(57)【要約】  投射型表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、画像表示素子により表示された画像を投射面に向けて投射する投射部と、投射面に対し、投射面内の第１の方向に沿って延伸する線状光を、投射光よりも浅い入射角度で照射する光照射部と、光照射部とは異なる光軸を有すると共に投射面を撮影する撮像部と、撮像部から出力される撮像信号に対して信号処理を施す信号処理部とを備える。撮像部は、光照射部により照射された線状光を撮影し、信号処理部は、線状光の撮影画像に基づいて投射される画像の歪みを補正する。
2017061213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子により表示された画像を投射面に向けて投射する投射部と、
前記投射面に対し、前記投射面内の第１の方向に沿って延伸する線状光を、投射光よりも浅い入射角度で照射する光照射部と、
前記光照射部と異なる光軸を有すると共に、前記投射面を撮影する撮像部と、
前記撮像部から出力される撮像信号に対して信号処理を施す信号処理部と、
を備え、
前記撮像部は、前記投射面に照射された線状光を撮影し、
前記信号処理部は、前記線状光の撮影画像に基づいて、投射される前記画像の歪みを補正する
投射型表示装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、
前記線状光の撮影画像に基づいて、前記線状光における第１の歪み量を検出する検出部と、
検出された前記第１の歪み量に基づいて前記画像における第２の歪み量を推定する推定部と、
推定された前記第２の歪み量に基づいて補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記補正係数を用いて前記画像を補正する補正部と
を有する
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光照射部は、前記投射面に対して前記線状光を照射し、
前記投射部は、前記投射面に対して、線または点が規則的に配置されてなるパターン画像を投射し、
前記検出部は、
前記線状光の撮影画像に基づいて基準線を設定し、
前記線状光および前記パターン画像の撮影画像に基づいて、前記パターン画像上の選択的な点における前記線状光と前記基準線との差分値を算出し、前記差分値から前記第１の歪み量を算出する
請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記推定部は、前記第２の歪み量を、以下の条件式（１）〜（３）を用いた演算処理により推定する
請求項２に記載の投射型表示装置。
ｄａ＝ｄｒ／ｔａｎ(ａ２) ………（１）
ｄｐ＝ｄａ・ｔａｎ(ａ１) ………（２）
ｄｐ＝［ｔａｎ(ａ１)／ｔａｎ(ａ２)］・ｄｒ  ………（３）
但し、
ｄａ：投射面の凹凸による変位量
ｄｒ：線状光の歪み量（第１の歪み量）
ｄｐ：画像の歪み量（第２の歪み量）
ａ１：投射光の出射角度
ａ２：線状光の出射角度
とする。
【請求項５】
前記検出部は、前記線状光の撮影画像と、前記パターン画像の撮影画像とのそれぞれに対して細線化処理を施す
請求項３に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記線状光の前記第１の方向と直交する第２の方向における歪み量を検出する
請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記第１の方向は水平方向であり、前記第２の方向は鉛直方向である
請求項６に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記光照射部は、前記投射面における投射範囲の上端位置に向けて、前記線状光を照射するように構成されている
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、前記上端位置に照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の一部または全域の歪みを補正する
請求項８に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記光照射部は、前記投射面における投射範囲のうちの複数の位置に向けて、前記線状光を照射可能に構成されている
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記信号処理部は、前記複数の位置のそれぞれに照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の歪みを、前記線状光の照射位置に対応する領域毎に補正する
請求項１０に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記光照射部は、レーザ光源を有する
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記光照射部に接近する物体を検知する機能を有し、
前記物体が検知された場合に、前記光照射部の前記線状光の照射を停止する、ように構成されている
請求項１２に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記投射部は、短焦点レンズを含む
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１５】
投射面に向けて投射する画像を補正する際に、
前記投射面に対し、前記投射面内の第１の方向に沿って延伸する線状光を、投射光よりも浅い入射角度で照射し、
前記投射面に照射された線状光を、前記線状光とは異なる光路から撮影し、
前記線状光の撮影画像に基づいて、投射される前記画像の歪みを補正する
画像補正方法。
【請求項１６】
前記線状光の撮影画像に基づいて、前記線状光における第１の歪み量を検出し、
検出された前記第１の歪み量に基づいて、前記画像における第２の歪み量を推定し、
推定された前記第２の歪み量に基づいて前記画像を補正する
請求項１５に記載の画像補正方法。
【請求項１７】
前記投射面に対し、前記線状光を照射すると共に、線または点が規則的に配置されてなるパターン画像を投射し、
前記線状光の撮影画像に基づいて基準線を設定し、
前記線状光および前記パターン画像の撮影画像に基づいて、前記パターン画像上の選択的な点における前記線状光と前記基準線との差分値を算出し、前記差分値から前記第１の歪み量を算出する
請求項１６に記載の画像補正方法。
【請求項１８】
前記第２の歪み量を、以下の条件式（１）〜（３）を用いた演算処理により推定する
請求項１６に記載の画像補正方法。
ｄａ＝ｄｒ／ｔａｎ(ａ２) ………（１）
ｄｐ＝ｄａ・ｔａｎ(ａ１) ………（２）
ｄｐ＝［ｔａｎ(ａ１)／ｔａｎ(ａ２)］・ｄｒ  ………（３）
但し、
ｄａ：投射面の凹凸による変位量
ｄｒ：線状光の歪み量（第１の歪み量）
ｄｐ：投射される画像の歪み量（第２の歪み量）
ａ１：投射光の出射角度
ａ２：線状光の出射角度
とする。
【請求項１９】
前記線状光を、前記投射面における投射範囲の上端位置に向けて照射し、
前記上端位置に照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の一部または全域の歪みを補正する
請求項１５に記載の画像補正方法。
【請求項２０】
前記線状光を、前記投射面における投射範囲のうちの複数の位置に向けて順次または同時に照射し、
前記複数の位置のそれぞれに照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の歪みを、前記線状光の照射位置に対応する領域毎に補正する
請求項１５に記載の画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像機能を有する投射型表示装置および画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
短焦点（超短焦点）プロジェクタと呼ばれる投射型表示装置では、極めて短い投射距離で大画面かつ高精細な映像を投射表示することが可能である。このため、ユーザが画面（投射面）に近づいた場合にも、ユーザの影などが投射面に映り込みにくく、また臨場感のある映像表示を実現することができる。例えば、居間などの壁面へ大画面映像を投影可能となり、日常空間における新たな映像表示技術として注目されている。【０００３】
一方で、このような投射型表示装置は、投射面に対して浅い角度から映像が投射されるため、投射面におけるわずかな変位（非平坦性、凹凸、段差等）の影響で、投射された画像に歪み（変形）が生じる。例えば一般家屋の壁面は、構造上、完全に平坦であることは少ない。このような平坦でない面を投射面とする場合などに、投射画像の歪みを補正し、目立たなくすることのできる機能の実現が望まれている。【０００４】
そこで、歪み校正用のパターン画像を投射して、投射されたパターン画像を別途カメラで撮影し、その撮影画像から歪みを算出して投射画像を補正する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、投射画像を補正する技術としては、投射型表示装置本体に搭載されたカメラによりパターン画像を撮影し、その撮影画像に基づいて、投影画面の形状補正（台形補正）を行う方法（特許文献２）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７２４４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−７２４２２号公報
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の手法では、ユーザがカメラを設置したり、撮影したりしなければならず、利便性に欠ける。また、特許文献２の装置構成では、投射面の非平坦性に起因する歪みを検出することは困難である。利便性を保ちつつ、投射画像の歪みを補正して表示画質を向上させることが可能な手法の実現が望まれている。
【０００７】
利便性を保ちつつ、投射画像の画質を向上させることが可能な投射型表示装置および画像補正方法を提供することが望ましい。
【０００８】
本開示の一実施の形態の投射型表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、画像表示素子により表示された画像を投射面に向けて投射する投射部と、投射面に対し、投射面内の第１の方向に沿って延伸する線状光を、投射光よりも浅い入射角度で照射する光照射部と、光照射部とは異なる光軸を有すると共に投射面を撮影する撮像部と、撮像部から出力される撮像信号に対して信号処理を施す信号処理部とを備える。撮像部は、投射面に照射された線状光を撮影し、信号処理部は、線状光の撮影画像に基づいて投射される画像の歪みを補正する。
【０００９】
本開示の一実施の形態の投射型表示装置では、光照射部が投射面に対し、投射光よりも浅い入射角度で所定の線状光を照射し、この線状光を、光照射部とは異なる光軸を有する撮像部が撮影する。信号処理部が、線状光の撮影画像に基づいて投射される画像の歪みを補正する。これにより、ユーザがカメラを設置したり撮影したりすることなく、投射面の非平坦性に起因する画像の歪みを補正することができる。
【００１０】
本開示の一実施の形態の画像補正方法は、投射面に向けて投射する画像を補正する際に、投射面に対し、投射面内の第１の方向に沿って延伸する線状光を、投射光よりも浅い入射角度で照射し、投射面に照射された線状光を線状光とは異なる光路から撮影し、線状光の撮影画像に基づいて、投射される画像の歪みを補正する。
【００１１】
本開示の一実施の形態の画像補正方法では、投射面に対し、投射光よりも浅い入射角度で所定の線状光を照射し、この線状光を線状光と異なる光路から撮影する。線状光の撮影画像に基づいて投射される画像の歪みを補正することにより、ユーザがカメラを設置したり撮影したりすることなく、投射面の非平坦性に起因する画像の歪みを補正することができる。
【００１２】
本開示の一実施の形態の投射型表示装置によれば、光照射部が投射面に対し、投射光よりも浅い入射角度で所定の線状光を照射し、光照射部とは異なる光軸を有する撮影部がその線状光を撮影し、信号処理部が、線状光の撮影画像に基づいて投射される画像の歪みを補正する。これにより、利便性を保ちつつ、投射画像の画質を向上させることが可能となる。
【００１３】
本開示の一実施の形態の画像補正方法によれば、投射面に対し、投射光の入射角度よりも浅い入射角度で所定の線状光を照射し、その線状光を線状光とは異なる光路から撮影し、線状光の撮影画像に基づいて投射される画像の歪みを補正する。これにより、利便性を保ちつつ、投射画像の画質を向上させることが可能となる。
【００１４】
なお、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成とその使用状態とを示す側面図である。
【図２】図１に示した投射型表示装置の概略構成を表す斜視図である。
【図３】図１に示した投射型表示装置の機能ブロック図である。
【図４】投射面の非平坦性に起因する投射画像の歪みについて説明するための模式図である。
【図５Ａ】壁面の構造を説明するための斜視図である。
【図５Ｂ】壁面の構造を説明するための斜視図である。
【図６】画像補正動作の流れを表す図である。
【図７】パターン画像の一例を表す模式図である。
【図８】パターン画像と線状光との撮影画像を表す模式図である。
【図９】基準線の設定動作および差分値の算出動作を説明するための模式図である。
【図１０】投射画像の歪み推定時の演算処理で用いるパラメータを示す図である。
【図１１Ａ】投射光撮影時のパラメータの数値例を示した図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの上端位置付近の拡大図である。
【図１２】線状光撮影時のパラメータの数値例を示した図である。
【図１３】変形例に係る投射型表示装置の構成とその使用状態と示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（投射光の入射角度よりも浅い入射角度で照射した線状光の撮影画像に基づいて、投射画像の歪み補正を行う投射型表示装置の例）
２．変形例（線状光を複数位置に照射し、各照射位置に対応する領域毎に画像補正を行う場合の例）
【００１７】
＜実施の形態＞
［構成］
図１および図２は、本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置（投射型表示装置１）の構成とその使用状態とを表したものである。また、図３は、投射型表示装置１の機能構成を表したものである。尚、図１および図２では、ＸＹ平面を投射面Ａ、ＸＺ平面を設置面Ｂとし、Ｘ方向が例えば水平方向、Ｙ方向が例えば鉛直方向に相当する。
【００１８】
投射型表示装置１は、例えば部屋の壁面などの投射面Ａに向けて、短い投射距離で映像を投射するタイプ（いわゆる短焦点型または超短焦点型）のプロジェクタである。投射型表示装置１は、投射面Ａの近傍に設置された状態で使用される。ここでは、投射面Ａの近傍の床や台等の設置面Ｂに設置されて使用される例を示す。但し、投射面Ａは壁面に限定されず、他の非平坦性をもつ面、特に一定の方向に沿って凹凸を有する面を投射面Ａとすることができる。
【００１９】
この投射型表示装置１は、図３に示したように、例えば投射部１０と、撮像部２０と、光照射部３０と、制御部４０と、映像信号処理部４１と、画像表示素子４２と、撮像信号処理部４３と記憶部４７とを備えている。これらの投射部１０と、撮像部２０、光照射部３０、制御部４０、映像信号処理部４１、画像表示素子４２、撮像信号処理部４３および記憶部４７は、例えば１つの外筐（筐体１１）により覆われている（筐体１１内に収容されている）。尚、本実施の形態の撮像信号処理部４３との映像信号処理部４１とが、本開示における「信号処理部」の一具体例に相当する。但し、これらの構成要素のうちの一部が筐体１１から露出して搭載されていてもよいし、筐体１１の外側に設置されていても構わない。以下、各部の具体的な構成について説明する。
【００２０】
投射部１０は、画像表示素子４２により表示された画像を、投射面Ａへ向けて投射（例えば拡大投射）するものであり、例えば投射光学系１０Ａと、反射ミラー１１０とを有している。投射光学系１０Ａは、例えば投射レンズユニットを含んで構成されている。反射ミラー１１０は、投射光学系１０Ａからの出射光の光路を変換して投射面Ａへ導くものである。この反射ミラー１１０において反射された光が投射光Ｌ１となる。尚、投射光学系１０Ａのレイアウトによっては、反射ミラー１１０は設置されていなくともよい。また、投射部１０は、これらの投射光学系１０Ａおよび反射ミラー１１０の他にも、図示しない光源、照明光学系、色分離光学系および色合成光学系を含んでいてもよい。例えば、画像表示素子４２が、液晶表示素子などである場合には、投射部１０は光源を備え、この光源と投射光学系１０Ａとの間の光路上に、例えば照明光学系、色分離光学系、画像表示素子４２および色合成光学系をこの順に備える。画像表示素子４２が、有機電界発光素子などの自発光素子である場合には、投射部１０は特に光源および照明光学系を備えていなくともよい。
【００２１】
投射レンズユニットは、例えば、スローレシオ（Throw Ratio）が小さい短焦点レンズを含む。ここで、スローレシオとは、投射レンズユニットから投射面Ａまでの距離（投射距離）をＬ、投射可能な映像範囲（投射範囲Ｂ１，投射画面）の幅（Ｘ方向に沿った幅）をＨとすると、Ｌ／Ｈで表される。投射範囲Ｂ１のうち、投射面Ａに対する投射光Ｌ１の仰角ａ１が最も大きくなる位置を上端位置ｐ１、仰角ａ１が最も小さくなる位置を下端位置ｐ２とする。また、後述の補正処理の際には、投射範囲Ｂ１に、補正用のパターン画像を投射する。
【００２２】
撮像部２０は、例えば撮像素子と各種光学素子とを含んで構成され、投射面Ａを撮影するためのカメラである。撮像素子は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの固体撮像素子により構成されている。撮像部２０としては、例えば、広角レンズを備えたカメラが挙げられる。あるいは、撮像部２０が複数台のカメラを有し、各カメラにより得られる撮影画像をスティッチ処理して広角画像が形成されてもよい。
【００２３】
この撮像部２０は、例えば筐体１１の面Ｓ１の側に、投射部１０の出射口１０Ｂおよび光照射部３０と共に搭載されている。ここでは、撮像部２０は、例えば出射口１０Ｂの近傍に配置されると共に、出射口１０Ｂよりも観察者側の位置（Ｚ方向正側の位置）に設置されている。これにより、投射範囲Ｂ１と略同等の範囲（撮像範囲Ｂ２）を撮像可能となっている。撮像範囲Ｂ２は、例えば投射範囲Ｂ１よりも上下方向（Ｙ方向）および左右方向（Ｘ方向）の幅が大きく設定されている。この撮像部２０は、光照射部３０とは異なる光軸を有している（撮像部２０のカメラの光軸と光照射部３０の光軸とが一致しないように配置されている）。これにより、撮像部２０は、光照射部３０から出力されたレーザ光Ｌ２の光路（線状光Ｌ２ａの照射光路）とは異なる光路から投射面Ａを撮影する。この撮像部２０によって撮影された画像（撮像信号Ｄｔ１）は、撮像信号処理部４３へ出力される。
【００２４】
光照射部３０は、投射画像の歪み補正用（校正用）に使用される光源部である。この光照射部３０は、例えばレーザ光Ｌ２を出力し、投射面Ａに対して、投射面Ａ内の一方向（第１の方向）に沿って延伸する（線状を成す）線状光Ｌ２ａを照射するレーザ光源を有している。線状光Ｌ２ａは、例えば鉛直方向（第２の方向，Ｙ方向）に垂直な水平方向（第１の方向，Ｘ方向）に沿って延伸するラインレーザビームである。光照射部３０は、指向性の高いレーザ光Ｌ２を出力するレーザ光源を有することが望ましいが、投射面Ａに対して線状に光を照射可能であれば、例えばＬＥＤ光源等の他の光源を用いたものでも構わない。また、線状光Ｌ２ａの波長は可視域のものであってもよいし、例えば近赤外線（ＮＩＲ：Near infrared）などの非可視域のものであってもよい。
【００２５】
投射型表示装置１には、この光照射部３０と共に、ユーザ等の物体が光照射部３０に接近した（近づいた）ことを検知する機能（例えば人感センサ等）が搭載され、物体が検知された場合には線状光Ｌ２ａの照射を停止する、ように構成されていることが望ましい。指向性の高い線状光Ｌ２ａが、ユーザの眼に影響を及ぼすことを抑止することができるためである。
【００２６】
線状光Ｌ２ａの仰角（レーザ光Ｌ２の出射角度）ａ２は、固定であってもよいし可変であってもよい。換言すると、投射面Ａにおける線状光Ｌ２ａの照射位置は、固定であってもよいし可変であってもよい。仰角ａ２は、投射型表示装置１が投射面Ａに対して真正面に（投射範囲Ｂ１が矩形状となるように）設置された場合に、投射範囲Ｂ１と重畳するいずれかの位置に線状光Ｌ２ａが照射されるように調整されている。あるいは、撮像範囲Ｂ２内であれば、投射範囲Ｂ１の外側、例えば上端位置ｐ１よりも上方の位置に線状光Ｌ２ａが照射されてもよい。
【００２７】
但し、本実施の形態のように、仰角ａ２が、投射範囲Ｂ１の上端位置ｐ１と略同等の位置に線状光Ｌ２ａが照射されるように設定されることが望ましい。投射面Ａの非平坦性に起因する歪み量は、Ｙ方向における投射面Ａの凹凸の度合いが等しい（一定である）場合であっても、投射範囲Ｂ１内のＹ方向の位置によって異なる。即ち、歪み量は、投射範囲Ｂ１のうち、投射光Ｌ１の仰角ａ１が最も大きくなる上端位置ｐ１において最も大きく、仰角ａ１が最も小さくなる下端位置ｐ２において最も小さくなる。このため、上端位置ｐ１に線状光Ｌ２ａを照射し、この線状光Ｌ２ａの撮影画像に基づいて後述の歪み検出を行うことで、歪み量の検出感度を高めることができる。
【００２８】
この光照射部３０は、筐体１１の面Ｓ１において、投射部１０の出射口１０Ｂよりも投射面Ａ側の位置に配置されている。換言すると、光照射部３０は、線状光Ｌ２ａ（レーザ光Ｌ２）の投射面Ａへの入射角度ａ２’が、投射光Ｌ１の入射角度ａ１’よりも浅い角度（ａ１’＞ａ２’）で照射されるように構成されている。これにより、詳細は後述するが、投射面Ａの非平坦性に起因して、線状光Ｌ２ａが投射光Ｌ１よりも大きく歪み易くなる。また、この光照射部３０の光軸は、撮像部２０のカメラの光軸とは一致しないように配置されている（撮像部２０とは異なる光軸を有している）。これにより、線状光Ｌ２ａとは異なる光路から、投射面Ａ上の線状光Ｌ２ａが撮影されるため、線状光Ｌ２ａの撮影画像では、線状光Ｌ２ａに歪みが生じる。この線状光Ｌ２ａの撮影画像の歪みに基づいて投射画像の歪みを推定し、補正を行うことが可能となる。
【００２９】
制御部４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）などを含んで構成されている。この制御部４０は、投射型表示装置１内の各部の動作を制御するものである。尚、例えば投射部１０、撮像部２０、光照射部３０および画像表示素子４２はそれぞれ、この制御部４０の制御に基づいて、図示しない駆動部により所定のタイミングで駆動される。
【００３０】
映像信号処理部４１は、例えば外部より入力される映像信号（画像信号）に基づいて、例えば画像表示素子４２に表示するための映像信号（Ｄｔ０）を生成するものである。例えば、外部入力信号に基づいて、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色に応じた映像信号Ｄｔ０を生成する。この映像信号処理部４１は、また、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）またはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を含んで構成され、後述する撮像信号処理部４３から出力された補正係数を用いて映像信号Ｄｔ０を補正するものである。この映像信号処理部４１により生成された映像信号Ｄｔ０または補正後の映像信号（Ｄｔ２）は、図示しないタイミングコントローラや駆動部（ドライバ回路）などにより画像表示素子４２へ供給される。この映像信号処理部４１が、本開示における「補正部」の一具体例に相当する。
【００３１】
画像表示素子４２は、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の反射型の液晶素子、透過型の液晶素子あるいはＤＭＤ（Digital Micromirror Device）である。画像表示素子４２は、図示しない照明光学系からの光を、映像信号処理部４１から入力される映像信号に基づいて変調するものである。画像表示素子４２によって変調された光は、投射部１０を介して投射面Ａへ出力される。尚、画像表示素子４２は、例えば有機電界発光素子などの自発光素子であってもよく、その場合には、照明光学系は不要である。
【００３２】
撮像信号処理部４３は、例えばＣＰＵまたはＧＰＵなどを含んで構成され、撮像部２０から入力された撮影画像（撮像信号Ｄｔ１）に対して各種の信号処理を施すものである。この撮像信号処理部４３は、例えば歪み検出部４４と、歪み推定部４５と、補正係数算出部４６とを含んで構成されている。尚、歪み検出部４４、歪み推定部４５および補正係数算出部４６が、本開示における「検出部」、「推定部」および「補正係数算出部」の一具体例にそれぞれ相当する。
【００３３】
歪み検出部４４は、撮像部２０から入力された、撮影画像（撮像信号Ｄｔ１）に基づいて、線状光Ｌ２ａの歪み量（第１の歪み量、後述の歪み量ｄｒ）を、所定の演算処理を用いて算出するものである。歪み量ｄｒは、投射面Ａの非平坦性（凹凸）に起因して生じるものであり、ここでは、水平方向（Ｘ方向）に直交する鉛直方向（Ｙ方向）における線状光Ｌ２ａの変形量である。
【００３４】
歪み推定部４５は、線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒに基づいて、投射画像の歪み量（第２の歪み量，後述の歪み量ｄｐ）を、所定の演算処理を用いて算出するものである。歪み量ｄｐは、投射面Ａの非平坦性（凹凸）に起因して生じるものであり、例えば鉛直方向（Ｙ方向）における投射画像の変形量である。
【００３５】
補正係数算出部４６は、歪み推定部４５によって算出された歪み量ｄｐに基づいて、その歪み量ｄｐを打ち消すような変形を投射画像に施すための補正係数を算出するものである。
【００３６】
記憶部４７は、例えば制御部４０において取り扱われるプログラムやデータ等を記憶するものである。
【００３７】
［動作］
本実施の形態の投射型表示装置１の動作について、図１〜図１０を参照して説明する。図４は、投射面Ａの非平坦性に起因する投射画像の歪み量について説明するための模式図である。図５Ａおよび図５Ｂは、壁面の構造を説明するための斜視図である。図６は、画像補正動作の流れを表す図である。図７は、パターン画像の一例を表す模式図である。図８は、パターン画像と線状光との撮影画像を表す模式図である。図９は、基準線の設定動作および差分値の算出動作を説明するための模式図である。図１０は、投射画像の歪み量を推定する際の演算処理で用いるパラメータを示す模式図である。尚、本開示の「画像補正方法」は、以下の投射型表示装置１の動作によって具現化されるため、その説明を省略する。
【００３８】
投射型表示装置１では、投射面Ａの正面に配置（設置面Ｂに配置）された状態で、映像信号Ｄｔ０（または後述の映像信号Ｄｔ２）に基づく映像（画像）が画像表示素子４２において表示されると、この映像（投射光Ｌ１）が、投射部１０を介して投射面Ａ上に投射される。このようにして、投射面Ａに映像を表示することができる。
【００３９】
ところが、図４に模式的に示したように、投射面Ａが例えば壁面等である場合、平坦性が確保されにくい。例えば、一般的な家屋の壁面を想定した場合、壁面には、主に一定の方向（例えば水平方向，Ｘ方向）に沿って凹凸が生じ易く、他の方向（例えば鉛直方向，Ｙ方向）にはほとんど生じない、という傾向がある。これは、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、壁面の凹凸が、壁紙や塗装の下地となる石膏ボードを打ち付けるための構造材における寸法誤差、あるいは施工ずれ等に起因して生じるためである。このように、壁面等の投射面Ａでは、基本的に凹凸が一定の方向にのみ生じていると見做すことができる。換言すると、投射面Ａでは、一定の方向（ここではＸ方向）に沿って、投射画像に影響を及ぼし得る顕著な凹凸が生じる。
【００４０】
このような投射面Ａにおいて、凹んでいる部分（投射面Ａ’とする）を想定すると、その凹凸（凹み）による変位量（投射面Ａ，Ａ’間の変位量ｄａ）に応じて、投射面Ａ’では、投射面Ａの上端位置ｐ１よりも上方（Ｙ方向正側）の位置（ｐ１１）に、投射光Ｌ１が入射する。この結果、投射面Ａ（投射面Ａ’）がユーザにより正面から（観察方向Ｄｚから）観察された場合、投射面Ａの凹凸に起因して、投射画像に波打ったような歪みが視認される。この投射画像に生じる歪みは、投射範囲Ｂ１内の上端位置ｐ１に近づくほど大きなものとなる。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、投射画像に対し、上記のような歪みを補正する処理を施す。図６は、本実施の形態の画像補正処理の流れを表したものである。
【００４２】
具体的には、撮像信号処理部４３が、線状光Ｌ２ａの撮像画像に基づいて、投射画像の歪みを補正する。ここで、上記のように、光照射部３０は、投射部１０の出射口１０Ｂよりも投射面Ａ側に配置されている。換言すると、光照射部３０は、線状光Ｌ２ａ（レーザ光Ｌ２）が、投射光Ｌ１よりも投射面Ａに対して浅い入射角度（ａ１’＞ａ２’）で照射されるように構成されている。これにより、投射面Ａの上端位置ｐ１に向けて出力されたレーザ光Ｌ２は、投射面Ａ’上の、投射光Ｌ１の入射する位置ｐ１１よりも更に上方の位置ｐ１２に入射する。このため、線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒ（第１の歪み量）は、投射画像の歪み量ｄｐ（第２の歪み量）よりも大きくなる（ｄｒ＞ｄｐ）。線状光Ｌ２ａのＹ方向に沿った位置ｐ１，ｐ１２間の距離が歪み量ｄｒに相当し、投射光Ｌ１のＹ方向に沿った位置ｐ１，ｐ１１間の距離が歪み量ｄｐに相当する。
【００４３】
また、この光照射部３０が撮像部２０のカメラとは異なる光軸上に配置されることから、撮像部２０による線状光Ｌ２ａの撮影画像では、線状光Ｌ２ａに歪みが生じる。本実施の形態では、この線状光Ｌ２ａの歪みに基づいて投射画像の歪みを推定し、補正を行う。
【００４４】
即ち、まず、投射面Ａに対し、投射部１０がパターン画像１２０を投射すると共に、光照射部３０が上端位置ｐ１に向けて線状光Ｌ２ａを照射する（図６に示したステップＳ１１）。パターン画像１２０の一例を図７に示す。パターン画像１２０は、例えば線または点（ドット）が規則的に配置されたものであり、ここでは一例として、グリッド状（格子状）のパターンを示している。パターン画像１２０は、後述の線状光Ｌ２ａの歪み量を算出する際の座標を特定するものである。例えば、パターン画像１２０における縦線が、歪み量を算出する際のサンプリングポイントの水平座標（Ｘ座標）を特定する。また、このパターン画像１２０における線の水平方向（Ｘ方向）における間隔が、歪み検出時のサンプリング間隔となるため、水平方向における間隔は狭い方が、補正精度が高まるため望ましい。
【００４５】
続いて、投射面Ａに表示されたパターン画像１２０と線状光Ｌ２ａとの形状および位置等に応じて、投射型表示装置１の設置位置を微調整する（ステップＳ１２）。具体的には、投射面Ａ上のパターン画像１２０の横線と、線状光Ｌ２ａとが略平行となるように、必要に応じて、設置位置を微調整する。尚、この微調整は、例えばユーザが手動で行う。あるいは、投射型表示装置１に調整機能を搭載し、その調整機能により自動で行われてもよい。
【００４６】
次に、撮像部２０が、投射面Ａに表示されたパターン画像１２０と線状光Ｌ２ａとをそれぞれ個別に撮像する（ステップＳ１３）。具体的には、まず、投射部１０がパターン画像１２０を投射面Ａに投射し、光照射部３０が線状光Ｌ２ａを照射していない状態で、撮像部２０が投射面Ａを撮影する。この後、光照射部３０が投射面Ａの例えば上端位置ｐ１に線状光Ｌ２ａを照射し、投射部１０がパターン画像１２０を投射していない状態で、撮像部２０が投射面Ａを撮影する。パターン画像１２０と線状光Ｌ２ａとの撮影順序は逆でもよい。但し、後述の演算処理内容に応じて、パターン画像１２０と線状光Ｌ２ａとを同時に撮影しても構わない。
【００４７】
図８は、パターン画像１２０の撮影画像（撮影画像１２０Ａ）と、線状光Ｌ２ａの撮影画像（撮影画像Ｌ２ａ１）とを模式的に表したものである。このように、線状光Ｌ２ａおよびパターン画像１２０の撮影画像Ｌ２ａ１，１２０Ａのいずれにおいても、投射面Ａの凹凸に起因して波打ったような歪みが生じる。また、パターン画像１２０の撮影画像１２０ＡのＹ方向における歪み量（歪み量ｄｐに対応する歪み量）は、上端位置ｐ１において最も大きく、下端位置ｐ２へ近づくに従って小さくなっている。線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１のＹ方向における歪み量（歪み量ｄｒに対応する歪み量）は、撮影画像１２０Ａの上端位置ｐ１における歪み量よりも大きく生じる。これらの線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１と、パターン画像１２０の撮影画像１２０Ａとを含む撮像信号Ｄｔ１は、撮像信号処理部４３へ出力される。
【００４８】
続いて、撮像信号処理部４３は、線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１と、パターン画像１２０の撮影画像１２０Ａとのそれぞれに対し、レンズディストーション補正および正面視画像への射影変換の各処理を施す（ステップＳ１４）。これらの処理は、例えば歪み検出部４４が、線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１と、パターン画像１２０の撮影画像１２０Ａとのそれぞれに対して行う。これにより、線状光Ｌ２ａの歪みを精度良く検出することができる。
【００４９】
次に、歪み検出部４４は、上記のステップＳ１４の各処理を施した撮影画像Ｌ２ａ１，１２０Ａのそれぞれに対して、細線化処理を施す（ステップＳ１５）。この際、撮影画像Ｌ２ａ１，１２０Ａを、例えば１画素相当の幅まで細線化する。例えば、撮影画像Ｌ２ａ１，１２０Ａを２値化した後に細線化処理する手法、あるいは階調分布の中央値を算出して細線化する手法等を用いることができる。このような細線化処理により、線状光Ｌ２ａの歪みを精度良く検出することができる。
【００５０】
続いて、歪み検出部４４は、線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１に基づいて、基準線を設定する（ステップＳ１６）。例えば、撮影画像Ｌ２ａ１に対する線形フィッティング等の手法により基準線を算出することができる。図９に、その一例を示す。このように、線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１に対して、例えば直線状の基準線１３０を設定する。
【００５１】
次に、歪み検出部４４は、線状光Ｌ２ａおよびパターン画像１２０の撮影画像Ｌ２ａ１，１２０Ａに基づいて、線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１の歪み量ｄｒを算出する（ステップＳ１７）。具体的には、パターン画像１２０の撮影画像１２０Ａ上の選択的な点において、線状光Ｌ２ａの撮影画像Ｌ２ａ１と基準線１３０との差分値を算出する。例えば、図９に示したように、パターン画像１２０の撮影画像１２０Ａの縦線の水平座標（Ｘ座標）をサンプリングポイントの水平座標（…，ｘ−１，ｘ，ｘ＋１，…：ｘは整数）として、撮影画像Ｌ２ａ１と基準線１３０との鉛直方向（Ｙ方向）における差分値Ｓ（ｘ）を算出する。この差分値Ｓ（ｘ）から歪み量ｄｒ（詳細には、歪み量ｄｒ（ｘ））を算出することができる。歪み量ｄｒについての信号Ｄｔ１１は、歪み推定部４５に出力される。
【００５２】
続いて、歪み推定部４５は、入力された信号Ｄｔ１１に基づいて、投射画像の歪み量ｄｐを推定する（ステップＳ１８）。上述したように、投射面Ａでは、主に一方向、ここでは水平方向（Ｘ方向）において凹凸が生じ、この水平方向に直交する鉛直方向（Ｙ方向）では凹凸がほとんど生じない傾向がある。このため、ある水平座標ｘにおける投射面Ａの凹凸による変位量ｄａは、投射範囲Ｂ１の上端位置ｐ１から下端位置ｐ２まで一定であると見做すことができる。よって、線状光Ｌ２ａ（レーザ光Ｌ２）の歪み量をｄｒ、投射画像（投射光Ｌ１）の歪み量をｄｐ、投射光Ｌ１の仰角（投射光Ｌ１の出射角度）をａ１、線状光Ｌ２ａのレーザ光Ｌ２の仰角（レーザ光Ｌ２の出射角度）をａ２とした場合（図１０を参照）、次の条件式（１）〜（３）を用いた演算処理により推定することができる。
ｄａ＝ｄｒ／ｔａｎ(ａ２) ………（１）
ｄｐ＝ｄａ・ｔａｎ(ａ１) ………（２）
ｄｐ＝［ｔａｎ(ａ１)／ｔａｎ(ａ２)］・ｄｒ  ………（３）
【００５３】
ここで、仰角ａ１，ａ２は、投射型表示装置１の設計仕様あるいは計測により決定される値であるので、線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒを検出することができれば、投射面Ａの変位量ｄａおよび投射画像の歪み量ｄｐを演算処理によって算出可能である。尚、厳密には、線状光Ｌ２ａの照射位置（ここでは上端位置ｐ１）から離れるに従って変位量ｄａは僅かに変化し、推定される歪み量ｄｐにも誤差が生じる可能性はある。しかしながら、投射範囲Ｂ１の下方（下端位置ｐ２に近づく）ほど、仰角ａ１が小さくなり、歪み量ｄｐも小さくなることから、誤差の影響も小さくなる。このようにして推定された歪み量ｄｐについての信号Ｄｔ１２は、補正係数算出部４６へ出力される。
【００５４】
次に、補正係数算出部４６は、入力された信号Ｄｔ１２に基づいて補正係数を算出する（ステップＳ１９）。具体的には、投射画像の歪み量ｄｐに基づいて、投射画像に対して歪み量ｄｐを打ち消すような変形を施すための補正係数を算出する。ここで、仰角ａ１は、投射範囲Ｂ１の下端位置ｐ２から上端位置ｐ１に向かって徐々に大きくなることから、上記の式（２）より、歪み量ｄｐは、下端位置ｐ２から上端位置ｐ１に向かって徐々に大きくなる。このため、補正係数算出部４６は、そのような歪み量ｄｐの変化を考慮した補正係数を設定し、投射画像の歪み補正を行うことができる。あるいは、上述のように、歪み量ｄｐは、投射範囲Ｂ１の上端位置ｐ１において最も大きくなることから、投射範囲Ｂ１内の一部（例えば、歪みが生じ易い上端位置ｐ１の近傍の領域）にのみ補正が施すように補正係数が設定されても構わない。算出された補正係数（補正係数信号Ｄｔ１３）は、例えば記憶部４７に保持される。あるいは、補正係数信号Ｄｔ１３は、直接に映像信号処理部４１へ入力されてもよい。
【００５５】
その後、映像信号処理部４１（補正部）は、記憶部４７に保持された補正係数信号Ｄｔ１３を用いて、投射画像（映像信号Ｄｔ０）の幾何補正処理を行う（ステップＳ２０）。補正後の投射画像のデータ（映像信号Ｄｔ２）は、制御部４０の制御に基づいて、所定のタイミングで画像表示素子４２に送られる。このようにして、投射面Ａの非平坦性に起因する歪み補正が施された映像を、投射面Ａに投射することができる。
【００５６】
尚、撮像信号処理部４３および映像信号処理部４１による一連の処理動作（歪み量ｄｒの検出動作、歪み量ｄｐの推定動作、補正係数算出動作および画像補正動作）は、上述のように投射型表示装置１内に搭載された電子回路により行われてもよいし、あるいは例えば制御部４０または外部機器におけるソフトウェアによって実行されてもよい。また、撮像信号処理部４３および映像信号処理部４１（信号処理部）は、１または複数の電子回路デバイス（ＣＰＵまたはＧＰＵなど）によって構成されている。例えば、撮像信号処理部４３では、その処理動作（歪み量ｄｒの検出動作、歪み量ｄｐの推定動作および補正係数算出動作）が、１つの電子回路デバイスにより行われてもよいし、別々の電子回路デバイスにより行われてもよい。
【００５７】
ここで、上記のような画像補正処理の一例について示す。図１１Ａおよび図１２に、各パラメータの数値例を示す。また、図１１Ｂには、図１１Ａの上端位置ｐ１付近を拡大したものを示す。本数値例では、投射型表示装置１の投射範囲Ｂ１のサイズは１５０インチであり、撮像部２０（カメラ）の仰角（撮像部２０の光軸の仰角）は５７．２°、対角画角は７６．７°、画素数は２０．７メガピクセルである。撮像部２０が、上端位置ｐ１を見込む角度は７２．３９°、上端位置ｐ１１を見込む角度は７２．４０°である。また、上端位置ｐ１へ入射する投射光Ｌ１の仰角ａ１は７４．８°であり、上端位置ｐ１へ入射するレーザ光Ｌ２の仰角ａ２は８２．４°である。線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒは２２．５ｍｍ、投射画像（パターン画像１２０）の歪み量ｄｐは１１．０ｍｍである。また、投射面Ａの変位量ｄａは３ｍｍである。
【００５８】
まず、この構成において、例えば図１１Ａに示したように、投射画像の歪み量を、投射画像の撮影画像から直接的に検出する場合について述べる。この場合、正面視では（ユーザが観察する方向からは）、１１．０ｍｍもの大きな歪み量ｄｐが生じるに対し、撮像部２０の搭載位置から見える歪み量ｄｃ１は０．５ｍｍとなる。この０．５ｍｍという寸法は、例えばカメラの約１ピクセルに相当するため、投射画像の撮影画像から直接的に投射画像の歪み量ｄｃ１，ｄｐを検出するのは困難である。
【００５９】
これに対し、本実施の形態のように、線状光Ｌ２ａの撮影画像に基づいて歪み量を検出する場合について述べる。この場合、図１２に示したように、正面視で２２．５ｍｍの歪み量ｄｒに対し、撮像部２０の搭載位置から見える歪み量ｄｃ２は４．１ｍｍとなる。この４．１ｍｍという寸法は、例えばカメラの約８ピクセルに相当するため、撮影画像から十分な精度で歪み量ｄｃ２，ｄｒを検出することができる。投射画像の歪み量ｄｐは、上述のように演算処理によって推定可能であることから、線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒを、容易に投射画像の歪み量ｄｐに換算することができる。このように、線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒに基づいて投射画像の歪み量ｄｐを推定することで、歪み量ｄｐの検出感度を高めることができ、補正精度を向上させることができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態の投射型表示装置１では、光照射部３０が、投射面Ａに対し、投射光Ｌ１の入射角度（ａ１’）よりも浅い入射角度（ａ２’）で所定の線状光Ｌ２ａを照射し、この線状光Ｌ２ａを、光照射部３０とは異なる光軸を有する撮像部２０が撮影する。撮像信号処理部４３および映像信号処理部４１が、線状光Ｌ２ａの撮影画像に基づいて投射画像の歪みを補正する。これにより、ユーザがカメラを設置したり撮影したりすることなく、投射面Ａの非平坦性に起因する画像の歪みを補正することができる。よって、利便性を保ちつつ、投射画像の画質を向上させることが可能となる。
【００６１】
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００６２】
＜変形例＞
図１３は、変形例に係る投射型表示装置の概略構成とその使用状態を表す模式図である。上記実施の形態では、光照射部３０が、投射範囲Ｂ１の上端位置ｐ１に向けて線状光Ｌ２ａを照射する場合について説明したが、本変形例のように、光照射部３０が、投射範囲Ｂ１のうちの複数の位置に向けて線状光Ｌ２ａを照射可能に構成されていてもよい。
【００６３】
本変形例の光照射部３０は、例えばレーザ光Ｌ２の仰角（出射角度）ａ２が可変となっている。例えば、仰角ａ２１，ａ２２，ａ２３で、レーザ光Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３をそれぞれ出射可能となっている。レーザ光Ｌ２１は、例えば最も上方の位置ｐ３に向けて仰角ａ２１で出射され、レーザ光Ｌ２２は、位置ｐ３よりも下方の位置ｐ４に向けて仰角ａ２２で出射され、レーザ光Ｌ２３は、位置ｐ４よりも下方の位置ｐ５に向けて仰角ａ２３で出射される。このように投射範囲Ｂ１をいくつかの領域に分割し、分割された領域毎に線状光Ｌ２ａが照射される。このレーザ光Ｌ２の仰角ａ２は、例えばステッピングモータ等を用いて変化させることができ、位置ｐ３，ｐ４，ｐ５に対し、線状光Ｌ２ａを順次照射することができる。
【００６４】
あるいは、光照射部３０は、それぞれの出力レーザ光の仰角が異なる複数のレーザ光源を有していてもよい。例えば、光照射部３０は、位置ｐ３に向けて仰角ａ２１でレーザ光Ｌ２１を出射する第１のレーザ光源と、位置ｐ４に向けて仰角ａ２２でレーザ光Ｌ２２を出射する第２のレーザ光源と、位置ｐ５に向けて仰角ａ２３でレーザ光Ｌ２３を出射する第３のレーザ光源とを有していてもよい。この場合、位置ｐ３，ｐ４，ｐ５に対して、線状光Ｌ２ａを順次または同時に照射することができる。
【００６５】
尚、光照射部３０は、上記実施の形態と同様、投射部１０の出射口１０Ｂよりも投射面Ａ側に配置され、かつ撮像部２０とは異なる光軸を有している。即ち、レーザ光Ｌ２１により形成される線状光Ｌ２ａは、投射面Ａに対し、仰角ａ１１で位置ｐ３へ向けて出射される投射光Ｌ１１よりも浅い入射角度で照射される。レーザ光Ｌ２２により形成される線状光Ｌ２ａは、投射面Ａに対し、仰角ａ１２で位置ｐ４へ向けて出射される投射光Ｌ１２よりも浅い入射角度で照射される。レーザ光Ｌ２３により形成される線状光Ｌ２ａは、投射面Ａに対し、仰角ａ１３で位置ｐ５へ向けて出射される投射光Ｌ１３よりも浅い入射角度で照射される。
【００６６】
このような光照射部３０を備えた投射型表示装置では、撮像信号処理部４３および映像信号処理部４１が、複数の位置のそれぞれに照射された線状光Ｌ２ａの撮影画像に基づいて、投射画像の歪みを、その線状光Ｌ２ａの照射位置に対応する領域毎に補正する。
【００６７】
ここでは、投射範囲Ｂ１をＹ方向（鉛直方向）に沿って仮想的に３つの領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に分割し、分割された領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３毎に、線状光Ｌ２ａが順次照射され、その都度、投射面Ａが撮影される。そして、領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の各撮影画像に基づいて、上記実施の形態で述べた一連の信号処理動作（歪み量ｄｒの検出、歪み量ｄｐの推定、補正係数の算出および画像補正）がなされる。
【００６８】
具体的には、領域Ｅ１の位置ｐ３に照射された線状光Ｌ２ａが撮影され、この線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒ１が検出される。歪み量ｄｒ１は、投射面Ａ上の位置ｐ３と投射面Ａ’上の位置（投射面Ａ’上のレーザ光Ｌ２１の入射する位置）ｐ３１とのＹ方向に沿った距離に相当する。同様に、領域Ｅ２の位置ｐ４に照射された線状光Ｌ２ａが撮影され、この線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒ２が検出される。歪み量ｄｒ２は、投射面Ａ上の位置ｐ４と投射面Ａ’上の位置（投射面Ａ’上のレーザ光Ｌ２２の入射する位置）ｐ４１とのＹ方向に沿った距離に相当する。領域Ｅ３の位置ｐ５に照射された線状光Ｌ２ａが撮影され、この線状光Ｌ２ａの歪み量ｄｒ３が検出される。歪み量ｄｒ３は、投射面Ａ上の位置ｐ５と投射面Ａ’上の位置（投射面Ａ’上のレーザ光Ｌ２３の入射する位置）ｐ５１とのＹ方向に沿った距離に相当する。ここでは、３つの位置に線状光Ｌ２ａを照射し、投射範囲Ｂ１を３つの領域に分割したが、領域の分割数（線状光Ｌ２ａの照射位置の数）はこれに限らず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００６９】
このようにして検出された領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３毎の歪み量ｄｒ１，ｄｒ２，ｄｒ３に基づいて、投射画像の歪み量ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３が推定される。歪み量ｄｐ１は、投射面Ａ上の位置ｐ３と投射面Ａ’上の位置（投射面Ａ’上の投射光Ｌ１１の入射する位置）ｐ３２とのＹ方向に沿った距離に相当する。歪み量ｄｐ２は、投射面Ａ上の位置ｐ４と投射面Ａ’上の位置（投射面Ａ’上の投射光Ｌ１２の入射する位置）ｐ４２とのＹ方向に沿った距離に相当する。歪み量ｄｐ３は、投射面Ａ上の位置ｐ５と投射面Ａ’上の位置（投射面Ａ’上の投射光Ｌ１３の入射する位置）ｐ５２とのＹ方向に沿った距離に相当する。
【００７０】
ｎ個（ｎは２以上の整数）の領域に分割した場合の、各領域Ｅｎにおける投射画像の歪み量ｄｐ(ｎ)は、以下の条件式（４）〜（６）を用いた演算処理により算出することができる。尚、領域Ｅ(ｎ)における、投射面Ａの変位量をｄａ(ｎ) 、線状光Ｌ２ａの歪み量をｄｒ(ｎ) 、投射画像の歪み量をｄｐ(ｎ) 、投射光Ｌ１ｎの仰角をａ１ｎ 、レーザ光Ｌ２ｎの仰角をａ２ｎとする。
ｄａ(ｎ)＝ｄｒ(ｎ)／ｔａｎ(ａ２ｎ) ………（４）
ｄｐ(ｎ)＝ｄａ(ｎ)・ｔａｎ(ａ１ｎ) ………（５）
ｄｐ(ｎ)＝［ｔａｎ(ａ１ｎ)／ｔａｎ(ａ２ｎ)］・ｄｒ(ｎ) ………（６）
【００７１】
上記実施の形態と同様、仰角ａ１ｎ，ａ２ｎは、投射型表示装置１の設計仕様あるいは計測により決定される値であるので、線状光Ｌ２ａの領域毎の歪み量ｄｒ(ｎ)を検出することができれば、投射面Ａの変位量ｄａ(ｎ)および投射画像の歪み量ｄｐ(ｎ)を演算処理によって算出することができる。
【００７２】
このようにして算出された領域Ｅ(ｎ)毎の投射画像の歪み量ｄｐ(ｎ)に基づいて、領域Ｅ(ｎ)毎に補正係数が算出され、歪み補正が施される。よって、本変形例においても上記実施の形態と同様、ユーザがカメラを設置したり撮影したりすることなく、投射面Ａの非平坦性に起因する投射画像の歪みを補正することができる。よって、利便性を保ちつつ、投射画像の画質を向上させることが可能となる。
【００７３】
また、本変形例では、Ｙ方向（鉛直方向）に沿って分割された領域毎の補正が可能であることから、投射面Ａの鉛直方向において変位量ｄａが異なる場合に、特に有効である。つまり、投射画像の歪み量の推定精度を高めることができ、補正精度を向上させることができる（極め細やかな歪み補正を行うことができる）。
【００７４】
以上実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示は、上記実施の形態等に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、光照射部３０が水平方向（Ｘ方向）に沿って延伸する線状光Ｌ２ａを照射する場合について説明したが、本開示の線状光の延伸方向は、水平方向に限定されるものではない。本開示の投射型表示装置では、線状光の延伸方向と直交する方向における歪みを補正可能であり、線状光の延伸方向は、目的に応じて、様々な方向を取り得る。例えば、上記実施の形態等では、投射面Ａが壁面である場合を想定しているが、投射面Ａは壁面に限定されるものではない。投射面Ａとしては、例えば壁面の他にも、非平坦性を有する様々な場所を想定することができる。そのような投射面Ａの非平坦性に応じて、線状光の延伸方向が設定されればよい。また、光照射部が、線状光の延伸方向を投射面内において回転できるような機構を有していても構わない。
【００７５】
また、上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、本開示の効果は、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【００７６】
なお、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子により表示された画像を投射面に向けて投射する投射部と、
前記投射面に対し、前記投射面内の第１の方向に沿って延伸する線状光を、投射光よりも浅い入射角度で照射する光照射部と、
前記光照射部と異なる光軸を有すると共に、前記投射面を撮影する撮像部と、
前記撮像部から出力される撮像信号に対して信号処理を施す信号処理部と、
を備え、
前記撮像部は、前記投射面に照射された線状光を撮影し、
前記信号処理部は、前記線状光の撮影画像に基づいて、投射される前記画像の歪みを補正する
投射型表示装置。
（２）
前記信号処理部は、
前記線状光の撮影画像に基づいて、前記線状光における第１の歪み量を検出する検出部と、
検出された前記第１の歪み量に基づいて前記画像における第２の歪み量を推定する推定部と、
推定された前記第２の歪み量に基づいて補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記補正係数を用いて前記画像を補正する補正部と
を有する
上記（１）に記載の投射型表示装置。
（３）
前記光照射部は、前記投射面に対して前記線状光を照射し、
前記投射部は、前記投射面に対して、線または点が規則的に配置されてなるパターン画像を投射し、
前記検出部は、
前記線状光の撮影画像に基づいて基準線を設定し、
前記線状光および前記パターン画像の撮影画像に基づいて、前記パターン画像上の選択的な点における前記線状光と前記基準線との差分値を算出し、前記差分値から前記第１の歪み量を算出する
上記（２）に記載の投射型表示装置。
（４）
前記推定部は、前記第２の歪み量を、以下の条件式［１］〜［３］を用いた演算処理により推定する
上記（２）または（３）に記載の投射型表示装置。
ｄａ＝ｄｒ／ｔａｎ(ａ２) ………［１］
ｄｐ＝ｄａ・ｔａｎ(ａ１) ………［２］
ｄｐ＝［ｔａｎ(ａ１)／ｔａｎ(ａ２)］・ｄｒ  ………［３］
但し、
ｄａ：投射面の凹凸による変位量
ｄｒ：線状光の歪み量（第１の歪み量）
ｄｐ：画像の歪み量（第２の歪み量）
ａ１：投射光の出射角度
ａ２：線状光の出射角度
とする。
（５）
前記検出部は、前記線状光の撮影画像と、前記パターン画像の撮影画像とのそれぞれに対して細線化処理を施す
上記（３）に記載の投射型表示装置。
（６）
前記検出部は、前記線状光の前記第１の方向と直交する第２の方向における歪み量を検出する
上記（２）〜（５）のうちのいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（７）
前記第１の方向は水平方向であり、前記第２の方向は鉛直方向である
上記（６）に記載の投射型表示装置。
（８）
前記光照射部は、前記投射面における投射範囲の上端位置に向けて、前記線状光を照射するように構成されている
上記（１）〜（７）のうちのいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（９）
前記信号処理部は、前記上端位置に照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の一部または全域の歪みを補正する
上記（８）に記載の投射型表示装置。
（１０）
前記光照射部は、前記投射面における投射範囲のうちの複数の位置に向けて、前記線状光を照射可能に構成されている
上記（１）〜（９）のうちのいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１１）
前記信号処理部は、前記複数の位置のそれぞれに照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の歪みを、前記線状光の照射位置に対応する領域毎に補正する
上記（１０）に記載の投射型表示装置。
（１２）
前記光照射部は、レーザ光源を有する
上記（１）〜（１１）のうちのいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１３）
前記光照射部に接近する物体を検知する機能を有し、
前記物体が検知された場合に、前記光照射部の前記線状光の照射を停止する、ように構成されている
上記（１２）に記載の投射型表示装置。
（１４）
前記投射部は、短焦点レンズを含む
上記（１）〜（１３）のうちのいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１５）
投射面に向けて投射する画像を補正する際に、
前記投射面に対し、前記投射面内の第１の方向に沿って延伸する線状光を、投射光よりも浅い入射角度で照射し、
前記投射面に照射された線状光を、前記線状光とは異なる光路から撮影し、
前記線状光の撮影画像に基づいて、投射される前記画像の歪みを補正する
画像補正方法。
（１６）
前記線状光の撮影画像に基づいて、前記線状光における第１の歪み量を検出し、
検出された前記第１の歪み量に基づいて、前記画像における第２の歪み量を推定し、
推定された前記第２の歪み量に基づいて前記画像を補正する
上記（１５）に記載の画像補正方法。
（１７）
前記投射面に対し、前記線状光を照射すると共に、線または点が規則的に配置されてなるパターン画像を投射し、
前記線状光の撮影画像に基づいて基準線を設定し、
前記線状光および前記パターン画像の撮影画像に基づいて、前記パターン画像上の選択的な点における前記線状光と前記基準線との差分値を算出し、前記差分値から前記第１の歪み量を算出する
上記（１６）に記載の画像補正方法。
（１８）
前記第２の歪み量を、以下の条件式［１］〜［３］を用いた演算処理により推定する
上記（１６）または（１７）に記載の画像補正方法。
ｄａ＝ｄｒ／ｔａｎ(ａ２) ………［１］
ｄｐ＝ｄａ・ｔａｎ(ａ１) ………［２］
ｄｐ＝［ｔａｎ(ａ１)／ｔａｎ(ａ２)］・ｄｒ  ………［３］
但し、
ｄａ：投射面の凹凸による変位量
ｄｒ：線状光の歪み量（第１の歪み量）
ｄｐ：投射される画像の歪み量（第２の歪み量）
ａ１：投射光の出射角度
ａ２：線状光の出射角度
とする。
（１９）
前記線状光を、前記投射面における投射範囲の上端位置に向けて照射し、
前記上端位置に照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の一部または全域の歪みを補正する
上記（１５）〜（１８）のうちのいずれか１つに記載の画像補正方法。
（２０）
前記線状光を、前記投射面における投射範囲のうちの複数の位置に向けて順次または同時に照射し、
前記複数の位置のそれぞれに照射された線状光の撮影画像に基づいて、前記画像の歪みを、前記線状光の照射位置に対応する領域毎に補正する
上記（１５）〜（１８）のうちのいずれか１つに記載の画像補正方法。
【００７７】
本出願は、日本国特許庁において２０１５年１０月６日に出願された日本特許出願番号第２０１５−１９８７６２号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【００７８】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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