(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、
上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを記憶するパラメータ記憶手段と、
上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、
上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、
基準画像を生成する基準画像生成手段と、
観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、
上記撮像手段は、上記スクリーンに投影される基準画像を連続的に撮像し、上記基準画像生成手段は、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係による歪みとが少なくなるように、上記算出手段が算出したパラメータに基づき基準画像を変形させ、上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータは、変化させた上記第１又は第２のパラメータによって逐次的に書き換えたものである、ことを特徴とする画像投影システム。
【請求項２】
複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、
上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを記憶するパラメータ記憶手段と、
上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、
上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、
基準画像を生成する基準画像生成手段と、
観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、
上記複数のプロジェクタが投影した全体画像を上記撮像手段が撮像する際には、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が撮像した全体画像データに基づき大雑把な第２のパラメータを算出し、上記複数のプロジェクタが投影した全体画像のうちオーバーラップ部分を拡大して上記撮像手段が撮像する際には、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が撮像した部分拡大画像データに基づき正確な第２のパラメータを算出する、ことを特徴とする画像投影システム。
【請求項３】
複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、
上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれを記憶するパラメータ記憶手段と、
上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、
上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、
基準画像を生成する基準画像生成手段と、
観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、
上記撮像手段は、レーザポインタによって上記スクリーン上に形成された輝点を撮像し、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が投影した上記輝点を特徴点として用いて第１及び第２のパラメータの少なくともいずれかを算出する、ことを特徴とする画像投影システム。
【請求項４】
複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、
上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれを記憶するパラメータ記憶手段と、
上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、
上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、
基準画像を生成する基準画像生成手段と、
観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、
上記撮像手段は、半導体発光素子によって上記スクリーン上に形成された輝点を撮像し、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が投影した上記輝点を特徴点として用いて第１及び第２のパラメータの少なくともいずれかを算出する、ことを特徴とする画像投影システム。
【請求項５】
複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、
上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを記憶するパラメータ記憶手段と、
上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、
上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、
基準画像を生成する基準画像生成手段と、
観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段と、
上記各プロジェクタはレーザ光線による輝点を上記スクリーンに投影するレーザ光線投影手段とを具備し、
上記撮像手段は、上記レーザ光線投影手段によって投影された輝点を撮像し、
上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が撮像した上記輝点を特徴点として用いて第１及び第２のパラメータの少なくともいずれかを算出する、ことを特徴とする画像投影システム。
【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スクリーン上で合成して高精細な画像の投影を実現する画像投影システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大人数向けに行うプレゼンテーションでは、オーバーヘッドプロジェクタ(OHP;Over Head Projector) やスライドが使用されてきた。
【０００３】
一方、最近のパーソナルコンピュータの普及とアプリケーションソフトの充実に伴い、パーソナルコンピュータとプロジェクション・ディスプレイ（以下、プロジェクタと称する）を組み合わせたプレゼンテーション・システムが採用されるようになってきた。このシステムの特徴は、パーソナルコンピュータ上で作成した画像や原稿をＯＨＰシートに印刷したりスライド用フィルムに撮影する手間が省けること、特に自然画像の場合には作成段階で見ている色がそのまま得られることにある。このようなプロジェクタでは、特に従来のＣＲＴディスプレイ(Cathode Ray Tube dislay monitor) に比して、より軽量で設置の煩雑さの少ない液晶パネルを用いたプロジェクタが中心に利用されている。
【０００４】
ここで、図２３にはパーソナルコンピュータと液晶プロジェクタとを組み合わせたプレゼンテーション・システムの一例を示し説明する。
【０００５】
同図に於いて、パーソナルコンピュータ２０１上で作成された画像・原稿データは、モニタ出力から分岐して液晶プロジェクタ２０２の処理制御部２０６に出力される。液晶プロジェクタ２０２の処理制御部２０６では、この入力されたデータが処理され、液晶パネル（ＬＣＰ）２０４に出力される。液晶パネル２０４では、この入力画像データに応じた画像が表示される。そして、光源２０３からの光は、液晶パネル２０４に表示した画像の階調によってその透過量が決定された後、投射レンズ２０７を介してスクリーン２０８に投影される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記液晶プロジェクタによって投影された画像の解像度は液晶パネルの画素数によって決定される。現在、液晶パネルの解像度を超えた画像信号を入力できるプロジェクタは存在するものの、液晶パネルの画素数に合わせるべく原画像データを間引いている為に原画像の解像度を生かしていない。
【０００７】
更に、原画像の１部分を表示しスクロールで全体を投影するプロジェクタもあるものの、１度に全体を見ることができないといった欠点がある。かかる問題を解決する為には、より高精細な投影画像を得る場合には液晶パネルの画素数を増やさなくてはならないが、そのような高精細な液晶プロジェクタは非常に高価なものとなる為、一般に汎用されるには適していない。
【０００８】
また、高解像度の液晶パネルを用いた場合、処理制御部の負荷も増大する。さらに、パネル上の制御部分の面積が広くなり、結果として光源光の利用効率が落ちて投影画像は暗いものになるといった欠点がある。
【０００９】
さらに、正確な画像を投影するには、プロジェクタ本体を正確に水平に設置することや、スクリーンに正対していなければならない等の条件が必要とされる為、プロジェクタの設置が正確でない場合、投影画像は回転してしまったり、一般に言われる「あおり」といった現象が生じたものとなってしまう。
【００１０】
また、特開平２−３０６７８２号公報では、ＴＶカメラで撮影したセットの一部に予め用意した画像（はめ込み画像）を挿入する技術が開示されている。この技術は、はめ込み画像に対して、カメラ方向に応じたあおりを人工的に生じさせて（この変換を一次透視変換と称する）ＴＶカメラの画像に挿入するものである。この技術では、はめ込み画像の上の座標を（ｘ，ｙ）、ＴＶカメラの画像内の座標を（Ｘ，Ｙ）としたとき、一次透視変換を次式（１）で表現している。
【００１１】
Ｘ＝ｍ・（ｄ・ｘ＋ｅ・ｙ＋ｆ）／（ａ・ｘ＋ｂ・ｙ＋ｃ）
Ｙ＝ｍ・（ｇ・ｘ＋ｈ・ｙ＋ｉ）／（ａ・ｘ＋ｂ・ｙ＋ｃ）      （１）
しかしながら、この技術をプロジェクタの投影画像に対して応用しようとした場合には、上記（１）式の変換に関して画像の回転を考慮していない、プロジェクタの投影方向を検出する手段を必要とするといった問題が生じてしまう。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、パーソナルコンピュータと複数のプロジェクタ、高精細な入力画像を分割して各プロジェクタに画像信号を出力するコントローラ部を組み合わせ、入力データの解像度を生かした高精細な投影画像を得ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様による画像投影システムは、複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを記憶するパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、基準画像を生成する基準画像生成手段と、観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、上記撮像手段は、上記スクリーンに投影される基準画像を連続的に撮像し、上記基準画像生成手段は、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係による歪みとが少なくなるように、上記算出手段が算出したパラメータに基づき基準画像を変形させ、上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータは、変化させた上記第１又は第２のパラメータによって逐次的に書き換えたものである、ことを特徴とする。
本発明の第２の態様による画像投影システムは、複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを記憶するパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、基準画像を生成する基準画像生成手段と、観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、上記複数のプロジェクタが投影した全体画像を上記撮像手段が撮像する際には、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が撮像した全体画像データに基づき大雑把な第２のパラメータを算出し、上記複数のプロジェクタが投影した全体画像のうちオーバーラップ部分を拡大して上記撮像手段が撮像する際には、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が撮像した部分拡大画像データに基づき正確な第２のパラメータを算出する、ことを特徴とする。
本発明の第３の態様による画像投影システムは、複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれを記憶するパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、基準画像を生成する基準画像生成手段と、観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、上記撮像手段は、レーザポインタによって上記スクリーン上に形成された輝点を撮像し、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が投影した上記輝点を特徴点として用いて第１及び第２のパラメータの少なくともいずれかを算出する、ことを特徴とする。
本発明の第４の態様による画像投影システムは、複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれを記憶するパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、基準画像を生成する基準画像生成手段と、観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段とを具備し、上記撮像手段は、半導体発光素子によって上記スクリーン上に形成された輝点を撮像し、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が投影した上記輝点を特徴点として用いて第１及び第２のパラメータの少なくともいずれかを算出する、ことを特徴とする。
本発明の第５の態様による画像投影システムは、複数のプロジェクタが投影する画像によって一つの画像をスクリーン上に表示する画像投影システムにおいて、上記複数のプロジェクタによって正確に画像を投影する為の処理に必要なパラメータとして、プロジェクタとスクリーンとの位置関係による歪みを補正する第１のパラメータと、複数のプロジェクタがスクリーンに投影した投影像同士の位置関係を記述する第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを記憶するパラメータ記憶手段と、上記パラメータ記憶手段が記憶するパラメータに基づいてプロジェクタ毎の投影像の歪みを補正するとともに、複数のプロジェクタにより投影された画像同士がスムーズに接合されるような補正を行う画像処理手段と、上記画像処理手段で補正された画像を上記複数のプロジェクタに出力する画像出力手段と、基準画像を生成する基準画像生成手段と、観客の視点付近に配置し、上記プロジェクタによって投影された上記基準画像を撮像する撮像手段と、上記撮像手段が撮像した基準画像データから第１のパラメータと第２のパラメータとのうち少なくともいずれかを算出するパラメータ算出手段と、上記各プロジェクタはレーザ光線による輝点を上記スクリーンに投影するレーザ光線投影手段とを具備し、上記撮像手段は、上記レーザ光線投影手段によって投影された輝点を撮像し、上記パラメータ算出手段は、上記撮像手段が撮像した上記輝点を特徴点として用いて第１及び第２のパラメータの少なくともいずれかを算出する、ことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
先ず本発明の第１の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。
【００３１】
図１は第１の実施の形態に係る画像投影システムの構成を示す図である。
【００３２】
同図に示されるように、本実施の形態に係る画像投影システムは、大きく別けて、画像・原稿を作成して高精細画像データ２を出力するパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略記する）１と、パソコン１からの高精細画像データ２を処理・分割して出力する高精細プロジェクタ・コントローラ部３と、複数のプロジェクタ７ａ乃至７ｄとで構成されている。
【００３３】
上記高精細プロジェクタ・コントローラ部３は、更に画像処理・分割部４と、プロジェクタ配置記憶部５、Ｄ／Ａ変換部６からなる。更に、ここでは図示していないが各機能をコントロールする制御部も含まれている。
【００３４】
このような構成において、パソコン１で作成・出力された高精細画像データ２はコントローラ部３の画像処理・分割部４へと出力される。該画像処理・分割部４では、予めプロジェクタ配置記憶部５に記憶されたパラメータに基づいて各プロジェクタに高精細画像データ２のどの部分を出力するかが決定され、所定の処理が行われる。このプロジェクタ配置記憶部５に記憶されたパラメータ及び画像処理・分割部４等の各構成要素の機能又は作用についての詳細は後述する。
【００３５】
上記画像処理・分割部４の信号は複数のＤ／Ａ変換部６へと出力され、該Ｄ／Ａ変換部６にてアナログ信号に変換された後、各プロジェクタ７ａ乃至７ｄにより画像がスクリーン８上に投影される。こうしてスクリーン８上に投影された投影像は、各画像が正確に位置合わせされた高精細な画像となる。
【００３６】
ここで、図２を参照して上記液晶プロジェクタ７とスクリーン８が正対していない場合に、投影画像全体をあおりがなく正確なものとする手法を説明する。
【００３７】
上記プロジェクタ７とスクリーン８が正対していない場合には、投影像の各部分で倍率が異なり、図２（ａ）に示されるような「あおり」のある画像になってしまう。スクリーン８上でどの様に投影されるかは、プロジェクタ７の光軸に沿ったプロジェクタ７とスクリーン８との距離ｄ、光軸を回転軸としたときのプロジェクタ７の回転角ω、プロジェクタ７の基準点Ｃからスクリーン８に降ろした垂線Ｃ−Ｓとプロジェクタの光軸で決定される平面がＺＸ平面となす角度（あおりの生じる方向）θ、垂線Ｃ−Ｓとプロジェクタ７の光軸のなす角度（あおり角）φで決定される。
【００３８】
いま、プロジェクタ７に入力する画像上で画像中心を原点ｏとした座標を（ｘ，ｙ）、図２のようにスクリーンとプロジェクタの光軸が交差する点を原点Ｏとし、スクリーン上水平方向にＸ軸・垂直方向にＹ軸、スクリーンの法線方向にＺ軸を取った座標を（Ｘ，Ｙ，０）としたとき、（ｘ，ｙ）と（Ｘ，Ｙ）の関係は以下の（２），（３），（４）式に表される。
【００３９】
【数１】
0003709395.tif 000002
【００４０】
上記式において、行列右肩のＴは転置を示し、ｍはスクリーンとの距離ｄできまるスケーリングファクタである。Ｒはθ，φ，ωによる回転を表す行列で、座標Ｃはプロジェクタの基準点の上記ＸＹＺ座標系における位置である。
【００４１】
このｄ，θ，φ，ωから逆算し、予め図２（ｂ）に示されるようにあおりを補正した画像を生成・出力することで、投影された画像は全体が等倍率で正確なものとなる。この様子は後述する。また、ここではｄ，θ，φ，ωから投影状態を決定するとして説明したが、投影状態が正確に記述・補正できれば他のパラメータの組でもよいことは勿論である。
【００４２】
図３は原画像と各プロジェクタへの出力画像の関係を示す図である。
【００４３】
図３（ａ）はプロジェクタの解像度に比べて高精細な原画像であり、この画像をスクリーン上に図３（ｂ）に示されるような位置関係で投影する２台のプロジェクタに出力する。この場合、図３（ｃ）に示されるように右側のプロジェクタには、左側のプロジェクタの画像から下にずれた部分の画像を出力すると、スクリーン上では図３（ｄ）のように全体として原画像と略同じ画像が投影される。
【００４４】
また、オーバーラップする部分は、例えば特開平６−１４１２４６号公報に開示された画像の貼合わせ技術を採用して整合を取る。複数の画像の重複部分の処理技術を応用して、原画像の値に図３（ｅ）に示されるような係数を乗じてプロジェクタに出力することで、接合部分をスムーズに接続することができる。
【００４５】
こうして接合された例を図３（ｆ）に示す。この図３（ｆ）では、２枚の画像の１ライン（例えば図３中のＡ−Ｂを結ぶ線）がそれぞれ破線で示されている。実線は、それぞれのデータ値に図３（ｅ）に示した係数を掛けて出力したときの投影された画像の値である。図３（ｂ）では、プロジェクタの倍率は同じとして説明したが、倍率が異なる場合は図３（ｃ）で選択する部分の大きさを変えることで対応可能である。
【００４６】
以上の方法は、２台以上のプロジェクタを用いる場合にも同様に適用可能である。更に、液晶パネルの画素が比較的粗いため、投影画像に液晶の画素がはっきり投影されて見にくい画像となる場合や、それぞれのプロジェクタの倍率の違いからオーバーラップ部分でモアレ現象が起こる場合もあるが、これら現象は、投影像のピントを少し甘くして画素をボケさせる等により防止することができる。また、図３ではオーバーラップ部分で乗じる係数を線形に変化させたが、スムーズに接合できるのであれば、例えばｓｉｎ関数のように非線形に変化させてもよい。
【００４７】
図４には、あおり補正画像生成の手法を示し説明する。
【００４８】
図４（ａ）は投影画像を示し、図４（ｂ）はプロジェクタに入力する画像データを示している。図４（ｂ）のｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３で囲まれる領域Ｓq はプロジェクタに入力できる最大の画像を示し、その投影像が図４（ａ）のＱ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３で囲まれる領域ＳQ に相当する。
【００４９】
図４（ａ）で網掛けしたＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で囲まれた領域ＳP は実際の投影に利用される領域で、プロジェクタ入力画像ではＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で囲まれた領域ＳP に対応する。ＳP の基準点は２辺のなす角度が最大となる点Ｐ０とし、Ｐ１，Ｐ３はそれぞれ水平、垂直に引いた直線がＳQ の各辺と交差する点で、Ｐ２は他の３点と長方形をなす点である。また、図４（ｂ）のＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で囲まれる領域Ｓｐはプロジェクタに入力する画像のうちＳｐに対応する部分である。
【００５０】
プロジェクタ入力画像の画像中心から数えた画素位置（ｉ，ｊ）は、上記（２）式によって（Ｘｉ，Ｙｊ）に変換される。そこで、画素位置（ｉ，ｊ）の値は図３（ｃ）のように各プロジェクタ用に選択された原画像中（Ｘｉ，Ｙｊ）に対応するピクセルの値を用いる。このとき（Ｘｉ，Ｙｊ）が整数でない場合には線形補間、双三次補間等の公知の補間手法によって値を求める。また、変換後、（Ｘｉ，Ｙｊ）がＳP 外に出てしまう場合は画素値をゼロとする。ここでは、Ｓｐを上記のように決定したが、ＳQ 内であればＳｐを任意の位置、大きさで設定することができる。
【００５１】
図５には上記変換を実現する画像処理・分割部４の詳細な構成を示して説明する。同図において、画像処理・分割部４は、更に表示画像選択部９、補間部１０、係数設定部１１からなる。この表示画像選択部９は、図３で説明したように、原画像中で本システムで投影できる部分を決定するパラメータをパラメータ記憶部１２から参照して各プロジェクタで投影する部分を決定し、複数のプロジェクタ用の画像を出力する。
【００５２】
補間部１０では、パラメータ記憶部１２から各プロジェクタの回転、シフト、あおりのパラメータを読み出し、表示画像選択部９の各出力画像がスクリーン上で正確な投影像が結ぶように変形・補間して出力する。さらに、係数設定部１１は、パラメータ記憶部１２から各プロジェクタの投影画像のオーバーラップ・パラメータを読み出し、スムーズに接合されるように先に図３（ｆ）に示した係数を設定する。この係数は、補間部１０の出力画像に乗じられ、最終画像としてＤ／Ａ変換部６を通って各プロジェクタに出力される。
【００５３】
図６は図３に加えて左右のプロジェクタにあおりがある場合、画像分割・処理部４で投影画像を決定する過程を示したものである。
【００５４】
この例では、右の画像には横方向にあおりが生じ、左の画像には右上方斜めにあおりが生じている。この状態で図３（ｃ）と同じ画像を投影すると、図６（ａ）のように原画像とは異なり、歪んだために両方の投影がずれた画像が観察されるてしまう。そこで、かかる問題を解決すべく、パラメータ記憶部１２に記憶したあおりパラメータによって変換し、図６（ｂ）のような画像を投影する。これにより、図６（ｃ）のようにスクリーン上で原画像に忠実な高精細画像が得られる。
【００５５】
尚、本実施の形態では、アナログ信号でプロジェクタにデータを送るとして説明しているが、プロジェクタにデジタル信号の入力端子がある場合はデジタルデータで出力することが可能で、Ｄ／Ａ変換部が不要であることは勿論である。
【００５６】
次に本発明の第２実施の形態に係る画像投影システムを説明する。この第２の実施の形態は、第１実施の形態にプロジェクタの配置を決定するパラメータを算出する部分を更に付加したものである。
【００５７】
図７は第２の実施の形態に係る画像投影システムの構成を示す図である。
【００５８】
同図に示されるように、本実施の形態は大きくコントローラ部２１、プロジェクタ２８、デジタルカメラ２９からなる。上記デジタルカメラ２９は、実際にプレゼンテーション等を見る人の位置近くに配置され、投影像３０を撮影できるようになっている。設定の際には、画像切替部２６を切り替えて、基準画像生成部２５で生成した基準画像を投影する。
【００５９】
この投影された基準画像はデジタルカメラ２９で撮影され、その画像はコントローラ部２１のプロジェクタ配置パラメータ算出部２４に入力された後、プロジェクタの配置を決定するパラメータ（ｄ，θ，φ，ω）が算出される。
【００６０】
こうして算出されたパラメータはプロジェクタ配置記憶部２３に記憶され、必要なときに画像処理・分割部２２に読み出される。画像処理・分割部２２は、読み出されたパラメータを用いて、プロジェクタ２８にＤ／Ａ変換部２７を通して出力する画像を作成する。尚、ここでは基準画像をセッティングの際に生成することしているが、基準画像生成部２５を基準画像記憶部として構成しても良いことは勿論である。
【００６１】
図８には上記パラメータ算出部２４の詳細な構成を示し説明する。
【００６２】
同図において、パラメータ算出部２４は、あおり量算出部３０、オーバーラップ・回転量算出部３１、あおり補正部３２、画像メモリ部３３からなる。
【００６３】
このような構成において、デジタルカメラ２９で撮影された画像は、画像メモリ部３３で一時的に記憶され、必要なときに読み出されて、あおり量算出部３０で基準画像と比較され、あおりパラメータが決定される。あおりパラメータはパラメータ記憶部に出力されると共に、あおり補正部３２に入力される。
【００６４】
あおり補正部３２では、あおりパラメータに基づいてデジタルカメラ２９で撮影された画像をあおりが補正された投影像を撮影した画像に補正する。オーバーラップ・回転量算出部３１では、この画像から各プロジェクタの投影像同士の回転・オーバーラップを算出し、パラメータ記憶部２３に出力する。
【００６５】
パラメータを算出するためにデジタルカメラ２９で撮影する際に投影される投影像３０は、例えば一定間隔に輝点や十字を並べたもの、格子模様等既知の画像で上記パラメータが正確に求められるものであればその形態は問わない。
【００６６】
このとき、複数のプロジェクタ２８で順番に参照画像を投影して１台毎にパラメータを決定する方法や、投影する画像の色をそれぞれのプロジェクタ用に変えて投影し、デジタルカメラ２９で取り込んだ画像から色を指定して各プロジェクタのパラメータを決定することもできる。
【００６７】
以下、図９を参照して、第２の実施の形態において、角度を変えた直線を複数回に別けて表示することでパラメータを算出する手法を説明する。
【００６８】
プロジェクタ２８に画像中心を通り長さＬの線分を水平からの角度αm を変えてｍ＝０，１，２，...と表示したとき（図９（ａ）参照）、撮影した画像上の線分が長さＬ'm 、角度α'm で観測されたとする。ここで、α'm は撮影した画像中で水平からの角度、Ｌ'm は中心から端点までの距離Ｌ1m，Ｌ2mに分ける（Ｌ'm ＝Ｌ1m＋Ｌ2m）。このとき、画像の回転角ωは以下の（５）式で表される。
【００６９】
ω＝α'm −αm                  （５）
また、ここでは線分２がＬ'm のうち最大になったとすると、あおりの生じる方向θは次式で示される。
【００７０】
θ＝α2                          （６）
さらに、線分２と直交する方向をｋとして、Ｌ1m，Ｌ2mを（Ｌ／Ｌ'k ）で規格化する。
【００７１】
１1m＝Ｌ1m *（Ｌ／Ｌ'k ）
１2m＝Ｌ1m *（Ｌ／Ｌ'k ）            （７）
これらからパラメータφ，ｄは以下の（８）式で求められる。
【００７２】
【数２】
0003709395.tif 000003
【００７３】
次に図１０を参照して、パラメータを算出する際に投影される投影像３０の例として格子点の場合を説明する。
【００７４】
同図に於いて、点線で囲まれた領域はプロジェクタの投影像、実線で囲まれた部分がデジタルカメラ２９の撮影範囲をそれぞれ示す。また、左右の投影像が一部オーバーラップし、左の画像は上下方向にあおりが生じている。
【００７５】
先ず、デジタルカメラで撮影された画像１０１から、２値化、パターンマッチング等の方法で左右の格子点に対応する位置を算出する。
【００７６】
また、片方の投影像内（図１０では左投影像）で、デジタルカメラの画像上での位置と間隔ｄ1 ，ｄ2 ・・・の比と実際にプロジェクタに入力される画像データ上での格子点位置・間隔ｗ［pixel ］から、上記（２）式の各パラメータを求め、あおりを補正することができる。
【００７７】
また、格子点は、プロジェクタに入力された時の位置は既知であるので、デジタルカメラの画像１０１上のシフト量ｓからスクリーン上での両投影像の位置関係が計算できる。
【００７８】
この図１０では、両プロジェクタのオーバーラップ付近をデジタルカメラで撮影するように説明しているが、解像度が十分であれば全体を撮影するようにしても良い。また、カメラの制御部も組み込み、始め全体を撮影した画像で大雑把な計算をし、次にある部分を拡大して撮影した画像で正確にパラメータを決定することもできる。更に、投影する画像を少しづつ変形し、その投影像を撮影した画像が理想的な撮影画像に近付く様にフィードバックをかける逐次的な方法（例えば最急降下法）を用いることもできる。
【００７９】
また、上記あおりが大きくなった場合にはピントはずれの影響が大きくなるが、その場合には、あおり補正レンズと呼ばれる光学系を投射レンズに組み込むことで回避することができる。
【００８０】
次に図１１にはパラメータ算出部２４の他の構成を示し説明する。
【００８１】
これは、デジタルカメラの画像の歪みを補正する歪み補正部３５を新たに加えたものである。その他の構成は図８と同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
一般に、カメラレンズはスペースバリアントな歪みが生じることが多い。
【００８３】
ところが、本発明のシステムでは投影像を撮影した画像からパラメータを決定するため、上記歪みが存在するのは望ましくない。そこで、パラメータ算出に用いる前に画像の歪みを補正することで、正確にパラメータを算出することができる。歪みの補正は、デジタルカメラがレンズの焦点位置を記録するようなフォーマットになっていれば容易に実現できる。
【００８４】
この第２の実施例では、投影画像を撮影した画像データを、デジタルカメラ２９から直接プロジェクタ配置パラメータ算出部２４に入力しているが、フロッピーディスク、ＰＣカードなどの媒体を用いてオフラインにプロジェクタ配置パラメータ算出部２４へ入力することも可能である。
【００８５】
また、投影画像を撮影するのにデジタルカメラを用いて説明したが、一般のＣＣＤカメラ、ビデオカメラ等でも画像入力ボードやＡ／Ｄ変換部を設けることで、本発明のシステムは実現される。
【００８６】
次に第３の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。
【００８７】
図１２には先端に高輝度ＬＥＤを設けた差し棒で頂点、格子点などスクリーン上における投影画像の特徴点をポインティングして撮像する例を示し説明する。
【００８８】
この例では、投影像に比べてポインティングした点は非常に明るくできる為、デジタルカメラの撮影画像から特徴点の抽出が容易になる。また、高輝度ＬＥＤの代わりにレーザーポインタでポインティングしてもよい。
【００８９】
図１３は、プロジェクタ内にポインティングデバイスを設けた例を示して説明する。同図に示されるように、画像はＬＣＰ４３上に表示され、光源４２からの光がＬＣＰ４３、光学系４４、投射レンズ４５を通してスクリーン５０に投影される。半導体レーザ（ＬＤ）４６から出たレーザ光線（図では点線で示す）はミラー４８，４９で反射されスクリーン上に投影される。
【００９０】
上記ミラー４９は可倒式であり、投影状態を決定する為にポインティングする場合は図のように光軸上に置き、画像を投影する場合は倒して光軸上から除く。処理制御部４７は画像表示のためにＬＣＰ４３を制御すると共に、ミラー４８の角度を調整し、特徴点位置にレーザの輝点を投影する。
【００９１】
ポインティングデバイスをプロジェクタ内に置くことで、特徴点を正確かつ自動的に指定することができる。また、ミラー４９を可倒式にすることで光源４２、ＬＤ４６からの光の利用効率を上げることができる。
【００９２】
なお、ここでは、レーザ光線がＬＣＰ４３を通ってスクリーンに投影するように説明しているが、ＬＣＰ４３よりスクリーン側にミラー４９を設けても良いことは勿論である。さらに、デジタルカメラ２９の撮影画像データをパソコンで表示しながらマウス等を用いて指示するなども可能であり、正確に指定できれば特徴点の抽出方法は問わない。
【００９３】
図１４はスクリーン上に微小な光センサを多数配置することで投影状態を決定する例である。同図に於いては、投影画像のかかるセンサを黒丸で、かからないセンサを白丸で示している。このように、光の照射されているセンサを検出することでスクリーン上への投影状態が分かる。重要なのはパラメータが正確にできるようなパラメータが算出されることであり、上記以外の方法でも本発明のシステムは構成できることは勿論である。
【００９４】
次に第４の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。
【００９５】
第４の実施例は、複数のプロジェクタを用いた高輝度・多階調プロジェクタである。以下、図１５を参照して本実施例を説明する。
【００９６】
同図に於いて、複数のプロジェクタ５１の画像を正確に重ねて投影画像５２を投影する。このとき、両方のプロジェクタから全く同じ画像を出力すれば、スクリーン上では１台で投影する場合の２倍の輝度で観測されるので、本発明のシステムは高輝度なプロジェクタとして機能する。
【００９７】
また、一般に画像データは各色０から２５５までの２５６階調で表現されるが、本発明のシステムではＮ台のプロジェクタを用いて２５５×Ｎ＋１階調の画像を表現できる。例えば二台のプロジェクタを使用した場合、１１４の値のデータはそれぞれのプロジェクタに５７，５７を入力し、データ値３１７は１５９，１５８を入力するといったようにすれば、最大５１０階調（両プロジェクタに２５５を入力）のデータを考慮できる。
【００９８】
本発明は第２の実施の形態にある通り、見る人の視点で投影画像を撮影した画像データから自動的に位置合わせしてプロジェクタに補正画像が出力されるので、本実施例のシステムが非常に簡単に実現される。
【００９９】
また、各プロジェクタの出力画像に視差を付けることで立体画像の表示も可能である。本発明のシステムではプロジェクタの解像度が全て生かせるので、従来に比べ高解像度な立体画像を表示できる。
【０１００】
次に第５の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。
【０１０１】
上記各実施例では平面上のスクリーンを想定したが、本実施の形態のように、図１６に示される円球状のスクリーンを用いても本発明は有効である。
【０１０２】
即ち、図１６（ａ）は多人数を対象にした投影システムである。このようなシステムは視界の広い範囲に映像を表示できるため、高い臨場感を得ることができる。本発明を利用して、このような投影システムを非常に簡単にセッティングすることができる。
【０１０３】
また、図１６（ｂ）に示されるように、個人用の投影装置への応用も考えられる。個人用として、ＨＭＤ（Head Mounted Display）と呼ばれる装置を装着して高い臨場感のディスプレイを実現する例があるが、本例はＨＭＤとは異なり特殊な装置を装着する必要がないので圧迫感等が無く楽に見ることができる。更に、至近距離でディスプレイを見る必要が無く目への負担が小さい、ＨＭＤより高解像度の画像が得られる等の効果がある。
【０１０４】
プロジェクタの設置は図１６（ｃ），（ｄ）のように観客の下から投影しても良く、上下から投影することもできる。また、図１６（ｅ）のようにリアプロジェクション型のディスプレイも可能である。
【０１０５】
この第５の実施の形態に係る画像投影システムは、見る人の視点で投影状態を補正できる為、平面形状以外のスクリーンへの投影も簡単にセッティングできる点が特徴である。
【０１０６】
次に第６の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。
【０１０７】
図１７は各プロジェクタへの出力画像を記憶する記憶媒体を組み合わせた例である。同図に示されるように、コントローラ部６１は画像処理・分割部６２、プロジェクタ配置記憶部６３、プロジェクタ配置パラメータ算出部６４、Ｄ／Ａ変換部６５に出力画像記憶部６６を加えて構成される。
【０１０８】
このような構成において、画像処理・分割部６２で作成された各プロジェクタへの出力画像は一旦出力画像記憶部６６に記憶される。プロジェクタに出力する際は、出力画像記憶部６６から順次読み出される。
【０１０９】
この出力画像記憶部６６はコントローラ部６１の外部に設けても良い。これらの記憶媒体は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive ），ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ（DigitalVideo Disc）等で構成することができる。この第６の実施の形態に係る画像投影システムは、何回も同じ画像を使用する場合に有効である。
【０１１０】
次に第７の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。図１８に示されるようにソフトウェアで処理することも可能である。同図に於いて、ＣＰＵ７５は、ハードディスク等記憶媒体に記憶された画像処理・分割ソフトウェア７２、プロジェクタ配置パラメータ７３を読み込み画像・原稿データ７１を補正・分割し、投影データ７７ａ，７７ｂ・・・を作成する。
【０１１１】
こうして作成された投影データ７７は画像入出力ボード７６を通してプロジェクタ７９ａ，７９ｂ・・・に出力される。また、ビデオカメラ８０で投影画像を撮影したプロジェクタ配置決定用画像データ７８とプロジェクタ配置パラメータ算出ソフトウェア７４を読み込んでプロジェクタ配置パラメータを計算し、記憶媒体に記憶する。この第７の実施の形態に係る画像投影システムは、ハードウェアの場合に比べて安価に実現でき、動画を必要としない場合や予め画像を用意できる場合に有効である。
【０１１２】
次に第８の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。
【０１１３】
先に第５の実施の形態で、リアプロジェクションタイプのディスプレイの例を示したが、本実施の形態は、小さなプロジェクタ（マイクロプロジェクタ）を多数並べて高精細かつ薄型のディスプレイを実現するものである。
【０１１４】
図１９は本システムを薄型ディスプレイに応用した実施の形態を説明する図である。同図の構成のうち、画像分割・処理部９１、パラメータ記憶部９２、パラメータ算出部９３、基準画像生成部９４、画像切替部９５は上記実施例と同じである。また、観客に視点付近で投影像を撮影した画像はパラメータ算出部９３に入力される。この例では、スクリーン９７に後ろから投影するリアプロジェクションタイプのディスプレイを想定している。
【０１１５】
第８の実施の形態の特徴は、前記実施例で用いたプロジェクタより非常に小型のマイクロプロジェクタ９６を用い、各プロジェクタの投影範囲は限定されるが多数並べることで大型のディスプレイを構成することにある。
【０１１６】
また、ディスプレイ本体は小型であるため、各光源はあまり高出力のものを必要としない。そのため、奥行きは小さいが、多数のディスプレイを並べているため、従来に比べて非常に高精細な画像を見ることができる。
【０１１７】
図２０はマイクロプロジェクタ９６を赤、緑、青色の３原色のレーザーで構成した例である。メモリ１０６の画像に応じてドライバ１０５がミラー１０４ａ乃至１０４ｃの角度と各レーザー１０１乃至１０３の出力強度を調整し、所望の方向をスキャンする。ミラーの角度は、ミラーの中央部をフレキシブルな支柱に固定し、２方向から電磁石で変化させることができる。
【０１１８】
この図２０では、一色を１枚のミラーで受け持たせているが、各色２枚のミラーで、それぞれｘ方向、ｙ方向のスキャンを制御することもできる。最近赤色に続き、緑、青色の半導体レーザーも実用化されるようになってきているので、これらの半導体レーザーを用いた非常に小型のスキャン型プロジェクタを出力装置とすれば、画面サイズに比べて奥行きの短いディスプレイが実現できる。
【０１１９】
また、マイクロプロジェクタはＬＥＤアレイや、Digital Micromirror Device（ＤＭＤ）と呼ばれる素子を用いて構成することも可能である。
【０１２０】
次に第９の実施の形態に係る画像投影システムを説明する。
【０１２１】
画像の補正はプロジェクタの前に調整用の光学系を用いることも可能である。
【０１２２】
以下、図２２を参照して第９の実施の形態を説明する。
【０１２３】
同図に於いて、コントローラ部１２１は、画像分割・処理部１２２、パラメータ記憶部１２３、パラメータ算出部１２４、画像切替部１２６、Ｄ／Ａ変換部１２７からなり、デジタルカメラ１２５で投影像を撮影した画像から正確な投影に必要なパラメータを算出するのは前記の各実施例と同様である。
【０１２４】
第９の実施の形態では、それに加えて調整光学系１２８、調整光学系コントロール部１２９が新たに加えられている。調整光学系コントロール部１２９は、スクリーン上に正確な投影像を結ぶように、パラメータ記憶部に記憶されたパラメータを元にしてプロジェクタのレンズ前面に新たに設けられた調整光学系を駆動する。調整光学系１２８は正の屈折力を持つレンズ群と負の屈折力を持つレンズ群からなり、シフト、チルトの機構があれば本システムに必要な画像のシフト、あおり、ピント外れを調整可能である。
【０１２５】
ここで、図２１には一例として画像シフト調整例を示す。
【０１２６】
始め網掛けをした位置にレンズがあり、光軸上にＬＣＤ面があると、スクリーン上では１１３の位置に投影像を結ぶ。この状態からレンズを上方にシフトさせると、スクリーン上の１１４の位置に投影像ができる。また、図には示さないが、あおり、ピント外れはチルトや２つのレンズ群間隔の調整で補正できる。
【０１２７】
この第９の実施の形態では、光学系のみで補正するように説明したが、画像分割・処理部での補正処理と組み合わせることも可能である。
【０１２８】
以上の実施の形態の説明では述べなかったが、ＬＣＤの代わりにＣＲＴを使ったプロジェクタにも応用できる。
【０１２９】
以上説明した実施の形態は以下の効果を得る。
【０１３０】
即ち、第１に本システムでは、高精細画像データを複数のプロジェクタに分割して投影することで、プロジェクタに用いられている液晶パネルより高解像度な原稿・画像を表示することができる。第２に高精細画像データを複数のプロジェクタに分割して投影することは、予め記憶した投影状態を基に各プロジェクタへの出力画像を作成するため、調整後の投影は自動的に行うことができる。第３に各プロジェクタで投影する画像としてあおり等を補正した画像を出力するため、原画像に忠実な投影画像が得られる。
【０１３１】
第４に複数のプロジェクタの投影画像を観客の視点位置付近に置いた撮像装置で撮影し、得られた画像データから自動的にプロジェクタ同士の位置関係や投影画像の変形を補正するパラメータを算出することができる。そのため、複数のプロジェクタを用いた高精細プロジェクタを非常に簡単にセッティングすることができる。第５に高輝度ＬＥＤ、レーザーポインタ等画像データより十分高い輝度をもつポインティングデバイスで投影画像の特徴点を指示した画像を取り込むことで、プロジェクタ配置パラメータの算出が容易になる。
【０１３２】
第６にプロジェクタ内にポインティングデバイスを設けることで、投影画像上の特徴点を正確かつ自動的に指定することが出来る。第７に複数のプロジェクタの投影画像を正確に重ねることが容易にできるので、高輝度プロジェクタ又は多階調プロジェクタとして利用できる。第８に本発明のシステムは、見る人の視点で投影像を評価できるため、平面以外の形状をしたスクリーンへ投影するセッティングも容易に行える。第９に透過型のスクリーンを持ち、投影装置として半導体レーザーを用いたスキャン型のプロジェクタを用いることで、非常に薄型なディスプレイを、非常に簡単なセッティングで実現できる。
【０１３３】
第１０に一旦作成した各プロジェクタへの出力画像を記憶する出力画像記憶部を備えることで、複数回にわたって利用する場合、そのたびに計算し直す必要がない。第１１に画像投影手段に調整光学系を組み込むことで、投影像のピント外れを含めて各プロジェクタからの投影像を、正確にスクリーン上で合成することが可能になる。
【０１３４】
尚、本発明の要旨をまとめると以下の通りである。
【０１３５】
（１）高精細画像データを生成する画像生成手段と、
前記高精細画像データの少なくとも一部を投影する複数のプロジェクタを含む画像投影手段と、
前記複数のプロジェクタへ前記高精細画像データの少なくとも一部を選択・処理して出力するための画像処理手段と、
からなることを特徴とする画像投影システム。
【０１３６】
この態様は第１実施の形態に対応する。
【０１３７】
このシステムによれば、本発明のシステムでは、高精細画像データを複数のプロジェクタに分割して投影することで、プロジェクタに用いられている液晶パネルＣＲＴより高解像度な原稿・画像を表示することができる。さらに、高精細画像データを複数のプロジェクタに分割して投影することは、予め記憶した投影状態を基に各プロジェクタへの出力画像を作成するため、調整後の投影は自動的に行うことができる。
【０１３８】
（２）前記画像処理手段は、
前記複数のプロジェクタによって歪みのない画像を投影するための処理に必要なパラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記パラメータに基づいて前記画像データを分割・処理し前記複数のプロジェクタへ出力する画像分割・処理手段と、
からなることを特徴とする上記（１）に記載の画像投影システム。
【０１３９】
この態様は第１の実施の形態に対応する。
【０１４０】
このシステムによれば、本発明のシステムでは、高精細画像データを複数のプロジェクタに分割して投影することで、プロジェクタに用いられている液晶パネルＣＲＴより高解像度な原稿・画像を表示することができる。さらに、高精細画像データを複数のプロジェクタに分割して投影することは、予め記憶した投影状態を基に各プロジェクタへの出力画像を作成するため、調整後の投影は自動的に行うことができる。
【０１４１】
（３）前記画像投影手段が投影したスクリーン上の投影画像を観客の視点近傍で撮影する撮像手段と、
投影画像を前記撮像手段で撮影した画像データから前記プロジェクタのスクリーンに対する配置情報であるところの配置パラメータを算出するパラメータ算出手段と、
を更に備えたことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の画像投影システム。
【０１４２】
この態様は第２の実施の形態に対応する。
【０１４３】
このシステムによれば、各プロジェクタで投影する画像としてあおり等を補正した画像を出力するため、原画像に忠実な投影画像が得られる。さらに、複数のプロジェクタの投影画像を観客の視点位置付近に置いた撮像装置で撮影し、得られた画像データから自動的にプロジェクタ同士の位置関係や投影画像の変形を補正するパラメータを算出することができる。そのため、複数のプロジェクタを用いた高精細プロジェクタを非常に簡単にセッティングすることができる。
【０１４４】
（４）前記プロジェクタ配置パラメータは、前記複数のプロジェクタのうち１台もしくはそれ以上から投影された既知のパターンを前記撮像装置で撮影した画像データから算出されることを特徴とする上記（３）に記載の画像投影システム。
【０１４５】
この態様は第２の実施の形態に対応する。
【０１４６】
このシステムによれば、各プロジェクタで投影する画像としてあおり等を補正した画像を出力するため、原画像に忠実な投影画像が得られる。さらに、複数のプロジェクタの投影画像を観客の視点位置付近に置いた撮像装置で撮影し、得られた画像データから自動的にプロジェクタ同士の位置関係や投影画像の変形を補正するパラメータを算出することができる。そのため、複数のプロジェクタを用いた高精細プロジェクタを非常に簡単にセッティングすることができる。
【０１４７】
（５）前記プロジェクタ配置パラメータは、スクリーン上で特徴点をポインティングされた画像を前記撮像装置で撮影した画像データから算出されることを特徴とする上記（３）に記載の画像投影システム。
【０１４８】
この態様は第３の実施の形態に対応する。
【０１４９】
このシステムによれば、高輝度ＬＥＤ、レーザーポインタ等画像データより十分高い輝度をもつポインティングデバイスで投影画像の特徴点を指示した画像を取り込むことで、プロジェクタ配置パラメータの算出が容易になる。さらに、プロジェクタ内にポインティングデバイスを設けることで、投影画像上の特徴点を正確かつ自動的に指定することが出来る。
【０１５０】
（６）前記プロジェクタ配置パラメータは、スクリーン上に配置した光センサによって算出されることを特徴とする上記（３）に記載の画像投影システム。
【０１５１】
この態様は第３の実施の形態に対応する。
【０１５２】
このシステムによれば、スクリーン上の光センサで投影像を感知することで投影画像上の特徴点を正確かつ自動的に指定することが出来る。
【０１５３】
（７）前記複数のプロジェクタの投影画像は、前記画像データ中の空間的に全く同一な部分をスクリーンの同一の場所に投影することを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の画像投影システム。この態様は第４の実施の形態に対応する。
【０１５４】
このシステムは、複数のプロジェクタの投影画像を正確に重ねることが容易にできるので、高輝度プロジェクタ又は多階調プロジェクタとして利用することができる。
【０１５５】
（８）前記複数のプロジェクタの投影画像は、平面以外の形状をしたスクリーンに投影されることを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の画像投影システム。この態様は第８の実施の形態に対応する。
【０１５６】
本システムは、見る人の視点で投影像を評価できるため、平面以外の形状をしたスクリーンへ投影するセッティングも容易に行える。
【０１５７】
（９）前記複数のプロジェクタの投影画像は、透過型のスクリーンに投影することを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の画像投影システム。
【０１５８】
この態様は第５の実施の形態に対応する。
【０１５９】
本システムは、見る人の視点で投影像を評価できるため、反射型以外の形状をしたスクリーンへ投影するセッティングも容易に行える。
【０１６０】
（１０）画像処理・分割部で作成された前記複数のプロジェクタへの出力画像を記憶する出力画像記憶部をさらに備えたことを特徴とする特許請求項２又は３に記載の画像投影システム。
【０１６１】
この態様は第６の実施の形態に対応する。
【０１６２】
このシステムによれば、一旦作成した各プロジェクタへの出力画像を記憶する出力画像記憶部を備えることで、複数回にわたって利用する場合、そのたびに計算し直す必要がない。
【０１６３】
（１１）前記画像投影手段は、前記複数のプロジェクタの投影状態を調整しスクリーン上で各プロジェクタの投影像を正確に合成する働きを持つ調整光学系と、前記調整光学系をコントロールする調整光学系コントロール部と、を更に含むことを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の画像投影システム。
【０１６４】
この態様は第９の実施の形態に対応する。
【０１６５】
このシステムによれば、画像投影手段に調整光学系を組み込むことで、投影像のピント外れを含めて各プロジェクタからの投影像を、正確にスクリーン上で合成することが可能になる。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明によれば、パーソナルコンピュータと複数のプロジェクタ、高精細な入力画像を分割して各プロジェクタに画像信号を出力するコントローラ部を組み合わせ、入力データの解像度を生かした高精細な投影画像を得る画像投影システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る画像投影システムの構成を示す図である。
【図２】液晶プロジェクタ７とスクリーン８が正対していない場合に、投影画像全体を等倍率で正確なものとする手法を説明するための図である。
【図３】原画像と各プロジェクタへの出力画像の関係を示す図である。
【図４】あおり補正画像生成の手法を示す図である。
【図５】画像処理・分割部４の詳細な構成を示す図である。
【図６】左右のプロジェクタの画像にあおりがある場合、画像分割・処理部４で投影画像を決定する過程を示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係る画像投影システムの構成を示す図である。
【図８】パラメータ算出部２４の詳細な構成を示す図である。
【図９】第２の実施の形態において、角度を変えた直線を複数回に別けて表示することでパラメータを算出する手法を説明するための図である。
【図１０】パラメータを算出する際に投影される投影像３０の例として格子点の場合を説明するための図である。
【図１１】パラメータ算出部２４の他の構成を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態において、先端に高輝度ＬＥＤを設けた差し棒で頂点、格子点などスクリーン上における投影画像の特徴点をポインティングして撮像する例を示す図である。
【図１３】第３の実施の形態において、プロジェクタ内にポインティングデバイスを設けた例を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態において、スクリーン上に微小な光センサを多数配置することで投影状態を決定する例である。
【図１５】第４の実施の形態に係る画像投影システムを説明するための図である。
【図１６】第５の実施の形態に係る画像投影システムを説明するための図である。
【図１７】第６の実施の形態において、各プロジェクタへの出力画像を記憶する記憶媒体を組み合わせた例を示す図である。
【図１８】第７の実施の形態に係る画像投影システムを説明するための図である。
【図１９】第８の実施の形態にかかるシステムを薄型ディスプレイに応用した実施の形態を説明する図である。
【図２０】マイクロプロジェクタ９６を赤、緑、青色の３原色のレーザーで構成した例を示す図である。
【図２１】第９の実施の形態による画像シフト調整例を説明するための図である。
【図２２】第９の実施の形態に係る画像投影システムの構成を示す図である。
【図２３】従来技術に係る画像投影システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１  パーソナルコンピュータ
２  高精細画像データ
３  プロジェクタ・コントローラ
４  画像処理分割部
５  プロジェクタ配置記憶部
６  Ｄ／Ａ変換部
７  液晶プロジェクタ
８  スクリーン
【図１】
0003709395.tif 000004
【図２】
0003709395.tif 000005
【図３】
0003709395.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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