す参考図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・画像投射装置、２・・・スクリーン、５・・・スクリーン枠、７・・・カメラ（パターン画像検出手段）、８・・・表示画像信号源、９・・・検出パターン発生装置、１０・・・画像合成器、１１・・・画像信号処理装置（位置調整手段）、１３ｒ，１３ｇ１，１３ｇ２，１３ｂ・・・表示素子（画像投射手段）、１４・・・微動ステージ、１５・・・位置ずれ演算装置（位置ずれ量検出手段、状態切替手段）、１６・・・ステージ制御装置（位置調整手段）、７０・・・受光センサ（パターン画像検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射する複数の画像投射手段と、
前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出するパターン画像検出手段と、
前記パターン画像検出手段によって検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、
前記位置ずれ量検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する位置調整手段と、
を備えたことを特徴とする画像投射システム。
【請求項２】
前記複数の画像投射手段として第１の画像投射手段と第２の画像投射手段を備え、
前記第１の画像投射手段は、所定の空間周波数で輝度が周期的に変化する第１のパターン画像を投射し、
前記第２の画像投射手段は、前記所定の空間周波数で輝度が周期的に変化し前記第１のパターン画像とは空間位相特性の異なる第２のパターン画像を投射し、
前記位置ずれ量検出手段は、前記パターン画像検出手段によって検出された前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて前記位置ずれ量を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射システム。
【請求項３】
前記第１のパターン画像の空間位相特性が一定である方向に沿って前記第２のパターン画像の空間位相特性が変化することを特徴とする請求項２に記載の画像投射システム。
【請求項４】
第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第１領域に投射すると共に、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第２領域に投射した状態で、前記位置調整手段は、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれから検出された前記位置ずれ量に基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像投射システム。
【請求項５】
第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第１の状態と、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第２の状態とを切り替える状態切替手段をさらに備え、
前記位置調整手段は、前記第１の状態で検出された前記位置ずれ量と前記第２の状態で検出された前記位置ずれ量とに基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像投射システム。
【請求項６】
前記パターン画像検出手段が前記第２の表示領域内に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像投射システム。
【請求項７】
複数の画像投射手段から第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、
前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出し、
検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出し、
検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する
ことを特徴とする画像投射方法。
【請求項１】
第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射する複数の画像投射手段と、
前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出するパターン画像検出手段と、
前記パターン画像検出手段によって検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、
前記位置ずれ量検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する位置調整手段と、
を備えたことを特徴とする画像投射システム。
【請求項２】
前記複数の画像投射手段として第１の画像投射手段と第２の画像投射手段を備え、
前記第１の画像投射手段は、所定の空間周波数で輝度が周期的に変化する第１のパターン画像を投射し、
前記第２の画像投射手段は、前記所定の空間周波数で輝度が周期的に変化し前記第１のパターン画像とは空間位相特性の異なる第２のパターン画像を投射し、
前記位置ずれ量検出手段は、前記パターン画像検出手段によって検出された前記第１のパターン画像と前記第２のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて前記位置ずれ量を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射システム。
【請求項３】
前記第１のパターン画像の空間位相特性が一定である方向に沿って前記第２のパターン画像の空間位相特性が変化することを特徴とする請求項２に記載の画像投射システム。
【請求項４】
第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第１領域に投射すると共に、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を前記第２の表示領域内の第２領域に投射した状態で、前記位置調整手段は、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれから検出された前記位置ずれ量に基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像投射システム。
【請求項５】
第１の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第１の状態と、前記第１の方向と異なる第２の方向の前記位置ずれ量を検出するための前記第１のパターン画像および前記第２のパターン画像を投射する第２の状態とを切り替える状態切替手段をさらに備え、
前記位置調整手段は、前記第１の状態で検出された前記位置ずれ量と前記第２の状態で検出された前記位置ずれ量とに基づいて前記第１の方向および前記第２の方向の前記投射画像の位置を調整する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像投射システム。
【請求項６】
前記パターン画像検出手段が前記第２の表示領域内に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像投射システム。
【請求項７】
複数の画像投射手段から第１の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第１の表示領域と異なる第２の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、
前記第２の表示領域に投射された前記パターン画像を検出し、
検出された前記パターン画像に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出し、
検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する
ことを特徴とする画像投射方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２１９１４８（Ｐ２００８−２１９１４８Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０１７３（Ｐ２００７−５０１７３）
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人情報通信研究機構委託研究「多並列・像再生型立体テレビシステムに関する研究開発」（Ｈ１８−Ｈ２２）、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人情報通信研究機構委託研究「多並列・像再生型立体テレビシステムに関する研究開発」（Ｈ１８−Ｈ２２）、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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