JP2000241876A - マルチプロジェクション映像表示装置 - Google Patents
マルチプロジェクション映像表示装置Info
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Abstract
する場合に、プロジェクタの投写範囲の境界付近で、非
零の最低輝度レベルによる不連続な輝度変化が発生し、
映像全体のシームレスな一体感が損われ映像品質が劣化
するという課題がある。 【解決手段】それぞれのプロジェクタの入力映像の形状
や輝度や色彩を任意に変調できる映像信号変調加工手段
と、画像再生デバイスと、入力映像信号に応じた映像を
該画像再生デバイス上に再生するためのデバイス駆動回
路と、該画像再生デバイスを照らす光源と、光源に照ら
された画像再生デバイスの輝度分布をスクリーン上に合
焦させるレンズと、該画像再生デバイスと該レンズの間
に透過率がほぼ100%の透明な基板と、該基板上に場所
により塗布密度を変化させた透過率制御用光吸収材料か
らなる投写境界輝度漸次減衰手段を設置する。
Description
テムに係り、映像のスクリーン上への投写装置および方
法に関する。
スクリーン上で一部重ね合わせ、全体で一つのシームレ
スな映像として合成表示するシステムの構成を示す。プ
ロジェクタ 0101aとプロジェクタ 0101bのスクリーン 0
102上での投写映像範囲を、それぞれ、投写範囲 0103a
と投写範囲 0103bとする。投写範囲 0103aと投写範囲 0
103bは、互いに一部重さなりを持って図1のようにスク
リーン 0102上に配置する。プロジェクタ 0101aとプロ
ジェクタ 0101bの配置方向に平行な方向を、x軸、それ
に垂直な方向を y軸とする座標系 0104をスクリーン 01
02上に設定する。座標系 0104で、yの値が一定の直線を
スクリーン横断線 0105とし、スクリーン横断線 0105と
投写範囲 0103aの左端との交点位置のx座標値を A、ス
クリーン横断線 0105と投写範囲 0103aの右端との交点
位置のx座標値を C、スクリーン横断線0105と投写範囲
0103bの左端との交点位置のx座標値を B、スクリーン横
断線 0105と投写範囲 0103bの右端との交点位置のx座標
値を D とする。映像信号再生器 0107aと映像信号再生
器 0107bから出力される映像信号は、それぞれ、信号変
調回路 0108aと信号変調回路 0108bに入力される。該信
号変調回路で変調された映像信号はそれぞれ、プロジェ
クタ 0101aとプロジェクタ 0101bに供給される。
範囲 0103bの合成投写範囲全体 0106に輝度分布 I0(x,
y)の映像を表示するための方法の一つは、以下に述べる
エッジブレンド技法が典型である。先ず、数1と数2に示
すように、元映像 I0(x,y)を、I1(x,y)とI2(x,y)に分割
する。
y)の重複部分(xが範囲[B,C]の値を持つ部分)を、図2 に
示すように、重複部分で減衰していて、数4に示す関係
を持つ輝度維持率 C1と輝度維持率 C2で、分割輝度 I1
(x,y)とI2(x,y)を輝度変調する。
輝度を、それぞれ数5 と数6のように、I1'(x,y)とI2'
(x,y)とする。
(x,y)の合成は、元映像 I0(x,y)そのものとなる。
れた画像をスクリーン 0102上に投影する方法として、
次に述べるようなプロジェクタ 0101aとプロジェクタ 0
101bへの入力映像信号を変調する方法がある。
の間には、数8の関係がある。
函数で、V の最小値 Vminに対して、数9のように、零と
する。
れてきたCRT三管式プロジェクタの場合には、映像信号
が最小値 Vmin に対して、投写輝度を完全に零に出来
る。即ち、数10 の関係が成立する。
のように、互いの重なりあった部分で輝度変調された映
像を再生するために、数11 のように、輝度の振幅値の
変調C1(x,y) を、映像信号の変調 φ1(V(x,y);x,y) と
して実現する。
変調 C2(x,y) を、映像信号の変調φ2(V(x,y);x,y) と
して実現する。
する映像信号処理回路を、アナログあるいはディジタル
の電子回路として作成し、信号変調回路と名付ける。信
号変調回路 0108aは、映像信号再生器 0107aの出力映像
信号V(x,y)を入力し、数11の関係を満たす変調映像信号
φ1(V(x,y);x,y) を出力する。信号変調回路 0108b
は、映像信号再生器 0107bの出力映像信号V(x,y)を入力
し、数12 の関係を満たす変調映像信号 φ2(V(x,y);x,
y) を出力する。信号変調回路 0108aの出力信号をプロ
ジェクタ 0101aの映像信号入力端子に供給する。信号変
調回路 0108bの出力信号をプロジェクタ 0101bの映像信
号入力端子に供給する。図1のシステム構成により、複
数プロジェクタの各映像を、スクリーン上で一部重ね合
わせ、全体で一つのシームレスな映像として合成表示す
るシステムを実現できる。
場合のみ有効である。前述のように、CRT三管式プロジ
ェクタを利用する場合には、数10 が成立していると看
倣せる。しかし、CRT三管式プロジェクタより安価で明
るい液晶プロジェクタを用いてシステムを構成する場
合、液晶プロジェクタは入力映像信号を最低値にして
も、投写される光は完全に零にはならず、スクリーン上
の投写範囲は、ほぼ一定輝度で照らされる。即ち、数10
の条件が成立しなくなる。液晶プロジェクタを用いた
このような場合、数13の条件が成立する。
ときの映像投写範囲内のスクリーン上の輝度が、プロジ
ェクタの違いにのみ依存し、場所に依存しないとする。
即ち、 プロジェクタ 0101aの最低輝度を、Z1(x,y) = L
1 とし、プロジェクタ 0101bの最低輝度を、Z2(x,y) =
L2 とする。この場合、図1のスクリーン横断線 0105に
沿った輝度分布は、図3の最低輝度分布 L(x,y) 0301が
示すように、投写範囲0103aと投写範囲 0103bの重なり
部分では、プロジェクタ 0101aとプロジェクタ0101bの
それぞれの最低輝度値 L1 と L2 を足し合わせた輝度 L
1+L2 を取り、他の部分より明るくなる。一方、映像信
号が最大値をとったときに、映像投写範囲内のスクリー
ン上のプロジェクタ 0101aによる投写光輝度を H1 と
し、プロジェクタ 0101bによる投写光輝度を H2 とする
と、図3の最高輝度分布 H(x,y) 0302が示すように、投
写範囲 0103aと投写範囲 0103bの重なり部分では、プロ
ジェクタ 0101aとプロジェクタ 0101bのそれぞれの最高
輝度値 H1 と H2 を足し合わせた輝度 H1+H2 となる。
値を R として、L(x,y)の最大値をFとする。このとき、
数14 と 数15 の関係を満たす映像信号変調函数 φ1(V
(x,y);x,y) とφ2(V(x,y);x,y) が存在し、図1の信号変
調回路 0108aと信号変調回路0108bを、これらの変調函
数の特性で動作させる。すると、図1の合成投写範囲全
体 0106には、黒色を表示する時の最低輝度が F だけ底
上げされ、投写範囲 0103aではコントラストが 最大 (R
-F)/(H1-L1) に低下し、投写範囲 0103bではコントラス
トが 最大(R-F)/(H2-L2) に低下した各映像が、全体で
一つのシームレスな映像として原理的に合成表示され
る。
は、映像信号変調 φ1(V(x,y);x,y) の映像信号最低値
Vmin に対応する値の分布は、図4に示すように、 x=B
で不連続となる。同様に、映像信号変調 φ2(V(x,y);x,
y) の映像信号最低値 Vmin に対応する値の分布は、図5
に示すように、 x=C で不連続となる。
バイス上の各画素の位置が量子化されているために、φ
1(V(x,y);x,y)で変調された映像の位置分解能が画素の
量子化精度に制限される。この位置誤差が存在すると
き、図1のプロジェクタ 0101aとプロジェクタ 0101bの
合成映像の最低輝度レベルの空間分布は、図6のように
なる。図6では、φ1(Vmin;x,y)の不連続位置 x=B の位
置が、誤差εの位置誤差を持ちB+εの位置となり、φ2
(Vmin;x,y)の不連続位置 x=C の位置が、誤差εの位置
誤差を持ちC+εの位置となったときの合成映像の最低輝
度レベルの空間分布を示す。不連続な明線 0601や不連
続な暗線 0602の幅は、1画素の幅以下であるが、周辺
輝度と不連続な変化を持つために、人間の目視では非常
に鮮明な点あるいは線として認識される。そのために、
不連続な明線 0601や不連続な暗線 0602が各プロジェク
タの分割投影範囲の境界を極立たせ、映像全体が黒かあ
るいは輝度が低い映像を表示しようとした場合に、映像
全体をシームレスな一体化した映像と認識できなくなる
という問題が発生する。
クリーン上でシームレスな映像を合成表示するシステム
を構成した場合に、映像全体が黒かあるいは輝度が低い
映像の表示では、映像全体のシームレスな一体感が損わ
れ、映像品質が劣化するという課題が存在する。
のであり、その目的は、液晶プロジェクタのように、安
価で高輝度ではあるが、最低輝度レベルを完全に零にで
きないプロジェクタを用いてスクリーン上でシームレス
な映像を合成表示するシステムを構成した場合に、映像
全体が黒かあるいは輝度が低い映像を表示しても、映像
全体のシームレスな一体感を損わないように、映像を合
成する装置および方法を提供することにある。
に、本発明のマルチプロジェクション映像表示装置で
は、スクリーンと、該スクリーン上に背面あるいは正面
から画像を投写する複数のプロジェクタを、該スクリー
ン上での該プロジェクタの投写映像が一定の重なりを持
つように配置する。
合せた範囲全体に単一の映像を表示する場合に、該プロ
ジェクタそれぞれが担当することになる部分映像を作成
する。該部分映像は、該プロジェクタそれぞれに接続し
た映像信号再生器により再生される。該映像信号は形状
や輝度や色彩を任意に変調できる映像信号変調加工手段
を経由して該プロジェクタに供給される。
バイスと、入力映像信号に応じた映像を、該画像再生デ
バイス上に再生するためのデバイス駆動回路と、該画像
再生デバイスを照らす光源と、光源に照らされた画像再
生デバイスの輝度分布をスクリーン上に合焦させるレン
ズと、該画像再生デバイスと該レンズの間に透過率がほ
ぼ100%の透明な基板と、該基板上に場所により塗布密
度を変化させた透過率制御用光吸収材料からなる投写境
界輝度漸次減衰手段を設置する。
境界輝度漸次減衰手段の二つの手段を組合わせて、スク
リーン上で隣接し重なりをもつ投写映像との重ね合わせ
部分の継ぎ目をなくすエッジブンレンディング処理をお
こなう方法であるため、最低輝度レベルを完全に零にで
きないプロジェクタを用いても、該投写境界輝度漸次減
衰手段により、重ね合せ部分の投写境界付近では完全に
輝度を零にまで減衰させることができ、該投写境界輝度
漸次減衰手段では減衰率をプロジェクタの設置位置に連
動させるなど柔軟にかつ精度良く制御出来ない部分を、
映像信号変調加工手段により補正するという二重の処理
によって、映像全体のシームレスな一体感を損わないよ
うに精度良く映像を合成することが可能になるという効
果がある。
る。
システムを構成する全てのプロジェクタ 0101aとプロジ
ェクタ 0101b に、図7に示す内部機構を持つ投写境界輝
度漸次減衰機構付プロジェクタを用いる。
ェクタの内部構造を示す。投写境界輝度漸次減衰機構付
プロジェクタは、イメージングデバイス駆動回路 0702
が入力映像信号 0701の情報に対応する映像を、液晶透
過イメージングデバイス 0703上の透過率の空間分布と
して再生されるように、該イメージングデバイスを制御
する。光源ランプ 0704の発っする光を背面から液晶透
過イメージングデバイス0703に照射し、該イメージング
デバイス上の輝度分布として映像が再現される。該イメ
ージングデバイス上の映像光は、液晶透過イメージング
デバイス 0703と投写レンズ 0705の間に設置した投写境
界輝度漸次減衰フィルタ保持機構 0707で保持された投
写境界輝度漸次減衰フィルタ 0706を通して、投写レン
ズ 0705で集光されスクリーン上に合焦される。
液晶透過イメージングデバイス 0703を通過した後の光
がスクリーンに到達するまでの間の位置で、映像の輝度
分布を空間的に変調することが可能な位置であれば、ど
こでもよいという設置自由度がある。したがって、プロ
ジェクタの匡体外で、投写レンズ 0705とスクリーンの
間の映像光の通過位置に投写境界輝度漸次減衰フィルタ
保持機構 0707で保持された投写境界輝度漸次減衰フィ
ルタ 0706を設置しても、プロジェクタの匡体内に投写
境界輝度漸次減衰フィルタを設置した場合と同等の機能
を持たせることができる。
デバイスを用いたプロジェクタではなく、DMD(Digital
Micromirror Device)等の光反射型のイメージングデバ
イスを用いたプロジェクタにおいても、投写境界輝度漸
次減衰フィルタを、上述のように、イメージングデバイ
スとスクリーンの間の映像光の通過位置に配置すること
で、本実施例に述べる投写境界輝度漸次減衰機構付プロ
ジェクタと同等の機能を持たせることができる。
説明する。投写境界輝度漸次減衰フィルタは、高透過率
硝子基板 0801で作成されており、光源ランプ 0704で背
面から照らされた液晶透過イメージングデバイス 0703
の中心付近の映像光は100%透過し、高透過率硝子基板
0801の外周部分で、映像光の外周部分の映像光が通過す
る位置付近では、密度を制御して塗布した透過率制御用
光吸収材 0802により、場所により光の透過率を変化さ
せている。図8では、スクリーン上に投写される映像の
方向と対応付けられた座標系 0803を設定し、横断線 08
04を図1の スクリーン横断線 0105に対応させる。横断
線 0804に沿って計ったプロジェクタ 0101aに対応する
投写境界輝度漸次減衰フィルタの光透過率分布 S1 とプ
ロジェクタ0101bに対応する投写境界輝度漸次減衰フィ
ルタの光透過率分布 S2 がそれぞれ、図9および図10に
なるように、透過率制御用光吸収材 0802の塗布密度を
設定する。
タ 0706は、プロジェクタの投写する映像のスクリーン
上での配置に応じて、透過率制御用光吸収材 0802の塗
布の状況が異なる。そのため、プロジェクタの配置に応
じて、各プロジェクタ内の投写境界輝度漸次減衰フィル
タ 0706はそれぞれ異なる特性を持つ。図8は、投写映像
範囲の x 方向の両端で光を減衰させる投写境界輝度漸
次減衰フィルタの例を示している。
の投写境界輝度漸次減衰フィルタを装着する必要性があ
るために、投写境界輝度漸次減衰フィルタ保持機構 070
7には投写境界輝度漸次減衰フィルタ 0706を容易に交換
可能とする機構を用意する。具体的には、投写境界輝度
漸次減衰フィルタ保持機構 0707を、投写境界輝度漸次
減衰フィルタ 0706交換時に、プロジェクタの他の部品
との相互干渉が生じない位置へ設置し、バネ等により投
写境界輝度漸次減衰フィルタ 0706を固定するなど、着
脱が簡易になる機構で投写境界輝度漸次減衰フィルタ 0
706を固定する。
S1とS2が、数16と数17の関係にあるときの、最低輝度映
像のスクリーン上での輝度分布 L'(x,y)と最高輝度映像
のスクリーン上での輝度分布 H'(x,y)を、図11に示す。
S1とS2が、数18と数19の関係にあるときの、最低輝度映
像のスクリーン上での輝度分布 L'(x,y)と最高輝度映像
のスクリーン上での輝度分布 H'(x,y)を、図12 に示
す。このとき、L'(x,y)の上限をF' とし、H'(x,y)の下
限を R' とする。
備えたプロジェクタにおいて、映像信号と投写映像輝度
の間には、プロジェクタ 0101aとプロジェクタ 0101bの
それぞれで、数20と数21 の関係がある。映像信号 V に
依存する函数 f(V) は、 映像信号Vの最小値 Vmin で数
9 の関係を満し、映像信号Vの最大値 Vmax で数22の関
係を満すとする。
像輝度変調函数φ'1(V(x,y);x,y) と、φ'2(V(x,y);x,
y) が存在する。この映像輝度変調函数 φ'1(V(x,y);x,
y) とφ'2(V(x,y);x,y) のそれぞれで、図1の信号変調
回路 0108aと信号変調回路 0108aを動作させる。する
と、図1の合成投写範囲全体 0106には、黒色を表示する
時の最低輝度が F' だけ底上げされ、コントラストが
最大 (R'-F')/M に低下した映像が、合成投写範囲全体
0106全体にわたって、一つのシームレスな映像として合
成表示できる。
23と数24 の関係を満たす映像輝度変調函数が、映像信
号値に最低値 Vmin をとったときの空間分布 φ'1(Vmi
n;x,y) と φ'2(Vmin;x,y) を、それぞれ図13と図14に
示す。図12に示す投写映像の輝度分布のときの数23と数
24の関係を満たす映像変調函数が、映像信号値に最低値
Vmin をとったときの空間分布φ'1(Vmin;x,y) とφ'2(V
min;x,y) を、それぞれ図15と図16に示す。図13あるい
は図15のいずれの場合においても、φ'1 は連続で滑ら
かな函数となる。同様に、φ'2 も連続で滑らかな函数
である。
るために生じる再生映像の画素位置の量子化誤差や、図
1の信号変調回路 0108aや信号変調回路 0108bによるφ'
1 やφ'2 の実現精度誤差などが存在するときの、スク
リーン上の合成映像の最低輝度レベルの空間分布を、図
17に示す。φ'1 とφ'2 の連続で滑らかという性質によ
って、多少の位置精度に誤差があっても、その影響によ
る輝度変化は連続で滑らかなものとなる。投写境界輝度
漸次減衰フィルタを備えていないプロジェクタの場合
で、位置精度誤差の影響がある場合の合成映像の最低輝
度レベルの空間分布図6と比較すると、図6では位置精度
誤差の影響による周辺輝度との不連続な変化を伴い、人
間が敏感に感知しやすい輝度変化率の高い明線や暗線が
発生する。一方、図17では、位置精度誤差の影響が、周
辺輝度との輝度差が小さくその変化率も小さい輝度変化
として、明線発生個所 1701や暗線発生個所 1702に現わ
れる。
化率あるいは輝度変化率の変化率の発生個所を非常敏感
に感知するとうい性質を持つ。従って、図17の合成映像
は図6に比較して格段に均一なシームレス合成映像と知
覚される。
ェクタのように、安価で高輝度ではあるが、最低輝度レ
ベルを完全に零にできないプロジェクタを用いてスクリ
ーン上でシームレスな映像を合成表示するシステムを構
成した場合に、品質の高いシームレスな合成映像を実現
できるという効果がある。
で一部重ね合わせ、全体で一つのシームレスな映像とし
て合成表示するシステムの画面構成は、用いるプロジェ
クタの台数に応じて、各プロジェクタの部分映像面を左
右方向に一列に配置したり、上下左右方向に碁盤目上に
配置する。本実施例では、明解な説明が可能なように、
最も簡単なシステム構成の場合について述べた。しか
し、プロジェクタの台数が3台以上の場合でも、配置の
違いに応じて、各プロジェクタの投写映像のスクリーン
上での互いの重なり合う位置関係が変化するだけなの
で、重なり合う位置関係に応じて、本実施例と同様に投
写境界輝度漸次減衰フィルタの減衰特性と映像信号輝度
回路の輝度変調特性を設定するだけで、本実施例と同等
の効果を持つシステムを構成できる。
輝度漸次減衰手段と、映像信号処理の映像信号変調加工
手段とを併用して、複数プロジェクタから投写される映
像をスクリーン上で幾何的にも輝度や色の空間分布的に
も滑らかに接続することによって、最低輝度光量を完全
に零に出来ないプロジェクタを用いたマルチプロジェク
ション映像表示装置においても、スクリーン上の映像接
続部を滑らかに接続できる効果と、プロジェクタの設置
位置精度の変動に対するスクリーン上の映像接続部の輝
度変化率を小さく抑えることができ、プロジェクタの設
置位置精度の許容誤差限界を拡大することができる効果
がある。
布。
ジェクタの投写映像の最低輝度分布と最高輝度分布。
ジェクタの投写映像の最低輝度分布と最高輝度分布。
分布。
スクリーン 、0103a…投写範囲 、0103b…投写範囲 、0
104…座標系 、0105…スクリーン横断線 、0106…合成
投写範囲全体 、0107a…映像信号再生器 、0107b…映像
信号再生器 、0108a…映像信号ケーブル 、0108b…映像
信号ケーブル 、0108a…信号変調回路 、0108b…信号変
調回路 、C1…輝度維持率 、C2…輝度維持率 、0301…
最低輝度分布 L(x,y) 、0302…最高輝度分布 H(x,y)
、0601…不連続な明線 、0602…不連続な暗線 、0701
…入力映像信号 、0702…イメージングデバイス駆動回
路 、0703…液晶透過イメージングデバイス 、0704…光
源ランプ 、0705…投写レンズ 、0706…投写境界輝度漸
次減衰フィルタ 、0707…投写境界輝度漸次減衰フィル
タ保持機構 、0801…高透過率硝子基板 、0802…透過率
制御用光吸収材、 0803…スクリーン上に投写される映
像の方向と対応付けられた座標系 、0804…横断線、170
1…明線発生個所 、1702…暗線発生個所 。
Claims (3)
- 【請求項1】複数台のプロジェクタから構成されるマル
チプロジェクション映像表示装置において、複数台の該
プロジェクタの投写映像の各々が、スクリーン上でその
一部が互いに重なり合うように配置され、該プロジェク
タの各々に対して、該投写映像の互いに重なり合う部分
において該投写映像の外側ほど暗くなり、該投写映像の
境界部分付近では完全に投写光を遮断し、その他の部分
では、該プロジェクタの投写映像を完全透過する性質を
持った投写境界輝度漸次減衰手段と、該プロジェクタへ
入力される映像信号中の映像の各フレームの画像の幾何
形状や輝度や色彩を変調する映像信号変調加工手段を設
けることを特徴とする、マルチプロジェクション映像表
示装置。 - 【請求項2】請求項1のマルチプロジェクション映像表
示装置において、該投写映像の互いに重なり合う部分
で、複数の該プロジェクタから投写された画像が、事前
に想定した相互の位置関係になるように、該映像信号中
の映像を変形し、該投写映像の重なり合う部分で、複数
プロジェクタの投写光量の合計が、該投写映像の他のプ
ロジェクタからの投写映像と重なりを持たない部分の投
写光量とが一致するように、該映像信号中の映像の輝度
と色を変調した映像となるように、該映像信号変調加工
手段により、該プロジェクタへの供給する映像信号を変
調することを特徴とする、マルチプロジェクション映像
表示方法。 - 【請求項3】請求項1のマルチプロジェクション映像表
示装置において、該投写境界輝度漸次減衰手段を、ユー
ザーが複数種類の投写境界輝度漸次減衰特性を持つ該投
写境界輝度漸次減衰手段の中から、該プロジェクタの配
置に適する投写境界輝度漸次減衰手段を選択し装着可能
とする手段を持つことを特徴とする、マルチプロジェク
ション映像表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04104999A JP3965818B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | マルチプロジェクション映像表示装置 |
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---|---|---|---|
JP04104999A JP3965818B2 (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | マルチプロジェクション映像表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000241876A true JP2000241876A (ja) | 2000-09-08 |
JP3965818B2 JP3965818B2 (ja) | 2007-08-29 |
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