JP5736535B2 - 投写型映像表示装置及び画像調整方法 - Google Patents

Description

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投写型映像表示装置に適用される画像調整方法に関する。

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。

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。

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。

特開２００５−３１８６５２号公報

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）に沿って出力するように構成される。なお、所定ラインは、一般的には、水平方向に沿って延びるラインである。

ここで、上述した技術では、長方形形状のテストパターン画像が用いられるため、テストパターン画像の４つの辺のうち、２つの辺は、水平方向に沿って延びる辺である。すなわち、テストパターン画像の４つの辺のうち、２つの辺は、所定ラインと略平行である。

従って、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た上でエッジ検出等を行って、テストパターン画像の４辺や４隅の座標を特定する必要がある。

このように、上述した技術では、撮像画像の全てを取得した上でエッジ検出等を行っているため、サンプリングすべき画素数が多く、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。

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。

第１の特徴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つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する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する取得部と、前記取得部によって所定ライン毎に取得された撮像画像に基づいて、前記線分を構成する点座標を取得すると共に、取得された点座標の群に基づいて前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分及び３つ以上の交点を特定する特定部と、前記特定部により特定された前記３つ以上の交点に基づいて、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、前記算出部により算出された前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整する調整部とを備える。前記テストパターン画像の３つ以上の線分は、前記所定ラインに対して傾きを有する。

第１の特徴において、前記所定ラインは、水平方向に沿って延びるラインである。

第１の特徴において、前記素子制御部は、前記撮像画像に含まれる３つ以上の交点が取得されてから、前記投写面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前記光変調素子を制御する。

第１の特徴において、前記素子制御部は、前記テストパターン画像とともに、前記テストパターン画像以外の所定画像を表示するように前記光変調素子を制御する。

第１の特徴において、前記３つ以上の線分が前記所定ラインに対して傾きを有するように前記撮像素子が配置される。

第１の特徴において、前記調整部は、前記投写面上に投写される映像のフォーカスを調整するフォーカス調整部（投写ユニット調整部２７０）を含む。前記フォーカス調整部は、前記テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域毎にフォーカスを順に調整する。前記算出部は、フォーカスが調整された画像領域に表示されたテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、前記テストパターン画像の一部に含まれる線分を特定する。

第１の特徴において、投写型映像表示装置は、前記テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域毎に、前記撮像素子の露光時間を順に調整する露光時間調整部（露光時間調整部２９０）をさらに備える。前記算出部は、露光時間が調整された画像領域に表示されたテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、前記テストパターン画像の一部に含まれる線分を特定する。

第１の特徴において、投写型映像表示装置は、第１処理モード及び第２処理モードを制御するモード制御部（モード制御部２９５）をさらに備える。前記調整部は、前記投写面上に投写される映像のフォーカスを調整するフォーカス調整部を含む。前記第１処理モードは、前記テストパターン画像の全体を対象として、前記テストパターン画像に含まれる線分を特定するとともに、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モードである。前記第２処理モードは、前記テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域のそれぞれを対象として、前記テストパターン画像に含まれる線分を特定するとともに、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モードである。前記モード制御部は、前記第１処理モードを行った結果、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係が許容範囲外である場合に、前記第２処理モードを行う。

第２の特徴に係る画像調整方法は、光源から出射される光を変調する光変調素子と、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投写ユニットとを有する投写型映像表示装置に適用される。画像調整方法は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する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、所定ライン毎に取得された撮像画像に基づいて、前記線分を構成する点座標を取得すると共に、取得された点座標の群に基づいて前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分及び３つ以上の交点を特定するステップＣと、前記特定された３つ以上の交点に基づいて、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ステップＤ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基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整するステップＥとを備える。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 第１実施形態に係る投写テストパターン画像に含まれる交点を算出する方法を説明するための図である。 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。 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。 変更例１に係る分割処理モードを説明するための図である。 変更例１に係る分割処理モードを説明するための図である。 変更例１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。 変更例１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。 変更例２に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。 変更例２に係る分割処理モードを説明するための図である。 変更例２に係る分割処理モードを説明するための図である。 変更例２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。 変更例３に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。 変更例３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。 変更例４に係る撮像素子３００の配置を説明するための図である。 変更例４に係る撮像素子３００の配置を説明するための図である。 変更例４に係る撮像素子３００の配置を説明するための図である。

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。

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。

［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つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する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する取得部と、取得部によって取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分より３つ以上の交点を特定し、３つ以上の交点に基づいて、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基づいて、投写面上に投写される映像を調整する調整部とを備える。３つ以上の線分は、所定ラインに対して傾きを有する。

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ためにサンプリングすべき画素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。

なお、投写型映像表示装置は、取得部によって取得された撮像画像に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の線分を特定し、撮像画像に含まれる３つ以上の線分に基づいて、撮像画像に含まれる３つ以上の交点を特定する特定部を有していてもよい。なお、算出部は、テストパターン画像に含まれる３つ以上の交点と撮像画像に含まれる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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

液晶パネル５０Ｒは、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔ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。

液晶パネル５０Ｇは、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔ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。

液晶パネル５０Ｂは、青出力信号Ｂ_ｏｕｔ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。

なお、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔ、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔ及び青出力信号Ｂ_ｏｕｔ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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Ｒ_ｉｎ、緑入力信号Ｇ_ｉｎ及び青入力信号Ｂ_ｉｎによって構成される。映像出力信号は、赤出力信号Ｒ_ｏｕｔ、緑出力信号Ｇ_ｏｕｔ及び青出力信号Ｂ_ｏｕｔ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。

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、特定部２４０と、算出部２５０と、素子制御部２６０と、投写ユニット調整部２７０とを有する。

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。

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。

テストパターン画像は、３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する画像である。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。

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。

以下において、テストパターン画像の一例について、図４〜図７を参照しながら説明する。図４〜図７に示すように、テストパターン画像は、４つの交点（Ｐ_ｓ１〜Ｐ_ｓ４）を構成する４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）の少なくとも一部分を構成する画像である。第１実施形態では、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）は、濃淡或いは明暗の差（エッジ）によって表される。

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（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。

或いは、図５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線分であってもよい。白抜きの線分は、図４に示す白抜きの菱形の４辺の一部分を構成する。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。

或いは、図６に示すように、テストパターン画像は、黒の背景及び１対の白抜きの三角形であってもよい。ここで、１対の白抜きの三角形の２辺は、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）の少なくとも一部分を構成する。なお、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。

或いは、図７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線分であってもよい。ここで、白抜きの線分は、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）の少なくとも一部分を構成する。図７に示すように、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）によって構成される４つの交点（Ｐ_ｓ１〜Ｐ_ｓ４）は、投写可能範囲４１０の外側に設けられてもよい。なお、４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）は、所定ライン（水平方向）に対して傾きを有する。

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。

特定部２４０は、取得部２３０によって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つの線分を特定する。続いて、特定部２４０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。

具体的には、特定部２４０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。

第１に、特定部２４０は、図８に示すように、取得部２３０によって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Ｐ_ｅｄｇｅを取得する。すなわち、特定部２４０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Ｐ_ｅｄｇｅを特定する。

第２に、特定部２４０は、図９に示すように、点群Ｐ_ｅｄｇｅに基づいて、撮像画像に含まれる４つの線分（Ｌ_ｔ１〜Ｌ_ｔ４）を特定する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌ_ｓ１〜Ｌ_ｓ４）に対応する４つの線分（Ｌ_ｔ１〜Ｌ_ｔ４）を特定する。

第３に、特定部２４０は、図９に示すように、４つの線分（Ｌ_ｔ１〜Ｌ_ｔ４）に基づいて、撮像画像に含まれる４つの交点（Ｐ_ｔ１〜Ｐ_ｔ４）を特定する。すなわち、特定部２４０は、テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐ_ｓ１〜Ｐ_ｓ４）に対応する４つの交点（Ｐ_ｔ１〜Ｐ_ｔ４）を特定する。

算出部２５０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、Ｐ_ｓ１〜Ｐ_ｓ４）及び撮像画像に含まれる３つの交点（例えば、Ｐ_ｔ１〜Ｐ_ｔ４）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２５０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。

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。

第１に、算出部２５０は、投写テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐ_ｕ１〜Ｐ_ｕ４）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Ｐ_ｓ１、撮像テストパターン画像の交点Ｐ_ｔ１、投写テストパターン画像の交点Ｐ_ｕ１を例に挙げて説明する。交点Ｐ_ｓ１、交点Ｐ_ｔ１及び交点Ｐ_ｕ１は、互いに対応する交点である。

以下において、交点Ｐ_ｕ１の座標（Ｘ_ｕ１，Ｙ_ｕ１，Ｚ_ｕ１）の算出方法について、図１０を参照しながら説明する。交点Ｐ_ｕ１の座標（Ｘ_ｕ１，Ｙ_ｕ１，Ｚ_ｕ１）は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏ_ｓ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。

（１）算出部２５０は、記憶テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐ_ｓ１の座標（ｘ_ｓ１，ｙ_ｓ１）について、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏ_ｓを原点とする３次元空間における交点Ｐ_ｓ１の座標（Ｘ_ｓ１，Ｙ_ｓ１，Ｚ_ｓ１）に変換する。具体的には、交点Ｐ_ｓ１の座標（Ｘ_ｓ１，Ｙ_ｓ１，Ｚ_ｓ１）は、以下の式によって表される。

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。

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Ｘ_ｓ軸及びＹ_ｓ軸で表されており、投写型映像表示装置１００の光軸方向がＺ_ｓ軸で表されている。

同様に、算出部２５０は、撮像テストパターン画像の２次元平面における交点Ｐ_ｔ１の座標（ｘ_ｔ１，ｙ_ｔ１）について、撮像素子３００の焦点Ｏ_ｔを原点とする３次元空間における交点Ｐ_ｔ１の座標（Ｘ_ｔ１，Ｙ_ｔ１，Ｚ_ｔ１）に変換する。

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。

ここでは、撮像素子３００の光軸方向に垂直な面がＸ_ｔ軸及びＹ_ｔ軸で表されており、撮像素子３００の向き（撮像方向）がＺ_ｔ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。

（２）算出部２５０は、交点Ｐ_ｓ１と交点Ｐ_ｕ１とを結ぶ直線Ｌ_ｖの式を算出する。同様に、算出部２５０は、交点Ｐ_ｔ１と交点Ｐ_ｕ１とを結ぶ直線Ｌ_ｗの式を算出する。なお、直線Ｌ_ｖ及び直線Ｌ_ｗの式は、以下のように表される。

（３）算出部２５０は、投写型映像表示装置１００の焦点Ｏ_ｓを原点とする３次元空間における直線Ｌ_ｗ’に直線Ｌ_ｗを変換する。直線Ｌ_ｗ’は、以下の式によって表される。

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。

（４）算出部２５０は、式（３）及び式（５）に基づいて、直線Ｌ_ｖ及び直線Ｌ_ｗ’の交点（すなわち、交点Ｐ_ｕ１）における媒介変数Ｋ_ｓ及びＫ_ｔを算出する。続いて、算出部２５０は、交点Ｐ_ｓ１の座標（Ｘ_ｓ１，Ｙ_ｓ１，Ｚ_ｓ１）及びＫ_ｓに基づいて、交点Ｐ_ｕ１の座標（Ｘ_ｕ１，Ｙ_ｕ１，Ｚ_ｕ１）の座標を算出する。或いは、算出部２５０は、交点Ｐ_ｔ１の座標（Ｘ_ｔ１，Ｙ_ｔ１，Ｚ_ｔ１）及びＫ_ｔに基づいて、交点Ｐ_ｕ１の座標（Ｘ_ｕ１，Ｙ_ｕ１，Ｚ_ｕ１）の座標を算出する。

これによって、算出部２５０は、交点Ｐ_ｕ１の座標（Ｘ_ｕ１，Ｙ_ｕ１，Ｚ_ｕ１）を算出する。同様に、算出部２５０は、交点Ｐ_ｕ２の座標（Ｘ_ｕ２，Ｙ_ｕ２，Ｚ_ｕ２）、交点Ｐ_ｕ３の座標（Ｘ_ｕ３，Ｙ_ｕ３，Ｚ_ｕ３）、交点Ｐ_ｕ４の座標（Ｘ_ｕ４，Ｙ_ｕ４，Ｚ_ｕ４）を算出する。

第２に、算出部２５０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２５０は、交点Ｐ_ｕ１〜交点Ｐ_ｕ４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ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３は、投写面４００の法線Ｍのベクトルを表している。

これによって、算出部２５０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２５０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。

なお、第１実施形態では、特定部２４０及び算出部２５０を別々に説明したが、特定部２４０及び算出部２５０は、１つの構成と考えてもよい。例えば、特定部２４０の機能を算出部２５０が有していてもよい。

図３に戻って、素子制御部２６０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２６０は、以下に示す機能を有する。

具体的には、素子制御部２６０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２６０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。

投写ユニット調整部２７０は、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群を制御する。第１に、投写ユニット調整部２７０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２７０は、投写ユニット調整部２７０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。

第２に、投写ユニット調整部２７０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２７０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。

なお、素子制御部２６０及び投写ユニット調整部２７０は、投写面４００に投写された映像を調整する調整部２８０を構成する。

第１実施形態では、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投写して、投写面４００上に設けられる表示枠４２０を検出する。続いて、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投写して、投写面４００上に投写される映像（テストパターン画像）の全体を対象として、投写面４００上に投写される映像のフォーカスを調整する。続いて、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投写して、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。続いて、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。

第１実施形態では、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体を対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、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（一括処理モード（第１処理モード））。すなわち、一括処理モードでは、撮像素子３００は、投写可能範囲４１０の全体を対象としてフォーカスが調整された状態でテストパターン画像の全体を撮像し、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。

（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１１及び図１２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。

図１１に示すように、ステップ５０において、投写型映像表示装置１００は、画像調整リセット処理を行う。具体的には、投写型映像表示装置１００は、形状調整、ズーム調整、フォーカス調整などのパラメータ（例えば、以前のパラメータ）を初期パラメータにリセットする。

なお、投写型映像表示装置１００は、画像調整リセット処理において、投写面４００上に映像の形状変化をユーザに視認させないために、図１１に示すフローの開始から画像調整リセット処理（各種パラメータのリセット）を行うまで、投写面４００上に映像を表示しないことが好ましい。

ステップ１００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。

ステップ２００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。

ステップ３１０において、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体を対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、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（一括処理モード）。なお、一括処理モードの詳細については後述する（図１２を参照）。

ステップ４００において、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）。

図１２に示すように、ステップ３１１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。フォーカス調整画像は、例えば、白のストライプ及び黒のストライプが交互に配置された画像などである。

ステップ３１２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。

ステップ３１３において、投写型映像表示装置１００は、投写面４００に投写されたフォーカス調整画像のフォーカス値を算出する。

ステップ３１４において、投写型映像表示装置１００は、フォーカス調整画像の全体を対象として、フォーカス調整画像のフォーカス値が最大値であるか否かを判定する。投写型映像表示装置１００は、フォーカス値が最大値である場合に、ステップ３１６の処理に移る。投写型映像表示装置１００は、フォーカス値が最大値でない場合に、ステップ３１５の処理に移る。

ステップ３１５において、投写型映像表示装置１００は、投写可能範囲４１０の全体を対象として、投写面４００に投写されたフォーカス調整画像のフォーカスを調整する。具体的には、投写型映像表示装置１００は、フォーカス調整画像の撮像画像に基づいて、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群をシフトする。

すなわち、投写型映像表示装置１００は、ステップ３１２〜ステップ３１５のループ処理によって、フォーカス調整画像の全体を対象として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。

ステップ３１６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。

ステップ３１７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。

ステップ３１８において、投写型映像表示装置１００は、撮像テストパターン画像の全体を対象として、撮像テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌ_ｔ１〜Ｌ_ｔ４）を特定する。

ステップ３１９において、投写型映像表示装置１００は、４つの線分（Ｌ_ｔ１〜Ｌ_ｔ４）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（Ｐ_ｔ１〜Ｐ_ｔ４）を特定する。

ステップ３２０において、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（Ｐ_ｓ１〜Ｐ_ｓ４）及び撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐ_ｔ１〜Ｐ_ｔ４）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。

（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ためにサンプリングすべき画素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。

［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、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、第１実施形態では、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像の全体を対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、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（一括処理モード）。

これに対して、変更例１では、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域のそれぞれを対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、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（分割処理モード（第２処理モード））。すなわち、分割処理モードでは、撮像素子３００は、複数の画像領域毎にフォーカスが調整された状態でテストパターン画像を複数の領域毎に撮像し、投写型映像表示装置１００は、複数の領域毎のテストパターン画像の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。

具体的には、図１３に示すように、投写可能範囲４１０は、複数の画像領域（例えば、画像領域＃１〜画像領域＃４）を含む。各画像領域は、テストパターン画像を部分的に含むように分割されている。

ここで、投写型映像表示装置１００は、図１４（ａ）に示すように、画像領域＃１にフォーカス調整画像を表示した上で、画像領域＃１を対象として、画像領域＃１に表示されるフォーカス調整画像のフォーカスを調整する。続いて、投写型映像表示装置１００は、フォーカスが調整された画像領域＃１に表示されるテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、テストパターン画像の一部の撮像画像に含まれる線分を特定する。

同様に、投写型映像表示装置１００は、図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）に示すように、画像領域＃２〜画像領域＃４にフォーカス調整画像を順に表示した上で、画像領域＃２〜画像領域＃４のそれぞれを対象として、画像領域＃２〜画像領域＃４のそれぞれに表示されるフォーカス調整画像のフォーカスを調整する。続いて、投写型映像表示装置１００は、フォーカスが調整された画像領域＃２〜画像領域＃４に表示されるテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、テストパターン画像の一部に含まれる線分を順に特定する。

（投写型映像表示装置の動作）
以下において、変更例１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１５及び図１６は、変更例１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。なお、図１５では、図１１と同様の処理について、同様の符号を付している。従って、ステップ１００、ステップ２００及びステップ４００の処理の説明については省略する。

図１５に示すように、ステップ３５０において、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域のそれぞれを対象として、テストパターン画像に含まれる線分を特定し、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（分割処理モード）。なお、分割処理モードの詳細については、図１６を参照しながら説明する。

図１６に示すように、ステップ３５１において、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域の中から、線分を特定すべき対象領域をセットする。例えば、投写型映像表示装置１００は、画像領域＃１を対象領域としてセットする。

ステップ３５２Ａにおいて、投写型映像表示装置１００は、対象領域を対象として、投写面４００上にフォーカス調整画像を表示（投写）する。フォーカス調整画像は、例えば、白のストライプ及び黒のストライプが交互に配置された画像などである。

ステップ３５３Ａ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、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する位置に投写されたフォーカス調整画像を撮像する。

ステップ３５４Ａにおいて、投写型映像表示装置１００は、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する位置に投写されたフォーカス調整画像のフォーカス値を算出する。

ステップ３５５Ａにおいて、投写型映像表示装置１００は、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する位置に投写されたフォーカス調整画像のフォーカス値が最大値であるか否かを判定する。投写型映像表示装置１００は、フォーカス値が最大値である場合に、ステップ３５７の処理に移る。投写型映像表示装置１００は、フォーカス値が最大値でない場合に、ステップ３５６Ａの処理に移る。

ステップ３５６Ａにおいて、投写型映像表示装置１００は、対象領域（例えば、画像領域＃１）を対象として、対象領域に投写されたフォーカス調整画像のフォーカスを調整する。具体的には、投写型映像表示装置１００は、フォーカス調整画像の撮像画像に基づいて、投写ユニット１１０に設けられるレンズ群をシフトする。

すなわち、投写型映像表示装置１００は、ステップ３５３Ａ〜ステップ３５６Ａのループ処理によって、対象領域（例えば、画像領域＃１）を対象としてフォーカス値が最大値となるように、対象領域に投写されたフォーカス調整画像のフォーカスを調整する。

ステップ３５７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。

ステップ３５８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、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する位置に投写されたテストパターン画像を撮像する。

ステップ３５９において、投写型映像表示装置１００は、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する撮像テストパターン画像の一部に基づいて、対象領域と対応する撮像テストパターン画像の一部に含まれる４つの線分（Ｌ_ｔ１〜Ｌ_ｔ４の少なくとも１つ）を特定する。

ステップ３６０において、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像を部分的に含むように構成された複数の画像領域の全てが対象領域としてセットされたか否かを判定する。

ステップ３６１において、投写型映像表示装置１００は、テストパターン画像を部分的に含むように構成された複数の画像領域毎に特定された線分を用いて、撮像テストパターン画像に含まれる４つの線分（Ｌ_ｔ１〜Ｌ_ｔ４）を特定する。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つの交点（Ｐ_ｔ１〜Ｐ_ｔ４）を特定する。

ステップ３６２において、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（Ｐ_ｓ１〜Ｐ_ｓ４）及び撮像テストパターン画像に含まれる４つの交点（Ｐ_ｔ１〜Ｐ_ｔ４）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。

（作用及び効果）
変更例１では、分割処理モードでは、撮像素子３００は、複数の画像領域毎にフォーカスが調整された状態でテストパターン画像を複数の領域毎に撮像し、投写型映像表示装置１００は、複数の領域毎のテストパターン画像の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。

従って、投写面４００の法線に対して投写型映像表示装置１００の光軸が非常に傾いているケースにおいて、テストパターン画像の全体を対象としてフォーカスを調整することができなくても、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分の特定精度が向上する。

なお、テストパターン画像の全体を対象としてフォーカスを調整することができない場合には、エッジ検出等の精度が低下して、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分の特定精度が低いことに留意すべきである。

［変更例２］
以下において、第１実施形態の変更例２について、図面を参照しながら説明する。以下においては、変更例１との相違点について主として説明する。

具体的には、変更例１では、分割処理モードにおいて、撮像素子３００は、複数の画像領域毎にフォーカスが調整された状態でテストパターン画像を複数の領域毎に撮像し、投写型映像表示装置１００は、複数の領域毎のテストパターン画像の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。

これに対して、変更例２では、撮像素子３００は、複数の画像領域毎に露光時間が調整された状態でテストパターン画像を複数の領域毎に撮像し、投写型映像表示装置１００は、複数の領域毎のテストパターン画像の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。

（制御ユニットの構成）
以下において、変更例２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１７は、変更例２に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。なお、図１７では、図３と同様の構成について、同様の符号が付されている。

図１７に示すように、制御ユニット２００は、図３に示す構成に加えて、露光時間調整部２９０を有する。

露光時間調整部２９０は、露光調整画像の撮像画像に基づいて、撮像素子３００の露光時間を調整する。具体的には、露光時間調整部２９０は、テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域のそれぞれを対象として、撮像素子３００の露光時間を調整する。

変更例２では、図１８に示すように、投写可能範囲４１０は、変更例１と同様に、複数の画像領域（例えば、画像領域＃１〜画像領域＃４）を含む。各画像領域は、テストパターン画像を部分的に含むように分割されている。

ここで、投写型映像表示装置１００は、図１９（ａ）に示すように、露光調整画像を表示した上で、画像領域＃１を対象として、撮像素子３００の露光時間を調整する。続いて、投写型映像表示装置１００は、露光時間が調整された画像領域＃１に表示されるテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、テストパターン画像の一部の撮像画像に含まれる線分を特定する。

同様に、投写型映像表示装置１００は、図１９（ｂ）〜図１９（ｄ）に示すように、露光調整画像を順に表示した上で、画像領域＃２〜画像領域＃４のそれぞれを対象として、撮像素子３００の露光時間を調整する。続いて、投写型映像表示装置１００は、露光時間が調整された画像領域＃２〜画像領域＃４に表示されるテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、テストパターン画像の一部に含まれる線分を順に特定する。

（投写型映像表示装置の動作）
以下において、変更例２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２０は、変更例２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。なお、図２０は、分割処理モードを示すフロー図である。図２０では、図１６と同様の処理について、同様の符号が付されている。従って、ステップ３５１、ステップ３５７〜ステップ３６２の処理の説明については省略する。

図２０に示すように、ステップ３５２Ｂにおいて、投写型映像表示装置１００は、露光調整画像を表示（投写）する。露光調整画像は、例えば、白画像などである。

ステップ３５３Ｂ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、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する位置に投写された露光調整画像を少なくとも撮像する。

ステップ３５４Ｂにおいて、投写型映像表示装置１００は、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する位置に投写された露光調整画像の露光値を算出する。

ステップ３５５Ｂにおいて、投写型映像表示装置１００は、対象領域（例えば、画像領域＃１）と対応する位置に投写された露光調整画像の露光値が最適値であるか否かを判定する。投写型映像表示装置１００は、露光値が最適値である場合に、ステップ３５７の処理に移る。投写型映像表示装置１００は、露光値が最適値でない場合に、ステップ３５６Ｂの処理に移る。

ステップ３５６Ｂにおいて、投写型映像表示装置１００は、対象領域（例えば、画像領域＃１）を対象として、撮像素子３００の露光時間を調整する。具体的には、投写型映像表示装置１００は、露光調整画像の撮像画像に基づいて、撮像素子３００の露光時間（例えば、シャッタスピード）を調整する。

すなわち、投写型映像表示装置１００は、ステップ３５３Ｂ〜ステップ３５６Ｂのループ処理によって、対象領域（例えば、画像領域＃１）を対象として露光値が最適値となるように、対象領域に投写されたフォーカス調整画像の露光時間を調整する。

（作用及び効果）
変更例２では、分割処理モードでは、撮像素子３００は、複数の画像領域毎に露光時間が調整された状態でテストパターン画像を複数の領域毎に撮像し、投写型映像表示装置１００は、複数の領域毎のテストパターン画像の撮像画像に基づいて、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分を特定する。

従って、投写面４００の法線に対して投写型映像表示装置１００の光軸が非常に傾いているケースにおいて、投写可能範囲４１０の明るさにムラがあっても、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分の特定精度が向上する。

なお、投写可能範囲４１０の明るさにムラがある場合には、撮像素子３００によって撮像された画像の品質が低下して、テストパターン画像に含まれる３つ以上の線分の特定精度が低いことに留意すべきである。

［変更例３］
以下において、第１実施形態の変更例３について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

具体的には、変更例３では、投写型映像表示装置１００は、一括処理モードを行った結果、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係が許容範囲外である場合に、分割処理モードを行う。

（制御ユニットの構成）
以下において、変更例３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２１は、変更例３に係る制御ユニット２００を示すブロック図である。なお、図２１では、図３と同様の構成について、同様の符号が付されている。

図２１に示すように、制御ユニット２００は、図３に示す構成に加えて、モード制御部２９５を有する。

モード制御部２９５は、一括処理モード及び分割処理モードを制御する。具体的には、モード制御部２９５は、処理モードに応じて、取得部２３０、特定部２４０、算出部２５０及び撮像素子３００を制御する。

詳細には、モード制御部２９５は、一括処理モードで算出された投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係を算出部２５０から取得する。続いて、モード制御部２９５は、位置関係が許容範囲内であるか否かを判定する。

モード制御部２９５は、位置関係が許容範囲内である場合には、一括処理モードで算出された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ように素子制御部２６０に指示する。

一方で、モード制御部２９５は、位置関係が許容範囲内でない場合には、分割処理モードを行うように、取得部２３０、特定部２４０、算出部２５０、投写ユニット調整部２７０及び撮像素子３００を制御する。続いて、モード制御部２９５は、分割処理モードで算出された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ように素子制御部２６０に指示する。

（投写型映像表示装置の動作）
以下において、変更例３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２２は、変更例３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。なお、図２２では、図１１と同様の処理について、同様の符号を付している。従って、ステップ１００、ステップ２００及びステップ４００の処理の説明については省略する。

なお、ステップ３１０の詳細は、図１２と同様であるため、ステップ３１０の処理の説明については省略する。また、ステップ３５０の詳細は、図１６と同様であるため、ステップ３５０の処理の説明については省略する。

図２２に示すように、投写型映像表示装置１００は、一括処理モードを行った結果、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係が許容範囲内であるか否かを判定する。投写型映像表示装置１００は、位置関係が許容範囲内である場合には、分割処理モードを行わずに、ステップ４００の処理に移る。投写型映像表示装置１００は、位置関係が許容範囲内でない場合には、ステップ３５０の処理に移る。

（作用及び効果）
変更例３では、投写型映像表示装置１００は、一括処理モードを行った結果、投写型映像表示装置１００と投写面４００との位置関係が許容範囲外である場合に、分割処理モードを行う。すなわち、分割処理モードを行う必要がない場合に、分割処理モードが省略される。従って、映像調整の処理負荷の増大を抑制することができる。

［変更例４］
以下において、第１実施形態の変更例４について、図面を参照しながら説明する。以下においては、第１実施形態との相違点について主として説明する。

図２３は、変更例４に係る投写型映像表示装置１００の正面図である。図２３に示すように、撮像素子３００が撮像データを出力する所定ラインの向きが水平方向とは異なるように撮像素子３００が配置される。

従って、図２４に示すように、テストパターン画像が投写可能範囲４１０と略相似の長方形形状である場合であっても、テストパターン画像の４辺は、撮像素子３００が撮像データを出力する所定ラインの向きに対して傾きを有する。

これによって、図２５に示すように、濃淡或いは明暗の差（エッジ）を有する点群Ｐ_ｅｄｇｅは、所定ラインの向きに対して傾きを持って検出される。

［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。

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。

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。

上述した実施形態では特に触れていないが、分割処理モードは、変更例１に示すフォーカス調整及び変更例２に示す露光時間調整の組み合わせであってもよい。

変更例３では、分割処理モードとして、変更例１に示すフォーカス調整を例示した。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。変更例３において、分割処理モードとして、変更例２に示す露光時間調整を適用してもよい。

上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０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。

上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０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。

上述した実施形態では特に触れていないが、素子制御部２６０は、テストパターン画像とともに、テストパターン画像以外の所定画像（例えば、背景画像）を表示するように液晶パネル５０を制御することが好ましい。

例えば、撮像素子３００によって検出可能な色や輝度によってテストパターン画像が構成されており、撮像素子３００によって検出できない色や輝度によってテストパターン画像以外の所定画像が構成される。

或いは、赤、緑及び青のうち、いずれかの色によってテストパターン画像が構成されており、他の色によってテストパターン画像以外の所定画像が構成される。撮像素子３００は、テストパターン画像を構成する色のみを検出することによって、テストパターン画像の撮像画像を取得することができる。

また、映像信号が入力されていない場合には、素子制御部２６０は、テストパターン画像とともに、所定画像としてエラーメッセージを表示するように液晶パネル５０を制御してもよい。或いは、テストパターン画像に含まれる線分或いは交点を特定することができない場合に、素子制御部２６０は、所定画像としてエラーメッセージを表示するように液晶パネル５０を制御してもよい。

実施形態では、投写型映像表示装置１００は、表示枠４２０の検出後に、フォーカスを調整する。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、投写型映像表示装置１００は、表示枠４２０を検出せずに、フォーカスを調整してもよい。具体的には、通常の使用態様では、投写可能範囲４１０の中心部分が表示枠４２０内に含まれることが想定されるため、投写型映像表示装置１００は、投写可能範囲４１０の中心部分にフォーカス調整画像を表示するとともに、投写可能範囲４１０の中心部分に表示される映像（フォーカス調整画像）のフォーカスを調整してもよい。

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。

上述した実施形態では、投写型映像表示装置１００は、分割処理モードにおいて、フォーカス調整（或いは、露光調整）を行って線分を特定するまでの処理を対象領域毎に行う。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。投写型映像表示装置１００は、分割処理モードにおいて、フォーカス調整（或いは、露光調整）を対象領域毎に行って、フォーカス値（或いは、露光値）を対象領域毎に記憶した上で、フォーカス値（或いは、露光値）を対象領域毎に変更しながら、各対象領域に含まれる線分を特定してもよい。

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…特定部、２５０…算出部、２６０…素子制御部、２７０…投写ユニット制御部、２８０…調整部、２９０…露光時間調整部、２９５…モード制御部、３００…撮像素子、４００…投写面、４１０…投写可能範囲、４２０…表示枠

Claims (9)

1. 光源から出射される光を変調する光変調素子と、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つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する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する取得部と、
   前記取得部によって所定ライン毎に取得された撮像画像に基づいて、前記線分を構成する点座標を取得すると共に、取得された点座標の群に基づいて前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分及び３つ以上の交点を特定する特定部と、
   前記特定部により特定された前記３つ以上の交点に基づいて、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、
   前記算出部により算出された前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係に基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整する調整部とを備え、
   前記テストパターン画像の３つ以上の線分は、前記所定ラインに対して傾きを有することを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 前記所定ラインは、水平方向に沿って延びるラインであ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。
3. 前記素子制御部は、前記撮像画像に含まれる３つ以上の交点が取得されてから、前記投写面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。
4. 前記素子制御部は、前記テストパターン画像とともに、前記テストパターン画像以外の所定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。
5. 前記３つ以上の線分が前記所定ラインに対して傾きを有するように前記撮像素子が配置さ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。
6. 前記調整部は、前記投写面上に投写される映像のフォーカスを調整するフォーカス調整部を含み、
   前記フォーカス調整部は、前記テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域毎にフォーカスを順に調整し、
   前記算出部は、フォーカスが調整された画像領域に表示されたテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、前記テストパターン画像の一部に含まれる線分を特定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。
7. 前記テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域毎に、前記撮像素子の露光時間を順に調整する露光時間調整部をさらに備え、
   前記算出部は、露光時間が調整された画像領域に表示されたテストパターン画像の一部の撮像画像に基づいて、前記テストパターン画像の一部に含まれる線分を特定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。
8. 第１処理モード及び第２処理モードを制御するモード制御部をさらに備え、
   前記調整部は、前記投写面上に投写される映像のフォーカスを調整するフォーカス調整部を含み、
   前記第１処理モードは、前記テストパターン画像の全体を対象として、前記テストパターン画像に含まれる線分を特定するとともに、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モードであり、
   前記第２処理モードは、前記テストパターン画像を部分的に含むように分割された複数の画像領域のそれぞれを対象として、前記テストパターン画像に含まれる線分を特定するとともに、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モードであり、
   前記モード制御部は、前記第１処理モードを行った結果、前記投写型映像表示装置と前記投写面との位置関係が許容範囲外である場合に、前記第２処理モードを行う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。
9. 光源から出射される光を変調する光変調素子と、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投写ユニットとを有する投写型映像表示装置に適用される画像調整方法であって、
   ３つ以上の交点を構成する３つ以上の線分のそれぞれの少なくとも一部分を構成する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、
   所定ライン毎に取得された撮像画像に基づいて、前記線分を構成する点座標を取得すると共に、取得された点座標の群に基づいて前記撮像画像に含まれる３つ以上の線分及び３つ以上の交点を特定するステップＣと、
   前記特定された３つ以上の交点に基づいて、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ステップＤ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基づいて、前記投写面上に投写される映像を調整するステップＥとを備えることを特徴とする画像調整方法。

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