JP2023092060A - 投影装置、投影システム、投影補正方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】適正に投射面に投影されない投影光の出射を抑えることのできる投影装置、投影システム、投影補正方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】投影装置は、光を発する光源部と、光源部からの光を出射する投影部と、制御部と、を備える。制御部は、投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像のデータを取得して投影面（４０）の手前にある物体（О）を検出し、検出した物体（О）の範囲の少なくとも一部への投影部による光の出射を中止させる。
【選択図】図５

Description

この発明は、投影装置、投影システム、投影補正方法及びプログラムに関する。

光を出射して対象範囲に映像を投影する投影装置がある。投影装置は、必ずしも投影に好適なスクリーンなどに投影する場合に限られず、背景や色を有する面や立体表面などの様々な対象に投影することができる。

しかしながら、投影面が非白色であったり模様があったりすると、投影対象の画像の色合いが変わったり模様と画像とが重なって見にくくなったりする場合がある。これに対し、投影面の色や模様を相殺するように投影光を調整する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００６－２３５１５８号公報

投影装置による投影範囲に投影の利用者、第三者や物体が入り込んで、投影光が当該第三者や物体を照射し、投影面に届かない場合がある。このように意図しないものに強い光を照射するのは好ましくなく、また、投影範囲に入り込んだものに対して投影を続けても、適切に投影内容を読み取るのが難しい場合が多いという課題がある。

この発明の目的は、適正に投射面に投影されない投影光の出射を抑えることのできる投影装置、投影システム、投影補正方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
光を発する光源部と、
前記光源部からの光を出射する投影部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像のデータを取得して投影面の手前にある物体を検出し、当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる
投影装置である。

本発明に従うと、適正に投射面に投影されない投影光の出射を抑えることができるという効果がある。

本実施形態の投影システムについて説明する図である。 投影装置の機能構成を示すブロック図である。 補正対象となる状況について説明する図である。 投影画像の補正方法について説明する図である。 補正対象となる状況について説明する図である。 補正処理の手順を示す図である。 投影制御処理の制御手順を示すフローチャートである。 投影制御処理の他の例を示すフローチャートである。 投影制御処理の他の例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の投影システム１について説明する図である。
この投影システム１は、投影装置１０と、第１撮影装置２０と、第２撮影装置３０と、投影面４０と、端末装置５０とからなる。

投影装置１０は、投影対象の画像データを端末装置５０から取得して、当該画像データに基づいて画像を投影面４０に対して投影する。投影面４０は、スクリーンであってもよいし、建築物の壁（内壁及び外壁）やホワイトボードなどであってもよい。

第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０（まとめて複数の撮影部）は、投影面４０を撮影するデジタルカメラであって、継続的に撮影画像のデータを生成、出力できるものであればよい。第１撮影装置２０と第２撮影装置３０の撮影位置は、投影装置１０の出射口位置に近く、互いに異なる位置（複数の位置）である。第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０の空間解像度は、投影画像を画素単位で特定できるものであるとよいが、必ずしもこれに限定されるものではない。なお、ここでは、第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０は、投影装置１０とは別の装置であるものとして説明しているが、これらの撮影装置が投影装置１０の一部であってもよい。

端末装置５０は、普通のＰＣ（Personal Computer）などであり、ここでは、ケーブル５５により投影装置１０と接続されている。ケーブル５５は、画像信号の伝送に利用可能な周知のもののいずれか、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルやＨＤＭＩ（登録商標：High Definition Multimedia Interface）ケーブルなどであってもよい。また、端末装置５０は、ＵＳＢメモリなどであって、直接投影装置１０のＵＳＢ端子に挿入、接続されてもよい。

図２は、投影装置１０の機能構成を示すブロック図である。
投影装置１０は、ＣＰＵ１１（Central Processing Unit）（制御部）と、記憶部１２と、第１メモリ１３１と、第２メモリ１３２と、第３メモリ１３３と、光源部１４と、投影部１５と、駆動部１６と、通信部１７と、操作受付部１８と、表示部１９などを備える。

ＣＰＵ１１は、演算処理を行い、投影装置１０の全体動作を統括制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、単一のものであってもよいし、複数のものが並列にまたは各々独立して演算処理を行ってもよい。本実施形態のコンピュータは、少なくともＣＰＵ１１を含む。

記憶部１２は、揮発性メモリ（ＲＡＭ）と不揮発性メモリとを有する。ＲＡＭは、ＣＰＵ１１に作業用のメモリ空間を提供し、一時データを記憶する。不揮発性メモリは、例えば、フラッシュメモリなどであって、プログラム１２１や設定データなどを記憶する。設定データには、後述する基準位置情報１２２と背景補正データ１２３とが含まれる。

第１メモリ１３１は、通信部１７を介して第１撮影装置２０から取得された撮影画像のデータを記憶するＲＡＭ（例えば、ＤＲＡＭ）である。第２メモリ１３２は、通信部１７を介して第２撮影装置３０から取得された撮影画像のデータを記憶するＲＡＭである。第３メモリ１３３は、通信部１７を介して端末装置５０から取得された投影対象画像データを記憶するＲＡＭである。これらの第１メモリ１３１、第２メモリ１３２及び第３メモリ１３３の一部又は全部は、記憶部１２のＲＡＭと共通であってもよいし、別個のものであってもよい。また、共通のメモリが併用される場合でも、各々に専用の記憶エリアが設定されてもよい。

光源部１４は、画像を投影するための光を発する。光源部１４は、例えば、レーザダイオード、ＬＥＤ、蛍光体、フィルタなどのうち一部又は全部を有し、ＲＧＢ各色（波長帯）の光を発する。各色の発光は時分割で行われてよく、例えば光源部１４は、回転板の一部に蛍光体を有する蛍光ホイールを有し、当該蛍光ホイールを一定速度で回転させることで、入射した光をそのまま出力するか蛍光体に入射させるかが周期的に切り替えられてもよい。

投影部１５は、レンズ及びミラーにより光源部１４が発した各波長の光を、投影対象画像データに基づいて選択された各画素位置に導いて、各々筐体外部の投影方向へ出射させる。投影部１５は、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing）に係る可動ミラー、例えば、二次元配列されたデジタル（マイクロ）ミラーデバイス（ＤＭＤ）などを有していてもよい。なお、投影対象画像データの端末装置５０の入力がない場合や、ＣＰＵ１１の制御に基づいてステータス表示画面、テスト表示画面、又は設定操作受付画面などの投影対象画像の画像データが入力されていない場合には、例えば、特定の色（例えば、白色、黒色、青色など）の一様な画像が投影対象画像とされてもよい。また、このとき、「Ｎｏ Ｓｉｇｎａｌ」などの無信号を示す表示が少なくとも一時的に併せてなされてもよい。

駆動部１６は、画像データに基づいて上記可動ミラーを動作させて各画素の投影方向への光の出射有無を切り替える。光を出射させない場合には、投影装置１０の筐体内に反射させることで、当該投影装置１０の内部で光を散乱、吸収させる。画像の投影は、特には限られないが、例えば１－６０Ｈｚ程度のフレームレートで切替られればよい。すなわち、投影される画像は動画であってもよいし、静止画像のみであってもよい。
また、光源部１４、投影部１５及び駆動部１６は、ＣＰＵ１１や記憶部１２への電力供給とは別に電力供給の有無が切り替え可能であってもよい。すなわち、ＣＰＵ１１などが動作しているが、投影動作が一時停止される状況があってもよい。

通信部１７は、投影装置１０と外部との通信を予め定められた通信規格に従って制御する。通信規格としては、ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＬＡＮなどのネットワーク規格の他、上記のようにＵＳＢ、ＨＤＭＩや、ブルートゥース（登録商標）などが含まれてもよい。

操作受付部１８は、ユーザなど外部からの入力操作を受け付けて、受け付けた操作内容を入力信号としてＣＰＵ１１へ出力する。操作受付部１８は、特には限られないが、例えば、押しボタンスイッチ、ロッカースイッチ、スライドスイッチ、回転スイッチやトグルスイッチなどのうち１つ又は複数個を有していてもよい。

表示部１９は、投影装置１０のステータスなどを報知するためのものであり、例えば、ＬＥＤランプなどを有する。ＬＥＤランプには、互いに異なる波長の光で発光可能なものが複数含まれていてもよく、各ＬＥＤランプの色や位置と、その点灯動作や点滅動作などの点灯パターンとに応じて、予め定められた意味が示される。また、表示部１９は、簡易な液晶パネルやＬＥＤパネルを有していてもよい。

次に、本実施形態の投影画像補正動作について説明する。
図３は、補正対象となる状況について説明する図である。また、図４は、投影画像の補正方法について説明する図である。
通常、投影部１５は、投影対象画像データとして端末装置５０から取得される画像データに基づいて各画素位置（方向）に対する各波長の光の出射有無を切り替える。しかしながら、例えば図３（ａ）に示すように、投影面４０が一様な白色ではない場合、すなわち、有色である部分Ｂを含む場合には、投影画像が部分Ｂの色や模様など（背景輝度）と重なることで、意図した内容が目立たなくなったり異なる色合いに変化したりして、投影内容が見づらくなり得る。図３（ｂ）の例では、「Ｇｒｏｕｐ Ａ」、「Ｇｒｏｕｐ Ｂ」、「Ｇｒｏｕｐ Ｃ」の間をそれぞれつなぐ矢印が背景の部分Ｂと重なっており、見づらくなっている。また、画像の投影を行う場所が外光や照明などの影響を受けている場合にも、暗色部分の投影内容が見づらくなる。

そこで、投影装置１０では、投影面４０の色分布情報を第１撮影装置２０（又は第２撮影装置３０）の撮影画像から取得して、当該色（輝度）分布の非一様性（むら）を相殺し、また、投影対象画像の階調が輝度分布に適切に反映されるように、背景輝度に応じて輝度分布の範囲をずらす補正を画像データ（すなわち出射光量）に対して行う。具体的には、投影面４０に明（白色画像）、暗（黒色画像）をそれぞれ表示する投影光を照射（投影）してこれを第１撮影装置２０（又は第２撮影装置３０）により撮影した撮影画像データに基づき、ＲＧＢ各波長帯の輝度分布の範囲（最大輝度の全画素位置における最低値と最小輝度の全画素位置における最大値の範囲）をダイナミックレンジとするように短縮し、また、波長間でのオフセットを相殺するように輝度不足の波長帯（色）の投影光を割増（オフセット）させる。図４（ａ）に模式的に示すように、背景が非白色で輝度が足りない部分に割増するように、背景部分に対応した範囲にオフセット値などが設定される。このオフセット値が投影画像の画像データに対して適用されることで、図４（ｂ）に示すように背景の模様が軽減（消去）されて、本来の投影画像が明瞭に視認可能となる。

図５は、補正対象となる他の状況について説明する図である。
投影装置１０では、更に、第１撮影装置２０と第２撮影装置３０の撮影画像から、画像が投影されている各画素位置の視差を求めることで、本来の投影面４０ではない部分に投影されている画素、すなわち、投影装置１０の出射口から投影面４０までの間（投影面４０の手前）に障害物Ｏ（物体。ここでは人間）があるかを検出する。図４（ａ）に示すように、一時的に存在する障害物Ｏに投影画像の一部が投影されると、その部分は投影面４０上で影Ｓとなる。多くの場合には、障害物Ｏ上の投影画像を投影面４０に正常に投影されている他の部分とつなげて適切に読み取るのは難しい。したがって、当該部分の投影画像には意味がなくなり、むしろ目障りとなる場合もある。そこで、投影装置１０では、図４（ｂ）に示すように、検出された障害物Ｏの範囲への画像の投影（光の出射）を中止する。

投影面４０の各画素の表示位置までの距離（基準距離）は、投影装置１０の固定時などに設定保持されてもよいし、略平面を仮定して毎回の投影位置データから基準距離を推定してもよい。予め設定保持する場合には、障害物（物体）がない状態で画素位置を特定しやすい画像（基準画像）を投影部１５により投影させて、第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０によるこの基準画像の撮影画像データ（基準撮影画像のデータ）に基づいて各画素位置を特定することで、基準距離が求められればよい。そして、基準距離から大きく外れた（基準距離との差異の大きい）投影位置の画素が障害物へ照射されているものと判別され得る。なお、障害物の範囲は厳密に特定されなくてもよい。障害物を含むように若干広い範囲への光の出射を中止してもよいし、反対に必要以上に投影部分を減らさないように障害物の外縁付近には光が出射されてもよい。また、撮影画像データの取得間隔は、障害物Ｏの検出位置がリアルタイムでの当該障害物Ｏの位置と大きくずれない範囲で、投影部１５による投影画像のフレームレートに応じた更新間隔よりも多少長くてもよい。

図６は、上記の補正処理の手順を示す図である。これらのうち実線部分は画像の更新タイミング（フレームレート）ごとに実行される処理の流れであり、破線部分は画像の投影開始時及び必要に応じて間欠的に実行される処理の流れである。

外部からは、第１撮影装置２０による第１撮影画像データが取得され（Ｐ１）、第２撮影装置３０による第２撮影画像データが取得される（Ｐ２）。また、端末装置５０から投影対象画像データが取得される（Ｐ３）。

上記のように、第１撮影画像データ（第２撮影画像データであってもよい）の白色（明）画像及び黒色（暗）画像から、背景の模様などの非白色部分の分布が特定される（Ｐ１１）。この分布を相殺するための補正データ（上記ダイナミックレンジや画素ごとのオフセットの値）が背景補正データ１２３として、予め記憶保持される（Ｐ１２）。

第１撮影画像データ及び第２撮影画像データにより、第１撮影装置２０と第２撮影装置３０との間の視差に基づいて投影画像の各画素位置が求められる（Ｐ４）。なお、ここでは、画素位置が投影装置１０の出射口から基準距離程度であるか否かが判別できればよい。例えば、障害物の立体形状によっては一方の撮影装置により撮影可能な画素が他方の撮影装置では撮影できない位置にある場合もあるので、必ずしも各画素の投影位置までの距離が定量的に特定されなくてもよい。

また、障害物がない初期状態などで、テスト画像などに基づいて投影面４０の各画素位置が特定され、基準位置情報１２２として記憶保持される（Ｐ１３）。

求められた各画素位置が基準位置情報１２２と比較されて、障害物に投影されている画素が検出、特定される（Ｐ５）。記憶されている背景補正データに対して障害物の検出範囲への投影を中止させるための補正を加えた背景補正データの補正データ（補正済背景補正データ）を元の背景補正データとは別個に生成する（Ｐ６）。

取得されている投影対象画像データに対して上記補正済背景補正データを適用して投影画像データを生成する（Ｐ７）。そして、この投影画像データに基づいて投影動作を行う（Ｐ８）。

このように、基準位置情報１２２と背景補正データ１２３は、投影開始から短期間で変化しない場合が多いので、初期状態でのみ又は間欠的に得られればよい。一方で、障害物は投影動作中に一時的に入り込んでくるので、各フレームで毎回検出動作が行われて、障害物への投影画素が各々変化し得る。逆に言うと、障害物の移動に対して投影が中止される画素の範囲がフレームレートに従って追尾される。

図７は、投影装置１０により実行される投影制御処理のＣＰＵ１１による制御手順を示すフローチャートである。この処理は、本実施形態の投影補正方法を含み、例えば、光源部１４、投影部１５及び駆動部１６の動作開始時に自動的に開始される。

投影制御処理が開始されると、ＣＰＵ１１は、駆動部１６に制御信号を出力して白色画像を投影面４０に投影させる（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ１１は、このときの投影面４０の撮影データを第１撮影装置２０（又は第２撮影装置３０）から取得して第１メモリ１３１（又は第２メモリ１３２）に記憶させる（ステップＳ１０２）。

ＣＰＵ１１は、駆動部１６に制御信号を出力して黒色画像を投影面４０に投影させる（ステップＳ１０３）。ＣＰＵ１１は、このときの投影面４０の撮影データを第１撮影装置２０（又は第２撮影装置３０）から取得して第１メモリ１３１（又は第２メモリ１３２）に記憶させる（ステップＳ１０４）。

ＣＰＵ１１は、記憶した上記２枚の投影面画像に基づいて、各画素位置での補正量を算出する（ステップＳ１０５）。補正量は、上記のようにダイナミックレンジの設定値（全画素共通）とオフセット値（各画素個別）である。ＣＰＵ１１は、これら補正量の分布データを示す背景補正データ１２３を生成し、記憶部１２に記憶保持させる（ステップＳ１０６）。

ＣＰＵ１１は、投影の終了命令が取得されたか否かを判別する（ステップＳ１０７）。投影の終了命令が取得されたと判別された場合には（ステップＳ１０７で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ１１は、光源部１４、投影部１５及び駆動部１６の動作を停止させて、投影制御処理を終了する。

投影の終了命令が取得されていないと判別された場合には（ステップＳ１０７で“ＮＯ”）、ＣＰＵ１１は、投影対象画像データを第３メモリ１３３から取得する（ステップＳ１０８）。ＣＰＵ１１は、投影対象画像データに対して背景補正データを適用する（ステップＳ１０９）。ＣＰＵ１１は、駆動部１６に制御信号を出力して、補正された投影対象画像データに基づく投影画像を投影させる（ステップＳ１１０；投影手段）。ＣＰＵ１１は、当該投影画像の撮影画像を第１撮影装置２０から取得して第１メモリ１３１に記憶させ、また、この投影画像の撮影画像を第２撮影装置３０から取得して第２メモリ１３２に記憶させる（ステップＳ１１１）。

ＣＰＵ１１は、背景補正データ１２３をＲＡＭに読み込む（ステップＳ１１２）。ＣＰＵ１１は、第１メモリ１３１及び第２メモリ１３２に記憶された両撮影画像データにおける投影画像の各画素の位置を選択し、第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０の位置に基づいて選択された画素の投影位置を特定する（ステップＳ１１３）。投影位置は、例えば、投影装置１０の出射口位置からの距離又は基準位置からの距離などで表されてもよい。上記のように、ＣＰＵ１１は、投影位置が基準位置から外れていることが判別可能であれば、必ずしも投影位置が一意に定められなくてもよく、例えば、出射口位置からある下限基準距離以下、又は基準位置からある上限基準距離以上のように表されてもよいし、異常を示す特定の数値などで表されてもよい。

ＣＰＵ１１は、選択された画素が障害物上に投影されているか否かを判別する（ステップＳ１１４；検出手段）。障害物上に投影されている（投影面４０に投影されていない）と判別された場合には（ステップＳ１１４で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭの背景補正データにおける選択されている画素に対応する補正の設定を変更し、当該画素に対する投影光量をゼロに変更する（ステップＳ１１５；中止手段）。ＣＰＵ１１は、全画素が選択済みであるか否かを判別する（ステップＳ１１６）。全画素を選択済みではないと判別された場合には（ステップＳ１１６で“ＮＯ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１１３に戻る。全画素を選択済みであると判別された場合には（ステップＳ１１６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１０７に戻る。

ステップＳ１１４の判別処理で、障害物上に投影されていない（投影面４０に投影されている）と判別された場合には（ステップＳ１１４で“ＮＯ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１１６へ移行する。

図８は、投影制御処理の他の例を示すフローチャートである。この例の投影制御処理では、上記実施形態の投影制御処理におけるステップＳ１１４、Ｓ１１５の処理がステップＳ１１４ａ、Ｓ１１５ａにそれぞれ置き換えられて順番が変更され、また、ステップＳ１２１、Ｓ１２２の処理が追加されている。その他の処理は同一であり、同一の処理内容には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

ステップＳ１１３の処理の後、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１１６に移行する。ステップＳ１１６の判別処理において、全画素が選択されたと判別された場合には、ＣＰＵ１１は、障害物上に投影されている画素があったか否かを判別する（ステップＳ１１４ａ）。障害物上に投影されている画素がないと判別された場合には（ステップＳ１１４ａで“ＮＯ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１０７へ戻る。

障害物上に投影されている画素があると判別された場合には（ステップＳ１１４ａで“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ１１は、障害物上に投影されている画素の分布に基づいて、障害物の範囲を設定する（ステップＳ１２１）。なお、ＣＰＵ１１は、障害物上に投影されている画素として判別された一つながりの画素の集団の内側に位置する画素を全て障害物として定めてもよい。

ＣＰＵ１１は、設定された障害物の範囲（投影面積。複数ある場合には各々）が基準サイズ（基準面積）以上であるか否かを判別する（ステップＳ１２２）。障害物の範囲が基準サイズ以上ではないと判別された場合には（ステップＳ１２２で“ＮＯ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１０７に戻る。障害物の範囲が基準サイズ以上であると判別された場合には（ステップＳ１２２で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ１１は、障害物の位置が投影面から基準範囲内の距離であるか否かを判別する（ステップＳ１２３）。障害物の位置が投影面から基準範囲内の距離ではないと判別された場合には（ステップＳ１２３で“ＮＯ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１０７に戻る。障害物の位置が投影面から基準範囲内の距離であると判別された場合には（ステップＳ１２３で“ＹＥＳ”）、ＲＡＭに読み込まれている背景補正データのうち、基準サイズ以上と判別された障害物の範囲内の画素に対する投影光量をゼロに設定する（ステップＳ１１５ａ）。それから、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１０７に戻る。

すなわち、この投影制御処理では、画素単位で逐次障害物に投影されているか否かを判別して背景補正データを補正するのではなく、全ての画素について障害物に投影されているか否かを判別してから、当該障害物の範囲を設定し、設定された範囲の画素についてまとめて背景補正データを補正する。このようにまとめて障害物の範囲を定めることにより、多少の誤判別が混じっていても、まとめて設定を補正することができるので、障害物が適正に判別できなかった場合でも、部分的に投影が継続されるのを抑制することができる。

また、障害物の範囲を設定する際に、最小限のサイズを定めることで、誤判別で正常な投影部分に抜けが生じたり、単なる埃や虫などで投影画像に穴が開いたりするのを抑制することができる。また、障害物が投影面から基準範囲内の距離のものに限定して照射を中止することで、投影面付近でプレゼンなどを行う人などに限定して投影部１５からの出射光の照射を抑制したり、反対に、投影とは関係のない投影装置１０に至近距離での障害物への出射光の照射を抑制したりすることができる。

図９は、投影制御処理の他の例を示すフローチャートである。
この３番目の投影制御処理では、２番目の投影制御処理におけるステップＳ１２２、Ｓ１２３の代わりにステップＳ１３１、Ｓ１３２の処理が追加されている。その他の処理は同一であり、同一の処理内容には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

ステップＳ１２１の処理の後、ＣＰＵ１１は、設定された障害物に対して画像認識処理を行い、障害物を識別する（ステップＳ１３２）。画像認識処理の具体的な内容は、任意の周知技術であってよく、例えば、畳み込みニューラルネットワークなどを用いて機械学習がなされた学習済モデルが利用されてもよい。ＣＰＵ１１は、障害物が人体であるか否かを判別する（ステップＳ１３２）。障害物が人体ではないと判別された場合には（ステップＳ１３２で“ＮＯ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１０７に戻る。障害物が人体であると判別された場合には（ステップＳ１３２で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ１１の処理は、ステップＳ１１５ａへ移行する。

このように、障害物を人体に限定してもよい。人以外の障害物は、発表者などが意図したものである場合もあるので、人間の体、特に顔（障害物の一部）に対して照射しないように投影光を限定することで、人が投影光の経路内に入らざるを得ない場合でもまぶしくないようにすることができる。また、障害物から反射した光が意図せずに観客などに反射することも避けることができる。

この場合、第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０のうち少なくともいずれかが、可視光での撮影に加えて赤外線での撮影が可能であってもよい。あるいは、投影システム１は、赤外線での撮影を行う第３撮影装置を有していてもよい。生体の赤外線放射を検出することで、障害物Ｏが生物であるか否かがより容易に判別され得る。特に、頭部（顔）は露出されている場合が多いので、これを識別することにより、不要な照射で問題になりやすい目への投影部１５による出射を低減させることができる。

以上のように、本実施形態の投影装置１０は、光を発する光源部１４と、光源部１４からの光を出射する投影部１５と、ＣＰＵ１１と、を備える。ＣＰＵ１１は、投影部１５による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像のデータを取得して投影面４０の手前にある物体（障害物Ｏ）を検出し、当該物体の範囲の少なくとも一部への投影部１５による光の出射を中止させる。このように、正常に投影面４０に届かない投影光の出射を中止させることで、表示に役に立たない光の出力を抑制することができる。また、障害物Ｏからの不要な反射を抑えるので、意図しない反射光が観客などに届くのを抑制することができる。

また、投影部１５は、投影対象画像の画像データに基づいて光を出射するので、任意の画像を適宜なタイミングで投影して表示させることができ、発表、説明、映像鑑賞や情報の報知動作などの種々の用途に利用することができる。

また、ＣＰＵ１１は、障害物Ｏが人間であるか否かを判別し、人間であると判別された場合に障害物Ｏ範囲の少なくとも一部への投影部１５による光の出射を中止させてもよい。投影装置１０の使用状況によっては、投影の関係者が説明や議論などで投影画像の範囲内に入り込むことがしばしばあり得るが、このときに投影光が人に当たると当該部分の画像を読み取るのが困難なばかりか、人の目に強い光が入ってまぶしいことで説明や議論などの妨げになることもある。したがって、人に対して投影されている画像部分の出射光をカットすることで、正常に投影されている部分の画像を維持しつつ、関係者の動作をより快適に行わせることが可能となる。

また、ＣＰＵ１１は、障害物Ｏの投影面積がある基準サイズ以上の場合に、当該障害物Ｏの範囲の少なくとも一部への投影部１５による光の出射を中止させることとしてもよい。埃や虫などに対していちいち投影光をカットすると、むしろ投影画像の穴あきが目立って逆効果となり得るので、明らかに投影画像の一部が欠けるようなサイズの障害物Ｏに対してのみ投影光の出射を中止させることで、観客などがより快適に投影内容を見ることができる。

また、ＣＰＵ１１は、障害物Ｏの投影面４０からの距離が基準範囲内の場合に、障害物Ｏの範囲の少なくとも一部への投影部１５による光の出射を中止させてもよい。例えば、投影面４０の付近に限定することで、投影内容の説明者などに対象を絞って出射光をカットすることができるので、想定外の位置で意図して投影面４０の間に挟んだ物体などに対しては、必ずしも出射光をカットしないようにすることができる。

また、ＣＰＵ１１は、投影面４０までの間に障害物Ｏがない場合に複数の位置から撮影した基準撮影画像を取得して、当該基準撮影画像により投影面４０の各点までの基準距離を算出し、基準距離と撮影画像から得られた投影方向の各点への距離との差異に基づいて障害物Ｏの範囲を特定する。投影面４０からの距離が基準とされることで、投影面４０の付近で発表、説明などをする人を適切に識別しやすい。

また、ＣＰＵ１１は、投影面４０の輝度分布のむらを相殺するように投影部１５が出射する光の光量を補正してもよい。これにより、投影面４０が専用のスクリーンなどではなくても、より見やすい投影画像を表示させることができる。また、このような輝度分布のむらを取得するために、投影方向を撮影する第１撮影装置２０又は第２撮影装置３０を流用することができるので、ハードウェア構成の追加が必要なく、コストの上昇が抑えられる。

また、ＣＰＵ１１は、投影面４０の背景輝度に応じて投影部１５による投影画像の輝度分布の範囲を補正してもよい。これにより、投影を行う周囲の環境（外光や室内光の強度）や、投影面の背景色（有色の壁面など）に応じてより見やすい画像となるように画像のダイナミックレンジを調整することができる。また、背景輝度の取得にも、上記と同様に第１撮影装置２０又は第２撮影装置３０を利用することができるので、ハードウェア構成の追加が必要ない。

また、ＣＰＵ１１は、投影部１５により投影面４０に白色画像及び黒色画像を投影させて、当該白色画像の撮影画像及び黒色画像の撮影画像に基づいて上記の補正を行えばよい。これにより、容易に輝度分布のむらやダイナミックレンジの調整などを適切に行うことができる。

また、撮影画像の取得間隔は、投影部１５による光の出射により投影される投影対象画像の更新間隔よりも長くてもよい。投影部１５の出射光をカットする範囲は、必ずしも厳密に障害物Ｏの輪郭をたどらなければならないものではないので、障害物Ｏの動きを概ね追える範囲で適宜撮影間隔やその撮影画像データの取得間隔は広く定められてよい。これにより、第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０の性能を著しく高くする必要がなく、また、投影装置１０の処理能力も適宜な範囲で留めることができるので、コストの大幅な上昇を避けることができる。

また、本実施形態の投影システム１は、上記の投影装置１０と、投影部１５による投影方向を異なる複数の位置から撮影する第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０と、を含む。市販の量産品などの適宜な撮影装置を投影装置１０に接続して利用可能とすることで、投影装置１０のコスト、サイズ、重量や電力消費を増大させず、全体コストとしても割安とすることができる。

また、本実施形態の投影補正方法は、投影対象画像の画像データに基づいて、光を発する光源部１４からの光を出射する投影部１５による投影動作を行わせ、投影部１５による投影方向を異なる複数の位置から撮影した撮影画像を取得して投影面４０の手前にある障害物Ｏを検出し、当該障害物Ｏの範囲の少なくとも一部への投影部１５による光の出射を中止させる。
このように、照射範囲の途中にある障害物Ｏ、特に一時的に入り込んだ物や人に対する出射を抑制することで、投影内容の読み取りが難しい当該障害物Ｏへの無駄な照射を抑え、また、当該障害物Ｏからの不要な光の反射を抑制することができる。これにより、障害物Ｏとなった人などにまぶしくて不快な思いをなるべくさせず、また、不要に出射光が反射した先の人や物などに対する問題なども低減することができる。

また、少なくともＣＰＵ１１を含むコンピュータに上記投影補正方法に係る制御のためのプログラム１２１をインストールして実行することで、ソフトウェア的に容易に障害物Ｏへの光の投射を抑制することができ、これにより、障害物Ｏとなった者がまぶしくて発表や説明などに悪影響が出たり意図しない方向に光が反射して問題を生じたりするのを抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、第１撮影装置２０及び第２撮影装置３０が投影装置１０に接して位置するものとして説明したがこれに限られない。投影装置１０から投影面４０への出射光の投影範囲がそれぞれ撮影可能であり、かつ２か所の撮影画像の組み合わせにより３次元位置が特定可能な位置関係であれば、第１撮影装置２０及び／又は第２撮影装置３０が投影装置１０とは離隔して位置していてもよい。

また、上記実施の形態では、障害物Ｏの検出及び当該障害物Ｏへの出射光の照射を回避する動作とともに、投影面の模様などに応じた輝度むらや背景輝度の補正などを行うこととしたが、このような補正に係る処理が行われなくてもよい。

また、撮影画像の取得間隔は、投影画像のフレームレートに応じた更新間隔と同一であってもよく、投影画像の更新に同期して当該投影画像が撮影されてもよい。

また、上記実施の形態では、投影位置までの距離の基準距離からのずれに基づいて障害物Ｏを検出したが、これに限られない。基準距離を定めずに、投影位置までの距離の分布パターンなどに基づいて投影面４０ではない投影位置が推測されてもよい。

また、上記実施の形態では、投影面からの距離が基準範囲内であり、かつ投影面積が基準面積以上の場合に障害物Ｏへの出射光の照射を止めるものとしたが、いずれか一方のみの条件であってもよいし、いずれか一方又は両方の条件に他の条件が組み合わされてもよい。

また、上記実施の形態では、障害物Ｏが人間であるか否かを判別して、人間であると判別された場合に当該人間への光の出射を中止することとしたが、判別対象は人間に限られなくてもよい。特定の生物、例えば、ペットや家畜などや、特定の製品、例えば、指示棒などが判別対象とされてもよい。生物の判別の場合には、上記のように撮影装置が赤外線撮影を行うことのできるものであってもよく、特に、生物の種類を正確に識別する必要がないのであれば、画像認識技術などを用いずに生体の障害物の有無を判別するのであってもよい。

また、以上の説明では、本発明の投影制御に係るプログラム１２１を記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体としてフラッシュメモリなどの不揮発性メモリなどからなる記憶部１２を例に挙げて説明したが、これらに限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＭＲＡＭなどの他の不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスクなどの可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）も本発明に適用される。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、処理動作の内容及び手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

［付記］
＜請求項１＞
光を発する光源部と、
前記光源部からの光を出射する投影部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像のデータを取得して投影面の手前にある物体を検出し、当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる
投影装置。
＜請求項２＞
前記投影部は、投影対象画像の画像データに基づいて前記光を出射する請求項１記載の投影装置。
＜請求項３＞
前記制御部は、前記物体が人間であるか否かを判別し、人間であると判別された場合に前記物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる請求項１又は２記載の投影装置。
＜請求項４＞
前記制御部は、前記物体の投影面積がある基準面積以上の場合に、当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる請求項１～３のいずれか一項に記載の投影装置。
＜請求項５＞
前記制御部は、前記物体の前記投影面からの距離が基準範囲内の場合に、前記物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる請求項１～４のいずれか一項に記載の投影装置。
＜請求項６＞
前記制御部は、前記投影面までの間に前記物体がない場合に前記複数の位置から撮影した基準撮影画像を取得して、当該基準撮影画像により前記投影面の各点までの基準距離を算出し、前記基準距離と前記撮影画像から得られた投影方向の各点への距離との差異に基づいて前記物体の範囲を特定する請求項１～５のいずれか一項に記載の投影装置。
＜請求項７＞
前記制御部は、前記投影面の輝度分布のむらを相殺するように前記投影部が出射する光の光量を補正する請求項１～６のいずれか一項に記載の投影装置。
＜請求項８＞
前記制御部は、前記投影面の背景輝度に応じて前記投影部による投影画像の輝度分布の範囲を補正する請求項１～７のいずれか一項に記載の投影装置。
＜請求項９＞
前記制御部は、前記投影部により前記投影面に白色画像及び黒色画像を投影させて、当該白色画像の撮影画像及び前記黒色画像の撮影画像に基づいて前記補正を行う請求項７又は８記載の投影装置。
＜請求項１０＞
前記撮影画像の取得間隔は、前記投影部による光の出射により投影される投影対象画像の更新間隔よりも長い請求項１～９のいずれか一項に記載の投影装置。
＜請求項１１＞
請求項１～１０のいずれか一項に記載の投影装置と、
前記投影部による投影方向を異なる複数の位置から撮影する複数の撮影装置と、
を含む投影システム。
＜請求項１２＞
光を発する光源部からの光を出射する投影部による投影動作を行わせ、
前記投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像を取得して投影面の手前にある物体を検出し、
当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる
投影補正方法。
＜請求項１３＞
コンピュータを、
光を発する光源部からの光を出射する投影部による投影動作を行わせる投影手段、
前記投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像を取得して投影面の手前にある物体を検出する検出手段、
当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる中止手段
として機能させるプログラム。

１ 投影システム
１０ 投影装置
１１ ＣＰＵ
１２ 記憶部
１２１ プログラム
１２２ 基準位置情報
１２３ 背景補正データ
１３１ 第１メモリ
１３２ 第２メモリ
１３３ 第３メモリ
１４ 光源部
１５ 投影部
１６ 駆動部
１７ 通信部
１８ 操作受付部
１９ 表示部
２０ 第１撮影装置
３０ 第２撮影装置
４０ 投影面
５０ 端末装置
５５ ケーブル
Ｏ 障害物
Ｓ 影

Claims (13)

1. 光を発する光源部と、
   前記光源部からの光を出射する投影部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像のデータを取得して投影面の手前にある物体を検出し、当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる
   投影装置。
2. 前記投影部は、投影対象画像の画像データに基づいて前記光を出射する請求項１記載の投影装置。
3. 前記制御部は、前記物体が人間であるか否かを判別し、人間であると判別された場合に前記物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる請求項１又は２記載の投影装置。
4. 前記制御部は、前記物体の投影面積がある基準面積以上の場合に、当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる請求項１～３のいずれか一項に記載の投影装置。
5. 前記制御部は、前記物体の前記投影面からの距離が基準範囲内の場合に、前記物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる請求項１～４のいずれか一項に記載の投影装置。
6. 前記制御部は、前記投影面までの間に前記物体がない場合に前記複数の位置から撮影した基準撮影画像を取得して、当該基準撮影画像により前記投影面の各点までの基準距離を算出し、前記基準距離と前記撮影画像から得られた投影方向の各点への距離との差異に基づいて前記物体の範囲を特定する請求項１～５のいずれか一項に記載の投影装置。
7. 前記制御部は、前記投影面の輝度分布のむらを相殺するように前記投影部が出射する光の光量を補正する請求項１～６のいずれか一項に記載の投影装置。
8. 前記制御部は、前記投影面の背景輝度に応じて前記投影部による投影画像の輝度分布の範囲を補正する請求項１～７のいずれか一項に記載の投影装置。
9. 前記制御部は、前記投影部により前記投影面に白色画像及び黒色画像を投影させて、当該白色画像の撮影画像及び前記黒色画像の撮影画像に基づいて前記補正を行う請求項７又は８記載の投影装置。
10. 前記撮影画像の取得間隔は、前記投影部による光の出射により投影される投影対象画像の更新間隔よりも長い請求項１～９のいずれか一項に記載の投影装置。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の投影装置と、
    前記投影部による投影方向を異なる複数の位置から撮影する複数の撮影装置と、
    を含む投影システム。
12. 光を発する光源部からの光を出射する投影部による投影動作を行わせ、
    前記投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像を取得して投影面の手前にある物体を検出し、
    当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる
    投影補正方法。
13. コンピュータを、
    光を発する光源部からの光を出射する投影部による投影動作を行わせる投影手段、
    前記投影部による投影画像を異なる複数の位置から撮影した撮影画像を取得して投影面の手前にある物体を検出する検出手段、
    当該物体の範囲の少なくとも一部への前記投影部による光の出射を中止させる中止手段
    として機能させるプログラム。

Images