JP2011091516A - プロジェクタおよびプロジェクタの表示調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のプロジェクタを用いて一つの画面を表示することを、簡易的かつ低コストで可能とする技術を提供する。
【解決手段】プロジェクタ１０のキャプチャ部２６は、ブレンディングエリアとブレンディング量をマスク画像としてＰＣから映像信号で受け取りキャプチャする。キャプチャしたマスク画像の輝度データがゲインに変換される。そして、プロジェクタ１０の映像調整部２３は、ビデオウォール機能を用いるときに、マスク画像から得られたゲインを、アルファブレンディング機能を用いて投影する映像に反映させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタおよびプロジェクタの表示調整方法に係り、複数のプロジェクタを用いて一つの映像を表示させる機能を有するプロジェクタ及びプロジェクタの表示調整方法に関する。

従来より、一つの映像（または画像）を複数のプロジェクタを用いて表示するビデオウォール機能とよばれる技術があり、例えば、複数のプロジェクタをマトリクス状に設置して一つの大きな画面とする。図５は、４台のプロジェクタを上下左右に配置した「２×２」のビデオウォール投影を示している。このような表示をするためには、映像の調整が必要になり、エッジブレンディングと呼ばれる技術が用いられる。この技術は、各映像において重複部分に対してグレディエーション処理を施すことで、重なったときに重なりが認識できないようにしている。そのため、プロジェクタは、色合い、輝度、コントラスト等をユーザが調整できるようになっている。

エッジブレンディングが適正に行われない場合、表示される画像が見苦しいものになりかねず、様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１に開示の技術では、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）に、エッジブレンドボードと呼ばれる画像処理装置を搭載し、プロジェクタからスクリーン上に投射させた映像をカメラで撮影して、プロジェクタを調整している。具体的には、エッジブレンドボードに恒等変換関数を設定し、グラフィックスボード出力の輝度を順次変化させながら、プロジェクタを順番に１台ずつ投射する。そしてスクリーン上の画像をカメラで撮影し、各測定値をプロジェクタとカメラの輝度感度特性として求め、各輝度感度特性を基に各プロジェクタ間の輝度の差を零に補正するための輝度補正値を求める。さらに、この輝度補正値にしたがって基準輝度変換関数を補正して各エッジブレンドボード固有の輝度変換関数を設定し、輝度変換関数にしたがって輝度の補正された画像をスクリーンに連続して並べて表示する。このような処理を行うことで、画像の継ぎ目をスムーズに表示している。

特開２００２−２３８０６４号公報

ところで、特許文献１に開示の技術では、専用の映像処理装置と、さらにエッジの境界の輝度を測定するカメラ等の測定装置を搭載したシステムが必要とされた。その結果、自動調整は可能であるものの、システムが大がかりになったり、コストが高くなったり、設置性の観点から導入が難しいケースがあるなどの課題があり、簡易的な且つ低コストのシステムが求められていた。

本発明の目的は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、複数のプロジェクタを用いて一つの画面を表示することを、簡易的かつ低コストで可能とする技術を提供することにある。

本発明に係るプロジェクタは、エッジブレンディング用のマスク画像を外部から取得する画像取得手段と、前記マスク画像を輝度データに変換する輝度データ変換手段と、前記マスク画像の輝度データを出力画像のゲイン調整データに変換するゲイン変換手段と、前記ゲイン調整データを記録する記録手段と、出力する映像に前記ゲイン調整データを反映させるデータ反映手段と、を備える。
また、前記ゲイン変換手段は、前記ゲイン調整データに対してスムージング処理を施してもよい。
また、当該プロジェクタは、ジオメトリエンジンを備え、前記マスク画像は、前記ジオメトリエンジンによる補正後の投影画像をもとに生成されていてもよい。
また、前記データ反映手段は、アルファブレンディング処理によって、出力する映像に対してマスク処理を施してもよい。
本発明に係る方法は、複数のプロジェクタから投影される映像をエッジブレンディングにより合成する表示調整方法であって、ＰＣからモノカラーの映像を前記複数のプロジェクタから投影する調整映像投影工程と、前記複数のモノカラーの映像の重複部分を特定する重複特定工程と、特定された重複部分にグラディエーションを施したモノカラーのマスク画像を出力するマスク画像投影工程と、投影される複数の映像で構成される映像全体の輝度が同一になるときの前記マスク画像をぞれぞれのプロジェクタにおいて取得するキャプチャ工程と、前記マスク画像の輝度データをゲインに変換して記録する変換工程と、を備える。
また、当該方法は、前記ゲインを反映させた映像を出力する映像出力工程を備えてもよい。
また、当該方法は、前記ゲインの階調をスムージング処理するスムージング工程を備えてもよい。
また、前記映像出力工程は、アルファブレンディング処理によりオリジナルの画像に対して前記マスク画像を反映させてもよい。

本発明によれば、複数のプロジェクタを用いて一つの画面を表示することを、簡易的かつ低コストで可能とする技術を提供することにある。

本発明の実施の形態に係る、プロジェクタの機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る、キーストン調整処理中の投影画像例を示した図である。 本発明の実施の形態に係る、エッジブレンディングの状態の投影画像を示した図である。 本発明の実施の形態に係る、エッジブレンディング処理手順を示すフローチャートである。 従来技術に係る、４台のプロジェクタを上下左右に配置した「２×２」のビデオウォール投影を示した図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態のプロジェクタは、ブレンディングエリア（形状）とブレンディング量（グラディエーション）をＰＣから映像信号で受け取りキャプチャすることでエッジブレンディング用マスク画像（以下、単に「マスク画像」という）を作成する。そして、プロジェクタは、ビデオウォール機能を用いるときに、マスク画像をアルファブレンディング機能やＯＳＤ機能を用いて投影する映像に反映させる。従来、エッジブレンディングには専用の画像制御装置が必要であった。しかし、近年、プロジェクタに組み込まれている画像エンジンの高性能化に伴い形状を変えるジオメトリエンジンの内蔵や画像のアルファブレンディングの充実が図られている。その機能を利用して、追加構成を極力抑えて、エッジブレンディングができるプロジェクタを提供する。

図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１０の構成を示す機能ブロック図であり、主に画像処理機能に着目して示している。プロジェクタ１０は、入力部１２と、出力部１４と、画像処理部２０と、投影部３０と、操作部４０と、通信部５０とを備える。

入力部１２は、ＰＣやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）プレーヤ等の外部の装置から映像信号を取得する。入力部１２は、例えばＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）やＤ−ｓｕｂインタフェイスである。出力部１４は、映像信号を出力するインタフェイスであり、上述同様ＨＤＭＩやＤ−ｓｕｂインタフェイスなどである。

画像処理部２０は、ＣＰＵ２１と、映像調整部２３と、ＯＳＤエンジン２４と、補正処理部２５と、を備え、入力部１２から取得した映像信号を所定の形式に変換したり、調整したりして、投影部３０に出力する。ＯＳＤエンジン２４と、補正処理部２５とは、それぞれ専用ＩＣにより構成されている。

ＣＰＵ２１は、図示しないメモリとともに、所定のプログラムを実行して、映像調整部２３と、ＯＳＤエンジン２４と、補正処理部２５とを統括的に制御したり、それら各要素の機能を実行する。また、ＣＰＵ２１は、入力部１２や出力部１４の入出力制御を行ったり、通信部５０の通信制御を行ったり、投影部３０による表示出力制御を行ったり、さらに、操作部４０に対するユーザの操作を取得し、各構成要素に対して所望の動作を行うように制御する。

映像調整部２３は、入力部１２で取得された映像信号に基づいて、所定の解像度に合わせたスケーリング処理や、輝度調整や、色調整など各種の画像処理を実行する。また、映像調整部２３は、ビデオウォール表示を行うときに、上記の映像信号から投影すべき分割映像を作り出す。

ＯＳＤエンジン２４は、必要に応じてＯＳＤ画面を生成して入力部１２で取得した映像信号に合成する。例えば、ＯＳＤエンジン２４は、プロジェクタ１０の設定画面や、警告などの映像を形成する。また、ＯＳＤエンジン２４は、エッジブレンディングを行うときに、重複領域の輝度調整処理を実行する。なお、ＯＳＤエンジン２４の各処理は、公知の技術を用いることで実現できる。例えば、ＯＳＤエンジンとして市場で一般的に入手可能なＩＣでは、ＲＧＢ各色４ビット（計４，０９６色）の表現ができ、さらに色のついた半透明色を表示するアルファブレンディング処理を行うブレンド機能も備える。また、ＯＳＤ表示と映像とを様々な混合比で合成して透明度合いを制御することもでき、この透明度合いの制御によって輝度制御ができる。

補正処理部２５は、キーストン補正及びジオメトリ補正を行う。４点補正による一般的なキーストン補正について、図２を基に簡単に説明する。一般に、プロジェクタ１０とスクリーン９０の相対位置関係により、スクリーンに表示される映像９１が台形に歪むことがあり、この歪みをキーストンという。そして、台形歪みを補正することをキーストン補正という。キーストン補正の手順としては、例えば図示のように、まずスクリーン９０上の映像９１の左上の角を所望の位置に設定し（図２（ａ））、次に、右上の角（図２（ｂ））、つづいて右下の角（図２（ｃ））、最後に左下の角（図２（ｅ））をそれぞれ所望の位置に設定する。このような手順によって、スクリーン９０上には、適正な映像９１（図２（ｅ））が表示される。この補正処理は、手動で行う場合と、自動で行う場合とがある。

また、ジオメトリ補正は、例えば、円柱型スクリーンやプラネタリウムなどのドーム施設において投影を行う場合、それらスクリーンの形状による歪みを補正する処理をいい、この処理機能を有するジオメトリエンジンともよばれる。

図１の説明に戻る。キャプチャ部２６は、ＰＣで作成されたマスク画像を取得し記憶する。さらに、キャプチャ部２６は、マスク画像の輝度データをゲイン調整マップに変換しゲイン調整マップの階調補正を行いゲイン調整マップの階調をスムーズにするデータ変換部２７と、ゲイン調整マップを記録するマスクデータ記憶部２８とを備える。

投影部３０は、ランプユニットや、液晶パネルやＤＭＤチップなどの所定の光変調手段と、投射用レンズ等の光学ユニットを備えており、ＣＰＵ２１による制御によって画像処理部２０から出力された映像信号をスクリーン９０に投射する。

操作部４０は、プロジェクタ１０に対するユーザからの操作指示を取得する。その指示取得は、プロジェクタ１０に設けられた操作パネル（図示せず）から直接取得されてもよいし、操作部４０が備えるリモコン受光部４１がリモコン４２からの指示を取得してもよい。取得した操作指示は、画像処理部２０のＣＰＵ２１に送られる。

以上の構成のプロジェクタ１０により、ビデオウォール表示をするときのエッジブレンディング処理手順について説明する。図３は、エッジブレンディングの状態の投影画像を示した図である。以下では便宜的に、左右の各映像を「分割画像」、一つに結合された映像９１を「結合画像９１」ともいう。第１の分割画像９１ａにおいては、右端の所定の幅がブレンディング部９３ａとして設定される。同様に、第２の分割画像９１ｂにおいて、左端の所定の幅がブレンディング部９３ｂとして設定される。二つのブレンディング部９３ａ，９３ｂは同じ幅であり、この領域には同じ映像が表示され、内側から外側へ向けて、比例して輝度が減少する。これらブレンディング部９３ａ，９３ｂがマスク画像に相当する。

図３（ｃ）は、ＯＳＤエンジン２４によって形成される二つのブレンディング部９３ａ，９３ｂの輝度の勾配、つまりグラディエーションを示した図である。図示のように、第１の分割画像９１ａのブレンディング部９３ａでは、開始部９５ａにおいて輝度の倍率が１００％であり、右端部９４ａに向かって線形的に減少し、右端部９４ａで０％となる。同様に、第２の分割画像９１ｂのブレンディング部９３ｂでは、開始部９５ｂにおいて輝度の倍率が１００％であり、左端部９４ｂに向かって線形的に減少し、左端部９４ｂで０％となる。そして、二つのブレンディング部９３ａ，９３ｂが適正に一致している場合、各位置における輝度の倍率は１００％に合成される。なお、開始部９５ａ，９５ｂや右端部９４ａ及び左端部９４ｂの輝度は、上記の倍率（％）に限るものでない。また、輝度の勾配は、線形に限る趣旨ではなく、合成したときに１００％の輝度になればよい。

また、図４は、エッジブレンディング処理手順を示すフローチャートである。まず、ユーザは二つのプロジェクタ１０を左右に並べる（Ｓ１０）。ここで、スクリーン９０に向かって左側に並べられたプロジェクタ１０をセット１、右側に並べられたプロジェクタ１０をセット２と呼ぶ。

つぎに、ユーザは、セット１及びセット２の各操作部４０（またはリモコン４２）を操作し、スクリーン９０に映像を投影し、キーストン調整を施すことで投影された映像が所望の形状となるように調整する（Ｓ１２）。このとき、セット１及びセット２の各映像の重複位置等が所望の位置等に調整される。曲面投影の場合、ジオメトリ補正等を行って形状を合わせる。

つづいて、ユーザは、セット１及びセット２それぞれの輝度のキャリブレーションを行う（Ｓ１４）。例えば、ＰＣで作成するマスクの最も輝度の低い黒画像と最も輝度の高い白画像をプロジェクタに投影して覚えさせる。より具体的には、左白右黒のような画像が用いられる。なお、輝度のキャリブレーションや輝度調整が適切に行うことができれば、モノクロ画像に限らず、例えば、赤色や青色などのモノカラー画像であってもよい。

そして、セット１及びセット２の各プロジェクタ１０から、調整用画像を投影する（Ｓ１６）。この調整用画像は、ＰＣから出力された白い画像であり、以下、便宜的にセット１から投影される調整用画像を「セット１調整用画像」、セット２から投影される調整用画像を「セット２調整用画像」という。

つぎに、ユーザは、ＰＣを用いて、セット１及びセット２の各プロジェクタ１０から投影されている映像を確認しながら、グラディエーションを施す領域であるマスク画像の形状について、まずセット１調整用画像に対応するマスク画像の形状を特定し、そのセット１用のマスク画像にグラディエーションを施す（Ｓ１８）。つづいて同様に、ユーザは、まずセット２調整用画像に対応するマスク画像の形状を特定し、そのセット２用のマスク画像にグラディエーションを施す（Ｓ２０）。

そして、ユーザは、投影されている全画面において輝度が一定になるように、セット１調整用画像及びセット２調整用画像の各マスク画像のグラディエーションを調整する（Ｓ２２）。全画面で輝度が一定でなければ（Ｓ２４のＮ）、一定になるまで上記のグラディエーションの調整処理を継続する（Ｓ２２）。

全画面で輝度が一定になるように調整完了したら（Ｓ２４のＹ）、セット１のプロジェクタ１０のキャプチャ部２６はセット１用のマスク画像を、セット２のプロジェクタ１０のキャプチャ部２６は、セット２用のマスク画像を取り込む（Ｓ２６）。

つぎに、各プロジェクタ１０のキャプチャ部２６において、データ変換部２７は、取り込んだマスク画像の輝度データをゲイン調整マップに変換し（Ｓ２８）、ゲイン調整マップの階調補正を行い、ゲイン調整マップの階調をスムーズにする（Ｓ３０）。例えば、キャプチャした輝度が０（黒）の場合にはゲインは「０．０」で、投影される画像においてオリジナルの画素の輝度×０．０となる。また、キャプチャした輝度が２５５（白）の場合にはゲインは「１．０」で投影される画像においてオリジナルの画素の輝度×１．０とする。また、ＯＳＤの処理が入力画像より階調が多い場合は線形補完等で輝度の階調段差がでないようにスムーズにする。キャプチャしたマスク画像にノイズがあれば、スムージング処理においてノイズが除去される。

そして、ＯＳＤエンジン２４は、ビデオウォール投影する場合に、ゲイン調整マップを出力画像に反映させて投影する（Ｓ３２）。暗い所は出力ＲＧＢの画素が暗くなるように輝度を変換する。実際にはプロジェクタの画像処理ＩＣが提供するＯＳＤやスプラッシュスクリーン等の合成機能を用いる。

なお、マスクデータ記憶部２８にはゲイン調整マップが記憶されるが、キャプチャされたマスク画像のデータが記録されてもよく、その場合は、ＯＳＤエンジン２４がビデオウォール投影の際のエッジブレンディング処理において、ゲイン調整データを生成してもよい。

以上の実施形態によると、以下の効果を得られる。
（１）プロジェクタ１０に内蔵される透明化機能を使用するので、専用の輝度補正装置が不要である。
（２）マスク設定をＲＳ２３２Ｃやネットワーク、ＵＳＢメモリといったデータで渡さず、映像として登録できるので複雑な手順や独自の通信ソフトが不要である。
（３）輝度調整のための専用装置を使う必要がないため、一般的なＰＣと汎用のソフトといったユーザの使いやすい手段でマスク作成方法を選べる。
（４）ブレンディングの形状は矩形以外にもＰＣで作ることが可能な形状であれば、自由に作ることができる。
（５）Ｗｅｂ上でマスク画像の雛形を公開して配布することもできる。
（６）曲面等に投影するような場合、従来はプロジェクタ１０に入力される映像自体を調整する必要があり、汎用の機器、例えば、ＤＶＤプレーヤやゲーム機等を接続して使用することは出来なかった。しかし、本実施形態では、マスク画像がプロジェクタ１０に記録されるため、映像ソースに制限がない。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、マスク作成に、ユーザが手動で行ったが、特許文献１で示した技術を用いてもよい。

１０ プロジェクタ
２０ 画像処理部
２１ ＣＰＵ
２３ 映像調整部
２４ ＯＳＤエンジン
２５ 補正処理部
２６ キャプチャ部
２７ データ変換部
２８ マスクデータ記憶部

Claims (8)

1. エッジブレンディング用のマスク画像を外部から取得する画像取得手段と、
   前記マスク画像の輝度データを出力画像のゲイン調整データに変換するゲイン変換手段と、
   前記ゲイン調整データを記録する記録手段と、
   出力する映像に前記ゲイン調整データを反映させるデータ反映手段と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記ゲイン変換手段は、前記ゲイン調整データに対してスムージング処理を施すことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. ジオメトリエンジンを備え、
   前記マスク画像は、前記ジオメトリエンジンによる補正後の投影画像をもとに生成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 前記データ反映手段は、アルファブレンディング処理によって、出力する映像に対してマスク処理を施すことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のプロジェクタ。
5. 複数のプロジェクタから投影される映像をエッジブレンディングにより合成する表示調整方法であって、
   ＰＣからモノカラーの映像を前記複数のプロジェクタから投影する調整映像投影工程と、
   前記複数のモノカラーの映像の重複部分を特定する重複特定工程と、
   特定された重複部分にグラディエーションを施したモノカラーのマスク画像（輝度データ）を出力するマスク画像投影工程と、
   投影される複数の映像で構成される映像全体の輝度が同一になるときの前記マスク画像をぞれぞれのプロジェクタにおいて取得するキャプチャ工程と、
   前記マスク画像の輝度データをゲインに変換して記録する変換工程と、
   を備えることを特徴とする表示調整方法。
6. 前記ゲインを反映させた映像を出力する映像出力工程を備えることを特徴とする請求項５に記載の表示調整方法。
7. 前記ゲインの階調をスムージング処理するスムージング工程を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の表示調整方法。
8. 前記映像出力工程は、アルファブレンディング処理によりオリジナルの画像に対して前記マスク画像を反映させることを特徴とする請求項５から７までのいずれかに記載の表示調整方法。

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