(57)【要約】【課題】  映像の形状調整の処理負荷を低減することを可能とする投写型映像表示装置及び画像調整方法を提供する。【解決手段】  投写型映像表示装置１００は、３つ以上の線分によって構成される３つ以上の交点を含むテストパターン画像を表示するように構成される。投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。テストパターン画像は、表示枠４２０に収まっている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する投写型映像表示装置であって、
３つ以上の線分によって構成される３つ以上の交点を含むテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する素子制御部と、
前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像する撮像素子から所定ラインに沿って出力される前記テストパターン画像の撮像画像を取得し、前記テストパターン画像の撮像画像における３つ以上の線分を特定し、前記撮像画像における３つ以上の線分に基づいて３つ以上の交点を取得する取得部と、
前記テストパターン画像における３つ以上の交点と前記撮像画像における３つ以上の交点とに基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出する算出部と、
前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に応じて、前記投写面に投写される映像を調整する調整部とを備え、
前記投写面に投写される前記テストパターン画像は、前記投写面に設けられる表示枠内に収まっていることを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記投写面に投写される前記テストパターン画像の最大サイズは、前記表示枠のサイズ、前記投写ユニットの画角、前記投写面の最大傾き角及び前記投写型映像表示装置から前記投写面までの最大投写距離に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項３】
前記投写面に投写される前記テストパターン画像の最小サイズは、前記撮像素子の解像度及び前記光変調素子の解像度に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項４】
前記素子制御部は、前記投写型映像表示装置の座標と前記撮像素子の座標とをマッピングするための複数の特徴点が離散して配置された座標マッピング用画像を表示するように前記光変調素子を制御し、
前記素子制御部は、前記テストパターン画像の撮像画像に基づいて、複数の座標のマッピングが推定された後に、前記座標マッピング用画像を表示するように前記光変調素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【請求項５】
投写型映像表示装置によって投写面上に投写される映像を調整する画像調整方法であって、
３つ以上の線分によって構成される３つ以上の交点を含むテストパターン画像を表示するステップＡと、
前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像し、前記３つ以上の線分に対して傾きを有する所定ラインに沿って前記テストパターン画像の撮像画像を取得するステップＢと、
前記撮像画像に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出し、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に応じて、前記投写面に投写される映像を調整するステップＣとを備え、
前記ステップＡでは、前記投写面に設けられる表示枠内に前記テストパターン画像が表示されることを特徴とする画像調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する投写型映像表示装置及び画像調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射される光を変調する光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写する投写ユニットとを備える投写型映像表示装置が知られている。
【０００３】
ここで、投写型映像表示装置と投写面との位置関係によっては、投写面上に投写される映像の形状が歪んでしまう。
【０００４】
これに対して、以下の手順で映像の形状を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。第１に、投写型映像表示装置は、長方形形状のテストパターン画像を投写面上に投写する、第２に、投写型映像表示装置は、投写面上に投写されたテストパターン画像を撮像して、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標を特定する。第３に、投写型映像表示装置は、投写面におけるテストパターン画像の４隅の座標に基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を特定して、投写面上に投写される映像の形状を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１８６５２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、テストパターン画像を撮像する撮像素子は、撮像画像を所定ライン（例えば、水平方向の画素列）毎に出力するように構成される。上述した技術では、投写型映像表示装置は、撮像画像の全てを撮像素子から取得してから、エッジ検出等によって、テストパターン画像の４隅の座標を直接的に特定している。
【０００７】
このように、上述した技術では、テストパターン画像の４隅の座標を直接的に特定するため、テストパターン画像の４隅の座標を特定する処理負荷が大きい。すなわち、上述した技術では、映像の形状調整の処理負荷が大きい。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、映像の形状調整の処理負荷を低減することを可能とする投写型映像表示装置及び画像調整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】
【０００９】
第１の特徴に係る投写型映像表示装置は、光源（光源１０）から出射される光を変調するように構成された光変調素子（液晶パネル５０）と、前記光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニット（投写ユニット１１０）とを有する。投写型映像表示装置は、３つ以上の線分によって構成される３つ以上の交点を含むテストパターン画像を表示するように前記光変調素子を制御する素子制御部（素子制御部２５０）と、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像を撮像する撮像素子（撮像素子３００）から所定ラインに沿って出力される前記テストパターン画像の撮像画像を取得し、前記テストパターン画像の撮像画像における３つ以上の線分を特定し、前記撮像画像における３つ以上の線分に基づいて３つ以上の交点を取得する取得部（取得部２３０）と、前記テストパターン画像における３つ以上の交点と前記撮像画像における３つ以上の交点とに基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出する算出部（算出部２４０）と、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に応じて、前記投写面に投写される映像を調整する調整部（調整部２７０）とを備える。前記投写面に投写される前記テストパターン画像は、前記投写面に設けられる表示枠内に収まっている。
【００１０】
第１の特徴において、前記投写面に投写される前記テストパターン画像の最大サイズは、前記表示枠のサイズ、前記投写ユニットの画角、前記投写面の最大傾き角及び前記投写型映像表示装置から前記投写面までの最大投写距離に基づいて定められる。
【００１１】
第１の特徴において、前記投写面に投写される前記テストパターン画像の最小サイズは、前記撮像素子の解像度及び前記光変調素子の解像度に基づいて定められる。
【００１２】
第１の特徴において、前記素子制御部は、前記投写型映像表示装置の座標と前記撮像素子の座標とをマッピングするための複数の特徴点が離散して配置された座標マッピング用画像を表示するように前記光変調素子を制御する。前記素子制御部は、前記テストパターン画像の撮像画像に基づいて、複数の座標のマッピングが推定された後に、前記座標マッピング用画像を表示するように前記光変調素子を制御する。
【００１３】
第２の特徴に係る画像調整方法は、投写型映像表示装置によって投写面上に投写される映像を調整する方法である。画像調整方法は、３つ以上の線分によって構成される３つ以上の交点を含むテストパターン画像を表示するステップＡと、前記投写面上に投写された前記テストパターン画像し、前記３つ以上の線分に対して傾きを有する所定ラインに沿って前記テストパターン画像の撮像画像を取得するステップＢと、前記撮像画像に基づいて、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係を算出し、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に応じて、前記投写面に投写される映像を調整するステップＣとを備える。前記ステップＡでは、前記投写面に設けられる表示枠内に前記テストパターン画像が表示される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、映像の形状調整の処理負荷を低減することを可能とする投写型映像表示装置及び画像調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る記憶テストパターン画像の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る撮像テストパターン画像の一例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る投写テストパターン画像における交点を算出する方法を説明するための図である。
【図８】第１実施形態に係る表示枠４２０を示す図である。
【図９】第１実施形態に係るテストパターン画像の最大サイズを説明するための図である。
【図１０】第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の動作を示すフロー図である。
【図１１】変更例１に係る投写可能範囲４１０及び表示枠４２０のサイズを説明するための図である。
【図１２】変更例１に係るテストパターン画像を示す図である。
【図１３】変更例１に係る座標の推定を説明するための図である。
【図１４】変更例１に係る座標マッピング用画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１７】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１８】
［実施形態の概要］
実施形態に係る投写型映像表示装置は、光源から出射される光を変調するように構成された光変調素子と、光変調素子から出射される光を投写面上に投写するように構成された投写ユニットとを有する。投写型映像表示装置は、３つ以上の線分によって構成される３つ以上の交点を含むテストパターン画像を表示するように光変調素子を制御する素子制御部と、投写面上に投写されたテストパターン画像を撮像する撮像素子から所定ラインに沿って出力されるテストパターン画像の撮像画像を取得し、前記テストパターン画像の撮像画像における３つ以上の線分を特定し、撮像画像における３つ以上の線分に基づいて３つ以上の交点を取得する取得部と、テストパターン画像における３つ以上の交点と撮像画像における３つ以上の交点とに基づいて、投写型映像表示装置と投写面との位置関係を算出する算出部と、投写型映像表示装置と投写面との位置関係に応じて、投写面に投写される映像を調整する調整部とを備える。投写面に投写されるテストパターン画像は、投写面に設けられる表示枠内に収まっている。
【００１９】
なお、投写面に投写されるテストパターン画像を表示枠内に収めるためには、（１）テストパターン画像が表示枠内に収まるように、テストパターン画像のサイズが予め定められていてもよく、（２）テストパターン画像が表示枠内に収まるように、テストパターン画像のサイズが調整部によって調整されてもよい。
【００２０】
実施形態では、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。第1に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、エッジ検出等を行う際に、ラインメモリーの段数を低減することができる。従って、映像調整の処理負荷を軽減することができる。第２に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、テストパターン画像に含まれる線分の検出精度が向上する。
【００２１】
実施形態では、投写面に投写されるテストパターン画像は、投写面に設けられる表示枠内に収まっている。すなわち、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点が表示枠内に収まっている。従って、投写型映像表示装置と投写面との位置関係の算出精度が向上する。
【００２２】
［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の概略）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略を示す図である。
【００２３】
図１に示すように、投写型映像表示装置１００には、撮像素子３００が設けられる。また、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に映像光を投写する。
【００２４】
撮像素子３００は、投写面４００を撮像するように構成される。すなわち、撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００によって投写面４００上に投写された映像光の反射光を検出するように構成される。撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００に対して、撮像画像を所定ラインに沿って出力する。撮像素子３００は、投写型映像表示装置１００に内蔵されていてもよく、投写型映像表示装置１００と併設されていてもよい。
【００２５】
投写面４００は、スクリーンなどによって構成される。投写型映像表示装置１００が映像光を投写可能な範囲（投写可能範囲４１０）は、投写面４００上に形成される。また、投写面４００は、スクリーンの外枠などによって構成される表示枠４２０を有する。
【００２６】
第１実施形態では、投写型映像表示装置１００の光軸Ｎが投写面４００の法線Ｍと一致しないケースについて例示する。例えば、光軸Ｎと法線Ｍとが角度θを構成するケースについて例示する。
【００２７】
すなわち、第１実施形態では、光軸Ｎが法線Ｍと一致しないため、投写可能範囲４１０（投写面４００上に表示される映像）が歪んでしまう。第１実施形態では、このような投写可能範囲４１０の歪みを補正する方法について主として説明する。
【００２８】
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。
【００２９】
図２に示すように、投写型映像表示装置１００は、投写ユニット１１０と、照明装置１２０とを有する。
【００３０】
投写ユニット１１０は、照明装置１２０から出射された映像光を投写面（不図示）上などに投写する。
【００３１】
第１に、照明装置１２０は、光源１０と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０と、フライアイレンズユニット３０と、ＰＢＳアレイ４０と、複数の液晶パネル５０（液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂ）と、クロスダイクロイックプリズム６０とを有する。
【００３２】
光源１０は、白色光を発する光源（例えば、ＵＨＰランプやキセノンランプ）などである。すなわち、光源１０が発する白色光は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを含む。
【００３３】
ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、可視光成分（赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂ）を透過する。ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、赤外光成分や紫外光成分を遮光する。
【００３４】
フライアイレンズユニット３０は、光源１０が発する光を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット３０は、フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２によって構成される。フライアイレンズ３１及びフライアイレンズ３２は、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源１０が発する光が液晶パネル５０の全面に照射されるように、光源１０が発する光を集光する。
【００３５】
ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光の偏光状態を揃える。例えば、ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光をＳ偏光（又はＰ偏光）に揃える。
【００３６】
液晶パネル５０Ｒは、赤出力信号Ｒｏｕｔに基づいて赤成分光Ｒを変調する。液晶パネル５０Ｒに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｒが設けられている。液晶パネル５０Ｒから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｒが設けられている。
【００３７】
液晶パネル５０Ｇは、緑出力信号Ｇｏｕｔに基づいて緑成分光Ｇを変調する。液晶パネル５０Ｇに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｇが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｇから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｇが設けられる。
【００３８】
液晶パネル５０Ｂは、青出力信号Ｂｏｕｔに基づいて青成分光Ｂを変調する。液晶パネル５０Ｂに光が入射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｂが設けられる。一方で、液晶パネル５０Ｂから光が出射する側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５３Ｂが設けられる。
【００３９】
なお、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔは、映像出力信号を構成する。映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎の信号である。
【００４０】
ここで、各液晶パネル５０には、コントラスト比や透過率を向上させる補償板（不図示）が設けられていてもよい。また、各偏光板は、偏光板に入射する光の光量や熱負担を軽減させるプリ偏光板を有していてもよい。
【００４１】
クロスダイクロイックプリズム６０は、液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂから出射される光を合成する色合成部を構成する。クロスダイクロイックプリズム６０から出射された合成光は、投写ユニット１１０に導かれる。
【００４２】
第２に、照明装置１２０は、ミラー群（ミラー７１〜ミラー７６）及びレンズ群（レンズ８１〜レンズ８５）を有する。
【００４３】
ミラー７１は、青成分光Ｂを透過して、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７２は、赤成分光Ｒを透過して、緑成分光Ｇを反射するダイクロイックミラーである。ミラー７１及びミラー７２は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを分離する色分離部を構成する。
【００４４】
ミラー７３は、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂを反射して、赤成分光Ｒ、緑成分光Ｇ及び青成分光Ｂをミラー７１側に導く。ミラー７４は、青成分光Ｂを反射して、青成分光Ｂを液晶パネル５０Ｂ側に導く。ミラー７５及びミラー７６は、赤成分光Ｒを反射して、赤成分光Ｒを液晶パネル５０Ｒ側に導く。
【００４５】
レンズ８１は、ＰＢＳアレイ４０から出射された光を集光するコンデンサレンズである。レンズ８２は、ミラー７３で反射された光を集光するコンデンサレンズである。
【００４６】
レンズ８３Ｒは、液晶パネル５０Ｒに赤成分光Ｒが照射されるように、赤成分光Ｒを略平行光化する。レンズ８３Ｇは、液晶パネル５０Ｇに緑成分光Ｇが照射されるように、緑成分光Ｇを略平行光化する。レンズ８３Ｂは、液晶パネル５０Ｂに青成分光Ｂが照射されるように、青成分光Ｂを略平行光化する。
【００４７】
レンズ８４及びレンズ８５は、赤成分光Ｒの拡大を抑制しながら、液晶パネル５０Ｒ上に赤成分光Ｒを略結像するリレーレンズである。
【００４８】
（制御ユニットの構成）
以下において、第１実施形態に係る制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。制御ユニット２００は、投写型映像表示装置１００に設けられており、投写型映像表示装置１００を制御する。
【００４９】
なお、制御ユニット２００は、映像入力信号を映像出力信号に変換する。映像入力信号は、赤入力信号Ｒｉｎ、緑入力信号Ｇｉｎ及び青入力信号Ｂｉｎによって構成される。映像出力信号は、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔによって構成される。映像入力信号及び映像出力信号は、１フレームを構成する複数の画素毎に入力される信号である。
【００５０】
図３に示すように、制御ユニット２００は、映像信号受付部２１０と、記憶部２２０と、取得部２３０と、算出部２４０と、素子制御部２５０と、投写ユニット調整部２６０とを有する。
【００５１】
映像信号受付部２１０は、ＤＶＤやＴＶチューナなどの外部装置（不図示）から映像入力信号を受付ける。
【００５２】
記憶部２２０は、各種情報を記憶する。具体的には、記憶部２２０は、表示枠４２０を検出するために用いる枠検出パターン画像、フォーカスを調整するために用いるフォーカス調整画像、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出するために用いるテストパターン画像を記憶する。或いは、記憶部２２０は、露光値を調整するために用いる露光調整画像を記憶してもよい。
【００５３】
テストパターン画像は、３つ以上の線分によって構成される３つ以上の交点を含む画像である。また、３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。
【００５４】
なお、撮像素子３００は、上述したように、撮像画像を所定ラインに沿って出力する。例えば、所定ラインは、水平方向の画素列であり、所定ラインの向きは、水平方向である。
【００５５】
以下において、テストパターン画像の一例について、図４を参照しながら説明する。図４に示すように、テストパターン画像は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）によって構成される４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）を含む画像である。第１実施形態では、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、濃淡或いは明暗の差（エッジ）によって表される。
【００５６】
詳細には、図４に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び白抜きの菱形であってもよい。ここで、白抜きの菱形の４辺は、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。
【００５７】
第１に、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される撮像画像を取得する。例えば、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される枠検出パターン画像の撮像画像を取得する。取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力されるフォーカス調整画像の撮像画像を取得する。取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力されるテストパターン画像の撮像画像を取得する。或いは、取得部２３０は、撮像素子３００から所定ラインに沿って出力される露光調整画像の撮像画像を取得してもよい。
【００５８】
第２に、取得部２３０は、所定ライン毎に取得される撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つの線分を取得する。続いて、取得部２３０は、撮像画像に含まれる３つの線分に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を取得する。
【００５９】
具体的には、取得部２３０は、以下の手順によって、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を取得する。ここでは、テストパターン画像が図４に示す画像（白抜きの菱形）であるケースについて例示する。
【００６０】
（１）取得部２３０は、図５に示すように、所定ライン毎に取得される撮像画像に基づいて、濃淡或いは明暗の差（エッジ）を有する点群Ｐｅｄｇｅを取得する。すなわち、取得部２３０は、テストパターン画像の白抜きの菱形の４辺に対応する点群Ｐｅｄｇｅを特定する。
【００６１】
（２）取得部２３０は、図６に示すように、点群Ｐｅｄｇｅに基づいて、撮像画像に含まれる４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定する。すなわち、取得部２３０は、テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌｓ１〜Ｌｓ４）に対応する４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定する。
【００６２】
（３）取得部２３０は、図６に示すように、４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）に基づいて、撮像画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。すなわち、取得部２３０は、テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）に対応する４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。
【００６３】
算出部２４０は、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点（例えば、Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像画像に含まれる３つの交点（例えば、Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。具体的には、算出部２４０は、投写型映像表示装置１００（投写ユニット１１０）の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出する。
【００６４】
なお、以下においては、記憶部２２０に記憶されたテストパターン画像を記憶テストパターン画像と称する。撮像画像に含まれるテストパターン画像を撮像テストパターン画像と称する。投写面４００に投写されたテストパターン画像を投写テストパターン画像と称する。
【００６５】
第１に、算出部２４０は、投写テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｕ１〜Ｐｕ４）の座標を算出する。ここでは、記憶テストパターン画像の交点Ｐｓ１、撮像テストパターン画像の交点Ｐｔ１、投写テストパターン画像の交点Ｐｕ１を例に挙げて説明する。交点Ｐｓ１、交点Ｐｔ１及び交点Ｐｕ１は、互いに対応する交点である。
【００６６】
以下において、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の算出方法について、図７を参照しながら説明する。交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における座標であることに留意すべきである。
【００６７】
（１）算出部２４０は、記憶テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｓ１の座標（ｘｓ１，ｙｓ１）について、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）に変換する。具体的には、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）は、以下の式によって表される。
【数１】
2012170007.tif 000003
【００６８】
なお、Ａｓは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｓは、既知のパラメータである。
【００６９】
ここでは、投写型映像表示装置１００の光軸方向に垂直な面がＸｓ軸及びＹｓ軸で表されており、投写型映像表示装置１００の光軸方向がＺｓ軸で表されている。
【００７０】
同様に、算出部２４０は、撮像テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐｔ１の座標（ｘｔ１，ｙｔ１）について、撮像素子３００の焦点Ｏｔを原点とする３次元空間における交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）に変換する。
【数２】
2012170007.tif 000004
【００７１】
なお、Ａｔは、３×３の変換行列であり、キャリブレーション等の前処理によって予め取得することが可能である。すなわち、Ａｔは、既知のパラメータである。
【００７２】
ここでは、撮像素子３００の光軸方向に垂直な面がＸｔ軸及びＹｔ軸で表されており、撮像素子３００の向き（撮像方向）がＺｔ軸で表されている。このような座標空間において、撮像素子３００の向き（撮像方向）の傾き（ベクトル）は既知であることに留意すべきである。
【００７３】
（２）算出部２４０は、交点Ｐｓ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｖの式を算出する。同様に、算出部２４０は、交点Ｐｔ１と交点Ｐｕ１とを結ぶ直線Ｌｗの式を算出する。なお、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗの式は、以下のように表される。
【数３】
2012170007.tif 000005
【００７４】
（３）算出部２４０は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏｓを原点とする３次元空間における直線Ｌｗ’に直線Ｌｗを変換する。直線Ｌｗ’は、以下の式によって表される。
【数４】
2012170007.tif 000006
【００７５】
なお、投写型映像表示装置１００の光軸及び撮像素子３００の向き（撮像方向）は既知であるため、回転成分を示すパラメータＲは既知である。同様に、投写型映像表示装置１００及び撮像素子３００の相対位置が既知であるため、並進成分を示すパラメータＴも既知である。
【００７６】
（４）算出部２４０は、式（３）及び式（５）に基づいて、直線Ｌｖ及び直線Ｌｗ’の交点（すなわち、交点Ｐｕ１）における媒介変数Ｋｓ及びＫｔを算出する。続いて、算出部２４０は、交点Ｐｓ１の座標（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）及びＫｓに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の座標を算出する。或いは、算出部２４０は、交点Ｐｔ１の座標（Ｘｔ１，Ｙｔ１，Ｚｔ１）及びＫｔに基づいて、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）の座標を算出する。
【００７７】
これによって、算出部２４０は、交点Ｐｕ１の座標（Ｘｕ１，Ｙｕ１，Ｚｕ１）を算出する。同様に、算出部２４０は、交点Ｐｕ２の座標（Ｘｕ２，Ｙｕ２，Ｚｕ２）、交点Ｐｕ３の座標（Ｘｕ３，Ｙｕ３，Ｚｕ３）、交点Ｐｕ４の座標（Ｘｕ４，Ｙｕ４，Ｚｕ４）を算出する。
【００７８】
第２に、算出部２４０は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。具体的には、算出部２４０は、交点Ｐｕ１〜交点Ｐｕ４のうち、少なくとも３つの交点の座標を用いて、投写面４００の法線Ｍのベクトルを算出する。投写面４００の式は、以下の式によって表され、パラメータｋ１、ｋ２、ｋ３は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを表している。
【数５】
2012170007.tif 000007
【００７９】
これによって、算出部２４０は、投写型映像表示装置１００の光軸Ｎと投写面４００の法線Ｍとのずれ量を算出することができる。すなわち、算出部２４０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出することができる。
【００８０】
図３に戻って、素子制御部２５０は、映像入力信号を映像出力信号に変換して、映像出力信号に基づいて、液晶パネル５０を制御する。また、素子制御部２５０は、以下に示す機能を有する。
【００８１】
具体的には、素子制御部２５０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、投写面４００上に投写された映像の形状の自動補正を行う機能を有する（形状調整）。すなわち、素子制御部２５０は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、自動的に台形補正を行う機能を有する。
【００８２】
投写ユニット調整部２６０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。
【００８３】
第１に、投写ユニット調整部２６０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群のシフトによって、投写面４００上に設けられる表示枠４２０内に投写可能範囲４１０を収める（ズーム調整）。具体的には、投写ユニット調整部２６０は、取得部２３０によって取得される枠検出パターン画像の撮像画像に基づいて、表示枠４２０内に投写可能範囲４１０が収まるように、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。
【００８４】
第２に、投写ユニット調整部２６０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群のシフトによって、投写面４００に投写された映像のフォーカスを調整する（フォーカス調整）。具体的には、投写ユニット調整部２６０は、取得部２３０によって取得されるフォーカス調整画像の撮像画像に基づいて、投写面４００に投写された映像のフォーカス値が最大値となるように、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。
【００８５】
なお、素子制御部２５０及び投写ユニット調整部２６０は、投写面４００に投写された映像を調整する調整部２７０を構成する。
【００８６】
第１実施形態では、投写面４００に投写されるテストパターン画像（投写テストパターン画像）は、表示枠４２０内に収まっている。
【００８７】
投写テストパターン画像を表示枠４２０内に収めるためには、（１）投写テストパターン画像が表示枠４２０内に収まるように、記憶テストパターン画像のサイズが予め定められていてもよく、投写テストパターン画像が表示枠４２０内に収まるように、投写テストパターン画像のサイズが調整部２７０によって調整されてもよい。すなわち、素子制御部２５０の信号処理によって投写テストパターン画像を表示枠４２０内に収めてもよく、投写ユニット調整部２６０のフォーカス調整によって、投写テストパターン画像を表示枠４２０内に収めてもよい。
【００８８】
（テストパターン画像の最大サイズ）
以下において、テストパターン画像の最大サイズについて説明する。テストパターン画像の最大サイズは、表示枠４２０のサイズ、投写ユニット１１０の画角、投写面４００の最大傾き角及び投写型映像表示装置１００から投写面４００までの最大投写距離に基づいて定められる。
【００８９】
ここで、表示枠４２０のサイズは、枠検出パターン画像を用いた枠検出によって取得可能である。投写ユニット１１０の画角は、投写型映像表示装置１００の定格として予め定められている。投写面４００の最大傾き角は、投写方向に対する垂直面に対する投写面４００の最大傾き角であり、投写型映像表示装置１００の定格として予め定められている。最大投写距離は、投写型映像表示装置１００の定格として予め定められている。
【００９０】
ここでは、水平方向におけるテストパターン画像の最大サイズについて、図８及び図９を参照しながら説明する。
【００９１】
例えば、図８に示すように、水平方向における表示枠４２０のサイズがＨｓで表される。また、図９に示すように、投写ユニット１１０の画角がθで表されており、投写面４００の最大傾き角がＸで表されており、最大投写距離がＬで表される。
【００９２】
このようなケースにおいて、水平方向におけるテストパターン画像のサイズは、ｔ１＋ｔ２によって表される。ここで、水平方向におけるテストパターン画像のサイズ“ｔ１＋ｔ２”は、ｔ１＋ｔ２＜Ｈｓを満たす必要がある。
【００９３】
なお、ｔ１及びｔ２は、以下の式によって表される。
【数６】
2012170007.tif 000008
【００９４】
なお、値ｋは、以下の式を満たす。
【数７】
2012170007.tif 000009
【００９５】
式（９）を値ｋについて解くと、値ｋは、以下の式によって表される。
【数８】
2012170007.tif 000010
【００９６】
従って、水平方向におけるテストパターン画像の最大サイズは、“ｔ１＋ｔ２”＜Ｈｓを満たす範囲内で、“ｔ１＋ｔ２”が最大となる値である。
【００９７】
なお、垂直方向におけるテストパターン画像の最大サイズについても、水平方向におけるテストパターン画像の最大サイズと同様に定めることが可能なことは勿論である。
【００９８】
（テストパターン画像の最小サイズ）
以下において、テストパターン画像の最小サイズについて説明する。テストパターン画像の最小サイズは、撮像素子３００の解像度及び液晶パネル５０の解像度に基づいて定められる。
【００９９】
ここで、撮像素子３００が投写型映像表示装置１００に設けられている場合には、投写型映像表示装置１００と投写面４００との間の距離が変わっても、投写型映像表示装置１００の画角及び撮像素子３００の画角の関係は不変である。
【０１００】
また、テストパターン画像の１辺を特定するためには、テストパターン画像の１辺のうち、２つの画素が撮像素子３００によって検出可能であればよい。
【０１０１】
従って、液晶パネル５０の解像度がＲｐであり、撮像素子３００の解像度がＲｃである場合において、テストパターン画像の１辺の画素数“ｋ”は、ｋ≧２Ｒｐ／Ｒｃの関係を満たせばよい。
【０１０２】
（投写型映像表示装置の動作）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置（制御ユニット）の動作について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（制御ユニット２００）の動作を示すフロー図である。
【０１０３】
図１０に示すように、ステップ２００において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上に枠検出パターン画像を表示（投写）する。枠検出パターン画像は、例えば、白画像などである。
【０１０４】
ステップ２１０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写された枠検出パターン画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、枠検出パターン画像の撮像画像に基づいて、投写面４００上に設けられる表示枠４２０を検出する。
【０１０５】
ステップ２２０において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上にフォーカス調整画像を表示（投写）する。
【０１０６】
ステップ２３０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写されたフォーカス調整画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、フォーカス調整画像のフォーカス値が最大値となるように、フォーカス調整画像のフォーカスを調整する。
【０１０７】
ステップ２４０において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００上にテストパターン画像を表示（投写）する。
【０１０８】
なお、第１実施形態では、投写面４００に投写されるテストパターン画像（投写テストパターン画像）は、表示枠４２０内に収まっていることに留意すべきである。
【０１０９】
ステップ２５０において、投写型映像表示装置１００に設けられた撮像素子３００は、投写面４００を撮像する。すなわち、撮像素子３００は、投写面４００上に投写されたテストパターン画像を撮像する。続いて、投写型映像表示装置１００は、撮像テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）を特定し、４つの線分（Ｌｔ１〜Ｌｔ４）に基づいて、撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）を特定する。投写型映像表示装置１００は、記憶テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｓ１〜Ｐｓ４）及び撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐｔ１〜Ｐｔ４）に基づいて、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出する。投写型映像表示装置１００は、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係に基づいて、投写面４００上に投写される映像の形状を調整する（台形補正）。
【０１１０】
（作用及び効果）
第１実施形態では、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。第1に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、エッジ検出等を行う際に、ラインメモリーの段数を低減することができる。従って、映像調整の処理負荷を軽減することができる。第２に、テストパターン画像に含まれる線分が所定ラインに沿っている場合と比べて、テストパターン画像に含まれる線分の検出精度が向上する。
【０１１１】
第１実施形態では、投写面４００に投写されるテストパターン画像は、投写面４００に設けられる表示枠４２０内に収まっている。すなわち、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点が表示枠４２０内に収まっている。従って、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係の算出精度が向上する。
【０１１２】
［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。
【０１１３】
具体的には、変更例１では、素子制御部２５０は、投写型映像表示装置１００の座標と撮像素子３００の座標とをマッピングするための複数の特徴点が離散して配置された座標マッピング用画像を表示するように液晶パネル５０を制御する。
【０１１４】
例えば、インタラクティブ機能を提供するためには、投写型映像表示装置１００の座標と撮像素子３００の座標とをマッピングする必要があることに留意すべきである。また、投写面４００が曲面であるケースでは、座標マッピング用画像において、複数の特徴点が離散して配置される必要があることに留意すべきである。
【０１１５】
なお、複数の特徴点は、インタラクティブ機能に必要な領域（例えば、投写可能範囲４１０の右端など）において、離散して配置されていればよい。或いは、複数の特徴点は、投写可能範囲４１０の全体において、離散して配置されていてもよい。
【０１１６】
詳細には、投写型映像表示装置１００の座標と撮像素子３００の座標とのマッピングは、以下の手順で行われる。
【０１１７】
なお、変更例１では、図１１に示すように、投写可能範囲４１０が表示枠４２０よりも大きいケースについて説明する。但し、必ずしも、投写可能範囲４１０が表示枠４２０よりも大きくなくてもよい。
【０１１８】
（１）図１２に示すように、投写型映像表示装置１００（素子制御部２５０）は、第１実施形態と同様に、テストパターン画像を表示するように液晶パネル５０を制御する。これによって、投写型映像表示装置１００（例えば、上述した算出部２４０）は、テストパターン画像に含まれる４つの交点について、投写型映像表示装置１００の座標と撮像素子３００の座標とのマッピングを行うことができる。言い換えると、交点Ｐｓ１〜交点Ｐｓ４と交点Ｐｔ１〜交点Ｐｔ４のマッピングが行われる。
【０１１９】
（２）図１３に示すように、投写型映像表示装置１００（例えば、上述した算出部２４０）は、テストパターン画像に含まれる４つの交点のマッピング結果に基づいて、投写可能範囲４１０内に離散的に配置された複数の座標のマッピングを推定する。変更例１では、格子状に配置された複数の座標のマッピングが推定されている。
【０１２０】
なお、投写面４００が曲面であるケースでは、この段階のマッピングの推定精度が低下することに留意すべきである。
【０１２１】
（３）図１４に示すように、投写型映像表示装置１００（素子制御部２５０）は、座標マッピング用画像を表示するように液晶パネル５０を制御する。ここで、投写型映像表示装置１００（例えば、上述した算出部２４０）は、図１３に示すマッピングの推定結果に基づいて、座標マッピング用画像に含まれる複数の特徴点について、投写型映像表示装置１００の座標と撮像素子３００の座標とのマッピングを行う。
【０１２２】
詳細には、投写型映像表示装置１００は、座標マッピング用画像に含まれる所定の特徴点のマッピングを行うケースを例に挙げると、マッピングの推定結果に含まれる複数の推定座標のうち、所定の特徴点に近い推定座標を特定する。続いて、投写型映像表示装置１００は、特定された推定座標に基づいて、所定の特徴点について、投写型映像表示装置１００の座標と撮像素子３００の座標とのマッピングを行う。
【０１２３】
（作用及び効果）
変更例１では、投写型映像表示装置１００（素子制御部２５０）は、テストパターン画像の撮像画像に基づいて、複数の座標のマッピングが推定された後に、座標マッピング用画像を表示するように液晶パネル５０を制御する。
【０１２４】
従って、投写面４００が曲面であっても、座標のマッピング精度を確保することができる。また、座標マッピング用画像がモノクロであっても、座標のマッピング精度を確保することができる。
【０１２５】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１２６】
上述した実施形態では、光源として、白色光源を例示した。しかしながら、光源は、ＬＥＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。
【０１２７】
上述した実施形態では、光変調素子として、透過型の液晶パネルについて例示した。しかしながら、光変調素子は、反射型の液用パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。
【０１２８】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２５０は、表示枠４２０が検出されてから、テストパターン画像が表示されるまで、映像を表示しないように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１２９】
上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２５０は、撮像テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点が取得されてから、投写面４００上に投写される映像の形状が補正されるまで、映像を表示しないように液晶パネル５０を制御することが好ましい。
【０１３０】
実施形態では、テストパターン画像のうち、背景部分が黒であり、パターン部分が白である。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、背景部分が白であり、パターン部分が黒であってもよい。背景部分が青であり、パターン部分が白であってもよい。すなわち、エッジ検出が可能な程度、背景部分とパターン部分との間に輝度差があればよい。なお、エッジ検出が可能な程度は、撮像素子３００の精度に応じて定められる。背景部分とパターン部分との間の輝度差が大きいほど、撮像素子３００の精度が必要とされないため、撮像素子３００のコストを低減できることは勿論である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０…光源、２０…ＵＶ／ＩＲカットフィルタ、３０…フライアイレンズユニット、４０…ＰＢＳアレイ、５０…液晶パネル、５２、５３…偏光板、６０…クロスダイクロイックキューブ、７１〜７６…ミラー、８１〜８５…レンズ、１００…投写型映像表示装置、１１０…投写ユニット、１２０…照明ユニット、２００…制御ユニット、２１０…映像信号受付部、２２０…記憶部、２３０…取得部、２４０…算出部、２５０…素子制御部、２６０…投写ユニット制御部、２７０…調整部３００…撮像素子、４００…投写面、４１０…投写可能範囲、４２０…表示枠
【図１】
2012170007.tif 000011
【図２】
2012170007.tif 000012
【図３】
2012170007.tif 000013
【図４】
2012170007.tif 000014
【図５】
2012170007.tif 000015
【図６】
2012170007.tif 000016
【図７】
2012170007.tif 000017
【図８】
2012170007.tif 000018
【図９】
2012170007.tif 000019
【図１０】
2012170007.tif 000020
【図１１】
2012170007.tif 000021
【図１２】
2012170007.tif 000022
【図１３】
2012170007.tif 000023
【図１４】
2012170007.tif 000024