JP2017032650A - 投射型表示装置及び投射型表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、投射画像の補正を行う領域を選択可能な投射型表示装置および投射型表示システムを提供することを目的とする。【解決手段】 プロジェクター１が、緑色用の液晶パネル１１Ｇと、赤色用の液晶パネル１１Ｒと、撮像素子２と、第１シフトユニット３と、パネル制御手段１００を備えている。そして、第１の補正用画像１０６Ｇの像と第２の投射画像の像は、撮像素子２の画素よりも小さく、パネル制御手段１００は、被投射面における第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の投射画像の位置が変化するように液晶パネル１１を制御することが可能である。さらに、パネル制御手段１００は、撮像光学系ユニット４の位置が互いに異なる複数の状態での第１の補正用画像１０６Ｇの複数の撮像結果と、撮像光学系ユニット４の位置が互いに異なる複数の状態での第２の投射画像の複数の撮像結果とに基づいて、前記第２の光変調素子を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、投射型表示装置及び投射型表示システムに関する。

複数の液晶パネルを用いたプロジェクターにおいては、複数の液晶パネルからの光をスクリーン上に投射する際の各液晶パネルからの光の投射位置のずれである、いわゆる色ずれを補正する必要がある。この色ずれを補正する技術として特許文献１に記載の技術がある。

特許文献１には、プロジェクターと、スクリーンに投射された画像を撮像するデジタルカメラとを備える投射型表示システムが開示されている。特許文献１に記載の投射型表示システムでは、投射領域の右上に、色ずれ補正の基準となる液晶パネルにより形成されるテストパターンの画像を表示してその画像を撮像する。次に調整対象となる液晶パネルにより形成されるテストパターンの画像を表示して同様に撮像する。そして、これらの撮像結果から色ずれを補正する技術が開示されている。

特開２０１１−２４７９７６号公報

ここで、プロジェクターを１台のみ用いて投射画像を表示する使用方法以外に、２台のプロジェクターからの投射画像を重ねるスタック投影や、２つの投射画像を左右で連結してより大きな投射画像とするマルチ投影といった使用方法がある。一般に、プロジェクターを１台のみ用いる場合やスタック投影の場合には、投射画像の中心で特に色ずれ補正が行われていることが好ましいが、マルチ投影の場合には、投射画像の中心ではなく、端部で特に色ずれ補正が行われていることが好ましい。

すなわち、プロジェクターの使用方法によって色ずれを検出して投射画像の補正を行う必要のある領域が異なる。このため、プロジェクターは投射画像の色ずれなどの補正を行う領域を選択可能であることが好ましい。

しかしながら、前述の特許文献１はプロジェクターとカメラとの位置関係が一定であり、投射画像の補正を行う領域を選択することを可能とする技術の開示は無い。

そこで、本発明は、投射画像の補正を行う領域を選択可能な投射型表示装置および投射型表示システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の投射型表示装置は、
投射光学系を用いて被投射面に光を投射する投射型表示装置であって、
第１の光変調素子と、
第２の光変調素子と、
撮像素子と、
前記被投射面からの光を前記撮像素子に導く撮像光学系が撮像可能な領域の位置を移動させる第１の移動手段と、
前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子を制御する制御手段と、を備え、
前記第１の光変調素子からの光によって前記被投射面に表示される画像を第１の投射画像とし、前記第２の光変調素子からの光によって前記被投射面に表示される画像を第２の投射画像とするとき、前記撮像光学系によって前記撮像素子上に形成された前記第１の投射画像の像と、前記第２の投射画像の像は、前記撮像素子の画素よりも小さく、
前記制御手段は、前記被投射面における前記第１の投射画像および前記第２の投射画像の位置が変化するように前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子を制御することが可能であり、
前記制御手段は、前記撮像光学系の位置が互いに異なる複数の状態での前記撮像光学系による前記第１の投射画像の複数の撮像結果と、前記撮像光学系の位置が互いに異なる複数の状態での前記撮像光学系による前記第２の投射画像の複数の撮像結果とに基づいて、前記第２の光変調素子を制御する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、投射画像の補正を行う領域を選択可能な投射型表示装置および投射型表示システムを提供することができる。

撮像手段がシフト移動することを示す図 シフトユニットを示す図 投射光学系ユニットを示す図 緑用光変調素子の画素の位置を特定する方法を説明する図 緑用光変調素子の画素の位置の特定結果を示す図 赤用光変調素子の画素の位置を特定する方法を説明する図 赤用光変調素子の画素の位置の特定結果を示す図 投射表示装置内部の画像生成装置を説明する図 画像生成装置における画像生成領域を説明する図 重要な調整箇所を指定することを説明する図 投射型表示システムの構成を示す図

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、本発明は後述の実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。

〔第１実施例〕
（投射型表示装置の構成）
図１を用いて、本発明の各実施例に係るプロジェクター（投射型表示装置）１の構成と、撮像光学系ユニット（撮像光学系）４のシフト移動について説明する。

図１において、２は撮像素子であり、４は、スクリーン（被投射面）からの光を撮像素子２に導く撮像光学系ユニットである。そして、３ａは撮像光学系ユニット４を撮像光学系ユニット４の光軸と交差する方向（光軸と直交する面方向）に移動可能なように支持する第１シフトユニット（第１の移動手段）である。１０１は第１シフトユニット３ａを制御するシフト制御手段（移動制御手段）である。

５は後述の液晶パネル（光変調素子）１１からの光をスクリーンに導く投射光学系ユニット（投射光学系）である。３ｂは投射光学系ユニット５を投射光学系ユニットの光軸と交差する方向に移動可能なように支持する第２シフトユニット（支持手段、第２の移動手段）である。

１１Ｇは緑色用の液晶パネル（第１の光変調素子）であり、１１Ｒは赤色用の液晶パネル（第２の光変調素子）であり、１１Ｂは青色用の液晶パネル（第３の光変調素子）である。なお、本発明の各実施例においては１１Ｇ、１１Ｒ、１１Ｂをまとめて液晶パネル１１とする。１００は液晶パネル１１を制御するパネル制御手段（制御手段）である。１０２は、液晶パネル１１からの光を合成して投射光学系ユニット５へ導く合成プリズム（色合成手段）である。

１０６は、後述の色ずれ補正を行う際に表示する補正用画像であり、補正用画像１０６は、第１の補正用画像（第１の投射画像）１０６Ｇと、第２の補正画像（第２の投射画像）１０６Ｒとを含んでいる。なお、第１の補正用画像１０６Ｇと第２の補正用画像１０６Ｒは、後述のように色ずれによって、補正前は多少位置がずれている。

次に、撮像光学系ユニット４のシフト移動について説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、撮像光学系ユニット４がシフト移動することによって、投射領域７に対する撮像領域８の位置が変化する。本実施例においては、図１（Ａ）に示すように投射光学系ユニット４がシフト移動していない場合には、撮像領域８は投射領域７の中心に位置している。そして、図１（Ａ）に示す状態から撮像光学系ユニット４が左右にシフト移動することで図１（Ｂ）あるいは（Ｃ）に示す状態となる。

このように、本実施例においては、撮像光学系ユニット４は投射領域７の全体を一回で撮影できるほどの画角を有しておらず、撮像領域８は投射領域７よりも狭い。すなわち、本発明の各実施例でいう撮像領域とは、撮像光学系ユニット４がある位置にあるときに、撮像光学系ユニット４が撮像可能な被投射面上の領域を意味する。

また、第１シフトユニット３ａは、撮像光学系ユニット４が、投射領域７を複数の領域に分割した各々の領域を撮像可能なように構成されている。これにより、撮像光学系ユニット４は投射領域７の全体を撮像可能となる。すなわち、撮像光学系ユニット４は左右にシフト移動するため、複数の位置における撮像領域８を繋げた領域は投射領域７と同じであるか、あるいは投射領域７よりも広い。さらに、撮像光学系ユニット４は、第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の補正用画像１０６Ｒが表示されている位置を撮像可能なように移動することが可能となる。

なお、前述の投射領域７とは、スクリーン等の被投射面における、投射光学系ユニット５が液晶パネル１１からの光を投射可能な領域である。言い換えれば、液晶パネル１１を照明している光を全てスクリーン等の被投射面に投射した場合にスクリーン上に映る矩形の画像である。投射領域７は、投射光学系ユニット５が所定の状態にある場合に、スクリーンのうち、プロジェクター１１がスクリーンに投射し得る最大サイズの画像（全面が白色の画像等）が表示されている領域を意味するともいえる。さらに言い換えれば、投射領域７とは、液晶パネル１１上の照明領域がなり得る最大の面積に投射光学系ユニット５による拡大倍率をかけた面積である。

また、前述の撮影領域８とは、被投射面のうち、撮像光学系ユニット４が撮像可能な領域である。

（シフトユニットの構成）
次に、図２を用いて第１シフトユニット３ａ及び第２シフトユニット３ｂの構成について説明する。なお、本実施例においては第１シフトユニット３ａ及び第２シフトユニット３ｂをまとめてシフトユニット３とする。また、図２においてＺ軸方向は撮像光学系ユニット４あるいは投射光学系ユニット５の光軸と平行な方向であり、Ｘ軸方向はＺ軸方向と直交するとともに、プロジェクター１の設置面と平行な方向である。そして、Ｙ軸方向はＺ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向である。

まず、Ｘ軸方向の移動について説明する。撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５は、Ｘ方向移動板３３及び後述のＹ方向移動板３７に設けられた開口部に挿入され、４本のビスで締結されることで、シフトユニット３に支持される。なお、本実施例においては、撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５はシフトユニット３に対して着脱可能なように構成されている。もちろん、撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５のうち一方がシフトユニット３に対して着脱可能な構成であっても、両方がシフトユニット３に対して固定されている構成であってもよい。

Ｘ方向駆動モータ３１が駆動することによって、Ｘ方向移動板３３はＸ方向駆動ギアユニット３２を介してＸ方向に移動する。これにより、撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５はＸ軸方向に移動する。なお、Ｘ軸方向への移動の際には、Ｘ方向位置検出リニアセンサ３４（第１の位置検出手段）が、撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５のＸ軸方向の位置を検出する。

次にＹ軸方向の移動について説明する。Ｙ方向駆動モータ３５が駆動することによって、Ｙ方向移動板３７がＹ方向駆動ギアユニット３６を介してＹ方向に移動する。これにより、撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５はＹ軸方向に移動する。なお、Ｙ軸方向への移動の際には、Ｙ方向位置検出リニアセンサ３８（第２の位置検出手段）が、撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５のＹ軸方向の位置を検出する。

すなわち、プロジェクター１は、第２シフトユニット３ｂに対する投射光学系ユニット５の位置（投射光学系ユニット５の光軸の位置）を取得する位置取得手段として、Ｘ方向位置検出リニアセンサ３４およびＹ方向位置検出リニアセンサ３８を備えている。

このように、シフトユニット３によって、撮像光学系ユニット４及び投射光学系ユニット５は、各々の光軸と交差する方向（光軸と直交する面方向）に移動可能なように支持される。なお、シフトユニット３が備える上記の各構成は、シフトベース板３９内に格納および保持されている。

ここで、前述のスタック投影やマルチ投影を行う際には投射画像を微調整できることが求められる。具体的には、液晶パネル１１の１画素の画素幅よりも小さい単位での調整が求められる。そこで、シフトユニット３は、撮像光学系ユニット４（撮像光学系ユニット４の光軸）が、緑色の光変調素子１１Ｇが備える複数の画素のうち所定の画素の幅よりも小さい距離移動することが可能なように構成されている。なお、本実施例において、液晶パネル１１の１画素の幅は８μｍであり、シフトユニット３は４μｍ刻みの微調整が可能である。

（投射光学系ユニットの構成）
次に、図３を用いて投射光学系ユニット５の構成について説明する。なお、図３における各軸方向は前述の図２における軸方向と同様の定義である。

図３に示す投射光学系ユニット５はフォーカシング及びズーミングが可能なように構成されている。

フォーカシングの際には、レンズ制御基板５１からの信号に基づいてフォーカス駆動モータ５２が駆動し、その駆動力をフォーカス駆動ギア５４がフォーカシングに寄与するフォーカスレンズユニットを保持する筒部材に伝達する。この結果、フォーカスレンズユニットが光軸方向に移動し、フォーカシングが行われる。なお、フォーカシングの際には、フォーカス駆動モータ５３の回転数を検出するフォトインタラプタ５３と、ポジションスイッチ５５とを組み合わせることで、フォーカスレンズユニットの光軸方向の位置（フォーカスポジション）を検出することが可能である。

一方、ズーミングの際には、レンズ制御基板５１からの信号に基づいてズーム駆動モータ５６が駆動し、その駆動力をズーム駆動ギア５７がズーミングに寄与するズームレンズユニットを保持する筒部材に伝達する。この結果、ズームレンズユニットが光軸方向に移動し、ズーミングが行われる。なお、ズーミングの際には、ズームリニアセンサ５８によってズームレンズユニットの光軸方向の位置（ズームポジション）を検出することが可能である。

（色ずれの補正方法）
次に、図４から図１０を用いて、本実施例における色ずれの補正方法について説明する。

図４（Ａ）において、６１Ｇは、撮像光学系ユニット４によって撮像素子上に形成された、緑色用の液晶パネル１１Ｇが備える複数の画素のうち所定の１画素からの光のみをスクリーンに投射することで表示される第１の補正用画像１０６Ｇの像を示す。６２は撮像素子２の１画素である。

図４（Ａ）に示すように、本実施例において像６１Ｇは画素６２よりも小さい。このような関係の場合、画素６２は光を第１の補正用画像１０６Ｇからの光を受光しているか否かは判断できるが、画素６２のどこに第１の補正用画像１０６Ｇからの光が入射しているかは判断できない。言い換えれば、画素６２は、画素６２と像６１Ｇとが重なっているかどうかは分かるが、画素６２のどこに像６１Ｇが位置しているかは分からない。すなわち、第１の補正用画像１０６Ｇを表示した状態で、撮像光学系ユニット４を用いて被投射面を撮影したとしても、像６１Ｇと画素６２の位置関係は分からない。

このため、色ずれ補正の基準となる位置が分からない。そこで、本実施例においては、撮像光学系ユニット４を光軸と交差する方向（光軸と直交する面方向）に移動させることで、画素６２のどこに像６１Ｇが位置しているかを検出している。以下にその検出方法の詳細を述べる。

（像６１Ｇの位置の検出）
まず、スクリーンに前述の第１の補正用画像１０６Ｇを表示し、第１の補正用画像１０６Ｇを撮像する。その撮像結果が図４（Ｂ）に示すように、画素６２の右下に像６１Ｇが位置しているとする。このままでは前述のように画素６２上における像６１Ｇの位置が分からないため、撮像光学系ユニット４を光軸と交差する方向（光軸と直交する面方向）にシフトさせる。

図４（Ｂ）から図４（Ｆ）は、撮像光学系ユニット４を像６１Ｇに対して右方向に移動させながら撮影を行った様子を示している。なお、図４においては、撮像光学系ユニット４を液晶パネル１１の画素幅の半分の距離だけ移動させて撮像を行い、再び同じ距離移動させて撮影を行うという流れを繰り返している。図４（Ｆ）に示すように、像６１Ｇが画素６２の外に出るまで撮像光学系ユニット４の移動及び撮影を継続する。すなわち、撮像光学系ユニット４の位置が互いに異なる複数の状態における撮像光学系ユニット５による第１の補正用画像１０６Ｇの複数の撮像結果を取得する。

同様の動作を、図４（Ｂ）から図４（Ｈ）に示すように、撮像光学系ユニット４を像６１Ｇに対して左方向に移動させる場合においても行う。さらに、図４（Ｂ）から図４（Ｌ）に示すように、撮像光学系ユニット４を像６１Ｇに対して下方向に移動させる場合と、図４（Ｂ）から図４（Ｎ）に示すように、撮像光学系ユニット４を像６１Ｇに対して上方向に移動させる場合においても行う。

図５は、図４（Ｂ）から図４（Ｎ）に示す各状態での撮影結果を示している。縦軸は、図４（Ｂ）に示すように、画素６２に第１の補正用画像１０６Ｇからの光が全て入射した際の明るさを１としている。横軸は図４に示す各状態を示している。図５に示す結果から、図４（Ｂ）に示す状態を基準としたときに、撮像光学系ユニット４が何画素分上下左右方向に移動すると、像６１Ｇが画素６２の外に出るかが分かる。この結果から、画素６２上のどこに像６１Ｇが位置しているかが分かり、色ずれ補正の基準となる位置が分かる。

言い換えれば、撮像素子２の画素が第１の補正用画像１０６Ｇからの光あるいは後述の第２の補正用画像１０６Ｒからの光を受光しているかどうかを受光状態とする。あるいは、撮像素子２の画素がどの程度の光量の光を受光しているかどうかを受光状態とする。

このとき、パネル制御手段１００は、受光状態と、受光状態が第１の状態から第１の状態と異なる第２の状態に変化するまでに必要な、第１シフトユニット３ａによる撮像光学系ユニット４の移動量と、に基づいて、赤色用の光変調素子１１Ｒを制御する。ここでいう第１の状態とは、画素６２上に像６１Ｇあるいは後述の像６１Ｒがある状態を意味し、第２の状態とは、画素６２上に像６１Ｇあるいは後述の像６１Ｒがない状態を意味する。

（像６１Ｒの位置の検出）
上記の動作によって、色ずれ補正の基準となる位置が分かった。次に、基準位置に対して赤色用の液晶パネル１１Ｒの画素がどの程度ずれているかを検出するまでを説明する。

図６（Ａ）において６１Ｒは、撮像光学系ユニット４によって撮像素子２上に形成された、赤色用の液晶パネル１１Ｒが備える複数の画素のうち所定の１画素からの光のみをスクリーンに投射することで表示される第２の補正用画像１０６Ｒの像を示す。６２は前述のとおり、撮像素子２の１画素である。

図６（Ａ）に示すように、像６１Ｇと同様に像６１Ｒも画素６２よりも小さいために、前述の像６１Ｇの位置検出と同様に、撮像光学系ユニット４をシフト移動させて撮像を行うといった流れを繰り返す。すなわち、投射光学系ユニット５と撮像光学系ユニット４との位置関係が互いに異なる複数の状態における撮像光学系ユニット５による第２の補正用画像１０６Ｒの撮像結果を取得する。

具体的には、図６（Ａ）から図６（Ｅ）は、撮像光学系ユニット４を像６１Ｒに対して左方向に移動させながら撮像を行った様子を示している。なお、図６においては、撮像光学系ユニット４を液晶パネル１１の画素幅の半分の距離だけ移動させて撮像を行い、再び同じ距離移動させて撮影を行うという流れを繰り返している。図６（Ｅ）に示すように、像６１Ｒが画素６２の外に出るまで撮像光学系ユニット４の移動及び撮影を継続する。

同様の動作を、図６（Ａ）から図６（Ｇ）に示すように、撮像光学系ユニット４を像６１Ｒに対して右方向に移動させる場合においても行う。さらに、図６（Ａ）から図６（Ｉ）に示すように、撮像光学系ユニット４を像６１Ｒに対して下方向に移動させる場合と、図６（Ａ）から図４（Ｍ）に示すように、撮像光学系ユニット４を像６１Ｒに対して上方向に移動させる場合においても行う。

図７は、図６（Ａ）から図４（Ｍ）に示す各状態での撮像結果を示している。縦軸は、図６（Ａ）に示すように、画素６２に第２の補正用画像１０６Ｒからの光が全て入射した際の明るさを１としている。横軸は図６に示す各状態を示している。図７に示す結果から、図６（Ａ）に示す状態を基準としたときに、撮像光学系ユニット４が何画素分上下左右方向に移動すると、像６１Ｒが画素６２の外に出るかが分かる。この結果から、画素６２上のどこに像６１Ｒが位置しているかが分かる。

なお、像６１Ｇと緑色用の液晶パネル１１Ｇの対応関係と、像６１Ｒと赤色用の液晶パネル１１Ｒの対応関係は同一になっている。具体的には、像６１Ｇに対応する画素は緑色用の液晶パネル１１Ｇの左上の隅にある画素であり、像６１Ｒに対応する画素も赤色用の液晶パネル１１Ｒの左上の隅にある画素である。

このように、液晶パネル１１にとっては同じ位置にある画素からの光による像であっても製造時の誤差や、特に投射領域７の周辺部で生じる倍率収差などによって位置がずれ、いわゆる色ずれが発生してしまう。

（像６１Ｇと像６１Ｒの位置合わせの方法）
次に、像６１Ｇと像６１Ｒの位置合わせ、すなわち色ずれ補正の方法について、図９および図１０を用いて説明する。

図９において、１１は前述の液晶パネルであり、１３は液晶パネル１１においてプロジェクター１が備える光源からの光が照射されている光照射領域を示している。そして、１２は、スクリーンに表示される任意の投射画像を生成する画素が設けられている画像生成領域を示している。

図１０において、１２１は画像生成領域１２の位置（第１の位置）を示しており、１２２は位置１２１とは異なる画像生成領域１２の位置（第２の位置）を示している。図１０に示すように、画像生成領域１２は、光照射領域１３内であれば位置１２１であっても位置１２２であってもよく、適宜移動が可能である。

本実施例における色ずれ補正は図１０に示すように画像生成領域１２の位置を調整することで行われる。前述の図４（Ｂ）および図６（Ａ）に示すように、像６１Ｒの位置を下に１画素、右に１画素分移動させると、画素６２に上において像６１Ｇと像６１Ｒが重なり、色ずれを補正することができる。具体的には、緑色用の液晶パネル１１Ｇにおける画像生成領域１２を基準として、赤色用の液晶パネル１１Ｒの画像生成領域１２を移動させる。

すなわち、パネル制御手段１００は、赤色用の液晶パネル１１Ｒ上において複数の画素が設けられた画素領域のうち、プロジェクター１に入力された画像信号に基づく投射画像を表示するために使用する領域である、前述の画像生成領域の位置を制御する。

以上により、色ずれの補正を行うことが可能となる。なお、本実施例においては緑色を基準として赤色の色ずれを補正する場合を例示したが、これに加えて青色の色ずれ補正を行ってもよい。さらに、色ずれ補正の基準は必ずしも緑色である必要はない。

（第１の補正用画像１０６Ｇと第２の補正用画像１０６Ｒの位置の調整）
前述のように、スタック投影やマルチ投影などのプロジェクターの使用方法によって、色ずれを検出して投射画像の補正を行う必要のある領域が異なる。このため、プロジェクターは投射画像の補正を行う領域を選択可能であることが好ましい。

そこで、本実施例においては、パネル制御手段１００が、被投射面における第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の補正用画像１０６Ｒの位置が変化するように、液晶パネル１１を制御することが可能となっている。これにより、投射画像の補正を行う領域を選択可能な投射型表示装置を実現することが可能となる。

なお、パネル制御手段１００は、第１の補正用画像１０６Ｇと第２の補正用画像１０６Ｒが表示される位置を指定する位置指定手段からの信号に基づいて、被投射面における第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の補正用画像１０６Ｒの位置を調整してもよい。

位置指定手段とは、具体的には図８に示すリモートコントローラ（以下、リモコン）１０である。プロジェクター１はリモコン１０からの信号を受信することが可能なように構成されており、パネル制御手段１００はリモコン１０からの信号に基づいて、第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の補正用画像１０６Ｒの位置の調整を行う。

ユーザーがリモコン１０に設けられた十字キーを操作すると、投射領域７中の位置指定カーソル９がユーザーの操作と連動して移動する。これにより、ユーザーは、特に投射画像の補正を行いたい領域を選択することが可能となる。

なお、本実施例において、プロジェクター１とリモコン１０とは別体であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、プロジェクター１の天板にリモコン１０と同様の機能を有する操作部を設けてもよい。ここでいう操作部とはユーザーが操作可能な十字キーやボタン、あるいはタッチパネル等である。

すなわち、プロジェクター１は、第１の補正用画像１０６Ｇと第２の補正用画像１０６Ｒが表示される位置を指定可能な位置指定手段と通信可能であればよい。この位置指定手段は前述のリモコン１０のようにプロジェクター１と別体であっても、操作部のようなプロジェクター１と一体となっていてもよい。

このように、本実施例によれば、投射画像の補正を行う領域を選択可能な投射型表示装置および投射型表示システムを提供することができる。

なお、撮像素子２の画素数は、液晶パネル１１の画素数よりも少ない。このような撮像素子２であっても、前述のように色ずれ補正用の画像（第１の補正用画像１０６Ｇ、第２の補正用画像１０６Ｒ）を、撮像光学系ユニット４の位置が互いに異なる複数の位置において撮像することで、色ずれ補正を行うことが可能となる。さらに、本実施例によれば、撮像素子２は投射領域７の全体を撮像する必要が無いために、液晶パネル１１と同じ大きさ及び画素数である必要はなく、より小型でよりコストの低い撮像素子を用いた投射画像の補正が可能となる。

また、第１の補正用画像１０６Ｇと第２の補正用画像１０６Ｒの位置、すなわち色ずれ量を検出する際の撮像光学系ユニット４の単位移動量は、第１の補正用画像１０６Ｇを撮像する場合と、第２の補正用画像１０６Ｒを撮像する場合とで同じである。しかしながら、色ずれ量を検出する際の撮像光学系ユニット４の単位移動量は、第１の補正用画像１０６Ｇを撮像する場合と、第２の補正用画像１０６Ｒを撮像する場合とで互いに異なっていても良い。

なお、シフト制御手段１０１は、第１の補正用画像１０６Ｇの複数の撮像結果における複数の状態と、第２の補正用画像１０６Ｒの複数の撮像結果における複数の状態とを、プロジェクター１に記憶された情報に基づいて実現する。ここでいう、プロジェクター１に記憶された情報とは、第１の補正用画像１０６Ｇ及び第２の補正用画像１０６Ｒを撮像する際の、投射光学系ユニット４の単位移動量である。すなわち、第１の補正用画像１０６Ｇ及び第２の補正用画像１０６Ｒの撮像は、プロジェクターが自動で行うため、この撮像を行う際にユーザーが特にプロジェクターを操作する必要がない。このため、ユーザーの負担を低減することが可能となる。

〔第２実施例〕
プロジェクターを用いてスクリーンに画像を投射する場合、ユーザーは、プロジェクターからスクリーンまでの距離や、自身が投射画像を表示したいスクリーン上の位置、投射画像の大きさ等を考慮して、プロジェクターの調整を行う。具体的には、投射光学系ユニット５のＸ方向およびＹ方向へのシフトによる位置調整、ズーミングおよびフォーカシングによる投射画像の大きさの調整、ピント合わせを行う。

このようなユーザーが調整済みの状態から、前述の第１実施例に記載の色ずれ補正を行う際に、撮像光学系ユニット４に関してもユーザーが調整する必要があると、色ずれ補正に時間がかかり、かつユーザーの負担が増加してしまう。そこで、本実施例においては、以下の動作を行うことによって色ずれ補正に要する時間の短縮化、およびユーザーの負担をより低減することを実現した。

前述の図２に示すように、シフトユニット３はＸ方向位置検出リニアセンサ３４およびＹ方向位置検出リニアセンサ３８を備えているため、ユーザーが調整後の投射光学系ユニット５の光軸のＸ方向およびＹ方向の位置を検出可能である。また、前述の図３に示すように、投射光学系ユニット５はフォトインタラプタ５３およびポジションスイッチ５５を備えているため、ユーザーが調整後のフォーカスポジションを検出可能である。さらに、投射光学系ユニット５はズームリニアセンサ５８を備えているため、ユーザーが調整後のズームポジションも検出可能である。なお、ズームポジションからは投射領域７の大きさを、フォーカスポジションからはプロジェクター１からスクリーンまでの距離をそれぞれ取得可能である。

このように、図２および図３に示す構成から投射光学系ユニット５に関するユーザーの調整結果を検出可能である。この検出結果は、撮像光学系ユニット４のフォーカスポジションおよびズームポジションを制御するレンズ調整手段と、第１シフトユニット３ａを制御するシフト制御手段１０１とに送信される。レンズ調整手段およびシフト制御手段１０１は、受信した情報にあわせて、撮像光学系ユニット４の光軸のＸ方向およびＹ方向の位置、フォーカスポジション、ズームポジションを自動で調整する。

具体的には、シフト制御手段１０１は、Ｘ方向において撮像光学系ユニット４の光軸の位置と投射光学系ユニット５の光軸の位置とが一致するように、シフトレンズユニット３ａを制御する。そして、レンズ制御手段は、以下の情報に基づいて、撮像光学系ユニット４のフォーカスポジションおよびズームポジションをそれぞれ調節する。すなわち、投射領域７の大きさ、すなわち第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の補正用画像１０６Ｒの大きさと、プロジェクター１からスクリーンまでの距離である。これにより、色ずれ補正に要する時間の短縮化、およびユーザーの負担をより低減することが可能となる。

すなわち、本実施例においては、プロジェクター１は第２シフトユニット３ｂに対する投射光学系ユニット５の位置を取得する位置取得手段として、Ｘ方向位置検出リニアセンサ３４およびＹ方向位置検出リニアセンサ３８を備えている。そして、第１シフトユニット３ａは、位置取得手段による取得結果に基づいて撮像光学系ユニット４を移動させる。言い換えれば、レンズ調整手段は、投射光学系ユニット５の焦点距離及びフォーカスポジションに基づいて、撮像光学系ユニット４の焦点距離及びフォーカスポジションを調整する。

これにより、自動的にＸ方向における撮像光学系ユニット４の光軸の位置と投射光学系ユニット５の光軸の位置とを一致させることができ、ユーザーの負担を低減しつつ、より精度良く投射画像の補正を行うことが可能となる。

なお、前述のズームポジションをより詳細に説明すれば、次の通りである。撮像光学系ユニット４および投射光学系ユニット５が備える複数のレンズユニットのうち、ズーミングに際して隣接するレンズユニットとの間隔が変化するように移動するレンズユニットの光軸方向の位置をズームポジションとする。そして、複数のレンズユニットが備えるレンズのうち、フォーカシングに際して移動するレンズの光軸方向の位置をフォーカスポジションとする。そして、前述のレンズ調整手段は、投射光学系ユニット５のズームポジションおよびフォーカスポジションに基づいて、撮像光学系ユニット４のズームポジションおよびフォーカスポジションを調整する。

（本実施例の変形例）
前述のように、プロジェクターを１台のみ用いて投射画像を表示する際には、投射画像の中心で特に色ずれ補正が行われていることが好ましい。この状態においては、色ずれ補正に用いる第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の補正用画像１０６Ｒを、投射領域７の中心に表示することが好ましい。

そこで、プロジェクター１が投射領域７の中心に第１の補正用画像１０６Ｇおよび第２の補正用画像１０６Ｒを表示することを予め記憶しておくとともに、その情報を前述のレンズ制御手段およびシフト制御手段１０１へ送信してもよい。

これにより、レンズ制御手段およびシフト制御手段１０１は、投射画像の中心での色ずれ補正に適するように、撮像光学系ユニット４の光軸のＸ方向およびＹ方向の位置、フォーカスポジションおよびズームポジションを自動で調節することが可能となる。このような構成であっても、色ずれ補正に要する時間の短縮化、およびユーザーの負担をより低減することが可能となる。

もちろん、色ずれ補正は投射領域７の中心以外に端部などで行ってもよい。すなわち、プロジェクター１が予め記憶しておく、投射画像の補正を行う領域は選択可能である。これにより、投射画像の補正を行う領域を選択可能な投射型表示装置を提供することが可能となる。

〔第３実施例〕
前述の各実施例では、投射型表示装置の構成を例示したが、本発明は投射型表示装置に限定されるものではなく、本実施例に示すように、投射型表示システムであってもよい。

図１１は、本発明の第３実施例としてのプロジェクションシステム（投射型表示システム）１０５の構成を示す図である。

図１１に示すように、プロジェクションシステム１０５は、投射型表示装置としてのプロジェクター１と、プロジェクター１とは別体であり、撮像素子２と第１シフトユニット３ａを備えるカメラ（撮像装置）１０３と、を備えている。

また、１０４はコンピューターなどの制御装置である。本実施例においてパネル制御手段１００はプロジェクター１内に設けられているが、制御装置１０４がパネル制御手段１００を備える構成であってもよい。さらに、制御装置１０４は、前述の位置指定手段を備えていてもよい。

このようなプロジェクションシステム１０５も、投射画像の補正を行う領域を選択可能であり、前述の第１実施例で示した色ずれ補正と同様の動作を行うことで、投射画像の補正が可能である。

〔他の実施形態〕
前述の各実施例において、色ずれ補正のために、第１の補正用画像１０６Ｇとして、緑色用の液晶パネル１１Ｇが備える複数の画素のうち所定の１画素からの光のみをスクリーンに投射することで表示される画像を撮像する。また、第２の補正用画像１０６Ｒとして、赤色用の液晶パネル１１Ｒが備える複数の画素のうち所定の１画素からの光のみをスクリーンに投射することで表示させる画像を撮像する。

しかしながら、本発明はこれに限定されず、撮像光学系ユニット４によって撮像素子２上に形成された第１の補正用画像１０６Ｇの像が、撮像素子２の画素よりも小さければ、第１の補正用画像１０６Ｇは以下のような画像であってもよい。すなわち、第１の補正用画像１０６Ｇは、緑色用の液晶パネル１１が備える複数の画素のうち所定の複数の画素からの光をスクリーンに投射することで表示される画像であってもよい。さらに、第１の補正用画像１０６Ｇは、矩形状の画像であることが好ましい。

また、前述の図１においては、撮像領域８の中心に第１の補正用画像１０６Ｇが位置している構成を例示したが、第１の補正用画像１０６Ｇと撮像領域８との位置関係は適宜調整可能である。

なお、上記の点は、第２の補正用画像１０６Ｒについても同様である。

また、前述の各実施例においては、撮像光学系ユニット４を、液晶パネル１１の画素幅の半分の距離を１単位として移動可能な構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。シフトユニット３が、第１の補正用画像１０６Ｇが緑色用の光変調素子１１Ｇの画素幅よりも小さい距離移動することができるように構成されていればよい。すなわち、シフトユニット３は、撮像光学系ユニット４を、液晶パネル１１の画素幅の４分の１の距離（本発明の各実施例においては２μｍ）を１単位として移動可能な構成であってもよい。

また、前述の各実施例においては、撮像光学系ユニット４をシフト移動させる構成を開示したが、本発明はこれに限定されるものではない。撮像光学系ユニット４の代わりに投射光学系ユニット５をシフト移動させてもよい。すなわち、プロジェクター１は、投射光学系ユニット５と撮像光学系ユニット４のうち少なくとも一方を、投射光学系ユニット５あるいは撮像光学系ユニット４の光軸と交差する方向に移動可能なように支持する移動手段を備えていればよい。すなわち、プロジェクター１は前述の第１シフトユニット３ａと第２シフトユニット３ｂのうち少なくとも一方を備えていればよい。

また、前述の各実施例においては、色ずれ補正のために画像生成領域１２の位置をシフトさせる手法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、液晶パネル１１と投射光学系ユニット５との間に平板ガラスなどの光学素子を設け、この光学素子の位置や角度を調節することで、色ずれの補正をおこなってもよい。さらに、電気的に画像処理を行うことによって色ずれ補正を行ってもよい。色ずれ補正以外の投射画像の補正を目的として、撮像光学系ユニット４をシフト移動させて投射領域７を複数の領域に分割して撮像してもよい。

また、撮像光学系ユニット４は第１シフトユニット３ａに対して着脱可能に構成されていてもよく、投射光学系ユニット５は第２シフトユニット３ｂに対して着脱可能に構成されていてもよい。すなわち、撮像光学系ユニット４および投射光学系ユニット５のうち少なくとも一方は交換可能であってもよい。

また、前述の各実施例においては、撮像光学系ユニット４を光軸に対して垂直な方向に移動させているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、撮像光学系ユニット４と撮像素子２とを撮像装置として一体化し、これらを回転させて投射領域を分割して撮像してもよい。また、回転と垂直な方向の移動を併用してもよい。さらに、撮像光学系ユニット４ではなく、撮像素子２を移動させてもよい。すなわち、第１シフトユニット３ａは、被投射面からの光を撮像素子に導く撮像光学系が撮像可能な領域の位置を移動させる第１の移動手段であればよい。

１ プロジェクター（投射型表示装置）
２ 撮像素子
３ａ 第１シフトユニット（第１の移動手段）
４ 撮像光学系ユニット（撮像光学系）
１１Ｇ 緑色用の液晶パネル（第１の光変調素子）
１１Ｒ 赤色用の液晶パネル（第２の光変調素子）
１００ パネル制御手段（制御手段）
１０６Ｇ 第１の補正用画像（第１の投射画像）
１０６Ｒ 第２の補正用画像（第２の投射画像）

Claims (17)

1. 投射光学系を用いて被投射面に光を投射する投射型表示装置であって、
   第１の光変調素子と、
   第２の光変調素子と、
   撮像素子と、
   前記被投射面からの光を前記撮像素子に導く撮像光学系が撮像可能な領域の位置を移動させる第１の移動手段と、
   前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子を制御する制御手段と、を備え、
   前記第１の光変調素子からの光によって前記被投射面に表示される画像を第１の投射画像とし、前記第２の光変調素子からの光によって前記被投射面に表示される画像を第２の投射画像とするとき、前記撮像光学系によって前記撮像素子上に形成された前記第１の投射画像の像と、前記第２の投射画像の像は、前記撮像素子の画素よりも小さく、
   前記制御手段は、前記被投射面における前記第１の投射画像および前記第２の投射画像の位置が変化するように前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子を制御することが可能であり、
   前記制御手段は、前記撮像光学系の位置が互いに異なる複数の状態での前記撮像光学系による前記第１の投射画像の複数の撮像結果と、前記撮像光学系の位置が互いに異なる複数の状態での前記撮像光学系による前記第２の投射画像の複数の撮像結果とに基づいて、前記第２の光変調素子を制御する、
   ことを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記第１の移動手段を制御する移動制御手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記第１の投射画像と前記第２の投射画像が表示される位置が、前記第１の投射画像と前記第２の投射画像が表示される位置を指定する位置指定手段からの信号に基づいた位置となるように、前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子を制御し、
   前記移動制御手段は、前記位置指定手段からの信号に基づいて、前記撮像光学系が前記第１の投射画像と前記第２の投射画像を撮像可能なように、前記第１の移動手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記位置指定手段は、リモートコントローラである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
4. 前記移動制御手段は、前記第１の投射画像の複数の撮像結果における前記複数の状態と、前記第２の投射画像の複数の撮像結果における前記複数の状態とを、前記投射型表示装置に記憶された情報に基づいて実現する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
5. 前記第１の移動手段は、前記撮像光学系を前記撮像光学系の光軸と交差する方向に移動可能なように支持する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
6. 前記第１の移動手段は、前記撮像光学系が、前記第１の光変調素子が備える複数の画素のうち所定の画素の幅よりも小さい距離移動することが可能なように構成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
7. 前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子からの光を前記被投射面に導く前記投射光学系を支持する支持手段をさらに備え、
   前記被投射面における、前記投射光学系が前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子からの光を投射可能な領域を投射領域とし、前記撮像光学系が撮像可能な領域を撮像領域するとき、
   前記撮像領域は、前記投射領域よりも狭く、
   前記第１の移動手段は、前記撮像光学系が前記投射領域を複数の領域に分割した各々の領域を撮像可能なように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
8. 前記第１の移動手段は、前記撮像光学系が前記第１の移動手段に対して着脱可能となるように構成されており、
   前記支持手段は、前記投射光学系が前記支持手段に対して着脱可能となるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
9. 前記支持手段は、前記投射光学系を前記投射光学系の光軸と交差する方向に移動可能な様に支持する第２の移動手段である、
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の投射型表示装置。
10. 前記第２の移動手段に対する前記投射光学系の光軸の位置を取得する位置取得手段をさらに備え、
    前記第１の移動手段は、前記位置取得手段による取得結果に基づいて前記撮像光学系を移動させる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の投射型表示装置。
11. 前記撮像素子の画素が前記第１の投射画像からの光あるいは前記第２の投射画像からの光を受光しているかどうかを受光状態とするとき、
    前記制御手段は、前記受光状態と、前記受光状態が第１の状態から前記第１の状態と異なる第２の状態に変化するまでに必要な前記第１の移動手段による前記撮像光学系が撮像可能な領域の移動量と、に基づいて、前記第２の光変調素子を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
12. 前記撮像光学系および前記投射光学系が備える複数のレンズユニットのうち、ズーミングに際して隣接するレンズユニットとの間隔が変化するように移動するレンズユニットの前記撮像光学系および前記投射光学系の光軸方向の位置をズームポジションとし、
    前記複数のレンズユニットが備えるレンズのうち、フォーカシングに際して移動するレンズの前記撮像光学系および前記投射光学系の光軸方向の位置をフォーカスポジションとするとき、
    前記投射光学系の前記ズームポジションおよび前記フォーカスポジションに基づいて、前記撮像光学系の前記ズームポジションおよび前記フォーカスポジションを調整するレンズ調整手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
13. 前記制御手段は、前記第２の光変調素子において複数の画素が設けられた画素領域のうち、前記投射型表示装置に入力された画像信号に基づく投射画像を表示するために使用する領域の位置を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
14. 前記第１の画像は、前記第１の光変調素子が備える複数の画素のうち所定の１画素からの光のみを前記被投射面に投射することで表示される画像であり、
    前記第２の画像は、前記第２の光変調素子が備える複数の画素のうち所定の１画素からの光のみを前記被投射面に投射することで表示される画像である、
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
15. 前記撮像素子の画素数は、前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子の画素数よりも少ない、
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
16. 第３の光変調素子をさらに備え、
    前記第３の光変調素子からの光によって前記被投射面に表示される画像を第３の投射画像とするとき、
    前記制御手段は、前記被投射面における、前記第１の投射画像と前記第２の投射画像と前記第３の投射画像との位置のずれが小さくなるように、前記第２の光変調素子および前記第３の光変調素子を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
17. 第１の光変調素子と、第２の光変調素子と、を備える投射型表示装置と、
    撮像素子と、被投射面からの光を前記撮像素子に導く撮像光学系が撮像可能な領域を移動させる第１の移動手段と、を備える撮像装置と、
    前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子を制御する制御手段と、を備え、
    前記撮像光学系によって前記撮像素子上に形成された前記第１の投射画像の像と、前記第２の投射画像の像は、前記撮像素子の画素よりも小さく、
    前記制御手段は、前記第１の光変調素子からの光によって前記被投射面に表示される画像を第１の投射画像とし、前記第２の光変調素子からの光によって前記被投射面に表示される画像を第２の投射画像とするとき、前記被投射面における前記第１の投射画像および前記第２の投射画像の位置が変化するように前記第１の光変調素子及び前記第２の光変調素子を制御することが可能であり、
    前記制御手段は、前記撮像光学系の位置が互いに異なる複数の状態での前記撮像光学系による前記第１の投射画像の複数の撮像結果と、前記複数の状態での前記撮像光学系による前記第２の投射画像の複数の撮像結果とに基づいて、前記第２の光変調素子を制御する、
    ことを特徴とする投射型表示システム。

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