JP2011228765A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】既存の画像表示装置と組合せることで、立体視可能な画像を表示できるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】プロジェクター５は、所定の領域に表示される画像を形成する光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段５２と、偏光光により形成される画像を所定の領域に投射する画像投射手段５１と、偏光方向検出手段５２により検出された偏光方向に基づいて、画像投射手段５１により投射される画像を形成する光の偏光方向を変換する変換手段（波長板５１４、偏光方向調整部５４１）と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、光源装置と、当該光源装置から出射された光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射する投射光学装置とを有するプロジェクターが知られている。
近年、立体画像を視認可能な画像表示装置の要望が高くなっている。このような要望に対して、立体視眼鏡を用いて、右目用画像及び左目用画像を観察者の右目及び左目にそれぞれ個別に入射させることで、視差により立体画像を視認させる立体画像表示装置が提案されている。このような立体画像表示装置として、前述のプロジェクターを２基備えた立体視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的に、特許文献１に記載の立体視装置は、スクリーンに対して右目用画像を投影する右目用のプロジェクターと、左目用画像を投影する左目用プロジェクターと、右目用及び左目用の液晶シャッター（以下「シャッター」と略す場合がある）をそれぞれ有する立体視眼鏡と、同期パルス発生器とを備える。これらのうち、同期パルス発生器は、各プロジェクターによる右目用画像及び左目用画像の投影と、右目用シャッター及び左目用シャッターの開閉とを同期させている。このような立体視装置では、右目用画像が投影されるタイミングで右目用及び左目用シャッターがそれぞれ開状態及び閉状態となることで、当該右目用画像が観察者の右目により観察される。また、左目用画像が投影されるタイミングで、右目用及び左目用シャッターがそれぞれ閉状態及び開状態となることで、当該左目用画像は観察者の左目により観察される。これにより、観察者は視差による立体画像を認識することができる。

特開２００１−１２５０４２号公報

しかしながら、前述の特許文献１に記載の立体視装置では、２基のプロジェクターを要するため、製造コストが大きいという問題がある。
ここで、液晶ディスプレイや液晶プロジェクターなど、単体では立体視可能な画像を表示することはできないものの、一種類の偏光光により形成された画像を表示する画像表示装置が広く普及している。このため、このような既存の画像表示装置を利用して立体視可能な画像を表示できる構成が要望されてきた。

本発明の目的は、既存の画像表示装置と組合せることで、立体視可能な画像を表示できるプロジェクターを提供することである。

前記した目的を達成するために、本発明は、プロジェクターであって、所定の領域に表示される画像を形成する光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、偏光光により形成される画像を前記所定の領域に投射する画像投射手段と、前記偏光方向検出手段により検出された偏光方向に基づいて、前記画像投射手段により投射される画像を形成する光の偏光方向を変換する変換手段と、を備えることを特徴とする。

なお、所定の領域は、他の画像表示装置により画像が表示される画像表示領域を挙げることができ、例えば、液晶ディスプレイの画像表示領域や、液晶プロジェクターによる画像の投射領域を挙げることができる。また、画像を形成する光としては、直線偏光及び円偏光を挙げることができる。

本発明によれば、所定の領域に表示される画像（以下「表示画像」という場合がある）を形成する光の偏光方向に基づいて、変換手段により、画像投射手段により投射される画像（以下「投射画像」という場合がある）を形成する光の偏光方向が変換される。
これによれば、例えば、表示画像が直線偏光により形成されている場合には、当該直線偏光の偏光方向とは異なる偏光方向に投射画像を変換することで、表示画像と投射画像とを偏光方向により分離できる。

一方、表示画像を形成する光が円偏光により形成されている場合には、当該円偏光の偏光方向（回転方向）と同じ方向の円偏光に投射画像の光を変換することで、所定の領域に投射されて反射された投射画像の光の偏光方向が表示画像の反対方向となる。これにより、これら投射画像と表示画像とを分離できる。
そして、これら表示画像及び投射画像を視差画像である右目用画像及び左目用画像とし、観察者の右目及び左目に入射される光の偏光方向がそれぞれ異なる偏光素子を有する立体視眼鏡等を用いて、当該右目用画像及び左目用画像を観察することで、立体視可能な画像を視認できる。
従って、本発明のプロジェクターを既存の画像表示装置と組み合わせることで、立体視可能な画像を表示できる。

本発明では、前記所定の領域に表示された画像の輝度を検出する輝度検出手段と、前記輝度検出手段により検出された輝度に応じて、前記画像投射手段により投射される画像の輝度を調整する輝度調整手段と、を備えることが好ましい。
ここで、画像表示装置等により所定の領域に表示される表示画像の輝度と、プロジェクターによる投射画像の輝度とは異なる場合があり、この場合には、表示画像及び投射画像として観察される右目用画像及び左目用画像の輝度差により、一方の画像が視認しづらくなるという問題がある。
これに対し、本発明では、輝度検出手段により検出された表示画像の輝度に応じて、投射画像の輝度が調整されるので、これら各画像の輝度差を低減できる。従って、右目用画像及び左目用画像を視認しやすくすることができる。

本発明では、前記所定の領域の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された前記所定の領域の位置に応じて、前記画像投射手段により投射される画像の位置を調整する投射位置調整手段と、を備えることが好ましい。
例えば、投射位置調整手段の構成としては、鏡筒内に配置された複数のレンズにより画像を投射する投射光学装置をプロジェクターが備える場合には、当該投射光学装置の位置を調整して、当該画像の投射位置を調整する調整機構が挙げられる。
本発明によれば、位置検出手段により、表示画像が表示される所定の領域の位置が検出され、当該所定の領域の位置に応じて、投射位置調整手段により、画像投射手段による画像の投射位置が調整される。これによれば、表示画像が表示される所定の領域に投射画像を投射できるので、当該所定の領域にて表示画像と投射画像とを確実に表示できる。従って、これら表示画像及び投射画像として右目用画像及び左目用画像を表示することにより、立体視可能な画像をより確実に観察できる。

本発明では、前記変換手段は、前記画像投射手段により投射される画像を形成する光の光路に対して挿抜される波長板と、前記偏光方向検出手段による検出結果に基づいて、前記光路に対して前記波長板を挿抜させる偏光方向調整手段と、を備えることが好ましい。

例えば、波長板としては、入射される直線偏光の偏光方向を９０°回転させて出射する半波長板（λ／２板）や、入射される直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板（λ／４板）を挙げることができる。これらのうち、表示画像を形成する光が一種類の直線偏光（Ｐ偏光又はＳ偏光）である場合には、波長板として半波長板を採用でき、また、当該光が一種類の円偏光（右円偏光又は左円偏光）である場合には、波長板として１／４波長板を採用できる。
本発明によれば、偏光方向検出手段による検出結果に基づいて、波長板が光路に挿抜されるので、必要に応じて当該波長板を光路上に挿入することで、表示画像の偏光方向とは異なる偏光方向、或いは、同じ回転方向を有する偏光光に変換できる。従って、立体視可能な画像を確実に表示できる。
なお、表示画像を形成する光が円偏光である場合には、波長板とともに反射板を用いることで、投射画像を形成する光を当該円偏光と同じ回転方向の円偏光に変換できる。

本発明では、前記偏光方向検出手段は、所定の偏光方向を有する光を透過する偏光素子と、前記偏光素子を透過した光を検出する光検出素子と、を有することが好ましい。
本発明によれば、表示画像を形成する光が直線偏光である場合に、当該光が偏光素子を透過するか否か、すなわち、光検出素子が当該光を検出したか否かにより、当該光の偏光方向を確実に検出できる。従って、当該光の偏光方向に基づいて、投射画像を形成する光の偏光方向を上記のように確実に変換できる。

本発明の一実施形態に係る表示システムの構成を示す図。 前記実施形態における表示システムの構成を示す図。 前記実施形態におけるプロジェクターの構成を示すブロック図。 前記実施形態における駆動制御部の構成を示すブロック図。 前記実施形態におけるプロジェクターによる投射準備処理を示すフローチャート。

〔表示システムの全体構成〕
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、本実施形態に係る表示システム１の構成を示す図である。このうち、図１は、画像表示装置４とプロジェクター５とを離間して配置した状態の表示システム１を示す図であり、図２は、画像表示装置４の画像表示領域ＤＡと、プロジェクター５による画像の投射領域ＰＡとを一致させた状態の表示システム１を示す図である。なお、図１及び図２においては、画像表示領域ＤＡ及び投射領域ＰＡに表示及び投射される画像の偏光方向を、それぞれ矢印で示している。
本実施形態に係る表示システム１は、図１及び図２に示すように、立体視眼鏡２と、ＰＣ（Personal Computer）等の画像送信装置３と、画像表示装置４と、プロジェクター５とを備える。この表示システム１は、図２に示すように、画像表示装置４の画像表示領域ＤＡと、プロジェクター５による画像の投射領域ＰＡとを一致させた状態で、画像送信装置３から受信される視差画像のうち、右目用画像を当該画像表示領域ＤＡにて表示させ、左目用画像を画像表示領域ＤＡに投射させて、当該各画像を立体視眼鏡２を介して観察させることにより、立体画像を視認させるものである。

〔立体視眼鏡の構成〕
立体視眼鏡２は、所定の偏光方向を有する偏光光により形成された右目用画像を右目に入射させるとともに、当該所定の偏光方向とは異なる偏光方向を有する偏光光により形成された左目用画像を左目に入射させるものである。
このような立体視眼鏡２は、図１及び図２に示すように、右目用画像を透過させる右目用偏光素子２１と、左目用画像を透過させる左目用偏光素子２２とを有する。これら右目用偏光素子２１及び左目用偏光素子２２は、それぞれ右目及び左目に入射される光の光路上に配置される。なお、本実施形態では、右目用偏光素子２１は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を吸収する偏光素子により構成され、また、左目用偏光素子２２は、Ｓ偏光を透過させ、Ｐ偏光を吸収する偏光素子により構成されている。

〔画像送信装置の構成〕
画像送信装置３は、画像表示装置４及びプロジェクター５に右目用画像及び左目用画像の画像データをそれぞれ送信し、当該右目用画像及び左目用画像を表示及び投射させる。これら右目用画像及び左目用画像は、当該各画像を立体視眼鏡２を介して観察した際に立体画像となる視差画像である。また、画像送信装置３は、プロジェクター５により画像表示領域ＤＡの位置、及び、当該画像表示領域ＤＡに表示される画像（以下「表示画像」という場合がある）の輝度を検出する際に、当該画像表示装置４にテスト画像の画像データを送信して、当該テスト画像を表示させる。このようなテスト画像としては、白画像を例示できる。

〔画像表示装置の構成〕
画像表示装置４は、一般的な液晶ディスプレイにより構成され、画像送信装置３から受信される右目用画像及びテスト画像を表示する。この画像表示装置４は、詳しい図示を省略するが、制御手段と、当該制御手段による制御の下、画像送信装置３から受信される画像データに応じた画像を表示する表示手段とを有する。
これらのうち、表示手段は、光源装置としてのバックライトと、当該バックライトから出射された光束を変調する光変調装置としての液晶パネルと、当該液晶パネルに対してバックライトとは反対側に位置する偏光素子とを有する。このような構成により、画像表示装置４は、略一種類の偏光方向を有する偏光光により形成された表示画像を、液晶パネルの画像形成領域に応じた画像表示領域ＤＡにて表示する。なお、本実施形態では、当該表示画像を形成する偏光光はＰ偏光としているが、Ｓ偏光としてもよい。

〔プロジェクターの構成〕
図３は、プロジェクター５の構成を示すブロック図である。
プロジェクター５は、画像送信装置３から受信される左目用画像を形成し、当該左目用画像を画像表示領域ＤＡのサイズ及び位置に一致させるようにして投射する。また、プロジェクター５は、後述する投射準備処理において、テスト画像を投射する。
このようなプロジェクター５は、図３に示すように、画像投射手段５１、偏光方向検出手段５２、撮像手段５３、駆動手段５４及び制御手段５５を有する。

〔画像投射手段の構成〕
画像投射手段５１は、後述する制御手段５５による制御の下、当該制御手段５５から入力される駆動信号に応じた画像を形成及び投射する。このような画像投射手段５１は、光源装置５１１、調光装置５１２、光変調装置５１３、波長板５１４及び投射光学装置５１５を備える。

光源装置５１１は、高圧水銀ランプ等の光源ランプ及び反射鏡であるリフレクター、或いはＬＥＤ等の固体光源を備え、光変調装置５１３に光束を照射する。この光源装置５１１の発光輝度（発光光量）は、制御手段５５により制御される。
調光装置５１２は、後述する輝度調整５４３及び輝度制御部５５７６とともに本発明の輝度調整手段を構成する。この調光装置５１２は、光源装置５１１から出射されて光変調装置５１３に入射される光の光量を調整し、表示画像の輝度を調整する。この調光装置５１２は、図示を省略するが、光源装置５１１から出射される光束の光路上に挿抜される一対の遮光板を有する。これら遮光板の移動量、すなわち、当該遮光板による遮光量は、制御手段５５により制御される。

光変調装置５１３は、光源装置５１１から出射された光束を変調して、前述の駆動信号に応じた画像を形成する。この光変調装置５１３は、本実施形態では、液晶パネルと、当該液晶パネルを挟む一対の偏光素子とを備え、当該光変調装置５１３は、出射される光（画像を形成する光）がＳ偏光となるように構成されている。

波長板５１４は、本発明の変換手段を構成し、入射された光の偏光方向を略９０°回転させて出射する半波長板で構成されている。この波長板５１４は、Ｓ偏光が入射された場合にはＰ偏光に変換して出力し、Ｐ偏光が入射された場合にはＳ偏光に変換して出力する。このような波長板５１４は、後述する制御手段５５により制御される駆動手段５４により、光変調装置５１３から投射光学装置５１５に入射される光束の光路上に挿抜される。このため、波長板５１４が当該光路上に介装される場合には、投射画像の光はＰ偏光に変換され、当該波長板５１４が介装されない場合には、当該投射画像の光はＳ偏光のままとなる。

投射光学装置５１５は、光変調装置５１３により形成された画像を投射する。この投射光学装置５１５は、鏡筒と、当該鏡筒内に収納される複数のレンズとを備えた組レンズとして構成されている。このようなレンズとして、投射光学装置５１５は、ズームレンズ及びフォーカスレンズ等を有する。これらズームレンズ及びフォーカスレンズの調整（すなわち、ズーム量及びフォーカス位置の調整）は、後述する駆動手段５４により行われる。更に、投射光学装置５１５は、駆動手段５４により上下左右に位置調整可能に構成されている。そして、これらの調整操作により、投射画像の投射領域ＰＡの位置が調整され、当該投射画像は、画像表示領域ＤＡに投射される。

〔偏光方向検出手段の構成〕
偏光方向検出手段５２は、画像表示領域ＤＡから入射される光、すなわち、表示画像を形成する光の偏光方向を検出する。この偏光方向検出手段５２は、偏光素子５２１及びフォトセンサー５２２を有する。
このうち、偏光素子５２１は、一定方向の偏光光のみを透過し、他方向の偏光光を吸収する。この偏光素子５２１は、本実施形態では、Ｓ偏光を透過して、Ｐ偏光を吸収する構成となっている。
フォトセンサー５２２は、本発明の光検出素子に相当し、後述する制御手段５５の制御の下、偏光素子５２１を透過した光を検出する。このフォトセンサー５２２は、当該光の検出結果を示す制御信号を制御手段５５に出力する。

〔撮像手段の構成〕
撮像手段５３は、本発明の輝度検出手段及び投射位置検出手段を構成する。この撮像手段５３は、画像表示領域ＤＡを含む領域を撮像して得た画像（撮像画像）を制御手段５５に出力する。この撮像手段５３による撮像画像には、表示画像の輝度情報が含まれる。このような撮像手段５３は、本実施形態ではＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備えて構成されているが、これに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイスを備える構成としてもよい。

〔駆動手段の構成〕
駆動手段５４は、後述する制御手段５５による制御の下、前述の各構成を動作させるモーター等により構成される。この駆動手段５４は、偏光方向調整部５４１、投射位置調整部５４２及び輝度調整部５４３を有する。
偏光方向調整部５４１は、後述する偏光方向制御部５５７２とともに本発明の偏光方向調整手段を構成し、前述の光路に波長板５１４を挿抜する。

投射位置調整部５４２は、後述する投射位置制御部５５７４とともに本発明の投射位置調整手段を構成し、投射光学装置５１５を移動させて、投射領域ＰＡの位置調整を行う。また、投射位置調整部５４２は、投射光学装置５１５のズームレンズ及びフォーカスレンズを移動させて、当該投射光学装置５１５のズーム量及びフォーカス位置の調整を行う。
輝度調整部５４３は、後述する輝度制御部５５７６とともに本発明の輝度調整手段を構成し、調光装置５１２の前述の遮光板を移動させ、当該遮光板による遮光量を調整する。

〔制御手段の構成〕
制御手段５５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の回路素子が実装された回路基板として構成され、プロジェクター５全体を制御する。このような制御手段５５は、映像処理部５５１、偏光方向取得部５５２、撮像画像取得部５５３、領域位置取得部５５４、投射位置取得部５５５、ＡＰＬ算出部５５６、駆動制御部５５７及び記憶部５５８を有する。
このうち、記憶部５５８は、図示を省略するが、映像処理部５５１による画像生成に利用されるフレームメモリー、並びに、プロジェクター５の動作に必要な各種プログラム及びデータを記憶するフラッシュメモリー等を有する。そして、当該フレームメモリーは、少なくとも１画面分の画像データを記憶可能に構成されている。

映像処理部５５１は、画像送信装置３から受信される画像データを処理して、当該画像データに応じた画像（例えば、前述の左目用画像）を記憶部５５８のフレームメモリー上に生成し、当該画像に応じた駆動信号を画像投射手段５１に出力する。この際、映像処理部５５１は、ガンマ補正等の所定の補正処理を行う。
また、映像処理部５５１は、後述する駆動制御部５５７の制御の下、投射領域ＰＡの位置検出時、及び、投射画像の輝度検出時にテスト画像を生成し、当該テスト画像に応じた駆動信号を画像投射手段５１に出力する。このテスト画像は、画像表示装置４により表示されるテスト画像と同じテスト画像であることが好ましい。これは、各テスト画像のＡＰＬ（平均輝度レベル：Average Picture Level）が一致するように、後述する輝度制御部５５７６が輝度調整部５４３を制御するためである。なお、本実施形態では、当該テスト画像として白画像が生成される。

更に、映像処理部５５１は、後述する投射位置制御部５５７４の制御の下、必要に応じて、投射領域ＰＡと画像表示領域ＤＡとを一致させるように、フレームメモリーにおいて１画面分の画像が生成及び記憶される領域での投射画像の生成位置を調整する。これにより、光変調装置５１３の画像形成領域における画像の形成位置が調整され、当該画像の投射位置が調整される。

偏光方向取得部５５２は、偏光方向検出手段５２から入力される制御信号に基づいて、表示画像を形成する光の偏光方向を取得する。
撮像画像取得部５５３は、撮像手段５３による撮像画像を取得する。
領域位置取得部５５４は、取得された撮像画像から画像表示装置４により表示されたテスト画像を検出して、当該テスト画像の表示位置、すなわち、画像表示領域ＤＡの位置を取得する。

投射位置取得部５５５は、取得された撮像画像から画像投射手段５１により投射されたテスト画像を検出して、当該テスト画像の表示位置、すなわち、現在の投射領域ＰＡの位置を取得する。
ＡＰＬ算出部５５６は、本発明の輝度検出手段を構成する。このＡＰＬ算出部５５６は、領域位置取得部５５４により取得された画像表示領域ＤＡの位置に基づいて、取得された撮像画像に含まれるテスト画像（当該画像表示装置４により表示されたテスト画像）のＡＰＬを算出する。また、画像表示領域ＤＡに対する投射領域ＰＡの位置調整がされた後、映像処理部５５１により生成されたテスト画像が画像投射手段５１により当該画像表示領域ＤＡに投射された際に、ＡＰＬ算出部５５６は、当該テスト画像のＡＰＬを算出する。

〔駆動制御部の構成〕
図４は、駆動制御部５５７の構成を示すブロック図である。
駆動制御部５５７は、駆動手段５４の各調整部５４１〜５４３を制御するほか、制御手段５５の各機能部５５１〜５５６の動作を制御する。この駆動制御部５５７は、図４に示すように、偏光方向判定部５５７１、偏光方向制御部５５７２、投射位置判定部５５７３、投射位置制御部５５７４、ＡＰＬ判定部５５７５及び輝度制御部５５７６を有する。

偏光方向判定部５５７１は、偏光方向取得部５５２により取得された偏光方向と、投射画像を形成する光の偏光方向とが一致しているか否かを判定する。なお、本実施形態では、光変調装置５１３から出射される光はＳ偏光であるので、偏光方向判定部５５７１は、取得された偏光方向がＳ偏光であるか否かを判定することにより、当該投射画像と表示画像との偏光方向が一致するか否かを判定する。

偏光方向制御部５５７２は、偏光方向判定部５５７１により一致すると判定された場合に、前述の偏光方向調整部５４１を制御して、光変調装置５１３から投射光学装置５１５に入射される画像の光路に対して波長板５１４を挿抜させる。この際、波長板５１４が当該光路上に挿入されている状態で、偏光方向判定部５５７１により一致すると判定された場合には、偏光方向制御部５５７２は当該波長板５１４を光路上から外すように偏光方向調整部５４１を制御する。また、波長板５１４が光路から外れている状態で、偏光方向判定部５５７１により一致すると判定された場合には、偏光方向制御部５５７２は当該波長板５１４を光路上に挿入するように偏光方向調整部５４１を制御する。これにより、表示画像の偏光方向と、投射画像の偏光方向とが異なるようになる。

投射位置判定部５５７３は、領域位置取得部５５４により取得された画像表示領域ＤＡの位置と、投射位置取得部５５５により取得された投射領域ＰＡの位置とが一致するか否かを判定する。
投射位置制御部５５７４は、投射位置判定部５５７３により領域ＤＡ，ＰＡの位置が一致しないと判定された場合に、投射位置調整部５４２を制御して、当該各領域ＤＡ，ＰＡを一致させる。この際、投射位置制御部５５７４は、投射位置調整部５４２により、投射光学装置５１５の位置、ズーム量及びフォーカス位置を調整させる。このほか、投射位置制御部５５７４は、必要に応じて、映像処理部５５１で生成される画像のフレームメモリー上の位置を調整する。これらにより、投射位置制御部５５７４は、画像表示領域ＤＡと、投射領域ＰＡとを一致させる。

ＡＰＬ判定部５５７５は、ＡＰＬ算出部５５６により算出された表示画像であるテスト画像のＡＰＬと、画像表示領域ＤＡに投射された投射画像であるテスト画像のＡＰＬとが一致するか否かを判定する。
輝度制御部５５７６は、ＡＰＬ判定部５５７５により各画像のＡＰＬが一致しないと判定された場合に、これら各画像のＡＰＬが一致するように、輝度調整部５４３を制御して、調光装置５１２の遮光板による遮光量を調整する。このほか、輝度制御部５５７６は、光源装置５１１の発光輝度を調整し、また、光変調装置５１３の使用階調を設定して、投射画像の輝度を調整する。これにより、表示画像及び投射画像のＡＰＬを一致させることができる。

〔投射準備処理〕
図５は、プロジェクター５による投射準備処理を示すフローチャートである。
以上の構成を有するプロジェクター５は、画像表示装置４とともに立体視可能な画像を表示する際に、以下に示す投射準備処理を行う。この投射準備処理は、記憶部５５８に記憶された投射準備プログラムを制御手段５５が実行することにより行われる。なお、投射準備処理を行う際には、画像表示装置４により、画像送信装置３から受信されるテスト画像を表示させる。
この投射準備処理では、図５に示すように、まず、偏光方向取得部５５２が、偏光方向検出手段５２により検出された表示画像の偏光方向を取得する（ステップＳ０１）。

この後、偏光方向判定部５５７１が、取得された偏光方向と、画像投射手段５１により投射される投射画像の偏光方向とが一致するか否かを判定する（ステップＳ０２）。この判定処理にて、一致しないと判定された場合、すなわち、表示画像の偏光方向と、投射画像の偏光方向とが異なると判定された場合には、制御手段５５は、ステップＳ０４に処理を進める。
一方、偏光方向判定部５５７１により一致すると判定されると、偏光方向制御部５５７２が偏光方向調整部５４１により前述の光路に対して波長板５１４を挿抜させて、投射画像の偏光方向を調整する（ステップＳ０３）。これにより、表示画像と投射画像とで、それぞれの画像を形成する光の偏光方向が異なるようになる。

このステップＳ０３の後、撮像画像取得部５５３が、画像表示領域ＤＡを含む領域を撮像した撮像画像を撮像手段５３から取得する（ステップＳ０４）。
そして、領域位置取得部５５４が、取得された撮像画像から、画像表示領域ＤＡに表示されたテスト画像の位置を検出し、当該画像表示領域ＤＡの位置を取得する（ステップＳ０５）。また、ＡＰＬ算出部５５６が、撮像画像中のテスト画像のＡＰＬを算出する（ステップＳ０６）。

次に、画像表示装置４によるテスト画像の表示が中断（バックライトが消灯）されると、映像処理部５５１がテスト画像を生成し、当該テスト画像を画像投射手段５１が投射する（ステップＳ０７）。
そして、撮像画像取得部５５３が、当該テスト画像が含まれる撮像画像を撮像手段５３から取得する（ステップＳ０８）。
この後、投射位置取得部５５５が、取得された撮像画像から、投射されたテスト画像の位置を検出して、当該テスト画像が投射されている投射領域ＰＡの位置を取得する（ステップＳ０９）。

そして、投射位置判定部５５７３が、取得された投射領域ＰＡの位置と、ステップＳ０５にて取得された画像表示領域ＤＡの位置とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで、各領域ＰＡ，ＤＡの位置が一致すると判定された場合には、制御手段５５は、ステップＳ１２に処理を進める。
一方、各領域ＰＡ，ＤＡの位置が一致しないと判定された場合には、投射位置制御部５５７４が、前述のように、当該各領域ＰＡ，ＤＡの位置を一致させるように、投射位置調整部５４２を制御する（ステップＳ１１）。
これらステップＳ０８〜Ｓ１１は、当該各領域ＰＡ，ＤＡの位置が一致するまで繰り返し実行される。

ステップＳ１２では、ＡＰＬ算出部５５６が、撮像画像に含まれるテスト画像、すなわち、画像表示領域ＤＡに投射された投射画像であるテスト画像のＡＰＬを算出する（ステップＳ１２）。
次に、ＡＰＬ判定部５５７５が、ステップＳ０６にて算出された表示画像であるテスト画像のＡＰＬと、プロジェクター５により投射された投射画像であるテスト画像のＡＰＬとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ここで、各テスト画像のＡＰＬが一致しないと判定されると、輝度制御部５５７６が、前述のように輝度調整部５４３を制御して、各テスト画像のＡＰＬを一致させる（ステップＳ１４）。そして、撮像画像取得部５５３が、撮像画像を再度取得し（ステップＳ１５）、制御手段５５は、ステップＳ１２に処理を戻す。
また、ステップＳ１３にて、各テスト画像のＡＰＬが一致すると判定されると、制御手段５５は、投射準備処理を終了する。
なお、上記の各ステップの順序は、適宜変更可能である。例えば、先に投射領域ＰＡの位置調整を行い、画像表示領域ＤＡに表示される画像の偏光方向とは異なる偏光方向に投射画像の偏光方向を変換した後、当該投射画像の輝度調節を行うようにしてもよい。

このような投射準備処理の実行後、画像表示装置４及びプロジェクター５が、画像送信装置３から受信される右目用画像及び左目用画像をそれぞれ表示及び投射することにより、画像表示領域ＤＡにて右目用画像及び左目用画像が表示される。そして、これら各画像を前述の立体視眼鏡２で観察することにより、立体画像を視認できる。

以上説明した本実施形態に係る表示システム１によれば、以下の効果がある。
画像表示領域ＤＡに表示される表示画像の偏光方向と、画像投射装置５１による投射画像の偏光方向とが異なる場合に、偏光方向制御部５５７２により制御される偏光方向調整部５４１が、光変調装置５１３から投射光学装置５１５に入射される光の光路上に波長板５１４を挿抜する。これによれば、表示画像と画像投射装置５１による投射画像とがそれぞれ同じ偏光方向を有する光により形成される場合に、波長板５１４を介装することで、表示画像と投射画像とで偏光方向を変えることができる。また、表示画像と投射画像とがそれぞれ異なる偏光方向を有する光により形成される場合に、波長板５１４を前記光路から外すことにより、同様に、表示画像と投射画像とで偏光方向を変えることができる。そして、これら表示画像及び投射画像として、画像表示装置４及びプロジェクター５により視差画像である右目用画像及び左目用画像を表示及び投射し、立体視眼鏡２を介してこれら各画像を観察することで、立体視可能な画像を視認できる。
従って、既存の画像表示装置４とプロジェクター５とを組み合わせて、立体視可能な画像を表示できる。

撮像手段５３による撮像画像に基づいて、ＡＰＬ算出部５５６が表示画像及び投射画像のＡＰＬをそれぞれ算出する。そして、当該各ＡＰＬに基づいて、輝度制御部５５７６が、輝度調整部５４３により、調光装置５１２により画像形成に利用される光量の調節を行うほか、光源装置５１１の発光輝度の調節、及び、光変調装置５１３の使用階調の設定等を行う。これによれば、表示画像の輝度と投射画像の輝度とを略一致させることができるので、当該表示画像と投射画像との輝度差を低減することができる。従って、右目用画像及び左目用画像により構成される立体視可能な画像を観察しやすくすることができる。

撮像手段５３による撮像画像に基づいて、領域位置取得部５５４により画像表示領域ＤＡの位置が取得され、また、投射位置取得部５５５により投射領域ＰＡの位置が取得される。そして、これら領域ＤＡ，ＰＡの位置に基づいて、投射位置制御部５５７４が、投射位置調整部５４２及び映像処理部５５１により、投射領域ＰＡを画像表示領域ＤＡと一致させる。これによれば、表示画像の位置と投射画像の位置とを確実に一致させることができる。従って、これら表示画像及び投射画像として右目用画像及び左目用画像を表示することにより、立体視可能な画像をより確実に表示できる。

偏光方向検出手段５２による検出結果に基づいて、波長板５１４が投射光学装置５１５に入射される光（投射画像を形成する光）の光路に挿抜される。これによれば、前述のように、表示画像と投射画像とで偏光方向を変えることができる。従って、偏光方向が異なる偏光光により形成された右目用画像及び左目用画像を確実に分離することができ、立体視眼鏡２で観察することで、立体視可能な画像を確実に視認できる。

偏光方向検出手段５２が、偏光素子５２１と、当該偏光素子５２１を透過した光を検出するフォトセンサー５２２とを有することにより、表示画像を形成する光が直線偏光である場合に、当該光の偏光方向を確実に検出できる。従って、当該光の偏光方向に基づいて、投射画像を形成する光の偏光方向を上記のように確実に変換できる。

〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、波長板５１４は半波長板（１／２波長板）で構成され、入射された直線偏光の偏光方向を９０°回転させて出射するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、画像表示装置による表示画像を形成する光が円偏光である場合には、プロジェクターにより投射され、かつ、直線偏光により形成された画像の光路上に挿抜される波長板は、当該表示画像を形成する光の回転方向と同じ回転方向に、入射される光の回転方向を変換する１／４波長板により構成してもよい。この場合、立体視眼鏡が有する右目用偏光素子及び左目用偏光素子を、それぞれ透過する光（右円偏光及び左円偏光）の回転方向が異なる偏光素子により構成すればよい。

前記実施形態では、画像表示装置４及びプロジェクター５により表示されるテスト画像は、それぞれ白画像であるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、画像表示領域ＤＡ及び投射領域ＰＡの各位置を取得可能であれば、他の画像でもよい。また、当該各領域ＤＡ，ＰＡの位置の取得時、及び、表示画像及び投射画像の各輝度レベルの算出時に、それぞれ異なるテスト画像を表示するようにしてもよい。更に、他の構成により、画像表示領域ＤＡ及び投射領域ＰＡの位置を検出するように構成してもよい。

前記実施形態では、画像表示装置４による表示画像の輝度レベルと、プロジェクター５による投射画像の輝度レベルとを一致させるために、調光装置５１２による調光、光源装置５１１の発光輝度の調整、及び、光変調装置５１３の使用階調の設定等を行ったが、本発明はこれに限らない。すなわち、これらのうち、いずれか１つを実行するものでもよく、或いは、他の構成により当該各輝度レベルを一致させるようにしてもよい。更には、撮像画像に基づいて、表示画像の彩度及び明度等のパラメーターに合わせるように、映像処理部５５１が生成する画像を補正してもよい。

前記実施形態では、波長板５１４が光路に対して挿抜される位置は、光変調装置５１３と投射光学装置５１５との間としたが、本発明はこれに限らない。例えば、投射光学装置５１５の光路後段に、波長板を配置するようにしてもよい。すなわち、投射領域ＰＡに投射される投射画像の偏光方向を変換可能な位置であれば、波長板の配置位置は問わない。

前記実施形態では、投射領域ＰＡの位置調整に際して、投射位置調整部５４２は、投射光学装置５１５を上下左右に移動させるとともに、ズーム量及びフォーカス位置の調整を行い、投射位置制御部５５７４は、更にフレームメモリーにおける映像処理部５５１による画像の生成位置を調整するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、これらのうち、いずれか１つを実行するものでもよく、或いは、他の構成により、投射領域ＰＡと画像表示領域ＤＡとを一致させるようにしてもよい。例えば、投射位置調整部５４２が、プロジェクター５全体を移動させることで、投射光学装置５１５による画像の投射位置を調整してもよい。

前記実施形態では、撮像手段５３による撮像画像に基づいて、ＡＰＬ算出部５５６が、画像表示領域ＤＡに表示された表示画像のＡＰＬ、及び、当該画像表示領域ＤＡに投射された投射画像のＡＰＬを算出し、これらＡＰＬを各画像の輝度として取得するとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、各画像の輝度を直接検出可能な輝度計を設ける構成としてもよい。
また、表示画像及び投射画像の輝度としてＡＰＬを算出する構成に限らず、当該表示画像及び投射画像の所定の位置（例えば、当該各画像の中央）の輝度を検出し、当該輝度を、これら表示画像及び投射画像の輝度として取得する構成としてもよい。

前記実施形態では、偏光方向検出手段５２は、偏光素子５２１及びフォトセンサー５２２を有する構成としたが、本発明はこれに限らない。すなわち、表示画像を形成する光の偏光方向及び回転方向を検出可能であれば、偏光方向検出手段として、他の構成を採用してもよい。

前記実施形態では、画像表示装置４を液晶ディスプレイで構成したが、本発明はこれに限らない。すなわち、一種類の偏光光により形成された画像を表示するものであれば、液晶プロジェクター等の画像表示装置でもよい。また、表示システムに採用される画像表示装置として、前述のように、円偏光により形成された画像を表示する画像表示装置を採用してもよい。

本発明は、プロジェクターに利用できる。

５…プロジェクター、５１…画像投射手段、５２…偏光方向検出手段、５３…撮像手段（輝度検出手段、位置検出手段）、５１４…波長板（変換手段）、５２１…偏光素子、５２２…フォトセンサー（光検出素子）、５４１…偏光方向調整部（偏光方向調整手段、変換手段）、５４２…投射位置調整部（投射位置調整手段）、５４３…輝度調整部（輝度調整手段）、５５４…領域位置取得部（位置検出手段）、５５６…ＡＰＬ算出部（輝度検出手段）、５５７２…偏光方向制御部（偏光方向調整手段）、５５７４…投射位置制御部（投射位置調整手段）、５５７６…輝度制御部（輝度調整手段）、ＤＡ…画像表示領域（所定の領域）。

Claims (5)

1. プロジェクターであって、
   所定の領域に表示される画像を形成する光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、
   偏光光により形成される画像を前記所定の領域に投射する画像投射手段と、
   前記偏光方向検出手段により検出された偏光方向に基づいて、前記画像投射手段により投射される画像を形成する光の偏光方向を変換する変換手段と、を備える
   ことを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
   前記所定の領域に表示された画像の輝度を検出する輝度検出手段と、
   前記輝度検出手段により検出された輝度に応じて、前記画像投射手段により投射される画像の輝度を調整する輝度調整手段と、を備える
   ことを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
   前記所定の領域の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段により検出された前記所定の領域の位置に応じて、前記画像投射手段により投射される画像の位置を調整する投射位置調整手段と、を備える
   ことを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記変換手段は、
   前記画像投射手段により投射される画像を形成する光の光路に対して挿抜される波長板と、
   前記偏光方向検出手段による検出結果に基づいて、前記光路に対して前記波長板を挿抜させる偏光方向調整手段と、を備える
   ことを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記偏光方向検出手段は、
   所定の偏光方向を有する光を透過する偏光素子と、
   前記偏光素子を透過した光を検出する光検出素子と、を有する
   ことを特徴とするプロジェクター。

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