WO2010116837A1 - マルチプロジェクションディスプレイシステム及び画面形成方法 - Google Patents

マルチプロジェクションディスプレイシステム及び画面形成方法 Download PDF

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WO2010116837A1
WO2010116837A1 PCT/JP2010/053834 JP2010053834W WO2010116837A1 WO 2010116837 A1 WO2010116837 A1 WO 2010116837A1 JP 2010053834 W JP2010053834 W JP 2010053834W WO 2010116837 A1 WO2010116837 A1 WO 2010116837A1
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projection
screen
scanning
vertex
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PCT/JP2010/053834
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俊二 對田
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日本電気株式会社
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    • H04N9/3191—Testing thereof
    • H04N9/3194—Testing thereof including sensor feedback

Definitions

  • the present invention relates to a multi-projection display system that projects an image from a plurality of projectors onto a screen to form one screen, and a screen formation method thereof.
  • a multi-projection display system As a large-sized projection display, a multi-projection display system is known in which images are projected from a plurality of projectors onto a screen and the projected images are connected to form one screen.
  • the display quality is significantly degraded, such as discontinuous seams between the images projected on the screen or the edges of adjacent images being superimposed. I will.
  • a plurality of images which do not interfere with each other are generated by generating a test image having an area overlapping with an adjacent image and preventing the adjacent projector from simultaneously projecting the test image. Describes a method of detecting the position of the projection image of each projector by projecting and projecting and analyzing the plurality of projected test images with a measuring camera.
  • Patent Document 2 when two projectors project a test image in an appropriate positional relationship, a test image is generated such that a predetermined feature pattern appears in an area where these two images overlap. It is described that an evaluation value associated with the feature pattern is calculated based on photographed image data obtained by photographing a test image of the camera with the camera, and the position of the projection image of each projector is adjusted based on the evaluation value. There is.
  • the position of the image projected by each projector can not be adjusted in real time because the position of the image projected onto the screen from each projector is adjusted using the test image. There is a problem.
  • the projected image must be frequently adjusted using the test image, which reduces the convenience as the image display device.
  • the present invention does not require a test image for adjusting the image position, and can provide a multi-projection display system capable of adjusting in real time the position of a projected image by each scanning projector and a screen forming method thereof. To aim.
  • the multi-projection display system of the present invention projects a rectangular image from a plurality of two-dimensional scanning projectors onto a screen, and joins together the projected plurality of projected images on the screen.
  • a multi-projection display system for forming a screen comprising A plurality of cameras, each installed at a position for capturing a predetermined vertex area including the vertex of each projection image, for capturing the vertex area;
  • a photographing timing control unit configured to control the plurality of cameras to photograph the screen in a predetermined period including a display start line of one frame of the projection image or a predetermined period including a display last line;
  • a vertex position detection unit that detects each vertex of each of the projection images from a plurality of captured image data captured by the plurality of cameras, and outputs image end data indicating the position of the vertex;
  • a projector control unit that adjusts a scanning range of the two-dimensional scanning projector such that when the vertex of the projection image is deviated from a preset reference position, the
  • a multi-screen is formed by projecting a rectangular image on a screen from a plurality of two-dimensional scanning projectors and connecting a plurality of projected images projected on the screen.
  • a method of forming a screen of a projection display system Multiple cameras, Capturing a predetermined vertex area including a vertex of each projection image in a predetermined period including a display start line of one frame of the projection image or a predetermined period including a display last line; The control unit Detecting each vertex of each of the projection images from the plurality of photographed image data photographed by the plurality of cameras; When a vertex of the projection image is deviated from a preset reference position, the scanning range of the two-dimensional scanning projector is adjusted so that the vertex coincides with the reference position.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an overview of the multi-projection display system of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the multi-projection display system of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the processing procedure of the multi-projection display system of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an overview of the multi-projection display system of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the multi-projection display system of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of a multi-projection display system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the sixth embodiment.
  • a rectangular image is obtained by scanning in the horizontal direction and the vertical direction the three-color laser light of R (red), G (green) and B (blue) projected onto the screen.
  • the multi-projection display system of the present invention will be described by taking an example of a configuration including a plurality of laser projectors that form.
  • the present invention is applicable, for example, to a configuration using a two-dimensional scanning type projector (hereinafter, simply referred to as a scanning type projector) that forms an image on a screen using an LED or other light source.
  • the type is not limited to laser light.
  • the present invention is not limited to a rear projection type projector which projects an image from the back of the screen, but is also applicable to a front projection type projector which projects an image from the front of the screen.
  • the configuration of the laser projector is described, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-18040.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the entire image of the multi-projection display system of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the multi-projection display system of the first embodiment.
  • the multi-projection display for example, a device for forming one image by rear-projecting a rectangular image on the screen 10 from four scanning projectors P1 to P4. It is.
  • FIG. 1 shows an example in which nine cameras C1 to C9 are provided to capture the vicinity of the vertex of each of four divided images.
  • an area (imaging area) which can be photographed by a camera is shown by a range surrounded by a square dotted line.
  • the ranges surrounded by the square dotted lines described on the screen respectively indicate the shooting areas of the camera.
  • multi-projector control for controlling the operations of a plurality of (four in FIG. 2) scanning projectors P1 to P4 and scanning projectors P1 to P4. And a camera C1 to C9 for photographing the vicinity of a vertex of an image projected by the scanning projectors P1 to P4; and an image processing circuit 4 for processing photographed image data photographed by each of the cameras C1 to C9.
  • the scanning projectors P1 to P4 each include a laser light source (not shown), a modulator 11 for modulating the intensity of the laser light emitted from the light source according to the image signal corresponding to the scanning position, and the laser light emitted from the modulator 11
  • a horizontal scanning mirror 12 for scanning in the horizontal direction a vertical scanning mirror 13 for scanning the laser light emitted from the modulator 11 in the vertical direction, a horizontal scanning mirror 12 and a vertical scanning mirror 13
  • the projector control circuit 14 includes a projector control circuit 14 that generates a drive signal and generates a modulation signal for causing the modulator 11 to modulate the intensity of the laser light based on an externally supplied video signal.
  • the multi-projector control unit 2 divides the video signal corresponding to the image to be displayed on each of the scanning projectors P1 to P4 and generates it.
  • the generated video signals are supplied to the projectors P1 to P4 and a frame synchronization signal indicating a scan timing is transmitted.
  • the multi-projector control unit 2 may be configured to be supplied with four video signals corresponding to the scanning projectors P1 to P4. In that case, the multi-projector control unit 2 does not have to divide and generate the above-mentioned video signal.
  • the multi-projector control unit 2 transmits a shooting timing signal for instructing the shooting timing to each of the cameras C1 to C9. That is, in the multi-projector control unit 2, each of the cameras C1 to C9 shoots the screen 10 in a predetermined period including the display start line of one frame of the projection image by the scanning projectors P1 to P4 or a predetermined period including the display last line. It also operates as a shooting timing control unit that controls as described above.
  • Each projector control circuit 14 supplies drive signals to the horizontal scanning mirror 12 and the vertical scanning mirror 13 based on the frame synchronization signal received from the multi-projector control unit 2, and also based on the video signal received from the multi-projector control unit 2.
  • the modulation signal generated by the above is supplied to the modulator 11.
  • the image processing circuit 4 detects each vertex of the projection image for each of the scanning projectors P1 to P4 from the captured image data obtained by shooting by each of the cameras C1 to C9, and the image end data indicating the position of the vertex Output to multi-projector control unit 2. That is, the image processing circuit 4 also operates as a vertex position detection unit that detects each vertex of each projection image from a plurality of captured image data captured by the cameras C1 to C9 and outputs image edge data indicating the position of the vertex. Do.
  • the multi-projector control unit 2 supplies the image end data received from the image processing circuit 4 to the respective projector control circuits 14 of the corresponding scanning projectors P1 to P4.
  • Each projector control circuit 14 determines from the image end data whether or not the vertex of the projection image is deviated from a preset reference position, and determines whether the adjustment of the scanning range by the horizontal scanning mirror 12 or the vertical scanning mirror 13 is necessary. Do. When adjustment is necessary, the position of the projection image and the width in the horizontal or vertical direction are adjusted by a drive signal supplied to the horizontal scanning mirror 12 or the vertical scanning mirror 13 to be adjusted.
  • the scanning range in the horizontal direction of the projection image can be controlled by the voltage (amplitude value) of the drive signal supplied to the horizontal scanning mirror 12, and the scanning range in the vertical direction of the projection image is supplied to the vertical scanning mirror 13. It is possible to control with the voltage (amplitude value) of the drive signal to be
  • the multi projector control unit 2 may execute the determination of necessity of adjustment of the scanning range and adjustment processing of the drive signal of the scanning mirror.
  • a configuration for executing such determination of necessity of adjustment of the scanning range and adjustment processing of the drive signal of the scanning mirror is referred to as a “projector control unit”.
  • the multi-projector control unit 2 and the image processing circuit 4 provided in the multi-projection display system of the present embodiment, and the projector control circuit 14 provided in each of the scanning projectors P1 to P4 Can be realized by a computer including a DSP that executes the above, an A / D converter, a D / A converter, a memory, and various logical operation circuits.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the multi-projection display system of the present invention.
  • each of the cameras C1 to C9 performs projection in a predetermined period including the display start row of one frame of each projection image or a predetermined period including the display final row.
  • a predetermined vertex area including the vertex of the image is photographed (step S1).
  • the image processing circuit 4 detects each vertex of the projection image for each of the scanning projectors P1 to P4 from the photographed image data of each of the cameras C1 to C9, and the image end data indicating the position of the vertex is multiprojector control unit Output to 2 (step S2).
  • the multi-projector control unit 2 supplies the image end data received from the image processing circuit 4 to the respective projector control circuits 14 of the corresponding scanning projectors P1 to P4 (step S3).
  • Each projector control circuit 14 determines from the image end data whether or not the vertex of the projection image is deviated from the preset reference position (step S4), and if it is deviated, the vertex coincides with the reference position The scanning range of the scanning projectors P1 to P4 is adjusted (step S5). On the other hand, when the vertex of the projection image is not deviated from the preset reference position, the process returns to step S1 and repeats the processes of steps S1 to S5.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system shown in FIG.
  • the scanning type configuring the left two screens The scanning directions in the vertical direction are made different between the projectors P1 and P3 and the scanning projectors P2 and P4 that constitute the two right screens. That is, among a plurality of images forming one screen, images adjacent in the horizontal direction are formed by scanning in different directions in the vertical direction. For example, scanning projectors P1 and P3 forming the left two screens form a screen by scanning in the direction from top to bottom, and scanning projectors P2 and P4 forming the two right screens form a direction from bottom to top Form a screen by scanning.
  • Regions F1 to F9 indicated by dotted lines in FIG. 4 indicate photographing regions corresponding to the cameras C1 to C9. The same applies to regions F1 to F9 indicated by dotted lines in FIGS. 5, 6, 9 and 10 described later.
  • the cameras C1 to C9 have a predetermined period including the display start line of the image (imaging period 1 shown in FIG. 4) or a predetermined period including the display last line in the display period of one frame of the image by the scanning projector. Shoot during the shooting period 2) shown in.
  • FIG. 4A shows an example of an image taken by the cameras C1 to C9 in the photographing period 1
  • FIG. 4B shows an example of an image taken by the cameras C1 to C9 in the photographing period 2.
  • the cameras C1 to C9 transfer photographed image data to the image processing circuit 4 when photographing is completed.
  • the image processing circuit 4 determines the edge (edge) of each projection image as described later, and detects each vertex.
  • scanning is performed from the top to the bottom in the scanning projector configuring the left two screens, and scanning from the bottom to the top is performed in the scanning projector configuring the right two screens.
  • Each of the cameras C1 to C9 does not simultaneously capture both vertically and horizontally adjacent images in each shooting period.
  • the captured image captured by each of the cameras C1 to C9 includes an end portion of the projection image and an area where no projection image of the periphery thereof is displayed. Therefore, it is possible to determine the edge (edge) of the projection image from the captured image, and it is possible to detect a vertex at which the edge of the projection image overlaps.
  • the edge of the projection image can be detected, for example, by performing well-known Laplacian filter processing on photographed image data obtained by photographing by the cameras C1 to C9.
  • the projection image is scanned by the scanning projectors P1 to P4 so that the apex coincides with the reference position. Adjust the range.
  • the reference position of the vertex of the projection image may be set to any position in the image captured by the cameras C1 to C9, as long as the relationship between the position and the distance between the cameras C1 to C9 and the screen is constant.
  • the horizontal scanning mirror 12 and the vertical scanning mirror 13 may be controlled such that the apex of the detected projection image coincides with the image center.
  • a marker indicating the reference position of the vertex of each projection image is provided on the screen, and Control may be performed so that the vertex coincides with the position of the marker.
  • a test image for adjusting the image position is unnecessary because each vertex of each projection image is detected to adjust the position of the image to be projected on the screen.
  • the projection of the image is interrupted every time the positional deviation of the projection image occurs due to the environmental change, and the adjustment of each scanning projector is performed. There is no need to do it individually. Therefore, the convenience as an image display apparatus is improved.
  • scanning projectors P1 and P3 configuring two screens on the left side and scanning projectors P2 and P4 configuring two screens on the right side are vertical.
  • An example is shown in which the scanning direction of the direction is different.
  • scanning projectors P1 and P3 configuring two screens on the left side and scanning projectors P2 and P4 configuring two screens on the right side are vertical.
  • An image is formed by scanning in the same direction with respect to the direction. That is, images adjacent in the horizontal direction are formed by scanning in the same direction in the vertical direction.
  • the other configurations and processes of the multi-projection display system are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the second embodiment.
  • scanning projectors P1 and P3 forming two left screens and scanning projectors P2 and P4 forming two right screens are respectively identical in the vertical direction. While scanning in the direction, the display timing of each image is shifted between the two left screens and the two right screens so that the cameras C1 to C9 do not simultaneously capture both the vertically and horizontally adjacent images. For example, at the end of scanning in one frame of the scanning projectors P1 and P3, the display timing is shifted by an interval at which information at the start of scanning in one frame of the scanning projectors P2 and P4 (the apex on the start side) can be photographed. This interval is set according to the shutter speed (shooting time) of the camera to be shot.
  • (A) of FIG. 5 shows an example of an image captured by the cameras C1 to C9 in the capturing period 1
  • (b) of FIG. 5 shows an example of an image captured by the cameras C1 to C9 in the capturing period 2.
  • the image edge of each projection image is detected similarly to the first embodiment by shifting the display timing. It is possible. Therefore, as in the first embodiment, a test image for adjusting the image position is unnecessary, and the position of the projection image by each scanning projector can be adjusted in real time.
  • the contrast of the image on the screen is reduced by external light such as illumination light and natural light, so that when the image with a large contrast is not displayed at the image end, the apex of the projection image may not be accurately detected.
  • a method for removing the influence of such external light is proposed.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the third embodiment.
  • a predetermined period including the display start line of an image in one frame by each of the cameras C1 to C9 (shooting period 1 shown in FIG. 6) or While taking a picture in a predetermined period (the photographing period 2 shown in FIG. 6) including the display last line, the screen is photographed even in a period (photographing period 3 shown in FIG. 6) in which nothing is displayed in the photographing area of the cameras C1 to C9.
  • Do. 6A shows an example of an image captured by C1 to C9 in imaging period 1
  • FIG. 6B shows an example of an image captured by cameras C1 to C9 in imaging period 3. Shows an example of an image captured by the cameras C1 to C9 in the capturing period 2.
  • the photographing timing of each of the cameras C1 to C9 is controlled by the photographing timing signal output from the multi-projector control unit 2.
  • the image processing circuit 4 is obtained by photographing image data obtained by photographing in a predetermined period including a display start line or a predetermined period including a display last line, and photographing in a period in which nothing is displayed in the photographing area.
  • the difference with the captured image data to be captured is calculated, and the captured image data of the difference from which the influence of the external light is removed is acquired.
  • the influence of the external light is removed because the photographed image data obtained by photographing in a period in which nothing is displayed in the photographing area is image data showing only the influence of the external light.
  • the photographing timing of the photographed image data is a predetermined period intermediate between the predetermined period including the display start line and the predetermined period including the display last line.
  • the multi-projection display system of the third embodiment in addition to the same effect as that of the first embodiment, even when the contrast of the image projected on the screen is reduced due to the influence of external light The vertices of the projection image can be detected more accurately.
  • Fourth Embodiment In the image projected from the projector onto the screen, distortion occurs such that the center of the image edge bulges from the image center (barrel distortion) or the center of the image edge shrinks toward the image center (pincushion distortion) There is something to do. In such a case, positional deviation occurs near the center of the image edge even if the apex of the projection image is not deviated from the reference position.
  • the fourth embodiment proposes a method for adjusting the position of the vertex of each projection image while correcting barrel distortion and pincushion distortion generated in the projection image.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of a multi-projection display system according to the fourth embodiment.
  • the multi-projection display system of the fourth embodiment nine cameras C1 to C9 for photographing the vicinity of the vertex of each of the four divided images and the vicinity of the central part of each image edge
  • the configuration is provided with twelve cameras C10 to C21 for photographing.
  • the other configuration is the same as that of the multi-projection display system according to the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the fourth embodiment.
  • cameras C1 to C21 for photographing the vicinity of the vertex of each projection image and the vicinity of the central part of each image edge are provided on the back side of the screen.
  • nine cameras C1 to C9 for photographing the vicinity of the vertex of each of the four divided images, and twelve cameras C10 to C21 for photographing the vicinity of the central portion of each image edge The respective imaging areas are indicated by F1 to F21 (areas indicated by dotted lines).
  • FIG. 8A shows an example of an image captured by the cameras C1 to C21 in the imaging period 1
  • FIG. 8B shows an example of an image captured by the cameras C1 to C21 in the imaging period 3.
  • c) shows an example of an image photographed by the cameras C1 to C21 in the photographing period 2.
  • the image processing apparatus 4 of the present embodiment outputs vertex data indicating the vertex of each projection image to the multi-projector control unit 2 based on the captured image data in the vicinity of the vertex of each projection image shot by the cameras C1 to C9.
  • Image end data indicating an end side of each projection image is output to the multi-projector control unit 2 based on the photographed image data in the vicinity of the central portion photographed by the cameras C10 to C21.
  • the multi-projector control unit 2 supplies the image end data received from the image processing device 4 to the projector control circuit 14 of the corresponding scanning projector.
  • the projector control circuit 14 detects distortion of each projection image based on the image end data, and performs distortion correction conversion processing for correcting the distortion on the video signal.
  • distortion correction conversion processing correction is performed so that the edge of the projection image approaches a rectangle that is horizontal or vertical. Specifically, when the end side bulges outward on the basis of a straight line connecting the vertex positions, the amplitude of the scanning mirror is gradually reduced toward the vicinity of the central portion of the end side, and is contracted inside. If so, the distortion is corrected by increasing the amplitude of the scanning mirror stepwise toward the vicinity of the center of the edge.
  • distortion correction should just use the well-known correction method according to the kind of this distortion, and this embodiment does not limit the correction method.
  • the projector control circuit 14 creates a modulation signal based on the video signal after distortion correction conversion, and supplies the modulation signal to the modulator 11.
  • the drive signal supplied to the horizontal scanning mirror 12 and the vertical scanning mirror 13 is adjusted to match the vertex of the projection image with the reference position.
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the fifth embodiment.
  • the scanning projectors P1 to P4 described in the first embodiment and the second embodiment are configured such that light projected from the modulator 11 onto the screen is horizontal from the screen left end (or right end) to the screen right end (or left end) A projected image is formed by scanning in the direction and sequentially moving the locus (scanning line) in the vertical direction.
  • the scanning projector vertically scans the light projected from the modulator 11 onto the screen from the lower end (or upper end) to the upper end (or lower end) of the screen due to the physical restriction, and the locus thereof (scan line
  • the projected image is formed by sequentially moving the) in the horizontal direction.
  • scanning projectors P1 and P2 constituting the upper two screens and scanning projectors P3 and P4 constituting the lower two screens are horizontal.
  • scanning projectors P1 and P2 constituting upper two screens form a screen by scanning in a direction from left to right
  • scanning projectors P3 and P4 constituting lower two screens are directed from left to right
  • the screen is formed by scanning in the direction.
  • the cameras C1 to C9 respectively perform photographing in a display period of one frame of the image projected on the screen in a predetermined period including the display start row of the image and a predetermined period including the display final row. By doing this, the cameras C1 to C9 do not simultaneously capture both vertically and horizontally adjacent images in each shooting period.
  • the upper two screens are displayed.
  • the scanning directions in the horizontal direction may be the same between the scanning projectors P1 and P2 constituting the second embodiment and the scanning projectors P3 and P4 constituting the lower two screens.
  • the scanning direction in the horizontal direction is made different between the scanning projectors P1 and P2 configuring the upper two screens and the scanning projectors P3 and P4 configuring the lower two screens, or the upper two screens Even if the display timings of the respective images are different between the lower screen and the lower two screens, as in the first embodiment or the second embodiment, the apexes of the projected images can be respectively detected, so The position of the image to be projected can be adjusted, and the position of the projected image by each of the scanning projectors P1 to P4 can be adjusted in real time.
  • the sixth embodiment proposes a method for correcting the color shift of an image projected from a plurality of scanning projectors.
  • FIG. 10 is a schematic view showing an example of processing in a display period of one frame of the multi-projection display system of the sixth embodiment.
  • each of the cameras C1 to C9 is a predetermined period including a display start line of an image in one frame.
  • the screen is photographed during a predetermined period (photographing period 1 shown in FIG. 10) or the display last line (photographing period 2 shown in FIG. 10), and nothing is displayed in the photographing region of the cameras C1 to C9
  • the screen is photographed also in the photographing period 3) shown in FIG. (A) of FIG. 10 shows an example of an image taken by the cameras C1 to C9 in the photographing period 1
  • (b) of FIG. 10 shows an example of an image taken by the cameras C1 to C9 in the photographing period 3.
  • c) shows an example of an image photographed by the cameras C1 to C9 in the photographing period 2.
  • the multi-projector control unit 2 of the present embodiment compares the photographed image data supplied from the image processing circuit 4 with the video signal input from the outside, and brightness between the adjacent projectors for each color of R, G and B To see if there is any difference. At this time, is the multi-projector control unit 2 using the processing described in the third embodiment described above to determine whether the brightness for each color is different between adjacent projected images while removing the influence of external light? It is desirable to judge whether or not.
  • the multi-projector control unit 2 causes the projector control circuit 14 included in the scanning projector to be adjusted to adjust the laser to be adjusted. Transmit color adjustment data for adjusting the light quantity of the light source.
  • the projector control circuit 14 adjusts the amount of light of the laser light source by controlling the current supplied to the laser light source to be adjusted based on the color adjustment data received from the multi-projector control unit 2. Incidentally, the adjustment of the brightness of each color of R, G and B can also be performed by the amplitude value of the modulation signal supplied to the modulator 11.
  • the positions of a plurality of images projected on the screen can be adjusted in real time, and the color shift of each image can also be adjusted.

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Abstract

　マルチプロジェクションディスプレイシステムに、各二次元走査型プロジェクタからスクリーンに投射された投射画像の頂点を含む所定の頂点領域を撮影する複数のカメラと、各カメラを投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間でスクリーンを撮影するように制御する撮影タイミング制御部と、各カメラが撮影した複数の撮影画像データから投射画像毎の各頂点を検出し、該頂点の位置を示す画像端データを出力する頂点位置検出部とを備える。プロジェクタ制御部は、投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているとき、該頂点が基準位置と一致するように二次元走査型プロジェクタの走査範囲を調整する。

Description

マルチプロジェクションディスプレイシステム及び画面形成方法
　本発明は複数のプロジェクタからスクリーンに画像を投射して一つの画面を形成するマルチプロジェクションディスプレイシステム及びその画面形成方法に関する。
　大型のプロジェクションディスプレイとして、複数のプロジェクタからスクリーン上に画像を投射し、各投射画像をつなぎ合わせて一つの画面を形成するマルチプロジェクションディスプレイシステムが知られている。
　このようなマルチプロジェクションディスプレイシステムでは、複数のプロジェクタから投射される各画像のスクリーン上における位置の精度が投射画像全体の品質に大きな影響を与える。
　例えば、各投射画像の位置がずれていると、スクリーンに投射された画像間に不連続な継ぎ目が生じたり、隣接する画像の端部が重畳したりする等、表示品質が大幅に劣化してしまう。
　このような問題に対処するため、例えば特許文献１では、隣接する画像と重なり合う領域を有するテスト画像を生成すると共に、隣接するプロジェクタから同時にテスト画像を投射しないようにして、互いに干渉しない複数の画像を投射し、これら投射された複数のテスト画像を計測カメラで撮影・解析することで、各プロジェクタの投射画像の位置を検出する方法が記載されている。
　また、特許文献２には、２つのプロジェクタが適切な位置関係でテスト画像を投射しているときに、それらの重畳する領域で所定の特徴パターンが出現するようなテスト画像を生成し、スクリーン上のテスト画像をカメラで撮影して得られる撮影画像データに基づいて上記特徴パターンに関連付けた評価値を算出し、該評価値に基づいて各プロジェクタの投射画像の位置を調整することが記載されている。
　しかしながら上述した背景技術のマルチプロジェクションディスプレイシステムでは、テスト画像を用いて各プロジェクタからスクリーン上に投射された画像の位置を調整するため、各プロジェクタによる投射画像の位置をリアルタイムに調整することができないという課題がある。
　例えば、各プロジェクタによる投射画像の幅や位置が温度等に応じて変動する場合、テスト画像を用いた投射画像の調整を頻繁に実施しなければならないため、画像表示装置としての利便性が低下してしまう。
特開２００３－３１５９１４号公報 特開２００７－１６６４６６号公報
　そこで本発明は、画像位置を調整するためのテスト画像が不要であり、各走査型プロジェクタによる投射画像の位置をリアルタイムに調整することができるマルチプロジェクションディスプレイシステム及びその画面形成方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため本発明のマルチプロジェクションディスプレイシステムは、複数の二次元走査型プロジェクタからスクリーンに四角形状の画像を投射し、投射された複数の投射画像をスクリーン上でつなぎ合わせることで一つの画面を形成するマルチプロジェクションディスプレイシステムであって、
　前記各投射画像の頂点を含む所定の頂点領域を撮影する位置にそれぞれ設置され、当該頂点領域を撮影する複数のカメラと、
　前記複数のカメラを前記投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間で前記スクリーンを撮影するように制御する撮影タイミング制御部と、
　前記複数のカメラが撮影した複数の撮影画像データから前記投射画像毎の各頂点を検出し、該頂点の位置を示す画像端データを出力する頂点位置検出部と、
　前記投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているとき、該頂点が前記基準位置と一致するように二次元走査型プロジェクタの走査範囲を調整するプロジェクタ制御部と、
を有する。
　一方、本発明の画面形成方法は、複数の二次元走査型プロジェクタからスクリーンに四角形状の画像を投射し、投射された複数の投射画像をスクリーン上でつなぎ合わせることで一つの画面を形成するマルチプロジェクションディスプレイシステムの画面形成方法であって、
　複数のカメラが、
　前記投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間にて、前記各投射画像の頂点を含む所定の頂点領域を撮影し、
　制御部が、
　前記複数のカメラで撮影された複数の撮影画像データから前記投射画像毎の各頂点を検出し、
　前記投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているとき、該頂点が前記基準位置と一致するように前記二次元走査型プロジェクタの走査範囲を調整する方法である。
図１は、本発明のマルチプロジェクションディスプレイシステムの全体像を示す模式図である。 図２は、第１の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの一構成例を示すブロック図である。 図３は、図３は本発明のマルチプロジェクションディスプレイシステムの処理手順を示すフローチャートである。 図４は、図１に示したマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。 図５は、第２の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。 図６は、第３の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。 図７は、第４の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの一構成例を示すブロック図である。 図８は、第４の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。 図９は、第５の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。 図１０は、第６の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。
　次に本発明について図面を用いて説明する。
　以下では、背面投射型のプロジェクタとして、スクリーンに投射するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の三色のレーザ光を水平方向及び垂直方向にそれぞれ走査することで四角形状の画像を形成するレーザプロジェクタを複数台備える構成を例にして本発明のマルチプロジェクションディスプレイシステムについて説明する。本発明は、例えばＬＥＤやその他の光源を用いてスクリーン上に画像を形成する二次元走査型のプロジェクタ（以下、単に走査型プロジェクタと称す）を用いる構成であれば適用可能であり、その光源の種類をレーザ光に限定するものではない。また、本発明はスクリーンの背面から画像を投射する背面投射型のプロジェクタに限らず、スクリーンの前面から画像を投射する前面投射型のプロジェクタにも適用可能である。なお、レーザプロジェクタの構成については、例えば特開２００５－１８０４０号公報等に記載されている。
　また、以下の各実施の形態では、４台の走査型プロジェクタから画像を背面投射することでスクリーン上に一つの画面を形成する例を示しているが、画面の構成に用いるプロジェクタ数は４台に限定されるものではなく、２台以上であれば何台でもよい。
（第１の実施の形態）
　図１は本発明のマルチプロジェクションディスプレイシステムの全体像を示す模式図であり、図２は第１の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの一構成例を示すブロック図である。
　図１に示すように、第１の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイでは、例えば４台の走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４からスクリーン１０に四角形状の画像を背面投射することで一つの画像を形成する装置である。
　スクリーン１０の背面側には、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４で投射された画像の位置を検出するために複数台のカメラが設置されている。カメラは、四角形状の投射画像の頂点を含む所定領域を撮影する位置に、それぞれ設置されている。図１では４分割された各画像の頂点近傍を撮影するために９台のカメラＣ１～Ｃ９を備えた例を示している。なお、図１ではカメラで撮影可能な領域（撮影領域）を正方形状の点線で囲む範囲で示している。後述する図４～図６並びに図８～図１０においても画面上に記載された正方形状の点線で囲む範囲は、それぞれカメラの撮影領域を示している。
　図２に示すように第１の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムは、複数（図２では４台）の走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４と、走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４の動作を制御するマルチプロジェクタ制御部２と、走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４で投射された画像の頂点近傍を撮影するカメラＣ１～Ｃ９と、各カメラＣ１～Ｃ９で撮影された撮影画像データを処理する画像処理回路４とを備えている。
　走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４は、図示しないレーザ光源と、走査位置に対応する映像信号にしたがって光源から出射されたレーザ光の強度を変調する変調器１１と、変調器１１から出射されたレーザ光を水平方向に走査するための水平走査ミラー１２と、変調器１１から出射されたレーザ光を垂直方向に走査するための垂直走査ミラー１３と、水平走査ミラー１２及び垂直走査ミラー１３を動作させるための駆動信号を生成すると共に外部から供給される映像信号に基づいて変調器１１にレーザ光の強度を変調させるための変調信号を生成するプロジェクタ制御回路１４とを備えている。
　マルチプロジェクタ制御部２は、外部からスクリーン１０に投射する映像信号が供給されると、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４に表示すべき画像に対応する映像信号を４分割して生成し、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４に生成した映像信号を供給すると共に走査タイミングを示すフレーム同期信号を送信する。なお、マルチプロジェクタ制御部２は、走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４に対応する４つの映像信号が供給される構成でもよい。その場合、マルチプロジェクタ制御部２は、前述の映像信号を分割生成する必要はない。
　また、マルチプロジェクタ制御部２は、各カメラＣ１～Ｃ９に撮影タイミングを指示するための撮影タイミング信号を送信する。すなわち、マルチプロジェクタ制御部２は、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４による投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間で各カメラＣ１～Ｃ９がスクリーン１０を撮影するように制御する撮影タイミング制御部としても動作する。
　各プロジェクタ制御回路１４は、マルチプロジェクタ制御部２から受信したフレーム同期信号に基づいて水平走査ミラー１２及び垂直走査ミラー１３に駆動信号を供給すると共に、マルチプロジェクタ制御部２から受信した映像信号を基にして生成した変調信号を変調器１１に供給する。
　画像処理回路４は、各カメラＣ１～Ｃ９が撮影することで得られる撮影画像データから走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４毎の投射画像の各頂点を検出し、それらの頂点の位置を示す画像端データをマルチプロジェクタ制御部２へ出力する。すなわち、画像処理回路４は、カメラＣ１～Ｃ９で撮影した複数の撮影画像データから投射画像毎の各頂点を検出し、該頂点の位置を示す画像端データを出力する頂点位置検出部としても動作する。
　マルチプロジェクタ制御部２は、画像処理回路４から受け取った画像端データを対応する走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４の各プロジェクタ制御回路１４へ供給する。
　各プロジェクタ制御回路１４は、画像端データから投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているか否かを判定し、水平走査ミラー１２または垂直走査ミラー１３による走査範囲の調整要否を判断する。調整が必要な場合は、調整対象の水平走査ミラー１２または垂直走査ミラー１３へ供給する駆動信号により投射画像の位置並びに水平方向または垂直方向の幅を調整する。
　投射画像の水平方向の走査範囲は、水平走査ミラー１２へ供給する駆動信号の電圧（振幅値）で制御することが可能であり、投射画像の垂直方向の走査範囲は、垂直走査ミラー１３へ供給する駆動信号の電圧（振幅値）で制御することが可能である。
　例えば、水平走査ミラー１２へ供給する駆動信号の振幅値を大きくすれば水平方向の走査範囲が広がり、振幅値を小さくすれば水平方向の走査範囲が狭くなる。垂直走査ミラー４６についても同様の制御が可能である。なお、走査範囲の調整要否の判定や走査ミラーの駆動信号の調整処理は、マルチプロジェクタ制御部２で実行してもよい。本願の特許請求の範囲では、このような走査範囲の調整要否の判定や走査ミラーの駆動信号の調整処理を実行する構成を「プロジェクタ制御部」と称している。
　本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムが備えるマルチプロジェクタ制御部２及び画像処理回路４並びに各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４が備えるプロジェクタ制御回路１４は、例えばプログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ、所定の演算処理を実行するＤＳＰ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、メモリ及び各種論理演算回路等を含むコンピュータによって実現できる。
　図３は本発明のマルチプロジェクションディスプレイシステムの処理手順を示すフローチャートである。
　図３に示しように、本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムでは、まずカメラＣ１～Ｃ９により、各投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間にて各投射画像の頂点を含む所定の頂点領域を撮影する（ステップＳ１）。
　次に、各カメラＣ１～Ｃ９の撮影画像データから画像処理回路４によって走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４毎の投射画像の各頂点を検出し、それらの頂点の位置を示す画像端データをマルチプロジェクタ制御部２へ出力する（ステップＳ２）。
　マルチプロジェクタ制御部２は、画像処理回路４から受け取った画像端データを対応する走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４の各プロジェクタ制御回路１４へ供給する（ステップＳ３）。
　各プロジェクタ制御回路１４は、画像端データから投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているか否かを判定し（ステップＳ４）、ずれている場合は頂点が基準位置と一致するように走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４の走査範囲を調整する（ステップＳ５）。一方、投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれていない場合は、ステップＳ１の処理に戻ってステップＳ１～Ｓ５の処理を繰り返す。
　図４は図１に示したマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。
　図４に示すように、第１の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイでは、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４が備えるプロジェクタ制御回路１４により、４分割された画面のうち、左側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ３と右側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ２及びＰ４とで垂直方向の走査方向が異なるようにする。すなわち、一つの画面を形成する複数の画像のうち、水平方向に隣接する画像を、垂直方向に異なる方向へ走査することで形成する。例えば、左側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ３では上から下へ向かう方向に走査することで画面を形成し、右側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ２及びＰ４では下から上へ向かう方向に走査することで画面を形成する。なお、図４の点線で示す領域Ｆ１～Ｆ９は、カメラＣ１～Ｃ９に対応する撮影領域をそれぞれ示している。後述する図５、図６、図９及び図１０の点線で示す領域Ｆ１～Ｆ９も同様である。
　カメラＣ１～Ｃ９は、走査型プロジェクタによる画像の１フレームの表示期間のうち、該画像の表示開始行を含む所定期間（図４に示す撮影期間１）または表示最終行を含む所定期間（図４に示す撮影期間２）で撮影を行う。図４の（ａ）は撮影期間１でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示し、図４の（ｂ）は撮影期間２でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示している。カメラＣ１～Ｃ９は、撮影が終了すると、撮影画像データを画像処理回路４へ転送する。
　画像処理回路４は、カメラＣ１～Ｃ９から撮影画像データを取得すると、後述するように各投射画像のエッジ（端辺）を判定し、それぞれの頂点を検出する。
　ここで、上述したように左側２画面を構成する走査型プロジェクタでは上から下へ向かう方向へ走査し、右側２画面を構成する走査型プロジェクタは下から上へ向かう方向へ走査しているため、各カメラＣ１～Ｃ９は、それぞれの撮影期間にて垂直方向及び水平方向で隣り合う画像の両方を同時に撮影することがない。
　したがって、各カメラＣ１～Ｃ９で撮影した撮影画像には、投射画像の端部とその周辺の投射画像が何も表示されていない領域とが含まれている。そのため、撮影画像から投射画像のエッジ（端辺）を判別することが可能であり、投射画像の端辺が重なる頂点を検出できる。投射画像のエッジは、例えばカメラＣ１～Ｃ９が撮影することで得られた撮影画像データに周知のラプラシアンフィルタ処理を施すことで検出できる。
　投射画像の頂点を検出した結果、該投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているときは、該頂点が基準位置と一致するように各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４による投射画像の走査範囲を調整する。
　投射画像の頂点の基準位置は、カメラＣ１～Ｃ９とスクリーンの位置及び距離の関係が一定であれば、カメラＣ１～Ｃ９で撮影した画像内の任意の位置に設定すればよい。例えば、カメラＣ１～Ｃ９で撮影した画像の中心を基準位置とした場合、検出した投射画像の頂点が該画像中心に一致するように、水平走査ミラー１２及び垂直走査ミラー１３を制御すればよい。カメラＣ１～Ｃ９とスクリーンの位置及び距離の関係を精度よく維持するのが困難である場合は、例えばスクリーン上に、各投射画像の頂点の基準位置を示すマーカーを付与し、検出した投射画像の頂点が該マーカーの位置と一致するように制御すればよい。
　本実施形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムによれば、各投射画像の頂点をそれぞれ検出してスクリーン上に投射する画像の位置を調整するため、画像位置を調整するためのテスト画像が不要である。また、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４による投射画像の位置をリアルタイムに調整することができるため、環境変化による投射画像の位置ずれが生じる毎に画像の投射を中断して各走査型プロジェクタの調整を個別に行う必要が無くなる。したがって、画像表示装置としての利便性が向上する。
（第２の実施の形態）
　第１の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムでは、４分割された画面のうち、左側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ３と右側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ２及びＰ４とで、垂直方向の走査方向が異なる例を示した。
　第２の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムは、４分割された画面のうち、左側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ３と右側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ２及びＰ４とで、垂直方向に対しそれぞれ同一の方向へ走査することで画像を形成する。すなわち、水平方向に隣接する画像を、垂直方向に同一の方向に走査することで形成する。その他のマルチプロジェクションディスプレイシステムの構成及び処理は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
　図５は第２の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。
　図５に示すように、第２の実施の形態では、左側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ３と右側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ２及びＰ４とで、垂直方向に対しそれぞれ同一の方向へ走査すると共に、カメラＣ１～Ｃ９によって垂直方向及び水平方向で隣り合う画像の両方が同時に撮影されないように、各画像の表示タイミングを左側２画面と右側２画面とでずらすようにする。例えば、走査型プロジェクタＰ１及びＰ３の１フレーム内の走査終了時に、走査型プロジェクタＰ２及びＰ４の１フレーム内の走査開始時の情報（開始側の頂点）が撮影できる間隔で表示タイミングをずらす。この間隔は、撮影するカメラのシャッタースピード（撮影時間）に応じて設定される。図５の（ａ）は撮影期間１でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示し、図５の（ｂ）は撮影期間２でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示している。
　本実施形態のように、左側２画面と右側２画面とで走査方向を同一にしても、表示タイミングをずらすことで第１の実施の形態と同様に各投射画像の画像端を検出することが可能である。したがって、第１の実施の形態と同様に、画像位置を調整するためのテスト画像が不要であり、各走査型プロジェクタによる投射画像の位置をリアルタイムに調整することができる。
（第３の実施の形態）
　一般に、スクリーン上の画像は照明光や自然光等の外光によってコントラストが低下するため、画像端にコントラストが大きな画像が表示されていない場合に投射画像の頂点を正確に検出できなくなるおそれがある。第３の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムではこのような外光の影響を除去するための手法を提案する。
　図６は第３の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。
　図６に示すように、第３の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムでは、各カメラＣ１～Ｃ９により、１フレーム内の画像の表示開始行を含む所定期間（図６に示す撮影期間１）または表示最終行を含む所定期間（図６に示す撮影期間２）で撮影すると共に、カメラＣ１～Ｃ９の撮影領域内に何も表示されていない期間（図６に示す撮影期間３）でもスクリーンを撮影する。図６の（ａ）は撮影期間１でＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示し、図６の（ｂ）は撮影期間３でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示し、図６の（ｃ）は撮影期間２でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示している。各カメラＣ１～Ｃ９の撮影タイミングは、マルチプロジェクタ制御部２から出力される撮影タイミング信号で制御される。
　画像処理回路４は、表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間で撮影することで得られる撮影画像データと、撮影領域内に何も表示されていない期間で撮影することで得られる撮影画像データとの差を算出し、外光の影響を除去した該差の撮影画像データを取得する。外光の影響が除去されるのは、撮影領域内に何も表示されていない期間で撮影することで得られる撮影画像データが、外光の影響のみを示す画像データだからである。この撮影画像データの撮影タイミングは、表示開始行を含む所定期間と表示最終行を含む所定期間との中間の所定期間となる。その他の構成及び処理は上述した第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
　第３の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムによれば、第１の実施の形態と同様の効果に加えて、外光の影響によりスクリーンに投射された画像のコントラストが低下している場合でも各投射画像の頂点をより正確に検出できる。
（第４の実施の形態）
　プロジェクタからスクリーンに投射される画像では、画像端辺の中央部が画像中心から膨らむ歪（樽型歪）や画像端辺の中央部が画像中心へ向かって収縮する歪（糸巻き型歪）が発生することがある。そのような場合、投射画像の頂点が基準位置に対してずれていなくても画像端辺の中央部付近で位置ずれが発生してしまう。
　第４の実施の形態では、投射画像で発生する樽型歪や糸巻き型歪を補正しつつ各投射画像の頂点の位置を調整するための手法を提案する。
　図７は第４の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの一構成例を示すブロック図である。
　図４に示すように第４の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムは、４分割された各画像の頂点近傍を撮影するための９台のカメラＣ１～Ｃ９及び各画像端辺の中央部近傍を撮影するための１２台のカメラＣ１０～Ｃ２１を備えた構成である。その他の構成は図２に示した第１の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムと同様であるため、その説明は省略する。
　図８は第４の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。
　第４の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムでは、スクリーンの背面側に、各投射画像の頂点近傍及び各画像端辺の中央部近傍を撮影するためのカメラＣ１～Ｃ２１を備える。図８では、４分割された各画像の頂点近傍を撮影するための９台のカメラＣ１～Ｃ９、並びに各画像端辺の中央部近傍を撮影するための１２台のカメラＣ１０～Ｃ２１に対応するそれぞれの撮影領域をＦ１～Ｆ２１（点線で示す領域）で示している。
　第４の実施の形態では、カメラＣ１～Ｃ２１により、各投射画像の頂点近傍及び各画像端辺の中央部近傍をそれぞれ撮影する。図８の（ａ）は撮影期間１でカメラＣ１～Ｃ２１が撮影する画像例を示し、図８の（ｂ）は撮影期間３でカメラＣ１～Ｃ２１が撮影する画像例を示し、図８の（ｃ）は撮影期間２でカメラＣ１～Ｃ２１が撮影する画像例を示している。
　本実施形態の画像処理装置４は、カメラＣ１～Ｃ９で撮影された各投射画像の頂点近傍の撮影画像データに基づいて各投射画像の頂点を示す頂点データをマルチプロジェクタ制御部２へ出力し、カメラＣ１０～Ｃ２１で撮影された中央部近傍の撮影画像データに基づいて各投射画像の端辺を示す画像端データをマルチプロジェクタ制御部２へ出力する。マルチプロジェクタ制御部２は、画像処理装置４から受け取った画像端データを対応する走査型プロジェクタのプロジェクタ制御回路１４へ供給する。
　プロジェクタ制御回路１４は、画像端データを基に各投射画像の歪を検知し、映像信号に対して該歪を補正するための歪補正変換処理を行う。歪補正変換処理では投射画像の端辺が水平または垂直である長方形に近づくように補正する。具体的には、頂点位置を結ぶ直線を基準として、端辺が外側に膨らんでいる場合は、当該端辺の中央部付近に向かって段階的に走査ミラーの振幅を小さくし、内側に縮まっている場合は、当該端辺中央部付近に向かって段階的に走査ミラーの振幅を大きくすることで歪を補正する。なお、歪補正は、該歪の種類に応じた周知の補正方法を利用すればよく、本実施形態はその補正方法を限定するものではない。
　プロジェクタ制御回路１４は、歪補正変換後の映像信号に基づいて変調信号を作成し、変調器１１に該変調信号を供給する。また、歪補正後の投射画像の頂点が基準位置からずれているときは、水平走査ミラー１２及び垂直走査ミラー１３へ供給する駆動信号を調整して投射画像の頂点を基準位置に一致させる。その他の構成及び処理は上述した第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
　第４の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイによれば、第１の実施の形態と同様に、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４による投射画像の位置をリアルタイムに調整できると共に投射画像の歪も補正できる。
（第５の実施の形態）
　図９は第５の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。
　第１の実施の形態や第２の実施の形態で示した走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４は、変調器１１からスクリーン上に投射する光を画面左端（または右端）から画面右端（または左端）まで水平方向に走査し、その軌跡（走査線）を垂直方向に順次移動させていくことで投射画像を形成する構成である。しかしながら走査型プロジェクタには、その物理的な制約により、変調器１１からスクリーン上に投射する光を画面下端（または上端）から画面上端（または下端）まで垂直方向に走査し、その軌跡（走査線）を水平方向に順次移動させていくことで投射画像を形成する構成もある。
　そのような構成では、図９に示すように、４分割された画面のうち、上側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ２と下側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ３及びＰ４とで水平方向の走査方向が異なるようにする。例えば、上側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ２では左から右へ向かう方向に走査することで画面を形成し、下側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ３及びＰ４では左から右へ向かう方向に走査することで画面を形成する。
　カメラＣ１～Ｃ９は、スクリーンに投射された画像の１フレームの表示期間のうち、該画像の表示開始列を含む所定期間と表示最終列を含む所定期間とでそれぞれ撮影を行う。このようにすることで、カメラＣ１～Ｃ９は、それぞれの撮影期間にて垂直方向及び水平方向で隣り合う画像の両方を同時に撮影することがない。
　なお、カメラＣ１～Ｃ９が垂直方向及び水平方向で隣り合う画像の両方を同時に撮影しないように、各画像の表示タイミングを上側２画面と下側２画面とで異なるようにすれば、上側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ２と下側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ３及びＰ４とで水平方向の走査方向を同一にしてもよい。
　本実施形態のように、上側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ１及びＰ２と下側２画面を構成する走査型プロジェクタＰ３及びＰ４とで水平方向の走査方向を異なるようにする、あるいは上側２画面と下側２画面とで各画像の表示タイミングが異なるようにしても、第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態と同様に、各投射画像の頂点をそれぞれ検出できるため、スクリーン上に投射する画像の位置を調整することが可能であり、各走査型プロジェクタＰ１～Ｐ４による投射画像の位置をリアルタイムに調整することができる。
（第６の実施の形態）
　複数のプロジェクタからスクリーンに画像を投射して一つの画面を構成するマルチプロジェクションディスプレイでは、各プロジェクタから投射される各画像の色ずれを合わせることも投射画像の品質劣化を抑制するために重要になる。
　第６の実施の形態では、複数の走査型プロジェクタから投射される画像の色ずれを補正する手法を提案する。
　図１０は第６の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムの１フレームの表示期間における処理の一例を示す模式図である。
　図１０に示すように、第６の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイシステムでは、第３の実施の形態と同様に、各カメラＣ１～Ｃ９により、１フレーム内の画像の表示開始行を含む所定期間（図１０に示す撮影期間１）または表示最終行を含む所定期間（図１０に示す撮影期間２）でスクリーンを撮影すると共に、カメラＣ１～Ｃ９の撮影領域内に何も表示されていない期間（図１０に示す撮影期間３）でもスクリーンを撮影する。図１０の（ａ）は撮影期間１でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示し、図１０の（ｂ）は撮影期間３でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示し、図１０の（ｃ）は撮影期間２でカメラＣ１～Ｃ９が撮影する画像例を示している。
　本実施形態のマルチプロジェクタ制御部２は、画像処理回路４から供給された撮影画像データと外部から入力される映像信号とを比較し、隣接するプロジェクタ間でＲ、Ｇ、Ｂの色毎に明るさの違いがあるか否かを判断する。このとき、マルチプロジェクタ制御部２は、上述した第３の実施の形態で示した処理を用いて、外光の影響を除去しつつ隣接する投射画像間で色毎の明るさに違いがあるか否かを判断することが望ましい。
　Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかに明るさの違いがあるために調整が必要と判断した場合、マルチプロジェクタ制御部２は、調整対象の走査型プロジェクタが備えるプロジェクタ制御回路１４に、調整対象のレーザ光源の光量を調整するための色調整データを送信する。
　プロジェクタ制御回路１４は、マルチプロジェクタ制御部２から受け取った色調整データに基づき、調整対象のレーザ光源へ供給する電流を制御することで該レーザ光源の光量を調整する。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の明るさの調整は、変調器１１へ供給する変調信号の振幅値でも調整することが可能である。
　第６の実施の形態のマルチプロジェクションディスプレイによれば、第１の実施の形態と同様にスクリーンに投射されている複数の画像の位置をリアルタイムに調整できると共に、各画像の色ずれも調整できる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。
　この出願は、２００９年３月３０日に出願された特願２００９－０８２２１６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (16)

  1. 　複数の二次元走査型プロジェクタからスクリーンに四角形状の画像を投射し、投射された複数の投射画像をスクリーン上でつなぎ合わせることで一つの画面を形成するマルチプロジェクションディスプレイシステムであって、
    　前記各投射画像の頂点を含む所定の頂点領域を撮影する位置にそれぞれ設置され、当該頂点領域を撮影する複数のカメラと、
    　前記複数のカメラを前記投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間で前記スクリーンを撮影するように制御する撮影タイミング制御部と、
    　前記複数のカメラが撮影した複数の撮影画像データから前記投射画像毎の各頂点を検出し、該頂点の位置を示す画像端データを出力する頂点位置検出部と、
    　前記投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているとき、該頂点が前記基準位置と一致するように二次元走査型プロジェクタの走査範囲を調整するプロジェクタ制御部と、
    を有するマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  2. 　前記プロジェクタ制御部は、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、水平方向に隣接する投射画像を、垂直方向に互いに異なる方向に走査することで形成する請求項１記載のマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  3. 　前記プロジェクタ制御部は、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、水平方向に隣接する投射画像を、垂直方向に同一の方向に互いに異なるタイミングで走査することで形成し、
    　前記タイミングは、前記カメラによる所定の撮影期間にて垂直方向及び水平方向で隣り合う投射画像の両方を同時に撮影しないように設定されている請求項１記載のマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  4. 　前記プロジェクタ制御部は、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、垂直方向に隣接する投射画像を、水平方向に異なる方向に走査することで形成する請求項１記載のマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  5. 　前記プロジェクタ制御部は、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、垂直方向に隣接する投射画像を、水平方向に同一の方向に走査することで形成し、かつ前記カメラが撮影期間にて垂直方向及び水平方向で隣り合う投射画像の両方を同時に撮影しないように異なるタイミングで表示させる請求項１記載のマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  6. 　前記カメラは、
    　前記投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間で前記スクリーンを撮影すると共に、該カメラの撮影領域内に何も表示されていない期間で前記スクリーンを撮影し、
    　前記画像処理回路は、
    　前記カメラが前記表示開始行を含む所定期間または前記表示最終行を含む所定期間で撮影することで得られる撮影画像データと、前記撮影領域内に何も表示されていない期間で撮影することで得られる撮影画像データとの差を算出し、該差の撮影画像データから前記走査型プロジェクタ毎の投射画像の各頂点を検出する請求項１から５のいずれか１項記載のマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  7. 　前記投射画像の画像端辺の中央部を含む所定領域を撮影する位置にそれぞれ設置された複数のカメラをさらに有し、
    　前記プロジェクタ制御部は、
    　前記カメラが前記投射画像の画像端辺の中央部を含む所定の端辺領域を撮影することで得られる撮影画像データから前記二次元走査型プロジェクタ毎の投射画像の歪を検出し、該投射画像の歪を補正する請求項１から６のいずれか１項記載のマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  8. 　前記カメラが撮影することで得られる撮影画像データにより、隣接する前記二次元走査型プロジェクタの投射画像間でＲＧＢの色毎に明るさの違いがあるか否かを判定し、前記明るさに違いがある調整対象の色毎の光量を調整するための色調整データを出力するマルチプロジェクタ制御部を有し、
    　前記プロジェクタ制御部は、
    　前記色調整データに基づき前記調整対象の色毎の光量を調整する請求項１から７のいずれか１項記載のマルチプロジェクションディスプレイシステム。
  9. 　複数の二次元走査型プロジェクタからスクリーンに四角形状の画像を投射し、投射された複数の投射画像をスクリーン上でつなぎ合わせることで一つの画面を形成するマルチプロジェクションディスプレイシステムの画面形成方法であって、
    　複数のカメラが、
    　前記投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間にて、前記各投射画像の頂点を含む所定の頂点領域を撮影し、
    　制御部が、
    　前記複数のカメラで撮影された複数の撮影画像データから前記投射画像毎の各頂点を検出し、
    　前記投射画像の頂点が予め設定された基準位置からずれているとき、該頂点が前記基準位置と一致するように前記二次元走査型プロジェクタの走査範囲を調整する画面形成方法。
  10. 　前記制御部が、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、水平方向に隣接する投射画像を、垂直方向に互いに異なる方向に走査することで形成する請求項９記載の画面形成方法。
  11. 　前記制御部が、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、水平方向に隣接する投射画像を、垂直方向に同一の方向に互いに異なるタイミングで走査することで形成し、
    　前記タイミングは、前記カメラによる所定の撮影期間にて垂直方向及び水平方向で隣り合う投射画像の両方を同時に撮影しないように設定されている請求項９記載の画面形成方法。
  12. 　前記制御部が、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、垂直方向に隣接する投射画像を、水平方向に異なる方向に走査することで形成する請求項９記載の画面形成方法。
  13. 　前記制御部が、
    　前記一つの画面を形成する複数の投射画像のうち、垂直方向に隣接する投射画像を、水平方向に同一の方向に走査することで形成し、かつ前記カメラが撮影期間にて垂直方向及び水平方向で隣り合う投射画像の両方を同時に撮影しないように異なるタイミングで表示させる請求項９記載の画面形成方法。
  14. 　前記カメラが、
    　前記投射画像の１フレームの表示開始行を含む所定期間または表示最終行を含む所定期間で前記スクリーンを撮影すると共に、該カメラの撮影領域内に何も表示されていない期間で前記スクリーンを撮影し、
    　前記制御部が、
    　前記カメラが前記表示開始行を含む所定期間または前記表示最終行を含む所定期間で撮影することで得られる撮影画像データと、前記撮影領域内に何も表示されていない期間で撮影することで得られる撮影画像データとの差を算出し、該差の撮影画像データから前記走査型プロジェクタ毎の投射画像の各頂点を検出する請求項９から１３のいずれか１項記載の画面形成方法。
  15. 　前記複数のカメラが、
    　前記投射画像の画像端辺の中央部を含む所定領域を撮影し、
    　前記制御部が、
    　前記カメラが前記投射画像の画像端辺の中央部を含む所定の端辺領域を撮影することで得られる撮影画像データから前記二次元走査型プロジェクタ毎の投射画像の歪を検出し、該投射画像の歪を補正する請求項９から１３のいずれか１項記載の画面形成方法。
  16. 　前記制御部が、
    　前記カメラが撮影することで得られる撮影画像データにより、隣接する前記二次元走査型プロジェクタの投射画像間でＲＧＢの色毎に明るさの違いがあるか否かを判定し、前記明るさに違いがある調整対象の色毎の光量を調整するための色調整データを生成し、
    　前記色調整データに基づき前記調整対象の色毎の光量を調整する請求項９から１３のいずれか１項記載の画面形成方法。
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