(57)【要約】      （修正有）【課題】投影システムをオフラインにすることなく連続自動調整により較正を維持する。【解決手段】較正制御装置１２によって生成された非可視較正パターンは、可視光チャネル１４によるビデオ画像の投影と同時に非可視光チャネル１５によって投影される。非可視光は、スペクトルの近赤外部分における光を検出することができる標準的なＣＣＤ系カメラ１６を使用して、可視光フィルタ１７で可視光を濾過することによって検出することができる。検出された非可視較正パターンは、投影システム１０の較正（および再較正）を行うために、較正制御装置１２に送り戻される。投影システムをオフラインにすることなく複合型表示装置の自動較正のために連続監視され、システムが作動中に妨害された場合であっても、不可視較正パターンを用いる連続自動調整によって較正を維持することができる。【選択図】図１
2011211693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの画面に可視および非可視画像を投影する投影システムと、
前記少なくとも１つの画面に投影された前記非可視画像を検出する非可視光検出器と、
前記非可視画像を用いて前記可視画像の投影を較正する較正制御装置と、
を備える較正装置。
【請求項２】
前記可視および非可視画像のうちの少なくとも１つを生成してそれを前記投影システムに伝送する画像生成器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記非可視光検出器がカメラを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記カメラによって受信されている可視光を濾過するフィルタをさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記投影システムが、
可視および非可視光を生成する広帯域光源と、
前記広帯域光源からの光を非可視光および可視光の各色成分に分割するために使用可能であるスペクトルスプリッタと、
前記可視光の前記各色成分を受信して前記可視画像に変調するために使用可能である複数の可視光変調装置と、
前記非可視光を受信および変調して前記可視画像とは独立した前記非可視画像を生成するために使用可能である非可視光変調装置と、
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スペクトルスプリッタが、少なくとも１つのプリズムおよび少なくとも１つのダイクロイックフィルタのうちの少なくとも１つを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
複数のタイル状（ｔｉｌｅｄ）画面に可視および非可視画像を投影する複数のプロジェクタを有する投影システムと、
前記非可視画像を検出する少なくとも１つの非可視光検出器と、
前記可視画像が前記複数の画面にわたって正しく位置合わせされるように、前記非可視画像を用いて前記可視画像の投影を較正する較正制御装置と、
を備える較正装置。
【請求項８】
前記可視および非可視画像のうちの少なくとも１つを生成してそれを前記投影システムに伝送する画像生成器をさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記非可視光検出器がカメラを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記カメラによって受信される可視光を濾過するフィルタをさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記プロジェクタのそれぞれが、
可視および非可視光を生成する広帯域光源と、
前記広帯域光源からの光を非可視光および可視光の各色成分に分割するために使用可能であるスペクトルスプリッタと、
前記可視光の前記各色成分を受信してそれを前記可視画像に変調するために使用可能である複数の可視光変調装置と、
前記非可視光を受信および変調して前記可視画像とは独立した前記非可視画像を生成するために使用可能である非可視光変調装置と、
をさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記スペクトルスプリッタが、少なくとも１つのプリズムおよび少なくとも１つのダイクロイックフィルタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
投影システムの較正方法であって、
可視および非可視画像を少なくとも１つの画面に投影することと、
前記少なくとも１つの画面に投影された前記非可視画像を検出することと、
前記非可視画像を用いて前記可視画像の投影を較正することと、
を含む方法。
【請求項１４】
複数のタイル状画面に画像を投影する複数のプロジェクタを有する投影システムの較正方法であって、
可視および非可視画像を前記複数のタイル状画面に投影することと、
前記複数のタイル状画面に投影された前記非可視画像を検出することと、
前記可視画像が前記複数の画面にわたって正しく位置合わせされるように、前記非可視画像を用いて前記可視画像の投影を較正することと、
を含む方法。
【請求項１５】
可視および非可視画像を少なくとも１つの画面に投影する投影システムと、
前記少なくとも１つの画面に投影された前記非可視画像を検出する非可視光検出器と、
前記非可視画像を用いて前記可視画像の較正を監視する制御装置と、
を備える装置。
【請求項１６】
投影システムにおいて使用可能な方法であって、
可視および非可視画像を少なくとも１つの画面に投影することと、
前記少なくとも１つの画面に投影される前記非可視画像を検出することと、
前記非可視画像を用いて前記可視画像の較正を監視することと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、一般に、投影システムに関し、具体的には、非可視光を用いて投影システムを自動較正する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術分野では、投影システムに複数の重なり合った表示装置を設けることが知られている。そのようなシステムは、没入環境（例えば、シミュレータ）およびショッピングモールや円形演技場などの大きな場所で使用するのに適した任意に大きくかつ不規則な形状の複合型表示装置を創出するために使用される場合がある。そのような複合型表示装置に関する１つの課題は、複数の表示装置の較正（例えば、幾何学的位置合わせ、輝度の均一化など）を維持することである。手動較正は時間を要する場合が多く、較正が行われている間、投影システムを「オフライン」にしなければならない。この課題に少なくとも部分的に取り組む試みでは、機械視覚システムは、手動較正で可能であるよりも迅速かつ正確に複合型表示装置を自動較正するように設計されている。そのような機械視覚システムによって手動調整で可能であるよりも速い較正が可能であるにも関わらず、自動較正を行うために必要な較正パターンを投影するために、依然として投影システムをオフラインにしなければならない。また、システムをオフラインにすることなく、システムを再調整しなければならない場合を自動的に決定することは難しい。
【０００３】
当該技術分野では、可視光の他に非可視光を投影する投影システムも知られている。そのようなシステムは、非可視スペクトルの画像投影が望ましい暗視（ＮＶＩＳ）用途などの用途で使用される。そのような非可視画像は一般に、特別な機器を使用して見ることができる。非可視画像の例の１つは、赤外（ＩＲ）光を用いて投影される画像であり、よって、このような場合、シミュレーション／可視化環境では、ＮＶＩＳゴーグルおよび／またはＩＲ画像検出器を使用して非可視画像を見ることができる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明者らは、そのような先行技術プロジェクタを使用して、可視および非可視光を同時に投影し、投影システムをオフラインにすることなく複合型表示装置の自動較正のための不可視較正パターンのパターンを連続的に監視できることに気付いた。さらに、作動中にシステムが妨害された場合（例えば、誤ってぶつけられた場合）であっても、不可視較正パターンを用いる連続自動調整により較正を維持することができる。
【０００５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の上記および他の態様についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】非限定的な実施形態に従って非可視光を用いて自動較正を行う投影システムを示すブロック図である。
【図２】図１の投影システムの詳細を示すブロック図である。
【図３】図１の投影システムのプロジェクタヘッドアセンブリの詳細を示すブロック図である。
【図４】図１〜３に示す投影システムを較正する例示的な方法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】
【０００７】
図１は、画像生成器１１からの可視画像および較正制御装置１２からの非可視画像を表示装置１３に投影する投影システム１０を示す。較正制御装置１２は、投影システム１０の外部にある別個の構成要素として図示されているが、較正制御装置１２の全体または一部が投影システム１０または画像生成器１１に組み込まれていてもよい。
【０００８】
較正制御装置１２は、表示装置１３（例えば、複合型表示装置を含む複数の表示装置のうちの１つ）に投影するための、（制御装置１２、画像生成器１１または投影システム１０のいずれかによる）少なくとも１つの非可視較正パターンの生成を引き起こす。非可視較正パターンは、可視光チャネル１４によるビデオ画像の投影と同時に非可視光チャネル１５によって投影される。非可視光は、例えば、既製のカメラ機器を用いて検出することができる。従って、例えば、スペクトルの近赤外部分における光を検出することができる標準的なＣＣＤ系カメラ１６を使用して、可視光フィルタ１７で可視光を濾過することによって非可視光を検出することができる。
【０００９】
検出された非可視較正パターンは、公知の技術を用いて投影システム１０の較正（および再較正）を行うために、較正制御装置１２に送り戻される。例えば、Christie Digital Systems Canada社製のＭａｔｒｉｘ（商標）シリーズのプロジェクタなどのワーピング処理が可能な(warp-capable)投影システムは、幾何補正およびエッジブレンディングアルゴリズムによって較正を行うことができる。あるいは、画像生成器１１での画像補正によって較正を行うことができる。
【００１０】
上述のとおり、再較正は、可視光チャネル１４を遮断することなく非可視較正パターンを用いて行うことができる。これは、較正のためにシステムを停止することが不都合となるテーマパーク、シミュレータ、指令室などの高利用環境に配備された投影システムにとって特に好都合である。
【００１１】
以下、図２および図３を参照して、非可視光パターンを生成する投影システム１０の一実施形態について、より詳細に説明する。
【００１２】
投影システム１０は、可視光（すなわち、約３８０〜７５０ｎｍの可視光スペクトル内の光すなわち可視光スペクトルのサブセット）を放射する光源／変調装置１０５および非可視光（すなわち、赤外光および／または紫外光などの可視光スペクトル外の光）を放射する非可視光源を有するプロジェクタヘッドアセンブリ１０１を備える。
【００１３】
画像生成器１１および較正制御装置１２はそれぞれ、データリンク１３０および１３４を介して投影システム１０に接続された状態で示されている。画像生成器１１は、処理装置１３１、通信インターフェイス１３２および記憶装置１３３を備える。処理装置１３１は、プロジェクタ１０１によって投影される可視画像１１３を表わす可視データを受信するために使用可能である。可視データは、所望であれば、カラーまたは白黒の画像を表わすことができる。画像生成器は、プロジェクタヘッドアセンブリ１０１と通信するための、具体的には、リンク１３０を介してビデオデータをプロジェクタヘッドアセンブリ１０１に伝達するためのインターフェイス１３２を備える。
【００１４】
較正制御装置１２は、処理装置１３５、通信インターフェイス１３６および記憶装置１３７を備える。処理装置１３５は、データリンク１３４を介して較正パターンを投影システム１０に伝送するため、および画面１３に投影された較正パターンを表わすカメラ１６からの非可視光信号を受信するために使用可能である。
【００１５】
次に、処理装置１１７は、可視画像１１３および非可視画像１１４がプロジェクタヘッドアセンブリ１０１によって同時投影されるように、画像生成器１１から受信した可視データの一部を、較正制御装置１２から受信した非可視データの少なくとも一部とマージするか置き換える。例えば、一実施形態では、可視データが６０Ｈｚで画像生成器１１から受信され、非可視較正パターンと可視画像とを交互にした画像が１２０Ｈｚで投影される。
【００１６】
カメラ１６から非可視光信号を受信するとすぐに、処理装置１３５は、再較正が必要であるか否かを決定し、必要であれば、公知のアルゴリズムに従って画像較正または再較正を行い、データリンク１３８を介して較正制御信号を投影システム１０に伝送する。
【００１７】
処理装置１１７からの（結合された可視データおよび非可視データを含む）ビデオ信号を光源／変調装置１０５に印加して可視および非可視光を変調し、それにより、処理装置１１７によって調整された順番で可視および非可視光を生成および／または伝送する。次に、可視画像１１３および非可視画像１１４の両方が投影光学装置１１６によって画面１３に投影される。
【００１８】
ここで、図３に目を向けると、図３には、処理装置１１７およびインターフェイス１１８を備えるプロジェクタヘッドアセンブリ１０１の非限定的な実施形態が示されている。プロジェクタヘッドアセンブリ１０１は、可視画像１１３および非可視画像１１４を画面１３に投影する投影光学装置１１６をさらに備える。
【００１９】
プロジェクタヘッドアセンブリ１０１は、広帯域光源１０９および広帯域光源１０９からの光を非可視光（例えば、ＩＲ光）および可視光の各成分、例えば、赤、緑および青色の成分に分割するためのスペクトルスプリッタ４１０をさらに備える。いくつかの実施形態では、スペクトルスプリッタ４１０は、プリズムおよび１つまたは複数のダイクロイックフィルタ（図示せず）のうちの少なくとも１つを備える。
【００２０】
プロジェクタヘッドアセンブリ１０１は、スペクトルスプリッタ４１０からの可視光の各成分を受信および変調して可視画像１１３の各成分（４１３ｒ、４１３ｇ、４１３ｂ）を生成する複数の光変調装置４１５ｒ、４１５ｇ、４１５ｂをさらに備える。プロジェクタヘッドアセンブリ１０１は、スペクトルスプリッタからの非可視光を受信および変調して可視画像１１３とは独立した非可視画像１１４を生成する少なくとも１つの非可視光変調装置４１６をさらに備える。例えば、非可視光変調装置４１６は、赤外（ＩＲ）および／または紫外（ＵＶ）光を変調するために使用可能とすることができる。いくつかの実施形態では、プロジェクタヘッドアセンブリ１０１は、非可視光変調装置４１６に類似し得る複数の非可視光変調装置を備えることができ、複数の非可視光変調装置はそれぞれ、異なる（および／または同一の）非可視光スペクトルを変調するために使用可能である。これらの実施形態では、スペクトルスプリッタ４１０は、広帯域光を複数の非可視光スペクトルに分割するためにも使用可能である。例えば、プロジェクタヘッドアセンブリ１０１は、ＩＲ光を変調する少なくとも第１の非可視光変調装置、およびＵＶ光を変調する第２の非可視光変調装置を備えることができる。非可視光（例えば、異なる範囲のＩＲおよび／またはＵＶ光）を変調する非可視光変調装置の他の組み合わせも、例示する本実施形態の範囲内である。
【００２１】
プロジェクタヘッドアセンブリ１０１は、光変調装置４１６および４１５ｒ、４１５ｇ、４１５ｂそれぞれからの、非可視画像１１４と可視画像１１３の各成分（４１３ｒ、４１３ｇ、４１３ｂ）とを結合し、かつ結合した画像を投影光学装置１１６に方向付けるために使用可能である光結合器４２０をさらに備える。投影光学装置１１６は、非可視画像１１４および可視画像１１３の焦点を画面１３に合わせるために使用可能である。例えば、いくつかの実施形態では、光結合器４２０は、それぞれが結合モードで使用されるダイクロイックフィルタおよびビームスプリッタのうちの少なくとも１つを備えることができる。他の好適な光結合器も、本実施形態の範囲内である。図１と同様に、図３は、異なる方向に投影されている可視画像１１３および非可視画像１１４を示すが、それらは明確性のためにのみ、そのようなものとして示されていることが理解される。実際、可視画像１１３および非可視画像１１４はそれぞれ、画面１３に投影され、可視および非可視画像は、ほぼ位置合わせされていることがさらに理解される。光変調装置４１５ｒ、４１５ｇ、４１５ｂおよび非可視光変調装置４１６はそれぞれ、所望どおりに同時または順番に作動するように制御することができる。
【００２２】
投影システム１０のさらなる詳細は、２００８年１０月３１日に出願された「可視および非可視画像を投影する方法、システムおよび装置(METHOD, SYSTEM AND APPARATUS FOR PROJECTING VISIBLE AND NON-VISIBLE
IMAGES）」という発明の名称の同時係属中の特許出願第１２／２８９，７０１号に記載されており、その内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
ここで、図４に目を向けると、図４には、非可視光を用いて投影システム１０を自動較正する方法が示されている。ステップ４００において、画像生成器１１からの可視画像および較正制御装置１２からの非可視画像が、上述のとおり、投影システム１０によって画面１３に投影される。
【００２４】
次に、ステップ４１０において、カメラ１６は、非可視画像（すなわち、較正パターン）を検出する。検出された非可視較正パターンは、当技術分野で知られているように、ステップ４２０において幾何補正および／またはエッジブレンディングアルゴリズムを用いて投影システム１０の較正（および再較正）を行うために、較正制御装置１２に送り戻される。上述のとおり、再較正は、可視光チャネル１４を遮断することなく、非可視較正パターンを用いて行うことができる。
【００２５】
当業者であれば、当該実施形態を実施するために可能なさらに多くの他の実装および修正形態が存在し、上記実装および実施例は、１つまたは複数の実施形態の単なる例示であることが分かるであろう。従って、本範囲は、本明細書に添付されている特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2011211693.tif 000003
【図２】
2011211693.tif 000004
【図３】
2011211693.tif 000005
【図４】
2011211693.tif 000006
【外国語明細書】
2011211693000001.pdf