JP5465708B2 - 投影システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影システム及び方法に係り、特に、建造物や家具、自動車等の立体物等、のような変形した立体（三次元）スクリーンに、映像や画像のコンテンツを投影して表示する投影システム及び方法に関するものである。

建造物等の立体物をスクリーンにして、投影機から映像等のコンテンツを投影して表示する技術として、プロジェクションマッピングが知られている。これは、目の錯覚などを利用して様々なビジュアル効果を実現するものである。
プロジェクションマッピングに関して、本発明者は特許文献１に記載の映像表示方法を提案している。この技術は、表示部の色彩又は模様を該表示部の周囲の色彩又は模様と略同一とし、表示部に所定の映像を表示させると共に映像領域の端部を目立たせない映像を表示する。

任意の三次元形状のスクリーンに画像や映像を投影する投影機においては、歪みのない投影画像を生成することが重要である。仮に投影画像に歪みが生じる場合にはその歪みを補正して歪みのない画像を得ることが重要である。例えば、特許文献２には、移動可能な任意の三次元形状のスクリーンに画像を投影して表示する投影システムにおいて、投影機から投影する画像と同一の投影手段を用いて投影する６点以上の校正用の参照点を作成する参照点を作成する手段と、投影された校正用の６点以上の参照点の三次元の位置を計測する位置計測センサとを備え、位置計測センサによって入力された参照点の位置の測定値と画像空間の参照点の位置とを比較することにより、位置計測センサによって計測空間に定義される座標系と画像空間に定義される座標系とを整合させる投影システムの校正装置が開示されている。これにより、従来用いられてきた、三次元位置計測センサの校正ゲージを用いた校正を不要とし、スクリーン物体にずれや歪みのない画像を投影することが可能となる、としている。

また、特許文献３には、三次元の物体に画像を投影する装置に関して、１または複数組のカメラ及び投影機と、物体に投影機から光を投射してカメラで撮影された物体の画像から物体の三次元形状を計測する計測手段と、計測した形状データに基づき作業に関する指示を表す指示データを生成する生成手段と、生成した指示データに応じた画像を物体に投影すべく投影機を制御する制御手段とを備える作業支援システムが開示されている。

特開２００５−２５８１６２号公報 特開２００９−１４７４８０号公報 特開２００３−２７０７１９号公報

上記特許文献２及び３に記載の技術は、画像を投影する物体の形状や位置を三次元測定し、その測定した三次元データに基づいて画像の傾きや位置を計算処理して補正することにより、スクリーンとなる物体の歪みに応じて画像や映像を補正して物体に投影するものである。
従って、上記従来技術は、スクリーンとなる物体の三次元データに基づいて画像の傾きや位置を補正するための計算処理が膨大となる。さらに、スクリーンとなる物体の形状が複雑になればなる程、投影画像を補正するための計算に時間がかかり、負荷が増大する。
更に、投影機の投影位置が変わる度にその三次元補正のための計算を行わなければならず、投影機の設置の自由度が低下する。

そこで、本発明は、従来必要とした、立体スクリーンの三次元データを用いて投影画像を補正するための膨大な計算を不要とし、安価で、投影システム及び方法を実現することにある。
本発明はまた、立体スクリーンに投影する画像や映像のコンテンツの制作段階で、立体スクリーンの形状や歪みを含む二次元データとしてコンテンツを制作して、それを立体スクリーンに投影することができる投影システム及び方法を実現することにある。
本発明はまた、立体スクリーンに投影する二次元データの画像や映像のコンテンツの補正を容易に行うことにある。

本発明に係る投影システムは、好ましくは、投影機を用いて画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）を、スクリーンとなる対象物に投影する投影システムにおいて、
画像コンテンツをスクリーンとなる対象物に投影する、ある場所に配置された投影機と、
該投影機の配置された場所とは異なる１又は複数の場所（別の場所という）に配置され、該対象物に投影された画像コンテンツの１又は複数の部分的な画像コンテンツ（部分画像コンテンツという）を取得する、１又は複数のカメラと、
取得された該１又は複数の該部分画像コンテンツを格納する記憶手段と、
該記憶手段に格納された１又は複数の該部分画像コンテンツを該対象物に投影する、該１又は複数の別の場所に配置された１又は複数の投影機と、を有する投影システムとして構成される。

本発明に係る投影システムは、好ましくは、プログラムを実行する処理装置と、該処理装置で処理された画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）をスクリーンとなる対象物に投影する投影機を有する投影システムにおいて、
該処理装置は、コンピュータグラフィックスのプログラムを実行することにより、画像コンテンツをスクリーンとなる仮想対象物に投影する、ある場所に配置された仮想投影機と、該仮想投影機の配置された場所とは異なる１又は複数の場所（別の場所という）に配置された１又は複数の仮想カメラを用いて、該対象物に投影された画像コンテンツの１又は複数の部分的な画像コンテンツ（部分画像コンテンツという）を生成するものであり、
更に、生成された該１又は複数の該部分画像コンテンツを格納する記憶手段と、
該記憶手段に格納された１又は複数の該部分画像コンテンツを該対象物に投影する、該１又は複数の別の場所に配置された１又は複数の投影機と、を有する投影システムとして構成される。

好ましい例では、前記処理装置は、前記部分画像コンテンツの歪み及び位置ずれを補正する処理を行って、補正した複数の部分画像コンテンツを生成し、
１又は複数の前記投影機は、該補正された該部分画像コンテンツを該スクリーンに投影する上記投影システムとして構成される。

好ましい例では、前記記憶手段は持ち運び可能な記憶媒体である上記投影システムとして構成される。

本発明の投影方法は、好ましくは、投影機を用いて画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）を、スクリーンに投影する投影方法において、
ある場所に配置された投影機から画像コンテンツを、スクリーンとなる対象物に投影するステップと、
該投影機の配置された場所とは異なる１又は複数の場所（別の場所という）に配置されたカメラで、該対象物に投影された画像コンテンツの、１又は複数の部分的な画像コンテンツ（部分画像コンテンツという）を取得するステップと、
取得された該１又は複数の該部分画像コンテンツを記憶手段に格納するステップと、
該１又は複数の別の場所に配置された１又は複数の投影機を用いて、該記憶手段に格納された１又は複数の該部分画像コンテンツを、該対象物に投影する投影方法として構成される。

本発明の投影方法は、好ましくは、プログラムを実行する処理装置と、該処理装置で処理された画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）をスクリーンとなる対象物に投影する投影機を有する投影システムにおける投影方法であって、
該処理装置でコンピュータグラフィックスのプログラムを実行することにより、画像コンテンツをスクリーンとなる仮想対象物に投影する、ある場所に配置された仮想投影機と、該仮想投影機の配置された場所とは異なる１又は複数の場所（別の場所という）に配置された１又は複数の仮想カメラを用いて、該対象物に投影された画像コンテンツの１又は複数の部分的な画像コンテンツ（部分画像コンテンツという）を生成するステップと、
生成された該１又は複数の該部分画像コンテンツを記憶手段に格納するステップと、
該記憶手段に格納された１又は複数の該部分画像コンテンツを、該１又は複数の別の場所に配置された１又は複数の投影機を用いて該対象物に投影するステップと、を有する投影方法として構成される。

本発明の投影方法は、好ましくは、投影機を用いて画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）を、スクリーンに投影する投影方法において、
第３の投影機によって画像コンテンツを、スクリーンとなる対象物に投影するステップと、
該スクリーンに対して該第３の投影機とは別の場所に配置された第１のカメラによって、該第３の投影機から該スクリーンに投影された該画像コンテンツの部分的な画像コンテンツ（第１の部分画像コンテンツ）を取得するステップと、
該スクリーンに対して該第３の投影機及び該第１のカメラとは別の場所に配置された第２のカメラによって、該第３の投影機から該スクリーンに投影された該画像コンテンツの部分的な画像コンテンツ（第２の部分画像コンテンツ）を取得するステップと、
該第１のカメラに対応する場所に配置された第１の投影機によって、該第１の部分画像コンテンツを該スクリーンに投影するステップと、
該第２のカメラに対応する場所に配置された第２の投影機によって、該第２の部分画像コンテンツを該スクリーンに投影するステップと、を有する投影方法として構成される。

好ましい例では、該第１の部分画像コンテンツ及び該第２の部分画像コンテンツの歪み及び位置ずれを補正する処理を行って、補正後第１の部分画像コンテンツ及び補正後第２の部分画像コンテンツを生成するステップを有し、
該第１の投影機及び第２の投影機は、該補正後第１の部分画像コンテンツ及び該補正後第２の部分画像コンテンツを該スクリーンに投影する上記投影方法として構成される。

本発明の投影方法は、好ましくは、プログラムを実行する処理装置と、該処理装置で処理された画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）をスクリーンとなる対象物に投影する投影機を有する投影システムにおける画像コンテンツの投影方法であって、
該処理装置でプログラムを実行することにより、
平面上の座標が定義された第１の画像コンテンツを、ある場所に配置された投影機から該対象物に投影するステップと、
投影された該対象物から取得された第２の画像コンテンツの少なくとも歪みの生じた座標と、該原画像コンテンツの座標とを比較することにより座標のずれ量を示す差分を算出するステップと、
該第１の画像コンテンツの対象となる座標に対して算出した該差分を適用して、元の座標を該差分に応じて逆方向へ変化させて、座標の補正された第３の画像コンテンツを得るステップと、
該第３の画像コンテンツを記憶手段に格納するステップと、
前記場所と別の場所に配置された１又は複数の投影機を用いて、該記憶手段に格納された該第３の画像コンテンツ、又は該第３の画像コンテンツを予め用意された第４の画像コンテンツに置換したものを該対象物に投影するステップと、を有する投影方法として構成される。

また、好ましくは、前記第１の画像コンテンツとして、平面上の座標が定義されたます目状の画像コンテンツを、ある場所に配置された投影機から該対象物に投影し、
該ます目状画像コンテンツの全ての座標について、前記差分を算出する上記投影方法として構成される。

また、好ましくは、前記該第３の画像コンテンツ又は前記第４の画像コンテンツを、該対象物に投影して得られた第５の画像コンテンツを表示器の表示画面に表示するステップと、
該第５の画像コンテンツの第１の基準点を、前記該第３の画像コンテンツ又は前記第４の画像コンテンツの対応する第１の基準点に合せるステップと、
該第１の基準点が合致した後、該第５の画像コンテンツの第２の基準点を、前記該第３の画像コンテンツ又は前記第４の画像コンテンツの対応する第２の基準点に合せることにより、第６の画像コンテンツを得るステップを更に有し、
前記投影機は、該第６の画像コンテンツを該対象物に投影する上記投影方法として構成される。

また、好ましくは、該処理装置でコンピュータグラフィックスのプログラムを実行することにより、
平面上の座標が定義された第１の画像コンテンツを、ある場所に配置された仮想投影機から仮想の対象物に投影し、
投影された該対象物から取得された第２の画像コンテンツの少なくとも歪みの生じた座標と、該原画像コンテンツの座標とを比較することにより座標のずれ量を示す差分を算出し、
該第１の画像コンテンツの対象となる座標に対して算出した該差分を適用して、元の座標を該差分に応じて逆方向へ変化させて、座標の補正された第３の画像コンテンツを得て、得られた該第３の画像コンテンツを記憶手段に格納する上記投影方法として構成される。

本発明によれば、従来必要とした、投影画像を立体スクリーンの形状や歪みに沿わせるために、立体スクリーンの三次元データを用いて投影画像を補正する膨大な計算が不要となるので、計算の負荷を大幅に減らすことが可能となる。
また、投影する画像や映像のコンテンツの制作過程で、立体スクリーンの形状や歪みを含む二次元データとしてコンテンツを制作して、それを立体スクリーンに投影することができる。
また、立体スクリーンに投影する二次元データの画像や映像のコンテンツの補正を容易に行うことができる。

一実施例による投影システムの全体構成を示す図。 一実施例における投影機と立体スクリーンの配置関係を示す図。 一実施例における立体スクリーンを示す斜視図。 一実施例における投影原画像を示す図。 一実施例におけるカメラで取得された画像を示す図。 一実施例における表示画面の表示例を示す図。 実施例２における画像の誤差補正の様子を示す図。 実施例２における立体スクリーンを示す図。 実施例２における画像の誤差補正の様子を示す図。 実施例２における立体スクリーンに投影されるます目状画像の変化を示す図。 実施例２における立体スクリーンに投影されるます目状画像の変化を示す図。 実施例２における画像の位置の補正の様子を示す図。 実施例２における補正後の画像の状態を示す図。 実施例２における分解画像の誤差補正の様子を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例について説明する。

図１は、投影システムの全体構成を示す。
この投影システムは、投影制御装置１からスクリーンとなる三次元の物体（以下、立体スクリーンという）９に画像や映像のコンテンツ（以下単に画像という）を投影して表示するシステムである。投影制御装置１には、立体スクリーン９に投影された画像を取得する複数（図示では３台）のカメラ６１、６２、６３（総じて６と示す）と、立体スクリーン９に画像を投影する複数（図示では３台）の投影機７１、７２、７３（総じて７と示す）が接続される。ここでは、各カメラと各投影機は機械的に一体的に構成されている。例えば、カメラ６１は投影機７１の上部に搭載されて構成されるが如きである。

投影制御装置１は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１、メモリ１２、ハードディスクのような記憶部１３、入力器１４、表示器１５、及びカメラ６を制御するカメラ制御部１６と、投影機７を制御する投影機制御部１７を備える。
ＣＰＵ１１はアプリケーションプログラムを実行して、カメラ６から取得された複数の分割画像のデータを投影機７で投影するための処理を行う。
メモリ１２は、アプリケーションプログラム等のプログラムを格納し、また処理中の種々のデータを一時的に格納する。記憶部１３は、投影用に用意された画像やカメラ６から取得された画像、及び補正された画像等のデータを格納する。

入力器１４は、キーボードやマウス、スキャナ等であり、操作者の操作により原画像や原映像のコンテンツデータを入力する。また、投影ユニット２０１〜２０３の配置や画像の取得やその投影に際して操作者によって入力操作される。
表示器１５は、入力器１４から入力された画像、或いはカメラ６で取得された画像等を表示する。また、正規の（最終的に）投影すべき画像を制作する場合、途中段階の必要な画像を表示する。
カメラ制御部１６は、複数のカメラ６を制御して画像のデータを取得する。投影機制御部１７は、複数の投影機７を制御して、画像を三次元スクリーン９に投影する。

次に、図２は、本実施例における投影機と立体スクリーンの配置関係を示す。
（Ａ）は平面配置図を示し、（Ｂ）は側面図を示す。
ここで、カメラ６１と投影機７１、カメラ６２と投影機７２、カメラ６３と投影機７３がそれぞれ一体構成されたものを、投影ユニット２０１〜２０３と表すことにする。３台の投影ユニット２０１〜２０３が図２のように配置される。即ち、立方体からなる三次元スクリーン９（図３参照）に対して、中央に投影ユニット２０２、左側に投影ユニット２０１、右側に投影ユニット２０３が配置される。（Ｂ）に示すように、投影ユニット２０２は、スクリーンとなる対象物と視聴者の目線の延長線上に配置するのが好ましい。

本実施例では、記憶部１３に予め格納して用意された、原画像（例えば図４に示す原画像）を、投影ユニット２０２の投影機７２で立体スクリーン９に投影し、両側に配置された投影ユニット２０１，２０３のカメラ６１，６３で、立体スクリーン９に投影された画像を読取って取得する。カメラ６１，６３で取得される画像は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、左右２つに分割された、分解画像１、分解画像２であり、これらはファイル１及び２として、記憶部１３に格納される。この場合、取得された分解画像のファイル１及び２（単に分割ファイルということがある）は、原画像と関連付けられて、例えば同じフォルダ内に格納される。

上記の説明から理解できるように、本発明の実施例によって取得される画像ファイルは、カメラ（例えば２台のカメラ６１，６３）で撮影された２次元画像である。そのため、従来技術における三次元画像の投影に比べて、立体スクリーンを加味した画像の計算処理が不要となり、そのためのＣＰＵの負荷が軽減できる。また、画像を格納するメモリ容量を節減することができる。

図６は、表示器１５の表示画面の表示される、投影システム及び取得ファイルの例を示す。本実施例では、操作者による入力器１４の操作により、立体スクリーン９に対する投影ユニット２０１〜２０３の配置（図６上）、及び２つのカメラ６１，６３で取得されるファイル１、ファイル２の分解画像（図６下）が表示画面に表示される。ここで、立体スクリーン９に対する投影ユニット２０１〜２０３の配置の処理は、予め投影会場の平面図が取得されて記憶部１３に格納されており、更にその平面図に配置される投影ユニットの平面上の位置が入力器１４より入力されると、ＣＰＵ１１でシミュレーションプログラムの処理によって会場全体に対する、入力された位置が表示されるものである。操作者は、表示画面に表示される、投影ユニットの配置とそれに対応して取得できる分割ファイル１，２の画像を確認しながら、投影ユニットの配置する位置を変更することができる。
以上のようにして、分解画像の取得（即ち投影機７１，７３で投影する画像の制作）が行われる。

次に、分解画像の投影について説明する。
操作者は入力器１４を操作して、投影すべき画像ファイルの指定、及び画像の投影指示を入力する。すると、ＣＰＵ１３は、指定された画像ファイルを記憶部１３から読み出して、投影ユニット２０２の投影機７２に転送する。そして、図５乃至図６に示すように、カメラ制御部１６の制御の下、カメラ６１及び６３で取得された分解画像１，２のファイル１，２は、記憶部１３に一旦格納される。その後、画像の投影時に、ＣＰＵ１１の処理により、分解画像のファイル１，２は、記憶部１３から読み出されて、投影機制御部１７の制御により、投影ユニット２０１、２０３の投影機７１，７３に転送される。立体スクリーン９の左右に配置された投影機７１，７３は、受信した分解画像のファイル１，２をそれぞれ左右から投影して、立体スクリーン９上の画像（分解画像の合成画像）を形成することができる。

以上、実施例１について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されずに、種々変形、応用して実施し得る。
例えば、上記実施例では、立体スクリーンに対して配置された、左右２台の投影ユニット２０１，２０３のカメラ６１，６３を用いて分解画像を取得して、その後制作された画像を投影機７１，７３から投影しているが、投影ユニットの数及び配置位置は、種々変更して実施し得る。例えば、形状や凹凸の複雑な家具や乗用車、動物、銅像等の対象物に画像を投影する場合、原画像を投影する投影機は１台に限らず、複数台設置してもよい。また、原画像から分解画像を取得するカメラ及び分解画像を投影する投影機を備えた投影ユニットは２台に限らず、３以上の台数を適宜設置することができる。

例えば、スクリーンとなる対象物によってはその表面に凹凸がある場合がある。そのような場合、１台の投影機で原画像を対象物に投影した場合、その凹凸形状のために取得する分解画像に影が生じることがある。そのような場合、原画像を投影する投影機を複数台に増やして配置し、更に分解画像を取得するカメラを複数台設置することにより、左右上下斜め等のいろいろな方向から複数の分解画像を取得することができる。取得された複数の分解画像を複数の投影機を用いてスクリーンに投影することにより、凹凸に起因する影の影響を除去或いはその影響を減じることができる。

また、実施例１では、スクリーンに投影されるコンテンツは静止画像であるが、これに限らず、動画や映像でもよい。その場合、２つの投影ユニット２０１，２０３のカメラ６１，６３は動画や映像を撮影開始から最後まで取得することになる。

また、他の例として、最終的にスクリーンへ投影する画像は、図１の記憶部１３に格納されたものを直接読み出して、投影機から投影するとは限らない。例えば、最終的に投影する画像（複数の分解画像）をＤＶＤ等の記憶媒体に格納しておき、その記憶媒体と投影機を希望の場所に運んで、その場所でＤＶＤにセットした記憶媒体から投影画像を読み出して、投影機で立体スクリーンに投影するようにしてもよい。

また、他の例として、複数の分解画像の作成は、実際にカメラ６及び投影機７を用いずに、コンピュータグラフィックスの技術を用いて、図１の投影制御装置１又はＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いて実現できる。例えば、ＣＰＵ１１又はＰＣによりコンピュータグラフィックスのプログラムを実行して、図２（Ａ）（Ｂ）のような、実際の投影会場の立体スクリーン９及び投影入ニット２０１〜２０３の配置を模した図形を作成する。これらの構成部位を、仮想立体スクリーン、仮想カメラ、仮想投影機と呼ぶ。仮想投影機７２´から原画像を仮想立体スクリーン９´へ投影する。そして、図６を参照して説明したように、２台の仮想カメラ６１´，６３´で得られる分解画像（図５）を適宜作成する。作成された分解画像は、記憶部１３に格納される。

このように、コンピュータグラフィックスの技術を用いれば、実際の投影会場で投影ユニットの配置をいちいち変えるような面倒が省ける。また、操作者は、表示器１５の表示画面に表示される仮想投影ユニットの配置図と作成される分解画像の状態を見ながら、入力器１４を操作することで、コンピュータ上で仮想投影ユニットの配置（平面上及び高さ）を適宜変えることにより、その結果得られる分解画像を確認することができる。その結果、要望に適した分解画像を得ることが可能となる。

上記したように、実施例１によれば、以下のような利点がある。
投影機７１，７３は、スクリーンとなる対象物の投影対象面に正対に近い角度で（つまり左右側の面から）、それぞれの分解画像を投影することができるため、画像の変形が少なく、高画質、高解像度の画像となり、美しい投影画像や映像となる。また、投影する画像を複数の投影機に分割して取得することにより、投影解像度を向上することができる。

また、左右の投影ユニットの設置場所は適当な自由度をもって変更することができる。即ちこれらの投影ユニットの設置場所に観客席や障害物等がある場合、それを避けて投影ユニットを設置できる。これにより、分解画像の取得時及び投影時におけるスクリーンとの距離や位置の自由度が向上する。

また、スクリーンへの画像の投影を、従来のように中央に配置された１台の投影機のみで行う場合に比べて、本実施例では、左右に配置された複数の投影機７１，７３から行うので、視聴者と投影時の光線が交叉することが防止できる（つまり視聴者がスクリーンの影にならない）。また、会場の中央付近に投影機を配置していないので、観客による画像の観賞時に、会場のほぼ中央付近に居る視聴者から投影ユニットが発見され難い。従来のような、中央に設置された１台の投影機による画像の投影でないので、観客の影の問題が防止でき、このより会場の中央付近に視聴者を集めることができ、動員数が上がる。

また、スクリーンに対して複数の視点に配置された複数のカメラ（本例の場合左右の２面）を用いて画像や映像を取得するので、最終的にスクリーンに投影する画像や映像は、スクリーンの多面な形状や歪みに合せた、二次元画像や映像のデータとして取得して扱うことができる。そのため、１面ずつプロジェクション映像位置を調整しなくてもよく、しかも、両方の画像等をまとめて調整することができる。

また、本実施例による画像の投影システムによれば、カメラによって取得された画像や映像は既にスクリーンの形状や歪みを含んだ二次元データとなっているので、従来技術のようにスクリーンの形状を反映した三次元位置データに基づいて、投影すべき画像を補正や校正するための計算処理が不要となり、ＣＰＵの負荷を大幅に軽減することができる。

また、左右２つの投影ユニット２０１，２０３で取得した分解画像（ファイル１，２）を、図６に示すように、表示画面に表示して確認することができる。そのため、後に投影ユニット２０１，２０３から投影される分解画像をイメージすることが可能となる。特に、投影対象物体が複雑な凹凸形状である場合、その凹凸形状を十分に反映した分割画面であるかを確認することができ、凹凸形状を反映した画像等のコンテンツを容易に制作することができる。更に、操作者が分解画像の状態が好ましくない、と判断した場合には、投影ユニット２０１，２０３を適宜変えて、再度分解画像を取得することを試みることができ、最終的に操作者の満足できる分解画像を取得することが可能である。

図７〜図１３を参照して、投影画像の誤差補正について説明する。
説明の簡単化のために、１つの画像（分解画像ではなく）を投影機で立体スクリーンに投影する場合における画像の歪みや位置ずれの補正について述べる。例えば、図７に示す、投影ユニットは１台のカメラ６２と１台の投影機７２から成り、カメラ６２で取得した画像（最終的に投影する画像）の歪みや位置ずれの補正について説明する。

図７（Ａ）のように、投影機７２によって立体スクリーン９へ投影した画像が、投影機のレンズの収差等が原因で、立体スクリーン９からずれて投影される場合がある。このような場合、それぞれの画像の歪みや位置を補正する必要がある。この補正した画像を投影機７２から立体スクリーンに投影することで、最終的に、図７（Ｂ）のように、歪みやずれが解消した画像を立体スクリーンに投影して表示することができる。歪み及び位置ずれの補正後の画像（Ｂ）は、補正後の画像ファイル２０として、それぞれ元の画像ファイル１０と関連付けられて、記憶部１３に格納される。

以下、投影画像の誤差補正について説明する。
まず、図８に示すように、立体スクリーン９の少なくとも２ヶ所に基準点Ｘ１，Ｘ２が設定される。この基準点Ｘ１，Ｘ２は出来るだけ離れた位置が望ましい。
図９（Ａ）に示すように、投影機７２から立体スクリーン９に投影される、ます目状の画像αが記憶部１３内に格納して用意される。ます目状画像を投影するのは、本来投影する画像の歪みを測定し易くするためにある。

次に、図９（Ｂ）に示すように、同じ投影機７２から立体スクリーン９にます目状の画像が投影される。なお、ます目状画像αと後に置換される原画像とは同じアスペクト比、同じピクセル数であることが好ましい。
ます目状画像αを用いた歪みの補正が完了すると、最終的に、（Ｃ）に示すように、本来投影すべき画像βに置き換える。この画像βは歪み補正が完了したものである。

図１０Ａ〜１０Ｂを参照して、ます目状画像を用いた歪み補正についてより具体的に説明する。
まず、ます目状画像αを投影機７２から立体スクリーン９に投影する。ます目画像は、二次元座標ＰＡ（ｘ，ｙ）について交点が（ｍ×ｎ）個あるとする。図にはＰＡ（ｘ₄，ｙ₂）が示されている。立体スクリーンに投影されたます目画像αは、原ます目画像と同じ、歪みが無い［Ａ３］の画像のように見えて欲しいが、実際には投影機のレンズの収差等が原因で、［Ａ２］のように歪んで表示される。図示の例では、ＰＡ（ｘ₄，ｙ₂）からＰＡ（ｘ₁₄，ｙ₇）のエリア辺りが歪んで見える。

そこで、立体スクリーンに投影されたます目画像をカメラ６２で取得し、その取得したます目画像の歪んで見えるエリア内にある全ての座標（ｘ_i，ｙ_j）について、元の［Ａ２］のます目画像の座標と比較して、それぞれのずれ量（差分）を算出する。算出された全ての座標の差分を元のます目画像［Ａ３］に反映して各座標を補正すれば、ます目画像は、ずれ方向とは逆の方向へ差分だけ移動して補正される。この画像を［投影する画像Ｂ］で示す。このます目画像Ｂは補正済みの画像であり、当初の画像αに比べればエリア内の座標が逆の方向へ歪んで見える。

この画像Ｂを投影機から立体スクリーンへ投影すれば、立体スクリーンに投影されたます目画像αは、歪みが補正された（歪みが無い）画像（（ｂ）の［Ａ２］）のように表示される。補正された画像［Ａ２］の各座標は当初の原画像［Ａ３］の座標と一致する。このようにして得られた、原画像が補正されたます目画像Ｂ（（ｂ）及び（ｃ）参照）は、ＣＰＵ１１の制御の下、記憶部１３に一時格納される。

上記した、ます目画像の座標ＰＡ（ｘ，ｙ）の補正処理は、ＣＰＵ１１で補正プログラムを実行させることで行われる。即ち、［Ａ２］のます目画像の全ての座標（少なくとも座標の歪みがあるエリア内の全ての座標）について、［Ａ３］のます目画像の座標に一致させるように各座標の差分を計算する。その後、算出した座標の差分を、原ます目画像の対応する座標に反映して、各座標を差分だけ歪みと逆方向へ移動するように補正する。その結果得られた補正後ます目画像を記憶部１３に格納する。

以上の処理が終了すると、操作者は入力器１４を操作して、立体スクリーンに投影すべき画像を指定する。この画像は例えば図１０Ｂに示す［投影する画像β］であり、これは予め記憶部１３に格納されている。投影すべき画像βが指定されると、ＣＰＵ１１はプログラムの実行の下、記憶部１３に格納された補正後ます目画像を投影画像βに置換して、当該ます目画像に対して施した全て座標の差分の補正を、画像βの全ての座標に対して行う。
この結果、投影画像βの座標は補正されて、（ｄ）のような補正後画像が得られる。この補正後画像βは記憶部１３に格納される。その後、操作者による入力部１４の操作により、補正後画像βは記憶部１３から読み出されて、投影機制御部１７を介して投影機７２へ転送されて、立体スクリーン９に投影される。
この処理により、その歪みが補正された画像を立体スクリーンに投影することができる。

しかし、歪みが補正された画像は、投影する会場に設置される投影機の配置状態に起因して、その投影画像の位置がずれることがある。以下、その位置ずれの補正について説明する。

図１１乃至図１３を参照して、歪みの補正後の画像の位置合わせについて説明する。
図１０Ａ，１０Ｂに示す補正処理によって、投影画像の歪みは解消した（図１１（Ａ））。しかし、図１１（Ｂ）のように、歪み補正後の画像の基準点β１、β２は、立体スクリーンの基準点Ｘ１，Ｘ２に対して、その位置がずれているころがある。
そこで、この位置ずれを補正するために、画像βを立体スクリーン９に投影して、カメラで取得した画像から各基準点を測定する。

次に、画像の基準点β１の位置を基準点Ｘ１に一致させるように、下記の処理を行う。
この処理の一例として、例えば、投影機を自動又は手動で動かしながら、両者の基準点を一致させる。この場合、操作者が投影機を移動させると、表示器１５の表示画面に、図１１（Ａ）の状態が表示される。他の操作者は表示画面を見て、画像の基準点β１が立体スクリーンの基準点Ｘ１に一致したかを確認しながら、投影機の移動の指示することができる。

次に、表示画面に表示される、基準点β1を起点にして、投影する画像βを回転及び拡大・縮小して、基準点β２を基準点Ｘ２に合せるように、投影機を移動させる。この結果、基準点β１及びβ２が、立体スクリーンの基準点Ｘ１，Ｘ２に一致した画像をカメラで取得することができる。取得した画像は記憶部１３に格納される。その後、記憶部１２に格納した補正済みの画像βを原画像として、又は画像βを原コンテンツ画像に差し替えた後に、その画像を投影機から立体スクリーンへ投影する。最終的な投影画像の様子を図１２に示す。

他の例として、表示器１５と入力器１４を用いてＣＰＵ１１の処理により画像の位置合わせを行うことができる。即ち、図１１（Ａ）の画像を表示器１５の表示画面に表示し、この状態で操作者が入力器１４を操作して、表示中の図１１（Ａ）の画像の基準点β１の位置を基準点Ｘ１に一致させるように操作する。入力器１４からの入力操作に従い、ＣＰＵ１１は、基準点β１の位置を基準点Ｘ１に一致させる処理と行う。次に、入力器１４からの入力操作に従い、基準点β1を起点にして、投影する画像βを回転及び拡大・縮小して、基準点β２を基準点Ｘ２に合せるように処理する。この結果、基準点β１及びβ２が、基準点Ｘ１，Ｘ２に一致した画像を得ることができる。得られた画像は記憶部１３に格納される。その後、記憶部１２に格納した補正済みの画像βを原画像として、又は画像βを原コンテンツ画像に差し替えた後に、その画像を投影機から立体スクリーンへ投影する。

上記実施例は、最終的に１つの画像を投影する場合にける画像の補正の例であるが、投影画像が実施例１のように、複数の分解画像から成る場合でも、同様にしてその補正が可能である。

図１３は、実施例１に示す、２つの分解画像（Ａ１）（Ｂ１）の補正の例である。
実施例１におけるカメラ６１，６２で取得され、投影機７１、７３によって立体スクリーン９へ投影した分解画像が、投影機のレンズの収差等が原因で、図１３（Ａ１）（Ｂ１）のように、立体スクリーン９から歪み及びずれて投影されることがある。このような場合、図１３（Ａ２）（Ｂ２）のように、各分解画像の歪みや位置を、上記した処理によりそれぞれ補正して、この補正が完了した分解画像を投影機７１、７３により立体スクリーンに投影する。これにより、最終的に（Ｃ）のような、歪みやずれが解消した画像（合成画像）を表示するこができる。なお、補正後の（Ａ２）（Ｂ２）の画像は、補正後分割画像ファイルとして、それぞれ元の分割画像ファイル１，２と対応付けられて、記憶部１３に格納される。
このように、分解画像の場合でも、各分解画像について、図７〜図１３を参照した処理によって、その歪み及び位置の補正を行うことができる。

以上、実施例２について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されずに、種々変形、応用して実施し得る。
例えば、上記実施例では、ます目画像の歪みを補正した後、補正後のます目画像を投影画像βに置換している。しかし、代替例によれば、投影画像β上に座標が定義されているものであれば、ます目画像を用いないで、最初から座標が定義された当該投影画像βの各座標について、それぞれ差分を求める処理を行うことができる。そして、差分を考慮して歪みの補正された投影画像β´をスクリーンに投影することができる。

１：投影制御装置 １１：プロセッサ（ＣＰＵ） １２：メモリ １３：記憶部 １４：入力器 １５：表示器 １６：カメラ制御部 ６１，６２，６３：カメラ
１７：投影機制御部 ７１，７２，７３：投影機 ９：立体スクリーン

Claims (4)

1. 投影機を用いて画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）を、スクリーンに投影する投影方法において、
   ある場所に配置された投影機から第１画像コンテンツを、スクリーンとなる凹凸のある三次元の対象物に投影するステップと、
   該投影機の配置された場所と異なる１又は複数の場所（別の場所という）に配置されたカメラを用いて、該第１画像コンテンツが投影された該対象物を撮影して、該対象物の１又は複数の二次元の画像コンテンツ（第２画像コンテンツという）を取得するステップと、
   該第２画像コンテンツを、１又は複数の別の場所に配置された投影機から該対象物に投影するステップと、
   補正用の第３画像コンテンツを、該１又は複数の別の場所に配置された該投影機から該対象物に投影し、該１又は複数の別の場所に配置された該カメラを用いて取得した画像コンテンツを用いて、該１又は複数の別の場所に配置された該投影機から該対象物への画像コンテンツの投影に対する歪みを補正するステップと、
   歪みが補正された該画像コンテンツを該１又は複数の別の場所に配置された該投影機から該対象物に投影して、該画像コンテンツ上の第１基準点と、該対象物上の第１基準点を一致させ、該第１基準点を起点にして、該画像コンテンツ上の第２基準点と、該対象物上の第２基準点を合わせることにより画像コンテンンツの位置ずれを補正するステップとを有し、
   該位置ずれが補正された該画像コンテンンツを該第２画像コンテンツとして又は該第２画像コンテンンツに差し替えて、
   該第２画像コンテンツを、該１又は複数の別の場所に配置された該投影機から該対象物に投影することを特徴とする投影方法。
2. 前記歪みの補正ステップにおいて、前記第３画像コンテンツとして、平面上の座標が定義されたます目状の画像コンテンツを、前記別の場所に配置された投影機から該対象物に投影し、該ます目状画像コンテンツの全ての座標について差分を算出し、該差分を用いて前記歪みを補正することを特徴とする請求項１に記載の投影方法。
3. 前記歪み補正ステップにおいて、ＣＰＵで補正プログラムを実行させることにより、該ます目状画像コンテンツの全ての座標について前記差分を計算し、
   前記位置ずれ補正ステップにおいて、ＣＰＵで補正プログラムを実行させることにより、歪みが補正された該画像コンテンツを該１又は複数の別の場所に配置された該投影機から該対象物に投影した画像コンテンツを表示器の表示画面に表示し、入力器の力操作に従い、表示中の該画像コンテンツ上の第１基準点を、該対象物上の第１基準点を一致させる処理を行い、
   次に、入力器の力操作に従い、該第１基準点を起点にして該画像コンテンツを回転、又は拡大、縮小して、該画像コンテンツ上の第２基準点を該対象物上の第２基準点を合わせる処理を行って、該対象物に投影される画像コンテンンツの位置ずれを補正する
   ことを特徴とする請求項２に記載の投影方法。
4. 投影機を用いて画像又は映像のコンテンツ（画像コンテンツという）を、スクリーンに投影する投影方法において、
   ある場所に配置された投影機から第１画像コンテンツを、スクリーンとなる凹凸のある三次元の対象物に投影する第１ステップと、
   該投影機の配置された場所とは異なる複数の場所（別の場所という）に配置された複数のカメラで、該第１画像コンテンツが投影された該対象物を撮影して、該対象物の複数の二次元の画像コンテンツ（第２画像コンテンツという）を取得する第２ステップと、
   該複数の第２画像コンテンツを、該複数の別の場所に配置された投影機から該対象物に投影する第３ステップと、
   補正用の第３画像コンテンツを該複数の別の場所に配置された該投影機から該対象物に投影し、該複数の別の場所に配置された該カメラを用いて該対象物の画像コンテンツを取得し、該取得した該画像コンテンツの座標と該第３画像コンテンツの座標を比較することにより座標のずれ量の差分を算出し、該差分を用いて該別の場所に配置された該複数の投影機のレンズの収差に起因する画像コンテンツの歪みを補正する第４ステップと、
   該第４ステップにおける歪み補正で得られた補正情報を用いて補正された該画像コンテンツを該１又は複数の別の場所に配置された該投影機から該対象物に投影して、該画像コンテンツ上の第１基準点と、該対象物上の第１基準点を一致させ、該第１基準点を起点にして該画像コンテンツを回転、又は拡大、縮小して、該画像コンテンツ上の第２基準点と、該対象物上の第２基準点を合わせることにより画像コンテンンツの位置ずれを補正する第５ステップとを有し、
   第５ステップにおいて該位置ずれが補正された該画像コンテンンツを該第２画像コンテンツとして又は該第２画像コンテンンツに差し替えて、該複数の第２画像コンテンツを、該第３ステップにおける該複数の別の場所に設置された投影機から該対象物に投影して、該対象物上に該複数の第２画像コンテンツの合成画像コンテンツを形成することを特徴とする投影方法。

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