JP6828747B2 - 投射システム、投射方法およびプログラム - Google Patents
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Description
〔構成〕
まず、本発明の第1の実施形態に係る投射システムについて図面を用いて説明する。
次に、本実施形態に係る投射システム1の構成について詳細に説明する。図2は、投射装置10の構成を示すブロック図である。また、図3は、投射装置10の光学系の構成例を示す概念図である。なお、図2は概念的な構成を示しており、図3に示す構成の一部を省略している。
図4は、撮像装置20の構成を示すブロック図である。撮像装置20は、撮像素子21、画像処理プロセッサ23、内部メモリ25および出力回路27を有する。
図5は、制御装置30の構成を示すブロック図である。制御装置30は、撮像制御回路31、解析回路33、安全制御回路35および投射制御回路37を有する。なお、制御装置30は、図示しない上位システムと通信し合うための通信回路を有してもよい。
ここで、図6を用いて、解析回路33の詳細構成について説明する。図6は、解析回路33の構成を示すブロック図である。解析回路33は、入力回路331、画像処理回路332、記憶回路333、比較回路334および出力回路335を有する。
ここで、図7を用いて投射制御回路37の構成について説明する。図7は、投射制御回路37の構成を示すブロック図である。図7のように、投射制御回路37は、投射条件設定回路371、記憶回路373および投射条件出力回路375を有する。
ここで、本実施形態に係る投射システムの制御系統を実現するハードウェア構成として、図8の制御基板300を一例に挙げて説明する。制御基板300は、単一の基板で構成してもよいし、複数の基板を組み合わせて構成してもよい。
次に、本実施形態の投射システム1の動作について、図9のフローチャートを用いて説明する。
ここで、図10〜図16を用いて、本実施形態の投射システム1の適用例について説明する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る投射システム2について図面を参照しながら説明する。図17は、本実施形態の投射システム2が備える解析回路33−2の構成を示すブロック図である。本実施形態の投射システム2は、第1の実施形態に係る投射システム1の解析回路33に距離計測回路336を追加している。なお、投射システム2の構成は、解析回路33−2以外は投射システム1と同様であるため、説明は省略する。また、以下においては、解析回路33−2を含む制御装置を制御装置30と記載する。
次に、本実施形態の投射システム2の動作について、図21のフローチャートを用いて説明する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る投射システム3について説明する。本実施形態の投射システム3は、投射領域外の検出領域を含む範囲を撮像し、その検出領域において検出された検出対象が投射領域に進入するタイミングで安全制御を実行する。本実施形態の投射システム3の構成は、第2の実施形態の投射システム3と同様であるため、詳細な説明は省略する。
次に、本実施形態の投射システム3の動作について、図24のフローチャートを用いて説明する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る投射システム4について説明する。本実施形態の投射システム4は、上述の各実施形態の投射システムに、反射ユニットを加えた構成を有する。
(付記1)
表示情報を形成する光を投射領域に投射する投射装置と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する撮像装置と、
前記投射装置に光を投射させる制御をするとともに、前記撮像装置に前記投射領域を撮像させる制御をする制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、前記撮像装置によって直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出する解析回路と、
前記解析回路によって前記投射領域に異常が検出された際に前記投射装置の投射条件を変更する安全制御を実行する安全制御回路とを有する投射システム。
(付記2)
前記安全制御回路は、
前記投射領域に異常が検出された際に、前記投射装置による光の投射を停止させる制御をする付記1に記載の投射システム。
(付記3)
前記安全制御回路は、
前記投射領域に異常が検出された際に、前記投射装置による光の投射方向をずらす制御をする付記1に記載の投射システム。
(付記4)
前記制御装置は、
前記投射領域の画像情報を用いて、前記投射領域を含む被投射面のいずれかの箇所との距離を測定する距離計測回路を有する付記1乃至3のいずれか一項に記載の投射システム。
(付記5)
前記距離計測回路は、
前記投射領域の画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する付記4に記載の投射システム。
(付記6)
前記制御装置は、
前記投射装置を制御して前記投射領域にスポット光を投射させ、前記撮像装置を制御して前記投射領域に表示された前記スポット光を撮像させることで得られた画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する付記4または5に記載の投射システム。
(付記7)
前記制御装置は、
前記投射装置を制御して前記投射領域に所定のパターンを投射させ、前記撮像装置を制御して前記投射領域に表示された前記所定のパターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて距離を測定する付記4または5に記載の投射システム。
(付記8)
前記制御装置は、
前記投射装置を制御して前記投射領域に所定のマークを配列した配列パターンを投射させ、前記撮像装置を制御して前記投射領域に表示された前記配列パターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて前記被投射面の変化を検出する付記4または5に記載の投射システム。
(付記9)
前記制御装置は、
前記表示情報に欠損領域を検出した際に、前記欠損領域に反射率の高い反射体が位置すると判定する付記1乃至8のいずれか一項に記載の投射システム。
(付記10)
前記撮像装置は、
前記投射領域外の検出領域を含む範囲を撮像し、
前記制御装置は、
前記検出領域に前記反射体が検出された際に、前記反射体との距離を計測して前記反射体と前記投射領域との位置関係を計算し、前記反射体が前記投射領域に進入するタイミングで安全制御を実行する付記9に記載の投射システム。
(付記11)
前記投射装置からの投射光の出射軸上に配置され、前記投射光を複数の前記投射領域に向けて反射する反射鏡と、
前記投射装置と前記反射鏡との間に配置され、前記投射光を透過するとともに、前記反射鏡によって反射される複数の前記投射領域の像を前記撮像装置に向けて反射するハーフミラーとを備える付記1乃至10のいずれか一項に記載の投射システム。
(付記12)
前記投射装置は、
レーザ光を出射する光源と、
前記表示情報に対応する位相分布を表示させる表示部を含む位相変調型の空間光変調素子と、
前記光源から前記空間光変調素子の表示部に照射されたレーザ光の反射光を投射する投射光学系とを有する付記1乃至11のいずれか一項に記載の投射システム。
(付記13)
表示情報を形成する光を投射領域に投射し、
前記投射領域を含む範囲を撮像し、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出し、
前記投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する投射方法。
(付記14)
表示情報を形成する光を投射領域に投射する処理と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する処理と、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積する処理と、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出する処理と、
前記投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する処理とをコンピュータに実行させるプログラムを記録させたプログラム記録媒体。
10 投射装置
11 光源
12 光源駆動電源
13 空間光変調素子
14 変調素子制御回路
15 投射光学系
20 撮像装置
21 撮像素子
23 画像処理プロセッサ
25 内部メモリ
27 出力回路
30 制御装置
31 撮像制御回路
33 解析回路
35 安全制御回路
37 投射制御回路
40 反射体
50 反射ユニット
51 第1の反射鏡
52 第2の反射鏡
55 ハーフミラー
331 入力回路
332 画像処理回路
333 記憶回路
334 比較回路
335 出力回路
336 距離計測回路
371 投射条件設定回路
373 記憶回路
375 投射条件出力回路
Claims (13)
- 表示情報を形成する光を投射領域に投射する投射手段と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する撮像手段と、
前記投射手段に光を投射させる制御をするとともに、前記撮像手段に前記投射領域を撮像させる制御をする制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記撮像手段によって撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、前記撮像手段によって直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域にある反射体を検出する解析手段と、
前記解析手段によって前記投射領域に前記反射体が検出された際に、検出された前記反射体に光が当たらないように前記投射手段の投射条件を変更する安全制御を実行する安全制御手段とを有し、
前記表示情報に欠損領域を検出した際に、前記欠損領域に反射率の高い前記反射体が位置すると判定し、前記安全制御を実行する投射システム。 - 前記安全制御手段は、
前記投射領域に前記反射体が検出された際に、前記投射手段による光の投射を停止させる制御をする請求項1に記載の投射システム。 - 前記安全制御手段は、
前記投射領域に前記反射体が検出された際に、前記投射手段による光の投射方向をずらす制御をする請求項1に記載の投射システム。 - 前記制御手段は、
前記投射領域の画像情報を用いて、前記投射領域を含む被投射面のいずれかの箇所との距離を計測し、計測した距離に関するデータを前記投射領域の3次元的な情報として蓄積する距離計測手段を有し、
前記距離計測手段によって蓄積された前記投射領域の3次元的な情報を比較することによって、前記投射領域における変化を検出し、前記投射領域において変化が検出された場合、前記安全制御を実行する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の投射システム。 - 前記距離計測手段は、
前記投射領域の画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する請求項4に記載の投射システム。 - 前記制御手段は、
前記投射手段を制御して前記投射領域にスポット光を投射させ、前記撮像手段を制御して前記投射領域に表示された前記スポット光を撮像させることで得られた画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する請求項4または5に記載の投射システム。 - 前記制御手段は、
前記投射手段を制御して前記投射領域に所定のパターンを投射させ、前記撮像手段を制御して前記投射領域に表示された前記所定のパターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて距離を測定する請求項4または5に記載の投射システム。 - 前記制御手段は、
前記投射手段を制御して前記投射領域に所定のマークを配列した配列パターンを投射させ、前記撮像手段を制御して前記投射領域に表示された前記配列パターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて前記被投射面の変化を検出する請求項4または5に記載の投射システム。 - 前記撮像手段は、
前記投射領域外の検出領域を含む範囲を撮像し、
前記制御手段は、
前記検出領域に前記反射体が検出された際に、前記反射体との距離を計測して前記反射体と前記投射領域との位置関係を計算し、前記反射体が前記投射領域に進入するタイミングで安全制御を実行する請求項1乃至8のいずれか一項に記載の投射システム。 - 前記投射手段からの投射光の出射軸上に配置され、前記投射光を複数の前記投射領域に向けて反射する反射鏡と、
前記投射手段と前記反射鏡との間に配置され、前記投射光を透過するとともに、前記反射鏡によって反射される複数の前記投射領域の像を前記撮像手段に向けて反射するハーフミラーとを備える請求項1乃至9のいずれか一項に記載の投射システム。 - 前記投射手段は、
レーザ光を出射する光源と、
前記表示情報に対応する位相分布を表示させる表示部を含む位相変調型の空間光変調素子と、
前記光源から前記空間光変調素子の表示部に照射されたレーザ光の反射光を投射する投射光学系とを有する請求項1乃至10のいずれか一項に記載の投射システム。 - 表示情報を形成する光を投射領域に投射し、
前記投射領域を含む範囲を撮像し、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較し、
前記表示情報に欠損領域を検出した際に、前記欠損領域に反射率の高い反射体が位置すると判定して、前記投射領域にある前記反射体を検出し、
前記投射領域に前記反射体が検出された際に、検出された前記反射体に光が当たらないように投射条件を変更する安全制御を実行する投射方法。 - 表示情報を形成する光を投射領域に投射する処理と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する処理と、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積する処理と、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較する処理と、
前記表示情報に欠損領域を検出した際に、前記欠損領域に反射率の高い反射体が位置すると判定して、前記投射領域にある前記反射体を検出する処理と、
前記投射領域に前記反射体が検出された際に、検出された前記反射体に光が当たらないように投射条件を変更する安全制御を実行する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。
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