(57)【要約】【課題】  スクリーン位置を変化させても、観察者に鮮明な映像を視認させることができる映像表示装置、映像表示装置の映像歪み補正方法を提供する。【解決手段】  映像信号を入力して映像光を出射するプロジェクタ２と、任意形状の投影面を有するスクリーン１とを備え、プロジェクタ２とスクリーン１とをリンク機構３ａ、３ｂ、３ｃ、リンク機構３ｂ、３ｄで接続し、プロジェクタ２とスクリーン１との相対的な位置及び姿勢を自動又は手動で可動とする。プロジェクタ２とスクリーン１との相対的な位置及び姿勢を計測し、予め設定しておいた観察者の視点位置と、プロジェクタ２の投影面形状とから、プロジェクタ２からスクリーン１に投影される映像光の歪みを補正する補正パラメータを演算し、当該補正パラメータに基づいてプロジェクタ２に入力する映像信号に歪み補正処理を施す。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を入力して映像光を出射する映像投影手段と、
任意形状の投影面を有して、前記映像投影手段から映像光が投影される映像表示手段と、
前記映像投影手段と前記映像表示手段とを複数のアームで接続し、当該映像投影手段と映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を自動又は手動で可動とするリンク機構を有する接続手段と、
前記映像投影手段と前記映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を計測する計測手段と、
前記計測手段で計測した相対的な位置及び姿勢、予め設定しておいた観察者の視点位置、前記映像表示手段の投影面形状、前記映像投影手段から出射される映像光の画角、及び、前記映像投影手段に設定した光軸に垂直な仮想投影平面と光軸との交点と、当該仮想投影平面上での投影映像中心とのずれ量であるシフト量から、前記映像投影手段から前記映像表示手段に投影される映像光の歪みを補正する補正パラメータを演算し、当該補正パラメータに基づいて前記映像投影手段に入力する映像信号に歪み補正処理を施す映像信号処理手段と
を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記接続手段は、前記映像投影手段から出射される映像光の光軸と前記映像表示手段の投影面の所定位置とを一致させるように前記映像投影手段の映像光出射方向を変化させ、
前記計測手段は、前記接続手段によって映像光出射方向が変化されたことに応じて、当該映像投影手段の位置及び姿勢に対する前記映像表示手段の相対的な位置及び姿勢を計測し、
前記映像信号処理手段は、前記計測手段によって新たな相対的な位置及び姿勢が計測されたことに応じて、当該相対的な位置及び姿勢に基づいて補正パラメータを更新すること
を特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記映像表示手段の映像投影範囲を撮像して、当該映像表示手段の全体に亘って映像光が投影されているかを判定する表示状態判定手段を更に備え、
前記接続手段は、前記表示状態判定手段によって前記映像表示手段の全体に亘って映像が投影されていないと判定された場合に、前記映像投影手段と前記映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を変更させて、前記映像表示手段の全体に亘って映像光が投影されるようにし、
前記映像信号処理手段は、前記映像投影手段と前記映像表示手段との相対的な位置及び姿勢の変更に応じて補正パラメータを更新することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記映像表示手段の縁部における映像表示状態を検出して、当該映像表示手段の全体に亘って映像光が投影されているかを判定する表示状態判定手段を更に備え、
前記接続手段は、前記表示状態判定手段によって前記映像表示手段の全体に亘って映像が投影されていないと判定された場合に、前記映像投影手段と前記映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を変更させて、前記映像表示手段の全体に亘って映像光が投影されるようにし、
前記映像信号処理手段は、前記映像投影手段と前記映像表示手段との相対的な位置及び姿勢の変更に応じて補正パラメータを更新することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記映像投影手段と前記映像表示手段との間に映像光の反射方向を可変とされたミラーを配設し、当該ミラーを介して前記映像投影手段の映像光を前記映像表示手段に投影させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記観察者の視点位置を計測する視点位置計測手段を更に備え、
前記接続手段は、当該視点位置計測手段により計測された視点位置と前記映像表示手段との高さを制御し、
前記映像信号処理手段は、前記映像表示手段の高さの変化に応じて補正パラメータを更新することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項７】
前記観察者の音声又は操作を検出して、当該音声又は操作に基づいて映像表示手段の位置及び姿勢を変更する命令を入力する命令入力手段を更に備え、
前記接続手段は、前記命令入力手段に入力された命令に従って前記映像表示手段の位置及び姿勢を変更し、
前記映像信号処理手段は、前記映像表示手段の位置及び姿勢の変化に応じて補正パラメータを更新することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記命令入力手段は、前記観察者の音声又は操作を検出して、当該音声又は操作に基づいて映像表示手段の位置及び姿勢を固定する命令を入力し、
前記接続手段は、前記命令入力手段に入力された命令に従って前記映像表示手段の位置及び姿勢を固定させることを特徴とする請求項７に記載の映像表示装置。
【請求項９】
前記接続手段は、
前記映像投影手段から出射される映像光の光軸と平行とされ、当該映像投影手段に固定して設置された第１のアームと、
前記第１のアームの光軸方向において異なる位置に接続され、接地面に対して鉛直方向に繋がる複数の第２のアームと、
各第２のアームの鉛直方向において異なる位置に接続され、前記映像光の光軸と平行とされた複数の第３のアームと、
各第３のアームから接地面に対して鉛直方向に繋がって前記映像表示手段に接続された第４のアームとを有し、
前記映像投影手段から出射される映像光の光軸が前記映像表示手段の投影面の任意位置に投影されるように前記第１のアームと前記第２のアームとの接続点、前記第２のアームと前記第３のアームとの接続点及び前記第３のアームと前記第４のアームとの接続点が回動自在に構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項１０】
前記第２のアームの長さを変更する伸縮機構を備え、当該伸縮機構が手動又は自動で伸縮して前記映像投影手段と前記映像表示手段との距離が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項１１】
前記映像投影手段に対して所定の角度となるように前記映像表示手段の投影面を固定し、前記映像光の光軸と平行とされて前記映像表示手段に接続された第５のアームを備えることを特徴とする請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項１２】
前記第４のアームは、前記投影面の所定の位置を中心として前記映像投影手段に対する前記投影面の姿勢を回動自在にする回転機構が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項１３】
前記映像投影手段から出射される映像光の光軸が前記映像表示手段の投影面の任意位置に投影されるように前記第１のアームと前記第２のアームとの接続点、前記第２のアームと前記第３のアームとの接続点及び前記第３のアームと前記第４のアームとの接続点の何れかの接続点に、当該接続点の回動を固定する固定機構を備えたことを特徴とする請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項１４】
前記映像投影手段の姿勢を所定の姿勢に保持する力を当該映像投影手段に与えて、前記映像表示手段の前記映像投影手段に対する位置を所定の位置に保持する重量物を備えることを特徴とする請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項１５】
前記映像投影手段は、１又は複数の映像光出射部から相互に視差が与えられた映像光を出射して、前記映像表示手段に立体映像を表示させることを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項１６】
観察者の視点位置を監視し、当該監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れたことを検知する視点監視手段と、
前記視点監視手段によって監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れたことが検知された場合に、報知する報知手段と
を備える請求項１乃至１５の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項１７】
前記報知手段は、観察者に向けて音響を出力する音響出力手段であり、
前記視点監視手段は、前記監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れたことを、前記音響出力手段から音響を出力させることによって報知することを特徴とする請求項１６に記載の映像表示装置。
【請求項１８】
前記視点監視手段は、前記監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れた量又は外れた方向に応じて、前記音響出力手段から出力させる音響の状態を変化させることを特徴とする請求項１７に記載の映像表示装置。
【請求項１９】
前記映像投影手段を前記報知手段とし、
前記視点監視手段は、前記監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れたことを、前記映像投影手段から出射される映像光の色を変化させることによって報知することを特徴とする請求項１６に記載の映像表示装置。
【請求項２０】
前記視点監視手段は、前記監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れた量又は外れた方向に応じて、前記映像投影手段から出射される映像光の色の状態を変化させることを特徴とする請求項１９に記載の映像表示装置。
【請求項２１】
前記報知手段は、観察者に向けて発光を行う発光手段であり、
前記視点監視手段は、前記監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れたことを前記発光手段によって発光させることによって報知することを特徴とする請求項１６に記載の映像表示装置。
【請求項２２】
前記視点監視手段は、前記監視している視点位置が予め設定した視点位置から外れた量又は外れた方向に応じて、前記発光手段の発光状態を変化させることを特徴とする請求項２１に記載の映像表示装置。
【請求項２３】
映像信号を入力して映像光を出射する映像投影手段と、任意形状の投影面を有して、前記映像投影手段から映像光が投影される映像表示手段と、前記映像投影手段と前記映像表示手段とを複数のアームで接続し、当該映像投影手段と映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を自動又は手動で可動とするリンク機構を有する接続手段と、前記映像投影手段と前記映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を計測する計測手段と備えた映像表示装置の映像歪み補正方法であって、
前記計測手段で計測した相対的な位置及び姿勢、予め設定しておいた観察者の視点位置、前記映像表示手段の投影面形状、前記映像投影手段から出射される映像光の画角、及び、前記映像投影手段に設定した光軸に垂直な仮想投影平面と光軸との交点と、当該仮想投影平面上での投影映像中心とのずれ量であるシフト量から、前記映像投影手段から前記映像表示手段に投影される映像光の歪みを補正する補正パラメータを演算し、
当該補正パラメータに基づいて前記映像投影手段に入力する映像信号に歪み補正処理を施すこと
を特徴とする映像表示装置の映像歪み補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に臨場感の豊かな映像空間を提供するために、スクリーンに映像を投影して、当該映像の実現感を生成するような映像表示装置、映像表示装置の映像歪み補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大型のスクリーンに映像を投影して、観察者に各種の疑似体験をさせる技術としては、下記の特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００３】
これらの仮想現実感生成システムは、人間の感覚のうち視覚から得られる情報が最も多く、人間の全感覚から得られる情報の８０％〜８５％を占めているために、人間の視野を覆うような映像を提示することによって、当該映像に対する没入感を与えている。また、バーチャルリアリティにおいても、より実現的な仮想空間を生成するために、視覚へ情報提示を行うことは最も重要な要素となっている。このように、単に映像を提示するだけでなく、広視野、立体視、等身大スケールなど、より自然な見え方を実現するための映像提示技術が求められている。
【０００４】
このような仮想現実感生成システムとしては、下記の特許文献１のように観察者を取り囲むような半球面形状のスクリーンに歪みの無い広視野映像を投影するものを挙げることができる。
【特許文献１】特許第３３８７４８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した仮想現実感生成システムにおいては、観察者が自由なスクリーン位置で映像を観察したいという要望があるものの、特許文献１に記載された構成は、スクリーンを固定しておくものであり、スクリーンの位置を任意に変更できるものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、スクリーン位置を変化させても、観察者に鮮明な映像を視認させることができる映像表示装置、映像表示装置の映像歪み補正方法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】
【０００７】
本発明に係る映像表示装置は、映像信号を入力して映像光を出射する映像投影手段と、任意形状の投影面を有して、映像投影手段から映像光が投影される映像表示手段とを備え、上述の課題を解決するために、映像投影手段と映像表示手段とを複数のアームで接続し、当該映像投影手段と映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を自動又は手動で可動とするリンク機構を有する接続手段と、映像投影手段と映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を計測する計測手段と、計測手段で計測した相対的な位置及び姿勢、予め設定しておいた観察者の視点位置、映像表示手段の投影面形状、映像投影手段から出射される映像光の画角、及び、映像投影手段に設定した光軸に垂直な仮想投影平面と光軸との交点と、当該仮想投影平面上での投影映像中心とのずれ量であるシフト量から、映像投影手段から映像表示手段に投影される映像光の歪みを補正する補正パラメータを演算し、当該補正パラメータに基づいて映像投影手段に入力する映像信号に歪み補正処理を施す映像信号処理手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る映像表示装置の映像歪み補正方法は、映像信号を入力して映像光を出射する映像投影手段と、任意形状の投影面を有して、前記映像投影手段から映像光が投影される映像表示手段と、前記映像投影手段と前記映像表示手段とを複数のアームで接続し、当該映像投影手段と映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を自動又は手動で可動とするリンク機構を有する接続手段と、前記映像投影手段と前記映像表示手段との相対的な位置及び姿勢を計測する計測手段と備えた映像表示装置の映像の歪みを補正するために、前記計測手段で計測した相対的な位置及び姿勢、予め設定しておいた観察者の視点位置、前記映像表示手段の投影面形状、映像投影手段から出射される映像光の画角、及び、映像投影手段に設定した光軸に垂直な仮想投影平面と光軸との交点と、当該仮想投影平面上での投影映像中心とのずれ量であるシフト量から、前記映像投影手段から前記映像表示手段に投影される映像光の歪みを補正する補正パラメータを演算し、当該補正パラメータに基づいて前記映像投影手段に入力する映像信号に歪み補正処理を施す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る映像表示装置、映像表示装置の映像歪み補正方法によれば、映像表示手段と映像投影手段とを相対的な位置及び姿勢が変更できる接続手段で接続した構成であっても、映像表示手段と映像投影手段との相対的な位置及び姿勢を計測して自動的に映像信号に歪み補正処理を施すことができ、歪みの無い映像を映像表示手段で表示させることができ、映像表示手段の位置変化などに応じて観察者に視認させる映像の歪みを抑制する処理を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
本発明を適用した映像表示装置は、図１に側面図、図２に上面図を示すように、観察者に凹面を向けた任意形状の投影面を有した映像表示手段であるスクリーン１に歪みの無い映像光を表示させるために、歪み補正処理を施した結果としての映像信号によって、映像投影手段であるプロジェクタ２から映像光を出射させるものである。
【００１２】
なお、以下の例では、プロジェクタ２からスクリーン１に非立体の映像光を出射する場合について説明するが、スクリーン１に立体映像を表示させても良い。この場合、映像表示装置は、ユーザに右眼と左眼とで透過する映像光の偏光方向が異なる偏光メガネを装着させて、偏光方式でプロジェクタ２から相互に視差が与えられ且つ偏光方向が異なる複数種の映像光を出射する。あるいは、映像表示装置は、ユーザに液晶シャッタメガネを装着させて、時分割方式でプロジェクタ２から相互に視差が与えられた映像光を出射しても良い。偏光方式でスクリーン１に立体映像を表示する場合、スクリーン１として映像光の偏光方向を保持する素材のものを使用し、プロジェクタ２の２個の光出射口から偏光方向が異なる右眼用映像光と左眼用映像光を出射させる。また、時分割方式でスクリーン１に立体映像を表示する場合、１個の光出射口から右眼用映像光と左眼用映像光とを時分割で交互に出射し、右眼用映像光と左眼用映像光との出射タイミングと液晶シャッタメガネの右眼及び左眼シャッタの切り替えタイミングとの同期を取る。
【００１３】
また、立体映像が投影されるスクリーン１として、偏光方式の場合には、映写面の表面にアルミ粉末などを塗布した所謂シルバースクリーンを用いる。更に、スクリーン１の形状としては、図１や以下に示す半球ドーム型だけではなく、平面スクリーンや、円筒型の一部を用いた２次曲面スクリーンであっても良く、半球ドーム型スクリーン、平面スクリーン、２次曲面を種々組み合わせて形成したスクリーンであっても良い。このような様々な形状のスクリーン１であっても、映像表示装置は、当該形状に応じた映像の歪み補正処理を行うことになる。
【００１４】
この映像表示装置は、プロジェクタ２が載置台４に置かれ、当該プロジェクタ２とスクリーン１とを３箇所のリンク機構３ａ、３ｂ、３ｃと２本のアーム３ｄ、３ｅによって接続した接続機構３を備える。２個のリンク機構３ａ，３ａはプロジェクタ２のＸ軸方向両端の位置ａ，ａに設けられ、２個のリンク機構３ｃ，３ｃはスクリーン１のＹ軸（上下）方向の略中心であってＸ軸（左右）方向の側縁部の位置ｃ，ｃに設けられ、２個のリンク機構３ｂ，３ｂは、アーム３ｄ，３ｄとアーム３ｅ，３ｅとのアーム関節点ｂ，ｂに設けられている。この接続機構３は、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢が自動又は手動で可動としている。
【００１５】
なお、図１及び図２に示す映像表示装置においては、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢がＹ軸方向及びＺ軸（前後）方向に動くような接続機構３を示しているがＸ軸方向にも動くような接続機構３であっても良い。また、図１に示す映像表示装置は、プロジェクタ２が載置台４に置かれている場合を示しているが、載置台４の下面にキャスターを設けて移動自在にしても良く、当該キャスターによってスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を可動としても良い。
【００１６】
また、接続機構３のリンク機構３ａ、３ｂ、３ｃには、プロジェクタ２とスクリーン１との相対的な位置及び姿勢を計測するための角度情報を取得する角度センサを内蔵させている。図１に示すように、リンク機構３ａに内蔵された角度センサは、プロジェクタ２の光軸とアーム３ｄとの角度θａを計測し、リンク機構３ｂに内蔵された角度センサは、点ｂにおいてアーム３ｄとアーム３ｅのとのなす角度θｂを計測し、リンク機構３ｃに内蔵された角度センサは、半球状のスクリーン１の半径方向とアーム３ｅとのなす角度θｃを計測する。
【００１７】
このような映像表示装置は、その機能的な構成を図３に示すように、プロジェクタ２とスクリーン１とが接続機構３で接続され、当該接続機構３のリンク機構３ａ、３ｂ、３ｃに内蔵された３個の角度センサがセンサ部１１を構成する。なお、角度θ、θａ、θｂ、θｃの正の向きを図１に示す矢印とする。
【００１８】
このセンサ部１１で検出した角度θａ、θｂ、θｃは、映像信号処理部１２で読み込まれる。映像信号処理部１２は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成され、映像生成部２１と、補正処理部２２と、補正パラメータ演算部２３と、センサ部１１と接続された座標演算部２４とを備える。
【００１９】
座標演算部２４は、センサ部１１で計測された角度θａ、θｂ、θｃを入力し、当該現在の角度θａ、θｂ、θｃと、予め記憶しておいた接続機構３のアーム３ｄ、３ｅの長さＬａ，Ｌｂとから、プロジェクタ２の位置ａ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を原点としたスクリーン１の相対位置ｃ（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）を算出する。また、座標演算部２４は、プロジェクタ２の光軸方向を基準としたスクリーン１の回転角度であるプロジェクタ２とスクリーン１との相対的な姿勢を算出する。
【００２０】
このような座標演算部２４は、例えばプロジェクタ２の原点（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）に対するスクリーン１の相対的なＺ軸方向位置Ｚｓ、Ｙ軸方向位置Ｙｓを、
Ｚｓ＝Ｌａｃｏｓθａ−Ｌｂｃｏｓ（θａ＋θｂ）
Ｙｓ＝Ｌａｓｉｎθａ−Ｌｂｓｉｎ（θａ＋θｂ）
という演算式を使用して算出する。また、座標演算部２４は、プロジェクタ２の光軸とスクリーン１の投影面とがなす相対角度である相対的な姿勢θを、
θ＝θａ＋θｂ＋θｃ−１８０°
という演算式を使用して算出する。
【００２１】
なお、座標演算部２４は、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び距離と、プロジェクタ２の画角からプロジェクタ２の投影範囲の外側にスクリーン１が配置しているか否かを判定する。そして、プロジェクタ２からの映像光がスクリーン１に投影されないような場合には、スクリーン１が無いものと判定して、映像光の投影を中止させる。
【００２２】
また、座標演算部２４は、スクリーン１とプロジェクタ２との距離を演算して、プロジェクタ２に映像光の拡大又は縮小の程度を通知して、プロジェクタ２のズーム・フォーカス機構を制御することが望ましく、これによって、スクリーン１の全面に亘って映像光を投影させることができる。
【００２３】
補正パラメータ演算部２３は、予め設定しておいた映像の観察者位置、スクリーン１の投影面形状、座標演算部２４から受け取った相対的な位置及び姿勢、プロジェクタ２の現在の画角、及び、スクリーン１に設定した光軸に垂直な仮想投影平面と光軸との交点と、当該仮想投影平面上での投影映像中心とのずれ量であるシフト量を入力し、映像信号がスクリーン１に投影した時の歪みを補正するための補正パラメータとして、歪み補正テーブルを作成する。
【００２４】
プロジェクタ２の画角は、図４に示すように、プロジェクタ２から出射されて仮想投影平面に投影される映像光の投影範囲を表す値である。この仮想投影平面は、プロジェクタの光軸と垂直に配置された平面である。プロジェクタ２の画角は、垂直画角と水平画角がある。このプロジェクタ２の画角は、プロジェクタ２と仮想投影平面との距離と、仮想投影平面に投影された映像の幅又は映像の高さとの比である。通常、プロジェクタ２の画角は、当該比の逆正接である角度で表される。補正パラメータ演算部２３は、補正パラメータとして、映像の幅に基づく比、映像の高さに基づく比を入力しても良い。
【００２５】
シフト量は、図５及び図６に示すように、投影映像の中心位置が光軸中心位置から垂直方向にずれる垂直シフト量と、投影映像の中心位置が光軸中心位置から水平方向にずれる水平シフト量とを含む。図５は、垂直シフト量及び水平シフト量を示し、図６は、垂直シフト量のみを示している。このシフト量が大きくなるほど、スクリーン１に表示された映像の光軸からのずれ量が大きくなる。また、スクリーン１上での映像の光軸からのずれ量は、プロジェクタ２と仮想投影平面との距離とシフト量との比によって変化する。従って、補正パラメータ演算部２３は、補正パラメータとして当該比を入力しても良い。プロジェクタ2とスクリーン1との相対的な位置及び姿勢と、スクリーン1の形状が既知のとき、プロジェクタ2からの投影光がスクリーン1に投影される位置及び範囲は、プロジェクタ２の画角及びシフト量によって規定される。
【００２６】
この歪み補正テーブルは、平面の投影面と任意形状のスクリーン１の投影面のメッシュモデルとの対応マップであり、当該歪み補正テーブルに従って座標変換を行い、画素ごとに、平面表示用の映像信号を任意形状投影面への表示用の出力映像信号に変換するためのものである。
【００２７】
映像生成部２１は、平面上に映像を投影するための平面映像信号を生成して、補正処理部２２に出力する。補正処理部２２は、映像生成部２１からの平面映像信号を入力すると、補正パラメータ演算部２３で演算された補正パラメータに従って、平面映像信号をスクリーン１の投影面に投影して観察者位置から歪みの無い映像を視認させるための歪み補正処理を行う。補正処理部２２は、画素ごとに、平面映像信号を任意形状投影面への表示用の出力映像信号に変換して出力映像信号を作成して、プロジェクタ２に供給する。これによって、プロジェクタ２からは、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢に応じて歪み補正がなされた映像光をスクリーン１に向けて投影する。
【００２８】
このように、本発明を適用した映像表示装置によれば、スクリーン１とプロジェクタ２とを接続機構３で接続した構成であっても、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を計測して自動的に映像信号に歪み補正処理を施すことができ、歪みの無い映像をスクリーン１で表示させることができる。また、映像表示装置によれば、スクリーン１に立体視映像を表示させることにより、観察者に奥行き方向の認識がしやすい没入感のある映像を表示させることができる。
【００２９】
また、本発明を適用した映像表示装置によれば、スクリーン１とプロジェクタ２との間に障害物等がありスクリーン１の位置を移動させた場合であっても、新たなスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢に基づく歪み補正処理を再度行うことによって、障害物の影等の影響を受けずに没入感があり、歪みがなく鮮明な映像をスクリーン１に映し出すことができる。例えば、観察者が医師である場合、手術室において、スクリーン１とプロジェクタ２との間に障害物となるベッドや計器類や照明機器等を挟むように接続機構３を駆動させてスクリーン１及びプロジェクタ２の位置を配することができるので、スペースの少ない手術室のような空間であっても、患者の患部の映像をスクリーン１に投影して、歪みのない鮮明な映像を見ながら手術を行うことも可能である。
【００３０】
更にまた、図１乃至図３を参照して説明した映像表示装置は、映像信号処理部１２に、観察者の音声を認識する音声認識機能、又は、観察者の操作を検出する操作入力機能を搭載し、観察者の音声又は操作に基づいてスクリーン１の位置及び姿勢を変更する命令を入力する手段を更に備えていても良い。観察者からの命令を入力した場合、接続機構３は、当該命令に従ってスクリーン１の位置及び姿勢を変更して、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を変更する。そして、映像信号処理部１２の座標演算部２４及び補正パラメータ演算部２３は、スクリーン１の位置及び姿勢の変化に応じて補正パラメータを更新して、観察者の意図に対応したスクリーン１位置において歪みの無い映像を観察させることができる。
【００３１】
また、観察者からの命令に従ってスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を変更した場合、当該変更後のスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を固定するロック機構をリンク機構３ａ、３ｂ、３ｃ内に備えていることが望ましい。これにより、観察者の命令によってスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を変更した後には、確実にスクリーン１位置を固定することができる。
【００３２】
このようにスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を固定した後、映像表示装置は、当該固定したスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢における観察者の視点位置を予め設定しておき、当該観察者の視点位置を監視して、監視している観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた場合に、その旨を観察者に報知しても良い。この映像表示装置は、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を固定した後に、観察者の視点位置が適切な位置から外れた場合には、スクリーン１で表示している映像が最適な状態で観察者から観察することができないことを報知するものである。
【００３３】
この映像表示装置は、図７に示すように、図１又は図２に示した構成に加えて、観察者の視点位置を監視するための視点監視手段である測距センサ５及び視点位置監視部６と、報知手段である報知機能部７とを備えている。
【００３４】
測距センサ５は、例えば、スクリーン１に取り付けられた距離センサである。この測距センサ５は、例えば赤外線光を照射して、予め設定された観察者の被装品、例えば内視鏡手術の手術室で用いる場合は術者の帽子、マスク或いは立体視用偏光眼鏡に取り付けた反射板からの反射により距離を測定するセンサや、撮像素子で被測定対象物、例えば術者の眉を捉えた画像から距離を計測するセンサ等が挙げられる。この測距センサ５で測定した距離は、観察者の視点位置の情報として視点位置監視部６に供給される。また、測距センサ５は、観察者（術者）被装品の位置以外であっても、例えば観察者が乗る台座の位置を検出しても良い。つまり、観察者の視点位置を表す検出対象は、観察者が装着する被装品や観察者が乗る台座など、観察者の視点移動に伴って移動する物体であれば良い。
【００３５】
視点位置監視部６は、測距センサ５で計測された距離から、観察者の視点位置とスクリーン１との間の距離を求め、この距離が、予め記憶している視点位置の距離から許容範囲以上外れたか否かを監視する。そして、視点位置監視部６により、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れたことを検知した場合には、報知機能部７を駆動させる。
【００３６】
視点位置監視部６で予め設定している観察者の視点位置は、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢が固定された状態において、当該固定された状態における最適な観察者の視点位置を映像信号処理部１２の座標演算部２４によって演算されたプロジェクタ２の位置ａ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）を原点としたスクリーン１の相対位置ｃ（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）、プロジェクタ２の光軸方向を基準としたプロジェクタ２の回転角度であるプロジェクタ２とスクリーン１との相対的な姿勢から、視点位置監視部６によって、推奨する観察者の立ち位置（視点位置）を演算するようにしても良い。
【００３７】
報知機能部７は、視点位置監視部６からの制御信号に従って、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れたことを報知する。この報知機能部７としては、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた場合に観察者に向けて音響を出力する音響出力手段、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた場合に映像光の色を変化させるプロジェクタ２、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた場合に観察者に向けて発光を行う発光手段が挙げられる。
【００３８】
また、報知機能部７は、視点位置監視部６から、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた量（距離）を示す信号が供給されて、当該外れた量に応じて報知の強弱、報知の仕方を変更するものであっても良い。
【００３９】
例えば報知機能部７が音響出力手段である場合、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた量が大きいほど、高音の音響（高周波の音響）を発生させることによって、どの程度の距離に亘って観察者の視点位置が外れたかを音響によって観察者に報知できる。また、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた方向によって報知の強弱、報知の仕方を変更しても良い。
【００４０】
また、例えば報知機能部７が発光手段である場合、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた量、外れた方向によって発光する光の強さ、点滅の周波数、発光色を変化させても良い。これによって、観察者の視点位置が予め設定した視点位置から外れた量がどの程度であるかを報知でき、更に、外れた方向を同時に報知できる。
【００４１】
更に、観察者の視点位置が予め設定した視点位置よりも外れた場合の報知機能部７としてプロジェクタ２を使用する場合、プロジェクタ２からスクリーン１に向けて出射している映像光の色を変化させるようにしても良い。例えば、映像信号処理部１２内に、視点位置監視部からの出力を受けて、映像生成部２１によって生成される平面映像信号の色の濃さ、色調などを変化させるパラメータを発生させる信号処理機能を持たせる。これによって、映像生成部２１から補正処理部２２に供給される映像色の濃さや色調を変化させて、観察者の視点位置が予め設定された視点位置から外れたことや、外れた量（距離）や方向を同時に報知することができる。
【００４２】
つぎに、本発明を適用した映像表示装置の他の構成例について説明する。なお、以下の説明において、上述した映像表示装置の構成及び動作と同じ部分については同一符号を付することなどによって、その詳細な説明を省略するが、上述の構成を以下の映像表示装置に適用可能であることは勿論である。
【００４３】
先ず、本発明を適用した映像表示装置において、プロジェクタ２の位置を任意に変更できる構成について図８乃至図１５を参照して説明する。
【００４４】
この映像表示装置は、図８に示すように、接続機構３として、プロジェクタ２から出射される映像光の光軸とスクリーン１の所定位置とを一致させるようにプロジェクタ２の映像光出射方向を駆動するプロジェクタ駆動機構４１を備える。このプロジェクタ駆動機構４１は、載置台４上に設けられ、プロジェクタ２を支持して当該プロジェクタ２を上下左右方向に駆動する。このプロジェクタ駆動機構４１は、例えば直動アクチュエータと回転アクチュエータとを組み合わせて構成される。
【００４５】
映像信号処理部１２は、図９に示すように、センサ部１１及び座標演算部２４によって計測・演算したスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を入力して、プロジェクタ２の光軸がスクリーン１の所定位置である中心部に向くようにプロジェクタ駆動機構４１の駆動方向及び駆動量を演算する駆動パラメータ演算部３１を備える。
【００４６】
この駆動パラメータ演算部３１は、演算したプロジェクタ駆動機構４１の駆動方向及び駆動量からなる駆動パラメータをプロジェクタ駆動機構４１に供給してプロジェクタ２を位置を変更させると共に、座標演算部２４で演算したスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢の情報と、駆動パラメータとを補正パラメータ演算部２３に供給する。なお、この駆動パラメータ演算部３１による駆動パラメータの算出処理については、後述する。
【００４７】
補正パラメータ演算部２３は、プロジェクタ駆動機構４１によってプロジェクタ２の映像光出射方向が変更されたことに応じて、座標演算部２４で演算された相対的な位置及び姿勢を変更して、当該変更後における補正パラメータを更新する。
【００４８】
このような映像表示装置は、その動作手順を図１０に示すように、ステップＳ１において、センサ部１１によってスクリーン１の移動を検出した場合に、ステップＳ２において、座標演算部２４によってセンサ部１１のセンサ値を読み込み、ステップＳ３において、座標演算部２４によってスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を算出して、駆動パラメータ演算部３１に出力する。
【００４９】
駆動パラメータ演算部３１は、ステップＳ４において、現在の相対的な位置及び姿勢から、プロジェクタ２の光軸がスクリーン１の中心部に向くプロジェクタ駆動機構４１の駆動パラメータを算出し、ステップＳ５において当該駆動パラメータをプロジェクタ駆動機構４１に出力する。これによって、ステップＳ６において、プロジェクタ駆動機構４１の直動アクチュエータ又は回転アクチュエータを駆動させてプロジェクタ２の光軸を変更する。
【００５０】
次のステップＳ７において、補正パラメータ演算部２３により、プロジェクタ駆動機構４１が駆動した結果としてのスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢から補正パラメータを更新し、ステップＳ８において、補正処理部２２によって、プロジェクタ駆動機構４１の駆動後の補正パラメータに従って平面映像信号に歪み補正処理を行って、ステップＳ９において、プロジェクタ２からスクリーン１に映像を投影させて、歪みのない映像を表示させる。
【００５１】
次に、駆動パラメータ演算部３１による駆動パラメータの算出処理について説明する。
【００５２】
プロジェクタ駆動機構４１は、図１１に示すように、プロジェクタ２をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に直進駆動させる直動アクチュエータ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ（以下、Ｘ軸直動アクチュエータ４１ａ、Ｙ軸直動アクチュエータ４１ｂ、Ｚ軸直動アクチュエータ４１ｃと呼ぶ。）を備える。この直動アクチュエータ４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、接地リンク４１ｄを介して載置台４上に接地されており、直動アクチュエータ４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、接続リンク４１ｅを介して回転アクチュエータ４１ｆ、４１ｇと接続されている。回転アクチュエータ４１ｆは、接続リンク４１ｅを中心軸としてプロジェクタ２の光軸を回転させる回転アクチュエータであり、回転アクチュエータ４１ｇは、プロジェクタ２の光軸を回転アクチュエータ４１ｆの回転軸と光軸に垂直な軸を中心に回転させる回転アクチュエータである。なお、図１１は、スクリーン１が自動又は手動で移動し、スクリーン１の位置がプロジェクタ２の投影範囲外となった様子を示している。
【００５３】
また、接続機構３は、仮想的な接地点からの接地リンク３ｆの先端であって、リンク機構３ａに内蔵された回転アクチュエータ３ｇ（３ｇ１，３ｇ２）が設けられ、当該回転アクチュエータ３ｇからアーム３ｄを介してリンク機構３ｂに内蔵された回転アクチュエータ３ｈが設けられ、当該回転アクチュエータ３ｈからアーム３ｅを介してリンク機構３ｃに内蔵された回転アクチュエータ３ｉ（３ｉ１，３ｉ２）が設けられて構成されている。なお、スクリーン１の基準位置は、スクリーン１の中心位置としている。
【００５４】
このようなプロジェクタ駆動機構４１及び接続機構３は、図１２及び図１３に示すように、座標系Ｕにおいてプロジェクタ２の接地面の位置をＵ［ｘＢｐ，ｙＢｐ，ｚＢｐ］とし、プロジェクタ２の姿勢をＵ［ｅ１ｐ，ｅ２ｐ，ｅ３ｐ］とし、スクリーン１の接地面の位置をＵ［ｘＢｓ，ｙＢｓ，ｚＢｓ］とし、スクリーン１の姿勢をＵ［ｅ１ｓ，ｅ２ｓ，ｅ３ｓ］とする。また、図１２に示すように、プロジェクタ２の位置及び姿勢を変化させる回転アクチュエータ４１ｆ、４１ｇの回転関節ｉの角度をθｉｐとし、プロジェクタ２の位置及び姿勢を変化させる直動アクチュエータ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの直接関節ｉの長さをｄｉｐとし、図１３に示すように、スクリーン１の位置及び姿勢を変化させる接続機構３において、リンク機構３ａ、３ｂ、３ｃの回転関節ｉの角度をθｉｓとしている。
【００５５】
このような映像表示装置の座標系Ｕにおいて、プロジェクタ２に対するスクリーン１の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、下記の式１〜式３で表現される。
【数１】
2008033234.tif 000003
【００５６】
この式１〜式２において、ｌ２はアーム３ｄの長さ、ｌ３はアーム３ｅの長さ、ｌｓは回転アクチュエータ３ｉとスクリーン１の中心位置との距離、θ１ｓは回転アクチュエータ３ｇ１の回転角度、θ２ｓは回転アクチュエータ３ｇ２の回転角度、θ３ｓは回転アクチュエータ３ｈの回転角度、θ４ｓは回転アクチュエータ３ｉ１の回転角度、θ５ｓは回転アクチュエータ３ｉ２の回転角度、ｄ１ｐはＸ軸直動アクチュエータ４１ａの移動距離、ｄ２ｐはＺ軸直動アクチュエータ４１ｃの移動距離、ｄ３ｐはＹ軸直動アクチュエータ４１ｂの移動距離、θ４ｐは回転アクチュエータ４１ｆの回転角度、θ５ｐは回転アクチュエータ４１ｇの回転角度である。
【００５７】
より詳細には、図１１に示すように、θ１ｓは、接地リンク３ｆを軸に回転する回転アクチュエータ３ｇ１の回転角度であり、θ２ｓは、アーム３ｄと回転アクチュエータ３ｇ１の回転軸に垂直な方向を軸に回転する回転アクチュエータ３ｇ２の回転角度であり、θ３ｓは、アーム３ｄとアーム３ｅに垂直な方向を軸に回転する回転アクチュエータ３ｈの回転角度であり、θ４ｓは、回転アクチュエータ３ｈの回転軸に平行な方向を軸に回転する回転アクチュエータ３ｉ１の回転角度であり、θ５ｓは、回転アクチュエータ３ｉ１の回転軸とスクリーン１の投影面の法線に垂直な方向を軸に回転する回転アクチュエータ３ｉ２の回転角度である。
【００５８】
この座標系Ｕにおいて、プロジェクタ２に対するスクリーン１の姿勢（ｅ１，ｅ２，ｅ３）は、下記の式４〜式６に示すようになる。
【数２】
2008033234.tif 000004
【００５９】
また、座標系Ｕから見て、スクリーン１の位置Ｕ［ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ］は、下記の式７〜式９に示すようになる。
【数３】
2008033234.tif 000005
【００６０】
更にまた、座標系Ｕから見て、スクリーン１の姿勢Ｕ［ｅ１ｓ，ｅ２ｓ，ｅ３ｓ］は、下記の式１０〜式１２に示すようになる。
【数４】
2008033234.tif 000006
【００６１】
また、座標系Ｕから見て、プロジェクタ２の位置Ｕ［ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ］は、下記の式１３〜式１５に示すようになる。
【数５】
2008033234.tif 000007
【００６２】
更にまた、座標系Ｕから見て、プロジェクタ２の姿勢Ｕ［ｅ１ｐ，ｅ２ｐ，ｅ３ｐ］は、下記の式１６〜式１８に示すようになる。
【数６】
2008033234.tif 000008
【００６３】
このように、式１〜式３のように表現されるプロジェクタ２に対するスクリーン１の位置は、式７〜式９で表現されるスクリーン１の位置と式１３〜式１５で表現されるプロジェクタ２の位置との相対関係を求めることによって得られ、式４〜式６のように表現されるプロジェクタ２に対するスクリーン１の姿勢は、式１０〜式１２で表現されるスクリーン１の姿勢と式１６〜式１８で表現されるプロジェクタ２の姿勢との相対関係を求めることによって得られる。
【００６４】
このような映像表示装置において、プロジェクタ駆動機構４１の並進運動によってプロジェクタ２の位置を制御する時、駆動パラメータ演算部３１は、プロジェクタ２のＸ軸方向の移動距離ｄ１ｐ、Ｙ軸方向の移動距離ｄ３ｐを制御して、プロジェクタ２の光軸がスクリーン１の中心部に向くようにする。プロジェクタ２の光軸をスクリーン１の中心部に向けるための移動距離ｄ１ｐ、ｄ３ｐは、下記の式１９及び式２０に示すようになる。
【数７】
2008033234.tif 000009
【００６５】
この式１９及び式２０におけるＡ，Ｂ，Ｚは、下記の式２１，式２２，式２３となる。なお、この式２１のＡは式１で求められたプロジェクタ２とスクリーン１とのＸ軸方向相対位置であり、式２２のＢは式２で求められたプロジェクタ２とスクリーン１とのＹ軸方向相対位置であり、式２３のＺは式３で求められたプロジェクタ２とスクリーン１とのＺ軸方向相対位置である。
【００６６】
これらの式１９乃至式２３により、駆動パラメータ演算部３１は、プロジェクタ２のＹ軸方向の移動距離ｄ３ｐを求めた場合、図１４に示すようにプロジェクタ２を移動距離ｄ３ｐだけ移動させるように駆動パラメータを生成して、Ｙ軸直動アクチュエータ４１ｂを駆動させて、スクリーン１の中心部とプロジェクタ２の光軸とが交差するようにする。
【００６７】
また、プロジェクタ駆動機構４１の回転運動によってプロジェクタ２の姿勢を制御する時、駆動パラメータ演算部３１は、プロジェクタ２の回転角度θ４ｐ、θ５ｐを制御して、プロジェクタ２の光軸がスクリーン１の中心部に向くようにする。プロジェクタ２の光軸をスクリーン１の中心部に向けるための回転角度θ４ｐ、θ５ｐは、下記の式２４及び式２５に示すようになる。
【数８】
2008033234.tif 000010
【００６８】
この式２４及び式２５におけるＸ，Ｙ，Ｚは、下記の式２６，式２７，式２８となる。なお、この式２６のＡは式１で求められたプロジェクタ２とスクリーン１とのＸ軸方向相対位置であり、式２７のＢは式２で求められたプロジェクタ２とスクリーン１とのＹ軸方向相対位置であり、式２８のＺは式３で求められたプロジェクタ２とスクリーン１とのＺ軸方向相対位置である。
【００６９】
これらの式２４乃至式２８により、駆動パラメータ演算部３１は、プロジェクタ２の回転角度θ５ｐを求めた場合、図１５に示すようにプロジェクタ２を回転角度θ５ｐだけ回転させるように駆動パラメータを生成して、回転アクチュエータ４１ｇをθ５ｐだけ回転させて、スクリーン１の中心部とプロジェクタ２の光軸とが交差するようにする。
【００７０】
このような映像表示装置によれば、スクリーン１が手動で移動されて、図１１に示すようにスクリーン１がプロジェクタ２の投影範囲外となった場合であっても、スクリーン１の中心部にプロジェクタ２の光軸を向けるようにプロジェクタ駆動機構４１を制御できるので、歪みの無い映像を確実にスクリーン１に投影させることができる。
【００７１】
つぎに、本発明を適用した映像表示装置において、プロジェクタ２からの映像光を確実にスクリーン１の全面に投影する構成について図１６乃至図２３を参照して説明する。
【００７２】
この映像表示装置は、図１６に示すように、スクリーン１の映像表示範囲を撮像するカメラである状態撮影機構５２を備え、スクリーン１の全体に亘って映像光が投影されているかを判定する。この判定処理は、図１７に示すように、状態撮影機構５２と接続された画像処理部６１で行う。画像処理部６１によってスクリーン１の全体に亘って映像が投影されていないと判定した場合には、対応テーブル記憶部６２に記憶されている対応テーブルをスクリーン駆動演算部６３で参照して、スクリーン１の全体に亘って映像光が投影されるようにスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を変更する。
【００７３】
なお、スクリーン１の全体に亘って映像光が投影されていない場合に、スクリーン１のみの位置及び姿勢を変化させてもよく、プロジェクタ２のみの位置及び姿勢を変化させてもよく、スクリーン１及びプロジェクタ２の双方の位置及び姿勢を変化させて、プロジェクタ２からの映像光がスクリーン１の全体に投影されるようにしても良い。
【００７４】
映像信号処理部１２の画像処理部６１は、状態撮影機構５２で撮像された映像信号を入力して、当該映像信号を解析し、スクリーン１で表示している映像内に影が存在するか否かを判定する。画像処理部６１は、例えば、所定輝度よりも輝度が低い画素群が存在する場合に、当該画素群を影であると判定する。スクリーン１に影が発生する理由としては、プロジェクタ２からスクリーン１への光路に障害物があるために映像光を遮っている、プロジェクタ２の光軸方向に対するスクリーン１の回転角度が大きいためにスクリーン１の一部によって映像光が遮られているといった状況がある。
【００７５】
画像処理部６１は、スクリーン１に影が発生していると判定すると、当該影が発生しているスクリーン１内の領域を判定して、スクリーン駆動演算部６３に通知する。対応テーブル記憶部６２は、スクリーン１内の影が発生している領域と、スクリーン１の位置及び姿勢の変更方向及び変更量との対応関係を記述した対応テーブルを記憶している。したがって、スクリーン駆動演算部６３は、画像処理部６１から影が発生している領域が通知されることに応じて対応テーブルを参照して、スクリーン１の駆動パラメータを作成して、スクリーン１に影が映り込まない位置及び姿勢に変更させるために、リンク機構３ａ、３ｂ、３ｃ内の回転アクチュエータであるスクリーン駆動機構５１を駆動する制御信号を出力する。
【００７６】
画像処理部６１は、例えば図１８に示すように半球状のスクリーン１の投影面を８分割した映像投影領域１−１，１−２，１−３，１−４，１−５，１−６，１−７，１−８を設定しておき、どの映像投影領域に影が発生しているかを判定する。対応テーブルは、影が発生している映像投影領域から、スクリーン１の中心位置方向に移動させるスクリーン１の変更方向及び変更量が登録されている。例えば映像投影領域１−５に影が発生していると画像処理部６１によって判定した場合、図１８中の矢印で示す方向、すなわち映像投影領域１−５から映像投影領域１−１に向かう方向にスクリーン１を移動させる。
【００７７】
スクリーン駆動演算部６３からスクリーン駆動機構５１への制御信号によって、リンク機構３ａ、３ｂ、３ｃ内の回転アクチュエータが駆動して、スクリーン１のプロジェクタ２に対する位置及び姿勢が変更すると、当該スクリーン１の位置及び姿勢の変更がセンサ部１１で検知されてスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢が再計算されて、補正パラメータが更新される。これによって、映像生成部２１からの映像信号に、更新された補正パラメータを使用した歪み補正処理を行い、歪みが無く影がない状態でスクリーン１に映像を表示できる。
【００７８】
また、映像信号処理部１２は、座標演算部２４から得たスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を入力して、現在のプロジェクタ２の投影範囲を投影範囲演算部６５で演算する。この投影範囲演算部６５は、プロジェクタ２の光軸方向、プロジェクタ２の画角、スクリーン１の中心位置、スクリーン１とプロジェクタ２との距離などから、スクリーン１の全体に亘って映像光が投影されているか否かを判定する。そして、スクリーン１の全体に亘って映像光が投影されていないと判定した場合、プロジェクタ駆動位置演算部６４は、プロジェクタ２の位置及び姿勢を変更するような駆動パラメータを作成して、プロジェクタ駆動機構４１を駆動させる。
【００７９】
そして、プロジェクタ駆動機構４１の直動アクチュエータ、回転アクチュエータが駆動して、プロジェクタ２のスクリーン１に対する位置及び姿勢が変更すると、補正パラメータ演算部２３で補正パラメータが更新される。これによって、映像生成部２１からの映像信号に、更新された補正パラメータを使用した歪み補正処理を行い、歪みが無く影がない状態でスクリーン１に映像を表示できる。
【００８０】
このような映像表示装置の動作は、図１９に示すようになる。なお、この図１９に示す動作は、スクリーン１の位置及び姿勢を変更する動作と、プロジェクタ２の位置及び姿勢を変更する動作の双方を含んでいる。
【００８１】
映像表示装置は、ステップＳ１〜ステップＳ３の処理によってスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を演算すると、ステップＳ１１において、投影範囲演算部６５によってプロジェクタ２の投影範囲を演算し、ステップＳ１２において、映像光がスクリーン１の全体に亘って投影されている適正な投影範囲内か否かを判定する。そして、適正な投影範囲内であると判定した場合にはステップＳ７以降に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ１３に処理を進める。
【００８２】
ステップＳ１３において、映像表示装置は、プロジェクタ駆動位置演算部６４によって、プロジェクタ２の投影範囲が適正な投影範囲内となるようにプロジェクタ２の駆動位置を算出して、駆動パラメータをプロジェクタ駆動機構４１に供給する。これによって、ステップＳ１４において、プロジェクタ駆動機構４１の直動アクチュエータ、回転アクチュエータを駆動させて、プロジェクタ２の位置及び姿勢を変更することができる。
【００８３】
ステップＳ１２においてプロジェクタ２の投影範囲が適正な投影範囲内であると判定された後には、ステップＳ７において、後述するズーム・フォーカス調整機構で調整された画角のデータを加味した上で、歪み補正処理のための補正パラメータを算出して、この算出した補正パラメータを用いて、ステップＳ８において平面映像信号に歪み補正処理を施して、ステップＳ９においてプロジェクタ２から映像を投影させる。
【００８４】
また、ステップＳ８の次のステップＳ１５において、映像表示装置は、画像処理部６１によって状態撮影機構５２で撮像したスクリーン１の投影状態を解析して、スクリーン１の全体に亘って映像が投影されているか否かを判定して、スクリーン１に影が無く映像光が投影されている場合にはステップＳ１９に処理を進めて、現在のスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢を維持して、処理を終了する。
【００８５】
一方、ステップＳ１５において、スクリーン１の映像投影範囲に影が発生していると判定した場合には、画像処理部６１によって当該影が発生している映像投影領域を求めて、スクリーン駆動演算部６３に通知する。
【００８６】
次にスクリーン駆動演算部６３は、ステップＳ１６において、ステップＳ１５で判定された影が発生した映像投影領域に応じて対応テーブル記憶部６２の対応テーブルを参照して、ステップＳ１７においてスクリーン１の位置及び姿勢の変更方向及び変更量を求めて、駆動パラメータをスクリーン駆動機構５１に供給する。これによって、ステップＳ１８において、スクリーン駆動機構５１のリンク機構３ａ、３ｂ、３ｃに内蔵された回転アクチュエータを駆動させて、スクリーン１の位置及び姿勢を変更することができる。
【００８７】
また、図１６乃至図１９を参照して説明した映像表示装置は、座標演算部２４によってスクリーン１とプロジェクタ２との距離を演算して、プロジェクタ２から出射させる映像光の拡大又は縮小の程度を演算し、図１６におけるプロジェクタ駆動機構４１に含まれるプロジェクタ２のズーム機構（投影光の拡大・縮小）、フォーカス機構（スクリーン１の位置の遠近に応じたピント合わせ）を制御して、スクリーン１の全面にプロジェクタ２からの映像光を投影させても良い。
【００８８】
この映像表示装置は、図１９の点線で示す処理のように、ステップＳ１２において、映像光がスクリーン１の全体に亘って投影されている適正な投影範囲ではないと判定された場合、ステップＳ３１において、投影範囲演算部６５によってプロジェクタ２の望ましい投影範囲を算出して、ステップＳ３２において、当該望ましい投影範囲となるようにプロジェクタ駆動機構４１におけるズーム・フォーカス調整機構を駆動する。これにより、スクリーン１の全体に亘って投影される適正な投影範囲となるように、ズーム及びフォーカス調整ができる。
【００８９】
更に、映像表示装置は、状態撮影機構５２によってスクリーン１の映像表示状態を判定するのみならず、図２０に示すように、スクリーン１の周縁部における映像表示状態を検出する複数の光センサ７１を取り付けても良い。そして、映像表示装置は、図２１に示すように、光センサ７１と接続された光センサ信号処理部８１、対応テーブル記憶部８２及び駆動位置演算部８３を映像信号処理部１２に設ける。
【００９０】
光センサ７１は、図１８に示したように映像投影範囲１−１〜１−８の周縁部にそれぞれ一個ずつ設ける。そして、スクリーン１の周縁部に係って影が存在する場合、何れかの光センサ７１によって当該影の発生を検出できる。そして、光センサ信号処理部８１は、何れかの光センサ７１によって検出された映像光の光量が少なくなって影の発生を検知した場合、影が発生した映像投影領域を駆動位置演算部８３に通知する。これに応じて、対応テーブル記憶部８２の対応テーブルを参照して、スクリーン１の位置及び姿勢の変更方向及び変更量を求めて、スクリーン駆動機構５１のアクチュエータを制御する。
【００９１】
このような映像表示装置の動作は、図２２に示すように、ステップＳ１〜ステップＳ８の動作を行うことによって、現在のスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢に応じた歪みの無い映像を投影させている時に、ステップＳ２１において、光センサ信号処理部８１により、スクリーン１の周縁部に設置された光センサ７１のうち、検出光量が少なく影の発生に対して反応した光センサ７１が存在するか否かを判定する。
【００９２】
そして、光センサ７１で影の発生を検出していないと光センサ信号処理部８１が判定した場合にはステップＳ１９に処理を進め、光センサ７１で影の発生を検出した場合にはステップＳ１６〜ステップＳ１８の処理を行って、スクリーン１に影が映り込まないようにスクリーン１の位置及び姿勢を変更できる。
【００９３】
つぎに、本発明を適用した映像表示装置において、プロジェクタ２からの映像光をミラーで反射させて、映像光の投影範囲を任意なものとできる構成について図２３を参照して説明する。
【００９４】
この映像表示装置は、プロジェクタ２の光軸をスクリーン１とは反対方向に向け、当該プロジェクタ２から出射した映像光をミラー９１で反射して、スクリーン１に映像光を投影させる。このミラー９１には、映像信号処理部１２の制御信号に応じて、映像光の反射角度を可変とする回転アクチュエータ９２が設置されている。
【００９５】
このような映像表示装置は、予めプロジェクタ２の映像光出射位置、光軸、画角が設定されており、映像信号処理部１２によって、現在のスクリーン１の位置及び姿勢が演算されて、ミラー９１に姿勢（回転角度）に対するスクリーン１の中心位置における位置及び姿勢が演算される。そして、映像信号処理部１２は、ミラー９１で反射した映像光がスクリーン１の全面に亘って投影されるミラー９１の回転角度を演算して、回転アクチュエータ９２を制御する。
【００９６】
また、映像信号処理部１２は、ミラー９１で反射した映像光がスクリーン１の全面に亘って歪み無く表示されるように、スクリーン１とミラー９１との相対的な位置及び姿勢を演算して補正パラメータを作成し、歪み補正処理を行う。
【００９７】
このような映像表示装置によれば、プロジェクタ２の位置及び姿勢を変更するプロジェクタ駆動機構４１を備えることなく、スクリーン１を任意の位置及び姿勢としても、歪みの無い映像を表示させることができる。また、プロジェクタ２の設置位置の自由度も高くできる。
【００９８】
つぎに、本発明を適用した映像表示装置において、映像の観察者位置を計測する構成について図２４を参照して説明する。
【００９９】
上述した映像表示装置においては、観察者の視点位置を予め設定しておいて歪み補正処理のための補正パラメータを演算していたが、この映像表示装置は、観察者に装着されたメガネ１００に位置センサ１０１を取り付けて、映像信号処理部１２によって観察者の位置を検出する。この観察者の視点位置を検出する機能としては、位置センサ１０１を磁気センサとする。
【０１００】
このような映像表示装置は、位置センサ１０１の位置を所定期間ごとに検知して、観察者の視点位置と同じ高さとなるようにスクリーン１の高さ位置を制御する。この場合、スクリーン１の高さ位置をリンク機構３ａ、３ｂ、３ｃの回転アクチュエータで変更して、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置及び姿勢が変更したことに応じて、プロジェクタ２の位置及び姿勢を更新して、常に歪みの無い映像をスクリーン１の全体に亘って表示させる。また、映像表示装置によれば、観察者の視点位置と同じ高さにスクリーン１の位置を制御できるので、スクリーン１の表示を視認しやすい位置とすることができる。また、観察者とスクリーン１とを正対させることができる。
【０１０１】
つぎに、本発明を適用した映像表示装置において、上述の接続機構３に代えて、図２５に示すようなプロジェクタ２とスクリーン１とを接続する接続機構１１０を備えたものについて説明する。
【０１０２】
この接続機構１１０は、図２６（ａ）に示すように、アーム関節点１１１−１，１１１−２，１１１−３，１１１−４を有し、四辺のアームを回転リンク機構によって接続する平行リンク機構と、図２６（ｂ）に示すように、アーム関節点１１１−１，１１１−５，１１１−６，１１１−７を有し、四辺のアームを回転リンク機構によって接続する平行リンク機構とを結合して、図２６（ｃ）に示すように構成される。この図２６（ｃ）に平行リンク機構の示すアーム関節点１１１−１〜１１１−８は、図中の縦方向（Ｙ軸方向）に可動とされた回転リンク機構で構成されている。なお、以下の説明において図２６（ｃ）に示す接続機構１１０のアーム関節点１１１−１〜１１１−８を総称する場合には単に「アーム関節点１１１」と呼ぶ。
【０１０３】
図２６（ａ）に示す平行リンク機構及び図２６（ｂ）に示す平行リンク機構は、共に、４個の回転リンク機構によって平行した２組のアームを連結して構成されている。
【０１０４】
図２６（ａ）に示す平行リンク機構は、プロジェクタ２の光軸と平行となるようにプロジェクタ２に固定して設置されたアーム１１２−１（第１のアーム）と、アーム１１２−１の光軸方向において異なる位置に接続され、接続リンク４１ｅが設けられた接地面に対して常に鉛直となるアーム（第２のアーム）とを有する。図２６（ｂ）に示す平行リンク機構は、第２のアームの鉛直方向において異なる位置に接続されて、映像光の光軸と常に平行（アーム１１２−１と常に平行）となり、且つ同じ長さの２本のアーム１１２−２（第３のアーム）と、接地面に対して常に鉛直となるアームとを有している。アーム１１２−２のスクリーン１側端部には、スクリーン１の周縁部であってスクリーン１の上下方向の中心位置に接続されるアーム１１２−３（第４のアーム）が接続されている。このアーム１１２−２とアーム１１２−３とのアーム関節点１１１−５，１１１−６には、回転リンク機構が内蔵され、アーム１１２−３は、接地面に対して常に鉛直となる。
【０１０５】
また、アーム関節点１１１の何れか一つには、全アーム関節点１１１の回転リンク機構を鉛直方向とプロジェクタ２の光軸に垂直な方向に回転させる回転アクチュエータが内蔵されている。この回転アクチュエータを内蔵するアーム関節点１１１は、アーム関節点１１１−１〜１１１−８のうちの任意で良く、１個のアーム関節点１１１が回転アクチュエータによって回転駆動されることによって、当該回転アクチュエータの回転量と同じ回転量だけ他のアーム関節点の回転リンク機構が連動して回転駆動される。
【０１０６】
望ましい回転アクチュエータの設置個所としては、図２６（ｃ）におけるアーム関節点１１１−３又はアーム関節点１１１−４である。この理由としては、回転アクチュエータのような重量物は、アームの先端部分よりもプロジェクタ２に接続された部分に存在する方が、接続機構全体の重量を軽くできることによる。
【０１０７】
更に、プロジェクタ２とスクリーン１との相対的な位置及び姿勢を計測するための角度情報を取得する角度センサは、アーム関節点１１１のうち少なくとも一つのアーム関節点１１１に設けられる。この角度センサで得られた角度情報によって、映像信号処理部１２は、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置・姿勢を演算して、当該相対的な位置・姿勢に応じてプロジェクタ２から出射する映像光を補正することになる。
【０１０８】
このような接続機構１１０は、図２５に示すように、プロジェクタ２から出射される映像光の光軸と平行するアーム１１２−１がプロジェクタ２に連結されている。これにより、プロジェクタ２がプロジェクタ駆動機構４１によってパン方向及びチルト方向に駆動された場合、アーム１１２−１の両端における回転リンク機構及び他の回転リンク機構が回転する。例えば、接続機構１１０は、図２７（ａ）に示すような状態において、プロジェクタ２のプロジェクタ駆動機構４１によってプロジェクタ２の映像光を上方に向けるように駆動された場合、図２７（ｂ）に示すように、全ての回転リンク機構が回転して、アーム１１２−１とアーム１１２−２とが平行となるように保持される。また、２本のアーム１１２−２は、図２８に示すように、アーム関節点１１１−１，１１１−７が回転して、（ａ）から（ｂ）に示す状態に駆動された場合、常に平行となる。
【０１０９】
このとき、接続機構１１０は、アーム関節点１１１における角度θ１，θ２の和が常に１８０度となる。これにより、アーム１１２−１，１１２−２は、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置・姿勢に拘わらず、プロジェクタ２の映像光の光軸と常に平行となり、プロジェクタ２の映像光の光軸を常にスクリーン１の中心位置に向けることができる。
【０１１０】
また、このような接続機構１１０を備えた映像表示装置は、図２９に示すように、アーム１１２−２の長さを伸縮する伸縮機構１２０Ａ，１２０Ｂを備えていても良い。この伸縮機構１２０Ａ，１２０Ｂは、手動又は自動で伸縮してスクリーン１とプロジェクタ２との距離を変更させる。自動でアーム１１２−２の長さを変更可能とする場合、伸縮機構１２０Ａ，１２０Ｂは、直動アクチュエータを含む。手動又は自動で伸縮機構１２０Ａ，１２０Ｂが伸縮されて、所定位置のスクリーン１から、当該所定位置よりも距離が長いスクリーン１’となった場合、映像信号処理部１２は、スクリーン１とプロジェクタ２との相対的な距離の変化に応じてプロジェクタ２から出射する映像光の歪み補正を行うことになる。
【０１１１】
これによって、映像表示装置は、プロジェクタ２の映像光の光軸を常にスクリーン１に向けることができると共に、スクリーン１とプロジェクタ２との前後方向における位置の自由度を向上させることができる。
【０１１２】
更に、接続機構１１０を備える映像表示装置は、図３０に示すように、スクリーン１の投影面が常にプロジェクタ２に対して一定の角度となる機能を有していても良い。この機能は、アーム１１２−１，１１２−２と常に平行となり、プロジェクタ２から出射される映像光の光軸と平行となるアーム１１２−４（第５のアーム）で実現される。このアーム１１２−４の一方端は、スクリーン１の周縁部であってスクリーン１の上下方向の中心位置に接続され、且つ、アーム１１２−４の両端は、２本のアーム１１２−２にそれぞれ接続された同じ長さの２本のアーム１１２−３と接続され、アーム１１２−３とアーム１１２−４とが接続されるアーム関節点１１１に回転リンク機構が内蔵される。
【０１１３】
この接続機構１１０は、図３１に示すように、（ａ）の平行リンク機構と（ｂ）の平行リンク機構と（ｃ）の平行リンク機構とを連結して、（ｄ）のように構成される。（ｃ）の平行リンク機構は、アーム関節点１１１−１０，１１１−５，１１１−８，１１１−９を有し、四辺のアームを回転リンク機構によって接続して構成されている。（ｂ）の平行リンク機構のアーム関節点１１１−５と（ｃ）の平行リンク機構のアーム関節点１１１−５とが重ね合わされる。
【０１１４】
これによって、映像表示装置は、映像表示装置は、スクリーン１の投影面を常に一定角度でプロジェクタ２に向けることができ、プロジェクタ２がプロジェクタ駆動機構４１によって駆動されても、図１０おけるステップＳ１〜ステップＳ７の映像光の歪み補正をする歪み補正パラメータを変更する処理を行う必要なく、常に歪みのない映像を提示することができる。
【０１１５】
更にまた、接続機構１１０を備える映像表示装置は、図３２に示すように、スクリーン１の投影面を、当該投影面の中心位置を中心とし、投影面の中心点に対して直交する任意の方向に回動自在とする機能を有していても良い。
【０１１６】
この接続機構１１０は、アーム１１２−２のスクリーン１側端部に接続され、接地面と鉛直となるアーム１１２−３の先端に、アーム１１２−３を軸に回転する回転機構１１４を備える。この回転機構１１４は、スクリーン１の周縁部であってスクリーン１の中心点から左右方向の両端に接続されたアーム１１３が接続されており、手動又は自動で回転する。自動で回転可能とする場合、回転機構１１４は回転アクチュエータを内蔵することになる。これにより、回転機構１１４が駆動すると、アーム１１３によって、スクリーン１の投影面を、投影面の中心点を中心として上下方向を軸として左右方向に回転させる。また、接続機構１１０は、アーム１１３のスクリーン１との接続点にアーム１１２−３とスクリーン１の投影面の法線に垂直な方向に回転する回転機構１１５を備える。この回転機構１１５が、手動又は自動で回転すると、スクリーン１の投影面を投影面の中心点を中心として左右方向を軸として前後方向に回転させる。自動で回転可能とする場合、回転機構１１５は回転アクチュエータを内蔵することになる。
【０１１７】
このような接続機構１１０を備えた場合に、回転機構１１４又は回転機構１１５が回転してプロジェクタ２に対するスクリーン１の姿勢が変更すると、映像信号処理部１２は、当該姿勢の変更に基づいて歪み補正パラメータを更新して、プロジェクタ２から歪みのない映像光を出射させる。
【０１１８】
このような映像表示装置は、スクリーン１が前後左右方向に回転した場合であっても、投影面の中心点とプロジェクタ２との相対位置は固定となるために、常に歪みのない映像光をスクリーン１に投影できる。
【０１１９】
更にまた、接続機構１１０を備える映像表示装置は、図３３に示すような回転リンク機構を固定させる固定機構を何れかのアーム関節点１１１に備えていても良い。
【０１２０】
この固定機構は、アーム関節点１１１の筐体１３１に、接続機構１１０を構成するアーム１３０の端部に設けられた回転部１３２と押圧部１３３と押圧力発生部１３４とを収容している。押圧力発生部１３４は、例えばバネ機構からなり、当該バネによって発生させた押圧力を押圧部１３３に与える。押圧部１３３は、押圧力発生部１３４によって発生された押圧力によって回転部１３２に当接することによって回転部１３２の回転動作を抑える。
【０１２１】
この固定機構は、アーム関節点１１１に接続されたアーム１３０を回転させる場合には、図３４（ａ）に示すように、回転部１３２が押圧部１３３に押圧されていない状態となっており、アーム１３０を回転さないロック状態とする場合には、図３４（ｂ）に示すように、押圧力発生部１３４によって発生させた押圧力を押圧部１３３に与えて、当該押圧部１３３によって、回転部１３２が回転しないように押圧する。
【０１２２】
このような映像表示装置によれば、回転アクチュエータをアーム関節点１１１に備えずに、手動によって接続機構１１０を動作させてスクリーン１とプロジェクタ２との相対的な位置・姿勢を変更しても、固定機構によってアーム関節点１１１を安定して固定できる。
【０１２３】
更にまた、接続機構１１０を備える映像表示装置は、図３５に示すように、スクリーン１の重量を補償する機能をプロジェクタ２に備えていても良い。
【０１２４】
この機能は、アーム１１２−１の両端に接続されて接地面と鉛直となっているアームを接地面側に延長した箇所に接続されたアーム１４１と当該アーム１４１の先端に取り付けられた重量部１４２とからなるカウンタバランス部１４０で実現される。アーム１４１は、アーム１１２−１、アーム１１２−２と平行となっている。また、重量部１４２は、プロジェクタ２に対するスクリーン１の所望の位置によって重量が設定されている。なお、重量部１４２の重量は任意に変更可能であっても良い。
【０１２５】
このようなカウンタバランス部１４０は、プロジェクタ２の前後方向における中心点を支点とし、プロジェクタ２の姿勢を所定の姿勢に保持する力を重量物によってプロジェクタ２に与えている。
【０１２６】
このようなカウンタバランス部１４０を備えた映像表示装置は、操作者がスクリーン１を鉛直方向（Ｙ軸方向）に動かすために必要な力を軽減でき、操作性を向上させることができる。更に、アクチュエータで駆動する場合では、カウンタバランス部１４０を有しない構成に比べて、必要な駆動力を低減できる効果がある。
【０１２７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１２８】
例えば、上述した説明では、プロジェクタ２からスクリーン１に投影する映像の種類は特定していないが、映像表示装置を手術室に設置して、内視鏡手術において内視鏡カメラを直接病変のある臓器へ挿入した状態において、当該内視鏡カメラから得られた視覚情報（映像信号）を映像信号処理部１２の映像生成部２１に入力して、プロジェクタ２からスクリーン１に投影して、没入感のある映像を術者に提供することができる。
【０１２９】
また、内視鏡カメラで得られた映像信号をプロジェクタ２からスクリーン１に投影するのみならず、手術室に設置されている被術者状態を計測する各種の計測機器（血圧計、心拍計）からの情報をスクリーン１に投影させるようにしても良い。この場合、血圧計、心拍計によって計測されている数値を示す文字情報を、映像生成部２１で生成された映像信号に重畳させ、補正処理部２２で映像の歪み補正処理を施した上でプロジェクタ２から映像光を出射させる。これによって、映像表示装置によれば、内視鏡カメラで撮像した映像信号と、被術者の生体情報（血圧、心拍等）とを含む手術状況提示用映像信号を映像生成部２１で生成して、プロジェクタ２からスクリーン１に投影することで術者に提示できる手術室を実現できる。
【０１３０】
このような手術室によれば、内視鏡カメラの映像をリアルタイムで術者に見せながら手術を進行させることができ、同時に、被術者の生体情報をリアルタイムで更新して術者に見せることができ、内視鏡カメラの映像と生体情報とを同じ視点で見せることができる。また、映像表示装置に手術のナビゲータとしての役割を持たせることで手術を的確にかつ迅速に行える手術室を提供できる。
【０１３１】
更に、映像表示装置は、手術シミュレーションのプラグラムと連携し、例えばＣＧ等によって被術者の映像をスクリーン１に映すと共に、術者に装着したセンサ付きグローブから得られたセンサ信号により術者の手の動きに応じた手術進行状態をＣＧでスクリーン１に映して、仮想的に手術シミュレーションを行うシミュレータを構成してもよい。この場合、映像生成部２１は、センサ付きグローブのセンサ信号に応じて手術部位のＣＧ映像を更新することになる。このような手術シミュレータによれば、観察者（術者）にとってはスクリーン１に映し出される映像が歪みのない映像であるため、違和感なく、仮想現実であるシミュレーションの世界に没入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明を適用した映像表示装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明を適用した映像表示装置の構成を示す上面図である。
【図３】本発明を適用した映像表示装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用した映像表示装置の画角を示す斜視図である。
【図５】本発明を適用した映像表示装置のシフト量を示す斜視図である。
【図６】本発明を適用した映像表示装置のシフト量を示す側面図である。
【図７】本発明を適用した映像表示装置において、観察者の視点位置を監視して報知する構成を示すブロック図である。
【図８】本発明を適用した映像表示装置において、駆動機構を備えた構成を示す側面図である。
【図９】本発明を適用した映像表示装置において、駆動機構を備えた機能的な構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明を適用した映像表示装置において、駆動機構を駆動してスクリーンに映像を投影する処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明を適用した映像表示装置において、駆動機構及び接続機構の可動部分について説明する図である。
【図１２】本発明を適用した映像表示装置において、駆動機構の座標系について説明するための図である。
【図１３】本発明を適用した映像表示装置において、接続機構の座標系について説明する図である。
【図１４】本発明を適用した映像表示装置において、プロジェクタの直進駆動によってプロジェクタの光軸をスクリーンの中心位置に合わせる動作を説明する図である。
【図１５】本発明を適用した映像表示装置において、プロジェクタの回転駆動によってプロジェクタの光軸をスクリーンの中心位置に合わせる動作を説明する図である。
【図１６】本発明を適用した映像表示装置において、スクリーンの表示状態を検出する状態撮影機構を備えた構成を示す側面図である。
【図１７】本発明を適用した映像表示装置において、スクリーンの表示状態によってスクリーンの表示状態を判定してスクリーンを移動させる構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明を適用した映像表示装置において、影が発生した映像投影領域に応じたスクリーンの移動方向を説明するためのスクリーンの平面図である。
【図１９】本発明を適用した映像表示装置において、スクリーンの表示状態によってスクリーンの表示状態を判定してスクリーンを移動させる処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】本発明を適用した映像表示装置において、スクリーンの縁部に光センサを備えた構成を示す側面図である。
【図２１】本発明を適用した映像表示装置において、光センサによってスクリーンの表示状態を判定してスクリーンを移動させる構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明を適用した映像表示装置において、光センサによってスクリーンの表示状態を判定してスクリーンを移動させる処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】本発明を適用した映像表示装置において、プロジェクタからの映像光をミラーで反射させてスクリーンに投影する構成を示す側面図である。
【図２４】本発明を適用した映像表示装置において、観察者の視点位置を検出して、視点位置とスクリーンの高さ位置とを同じにする構成を示す側面図である。
【図２５】本発明を適用した映像表示装置において、映像光の光軸がスクリーンの所定の位置となるように構成した接続機構を備えた構成を示す側面図である。
【図２６】映像光の光軸がスクリーンの所定の位置となるように構成した接続機構の構成を示す説明図である。
【図２７】映像光の光軸がスクリーンの所定の位置となるように構成した接続機構の状態変化を示す説明図である。
【図２８】映像光の光軸がスクリーンの所定の位置となるように構成した接続機構の状態変化を示す他の説明図である。
【図２９】本発明を適用した映像表示装置において、映像光の光軸がスクリーンの所定の位置となり、スクリーンとプロジェクタとの距離を伸縮させる伸縮機構を備えた構成を示す側面図である。
【図３０】本発明を適用した映像表示装置において、スクリーンの投影面の姿勢を一定にするように構成した接続機構を備えた構成を示す側面図である。
【図３１】スクリーンの投影面の姿勢を一定にするように構成した接続機構の構成を示す説明図である。
【図３２】スクリーンの投影面の姿勢を任意に変更するように構成した接続機構の構成を示す斜視図である。
【図３３】アーム関節点の回動をロックする固定機構の構成を示す斜視図である。
【図３４】固定機構の動作を説明する説明図である。
【図３５】本発明を適用した映像表示装置において、カウンタバランス部を有する接続機構を備えた構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  スクリーン
２  プロジェクタ
３  接続機構
３ａ、３ｂ、３ｃ  リンク機構
３ｄ，３ｅ  アーム
３ｇ，３ｈ，３ｉ  回転アクチュエータ
４  載置台
５  測距センサ
６  視点位置監視部
７  報知機能部
１１  センサ部
１２  映像信号処理部
２１  映像生成部
２２  補正処理部
２３  補正パラメータ演算部
２４  座標演算部
３１  駆動パラメータ演算部
４１  プロジェクタ駆動機構
４１ａ  Ｘ軸直動アクチュエータ
４１ｂ  Ｙ軸直動アクチュエータ
４１ｃ  Ｚ軸直動アクチュエータ
４１ｆ，４１ｇ  回転アクチュエータ
５１  スクリーン駆動機構
５２  状態撮影機構
６１  画像処理部
６２  対応テーブル記憶部
６３  スクリーン駆動演算部
６４  プロジェクタ駆動位置演算部
６５  投影範囲演算部
７１  光センサ
８１  光センサ信号処理部
８２  対応テーブル記憶部
８３  駆動位置演算部
９１  ミラー
９２  回転アクチュエータ
１００  メガネ
１０１  位置センサ
１１０  接続機構
１１１  アーム関節点
１１２，１１３，１３０  アーム
１１４，１１５  回転機構
１２０Ａ，１２０Ｂ  伸縮機構
１３０  アーム
１３１  筐体
１３２  回転部
１３３  押圧部
１３４  押圧力発生部
１４０  カウンタバランス部
１４１  アーム
１４２  重量部
【図１】
2008033234.tif 000011
【図２】
2008033234.tif 000012
【図３】
2008033234.tif 000013
【図４】
2008033234.tif 000014
【図５】
2008033234.tif 000015
【図６】
2008033234.tif 000016
【図７】
2008033234.tif 000017
【図８】
2008033234.tif 000018
【図９】
2008033234.tif 000019
【図１０】
2008033234.tif 000020
【図１１】
2008033234.tif 000021
【図１２】
2008033234.tif 000022
【図１３】
2008033234.tif 000023
【図１４】
2008033234.tif 000024
【図１５】
2008033234.tif 000025
【図１６】
2008033234.tif 000026
【図１７】
2008033234.tif 000027
【図１８】
2008033234.tif 000028
【図１９】
2008033234.tif 000029
【図２０】
2008033234.tif 000030
【図２１】
2008033234.tif 000031
【図２２】
2008033234.tif 000032
【図２３】
2008033234.tif 000033
【図２４】
2008033234.tif 000034
【図２５】
2008033234.tif 000035
【図２６】
2008033234.tif 000036
【図２７】
2008033234.tif 000037
【図２８】
2008033234.tif 000038
【図２９】
2008033234.tif 000039
【図３０】
2008033234.tif 000040
【図３１】
2008033234.tif 000041
【図３２】
2008033234.tif 000042
【図３３】
2008033234.tif 000043
【図３４】
2008033234.tif 000044
【図３５】
2008033234.tif 000045