(57)【要約】【課題】位置補正用のパターンを表示し位置ズレの補正を行うる画像表示システムに入力される画像データを作成する画像処理装置の提供。【解決手段】第１投写画像ＰＡを示す第１投写画像データ及び第２投写画像ＰＢを示す第２投写画像データを作成する画像処理装置であって、第１投写画像ＰＡは第１画像Ｐ１に位置決め用の第１パターンＴＰ１を付加した画像であり、第２投写画像ＰＢは第２画像Ｐ２に第１パターンＴＰ１と対応する第２パターンＴＰ２を付加した画像であり、第１画像Ｐ１を示す第１画像データと、第２画像Ｐ２を示す第２画像データと、に基づいて、第１パターンＴＰ１の明度と第２パターンＴＰ２の明度とを合計した明度が、所定の画像において対応する部分の明度と同じ明度となるように、第１パターンＴＰ１および第２パターンＴＰ２の明度を相補的に異ならせ、第１投写画像データ及び第２投写画像データと、を作成することを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１投写画像及び第２投写画像を重ねて投写することにより所定の画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像を示す第１投写画像データ及び前記第２投写画像を示す第２投写画像データを作成する画像処理装置であって、
前記第１投写画像は第１画像に位置決め用の第１パターンを付加した画像であり、
前記第２投写画像は第２画像に前記第１パターンと対応する第２パターンを付加した画像であり、
前記第１画像を示す第１画像データと、前記第２画像を示す第２画像データと、に基づいて、前記第１パターンの明度と前記第２パターンの明度とを合計した明度が、前記所定の画像において対応する部分の明度と同じ明度となるように、前記第１パターンおよび前記第２パターンの明度を相補的に異ならせ、前記第１投写画像データ及び前記第２投写画像データと、を作成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第１投写画像として、前記第１画像に前記第１パターンを付した像と、前記第２画像に前記第１パターンを付した像と、を求めるとともに、各々対となる前記第２投写画像を求め、
前記第１画像に前記第１パターンを付した像と、前記第２画像に前記第１パターンを付した像とに含まれる前記第１パターンが、緑色光を用いて規定されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１投写画像および前記第２投写画像は、前記被投写面上で、互いに半画素ずらしながら重ねて投写されるものであり、
前記第１投写画像として、前記第１画像に前記第１パターンを付した像と、前記第２画像に前記第１パターンを付した像と、を求めるとともに、各々対となる前記第２投写画像を求め、
前記第１画像に付した前記第１パターンが、赤色光または青色光のうちいずれか一方を用いて規定され、
前記第２画像に付した前記第１パターンが、赤色光または青色光のうち他方を用いて規定されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１パターンは、２点以上の座標が特定される形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置から供給される投写画像データに基づき、ｓ偏光を用いて、前記第１投写画像または前記第２投写画像のいずれか一方の画像を形成する第１画像形成光学系と、
前記画像処理装置から供給される投写画像データに基づき、ｐ偏光を用いて、前記第１投写画像または前記第２投写画像の他方の画像を形成する第２画像形成光学系と、
前記第１投写画像と前記第２投写画像とを、被投写面上に重畳させて前記所定の画像を表示する投写光学系と、
ｓ偏光またはｐ偏光のいずれか一方を透過させる偏光素子を有し、前記所定の画像を観察する際に、前記被投写面上に投写された前記第１投写画像と前記第２投写画像とのうち、いずれか一方の投写画像を選択的に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記第１投写画像および前記第２投写画像の撮像画像から求められる、前記被投写面上での前記第１投写画像と前記第２投写画像との投写位置に基づいて、前記第１投写画像と前記第２投写画像との相対位置が、予め定められた目標位置に近づくように、前記第１投写画像および前記第２投写画像の少なくともいずれか一方の位置を動かす位置補正手段と、を有することを特徴とする画像表示システム。
【請求項６】
前記撮像手段は、ｓ偏光を透過させる偏光素子を有する第１撮像手段と、ｐ偏光を透過させる偏光素子を有する第２撮像手段と、を有していることを特徴とする請求項５に記載の画像表示システム。
【請求項７】
前記第１画像形成光学系と、前記第２画像形成光学系と、前記第１投写画像と前記第２投写画像とを前記被投写面上で重畳するように投写する投写光学系と、を備えるプロジェクターを有することを特徴とする請求項６に記載の画像表示システム。
【請求項８】
第１投写画像及び第２投写画像を重ねて投写することにより所定の画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像を示す第１投写画像データ及び前記第２投写画像を示す第２投写画像データを作成する画像処理方法であって、
前記第１投写画像は第１画像に位置決め用の第１パターンを付加した画像であり、
前記第２投写画像は第２画像に前記第１パターンと対応する第２パターンを付加した画像であり、
前記第１画像を示す第１画像データと、前記第２画像を示す第２画像データと、に基づいて、前記第１パターンの明度と前記第２パターンの明度とを合計した明度が、前記所定の画像において対応する部分の明度と同じ明度となるように、前記第１パターンおよび前記第２パターンの明度を相補的に異ならせ、前記第１投写画像データ及び前記第２投写画像データと、を作成することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像表示システムおよび画像処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、展示会や学会、会議等のプレゼンテーションに、あるいはホームシアター等にプロジェクターが用いられている。近年では、店頭広告などにもプロジェクターの使用用途が広がっている。プロジェクターを用いると、ディスプレイなどの直視型表示装置よりも大画面表示が容易であるため、より多人数に対して同じ画像を見せることが可能であり利便性が高い。近年では、高品質な投写画像を求める市場要求に対して、様々な開発がなされている。
【０００３】
例えば、プロジェクターによる投写画像の解像度は、プロジェクターが有する液晶ライトバルブやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等の画像形成素子の画素数に依存している。したがって、プロジェクターが投写する投写画像の解像度を高めるためには、高解像度の画像形成素子を用いる必要がある。しかし、そのような高精細な画像形成素子は、非常に高価なものとなりやすく汎用されるには適していない。
【０００４】
そこで、複数台のプロジェクターを用い１つの画像を投写するシステムが開発されている。特許文献１には、複数台のプロジェクターから投写される画像を被投写面上で重畳させることで、１つの高精細な画像を表示することが可能な画像表示システムが記載されている。また、特許文献１に記載された画像表示システムでは、複数台のプロジェクターから、互いの相対位置を検知するための検査パターンを投写表示し、検査パターン同士の相対位置から検出されるプロジェクター同士の位置ズレを、機械的に補正することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６８０３９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、複数のプロジェクターから投写する画像の相対位置は、プロジェクター内部の駆動発熱や、使用環境の温度変化による光学部材の熱変形等に起因して、時間と共に変化することが考えられる。そのため、画像表示システムの使用中であっても、画像投写位置の相対位置を再調整することが望ましい。
【０００７】
しかし、特許文献１の画像表示システムにおいては、各プロジェクターから検査パターンを投写表示し、該検査パターンをカメラで撮影して相対位置を計測した後に、計測された相対位置に基づいて位置補正量を算出して位置補正を行うという手順を踏む必要がある。そのため、画像表示システムの使用中に投写位置の位置ズレの補正を行おうとする場合には、投写している画像を消した後に検査パターンを投写表示する必要が生じる。画像表示を行ったまま位置ズレの補正を行おうとすると、投写画像に検査パターンが重畳されることとなるため、投写画像を見ている人にも検査パターンが認識され、使用感が悪い。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、使用者に認識させることなく位置補正のためのパターンを表示し、位置ズレの補正を行うことができる画像表示システムを提供することを目的とする。また、上記画像表示システムから投写される投写画像を示す投写画像データを作成する画像処理装置および画像処理方法を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、第１投写画像及び第２投写画像を重ねて投写することにより所定の画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像を示す第１投写画像データ及び前記第２投写画像を示す第２投写画像データを作成する画像処理装置であって、前記第１投写画像は第１画像に位置決め用の第１パターンを付加した画像であり、前記第２投写画像は第２画像に前記第１パターンと対応する第２パターンを付加した画像であり、前記第１画像を示す第１画像データと、前記第２画像を示す第２画像データと、に基づいて、前記第１パターンの明度と前記第２パターンの明度とを合計した明度が、前記所定の画像において対応する部分の明度と同じ明度となるように、前記第１パターンおよび前記第２パターンの明度を相補的に異ならせ、前記第１投写画像データ及び前記第２投写画像データと、を作成することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１パターンおよび第２パターンの明度を相補的に異ならせた２つの投写画像の画像データを作成することで、画像表示システムで表示した際に使用者に第１，第２パターンを認識させない、または第１，第２パターンが目立たない投写画像を表示させることが可能となる。
【００１１】
本発明においては、前記第１投写画像として、前記第１画像に前記第１パターンを付した像と、前記第２画像に前記第１パターンを付した像と、を求めるとともに、各々対となる前記第２投写画像を求め、前記第１画像に前記第１パターンを付した像と、前記第２画像に前記第１パターンを付した像とに含まれる前記第１パターンが、緑色光を用いて規定されることが望ましい。
人間の目は緑色が最も視感度が高いため、緑色の色光で形成した第１パターンを基準として位置補正を行うと、各投写画像の位置ズレが人間の目に認識されにくくなるため好ましい。
【００１２】
本発明においては、前記第１投写画像および前記第２投写画像は、前記被投写面上で、互いに半画素ずらしながら重ねて投写されるものであり、前記第１投写画像として、前記第１画像に前記第１パターンを付した像と、前記第２画像に前記第１パターンを付した像と、を求めるとともに、各々対となる前記第２投写画像を求め、前記第１画像に付した前記第１パターンが、赤色光または青色光のうちいずれか一方を用いて規定され、前記第２画像に付した前記第１パターンが、赤色光または青色光のうち他方を用いて規定されることが望ましい。
第１投写画像と第２投写画像の画素を互いに０．５画素ずつ上下左右方向にずらして重畳させると、第１投写画像と第２投写画像とが協働して表示する所定の画像の解像度を高くすることができる。この場合、緑色の色光で位置決め用のパターンを表示すると、第１パターンと第２パターンとを重ねた部分では解像度の低下が生じてしまう。このような場合に、赤色、青色の色光で位置決め用のパターンを表示することにより、緑色の色光で形成される像は高解像度を保ち、他の色については位置補正が可能となる。したがって、より高画質な画像を表示することが可能な投写画像データを作成することができる。
【００１３】
本発明においては、前記第１パターンは、２点以上の座標が特定される形状を有することが望ましい。
この構成によれば、２つの特徴点の座標に基づいて第１投写画像と第２投写画像との相対位置を検出することができる。そうすると、第１投写画像と第２投写画像とが、被投写面内で傾いている場合に、それぞれ２点の特徴点の座標から投写画像同士の傾きを検出することができる。したがって、１つの特徴点に基づいた位置補正よりも更に正確な位置補正を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の画像表示システムは、上述の画像処理装置と、前記画像処理装置から供給される投写画像データに基づき、ｓ偏光を用いて、前記第１投写画像または前記第２投写画像のいずれか一方の画像を形成する第１画像形成光学系と、前記画像処理装置から供給される投写画像データに基づき、ｐ偏光を用いて、前記第１投写画像または前記第２投写画像の他方の画像を形成する第２画像形成光学系と、前記第１投写画像と前記第２投写画像とを、被投写面上に重畳させて前記所定の画像を表示する投写光学系と、ｓ偏光またはｐ偏光のいずれか一方を透過させる偏光素子を有し、前記所定の画像を観察する際に、前記被投写面上に投写された前記第１投写画像と前記第２投写画像とのうち、いずれか一方の投写画像を選択的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した前記第１投写画像および前記第２投写画像の撮像画像から求められる、前記被投写面上での前記第１投写画像と前記第２投写画像との投写位置に基づいて、前記第１投写画像と前記第２投写画像との相対位置が、予め定められた目標位置に近づくように、前記第１投写画像および前記第２投写画像の少なくともいずれか一方の位置を動かす位置補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、使用者に認識させることなく第１投写画像と第２投写画像との位置決め用のパターンを表示し、位置ズレの補正を行うことができる画像表示システムを提供することが可能となる。したがって、プロジェクター内部の駆動発熱や、使用環境の温度変化による光学部材の熱変形等に起因して、第１投写画像と第２投写画像との相対位置が時間と共に変化した場合に、画像表示システムの使用中であっても、画像の投写位置の相対位置を再調整することが可能となる。
【００１６】
本発明においては、前記撮像手段は、ｓ偏光を透過させる偏光素子を有する第１撮像手段と、ｐ偏光を透過させる偏光素子を有する第２撮像手段と、を有していることが望ましい。
この構成によれば、２台の撮像手段により、第１投写画像および第２投写画像に含まれる第１パターンを同時に撮像することができるため、プロジェクターの振動による計測誤差のような、撮像タイミングが異なることに起因する誤差が発生せず、位置補正の精度を高くすることができる。
【００１７】
本発明においては、前記第１画像形成光学系と、前記第２画像形成光学系と、前記第１投写画像と前記第２投写画像とを前記被投写面上で重畳するように投写する投写光学系と、を備えるプロジェクターを有することが望ましい。
所謂６板式のプロジェクターを用いることで、装置構成を簡略化することができるとともに、位置ズレの補正を行い、確実に第１投写画像と第２投写画像とを重畳して投写表示する画像表示システムとすることができる。
【００１８】
また、本発明の画像処理方法は、第１投写画像及び第２投写画像を重ねて投写することにより所定の画像を表示する画像表示システムに入力される、前記第１投写画像を示す第１投写画像データ及び前記第２投写画像を示す第２投写画像データを作成する画像処理方法であって、前記第１投写画像は第１画像に位置決め用の第１パターンを付加した画像であり、前記第２投写画像は第２画像に前記第１パターンと対応する第２パターンを付加した画像であり、前記第１画像を示す第１画像データと、前記第２画像を示す第２画像データと、に基づいて、前記第１パターンの明度と前記第２パターンの明度とを合計した明度が、前記所定の画像において対応する部分の明度と同じ明度となるように、前記第１パターンおよび前記第２パターンの明度を相補的に異ならせ、前記第１投写画像データ及び前記第２投写画像データと、を作成することを特徴とする。
【００１９】
この方法によれば、第１パターンおよび第２パターンの明度を相補的に異ならせた２つの投写画像の画像データを作成することで、画像表示システムで表示した際に使用者に第１，第２パターンを認識させない、または第１，第２パターンが目立たない投写画像を表示させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の画像表示システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】プロジェクターの画像形成素子を示す概略断面図である。
【図３】被投写面上に表示される投写画像を説明する図である。
【図４】画像表示システムで投写表示される投写画像の例を示す図である。
【図５】テストパターンを説明する図である。
【図６】第１投写画像および第２投写画像を示す説明図である。
【図７】テストパターンの変形例を説明する図である。
【図８】テストパターンの変形例を説明する図である。
【図９】第２実施形態に係る画像表示システムの説明図である。
【図１０】第３実施形態の画像表示システムが有するプロジェクターの説明図である。
【図１１】第３実施形態の画像表示システムが有するプロジェクターの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、図１〜図８を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像処理装置、画像表示システムおよび画像処理方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２２】
［装置構成］
図１、２は、本実施形態の画像表示システムを示す概略図であり、図１は画像表示システム１Ａの全体構成を示す概略図、図２は画像表示システム１Ａが備えるプロジェクターの画像形成素子を示す概略断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の画像表示システム１Ａは、複数台のプロジェクター２、画像処理装置３、およびデジタルカメラ（撮像手段）４を備えている。ここでは、画像表示システム１Ａを用いて表示される投写画像Ｐを使用者Ｘが見ている様子を示している。
【００２４】
プロジェクター２は、図１では２台配置されていることとしているが、数や配置についてはこれに限られない。ここではプロジェクター２として、第１のプロジェクター２１、第２のプロジェクター２２が設けられていることとする。また、各プロジェクター２１，２２は、投写画像を形成するための画像形成素子（画像形成光学系）をそれぞれ有している。画像形成素子としては、液晶ライトバルブやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等を用いることができる。ここでは、プロジェクター２が画像形成素子として液晶ライトバルブを有するものとする。
【００２５】
液晶ライトバルブは、例えば図２に示すように、一対の基板２０１，２０２、およびシール材２０３に囲まれた空間に封止された液晶層２０４を有している。一対の基板２０１，２０２は、液晶層２０４を挟持する不図示の画素電極、共通電極、配向膜等を有する。また、一対の基板２０１，２０２の液晶層２０４とは反対側には、偏光素子２０５，２０６が直交ニコル配置または平行ニコル配置で設けられている。
【００２６】
第１のプロジェクター２１と第２のプロジェクター２２とは、互いに振動方向が直交する直線偏光を射出して投写画像を形成するように設計されている。すなわち、第１のプロジェクター２１が有する液晶ライトバルブは、透過光（画像光）がｓ偏光となるように偏光素子が設けられており、第２のプロジェクター２２が有する液晶ライトバルブは、透過光（画像光）がｐ偏光となるように偏光素子が設けられている。もちろん第１のプロジェクター２１がｐ偏光、第２のプロジェクター２２がｓ偏光を射出することとしてもかまわない。
【００２７】
第１のプロジェクター２１は、画像処理装置３から入力された画像データに基づいて、第１投写画像ＰＡを被投写面Ｓ上に表示する。また、第２のプロジェクター２２は、画像処理装置３から入力された画像データに基づいて、第２投写画像ＰＢを被投写面Ｓ上に表示する。
【００２８】
第１のプロジェクター２１が有する液晶ライトバルブからの画像光はｓ偏光であるため、第１投写画像ＰＡを形成する画像光はｓ偏光である。一方、第２のプロジェクター２２が有する液晶ライトバルブからの画像光はｐ偏光であるため、第２投写画像ＰＢを形成する画像光はｐ偏光である。使用者Ｘには、被投写面Ｓに表示される画像が、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとが重なった１つの投写画像Ｐとして認識される。
【００２９】
また、第２のプロジェクター２２の投写レンズ２９は、第２投写画像ＰＢの投写位置を被投写面Ｓ上で面方向に移動することが可能とするための投写位置制御機構が設けられている。投写位置制御機構は、画像処理装置３からの指示により第２投写画像ＰＢの投写位置を移動させる。
【００３０】
画像処理装置３は、信号源９から入力される画像データから、各プロジェクターが投写表示する画像ＰＡ及びＰＢに対応した画像データを作成する。第１，第２のプロジェクター２１，２２は、画像処理装置３から入力された画像データに基づいて、被投写面Ｓ上に画像を表示する。
【００３１】
すなわち、画像処理装置３は、第１投写画像ＰＡを示す画像データを第１のプロジェクター２１に出力する。同様に、画像処理装置３は、第２投写画像ＰＢを示す画像データを第２のプロジェクター２２に出力する。第１投写画像ＰＡを形成する画像光はｓ偏光であり、第２投写画像ＰＢを形成する画像光はｐ偏光である。
【００３２】
デジタルカメラ４は、被投写面Ｓに投写表示される投写画像Ｐを撮像する装置である。デジタルカメラ４は、レンズ、光電変換素子及び偏光素子等を備える。光電変換素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーなどが用いられる。また、偏光素子は、レンズを介して入射する光が光電変換素子に届くまでの光路中に設けられ、ｓ偏光またはｐ偏光のいずれか一方を選択的に透過させる。偏光素子は、透過させる直線偏光をｓ偏光とｐ偏光との間で任意に変更可能に構成されており、偏光素子がｓ偏光とｐ偏光とのいずれを透過させるかによって、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢのいずれか一方のみを撮像することが可能となっている。
【００３３】
［投写画像］
次に、図３〜６を用いて、本実施形態の画像表示システム１Ａで投写表示する投写画像Ｐについて説明する。
【００３４】
図３は、被投写面Ｓ上に表示される投写画像Ｐを説明する図であり、図３（ａ）は第１投写画像ＰＡまたは第２投写画像ＰＢを示す図、図３（ｂ）は第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとを重畳して表示することによって表示される投写画像Ｐを示す図である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、第１投写画像ＰＡおよび第２投写画像ＰＢは、画素Ｐｘがｘ方向にｍ画素、ｙ方向にｎ画素配列した解像度がｍ×ｎ画素の画像である。画素Ｐｘ同士の間の距離は画素Ｐｘの幅と等しくなっている。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態の画像表示システム１Ａにおいては、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとを水平方向および垂直方向にそれぞれ０．５画素ずらして表示する。これにより、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとによって表示される投写画像Ｐは、第１投写画像ＰＡ及びと第２投写画像ＰＢの２倍の画素数を有する画像となる。
【００３７】
図４は、投写画像Ｐの例を示す図である。このような投写画像Ｐを構成する第１投写画像ＰＡおよび第２投写画像ＰＢには、符号ＡＲで示す領域に、図５に示すような第１テストパターン（第１パターン）ＴＰ１、第２テストパターン（第２パターン）ＴＰ２がそれぞれ設けられている。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、第１テストパターンＴＰ１では、中心に明度が高い円形のパターンＸａが設けられ、パターンＸａの周囲には、パターンＸａよりも明度が低いパターンＸｂが設けられている。対して、図５（ｂ）に示すように、第２テストパターンＴＰ２では、中心に明度が低い円形のパターンＸｃが設けられ、パターンＸｃの周囲には、パターンＸｃよりも明度が高いパターンＸｄが設けられている。
【００３９】
パターンＸａが示す円は、第１テストパターンＴＰ１の被投写面における座標を特定するために用いる。すなわち、デジタルカメラ４によって撮像された撮像画像を二値化して撮像画像に含まれる図形の輪郭を抽出し、輪郭を数式で表すことにより求められる円の中心座標を、第１テストパターンＴＰ１の座標（特徴点の座標）として求めることができる。
【００４０】
また、第１テストパターンＴＰ１に含まれるパターンＸａは必ずしも円形である必要はなく、種々の形状を採用することができる。例えば、パターンＸａがクロスハッチである場合、クロスハッチを式で表した場合における２本の線の交点座標を第１テストパターンＴＰ１の座標として求めることができる。
【００４１】
図６は、第１投写画像ＰＡおよび第２投写画像ＰＢを示す説明図であり、図６（ａ）は、第１テストパターンＴＰ１を含む第１投写画像ＰＡ、図６（ｂ）は、第２テストパターンＴＰ２を含む第２投写画像ＰＢを示す図である。
【００４２】
図に示すように、第１投写画像ＰＡは、投写画像Ｐの一部を構成する第１画像Ｐ１と、投写画像Ｐにおける領域ＡＲと対応する位置に設けられた第１テストパターンＴＰ１とを含んでなり、第２投写画像ＰＢは、投写画像Ｐの一部を構成する第２画像Ｐ２と、投写画像Ｐにおける領域ＡＲと対応する位置に設けられた第２テストパターンＴＰ２とを含んでなる。各テストパターンは、第１画像Ｐ１または第２画像Ｐ２において対応する部分の明度を下げることで描かれている。
【００４３】
第１テストパターンＴＰ１および第２テストパターンＴＰ２は、重なり合った状態で、投写画像Ｐにおける領域ＡＲと同じ明度となるように、互いの明度が相補的に異なっている。具体的には、パターンＸａとパターンＸｃとを重ね合わせた場合の明度と、パターンＸｂとパターンＸｄとを重ね合わせた場合の明度と、が図４の投写画像Ｐの領域ＡＲにおいて対応する部分と同じ明度となるようになっている。
【００４４】
［画像表示システムの機能］
本実施形態の画像表示システム１Ａでは、以下のようにして投写画像の元データに第１テストパターンＴＰ１および第２テストパターンＴＰ２を埋め込み、得られる第１投写画像ＰＡおよび第２投写画像ＰＢの投写位置を補正する。
【００４５】
［画像処理装置における画像処理］
まず、画像処理装置３では、以下のようにして、上記第１テストパターンＴＰ１を含む第１投写画像ＰＡ、第２テストパターンＴＰ２を含む第２投写画像ＰＢ、を示す投写画像データを算出する。
【００４６】
以下の説明において、画像の左上隅を原点とし、ｘ方向においてｘ番目、ｙ方向においてｙ番目の画素位置（ｘ，ｙ）の画素に対応する、液晶ライトバルブの画素に入力される画像信号をImage(x,y)として表すこととする。Image(x,y)は、Ｒ成分の画像信号ImageR(x,y)、Ｇ成分の画像信号ImageG(x,y)、Ｂ成分の画像信号ImageB(x,y)を合わせたものである。
【００４７】
また、第１画像Ｐ１における画像信号をImage1(x,y)、第２画像Ｐ２における画像信号をImage2(x,y)として表す。各ＲＧＢ成分は、それぞれImage1R(x,y)、Image1G(x,y)、Image1B(x,y)、Image2R(x,y)、Image2G(x,y)、Image2B(x,y)とする。
【００４８】
さらに、明度の値を０〜１．０で示すものとし、例えば、黒表示のときには、ImageR、ImageG、ImageBのいずれもが０の値を示し、白表示のときには、ImageR、ImageG、ImageBのいずれもが１．０の値を示すものとする。
【００４９】
まず、画像処理装置３に、テストパターンを有さない第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２を示す画像データがそれぞれ入力され、第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２のテストパターンを表示する領域について、テストパターンを付加できるかどうかの判定を行う。具体的には、第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２の、投写画像Ｐにおける領域ＡＲと対応する領域において、以下の式（１）〜（６）に基づいた解析を行う。式中、Min()は括弧内の値のうちの最小値、Max（）は括弧内の値のうちの最大値を求めるものである。
【００５０】
【数１】
2011228832.tif 000003
【００５１】
【数２】
2011228832.tif 000004
【００５２】
【数３】
2011228832.tif 000005
【００５３】
【数４】
2011228832.tif 000006
【００５４】
【数５】
2011228832.tif 000007
【００５５】
【数６】
2011228832.tif 000008
【００５６】
次いで、上記式（１）〜（６）の結果に基づいて、第１画像Ｐ１にテストパターン（第１テストパターンＴＰ１）を埋め込むことができるか判定する。すなわち、第１画像Ｐ１と第２画像Ｐ２とが、以下の式（７）〜（９）のすべてを満たすような画像であるとき、第１画像Ｐ１を含む第１投写画像ＰＡの画像光のうち、緑色光を用いて第１テストパターンＴＰ１を形成することができる。第１画像Ｐ１と第２画像Ｐ２とが式（７）〜（９）を満たさない場合には、テストパターンを埋め込むことなく第１画像Ｐ１、第２画像Ｐ２の画像データを投写画像データとする。
【００５７】
【数７】
2011228832.tif 000009
【００５８】
【数８】
2011228832.tif 000010
【００５９】
【数９】
2011228832.tif 000011
【００６０】
上記式（７）〜（９）により、第１画像Ｐ１における第１テストパターンＴＰ１を埋め込む領域と、第１テストパターンＴＰ１と、の間に明度差があるかどうか、または埋め込んだテストパターンが認識できるかどうかを判断する。
【００６１】
この際、埋め込む第１テストパターンＴＰ１の画像信号を、Test1（x,y）とすると、第１テストパターンＴＰ１を表示するＧ光の信号として、前景部分(パターンＸａ)は式（１０）、背景部分(パターンＸｂ)は式（１１）、で表す信号を採用することができる。
【００６２】
【数１０】
2011228832.tif 000012
【００６３】
【数１１】
2011228832.tif 000013
【００６４】
同様に、Ｒ光、Ｂ光の信号は、下記の式（１２）、（１３）で表すことができる。
【００６５】
【数１２】
2011228832.tif 000014
【００６６】
【数１３】
2011228832.tif 000015
【００６７】
次いで、上記式（１０）〜（１３）で示される第１テストパターンＴＰ１の画像信号と、第１画像Ｐ１の画像データと、に基づいて、第１画像Ｐ１を含む第１投写画像ＰＡの画像データ（第１投写画像データ）を求めることができる。第１のプロジェクターから投写される第１投写画像ＰＡの画像信号を、Image_PJ1(x,y)とすると、第１テストパターンＴＰ１を表示しない領域の画像信号は下記の式（１４）、第１テストパターンＴＰ１を表示する領域の画像信号は下記の式（１５）、で表すことができる。
【００６８】
【数１４】
2011228832.tif 000016
【００６９】
【数１５】
2011228832.tif 000017
【００７０】
また、第２テストパターンＴＰ２の画像信号をTest2（x,y）とすると、第２テストパターンＴＰ２は第１テストパターンＴＰ１と相補的に明度が異なるものであるため、下記の式（１６）で表すことができる。
【００７１】
【数１６】
2011228832.tif 000018
【００７２】
従って、第２のプロジェクターから投写される第２投写画像ＰＢの画像信号を、Image_PJ2(x,y)とすると、第２テストパターンＴＰ２を表示しない領域の画像信号は下記の式（１７）、第２テストパターンＴＰ２を表示する領域の画像信号は下記の式（１８）、で表すことができる。
【００７３】
【数１７】
2011228832.tif 000019
【００７４】
【数１８】
2011228832.tif 000020
【００７５】
以上は、第１テストパターンＴＰ１を第１画像Ｐ１に埋め込んで第１投写画像を算出し、これに基づいて第２投写画像を求めることとして説明を行ったが、同様にして第１テストパターンＴＰ１を第２画像Ｐ２に埋め込んだ像を算出し、これに基づいて対となる像を求めることができる。
【００７６】
［投写画像の位置補正］
次に、上記第１投写画像データおよび第２投写画像データを用いて、図１に示す第１のプロジェクター２１および第２のプロジェクター２２から被投写面Ｓに第１投写画像および第２投写画像を投写し、各投写画像に含まれる第１テストパターンの位置から各投写画像の相対位置を求めて、必要であれば位置補正を行う。
【００７７】
例えば、まず、第１のプロジェクター２１から第１テストパターンＴＰ１を埋め込んだ第１投写画像を、第２のプロジェクター２２から対となる第２投写画像を投写する。上述のように、第１のプロジェクター２１はｓ偏光を用いて画像光を形成し、第２のプロジェクター２２はｐ偏光を用いて画像光を形成する。
【００７８】
そして、被投写面Ｓ上に形成される投写画像Ｐをデジタルカメラ４を用いて撮像する。この際、デジタルカメラ４内の光路中に設けられた偏光素子を、ｓ偏光を透過させるように配置しておくと、デジタルカメラ４では第１テストパターンＴＰ１を埋め込んだ第１投写画像のみを撮像することができる。
【００７９】
撮像されたデータは画像処理装置３に送られ、第１テストパターンＴＰ１に含まれるパターンＸａの位置（座標）を算出する。求められた第１テストパターンＴＰ１の位置を、第１のプロジェクター２１の投写表示位置とし、座標を(x,y)=(Pos_PJ1ｘ, Pos_PJ1y)で表すこととする。
【００８０】
次いで、第２のプロジェクター２２から第１テストパターンＴＰ１を埋め込んだ第２投写画像を、第１のプロジェクター２１から対となる第１投写画像を投写し、ｐ偏光を透過させるように内部の偏光素子を制御したデジタルカメラ４を用いて撮像する。撮像されたデータは同様に画像処理装置３に送られ、第１テストパターンＴＰ１に含まれるパターンＸａの位置を算出する。求められた第１テストパターンＴＰ１の位置を、第２のプロジェクター２２の投写表示位置とし、座標を(x,y)=(Pos_PJ2ｘ, Pos_PJ2y)で表すこととする。
【００８１】
画像処理装置３は、求められた第１、第２のプロジェクターの投写位置から位置補正量を算出する。被投写面Ｓの面内方向で水平方向（ｘ方向）の補正量をＭｘ、垂直方向（ｙ方向）の補正量をＭｙとすると、各補正量は下記式（１９），（２０）で表すことができる。
【００８２】
【数１９】
2011228832.tif 000021
【００８３】
【数２０】
2011228832.tif 000022
【００８４】
本実施形態においては、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとを０．５画素ずらして投写表示しているため、式中の０．５を加えている項により、この０．５画素分のズレ量を位置補正に反映している。
【００８５】
求められた補正量は、第２のプロジェクター２２の投写レンズ２９が有する投写位置制御機構に駆動信号として伝えられ、第２投写画像ＰＢの投写位置が補正される。画像表示システム１Ａでは、このような位置補正を適宜行うことにより、良好に位置合わせが成された投写画像Ｐを表示することが可能となる。
【００８６】
以上のような構成の画像表示システム１Ａによれば、使用者Ｘに認識させることなく第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとの位置補正のためのテストパターンを表示し、位置ズレの補正を行うことができる画像表示システムを提供することが可能となる。したがって、使用によるプロジェクター内部の駆動発熱や、使用環境の温度変化による光学部材の熱変形等に起因して、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとの相対位置が時間と共に変化した場合に、画像表示システム１Ａの使用中であっても、画像の投写位置の相対位置を再調整することが可能となる。
【００８７】
また、以上のような構成の画像処理装置３によれば、テストパターンの明度を相補的に異ならせた投写画像データを良好に作成することができる。さらに、以上のような画像処理方法では、テストパターンの明度を相補的に異ならせた２つの投写画像データを作成することができる。
【００８８】
なお、本実施形態においては、第２のプロジェクター２２の投写レンズ２９が投写位置制御機構を有することとしたが、もちろん第１のプロジェクター２１の投写レンズが有することとしても良く、両プロジェクターの投写レンズが投写位置制御機構を有することとしても良い。また、投写レンズが有する投写位置制御機構の代わりに、例えばプロジェクターを戴置する台に、戴置台の天板の角度を傾ける機構を設け、プロジェクターの設置姿勢自体を変更することで投写位置を変更することとしても構わない。
【００８９】
また、本実施形態においては、画像光のうちＧ光を用いて第１テストパターンＴＰ１を形成することとしたが、これに限らずＲ光やＢ光を用いて第１テストパターンＴＰ１を形成することとしても構わない。
【００９０】
しかし、人間の目は緑色が最も視感度が高いため、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢを緑色を基準として位置補正を行うと、人間の目に各投写画像の位置ズレが認識されにくくなり好ましい。
【００９１】
また、本実施形態においては、パターンＸａを１つ有する第１テストパターンＴＰ１を採用することとしたが、第１テストパターンＴＰ１はパターンＸａを複数含むものであっても構わない。
【００９２】
図７はテストパターンの変形例を説明する図である。ここでは、図７（ａ）に示すように、パターンＸａを２つ含む第１テストパターンＴＰ１を例として挙げる。この場合、対となる第２テストパターンＴＰ２は図７（ｂ）に示すようなものとなる。
【００９３】
このようなテストパターンを用いる場合、２つのパターンＸａから求められる２つの特徴点の座標に基づいて第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとの相対位置を検出することとなる。そうすると、例えば図７（ｃ）のように、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとが、被投写面における水平および垂直方向へずれているのみならず、被投写面内で傾いている場合に、第１投写画像ＰＡに付した第１テストパターンＴＰ１と第２投写画像ＰＢに付した第２テストパターンＴＰ２とからそれぞれ２点の特徴点の座標を求め、各々投写画像内の２点を結ぶ線分同士の傾きを検出することで、投写画像同士の傾きを検出することができる。したがって、より正確な位置補正を行うことができる。
【００９４】
他にも、２以上の特徴点を求めることができる形状（例えば矩形）のパターンＸａを含む第１テストパターンＴＰ１を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また、本実施形態においては、テストパターンを設ける領域ＡＲを１箇所のみ設定したがこれに限らず、複数箇所にテストパターンを設けることとしても良い。例えば、図８に示すように、投写画像Ｐの四隅位置に設定された４つの領域ＡＲにテストパターンを設けることとすると、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとの水平および垂直方向へずれているのみならず、傾きを検出することが可能となり、より正確な位置補正を行うことができる。
【００９６】
［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態に係る画像表示システム１Ｂの説明図である。本実施形態の画像表示システム１Ｂは、第１実施形態の画像表示システム１Ａと一部共通している。異なるのは、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとで、第１投写画像を形成する光の色を異ならせることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９７】
図９に示すように、本実施形態の画像表示システム１Ｂは、撮像手段として２台のデジタルカメラ４１，４２を有している。デジタルカメラ４１は、光電変換素子までの光路中にｓ偏光を透過する偏光素子を有しており、デジタルカメラ４２は、光電変換素子までの光路中にｐ偏光を透過する偏光素子を有している。そのため、デジタルカメラ４１では、第１投写画像ＰＡのみを選択的に撮像し、デジタルカメラ４２では、第２投写画像ＰＢのみを選択的に撮像することができる。
【００９８】
［画像表示システムの機能］
本実施形態の画像表示システム１Ｂでは、以下のようにして投写画像の元データに第１テストパターンＴＰ１および第２テストパターンＴＰ２を埋め込み、得られる第１投写画像ＰＡおよび第２投写画像ＰＢの投写位置を補正する。
【００９９】
［画像処理装置における画像処理］
まず、画像処理装置３に、テストパターンを有さない第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２を示す画像データがそれぞれ入力され、第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２のテストパターンを表示する領域について、テストパターンを付加できるかどうかの判定を行う。ここでは、第１投写画像ＰＡを構成する画像光のうちＲ光と、第２投写画像ＰＢを構成する画像光のうちＢ光と、にテストパターンを埋め込むこととして判定する場合を示す。
【０１００】
具体的には、第１画像Ｐ１の投写画像Ｐにおける領域ＡＲと対応する領域において、上述の式（１），（２）に基づいた解析を行い、第２画像Ｐ２の投写画像Ｐにおける領域ＡＲと対応する領域において、上述の式（５），（６）に基づいた解析を行う。
【０１０１】
次に、解析結果に基づいて、第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２にテストパターンを埋め込むことができるか判定する。すなわち、第１画像Ｐ１と第２画像Ｐ２とが、以下の式（２１）、（２２）のすべてを満たすような画像であるとき、第１画像Ｐ１を含む第１投写画像ＰＡの画像光のうち、Ｒ光を用いて第１テストパターンＴＰ１を形成することができ、第２画像Ｐ２を含む第２投写画像ＰＢの画像光のうち、Ｂ光を用いて第１テストパターンＴＰ１を形成することができる。式（２１）、（２２）を満たさないには、テストパターンを埋め込むことなく第１画像Ｐ１、第２画像Ｐ２の画像データを投写画像データとする。
【０１０２】
【数２１】
2011228832.tif 000023
【０１０３】
【数２２】
2011228832.tif 000024
【０１０４】
この際、第１画像Ｐ１のＲ光に埋め込む第１テストパターンＴＰ１の画像信号を、TestR（x,y）とすると、第１テストパターンを表示するＲ光の信号として、前景部分(パターンＸａ)は式（２３）、背景部分(パターンＸｂ)は式（２４）、で表す信号を採用することができる。
【０１０５】
【数２３】
2011228832.tif 000025
【０１０６】
【数２４】
2011228832.tif 000026
【０１０７】
同様に、第２画像Ｐ２のＢ光に埋め込む第１テストパターンＴＰ１の画像信号を、TestB（x,y）とすると、第１テストパターンを表示するＲ光の信号として、前景部分(パターンＸａ)は式（２５）、背景部分(パターンＸｂ)は式（２６）、で表す信号を採用することができる。
【０１０８】
【数２５】
2011228832.tif 000027
【０１０９】
【数２６】
2011228832.tif 000028
【０１１０】
次いで、上記式（２３）〜（２６）で示される各第１テストパターンの画像信号と、第１画像Ｐ１の画像データまたは第２画像Ｐ２の画像データと、に基づいて、第１投写画像データおよび第２投写画像データを求めることができる。第１投写画像データにおいて、第１テストパターンＴＰ１を表示しない領域の画像信号は下記の式（２７）〜（２９）、第１テストパターンＴＰ１を表示する領域の画像信号は下記の式（３０）〜（３２）、で表すことができる。
【０１１１】
【数２７】
2011228832.tif 000029
【０１１２】
【数２８】
2011228832.tif 000030
【０１１３】
【数２９】
2011228832.tif 000031
【０１１４】
【数３０】
2011228832.tif 000032
【０１１５】
【数３１】
2011228832.tif 000033
【０１１６】
【数３２】
2011228832.tif 000034
【０１１７】
同様に、第２投写画像データにおいて、第１テストパターンＴＰ１を表示しない領域の画像信号は下記の式（３３）〜（３５）、第１テストパターンＴＰ１を表示する領域の画像信号は下記の式（３６）〜（３８）、で表すことができる。
【０１１８】
【数３３】
2011228832.tif 000035
【０１１９】
【数３４】
2011228832.tif 000036
【０１２０】
【数３５】
2011228832.tif 000037
【０１２１】
【数３６】
2011228832.tif 000038
【０１２２】
【数３７】
2011228832.tif 000039
【０１２３】
【数３８】
2011228832.tif 000040
【０１２４】
［投写画像の位置補正］
次に、上記式（２７）〜（３８）で表される第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとを、図９に示す第１のプロジェクター２１および第２のプロジェクター２２から被投写面Ｓに第１投写画像および第２投写画像投写し、各投写画像に含まれる第１テストパターンの位置から特徴点を求め、更に各投写画像の相対位置を求めて、必要であれば位置補正を行う。
【０１２５】
即ち、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとを被投写面Ｓに投写して投写画像Ｐを形成し、投写画像Ｐをデジタルカメラ４（４１，４２）を用いて撮像する。このとき、デジタルカメラ４１は、偏光素子を介してｓ偏光の画像である第１投写画像ＰＡだけをＲＧＢ成分毎に取得する。同様に、デジタルカメラ４２は、偏光素子を介してｐ偏光の画像だけをＲＧＢ成分毎に取得する。
【０１２６】
撮像されたデータは画像処理装置３に送られ、各投写画像に含まれる第１テストパターンのパターンＸａの位置（座標）を算出する。算出された座標を各投写画像を投写するプロジェクターの投写表示位置とし、求められた第１、第２のプロジェクターの投写位置から位置補正量を算出する。
【０１２７】
求められた補正量は、第２のプロジェクター２２の投写レンズ２９が有する投写位置制御機構に駆動信号として伝えられ、第２投写画像ＰＢの投写位置が補正される。画像表示システム１Ａでは、このような位置補正を適宜行うことにより、良好に位置あわせが成された投写画像Ｐを表示することが可能となる。
【０１２８】
以上のような構成の画像表示システム１Ｂによれば、２台のデジタルカメラ４１，４２により、第１投写画像ＰＡおよび第２投写画像ＰＢに含まれる第１テストパターンを同時に撮像することができるため、プロジェクターの振動による計測誤差のような、撮像タイミングが異なることに起因する誤差が発生せず、位置補正の精度を高くすることができる。
【０１２９】
また、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢの画素を互いに０．５画素ずつずらして重畳させる場合に、赤色、青色の色光で位置決め用のパターンを表示することにより、緑色の色光で形成される像は高解像度を保ち、他の色については位置補正が可能となる。したがって、より高画質な画像を表示することが可能となる。
【０１３０】
なお、本実施形態においては、第１投写画像ＰＡのＲ光と、第２投写画像ＰＢのＢ光と、にテストパターンを埋め込むこととしたが、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとで異なる色の光りにテストパターンを埋め込むこととすれば、他の組み合わせを選択することもできる。
【０１３１】
［第３実施形態］
図１０，１１は、本発明の第３実施形態に係る画像表示システムが有するプロジェクター２３の説明図である。本実施形態の画像表示システムは、第１，２実施形態の画像表示システムと一部共通している。異なるのは、第１，２実施形態の画像表示システムが２つのプロジェクターを有しているのに対し、本実施形態の画像表示システムが有するプロジェクター２３は、２つの画像形成光学系（画像形成エンジン）を有し、これら２つの画像形成光学系が協働して１つの画像を表示する構成を有していることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１３２】
図１０は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。本実施形態のプロジェクター２３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色について２組ずつ、計６組の液晶ライトバルブを備えた、いわゆる６板式のプロジェクターである。なお、以下の各図面においては、構成要素を見やすくするため、構成要素に応じて寸法の比率や縮尺を異ならせることがある。
【０１３３】
図に示すように、プロジェクター２３は、光源から射出された光を入力される画像信号に応じて変調し、画像光を形成する２つの画像形成光学系１２Ａ，１２Ｂと、画像形成光学系１２Ａ，１２Ｂにて形成された画像光を投写する投写光学系１３と、を備えている。
【０１３４】
画像形成光学系１２Ａ，１２Ｂは、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略平行となるように配置された画像形成光学系１２Ａと、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略直交するように配置された画像形成光学系１２Ｂと、で構成されている。各画像形成光学系１２Ａ，１２Ｂは、照明光学系１４と、色分離光学系１５と、リレー光学系１６と、電気光学装置１７Ａ，１７Ｂと、を備えている。
【０１３５】
照明光学系１４は、光源１９から射出された光を被照明領域で結像させるものであり、光源１９と、第１レンズアレイ１１１と、第２レンズアレイ１１２と、重畳レンズ１１３と、を備えている。光源１９は、図示は省略するが、放射状の光線を射出する光源ランプと、光源ランプから射出された放射光を反射して所定位置に収束させるリフレクターと、リフレクターによって収束される光を照明光軸Ａに対して平行化する平行化凹レンズとを備えている。
【０１３６】
第１レンズアレイ１１１と第２レンズアレイ１１２とは、互いに対応する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有しており、第１レンズアレイ１１１は、光源１９から入射した光を複数の部分光に分割して、第２レンズアレイ１１２の近傍に結像させる。また、第２レンズアレイ１１２は、光路の後段に位置する重畳レンズ１１３とともに、第１レンズアレイ１１１の各小レンズから射出された像を、後述する電気光学装置１７Ａ，１７Ｂの液晶パネルの画像形成領域に結像させる。
【０１３７】
なお、第２レンズアレイ１１２から射出した各部分光は、第２レンズアレイ１１２と、重畳レンズ１１３との間に配置される偏光変換素子（図示略）によって略１種類の偏光方向を有する直線偏光に変換される。また、画像形成光学系１２Ａにおける偏光変換素子によって変換される直線偏光と、画像形成光学系１２Ｂにおける偏光変換素子によって変換される直線偏光とは、互いに異なる種類の偏光方向を有する直線偏光となっている。
【０１３８】
色分離光学系１５は、２枚のダイクロイックミラー１１５，１１６と、反射ミラー１１７と、を備えており、ダイクロイックミラー１１５，１１６によって、照明光学系１４から射出された複数の部分光を赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）の３色の色光に分離する機能を有している。リレー光学系１６は、入射側レンズ１１９、リレーレンズ１２０、および反射ミラー１２１，１２２を備えており、色分離光学系１５で分離され、他の色光に比べて光路の長い青色光を青色光用の液晶ライトバルブ１２４Ｂまで導く機能を有している。
【０１３９】
この際、色分離光学系１５のダイクロイックミラー１１５では、照明光学系１４から射出された光のうちの赤色光成分が透過する一方、緑色光成分と青色光成分とが反射する。ダイクロイックミラー１１５を透過した赤色光は、反射ミラー１１７で反射し、フィールドレンズ１２５を通って赤色光用の液晶ライトバルブ１２４Ｒに到達する。このフィールドレンズ１２５は、第２レンズアレイ１１２から射出された各部分光をその中心軸（主光線）に対して平行な光に変換するものである。緑色光用の液晶ライトバルブ１２４Ｇおよび液晶ライトバルブ１２４Ｂの光入射側に設けられたフィールドレンズ１２５も同様である。
【０１４０】
ダイクロイックミラー１１５で反射した緑色光と青色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー１１６によって反射し、フィールドレンズ１２５を通って液晶ライトバルブ１２４Ｇに到達する。一方、青色光はダイクロイックミラー１１６を透過してリレー光学系１６を通り、さらにフィールドレンズ１２５を通って液晶ライトバルブ１２４Ｂに到達する。
【０１４１】
電気光学装置１７Ａ，１７Ｂは、入射した光を画像信号に応じて変調して画像光を形成するものであり、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略平行となるように配置された電気光学装置１７Ａと、形成した画像光の射出方向と投写光学系１３による画像光の投写方向とが略直交するように配置された電気光学装置１７Ｂと、で構成されている。
【０１４２】
これら各電気光学装置１７Ａ，１７Ｂは、３つの液晶ライトバルブと、各液晶ライトバルブ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂの光入射側に配置される入射側偏光板（図示略）と、各液晶ライトバルブの光射出側に配置される射出側偏光板（図示略）と、クロスダイクロイックプリズム１２６（色合成光学系）と、を備えている。
【０１４３】
入射側偏光板は、色分離光学系１５で分離された各色光のうち、偏光変換素子で揃えられた偏光方向と略同一の偏光方向を有する偏光のみ透過させ、その他の光を吸収する。光変調素子としての液晶ライトバルブ１２４Ｒ，１２４Ｇ，１２４Ｂは入力される画像信号に応じて液晶パネル内の液晶の配向状態が制御されることで、入射側偏光板から入射された偏光の偏光方向を変調する。射出側偏光板は、液晶パネルを介して射出された光のうち、一定方向の偏光（例えば、入射側偏光板における光の透過軸と直交する偏光軸を有する光）を透過し、その他の光を吸収する。
【０１４４】
色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１２６は、各射出側偏光板から射出された各色光を合成して画像光を形成する。このクロスダイクロイックプリズム１２６は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状を有し、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、液晶ライトバルブ１２４Ｇから射出された緑色光を透過し、液晶ライトバルブ１２４Ｒ，１２４Ｂから射出された赤色光および青色光を反射する。これにより、赤色光、緑色光および青色光が合成された画像光（カラー画像）が形成される。画像形成光学系１２Ａでは、第１投写画像ＰＡを示す画像光が形成され、画像形成光学系１２Ｂでは、第２投写画像ＰＢを示す画像光が形成される。
【０１４５】
投写光学系１３は、偏光ビームスプリッター（Polarized Beam Splitter, 以下、ＰＢＳと略記する）１３１と、投写レンズ１３２と、を備えている。ＰＢＳ１３１は、２つの直角プリズムを貼り合わせて構成され、各直角プリズムを貼り合わせた界面に形成された誘電体偏光膜にて一方の偏光方向の光を透過させ、他方の偏光方向の光を反射させる。
【０１４６】
本実施形態では、画像形成光学系１２Ａから射出される第１投写画像ＰＡを示す画像光は誘電体偏光膜を透過し、画像形成光学系１２Ｂから射出される第２投写画像ＰＢを示す画像光は誘電体偏光膜で反射されて、それぞれ投写レンズ１３２に導かれる。投写レンズ１３２は、筒状の鏡筒（図示略）内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成され、ＰＢＳ１３１から射出される画像光をスクリーン等の被投写面Ｓに拡大投写する。
【０１４７】
さらに図１１に示すように、プロジェクター２３においては、画像形成光学系１２Ｂ全体の位置をずらす位置補正手段５を有しており、画像処理装置３で算出された位置補正量に基づいて、画像形成光学系１２Ｂを動かし、被投写面Ｓ上での第２投写画像ＰＢの投写位置を変更することが可能となっている。
【０１４８】
以上のような構成のプロジェクター２３を有する画像表示システムによれば、用いるプロジェクターが１台で済むため、装置構成を簡略化することができるとともに、位置ズレの補正を行い確実に第１投写画像と第２投写画像とを重畳して投写表示する画像表示システムとすることができる。
【０１４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１５０】
上記実施形態においては、画像表示システムが、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとを０．５画素ずらして重畳表示することで、高精細な投写画像Ｐを表示することとしたが、これに限らず、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとの画素同士を重ねて投写表示することにより、高輝度の投写画像Ｐとすることとしても良い。また、第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとの周縁部を互いに一部重ね合わせ、２つの各投写画像が協働して１つの大きな投写画像を形成することとしても構わない。
【０１５１】
画像表示システムがいずれの表示方法を採用したとしても、本発明を用いることにより、使用者Ｘに認識させることなく第１投写画像ＰＡと第２投写画像ＰＢとの位置補正のためのテストパターンを表示し、位置ズレの補正を行うことが可能となる。
【０１５２】
また、用いるプロジェクターが、製造時の組立ばらつきや投写レンズの収差などにより、ＲＧＢの像の表示位置にずれが生じている場合、事前にＧ光が描く像に対するＲ光が描く像の位置のずれや、Ｇ光が描く像に対するＢ光が描く像の位置のずれ、を測定しておき、本発明によって検出された位置補正量と、当該予め測定した位置ズレ量とから、真の位置補正量として算出することとしても構わない。
【符号の説明】
【０１５３】
１Ａ，１Ｂ…画像表示システム、３…画像処理装置、４…デジタルカメラ（撮像手段）、５…位置補正手段、１２Ａ…第１画像形成光学系、１２Ｂ…第２画像形成光学系、１３…投写光学系、２３…プロジェクター、２９…投写レンズ（投写光学系、位置補正手段）、４１…デジタルカメラ（第１撮像手段）、４２…デジタルカメラ（第２撮像手段）、Ｐ…投写画像（所定の画像）、ＰＡ…第１投写画像、ＰＢ…第２投写画像、Ｐ１…第１画像、Ｐ２…第２画像、Ｓ…被投写面、ＴＰ１…第１テストパターン（第１パターン）、ＴＰ１…第２テストパターン（第２パターン）、
【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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