(57)【要約】【課題】マルチプロジェクションシステムにおいて、画像のつなぎ目の視認性を良好にする。【解決手段】プロジェクタ１Ａ，１Ｂから一部が重畳領域ＳＩとなるように画像Ｐ１，Ｐ２を投影するマルチプロジェクションシステム１００における画像処理装置１１０であって、プロジェクタ１Ａ，１Ｂによりそれぞれ光学変調素子を周期的に変位させるシフト制御がなされる際に、プロジェクタ１Ａ，１Ｂのそれぞれの被投影面上での投影画像の画素シフト量を算出するシフト量算出部１１１Ａと、画素シフト量のずれ量を算出し、プロジェクタ１Ａ，１Ｂ間の画素シフト量を均一に、またはずれ量を減少するための補正シフト量を算出するシフト量調整部１１１Ｂと、画素シフト量を補正するプロジェクタに対して補正シフト量を送信するシフト量指示部１１５と、を備える。【選択図】図１８
2016116035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像投影装置から互いに異なる領域に、一部が重畳領域となるように画像を投影する画像投影システムにおける画像処理装置であって、
複数の前記画像投影装置によりそれぞれ光学変調素子を周期的に変位させるシフト制御がなされる際に、
複数の前記画像投影装置のそれぞれの被投影面上での投影画像の画素シフト量を算出するシフト量算出部と、
複数の前記画像投影装置間の前記画素シフト量のずれ量を算出し、複数の前記画像投影装置間の前記画素シフト量を均一に、または前記ずれ量を減少するための補正シフト量を算出するシフト量調整部と、
複数の前記画像投影装置のうち前記画素シフト量を補正する前記画像投影装置に対して前記補正シフト量を送信するシフト量指示部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記シフト量算出部は、
複数の前記画像投影装置のそれぞれから前記被投影面に投影されたテストパターン画像を撮像した撮像データに基づいて、
複数の前記画像投影装置のそれぞれの前記画素シフト量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
複数の前記画像投影装置に対し、前記テストパターン画像を送信するテストパターン画像出力部を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記テストパターンの投影指示、
または、前記テストパターンの投影指示と複数の前記画像投影装置の台数指示を受け付ける操作部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記シフト量調整部は、複数の前記画像投影装置のそれぞれの前記画素シフト量のうち最小となる画素シフト量を基準として前記ずれ量を算出し、他の前記画像投影装置での前記補正シフト量を算出することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記シフト量調整部は、複数の前記画像投影装置のそれぞれの前記画素シフト量のうち最大となる画素シフト量を基準として前記ずれ量を算出し、他の前記画像投影装置での前記補正シフト量を算出することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記テストパターン画像を前記画像投影装置から投影する投影画像中に埋め込んで、前記画像投影装置に送信する画像出力部を備えることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項８】
光を出射する光源と、
該光源からの光を用いて画像を形成する光学変調素子を有する画像表示部と、
前記光源からの光を前記画像表示部に導く照明光学部と、
前記画像表示部によって形成された画像を拡大投影する投影光学部と、
前記光学変調素子を周期的に変位させる移動制御部と、を備える画像投影装置を複数台と、
請求項１に記載の画像処理装置と、を備え、
前記移動制御部は、前記シフト量指示部から送信された前記補正シフト量に基づいて前記光学変調素子のシフト量を制御することを特徴とする画像投影システム。
【請求項９】
前記画像投影装置の内部または外部に設けられた撮像装置を備え、
前記シフト量算出部は、
複数の前記画像投影装置のそれぞれから前記被投影面に投影されたテストパターン画像を前記撮像装置により撮像した撮像データに基づいて、
複数の前記画像投影装置のそれぞれの被投影面上での投影画像の画素シフト量を算出することを特徴とする請求項８に記載の画像投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および画像投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコンやデジタルカメラ等から送信される画像データに基づいて、光源から照射される光を用いて光学変調素子が画像を生成し、生成された画像を複数のレンズ等を含む光学系を通してスクリーン等の被投影面に投影する画像投影装置（プロジェクタ）が知られている。光学変調素子としては、例えば液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（Digital  Micromirror  Device、以下、ＤＭＤという）等が用いられている。
【０００３】
このような画像投影装置において投影画像を高解像度化する場合には、光学変調素子の画素密度を上げることが考えられるが、光学変調素子の製造コストが増大することとなる。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、投影光学系に設けられているレンズを偏芯させて投影面上の画像をシフトさせることで画像を形成し、投影画像を高解像度化する画像投影装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ライトバルブと、単色光を時分割して順次照明する時分割照明手段と、各色照明されている時間だけその色画像を形成するようにライトバルブの画像表示情報を制御する制御手段と、ライトバルブの投射画素を別の画素に重ならないようにシフトさせる画素シフト手段とを有し、光学変調素子をシフト（以下、画素ずらしともいう）させて擬似的に高解像度にする画像投影装置が開示されている。
【０００６】
また、２台以上の画像投影装置から互いに異なる投影領域に画像を投影し、投影された画像を組み合わせることで単一の画像投影を行うマルチプロジェクションシステムが知られている。マルチプロジェクションシステムでは、例えば、単一画像に対応する画像信号を複数に分割して各画像投影装置に供給し、各画像投影装置に単一画像を構成する画像を表示させるものである。マルチプロジェクションシステムによれば、大画面で高精細な画像を表示することが可能となる。
【０００７】
マルチプロジェクションシステムでは、画像のつなぎ目を視認されにくくするために隣接する画像の重畳領域において、それぞれ対応する画素のずれがないように隣接する画像の位置、輝度情報を適切に設定する技術が既に知られている。
【０００８】
例えば、特許文献３には、スクリーン上で隣接する２つの画像が重畳領域を有するようにそれぞれの画像の投射を行う少なくとも２つのプロジェクタを有するマルチプロジェクションシステムにおける画像処理装置であって、重畳領域における輝度を重畳領域の空間周波数に応じて設定された輝度重み関数によって制御することで、重畳領域における画像の位置ずれの影響を受けにくいエッジブレンディング処理を実現するマルチプロジェクションシステムが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、マルチプロジェクションシステムの各画像投影装置において、光学変調素子自体を変位させて画素ずらし制御をする場合、投射距離や投影サイズなどの違いにより各々の画像投影装置の光学変調素子の変位量に差異が生じ、つなぎ目部分でぼやけが発生するなど、視認性が悪化してしまうという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、光学変調素子自体を変位させることで高解像度化を図る画像投影装置を複数用いたマルチプロジェクションシステムにおいて、画像投影装置の光学変調素子の変位量を制御することで、画像のつなぎ目の視認性を良好にすることができる画像処理装置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】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明に係る画像処理装置は、複数の画像投影装置から互いに異なる領域に、一部が重畳領域となるように画像を投影する画像投影システムにおける画像処理装置であって、複数の前記画像投影装置によりそれぞれ光学変調素子を周期的に変位させるシフト制御がなされる際に、複数の前記画像投影装置のそれぞれの被投影面上での投影画像の画素シフト量を算出するシフト量算出部と、複数の前記画像投影装置間の前記画素シフト量のずれ量を算出し、複数の前記画像投影装置間の前記画素シフト量を均一に、または前記ずれ量を減少するための補正シフト量を算出するシフト量調整部と、複数の前記画像投影装置のうち前記画素シフト量を補正する前記画像投影装置に対して前記補正シフト量を送信するシフト量指示部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マルチプロジェクションシステムにおいて、画像のつなぎ目の視認性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像投影装置を例示する図である。
【図２】画像投影装置の機能構成を例示するブロック図である。
【図３】画像投影装置の光学エンジンを例示する斜視図である。
【図４】照明光学系ユニットを例示する図である。
【図５】投影光学系ユニットの内部構成を例示する図である。
【図６】画像表示ユニットを例示する斜視図である。
【図７】画像表示ユニットを例示する側面図である。
【図８】固定ユニットを例示する斜視図である。
【図９】固定ユニットを例示する分解斜視図である。
【図１０】固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する図である。
【図１１】固定ユニットによる可動プレートの支持構造について説明する部分拡大図である。
【図１２】トッププレートを例示する底面図である。
【図１３】可動ユニットを例示する斜視図である。
【図１４】可動ユニットを例示する分解斜視図である。
【図１５】可動プレートを例示する斜視図である。
【図１６】可動プレートが外された可動ユニットを例示する斜視図である。
【図１７】可動ユニットのＤＭＤ保持構造について説明する図である。
【図１８】マルチプロジェクションシステムのシステム構成と、画像処理装置の機能ブロックの説明図である。
【図１９】テストパターン画像における光学変調素子の画素シフト量の差についての説明図である。
【図２０】光学変調素子の画素シフト量の調整についての説明図である。
【図２１】シフト量調整処理のシーケンスチャートの一例である。
【図２２】シフト量調整処理のシーケンスチャートの他の例である。
【図２３】シフト量調整処理のシーケンスチャートの他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る構成を図１から図２３に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
（画像投影装置／画素ずらし機構）
先ず、画像投影システムを構成する画像投影装置であるプロジェクタ１と、プロジェクタ１の画素ずらし機構について、図１〜図１７を参照して説明する。
【００１６】
＜画像投影装置の構成＞
本実施形態に係る画像投影装置（プロジェクタ１）は、光を出射する光源（光源３０）と、該光源からの光を用いて画像を形成する光学変調素子（ＤＭＤ５５１）を有する画像表示部（画像表示ユニット５０）と、光源からの光を画像表示部に導く照明光学部（照明光学系ユニット４０）と、画像表示部によって形成された画像を拡大投影する投影光学部（投影光学系ユニット６０）と、光学変調素子を既定位置である第１状態と、該第１状態から変位した第２状態との間で、周期的に変位させる移動制御部（移動制御部１２）と、を備えている。
【００１７】
図１は、実施形態におけるプロジェクタ１を例示する図である。プロジェクタ１は、画像投影装置の一例であり、出射窓３、外部Ｉ／Ｆ９を有し、投影画像を生成する光学エンジンが内部に設けられている。プロジェクタ１は、例えば外部Ｉ／Ｆ９に接続されるパソコンやデジタルカメラから画像データが送信されると、光学エンジンが送信された画像データに基づいて投影画像を生成し、図１に示されるように出射窓３からスクリーンＳに画像Ｐを投影する。
【００１８】
なお、以下に示す図面において、Ｘ１Ｘ２方向はプロジェクタ１の幅方向、Ｙ１Ｙ２方向はプロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１Ｚ２方向はプロジェクタ１の高さ方向である。また、以下では、プロジェクタ１の出射窓３側を上、出射窓３とは反対側を下として説明する場合がある。
【００１９】
図２は、実施形態におけるプロジェクタ１の機能構成を例示するブロック図である。
【００２０】
図２に示されるように、プロジェクタ１は、電源４、メインスイッチＳＷ５、操作部７、外部Ｉ／Ｆ９、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５を有する。
【００２１】
電源４は、商用電源に接続され、プロジェクタ１の内部回路用に電圧及び周波数を変換して、システムコントロール部１０、ファン２０、光学エンジン１５等に給電する。
【００２２】
メインスイッチＳＷ５は、ユーザによるプロジェクタ１のＯＮ／ＯＦＦ操作に用いられる。電源４が電源コード等を介して商用電源に接続された状態で、メインスイッチＳＷ５がＯＮに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を開始し、メインスイッチＳＷ５がＯＦＦに操作されると、電源４がプロジェクタ１の各部への給電を停止する。
【００２３】
操作部７は、ユーザによる各種操作を受け付けるボタン等であり、例えばプロジェクタ１の上面に設けられている。操作部７は、例えば投影画像の大きさ、色調、ピント調整等のユーザによる操作を受け付ける。操作部７が受け付けたユーザ操作は、システムコントロール部１０に送られる。
【００２４】
外部Ｉ／Ｆ９は、例えばパソコン、デジタルカメラ等に接続される接続端子を有し、接続された機器（画像処理装置１１０、図１８参照）から送信される画像データをシステムコントロール部１０に出力する。
【００２５】
プロジェクタ１は、外部Ｉ／Ｆ９として、ＨＤＭＩ（High-Definition  Multimedia  Interface）（登録商標）端子、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ端子、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ端子、ＶＧＡ（Video  Graphics  Array）入力端子、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子、ＲＣＡ端子等の画像入力端子を備えている。また、プロジェクタ１は、複数の画像入力端子を備えている。また、プロジェクタ１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）等の無線通信プロトコルに準拠した無線通信により、画像処理装置１１０から画像信号を受信してもよい。
【００２６】
システムコントロール部１０は、画像制御部１１、移動制御部１２、光源制御部１３を有する。システムコントロール部１０は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含み、ＣＰＵがＲＡＭと協働してＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、各部の機能が実現される。
【００２７】
画像制御部１１は、外部Ｉ／Ｆ９から入力される画像データに基づいて光学エンジン１５の画像表示ユニット５０に設けられているデジタルマイクロミラーデバイス（Digital  Micromirror  Device（以下、単に「ＤＭＤ」という））５５１を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。
【００２８】
移動制御部１２は、画像表示ユニット５０において移動可能に設けられている可動ユニット５５を移動させ、可動ユニット５５に設けられているＤＭＤ５５１の位置を制御する。移動制御部１２は、ＤＭＤ５５１の画素シフト量（単にシフト量ともいう）、シフト周期、シフト方向を制御する。
【００２９】
光源制御部１３は、光源３０への供給電力を制御して、光源３０の出力を制御する。
【００３０】
ファン２０は、システムコントロール部１０に制御されて回転し、光学エンジン１５の光源３０を冷却する。
【００３１】
光学エンジン１５は、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、システムコントロール部１０に制御されてスクリーンＳに画像を投影する。
【００３２】
光源３０は、例えば水銀高圧ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等であり、照明光学系ユニット４０に光を照射する。
【００３３】
照明光学系ユニット４０は、カラーホイール、ライトトンネル、リレーレンズ等を有し、光源３０から照射された光を画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に導く。
【００３４】
画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１を有し、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって固定ユニット５１に対する位置が制御される。ＤＭＤ５５１は、光学変調素子の一例であり、システムコントロール部１０の画像制御部１１により制御され、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を変調して投影画像を生成する。
【００３５】
投影光学系ユニット６０は、例えば複数の投射レンズ、ミラー等を有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成される画像を拡大してスクリーンＳに投影する。
【００３６】
＜光学エンジンの構成＞
次に、プロジェクタ１の光学エンジン１５の各部の構成について説明する。
【００３７】
図３は、実施形態における光学エンジン１５を例示する斜視図である。光学エンジン１５は、図３に示されるように、光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有し、プロジェクタ１の内部に設けられている。
【００３８】
光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２方向に光を照射する。照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を、下部に設けられている画像表示ユニット５０に導く。画像表示ユニット５０は、照明光学系ユニット４０によって導かれた光を用いて投影画像を生成する。投影光学系ユニット６０は、照明光学系ユニット４０の上部に設けられ、画像表示ユニット５０によって生成された投影画像をプロジェクタ１の外部に投影する。
【００３９】
なお、本実施形態に係る光学エンジン１５は、光源３０から照射される光を用いて上方に画像を投影するように構成されているが、水平方向に画像を投影するような構成であってもよい。
【００４０】
［照明光学系ユニット］
図４は、実施形態における照明光学系ユニット４０を例示する図である。
【００４１】
図４に示されるように、照明光学系ユニット４０は、カラーホイール４０１、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３，４０４、シリンダミラー４０５、凹面ミラー４０６を有する。
【００４２】
カラーホイール４０１は、例えば周方向の異なる部分にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色のフィルタが設けられている円盤である。カラーホイール４０１は、高速回転することで、光源３０から照射される光を、ＲＧＢ各色に時分割する。
【００４３】
ライトトンネル４０２は、例えば板ガラス等の貼り合わせによって四角筒状に形成されている。ライトトンネル４０２は、カラーホイール４０１を透過したＲＧＢ各色の光を、内面で多重反射することで輝度分布を均一化してリレーレンズ４０３，４０４に導く。
【００４４】
リレーレンズ４０３，４０４は、ライトトンネル４０２から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する。
【００４５】
シリンダミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、リレーレンズ４０３，４０４から出射された光を、画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ５５１に反射する。ＤＭＤ５５１は、凹面ミラー４０６からの反射光を変調して投影画像を生成する。
【００４６】
［投影光学系ユニット］
図５は、実施形態における投影光学系ユニット６０の内部構成を例示する図である。
【００４７】
図５に示されるように、投影光学系ユニット６０は、投影レンズ６０１、折り返しミラー６０２、曲面ミラー６０３がケースの内部に設けられている。
【００４８】
投影レンズ６０１は、複数のレンズを有し、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１によって生成された投影画像を、折り返しミラー６０２に結像させる。折り返しミラー６０２及び曲面ミラー６０３は、結像された投影画像を拡大するように反射して、プロジェクタ１の外部のスクリーンＳ等に投影する。
【００４９】
［画像表示ユニット］
図６は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する斜視図である。また、図７は、実施形態における画像表示ユニット５０を例示する側面図である。
【００５０】
図６及び図７に示されるように、画像表示ユニット５０は、固定支持されている固定ユニット５１、固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている可動ユニット５５を有する。
【００５１】
固定ユニット５１は、第１固定板としてのトッププレート５１１、第２固定板としてのベースプレート５１２を有する。固定ユニット５１は、トッププレート５１１とベースプレート５１２とが所定の間隙を介して平行に設けられており、照明光学系ユニット４０の下部に固定される。
【００５２】
可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、第１可動板としての可動プレート５５２、第２可動板としての結合プレート５５３、ヒートシンク５５４を有し、固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
【００５３】
可動プレート５５２は、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、固定ユニット５１によってトッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に支持されている。
【００５４】
結合プレート５５３は、固定ユニット５１のベースプレート５１２を間に挟んで可動プレート５５２に固定されている。結合プレート５５３は、上面側にＤＭＤ５５１が固定して設けられ、下面側にヒートシンク５５４が固定されている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、可動プレート５５２、ＤＭＤ５５１、及びヒートシンク５５４と共に固定ユニット５１に移動可能に支持されている。
【００５５】
ＤＭＤ５５１は、結合プレート５５３の可動プレート５５２側の面に設けられ、可動プレート５５２及び結合プレート５５３と共に移動可能に設けられている。ＤＭＤ５５１は、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列された画像生成面を有する。ＤＭＤ５５１の各マイクロミラーは、鏡面がねじれ軸周りに傾動可能に設けられており、システムコントロール部１０の画像制御部１１から送信される画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００５６】
マイクロミラーは、例えば「ＯＮ」の場合には、光源３０からの光を投影光学系ユニット６０に反射するように傾斜角度が制御される。また、マイクロミラーは、例えば「ＯＦＦ」の場合には、光源３０からの光をＯＦＦ光板に向けて反射する方向に傾斜角度が制御される。
【００５７】
このように、ＤＭＤ５５１は、画像制御部１１から送信される画像信号によって各マイクロミラーの傾斜角度が制御され、光源３０から照射されて照明光学系ユニット４０を通った光を変調して投影画像を生成する。
【００５８】
ヒートシンク５５４は、放熱手段の一例であり、少なくとも一部分がＤＭＤ５５１に当接するように設けられている。ヒートシンク５５４は、移動可能に支持される結合プレート５５３にＤＭＤ５５１と共に設けられることで、ＤＭＤ５５１に当接して効率的に冷却することが可能になっている。このような構成により、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ヒートシンク５５４がＤＭＤ５５１の温度上昇を抑制し、ＤＭＤ５５１の温度上昇による動作不良や故障等といった不具合の発生が低減されている。
【００５９】
（固定ユニット）
図８は、実施形態における固定ユニット５１を例示する斜視図である。また、図９は、実施形態における固定ユニット５１を例示する分解斜視図である。
【００６０】
図８及び図９に示されるように、固定ユニット５１は、トッププレート５１１、ベースプレート５１２を有する。
【００６１】
トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、平板状部材から形成され、それぞれ可動ユニット５５のＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５１３，５１４が設けられている。また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２は、複数の支柱５１５によって、所定の間隙を介して平行に設けられている。
【００６２】
支柱５１５は、図９に示されるように、上端部がトッププレート５１１に形成されている支柱孔５１６に圧入され、雄ねじ溝が形成されている下端部がベースプレート５１２に形成されている支柱孔５１７に挿入される。支柱５１５は、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に一定の間隔を形成し、トッププレート５１１とベースプレート５１２とを平行に支持する。
【００６３】
また、トッププレート５１１及びベースプレート５１２には、支持球体５２１を回転可能に保持する支持孔５２２，５２６がそれぞれ複数形成されている。
【００６４】
トッププレート５１１の支持孔５２２には、内周面に雌ねじ溝を有する円筒状の保持部材５２３が挿入される。保持部材５２３は、支持球体５２１を回転可能に保持し、位置調整ねじ５２４が上から挿入される。ベースプレート５１２の支持孔５２６は、下端側が蓋部材５２７によって塞がれ、支持球体５２１を回転可能に保持する。
【００６５】
トッププレート５１１及びベースプレート５１２の支持孔５２２，５２６に回転可能に保持される支持球体５２１は、それぞれトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接し、可動プレート５５２を移動可能に支持する。
【００６６】
図１０は、実施形態における固定ユニット５１による可動プレート５５２の支持構造を説明するための図である。また、図１１は、図１０に示されるＡ部分の概略構成を例示する部分拡大図である。
【００６７】
図１０及び図１１に示されるように、トッププレート５１１では、支持孔５２２に挿入される保持部材５２３によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。また、ベースプレート５１２では、下端側が蓋部材５２７によって塞がれている支持孔５２６によって支持球体５２１が回転可能に保持されている。
【００６８】
各支持球体５２１は、支持孔５２２，５２６から少なくとも一部分が突出するように保持され、トッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられる可動プレート５５２に当接して支持する。可動プレート５５２は、回転可能に設けられている複数の支持球体５２１により、トッププレート５１１及びベースプレート５１２と平行且つ表面に平行な方向に移動可能に両面から支持される。
【００６９】
また、トッププレート５１１側に設けられている支持球体５２１は、可動プレート５５２とは反対側で当接する位置調整ねじ５２４の位置に応じて、保持部材５２３の下端からの突出量が変化する。例えば、位置調整ねじ５２４がＺ１方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が減り、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が小さくなる。また、例えば、位置調整ねじ５２４がＺ２方向に変位すると、支持球体５２１の突出量が増え、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔が大きくなる。
【００７０】
このように、位置調整ねじ５２４を用いて支持球体５２１の突出量を変化させることで、トッププレート５１１と可動プレート５５２との間隔を適宜調整できる。
【００７１】
また、図８及び図９に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。
【００７２】
図１２は、実施形態におけるトッププレート５１１を例示する底面図である。図１２に示されるように、トッププレート５１１のベースプレート５１２側の面には、磁石５３１，５３２，５３３，５３４が設けられている。
【００７３】
磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、トッププレート５１１の中央孔５１３を囲むように４箇所に設けられている。磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ長手方向が平行になるように配置された直方体状の２つの磁石で構成され、それぞれ可動プレート５５２に及ぶ磁界を形成する。
【００７４】
磁石５３１，５３２，５３３，５３４は、それぞれ可動プレート５５２の上面に各磁石５３１，５３２，５３３，５３４に対向して設けられているコイルとで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
【００７５】
なお、上記した固定ユニット５１に設けられる支柱５１５、支持球体５２１の数や位置等は、可動プレート５５２を移動可能に支持できればよく、本実施形態に例示される構成に限られるものではない。
【００７６】
（可動ユニット）
図１３は、実施形態における可動ユニット５５を例示する斜視図である。また、図１４は、実施形態における可動ユニット５５を例示する分解斜視図である。
【００７７】
図１３及び図１４に示されるように、可動ユニット５５は、ＤＭＤ５５１、可動プレート５５２、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７を有し、固定ユニット５１に対して移動可能に支持されている。
【００７８】
可動プレート５５２は、上記したように、固定ユニット５１のトッププレート５１１とベースプレート５１２との間に設けられ、複数の支持球体５２１により表面に平行な方向に移動可能に支持される。
【００７９】
図１５は、実施形態における可動プレート５５２を例示する斜視図である。
【００８０】
図１５に示されるように、可動プレート５５２は、平板状の部材から形成され、ＤＭＤ基板５５７に設けられるＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔５７０を有し、中央孔５７０の周囲にコイル５８１，５８２，５８３，５８４が設けられている。
【００８１】
コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれＺ１Ｚ２方向に平行な軸を中心として電線が巻き回されることで形成され、可動プレート５５２のトッププレート５１１側の面に形成されている凹部に設けられてカバーで覆われている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４は、それぞれトッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４とで、可動プレート５５２を移動させる移動手段を構成する。
【００８２】
トッププレート５１１の磁石５３１，５３２，５３３，５３４と、可動プレート５５２のコイル５８１，５８２，５８３，５８４とは、可動ユニット５５が固定ユニット５１に支持された状態で、それぞれ対向する位置に設けられている。コイル５８１，５８２，５８３，５８４に電流が流されると、磁石５３１，５３２，５３３，５３４によって形成される磁界により、可動プレート５５２を移動させる駆動力となるローレンツ力が発生する。
【００８３】
可動プレート５５２は、磁石５３１，５３２，５３３，５３４とコイル５８１，５８２，５８３，５８４との間で発生する駆動力としてのローレンツ力を受けて、固定ユニット５１に対して、ＸＹ平面において直線的又は回転するように変位する。
【００８４】
各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流される電流の大きさ及び向きは、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。移動制御部１２は、各コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさ及び向きによって、可動プレート５５２の移動（回転）方向、移動量や回転角度等を制御する。
【００８５】
本実施形態では、第１駆動手段として、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とが、Ｘ１Ｘ２方向に対向して設けられている。コイル５８１及びコイル５８４に電流が流されると、図１５に示されるようにＸ１方向又はＸ２のローレンツ力が発生する。可動プレート５５２は、コイル５８１及び磁石５３１と、コイル５８４及び磁石５３４とにおいて発生するローレンツ力により、Ｘ１方向又はＸ２方向に移動する。
【００８６】
また、本実施形態では、第２駆動手段として、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とが、Ｘ１Ｘ２方向に並んで設けられ、磁石５３２及び磁石５３３は、磁石５３１及び磁石５３４とは長手方向が直交するように配置されている。このような構成において、コイル５８２及びコイル５８３に電流が流されると、図１５に示されるようにＹ１方向又はＹ２方向のローレンツ力が発生する。
【００８７】
可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とにおいて発生するローレンツ力により、Ｙ１方向又はＹ２方向に移動する。また、可動プレート５５２は、コイル５８２及び磁石５３２と、コイル５８３及び磁石５３３とで反対方向に発生するローレンツ力により、ＸＹ平面において回転するように変位する。
【００８８】
例えば、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ１方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ２方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で時計回り方向に回転するように変位する。また、コイル５８２及び磁石５３２においてＹ２方向のローレンツ力が発生し、コイル５８３及び磁石５３３においてＹ１方向のローレンツ力が発生するように電流が流されると、可動プレート５５２は、上面視で反時計回り方向に回転するように変位する。
【００８９】
また、可動プレート５５２には、固定ユニット５１の支柱５１５に対応する位置に、可動範囲制限孔５７１が設けられていてもよい。可動範囲制限孔５７１は、固定ユニット５１の支柱５１５が挿入され、例えば振動や何らかの異常等により可動プレート５５２が大きく移動した時に支柱５１５に接触することで、可動プレート５５２の可動範囲を制限する。
【００９０】
以上で説明したように、本実施形態では、システムコントロール部１０の移動制御部１２が、コイル５８１，５８２，５８３，５８４に流す電流の大きさや向きを制御することで、可動範囲内で可動プレート５５２を任意の位置に移動させることができる。
【００９１】
なお、移動手段としての磁石５３１，５３２，５３３，５３４及びコイル５８１，５８２，５８３，５８４の数、位置等は、可動プレート５５２を任意の位置に移動させることが可能であれば、本実施形態とは異なる構成であってもよい。例えば、移動手段としての磁石は、トッププレート５１１の上面に設けられてもよく、ベースプレート５１２の何れかの面に設けられてもよい。また、例えば、磁石が可動プレート５５２に設けられ、コイルがトッププレート５１１又はベースプレート５１２に設けられてもよい。
【００９２】
また、可動範囲制限孔５７１の数、位置及び形状等は、本実施形態に例示される構成に限られない。例えば、可動範囲制限孔５７１は一つであってもよく、複数であってもよい。また、可動範囲制限孔５７１の形状は、例えば長方形や円形等、本実施形態とは異なる形状であってもよい。
【００９３】
固定ユニット５１によって移動可能に支持される可動プレート５５２の下面側（ベースプレート５１２側）には、図１３に示されるように、結合プレート５５３が固定されている。結合プレート５５３は、平板状部材から形成され、ＤＭＤ５５１に対応する位置に中央孔を有し、周囲に設けられている折り曲げ部分が３本のねじ５９１によって可動プレート５５２の下面に固定されている。
【００９４】
図１６は、可動プレート５５２が外された可動ユニット５５を例示する斜視図である。
【００９５】
図１６に示されるように、結合プレート５５３には、上面側にＤＭＤ５５１、下面側にヒートシンク５５４が設けられている。結合プレート５５３は、可動プレート５５２に固定されることで、ＤＭＤ５５１、ヒートシンク５５４と共に、可動プレート５５２に伴って固定ユニット５１に対して移動可能に設けられている。
【００９６】
ＤＭＤ５５１は、ＤＭＤ基板５５７に設けられており、ＤＭＤ基板５５７が保持部材５５５と結合プレート５５３との間で挟み込まれることで、結合プレート５５３に固定されている。保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、結合プレート５５３、ヒートシンク５５４は、図１４及び図１６に示されるように、固定部材としての段付ねじ５６０及び押圧手段としてのばね５６１によって重ねて固定されている。
【００９７】
図１７は、実施形態における可動ユニット５５のＤＭＤ保持構造について説明する図である。図１７は、可動ユニット５５の側面図であり、可動プレート５５２及び結合プレート５５３は図示が省略されている。
【００９８】
図１７に示されるように、ヒートシンク５５４は、結合プレート５５３に固定された状態で、ＤＭＤ基板５５７に設けられている貫通孔からＤＭＤ５５１の下面に当接する突出部５５４ａを有する。なお、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａは、ＤＭＤ基板５５７の下面であって、ＤＭＤ５５１に対応する位置に当接するように設けられてもよい。
【００９９】
また、ＤＭＤ５５１の冷却効果を高めるために、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間に弾性変形可能な伝熱シートが設けられてもよい。伝熱シートによりヒートシンク５５４の突出部５５４ａとＤＭＤ５５１との間の熱伝導性が向上し、ヒートシンク５５４によるＤＭＤ５５１の冷却効果が向上する。
【０１００】
上記したように、保持部材５５５、ＤＭＤ基板５５７、ヒートシンク５５４は、段付きねじ５６０及びばね５６１によって重ねて固定されている。段付きねじ５６０が締められると、ばね５６１がＺ１Ｚ２方向に圧縮され、図１７に示されるＺ１方向の力Ｆ１がばね５６１から生じる。ばね５６１から生じる力Ｆ１により、ヒートシンク５５４はＺ１方向に力Ｆ２でＤＭＤ５５１に押圧されることとなる。
【０１０１】
本実施形態では、段付きねじ５６０及びばね５６１は４箇所に設けられており、ヒートシンク５５４にかかる力Ｆ２は、４つのばね５６１に生じる力Ｆ１を合成したものに等しい。また、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２は、ＤＭＤ５５１が設けられているＤＭＤ基板５５７を保持する保持部材５５５に作用する。この結果、保持部材５５５には、ヒートシンク５５４からの力Ｆ２に相当するＺ２方向の反力Ｆ３が生じ、保持部材５５５と結合プレート５５３との間でＤＭＤ基板５５７を保持できるようになる。
【０１０２】
段付きねじ５６０及びばね５６１には、保持部材５５５に生じる力Ｆ３からＺ２方向の力Ｆ４が作用する。ばね５６１は、４箇所に設けられているため、それぞれに作用する力Ｆ４は、保持部材５５５に生じる力Ｆ３の４分の１に相当し、力Ｆ１と釣り合うこととなる。
【０１０３】
また、保持部材５５５は、図１７において矢印Ｂで示されるように撓むことが可能な部材で板ばね状に形成されている。保持部材５５５は、ヒートシンク５５４の突出部５５４ａに押圧されて撓み、ヒートシンク５５４をＺ２方向に押し返す力が生じることで、ＤＭＤ５５１とヒートシンク５５４との接触をより強固に保つことができる。
【０１０４】
可動ユニット５５は、以上で説明したように、可動プレート５５２と、ＤＭＤ５５１及びヒートシンク５５４を有する結合プレート５５３とが、固定ユニット５１によって移動可能に支持されている。可動ユニット５５の位置は、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって制御される。また、可動ユニット５５には、ＤＭＤ５５１に当接するヒートシンク５５４が設けられており、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因する動作不良や故障といった不具合の発生が防止されている。
【０１０５】
＜画像投影＞
上記したように、本実施形態に係るプロジェクタ１において、投影画像を生成するＤＭＤ５５１は、可動ユニット５５に設けられており、システムコントロール部１０の移動制御部１２によって可動ユニット５５と共に位置が制御される。
【０１０６】
移動制御部１２は、例えば、画像投影時にフレームレートに対応する所定の周期で、ＤＭＤ５５１の複数のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた複数の位置の間を高速移動するように可動ユニット５５の位置を制御する。このとき、画像制御部１１は、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１に画像信号を送信する。
【０１０７】
例えば、移動制御部１２は、Ｘ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向にＤＭＤ５５１のマイクロミラーの配列間隔未満の距離だけ離れた位置Ｐ１と位置Ｐ２との間で、ＤＭＤ５５１を所定の周期で往復移動させる。このとき、画像制御部１１が、それぞれの位置に応じてシフトした投影画像を生成するようにＤＭＤ５５１を制御することで、投影画像の解像度を、ＤＭＤ５５１の解像度の約２倍にすることが可能になる。また、ＤＭＤ５５１の移動位置を増やすことで、投影画像の解像度をＤＭＤ５５１の２倍以上にすることもできる。
【０１０８】
このように、移動制御部１２が可動ユニット５５と共にＤＭＤ５５１を所定の周期で移動させ、画像制御部１１がＤＭＤ５５１に位置に応じた投影画像を生成させることで、ＤＭＤ５５１の解像度以上の画像を投影することが可能になる。
【０１０９】
また、本実施形態に係るプロジェクタ１では、移動制御部１２がＤＭＤ５５１を可動ユニット５５と共に回転するように制御することで、投影画像を縮小させることなく回転させることができる。例えばＤＭＤ５５１等の光学変調素子が固定されているプロジェクタでは、投影画像を縮小させなければ、投影画像の縦横比を維持しながら回転させることはできない。これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１を回転させることができるため、投影画像を縮小させることなく回転させて傾き等の調整を行うことが可能になっている。
【０１１０】
以上で説明したように、本実施形態に係るプロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１が移動可能に構成されることで、投影画像の高解像度化が可能になっている。また、ＤＭＤ５５１を冷却するヒートシンク５５４が、ＤＭＤ５５１と共に可動ユニット５５に搭載されていることで、ＤＭＤ５５１に当接してより効率的に冷却することが可能になり、ＤＭＤ５５１の温度上昇が抑制されている。したがって、プロジェクタ１では、ＤＭＤ５５１の温度上昇に起因して発生する動作不良や故障といった不具合が低減される。
【０１１１】
ここまで説明したプロジェクタ１では、光学変調素子であるＤＭＤ５５１の各マイクロミラーの角度によってスクリーンＳに投影される画像は生成される。このため、マイクロミラー１枚１枚の角度を維持したままＤＭＤ５５１を、並進、回転などの変位をさせるということは、スクリーンＳに投影されている画像情報を維持した状態で投影位置を変位させることになる。
【０１１２】
このため、例えば、ＤＭＤ５５１を半画素分だけ所定の周期で変位させた場合には、スクリーンＳに投影される画像自体が半画素分所定の周期でシフトすることとなり、結果としてスクリーンＳ上に中間画像が形成され、見かけ上の画素数、画素密度を高めることが可能となる。すなわち、ＤＭＤ５５１が本来有している画素数以上の画素数をスクリーンＳ上に形成することが可能となり、疑似的にＤＭＤ５５１の画素数以上の高解像な画像をスクリーンＳ上に投影することが可能となる。
【０１１３】
なお、ここまで説明したプロジェクタ１が備える画素ずらしのための機構は、図６〜図１７を参照して説明した上述の例に限られるものではなく、ＤＭＤ５５１を変位させることで投影されている画像情報を維持した状態で投影位置を変位させるものであればよい。
【０１１４】
（画像投影システム／画像処理装置）
次いで、上述した画素ずらし機能を備えたプロジェクタ１を複数台備える画像投影システム（マルチプロダクションシステム）と、画像投影システムの画像処理装置について説明する。
【０１１５】
本実施形態に係る画像処理装置（画像処理装置１１０）は、複数の画像投影装置（プロジェクタ１）から互いに異なる領域に、一部が重畳領域（重畳領域ＳＩ）となるように画像（画像Ｐ１，Ｐ２）を投影する画像投影システム（マルチプロジェクションシステム１００）における画像処理装置であって、複数の画像投影装置によりそれぞれ光学変調素子（ＤＭＤ５５１）を周期的に変位させるシフト制御がなされる際に、複数の画像投影装置のそれぞれの被投影面上での投影画像の画素シフト量を算出するシフト量算出部（シフト量算出部１１１Ａ）と、複数の画像投影装置間の画素シフト量のずれ量を算出し、複数の画像投影装置間の画素シフト量を均一に、またはずれ量を減少するための補正シフト量を算出するシフト量調整部（シフト量調整部１１１Ｂ）と、複数の画像投影装置のうち画素シフト量を補正する画像投影装置に対して補正シフト量を送信するシフト量指示部（シフト量指示部１１５）と、を備えるものである（図１８）。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【０１１６】
＜画像投影システムの構成＞
図１８は、本実施形態に係るマルチプロジェクションシステムのシステム構成と、マルチプロジェクションシステムの画像処理装置の機能ブロックの説明図である。
【０１１７】
図１８に示すように、マルチプロジェクションシステム１００は、スクリーン、壁などの被投影面に画像Ｐ１を投影する第１のプロジェクタ１Ａと、被投影面に画像Ｐ２を投影する第２のプロジェクタ１Ｂと、プロジェクタ１に画像データを供給する画像処理装置１１０と、プロジェクタ１から被投影面に投影されている画像を撮像する撮像装置１２０と、を備えている。また、画像Ｐ１と画像Ｐ２は、重畳領域ＳＩが形成されるように投影される。
【０１１８】
画像処理装置１１０は、制御部１１１、撮像データ受信部１１２、画像データ入力部１１３、操作部１１４、シフト量指示部１１５、画像出力部１１６、テストパターン画像出力部１１７および記憶部１１８を備えている。なお、画像処理装置１１０としては、例えば、ノート型ＰＣ、デスクトップ型ＰＣ、タブレット型ＰＣ等の画像信号を供給可能な情報処理装置を用いることができる。
【０１１９】
画像処理装置１１０と各プロジェクタ１Ａ，１Ｂの外部Ｉ／Ｆ９とは、所定の通信インタフェースによって接続される。
【０１２０】
撮像装置１２０は、プロジェクタ１Ａ，１Ｂから投影されるテストパターン画像や投影画像を撮像する撮像手段（カメラ）である。なお、撮像装置１２０は、各プロジェクタ１Ａ，１Ｂが内部に備えるものであってもよい。
【０１２１】
制御部１１１は、メインプロセッサであるＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ（Read  Only  Memory）と、各処理におけるデータや設定情報を格納するＲＡＭ（例えば、ＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  Random  Access  Memory）等がバスで接続された制御手段である。ＣＰＵがＲＡＭと協働してＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することで、各部の機能が実現される。
【０１２２】
制御部１１１は、画像データ入力部１１３に入力された画像データをプロジェクタ１Ａが投射すべき画像とプロジェクタ１Ｂが投射すべき画像とに分割するとともに、分割された２つの画像の重畳領域ＳＩにおいて、輝度制御などを行って、重畳領域ＳＩの最適化を行う。
【０１２３】
また、制御部１１１は、各プロジェクタ１Ａ，１Ｂの移動制御部１２により制御されている光学変調素子（ＤＭＤ５５１）のシフト量、シフト周期、シフト方向のうち、各プロジェクタ１Ａ，１Ｂ間でのシフト量の調整をするシフト量算出部１１１Ａおよびシフト量調整部１１１Ｂを備えている。
【０１２４】
シフト量算出部１１１Ａは、プロジェクタ１Ａ，１Ｂの移動制御部１２が光学変調素子を周期的に変位させるシフト制御をしている際に、見かけ上、すなわち被投影面上の画像Ｐ１，Ｐ２でのそれぞれの画素シフト量を算出する。
【０１２５】
シフト量調整部１１１Ｂは、シフト量算出部１１１Ａで算出した画素シフト量について、画素シフト量のずれ量を算出し、見かけ上のプロジェクタ１Ａ，１Ｂ間の画素シフト量が均一になるように、またはずれ量が減少するように補正シフト量を算出する。
【０１２６】
撮像データ受信部１１２には、撮像装置１２０が撮像したテストパターン画像や、テストパターン画像が埋め込まれた投影画像の撮像データが入力される。
【０１２７】
画像データ入力部１１３には、プロジェクタ１Ａ，１Ｂから投影するための画像データが入力される。画像データは記憶部１１８に記憶されていてもよい。
【０１２８】
操作部１１４は、ユーザからの種々の操作要求を受け付けるものであり、画像処理装置１１０の外面に設けられるキー、ボタンによって構成される。操作部１１４は、操作要求を受け付けると、当該操作要求を制御部１１１に通知する。
【０１２９】
シフト量指示部１１５は、制御部１１１のシフト量調整部１１１Ｂで演算されたシフト量（補正シフト量）を、シフト量を補正する必要のあるプロジェクタに指示する。
【０１３０】
画像出力部１１６は、制御部１１１にて処理された各画像をそれぞれ対応するプロジェクタ１Ａ，１Ｂに出力する。
【０１３１】
画像出力部１１６は、画像信号を出力するインタフェースとして、ＨＤＭＩ端子、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ端子、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ端子、ＶＧＡ入力端子、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子、ＲＣＡ端子等の画像出力端子を備えている。また、画像処理装置１１０は、無線通信により、プロジェクタ１に画像信号を送信してもよい。画像出力部１１６は、例えば、表示画像を形成する画像信号を所定の転送レート（例えば、３０ｆｐｓ（frame  per  second）〜６０ｆｐｓ）でプロジェクタ１に送信する。
【０１３２】
テストパターン画像出力部１１７は、記憶部１１８に記憶されているテストパターン画像をプロジェクタ１Ａ，１Ｂに送信する。
【０１３３】
記憶部１１８は、ＮＶＲＡＭ（Non  Volatile  RAM）などの不揮発性メモリ、ハードディスクドライブなどの記憶手段であって、テストパターン画像や投影用の画像データなどが記憶されている。
【０１３４】
＜画像投影システムの処理概要＞
このマルチプロジェクションシステム１００では、プロジェクタ１Ａ，１Ｂは投影すべき画像を投影する前に、マルチプロジェクションを行う前段階として光学変調素子のシフト量を算出するため、テストパターン画像を投影する。
【０１３５】
そして、撮像装置１２０は、プロジェクタ１Ａ，１Ｂ０から投影されたテストパターン画像を撮影する。撮像装置１２０によるテストパターン画像の撮像データは、撮像データ受信部１１２が受信し、シフト量算出部１１１Ａ、シフト量調整部１１１Ｂにおいて、光学変調素子の補正シフト量が演算される。演算結果である補正シフト量は、シフト量指示部１１５を介して、プロジェクタ１Ａ，１Ｂに送られ、移動制御部１２での光学変調素子の制御に反映される。
【０１３６】
なお、テストパターン画像の投影、および撮像装置１２０から入力されたテストパターン画像の演算処理命令は、操作部１１４から指示がされる。
【０１３７】
ここで、プロジェクタ１Ａ，１Ｂの投影距離は、本来スクリーンに対して同じ距離にすれば光学変調素子のシフト量は理論上同じ値になるべきであるが、多少の誤差が発生した場合などは、見かけ上高解像度化された２つの投影画面に１画素１画素のシフト量に差が発生するため、光学変調素子のシフト量の調整が必要になる。
【０１３８】
＜シフト量調整＞
図１９は、プロジェクタ１から投影されるテストパターン画像の説明図である。テストパターン画像は、特に限られるものではないが、例えば、ドットパターン画像を用いることができる。
【０１３９】
図１９（Ａ）は、プロジェクタ１Ａから投影された投影画像Ｐ１において、テストパターン画像のある１画素７０について、光学変調素子を所定の方向に、所定の周期で所定のシフト量で変動させた場合におけるシフト前の位置での画素７０ａとシフト後の位置での画素７０ｂを示している。また、図中の矢印７１は、画素シフト量を示している。
【０１４０】
また、図１９（Ｂ）は、プロジェクタ１Ｂから投影された投影画像Ｐ２において、テストパターン画像のある１画素７２について、光学変調素子を所定の方向に、所定の周期で所定のシフト量で変動させた場合におけるシフト前の位置での画素７２ａとシフト後の位置での画素７２ｂを示している。また、図中の矢印７３は、画素シフト量を示している。
【０１４１】
図１９は、プロジェクタ１Ａとプロジェクタ１Ｂの投影距離が極端に異なった場合を示しており、矢印７１と矢印７３で示す１画素のシフト量が大きく異なっている。
【０１４２】
このとき、シフト量を補正せずにマルチプロジェクションによる投影を行うと、画像のつなぎ目の視認性が悪くなってしてしまう。このため、本実施形態では、画像処理装置１１０の制御部１１１は、矢印７１と矢印７３で示す１画素のシフト量の差に基づいて、この差を埋めるように同等のシフト量に調整（変換）する。なお、補正するのは、シフト量であって、光学変調素子を変動させる周期および方向は一定である。
【０１４３】
図２０は、光学変調素子のシフト量の調整についての説明図である。制御部１１１のシフト量算出部１１１Ａおよびシフト量調整部１１１Ｂは、シフト量を演算し、演算結果から光学変調素子の見かけ上（すなわち、投影画面上）のシフト量を同一の値に調整する。なお、プロジェクタ１Ａ，１Ｂ間で見かけ上のシフト量は同一であることが理想であるが、少なくともずれ量が減少するものであればよい。
【０１４４】
図２０（Ａ）は、シフト量調整前における投影画像Ｐ１とＰ２における画素のシフト量を示している。図２０（Ａ）では、光学変調素子のシフト量を同一とした場合における、プロジェクタ１Ａの投影画像Ｐ１を撮像した撮像データＩ１のシフト前の画素７５ａとシフト後の画素７５ｂと、プロジェクタ１Ｂの投影画像Ｐ２を撮像した撮像データＩ２のシフト前の画素７６ａとシフト後の画素７６ｂと、を示している。
【０１４５】
しかしながら、移動制御部１２でのシフト量を同一とした場合であっても、見かけ上画素のシフト量が異なることは、上述のとおりである。ここで、プロジェクタ１Ａについてのシフト前の画素７５ａとシフト後の画素７５ｂとの画素幅をＸ１、プロジェクタ１Ｂについてのシフト前の画素７６ａとシフト後の画素７６ｂとの画素幅をＹ１とすると、プロジェクタ１Ａとプロジェクタ１Ｂの１画素に対する幅の差はＹ１−Ｘ１で示される。
【０１４６】
図２０（Ｂ）は、制御部１１１によるシフト量調整後における投影画像Ｐ１とＰ２における画素のシフト量を示している。ここでは、プロジェクタ１Ｂについてのシフト前の画素７６ａとシフト後の画素７６ｂのシフト量が、ロジェクタ１Ａについてのシフト前の画素７５ａとシフト後の画素７５ｂのシフト量と同じになるように、プロジェクタ１Ｂのシフト量を調整している。なお、シフト方向は同じであるので、幅方向についてのシフト量を制御することで、縦方向のシフト量も同一にすることができる。
【０１４７】
プロジェクタ１Ａから投影される画像の画素７５と、プロジェクタ１Ｂから投影される画像の画素７６の１画素のシフト量を合わせることで、プロジェクタ１Ｂについてのシフト前の画素７６ａとシフト後の画素７６ｂとのシフト量調整後の画素幅をＺ１とすると、プロジェクタ１Ａとプロジェクタ１Ｂの１画素に対する幅の差は、Ｚ１−Ｘ１となるため、Ｙ１−Ｚ１の幅の分だけ差を減少させることができる。
【０１４８】
例えば、１画素に対して１直線に縦に線が描かれている画像を投影する場合、プロジェクタ１Ａと、プロジェクタ１Ｂの投影画像のつなぎ目で最も違和感がなく視認性の悪化を抑制できるのは、見た目上の画素のシフト量、所定の方向、所定の周期で、かつ画素の幅の差が最も少ないシフト量調整後（図２０（Ｂ））ように最適なシフト量である場合である。したがって、図２０（Ｂ）に示すように、画素の幅の差が最少とするように、シフト量を変換することで、視認性の悪化を抑制することが可能となる。
【０１４９】
＜シフト量調整シーケンス＞
図２１は、マルチプロジェクションシステム１００の動作の一例を示すシーケンスチャートである。
【０１５０】
前提として、マルチプロジェクションシステム１００は、通常のマルチプロジェクションシステムで動作中であり、かつプロジェクタ１Ａ，１Ｂは光学変調素子のシフト制御により高解像度化を図っている状態とする。そして、投影画像の見た目上のシフト量にずれがある状態から、このシフト量を調整するまでについて説明する。
【０１５１】
ユーザは、画像処理装置１１０の操作部１１４からプロジェクタ１へのテストパターン画像の投影を指示する（Ｓ１０１）。
【０１５２】
操作部１１４から投影指示を受けた制御部１１１は、記憶部１１８からテストパターン画像を読み出して、テストパターン画像出力部１１７から各プロジェクタ１Ａ，１Ｂにテストパターン画像を出力する（Ｓ１０２）。
【０１５３】
これを受けた各プロジェクタ１Ａ，１Ｂは、テストパターン画像を投影する（Ｓ１０３）。次いで、撮像装置１２０は、プロジェクタ１Ａ，１Ｂの投影画像（投影中のテストパターン画像）を撮像する（Ｓ１０４）。なお、撮像装置１２０による撮像は、画像処理装置１１０の操作部１１４からユーザが指示すればよい。また、テストパターン画像の投影を指示（Ｓ１０１）があった場合は、その後の所定のタイミングで画像処理装置１１０が指示してもよい。また、プロジェクタ１が内部に撮像装置１２０を備える場合は、テストパターン画像の投影後の所定のタイミングでプロジェクタ１が撮像を指示すればよい。
【０１５４】
次いで、撮像装置１２０は、画像処理装置１１０に撮影画像（撮像データ）を送信する（Ｓ１０５）。なお、プロジェクタ１が撮像装置１２０を備える場合は、プロジェクタ１から画像処理装置１１０に対して撮像データが送信される。
【０１５５】
画像処理装置１１０は、シフト量演算を行う（Ｓ１０６）。すなわち、撮像データ受信部１１２で撮影画像を受信し、制御部１１１のシフト量算出部１１１Ａでは、撮影画像に基づいて、プロジェクタ１Ａとプロジェクタ１Ｂそれぞれの１画素あたりのシフト量を算出する。また、シフト量調整部１１１Ｂでは、それぞれ算出した値からプロジェクタ１Ａとプロジェクタ１Ｂの投影画像の１画素あたりのシフト量のずれ量を算出するとともに、同一のシフト量とするための、プロジェクタ１Ａまたはプロジェクタ１Ｂの光学変調素子のシフト量（補正シフト量）を演算する。
【０１５６】
次いで、シフト量指示部１１５は、シフト量を調整する側のプロジェクタ１に対して、調整した光学変調素子のシフト量（補正シフト量）を送信する（Ｓ１０７）。
【０１５７】
これを受信したプロジェクタ１の移動制御部１２は、受信した補正シフト量に応じた光学変調素子のシフト量に変更し、画素ずらし制御を実施する（Ｓ１０８）。
【０１５８】
以上説明した本実施形態に係る画像処理装置によれば、光学変調素子のシフト動作によりスクリーン上に中間画像を作り出し、見かけ上の画素数を向上させ、高解像度化を図りつつ、マルチプロジェクションを実現する際に、プロジェクタの光学変調素子の変位量を制御することで、画像のつなぎ目の視認性が悪化することを抑制し、視認性を良好にすることができる。
【０１５９】
すなわち、光学変調素子を所定の方向に所定の周期で所定の変位量でシフトさせることで、見かけ上の画素数を増やし高解像度化を図りつつマルチプロジェクションを行うと、各々のプロジェクタの投影距離、投影サイズなどの差から見かけ上の画素のシフト量が異なってくるため、視認性が悪化する。これに対し、投影画像にテストパターン画像を投影し、撮像装置で撮影することで、高解像度化を図った見かけ上の画素のシフト量の違いを認識し、その差分に基づいて、各々のプロジェクタの光学変調素子（ＤＭＤ）のシフト量の差を一致させる、または縮める制御をすることで、シフト量の違いによるつなぎ目の視認性の悪さを抑制することができる。
【０１６０】
［第２の実施形態］
以下、本発明に係る画像処理装置、画像投影システムの他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
【０１６１】
図２２は、マルチプロジェクションシステム１００の動作の他の例を示すシーケンスチャートである。第２の実施形態では、３台以上のプロジェクタ１Ａ〜１Ｎ（Ｎは３以上の自然数）を用いてマルチプロジェクションを行う際に、光学変調素子のシフト量を反映させることについて説明する。
【０１６２】
前提として、マルチプロジェクションシステム１００は、通常のマルチプロジェクションシステムで動作中であり、かつプロジェクタ１Ａ〜１Ｎは光学変調素子のシフト制御により高解像度化を図っている状態とする。そして、投影画像の見た目上のシフト量にずれがある状態から、このシフト量を調整するまでについて説明する。
【０１６３】
ユーザは、画像処理装置１１０の操作部１１４からプロジェクタ１へのテストパターン画像の投影を指示する（Ｓ２０１）。
【０１６４】
また、ユーザは、画像処理装置１１０の操作部１１４からマルチプロジェクションを行うプロジェクタ１の台数（Ｎ）を指定する（Ｓ２０２）。
【０１６５】
操作部１１４から投影指示および台数指定を受けた制御部１１１は、記憶部１１８からテストパターン画像を読み出して、テストパターン画像出力部１１７を台数分のプロジェクタ１Ａ〜１Ｎにテストパターン画像を出力する（Ｓ２０３）。
【０１６６】
これを受けた各プロジェクタ１Ａ〜１Ｎは、テストパターン画像を投影する（Ｓ２０４）。次いで、撮像装置１２０は、プロジェクタ１Ａ〜１Ｎの投影画像（投影中のテストパターン画像）を撮像する（Ｓ２０５）。撮像装置１２０は、画像処理装置１１０に撮影画像（撮像データ）を送信する（Ｓ２０６）。
【０１６７】
次いで、画像処理装置１１０は指定された台数分の撮像データを受信したかどうかを判定する（Ｓ２０７）。撮像データ受信部１１２で撮影画像を受信し、制御部１１１のシフト量算出部１１１Ａでは、台数分の撮像データを受信したか判断する。
【０１６８】
指定された台数分の撮像データを受信した場合は、各撮像データについて１画素あたりのシフト量を算出し、その中から最小となるシフト量を決定する（Ｓ２０８）。
【０１６９】
次いで、画像処理装置１１０は、シフト量演算を行う（Ｓ２０９）。すなわち、制御部１１１のシフト量調整部１１１Ｂでは、決定した１画素あたりの最小シフト量のずれ量を基準として用いて、同一のシフト量になるように複数のプロジェクタ１の光学変調素子のシフト量（補正シフト量）を演算する。
【０１７０】
次いで、シフト量指示部１１５は、シフト量を調整する複数のプロジェクタ１に対して、演算後の調整した光学変調素子のシフト量（補正シフト量）を送信する（Ｓ２１０）。
【０１７１】
これを受信した複数のプロジェクタ１の移動制御部１２は、受信した補正シフト量に応じた光学変調素子のシフト量に変更し、画素ずらし制御を実施する（Ｓ２１１）。
【０１７２】
以上説明した第２の実施形態では、３台以上のプロジェクタの投影画像の見た目上のシフト量を統一することができる。
【０１７３】
なお、本実施形態では、最小シフト量を基準として用いることで光学変調素子のシフト量の限界値を超えてしまうリスクを減らしているが、その分高解像度化の効果は減少することになる。一方、最大シフト量を用いる場合は、光学変調素子のシフト量の限界値を超えてしまうリスクがあるが、その分高解像度化は望めることとなるため、シフト制御の性能等に応じて適宜選択するものであればよい。
【０１７４】
［第３の実施形態］
図２３は、マルチプロジェクションシステム１００の動作の他の例を示すシーケンスチャートである。第３の実施形態では、テストパターン画像を投影画像に埋め込んで投影して、シフト量を調整することについて説明する。
【０１７５】
前提として、マルチプロジェクションシステム１００は、通常のマルチプロジェクションシステムで動作中であり、かつプロジェクタ１Ａ，１Ｂは光学変調素子のシフト制御により高解像度化を図っている状態とする。そして、投影画像の見た目上のシフト量にずれがある状態から、このシフト量を調整するまでについて説明する。
【０１７６】
ユーザは、画像処理装置１１０の操作部１１４からプロジェクタ１Ａ，１Ｂへ投影する画像の投影を指示する（Ｓ３０１）。
【０１７７】
画像処理装置１１０の制御部１１１は、見た目上の１画素あたりのシフト量を演算するためのテストパターン画像を、投影する画像データに埋め込む（Ｓ３０２）。
【０１７８】
そして、画像出力部１１６は、各プロジェクタ１Ａ，１Ｂに対して、テストパターン画像を埋め込んだ画像を出力する（Ｓ３０３）。これを受けた各プロジェクタ１Ａ，１Ｂは、画像を投影する（Ｓ３０４）。
【０１７９】
次いで、撮像装置１２０は、プロジェクタ１Ａ，１Ｂの投影画像を撮像する（Ｓ３０５）。本実施形態では、経時変化による影響を定期的に補正するために、撮像装置１２０は常時設置されて、定期的に撮像を行う。撮像装置１２０は、画像処理装置１１０に撮影画像（撮像データ）を送信する（Ｓ３０６）。
【０１８０】
画像処理装置１１０は、シフト量演算を行う（Ｓ３０７）。すなわち、撮像データ受信部１１２で撮影画像を受信し、制御部１１１のシフト量算出部１１１Ａでは、撮影画像に基づいて、プロジェクタ１Ａとプロジェクタ１Ｂそれぞれの１画素あたりのシフト量を算出する。また、シフト量調整部１１１Ｂでは、それぞれ算出した値からプロジェクタ１Ａとプロジェクタ１Ｂの投影画像の１画素あたりのシフト量のずれ量を算出するとともに、同一のシフト量とするための、プロジェクタ１Ａまたはプロジェクタ１Ｂの光学変調素子のシフト量（補正シフト量）を演算する。
【０１８１】
次いで、シフト量指示部１１５は、シフト量を調整する側のプロジェクタ１に対して、演算後の調整した光学変調素子のシフト量（補正シフト量）を送信する（Ｓ３０８）。
【０１８２】
これを受信したプロジェクタ１の移動制御部１２は、受信した補正シフト量に応じた光学変調素子のシフト量に変更し、画素ずらし制御を実施する（Ｓ３０９）。
【０１８３】
以上説明した第３の実施形態では、上記のようにテストパターン画像を投影画像に埋め込み定期的に撮像装置で撮影した画像からシフト量を演算することで、見た目上の１画素あたりのシフト量の経時変化による影響を定期的に補正することができる。
【０１８４】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【０１８５】
１，１Ａ，１Ｂ  プロジェクタ（画像投影装置）
１０  システムコントロール部
１１  画像制御部
１２  移動制御部
１３  光源制御部
１５  光学エンジン
３０  光源
４０  照明光学系ユニット（照明光学部）
５０  画像表示ユニット（画像表示部）
６０  投影光学系ユニット（投影光学部）
１００  マルチプロジェクションシステム（画像投影システム）
１１０  画像処理装置
１１１  制御部
１１１Ａ  シフト量算出部
１１１Ｂ  シフト量調整部
１１２  撮像データ受信部
１１３  画像データ入力部
１１４  操作部
１１５  シフト量指示部
１１６  画像出力部
１１７  テストパターン画像出力部
１１８  記憶部
１２０  撮像装置
５５１  ＤＭＤ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８６】
【特許文献１】特開２００５−  ８４５８１号公報
【特許文献２】特許５０７３１９５号公報
【特許文献３】特開２００９−２６０９３２号公報
【図１】
2016116035.tif 000003
【図２】
2016116035.tif 000004
【図３】
2016116035.tif 000005
【図４】
2016116035.tif 000006
【図５】
2016116035.tif 000007
【図６】
2016116035.tif 000008
【図７】
2016116035.tif 000009
【図８】
2016116035.tif 000010
【図９】
2016116035.tif 000011
【図１０】
2016116035.tif 000012
【図１１】
2016116035.tif 000013
【図１２】
2016116035.tif 000014
【図１３】
2016116035.tif 000015
【図１４】
2016116035.tif 000016
【図１５】
2016116035.tif 000017
【図１６】
2016116035.tif 000018
【図１７】
2016116035.tif 000019
【図２１】
2016116035.tif 000020
【図２２】
2016116035.tif 000021
【図２３】
2016116035.tif 000022
【図１８】
2016116035.tif 000023
【図１９】
2016116035.tif 000024
【図２０】
2016116035.tif 000025