JP6182739B2 - 投影装置及び投影方法 - Google Patents

Description

本開示は、投影画像を形成する可視光に加えて非可視光を照射可能な投影装置及び投影方法に関する。

特許文献１は、非可視光を投影して対象物を三次元形状計測しながら、対象物にプロジェクションマッピングを実施する映像投影システムを開示している。この映像投影システムは、可視光映像を投影する可視光投影部と、非可視光映像を投影する非可視光投影部とを備え、可視光映像上に非可視光映像を重畳させて投影する。

また、特許文献２は、プロジェクタより２値化投影パターンを投影して、空間に対し絶対的なコード値を生成する空間コード化法を提示している。空間コード化法によれば、形状計測に必要な撮影画像数を減らすことができ、計測の高速化が図れる。

特開２０１２−２５５８８３号公報 特許第４９１７３５１号公報

特許文献１の映像投影システムは、レーザービーム走査方式により可視光及び赤外光の投影を行う。そして、立体物の面に投影された赤外光映像を含む領域を撮影した結果に基づいて、三角測量の原理により、形状情報を取得する。

特許文献１の映像投影システムは、レーザービーム走査方式により、赤外光の投影を行っているため、光スキャナの画素毎に、赤外光カメラで撮影する必要がある。この方式では、形状情報の取得に相応の時間を要するため、動いている対象の形状の認識は困難である。具体的には、光スキャナがＶＧＡ（水平６４０画素×垂直４８０画素）程度の低解像度であって、７０００ｆｐｓの高速撮影が可能なカメラを使用した場合、６４０×４８０／７０００の計算式から、認識するために約４３秒余り必要となる。

形状情報取得の高速化を図るためには、計測する光スキャナの解像度を更に下げる必要がある。しかしながら、解像度を下げると計測精度が低下する。このため、計測の高速化と高精度化を両立することが難しい。

１フレーム期間において可視光映像と非可視光映像を時分割で投影することが考えられる。つまり、２値化投影パターンを非可視光で投影し、これを高速カメラで撮影することで、計測の高速化と高精度化を期待できる。しかし、非可視光映像は人の眼には見えないことから、可視光映像と非可視光映像を時分割で投影する場合、１フレーム期間における非可視光映像を連続して投影する期間の長さによっては、観測者の目にフリッカを感じさせる場合がある。

本開示は、可視光映像と非可視光映像とを時分割で投影する装置であって、フリッカを低減できる投影装置を提供する。

本開示の一の態様において、動きのある投影対象物に対して、映像の１フレーム期間において、映像信号に基づいた可視光画像と、所定の情報を取得するための非可視光画像とを時分割で照射する投影部と、投影対象物に投影された非可視光画像から生成された計測画像に基づいて投影対象物の動きを検出する動き検出部と、１フレーム期間における可視光画像の照射期間と非可視光画像の照射期間の順序を制御する制御部と、を備える投影装置を提供する。制御部は、照射モードとして、非可視光画像を１フレーム期間内の複数の期間に分散して照射する第１のモードを有し、制御部は、動き検出部により検出された投影対象物の動き量が所定値以下のときに照射モードを第１のモードに設定する。

本開示の投影装置及び投影方法によれば、可視光映像と非可視光映像とを時分割で投影する装置において、非可視光画像を１フレーム期間内の複数の期間に分散して照射することによりフリッカを低減することができる。

投影装置の概略構成を示す図である。 投影装置の詳細な構成を示すブロック図である。 投影部の光学的な構成を示すブロック図である。 コード化パターン投影法を説明するための図である。 計測パターンの画像を説明するための図である。 本実施形態の投影装置１００の分散モードの発光シーケンスを説明した図である。 本実施形態の投影装置１００の集中モードの発光シーケンスを説明した図である。 分散モードにおいてアドレス検出を説明するための図である。 分散モードにおいて生じ得る課題を説明するための図である。 投影装置の照射モードの切換制御を示すフローチャートである。

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として投影装置の構成及び動作について詳細に説明する。

［１−１．構成］
図１は、投影装置の概略構成を示す図である。

本実施形態の投影装置１００は、投影対象物９０に対して、映像信号に基づく可視光（例えば、赤色光、青色光、緑色光）による画像９２を投影可能である。さらに、投影装置１００は、投影対象物９０の所定の情報（３次元形状、距離等）を計測するために非可視光による画像を投影可能である。投影装置１００は、投影対象物９０に投影した非可視光画像を撮像し、この撮像画像に基づき計測画像を生成する。投影装置１００は、この計測画像から投影対象物９０の所定の情報（３次元形状、距離等）を認識し、認識した所定の情報に基づいて、オートフォーカス制御等、種々の制御を実施する。計測画像の生成のために投影対象物９０に出射される計測光には、投影した画像９２の閲覧者に視認されないように非可視光（例えば、ピーク波長が８００ｎｍ〜９００ｎｍの赤外光）を用いている。

投影装置１００は、非可視光画像を撮影する撮像部１０と、投影装置１００全体の動作を制御する制御部３０と、投影対象物９０に可視光または非可視光による画像を投影する投影部５０とを備える。

図２は、投影装置１００のより具体的な構成を示すブロック図である。制御部３０は、デコード部３１と、動き検出部３２と、タイミング制御部３３と、計測パターン発生部３５と、表示映像生成部３７と、映像切換部３９とを含む。制御部３０は、入力した映像信号に対する画像処理や光学系の駆動や光源の動作等を制御する。制御部３０は、ハードウェア（半導体集積回路）のみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェア（プログラム）とを組合せることにより実現してもよい。例えば、制御部３０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等と呼ばれる、１つまたは複数の半導体集積回路で構成できる。

投影部５０は、可視光光源５１と、非可視光光源５３と、第１の光合成部５５と、光変調素子５７と、光変調素子制御部５９と、投影光学系６１とを含む。

撮像部１０は、投影部５０から投影対象物９０に対して投影された非可視光画像をコード化パターン画像単位で撮像し、計測画像を出力する。

デコード部３１は、コード化パターン投影法にしたがい、撮像部１０からの複数パターンの計測画像と、撮像部１０と投影部５０間の位置関係とにより、投影対象物９０の三次元形状及び投影対象物９０までの距離を求めて（デコードして）距離画像を生成する。デコード部３１の機能は撮像部１０に実装しても良い。

動き検出部３２は、デコード部３１から出力された連続した複数フレーム（例えば、前２フレーム）の距離画像において三次元形状の差分を求め、これにより投影対象物９０の動きを検出する。

表示映像生成部３７は、入力した映像信号に基づき、デコード部３１からの三次元形状計測結果に応じて、投影用の映像信号を生成し出力する。なお、表示映像生成部３７は、投影装置１００起動時の初期化処理の間は映像を出力しない。

計測パターン発生部３５は、タイミング制御部３３からの制御信号に応じて、コード化パターン投影法のための計測光パターン（詳細は後述）を発生する。

映像切換部３９は、タイミング制御部３３の制御信号に応じて、計測パターン発生部３５からの出力と、表示映像生成部３７からの出力とのいずれかを選択して出力する。

タイミング制御部３３は、計測パターンに同期して投影画像が撮像されるように、撮像部１０と、計測パターン発生部３５と、非可視光光源５３と、映像切換部３９とを制御する。また、タイミング制御部３３は、表示映像生成部３７、可視光光源５１および映像切換部３９を制御し、可視光画像を生成する。さらに、タイミング制御部３３は、動き検出部３２からの検出結果に基づき、計測パターン発生部３５、表示映像生成部３７並びに、映像切換部３９を制御し、光変調素子５７の照射モードを集中モードまたは分散モードに設定する。

投影部５０において、光変調素子５７は、第１の光合成部５５からの光を、光変調素子制御部５９からの制御信号にしたがい変調する。光変調素子５７は、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）で構成される。光変調素子制御部５９は、映像切換部３９の出力信号に応じて光変調素子５７を制御する。

可視光光源５１は、タイミング制御部３３からの制御信号に応じて、可視光（本実施形態では、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光）を出射する。非可視光光源５３は、タイミング制御部３３からの制御信号に応じて、非可視光（本実施形態では、赤外光）を出射する。

第１の光合成部５５は、可視光光源５１からの可視光と非可視光光源５３からの非可視光を同一光軸に合成し、光変調素子５７に出力する。第１の光合成部５５は、例えば、ダイクロイックミラーで構成される。

投影光学系６１は、光変調素子５７で変調された画像を投影対象物９０に投影する。

図３は、投影部５０の光学的構成について説明した図である。投影部５０は、光学部分として、可視光光源５１と、非可視光光源５３と、第１の光合成部５５と、第１の光学系３４０と、ロッドインテグレータ３５０と、第２の光学系３７０と、光変調素子５７と、映像生成部４００と、投影光学系６１とを備える。

映像生成部４００は生成した映像を投影光学系６１に供給する。投影光学系６１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い、投影対象物に映像を投影する。

可視光光源５１は、赤色光源３１０Ｒと、緑色光源３１０Ｇと、青色光源３１０Ｂと、第２の光合成部３２０と、第３の光合成部３３０と、を含む。第２の光合成部３２０は、約６１０ｎｍより長波長の光のみ透過し短波長の光を反射する。第３の光合成部３３０は、約４８０ｎｍより長波長の光のみ透過し短波長の光を反射する。第２の光合成部３２０及び、第３の光合成部３３０は、例えばそれぞれ所定の特性を持ったダイクロイックミラーで構成される。

赤色光源３１０Ｒ、緑色光源３１０Ｇ、青色光源３１０Ｂは、それぞれタイミング制御部３３から供給される所定の制御タイミング信号に同期して発光する。赤色光源３１０Ｒから発光された赤色光は、第２の光合成部３２０を透過し、緑色光源３１０Ｇから発光され第２の光合成部３２０で反射された緑色光と合成される。この合成光は第３の光合成部３３０を透過し、青色光源３１０Ｂから発光され第３の光合成部３３０で反射された青色光と合成される。以上のように、赤、緑、青の３種の光源から発光された光が合成され、可視光として合成される。

第１の光合成部５５は、波長８００ｎｍより短波長の可視光に対しては高い透過率を保有しかつ、長波長の赤外光に対しては高い反射率を有している。第１の光合成部５５は、例えば、ダイクロイックミラーにより構成される。非可視光光源５３は、例えば赤外光源である。非可視光光源５３から発光された赤外光は第１の光合成部５５で反射される。一方、可視光光源５１から供給された可視光は第１の光合成部５５を透過する。これにより、可視光と、非可視光とが合成されて、第１の光合成部５５から出射される。

第１の光合成部５５で合成された可視光と非可視光は、第１の光学系３４０、ロッドインテグレータ３５０、第２の光学系３７０を順次介して映像生成部４００に入射する。

映像生成部４００は、映像切換部３９の出力信号に応じた投影画像を生成する。映像生成部４００は、光変調素子５７を含む。本実施形態では、光変調素子５７は、多数のマイクロミラーを平面に配列したＤＭＤである。光変調素子５７は、入力した映像信号に応じて、配列したマイクロミラーのそれぞれを偏向させて、入射する光を空間的に変調させる。光源部３００は、赤色光源３１０Ｒと、緑色光源３１０Ｇと、青色光源３１０Ｂと、非可視光光源５３とのそれぞれを制御して、赤色光、緑色光、青色光、赤外光を時分割で映像生成部４００に出射する。光変調素子５７は、第３の光学系４１０を介して、時分割に出射されてくる青色光、緑色光、赤色光、非可視光を順に繰返し受光する。光変調素子５７は、それぞれの種類の光が出射されてくるタイミングに同期して、マイクロミラーのそれぞれを偏向させる。光変調素子５７は、映像切換部３９から出力される映像信号に応じて、投影光学系６１に進行させる光と、投影光学系６１の有効範囲外へと進行させる光とにマイクロミラーを偏向させる。これにより、映像生成部４００は、映像信号に応じた投影画像を生成し、生成した投影画像を投影光学系６１に対して供給することができる。

投影光学系６１は、フォーカスレンズやズームレンズなどの光学部材を備える。投影光学系６１は、映像生成部４００から入射した光が示す映像を拡大して投影面へ投影する。制御部３０は、フォーカスレンズの位置を調整することで投影画像のフォーカスを合わせる。また、制御部３０は、ズームレンズの位置を調整することで投影画像のズーム倍率（画角）を制御する。その際、制御部３０は、ズームレンズの移動に追従するよう、所定のズームトラッキングデータに基づきフォーカスレンズの位置を調整することで、投影画像のフォーカスを合わせる。

なお、本実施形態では、一例として、光変調素子５７にＤＭＤを用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｌｉｇｈｔ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式の投影装置の構成を説明したが、プロジェクタの構成はこれに限定されない。すなわち、投影装置は、液晶方式による構成を採用しても構わない。

［１−２．動作］
以上のように構成された投影装置１００の動作を以下に説明する。本実施形態の投影装置１００は、コード化パターン投影法を用いて投影対象物９０の所定の情報（３次元形状、距離等）を計測する。以下、コード化パターン投影法について説明する。

［１−２−１．コード化パターン投影法］
図４Ａ、は、コード化パターン投影法を説明するための図である。コード化パターン投影法は、投影対象物９０の３次元形状や距離を測定するための公知の技術である。コード化パターン投影法では、投影部５０から、複数の計測パターンを含む１組の計測パターンが被測定物に投影される。撮像部１０で計測パターン毎に、投影対象物９０に投影された計測パターンが撮像される。そして、複数の計測パターンに対して得られた撮像画像に基づいて、投影対象物９０の３次元形状や距離が測定される。

本例では、図４Ｂに示すように、空間的にスリット間隔の異なる３つの計測パターンを用いるが、計測パターンの数はこれに限定されない。より高い分解能が必要なとき、計測パターン数をより多くする。パターン１は、画像領域を水平方向に２分割し、一方の領域を、光を投影する領域（図４Ｂ中の白領域）とし、他方の領域を、光を投影しない領域（図４Ｂ中の黒領域）とする。パターン２は、画像領域を水平方向に４分割し、分割した各領域について、交互に光を投影する領域と光を投影しない領域とを割当てる。パターン３は、画像領域を水平方向に８分割し、分割した各領域について、交互に光を投影する領域と光を投影しない領域とを割当てる。

パターン１からパターン３の画像を時分割で被測定部に投影し、各パターンについて投影対象物９０の画像を撮影する。光が投影された領域（白領域）の値を「１」、光が投影されていない領域（黒領域）の値を「０」として、パターン１〜３についての撮影画像の各領域の値を加算して空間コード値（アドレス）を算出する。空間コード値は、画像領域における水平領域に分割された各領域の位置に応じて異なった値（０〜７）をとる。換言すれば、撮像画像における画素の空間コード値（アドレス）を参照することで、その画素の水平方向の位置を認識することができる。

また、図４Ｂに示す計測パターンの画像（以下「水平パターン画像」という）のパターンを９０度回転させたパターンの画像（以下「垂直パターン」という）を用いることで、同様に画素の垂直方向の位置についても認識できる。よって、１組の水平パターン画像及び１組の垂直パターン画像を用いることで、撮像画像における各画素の垂直方向及び水平方向の位置を認識することができる。撮像画像から認識した画素の位置と、その画素の本来あるべき位置と、撮像部１０と投影部５０の位置関係とに基づき、投影対象物９０の３次元形状や距離を認識することができる。

本実施形態の投影装置１００は、コード化パターン投影法における画像パターンを非可視光で投影対象物９０に投影し、その反射光に基づき取得した情報に基づき計測画像を生成する。そして、この計測画像から投影対象物９０の所定の情報（３次元形状、距離等）を認識し、認識した所定の情報に基づいて種々の制御を実施する。

良く使用されるコード化パターン例としては発光及び非発光のパターン幅を２のべき乗画素に設定したものがある。例えば、光変調素子５７が水平方向に１０２４画素から構成されていた場合を考える。この場合、パターン幅は広い側から５１２画素、２５６画素、１２８画素、６４画素、３２画素、１６画素、８画素、４画素、２画素、１画素の１０種類を使用する。これらの１０種類のパターンを使用することで光変調素子５７の画素単位での計測が可能となる。

［１−２−２．発光シーケンス制御］
図５は、本実施形態の投影装置１００の発光シーケンスを説明した図である。投影装置１００は、光変調素子５７の照射モードとして分散モードと集中モードを有する。

分散モードでは、図５Ａに示すように、１フレーム期間において、可視光光源５１から出力される赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）それぞれによる画像（可視光画像）を投影する期間の間に、非可視光光源５３から出力される非可視光（ＩＲ：パターン１、パターン２、パターン３）による画像を投影する期間を設ける。すなわち、１フレーム期間において、非可視光による画像が分散されて投影される。換言すれば、１フレーム期間において、非可視光が照射される期間が分散されて配置される。分散モードでは、１フレーム期間において一組の計測パターンは、非可視光を照射する複数の期間に分散して投影される。

集中モードでは、図５Ｂに示すように、１フレーム期間において、可視光光源５１から出力される赤色光（Ｒ）による可視光画像、緑色光（Ｇ）による可視光画像および青色光（Ｂ）による可視光画像を連続して投影し、その後に、非可視光光源５３から出力される非可視光（ＩＲ：パターン１、パターン２、パターン３）による画像を１つの期間に集中して投影する。すなわち、１フレーム期間において、非可視光が照射される期間は１つだけ配置される。集中モードでは、１フレーム期間において、一組の計測パターンの全てが非可視光画像を投影する１つの期間内に投影される。

制御部３０のタイミング制御部３３は、投影対象物９０の動きに基づいて、照射モードを分散モードまたは集中モードに設定する。すなわち、投影対象物９０の動きが比較的小さいときは、照射モードを分散モードに設定し、投影対象物９０の動きが比較的大きいときは、照射モードを集中モードに設定する。照射モードをこのように切換える理由を以下に説明する。

非可視光は人の眼には感じない。このため、図５Ｂに示すように、１フレーム期間において非可視光期間を１カ所にまとめて設けた場合、投影画像の視認者はフリッカを感じてしまう。特に、投影画像の動き量が小さい場合、このフリッカがより目立ってしまう。なお、フリッカは、投影画像の動き量が大きい場合は、特に問題とはならない。

一方、図５Ａに示すように、１フレーム期間において非可視光期間を複数箇所に分散して設けた場合、１フレーム期間内で投影対象物９０が移動すると、コード化パターン投影法による計測において、フレームの前半部分とフレーム後半部分とで、異なる位置にある投影対象物９０に対して計測されることになり、正確な計測ができなくなるという問題が生じる。図６を用いてこれを説明する。

投影対象物９０が１フレーム期間内において移動しないときは、図６Ａに示すように、各画像パターンに対してコード値が検出される。次に、例えば、図６Ｂに示すように、投影対象物９０が１フレーム期間内（パターン１とパターン２の間）において、アドレス（１００）の位置からアドレス（０１０）の位置へ移動した場合を考える。この場合、各画像パターンの投影時の投影対象物９０の位置が異なるため、各画像パターンについてそれぞれ異なる位置でコード値が検出される。図６Ｂの例では、移動前の位置（１００）または移動後の位置（０１０）と異なるアドレス（１１０）が計測される。

そこで、本実施形態の投影装置１００では、投影対象物９０が１フレーム期間内において移動する可能性があるとき、すなわち、動き量が多いときには、非可視光光源５３から出力される非可視光（ＩＲ）を出力する期間を図５Ｂの集中モードとして１カ所にまとめて設けている。これにより、投影対象物９０に対して各計測パターンが投影されるタイミングが近くなるため、各計測パターンの投影時における投影対象物９０の位置の変動が低減され、計測の間違いが低減される。

以上の点を考慮し、本実施形態の投影装置１００では、投影対象物９０の動き量が相対的に小さいときは、照射モードを分散モードに設定する。これにより、フリッカの発生を低減する。一方、投影対象物９０の動き量が相対的に大きいときは、照射モードを集中モードに設定する。非可視光が照射される期間を１カ所にまとめることで、各計測パターンの投影タイミングを近づけることができ、各計測パターンの投影時における投影対象物９０の位置変動を低減でき、計測の間違いを低減できる。

図７は、照射モードの切換制御を示すフローチャートである。図７を用いて、本実施形態の投影装置１００による照射モードの切換え処理について説明する。

タイミング制御部３３は、動き検出部３２から、前２フレーム間の投影対象物９０の動き量を示す情報を取得する（Ｓ１１）。タイミング制御部３３は、受信した動き量を示す情報に基づき、投影対象物９０の動き量が所定値より大きいか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、所定値とは、１フレームの期間内に計測パターンのスリット幅を移動する値である。投影対象物９０の動き量が所定値より大きいとき（Ｓ１２でＹＥＳ）、タイミング制御部３３は、現フレームの照射モードを集中モードに設定する（Ｓ１３）。一方、投影対象物９０の動き量が所定値以下のときは（Ｓ１２でＮＯ）、タイミング制御部３３は、現フレームの照射モードを分散モードに設定する（Ｓ１４）。

［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態の投影装置１００は、映像の１フレーム期間において、投影対象物９０に対して、映像信号に基づいた可視光画像（例えば、赤色光、緑色光、青色光による画像）と、所定の情報を取得するための非可視光（例えば、赤外光による画像）とを時分割で照射する投影部５０と、１フレーム期間における可視光画像の照射期間と非可視光画像の照射期間の順序を制御する制御部３０と、を備える。制御部３０は、照射モードとして、非可視光画像を１フレーム期間内の複数の期間に分散して照射する分散モード（第１のモード）を有する（図５Ａ、分散モード）。非可視光を照射する期間を分散させることで、人の眼に見える画像が表示されない期間が分散されるため、フリッカを低減できる。

投影装置１００は、投影対象物に投影された非可視光画像を撮像して計測画像を生成する撮像部１０と、計測画像から投影対象物９０の動きを検出する動き検出部３２と、をさらに備えてもよい。制御部３０は、照射モードとして、非可視光画像を１フレーム期間内の１つの期間に集中して照射する集中モード（第２のモードの一例）とを有する。制御部３０は、動き検出部３２により検出された投影対象物９０の動きに基づいて、照射モードを分散モードまたは集中モードに切換える。具体的には、投影対象物９０の動きが所定値以下のときは、照射モードを分散モードに設定し、投影対象物９０の動きが所定値よりも大きいときは、照射モードを集中モードに設定する（図７のステップＳ１２〜Ｓ１４）。このように照射モードを切換えることにより、投影対象物９０の動きが小さいときにはフリッカを低減しつつ、フリッカの発生可能性が低い投影対象物９０の動きが大きい場合には、コード化パターン投影法に基づく計測の精度の低下を抑制できる。

（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で説明した各構成要素を組合せることも可能である。以下、他の実施の形態を例示する。

上記の実施形態において、投影対象物９０の動きは、投影部５０から投影対象物９０に対して投影された非可視光を、撮像部１０により撮像して生成した画像に基づいて検出したが、この方法に限定されない。例えば、ＴＯＦ（Time-of-Flight）距離画像センサを備えておき、投影部５０から投影対象物９０に対して投影された非可視光の画像を、ＴＯＦ距離画像センサを用いて生成し、その生成された画像から投影対象物９０の動きを検出してもよい。

上記の実施形態では、図５Ａに示すように、分散モードにおいて赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）それぞれの後に非可視光（ＩＲ）の照射期間を設けたが、１組の赤色光、緑色光及び青色光による画像が投影された後に、非可視光の照射期間を設けるようにしてもよい。

上記の実施形態では、１フレーム期間において１組の計測パターンを投影するようにしたが、投影対象物９０の動き量が所定値より小さいときは、複数フレーム期間に亘って１組の計測パターンを投影するようにしてもよい。

また、投影対象物９０の動き量に応じて、計測パターン画像の位相を変化させてもよい。また、一組の計測パターン画像は、空間的な輝度変化率の異なる複数の計測パターン画像（パターン１〜３）を含んでもよい。投影対象物９０の動き量が所定値より小さい場合に、一組の計測パターン画像のうち空間的にスリット間隔の広い計測パターン画像（例えば、パターン１）の投影を停止し、その計測パターン画像の照射期間において可視光を照射するようにしてもよい。

また、投影対象物の動き量が小さくなるほど、１フレーム期間において、非可視光画像をより多くの期間に分散するよう、細かく照射モードを分けて照射するようにしてもよい。

または、投影対象物９０の動き量が小さくなるにつれて、可視光の照射期間を増加させるようにしてもよい。１フレーム期間中の可視光の照射期間を長くすることで、より高い輝度が得られ、また、輝度の階調も増加させることができる。

また、水平パターン画像群及び垂直パターン画像群を用いて計測を行う場合、水平方向及び垂直方向のいずれかの方向において投影対象物の動き量が所定値以下の場合は、動き量が所定値以下となる方向のパターン画像群において、非可視光画像を出力する期間の長さを短くするようにしてもよい。そして、短くした分の期間において、可視光画像を出力するようにしてもよい。１フレーム期間中の可視光の照射期間を長くすることで、より高い輝度が得られ、また、輝度の階調も増加させることができる。

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。

本開示は、画像を対象物に投影して表示する投影装置に適用可能である。

１０ 撮像部
３０ 制御部
３１ デコード部
３２ 動き検出部
３３ タイミング制御部
３５ 計測パターン発生部
３７ 表示映像生成部
３９ 映像切換部
５０ 投影部
５１ 可視光光源
５３ 非可視光光源
５５ 第１の光合成部
５７ 光変調素子
５９ 光変調素子制御部
６１ 投影光学系
９０ 投影対象物
９２ 画像
１００ 投影装置
３１０Ｒ 赤色光源
３１０Ｇ 緑色光源
３１０Ｂ 青色光源
３２０ 第２の光合成部
３３０ 第３の光合成部
３４０ 第１の光学系
３５０ ロッドインテグレータ
３７０ 第２の光学系
４００ 映像生成部
４１０ 第３の光学系

Claims (8)

1. 動きのある投影対象物に対して、映像の１フレーム期間において、映像信号に基づいた可視光画像と、所定の情報を取得するための非可視光画像とを時分割で照射する投影部と、
   前記投影対象物に投影された非可視光画像から生成された計測画像に基づいて前記投影対象物の動きを検出する動き検出部と、
   １フレーム期間における前記可視光画像の照射期間と前記非可視光画像の照射期間の順序を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、照射モードとして、前記非可視光画像を１フレーム期間内の複数の期間に分散して照射する第１のモードを有し、
   前記制御部は、前記動き検出部により検出された前記投影対象物の動き量が所定値以下のときに前記照射モードを前記第１のモードに設定する、
   投影装置。
2. 前記制御部は、照射モードとして、前記非可視光画像を１フレーム期間内の１つの期間に集中して照射する第２のモードとを有し、
   前記制御部は、前記動き検出部により検出された前記投影対象物の動き量が前記所定値よりも大きいときに前記照射モードを前記第２のモードに設定する、
   請求項１記載の投影装置。
3. 前記非可視光画像は一組の計測パターン画像を含む請求項１に記載の投影装置。
4. 前記一組の計測パターン画像は、空間的にスリット間隔の異なる複数の計測パターン画像を含み、
   前記制御部は、前記投影対象物の動き量が所定値より小さい場合に、前記一組の計測パターン画像のうち空間的にスリット間隔の広い計測パターン画像の投影を停止し、当該投影を停止した計測パターン画像の照射期間において可視光画像を照射する、
   請求項３に記載の投影装置。
5. 前記制御部は、前記投影対象物の動き量が小さくなるほど、１フレーム期間において、前記非可視光画像をより多くの期間に分散して照射するようにする、
   請求項１に記載の投影装置。
6. 前記可視光画像は赤色光、緑色光および青色光で投影され、前記非可視光画像は赤外光で投影される、請求項１に記載の投影装置。
7. 投影部が、動きのある投影対象物に対して、映像の１フレーム期間において、映像信号に基づいた可視光画像と、所定の情報を取得するための非可視光画像とを時分割で照射する投影ステップと、
   動き検出部が、前記投影対象物に投影された非可視光画像から生成された計測画像に基づいて前記投影対象物の動きを検出する検出ステップと、
   制御部が、１フレーム期間における前記可視光画像の照射期間と前記非可視光画像の照射期間の順序を制御する制御ステップと、を有し、
   前記制御ステップは、照射モードとして、前記非可視光画像を１フレーム期間内の複数の期間に分散して照射する第１のモードを有し、
   前記制御ステップは、前記動き検出ステップにより検出された前記投影対象物の動き量が所定値以下のときに前記照射モードを前記第１のモードに設定する、
   投影方法。
8. 前記制御ステップは、照射モードとして、前記非可視光画像を１フレーム期間内の１つの期間に集中して照射する第２のモードとを有し、
   前記制御ステップは、前記動き検出ステップにより検出された前記投影対象物の動き量が前記所定値よりも大きいときに前記照射モードを前記第２のモードに設定する、
   請求項７記載の投影方法。
   

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