(57)【要約】【課題】  投写面と投写型映像表示装置との距離が非常に近い状態であっても、投写面上に投写される映像を補正することを可能とする投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】  投写型映像表示装置１００は、投写型映像表示装置１００から離れた側において、投写枠４１０の少なくとも一部を撮像するように構成された撮像装置３００と、撮像装置３００によって撮像された画像に基づいて、投写枠４１０及び撮像装置３００の撮像範囲３１０の重複領域５００を抽出するように構成された抽出部５５０と、重複領域５００上にテストパターン画像を表示するようにＤＭＤ６０を制御するように構成された素子制御部５６０とを備える。【選択図】  図４
2011160134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する投写型映像表示装置であって、
前記投写型映像表示装置から離れた側において、前記投写面に設けられる投写枠の少なくとも一部を撮像するように構成された撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて、前記投写枠及び前記撮像装置の撮像範囲の重複領域を抽出するように構成された抽出部と、
前記重複領域上にテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御するように構成された素子制御部とを備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記投写型映像表示装置から離れた側において、前記テストパターン画像の２隅を少なくとも撮像するように構成されており、
前記抽出部は、前記撮像装置によって撮像された画像に含まれる前記投写枠の２隅に基づいて、前記投写枠の残りの２隅を特定し、
前記素子制御部は、前記投写枠内に映像が収まるように前記光変調素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射される光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを備える投写型映像表示装置が知られている。
【０００３】
これに対して、以下の手順で映像を補正する方法が知られている。第１に、投写型映像表示装置は、長方形形状のテストパターン画像を投写面上に投写する。第２に、投写型映像表示装置は、投写面上に投写されたテストパターン画像を撮像して、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標を特定する。第３に、投写型映像表示装置は、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標に基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を特定して、投写面上に投写される映像を補正する。
【０００４】
例えば、投写面上に投写されたテストパターン画像は、投写型映像表示装置に設けられる撮像装置によって撮像される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６２８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、投写面と投写型映像表示装置との距離が非常に近い状態で、投写面上に映像を投写する投写型映像表示装置が知られている。このような投写型映像表示装置では、投写型映像表示装置に設けられた撮像装置によって、投写面上に投写される映像（投写枠）の全体を撮像することができない。すなわち、投写面上に投写される映像を十分に補正することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、投写面と投写型映像表示装置との距離が非常に近い状態であっても、投写面上に投写される映像を補正することを可能とする投写型映像表示装置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】
【０００８】
第１の特徴に係る投写型映像表示装置は、光源（光源１０）から出射される光を変調するように構成された光変調素子（ＤＭＤ６０）と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニット（投写ユニット１１０）とを有する。投写型映像表示装置は、前記投写型映像表示装置から離れた側において、前記投写面に設けられる投写枠（投写枠４１０）の少なくとも一部を撮像するように構成された撮像装置（撮像装置３００）と、前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて、前記投写枠及び前記撮像装置の撮像範囲の重複領域（重複領域５００）を抽出するように構成された抽出部（抽出部５５０）と、前記重複領域上にテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御するように構成された素子制御部（素子制御部５６０）とを備える。
【０００９】
第１の特徴において、前記撮像装置は、前記投写型映像表示装置から離れた側において、前記投写枠の２隅を少なくとも撮像するように構成される。前記抽出部は、前記撮像装置によって撮像された画像に含まれる前記投写枠の２隅に基づいて、前記投写枠の残りの２隅を特定する。前記素子制御部は、前記投写枠内に映像が収まるように前記光変調素子を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、投写面と投写型映像表示装置との距離が非常に近い状態であっても、投写面上に投写される映像を補正することを可能とする投写型映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る制御ユニット５００を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係る投写テストパターン画像における交点を算出する方法を説明するための図である。
【図１２】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の動作を示すフロー図である。
【図１３】変更例１に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１３】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１４】
［実施形態の概要］
実施形態に係る投写型映像表示装置は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する。投写型映像表示装置は、投写型映像表示装置から離れた側において、投写面に設けられる投写枠の少なくとも一部を撮像するように構成された撮像装置と、撮像装置によって撮像された画像に基づいて、投写枠及び撮像装置の撮像範囲の重複領域を抽出するように構成された抽出部と、重複領域上にテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御するように構成された素子制御部とを備える。
【００１５】
実施形態では、素子制御部は、投写枠及び撮像装置の撮像範囲の重複領域上にテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する。従って、投写面と投写型映像表示装置との距離が非常に近い状態であっても、テストパターン画像の撮像画像を取得することができる。従って、投写面上に投写される映像を補正することができる。
【００１６】
なお、投写面上に投写される映像の補正は、（１）映像の台形補正、（２）フォーカス補正、（３）ズーム補正（レンズシフト補正或いは光学補正）、（４）映像の局所歪み補正、（５）スクリーンフィッティング補正などを含む。
【００１７】
［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（床面投写）を示す図である。図２は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（壁面投写）を示す図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、投写型映像表示装置１００は、筐体２００を有しており、投写面（不図示）に映像を投写する。投写面は、図１に示すように、床面に設けられていてもよく、図２に示すように、壁面に設けられてもよい。
【００１９】
具体的には、投写型映像表示装置１００は、光源１０と、ロッドインテグレータ２０と、レンズ群３０と、ミラー４０と、ミラー５０と、ＤＭＤ６０と、投写ユニット１１０とを有する。これらの光学素子は、筐体２００内に収容される。
【００２０】
光源１０は、複数色の色成分光を個別に出射するように構成される。例えば、光源１０は、光源１０Ｒ、光源１０Ｇ及び光源１０Ｂによって構成される。
【００２１】
光源１０Ｒは、赤成分光Ｒを出射する光源であり、例えば、赤ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や赤ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）である。光源１０Ｇは、緑成分光Ｇを出射する光源であり、例えば、緑ＬＥＤや緑ＬＤである。光源１０Ｂは、青成分光Ｂを出射する光源であり、例えば、青ＬＥＤや青ＬＤである。
【００２２】
ロッドインテグレータ２０は、光入射面と、光出射面と、光入射面の外周から光出射面の外周に亘って設けられる光反射側面とを有する。ロッドインテグレータ２０は、光源１０から出射された色成分光を均一化する。詳細には、ロッドインテグレータ２０は、光反射側面で色成分光を反射することによって、色成分光を均一化する。なお、ロッドインテグレータ２０は、ガラスなどによって構成される中実ロッドであってもよく、ミラー面によって内面が構成される中空ロッドであってもよい。
【００２３】
レンズ群３０は、光源１０から出射された色成分光の拡大を抑制しながら、色成分光をＤＭＤ６０上に略結像するリレーレンズである。レンズ群３０は、例えば、複数のレンズ（レンズ３１、レンズ３２及びレンズ３３）によって構成される。
【００２４】
ミラー４０は、レンズ群３０から出射された色成分光をミラー５０側に反射する。具体的には、ミラー４０は、投写ユニット１１０の光軸Ｃに対して垂直方向に色成分光を反射する。ミラー５０は、ミラー４０で反射された色成分光をＤＭＤ６０側に反射する。
【００２５】
ＤＭＤ６０は、複数の微小ミラーによって構成されており、複数の微小ミラーは可動式である。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ６０は、各微小ミラーの角度を変更することによって、色成分光が有効光として投写ユニット１１０側に導かれるように色成分光を反射するか否かを切り替える。
【００２６】
なお、ＤＭＤ６０の中心は、投写ユニット１１０の光軸Ｃからシフトしていることに留意すべきである。具体的には、ＤＭＤ６０の中心は、投写ユニット１１０の光軸Ｃよりも、投写面側にシフトしている。
【００２７】
ここで、光源１０、ロッドインテグレータ２０、レンズ群３０、ミラー４０及びミラー５０は、照明ユニットを構成することに留意すべきである。
【００２８】
投写ユニット１１０は、ＤＭＤ６０で反射された色成分光（映像光）を投写面に投写する。具体的には、投写ユニット１１０は、第１投写レンズ群１１１と、第２投写レンズ群１１２と、反射ミラー１１３とを有する。
【００２９】
第１投写レンズ群１１１は、ＤＭＤ６０で反射された色成分光（映像光）を第２投写レンズ群１１２側に出射する。第１投写レンズ群１１１は、投写ユニット１１０の光軸Ｃを中心とする略円形形状を有する。
【００３０】
第２投写レンズ群１１２は、第１投写レンズ群１１１から出射された色成分光（映像光）を反射ミラー１１３側に出射する。ここで、第２投写レンズ群１１２は、投写ユニット１１０の光軸Ｃを中心とする略円形形状の一部分によって構成される形状（例えば、下半分の半円形状）を有する。なお、第２投写レンズ群１１２の径は、第１投写レンズ群１１１の径よりも大きいことに留意すべきである。
【００３１】
反射ミラー１１３は、第１投写レンズ群１１１から出射された色成分光（映像光）を反射する。反射ミラー１１３は、映像光を集光した上で、映像光を広角化する。例えば、反射ミラー１１３は、第１投写レンズ群１１１側に凹面を有する非球面ミラーである。ここで、反射ミラー１１３は、投写ユニット１１０の光軸Ｃを中心とする略円形形状の一部分によって構成される形状（例えば、下半分の半円形状）を有する。
【００３２】
反射ミラー１１３で集光された映像光は、筐体２００の傾斜面２１０に設けられた透過領域２１１を透過する。傾斜面２１０に設けられた透過領域２１１は、反射ミラー１１３によって映像光が集光される位置近傍に設けられることが好ましい。
【００３３】
なお、投写ユニット１１０の光軸Ｃ方向における筐体２００のサイズは、ＤＭＤ６０と反射ミラー１１３との配置（距離）によって規定されることに留意すべきである。
【００３４】
（投写型映像表示装置の概略）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の概略について、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の詳細について説明するための図である。
【００３５】
図３に示すように、投写型映像表示装置１００には、撮像装置３００が設けられる。また、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に映像光を投写する。
【００３６】
撮像装置３００は、投写面４００を撮像するように構成される。具体的には、撮像装置３００は、投写型映像表示装置１００から離れた側（far  ｓｉｄｅ）において、投写面４００上に設けられる投写枠４１０の少なくとも一部を撮像する。すなわち、撮像装置３００の撮像範囲３１０は、投写枠４１０の一部と重複する。
【００３７】
ここで、投写型映像表示装置１００は、投写面４００に非常に近接して配置されるため、撮像装置３００は、投写枠４１０の全体を撮像することが難しいことに留意すべきである。
【００３８】
なお、撮像装置３００は、投写型映像表示装置１００に内蔵されていてもよく、投写型映像表示装置１００と併設されていてもよい。
【００３９】
投写面４００上には、スクリーン枠などの投写枠４１０が設けられる。なお、スクリーン枠などを特定することができない場合には、投写枠４１０は、投写型映像表示装置１００が映像光を投写可能な範囲（以下、投写可能範囲）と考えてもよい。
【００４０】
なお、投写可能範囲は、投写枠４１０内に収まることが好ましい。但し、初期状態において、投写可能範囲が投写枠４１０内に収まらないケースも考えられることに留意すべきである。
【００４１】
ここで、投写型映像表示装置１００は、投写枠４１０及び撮像範囲３１０の重複領域５００上に、後述するテストパターン画像を表示する。すなわち、テストパターン画像は、撮像装置３００によって撮像される。
【００４２】
なお、第１実施形態では、投写型映像表示装置１００の光軸Ｎが投写面４００の法線Ｍと一致しないケースについて例示する。例えば、光軸Ｎと法線Ｍとが角度θを構成するケースについて例示する。
【００４３】
すなわち、第１実施形態では、光軸Ｎが法線Ｍと一致しないため、投写枠４１０（投写面４００上に表示される映像）が歪んでしまう。第１実施形態では、このような投写枠４１０の歪みを補正する方法について主として説明する。
【００４４】
（制御ユニットの構成）
以下において、第１実施形態に係る制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る制御ユニット５００を示すブロック図である。制御ユニット５００は、投写型映像表示装置１００に設けられており、投写型映像表示装置１００を制御する。
【００４５】
なお、制御ユニット５００は、映像入力信号を映像出力信号に変換する。映像入力信号は、赤入力信号Ｒｉｎ、緑入力信号Ｇｉｎ及び青入力信号Ｂｉｎによって構成される。映像出力信号は、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔによって構成される。映像入力信号及び映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎に入力される信号である。
【００４６】
図４に示すように、制御ユニット５００は、映像信号受付部５１０と、記憶部５２０と、取得部５３０と、算出部５４０と、抽出部５５０と、素子制御部５６０とを有する。
【００４７】
映像信号受付部５１０は、ＤＶＤやＴＶチューナなどの外部装置（不図示）から映像入力信号を受付ける。
【００４８】
記憶部５２０は、各種情報を記憶する。具体的には、記憶部５２０は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成するテストパターン画像を記憶する。また、３つ以上の線分は、所定読み出し方向に対して傾きを有する。
【００４９】
なお、所定読み出し方向は、テストパターン画像を構成する所定ラインの向き（例えば、水平方向）である。後述するように、取得部５３０は、撮像装置３００によって撮像された撮像画像のうち、テストパターン画像を構成する所定ライン毎に、所定ラインに対応する撮像画像データを取得する。
【００５０】
以下において、テストパターン画像の一例について、図５〜図８を参照しながら説明する。図５〜図８に示すように、テストパターン画像は、４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）を構成する４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する画像である。第１実施形態では、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、濃淡或いは明暗の差（エッジ）によって表される。
【００５１】
詳細には、図５に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの菱形であってもよい。ここで、白抜きの菱形の４辺は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定読み出し方向（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５２】
或いは、図６に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの線分であってもよい。白抜きの線分は、図５に示す白抜きの菱形の４辺の一部分を構成する。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定読み出し方向（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５３】
或いは、図７に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び１対の白抜きの三角形であってもよい。ここで、１対の白抜きの三角形の２辺は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定読み出し方向（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５４】
或いは、図８に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの線分であってもよい。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。図８に示すように、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）によって構成される４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）は、投写可能範囲の外側に設けられてもよい。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、取得部５３０（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５５】
取得部５３０は、撮像装置３００から撮像画像を取得する。具体的には、取得部５３０は、撮像装置３００から、テストパターン画像における所定読み出し方向に沿ってテストパターン画像の撮像画像データを順に取得する。言い換えると、取得部５３０は、ラインバッファを有しており、撮像装置３００によって撮像された撮像画像のうち、テストパターン画像を構成する所定ライン毎に、所定ラインに対応する撮像画像データをラインバッファに格納する。すなわち、取得部５３０は、フレームバッファを必要としないことに留意すべきである。
【００５６】
取得部５３０は、所定読み出し方向に沿って順にラインバッファから撮像画像データを読み出し、読み出された撮像画像データに基づいて、撮像画像における３つ以上の交点を取得する。
【００５７】
具体的には、取得部５３０は、以下の手順によって、撮像画像における３つ以上の交点を取得する。ここでは、テストパターン画像が図５に示す画像（白抜きの菱形）であるケースについて例示する。
【００５８】
第１に、取得部５３０は、図９に示すように、ラインバッファから読み出された撮像画像に基づいて、濃淡或いは明暗の差（エッジ）を有する点群Ｐｅｄｇｅを取得する。すなわち、取得部５３０は、テストパターン画像の白抜きの菱形の４辺に対応する点群Ｐｅｄｇｅを取得する。
【００５９】
第２に、取得部５３０は、図１０に示すように、点群Ｐｅｄｇｅに基づいて、撮像画像における４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を取得する。すなわち、取得部５３０は、テストパターン画像における４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）に対応する４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を取得する。
【００６０】
第３に、取得部５３０は、図１０に示すように、４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）に基づいて、撮像画像における４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を取得する。すなわち、取得部５３０は、テストパターン画像における４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）に対応する４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を取得する。
【００６１】
算出部５４０は、テストパターン画像における３つ以上の交点（例えば、Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像画像における３つの交点（例えば、Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。具体的には、算出部５４０は、投写型映像表示装置１００（投写ユニット１１０）の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出する。
【００６２】
なお、以下においては、記憶部５２０に記憶されたテストパターン画像を記憶テストパターン画像と称する。撮像画像に含まれるテストパターン画像を撮像テストパターン画像と称する。投写面４００に投写されたテストパターン画像を投写テストパターン画像と称する。
【００６３】
第１に、算出部５４０は、投写テストパターン画像における４つの交点（Ｐｕ１〜Ｐｕ４）の座標を算出する。ここでは、記憶テストパターン画像の交点Ｐｓ１、撮像テストパターン画像の交点Ｐｔ１、投写テストパターン画像の交点Ｐｕ１を例に挙げて説明する。交点Ｐｓ１、交点Ｐｔ１及び交点Ｐｕ１は、互いに対応する交点である。
【００６４】
以下において、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の算出方法について、図１０を参照しながら説明する。交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における座標であることに留意すべきである。
【００６５】
（１）算出部５４０は、記憶テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｓ１の座標（ｘｓ１，ｙｓ１）について、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）に変換する。具体的には、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）は、以下の式によって表される。
【数１】
2011160134.tif 000003
【００６６】
なお、Ａｓは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｓは、既知のパラメータである。
【００６７】
ここでは、投写型映像表示装置１００の光軸方向に垂直な面がＸｓ軸及びＹｓ軸で表されており、投写型映像表示装置１００の光軸方向がＺｓ軸で表されている。
【００６８】
同様に、算出部５４０は、撮像テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｔ１の座標（ｘｔ１，ｙｔ１）について、撮像装置３００の焦点Ｏｔを原点とする３次元空間における交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）に変換する。
【数２】
2011160134.tif 000004
【００６９】
なお、Ａｔは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｔは、既知のパラメータである。
【００７０】
ここでは、撮像装置３００の光軸方向に垂直な面がＸｔ軸及びＹｔ軸で表されており、撮像装置３００の向き（撮像方向）がＺｔ軸で表されている。このような座標空間において、撮像装置３００の向き（撮像方向）の傾き（ベクトル）は既知であることに留意すべきである。
【００７１】
（２）算出部５４０は、交点Ｐｓ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｖの式を算出する。同様に、算出部５４０は、交点Ｐｔ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｗの式を算出する。なお、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗの式は、以下のように表される。
【数３】
2011160134.tif 000005
【００７２】
（３）算出部５４０は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における直線Ｌｗ’に直線Ｌｗを変換する。直線Ｌｗ’は、以下の式によって表される。
【数４】
2011160134.tif 000006
【００７３】
なお、投写型映像表示装置１００の光軸及び撮像装置３００の向き（撮像方向）は既知であるため、回転成分を示すパラメータＲは既知である。同様に、投写型映像表示装置１００及び撮像装置３００の相対位置が既知であるため、並進成分を示すパラメータＴも既知である。
【００７４】
（４）算出部５４０は、式（３）及び式（５）に基づいて、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗ’の交点（すなわち、交点Ｐｕ１）における媒介変数Ｋｓ及びＫｔを算出する。続いて、算出部５４０は、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）及びＫｓに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）を算出する。或いは、算出部５４０は、交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）及びＫｔに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）を算出する。
【００７５】
これによって、算出部５４０は、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）を算出する。同様に、算出部５４０は、交点Ｐｕ２の座標（Ｘｕ２，Ｙｕ２，Ｚｕ２）、交点Ｐｕ３の座標（Ｘｕ３，Ｙｕ３，Ｚｕ３）、交点Ｐｕ４の座標（Ｘｕ４，Ｙｕ４，Ｚｕ４）を算出する。
【００７６】
第２に、算出部５４０は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。具体的には、算出部５４０は、交点Ｐｕ１〜交点Ｐｕ４のうち、少なくとも３つの交点の座標を用いて、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。投写面４００の式は、以下の式によって表され、パラメータｋ１、ｋ２、ｋ３は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを表している。
【数５】
2011160134.tif 000007
【００７７】
これによって、算出部５４０は、投写型映像表示装置１００の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出することができる。すなわち、算出部５４０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出することができる。
【００７８】
図４に戻って、抽出部５５０は、取得部５３０によって取得される撮像画像に基づいて、撮像範囲３１０及び投写枠４１０の重複領域５００を抽出する。ここで、重複領域５００を抽出する際には、投写枠４１０を特定できるように、白色映像が投写面４００に投写されることが好ましい。
【００７９】
素子制御部５６０は、映像入力信号を映像出力信号に変換して、映像出力信号に基づいて、ＤＭＤ６０を制御する。また、素子制御部５６０は、以下に示す機能を有する。
【００８０】
第１に、素子制御部５６０は、抽出部５５０によって抽出された重複領域５００上にテストパターン画像を表示するようにＤＭＤ６０を制御する。
【００８１】
第２に、素子制御部５６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、投写面４００上に投写された映像の形状の自動補正を行う機能を有する。すなわち、素子制御部５６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、自動的に台形補正を行う機能を有する。
【００８２】
（投写型映像表示装置の動作）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置（制御ユニット）の動作について、図面を参照しながら説明する。図１１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（制御ユニット５００）の動作を示すフロー図である。
【００８３】
図１２に示すように、ステップ１０において、投写型映像表示装置１００は、準備画像を表示する。すなわち、投写型映像表示装置１００は、ＤＭＤ６０の制御などによって、投写面４００上に準備画像を投写する。
【００８４】
なお、準備画像は、例えば、ブルーバックの画像であってもよく、ブラックバックの画像であってもよい。
【００８５】
ステップ２０において、撮像装置３００は、投写面４００を撮像する。具体的には、撮像装置３００は、投写面４００に設けられた投写枠４１０の少なくとも一部を撮像する。
【００８６】
なお、ステップ２０では、投写型映像表示装置１００は、投写枠４１０を特定できるように、投写面４００上に白色映像を表示することが好ましい。
【００８７】
ステップ３０において、投写型映像表示装置１００は、撮像装置３００によって撮像された撮像画像に基づいて、撮像範囲３１０及び投写枠４１０の重複領域５００を抽出する。
【００８８】
ステップ４０において、投写型映像表示装置１００は、重複領域５００上にテストパターン画像を表示する。すなわち、投写型映像表示装置１００は、ＤＭＤ６０の制御などによって、重複領域５００上にテストパターン画像を投写する。
【００８９】
ステップ５０において、撮像装置３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像装置３００は、重複領域５００上に投写されたテストパターン画像を撮像する。
【００９０】
ステップ６０において、投写型映像表示装置１００は、準備画像を再表示する。すなわち、投写型映像表示装置１００は、ＤＭＤ６０の制御などによって、投写面４００上に準備画像を投写する。
【００９１】
ステップ７０において、投写型映像表示装置１００は、撮像画像を構成する所定ライン毎に取得された撮像画像データに基づいて、テストパターン画像における３つ以上の交点を取得する。
【００９２】
ステップ８０において、投写型映像表示装置１００は、撮像装置３００によって撮像された撮像画像のうち、テストパターン画像の撮像画像に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。具体的には、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像における４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像画像における４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。
【００９３】
ステップ９０において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に投写される映像を補正する。投写面４００上に投写される映像の補正は、（１）映像の台形補正、（２）フォーカス補正、（３）ズーム補正（レンズシフト補正或いは光学補正）、（４）映像の局所歪み補正などである。
【００９４】
（作用及び効果）
第１実施形態では、素子制御部５６０は、投写枠４１０及び撮像装置３００の撮像範囲３１０の重複領域５００上にテストパターン画像を表示するようにＤＭＤ６０を制御する。従って、投写面４００と投写型映像表示装置１００との距離が非常に近い状態であっても、テストパターン画像の撮像画像を取得することができる。従って、投写面４００上に投写される映像を補正することができる。
【００９５】
［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。具体的には、変更例１では、スクリーンフィッティング補正について説明する。
【００９６】
（投写型映像表示装置の概略）
以下において、変更例１に係る投写型映像表示装置の概略について、図面を参照しながら説明する。図１３は、変更例１に係る投写型映像表示装置１００の詳細について説明するための図である。
【００９７】
図１３に示すように、投写型映像表示装置１００から離れた側（far  ｓｉｄｅ）において、投写枠４１０の４隅のうち、少なくとも２隅は、撮像装置３００の撮像範囲３１０に含まれる。すなわち、撮像装置３００は、投写型映像表示装置１００から離れた側（far  ｓｉｄｅ）において、投写枠４１０の４隅のうち、少なくとも２隅（Ａ，Ｂ）を撮像する。
【００９８】
ここで、上述した抽出部５５０は、撮像装置３００に含まれる撮像画像に含まれる投写枠４１０の２隅（Ａ，Ｂ）に基づいて、投写枠４１０の残りの２隅（Ｃ，Ｄ）を特定する。具体的には、投写枠４１０のアスペクト比が既知であることを前提として、抽出部５５０は、投写枠４１０の残りの２隅（Ｃ，Ｄ）を特定する。
【００９９】
上述した素子制御部５６０は、抽出部５５０によって特定された投写枠４１０内に映像が収まるようにＤＭＤ６０を制御する（スクリーンフィッティング補正）。
【０１００】
（作用及び効果）
変更例１では、抽出部５５０は、撮像装置３００に含まれる撮像画像に含まれる投写枠４１０の２隅（Ａ，Ｂ）に基づいて、投写枠４１０の残りの２隅（Ｃ，Ｄ）を特定する。従って、投写面４００と投写型映像表示装置１００との距離が非常に近い状態であっても、スクリーンフィッティング補正を行うことができる。
【０１０１】
［変更例２］
以下において、第１実施形態の変更例２について説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。
【０１０２】
具体的には、第１実施形態では、撮像装置３００が設けられる位置について触れていないが、変更例２では、撮像装置３００が設けられる位置が最適化される。
【０１０３】
例えば、撮像装置３００は、投写ユニット１１０の近傍に配置される。また、撮像装置３００の向き（撮像方向）は、投写ユニット１１０の向き（光出射方向）と揃っている。これによって、撮像装置３００の焦点Ｏｔを原点とする３次元空間を投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間に変換する必要がない。従って、演算処理が軽減される。
【０１０４】
或いは、撮像装置３００は、可能な範囲で投写面４００から離れた位置に配置される。これによって、撮像装置３００の撮像範囲３１０が最大化する。
【０１０５】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１０６】
実施形態では、光変調素子として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を例示したに過ぎない。光変調素子は、反射型の液晶パネルであってもよい。
【０１０７】
実施形態では、光源として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）を例示した。しかしながら、光源は、白色光源であってもよい。
【０１０８】
上述した実施形態では、図５〜図８に示すテストパターン画像について例示した。しかしながら、テストパターン画像は、これに限定されるものではない。また、取得部５３０がラインメモリを有しているケースについて例示した。しかしながら、取得部５３０は、フレームメモリを有していてもよい。
【０１０９】
上述した実施形態では、素子制御部５６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、自動的に台形補正を行う機能を有することについて説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、素子制御部５６０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、フォーカス位置の調整やズーム倍率の調整を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…光源、２０…ロッドインテグレータ、３０…レンズ群、４０…ミラー、５０…ミラー、６０…ＤＭＤ、１００…投写型映像表示装置、１１０…投写ユニット、１１１…第１投写レンズ群、１１２…第２投写レンズ群、１１３…反射ミラー、２００…筐体、２１０…傾斜面、２１１…透過領域、３００…撮像装置、４００…投写面、４１０…投写枠、５００…制御ユニット、５１０…映像信号受付部、５２０…記憶部、５３０…取得部、５４０…算出部、５５０…抽出部、５６０…素子制御部
【図１】
2011160134.tif 000008
【図２】
2011160134.tif 000009
【図３】
2011160134.tif 000010
【図４】
2011160134.tif 000011
【図５】
2011160134.tif 000012
【図６】
2011160134.tif 000013
【図７】
2011160134.tif 000014
【図８】
2011160134.tif 000015
【図９】
2011160134.tif 000016
【図１０】
2011160134.tif 000017
【図１１】
2011160134.tif 000018
【図１２】
2011160134.tif 000019
【図１３】
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