JP2015056718A - 投影システム、投影装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１の画像フレームを形成する複数の分割フレームを無線送信して投影する場合に、総ての分割フレームの投影の等時性を確保できると共に、伝送効率を向上させることが可能な投影システム、投影装置および方法を提供すること。
【解決手段】本発明の投影システムは、画像提供装置と、複数の投影装置を含む。画像提供装置は、投影対象の画像フレームを分割して複数の分割フレームを生成し、分割フレームを投影する投影装置の識別情報と分割フレームとを関連付けて複合データを生成し、各投影装置宛の複合データを同時に無線送信する。投影装置は、画像提供装置が送信した投影装置の識別情報および分割フレームを受信すると、当該分割フレームから自局宛の分割フレームを抽出し、自局宛の分割フレームを、他の投影装置による分割フレームの投影と同期して投影する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像フレームの投影技術に関し、より詳細には、１の画像フレームを分割した分割フレームを複数の投影装置で投影する投影システム、投影装置および方法に関する。

従来、会議などの場において、ＰＣ等の情報端末の画面を、プロジェクタを介してスクリーンに投影することで、その場の出席者と情報の共有を図ることが行われている。また、近年では、無線ＬＡＮが搭載された情報端末やプロジェクタが販売されており、従来の煩雑なケーブル接続をすることなく、無線によって画像を送信して投影できるようになっている。

一方、プロジェクタの投影画像に対する大画面化および高解像度化の要求が存在しており、複数台のプロジェクタを使用して画像フレームを連結投影することにより、投影画像の大画面化および高解像度化を図る技術が提案されている。

投影画像の大画面化および高解像度化技術の一例として、特許文献１は、画像送信装置が投影対象の画像データを画像投影装置の台数に従って分割し、分割した画像データを無線で送信し、各画像投影装置が、分割された画像データを受信して投影する画像伝送マルチ表示システムを開示する。

しかしながら、特許文献１に開示する画像伝送マルチ表示システムでは、画像投影装置の間で画像データの投影タイミングを同期させる手段を備えていない。このため、画像送信装置と画像投影装置の間のデータ通信が、他の通信機器の電波干渉によって阻害された場合、画像投影装置の間で画像データの投影の等時性が確保できない恐れがある。したがって、この画像伝送マルチ表示システムで動画を投影する場合、各画像投影装置における画像データの投影タイミングがずれる恐れがあり、動画をスムーズに映し出すことができないという問題があった。

また、特許文献１に開示する画像伝送マルチ表示システムでは、画像投影装置の数が多いほど、画像送信装置と画像投影装置のデータ通信の機会が増加し、当該データ通信が他の通信機器の電波干渉によって阻害される可能性が高まると共に、画像送信装置と画像投影装置のデータ通信で使用する伝送帯域が逼迫するため、画像データの投影の等時性が失われる可能性が高くなるという問題もあった。

本発明は上述した課題を解決するものであり、１の画像フレームを形成する複数の分割フレームを無線送信して投影する場合に、総ての分割フレームの投影の等時性を確保できると共に、伝送効率を向上させることが可能な投影システム、投影装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の投影システムは、画像提供装置と、複数の投影装置を含む。画像提供装置は、投影対象の画像フレームを分割して複数の分割フレームを生成し、分割フレームを投影する投影装置の識別情報と分割フレームとを関連付けて複合データを生成し、各投影装置宛の複合データを同時に無線送信する。投影装置は、画像提供装置が送信した投影装置の識別情報および分割フレームを受信すると、当該分割フレームから自局宛の分割フレームを抽出し、自局宛の分割フレームを、他の投影装置による分割フレームの投影と同期して投影する。

本発明は、上述した手段を採用することにより、１の画像フレームを形成する複数の分割フレームを無線送信して投影する場合に、総ての分割フレームの投影の等時性を確保できると共に、伝送効率を向上させることができる。

本発明の投影システムを示す図。 本発明の画像提供装置および投影装置の機能構成を示す図。 本発明の画像提供装置が実行する処理を示すフローチャート。 本発明の投影装置が実行する処理を示すフローチャート。 本発明が採用するＭＵ−ＭＩＭＯによる伝送方法の概念を示す図。

以下、本発明について実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の投影システムを示す図である。投影システム１００は、画像提供装置１１０と、投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃとで構成される。

画像提供装置１１０は、投影対象の画像フレームを投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃに提供する装置である。画像提供装置１１０は、投影対象の画像フレームを投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの数に応じて分割し、分割した画像フレームである分割フレームを、複数の投影装置に対し同一の周波数帯域で同時に並列伝送を行うＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi User Multiple Input Multiple Output）により、分割フレームを送信する。

投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、画像フレームを投影する装置である。投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、画像提供装置１１０から無線電波を受信すると、当該無線電波から自局が投影すべき分割フレームを抽出し、当該分割フレームを、スクリーンや壁面、水、水蒸気等の種々の被投影物に同時に投影する。投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが、それぞれ自局宛の分割フレーム１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを同時に投影することにより、オリジナルの画像フレームと同一の画像フレーム１４０を完全な状態で表示することができる。

図２は、本発明の画像提供装置および投影装置の機能構成を示す図である。以下、図２を参照して、画像提供装置１１０および投影装置１２０ａの機能構成について説明する。なお、投影装置１２０ｂ，１２０ｃが有する機能は投影装置１２０ａと同じであるため、説明を省略する。

画像提供装置１１０は、映像入力部２００と、フレーム格納バッファ２０１と、分割部２０２と、メモリ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃと、圧縮部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃと、メモリ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃと、送信部２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃとを含む。これらの機能手段は、画像提供装置１１０に実装可能なＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等の半導体装置によって実現することができる。また、画像提供装置１１０の備えるＣＰＵが、後述する機能を有するプログラムを画像提供装置１１０のＲＡＭに展開して実行することにより、当該機能を画像提供装置１１０上で実現してもよい。

映像入力部２００は、投影対象の画像フレームを受け付ける手段である。映像入力部２００は、画像提供装置１１０が備える記憶装置（図示せず）や画像提供装置１１０に接続されているＵＳＢメモリ等の可搬型の記憶装置、ネットワークを介して画像提供装置１１０と通信可能な外部装置等から、投影対象の画像フレームを受け付けることができる。映像入力部２００は、画像フレームを受け付けると、画像フレームの記憶手段であるフレーム格納バッファ２０１に保存する。

分割部２０２は、投影システム１００に含まれる投影装置の数に応じて、画像フレームを分割する手段である。分割部２０２は、フレーム格納バッファ２０１に画像フレームが保存されると、フレーム格納バッファ２０１から画像フレームを取得し、当該画像フレームを投影装置の数に分割し、分割フレームの記憶手段であるメモリ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃに保存する。分割部２０２は、フレーム格納バッファ２０１から画像フレームを取得すると、当該画像フレームをフレーム格納バッファ２０１から削除する。

圧縮部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは、分割フレームを圧縮する手段である。圧縮部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは、メモリ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃに分割フレームが保存されると、それぞれ当該メモリから分割フレームを取得し、種々のデータ圧縮方式により分割フレームを圧縮する。そして、圧縮部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは、分割フレームの記憶手段であるメモリ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃに圧縮した分割フレームを保存する。圧縮部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは、メモリ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃから分割フレームを取得すると、当該分割フレームをメモリ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃから削除する。

送信部２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃは、分割フレームおよび当該分割フレームの属性情報であるヘッダ情報を無線で送信する手段である。送信部２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃは、それぞれヘッダ生成部２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃと、ベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃと、無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃとを含む。

ヘッダ生成部２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃは、分割フレームに付加すべきヘッダ情報を生成する手段である。ヘッダ情報には、分割フレームを投影すべき投影装置の識別情報が含まれており、受信側でヘッダ情報の識別情報および分割フレームの識別情報として使用される。

本実施形態では、ヘッダ生成部２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃは、画像提供装置１１０と投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃとの無線通信の確立時に当該投影装置の識別情報（例えば、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレス等）を取得し、分割フレームを投影すべき投影装置の識別情報として使用する。ヘッダ生成部２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃは、それぞれ投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの識別情報をヘッダ情報として使用する。すなわち、各ヘッダ生成部が生成するヘッダ情報には、別々の投影装置の識別情報が含まれる。

ベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、ヘッダ情報を分割フレームに付加して各投影装置宛の複合データを生成し、無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを介して、複合データを送信する手段である。ベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、分割フレームがメモリ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃに保存されると、当該メモリから分割フレームを取得し、ヘッダ生成部２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃが生成したヘッダ情報を分割フレームに付加する。ベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、分割フレームを投影すべき投影装置の識別情報を含むヘッダ情報を分割フレームの直前に付加することにより、投影装置の識別情報と、分割フレームとを一対一で関連付ける。

ベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃを介して、各投影装置宛の複合データを同時に送信する。ベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃは、複合データを送信すると、当該分割フレームをメモリ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃから削除する。

無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃは、ヘッダ情報および分割フレームを、アンテナを介して無線送信する手段である。無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃは、ヘッダ情報および分割フレームを電波に変換して同一の周波数帯域で送信する。このとき、無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃは、同一の同期信号に従って、当該電波を同時に送信する。

本実施形態では、無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃは、ヘッダ情報および分割フレームを受信する投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの電波の受信状態に応じて指向性を持たせ、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）によってヘッダ情報および分割フレームを送信することができる。

図５は、本発明が採用するＭＵ−ＭＩＭＯによる伝送方法の概念を示す図である。本発明の投影システム１００では、画像提供装置１１０が、投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ用のヘッダ情報および分割フレームを、同一の周波数帯域で同時に送信する。このため、投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ用のヘッダ情報および分割フレームを投影装置毎に送信するＳＵ−ＭＩＭＯ（Single User Multiple Input Multiple Output）に比べて、ＣＳＭＡ−ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）による電波衝突防止期間やヘッダ情報の送信時間が削減され、フレーム時間当たりのデータ通信量を端末数倍増加させることができ、伝送効率が向上し、システム全体のスループットを増大させることができると共に、周波数利用効率を高めることができる。

再び図２を参照すると、投影装置１２０ａは、受信部２１０と、抽出部２１１と、メモリ２１２と、伸張部２１３と、メモリ２１４と、投影部２１５とを含んで構成される。これらの機能手段は、投影装置１２０ａに実装可能なＡＳＩＣ等の半導体装置によって実現することができる。

受信部２１０は、画像提供装置１１０が送信した電波を受信する手段である。受信部２１０は、アンテナを介して電波を受信すると、当該電波をＡ／Ｄ変換し、変換された受信データを抽出部２１１に提供する。

抽出部２１１は、受信データから自局宛のヘッダ情報および分割フレームを抽出する手段である。抽出部２１１は、受信部２１０から受信データが提供されると、当該受信データを解析し、自局宛のヘッダ情報を抽出する。本実施形態では、ヘッダ情報の識別情報として投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの識別情報が使用される。抽出部２１１は、受信データから自局の投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの識別情報を識別し、自局宛のヘッダ情報を抽出する。

抽出部２１１は、自局宛のヘッダ情報を抽出すると、当該ヘッダ情報の直後に付加されている自局宛の分割フレームを抽出し、分割フレームの記憶手段であるメモリ２１２に分割フレームを保存する。そして、抽出部２１１は、自局宛の分割フレームを受信した旨を投影部２１５に通知する。

伸張部２１３は、圧縮されている分割フレームを伸張する手段である。伸張部２１３は、メモリ２１２に分割フレームが保存されると、メモリ２１２から分割フレームを取得し、当該分割フレームを伸張して、分割フレームの記憶手段であるメモリ２１４に保存する。

投影部２１５は、所定のタイミングで分割フレームを投影する手段である。投影部２１５は、分割フレームを受信した旨の通知を受信した時点から所定の時間を経過すると、メモリ２１４から分割フレームを取得して投影する。所定の時間はフレームレートに依存し、連続する分割フレームの表示間隔以内、例えば、フレームレートが３０ｆｐｓ（frame per second）の場合では、約３３ｍ秒以内であることが好適である。

これにより、本発明では、投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが画像提供装置１１０の送信した分割フレームおよびヘッダ情報を同時に受信し、各投影装置が同一のタイミングで分割フレームを投影することができる。

上述した実施形態では分割フレームを圧縮するが、他の実施形態では、分割フレームを圧縮せず、画像提供装置１１０の圧縮部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃおよびメモリ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃと、投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの伸張部２１３およびメモリ２１４とを省略できる。この場合、画像提供装置１１０では、送信部２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃのベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃが、メモリ２０３ａ，メモリ２０３ｂ，メモリ２０３ｃから分割フレームを取得するように構成できる。投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃでは、投影部２１５がメモリ２１２から分割フレームを取得するように構成できる。

図３は、本発明の画像提供装置が実行する処理を示すフローチャートである。以下、図３を参照して、画像提供装置１１０が実行する処理について説明する。

図３の処理は、画像提供装置１１０の映像入力部２００が投影対象の画像フレームを受け付けることにより、ステップＳ３００から開始する。ステップＳ３０１では、映像入力部２００は、投影対象の画像フレームをフレーム格納バッファ２０１に保存する。ステップＳ３０２では、分割部２０２が、フレーム格納バッファ２０１から画像フレームを取得し、当該画像フレームを投影する投影装置の数に応じて画像フレームを分割し、分割フレームをメモリ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃに保存する。

ステップＳ３０３では、圧縮部２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃが、それぞれメモリ２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃから分割フレームを取得し、当該分割フレームを圧縮してメモリ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃに保存する。

ステップＳ３０４では、ベースバンド処理部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃが、それぞれメモリ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃから分割フレームを取得し、ヘッダ生成部２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃが生成したヘッダ情報を当該分割フレームに付加する。ステップＳ３０５では、無線送信部２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃが、それぞれヘッダ情報および分割フレームを同時に送信し、ステップＳ３０６で処理が終了する。

図４は、本発明の投影装置が実行する処理を示すフローチャートである。以下、図４を参照して、投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが実行する処理について説明する。

図４の処理は、投影装置１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの受信部２１０がヘッダ情報および分割フレームを含む無線電波を受信することにより、ステップＳ４００から開始する。ステップＳ４０１では、抽出部２１１が、受信データを解析し、自局宛のヘッダ情報を抽出する。ステップＳ４０２では、抽出部２１１は、自局宛のヘッダ情報が付加されている自局宛の分割フレームを抽出し、メモリ２１２に保存する。ステップＳ４０３では、抽出部２１１は、自局宛の分割フレームを受信した旨を投影部２１５に通知する。

ステップＳ４０４では、伸張部２１３が、圧縮されている自局宛の分割フレームをメモリ２１２から取得して伸張し、メモリ２１４に保存する。ステップＳ４０５では、投影部２１５が、伸張された分割フレームをメモリ２１４から取得し、所定のタイミングで当該分割フレームを投影し、ステップＳ４０６で処理が終了する。

上述したように、本発明の投影システムでは、ＭＵ−ＭＩＭＯによって送信された複数の分割フレームを含む電波を受信した複数の投影装置が、それぞれ当該電波から自局宛の分割フレームを抽出し、同時に投影するため、複数の分割フレームの投影の等時性を確保することができる。このため、本発明の投影システムで動画を投影する場合、分割フレーム同士の投影タイミングがずれることなく、動画をスムーズに映し出すことができる。

これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態の構成を追加し、本実施形態の構成を変更または削除するなど、当業者が想到することができる範囲内で変更することができる。いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１００…投影システム、１１０…画像提供装置、１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ…投影装置、１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…分割フレーム、１４０…画像フレーム

特開２００６−２８４９９０号公報

Claims (10)

1. 画像提供装置と、複数の投影装置とを含む投影システムであって、
   前記画像提供装置は、
   投影対象の画像フレームを分割して複数の分割フレームを生成する分割手段と、
   前記分割手段で生成した複数の分割フレームに対して、前記投影装置の識別情報を付与し、前記複数の投影装置へ同時に無線送信する無線送信手段と
   を備え、
   前記投影装置は、
   前記画像提供装置が送信した前記投影装置の識別情報が付与された複数の分割フレームを受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した複数の分割フレームから自局宛の分割フレームを抽出する抽出手段と、
   前記自局宛の分割フレームを、他の投影装置による分割フレームの投影と同期して投影する投影手段と
   を備える、投影システム。
2. 前記投影手段は、
   自局宛の分割フレームを受信した時点から所定の時間が経過したときに、前記自局宛の分割フレームを投影することにより、他の投影装置による分割フレームの投影と同期して分割フレームを投影することを特徴とする、請求項１に記載の投影システム。
3. 前記無線送信手段は、前記投影装置の識別情報が付与された複数の分割フレームを、同一の周波数帯域で無線送信することを特徴とする、請求項１または２に記載の投影システム。
4. 前記分割手段は、投影対象の画像フレームを前記投影装置の数に応じて分割することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影システム。
5. 前記無線送信手段は、前記投影装置の識別情報が付与された複数の分割フレームを、空間分割多元接続によって無線送信することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の投影システム。
6. 前記画像提供装置は、
   前記分割フレームを圧縮する圧縮手段をさらに備え、
   前記無線送信手段は、圧縮した分割フレームを無線送信し、
   前記投影装置は、
   圧縮された分割フレームを伸張する伸張手段をさらに備え、
   前記伸張手段は、圧縮された分割フレームを伸張し、
   前記投影手段は、伸張した分割フレームを投影することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影システム。
7. 画像フレームを投影する投影装置であって、
   無線送信された複数の投影装置の識別情報および複数の画像フレームであって、それぞれが一対一で関連付けられている投影装置の識別情報および画像フレームを受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した複数の画像フレームから自局宛の画像フレームを抽出する抽出手段と、
   前記自局宛の画像フレームを、他の投影装置による画像フレームの投影と同期して投影する投影手段と
   を備える、投影装置。
8. 前記投影手段は、
   自局宛の分割フレームを受信した時点から所定の時間が経過したときに、前記自局宛の分割フレームを投影することにより、他の投影装置による分割フレームの投影と同期して分割フレームを投影することを特徴とする、請求項７に記載の投影装置。
9. 画像フレームを投影する投影装置が実行する方法であって、前記方法は、前記投影装置が、
   無線送信された複数の投影装置の識別情報および複数の画像フレームであって、それぞれが一対一で関連付けられている投影装置の識別情報および画像フレームを受信するステップと、
   受信した複数の画像フレームから自局宛の画像フレームを抽出するステップと、
   前記自局宛の画像フレームを、他の投影装置による画像フレームの投影と同期して投影するステップと
   を含む、方法。
10. 前記投影するステップは、
    自局宛の画像フレームを受信した時点から所定の時間が経過したときに、前記自局宛の画像フレームを投影するステップを含む、請求項９に記載の方法。