(57)【要約】  本発明の課題は、比較的簡単かつ容易な方法で、プロジェクタからの投写画像をスクリーン上で重ね合わせることができる画像表示方法を提供することにある。そのために、本発明では、第１のプロジェクタ(１０)がスクリーン(２)に投写した所定の投写画像が、第２のプロジェクタ(２０)で撮影され、撮影された観測画像を垂線に対して反転させた反転画像が算出される。第２のプロジェクタ(２０)で、この反転画像と、角度をパラメータとした画像補正により算出された角度算出用補正画像とが一致する角度が算出される。この角度から計算された、第１および第２のプロジェクタ(１０)，(２０)の傾斜角α，−αに基づいて、各プロジェクタ(１０)，(２０)で角度をパラメータとした画像補正が行われる。角度をパラメータとした画像補正は、プロジェクタがスクリーンの法線に対して所定の角度だけ傾斜した位置にあるとしたときの、スクリーンの法線方向から見た観測画像を、投写画像の補正された画像とするように行われる。
2013042199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を投写する投写部と、画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、前記投写部および画像生成部の制御を行う制御部と、光軸が前記投写部の投写光軸と平行であって、前記投写部の近傍に配置された画像撮影手段とをそれぞれ有する第１および第２のプロジェクタで行われる画像表示方法であって、  前記投写部による画像が投写されるスクリーンを、投写面が水平面に垂直となるように配置し、前記第１および第２のプロジェクタを、前記投写部による前記投写光軸が前記水平面に平行となり、かつ、前記スクリーン上で交差するように、前記スクリーンの法線に対して対称に配置するステップと、  前記第１のプロジェクタの前記投写部が、所定の投写画像を前記スクリーンに投写するステップと、  前記第２のプロジェクタの前記画像撮影手段が、前記スクリーン上の前記所定の投写画像を撮影するステップと、  前記第２のプロジェクタの前記制御部が、前記画像撮影手段で撮影した観測画像を垂線に対して反転させた反転画像を算出した後、角度をパラメータとした画像補正により角度評価用補正画像を算出し、該角度評価用補正画像が前記反転画像に一致する角度を求めるステップと、  前記第２のプロジェクタの前記制御部が、前記求めた角度から、前記各プロジェクタの前記光軸の、前記スクリーンの前記法線に対する傾斜角をそれぞれ計算するステップと、  前記各プロジェクタの前記画像生成部が、前記第２のプロジェクタの前記制御部で計算された前記傾斜角の情報に基づいて、前記角度をパラメータとした画像補正による補正画像を生成するステップと、  前記各プロジェクタの前記投写部が、前記各補正画像を前記スクリーンに投写するステップと、を含み、  前記第２のプロジェクタの前記制御部、および前記各プロジェクタの前記画像生成部で行われる前記角度をパラメータとした画像補正は、前記プロジェクタが前記スクリーンの前記法線に対して所定の角度だけ傾斜した位置にあるとしたときに前記プロジェクタから投写される投写画像の、前記スクリーンの法線方向から見た観測画像を、前記プロジェクタの光軸方向から見たときの、前記投写画像の補正された画像とすることを特徴とする、画像表示方法。
【請求項２】
前記傾斜角は、前記算出角度の１／２である、請求項１に記載の画像表示方法。
【請求項３】
前記所定の投写画像は、画像補正しない全白画面である、請求項１または２に記載の画像表示方法。
【請求項４】
画像を投写する投写部と、画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、前記投写部および画像生成部の制御を行う制御部と、光軸が前記投写部と平行であって、前記投写部の近傍に配置された画像撮影手段とをそれぞれ有する第１および第２のプロジェクタからなる画像表示システムであって、  前記第１のプロジェクタの前記投写部は、所定の投写画像をスクリーンに投写し、  前記第２のプロジェクタの前記画像撮影手段は、前記スクリーン上の前記所定の投写画像を撮影し、  前記第２のプロジェクタの前記制御部は、前記画像撮影手段で撮影した観測画像を垂線に対して反転させた反転画像を算出した後、角度をパラメータとした画像補正により角度評価用補正画像を算出し、該角度評価用補正画像が前記反転画像に一致する角度を求め、該求めた角度から、前記各プロジェクタの前記光軸の、前記スクリーンの前記法線に対する傾斜角をそれぞれ計算し、  前記各プロジェクタの前記画像生成部は、前記第２のプロジェクタの前記制御部で計算された前記傾斜角の情報に基づいて、前記角度をパラメータとした画像補正による補正画像を生成し、  前記各プロジェクタの前記投写部は、前記各補正画像を前記スクリーンに投写し、  前記第２のプロジェクタの前記制御部、および前記各プロジェクタの前記画像生成部で行われる前記角度をパラメータとした画像補正は、前記プロジェクタが前記スクリーンの前記法線に対して所定の角度だけ傾斜した位置にあるとしたときに前記プロジェクタから投写される投写画像の、前記スクリーンの法線方向から見た観測画像を、前記プロジェクタの光軸方向から見たときの、前記投写画像の補正された画像とすることを特徴とする、画像表示システム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、画像表示方法および画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  複数のプロジェクタを備えた画像表示システムにおいて、それぞれのプロジェクタからの投写画像をスクリーン上で重ね合わせるスタッキング投写方法が知られている。この方法によれば、安価なプロジェクタを用いて高輝度な映像表示を得ることが可能となる。【０００３】  一方、スタッキング投写方法では、高画質の映像表示を実現するために、複数のプロジェクタからの投写画像をスクリーン上で正確に重ね合わせることが課題となる。このような課題に対して、例えば特許文献１では、２台のプロジェクタと、演算処理用のＰＣと、画像撮影用のカメラとを備えた映像投影装置において、プロジェクタから投写される投写画像の歪みを補正する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０８３９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上述の映像投影装置では、２台のプロジェクタからの投写画像がカメラで撮影され、その撮影画像がＰＣで画像処理され、投写画像の歪みを補正する補正量が計算されている。この補正量に基づいて算出された補正画像をプロジェクタから投写することで、２台のプロジェクタからの投写画像をスクリーン上に正確に重ね合わせることが可能となる。しかしながら、上述の映像投影装置では、２台のプロジェクタと、演算処理用のＰＣと、画像撮影用のカメラとを接続しなければならず、その接続は煩雑になる。また、補正画像の算出には、複雑なテストパターンを複数表示して撮影し、それに基づいて補正量を計算する必要があるため、処理が非常に複雑になる。【０００６】  そこで本発明は、比較的簡単かつ容易な方法で、プロジェクタからの投写画像をスクリーン上で重ね合わせることができる、画像表示方法および画像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上述した目的を達成するために、本発明の画像表示方法は、画像を投写する投写部と、画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、投写部および画像生成部の制御を行う制御部と、光軸が投写部の投写光軸と平行であって、投写部の近傍に設置された画像撮影手段とをそれぞれ有する第１および第２のプロジェクタで行われる画像表示方法であって、投写部による画像が投写されるスクリーンを、投写面が水平面に垂直となるように配置し、第１および第２のプロジェクタを、投写部による投写光軸が水平面に平行となり、かつ、スクリーン上で交差するように、スクリーンの法線に対して対称に配置するステップと、第１のプロジェクタの投写部が、所定の投写画像をスクリーンに投写するステップと、第２のプロジェクタの画像撮影手段が、スクリーン上の所定の投写画像を撮影するステップと、第２のプロジェクタの制御部が、画像撮影手段で撮影した観測画像を垂線に対して反転させた反転画像を算出した後、角度をパラメータとした画像補正により角度評価用補正画像を算出し、角度評価用補正画像が反転画像に一致する角度を求めるステップと、第２のプロジェクタの制御部が、求めた角度から、各プロジェクタの光軸の、スクリーンの法線に対する傾斜角をそれぞれ計算するステップと、各プロジェクタの画像生成部が、第２のプロジェクタの制御部で計算された傾斜角の情報に基づいて、角度をパラメータとした画像補正による補正画像を生成するステップと、各プロジェクタの投写部が、各補正画像をスクリーンに投写するステップと、を含み、第２のプロジェクタの制御部、および各プロジェクタの画像生成部で行われる角度をパラメータとした画像補正は、プロジェクタがスクリーンの法線に対して所定の角度だけ傾斜した位置にあるとしたときにプロジェクタから投写される投写画像の、スクリーンの法線方向から見た観測画像を、プロジェクタの光軸方向から見たときの、投写画像の補正された画像とすることを特徴とする。【０００８】  また、本発明の画像表示システムは、画像を投写する投写部と、画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、投写部および画像生成部の制御を行う制御部と、光軸が投写部の投写光軸と平行であって、投写部の近傍に設置された画像撮影手段とをそれぞれ有する第１および第２のプロジェクタからなる画像表示システムであって、第１のプロジェクタの投写部は、所定の投写画像をスクリーンに投写し、第２のプロジェクタの画像撮影手段は、スクリーン上の所定の投写画像を撮影し、第２のプロジェクタの制御部は、画像撮影手段で撮影した観測画像を垂線に対して反転させた反転画像を算出した後、角度をパラメータとした画像補正により角度評価用補正画像を算出し、角度評価用補正画像が前記反転画像に一致する角度を求め、求めた角度から、各プロジェクタの光軸の、スクリーンの法線に対する傾斜角をそれぞれ計算し、各プロジェクタの画像生成部は、第２のプロジェクタの制御部で計算された傾斜角の情報に基づいて、角度をパラメータとした画像補正による補正画像を生成し、各プロジェクタの投写部は、各補正画像をスクリーンに投写し、第２のプロジェクタの制御部、および各プロジェクタの画像生成部で行われる��度をパラメータとした画像補正は、プロジェクタがスクリーンの法線に対して所定の角度だけ傾斜した位置にあるとしたときにプロジェクタから投写される投写画像の、スクリーンの法線方向から見た観測画像を、プロジェクタの光軸方向から見たときの、投写画像の補正された画像とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  以上、本発明によれば、比較的簡単かつ容易な方法で、プロジェクタからの投写画像をスクリーン上で重ね合わせることができる、画像表示方法および画像表示システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の画像表示システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２Ａ】本実施形態の画像表示システムの第１のプロジェクタから投写される投写画像とその観測画像を示す図である。
【図２Ｂ】本実施形態の画像表示システムの第１のプロジェクタから投写される投写画像とその観測画像を示す図である。
【図３Ａ】本実施形態の画像表示システムの第２のプロジェクタから投写される投写画像とその観測画像を示す図である。
【図３Ｂ】本実施形態の画像表示システムの第２のプロジェクタから投写される投写画像とその観測画像を示す図である。
【図４Ａ】本実施形態の画像表示システムの第１のプロジェクタから投写される補正画像を示す図である。
【図４Ｂ】本実施形態の画像表示システムの第２のプロジェクタから投写される補正画像を示す図である。
【図５】本実施形態の画像表示システムの第１のプロジェクタから投写される補正画像とその観測画像を示す図である。
【図６】本発明の画像表示方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  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。
【００１２】  図１は、本発明の画像表示システムの一実施形態を示す概略平面図であり、鉛直方向から見た図である。
【００１３】  画像表示システム１は、２台のプロジェクタ１０，２０から構成されている。２台のプロジェクタ１０，２０は、投写面が水平面と垂直となるように配置されたスクリーン２に対して、それぞれの光軸Ａ，Ｂが水平面に平行となり、かつ、スクリーン２上で交差するように、スクリーン２の法線Ｘに対して対称に設置されている。すなわち、第１のプロジェクタ１０の光軸Ａがスクリーン２の法線Ｘに対してφだけ傾いており、第２のプロジェクタ２０の光軸Ｂがスクリーン２の法線Ｘに対して−φだけ傾いている。また、スクリーン２からの距離が、第１のプロジェクタ１０と第２のプロジェクタ２０とで同一である。
【００１４】  各プロジェクタ１０，２０は、画像を投写する投写部１１，２１と、画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部１２，２２と、投写部１１，２１および画像生成部１２，２２の制御を行う制御部１３，２３と、を有している。また、各プロジェクタ１０，２０は、スクリーンに投写された画像を撮影する内蔵カメラ（画像撮影手段）と、を備えている。内蔵カメラ１４，２４は、その光軸がプロジェクタ１０，２０の投写部１１，２１の光軸Ａ，Ｂとそれぞれ平行であって、それぞれ投写部１１，２１の近傍な位置に内蔵されている。各プロジェクタ１０，２０の制御部１３，２３同士は、通信手段３により通信可能に接続され、相互に信号などの授受が可能である。なお、図示した実施形態では、有線の通信手段３が用いられているが、無線の通信可能を用いることもできる。
【００１５】  なお、ハーフミラーやプリズム等を使用して、投写部の光軸と内蔵カメラの光軸を完全に一致させるように構成することもできる。
【００１６】  図２Ａから図５には、図１に示す各プロジェクタから投写される投写画像と、その観測画像が示されている。各図に示す破線は、プロジェクタの光軸方向から見たときの、プロジェクタの投写画像を表しており、言い換えれば、プロジェクタの光軸に垂直な仮想的なスクリーンに投写される画像を表している。また、各図に示す実線は、スクリーンに対して傾斜した位置にあるプロジェクタからスクリーンに投写された投写画像を、所定の位置から観測した観測画像を表している。
【００１７】  実際には、投写部の光軸と内蔵カメラの光軸とは厳密には一致していないが、投写距離に対して投写部と内蔵カメラの距離が充分小さければ、両者の光軸は一致しているものとして扱っても画像補正には支障はない。
【００１８】また、投写部と内蔵カメラ間の距離は既知であり、必要であれば予め補正用のデータを用意しておくことも可能である。
【００１９】  図２Ａは、第１のプロジェクタ１０からスクリーン２に対して投写された、画像補正しない全白画面の投写画像１０ａを、スクリーン２の正面方向（法線方向）から見た観測画像１０ｂを示している。すなわち、この観測画像１０ｂは、投写画像１０ａを、スクリーン２の正面方向を基準にした第１のプロジェクタ１０の回転角φだけ回転させて得られた画像であるといえる。
【００２０】  また、図２Ｂは、第１のプロジェクタ１０からスクリーン２に対して投写された、画像補正しない全白画面の投写画像１０ａを、第２のプロジェクタ２０の内蔵カメラ２４で撮影した観測画像１０ｃを示している。すなわち、この観測画像１０ｃは、投写画像１０ａを、第２のプロジェクタ２０の光軸方向を基準にした第１のプロジェクタ１０の回転角２φだけ回転させて得られた画像であるといえる。
【００２１】  図３Ａは、第２のプロジェクタ２０からスクリーン２に対して投写された、画像補正しない全白画面の投写画像２０ａを、スクリーン２の正面方向から見た観測画像２０ｂを示している。すなわち、この観測画像２０ｂは、投写画像２０ａを、スクリーン２の正面方向を基準にした第２のプロジェクタ２０の回転角−φだけ回転させて得られた画像であるといえる。
【００２２】  また、図３Ｂは、第２のプロジェクタ２０からスクリーン２に対して投写された、画像補正しない全白画面の投写画像２０ａを、第１のプロジェクタ１０の内蔵カメラ１４で撮影した観測画像２０ｃを示している。すなわち、この観測画像２０ｃは、投写画像２０ａを、第１のプロジェクタ１０の光軸方向を基準にした第２のプロジェクタ２０の回転角−２φだけ回転させて得られた画像であるといえる。
【００２３】  以上のことから、第１のプロジェクタ１０では、図２Ａに示す投写画像１０ａを観測画像１０ｂとは逆回転、つまり−φだけ回転させるように補正した補正画像をスクリーン２に投写することで、スクリーン２の正面方向から見て投写画像１０ａのように見えることがわかる。このときの補正画像を図４Ａに示している。補正画像１０ｄは、図３Ａに示す観測画像２０ｂと等価であり、したがって、第１のプロジェクタがスクリーンの法線に対して−φだけ傾斜した位置にあるとしたときに第１のプロジェクタからスクリーンに投写された、画像補正しない全白画面の、スクリーンの法線方向から見た観測画像と等価である。
【００２４】  同様に、第２のプロジェクタ２０では、図３Ａに示す投写画像２０ａを観測画像２０ｂとは逆回転、つまりφだけ回転させるように補正した補正画像をスクリーン２に対して投写することで、スクリーン２の正面方向から見て投写画像２０ａのように見ることができる。このときの補正画像２０ｄを図４Ｂに示している。補正画像２０ｄは、図２Ａに示す観測画像１０ｂと等価であり、したがって、第２のプロジェクタがスクリーンの法線に対してφだけ傾斜した位置にあるとしたときに第２のプロジェクタからスクリーンに投写された、画像補正しない全白画面の、スクリーンの法線方向から見た観測画像と等価である。
【００２５】  したがって、スクリーン２の正面方向を基準とした各プロジェクタ１０，２０の回転角（傾斜角）φ，−φを求めることができれば、スクリーン２の正面から見たときに正しく観測するための補正画像１０ｄ，２０ｄを得ることができる。
【００２６】  ここで、図２Ｂおよび図６を参照して、各プロジェクタの傾斜角を算出して、図４Ａおよび図４Ｂに示す補正画像を生成し、スクリーンに投写するまでの本実施形態の画像表示方法について説明する。図６は、本実施形態の画像表示方法のフローチャートである。
【００２７】  第２のプロジェクタ２０の内蔵カメラ２４で撮影した画像が正しい観測画像１０ｅ（図５参照）となるように、第１のプロジェクタ１０の投写画像を補正すると、図５の破線で示す補正画像１０ｆとなる。この補正画像１０ｆは、図２Ｂに示す観測画像１０ｃの、垂線に対する左右対称な画像である。上述したように、この観測画像１０ｃは、第１のプロジェクタ１０の投写画像１０ａを、第２のプロジェクタ２０の光軸方向を基準とした第１のプロジェクタ１０の回転角２φだけ回転させて得られた画像であるといえる。したがって、以下のような手順で、プロジェクタ１０，２０の傾斜角φを求めることができる。
【００２８】  まず、スクリーン２と、第１および第２のプロジェクタ１０，２０とを、図１に示す位置になるように配置する（ステップＳ１）。そして、第１のプロジェクタ１０の投写部１１が、画像補正しない全白画面をスクリーン２に投写し（ステップＳ２）、スクリーン２上のその投写画像を第２のプロジェクタ２０の内蔵カメラ２４が撮影する（ステップＳ３）。次に、第２のプロジェクタ２０の制御部２３が、撮影した観測画像を垂線に対して反転させた反転画像を算出し（ステップＳ４）、その後、上述したような角度をパラメータとした画像補正により角度算出用補正画像を算出する。そして、この角度算出用補正画像が上述の反転画像と一致するときの角度を求める（ステップＳ５）と、このときの角度が２φとなる。こうして、各プロジェクタ１０，２０の傾斜角（スクリーン２の法線Ｘに対する各光軸１０ａ，１０ｂの傾斜角）φが、第２のプロジェクタ２０の制御部２３で計算される（ステップＳ６）。求めた傾斜角φの情報は、それぞれの画像信号と共に各プロジェクタ１０，２０の画像生成部１２，２２に送られ、それらに基づいて、画像生成部１２，２２が、図４Ａおよび図４Ｂに示すような補正画像を生成する（ステップＳ７）。その補正画像を各プロジェクタ１０，２０の投写部１１，２１がスクリーン２に投写する（ステップＳ８）。
【００２９】  このようにして、各プロジェクタ１０，２０からの投写画像（補正画像）をスクリーン２上で重ね合わせることができる。
【符号の説明】
【００３０】  １  画像表示システム  ２  スクリーン  ３  通信手段  １０  第１のプロジェクタ  ２０  第２のプロジェクタ  Ａ，Ｂ  光軸  １１、２１  投写部  １２，２２  画像生成部  １３，２３  制御部  １４，２４  内蔵カメラ  １０ａ，２０ａ  投写画像  １０ｂ，１０ｃ，２０ｂ，２０ｃ，１０ｅ  観測画像  １０ｄ，１０ｆ，２０ｄ  補正画像
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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