JP2019114929A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装前に塗装後の外観を確認することを可能とする。【解決手段】画像投影装置３は、画像を投影するプロジェクタ２００と、プロジェクタ２００を通じて、投影対象となる対象物６１０の表面に画像を投影させる投影制御装置５００と、画像が投影された対象物６１０の表面の色調を検出する色調センサ６２０と、を備え、投影制御装置５００は、色調センサ６２０によって検出された色調が所定の目標値となるように、色調センサ６２０の検出結果に基づいて投影させる画像の色調を補正する。【選択図】図８

Description

本発明は、画像投影装置に関する。

航空機や自動車などの機体の表面に塗装が行われる前において、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）などの画像によって、塗装後の機体の外観が確認されていた。例えば、特許文献１には、塗装後の車両の外観を示す画像を生成する技術が開示されている。特許文献１では、車両の表面形状を測定して得られた３次元表面形状データと、塗料の色、照明の位置および色、視点の位置および方向を含む視覚情報とに基づいて、画像のレンダリングが行われる。

特開２００３−１９６６７６号公報

しかし、塗装前に塗装後の機体の外観を、実物の機体で確認できるとよりよい。

そこで、本発明は、塗装前に塗装後の外観を確認することを可能とする画像投影装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、画像を投影するプロジェクタと、プロジェクタを通じて、投影対象となる対象物の表面に投影させる投影制御装置と、画像が投影された対象物の表面の色調を検出する色調センサと、を備え、投影制御装置は、色調センサによって検出された色調が所定の目標値となるように、色調センサの検出結果に基づいて投影させる画像の色調を補正する。

本発明によれば、塗装前に塗装後の外観を確認することが可能となる。

第１実施形態による画像投影装置の構成を示すブロック図である。 投影画像が投影される対象物およびプロジェクタの設置例を示す斜視図である。 対象物に穿孔ガイドシートを配置した状態における穿孔作業を説明する説明図である。 皿モミ作業を説明する説明図である。 皿モミ作業および組み立て作業の際に対象物の投影面に表示される画像を説明する説明図である。 皿モミ作業完了後において対象物の投影面に表示される画像を説明する説明図である。 第２実施形態による画像投影装置を説明する説明図である。 第３実施形態による画像投影装置を説明する説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による画像投影装置１の構成を示すブロック図である。図１中、信号の流れを一点鎖線の矢印で示す。画像投影装置１は、投影制御装置１００、２個のプロジェクタ２００Ａ、２００Ｂを含んで構成される。画像投影装置１では、平面のスクリーンに画像を投影するだけでなく、曲面や立体物の表面に画像を投影する、いわゆる、プロジェクションマッピング技術が用いられている。画像投影装置１では、投影される対象物の表面に画像が張り合わされるように対応付けられて投影される。

プロジェクタ２００Ａ、２００Ｂは、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing）プロジェクタや液晶プロジェクタなどである。プロジェクタ２００Ａ、２００Ｂは、投影制御装置１００の制御の下、対象物に画像を投影する。第１実施形態における対象物は、後述するが、航空機の製造過程における製造対象である部品（例えば、機体の一部品）である。以下、プロジェクタ２００Ａ、２００Ｂを区別しないときは、プロジェクタ２００と表記する。なお、画像投影装置１では、２個のプロジェクタ２００が設けられているが、プロジェクタ２００の数は、２個に限らず、１個でもよいし、３個以上であってもよい。

投影制御装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータである。投影制御装置１００は、プロジェクタ２００に画像を投影させる。投影制御装置１００は、入力インターフェース１１０、記憶部１２０、制御部１３０を含んで構成される。なお、投影制御装置１００は、パーソナルコンピュータに限らず、例えば、専用装置として構成されてもよいし、いずれかのプロジェクタ２００に内蔵されてもよいし、タブレットコンピュータのような持ち運び可能なデバイスに組み込まれてもよい。

入力インターフェース１１０は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルなどである。入力インターフェース１１０は、ユーザによる操作を受け付け、操作結果を示す入力情報を制御部１３０に送信する。

記憶部１２０は、例えば、ハードディスクドライブなどである。記憶部１２０には、プロジェクタ２００によって投影される投影画像の元となる画像データが格納されている。

制御部１３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータから構成される。制御部１３０は、投影制御装置１００全体を統括制御する。

制御部１３０は、プログラムを実行することで投影データ生成部１３２として機能する。投影データ生成部１３２は、記憶部１２０に格納されている画像データに基づいて、投影対象となる対象物に投影する投影画像を示す投影データを生成する。生成された投影データは、プロジェクタ２００に送信される。なお、投影データ生成部１３２は、記憶部１２０に格納されている画像データに基づいて投影データを生成する態様に限らず、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）などを通じた通信によって取得した画像データに基づいて投影データを生成してもよい。

なお、第１実施形態において、投影画像が投影される対象物が航空機の機体の一部品であるため、投影画像が曲面に投影される場合がある。そこで、画像投影装置１では、人が所定の定点から見たときに、対象物に投影された画像が曲面によって歪んで見えることのないように、投影画像の校正が行われる。例えば、円を対象物の湾曲した部分に表示させる場合、対象物には長軸が湾曲方向となる楕円を投影することとなる。この場合、投影データ生成部１３２は、対象物における投影画像が投影される表面の形状を示すデータと、プロジェクタ２００の投影位置とに基づいて、円の画像データを楕円の投影データに加工してプロジェクタ２００に送信することとなる。なお、以下では、対象物における投影画像が投影される表面を、投影面と呼ぶことがある。また、投影画像の校正では、投影画像を格子状に区分して投影し、実際に対象物の曲面に表示された画像において格子の形状が歪んで見えないように、投影データの生成についての調整を行ってもよい。

図２は、投影画像が投影される対象物２１０およびプロジェクタ２００の設置例を示す斜視図である。図２では、航空機の製造過程の一場面が示されている。図２中、信号の流れを一点鎖線の矢印で示す。また、図２中、プロジェクタ２００から放射される投影光を概念的に破線で示す。

対象物２１０は、製造対象となる航空機の機体の一部品であり、曲板状に形成されている場合がある。また、図２では、２個の対象物２１０が重ねられている。冶具２２０は、形状が略棒状となっており、長手方向に不図示のスリットが設けられている。そして、重ねられた対象物２１０の側面が冶具２２０のスリットに挿入されている。これにより、重ねられた対象物２１０が、冶具２２０によって立てられて支持されている。なお、冶具２２０は、略棒状の形状に限らず、対象物２１０の支持方法は、スリットに挿入する支持方法に限らない。

冶具２２０における対象物２１０を挟んだ両側には、棒状の支持部２３０が設けられている。一方側（図２中、左側）の支持部２３０の先端には、プロジェクタ２００Ａが設けられており、他方側（図２中、右側）の支持部２３０の先端には、プロジェクタ２００Ｂが設けられている。プロジェクタ２００は、投影光を放射する投影部を対象物２１０の表面に向けて配置されている。なお、プロジェクタ２００を支持する支持部２３０は、棒状の形状に限らず、冶具２２０の両側に設けられる態様に限らない。

プロジェクタ２００Ａは、図２中、対象物２１０の左半面に投影光を放射し、プロジェクタ２００Ｂは、図２中、対象物２１０の右半面に投影光を放射する。プロジェクタ２００Ａの投影光とプロジェクタ２００Ｂの投影光とは、対象物２１０の中央付近において左右に区切られている。つまり、図２では、プロジェクタ２００Ａの投影光とプロジェクタ２００Ｂの投影光とを合わせて、対象物２１０の投影面全体の画像が表示される。なお、プロジェクタ２００Ａの投影光とプロジェクタ２００Ｂの投影光との少なくとも一部が重ねられて投影画像が表示されてもよい。この場合、投影光が重なる部分では、所定の定点から見たときに、プロジェクタ２００Ａの投影画像とプロジェクタ２００Ｂの投影画像との両方が同じ見え方をする投影画像がプロジェクタ２００Ａ、２００Ｂから投影される。また、投影光の少なくとも一部が重なる場合、プロジェクタ２００Ａ側の重複部分の画像にプロジェクタ２００Ｂ側の重複部分の画像をブレンディングして生成された投影データをプロジェクタ２００Ａに送信し、プロジェクタ２００Ｂ側の重複部分の画像にプロジェクタ２００Ａ側の重複部分の画像をブレンディングして生成された投影データをプロジェクタ２００Ｂに送信してもよい。これにより、重複部分においてプロジェクタ２００Ａの投影画像とプロジェクタ２００Ｂの投影画像とが一体となった投影画像が表示される。

以下では、対象物２１０に対して、孔を開ける穿孔作業、孔の縁を円錐状に面取り加工する皿モミ作業、孔にファスナを挿入して２個の対象物２１０を連結する組み立て作業、図面通りに作業が行われたか否かを検査する検査作業が行われる例を説明する。

穿孔作業の開始前、対象物２１０の投影面には、穿孔作業時に用いる穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報が投影される。穿孔ガイドシートは、穿孔作業の位置を示す孔が予め設けられたシート状部材であり、穿孔位置の指標となるものである。つまり、穿孔ガイドシートは、正規の孔位置に孔を開けるために用いられる部材である。なお、穿孔ガイドシートは、板状に形成されていてもよい。穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報は、例えば、図２に示すように、穿孔ガイドシートの角位置を示す折れ線などである。なお、穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報は、折れ線に限らず、例えば、穿孔ガイドシートの角位置を示す矢印、点、文字などであってもよい。穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報は、作業者が、穿孔作業の開始前に、入力インターフェース１１０を操作することで表示される。なお、穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報は、対象物２１０について行われる加工に関する加工情報である。

投影データ生成部１３２は、入力インターフェース１１０の操作による穿孔作業の開始を示す入力情報を受信すると、穿孔ガイドシートを配置する位置を示す画像の画像データを記憶部１２０から読み出す。次に、投影データ生成部１３２は、読み出した画像データの画像を対象物２１０の表面（投影面）の形状に対応付ける加工を、その読み出した画像データに対して行って投影データを生成する。このとき、投影面の左半分の投影データは、プロジェクタ２００Ａの投影位置に基づいて生成され、投影面の右半分の投影データは、プロジェクタ２００Ｂの投影位置に基づいて生成される。そして、投影データ生成部１３２は、投影面の左半分の投影データをプロジェクタ２００Ａに送信し、投影面の右半分の投影データをプロジェクタ２００Ｂに送信する。これにより、穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報が、対象物２１０の投影面に投影される。

穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報が対象物２１０の投影面に投影されると、作業者は、その投影された情報にしたがって、穿孔ガイドシートを対象物２１０の表面上に正確に配置することができる。

図３は、対象物２１０に穿孔ガイドシート２４０を配置した状態における穿孔作業を説明する説明図である。穿孔ガイドシート２４０には穿孔作業の位置を示す孔が設けられているため、作業者は、その穿孔ガイドシート２４０の孔の位置において、穿孔作業を行う。これにより、作業者は、穿孔ガイドシート２４０を介して、対象物２１０の所定の位置に孔を開けることができる。

次に、作業者は、穿孔ガイドシート２４０を対象物２１０から外し、穿孔作業において開けられた孔に対する皿モミ作業に移る。

図４は、皿モミ作業を説明する説明図である。図５は、皿モミ作業および組み立て作業の際に対象物２１０の投影面に表示される画像を説明する説明図である。

皿モミ作業の開始前、作業者は、入力インターフェース１１０を操作し、皿モミ作業以降の作業に関する画像を対象物２１０に表示させる。具体的には、投影データ生成部１３２は、入力インターフェース１１０の操作による皿モミ作業の開始を示す入力情報を受信すると、皿モミ作業以降の作業に関する画像の画像データを記憶部１２０から読み出す。そして、穿孔作業の開始前の画像データと同様に、投影データ生成部１３２は、読み出した画像データの画像を対象物２１０の表面の形状に対応付けて投影データを生成し、プロジェクタ２００に送信する。

図５に示すように、皿モミ作業の開始前、対象物２１０の表面には、対象物２１０に開けられた孔に対して行われる加工に関する情報が、加工が行われる孔に関連付けられて表示される。具体的には、対象物２１０の投影面には、皿モミが行われる孔が、皿モミ径ごとに区分されて表示される。例えば、皿モミが行われる孔の周りには、枠Ａ１、Ａ２、Ａ３が表示される。そして、それら枠Ａ１、Ａ２、Ａ３の近傍には、枠Ａ１、Ａ２、Ａ３内の孔に対して行われる皿モミの皿モミ径がそれぞれ表示される。なお、孔に対して行われる加工に関する情報は、対象物２１０について行われる加工に関する加工情報である。

また、このとき、図５に示すように、対象物２１０の投影面には、対象物２１０に開けられた孔を用いた組み立て作業に関する情報が、作業が行われる孔に関連付けられて表示される。具体的には、対象物２１０の投影面には、ファスナが挿入される孔が、ファスナ径およびファスナ長（グリップ）ごとに区分されて表示される。例えば、枠Ａ１、Ａ２、Ａ３の近傍には、枠Ａ１、Ａ２、Ａ３内の孔に挿入されるファスナのファスナ径およびファスナ長（グリップ）がそれぞれ表示される。なお、孔を用いた組み立て作業に関する情報は、対象物２１０について行われる組み立てに関する組み立て情報である。

また、このとき、図５に示すように、対象物２１０の投影面には、実施すべき作業手順を示す情報が表示される。図５では、作業Ｓ１、作業Ｓ２、作業Ｓ３が、作業順（番号順）に示されている。例えば、作業Ｓ１は皿モミ作業であり、作業Ｓ２は組み立て作業であり、作業Ｓ３は検査作業である。なお、作業手順を示す情報は、対象物２１０について行われる加工に関する加工情報または組み立てに関する組み立て情報である。

皿モミ作業に関する情報が対象物２１０に表示されているため、作業者は、表示されている情報を参照して皿モミ作業をすることができる。

また、皿モミ作業で生じたキリ屑を除くため、対象物２１０の表面を洗浄しても、対象物２１０に表示される情報が消えないため、後作業（組み立て作業など）に円滑に移ることができる。

なお、複数のプロジェクタ２００の投影光が投影面において重なるように投影画像を投影させたり、プロジェクタ２００の数を増やすことで、作業者自身の手などによって対象物２１０に表示される画像が見えなくなるのを回避してもよい。

また、図５では孔の周りの枠Ａ１、Ａ２、Ａ３の近傍に皿モミ径が表示されていたが、加工情報を孔に関連付けて表示させる態様は、この態様に限らない。例えば、孔の周りの枠Ａ１、Ａ２、Ａ３から延びた引き出し線や矢印などの先に、加工情報を表示してもよい。この態様では、加工時に作業者自身の手などによって加工情報の画像が見えなくなるのを回避することができる。また、図５では、皿モミ径が数値（図５のＸＸ、ＹＹ、ＺＺは数値を示す）で表示されていたが、皿モミ径の表示態様は、数値に限らない。例えば、枠Ａ１、Ａ２、Ａ３を皿モミ径に応じて区別された色で表示させることで、皿モミ径を枠Ａ１、Ａ２、Ａ３の色で示してもよい。また、組み立て情報の表示態様についても加工情報の表示態様と同様にしてもよい。

また、図５では、対象物２１０の投影面に、皿モミ径、ファスナ径、ファスナ長、作業手順が表示されていた。しかし、対象物２１０の投影面に表示される情報は、これらに限らない。例えば、対象物２１０の投影面に、作業を完了させる目標時間や、実施している作業についての経過時間などを表示してもよい。この態様では、作業者に作業効率を意識させることができ、作業効率を上昇させることが可能となる。また、例えば、皿モミ作業や、組み立て作業などに使用する工具（ツール）についての工具情報を表示してもよい。この態様では、表示されている工具情報を参照して作業に取り掛かることができ、作業効率を上昇させることが可能となる。

皿モミ作業が完了すると、作業者は、入力インターフェース１１０を操作して、皿モミ作業が完了した旨を投影制御装置１００に入力する。

図６は、皿モミ作業完了後において対象物２１０の投影面に表示される画像を説明する説明図である。なお、図６では、枠Ａ１、Ａ２、Ａ３内の皿モミが完了したとし、皿モミが完了した孔が二重丸で示されている。

投影データ生成部１３２は、入力インターフェース１１０の操作による皿モミ作業の完了を示す入力情報を受信すると、作業手順を示す投影画像における皿モミ作業を示す投影画像を、皿モミ作業の完了を示す態様に変化させる。具体的には、投影データ生成部１３２は、皿モミ作業を示す「作業Ｓ１を実施」の文字に二重線が引かれた画像の画像データに基づいて投影データを生成し、プロジェクタ２００に送信する。これにより、「作業Ｓ１を実施」の投影画像が、「作業Ｓ１を実施」の文字に二重線が引かれた投影画像に切り替わり、作業Ｓ１（皿モミ作業）が完了したことが示される。

作業手順のうち、完了した作業の表示態様が変化するため、作業者は、次の作業に移ることを再確認することができる。

なお、完了した作業を示す表示態様は、二重線を引く態様に限らない。例えば、完了した作業の文字を消していく態様でもよいし、完了した作業の文字の色を完了していない作業の文字の色から変える態様でもよい。

次に、作業者は、組み立て作業に移る。組み立て作業では、例えば、指示された孔に指示されたファスナ径のリベット（ファスナ）を挿入し、工具でリベットを変形させて、重ねられた対象物２１０をリベットで連結させる。組み立て作業の際、図５に示すように、組み立て作業に関する情報（図５では、ファスナ径およびファスナ長）が対象物２１０に表示されている。このため、作業者は、表示されている情報を参照して適切なファスナを指示された孔に挿入することができ、適切な組み立て作業をすることができる。なお、組み立て作業時に表示される組み立て作業に関する情報は、ファスナ径およびファスナ長に限らない。また、ファスナ径およびファスナ長の両方を表示する態様に限らず、ファスナ径およびファスナ長のいずれか一方を表示し、他方を表示しないようにしてもよい。

なお、完了した作業の投影画像の更新と同時に、次作業に関する投影画像が更新されてもよい。例えば、皿モミ作業を示す「作業Ｓ１を実施」の文字に二重線が引かれると同時に、次作業である組み立て作業に関する注意事項などが新たに表示されてもよい。

組み立て作業が完了すると、作業者は、入力インターフェース１１０を操作して、組み立て作業が完了した旨を投影制御装置１００に入力する。

投影データ生成部１３２は、組み立て作業の完了を示す入力情報を受信すると、図示は省略するが、作業手順を示す投影画像における組み立て作業を示す投影画像を、組み立て作業の完了を示す態様に変化させる。つまり、組み立て作業を示す「作業Ｓ２を実施」の文字に二重線が引かれた画像が対象物２１０に表示される。

次に、作業者は、検査作業に移る。対象物２１０には、図面に記載される情報と同等の情報が表示されているため、検査作業では、対象物２１０に表示された情報に基づいて対象物２１０の検査を行うことができる。なお、組み立て作業を示す「作業Ｓ２を実施」の文字に二重線が引かれると同時に、次作業である検査作業に関する表示に更新されるようにしてもよい。

以上のように、第１実施形態による画像投影装置１では、製造対象となる対象物２１０について行われる加工に関する加工情報または組み立てに関する組み立て情報が、対象物２１０の表面に投影される。このため、第１実施形態による画像投影装置１を用いれば、作業前に対象物２１０に手書きで加工情報などを記載するといった余分な作業を省略することができる。また、第１実施形態による画像投影装置１を用いれば、対象物２１０の数が多くても、加工情報または組み立て情報を容易に表示することができる。

したがって、第１実施形態による画像投影装置１によれば、対象物２１０の製造を効率よく行うことが可能となる。

なお、第１実施形態では、作業者が入力インターフェース１１０に作業完了を示す操作を行うことに応じて、作業手順を示す投影画像のうちの完了した作業の投影画像の表示態様が変化していた。しかし、手動によって投影画像の表示態様を変化させる態様に限らない。例えば、対象物２１０の投影面を撮像するカメラを設け、カメラで撮像された画像の画像解析によって作業の完了の有無を判断し、作業が完了したと判断した場合に、投影画像の表示態様を変化させてもよい。また、例えば、対象物２１０の投影面をスキャンするレーザーを設け、レーザーによって所定位置に孔が開けられているか否かを判断することで作業の完了の有無を判断し、作業が完了したと判断した場合に、投影画像の表示態様を変化させてもよい。

また、第１実施形態による画像投影装置１では、穿孔ガイドシートを配置する位置を示す情報が対象物２１０の投影面に投影されていた。しかし、対象物２１０の投影面に、穿孔位置自体を示す情報が投影されてもよい。この態様では、穿孔ガイドシートを用いずに、穿孔位置自体を示す情報によって示される位置に穿孔作業が行われてもよい。また、複数の対象物２１０についての製造の繰り返しが行われる際、冶具２２０の位置、プロジェクタ２００の位置、対象物２１０の位置が、複数の対象物２１０に亘って所定精度の範囲内で固定される構成にするとよりよい。

また、第１実施形態において、投影データ生成部１３２は、対象物２１０の表面（投影面）に、対象物２１０の裏面の構造物を示す情報を投影させてもよい。この態様によれば、対象物２１０の裏面の構造物を意識しつつ作業を行うことができるため、対象物２１０の製造をより効率よく行うことが可能となる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態による画像投影装置２を説明する説明図である。図７中、信号の流れを一点鎖線の矢印で示す。第２実施形態による画像投影装置２は、航空機（ここでは、ヘリコプター）の表面に塗装を行う場面に適用される。なお、図７における塗装は、迷彩塗装である。

画像投影装置２は、投影制御装置３００、４個のプロジェクタ２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄを含んで構成される。また、第２実施形態では、表面の塗装を行う前のヘリコプターが、投影画像が投影される対象物４１０となる。

プロジェクタ２００Ａは、対象物４１０であるヘリコプターの上方後ろから対象物４１０の表面に投影光を放射する。プロジェクタ２００Ｂは、対象物４１０であるヘリコプターの上方前から対象物４１０の表面に投影光を放射する。プロジェクタ２００Ｃは、対象物４１０であるヘリコプターの下方後ろから対象物４１０の表面に投影光を放射する。プロジェクタ２００Ｄは、対象物４１０であるヘリコプターの下方前から対象物４１０の表面に投影光を放射する。以下、プロジェクタ２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄを区別しないときは、プロジェクタ２００と表記する。なお、図７では、プロジェクタ２００を支持する支持部を省略している。また、図７中、プロジェクタ２００から放射される投影光を概念的に破線で示す。

投影制御装置３００は、４個のプロジェクタ２００に投影画像の画像データを送信する点を除き、第１実施形態の投影制御装置１００と同様の構成となっている。具体的には、投影制御装置３００の制御部１３０は、投影データ生成部３３２として機能する。投影データ生成部３３２は、投影画像を左上、右上、左下、右下に４分割したうちの、左上の投影画像データをプロジェクタ２００Ａに送信し、右上の投影画像データをプロジェクタ２００Ｂに送信し、左下の投影画像データをプロジェクタ２００Ｃに送信し、右下の投影画像データをプロジェクタ２００Ｄに送信する。そして、図７では、プロジェクタ２００のそれぞれの投影光を合わせて、対象物４１０の投影面全体の画像が表示される。なお、プロジェクタ２００のそれぞれの投影光の少なくとも一部が重なるような構成としてもよい。また、プロジェクタ２００の数は、４個に限らず、３個以下であってもよいし、５個以上であってもよい。

第２実施形態の投影データ生成部３３２は、対象物４１０の表面に施す塗装の境界（すなわち、塗装の色の境界）を示す情報を、対象物４１０の表面に投影させる。ここでは、境界を示す情報として境界線４２０が対象物４１０に表示される。

投影データ生成部３３２は、入力インターフェース１１０の操作による投影開始を示す入力情報を受信すると、境界線４２０を含む画像の画像データを記憶部１２０から読み出す。なお、投影データ生成部３３２は、ＬＡＮなどを通じた通信によって画像データを取得してもよい。次に、投影データ生成部３３２は、読み出した画像データの画像を対象物４１０の表面の形状に対応付ける加工を、その読み出した画像データに対して行って投影データを生成する。このとき、投影面の左上の投影データは、プロジェクタ２００Ａの投影位置に基づいて生成され、投影面の右上の投影データは、プロジェクタ２００Ｂの投影位置に基づいて生成され、投影面の左下の投影データは、プロジェクタ２００Ｃの投影位置に基づいて生成され、投影面の右下の投影データは、プロジェクタ２００Ｄに基づいて生成される。そして、投影データ生成部３３２は、投影面の左上の投影データをプロジェクタ２００Ａに送信し、投影面の右上の投影データをプロジェクタ２００Ｂに送信し、投影面の左下の投影データをプロジェクタ２００Ｃに送信し、投影面の右下の投影データをプロジェクタ２００Ｄに送信する。これにより、境界線４２０が対象物４１０に投影される。

塗装作業には、塗装しない領域にマスキングを施した後にマスキングが施されていない領域を塗装する方法と、マスキングを施さずに塗装する方法とがある。マスキングを施す方法では、境界線４２０が対象物４１０に表示されているため、作業者は、表示されている境界線４２０に沿ってマスキングテープを対象物４１０に貼ることができる。

マスキングテープの貼り付け後、作業者は、対象物４１０の表面のうち、塗装する色の領域以外の領域にマスキングシートを配置する。マスキングシートは、マスキングシートの縁の位置がマスキングテープに沿うように配置される。そして、作業者は、マスキングテープおよびマスキングシートによって覆われていない領域に所定の色の塗料を噴き付ける。

作業者は、色ごとに、マスキングテープの貼り付け、マスキングシートの配置、塗料の噴き付けを繰り返す。塗料は、隣り合う色が重ならないように噴き付けられてもよいし、隣り合う色の一部が重なるように噴き付けられてもよい。

マスキングを施さずに塗装する方法では、境界線４２０が対象物４１０に表示されているため、作業者は、境界線４２０を超えて隣の領域にはみ出さないように気を付けながら塗料を塗ることができる。

塗装作業の後、作業者は、塗装作業についての検査作業を行う。境界線４２０が対象物４１０に表示されているため、作業者は、表示されている境界線４２０に基づいて対象物４１０の検査を行うことができる。

以上のように、第２実施形態による画像投影装置２では、製造対象となる対象物４１０の表面に施す塗装の境界を示す境界線４２０が、対象物４１０に表示される。このため、第２実施形態による画像投影装置２では、対象物４１０に表示された境界線４２０に沿って容易に、かつ、正確にマスキング作業を行うことができる。また、第２実施形態による画像投影装置２では、対象物４１０に表示される境界線４２０によって塗装の境界が明確に示されているため、マスキングを施さずに塗装作業を行う場合にも、正確に塗装することができる。また、第２実施形態による画像投影装置２では、塗装作業についての検査作業を迅速に行うことができる。また、第２実施形態による画像投影装置２では、塗装後の文字や図形が歪むことはない。

したがって、第２実施形態による画像投影装置２によれば、対象物４１０の製造を効率よく行うことが可能となる。

また、第２実施形態において、塗装の境界を示す境界線４２０だけでなく、例えば、塗装色を示す色情報や塗料の種類を示す材料情報などを、塗装する位置に関連付けて対象物４１０に投影してもよい。例えば、境界線４２０によって区切られた領域内に、その領域に塗装する色情報や材料情報を表示してもよい。また、作業手順（例えば、塗装する色順など）を対象物４１０に投影し、完了した作業を示す投影画像を変化させてもよい。また、塗装作業に関する注意事項などを対象物４１０に投影してもよい。このような情報が対象物４１０に表示されると、塗装作業をより効率よく行うことができるとともに、作業ミスを防止することが可能となる。

なお、第２実施形態では、迷彩塗装における塗装色の境界を対象物４１０に投影していた。しかし、塗装の種類は迷彩塗装に限らず、第２実施形態による画像投影装置２を塗装全般に適用することができる。

また、第２実施形態では、塗装の境界を示す情報として、境界線４２０が表示されていた。しかし、塗装の境界を示す情報は、境界線４２０に限らない。例えば、投影画像において隣接する領域の表示色を異ならせ、投影画像における異なる表示色の境界を、塗装の境界を示す情報としてもよい。

また、複数のプロジェクタ２００の投影光が投影面において重なるように投影画像を投影させたり、プロジェクタ２００の数を増やすことで、作業者自身の手などによって対象物４１０に表示される画像が見えなくなるのを回避してもよい。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態による画像投影装置３を説明する説明図である。図８中、信号の流れを一点鎖線の矢印で示す。画像投影装置３は、塗装前の航空機（ここでは、ヘリコプター）の表面に画像を投影し、航空機の表面に塗装があたかも施されたかのような外観を提示させる。画像投影装置３は、例えば、ショールームやディーラー店舗などにおいて適用される。

画像投影装置３は、投影制御装置５００、４個のプロジェクタ２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、３個の色調センサ６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃを含んで構成される。また、第３実施形態では、表面の塗装を行う前のヘリコプターが、投影画像が投影される対象物６１０となる。

プロジェクタ２００Ａ〜２００Ｄは、対象物６１０であるヘリコプターに対し、第２実施形態と同様の位置に配置される。以下、プロジェクタ２００Ａ〜２００Ｄを区別しないときは、プロジェクタ２００と表記する。なお、図８では、プロジェクタ２００を支持する支持部を省略している。また、プロジェクタ２００の数は、４個に限らず、３個以下であってもよいし、５個以上であってもよい。また、図８中、プロジェクタ２００から放射される投影光を概念的に破線で示す。

色調センサ６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃは、対象物６１０の表面の色調を検出する。例えば、色調センサ６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃは、対象物６１０の表面に光を放射し、対象物６１０によって反射した反射光における赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）のそれぞれの反射光の濃度を検出する。その結果、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）のそれぞれの反射光の濃度のバランスによって、対象物６１０の色調が検出される。色調センサ６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃの検出結果は、投影制御装置５００に送信される。以下、色調センサ６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃを区別しないときは、色調センサ６２０と表記する。

色調センサ６２０Ａは、対象物６１０であるヘリコプターにおける前方寄りに配置され、色調センサ６２０Ｂは、対象物６１０であるヘリコプターにおける中央付近に配置され、色調センサ６２０Ｃは、対象物６１０であるヘリコプターにおける後方寄りに配置される。色調センサ６２０は、対象物６１０の表面における色調センサ６２０が配置された近傍の表面の色調を検出する。図８では、色調センサ６２０を支持する支持部を省略している。なお、色調センサ６２０の数は、３個に限らず、２個以下であってもよいし、４個以上であってもよい。また、色調センサ６２０による測定位置が固定されている態様に限らず、色調センサ６２０による測定位置を自動または手動によって可変としてもよい。

投影制御装置５００は、第２実施形態の投影制御装置３００と同様の構成となっている。具体的には、投影制御装置５００の制御部１３０は、投影データ生成部５３２として機能する。投影データ生成部５３２は、投影画像を４分割し、分割した投影画像の投影データを、各プロジェクタ２００に送信する。なお、プロジェクタ２００のそれぞれの投影光の少なくとも一部が重なるような構成としてもよい。

第３実施形態の投影データ生成部５３２は、対象物６１０の表面に、対象物６１０の塗装後の外観を示す投影画像を投影させる。対象物６１０の塗装後の外観を示す投影画像は、色が付されたカラー画像である。

具体的には、投影データ生成部５３２は、入力インターフェース１１０の操作による投影開始を示す入力情報を受信すると、対象物６１０の塗装後の画像を示す画像データを記憶部１２０から読み出す。なお、投影データ生成部３３２は、ＬＡＮなどを通じた通信によって画像データを取得してもよい。次に、投影データ生成部５３２は、読み出した画像データの画像を対象物６１０の表面の形状に対応付ける加工を、その読み出した画像データに対して行って投影データを生成する。このとき、投影面の左上の投影データは、プロジェクタ２００Ａの投影位置に基づいて生成され、投影面の右上の投影データは、プロジェクタ２００Ｂの投影位置に基づいて生成され、投影面の左下の投影データは、プロジェクタ２００Ｃの投影位置に基づいて生成され、投影面の右下の投影データは、プロジェクタ２００Ｄに基づいて生成される。そして、投影データ生成部５３２は、投影面の左上の投影データをプロジェクタ２００Ａに送信し、投影面の右上の投影データをプロジェクタ２００Ｂに送信し、投影面の左下の投影データをプロジェクタ２００Ｃに送信し、投影面の右下の投影データをプロジェクタ２００Ｄに送信する。これにより、色が付された投影画像が対象物６１０に投影される。

投影画像が対象物６１０の表面に投影されるため、色調センサ６２０は、投影光が投影されていない元の対象物６１０の表面の色と、対象物６１０に投影された投影光による色とが重なった、実際の色調を検出する。このため、元の対象物６１０の表面の色によっては、色調センサ６２０の検出結果と、投影光の色とが異なる。

そこで、投影データ生成部５３２は、色調センサ６２０によって検出される色調が所定の目標値（塗装後の正しい色を示すカラー値）となるように、色調センサ６２０の検出結果に基づいて投影光の色を補正する。

例えば、対象物６１０の表面のうちの色調センサ６２０Ａの検出範囲内の目標色（塗装後の正しい色）が青色であるとする。この場合において、投影データ生成部５３２は、色調センサ６２０Ａの検出範囲内に目標色である青色の投影光を投影させたとする。このとき、元の対象物６１０の表面の色の影響で、色調センサ６２０Ａの検出結果が緑色になったとする。

このとき、投影データ生成部５３２は、色調センサ６２０Ａの検出結果が正しいとして、目標色（青色）と、色調センサ６２０Ａによる検出色（緑色）とを比較し、目標色と検出色とが一致するか否かを判断する。ここで、例えば、記憶部１２０には、比較の基準となる基準データが予め格納されている。この基準データは、色調センサ６２０Ａの色調特性に合わせたものとなっている。投影データ生成部５３２は、基準データのうちの目標色のデータを参照して、検出色と比較する。具体的には、投影データ生成部５３２は、目標色のＲＧＢの各成分のバランスと、検出色のＲＧＢの各成分のバランスとを比較し、ＲＧＢの各成分のバランスが一致しているか否かを判断する。

目標色と検出色とが一致していない場合、投影データ生成部５３２は、色調センサ６２０Ａの検出範囲内に投影する投影光の色を、直前の色（青色）から変化させる。例えば、投影データ生成部５３２は、目標色のＲＧＢの各成分と、検出色のＲＧＢの各成分とを比較して成分ごとに差分を導出し、投影光の色調をその差分だけ変化させる。

次に、投影データ生成部５３２は、色調を変化させた投影光を色調センサ６２０Ａの検出範囲内に投影させる。次に、投影データ生成部５３２は、色調センサ６２０Ａの検出結果を再取得し、目標色と再取得した検出色とを比較する。そして、投影データ生成部５３２は、目標色と検出色が一致するまで、上述の処理を繰り返す。

このようにして、投影データ生成部５３２は、色調センサ６２０Ａの検出結果に基づいて、投影光を目標色から変化させることで、色調センサ６２０Ａの検出色を目標色に補正する。なお、色調センサ６２０Ａについて説明したが、他の色調センサ６２０Ｂ、６２０Ｃについても同様である。

以上のように、第３実施形態による画像投影装置３では、塗装後の外観を示す投影画像が対象物６１０の表面に表示され、対象物６１０の表面の色調が所定の目標値となるように、投影画像の色調が補正される。これにより、第３実施形態による画像投影装置３では、塗装前に塗装後の機体の外観を、実物の機体で表現することができる。

したがって、第３実施形態による画像投影装置３によれば、塗装前に塗装後の外観を、実物の機体で確認することが可能となる。

また、第３実施形態において、対象物６１０の色だけでなく、例えば、塗装によって対象物６１０の表面に表示されるロゴマークや文字などを、表示すべき位置に対応付けて対象物６１０に投影してもよい。この態様では、塗装後の外観をより正確に確認することが可能となる。

また、目標色と検出色との比較は、ＲＧＢの各成分のバランスを比較する態様に限らない。例えば、投影データ生成部５３２は、目標色のＲＧＢの各成分の強度と、検出色のＲＧＢの各成分の強度とを比較してもよい。また、投影光の色調を変化させる具体的な態様は、目標色のＲＧＢの各成分と検出色のＲＧＢの各成分を比較して成分ごとに差分を導出する態様に限らない。例えば、投影光のＲＧＢの各成分のうちの２つの成分を固定し、残りの１つの成分を変化させるようなトライアンドエラーのような態様であってもよい。

また、投影データ生成部５３２は、対象物６１０の露光環境（例えば、太陽光や屋内照明など）に基づいて、投影光の明暗などの補正を行ってもよい。

また、色調センサ６２０は、人間の目に近い感度で色調を検出できるものが好ましい。また、投影データ生成部５３２は、色調センサ６２０による検出色が、人間が視認する色に一致する色となるように、色調センサ６２０の検出結果に補正を行ってもよい。

なお、第３実施形態による画像投影装置３は、機体を新規に製造する場面に適用されるだけでなく、既に塗装がなされている機体の塗装変更を行う場面においても適用される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記各実施形態では、航空機または航空機の一部品を対象物２１０、４１０、６１０として画像を投影していた。しかし、画像が投影される対象物は、航空機に限らず、例えば、車両や車両の一部品を対象物として画像を投影してもよい。

本発明は、画像投影装置に利用できる。

１、２、３ 画像投影装置
１００、３００、５００ 投影制御装置
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００ プロジェクタ
２１０、４１０、６１０ 対象物
６２０ 色調センサ

Claims (1)

1. 画像を投影するプロジェクタと、
   前記プロジェクタを通じて、投影対象となる対象物の表面に投影させる投影制御装置と、
   画像が投影された前記対象物の表面の色調を検出する色調センサと、
   を備え、
   前記投影制御装置は、前記色調センサによって検出された色調が所定の目標値となるように、前記色調センサの検出結果に基づいて投影させる画像の色調を補正する画像投影装置。

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