JP2017016027A - 投影システム、投影制御装置、投影制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】機種毎に異なる、画像信号を入力してから実際に投影光を出力するまでの時間差を考慮して、同一平面に複数の投影装置からの画像を重畳して投影させる。
【解決手段】映像信号を入力して複数に分配する映像入力部41と、複数の投影装置から出力される制御信号を受付けるプロジェクタ制御部47，48と、受付けた制御信号に基づいて分配した各映像信号に対する遅延量を算出する制御部44と、算出した遅延量に基づいて分配された映像信号に遅延を与えて複数の投影装置に出力する映像フレーム制御部42，43とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、機種の異なる複数台のプロジェクタ装置を用いて投影を行なう場合に好適な投影システム、投影制御装置、投影制御方法及びプログラムに関する。

任意の台数のプロジェクタを用いてスタック投写を行なう際、動画の視認性を高めると共に高画質化を図ることを目的として、同じフレームの画像に係る画像データを所定の遅延時間を有して複数のプロジェクタに出力するようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）

特開２００６−１７３７１３号公報

上記特許文献に記載された技術は、同一機種の複数のプロジェクタを使用することを前提としており、複数の異なる機種のプロジェクタのように、画像信号の入力のフレームタイミングが同じでも、各プロジェクタ内部の処理行程の違いにより、投写される画像のフレームタイミングが異なるような場合には対処していない。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機種毎に異なる、映像信号を入力してから実際に投影光を出力するまでの時間差を考慮して、同一平面に複数の投影装置からの映像を重畳して投影させることが可能な投影システム、投影制御装置、投影制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、入力される映像信号に応じた投影映像を出射する投影手段を備えた、複数の投影装置と、映像信号を入力する入力手段、上記入力手段で入力した映像信号を複数に分配する分配手段、上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出手段、上記検出手段で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正手段、及び上記補正手段で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力手段を備えた映像制御装置と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、機種毎に異なる、映像信号を入力してから実際に投影光を出力するまでの時間差を考慮して、同一平面に複数の投影装置からの映像を重畳して投影させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る投影システム全体の配置構成を示す図。 同実施形態に係るプロジェクタの機能回路の構成を示すブロック図。 同実施形態に係る映像制御装置の機能回路の構成を示すブロック図。 同実施形態に係る映像制御装置が実行するフレーム同期処理の内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る同一タイミングの映像信号を２台のプロジェクタに入力した場合の投影光の出力タイミングの例を示す図。 同実施形態に係るプロジェクタに与えられる映像信号のタイミングと投影光の出力タイミングの例を示す図。

以下、本発明を投影システムに適用した場合の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、同実施形態に係る投影システム全体の配置構成を示す図である。同図において、映像信号源であるパーソナルコンピュータＶＳがアナログＲＧＢケーブル、ビデオケーブル、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル、ＵＳＢケーブル等の映像信号ケーブルＶＣ１を介して映像制御装置１０と有線接続される。パーソナルコンピュータＶＳから出力される映像信号は、映像信号ケーブルＶＣ１を介して映像制御装置１０に入力され、この映像制御装置１０で２系統の映像信号に分配される。

さらに映像制御装置１０に対して、アナログＲＧＢケーブル、ビデオケーブル、ＨＤＭＩケーブル、ＵＳＢケーブル等の映像信号ケーブルＶＣ２、及びＲＳ２３２Ｃ等の制御ラインＣＬ１を介してプロジェクタ２０Ａが接続されると共に、映像信号ケーブルＶＣ３、及びＲＳ２３２Ｃ等の制御ラインＣＬ２を介してプロジェクタ２０Ｂが接続される。

プロジェクタ２０Ａは、映像制御装置１０から映像信号ケーブルＶＣ２を介して送られてきた映像信号に基づいた投影光をスクリーンＳＣに向けて出射する。このプロジェクタ２０ＡによるスクリーンＳＣ上の投影範囲ＰＡと一致するように、プロジェクタ２０Ｂが設置、調整されており、プロジェクタ２０Ｂは、映像制御装置１０から、アナログＲＧＢケーブル、ビデオケーブル、ＨＤＭＩケーブル、ＵＳＢケーブル等の映像信号ケーブルＶＣ３を介して送られてきた映像信号に基づいた投影光をスクリーンＳＣの上記投影範囲ＰＡに向けて重畳するように出射する。

映像制御装置１０とプロジェクタ２０Ａはさらに制御ラインＣＬ１により接続され、同様に映像制御装置１０とプロジェクタ２０Ｂが制御ラインＣＬ２により接続される。

上記プロジェクタ２０Ａは、制御ラインＣＬ１を介して映像制御装置１０に当該機種固有のフレーム遅延情報に基づく制御信号を送出する。

上記プロジェクタ２０Ｂも、制御ラインＣＬ２を介して映像制御装置１０に当該機種固有のフレーム遅延情報に基づく制御信号を送出する。

図２は、上記プロジェクタ２０Ａ，２０Ｂに共通した機能回路の構成を示すブロック図である。以下ではプロジェクタ２０Ａでの回路構成について説明する。

映像制御装置１０からの映像信号は、映像入力部３１に入力される。映像入力部３１は、入力された映像信号がアナログ信号であればデジタルデータ化した上で映像処理部３２に送出する。

映像処理部３２は、入力されたデジタル値の映像データに基づき、予め設定されたフォーマット、例えばＲ，Ｇ，Ｂを含むフィールドと映像出力部３３が備える表示素子の画素構成、フレームレートと各画素の階調ビット数等に応じて映像出力部３３の上記表示素子を駆動する。

映像出力部３３は、上記表示素子に加えて、この表示素子に光を投射する光源系、表示素子での透過光または反射光を投影光として上記スクリーンＳＣに投射する投影光学系を含む。

上記映像入力部３１、映像処理部３２、及び映像出力部３３を制御部３４が統括して制御する。この制御部３４はまた、フレーム遅延情報記憶部３５に記憶されている、このプロジェクタ２０Ａ（２０Ｂ）の機種に固有のフレーム遅延情報、すなわちプロジェクタ２０Ａに映像信号が入力されてから上記映像出力部３３により投影光として出射されるまでに要する時間をフレーム数単位で表現した情報を読出し、読出したフレーム遅延情報を制御信号に含ませて、上記制御ラインＣＬ１（ＣＬ２）を介して上記映像制御装置１０へ出力する。

次に図３により上記映像制御装置１０の機能回路の構成を示す。同図で、映像信号ケーブルＶＣ１を介して送られてきた映像信号は、映像入力部４１で２分配され、第１の映像フレーム制御部４２、及び第２の映像フレーム制御部４３にそれぞれ送られる。
第１の映像フレーム制御部４２は、映像入力部４１から送られてきた映像信号を、制御部４４から与えられる補正遅延情報分だけ遅延させた後に、第１の映像出力部４５を介して上記プロジェクタ２０Ａへ出力させる。

同様に第２の映像フレーム制御部４３は、映像入力部４１から送られてきた映像信号を、制御部４４から与えられる補正遅延情報分だけ遅延させた後に、第２の映像出力部４６を介して上記プロジェクタ２０Ｂへ出力させる。

制御部４４は、上記映像入力部４１での映像信号の入力状態をモニタしながら、プロジェクタ２０Ａから送られてくる（第１の）制御信号を第１のプロジェクタ制御部４７を介して受付ける一方で、プロジェクタ２０Ｂから送られてくる（第２の）制御信号を第２のプロジェクタ制御部４８を介して受付ける。

制御部４４は、第１のプロジェクタ制御部４７及び第２のプロジェクタ制御部４８を介して受付けた各制御信号に基づいて、プロジェクタ２０Ａ，２０Ｂに供給する映像信号の最適な遅延時間を算出し、算出した遅延時間を示す各遅延情報を上記第１の映像フレーム制御部４２及び第２の映像フレーム制御部４３に与える。

次に上記実施形態における動作について説明する。
図５は、図１における映像制御装置１０を介在させずに、同一タイミングの映像信号をプロジェクタ２０Ａ，プロジェクタ２０Ｂに入力した場合の、投影光の出力タイミングの例を示す。同図（Ａ）は、一連の時系列上の映像信号における「フレーム１」〜「フレーム４」を抽出して示すものである。

この映像信号の入力に対し、図５（Ｂ）に示すようにプロジェクタ２０Ａではちょうど１フレーム分の内部処理による遅延を持って投影光として画像を投影するものとする。したがって、プロジェクタ２０Ａの回路内部の上記フレーム遅延情報記憶部３５には、このプロジェクタ２０Ａの機種固有のフレーム遅延情報として「１（フレーム）」が記憶される。

一方、図５（Ｃ）に示すようにプロジェクタ２０Ｂでは、ちょうど２フレーム分の内部処理による遅延を持って投影光として画像を投影するものとする。したがって、プロジェクタ２０Ｂの回路内部の上記フレーム遅延情報記憶部３５には、このプロジェクタ２０Ｂの機種固有のフレーム遅延情報として「２（フレーム）」が記憶される。

図４は、上記図１に示したような投影環境下において、電源投入後に映像制御装置１０内で主として制御部４４が実行するフレーム同期処理の内容を示すフローチャートである。
その当初に制御部４４は、前回予め設定された更正タイミング、例えば６０［秒］が経過したか否かを制御部４４内部タイマの計時動作により判断し（ステップＳ１０１）、当該タイミングとなっていないと判断した場合（ステップＳ１０１のＮｏ）、再びこのステップＳ１０１の処理を繰返し行なうことで、当該タイミングとなるのを待機する。

そして当該タイミングとなったと判断した時点で（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、制御部４４は第１のプロジェクタ制御部４７及び第２のプロジェクタ制御部４８によりプロジェクタ２０Ａ、２０Ｂからの制御信号を受付ける（ステップＳ１０２）。

ここで、プロジェクタ２０Ａから受付けた（第１の）制御信号が、上述した如くプロジェクタ２０Ａのフレーム遅延情報「１（フレーム）」に相当する情報であったとする。

同様に、プロジェクタ２０Ｂから受付けた（第２の）制御信号が、上述した如くプロジェクタ２０Ｂのフレーム遅延情報「２（フレーム）」に相当する情報であったとする。

制御部４４では、これらの制御信号によって、より大きいフレーム遅延情報「２」から小さいフレーム遅延情報「１」を減算した差「１」を算出する（ステップＳ１０３）。

そして、算出した差「１（フレーム）」を、よりフレーム遅延情報が小さいプロジェクタ２０Ａ側の第１の映像フレーム制御部４２に、補正遅延情報として設定すると共に、他方、よりフレーム遅延量が大きいプロジェクタ２０Ｂ側の第２の映像フレーム制御部４３に補正遅延情報として「０（フレーム）」を設定した上で（ステップＳ１０４）、再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

図６は、上記したように映像制御装置１０の第１の映像フレーム制御部４２、第２の映像フレーム制御部４３に補正遅延情報を設定した結果、プロジェクタ２０Ａ，２０Ｂに与えられる映像信号のタイミングと、各プロジェクタ２０Ａ，プロジェクタ２０Ｂの投影光の出力タイミングの例を示す。

図６（Ａ）は、プロジェクタ２０Ａの映像入力部３１に入力される第１の映像信号を示す。プロジェクタ２０Ａにおけるフレーム遅延情報は「１（フレーム）」であり、図６（Ｃ）に示すように１フレーム分遅れたタイミングで投影光が出射される。

図６（Ｂ）は、プロジェクタ２０Ｂの映像入力部３１に入力される第２の映像信号を示す。プロジェクタ２０Ｂにおけるフレーム遅延情報は「２（フレーム）」であり、図６（Ｄ）に示すように２フレーム分遅れたタイミングで投影光が出射される。

プロジェクタ２０Ａ，２０Ｂ前段の映像制御装置１０において予めプロジェクタ２０Ａ，２０Ｂの各機種に応じた固有のフレーム遅延量の差を吸収するべく、補正遅延量の設定を行なっておくことで、図６（Ｃ），（Ｄ）に示すようにプロジェクタ２０Ａ，２０Ｂの投影光の出射タイミングを一致させることができる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、プロジェクタ装置の機種毎に異なる、映像信号を入力してから実際に投影光を出力するまでの時間差を考慮して、同一平面に複数のプロジェクタ装置からの映像を同一タイミングで重畳して投影させることが可能となる。

また上記実施形態では、プロジェクタ２０Ａ，２０Ｂの機種固有のフレーム遅延情報として、映像信号が入力されてからその映像信号が出射されるまでの時間差をフレーム数に相当する情報として取扱うものとしたので、制御を簡易化して制御処理の負担を軽減できる。

さらに上記実施形態では、複数のプロジェクタ２０Ａ，２０Ｂからの制御信号に基づき、より遅延量が大きい方のプロジェクタを基準として、各映像信号に対する遅延量を算出して設定するものとしたので、演算処理と回路構成を簡略化して映像制御装置１０を小規模で低コスト化して実現できる。

また、上記実施形態では、読出したフレーム遅延情報を制御信号に含ませて、上記制御ラインＣＬ１（ＣＬ２）を介して上記映像制御装置１０へ出力するとしたが、これに限らない。プロジェクタ２０Ａ及びプロジェクタ２０Ｂにより投影される画像は、1フレームずつ異なる表示がなされるため、例えば、別途設けたカメラによりスクリーンＳＣ上の投影範囲ＰＡを撮影し、プロジェクタ２０Ａとプロジェクタ２０Ｂとにより投影されたフレーム画像を比較することで、遅延量を算出しても良い。

なお上記実施形態では、説明を簡易化するためもあって、プロジェクタの当該機種固有のフレーム遅延情報が整数である場合について説明し、複数のプロジェクタの投影光の出射タイミングを一致させる場合について説明したが本発明はこれに限らない。

また上記実施形態は、光像を形成するための表示素子に液晶パネルを用いたものやマイクロミラー素子を用いたもの、それら表示素子を１枚のみ複数原色光の時分割で使用する単板式、原色光毎に使用する３板式など、プロジェクション方式を限定することなく、複数のプロジェクション方式のプロジェクタを混在して使用する投影システムにも適用可能である。

さらに本実施形態において説明した制御動作を行なうタイミングは、投影動作の開始当初のみならず、例えば入力系統を切替える際や、一定の周期時間毎など、映像制御装置で随時フレーム遅延情報を取得して同様の処理を行なうものとしても良い。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［請求項１］
入力される映像信号に応じた投影映像を出射する投影手段を備えた、複数の投影装置と、
映像信号を入力する入力手段、上記入力手段で入力した映像信号を複数に分配する分配手段、上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出手段、上記検出手段で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正手段、及び上記補正手段で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力手段を備えた映像制御装置と、
を有することを特徴とする投影システム。
［請求項２］
上記複数の投影装置は、上記投影手段が出射する投影映像のフレームタイミングを示す制御信号を出力する制御手段をさらに備え、
上記映像制御装置の上記検出手段は、上記複数の投影装置の上記制御手段から出力される上記制御信号に基づいて上記分配手段で分配した各映像信号に対する遅延量を算出する算出手段を有すると共に、上記映像制御装置は、上記算出手段で算出した各映像信号に対する遅延量に基づいて、上記分配手段で分配した映像信号に遅延を与えて上記複数の投影装置に出力する遅延出力手段を備えることを特徴とする請求項１記載の投影システム。
［請求項３］
上記複数の投影装置によって投影された上記投影映像を撮影する撮影手段を有し、
上記検出手段は、上記撮影手段により撮影された画像を比較することで、遅延量を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の投影システム。
［請求項４］
上記複数の投影装置の制御手段から出力される制御信号を受付ける受付手段をさらに有し、
上記複数の投影装置の制御手段は、映像信号が入力されてから上記投影手段で出射するまでのフレーム数情報を、フレームタイミングを示す制御信号として出力する
ことを特徴とする請求項２記載の投影システム。
［請求項５］
複数の投影装置に対して映像信号を供給する投影制御装置であって、
画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力した画像信号を複数に分配する分配手段と、
上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出手段と、
上記検出手段で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正手段と、
上記補正手段で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする投影制御装置。
［請求項６］
上記補正手段は、上記複数の投影装置の遅延量に基づき、より遅延量が大きい方の投影装置を基準として、各映像信号に対する遅延量を補正することを特徴とする請求項５記載の投影制御装置。
［請求項７］
複数の投影装置に対して映像信号を供給する装置での投影制御方法であって、
画像信号を入力する入力工程と、
上記入力工程で入力した画像信号を複数に分配する分配工程と、
上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出工程と、
上記検出工程で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正工程と、
上記補正工程で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力工程と、
を有することを特徴とする投影制御方法。
［請求項８］
複数の投影装置に対して映像信号を供給する装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
画像信号を入力する入力手段、
上記入力手段で入力した画像信号を複数に分配する分配手段、
上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出手段、
上記検出手段で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正手段、及び
上記補正手段で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。

１０…映像制御装置、
２０Ａ，２０Ｂ…プロジェクタ、
３１…映像入力部、
３２…映像処理部、
３３…映像出力部、
３４…制御部、
３５…フレーム遅延情報記憶部、
４１…映像入力部、
４２…第１の映像フレーム制御部、
４３…第２の映像フレーム制御部、
４４…制御部、
４５…第１の映像出力部、
４６…第２の映像出力部、
４７…第１のプロジェクタ制御部、
４８…第２のプロジェクタ制御部、
Ｂ…バス、
ＣＬ１，ＣＬ２…制御ライン、
ＰＡ…投影範囲、
ＳＣ…スクリーン、
ＶＣ１〜ＶＣ３…映像信号ケーブル、
ＶＳ…パーソナルコンピュータ（映像信号源）。

Claims (8)

1. 入力される映像信号に応じた投影映像を出射する投影手段を備えた、複数の投影装置と、
   映像信号を入力する入力手段、上記入力手段で入力した映像信号を複数に分配する分配手段、上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出手段、上記検出手段で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正手段、及び上記補正手段で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力手段を備えた映像制御装置と、
   を有することを特徴とする投影システム。
2. 上記複数の投影装置は、上記投影手段が出射する投影映像のフレームタイミングを示す制御信号を出力する制御手段をさらに備え、
   上記映像制御装置の上記検出手段は、上記複数の投影装置の上記制御手段から出力される上記制御信号に基づいて上記分配手段で分配した各映像信号に対する遅延量を算出する算出手段を有すると共に、上記映像制御装置は、上記算出手段で算出した各映像信号に対する遅延量に基づいて、上記分配手段で分配した映像信号に遅延を与えて上記複数の投影装置に出力する遅延出力手段を備えることを特徴とする請求項１記載の投影システム。
3. 上記複数の投影装置によって投影された上記投影映像を撮影する撮影手段を有し、
   上記検出手段は、上記撮影手段により撮影された画像を比較することで、遅延量を検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の投影システム。
4. 上記複数の投影装置の制御手段から出力される制御信号を受付ける受付手段をさらに有し、
   上記複数の投影装置の制御手段は、映像信号が入力されてから上記投影手段で出射するまでのフレーム数情報を、フレームタイミングを示す制御信号として出力する
   ことを特徴とする請求項２記載の投影システム。
5. 複数の投影装置に対して映像信号を供給する投影制御装置であって、
   画像信号を入力する入力手段と、
   上記入力手段で入力した画像信号を複数に分配する分配手段と、
   上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出手段と、
   上記検出手段で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正手段と、
   上記補正手段で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする投影制御装置。
6. 上記補正手段は、上記複数の投影装置の遅延量に基づき、より遅延量が大きい方の投影装置を基準として、各映像信号に対する遅延量を補正することを特徴とする請求項５記載の投影制御装置。
7. 複数の投影装置に対して映像信号を供給する装置での投影制御方法であって、
   画像信号を入力する入力工程と、
   上記入力工程で入力した画像信号を複数に分配する分配工程と、
   上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出工程と、
   上記検出工程で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正工程と、
   上記補正工程で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力工程と、
   を有することを特徴とする投影制御方法。
8. 複数の投影装置に対して映像信号を供給する装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
   画像信号を入力する入力手段、
   上記入力手段で入力した画像信号を複数に分配する分配手段、
   上記複数の投影装置の各映像信号に対する遅延量を検出する検出手段、
   上記検出手段で検出した上記遅延量に基づいて上記複数の投影装置へ出力する各映像信号を補正する補正手段、及び
   上記補正手段で補正した各映像信号を対応する上記複数の投影装置に出力する出力手段、
   として機能させることを特徴とするプログラム。