CN113227896B - 投影系统 - Google Patents

Abstract

在具备多个投影装置(10)的投影系统(1)中，多个投影装置(10)分别将影像投影到从用户侧观察时背面侧凸出的透射型曲面屏幕(30)上，控制部(20)将输入影像分割成分别具有重复区域的多个影像，并将分割后的多个影像分别提供给多个投影装置(10)。多个投影装置(10)的各投射光的光轴以从多个投影装置(30)观察时位于比曲面屏幕(30)的中心点更远处的位置为交点。

Description

投影系统

技术领域

本发明涉及一种投影系统，其从多个投影装置投影使用超广角镜头拍摄的影像。

背景技术

在投影映射、模拟器(例如，飞行模拟器)等中，有时使用由多个投影装置对一个影像进行投影的多投影系统。在多投影系统中，通常，以等间隔配置多个投影装置(例如，参照专利文献1)。

在从投影装置向曲面屏幕(例如，柱面屏幕或圆顶屏幕)进行投影的情况下，在投影装置的镜头中大多使用鱼眼镜头或针对屏幕的曲率进行了优化的特殊镜头。关于从上述投影装置经由鱼眼镜头或特殊镜头投射并投影到屏幕上的影像，中心区域的分辨率较密，周边区域的分辨率较粗。

为了将远距离的影像实时地作为具有沉浸感的影像投影到曲面屏幕上，需要以超广角拍摄高精细的影像，并以低延迟传送所拍摄的影像。作为以超广角拍摄高精细的影像的方法，可以考虑用多个相机拍摄的方法和用使用了鱼眼镜头等超广角镜头的单眼相机拍摄的方法。由于后者对影像处理负荷小，所以在实时性方面有利。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-206665号公报。

发明内容

关于用鱼眼镜头等超广角镜头拍摄的影像，中心区域的分辨率较密，周边区域的分辨率较粗。因此，如果从具有鱼眼镜头或特殊镜头的投影装置投射使用超广角镜头拍摄的影像，则投影到屏幕上的图像的周边区域的分辨率双重降低。

本实施方式是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于，提供一种在从多个投影装置投影用超广角镜头拍摄的影像时，抑制所投影的影像品质降低的技术。

为了解决上述问题，本实施方式的某一方式的投影系统包括：透射型的曲面屏幕，从用户侧观察时背面侧凸出；多个投影装置，分别向所述曲面屏幕投影影像；以及控制部，将输入影像分割成分别具有重复区域的多个影像，并将分割后的多个影像分别提供给所述多个投影装置。所述多个投影装置的各投射光的光轴以从所述多个投影装置侧观察时位于比所述曲面屏幕的中心点更远处的位置为交点。

此外，以上的构成要素的任意组合、在方法、装置、系统等之间转换了本实施方式的表述后的组合也作为本实施方式的方式是有效的。

根据本实施方式，在从多个投影装置投影使用超广角镜头拍摄的影像时，能够抑制所投影的影像的品质降低。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式所涉及的投影系统的图；

图2是示出图1的拍摄装置的构成示例的图；

图3是示出图1的控制装置的构成示例的图；

图4是示出图1的投影装置的构成示例的图；

图5是示出基于2台投影装置的配置示例1的图；

图6是示出基于2台投影装置的配置示例2的图；

图7是示出基于2台投影装置的配置示例3的图；

图8是用于说明图7的配置示例3中的投影装置的投射光的光轴的条件的图；

图9是用于说明图7的配置示例3中的投影装置的投射光的光轴的条件的另一图；

图10是示出基于4台投影装置的配置示例4的图；

图11是示出基于4台投影装置的配置示例5的图；

图12是用于说明图11的配置示例5中的投影装置的投射光的光轴的条件的图；

图13的(a)、(b)是用于说明从投影装置投影的影像的像素密度与投射距离的关系的图。

具体实施方式

图1是用于说明本发明的实施方式所涉及的投影系统1的图。在本实施方式的投影系统1中，使用曲面屏幕30。在本实施方式中，针对使用透射型柱面屏幕作为曲面屏幕30的示例进行说明，其中，透射型柱面屏幕在从用户A观察时，背面侧为突出且在水平方向上弯曲。图1是从上方观察投影系统1的图，在具有180°中心角的圆弧上形成有曲面屏幕30。例如，曲面屏幕30的宽度(直径)设计成约2～3m，用户A从曲面屏幕30的中心点附近观察投影到曲面屏幕30上的影像。在这样的设计中，用户A可以得到高的沉浸感。

投影系统1包括多个投影装置10和控制装置20。图1示出了使用4台投影装置10(第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d)的示例。

从用户A观察时，多个投影装置10设置在曲面屏幕30的背面侧，并且从曲面屏幕30的背面朝向曲面屏幕30投射影像。控制装置20是如下装置：使输入影像以帧单元具有重复区域并将其在空间上分割，将分别具有重复区域的分割后的影像分别提供给多个投影装置10。

在本实施方式中，应由多个投影装置10投射的影像是用拍摄装置3拍摄并经由网络2传送到控制装置20的影像。以下，假设将用拍摄装置3实拍的运动图像影像实时地投影到曲面屏幕30的示例。

图2是示出图1的拍摄装置3的构成示例的图。拍摄装置3具备拍摄部31和处理部35。拍摄部31包括超广角镜头32、固体拍摄元件33和信号处理电路34。超广角镜头32是具有140°以上的视角的超广角镜头，并且在本实施方式中，假设使用具有180°的视角的鱼眼镜头。优选的是，超广角度镜头32的视角和曲面屏幕30的中心角是近似的值。此外，可以使用具有180°以上的视角的鱼眼镜头。另外，可以使用具有180°以上的中心角的曲面屏幕30。

固体拍摄元件33将经由超广角度镜头32所入射的光转换成电图像信号，并输出到信号处理电路34。例如，固体拍摄元件33例如以30Hz/60Hz的帧速率输出图像信号。例如，固体拍摄元件33中能够使用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(Charge Coupled Devices，电荷耦合器件)图像传感器。信号处理电路34对从固体拍摄元件33输入的图像信号实施A/D转换、去噪等的信号处理，并输出到处理部35。

处理部35包括图像处理部36、压缩部37和通信部38。处理部35的功能可以通过硬件资源和软件资源的协作、或仅由硬件资源来实现。作为硬件资源，能够利用CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、其他LSI。作为软件资源，能够利用固件等的程序。

图像处理部36基于按照超广角镜头32的视野角度设定的失真参数，对从信号处理电路34输入的图像信号进行坐标转换。例如，使用距画面中心的距离与角度成比例的等距投影方式来执行坐标转换。图像处理部36从使用坐标转换生成的圆形图像中切出矩形图像，并生成通用的纵横比的图像信号。另外，图像处理部36还可以对图像信号实施灰度校正、颜色校正和轮廓校正等的各种图像处理。

压缩部37基于预定的压缩方式来压缩从图像处理部36输入的图像信号。在压缩方式中，优选使用高压缩率且无视觉损失的压缩方式。通信部38是用于通过有线或无线连接到网络2的通信接口，并且根据预定通信标准将包含压缩部37压缩的图像信号的影像信号发送到控制装置20。网络2是因特网和专用线等通信路径的总称，其通信介质、通信路径和协议不受限制。

图3是示出图1的控制装置20的构成示例的图。控制装置20具备通信部21、解压缩部22、分割部23、重复区域校正部24和影像输出部25。控制器20的功能也可以通过硬件资源和软件资源的协作或仅由硬件资源来实现。作为硬件资源，能够利用CPU、ROM、RAM、GPU、DSP、ASIC、FPGA、其他LSI。作为软件资源，能够利用固件等的程序。

图1示出了控制装置20被构成为独立于多个投影装置10的装置的示例。控制装置20分别通过电缆(例如，HDMI(注册商标)电缆，LAN(Local Area Network，局域网)电缆)连接到多个投影装置10。此外，控制装置20和多个投影装置10之间可以无线连接。

此外，控制装置20可以不是独立于多个投影装置10的装置，而是安装有控制装置20的电路板被内置在多个投影装置10中的任何一个的结构。在这种情况下，内置控制装置20的投影装置10与其他投影装置10之间有线或无线连接。

通信部21是用于通过有线或无线连接到网络2的通信接口，并且根据预定的通信标准来接收从拍摄装置3发送的影像信号。解压缩部22通过与拍摄装置3中的压缩方式对应的解压缩方式，对所接收的影像信号进行解压缩。

分割部23将从解压缩部22输入的影像信号分割成多个投影装置10的数量的影像信号。在本实施方式中，将输入的影像在水平方向上分割成四个。此时，使各影像的边界部分具有重复区域。也就是说，在使各影像的边界部分具有冗余部分的状态下，从原来的输入影像中切出各影像。相邻的两个影像之间的重复区域的大小依赖于后面叙述的多个投影装置10的设置方式。

重复区域校正部24根据两者的混合比，对分割后的多个影像中的相邻的两个影像的重复区域的各亮度进行校正。在最简单的处理中，以1：1限定两个影像的重复区域的各亮度，各影像的重复区域的各亮度取0.5倍，并对各亮度进行校正，以使得两个影像的重复区域的混合比的总和为1。另外，可以在重复区域中限定赋予亮度倾斜的混合比。例如，可以对重复区域的左侧影像与右侧影像的混合比赋予亮度倾斜，以使得重复区域的左端为1：0、右侧为0：1。

此外，在多个投影装置10的数量多的情况下，有时在相邻的三个影像中形成重复区域。在这种情况下，对各影像的重复区域的各亮度进行校正，以使得三个影像的重复区域的混合比的总和为1。

影像输出部25分别将各重复区域被校正且分割后的多个影像输出到多个投影装置10。在图1所示的示例中，如图1所示，将四个分割后的影像分别输出到四个投影装置10。

图4是示出图1的投影装置10的构成示例的图。投影装置10包括投射部11和处理部15。投射部11包括光源12、光调制部13和投影镜头14。处理部15包括影像输入部16和影像信号设定部17。处理部15的功能也可以通过硬件资源和软件资源的协作或仅由硬件资源来实现。作为硬件资源，能够利用CPU、ROM、RAM、GPU、DSP、ASIC、FPGA、其他LSI。作为软件资源，能够利用固件等的程序。

从控制装置20向影像输入部16输入影像。影像信号设定部17在光调制部13中设定所输入的影像信号。

作为光源12，能够使用卤素灯、氙灯、金属卤化物灯、超高压汞灯、激光二极管等。

光调制部13根据从影像信号设定部17设定的影像信号，对从光源12入射的光进行调制。光调制部13中使用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)方式、LCoS(LiquidCrystal on Silicon，液晶覆硅)方式、DLP(Digital Light Processing，数字光处理)方式等。在LCD方式中，使用三原色透射型液晶面板，合成并投射由各颜色的透射型液晶面板生成的影像。在LCoS方式中，使用三原色反射型液晶面板，合成并投射由各颜色的反射型液晶面板生成的影像。在DLP方式中，使用DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)。DMD具备与像素数量对应的多个微镜，并且通过根据各影像信号控制各微镜的方向，来生成期望的影像。

投影镜头14放大并输出从光调制部13入射的光。投影镜头14使用一般视角的镜头，并不使用鱼眼镜头或针对曲面屏幕30的曲率进行了优化的特殊镜头。

以下，考察多个投影装置10的配置。首先，为了简化，针对使用2台投影装置10(第一投影装置10a、第二投影装置10b)的情况进行说明。

图5是示出基于2台投影装置10的配置示例1的图。该配置示例1是使用平面屏幕30f而不使用曲面屏幕30的示例。另外，作为分割前的输入影像，利用了使用标准镜头拍摄的影像，而不是使用图2所示的超广角镜头32拍摄的影像。使用标准镜头拍摄的影像在画面内的像素密度基本均匀。另一方面，使用超广角镜头32拍摄的影像的像素密度(分辨率)在从中心到周边降低。也就是说，影像中心的像素大小为最小，并且画面端部的像素大小为最大。

投影装置10与投影面之间的距离越近，所投影的影像的像素密度(分辨率)越高。也就是说，像素大小变小。另外，两者之间的距离越近，影像变得越亮。相反，两者之间的距离越远，所投影的影像的像素密度(分辨率)越低。也就是说，像素大小变大。另外，两者的距离越远，影像变得越暗。

在图5所示的示例中，第一投影装置10a和第二投影装置10b被配置成：各自的投射光的光轴垂直于平面屏幕30f的投影面。从第一投影装置10a的投射位置到平面屏幕30f的各投射位置为止的距离随着越靠近周边而变得越长。因此，严格地，从第一投影装置10a投影到平面屏幕30f的影像的像素密度越靠近周边变得越低，且变得更暗。但是，画面的中心部与周边部的像素密度和亮度之差可以忽略不计，并且可以说画面内的像素密度和亮度分布基本均匀。这同样适用于从第二投影装置10b投影到平面屏幕30f的影像。

如上所述，由于分割前的输入影像的像素密度也基本均匀，因此从第一投影装置10a和第二投影装置10b投影到平面屏幕30f的整个影像的像素密度也基本均匀。

图6是示出基于2台投影装置10的配置示例2的图。从配置示例2开始，使用曲面屏幕30而不是平面屏幕30f，作为分割前的输入影像，利用了使用图2所示的超广角镜头32拍摄的影像。

在这里，将曲面屏幕30的圆弧的中心点设为曲面屏幕30的中心点P1。图6所示的示例是第一投影装置10a和第二投影装置10b相对于曲面屏幕30以等间隔配置的示例。设置多个投影装置10，以使得多个投影装置10的投射光的光轴相对于曲面屏幕30以如下角度等间隔地设定：该角度是对曲面屏幕30的中心角度除以(投影装置10的数量+1)得的角度。更具体地，多个投影装置10的投射位置被设定为：使得多个投影装置10的投射光的光轴在曲面屏幕30的中心点P1相交，多个投影装置10的投射光的光轴以相等角度到达曲面屏幕30的投影面，并且从各投影装置10的投射位置到各投射光的光轴到达投影面的位置(Pa，Pb)为止的投影距离相等。

在图6所示的示例中，曲面屏幕30的中心角度为180°，并且投影装置10的数量是2。因此，第一投影装置10a和第二投影装置10b的投射位置被设定为：使得第一投影装置10a和第二投影装置10b的投射光的各光轴在曲面屏幕30的中心点P1相交，第一投影装置10a和第二投影装置10b的投射光的各光轴到达曲面屏幕30的投影面上的60°间隔的位置(Pa，Pb)，并且从第一投影装置10a和第二投影装置10b的各投射位置到各投射光的光轴到达投影面的位置(Pa，Pb)为止的投射距离相等。

图6的下侧的三个带分别示意性示出输入影像的像素密度、第一投影装置10a的投射光投影到曲面屏幕30的影像的像素密度、以及第二投影装置10b的投射光投影到曲面屏幕30的影像的像素密度。

由于输入影像是使用鱼眼镜头拍摄的影像，所以中心部分的像素密度最高，并且随着靠近周边而降低。从第一投影装置10a投影的影像的像素密度在第一投影装置10a的投射光的光轴到达曲面屏幕30的投影面的位置上最高，随着从该位置向左右远离而降低。同样，从第二投影装置10b投影的影像的像素密度在第二投影装置10b的投射光的光轴到达曲面屏幕30的投影面的位置上最高，随着从该位置向左右远离而降低。

在图6所示的示例中，在投影到曲面屏幕30整体的影像的像素密度中出现两个峰(水平方向上的像素密度相对高的区域)，两个峰之间的中心部分的像素密度低于两个峰部分的像素密度。在这里，两个峰分别对应于各投影装置10的像素密度中光轴到达投影面的位置(Pa，Pb)。对此，由于输入影像的像素密度在中心部分最高，所以输入影像的像素密度的分布与投影到曲面屏幕30整体的影像的像素密度的分布之间产生大的偏离。此外，像素密度的分布还对应于亮度的分布，投影到曲面屏幕30整体的影像的中心部分的亮度比两侧的两个峰部分的亮度更暗。

由于人眼针对以视线方向为中心的30°左右的视野角度范围内的影像敏感，因此对于观察曲面屏幕30的中心部分的用户A来说，容易察觉到曲面屏幕30的中心部分的分辨率和亮度的下降，成为降低沉浸感的原因。

图7是示出基于2台投影装置10的配置示例3的图。在配置示例3中，第一投影装置10a和第二投影装置10b的投射位置被设定为：使得投影到曲面屏幕30整体的影像的中心部的像素密度高于周边部的像素密度。

为了实现上述情况，将多个投影装置10以在不发生渐晕等图像缺陷的范围内尽可能靠近曲面屏幕30的中心的状态偏移配置。在这种情况下，多个投影装置10的投射光的光轴在从多个投影装置10观察时比曲面屏幕30的中心点P1更远的位置的交点P2相交。更具体地，交点P2位于连结了曲面屏幕30的投影面上的中心与中心点P1的线的延长线上。另外，多个投影装置10的投射光的光轴到达曲面屏幕30的投影面的位置(Pa’，Pb’)成为分别比该多个光轴以相等角度到达曲面屏幕30的投影面时的位置(Pa，Pb)更靠近投影面上的中心的位置。此外，如果多个投影装置10的投射光的光轴在交点P2相交，则多个投影装置10的投射光的光轴到达曲面屏幕30的投影面的位置(Pa’，Pb’)可以是与该多个光轴以相等角度到达曲面屏幕30的投影面时的位置(Pa，Pb)相同的位置。

在图7所示的示例中，第一投影装置10a和第二投影装置10b的投射光的光轴在比曲面屏幕30的中心点P1更远的位置的交点P2相交。另外，第一投影装置10a和第二投影装置10b的各投射光的光轴到达曲面屏幕30的投影面的位置(Pa’，Pb’)成为分别比该两个光轴以相等角度到达投影面的两个点的位置(Pa，Pb)更靠近投影面上的中心的位置。因此，第一投影装置10a的投射光的光轴与第二投影装置10b的投射光的光轴所成的角度小于60°。

如图8所示，第一投影装置10a和第二投影装置10b的各自的投射光的光轴成为与圆C1的圆弧的切线L1正交的关系，该圆C1以两个投射光的光轴的交点P2为中心。在这里，切线L1将第一投影装置10a和第二投影装置10b的各自的投射光的光轴与圆C1的交点作为切点，该圆C1以两个投射光的光轴的交点P2为中心。

此外，如图9所示，即使在由实线表示的曲面屏幕30a是中心角不足180°的圆弧的情况下，与图8所示的条件同样地，第一投影装置10a和第二投影装置10b的各自的投射光的光轴成为与圆C1的圆弧的切线L1正交的关系，该圆C1以两个投射光的光轴的交点P2为中心。在这里，切线L1将第一投影装置10a和第二投影装置10b的各自的投射光的光轴与圆C1的交点作为切点，该圆C1以两个投射光的光轴的交点P2为中心。

曲面屏幕不限于圆弧。曲面屏幕例如可以是椭圆弧。在曲面屏幕是椭圆弧的情况下，将椭圆的长轴与短轴之间的交点作为曲面屏幕的中心点P1。

若比较图6和图7中的表示从第一投影装置10a投影的影像的像素密度的带，则可知在图7所示的示例中，像素密度最高的区域更靠近投影到曲面屏幕30整体的影像的中心。即，可知向右方向靠近。同样地，若比较图6和图7中的表示从第二投影装置10b投影的影像的像素密度的带，则可知在图7所示的示例中，像素密度最高的区域更靠近投影到曲面屏幕30整体的影像的中心。即，可知向左方向靠近。

若将第一投影装置10a的投射光的光轴与第二投影装置10b的投射光的光轴所成的角度设为更小，则能够将从第一投影装置10a投影的影像的像素密度最高的区域和从第二投影装置10b投影的影像的像素密度最高的区域进一步靠近中心。

在图7所示的示例中，与图6所示的示例相比，投影到曲面屏幕30整体的影像的像素密度的分布更接近输入影像的像素密度的分布，从而能够投影接近用拍摄装置3拍摄的影像的分辨率和亮度的影像。因此能够提高用户A的沉浸感。

图10是示出4台投影装置10的配置示例4的图。配置示例4是相对于曲面屏幕30以等间隔配置了第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d的示例。在图10所示的示例中，曲面屏幕30的中心角度为180°，并且投影装置10的数量是四个。因此，第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d的投射位置被设定为：使得第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d的各投射光的光轴在曲面屏幕30的中心点P1相交，第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d的各投射光的光轴以36°间隔到达曲面屏幕30的投影面，并且从第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d的各投射位置到各投射光的光轴到达投影面的位置(Pa，Pb，Pc，Pd)为止的透射距离相等。

图10的下侧的五个带分别示意性示出输入影像的像素密度、第一投影装置10a的投射光投影到曲面屏幕30的影像的像素密度、第二投影装置10b的投射光投影到曲面屏幕30的影像的像素密度、第三投影装置10c的投射光投影到曲面屏幕30的影像的像素密度、以及第四投影装置10d的投射光投影到曲面屏幕30的影像的像素密度。

在图10所示的示例中，在投影到曲面屏幕30整体的影像的像素密度中出现四个峰(水平方向上的像素密度相对高的区域)。在这里，四个峰分别对应于在各投影装置10的像素密度中光轴到达投影面的位置(Pa，Pb，Pc，Pd)。相邻的两个峰的峰谷之间的部分的像素密度低于两个峰部分的像素密度。由此，投影到曲面屏幕30整体的影像的像素密度具有不自然的偏差。同样地，亮度也具有不自然的偏差。

图11是示出基于4台投影装置10的配置示例5的图。在配置示例5中，第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d的投射位置被设定为：使得投影到曲面屏幕30整体的影像的中心部的像素密度高于周边部的像素密度。

在图11所示的示例中，第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d的各投射光的光轴到达曲面屏幕30的投影面的位置(Pa’，Pb’，Pc’，Pd’)成为分别比该四个光轴以相等角度到达投影面的四个点的位置(Pa，Pb，Pc，Pd)更靠近投影面上的中心的位置。

相邻的两个投影装置10的两个投射光的光轴所成的角度优选设定为越靠近投影面上的中心越小。在图11所示的示例中，第二投影装置10b的投射光的光轴与第三投影装置10c的投射光的光轴所成的角度被设定为小于第一投影装置10a的投射光的光轴与第二投影装置10b的投射光的光轴所成角度、以及第三投影装置10c的投射光的光轴与第四投影装置10d的投射光的光轴所成的角度。

在图11所示的示例中，从投射到曲面屏幕30的中心部的第二投影装置10b和第三投影装置10c的各投射位置到各投射光的光轴到达投影面的位置(Pb’，Pc’)为止的投射距离被设定为小于从投射到曲面屏幕30的周边部的第一投影装置10a和第四投影装置10d的各投射位置到各投射光的光轴到达投影面的位置(Pa’，Pd’)为止的投射距离。如上所述，该距离越短，所投影的影像的像素密度越高，并且变得更亮。

在图11所示的示例中，投射到曲面屏幕30的中心部的第二投影装置10b和第三投影装置10c的投射光的光轴在交点P2相交，交点P2在从各投影装置10观察时位于比曲面屏幕30的中心点P1更远的位置。投射到曲面屏幕30的周边部的第一投影装置10a和第四投影装置10d的投射光的光轴在交点P3相交，交点P3在从各投影装置10观察时位于比第二投影装置10b和第三投影装置10c的投射光的光轴的交点P2更近、且比曲面屏幕30的中心点P1更远的位置。交点P3的位置依赖于上述的各投影装置10的投射距离。交点P2和交点P3位于连结了曲面屏幕30的投影面上的中心与中心点P1的线的延长线上。

若多个投影装置10的投射光的光轴在比中心点P1更远的位置相交，则多个投影装置10的投射光的光轴到达曲面屏幕30的投影面的位置(Pa’，Pb’，Pc’，Pd’)可以是与该多个光轴以相等角度到达曲面屏幕30的投影面时的位置(Pa，Pb，Pc，Pd)相同的位置。

如图12所示，投影到屏幕中心部的第二投影装置10b和第三投影装置10c的各自的投射光的光轴成为与圆C1的圆弧的切线L1正交的关系，该圆C1以这两个投射光的光轴的交点P2为中心。在这里，切线L1以第二投影装置10b和第三投影装置10c的各自的投射光的光轴与圆C1的交点为切点，该圆C1以这两个投射光的光轴的交点为中心。投影到屏幕侧部的第一投影装置10a和第四投影装置10d的各自的投射光的光轴成为与圆C2的圆弧的切线L2正交的关系，该圆C2以这两个投射光的光轴的交点P3为中心。在这里，切线L2以第一投影装置10a和第四投影装置10d的各自的投射光的光轴与圆C2的交点为切点，该圆C2以这两个投射光的光轴的交点P3为中心。此外，即使投影装置10的数量进一步增加，也成立相同的关系。

若比较图10和图11中的表示从第一投影装置10a、第二投影装置10b、第三投影装置10c和第四投影装置10d投影的影像的像素密度的带，则可知在图11所示的示例中，像素密度最高的区域更靠近投影到曲面屏幕30整体的影像的中心。

在图11所示的示例中，与图10所示的示例相比，投影到曲面屏幕30的影像的像素密度的分布更接近输入影像的像素密度的分布，从而能够投影接近用拍摄装置3拍摄的影像的分辨率和亮度的影像。因此能够提高用户A的沉浸感。

图13的(a)、(b)是用于说明从投影装置10投影的影像的像素密度与投射距离之间的关系的图。图13的(a)是投影到平面屏幕30f的情况下的示例，图13的(b)是投影到曲面屏幕30的情况下的示例。

在图13的(a)中，当将投影装置10的投射距离设为L、将平面屏幕30f上的投影范围的水平方向的长度设为H、将投影装置10的投影角度设为θ时，成立下述(式1)的关系。

H/2＝L*tan(θ/2)…(式1)

在图13的(b)中，当将投影装置10的投射光到达曲面屏幕30的圆柱投影面的中心位置(第一投影位置)与投影装置10的投射位置之间的距离(第一投射距离)设为L、将投影装置10的投射光的第一投射距离地点上的投射范围的水平方向的长度设为H、将投影装置10的投影角度设为θ时，成立下述(式2)的关系。

在图13的(b)中，当将使投影装置10的投射光到达曲面屏幕30的圆柱投影面的最边端位置(第二投影位置)平行移动到该投射光的光轴上的位置与投影装置10的投射位置之间的距离(第二投射距离)设为L’、将投影装置10的投射光的第二投射距离地点上的投射范围的水平方向的长度设为H’、将投影装置10的投影角度设为θ时，成立下述(式3)的关系。

H/2＝L*tan(θ/2)…(式2)

H’/2＝L’*tan(θ/2)…(式3)

当将从投影装置10投影的影像的水平方向上的像素数设为X时，如平面屏幕30f所示的平面上的水平方向的像素密度P由下述(式4)表示。

P＝X/H＝X/(2*L*tan(θ/2))…(式4)

如曲面屏幕30所示的圆柱投影面的端部的像素密度相对于中心的像素密度的像素密度比与第二投射距离L’相对于第一投射距离L的投射距离比(L’/L)成反比。

即，针对如鱼眼透镜那样的像素密度从中心向周边降低的输入影像，将多个投影装置10偏移配置，以使靠近中心的位置的投射距离比较小、且周边的投射距离比较大，由此能够进行抑制了输入影像的分辨率的降低的显示。在图13的(b)中，例如，关于输入影像的像素密度的变化特性，假设端部的像素密度是中心的像素密度的0.8倍。在这种情况下，在投影装置10的投影范围内，第二投射距离L’允许到第一投射距离L的1.25倍，在该条件下，能够配置投影装置10。

输入影像的从中心到端部的像素密度的特性例如可以根据拍摄中所用的镜头的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)特性来估计。因此，各投影装置10的第一投射距离L和第二投射距离L’被决定为落入根据输入影像的MTF特性估计的、不降低输入影像的显示分辨率的投射距离比的范围内。

根据以上说明的本实施方式，当使用多个投影装置10来多重投影用鱼眼镜头等超广角镜头拍摄的输入影像时，并不是以等间隔配置多个投影装置10，而是根据输入影像的分辨率的变化来配置。使用超广角镜头拍摄的输入影像的画面内的分辨率并不是均匀的，而是从中心到周边降低。通过根据输入影像的分辨率的变化来配置多个投影装置10，能够优化投影到屏幕上的影像的分辨率。

具体地，将多个投影装置10以在不发生渐晕等图像缺陷的范围内尽可能靠近曲面屏幕30的中心的状态偏移配置。由此，从各投影装置10投影的影像的像素密度变得左右不均匀，并且投影到曲面屏幕30整体的影像成为越靠近曲面屏幕30的中心、则像素密度变得越高的状态。因此，用户A观察的影像成为与使用超广角镜头拍摄的影像的像素密度的分布接近的像素密度的分布，从而能够不损害输入影像的分辨率地投影到曲面屏幕30。此外，本实施方式所涉及的多个投影装置10的配置方法对于曲面屏幕30特别有效，但对于平面屏幕30f也有一定的效果。

另外，由于无需对投影装置10的投影镜头14使用鱼眼镜头或针对曲面屏幕的曲率进行了优化的特殊镜头，所以能够有效利用现有的投影装置10。

以上，基于实施方式，对本发明进行了说明。该实施方式是示例性的，本领域技术人员应理解的是，可以得到这些各构成要素和各处理程序的组合的变形例，并且这些变形例也在本发明的范围内。

在上述实施方式中，针对使用从用户A观察时的背面侧为凸且在水平方向上弯曲的透射型柱面屏幕的示例进行了说明。关于这点，针对背面侧为凸且在垂直方向上弯曲的透射型柱面屏幕，当在垂直方向上排列配置多个投影装置10时，也能够使用上述实施方式所涉及的配置方法。另外，针对背面侧为凸的透射型圆顶屏幕，当在垂直方向和水平方向上排列配置多个投影装置10时，也能够使用上述实施方式所涉及的配置方法。

另外，在使用从用户A观察时的正面侧为凸的反射型柱面屏幕或圆顶屏幕、且使用多个投影装置10从正面侧投影时，也能够使用上述实施方式所涉及的配置方法。

另外，在上述图5～图12中，示出了通过投影装置10的配置来调整各投影装置10的投射光的光轴的角度的示例，但也可以通过投影装置10的倾斜角度调整功能来进行调整。

工业应用性

本发明可用于投影到曲面屏幕的投影系统。

符号说明

1：投影系统；2：网络；3：拍摄装置；31：拍摄部；32：超广角镜头；33：固体拍摄元件；34：信号处理电路；35：处理部；36：图像处理部；37：压缩部；38：通信部；A：用户；10：投影装置；11：投射部；12：光源；13：光调制部；14：投影镜头；15：处理部；16：影像输入部；17：影像信号设定部；10a：第一投影装置，10b：第二投影装置；10c：第三投影装置；10d：第四投影装置；20：控制装置；21：通信部；22：解压缩部；23：分割部；24：重复区域校正部；25：影像输出部；30曲面屏幕；30f：平面屏幕。

Claims (4)

1.一种投影系统，其特征在于，包括：

透射型的曲面屏幕，从用户侧观察时背面侧凸出；

多个投影装置，将输入影像分别投影到所述曲面屏幕；以及

控制部，将所述输入影像分割成多个影像，并将分割后的所述多个影像分别提供给所述多个投影装置，所述多个影像分别具有重复区域，

所述输入影像是使用超广角镜头拍摄的影像，

所述多个投影装置的各投射光的光轴以从所述多个投影装置侧观察时位于比所述曲面屏幕的中心点更远处的位置为交点，

并且，所述多个投影装置所具有的投影镜头不是超广角镜头。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，

所述曲面屏幕是柱面屏幕或圆顶屏幕。

3.根据权利要求1或2所述的投影系统，其特征在于，

所述多个投影装置的投射位置被设定为，使得所述多个投影装置的各投射光的光轴到达所述曲面屏幕的投影面的位置分别比如下多个位置更靠近所述投影面上的中心，所述多个位置是指：以将所述曲面屏幕的中心角度除以所述多个投影装置的数量加一的值而得到的角度，等间隔地设定所述多个投影装置的投射位置时各投射光的光轴到达所述曲面屏幕的投影面的位置。

4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，

当将所述投影装置的投射光的光轴到达所述曲面屏幕的投影面的位置与该投影装置的投射位置之间的距离设为第一投射距离，将使所述投影装置的投射光到达所述曲面屏幕的投影面的最边端位置平行移动到所述投射光的光轴上的位置与该投影装置的投射位置之间的距离作为第二投射距离，将所述第二投射距离相对于所述第一投射距离的比率设为投射距离比时，

各所述投影装置的所述第一投射距离和所述第二投射距离被决定为落入不降低所述输入影像的显示分辨率的所述投射距离比的范围内，该范围是根据从所述输入影像的中心到端部的像素密度的变化特性确定的，

将多个投影装置偏移配置，以使得投射到所述曲面屏幕的中心部时的投射距离比小于投射到所述曲面屏幕的周边部时的投射距离比。

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