(57)【要約】【課題】ファイバ照明を用いた新しい照射方法による投射映像の画質調整・検査方法を提供する。【解決手段】光源からの出射光はRGBに分離され、各色の光束は少なくとも4つに分割され各分割光がスクリーンの四隅に投影されるように各色の液晶パネルに投射される。各分割光は液晶パネル保持部6内のファイバ射出部25から射出され、ミラー38で反射され、拡散シート39、偏光板40を通過して、光学ユニット1のダイクロイックプリズム42の手前に保持された液晶パネル41に投射される。スクリーンの四隅に投影された画像をそれぞれの位置に配置されたカラーカメラによって撮像する。撮像画像の輝度データをX方向、Y方向で積分し、その積分値の分散を求める。その分散値から合焦の程度示すフォーカス値を計算し、これに基づいて液晶パネルの位置、回転角度を決定する。【選択図】図１０
2010032986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に照射して液晶パネルのフォーカス調整を行なう液晶パネルのフォーカス位置決め装置において、液晶パネルを移動・回転させる多軸駆動機構部と、色分離された光束を分割して光ファイバを介して各液晶パネルの四隅にガイドするようにした光ガイド機構と、スクリーン上に投射された映像の四隅を撮像するように配置された４個の撮像カメラと、前記撮像カメラから得られるカラー画像のＲＧＢ色成分の出力をデジタル値に変換するＡ/Ｄ変換回路と、Ａ/Ｄ変換された色信号を用いて濃淡画像を生成する濃淡画像生成部と、濃淡画像の輝度を上下方向（Ｙ方向）および左右方向（Ｘ方向）に積分する輝度映像処理部と、Ｘ方向およびＹ方向の輝度積分結果を用いてフォーカス指標となるフォーカス値を算出するフォーカス演算部と、ベストフォーカス位置を探索するフォーカス探索部と、液晶パネルをベストフォーカス位置に移動させるために前記多軸駆動機構部に伝達する制御信号を生成する位置制御部と、を有することを特徴とする液晶パネルのフォーカス位置決め装置。
【請求項２】
前記光ガイド部が、光分岐器と、ファイバ射出部と、光源部と前記光分岐器とを連結する光ファイバと、前記光分岐器と前記ファイバ射出部とを連結する光ファイバと、を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルのフォーカス位置決め装置。
【請求項３】
前記光ガイド部と前記液晶パネルとの間に光拡散部材が挿入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶パネルのフォーカス位置決め装置。
【請求項４】
前記液晶パネルは、前記光ガイド部の末端部と共に、前記多軸駆動機構によって駆動されるパネル保持部によって保持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶パネルのフォーカス位置決め装置。
【請求項５】
四つの前記撮像カメラの出力を変換する前記Ａ/Ｄ変換回路の出力は、画像入力部によって統合された後、画像メモリに格納され、前記濃淡画像生成部は、前記画像メモリに格納されたデータに基づいて濃淡画像を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶パネルのフォーカス位置決め装置。
【請求項６】
前記ダイクロイックプリズムと前記スクリーンとの間には投射映像を反射するミラーが設置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液晶パネルのフォーカス位置決め装置。
【請求項７】
液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に照射して液晶パネルのフォーカス調整を行なう液晶パネルのフォーカス位置決め方法であって、
（１）光源が出射する光を色分離した後各色毎に少なくとも四つに分割して光ファイバを介して液晶パネルの少なくとも四隅にガイドし、該液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に投射する過程と、
（２）４個の撮像カメラを用いて前記スクリーン上に投射された映像の四隅をそれぞれ撮像する過程と、
（３）前記撮像カメラから得られるＲＧＢ三色の出力をデジタル値に変換する過程と、
（４）Ａ/Ｄ変換された色信号を用いて濃淡画像を生成する過程と、
（５）生成された濃淡画像の輝度データを横方向（Ｘ軸方向）および縦方向（Ｙ軸方向）に積分する過程と、
（６）前過程により得られた輝度積分の平均と分散をＸ軸方向、Ｙ軸方向別に算出する過程と、
（７）前過程により得られた計算結果に基づいてフォーカス指標となるフォーカス値を算出する過程と、
（８）ベストフォーカス位置を求める過程と、
（９）ベストフォーカス位置へ液晶パネルを移動・回転させる過程と、
を有することを特徴とする液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
【請求項８】
液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に照射して液晶パネルのフォーカス調整を行なう液晶パネルのフォーカス位置決め方法であって、
（１′）光源が出射する光を色分離した後各色毎に少なくとも四つに分割して光ファイバを介して液晶パネルの少なくとも四隅にガイドし、該液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に投射する過程と、
（２′）４個の撮像カメラを用いて前記スクリーン上に投射された映像の四隅をそれぞれ撮像する過程と、
（３′）前記撮像カメラから得られるＲＧＢ三色の出力をデジタル値に変換する過程と、
（４′）Ａ/Ｄ変換された色信号を用いて濃淡画像を生成する過程と、
（５′）生成された濃淡画像の輝度データを横方向（Ｘ軸方向）および縦方向（Ｙ軸方向）に積分する過程と、
（６′）前過程により得られた輝度積分の最大値と最小値とをＸ軸方向、Ｙ軸方向別に求める過程と、
（７′）前過程により得られた輝度積分の最大値と最小値とからフォーカス指標となるフォーカス値を算出する過程と、
（８′）ベストフォーカス位置を求める過程と、
（９′）ベストフォーカス位置へ液晶パネルを移動・回転させる過程と、
を有することを特徴とする液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
【請求項９】
第（７）または第（７′）の過程の終了後、液晶パネルが予め設定された範囲内を移動し終わるまで下記（ａ）、（ｂ）を繰り返し行なうこと特徴とする請求項７または８に記載の液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
（ａ）液晶パネルを、液晶パネルの表面に立てた法線方向に所定の距離移動させる。
（ｂ）第（２）の過程から第（７）の過程、または、第（２′）の過程から第（７′）の過程までを実行する。
【請求項１０】
第（９）または第（９′）の過程の終了後、前記設定された範囲を前記ベストフォーカス位置を含む範囲内で縮小し、かつ、前記所定の距離を狭めて再度フォーカス位置調整を行なうこと特徴とする請求項９に記載の液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
【請求項１１】
第（４）または第（４′）の過程においては、下記式に基づいて各点の明るさI(x,y)を算出すること特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
I(x,y)＝｛m1＊Ｒ(x,y)＋m2＊Ｇ(x,y)＋m3＊Ｂ(x,y)｝／（m1＋m2＋m3）
但し、m1、m2、m3は定数、Ｒ(x,y)、Ｇ(x,y)、Ｂ(x,y)は、座標(x,y)における各色の強度信号
【請求項１２】
第（９）または第（９′）の過程においては、液晶パネルの４隅のフォーカス位置から、下記式に基づいて、X軸周りの回転ΔθXと、Y軸回りの回転ΔθYの角度回転させてパネル姿勢を補正し、その補正方向の符号を姿勢補正後のフォーカス値に基づいて決定すること特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
ΔθX= (±)arcsin[ {(ZA+ZB)-(ZC+ZD)}/2] / Lv
ΔθY= (±)arcsin[ {(ZA+ ZC)-(ZB+ZD)}/2] /LH
但し、ZA、ZB、ZC、ZDは、各撮像領域の粗調整または微調整時のフォーカス位置、Lv、LHは、液晶パネルの垂直方向の長さと水平方向の長さ
【請求項１３】
それぞれの符号について、パネル姿勢の補正後に、第（１）から第（７）までの過程、または、第（１′）から第（７′）までの過程を行なってフォーカス値を求めること特徴とする請求項１２に記載の液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
【請求項１４】
第（１）から第（９）までの過程を実行するのに先立って、または、第（１）から第（９）までの過程を実行した後に、各色の液晶パネル同士の位置合わせ（コンバージェンス調整）を行なうこと特徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の液晶パネルのフォーカス位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタのライトバルブの組み立て製造・検査工程において必要となる、投射表示装置の光学系の液晶パネルの位置調整を行う液晶パネルのフォーカス位置決め装置および位置決め方法に関し、特に近年、液晶パネルの小型化に伴い、画素内の開口率が低く投射映像の照明輝度が確保しにくい液晶パネルにおいて、投射映像の明るさを確保できる照明光学系を搭載し、パネル位置を動かして撮像した画像を解析することにより複数のパネルフォーカス位置から真のフォーカス面の探索が可能な液晶パネルのフォーカス位置決め装置および位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶プロジェクタは、赤（R）、緑（G）、青（B）の３枚の液晶パネルを用いて、単色映像を作りだし、R、G、Bの単色映像をダイクロイックプリズム上で色合成して投射映像を作りだしている。
【０００３】
液晶プロジェクタの組み立て・調整工程では、色コントラストが最も鮮明な緑色の投射映像を基準位置とし、残りの赤色、青色の投射映像を表示されている緑色の対応する投射画素位置にできる限り一致する様に像を重ね合わせ（コンバージェンス調整）、次にこの位置で単色で投射した被投射面上の投射画素のボケ方が最も小さく、各色の投射映像の投射画素と画素の区切りが最も鮮明となる位置に、各色の液晶パネル位置を調整（フォーカス調整）することが必要である。
【０００４】
従来の組み立て・調整工程においては、投射スクリーンの四隅に当該箇所を撮像できるように４台のカラーカメラを配置し、その統合画像出力を用いてフォーカス調整を行なってきた（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１にて開示された自動フォーカス位置決め装置では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に分離された超高圧水銀ランプからの放射光を、各色に対応する３枚の液晶パネルに入射して独立に画像を生成し、ダイクロイックプリズムによって画像を合成してスクリーン上に投射している。そして、Ｚ方向（液晶パネル表面の法線方向）に液晶パネルを移動させつつ４台のカラーカメラによってスクリーン上の投射画像の四隅のデータを取得し、Ｘ方向のコントラスト感度（コントラストの逆数でボケの程度を示す）とＹ方向のコントラスト感度との平均値が最小となる位置をベストフォーカス位置として液晶パネルの位置調整を行なう。
【非特許文献１】ＮＥＣ技報、Vol.55，No.2、pp．63−68（2002.2.25）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年の小型化されたプロジェクタでは、搭載される液晶パネルも小型化されており、光源から投写レンズに至る光路長が短縮されるとともに、画素サイズが微細になるため光源光の集光率も縮小され、光変調素子の開口率が低下するので、投射映像が暗くなる傾向にある。
液晶パネルの移動に伴って、投射映像の投射画素の形状が変化するが、小型化された液晶パネルによる投射画素の変異は微小な上、投射映像が暗くなるため、従来の肉眼の視感度に依存したフォーカス位置検出方法ではフォーカスの画像変異を捕らえることが困難になってきている。さらに、４台のカラーカメラには感度にバラツキがあるところ、投射映像が暗くなってきたことにより、カメラの感度バラツキによるフォーカス調整の誤差が無視できないようになってきている。
【０００６】
しかして、投射映像が暗くなることに対処して、光源の光量を上げて、映像を明るくすると、発熱による温度上昇の影響や光量増による液晶パネルの劣化を招きやすい。特に、画質調整においては、パネルへの光束の直接照射条件下で、画質調整時間が長くなると温度上昇による部材の膨張で、例えばフルハイビジョン対応パネルなど、パネル画素サイズが小さくなるにつれて本来の最適なフォーカス位置とフォーカス指標による判定位置との乖離が大きくなるため、ライトバルブの組み立て・接合後の映像品質が低下し、製品歩留まりが低下するという問題があった。
【０００７】
［発明の目的］ 
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光源と照明照射部間を適切なライトガイドにて連結し、カメラで撮像した画像の輝度設定を適切に行なうことにより、カメラ感度バラツキや肉眼による視感度に依存することのない、プロジェクタの小型化に伴う開光率の低下を補うことができ、ライトバルブの組み立て接合・画質検査時の投射映像の明るさを確保し、ランプ光原による熱の影響を抑制するとともに、ベストフォーカス位置に光軸位置を正確に合わせることができる液晶パネルのフォーカス位置決め装置およびフォーカス位置決め方法を提供する点にある。
【０００８】
さらに、本発明が目的とするところは、輝度が低下しても投射画素を明確化できるようにして、投射映像の画像変異の視認性が極めて悪い場合にも、フォーカスの自動調整を行うことができフォーカス位置に光軸位置を正確に合わせることができる液晶パネルのフォーカス位置決め装置およびフォーカス位置決め方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に照射して液晶パネルのフォーカス調整を行なう液晶パネルのフォーカス位置決め装置において、液晶パネルを移動・回転させる多軸駆動機構部と、色分離された光束を分割して光ファイバを介して各液晶パネルの四隅にガイドするようにした光ガイド機構と、スクリーン上に投射された映像の四隅を撮像するように配置された４個の撮像カメラと、前記撮像カメラから得られるカラー画像のＲＧＢ色成分の出力をデジタル値に変換するＡ/Ｄ変換回路と、Ａ/Ｄ変換された色信号を用いて濃淡画像を生成する濃淡画像生成部と、濃淡画像の輝度を上下方向（Ｙ方向）および左右方向（Ｘ方向）に積分する輝度映像処理部と、Ｘ方向およびＹ方向の輝度積分結果を用いてフォーカス指標となるフォーカス値を算出するフォーカス演算部と、ベストフォーカス位置を探索するフォーカス探索部と、液晶パネルをベストフォーカス位置に移動させるために前記多軸駆動機構部に伝達する制御信号を生成する位置制御部と、を有することを特徴とする液晶パネルのフォーカス位置決め装置、が提供される。
【００１０】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に照射して液晶パネルのフォーカス調整を行なう液晶パネルのフォーカス位置決め方法であって、
（１）光源が出射する光を色分離した後各色毎に少なくとも四つに分割して光ファイバを介して液晶パネルの少なくとも四隅にガイドし、該液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に投射する過程と、
（２）４個の撮像カメラを用いて前記スクリーン上に投射された映像の四隅をそれぞれ撮像する過程と、
（３）前記撮像カメラから得られるＲＧＢ三色の出力をデジタル値に変換する過程と、
（４）Ａ/Ｄ変換された色信号を用いて濃淡画像を生成する過程と、
（５）生成された濃淡画像の輝度データを横方向（Ｘ軸方向）および縦方向（Ｙ軸方向）に積分する過程と、
（６）前過程により得られた輝度積分の平均と分散をＸ軸方向、Ｙ軸方向別の算出する過程と、
（７）前過程により得られた計算結果に基づいてフォーカス指標となるフォーカス値を算出する過程と、
（８）ベストフォーカス位置を求める過程と、
（９）ベストフォーカス位置へ液晶パネルを移動・回転させる過程と、
を有することを特徴とする液晶パネルのフォーカス位置決め方法、が提供される。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に照射して液晶パネルのフォーカス調整を行なう液晶パネルのフォーカス位置決め方法であって、
（１′）光源が出射する光を色分離した後各色毎に少なくとも四つに分割して光ファイバを介して液晶パネルの少なくとも四隅にガイドし、該液晶パネルを透過した光をダイクロイックプリズムを介してスクリーン上に投射する過程と、
（２′）４個の撮像カメラを用いて前記スクリーン上に投射された映像の四隅をそれぞれ撮像する過程と、
（３′）前記撮像カメラから得られるＲＧＢ三色の出力をデジタル値に変換する過程と、
（４′）Ａ/Ｄ変換された色信号を用いて濃淡画像を生成する過程と、
（５′）生成された濃淡画像の輝度データを横方向（Ｘ軸方向）および縦方向（Ｙ軸方向）に積分する過程と、
（６′）前過程により得られた輝度積分の最大値と最小値とをＸ軸方向、Ｙ軸方向別に求める過程と、
（７′）前過程により得られた輝度積分の最大値と最小値とからフォーカス指標となるフォーカス値を算出する過程と、
（８′）ベストフォーカス位置を求める過程と、
（９′）ベストフォーカス位置へ液晶パネルを移動・回転させる過程と、
を有することを特徴とする液晶パネルのフォーカス位置決め方法を有することを特徴とする液晶パネルのフォーカス位置決め方法、が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、パネル開口部全体に直接照明光を照射するのに代えて、光ファイバ照明によって画質調整で必要な撮像部分のパネル位置のみにスポット照射しているので、画質調整時における熱膨張変位、熱による検査エリア内の画質の揺らぎを低減でき、画質調整時、組立て時の接合ズレを大幅に軽減することができる。
さらに、光ファイバ照明により、偏光素子である液晶パネルに照射される面積、光量が少なくなり放熱、調整・検査時の光による液晶分子の劣化が抑制されるため、製品品質・歩留まりが向上する。
また、撮像画像の光強度をＸ方向およびＹ方向に積分して、フォーカス指標を得るための光強度信号を得ているので、プロジェクタの小型化に伴って投射画素の輝度が低下して視認性が劣化しても、自動的にフォーカス調整を行なうことが可能になり、精度の高いフォーカス位置調整を行なうことができる。
また、光ファイバ射出部の直後、つまり液晶パネル直前に偏光板と拡散シートを挿入することで、照明光の集光特性を向上させ照明むらのない均一な光を液晶パネルに照射できるので、画素サイズが微小な場合にもスクリーン投射映像の明るさを確保することができ画質調整時の調整精度を向上させ画素位置ずれを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔構成の説明〕
図１は、本発明に係るフォーカス調整装置の一実施の形態の構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示すカラーＣＣＤカメラの位置関係を示す平面図であり、図３は、図１に示すカラーＣＣＤカメラの位置関係を示す側面図であり、図４は、図１に示すカラーＣＣＤカメラによるスクリーン上の撮像位置を示す図であり、図５は、図１に示す画像認識処理部の構成を示すブロック図であり、図６は、図１に示す６軸ステージ部により移動させる液晶プロジェクタの光学部品の調整光軸と各色毎の液晶パネルとの位置関係を示す図であり、図７は、図２に示す調整用光源出力部５の構成を示すブロック図であり、図８は、図２に示すパネル保持部６と調整用光源出力部５との間の光路の構成を示す図であり、図９は、調整用光源出力部５の調整用光源部２１の構成を示す断面図であり、図１０と図１１は、調整光源出力部からの光束を液晶パネルに供給すると共にパネルを支持するパネル保持部６と光学ユニット１との関係を示す図である。
【００１４】
本実施の形態のフォーカス位置決め装置は、図１に示すように、カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄと、Ａ／Ｄ変換回路１１と、画像入力部１２と、画像メモリ１３と、認識制御部７と、６軸ステージ部８とを備える。ここで、認識制御部７は、画像認識処理部１４と、位置制御部１５とから構成される。なお、図１においては省略されているが、Ａ／Ｄ変換回路１１は、カラーＣＣＤカメラ３aと同様に、カラーＣＣＤカメラ３ｂ、３ｃ、３ｄと画像入力部１２との間にも設けられている。
カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄは、図２および図３に示すように、投射型表示装置である液晶プロジェクタの投射部を構成する光学ユニット１からスクリーン２のスクリーン投射面に投射された投射映像の４隅を撮像する位置に配置されている。パネル保持部６には光学ユニット１に取り付けられる液晶パネルが保持されており、これに映像信号発生器４が接続されている。後述するように、調整光源出力部５からの光束をライトガイドでパネル保持部６に導入し、パネル保持部６の直前で光分岐器で光束を分岐した後、液晶パネルの検査領域に対応するパネル位置に照射し、映像信号発生器４から提供される単色ラスタースキャン映像に対応して、該当色に対応する液晶パネルに通過させてスクリーン２に単色の投射映像を投射する。
また、光学部ユニット１からの投射映像以外の光を遮光するため、暗幕４５により外部からのすべての光を遮断している。
スクリーン２の四隅には、図４に示すように、白色素材パネル２a、２ｂ、２ｃ、２ｄが貼られている。カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄは、白色素材パネル２a、２ｂ、２ｃ、２ｄ上の投射映像の４隅が十分収まる位置にそれぞれ設置され、投射された領域の投射映像を撮像する。図４において、カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄの撮像領域をそれぞれ３a’、３ｂ’、３ｃ’、３ｄ’にて示す。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換回路１１は、カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄが撮像したカラー画像をそれぞれＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換は、カラー画像の色成分である赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色毎に行われる。
画像入力部１２では、投射映像の４隅に設置されているカラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄにより撮像され、Ａ／Ｄ変換されたカラー画像を統合して、各色成分毎の画像データが生成される。
画像メモリ１３は、画像入力部１２により生成されたＲ色、Ｇ色、Ｂ色の画像データを色成分毎に記憶する。画像メモリ１３に記憶された画像データは、認識制御部７の画像認識処理部１４へ転送される。
【００１６】
画像認識処理部１４は、図５に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ画像データから擬似モノクロ画像を生成する濃淡画像生成部１６、フォーカス検査エリア生成部１７、輝度投影処理部１８、フォーカス演算部１９、フォーカス探索部２０から構成される。
濃淡画像生成部１６は、画像メモリ１３内に色成分毎に記憶された各色成分の画像データの輝度値を用いて被投射面での光強度に近い単色の濃淡画像を生成する。
フォーカス検査エリア生成部１７は、スクリーン２の４箇所の撮像位置に対応するカメラ視野位置の画像領域にフォーカス検査エリアを設定する。
輝度投影処理部１８は、フォーカス検査エリア生成部１７により設定されたフォーカス検査エリア内のＸ、Ｙ方向別に輝度積分を行い、Ｘ、Ｙ方向別の投射画素領域の被投射面での光強度分布を強調して特徴変異を明確化する。
フォーカス演算部１９は、投影処理部１８で得られたＸ、Ｙ方向別の輝度積分に基づいてフォーカス位置を特定するためのフォーカス値を計算する。フォーカス値の算出方法については後述する。
フェーカス探索部２０は、パネル移動範囲内でパネルをステップ移動させた各位置での各フォーカス検査エリア毎のフォーカス値Fに基づいて、各フォーカス検査エリア毎にフォーカス値Fが最大となるパネル位置を投射映像が最も鮮明になるフォーカス位置として求める。
【００１７】
位置制御部１５は、フオーカス探索部２０により求められた各フォーカス検査エリア毎のフォーカス位置からフォーカス重心とパネルの姿勢を補正する補正角度信号Δθｘ、Δθｙを算出し、算出したフォーカス重心と補正角度信号を含むパネル姿勢の補正値を指令値として６軸ステージ部８に送出する。
６軸ステージ部８は、位置制御部１５からの指令値に基づいて光学ユニット１の光学部品の取り付け位置を調整する機構であり、図６に示す液晶パネル９a、９ｂ、９ｃを液晶パネル９a、９ｂ、９ｃからの光の色合成を行うダイクロイックプリズム１０に取り付ける際のパネル位置の調整を行う。
【００１８】
図６において、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ、θＸ、θＹは、６軸ステージ部８により移動させる液晶パネル９a（Ｇ色を担当）の各調整光軸を示したもので、液晶パネル９a平面に垂直な入射光方向（法線方向）をＺ軸、液晶パネル９b、９c平面に垂直な入射光方向をＸ軸と定め、またＺ軸方向とＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸と定めている。液晶パネル９aは、パネル位置Ｘ、Ｙ、Ｚと、Ｚ軸回りの回転角度θと、Ｘ軸回りのパネルあおり角度θＸと、Ｙ軸回りのパネルあおり角度θＹとの６軸で位置が決定されるが、フォーカス調整には、Ｚ軸、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りの３軸の調整光軸について調整が行われる。Ｒ色を担当する液晶パネル９ｂ、Ｂ色を担当する液晶パネル９ｃについても同様な光軸座標配置となっている。
図２、図３に示す構成では、光学ユニット１から投射される映像を直接スクリーン２で受けていたが、光学ユニット１の正面にミラーを配置し、これによる反射光をスクリーン２によって受けるようにしてもよい。このようにすれば、装置の大型化を回避しつつ光学ユニット１−スクリーン２間の距離（投射距離）を大きくとることが可能になる。
【００１９】
(１)  調整用光源の構造
次に、図７〜図１２を参照して調整用光源の構成について説明する。調整用光源出力部５は、図７に示すように、調整用光源２１と、光ファイバからなるライトガイド２２R、２２G、２２Bと、ファイバ分岐部２３R、２３G、２３Bとから構成される。ファイバ分岐部２３R（２３G、２３B）において５つに分岐された光は、図８に示すように、光ファイバからなるライトガイド２４によりパネル保持部６に挿入されたファイバ射出部２５へとガイドされ、ファイバ射出部２５から射出される。また、調整用光源２１は、図９に示すように、プロジェクタの光源部とほぼ同様な色分離光学系に構成されており、光源ランプ２６、光インテグレータ２７、偏光変換光学系２８、視野レンズ２９、全反射ミラー３０、３３、２枚のダイクロイックミラー３１a、３１b、リレーレンズ３２、３枚のコンデンサレンズ３４R、３４G、３４B、3箇所のファイバ光入射部３５R、３５G、３５Bを備えている。
【００２０】
前記光源ランプ２６から射出された光束は、光インテグレータ２７によって射出方向が揃えられ、偏光変換光学系２８によって所定の偏光成分に整えられ、全反射ミラー３０aによって射出方向を９０°折り曲げられた後、赤色の光束はライトガイド３５R近傍で結像する。リレーレンズ３２から射出された赤色光束は、その中心軸が後段のコンデンサレンズ３４Rの入射面に垂直となるように入射し、さらにコンデンサレンズ３４Rから射出された赤色光束は、前述のライトガイド２２Rへの入力部を構成するファイバ光入射部３５Rに集光される。緑(G)、青(B)の光束についても同様に３５G、３５Bに集光される。
前記色分離光学系では、２枚のダイクロイックミラー３１a、３1bと、反射ミラー３３とを備え、これらのダイクロイックミラー３１a、３１b、全反射ミラー３３によりインテグレータ２７から射出された複数の部分光束を赤、緑、青の３色の色光に分離する機能を有している。
【００２１】
調整用光源２１の、インテグレータ、偏光変換光学系、色分離光学系およびリレーレンズを構成する光学部品は、光学部品用筐体の内部に収納されている。第８図に示す色分離された光束は、ファイバ光入射部３５R, ３５G、３５Bからライトガイドで液晶パネル保持部６の直前で光分岐器２３R ２３G、２３Bでそれぞれ5つの光束に分岐され、この光分岐された光束が、図１０、図１１に示すように、ファイバ射出部２５内に入力され、2つの集光レンズ３７a、３７bを通して、検査領域をカハーする範囲の適切な光径になる様に全反射ミラー３８に入力される。これらR、G、Bそれぞれの光束は、集光レンズ光束の進行方向に対し、4５°の角度で取り付けられた全反射ミラー３８で反射されて90°曲げられ、拡散シート３９、偏光板４０a、図１２に示す液晶パネル保持部６の５箇所の光路穴４４、液晶パネル４１、偏光板４０bを通過して、光学ユニット１に照射される。
【００２２】
一方、図１０に示される光学ユニット１は、オプト色合成光学系となるクロスダイクロイックプリズム４２、投射レレンズ４３から構成され、クロスダイクロイックプリズム４２は、投写レンズ４３の光路前段に固定され、ライトガイドから放出された光束はクロスダイクロイックプリズム４２を通過後、投写光学系となる投写レンズ４３からスクリーン２に投射される。
【００２３】
図１３（ａ）、（ｂ）は、図１０に示す調整光源出力部の光束をライトガイドで導いた照明方法で実パネルに照射した場合の液晶パネル面での、液晶パネル前面に拡散シートの無し有りでの光量分布、図１３（ｃ）、（ｄ）は、拡散シート無し有りでの緑(G)色をスクリーンに投射した時の実映像である。図１３（ｂ）に示す光量分布から、ファイバ射出部での集光レンズの組み合わせと拡散シートの効果により、光量分布が対称な光束が液晶パネル面で確保されていることが分かる。さらに、図１３（ｄ）に示す映像から、本照明方式を採用した光学ユニット１による実投射映像において、液晶パネルへの照射位置でむらのない映像が確保でき、スクリーン面での明るさも十分確保できていることが分かる。
【００２４】
(２)  フォーカス探索動作
次に、本実施の形態の動作について図１４を参照して詳細に説明する。図１４は、本発明に係るフォーカス位置決め装置の動作を示すフローチャートである。本実施の形態においてフォーカス探索は、粗調整、微調整、超微調整の段階を経て実施されるが、いずれの段階のフォーカス探索も同様のプロセスで行なわれる（ステップＡ１０での動作は異なる）ので、以下の説明は、特に断りのない限り、各調整段階での共通の処理動作であると理解されたい。
予め、ベストフォーカス位置を含むように液晶パネルの移動範囲を決めておき、１ステップずつ液晶パネルを移動させつつ検査を行なう（液晶パネルの移動範囲と１ステップの移動幅は調整の段階が進むにつれて徐々に狭められる）。例えば、ダイクロイックプリズムから最も離れた位置からスタートさせ、１ステップずつダイクロイックプリズムに近づけさせつつ検査を行なう。まず、映像信号発生器４は、液晶プロジェクタ１に単色ラスタースキャン映像を提供し（ステップＡ１）、液晶プロジェクタは、提供された単色ラスタースキャン映像を該当色に対応する液晶パネル９a、９ｂ、９ｃのいずれかを通過させてスクリーン２に単色投射映像として投射する（ステップＡ２）。単色ラスタースキャン映像は、フォーカス調整を行うための映像で、Ｇ色を担当する液晶パネル９aのフォーカス調整には、Ｇ色の単色ラスタースキャン映像が、Ｒ色を担当する液晶パネル９ｂのフォーカス調整には、Ｒ色の単色ラスタースキャン映像が、Ｂ色を担当する液晶パネル９ｃのフォーカス調整には、Ｂ色の単色ラスタースキャン映像がそれぞれ用いられる。本実施の形態では、粗調整および微調整時には、ベタパターン（全画面均等表示）が用いられ、超微調整時にはＬ字パターンが照射される。以下、Ｇ色を担当する液晶パネル９aのフォーカス調整を行う例を説明する。
【００２５】
次に、カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄによりスクリーン２に投射されたＧ色の投射映像の４隅をそれぞれカラー画像として撮像し（ステップＡ３）、Ａ／Ｄ変換回路１１により撮像したそれぞれカラー画像の色成分毎にＡ／Ｄ変換を行い（ステップＡ４）、画像入力部１２によりＡ／Ｄ変換された４つのカラー画像を統合し、画像メモリ１３内に各色成分毎にその座標と共に記憶する（ステップＡ５）。スクリーン２には、Ｇ色を担当する液晶パネル９aを通過したＧ色投射映像が投射されているが、実際には、Ｒ色、Ｂ色の成分も含まれているため、カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄによりカラー画像として撮像される。
【００２６】
図１５は、図１に示す画像入力部により生成される画像データ例を示す図である。画像入力部１２により生成される画像データは、カラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄで撮像してＡ／Ｄ変換した４フレームのカラー画像であり、図１５に示すように、カラーＣＣＤカメラの撮像領域３a’、３ｂ’、３ｃ’、３ｄ’の各エリアは、投射画素の開口部分と投射画素間の切れ目となるブラックマトリクスとに対応する領域からなる。例えば、画素数640×480のカラーＣＣＤカメラ３cは、その撮像領域の1/4でスクリーン上の有効投影領域を捕らえており、そこにはラスタースキャンにより形成されたＬ字状のパターンが投影されている（超微調整時）。そして、画像データの１フレーム内画素位置（x，y）の輝度分布は、画像メモリ１３内に色成分毎に、Ｒ（x，y）、Ｇ（x，y）、Ｂ（x，y）（以下、それぞれＲ、Ｇ、Ｂで記述する）として記憶される。
【００２７】
次に、濃淡画像画像生成部１６により擬似モノクロ画像を生成する（ステップＡ６）。濃淡画像画像生成部１６は、画像メモリ１３に記憶された各撮像エリアの画像データを画像メモリ１３から順次読み出し、画像データの各色成分の輝度分布Ｒ、Ｇ、Ｂに適当な重み付けをして単色の濃淡画像を生成する。単色の濃淡画像を生成する際の輝度分布Ｒ、Ｇ、Ｂの重み付けとしては、例えば、カラー画像データ内の１フレーム内画素位置（ｘ，ｙ）上での単色濃淡画像の輝度値I（ｘ，ｙ）を
I（ｘ，ｙ）＝（m1＊Ｒ＋m2＊Ｇ＋m3＊Ｂ）／m4 
として計算し、モノクロ画像に近い単色の濃淡画像を生成する。ここで、重み付け係数を、例えば、m1 = 28、 m2 = 77、 m3 = 151、 m4 = 256とする。
【００２８】
次に、フォーカス検査エリア生成部１７によりフォーカス検査エリアを設定する（ステップＡ７）。図１５は、図５に示すフォーカス検査エリア生成部によって生成されるフォーカス検査エリアの位置関係を示す図である。
フォーカス検査エリア生成部１７は、図１５に示すように、撮像された各画像データ内に例えば13×11画素のフォーカス検査エリアを設定する。フォーカス検査エリアは、スクリーンの４隅を撮像しているカラーＣＣＤカメラの撮像領域３a’、３ｂ’、３ｃ’、３ｄ’に対応させて設定する。濃淡画像内において投射画素の分布は、カメラ視野内のどの位置でもほぼ一定であることから、図１５に示すように、フォーカス検査エリアのサイズは、投射画素数が10×10画素程度の範囲に設定している。これは、フォーカス調整のための演算に必要な画素数を最小限して演算回数を軽減することで高速化を実現するためである。
【００２９】
次に、輝度投影処理部１８によりフォーカス検査エリア内での光の分布特徴となるＸ方向、Ｙ方向について方向別に輝度積分を行う（ステップＡ８）。
輝度投影処理部１８は、フォーカス検査エリア生成部１７により設定されたフォーカス検査エリアのＸ方向、Ｙ方向について方向別に輝度積分を行う。輝度積分を行うことで光量分布の特徴を明瞭に捉えることができる。
次に、フォーカス演算部１９により輝度投影処理部１８で得られたＸ、Ｙ方向の輝度積分値の平均値と分散値を計算する（ステップＡ９）（超微調整の場合）。あるいは、フォーカス演算部１９により輝度投影処理部１８で得られたＸ、Ｙ方向の輝度積分値の最大値（Imax）X、（Imax）Yと最小値（Imin）X、（Imin）Yを求める（ステップＡ９）（粗調整あるいは微調整の場合）。
【００３０】
さらにフォーカス演算部１９でＸ、Ｙ方向の輝度積分値の平均値、分散値、最大値、最小値等を用いた、合焦の程度を評価できる計算式によりそのパネル位置でのフォーカス値を計算する（ステップＡ１０）。この計算式は、当業者により適宜決定し得るものである。しかして、本実施の形態においては、粗調整および微調整時におけるフォーカス値と超微調整時におけるフォーカス値とではその算出式が異なっている。ベタの検査パターンを投射する粗調整および微調整の場合には、フォーカス値を例えばＭＴＦ（Modulation Transfer Function）に相当する比視感度(Imax-Imin)/(Imax+Imin)により算出する。ここで、ImaxとIminは、Imax＝｛（Imax）X+（Imax）Y｝/2、Imin＝｛(Imin)X+(Imin)X｝/2である。つまり、フォーカス値F（z）は、次のようにして算出することもできる。
FX（z）＝｛(Imax)X-(Imin)X｝/｛(Imax)X+(Imin)X｝
FY（z）＝｛(Imax)Y-(Imin)Y｝/｛(Imax)Y+(Imin)Y｝
F（z）＝｛FX（z）+FY（z）｝/２
一方、超微調整の場合には、フォーカス値F(z)を例えば1−[{σx(z)}÷{σy(z)}]等により計算する。ここで、σx(z)とσy(z)は輝度積分の分散値である。フォーカス値は、０以上１以下の値ををとる特性値であって、(Imax-Imin)/(Imax+Imin)で算出する場合にはベストフォーカス位置に近いほど小さい値となり、1−[{σx(z)}÷{σy(z)}]の場合には、逆にベストフォーカス位置に近いほど大きい値をとる。フォーカス値は、各撮像領域３a'、３b'、３c'、３d'毎に計算される。そして、パネルの位置（Z位置）と共にそのフォーカス値をフォーカス計算部１９に記憶しておく。
【００３１】
次に、液晶パネルのＺ軸方向のステップ移動が予定された範囲を完了したか否かがチェックされ（ステップＡ１１）、完了していない場合には、液晶パネルを１ステップ移動させ（ステップＡ１２）た後、ステップＡ３に戻る。ステップＡ１１において液晶パネルの移動が予定された範囲を完了していることが判明した場合には、ステップＡ１０において、画像が最も鮮明になるフォーカス値F（ｚ）が極値をとる（フォーカス値が最大値または最小値となる）フォーカス位置を各フォーカス検査エリア毎に求める（ステップＡ１３）。
【００３２】
つまり、フォーカス探索部２０は、各フォーカス検査エリア毎に算出したフォーカス値F（ｚ）が最大または最小になるＺ軸位置をフォーカス位置として求める。各フォーカス検査エリア毎（左上、右上、左下、右下）のフォーカス位置は、それぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃ、Ｚｄとして求める。Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ、Ｚｄは、
Ｚａ＝MAX｛F（ｚ）｝ｏｒMIN｛F（ｚ）｝
Ｚｂ＝MAX｛F（ｚ）｝ｏｒMIN｛F（ｚ）｝
Ｚｃ＝MAX｛F（ｚ）｝ｏｒMIN｛F（ｚ）｝
Ｚｄ＝MAX｛F（ｚ）｝ｏｒMIN｛F（ｚ）｝
として表すことができる。
【００３３】
次に、フォーカス値F（ｚ）を1−[{σx(z)}÷{σy(z)}]として算出した場合に、フォーカス値F（ｚ）が最大値になるＺ軸位置がフォーカス位置となる理由について説明する。
図１６は、Ｚ軸をベストフォーカス位置を挟んで、パネルをＺ軸方向に±５０μｍ移動して撮像した時の図５に示す輝度投影処理部により輝度積分されたX、Yそれぞれの方向の輝度積分値の変化を示す図であり、図１７は、図５に示す投影処理部により輝度積分されたX,Y方向の輝度積分値から算出した分散と、Ｚ軸を移動して撮像した時のＺ軸位置との関係を示す概念図であり、図１８は、図５に示すフォーカス演算部により計算されるフォーカス値とＺ軸位置との関係を示す図である。また、図１９は、Gの単色を投射しパネルをＺ軸方向３μｍ間隔で移動して撮像した場合に、図５に示す輝度投影処理部１８により輝度積分された輝度積分値の分散値等のフォーカス指標とＺ軸位置との関係を示す図である。
図１６は、上から、−５０μｍ位置、ベストフォーカス位置、＋５０μｍ位置での画像と輝度積分値を示している。同図より、ベストフォーカス位置においてX方向,Y方向共に輝度積分値が最小となっていることが分かる。さらに同図より、X方向の輝度積分値については、−５０μｍ位置の方が＋５０μｍ位置の輝度積分値より大きくなっている。一方、Y方向の輝度積分値については、−５０μｍ位置の方が＋５０μｍ位置の輝度積分値より小さくなっている。
【００３４】
このように、液晶パネル９ｃをＺ軸方向に移動させると、ベストフォーカス近傍でX方向とY方向とで反対のフォーカス特性を有する。すなわち、図１７に示すように、フォーカス位置を挟んで手前（−方向）からダイクロイックプリズム１０方向（＋方向）に液晶パネル９ｃをＺ軸に沿って順次移動させた場合には、yの分散値は、減少し、一方、xの分散値は増加する傾向がある。
つまり、フォーカス位置を挟んで手前（−方向）からダイクロイックプリズム１０方向（＋方向）に液晶パネル９ｃをＺ軸に沿って順次移動させた場合に、投射映像パターンの光量変化量の性質は、Ｘ方向とＹ方向とでは、相反する。この性質は、投射レンズに入る光がレンズ中心と周辺部で集光特性、すなわちレンズのタンジェント値が違うため、ベストフォーカス位置でX,Yの集光特性が対称とならないことの反映である。
従って、フォーカス位置を挟んで手前（−方向）からダイクロイックプリズム１０方向（＋方向）に液晶パネル９ｃをＺ軸に沿って順次移動させた場合のフォーカス値の変化は、図１７に示すように、ベストフォーカス位置で相反する性質を有し、フォーカス値F（ｚ）は、例えば前述の計算式で与えられる場合、図１８の曲線で示すように、最も投射画像が鮮明となるベストフォーカス位置で最大値となる。
【００３５】
一方、フォーカス値F（ｚ）が、F（z）＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)で与えられる粗調整と微調整の場合、フォーカス値の推移は、図２０に示すようになる。また、超微調整の場合に、フォーカス値をσx(z)}÷σy(z)と再定義した場合のフォーカス値の推移は、図２１に示すようになる。図２０の粗調整時には、５μｍのピッチでパネルを移動させておおよそのベストフォーカス位置を特定し、その結果を利用する図２１の超微調整時には、１μｍのピッチでパネルを移動させており、移動分解能をあげた超微調整モードで見逃しやすい小刻みなフォーカス変動をとらえ、真のベストフォーカス位置を検出している。
【００３６】
次に、フォーカス探索部２０によりフォーカス演算部１９で各フォーカス検査エリア毎に計算されたフォーカス値からパネルのフォーカス位置を求める。
液晶パネル９aは、Ｚ軸の光軸方向に対して、回転、傾き、Ｘ、Ｙ方向のあおり角度があり、投射面までの光路長に差が出るため、各フォーカス検査エリア（左上、右上、左下、右下）をカラーＣＣＤカメラ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄでそれぞれ撮像したカラー画像からそれぞれ得られるフォーカス位置Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ、Ｚｄは、一致しない。従って、フォーカス位置Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ、Ｚｄから、液晶パネル９aの中心が通る真のフォーカス面位置を見つければ、最終的な液晶パネルのフォーカス位置を探索できる。
【００３７】
例えば、液晶パネル９aのスクリーン２に垂直な光軸（Ｚ軸）の真のフォーカス位置Ｚを、液晶パネルの光軸中心に対する対称性から各フォーカス検査エリアでのフォーカス位置から計算されるフォーカス重心とすると、
Ｚ＝（n1×Ｚａ＋n2×Ｚｂ＋n3×Ｚｃ＋n4×Ｚｄ）／Σni
と計算され、例えば各光軸方向について重み付けを
n1 = n2 = n3 = n4 = 1
として、各撮像位置でのフォーカス最適位置のフォーカス重心Zを液晶パネルのフォーカス面としてもよい。
【００３８】
次に、位置制御部１５により各フォーカス検査エリアのフォーカス位置に基づいて６軸ステージ８への指令値を生成する（ステップＡ１４）。
フォーカス探索部２０は、真のフォーカス位置Ｚが決まった時の、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りの回転方向の調整補正量θｘ、θｙを、
Δθx= (±)arcsin[ {(ZA+ZB)-(ZC+ZD)}/2] / Lv
Δθy= (±)arcsin[ {(ZA+ ZC)-(ZB+ZD)}/2] /LH
で計算し（Lv、LHは、液晶パネルの垂直方向の長さと水平方向の長さ）、真のフォーカス位置Ｚと共に調整補正量Δθｘ、Δθｙを位置制御部１５へ指令値として伝達し、位置制御部１５は、フォーカス探索部２０からの指令値に基づいて６軸ステージ部８により液晶パネル９aの光軸調整を行なう。Δθｘ、Δθｙの符号については、それぞれの符号について調整を行なった後、ステップA1〜A1０のフローを行なってそれぞれの場合のフォーカス値を算出して、粗調整および微調整の場合には、フォーカス値が最小となる符号をベストフォーカスとして採用する。粗調整によりおおよそのベストフォーカス位置を検出するすることができたら、続いてフォーカス探索範囲と液晶パネルの１回の移動ステップ幅を狭めて、粗調整と同様の手法で、微調整を行なう。続いて、微調整で得られるおおよそのベストフォーカス位置を検出することができたら、フォーカス探索範囲と液晶パネルの１回の移動ステップ幅を更に狭めて超微調整を行なう。粗調整、微調整、超微調整のいずれかあるいはそれぞれを複数回ずつ行なうようにしてもよい。超微調整までを行ない、最終的に位置合わせに問題がなければ、ダイクロイックプリズム１０に液晶パネル９aをUV接合等で固定する。このフォーカス調整をR、G、Bの3枚の液晶パネルについて行なう。
【００３９】
ここでＸ軸回り、Ｙ軸回りの回転方向の調整補正量θｘ、θｙの符号の判定について説明する。図２２は、４箇所の撮像領域内のZ軸方向のベストフォーカス位置からθx、θy方向の角度修正量を符号を(＋)、(−)側にそれぞれ振って同一角度補量の位置補正をした時のスクリーン４箇所の撮像領域内のフォーカス値の推移を示している。液晶パネルの画素ピッチの微細化や、パネルに入射する光源からの色、投射レンズおよびそのプロジェクタを構成する光学系の部品バラツキの影響がある場合、液晶パネルが、ファイバー照明から射出され光束の光軸方向に垂直でなく取り付けられることがある。このため、パネルの角度修正を行なうことが必要となるが、修正角度θｘ、θｙの絶対値は算出できるものの、その修正方向は目視で判定することは困難である。それは、角度修正は見た目には奥行き、あおり方向であるため、画素ピッチが極めて小さいパネルではフォーカスの画像変化を目視で見極めるのは極めて困難なためである。図２２では、(−)方向にθx、θyを振るとスクリーン４隅の撮像範囲内のフォーカス値はすべて小さくなっており、逆に(＋)側に振るとすべての撮像領域でフォーカス値が大きくなるため、自動符号判定により(−)方向にパネル位置の角度修正が実施されることになる。
図２３は、θx,θyの角度補正量を(−)側の符号で補正した時の自動フォーカス調整終了後のＧ色投射を行なった際の４つの実画像を合わせたものであり、図２４は、図２３の撮像画像の右下コーナー付近の投射画素拡大図である。また、図２５は、θx,θyの角度補正量を(＋)側の符号で補正した時の自動フォーカス調整終了後のＧ色投射での４つの実画像を合わせたものであり、図２６は、図２５の撮像画像の右下コーナー付近の投射画素拡大図である。図２４を参照すると、(−)側に角度補正を行なった場合には、図２６のようなフレアの発生も観察されず、ベストフォーカス位置にパネルが導かれていることが分かる。
【００４０】
以上、フォーカス調整について説明したが、このフォーカス調整の前にある程度、撮像範囲にフォーカス調整用の映像がカメラ撮像範囲に入る様に、コンバージェンス調整の粗調整をパターンマッチング等の画像認識技術を用いて自動調整または、液晶パネル取り付け時に手動にて撮像範囲にフォーカス調整用のパターンが部分的に撮像されているのが望ましい。また、フォーカス調整の結果、色ずれが発生する可能性があるので、その場合にはフォーカス調整の終了後に微調整にてコンバージェンス調整を行なうことが望ましい。更に、このコンバージェンス調整によってフォーカス位置がずれることがあるので、その場合には再度フォーカス調整を行なうことが望ましい。上述したUV接合は、最終的にフォーカス調整が終了した後に行なわれる。
また、本実施の形態では、投射型表示装置の光学系の液晶パネルの位置調整について説明したが、液晶パネルをＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を用いた光デバイスに置き換えたＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング）型プロジェクタにおけるＤＭＤの位置調整による投射画像調整にも有効である。
さらに本実施の形態で使用したフオーカス指標は、距離センサーや微小カメラモジュールを搭載したプロジェクタ製品の投射映像の投射レンズによるオートフォーカス調整にも応用可能である。
【００４１】
なお、本発明が上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るフォーカス位置決め装置の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示すカラーＣＣＤカメラの位置関係を示す平面図。
【図３】図１に示すカラーＣＣＤカメラの位置関係を示す側面図。
【図４】図１に示すカラーＣＣＤカメラによるスクリーン上の撮像位置を示す図。
【図５】図１に示す画像認識処理部の構成を示すブロック図。
【図６】図１に示す６軸ステージ部により移動させる液晶プロジェクタの光学部品の調整光軸と各色毎の液晶パネルとの位置関係を示す図。
【図７】本発明に係るフォーカス位置決め装置の調整用光源出力部の構造を示す図。
【図８】本発明に係るフォーカス位置決め装置の照明光光路のファイバ分岐部からファイバ射出までの構造を示す図。
【図９】本発明に係るフォーカス位置決め装置の調整用光源の構造を示す図。
【図１０】本発明に係るフォーカス位置決め装置における、光学ユニットの構造とパネル保持部内のファイバ射出部との構造を示す図。
【図１１】本発明に係るフォーカス位置決め装置の、光学ユニットと液晶パネル保持部との組み立て構造を示す図。
【図１２】本発明に係るフォーカス位置決め装置のパネル保持部の光束射出穴を示す図。
【図１３】本発明の照明方法を用いた場合の、拡散シート無し有りで比較した時の液晶パネル面でのファイバ射出部の光量分布と投射映像を示す図。
【図１４】本発明に係るフォーカス調整装置の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図１５】図１に示す画像入力部により生成される画像データ例を示す図。
【図１６】図５に示す投影処理部による輝度積分でフォーカス中心から±５０μｍずらした時の輝度積分値の分布と投射画素の変位を示す図。
【図１７】図５に示す投影処理部による輝度積分によって得られた輝度積分値の分散の推移とパネル位置との関係を示す図。
【図１８】図５に示すフォーカス演算部により計算されるフォーカス値とＺ軸上のパネル位置との関係を示す図。
【図１９】単色でR色の検査パターンをスクリーンに投射した場合の図５に示す輝度投影処理部により輝度積分されたX方向とY方向の輝度積分値の分散値から求めたフォーカス指標とＺ軸上のパネル位置との関係を示す図。
【図２０】図５に示す投影処理部による輝度積分によって得られた輝度積分値から計算されるフォーカス値の推移とパネル位置との関係を示す図。（粗調整時）
【図２１】図５に示す投影処理部による輝度積分によって得られた輝度積分値から計算される、再定義されたフォーカス値の推移とパネル位置との関係を示す図。（超微調整時）
【図２２】θx,θy方向の角度補正量を(+)側と(−)側にそれぞれ同じ大きさの補正量で補正した時のスクリーン4隅の撮像領域内のフォーカス値の変化を示す比較図。
【図２３】θx,θy方向の角度補正量を(−)側に補正した時のG色投射での４つの画像を合わせた実画像図。
【図２４】図２３の内の右下コーナー付近の投射画素拡大図。
【図２５】θx,θy方向の角度補正量を(＋)側に補正した時のG色投射での４つの画像を合わせた実画像図。
【図２６】図２３の内の右下コーナー付近の投射画素拡大図。
【符号の説明】
【００４３】
１  光学ユニット、  ２  スクリーン、  ２a、２ｂ、２ｃ、２ｄ  白色素材パネル、  ３a、３ｂ、３ｃ、３ｄ  カラーＣＣＤカメラ、  ３a’、３ｂ’、３ｃ’、３ｄ’   撮像領域、  ４  映像信号発生器、  ５  調整用光源出力部、  ６  パネル保持部、  ７  認識制御部、  ８  ６軸ステージ部、  ９a、９ｂ、９ｃ  液晶パネル、  １０  ダイクロイックプリズム、  １１  Ａ／Ｄ変換回路、  １２  画像入力部、  １３  画像メモリ、  １４  画像認識処理部、  １５  位置制御部、  １６  濃淡画像生成部  １７  フォーカス検査エリア生成部  １８  輝度投影処理部、  １９  フォーカス演算部、  ２０  フォーカス探索部、  ２１  光源部、  ２２R、２２G、２２B  ライトガイド、  ２３R、２３G、２３B  ファイバ分岐部、  ２４  分岐ライトガイド、  ２５  ファイバ射出部、  ２６  光源ランプ、  ２７  光インテグレータ、  ２８  偏光変換光学系、  ２９  視野レンズ、３０  全反射ミラー、  ３１a、３１b  ダイクロイックミラー、３２  リレーレンズ、  ３３  全反射ミラー、  ３４R、３４G、３４B  コンデンサーレンズ、  ３５R、３５G、３５B  ファイバ光入射部、  ３７ａ、３７ｂ集光レンズ、  ３８  全反射ミラー、  ３９  拡散シート、  ４０ａ、４０ｂ  偏向板、  ４１  液晶パネル、  ４２  ダイクロイックプリズム、  ４３  投射レンズ、  ４４  光路穴、  ４５  暗幕
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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