JP4082414B2 - プロジェクションシステム、プロジェクタ、プロジェクタの制御方法、およびプログラム - Google Patents

プロジェクションシステム、プロジェクタ、プロジェクタの制御方法、およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、プロジェクションシステム、プロジェクタ、プロジェクタの制御方法、およびプログラムに関する。
従来、複数台のプロジェクタ(投射型画像表示装置)を用いて、複数の投射画像を並べて表示するタイリング投射が知られている(例えば、特許文献1〜5)。
タイリング投射では、各プロジェクタで投射する画像を、時間的に何らかの方法で同期をとりながら投射している。また、各プロジェクタでは、垂直同期信号と水平同期信号とにより、上の走査線から順に画像情報の書き込みを行っている。従って、上下に並べて投射する画像では、上の画像と下の画像との重なる領域の書き込みが約1垂直同期分だけずれてしまう。下の画像では新しいフレームの情報を書き込んでいるのに対し、上の画像では1フレーム前の画像がまだ書き込まれたままである。
このため、上下に並べたタイリング投射では、重なる領域の書き込みに約1フレームの差が生じ、フレームの異なる画像情報を同じ領域に表示してしまうという問題がある。特に速い動きの画像を投射した場合、重なる領域の画像がぼけてしまうという問題があった。また、時間的には短く、さほど問題にはならないが、左右に並べたタイリング投射でも、重なる領域では1水平周期分のずれが生じている。
そこで、上下の画像が重なる領域で生じる問題を解決する方法として、以下の方法が提案されている。
すなわち、上の画像の書き込みが重なり領域にきた時に下の画像の書き込みを開始するように、下の画像の書き込みタイミングを遅らせることで、重なる領域で異なるフレームの画像情報を表示することを防ぐのである(例えば、特許文献6)。
特開平6−178327号公報 特開平9−326981号公報 特開2001−339672号公報 国際公開第99/31877号パンフレット 特開2001−251651号公報 特開2001−222269号公報
しかし、特許文献6に記載の方法では、上下2画面の画像だけでも約1フレーム分の遅れが生じる。このため、例えば上下方向に4台、左右方向に4台、合計16台(4×4)を使用するような大画面表示を行う場合、最上位の画面と最下位の画面とでは4フレーム分の遅延が生じ、全体では非常に違和感のある投射画像になってしまう。
本発明の目的は、タイリング投射を行った場合に違和感のない画像を実現できるプロジェクションシステム、プロジェクタ、プロジェクタの制御方法、およびプログラムを提供することにある。
本発明のプロジェクションシステムは、複数台のプロジェクタを含んで構成されるとともに、前記複数台のプロジェクタによりタイリング投射を行うプロジェクションシステムであって、タイリング投射時の前記各プロジェクタの配置位置に関する配置情報を生成する配置情報生成手段と、投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報を生成する重なり情報生成手段と、1フレーム分の画像情報の光変調素子への書込開始を各プロジェクタで同じタイミングで行う場合に、前記投射画像同士の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および前記重なり情報に基づいて前記各プロジェクタでの画像情報の書込開始位置を演算する書込開始位置演算手段とを備えていることを特徴とする。
本発明のプロジェクタは、タイリング投射を行うために用いられるプロジェクタであって、タイリング投射時の自身の配置位置に関する配置情報を生成する配置情報生成手段と、1フレーム分の画像情報の書込開始を他のプロジェクタと同じタイミングで行う場合に、投射画像の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報に基づき、自身の画像情報の書込開始位置を演算する書込開始位置演算手段とを備えていることを特徴とする。
本発明のプロジェクタの制御方法は、タイリング投射を行うために用いられるプロジェクタの制御方法であって、タイリング投射時の自身の配置位置に関する配置情報を生成するステップと、1フレーム分の画像情報の書込開始を他のプロジェクタと同じタイミングで行う場合に、投射画像の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報に基づき、自身の画像情報の書込開始位置を演算するステップとを備えていることを特徴とする。
本発明のプログラムは、複数台のプロジェクタを含んで構成されるとともに、前記複数台のプロジェクタによりタイリング投射を行うプロジェクションシステムに用いられるプログラムであって、コンピュータを、タイリング投射時の前記各プロジェクタの配置位置に関する配置情報を生成する配置情報生成手段と、投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報を生成する重なり情報生成手段と、1フレーム分の画像情報の光変調素子への書込開始を各プロジェクタで同じタイミングで行う場合に、前記投射画像同士の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および前記重なり情報に基づいて前記各プロジェクタでの画像情報の書込開始位置を演算する書込開始位置演算手段として機能させることを特徴とする。
以上の各発明によれば、タイリング投射を行うにあたって、各画像での画像情報の書き込みが同時に開始されるので、1フレーム分の画像情報の書き込みを1フレーム周期で完了させることができるうえ、画像が互いに重なる重なり領域でも、同じタイミングで書き込みが行われるから、重なり領域での画像がぼけるのを防止でき、違和感のない画像を実現できる。
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態のプロジェクションシステム10にてタイリング投射を行っている様子を示す模式図、図2は、プロジェクションシステム10のプロジェクタ1(1A,1B)および画像情報出力装置2を示すブロック図、図3は、プロジェクタ1の要部を示すブロック図である。
図1において、プロジェクションシステム10は、複数(本実施形態では上下2台、左右2台の計4台)のプロジェクタ1(1A〜1C)を用いてタイリング投射を行うシステムであって、各プロジェクタ1A〜1Cからの投射画像A〜Dの重なり領域、特に上下の重なり領域AB,CDにおける画像情報の書き込みを同時に開始して同一フレーム周期で各投射画像A〜Dを表示させ、よって違和感のない大画面表示を実現するシステムである。
このようなプロジェクションシステム10は、前記プロジェクタ1A〜1Dと、これらに表示させるコンテンツの画像情報等を出力する画像情報出力装置2とで構成される。
先に、画像情報出力装置2は、パーソナルコンピュータ等で構成され、一般的なパーソナルコンピュータが有する通常の機能を備えている他、図2に示すように、コンピュータを重なり情報生成手段21として機能させるプログラム(ソフトウェア)を実行可能に設けられている。
この重なり情報生成手段21は、投射画像A〜Dの重なり領域AB,CD,AC,BDの範囲(大きさや位置等)に関する重なり情報を生成する機能を有している。重なり情報は、プロジェクタ1の光変調素子での表示画素を単位とした2次元座標値からなる。例えばプロジェクタ1A〜1Dが常時正確に位置決めされるのであれば、領域AB,CD,AC,BDの座標値が一義的に決まるため、テンキー等で入力される座標値を重なり情報として用いることができる。また、プロジェクタ1A〜1Dの位置決めが大まかであれば、プロジェクタ1A〜1Dが配置された際の投射画像A〜Dを撮像装置で撮像し、その撮像画像から得られる領域AB,CD,AC,BDの座標値を重なり情報として用いることができる。
プロジェクタ1は、図2にプロジェクタ1A,1Bを代表して示すように、表示制御部11、画像情報記憶部12、液晶ドライバ13、液晶パネル14、および液晶パネル14で形成された光学像を投射する図示しない光学系のユニットを備えている。
表示制御部11は、画像情報出力装置2から取得したコンテンツの画像情報を自身の配置された位置に応じて加工するとともに、加工された画像情報を最適な書き込み順序で出力する機能を有する。詳細については後述する。
画像情報記憶部12は、1フレーム分の画像情報を記憶するフレームバッファであり、記憶された画像情報は、前記表示制御部11から所定の順番で液晶ドライバ13に出力される。
液晶ドライバ13は、表示制御部11からの画像情報を取得し、取得した順番で画像情報を液晶パネル14に書き込む機能を有している。
液晶パネル14は、光変調素子(ライトバルブ)を構成するものであり、書き込まれた画像情報に基づく光学画像を形成する。なお、本発明のプロジェクタに用いられる光変調素子としては、光透過型または光反射型の液晶パネル(単板式、3板式のいずれでもよい)を用いたものの他、DMD等であってもよく、任意である。
以下には、図3に基づいて表示制御部11について詳説する。
表示制御部11は、コンピュータを配置情報生成手段111、情報取得手段112、書込開始・最終位置演算手段(書込開始位置演算手段)113、画像情報加工手段114、情報出力手段115、および書込状況判定手段116として機能させるプログラム()ソフトウェア)を実行可能に設けられている。
配置情報生成手段111は、自身が4台並べられているうちのいずれの位置に配置されているかといった配置情報を生成する機能を有している。この配置情報は、ユーザがプロジェクタ1に設けられた操作パネル等を用い、全台数および縦横の位置を2次元座標値として入力することにより、この入力された内容に基づいて生成される。そして、配置情報は書込開始・最終位置演算手段113に出力される。
情報取得手段112は、画像情報出力装置2からの画像情報、重なり情報、および同期信号等を取得し、画像情報加工手段114に出力する。
書込開始・最終位置演算手段113は、配置情報生成手段111からの配置情報および画像情報出力装置2からの重なり情報に基づき、画像情報の書き込みをいずれの位置から開始させ、また、いずれの位置を最後に書き込むかを演算によって決定するとともに、この演算結果を開始位置情報および最終位置情報として情報出力手段115に出力する。
具体的には、図4に示すように、上方にプロジェクタ1Aの画像Aが投射され、下方にプロジェクタ1Bの画像Bが投射され、互いの重なり領域ABが存在する場合、プロジェクタ1Aの書込開始・最終位置演算手段113は、画像Aでの書き込み開始位置を最も上側の走査線の位置A1に決定し、最後に書き込む位置を最も下側の走査線の位置A3に決定する。これに対して、プロジェクタ1Bの書込開始・最終位置演算手段113は、画像Bでの書き込み開始位置を重なり領域ABの直下の走査線の位置B1に決定し、最後に書き込む位置を重なり領域ABの最も下側の走査線の位置B3に決定する。すなわち、画像Bでは、B1から始まって画像Bの最も下側の位置B2′まで書き込み、その後に画像Bの最も上側の走査線の位置B2に戻って書き込み、B3に至るのである。
従って、画像AではA1から、画像BではB1からそれぞれ同時に書き込みを開始すれば、図5にも示すように、画像A,Bの両方を1フレーム周期で全て書き込むことになり、書き込み時間は同じとなる。また、重なり領域ABにおいて、画像Aでは書き込みをA2から始め、画像Bでは書き込みをB2から始めるため、書き込み領域ABの書き込みを両方同時に行うことになり、画像のぼけ等が生じない。なお、図4では、B1〜B3を図中の右側に記載しているが、これは作図上の都合であり、画像情報の書き込みを右側から左側に向かって行うという意味ではない。画像情報の書き込みは、画像A,Bともに左側から右側に向かって行われる。また、図示を省略するが、画像C,Dにおいても、画像A,Bと同じように書き込みが行われる。
図3に戻って、画像情報加工手段114は、自身の配置位置に応じた投影領域の画像用に画像情報を加工するとともに、1フレーム分の画像情報を画像情報記憶部12にストアする。
情報出力手段115は、画像情報記憶部12からの1フレームの画像情報と、書込開始・最終位置演算手段113からの開始位置情報とを取得し、この開始位置情報に基づく開始位置から順に画像情報を液晶ドライバ13に出力する。この結果、液晶ドライバ13による書き込みが前述の通りに行われることになる。
書込状況判定手段116は、書込開始・最終位置演算手段113からの最終位置情報を取得するとともに、情報出力手段115からいずれの位置の画像情報が出力したかを監視し、終了位置に対応した画像情報が出力される以前に画素領域の最下位置に対応する画像情報が出力された場合には、最上位置まで戻って該当する画像情報を出力させ、終了位置の画像情報が出力されるまで監視する。
次に、図6のフローチャートを参照し、プロジェクタ1(1A〜1D)での動作について説明する。
ステップS1:先ずユーザは、プロジェクタ1A〜1D毎の操作パネル等を操作して、自身が全体の配置の中でいずれの箇所にあるかを設定する。すると、表示制御部11の配置情報生成手段111は、設定内容に基づく配置情報を生成し、書込開始・最終位置演算手段113に出力する。
ステップS2:また、書込開始・最終位置演算手段113は、画像情報出力装置2から情報取得手段112を介して重なり情報を取得する。
ステップS3:次いで、書込開始・最終位置演算手段113は、配置情報および重なり情報に基づき、自身の画像情報の書込開始位置および書込最終位置を演算し、この演算結果を開始位置情報および最終位置情報として情報出力手段115および書込状況判定手段116に出力する。
ステップS4:実際に画像を投射するにあたり画像情報加工手段114は、取得した画像情報を配置情報に基づいて加工し、加工した画像情報の1フレーム分を画像情報記憶部12にストアさせる。
ステップS5:この後、情報出力手段115は、ストアされている画像情報を開始位置情報に基づいて順に呼び出して液晶ドライバ13に出力し、液晶ドライバ13が画像情報の書込を開始する。
ステップS6:この際、書込状況判定手段116は、情報出力手段115が画像の最も下側の画像情報を出力したかを監視している。
ステップS7:また、書込状況判定手段116は、最下位の画像情報を出力したと判定した場合に、最終位置情報に基づいて最終位置の画像情報を出力したかを判定する。画像A,Cでは、最下位の走査線での画像情報が最終位置の画像情報であるため、この段階で1フレーム分の画像情報を出力したことになり、液晶ドライバ13による書き込みも終了する。そして、次の1フレーム分の画像情報をストアさせ、以後S4〜S7を繰り返す。
ステップS8:一方、画像B,Dでは、最下位の画像情報を出力した後も、最上位に戻って出力を継続して行うことになり、液晶ドライバ13による書き込みも依然継続して行われる。
ステップS9:そして、書込状況判定手段116の判定により、最終位置に達したと判定した場合に画像情報の出力が終了し、書き込みも終了してS4に戻る。
なお、以上において、プロジェクタ1A,1CがS6,S7を開始し、完了させるタイミングは、プロジェクタB,DがS6〜S9を開始し、完了させるタイミングと同じであることは勿論である。
以上に説明したように、本実施形態によれば、プロジェクタ1A〜1Dを用いてタイリング投射を行うにあたって、書込開始・最終位置演算手段113が配置情報および重なり情報に基づいてプロジェクタ1A〜1Dに応じた適切な書込開始位置を決定し、各画像A〜Dでの画像情報の書き込みを当該開始位置から同時に開始させるので、1フレーム分の画像情報の書き込みを1フレーム周期で完了させることができるうえ、画像A〜Dが上下に重なる重なり領域AB,CDでも、同じタイミングで書き込みを行うことができ、重なり領域AB,CDでの画像がぼけるのを防止して違和感のない画像を実現できる。
〔第2実施形態〕
図7には、3台のプロジェクタ1A〜1C(ここでは図示しないが説明の便宜上1A〜1Cの符号を付す)を縦方向に並べてタイリング投射を行っている様子が示されている。図8には、タイリング投射を行っている際のタイムチャートが示されている。なお、図7において、各プロジェクタ1A〜1Cから投射される画像を、作図上横方向にずらして描いてあるが、実際には縦方向に正確に並べて投射されている。
図7、図8において、画像Aでの書き込みは、第1実施形態と同様に、最上位の走査線の位置A1から開始され、A2、A3を過ぎてA4に至るまで行われる。また、画像Bでの書き込みも、第1実施形態と同様に、重なり領域ABの直下の走査線の位置B1から開始され、B2、B3′を過ぎて最上位のB3に戻り、ここから重なり領域ABの最も下の走査線の位置B4まで行われる。従って、画像Aでの重なり領域ABの書き込みと、画像Bでの重なり領域ABの書き込みとは、同じタイミングで行われる。
そして、画像Cでは、重なり領域BCの直下からさらに、重なり領域ABの長さに相当する分だけ下方の位置C1から書き込みを開始することになる。C1から書き込みを開始し、最下位のC2′に達した時点では、画像Bでは、重なり領域BCの手前の位置B2まで達することになる。続いて、画面Cでは、最上位の位置C2まで戻って重なり領域BCの書き込みを行う。この際、画像Bでも、重なり領域BCの書き込みが行われる。この後に画像Cでは、C3の位置まで書き込みを行って重なり領域BCの下側の位置C3を書き込み、さらには重なり領域ABの長さに対応した位置C1の手前C4まで書き込まれる。この段階で画像Bでは、最上位の位置B3に戻って重なり領域ABの書き込みを開始し、当該重なり領域ABの下側の位置B4まで書き込む。
つまり、プロジェクタ1A〜1Cによりタイリング投射を行った場合も、画像Aでの重なり領域ABの書き込みと、画像Bでの重なり領域AB、BCの書き込みと、画像Cでの重なり領域BCの書き込みは同じタイミングで行われるのである。そして、書き込み時のデータ量は、画像A〜Cで同じであるため、1フレームの書き込みにかかる時間も同じであり、1フレーム周期で確実に1フレーム分の情報を書き込むことが可能である。なお、A2とA3との間の領域の長さは、重なり領域BCの長さに相当する。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第1、第2実施形態では、上下方向に重なる重なり領域の書き込みを同時に行うことについて説明したが、左右方向に重なる重なり領域で、同様な書き込み制御を行ってもよい。具体的には、図1に示す画像A,Cにおいて、画像A側の書き込みを最上位の走査線の最も左側から開始させるのに対して、画像C側の書き込みを同じ位置にある走査線の途中、つまり、重なり領域ACの直左の位置から開始し、右端まで達した後に左端に戻って書き込むのである。これが終了すると、以下の走査線においても同様に行えばよい。
前記第1、第2実施形態では、上下方向に2台ないし3台のプロジェクタを配置した場合について説明したが、4台以上であっても同様であり、プロジェクタの台数に制限はない。なお、例えば図7に示す3台に加えて、プロジェクタ1Cの下側にもう一台追加し、上下方向に4台並べてタイリング投射を行う場合、プロジェクタ1Cの画像Cと重なる4台目のプロジェクタの画像では、重なり領域の長さによっては、画像Aと同じように、最上位の左端から書き込みを開始することも考えられる。
前記第1、第2実施形態では、画像Aでの書込開始位置A1は最上位の走査線の位置であったが、画像Aでの書込開始位置はこれに限定されず任意であり、他の画像B,Cなどでの書込開始位置B1,C1を変えることで任意に変更可能である。従って、画像Bや画像Cにおいて、最上位の走査線の位置が書込開始位置であってもよい。要するに本発明では、全ての重なり領域での書き込みタイミングが同じとなるように、各画像での書込開始位置が設定されればよい。
前記第1実施形態では、本発明の書込開始位置演算手段として、書込開始位置および最終書込位置とを演算する書込開始・最終位置演算手段113が用いられていたが、少なくとも書込開始位置が演算されればよく、制御方法によっては最終位置情報を用いないことも考えられ、この場合には最終位置の演算を不要にできる。
前記第1実施形態では、配置情報生成手段112および書込開始・最終位置演算手段113がプロジェクタ1に設けられ、重なり情報生成手段21が画像情報出力装置2に設けられていたが、プロジェクタ1と画像情報出力装置2との間に別体の書込制御装置を専用に設け、この装置に配置情報生成手段、書込開始・最終位置演算手段、および重なり情報生成手段を設けてもよく、このような書込制御装置を含んだシステムも、本発明のプロジェクションシステムに含まれる。そして、このような書込制御装置では、個々のプロジェクタに対応した1フレーム分の画像情報が同期しながら出力される。
本発明は、プレゼンテーションやホームシアタなどを実施する際に、複数のプロジェクタによりタイリング投影を行う場合に利用できる。
本発明の第1実施形態に係るプロジェクションシステムにてタイリング投射を行っている様子を示す模式図。 前記プロジェクションシステムのプロジェクタおよび画像情報出力装置を示すブロック図。 前記プロジェクタの要部を示すブロック図。 上下の一対の画面での画像情報の書き込み順序を説明するための図。 書き込み順序を説明するためのタイムチャート。 プロジェクタの動作を説明するためのフローチャート。 本発明の第2実施形態での画像情報の書き込み順序を説明するための図。 第2実施形態での書き込み順序を説明するためのタイムチャート。
符号の説明
1,1A,1B,1C,1D…プロジェクタ、10…プロジェクションシステム、21…重なり情報生成手段、111…配置情報生成手段、113…書込開始位置演算手段である書込開始・最終位置演算手段、A〜D…投射画像、AB,AC,BC,BD,CD…重なり領域、A1,B1,C1…書込開始位置。

Claims (4)

  1. 複数台のプロジェクタを含んで構成されるとともに、前記複数台のプロジェクタによりタイリング投射を行うプロジェクションシステムであって、
    タイリング投射時の前記各プロジェクタの配置位置に関する配置情報を生成する配置情報生成手段と、
    投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報を生成する重なり情報生成手段と、
    1フレーム分の画像情報の光変調素子への書込開始を各プロジェクタで同じタイミングで行う場合に、前記投射画像同士の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および前記重なり情報に基づいて前記各プロジェクタでの画像情報の書込開始位置を演算する書込開始位置演算手段とを備えている
    ことを特徴とするプロジェクションシステム。
  2. タイリング投射を行うために用いられるプロジェクタであって、
    タイリング投射時の自身の配置位置に関する配置情報を生成する配置情報生成手段と、 1フレーム分の画像情報の書込開始を他のプロジェクタと同じタイミングで行う場合に、投射画像の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報に基づき、自身の画像情報の書込開始位置を演算する書込開始位置演算手段とを備えている
    ことを特徴とするプロジェクタ。
  3. タイリング投射を行うために用いられるプロジェクタの制御方法であって、
    タイリング投射時の自身の配置位置に関する配置情報を生成するステップと、
    1フレーム分の画像情報の書込開始を他のプロジェクタと同じタイミングで行う場合に、投射画像の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報に基づき、自身の画像情報の書込開始位置を演算するステップとを備えている
    ことを特徴とするプロジェクタの制御方法。
  4. 複数台のプロジェクタを含んで構成されるとともに、前記複数台のプロジェクタによりタイリング投射を行うプロジェクションシステムに用いられるプログラムであって、
    コンピュータを、タイリング投射時の前記各プロジェクタの配置位置に関する配置情報を生成する配置情報生成手段と、
    投射画像同士の重なり領域の範囲に関する重なり情報を生成する重なり情報生成手段と、
    1フレーム分の画像情報の光変調素子への書込開始を各プロジェクタで同じタイミングで行う場合に、前記投射画像同士の重なり領域でも同じタイミングで画像情報が書き込まれるように、前記配置情報および前記重なり情報に基づいて前記各プロジェクタでの画像情報の書込開始位置を演算する書込開始位置演算手段として機能させる
    ことを特徴とするプログラム。
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