JP2013167660A - プロジェクター、及び、画像表示システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】投射面に画像を投射するプロジェクターであって、画像を投射する画像投射部10と、スクリーンSCに投射される第1の位置調整パターン5A及び第2の位置調整パターン5Bを記憶する記憶部37と、を備え、第1の位置調整パターン5A及び前記第2の位置調整パターン5Bは、共通色で構成される特徴図形51A,51Bと、特徴図形51A,51Bとは異なる位置にある補助図形52A,52Bと、をそれぞれ含み、補助図形52A,52Bの色が調整パターン5A,5B毎に異なる色である。
【選択図】図3
Description
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、複数台のプロジェクターから投射される画像同士を高精度に位置合わせすることができるプロジェクター、及び、画像表示システムを提供することを目的とする。
本発明によれば、特徴図形は、共通色で構成されるため、特徴図形の重なりを輝度の変化で判断することができる。また、特徴図形とは異なる位置に配置される補助図形を調整パターン毎に異なる色にしたため、調整パターンにずれが生じている場合に、調整すべきプロジェクター、及び、調整する方向を容易に視認することができる。従って、複数台のプロジェクターから投射される画像同士を高精度に位置合わせすることができる。
本発明によれば、複数台のプロジェクターから投射される特徴図形によって、投射面内の各プロジェクターから投射される画像がずれを生じているか否かを容易に視認することができる。
本発明によれば、特徴図形の重なりを輝度の変化で容易に判断することができる。
本発明によれば、特徴図形を1画素幅で形成したため、特徴図形が完全に重なった部分と、少しのずれを生じている部分とでの区別をつけやすくすることができる。
本発明によれば、各プロジェクターから投射される特徴図形の回転方向のずれを含む画像のずれを容易に視認することができる。
本発明によれば、各プロジェクターから投射される補助図形の重なっている部分と、重なっていない部分とでの、色相方向の色の違いを大きくすることができ、画像のずれを容易に視認することができる。
本発明によれば、補助図形を目安にして、特徴図形の調整方向を容易に視認することができるとともに、調整によって特徴図形が最適な重畳状態になっているかを特徴図形の輝度を目安に容易に判断することができる。
本発明によれば、画像表示システムの各プロジェクターから投射面に投射される位置調整パターンは、共通色の特徴図形と、互いに異なる色の補助図形と、を含むため、位置調整パターンの重なりを特徴図形の輝度で容易に判断することができると共に、位置調整パターンの調整方向を補助図形の色の違いで容易に判断することができる。従って、複数台のプロジェクターから投射される画像同士を高精度に位置合わせすることができる。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る画像表示システム1の概略構成を示す図である。
画像表示システム1は、複数のプロジェクター2を並べて設置し、これら複数のプロジェクター2による投射画像がスクリーンSC(投射面)上で重畳するようにスタック表示を行う。本実施形態では、2台のプロジェクター2(以下、プロジェクター2A、2Bと呼ぶ)を横並びに設置した構成を例に挙げて説明する。
画像表示システム1は、2台のプロジェクター2A、2BのそれぞれからスクリーンSCに向けて同じ画像を投射し、これらの投射画像101、102は重畳されて1つの投射画像100としてスクリーンSC上に結像する。すなわち、投射画像100は、2台のプロジェクター2A、2Bの投射光が重ねて投射された画像である。このスタック表示を行うことで、投射画像100の光量を大幅に増すことができるという利点がある。
例えば、プロジェクター2A、2Bが同機種であっても、あおり角が異なると投射画像101、102が高さ方向にずれてしまう。また、プロジェクター2A、2Bの水平方向の設置角がずれると、重畳領域121において投射画像101、102が横方向にずれてしまう。このため、プロジェクター2A、2Bの設置位置および角度を調整することにより、投射画像101、102の位置合わせを高精度に行う必要がある。
本実施形態の画像表示システム1においては、プロジェクター2A、2Bの各々が重畳表示時において重畳位置を調整するための重畳表示用の位置調整パターン5を投射する機能を有する。ユーザーは、プロジェクター2A、2BからスクリーンSCに投射される2つの位置調整パターン5を目安に、プロジェクター2A、2Bのいずれか或いは両方を操作し、投射画像101、102の位置合わせを行う。なお、投射画像101、102の位置合わせの手順については、後述する。
プロジェクター2Aは、画像を投射する画像投射部10と、画像処理を行う制御部31、画像受信部32、画像処理部33、画像補正部34、光変調装置駆動部35、光源駆動部36、パターン記憶部37、及び入力操作部38の各部とを本体20に備えている。
画像投射部10は、リフレクター22Aを備えた光源22、光源22が発した光をR成分、G成分及びB成分の各色光に分離するミラー23、ミラー23が分離したR成分、G成分及びB成分の色光を変調する変調手段としての光変調装置24、光変調装置24によって変調された光をスクリーンSCに向けて投射する投射光学系25を備える。
ミラー23は、光源22が発した光に含まれるR成分の光を反射してG成分及びB成分を透過させるR用ダイクロイックミラー、及び、G成分の光を反射してB成分を透過させるG用ダイクロイックミラー等を備えて構成される。また、ミラー23に、R成分、G成分及びB成分の成分毎の光路長の差を吸収するリレーレンズ群を設けてもよい。
より具体的には、光変調装置24は、RGBの各色に対応した3枚の透過型または反射型の液晶ライトバルブを用いた方式、3枚のデジタルミラーデバイスを用いた方式等により構成され、ミラー23により分離されたR成分、G成分及びB成分の光をそれぞれ変調する。
本実施形態では、光変調装置24を、液晶ライトバルブを用いた構成とする。光変調装置24は、複数の画素をマトリクス状に配置した透過型液晶パネルを備え、これら複数の画素により画像を形成し、光源22が発した光を形成した画像によって変調する変調手段として機能する。
光変調装置24は、後述する光変調装置駆動部35によって駆動され、マトリクス状に配置された各画素における光の透過率を変化させることにより、画像を形成する。
本実施形態の光変調装置24は3枚の透過型液晶パネルを備えて構成されるので、プリズム26は、これら3枚の液晶パネルにより変調された光をプリズム26で合成する構成となっている。投射レンズ27は、例えば複数のレンズ群で構成され、ズーム及びフォーカスを調整する駆動機構(図示略)により駆動される。そして、投射光学系25が投射する光は、投射窓20AからスクリーンSCに投射され、スクリーンSC上に投射画像100が表示される。
画像受信部32には、画像送信ケーブル41が接続される。画像受信部32は、画像送信ケーブル41を介して外部の画像出力装置7から各種形式の画像データ(画像信号)を受信する。画像受信部32が受信する画像データは、アナログ画像信号及びデジタル画像データのいずれであってもよく、信号形式及びデータフォーマット等は任意である。また、画像受信部32において画像送信ケーブル41が接続される接続端子、画像送信ケーブル41、及び画像出力装置7の具体的な仕様についても任意である。画像受信部32は、画像出力装置7から受信した画像データを画像処理部33に出力する。
画像補正部34は、スクリーンSCに対するプロジェクター2Aのあおり角に起因して発声する台形歪みを補正する台形歪み補正処理を実行する。画像補正部34は、制御部31の制御に従って、画像処理部33が出力する投射画像データを、台形歪みを補償する形状とする補正処理を実行し、補正後の投射画像データを光変調装置駆動部35に出力する。この補正処理では、例えば、光変調装置24の液晶パネルの画素領域内に、台形歪みを補償するようにユーザーによって設定された形状の画像形成領域が設定され、この画像形成領域内に収まるように投射画像データが処理される。
光変調装置駆動部35は、画像補正部34から入力される画像データに従って光変調装置24を駆動する。これにより、ユーザーによって設定された形状の画像形成領域内に投射画像100が投射される。
光源駆動部36は、制御部31の指示に基づいて、光源22の点灯制御を行う。
パターン記憶部37は、マスクROM(Read Only Memory)や、フラッシュメモリー、FeRAM(Ferroelectric RAM:強誘電体メモリー)等の不揮発性記憶装置を備えて構成される。パターン記憶部37には、各プロジェクター2A、2Bから投射される画像同士をスタック表示するために、画像の投射位置を調整して合わせする際に用いられる複数の位置調整パターン5(以下、位置調整パターン5A、5Bと呼ぶ)が予め記憶されている。
図1に示したように、画像表示システム1を構成する複数のプロジェクター2A、2Bは、位置調整を行う際に、互いに異なる位置調整パターン5を投射する。このため、本実施形態では、プロジェクター2A、2Bが、それぞれプロジェクター2の数に応じた2つの位置調整パターン5A、5Bを投射可能であり、このうちいずれか一方を投射する。
第1の位置調整パターン5Aは、画像形成領域の隅における位置を確認するため、少なくとも所定の長さを有する図形である特徴図形51A(第1の特徴図形)を含み、さらに特徴図形51Aとは異なる位置に補助図形52A(第1の補助図形)が配置されて構成される。第2の位置調整パターン5Bも同様に、画像形成領域の隅における位置を確認するための、少なくとも所定の長さを有する図形である特徴図形51B(第2の特徴図形)と、特徴図形51Bとは異なる位置に配置された補助図形52B(第2の補助図形)を含んで構成される。
第2の位置調整パターン5Bも同様に、画像形成領域の4隅付近に相当する位置に配置された略十字形状の特徴図形51Bと、特徴図形51Bを形成する縦横の線から延びる補助図形52Bと、を含んで構成される。位置調整パターン5Bは、全体として、画像形成領域の縦方向に亘って延びる一組の縦線と、横方向に亘って延びる一組の横線と、を有する格子状となっている。
第1の位置調整パターン5Aに含まれる特徴図形51Aと、第2の位置調整パターン5Bに含まれる特徴図形51Bとは共通色、すなわち同じ色で構成される。特徴図形51A、51Bの色は、高輝度の色であることが好ましく、白色であれば特に好ましい。また、特徴図形51A、51Bは、補助図形52A、52Bとは異なる色を有しており、かつ補助図形52A、52Bに比べて高輝度である。換言すれば、位置調整パターン5A,5Bは、ある特定の形状を持ち、位置調整パターン5A,5Bのある部分(特徴図形に相当する部分)とそれ以外の部分(補助図形に相当する部分)とでは、色が異なっている。
補助図形52A、52Bの色の組み合わせは、上記の緑色と赤色の補色の組み合わせの他、例えば、橙色と青色や、黄色と紫色等の色の組み合わせとすることができる。
この場合、スクリーンSCには、第1の位置調整パターン5Aと第2の位置調整パターン5Bが同時に表示されるので、ユーザーは、特徴図形51Aと特徴図形51Bの重なり具合を見ながら、プロジェクター2A、2Bの投射位置を調整する。特徴図形51A、51Bを少なくとも長さを有する図形であるため、位置調整パターン5A、5Bの縦方向、横方向、および、回転方向のずれの有無を、容易に視認できる。また、特徴図形51A、51Bは、補助図形52A、52Bに比べて高輝度であるため、特徴図形51A、51BがスクリーンSC上でより目立ち、ずれの有無を容易に視認できる。
人の視覚機能は、補色関係にある複数の色が隣り合っている状態を見たときに、互いの彩度が高くなったように見えるという特性を有することが知られている。このため、補助図形52A、52Bを互いに補色となる色の組み合わせにすることで対比効果を強調することができる。この効果により、スクリーンSC上において、補助図形52A、52Bの視認性は良好であり、正確な位置調整を行うことができる。
なお、本実施形態では、図3(A)、(B)に示したように、補助図形52A、52Bが特徴図形51A、51Bを形成する縦横の線から延び、プロジェクター2A、Bの画像形成領域の縦横方向に亘って延びる線である場合について説明したが、補助図形52A、52Bの構成は、この例に限定されない。補助図形52A、52Bは、スクリーンSCの面内における位置調整パターン5A、5Bのずれの有無を視認可能であって、特徴図形51A、51Bの調整の方向、および、調整量を視認可能な形状であり、特徴図形51A、51Bとは異なる位置に配置された図形であれば、どのような形状であっても良い。また、上述したように色についても任意である。
各プロジェクター2A、2Bから投射される画像どうしの位置合わせを行う際には、まず、各プロジェクター2A、2Bを操作して、それぞれから、互いに補色となる色の位置調整パターン5A、5BをスクリーンSCに投射する。
図4(A)の例では、特徴図形51A、51Bがずれた位置にあり、特徴図形51Aに対して特徴図形51Bが左上に位置していることが視認できる。この場合、第1の位置調整パターン5Aが固定画像とされ、第1の位置調整パターン5Aを投射するプロジェクター2Aの投射位置は固定される。そして、プロジェクター2Bが操作され、特徴図形51Bが特徴図形51Aに重なるように、プロジェクター2Bが投射する第2の位置調整パターン5Bの投射位置をシフトさせる操作が行われる。
しかしながら、本実施形態の構成によれば、位置調整パターン5A、5Bが、投射位置のずれを目視により判別するための特徴図形51A、51Bと、補助図形52A、52Bとで構成され、特徴図形51A、51Bに基づいてずれの有無を判別する。従って、位置調整パターン5A、5Bの一部にずれを生じていても、位置合わせにおいて重要な画像形成領域の四隅における位置ずれを優先して、高精度で位置合わせを行うことができる。そして、この特徴図形51A、51Bのずれは、輝度の変化に基づいて高精度で視認できるので、プロジェクター2A、2Bの投射位置が最適な状態であるか否かを、容易に判断できる。
この図5を参照して、画像表示システム1の位置調整の手順について説明する。この図5では、一例として、プロジェクター2Aが第1の位置調整パターン5Aを投射し、第1の位置調整パターン5Aの位置にプロジェクター2Bが投射する第2の位置調整パターン5Bを合わせるよう位置を調整する場合について説明する。
まず、ユーザーにより、プロジェクター2Aを任意の設置位置に設置する(ステップS1)。このステップS1でプロジェクター2Aが画像を投射していなければ、ユーザーの操作により任意の画像の投射が開始される。次に、ユーザーによって、プロジェクター2Bが設置される(ステップS2)。このステップS2では、プロジェクター2Bが画像を投射していなければ、ユーザーの操作により任意の画像の投射が開始される。そして、プロジェクター2Bの設置位置は、プロジェクター2BからスクリーンSC上に投射される投射画像が、プロジェクター2Aから投射される投射画像を包含する位置となるように決められる。
ここで、画像表示システム1のプロジェクター2A、2Bが相互に通信する機能を有し、プロジェクター2A、2Bのうち予め設定された一方の装置、或いは、先に操作された装置がマスター装置となり、他方の装置がスレーブ装置となる構成とすることもできる。この場合、マスター装置の制御により相互に通信を行って、各々のプロジェクター2A、2Bが自律的に位置調整パターン5A、5Bの一方を選択して投射する。この場合、各プロジェクター2A、2Bは、補助図形52A、52Bが互いに補色となるような組み合わせの1組の位置調整パターン5A、5Bを選択して投射する。これにより、プロジェクター2A、2Bが記憶している位置調整パターン5の数によらず、スクリーンSCには、補助図形52A、52Bが補色となるような2種類の位置調整パターン5A、5Bが投射される。さらに、スレーブ装置の投射位置を移動させてマスター装置の投射位置に合わせる補正が行われるよう設定され、プロジェクター2A、2Bのどちらを操作しても、スレーブ装置の投射位置がシフトされる構成としてもよい。
投射位置の調整の処理は、例えば、画像形成領域の四隅付近に配置された4つの特徴図形51A、51Bについて、一つずつ行われる。本実施形態では、画像形成領域の左上に配置された特徴図形51A、51Bから、時計回りで順に調整する場合を例に説明する。
次に、ユーザーの操作により、プロジェクター2Bの右上の特徴図形51Bが、プロジェクター2Aの右上の特徴図形51Aに最も良く重なるように、入力操作部38への操作が行われ、この操作に応じて、プロジェクター2Bの制御部31が投射位置を移動させる(ステップS5)。その後、同様に、ユーザーの操作により、プロジェクター2Bの右下の特徴図形51Bが、プロジェクター2Aの右下の特徴図形51Aに最も良く重なるように、入力操作部38への操作が行われ、この操作に応じて、プロジェクター2Bの制御部31が投射位置を移動させる(ステップS6)。さらに、ユーザーの操作により、プロジェクター2Bの左下の特徴図形51Bが、プロジェクター2Aの左下の特徴図形51Aに最も良く重なるように、入力操作部38への操作が行われ、この操作に応じて、プロジェクター2Bの制御部31が投射位置を移動させる(ステップS7)。これらステップS5〜S7で、ユーザーは、対象である特徴図形51Bが特徴図形51Aに重なったと判断するまで、入力操作部38の操作を行う。この一連の処理によって、スクリーンSC上の全ての特徴図形51A、51Bが重なるように位置調整が行われた後、入力操作部38への操作に従って、プロジェクター2A、2Bは位置調整パターン5A、5Bの投射を終了する(ステップS8)。
また、特徴図形51A、51Bは、補助図形52A、52Bのとは異なる色を有しており、かつ補助図形52A、52Bよりも高輝度であるため、人の視覚機能が輝度の変化に対して敏感であることを利用して、投射画像が最適に重なるポイントを特徴図形51A、51Bが重なることによる輝度の変化から容易に見つけることができる。
また、投射部10は、光源22と、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、光源(ランプ)22が発した光を変調する光変調装置(変調手段)24と、を備え、特徴図形51A、51Bは、変調手段24により1画素幅で形成される線により構成されるので、特徴図形51A、51BのわずかなずれによりスクリーンSC上の特徴図形51A、51Bの輝度に大きな変化を生じる。これにより、特徴図形51A、51Bのずれの状態を容易に識別できる。
また、複数の位置調整パターン5A、5Bのうち少なくとも一組は、補助図形52A、52Bの色が互いに補色となっているので、補助図形52A、52Bの対比効果によって、スクリーンSC上の補助図形52Aと補助図形52Bの位置関係を、目視によって容易に識別できる。
続いて、本発明を適用した第2の実施形態に係る画像表示システム110について、図6を用いて説明する。
上記第1の実施形態では、複数のプロジェクター2によりスクリーンSC上にスタック表示する画像表示システム1について説明したが、本発明は、これに限定されず、複数のプロジェクター2による投射画像を並べて、スクリーンSC上にタイリング表示を行い、各プロジェクター2の投射画像よりも大きな画像を投射することも可能である。この第2の実施形態では、4台のプロジェクター2(以下、プロジェクター2C、2D、2E、2Fと呼ぶ)を並べて配置し、各プロジェクター2が投射する画像よりも縦横に大きい画像を投射する構成を例に挙げて説明する。なお、各プロジェクター2の機能的構成、及び、各プロジェクター2が有する位置調整パターン5の構成は、上記第1の実施形態と同様であり、同符号を付して図示及び説明を省略する。
プロジェクター2C、2D、2E、2Fは、スクリーンSCの左上にプロジェクター2Cが投射し、スクリーンSCの右上にプロジェクター2Dが投射し、スクリーンSCの左下にプロジェクター2Eが投射し、スクリーンSCの右下にプロジェクター2Fが投射するよう配置され、4台のプロジェクター2C、2D、2E、2Fが投射する画像が組み合わされて、一つの大画面画像120を投射する構成である。この表示形態は、いわゆるタイリング表示と呼ばれる。
この構成は、例えば、画像出力装置8が2通りの位置調整パターン5A、5Bを有し、プロジェクター2C、2Fに対して位置調整パターン5Aを供給し、プロジェクター2D、2Eに対して位置調整パターン5Bを供給すれば実現できる。この場合、重畳領域121Eをのぞき、重畳領域121A、121B、121C、121Dにおいては、異なる色の補助図形52A、52Bを含む2つの位置調整パターン5が投射される。勿論、画像出力装置8は、4つの位置調整パターン5を備え、プロジェクター2C、2D、2E、2Fの全てに異なる位置調整パターン5を供給してもよいし、予め、プロジェクター2C、2D、2E、2Fに、それぞれの位置に対応した位置調整パターン5を一つずつ記憶させておいてもよい。
また、図2に示したプロジェクター2の各機能部は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的構成を含み、その具体的な実装形態は特に制限されない。その他、プロジェクター2、画像出力装置7、8を含む画像表示システム1、110の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
Claims (8)
- 投射面に画像を投射するプロジェクターであって、
前記画像を投射する投射部と、
前記投射面に投射される第1の位置調整パターン及び第2の位置調整パターンを記憶する記憶部と、を備え、
前記第1の位置調整パターン及び前記第2の位置調整パターンは、共通色で構成される特徴図形と、前記特徴図形とは異なる位置にある補助図形と、をそれぞれ含み、
前記補助図形の色が前記調整パターン毎に異なる色であること
を特徴とするプロジェクター。 - 前記特徴図形は、前記投射面内のずれの有無を視認可能な形状を有する図形であることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。
- 前記特徴図形は、前記補助図形とは異なる色を有しており、かつ前記補助図形よりも高輝度であることを特徴とする請求項1または2に記載のプロジェクター。
- 前記投射部は、
光源と、
マトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記光源が発した光を変調する変調手段と、を備え、
前記特徴図形は、前記変調手段により1画素幅で形成される線により構成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 前記特徴図形は、少なくとも所定の長さを有する図形であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 複数の前記位置調整パターンのうち少なくとも一組は、前記補助図形の色が互いに補色となっていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のプロジェクター。
- 前記位置調整パターンにおいて前記補助図形は前記特徴図形の近傍に配置され、
前記補助図形は、前記特徴図形の調整の方向及び調整量を視認可能な形状を有する図形であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のプロジェクター。 - 複数のプロジェクターを備えた画像表示システムであって、
前記プロジェクターは、それぞれ、投射面に投射される位置調整パターンを有し、
各々の前記プロジェクターが有する前記位置調整パターンは、特徴図形と、前記特徴図形とは異なる位置に配置された補助図形と、を含み、
各々の前記プロジェクターが有する前記位置調整パターンに含まれる前記特徴図形の色は共通であって、
複数の前記プロジェクターのうち少なくとも一組は、互いに異なる色の前記補助図形を含む前記位置調整パターンを有して構成されたこと
を特徴とする画像表示システム。
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