JP2006293387A - ライトバルブの位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投射型表示装置のライトバルブの位置決めを容易、迅速、確実かつ精度良く行うことができるライトバルブの位置決め装置を提供する。
【解決手段】本発明のライトバルブの位置決め装置では、まず、フォーカス調整を行い、次いで、位置調整（アライメント調整）を行う。フォーカス調整では、まず、粗調整により粗く調整し、次いで、微調整により密に調整する。位置調整では、まず、粗調整により粗く調整し、次いで、微調整により密に調整する。位置調整における粗調整では、第１および第２のパターンを予め設定しておき、パターンマッチングにより特定位置を検出し、その特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、３軸テーブル９により液晶ライトバルブ２５を変位させ、微調整では、エッジ処理により特定位置を検出し、その特定位置が予め設定された目的位置にさらに近づくように、３軸テーブル９により液晶ライトバルブ２５を変位させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射型表示装置のライトバルブの位置決め装置に関する。

液晶ライトバルブ（液晶光シャッター）を用いた投射型表示装置が知られている。

図２０は、従来の投射型表示装置の光学系を模式的に示す図である。

同図に示すように、この投射型表示装置３００は、光源３０１と、インテグレータレンズ３０２および３０３で構成された照明光学系と、ミラー３０４、３０６、３０９、赤色光および緑色光を反射する（青色光のみを透過する）ダイクロイックミラー３０５、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー３０７、赤色光のみを反射するダイクロイックミラー（または赤色光を反射するミラー）３０８、集光レンズ３１０、３１１、３１２、３１３および３１４で構成された色分離光学系（導光光学系）と、青色、緑色および赤色に対応した３つの液晶ライトバルブ３１６、３１７および３１８と、ダイクロイックプリズム（色合成光学系）３１５と、投射レンズ（投射光学系）３１９とを有している。

光源３０１から出射された白色光（白色光束）は、インテグレータレンズ３０２および３０３を透過する。この白色光の光強度（輝度分布）は、インテグレータレンズ３０２および３０３により均一にされる。

インテグレータレンズ３０２および３０３を透過した白色光は、ミラー３０４で図２０中左側に反射し、その反射光のうちの赤色光（Ｒ）および緑色光（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー３０５で図２０中下側に反射し、青色光（Ｂ）は、ダイクロイックミラー３０５を透過する。

ダイクロイックミラー３０５を透過した青色光は、ミラー３０６で図２０中下側に反射し、その反射光は、集光レンズ３１０により平行光とされ、青色用の液晶ライトバルブ３１６に入射する。

ダイクロイックミラー３０５で反射した赤色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミラー３０７で図２０中左側に反射し、赤色光は、ダイクロイックミラー３０７を透過する。

ダイクロイックミラー３０７で反射した緑色光は、集光レンズ３１１により平行光とされ、緑色用の液晶ライトバルブ３１７に入射する。

また、ダイクロイックミラー３０７を透過した赤色光は、ダイクロイックミラー（またはミラー）３０８で図２０中左側に反射し、その反射光は、ミラー３０９で図２０中上側に反射する。前記赤色光は、集光レンズ３１２、３１３および３１４により平行光とされ、赤色用の液晶ライトバルブ３１８に入射する。

このように、光源３０１から出射された白色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶ライトバルブに導かれ、入射する。

これらの青色光、緑色光および赤色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ３１６、３１７および３１８で変調され、これにより、青色用の画像、緑色用の画像および赤色用の画像がそれぞれ形成される。

前記液晶ライトバルブ３１６、３１７および３１８からの各色の光、すなわち液晶ライトバルブ３１６、３１７および３１８により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム３１５により合成され、これによりカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ３１９により、所定の位置に設置されているスクリーン３２０上に投影（拡大投射）される。

前述した投射型表示装置３００の組み立ての際は、コントラスト（画像の鮮明さ）が高く、色ずれ（画素ずれ）のない画像をスクリーン３２０上に表示し得るように、３つの液晶ライトバルブ３１６、３１７および３１８の位置決め、すなわち、３つの液晶ライトバルブ３１６、３１７および３１８のフォーカス調整および位置調整が、それぞれ行われる。

フォーカス調整では、コントラストの認識しやすい調整用画像を投影して、作業者が、肉眼でコントラストを確認しつつ、調整器具を用いて、コントラストが最も高くなるように液晶ライトバルブを変位させ、固定するという方法が採られている。

また、位置調整では、色ずれの認識しやすい調整用画像を投影して、作業者が、肉眼で画素のずれを確認しつつ、調整器具を用いて、色ずれが最も少なくなるように液晶ライトバルブを変位させ、固定するという方法が採られている。

しかしながら、従来は、液晶ライトバルブの位置決めを手作業で行うので、非常に手間がかかり、また、熟練者が行っても作業に長時間かかっていた。

また、コントラストや色ずれを肉眼で観察するので、位置決めの精度が悪いという欠点がある。

また、画像が投影されるスクリーンと、位置決めされる液晶ライトバルブの位置とが離れているので、１人で位置決めを行う場合には、スクリーンと液晶ライトバルブとの間を何度も行き来する必要があり、作業に非常に時間がかかる。

また、２人で位置決めを行う場合には、一方の作業者がスクリーンの近傍に位置し、投影された画像を観察し、その情報を他方の作業者に伝え、その情報を受けた作業者が液晶ライトバルブを変位させるので、作業人員が増えるばかりでなく、作業者間で情報が正確に伝わらないことがあり、確実性に欠ける。

前述した問題を解決する方法として、位置調整において、スクリーン上に投影された投影領域の角部を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の前記角部のうちの特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に位置するように、前記ライトバルブを変位させる方法が考えられる。なお、この方法は、本願の発明者により発明された方法であり、公知ではない。

この方法では、前記特定位置の検出を、前記角部を含む部分に対応した予め設定されたパターンを用い、そのパターンとの一致を検索するパターンマッチング法により行う。

しかしながら、光学系（レンズ）の収差により、スクリーン上に投影された画像（投影画像）、すなわち、ライトバルブの画素の投影画像が変形する（例えば、カブリ、ムラ、ぼけ、にじみ等が生じる）ことがあり、また、その変形の程度は、前記収差の大きさ等の諸条件（光学系の特性）により異なる。

このため、前述した１種類のパターンを用いる方法では、撮像された画像中に前記投影領域の角部が存在するにもかかわらず、パターンマッチングにおいて、撮像された画像中に前記パターンが存在しないと判別されてしまい、前記特定位置を検出できないことがある。

また、前述した１種類のパターンを用いる方法では、パターンマッチングにおいて、本来一致すべき位置からずれた位置で一致してしまうこと、すなわち、本来一致度（認識率）が最大になるべき位置からずれた位置で一致度が最大になることがあり、これにより、特定位置を正確に検出できず、位置決めの精度が低いという欠点がある。

本発明の目的は、投射型表示装置のライトバルブの位置決めを容易、迅速、確実かつ精度良く行うことができるライトバルブの位置決め装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１７）の本発明により達成される。

（１） ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得るとともに、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記電子画像中の特定位置を、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる位置調整を行うことを特徴とするライトバルブの位置決め装置。

（２） ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる第１の位置調整を行い、その後、前記境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置にさらに近づくように、前記ライトバルブを変位させる第２の位置調整を行い、前記第１の位置調整と前記第２の位置調整とのうちの少なくとも一方において、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により前記特定位置を検出することを特徴とするライトバルブの位置決め装置。

（３） ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる第１の位置調整を行い、その後、前記境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置にさらに近づくように、前記ライトバルブを変位させる第２の位置調整を行い、前記第２の位置調整において、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により前記特定位置を検出することを特徴とするライトバルブの位置決め装置。

（４） ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得るとともに、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記電子画像中の特定位置を、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる第１の位置調整を行い、その後、スクリーン上に投影された投影領域の角部を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の前記角部のうちの少なくとも一部を含む所定領域の輝度を画素単位で求め、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の各々の方向に積算し、前記電子画像に対してＸ−Ｙ座標を想定したときの前記Ｘ軸方向の輝度の積算値のＹ軸方向における変化を示す第１の波形と、前記Ｙ軸方向の輝度の積算値のＸ軸方向における変化を示す第２の波形とに基づいて前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置にさらに近づくように、前記ライトバルブを変位させる第２の位置調整を行うことを特徴とするライトバルブの位置決め装置。

（５） 前記第１の波形のピークまたはボトムのＹ軸方向の位置を前記特定位置のＹ座標とし、前記第２の波形のピークまたはボトムのＸ軸方向の位置を前記特定位置のＸ座標とする上記（４）に記載のライトバルブの位置決め装置。

（６） 前記複数のパターンには、レンズの収差による投影画像の変形の程度が異なる複数のパターンが含まれる上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のライトバルブの位置決め装置。

（７） 前記複数のパターンには、レンズの収差による投影画像の変形の程度が異なる第１のパターンと第２のパターンとが含まれる上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のライトバルブの位置決め装置。

（８） 前記第２のパターンの前記変形の程度は、前記第１のパターンのそれより大きい上記（７）に記載のライトバルブの位置決め装置。

（９） 前記パターンマッチング法による特定位置の検出において、前記第１のパターンとの一致を検索し、前記第１のパターンが存在しない場合には、前記第２のパターンとの一致を検索する上記（７）または（８）に記載のライトバルブの位置決め装置。

（１０） 前記ライトバルブの位置調整における該ライトバルブの変位は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうちのＸ軸方向の移動と、Ｙ軸方向の移動と、Ｚ軸の回りの回転である上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のライトバルブの位置決め装置。

（１１） 前記ライトバルブは、液晶ライトバルブである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載のライトバルブの位置決め装置。

（１２） 前記投射型表示装置は、赤色、緑色および青色に対応した３つのライトバルブを有している上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のライトバルブの位置決め装置。

（１３） 前記３つのライトバルブのそれぞれについて前記位置決めを行う上記（１２）に記載のライトバルブの位置決め装置。

（１４） 前記３つのライトバルブにより形成された画像が重なるように前記位置決めを行う上記（１２）または（１３）に記載のライトバルブの位置決め装置。

（１５） 前記緑色に対応したライトバルブの位置調整を行い、そのライトバルブにより形成された画像に、前記赤色に対応したライトバルブにより形成された画像と、前記青色に対応したライトバルブにより形成された画像とが重なるように、前記赤色に対応したライトバルブおよび前記青色に対応したライトバルブの位置調整を行う上記（１２）ないし（１４）のいずれかに記載のライトバルブの位置決め装置。

（１６） 前記ライトバルブの位置調整は、該ライトバルブのフォーカス調整を行った後に行われる上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載のライトバルブの位置決め装置。

（１７） 前記ライトバルブのフォーカス調整では、投影領域のうちの所定領域を撮像して電子画像を得、前記電子画像の輝度を集計して輝度の分散を求め、その分散が最も大きくなるように前記ライトバルブを変位させる上記（１６）に記載のライトバルブの位置決め装置。

以下、本発明のライトバルブの位置決め装置を添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明のライトバルブの位置決め装置の構成例を模式的に示す側面図、図２は、図１に示す位置決め装置の回路構成を示すブロック図である。

これらの図に示す位置決め装置１は、投射型表示装置（例えば、液晶プロジェクター）のライトバルブ（光シャッターアレイ）の位置決め、すなわち、赤色、緑色および青色に対応した３つのライトバルブのフォーカス調整（コントラスト調整）および位置調整（アライメント調整）をそれぞれ自動的に行う装置である。

まず、投射型表示装置を説明する。

図３は、本発明を説明するための投射型表示装置の光学ヘッド部（各液晶ライトバルブおよび光学系の一部）を示す断面図、図４は、本発明を説明するためのダイクロイックプリズムと、緑色に対応した液晶ライトバルブと、支持部材とを示す分解斜視図である。

図１および図３に示すように、投射型表示装置は、図示しない光源と、図示しない複数のダイクロイックミラーを備えた色分離光学系（導光光学系）と、赤色に対応した（赤色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）２４と、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）２５と、青色に対応した（青色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）２６と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラー面２１１および青色光のみを反射するダイクロイックミラー面２１２が形成されたダイクロイックプリズム（色合成光学系）２１と、投射レンズ（投射光学系）２２と、Ｌ字状の支持体２３とを有している。

ダイクロイックプリズム２１および投射レンズ２２は、それぞれ、支持体２３に固定的に設置されている。

また、３つの液晶ライトバルブ２４、２５および２６は、それぞれ、支持部材２７を介して、ダイクロイックプリズム２１の図３中上側の面２１３、図３中右側の面２１４および図３中下側の面２１５に設置されている。

前記各支持部材２７の構造は、同様であるので、代表的に、緑色用の液晶ライトバルブ２５を支持（固定）している支持部材２７を説明する。

図４に示すように、支持部材２７は、ダイクロイックプリズム２１側に位置する固定板２８と、液晶ライトバルブ２５側に位置する固定板２９と、これらの固定板２８、２９を固定する４つのネジ３１とで構成されている。

固定板２８の中央部には、光通過用の矩形の開口２８１が形成されている。そして、固定板２８の４隅には、前記ネジ３１と螺合するネジ孔２８２が形成されている。

また、固定板２９の中央部には、光通過用の矩形の開口２９１が形成されている。そして、固定板２９の４隅の前記ネジ孔２８２に対応する位置には、前記ネジ３１の頭部より小径で、そのネジ３１が挿入される貫通孔２９２が形成されている。さらに、固定板２９の開口２９１の各角部の近傍には、ダイクロイックプリズム２１の反対側に突出する突起２９３が立設されている。

固定板２８と固定板２９とは、４つのネジ３１で固定された状態で、接着剤３３により、プリズム２１の面２１４に接着されている。

液晶ライトバルブ２５の枠部材２５１の４隅の前記突起２９３に対応する位置には、前記突起２９３が挿入される貫通孔２５２が形成されている。この貫通孔２５２の内径は、後述する位置決めの際、液晶ライトバルブ２５を変位し得るように設定されている。

そして、枠部材２５１の図４中左側および右側の端面には、それぞれ、後述する楔３２を差し込むための切り欠き部２５３が設けられている。

この液晶ライトバルブ２５は、固定板２９の各突起２９３が対応する貫通孔２５２に挿入された状態で、後述する位置決め装置１により位置決めされる。

位置決めが終了すると、予め枠部材２５１の各貫通孔２５２に注入されている接着剤を硬化させることにより、液晶ライトバルブ２５が仮固定される。この仮固定用の接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤等を用いることができる。

この仮固定の後、支持部材２７の固定板２９と液晶ライトバルブ２５の枠部材２５１との間に、切り欠き部２５３から２つの楔３２が差し込まれる。そして、これらの楔３２を介し、支持部材２７と液晶ライトバルブ２５とが接着剤で固定（本固定）される。この固定用の接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤等を用いることができる。

赤色用の液晶ライトバルブ２４および青色用の液晶ライトバルブ２６についても前述した緑色用の液晶ライトバルブ２５と同様に、それぞれ、後述する位置決め装置１により位置決めされ、仮固定された後、固定される。

なお、各液晶ライトバルブ２４、２５および２６の位置決めは、それぞれ、３つの支持部材２７が設置されたダイクロイックプリズム２１、投射レンズ２２および支持体２３で構成される図１に示す光学ブロック２０を所定の姿勢で所定の位置に設置（セット）して行う。

この光学ブロック２０と、ダイクロイックプリズム２１に対して固定的に設置された液晶ライトバルブ２４、２５および２６とで、投射型表示装置の表示ユニットが構成される。

次に、前記投射型表示装置の作用を説明する。

光源から出射された白色光（白色光束）は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の三原色に色分離され、図３に示すように、赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、赤色用の液晶ライトバルブ２４、緑色用の液晶ライトバルブ２５および青色用の液晶ライトバルブ２６に導かれる。

赤色光は、液晶ライトバルブ２４に入射し、液晶ライトバルブ２４で変調され、これにより赤色用の画像が形成される。この際、液晶ライトバルブ２４の各画素は、赤色用の画像信号に基づいて作動する図示しない駆動回路（駆動手段）により、スイッチング制御（オン／オフ）される。

同様に、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ２５および２６に入射し、液晶ライトバルブ２５および２６で変調され、これにより緑色用の画像および青色用の画像が形成される。この際、液晶ライトバルブ２５の各画素は、緑色用の画像信号に基づいて作動する図示しない駆動回路により、スイッチング制御され、液晶ライトバルブ２６の各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動する図示しない駆動回路により、スイッチング制御される。

図３に示すように、前記液晶ライトバルブ２４により形成された赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２４からの赤色光は、面２１３からダイクロイックプリズム２１に入射し、ダイクロイックミラー面２１１で図３中左側に反射し、ダイクロイックミラー面２１２を透過して、出射面２１６から出射する。

また、前記液晶ライトバルブ２５により形成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２５からの緑色光は、面２１４からダイクロイックプリズム２１に入射し、ダイクロイックミラー面２１１および２１２をそれぞれ透過して、出射面２１６から出射する。

また、前記液晶ライトバルブ２６により形成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２６からの青色光は、面２１５からダイクロイックプリズム２１に入射し、ダイクロイックミラー面２１２で図３中左側に反射し、ダイクロイックミラー面２１１を透過して、出射面２１６から出射する。

このように、前記液晶ライトバルブ２４、２５および２６からの各色の光、すなわち液晶ライトバルブ２４、２５および２６により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム２１により合成され、これによりカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ２２により、所定の位置に設置されている図示しないスクリーン上に投影（拡大投射）される。

次に、本発明のライトバルブの位置決め装置１を説明する。なお、位置決め装置１の構造の説明においては、代表的に、緑色用の液晶ライトバルブ２５を用いて説明する。

図１および図２に示すように、位置決め装置１は、液晶ライトバルブ２４、２５、２６を挟持するチャック１１と、チャック１１を支持する支持部材１２と、フォーカス調整用の３軸テーブル（変位手段）８と、位置調整用（アライメント調整用）の３軸テーブル（変位手段）９と、電子画像（画像データ）を形成し得るフォーカス調整用の４台のカメラ（ビデオカメラ）５１、５２、５３および５４と、電子画像（画像データ）を形成し得る位置調整用の４台のカメラ（ビデオカメラ）６１、６２、６３および６４と、４台の照明装置７１、７２、７３および７４とを有している。

図１に示すように、３軸テーブル８に３軸テーブル９が支持され、この３軸テーブル９に支持部材１２が支持され、この支持部材１２の先端部にチャック１１が設置されている。

図５は、位置決め装置１のチャック１１で挟持された液晶ライトバルブ２５を模式的に示す図である。

同図に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ座標）を想定する。

フォーカス調整用の３軸テーブル８は、Ｚ軸方向に移動し、Ｈ方向（Ｙ軸の回り）に両方向に回転し、かつ、Ｖ方向（Ｘ軸の回り）に両方向に回転し得るように構成されている。

３軸テーブル８がＺ軸方向に移動すると、液晶ライトバルブ２５は３軸テーブル８とともにＺ軸方向に移動する。また、３軸テーブル８がＨ方向に回転すると、液晶ライトバルブ２５は３軸テーブル８とともにＨ方向に回転する。また、３軸テーブル８がＶ方向に回転すると、液晶ライトバルブ２５は３軸テーブル８とともにＶ方向に回転する。

この３軸テーブル８の変位、すなわち、Ｚ軸方向の移動と、Ｈ方向およびＶ方向の回転は、それぞれ、後述する３軸テーブル駆動機構８１を介し、制御手段３により制御される。

また、位置調整用の３軸テーブル９は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動し、かつ、Ｗ方向（Ｚ軸の回り）に両方向に回転し得るように構成されている。

３軸テーブル９がＸ軸方向に移動すると、液晶ライトバルブ２５は３軸テーブル９とともにＸ軸方向に移動する。また、３軸テーブル９がＹ軸方向に移動すると、液晶ライトバルブ２５は３軸テーブル９とともにＹ軸方向に移動する。また、３軸テーブル９がＷ方向に回転すると、液晶ライトバルブ２５は３軸テーブル８とともにＷ方向に回転する。

この３軸テーブル９の変位、すなわち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動と、Ｗ方向の回転は、それぞれ、後述する３軸テーブル駆動機構９１を介し、制御手段３により制御される。

また、図１に示すように、４台の照明装置７１、７２、７３および７４は、それぞれ、チャック１１で挟持された液晶ライトバルブ２５の背面側（図１中右側）に位置するように設置されている。各照明装置７１〜７４の照明範囲は、それぞれ、少なくともカメラ５１〜５４およびカメラ６１〜６４の後述する撮像領域をカバーし得るように設定されている。

また、位置決め装置１に設置された光学ブロック２０から所定距離離間した位置には、スクリーン２が設置されている。

そして、カメラ５１〜５４およびカメラ６１〜６４は、それぞれ、スクリーン２の表面側（図１中右側）に設置されている。

図６は、液晶ライトバルブ２５によるスクリーン２上の投影領域と、カメラ５１〜５４および６１〜６４の撮像領域とを模式的に示す図である。

同図に示すように、カメラ５１、５２、５３および５４は、それぞれ、液晶ライトバルブ２５によるスクリーン２上の投影領域（投影された画像の範囲）１１０の４隅であって、かつ、投影領域１１０の内側を撮像し得るように、すなわち、カメラ５１の撮像領域（撮像された画像の範囲）５１１、カメラ５２の撮像領域５２１、カメラ５３の撮像領域５３１およびカメラ５４の撮像領域５４１が、それぞれ、図６に示すようになるように配置されている。

本実施例では、フォーカス調整において、図６中左上を撮像するカメラ５１を「カメラＮｏ．１」、図６中右上を撮像するカメラ５２を「カメラＮｏ．２」、図６中左下を撮像するカメラ５３を「カメラＮｏ．３」、図６中右下を撮像するカメラ５４を「カメラＮｏ．４」とする。

また、カメラ６１、６２、６３および６４は、それぞれ、液晶ライトバルブ２５によるスクリーン２上の投影領域１１０の４隅であって、かつ、投影領域１１０の角部１１１を撮像し得るように、すなわち、カメラ６１の撮像領域６１１、カメラ６２の撮像領域６２１、カメラ６３の撮像領域６３１およびカメラ６４の撮像領域６４１が、それぞれ、図６に示すようになるように配置されている。

本実施例では、位置調整（アライメント調整）において、図６中左上を撮像するカメラ６１を「カメラＮｏ．１」、図６中右上を撮像するカメラ６２を「カメラＮｏ．２」、図６中左下を撮像するカメラ６３を「カメラＮｏ．３」、図６中右下を撮像するカメラ６４を「カメラＮｏ．４」とする。

また、図２に示すように、位置決め装置１は、制御手段３、メモリー４、３軸テーブル駆動機構８１および９１を有している。

制御手段３は、通常、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）で構成され、メモリー４と、カメラ５１、５２、５３、５４、６１、６２、６３および６４と、照明装置７１、７２、７３および７４と、３軸テーブル駆動機構８１および９１等、位置決め装置１全体の制御を行う。なお、この制御手段３は、必要に応じて、液晶ライトバルブ２４、２５および２６の駆動回路の制御も行う。

次に、本発明のライトバルブの位置決め装置１の作用を説明する。

光学ブロック２０を位置決め装置１の所定の位置に設置し、位置決め装置１を作動させると、位置決め装置１により、自動的に、各液晶ライトバルブ２４、２５および２６の位置決めが行われ、それらが光学ブロック２０に仮固定される。

本実施例では、各液晶ライトバルブ２４、２５および２６の位置決めを行う場合、初めに、緑色用の液晶ライトバルブ２５の位置決めを行い、この後、赤色用の液晶ライトバルブ２４および青色用の液晶ライトバルブ２６の位置決めをそれぞれ行う。

すなわち、初めに、液晶ライトバルブ２５を予め設定された位置に位置決めし、この後、液晶ライトバルブ２５の位置を検出し、この検出された位置に相当する位置に液晶ライトバルブ２４および２６をそれぞれ位置決めする。

また、各液晶ライトバルブ２４、２５および２６の位置決めの際は、それぞれ、初めに、フォーカス調整（コントラスト調整）を行い、次いで、位置調整（アライメント調整）を行う。

フォーカス調整では、まず、粗調整（第１のフォーカス調整）により、粗く調整し、次いで、微調整（第２のフォーカス調整）により密に調整する。以下、代表的に緑色用の液晶ライトバルブ２５のフォーカス調整を説明する。

図７は、フォーカス調整における位置決め装置１の制御手段３の制御動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて説明する。

フォーカス調整では、まず、４台の照明装置７１〜７４を点灯させる（ステップＳ１０１）。なお、液晶ライトバルブ２５は、駆動させない。

このステップＳ１０１により、図１に示すように、照明装置７１〜７４から出射し、液晶ライトバルブ２５の各画素を透過した光がスクリーン２上に投影される。

次いで、３軸テーブル８により、液晶ライトバルブ２５をＺ軸に沿ってＺ軸方向基準位置（粗調整における画像データ取得開始位置）へ移動させる（ステップＳ１０２）。

前記Ｚ軸方向基準位置は、フォーカスが合うと予想される位置から、ダイクロイックプリズム２１に接近する方向に所定量（所定距離）離間した位置、または、ダイクロイックプリズム２１から離間する方向に所定量離間した位置に予め設定されている。

次いで、カメラＮｏ．１（カメラ５１）で撮像し、撮像領域５１１の輝度に関する画像データ（以下、単に「画像データ」と言う）を求め、これをメモリー４に記憶する（ステップＳ１０３）。

次いで、カメラＮｏ．２（カメラ５２）で撮像し、撮像領域５２１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ１０４）。

次いで、カメラＮｏ．３（カメラ５３）で撮像し、撮像領域５３１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ１０５）。

次いで、カメラＮｏ．４（カメラ５４）で撮像し、撮像領域５４１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ１０６）。

次いで、図８に示すように、３軸テーブル８により、液晶ライトバルブ２５をＺ軸方向に一定量（一定距離）（例えば、５０μｍ）移動させる（ステップＳ１０７）。

前記Ｚ軸方向基準位置がフォーカスが合うと予想される位置よりダイクロイックプリズム２１に近い側の所定位置に設定されている場合には、ステップＳ１０７では、液晶ライトバルブ２５をダイクロイックプリズム２１から離間する方向（図８中右側）に移動させる。

また、前記Ｚ軸方向基準位置がフォーカスが合うと予想される位置よりダイクロイックプリズム２１に遠い側の所定位置に設定されている場合には、ステップＳ１０７では、液晶ライトバルブ２５をダイクロイックプリズム２１に接近する方向（図８中左側）に移動させる。

また、ステップＳ１０７は、粗調整における画像データ取得のための液晶ライトバルブ２５の移動制御であるので、その移動量（移動距離）は、後述するステップ１１７の微調整における画像データ取得のための液晶ライトバルブ２５の移動制御での液晶ライトバルブ２５の移動量より大きく設定されている。

前記ステップＳ１０７での液晶ライトバルブ２５の移動量をＬ１、後述するステップＳ１１７での液晶ライトバルブ２５の移動量をＬ２としたとき、これらの比Ｌ１／Ｌ２は、２〜１０程度が好ましく、３〜７程度がより好ましい。

また、ステップＳ１０７での液晶ライトバルブ２５の移動量Ｌ１は、２０〜２４０μｍ程度が好ましく、３０〜１００μｍ程度がより好ましい。

また、後述するステップＳ１１７での液晶ライトバルブ２５の移動量Ｌ２は、３〜３０μｍ程度が好ましく、５〜２０μｍ程度がより好ましい。

次いで、液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向基準位置からの移動量（Ｚ軸方向基準位置と液晶ライトバルブ２５の現在の位置との間の距離）が、粗調整におけるＺ軸方向設定移動量に達したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。

前記Ｚ軸方向設定移動量は、前記Ｚ軸方向基準位置とフォーカスが合うと予想される位置との間の距離より大きく設定されている。

前記ステップＳ１０８において、液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向基準位置からの移動量がＺ軸方向設定移動量に達していないと判断した場合には、ステップＳ１０３に戻り、再度、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０８を実行する。

また、前記ステップＳ１０８において、液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向基準位置からの移動量がＺ軸方向設定移動量に達したと判断した場合には、粗調整におけるフォーカス計算を行う（ステップＳ１０９）。

図９は、スクリーン２上に投影された画像と、その画像を撮像したときの輝度のヒストグラムとを示す図である。

同図に示すように、フォーカスが合った状態（合焦状態）では、スクリーン２上に投影された画像は、コントラストが高い（画像が鮮明である）。この画像を撮像したときの輝度と、その輝度の画素数（カメラ上の画素数）との関係を表わすグラフ（輝度のヒストグラム）は、図９に示す通りであり、輝度のバラツキ、すなわち、輝度の分散（σ２）が大きい。

そして、フォーカスがずれるほど、コントラストが低下し（画像が不鮮明になり）、輝度のバラツキ、すなわち、輝度の分散（σ２）が小さくなる。

前記ステップＳ１０９では、カメラＮｏ．１で撮像したすべての画像（電子画像）について、画像毎に、メモリー４から画像データを読み出して、輝度を集計し、輝度の分散を求め、その分散が最も大きい画像、すなわち、図９中最も上側の状態（合焦状態）またはそれに最も近い状態の画像を撮像したときの液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向の位置を求める。得られた前記位置に液晶ライトバルブ２５が位置しているときにカメラＮｏ．１で撮像した画像を粗調整における目標画像Ｎｏ．１とする。

同様に、カメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４で撮像した画像について、それぞれ、輝度の分散が最も大きい画像、すなわち、図９中最も上側の状態またはそれに最も近い状態の画像を撮像したときの液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向の位置を求める。得られた前記位置に液晶ライトバルブ２５が位置しているときにカメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４で撮像した画像をそれぞれ粗調整における目標画像Ｎｏ．２、目標画像Ｎｏ．３および目標画像Ｎｏ．４とする。

そして、得られた前記４つの位置から、粗調整における液晶ライトバルブ２５の目標の状態（姿勢およびＺ軸方向の位置）からの液晶ライトバルブのＨ方向（Ｙ軸回り）の角度、Ｖ方向（Ｘ軸の回り）の角度およびＺ軸方向の位置のずれ量をそれぞれ求める。

前記目標の状態とは、得られた前記４つの位置に液晶ライトバルブ２５が位置しているときの対応する画像、すなわち、前記目標画像Ｎｏ．１、目標画像Ｎｏ．２、目標画像Ｎｏ．３および目標画像Ｎｏ．４が、同時に得られる状態のことである。

次いで、得られた前記Ｚ軸方向の位置、Ｈ方向の角度およびＶ方向の角度のずれ量がそれぞれ０になるように、３軸テーブル８を変位させる（ステップＳ１１０）。

すなわち、このステップＳ１１０では、３軸テーブル８により、前記目標の状態が得られるように、液晶ライトバルブ２５をＺ軸方向に移動させ、また、Ｈ方向、Ｖ方向に回転させる。これにより粗く４隅のフォーカスが合う。

なお、前記ステップＳ１１０では、必要に応じて、液晶ライトバルブ２５をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定量移動させる。

このステップＳ１１０で粗調整が終了する。

次いで、微調整における画像データ取得のための液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向移動範囲を設定する（ステップＳ１１１）。

このステップＳ１１１では、粗調整終了時の液晶ライトバルブ２５の位置（現在の位置）から、ダイクロイックプリズム２１に接近する方向に所定量離間した位置と、前記粗調整終了時の位置から、ダイクロイックプリズム２１から離間する方向に所定量離間した位置とのうちの一方を後述するステップＳ１１２のＺ軸方向設定位置（微調整における画像データ取得開始位置）として設定する。

そして、前記ダイクロイックプリズム２１に接近する方向に所定量離間した位置と、前記ダイクロイックプリズム２１から離間する方向に所定量離間した位置との間の距離を後述するステップＳ１１８の微調整におけるＺ軸方向設定移動量として設定する。

すなわち、微調整における画像データ取得のための液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向移動範囲は、前記ダイクロイックプリズム２１に接近する方向に所定量離間した位置と、前記ダイクロイックプリズム２１から離間する方向に所定量離間した位置とのうちの一方から他方までの範囲に設定される。

次いで、３軸テーブル８により、液晶ライトバルブ２５をＺ軸に沿って前記Ｚ軸方向設定位置（微調整における画像データ取得開始位置）へ移動させる（ステップＳ１１２）。

次いで、カメラＮｏ．１で撮像し、撮像領域５１１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ１１３）。

次いで、カメラＮｏ．２で撮像し、撮像領域５２１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ１１４）。

次いで、カメラＮｏ．３で撮像し、撮像領域５３１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ１１５）。

次いで、カメラＮｏ．４で撮像し、撮像領域５４１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ１１６）。

次いで、図８に示すように、３軸テーブル８により、液晶ライトバルブ２５をＺ軸方向に一定量（例えば、１０μｍ）移動させる（ステップＳ１１７）。

前記Ｚ軸方向設定位置が粗調整終了時の液晶ライトバルブ２５の位置よりダイクロイックプリズム２１に近い側の所定位置に設定されている場合には、ステップＳ１１７では、液晶ライトバルブ２５をダイクロイックプリズム２１から離間する方向（図８中右側）に移動させる。

また、前記Ｚ軸方向設定位置が粗調整終了時の液晶ライトバルブ２５の位置よりダイクロイックプリズム２１に遠い側の所定位置に設定されている場合には、ステップＳ１１７では、液晶ライトバルブ２５をダイクロイックプリズム２１に接近する方向（図８中左側）に移動させる。

次いで、液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向設定位置からの移動量（Ｚ軸方向設定位置と液晶ライトバルブ２５の現在の位置との間の距離）が、微調整における前記Ｚ軸方向設定移動量に達したか否かを判断する（ステップＳ１１８）。

前記ステップＳ１１８において、液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向設定位置からの移動量がＺ軸方向設定移動量に達していないと判断した場合には、ステップＳ１１３に戻り、再度、ステップＳ１１３〜ステップＳ１１８を実行する。

また、前記ステップＳ１１８において、液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向設定位置からの移動量がＺ軸方向設定移動量に達したと判断した場合には、微調整におけるフォーカス計算を行う（ステップＳ１１９）。

このステップＳ１１９では、カメラＮｏ．１で撮像したすべての画像について、画像毎に、メモリー４から画像データを読み出して、輝度を集計し、輝度の分散を求め、その分散が最も大きい画像、すなわち、図９中最も上側の状態またはそれに最も近い状態の画像を撮像したときの液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向の位置を求める。得られた前記位置に液晶ライトバルブ２５が位置しているときにカメラＮｏ．１で撮像した画像を微調整における目標画像Ｎｏ．１とする。

同様に、カメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４で撮像した画像について、それぞれ、輝度の分散が最も大きい画像、すなわち、図９中最も上側の状態またはそれに最も近い状態の画像を撮像したときの液晶ライトバルブ２５のＺ軸方向の位置を求める。得られた前記位置に液晶ライトバルブ２５が位置しているときにカメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４で撮像した画像をそれぞれ微調整における目標画像Ｎｏ．２、目標画像Ｎｏ．３および目標画像Ｎｏ．４とする。

そして、得られた前記４つの位置から、微調整における液晶ライトバルブ２５の目標の状態（姿勢およびＺ軸方向の位置）からの液晶ライトバルブ２５のＨ方向の角度、Ｖ方向の角度およびＺ軸方向の位置のずれ量をそれぞれ求める。

前記目標の状態とは、得られた前記４つの位置に液晶ライトバルブ２５が位置しているときの対応する画像、すなわち、前記目標画像Ｎｏ．１、目標画像Ｎｏ．２、目標画像Ｎｏ．３および目標画像Ｎｏ．４が、同時に得られる状態のことである。

前述したように、このステップＳ１１７の微調整における移動量Ｌ２は、前記ステップＳ１０７の微調整における移動量Ｌ１より小さく設定されているので、微調整では、細かい間隔で撮像され、これにより、前記目標画像Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は、それぞれ、前記粗調整における目標画像Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４に比べ、図９中最も上側の状態またはそれにより近い状態の画像となる。

次いで、得られた前記Ｚ軸方向の位置、Ｈ方向の角度およびＶ方向の角度のずれ量がそれぞれ０になるように、３軸テーブル８を変位させる（ステップＳ１２０）。

すなわち、このステップＳ１２０では、３軸テーブル８により、前記目標の状態が得られるように、液晶ライトバルブ２５をＺ軸方向に移動させ、また、Ｈ方向、Ｖ方向に回転させる。これにより４隅のフォーカスが合う。

なお、前記ステップＳ１２０では、必要に応じて、液晶ライトバルブ２５をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定量移動させる。

このステップＳ１２０で微調整が終了、すなわち、フォーカス調整が終了する。

フォーカス調整終了後、フォーカス調整用のカメラ５１〜５４から位置調整用のカメラ６１〜６４へ切り替え（ステップＳ２０１）、この後、位置調整（アライメント調整）へ移行する。以下、代表的に緑色用の液晶ライトバルブ２５の位置調整（アライメント調整）を説明する。

図１０は、位置調整（アライメント調整）における位置決め装置１の制御手段３の制御動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて説明する。

位置調整（アライメント調整）では、まず、粗調整（第１の位置調整）を行い（ステップＳ３０１）、次いで、微調整（第２の位置調整）を行う（ステップＳ３０２）。

この位置調整には、光学系（レンズ）の収差によるスクリーン２上に投影された液晶ライトバルブの画素の画像（投影画像）の変形（例えば、カブリ、ムラ、ぼけ、にじみ等）の程度が異なる複数のパターン（本実施例では、第１のパターンと第２のパターン）を用いてパターンマッチング法により特定位置を検出して前記粗調整を行い、エッジ処理により特定位置を検出して前記微調整を行う第１実施例と、単一のパターン（本実施例では、第１のパターン）を用いてパターンマッチング法により特定位置を検出して前記粗調整を行い、前記複数のパターン（本実施例では、第１のパターンと第２のパターン）を用いてパターンマッチング法により特定位置を検出して前記微調整を行う第２実施例とがある。なお、前記変形の程度が異なる複数のパターンには、投影画像が変形していない場合に相当するパターンが含まれていてもよいことは言うまでもない。

前記第１実施例によれば、粗調整において前記複数のパターンを用いてパターンマッチング法により特定位置を検出するので、その粗調整において迅速かつ確実に特定位置を検出することができ、これにより迅速かつ確実に位置調整を行うことができる。そして、微調整においてエッジ処理により特定位置を検出するので、その微調整においてさらに正確に特定位置を検出することができ、位置調整の精度の向上にも寄与する。

また、前記第２実施例によれば、微調整において前記複数のパターンを用いてパターンマッチング法により特定位置を検出するので、その微調整においてエッジ処理技術を用いなくとも正確に特定位置を検出することができ、これにより位置調整の精度を向上させることができる。

まず、前記位置調整の第１実施例を説明する。

第１実施例における前記ステップＳ３０１の粗調整では、後述するパターンマッチング法により特定位置を検出するが、予め、このパターンマッチング法に用いる所定の複数のパターンを設定しておく。

すなわち、図６に示す液晶ライトバルブの投影領域（画素投影部）１１０の非投影領域（画素非投影部）１１３との境界部１１４を含む部分（本実施例では、エッジ１１２を含む部分）に対応する異なる複数のパターン（本実施例では、第１のパターンと第２のパターン）を設定しておく。

図１１は、第１のパターンの構成例を模式的に示す図、図１８は、第２のパターンの構成例を模式的に示す図である。

図１１に示すように、第１のパターンは、パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１で構成されている。

各パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１は、それぞれ、レンズの収差による投影画像の変形の程度が比較的小さい場合の対応するエッジ（頂点）１１２を含む部分（対応する角部を含む部分）と同等のものである。

また、図１８に示すように、第２のパターンは、パターンＡ２、Ｂ２、Ｃ２およびＤ２で構成されている。

各パターンＡ２、Ｂ２、Ｃ２およびＤ２は、それぞれ、レンズの収差による投影画像の変形の程度が比較的大きい場合の対応するエッジ１１２を含む部分と同等のものである。

メモリー４には、予め、図１１に示す４つのパターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１の画像データ（輝度データ）と、図１８に示す４つのパターンＡ２、Ｂ２、Ｃ２およびＤ２の画像データとが、それぞれ、記憶（記録）されている。

各パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１には、それぞれ、位置１２１、１２２、１２３および１２４が予め設定されている。なお、本実施例では、位置１２１、１２２、１２３および１２４は、それぞれ、投影領域１１０の対応するエッジ１１２に相当する位置に設定されている。

同様に、各パターンＡ２、Ｂ２、Ｃ２およびＤ２には、それぞれ、位置１３１、１３２、１３３および１３４が予め設定されている。なお、本実施例では、位置１３１、１３２、１３３および１３４は、それぞれ、投影領域１１０の対応するエッジ１１２に相当する位置に設定されている。

この粗調整では、まず、カメラＮｏ．３（カメラ６３）で撮像し、撮像領域６３１の画像データをメモリー４に記憶する。

そして、パターンマッチング法により、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像のうちの特定位置を検出する。すなわち、メモリー４から前記カメラＮｏ．３で撮像された画像の画像データと、パターンＣ１の画像データとを読み出し、前記画像に対してパターンＣ１でパターンマッチング（パターンマッチング処理）を行う。

このパターンマッチングでは、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像（被検索画像）の画像データ（被検索データ）中に、パターンＣ１（検索パターン）の画像データ（検索データ）が存在するか否かを検索する（パターンＣ１との一致を検索する）。

そして、検索パターンが存在しない場合には、検索パターンは被検索画像中に存在しないと判別される。

一方、検索パターンが存在する場合には、検索パターンは被検索画像中に存在すると判別される。また、この場合、検索パターンを被検索画像に対応させたときの位置１２３の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を得る。

前記パターンマッチングにおいて、「検索パターンが存在する」とは、検索データと完全に合致する画像データが、被検索データ中に存在するという意味ではなく、検索データとの一致度（認識率）が一定値（しきい値）以上の画像データが、被検索データ中に存在することをいう。

本実施例では、例えば、前記一致度のしきい値を８０％以上に設定するのが好ましく、９０％以上に設定するのがより好ましい。

これを具体的に説明すると、まず、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像のほぼ全域を探索領域（探索範囲）として設定するとともに、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像のうちの所定領域（パターンＣ１と同一形状、同一面積）を比較対象領域として設定し、この比較対象領域内の画像の画像データとパターンＣ１の画像データとの一致度を計算する。

次いで、前記比較対象領域を１画素（カメラＮｏ．３上の画素で１画素）ずらし、この比較対象領域内の画像の画像データとパターンＣ１の画像データとの一致度を計算する。

以下、前記探索領域のすべてについて、前記と同様にして、前記比較対象領域を１画素づつずらしつつ、この比較対象領域内の画像の画像データとパターンＣ１の画像データとの一致度を計算していく。

レンズの収差による投影画像の変形の程度が比較的小さい場合には、前記一致度の最大値は、しきい値以上となり、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像中にパターンＣ１に相当する画像が存在する（パターンＣ１あり）と判別される。そして、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＣ１をカメラＮｏ．３で撮像された画像に対応させたときの位置１２３の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

一方、レンズの収差による投影画像の変形の程度が比較的大きい場合には、前記一致度の最大値は、しきい値未満となり、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像中にパターンＣ１に相当する画像が存在しない（パターンＣ１なし）と判別される。

この場合には、検索パターンをパターンＣ１からパターンＣ２に変更し、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像に対してパターンＣ２で、再度パターンマッチングを行う。すなわち、メモリー４から前記カメラＮｏ．３で撮像された画像の画像データと、パターンＣ２の画像データとを読み出し、前記画像に対してパターンＣ２でパターンマッチングを行う。

このときは、前記一致度の最大値は、しきい値以上となり、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像中にパターンＣ２に相当する画像が存在すると判別される。
そして、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＣ２をカメラＮｏ．３で撮像された画像に対応させたときの位置１３３の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

なお、カメラＮｏ．１で撮像された画像に対してパターンマッチングを行う場合には、まず、検索パターンとしてパターンＡ１を使用してパターンマッチングを行う。そして、前記カメラＮｏ．１で撮像された画像中にパターンＡ１に相当する画像が存在すると判別された場合には、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＡ１をカメラＮｏ．１で撮像された画像に対応させたときの位置１２１の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

一方、前記カメラＮｏ．１で撮像された画像中にパターンＡ１に相当する画像が存在しないと判別された場合には、検索パターンをパターンＡ１からパターンＡ２に変更し、カメラＮｏ．１で撮像された画像に対してパターンＡ２で、再度パターンマッチングを行い、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＡ２をカメラＮｏ．１で撮像された画像に対応させたときの位置１３１の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

また、カメラＮｏ．２で撮像された画像に対してパターンマッチングを行う場合には、まず、検索パターンとしてパターンＢ１を使用してパターンマッチングを行う。そして、前記カメラＮｏ．２で撮像された画像中にパターンＢ１に相当する画像が存在すると判別された場合には、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＢ１をカメラＮｏ．２で撮像された画像に対応させたときの位置１２２の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

一方、前記カメラＮｏ．２で撮像された画像中にパターンＢ１に相当する画像が存在しないと判別された場合には、検索パターンをパターンＢ１からパターンＢ２に変更し、カメラＮｏ．２で撮像された画像に対してパターンＢ２で、再度パターンマッチングを行い、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＢ２をカメラＮｏ．２で撮像された画像に対応させたときの位置１３２の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

また、カメラＮｏ．４で撮像された画像に対してパターンマッチングを行う場合には、まず、検索パターンとしてパターンＤ１を使用してパターンマッチングを行う。そして、前記カメラＮｏ．４で撮像された画像中にパターンＤ１に相当する画像が存在すると判別された場合には、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＤ１をカメラＮｏ．４で撮像された画像に対応させたときの位置１２４の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

一方、前記カメラＮｏ．４で撮像された画像中にパターンＤ１に相当する画像が存在しないと判別された場合には、検索パターンをパターンＤ１からパターンＤ２に変更し、カメラＮｏ．４で撮像された画像に対してパターンＤ２で、再度パターンマッチングを行い、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、パターンＤ２をカメラＮｏ．４で撮像された画像に対応させたときの位置１３４の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）を前記特定位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）とする。

前記パターンマッチングにより、カメラＮｏ．３の撮像領域６３１中の特定位置のＸ座標およびＹ座標が検出されると、前記特定位置が目的位置に位置するように、３軸テーブル９により、液晶ライトバルブ２５を変位させる。すなわち、前記特定位置が目的位置に位置するように、液晶ライトバルブ２５をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。

図１２に示すように、本実施例では、カメラＮｏ．１（カメラ６１）、カメラＮｏ．２（カメラ６２）、カメラＮｏ．３（カメラ６３）およびカメラＮｏ．４（カメラ６４）における目的位置は、それぞれ、撮像領域６１１、６２１、６３１および６４１の中心１２５に予め設定されている。

従って、前記調整により、液晶ライトバルブ２５の投影領域１１０の図１２中左下のエッジ１１２は、図１２（ａ）に示す撮像領域６３１の中心１２５からずれた位置から、図１２（ｂ）に示す撮像領域６３１の中心１２５に移動する。

次いで、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４でそれぞれ撮像し、撮像領域６３１および６４１の各画像データをメモリー４に記憶する。

そして、前述したように、メモリー４からカメラＮｏ．３で撮像された画像の画像データと、パターンＣ１の画像データとを読み出し、前記画像に対してパターンＣ１でパターンマッチングを行い、特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める。この際、前記カメラＮｏ．３で撮像された画像中にパターンＣ１に相当する画像が存在しないと判別された場合には、メモリー４からパターンＣ２の画像データを読み出し、前記画像に対してパターンＣ２で、再度パターンマッチングを行い、特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める。

同様に、メモリー４からカメラＮｏ．４で撮像された画像の画像データと、パターンＤ１の画像データとを読み出し、前記画像に対してパターンＤ１でパターンマッチングを行い、特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める。この際、前記カメラＮｏ．４で撮像された画像中にパターンＤ１に相当する画像が存在しないと判別された場合には、メモリー４からパターンＤ２の画像データを読み出し、前記画像に対してパターンＤ２で、再度パターンマッチングを行い、特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める。

そして、得られた前記両特定位置のＸ座標およびＹ座標と、両目的位置のＸ座標およびＹ座標とから、図１２（ｃ）に示す前記両目的位置を通る直線１２６と、前記両特定位置を通る直線１２７とのなす角の角度θ１（ずれ量）を求める。

そして、図１２（ｄ）に示すように、前記角度θ１が０に近づくように、３軸テーブル９により、液晶ライトバルブ２５を変位させる。すなわち、前記角度θ１が０に近づくように、液晶ライトバルブ２５をＷ方向（Ｚ軸の回り）に回転させる。

従って、前記調整により、液晶ライトバルブ２５の投影領域１１０の各エッジ１１２、すなわち特定位置は、それぞれ、対応する撮像領域の中心１２５、すなわち目的位置に近づく。

以上で、粗調整が終了する。

次に、第１実施例における前記ステップＳ３０２の微調整を説明する。

この微調整では、まず、カメラＮｏ．１、カメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４でそれぞれ撮像し、撮像領域６１１、６２１、６３１および６４１の各画像データをメモリー４に記憶する。

次いで、メモリー４からカメラＮｏ．１、カメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４で撮像された画像の各画像データをそれぞれ読み出し、エッジ処理（エッジ処理法）により、図１２（ｅ）に示す各特定位置１２８を検出する（特定位置１２８のＸ座標およびＹ座標を求める）。なお、このエッジ処理については後に詳述する。

そして、図１２（ｆ）に示すように、各特定位置１２８がそれぞれ対応する目的位置にさらに近づくように（一致する場合も含む）、３軸テーブル９により、液晶ライトバルブ２５を変位させる。すなわち、各特定位置１２８がそれぞれ対応する目的位置にさらに近づくように（一致する場合も含む）、液晶ライトバルブ２５をＷ方向に回転させ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。

後述するエッジ処理を利用した前記微調整でのカメラＮｏ．１、カメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４における目的位置は、それぞれ、前述した粗調整でのカメラＮｏ．１、カメラＮｏ．２、カメラＮｏ．３およびカメラＮｏ．４における目的位置から投影領域１１０の中心側に少しずれた位置、すなわち、撮像領域６１１、６２１、６３１および６４１の中心１２５から投影領域１１０の中心側に少しずれた位置に予め設定されている。

次に、エッジ処理について説明する。なお、代表的に、カメラＮｏ．４で撮像した画像の特定位置のＹ座標を求める場合を説明する。

図１３は、エッジ処理における位置決め装置１の制御手段３の制御動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて説明する。

エッジ処理では、まず、カメラＮｏ．４（本実施例では、画素：４００行×６００列）で撮像し、画像領域６４１の画像データをメモリー４に記憶する（ステップＳ４０１）。

前記カメラＮｏ．４で撮像された画像、すなわち、メモリー４に記憶された画像は、例えば、図１４に示す通りである。

図１４に示すように、Ｘ−Ｙ座標を想定する。このＸ−Ｙ座標は、電子画像の面に対応している。すなわち、カメラＮｏ．４の各画素の列（第１列〜第６００列）および行（第１行〜第４００行）は、それぞれ、その画素のＸ軸方向の座標（Ｘ座標）およびＹ軸方向の座標（Ｙ座標）に対応する。本実施例では、カメラＮｏ．４の第ｊ行（ｊ行目）、第ｉ列（ｉ列目）の画素の座標は、（ｉ，ｊ）である。

次いで、各画素における輝度をＹ軸方向に積算し、Ｙ軸方向の輝度の積算値Ｉｙ［ｉ］＝Σｆ（ｉ，ｊ）を求める（ステップＳ４０２）。

前記積算値Ｉｙ［ｉ］のグラフを図１４に示す。なお、グラフの縦軸に、積算値Ｉｙ［ｉ］、横軸に、画素のＸ座標ｉをとる。

次いで、前記積算値Ｉｙ［ｉ］の最大値Ｉｙｍａｘと、最小値Ｉｙｍｉｎとをそれぞれ求める（ステップＳ４０３）。

次いで、しきい値Ｔｙを設定する（ステップＳ４０４）。

このステップＳ４０４では、前記ステップＳ４０３で求めた最大値Ｉｙｍａｘおよび最小値Ｉｙｍｉｎを下記式に代入することにより、しきい値Ｔｙを求める。

Ｔｙ＝（Ｉｙｍａｘ＋Ｉｙｍｉｎ）＊α（但し、０＜α＜１）
次いで、図１４に示すように、しきい値Ｔｙと積算値Ｉｙ［ｉ］とのクロス点のＸ座標Ｘｃを求める（ステップＳ４０５）。

次いで、図１５に示すように、座標（０，０）、座標（Ｘｃ，０）、座標（Ｘｃ，４００）および座標（０，４００）の４点で囲まれる四角形の領域を設定する（ステップＳ４０６）。

次いで、前記設定された領域内において、各画素における輝度をＸ軸方向に積算し、Ｘ軸方向の輝度の積算値Ｉａｘ［ｊ］＝Σｆ（ｉ，ｊ）を求める（ステップＳ４０７）。

前記積算値Ｉａｘ［ｊ］（第１の波形）のグラフを図１５に示す。なお、グラフの横軸に、積算値Ｉａｘ［ｊ］、縦軸に、画素のＹ座標ｊをとる。この積算値Ｉａｘ［ｊ］をＸ軸方向の輝度の積算値のＹ軸方向における変化を示す第１の波形とする。

次いで、前記積算値Ｉａｘ［ｊ］の最大値Ｉａｘｍａｘと、最小値Ｉａｘｍｉｎとをそれぞれ求める（ステップＳ４０８）。

次いで、しきい値Ｔａｘを設定する（ステップＳ４０９）。

このステップＳ４０９では、前記ステップＳ４０８で求めた最大値Ｉａｘｍａｘおよび最小値Ｉａｘｍｉｎを下記式に代入することにより、しきい値Ｔａｘを求める。

Ｔａｘ＝（Ｉａｘｍａｘ＋Ｉａｘｍｉｎ）＊α（但し、０＜α＜１）
次いで、図１５に示すように、しきい値Ｔａｘと積算値Ｉａｘ［ｊ］とのクロス点のＹ座標Ｙａｃを求める（ステップＳ４１０）。

次いで、図１５に示すように、積算値Ｉａｘ［ｊ］のグラフの各ピーク（正ピーク）におけるＹ座標Ｐｐｙ［Ｐ］と、各ボトム（負ピーク）におけるＹ座標Ｐｍｙ［ｑ］とをそれぞれ求める（ステップＳ４１１）。

なお、図１５の場合には、正ピークの数が４、負ピークの数が３であるので、前記４つの正ピークにおけるＹ座標Ｐｐｙ［１］、Ｐｐｙ［２］、Ｐｐｙ［３］およびＰｐｙ［４］と、前記３つの負ピークにおけるＹ座標Ｐｍｙ［１］、Ｐｍｙ［２］およびＰｍｙ［３］とがそれぞれ検出される。

次いで、下記式から、隣接する正ピークの縦軸方向の間隔の平均値Ｐｐｙａｖｒを求める（ステップＳ４１２）。

Ｐｐｙａｖｒ＝｛Σ（Ｐｐｙ［ｐ＋１］−Ｐｐｙ［ｐ］）｝／（ｎ−１）（但し、ｎは、正ピークの数である）
次いで、図１５に示すように、Ｙ座標がＹａｃ−１．２＊Ｐｐｙａｖｒ未満の範囲で、Ｙａｃ−１．２＊Ｐｐｙａｖｒ−Ｐｍｙ［ｑ］が最小となる負のピークにおけるＹ座標Ｐｍｐｙｍａｘを検出する（ステップＳ４１３）。

なお、換言すれば、前記Ｐｍｐｙｍａｘは、Ｙａｃ−１．２＊Ｐｐｙａｖｒより小さく、かつ、Ｙａｃ−１．２＊Ｐｐｙａｖｒに最も近いＰｍｙ［ｑ］である。

次いで、下記式から、積算値Ｉａｘ［ｊ］ の差分値Ｄｉａｘ［ｊ］を計算する（ステップＳ４１４）。

Ｄｉａｘ［ｊ］＝Ｉａｘ［ｊ＋１］−Ｉａｘ［ｊ−１］
なお、換言すれば、ｊ行目の差分値Ｄｉａｘ［ｊ］は、ｊ＋１行目の積算値Ｉａｘ［ｊ＋１］からｊ−１行目の積算値Ｉａｘ［ｊ−１］を引いた値である。

前記差分値Ｄｉａｘ［ｊ］のグラフと、積算値Ｉａｘ［ｊ］ のグラフとを図１６に示す。なお、差分値Ｄｉａｘ［ｊ］のグラフでは、その横軸に、差分値Ｄｉａｘ［ｊ］、縦軸に、画素のＹ座標ｊをとる。

次いで、図１６に示すように、Ｐｍｐｙｍａｘ付近（図１６中丸で示す）で、Ｄｉａｘ［ｊ］を用いてゼロクロス点（Ｄｉａｘ［ｊ］＝０のときのＹ座標）を計算し（ゼロクロス処理を行い）、得られたゼロクロス点を特定位置のＹ座標とする（ステップＳ４１５）。

すなわち、このステップＳ４１５により、カメラＮｏ．４で撮像した画像の特定位置のＹ座標が求まる。

以上で、エッジ処理を終了する。

なお、カメラＮｏ．４で撮像された画像の特定位置のＸ座標を求めるには、前述した特定位置のＹ座標を求めるエッジ処理において、ｘをｙに、ｙをｘに変えて同様に行えばよい。

この場合、設定された領域内において、各画素における輝度をＹ軸方向に積算したＹ軸方向の輝度の積算値と、画素のＸ座標との関係（Ｙ軸方向の輝度の積算値のＸ軸方向における変化）を示す図示しないグラフにおける波形が、第２の波形であり、前述した特定位置のＹ座標を求めるエッジ処理と同様に、この第２の波形に基づいて特定位置のＸ座標を求める。

図１７は、第１の波形および第２の波形を示す図である。

同図に示すように、本実施例では、図１７中下側（撮像された投影領域の端部側）から、第１の波形のピークおよびボトムの４番目のＹ軸方向の位置が特定位置１２８のＹ座標とされ、図１７中右側（撮像された投影領域の端部側）から、第２の波形のピークおよびボトムの４番目のＸ軸方向の位置が特定位置１２８のＸ座標とされる。

また、カメラＮｏ．１、カメラＮｏ．２およびカメラＮｏ．３で撮像された各画像の特定位置のＸ座標およびＹ座標を求めるには、それぞれ、前述したように行えばよい。

以上で、緑色用の液晶ライトバルブ２５の位置決めが終了し、前述したように、この液晶ライトバルブ２５は、光学ブロック２０に仮固定され、この後、本固定される。

次いで、前述したように、赤色用の液晶ライトバルブ２４および青色用の液晶ライトバルブ２６の位置決めが行われる。

この場合、液晶ライトバルブ２４および２６の位置決めに先立って、カメラ６１〜６４でそれぞれ撮像し、各画像データをメモリー４に記憶する。

そして、メモリー４から前記各画像データをそれぞれ読み出し、前述したパターンマッチングにより、各特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める。得られた各特定位置のＸ座標およびＹ座標を、それぞれ、位置調整のうちの粗調整における各目的位置のＸ座標およびＹ座標として設定する。

また、メモリー４から前記各画像データをそれぞれ読み出し、前述したエッジ処理により、各特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める。得られた各特定位置のＸ座標およびＹ座標を、それぞれ、位置調整のうちの微調整における各目的位置のＸ座標およびＹ座標として設定する。

なお、赤色用の液晶ライトバルブ２４および青色用の液晶ライトバルブ２６の位置決めも前述した緑色用の液晶ライトバルブ２５の位置決めと同様に行えばよい。

液晶ライトバルブ２４の位置決めが終了すると、前述したように、この液晶ライトバルブ２４は、光学ブロック２０に仮固定され、この後、本固定される。

同様に、液晶ライトバルブ２６の位置決めが終了すると、前述したように、この液晶ライトバルブ２６は、光学ブロック２０に仮固定され、この後、本固定される。

以上のようなエッジ処理のフローチャートから判るように、本発明では、エッジ処理において、図１７に示す第１の波形のピークまたはボトムのＹ軸方向の位置を特定位置のＹ座標とし、第２の波形のピークまたはボトムのＸ軸方向の位置を特定位置のＸ座標とするのが好ましい。

また、図１７中下側（撮像された投影領域の端部側）から、第１の波形のピークおよびボトム（１次微分係数が０となる点）のＮｙ番目のＹ軸方向の位置を特定位置のＹ座標とし、図１７中右側（撮像された投影領域の端部側）から、第２の波形のピークおよびボトム（１次微分係数が０となる点）のＮｘ番目のＸ軸方向の位置を特定位置のＸ座標とするのが好ましい。

この場合、ＮｙとＮｘは、異なっていてもよいが、等しいのが好ましい。ＮｙとＮｘとを等しくすることにより、位置調整の精度をより高くすることができる。

また、ＮｙおよびＮｘは、それぞれ、偶数であるのが好ましい。すなわち、第１の波形のボトムのＹ軸方向の位置を特定位置のＹ座標とするのが好ましく、また、第２の波形のボトムのＸ軸方向の位置を特定位置のＸ座標とするのが好ましい。

Ｎｙ、Ｎｘが偶数であると、より正確に特定位置のＹ座標、Ｘ座標を求めることができ、これにより位置調整の精度を向上させることができる。

また、ＮｙおよびＮｘは、それぞれ、２以上であるのが好ましく、４以上であるのがより好ましく、４〜８程度がさらに好ましい。

Ｎｙ、Ｎｘが２以上であると、より正確に特定位置のＹ座標、Ｘ座標を求めることができ、これにより位置調整の精度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明のライトバルブの位置決め方法によれば、各液晶ライトバルブ２４〜２６の位置決めが自動的に行われるので、それを手作業で行う場合に比べ、容易、迅速かつ確実に位置決めすることができる。

また、位置決めを手作業で行う場合に比べ、精度良く、位置決めすることができる。

また、フォーカス調整では、粗調整と微調整とを行うので、短時間で、精度良くフォーカス調整することができる。

また、位置調整では、粗調整と微調整とを行うので、短時間で、精度良く位置調整を行うことができる。

また、位置調整のうちの粗調整において、第１のパターンまたは第２のパターンでパターンマッチングを行って特定位置のＸ座標およびＹ座標を求めるので、レンズの収差による投影画像の変形の大小にかかわらず、迅速かつ確実に、特定位置のＸ座標およびＹ座標を求めることができ、これにより位置調整をより確実に行うことができる。

また、位置調整のうちの微調整において、輝度の積算値を利用する前述したエッジ処理により特定位置のＸ座標およびＹ座標を求めるので、レンズの収差による投影画像の変形の大小にかかわらず、正確に特定位置のＸ座標およびＹ座標を求めることができ、これにより位置調整の精度をさらに向上させることができる。

そして、本発明を説明するための表示ユニットおよび投射型表示装置によれば、前述した位置決め方法により、液晶ライトバルブ２４、２５および２６が精度良く位置決めされているので、コントラスト（画像の鮮明さ）が高く、色ずれ（画素ずれ）のないカラー画像をスクリーン上に投影することができる。

次に、位置調整の第２実施例を説明する。なお、前述した位置調整の第１実施例との共通点については説明を省略し、主な相違点を説明する。

粗調整では、特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める場合、単一のパターン、すなわち、第１のパターン（図１１に示すパターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）でパターンマッチングを行う。

また、微調整では、特定位置のＸ座標およびＹ座標を求める場合、まず、第１のパターン（図１１に示すパターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）でパターンマッチングを行う。

そして、前述したように、第１のパターンに相当する画像が存在すると判別された場合には、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、前記パターンを撮像された画像に対応させたときの所定位置のＸ座標およびＹ座標をそれぞれ特定位置のＸ座標およびＹ座標とする。

一方、第１のパターンに相当する画像が存在しないと判別された場合には、第２のパターン（図１８に示すパターンＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２）で再度パターンマッチングを行って、特定位置のＸ座標およびＹ座標をそれぞれ求める。

この第２実施例では、微調整でのパターンマッチングにおける一致度のしきい値は、粗調整でのパターンマッチングにおける一致度のしきい値より高く設定されるのが好ましい。すなわち、粗調整でのパターンマッチングにおける一致度のしきい値は、比較的低く設定されるのが好ましく、また、微調整でのパターンマッチングにおける一致度のしきい値は、比較的高く設定されるのが好ましい。

粗調整では、特定位置を検出する場合の精度が比較的低くても問題がなく、また、パターンマッチングにおける一致度のしきい値を比較的低く設定することにより、撮像された画像中に投影領域１１０の角部１１１が存在するにもかかわらず、パターンマッチングにおいて、撮像された画像中に第１のパターンが存在しないと判別されてしまうのを防止することができる。

そして、微調整では、パターンマッチングにおける一致度のしきい値を比較的高く設定し、第１のパターンまたは第２のパターンでパターンマッチングを行って特定位置のＸ座標およびＹ座標を求めるので、レンズの収差による投影画像の変形の大小にかかわらず、正確に特定位置のＸ座標およびＹ座標を求めることができ、これにより位置調整の精度を向上させることができる。

以上、本発明のライトバルブの位置決め装置を、図示の実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、本発明では、用いる位置決め装置の構造は、図示のものに限定されない。

前記実施例では、フォーカス調整専用のカメラと、位置調整専用のカメラとを用いて位置決めを行っているが、本発明では、フォーカス調整と位置調整とに、共通のカメラを用いて位置決めを行ってもよい。

また、前記実施例では、ライトバルブを作動させずにスクリーン上に画像を投影して位置決めを行っているが、本発明では、ライトバルブを作動させてスクリーン上に画像を投影して位置決めを行ってもよい。

また、本発明では、位置調整において、粗調整と微調整とのそれぞれで、複数のパターン（例えば、図１１に示す第１のパターンと図１８に示す第２のパターン）を予め設定しておき、パターンマッチング法により特定位置を検出してもよい。

また、本発明では、位置調整において、必ず複数のパターン（例えば、図１１に示す第１のパターンと図１８に示す第２のパターン）のそれぞれでパターンマッチングを行って、これらのうち、一致度が、しきい値以上であり、かつ最大のときにおいて、前記パターンを撮像された画像に対応させたときの所定位置（所定位置のＸ座標およびＹ座標）を特定位置（特定位置のＸ座標およびＹ座標）とするように構成してもよい。

また、本発明では、予め設定される複数のパターンは、図示のものに限らない。

また、本発明では、予め設定されるパターンの種類（数）は、２種類に限らず、３種類以上であってもよい。

図１９は、パターンマッチングに用いられるパターンの他の構成例を模式的に示す図である。

本発明では、図１１に示すパターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１のような、投影領域の角部を含む部分に対応したパターンと、図１９に示すパターンＨ１およびＶ１（カメラＮｏ．３で撮像された画像用）のような、投影領域の辺部を含む部分に対応したパターンとを設定しておき、これらのうちの所定のパターンを用いてパターンマッチングを行い、位置調整してもよい。

図１９に示すパターンＨ１やＶ１を用いてパターンマッチングを行って調整すると、カメラの撮像領域内に投影領域の角部が存在しない場合でも、そのエッジがカメラの撮像領域内に位置するように調整することができ、この後、前述したように、パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１のうちの所定のパターンを用いてパターンマッチングを行って調整する。

なお、本発明では、さらに、レンズの収差による投影画像の変形の程度が比較的大きい場合の投影領域の辺部を含む部分と同等のパターン（パターンＨ１やＶ１に対応）を設定しておいてもよい。

以上説明したように、本発明のライトバルブの位置決め装置によれば、容易、迅速、確実かつ精度良く位置決めすることができる。

また、位置調整では、粗調整と微調整とを行うので、短時間で、精度良く位置調整を行うことができる。

また、位置調整において、異なる複数のパターン、特に、レンズの収差による投影画像の変形の程度が異なる複数のパターンが予め設定されており、これらのうちの少なくとも１つを用い、パターンマッチング法により特定位置を検出するので、レンズの収差による投影画像の変形の大小にかかわらず、正確かつ確実に、特定位置を検出することができ、これにより、位置調整をより確実に行うことができるとともに、位置調整の精度をさらに向上させることができる。

そして、本発明の本発明のライトバルブの位置決め装置によれば、表示ユニットおよび投射型表示装置の、赤色、緑色および青色に対応した３つのライトバルブが精度良く位置決めされているので、コントラストが高く、色ずれのないカラー画像をスクリーン上に投影することができる。

本発明のライトバルブの位置決め装置の構成例を模式的に示す側面図。 図１に示す位置決め装置の回路構成を示すブロック図。 本発明を説明するための投射型表示装置の光学ヘッド部（各液晶ライトバルブおよび光学系の一部）を示す断面図。 本発明を説明するためのダイクロイックプリズムと、緑色に対応した液晶ライトバルブと、支持部材とを示す分解斜視図。 図１に示す位置決め装置のチャックで挟持された液晶ライトバルブを模式的に示す図。 本発明における液晶ライトバルブによるスクリーン上の投影領域と、カメラの撮像領域とを模式的に示す図。 本発明におけるフォーカス調整の際の位置決め装置の制御手段の制御動作を示すフローチャート。 本発明におけるフォーカス調整の際の液晶ライトバルブの移動を説明するための模式図。 本発明におけるスクリーン上に投影された画像と、その画像を撮像したときの輝度のヒストグラムとを示す図。 本発明における位置調整（アライメント調整）の際の位置決め装置の制御手段の制御動作を示すフローチャート。 本発明における第１のパターンの構成例を模式的に示す図。 本発明における位置調整（アライメント調整）を説明するための図。 本発明におけるエッジ処理における位置決め装置の制御手段の制御動作を示すフローチャート。 本発明におけるエッジ処理を説明するための図。 本発明におけるエッジ処理を説明するための図。 本発明におけるエッジ処理を説明するための図。 本発明における第１の波形および第２の波形を示す図。 本発明における第２のパターンの構成例を模式的に示す図。 本発明におけるパターンマッチングに用いられるパターンの他の構成例を模式的に示す図。 従来の投射型表示装置の光学系を模式的に示す図。

符号の説明

１…位置決め装置、２…スクリーン、３…制御手段、４…メモリー、５１〜５４…カメラ、５１１，５２１…撮像領域、５３１，５４１…撮像領域、６１〜６４…カメラ、６１１，６２１…撮像領域、６３１，６４１…撮像領域、７１〜７４…照明装置、８…３軸テーブル、８１…３軸テーブル駆動機構、９…３軸テーブル、９１…３軸テーブル駆動機構、１１…チャック、１２…支持部材、２０…光学ブロック、２１…ダイクロイックプリズム、２１１，２１２…ダイクロイックミラー面、２１３〜２１５…面、２１６…出射面、２２…投射レンズ、２３…支持体、２４〜２６…液晶ライトバルブ、２５１…枠部材、２５２…貫通孔、２５３…切り欠き部、２７…支持部材、２８…固定板、２８１…開口、２８２…ネジ孔、２９…固定板、２９１…開口、２９２…貫通孔、２９３…突起、３１…ネジ、３２…楔、３３…接着剤、１１０…投影領域、１１１…角部、１１２…エッジ、１１３…非投影領域、１１４…境界部、１２１〜１２４…位置、１２５…中心、１２６，１２７…直線、１２８…特定位置、１３１〜１３４…位置、３００…投射型表示装置、３０１…光源、３０２，３０３…インテグレータレンズ、３０４，３０６，３０９…ミラー、３０５，３０７，３０８…ダイクロイックミラー、３１０〜３１４…集光レンズ、３１５…ダイクロイックプリズム、３１６〜３１８…液晶ライトバルブ、３１９…投射レンズ、３２０…スクリーン、Ｓ１０１〜Ｓ１２０…ステップ、Ｓ２０１…ステップ、Ｓ３０１，Ｓ３０２…ステップ、Ｓ４０１〜Ｓ４１５…ステップ。

Claims (17)

1. ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、
   スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得るとともに、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記電子画像中の特定位置を、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる位置調整を行うことを特徴とするライトバルブの位置決め装置。
2. ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、
   スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる第１の位置調整を行い、
   その後、前記境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置にさらに近づくように、前記ライトバルブを変位させる第２の位置調整を行い、
   前記第１の位置調整と前記第２の位置調整とのうちの少なくとも一方において、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により前記特定位置を検出することを特徴とするライトバルブの位置決め装置。
3. ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、
   スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる第１の位置調整を行い、
   その後、前記境界部付近を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置にさらに近づくように、前記ライトバルブを変位させる第２の位置調整を行い、
   前記第２の位置調整において、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により前記特定位置を検出することを特徴とするライトバルブの位置決め装置。
4. ライトバルブにより形成された画像を投射光学系により投影する投射型表示装置の前記ライトバルブの位置決めを行う位置決め装置であって、
   スクリーン上に投影された投影領域の非投影領域との境界部付近を撮像して電子画像を得るとともに、前記境界部を含む部分に対応する異なる複数のパターンを予め設定しておき、前記複数のパターンのうちの少なくとも１つを用いて、前記電子画像中の特定位置を、前記パターンとの一致を検索するパターンマッチング法により検出し、該特定位置が予め設定された目的位置に近づくように、前記ライトバルブを変位させる第１の位置調整を行い、
   その後、スクリーン上に投影された投影領域の角部を撮像して電子画像を得、前記電子画像中の前記角部のうちの少なくとも一部を含む所定領域の輝度を画素単位で求め、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の各々の方向に積算し、前記電子画像に対してＸ−Ｙ座標を想定したときの前記Ｘ軸方向の輝度の積算値のＹ軸方向における変化を示す第１の波形と、前記Ｙ軸方向の輝度の積算値のＸ軸方向における変化を示す第２の波形とに基づいて前記電子画像中の特定位置を検出し、該特定位置が予め設定された目的位置にさらに近づくように、前記ライトバルブを変位させる第２の位置調整を行うことを特徴とするライトバルブの位置決め装置。
5. 前記第１の波形のピークまたはボトムのＹ軸方向の位置を前記特定位置のＹ座標とし、前記第２の波形のピークまたはボトムのＸ軸方向の位置を前記特定位置のＸ座標とする請求項４に記載のライトバルブの位置決め装置。
6. 前記複数のパターンには、レンズの収差による投影画像の変形の程度が異なる複数のパターンが含まれる請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のライトバルブの位置決め装置。
7. 前記複数のパターンには、レンズの収差による投影画像の変形の程度が異なる第１のパターンと第２のパターンとが含まれる請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のライトバルブの位置決め装置。
8. 前記第２のパターンの前記変形の程度は、前記第１のパターンのそれより大きい請求項７に記載のライトバルブの位置決め装置。
9. 前記パターンマッチング法による特定位置の検出において、前記第１のパターンとの一致を検索し、前記第１のパターンが存在しない場合には、前記第２のパターンとの一致を検索する請求項７または請求項８に記載のライトバルブの位置決め装置。
10. 前記ライトバルブの位置調整における該ライトバルブの変位は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のうちのＸ軸方向の移動と、Ｙ軸方向の移動と、Ｚ軸の回りの回転である請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のライトバルブの位置決め装置。
11. 前記ライトバルブは、液晶ライトバルブである請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のライトバルブの位置決め装置。
12. 前記投射型表示装置は、赤色、緑色および青色に対応した３つのライトバルブを有している請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のライトバルブの位置決め装置。
13. 前記３つのライトバルブのそれぞれについて前記位置決めを行う請求項１２に記載のライトバルブの位置決め装置。
14. 前記３つのライトバルブにより形成された画像が重なるように前記位置決めを行う請求項１２または請求項１３に記載のライトバルブの位置決め装置。
15. 前記緑色に対応したライトバルブの位置調整を行い、そのライトバルブにより形成された画像に、前記赤色に対応したライトバルブにより形成された画像と、前記青色に対応したライトバルブにより形成された画像とが重なるように、前記赤色に対応したライトバルブおよび前記青色に対応したライトバルブの位置調整を行う請求項１２乃至請求項１４のいずれか一項に記載のライトバルブの位置決め装置。
16. 前記ライトバルブの位置調整は、該ライトバルブのフォーカス調整を行った後に行われる請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のライトバルブの位置決め装置。
17. 前記ライトバルブのフォーカス調整では、投影領域のうちの所定領域を撮像して電子画像を得、前記電子画像の輝度を集計して輝度の分散を求め、その分散が最も大きくなるように前記ライトバルブを変位させる請求項１６に記載のライトバルブの位置決め装置。
    

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