JP5110911B2 - Image projection system and image projection method - Google Patents
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本発明は、複数の投射画像間に生じる位置ずれを調整する画像投射システムおよび画像投射方法に関する。 The present invention relates to an image projection system and an image projection method for adjusting a positional shift that occurs between a plurality of projection images.
近年、臨場感のある高精細な映像の処理技術が急速に普及し、ハイビジョンを超える超高精細映像の表示が実現されつつある。現在、高精細な画像表示においては、投射型ディスプレイが有望であるが、その内部に設けられた表示素子は微細な画素構造となり、複数の表示素子から投射される投射画像間の位置ずれ(画素ずれ)を高精度かつ自動的に調整する技術が必要となっている。 In recent years, high-definition video processing technology with a sense of reality has rapidly spread, and display of ultra-high-definition video exceeding high-vision is being realized. At present, projection displays are promising for high-definition image display, but the display elements provided in the display have a fine pixel structure, and the positional deviation (pixels) between projected images projected from a plurality of display elements It is necessary to have a technique for automatically adjusting the deviation) with high accuracy.
従来、投射画像の位置調整は、一般的に調整者が目視観察により調整を行う方法をとっているため、個々の調整者の経験と感によるところが大きく、調整に多大な時間を要する。このため、調整の定量的な評価と自動調整が必要とされている。 Conventionally, since the position of the projected image is generally adjusted by the adjuster through visual observation, the position and the feeling of each adjuster are large, and the adjustment takes a lot of time. For this reason, quantitative evaluation of adjustment and automatic adjustment are required.
投射画像の定量的な位置調整技術として特許文献1には、スクリーン上にX方向およびY方向のラインセンサを配置し、各ラインセンサから入力される信号に基づいて調整を行うことが記載されている。また、特許文献2には、スクリーン上に見える領域と見えない領域の位置調整を行うことが記載されている。また、非特許文献1には、高精細投射画像の位置調整方法として、山型の画像パターンの投影によるコンバーゼンス補正と、周期構造パターンの投影による表示素子間の位置関係の検出方法が記載されている。
従来の投射画像の位置調整では、画像投射前に長時間のヒートランニングが必要であることと、画面全体を使用して位置調整を行うこととにより、所望の画像の投射開始前に位置調整が行われる。しかし、その位置調整後、所望の画像の投射中には、熱などによって生じる投射画像の位置ずれを自動的に補正し、常時、最適に調整することはできず、安定した高精細画像の表示が困難であった。 In conventional projection image position adjustment, long-time heat running is required before image projection, and position adjustment is performed using the entire screen, so that position adjustment can be performed before the start of projection of a desired image. Done. However, after the position adjustment, during the projection of the desired image, the misalignment of the projected image caused by heat, etc. is automatically corrected and cannot always be optimally adjusted, and stable high-definition image display It was difficult.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、所望の投射画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができる画像投射システムおよび画像投射方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problem, and an object thereof is to provide an image projection system and an image projection method capable of adjusting the position of a projection image even during projection of a desired projection image. To do.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第1の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第1の表示領域と異なる第2の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射する複数の画像投射手段であって、所定の空間周波数で輝度が周期的に変化する第1のパターン画像を投射する第1の画像投射手段と、前記所定の空間周波数で輝度が周期的に変化し前記第1のパターン画像とは空間位相特性の異なる第2のパターン画像を、前記第2のパターン画像に与える位相量を時間的に変化させながら投射する第2の画像投射手段とを備え、前記第2の表示領域に投射された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像を検出するパターン画像検出手段と、前記パターン画像検出手段によって検出された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、前記位置ずれ量検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する位置調整手段と、を備えたことを特徴とする画像投射システムである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and projects a projection image on a first display area and a pattern image for detecting misalignment in a second display area different from the first display area. A plurality of image projecting means for projecting the first image projecting means for projecting the first pattern image whose brightness periodically changes at a predetermined spatial frequency, and the brightness periodically at the predetermined spatial frequency. Second image projecting means for projecting a second pattern image that changes to the first pattern image and having a spatial phase characteristic different from that of the first pattern image while temporally changing a phase amount given to the second pattern image. comprising, a pattern image detection means for detecting a composite image of the projected first pattern image and the second pattern image on the second display area, the pattern image detected by the detecting means a first Based on the aliasing components occurring in the composite image of the pattern image second pattern image, and positional deviation amount detecting means for detecting a positional deviation amount between the projection image projected from the plurality of image projection means, said position An image projection system comprising: a position adjustment unit that adjusts a position of the projection image based on the positional deviation amount detected by the deviation amount detection unit.
また、本発明の画像投射システムは、前記複数の画像投射手段として第1の画像投射手段と第2の画像投射手段を備え、前記第1の画像投射手段は、所定の空間周波数で輝度が周期的に変化する第1のパターン画像を投射し、前記第2の画像投射手段は、前記所定の空間周波数で輝度が周期的に変化し前記第1のパターン画像とは空間位相特性の異なる第2のパターン画像を投射し、前記位置ずれ量検出手段は、前記パターン画像検出手段によって検出された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて前記位置ずれ量を検出することを特徴とする。 In addition, the image projection system of the present invention includes a first image projection unit and a second image projection unit as the plurality of image projection units, and the first image projection unit has a periodicity with a predetermined spatial frequency. A first pattern image that changes periodically, and the second image projecting means is a second that has a spatial phase characteristic different from that of the first pattern image because the luminance periodically changes at the predetermined spatial frequency. The positional deviation amount detection unit is configured to detect the positional deviation based on a aliasing component generated in a composite image of the first pattern image and the second pattern image detected by the pattern image detection unit. It is characterized by detecting the quantity.
また、本発明の画像投射システムにおいて、前記第1のパターン画像の空間位相特性が一定である方向に沿って前記第2のパターン画像の空間位相特性が変化することを特徴とする。 In the image projection system of the present invention, the spatial phase characteristic of the second pattern image changes along a direction in which the spatial phase characteristic of the first pattern image is constant.
また、本発明の画像投射システムにおいて、前記パターン画像検出手段が前記第2の表示領域内に配置されていることを特徴とする。 In the image projection system of the present invention, the pattern image detection means is arranged in the second display area.
また、本発明は、複数の画像投射手段から第1の表示領域に投射画像を投射すると共に前記第1の表示領域と異なる第2の表示領域に、位置ずれ検出用のパターン画像であって、所定の空間周波数で輝度が周期的に変化する第1のパターン画像と、前記所定の空間周波数で輝度が周期的に変化し前記第1のパターン画像とは空間位相特性の異なる第2のパターン画像とを、前記第2のパターン画像に与える位相量を時間的に変化させながら投射し、前記第2の表示領域に投射された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像を検出し、検出された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出し、検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整することを特徴とする画像投射方法である。 Further, the present invention is a pattern image for detecting misalignment in a second display area different from the first display area while projecting a projection image from a plurality of image projecting means to the first display area , A first pattern image whose luminance periodically changes at a predetermined spatial frequency, and a second pattern image whose luminance periodically changes at the predetermined spatial frequency and which has a different spatial phase characteristic from the first pattern image Are projected while temporally changing the phase amount given to the second pattern image, and a composite image of the first pattern image and the second pattern image projected on the second display area Detecting the amount of positional deviation between the projected images projected from the plurality of image projecting means based on the detected aliasing component generated in the synthesized image of the first pattern image and the second pattern image Shi An image projection method characterized by adjusting the position of the projection image based on the detected positional deviation amount.
本発明によれば、第1の表示領域に投射画像を投射すると共に第2の表示領域に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、そのパターン画像に基づいて投射画像の位置を調整することによって、所望の投射画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができるという効果が得られる。 According to the present invention, by projecting a projection image on the first display area, projecting a pattern image for detecting displacement in the second display area, and adjusting the position of the projection image based on the pattern image. The effect that the position of the projection image can be adjusted even during the projection of the desired projection image is obtained.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態における画像投射の様子を示している。画像投射装置1によってスクリーン2(第1の表示領域)に画像が投射され、スクリーン2上に表示された表示画像4を観察者3が観察する。同時に、スクリーン枠5(第2の表示領域)には位置ずれ検出用のパターン画像6が画像投射装置1によって投射される。このパターン画像6はカメラ7によって撮像される。観察者3は、パターン画像6が投射される側とは反対側から表示画像4を観察するので、パターン画像6は観察者3には見えず、表示画像4の投射中でもパターン画像6が観察の邪魔となることはない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a state of image projection in one embodiment of the present invention. An image is projected onto the screen 2 (first display area) by the image projection device 1, and the observer 3 observes the display image 4 displayed on the
図2は、本実施形態による画像投射システムの構成を示している。投射画像は表示画像信号源8から再生され、位置ずれ検出用のパターン画像は検出パターン発生装置9から生成される。これらはビデスイッチャー等の画像合成器10によって合成されて画像信号処理装置11に入力される。パターン画像の総画素数は投射画像と比較して少なくてよく、また同じパターンをスクリーン枠5の複数領域に表示するのみでよい。また、投射画像に対して検出パターンを画像合成したものを表示画像信号源8から再生してもよい。
FIG. 2 shows the configuration of the image projection system according to the present embodiment. The projection image is reproduced from the display image signal source 8, and the pattern image for detecting the displacement is generated from the
画像信号処理装置11によって投射画像の歪みや位置ずれの補正処理が施される。画像信号処理装置11の出力信号は画像投射装置1に入力される。画像投射装置1は複数の表示素子を有しており、一例として本実施形態では、R信号に対応した表示素子13r、2種類のG信号に対応した表示素子13g1,13g2、B信号に対応した表示素子13bを有している。これらの表示素子に対して、各信号に基づいた画像が入射し、光学的に合成されてスクリーン2およびスクリーン枠5へ画像が投射される。
The image
これらの表示素子としては、透過型や反射型の液晶デバイスや、デジタルマイクロミラーデバイス、グレーティングライトバルブ等が使用可能である。電気制御式の微動ステージ14によって、これらの表示素子の位置を微調整することが可能である。この微動ステージ14としては、ステッピングモータや圧電素子等を基本構成とするものが使用可能であり、表示素子の1画素の大きさの約1/50以下の分解能を有するものを使用することが望ましい。
As these display elements, transmissive or reflective liquid crystal devices, digital micromirror devices, grating light valves, and the like can be used. The position of these display elements can be finely adjusted by the electrically controlled
スクリーン枠5に投射されたパターン画像6はカメラ7で撮像され、カメラ7から画像信号が位置ずれ演算装置15へ出力される。カメラ7はアレー状のCCDやCMOSのセンサあるいはフォトダイオード等の受光センサを有しており、カメラレンズを介して入射したパターン像がセンサ位置で結像する。位置ずれ演算装置15は、表示素子13r,13g1,13g2,13bのそれぞれによって投射された画像間の位置ずれ量をカメラ7からの画像信号に基づいて演算(検出)する。位置ずれ演算装置15は画像の歪み量を演算することも可能である。
The pattern image 6 projected on the
位置ずれ演算装置15からは、演算された位置ずれ量に基づいた信号が画像信号処理装置11またはステージ制御装置16へ出力される。画像信号処理装置11は位置ずれ演算装置15からの信号に基づいて、各表示素子へ入射させる画像を形成するための画像信号を、位置ずれが解消するように画像処理によって補正(調整)する。また、ステージ制御装置16は微動ステージ14を駆動し、位置ずれが解消するように、水平方向と垂直方向、また必要に応じて回転方向の位置制御を行い、表示素子13r,13g1,13g2,13bの位置を調整する。位置ずれ演算装置15から検出パターン発生装置9へ出力される制御信号に基づいて、位置ずれ検出用の複数のパターン画像を切り替えて表示することも可能である。
A signal based on the calculated misregistration amount is output from the
次に、本実施形態における位置ずれの検出方法を説明する。高精細映像の表示方法として、緑画像用の表示素子を2枚使用し、半画素ずらしで各表示素子からの画像を合成する方法があり、将来の高精細映像表示に有効な方法となっている(M. Kanazawa, et al., Journal of SID, Vol.12, No.1, 2004, pp.93-103)。この方法を本実施形態に適用することも可能である。 Next, a method for detecting misalignment in the present embodiment will be described. As a method for displaying high-definition video, there is a method of using two display elements for green images and synthesizing images from each display element by shifting by half a pixel, which is an effective method for future high-definition video display. (M. Kanazawa, et al., Journal of SID, Vol. 12, No. 1, 2004, pp. 93-103). This method can also be applied to this embodiment.
急速に高精細化が進む画像表示において、より高精度な位置ずれの検出と調整の技術が必要となっているが、2枚の緑画像の位置調整には特に高精度な位置検出・補正の技術が要求される。複数の画像間の位置ずれを検出するのに有効な方法として、周期構造の輝度分布を持つパターンを投射し、画像同士の相対位置のずれにより生じる画像の折り返し成分を検出する方法がある(前述した非特許文献1参照)。以下、本実施形態にこの方法を適用した例を説明する。 In image display that is rapidly becoming higher in definition, more accurate positional deviation detection and adjustment techniques are required. However, for the position adjustment of two green images, particularly high-precision position detection / correction is required. Technology is required. As an effective method for detecting misalignment between a plurality of images, there is a method of projecting a pattern having a luminance distribution of a periodic structure and detecting an aliasing component of an image caused by misalignment between the images (described above). Non-patent document 1). Hereinafter, an example in which this method is applied to the present embodiment will be described.
本実施形態では、2つの画像間の水平方向の位置ずれを検出するために、図3に示す第1のパターン画像300と第2のパターン画像310を用いる。第1のパターン画像300は、水平方向に所定の空間周波数で輝度が変化する周期的な輝度分布を有している。第2のパターン画像310も第1のパターン画像300と同じ空間周波数で輝度が変化する周期的な輝度分布を有しているが、第1のパターン画像300とは空間位相特性が異なっており、第1のパターン画像300と第2のパターン画像310は位相差320を有している。
In the present embodiment, the
図3においてパターン部分300aは輝度の高い部分であり、パターン部分300bは輝度の低い部分である。図3においては、図の表現上の制約から、パターン部分300a,300bのそれぞれの中での輝度の変化を表していないが、実際には水平方向に沿って輝度が滑らかに変化しているものとする。
In FIG. 3, the
第1のパターン画像300は、基準となる表示素子(以下、第1の表示素子とする)に入射し、第2のパターン画像310は、位置合わせ対象の画像を投射する表示素子(以下、第2の表示素子とする)に入射する。また、第1のパターン画像300と第2のパターン画像310はスクリーン枠5の同じ位置に投射される。以下で説明するように、位置ずれ演算装置15は、時分割で2つのパターン画像の位相差を変化させながら、2つのパターン画像の合成画像において位置ずれにより生じる折り返し成分を検出し、折り返し成分が最小となる位相差を求め、その位相差に基づいて正規の位置からの位置ずれ量を検出する。
The
一例として、水平方向(x方向)の位置ずれの検出方法を説明する。第1の表示素子に対して、x方向の輝度分布が以下の(1)式のg1で表される第1のパターン画像を表示(投射)させる。ただし、fはパターンの空間周波数であり、i(i=1,2,・・・,N)は画素位置であり、δはデルタ関数である。 As an example, a method for detecting a displacement in the horizontal direction (x direction) will be described. A first pattern image whose luminance distribution in the x direction is represented by g 1 in the following equation (1) is displayed (projected) on the first display element. Here, f is a spatial frequency of the pattern, i (i = 1, 2,..., N) is a pixel position, and δ is a delta function.
また、第2の表示素子に対して、第1のパターン画像から半画素ずれた位置が正規の位置であり、x方向の輝度分布が以下の(2)式のg2で表される第2のパターン画像を表示(投射)させる。 In addition, a position that is shifted by a half pixel from the first pattern image with respect to the second display element is a normal position, and a luminance distribution in the x direction is a second expressed by g 2 in the following equation (2). The pattern image is displayed (projected).
もし、第2の表示素子によって表示される第2のパターン画像の位置がq画素ずれており、第1のパターン画像を位相の基準として第2のパターン画像に加える位相差を2πfpとした場合、折り返し成分が生じなくなる条件は以下の(3)式で表される。すなわち、折り返し成分が最小となる位相pを求めることで、正規の位置からの位置ずれ量qを求めることができる。なお、第1のパターン画像および第2のパターン画像の輝度分布の周期構造として、上記のような正弦波状の分布の他に矩形波状の分布を用いてもよい。 If the position of the second pattern image displayed by the second display element is shifted by q pixels, and the phase difference added to the second pattern image with the first pattern image as a phase reference is 2πfp, The condition that the aliasing component does not occur is expressed by the following equation (3). That is, by obtaining the phase p that minimizes the aliasing component, the positional deviation amount q from the normal position can be obtained. In addition, as a periodic structure of the luminance distribution of the first pattern image and the second pattern image, a rectangular wave distribution may be used in addition to the sine wave distribution as described above.
以下、図4を参照しながら位置ずれ検出の具体的な手順を説明する。検出パターン発生装置9は、固定パターンである第1のパターン画像を生成すると共に、第1のパターン画像に対して所定の位相差を有する第2のパターン画像を生成する(ステップS100)。2つのパターン画像がそれぞれ別々に画像合成器10によって投射画像と合成され、画像信号処理装置11によって処理された後、第1のパターン画像が第1の表示素子によって投射され、第2のパターン画像が第2の表示素子によって投射される(ステップS110)。
Hereinafter, a specific procedure for detecting misregistration will be described with reference to FIG. The detection
スクリーン枠5に表示された第1のパターン画像および第2のパターン画像の合成画像がカメラ7によって撮像され、位置ずれ演算装置15へ画像信号が出力される(ステップS120)。位置ずれ演算装置15はカメラ7からの画像信号に基づいて、撮像された画像から、位置ずれ検出用のパターン画像が投射された領域の画像を抽出する(ステップS130)。
A composite image of the first pattern image and the second pattern image displayed on the
位置ずれ演算装置15は、この領域の画像に対してFFT(Fast Fourier Transform)を行い(ステップS140)、折り返し成分の大きさを検出する(ステップS150)。予め設定された位相差の条件のうち、まだ折り返し成分の検出を行っていない条件がある場合(ステップS160でNOの場合)、検出パターン発生装置9は、位置ずれ演算装置15から出力される制御信号に基づいて、第2のパターン画像に与える位相量を変更する(ステップS170)。
The position
予め設定された全ての位相差の条件で折り返し成分の検出を行うまで、第2のパターン画像の位相量を微小に変化させながら、上記のステップS100〜S170が繰り返される。予め設定された全ての位相差の設定条件で折り返し成分の検出を行った場合には、位置ずれ演算装置15は各位相差の設定条件で検出された折り返し成分の最小値を求める(ステップS180)。さらに、位置ずれ演算装置15は、その最小値に相当する位相量から2つのパターン画像の位置ずれ量を(3)式により算出すると共に、スクリーン枠5上の複数箇所で求めた位置ずれ量を補間演算することによって、スクリーン2上の位置ずれ量を算出する(ステップS190)。
Steps S100 to S170 are repeated while slightly changing the phase amount of the second pattern image until the aliasing component is detected under all the preset phase difference conditions. When the aliasing component is detected under all the preset phase difference setting conditions, the
上記の方法により位置ずれ量を精度良く検出するためには、第2のパターン画像に与える位相量の変化量を小さくし、上記のステップS100〜S170の繰り返し回数を増やすことが望ましい。または、位相量の変化量を大きくして位置ずれ量を粗く検出した後、位相量の変化量を小さくして位置ずれ量を検出することによって精度を上げてもよい。また、上記の方法では、水平方向の位置ずれ検出の場合、画像の縦方向については画像を加算平均し、画像に重畳しているランダムノイズを低減してもよい。 In order to accurately detect the amount of positional deviation by the above method, it is desirable to reduce the amount of change in the phase amount given to the second pattern image and increase the number of repetitions of steps S100 to S170. Alternatively, the accuracy may be increased by increasing the amount of change in the phase amount and roughly detecting the amount of positional deviation, and then detecting the amount of positional deviation by reducing the amount of change in the phase amount. In the above method, in the case of detecting a positional deviation in the horizontal direction, the images may be averaged in the vertical direction of the image to reduce random noise superimposed on the image.
次に、位置ずれ検出の他の方法を説明する。図5に示す第1のパターン画像500を第1の表示素子に表示させると共に、第2のパターン画像510を第2の表示素子に表示させてもよい。第1のパターン画像500と第2のパターン画像510の空間周波数は同じであるが、第2のパターン画像510の空間位相特性は、第1のパターン画像500の空間位相特性が一定である方向(図5の垂直方向)に沿って変化している。すなわち、第1のパターン画像500と第2のパターン画像510の同じ垂直方向位置における位相差は、垂直方向位置に応じて変化している。
Next, another method for detecting misalignment will be described. The
以下、図6を参照しながら、図5に示した2つのパターン画像を用いた位置ずれ検出の手順を説明する。検出パターン発生装置9は、図5に示した第1のパターン画像および第2のパターン画像を生成する(ステップS200)。2つのパターン画像がそれぞれ別々に画像合成器10によって投射画像と合成され、画像信号処理装置11によって処理された後、第1のパターン画像が第1の表示素子によって投射され、第2のパターン画像が第2の表示素子によって投射される(ステップS210)。
Hereinafter, the procedure for detecting misalignment using the two pattern images shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. The
スクリーン枠5に表示された第1のパターン画像および第2のパターン画像の合成画像がカメラ7によって撮像され、位置ずれ演算装置15へ画像信号が出力される(ステップS220)。位置ずれ演算装置15はカメラ7からの画像信号に基づいて、撮像された画像から、位置ずれ検出用のパターン画像が投射された領域の画像を抽出する(ステップS230)。
A composite image of the first pattern image and the second pattern image displayed on the
位置ずれ演算装置15は、この領域の画像に対してFFTを行い(ステップS240)、折り返し成分の大きさを検出する(ステップS250)。このとき、位置ずれ演算装置15は図5の垂直方向の複数位置で折り返し成分の大きさを検出する。
The positional
続いて、位置ずれ演算装置15は各垂直方向位置で検出された折り返し成分の最小値を求める(ステップS260)。さらに、位置ずれ演算装置15は、その最小値に相当する位相量から2つのパターン画像の位置ずれ量を(3)式により算出すると共に、スクリーン枠5上の複数箇所で求めた位置ずれ量を補間演算することによって、スクリーン2上の位置ずれ量を算出する(ステップS270)。上記のように、垂直方向の各位置で位相差の異なる第1のパターン画像および第2のパターン画像を用いることによって、図4に示した、時分割で位相差を変化させる方法で生じる繰り返し操作は不要となり、位置調整を高速に行うことができる。
Subsequently, the positional
上記では、水平方向の位置ずれの検出方法を説明したが、垂直方向の位置ずれの検出方法も同様である。例えば、図7に示すように、垂直方向に周期的な輝度変化を有する第1のパターン画像700を、基準となる第1の表示素子に表示させると共に、水平方向の各位置における空間位相特性が変化している第2のパターン画像710を、位置合わせ対象の画像を投射する第2の表示素子に表示させ、上記と同様の方法で位置ずれを検出すればよい。
In the above description, the method for detecting the positional deviation in the horizontal direction has been described, but the method for detecting the positional deviation in the vertical direction is the same. For example, as shown in FIG. 7, a
また、垂直方向および水平方向の位置ずれを1画面内で検出するには以下のようにすればよい。すなわち、図8に示すように、図5における水平方向の位置ずれ検出用の第1のパターン画像500および第2のパターン画像510をスクリーン枠5内の第1領域800に投射すると共に、図7における垂直方向の位置ずれ検出用の第1のパターン画像700および第2のパターン画像710をスクリーン枠5内の第2領域810に投射する。
Further, in order to detect the positional deviation in the vertical direction and the horizontal direction within one screen, the following may be performed. That is, as shown in FIG. 8, the
位置ずれ演算装置15は、カメラ7で撮像された画像のうち、第1領域800の画像から水平方向の位置ずれ量を算出すると共に、第2領域810の画像から垂直方向の位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、水平方向および垂直方向の投射画像の位置調整が行われる。
The
あるいは、以下のようにしてもよい。すなわち、図5における水平方向の位置ずれ検出用の第1のパターン画像500および第2のパターン画像510をスクリーン枠5に投射する第1の状態と、図7における垂直方向の位置ずれ検出用の第1のパターン画像700および第2のパターン画像710をスクリーン枠5に投射する第2の状態とを時分割で切り替えるようにする。
Alternatively, the following may be used. That is, the first state in which the
このため、位置ずれ演算装置15は検出パターン発生装置9へ制御信号を出力し、第1の状態と第2の状態を切り替えながら、第1の状態で撮像された画像から水平方向の位置ずれ量を算出し、第2の状態で撮像された画像から垂直方向の位置ずれ量を算出する。算出された位置ずれ量に基づいて、水平方向および垂直方向の投射画像の位置調整が行われる。
For this reason, the
この方法によれば、水平方向および垂直方向の位置ずれ検出用のパターン画像を同時に投射する方法と比較して、スクリーン枠5の領域をより広く使用して各方向の位置ずれを検出することが可能となるので、位置ずれ検出の精度を向上することができる。また、パターン画像の表示領域が比較的狭い領域に限られている場合には、パターン画像の輝度変化の周波数fを最適に選び、表示領域に応じて適した周波数帯域に折り返し成分を発生させるようにしてもよい。
According to this method, it is possible to detect a positional shift in each direction by using a larger area of the
次に、受光センサの配置位置の他の例を説明する。上記では、受光センサを有するカメラ7でパターン画像を撮像する説明を行ったが、投射画像のサイズが比較的小さい場合、受光センサをスクリーン枠5上に直接取り付けてもよい。図9は、受光センサ70をスクリーン枠5内に配置した状態を示している。
Next, another example of the arrangement position of the light receiving sensor will be described. In the above description, the pattern image is captured by the
受光センサ70をスクリーン枠5内に配置すると、画像投射装置1から投射されたパターン画像が受光センサ70に直接入射する。これによって、カメラ7でパターン画像を撮像する場合と比較して、カメラレンズの歪みや口径食の影響を受けなくなる。また、パターン画像を受光センサ70上に直接結像するため、高精細かつ高効率に受光することができる。さらに、スクリーン2に表示された投射画像の輝度や反射の影響を少なくすることができ、画像投射中の位置ずれ検出に有利である。
When the light receiving sensor 70 is arranged in the
上述したように、本実施形態によれば、スクリーン2に画像を投射すると共に、スクリーン枠5に位置ずれ検出用のパターン画像を投射し、そのパターン画像に基づいてパターン画像間の位置ずれを検出し、投射画像の位置を調整する。これによって、所望の画像の投射中にも投射画像の位置調整を行うことができ、常時、最適な投射画像を表示することができる。また、位置ずれ検出に係る構成を比較的に簡単なものとすることができる。
As described above, according to the present embodiment, an image is projected onto the
また、同じ空間周波数を有すると共に異なる空間位相特性を有する2種類のパターン画像を投射し、それらの合成画像に生じる折り返し成分に基づいて位置ずれ量を検出することによって、半画素未満の精度で位置ずれ量を高精度に検出することができる。 In addition, by projecting two types of pattern images having the same spatial frequency and different spatial phase characteristics, and detecting the amount of misalignment based on the aliasing component generated in the composite image, the position can be accurately detected with less than half a pixel. The amount of deviation can be detected with high accuracy.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
1・・・画像投射装置、2・・・スクリーン、5・・・スクリーン枠、7・・・カメラ(パターン画像検出手段)、8・・・表示画像信号源、9・・・検出パターン発生装置、10・・・画像合成器、11・・・画像信号処理装置(位置調整手段)、13r,13g1,13g2,13b・・・表示素子(画像投射手段)、14・・・微動ステージ、15・・・位置ずれ演算装置(位置ずれ量検出手段、状態切替手段)、16・・・ステージ制御装置(位置調整手段)、70・・・受光センサ(パターン画像検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image projection apparatus, 2 ... Screen, 5 ... Screen frame, 7 ... Camera (pattern image detection means), 8 ... Display image signal source, 9 ... Detection pattern generator DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第2の表示領域に投射された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像を検出するパターン画像検出手段と、
前記パターン画像検出手段によって検出された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、
前記位置ずれ量検出手段によって検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する位置調整手段と、
を備えたことを特徴とする画像投射システム。 A plurality of image projecting means for projecting a projection image onto the first display area and projecting a pattern image for detecting misregistration onto a second display area different from the first display area , at a predetermined spatial frequency; A first image projecting means for projecting a first pattern image whose luminance changes periodically, and a first phase image having a spatial phase characteristic different from that of the first pattern image whose luminance periodically changes at the predetermined spatial frequency. A second image projecting means for projecting the pattern image of 2 while changing the phase amount given to the second pattern image temporally ,
Pattern image detection means for detecting a composite image of the first pattern image and the second pattern image projected on the second display area;
A positional deviation between the projected images projected from the plurality of image projecting units based on a aliasing component generated in a composite image of the first pattern image and the second pattern image detected by the pattern image detecting unit. A positional deviation amount detecting means for detecting the amount;
Position adjustment means for adjusting the position of the projection image based on the position deviation amount detected by the position deviation amount detection means;
An image projection system comprising:
前記第2の表示領域に投射された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像を検出し、
検出された前記第1のパターン画像と前記第2のパターン画像の合成画像に生じる折り返し成分に基づいて、前記複数の画像投射手段から投射される前記投射画像間の位置ずれ量を検出し、
検出された前記位置ずれ量に基づいて前記投射画像の位置を調整する
ことを特徴とする画像投射方法。 A projection image is projected from a plurality of image projection means to the first display area, and is a pattern image for detecting misalignment in a second display area different from the first display area, and the luminance is at a predetermined spatial frequency. A first pattern image that periodically changes, and a second pattern image whose luminance periodically changes at the predetermined spatial frequency and having a spatial phase characteristic different from that of the first pattern image. Project while changing the phase amount to be given to the pattern image of time ,
Detecting a composite image of the first pattern image and the second pattern image projected on the second display area;
Based on the aliasing component generated in the composite image of the detected first pattern image and the second pattern image, a displacement amount between the projection images projected from the plurality of image projection means is detected,
An image projection method, wherein the position of the projection image is adjusted based on the detected displacement amount.
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