(57)【要約】    【課題】  複数のプロジェクタによる投射画像をスクリーン上で隣り合うように投射する場合に、隣り合った投射画像の境界を容易に目立たせなくすることができるプロジェクタの画像調整システムを得ること。    【解決手段】  被投射面の第１、第２投射領域に投射される画像の色と輝度の少なくとも一方を変化させる変換回路を有する第１、第２プロジェクタと、第１、第２投射領域が重複している共通投射領域を含む領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段の撮影画像のうち、共通投射領域に対応する共通撮像領域の各撮影画素について、重み係数を決定し、該重み係数に基づいて前記第１、第２プロジェクタの各変換回路を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、第１プロジェクタと第２プロジェクタの輝度または色の少なくとも一方を前記重み係数に基づいて変化させること。【選択図】    図１
2012141489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被投射面の第１投射領域に投射される画像の色と輝度の少なくとも一方を変化させる変換回路を有する第１プロジェクタと、前記被投射面の第２投射領域に投射される画像の色と輝度の少なくとも一方を変化させる変換回路を有する第２プロジェクタと、前記第１、第２投射領域が重複している共通投射領域を含む領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段の撮影画像のうち、前記共通投射領域に対応する共通撮像領域の各撮影画素について、前記第２投射領域と重複していない前記第１投射領域に対応する撮影画素までの距離と、前記第１投射領域と重複していない前記第２投射領域に対応する撮影画素までの距離とに応じて重み係数を決定し、該重み係数に基づいて前記第１、第２プロジェクタの各変換回路を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、前記第１プロジェクタの投射画素のうち前記共通投射領域を投射する第１共通投射画素と前記第２プロジェクタの投射画素のうち前記共通投射領域を投射する第２共通投射画素について、輝度または色の少なくとも一方を前記重み係数に基づいて変化させることを特徴とするプロジェクタの画像調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプロジェクタの投射画像の境界が目立たないように調整することができるプロジェクタの画像調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のプロジェクタを用いたマルチプロジェクションシステムが用いられている。このとき、各々のプロジェクタによる投射画像の境界が目立たなくなるように輝度および色を調整するようにした画像表示システムが知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１のマルチディスプレイ装置では、投射ディスプレイ間の調整（輝度、ホワイトバランス）を自動的に行う自動調整システムが開示されている。この特許文献１には、複数の投射型ディスプレイの前にカメラを配置し、各投射型ディスプレイの画像又は該画像を分割したブロックの中央点の輝度を測定し、測定結果に基づいて増幅率を制御して各投射型ディスプレイの投射画像の最大輝度を揃えている。
【０００４】
特許文献２では、マルチディスプレイ装置の自動調整システムとして、各プロジェクタによる投射画像の境界における測定点同士の輝度および色を揃える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６４５２２号公報
【特許文献２】特開２００９−１５９３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された自動調整システムでは、各投写型ディスプレイの画像又は該画像を分割したブロック中央点の輝度測定結果を利用して各プロジェクタの色および輝度を調整する。このため、画像又は画像を分割したブロックの中心点から離れた画素の輝度が低下する傾向がある。
【０００７】
この場合、複数の画像を隣り合わせて投射する場合、投射画像間の画質が劣化してくる。従って、特許文献１では隣り合った投射画像それぞれに一画面内の輝度むらおよび色むら補正が必要になり、処理および構成が複雑になってくる。
【０００８】
また、特許文献２の自動調整システムでは、複数のプロジェクタ同士の隣接する投射画像の境界部の測定点同士の輝度および色が一致するように輝度および色を調整している。しかしながら、測定点の決定方法が不明確であるとともに、サンプリングしているデータが測定点に限られるため、カメラによって撮影された画像のノイズの影響を強く受けてしまう。また、投射画像の境界部全体を最適に調整することが難しい。
【０００９】
本発明は、複数のプロジェクタによる投射画像をスクリーン上で隣り合うように投射する場合に、隣り合った投射画像の境界を容易に目立たせなくすることができるプロジェクタの画像調整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】
【００１０】
本発明のプロジェクタの画像調整システムは、被投射面の第１投射領域に投射される画像の色と輝度の少なくとも一方を変化させる変換回路を有する第１プロジェクタと、前記被投射面の第２投射領域に投射される画像の色と輝度の少なくとも一方を変化させる変換回路を有する第２プロジェクタと、前記第１、第２投射領域が重複している共通投射領域を含む領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段の撮影画像のうち、前記共通投射領域に対応する共通撮像領域の各撮影画素について、前記第２投射領域と重複していない前記第１投射領域に対応する撮影画素までの距離と、前記第１投射領域と重複していない前記第２投射領域に対応する撮影画素までの距離とに応じて重み係数を決定し、該重み係数に基づいて前記第１、第２プロジェクタの各変換回路を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、前記第１プロジェクタの投射画素のうち前記共通投射領域を投射する第１共通投射画素と前記第２プロジェクタの投射画素のうち前記共通投射領域を投射する第２共通投射画素について、輝度または色の少なくとも一方を前記重み係数に基づいて変化させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数のプロジェクタによる投射画像をスクリーン上で隣り合うように投射する場合に、隣り合った投射画像の境界を容易に目立たせなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１のプロジェクタの画像調整システムの説明図
【図２】本発明の実施例１のプロジェクタの画像調整システムのブロック図
【図３】本発明に係る画像処理の説明図
【図４】本発明に係る画像処理の説明図
【図５】重み係数を求めるときの説明図
【図６】重み係数についての関数ｆ（ｘ）の説明図
【図７】２つの投射画像の輝度調整についての説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のプロジェクタの画像調整システムは、被投射面であるスクリーンの第１投射領域７に画像を投射する第１プロジェクタ２を有し、第１プロジェクタ２は、投射画像の色と輝度の少なくとも一方を変化させる変換回路を備える。更に第１投射領域７の一部と重複する第２投射領域８に画像を投射する第２プロジェクタ３を有し、第２プロジェクタ３は、投射画像の色と輝度の少なくとも一方を変化させる変換回路を備える。更に第１投射領域７と第２投射領域８の共通投射領域１０を含む撮像領域９を撮像するための撮像手段５を有する。
【００１４】
そして、第１プロジェクタ２の変換回路は、重み係数を用いて第１プロジェクタ２の投射画素のうち共通投射領域１０を投射する第１共通投射画素の輝度または色の少なくとも一方を変化させる。第２プロジェクタ３の変換回路は重み係数を用いて第２プロジェクタ３の投射画素のうち共通投射領域１０を投射する第２共通投射画素の輝度または色の少なくとも一方を変化させる。
【００１５】
このとき第１投射領域内の共通投射領域１０の境界から第２投射領域内の共通投射領域１０の境界に至る輝度または色のうち少なくとも一方が連続的に単調変化するようにしている。なお、重み係数は、共通投射領域１０の各投射画素と、共通投射領域１０に含まれない第１、第２投射領域７，８との距離に応じたものであり、例えば、重み係数をパラメータとする関数によって、輝度または色の少なくとも一方の変化量が決定される。
【００１６】
図１は、本発明の実施例にかかわる要部構成図である。図２は実施例１の要部ブロック図である。
【００１７】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１のプロジェクタの画像調整システムの要部概略図である。図２は、本発明の実施例１のプロジェクタの画像調整システムのブロック図である。
【００１８】
実施例１のプロジェクタの画像調整システム１は、第１プロジェクタ２と第２プロジェクタ３、投射画像を制御する制御装置４、２次元画像（撮影画像）を撮像するカメラ等の撮像手段５を有している。
【００１９】
６はスクリーンなどの被投射面を示している。７は第１プロジェクタ２による第１画像が投射される第１投射領域、８は第２プロジェクタ３による第２画像が投射される第２投射領域を示している。９は撮像手段５による撮像領域を示している。１０は第１プロジェクタ２と第２プロジェクタ３の共通投射領域を示している。
【００２０】
撮像手段５による撮像領域９は共通投射領域１０の共通撮像範囲１３と第１プロジェクタ２のみによる第１投射領域７のうちの一部分７ａと第２プロジェクタ３のみによる第２投射領域８のうちの一部分８ａを有している。
【００２１】
１１は第１投射領域７のうち撮像手段５によって撮像される第１撮像領域、１２は第２投射領域８のうちの撮像手段５によって撮像される第２撮像領域である。
【００２２】
制御装置４は撮像手段５で撮像した撮像領域９の撮影画像の画像処理を行う。制御装置４は撮像手段５で撮像した撮像領域９を第１撮像領域１１、共通撮像領域１３、第２撮像領域１２、その他の領域への切り分け処理を行う。
【００２３】
制御装置４は第１撮像領域１１を検出する第１画像検出手段と第２撮像領域１２を検出する第２画像検出手段とを有している。制御装置４では撮像手段５で撮像された撮像領域９の画像中の画素を、前述のように切り分けられた第１プロジェクタ２に関する第１撮像領域１１と第２プロジェクタ３に関する第２撮像領域１２に属する画素に分類する。そして制御装置４内の重み算出手段では、撮像領域１１、１２の両方に属する共通撮像領域１３の各画素（撮影画素）について、共通撮像領域１３には属さない撮像領域７ａ、８ａに対する最短距離である｜Ｐａ−Ｐ｜、｜Ｐｂ−Ｐ｜をそれぞれ算出する。そして、重み算出手段では、共通撮像領域１３の各画素についての撮像領域７ａ、８ａに対する最短距離の比である重み係数ｘに応じて、共通撮像領域１３の色および輝度の少なくとも一方を調整するための関数ｆ（ｘ）を用いて補正係数を算出する。
【００２４】
図５は、このときの重み係数ｘの説明図である。第１撮像領域１１と第２撮像領域１２の共通撮像領域１３の任意の点Ｐにおける重み係数ｘは、例えば、
【００２５】
【数１】
2012141489.tif 000003
と表される。
【００２６】
本実施例では、プロジェクタからの出力光量の補正係数を、重み係数ｘについての関数ｆ（ｘ）に基づいて算出する。
【００２７】
図６は、重み係数ｘについての関数ｆ（ｘ）の一例の説明図である。
一例として図６に示した関数ｆ（ｘ）は、以下の数式によって表わされる。
【００２８】
【数２】
2012141489.tif 000004
より一般的には、
ｆ（ｘ）＋ｆ（１−ｘ）＝１  （０≦ｘ≦１）
の条件を満足していれば良い。
【００２９】
制御装置４は、上記の関数ｆ（ｘ）を用いて、プロジェクタからの出力光量の補正係数を算出し、変換回路を用いて第１、第２プロジェクタ２、３からの出力光量を補正している。これによって、共通撮像領域１３のうち、第１投射領域７に近い画素ほど、第１投射領域７の色と輝度に近づけることができ、第２投射領域８に近い画素ほど、第２投射領域８の色と輝度に近づけることができる。
【００３０】
また、本実施例では上述の通り、比較的多くの画素を使って調整を行うことができるため、ノイズを低減させることが容易である。
【００３１】
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、第１、第２プロジェクタ２、３の共通投射領域１０の輝度についての説明図である。縦軸は輝度、横軸は水平方向の位置を示している。図７（Ａ）、（Ｂ）は第１投射領域７と第２投射領域８の輝度分布であり、図７（Ｃ）は関数ｆ（ｘ）を利用して図７（Ａ）、（Ｂ）の第１、第２投射領域７、８をつなぎ合わせたときのスクリーン上における輝度分布である。
【００３２】
第１、第２投射領域７、８の共通投射領域１０における輝度は、図６の関数ｆ（ｘ）を出力光量の補正係数として用いて算出されるため、図７（Ｃ）に示すように、第１、第２投射領域７、８がスムーズにつなぎ合わされる。
【００３３】
図７では輝度を補正する場合を示したが、複数のプロジェクタの投射画像の色の違いが目立たないように色を補正する場合も同様である。また輝度と色の双方を補正しても良い。
【００３４】
次に、図２に示す実施例１におけるプロジェクタの画像調整システム１のブロック図について説明する。図２において、図１と同一の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３５】
図１で説明したとおり、本実施例のプロジェクタの画像調整システム１は大きく分けて４つの装置を有している。映像を投射する第１プロジェクタ２、第２プロジェクタ３、撮像用の撮像手段５、制御装置４である。以下それぞれの装置について説明する。
【００３６】
第１プロジェクタ２および第２プロジェクタ３は、それぞれ内部に入力映像信号処理部１４、メイン画像処理部１５、画像投射部１６、ＣＰＵ１７、ＥＥＰ１８を有する。第２プロジェクタ３における各部材は第１プロジェクタ２と同じである。
【００３７】
制御装置４から出力される映像信号は、それぞれのプロジェクタ２、３の入力映像信号処理部１４によって必要に応じてデジタル映像信号に変換されると共に、パネル解像度に応じた解像度変換、台形歪み補正などの幾何学変換が施される。
【００３８】
このように生成されたデジタル映像信号は、メイン画像処理部１５によって色および輝度に対する非線形処理が施されると共に、後段のパネルの電圧／反射率（透過率）特性を補正するためのパネル特性補正処理が施される。このように処理されたデジタル映像信号は、画像投射部１６によってデジタル信号からパネル駆動回路により反射率または透過率に変換され、非図示の投射光学系を通してスクリーンなどに投射される。
【００３９】
これらの回路へのパラメータの設定を行っているのがＣＰＵ１７であり、特定の初期値などは電気的消去可能なプログラマブルＲＯＭであるＥＥＰ１８に記録／保持されている。ＣＰＵ１７は本プロジェクタの画像調整システム１においては主としてメイン画像処理部１５に対する設定およびＥＥＰ１８に初期値を保存するなど、制御装置１４からの設定値を各種デバイスに設定／伝達する等の処理を行っている。
【００４０】
メイン画像処理部１５は、ガンマ回路１９、カラーマトリックス回路２０，パネルガンマ補正回路２１等を含んでいる。ガンマ回路１９は、本実施例に於いて主導的な処理を行う回路であり、基本的に本回路を使って複数のプロジェクタの色および輝度を調整することにより画像の連続性を高めることができる。カラーマトリックス回路２０は、それぞれのプロジェクタの色域を調整するための回路であり、それぞれのプロジェクタの原色調整を行っている。パネルガンマ補正回路２１は、液晶パネル特有の印加電圧に対する複屈折効果の非線形性を線形化するための非線形ガンマ補正回路である。
【００４１】
制御装置４では、ＣＰＵ２２の制御によりビデオカード２３から特定画像を出力する。また、撮像手段５によって撮像した画像を処理し、これらの処理によって得られた補正情報を通信回路２４を通してそれぞれのプロジェクタに設定する。
【００４２】
次に、第１、第２プロジェクタ２、３の輝度および色に関する評価値及びそれに関連する重み係数について説明する。
【００４３】
図３ａは、第１プロジェクタ２および第２プロジェクタ３から白を投射した場合に、撮像手段５によって撮影される撮像領域９の画像である。この画像は、撮像手段５の露出を決定するために使われ、撮影した画像の画素値ＲＧＢがいずれも２５５／２５５以上にならないように露出が決定される。露出が大きすぎると、スミアが発生してしまう場合があり、好ましい結果を得ることができない。
【００４４】
図３ｂＬは、左側に配置されている第１プロジェクタ２によって白を投射し、右側に配置されている第２プロジェクタ３におって黒を投射した場合に撮影される撮像領域９の画像である。また、図３ｂＲは、右側に配置されている第２プロジェクタ３によって白を投射し、左側に配置されている第１プロジェクタ２によって黒を投射した場合のデジタル画像である。これらの画像を、例えば、それぞれ撮影したデジタル画像のうち白色に対応する画素の最大階調値の３０％に閾値を設け、２値化し、更に縮退処理を施した結果がそれぞれ図３ｃＬおよび図３ｃＲである。
【００４５】
ここで縮退処理を施した理由は、２値化の際、それぞれの第１、第２投射領域７、８のエッジ部にはフレアや結像が甘かった場合、本来取得すべきでない側のプロジェクタの色／輝度変換回路で輝度および色情報も同時に取得してしまう可能性があるためである。
【００４６】
このように作成した２値化画像である図３ｃＬおよび図３ｃＲに対してアンド処理を施し、更に膨張処理を施したのが図４ｄである。この２値化画像は、各プロジェクタ２，３の輝度および色に関する評価値を算出する場合に、第１プロジェクタ２および第２プロジェクタ３の共通投射領域１０を除外するために用いられる。
【００４７】
図４ｅＬは、図３ｃＬから減算処理を施し、再度２値化した画像である。図４ｅＲは図３ｃＲから同様の処理を右側画像に対して行った結果である。これらの領域が各プロジェクタ２，３の輝度値および色値を算出する対象領域である。
【００４８】
図４ｄの共通撮像領域１３の各画素について、図４ｅＬ、図４ｅＲの各撮像領域７ａ、８ａに対する最短距離をそれぞれ算出する。そして、共通撮像領域１３の各画素についての撮像領域７ａ、８ａに対する最短距離の比である重み係数ｘに応じて、共通撮像領域１３の色および輝度の少なくとも一方を調整するための関数ｆ（ｘ）を用いて補正係数を算出する。
【００４９】
制御装置４は、上記の関数ｆ（ｘ）を用いて、プロジェクタからの出力光量の補正係数を算出し、変換回路を用いて第１、第２プロジェクタ２、３からの出力光量を補正することができる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  プロジェクタの画像調整システム
２  第１プロジェクタ
３  第２プロジェクタ
４  制御装置
５  撮像手段
６  スクリーンなどの投射対象
７  プロジェクタ２の投射領域
８  プロジェクタ３の投射領域
９  撮像手段５の撮像領域
１０  プロジェクタ２とプロジェクタ３の共通投射領域
１１  撮像手段５の撮像領域から制御装置４によって検出されたプロジェクタ２のみの投射領域
１２  撮像手段５の撮像領域から制御装置４によって検出されたプロジェクタ３のみの投射領域
１３  撮像手段５の撮像領域から制御装置４によって検出されたプロジェクタ２とプロジェクタ３の共通投射領域
１４  入力映像処理部
１５  メイン画像処理部
１６  画像投射部
１７  ＣＰＵ
１８  ＥＥＰ
１９  ガンマ回路
２０  カラーマトリックス回路
２１  パネルガンマ補正回路
２２  ＣＰＵ
２３  ビデオカード
【図５】
2012141489.tif 000005
【図７】
2012141489.tif 000006
【図１】
2012141489.tif 000007
【図２】
2012141489.tif 000008
【図３】
2012141489.tif 000009
【図４】
2012141489.tif 000010
【図６】
2012141489.tif 000011