JP2007043275A - 投写画像の位置調整方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のプロジェクタからの投写画像の位置調整を暗室などの極暗所において高精度に行うことを可能とする。
【解決手段】2つのプロジェクタから投写された2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに第1のパターン及び第2のパターンの第1の色と第2の色とがそれぞれ重畳するように第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内で交互に割り当てた調整用画像データを生成して2つのプロジェクタに与える調整用画像データ出力装置12と、2つの調整用画像を投写させたときの投写面を撮像して得られる撮像画像データに基づいて評価値を算出する評価値算出装置13と、評価値に基づいて2つの投写画像の位置調整を行う位置調整制御装置14とを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数のプロジェクタからの投写画像を投写面に投写して一画面を構成するマルチプロジェクションディスプレイに用いられる投写画像の位置調整方法、投写画像の位置調整装置、投写画像の位置調整プログラム及びマルチプロジェクションディスプレイに関する。
複数のプロジェクタからの投写画像を投写面にタイリング投写またはスタッキング投写するマルチプロジェクションディスプレイが知られている。このようなマルチプロジェクションディスプレイにおいては、各投写画像の投写面上での位置調整の精度が投写画像の品質に大きな影響を与える。
たとえば、タイリング投写を例にとった場合、位置調整の精度が低いと、各投写画像間に不連続な継ぎ目が生じたり、重畳領域がぼやけて見えてしまうなど、投写画像の品質が大幅に劣化してしまうという問題がある。
これに対処するためにはマルチプロジェクションディスプレイにおいて、各投写画像間の位置調整が必須となるが、この位置調整をユーザが手作業で行うと、多くの手間と時間を要し、また、位置調整作業に熟練した技術が必要となるといった問題がある。
このため、位置調整を自動化する方法が従来から種々提案されている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。
特許文献1に開示された技術は、投写面上に投写された複数のテストパターン画像(山形波形の輝度分布を有している)をカメラで撮像して、その撮像画像データから複数のテストパターンの代表位置(山形波形の中心位置)をそれぞれ求める。そして、求められたそれぞれの代表位置に基づき、各テストパターン画像の間隔及び各テストパターン画像を結ぶ線分と隣接画面との交点位置の水平方向と垂直方向の双方または一方における間隔を求め、それらの間隔を用いて、どのような位置ずれがあるかを測定するというものである。
また、特許文献2に開示された技術は、隣接する投写画像の境界部分に沿って黒表示部を有しその内側に白表示部を有する2つの調整用パターンを2つのプロジェクタによって表示して重畳部分に暗線を表示させる。そして、黒表示部の幅を漸減させ、それを撮像装置で撮像して、その撮像画像データから暗線の幅変化を観測し、暗線の消失位置を境界位置として記憶させる。そして、この境界位置に個々の投写装置から投写される投写画像の輪郭を合わせるように位置調整を行う。
特開2001−356005号公報 特開2002−365718号公報
特許文献1及び特許文献2に開示された技術はいずれも調整用画像を2つのプロジェクタによって投写面に投写し、それを撮像装置で撮像して、それによって得られた撮像画像データに基づいて位置調整を行うものである。
特許文献1に開示された技術は、投写画像の解像度よりも低い解像度を有する撮像装置を用いて位置ずれの検出が可能であると考えられる。しかしながら、位置ずれを求めるために複雑な画像解析処理が必要となる。このため、高い処理能力を有する画像データ処理装置が必要であるという問題があるとともに、演算量が多いために高速な位置ずれの調整を行えないという問題がある。
一方、特許文献2に開示された技術は、投写画像の画素単位の解像度を有する高解像度の撮像装置を用いないと高精度に境界位置を求めることができないという問題がある。
また、これら特許文献1及び特許文献2に開示された技術によって位置調整を行う場合、位置調整を行う室内などの照明条件が撮像装置に与える影響を考慮する必要がある。これは、照明条件が異なった環境下で撮像して得られた撮像画像データに基づいた位置調整を行うと、適切な位置調整が行えない場合が多いからである。たとえば、暗室などの照明がない極暗所においては、通常の明るさを有する照明条件下では無視できるレベルであった何らかの阻害要因の影響が増大し、適正な位置調整を行うことができない場合がある。なお、阻害要因としては、たとえば、単板式の撮像装置において用いられるカラーフィルタの色配列構造などが考えられるが、これについては後述する。
したがって、暗室などの極暗所において位置調整を行う場合は、前記阻害要因の影響を考慮した位置調整を行う必要があるが、特許文献1及び特許文献2に開示された技術は、その点については特に考慮されているものではない。
本発明は、投写面上に投写される複数のプロジェクタからの投写画像の位置調整を、暗室などの極暗所において高精度に行うことができる投写画像の位置調整方法、投写画像の位置調整装置、投写画像の位置調整プログラム及びマルチプロジェクションディスプレイを提供することを目的とする。
(1)本発明の投写画像の位置調整方法は、複数のプロジェクタを有するマルチプロジェクションディスプレイにおける2つのプロジェクタから重畳領域を有するように投写面に投写される2つの投写画像の位置を第1のパターンを有する調整用画像と第2のパターンを有する調整用画像の2つの調整用画像を用いて調整する投写画像の位置調整方法であって、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える第1ステップと、前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する第2ステップと、前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う第3ステップとを含むことを特徴とする。
このように、2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1の色及び第2の色を前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた色配列構造としている。これにより、前記阻害要因の影響を考慮した位置調整が可能となり、暗室などの極暗所での位置調整を高精度に行うことが可能となる。
(2)前記(1)に記載の投写画像の位置調整方法においては、前記撮像装置は、Bayer配列の色配列構造を採用したカラーフィルタを有する単板式の撮像装置としている。
撮像装置が単板式である場合に用いられるカラーフィルタは、Bayer配列の色配列構造を有しているのが一般的である。Bayer配列の色配列構造では、緑色を通過させる緑フィルタは、各列・各行に市松模様を形成するように配列されている。これに対して、赤色を通過させる赤フィルタと青色を通過させる青フィルタは、行方向及び列方向において交互にすなわち1行・1列おきのみに配置されている。
このような色配列構造となっているカラーフィルタを用いた撮像装置は、赤及び青の色成分の再現性が悪く、極暗所において撮像された撮像画像データに基づく位置調整を行った場合に、本来の最適投写位置に対して所定画素分ずれた位置を最適投写位置として判定してしまうという不具合を生じる場合がある。これに対処するために、2つの調整用画像の第1のパターン及び第2のパターンを前記(1)に記載したような色配列とする。これにより、本来の最適投写位置に対して所定画素分ずれた位置を最適投写位置として判定してしまうという不具合を解消することができる。
(3)前記(1)または(2)に記載の投写画像の位置調整方法においては、前記第1の色及び第2の色は、前記第1のパターン及び前記第2のパターンのそれぞれのパターン内において前記第1の色及び第2の色が所定周期でそれぞれ交互に割り当てられることが好ましい。
このように、第1のパターン及び前記第2のパターンのそれぞれのパターン内において前記第1の色及び第2の色を所定周期でそれぞれ交互に割り当てることにより、(1)または(2)に記載した効果がより一層顕著なものとなる。
(4)前記(1)〜(3)のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法においては、前記第2ステップは、前記2つの調整用画像のうち少なくとも一方の調整用画像を1画素単位で水平方向または垂直方向に移動させて、前記調整用画像を1画素単位で移動させる毎に前記評価値を算出することが好ましい。
これによって、調整用画像の1画素単位の移動ごとの評価値を算出することができ、1画素単位の精度での位置調整が可能となる。
(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法においては、前記パターンは、1画素に対応する幅の線画を有することが好ましい。
このように、2つの調整用画像のパターンを1画素の幅を有する線画とすることにより、パターンの重畳により出現する特徴を調整用画像の1画素単位の移動ごとに観測することができる。これによって、1画素単位での評価値を適切に算出することができ、1画素単位の精度での位置調整が可能となる。なお、2つの調整用画像のパターンを1画素の幅を有する線画とすることにより、前記第1の色及び第2の色は、それぞれの線画内において両方の色が存在し、好ましくは、第1の色と第2の色とが所定周期で交互に存在する。
(6)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法においては、前記特徴は、前記撮像画像データにおける画素値であることが好ましい。
このように、特徴を画素値で表すことにより、特徴を客観的な値として表すことができる。
(7)前記(6)に記載の投写画像の位置調整方法においては、前記評価値は、前記画素値がしきい値以上である画素数であり、第3ステップは、前記画素値がしきい値以上である画素数が最大となる位置を前記2つの投写画像の最適投写位置として前記2つの投写画像の位置調整を行うことが好ましい。
このように、評価値をしきい値以上の画素数で表し、画素数をカウントするだけで、最適投写位置の判定を容易にかつ適切に行うことができる。すなわち、2つの調整用画像の重なりの度合いが大きいほど、しきい値以上となる画素数が多くなるので、最適投写位置の判定を容易にかつ適切に行うことができる。
(8)前記(7)に記載の投写画像の位置調整方法においては、前記しきい値は、前記2つの調整用画像における各パターンが重畳することによってはじめて出現する色に対応する値に設定することが好ましい。
これにより、2つの調整用画像における各パターンが重畳することによって、それぞれの調整用画像とは異なった色が出現するので、色の変化の度合いにより、位置の調整具合を見た目にも知ることができる。
(9)前記(8)に記載の投写画像の位置調整方法においては、前記第1の色は、相対的に強い赤色成分と相対的に弱い緑色成分を有する色であって、前記第2の色は、相対的に強い青色成分と相対的に弱い緑色成分を有する色であり、前記2つの調整用画像における各パターンが重畳することによってはじめて出現する色は白色であることが好ましい。
これは、たとえば、第1の色の画素値(階調値)をR=255,G=128,B=0とし、第2の色の画素値(階調値)をR=0,G=128,B=255とすることで、両者が重畳することによって、各色成分の画素値(階調値)がR=255,G=255,B=255の白の出現をさせることができることを意味している。なお、プロジェクタや撮像装置のガンマ特性や照明条件などの影響によって、撮像画像データの輝度特性が変化する場合があるため、照明条件などによってG(緑)の画素値は変動し得る。
(10)前記(1)〜(9)のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法においては、前記第2ステップにおいては、前記2つの調整用画像が同じ位置関係となる状態で複数回の撮影を行って前記評価値を算出することが好ましい。
このように、複数回の撮像により得られる撮像画像データを用いて評価値を算出することにより、撮像装置のノイズの影響を低減した高精度な評価値を得ることができる。たとえば、複数回の撮像により得られる撮像画像データを用いて算出された評価値の平均値を求めて、その平均値を求めるべき評価値とすることが考えられる。
(11)前記(1)〜(10)のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法においては、前記第2ステップ及び第3ステップは、2つのプロジェクタのうちいずれかのプロジェクタの電気光学変調装置における画像形成領域の有効画像表示領域の位置を画素単位で移動させることにより前記2つの投写画像の位置調整を行うことが好ましい。
このように、プロジェクタが元々有している機能を利用することによって投写画像を画素単位で移動させることができる。
(12)本発明の投写画像の位置調整装置は、複数のプロジェクタを有するマルチプロジェクションディスプレイにおける2つのプロジェクタから重畳領域を有するように投写面に投写される2つの投写画像の位置を第1のパターンを有する調整用画像と第2のパターンを有する調整用画像の2つの調整用画像を用いて調整する投写画像の位置調整装置であって、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える調整用画像データ出力装置と、前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する評価値算出装置と、前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う位置調整制御装置とを有することを特徴とする。
この投写画像の位置調整装置においても(1)に記載の投写画像の位置調整方法と同様の効果が得られる。なお、この投写画像の位置調整装置においても前記(2)〜(11)の投写画像の位置調整方法と同様の特徴を有することが好ましい。
(13)本発明の投写画像の位置調整プログラムは、複数のプロジェクタを有するマルチプロジェクションディスプレイにおける2つのプロジェクタから重畳領域を有するように投写面に投写される2つの投写画像の位置を第1のパターンを有する調整用画像と第2のパターンを有する調整用画像の2つの調整用画像を用いて調整する投写画像の位置調整プログラムであって、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える第1ステップと、前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する第2ステップと、前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う第3ステップとを実行可能であることを特徴とする。
この投写画像の位置調整プログラムにおいても(1)に記載の投写画像の位置調整方法と同様の効果が得られる。なお、この投写画像の位置調整プログラムにおいても前記(2)〜(11)の投写画像の位置調整方法と同様の特徴を有することが好ましい。
(14)本発明のマルチプロジェクションディスプレイは、複数のプロジェクタを有し、前記複数のプロジェクタからの投写画像が重畳領域を有するように投写面に投写可能なマルチプロジェクションディスプレイであって、前記複数のプロジェクタにおける2つのプロジェクタから投写された第1のパターンを有する調整用画像及び第2のパターンを有する調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える調整用画像データ出力装置と、前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する評価値算出装置と、前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う位置調整制御装置とをさらに有することを特徴とする。
複数のプロジェクタを有するマルチプロジェクションディスプレイがこのような位置調整を行うための構成を有することにより、前記阻害要因の影響を考慮した位置調整が可能となり、暗室などの極暗所での位置調整を高精度に行うことが可能となる。なお、このマルチプロジェクションディスプレイにおいても前記(2)〜(11)の投写画像の位置調整方法と同様の特徴を有することが好ましい。
(15)前記(14)に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいては、前記複数のプロジェクタからの複数の投写画像が重畳領域を有するように投写面にタイリング投写可能に構成されていることが好ましい。
このように、複数のプロジェクタから投写される投写画像のうち隣接する投写画像同士に重複領域を有してタイリング投写するようなマルチプロジェクションディスプレイにおいても、前記阻害要因の影響を考慮した位置調整が可能となり、暗室などの極暗所での位置調整を高精度に行うことが可能となる。
(16)前記(14)に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいては、前記複数のプロジェクタからの複数の投写画像が重畳領域を有するように投写面にスタッキング投写可能に構成されていることが好ましい。
このように、複数のプロジェクタから投写される投写画像を同じ投写領域内に重ねて投写するいわゆるスタッキング投写するようなマルチプロジェクションディスプレイにおいても、前記阻害要因の影響を考慮した位置調整が可能となり、暗室などの極暗所での位置調整を高精度に行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、暗室などの照明の殆ど無い極暗所において、投写画像の適正な位置調整を可能とするものであるが、本発明の投写画像の位置調整を説明する前に、所定の明るさを有する照明条件下において投写画像の位置調整を行う場合について説明する。なお、以下に示す実施形態においては、この所定の明るさを有する照明条件下における投写画像の位置調整を「第1の投写画像位置調整」とし、暗室などの極暗所における投写画像の位置調整を「第2の投写画像位置調整」として説明を行うことにする。
〔第1の投写画像位置調整〕
図1は「第1の投写画像位置調整」が適用されるマルチプロジェクションディスプレイの構成を示す図である。図1に示すマルチプロジェクションディスプレイは、水平方向に並べられた左右2台のプロジェクタPJ1,PJ2を有し、それぞれのプロジェクタPJ1,PJ2は、それぞれの投写画像の一部に重畳領域を有するように投写面としてのスクリーンSCR上でタイリング投写可能に設置されているものとする。なお、図1はスクリーンSCR及びプロジェクタPJ1,PJ2を上方から見た図である。
図1に示すマルチプロジェクションディスプレイは、2台のプロジェクタPJ1,PJ2と、2台のプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の位置調整を行う機能を有する投写画像の位置調整装置1とを有している。
なお、プロジェクタPJ1,PJ2は、外部からの操作により、スクリーンSCR上における投写画像の表示位置を内部的に1画素単位で水平・垂直方向に移動可能であるとする。また、外部からの操作によって画像の表示位置を移動させることができない場合には、たとえば、画像データ出力装置(パーソナルコンピュータなど)において、表示すべき画像自体を1画素単位で水平・垂直方向に移動させたものを各プロジェクタPJ1,PJ2に与えることで対応できるものとする。
投写画像の位置調整装置1は、一部に重畳領域を有した状態でスクリーンSCR上にタイリング投写された調整用画像CG1,CG2を撮像可能な撮像装置11と、2つの調整用画像CG1,CG2に対応する調整用画像データCGD1,CGD2をプロジェクタPJ1,PJ2に出力可能な調整用画像データ出力装置12と、撮像装置11からの撮像画像データに基づいて、調整用画像に対する評価値を算出する評価値算出装置13と、該評価値算出装置13による評価結果に基づいて、プロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の最適な投写位置を取得して、取得した位置に基づいて投写画像の位置調整を行う位置調整制御装置14とを有している。
なお、「第1の投写画像位置調整」においては、2つの調整用画像CG1,CG2のうち一方の調整用画像(プロジェクタPJ1が投写する調整用画像CG1とする)を固定し、他方の調整用画像(プロジェクタPJ2が投写する調整用画像CG2とする)をスクリーンSCRで垂直方向(上下方向)に移動させることにより、最適な投写位置を検出するものとする。
図2は投写画像の位置調整装置1の構成を詳細に示す図である。調整用画像データ出力装置12は、プロジェクタPJ1,PJ2に対するそれぞれの調整用画像データCGD1,CGD2を生成する調整用画像データ生成部121と、生成された調整用画像データCGD1,CGD2を、対応するプロジェクタPJ1,PJ2に出力する調整用画像データ出力部122とを有している。
撮像装置11は、スクリーンSCR上に投写されたプロジェクタPJ1,PJ2からの調整用画像データCGD1,CGD2に対応する調整用画像CG1,CG2を撮像して、その撮像画像データを出力する。なお、この撮像装置11は、スクリーンSCR上に投写される投写画像の解像度よりも低い解像度のものを用いることができる。
評価値算出装置13は、撮像装置11がスクリーンSCR上の調整用画像CG1,CG2を撮像することによって得られた撮像画像データを入力する撮像画像データ入力部131、入力した撮像画像データを記憶する撮像画像データ記憶部132、調整用画像CG1,CG2の位置関係に基づく評価値(詳細については後述する)を算出する評価値算出部133、調整用画像CG2の移動による位置と算出された評価値とを対応させて記憶する位置・評価値記憶部134とを有している。
位置調整制御装置14は、プロジェクタPJ1,PJ2の投写画像位置を1画素単位で移動制御可能な投写画像位置制御部141と、評価値算出装置13における位置・評価値記憶部134に記憶された位置とその位置に対する評価値とを入力し、評価値のうちの最大の評価値とその位置(最大評価位置という)を取得し、取得した最大の評価値に対する最大評価位置を最大評価位置記憶部142に記憶させる位置・評価値取得部143と、位置・評価値取得部143で取得された最大の評価値とそのときの最大評価位置とに基づいて、前記投写画像位置制御部141に移動制御情報を与える制御部144とを有している。
図3はプロジェクタPJ1,PJ2からスクリーンSCR上にそれぞれ別々に投写された調整用画像CG1,CG2の一例を模式的に示す図である。図3に示す調整用画像CG1,CG2は、プロジェクタPJ1,PJ2からの各投写画像のスクリーンSCR上での垂直方向の位置調整を行うための調整用画像である。
なお、前述したように、調整用画像CG1,CG2は、2つのプロジェクタPJ1,PJ2のそれぞれに対応した調整用画像として生成して、生成された2つの調整用画像を、対応するプロジェクタPJ1,PJ2に与えることもできるが、調整用画像として1つの調整用画像を生成し、その1つの調整用画像を分割してそれぞれ対応するプロジェクタPJ1,PJ2に与えるようにすることもできる。これは、後に説明する「第2の投写画像位置調整」において用いられる調整用画像についても同様である。
調整用画像CG1,CG2は、調整用画像CG1,CG2が適切な位置関係でスクリーンSCR上に投写されたときに、その重畳領域において所定の特徴が出現するようなパターンを有している。
すなわち、2つの調整用画像CG1,CG2は、一方の調整用画像CG1が第1の色による第1のパターンを有し、他方の調整用画像CG2が第2の色による第2のパターンを有している。そして、第1の色及び第2の色は、第1のパターンと第2のパターンとが重畳したときに、特徴としての白色が出現するように、前記2つの調整用画像それぞれにおける赤色成分、緑色成分、青色成分の画素値が設定されている。
たとえば、調整用画像CG1における第1の色としては、相対的に強い赤色成分と相対的に弱い緑色成分を有する色とし、調整用画像CG2における第2の色としては、相対的に強い青色成分と相対的に弱い緑色成分を有する色とする。具体的には、調整用画像CG1における第1の色については、R(赤)・G(緑)・B(青)の色成分の画素値(階調値)を、R=255、G=160、B=0と設定し、調整用画像CG2における第2の色については、R(赤)・G(緑)・B(青)の色成分の画素値(階調値)は、R=0、G=160、B=255と設定しておく。なお、背景の色は黒色が好ましい。また、本発明の実施形態で用いられる画素値は輝度値を表しているものとする。
なお、調整用画像CG1,CG2の重畳領域における画素値を白色(R=255、G=255、B=255)とするには、理想的には、調整用画像CG1,CG2のG(緑)成分は128とすべきであるが、実際には、プロジェクタPJ1,PJ2や撮像装置のガンマ特性や照明条件などの影響によって、撮像画像データの輝度特性が変化する場合がある。このため、実施形態では、G(緑)=160と設定してある。このように、G(緑)の値は、その時の条件になどに適宜最適な値に設定することが可能である。
また、上述の例では、RとBの画素値をそれぞれ255または0に固定して、Gを最適な値に可変設定するようにしたが、GとBの画素値をそれぞれ255または0に固定して、Rを最適な値に可変設定するようにしてもよく、また、RとGの画素値をそれぞれ255または0に固定して、Bを最適な値に可変設定するようにしてもよい。ただし、撮像装置はG(緑)に対して感度が高いのが一般的であるので、G(緑)を最適な値に可変設定することが好ましい。
また、調整用画像CG1,CG2のそれぞれのパターン(第1のパターン及び第2のパターン)は、水平方向の複数本の直線からなる線画によるパターンとなっている。そして、それぞれの線の幅(太さ)は、図3の破線枠の拡大図に示すように、プロジェクタPJ1,PJ2における電気光学変調装置(液晶変調装置という)の1画素に対応し、また、各線の間隔は、プロジェクタPJ1,PJ2における液晶変調装置の20画素分に対応しているものとする。
次に、「第1の投写画像位置調整」について説明する。ここで、プロジェクタPJ1,PJ2におけるそれぞれの液晶変調装置の解像度は水平1280画素×垂直720画素とし、撮像装置の解像度は水平1280画素×垂直1024画素とする。
まず、ユーザによって2つの調整用画像CG1,CG2を、手動操作で可能な範囲の位置調整を行っておく。なお、ユーザの手動作操作による位置調整により設定された位置を初期位置と呼ぶことにする。
そして、この初期位置からの最終的な微調整は、「第1の投写画像位置調整」を適用することにより行って最適投写位置を決める。以下に、「第1の投写画像位置調整」の位置調整手順について説明する。
まず、調整用画像データ出力装置12によって、スクリーンSCRにおける左側の投写画像を投写するプロジェクタPJ1に対して調整用画像データCGD1を出力するとともに、右側の投写画像を投写するプロジェクタPJ2に対して調整用画像データCGD2を出力する。これらの調整用画像データCGD1,CGD2のうち、調整用画像データCGD1は、R=255、G=160、B=0の画素値を有し、調整用画像データCGD2は、R=0、G=160、B=255の画素値を有している。
図4は図3に示した調整用画像CG1,CG2を一部に重畳領域を有してスクリーンSCR上に投写させた状態を模式的に示す図である。図4に示すように、スクリーンSCR上には、プロジェクタPJ1によるR=255、G=160、B=0の画素値を有する調整用画像CG1と、プロジェクタPJ2によるR=0、G=160、B=255の画素値を有する調整用画像CG2とが一部に重畳領域を有して投写される。なお、図4における調整用画像CG1と調整用画像CG2は、位置調整がなされる前の状態であるとする。
調整用画像CG1,CG2をスクリーンSCR上に投写したあと、調整用画像CG1,CG2のいずれか一方を垂直方向に1画素単位で位置を移動させて行く。前述したように、この実施形態では、調整用画像CG1を固定して、調整用画像CG2の位置を1画素単位で移動させるものとする。なお、調整用画像の1画素単位での移動は、プロジェクタの液晶変調装置における画像形成領域の有効画像表示領域の位置を画素単位で移動可能な機能を用いることによって容易に行うことができる。
前記手動操作による位置調整により設定された初期位置から、プロジェクタPJ2の投写する調整用画像CG2を垂直方向(上方向とする)に10画素移動させた位置(これを処理開始位置とする)とする。
次に、該処理開始位置から調整用画像CG2を下方向に1画素単位で20画素だけ順次移動させる操作を行う。
なお、上述したように、手動操作により設定された初期位置から、プロジェクタPJ2の投写する調整用画像CG2を垂直方向に10画素移動させた位置を処理開始位置とし、該処理開始位置から20画素の移動を行うのは、手動操作により設定された初期位置は、手動操作であってもある程度の正確さを有しており、その初期位置を基準にして上下方向に10画素程度の範囲内に最適投写位置が存在する確率が高いからである。このような操作を行うことにより、より効率的に最適投写位置を見つけることができる。
図5は調整用画像CG2の各位置における、撮像装置11からの撮像画像データ中の調整用画像CG1,CG2の重畳領域を拡大表示して示す図である。図5に示す各画像は、処理開始位置から調整用画像CG2を下方向に1画素単位で20画素だけ順次移動させる操作を行った場合の各位置における調整用画像CG1,CG2の状態を示している。図5において、各画像の左下に付された「1」〜「20」の数値は、調整用画像CG2を処理開始位置から20画素分移動させたときの各位置を示す番号であり、位置「1」は処理開始位置である。
一方、撮像装置11では、調整用画像CG2の1画素単位の移動に伴って、スクリーンSCR上の調整用画像CG1,CG2を撮像し、その撮像画像データを出力する。この撮像画像データは、撮像画像データ入力部131に入力され、撮像画像データ記憶部132に記憶される。そして、評価値算出部133は、撮像画像データ記憶部132に記憶された撮像画像データを用いて、調整用画像CG2の1画素単位の位置ごとに評価値の算出を行う。この評価値の算出は次のようにして行われる。
図5に示すように、調整用画像CG2を1画素単位で移動させ、調整用画像CG1,CG2が所定の位置関係となると、調整用画像CG1,CG2の重畳領域に元の調整用画像CG1,CG2には存在しない特徴が出現する。ここで、調整用画像CG1,CG2の重畳領域に出現する特徴とは、調整用画像CG1,CG2の各線が重畳することによる撮像画像データにおける画素値の変化であり、この場合、両者が適切に重畳すれば、該重畳領域には白色が出現することとなる。
なお、図5はモノクロ図面であるため、図5から白の出現を読み取ることは困難であるが、実際には図5の元となるカラー画像上では白の出現を読み取ることは容易である。この場合、調整用画像CG1及び調整用画像CG2の重畳領域において、所定のしきい値(しきい値については後述する)に達した画素値を有する白をピンク色で示すことにより、ディスプレイにおけるカラー画像上での白の出現を読み取ることがさらに容易となる。
図5からは容易に読み取ることはできないが、位置「6」から白となる領域が出現し始め、位置「8」で白となる領域が最大となり、その後、「9」、「10」、・・・と位置が進むにつれて、白となる領域が急激に減って行く様子が後に説明する図6から読み取ることができる。
図5においては位置「8」で調整用画像CG1,CG2が適切な位置関係にあると判定できる。この調整用画像CG1,CG2が適切な位置関係にあるとの判定は、撮像画像データから白となった画素数によって行うことができる。
このとき、白となったか否かは、各画素の画素値が所定値以上となったか否かで判定することができる。すなわち、画素値がR,G,B=(255,255,255)である場合を白とするのが理想的であるが、「第1の投写画像位置調整」(後に説明する「第2の投写画像位置調整」も同様)では、しきい値としての画素値を、たとえば、R,G,B=(240,240,240)と設定し、画素値がR,G,B=(240,240,240)以上を白として判定するものとする。
ここで、しきい値をR,G,B=(255,255,255)ではなく、R,G,B=(240,240,240)としたのは、ガンマ特性などの機器特性や照明条件による変動を考慮していて一定のマージンを設けたためである。
図6は処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図である。図6に示すように、位置「8」において白と判定された画素数が最も多くなっている。なお、図6に示す各位置に対する画素数は、図2における評価値算出部133によって算出され、算出された画素数は、各位置に対応付けられて図2における評価値算出装置13の位置・評価値記憶部134に記憶される。
そして、図2における位置調整制御装置14の位置・評価値取得部143は、評価値算出装置13の位置・評価値記憶部134に記憶された内容から、最大の画素数を有する位置を最大評価位置として取得して、取得した最大評価位置を最大評価位置記憶部142に記憶させる。この場合、位置「8」が最大の画素数を有する最大評価位置であるので、位置「8」を最大評価位置として最大評価位置記憶部142に記憶させる。
すなわち、図6は調整用画像CG2を位置「8」としたときに、調整用画像CG1の各線と調整用画像CG1の各線とが垂直方向において最適な位置関係で重畳していることを示すものであり、その位置関係においてプロジェクタPJ1,PJ2で投写を行えば、それぞれの投写画像が垂直方向における最適投写位置で投写されることを示している。
したがって、その最大評価位置をプロジェクタPJ2の投写画像の投写位置とするように、位置調整を行う。これによって、プロジェクタPJ1,PJ2のそれぞれの投写画像は、垂直方向において適切に位置調整がなされた最適投写位置となり、重畳領域で不連続な継ぎ目が生じたりぼやけたりすることのない高品質な画像を表示することができる。
また、図1に示した撮像装置11の解像度は、水平1280画素×垂直1024画素としており、100万画素前後の比較的低解像度のものであっても、それよりも高解像度の投写画像(ここでは、1台分のプロジェクタの解像度を水平1280×垂直720としている)を1画素単位で位置調整することができる。
以上は水平方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の垂直方向の位置調整を行う例であったが、次に、これら水平方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の水平方向の位置調整を行う例について説明する。
図7は水平方向の位置調整を行うための調整用画像CG3,CG4をプロジェクタPJ1,PJ2によりそれぞれ別々にスクリーンSCRに投写させた状態を模式的に示す図である。調整用画像CG3,CG4も前述の調整用画像CG1,CG2と同様、各調整用画像CG3,CG4が適切な位置関係でスクリーンSCR上に投写されたときに、その重畳領域において所定の特徴が出現するようなパターンを有している。この実施形態では、調整用画像CG3,CG4は垂直方向の線画からなるパターンを有するものとする。なお、線画の太さ(幅)や線画間の間隔などは調整用画像CG1,CG2と同様であるとする(図7の破線枠参照)。
図8は調整用画像CG3,CG4を一部に重畳領域を有してスクリーンSCR上に投写させた状態を模式的に示す図である。図8に示すように、スクリーンSCR上には、プロジェクタPJ1によるR=255、G=160、B=0の画素値を有する調整用画像CG3と、プロジェクタPJ2によるR=0、G=160、B=255の画素値を有する調整用画像CG4とが一部に重畳領域を有して投写される。なお、図8における調整用画像CG3と調整用画像CG4は、位置調整がなされる前の状態であるとする。
なお、水平方向の位置調整においても、2つの調整用画像CG3,CG4のうち一方の調整用画像(プロジェクタPJ1が投写する調整用画像CG3とする)を固定し、他方の調整用画像(プロジェクタPJ2が投写する調整用画像CG4とする)をスクリーンSCRで水平方向(左右方向)に移動させることにより、最適投写位置を検出するものとする。
この水平方向の位置調整は、ユーザによって、プロジェクタPJ1,PJ2の投写する調整用画像CG3,CG4を手動操作で可能な範囲で位置調整を行った状態から、プロジェクタPJ2の投写する調整用画像CG4を水平方向(左方向とする)に10画素だけ移動させた位置を処理開始位置とし、該処理開始位置から調整用画像CG4を右方向に1画素単位で20画素だけ順次移動させる操作を行う。
そして、撮像装置11ではスクリーンSCR上の調整用画像CG3,CG4を撮像し、その撮像画像データを出力する。この撮像画像データは、図2に示す撮像画像データ入力部131に入力され、撮像画像データ記憶部132に記憶される。そして、評価値算出部133は、撮像画像データ記憶部132に記憶された撮像画像データを用いて、調整用画像CG4の1画素単位の位置ごとに評価値の算出を行う。この評価値の算出については前記垂直方向の位置調整と同様に行なうことができる。
図9は処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図である。なお、この図9の例では、位置「10」において白と判定された画素数が最も多くなったとする。すなわち、この図9の例では、ユーザによって、プロジェクタPJ1,PJ2の投写する調整用画像CG3,CG4を手動操作で可能な範囲で位置調整を行った状態が結果的に最適な投写位置と判定された場合である。
以上説明したように、水平方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2の投写画像について、調整用画像CG1,CG2を用いることにより垂直方向の位置調整を高精度に行うことができ、また、調整用画像CG3,CG4を用いることにより水平方向の位置調整を高精度に行うことができる。
以上、「第1の投写画像位置調整」において、水平方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の垂直方向及び水平方向の位置調整を行う場合について説明したが、調整用画像CG1,CG2を用いることで、垂直方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の垂直方向の位置調整も可能であり、また、調整用画像CG3,CG4を用いることで、垂直方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の水平方向の位置調整も可能である。
この垂直方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の垂直方向及び水平方向の位置調整については、この「第1の投写画像位置調整」においてはその説明を省略する。
〔第2の投写画像位置調整〕
これまで説明した「第1の投写画像位置調整」は、所定の明るさを有する照明条件下において好結果が得られる。しかしながら、極暗所においては、適正な位置調整が行えない場合もある。ここでは、水平方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の水平方向の位置調整を例にとって説明する。
図10は極暗所において処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図である。すなわち、図10は「第1の投写画像位置調整」における水平方向の位置調整で説明したと同じ位置調整操作を極暗所で行った場合である。この図10は図9に対応するものである。
図10を図9と比較すると、所定の明るさのある照明条件下においては図9に示すように、最適投写位置が位置「10」と判定されたが、極暗所においては最適投写位置が位置「9」と判定され、所定の明るさのある照明条件下における最適投写位置(これを本来の最適投写位置とする)に対して1画素分ずれた位置を最適投写位置として判定することとなる。
これは、図11に示すように、調整用画像CG3,CG4が適正な位置となった状態に対して1画素だけずれた状態となったときに、撮像画像データ中の白となった画素数が最大となってしまうためである。すなわち、実験によれば、調整用画像CG3のパターン(第1のパターン)を構成する各線画の第1の色(R=255,G=160,B=0)と調整用画像CG4のパターン(第2のパターン)を構成する各線画の第2の色(R=0,G=160,B=255)とが隣接した状態となったときに、撮像画像データ中の白となった画素数が最大となってしまうことがわかった。
なお、調整用画像CG1,CG2を用いた垂直方向の位置調整を行う場合も同様の傾向が現れる。すなわち、前述の例では、位置「8」が最適投写位置として判定されたが、同じ時操作を極暗所で行うと、1画素分ずれた位置「7」が最適投写位置であると判定されてしまう場合がある。
これらの現象は、撮像装置11に用いられるカラーフィルタの色配列構造に関係するものであることが実験によりわかった。すなわち、「第1の投写画像位置調整」においては説明しなかったが、撮像装置11が単板式である場合、撮像装置内部ではカラーフィルタが用いられるのが一般的であり、このカラーフィルタはBayer配列の色配列構造を有しているのが一般的である。このBayer配列の色配列構造が極暗所において本来の最適投写位置に対して1画素分ずれた位置が最適投写位置として判定されてしまう要因を作っていると考えられる。
図12はBayer配列の色配列構造を有するカラーフィルタを模式的に示す図である。図12において、Rは赤色を透過する赤フィルタ、Gは緑色を透過する緑フィルタ、Bは青色を透過する青フィルタを意味し、これら各色成分のフィルタがマトリクス状に配列されている。なお、図12では赤フィルタを灰色、緑フィルタを白色、青フィルタを黒色で示している。
図12からもわかるように、Bayer配列では、緑フィルタは、各列・各行に市松模様を形成するように配置されている。しかし、赤フィルタと青フィルタは、行方向及び列方向において交互にすなわち1行・1列おきに配置されている。すなわち、赤フィルタと青フィルタは、ある行・ある列には存在していても、それと隣接する行・列には存在しない色配列構造となっている。
このような色配列構造となっているがために、Bayer配列の色配列構造を有するカラーフィルタを用いた撮像装置は、赤・青の色成分の再現性が悪く、極暗所ではこの影響が前述した阻害要因として現れ、これによって、極暗所において撮像された撮像画像データに基づく位置調整を行った場合に、本来の最適投写位置に対して1画素分ずれた位置を最適投写位置として判定してしまうものと考えられる。
このように、所定の明るさを有する環境下において設定された最適投写位置が極暗所においては1画素分ずれた位置を最適投写位置としてしまうこととなり、これに対処した位置調整を可能とするため手法を「第2の投写画像位置調整」として説明する。
「第2の投写画像位置調整」は、極暗所において適切な位置調整を可能とするものである。なお、「第2の投写画像位置調整」において用いるマルチプロジェクションディスプレイの構成は、図1及び図2を用いることができる。
図13は「第2の投写画像位置調整」において用いられる調整用画像を模式的に示す図である。ここでは、水平方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2から投写される各投写画像の水平方向の位置調整を行う際に用いられる調整用画像CG13,CG14について説明する。
図13に示す調整用画像CG13,CG14は、「第1の投写画像位置調整」における水平方向の位置調整で用いた調整用画像CG3,CG4と同様、それぞれのパターン(第1のパターン及び第2のパターン)が垂直方向の複数本の直線からなる線画によるパターンを有し、しかも、それぞれの線の幅(太さ)がプロジェクタPJ1,PJ2における液晶変調装置の1画素に対応し、また、各線の間隔は、プロジェクタPJ1,PJ2における液晶変調装置の20画素分に対応している。
ここで、調整用画像CG13,CG14が調整用画像CG3,CG4と異なるのは、2つの調整用画像CG3,CG4が適切な位置関係で投写されたときに、調整用画像CG13のパターン(第1のパターン)の第1の色が調整用画像CG14のパターン(第2のパターン)の第2の色と重畳し、調整用画像CG13のパターン(第1のパターン)の第2の色が調整用画像CG14のパターン(第2のパターン)の第1の色と重畳するように、第1の色及び第2の色が第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれの線に所定の周期で交互に割り当てられている点である。
ここで、第1の色は、R(赤)・G(緑)・B(青)の色成分の画素値が、R=255、G=160、B=0と設定された色であり、第2の色は、R(赤)・G(緑)・B(青)の色成分の画素値が、R=0、G=160、B=255と設定された色である。なお、この場合も、プロジェクタPJ1,PJ2や撮像装置11のガンマ特性などの影響によって、撮像画像データの輝度特性が変化する場合があることを考慮して、G(緑)=160と設定してある。このように、G(緑)の値は、その時の条件によって適宜最適な値に設定することが可能である。なお、背景の色は黒色が好ましい。
図13に示すように、調整用画像CG13は第1の色(これにCr1の符号を付す)と第2の色(これにCr2の符号を付す)がCr1,Cr2,Cr1,Cr2,・・・の順で交互に割り当てられている。一方、調整用画像CG14は第1の色Cr1と第2の色Cr2とがCr2,Cr1,Cr2,Cr1,・・・の順で交互に割り当てられている。
このような調整用画像CG13,CG14は、図2に示す調整用画像データ生成部121によって生成することができ、生成された調整用画像CG13,CG14は、調整用画像データ出力部122によってプロジェクタPJ1,PJ2に与えられる。
図14はプロジェクタPJ1,PJ2からスクリーンSCR上にそれぞれ別々に投写された調整用画像CG13,CG14の一例を示す図である。
図15は図14に示す調整用画像CG13,CG14を一部に重畳領域を有してスクリーンSCR上に投写させた状態を示す図である。図15に示すように、スクリーンSCR上には、プロジェクタPJ1による調整用画像CG13と、プロジェクタPJ2による調整用画像CG14とが一部に重畳領域を有して投写される。なお、図15における調整用画像CG13と調整用画像CG14は、水平方向の位置調整がなされる前の状態であるとする。
なお、図14及び図15はモノクロ図面であるため、図14及び図15から調整用画像CG13,CG14における各パターンの色配列構造を読み取ることは困難であるが、実際には図14及び図15の元となるカラー画像上では色配列構造を読み取ることは容易である。
図16及び図17は、図14及び図15において示したスクリーンSCR上の投写画像である調整用画像CG13,CG14を模式的に示す図である。なお、図16及び図17においては、調整用画像CG13,CG14の各パターンの各線画内における第1の色Cr1及び第2の色Cr2のそれぞれの長さは、この例では72画素分の長さとしている。すなわち、72画素周期で第1の色Cr1と第2の色Cr2とが交互に存在することになる。以下、図16及び図17により説明する。
調整用画像CG13,CG14を図17に示すようにスクリーンSCR上に投写したあと、調整用画像CG13,CG14のいずれか一方を水平方向に1画素単位で位置を移動させて行く。この場合、調整用画像CG13を固定して、調整用画像CG14の位置を1画素単位で移動させるものとする。
また、この「第2の投写画像位置調整」においても前述の「第1の投写画像位置調整」と同様に、手動操作による位置調整により設定された初期位置から、プロジェクタPJ2の投写する調整用画像CG14を水平方向(左方向)に10画素移動させた位置(これを処理開始位置とする)とする。
次に、該処理開始位置から調整用画像CG14を右方向に1画素単位で20画素だけ順次移動させる操作を行う。この調整用画像CG14の1画素単位での移動は、プロジェクタPJ2の液晶変調装置における画像形成領域の有効画像表示領域の位置を画素単位で移動可能な機能を用いることによって容易に行うことができる。
図18は調整用画像CG14の各位置における、撮像装置11からの撮像画像データ中の調整用画像CG13,CG14の重畳領域を拡大表示して示す図である。図18に示す各画像は、処理開始位置から調整用画像CG14を右方向に1画素単位で20画素だけ順次移動させる操作を行った場合の各位置における調整用画像CG13,CG14の状態を示している。図18において、各画像の左下に付された「1」〜「20」の数値は、調整用画像CG14を処理開始位置から20画素分移動させたときの各位置を示す番号であり、位置「1」は処理開始位置である。
一方、撮像装置11では、調整用画像CG14の1画素単位の移動に伴って、スクリーンSCR上の調整用画像CG13,CG14を撮像し、その撮像画像データを出力する。この撮像画像データは、撮像画像データ入力部131に入力され、撮像画像データ記憶部132に記憶される。そして、評価値算出部133は、撮像画像データ記憶部132に記憶された撮像画像データを用いて、調整用画像CG14の1画素単位の位置ごとに評価値の算出を行う。この評価値の算出については「第1の投写画像位置調整」と同様に行うことができるのでその説明は省略する。
図18に示すように、調整用画像CG14を1画素単位で移動させ、調整用画像CG13,CG14が適正な位置関係となると、重畳領域に白色が出現することとなる。図18においては、白の破線の楕円枠で囲った部分に白が出現している。
なお、図18はモノクロ図面であるため、図18から白の出現を読み取ることは困難であるが、実際には図18の元となるカラー画像上では白の出現を読み取ることは比較的容易である。この場合、調整用画像CG13及び調整用画像CG14の重複領域において、所定のしきい値に達した画素値を有する白をピンク色で示すことにより、カラー画像上での白の出現を読み取ることがさらに容易となる。
図18からは容易に読み取ることができないが、位置「10」で白となる領域が最大となり、その後、白となる領域が急激に減って行く様子が以下に説明する図19から読み取ることができる。
図19は極暗所において処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図である。図19に示すように、位置「10」において白と判定された画素数が最も多くなっている。このように、位置「10」において白と判定された画素数が最も多くなっている点は、「第1の投写画像位置調整」の図9と同様の結果が得られたということである。
すなわち、図19は調整用画像CG14を位置「10」としたときに、調整用画像CG13の第1のパターンと調整用画像CG14の第2のパターンとが水平方向において最適な位置関係で重畳していることを示すものであり、これは、「第1の投写画像位置調整」によって設定された本来の最適投写位置での投写が可能となることを示している。したがって、その位置関係においてプロジェクタPJ1,PJ2で投写を行えば、それぞれの投写画像が最適な位置関係(水平方向の位置関係)で投写されることを示している。
この「第2の投写画像位置調整」は、極暗所での位置調整を行う場合であり、前述したように、極暗所において、「第1の投写画像位置調整」で用いた調整用画像CG3,CG4によって位置調整を行うと、本来の最適投写位置(図9参照)に対して1画素分ずれた位置(図10参照)を最適投写位置としてしまう不具合が生じる場合がある。これに対して、図13に示すような調整用画像CG13,CG14を用いて、プロジェクタPJ1,PJ2によって図17のように投写を行い、図18に示すような位置調整操作を行うことによって、前述したような不具合を解消することができる。
図20は「第2の投写画像位置調整」の位置調整手順を概略的に示すフローチャートである。図20における個々のステップの処理についてはすでに説明したので、ここでは全体的な処理の流れについて簡単に説明する。
まず、プロジェクタPJ1,PJ2によって調整用画像CG13,CG14をスクリーンSCR上に投写する(ステップS1)。そして、ユーザによって、プロジェクタPJ1,PJ2の投写する調整用画像CG13,CG14を、手動操作で可能な範囲の位置調整を行ったのち、調整用画像CG13,CG14のうちの一方の調整用画像(調整用画像CG14としている)の位置を処理開始位置「1」に設定し(ステップS2)、この状態で撮像装置11によりスクリーンSCR上の調整用画像CG13,CG14を撮像する(ステップS3)。
次に、撮像によって得られた撮像画像データから評価値(画素数)を算出し(ステップS4)、算出された評価値をそのときの位置に対応つけて記憶する(ステップS5)。
そして、位置をインクリメントし(ステップS6)、インクリメント後の位置が、最大移動位置(実施形態では「20」)を超えたか否かを判定し(ステップS7)、最大移動位置を超えていなければ、ステップS3に戻り、ステップS3以降の処理を行う。一方、最大移動位置を超えた場合は、ステップS5において記録された記録内容から位置と評価値を取得し(ステップS8)、その中から最大の評価値(画素数)を有する位置を最大評価位置として最大評価位置記憶部142に記憶させる(ステップS9)。
そして、制御部144は、その最大評価位置をプロジェクタPJ2の投写画像の投写位置とするように、プロジェクタPJ2の位置調整を行う。これによって、プロジェクタPJ1,PJ2のそれぞれの投写画像は水平方向において最適な位置関係となる。
なお、以上説明した投写画像の位置調整方法では、調整用画像CG13,CG14のうち、調整用画像CG13を固定し調整用画像CG14を移動させることによって、調整用画像CG14の位置を決めるようにしたが、逆に、調整用画像CG14を固定し調整用画像CG13を移動させるようにしてもよいことは勿論である。
また、これまでの説明は、マルチプロジェクションディスプレイが有する複数のプロジェクタのうちの水平方向に並べられた2台のプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の水平方向の位置調整操作であったが、「第1の投写画像位置調整」の説明で用いた調整用画像CG1,CG2に対応する調整用画像CG11,CG12を生成することで、水平方向に並べられた2台のプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の垂直方向の位置調整操作も可能となる。
図21は「第2の投写画像位置調整」における垂直方向の位置調整において用いられる調整用画像CG11,CG12を模式的に示す図である。このような調整用画像CG11,CG12を用いて「第1の投写画像位置調整」における垂直方向の位置調整(図3,図4,図5参照)と同様の位置調整操作を行うことにより、水平方向に並べられたプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の垂直方向の位置調整を高速かつ高精度に行うことができる。しかも、調整用画像CG11,CG12は、調整用画像CG13,CG14と同様、それぞれのパターンにおいてBayer配列を考慮した色配列としているので、極暗所においても高精度な位置調整が可能となる。
以上は、「第2の投写画像位置調整」において、水平方向に並べられたプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の水平方向及び垂直方向の位置調整を行う例について説明したが、図21に示した調整用画像CG11,CG12及び図13に示した調整用画像CG13,CG14を用いることで、垂直方向に並べられた2台のプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の垂直方向及び水平方向の位置調整も同様にして行うことができる。
なお、この場合、プロジェクタPJ1はスクリーンSCRにおける垂直方向の上側の投写画像を投写し、プロジェクタPJ2はスクリーンSCRにおける垂直方向の下側の投写画像を投写するものとする。
これら調整用画像CG11,CG12及び調整用画像CG13,CG14を用いて垂直方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2の投写画像の垂直方向及び水平方向の位置調整について簡単に説明する。
まず、調整用画像CG11,CG12を用いて垂直方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2の投写画像の垂直方向の位置調整を行う例について簡単に説明する。
図22は図21に示す調整用画像CG11,CG12をプロジェクタPJ1,PJ2によりそれぞれ別々にスクリーンSCRに投写させた状態を模式的に示す図である。
図23は図22に示す調整用画像CG11,CG12を一部に重畳領域を有してスクリーンSCR上に投写させた状態を模式的に示す図である。なお、図23における調整用画像CG11と調整用画像CG12は、位置調整がなされる前の状態であるとする。この場合も、2つの調整用画像CG11,CG12のうち一方の調整用画像(プロジェクタPJ1が投写する調整用画像CG11とする)を固定し、他方の調整用画像(プロジェクタPJ2が投写する調整用画像CG12とする)をスクリーンSCRで垂直方向(上下方向)に移動させる。
すなわち、ユーザによって、プロジェクタPJ1,PJ2の投写する調整用画像CG11,CG12を手動操作で可能な範囲で位置調整を行った状態から、プロジェクタPJ2の投写する調整用画像CG12を垂直方向(上方向とする)に10画素だけ移動させた位置を処理開始位置とし、該処理開始位置から調整用画像CG12を下方向に1画素単位で20画素だけ順次移動させる操作を行う。以降は、これまで説明したと同様の手順で位置調整を行うことができる。
この場合、垂直方向に並べられた2つのプロジェクタPJ1,PJ2から投写される投写画像の垂直方向の位置調整が高速かつ高精度に行うことができる。しかも、調整用画像CG11,CG12は、それぞれのパターンにおいてBayer配列を考慮した色配列としているので、極暗所においても高精度な位置調整が可能となる。
また、調整用画像CG13,CG14を用いることによって、垂直方向に並べられた2台のプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の水平方向の位置調整をこれまで説明した位置調整操作と同様に行うことができる。この垂直方向に並べられた2台のプロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像の水平方向の位置調整についてはその説明を省略する。
なお、調整用画像CG11,CG12及び調整用画像CG13,CG14を用いた投写画像の位置調整操作を組み合わせることで、水平方向にm台、垂直方向にn台のm台×n台のプロジェクタを用いたマルチプロジェクションディスプレイにおける各プロジェクタのそれぞれの投写画像の位置調整を高精度にかつ短時間で行うことができる。
たとえば、図24はm=4,n=4すなわち4台×4台の合計16台のプロジェクタPJ1,PJ2,・・・を有したマルチプロジェクションディスプレイであり、このようなマルチプロジェクションディスプレイにおいても、それぞれ隣接する2台のプロジェクタを一組として、「第2の投写画像位置調整」で説明したような位置調整操作を行うことにより、全てのプロジェクタの投写画像の位置調整を短時間にしかも高精度に行うことができる。しかも、調整用画像CG11,CG12及び調整用画像CG13,CG14は、それぞれのパターンにおいてBayer配列を考慮した色配列としているので、極暗所においても高精度な位置調整が可能となる。
なお、本発明は前述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。たとえば、前述の実施形態では、各プロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像をスクリーンSCRでタイリング投写する場合について説明したが、タイリング投写だけでなく、各プロジェクタPJ1,PJ2からの投写画像を同じ投写領域に重ね合わせる、いわゆるスタッキング投写を行う場合にも適用することができる。
また、前述の実施形態では、2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において白色が出現する例について説明したが、2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに重畳領域において所定の特徴が出現すればよいので、2つの調整用画像が重畳したときに出現する色は白に限られるものではない。
また、前述の実施形態において、ガンマ特性などの機器特性や照明条件による変動を考慮したマージンをとり、画素値のしきい値を「240,240,240」としたが、このしきい値も機器特性や照明などの環境条件に応じて最適な値を設定することができる。
また、調整用画像CG11,CG12及び調整用画像CG13、CG14におけるそれぞれの線の間隔は20画素としたが、これも20画素に限られるものではない、ただし、10画素以上とすることが好ましい。
また、前述の実施形態では、調整用画像CG11,CG12及び調整用画像CG13、CG14として、水平方向、垂直方向の直線からなるパターンを用いたが、調整用画像CG11,CG12及び調整用画像CG13、CG14のパターンとしては、線画を有するものであれば、種々のパターンを用いることができる。
また、前述の実施形態では、1つの線における第1の色Cr1及び第2の色Cr2の色周期を72画素分の長さとしたがこれに限られるものではない。
また、評価値算出部133は、2つの調整用画像が同じ位置関係となる状態で複数回の撮影を行って評価値を算出することが好ましい。このように、複数回の撮像により得られる撮像画像データを用いて評価値を算出することにより、撮像装置のノイズの影響を低減した高精度な評価値を得ることができる。なお、この場合、複数回の撮像により得られる撮像画像データを用いて算出された評価値の平均値を求めて、その平均値を求めるべき評価値とすることが考えられる。
また、前述の実施形態では、複数のプロジェクタのうちの2台のプロジェクタについて位置調整を行うという説明であったが、これは、最低でも2台のプロジェクタを一組として位置調整を行うということであり、複数台もしくは複数組のプロジェクタからの投写画像を同時に位置調整することをも含むものである。
たとえば、2台×2台の4台のプロジェクタを用いたマルチプロジェクションディスプレイであれば、上段の2台のプロジェクタを一組とし、この上段の一組のプロジェクタからの投写画像の水平方向の位置調整を行うと同時に下段の2台のプロジェクタを一組とし、この下段の一組のプロジェクタからの投写画像の水平方向の位置調整を行うことも可能である。このように、複数台もしくは複数組のプロジェクタからの投写画像を同時に位置調整することによって、マルチプロジェクションディスプレイが図24に示すように多数のプロジェクタによって構成される場合、位置調整を効率よく行うことができ、位置調整時間を大幅に短縮することができる。
また、前述の実施形態で用いたプロジェクタは、RGB3原色の3板式のプロジェクタを想定したものとして説明したが、本発明は4原色以上の多原色タイプのプロジェクタにも適用可能となるものである。
また、前述の実施形態では、複数台のプロジェクタからの投写画像を水平方向または垂直方向に配置(投写)するために、プロジェクタを物理的に水平方向または垂直方向に並べたが、プロジェクタの物理的位置を変更するのではなく、レンズシフトなどの投写位置変更機能を用いてもよいことは勿論である。
また、以上説明した本発明を実現するための処理手順が記述された投写画像の位置調整プログラムを作成し、その投写画像の位置調整プログラムを各種の記録媒体に記録させておくこともできる。したがって、本発明は、その投写画像の位置調整プログラムの記録された記録媒体をも含むものである。また、ネットワークからその投写画像の位置調整プログラムを得るようにしてもよい。
実施形態に係る投写画像の位置調整方法が適用されるマルチプロジェクションディスプレイの構成を示す図。 投写画像の位置調整装置1の構成を詳細に示す図。 プロジェクタPJ1,PJ2からスクリーンSCR上にそれぞれ別々に投写された調整用画像CG1,CG2の一例を模式的に示す図。 調整用画像CG1,CG2を一部に重畳領域を有してスクリーンSCRに投写させた状態を模式的に示す図。 調整用画像CG2の各位置における、撮像装置11からの撮像画像データ中の調整用画像CG1,CG2の重畳領域を拡大表示して示す図。 処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図。 水平方向の位置調整を行うための調整用画像CG3,CG4をプロジェクタPJ1,PJ2によりそれぞれ別々にスクリーンSCRに投写させた状態を模式的に示す図。 調整用画像CG3,CG4を一部に重畳領域を有してスクリーンSCR上に投写させた状態を模式的に示す図。 処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図。 極暗所において処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図。 極暗所において1画素ずれた状態を最適投写位置と判定される原因を説明するための図。 Bayer配列の色配列構造を有するカラーフィルタを模式的に示す図。 「第2の投写画像位置調整」において用いる調整用画像CG13,CG14を模式的に示す図。 プロジェクタPJ1,PJ2からスクリーンSCR上にそれぞれ別々に投写された調整用画像CG13,CG14の一例を示す図。 図14に示す調整用画像CG13,CG14を一部に重畳領域を有してスクリーンSCRに投写させた状態を示す図。 図14において示したスクリーンSCR上の投写画像である調整用画像CG13,CG14を模式的に示す図。 図15において示したスクリーンSCR上の投写画像である調整用画像CG13,CG14を模式的に示す図。 調整用画像CG14の各位置における、撮像装置11からの撮像画像データ中の調整用画像CG13,CG14の重畳領域を拡大表示して示す図。 極暗所において処理開始位置「1」から20画素分移動した位置「20」までの各位置において白と判定された画素数を示す図。 「第2の投写画像位置調整」の位置調整手順を概略的に示すフローチャート。 「第2の投写画像位置調整」における垂直方向の位置調整において用いられる調整用画像CG11,CG12を模式的に示す図。 調整用画像CG11,CG12をスクリーンSCR上にそれぞれ別々に投写させた状態を模式的に示す図。 調整用画像CG11,CG12を一部に重畳領域を有してスクリーンSCR上に投写させた状態を模式的に示す図。 4台×4台の合計16台のプロジェクタを有したマルチプロジェクションディスプレイを示す図。
符号の説明
1・・・投写画像の位置調整装置、11・・・撮像装置、12・・・調整用画像データ出力装置、13・・・評価値算出装置、14・・・位置調整制御装置、CG11,CG12,CG13,CG14・・・調整用画像、PJ1,PJ2・・・プロジェクタ、SCR・・・スクリーン、Cr1・・・第1の色、Cr2・・・第2の色

Claims (16)

  1. 複数のプロジェクタを有するマルチプロジェクションディスプレイにおける2つのプロジェクタから重畳領域を有するように投写面に投写される2つの投写画像の位置を第1のパターンを有する調整用画像と第2のパターンを有する調整用画像の2つの調整用画像を用いて調整する投写画像の位置調整方法であって、
    前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える第1ステップと、
    前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する第2ステップと、
    前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う第3ステップと、
    を含むことを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  2. 請求項1記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記撮像装置は、Bayer配列の色配列構造を採用したカラーフィルタを有する単板式の撮像装置であることを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  3. 請求項1または2記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記第1の色及び第2の色は、前記第1のパターン及び前記第2のパターンのそれぞれのパターン内において前記第1の色及び第2の色が所定周期でそれぞれ交互に割り当てられることを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記第2ステップは、前記2つの調整用画像のうち少なくとも一方の調整用画像を1画素単位で水平方向または垂直方向に移動させて、前記調整用画像を1画素単位で移動させる毎に前記評価値を算出することを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記パターンは、1画素に対応する幅の線画を有することを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記特徴は、前記撮像画像データにおける画素値であることを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  7. 請求項6に記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記評価値は、前記画素値がしきい値以上である画素数であり、第3ステップは、前記画素値がしきい値以上である画素数が最大となる位置を前記2つの投写画像の最適投写位置として前記2つの投写画像の位置調整を行うことを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  8. 請求項7に記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記しきい値は、前記2つの調整用画像における各パターンが重畳することによってはじめて出現する色に対応する値に設定することを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  9. 請求項8に記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記第1の色は、相対的に強い赤色成分と相対的に弱い緑色成分を有する色であって、前記第2の色は、相対的に強い青色成分と相対的に弱い緑色成分を有する色であり、前記2つの調整用画像における各パターンが重畳することによってはじめて出現する色は白色であることを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記第2ステップにおいては、前記2つの調整用画像が同じ位置関係となる状態で複数回の撮影を行って前記評価値を算出することを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の投写画像の位置調整方法において、
    前記第2ステップ及び第3ステップは、2つのプロジェクタのうちいずれかのプロジェクタの電気光学変調装置における画像形成領域の有効画像表示領域の位置を画素単位で移動させることにより前記2つの投写画像の位置調整を行うことを特徴とする投写画像の位置調整方法。
  12. 複数のプロジェクタを有するマルチプロジェクションディスプレイにおける2つのプロジェクタから重畳領域を有するように投写面に投写される2つの投写画像の位置を第1のパターンを有する調整用画像と第2のパターンを有する調整用画像の2つの調整用画像を用いて調整する投写画像の位置調整装置であって、
    前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える調整用画像データ出力装置と、
    前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する評価値算出装置と、
    前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う位置調整制御装置と、
    を有することを特徴とする投写画像の位置調整装置。
  13. 複数のプロジェクタを有するマルチプロジェクションディスプレイにおける2つのプロジェクタから重畳領域を有するように投写面に投写される2つの投写画像の位置を第1のパターンを有する調整用画像と第2のパターンを有する調整用画像の2つの調整用画像を用いて調整する投写画像の位置調整プログラムであって、
    前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える第1ステップと、
    前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する第2ステップと、
    前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う第3ステップと、
    を実行可能であることを特徴とする投写画像の位置調整プログラム。
  14. 複数のプロジェクタを有し、前記複数のプロジェクタからの投写画像が重畳領域を有するように投写面に投写可能なマルチプロジェクションディスプレイであって、
    前記複数のプロジェクタにおける2つのプロジェクタから投写された第1のパターンを有する調整用画像及び第2のパターンを有する調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記重畳領域において所定の特徴が出現するような画素値に設定された第1の色及び第2の色を、前記2つの調整用画像が適切な位置関係で投写されたときに前記第1のパターンの前記第1の色が前記第2のパターンの前記第2の色と重畳し、前記第1のパターンの前記第2の色が前記第2のパターンの前記第1の色と重畳するように、前記第1のパターン及び第2のパターンのそれぞれのパターン内に割り当てた調整用画像データを前記2つの調整用画像に対応する2つの調整用画像データとして生成して前記2つのプロジェクタに与える調整用画像データ出力装置と、
    前記2つのプロジェクタから前記2つの調整用画像データに対応する2つの調整用画像を投写させたときの前記投写面を撮像装置によって撮像して得られる撮像画像データに基づいて前記特徴に関連付けられた評価値を算出する評価値算出装置と、
    前記評価値に基づいて前記2つの投写画像の位置調整を行う位置調整制御装置と、
    をさらに有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
  15. 請求項14に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
    前記複数のプロジェクタからの複数の投写画像が重畳領域を有するように投写面にタイリング投写可能に構成されていることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
  16. 請求項14に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
    前記複数のプロジェクタからの複数の投写画像が重畳領域を有するように投写面にスタッキング投写可能に構成されていることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。_Hlk108020537
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