JP2021089304A - 制御装置の動作方法および制御装置 - Google Patents

制御装置の動作方法および制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】プロジェクターが投射する投射画像の色を調整する色補正データを生成するための手法を提供する。【解決手段】複数のプロジェクターを制御する制御装置の動作方法は、前記複数のプロジェクターの各々に、第1画像情報に基づく1または複数の第1画像を第1領域へ投射させ、前記複数のプロジェクターの各々から前記第1画像が投射されている前記第1領域をカメラが撮像することによって生成される撮像データに基づいて、前記複数のプロジェクターの各々が投射する画像の色を補正するための色補正データを生成することを含む。【選択図】図5

Description

本発明は、制御装置の動作方法および制御装置に関する。
特許文献1には、複数のプロジェクターを含む表示システムが記載されている。この表示システムは、複数のプロジェクターの各々が投射する投射画像を投射面上で重ねることによって投射面に表示画像を生成する。
特開2013−243515号公報
特許文献1に記載の表示システムでは、例えば各プロジェクターの動作特性等に起因して、表示画像の色が、目標の色と異なる可能性がある。このような場合、各プロジェクターが、色補正データを用いて投射画像の色を調整することが想定される。このため、上述の色補正データを生成する手法が望まれる。
本発明に係る制御装置の動作方法の一態様は、複数のプロジェクターを制御する制御装置の動作方法であって、前記複数のプロジェクターの各々に、第1画像情報に基づく1または複数の第1画像を第1領域へ投射させ、前記複数のプロジェクターの各々から前記第1画像が投射されている前記第1領域をカメラが撮像することによって生成される撮像データに基づいて、前記複数のプロジェクターの各々が投射する画像の色を補正するための色補正データを生成することを含む。
本発明に係る制御装置の一態様は、複数のプロジェクターの各々に、第1画像情報に基づく1または複数の第1画像を第1領域へ投射させる投射制御部と、前記複数のプロジェクターの各々から前記第1画像が投射されている前記第1領域をカメラが撮像することによって生成される撮像データに基づいて、前記複数のプロジェクターの各々が投射する画像の色を補正するための色補正データを生成する生成部と、を含む。
表示システム1000の一例を示す図である。 プロジェクター1の一例を示す図である。 制御装置2の一例を示す図である。 キャリブレーション動作を説明するためのフローチャートである。 色補正データの生成動作を説明するための図である。 赤画像の階調−輝度特性の一例を示す図である。 緑画像の階調−輝度特性の一例を示す図である。 青画像の階調−輝度特性の一例を示す図である。 白画像におけるホワイトバランス特性の一例を示す図である。 目標値の一例を示す図である。 表示システム1000Aの一例を示す図である。 表示システム1000Aにおける制御装置2の動作を説明するためのフローチャートである。
A:第1実施形態
A1:表示システム1000の概要
図1は、表示システム1000の一例を示す図である。表示システム1000は、第1プロジェクター1Aと、第2プロジェクター1Bと、制御装置2と、を含む。
第1プロジェクター1A〜第2プロジェクター1Bは、複数のプロジェクターの一例である。複数のプロジェクターは、2つのプロジェクターに限らない。複数のプロジェクターは、3つ以上のプロジェクターでもよい。
第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bは、相互に同一構成である。なお、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bは、相互に同一構成でなくてもよい。以下、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bを相互に区別する必要がない場合、これらを「プロジェクター1」と称する。
第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bは、共通の画像情報に基づいて画像を生成する。以下、第1プロジェクター1Aが生成する画像を「第1投射画像F1」と称する。第2プロジェクター1Bが生成する画像を「第2投射画像F2」と称する。第1プロジェクター1Aは、表示面3の第1領域31に第1投射画像F1を投射する。第2プロジェクター1Bは、第1領域31に第2投射画像F2を投射する。第1投射画像F1と第2投射画像F2とは、第1領域31において相互に重なる。第1投射画像F1と第2投射画像F2とによって、合成画像E1が生成される。合成画像E1は、いわゆるスタック投射によって生成される。
表示面3は、例えば、スクリーンである。表示面3は、スクリーンに限らず、例えば、ホワイトボード、壁、天井、床または扉でもよい。
第1プロジェクター1Aは、画像の色を補正するための色補正データに基づいて、第1投射画像F1の色を補正する。第2プロジェクター1Bは、色補正データに基づいて、第2投射画像F2の色を補正する。第1プロジェクター1Aは、色補正データを生成するための第1画像情報に基づいて1または複数の補正画像を生成し、当該1または複数の補正画像を第1領域31に投射する。第2プロジェクター1Bは、第1画像情報に基づいて1または複数の補正画像を生成し、当該1または複数の補正画像を第1領域31に投射する。このため、第1プロジェクター1Aが投射する1または複数の補正画像と、第2プロジェクター1Bが投射する1または複数の補正画像と、によって、1または複数の合成補正画像が生成される。
1または複数の補正画像および1または複数の合成補正画像は、第1画像情報に基づく1または複数の第1画像の一例である。
以下では、複数の補正画像と複数の合成補正画像とが用いられる例を説明する。
第1画像情報は、複数の補正画像として、階調「0」〜階調「7」までの8階調の赤色の画像と、階調「0」〜階調「7」までの8階調の緑色の画像と、階調「0」〜階調「7」までの8階調の青色の画像と、を表す。以下、赤色の画像を「赤画像」と称する。緑色の画像を「緑画像」と称する。青色の画像を「青画像」と称する。補正画像では、階調の値が小さいほど画像が暗い。階調「0」の赤画像と、階調「0」の緑画像と、階調「0」の青画像は、それぞれ、黒画像を表す。階調「8」は、最も高い階調である。
なお、第1画像情報における階調「0」〜階調「7」は、第1投射画像F1および第2投射画像F2を表す投射画像情報における最低階調から最高階調までの階調と対応づけられている。投射画像情報は、例えば、映画またはプレゼンテーション用画像等の画像を表す。
例えば、投射画像情報において、最低階調が「0」であり、最高階調が「255」である場合、第1画像情報における階調「0」は、投射画像情報における最低階調「0」に対応し、第1画像情報における階調「7」は、投射画像情報における最高階調「255」に対応する。第1画像情報における階調の数は「8」に限らず適宜変更可能である。
第1画像情報は、赤画像を表す赤画像情報と、緑画像を表す緑画像情報と、青画像を表す青画像情報と、黒画像を表す黒画像情報と、を含む。赤画像情報は、階調「1」〜階調「7」までの7階調の赤画像を表す。緑画像情報は、階調「1」〜階調「7」までの7階調の緑画像を表す。青画像情報は、階調「1」〜階調「7」までの7階調の青画像を表す。黒画像情報が表す黒画像は、階調「0」の赤画像、階調「0」の緑画像、および階調「0」の青画像として用いられる。赤画像情報と緑画像情報と青画像情報と黒画像情報は、それぞれ、赤色を示すR信号と、緑色を示すG信号と、青色を示すB信号と、を含む。第1画像情報は、RGB信号によって表される。第1画像情報は、RGB信号に限らず、Y(輝度信号)、U(第1色差信号)、V(第2色差信号)からなるYUV色空間の画像データであってもよいし、YCbCr色空間の画像データ、或いはYPbPr色空間の画像データであってもよい。例えば、YUV信号またはYCbCr信号でもよい。第1画像情報がRGB信号とは異なる場合、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bは、第1画像情報をRGB信号に変換する。
第1画像情報は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bに記憶される。第1画像情報は、例えば、制御装置2から第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bに供給されてもよい。
制御装置2は、例えば、PC(Personal Computer)である。制御装置2は、PCに限らず、例えば、タブレット端末またはスマートフォンでもよい。
制御装置2は、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bとのいずれかに搭載される装置でもよい。この場合、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bのうち制御装置2を搭載するプロジェクターは「マスタープロジェクター」と称され得る。
制御装置2は、例えば、有線のLAN(Local Area Network)を介して第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々と通信する。制御装置2と第1プロジェクター1Aとの通信形式、および、制御装置2と第2プロジェクター1Bとの通信形式は、それぞれ、有線のLANに限らず、例えば、無線のLAN、または、Bluetoothでもよい。Bluetoothは登録商標である。制御装置2は、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bとを制御する。
A2:プロジェクター1の一例
図2は、プロジェクター1の一例を示す図である。プロジェクター1は、第1操作部11と、受光部12と、第1通信部13と、投射部14と、カメラ15と、第1記憶部16と、第1処理部17とを含む。
第1操作部11は、例えば、各種の操作ボタン、操作キーまたはタッチパネルである。第1操作部11は、プロジェクター1の筐体に設けられている。第1操作部11は、ユーザーの入力操作を受ける。
受光部12は、不図示のリモートコントローラーへの入力操作に基づく赤外線信号をリモートコントローラーから受光する。リモートコントローラーは、入力操作を受ける各種の操作ボタン、操作キーまたはタッチパネルを備える。
第1通信部13は、制御装置2と通信する。第1通信部13と制御装置2との通信形式は、上述の通り有線のLANである。なお、第1通信部13と制御装置2との通信形式は、有線のLANに限らない。
投射部14は、第1領域31に画像を投射することによって第1領域31に当該画像を表示する。投射部14は、画像処理部141と、フレームメモリー142と、ライトバルブ駆動部143と、光源144と、赤色用液晶ライトバルブ145Rと、緑色用液晶ライトバルブ145Gと、青色用液晶ライトバルブ145Bと、投射光学系146と、を含む。以下、赤色用液晶ライトバルブ145Rと、緑色用液晶ライトバルブ145Gと、青色用液晶ライトバルブ145Bとを相互に区別する必要がない場合、これらを「液晶ライトバルブ145」と称する。
画像処理部141は、単数または複数のイメージプロセッサー等の回路によって構成される。画像処理部141は、第1処理部17から画像情報を受ける。画像情報は、例えば、投射画像情報である。画像情報は、第1画像情報でもよい。
画像処理部141は、画像情報をフレームメモリー142に展開する。フレームメモリー142は、例えば、RAM(Random Access Memory)等の記憶装置によって構成される。画像処理部141は、フレームメモリー142に展開された画像情報に画像処理を施すことによって駆動信号を生成する。
画像処理部141が実行する画像処理は、例えば、投射部14が投射する画像の色を補正する色補正処理を包含する。
ライトバルブ駆動部143は、例えば、ドライバー等の回路で構成される。ライトバルブ駆動部143は、画像処理部141から提供される駆動信号に基づいて、駆動電圧を生成する。ライトバルブ駆動部143は、駆動電圧を液晶ライトバルブ145に印加することによって、液晶ライトバルブ145を駆動する。
光源144は、例えば、LED(light emitting diode)である。光源144は、LEDに限らず、例えば、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ、またはレーザー光源でもよい。光源144は、光を出射する。光源144から出射された光は、不図示のインテグレーター光学系に入射する。インテグレーター光学系は、入射される光における輝度分布のばらつきを低減する。光源144から出射された光は、インテグレーター光学系を通った後、不図示の色分離光学系によって光の3原色である赤色、緑色および青色の色光成分に分離される。赤色の色光成分は、赤色用液晶ライトバルブ145Rに入射する。緑色の色光成分は、緑色用液晶ライトバルブ145Gに入射する。青色の色光成分は、青色用液晶ライトバルブ145Bに入射する。
液晶ライトバルブ145は、一対の透明基板間に液晶が存在する液晶パネル等によって構成される。液晶ライトバルブ145は、マトリクス状に位置する複数の画素145pを含む矩形の画素領域145aを有する。液晶ライトバルブ145では、液晶に対して画素145pごとに、画像情報に基づく駆動電圧が印加される。ライトバルブ駆動部143が、駆動電圧を各画素145pに印加すると、各画素145pの光透過率は、駆動電圧に基づく光透過率に設定される。光源144から出射される光は、画素領域145aを通ることで変調される。このため、画像情報に基づく画像が色光ごとに形成される。液晶ライトバルブ145は、光変調装置の一例である。
各色の画像は、不図示の色合成光学系によって画素145pごとに合成される。よって、カラー画像が生成される。カラー画像は、投射光学系146を介して投射される。
カメラ15は、レンズ等の受光光学系151と、受光光学系151によって集光される光を電気信号に変換する撮像素子152と、を含む。撮像素子152は、例えば、赤外領域および可視光領域の光を受光するCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサーである。撮像素子152は、CCDイメージセンサーに限らず、例えば、赤外領域および可視光領域の光を受光するCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーでもよい。
カメラ15は、第1領域31を撮像することによって撮像データを生成する。例えば、カメラ15は、第1領域31に表示される合成補正画像を撮像することによって、補正画像撮像データを生成する。
本実施形態では、第1プロジェクター1Aのカメラ15が、第1領域31に表示される合成補正画像を撮像することによって、補正画像撮像データを生成する。この場合、第2プロジェクター1Bでは、カメラ15は省略されてもよい。なお、第2プロジェクター1Bのカメラ15が、第1領域31に表示される合成補正画像を撮像することによって、補正画像撮像データを生成してもよい。この場合、第1プロジェクター1Aでは、カメラ15は省略されてもよい。
カメラ15は、プロジェクター1とは別体として設けられてもよい。この場合、カメラ15とプロジェクター1は、データの送受信ができるように有線または無線のインターフェイスにより相互に接続される。
第1記憶部16は、第1処理部17が読み取り可能な記録媒体である。第1記憶部16は、例えば、不揮発性メモリーと揮発性メモリーとを含む。不揮発性メモリーは、例えば、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)またはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)である。揮発性メモリーは、例えば、RAMである。
第1記憶部16は、第1処理部17によって実行されるプログラムと、第1処理部17が使用する各種のデータ等と、を記憶する。
第1処理部17は、例えば、単数または複数のプロセッサーによって構成される。一例を挙げると、第1処理部17は、単数または複数のCPU(Central Processing Unit)によって構成される。第1処理部17の機能の一部または全部は、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の回路によって実現されてもよい。第1処理部17は、各種の処理を並列的または逐次的に実行する。第1処理部17は、第1記憶部16からプログラムを読み取る。第1処理部17は、当該プログラムを実行することによって、動作制御部171と、画質補正部173とを実現する。
動作制御部171は、プロジェクター1の種々の動作を制御する。例えば、動作制御部171は、第1通信部13と投射部14とカメラ15とを制御する。一例を挙げると、動作制御部171は、投射部14に、画像を投射させる。動作制御部171は、カメラ15に、撮像を実行させる。動作制御部171は、第1通信部13に、撮像データを制御装置2へ送信させる。動作制御部171は、後述のキャリブレーション動作を制御する。なお、動作制御部171は、単数または複数の動作コントローラー等の回路によって構成されてもよい。
画質補正部173は、投射部14から投射される画像の画質を補正する。画質補正部173は、例えば、画像処理部141に、色補正データに基づいて投射画像情報を補正させることによって、投射画像情報が示す投射画像の色を、補正前の投射画像情報が示す色から、補正後の投射画像情報が示す色に補正する。なお、画質補正部173は、単数または複数の画質補正器等の回路によって構成されてもよい。
A3:制御装置2の一例
図3は、制御装置2の一例を示す図である。制御装置2は、第2操作部21と、第2通信部22と、第2記憶部23と、第2処理部24と、を含む。
第2操作部21は、例えば、キーボード、操作ボタンまたはタッチパネルである。第2操作部21は、ユーザーの入力操作を受け取る。
第2通信部22は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々と通信する。具体的には、第2通信部22は、有線のLANを介して第1通信部13と通信する。第2通信部22と第1通信部13との通信形式は、有線のLANに限らない。第2通信部22は、例えば、補正画像撮像データを受信する。
第2記憶部23は、第2処理部24が読み取り可能な記録媒体である。第2記憶部23は、例えば、不揮発性メモリーと揮発性メモリーとを含む。第2記憶部23は、第2処理部24によって実行されるプログラムと、第2処理部24が使用する各種のデータと、を記憶する。
第2処理部24は、例えば、単数または複数のプロセッサーによって構成される。一例を挙げると、第2処理部24は、単数または複数のCPUによって構成される。第2処理部24の機能の一部または全部は、DSP、ASIC、PLD、FPGA等の回路によって実現されてもよい。第2処理部24は、各種の処理を並列的または逐次的に実行する。第2処理部24は、第2記憶部23からプログラムを読み取る。第2処理部24は、第2記憶部23から読み取られたプログラムを実行することによって、投射制御部241と、生成部242と、補正制御部243と、指示部244と、を実現する。
投射制御部241は、第1プロジェクター1Aによって実行される投射と、第2プロジェクター1Bによって実行される投射と、を制御する。例えば、投射制御部241は、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bに、第1画像情報に基づく画像を第1領域31へ投射させる。投射制御部241は、単数または複数の投射コントローラー等の回路によって構成されてもよい。
生成部242は、色補正データを生成する。例えば、生成部242は、第1プロジェクター1Aから第2通信部22を介して補正画像撮像データを受ける場合、補正画像撮像データに基づいて色補正データを生成する。生成部242は、単数または複数の色補正データジェネレーター等の回路によって構成されてもよい。
補正制御部243は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bに、色補正データを用いる補正を実行させる。例えば、補正制御部243は、第2通信部22から第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々に色補正データを提供することによって、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bに、色補正データを用いる補正を実行させる。補正制御部243は、単数または複数の補正コントローラー等の回路によって構成されてもよい。
指示部244は、第1プロジェクター1Aに指示を送る。一例を挙げると、指示部244は、カメラ15が生成する撮像データにおける撮像座標と、液晶ライトバルブ145におけるパネル座標と、を相互に対応づけるキャリブレーション動作を実行する指示を、第2通信部22を介して第1プロジェクター1Aに送る。指示部244は、例えば、指示回路によって構成されてもよい。
A4:キャリブレーション動作
図4は、キャリブレーション動作を説明するためのフローチャートである。ステップS101において制御装置2の第2操作部21が、キャリブレーション動作を実行するキャリブレーション実行指示を受けると、ステップS102において指示部244は、キャリブレーション実行指示を第2通信部22から第1プロジェクター1Aに送信する。
第1プロジェクター1Aでは、第1通信部13がキャリブレーション実行指示を受信すると、動作制御部171が、投射部14に、キャリブレーションパターン画像を第1領域31へ投射させる。キャリブレーションパターン画像は、例えば、格子パターンである。キャリブレーションパターン画像の四隅には、所定のマークが形成されている。所定のマークは、キャリブレーションパターン画像の四隅を検出するために用いられる。第1記憶部16が、キャリブレーションパターン画像を示すパターン画像情報を記憶している場合、動作制御部171は、第1記憶部16からパターン画像情報を読み出す。動作制御部171は、パターン画像情報を画像処理部141に出力することによって、投射部14に、キャリブレーションパターン画像を第1領域31へ投射させる。
指示部244は、キャリブレーション実行指示の送信後、ステップS103において対応づけ指示を第2通信部22から第1プロジェクター1Aに送信する。
第1プロジェクター1Aでは、第1通信部13が対応づけ指示を受信すると、動作制御部171が、カメラ15に撮像を実行させる。カメラ15は、撮像を実行することによって、キャリブレーションパターン画像を表す撮像データを生成する。動作制御部171は、撮像データにおける撮像座標と、液晶ライトバルブ145におけるパネル座標とを対応づける。具体的には、動作制御部171は、まず、撮像データが示すキャリブレーションパターン画像におけるマークを検出する。続いて、動作制御部171は、撮像データにおいてキャリブレーションパターン画像のマークを示す画素の位置を特定する。続いて、動作制御部171は、液晶ライトバルブ145においてキャリブレーションパターン画像のマークを示す画素の位置を特定する。続いて、動作制御部171は、撮像データにおいてキャリブレーションパターン画像のマークを示す画素の位置と、液晶ライトバルブ145においてキャリブレーションパターン画像のマークを示す画素の位置と、を相互に対応づけたキャリブレーション情報を生成する。このため、撮像座標とパネル座標とが相互に対応づけられる。キャリブレーション情報は、座標変換情報とも称され得る。
液晶ライトバルブ145においてマークを示す画素の位置は、例えば、事前に第1記憶部16に記憶されてもよい。この場合、動作制御部171は、第1記憶部16から、液晶ライトバルブ145においてマークを示す画素の位置を取得してもよい。
また、動作制御部171は、画像処理部141がキャリブレーションパターン画像をフレームメモリー142に展開した際に、フレームメモリー142においてマークを示す画素の位置に基づいて、液晶ライトバルブ145においてマークを示す画素の位置を特定してもよい。この場合、第1記憶部16は、フレームメモリー142における画素の位置と、液晶ライトバルブ145における画素の位置とを、相互に対応づける位置対応情報を、事前に記憶する。動作制御部171は、位置対応情報を用いることによって、フレームメモリー142においてマークを示す画素の位置に基づいて、液晶ライトバルブ145においてマークを示す画素の位置を特定する。
続いて、動作制御部171は、キャリブレーション情報を、第1通信部13から制御装置2に送信する。
ステップS104において第2通信部22が第1プロジェクター1Aからキャリブレーション情報を受信すると、ステップS105において指示部244は、キャリブレーション情報を第2記憶部23に記憶する。
A5:色補正データの生成動作
図5は、色補正データの生成動作を説明するための図である。ステップS201において制御装置2の第2操作部21が、色補正データの生成指示を受けると、ステップS202において投射制御部241は、第1画像情報が表す複数の補正画像のうち未選択の補正画像を投射する投射指示を、第2通信部22から第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bに送信する。
第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bでは、第1通信部13が投射指示を受信すると、画質補正部173は、投射指示の受信回数をカウントする。以下、投射指示の受信回数のカウント値を「受信カウント値」と称する。受信カウント値の初期値は「0」である。受信カウント値は、投射指示が受信されるごとに「1」ずつ増加する。
本実施形態では、受信カウント値「1」〜「7」は、階調「1」〜階調「7」の赤画像に、それぞれ、対応づけられている。受信カウント値「8」〜「14」は、階調「1」〜階調「7」の緑画像に、それぞれ、対応づけられている。受信カウント値「15」〜「21」は、階調「1」〜階調「7」の青画像に、それぞれ、対応づけられている。受信カウント値「22」は、黒画像に対応づけられている。
受信カウント値と画像との対応関係は、対応情報に示される。対応情報は、第1プロジェクター1Aの第1記憶部16と、第2プロジェクター1Bの第1記憶部16と、制御装置2の第2記憶部23に記憶される。
続いて、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bでは、画質補正部173が、第1画像情報が表す複数の補正画像から、受信カウント値に対応づけられている補正画像を、投射対象画像として特定する。例えば、受信カウント値が「1」である場合、画質補正部173は、階調「1」の赤画像を、投射対象画像として特定する。
続いて、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bでは、画質補正部173が、第1記憶部16に記憶されている第1画像情報から、投射対象画像を表す画像情報を、投射対象画像情報として読み取る。例えば、投射対象画像が、階調「1」の赤画像である場合、画質補正部173は、第1画像情報から、階調「1」の赤画像を表す画像情報を、投射対象画像情報として読み取る。
続いて、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bでは、画質補正部173が、投射対象画像情報を画像処理部141に出力することによって、投射部14に、投射対象画像を第1領域31へ投射させる。例えば、投射対象画像情報が、階調「1」の赤画像を表す画像情報である場合、画質補正部173は、投射部14に、階調「1」の赤画像を第1領域31へ投射させる。このため、第1領域31では、第1プロジェクター1Aが投射する投射対象画像と、第2プロジェクター1Bが投射する投射対象画像とが重なり合う。よって、合成補正画像が第1領域31に表示される。
投射制御部241は、投射指示の送信後、ステップS203において撮像指示を第2通信部22から第1プロジェクター1Aに送信する。
第1プロジェクター1Aでは、第1通信部13が撮像指示を受信すると、画質補正部173は、カメラ15に撮像を実行させる。カメラ15は、撮像を実行することによって、第1領域31に表示されている合成補正画像を表す撮像データを生成する。画質補正部173は、合成補正画像を表す撮像データに、受信カウント値を付加することによって、返信用撮像データを生成する。画質補正部173は、返信用撮像データを、第1通信部13から制御装置2に送信する。なお、画質補正部173は、受信カウント値が「22」である返信用撮像データを第1通信部13から制御装置2に送信すると、受信カウント値を「0」に戻す。
ステップS204において第2通信部22が第1プロジェクター1Aから返信用撮像データを受信すると、ステップS205において投射制御部241は、返信用撮像データを第2記憶部23に記憶する。
続いて、ステップS206において投射制御部241は、最新の返信用撮像データに示される受信カウント値が、第1画像情報が表す補正画像の数である「22」であるか否かを判断する。すなわち、ステップS206における判断は、第1画像情報が表す22個の補正画像のすべてについて撮像データが得られたか否かの判断を意味する。
最新の返信用撮像データに示される受信カウント値が「22」ではない場合、処理はステップS202に戻る。
最新の返信用撮像データに示される受信カウント値が「22」である場合、生成部242は、ステップS207において色補正データを生成する。色補正データの生成例については後述する。
続いて、ステップS208において補正制御部243は、色補正データを、第2通信部22から第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bに送信する。その後、補正制御部243は、返信用撮像データを第2記憶部23から削除する。
第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bでは、第1通信部13が色補正データを受信すると、画質補正部173は、色補正データを第1記憶部16に記憶する。
画質補正部173は、画像処理部141に、色補正データに基づいて投射画像情報を補正させることによって、投射画像の色を、補正前の投射画像情報が示す色から、補正後の投射画像情報が示す色に補正する。
A6:色補正データの生成例
つぎに、色補正データの生成例を説明する。生成部242は、第1プロジェクター1Aのキャリブレーション情報を用いて、返信用撮像データごとに、返信用撮像データから、合成補正画像を示す画素領域を特定する。
続いて、生成部242は、返信用撮像データごとに、合成補正画像における特定領域の画素値、具体的には、特定領域のRGB値を検出する。合成補正画像における特定領域は、例えば、合成補正画像の中心を含む縦横20×20画素の領域である。合成補正画像における特定領域は、当該領域に限らず適宜変更可能である。
続いて、生成部242は、返信用撮像データごとに、特定領域におけるRGB値の平均値を算出する。RGB値の平均値は、R値の平均値と、G値の平均値と、B値の平均値とによって表される。
続いて、生成部242は、特定領域におけるRGB値の平均値を、XYZ表示系における値、具体的には、XYZ値に変換する。例えば、生成部242は、数1に示す変換式を用いて、特定領域におけるRGB値の平均値をXYZ値に変換する。
Figure 2021089304
ここで、RR(n)、GR(n)、BR(n)は、階調「n」の赤画像の撮像データにおけるRGB値を表す。RG(n)、GG(n)、BG(n)は、階調「n」の緑画像の撮像データにおけるRGB値を表す。RB(n)、GB(n)、BB(n)は、階調「n」の青画像の撮像データにおけるRGB値を表す。XR(n)、YR(n)、ZR(n)は、RR(n)、GR(n)、BR(n)をXYZ値に変換した値である。XG(n)、YG(n)、ZG(n)は、RG(n)、GG(n)、BG(n)をXYZ値に変換した値である。XB(n)、YB(n)、ZB(n)は、RB(n)、GB(n)、BB(n)をXYZ値に変換した値である。数1における変換行列Mは、例えば、第2記憶部23に記憶される。変換行列Mは、一般的な計算によって予め算出されてもよい。変換行列Mは、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bとの製造工程においてプロジェクター1の個体ごとの光学特性を計測した結果から算出されてもよい。
続いて、生成部242は、XR(n)、YR(n)およびZR(n)を用いることによって、赤画像の階調−輝度特性を推定する。図6は、赤画像の階調−輝度特性の一例を示す図である。生成部242は、XG(n)、YG(n)およびZG(n)を用いることによって、緑画像の階調−輝度特性を推定する。図7は、緑画像の階調−輝度特性の一例を示す図である。生成部242は、XB(n)、YB(n)およびZB(n)を用いることによって、青画像の階調−輝度特性を推定する。図8は、青画像の階調−輝度特性の一例を示す図である。
続いて、生成部242は、赤画像と緑画像と青画像とを合成することによって生成される白画像におけるホワイトバランス特性を、XR(n)、YR(n)、ZR(n)、XG(n)、YG(n)、ZG(n)、XB(n)、YB(n)およびZB(n)を用いて推定する。図9は、白画像におけるホワイトバランス特性の一例を示す図である。XW(n)は、XW(n)=XR(n)+XG(n)+XB(n)の式によって特定される。YW(n)は、YW(n)=YR(n)+YG(n)+YB(n)の式によって特定される。ZW(n)は、ZW(n)=ZR(n)+ZG(n)+ZB(n)の式によって特定される。
続いて、生成部242は、ホワイトバランス特性を目標値に近づける色補正データを算出する。図10は、目標値の一例を示す図である。図10に示す目標値は、固定値、具体的には、予め定められているホワイトバランス特性によって特定される値である。
例えば、生成部242は、各階調において、図9に示すXYZ値が図10に示す目標値のXYZ値と一致するように、図9に示すXYZ値を補正する色補正データを生成する。
一例を挙げると、図9に示すホワイトバランス特性において階調「M」のときのXW(M)値をXaとし、図10に示す目標値のホワイトバランス特性において階調「M」のときのXWt(M)値をXbとする。ここで、階調「M」は、階調「0」〜階調「7」の8つの階調のいずれかである。また、図9において、X値がXbとなるときの階調を「N」とする。この場合、生成部242は、階調「M」と階調「N」との差「M−N」を、階調「M」のときのX値における色補正データとして算出する。
生成部242は、階調「M」のY値および階調「M」のZ値についても同様に色補正データを算出する。
また、生成部242は、階調「0」〜階調「7」のうち、階調「M」以外のすべての階調について、X値、Y値およびZ値における色補正データを同様にそれぞれ算出する。
さらに、生成部242は、色補正データが算出された階調以外の階調、例えば、階調「1.5」における色補正データを、算出された色補正データを用いる補間演算によって算出する。
さらに、生成部242は、色補正データの階調の範囲を、投射画像情報における階調の範囲に合わせる。例えば、投射画像情報において、最低階調が「0」であり、最高階調が「255」である場合、生成部242は、色補正データの階調の範囲を、「0」〜「7」の範囲から「0」〜「255」の範囲に変更する。
A7:色補正の例
次に、プロジェクター1における色補正の一例を説明する。画質補正部173は、例えば、映画等を表すRGB信号である投射画像情報を、画像処理部141に出力する。ここで、投射画像情報は、RGBの各々の階調を示す。続いて、画質補正部173は、画像処理部141に、RGB信号である投射画像情報をXYZ信号に変換させる。続いて、画質補正部173は、画像処理部141に、変換後のXYZ信号を色補正データで補正させる。
この場合、画像処理部141は、まず、変換後のXYZ信号に含まれるXYZの各々の階調を特定する。続いて、画像処理部141は、変換後のXYZ信号におけるX値の階調に対応する色補正データを、当該X値から減算することによって、補正後のX値を生成する。続いて、画像処理部141は、変換後のXYZ信号におけるY値の階調に対応する色補正データを、当該Y値から減算することによって、補正後のY値を生成する。続いて、画像処理部141は、変換後のXYZ信号におけるZ値の階調に対応する色補正データを、当該Z値から減算することによって、補正後のZ値を補正する。続いて、画像処理部141は、補正後のX値と補正後のY値と補正後のZ値とによって構成される補正後XYZ信号を、RGB信号に変換する。続いて、画像処理部141は、変換後のRGB信号に基づいて駆動信号を生成する。このため、投射画像情報が示す投射画像の色が、補正前の投射画像情報が示す色から、補正後の投射画像情報が示す色に補正される。
A8:第1実施形態についてのまとめ
上述の開示に係る動作方法および制御装置2は以下の態様を含む。
投射制御部241は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々に、第1画像情報に基づく複数の第1画像を第1領域31へ投射させる。生成部242は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々から第1画像が投射されている第1領域31をカメラ15が撮像することによって生成される撮像データに基づいて、色補正データを生成する。
この態様によれば、カメラ15が、第1プロジェクター1Aが第1画像情報に基づく複数の第1画像と、第2プロジェクター1Bが第1画像情報に基づく複数の第1画像と、を別々に撮像することによって撮像データを生成し、当該撮像データに基づいて、色補正データを生成する構成に比べて、撮像データの数を少なくできる。よって、色補正データの生成に要する時間を短くできる。したがって、長時間を要さずに色補正データを生成する手法を提供できる。
第1画像情報は、赤色の画像を表す赤画像情報と、緑色の画像を表す緑画像情報と、青色の画像を表す青画像情報と、を含む。複数の第1画像は、赤画像情報に基づく赤画像と、緑画像情報に基づく緑画像と、青画像情報に基づく青画像と、を含む。投射制御部241は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々に、赤画像と緑画像と青画像とを、互いに異なるタイミングで第1領域31に投射させる。生成部242は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々から赤画像が投射されている第1領域31をカメラ15が撮像することによって生成される赤画像撮像データを受ける。生成部242は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々から緑画像が投射されている第1領域31をカメラ15が撮像することによって生成される緑画像撮像データを受ける。生成部242は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bの各々から青画像が投射されている第1領域31をカメラ15が撮像することによって生成される青画像撮像データを受ける。生成部242は、赤画像撮像データと、緑画像撮像データと、青画像撮像データと、に基づいて、色補正データを生成する。
この態様によれば、光の3原色に対応する赤画像、緑画像および青画像を用いるため、赤、緑および青とは異なる色について色補正データを生成できる。
生成部242は、赤画像撮像データが表す色の値と、緑画像撮像データが表す色の値と、青画像撮像データが表す色の値と、の合計値を算出し、合計値と目標値との関係に基づいて、色補正データを生成する。この態様によれば、目標値を用いて色補正データを生成できる。
目標値が、固定値である場合、例えば、色補正データを生成するごとに目標値を設定し直す必要がなくなる。
補正制御部243は、色補正データを第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bに提供する。この態様によれば、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bは、当該色補正データを用いて投射画像の色を補正できる。
B:変形例
以上に例示した実施形態の変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2個以上の態様を、相互に矛盾しない範囲において適宜に併合してもよい。
B1:第1変形例
第1実施形態において、第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dが追加されてもよい。図11は、第1実施形態に第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dが追加された表示システム1000Aの一例を示す図である。表示システム1000Aは、第1プロジェクター1Aと、第2プロジェクター1Bと、第3プロジェクター1Cと、第4プロジェクター1Dと、制御装置2と、を含む。第3プロジェクター1C〜第4プロジェクター1Dは、第1プロジェクター1A〜第2プロジェクター1Bとは異なる複数のプロジェクターの一例である。第1プロジェクター1A〜第2プロジェクター1Bとは異なる複数のプロジェクターは、2つのプロジェクターに限らない。第1プロジェクター1A〜第2プロジェクター1Bとは異なる複数のプロジェクターは、3つ以上のプロジェクターでもよい。
第1プロジェクター1A〜第4プロジェクター1Dは、相互に同一構成である。第1プロジェクター1A〜第4プロジェクター1Dは、相互に同一構成でなくてもよい。
第3プロジェクター1Cおよび第4プロジェクター1Dは、共通の画像情報に基づいて画像を生成する。以下、第3プロジェクター1Cが生成する画像を「第3投射画像F3」と称する。第4プロジェクター1Dが生成する画像を「第4投射画像F4」と称する。第3プロジェクター1Cは、表示面3の第2領域32に第3投射画像F3を投射する。第4プロジェクター1Dは、第2領域32に第4投射画像F4を投射する。第3投射画像F3と第4投射画像F4とは、第2領域32において相互に重なる。第3投射画像F3と第4投射画像F4とによって、合成画像E2が生成される。合成画像E2は、いわゆるスタック投射によって生成される。第2領域32は、第1領域31とは異なる位置にある。第2領域32の一部は、第1領域31の一部と重なる。このため、合成画像E1の一部は、合成画像E2の一部と重なる。
第1投射画像F1において第3投射画像F3と重なる部分には、いわゆるエッジブレンディング処理が施される。エッジブレンディング処理とは、投射画像における他の投射画像と重なる重畳領域において減光処理を行うことによって、重畳領域の明るさと非重畳領域の明るさの差を小さくする処理である。
第2投射画像F2において第4投射画像F4と重なる部分、第3投射画像F3において第1投射画像F1と重なる部分、および第4投射画像F4において第2投射画像F2と重なる部分にも、エッジブレンディング処理が施される。
なお、第1領域31の一部は、第2領域32の一部と重なっていなくてもよい。この場合、第1投射画像F1〜第4投射画像F4において、エッジブレンディング処理は施されない。
制御装置2は、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bとに用いられる色補正データと、第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dとに用いられる色補正データと、を別々に生成する。
図12は、表示システム1000Aにおける制御装置2の動作を説明するためのフローチャートである。なお、図12において、図5に示した処理と同一の処理には同一符号を付してある。以下、図5に示した処理と異なる処理を中心に説明する。
ステップS208が終了すると、投射制御部241は、ステップS301を実行する。ステップS301は、投射指示の送信先が、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1Bではなく、第3プロジェクター1Cおよび第4プロジェクター1Dである点において、ステップS202と異なる。
続いて、投射制御部241は、ステップS302を実行する。ステップS302は、撮像指示の送信先が、第1プロジェクター1Aではなく第3プロジェクター1Cである点において、ステップS203と異なる。
続いて、投射制御部241は、ステップS303を実行する。ステップS303は、返信用撮像データの送信元が第1プロジェクター1Aではなく第3プロジェクター1Cである点において、ステップS204と異なる。
続いて、投射制御部241は、ステップS304を実行する。ステップS304は、ステップS205と同一処理である。
続いて、投射制御部241は、ステップS305を実行する。ステップS305における判断内容は、ステップS206における判断内容と同一である。なお、ステップS305において最新の返信用撮像データに示される受信カウント値が「22」ではない場合、処理はステップS301に戻る。
ステップS305において最新の返信用撮像データに示される受信カウント値が「22」である場合、生成部242は、ステップS306において、第3プロジェクター1Cおよび第4プロジェクター1D用の色補正データを生成する。第3プロジェクター1Cおよび第4プロジェクター1D用の色補正データの生成手法は、第1プロジェクター1Aおよび第2プロジェクター1B用の色補正データの生成手法、具体的にはステップS207における生成手法と同様である。
続いて、ステップS307において補正制御部243は、ステップS306において生成された色補正データを、第2通信部22から第3プロジェクター1Cおよび第4プロジェクター1Dに送信する。その後、補正制御部243は、返信用撮像データを第2記憶部23から削除する。
第1変形例では、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bが複数の補正画像を投射する場合、第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dのいずれも補正画像を投射しない。このため、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bとで用いられる色補正データを、当該色補正データに関与しない不要な補正画像、具体的には、第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dとの各々から投射される補正画像の影響を受けることなく生成できる。
なお、第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dとで用いられる色補正データを生成する際に使用する目標値は、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bとで用いられる色補正データを生成する際に使用する目標値と異なってもよい。
例えば、第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dとで用いられる色補正データを生成する際に使用する目標値は、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bが色補正データを用いて補正した白色の投射画像によって生成される合成画像E1のホワイトバランス特性によって示される値でもよい。
この場合、生成部242は、補正後の階調「0」〜階調「7」の白色の合成画像E1をカメラ15が撮像することによって生成される撮像データに基づいて、目標となるホワイトバランス特性を決定する。
この場合、第3プロジェクター1Cと第4プロジェクター1Dが、複数のプロジェクターの一例となる。第1プロジェクター1Aと第2プロジェクター1Bが、第3プロジェクター1C〜第4プロジェクター1Dとは異なる複数のプロジェクターの一例となる。第1領域31が第2領域の一例となる。第2領域32が第1領域の一例となる。色補正後の階調「0」〜階調「7」の白色の合成画像E1が、第2画像の一例となる。生成部242が、白色の合成画像E1の撮像データに基づいて、正後の階調「0」〜階調「7」の白色の合成画像の色の値、具体的にはRGB値を特定する。目標となるホワイトバランス特性に示される値は、第2画像の色の値の一例となる。
この態様によれば、合成画像E1の色と合成画像E2の色との差を小さくできる。
なお、第1プロジェクター1Aと第2プロジェクターの一方が省略されてもよい。
B2:第2変形例
第1実施形態および第1変形例において、補正画像として、白色の画像が用いられてもよい。この場合、複数の補正画像として、赤画像と緑画像と青画像とを投射する構成に比べて、補正画像の投射回数を少なくできる。
B3:第3変形例
第1実施形態および第1〜第2変形例において、プロジェクター1における光変調装置の一例として液晶ライトバルブ145が用いられたが、光変調装置は液晶ライトバルブに限らず適宜変更可能である。例えば、光変調装置は、3枚の反射型の液晶パネルを用いた構成であってもよい。また、光変調装置は、1枚の液晶パネルを用いた方式、3枚のデジタルミラーデバイス(DMD)を用いた方式、1枚のデジタルミラーデバイスを用いた方式等の構成であってもよい。光変調装置として1枚のみの液晶パネルまたはDMDが用いられる場合、色分離光学系および色合成光学系に相当する部材は不要である。また、液晶パネルおよびDMD以外にも、光源144が発した光を変調可能な構成は、光変調装置として採用できる。
1…プロジェクター、1A…第1プロジェクター、1B…第2プロジェクター、1C…第3プロジェクター、1D…第4プロジェクター、2…制御装置、3…表示面、14…投射部、15…カメラ、21…第2操作部、22…第2通信部、23…第2記憶部、24…第2処理部、31…第1領域、32…第2領域、241…投射制御部、242…生成部、243…補正制御部、244…指示部。

Claims (7)

  1. 複数のプロジェクターを制御する制御装置の動作方法であって、
    前記複数のプロジェクターの各々に、第1画像情報に基づく1または複数の第1画像を第1領域へ投射させ、
    前記複数のプロジェクターの各々から前記第1画像が投射されている前記第1領域をカメラが撮像することによって生成される撮像データに基づいて、前記複数のプロジェクターの各々が投射する画像の色を補正するための色補正データを生成する、
    ことを含む動作方法。
  2. 前記第1画像情報は、赤色の画像を表す赤画像情報と、緑色の画像を表す緑画像情報と、青色の画像を表す青画像情報と、を含み、
    前記1または複数の第1画像は、前記第1画像情報に基づく複数の第1画像であり、
    前記複数の第1画像は、前記赤画像情報に基づく赤画像と、前記緑画像情報に基づく緑画像と、前記青画像情報に基づく青画像と、を含み、
    前記複数のプロジェクターの各々に、前記赤画像と前記緑画像と前記青画像とを、互いに異なるタイミングで前記第1領域に投射させ、
    前記複数のプロジェクターの各々から前記赤画像が投射されている前記第1領域を前記カメラが撮像することによって生成される赤画像撮像データと、前記複数のプロジェクターの各々から前記緑画像が投射されている前記第1領域を前記カメラが撮像することによって生成される緑画像撮像データと、前記複数のプロジェクターの各々から前記青画像が投射されている前記第1領域を前記カメラが撮像することによって生成される青画像撮像データと、に基づいて、前記色補正データを生成する、
    請求項1に記載の動作方法。
  3. 前記赤画像撮像データが表す色の値と、前記緑画像撮像データが表す色の値と、前記青画像撮像データが表す色の値と、の合計値を算出し、
    前記合計値と目標値との関係に基づいて、前記色補正データを生成する、
    請求項2に記載の動作方法。
  4. 前記目標値は、固定値である、
    請求項3に記載の動作方法。
  5. 前記複数のプロジェクターとは異なる1または複数のプロジェクターから前記第1領域とは異なる第2領域に投射される第2画像の色の値を特定し、
    前記第2画像の色の値を、前記目標値として用いる、
    請求項3に記載の動作方法。
  6. 前記色補正データを前記複数のプロジェクターに提供する、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の動作方法。
  7. 複数のプロジェクターの各々に、第1画像情報に基づく1または複数の第1画像を第1領域へ投射させる投射制御部と、
    前記複数のプロジェクターの各々から前記第1画像が投射されている前記第1領域をカメラが撮像することによって生成される撮像データに基づいて、前記複数のプロジェクターの各々が投射する画像の色を補正するための色補正データを生成する生成部と、
    を含む制御装置。
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