JP2012047849A - 投射型表示システム及び投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示システム及び投射型表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
複数台の投射型表示装置でスタック投射又はステレオ投射する場合に、投射条件の調整に要する時間を短縮する。
【解決手段】
マスタとなるプロジェクタ(100a)は、自己及び他のプロジェクタ(100b)で投射条件の調整に使用する調整用画像として、波長域、偏光特性及び投射位置の何れかが互いに異なる画像を割り当てる。各プロジェクタ(100a,100b)は、割り当てられた調整用画像を投射し、撮像して、投射条件を調整する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、投射型表示システム及び投射型表示装置に関し、特に複数の投射型表示装置で同一の被投射面に画像を投射する投射型表示システム及び、このシステムに使用する投射型表示装置に関する。
特開2006−121240号公報 特開2000−241874号公報 特開2006−245737号公報
従来、入力映像信号に従い液晶パネル等のライトバルブ上に光学像を形成し、投射光学系によって外部に投射表示するプロジェクタが広く用いられている。プロジェクタでは、好適な表示を実現するために焦点調整、台形歪調整及びズーム調整等の各種調整作業が必要である。
操作部材を用いて使用者自身が手動調整するように設計されたプロジェクタがある。また、投射したテストパターン等の画像を撮像し、各種調整を自動的に行うプロジェクタも存在する。
特許文献1には、カメラ部で撮像した画像上で被投射領域の四隅の位置と投射画像の四隅の位置とを検出し演算を行なうことで、ズーム比の調整及び台形補正を行うプロジェクタが記載されている。
特許文献2には、所定のテストパターン又は全白の方形画面をプロジェクタからスクリーン上に投射し、スクリーン上の画像をモニタカメラで撮像し、焦点距離及びズーム比の調整、並びに台形歪の補正を行なう技術が記載されている。
プロジェクタの使用形態として、複数台から同じ画像を単一箇所に重ならせて投射することで高輝度を実現するスタック投射がある。特許文献3には、2台の投射型表示装置によるスタック投射での自動調整の技術が記載されている。すなわち、2つの投射手段に対して各々異なるタイミングで投射面にテスト用画像を投射させ、各タイミングでテスト用画像を撮影する。そして、撮影された各テスト用画像に基づいて、各投射手段の画像のズレと台形歪みを補正する。
特許文献3に記載の技術では、異なるタイミングで複数の投射型表示装置での調整作業を行うので、スタック投射システム全体の調整時間が増大するという問題が存在する。
本発明は、調整時間を低減させた複数の投射型表示装置からなる投射型表示システム及び投射型表示装置を提示することを目的とする。
本発明に係る投射型表示システムは、複数の投射型表示装置と、前記複数の投射型表示装置を制御する制御装置とからなる投射型表示システムであって、前記投射型表示装置が、スクリーンに画像を投射する投射手段と、前記スクリーンに表示される画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮影画像に基づいて、前記投射手段の投射状態を制御する投射制御手段と、前記投射手段の前記投射状態を調整するための調整用画像を前記投射手段により前記スクリーンに投射させると共に、前記撮像手段に前記スクリーンに表示される画像を撮像させ、前記撮像手段による撮影画像に基づいて前記投射手段の投射状態を制御する制御手段と、前記制御装置と通信する通信手段とを有し、前記制御装置が、前記複数の投射型表示装置のそれぞれに、前記調整用画像として、波長域、偏光特性及び投射位置の何れかが互いに異なる画像を指示することを特徴とする。
本発明に係る投射型表示装置は、スクリーンに画像を投射する投射手段と、前記スクリーンに表示される画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮影画像に基づいて、前記投射手段の投射状態を制御する投射制御手段と、前記投射手段の前記投射状態を調整するための調整用画像を前記投射手段により前記スクリーンに投射させると共に、前記撮像手段に前記スクリーンに表示される画像を撮像させ、前記撮像手段による撮影画像に基づいて前記投射手段の投射状態を制御する制御手段と、他の投射型表示装置と通信する通信手段と、自己及び前記他の投射型表示装置の前記調整用画像として波長域、偏光特性及び投射位置の何れかが互いに異なる画像を割り当てて指示する手段を具備することを特徴とする。
本発明によれば、各投射型表示装置が夫々、相異なる調整用画像を投射し、それを撮像できるので、各投射型表示装置が、同時に投射条件を調整でき、投射条件の調整に要する時間を短縮できる。
本発明の一実施例であるスタック構成のシステム構成図である。 本発明の一実施例であるプロジェクタの概略構成ブロック図である。 テストパターンの表示例である。 本実施例の動作フローチャートである。 調整用画像の割り当て例である。 ステレオ構成のシステム構成図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る投射型表示システムの一実施例の概略構成ブロック図を示す。この実施例は、それぞれ液晶パネルを内蔵した2台のプロジェクタ(投射型表示装置)を使って、所謂スタック投射を行うマルチプロジェクションシステムである。
100a、100bはプロジェクタであり、イーサネット(登録商標)ケーブル200で相互に接続され、通信可能となっている。プロジェクタ100a,100b間の接続形態は、これ限定されず、データ通信が可能であれば、どのような接続方法であっても良い。例えば、RS232C又は無線LANを用いることができる。プロジェクタ100a,100bは所謂スタック投射の構成を成しており、スクリーン300に各プロジェクタ100a,100bの投射画像が重畳するように投射され、高輝度の画像表示が可能となっている。
図2は、プロジェクタ100a,100bの概略構成ブロック図を示す。プロジェクタ100は、プロジェクタ100a,100bである。プロジェクタ100a,100bは、同じ構成からなる。
101は、プロジェクタ100の各ブロックを制御する制御部である。102は、ユーザからの操作を受け付ける操作部である。103は、プロジェクタ100の各ブロックへの電源供給を制御する電源部である。
104は、液晶部であり、1枚又は3枚の液晶パネル等で構成されており、この液晶パネル上に画像を形成する。105は、入力画像信号に基づいて、液晶部104の液晶パネルに画像を形成させる液晶駆動部である。106は液晶部104に光を供給する光源である。107は、光源106から発せられた光を液晶部104に供給することにより得られた光学像をスクリーン300に投射する投射光学系である。108は、光源106の光量等を制御する光源制御部である。109は、投射光学系107のズームレンズ及びフォーカスレンズ等の動作を制御し、ズーム倍率及び焦点調整等を行う光学系制御部である。
110は、パーソナルコンピュータ(PC)、DVD再生装置又はテレビチューナ等からのアナログ映像信号を受け付けるアナログ入力部であり、RGB端子、S端子等からなる。111は、アナログ入力部110に入力される映像信号をデジタル信号に変換するA/D変換部である。112は、PC又はDVD再生装置等からデジタル映像信号を受け付けるデジタル入力部であり、HDMI端子等からなる。HDMI端子の場合には、外部から制御信号も同時に送信されてくる場合があり、これにより、投射の制御等が行われることもある。
113は、外部から映像データ、画像データ又は映像ファイル等の各種の情報データのファイルを受け取り、また、外部に書き出すUSBインターフェースである。USBインターフェース113には、ポインティングデバイス、キーボード又はUSB型のフラッシュメモリ等も接続されることもある。
114は、カード型記録媒体に対し、映像データ、画像データ、映像ファイル等の各種の情報データのファイルを読み書きするカードインターフェースであり、そのカード型記録媒体が挿入可能である。115は、イントラネット又はインターネットを介して、映像データ、画像データ若しくは映像ファイル等の各種の情報データのファイル、又はその他の命令信号を送受信する通信部である。通信部115は、例えば、有線LAN又は無線LAN等で構成され、有線LANの場合にはケーブル200が接続する。116は、映像データ、画像データ又は映像ファイル等の各種の情報データのファイルを保存する内部メモリであり、半導体メモリやハードディスク等で構成される。
例えば、カードインターフェース114より入力されたドキュメントファイルは、ファイル再生部132により再生される。ファイル再生部132は、ドキュメントファイルからユーザに提示すべき画像信号を生成し、画像処理部117に出力する。また、デジタル入力部112により入力された映像信号又は画像信号は直接、画像処理部117に入力する。
画像処理部117は、インターフェース113,114及びファイル再生部132により得られる画像信号並びに制御部101により得られる映像信号等に、液晶部104での表示に適した補正を行なう。例えば、画像信号の画素数を液晶パネルの画素数にあわせて変換し、液晶パネルの交流駆動のため、入力された映像信号のフレーム数を倍にし、液晶パネルによる画像形成に適した補正をする。因みに、液晶パネルの交流駆動とは、液晶パネルの液晶にかける電圧の方向を交互に入れ替えて表示させる方法であり、液晶パネルが液晶への印加電圧の方向が正方向でも逆方向でも画像を生成できる性質を利用したものである。このとき、液晶駆動部105には、正方向用の画像と逆方向用の画像を1枚ずつ送る必要があるので、画像処理部117では、映像信号のフレーム数を倍にする処理を行なう。液晶駆動部105は、画像処理部117からの画像信号に基づいて液晶部104の液晶パネルに画像を形成させる。
画像処理部117はまた、スクリーンに対して斜め方向から映像を投影し投影画面が例えば台形状に歪んでしまう場合に、投影画像に対し台形状の歪みを打ち消すように画像の形状を変形させるキーストン補正も行なう。キーストン補正をする際は、液晶パネルに表示される画像の水平方向及び/又は垂直方向の拡大/縮小率を変更する。すなわち、投影画面の台形状の歪みを液晶パネル上での映像領域の歪みで相殺する。これにより、正常なアスペクト比の長方形の映像表示領域に近づくようにして、投影画像がスクリーンに表示される。キーストン補正は、傾きセンサ118により得られた傾き角に基づいて自動的に実行しても良いし、ユーザが操作部102等を操作することにより実行させてもよい。
118は、プロジェクタ100の傾きを検出する傾きセンサである。119は、プロジェクタ100の動作時間及び各ブロックの動作時間等を検出するタイマである。120は、プロジェクタの光源106の温度、液晶部104の温度及び外気温等を計測する温度計である。
121,122は、プロジェクタ100に付属するリモコンやその他の機器からの赤外線を受信し、制御部101に送る赤外線受信部であり、プロジェクタ100の前後方向等の複数箇所に設置されている。本実施例では、赤外線受信部121はプロジェクタ本体の後方、赤外線受信部122はプロジェクタ本体の前方に配置されている。
124は、スクリーン300の方向を撮像する撮像部であり、スクリーン上の投影画像をその3原色(RGB)で撮像するエリアセンサを具備する。
127は、プロジェクタ100本体に配置され、プロジェクタ100の状態及び警告等を表示する表示部である。128は、表示部127を制御する表示制御部である。
129は、プロジェクタ100本体を持ち運んで使用するとき等に、電力を供給するバッテリである。130は、外部からの交流電力を受け入れ、所定の電圧に整流して電源部103に供給する電源入力部である。
131は、プロジェクタ100内の熱を外部に放出するなどして、冷却するための冷却部であり、例えば、ヒートシンクとファンにより構成されている。
各プロジェクタ100が投射画像を互いに異なる偏光状態で投射することにより、投射元のプロジェクタのみが撮像でき、複数のプロジェクタが同時に画像を投射している状態でも、独立に投射条件を調整できる。プロジェクタ100は、そのために、投射光学系に投射画像を所定偏光状態に変換する偏光子、即ち投射偏光部126を有し、撮像系には、当該偏光状態の投射画像を通過する検光子、即ち撮像偏光部123を有する。投射偏光部126及び撮像偏光部123は、偏光を使った投射条件の調整を行わない場合には、図示しないアクチュエータにより、対応する光路から退避される。
図4を参照して、プロジェクタ100を単体で使用する場合の動作(シングル投影動作)を説明する。
電源入力部130にAC電源が供給されると、制御部101が起動し、図4に示すフローをスタートする。
S001で、制御部101は、操作部102及び通信部115を監視し、電源オンの指示がなされるのを待機する。
電源オンの指示がなされると、S002で、制御部101は、スタック投射の設定の有無を内部メモリ116に格納されたフラグを参照して判定する。ここでは、スタック投射の設定がされていない(Flag=0)とし、S003に制御が遷移する。
S003で、制御部101は、電源部103に各ブロックに電源を供給するように指示をだし、各ブロックを待機状態にする。電源投入後、制御部101は、光源制御部108に光源106を発光させるように指示する。
S004で、焦点調整のため、制御部101は、予め内部メモリ116に格納されたテストパターン画像をロードし、画像処理部117を経由して液晶部104に表示させる。このテストパターン画像のスクリーン300の表示例を図3に示す。図3(a)は、投射光学系107のフォーカスレンズが合焦している場合のスクリーン300の様子を示し、図3(b)はそれが合焦していない場合の表示例を示す。図3(a)では、クロスハッチが鮮鋭に表示され、図3(b)では、クロスハッチがボケて表示される。このテストパターン画像は、プロジェクタ100の投射状態を調整するための調整用画像の一例であり、必要により種々の特性、形状又はパターンのものを使用しうる、
S005で、制御部101は、このクロスハッチのテストパターン画像を撮像部124で撮像し、撮像したクロスハッチ画像の鮮鋭度が最も高くなるように投射光学系107のフォーカスレンズを駆動する。これにより、投射光学系107の焦点調整を行なう。
S006で、制御部101は、液晶部104に表示させたテストパターンを消去する。S007で、制御部101は、図4に示すフローを終了し、プロジェクタ100は通常投影状態に移行する。
通常投影状態になると、プロジェクタ100は、入力画像を投影する処理を開始する。例えば、デジタル入力部112に入力された映像信号は、画像処理部117により液晶部104に適した解像度に変換され、ガンマ補正、輝度ムラ対策用補正及びキーストン補正が加えられる。液晶駆動部105は、画像処理部117により補正を加えられた映像信号に従い液晶部104を駆動して、対応する画像を形成させる。
液晶部104の液晶パネルに形成された画像は、光源106からの光により投射光学系107に導かれ、投射光学系107はスクリーン300に画像を投射する。
画像投射中は、制御部101は、光源106等の温度を温度計120により検出し、例えば、光源の温度が40度以上になったとき等に、冷却部131を動作させて冷却する。
ユーザが操作部102により電源オフを操作すると、制御部101は、各ブロックに終了処理を指示する。終了の準備が整うと、電源部103は各ブロックへの電源供給を順次終了する。冷却部131は、電源オフ操作の後しばらく動作し、プロジェクタを冷却する。
デジタル入力部112から入力された映像信号の画像を投射して表示する場合を説明したが、上記各種インターフェースから入力される映像データの画像を表示する場合も、同様である。
図1に示すスタック投射におけるプロジェクタ100a,100bの動作を、図4を参照して説明する。プロジェクタ100a,100bの制御部101はともに、投射状態を示すフラグとして、スタック投射モードを示すフラグが設定され(Flag=1)、内部メモリ116に格納されている。この設定は、予め各プロジェクタ100a,100bの操作部102で入力してもよいし、通信部115から設定してもよい。プロジェクタ100a(又は100b)の起動時に、他方のプロジェクタ100b(又は100a)が同じスクリーン上に投影していることを撮像手段で検知し、通信によって夫々スタック投射構成であることを通知してもよい。また、この設定はフラグでなく、例えば、0はスタック投射、0以外はスタック投射のセットを識別する整数であるような識別子を用いても良い。この方法は、複数のスタック投射セットに適用出来る。
前提としてプロジェクタ100a,100bにはAC電源が供給されているとする(S001)。プロジェクタ100aがマスタ側となり、プロジェクタ100aに対し、使用者により電源オンの指示がなされたとする。
S002で、制御部101は、内部メモリ116に格納されたスタック投射を示すフラグを参照して、スタック投射構成か否かを判定する。上述の通り、スタック投射モードの設定がされている(Flag=1)ため、S008に制御が遷移する。
S008で、プロジェクタ100aは使用者から電源オンの指示を受けたことにより、マスタとして扱われる。プロジェクタ100aの制御は、S009に遷移する。
S009で、プロジェクタ100aは、通信部115を用いて、接続されている機器に対してスタック投射を構成しているプロジェクタの問い合わせをブロードキャストする。この問い合わせは、プロジェクタ100bに到達し、プロジェクタ100bは自分がスタック投射を構成する旨の返答をプロジェクタ100aに送信する。プロジェクタ100aは、この返答を受け取り、自分以外にスタック投射を構成するプロジェクタが存在する(本実施例では1つ)ことを識別する。
S010で、プロジェクタ100aは、スタック投射を構成するプロジェクタ毎の、テストパターン投射光の波長域の割り付けを決定する。具体的には、図5(a)で示すテーブルを予め内部メモリ116に格納しておき、そのテーブルを参照してスタック投射を構成する台数から各プロジェクタの波長域を決定する。例えば、本実施例では、スタック投射を構成するのは、プロジェクタ100a,100bの2台であるので、プロジェクタ100a(1台目)の担当波長域をR(Red)とし、プロジェクタ100b(2台目)のそれをB(Blue)とする。
S011で、プロジェクタ100aは、S009で識別した、スタック投射を構成する自分以外のプロジェクタ100bに対し、起動を指示する。
S012で、プロジェクタ100aは、プロジェクタ100bにS010で決定された波長域の割り付けを指示する。
S013で、プロジェクタ100aは、S003と同様に、自身の光源106を発光させる。
S014で、プロジェクタ100aは、S004と同様に、テストパターン画像をスクリーン300に投射及び表示させる。但し、プロジェクタ100aは、先にS010で決定された波長域でテストパターン画像を投射する。先の説明では、プロジェクタ100aに割り付けられた波長域はRなので、プロジェクタ100aの制御部101は画像処理部117に対しR成分を最大にし、G(Green)成分とB成分が0になるようにテストパターン画像を加工させる。これにより、R成分のテストパターン画像が液晶部104に表示され、R波長域の光によるテストパターン画像が投射される。
S015で、プロジェクタ100aは、S005と同様に、スクリーン上のテストパターン画像を撮像し、撮影画像の内、波長割り当てを受けた色成分の画像を使って投射光学系107の焦点を調整する。プロジェクタ100aの制御部101が、投射条件としての焦点を調整する投射制御手段として機能する。例えば、プロジェクタ100aに割り付けられた波長域はRなので、プロジェクタ100aは、撮像されたクロスハッチ画像のR成分の鮮鋭度が高くなるように投射光学系107のフォーカスレンズを駆動する。
S006で、プロジェクタ100aは、テストパターン画像の投射を止める。
S007で、プロジェクタ100aは、通常投影状態に移行する。
プロジェクタ100aから起動指示されたプロジェクタ100bの動作を説明する。プロジェクタ100bはスレーブ側となる。
S002で、プロジェクタ100bの制御部101は、スタック投射の設定がされているかを内部メモリ116に格納されたフラグを参照して判定する。上述の通り、スタック投射の設定がされている(Flag=1)ので、S008に制御が遷移する。
S008で、プロジェクタ100bは他のプロジェクタ(本例ではプロジェクタ100a)から電源オンの指示を受けたことにより、スレーブとして扱われる。そのため、制御はS016に遷移する。
S016で、プロジェクタ100bは、マスタであるプロジェクタ100aからテストパターン投射光の波長域を指示される。この波長域とはマスタ側にてS010で決定したものであり、ここでは、B(青色)である。
S017で、プロジェクタ100bは、S003、S013と同様に、自身の光源106を発光させる。
S018で、プロジェクタ100bは、通知された波長域の投射光でテストパターン画像を表示する。具体的には、プロジェクタ100bに割り付けられた波長域は上述の通りBなので、制御部101は画像処理部117にB成分を最大、G成分とR成分を0とするようにテストパターン画像を加工させる。これにより、B成分のみから構成されたテストパターン画像が液晶部104に表示され、B波長域の光によるクロスハッチのテストパターン画像が投射される。
S019で、プロジェクタ100bは、S015と同様に、スクリーン上のテストパターン画像を撮像し、その撮影画像の内、波長割り当てを受けた色成分の画像を使って投射光学系107の焦点を調整する。プロジェクタ100bの制御部101が、投射条件としての焦点を調整する投射制御手段として機能する。例えば、プロジェクタ100bに割り付けられた波長域はBなので、プロジェクタ100bは、撮像されたクロスハッチ画像のB成分の鮮鋭度が高くなるように自身の投射光学系107のフォーカスレンズを駆動する。
S006で、プロジェクタ100bは、テストパターン画像の投射を止める。
S007で、プロジェクタ100bは、通常投影状態に移行する。
この様に、本実施例では、複数台のプロジェクタによるスタック投射の際に、最初に使用者から電源オンの指示されたプロジェクタをマスタとし、それ以外のプロジェクタをマスタにより電源オンされるスレーブとした。マスタは、各プロジェクタにおけるテストパターン表示の投射波長域をプロジェクタ毎に異なるように決定し、各プロジェクタは、決定された波長域を使って投射光学系のフォーカスを自動調整する。
スタック投射を構成する各プロジェクタが互いに異なる波長域で調整作業を行なうので、互いのテストパターンの影響を受けることなく、同時に投射条件を調整することができる。これにより、複数台のプロジェクタで構成されながら、一台分の調整時間で全プロジェクタの調整を終了できることになる。
本実施例では、スタック投射を構成するプロジェクタを2台としたが、3台又はそれ以上でも良い。スタック投射を構成するプロジェクタが、互いに分離して投射且つ撮像できる波長域の数以下の台数まで、対応可能である。例えば、3台であれば、図5(a)に示すように各プロジェクタの担当波長域をR、B又はGとすればよい。
本実施例では、2台のプロジェクタが夫々担当する波長域の割り付け方法としてRとBを用いたが、本発明はこの組み合わせに限定されない。後工程のテストパターンの撮像と調整の段階にて、夫々の波長域を分離して処理できれば、どのような割り付けでも良い。例えば、BとR、RとG、GとR、GとB、BとRであっても良い。但し、それぞれの波長域が隣り合わない組み合わせとすると、撮像時に急峻なフィルタで各波長域を分割することが不要になり、各波長域を混同し難くなる。具体的には、RGBの3波長域を用いた場合、RとB、又は、BとRという組み合わせが好適である。
本実施例では、RGBという3波長域を用いたが、赤外領域を加えて4波長域としてもよい。更には、それ以上の数の波長域を用いることもできる。
液晶パネルを内蔵したプロジェクタの実施例を説明したが、DMDパネルを内蔵したプロジェクタであっても、分離された波長域の光を投射できる投射装置であれば、どのような形態のものであっても適用することができる。
スタック投射を構成するプロジェクタをマスタとスレーブに分けた実施例を示したが、制御部となるマスタを外部の制御装置(例えばPC(パーソナルコンピュータ))とし、各プロジェクタをスレーブとする構成も可能である。この場合、外部の制御手段(例えばPC)のフローとして、図4のフローの内、投射と自らの調整に関するステップは不要となる。そして、制御装置は主として、特に図4におけるS009からS012に該当する処理及び指示を実行することになる。
本実施例では、スレーブの起動及び調整のトリガは、マスタの起動としているが、本発明はトリガの種類に限定されない。例えば、マスタの操作部102にトリガとなる釦を用意し、使用者による当該釦押下を以ってスレーブの起動及び調整を開始するような変形も可能である。
実施例1では、投射条件の一例として焦点を調整したが、その他の投射条件の調整にも適用可能である。その他の投射条件には、例えば、ズーム比及び台形歪補正等があり、ここでは、ズーム比の調整と台形補正を併用することで、投射画像をスクリーンの所定矩形範囲に合致させる実施例を説明する。
具体的には、テストパターンを投射画像の縁部を判読しやすいテストパターン画像を採用する。そして、図4に示すフローの焦点調整動作(マスタ側であればS014とS015、スレーブ側であればS018とS019)の代わりに、投射画像のズーム比を調整し、台形歪みを補正する処理を実行する。
例えば、投射したテストパターン画像の撮影画像から投射画像の4隅の座標を検出し、これら4隅の座標が、スクリーン上の投射画像を表示したい投射希望域の4隅の座標に一致するように、投射画像のズーム比を調整し、台形歪みを補正する。スクリーン上の投射希望域の4隅の座標は事前に計測しておいても、同時に撮像した結果で決定しても良い。例えば、スクリーン上に例えば、微小な反射材又は色材等でマークしておくことで、その撮影画像から投射希望域の4隅の座標を決定できる。
実施例1では、プロジェクタ100a,100bの投射するテストパターン画像がスクリーン300上で部分的に又は全面的に重なるが、これらが重ならないようなテストパターンを採用しても良い。例えば、スタック投影を構成する各プロジェクタに、図5(b)に示すように、互いに排他的なテストパターン画像の表示位置を割り当てる。このような内容を示す割り当てテーブルを各プロジェクタ100のメモリ116に格納しておく。
マスタとなるプロジェクタ100aの動作を、図4に示すフローとの変更内容について説明する。
図4に示すフローチャートのステップS010を次のように変更する。すなわち、スタック投射を構成するプロジェクタ毎に、スクリーン300に対するテストパターン画像の投射位置を割り付ける。具体的には、図5(b)で示すテーブルを予め内部メモリ116に格納しておき、そのテーブルを参照してスタック投射を構成する台数から各プロジェクタの投射位置を決定する。スタック投射を構成するプロジェクタがプロジェクタ100a,100bの2台であるとき、プロジェクタ100a(1台目)の投射位置をスクリーンの左側半分とし、プロジェクタ100b(2台目)の投射位置を右側半分とする。
S012を次のように変更する。すなわち、各プロジェクタ100a,100bに指示する波長域の割り付けを、投射位置の割り付けに変更する。
S014を次のように変更する。すなわち、前述したS004のようにテストパターンを表示するが、マスタであるプロジェクタ100aは、先に決定された投射位置にテストパターン画像を投射表示する。図5(b)に示す例では、プロジェクタ100aに割り付けられた投射位置は左半分なので、制御部101は画像処理部117に対し、右半分の画像の階調を0とするようにテストパターン画像を加工させる。左半分のみから構成されたテストパターン画像が液晶部104に表示され、通常の投影画角に対し左半分のテストパターン画像が投射される。
S015を次のように変更する。すなわち、プロジェクタ100aは、自己が投射したテストパターン画像を撮影して得られる画像を使って、投射光学系107の焦点を調整する。プロジェクタ100aの制御部101が、投射条件としての焦点を調整する投射制御手段として機能する。具体的には、プロジェクタ100aに割り付けられた投射位置は左半分なので、撮像されたテストパターン画像の左半分のみの鮮鋭度が高くなるように、投射光学系107のフォーカスレンズを駆動する。
プロジェクタ100aから起動指示されたプロジェクタ100b(スレーブ)の動作について、図4に示すフローとの変更内容を説明する。
S016を次のように変更する。すなわち、マスタからは、テストパターン投射光の投射位置を指定される。
S018を次のように変更する。すなわち、通知された投射位置にテストパターン画像を投射表示する。具体的には、プロジェクタ100bに割り付けられた投射位置が上述の通り右半分なので、制御部101は画像処理部117に対し、左半分の画像の階調を0とするようにテストパターン画像の加工を指示する。右半分のみから構成されたテストパターン画像が液晶部104に表示され、通常投影画角に対し右半分のテストパターンが投射される。
S019を次のように変更する。すなわち、プロジェクタ100bは、割り当てられた投射位置のテストパターン画像の撮影画像を使って、投射光学系107の焦点を調整する。プロジェクタ100bの制御部101が、投射条件としての焦点を調整する投射制御手段として機能する。
この様に、本実施例では、スタック投射を構成する各プロジェクタが互いに重ならない投射位置にそれぞれのテストパターン画像を投射するので、各プロジェクタは同時に、自己の投射するテストパターン画像を使って焦点を調節できる。1台分の調整時間で、全プロジェクタの焦点を調整できる。
本実施例では、スタック投射を構成するプロジェクタを2台としたが、3台若しくはそれ以上の場合にも適用できることは明らかである。スタック投射を構成する各プロジェクタが、互いに重ならない投射位置にテストパターン画像を投影し撮像できればよい。例えば、3台の場合、図5(b)に示すように、各プロジェクタの担当投射個所を左三分の一、中央三分の一及び左三分の一とすればよい。
テストパターン画像は、メモリ116に格納しても良いし、制御部101が必要時に演算で生成しても良い。画像処理部117がオリジナルのテストパターン画像の半分の階調を0にする代わりに、制御部101が、必要なサイズのテストパターン画像を生成しても良い。
スタック投射を構成するプロジェクタをマスタとスレーブに分けた実施例を示したが、制御部となるマスタを外部の制御装置(例えばPC(パーソナルコンピュータ))とし、各プロジェクタをスレーブとする構成も可能である。この場合、外部の制御手段(例えばPC)のフローとして、図4のフローの内、投射と自らの調整に関するステップは不要となる。そして、制御装置は主として、特に図4におけるS009からS012に該当する処理及び指示を実行することになる。
偏光方式による3D立体視表示のために2台のプロジェクタをステレオ構成で配置した実施例を説明する。図6は、そのシステム構成図を示す。
600a,600bはプロジェクタであり、イーサネット(登録商標)ケーブル610で相互に接続され、通信可能となっている。映像ソース630a,630bはそれぞれ、立体視表示における左眼及び右眼に対応する映像信号をプロジェクタ600a,600bに供給する。プロジェクタ600a,600bは、映像ソース630a、630bからの映像信号に応じた画像を互いに直交する偏光特性でスクリーン620の同一位置に投射する。スクリーン620は所謂シルバースクリーンであり、表面に金属が塗布されていることで、入射光の偏光状態を略保ったまま反射する特性を持っている。使用者640は偏光眼鏡642を装着した上でスクリーン620を観察する。偏光眼鏡642は、両眼夫々の透過偏光特性がプロジェクタ600a,600bの投射画像の偏光特性と対応しており、これにより、プロジェクタ600aの投射画像が使用者の左目に入射し、プロジェクタ600bの投射画像が使用者の右目に入射する。このようにして、使用者640は、映像ソース630a,630bからの映像信号の画像を立体視できる。
プロジェクタ600a,600bは、図2に示す構成からなり、投射画像を特定の偏光状態にするために投射偏光部126を利用する。また、特定の偏光状態で自身が投射したテストパターン画像を撮像するために、撮像偏光部123を利用する。
投射偏光部126は2種類のλ/4板を入れ替えることが可能に構成され、制御部101からの指示に基づき、投射光を右円偏光又は左円偏光に選択的に変換できる。撮像偏光部123も2種類のλ/4板を入れ替えることが可能に構成され、制御部101からの指示に基づき、撮像対象の入射光の内、右円偏光のみ又は左円偏光のみを選択的に透過させる。
図4を参照して、プロジェクタ600a(又は600b)を単体で使用する場合の動作(シングル投影動作)を説明する。
電源入力部130にAC電源が供給されると、制御部101が起動し、図4に示すフローをスタートする。
S001で、制御部101は、操作部102及び通信部115を監視し、電源オンの指示がなされるのを待機する。
電源オンの指示がなされると、S002で、制御部101は、ステレオ投射の設定の有無を内部メモリ116に格納されたフラグを参照して判定する。ここでは、ステレオ投射の設定がされていない(Flag=0)とし、S003に制御が遷移する。
S003で、制御部101は、電源部103に各ブロックに電源を供給するように指示をだし、各ブロックを待機状態にする。電源投入後、制御部101は、光源制御部108に光源106を発光させるように指示する。
S004で、焦点調整のため、制御部101は、予め内部メモリ116に格納されたテストパターン画像をロードし、画像処理部117を経由して液晶部104に表示させる。制御部101は投射偏光部126を所定のデフォルト状態(例えば右円偏光)にし、撮像偏光部123を、投射偏光部126のデフォルト状態と同じ偏光状態にする。
S005で、制御部101は、テストパターン画像を撮像部124で撮像し、撮像したクロスハッチ画像の鮮鋭度が最も高くなるように投射光学系107のフォーカスレンズを駆動する。これにより、投射光学系107の焦点調整を行なう。制御部101は、投射条件としての焦点を調整する投射制御手段として機能する。
S006で、制御部101は、液晶部104に表示させたテストパターンを消去する。S007で、制御部101は、図4に示すフローを終了し、プロジェクタ100は通常投影状態に移行する。
ステレオ投射の際のプロジェクタ600a,600bの動作を説明する。プロジェクタ600a,600bの制御部101はともに、投射状態を示すフラグとして、ステレオ投射モードを示すフラグが設定され(Flag=1)、内部メモリ116に格納されている。この設定は、予め各プロジェクタ600a,600bの操作部102で入力してもよいし、通信部115から設定してもよい。プロジェクタ600a(又は600b)の起動時に、他方のプロジェクタ600b(又は600a)が同じスクリーン上に投影していることを撮像手段で検知し、通信によって夫々スタック投射構成であることを通知してもよい。また、この設定はフラグでなく、例えば、0はステレオ投射、0以外はステレオ投射のセットを識別する整数であるような識別子を用いても良い。この方法は、複数のステレオ投射セットに適用出来る。
前提としてプロジェクタ600a,600bにはAC電源が供給されているとする(S001)。プロジェクタ600aがマスタ側となり、プロジェクタ600aに対し、使用者により電源オンの指示がなされたとする。
S002で、制御部101は、内部メモリ116に格納されたステレオ投射を示すフラグを参照して、ステレオ投射構成か否かを判定する。上述の通り、ステレオ投射モードの設定がされている(Flag=1)ので、S008に制御が遷移する。
S008で、プロジェクタ600aは使用者から電源オンの指示を受けたことにより、マスタとして扱われる。プロジェクタ600aの制御は、S009に遷移する。
S009で、プロジェクタ600aは、通信部115を用いて、接続されている機器に対してスタック投射を構成しているプロジェクタの問い合わせをブロードキャストする。この問い合わせは、プロジェクタ600bに到達し、プロジェクタ600bは自分がステレオ投射を構成する旨の返答をプロジェクタ600aに送信する。プロジェクタ600aは、この返答を受け取り、自分以外にステレオ投射を構成するプロジェクタが存在する(本実施例では1つ)ことを識別する。
S010で、プロジェクタ600aは、ステレオ投射を構成するプロジェクタ毎の、テストパターン投射光の偏光特性の割り付けを決定する。具体的には、図5(c)で示すテーブルを予め内部メモリ116に格納しておき、そのテーブルを参照してステレオ投射を構成する台数から各プロジェクタの偏光特性を決定する。例えば、プロジェクタ100a(1台目)を右円偏光とし、プロジェクタ100b(2台目)を左円偏光とする。
S011で、プロジェクタ600aは、S009で識別した、ステレオ投射を構成する自分以外のプロジェクタ600bに対し、起動を指示する。
S012で、プロジェクタ600aは、プロジェクタ600bにS010で決定された偏光特性を指示する。
S013で、プロジェクタ600aは、S003と同様に、自身の光源106を発光させる。
S014で、プロジェクタ600aは、S004と同様に、テストパターン画像をスクリーン620に投射及び表示させる。但し、プロジェクタ600aは、先にS010で決定された偏光特性でテストパターン画像を投射する。先の説明では、プロジェクタ600aに割り付けられた偏光特性は右円偏光なので、制御部101は投射偏光部126及び撮像偏光部123を右円偏光に制御する。これにより、右円偏光でテストパターン画像が投射される。
S015で、プロジェクタ600aは、S005と同様に、スクリーン上のテストパターン画像を撮像し、投射光学系107の焦点を調整する。撮像偏光部123が投射偏光部126と同じ偏光特性に制御されているので、撮像部124には、プロジェクタ600aが投射したテストパターン画像のみが入射する。プロジェクタ600aは、撮像されたテストパターン画像の鮮鋭度が高くなるように投射光学系107のフォーカスレンズを駆動する。プロジェクタ600aの制御部101が、投射条件としての焦点を調整する投射制御手段として機能する。
S006で、プロジェクタ600aは、テストパターン画像の投射を止める。
S007で、プロジェクタ600aは、通常投影状態に移行する。
プロジェクタ600aから起動指示されたプロジェクタ600bの動作を説明する。プロジェクタ600bはスレーブ側となる。
S002で、プロジェクタ600bの制御部101は、ステレオ投射の設定がされているかを内部メモリ116に格納されたフラグを参照して判定する。上述の通り、ステレオ投射の設定がされている(Flag=1)ので、S008に制御が遷移する。
S008で、プロジェクタ600bは他のプロジェクタ(本例ではプロジェクタ600a)から電源オンの指示を受けたことにより、スレーブとして扱われる。そのため、制御はS016に遷移する。
S016で、プロジェクタ600bは、マスタであるプロジェクタ600aからテストパターン投射光の偏光特性を指示される。この偏光特性はマスタ側にてS010で決定したものであり、ここでは左円偏光である。
S017で、プロジェクタ600bは、S003、S013と同様に、自身の光源106を発光させる。
S018で、プロジェクタ600bは、通知された偏光特性の投射光でテストパターン画像を表示する。具体的には、プロジェクタ100bに割り付けられた偏光特性が上述の通り左円偏光なので、制御部101は投射偏光部126及び撮像偏光部123を左円偏光に制御する。左円偏光でテストパターン画像が投射される。
S019で、プロジェクタ600bは、S015と同様に、スクリーン上のテストパターン画像を撮像し、投射光学系107の焦点を調整する。撮像偏光部123が投射偏光部126と同じ偏光特性に制御されているので、撮像部124には、プロジェクタ600bが投射したテストパターン画像のみが入射する。プロジェクタ600bは、撮像されたテストパターン画像の鮮鋭度が高くなるように投射光学系107のフォーカスレンズを駆動する。プロジェクタ600bの制御部101が、投射条件としての焦点を調整する投射制御手段として機能する。
S006で、プロジェクタ600bは、テストパターン画像の投射を止める。
S007で、プロジェクタ600bは、通常投影状態に移行する。
この様に、本実施例では、複数台のプロジェクタによるステレオ投射の際に、最初に使用者から電源オンの指示されたプロジェクタをマスタとし、それ以外のプロジェクタをマスタにより電源オンされるスレーブとした。マスタは、各プロジェクタにおけるテストパターン表示の変更特性をプロジェクタ毎に直交するように決定し、各プロジェクタに通知する。各プロジェクタは、互いに直交する偏光特性でテストパターン画像を投射するので、自己の投射画像のみを撮像でき、従って、同時にフォーカスを調整できる。
本実施例では、プロジェクタ600a,600bに夫々ステレオ投射を構成するということを記憶させておき、能動的に投射光を偏光する例を示したが、本発明はそれに限定されない。本発明は、プロジェクタ側で自らの偏光の特性を知ることができる構成であれば、適用できる。例えば、円偏光に変換するフィルタを外部に設置したとして、プロジェクタ側からフィルタに付随するメモリと通信し、それに格納されたフィルタの偏光特性を取得しても良い。
本実施例では、投射時及び撮像時に円偏光への変換と透過をする構成としたが、本発明は円偏光に限定されない。本発明を適用するには、各プロジェクタの投射光を撮像時に分離できればよいので、投射光を直線偏光とする構成でも良い。例えば、投射光をP偏光又はS偏光に変換可能な偏光素子を光学系に配置し、図5(d)に示すように2台のプロジェクタに対応付ければよい。
また、既に投射光が直線偏光になっている場合には、プロジェクタ600a,600bの何れか片方の本体を90度傾けて設置する方法を取っても実現できる。後者の場合、制御部101は傾きセンサ118の出力値を取得して、90度傾けられているかどうかを検知し、この検知結果により自らの偏光特性を知ることができる。
本実施例は、上記実施例と適宜組み合わせることが可能であり、例えば、2台からなるスタック投射の2セットからなるステレオ投射という構成にも本発明は適用可能である。
ステレオ投射を構成するプロジェクタをマスタとスレーブに分けた実施例を示したが、制御部となるマスタを外部の制御装置(例えばPC(パーソナルコンピュータ))とし、各プロジェクタをスレーブとする構成も可能である。この場合、外部の制御手段(例えばPC)のフローとして、図4のフローの内、投射と自らの調整に関するステップは不要となる。そして、制御装置は主として、特に図4におけるS009からS012に該当する処理及び指示を実行することになる。
実施例4では、投射条件の一例として焦点を調整したが、その他の投射条件の調整にも適用可能である。その他の投射条件には、例えば、ズーム比及び台形歪補正等があり、ここでは、ズーム比の調整と台形補正を併用することで、投射画像をスクリーンの所定矩形範囲に合致させる実施例を説明する。
具体的には、テストパターンを投射画像の縁部を判読しやすいテストパターン画像を採用する。そして、図4に示すフローの焦点調整動作(マスタ側であればS014とS015、スレーブ側であればS018とS019)の代わりに、投射画像のズーム比を調整し、台形歪みを補正する処理を実行する。
例えば、投射したテストパターン画像の撮影画像から投射画像の4隅の座標を検出し、これら4隅の座標が、スクリーン上の投射画像を表示したい投射希望域の4隅の座標に一致するように、投射画像のズーム比を調整し、台形歪みを補正する。スクリーン上の投射希望域の4隅の座標は事前に計測しておいても、同時に撮像した結果で決定しても良い。例えば、スクリーン上に例えば、微小な反射材又は色材等でマークしておくことで、その撮影画像から投射希望域の4隅の座標を決定できる。
(他の実施例)
本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、装置に供給することによっても、達成されることは言うまでもない。このとき、供給された装置の制御部を含むコンピュータ(またはCPUやMPU)は、記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、上述のプログラムコードの指示に基づき、装置上で稼動しているOS(基本システムやオペレーティングシステム)などが処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、装置に挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれ、前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。このとき、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部又は全部を行う。

Claims (6)

  1. 複数の投射型表示装置と、前記複数の投射型表示装置を制御する制御装置とからなる投射型表示システムであって、
    前記投射型表示装置が、
    スクリーンに画像を投射する投射手段と、
    前記スクリーンに表示される画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段による撮影画像に基づいて、前記投射手段の投射状態を制御する投射制御手段と、
    前記投射手段の前記投射状態を調整するための調整用画像を前記投射手段により前記スクリーンに投射させると共に、前記撮像手段に前記スクリーンに表示される画像を撮像させ、前記撮像手段による撮影画像に基づいて前記投射手段の投射状態を制御する制御手段と、
    前記制御装置と通信する通信手段
    とを有し、
    前記制御装置が、前記複数の投射型表示装置のそれぞれに、前記調整用画像として、波長域、偏光特性及び投射位置の何れかが互いに異なる画像を指示する
    ことを特徴とする投射型表示システム。
  2. 前記投射状態は、前記投射手段の投射光学系の焦点及びズーム、並びに前記調整用画像の台形補正の何れかであることを特徴とする請求項1に記載の投射型表示システム。
  3. 前記波長域は、青を示す波長域、緑を示す波長域、赤を示す波長域及び赤外を示す波長域の何れかを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の投射型表示システム。
  4. 前記偏光特性が、P偏光、S偏光、右円偏光及び左円偏光の互いに直交するものを含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の投射型表示システム。
  5. 前記制御装置が、複数の投射型表示装置の何れかに内蔵されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の投射型表示システム。
  6. スクリーンに画像を投射する投射手段と、
    前記スクリーンに表示される画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段による撮影画像に基づいて、前記投射手段の投射状態を制御する投射制御手段と、
    前記投射手段の前記投射状態を調整するための調整用画像を前記投射手段により前記スクリーンに投射させると共に、前記撮像手段に前記スクリーンに表示される画像を撮像させ、前記撮像手段による撮影画像に基づいて前記投射手段の投射状態を制御する制御手段と、
    他の投射型表示装置と通信する通信手段と、
    自己及び前記他の投射型表示装置の前記調整用画像として波長域、偏光特性及び投射位置の何れかが互いに異なる画像を割り当てて指示する手段
    を具備することを特徴とする投射型表示装置。
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