(57)【要約】【課題】精度良く且つ融合性の良い合成画像が生成可能な画像投影表示装置を提供すること。【解決手段】入力される画像信号に対応する画像をスクリーンに対して投影する画像投影表示装置であって、照明光を出射する光源手段（ＬＥＤ光源１−１，１−２）と、光源手段が出射した照明光によって照明される２つの表示デバイス４−１，４−２と、２つの表示デバイス４−１，４−２で変調された２つの像が、少なくとも一部の領域を重ね合わせた第１，第２の中間像１３−１，１３−２からなる１つの中間像として結像されるようにそれぞれ個別に結像する２つの結像光学素子１２−１，１２−２から構成される第１の投影光学手段と、形成された１つの中間像をスクリーン面上に結像する第２の投影光学系１４とを具備する。【選択図】    図１
2005165224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像信号に対応する画像をスクリーンに対して投影する画像投影表示装置であって、
照明光を出射する光源手段と、
前記光源手段が出射した照明光によって照明される複数の表示デバイスと、
前記複数の表示デバイスで変調された複数の像が、少なくとも一部の領域を重ね合わせた複数の中間像からなる１つの中間像として結像されるようにそれぞれ個別に結像する複数の光学素子から構成される第１の投影光学手段と、
前記形成された１つの中間像をスクリーン面上に結像する第２の投影光学手段と、
を具備することを特徴とする画像投影表示装置。
【請求項２】
前記第１の投影光学手段によって前記１つの中間像が結像される面より光学的に前側の位置に前記複数の表示デバイスに対応して複数配置され、
前記１つの中間像における前記重ね合わせ領域の輝度が他の領域と略等しくなるように、スクリーンへ投影する光量を制限する遮光マスクを更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像投影表示装置。
【請求項３】
前記複数の遮光マスクは、
前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の輝度を低下させる遮光領域を有すると共に前記１つの中間像面と共役ではない面上に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の画像投影表示装置。
【請求項４】
前記複数の遮光マスクは、
前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の位置が重ならない遮光領域を有すると共に、前記１つの中間像面と共役な面上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像投影表示装置。
【請求項５】
前記複数の遮光マスクは、
それぞれ複数の遮光領域と透過領域によって構成され、
前記１つの中間像の重ね合わせ領域において、一方の表示デバイスで変調された像のうち前記遮光マスクの透過領域を透過し１つの中間像として結像した部分は、他方の表示デバイスで変調された像のうち前記遮光マスクの遮光領域で遮られ１つの中間像として結像しない部分に対応することを特徴とする請求項４に記載の画像投影表示装置。
【請求項６】
前記複数の遮光マスクを連係して相対的に動かすことで、前記１つの中間像において前記複数の遮光マスクが遮光する領域の面積を変えないと共に、前記複数の遮光マスクがそれぞれ遮光する領域同士の境界線を、入力される画像信号のフレームレートよりも高速な周期で移動させる遮光マスク移動手段を更に有することを特徴とする請求項４に記載の画像投影表示装置。
【請求項７】
前記１つの中間像において前記複数の遮光マスクが遮光する領域同士の境界線の方向と、前記遮光マスク移動手段が前記複数の遮光マスクがそれぞれ遮光する領域同士の境界線を移動する方向とが交差する関係にあることを特徴とする請求項６に記載の画像投影表示装置。
【請求項８】
前記複数の遮光マスクは、
前記１つの中間像面と共役な面上に配置された場合に、前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の位置が重ならないような遮光領域を有すると共に、
前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の周辺部が重ね合わされて隣接するように、前記中間像面と共役な面位置から所定量オフセットさせた位置に配置する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像投影表示装置。
【請求項９】
前記１つの中間像における前記重ね合わせ領域の輝度が他の領域と略等しくなるように前記入力される画像信号のうち前記重ね合わせ領域に対応する画像信号の輝度を減衰する映像信号調整手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影表示装置。
【請求項１０】
前記１つの中間像における前記複数の表示デバイスで変調された複数の中間像を位置合わせするためのキャリブレーションパターンを記憶するキャリブレーションパターン記憶手段と、
前記キャリブレーションパターンが前記複数の表示デバイスで変調された状態での前記１つの中間像における映像情報を少なくとも各表示デバイス毎に検出する検出センサと、
前記検出センサの検出結果から前記複数の中間像の相対的なずれ量を検出するずれ量検出手段とを更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影表示装置。
【請求項１１】
前記キャリブレーションパターンは、
前記複数の中間像が相対的にずれていない状態で最も相関が高くなるようなパターンであることを特徴とする請求項１０に記載の画像投影表示装置。
【請求項１２】
前記キャリブレーションパターンは、Ｍ系列信号を用いた白黒の格子パターンである
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像投影表示装置。
【請求項１３】
前記検出センサはリニア・イメージセンサ又はエリア・イメージセンサであり、
この検出センサにより得られる映像情報の相関演算出力が最大になった時、前記複数の中間像の相関が最大として検出されることを特徴とする請求項１２に記載の画像投影表示装置。
【請求項１４】
前記検出センサはエリアイメージセンサであり、
このエリアイメージセンサは前記複数の中間像を少なくとも個別に検出する
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像投影表示装置。
【請求項１５】
前記複数の表示デバイスを出射した光線がスクリーン面に導かれる途中で前記光線の方向を変え、前記検出センサに導く光路分離手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像投影表示装置。
【請求項１６】
前記光路分離手段は、
スクリーンへ投影する光量を制限したい領域の光を前記検出センサに導くことを特徴とする請求項１５に記載の画像投影表示装置。
【請求項１７】
前記１つの中間像における前記複数の表示デバイスで変調された前記複数の中間像それぞれの相対的な位置関係を調整する光学調整手段を更に有し、
前記光学調整手段は、前記ずれ量検出手段が検出したずれ量に基づき、前記複数の光学素子を光軸に直交する方向にシフトして調整する
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像投影表示装置。
【請求項１８】
前記１つの中間像における前記複数の表示デバイスで変調された複数の中間像それぞれの相対的な位置関係を調整する光学調整手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影表示装置。
【請求項１９】
前記光学調整手段は、前記複数の光学素子を光軸に直交する方向にシフトして調整することを特徴とする請求項１８に記載の画像投影表示装置。
【請求項２０】
前記１つの中間像は、
前記複数の表示デバイスで変調された複数の像を結像した複数の中間像からなる第１の中間像を、この第１の中間像のうち少なくとも一部の領域を重ね合わせた複数の中間像からなる第２の中間像として結像したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像投影表示装置に関し、特に、入力される画像信号に対応する画像をスクリーンに対して投影する画像投影表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、パーソナルコンピュータ、ＬＡＮシステムの普及によりオフィス環境が急速に電子化されてきている。それに伴って、電子ディスプレイの大画面化やプレゼンテーション資料を簡便に作成編集できるソフトフェアの普及などが加わり、会議でのプレゼンテーションをパーソナルコンピュータと電子ディスプレイを使って行なう場面が日常的になりつつある。また、会議の場において、従来のホワイトボードに手書きで書き込むのではなく、パーソナルコンピュータに文字や図を直接入力し、それを同時に表示して参加メンバーが表示された情報を共有しながら会議を進める形態も多くなってきている。一方、家庭においてもＣＲＴ、ＰＤＰ、液晶ディスプレイの大画面化が進み始め、ホームシアターなどの大画面の表示装置を使って映像を楽しむと言う欲求も高まりつつある。
【０００３】
表示装置として、ＰＤＰ、液晶ディスプレイは薄型大画面が魅力的ではあるが、画面サイズの大型化を求めれば求めるほど装置サイズは必然的に大きくなり、設置場所も選ばざるを得なくなる。当然、表示サイズに比例してコストも高くなると言うのが現状である。それらに比べ、光源を表示デバイスで変調して画像を投影するプロジェクターは、装置サイズが小さい割には大画面を容易に作り出すことが可能であり、設置場所も柔軟に選べると言う利点を有し、その需要が拡大しつつある。
【０００４】
また、放送メディアやパッケージメディアにおける本格的ハイビジョン映像など供給が開始され、大画面化と並行して表示装置に対する高精細化の欲求も高まりつつある。プロジェクターにおいても高精細化へのトレンドはあるもののハイビジョン映像クラスの投影画像を実現するものは、非常に高価なものしかない。技術的にも高精細表示デバイスの開発は容易ではなく、商用ベースに乗るには技術革新が必要であり、普及クラスの製品への適用には、まだまだ時間を要する。
【０００５】
この問題を解決する手段として、従来より高精細画像を分割し、複数の表示パネルにより分割画像を各々生成し、それらを繋ぎ合わせて解像度の高い投影画像を得ようとする試みがなされている。この方式によれば、理論的には比較的安価で高精細な投影像を得ることができる。しかしながら、所謂、このマルチ画面構成による高精細化は、隣接する分割画像の繋ぎ合わせ部分の隙間や画像品質の違いにより繋ぎ目が目立ったりすると言う欠点を有しているので所望の解像度は満足したとしても全体としての投影画像の品質を著しく損なったものになっている。
【０００６】
それらの欠点を解消するために多くの提案がなされている。例えば、特許第３３６３６４７号公報、特開平７−７２４９３号公報、特開平８−５０４６９号公報、特開平１０−１１０３１号公報、特開２００２−２７７９５８号公報等に複数の画像を合成して投影する装置または方法が開示されている。
【０００７】
特許第３３６３６４７号公報では、複数の表示デバイスからの表示画像を各々対応した合成反射面を使って繋ぎ合わせられるようになっており、繋ぎ合わされた一つの合成画像が中間像として形成され、その中間像を観察者に導光する構成が示されている。
【０００８】
特開平７−７２４９３号公報は、複数の表示デバイスからの変調画像を各々に対応したミラーによって繋ぎ合せ投影光学系に導く方式を開示している。
【０００９】
特開平８−５０４６９号公報は、元の投影画像データを複数画像に分割し、複数のプロジェクターによりそれぞれ分割画像をスクリーン上で繋ぎ合せる例を開示しており、特開平１０−１１０３１号公報には、同様に分割した複数画像を複数の表示デバイスに適正に割り当て駆動する方法が開示されている。
【００１０】
特開２００２−２７７９５８号公報では、分割された画像の投影画像の画像サイズをそれぞれ調整する手段が設けられ、この調整手段により適正にサイズを調整して繋ぎ合せる方法が開示されている。
【００１１】
何れも分割した画像を光学的に密に隣接するように導光して１つの画像を繋ぎ合わせて投影するか、スクリーン面上で分割画像を正確に繋ぎ合わせるかの工夫が提示されている。
【特許文献１】特許第３３６３６４７号公報
【特許文献２】特開平７−７２４９３号公報
【特許文献３】特開平８−５０４６９号公報
【特許文献３】特開平１０−１１０３１号公報
【特許文献４】特開２００２−２７７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記した従来技術のうち、特許第３３６３６４７号公報及び特開平７−７２４９３号公報以外は、スクリーン面上での合成を行うにあたって、投影装置とスクリーンの設置位置が確定しないと画面合成処理ができないし、合成処理そのものが短時間で容易ではないと言う課題がある。従って、固定設置タイプやリア・プロジェクション・タイプでないと現実には非常に使い辛い方式であり、プロジェクターとして最も利用場面が多いフロント・プロジェクション・タイプの一般的使われ方に適用するには、実用上非常に困難な方法であると言わざるを得ない。
【００１３】
一方、特許第３３６３６４７号公報や特開平７−７２４９３号公報は、投影光学系の前に合成手段をもつので、上記課題の解決にはなり得るが、繋ぎ合わせ方式の大きな課題である隣接する分割画像の繋ぎ合わせ部分の隙間や画像の品質の違いにより繋ぎ目が目立ったりする品質劣化に対して、効果的解決策の提示はなく未だ残された課題となっている。
【００１４】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、複数の分割画像を精度良く合成し且つ繋ぎ目がほとんど知覚されずに１つの画像に合成すると共に投影装置の設置位置に依存せず合成画像を容易に投影可能とし、本来の繋ぎ合わせ方式が備えている、高精細で明るく低コストであるという利点を最大限に活かした画像投影表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、入力される画像信号に対応する画像をスクリーンに対して投影する画像投影表示装置であって、照明光を出射する光源手段と、前記光源手段が出射した照明光によって照明される複数の表示デバイスと、前記複数の表示デバイスで変調された複数の像が、少なくとも一部の領域を重ね合わせた複数の中間像からなる１つの中間像として結像されるようにそれぞれ個別に結像する複数の光学素子から構成される第１の投影光学手段と、前記形成された１つの中間像をスクリーン面上に結像する第２の投影光学手段と、を具備する。
【００１６】
また、第２の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記第１の投影光学手段によって前記１つの中間像が結像される面より光学的に前側の位置に前記複数の表示デバイスに対応して複数配置され、前記１つの中間像における前記重ね合わせ領域の輝度が他の領域と略等しくなるように、スクリーンへ投影する光量を制限する遮光マスクを更に有する。
【００１７】
また、第３の発明は、第２の発明に画像投影表示装置において、前記複数の遮光マスクは、前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の輝度を低下させる遮光領域を有すると共に前記１つの中間像面と共役ではない面上に配置されている。
【００１８】
また、第４の発明は、第２の発明に係る画像投影表示装置において、前記複数の遮光マスクは、前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の位置が重ならない遮光領域を有すると共に、前記１つの中間像面と共役な面上に配置されている。
【００１９】
また、第５の発明は、第４の発明に係る画像投影表示装置において、前記複数の遮光マスクは、それぞれ複数の遮光領域と透過領域によって構成され、前記１つの中間像の重ね合わせ領域において、一方の表示デバイスで変調された像のうち前記遮光マスクの透過領域を透過し１つの中間像として結像した部分は、他方の表示デバイスで変調された像のうち前記遮光マスクの遮光領域で遮られ１つの中間像として結像しない部分に対応する。
【００２０】
また、第６の発明は、第４の発明に係る画像投影表示装置において、前記複数の遮光マスクを連係して相対的に動かすことで、前記１つの中間像において前記複数の遮光マスクが遮光する領域の面積を変えないと共に、前記複数の遮光マスクがそれぞれ遮光する領域同士の境界線を、入力される画像信号のフレームレートよりも高速な周期で移動させる遮光マスク移動手段を更に有する。
【００２１】
また、第７の発明は、第６の発明に係る画像投影表示装置において、前記１つの中間像において前記複数の遮光マスクが遮光する領域同士の境界線の方向と、前記遮光マスク移動手段が前記複数の遮光マスクがそれぞれ遮光する領域同士の境界線を移動する方向とが交差する関係にある。
【００２２】
また、第８の発明は、第２の発明に係る画像投影表示装置において、前記複数の遮光マスクは、前記１つの中間像面と共役な面上に配置された場合に、前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の位置が重ならないような遮光領域を有すると共に、前記重ね合わせ領域に結像する前記複数の表示デバイスのそれぞれの像の周辺部が重ね合わされて隣接するように、前記中間像面と共役な面位置から所定量オフセットさせた位置に配置する。
【００２３】
また、第９の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記１つの中間像における前記重ね合わせ領域の輝度が他の領域と略等しくなるように前記入力される画像信号のうち前記重ね合わせ領域に対応する画像信号の輝度を減衰する画像信号調整手段を更に有する。
【００２４】
また、第１０の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記１つの中間像における前記複数の表示デバイスで変調された複数の中間像を位置合わせするためのキャリブレーションパターンを記憶するキャリブレーションパターン記憶手段と、前記キャリブレーションパターンが前記複数の表示デバイスで変調された状態での前記１つの中間像における映像情報を少なくとも各表示デバイス毎に検出する検出センサと、前記検出センサの検出結果から前記複数の中間像の相対的なずれ量を検出するずれ量検出手段とを更に有する。
【００２５】
また、第１１の発明は、第１０の発明に係る画像投影表示装置において、前記キャリブレーションパターンは、前記複数の中間像が相対的にずれていない状態で最も相関が高くなるようなパターンである。
【００２６】
また、第１２の発明は、第１１の発明に係る画像投影表示装置において、前記キャリブレーションパターンは、Ｍ系列信号を用いた白黒の格子パターンである。
【００２７】
また、第１３の発明は、第１２の発明に係る画像投影表示装置において、前記検出センサはリニア・イメージセンサ又はエリア・イメージセンサであり、この検出センサにより得られる映像情報の相関演算出力が最大になった時、前記複数の中間像の相関が最大として検出される。
【００２８】
また、第１４の発明は、第１０の発明に係る画像投影表示装置において、前記検出センサはエリアイメージセンサであり、このエリアイメージセンサは前記複数の中間像を少なくとも個別に検出する。
【００２９】
また、第１５の発明は、第１０の発明に係る画像投影表示装置において、前記複数の表示デバイスを出射した光線がスクリーン面に導かれる途中で前記光線の方向を変え、前記検出センサに導く光路分離手段を更に有する。
【００３０】
また、第１６の発明は、第１５の発明に係る画像投影表示装置において、前記光路分離手段は、スクリーンへ投影する光量を制限したい領域の光を前記検出センサに導く。
【００３１】
また、第１７の発明は、第１０の発明に係る画像投影表示装置において、前記１つの中間像における前記複数の表示デバイスで変調された前記複数の中間像それぞれの相対的な位置関係を調整する光学調整手段を更に有し、前記光学調整手段は、前記ずれ量検出手段が検出したずれ量に基づき、前記複数の光学素子を光軸に直交する方向にシフトして調整する。
【００３２】
また、第１８の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記１つの中間像における前記複数の表示デバイスで変調された複数の中間像それぞれの相対的な位置関係を調整する光学調整手段を更に有する。
【００３３】
また、第１９の発明は、第１８の発明に係る画像投影表示装置において、前記光学調整手段は、前記複数の光学素子を光軸に直交する方向にシフトして調整する。
【００３４】
また、第２０の発明は、第１の発明に係る画像投影表示装置において、前記１つの中間像は、前記複数の表示デバイスで変調された複数の像を結像した複数の中間像からなる第１の中間像を、この第１の中間像のうち少なくとも一部の領域を重ね合わせた複数の中間像からなる第２の中間像として結像したものである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、光源からの照明光を表示デバイスによって変調した複数の画像の中間像を一旦個々に形成し、中間像において繋ぎ目の目立たない画像合成処理をすることが可能となるため、精度が良く且つ融合性の良い合成画像が生成できる。また、一つの投影系にて合成された画像を投影するため、スクリーン面上での画像合成処理を不要にし、投影において通常プロジェクタと同様な取扱いができて且つ高精細でありながら明るく低コストな画像投影表示装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、複数の表示デバイスによる変調画像をそれぞれ一旦中間像として生成し、所定の重なり部分をもたせてそれら複数の中間像を合成し、その合成画像を投影光学系によってスクリーンに投影することを特徴とする。これによって、分割画像の境界部における画像同士の重なり、画質の違い、分割画像間の隙間などが目立たたなくなり一枚の画像として良好に合成された投影画像を得ることができる。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る、中間像を使ったマルチ画面合成を行う画像投影表示装置の概略構成を示す図であり、図２（Ａ）は、図１に示す構成の一部を詳細に示す上面矢視図である。図１に示す基本ユニット１０−１は、図２（Ａ）に示すように、ＬＥＤ光源１−１と、テーパーロッド３−１と、マルチＰＢＳ(Polarizing Beam Splitter)等で実現される偏光変換素子３−１と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＤＭＤ(Digital Mirror Device:商標)等で実現される表示デバイス４−１とを備える。また、図１に示す基本ユニット１０−２は、図２（Ａ）に示すように、ＬＥＤ光源１−２と、テーパーロッド２−２と、マルチＰＢＳ等で実現される偏光変換素子３−２と、ＬＣＤやＤＭＤ等で実現される表示デバイス４−２とを備える。同様に、基本ユニット１０−１は、ＬＥＤ光源１−１と、テーパ−ロッド２−１と、偏光変換素子３−１と、表示デバイス４−１とを備える。ここでは表示デバイス４−１及び４−２は透過型の単板カラーＬＣＤであることを想定する。基本ユニット１０−１から出力される分割表示画像１１−１が結像光学素子１２−１に到達するまでの光路と、基本ユニット１０−２から出力される分割表示画像１１−２が結像光学素子１２−１に到達するまでの光路間には遮光壁１６が配置されている。
【００３８】
光源手段としてのＬＥＤ光源１−１、１−２はそれぞれ照明光を出射する。各照明光はそれぞれテーパ−ロッド２−１，２−２を経由して偏光変換素子３−１，３−２により偏光状態がＰ波あるいはＳ波に揃えられた後、表示デバイス４−１，４−２を照射する。この照明光はこれら表示デバイス４−１，４−２により変調されて分割表示画像１１−１，１１−２として出力される。第１の投影光学手段としての結像光学素子１２−１，１２−２は、分割表示画像１１−１，１１−２を、少なくとも重なり部分１３をもつ第１の中間像１３−１及び１３−２からなる１つの中間像として結像されるようにそれぞれ個別に結像させる。第２の投影光学手段としての投影光学系１４は、前記形成された１つの中間像を投影像１５として図示せぬスクリーン面上に結像する。中間像の投影像１５は一部に重なり部分１５−１を有する。ここで、表示デバイス４−１，４−２の表示面と、第１の中間像１３−１，１３−２が形成される中間像結像面と、中間像の投影像１５が形成されるスクリーン面とは互いに共役な関係にある。
【００３９】
図２（Ｂ）は、中間像形成面における明るさ分布を示している。第１の中間像１３−１と第１の中間像１３−２との重なり部分１７の明るさは、各中間像１３−１，１３−２の明るさを合成したときの明るさが周辺の明るさと同じになって全体として平坦な明るさ分布になるように制御される。
【００４０】
図３は、本実施形態の画像投影表示装置の機能ブロック図である。システム制御部２０は各ブロックの制御を行う部分である。画像データ入力部２１から入力された１フレームの画像データは、画像データ記憶部２２にいったん記憶される。分割画像生成部２３は１フレームの画像データから２つに分割された分割画像を生成する。画像データ処理部２４は、各分割画像に対して例えば重なり部分に対応する画像信号の輝度（明るさ）が周辺の他の部分と略等しくなるように段階的に減衰させる等の所定の画像処理を行う。その後、一方の分割画像は基本ユニット１０−１に入力され、他方の分割画像は基本ユニット１０−２に入力される。
【００４１】
基本ユニット１０−１の画像投影制御部３０−１で投影制御が行われた後、光源制御部３１−１でＬＥＤ光源１−１の明るさ等の制御が行われ、ここでの制御に基づいて光源駆動部３２−１により実際にＬＥＤ光源１−１が駆動される。また、基本ユニット１０−１の表示デバイス制御部３３−１では入力された画像データに基づいて重なり部分の明るさ制御を含む所定の制御が行われ、ここでの制御に基づいて表示デバイス駆動部３４−１により表示デバイス４−１が駆動される。同様にして、基本ユニット１０−２の画像投影制御部３０−２で投影制御が行われた後、光源制御部３１−２でＬＥＤ光源１−２の明るさ等の制御が行われ、ここでの制御に応じて光源駆動部３２−２により実際にＬＥＤ光源１−２が駆動される。また、基本ユニット１０−２の表示デバイス制御部３３−２では入力された画像データに基づいて重なり部分の明るさ制御を含む所定の制御が行われ、ここでの制御に応じて表示デバイス駆動部３４−２により表示デバイス４−２が駆動される。
【００４２】
図４は、図３で説明した分割画像生成部２３の分割処理の一例を説明するための図である。１フレームの表示画像４０は、分割画像生成部２３において、分割表示画像４０−１と分割表示画像４０−２とに分割される。このとき、表示画像４０は、各分割表示画像４０−１，４０−２が重なり部分４０−３を有するように切り出される。
【００４３】
図５は、重なり部分４０−３の階調をその周辺の階調に合わせるために、重なり部分４０−３の階調データを変換する変換関数の一例を示している。ここでは変換前に最大の階調値が２５６である場合に、変換後に最大１２８の階調値になるような変換関数を用いる。これによって２つの中間像を合成した後の重なり部分の階調値の最大が２５６となるので重なり部分４０−３の明るさはその周辺の明るさにほぼ一致することになる。
【００４４】
（第２実施形態）
以下では、２つの中間像により形成される重なり部分の具体的な位置合わせ方法について説明する。
【００４５】
図６は、重なり部分の位置合わせ方法の第１の例を説明するための上面矢視図である。図６に示す構成は、基本的に図２の構成と同様であるが、光学調整手段としての結像光学素子駆動部５２が新たに追加されている。結像光学素子駆動部５２は、結像光学素子（レンズ）１２−１，１２−２をそれぞれ光軸に直交する水平方法（矢印の方向）にシフトさせて２つの中間像の相対的なずれ量を調整することができる。図６は、調整前の第１の中間像１３−１は、調整後に第１の中間像１３−１’の位置にシフトされ、かつ、調整前の第１の中間像１３−２は、調整後に第１の中間像１３−２’の位置にシフトされることを示している。これによって、重なり部分の水平方向の位置合わせが行われるが、結像光学素子１２−１，１２−２をさらに垂直な方向にシフトさせることにより当該垂直方向の位置合わせを行うことが可能である。
【００４６】
図７は、重なり部分の位置合わせ方法の第２の例を実現するキャリブレーション（位置合わせ）機構の側面矢視図である。この例では、結像素子１２−１（１２−２）と投影光学系１４との間に光路分離手段としてのミラー５８が配置されており、ミラー５８により反射された光学画像は光センサ用５７を介して光センサ５５に入力されるようになっている。ここでは光センサ５５は例えばエリアイメージセンサであり、各表示デバイス４−１（４−２）の分割表示画像１１−１（１１−２）から形成された各中間像の輝度を個別に検出可能である。
【００４７】
ミラー５８は、結像素子１２−１（１２−２）と投影光学系１４との間の任意の位置に配置可能であるが、第１の中間像１３−１（１３−２）が形成される位置に配置した場合にはミラー５８に付着したゴミ等が像形成に悪影響を与えるので、ミラー５８は中間像１３−１（１３−２）が形成される位置から少しずらした位置に配置したほうが良い。結像光学素子１２−１（１２−２）から光センサ用レンズ５７への光路の周囲には遮光防塵カバー５６が配置されている。なお、表示デバイス４−１，４−２の表示面と、光センサ５５の検出面とは互いに共役な関係にある。また、表示デバイス４−１，４−２の表示面と第１の中間像１３−１（１３−２）とは互いに共役関係にある。さらに、第１の中間像１３−１（１３−２）とスクリーン６０の表示面とは互いに共役関係にある。
【００４８】
キャリブレーションを行うにあたって、画像投影システム部５３は光源１−１（１−２）と表示デバイス４−１（４−２）に対して所定の光学画像を生成する旨の指示信号を出力する。また、画像投影システム部５３はミラー駆動制御部５４に対してキャリブレーションのためのミラー駆動の指示信号を出力する。ミラー駆動制御部５４はミラー駆動部６１にミラー５８をスクリーン６０への光路を完全に遮る位置（状態Ｃ）に駆動する旨の指示信号を送る。これによって、結像光学素子１２−１（１２−２）からの光学画像はミラー５８により反射されて光センサ用レンズ５７を介して光センサ（イメージセンサ）５５により検出される。光センサ５５は、２つの中間像１３−１（１３−２）を個別の像として光学画像を検出する。ここでの光センサ５５はエリアイメージセンサに限らず、垂直方向及び水平方向のライン状の光学画像を検出できるものであればライン・イメージセンサのような他のセンサでもよい。
【００４９】
光センサ５５にて検出された信号はキャリブレーションシステム部５０に取り込まれる。キャリブレーションシステム部５０は受け取った検出信号により第１の中間像１３−１及び１３−２間の相対的なずれ量を検出し、このずれ量に応じて、結像光学素子１２−１を駆動する旨の指示信号を結像光学素子駆動部５２に出力する。同様にして、キャリブレーションシステム部５０は検出したずれ量に応じて結像光学素子１２−２を駆動する旨の指示信号を結像光学素子駆動部５２に出力する。
【００５０】
図８は、図７に示すキャリブレーション機構に対応する機能ブロック図である。画像データ入力部７１、画像データ記憶部７２、分割画像生成部７３、画像データ処理部７４の各部の動作、さらに基本ユニット７６−１，７６−２内の各部の動作は上記した図３の同等部分の動作と実質的に同じであるのでここでの詳細な説明は省略する。
【００５１】
キャリブレーションを行うにあたって、システム制御部７０からキャリブレーションを行う旨の指示信号がキャリブレーションパターン画像記憶部７５に出力されると、これがキャリブレーション制御部７９に出力される。同時にキャリブレーションパターン画像記憶部７５から位置合わせのための位置合わせパターン（キャリブレーションパターン）画像が読み出されて画像データ処理部７４に入力される。画像処理部７４は入力された位置合わせパターンと分割画像生成部７３からの分割画像とを処理してその結果を基本ユニット７６−１，７６−２に送る。基本ユニット７６−１，７６−２では、図３を参照して上記したのと同様の投影動作の制御が行われ、結果的に、ＬＥＤ光源１−１（１−２）及び表示デバイス４−１（４−２）が駆動される。同時に、システム制御部７０はミラー駆動制御部５４に指示信号を送りミラー駆動部６１を動作させて状態ｃにする。
【００５２】
一方、キャリブレーション制御部７９は、光センサ駆動検出部８０を介して光センサ駆動回路８１により光センサ５５を駆動する。光センサ５５での検出結果は光センサ駆動回路８１、光センサ駆動検出部８０を介してキャリブレーション制御部７９に送られる。キャリブレーション制御部７９は光センサ５５での検出結果に応じて結像光学素子駆動制御部８２を介して結像光学素子駆動部５２により結像光学素子１２−１（１２−２）を駆動する。
【００５３】
図９は、上記した位置合わせキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。まず、図７で説明したキャリブレーション機構のミラー５８を状態Ｃに駆動する（ステップＳ１）。次に、キャリブレーションパターン画像記憶部７５から位置合わせのための位置合わせパターン画像を読み出して画像データ処理部７４に入力する（ステップＳ２）。次に、中間像形成に用いられる結像光学素子（レンズ）１２−１（１２−２）を初期位置に設定する（ステップＳ３）。次に、位置合わせパターン画像に基いて画像投影制御部９０−１（９０−２）により光源１−１（１−２）及び表示デバイス４−１（４−２）を動作させて第１の中間像１３−１又は１３−２を形成する（ステップＳ４）。次に、ミラー５８及び光センサ５５を駆動して位置合わせパターン画像の中間像１３−１又は１３−２を別々に形成し、それぞれ個別に光センサ５５に入力する（ステップＳ５）。次に、キャリブレーション制御部７９内において、位置合わせパターン画像の光センサ５５による画像検出によって得られた情報を用いて、画像の重なり位置を評価する所定の位置評価関数による相関演算を実行する（ステップＳ６）。次に、このときの演算結果に基いて中間像形成用素子としての結像光学素子（レンズ）１２−１（１２−２）のレンズ位置の制御量を求める（ステップＳ７）。次に、当該レンズ位置をステップＳ７で求めた制御量に応じて上下または左右にシフトする（ステップＳ８）。次に、演算された評価位置は所定の基準値を満たしているかどうかを判断し（ステップＳ９）、ＮＯの場合にはステップＳ５に戻ってそれ以降のステップを繰り返し、ステップＳ９の判断がＹＥＳになったときに処理を終了する。
【００５４】
上記した処理によれば、第１の中間像１３−１または１３−２に対応して別個の位置合わせパターンが時分割で形成され、それぞれの位置合わせパターン画像を一旦、光センサ５５で検出し、このときの情報を用いて相関演算を行うことを特徴とする。
【００５５】
以下に、上記した位置合わせパターン画像を用いた位置合わせ処理の詳細について説明する。空間画像にて隣接画像の位置合わせに用いる位置合わせパターンはそれぞれ、次の３つの条件を満たす画像パターンが望ましい。また、位置合わせパターンは、隣接画像の重なり部分を少なくとも包囲するように投影すれば十分である。
【００５６】
１．誤った位置対応をとる可能性があるので、同形状のパターンが規則的に連続しないこと。
【００５７】
２．特徴付けが顕著となるように２値信号を用いたほうがよい。
【００５８】
３．位置対応が明確にできること。
【００５９】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は水平方向の位置合わせパターンの一例を示し、図１０（Ｃ）、（Ｄ）は垂直方向の位置合わせパターンの一例を示している。
【００６０】
以上の条件を考慮すると、投影する位置合わせパターンは、最大周期列信号(Maximum Length Linear Shift Register Sequence)として、いわゆるＭ系列信号の白黒の格子パターンが望ましい。図１１（Ａ）は水平位置合わせ用の第１の中間像１３−１，１３−２を水平方向に移動させて位置合わせを行うようすを示している。また、図１１（Ｂ）は垂直位置合わせ用の第１の中間像１３−１，１３−２を垂直方向に移動させて位置合わせを行う様子を示している。
【００６１】
２つの中間像１３−１，１３−２の重なり部分に図示したようなＭ系列格子パターンを投影し、例えば結像光学素子１２−１（１２−２）をシフトさせることにより距離τだけずらし、このときのずらし量τを入力して以下の相関演算式Ｃ（τ）が最大になる位置を求める。ここで、相関演算式Ｃ（τ）は、
【数１】
2005165224.tif 000003
【００６２】
である。このとき、ｉ＜０及びＮ＜ｉ、において、Ｉ1（ｉ）＝Ｉ2（ｉ）＝０である。Δは表示デバイス４−１（４−２）の画素に対応する幅が設定可能な最小値となる。Ｉ1 は第１の中間像１３−１として投影されたＭ系列パターンを撮像した画像の振幅値、Ｉ2 は中間像１３−２として投影されたＭ系列パターンを撮像した画像の振幅値である。
【００６３】
このように本実施形態に用いられるキャリブレーションパターンは、第１の中間像１３−１，１３−２が相対的にずれていない状態で最も相関が高くなるようになっている。
【００６４】
なお、この実施形態では水平及び垂直方向の位置合わせについて説明したが、回転方向の位置合わせも同様に行うことが可能である。この場合、中間像の回転は表示デバイス４−１または４−２を物理的に回転させるか、あるいは分割表示画像を画像処理により回転させるかのいずれかである。
【００６５】
図１２は、中間像の移動と光センサの検出量から得られる相関演算出力との関係を示しており、縦方向が光センサ出力、横方向が移動距離（τ）である。中間像１３−１と中間像１３−２の対応画素が一致した位置では大きな相関演算出力となるので、これによって対応画素が一致したことが判別できる。ここで、位置合わせとは中間像１３−１、１３−２の重なり部分において分割表示画像１１−１と１１−２の画素が位置的に対応し、ずれのない１つの画像として成立するように調整する行為を意味している。
【００６６】
（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態に係る明るさ合わせキャリブレーションの詳細を説明するためのフローチャートである。ここでは画面全体の明るさ合わせについてのキャリブレーションを考慮する。まず、図９で説明した位置合わせキャリブレーションフローに従って第１の中間像１３−１と１３−２の重なり部分の位置合わせを行う（ステップＳ２０）。次に、キャリブレーションパターン画像記憶部７５から明るさ合わせのための明るさ合わせパターン画像を画像データ処理部７４に入力する（ステップＳ２１）。次に、この明るさ合わせパターン画像に基いて画像投影制御部９０−１，９０−２によって光源１−１（１−２）及び表示デバイス４−１（４−２）を動作させ、分割表示画像１１−１及び１１−２として交互に投影する（ステップＳ２２）。
【００６７】
次に、ミラー５８および光センサ５５によって分割表示画像１１−１，１１−２の光量検出を交互に行う（ステップＳ２３）。次に、分割表示画像１１−１，１１−２の検出光量差が所定値以下かどうかを判断し（ステップＳ２４）、ＮＯの場合には画像投影制御部９０−１，９０−２によって光源１−１（１−２）または表示デバイス４−１（４−２）を制御して、分割表示画像１１−１，１１−２の光量調整を行う（ステップＳ２５）。その後、ステップＳ２２に戻って、それ以降のステップを実行し、ステップＳ２４で検出光量の差が所定の範囲内にあることが検出されたときに本処理を終了する。尚、このときの光センサ５５は、イメージセンサでなくとも分割表示画像の光量検出ができるものであれば良い。
【００６８】
なお、上記の明るさ合わせキャリブレーションの結果を保存しておくことにより、次回の明るさ合わせキャリブレーションに利用することも可能である。
【００６９】
図１４は、本発明の第３実施形態に係る色合わせキャリブレーションの詳細を説明するためのフローチャートである。まず、図９で説明した位置合わせキャリブレーションフローに従って中間像１３−１と１３−２の重なり部分の位置合わせを行う（ステップＳ３０）。次に、キャリブレーションパターン画像記憶部７５から色合わせのための色合わせパターン画像（ＲＧＢ３種）を画像データ処理部７４に入力する（ステップＳ３１）。次に、色合わせパターン画像をＲ用に設定する（ステップＳ３２）。次に、色合わせパターン画像を画像投影制御部９０−１，９０−２によって光源１−１（１−２）および表示デバイス４−１（４−２）を動作させ、分割表示画像１１−１，１１−２として交互に投影する（ステップＳ３５）。次に、装置内のミラー５８および光センサ５５によって分割表示画像の光量検出を行う（ステップＳ３６）。次に、分割表示画像１１−１，１１−２の検出光量差が所定値以下かどうかを判断し（ステップＳ３７）、ＮＯの場合には、画像投影制御部９０−１，９０−２によって光源１−１（１−２）または表示デバイス４−１（４−２）を制御して、分割表示画像１１−１及び１１−２の光量調整を行う（ステップＳ３８）。次に、ステップＳ３５に戻って同様の処理を行い、ステップＳ３７の判断がＹＥＳになったときに、ステップＳ３３に移行して、色合わせパターン画像を今度はＧ用に設定する。次に、前記したステップＳ３５、Ｓ３６、Ｓ３７、Ｓ３８を繰り返し実行し、ステップＳ３７の判断がＹＥＳになったときに、ステップＳ３４に移行して、色合わせパターン画像を今度はＢ用に設定する。次に、前記したステップＳ３５、Ｓ３６、Ｓ３７、Ｓ３８を繰り返し実行し、ステップＳ３７の判断がＹＥＳになったときに処理を終了する。
【００７０】
なお、上記の色合わせキャリブレーションの結果を保存しておくことにより、次回の色合わせキャリブレーションに利用することも可能である。
【００７１】
図１５は、本発明の第３実施形態における、重なり部分の明るさ調整の詳細を説明するための上面矢視図である。ここでは、表示デバイス４−１の一部を遮蔽するように所定の距離をもたせて遮光板（遮光マスク）１００−１を配置するとともに、表示デバイス４−２の一部を遮蔽するように所定の距離を持たせて遮光板（遮光マスク）１００−２を配置したことを特徴とする。言い換えると、遮光板１００−１，１００−２は、表示デバイス１００−１，１００−２のそれぞれの像の輝度を低下させる遮光領域を有するとともに、中間像面（第１の中間像１３−１，１３−２が形成される面）と共役でない面上に配置されている。
【００７２】
このような構成によれば、表示デバイス４−１，４−２からの光学像は遮光板１００−１，１００−２により一部遮光されることになり、結像光学素子１２−１，１２−２により形成された第１の中間像１３−１及び１３−２の重なり部分１３が投影されたときの明るさ分布は図１５（Ｂ）の１７で示すようになる。すなわち、重なり部分１３の明るさ分布１７は合成されて周辺の明るさと同じになり、全体として平坦な明るさ分布が得られる。
【００７３】
図１６は、本発明の第３実施形態に係る、固定遮光マスクによる画像繋ぎ合わせ方法について説明するための上面矢視図である。ここでは、表示デバイス４−１の一部を遮蔽するようにかつ該表示デバイス４−１に密着させて遮光マスク１０１−１を配置するとともに、表示デバイス４−２の一部を遮蔽するようにかつ該表示デバイス４−２に密着させて遮光マスク１０１−２を配置したことを特徴とする。言い換えると、遮光マスク１００−１，１００−２は、表示デバイス１００−１，１００−２のそれぞれの像の位置が遮光領域を有すると共に、１つの中間像面（第１の中間像１３−１，１３−２が形成される面）と共役な面上に配置されている。
【００７４】
遮光マスク１０１−１，１０１−２をこのように配置することによって重なり部分の明るさキャリブレーションを行うことができる。ここでＬＥＤ光源１−１，１−２は白色光源であり、表示デバイス４−１，４−２はカラーモザイクフィルタ付きの単板ＬＣＤパネルである。
【００７５】
図１７（Ａ）は、図１６における表示デバイス４−１，４−２の分割表示画像１１−１，１１−２上に密着配置された遮光マスク１０１−１，１０１−２のパターンを示している。ここで、遮光マスク１０１−１，１０１−２のパターンは、一方のパターンで黒になっている部分（遮光領域）には常に他方のパターンの白の部分（透過領域）が対応するように形成されている。すなわち、一方の表示デバイス４−１（４−２）で変調された像のうち前記透過領域を透過し１つの中間像として結像した部分は、他方の表示デバイス４−２（４−１）で変調された像のうち前記遮光領域で遮られ１つの中間像として像を形成しない部分に対応している。
【００７６】
従って、中間像において正確に重ね合わせると図１７（Ｂ）に示すように全て透過の状態になる。投影画像６１は、表示デバイス４−１の投影像６１−１と表示デバイス４−２の投影像６１−２とが一部重なった状態で表示されている。このような方法によれば黒浮き現象は克服される。この場合、光学像は少しデフォーカスの状態で投影するのがよい。
【００７７】
この場合の位置合わせキャリブレーションの方法について以下にいくつかの具体例を説明する。
【００７８】
例１：遮光マスク１０１−１，１０１−２がそれぞれ分割表示画像１１−１，１１−２に所定の位置関係で固定されているものとする。それらの分割表示画像１１−１，１１−２を中間像において重ねあわせたときに、重ね合わせ部分の分割表示画像１１−１，１１−２及び遮光マスク１０１−１，１０１−２のパターンが相互に完全に一致するように所定の位置関係を決め高精度な組立調整を行う。
【００７９】
例２：例１のように遮光マスク１０１−１，１０１−２がそれぞれ分割表示画像１１−１，１１−２に所定の位置関係で固定されているとする。まず、分割表示画像１１−１，１１−２は平坦な画像であるとし、遮光マスク１０１−１，１０１−２を互いに位置調整する機構により中間像において重ね合わせを行う。次に分割表示画像１１−１，１１−２の表示データを制御して分割表示画像１１−１または１１−２をシフトさせて重ね合わせの位置調整を行う。位置調整は図９〜図１１で説明した方法を用いることができる。
【００８０】
例３：まず図９〜図１１で説明した方法により、分割表示画像１１−１，１１−２を中間像において正確に位置決めする。次に分割表示画像１１−１，１１−２は平坦な自画像であるとし、遮光マスク１０１−１，１０１−２の画像の重ね合わせを行う。遮光マスク１０１−１，１０１−２の重ね合わせ調整は上記したＭ系列パターンの相関演算のように遮光マスク１０１−１，１０１−２そのものを相関画像として扱えばよい。
【００８１】
なお、遮光マスク１０１−１，１０１−２は、それらが中間像面と共役な面上に配置された場合に、重ね合わせ領域に結像する表示デバイス４−１（４−２）のそれぞれの像の位置が重ならないような遮光領域を有すると共に、前記重ね合わせ領域に結像する表示デバイス４−１（４−２）のそれぞれの像の周辺部が重ね合わされて隣接するように、前記中間像面と共役な面位置から所定量オフセットさせた位置に配置するようにしてもよい。
【００８２】
（第４実施形態）
図１８は、本発明の第４実施形態に係る、画像の繋ぎ合わせ方法を説明するための上面矢視図である。ここでは、一対のガイド２０１、２０８によって支持され、表示デバイス４−１，４−２の表面に沿って移動可能なアルミ板などで構成された移動体２０９が配置されている。さらにこの移動体２０９には一対の遮光マスクとしての遮光板２０３−１，２０３−２が所定の間隔を持たせて固定されている。ヨーク２０４、駆動コイル２０５、永久磁石２０６、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）駆動制御部２０７は移動体２０９を移動するための駆動機構３００を構成している。画像投影制御部３０は、ＬＥＤ光源１−１，１−２、表示デバイス４−１，４−２、ＶＣＭ駆動制御部２０７に接続されてそれぞれの動作を制御する。
【００８３】
このような構成において、駆動機構３００により移動体２０９を矢印で示す方向に高速で移動させる（高速スキャン）。このとき、遮光板２０３−１，２０３−２は移動体２０９に固定されているので連携して移動し、表示デバイス４−１の分割表示画像１１−１の一部と表示デバイス４−２の分割表示画像１１−２の一部とが交互に遮蔽される。遮光板２０３−１，２０３−２が遮光する領域の面積は変化しない。また、スキャン速度は、遮光板２０３−１，２０３−２がそれぞれ遮光する領域同士の境界線を、入力される画像信号のフレームレートよりも高速な周期で移動可能な速度とする。
【００８４】
以下に、図１９を参照して、上記した高速スキャンを行ったときの視覚効果について説明する。ここでは投影像６１−１と投影像６１−２は少なくとも中間像の重なり部分で明るさの差異が存在することを想定する。図１９は、遮光板２０３−１と遮光板２０３−２を前後に高速スキャンさせたときに、投影像の明るさが遮光板スキャン区間内で遮光板位置に応じてどのように変化するかを示している。状態Ａ〜Ｅに対して明るさの変化Ａ’〜Ｅ’がそれぞれ対応している。各状態Ａ〜Ｅに対応する明るさの変化は高速に発生するために、人の視覚の残光現象によって結果的にＡ’〜Ｅ’が重畳された画像として観察される。重畳された画像は図に示すように、スムージングされて緩やかに変化する画像として観察される。
【００８５】
図２０（Ａ），（Ｂ）は、遮光板の形状と効果についての具体例を説明するための図である。この具体例では、図２０（Ａ）に示すように、２つの遮光板５００−１、５００−２を所定の間隔を持たせてアルミ板などの接続部材５０３により接続した構成を考える。そしてこのように一体化した遮蔽板５００−１，５００−２を矢印で示す方向に高速にスキャンすることにより、２つの中間像５１０−１，５１０−２が重なり部分５２１を有する合成された中間像５２０が投影画像として得られる。ここで、遮光板５００−１，５００−２が遮光する領域同士の境界線の方向と、上記スキャンの方向とは交差する関係にある。
【００８６】
図２１（Ａ）、（Ｂ）は、キャリブレーションに有効な遮光板の特殊構造について説明するための図である。図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）の一方の遮光ブロック６０３−１周辺の領域を拡大して示している。遮光ブロック６０３−１，６０３−２は図２０（Ａ）と同様の接続部材によって接続されており、両者が一定の距離を保ちながら一体化して移動することが可能である。ここではさらに、分割表示画像１１−１、１１−２の重なり部分の光をそれぞれ光センサ６０６−１，６０６−２に導光するための構成を有する。図では光センサ６０６−１に導光するための構成としてのミラー反射面６０３−２のみが示されている。遮光ブロック６０３−１，６０３−２は一体化されているので互いに一定の距離を保ちながら同時に矢印の方向に移動する。
【００８７】
光センサ６０６−１，６０６−２に導光された表示画像１１−１，１１−２の重なり部分の光を用いて色、明るさの調整が可能であるが、この調整の手順としては以下の２通りの方法が考えられる。第１の方法では、遮光ブロック６０３−１，６０３−２が破線で示される位置（状態Ｐ）にあるときに、表示画像１１−１の光を光センサ６０６−１により検出して表示画像１１−１の明るさ及び色合いのキャリブレーションを行う。第２の方法では、遮光ブロック６０３−１，６０３−２が実線で示される位置（状態Ｑ）にあるときに、表示画像１１−２の光を光センサ６０６−２により検出して表示画像１１−２の明るさ及び色合いのキャリブレーションを行う。キャリブレーションのタイミングは、遮光ブロック６０３−１，６０３−２が高速スキャンしている状態でも可能であるが、改めてキャリブレーションモードを設定して状態Ｐと状態Ｑの状態を作り出しても良い。
【００８８】
（第６実施形態）
図２２は、本発明の第５実施形態に係る、第１の中間像と第２の中間像とを使用するマルチ画面合成のための構成を示す上面矢視図である。ここでは、ＬＥＤ光源１−１、テーパーロッド２−１、表示デバイス４−１などで構成される基本ユニット１０−１と、ＬＥＤ光源１−２、テーパーロッド２−２、表示デバイス４−２などで構成される基本ユニット１０−２と、ＬＥＤ光源１−３、テーパーロッド２−３、表示デバイス４−３などで構成される基本ユニット１０−３とを備え、表示デバイス４−１〜４−３は３板Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応して設けられている。
【００８９】
表示デバイス４−１〜４−３で変調された複数の光学像はそれぞれ結像光学素子１２−１〜１２−３により結像されて第１の中間像１３−１〜１３−３となる。そしてこの第１の中間像１３−１〜１３−３の前方に配置された結像光学素子１２−１’〜１２−３’により、第１の中間像１３−１〜１３−３のうち一部の領域を重ね合わせてなる第２の中間像１３−１’〜１３−３’が形成される。第２の中間像１３−１’〜１３−３’はその一部が重ね合わされた状態でスクリーン６０に投影される。遮光板スキャン駆動部７００により遮光板３０３を高速でスキャンさせることにより、重なり部分の明るさ分布をスムージングすることができる。
【００９０】
図２３は、上記マルチ画面合成の実施形態を示す側面矢視図である。ここでは基本ユニット１０−１〜１０−３を互いに直交するように配置し、結像光学素子１２が各基本ユニット１０−１〜１０−３からの分割表示画像を結像するようにしたことを特徴とする。基本ユニット１０−１〜１０−３は各ＲＧＢ画像に対応する。
【００９１】
以上、上記した実施形態によれば、光源からの照明光を表示デバイスによって変調した複数の画像の中間像を一旦個々に形成し、中間像において繋ぎ目の目立たない画像合成処理をすることが可能となるため精度良く且つ融合性の良い合成画像が生成できる。また、一つの投影系にて合成された画像を投影するためスクリーン面上での画像合成処理を不要にし、投影において通常プロジェクタと同様な取扱いができて且つ高精細でありながら明るく低コストな画像投影表示装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の一実施形態に係る、中間像を使ったマルチ画面合成を行う画像投影表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示す構成の一部を詳細に示す上面矢視図であり、（Ｂ）は中間像形成面における明るさ分布を示す図である。
【図３】第１実施形態の画像投影表示装置の機能ブロック図である。
【図４】図３で説明した分割画像生成部２３の分割処理の一例を説明するための図である。
【図５】重なり部分２０１の階調を周辺の階調に合わせるために、重なり部分４０−１の階調データを変換する変換関数の一例を示している。
【図６】重なり部分の位置合わせ方法の第１の例を説明するための上面矢視図である。
【図７】重なり部分の位置合わせ方法の第２の例を実現するキャリブレーション機構の側面矢視図である。
【図８】図７に示すキャリブレーション機構に対応する機能ブロック図である。
【図９】位置合わせキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は水平方向の位置合わせパターンの一例を示し、（Ｃ）、（Ｄ）は垂直方向の位置合わせパターンの一例を示す図である。
【図１１】（Ａ）は水平位置合わせ用の第１の中間像を水平方向に移動させて位置合わせを行うようすを示し、（Ｂ）は垂直位置合わせ用の第１の中間像を垂直方向に移動させて位置合わせを行う様子を示す図である。
【図１２】中間像の移動と光センサの検出量から得られる相関演算出力との関係を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る明るさ合わせキャリブレーションの詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る色合わせキャリブレーションの詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の第３実施形態における、重なり部分の明るさ調整の詳細を説明するための上面矢視図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る、固定遮光マスクによる画像繋ぎ合わせ方法について説明するための上面矢視図である。
【図１７】（Ａ）は図１６における表示デバイス４−１，４−２の分割表示画像１１−１，１１−２上に密着配置された遮光マスクパターン１０１−１，１０１−２を示し、（Ｂ）は投影画像を示す図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る、画像繋ぎ合わせ方法を説明するための上面矢視図である。
【図１９】高速スキャンを行ったときの視覚効果について説明するための図である。
【図２０】遮光板の形状と効果についての具体例を説明するための図である。
【図２１】キャリブレーションに有効な遮光板の特殊構造について説明するための図である。
【図２２】本発明の第５実施形態に係る、第１の中間像と第２の中間像とを使用するマルチ画面合成のための構成を示す上面矢視図である。
【図２３】マルチ画面合成の実施形態を示す側面矢視図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０−１，１０−２…基本ユニット、１１−１，１１−２…分割表示画像、１２−１，１２−２…結像光学素子（レンズ）、１３−１，１３−２…第１の中間像、１４…投影光学系、１５…中間像の投影像。
【図１】
2005165224.tif 000004
【図２】
2005165224.tif 000005
【図３】
2005165224.tif 000006
【図４】
2005165224.tif 000007
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月17日(2004.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
キャリブレーションを行うにあたって、システム制御部７０からキャリブレーションを行う旨の指示信号がキャリブレーションパターン画像記憶部７５に出力されると、これがキャリブレーション制御部７９に出力される。同時にキャリブレーションパターン画像記憶部７５から位置合わせのための位置合わせパターン（キャリブレーションパターン）画像が読み出されて画像データ処理部７４に入力される。画像データ処理部７４は入力された位置合わせパターンと分割画像生成部７３からの分割画像とを処理してその結果を基本ユニット７６−１，７６−２に送る。基本ユニット７６−１，７６−２では、図３を参照して上記したのと同様の投影動作の制御が行われ、結果的に、ＬＥＤ光源１−１（１−２）及び表示デバイス４−１（４−２）が駆動される。同時に、システム制御部７０はミラー駆動制御部５４に指示信号を送りミラー駆動部６１を動作させて状態ｃにする。