(57)【要約】【課題】本発明は、投射型表示装置に関し、位置合わせ用の信号として位置ずれが起ると表示画面にモアレ（縞模様）を表示する信号を入力することにより、投射画像の位置合わせを容易に行うことができる投射画像の位置合わせ装置を提供することを目的とする。【解決手段】調整用信号発生器１は、一方の表示素子１３には、画素位置ｉの画素の階調を式ｇ１（ｉ）＝１＋ｓｉｎ（２πｆｉ）（画素ピッチの２倍の長さを１波長とする正弦波の周波数をＦとすると、ｆ＝０．１２５Ｆ）で求めた値とし、全ての水平または垂直方向ラインで同一のラインを表示するような画像ファイルを表示し、他方の表示素子１４には、画素位置ｉの画素の階調を式ｇ２（ｉ）＝１＋ｓｉｎ（２πｆｉ＋２πｐ）で求めた値とし、表示素子１３との位相差を制御する値ｐを水平または垂直方向ラインの数ライン毎に０．３６〜０．６４まで０．０２刻みで上から下に１５段階に変化させた画像ファイルを表示する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの表示素子の光出力位置を重ね合わせて輝度の改善を図る投射型表示装置と、
前記２つの表示素子の光出力位置がずれていると前記投射型表示装置の表示画像にモアレを生じさせる調整信号を前記投射型表示装置に入力する調整用信号発生器とを備え、
前記投射型表示装置は、前記２つの表示素子の光出力位置を３次元の方向に調整可能に構成され、モアレが表示されないように前記２つの表示素子の光出力位置を調整して位置を合わせることを特徴とする投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置。
【請求項２】
前記調整用信号発生器は、前記２つの表示素子の光出力位置のずれ量に応じて前記投射型表示装置の表示画像に生じるモアレが変化する前記調整信号を前記投射型表示装置に入力することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置。
【請求項３】
前記調整用信号発生器は、一画面上の複数の部分それぞれに前記モアレを生じさせる前記調整信号を前記投射型表示装置に入力することを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置。
【請求項４】
複数の投射型表示装置の光出力位置を重ね合わせて投影面に投射して輝度の改善を図る表示装置と、
前記複数の投射型表示装置の２つの投射型表示装置に、該２つの投射型表示装置の光出力位置がずれていると前記投影面にモアレを生じさせる調整信号を入力する調整用信号発生器とを備え、
前記複数の投射型表示装置は、光出力位置を３次元の方向に調整可能に構成され、モアレが表示されないように前記２つの投射型表示装置の光出力位置を調整し、これを繰り返して前記複数の投射型表示装置全ての光出力位置を合わせることを特徴とする投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置。
【請求項５】
前記調整用信号発生器は、前記２つの投射型表示装置の光出力位置のずれ量に応じて前記投影面に生じるモアレが変化する前記調整信号を前記２つの投射型表示装置に入力することを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置。
【請求項６】
前記調整用信号発生器は、一画面上の複数の部分それぞれに前記モアレを生じさせる調整信号を前記２つの投射型表示装置に入力することを特徴とする請求項４または５に記載の投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置に関し、特に、複数の表示素子または表示装置の同じ投影画像を重ね合わせて輝度の改善を図る投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような投射型表示装置において、投射画像の位置合わせを行う場合、表示画像としてクロスハッチ等のパターンを表示させて、目視でずれがないように投射画像の位置を調整していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような調整方法では、数画素程度以下の位置ずれが分かりにくく、特に同色の表示画像での位置合わせがある場合、表示パターンのずれは判別しにくく調整が困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、位置合わせ用の信号として位置ずれが起ると表示画面にモアレ（縞模様）を表示する信号を入力することにより、投射画像の位置合わせを容易に行うことができる投射画像の位置合わせ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明は、２つの表示素子の光出力位置を重ね合わせて輝度の改善を図る投射型表示装置と、前記２つの表示素子の光出力位置がずれていると前記投射型表示装置の表示画像にモアレを生じさせる調整信号を前記投射型表示装置に入力する調整用信号発生器とを備え、前記投射型表示装置は、前記２つの表示素子の光出力位置を３次元の方向に調整可能に構成され、モアレが表示されないように前記２つの表示素子の光出力位置を調整して位置を合わせることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明では、投射型表示装置に２つの表示素子の光出力位置がずれているとモアレが表示される。したがって、モアレが表示されないように２つの表示素子の光出力位置を調整すると２つの表示素子の位置が合うことになる。
【０００７】
上記課題を解決する第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記調整用信号発生器は、前記２つの表示素子の光出力位置のずれ量に応じて前記投射型表示装置の表示画像に生じるモアレが変化する前記調整信号を前記投射型表示装置に入力することを特徴とするものである。
【０００８】
この発明では、２つの表示素子の光出力位置のずれ量に応じてモアレが変化して表示される。したがって、モアレの見え方によって表示素子のずれ量及びずれの方向が分かることとなる。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記調整用信号発生器は、一画面上の複数の部分それぞれに前記モアレを生じさせる前記調整信号を前記投射型表示装置に入力することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明では、投射型表示装置の一画面上の複数の部分に２つの表示素子の光出力位置のずれによりモアレが表示される。したがって、部分毎にずれの有無が分かり、複雑なずれの調整も容易になる。
【００１１】
上記課題を解決する第４の発明は、複数の投射型表示装置の光出力位置を重ね合わせて投影面に投射して輝度の改善を図る表示装置と、前記複数の投射型表示装置の２つの投射型表示装置に、該２つの投射型表示装置の光出力位置がずれていると前記投影面にモアレを生じさせる調整信号を入力する調整用信号発生器とを備え、前記複数の投射型表示装置は、光出力位置を３次元の方向に調整可能に構成され、モアレが表示されないように前記２つの投射型表示装置の光出力位置を調整し、これを繰り返して前記複数の投射型表示装置全ての光出力位置位置を合わせることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明では、投影面に２つの投射型表示装置の光出力位置がずれているとモアレが表示される。したがって、モアレが表示されないように２つの投射型表示装置の光出力位置を調整すると２つの表示素子の位置が合うことになる。
【００１３】
上記課題を解決する第５の発明は、上記第４の発明の構成に加え、前記調整用信号発生器は、前記２つの投射型表示装置の光出力位置のずれ量に応じて前記投影面に生じるモアレが変化する前記調整信号を前記２つの投射型表示装置に入力することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明では、２つの投射型表示装置の光出力位置のずれ量に応じてモアレが変化して表示される。したがって、モアレの見え方によって投射型表示装置のずれ量及びずれの方向が分かることとなる。
【００１５】
上記課題を解決する第６の発明は、上記第４または第５の発明の構成に加え、前記調整用信号発生器は、一画面上の複数の部分それぞれに前記モアレを生じさせる調整信号を前記２つの投射型表示装置に入力することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明では、一画面上の複数の部分に２つの投射型表示装置の光出力位置のずれによりモアレが表示される。したがって、部分毎にずれの有無が分かり、複雑なずれの調整も容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態の投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置を示す図である。
【００１９】
図１において、投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置は、位置合わせ対象となる投射型表示装置１０と、調整用信号発生器１とを備えている。
【００２０】
投射型表示装置１０において、表示素子１３，１４は反射型液晶素子で、多数の画素を格子状に配置し入力信号に応じて画素の輝度を制御して画像を形成するものである。ランプ１１は光源であり、偏向ビームスプリッタ１２はランプ１１からの光を表示素子１３，１４に照射するとともに表示素子１３，１４から反射してきた光を合成してレンズ１５を通して投影面１６に投影するものである。そして、表示素子１３，１４の光出力位置を３次元方向に自由にずらせるようになっている。
【００２１】
調整用信号発生器１は、投射型表示装置１０の投射画像の位置を合わせる信号として投影面１６にモアレ（縞模様）を表示させる信号を表示素子１３，１４別々に生成し、それぞれに入力するもので、表示装置に画像を表示させることができるパソコンなどのものであればよい。
【００２２】
この投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置は、調整用信号発生器１が発生する信号により投影面１６にモアレを投影し、そのモアレの見え方により投射画像の位置を合わせることを特徴としている。
【００２３】
まず、水平方向の位置ずれを調整する場合、表示素子１３へ表示する画像ファイルは、画素ピッチの２倍の長さを１波長とする正弦波の周波数をＦとすると、ｆ＝０．１２５Ｆとして水平方向の画素位置ｉ（左端の画素を０として右方向に順番に）の画素の階調を次式ｇ１（ｉ）で求めた値とし、全ての水平方向ラインで同一のラインを表示するような画像ファイルとする。
ｇ１（ｉ）＝１＋ｓｉｎ（２πｆｉ）
【００２４】
このようにして作成した画像ファイルを表示させると、図２に示すようなパターンが投影面１６に投射される。
【００２５】
次に、表示素子１４に表示する画像ファイルは、水平方向の画素位置ｉの画素の階調を次式ｇ２（ｉ）で求めた値とし、表示素子１３との位相差を制御する値ｐを水平方向ラインの数ライン毎に０．３６〜０．６４まで０．０２刻みで上から下に１５段階に変化させた画像ファイルとする。
ｇ２（ｉ）＝１＋ｓｉｎ（２πｆｉ＋２πｐ）
【００２６】
このようにして作成した画像ファイルを表示させると、図３に示すようなパターンが投影面１６に投影される。
【００２７】
ここで、図２、図３に示した表示パターンは、画面上で最も暗い部分を黒線で示したもので、実際に表示されるパターンは、黒線と黒線の間で正弦波状に明るさが変化するようになる。
【００２８】
このようにして作成した画像ファイルをそれぞれの表示素子１３、１４に表示させ、投影面１６に投影される画像を見て位置ずれを調整する。画面中央の水平方向ライン（図３のｐ＝０．５のライン）のモアレが見えなくなれば表示素子１３と表示素子１４の位置が合っていることになり、表示素子１４が右方向にずれている場合には、モアレの無い部分がずれ量に応じて上の方向に生じ、左方向にずれている場合には、モアレの無い部分がずれ量に応じて下の方向に生じる。
【００２９】
この位置ずれ量とモアレの関係を図４に示す。図中位置ずれ量の正の値は表示素子１４が右方向にずれていることを示し、負の値は左方向にずれていることを示す。この図より、水平方向の位置ずれに関しては、モアレ無しの領域が中央より上か下かにより、その位置ずれの方向も判別することができる。
【００３０】
次に、垂直方向の位置ずれを調整する場合、水平方向の調節で作成した画像ファイルの水平方向と垂直方向を入れ替えた画像ファイルを作成する。
【００３１】
すなわち、表示素子１３には、垂直方向の画素ピッチの２倍の長さを１波長とする正弦波の周波数をＦとすると、ｆ＝０．１２５Ｆとして垂直方向の画素位置ｉ（上端の画素を０として下方向に順番に）の画素の階調を式ｇ１（ｉ）で求めた値とし、全ての垂直方向ラインで同一のラインを表示するような画像ファイルとする。
【００３２】
また、表示画素１４には、垂直方向の画素位置ｉの画素の階調を式ｇ２（ｉ）で求めた値とし、表示素子１３との位相差を制御する値ｐを垂直方向ラインの数ライン毎に０．３６〜０．６４まで０．０２刻みで左から右に１５段階に変化させた画像ファイルとする。
【００３３】
このようにして作成した画像ファイルをそれぞれの表示素子１３、１４に表示させ、画面中央の垂直方向ラインのモアレが見えなくなれば表示素子１３と表示素子１４の位置が合っていることになり、モアレ無しの領域が中央より右か左かで位置ずれの方向も判別することができる。
【００３４】
次に、表示素子１３、１４が光が照射される方向（奥または手前）にずれるあおりの調整について示す。
【００３５】
水平方向のあおりの調整をする場合、表示素子１３には、水平方向の位置ずれの場合と同じ画像ファイルを作成する。
【００３６】
表示素子１４には、式ｇ２（ｉ）の表示素子１３との位相差を制御する値ｐを水平方向ラインの数ライン毎に０．０８〜０．９２まで０．０６刻みで１５段階に変化させた画像ファイルを作成する。
【００３７】
このようにして作成した画像ファイルをそれぞれの表示素子１３、１４に表示させ、投影面１６に投影される画像を見てあおりを調整する。
【００３８】
あおりの発生は、式ｇ２（ｉ）の強度（明るさ）を変える倍率αで示される。表示素子１４にあおりが発生した場合の画素位置ｉの画素の階調は次式ｇ２’（ｉ）で表される。
ｇ２’（ｉ）＝α（１＋ｓｉｎ（２πｆｉ＋２πｐ））
【００３９】
倍率αが１であればあおりはなく、倍率αが１より小さい場合は表示素子１３、１４へ光が入射する方向（図１で偏向ビームスプリッタ１２から表示素子を見て奥の方向）にずれており、倍率αが１より大きい場合は表示素子１３、１４へ光が入射する方向の反対方向（図１で偏向ビームスプリッタ１２から表示素子を見て手前の方向）にずれていることになる。
【００４０】
図５に示すように、画面中央の水平方向ライン（ｐ＝０．５のライン）のモアレが見えなくなれば表示素子１３と表示素子１４のあおりが無いことになり、表示素子１４が光が入射する方向にずれている場合には、モアレの無い部分が右上がりの帯状に生じ、光が入射する方向と反対方向にずれている場合には、モアレの無い部分が左上がりの帯状に生じる。また、帯の傾きの大きさであおりの量を知ることができる。
【００４１】
以上説明したように、モアレ無し部分のパターンによりあおりの大きさ及び方向を知ることができる。
【００４２】
次に、以上説明したパターンを縮小して一画面上に複数表示し、そのモアレのできかたによりさまざまなずれを調整することができるパターンを生成する。
【００４３】
図６（ａ）に示す第１のパターンは、表示素子１３には、上述の水平方向の位置ずれの調整の場合と同じ画像ファイルを表示させる。
【００４４】
表示素子１４には、サブパターンＪとして、上述の水平方向の位置ずれの調整の場合と同じ、式ｇ２（ｉ）の表示素子１３との位相差を制御する値ｐを水平方向ラインの数ライン毎に０．３６〜０．６４まで０．０２刻みで上から１５段階に変化させたパターンと、サブパターンＫとして、上述のあおりの調整の場合と同じ、式ｇ２（ｉ）の表示素子１３との位相差を制御する値ｐを水平方向ラインの数ライン毎に０．０８〜０．９２まで０．０６刻みで上から１５段階に変化させたパターンとを、画面の上部、中部、下部に水平方向に交互に図６（ａ）に示すように並べて表示する画像ファイルを表示させる。
【００４５】
図６（ｂ）に示す第２のパターンは、表示素子１３には、上述の垂直方向の位置ずれの調整の場合と同じ画像ファイルを表示させる。
【００４６】
表示素子１４には、サブパターンＬとして、上述の垂直方向の位置ずれの調整の場合と同じ、式ｇ２（ｉ）の表示素子１３との位相差を制御する値ｐを垂直方向ラインの数ライン毎に０．３６〜０．６４まで０．０２刻みで左から１５段階に変化させたパターンと、サブパターンＭとして、上述のあおりの調整の水平方向を垂直方向に変えた、式ｇ２（ｉ）の表示素子１３との位相差を制御する値ｐを垂直方向ラインの数ライン毎に０．０８〜０．９２まで０．０６刻みで左から１５段階に変化させたパターンとを、画面の上部、中部、下部に水平方向に交互に図６（ｂ）に示すように並べて表示する画像ファイルを表示させる。
【００４７】
このようなパターンを使ったときのずれの方向とモアレの見え方のパターンを図７〜図８に示す。
【００４８】
図７では、図７（ａ）に示すように、矢印で示す回転方向に位置ずれが起っている場合を示す。
【００４９】
上述の第１のパターンを投影面１６に投影した場合、図７（ｂ）に示すように、サブパターンＪのモアレの無い部分が、第１のパターンの水平方向の上段では下に寄り、下段では上に寄る。
【００５０】
また、上述の第２のパターンを投影した場合、図７（ｃ）に示すように、サブパターンＬのモアレの無い部分が、第２のパターンの垂直方向の右側の列では右に寄り、左側の列では左に寄る。
【００５１】
図８では、図８（ａ）に示すように、表示素子を偏向ビームスプリッタ１２から見て、右側が手前に左側が奥にあおりが起っている場合を示す。
【００５２】
上述の第２のパターンを投影面１６に投影した場合、図８（ｂ）に示すように、サブパターンＭのモアレの無い部分が、第１のパターンの垂直方向の右側の列では左上がりの帯状に、左側の列では右上がりの帯状になる。
【００５３】
図９では、図９（ａ）に示すように、表示素子を偏向ビームスプリッタ１２から見て、上側が奥に下側が手前にあおりが起っている場合を示す。
【００５４】
上述の第１のパターンを投影面１６に投影した場合、図９（ｂ）に示すように、サブパターンＫのモアレの無い部分が、第１のパターンの水平方向の上段では右上がりの帯状に、下段では左上がりの帯状になる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、表示素子の投影画像の調整の場合を示したが、複数の投射型表示装置の投影画像を重ね合わせる場合にも適用できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、２つの表示素子または投射型表示装置の光出力位置がずれているとモアレを表示する調整信号を前記２つの表示素子または投射型表示装置に入力し、このモアレにより位置合わせをしているので、表示素子または投射型表示装置が別々に配置されていても光出力位置の位置合わせを容易に行なうことができる。
【００５７】
また、２つの表示素子または投射型表示装置の光出力位置のずれに応じてモアレが変化する調整信号を前記２つの表示素子または投射型表示装置に入力すれば、光出力位置のずれ量を容易に調整することができる。
【００５８】
また、一画面上の複数の部分それぞれにモアレを生じさせる調整信号を入力すれば、部分毎のずれの有無が分かり、複雑なずれを容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の投射型表示装置の投射画像の位置合わせ装置を示す図であり、そのブロック図である。
【図２】その一方の表示素子に表示するパターンを示した図である。
【図３】その他方の表示素子に表示するパターンを示した図である。
【図４】その表示素子のずれ量と正弦波の位相ずれ量によるモアレの見え方を示した図である。
【図５】その表示素子のあおりによる倍率と正弦波の位相ずれ量によるモアレの見え方を示した図である。
【図６】その一画面に複数のモアレを表示するパターンの例を示した図である。
【図７】その表示素子の回転方向のずれによる図６のパターンのモアレの見え方を示した図である。
【図８】その表示素子の水平方向のあおりによる図６のパターンのモアレの見え方を示した図である。
【図９】その表示素子の垂直方向のあおりによる図６のパターンのモアレの見え方を示した図である。
【符号の説明】
１　　調整用信号発生器
１０　　投射型表示装置
１１　　ランプ
１２　　偏向ビームスプリッタ
１３，１４　　表示素子
１５　　レンズ
１６　　投影面
【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】
2004069769.tif 000009
【図８】
2004069769.tif 000010
【図９】
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