JP7138237B2 - 投影システム、投影制御装置、投影制御方法、及び投影制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、投影システム、投影制御装置、投影制御方法、及び投影制御プログラムに関する。

特許文献１には、赤画像表示領域、青画像表示領域、及び緑画像表示領域を含む液晶表示パネルを有し、各表示領域に表示される単色画像を光学系で合成して投影することでカラー画像の表示を行う投影装置が記載されている。

特許文献２には、単体でカラー画像を投影可能な複数の投影装置の各々から同じ位置にカラー画像を投影することで、カラー画像の表示輝度の向上を図る技術が記載されている。

日本国特開２０１０－１５２２４８号公報 日本国特開２００１－０６７０１５号公報

特許文献２に記載されているように、単体でカラー画像を投影可能な複数の投影装置を用いる投影システムにおいては、各投影装置の小型化と製造コストの低減が難しい。一方、特許文献１に記載された投影装置は、投影装置の台数は１台で済むものの、液晶表示パネルとして特殊なものを用いること、光学系が複雑になること等の理由により、製造コストが高くなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストにて高輝度のカラー画像の表示を可能とする投影システム、投影制御装置、投影制御方法、及び投影制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の投影システムは、複数の投影部を有する投影システムであって、上記複数の投影部の少なくとも１つは、非カラー画像の投影のみが可能であり、上記複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御部を備えるものである。

本発明の投影制御装置は、非カラー画像の投影のみが可能な投影部を少なくとも１つ含む複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御部を備えるものである。

本発明の投影制御方法は、非カラー画像の投影のみが可能な投影部を少なくとも１つ含む複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御ステップを備えるものである。

本発明の投影制御プログラムは、非カラー画像の投影のみが可能な投影部を少なくとも１つ含む複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御ステップをコンピュータに実行させるためのものである。

本発明によれば、低コストにて高輝度のカラー画像の表示を可能とする投影システム、投影制御装置、投影制御方法、及び投影制御プログラムを提供することができる。

本発明の一実施形態の投影システムの概略構成を示す図である。 図１に示す投影システムのＲ投影装置のブロック図である。 図１に示す投影システムのＧ投影装置のブロック図である。 図１に示す投影システムのＢ投影装置のブロック図である。 図１に示す投影システムの制御装置の機能ブロック図である。 図５に示す位置調整部による位置調整方法の説明図である。 （ａ）は、図６に続く説明図である。（ｂ）は、（ａ）に続く説明図である。 図６及び図７に示す方法による位置調整の基準領域をテスト画像の中心領域に設定した概念図である。 図６及び図７に示す方法による位置調整の基準領域をテスト画像の周辺領域に設定した概念図である。 図５に示す位置調整部による各色のテスト画像の重なり具合の判定方法の説明図である。 図５に示すプロセッサによる投影範囲調整動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の投影システム１の概略構成を示す図である。投影システム１は、Ｒ投影装置１０と、Ｇ投影装置２０と、Ｂ投影装置３０と、タブレット型端末又はパーソナルコンピュータ等の制御装置４０と、撮像装置５０と、を備えている。

Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０、及びＢ投影装置３０は、それぞれ、非カラー画像の投影のみが可能な投影装置である。本明細書において“カラー画像”とは、赤、青、及び緑の３原色、或いは、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの４つの補色を少なくとも含む画像のことを言う。つまり、“非カラー画像”とは、３原色のうちの２色以下の色のみによって構成される画像（例えば、赤色単色の画像、緑色単色の画像、青色単色の画像、輝度のみで表される輝度画像、赤色と緑色のみで表される画像、赤色と青色のみで表される画像、又は、青色と緑色のみで表される画像等）である。また、“非カラー画像”とは、４つの補色のうちの３色以下の色のみによって構成される画像である。

Ｒ投影装置１０は、赤色単色の画像（以下、「Ｒ画像」と記す）Ｉｒの投影のみが可能な投影装置である。Ｇ投影装置２０は、緑色単色の画像（以下、「Ｇ画像」と記す）Ｉｇの投影のみが可能な投影装置である。Ｂ投影装置３０は、青色単色の画像（以下、「Ｂ画像」と記す）Ｉｂの投影のみが可能な投影装置である。

制御装置４０は、投影システム１の全体を統括制御するものであり、プログラムを実行して処理を行うプロセッサ４０ａを有する。プロセッサ４０ａとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。制御装置４０のプロセッサ４０ａは、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。

制御装置４０のプロセッサ４０ａは、パーソナルコンピュータなど外部装置からの画像信号に基づいて、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０を制御し、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０の各々から、投影面６０にＲ画像Ｉｒ、Ｇ画像Ｉｇ及びＢ画像Ｉｂを重ねて投影させる。投影面６０には、Ｒ画像Ｉｒ、Ｇ画像Ｉｇ及びＢ画像Ｉｂの混色によるカラー画像が表示される。

撮像装置５０は、撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ又はＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の撮像素子を備え、投影面６０に投影されている画像を撮像する。撮像装置５０は、投影面６０に投影されるＲ画像Ｉｒ、Ｇ画像Ｉｇ及びＢ画像Ｉｂの相互の重なりを調整する際に使用される。撮像装置５０は、制御装置４０によって制御される。なお、撮像装置５０は制御装置４０と一体化されていてもよい。

図２は、図１に示す投影システム１のＲ投影装置１０のブロック図である。図２に示すように、Ｒ投影装置１０は、第一投影部としての投影部（以下、「Ｒ投影部」と記す）１１と制御部１６とを有する。

Ｒ投影部１１は、表示部１２と投影光学系１５とを有する。Ｒ投影部１１は、投影面６０に対するＲ投影部１１又は投影光学系１５の向きを変更するための図示しない投影方向調整機構を有している。

表示部１２は、Ｒ光源１３と光変調素子１４とを有する。Ｒ光源１３は、赤色光を出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又はＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の光源である。光変調素子１４は、赤色光の透過率を画素ごとに調整し得る液晶素子である。Ｒ光源１３から出力された赤色光は、光変調素子１４を透過することにより赤色画像に変調されて投影光学系１５に入射する。

投影光学系１５は、光変調素子１４から出力された赤色画像を投影面６０に投影する。投影光学系１５は、複数のレンズ、レンズ駆動用のアクチュエータ、等を備え、レンズをアクチュエータにより駆動することで、投影画像の拡大、縮小、シフト、焦点調整などを行うことができる。

制御部１６は、上述した各種のプロセッサからなる。制御部１６は、制御装置４０のプロセッサ４０ａの制御下で表示部１２、投影光学系１５及び投影方向調整機構を制御する。

図３は、図１に示す投影システム１のＧ投影装置２０のブロック図である。図３に示すように、Ｇ投影装置２０は、第二投影部としての投影部（以下、「Ｇ投影部」と記す）２１と制御部２６とを有する。

Ｇ投影部２１は、表示部２２と投影光学系２５とを有する。Ｇ投影部２１は、投影面６０に対するＧ投影部２１又は投影光学系２５の向きを変更するための図示しない投影方向調整機構を有している。

表示部２２は、Ｇ光源２３と光変調素子２４とを有する。Ｇ光源２３は、緑色光を出射するＬＥＤ又はＬＤ等の光源である。光変調素子２４は、緑色光の透過率を画素ごとに調整し得る液晶素子である。Ｇ光源２３から出力された緑色光は、光変調素子２４を透過することにより緑色画像に変調されて投影光学系２５に入射する。

投影光学系２５は、光変調素子２４から出力された緑色画像を投影面６０に投影する。投影光学系２５は、複数のレンズ、レンズ駆動用のアクチュエータ、等を備え、レンズをアクチュエータにより駆動することで、投影画像の拡大、縮小、シフト、焦点調整などを行うことができる。

制御部２６は、上述した各種のプロセッサからなる。制御部２６は、制御装置４０のプロセッサ４０ａの制御下で表示部２２、投影光学系２５及び投影方向調整機構を制御する。

図４は、図１に示す投影システム１のＢ投影装置３０のブロック図である。図４に示すように、Ｂ投影装置３０は、第三投影部としての投影部（以下、「Ｂ投影部」と記す）３１と制御部３６とを有する。

Ｂ投影部３１は、表示部３２と投影光学系３５とを有する。Ｂ投影部３１は、投影面６０に対するＢ投影部３１又は投影光学系３５の向きを変更するための図示しない投影方向調整機構を有している。

表示部３２は、Ｂ光源３３と光変調素子３４とを有する。Ｂ光源３３は、青色光を出射するＬＥＤ又はＬＤ等の光源である。光変調素子３４は、青色光の透過率を画素ごとに調整し得る液晶素子である。Ｂ光源３３から出力された青色光は、光変調素子３４を透過することにより青色画像に変調されて投影光学系３５に入射する。

投影光学系３５は、光変調素子３４から出力された青色画像を投影面６０に投影する。投影光学系３５は、複数のレンズ、レンズ駆動用のアクチュエータ、等を備え、レンズをアクチュエータにより駆動することで、投影画像の拡大、縮小、シフト、焦点調整などを行うことができる。

制御部３６は、上述した各種のプロセッサからなる。制御部３６は、制御装置４０のプロセッサ４０ａの制御下で表示部３２、投影光学系３５及び投影方向調整機構を制御する。

なお、図２から図４では、表示部１２、２２、３２が、それぞれ液晶素子によって光の空間変調を行う構成としているが、光変調素子としてＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）、又はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子等を用いることもできる。

上記のように構成される投影システム１は、単体でカラー画像を投影可能な投影装置を備えていないので、低コストで実現可能である。そして、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０の出力を各々調節することにより、各色の投影画像の輝度を個別に容易に調整することができるので、高輝度のカラー画像の表示が可能である。

また、この投影システム１は、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０が赤色、緑色及び青色の各色の画像を独立して出力するので、各投影装置の投影光学系内に色分岐機構を設ける必要がなく、小型化が容易である。

また、この投影システム１は、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０の投影光学系１５、２５、３５を、各々単色対応のレンズ系で実現できるので、カラー対応のレンズ系を使用する場合と比較して設計負荷が軽減される。

図５は、図１に示す投影システム１の制御装置４０の機能ブロック図である。制御装置４０のプロセッサ４０ａは、制御プログラムを実行することで、撮像画像取得部４１、位置調整部４２及び補正データ生成部４３として機能する。

撮像画像取得部４１は、撮像装置５０によって撮像された撮像画像を取得する。撮像画像取得部４１は、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０の各々からＲ画像Ｉｒ、Ｇ画像Ｉｇ及びＢ画像Ｉｂを投影させた状態における投影面６０の撮像画像を取得する。

位置調整部４２は、撮像画像取得部４１により取得された撮像画像の一部の領域に含まれる色の分布に基づいて、Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１の各々の投影範囲の位置合わせを行う。位置合わせは、Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１の各々からテスト画像を投影した状態で行われる。

補正データ生成部４３は、位置調整部４２による位置合わせが終了した状態にて、基準投影部（たとえば、Ｇ投影部２１）から投影されたテスト画像の周辺領域と、基準投影部以外の投影部（たとえば、基準投影部がＧ投影部２１である場合、Ｒ投影部１１及びＢ投影部３１）から投影されたテスト画像の周辺領域とを一致させるための補正データを生成する機能を有する。補正データは、位置合わせ終了後、投影システム１により、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０の各々から、投影面６０にテスト画像以外の画像を重ねて投影する際に使用される。

図６、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図５に示す位置調整部４２によるＲ画像Ｉｒ、Ｇ画像Ｉｇ及びＢ画像Ｉｂの位置調整方法の説明図である。ここでは、Ｇ投影部２１を基準投影部とし、残りの二つのＲ投影部１１及びＢ投影部３１の投影範囲を移動させて、Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１の各々の投影範囲の位置合わせを行う場合を例にとり説明する。

図６に示す例では、Ｇ投影部２１により投影された緑色のテスト画像（以下、「Ｇテスト画像」と記す）ＴＧの上部に、Ｒ投影部１１による赤色のテスト画像（以下、「Ｒテスト画像」と記す）ＴＲが重ねて投影され、Ｇテスト画像ＴＧの下部に、Ｂ投影部３１による青色のテスト画像（以下、「Ｂテスト画像」と記す）ＴＢが重ねて投影されている。Ｇテスト画像ＴＧ、Ｒテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢは、どれも同じ格子パターン画像である。この状態では、Ｇテスト画像ＴＧのみの投影領域Ｒｇ、Ｒテスト画像ＴＲのみの投影領域Ｒｒ、Ｂテスト画像ＴＢのみの投影領域Ｒｂ、Ｇテスト画像ＴＧとＲテスト画像ＴＲとが重ねて投影された投影領域Ｒｇｒ、及び、Ｇテスト画像ＴＧとＢテスト画像ＴＢとが重ねて投影された投影領域Ｒｇｂが存在している。なお、テスト画像は、格子パターンとしているが、これに限らず、例えば単純な矩形枠であってもよい。

図６の状態から、Ｒ投影部１１の投影方向調整機構を制御してＲテスト画像ＴＲを下方に移動させていくとともに、Ｂ投影部３１の投影方向調整機構を制御してＢテスト画像ＴＢを上方に移動させていくと、Ｒテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢが互いに重なり合うことにより、図７（ａ）に示すように、Ｇテスト画像ＴＧの中心部（この例では上下方向における中心部）に白色格子パターンの投影領域Ｒｗが生じ始める。

図７（ａ）の状態から、Ｒテスト画像ＴＲをさらに下方に、Ｂテスト画像ＴＢをさらに上方に、それぞれ移動させていくにつれて、白色格子パターンの投影領域Ｒｗが拡大していき、Ｒテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢが互いに最も重なり合ったときに、図７（ｂ）に示すように、白色格子パターンの投影領域Ｒｗの面積が最大になる。

このように、白色格子パターンの投影領域Ｒｗの面積が最大になるように、Ｇテスト画像ＴＧに対するＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの位置を調整することで、Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１の各々の投影範囲の位置合わせが行われる。

その際、位置調整部４２は、基準投影部であるＧ投影部２１から投影されたＧテスト画像ＴＧにおける一部の領域を位置合わせの基準領域ＲＪとして設定し、撮像画像取得部４１により取得した撮像画像における基準領域ＲＪ内の色の分布に基づいて、基準投影部以外の投影部であるＲ投影部１１及びＢ投影部３１の投影範囲を移動させて、Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１の各々の投影範囲の位置合わせを行う。

図８は、位置合わせの基準領域ＲＪをＧテスト画像ＴＧの中心領域に設定した概念図である。図９は、位置合わせの基準領域ＲＪをＧテスト画像ＴＧの周縁領域に設定した概念図である。図８及び図９のどちらの場合も、位置調整部４２は、Ｒ投影部１１及びＢ投影部３１の投影範囲を移動させつつ、基準領域ＲＪ内の色の分布に基づいて、Ｒテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢの重なり具合を判定する。

図１０は、位置調整部４２によるＲテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢの重なり具合の判定方法の説明図である。図１０は、基準領域ＲＪの撮像画像を模式的に示したものである。図１０中の白色領域Ｗは、Ｒテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ、及びＢテスト画像ＴＢの各々の格子パターンが重なって白色格子パターンとなっている領域を示している。図１０中の領域ＧＢは、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢの各々の格子パターンが混在する領域を示している。図１０中の領域ＧＲは、Ｇテスト画像ＴＧ及びＲテスト画像ＴＲの各々の格子パターンが混在する領域を示している。図１０中の領域Ｂは、Ｂテスト画像ＴＢの格子パターンのみが存在する領域を示している。図１０中の領域Ｒは、Ｒテスト画像ＴＲの格子パターンのみが存在する領域を示している。位置調整部４２は、基準領域ＲＪの撮像画像から図１０に示す色分布を判定し、領域Ｂ、領域ＧＢ、白色領域Ｗ、領域ＧＲ、及び領域Ｒの並ぶ方向Ａを、Ｇテスト画像ＴＧに対するＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの移動方向として設定する。

図１１は、図５に示すプロセッサ４０ａによる投影範囲調整動作を説明するためのフローチャートである。プロセッサ４０ａは、Ｒ投影装置１０、Ｇ投影装置２０及びＢ投影装置３０により、Ｒテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢを同時に投影面６０に投影させる（ステップＳ１）。そして、プロセッサ４０ａは、撮像装置５０に投影面６０を撮像させて（ステップＳ２）、投影面６０の撮像画像を取得する（ステップＳ３）。

次に、プロセッサ４０ａは、取得した撮像画像をＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像に分離することにより、Ｒテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢのそれぞれの投影範囲を認識し（ステップＳ４）、その認識結果に基づいて、基準領域ＲＪをＧテスト画像ＴＧの周縁領域又は中心領域に設定するとともに（ステップＳ５）、基準領域ＲＪ内の色分布に基づいて、Ｇテスト画像ＴＧに対するＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの移動方向を決定する（ステップＳ６）。

その後、プロセッサ４０ａは、所定のシフト量だけＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢを上記移動させる（ステップＳ７）。このステップＳ７により、基準領域ＲＪがＧテスト画像ＴＧの周縁領域に設定されている場合には、Ｒテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの移動によって、Ｇテスト画像ＴＧ、Ｒテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの各々の周縁部の重なりが調整される。そして、プロセッサ４０ａは、撮像装置５０に投影面６０を撮像させて（ステップＳ８）、投影面６０の撮像画像を取得する（ステップＳ９）。

次に、プロセッサ４０ａは、ステップＳ９にて取得した撮像画像の基準領域ＲＪ内の画像の色分布（図１０に示した色分布）において、方向Ａにおける領域Ｒ、領域ＧＢ、領域ＧＲ、及び領域Ｂの各々の幅が閾値ΔＬ以下であるか否か判定する（ステップＳ１０）。判定の結果、閾値ΔＬ以下でなければ（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ７に処理を戻す。

プロセッサ４０ａは、閾値ΔＬ以下（ステップＳ１０：ＹＥＳ）と判定した場合には、基準領域ＲＪがＧテスト画像ＴＧの特定領域に設定されているか否か判定する（ステップＳ１１）。特定領域とは、Ｇ投影部２１の投影光学系２５の光軸を含むその光軸の周囲にある領域を言い、Ｇテスト画像ＴＧの収差が閾値以下となる領域である。

プロセッサ４０ａは、基準領域ＲＪが特定領域に設定されていない場合、すなわち特定領域の外に設定されている場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、投影範囲調整動作を終了する。

プロセッサ４０ａは、基準領域ＲＪが特定領域に設定されている場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、Ｇテスト画像ＴＧの特定領域の外側領域とＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの各々における特定領域の外側領域とを一致させるべく、Ｇテスト画像ＴＧ、Ｒテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの各々の周縁部の歪曲を調整する歪曲調整処理（ステップＳ１２）を実行する。

プロセッサ４０ａは、歪曲調整処理（ステップＳ１２）による調整量に基づいて補正データを生成し（ステップＳ１３）、投影範囲調整動作を終了する。

上記のように構成された本実施形態の投影システム１によれば、Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１のうちの１つであるＧ投影部２１を基準投影部とし、Ｇ投影部２１から投影されたＧテスト画像ＴＧにおける一部の領域を位置合わせの基準領域ＲＪとして設定し、撮像画像における基準領域ＲＪ内の色の分布に基づいて、基準投影部以外の投影部であるＲ投影部１１及びＢ投影部３１の投影範囲を移動させて、Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１から投影されるＲテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢの位置合わせを行うようにしたので、Ｇテスト画像ＴＧの全領域内の色の分布に基づいて位置合わせを行う場合と比較して、位置合わせを高速に行うことができる。

また、本実施形態の投影システム１によれば、基準投影部であるＧ投影部２１から投影されたＧテスト画像ＴＧの収差が小さい特定領域に基準領域ＲＪが設定されている場合には、位置調整部４２による位置合わせが終了された状態にて、Ｇ投影部２１から投影されたＧテスト画像ＴＧの特定領域外の領域と、基準投影部以外の投影部であるＲ投影部１１及びＢ投影部３１から投影されたＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの特定領域外の領域とを一致させるための補正データを生成するようにしたので、投影面６０にテスト画像以外の画像を重ねて投影する際に、Ｒ画像Ｉｒ及びＢ画像Ｉｂの周辺部の歪曲を補正データに基づいて補正することにより、中心領域から周辺領域にかけて色ずれのない高品質の投影画像を得ることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されない。たとえば、上記実施形態では、Ｇテスト画像ＴＧに対するＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの位置合わせを行う際、Ｇテスト画像ＴＧの基準領域ＲＪに含まれる白色領域Ｗ以外の色の領域である領域Ｒ及び領域Ｂの方向Ａの幅が閾値ΔＬ以下になるまで、Ｒテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの投影範囲の移動を行うようにしたが、Ｇテスト画像ＴＧの基準領域ＲＪに含まれる白色領域Ｗの方向Ａの幅が予め決められた値以上になるまで、Ｒテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの投影範囲の移動を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、Ｒテスト画像ＴＲ、Ｇテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢの位置合わせを行う際、定位置に投影されたＧテスト画像ＴＧに対してＲテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢを移動させているが、定位置に投影されたＲテスト画像ＴＲに対してＧテスト画像ＴＧ及びＢテスト画像ＴＢを移動させてもよく、定位置に投影されたＢテスト画像ＴＢに対してＧテスト画像ＴＧ及びＲテスト画像ＴＲを移動させてもよい。

また、上記実施形態では、基準領域ＲＪを定位置に投影されるＧテスト画像ＴＧの中心領域又は周辺領域に設定しているが、その他の領域に基準領域ＲＪを設定した場合でも、基準領域ＲＪ内の色の分布に基づいて、Ｒテスト画像ＴＲ及びＢテスト画像ＴＢの位置合わせを高速に行うことができる。

また、上記実施形態では、Ｇ投影部２１から投影されたＧテスト画像ＴＧにおける一部の領域を位置合わせの基準領域ＲＪとして設定したが、Ｇテスト画像ＴＧの全体を基準領域ＲＪに設定しても、基準領域ＲＪの撮像画像の色分布に基づいて、各投影範囲の位置合わせは可能である。

また、上記実施形態において、投影システム１のＲ投影部１１、Ｇ投影部２１、及びＢ投影部３１のうちの１つ又は２つは、例えばカラー画像を投影可能な構成であってもよい。この場合には、プロセッサ４０ａが、カラー画像を投影可能な１つ又は２つの投影部においては、投影する画像の色を１色に制限する（例えば、液晶方式であれば、３つの光源のうちの１つのみを点灯させて単色画像を投影させたり、単一光源を用いて回転フィルタによる色分離を行う方式であれば、回転フィルタを所望の位置に固定することで単色画像を投影させたりする）ことで、投影面６０にてＲＧＢ画像が個別に投影されるようにすればよい。このように、投影システム１に含まれる複数の投影部のうちの少なくとも１つが非カラー画像のみを投影可能な構成であっても、全ての投影部がカラー画像の投影が可能なものである構成と比較すると、システムの構築コストを下げることができる。

また、投影システム１が、シアンの単色画像、マゼンタの単色画像、イエローの単色画像、及びブラックの単色画像を各々投影する四つの投影部を備える構成であっても、各単色画像を投影面６０において重ねて投影することで、高輝度且つ高階調のカラー画像の表示が可能である。

また、上記実施形態では、投影システム１が、Ｒ画像Ｉｒ、Ｇ画像Ｉｇ及びＢ画像Ｉｂを各々投影する三つの投影部すなわちＲ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１を備えているが、第一画像として例えばＧ画像Ｉｇのみを投影可能な第一投影部と、第二画像としてＲ画像ＩｒとＢ画像Ｉｂとを混色したＲＢ画像を投影可能な第二投影部と、を含む二つの投影部を備えた構成とすることによっても、単体でカラー画像を投影可能な複数の投影装置を用いる投影システムと比較して、低コストで高輝度のカラー画像を表示することが可能である。ＲＢ画像を投影可能な第二投影部は、例えば、カラー画像を投影可能なものとし、投影する画像の色を制限（具体的にはＧ画像は投影不可に制御）することによって、ＲＢ画像を投影させるようにしてもよい。

なお、第一投影部の投影画像の色と、第二投影部の投影画像の色との組み合わせは任意である。たとえば、第一画像としてＲ画像Ｉｒのみを投影可能な第一投影部と、第二画像としてＧ画像ＩｇとＢ画像Ｉｂとを混色したＧＢ画像を投影可能な第二投影部と、を含む構成としてもよい。

また、Ｒ画像Ｉｒ、Ｇ画像Ｉｇ及びＢ画像Ｉｂを各々投影するＲ投影部１１、Ｇ投影部２１及びＢ投影部３１を備える代わりに、Ｒ画像、Ｇ画像、及びＢ画像を含むカラー画像を投影可能な投影部と、輝度画像のみを投影可能な投影部と、を含む二つの投影部を備えた構成とすることも可能である。この場合も、カラー画像を投影可能な投影部を二つ備えた構成と比較して、低コストで高輝度のカラー画像を表示することが可能である。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１）複数の投影部（Ｒ投影部１１、Ｇ投影部２１、Ｂ投影部３１）を有する投影システム（投影システム１）であって、
上記複数の投影部の少なくとも１つは、非カラー画像の投影のみが可能であり、
上記複数の投影部の各々から、投影面（投影面６０）に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御部（プロセッサ４０ａ）を備える投影システム。

（１）の投影システムによれば、複数の投影部すべてがカラー画像を投影可能な投影部である場合と比較して、低コストで高輝度のカラー画像を表示することが可能である。

（２） （１）記載の投影システムであって、
上記複数の投影部の各々は、非カラー画像の投影のみが可能なものである投影システム。

（２）の投影システムは、カラー画像を投影可能な投影部を備えていないので低コストで実現できる。

（３） （２）記載の投影システムであって、
上記複数の投影部は、単色の第一画像（Ｒ画像Ｉｒ）のみが投影可能な第一投影部（Ｒ投影部１１）と、上記第一画像と異なる色により構成された第二画像（Ｇ画像Ｉｇ、Ｂ画像Ｉｂ）のみが投影可能な第二投影部（Ｇ投影部２１、Ｂ投影部３１）と、を含む投影システム。

（３）の投影システムは、少なくとも二つの投影部を備えた構成により低コストで実現可能である。

（４） （３）記載の投影システムであって、
上記第二画像は、上記第一画像と異なる色の単色の画像（Ｇ画像Ｉｇ）であり、
上記複数の投影部は、更に、上記第一画像（Ｒ画像Ｉｒ）及び上記第二画像（Ｇ画像Ｉｇ）と異なる色の単色の第三画像（Ｂ画像Ｉｂ）のみが投影可能な第三投影部（Ｂ投影部３１）を含む投影システム。

（４）の投影システムによれば、各々異なる単色の画像を投影する三つの投影部の出力を各々調節することにより、各色の投影画像の輝度を個別に容易に調整することができるので、低コストで高階調のカラー画像の表示が可能である。

（５） （３）又は（４）記載の投影システムであって、
上記複数の投影部の各々から上記投影面にテスト画像を投影させた状態における上記投影面の撮像画像を取得する撮像画像取得部（撮像画像取得部４１）と、
上記撮像画像に含まれる色の分布に基づいて、上記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う位置調整部（位置調整部４２）と、を備える投影システム。

（５）の投影システムによれば、位置調整を高速且つ高精度に行うことが可能である。

（６） （５）記載の投影システムであって、
上記位置調整部は、上記複数の投影部のいずれか１つである基準投影部（Ｇ投影部２１）から投影された上記テスト画像における一部の領域を位置合わせの基準領域（基準領域ＲＪ）として設定し、上記撮像画像における上記基準領域内の色の分布に基づいて、上記複数の投影部のうちの上記基準投影部以外の上記投影部（Ｒ投影部１１、Ｂ投影部３１）の投影範囲を移動させて、上記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う投影システム。

（６）の投影システムによれば、位置調整をより高速に行うことが可能である。

（７） （６）記載の投影システムであって、
上記位置調整部は、上記撮像画像の上記基準領域に含まれる白色領域（白色領域Ｗ）以外の色の領域の一方向（方向Ａ）の幅を判定し、上記幅が予め決められた値（閾値ΔＬ）以下となるまで、上記投影範囲の移動を行う投影システム。

（７）の投影システムによれば、位置調整をより高速且つ高精度に行うことが可能である。

（８） （６）記載の投影システムであって、
上記位置調整部は、上記撮像画像の上記基準領域に含まれる白色領域の一方向（方向Ａ）の幅を判定し、上記幅が予め決められた値以上となるまで、上記投影範囲の移動を行う投影システム。

（８）の投影システムによれば、位置調整をより高速且つ高精度に行うことが可能である。

（９） （６）から（８）のいずれか１つに記載の投影システムであって、
上記基準投影部から投影された上記テスト画像の上記基準投影部の光軸を含む特定領域に上記基準領域が設定されている場合には、上記位置調整部による上記位置合わせが終了された状態にて、上記基準投影部から投影された上記テスト画像の上記特定領域外の領域と、上記基準投影部以外の上記投影部から投影された上記テスト画像の上記特定領域外の領域とを一致させるための補正データを生成する補正データ生成部（補正データ生成部４３）を備え、
上記投影制御部は、上記複数の投影部のうちの上記基準投影部以外の投影部からは、上記補正データに基づいて補正した上記画像を投影させる投影システム。

（９）の投影システムによれば、投影面にテスト画像以外の画像を重ねて投影する際に、投影画像の周辺部の歪曲を補正データに基づいて補正することにより、全体的に色ずれのない高品質の投影画像を得ることができる。

（１０） （１）記載の投影システムであって、
上記複数の投影部は、上記非カラー画像の投影のみが可能な投影部と、カラー画像が投影可能な投影部と、を含み、
上記投影制御部は、上記カラー画像が投影可能な上記投影部からは、非カラー画像を上記投影面に投影させる投影システム。

（１１）
非カラー画像の投影のみが可能な投影部を少なくとも１つ含む複数の投影部の各々から、投影面（投影面６０）に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御部（プロセッサ４０ａ）を備える投影制御装置（制御装置４０）。

（１２） 非カラー画像の投影のみが可能な投影部を少なくとも１つ含む複数の投影部の各々から、投影面（投影面６０）に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御ステップを備える投影制御方法。

（１３） （１２）記載の投影制御方法であって、
上記複数の投影部の各々は、非カラー画像の投影のみが可能なものである投影制御方法。

（１４） （１３）記載の投影制御方法であって、
上記複数の投影部は、単色の第一画像のみが投影可能な第一投影部と、上記第一画像と異なる色により構成された第二画像のみが投影可能な第二投影部と、を含む投影制御方法。

（１５） （１４）記載の投影制御方法であって、
上記第二画像は、上記第一画像と異なる色の単色の画像であり、
上記複数の投影部は、更に、上記第一画像及び上記第二画像と異なる色の単色の第三画像のみが投影可能な第三投影部を含む投影制御方法。

（１６） （１４）又は（１５）記載の投影制御方法であって、
上記複数の投影部の各々から上記投影面にテスト画像を投影させた状態における上記投影面の撮像画像を取得する撮像画像取得ステップ（ステップＳ３、ステップＳ９）と、
上記撮像画像に含まれる色の分布に基づいて、上記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う位置調整ステップ（ステップＳ７～ステップＳ１０）と、を備える投影制御方法。

（１７） （１６）記載の投影制御方法であって、
上記位置調整ステップは、上記複数の投影部のいずれか１つである基準投影部から投影された上記テスト画像における一部の領域を位置合わせの基準領域として設定し、上記撮像画像における上記基準領域内の色の分布に基づいて、上記複数の投影部のうちの上記基準投影部以外の上記投影部の投影範囲を移動させて、上記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う投影制御方法。

（１８） （１７）記載の投影制御方法であって、
上記位置調整ステップは、上記撮像画像の上記基準領域に含まれる白色領域以外の色の領域の一方向の幅を判定し、上記幅が予め決められた値以下となるまで、上記投影範囲の移動を行う投影制御方法。

（１９） （１７）記載の投影制御方法であって、
上記位置調整ステップは、上記撮像画像の上記基準領域に含まれる白色領域の一方向の幅を判定し、上記幅が予め決められた値以上となるまで、上記投影範囲の移動を行う投影制御方法。

（２０） （１７）から（１９）のいずれかに記載の投影制御方法であって、
上記基準投影部から投影された上記テスト画像の上記基準投影部の光軸を含む特定領域に上記基準領域が設定されている場合には、上記位置調整ステップによる上記位置合わせが終了された状態にて、上記基準投影部から投影された上記テスト画像の上記特定領域外の領域と、上記基準投影部以外の上記投影部から投影された上記テスト画像の上記特定領域外の領域とを一致させるための補正データを生成する補正データ生成ステップ（ステップＳ１３）を備え、
上記投影制御ステップは、上記複数の投影部のうちの上記基準投影部以外の投影部からは、上記補正データに基づいて補正した上記画像を投影させる投影制御方法。

（２１） 非カラー画像の投影のみが可能な投影部を少なくとも１つ含む複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御ステップをコンピュータに実行させるための投影制御プログラム。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

なお、本出願は、２０１９年３月２５日出願の日本特許出願（特願２０１９－０５７１３０）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

１ 投影システム
１０ Ｒ投影装置
１１ Ｒ投影部
２０ Ｇ投影装置
２１ Ｇ投影部
３０ Ｂ投影装置
３１ Ｂ投影部
４０ 制御装置
４０ａ プロセッサ
４１ 撮像画像取得部
４２ 位置調整部
４３ 補正データ生成部
５０ 撮像装置
６０ 投影面
Ｉｒ Ｒ画像
Ｉｇ Ｇ画像
Ｉｂ Ｂ画像
ＲＪ 基準領域
ΔＬ 閾値
ＴＲ Ｒテスト画像
ＴＧ Ｇテスト画像
ＴＢ Ｂテスト画像
Ｒｒ 投影領域
Ｒｇｒ 投影領域
Ｒｇ 投影領域
Ｒｇｂ 投影領域
Ｒｂ 投影領域
Ｒｗ 投影領域
ＲＪ 基準領域
Ｗ 白色領域
ＧＢ、ＧＲ、Ｂ、Ｒ 領域
Ａ 方向

Claims (13)

1. 単色の第一画像のみが投影可能な第一投影部と、前記第一画像と異なる色により構成された第二画像のみが投影可能な第二投影部と、を含む複数の投影部と、
   前記複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御部と、
   前記複数の投影部の各々から前記投影面にテスト画像を投影させた状態における前記投影面の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
   前記複数の投影部のいずれか１つである基準投影部から投影された前記テスト画像における少なくとも一部の領域を位置合わせの基準領域として設定し、前記撮像画像における前記基準領域内の色の分布に基づいて、前記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う位置調整部と、
   を備える投影システム。
2. 請求項１記載の投影システムであって、
   前記第二画像は、前記第一画像と異なる色の単色の画像であり、
   前記複数の投影部は、更に、前記第一画像及び前記第二画像と異なる色の単色の第三画像のみが投影可能な第三投影部を含む投影システム。
3. 請求項１又は２記載の投影システムであって、
   前記位置調整部は、前記撮像画像の前記基準領域に含まれる白色領域以外の色の領域の一方向の幅を判定し、前記幅が予め決められた値以下となるまで、前記投影範囲の移動を行う投影システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載の投影システムであって、
   前記位置調整部は、前記撮像画像の前記基準領域に含まれる白色領域の一方向の幅を判定し、前記幅が予め決められた値以上となるまで、前記投影範囲の移動を行う投影システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の投影システムであって、
   前記基準投影部から投影された前記テスト画像の前記基準投影部の光軸を含む特定領域に前記基準領域が設定されている場合には、前記位置調整部による前記位置合わせが終了された状態にて、前記基準投影部から投影された前記テスト画像の前記特定領域外の領域と、前記基準投影部以外の前記投影部から投影された前記テスト画像の前記特定領域外の領域とを一致させるための補正データを生成する補正データ生成部を備え、
   前記投影制御部は、前記複数の投影部のうちの前記基準投影部以外の投影部からは、前記補正データに基づいて補正した前記画像を投影させる投影システム。
6. 非カラー画像の投影のみが可能な投影部と、カラー画像が投影可能な投影部と、を含む複数の投影部を有する投影システムであって、
   前記複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させ、前記カラー画像が投影可能な前記投影部からは、非カラー画像を前記投影面に投影させる投影制御部と、
   前記複数の投影部の各々から前記投影面にテスト画像を投影させた状態における前記投影面の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
   前記複数の投影部のいずれか１つである基準投影部から投影された前記テスト画像における少なくとも一部の領域を位置合わせの基準領域として設定し、前記撮像画像における前記基準領域内の色の分布に基づいて、前記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う位置調整部と、
   を備える投影システム。
7. 単色の第一画像のみが投影可能な第一投影部と、前記第一画像と異なる色により構成された第二画像のみが投影可能な第二投影部と、を含む複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御部と、
   前記複数の投影部の各々から前記投影面にテスト画像を投影させた状態における前記投影面の撮像画像を取得する撮像画像取得部と、
   前記複数の投影部のいずれか１つである基準投影部から投影された前記テスト画像における少なくとも一部の領域を位置合わせの基準領域として設定し、前記撮像画像における前記基準領域内の色の分布に基づいて、前記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う位置調整部と、
   を備える投影制御装置。
8. 単色の第一画像のみが投影可能な第一投影部と、前記第一画像と異なる色により構成された第二画像のみが投影可能な第二投影部と、を含む複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御ステップと、
   前記複数の投影部の各々から前記投影面にテスト画像を投影させた状態における前記投影面の撮像画像を取得する撮像画像取得ステップと、
   前記複数の投影部のいずれか１つである基準投影部から投影された前記テスト画像における少なくとも一部の領域を位置合わせの基準領域として設定し、前記撮像画像における前記基準領域内の色の分布に基づいて、前記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う位置調整ステップと、
   を備える投影制御方法。
9. 請求項８記載の投影制御方法であって、
   前記第二画像は、前記第一画像と異なる色の単色の画像であり、
   前記複数の投影部は、更に、前記第一画像及び前記第二画像と異なる色の単色の第三画像のみが投影可能な第三投影部を含む投影制御方法。
10. 請求項８又は９記載の投影制御方法であって、
    前記位置調整ステップは、前記撮像画像の前記基準領域に含まれる白色領域以外の色の領域の一方向の幅を判定し、前記幅が予め決められた値以下となるまで、前記投影範囲の移動を行う投影制御方法。
11. 請求項８から１０のいずれか１項記載の投影制御方法であって、
    前記位置調整ステップは、前記撮像画像の前記基準領域に含まれる白色領域の一方向の幅を判定し、前記幅が予め決められた値以上となるまで、前記投影範囲の移動を行う投影制御方法。
12. 請求項８から１１のいずれか１項記載の投影制御方法であって、
    前記基準投影部から投影された前記テスト画像の前記基準投影部の光軸を含む特定領域に前記基準領域が設定されている場合には、前記位置調整ステップによる前記位置合わせが終了された状態にて、前記基準投影部から投影された前記テスト画像の前記特定領域外の領域と、前記基準投影部以外の前記投影部から投影された前記テスト画像の前記特定領域外の領域とを一致させるための補正データを生成する補正データ生成ステップを備え、
    前記投影制御ステップは、前記複数の投影部のうちの前記基準投影部以外の投影部からは、前記補正データに基づいて補正した前記画像を投影させる投影制御方法。
13. 単色の第一画像のみが投影可能な第一投影部と、前記第一画像と異なる色により構成された第二画像のみが投影可能な第二投影部と、を含む複数の投影部の各々から、投影面に画像を重ねて投影させて、カラー画像を表示させる投影制御ステップと、
    前記複数の投影部の各々から前記投影面にテスト画像を投影させた状態における前記投影面の撮像画像を取得する撮像画像取得ステップと、
    前記複数の投影部のいずれか１つである基準投影部から投影された前記テスト画像における少なくとも一部の領域を位置合わせの基準領域として設定し、前記撮像画像における前記基準領域内の色の分布に基づいて、前記複数の投影部の各々の投影範囲の位置合わせを行う位置調整ステップと、
    をコンピュータに実行させるための投影制御プログラム。

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