JP3445759B2 - 自動画素位置調整装置 - Google Patents

自動画素位置調整装置

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JP3445759B2 JP22191499A JP22191499A JP3445759B2 JP 3445759 B2 JP3445759 B2 JP 3445759B2 JP 22191499 A JP22191499 A JP 22191499A JP 22191499 A JP22191499 A JP 22191499A JP 3445759 B2 JP3445759 B2 JP 3445759B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のプロジェク
タの画像を同一のスクリーンに重ねて投射して表示する
ことにより、画像全体の解像度や輝度を向上させる投射
型表示装置の自動画素位置調整技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】投射型の表示装置では、スクリーン上で
の輝度を向上させたり、偏光方式による立体表示を行っ
たり、重畳投射方式により解像度を向上させたりという
ように、複数のプロジェクタの画像を同一のスクリーン
に投射して表示することがよく行われている。このよう
な場合、各プロジェクタの投射位置をスクリーン上の画
素サイズ以下の精度で正確に合わせる必要がある。
【0003】従来、このような調整を行う場合には、図
7に示すように、各プロジェクタから格子模様等の特定
のパターンを表示し、観察者が手動で各プロジェクタの
画素位置を調整していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記に示す従来技術で
は、画素位置を調整する時には、格子模様等の特定のパ
ターンを表示する必要があり、通常の画像を表示してい
る時には画素位置の調整ができない。そのため、長時間
表示する場合には、消費電力が大きい大型の投射型プロ
ジェクタにつきものの温度変化による投射位置のずれが
生じ、表示特性の時間的な劣化を防ぐことができないと
いう問題点があった。また、手動で行うため、運用コス
トがかかるという問題点もあった、本発明は、通常の画
像表示時には画素位置の調整ができず、さらに運用コス
トがかかるという従来の技術が持っていた問題点を解決
するためのものであり、その課題は、複数プロジェクタ
で重ねて表示する通常の画像表示時にも画素位置の調整
ができ、さらに運用コストを低減できる自動画素位置調
整装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明による自動画素位置調整装置は、複数のプ
ロジェクタの画像を同一のスクリーンに重ねて投射して
画像を表示する投射型表示装置において、画素位置検出
用のパターン信号を発生するパターン発生手段と、該パ
ターン発生手段からのパターン信号と通常の原画像信号
とを合成してスクリーン上に表示する信号合成手段と、
該画素位置検出用のパターン信号が合成表示されたスク
リーン上の画像を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮
像した画像から各プロジェクタの画素位置を検出する画
素位置検出手段と、該検出した画素位置情報をフィード
バックして各プロジェクタの画素位置を調整する各プロ
ジェクタの画素位置調整手段とを備え、該信号合成手段
は、各プロジェクタ毎に原画像信号の或るフレームでは
画素位置検出用のパターン信号を原画像信号に加えて表
示し、次のフレームでは該画素位置検出用のパターン信
号を原画像信号から差し引いて表示するものであり、該
画素位置検出手段は、該或るフレームの画像を撮像した
画像から該次のフレームの画像を撮像した画像を差し引
いた差分の画像信号によって画素位置を検出するもので
あることを特徴とする。
【0006】あるいは、上記の自動画素位置調整装置に
おいて、前記画素位置検出手段は、或るフレームの画像
を撮像した画像から該次のフレームの画像を撮像した画
像を差し引いた差分が、あらかじめ設定したしきい値以
下の場合のみ画素位置を検出するものであることを特徴
とする。
【0007】あるいは、以上の自動画素位置調整装置に
おいて、前記信号合成手段は、画素位置検出用のパター
ン信号をスクリーン上のごく狭い任意の領域に表示する
ものであり、前記撮像手段は、該領域を拡大して撮像
るものであることを特徴とする。
【0008】あるいは、以上の自動画素位置調整装置に
おいて、前記信号合成手段は、画素位置検出用のパター
ン信号を撮像手段が撮像可能な最低限の期間だけ表示
るものであることを特徴とする。
【0009】
【0010】本発明では、画素位置検出用のパターンを
通常の原画像信号と合成してスクリーンに表示し、スク
リーン上の画像を撮像して、その画像内のパターン信号
からプロジェクタ毎に画素位置を検出することで、通常
の画像表示時でも画素位置の調整ができるようにする。
【0011】
【0012】本発明では、画素位置検出用のパターンを
原画像信号と全く置き換えて表示するのではなく、画像
信号のあるフレームでは表示画像信号に加えて表示し、
次のフレームでは、画素位置検出用のパターン信号を表
示画像信号から差し引いて表示し、画素位置検出手段で
は、前者の画像を撮像した画像信号から後者の画像を撮
像した画像信号を差し引いた画像信号によってパターン
信号を取り出して画素位置を検出できるようにし、人間
の眼には、その残像特性により、時間的な平均としては
両フレームの画像が相殺し合って、画素位置検出用のパ
ターンの表示に気付かれないようにする。さらに、画素
位置検出用のパターンを合成表示する際に、画像全体で
はなく、画素位置検出に必要なごく狭い領域のみに通常
の原画像信号と合成して表示したり、パターンを表示す
る時間を、ビデオカメラ等の撮像装置による撮像が可能
な最低限の通常数フレーム程度の期間、すなわち数10
msec程度の期間としたりすることによって、より一
層、通常の画像表示中に調整を行ってもほとんど観察者
には知覚できないようにする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて詳細に説明する。
【0014】[実施形態例1] 図1は本発明の原理を示すための第一の実施形態例を説
明する図であって、101,102はプロジェクタ、1
03はスクリーン、104はビデオカメラ等の撮像装
置、105は画素位置検出装置、106,107はプロ
ジェクタの画素位置調整装置、108は観察者、109
は画素位置検出用パターン発生器、110,111は通
常の原画像信号と画素位置検出用パターン発生器109
のパターン信号を合成する信号合成装置である。
【0015】本実施形態例では、説明を簡単にするため
にプロジェクタの数は2台とするが、3台以上でも本発
明を適用できることは明白である。また、プロジェクタ
はスクリーン背面から投射する構成になっているが、ス
クリーン前面から投射する構成も可能である。また、プ
ロジェクタとスクリーン間の光路中に、全体の奥行きを
短くするための鏡を挿入する構成も可能である。
【0016】信号合成装置110,111は、原画像信
号と画素位置検出用パターン発生器109の画素位置検
出用のパターン信号を合成した画像信号を各プロジェク
タ101,102へ入力する。この入力画像信号による
プロジェクタ101,102からの画像はスクリーン1
03上に投射され、その画素位置をビデオカメラ104
で拡大撮像する。この撮像した画像から、画素位置検出
装置105により各プロジェクタ101,102の画素
位置を検出し、その情報を画素位置調整装置106,1
07にフィードバックすることにより、自動的に画素位
置を調整する。以下に、画素位置情報を検出する手順に
ついて詳細に説明する。
【0017】図2は、原画像と画素位置検出用のパター
ンとの関係を示した図である。
【0018】今、本発明の原理を説明するために、画素
位置を検出しようとしている部分(ここでは画面の中央
部と仮定する)において、ある領域を図(b)に示すよ
うに、仮に画素位置検出用のパターンと置き換えること
にする(実際は、第二の実施形態例で後述するように原
画像と画素位置検出用パターンを合成表示する)。領域
の大きさは、どの程度の画素ずれまでを調整できるよう
にするかによって決まるが、本発明で対象とするような
投射型表示装置の場合、画素ずれは最大でも数画素程度
に収まる精度を持っていると考えられる。したがって、
通常は1辺が数画素程度の大きさのごく狭い矩形領域と
することができる。図においては、説明をわかりやすく
するために、かなり大きくして示している。この領域に
おいて、画素位置検出用のパターン(図2(b))を通
常の画像信号(原画像(図2(a)))に置き換えて表
示すると仮定する(図2(c))。このパターンには様
々なものが考えられるが、最も簡単なものは黒の背景
に、白の1ドットを表示したものである。撮像用のビデ
オカメラの倍率は、この1ドットをなるべく大きな像と
して撮像できるように設定する必要がある。この撮像画
像から画素位置を検出する手法は一般的な手法が適用で
きる。例えば、撮像画像の重心点を算出することによ
り、画素位置の中心と決めることができる。
【0019】図3は、画素位置調整の手順を時間的な流
れで説明したものである。
【0020】まず、或るフレームにおいて、プロジェク
タ101でのみパターンを表示し、他のプロジェクタ1
02は同じ領域に均一なパターン(通常は黒)を表示
し、撮像装置104でこの領域を撮像する。次のフレー
ムでは、プロジェクタ102のみパターンを表示し、他
のプロジェクタ101は同じ領域に均一なパターン(通
常は黒)を表示し、撮像装置104でこの領域を撮像す
る。このようにしてプロジェクタの台数分だけこの手順
を繰り返すことにより各プロジェクタの相互位置が検出
できる。この情報によって、該当のプロジェクタの画素
位置を自動的に調整する。画素位置を調整する方法や手
段としては、プロジェクタ自体を精密な光学ステージに
載せて、このステージを機械的に調整する方法や手段も
考えられるが、装置が大掛かりになるため、プロジェク
タの光学素子によって画素位置を調整するような方法が
適している。このような装置は数多く見られ、実現性に
おいて問題となることは無い。
【0021】なお、画素位置検出装置105による画素
位置検出、画素位置調整動作は、画素位置検出装置10
5で常に画素位置検出用パターンの検出動作を行い、そ
のパターンの検出により開始してもよいし、信号合成手
段110,111からのパターンの合成表示に連動する
指示によって開始するようにしてもよい。
【0022】[実施形態例2]図4は本発明の第二の実
施形態例を説明するである。
【0023】本実施形態例は本発明における原画像と
画素位置検出用のパターンの合成表示を説明するもので
あり、第一の実施形態例で仮定したように原画像と画素
位置検出用のパターンとを全く置き換えて表示するので
はなく、信号合成装置110,111により、あるフレ
ームにおいては原画像に画素位置検出用のパターンを加
えて表示し、次のフレームにおいては原画像信号から画
素位置検出用のパターンを差し引いて表示し、画素位置
検出装置105において、前者の撮像画像から後者の撮
像画像を差し引いた画像を画素位置検出用の画像とす
る。このことを以下に詳細に説明する。
【0024】あるフレームにおいては原画像信号P0
(x,y)に加えて、画素位置検出用のパターンP1
(x,y)を加えたものを表示する(図4(a))。次
のフレームでは、原画像信号P0’(x,y)から画素
位置調整用のパターンを差し引いたものを表示する(図
4(b))。図4(a),(b)は、この合成画像を、
図の線の方向に横軸を取り、画素値を縦軸に取って示し
たものである。
【0025】以上の画像がスクリーンに表示され、それ
を撮像した前者の画像信号から後者の画像信号を差し引
くと、 {P0(x,y)+P1(x,y)}−{P0’(x,
y)−P1(x,y)}={P0(x,y)−P0’
(x,y)}+2P1(x,y) となる。
【0026】通常の画像信号は、フレーム間での相関が
強いため、フレーム間で差を取ると、P0(x,y)−
P0’(x,y)はほとんど0となる。しかし、画素位
置調整用パターンの部分は、極性を反転させて加えてい
るために、その振幅が倍となり、画素位置調整用パター
ンのみが検出できる(図4(c))。一方、観察者の眼
には、フレーム期間程度の非常に短い時間に表示された
画像では、眼の積分特性により、画素位置検出用パター
ン部分は相殺されてほとんど知覚されない。この原理
は、現在のカラーテレビジョン信号方式のひとつである
NTSC信号方式において、カラーサブキャリア信号を
輝度信号に加えて表示しても、カラーサブキャリア信号
がフレーム間および上下のライン間で位相が反転してい
るために知覚されにくいという原理を用いていることか
らもその効果は明らかである。
【0027】各プロジェクタ101,102の画素位置
を検出していく手順は第一の実施形態例と基本的に同じ
である。また、信号対雑音比(S/N比)を向上させる
ために、数フレーム分の信号を用いることができること
は容易に類推することができる。
【0028】[実施形態例3]図5、図6は本発明の第
三の実施形態例を説明する図である。
【0029】第二の実施形態例に示したように、連続す
るフレーム間で差分を取った場合、動きの激しいシーン
では、その差分が大きくなり(図5)、画素検出用のパ
ターンをうまく取り出すことができない可能性がある。
そこで、画素位置検出装置105では、画素位置検出用
のパターンを表示する領域において、原画像のフレーム
間で差分を取り、その差分があるしきい値以下の場合
(図6)のみ画素位置検出を行い、差分が大きい場合
(図5)にはその処理をスキップすることにより、動き
の激しいシーンがあっても画素位置の自動調整に支障を
きたさないようにすることができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、通常
の画像信号を表示している場合にも自動画素位置調整が
可能である。したがって、装置の運転前や上映途中に画
素位置調整操作を行う必要が無い。したがって、プロジ
ェクタ装置の表示特性を高めることが可能となり、保守
要員コストの削減により、運用コストの低減が図れると
いう顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例を示す構成図である。
【図2】(a),(b),(c)は、本発明の第一の実
施形態例を説明するための図であり、原画像と画素位置
調整用パターンの関係を示す図である。
【図3】第一の実施形態例を説明するための図であり、
画素位置を検出するための時間的な表示シーケンスを示
す図である。
【図4】(a),(b),(c)は、本発明の第二の実
施形態例を説明するための図であり、画素位置を検出す
るための時間的な表示シーケンスを示す図である。
【図5】(a),(b),(c)は、本発明の第三の実
施形態例を説明するための図(であり、フレーム間の差
分が大きい場合を示す図である。
【図6】(a),(b),(c)は、第三の実施形態例
を説明するための図であり、フレーム間の差分が小さい
場合を示す図である。
【図7】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
101,102…プロジェクタ 103…スクリーン 104…撮像装置 105…画素位置検出装置 106,107…プロジェクタの画素位置調整装置 108…観察者 109…画素位置検出用パターン発生器 110,111…原画像と画素位置検出用パターン発生
器の信号を合成する信号合成装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−168039(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 21/00 - 21/30 G02F 1/13 G02F 1/1335 - 1/13363 H04N 5/74

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のプロジェクタの画像を同一のスク
    リーンに重ねて投射して画像を表示する投射型表示装置
    において、 画素位置検出用のパターン信号を発生するパターン発生
    手段と、 該パターン発生手段からのパターン信号と通常の原画像
    信号とを合成してスクリーン上に表示する信号合成手段
    と、 該画素位置検出用のパターン信号が合成表示されたスク
    リーン上の画像を撮像する撮像手段と、 該撮像手段で撮像した画像から各プロジェクタの画素位
    置を検出する画素位置検出手段と、 該検出した画素位置情報をフィードバックして各プロジ
    ェクタの画素位置を調整する各プロジェクタの画素位置
    調整手段とを備え 該信号合成手段は、各プロジェクタ毎に原画像信号の或
    るフレームでは画素位置検出用のパターン信号を原画像
    信号に加えて表示し、次のフレームでは該画素位置検出
    用のパターン信号を原画像信号から差し引いて表示する
    ものであり、 該画素位置検出手段は、該或るフレームの画像を撮像し
    た画像から該次のフレームの画像を撮像した画像を差し
    引いた差分の画像信号によって画素位置を検出するもの
    であるこ とを特徴とする自動画素位置調整装置。
  2. 【請求項2】 前記画素位置検出手段は、或るフレーム
    の画像を撮像した画像から該次のフレームの画像を撮像
    した画像を差し引いた差分が、あらかじめ設定したしき
    い値以下の場合のみ画素位置を検出するものであること
    を特徴とする請求項記載の自動画素位置調整装置。
  3. 【請求項3】 前記信号合成手段は、画素位置検出用の
    パターン信号をスクリーン上のごく狭い任意の領域に表
    示するものであり、 前記撮像手段は、該領域を拡大して撮像するものである
    ことを特徴とする請求項1または2記載の自動画素位置
    調整装置。
  4. 【請求項4】 前記信号合成手段は、画素位置検出用の
    パターン信号を撮像手段が撮像可能な最低限の期間だけ
    表示するものであることを特徴とする請求項1または2
    または3記載の自動画素位置調整装置。
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