CN112425155A - 投影系统、投影装置以及投影方法 - Google Patents

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Abstract

一种投影系统，包括多个测量投影装置(100A、100B)来作为对对象物(105、106)进行位置测量和投影的投影装置，投影装置具有：不可见光投影部，其向对象物投射不可见光的测量光；受光部，其接收从对象物反射的测量光的反射光；运算部，其基于测量光的反射光来计算对象物的位置信息；以及可见光投影部，其基于对象物的位置信息来投射可见光的影像内容。在多个投影装置中，第一测量投影装置(100A)和第二测量投影装置(100B)在不同的投影定时投射测量光。

Description

投影系统、投影装置以及投影方法
技术领域
本公开涉及一种用于向对象物投射影像的投影系统、投影装置以及投影方法。
背景技术
已知一种向屏幕或构造物等对象物投射影像的技术、即被称为所谓的投影映射的技术。在投影映射的系统中，存在一种具备摄像功能的系统。例如，在专利文献1中公开了一种能够在获取被摄体的3D形状的同时利用可见光来拍摄被摄体的系统。
另外，为了大画面显示等用途，提出了各种使用了多个投影装置的投影系统。作为这种投影系统，存在沿水平和垂直方向配置多个投影装置并通过将各投影装置的投影画面并排显示来进行大画面显示的多投影系统或者堆栈投影系统，或者通过将各投影装置的投影画面重叠显示来提高投影画面的明亮度的堆栈投影系统。例如，在专利文献2中公开了如下一种系统：通过在多个投影装置之间进行红外线通信，能够简单地进行各个投影装置的操作或者全部的投影装置的统一操作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-258622号公报
专利文献2：国际公开第2011/001507号
发明内容
发明要解决的问题
本公开的目的在于提供一种能够在使用了多个投影装置的投影系统中适当地执行对象物的测量和影像的投影的投影系统、投影装置以及投影方法。
用于解决问题的方案
本公开提供一种投影系统，该投影系统包括对对象物进行位置测量和投影的多个投影装置，所述投影装置具有：不可见光投影部，其向所述对象物投射不可见光的测量光；受光部，其接收从所述对象物反射的测量光的反射光；运算部，其基于所述测量光的反射光来计算所述对象物的位置信息；以及可见光投影部，其基于所述对象物的位置信息来投射可见光的影像内容，在多个所述投影装置中，第一投影装置和第二投影装置在不同的投影定时投射所述测量光。
另外，本公开提供一种投影系统的投影装置，所述投影系统包括对对象物进行位置测量和投影的多个投影装置，所述投影装置具有：不可见光投影部，其向所述对象物投射不可见光的测量光；受光部，其接收从所述对象物反射的测量光的反射光；运算部，其基于所述测量光的反射光来计算所述对象物的位置信息；以及可见光投影部，其基于所述对象物的位置信息来投射可见光的影像内容，所述投影装置在与其它投影装置的投影定时不同的投影定时投射所述测量光。
另外，本公开提供一种投影系统的投影方法，所述投影系统包括对对象物进行位置测量和投影的多个投影装置，在所述投影装置中，通过不可见光投影部来向所述对象物投射可见光的测量光，通过受光部来接收从所述对象物反射的测量光的反射光，通过运算部，基于所述测量光的反射光来计算所述对象物的位置信息，通过可见光投影部，基于所述对象物的位置信息来投射可见光的影像内容，在多个所述投影装置中，第一投影装置和第二投影装置在不同的投影定时投射所述测量光。
发明的效果
根据本公开，能够在使用了多个投影装置的投影系统中适当地执行对象物的测量和影像的投影。
附图说明
图1是说明本实施方式所涉及的测量投影装置的结构和功能的概要的图。
图2是示出本实施方式所涉及的投影系统的第一使用例的图。
图3是示出本实施方式所涉及的投影系统的第二使用例的图。
图4是示出本实施方式所涉及的投影系统的第三使用例的图。
图5是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第一例的图。
图6是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第二例的图。
图7是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的概要结构的图。
图8是示出本实施方式所涉及的不可见光的测量图案的一例的图。
图9是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的变形例的结构的图。
图10是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的功能结构的第一例的框图。
图11是示出本实施方式所涉及的投影系统的动作的第一例的时序图。
图12是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的功能结构的第二例的框图。
图13是示出本实施方式所涉及的投影系统的动作的第二例的时序图。
图14是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第三例的图。
图15是示出本实施方式所涉及的投影系统的动作的第三例的时序图。
图16是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第四例的图。
图17是示出本实施方式所涉及的投影调整装置的功能结构的框图。
图18A是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第四例的图。
图18B是示出本实施方式所涉及的投影系统的第四例中的测量图案的投影时间的一例的时序图。
图19A是示出本实施方式所涉及的投影系统的第四例中的投影范围的一例的图。
图19B是示出本实施方式所涉及的投影系统的第四例中的测量图案的投影动作的一例的时序图。
图20是示出本实施方式所涉及的投影调整装置的投影调整方法的过程的流程图。
图21A是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第一例的图。
图21B是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的图表显示的第一例的图。
图22A是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第二例的图。
图22B是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的图表显示的第二例的图。
图23A是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第三例的图。
图23B是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的图表显示的第三例的图。
图24是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第四例的图。
图25是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的、多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第五例的图。
具体实施方式
在考虑了向作为投影对象的对象物投射影像内容的投影映射等的情况下，要求将影像内容对准符合意图的位置地向对象物进行投射。最终，需要获得从投影装置的坐标系观察到的对象物的几何位置信息。
另外，在向静态的对象物进行投射时，与投影分开地事先仅进行一次测量即可。在该情况下，能够忽略投影与测量之间的干扰。另一方面，对于动态地移动以及/或者变形的对象物，考虑一边对该对象物进行3D测量，一边基于测量结果实时地进行无误差的投影。在该情况下，要求以不对正在投影的影像内容造成影响的方式进行测量。
然而，上述专利文献1只不过公开了以下内容：通过利用不可见光进行3D测量用的图案图像的投影，能够不受来自设置在其它场所的可见光光源的可见光的影响地进行测量。根据专利文献1的技术，仅能得到以摄像装置的坐标系为基准的测量结果。
在测量领域中，除了上述的专利文献1以外，例如还已知非专利参考文献1和参考专利文献3所公开的系统。
[参考专利文献3]日本特开2013-192189号公报
[参考非专利文献1]“高速プロジェクタを用いた3000フレーム毎秒の三次元画像計測システムの開発”，ロボティクス·メカトロニクス講演会講演概要集2007(使用了高速投影仪的每秒3000帧的三维图像测量系统，机器人与机电一体化讲座讲座总结2007)，“1P1-M02(1)”-“1P1-M02(4)”，2007-05-11
参考非专利文献1公开了一种使用光图案投影来高速地测量3D形状的方法。参考非专利文献1的测量系统具备摄像装置和投影装置，其中，该投影装置具有光源、透镜以及镜元件或液晶元件。摄像装置具有进行高速摄影的功能。例如，摄像装置能够以6000fps进行高速摄影。投影装置能够以6000fps以上进行具有1024×768个像素的二进制图案的投影。
另外，参考专利文献3公开了一种基于摄像数据来调整影像内容的测量系统。参考专利文献3的测量系统具备摄像装置、投影装置以及计算装置。计算装置根据由摄像装置获取到的摄像结果来进行投影对象的图像识别。计算装置以向识别到投影对象的区域投射影像内容的方式来生成该影像。投影装置向投影对象投射影像内容。
上述的参考非专利文献1只不过公开了高速地进行3D测量的技术水准。为了发送投影装置的坐标信息，需要几十帧的图像，因此以往难以高速地进行移动物体的3D测量。能够想到，参考非专利文献1的技术在启示了能够高速地进行测量这一点上是有意义的。
然而，参考非专利文献1仅公开了3D测量单体的技术，完全没有提及投影装置的坐标系。另外，参考非专利文献1提及了高速摄像后的离线处理、即非实时的处理。原本，在将以60Hz等进行图像处理为前提的个人计算机等计算机体系结构设备中，输入输出产生几十毫秒以上的延迟。其结果，一边将向移动物体投射影像一边对其进行拍摄并在投影中实时地反馈其结果是困难的。
根据上述参考专利文献3的技术，由于摄像装置与投影装置的位置互不相同而产生视差。然而，参考专利文献3完全没有提及该视差的解决方法，也没有提及系统的高速化。
鉴于这样的状况，本申请的发明人想到了一种投影系统，该投影系统具有能够高速投射红外光等不可见光的不可见光投影装置、能够高速投射可见光的可见光投影装置以及能够进行高速摄影的摄像装置，该投影系统能够基于不可见光的图案光高速地进行测量光的投射和摄影并高精度地测量对象物的位置，将可见光的影像内容对准符合意图的位置来向对象物进行投射。
在此，假定一种配置有多个投影装置的投影系统，该投影装置高速投射测量光并进行对象物的位置测量。在这样的投影系统中，要求能够调整多个投影装置的投影时间和投影范围，并能够高精度地执行对象物的位置测量和影像投影。上述专利文献2只不过公开了以下内容：通过在多个投影装置间进行红外线通信，能够检测其它投影装置的存在以及操作多个投影装置。
在使用如上所述的多个投影装置进行对象物的位置测量和影像投影的投影系统中，存在以下问题：在多个投影装置的投影范围发生重叠的情况下，在重叠区域内测量光发生干涉，无法进行准确的位置测量。
另外，在配置多个能够进行高精度的位置测量的投影装置的情况下，存在无法容易地掌握各个投影装置的投影范围的配置、投影范围的重叠等多个投影范围的位置关系这样的问题。
下面，适当参照附图来详细地说明具体公开了本公开所涉及的结构的各实施方式。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略众所周知的事项的详细说明、针对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，以使本领域技术人员易于理解。此外，所附附图以及以下的说明是为了本领域技术人员充分地理解本公开而提供的，而并非旨在限定权利要求书中记载的主题。
[本实施方式]
首先，作为本实施方式的一例，例示能够控制多个投影装置的位置测量用的不可见光的投影时间的定时来防止测量光的干涉以能够进行准确的位置测量的投影系统、投影装置以及投影方法。
(测量投影装置和投影系统的概要)
图1是说明本实施方式所涉及的测量投影装置的结构以及功能的概要的图。在本实施方式中，作为对对象物进行影像投影的投影装置，示出使用如图1所示的测量投影装置100来测量对象物的位置并根据对象物的位置信息来投射影像的例子。在此，作为要投射影像的对象物，假定由平面或曲面的屏幕或壁面等形成的第一对象物105以及由位于该第一对象物105的前方的人物等形成的第二对象物106。下面，有时也简称为对象物105、106。人物等第二对象物106在屏幕等第一对象物105的前方跳舞等，活动身体的各部分并进行移动。也就是说，对象物106为各部分的形状和位置伴随自身的活动发生变化的状态。因此，为了向对象物105、106投射规定的影像内容，需要测量第二对象物106相对于第一对象物105的位置，并获取对象物106的准确的位置信息。
测量投影装置100具有作为受光部的一例的摄像装置101、作为不可见光投影部的一例的红外光投影装置102以及作为投射可见光的可见光投影部的一例的可见光投影装置104，其中，红外光投影装置102投射作为不可见光的测量光的一例的红外光。测量投影装置100利用红外光投影装置102来高速投射将投影坐标进行编码后的红外光的图案光，利用摄像装置101来高速拍摄对象物105、106，由此高速地测量对象物105、106的位置。在后文中叙述对象物的位置测量的详细情况。而且，测量投影装置100在基于对象物105、106的位置信息始终对特别是正在活动的对象物106的位置进行了位置对准的状态下，利用可见光投影装置104来投射规定的影像。在本实施方式中，假定如后述那样适当配置多个测量投影装置100来构成投影系统的情况。
在此，示出使用了多个测量投影装置100的投影系统的几个使用例。图2是示出本实施方式所涉及的投影系统的第一使用例的图。第一使用例是以下例子：将多个(在图示例中为3个)测量投影装置100并排地配置，为了对对象物105、106进行多面投影来覆盖大面积的区域，以各测量投影装置100的投影范围的一部分重叠的方式设定投影范围，来进行位置测量和影像投影。在该情况下，可能产生在投影范围重叠的区域内测量光发生干涉而无法准确地进行对象物106的位置测量的问题。
图3是示出本实施方式所涉及的投影系统的第二使用例的图。第二使用例是以下例子：将多个(在图示例中为3个)测量投影装置100并排地配置，为了在室外等通过重叠投影对对象物105、106来进行高亮度的投影，以各测量投影装置100的投影范围的全部或大部分重叠的方式设定投影范围，来进行位置测量和影像投影。在该情况下，每个测量投影装置100的针对对象物105、106的投影角度不同，可能产生在投影范围重叠的测量光的大部分区域内发生干涉而无法准确地进行对象物106的位置测量的问题。
图4是示出本实施方式所涉及的投影系统的第三使用例的图。第三使用例是以下例子：将多个(在图示例中为3个)测量投影装置100以包围对象物106的周围的方式配置成圆周状，为了通过映射投影进行360度影像的投影以使得能够从多个角度观察立体物，从多个测量投影装置100朝向对象物106进行位置测量和影像投影。在该情况下，由于各测量投影装置100的投影范围大多重叠，因此可能产生测量光发生干涉而无法准确地进行对象物106的位置测量的问题。
在本实施方式中，通过利用定时控制部控制多个测量投影装置100中的测量光的照射定时，来防止测量光的干涉，从而解决上述课题。
图5是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第一例的图。第一例的投影系统具有多个测量投影装置100A、100B，利用这些测量投影装置100A、100B对对象物105、106进行位置测量和影像投影。在第一例中，多个测量投影装置100A、100B相互连接，第一测量投影装置100A作为主装置(master)发挥功能，其它的第二测量投影装置100B作为从装置(slave)发挥功能。作为主装置的测量投影装置100A在装置内部具有定时控制部，该定时控制部指示作为从装置的测量投影装置100B的动作定时来取得同步，并控制由投影系统的各测量投影装置进行的位置测量和影像投影的定时。在图示例中，示出了具有3个测量投影装置的结构，将中央的装置设为作为主装置的测量投影装置P1，将左侧的装置设为作为从装置的测量投影装置P2，将右侧的装置设为作为从装置的测量投影装置P3。
图6是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第二例的图。第二例的投影系统具有多个作为从装置的测量投影装置100B来作为测量投影装置，利用这些测量投影装置100B对对象物105、106进行位置测量和影像投影。在第二例中，构成为在外部具有作为定时控制部的一例的定时发生器151，多个作为从装置的测量投影装置100B与定时发生器151连接。定时发生器151由设置在外部的计算机等构成，指示多个作为从装置的测量投影装置100B的动作定时来取得同步，并控制由投影系统的各测量投影装置进行的位置测量和影像投影的定时。在图示例中，示出了具有3个测量投影装置的结构，中央的测量投影装置P1、左侧的测量投影装置P2、右侧的测量投影装置P3均作为从装置发挥功能。
(测量投影装置的结构)
接着，更加详细地说明测量投影装置的结构和动作的一例。
图7是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的概要结构的图。测量投影装置100具备摄像装置101、红外光投影装置102、可见光投影装置104以及运算装置103。
在本实施方式中，与参考非专利文献1同样地，摄像装置101能够进行每秒6000帧的摄影。另外，摄像装置101具有大规模的传输带宽，在该摄像装置11的内部不会进行缓冲，该摄像装置101能够向运算装置103输出摄像数据。并且，摄像装置101在红外光区域具有灵敏度。下面，以此为前提来说明各装置的功能及动作的一例。
作为不可见光投影部的一例的红外光投影装置102投射作为测量光的一例的图案光，所述图案光表示将在投影坐标系中规定的投影坐标进行编码后的图案图像。在本申请说明书中，投影坐标系是指用于确定从可见光投影装置104投射的投影图像即、影像内容的图像的各像素的坐标的坐标系。将用于确定影像内容的图像的各像素的坐标称为投影坐标系的“投影坐标”。投影坐标也与从红外光投影装置102投射的图案图像的各像素的坐标对应。
红外光投影装置102具有透镜光学系统111、红外LED光源112以及显示设备113。透镜光学系统111既可以由一个透镜构成，也可以由多个透镜(透镜组)构成。多个透镜例如能够包括变焦透镜和聚焦透镜等。
红外LED光源112将作为不可见光的一例的红外光作为图案光射出。不可见光例如具有红外光带宽(约700nm至1000nm)的波长。此外，在本实施方式中，作为不可见光的光源，使用了红外LED光源，但也可以利用射出紫外线的光源。
显示设备113例如是将微镜排列在1024×768的格子上的设备，用于生成将投影坐标进行编码后的图案图像。显示设备113能够以二进制图案输出每秒30000帧的影像。此外，也可以通过透过型的光学元件来构成显示设备113，以取代反射型的光学元件，也能够利用液晶设备来代替显示设备113。
作为受光部的一例的摄像装置101对图案光进行拍摄，来生成图案光的摄像图像。摄像装置101包括图像传感器、透镜光学系统等。例如，与显示设备113对应地，能够使用具有1024×768个像素数的图像传感器。在该情况下，如果将一个像素设为8位的分辨率，则传输带宽为38Gbps左右。在此，假定运算装置103例如由FPGA(Field Programmable GateArray：现场可编程门阵列)实现。如果考虑当前的半导体技术水平，则38Gbps左右的传输带宽是能够充分地实现的范围。
摄像装置101具有摄像坐标系。在本申请的说明书中，摄像坐标系是指用于确定由摄像装置101获取的摄像图像的各像素的坐标的坐标系。与“投影坐标”相区别地，将摄像图像的各像素的坐标称为摄像坐标系的“摄像坐标”。
作为可见光投影部的一例的可见光投影装置104投射表示影像内容的影像光。可见光投影装置104具有透镜光学系统、可见光光源以及与红外光投影装置102同样的显示设备。可见光投影装置104将可见光带宽(大约380nm至780nm)的光作为影像光射出。从简化的观点出发，能够将可见光光源设为单色的可见光LED光源。但是，当然也可以通过将3个光源分别设置为红蓝绿三色用来投射全色的影像。或者，如果具有能够充分高速地旋转的色轮，则能够具备高压水银灯等白色光源以取代可见光LED光源，通过将该白色光源安装为输出来投射全色的影像。另外，作为可见光光源，能够利用通过分色棱镜等按波长从高压水银灯取出光的光源。这样，本公开能够利用各种光源。
作为运算部的一例的运算装置103将摄像图像解码为表示与在摄像坐标系中规定的摄像坐标对应的投影坐标的投影坐标信息，以投影坐标系为基准将投影坐标信息转换为到对象物的距离信息，根据距离信息来选择性地决定影像内容的内容。
图8是示出本实施方式所涉及的不可见光的测量图案的一例的图。在图8中，例示了与图案光对应的被编码后的图案图像(坐标图案)的一部分。在将具有1024×768个微镜的显示设备113的各镜的X坐标和Y坐标进行格雷编码后，将各位表示为黑白的2值图像，由此得到图8所示的图案图像。
红外光投影装置102能够基于例如1024×768个像素的图案图像向对象物107(相当于对象物105、106)投射图案光。像素的X坐标和Y坐标均大于512且为1024以下。在该情况下，表示X坐标的bit0至bit9这10位被进行格雷编码。与X坐标同样地，表示Y坐标的bit0至bit9这10位被进行格雷编码。这样，通过对各坐标分别分配10位共计20位，能够对坐标信息进行编码。下面，说明利用40帧的图像数据进行该20位的信息的编码的例子。
图8的(X9a)示出了对X坐标进行格雷编码后的与bit9对应的图案图像。另外，在本实施方式中，通过曼彻斯特编码对投影坐标进行编码，因此也能够使用使bit9进行了位反转所得到的反转图案图像。图8的(X9b)示出了使(X9a)的图像图案进行了反转所得到的反转图案图像。同样地，图8的(X8a)示出了对X坐标进行格雷编码后的与bit8对应的图案图像，(X8b)示出了使(X8a)的图像图案进行反转所得到的反转图案图像。图8的(X7a)示出了对X坐标进行格雷编码后的与bit7对应的图案图像，(X7b)示出了使(X7a)的图像图案进行反转所得到的反转图案图像。
图8的(Y9a)示出了对Y坐标进行格雷编码后的与bit9对应的图案图像。图8的(Y9b)示出了使(Y9a)的图像图案进行反转所得到的反转图案图像。同样地，图8的(Y8a)示出了对Y坐标进行格雷编码后的与bit8对应的图案图像，(Y8b)示出了使(Y8a)的图像图案进行反转所得到的反转图案图像。图8的(Y7a)示出了对Y坐标进行格雷编码后的与bit7对应的图案图像，(Y7b)示出了使(Y7a)的图像图案进行反转所得到的反转图案图像。
虽然没有图示，但在能够测量的分辨率之内，例如存在与X坐标及Y坐标的bit6至0分别对应的图案图像和反转图案图像。红外光投影装置102将包括这些图案的40个图案依次投射到对象物107上。摄像装置101依次拍摄被投射的图案图像。
图9是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的变形例的结构的图。变形例的测量投影装置140是将图1和图7示出的测量投影装置100的投影装置一体地构成的例子，该变形例的测量投影装置140具有包括红外光投影装置和可见光投影装置的投影装置142。也可以使用具备这样的一体型的投影装置142的测量投影装置140。
(测量投影装置的功能结构)
图10是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的功能结构的第一例的框图。运算装置103具有控制测量投影装置100整体的功能。运算装置103例如能够由计算机、以处理器为代表的运算装置或者半导体集成电路来实现。半导体集成电路例如是ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)和FPGA等。关于运算装置103，也可以使用在存储器中安装了发挥各构成要素的功能的计算机程序的装置，通过半导体集成电路内的处理器逐次执行计算机程序来实现各构成要素的功能。
运算装置103具有图像输入部401、图案解码部402、帧存储器部403、代码解码用存储器部404、坐标转换部405、坐标转换用存储器部406、坐标插值部407、内容生成部408、内容存储器部409、图像输出部410以及图案生成部411。运算装置103内的各存储器部例如能够由RAM等构成。
另外，运算装置103具有作为定时控制部的一例的外部同步接口(I/F)152。在通过测量投影装置的内部的定时控制部来控制多个测量投影装置100的情况下，作为主装置的测量投影装置的外部同步接口152作为定时控制部发挥功能，向其它的作为从装置的测量投影装置的外部同步接口152传输定时信号。在通过测量投影装置的外部的定时控制部来进行控制的情况下，设置在外部的定时发生器151作为定时控制部发挥功能，向多个作为从装置的测量投影装置的外部同步接口152传输定时信号。
外部同步接口152在与定时发生器151或其它的测量投影装置的外部同步接口152连接的情况下，例如既可以是通过有线方式进行连接的通信接口，也可以是通过无线方式进行连接的通信接口。作为有线通信接口，例如可以使用USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)、以太网(注册商标)等。作为无线的通信接口，例如可以使用Bluetooth(注册商标)、无线LAN等。此外，也可以由红外光等的光源和光传感器来构成外部同步接口152，通过光的导通截止或光通信来控制测量投影装置间的动作定时。
(投影系统的动作)
图11是示出本实施方式所涉及的投影系统的动作的第一例的时序图。在本实施方式中，假定以下情况：以例如1毫秒等规定的单位时间为基准，按该单位时间执行由红外光投影装置102进行的红外光的测量图案投影、由摄像装置101进行的摄像机曝光、读出与运算、以及由可见光投影装置104进行的影像投影。此处的“读出与运算”是指读出由摄像装置101拍摄到的图像并传输到运算装置103的处理(以下称为读出传输处理或向运算装置103传输的处理)以及运算装置103根据传输来的摄像图像来运算位置测量信息的运算处理。此外，由运算装置103进行的位置测量信息的运算处理既可以与由摄像装置101进行的读出传输处理同时并行地实施，也可以在由摄像装置101进行的读出传输处理(向运算装置103进行传输的处理)的一部分或全部完成之后实施。在如本实施方式那样同时并行地实施上述两个处理的情况下，通过使用FPGA等构成专用的运算装置，能够与读出期间重叠地实施位置测量信息的运算。另外，与本实施方式不同，摄像图像的读出传输所需的时间与位置信息测量所需的时间也可以不相同。此外，关于上述的读出传输以及位置测量信息的运算，在图11及后图中说明的动作例中也相同。
在测量图案投影的期间，图案生成部411使红外光投影装置102的红外LED光源112点亮。图案生成部411通过上述方法来生成图案投影用的图案图像。图案生成部411向图像输出部410输出表示图案图像的图像数据，以在红外光投影装置102的显示设备113中进行测量用的图案投影。图像输出部410将来自图案生成部411的图像数据和红外LED光源112的点亮信息输出到红外光投影装置102和图像输入部401。表示图案图像的测量光的图案光作为不可见光而被投射，因此由摄像装置101进行拍摄并进行测量，但对人的视觉没有影响。
图案生成部411能够以1/6000秒输出1个图案。在测量图案投影的期间，图案生成部411输出X坐标和Y坐标的各坐标的10bit的坐标图像及其反转图像的共计40帧。另一方面，摄像装置101与显示设备113的输出帧的速率同步地以40帧进行摄像。
图像输出部410与图案生成部411的图像数据的输出定时同步地向红外光投影装置102输出图案图像。红外光投影装置102向对象物投射图案图像。另外，图像输入部401与图像输出部410的图案图像的输出定时同步地控制摄像装置101的曝光。由此，在摄像机曝光的期间，摄像装置101进行40帧的图案图像的拍摄。
在读出和运算的期间，图像输入部401接收由摄像装置101拍摄到的图案图像的摄像图像(摄像数据)。图像输入部401将接收到的摄像数据发送到图案解码部402。图像输入部401判定同与图像输出部410同步地接收到的摄像数据对应的图案。
在读出和运算的期间，图案解码部402将表示来自摄像装置101的图案图像的摄像图像解码为表示与在摄像坐标系中规定的摄像坐标对应的投影坐标的投影坐标信息。下面，更详细地说明图案解码部402的功能。
如果从图像输入部401接收到的摄像数据是X坐标和Y坐标的非位反转图像，则图案解码部402将该摄像数据写入到帧存储器部403。如果该图像数据是X坐标和Y坐标的位反转图像，则图案解码部402在读出之前被记录在帧存储器部403中的非位反转图像的同时，取得两者的差。这样，通过取得非位反转图像与位反转图像的差，能够不依赖于投影对象的颜色或环境光地判别投影光的“0”和“1”。能够将上述差为规定值以下的区域判定为没有投射投影光的区域，并将该区域从测量对象物区域中排除。
在代码解码用存储器部404中，针对摄像装置101的每个像素设置有写入区域。图案解码部402在取得非位反转图像与位反转图像的差后，将被进行格雷编码后的坐标数据的各位值以位为单位写入到该写入区域。在摄像装置101的曝光期间执行40帧的该坐标数据的写入操作。由此，表示是否存在与摄像装置101的各像素对应的红外光投影装置102的X坐标和Y坐标的信息以及表示存在的情况下的X坐标和Y坐标的各坐标的10bit的值被写入到代码解码用存储器部404中。图案解码部402最终将记录在代码解码用存储器部404中的格雷码(Gray code)的坐标数据重新转换为二进制数据并输出到坐标转换部405。
通过到目前为止的处理，能够获知在摄像装置101的某个像素位置拍摄到的投影光是从红外光投影装置102的哪个像素投射出的。也就是说，能够获知红外光投影装置102的投影坐标、即在可见光投影装置104的投影坐标系中规定的投影坐标与在摄像装置101的摄像坐标系中规定的摄像坐标的对应关系。因而，如果摄像装置101与红外光投影装置102之间的位置关系是已知的，则能够通过三角法针对每个摄像像素获得到对象物的距离。然而，所获得的信息是与摄像设备101的摄像像素对应的距离信息。因此，在本实施方式中，将与摄像装置101的摄像像素对应的摄像坐标的距离信息转换为与红外光投影装置102的像素坐标对应的距离信息、即可见光投影装置104的投影坐标的距离信息。
坐标转换部405将从图案解码部402接收到的数据写入到由与可见光投影装置104的投影坐标对应的地址确定的坐标转换用存储器部406的区域。之后，坐标转换部405通过从坐标转换用存储器部406按可见光投影装置104的X坐标和Y坐标的顺序读出距离信息，来生成与可见光投影装置104的投影坐标对应的距离信息。
此时，可能会产生不存在对应点的投影像素。具体地说，能够利用摄像装置101的一个摄像像素来拍摄被投射到对象物上的图案图像中的与某多个像素对应的各个光。在该情况下，由于格雷码的特性，不存在对应点的投影像素被舍入到相邻的2个投影像素的某一个投影像素的像素坐标中，因此单侧的投影像素成为不存在对应对象的状态。
坐标插值部407从坐标转换部405接收与可见光投影装置104的投影坐标对应的距离信息。坐标插值部407针对不存在距离信息的投影坐标插补距离信息。仅限于在周边存在一定数量的具有能够插补的距离信息的投影坐标的部位，根据周边坐标的距离信息使用线性插值等插值法进行所述坐标插值。坐标插值部407将基于投影坐标的距离信息输出到内容生成部408。如上所述，通过执行图案图像的摄像图像的读出以及包含到对象物的距离信息的位置信息的运算，能够实时地进行高速的位置测量动作。
在影像投影的期间，内容生成部408生成投影用的影像内容。内容生成部408基于从坐标插值部407接收到的距离信息，对预先记录在内容存储器部409中的影像内容进行加工，并将加工后的影像内容输出到图像输出部410。下面，有时将加工后的影像内容与预先记录的加工前的影像内容相区别地称为“加工后的影像内容”。
内容生成部408生成没有坐标偏移的、与到对象物的距离准确地对应的影像内容。另外，内容生成部408能够根据距离信息来选择性地决定影像内容的内容。例如，能够进行仅切取位于固定的距离处的物体进行探测并准确地描绘可见光投影用的影像内容等处理。内容生成部408将投影用的加工后的影像内容输出到图像输出部410。
图像输出部410将在影像投影的期间生成的可见光投影用的影像内容输出到可见光投影装置104。可见光投影装置104使可见光光源点亮，来投影与影像内容对应的影像光。可见光投影装置104的显示设备每秒能够输出30000个二进制帧。因此，例如能够在8.5毫秒的期间使用255帧来投影256灰度等级的图像。由于该投影是通过可见光光源进行的，因此能够被人看到。这样，能够连续地进行位置测量和投影。
在本实施方式的测量投影装置100中，利用相同的测量投影装置来进行影像投影和位置测量，由此能够在原理上抑制投影和测量的偏差的发生，并且能够实现不与可见光的影像发生干涉的几何学测量的重叠。另外，如果运算装置103能够对由摄像装置101拍摄到的图案图像进行解码，则能够耐受相对的位置测量。因此，即使不能充分地确保设置的精度，也能够经得起实际应用。在这一点上，能够确保设置的简易性。另外，能够针对由经年劣化引起的设置关系的误差扩大得到高鲁棒性。
在此，使用图11来说明本实施方式的投影系统中的多个测量投影装置的动作。在本实施方式中，利用由作为主装置的测量投影装置的外部同步接口152或外部的定时发生器151等形成的定时控制部150生成并输出定时信号，来控制多个测量投影装置100的动作定时。测量投影装置的外部同步接口152接收定时信号并输入到图像输出部410，按照定时信号来控制图像输出部410的图案图像的输出以及图像输入部401的摄像图像的输入。由此，取得多个测量投影装置间的同步。
在图11中，示出了由3个测量投影装置P1、P2、P3以时间分割方式交替地进行位置测量的情况下的动作例。此外，此处的动作例中的相位数和测量投影装置的个数同为3个。多个测量投影装置P1、P2、P3按照从定时控制部150输出的每个规定的单位时间的定时信号，分别依次交替地进行红外光的测量图案投影和摄像机曝光。当测量投影装置P1的测量图案投影和摄像机曝光结束时，接着进行测量投影装置P2的测量图案投影和摄像机曝光，接着进行测量投影装置P3的测量图案投影和摄像机曝光。图11中的表示定时信号的间隔的单位时间例如为1毫秒。因而，能够在多个测量投影装置中依次执行每秒1000次(1000fps)的测量图案投影和摄像机曝光。
测量投影装置P1、P2、P3在以时间分割方式交替地进行了测量图案投影和摄像机曝光后，分别在下一个单位时间的定时执行图案图像的摄像图像的读出以及包含到对象物的距离信息的位置信息的运算。然后，测量投影装置P1、P2、P3分别在下一个单位时间的定时制作与测量出的对象物的位置信息相应的影像内容，并投射影像。在图11中，表示动作定时的各块的1、2、3示出了帧编号的一例，在图示例中，每3个单位时间(3毫秒)进行1帧的影像投影。此外，在多个测量投影装置P1、P2、P3之间要进行影像投影的帧的定时错开，但由于是1毫秒单位的短暂的时间，因此不会对人的视觉造成影响。
此时，测量投影装置P1、P2、P3分别在与其它的测量投影装置不同的投影定时进行测量光的投影。由于测量投影装置P1的投影范围与测量投影装置P2、P3的投影范围重叠，因此在与测量投影装置P2、P3的投影定时不同的投影定时进行测量光的投影。此外，测量投影装置P2的投影范围与测量投影装置P1的投影范围重叠，但与测量投影装置P3的投影范围不重叠，因此测量投影装置P2、P3也可以在相同的投影定时进行测量光的投影。另外，在测量投影装置P1中进行摄像图像的读出及位置信息的运算的运算中的定时，测量投影装置P2进行测量光的投射。另外，在测量投影装置P1中投射测量光的期间的定时，测量投影装置P2进行摄像图像的读出以及位置信息的运算。另外，测量投影装置P1在由本装置投射影像内容的期间的定时进行测量光的投影。
这样，在本实施方式中，通过定时控制部来控制多个测量投影装置，使每个装置交替地进行测量光的投影和曝光，并执行对象物的位置测量。由此，能够防止多个测量投影装置间的测量光的干涉。特别地，在相邻的测量投影装置中不会同时投射测量光，在投影范围重叠的区域中能够防止测量光的干涉。因而，能够在投影系统的各测量投影装置中实施适当的位置测量。例如，在使用多个测量投影装置对舞者等活动的对象物进行位置测量和影像投影的情况下，能够一边实时且准确地测量位置一边重复进行影像投影。另外，在存在屏幕等固定的对象物和舞者等活动的对象物的情况下，即使是使用多个测量投影装置的投影系统，也能够实时且准确地测量对象物的位置，与各个对象物的位置相匹配地分别生成影像内容并进行投射。
图12是示出本实施方式所涉及的测量投影装置的功能结构的第二例的框图。测量投影装置的功能结构的第二例是对上述第一例的测量投影装置的结构进行部分变更并进行了功能追加的结构例。本实施方式的运算装置123具有用于输入设定信息的设定输入部131。其它结构和功能与图10示出的第一例的运算装置103相同，因此在此仅说明与第一例不同的部分。
设定输入部131根据依次动作的测量投影装置的相位数或者同时使用的测量投影装置的数量等，来输入用于设定测量光的发光时间的分割数以及测量光的发光光量的设定信息。设为以下结构即可：在由设置在外部的计算机等形成的控制装置中生成设定信息，并将生成的设定信息传输到测量投影装置的设定输入部131。设定输入部131将所输入的设定信息传输到图像输出部410和红外光投影装置102，并设定测量光的发光时间以及测量光的发光光量。
在本实施方式中，在利用n个测量投影装置交替地进行位置测量的情况下，将进行测量图案投影和摄像机曝光的期间分割为单位时间的1/n。另外，随着将测量图案投影的期间设为1/n，使不可见光的测量光的发光量增加。例如，将红外LED光源的发光时的驱动电流增加到n倍。此时，根据发光时间来改变红外LED光源的发光时的峰值功率即可。因此，不限于红外LED光源的驱动电流，能够通过驱动电压、PWM比率等各种方法来控制驱动电力。而且，将包含分割后的测量图案投影和摄像机曝光的时间以及增加后的驱动电流的设定信息从设定输入部131传输到图像输出部410和红外光投影装置102，并且经由图像输出部410传输到图像输入部401。
此外，在测量投影装置高速地进行测量图案投影、摄像机曝光、摄像图像的读出传输、位置信息测量的运算、影像投影这一系列处理的情况下，摄像图像的读出传输的处理被限速(即存在瓶颈)的可能性高。因此，测量投影装置优选构成为以读出传输时间为基准(单位时间)使各处理时间可变，以高速地实施该一系列处理。例如，也可以将测量图案投影(以及摄像机曝光)的期间设为读出传输时间(单位时间)的1/n。另外，此处的单位时间优选与实施摄像装置以及/或者运算装置的最大限度的动作时的读出传输的处理所需的时间相当。另外，这样，在单位时间基于摄像装置以及/或者运算装置的性能的情况下，既可以将单位时间事先存储在测量投影装置内部的存储器中，也可以经由期望的网络从测量投影装置外部传输单位时间，还可以在测量投影装置中实际测试并测量单位时间。
图13是示出本实施方式所涉及的投影系统的动作的第二例的时序图。在图13中，示出了由3个测量投影装置P1、P2、P3以时间分割方式交替地进行位置测量的情况下的动作例。在该情况下，将进行测量图案投影和摄像机曝光的期间设定为短到通常的单位时间的1/3(例如1/3毫秒)，将红外LED光源的驱动电流(驱动功率)增加到3倍。由此，红外LED光源成为例如2～3倍左右的发光光量。在LED等光源中，由每单位时间的平均电流来决定驱动电流的额定值，因此在分割发光时间并进行间歇点亮的情况下，能够使单位时间的平均电流相同并使最大电流增大。即，能够不改变消耗电力地增加最大发光量。此外，此处的动作例中的相位数与测量投影装置的个数同为3个。
多个测量投影装置P1、P2、P3按照从定时控制部150输出的定时信号，在规定的单位时间的1/3的期间分别依次交替地进行红外光的测量图案投影和摄像机曝光。在图示例中，按照测量投影装置P1→P2→P3的顺序，在一个单位时间内交替地进行测量图案投影和摄像机曝光。然后，测量投影装置P1、P2、P3在各自的测量图案投影和摄像机曝光结束的时间点，在一个单位时间内进行图案图像的摄像图像的读出以及对象物的位置信息的运算，之后，在一个单位时间内进行与对象物的位置信息相应的影像内容的制作以及影像投影。此时，进行红外光的测量图案投影和摄像机曝光的时间比进行摄像图像的读出和位置信息的运算的时间短。
在本实施方式中，通过将进行测量图案投影和摄像机曝光的期间进行分割来使该期间缩短，由此能够在保持位置测量和影像投影的帧速率的状态下使用了多个测量投影装置进行投影。另外，通过增加测量光的发光光量，能够提高位置测量的精度。
图14是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第三例的图。投影系统的结构的第三例是对测量投影装置的定时控制部的结构进行变更后的结构例。本实施方式的投影系统具有作为主装置的测量投影装置160A和作为从装置的测量投影装置160B，来作为多个测量投影装置。作为从装置的测量投影装置160B具备检测不可见光的测量光的光传感器153。与测量投影装置的第一例的外部同步接口152同样地，光传感器153作为定时控制部发挥功能。其它结构及功能与上述的第一例及第二例的结构及功能相同，因此在此仅说明不同的部分。
图15是示出本实施方式所涉及的投影系统的动作的第三例的时序图。在图15中，示出了利用3个测量投影装置P1、P2、P3以时间分割方式交替地进行位置测量的情况下的动作例。在此，中央的测量投影装置P2作为主装置发挥作用，左侧的测量投影装置P1、右侧的测量投影装置P3作为从装置发挥作用。此外，此处的动作例中的相位数为2，比测量投影装置的个数少。
首先，作为主装置的测量投影装置P2进行测量图案投影和摄像机曝光。此时，由于相邻的测量投影装置的投影范围重叠，因此在作为从装置的测量投影装置P1、P3中，利用光传感器153来接收不可见光的测量光，并检测主装置的测量光的投影。作为从装置的测量投影装置P1、P3利用光传感器153来接收作为主装置的测量投影装置P2投射出的不可见光的测量光，来作为定时信号。
如果由作为主装置的测量投影装置P2进行的测量光的投射结束，则在作为从装置的测量投影装置P1、P3中利用光传感器153探测出测量光的发光停止，将成为测量图案投影开始的触发的定时信号输入到图像输出部410。由此，作为从装置的测量投影装置P1、P3进行测量图案投影和摄像机曝光。此外，在图示例中，与图13所示的投影系统的动作的第二例同样地，示出了进行测量光的发光时间的分割以及测量光的发光光量的增加的情况。在作为从装置的测量投影装置P1、P3中进行测量光的投射的期间，利用光传感器153检测本装置的测量光，但例如在本装置投射测量图案时，屏蔽光传感器153的输出等以使得仅检测由作为主装置的测量投影装置P2投射的测量光即可。
此时，由于测量投影装置P2的投影范围与测量投影装置P1、P3的投影范围重叠，因此在与测量投影装置P1、P3的投影定时不同的投影定时进行测量光的投射。另外，测量投影装置P1的投影范围与测量投影装置P2的投影范围重叠，但不与测量投影装置P3的投影范围重叠，因此测量投影装置P1、P3在相同的投影定时进行测量光的投射。由此，能够使相位数比测量投影装置的个数少。即，能够在防止测量光的干涉的同时以更短的时间高效率地执行对象物的测量。
然后，测量投影装置P1、P2、P3在各自的测量图案投影和摄像机曝光结束的时间点，在一个单位时间内进行图案图像的摄像图像的读出以及对象物的位置信息的运算，之后，在一个单位时间内进行与对象物的位置信息相应的影像内容的制作以及影像投影。
在本实施方式中，通过具备由光传感器形成的定时控制部，无需设置外部同步接口等通信部，就能够实施多个测量投影装置中的测量光的定时控制。
如上所述，本实施方式的投影系统是包括多个测量投影装置100来作为对对象物105、106进行位置测量和投影的投影装置的投影系统。测量投影装置100具有：红外光投影装置102，其向对象物投射作为不可见光的红外光的测量光；摄像装置101，其接收从对象物反射的测量光的反射光并进行拍摄；运算装置103，其基于测量光的反射光来计算对象物的位置信息；以及可见光投影装置104，其基于对象物的位置信息来投射可见光的影像内容。在多个测量投影装置100中，第一测量投影装置和第二测量投影装置在不同的投影定时投射测量光。
由此，能够防止多个投影装置中的测量光的干涉。例如，即使在相邻的投影装置的投影范围重叠的情况下，也能够通过将测量光的投影定时设定为不同的定时来防止测量光的干涉，能够进行适当的位置测量。因而，能够在使用了多个投影装置的投影系统中适当地执行对象物的测量和影像的投影。
另外，在投影系统中，第二测量投影装置的红外光投影装置102在第一测量投影装置的运算装置103进行与位置信息有关的运算的期间投射测量光。由此，能够在防止测量光的干涉的同时在短时间内高效地执行对象物的测量。
另外，在投影系统中，第二测量投影装置的运算装置103在第一测量投影装置的可见光投影装置104正在投射影像内容的期间进行与位置信息有关的运算，来计算对象物的形状和位置。由此，能够在防止测量光的干涉的同时在短时间内高效地执行对象物的测量。
另外，在投影系统中，第一测量投影装置的红外光投影装置102在第一测量投影装置的可见光投影装置104正在投射影像内容的期间投射测量光。由此，能够在防止测量光的干涉的同时在短时间内高效地执行对象物的测量和影像的投影。
另外，在投影系统中，第二测量投影装置的红外光投影装置102在向运算装置103传输与由摄像装置101接收到的反射光有关的信息的期间投射测量光。由此，能够在短时间内高效地执行对象物的测量。
另外，在投影系统中，测量投影装置100使利用红外光投影装置102投射不可见光的测量光的时间比向运算装置103传输与由摄像装置101接收到的反射光有关的信息的时间短。例如，以将向运算装置103传输与反射光有关的信息的时间除以投影系统中的多个测量投影装置的装置数所得到的短时间等进行测量光的发光。由此，能够在短时间内进行对象物的位置测量，能够在短时间内高效地执行对象物的测量。另外，由于能够发光量使伴随测量光的发光时间的缩短而增加，因此能够有助于提高位置测量的精度。
另外，在投影系统中，测量投影装置100根据投影系统中的测量投影装置的数量、在投影系统中同时使用的测量投影装置的数量、在投影系统中依次动作的测量投影装置的相位数中的至少一方来设定投射测量光的时间。例如，在使用3个测量投影装置的情况下，将测量光的投射时间设定为通常的运算时间和投影时间的1/3的时间。另外，将测量光的发光量例如设定为3倍。通过像这样将测量光的投影时间进行分割以使其缩短，能够在短时间内进行对象物的位置测量，能够在保持位置测量和影像投影的帧速率的状态下使用多个测量投影装置进行投影。另外，通过增加测量光的发光光量，能够提高位置测量的精度。
另外，在投影系统中，测量投影装置100根据设定的投射不可见光的测量光的时间，来调整红外光投影装置102的光源的驱动电力。例如，使红外LED光源的发光时的峰值功率根据投影系统中的测量投影装置的相位数等、不可见光的测量光的发光时间发生变化。由此，能够在使测量光的发光时的单位时间的平均功率相同的状态下增大最大电力，能够增加最大发光量，因此能够提高位置测量的精度。
另外，在投影系统中具有控制投影定时的定时控制部150，测量投影装置100从定时控制部150接收定时信号，在按照定时信号的规定定时投射测量光。作为定时控制部150，例如使用设置在装置外部的定时发生器151、设置在装置内部的外部同步接口152、探测不可见光的光传感器153等。由此，能够在多个测量投影装置100中适当地控制测量光的投影定时，以使其同步。
另外，在投影系统中，第一测量投影装置和第二测量投影装置例如作为从装置发挥功能，从控制投影定时的定时控制部150接收定时信号，在按照定时信号的规定定时投射测量光。由此，能够在多个测量投影装置100中适当地控制测量光的投影定时，以使其同步。
另外，在投影系统中，第二测量投影装置例如作为从装置发挥功能，例如从作为主装置发挥功能的第一测量投影装置接收定时信号，在按照定时信号的规定定时投射测量光。由此，能够在多个测量投影装置100中适当地控制测量光的投影定时，以使其同步。
另外，在投影系统中，第二测量投影装置具有探测不可见光的光传感器153，通过光传感器153接收第一测量投影装置投射出的不可见光的测量光，来作为定时信号。这样，能够将其它的测量投影装置所投射的测量光用作定时信号，来适当地控制测量光的投影定时，以使其同步。
另外，在投影系统中，测量光的投影范围与第一测量投影装置及第二测量投影装置的测量光的投影范围重叠的第三测量投影装置在与第一测量投影装置及第二测量投影装置的投影定时不同的投影定时投射测量光。由此，能够防止多个测量投影装置中的测量光的干涉，能够在使用了多个投影装置的投影系统中适当地执行对象物的测量和影像的投影。
另外，在投影系统中，测量光的投影范围与第一测量投影装置的测量光的投影范围重叠且不与第二测量投影装置的测量光的投影范围重叠的第三测量投影装置在与第二测量投影装置的投影定时相同的投影定时投射测量光。由此，能够防止多个测量投影装置中的测量光的干涉，并且能够在短时间内高效地执行对象物的测量。
本实施方式的投影装置是包括对对象物105、106进行位置测量和投影的多个投影装置的投影系统中的测量投影装置100。测量投影装置100具有：红外光投影装置102，其向对象物投射作为不可见光的红外光的测量光；摄像装置101，其接收从对象物反射的测量光的反射光并进行拍摄；运算装置103，其基于测量光的反射光来计算对象物的位置信息；以及可见光投影装置104，其基于对象物的位置信息来投射可见光的影像内容。测量投影装置100在与其它测量投影装置的投影定时不同的投影定时投射测量光。由此，能够在使用了多个投影装置的投影系统中适当地执行对象物的测量和影像的投影。
另外，在投影装置中，从其它的第一测量投影装置接收定时信号，在按照定时信号的规定定时投射测量光。由此，能够在多个测量投影装置100中适当地控制测量光的投影定时，能够与其它测量投影装置同步地防止测量光的干涉。
另外，在投影装置中，向其它的第二测量投影装置发送定时信号，在按照定时信号的规定定时投射测量光。由此，能够在多个测量投影装置100中适当地控制测量光的投影定时，防止与其它测量投影装置同步而发生测量光的干涉。
本实施方式的投影方法是投影系统的投影方法，所述投影系统包括多个测量投影装置100来作为对对象物105、106进行位置测量和投影的投影装置。在测量投影装置100中，通过红外光投影装置102来向对象物投射作为不可见光的红外光的测量光，通过摄像装置101来接收从对象物反射的测量光的反射光并进行拍摄，通过运算装置103，基于测量光的反射光来计算对象物的位置信息，通过可见光投影装置104，基于对象物的位置信息来投射可见光的影像内容。在多个测量投影装置100中，第一测量投影装置和第二测量投影装置在不同的投影定时投射测量光。由此，能够在使用了多个投影装置的投影系统中适当地执行对象物的测量和影像的投影。
接着，作为本实施方式的其它例，例示在具有多个投影装置的投影系统中进行投影时间和投影范围等投影动作的调整时能够容易地掌握多个投影范围的位置关系的投影调整程序以及投影调整方法。
(投影系统以及投影调整装置的结构)
图16是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第四例的图。在本实施方式中，示出以下例子：在如图16所示的投影系统中，使用由个人计算机(PC)等构成的投影调整装置200进行多个测量投影装置100的投影动作的调整或者辅助用户进行投影动作的调整作业。在此，假定以下情况：为了利用多个测量投影装置100对对象物105、106进行多面投影并覆盖大面积的区域，以各测量投影装置100的投影范围的一部分重叠的方式设定投影范围。
投影调整装置200与具有信息显示用的显示器的监视器250连接，在监视器250中显示包含用于调整投影动作的各种投影信息的显示画面。投影调整装置200由具有处理器和存储器的PC等信息处理装置构成，通过执行规定的计算机程序来实现投影信息的显示、投影动作的自动调整等功能。
图17是示出本实施方式所涉及的投影调整装置的功能结构的框图。投影调整装置200具有处理部210、存储部220以及通信接口(I/F)230。投影调整装置200经由通信接口230而与测量投影装置100连接，来进行与测量动作有关的设定信息、投影范围信息、对象物的位置测量信息等各种信息的发送和接收。投影调整装置200与显示部240及输入部260连接，用于将显示画面显示于显示部240以及从输入部260输入操作指示。
存储部220具有存储设备，该存储设备包括由闪存等形成半导体存储器、由SSD(Solid State Drive：固态硬盘)、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等形成的存储设备等中的至少某一方。存储部220用于存储执行与投影动作的调整有关的功能的投影调整程序221。
处理部210具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)等处理器。处理部210按照投影调整程序221执行处理，来实现位置关系显示211、投影时间设定212等的功能。
通信接口230是通过有线通信或无线通信来与测量投影装置100等外部装置之间进行信息的发送和接收的接口。作为有线通信接口，例如可以使用USB(Universal SerialBus：通用串行总线)、以太网(注册商标)等。作为无线的通信接口，例如可以使用Bluetooth(注册商标)、无线LAN等。
投影调整装置200通过图形显示、文本显示、图标显示、图表显示等各种显示方式显示多个测量投影装置的投影范围的配置、投影范围的重叠状态、投影范围的连接关系等投影位置信息的显示，来作为位置关系显示211的功能。投影调整装置200基于各测量投影装置的投影范围的配置、连接关系等投影位置信息进行与多个测量投影装置的投影定时、投影的顺序或相位等投影时间有关的设定，来作为投影时间设定212的功能。
(投影系统的操作)
在此，对具有多个测量投影装置的投影系统中的投影时间的设定以及投影范围的配置的一例进行说明。
图18A是示出本实施方式所涉及的投影系统的结构的第四例的图。第四例的投影系统具有多个(在图示例中为4个)测量投影装置100A、100B，利用这些测量投影装置100A、100B对对象物105、106进行位置测量和影像投影。
在第四例中，一个测量投影装置(P2)100A作为主装置发挥功能，其它的测量投影装置(P1、P3、P4)100B作为从装置发挥功能。在图18A中表示为在作为主装置的测量投影装置100A的内部具有定时控制部，但也可以在外部具有定时控制部。在该情况下，测量投影装置P2作为主装置在最初的投影期间从本装置投射测量光，或者作为从装置接受定时指示并在最初的投影期间投射测量光。此外，多个测量投影装置不限于利用有线的通信接口进行连接来使测量光的投影定时同步的结构，也可以是利用无线的通信接口进行连接的结构。另外，也可以设为使用如在图14的第三例的投影系统中示出的光传感器使测量光的投影定时同步的结构。当由测量投影装置P2进行的测量图案投影结束时，位于相邻两旁的测量投影装置P1、P3在下一个投影期间投射测量图案。由此，防止相邻的多个测量投影装置的测量光的干涉。
图18B是示出本实施方式所涉及的投影系统的第四例中的测量图案的投影时间的一例的时序图。测量投影装置P2在作为最初的投影期间的第一相位T1投射测量图案。在由测量投影装置P2进行的测量图案投射结束的定时，相邻两旁的测量投影装置P1、P3在作为下一个投影期间的第二相位T2投射测量图案。然后，在由测量投影装置P1、P3进行的测量图案投射结束的定时，测量投影装置P2再次在第一相位T1投射测量图案。此时，处于测量投影装置P3的旁边的测量投影装置P4与测量投影装置P2同时在第一相位T1投射测量图案。
此时，测量投影装置P2的投影范围与测量投影装置P1、P3的投影范围重叠，因此在与测量投影装置P1、P3的投影定时不同的投影定时(第一相位T1)进行测量光的投射。另外，测量投影装置P1的投影范围与测量投影装置P2的投影范围重叠但不与测量投影装置P3的投影范围重叠，因此测量投影装置P1、P3在相同的投影定时(第二相位T2)进行测量光的投射。
关于如上所述的多个测量投影装置P1～P4的投影时间，投影调整装置200能够基于投影范围的配置等决定各测量投影装置的投影动作的顺序、相位、投影定时等，并针对各测量投影装置进行设定。在后文中叙述投影调整装置200中的投影调整程序的处理的具体例。
像这样在4个测量投影装置中交替地投射测量光，由此即使彼此相邻的测量投影装置的投影范围重叠，也能够防止测量光的干涉。另外，在投影范围的重叠为2重的情况下，通过2个相位交替地投射测量光，由此能够在更短的时间内执行多个测量投影装置的位置测量和影像投影。
图19A是示出本实施方式所涉及的投影系统的第四例中的投影范围的一例的图。在第四例的投影系统中，假定各测量投影装置P1～P4的投影范围例如为如图19A所示那样的配置。在该情况下，投影调整装置200使用通过各测量投影装置P1～P4的位置测量得到的投影坐标的位置测量信息，来获取投影范围。投影调整装置200将测量投影装置P1的投影范围PE1、通过如图示例那样的四边形的图形显示测量投影装置P2的投影范围PE2、测量投影装置P3的投影范围PE3、测量投影装置P4的投影范围PE4显示在显示部240中。用户通过这样的投影位置信息的显示，能够识别多个测量投影装置P1～P4的投影范围。
图19B是示出本实施方式所涉及的投影系统的第四例中的测量图案的投影动作的一例的时序图。测量投影装置P1～P4在投射测量图案时，也能够进行包含表示各个装置所固有的装置ID的ID代码的测量图案的发光。在图示例中，测量投影装置P1设定了ID1，测量投影装置P2设定了ID2，测量投影装置P3设定了ID3，测量投影装置P4设定了ID4，各测量投影装置投射在测量图案的开头包含本装置的ID代码的测量图案。当测量投影装置P2投射测量光时，投影范围重叠的测量投影装置P1、P3能够探测由测量投影装置P2进行的测量光的投射。因此，测量投影装置P1、P3能够识别出在测量投影装置P2结束测量光的投射的时间点本装置能够投射测量光。因而，即使在多个测量投影装置的投影范围复杂地重叠的情况下，也能够识别由各测量投影装置进行的测量光的投射，能够适当地判定本装置应该投射测量光的定时。
(投影调整方法的一例)
图20是示出本实施方式所涉及的投影调整装置的投影调整方法的过程的流程图。在此，作为通过投影调整程序221进行的与位置关系显示211及投影时间设定212有关的处理的一例，示出进行多个投影范围的连接关系的显示以及各测量投影装置的投影定时的设定的处理过程。
投影调整装置200在处理部210中按照投影调整程序221执行处理。首先，投影调整装置200对显示部240进行GUI操作显示，显示用户操作用的操作画面来作为用户接口(S11)。然后，投影调整装置200按照用户操作来执行之后的处理。当由用户进行实施测量的操作指示时，投影调整装置200将对测量投影装置进行计数所得到的计数值初始化为i＝1(S12)，接着，执行第i个(在初始状态下为第一个)测量投影装置的投射投影(S13)。作为投射投影，执行上述测量光的投射。此时，投影调整装置200在所有的测量投影装置中利用摄像装置的摄像机来拍摄由第i个测量投影装置进行的测量光的投射(S14)。
投影调整装置200根据所有测量投影装置的摄影结果，针对第i个测量投影装置的投影范围判定有无重叠、与哪个测量投影装置重叠等投影范围的连接关系(S15)。在存在投影范围的重叠的情况下，利用其它的测量投影装置来拍摄测量光。能够根据拍摄到测量光的测量投影装置的位置来判定多个测量投影装置中的投影范围的连接关系。
接着，投影调整装置200将测量投影装置的计数值设为i＝i+1(S16)，并判定计数值i是否小于测量投影装置的数量(S17)。在计数值i小于测量投影装置的数量的情况下(S17：“是”)、即存在未处理投影范围的连接关系的判定的测量投影装置的情况下，与上述同样地重复进行步骤S13～S17的处理。也就是说，投影调整装置200使所有测量投影装置依次执行投射测量光并利用其它测量投影装置进行拍摄的动作，并判定各个测量投影装置的投影范围的连接关系。关于该利用各测量投影装置投射测量光以及在所有测量投影装置中进行摄像的测量处理，既可以仅在用户进行了实施测量的操作指示时执行，也可以每隔规定时间自动地执行。
在计数值i与测量投影装置的数量相等的情况下(S17：“否”)，投影调整装置200生成表示各测量投影装置的投影范围的连接关系的投影位置信息。在此，作为一例，制作表示投影范围的连接关系的图表显示的显示画面(S18)。然后，投影调整装置200在显示部240的操作画面上描绘图表，来进行表示各测量投影装置的投影范围的连接关系的图表显示(S19)。
当由用户进行自动分配投影定时的操作指示时，投影调整装置200基于制作出的上述图表等投影位置信息，来计算各测量投影装置的投影范围间的距离，并设定作为起点的测量投影装置(S21)。作为起点的测量投影装置也可以被设定为作为主装置的测量投影装置。接着，投影调整装置200从作为起点的测量投影装置起依次追溯所连接的测量投影装置，在投影范围没有重叠的状态下递归地分配表示投影定时的顺序的时隙编号(S22)。时隙编号相当于上述投影期间的相位。关于该各测量投影装置的投影定时的分配处理，在用户进行了自动分配的操作指示时，在上述步骤S13～S17的测量处理未完成的情况下，可以在执行测量处理之后执行投影定时的分配处理。
这样，通过判定测量投影装置的投影范围的连接关系并且生成并显示表示连接关系的投影位置信息，用户能够容易地掌握多个测量投影装置的投影范围的位置关系。通过用图形等表示各投影范围的影像显示、用节点和连接线等表示各投影范围的重叠等连接关系的图表显示等，用户能够一眼识别出多个投影范围的位置关系，能够提供可视性良好的投影位置信息的显示。由此，能够在用户调整测量投影装置的投影范围以及/或者投影定时等的情况下有效地实施投影动作的调整作业的辅助。
另外，通过决定作为起点的测量投影装置、从作为起点的测量投影装置起依次进行投影定时的分配，能够防止多个测量投影装置中的测量光的干涉，并且能够设定与各投影范围的配置相应的适当的投影顺序和相位等投影定时。另外，作为成为测量光投影的起点的测量投影装置，能够设定效率良好的最佳的测量投影装置。
下面，例示由投影调整装置200生成的投影位置信息的显示的各种方式。
图21A是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第一例的图。图21B是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的图表显示的第一例的图。投影位置信息的显示的第一例示出由投影调整装置200生成的投影位置信息的显示的一例。
投影调整装置200进行如图21A所示的多个测量投影装置的投影范围的影像显示或者如图21B所示的多个测量投影装置的投影范围的图表显示，来作为在显示部240的操作画面中显示的投影位置信息。在图21A的影像显示中，在作为多个测量投影装置100而具有9个测量投影装置P1～P9的情况下，通过四边形的图形显示来示意性地示出各测量投影装置P1～P9的投影范围PE1～PE9。通过该影像显示，用户能够容易地识别投影范围PE1～PE9的配置以及连接关系。另外，也可以显示各测量投影装置的投影范围351，并且通过颜色或图案等将投影范围重叠为2重的2重投影范围352、投影范围重叠为3重的3重投影范围353以及投影范围重叠为4重的4重投影范围354等相区别地进行强调显示。由此，用户通过影像显示能够容易地掌握投影范围重叠的区域和重叠的状态。
在图21B的图表显示中，用圆标记等节点(节)361显示各测量投影装置P1～P9的投影范围的位置，并通过用连接线362将各个投影范围重叠且具有连接关系的节点361之间进行连接所得到的图表来示出。通过该图表显示，用户能够一目了然地确认各测量投影装置的投影范围的连接关系。另外，在各测量投影装置P1～P9处也可以显示表示测量光的投影定时的相位T1～T4。另外，在设定作为主装置的测量投影装置的情况下，也可以通过颜色或图案、标记等对作为主装置的测量投影装置进行识别显示。此外，在图21B中，图表显示设为不具有连接线362的方向的无方向图表的显示，但在测量光的干涉仅为一个方向的情况下，也可以设为在连接线362上示出箭头等表示干涉方向的有方向图表的显示。例如，在对象物为复杂的形状且第一测量投影装置与第二测量投影装置发生干涉、但在相反方向上不发生第二测量投影装置与第一测量投影装置的干涉等情况下，只要设为有方向图表的显示即可。
在此，使用图21A、图21B的显示例来说明在多个测量投影装置中设定作为起点的测量投影装置以及自动分配各测量投影装置的投影定时的具体例。投影调整装置200根据图21A的影像显示来生成图21B的图表显示。在各测量投影装置的节点361处，在与旁边的测量投影装置之间发生了投影范围重叠的部位，利用连接线362将节点361之间进行连接。投影调整装置200针对各测量投影装置的节点计算与其它节点之间的距离，提取最远节点的距离为最小的节点、即到达其它所有节点的到达步数为最小的节点，并将其设为作为起点的测量投影装置的节点。关于多个节点间的距离，能够通过例如迪杰斯特拉(Dijkstra)法来计算最短路径。也可以将作为起点的测量投影装置设定为作为主装置的测量投影装置。在图示例中，由于位于中央的测量投影装置P5能够一步到达其它所有的测量投影装置的节点，因此将该测量投影装置P5设定为作为起点的测量投影装置。然后，投影调整装置200从作为起点的测量投影装置P5的节点起依次递归地分配表示投影定时的顺序的时隙编号，使得在相邻的节点处没有重叠。在图示例中，将测量投影装置P5设定为第一相位T1，将测量投影装置P4、P6设定为第二相位T2，将测量投影装置P2、P8设定为第三相位T3，将测量投影装置P1、P3、P7、P9设定为第四相位T4。
投影调整装置200实时地执行上述多个测量投影装置的投影范围的测量处理，根据当前的测量投影装置的配置来更新投影位置信息的影像显示或图表显示。由此，在用户手动地调整测量投影装置的投影范围以及/或者投影定时等的情况下实施投影动作的调整作业的辅助。
图22A是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第二例的图。图22B是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的图表显示的第二例的图。投影位置信息的显示的第二例例示了一部分测量投影装置的投影范围从图21A、图21B所示的第一例的状态起移位了的情况。
如图22A的影像显示那样，假定以下状态：位于图中右下方的测量投影装置P9的投影范围PE9向下侧移位，与测量投影装置P6的投影范围PE6之间的重叠消失。在该情况下，在图22B的图表显示中，不显示测量投影装置P9的节点与测量投影装置P6的节点之间的连接线，用户就能够识别出在测量投影装置P6与P9之间没有干涉且没有连接关系。另外，根据图22A的影像显示能够识别出在投影范围PE6、PE9之间产生了不连续的区域。用户能够一边观察由投影调整装置200生成的投影位置信息的显示，一边确认各测量投影装置的投影范围的配置，从而调整投影范围以成为适当的配置。另外，用户也能够基于投影位置信息的显示来设定并调整多个测量投影装置的投影动作的顺序、相位、投影定时等。
图23A是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第三例的图。图23B是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的图表显示的第三例的图。投影位置信息的显示的第三例示出了由投影调整装置200生成的投影位置信息的显示的其它例。
投影调整装置200进行如图23A所示的多个测量投影装置的投影范围的影像显示或者如图23B所示的多个测量投影装置的投影范围的图表显示，来作为要显示在显示部240的操作画面中的投影位置信息。在图23A的影像显示中，在作为多个测量投影装置100而具有4个测量投影装置P1～P4的情况下，通过四边形的图形显示来示意性地示出各测量投影装置P1～P4的投影范围PE1～PE4。在本例中，通过颜色或图案等分别将用A区域表示的投影范围重叠为2重的2重投影范围371和用B区域表示的投影范围重叠为3重的3重投影范围372相区别地进行强调显示。
在图23B的图表显示中，用圆标记等节点(节)361显示各测量投影装置P1～P4的投影范围的位置，用连接线362将各个投影范围重叠且具有连接关系的节点361之间进行连接，并且用多种节点对存在重叠的部位进行强调显示，从而能够更容易理解并视觉识别投影范围的重叠状态。在图示例中，利用2重的重叠节点381示出A区域，利用3重的重叠节点382示出B区域。表示重叠部位的重叠节点381和382以通过颜色、图案、形状等进行重叠数、重叠区域的大小等的区分的方式进行显示。
通过这些影像显示、图表显示，用户能够容易地视觉识别多个测量投影装置的投影范围重叠的位置、重叠的投影范围的数量、重叠的测量投影装置间的位置关系等投影范围的各种状态。特别地，关于重叠部位也利用图表显示的节点来表示，用户能够一目了然地掌握投影范围的重叠数、重叠关系等。
图24是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第四例的图。图25是示出本实施方式所涉及的投影调整装置中的多个测量投影装置的投影范围的影像显示的第五例的图。投影位置信息的显示的第四例和第五例示出了用于辅助用户进行投影动作的调整作业的投影位置信息的显示例。
投影调整装置200进行如图24所示的多个测量投影装置的投影范围的影像显示，来作为显示在显示部240的操作画面中的投影位置信息。在图示例中，通过四边形的图形显示来示意性地示出多个测量投影装置的投影范围，并且示出各测量投影装置的投影定时的相位T1～T4。
在多个测量投影装置的投影范围相邻的情况下，就外周为四边形的四边的投影范围而言，最大的重叠数为4，关于投影定时，通过设定4个相位T1～T4，能够进行所有的测量投影装置的投影。在此，也可以通过颜色或图案等将4重的投影范围391相区别地显示，使用户能够视觉识别投影范围的重叠区域和重叠数。
假定以下情况：用户通过调整一部分测量投影装置的投影范围来使其移位，来从图24示出的第四例的状态变为图25所示的第五例。在该情况下，通过在图中使从上数第二层和第四层各层3个共计6个测量投影装置的投影范围沿图中左右方向错开位置地配置，能够使投影范围的最大重叠数为3。在该情况下，关于投影定时，通过设定3个相位T1～T3，能够进行所有的测量投影装置的投影。在此，也可以通过颜色或图案等将3重投影范围392相区别地显示，来使用户能够视觉识别投影范围的重叠区域和重叠数。这样，通过调整多个测量投影装置的投影范围以使得能够以3个相位覆盖所有的区域，能够执行高效的位置测量和影像投影。
通过如上所述那样的影像显示，能够辅助投影动作的调整作业，以使得用户能够设定适当的投影范围和投影定时。此外，在投影位置信息的显示中存在需要4个相位的投影的4重投影范围的情况下，通过利用显眼的颜色或标记等对该区域进行警告显示，也能够进行辅助以使用户能够容易地进行能够进行3个相位的投影动作的投影范围的配置设定。另外，也能够计算投影范围的位置调整时的移动方向、移动量等来进行辅助。
如上所述，本实施方式的投影调整程序是在投影系统中使计算机执行与测量投影装置100的投影动作的调整有关的处理的投影调整程序，该投影系统包括多个测量投影装置100来作为对对象物105、106进行位置测量和投影的投影装置。该投影调整程序例如由与投影系统的测量投影装置100连接的投影调整装置200执行。关于投影调整程序，在投影系统的第一测量投影装置中向对象物投射不可见光的测量光，在投影系统的第二测量投影装置中接收从对象物反射的测量光的反射光，基于接收到的测量光的反射光来判定第一测量投影装置的投影范围的连接关系。另外，关于投影调整程序，对所有处理对象的投影装置执行连接关系的判定处理，生成表示投影系统中的各测量投影装置的投影范围的连接关系的投影位置信息，并显示在显示部中。
由此，在配置多个投影装置的情况下，用户能够容易地掌握投影范围有无重叠、重叠关系、重叠数等多个投影范围的位置关系。另外，能够有效地实施投影动作的调整作业的辅助，使得用户能够设定适当的投影范围和投影定时。
另外，在投影调整程序中，生成表示测量投影装置的投影范围的影像显示，来作为投影位置信息的显示。由此，例如用户根据投影范围的图形显示等影像显示，能够容易地掌握多个测量投影装置中的各投影范围的配置、投影范围的重叠关系等多个投影范围的位置关系。
另外，在投影调整程序中，生成包括表示测量投影装置的投影范围的位置的节点以及表示基于投影范围的重叠得到的节点间的连接关系的连接线的图表显示，来作为投影位置信息的显示。由此，根据图表显示的节点能够掌握多个测量投影装置中的各投影范围的配置，另外，根据连接线能够容易地掌握各投影范围的连接关系(重叠的状态)。
另外，在投影调整程序中，在多个测量投影装置的投影范围中存在重叠的情况下，对重叠部位进行强调显示。由此，一眼就能够容易地识别投影范围的重叠部位，能够容易地掌握各投影范围的连接关系。
另外，在投影调整程序中，在多个测量投影装置的投影范围中存在重叠的情况下，在重叠部位显示表示投影范围的重叠状态的重叠节点。由此，一眼就能够容易地识别投影范围的重叠部位和重叠数等重叠状态，能够容易地掌握各投影范围的连接关系。
另外，在投影调整程序中，基于表示投影范围的连接关系的投影位置信息，来计算各个测量投影装置的投影范围间的距离，将与其它测量投影装置的距离为最小的测量投影装置设定为作为起点的测量投影装置。由此，能够基于各测量投影装置的投影范围的配置，将例如作为主装置的测量投影装置等作为测量光投影的起点的测量投影装置设定为效率良好的最佳的测量投影装置。
另外，在投影调整程序中，在投影范围内没有重叠的状态下，从作为起点的测量投影装置起依次递归地分配投影定时。由此，能够防止多个测量投影装置中的测量光的干涉，并且能够设定与各投影范围的配置相应的适当的投影顺序以及相位等投影定时。
本实施方式的投影调整方法是在投影系统中执行与测量投影装置100的投影动作的调整有关的处理的投影调整装置200的投影调整方法，该投影系统包括多个测量投影装置100来作为对对象物105、106进行位置测量和投影的投影装置。关于该投影调整方法，在投影系统的第一测量投影装置中，向对象物投射不可见光的测量光，在投影系统的第二测量投影装置中，接收从对象物反射的测量光的反射光，基于接收到的测量光的反射光来判定第一测量投影装置的投影范围的连接关系。另外，关于投影调整方法，对全部处理对象物的投影装置执行连接关系的判定处理，生成表示投影系统中的各测量投影装置的投影范围的连接关系的投影位置信息，并显示在显示部中。由此，在配置多个投影装置的情况下，能够容易地掌握多个投影范围的位置关系。
以上参照附图对各种实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述例子，这是不言而喻的。本领域技术人员在权利要求书所记载的范畴内能够想到各种变更例或修改例，这是显而易见的，这些例子当然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的宗旨的范围内，也可以将上述实施方式中的各构成要素任意地组合。
此外，本申请基于2018年5月17日申请的日本专利申请(日本特愿2018-095729)的优先权，在本申请中参照并引用其内容。
产业上的可利用性
本公开作为能够在使用了多个投影装置的投影系统中适当地执行对象物的测量和影像的投影的投影系统、投影装置以及投影方法是有用的。
附图标记说明
100、100A、100B、140、160A、160B：测量投影装置；101：摄像装置；102：红外光投影装置；103：运算装置；104：可见光投影装置；105：第一对象物；106：第二对象物；111：透镜光学系统；112：红外LED光源；113：显示设备；131：设定输入部；142：投影装置；150：定时控制部；151：定时发生器；152：外部同步接口(I/F)；153：光传感器；200：投影调整装置；210：处理部；220：存储部；221：投影调整程序；230：通信接口(I/F)；240：显示部；250：监视器；260：输入部；401：图像输入部；402：图案解码部；405：坐标转换部；407：坐标插值部；408：内容生成部；410：图像输出部；411：图案生成部。

Claims (18)

1.一种投影系统，包括对对象物进行位置测量和投影的多个投影装置，
所述投影装置具有：
不可见光投影部，其向所述对象物投射不可见光的测量光；
受光部，其接收从所述对象物反射的测量光的反射光；
运算部，其基于所述测量光的反射光来计算所述对象物的位置信息；以及
可见光投影部，其基于所述对象物的位置信息来投射可见光的影像内容，
在多个所述投影装置中，第一投影装置和第二投影装置在不同的投影定时投射所述测量光。
2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，
所述第二投影装置的不可见光投影部在所述第一投影装置的运算部进行与所述位置信息有关的运算的期间投射所述测量光。
3.根据权利要求1或2所述的投影系统，其特征在于，
所述第二投影装置的运算部在所述第一投影装置投射影像内容的期间进行与所述位置信息有关的运算，来计算所述对象物的形状和位置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
所述第一投影装置的不可见光投影部在所述第一投影装置投射影像内容的期间投射所述测量光。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
所述第二投影装置的不可见光投影部在向所述运算部传输与由所述受光部接收到的所述反射光有关的信息的期间投射所述测量光。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
在所述投影装置中，投射所述不可见光的测量光的时间比向所述运算部传输与由所述受光部接收到的所述反射光有关的信息的时间短。
7.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，
投射所述不可见光的测量光的时间是根据所述投影系统中的投影装置的数量、在所述投影系统中同时使用的投影装置的数量以及在所述投影系统中依次动作的投影装置的相位数中的至少一方来设定的。
8.根据权利要求7所述的投影系统，其特征在于，
在所述投影装置中，根据设定的投射所述不可见光的测量光的时间，来调整所述不可见光投影部的光源的驱动电力。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
还具有控制所述投影定时的定时控制部，
所述投影装置从所述定时控制部接收定时信号，在按照所述定时信号的规定定时投射所述测量光。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
所述第一投影装置和所述第二投影装置从控制所述投影定时的定时控制部接收定时信号，在按照所述定时信号的规定定时投射所述测量光。
11.根据权利要求1至8中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
所述第二投影装置从所述第一投影装置接收定时信号，在按照所述定时信号的规定定时投射所述测量光。
12.根据权利要求11所述的投影系统，其特征在于，
所述第二投影装置具有探测不可见光的光传感器，通过所述光传感器接收所述第一投影装置投射出的所述不可见光的测量光，来作为所述定时信号。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
所述测量光的投影范围与所述第一投影装置及所述第二投影装置的所述测量光的投影范围重叠的第三投影装置在与所述第一投影装置及所述第二投影装置的投影定时不同的投影定时投射所述测量光。
14.根据权利要求1至12中的任一项所述的投影系统，其特征在于，
所述测量光的投影范围与所述第一投影装置的所述测量光的投影范围重叠且不与所述第二投影装置的所述测量光的投影范围重叠的第三投影装置在与所述第二投影装置的投影定时相同的投影定时投射所述测量光。
15.一种投影装置，是包括对对象物进行位置测量和投影的多个投影装置的投影系统中的投影装置，所述投影装置具有：
不可见光投影部，其向所述对象物投射不可见光的测量光；
受光部，其接收从所述对象物反射的测量光的反射光；
运算部，其基于所述测量光的反射光来计算所述对象物的位置信息；以及
可见光投影部，其基于所述对象物的位置信息来投射可见光的影像内容，
所述投影装置在与其它投影装置的投影定时不同的投影定时投射所述测量光。
16.根据权利要求15所述的投影装置，其特征在于，
从其它的第一投影装置接收定时信号，在按照所述定时信号的规定定时投射所述测量光。
17.根据权利要求15所述的投影装置，其特征在于，
向其它的第二投影装置发送定时信号，在按照所述定时信号的规定定时投射所述测量光。
18.一种投影方法，是包括对对象物进行位置测量和投影的多个投影装置的投影系统的投影方法，
在所述投影装置中，
通过不可见光投影部来向所述对象物投射不可见光的测量光，
通过受光部来接收从所述对象物反射的测量光的反射光，
通过运算部，基于所述测量光的反射光来计算所述对象物的位置信息，
通过可见光投影部，基于所述对象物的位置信息来投射可见光的影像内容，
在多个所述投影装置中，第一投影装置和第二投影装置在不同的投影定时投射所述测量光。
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