JP6186599B1 - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本開示における投影装置は、投影部と、検出部と、制御部とを備える。投影部は、投影画像を投影する。検出部は、所定の第１の投影領域において、投影画像を投影する際の障害物の状態を検出する。制御部は、最初に投影画像を投影する領域を第１の投影領域に設定する。制御部は、検出部によって検出された障害物の状態が所定条件に該当したとき、投影画像を投影する領域を、第１の投影領域から、第１の投影領域とは異なる所定の第２の投影領域に切替える。

Description

本開示は、画像を投影する投影装置に関する。

特許文献１は、画像の投写位置を変更可能な投写型画像表示システムを開示する。特許文献１の投写型画像表示システムは、画像を投写する投写対象領域をセンシングするセンサと、当該センシングした情報に基づき、エッジ検出処理または色分布検出処理を実行して検出情報を出力する検出手段とを備える。投写型画像表示システムは、当該検出情報に基づき、投写対象領域のうち障害物の存在しない投写可能領域を決定し、前記投写可能領域に画像が投写されるように、投写する画像の投写サイズを調整する。これにより、画像を投写する投写対象領域に障害物がある場合に、投写画像が、投写対象領域の範囲内で障害物を避けるように、投写サイズを縮めて投写される。

特開２００４−４８６９５号公報

本開示は、投影画像を人物などの対象物に見せるために投影する際に、障害物の影響を受けずに対象物にとって投影画像を見易くすることが可能な投影装置を提供する。

本開示における投影装置は、投影部と、検出部と、制御部とを備える。投影部は、投影画像を投影する。検出部は、所定の第１の投影領域において、投影画像を投影する際の第１の投影領域に重なる障害物の混雑度を検出する。制御部は、最初に投影画像を投影する領域を第１の投影領域に設定する。制御部は、検出部によって検出された障害物の混雑度が所定の第１の閾値を超えるとき、投影画像を投影する領域を、第１の投影領域から、第１の投影領域とは異なる所定の第２の投影領域に切替える。

本開示における投影装置は、第１の投影領域に投影画像を投影した状態で、障害物の状態が所定条件に該当すると、第１の投影領域から第２の投影領域に切替える。これにより、投影画像を人物などの対象物に見せるために投影する際に、障害物の影響を受けずに対象物にとって投影画像を見易くすることができる。

図１は、プロジェクタ装置が壁に映像を投影するイメージ図である。 図２は、プロジェクタ装置が床に映像を投影するイメージ図である。 図３は、プロジェクタ装置の電気的構成を示すブロック図である。 図４Ａは、距離検出部の電気的構成を示すブロック図である。 図４Ｂは、距離検出部により撮像された赤外画像を説明するための図である。 図５は、プロジェクタ装置の光学的構成を示すブロック図である。 図６Ａは、プロジェクタ装置の動作の概要を説明するための説明図である。 図６Ｂは、プロジェクタ装置の動作の概要を説明するための説明図である。 図６Ｃは、プロジェクタ装置の動作の概要を説明するための説明図である。 図７は、プロジェクタ装置による切替え投影処理を説明するためのフローチャートである。 図８Ａは、プロジェクタ装置による人物の検知方法を説明するための説明図である。 図８Ｂは、プロジェクタ装置による人物の検知方法を説明するための説明図である。 図８Ｃは、プロジェクタ装置による人物の検知方法を説明するための説明図である。 図９は、プロジェクタ装置による人混みの検出方法を説明するための説明図である。 図１０Ａは、プロジェクタ装置による投影画像の投影位置を説明するための説明図である。 図１０Ｂは、プロジェクタ装置による投影画像の投影位置を説明するための説明図である。

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、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって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）
本開示にかかる投影装置の具体的な実施例として、プロジェクタ装置１００を説明する。

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１００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１００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、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の投影方向を変更するよう駆動することができる。駆動部１１０は、プロジェクタ装置１００の本体をパン方向（水平方向）とチルト方向（垂直方向）に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、ユーザー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。

プロジェクタ装置１００は、ユーザーインターフェース装置２００を搭載している。これにより、プロジェクタ装置１００は、人の操作或いは、人の立ち位置に応じた、投影画像に対する各種制御を実行することが可能となる。

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。

＜１．プロジェクタ装置の構成＞
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、ユーザーインターフェース装置２００と投影部２５０とを備えている。投影部２５０は、光源部３００、画像生成部４００、投影光学系５００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。

ユーザーインターフェース装置２００は、制御部２１０、メモリ２２０、距離検出部２３０を備えている。距離検出部２３０は、所定の第１の投影領域において、投影画像を投影する際の障害物の状態を検出する第１の検出部の一例であり、且つ特定の対象物を検出する第２の検出部の一例である。

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、ユーザーインターフェース装置２００を構成する各部（距離検出部２３０、メモリ２２０）及び、光源部３００、画像生成部４００、投影光学系５００の動作を制御する。また、制御部２１０は、投影画像を映像信号処理により縮小・拡大するデジタルズーム制御を行うことができる。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合せることにより実現してもよい。

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、投影画像を表示させたい投影サイズの設定や、投影対象までの距離情報に応じたフォーカス値のテーブルなどのデータを記憶している。

距離検出部２３０は、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ）センサから構成され、対向する面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。同様に、距離検出部２３０が床１５０と対向しているときは、距離検出部２３０から床１５０までの距離を検出する。図４Ａは、距離検出部２３０の電気的構成を示すブロック図である。図４Ａに示すように、距離検出部２３０は、赤外検出光を照射する赤外光源部２３１と、対向する面で反射した赤外検出光を受光する赤外受光部２３２とセンサ制御部２３３とから構成される。赤外光源部２３１は、開口部１０１を介して、赤外検出光を周囲一面に拡散されるように照射する。赤外光源部２３１は、例えば、８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長の赤外光を、赤外検出光として用いる。センサ制御部２３３は、赤外光源部２３１が照射した赤外検出光の位相をセンサ制御部２３３の内部メモリに記憶しておく。対向する面が距離検出部２３０から等距離になく、傾きや形状を有する場合、赤外受光部２３２の撮像面上に配列された複数の画素は、それぞれ別々のタイミングで反射光を受光する。別々のタイミングで受光するため、赤外受光部２３２で受光する赤外検出光は、各画素で位相が異なってくる。センサ制御部２３３は、赤外受光部２３２が各画素で受光した赤外検出光の位相を内部メモリに記憶する。

センサ制御部２３３は、赤外光源部２３１が照射した赤外検出光の位相と、赤外受光部２３２が各画素で受光した赤外検出光の位相とを内部メモリから読出す。センサ制御部２３３は、距離検出部２３０が照射した赤外検出光と、受光した赤外検出光との位相差に基づいて、距離検出部２３０から対向する面までの距離を測定して、距離情報（距離画像）を生成する。

図４Ｂは、距離検出部２３０の赤外受光部２３２により取得された距離情報を説明するための図である。距離検出部２３０は、受光した赤外検出光による赤外画像を構成する画素の一つ一つについて距離を検出する。これにより、制御部２１０は、距離検出部２３０が受光した赤外画像の画角全域対する距離の検出結果を画素単位で得ることができる。以下の説明では、図４Ｂに示すように、赤外画像の横方向にＸ軸をとり、縦方向にＹ軸をとる。そして、検出した距離方向にＺ軸をとる。制御部２１０は、距離検出部２３０の検出結果に基づいて、赤外画像を構成する各画素について、ＸＹＺの三軸の座標（ｘ、ｙ、ｚ）を取得できる。すなわち、制御部２１０は、距離検出部２３０の検出結果に基づいて、距離情報（距離画像）を取得できる。制御部２１０は、所定の時間間隔（例えば１／６０秒）毎に、距離情報を取得する。

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。

続いて、プロジェクタ装置１００に搭載された部材のうち、ユーザーインターフェース装置２００以外の部材である光源部３００、画像生成部４００、投影光学系５００の構成について、図５を用いて説明する。図５は、プロジェクタ装置１００の光学的構成を示すブロック図である。図５に示すように、光源部３００は、投影画像を生成するために必要な光を、画像生成部４００に対して供給する。画像生成部４００は生成した映像を投影光学系５００に供給する。投影光学系５００は、画像生成部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。

まず、光源部３００の構成について説明する。図５に示すように、光源部３００は、半導体レーザー３１０、ダイクロイックミラー３３０、λ／４板３４０、蛍光体ホイール３６０などを備えている。

半導体レーザー３１０は、例えば、波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍのＳ偏光の青色光を発光する固体光源である。半導体レーザー３１０から出射されたＳ偏光の青色光は、導光光学系３２０を介してダイクロイックミラー３３０に入射される。

ダイクロイックミラー３３０は、例えば、波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍのＳ偏光の青色光に対しては９８％以上の高い反射率を有する一方、波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍのＰ偏光の青色光及び、波長４９０ｎｍ〜７００ｎｍの緑色光〜赤色光に対しては偏光状態に関わらず９５％以上の高い透過率を有する光学素子である。ダイクロイックミラー３３０は、半導体レーザー３１０から出射されたＳ偏光の青色光を、λ／４板３４０の方向に反射する。

λ／４板３４０は、直線偏光を円偏光に変換又は、円偏光を直線偏光に変換する偏光素子である。λ／４板３４０は、ダイクロイックミラー３３０と蛍光体ホイール３６０との間に配置される。λ／４板３４０に入射したＳ偏光の青色光は、円偏光の青色光に変換された後、レンズ３５０を介して蛍光体ホイール３６０に照射される。

蛍光体ホイール３６０は、高速回転が可能なように構成されたアルミ平板である。蛍光体ホイール３６０の表面には、拡散反射面の領域であるＢ領域と、緑色光を発光する蛍光体が塗付されたＧ領域と、赤色光を発光する蛍光体が塗付されたＲ領域とが複数形成されている。蛍光体ホイール３６０のＢ領域に照射された円偏光の青色光は拡散反射されて、円偏光の青色光として再びλ／４板３４０に入射する。λ／４板３４０に入射した円偏光の青色光は、Ｐ偏光の青色光に変換された後、再びダイクロイックミラー３３０に入射する。このときダイクロイックミラー３３０に入射した青色光は、Ｐ偏光であるためダイクロイックミラー３３０を透過して、導光光学系３７０を介して画像生成部４００に入射する。

蛍光体ホイール３６０のＧ領域又はＲ領域に照射された青色光は、Ｇ領域又はＲ領域上に塗付された蛍光体を励起して緑色光又は赤色光を発光させる。Ｇ領域又はＲ領域上から発光された緑色光又は赤色光は、ダイクロイックミラー３３０に入射する。このときダイクロイックミラー３３０に入射した緑色光又は赤色光は、ダイクロイックミラー３３０を透過して、導光光学系３７０を介して画像生成部４００に入射する。

蛍光体ホイール３６０は高速回転しているため、光源部３００から画像生成部４００へは、青色光、緑色光、赤色光が時分割されて出射する。

画像生成部４００は、制御部２１０から供給される映像信号に応じた投影画像を生成する。画像生成部４００は、ＤＭＤ（Digital-Mirror-Device）４２０などを備えている。ＤＭＤ４２０は、多数のマイクロミラーを平面に配列した表示素子である。ＤＭＤ４２０は、制御部２１０から供給される映像信号に応じて、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、青色光、緑色光、赤色光を時分割で出射してくる。ＤＭＤ４２０は、導光光学系４１０を介して、時分割に出射されてくる青色光、緑色光、赤色光を順に繰り返し受光する。ＤＭＤ４２０は、それぞれの色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。これにより、画像生成部４００は、映像信号に応じた投影画像を生成する。ＤＭＤ４２０は、映像信号に応じて、投影光学系５００に進行させる光と、投影光学系５００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、画像生成部４００は、生成した投影画像を、投影光学系５００に対して供給することができる。

投影光学系５００は、ズームレンズ５１０やフォーカスレンズ５２０などの光学部材を備える。投影光学系５００は、画像生成部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５１０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。制御部２１０は、ズーム拡大率を大きくすることにより、投影面上への投影画像を大きくすることができる。このとき、制御部２１０は、ズームレンズ５１０の位置を画角が広くなる（ワイド側）方向に移動させて、投影領域を広くする。一方、制御部２１０は、ズーム拡大率を小さくすることにより、投影面上への投影画像を小さくすることができる。このとき、制御部２１０は、ズームレンズ５１０の位置を画角が狭くなる（テレ側）方向へ移動させて、投影領域を狭くする。また、制御部２１０は、ズームレンズ５１０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５２０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ことができる。

上記では、プロジェクタ装置１００の一例として、ＤＭＤ４２０を用いたＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｌｉｇｈｔ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式による構成を説明したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、プロジェクタ装置１００として、液晶方式による構成を採用しても構わない。

上記では、プロジェクタ装置１００の一例として、蛍光体ホイール３６０を用いた光源を時分割させた単板方式による構成を説明したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、プロジェクタ装置１００として、青色光、緑色光、赤色光の各種光源を備えた三板方式による構成を採用しても構わない。

上記では、投影画像を生成するための青色光の光源と、距離を測定するための赤外光の光源とを別ユニットとする構成を説明したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、投影画像を生成するための青色光の光源と、距離を測定するための赤外光の光源とを統合したユニットとしても構わない。三板方式を採用するのであれば、各色の応現と赤外光の光源とを統合したユニットとしても構わない。

＜２．動作＞
２−１．動作の概要
本実施形態に係るプロジェクタ装置１００の投影動作の概要について、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを用いて説明する。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、本実施形態に係るプロジェクタ装置１００の動作の概要を説明するための説明図である。図６Ａは、投影画像を床面上の投影位置に投影する動作を示す。図６Ｂは、人混みに応じて投影位置を床面から壁面に切替える動作を示す。図６Ｃは、人混みの解消に応じて投影位置を壁面から床面に復帰させる動作を示す。

本実施形態に係るプロジェクタ装置１００は、距離検出部２３０からの距離情報を用いて特定の人物を検出し、検出した人物の動きに追従して、その人物の近傍に所定の投影画像を投影する。図６Ａ〜図６Ｃに示すように、プロジェクタ装置１００は、複数の人が通過する廊下や通路などに設置され、人物６に追従して投影画像１０を投影する。投影画像１０は、例えば人物６の移動を誘導する矢印や、人物６を歓迎するメッセージ及び宣伝広告のテキスト、レッドカーペットなどの人物６の移動を演出する画像を含む。投影画像１０は静止画であってもよいし、動画であってもよい。ここで、床面８１は歩行中や移動中の人物６の視野に入り易く、人物６の注意を惹き易いと考えられる。そこで、本実施形態では、基本的に図６Ａに示すように、床面８１上の投影位置Ｐ１に投影画像１０を投影する。

しかしながら、床面８１は、複数の人で混雑する人混みなどが障害となって、投影画像１０を投影するために必要な領域を確保できないことがある。そこで、本実施形態では、図６Ｂに示すように、床面８１における人物６以外の人などの障害物７の状態を検出する。ここで、障害物とは、プロジェクタ装置１００から床面８１等の投影面に画像を投影する際に、投影画像が床面に到達することを遮る物体（人や物）である。そして、床面８１が人混み７０で混雑した場合など、投影画像の投影が遮蔽される可能性が高い場合には、例外として、投影画像１０を床面８１から壁面８２に切替えて投影する。壁面８２において、追従中の人物６にとって見易い高さの投影位置Ｐ２に投影画像１０を投影することで、人混み７０で混雑しても人物６の注意を惹くことができる。

また、人混み７０の状況は時間的に変化するので、一度、人混み７０が障害となって床面８１に投影画像１０を投影できなくなった後に、人混み７０が解消して再度、床面８１に投影画像１０を投影できるようになる場合がある。このような場合には、投影画像１０を投影する投影領域を、人物６にとって見易い床面８１に戻す。そこで、本実施形態では、壁面８２に投影画像１０を投影している期間中も、床面８１における人混み７０の状況をモニタする。そして、図６Ｃに示すように、床面８１上の投影位置Ｐ１から人混み７０がなくなった場合、投影画像１０を投影する領域を、壁面８２から床面８１に復帰させる。このように、本実施形態では人混み７０の変化に応じて人物６にとって見易い位置や気付き易い位置に投影画像１０が投影され、人物６の注意を惹くことができる。

２−２．動作の詳細
以下、本実施形態に係るプロジェクタ装置１００の動作の詳細について説明する。

２−２−１．投影画像の追従動作
まず、本実施形態に係るプロジェクタ装置１００の投影画像の追従動作について、図１〜４及び図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを用いて説明する。まず、プロジェクタ装置１００の距離検出部２３０は、例えば図６Ａに示す床面８１上の距離情報を検出する（図３及び図４参照）。制御部２１０は、検出された距離情報に基づいて、特定の人物６を検知し、さらに人物６の位置及び進行方向を検出する。駆動部１１０は、制御部２１０の駆動制御に従って、人物６の進行方向の延長線上で所定距離だけ前方に離れた投影位置Ｐ１に投影画像１０を投影するように、プロジェクタ装置１００の本体をパン方向やチルト方向に駆動する（図１及び図２参照）。制御部２１０は、所定期間（例えば１／６０秒）毎に人物６の位置及び進行方向を検出して投影位置Ｐ１を設定し、駆動部１１０を駆動制御して投影画像１０を人物６に追従させる。

２−２−２．切替え投影処理
次に、本実施形態に係るプロジェクタ装置１００の切替え投影処理の流れについて、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ及び図７を用いて説明する。切替え投影処理は、障害物の検出結果に応じて投影位置を床面又は壁面に切替えて、投影画像を投影する処理である。図７は、本実施形態に係る切替え投影処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、プロジェクタ装置１００の制御部２１０によって実行される（図３参照）。

まず、制御部２１０は、距離検出部２３０が特定の人物６を検知したか否かを判断する（Ｓ１００）。人物６は、投影画像１０を追従して投影する対象となる。人物６は、床面８１上に人物６がいる状態の床面８１の距離情報から検出される。距離情報は、例えば距離検出部２３０によって検出された距離の検出結果を示す画像である（図４参照）。人物６の検知方法の詳細は後述する。

制御部２１０は、人物６を検知したと判断した場合（Ｓ１００でＹＥＳ）、距離情報に基づいて検知した人物６の位置と進行方向を検出する（Ｓ１０２）。人物６の位置と進行方向の検出方法の詳細についても、後述する。

次に、制御部２１０は、ステップＳ１０２で検知した人物６の位置と進行方向に基づいて床面８１における投影位置Ｐ１を設定し、図６Ａに示すように投影位置Ｐ１に投影画像１０を投影する（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４の処理において、制御部２１０は、駆動部１１０を制御してプロジェクタ装置１００の投影方向を投影位置Ｐ１に向け（図２参照）、画像生成部４００を制御して投影画像１０を生成し、投影光学系５００を制御して投影画像１０の投影画角を投影位置Ｐ１に合わせる（図３参照）。制御部２１０は、画像生成部４００を制御して床面８１に対する投影画像１０の幾何補正を行い、投影光学系５００を制御して投影画像１０の焦点を投影位置Ｐ１に合わせる。投影位置Ｐ１は、床面８１において、人物６が投影画像１０を見易いように、人物６の進行方向の延長線上に設定される。投影位置Ｐ１の詳細については後述する。

次に、制御部２１０は、距離情報を用いて、人物６の進行方向の延長線上にある投影位置Ｐ１の近傍の障害物７を検出する（Ｓ１０６）。障害物７の検出は、距離検出部２３０の検出結果の距離情報において、投影位置Ｐ１の近傍に重なる障害物７の混雑度を示す検出量を抽出することによって行われる。障害物の混雑度は、投影領域における障害物の個数または密度である。障害物７の混雑度、つまり人混み７０の検出方法の詳細については後述する。

次に、制御部２１０は、ステップＳ１０６の検出処理による障害物７の検出量が、所定の第１の閾値を越えるか否かを判断する（Ｓ１０８）。第１の閾値は、障害物７の増加によって人混み７０が投影動作の障害になることを判断する際の基準となる閾値である。制御部２１０は、障害物７の検出量が第１の閾値を越えないと判断した場合（Ｓ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。

一方、制御部２１０は、障害物７の検出量が第１の閾値を越えると判断した場合（Ｓ１０８でＹＥＳ）、図６Ｂに示すように、投影領域を床面８１から壁面８２に変更して、投影画像１０を投影する（Ｓ１１０）。具体的には、床面８１における投影位置Ｐ１から壁面８２における投影位置Ｐ２に切替えて、投影画像１０を投影する。投影位置Ｐ２は、壁面８２において、人物６に見易いように、目線の高さに合わせた位置である。投影位置Ｐ２の詳細については後述する。

ここで、制御部２１０は、ステップＳ１０２における検出結果に基づいて投影位置Ｐ２を設定し、駆動部１１０を制御して投影領域を床面８１から壁面８２に切替える。さらに、制御部２１０は、画像生成部４００を制御して壁面８２に対する投影画像１０の幾何補正を行い、投影光学系５００を制御して投影画像１０の焦点を投影位置Ｐ２に合わせる。ここで、距離検出部２３０の画角は投影画角よりも広く設定しておく。駆動部１１０は、投影画像１０の投影領域を床面８１から壁面８２に切替えるが、距離検出部２３０の検出領域には床面８１上の投影位置Ｐ１が含まれるように、プロジェクタ装置１００を駆動する。

次に、制御部２１０は、ステップＳ１０６の処理と同様に、床面８１上の距離情報から、床面８１における障害物を検出する（Ｓ１１２）。

次に、制御部２１０は、ステップＳ１０８の検出処理による障害物７の検出量が、所定の第２の閾値を越えるか否かを判断する（Ｓ１１４）。第２の閾値は、障害物７の減少によって人混み７０が解消することを判断する際の基準となる閾値であり、第２の閾値は第１の閾値よりも小さい値に設定される。

制御部２１０は、障害物７の検出量が第２の閾値を越えると判断した場合（Ｓ１１４でＹＥＳ）、追従中の人物６の位置と進行方向を検出する（Ｓ１１６）。

次に、制御部２１０は、ステップＳ１１６で検知した人物６の位置と進行方向に基づいて壁面８２における投影位置Ｐ２を設定し、投影位置Ｐ２に投影画像１０を投影する（Ｓ１１８）。

一方、制御部２１０は、障害物７の検出量が第２の閾値を越えないと判断した場合（Ｓ１１４でＮＯ）、投影領域を壁面８２から床面８１に戻す。すなわち、投影位置を、図６Ｃに示すように、壁面８２における投影位置Ｐ２から床面８１における投影位置Ｐ１に切替えて、投影画像１０を投影する（Ｓ１２０）。制御部２１０は、画像生成部４００を制御して床面８１に対する投影画像１０の幾何補正を行い、投影光学系５００を制御して投影画像１０の焦点を投影位置Ｐ１に合わせる。制御部２１０は、ステップＳ１２０の処理に続いて、ステップＳ１０６以降の処理を順次、行う。

以上のように、本実施形態に係るプロジェクタ装置１００では、ステップＳ１０６，Ｓ１１２において継続的に床面８１における障害物７の混雑度を検出することで、人混み７０の状況をモニタする。そして、人混み７０が生じると、投影画像１０の投影位置を床面８１から壁面８２に切替え（Ｓ１１０）、その後に人混み７０が解消すると、投影位置を床面８１に復帰させる（Ｓ１２０）。そのため、人混み７０の状態に応じて、人物６にとって見易い位置に投影画像１０が投影される。なお、床面８１は、人物６に見せるために投影画像１０を投影する第１の投影領域の一例であり、壁面８２は、第１の投影領域とは異なる第２の投影領域の一例である。

また、本実施形態では、ステップＳ１１０，Ｓ１２０において駆動部１１０を用いて床面８１と壁面８２における投影位置Ｐ１，Ｐ２を切替え、床面８１と壁面８２の一方において投影画像１０の投影画角を設定する。仮に、投影する可能性のある領域全体に投影画角を広げるとすると、輝度や解像度が低下するが、本実施形態のように駆動部１１０で投影方向を変更して投影画角を狭くすることにより、明るく解像度の高い投影画像を広範囲に投影できる。

さらに、ステップＳ１０４，Ｓ１１８において、駆動部１１０により、人物６に対して投影画像１０を追従させている。そのため、投影画像１０の投影画角を床面８１又は壁面８２においてさらに狭められ、投影画像１０の画質を向上できる。

また、ステップＳ１０８，Ｓ１１４の判断処理において、投影位置Ｐ２から投影位置Ｐ１に切替えるための第２の閾値を、投影位置Ｐ１から投影位置Ｐ２に切替えるための第１の閾値よりも小さく設定し、ヒステリシス幅を設けている。これにより、投影位置Ｐ１，Ｐ２の切替え動作を安定させることができる。

また、ステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理において、床面８１と壁面８２において投影画像１０の投影位置Ｐ１，Ｐ２を切替える際に、投影画像１０の画質を切替えてもよい。具体的に、メモリ２２０には、床面８１と壁面８２のそれぞれの色味や拡散反射率、鏡面反射率などの属性情報を含む画質データデーブルをあらかじめ格納しておく。制御部２１０はメモリ２２０から画質データテーブルを読出す。制御部２１０は、読出した画質データテーブルに基づいて、画像生成部４００を制御して、床面８１と壁面８２のそれぞれの属性情報に応じた設定値の色度補正や輝度補正を行って投影画像１０を生成する。

例えば、壁面８２が赤色である場合、投影画像１０における赤色のコンテンツは目立ちにくいので、制御部２１０は、投影画像１０の赤味をより強くしたり、投影画像１０におけるコンテンツの赤色を黒色に置換えたりする。

また、投影画像を投影する投影面が高い拡散反射率を有する場合、投影面で投影光が拡散される。このため、床面８１と壁面８２が同じ色味の面であっても、例えば一方の面が高い拡散反射率を有する場合、制御部２１０は、その面に投影する際に、投影画像１０の輝度をより高くするように補正する。また、高い鏡面反射率を有する面では投影画像１０の反射光が眩しいので、制御部２１０は、その面に投影する際に、投影画像１０の輝度を低くするように補正する。

２−２−３．人物及び人混みの検出方法について
次に、本実施形態に係るプロジェクタ装置１００による人物及び人混みの検出方法について、説明する。

まず、図７のステップＳ１００における人物の検知方法について、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃを用いて説明する。

プロジェクタ装置１００は、事前に図８Ａに示すように、床面８１に人物６や障害物７がいない状態において、床面８１からプロジェクタ装置１００までの距離を示す基本深度情報Ｄ１を取得している。基本深度情報Ｄ１は、例えば障害物のない床面８１の距離画像であり、例えば電源投入後の初期設定時などに距離検出部２３０を用いてあらかじめ取得され、メモリ２２０に格納される（図３参照）。

プロジェクタ装置１００において、制御部２１０は、距離検出部２３０を用いて床面８１上の距離情報を継続的に取得し、基本深度情報Ｄ１に対する、取得した距離情報の変化を解析する。一例として、図８Ｂに示すように、距離検出部２３０の検出領域内の床面８１に人物６が進入した場合、人物６の形状に応じた変化量を有する距離画像が検出される。制御部２１０は、距離画像において基本深度情報Ｄ１に対する変化量が所定の閾値以上の大きさとなる画素を検出し、そのような画素の空間的な集まりを抽出する。制御部２１０は、抽出した画素の集まりが空間的に連続して占めるサイズが、人間のサイズに対応する所定の閾値を越えたときに、人物６の存在を検知する。

制御部２１０は、人物６の存在を検知した場合、距離情報における検出した画素の集まりに基づいて、人物６の位置を検出する（図７のステップＳ１０２参照）。このとき、人物６の位置は、所定期間（例えば１／６０秒）毎に検出される。図８Ｃに示すように人物６が移動している場合、制御部２１０は、所定期間経過前後の変化量の位置ベクトルを解析することにより、人物６の進行方向Ｖ６を検出する。なお、制御部２１０は、さらに、変化量の位置ベクトルの時間変化を解析することにより、人物６の移動速度を検出してもよい。

次に、図７のステップＳ１０６，Ｓ１１２における人混みの検出方法について、図９を用いて説明する。図９は、人混みの検出方法を説明するための説明図である。

人混み７０の検出において、まず、制御部２１０は、床面８１における障害物７の検出量を検出する。具体的に、制御部２１０は、距離検出部２３０で検出した距離画像において、同時に存在する障害物７の個数を、上記の検出量として検出する。このとき、まず、制御部２１０は、距離画像において基本深度情報Ｄ１に対する変化量が所定の閾値以上の大きさとなる画素を検出し、そのような画素の空間的な集まりを抽出する。制御部２１０は、抽出した画素の集まりが空間的に連続して占めるサイズが、人間のサイズに対応する所定の閾値を越えたときに、１つの障害物７を検出する。制御部２１０は、所定の閾値サイズ以上のサイズを有する画素の集まりの個数を計数することによって、障害物７の個数を検出する。

次に、制御部２１０は、検出した障害物７の個数と第１又は第２の閾値の個数とを比較することによって、人混み７０の混雑や解消を判断する。具体的に、障害物７の個数が第１の閾値の個数を超えたとき、制御部２１０は、床面８１上の人混み７０が例外条件に該当すると判断して、投影画像を例外的に壁面８２に投影する（図７のステップＳ１０８，Ｓ１１０参照）。壁面８２に投影した後、障害物７の個数が第２の閾値の個数を超えなくなったとき、制御部２１０は、床面８１上の人混み７０が例外条件に該当しないと判断して、例外的に壁面８２に投影した投影画像を床面８１に復帰させる（図７のステップＳ１１４，Ｓ１２０参照）。

障害物７の個数の検出は、例えば図６Ｂに示す投影位置Ｐ１に重なる領域や投影位置Ｐ１を含む領域などの、人物６の進行方向における所定範囲内の領域で行ってもよいし、人物６の周囲における所定範囲内の領域で行ってもよい。

また、人混み７０の検出は、床面８１に重なる障害物７の密度を検出量として行ってもよい。この場合、まず、制御部２１０は、距離画像における所定範囲内の領域で、距離画像において基本深度情報Ｄ１に対する変化量が所定の閾値以上の大きさとなる画素を検出し、検出した画素の占める面積を抽出する。制御部２１０は、抽出した面積に基づいて、上記の所定範囲内の領域における障害物７の密度を検出する。制御部２１０は、検出した障害物７の密度と第１又は第２の閾値に対応する所定の密度とを比較することによって、上述と同様に例外条件を判断する。

また、人混み７０の検出は、床面８１における障害物７のない領域を抽出することによって行ってもよい。この場合、制御部２１０は、距離検出部２３０の検出結果の距離画像に基づいて、床面８１の所定範囲内において障害物７に重ならない領域を抽出し、抽出した領域の内部に収まる表示サイズを検出する。制御部２１０は、検出した表示サイズと第１又は第２の閾値に対応する所定の表示サイズとを比較することによって、上述と同様に例外条件を判断する。なお、この場合、例えば第１の閾値に対応する表示サイズを、第２の閾値に対応する表示サイズよりも小さく設定してもよい。

２−２−４．投影画像の投影位置について
次に、プロジェクタ装置１００による投影画像の投影位置について、図１０Ａ、図１０Ｂを用いて説明する。図１０Ａ、図１０Ｂは、投影画像の投影位置を説明するための説明図である。図１０Ａは、床面における投影位置の一例を示す。図１０Ｂは、壁面における投影位置の一例を示す。

床面８１に投影画像を投影する場合、投影画像の投影位置Ｐ１は、図１０Ａに示すように、追従中の人物６の進行方向Ｖ６において、人物６の床面上の位置ｐ６から所定の距離ｄ１だけ進んだ位置に設定される。距離ｄ１は、例えば１ｍなどの固定値であってもよいし、人物６の移動速度に応じて、例えば速く移動するほど長くなるように変化させてもよい。人物６の床面上の位置ｐ６は、人物６を検出した距離画像における変化量を解析することによって検出される。例えば、位置ｐ６は、図１０Ａに示すように人物６の重心位置ｃ６から床面８１に下ろした垂線と床面８１の交点として検出される。

一方、壁面８２に投影画像を投影する場合、投影画像の投影位置Ｐ２は、図１０Ｂに示すように、壁面８２において人物６の顔の位置ｐ６’と同じ高さｈ６で、顔の位置ｐ６’から進行方向Ｖ６において所定の距離ｄ２だけ進んだ位置に設定される。制御部２１０は、例えば人物６の距離画像において頭に対応するサイズの高さ分布を抽出することにより、人物６の顔の位置ｐ６’を検出する。距離ｄ２は、例えば１ｍなどの固定値であってもよいし、人物６の移動速度に応じて変化させてもよい。

なお、人物６の進行方向Ｖ６の延長線上に壁面８２が重なる場合や人物６の進行方向Ｖ６の側方の延長線上に壁面８２が重なる場合、これらの方向の延長線上にある壁面８２上で高さｈ６の位置を投影位置Ｐ２として設定してもよい。また、人物６の顔の高さｈ６は、人物６の高さに対する所定の割合（例えば８割）の高さとして演算されてもよい。

更には、投影画像の投影サイズは、人物６から投影位置Ｐ１までの距離によって変えても良い。例えば、人物６から比較的遠くにある壁面８２に対して投影するときには、人物６から比較的近くの床面８１に投影する投影サイズに比べて大きく投影しても良い。これにより、人物６から比較的遠くに投影する場合であっても、投影画像の視認性を得ることができる。

＜３．効果等＞
以上のように、本実施の形態において、プロジェクタ装置１００は、投影部２５０と、距離検出部２３０と、制御部２１０とを備える。投影部２５０は、投影画像１０を投影する。距離検出部２３０は、床面８１において、投影画像１０を投影する際の障害物７の状態を検出する。制御部２１０は、最初に投影画像１０を投影する領域を床面８１に設定する。制御部２１０は、距離検出部２３０によって検出された障害物７の状態に基づいて、障害物７の状態が所定条件に該当したとき、投影画像１０を投影する領域を、床面８１から、床面８１とは異なる壁面８２に切替える。制御部２１０は、障害物７の状態の所定条件が解消されたとき、投影画像１０を投影する領域を、壁面８２から床面８１に戻す。

本実施形態に係るプロジェクタ装置１００によれば、基本的に床面８１に投影画像を投影し、障害物７の状態が所定条件に該当するとき、床面８１から壁面８２に切替え、その後に、障害物７の状態が所定条件に該当しなくなったとき、床面８１に投影画像１０を戻す。これにより、投影画像１０を人物６に見せるために投影する際に、人物６にとって投影画像１０を見易い位置に投影することができる。

また、本実施の形態において、距離検出部２３０は、特定の人物６を検出する。そして、制御部２１０は、投影部２５０によって投影される投影画像１０を、距離検出部２３０によって検出された人物６に追従させる。そのため、人物６が移動すると投影画像が追従して投影され、特定の人物６に対する投影画像の見易さを向上できる。

（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、変更、置換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。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。

実施形態１に係るプロジェクタ装置１００は、人物を検出する第２の検出部の一例として、距離検出部２３０を備えたが、第２の検出部はこれに限らない。例えば距離検出部２３０に代えて、又はそれに加えて、可視光（ＲＧＢ）による画像を撮像する撮像部を備えてもよい。例えば、制御部２１０は、撮像部によって撮影された撮像画像を画像解析することによって、人物や障害物を認識してもよい。

例えば、プロジェクタ装置１００は、ＣＣＤカメラなどで構成された撮像部を備えてもよい。撮像部により撮像された画像から、人物の進行方向、向きや障害物の混雑度を抽出してもよい。例えば、制御部２１０は、ＲＧＢ画像を画像解析することによって追従中の人物６の目線を認識し、図８Ｂに示す壁面８２における投影位置Ｐ２を、人物６の目線の延長線上に設定してもよい。

また、実施形態１に係るプロジェクタ装置１００は、障害物の状態を検出する第１の検出部の一例として、距離検出部２３０を備えたが、第１の検出部はこれに限らない。例えば、図９に示す人混み７０の検出において、撮像部を用いて、床面８１のＲＧＢ画像において床面８１の色と異なる色の占める面積を検出してもよい。このとき、制御部２１０は、撮像部を用いて検出した面積を障害物７の検出量として、図７のステップＳ１０８，Ｓ１１４の判断処理を行う。

実施形態１に係るプロジェクタ装置１００は、第１及び第２の検出部の一例として距離検出部２３０を備えた。すなわち、第１及び第２の検出部を１つのセンサで構成する例を説明した。しかし、これに限らず、第１の検出部と第２の検出部とを別個のセンサで構成してもよい。例えば、距離検出部２３０と撮像部をそれぞれ第１及び第２の検出部のいずれか一方としてもよいし、距離検出部２３０と撮像部とがともに第１及び第２の検出部を兼用してもよい。また、距離検出部２３０は、投影部２５０の投影方向と向きを揃えて固定されたが、これに限らず、例えば距離検出部２３０をプロジェクタ装置１００の設置位置とは別の位置に設置してもよい。

実施形態１では、駆動部１１０によって投影画像の投影位置を人物に追従するように変更したが、これに限らず、例えば実際に投影する投影画像よりも投影画角を広く設定して、投影画角の範囲内で投影画像を移動させてもよい。この場合、例えば同一の投影画角内で、床面と壁面の投影を切替えてもよい。

実施形態１では、プロジェクタ装置１００から投影画像を見せる対象物は、特定の人物６であったが、これに限らず、投影画像を見せる対象物は、例えば複数人の集団であってもよいし、自動車などの車両であってもよい。また、障害物も人に限らず、例えば自動車などの車両であってもよい。

また、対象物に見せるように投影する投影画像は、静止画でもよいし、動画でもよい。投影画像を対象物に追従して投影する場合に、対象物を先導するように投影画像を移動して投影してもよい。投影画像の内容は、人物６の移動を誘導する内容でなくてもよく、例えば宣伝広告を行う内容であってもよい。また、投影画像を対象物に追従するように投影しなくてもよく、例えば、複数人の集団に対して、それぞれの人から見易いように投影画像を投影してもよい。

実施形態１では、一例として、床面８１を第１の投影領域とし、壁面８２を第２の投影領域としたが、第１及び第２の投影領域はこれに限らず、例えば壁面を第１の投影領域とし、床面を第２の投影領域としてもよい。また、例えば建造物の天井面を第１又は第２の投影領域としてもよい。例えば、階段などにプロジェクタ装置１００を設置して、壁面を第１の投影領域とし、天井面を第２の投影領域として、基本的に投影画像を壁面に投影し、例外として天井面に投影してもよい。

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。

６ 人物
７ 障害物
１０ 投影画像
７０ 人混み
８１ 床面
８２ 壁面
１００ プロジェクタ装置
１０１ 開口部
１１０ 駆動部
１２０ 筐体
１３０ 配線ダクト
１４０ 壁
１４１，１５１ 映像
１５０ 床
２００ ユーザーインターフェース装置
２１０ 制御部
２２０ メモリ
２３０ 距離検出部
２３１ 赤外光源部
２３２ 赤外受光部
２３３ センサ制御部
２５０ 投影部
３００ 光源部
３１０ 半導体レーザー
３２０，３７０，４１０ 導光光学系
３３０ ダイクロイックミラー
３４０ λ／４板
３６０ 蛍光体ホイール
４００ 画像生成部
４２０ ＤＭＤ
５００ 投影光学系
５１０ ズームレンズ

Claims (9)

1. 投影画像を投影する投影部と、
   所定の第１の投影領域において、前記投影画像を投影する際の前記第１の投影領域に重なる障害物の混雑度を検出する第１の検出部と、
   最初に前記投影画像を投影する領域を前記第１の投影領域に設定し、前記第１の検出部によって検出された前記障害物の混雑度が所定の第１の閾値を超えるとき、前記投影画像を投影する領域を、前記第１の投影領域から、前記第１の投影領域とは異なる所定の第２の投影領域に切替える制御部とを備える
   投影装置。
2. 前記制御部は、前記障害物の混雑度が前記第１の閾値以下の所定の第２の閾値を越えないとき、前記投影画像を投影する領域を、前記第２の投影領域から前記第１の投影領域に戻す、
   請求項１に記載の投影装置。
3. 前記障害物の混雑度は、前記第１の投影領域における障害物の個数または密度である、
   請求項１に記載の投影装置。
4. 特定の対象物を検出する第２の検出部を、更に備え、
   前記制御部は、前記投影部によって投影される投影画像を、前記第２の検出部によって検出された対象物に追従させる、
   請求項１に記載の投影装置。
5. 前記制御部は、前記第２の検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の位置と進行方向を検出し、前記第１又は第２の投影領域において、前記対象物の進行方向に前記投影画像を追従させる、
   請求項４に記載の投影装置。
6. 前記第１及び第２の検出部の少なくとも一方は、前記対象物及び前記障害物の前記投影装置までの距離を検出する距離検出部を含む、
   請求項４に記載の投影装置。
7. 前記第１及び第２の検出部の少なくとも一方は、前記対象物及び前記障害物の撮影画像を撮像する撮像部を含む、
   請求項４に記載の投影装置。
8. 前記投影画像を投影する投影方向を変更するように前記投影部を駆動する駆動部をさらに備え、
   前記制御部は、前記投影画像が前記対象物を追従するように、前記駆動部を制御する、
   請求項４に記載の投影装置。
9. 前記第１の投影領域は、床上の領域であり、前記第２の投影領域は前記床と略直交する壁上の領域である、
   請求項１に記載の投影装置。

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