JP4345745B2 - マルチプロジェクションディスプレイ - Google Patents
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Description
このため、本発明のマルチプロジェクションディスプレイによれば、高輝度ではあるが点灯させてからその発光状態が安定するまで最低でも数分かかる高圧水銀ランプやメタルハライドランプに代えて、点灯するとすぐに安定した発光状態が得られる固体光源を用いているため、各プロジェクタユニット毎にスクリーンに投写される投写画像を撮影するまでの時間を大幅に短縮することができるようになる。その結果、各プロジェクタユニットからの投写画像間における整合性を取るための調整作業時間を大幅に短縮することができるようになり、利便性が大きく向上する。
また、本発明のマルチプロジェクションディスプレイによれば、固体光源を自在に点灯状態にしたり非点灯状態にしたりすることができるため、機構を複雑にするシャッターを不要にすることもできる。そのうえ、固体光源は点灯すると瞬時に安定した点灯状態になるため、すぐに撮影を開始することができ、また、シャッターを動作させるための時間も不要になり、調整時間をさらに短縮することもできる。
このように構成することにより、すぐに安定した点灯状態が得られ調整が容易であるとともに、十分な輝度と演色性をもったマルチプロジェクションディスプレイが得られる。
単位画像情報補正部は、通常の画像を撮影した結果に基づいて単位画像情報の補正を行うこともできるが、このように調整用単位画像を撮影した結果に基づいて単位画像情報の補正を行うことにより、より正確な補正を迅速に行うことができるようになる。
調整用単位画像としては、白色又は単色のベタ画像、単色の格子模様をはじめ、単位画像情報の補正を行うのに好適な種々の単位画像を用いることができる。
この場合、マルチプロジェクションディスプレイに予め調整用画像情報を記憶させておき、調整作業時にはこの調整用画像情報を用いて単位画像情報生成部に調整用単位画像を生成させるようにしてもよい。さらにまた、マルチプロジェクションディスプレイに予め調整用単位画像情報を記憶させておき、調整作業時にはこの調整用単位画像情報をそのまま用いることにしてもよい。
また、マルチプロジェクションディスプレイには調整作業を行う度に(DVDなどにより)調整用画像情報を入力し、この調整用画像情報を用いて単位画像情報生成部に調整用単位画像情報を生成させるようにしてもよい。また、マルチプロジェクションディスプレイには調整作業を行う度に調整用単位画像情報を直接入力するようにしてもよい。
このように構成することにより、各プロジェクタユニットからの投写画像の形状、位置及び/又は傾きを適正化して、各プロジェクタユニットからの投写画像間における整合性を高めることができるようになる。
このように構成することにより、各プロジェクタユニットからの投写画像の輝度及び/又は色を適正化して各プロジェクタユニットからの投写画像間における整合性を高めることができるようになる。
このように構成することにより、各プロジェクタユニットからの投写画像間における整合性をさらに高めることができるため、原画像情報に極めて忠実な画像をスクリーンに投写することができるようになる。
この場合、単位画像情報補正部は、複数のプロジェクタユニットにより投写される複数の調整用単位画像によって形成される全体としての調整用画像と、原調整用画像との比較を行って、各プロジェクタユニットにおける各画素ごとに輝度及び/又は色について単位画像の補正を行う機能を有するものであることが好ましい。
このように構成することにより、撮影するまでの時間を短縮することができるため、各プロジェクタユニットからの投写画像間における整合性を取るための調整作業時間を大幅に短縮することができる。
このように構成することにより、撮影結果に基づいて一旦補正パラメータが決定された後は、この補正パラメータを用いて単位画像情報を容易に補正することができるようになる。
このように構成することにより、撮影結果そのものを記憶する場合に比べて必要とする記憶容量をより少ないものにすることができる。また、単位画像情報を補正するときの計算量も少なくすることができる。
このように構成することにより、例えば、補正パラメータの再決定(再取得)が必要な時期になると(例えば、再取得後3月経過すると)補正パラメータ自動取得装置が自動的に動作して補正パラメータを再取得するようにしたり、毎日決まった時刻になると(例えば、午前4時になると)補正パラメータ自動取得装置が自動的に動作して補正パラメータを再取得するようにしたりすることができるようになり、利用者の手をわずらわすことなく滑らかな画像品質を維持することができるようになり、利便性が向上する。
また、光源や電気光学変調装置の特性が経時変化によって変化したとしても、この特性変化に対応した補正パラメータを自動的に取得することができるため、経時変化によって画質が劣化するのを常に抑制することができるようになる。
このように構成することにより、一旦光学要素の位置及び/又は姿勢についての補正が行われた後は滑らかな画像品質が得られる。この補正は光学的に行われるため、調整作業によって画質を劣化させることもない。
この場合、光学要素の位置及び/又は姿勢についての光学的な補正をまず行い、その後、再度撮像装置による撮影を行い、その結果に基づいて補正パラメータを決定するようにすることがさらに好ましい。
このようにすれば、まず大きな補正を光学的に行い、その後、細かな補正を純電子的に行うようにすることができ、単位画像情報補正部が単位画像情報の補正を行う際に生じる画質の劣化を最小限のものにすることができる。
このように構成することにより、例えば、光学要素の補正が必要な時期(例えば、再取得後3月経過時)になったり、毎日決まった時刻(例えば、午前4時)になったりすると、光学要素自動補正装置が自動的に動作して光学要素の位置及び/又は姿勢についての補正を行うことができるようになり、利用者の手をわずらわすことなく滑らかな画像品質を維持することができるようになり、利便性が向上する。
マルチプロジェクションディスプレイにおいては、光源や電気光学変調装置における特性のばらつきによって、プロジェクタユニット毎に輝度特性や色特性が異なるのが現状である。このため、マルチプロジェクションディスプレイにおいては、これら輝度特性や色特性の違いを、各プロジェクタユニット毎に電気光学変調装置に印加する電圧を調整することにより吸収している。その結果、これらのマルチプロジェクションディスプレイにおいては、この調整を行うことにより電気光学変調装置における階調資源を使用する必要が生じてしまい、マルチプロジェクションディスプレイが本来有している実効階調数が低下したりダイナミックレンジが狭くなったりするという問題があった。
これに対して、上記(13)に記載のマルチプロジェクションディスプレイによれば、これら輝度特性や色特性の違いを、固体光源の発光光量をプロジェクタユニット毎に制御することにより吸収することができるようになる。このため、本発明のマルチプロジェクションディスプレイによれば、電気光学変調装置における階調資源を使用する必要がなくなるため、マルチプロジェクションディスプレイが本来有している実効階調数が低下したりダイナミックレンジが狭くなったりすることがなくなる。
この場合、プロジェクタユニット毎の輝度特性の違いを吸収するためには、最も輝度レベルの低いプロジェクタユニット以外のプロジェクタユニットにおける固体光源の発光光量を、このプロジェクタユニットにおける輝度レベルが、最も輝度レベルの低いプロジェクタユニットにおける輝度レベルに揃うように、低下させるようにするのが好ましい。
また、プロジェクタユニット毎の色特性の違いを吸収するためには、上記した調整を色光毎に行うようにするのが好ましい。
なお、上記(13)に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいては、光源として高圧水銀ランプやメタルハライドランプを用いた場合とは異なり、電圧を低くしたり高くしたりしても発光光量が小さくなったり大きくなったりするだけで、その色温度はほとんど変化しないため、そのための画質劣化もない。
上記(13)に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいては、前記固体光源制御部は、前記固体光源に供給する電圧を前記プロジェクタユニット毎に独立に制御する機能を有することが好ましい。
このように構成することにより、プロジェクタユニット毎に固体光源の発光光量を容易に小さくしたり大きくしたりできるようになる。
上記(13)に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいては、前記固体光源制御部は、前記固体光源に供給する交流電力のパルス幅を前記プロジェクタユニット毎に独立に制御する機能を有することも好ましい。
このように構成することによっても、プロジェクタユニット毎に固体光源の発光光量を容易に小さくしたり大きくしたりすることができるようになる。
この場合には、上述した調整時間を大幅に短縮することができるため、マルチプロジェクションディスプレイを筐体内に組み立てる際には組み立て作業に要する時間が大幅に短縮されるため、製品の低コスト化が容易となる。また、マルチプロジェクションディスプレイのメンテナンスを行う際にはメンテナンス作業に要する時間が大幅に短縮されるため、利用者の利便性が向上する。
なお、この場合、撮像装置をマルチプロジェクションディスプレイの筐体内に配置するのが好ましい。
このように構成することにより、撮像装置を一旦背面投写型のマルチプロジェクションディスプレイの筐体内に正しく設置すれば、調整作業終了後に撮像装置を後片付けする必要がなくなるため、投写画像の撮影の度に撮像装置を設置し直す必要がなくなり、その結果、調整作業が容易になり調整時間も短くて済むようになる。また、透過型スクリーンに対して正しい位置に撮像素子を設置することが容易になり、従来よりも正確かつ容易に投写画像の撮影を行うことができるようになるという効果もある。さらにまた、撮影結果を処理するための制御回路をすべて筐体内に収納することが容易になり、マルチプロジェクションディスプレイの移動、設置が容易になるという効果もある。
この場合には、上述した調整時間を大幅に短縮することができるため、マルチプロジェクションディスプレイを設置する際には調整作業に要する時間をそのたびに大幅に短縮することが可能になる。
本発明者は、マルチプロジェクションディスプレイの光源として固体光源を用い、この固体光源からの光を用いて調整作業を行うことにより上記したような優れた効果が得られることを見出したが、マルチプロジェクションディスプレイの光源として固体光源を用い、この固体光源の発光光量をプロジェクタユニット毎に制御することによっても、他の優れた効果が得られることを見出した。
このため、本発明の他のマルチプロジェクションディスプレイによれば、固体光源の発光光量をプロジェクタユニット毎に独立に制御することができるようになるため、プロジェクタユニット毎の輝度特性や色特性の違いを、固体光源の発光光量を制御することにより吸収することができるようになる。このため、電気光学変調装置における階調資源を使用する必要がなくなるため、マルチプロジェクションディスプレイが本来有している実効階調数が低下したりダイナミックレンジが狭くなったりすることがなくなる。
この場合、プロジェクタユニット毎の輝度特性の違いを吸収するためには、最も輝度レベルの低いプロジェクタユニット以外のプロジェクタユニットにおける固体光源の発光光量を、このプロジェクタユニットにおける輝度レベルが、最も輝度レベルの低いプロジェクタユニットにおける輝度レベルに揃うように、低下させるようにするのが好ましい。
なお、上記(16)に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいては、光源として高圧水銀ランプやメタルハライドランプを用いた場合とは異なり、電圧を低くしたり高くしたりしても発光光量が小さくなったり大きくなったりするだけで、その色温度はほとんど変化しないため、そのための画質劣化もない。
このように構成することにより、プロジェクタユニット毎の色特性の違いを吸収することもできるようになる。
このように構成することにより、全体的に暗い画面を表示させるような場合(例えば、映画の夜のシーンを表示させるような場合)には、電気光学変調装置の光透過率を低くするのに代えて又はそれに加えて固体光源の発光光量を小さくすることにより、画面全体を暗くすることができるようになる。また、全体的に明るい画面を表示させるような場合(例えば、映画の昼の屋外のシーンを表示させるような場合)には、電気光学変調装置の光透過率を高くするのに代えて又はそれに加えて固体光源の発光光量を大きくすることにより、画面全体を明るくすることができるようになる。このため、従来よりも実効階調数やダイナミックレンジを大きくとることができ、黒レベルの優れた高画質のマルチプロジェクションディスプレイとなる。
この場合、固体光源制御部が固体光源の発光光量の動的な制御をプロジェクタユニット毎に行うようにすれば、明るい画面と暗い画面とが一画面中に存在するような画像を表示させるような場合に、マルチプロジェクションディスプレイが本来有している実効階調数やダイナミックレンジを超える表現能力を発揮できるようになり、さらに高画質の表示を行うことができるようになる。
このように構成することにより、プロジェクタユニット毎又は電気光学変調装置毎に固体光源の発光光量を容易に小さくしたり大きくしたりできるようになる。
このように構成することによっても、プロジェクタユニット毎又は電気光学変調装置毎に固体光源の発光光量を容易に小さくしたり大きくしたりできるようになる。
電気光学変調装置として液晶装置を用いたマルチプロジェクションディスプレイにおいては、液晶装置がホールド型の表示装置であるため、インパルス型の表示装置であるCRTの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという問題がある(この尾引き現象については、「ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質」(電子情報通信学会技報、EID99−10、第55〜60ページ(1999−06))参照。)。
これに対して、上記(21)に記載のマルチプロジェクションディスプレイによれば、一の単位画面情報について2回以上の書込みを行うことによりフリッカを目立たないようにすることができる、いわゆるn倍速駆動(但し、nは2以上の自然数。)の液晶装置を用いるとともに、この液晶装置の少なくとも1回目の書込み期間を避けて固体光源の発光を行なわせるようにしたため、投写画像を間欠的にスクリーンに投写できるようになる。このため、ホールド型の欠点である尾引き現象を緩和することができ、滑らかで良質な動画表示を行うことができるようになる。
また、上記(21)に記載のマルチプロジェクションディスプレイによれば、固体光源の発光を、液晶分子がまだ十分に応答していない状態にある1回目の書込み期間を避けて行わせるようにしたため、マルチプロジェクションディスプレイにおけるコントラストをさらに向上させることができるという効果もある。
このため、上記(22)に記載のマルチプロジェクションディスプレイによれば、1フレーム中などにおいて複数の画面領域毎に順次画像の書込みを行うことによりフリッカを目立たないようにすることができる液晶装置を用いるとともに、この液晶装置の画像の書込み期間を避けて固体光源の発光を行わせるようにしたため、投写画像を間欠的にスクリーンに投写できるようになる。このため、ホールド型の欠点である尾引き現象を緩和することができ、滑らかで良質な動画表示を行うことができるようになる。
また、上記(22)に記載のマルチプロジェクションディスプレイによれば、固体光源の発光を液晶装置の画像の書込み期間を避けて行わせるようにしたため、マルチプロジェクションディスプレイにおけるコントラストをさらに向上させることができる。
図1は、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイの構成を示す図である。図1(a)は側面から見た断面図であり、図1(b)は正面図である。図2は、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイにおけるプロジェクタユニットの構成を示す図である。図3〜図5は、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイの概要を示すブロック図である。
実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100は、図1に示すように、筐体102内に配置された4つのプロジェクタユニット130(図中では2つのみ示されている。)からの投写画像が反射板104で反射されて透過型スクリーン108に投写される背面投写型のマルチプロジェクションディスプレイである。各プロジェクタユニット130は、図2に示すように、固体光源としてのLED光源132R,132G,132B、電気光学変調装置としての3枚の液晶装置134R,134G,134B、クロスダイクロイックプリズム136及び投写レンズ138を有し、LED光源132R,132G,132Bからの照明光を単位画像情報A1〜An(図3参照。)又は調整用単位画像情報B1〜Bn(図4参照。)に基づいて液晶装置134R,134G,134Bにより変調して投写レンズ138により投写するものを用いている。
調整用画像情報記憶部122は、撮像装置140で撮影対象となる調整用画像に関する情報を記憶する機能を有している。
単位画像情報補正部150は、通常の画像を撮影した結果に基づいて単位画像情報の補正を行うこともできるが、このように調整用単位画像を撮影した結果に基づいて単位画像情報の補正を行うことにより、より正確な補正を迅速に行うことができるようになる。
調整用単位画像としては、白色又は単色のベタ画像、単色の格子模様をはじめ、単位画像情報の補正を行うのに好適な種々の単位画像を用いることができる。
この場合、実施形態1の場合のように、調整用画像情報記憶部122に予め調整用画像情報を記憶させておき、調整作業時にはこの調整用画像情報を用いて単位画像情報生成部に調整用単位画像を生成させる代わりに、予め調整用単位画像情報を記憶させておき、調整作業時にはこの調整用単位画像情報をそのまま用いることにしてもよい。
また、調整作業を行う度に(DVDなどにより)調整用画像情報を入力し、この調整用画像情報を用いて単位画像情報生成部に調整用単位画像情報を生成させるようにしてもよい。また、調整作業を行う度に調整用単位画像情報を直接入力するようにしてもよい。
図3〜図12を用いて、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100が、どのようにして各プロジェクタユニット130からの投写画像間の形状、位置及び/又は傾きを補正することができるのかを説明する。また、どのようにして各プロジェクタユニット130からの投写画像間の輝度及び/又は色を補正することができるのかを説明する。
調整前の表示状態を説明する。
図3を参照して、映像信号受信部160からの原画像情報Aが単位画像情報生成部120に入力されると、単位画像情報生成部120が原画像情報Aに基づいて単位画像情報A1〜Anを生成する。各プロジェクタユニット130は、この単位画像情報A1〜Anに応じた単位画像を透過型スクリーン108上に投写する。従って、透過型スクリーン108上には、各プロジェクタユニット130からの各単位画像に係る投写画像が投写されることになる。このとき、マルチプロジェクションディスプレイ100は調整前の段階であるため、図6(i)に示すような歪んだ投写画像(Ia0,Ib0,Ic0,Id0)が投写されることになる。
調整作業1を説明する。
図4を参照して、調整用画像情報記憶部122からの調整用画像情報Bが単位画像情報生成部120に入力されると、単位画像情報生成部120が調整用画像情報Bに基づいて調整用単位画像情報B1〜Bnを生成する。各プロジェクタユニット130は、調整用単位画像情報B1〜Bnに応じた単位画像を透過型スクリーン108上に投写する。従って、このとき、マルチプロジェクションディスプレイ100は調整前の段階であるため、上記と同様に、図6(i)に示すような歪んだ投写画像(Ia0,Ib0,Ic0,Id0)が投写されることになる。
調整作業2を説明する。
次に、撮像装置140の撮像素子142を用いて図6(ii)に示した調整用画像に係る各投写画像(Ia1,Ib1,Ic1,Id1)を撮影する。その後、単位画像情報補正部150が、その撮影結果に基づいて、単位画像情報の補正を行う際に用いる補正パラメータを決定する。そして、決定された補正パラメータは、補正パラメータ記憶部152に記憶され、爾後、この補正パラメータに基づいて原画像情報から複数の単位画像情報が生成されることになる。
これらの場合においては、隣接する2つのプロジェクタユニット130における光源のみを点灯させたり、1つのプロジェクタユニット130における光源のみを点灯させたりする必要がある。
しかしながら、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100によれば、各プロジェクタユニット130の光源として、点灯するとすぐに安定した発光状態が得られるLED光源132R,132G,132Bを用いているため、上記のような調整作業にかかる時間を大幅に短縮することができるようになる。
調整作業3を説明する。説明を簡単にするために、隣接する2つのプロジェクタユニット(仮に、PJUa,PJUbとする。)における重なり領域における調整に絞って説明する。
まず、図9に示すように、隣接するプロジェクタユニットPJUa,PJUbからの投写画像(Ia2,Ib2)が滑らかに接続されるように、その重なり領域において重み関数を単位画像情報の画素値に積算する。このとき、重み関数としては、図10に示すように、γ補正を考慮した重み関数とする。そうすることによって、図11に示すように、隣接するプロジェクタユニットPJUa,PJUbからの投写画像が滑らかに接続されるようになる。その結果、図12に示すように、隣接する2つのプロジェクタユニットからの投写画像が良好に合成されて滑らかに接続されるようになる。
すなわち、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100においては、原画像(図12(a))に係る原画像情報に基づいて2つの単位画像情報が生成される際に、これらの単位画像(図12(b))が透過型スクリーン108上で滑らかに接続されるように(図12(c))、これらの単位画像が生成されるため、隣接する2つのプロジェクタユニットPJUa,PJUbからの投写画像が良好に合成されて滑らかに接続されるようになるのである。
このため、各プロジェクタユニット130からの投写画像間における整合性をさらに高めることができるため、原画像情報に極めて忠実な画像をスクリーンに投写することができるようになる。
この場合、単位画像情報補正部150は、複数のプロジェクタユニット130により投写される複数の調整用単位画像によって形成される全体としての調整用画像と、元の調整用画像との比較を行って、各プロジェクタユニット130における各画素ごとに輝度及び/又は色について単位画像の補正を行う機能を有するものであることが好ましい。
このため、例えば、補正パラメータの再決定(再取得)が必要な時期になると(例えば、再取得後3月経過すると)補正パラメータ自動取得装置が自動的に動作して補正パラメータを再取得するようにしたり、毎日決まった時刻になると(例えば、午前4時になると)補正パラメータ自動取得装置が自動的に動作して補正パラメータを再取得するようにしたりすることができるようになり、利用者の手をわずらわすことなく滑らかな画像品質を維持することができるようになり、利便性が向上する。
また、LED光源132R,132G,132Bや液晶装置134R,134G,134Bの特性が経時変化によって変化したとしても、この特性変化に対応した補正パラメータを自動的に取得することができるため、経時変化によって画質が劣化するのを常に抑制することができるようになる。
図13は、実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイの構成を示す図である。図14は、実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイの作用効果を説明するために示す図である。
実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイ200は、図13に示すように、各プロジェクタユニット230からの投写光束の光軸が透過型スクリーン208のスクリーン面に垂直になるように構成されている。
このため、各プロジェクタユニット230からの単位画像は台形歪みを有していない。その結果、実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイ200における作用効果を示す図は、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100において示した図6とは異なり、図14のようになる。
しかしながら、実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイ200においては、各プロジェクタユニット230の光源として、点灯するとすぐに安定した発光状態が得られる(瞬時点灯可能な)LED光源(図示せず。)を用いているため、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100の場合と同様の効果が得られる。
図15は、実施形態3に係るマルチプロジェクションディスプレイの概要を示すブロック図である。図16は、実施形態3に係るマルチプロジェクションディスプレイの作用効果を説明するために示す図である。図16(a)は単位画像が台形歪みを有する場合の作用効果を示す図であり、図16(b)は単位画像が台形歪みを有しない場合の作用効果を示す図である。
実施形態3に係るマルチプロジェクションディスプレイ300は、図15に示すように、実施形態1又は実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイ100,200とは制御部の構成が異なる。すなわち、実施形態3に係るマルチプロジェクションディスプレイ300における制御部112は、実施形態1又は実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイ100,200における制御部110の構成から光学補正手段154を除いたものである。
しかしながら、実施形態3に係るマルチプロジェクションディスプレイ300においては、各プロジェクタユニット130の光源として、点灯するとすぐに安定した発光状態が得られる(瞬時点灯可能な)LED光源(図示せず。)を用いているため、実施形態1又は実施形態2に係るマルチプロジェクションディスプレイ100,200の場合と同様の効果が得られる。
また、実施形態3に係るマルチプロジェクションディスプレイ300は、光学補正手段を用いることなく単位画像の補正を行うことができるため、構造を簡略化することができるようになり、コスト低減及び信頼性向上を図ることができるという効果もある。このマルチプロジェクションディスプレイ300は、筐体内でプロジェクタユニットの配置が固定されている背面投写型のマルチプロジェクションディスプレイとして特に好適に用いることができる。
図15を参照して、映像信号受信部160からの原画像情報Aが単位画像情報生成部120に入力されると、単位画像情報生成部120が原画像情報Aに基づいて単位画像情報A1〜Anを生成する。各プロジェクタユニット130は、この単位画像情報A1〜Anに応じた単位画像をスクリーン上に投写する。従って、スクリーン上には、各プロジェクタユニット130からの各単位画像に係る投写画像が投写されることになる。このとき、マルチプロジェクションディスプレイ100は調整前の段階であるため、図16(i)に示すような歪んだ投写画像(Ia0,Ib0,Ic0,Id0)が投写されることになる。
調整作業1を説明する。
次に、調整用画像情報記憶部122からの調整用画像情報Bが単位画像情報生成部120に入力されると、単位画像情報生成部120が調整用画像情報Bに基づいて調整用単位画像情報B1〜Bn(図示せず。)を生成する。各プロジェクタユニット130は、調整用単位画像情報B1〜Bnに応じた単位画像をスクリーン上に投写する。従って、このとき、マルチプロジェクションディスプレイ300は調整前の段階であるため、上記と同様に、図16(i)に示すような歪んだ投写画像(Ia0,Ib0,Ic0,Id0)が投写されることになる。
調整作業2を説明する。説明を簡単にするために、隣接する2つのプロジェクタユニット(仮に、PJUa,PJUbとする。)における重なり領域における調整に絞って説明する。
まず、図9に示すように、隣接するプロジェクタユニットPJUa,PJUbからの投写画像(Ia2,Ib2)が滑らかに接続されるように、その重なり領域において重み関数を単位画像情報の画素値に積算する。このとき、重み関数としては、図10に示すように、γ補正を考慮した重み関数とする。そうすることによって、図11に示すように、隣接するプロジェクタユニットPJUa,PJUbからの投写画像が滑らかに接続されるようになる。その結果、図12に示すように、隣接する2つのプロジェクタユニットからの投写画像が良好に合成されて滑らかに接続されるようになる。
すなわち、実施形態3に係るマルチプロジェクションディスプレイ300においては、原画像(図12(a))に係る原画像情報に基づいて2つの単位画像情報が生成される際に、これらの単位画像(図12(b))がスクリーン上で滑らかに接続されるように(図12(c))、これらの単位画像が生成されるため、2つのプロジェクタユニットPJUa,PJUbからの投写画像が良好に合成されて滑らかに接続されるようになるのである。
図17は、実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイの概要を示すブロック図である。図18及び図19は、実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイの作用効果を説明するために示す図である。図18(a)は実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイの全画面において最大輝度の白表示をさせた場合を示し、図18(b)は実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイの全画面において最大輝度の白表示をさせた場合を示す。
実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400は、図17に示すように、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100の構成に加えて、各プロジェクタユニット130毎にLED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御する固体光源制御部170をさらに有している。この固体光源制御部170は、各液晶装置134R,134G,134B毎にLED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御する機能も有している。
このため、実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400によれば、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100が有する効果に加えて、以下の効果を有する。
すなわち、実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400によれば、図18(b)に示すように、LED光源132R,132G,132Bの発光光量をプロジェクタユニット130毎に独立に制御することができるようになるため、プロジェクタユニット130毎の輝度特性や色特性の違いを、LED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御することにより吸収することができるようになる。このため、図19に示すように、液晶装置134R,134G,134Bにおける階調資源を使用する必要がなくなるため、マルチプロジェクションディスプレイが本来有している実効階調数が低下したりダイナミックレンジが狭くなったりすることがなくなる。
また、実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400によれば、LED光源132R,132G,132Bの発光光量を液晶装置134R,134G,134B毎に独立に制御することができるようになるため、プロジェクタユニット130毎の色特性の違いをも、LED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御することにより吸収することができるようになる。
実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400においては、このLED光源の発光光量を各色光毎に制御している。
実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400においては、固体光源制御部170は、プロジェクタユニット130毎及び/又は液晶装置134R,134G,134B毎に、LED光源132R,132G,132Bに供給する電圧をそれぞれ独立に制御するものであっても、LED光源132R,132G,132Bの発光期間をそれぞれ独立に制御するものであってもよい。いずれの場合も、LED光源132R,132G,132Bの輝度を容易に低くしたり高くしたりできる。
図20は、実施形態5に係るマルチプロジェクションディスプレイの作用効果を説明するために示す図である。
実施形態5に係るマルチプロジェクションディスプレイ500(図示せず。)は、実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400の場合と同様に、各プロジェクタユニット130毎にLED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御する固体光源制御部172(図示せず。)を有している。また、固体光源制御部172は、実施形態4に係るマルチプロジェクションディスプレイ400の場合と同様に、各液晶装置134R,134G,134B毎にLED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御する機能も有している。
実施形態5に係るマルチプロジェクションディスプレイ500においては、固体光源制御部172が、上記の機能に加えて、LED光源132R,132G,132Bの発光光量を動的に制御する機能をも有している。
すなわち、図20(b)に示すように、全体的に暗い画像を表示させるような場合(例えば、映画の夜のシーンを表示させるような場合)には、液晶装置134R,134G,134Bの光透過率を低くするのに代えて又はそれに加えてLED光源132R,132G,132Bの発光光量を小さくすることにより、画面全体を暗くすることができるようになる。また、図20(a)に示すように、全体的に明るい画像を表示させるような場合(例えば、映画の昼の屋外のシーンを表示させるような場合)には、液晶装置134R,134G,134Bの光透過率を高くするのに代えて又はそれに加えてLED光源132R,132G,132Bの発光光量を大きくすることにより、画面全体を明るくすることができるようになる。
このため、従来よりも実効階調数やダイナミックレンジを大きくとることができ、黒レベルの優れた高画質のマルチプロジェクションディスプレイとなる。
図21は、実施形態6に係るマルチプロジェクションディスプレイの作用効果を説明するために示す図である。
実施形態6に係るマルチプロジェクションディスプレイ600(図示せず。)は、実施形態5に係るマルチプロジェクションディスプレイ500の場合と同様に、各プロジェクタユニット130毎に、かつ、液晶装置134R,134G,134B毎にLED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御する固体光源制御部174(図示せず。)を有している。また、固体光源制御部174は、実施形態5に係るマルチプロジェクションディスプレイ500の場合と同様に、LED光源132R,132G,132Bの発光光量を動的に制御する機能をも有している。
このため、実施形態6に係るマルチプロジェクションディスプレイ600によれば、実施形態5に係るマルチプロジェクションディスプレイ500が有する効果に加えて、以下の効果を有する。
すなわち、図21に示すように、明るい画面と暗い画面とが一画面中に存在するような画像を表示させるような場合に、マルチプロジェクションディスプレイが本来有している実効階調数やダイナミックレンジを超える表現能力を発揮できるようになり、さらに高画質の表示を行うことができるようになる。
実施形態7に係るマルチプロジェクションディスプレイ700(図示せず。)は、実施形態6に係るマルチプロジェクションディスプレイ600の場合と同様に、各プロジェクタユニット130毎に、かつ、液晶装置134R,134G,134B毎にLED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御する固体光源制御部176(図示せず。)を有しており、この固体光源制御部176は、LED光源132R,132G,132Bの発光光量をプロジェクタユニット130毎に動的に制御する機能を有している。
実施形態7に係るマルチプロジェクションディスプレイ700は、液晶装置として、一の単位画面情報について2回以上の書込みを行う液晶装置134R,134G,134B(図示せず。)を有している。そして、実施形態7に係るマルチプロジェクションディスプレイ700においては、固体光源制御部176は、1フレーム中における固体光源の発光を、液晶装置134R,134G,134Bの少なくとも1回目の書込み期間を避けて行わせる機能を有している。
実施形態7に係るマルチプロジェクションディスプレイ700によれば、図22に示すように、一の単位画面情報について2回以上の書込みを行う、いわゆるn倍速駆動(但し、nは2以上の自然数。)の液晶装置を用いるとともに、固体光源の発光を液晶装置の少なくとも1回目の書込み期間を避けて行なわせるようにしたため、投写画像を間欠的にスクリーンに投写できるようになる。このため、ホールド型の欠点である尾引き現象を緩和することができ、滑らかで良質な動画表示を行うことができるようになる。
また、1回目の書込み期間においては液晶分子がまだ十分に応答していない状態にあるため、液晶装置のコントラストを高めるのは容易ではないが、実施形態7に係るマルチプロジェクションディスプレイ700によれば、このような1回目の書込み期間を避けて固体光源の発光を行わせるようにしたため、液晶装置ひいてはマルチプロジェクションディスプレイにおけるコントラストをさらに向上させることができるという効果もある。
図23は、実施形態8に係るマルチプロジェクションディスプレイの動作を示す図である。実施形態8に係るマルチプロジェクションディスプレイ800(図示せず。)は、実施形態6に係るマルチプロジェクションディスプレイ600と同様に、各プロジェクタユニット130毎に、かつ、液晶装置134R,134G,134B毎にLED光源132R,132G,132Bの発光光量を制御する固体光源制御部178(図示せず。)を有しており、この固体光源制御部178は、LED光源132R,132G,132Bの発光光量をプロジェクタユニット130毎に動的に制御する機能を有している。
このため、実施形態8に係るマルチプロジェクションディスプレイ800によれば、LED光源132R,132G,132Bの発光を液晶装置134R,134G,134Bの画像の書込み期間を避けて行わせるようにしたため、マルチプロジェクションディスプレイにおけるコントラストをさらに向上させることができるという効果もある。
図24は、実施形態9に係るマルチプロジェクションディスプレイの構成を示す図である。実施形態9に係るマルチプロジェクションディスプレイ900は、図24に示すように、前面投写型のマルチプロジェクションディスプレイである。
実施形態9に係るマルチプロジェクションディスプレイ900は、前面投写型のマルチプロジェクションディスプレイであるが、各プロジェクタユニット930の光源として、点灯するとすぐに安定した発光状態が得られる(瞬時点灯可能な)LED光源(図示せず。)を用いているため、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100の場合と同様の効果が得られる。
図25は、実施形態10に係るマルチプロジェクションディスプレイの構成を示す図である。図25(a)は側面から見た断面図であり、図25(b)は正面図である。
実施形態10に係るマルチプロジェクションディスプレイ1000は、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100とほぼ同様の構成を有しているが、図25に示すように、撮像装置における撮像素子142がマルチプロジェクションディスプレイ1000の筐体102内に配置されている点で実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100の場合とは異なっている。
このため、実施形態10に係るマルチプロジェクションディスプレイ1000によれば、実施形態1に係るマルチプロジェクションディスプレイ100が有する効果に加えて、以下の効果を有する。
すなわち、撮像装置を一旦マルチプロジェクションディスプレイ1000の筐体102内に正しく設置すれば、調整作業終了後に撮像装置を後片付けする必要がなくなるため、投写画像の撮影の度に撮像装置を設置し直す必要がなくなり、その結果、調整作業が容易になり調整時間も短くて済むようになる。
さらにまた、撮影結果を処理するための制御回路をすべて筐体102内に収納することが容易になり、マルチプロジェクションディスプレイ1000の移動、設置が容易になるという効果もある。
これらの固体光源を用いることによっても、すぐに安定した点灯状態が得られ調整が容易であるとともに、十分な輝度と演色性をもったマルチプロジェクションディスプレイが得られる。
Claims (22)
- 固体光源からの光を画像情報に応じて変調して投写する複数のプロジェクタユニットと、
前記複数のプロジェクタユニットのそれぞれに入力する画像情報(以下「単位画像情報」という。)を生成する単位画像情報生成部と、
前記複数のプロジェクタユニットのうちの一台のプロジェクタユニットによってスクリーンに投写された投写画像を撮影する撮影装置と、
前記スクリーンに投写された投写画像についての撮影結果に基づいて前記単位画像情報の補正を行う単位画像情報補正部とを有し、
前記撮影は、前記一台のプロジェクタユニットを含む隣接するプロジェクタユニットの固体光源のみが点灯状態の時間に行なわれることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記固体光源が、LED光源、半導体レーザ光源、固体レーザ光源又はEL光源であることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜2のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記単位画像情報補正部は、前記プロジェクタユニットにより投写された調整用単位画像を撮影した結果に基づいて前記単位画像情報の補正を行うことを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記単位画像情報補正部は、前記プロジェクタユニットにより投写される単位画像の形状、位置及び/又は傾きについての補正を行うことを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記単位画像情報補正部は、前記プロジェクタユニットにより投写される単位画像の輝度及び/又は色についての補正を行うことを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記単位画像情報補正部は、前記複数のプロジェクタユニットにおける各画素ごとに輝度及び/又は色についての補正を行う機能を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
スクリーンに投写された投写画像を撮影する撮像装置をさらに有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜7のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記単位画像情報補正部は、前記撮影結果に基づいて決定された補正パラメータを用いて前記単位画像情報の補正を行うことを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項8に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶部をさらに有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項8又は9に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
所定の場合に調整用画像の撮影を行って前記補正パラメータの取得を自動的に行う補正パラメータ自動取得装置をさらに有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜10のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
マルチプロジェクションディスプレイに含まれる光学要素の位置及び/又は姿勢についての補正を行う光学補正手段をさらに有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項11に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
所定の場合に調整用画像の撮影を行って前記光学要素の位置及び/又は姿勢についての補正を自動的に行う光学要素自動補正装置をさらに有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜12のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記固体光源の発光光量を、前記プロジェクタユニット毎に独立に制御する固体光源制御部をさらに有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜13のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記複数のプロジェクタユニットからの投写画像を投写する透過型スクリーンをさらに有する背面投写型のマルチプロジェクションディスプレイであることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1〜13のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
プロジェクタユニットからの投写画像を前面に投写する前面投写型のマルチプロジェクションディスプレイであることを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項1に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記プロジェクタユニットは、複数の色光を生成する固体光源、それぞれが前記複数の色光のそれぞれを変調する複数の電気光学変調装置及び前記複数の電気光学変調装置によって変調された色光を投写する投写光学系を有し、
前記複数のプロジェクタユニットのそれぞれに入力する単位画像情報を生成する単位画像情報生成部と、
前記プロジェクタユニット毎に前記固体光源の発光光量を制御する固体光源制御部とを有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項16に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記固体光源制御部は、前記電気光学変調装置毎に前記固体光源の発光光量を制御する機能を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項16又は17に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記固体光源制御部は、前記固体光源の発光光量を動的に制御する機能を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項16〜18のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記固体光源制御部は、前記固体光源に供給する電圧を前記プロジェクタユニット毎又は前記電気光学変調装置に制御する機能を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項16〜18のいずれかに記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記固体光源制御部は、固体光源の発光期間を前記プロジェクタユニット毎又は前記電気光学変調装置毎に制御する機能を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項20に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記電気光学変調装置は、一の単位画面情報について2回以上の書込みを行う液晶装置であって、
前記固体光源制御部は、1フレーム中における固体光源の発光を、前記液晶装置の少なくとも1回目の書込み期間を避けて行わせる機能を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。 - 請求項20に記載のマルチプロジェクションディスプレイにおいて、
前記電気光学変調装置は、複数の画面領域毎に順次画像の書込みを行う液晶装置であって、
前記固体光源制御部は、1フレーム中における固体光源の発光を、前記液晶装置の画像の書込み期間を避けて行わせる機能を有することを特徴とするマルチプロジェクションディスプレイ。
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