JP2017163431A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスが合った投影画像が得られるフォーカス有効範囲を拡大することができる投影装置を提供する。【解決手段】投影装置１００は、コンテンツ画像を含む投影画像を投影面上に投影する投影部５００と、コンテンツ画像を投影すべき投影面上の目標位置を検出する検出部２３０、１１と、投影画像を生成する画像処理部１６０と、投影画像の投影位置を変更するために投影部５００の向きを変更する駆動部１１０と、制御部２１０とを備える。制御部２１０は、画像処理部１６０を制御して、投影部５００の光軸が投影面と直交するように投影部５００の向きが設定された状態で投影画像を投影したときのコンテンツ画像の投影面上での表示位置と目標位置との差が最小になるように投影画像内のコンテンツ画像の位置を設定し、駆動部１１０を制御して、設定位置にコンテンツ画像を含む投影画像が投影面上の目標位置に投影されるように投影部の向きを設定する。【選択図】図５

Description

本発明は、所定の対象物を検出し、検出した対象物に追従して映像を投影する投影装置に関する。

近年、移動している人に対し、広告、案内等の情報を発信する方法として、液晶表示装置やプロジェクタなどの表示装置を用いた広告宣伝方法（デジタルサイネージ）が普及している。さらに、移動する人を検出し、検出した人に対して個別に情報を表示する液晶表示装置も研究、開発されている（例えば、特許文献１、２等参照）。

特許文献１は、一定枠内を背景とする壁面もしくは床面に対して通過する移動体を撮像するビデオカメラと、ビデオカメラにより順次撮像した現在画像内に進入してきた移動体の位置座標を順次抽出し、抽出された各位置座標に基づいて当該各位置座標と離れたそれぞれの表示用位置座標を算出し、算出された各表示用位置座標にテキストおよび画像等の情報を所定の表示サイズで順次挿入して映像情報として出力するイメージプロセッサと、壁面もしくは床面に表示画面を有し、当該表示画面上に所定の表示サイズのテキストおよび画像等の映像情報を移動体の移動に従って表示する映像表示装置と、を備えた移動体付随情報表示装置を開示する。この映像表示装置によれば、ビデオカメラで移動体（例えば、人）を認識し、認識した移動体に情報を個別に表示できる。

特開２００５−１１５２７０号公報 特開２０１２−１１８１２１号公報

この種の映像表示装置として、ディスプレイやプロジェクタが用いられる。１台の映像表示装置で広い範囲をカバーする場合は、プロジェクタを用いて、投影方向を変更しながら、投影面に対して映像を投影する。この場合、投影装置からの投影画像の投影方向によっては、投影面上においてフォーカスが合う範囲が狭くなってしまい、投影画像（投影領域）の一部にしかフォーカスが合わなくなってしまう場合がある。

本開示は、投影面に対して映像を投影する場合に、フォーカスが合った投影画像が得られるフォーカス有効範囲を拡大することができる投影装置を提供する。

本開示の一の態様において投影装置が提供される。投影装置は、コンテンツ画像を含む投影画像を投影面上に投影する投影部と、コンテンツ画像を投影すべき投影面上の目標位置を検出する第１検出部と、投影画像を生成する画像処理部と、投影画像の投影位置を変更するために投影部の向きを変更する駆動部と、画像処理部及び駆動部を制御する制御部とを備える。制御部は、画像処理部を制御して、投影部の光軸が投影面と直交するように投影部の向きが設定された状態で投影画像を投影したときのコンテンツ画像の投影面上での表示位置と目標位置との差が最小になるように投影画像内のコンテンツ画像の位置を設定し、駆動部を制御して、設定された位置にコンテンツ画像を含む投影画像が投影面上の目標位置に投影されるように投影部の向きを設定する。

本開示によれば、投影面に対して映像を投影する場合に、フォーカスが合った投影画像が得られるフォーカス有効範囲を拡大することができる。

プロジェクタ装置が壁面に映像を投影する状況を示す模式図 プロジェクタ装置が床面に映像を投影する状況を示す模式図 プロジェクタ装置の電気的構成を示すブロック図 プロジェクタ装置の利用例を説明した図 プロジェクタ装置の制御部の機能的構成を示すブロック図（実施の形態１） （ａ）及至（ｃ）プロジェクタ装置の制御部による投影画像内でのコンテンツ画像の位置の制御を説明するための図（プロジェクタ装置の光軸が投影面と直交する状態において目標投影位置が投影画像の範囲外にある場合） プロジェクタ装置の制御部によるフォーカス距離演算を説明するための図 （ａ）及び（ｂ）プロジェクタ装置の制御部による投影画像内でのコンテンツ画像の位置の制御を説明するための図（プロジェクタ装置の光軸が投影面と直交する状態において目標投影位置が投影画像の範囲内にある場合） （ａ）及び（ｂ）本実施の形態のプロジェクタ装置１００の投影制御による投影面でのフォーカス有効範囲を示す図 （ａ）及び（ｂ）比較例のプロジェクタ装置１００の投影制御による投影面でのフォーカス有効範囲を示す図 プロジェクタ装置の制御部の機能的構成を示すブロック図（実施の形態２） プロジェクタ装置の制御部の機能的構成を示すブロック図（実施の形態３） （ａ）コンテンツ画像の表示サイズの情報を示す図、（ｂ）コンテンツ画像の表示形状の情報を示す図（実施の形態４） プロジェクタ装置の制御部の機能的構成を示すブロック図（実施の形態５）

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のを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者（ら）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。

（実施の形態１）
以下、添付の図面を用いて実施の形態１を説明する。以下では、本開示にかかる投影装置の具体的な実施の形態としてプロジェクタ装置を説明する。

［１−１．概要］
図１及び図２を用いて、プロジェクタ装置１００による映像投影動作の概要を説明する。図１は、プロジェクタ装置１００が壁１４０に映像を投影するイメージ図である。図２は、プロジェクタ装置１００が床面１５０に映像を投影するイメージ図である。

図１及び図２に示すように、プロジェクタ装置１００は、駆動部１１０とともに筐体１２０に固定されている。プロジェクタ装置の本体１００ｂ及び駆動部１１０を構成する各部と電気的に接続される配線は、筐体１２０及び配線ダクト１３０を介して電源と接続される。これにより、プロジェクタ装置の本体１００ｂ及び駆動部１１０に対して電力が供給される。プロジェクタ装置１００は、本体１００ｂに開口部１０１を有している。プロジェクタ装置１００は、開口部１０１を介して映像の投影を行う。

駆動部１１０は、プロジェクタ装置１００の投影方向（換言すれば、プロジェクタ装置本体１００ｂの向きすなわち姿勢）を変更するよう駆動することができる。駆動部１１０は、図１に示すようにプロジェクタ装置１００の投影方向を壁１４０の方向になるよう駆動することができる。これにより、プロジェクタ装置１００は、壁１４０に対して映像１４１を投影することができる。同様に、駆動部１１０は、図２に示すようにプロジェクタ装置１００の投影方向を床面１５０の方向になるよう駆動することができる。これにより、プロジェクタ装置１００は、床面１５０に対して映像１５１を投影することができる。駆動部１１０は、ユーザのマニュアル操作に基づいて駆動してもよいし、所定のセンサの検出結果に応じて自動的に駆動してもよい。また、壁１４０に投影する映像１４１と、床面１５０に投影する映像１５１とは、内容を異ならせてもよいし、同一のものにしてもよい。駆動部１１０は電動モータを含み、プロジェクタ装置１００の本体１００ｂを水平方向（パン方向）及び垂直方向（チルト方向）に回動することにより、プロジェクタ装置１００の向き（姿勢）を変更することで、映像の投影方向すなわち投影位置を変化させることができる。

プロジェクタ装置１００は、特定のオブジェクトを検出し、検出したオブジェクトの動きに追従して、特定のオブジェクトの位置を基準とした所定の位置関係を有する位置または領域に映像（コンテンツ）を投影することができる。なお、以下の説明では、特定のオブジェクトとして「人」を検出し、検出した人の動きに追従して映像を投影させる。

［１−２．構成］
以下、プロジェクタ装置１００の構成及び動作について詳細を説明する。
図３は、プロジェクタ装置１００の電気的構成を示すブロック図である。プロジェクタ装置１００は、駆動制御部２００と、光源部３００と、映像生成部４００と、投影光学系５００とを備えている。また、プロジェクタ装置１００は、上記した駆動部１１０と、画像処理部１６０とを備えている。以下、順にプロジェクタ装置１００を構成する各部の構成について説明する。

駆動制御部２００は、制御部２１０と、メモリ２２０と、距離検出部２３０とを備えている。

制御部２１０は、プロジェクタ装置１００全体を制御する半導体素子である。すなわち、制御部２１０は、駆動制御部２００を構成する各部（距離検出部２３０、メモリ２２０）及び、光源部３００、映像生成部４００、投影光学系５００の動作を制御する。また、制御部２１０は、プロジェクタ装置１００からの投影光の投影画角内でコンテンツ画像の表示位置（投影面上における投影画像内のコンテンツ画像の位置）を変更するために画像処理部１６０を制御する。また、制御部２１０は、プロジェクタ装置１００からの投影光の投影方向（すなわち、投影画像の投影位置）を変更するために駆動部１１０を制御する。また、制御部２１０は、投影画像のフォーカス制御を行う。制御部２１０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。例えば、制御部２１０は、１つまたは複数の、ＣＰＵ，ＭＰＵ，ＧＰＵ，ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ，ＤＳＰなどで構成することができる。

メモリ２２０は、各種の情報を記憶する記憶素子である。メモリ２２０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで構成される。メモリ２２０は、プロジェクタ装置１００を制御するための制御プログラム等を記憶する。また、メモリ２２０は、制御部２１０から供給された各種の情報を記憶する。更に、メモリ２２０は、投影すべきコンテンツ画像のデータ（静止画、動画）や、コンテンツ画像の表示サイズ、プロジェクタ装置１００の位置情報及び投影画角、プロジェクタ装置１００から投影面までの距離情報などの設定を含んだ参照テーブルや、物体検出の対象物体の形状のデータなどを記憶している。

距離検出部２３０は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ）方式の距離画像センサ（以下「ＴＯＦ」センサという）から構成され、対向する投影面や物体までの距離を直線的に検出する。距離検出部２３０が壁１４０と対向しているときは、距離検出部２３０から壁１４０までの距離を検出する。壁１４０に絵画が吊り掛けられていれば、距離検出部２３０は、絵画の対向する表面までの距離も検出することができる。同様に、距離検出部２３０が床面１５０と対向しているときは、距離検出部２３０から床面１５０までの距離を検出する。床面１５０に物体が載置されていれば、距離検出部２３０は、物体の対向する表面までの距離も検出することができる。距離検出部２３０は、赤外線を用いたセンサであってもよいし、可視光を用いたセンサであってもよい。

制御部２１０は、距離検出部２３０からの距離情報に基づいて、投影面（壁１４０、床面１５０、等）や、特定の物体（人、もの等）を検出できる。

上記では、距離検出部２３０としてＴＯＦセンサを例示したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、ランダムドットパターンのように、既知のパターンを投光してそのパターンのズレから距離を算出するものであっても良いし、ステレオカメラによる視差を利用したものであってもよい。また、プロジェクタ装置１００は、距離検出部２３０（ＴＯＦ）とともに、図示しないＲＧＢカメラを備えてもよい。その場合、プロジェクタ装置１００は、ＴＯＦセンサが出力する距離情報と併せてＲＧＢカメラが出力する画像情報を用いて、物体の検出を行ってよい。ＲＧＢカメラを併用することにより、距離情報から得られる物体の三次元形状の情報に加え、物体が有する色彩や物体に記載された文字等の情報を利用して物体検出を行うことができる。

画像処理部１６０は、例えばＡＳＩＣ等から構成される画像処理回路である。なお、画像処理部１６０は、制御部２１０と共に一つの回路で構成されてもよい。画像処理部１６０は、メモリ２２０からのコンテンツ画像を含む投影画像を生成する。画像処理部１６０は、制御部２１０の制御により、プロジェクタ装置１００の投影画角内でのコンテンツ画像の表示位置（投影面上における投影画像内のコンテンツ画像の位置）を変更する。また、画像処理部１６０は、投影画像の投影位置に基づいて投影画像に対し幾何補正を行う。

続いて、プロジェクタ装置１００の光学的な構成を説明する。すなわち、プロジェクタ装置１００における、光源部３００、映像生成部４００および投影光学系５００の構成について説明する。

光源部３００は、投影映像を生成するために必要な光を映像生成部４００に対して供給する。例えば、光源部３００は、半導体レーザー、ダイクロイックミラー、λ／４板、蛍光体ホイールなどから構成されればよい。

映像生成部４００は、光源部３００から入射する光を、画像処理部１６０で生成されて制御部２１０を介して供給される投影画像を示す映像信号に応じて空間的に変調した投影映像を生成し、投影光学系５００に供給する。例えば、映像生成部４００は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｍｉｒｒｏｒ−Ｄｅｖｉｃｅ）などから構成されればよい。なお、ＤＭＤを用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ―Ｌｉｇｈｔ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式に代えて、液晶方式を採用しても構わない。

投影光学系５００は、映像生成部４００から供給された映像に対してフォーカシング、ズーミング等の光学的変換を行う。投影光学系５００は、開口部１０１と対向しており、開口部１０１から映像が投影される。投影光学系５００は、ズームレンズやフォーカスレンズなどの光学部材を備える。投影光学系５００は、映像生成部４００から進行してきた光を拡大して投影面へ投影する。制御部２１０は、ズームレンズの位置を調整することで、所望のズーム値になるよう投影対象に対して投影領域を制御できる。また、制御部２１０は、フォーカスレンズの位置を調整することで、投影映像のフォーカスを合わせることができる。

［１−３．動作］
以下、上記の構成を有するプロジェクタ装置１００の動作を説明する。本実施形態のプロジェクタ装置１００は、特定のオブジェクトとして人を検出し、検出した人の動きに追従し、人の位置と所定の位置関係にある位置（例えば、検知した人の位置から進行方向において１ｍ前の位置）に、所定の映像を投影させることができる。

具体的には、距離検出部２３０は、ある領域（例えば、店舗や建物の入り口）に向けて赤外検出光を照射して、その領域における距離情報を取得する。制御部２１０は、距離検出部２３０により取得された距離情報に基づき人及びその人の位置及び進行方向等を検出する（進行方向は複数フレームの距離情報から検出）。制御部２１０は、検知した人の位置や進行方向等に基づいて、投影画像を投影する目標投影位置（例えば、検知した人の位置から進行方向において１ｍ前の位置）を決定する。そして、制御部２１０は、目標投影位置にコンテンツ画像を投影するように、画像処理部１６０を制御して投影画像内でのコンテンツ画像の位置を決定し、さらに必要に応じて駆動部１１０を制御してプロジェクタ装置１００の本体をパン方向やチルト方向に移動させる。制御部２１０は、所定期間（例えば１／６０秒）毎に人物の位置を検出し、検出した人物の位置に基づき、投影画像を人物に追従させるように映像を投影する。

例えば、図４に示すように、プロジェクタ装置１００は、建物内の通路やホール等の天井や壁などに設置され、人６を検出すると、その人６の動きに追従して投影画像８を投影する。投影画像（コンテンツ画像）８は、例えば、人６を所定の場所や店舗に誘導、案内する図形（矢印等）やメッセージ、人６を歓迎するメッセージ、宣伝広告のテキスト、レッドカーペットなどの人６の移動を演出する画像などを含む。投影画像８は静止画であってもよいし、動画であってもよい。これにより、検出した人６に対して、所望の情報を、検出した人６の動きに応じて常に見やすい位置に提示することができ、所望の情報を確実にその人６に伝えることが可能となる。

以下、プロジェクタ装置１００の動作を詳細に説明する。図５は、制御部２１０の機能的な構成を示した図である。なお、以下の説明において、位置は大きさと方向を持った２次元ベクトルである。

人位置検出部１１は、距離検出部２３０からの距離情報（距離画像）から、人を検出する。人の検出は、予め人を示す特徴量をメモリ２２０に記憶しておき、その特徴量を示すオブジェクトを距離情報（距離画像）から検出することにより行う。人位置検出部１１は、さらに検出した人の位置（相対位置）を算出する。ここでの「相対位置」とは、駆動部１１０の位置を中心とした座標系での位置をいう。目標投影位置算出部１３は、検出した人の位置を基準として投影画像の目標投影位置（相対位置）を算出する。例えば、検出した人の位置から進行方向において所定距離（例えば、１ｍ）だけ離れた位置が、目標投影位置として算出される。

この目標投影位置にコンテンツ画像を投影するように、シフト方向演算部２１、シフト量演算部２３及び表示位置決定部２５は、投影画像内でのコンテンツ画像の位置を調整し、投影方向演算部３１は、その調整不足分をプロジェクタ装置１００の投影方向（投影画像の投影位置）の変更で調整する。

図６（ａ）及至図６（ｃ）は、投影画像内でのコンテンツ画像の位置の制御を説明するための図である。図６（ａ）は、プロジェクタ装置１００と投影面１５１とを横から見た図であり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、投影面１５１をプロジェクタ装置１００側から見た図である。図６（ａ）に示すように、プロジェクタ装置１００は、その光軸１７２が基本的に投影面１５１と直交するような向きに設定される。また、図６（ｂ）に示すように、プロジェクタ装置１００によって投影される投影画像Ｒ１はコンテンツ画像１８０を含み、コンテンツ画像１８０は基本的に投影画像Ｒ１の中央（光軸１７２と投影面１５１との交点１７３を中心とする位置）に位置するように設定される。

プロジェクタ装置１００は、このような基本状態から、目標投影位置１７５（目標投影領域１７４）に応じて、投影画像Ｒ１内のコンテンツ画像１８０の位置とプロジェクタ装置１００の投影方向とをシフトする。すなわち、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すようにプロジェクタ装置１００の光軸１７２が投影面１５１と直交する状態において投影されるコンテンツ画像１８０の投影位置が目標投影位置（例えば目標投影領域１７４の中心位置）１７５に一致していないときに、シフト方向演算部２１、シフト量演算部２３及び表示位置決定部２５が画像処理部１６０を制御して投影画像Ｒ１（投影画角θ）内でコンテンツ画像の位置をシフトする。そして、それでもコンテンツ画像１８０の位置が目標投影位置１７５に一致しないときには、投影方向演算部３１が駆動部１１０を制御してプロジェクタ装置１００の投影方向を変更し、コンテンツ画像１８０の位置を目標投影位置１７５に一致させる。

より具体的には、シフト方向演算部２１は、投影画像Ｒ１内でコンテンツ画像の位置のシフト方向を演算する。具体的には、図６（ａ）に示すように、シフト方向演算部２１は、プロジェクタ装置１００の光軸１７２が投影面１５１と直交するように、プロジェクタ装置１００の向きが設定された状態における光軸１７２と投影面１５１との交点（相対位置）１７３を求める。そして、シフト方向演算部２１は、図６（ｃ）に示すように、投影面１５１上において交点１７３の位置から目標投影位置（例えば目標投影領域１７４の中心位置）１７５に向かう方向（図６（ｃ）において矢印で示す方向）を、投影画像Ｒ１内でのコンテンツ画像１８０の位置のシフト方向として求める。

シフト量演算部２３は、投影画像Ｒ１内でのコンテンツ画像のシフト量を演算する。具体的には、シフト量演算部２３は、メモリ２２０に格納された投影画角θとプロジェクタ装置１００から投影面１５１までの距離との情報から、投影面１５１における投影画像Ｒ１の範囲を求める。そして、シフト量演算部２３は、メモリ２２０に格納されたコンテンツ画像の表示サイズの情報（例えば、長方形状のＸ方向の値及びＹ方向の値）を考慮して、コンテンツ画像１８０がシフト方向において投影画像Ｒ１の最も端部に位置するように、シフト量（例えば、位置１７３からコンテンツ画像１８０の中心位置までの距離）を求める（図６（ｃ）参照）。

表示位置決定部２５は、位置１７３と、求めたシフト方向及びシフト量とから、投影画像Ｒ１内でのコンテンツ画像の位置（例えばコンテンツ画像の中心位置）を決定する。

画像処理部１６０は、表示位置決定部２５から投影画像Ｒ１内のコンテンツ画像１８０の位置を受信し、その位置に基づいて、投影画像Ｒ１内においてコンテンツ画像１８０を配置する。

さらに、投影画像Ｒ１内でコンテンツ画像１８０の位置を最大にシフトしてもコンテンツ画像１８０が目標投影位置１７５に達しない場合、コンテンツ画像１８０が目標投影位置１７５に投影されるようにプロジェクタ装置１００の向きを変更する。そのため、投影方向演算部３１は、プロジェクタ装置１００による投影画像Ｒ１の投影方向（すなわちプロジェクタ装置１００向き）を演算する。具体的には、投影方向演算部３１は、表示位置決定部２５で決定した表示位置（例えば中心位置）と目標投影位置（例えば中心位置）との差分から、これらの位置を一致させるプロジェクタ装置１００の投影方向を求める。そして、投影方向演算部３１は、求めた投影方向にプロジェクタ装置１００を向けるように駆動部１１０を駆動するための駆動指令（駆動電圧）を算出する。

駆動部１１０は、投影方向演算部３１からの駆動指令に基づいて、プロジェクタ装置１００の投影方向を変更する。このとき、画像処理部１６０は、目標投影位置１７５に対応したコンテンツ画像１８０の幾何補正処理を行う。

次に、目標投影位置１７５においてフォーカスを合わせる必要がある。そのため、フォーカス距離演算部４１は、フォーカス距離を求める。図７は、フォーカス距離演算を説明するための図である。図７は、プロジェクタ装置１００と投影面１５１とを横から見た図である。図７に示すように、フォーカス距離演算部４１は、プロジェクタ装置１００の仮想投影面１７６を想定し、仮想投影面１７６とプロジェクタ装置１００との間の距離をフォーカス距離Ｌｆとして求める。仮想投影面１７６は、プロジェクタ装置１００の光軸１７７を法線とする平面であって目標投影位置１７５を通る平面である。

具体的には、フォーカス距離演算部４１は、プロジェクタ装置１００の位置と目標投影位置１７５（目標投影領域１７４）との間の投影距離Ｌ１を求める。そして、プロジェクタ装置１００から目標投影位置１７５までの投影距離Ｌ１およびプロジェクタ装置１００の光軸１７７とプロジェクタ装置１００から見たコンテンツ画像１８０の方向からなる角度に基づいて、フォーカス距離Ｌｆを求める。ここで、目標投影位置１７５は投影画角θの最も端部に位置することから、プロジェクタ装置１００の位置と目標投影位置１７５とを結ぶ直線１７８と光軸１７７とがなす角度αは投影画角θの半分と投影画像Ｒ１における目標投影位置１７５から求める。これより、フォーカス距離演算部４１は、投影距離Ｌ１と角度αとから、プロジェクタ装置１００のフォーカス距離Ｌｆを求める。

フォーカス制御部４３は、投影光学系５００のフォーカスレンズのフォーカス距離がフォーカス距離演算部４１で求めたフォーカス距離Ｌｆとなるように、フォーカスレンズ用駆動部を駆動するための駆動指令（駆動電圧）を算出する。

投影光学系５００は、フォーカス制御部４３からの駆動指令に基づいてフォーカスレンズ駆動部を駆動し、表示したコンテンツ画像のフォーカスを合わせる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、プロジェクタ装置１００の光軸１７２が投影面１５１に直交するようにプロジェクタ装置１００の向きを設定した状態で、目標投影位置１７５が投影領域Ｒ１の範囲内にある場合、プロジェクタ装置１００の向きはさらに変更されることはない。すなわち、シフト量演算部２３は、プロジェクタ装置１００の光軸１７２と投影面１５１との交点１７３から目標投影位置１７５（目標投影領域１７４の中心位置）までの距離をシフト量として求める。このシフト量に基づき、表示位置決定部２５は、投影画像Ｒ１のコンテンツ画像１８０の位置を目標投影位置１７５（目標投影領域１７４）に決定する。このとき、プロジェクタ装置１００の光軸１７２が投影面１５１と直交する状態で、コンテンツ画像１８０が目標投影位置１７５に表示される。このため、投影方向演算部３１によって求められるプロジェクタ装置１００の投影方向の変更量はゼロとなる。これにより、プロジェクタ装置１００の投影方向を変更することなく、コンテンツ画像１８０を目標投影位置１７５（目標投影領域１７４）に投影することができる。そのため、投影画像Ｒ１の全てにおいてフォーカスを合わせることができる。

以上のように、本実施の形態のプロジェクタ装置１００は、まず、プロジェクタ装置１００の光軸１７２が投影面１５１と直交した状態で画像を投影した場合に、コンテンツ画像１８０ができるだけ目標投影位置１７５に近い位置に表示されるように、投影画像Ｒ１内のコンテンツ画像１８０の位置をシフトする（図６（ａ）及至図６（ｃ））。投影画像Ｒ１内のコンテンツ画像１８０の位置調整によってもコンテンツ画像１８０を目標投影位置１７５に表示できない場合には、さらにプロジェクタ装置１００の向きを変更することでコンテンツ画像を目標投影位置１７５に表示する。このように、投影画像Ｒ１（幾何補正後の投影領域Ｒ２）及びその投影位置を制御する効果について以下に説明する。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本実施の形態のプロジェクタ装置１００の投影制御による投影面でのフォーカス有効範囲を示す図である。一方、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、比較例のプロジェクタ装置１００の投影制御による投影面でのフォーカス有効範囲を示す図である。図９（ａ）及び図１０（ａ）は、プロジェクタ装置１００と投影面１５１とを横から見た図であり、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）は、投影面１５１をプロジェクタ装置１００側から見た図である。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す比較例では、投影画像Ｒ２（幾何補正後）におけるコンテンツ画像１８０の位置を投影画像Ｒ２の中央位置のまま変更することなく、プロジェクタ装置１００の投影方向を目標投影位置１７５に向くように変更して、コンテンツ画像１８０を目標投影位置１７５に投影している。このとき、コンテンツ画像１８０にフォーカスした場合、すなわち、プロジェクタ装置１００の光軸１７７を法線とし、目標投影位置１７５を通る仮想投影面１７６にフォーカスを合わせた場合、仮想投影面１７６とプロジェクタ装置１００との間の距離がフォーカス距離Ｌｆとなり、フォーカス距離Ｌｆに対応する所定のフォーカス深度Ｄにおいてピントが合う。そのため、投影面１５１上では、このフォーカス深度Ｄに対応する範囲（フォーカス有効範囲）Ｒｆ２内に投影された画像にピントが合うこととなる。

これに対して、本実施の形態では、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、投影画像Ｒ２（幾何補正後）におけるコンテンツ画像１８０の位置を投影画像Ｒ２の中央位置からシフトし、シフトした位置と目標投影位置１７５との差分だけプロジェクタ装置１００の投影方向を変更して、コンテンツ画像１８０を目標投影位置１７５に投影している。これにより、プロジェクタ装置１００の投影方向の移動量がより小さくなり、光軸１７７が投影面１５１と直交する状態により近い状態で画像を投影することができる。そのため、所定のフォーカス深度Ｄに対応して投影面１５１において図１０（ａ）に示すＲｆ２に対してより拡大されたフォーカス有効範囲Ｒｆ１を得ることができる。

［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、投影装置１は、コンテンツ画像１８０を含む投影画像Ｒ２（幾何補正後：幾何補正前の投影画像はＲ１）を投影面１５１上に投影する投影部（映像生成部４００及び投影光学系５００）と、コンテンツ画像１８０を投影すべき投影面１５１上の目標投影位置１７５を検出する第１検出部（距離検出部２３０及び人位置検出部１１）と、投影画像Ｒ２を生成する画像処理部１６０と、投影画像Ｒ２の投影位置を変更するために投影部４００、５００の向きを変更する駆動部１１０と、画像処理部１６０及び駆動部１１０を制御する制御部２１０とを備える。制御部１１０は、画像処理部１６０を制御して、投影部４００、５００の光軸１７７が投影面１５１と直交するように投影部４００、５００の向きが設定された状態（投影部４００、５００が投影面１５１と正対した状態）で投影画像を投影したときのコンテンツ画像１８０の投影面１５１上での表示位置と目標投影位置１７５との差が最小になるように投影画像内のコンテンツ画像１８０の位置を設定し、駆動部１１０を制御して、設定された位置にコンテンツ画像１８０を含む投影画像Ｒ２が投影面１５１上の目標投影位置１７５に投影されるように投影部４００、５００の向きを設定する。

本実施の形態によれば、投影面１５１に対して画像を投影する場合に、プロジェクタ装置１００の投影面１５１での投影画像Ｒ２内のコンテンツ画像の位置（プロジェクタ装置１００の投影画角θ内でコンテンツ画像１８０の表示位置）を、投影画像Ｒ２（投影画角θ）の最も端部に、すなわちコンテンツ画像の表示位置と目標投影位置１７５との差が最小となるように設定し、表示位置と目標投影位置との差分だけ、プロジェクタ装置１００の投影方向を変更する。これにより、プロジェクタ装置１００の投影方向の移動量が小さくなり、光軸１７７が投影面１５１と直交する状態により近い状態で画像を投影することができる。そのため、所定のフォーカス深度Ｄに対応して投影面１５１においてフォーカスが合うフォーカス有効範囲Ｒｆ１を拡大することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、コンテンツ画像内の特定の位置にフォーカスを合わせるフォーカス制御を行う。例えば、コンテンツ画像に文字情報がある場合に、その文字情報の位置に優先してフォーカスを合わせる。

実施の形態２のプロジェクタ装置の構成は、図１〜図３を参照して説明した実施の形態１のものと基本的に同様であるが、制御部２１０の機能、動作が前述のものと異なる。

図１１を用いて、実施の形態２における制御部２１０の具体的な動作を説明する。図１１は、実施の形態２における制御部２１０の機能的な構成を示した図である。図１１に示す制御部２１０は、優先位置決定部４５を更に備える。なお、メモリ２２０には、コンテンツ画像における文字情報がある位置（例えばコンテンツ画像の中心に対する相対位置）を示す情報が予め格納されている。

優先位置決定部４５は、コンテンツ画像における文字情報がある位置を示す情報をメモリ２２０から取得し、この位置をコンテンツ画像内で優先してフォーカスを合わせる優先位置として決定する。

以下、図７において位置１７５を優先位置として、本実施の形態の制御部２１０の動作を説明する。図７に示すように、フォーカス距離演算部４１は、プロジェクタ装置１００の光軸１７７を法線とし、目標投影位置１７５を通る仮想投影面１７６を想定し、仮想投影面１７６とプロジェクタ装置１００との間の距離をフォーカス距離Ｌｆとして求める。具体的には、フォーカス距離演算部４１は、プロジェクタ装置１００の位置と優先位置１７５との間の投影距離Ｌ１を求める。そして、プロジェクタ装置１００から優先位置１７５までの投影距離Ｌ１およびプロジェクタ装置１００の光軸１７７とプロジェクタ装置１００から見たコンテンツ画像１８０の方向からなる角度に基づいて、フォーカス距離Ｌｆを求める。ここで、プロジェクタ装置１００の位置と優先位置１７５とを結ぶ直線１７８と光軸１７７とがなす角度αは投影画角θの半分と投影画像Ｒ１における優先位置１７５から求める。これにより、フォーカス距離演算部４１は、投影距離Ｌ１と角度αとから、プロジェクタ装置１００のフォーカス距離Ｌｆを求める。

このようにしてフォーカス距離Ｌｆを求めることで、コンテンツ画像中の優先させたい部分にフォーカスさせることができる。

（実施の形態３）
実施の形態２では、メモリ２２０に予め格納された位置情報に基づいて、コンテンツ画像内で優先してフォーカスを合わせるべき優先位置を決定したが、公知の視線検出技術を使用して注視者がコンテンツ画像内で注視している位置を検出し、検出した位置をコンテンツ画像内で優先してフォーカスを合わせるべき優先位置としてもよい。

実施の形態３のプロジェクタ装置の構成は、図１〜図３を参照して説明した実施の形態１のものと、視線検出部をさらに備える点を除いて基本的に同様である。また、制御部２１０の機能、動作が前述のものと異なる。

図１２を用いて、実施の形態３におけるプロジェクタ装置１００の制御部２１０の構成、動作を説明する。図１２に示すように、プロジェクタ装置１００は、実施の形態１の構成に加えて、視線検出部２４０と優先位置決定部４５を更に備える。視線検出部２４０は、例えばカメラ等の撮像装置であり、距離検出部２３０及び人位置検出部１１で検出する人の視線の方向を検出する。

優先位置決定部４５は、距離検出部２３０及び人位置検出部１１で検出した人の位置と、視線検出部２４０からの視線方向とから、投影面１５１における注視位置、すなわち投影面１５１に投影されたコンテンツ画像内の注視位置を求め、求めた注視位置をコンテンツ画像内で優先してフォーカスを合わせる優先位置として決定する。

これにより、コンテンツ画像を提供している人が実際に見ているコンテンツ画像中の部分にフォーカスさせることができる。

（実施の形態４）
実施の形態１では、コンテンツ画像１８０の表示サイズ（例えば、長方形状のＸ方向の値及びＹ方向の値）を予めメモリ２２０に格納し、格納された表示サイズに基づいてシフト量の演算を行った。本実施形態では、コンテンツ画像１８０について、その表示部分と非表示部分とを２値で示す２値画像をメモリ２２０に格納しており、２値画像の表示部分の形状に基づいて、コンテンツ画像１８０のシフト量を求める。

実施の形態４のプロジェクタ装置の構成は、図１〜図３を参照して説明した実施の形態１のものと基本的に同様であるが、制御部２１０の機能、動作が前述のものと異なる。

図１１を用いて、実施の形態４における制御部２１０の具体的な動作を説明する。図１１は、実施の形態２における制御部２１０の機能的な構成を示した図で、実施の形態４でも同じ図であるので説明を省略する。なお、メモリ２２０には、コンテンツ画像１８０の表示サイズを示す情報に代えて、コンテンツ画像１８０の表示形状を示す２値画像の情報が予め格納されている。

図１３（ａ）は、コンテンツ画像１８０の表示サイズの情報を示す図であり、図１３（ｂ）は、コンテンツ画像１８０の表示形状の情報を示す図である。図１３（ａ）に示すように、実施の形態１では、例えばコンテンツ画像１８０の形状が円形状であっても、コンテンツ画像１８０の表示サイズとして、Ｘ方向の値「Ｘ」とＹ方向の値「Ｙ」とで表される長方形状のサイズをメモリ２２０に記憶していた。

これに対して、本実施の形態では、図１３（ｂ）に示すように、コンテンツ画像１８０の表示形状として、表示部分「１」と非表示部分「０」とを２値で示す２値画像をメモリ２２０に格納する。例えば、長方形状のコンテンツ画像のピクセルごとに、表示を示す値「１」又は非表示を示す値「０」が設定される。この２値画像における表示部分「１」がコンテンツ画像１８０の表示形状を示す。

シフト量演算部２３は、２値画像における表示部分「１」からコンテンツ画像１８０の表示形状を求め、この表示形状に基づいて、コンテンツ画像１８０が投影画像Ｒ２の最も端部に位置するように、シフト量を求める。

このように、シフト量を求める際にコンテンツ画像１８０の表示形状により近い形状に基づくことで、コンテンツ画像１８０を投影画像Ｒ２におけるより端部に位置させることができる（例えば長方形状の四隅部分）。そのため、フォーカス有効範囲をより拡大することができる。

（実施の形態５）
実施の形態４では、コンテンツ画像１８０の表示形状として表示部分と非表示部分とを２値で示す２値画像をメモリ２２０に格納し、格納された２値画像の表示部分の形状に基づいてシフト量を求めた。実施の形態５では、コンテンツ画像１８０そのものから表示形状を検出し、検出した表示形状に基づいてシフト量を求める。

実施の形態５のプロジェクタ装置の構成は、図１〜図３を参照して説明した実施の形態１のものと基本的に同様であるが、制御部２１０の機能、動作が前述のものと異なる。

図１４を用いて、実施の形態５における制御部２１０の具体的な動作を説明する。図１４は、実施の形態５における制御部２１０の機能的な構成を示した図である。図１４に示す制御部２１０は、表示形状検出部２７を更に備える。

表示形状検出部２７は、メモリ２２０に格納されたコンテンツ画像を、表示部分と非表示部分とを２値で示す２値画像として検出する。具体的には、表示形状検出部２７は、例えばクロマカラーに基づいて、コンテンツ画像における所定色のピクセルを非表示部分「０」、コンテンツ画像における所定色以外の色のピクセルを表示部分「１」とする２値で示す２値画像として検出する。シフト量演算部２３は、検出された２値画像における表示部分「１」からコンテンツ画像１８０の表示形状を求め、この表示形状に基づいて、コンテンツ画像１８０が投影画像Ｒ２の最も端部に位置するように、シフト量を求める。

この実施の形態５でも、実施の形態４と同様に、シフト量を求める際にコンテンツ画像１８０の表示形状により近い形状に基づくことで、コンテンツ画像１８０を投影画像Ｒ２におけるより端部に位置させることができ、その結果、フォーカス有効範囲をより拡大することができる。

（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１〜５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、置換、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１〜５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。

（１）本開示におけるプロジェクタ装置１００は投影装置の一例である。本開示における距離検出器２３０及び人位置検出部１１はコンテンツ画像を投影すべき投影面上の目標投影位置を検出する検出部の一例である。本開示における映像生成部４００と投影光学系５００は投影部の一例である。

（２)上記の実施形態では、特定のオブジェクトとして人を検出し、人の動きに追従して所定の画像（コンテンツ）を表示させたが、特定のオブジェクトは人に限定されない。人以外の動くもの（例えば、自動車や動物）であってもよい。

（３）上記の実施形態では、特定のオブジェクトの検出のために距離情報を用いたが、特定のオブジェクトの検出手段はこれに限定されない。距離検出部２３０の代わりに、ＲＧＢ光による画像を撮像可能な撮像装置を用いても良い。撮像装置により撮像された画像から特定のオブジェクトを検出し、さらに、特定オブジェクトの位置等を検出してもよい。

（４)上記の実施形態１〜３にそれぞれ開示した技術は適宜組み合わせることが可能である。

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、置換、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、投影面へと映像を投影する種々の用途に適用可能である。

１００ プロジェクタ装置
１１０ 駆動部
１６０ 画像処理部
２００ 駆動制御部
２１０ 制御部
２２０ メモリ（格納部）
２３０ 距離検出部（第１検出部）
２４０ 視線検出部（第３検出部）
３００ 光源部
４００ 映像生成部
５００ 投影光学系（投影部）
１１ 人位置検出部（第１検出部）
１３ 目標投影位置算出部
２１ シフト方向演算部
２３ シフト量演算部
２５ 表示位置決定部
２７ 表示形状検出部（第２検出部）
３１ 投影方向演算部
４１ フォーカス距離演算部
４３ フォーカス制御部
４５ 優先位置決定部

Claims (13)

1. コンテンツ画像を含む投影画像を投影面上に投影する投影部と、
   前記コンテンツ画像を投影すべき投影面上の目標位置を検出する第１検出部と、
   前記投影画像を生成する画像処理部と、
   前記投影画像の投影位置を変更するために前記投影部の向きを変更する駆動部と、
   前記画像処理部及び前記駆動部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記画像処理部を制御して、前記投影部の光軸が前記投影面と直交するように投影部の向きが設定された状態で前記投影画像を投影したときの前記コンテンツ画像の前記投影面上での表示位置と前記目標位置との差が最小になるように前記投影画像内の前記コンテンツ画像の位置を設定し、
   前記駆動部を制御して、前記設定された位置に前記コンテンツ画像を含む投影画像が前記投影面上の前記目標位置に投影されるように前記投影部の向きを設定する、
   投影装置。
2. 前記制御部は、
   前記投影部の光軸が前記投影面と直交するように投影部の向きが設定された状態における前記光軸と前記投影面との交点から前記目標位置に向かう方向を、前記投影画像内の前記コンテンツ画像のシフト方向として求めるシフト方向演算部と、
   前記シフト方向と、前記投影部の投影画角とに基づいて、前記投影画像内の前記コンテンツ画像のシフト量を求めるシフト量演算部と、
   前記シフト方向及び前記シフト量に基づいて、前記投影画像内の前記コンテンツ画像の位置を決定する表示位置決定部と、
   を備える請求項１に記載の投影装置。
3. 前記コンテンツ画像の表示サイズを格納する格納部を備え、
   前記シフト量演算部は、前記表示サイズに基づいて前記シフト量を求める、
   請求項２に記載の投影装置。
4. 前記コンテンツ画像を、表示部分と非表示部分とを２値で示す２値画像として格納する格納部を備え、
   前記シフト量演算部は、前記２値画像の表示部分の形状に基づいて前記シフト量を求める、
   請求項２に記載の投影装置。
5. 前記コンテンツ画像を、表示部分と非表示部分とを２値で示す２値画像として検出する第２検出部を備え、
   前記シフト量演算部は、前記２値画像の表示部分の形状に基づいて前記シフト量を求める、
   請求項２に記載の投影装置。
6. 前記第２検出部は、前記コンテンツ画像における所定色のピクセルを前記非表示部分として検出し、前記コンテンツ画像における所定色以外の色のピクセルを前記表示部分として検出する、
   請求項５に記載の投影装置。
7. 前記制御部は、前記目標位置と前記表示位置との差に基づいて、前記投影部の向きを求める投影方向演算部を備える、
   請求項１に記載の投影装置。
8. 前記制御部は、
   前記投影部から前記目標位置までの投影距離および前記投影部の光軸と前記投影部から見た前記コンテンツ画像の方向からなる角度に基づいて、フォーカス距離を求めるフォーカス距離演算部と、
   前記フォーカス距離に基づいて前記投影部のフォーカスを制御するフォーカス制御部と、
   を備える請求項１に記載の投影装置。
9. 前記制御部は、
   前記投影部から前記目標位置までの投影距離と前記投影部の投影画角と前記投影画像における前記目標位置に基づいて、フォーカス距離を求めるフォーカス距離演算部と、
   前記フォーカス距離に基づいて前記投影部のフォーカスを制御するフォーカス制御部と、
   を備える請求項１に記載の投影装置。
10. 前記制御部は、
    前記コンテンツ画像内でフォーカスを優先して合わせるべき優先位置を決定する優先位置決定部を更に備え、
    前記フォーカス距離演算部は、前記投影部から前記優先位置までの投影距離および前記投影部の光軸と前記投影部から見た前記コンテンツ画像の方向からなる角度に基づいて、フォーカス距離を求める、
    請求項８に記載の投影装置。
11. 前記制御部は、
    前記コンテンツ画像内でフォーカスを優先して合わせるべき優先位置を決定する優先位置決定部を更に備え、
    前記フォーカス距離演算部は、前記投影部から前記優先位置までの投影距離と前記投影部の投影画角と前記投影画像における前記優先位置に基づいて、フォーカス距離を求める、
    請求項９に記載の投影装置。
12. 前記コンテンツ画像内でフォーカスを優先して合わせるべき位置を予め格納する格納部を備え、
    前記優先位置決定部は、前記格納部に格納された位置を前記優先位置として決定する、
    請求項１０に記載の投影装置。
13. 注視者が前記コンテンツ画像内で注視している位置を検出する第３検出部を更に備え、
    前記優先位置決定部は、前記第３検出部で検出された位置を前記優先位置として決定する、
    請求項１０に記載の投影装置。

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