JP2015232583A - 画像投影システムおよび投影位置調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のプロジェクタから投影される複数の投影像をスクリーンに重畳する際に、投影像の画質(解像度)をできるだけ低下させずに、高精度に画素合わせを行う。
【解決手段】プロジェクタ4,5からスクリーンに投影された各投影像を撮像した撮像画像に基づいて、位置ずれ計算部161が各投影像の位置ずれを補正するコマンドを算出し、サイズずれ計算部163が各投影像のサイズのずれを補正するコマンドを算出する。プロジェクタ4,5はこれらコマンドに従って各投影レンズの位置を移動し、各投影像の位置とサイズを補正する。補正後に撮像された撮像画像に基づいて、誤差評価部154が投影レンズの歪みに起因する投影像の歪みを補正するコマンドを算出し、投影角歪み計算部162が投影角度に起因する投影像の歪みを補正するコマンドを算出する。プロジェクタ4,5がこれらコマンドに従って各表示素子に表示する各画像を変形し、各投影像の歪みを補正する。
【選択図】図3
【解決手段】プロジェクタ4,5からスクリーンに投影された各投影像を撮像した撮像画像に基づいて、位置ずれ計算部161が各投影像の位置ずれを補正するコマンドを算出し、サイズずれ計算部163が各投影像のサイズのずれを補正するコマンドを算出する。プロジェクタ4,5はこれらコマンドに従って各投影レンズの位置を移動し、各投影像の位置とサイズを補正する。補正後に撮像された撮像画像に基づいて、誤差評価部154が投影レンズの歪みに起因する投影像の歪みを補正するコマンドを算出し、投影角歪み計算部162が投影角度に起因する投影像の歪みを補正するコマンドを算出する。プロジェクタ4,5がこれらコマンドに従って各表示素子に表示する各画像を変形し、各投影像の歪みを補正する。
【選択図】図3
Description
この発明は、複数のプロジェクタから投影される複数の投影像をスクリーン上に重ねて表示するスタッキング型の画像投影システムおよび投影位置調整方法に関するものである。
輝度を高めることを目的として、複数台のプロジェクタから投影される映像をスクリーン上に重ねて表示するスタッキング投影型マルチプロジェクションシステムがある。このスタッキング投影型マルチプロジェクションシステムでは、画像コンテンツの画質劣化を防ぐために、スクリーンにおいて、複数のプロジェクタの画素同士の位置を一致させる必要がある。
複数のプロジェクタの投影像の位置を自動的に合わせる技術として、例えば特許文献1,2がある。特許文献1では、スクリーンに対する各プロジェクタの投影領域の位置ずれと、スクリーンに対する各プロジェクタの投影角度に起因する歪みとを補正するためのパラメータを算出し、このパラメータに基づいて投影画像を変形させることで、複数プロジェクタの投影像を合わせていた。
また、特許文献2では、スクリーンに投影した検査パターンを撮像し、撮像した画像から位置ずれを検出し、位置ずれを光学的および機械的に補正していた。
しかしながら、上記特許文献1のように画像を変形して補正する場合には、画像の解像度が著しく低下するという課題があった。また、上記特許文献2のように投影レンズを機械的に移動させて補正する場合には、直線的な誤差は平行移動で除去できるが、レンズ歪みなどの局所的な画像歪みは補正できないという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のプロジェクタから投影される複数の投影像をスクリーンに重畳する際に、投影像の画質(解像度)をできるだけ低下させずに、高精度に画素合わせを行うことを目的とする。
この発明に係る画像投影システムは、画像を表示する表示素子、表示素子の表示をスクリーンに投影する投影レンズ、レンズ駆動用コマンドに従って投影レンズの位置を移動してスクリーン上の投影像の位置およびサイズのいずれか一方、または両方を補正するレンズ駆動部、ならびに、投影領域補正用コマンドに従って表示素子に表示する画像を変形してスクリーン上の投影像の歪みを補正する投影領域補正部を有する複数のプロジェクタと、複数のプロジェクタから複数の投影像が投影された状態でスクリーンを撮像する撮像装置と、撮像装置が撮像した撮像画像に写るスクリーンおよび複数の投影像に基づいて、スクリーンおよび複数の投影像が重なるように投影レンズの位置を移動するレンズ駆動用コマンド、ならびに、スクリーンおよび複数の投影像が重なるように表示素子に表示する画像を変形する投影領域補正用コマンドを算出して、複数のプロジェクタへ送信する投影位置調整装置とを備えるものである。
この発明に係る投影像の投影位置調整方法は、複数のプロジェクタから複数の投影像が投影された状態でスクリーンを撮像し、当該撮像画像に写るスクリーンおよび複数の投影像に基づいて、スクリーンおよび複数の投影像が重なるように複数のプロジェクタの各投影レンズの位置を移動させ、スクリーン上の複数の投影像の位置およびサイズのいずれか一方、または両方を補正するレンズ駆動ステップと、レンズ駆動ステップで複数のプロジェクタの各投影レンズの位置を移動した後にスクリーンを撮像し、当該撮像画像に写るスクリーンおよび複数の投影像に基づいて、スクリーンおよび複数の投影像が重なるように複数のプロジェクタの各表示素子に表示する画像を変形させ、投影レンズを通してスクリーンに投影された複数の投影像の歪みを補正する投影領域補正ステップとを備えるものである。
この発明によれば、複数の投影像をスクリーン上に重畳する際に、プロジェクタの投影レンズの位置を移動させて投影像の位置とサイズを調整する方法と、プロジェクタの表示素子に表示する画像を変形させて投影像の歪みを補正する方法とを両方行って投影像を調整するようにしたので、投影像の画質(解像度)をできるだけ低下させずに、高精度に画素合わせを行うができる画像投影システムを提供することができる。
この発明によれば、複数の投影像をスクリーン上に重畳する際に、先ず、プロジェクタの投影レンズの位置を移動させて投影像の位置とサイズを調整し、その後で、プロジェクタの表示素子に表示する画像を変形させて投影像の歪みを補正するようにしたので、画像の変形量を低減できるようになり、投影像の画質(解像度)をできるだけ低下させずに、高精度に画素合わせを行う投影位置調整方法を提供することができる。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1に係る画像投影システムの構成を示すブロック図である。図2は、本実施の形態1に画像投影システムにおいて、スクリーンに対するデジタルカメラ2およびプロジェクタ4,5の設置例を示す斜視図である。図1および図2に示すように、本実施の形態1に係る画像投影システムは、スクリーンに画像を投影する2台のプロジェクタ4,5と、各プロジェクタ4,5がスクリーンに投影する画像(投影像)の位置および歪みなどを調整する投影位置調整装置1と、投影位置調整装置1の出力する画像信号をプロジェクタ4,5に分配する画像信号分配器3と、スクリーンを含むシーンを撮像するデジタルカメラ(撮像装置)2と、投影位置調整装置1の出力する情報を表示するディスプレイ6と、ユーザの入力操作を受け付ける入力装置7とを備える。
図1は、本実施の形態1に係る画像投影システムの構成を示すブロック図である。図2は、本実施の形態1に画像投影システムにおいて、スクリーンに対するデジタルカメラ2およびプロジェクタ4,5の設置例を示す斜視図である。図1および図2に示すように、本実施の形態1に係る画像投影システムは、スクリーンに画像を投影する2台のプロジェクタ4,5と、各プロジェクタ4,5がスクリーンに投影する画像(投影像)の位置および歪みなどを調整する投影位置調整装置1と、投影位置調整装置1の出力する画像信号をプロジェクタ4,5に分配する画像信号分配器3と、スクリーンを含むシーンを撮像するデジタルカメラ(撮像装置)2と、投影位置調整装置1の出力する情報を表示するディスプレイ6と、ユーザの入力操作を受け付ける入力装置7とを備える。
投影位置調整装置1は、デジタルカメラ2からシーンの撮像画像を受け取り、この撮像画像からスクリーンに対するプロジェクタ4,5の各投影像の位置ずれおよび歪みなどを検出し、これらを補正するための各種のコマンドを計算し、プロジェクタ4,5へ送信する。また、投影位置調整装置1は、スクリーンに投影する画像信号(または映像信号)を画像信号分配器3へ送信する。さらに、投影位置調整装置1は、デジタルカメラ2から受け取った撮像画像等の情報をディスプレイ6へ送信すると共に、入力装置7からユーザの入力操作を受信する。
デジタルカメラ2は、投影位置調整装置1から送信された撮像コマンドに応じて、スクリーンを含むシーンの撮像を行い、撮像画像を投影位置調整装置1へ送信する。
画像信号分配器3は、投影位置調整装置1から送信された画像信号を複製し、2台のプロジェクタ4,5それぞれへ送信する。
プロジェクタ4は、画像信号分配器3から画像信号を受け取って表示素子に投影し、投影レンズを通して拡大してスクリーンへ投影する。また、プロジェクタ4は、投影位置調整装置1から投影像の位置ずれおよび歪みなどを調整するための各種のコマンドを受け取り、このコマンドに基づいて投影レンズの位置を機械的に調整すると共に表示素子上の投影範囲を電気的に変形し、スクリーンへ投影する。プロジェクタ5も、プロジェクタ4と同様である。
ディスプレイ6は、デジタルカメラ2の撮像画像およびその他の情報を投影位置調整装置1から受け取って画面表示することにより、ユーザに提示する。また、入力装置7は、キーボードおよびマウスなどで構成され、ユーザの操作を受け付けて投影位置調整装置1へ送信する。
次に、投影位置調整装置1の構成について説明する。
図3は、投影位置調整装置1の内部構成を示すブロック図である。
図3において、制御コマンド送信部11は、プロジェクタ4,5へ各種のコマンドを送信する。
図3は、投影位置調整装置1の内部構成を示すブロック図である。
図3において、制御コマンド送信部11は、プロジェクタ4,5へ各種のコマンドを送信する。
プロジェクタ表示処理部12は、プロジェクタ4,5に投影させる表示内容の生成、および表示内容の送信を行う。パターン画像表示制御部121は、一様白色画像生成部122またはグレイコード生成部123にて生成されたパターン画像を受け取り、画像信号分配器3へ送信する。一様白色画像生成部122は、全面が白色の画像を生成する。グレイコード生成部123は、グレイコードを水平方向または垂直方向に白色と黒色とで可視化した画像を生成する。
ディスプレイ表示処理部13は、ディスプレイ6に表示させる表示内容の生成、およびデジタルカメラ2の撮像画像からスクリーンの領域を指定する処理を行う。カメラ画像表示制御部131は、後述するカメラ信号送受信部141よりデジタルカメラ2の撮像画像を受け取り、ディスプレイ6に送信する。ユーザが入力装置7を介して、ディスプレイ6に表示された撮像画像のうちのスクリーン4隅に相当する位置を指定すると、スクリーン位置指定部132はスクリーン4隅の位置情報を入力装置7より受け取り、撮像画像上の座標に変換する。スクリーン位置記憶部133は、スクリーン位置指定部132の算出したスクリーン4隅の座標を保存する。
カメラ画像処理部14は、デジタルカメラ2への撮像指示、および撮像した画像の処理を行う。カメラ信号送受信部141は、デジタルカメラ2へ撮像を指示する撮像コマンドの送信と、撮像画像の受信を行う。コーナー検出部142は、撮像画像に対する画像処理を行って、プロジェクタ4,5からスクリーンに投影した投影像の4隅の座標を算出する。面積計算部143は、撮像画像から投影像の面積およびスクリーンの面積を計算する。
制御コマンド計算部15は、各種のデータより、スクリーンに対する投影像の水平方向および垂直方向の位置ずれを補正する位置ずれ補正コマンド、スクリーンに対する投影像のサイズの違いを調整するサイズずれ補正コマンド、投影レンズの歪みに起因する投影像の歪みを補正するレンズ歪み補正コマンド、および、投影角度のずれに起因する投影像の歪みを補正する投影角歪み補正コマンドを計算する。
なお、位置ずれ補正コマンドおよびサイズずれ補正コマンドは、投影レンズの位置を移動させるためのコマンドであり、総称してレンズ駆動用コマンドと呼ぶ。一方、レンズ歪み補正コマンドおよび投影角歪み補正コマンドは、表示素子上に表示する画像信号を変形させるためのコマンドであり、総称して投影領域補正用コマンドと呼ぶ。
なお、位置ずれ補正コマンドおよびサイズずれ補正コマンドは、投影レンズの位置を移動させるためのコマンドであり、総称してレンズ駆動用コマンドと呼ぶ。一方、レンズ歪み補正コマンドおよび投影角歪み補正コマンドは、表示素子上に表示する画像信号を変形させるためのコマンドであり、総称して投影領域補正用コマンドと呼ぶ。
射影変換式計算部151は、4点以上の点の対応関係から、座標系間の射影変換式を算出する。射影変換部152は、射影変換式計算部151で算出した射影変換式を用いて、ある座標系の点を別の座標系の点へ変換する。レンズ歪み補正模擬部153は、投影レンズの中心位置と歪みの強度kとを用いて、投影レンズに強度kの歪みが生じているときの、投影画像の各画素の表示素子上での位置を模擬する。誤差評価部(レンズ歪み計算部)154は、与えられた点群同士の平均二乗誤差を計算し、誤差が最も小さくなるときの強度kからレンズ歪み補正コマンドを計算する。コーナー位置判定部155は、撮像画像上のスクリーン4隅の座標と投影像4隅の座標との位置関係から、スクリーンが撮像画像の内側におさまっているかを判定する。
レンズ位置記憶部156は、スクリーン座標系でのプロジェクタ4,5の投影レンズ中心位置を保存する。面積比ルックアップテーブル(以下、LUT)記憶部157は、スクリーンと投影像の面積比と適切なサイズずれ補正コマンドとの対応関係を、ルックアップテーブル形式で保存している。水平垂直移動LUT記憶部158は、スクリーンに対する投影像のずれ量と適切な位置ずれ補正コマンドとの対応関係を、ルックアップテーブル形式で保存している。画素対応記憶部159は、プロジェクタ4の表示素子とデジタルカメラ2の撮像素子の対応関係、およびプロジェクタ5の表示素子とデジタルカメラ2の撮像素子の対応関係を、一画素単位で保存している。対応関係計算部160は、プロジェクタ4の表示素子とデジタルカメラ2の撮像素子の対応関係、およびプロジェクタ5の表示素子とデジタルカメラ2の撮像素子の対応関係を、一画素単位で求め、画素対応記憶部159に保存する。
位置ずれ計算部161は、スクリーンに対する投影像のずれ量を計算し、このずれ量に対応する位置ずれ補正コマンドを水平垂直移動LUT記憶部158から取得する。投影角歪み計算部162は、スクリーンに対する投影像の投影角歪みを計算し、この歪みを補正する投影角歪み補正コマンドを計算する。サイズずれ計算部163は、スクリーンと投影像の面積比を計算し、この面積比に対応するサイズずれ補正コマンドを面積比LUT記憶部157から取得する。
次に、プロジェクタ4,5の構成について説明する。
図4は、プロジェクタ4の内部構成を示すブロック図である。プロジェクタ4の内部構成はプロジェクタ5の内部構成と同一であるため、プロジェクタ5の内部構成については図示および説明を省略する。
図4は、プロジェクタ4の内部構成を示すブロック図である。プロジェクタ4の内部構成はプロジェクタ5の内部構成と同一であるため、プロジェクタ5の内部構成については図示および説明を省略する。
図4において、制御コマンド受信部41は、投影位置調整装置1の制御コマンド送信部11から送信された各種のレンズ歪み補正コマンドを受信する。投影画像受信部42は、画像信号分配器3から画像信号を受信する。
レンズ駆動部43は、制御コマンド受信部41からレンズ駆動用コマンド(位置ずれ補正コマンドおよびサイズずれ補正コマンドのうちのいずれか一方、または両方を含む)を受け取り、プロジェクタ4の投影レンズを3軸方向に移動させる。ここで、3軸方向とは、投影光軸方向、および投影光軸に直交する面上の2軸方向(水平方向および垂直方向)とする。投影サイズずれ補正部431は、サイズずれ補正コマンドに従って、投影光軸方向に投影レンズを動かし、スクリーンに投影される投影像のサイズを調整する。位置ずれ補正部432は、位置ずれ補正コマンドに従って、水平垂直方向に投影レンズを動かし、スクリーンに投影される投影像の位置を調整する。
ここで、図5に、スクリーンと投影像とのずれの種類を示す。水平垂直方向の位置ずれとは、図5(a)に示すように、プロジェクタ4が投影する投影像の位置とスクリーンの位置とにずれが生じている状態を指す。投影サイズずれとは、図5(b)に示すように、プロジェクタ4が投影する投影像の大きさとスクリーンの大きさとにずれが生じている状態を指す。
図4において、投影領域補正部44は、制御コマンド受信部41から投影領域補正用コマンド(レンズ歪み補正コマンドおよび投影角歪み補正コマンドのうちのいずれか一方、または両方を含む)を、画像信号分配器3から画像信号を受け取り、投影領域補正用コマンドに従って画像信号を電気的に変形する。レンズ歪み補正部441は、レンズ歪み補正コマンドに従って、表示素子上に表示する画像信号の4辺を弓形に変形させ、プロジェクタ4の投影レンズの歪みによって発生したずれ(レンズ歪み)を補正する。このレンズ歪み補正部441は、例えば、レンズ歪み補正コマンドに含まれる投影レンズの歪み強度kをパラメータにした演算式を計算することにより、表示素子上に表示する画像信号を変形する。投影角歪み補正部442は、投影角歪み補正コマンドに従って、画像信号の4隅の位置を当該画像の内側方向へ移動させるように変形させ、プロジェクタ4の光軸がスクリーン面に正対していない(直交していない)ことにより発生した歪みを補正する。
なお、レンズ歪みとは、図5(c)に示すように、長方形状のスクリーンに対し、プロジェクタ4が投影する投影像の4辺に歪みが生じている状態を指す。図5(c)ではスクリーンの4辺に対して投影像の4辺が内側に歪む糸巻型の歪曲が生じているが、反対に、スクリーンの4辺に対して投影像の4辺が外側に歪む樽型の歪曲が生じる場合もある。投影角歪みとは、図5(d)に示すように、長方形状のスクリーンに対し、プロジェクタ4が投影する投影像が台形状に歪んでいる状態を指す。
図4において、レンズ位置記憶部45は、プロジェクタ4の表示素子上における投影レンズの現在の位置、即ち、プロジェクタ座標系における投影レンズの位置を記憶している。投影部46は、表示素子等を有し、投影領域補正部44で補正された画像信号をスクリーンに投影する。
次に、図6に示すフローチャートを参照しながら、画像投影システムの動作を説明する。スクリーンに対する投影像の位置合わせは以下の順序で行われる。先ず、投影位置調整装置1が、撮像画像上(カメラ座標系)においてスクリーンの位置を設定し(ステップST1)、次に、スクリーン座標系におけるプロジェクタ4,5の投影レンズの中心位置を計算する(ステップST2)。続いて、投影位置調整装置1がプロジェクタ4,5に指示して投影レンズの位置を移動させることにより、スクリーンに対する投影像の位置およびサイズを粗調整し(ステップST3)、その後、投影位置調整装置1がプロジェクタ4,5に指示して投影レンズの歪みに起因する投影像の歪曲を補正する(ステップST4)。続いて、投影位置調整装置1がプロジェクタ4,5に指示して、スクリーンに対する投影像の位置およびサイズを正確に合わせ(ステップST5)、最後に投影角の歪みを補正する(ステップST6)。
図7は、図6に示すスクリーンの設定処理(ステップST1)を説明するフローチャートである。投影位置調整装置1において、先ず、カメラ信号送受信部141からデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信し、デジタルカメラ2にスクリーンを撮像させ、撮像画像を取得する(ステップST101)。この撮像画像を、カメラ信号送受信部141がディスプレイ6に送信し表示させる(ステップST102)。ユーザは、マウス(入力装置7)のカーソルをディスプレイ6に表示された撮像画像上のスクリーン4隅に移動してクリックするなどして、スクリーン4隅の位置を指定する。
ステップST103,ST104のループ処理において、nはマウスクリック座標位置の取得回数の変数である。また、n=初期値(1)、終了値(4)、増減数(1)とし、マウスクリック座標位置を4回、即ち、スクリーン4隅分取得するまで、ステップST103,ST104を繰り返す。スクリーン位置指定部132は、入力装置7から入力されるマウスクリック座標位置を取得して、撮像画像上のスクリーン4隅の座標とする。
続いて、射影変換式計算部151が、撮像画像上のスクリーン4隅の座標とスクリーン矩形との射影変換行列(スクリーン−カメラ座標変換式;S⇔C変換式)を生成する(ステップST105)。スクリーン矩形とは、スクリーンの実際の縦横の大きさを表す情報である。スクリーン位置記憶部133は、スクリーン位置指定部132が算出した撮像画像上のスクリーン4隅の座標と、射影変換式計算部151が生成したS⇔C変換式とを保存する(ステップST106)。
図8は、図6に示す投影レンズ中心位置の計算処理(ステップST2)を説明するフローチャートである。ステップST201〜ST209のループ処理において、nはプロジェクタ台数の変数である。また、n=初期値(1)、終了値(2)、増減数(1)とし、プロジェクタ4,5の2台分の調整が終了するまで、ステップST201〜ST209を繰り返す。
投影位置調整装置1において、先ず、制御コマンド送信部11からプロジェクタ4へレンズ位置取得コマンドを送信し、このコマンドを受信した制御コマンド受信部41がレンズ位置記憶部45に保存されている投影レンズの現在の中心位置を取得して投影位置調整装置1へ返送する(ステップST202)。
続いて、一様白色画像生成部122が一様白色のパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST203)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST204)。
続いて、コーナー検出部142が、取得した撮像画像における投影像(パターン画像)の4隅の座標を検出し(ステップST205)、射影変換式計算部151がこの投影像4隅の座標とプロジェクタ投影像矩形との射影変換行列(プロジェクタ−カメラ座標変換式;P⇔C変換式)を生成する(ステップST206)。プロジェクタ投影像矩形とは、プロジェクタ4,5の表示素子の縦横の画素数(解像度)を表す情報である。
射影変換部152は、ステップST202で取得したプロジェクタ座標系の投影レンズ中心位置を、P⇔C変換式を用いてカメラ座標系に変換し(ステップST207)、さらに、スクリーン位置記憶部133に保存されているS⇔C変換式を用いてスクリーン座標系に変換する(ステップST208)。変換したスクリーン座標系における投影レンズ中心位置の座標を、プロジェクタ4の目標レンズ中心位置として、レンズ位置記憶部156に保存する(ステップST209)。
投影位置調整装置1は、プロジェクタ4についてステップST201〜ST209の処理を終えると、プロジェクタ5について同様の処理を行い、プロジェクタ5の目標レンズ中心位置をレンズ位置記憶部156に保存する。
図9は、図6に示す投影像位置・サイズの粗調整処理(ステップST3)を説明するフローチャートである。投影位置調整装置1において、先ず、面積計算部143が、スクリーン位置記憶部133に保存されている撮像画像上のスクリーン4隅の座標を取得し、この4隅の座標で囲まれる四角形の面積(即ち、スクリーン面積)を求める(ステップST301)。
ステップST302〜ST312のループ処理において、nはプロジェクタ台数の変数である。また、n=初期値(1)、終了値(2)、増減値(1)とし、プロジェクタ4,5の2台分の粗調整が終了するまで、ステップST302〜ST312を繰り返す。
一様白色画像生成部122は、一様白色のパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST303)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST304)。
一様白色画像生成部122は、一様白色のパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST303)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST304)。
続いて、面積計算部143が、ステップST304で取得した撮像画像における投影像(パターン画像)の領域を抽出し、抽出した画素数を基に投影像面積を計算する(ステップST305)。なお、画素数から投影像面積を計算する方法に限らず、撮像画像における投影像の4隅の座標から投影像面積を計算してもよい。
続いて、サイズずれ計算部163が、面積計算部143の求めた投影像面積とスクリーン面積との面積比r(=スクリーン面積/投影像面積)を計算し、(ステップST306)、面積比rに対応する適正なサイズずれ補正コマンドを、面積比LUT記憶部157から取得する(ステップST307)。
続いて、制御コマンド送信部11からプロジェクタ4へレンズ位置取得コマンドを送信し、このコマンドを受信した制御コマンド受信部41がレンズ位置記憶部45に保存されている投影レンズの現在の中心位置を取得して投影位置調整装置1へ返送する(ステップST308)。続くステップST309において、取得した現在の投影レンズ中心位置と、レンズ位置記憶部156に保存されている目標レンズ中心位置とのずれdを計算する。
図10は、レンズ中心位置のずれdを計算する処理(ステップST309)を説明する図である。
射影変換部152は、レンズ位置記憶部156に保存されているスクリーン座標系の目標レンズ中心位置を取得し(図10(a))、先に求めたS⇔C変換式を用いてカメラ座標系へ変換し(図10(b))、さらにC⇔P変換式を用いてプロジェクタ座標系へ変換する(図10(c))。続いて位置ずれ計算部161が、射影変換部152の計算したプロジェクタ座標系の投影レンズ中心位置とレンズ位置記憶部156に保存されているプロジェクタ座標系の目標レンズ中心位置とを比較して、プロジェクタ4について目標レンズ中心位置に対する現在の投影レンズ中心位置のずれdを求める(図10(c))。
射影変換部152は、レンズ位置記憶部156に保存されているスクリーン座標系の目標レンズ中心位置を取得し(図10(a))、先に求めたS⇔C変換式を用いてカメラ座標系へ変換し(図10(b))、さらにC⇔P変換式を用いてプロジェクタ座標系へ変換する(図10(c))。続いて位置ずれ計算部161が、射影変換部152の計算したプロジェクタ座標系の投影レンズ中心位置とレンズ位置記憶部156に保存されているプロジェクタ座標系の目標レンズ中心位置とを比較して、プロジェクタ4について目標レンズ中心位置に対する現在の投影レンズ中心位置のずれdを求める(図10(c))。
あるいは、スクリーン座標系の目標レンズ中心位置をS⇔C変換式を用いてカメラ座標系に変換すると共に、プロジェクタ座標系の現在の投影レンズ中心位置をC⇔P変換式を用いてカメラ座標系に変換して、カメラ座標系において目標レンズ中心位置と現在の投影レンズ中心位置とのずれdを求めてもよい。
続いて位置ずれ計算部161は、求めたずれdと予め設定されている閾値tDとの比較、および、ステップST306で求めた面積比rについて、|r−1|と予め設定されている閾値tRとの比較を行う(ステップST310)。ずれd<閾値tD、かつ、面積比|r−1|<閾値tRを満たす場合(ステップST310“YES”)、プロジェクタ4の投影像の位置とサイズの粗調整を終了し、続いて、プロジェクタ5の投影像の位置とサイズの粗調整を行う。
一方、ずれd<閾値tD、かつ、面積比|r−1|<閾値tRを満たさない場合(ステップST310“NO”)、位置ずれ計算部161が、ずれdに対応する適切な位置ずれ補正コマンドを水平垂直移動LUT記憶部158から取得し、制御コマンド送信部11がプロジェクタ4へ送信する(ステップST311)。また、制御コマンド送信部11は、ステップST307で求めたサイズずれ補正コマンドをプロジェクタ4へ送信する(ステップST312)。そして、位置ずれ補正およびサイズ調整後のプロジェクタ4に対して、再びステップST303から処理を開始し、ステップST310の条件を満たすまで位置ずれ補正およびサイズ調整を繰り返す。
図11は、図6に示す投影レンズ歪みの調整方法(ステップST4)を説明するフローチャートである。ステップST401〜ST405のループ処理において、nはプロジェクタ台数の変数である。また、n=初期値(1)、終了値(2)、増減数(1)とし、プロジェクタ4,5の2台分の処理が終了するまで、ステップST401〜ST405を繰り返す。また、ステップST402〜ST404のループ処理において、nはグレイコードに基づくパターン画像数の変数である。また、n=初期値(1)、終了値(20)、増減数(1)とし、20種類のグレイコードパターン画像を撮像終了するまで、ステップST402〜ST404を繰り返す。
投影位置調整装置1において、先ず、グレイコード生成部123がグレイコードに基づくパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST403)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST404)。
ステップST402〜ST404において20種類のグレイコードのパターン画像を撮像し終えると、続いて、対応関係計算部160がこれらの撮像画像を処理して、プロジェクタ4の表示素子とデジタルカメラ2の撮像素子の対応関係を1画素単位で決定し、画素対応記憶部159へ保存する。なお、グレイコードを利用してプロジェクタとデジタルカメラの画素間の対応関係を求める方法は既知のため、詳細な説明は省略する。
プロジェクタ4についてステップST401〜ST405の処理を終了すると、続いてプロジェクタ5についても同様の処理を行い、プロジェクタ5とデジタルカメラ2の画素間の対応関係を求めて画素対応記憶部159へ保存する。
図12は、プロジェクタ4,5の投影レンズの歪みに起因したずれ(誤差)d(k)を計算する処理(ステップST406〜ST410)を説明する図である。
例えば投影用の画像が長方形の場合、投影レンズの歪みがあると、スクリーン上で投影像が長方形にならず、図12(a)に示すような糸巻型に歪曲したりする。また、プロジェクタ4,5の投影像の歪曲の度合いは、投影レンズの歪みの強度に応じて異なるため、投影像は、プロジェクタ4,5間で投影レンズの歪みに起因したずれが生じることになる。
例えば投影用の画像が長方形の場合、投影レンズの歪みがあると、スクリーン上で投影像が長方形にならず、図12(a)に示すような糸巻型に歪曲したりする。また、プロジェクタ4,5の投影像の歪曲の度合いは、投影レンズの歪みの強度に応じて異なるため、投影像は、プロジェクタ4,5間で投影レンズの歪みに起因したずれが生じることになる。
そこで、先ず、レンズ歪み補正模擬部153が、投影レンズの歪みを強度k=1に設定し(ステップST406)、強度kをインクリメントして(即ち、kの初期値は0となる)(ステップST407)、図12(a)に示すように、プロジェクタ4の表示素子上で、強度kの歪みを付与したときの投影画像の各画素の位置を計算すると共に、プロジェクタ5の表示素子上で強度kの歪みを付与したときの投影画像の各画素の位置(図12に示すプロジェクタ4,5の表示素子上の座標A1,A2)を計算する(ステップST408)。
続いて、射影変換部152が、画素対応記憶部159に保存したプロジェクタ4とデジタルカメラ2の画素対応関係、および、プロジェクタ5とデジタルカメラ2の画素対応関係を用いて、プロジェクタ4の強度kの歪みを付与したときのシミュレーション結果画像をプロジェクタ5の表示素子上に投影し、続けて、プロジェクタ4の表示素子4隅とプロジェクタ5の表示素子4隅とが重なるよう射影変換を施す(ステップST409)。その後、誤差評価部154が、強度kの歪みを付与したときのプロジェクタ4とプロジェクタ5の各画素の位置のずれ(誤差d(k))の平均を算出する(ステップST410)。
1巡目の今回は歪みの強度k=0のため(ステップST411“YES”)、再びステップST407に戻り、2順目で、強度k=1の歪みを付与したときのプロジェクタ4,5の各画素の位置ずれの平均を算出する(ステップST407〜ST410)。
2巡目以降(図12(b)に示す強度k=1のとき等)では、誤差評価部154が、前回の強度の位置ずれの平均値(誤差d(k−1))と、今回の強度の位置ずれの平均値(誤差d(k))とを比較して(ステップST411)、位置ずれの平均値が最小になる場合のk=k−1をレンズ歪み補正量に決定する。決定したレンズ歪み補正量(レンズ歪み補正コマンド)は、制御コマンド送信部11がプロジェクタ4,5それぞれへ送信する(ステップST412)。
2巡目以降(図12(b)に示す強度k=1のとき等)では、誤差評価部154が、前回の強度の位置ずれの平均値(誤差d(k−1))と、今回の強度の位置ずれの平均値(誤差d(k))とを比較して(ステップST411)、位置ずれの平均値が最小になる場合のk=k−1をレンズ歪み補正量に決定する。決定したレンズ歪み補正量(レンズ歪み補正コマンド)は、制御コマンド送信部11がプロジェクタ4,5それぞれへ送信する(ステップST412)。
図13は、図6に示す投影像位置・サイズの微調整処理(ステップST5)を説明するフローチャートである。投影位置調整装置1において、先ず、面積計算部143が、スクリーン位置記憶部133に保存したスクリーン4隅の座標を取得し、4隅の座標で囲まれる四角形の面積(即ち、スクリーン面積)を求める(ステップST501)。
ステップST502〜ST515のループ処理において、nはプロジェクタ台数の変数である。また、n=初期値(1)、終了値(2)、増減値(1)とし、プロジェクタ4,5の2台分の微調整が終了するまで、ステップST502〜ST515を繰り返す。
一様白色画像生成部122は、一様白色のパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST503)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST504)。
一様白色画像生成部122は、一様白色のパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST503)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST504)。
続いて、コーナー検出部142が、取得した撮像画像における投影像(パターン画像)の4隅の座標を検出し(ステップST505)、射影変換式計算部151がこの投影像4隅の座標とプロジェクタ投影像矩形との射影変換行列(P⇔C変換式)を生成し、射影変換部152がP⇔C変換式を用いて、カメラ座標系の投影像4隅の座標をスクリーン座標系に変換する。
続いて、コーナー位置判定部155が、スクリーン座標系において、スクリーン4隅の座標が投影像4隅の座標の内側に入っているかどうかを判定する(ステップST506)。スクリーン4隅の座標が投影像内側に入っていない場合(ステップST506“NO”)、コーナー位置判定部155は、図5(a)の位置ずれおよび図5(b)の投影サイズずれが生じていると判定する。その場合、位置ずれ計算部161は、投影像の位置ずれについて、最も効率的に4隅をカバーできる水平方向および垂直方向の移動量を計算し、この移動量に対応する適切な位置ずれ補正コマンドを水平垂直移動LUT記憶部158から取得する(ステップST507)。なお、移動量は、スクリーンの中心位置と投影像の中心位置のずれに基づいて計算してもよいし、スクリーン4隅の座標と投影像4隅の座標とのずれに基づいて計算してもよい。
また、位置ずれ計算部161は、ステップST507において、求めた位置ずれ補正コマンドに応じてプロジェクタ4が投影像の位置を補正した後の投影像のスクリーン座標系における位置を計算しておく。
そして、位置ずれ計算部161が水平垂直移動LUT記憶部158から取得した位置ずれ補正コマンドを、制御コマンド送信部11からプロジェクタ4へ送信する(ステップST508)。
また、サイズずれ計算部163は、位置ずれ補正コマンドに応じた補正後の投影像の位置に基づいて、スクリーンが投影像をカバー可能な拡大率を計算し、面積比LUT記憶部157から適正なサイズずれ補正コマンドを取得して(ステップST509)、制御コマンド送信部11からプロジェクタ4へ送信する(ステップST510)。その後ステップST503から再度処理を開始し、ステップST506および後述するステップST513の両条件を満たすまで、調整を繰り返す。
一方、スクリーン4隅の座標が投影像内側に入っている場合(ステップST506“YES”)、面積計算部143が投影像の面積を計算する(ステップST511)。続いてサイズずれ計算部163が、投影像面積とスクリーン面積との面積比rを計算し(ステップST512)、面積比rと予め設定されている閾値trとを比較する(ステップST513)。
面積比rが閾値tr以下の場合(ステップST513“YES”)、プロジェクタ4のレンズ歪みの調整を終了し、プロジェクタ5のレンズ歪みの調整に移る(ステップST502)。一方、面積比rが閾値trより大きい場合(ステップST513“NO”)、サイズずれ計算部163は、投影像がスクリーンにおさまるような縮小率を計算し、面積比LUT記憶部157を参照して適切なサイズずれ補正コマンドを取得し(ステップST514)、制御コマンド送信部11からプロジェクタ4へ送信する(ステップST515)。その後ステップST503から再度処理を開始する。
図14は、図6に示す投影角歪みの調整処理(ステップST6)を説明するフローチャートである。ステップST601〜ST607のループ処理において、nはプロジェクタ台数の変数である。また、n=初期値(1)、終了値(2)、増減値(1)とし、プロジェクタ4,5の2台分の調整が終了するまで、ステップST601〜ST607を繰り返す。
一様白色画像生成部122は、一様白色のパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST602)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST603)。
一様白色画像生成部122は、一様白色のパターン画像を生成し、パターン画像表示制御部121から画像信号分配器3を介してプロジェクタ4へ送信し、プロジェクタ4がスクリーンにこのパターン画像を投影する(ステップST602)。その後、カメラ信号送受信部141がデジタルカメラ2へ撮像コマンドを送信して、パターン画像が投影されているスクリーンを撮像した撮像画像を取得する(ステップST603)。
続いて、コーナー検出部142が、ステップST603で取得した撮像画像における投影像(パターン画像)の4隅の座標を検出する(ステップST605)。その後、射影変換式計算部151が、この投影像4隅の座標とプロジェクタ投影像矩形との射影変換行列(P⇔C変換式)を算出し、射影変換部152が、カメラ座標系の投影像4隅の座標を、P⇔C変換式によりプロジェクタ座標系へ変換する(ステップST605)。
射影変換部152は、投影像をプロジェクタ座標系へ変換したときの、投影像の形状とプロジェクタ4の表示素子の形状のずれを、投影角歪み補正コマンドとし(ステップST606)、制御コマンド送信部11からプロジェクタ4へ送信する(ステップST607)。
投影位置調整装置1は、プロジェクタ4についてステップST601〜ST607の処理を終えると、プロジェクタ5について同様の処理を行い、プロジェクタ5の投影角歪みを補正する。
以上より、実施の形態1によれば、画像投影システムは、画像を表示する表示素子、表示素子の表示をスクリーンに投影する投影レンズ、レンズ駆動用コマンドに従って投影レンズの位置を移動してスクリーン上の投影像の位置およびサイズのいずれか一方、または両方を補正するレンズ駆動部43、ならびに、投影領域補正用コマンドに従って表示素子に表示する画像を変形してスクリーン上の投影像の歪みを補正する投影領域補正部44を有するプロジェクタ4,5と、プロジェクタ4,5から各投影像が投影された状態でスクリーンを撮像するデジタルカメラ2と、デジタルカメラ2が撮像した撮像画像に写るスクリーンおよび各投影像に基づいて、スクリーンおよび各投影像が重なるように投影レンズの位置を移動するレンズ駆動用コマンド、ならびに、スクリーンおよび各投影像が重なるように表示素子に表示する画像を変形する投影領域補正用コマンドを算出して、プロジェクタ4,5へ送信する投影位置調整装置1とを備えるように構成した。このため、画像を変形することにより、局所的な歪みを補正でき、投影像間の画素合わせを高精度に実施することができる。また、先に、投影レンズの移動により投影像の位置とサイズを調整しておくことで、画像変形量をできるだけ少なくすることができ、投影像の画質(解像度)の低下を抑制することができる。
また、実施の形態1によれば、プロジェクタ4,5それぞれは、レンズ駆動部43により投影レンズを移動する都度、投影レンズの最新の絶対位置を保持するレンズ位置記憶部45を有し、投影位置調整装置1において対応関係計算部160が撮像画像に写るスクリーンおよび投影像からスクリーンとプロジェクタ4,5との相対的な位置関係を算出し、位置ずれ計算部161が相対的な位置関係に基づいて、スクリーン上に設定された投影レンズの目標位置とレンズ位置記憶部45に保持された投影レンズの現在の絶対位置とのずれを計算し、このずれを補正する位置ずれ補正コマンドを算出するように構成した。このため、投影レンズの位置が補正された場合でも、補正後の投影レンズの中心位置を、最初に設定しておいた目標レンズ中心位置へ位置合わせすることができる。
また、実施の形態1によれば、投影位置調整装置1は、プロジェクタ4の表示素子とデジタルカメラ2の撮像素子との画素対応関係、およびプロジェクタ5の表示素子とデジタルカメラ2の撮像素子との画素対応関係を計算する対応関係計算部160を有し、誤差評価部(レンズ歪み計算部)154は、対応関係計算部160の計算した画素対応関係に基づいて、撮像素子を基準にしたプロジェクタ4,5の投影像間の歪みのずれを計算し、この歪みのずれを補正するレンズ歪み補正コマンドを算出するように構成した。このため、プロジェクタ4,5の投影レンズの歪みを補正する際に、デジタルカメラ2のレンズの歪みの影響を抑制することができ、高精度に画素合わせ可能となる。
また、実施の形態1によれば、誤差評価部(レンズ歪み計算部)154は、プロジェクタ4,5の各投影レンズの位置を補正した後に撮像された撮像画像(グレイコードパターン画像)に基づいて、レンズ歪み補正コマンドを算出するように構成した。このため、デジタルカメラ2のレンズ歪みによるプロジェクタ4,5の表示素子間の位置関係を保つことができる。また、先に投影像の位置およびサイズを補正しておくことで、画像変形量をできるだけ少なくすることができ、投影像の画質(解像度)の低下を抑制することができる。
また、実施の形態1によれば、投影角歪み計算部162は、プロジェクタ4,5の各投影レンズの位置を補正した後に撮像された撮像画像を用いて、投影角歪み補正コマンドを算出するように構成した。このため、先に投影像の位置およびサイズを補正しておくことで、画像変形量をできるだけ少なくすることができ、投影像の画質(解像度)の低下を抑制することができる。
なお、実施の形態1では、スクリーン座標系における目標レンズ中心位置を、プロジェクタ4,5のレンズ位置記憶部45に記憶されている現在の投影レンズの絶対位置(プロジェクタ座標系の位置)から図8のフローチャートに沿って算出しているが、この方法に限定されるものではない。例えば、ユーザがスクリーンとプロジェクタとの位置関係を手動で測定して、投影位置調整装置1へ入力し、位置調整装置1が入力された位置関係に基づいてスクリーン座標系における目標レンズ中心位置を算出することも可能である。
また、実施の形態1では、投影レンズの歪み強度を算出する際に、図11のフローチャートに沿って、グレイコードを利用してデジタルカメラ2とプロジェクタ4,5との画素対応関係を求めているが、この方法に限定されるものではない。例えば、グレイコードに基づくパターン画像の代わりに、細かいチェッカーパターン、または円系マーカを並べたようなパターンといったパターン画像を用いて、デジタルカメラ2とプロジェクタ4,5との対応関係を求めてもよい。ただし、これらのパターン画像を用いた場合の分解能はグレイコードを用いる場合より劣る。
また、実施の形態1では、図6に示したように、ステップST3において投影像の位置とサイズの粗調整を行った後に、ステップST5において再度調整を行っているが、この手順に限定されるものではない。例えば、初期の設置段階でプロジェクタ4,5の投影像それぞれの位置とサイズがおおよそ合致している場合には、ステップST3の粗調整処理を省略することが可能である。
なお、投影レンズ歪みの補正(図6のステップST4)と投影角歪みの補正(図6のステップST6)は、順序を逆にすると補正後の投影像4隅の位置がスクリーン4隅の位置から大きくずれてしまう可能性があるため、この順序で行うことが望ましい。
ここで、プロジェクタ4のレンズ歪み補正前の表示素子を図15(a)、そのときの投影像を図15(b)に示し、レンズ歪み補正後の表示素子を図15(c)、そのときの投影像を図15(d)に示す。レンズ歪み補正後のプロジェクタ4の投影レンズが、図15(b)のように糸巻型の歪みを引き起こすレンズである場合、ステップST4にて図15(a)から図15(c)のように投影画像の表示領域を変形してレンズ歪みを補正することで、投影像4隅の位置が図15(b)から図15(d)のように移動する。そのため、もし、ステップST6の投影角歪み補正を行った後にステップST4のレンズ歪み補正を行うと、ステップST6の投影角歪み補正でスクリーン4隅の位置と合わせたはずの投影像4隅の位置が移動してしまうことになる。
以上のことから、投影角歪み計算部162は、プロジェクタ4,5の各投影レンズの歪みに起因した各投影像の歪みを補正した後に撮像された撮像画像を用いて、投影角歪み補正コマンドを算出するように構成することが望ましい。
ここで、プロジェクタ4のレンズ歪み補正前の表示素子を図15(a)、そのときの投影像を図15(b)に示し、レンズ歪み補正後の表示素子を図15(c)、そのときの投影像を図15(d)に示す。レンズ歪み補正後のプロジェクタ4の投影レンズが、図15(b)のように糸巻型の歪みを引き起こすレンズである場合、ステップST4にて図15(a)から図15(c)のように投影画像の表示領域を変形してレンズ歪みを補正することで、投影像4隅の位置が図15(b)から図15(d)のように移動する。そのため、もし、ステップST6の投影角歪み補正を行った後にステップST4のレンズ歪み補正を行うと、ステップST6の投影角歪み補正でスクリーン4隅の位置と合わせたはずの投影像4隅の位置が移動してしまうことになる。
以上のことから、投影角歪み計算部162は、プロジェクタ4,5の各投影レンズの歪みに起因した各投影像の歪みを補正した後に撮像された撮像画像を用いて、投影角歪み補正コマンドを算出するように構成することが望ましい。
また、実施の形態1では、図2の設置例に示したように、2台のプロジェクタ4,5を水平方向に並べているが、これに限定されるものではなく、垂直方向に並べる等してもよい。また、2台以上のプロジェクタを使用してもよい。
上記以外にも、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。
1 投影位置調整装置、2 デジタルカメラ、3 画像信号分配器、4,5 プロジェクタ、6 ディスプレイ、7 入力装置、11 制御コマンド送信部、12 プロジェクタ表示処理部、13 ディスプレイ表示処理部、14 カメラ画像処理部、15 制御コマンド計算部、41 制御コマンド受信部、42 投影画像受信部、43 レンズ駆動部、44 投影領域補正部、45 レンズ位置記憶部、46 投影部、121 パターン画像表示制御部、122 一様白色画像生成部、123 グレイコード生成部、131 カメラ画像表示制御部、132 スクリーン位置指定部、133 スクリーン位置記憶部、141 カメラ信号送受信部、142 コーナー検出部、143 面積計算部、151 射影変換式計算部、152 射影変換部、153 レンズ歪み補正模擬部、154 誤差評価部、155 コーナー位置判定部、156 レンズ位置記憶部、157 面積比LUT記憶部、158 水平垂直移動LUT記憶部、159 画素対応記憶部、160 対応関係計算部、161 位置ずれ計算部、162 投影角歪み計算部、163 サイズずれ計算部、431 投影サイズずれ補正部、432 位置ずれ補正部、441 レンズ歪み補正部、442 投影角歪み補正部。
Claims (12)
- 複数のプロジェクタから投影される複数の投影像をスクリーン上で重ねて表示する画像投影システムにおいて、
画像を表示する表示素子、前記表示素子の表示をスクリーンに投影する投影レンズ、レンズ駆動用コマンドに従って前記投影レンズの位置を移動して前記スクリーン上の投影像の位置およびサイズのいずれか一方、または両方を補正するレンズ駆動部、ならびに、投影領域補正用コマンドに従って前記表示素子に表示する前記画像を変形して前記スクリーン上の投影像の歪みを補正する投影領域補正部を有する複数のプロジェクタと、
前記複数のプロジェクタから複数の投影像が投影された状態で前記スクリーンを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した撮像画像に写る前記スクリーンおよび前記複数の投影像に基づいて、前記スクリーンおよび前記複数の投影像が重なるように前記投影レンズの位置を移動する前記レンズ駆動用コマンド、ならびに、前記スクリーンおよび前記複数の投影像が重なるように前記表示素子に表示する前記画像を変形する前記投影領域補正用コマンドを算出して、前記複数のプロジェクタへ送信する投影位置調整装置とを備えることを特徴とする画像投影システム。 - 前記投影位置調整装置は、前記レンズ駆動用コマンドの1つとして、前記スクリーンと前記プロジェクタの投影レンズとの位置関係に起因して生じる、前記スクリーンに対する前記投影像の位置ずれを補正する位置ずれ補正コマンドを算出する位置ずれ計算部を有し、
前記複数のプロジェクタの前記レンズ駆動部それぞれは、前記位置ずれ補正コマンドに従って前記投影レンズを光軸方向に直交する面上の2軸方向に移動して、前記スクリーンに対する前記投影像の位置を補正することを特徴とする請求項1記載の画像投影システム。 - 前記投影位置調整装置は、前記レンズ駆動用コマンドの1つとして、前記スクリーンと前記プロジェクタの投影レンズとの位置関係に起因して生じる、前記スクリーンに対する前記投影像のサイズのずれを補正するサイズずれ補正コマンドを算出するサイズずれ計算部を有し、
前記複数のプロジェクタの前記レンズ駆動部それぞれは、前記サイズずれ補正コマンドに従って前記投影レンズを光軸方向に移動して、前記スクリーンに対する前記投影像のサイズを補正することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像投影システム。 - 前記投影位置調整装置は、前記投影領域補正用コマンドの1つとして、前記プロジェクタの投影レンズの歪みに起因して生じる前記投影像の歪みを補正するレンズ歪み補正コマンドを算出するレンズ歪み計算部を有し、
前記複数のプロジェクタの前記投影領域補正部それぞれは、前記レンズ歪み補正コマンドに従って前記表示素子に表示する画像を変形し、前記投影像の歪みを補正することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の画像投影システム。 - 前記投影位置調整装置は、前記投影領域補正用コマンドの1つとして、前記スクリーンに対する前記プロジェクタの投影角度に起因して生じる前記投影像の歪みを補正する投影角歪み補正コマンドを算出する投影角歪み計算部を有し、
前記複数のプロジェクタの前記投影領域補正部それぞれは、前記投影角歪み補正コマンドに従って前記表示素子に表示する画像を変形し、前記投影像の歪みを補正することを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の画像投影システム。 - 前記複数のプロジェクタそれぞれは、前記レンズ駆動部により前記投影レンズを移動する都度、前記投影レンズの最新の絶対位置を保持するレンズ位置記憶部を有し、
前記投影位置調整装置の位置ずれ計算部は、前記撮像画像に写る前記スクリーンおよび前記投影像から前記スクリーンと前記プロジェクタとの相対的な位置関係を算出し、当該相対的な位置関係に基づいて、前記スクリーン上に設定された前記投影レンズの目標位置と前記レンズ位置記憶部に保持された前記投影レンズの絶対位置とのずれを計算し、当該ずれを補正する前記位置ずれ補正コマンドを算出することを特徴とする請求項2記載の画像投影システム。 - 前記投影位置調整装置は、前記プロジェクタの表示素子と前記撮像装置の撮像素子との画素対応関係を計算する対応関係計算部を有し、
前記レンズ歪み計算部は、前記対応関係計算部の計算した画素対応関係に基づいて、前記撮像素子を基準にした前記複数のプロジェクタの投影像間の歪みのずれを計算し、当該歪みのずれを補正する前記レンズ歪み補正コマンドを算出することを特徴とする請求項4記載の画像投影システム。 - 前記レンズ歪み計算部は、前記複数のプロジェクタの各投影レンズの位置を補正した後に撮像された撮像画像を用いて、前記レンズ歪み補正コマンドを算出することを特徴とする請求項4記載の画像投影システム。
- 前記投影角歪み計算部は、前記複数のプロジェクタの各投影レンズの歪みに起因した各投影像の歪みを補正した後に撮像された撮像画像を用いて、前記投影角歪み補正コマンドを算出することを特徴とする請求項5記載の画像投影システム。
- 前記投影角歪み計算部は、前記複数のプロジェクタの各投影レンズの位置を補正した後に撮像された撮像画像を用いて、前記投影角歪み補正コマンドを算出することを特徴とする請求項5記載の画像投影システム。
- 複数のプロジェクタからスクリーンに投影する複数の投影像が重なるように調整する投影位置調整方法であって、
前記複数のプロジェクタから複数の投影像が投影された状態で前記スクリーンを撮像し、当該撮像画像に写る前記スクリーンおよび前記複数の投影像に基づいて、前記スクリーンおよび前記複数の投影像が重なるように前記複数のプロジェクタの各投影レンズの位置を移動させ、前記スクリーン上の前記複数の投影像の位置およびサイズのいずれか一方、または両方を補正するレンズ駆動ステップと、
前記レンズ駆動ステップで前記複数のプロジェクタの各投影レンズの位置を移動した後に前記スクリーンを撮像し、当該撮像画像に写る前記スクリーンおよび前記複数の投影像に基づいて、前記スクリーンおよび前記複数の投影像が重なるように前記複数のプロジェクタの各表示素子に表示する画像を変形させ、前記投影レンズを通して前記スクリーンに投影された前記複数の投影像の歪みを補正する投影領域補正ステップとを備えることを特徴とする投影位置調整方法。 - 前記投影領域補正ステップでは、
前記複数のプロジェクタの各投影レンズの歪みに起因して生じる前記複数の投影像の歪みを補正するレンズ歪み補正ステップと、
前記レンズ歪み補正ステップで前記複数のプロジェクタの前記複数の投影像の歪みを補正した後に前記スクリーンを撮像し、当該撮像画像に基づいて、前記スクリーンに対する前記複数のプロジェクタの各投影角度に起因して生じる前記複数の投影像の歪みを補正する投影角歪み補正ステップとを有することを特徴とする請求項11記載の投影位置調整方法。
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