JP2017026367A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者が危険度等をより判断しやすい投影装置を提供する。
【解決手段】遠赤外線可視化システム１００は、対象物４００の温度分布を取得する遠赤外カメラモジュール２１０と、取得した温度分布と所定の閾値に基づいて対象物４００おける表示範囲を特定する制御装置２３０と、特定した表示範囲に画像を投影するプロジェクタ２２０と、を備え、画像は色または文字を含む特定のパターンである。これにより、利用者が危険度等を判断しやすい。
【選択図】図１

Description

本開示は、投影装置に関する。

人（利用者）が見えないものを可視化する投影装置が知られている。例えば、特許文献１のように、対象物の温度分布を対象物にプロジェクタで投影するものが開示されている。

特開２０１４−０２５７２１号公報

しかしながら、従来のシステムでは、利用者が温度分布を視認することはできても、例えば、高温で危険な部分か否かを直感的に判断することができなかった。

本開示は、利用者が危険度等をより判断しやすい投影装置を提供することを目的とする。

本開示は、対象物の強度分布を取得する取得部と、取得した強度分布および所定の閾値に基づいて対象物における表示範囲を特定する特定部と、特定した表示範囲に画像を投影する投影部と、を備え、画像は色または文字を含む特定のパターンである投影装置である。

本開示によれば、利用者が危険度等をより判断しやすい投影装置を提供できる。

実施の形態における遠赤外線可視化システムの構成図 実施の形態における遠赤外線可視化システムの動作図 実施の形態における遠赤外線可視化システムの投影の概要図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

［１．構成］
本開示の投影装置の一例として、本実施の形態にかかる遠赤外線可視化システムの概要について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態における遠赤外線可視化システムの構成図である。

遠赤外線可視化システム１００は、遠赤外線を発する熱源を可視化するシステムである。
遠赤外線可視化システム１００は、対象物４００の表面から、予め設定された温度を示す領域を抽出する。そして、抽出した領域の内部或いは、領域の輪郭に対して利用者に視認可能となるように可視光を投影する。これにより、対象物４００から設定温度以上に発熱している個所を特定する作業を支援することができ、さらに特定のパターンを対象物４００に投影することで、利用者により分かりやすいシステムとなる。また、リアルタイムにと投影される画像が更新されるので、作業中に対象物４００の温度が変化した場合にも対応でき、有用なシステムである。

以下、遠赤外線可視化システム１００の構成の詳細に説明する。遠赤外線可視化システム１００は、熱源を特定して修理などの作業を行う作業現場に設置されて使用される。遠赤外線可視化システム１００は、主に、撮像投影装置２００、制御装置２３０、メモリ２４０、シャッター２５０を備えている。

撮像投影装置２００は、遠赤外光を撮像する手段や、可視光を投影する手段を一体的に内包した装置である。具体的には、撮像投影装置２００は、遠赤外カメラモジュール２１０、ハーフミラー２１５、プロジェクタ２２０を備えている。

制御装置２３０は、遠赤外線可視化システム１００を構成する各部を統括制御する装置である。制御装置２３０は、遠赤外カメラモジュール２１０、ハーフミラー２１５、プロジェクタ２２０、メモリ２４０、シャッター２５０を制御可能なように電気的に接続されている。制御装置２３０は、例えばＣＰＵやＭＰＵで構成され、所定のプログラムを実行することによってその機能を実現する。なお、制御装置２３０の機能は、専用に設計された電子回路により実現されてもよい。

メモリ２４０は、制御装置２３０が演算を実行するにあたって、適宜アクセスを行う記憶媒体である。

シャッター２５０は、遠赤外線可視化システム１００において、撮像投影装置２００の外部からハーフミラー２１５へと入射する光を遮断可能に配置されている。シャッター２５０は、制御装置２３０からの制御信号を受けて、（１）撮像投影装置２００の外部からハーフミラー２１５へと入射する光を遮断する状態と、（２）撮像投影装置２００の外部からハーフミラー２１５へと入射する光を通過させる状態、とを遷移することができる。シャッター２５０の面には、複数の温度センサ２５５が配置されている。複数の温度センサ２５５は、シャッター２５０の表面の温度分布を測定できるよう、シャッター２５０の面上に配置される。

次に、撮像投影装置２００に備わる各構成について説明する。

遠赤外カメラモジュール２１０は、遠赤外領域に分光感度特性を有するカメラである。遠赤外線可視化システム１００では、遠赤外カメラモジュール２１０により遠赤外線を検出し、温度情報（温度分布データ）に変換する。このとき、大気による遠赤外吸収の影響を出来る限り少なくすることで、得られる温度情報の精度を向上させることができる。具体的には、遠赤外光の波長領域の中でも、７．５〜１４．０ｕｍの波長領域では、大気中の遠赤外線吸収が少ない。そのため、遠赤外カメラモジュール２１０は、７．５〜１４．０ｕｍの波長領域の一部または全てを検出可能な感度をもつことが望ましい。

このような特性を持つ遠赤外線センサ素子としてマイクロボロメータや焦電型赤外線センサアレイがあり、いずれかの素子を使用することで０．０５℃以上の温度分解能が得られる。遠赤外カメラモジュール２１０は、撮像により得られている赤外画像を、制御装置２３０に伝送する。

遠赤外カメラモジュール２１０は、温度センサ２１１を内蔵している。温度センサ２１１は、遠赤外カメラモジュール２１０の温度を測定することができる。温度センサ２１１は、測定により得られた温度情報を制御装置２３０に通知する。

プロジェクタ２２０は、制御装置２３０からの画像を、ハーフミラー２１５を介して対象物４００に可視光を投影する。プロジェクタ２２０は、人間が視認できる可視光領域の光であれば、任意の光源またはレーザーを使用することができる。

ハーフミラー２１５は、遠赤外線を透過する一方、可視光を反射するハーフミラーである。ハーフミラー２１５は、プロジェクタ２２０からの可視光３２０を鏡面で受けて、鏡面の傾斜角度に応じた方向に更に反射させる。一方、ハーフミラー２１５は、撮像投影装置２００の外部から或いは内部から入射した遠赤外光を透過する。ハーフミラー２１５の材料には、カルコゲナイドガラスなどを用いることができるが、ＳｉまたはＧｅを主成分とする結晶を薄く切断したウェハが特に適する。ハーフミラー２１５の鏡面で反射した可視光３２０は、撮像投影装置２００の外部へと射出され、対象物４００に投影される。一方、ハーフミラー２１５の鏡面を透過した遠赤外光は、遠赤外カメラモジュール２１０により検出される。

なお、遠赤外カメラモジュール２１０の撮像開始位置から対象物４００までの光路長とプロジェクタ２２０の出射位置から対象物４００までの光路長は同じ長さである。

また、適切な角度に調整されたハーフミラー２１５において、可視光３２０の反射位置と遠赤外光３４０の透過位置が同じ位置、つまり可視光３２０と遠赤外光３４０はハーフミラー２１５から対象物４００までの光軸を一致させている。

制御装置２３０は、詳細は後述するが遠赤外カメラモジュール２１０により検出された画像を基に、メモリ２４０に記憶されている設定に従い、プロジェクタ２２０の制御を行い、対象物４００に投影を行う。

［２．動作］
上記構成した遠赤外線可視化システム１００に関して、その動作を説明する。図２は、実施の形態における遠赤外線可視化システムの動作図である。本実施の形態では、修理等の作業現場における危険予知、特に温度が高く、触れると危険なところを利用者に明示することを例に説明する。

まず、利用者が作業を行う前に、遠赤外線可視化システム１００の表示をＯＮにすると、その操作を検知し（Ｓ４００）、遠赤外線可視化システム１００の遠赤外カメラモジュール２１０は対象物４００から発せられる遠赤外線を検出する（Ｓ４１０）。

遠赤外カメラモジュール２１０は、この検出した遠赤外線、つまり遠赤外露光量分布データを温度分布データに変換する（Ｓ４２０）。

遠赤外カメラモジュール２１０は、この温度分布データを制御装置２３０へ送り、制御装置２３０は、メモリ２４０からあらかじめ設定された温度閾値を読み取る（Ｓ４３０）。

そしてこの読み取った温度閾値を基に、制御装置２３０は、温度分布データにおいて閾値以上の領域があるか否かを判定する（Ｓ４４０）。

なお、Ｓ４２０〜Ｓ４４０において、温度を閾値として、温度分布データを基に領域を判定しているが、遠赤外露光量分布を直接用いてもよい。この場合、閾値は、温度から遠赤外露光量に変換した値を用いればよい。

このとき、閾値以上の領域がある場合、その領域を特定し（Ｓ４４０のＹＥＳ）、あらかじめ設定されている文字、図形表示がＯＮか否かを判断し（Ｓ４５０）、否の場合（Ｓ４５０のＮＯ）、表示画像データを制御装置２３０で作成し（Ｓ４６０）、プロジェクタ２２０は、その表示画像データを基に対象物４００に対して投影する（Ｓ４７０）。

上記表示画像データは、特定した領域と、文字、図形等の表示可否等を用いて制御装置２３０で作成されるデータであり、詳細は後述する。このとき、表示画像データは、対象物４００における温度の検出位置と、投影位置が一致することも考慮して作成される。

一方、温度分布データにおいて、すべての領域のデータが温度閾値未満の場合（Ｓ４４０のＮｏ）、メモリ２４０から閾値未満の温度しかないことを示すデータを呼び出し（Ｓ４８０）、そのデータを基に表示画像データを作成し、その画像を投影する（Ｓ４６０、Ｓ４７０）。

ここで、上述した温度閾値は、対象物４００が危険か否か利用者に対して知らせるためのものであり、例えば、高温であり触ると危険な場合、この温度閾値を６０度に設定し、温度分布データにおいて６０度を超える領域があるか否かを判定する。

また、文字、図形表示がＯＮの場合（Ｓ４５０のＹＥＳ）、閾値以上の温度領域における重心位置に文字、図形を表示するようにし（Ｓ４９０）、表示画像を作成し、画像を投影する（Ｓ４６０、Ｓ４７０）。

上記、文字、図形は、例えば、利用者により認識しやすくするための情報であり、『危険』、『高温注意』等の文字や、標識のような図形である。

なお、閾値以上の領域が複数ある場合には、それぞれ個別に文字、図形（Ｓ４５０）、重心位置（Ｓ４９０）を判断し、表示画像作成の際に合成する。このとき、同じ文字、図形が複数表示される場合、利用者に対して分かりやすくするために、すべての領域に表示せず、文字、図形を１つだけ表示してもよい。

利用者が表示をＯＦＦにした場合、その操作を検知し（Ｓ５００のＹＥＳ）、その投影動作を終了する。

上記プロジェクタ２２０が投影する表示画像データについて、具体的な例について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態における遠赤外線可視化システムの投影の概要図である。

遠赤外カメラモジュール２１０で読み取った温度分布において、すべての領域が温度閾値未満である場合、図３（ａ）で示すように、例えば、緑（図において格子線）で対象物４００全体を投影し、正常である旨を利用者に対して知らせる。

このように、表示することで、遠赤外線可視化システム１００が正常に動作していることを利用者が認識することができ、対象物４００が安全であることが分かる。

遠赤外カメラモジュール２１０で読み取った温度分布において、ある領域が温度閾値以上である場合、いくつかの表示パターンが存在し、例えば、図３（ｃ）〜図３（ｅ）に示す表示パターンがある。なお、以降の説明では、温度閾値を６０度とした場合を示す。

図３（ｂ）は、特定した温度閾値以上の領域全体に特定の色（図において斜線、以降同じ）を投影した場合であり、斜線の部分が温度閾値以上の領域となる。この領域は、例えば、赤色を投影し、投影されている部分が高温であることをユーザに明示する。

図３（ｃ）は、特定した温度閾値以上の領域を囲むように特定の色で枠を投影させた場合であり、斜線に囲まれた部分が温度閾値以上の領域となる。

図３（ｄ）は、図３（ｃ）に文字を加えたものであり枠内に『高温注意』等の文字を表示し、利用者が文字を見て判断することができる。なお、枠内にすべての文字列が存在しなくても、領域の重心と文字列の中心が一致すればよい。

図３（ｅ）は、図３（ｄ）と同様に文字を表示するが、温度閾値以上の領域内に表示できない、もしくは、表示しても文字が小さく利用者が見えにくい場合等に、特定した領域外に投影することで、利用者に対して文字を見やすく表示することができるようになる。

なお、この表示は、表示がＯＮの間、常時表示するのではなく、表示を点滅させるようにしてもよい。

また、上記の表示パターンは、メモリ２４０に保存されており、制御装置２３０はこのデータを読み出しで表示画像データを作成している。

また、上記温度閾値、および表示パターンは、あらかじめ設定されたデータを用いてもよいし、ユーザが表示をＯＮにする前に、都度設定してもよい。
［３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、温度閾値以上の領域を、特定の色、もしくは文字、図形で対象物に直接投影するので、利用者が危険度等をより判断しやすい投影装置を提供することができる。

（その他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記実施の形態では、制御装置２３０とメモリ２４０とが、撮像投影装置２００の外部に配置されている遠赤外線可視化システム１００を構成したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、撮像投影装置２００の内部に、制御装置２３０とメモリ２４０とを配置して遠赤外線可視化システム１００を構成するようにしてもよい。また、ハーフミラー２１５は遠赤外光を透過する一方、可視光を反射するとしたが、遠赤外光を反射する一方、可視光を透過するものであっても良い。この場合も、動作については上記実施の形態１にかかる遠赤外線可視化システム１００と同様であるため、詳細説明を省略する。

上記の実施の形態では、遠赤外線可視化システム１００は、作業現場に設置されて使用されるとしたが、本開示はこれに限定されない。実施の形態１にかかる遠赤外線可視化システム１００は、適切な角度に調整されたハーフミラー２１５を採用し、光路長も同じであるため、作業員が手持ちで使用、もしくは、ヘルメットに装着してヘッドライトのようにして使用してもよい。

上記の実施の形態では、温度閾値として６０度（高温）の場合を示したが、温度閾値は何度でもよく、低温（例えば、−１０度）でもよい。また、温度閾値は複数あってもよく高温の場合と低温の場合の両方を判断してもよい。このとき、高温を赤、低温を青のように色を分けて表示することで、利用者に対してより分かりやすく表示することができる。

上記の実施の形態では、対象物４００の温度を例に説明したが、対象物４００における強度分布、例えば放射線量、ガスの量等の利用者が視覚的に認識できないものであってもよい。また、対象物４００の周辺環境を視認できるようにしてもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示における投影装置は、工事現場や採掘現場、建築現場、材料を加工する工場など、目視では状態変化を確認できないような対象物に対して作業を行う際に適用可能である。

１００ 遠赤外線可視化システム
２００ 撮像投影装置
２１０ 遠赤外カメラモジュール
２１１ 温度センサ
２１５ ハーフミラー
２２０ プロジェクタ
２３０ 制御装置
２４０ メモリ
２５０ シャッター
２５５ 温度センサ
３２０ 可視光
３４０ 遠赤外光
４００ 対象物

Claims (3)

1. 対象物の強度分布を取得する取得部と、
   取得した前記強度分布および所定の閾値に基づいて前記対象物における表示範囲を特定する特定部と、
   前記特定した表示範囲に画像を投影する投影部と、を備え、
   前記画像は色または文字を含む特定のパターンである投影装置。
2. 前記所定の閾値は、所定の温度であり、所定の温度を超えたエリアを投影する請求項１に記載の投影装置。
3. 前記所定の閾値は、所定の温度であり、所定の温度未満エリアを投影する請求項１に記載の投影装置。

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