JPH08168039A

JPH08168039A - 投写型表示システム及び投写位置調整方法

Info

Publication number: JPH08168039A
Application number: JP6310122A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Nomura; 知義野村; Yukio Takahashi; 幸男高橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量で高精細化を図るための画素合わせを容
易にする投写型表示システム及びその投写位置調整方法
を提供する。【構成】スクリーン７上に検査パターンを映像信号８
１０、８２０に合成して２台のプロジェクタ１１０、１
２０から投写する。この検査パターンの位置をイメージ
センサ６０で検出し、変位量解析部５０においてその検
出位置をもとに投写位置の位置ずれを画像処理等により
変位量として算出する。この投写位置の変位量に応じて
表示位置調整機構部２１０、２２０にフィードバックし
て、その位置ずれを光学的、機械的に自動的に補正す
る。これにより、高精細化を図るための複数プロジェク
タの画素合わせを容易に高精度に行えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大画面表示技術に関
し、詳しくは高精細画像表示を行う投写型表示システム
及びその投写位置調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ライトバルブに表示された画像を
投写光学系によりスクリーン上に拡大投写する投写型表
示装置の開発が活発である。特にライトバルブに透過型
のアクティブマトリクス形液晶ディスプレイパネル（以
下、ＴＦＴ・ＬＣＤと呼ぶ）を用いた投写型表示装置
（以下、プロジェクタと呼ぶ）は、色再現性、コントラ
スト等画質が優れ、手軽に迫力ある大画面が得られるこ
とから注目されている。すでに、ＨＤＴＶ表示が可能な
液晶プロジェクタが実現されている。

【０００３】図１４は従来技術に係わるプロジェクタを
示す原理図である。図１４において、１は光源、２は光
源１から発生する赤外線、紫外線をカットするフィルタ
ー、３は光学フィルター、４は光源の集光性を高める集
光レンズ、５はライトバルブ、６は投写レンズ、７はス
クリーン、ｍは投写レンズ６の光軸である。

【０００４】ライトバルブ５には、通常の液晶テレビと
同様に画信号を入力し画像を表示する。このライトバル
ブ５に表示された画像を投射レンズ６によってスクリー
ン７上に投影表示する。ここで、ライトバルブ５自体は
発光しないため、ライトバルブ５を後部の光源１で照射
し、透過した照射光を投射レンズ６に入射させる。この
結果、ライトバルブ５に形成された表示画像が投射レン
ズ６により拡大投影されるため、大画面表示が可能であ
る。

【０００５】このような液晶プロジェクタの構成で一層
の解像度を上げるためには、ＴＦＴ・ＬＣＤの画素の高
密度化あるいは表示面積の大形化により画素数を飛躍的
に上げなければならないが、ＬＣＤの配線抵抗の低抵抗
化、ＴＦＴの駆動能力の向上、製造歩留の低下等が困難
となる。さらに、ＬＣＤを駆動するドライバＬＳＩの超
高速化など回路的にも困難となる。このため、従来より
高解像度化を図るために複数のプロジェクタから投写画
像を互いに画素間を埋めるようにしてスクリーン上で重
ね合わせる投写光学系が採用されていた（例えば、特開
昭６４−３５４７９号参照）。

【０００６】上記の投写光学系の具体的な例を図１５に
示す。この例は、上記したプロジェクタを２台配置した
例である。図１５において、１１、１２は光源、２１、
２２は光源１１、１２から発生する赤外線、紫外線をカ
ットするフィルター、３１、３２は光学フィルター、４
１、４２は集光レンズ、５１、５２はライトバルブ、６
１、６２は投写レンズ、７はスクリーン、ｍ１、ｍ２は
投写レンズの光軸である。

【０００７】図１５に示すように、ライトバルブ５１、
５２の画像は、スクリーン７上で重畳されて一つの画像
を形成する。このようなプロジェクタで複数のライトバ
ルブ５１、５２の画像がどのように重畳するかを図１６
を用いて説明する。

【０００８】図１６は４個の画像を重畳する例である。
画像Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤはライトバルブであるＴＦＴ・ＬＣ
Ｄの概略図である。１つの画素は光を透過する開口部と
光遮光部からなる。従って、４個の画像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を約半画素ずらして開口部が他の光遮光部に重なるよう
に投写すれば、縦横２倍の高精細な画像Ｅが得られ、高
精細な投写表示が可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたような複数
の画像をスクリーン上で重畳して最大限の解像度を得る
ためには、画像のすべての画素の開口部が他の画素の光
遮光部に重畳させる必要がある。従って、すべての投写
画像のピントが合うようなことはもちろん、大きさが同
じであり、歪がなく、スクリーンの回転方向が同じでな
ければならない。このため、図１７に示すような投写レ
ンズの光軸に対してｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、θｘ軸、θｙ
軸、θｚ軸の６軸でプロジェクタの投写位置を精密に調
整する必要がある。

【００１０】従来、このような調整は、スクリーンに投
写された各プロジェクタの表示位置を定期的に目視で確
認しながら画素ずれを計測して光学ステージｘ、ｙ軸等
６軸を手操作で調整する必要があった。さらに、調整す
るたびに画面表示を一時中断し、プロジェクタ毎の画素
のそれぞれが見分けられるようにドット表示、線画表示
等の検査パターンを表示して画素の表示位置調整をしな
ければならないという問題点があった。

【００１１】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、軽量であり、複数の
画像を重畳する際の画素合わせの容易な調整系を有する
高精細で高品質な投写表示を実現する表示システム及び
その投写位置の調整方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数の投写型表示装置からの投写画像を
スクリーン上で画素重畳する投写型表示システムにおい
て、検査パターンを表示するための検査信号を生成する
検査信号発生部と、該検査信号発生部で生成された検査
信号と映像信号を合成する合成信号発生部と、前記スク
リーン上に投写された検査パターンの位置を検出する位
置検出部と、該位置検出部により検出された検査パター
ンの位置をもとに位置ずれ量を検出する変位量解析部
と、該変位量解析部で検出した位置ずれ量をもとに生成
された信号により前記位置ずれ量がなくなるように前記
投写型表示装置の投写位置を制御する表示位置調整機構
部と、を具備する構成の投写型表示システムを手段とす
る。

【００１３】上記の投写型表示システムにおいて、表示
位置調整機構部は、１または複数の平板透明基板と、投
写型表示装置の光軸に対する前記平板透明基板の角度を
制御する駆動部で構成するか、あるいは、投写型表示装
置の投写レンズの光軸を移動させる駆動部で構成する
か、あるいは、投写型表示装置を設置する光学ステージ
と光学ステージを駆動する駆動部で構成するのが、好適
である。

【００１４】また、以上の投写型表示システムにおい
て、投写型表示装置からの投写画像を反射させてスクリ
ーン上に拡大表示するための反射ミラーを設置し、位置
検出部を隣接する投写型表示装置の反射ミラー間または
反射ミラーの縁部に配置するのが、好適である。

【００１５】一方、本発明では、複数の投写光学系から
の投写画像をスクリーン上で画素重畳する際の投写位置
調整方法であって、まず、検査パターンを表示するため
の検査信号のみを間欠的に発生させて映像信号と合成
し、次に、その合成映像を投写光学系を通してスクリー
ンに結像し、次に、前記検査パターンの表示された検出
視野の投写像を結像光学系で結像させ、該結像された検
出視野の投写像を前記間欠的に発生する検査信号に同期
して画像信号に変換し、該変換された画像信号により前
記投写光学系の投写位置の位置ずれ量を検出し、該位置
ずれ量がなくなるように前記投写光学系の投写位置を自
動調整する投写位置調整方法をもう一つの手段とする。

【００１６】

【作用】本発明の投写型表示システム及び投写位置調整
方法では、スクリーン上に映像信号とともに投写された
検査パターンの位置をイメージセンサや位置検出素子な
どの位置検出部で検出し、その検出位置をもとに投写位
置の位置ずれを画像処理等により解析し、投写位置の位
置ずれ量に応じて表示位置調整機構部にフィードバック
して、その位置ずれを光学的、機械的に自動的に補正す
ることにより、高精細化を図るための複数の投写型表示
装置の画素合わせを容易に高精度に行えるようにする。

【００１７】上記においては、表示画像に検査パターン
を合成して表示することで、映像信号の表示中でも自動
調整ができるようにしている。さらに、検査パターン用
の検査信号を間欠的に発生することで、表示画像に重畳
された検査パターンを知覚されずに画素あわせのための
自動調整を行えるようにする。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１９】図１〜図４は、本発明の投写型表示システ
ムの第１の実施例の構成を説明するための図である。本
実施例は、スクリーンに位置調整用の検査パターンを映
像信号に合成して表示し、この検査パターンを検出して
ライトバルブの所定の位置からのずれを検出し、表示位
置調整機構を制御することにより、その位置ずれを補正
する構成例である。

【００２０】図１において、１１０、１２０は投写型表
示装置（以下、プロジェクタとも記す）、２１０、２２
０は２個の光シフト素子を組み合わせて表示位置を変更
する表示位置調整機構部、３１０、３２０は合成映像信
号発生部、４１０、４２０は検査信号発生部、５０は変
位量解析部、６０はイメージセンサ、７はスクリーン、
８１０、８２０は映像信号、９１、９２は調整用信号、
１０はイメージセンサ出力信号である。

【００２１】検査信号発生部４１０、４２０で発生され
た検査信号は、合成映像信号発生部３１０、３２０で映
像信号と合成されてプロジェクタ１１０、１２０に入力
され、各プロジェクタ１１０、１２０の表示位置調整機
構部２１０、２２０を経てスクリーン７上でプロジェク
タ２台の映像を重ね合わせる。イメージセンサ６０は、
スクリーン７上で重ね合わされた表示画像を取り込み、
検出視野の光学像を光電変換してイメージセンサ出力信
号１０を変位量解析部５０へ出力する。変位量解析部５
０では、画像処理などにより各プロジェクタ１１０、１
２０の変位量を算出し表示位置調整機構部２１０、２２
０へ各々出力する。このとき変位量解析部５０は、２台
のプロジェクタ１１０、１２０の動きが最小になるよう
に変位量を算出する。

【００２２】図２は上記の検査信号と映像信号が合成さ
れた表示画像例を示す図である。図２において、７はス
クリーンであり、このスクリーン７の４辺に検査パター
ンを表示する検査パターン表示領域７ａ、７ｂ、７ｃ、
７ｄを設けている。

【００２３】図３は検査パターンの概略説明図であり、
図４は投写型表示装置の表示位置調整機構部をいかに駆
動するかを説明するための構成図である。説明を簡単に
するために、投写型表示装置を２台とした場合で説明す
る。

【００２４】投写型表示装置は、図２に示したようにス
クリーン７に、位置調整用検査パターンを映像信号に合
成して表示し、検査パターン表示領域７ａ、７ｂ、７
ｃ、７ｄに表示された検査パターンを図１のイメージセ
ンサ６０で撮影する。

【００２５】図４において、変位量解析部５０内の５０
ａはイメージセンサ６０で撮影された検査パターンから
７ａ、７ｂ方向のピントを検出し変位量ｙ、θｘを算出
する回路であり、変位量ｙ、θｘをもとに表示位置調整
機構部（この例では２１０）のｙ軸、θｘ軸のアクチュ
エーター２０ｂ、２０ｄを制御する。同様に５０ｂはイ
メージセンサ６０で撮影された検査パターンから７ｃ、
７ｄ方向のピントを検出し変位量θｚを算出する回路で
あり、変位量θｚをもとに表示位置調整機構部のθｚ軸
のアクチュエーター２０ｆを制御する。５０ｃはイメー
ジセンサ６０で撮影された検査パターンからｘ軸方向の
ずれを検出する回路であり、検出結果をもとに表示位置
調整機構部のｘ軸のアクチュエーター２０ａを制御す
る。５０ｄはイメージセンサ６０で撮影された検査パタ
ーンからｚ軸方向のずれを検出する回路であり、検出結
果をもとに表示位置調整機構部のｚ軸のアクチュエータ
ー２０ｃを制御する。５０ｅはイメージセンサ６０で撮
影された検査パターンからθｙ方向の回転ずれを検出す
る回路であり、検出結果をもとに表示位置調整機構部の
θｙ軸のアクチュエーター２０ｅを制御する。

【００２６】ピントの検出は、例えば検査パターン領域
に表示された検査パターンから矩形画像を抽出し、矩形
の縦、横のサイズを計測する。この抽出した矩形の形状
が最小になるように表示位置調整機構部を調整すること
でピント調整ができる。

【００２７】ｘ、ｚ軸方向のずれ検出は、図３に示す検
査パターン例を用いる以下の方法で行うことができる。
図３（ａ）は検査パターン表示領域７ａに表示された十
字パターンを示している。ｚ軸方向のずれは、予め設定
した十字型の基準線の横方向のずれ量Ｓｚを計測して行
い、このずれ量がゼロになるようにフィードバックして
表示位置調整機構部を制御する。ｘ軸方向のずれ量は、
図３（ｂ）に示すスクリーン７ｃに表示された検査パタ
ーンから検出する。すなわち、検査パターンと予め設定
した基準線の縦方向の線のずれ量Ｓｘを計測し、このず
れ量がゼロになるようにフィードバックして表示位置調
整機構部を制御する。

【００２８】回転ずれ（θｙ軸）の検出は、スクリーン
検査パターン表示領域７ａ、７ｃに表示された十字パタ
ーンの縦、横方向と基準線の横線との角度を計測して行
い、この回転ずれがゼロになるようにフィードバックし
て表示位置調整機構部を制御する。

【００２９】１台の投写型表示装置の表示位置調整が終
えたら、この投写型表示装置の表示を基準として他のプ
ロジェクタの調整を行う。

【００３０】図５は本実施例の表示位置調整機構部の構
成を説明するための模式構成図である。この構成例は、
光シフト素子に片面が斜面であるくさび形透明基板を２
枚用いたものであり、投写レンズの光軸に対して、ｘ
軸、ｚ軸方向の位置調整のためのものである。以下で
は、説明を簡単にするために、ｘ軸方向に限定して説明
する。

【００３１】図５において、８ａ及び８ｂは屈折率がｎ
１であるくさび形透明基板であり、互いの斜面が図５の
ように間隔ｄの空気層を挟んで平行になるように配置す
る。くさび形透明基板８ａ、８ｂの斜面の角度は互いに
等しくθ１とする。いま、くさび形透明基板８ａの入射
面、くさび形透明基板８ｂの出射面が光軸に直角である
とし、光線が光軸に平行に入射することとする。光線は
くさび形透明基板８ａの斜面に法線１に対して角度θ１
で入射し、角度θ２で屈折して空気層に出射する。この
出射した光線は、くさび形透明基板８ｂに入射するが、
両者の斜面が平行であるので、法線２に対し角度θ１で
再び屈折する。くさび形透明基板８ｂを出射した光線
は、光軸と平行に、かつ光軸に対してｓだけシフトして
出射する。このときのシフト量ｓは屈折の法則より式
（１）となる。

【００３２】ｓ＝ｄ＊θ１（ｎ１−１） …（１）従って、くさび形透明基板８ａ、８ｂの間隔ｄを可変
し、さらにｙ軸を中心に両基板を回転させれば、ｘ−ｚ
の２軸で光軸をシフトできる。

【００３３】図６は光シフト素子を適用した投写型表示
装置の光学系の構成例を示す図である。本構成例は、投
写レンズの光軸に対して、ｘ軸方向すなわちスクリーン
面の左右方向と、ｚ軸方向すなわちスクリーン面の上下
方向（紙面に対して垂直な方向）の位置調整のための構
成であり、位置調整のための光シフト素子として、平行
透明基板を用いたものである。以下、説明を簡単にする
ために、ｘ軸方向に限定して説明する。

【００３４】図６において、７はスクリーン、１１、１
２は光源、２１、２２は光源１１、１２から発生する紫
外線、赤外線をカットするフィルター、３１、３２は光
学フィルター、４１、４２は集光レンズ、５１、５２は
ライトバルブ、６１、６２は投写レンズ、８１、８２は
スクリーン７と投写レンズ６１、６２の間に配置した平
板透明基板である。ｍ１、ｍ２は投写レンズ６１、６２
の光軸、ｍ１１、ｍ１２は平板透明基板８１、８２から
出射される光線である。

【００３５】ライトバルブ５１、５２の画像は、投写レ
ンズ６１、６２により拡大された像としてスクリーン７
上に結像される。平板透明基板８１、８２は、光軸ｍ
１、ｍ２に対してｚ軸を中心に互いに逆方向に回転す
る。従って、平板透明基板８１、８２を配置したとき
は、ライトバルブ５１、５２からの光線は屈折して図中
矢印（光軸ｍ１、ｍ２）の方向にシフトする。従ってラ
イトバルブ５１、５２の中心は等価的にそれぞれｍ１
１、ｍ２２の方向にシフトしたことになる。このとき、
ライトバルブ５１、５２の画像は、投写レンズ６１、６
２の結像の原理により、スクリーン７上では、各々矢印
と同方向に移動する。スクリーン７上で結像された像の
移動距離は、結像の原理によりＳ倍（投写倍率）であ
る。

【００３６】なお、平板透明基板は、上記のように投写
レンズ６１、６２の出射側に配置する以外に、投写レン
ズ６１、６２の入射側に配置したり、投写レンズ６１、
６２の入射側と出射側の両方に配置したりしてもよい。

【００３７】図７は本実施例における表示位置調整機構
部の構成例を示す図である。

【００３８】光学素子１００ａと１００ｂは同一の構成
であり、光学素子１００ａは、屈折率ｎ１の平板透明基
板１０２ａ、１０２ｂ及び平板透明基板１０２ａ、１０
２ｂと同じ屈折率ｎ２（＝ｎ１）を有する透明液体１０
３で構成され、２枚の平板透明基板１０２ａ、１０２ｂ
で透明液体１０３を挟持し、蛇腹構造のシール材１０４
で封止する。光学素子１００ｂは、屈折率ｎ１の平板透
明基板１０２ｃ、１０２ｄ及び平板透明基板１０２ｃ、
１０２ｄと同じ屈折率ｎ２（＝ｎ１）を有する透明液体
１０３で構成され、透明液体１０３は光学素子１００ａ
と同様に蛇腹構造のシール材１０４で封止されている。

【００３９】光学素子１００ａと１００ｂは互いの斜面
が所定の間隔（ｄ）の空気層を挟んで平行になるよう
に、さらに、斜面の角度は互いに等しくθ１となるよう
に配置する。平板透明基板１０２ａと１０２ｄは光軸ｍ
１に対して直角になるように固定する。平板透明基板１
０２ａと１０２ｂ及び１０２ｃと１０２ｄは、シール材
１０４を介して接続されるため互いの平板透明基板を自
由に作動させることができる。すなわち、平板透明基板
１０２ｂと１０２ｃは、各々の両端を結合子１０５ａと
１０５ｂで連続し、結合子１０５ａを上下に移動させて
平板透明基板１０２ｂと１０２ｃの平行を保ちながら平
板透明基板のなす角度θ１を設定する。

【００４０】このような光シフト素子を用いた光学的作
用は、光学系素子１００ａを出射した光線は、光学素子
１００ｂへ入射され、光軸ｍ１と平行にかつ光軸ｍ１に
対してｓだけシフトした光線ｍ１１として出射させるこ
とができる。

【００４１】本実施例において、光軸に対する角度θ１
の調整は、駆動器１０８によって行う。駆動器１０８
は、結合子１０５ａ、駆動アーム１０６、マイクロメー
ター１０７で構成される。マイクロメーター１０７が左
右方向に動作すると、駆動アーム１０６が回動され、こ
の駆動アーム１０６を介して結合子１０５ａが上下方向
に連動し、接続された２枚の平板透明基板１０２ｂ、１
０２ｃは平行を保ちながら光軸ｍ１に対して角度が変化
する。このため、光線１１のシフト量をマイクロメータ
ー１０７の作動距離に応じてシフトすることができる。

【００４２】次に、本発明の投写型表示システムの第２
の実施例を示す。図８はその第２の実施例を説明するた
めの模式構成図である。

【００４３】本実施例は、投写レンズの光軸を移動し
て、ｘ軸方向すなわち、スクリーン面の左右方向とｚ軸
方向すなわちスクリーン面の上下方向（図面に対して垂
直な方向）の投写位置を調整のための構成であり、その
位置調整を行うために投写レンズ駆動する表示位置調整
機構部を用いたものである。以下、説明を簡単にするた
めに、ｘ軸方向に限定して説明する。また、光学系の構
成は、平板透明基板８１、８２がない点を除いて図６と
同様であるので、同一符号を用いることで、その説明を
省略する。ただし、２つの光学系の各光源１１、１２の
光軸をｍ１、ｍ２とし、各光学系から出射される光線を
ｍ１１、ｍ１２とする。

【００４４】図９は第２の実施例における表示位置調整
機構部の模式構成図である。図９において、２００はｘ
ｚステージ用台座、３００はｘ軸台座、４００はｚ軸台
座、５００ａはｘ軸駆動用モーター、５００ｂはｚ軸駆
動用モーター、６００ａはｘ軸用ラック、６００ｂはｚ
軸用ラック、７００ａはｘ軸用ピニオン、７００ｂはｚ
軸用ピニオン、８００は投写レンズである。

【００４５】プロジェクタの表示位置調整機構部を如何
に駆動するかを図８、図９を用いて説明する。図８にお
いて、ｘｚステージ用台座２００は、ライトバルブと平
行にかつ光軸ｍ１（ｙ方向）に対して垂直に配置されて
いる。また、投写レンズ８００が光軸ｍ１に対してｘ軸
方向にずれて固定されたとする。屈折の法則により、光
線は投写レンズ６１（または６２）に対してある角度で
入射するため、屈折して空気層に出射する。従って、図
９に示すｘ軸駆動用モーター５００ａによりｘ軸用ピニ
オン７００ａを回転し、ｘ軸用ラック６００ａの取り付
けられたｘ軸台座３００を左右方向に動かすことによっ
て、光軸を左右に、すなわちスクリーン７上の表示画面
を変位量解析部で算出される変位量に応じて左右に移動
することができる。ｚ軸についても、Ｘ軸台座３００に
取り付けられたｚ軸駆動用モーター５００ｂによりｚ軸
用ピニオン７００Ｂを回転し、ｚ軸用ラック６００ｂの
取り付けられたｚ軸台座４００を上下方向に動かすこと
により、同様に光軸を移動することができる。

【００４６】次に、本発明の投写型表示システムの第３
の実施例を示す。図１０はその第３の実施例の構成を説
明する模式構成図であり、投写型表示装置の表示位置調
整機構部を如何に駆動するかを説明するための模式図で
ある。第３の実施例は、光学ステージ上にプロジェクタ
を搭載した構成である。光学系の構成は図６と同様であ
るので省略する。ただし、本実施例の光学系では、平板
透明基板は用いていない。

【００４７】図１０において、１ａ、１ｂはプロジェク
タ、６１、６２は投写レンズ、２１０は表示位置調整機
構部、３１０は合成信号発生部、４１０は検査信号発生
部、５０は変位量解析部、６０はイメージセンサ、７は
スクリーン、８１０は映像信号、９ａ、９ｂ、９ｃ、９
ｄ、９ｅ、９ｆは圧電素子、１０ａ、１０ｂは光学ステ
ージ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは変位センサを
示す。また、光学系の構成は、平板透明基板を除いて図
６と同じである。

【００４８】図１０において、光学ステージ１０ａ上に
搭載されたプロジェクタ１ａは圧電素子９ａ、９ｂ、９
ｃの圧電効果により印加電圧に比例した応力が働き光学
ステージ１０ａ上を移動する。例えば、圧電素子９ａに
入力電圧が印加された場合、光学ステージ１０ａは図面
の上から下（図１０を上から見た図とすれば、ｘ軸方
向）へ移動する。また、圧電素子９ｂに電圧が印加され
た場合、プロジェクタ１ａは、図面の右から左（ｙ軸方
向）へ移動される。さらに、光学ステージ１０ａあるい
はプロジェクタ１ａの底部に配置された圧電素子９ｃに
電圧が印加された場合、プロジェクタ１ａは図面に対し
垂直の方向（ｚ軸方向）に移動される。変位センサ１１
ａ，１１ｂはプロジェクタ１ａの近傍に配置され、その
検出信号は変位量解析部５０に入力されて、プロジェク
タ１ａのｘ軸、ｙ軸の動き観察用として使用され、変位
量解析を容易にする。

【００４９】なお、図面では省略されているが、ｚ軸の
動き観察用の変位センサも配置されている。また、光学
ステージ１０ｂ上に搭載されたプロジェクタ１ｂについ
ても、同様に構成され、同様に動作する。

【００５０】図１１は本発明の第４の実施例を説明する
タイムチャートである。本実施例は図６、図８、図１０
の実施例のプロジェクタにおいて、スクリーン７に位置
調整用の検査パターンを表示し、この検査パターンを検
出してライトバルブの所定の位置からのずれ量を算出し
て、表示位置調整機構部を制御することにより位置ずれ
を補正する構成例における検査パターン用検査信号と映
像信号の合成の方法を示す。説明を簡単にするため、２
台のプロジェクタで構成される場合の映像信号に検査信
号を合成する方法を説明する。

【００５１】図１１において、１０００は表示装置の垂
直同期信号波形であり、Ｔ１〜Ｔｎはその波形が変化す
るタイミングである。２０００ａ、２０００ｂは間欠
的、時分割的に発生する検査信号発生部起動信号であ
り、３０００は映像信号波形であり、４０００は検査信
号波形であり、５０００ａ、５０００ｂは合成信号波形
であり、６０００ａ、６０００ｂは検査信号発生部起動
信号と同様に発生するイメージセンサ起動信号である。
上記のタイミングＴ１〜Ｔｎは市販表示装置の１フレー
ム周期と同等である。

【００５２】次に、映像信号と検査信号の合成方法とプ
ロジェクタへの合成信号５０００ａ、５０００ｂの入力
方法、及びスクリーン上の検査パターンをイメージセン
サで取り込む方法を説明する。タイミングＴ１の期間に
検査信号発生部起動信号２０００ａを発生して映像信号
３０００と検査信号４０００を合成し、合成信号５００
０ａをプロジェクタに入力する。さらに、タイミングＴ
２の期間に検査信号２０００ｂを発生して映像信号３０
００と検査信号４０００を合成し、合成信号５０００ｂ
をもう一方のプロジェクタへ入力する。一方、イメージ
センサは、タイミングＴ１の期間にイメージセンサ起動
信号６０００ａに同期してスクリーン上の検査パターン
を取り込み、タイミングＴ２の期間にイメージセンサ起
動信号６０００ｂに同期して、スクリーン上の検査パタ
ーンを取り込む。

【００５３】図１２は本発明の第５の実施例の構成を示
す背面投写方式の投写型表示装置の模式構成側面図であ
り、イメージセンサの配置方法を示す図である。１１０
ａ、１１０ｂ、１１０ｃは反射ミラーであり、１１０は
プロジェクタであり、６１は投写レンズであり、６０
ａ、６０ｂはイメージセンサであり、７はスクリーンで
あり、１３０は筐体である。プロジェクタ１１０の光学
構成は、図６、８、１０と同様であるので説明を省略す
る。

【００５４】本実施例は、表示装置をコンパクトに構成
するため、反射ミラーにより投写光を折り曲げた例であ
る。すなわち、投写レンズ６１からの出射光を第１番目
の反射ミラー１１０ａで反射し、筐体１３０の上部に取
り付けられた第２の反射ミラー１１０ｂで反射し、さら
に筐体１３０の後部に取り付けられた第３の反射ミラー
１１０ｃで反射し、スクリーン７上に投写する。図２に
示す検査パターン表示領域７ａ、７ｂの検査パターンを
取り込むために、イメージセンサ６０ａを第３の反射ミ
ラー１１０ｃの上部に取り付け、検査パターン表示領域
７ｃ、７ｄの検査パターンを取り込むために、イメージ
センサ６０ｂを第３の反射ミラー１１０ｃの下部に取り
付ける。

【００５５】図１３は本発明の第６の実施例の構成を示
す背面投写方式のプロジェクタの模式側面図（ａ）と内
部模式正面図（ｂ）であり、イメージセンサの別の配置
例を示す図である。１１１、１１２は２第のプロジェク
タに対応させて配置した第１の反射ミラーであり、１１
０ｂは第２の反射ミラーであり、１１０ｃは第３の反射
ミラーであり、１１０はプロジェクタ（ここでは代表し
て１台だけを示す）であり、６１は投写レンズであり、
６０はイメージセンサであり、７はスクリーンであり、
１３０は筐体である。

【００５６】投写光の折り曲げ方法は、第１の反射ミラ
ーが２つのミラー１１１、１１２で構成されていること
を除いて図１２の第５の実施例と同様であり、プロジェ
クタの光学構成は図６、８、１０と同様であるので、そ
の説明を省略する。

【００５７】本実施例では、図２に示す検査パターン表
示領域７ａ〜７ｄの検査パターンを一つのイメージセン
サ６０で取り込むために、図１３（ｂ）に示すように、
第１の反射ミラーを２つのプロジェクタに対応させて２
つのミラー１１１、１１２で構成してその中間に一つの
イメージセンサ６０を取り付け、スクリーン７の表示領
域の全域を取り込むように配置する。本実施例によれば
イメージセンサの数を削減できる。

【００５８】なお、上記の実施例では、３つの反射ミラ
ーを用いる例を示したが、反射ミラーは１つ以上で構成
できる。反射により画像が鏡像となる場合は、ライトバ
ルブを反転して配置するなどの対策を採ればよい。第６
の実施例では、第１の反射ミラーとして２つのミラーを
用いることにより間隙を作りそこにイメージセンサを配
置する例を示したが、１つのミラーの中央近傍に光透過
部（開口穴、ハーフミラー、透明部など）を設けて、そ
の背後にイメージセンサを配置してもよい。また、表示
位置調整機構部は、調整する軸別に上記実施例の中から
最適なものを選択することにより、上記の各実施例を組
み合わせて構成してもよい。また、実施例では、主に
ｘ、ｙ、ｚ軸についての自動調整手段を例示したが、θ
ｘ、θｙ、θｚ軸の自動調整も同様に行うことができ
る。例えば、図６の第１の実施例の場合では、平板透明
基板８１、８２をアクチュエータで６軸に制御すればよ
いし、第１０図の第３の実施例の場合では、光学ステー
ジをさらに３軸で支える構造として各軸の回転方向のず
れ量を圧電素子などのアクチュエータでフィードバック
制御すればよい。以上の場合、必ずしも６軸全部を調整
する必要はなく、画質に対して影響度の大きい軸を選択
して調整できる構成としてもよい。検査パターンの位置
検出手段としては、上記のイメージセンサの他に、光学
的な位置検出素子を用いることができ、例えばスクリー
ンの背面などに設置することもできる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の投写型表
示システム及び投写位置調整方法によれば、スクリーン
上に映像信号とともに投写された検査パターンの位置を
イメージセンサや位置検出素子などの位置検出部で検出
し、その検出位置をもとに投写位置の位置ずれを画像処
理等により解析し、投写位置の位置ずれ量に応じて表示
位置調整機構部にフィードバックして、その位置ずれを
光学的、機械的に自動的に補正するようにしたので、映
像信号の表示中であっても、表示を中断することなく複
数の投写型表示装置の画素合わせを容易に高精度に行う
ことができる。

【００６０】上記において、筐体の内部に拡大投写用の
反射ミラーと検査パターンの位置検出部を設置した場合
には、画素合わせが容易で高精度で行える背面投写型の
表示システムがコンパクトに実現できる。この場合、隣
接するプロジェクタの反射ミラーの中間に位置検出部を
配置することにより位置検出部の数を削減できる。

【００６１】さらに上記において、検査パターン信号を
間欠的に発生するようにした場合には、表示画像に重畳
された検査パターンが知覚されずに画素合わせのための
自動調整が行うことができる。

【００６２】このような表示位置ずれを補正する表示位
置調整装機構部を備えた投写型表示システムを高精細な
大画面表示システム及びマルチプロジェクションシステ
ム等に適用すれば、高精細な位置調整が簡易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例に適用する検査パターン
表示領域の概略説明図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明における第１の実施例
の検査パターンの概略説明図である。

【図４】本発明の第１の実施例における表示位置調整機
構部を駆動するための概略構成図である。

【図５】本発明の第１の実施例に適用する光シフト素子
の概略説明図である。

【図６】本発明の第１の実施例における投写型表示装置
の概略構成図である。

【図７】本発明の第１の実施例における表示位置調整機
構部の概略構成図である。

【図８】本発明の第２の実施例を示す投写型表示装置の
概略構成図である。

【図９】本発明の第２の実施例における表示位置調整機
構部の概略構成図である。

【図１０】本発明の第３の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図１１】本発明の第４の実施例を示す概略説明図であ
る。

【図１２】本発明の第５の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図１３】（ａ）、（ｂ）は本発明の第５の実施例を示
す概略構成図である。

【図１４】従来例の投射型表示装置の概略構成図であ
る。

【図１５】従来例の投射像を重ね合わせる機能をもつ投
射型表示装置の概略構成図である。

【図１６】本発明に関連する画素重畳の原理説明図であ
る。

【図１７】本発明に関連する投写位置ずれ調整の説明図
である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１１０、１２０…プロジェクタ７…スクリーン７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ…検査パターン表示領域８ａ、８ｂ…くさび形透明基板９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ…圧電素子１０…イメージセンサ出力信号１０ａ、１０ｂ…光学ステージ１１、１２…光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…変位センサ２０ａ〜２０ｆ…表示位置調整機構部を構成するアクチ
ュエータ２１、２２…光源から発生する赤外線、紫外線をカット
するフィルター３１、３２…光学フィルター４１、４２…集光レンズ５０…変位量解析部５０ａ〜５０ｅ…変位量を算出する回路５１、５２…ライトバルブ６０…イメージセンサ６１、６２、６１ａ、６２ｂ、８００…投射レンズ８１、８２…光シフト素子９１、９２…調整用信号１００ａ、１００ｂ…光学素子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ…平板透明基
板１０３…透明液体１０４…蛇腹構造のシール部材１０５ａ、１０５ｂ…結合子１０６…駆動アーム１０７…マイクロメーター１０８…駆動器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１１、１１２…反射
ミラー１３０…筺体２００…ｘｚステージ用台座２１０、２２０…表示位置調整機構部３００…ｘ軸台座３１０、３２０…合成映像信号発生部４００…ｚ軸台座４１０、４２０…検査信号発生部５００ａ、５００ｂ…駆動用モーター６００ａ、６００ｂ…ラック７００ａ、７００ｂ…ピニオン８１０、８２０…映像信号１０００…垂直同期信号２０００ａ、２０００ｂ…検査信号発生部起動信号３０００…映像信号波形４０００…検査信号波形５０００ａ、５０００ｂ…合成信号波形６０００ａ、６０００ｂ…イメージセンサ起動信号波形ｍ１、ｍ２…プロジェクタの光軸ｍ１１、ｍ１２…プロジェクタの光線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の投写型表示装置からの投写画像を
スクリーン上で画素重畳する投写型表示システムにおい
て、検査パターンを表示するための検査信号を生成する
検査信号発生部と、該検査信号発生部で生成された検査
信号と映像信号を合成する合成信号発生部と、前記スク
リーン上に投写された検査パターンの位置を検出する位
置検出部と、該位置検出部により検出された検査パター
ンの位置をもとに位置ずれ量を検出する変位量解析部
と、該変位量解析部で検出した位置ずれ量をもとに生成
された信号により前記位置ずれ量がなくなるように前記
投写型表示装置の投写位置を制御する表示位置調整機構
部と、を具備することを特徴とする投写型表示システ
ム。
【請求項２】表示位置調整機構部が、１または複数の
平板透明基板と、投写型表示装置の光軸に対する前記平
板透明基板の角度を制御する駆動部で構成されることを
特徴とする請求項１記載の投写型表示システム。
【請求項３】表示位置調整機構部が、投写型表示装置
の投写レンズの光軸を移動させる駆動部で構成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の投写型表示システム。
【請求項４】表示位置調整機構部が、投写型表示装置
を設置する光学ステージと光学ステージを駆動する駆動
部で構成されることを特徴とする請求項１記載の投写型
表示システム。
【請求項５】投写型表示装置からの投写画像を反射さ
せてスクリーン上に拡大表示するための反射ミラーを設
置し、位置検出部を隣接する投写型表示装置の反射ミラ
ー間または反射ミラーの縁部近傍に配置したことを特徴
とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の投
写型表示システム。
【請求項６】複数の投写光学系からの投写画像をスク
リーン上で画素重畳する際の投写位置調整方法であっ
て、まず、検査パターンを表示するための検査信号のみ
を間欠的に発生させて映像信号と合成し、次に、その合
成映像を投写光学系を通してスクリーンに結像し、次
に、前記検査パターンの表示された検出視野の投写像を
結像光学系で結像させ、該結像された検出視野の投写像
を前記間欠的に発生する検査信号に同期して画像信号に
変換し、該変換された画像信号により前記投写光学系の
投写位置の位置ずれ量を検出し、該位置ずれ量がなくな
るように前記投写光学系の投写位置を自動調整すること
を特徴とする投写位置調整方法。